CN104010917B - 车用空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的车用空调装置包括：室外单元(10)，该室外单元(10)配置在车辆的底板下，并具有压缩机(11)、以及在制冷运行时起冷凝器作用的室外用热交换器(12)；室内单元(20)，该室内单元(20)配置在车辆的顶部，具有在制冷运行时起蒸发器作用的室内用热交换器(22)，该室内单元(20)经由制冷剂配管(40)与室外单元(10)相连；以及逆变器单元(30)，该逆变器单元(30)具有起蒸发器作用的冷却用热交换器(33)、空调用的逆变器装置(34)、以及冷却用送风机(36)，该冷却用送风机(36)吸引外部气体与冷却用热交换器(33)进行热交换，并利用通过该热交换得到的冷却空气对逆变器装置(34)进行冷却，冷却用热交换器(33)通过制冷剂配管(50)与室外单元(10)并联连接。

Description

车用空调装置
技术领域
本发明涉及例如在铁路车辆的底板下配置室外单元、在铁路车辆的顶部配置室内单元的分离式车用空调装置，尤其涉及具有对空调用的逆变器装置进行冷却的功能的车用空调装置。
背景技术
作为现有的车用空调装置，在铁路车辆的车顶上设有室内单元，在其左右两端部分别设有一对室外单元，并且在一个室外单元与室内单元之间设置收纳逆变器装置的逆变器单元。室内单元中配置有风扇电动机、以及一对室内风扇，该一对室内风扇配置在风扇电动机的前后并由风扇电动机进行驱动，在一对室内风扇的两个外侧配置有一对室内侧热交换器。在制冷运行时，经由一对室内侧热交换器冷却后的冷风通过室内风扇吹到车辆内，该冷风有一部分在连接管道的引导下喷出到逆变器单元内，由此对逆变器装置进行冷却(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平5－8635号公报(第2－3页、图2)
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，对于车用空调装置，有时无法将逆变器装置搭载在室内单元侧，在这种情况下，逆变器装置单独进行设置。在单独设置逆变器装置的情况下，由于无法利用制冷循环来对逆变器装置进行冷却，因此存在以下问题，即：在温度较高的外界气体环境下必须对逆变器装置进行冷却，而如果不增大逆变器装置本身，就无法获得需要的冷却效果。
此外，从安装于铁路车辆的空调装置的装配方面来看，大多数情况下室外单元与逆变器装置是单独设置的，在室外单元侧搭载逆变器装置的情况下，由于逆变器装置较大，从而存在室外单元装配上的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种车用空调装置，在该车用空调装置中，即使在室外单元侧设置逆变器装置，也能够在不增大逆变器装置的情况下对该逆变器装置进行冷却。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的车用空调装置包括：室外单元，该室外单元配置在车辆的底板下，并具有压缩机、以及在制冷运行时起冷凝器作用的室外用热交换器；室内单元，该室内单元配置在车辆的顶部，具有在制冷运行时起蒸发器作用的室内用热交换器，且该室内单元经由制冷剂配管与室外单元相连；以及逆变器单元，该逆变器单元具有起蒸发器作用的冷却用热交换器、空调用的逆变器装置、以及冷却用送风机，该冷却用送风机吸引外部气体与冷却用热交换器进行热交换，并利用通过该热交换得到的冷却空气对逆变器装置进行冷却，冷却用热交换器通过制冷剂配管与室外单元并联连接。
发明效果
根据本发明，逆变器单元具有起蒸发器作用的冷却用热交换器、空调用的逆变器装置、以及冷却用送风机，该冷却用送风机吸引外部气体与冷却用热交换器进行热交换，并利用通过该热交换得到的冷却空气对逆变器装置进行冷却，冷却用热交换器通过制冷剂配管与室外单元并联连接。由此，能够高效地对逆变器装置进行冷却，从而能力图实现逆变器装置的小型化。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的车用空调装置的室外单元侧的俯视状态的主要元器件配置图。
图2是表示实施方式1所涉及的车用空调装置的概要的制冷剂回路图。
图3是表示实施方式2所涉及的车用空调装置的概要的制冷剂回路图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是表示实施方式1所涉及的车用空调装置的室外单元侧的俯视状态的主要元器件配置图，图2是表示实施方式1所涉及的车用空调装置的概要的制冷剂回路图。
实施方式1的车用空调装置是分离式空调装置，例如包括：配置在铁路车辆底板下的室外单元10、以及配置在铁路车辆顶部的室内单元20。此外，该车用空调装置还具备逆变器单元30(以下，称为“INV单元30”)，该逆变器单元30设置为与室外单元10相邻。另外，图2中，以点划线分开室外单元10和室内单元20。
如图1所示，室外单元10具有以下结构，即：其主要元器件包括设置在铁路车辆宽度方向大致中央的压缩机11和储液器13、设置在铁路车辆宽度方向一侧的室外用热交换器12、以及设置在另一侧与室外用热交换器12相对的室外用送风机14，这些主要元器件收纳在外壳15内。如图2所示，室内单元20具有以下结构，即：其主要元器件包括毛细管21、室内用热交换器22以及室内用送风机23，这些主要元器件收纳于铁路车辆的顶部。所述压缩机11、室外用热交换器12、毛细管21、室内用热交换器22以及储液器13如图2所示那样通过制冷剂配管40相连，构成对铁路车辆的内部进行制冷的制冷剂回路。
INV单元30具有以下结构，即：其主要元器件包括毛细管32、冷却用热交换器33、空调用逆变器装置34、设置在逆变器装置34上的散热器35、以及冷却用送风机36，这些主要元器件收纳在外壳31内。如图1所示，逆变器装置34和散热器35设置在冷却用热交换器33和冷却用送风机36之间。外壳31中，在冷却用热交换器33的附近设置有进气口37，在冷却用送风机36的附近设置有排气口38。如图2所示，上述毛细管32和冷却用热交换器33通过制冷剂配管50与室外单元10的室外用热交换器12、压缩机11和储液器13并联连接。
在如上述那样构成的车用空调装置中，若从压缩机11喷出高温高压的气体制冷剂，则该高温高压的气体制冷剂流入室外用热交换器12，并与室外用送风机14送入的外部气体进行热交换(散热)，从而成为低温高压的液体制冷剂。接着，低温高压的液体制冷剂流入INV单元30侧的制冷剂配管50内，并流入室内单元20侧的制冷剂配管40内。
流入制冷剂配管40内的低温高压的液体制冷剂流入毛细管21，从而成为低温低压的液体制冷剂，并流入室内用热交换器22。流入室内用热交换器22的低温低压的液体制冷剂通过室内用送风机23与在车内循环的空气进行热交换，从而成为低温低压的气体制冷剂。然后，该低温低压的气体制冷剂经由储液器13被吸入压缩机11。
此外，流入INV单元30侧的制冷剂配管50内的低温高压的液体制冷剂流入毛细管32，从而成为低温低压的液体制冷剂，并流入冷却用热交换器33。流入冷却用热交换器33的低温低压的液体制冷剂经由冷却用送风机36与从进气口37进入外壳31内的外部气体A进行热交换，从而成为低温低压的气体制冷剂。然后，该低温低压的气体制冷剂与上述一样，经由储液器13吸入压缩机11。
另一方面，进入外壳31内的外部气体A通过与冷却用热交换器33的热交换而成为冷却空气B，并流向冷却用送风机36侧。此时，冷却空气B从散热器35吸收热量，由此对逆变器装置34进行冷却，并且因温度上升而成为冷却空气C。该冷却空气C通过冷却用送风机36从排气口38排出。例如，通过设置在排气口38与室外用热交换器12的外部气体吸入侧之间的作为风路的管道(未图示)，从而被送入室外用热交换器12。这是为了使温度低于外部气体A的冷却空气C与由室外用送风机14吸入的外部气体A混合，从而回收流入室外用热交换器12的外部气体A的热量。通过这种热回收来提高室外用热交换器12中与外部气体A的热交换效率。
在上述实施方式1中，与室内单元20一起构成制冷剂回路的室外单元10与具有毛细管32和冷却用热交换器33的INV单元30并联连接，利用经由冷却用热交换器33进行了热交换的外部气体A的冷却空气B，通过散热器35对INV单元30内的逆变器装置34进行冷却。由此，能够高效地对逆变器装置34进行冷却，从而能力图实现逆变器装置34的小型化。
另外，实施方式1中，对以下情况进行了说明，即：利用经由冷却用热交换器33进行了热交换的外部气体的冷却空气B，通过散热器35对逆变器装置34进行冷却，但也可以将经由冷却用热交换器33进行了热交换的外部气体A的冷却空气B直接向逆变器装置34进行送风，由此来进行冷却。在这种情况下，不需要散热器35，因此，能够使INV单元30本身比实施方式1更小，进而能够实现成本的降低。
此外，实施方式1中，使用外部气体对逆变器装置34进行冷却，但也可以将通过铁路车辆的车内换气而排出至外部的室内空气作为外部气体，经由作为风路的管道将其导入INV单元30内，利用冷却用热交换器33对该室内空气进行热交换，并将其用于逆变器装置34的冷却。在采用这种结构的情况下，进一步提高了逆变器装置34的冷却效果，与用外部气体进行冷却的情况相比，从INV单元30送入室外单元10的冷却空气C的温度更低，因此提高了室外用热交换器12中与外部气体A的热交换效率。
实施方式2.
图3是表示实施方式2所涉及的车用空调装置的概要的制冷剂回路图。另外，在本实施方式中，对与实施方式1相同的部分标注相同的标号。
实施方式2的车用空调装置与实施方式1相同，是包括配置在铁路车辆底板下的室外单元10、以及配置在铁路车辆顶部的室内单元20的分离式空调装置。此外，该车用空调装置还具备逆变器单元60(以下，称为“INV单元60”)，该逆变器单元60设置为与室外单元10相邻。另外，图3中，以点划线分开室外单元10和室内单元20。
如图3所示，室外单元10具有以下结构，即：其主要元器件包括压缩机11、室外用热交换器12、储液器13以及室外用送风机14，这些主要元器件收纳于外壳内(未图示)。室内单元20具有以下结构，即：其主要元器件包括毛细管21、室内用热交换器22以及室内用送风机23，这些主要元器件收纳于铁路车辆的顶部。
INV单元60具有以下结构，即：其主要元器件包括冷却用热交换器61、冷却用送风机62以及空调用逆变器装置63，这些主要元器件收纳在与室外单元10相邻设置的外壳64内。INV单元60的逆变器装置63例如如图3所示，设置在经由冷却用送风机62进入外壳内的外部气体的流动方向的下游侧。
所述压缩机11、室外用热交换器12、毛细管21、室内用热交换器22、冷却用热交换器61以及储液器13通过制冷剂配管40相连。通过这种连接，构成铁路车辆的车内制冷以及对逆变器装置63进行冷却的制冷剂回路。
在如上述那样构成的车用空调装置中，若从压缩机11喷出高温高压的气体制冷剂，则该高温高压的气体制冷剂流入室外用热交换器12，并与室外用送风机14送入的外部气体进行热交换(散热)，从而成为低温高压的液体制冷剂。接着，低温高压的液体制冷剂流入毛细管21，成为低温低压的液体制冷剂，并流入室内用热交换器22。流入室内用热交换器22的低温低压的液体制冷剂通过室内用送风机23与在车内循环的空气进行热交换，从而成为低温低压的气体制冷剂。
从室内用热交换器22流出的低温低压的气体制冷剂流入冷却用热交换器61，在此处与经由冷却用送风机61进入外壳内的外部气体进行热交换，而后通过储液器13吸入压缩机11。此时，进入外壳内的外部气体通过与冷却用热交换器61的热交换而成为冷却空气，从而对逆变器装置63进行冷却。虽然冷却空气的温度也取决于外部气体的温度，但冷却空气的温度约为30℃～35℃，可对逆变器装置63进行冷却。
在上述实施方式2中，连接室外单元10和室内单元20的制冷剂配管40中，在制冷运行时用于导入由室内单元20返回至室外单元10的制冷剂的制冷剂配管40上插入了INV单元60，利用经由冷却用热交换器61进行了热交换的外部气体的冷却空气来对INV单元60内的逆变器装置63进行冷却。由此，能够高效地对逆变器装置63进行冷却，从而能力图实现逆变器装置63的小型化。
另外，实施方式2中，对将逆变器装置63设置在经由冷却用送风机62进入外壳内的外部气体的流向的下游侧的情况进行了说明，但并不限于此。例如，也可以将逆变器装置63设置在冷却用热交换器61和冷却用送风机62之间。
此外，实施方式2中，对以下情况进行了说明，即：利用经由冷却用热交换器61进行了热交换的外部气体的冷却空气直接对逆变器装置63进行冷却，但也可以与实施方式1相同地在逆变器装置63上设置散热器35，利用冷却空气对该散热器35进行冷却来降低逆变器装置63的温度。
此外，实施方式2中，仅利用经由冷却用热交换器61进行了热交换的外部气体的冷却空气来对逆变器装置63进行冷却，但也可以与实施方式1相同地通过管道将对逆变器装置63进行冷却后的冷却空气送入室外单元10的室外用热交换器12。
并且，实施方式2中，使用外部气体对逆变器装置63进行冷却，但也可以将通过铁路车辆的车内换气而排出至外部的室内空气作为外部气体，经由作为风路的管道导入INV单元60内，利用冷却用热交换器61对该室内空气进行热交换，从而将其用于逆变器装置63的冷却。由此，能进一步提高逆变器装置63的冷却效果。
标号说明
10室外单元、11压缩机、12室外用热交换器、13储液器、14室外用送风机、15外壳、20室内单元、21毛细管、22室内用热交换器、23室内用送风机、30、60逆变器单元、31、64外壳、32毛细管、33、61冷却用热交换器、34、63逆变器装置、35散热器、36、62冷却用送风机、37进气口、38排气口、40、50制冷剂配管。

Claims (8)

1.一种车用空调装置，包括：
室外单元，该室外单元配置在车辆的底板下，具有压缩机、以及在制冷运行时起冷凝器作用的室外用热交换器；以及
室内单元，该室内单元配置在车辆的顶部，具有在制冷运行时起蒸发器作用的室内用热交换器，且该室内单元经由制冷剂配管与所述室外单元相连，
所述车用空调装置的特征在于，
还具备逆变器单元，该逆变器单元具有起蒸发器作用的冷却用热交换器、空调用的逆变器装置、以及冷却用送风机，该冷却用送风机吸引外部气体与所述冷却用热交换器进行热交换，并利用通过该热交换得到的冷却空气对所述逆变器装置进行冷却，
所述冷却用热交换器通过制冷剂配管与所述室外单元并联连接。
2.一种车用空调装置，包括：
室外单元，该室外单元配置在车辆的底板下，具有压缩机、以及在制冷运行时起冷凝器作用的室外用热交换器；以及
室内单元，该室内单元配置在车辆的顶部，具有在制冷运行时起蒸发器作用的室内用热交换器，且该室内单元经由制冷剂配管与所述室外单元相连，
所述车用空调装置的特征在于，
还具备逆变器单元，该逆变器单元具有起蒸发器作用的冷却用热交换器、空调用的逆变器装置、以及冷却用送风机，该冷却用送风机吸引外部气体与所述冷却用热交换器进行热交换，并利用通过该热交换得到的冷却空气对所述逆变器装置进行冷却，
在所述制冷剂配管中用于在制冷运行时导入由所述室内单元返回至所述室外单元的制冷剂的部分，配置所述冷却用热交换器。
3.如权利要求1或2所述的车用空调装置，其特征在于，
所述逆变器单元具有用于对所述逆变器装置产生的热量进行散热的散热器，利用所述冷却空气经由该散热器对所述逆变器装置进行冷却。
4.如权利要求1或2所述的车用空调装置，其特征在于，
具备将对所述逆变器装置进行冷却后的冷却空气导入所述室外单元的室外用热交换器的外部气体吸入侧的风路。
5.如权利要求1或2所述的车用空调装置，其特征在于，
具备将通过车辆的车内换气而排出至外部的室内空气作为外部气体而导入所述逆变器单元内的风路。
6.如权利要求3所述的车用空调装置，其特征在于，
具备将对所述逆变器装置进行冷却后的冷却空气导入所述室外单元的室外用热交换器的外部气体吸入侧的风路。
7.如权利要求3所述的车用空调装置，其特征在于，
具备将通过车辆的车内换气而排出至外部的室内空气作为外部气体导入所述逆变器单元内的风路。
8.如权利要求6所述的车用空调装置，其特征在于，
具备将通过车辆的车内换气而排出至外部的室内空气作为外部气体导入所述逆变器单元内的风路。
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