CN104797443A - 用于冷却和/或加热封闭空间的空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冷却和/或加热封闭空间的空调系统（10），其包括至少一个空气入口单元（14）、至少一个冷凝器单元（16）和至少一个蒸发器单元（12），其中所述空气入口单元（14）和所述蒸发器单元（12）形成冷却模块（20），其中所述空气入口单元（14）沿着蒸发器单元（12）的至少一个蒸发器（18）的旁边设置，且冷凝器单元（16）设置在所述冷却模块（20）的至少一侧（22，24）上。本发明进一步涉及所述空调系统（10）用于冷却和/或加热交通工具的内部空间（104）的用途，并涉及配备有这样的空调系统（10）的交通工具（100）。

Description

用于冷却和/或加热封闭空间的空调系统

技术领域

本发明涉及用于冷却和/或加热封闭空间的空调系统，其包括至少一个空气入口单元、至少一个冷凝器单元和至少一个蒸发器单元。本发明还涉及这样的空调系统在交通工具、特别是车辆中的应用，并且涉及相应地配备的交通工具。

背景技术

已知空调系统具有非常广泛的实施方式。特别是在公共汽车、大客车、轨道车辆等的情况下，车顶空调系统通常用于冷却或空气调节和/或加热车辆内部。用于冷却时，通常的情况是气态制冷剂进行压缩并利用热量排放来冷凝。形成的冷凝热向外排出。液态制冷剂流向膨胀阀，在其中膨胀并利用蒸发器中的高水平热吸收而转换回气态。因此，在乘客车厢中的热空气可由蒸发器鼓风机通过抽吸向上带走，与新鲜空气混合、冷却并在蒸发器中干燥，然后通过空气分配器再次输送回乘客车厢中。如果激活了系统的加热功能，通常的情况是在蒸发器中没有实现蒸发，由此空气在通过时不被冷却，反而是通过热交换器或通过电加热元件在其退回到车辆内部之前进行加热，其中通过热交换器，来自发动机冷却回路的热水流动。

WO2008/040340A1公开了车顶空调和/或加热系统，其中冷凝器单元居中设置并由至少一个蒸发器箱包围。在所述蒸发器箱中进一步设置了用于从车辆内部除去空气和向其中供给空气以及还供给新鲜空气的开口。这些开口设置在冷凝器侧上的蒸发器箱的后壁中以及在车辆侧上的蒸发器箱的基部上。

已知空调系统的缺点是它们所需要的空间。因此，冷凝器单元已经占据了相当大的空间，而包括新鲜空气和循环空气供应的蒸发器不得不具有相应的小尺寸。其结果是，这种类型的空调系统在布局方面是受限的，不能容易地适应于可用空间。由于用于进气的小空间，具有这种限制作用的设计很难通过简单的设计措施增加空调系统的功率。

发明内容

因此，持续关注的是在安装空间的划分以及同时提供高功率方面更简单和更灵活的空调系统的制造。本发明的目的是提供具有安装空间的灵活划分和高功率的空调系统。

该目的是通过适合用于冷却和/或加热封闭空间的空调系统来实现的。根据本发明的空调系统包括至少一个空气入口单元、至少一个冷凝器单元和至少一个蒸发器单元，其中所述空气入口单元和所述蒸发器单元形成冷却模块，其中，所述空气入口单元设置在蒸发器单元的至少一个蒸发器旁边，优选地在至少两个蒸发器之间，并且冷凝器单元设置在冷却模块的至少一侧上。

空气入口单元、蒸发器单元和冷凝器单元所建议的顺序布置具有这样的优点：空调系统可很容易地适应于各种应用。因此，该设计在各个单元的配置方面能提供高度的灵活性，并且根据可用空间可适当地进行调整。根据本发明的空调系统的进一步优点是空气入口单元可设计成具有较大的面积，其结果是实现了空调系统更高的效率。此外，有更多的可用空间以提供另外的元件，例如在空气入口单元中用于除水的雨水曲径。尽管空气入口单元具有大面积构造，但根据本发明的各个单元的布置，能够实现紧凑的结构，根据本发明的空调系统的整体尺寸相比于已知的空调系统至少保持恒定。

在本发明的上下文中，空调系统是指在封闭空间中产生或维持特定内部气候的系统。在这方面，在封闭空间中的内部气候可以由温度、空气湿度或空气中的氧含量来确定。例如，如果封闭空间是车辆驾驶员的驾驶室，则温度显著决定了内部气候。在例如用于易腐物品的运输车厢的情况下，除了温度之外空气湿度也可发挥显著的作用。在本发明的上下文中，空调系统优选具有20至60kW的功率，特别优选为30至45kW。此外，冷却模块可包括用于加热空气的元件，并因此可操作为冷却/加热模块(以下称为冷却模块)。

在本发明的上下文中，蒸发器是蒸发器单元的元件，空调系统或蒸发器单元包括至少一个蒸发器元件。所述蒸发器单元由于其设计优选地包括两个蒸发器元件。

该空调系统可加热和冷却或空气调节该封闭空间。为此目的，通常的情况是来自封闭空间的环境的新鲜空气、来自封闭空间的循环空气或循环空气和新鲜空气的混合物(混合气)供给到空调系统。所述空气在通过空调系统时冷却或加热，然后被排放到封闭空间中。

该空调系统包括空气引导系统和冷却或加热回路。在这方面，冷却或加热回路具有带冷凝器单元的制冷剂运载系统，其包括至少一个冷凝器或至少一个气体冷却器、一个膨胀装置、一个蒸发器单元和一个压缩机，它们通过制冷剂运载线路彼此连接。空气引导系统引导空气经由空气入口单元进入蒸发器单元，其优选包括至少一个蒸发器和/或至少一个加热元件或热交换器，通过它来自发动机冷却回路的热水流动。一旦通过蒸发器单元，所述空气被冷却和/或加热，并排放到封闭空间中。此外，为了提供除湿热空气，也可实现空气在其中被冷却和加热的操作状态。

在这种情况下，封闭空间可包括交通工具的内部。在车辆的情况下，该内部可包括例如驾驶室或者乘客座舱。封闭空间的进一步实例是拖车的运输车厢、集装箱或货车，其中例如在运输期间存储易腐货物。在本发明的上下文中，房车或农业、林业和施工机械的驾驶室也可代表封闭空间。

在根据本发明的空调系统的优选实施方式中，空气入口单元直接容纳在两个蒸发器之间。在这种情况下，两个蒸发器和空气入口单元可具有细长的、大致矩形的形状，空气入口单元纵向容纳在两个蒸发器之间。这导致了冷却模块的大致矩形形状，其因此具有至少一个纵向侧和至少一个横向侧。在这种情况下，大致矩形表示四边形，其中至少一个角可以是圆形的，并且至少一个侧边可以是弯曲的。

冷凝器单元可进一步设置在冷却模块的横向侧上、冷却模块的纵向侧上或冷却模块的多个侧面上。因此，冷凝器单元可沿冷却模块的纵向侧设置在右侧和/或左侧上。作为替代或另外的，冷凝器单元也能够沿所述冷却模块的至少一个横向侧设置。优选的是，所述冷凝器单元的至少一侧直接邻接冷却模块的至少一侧。特别优选的是，冷凝器单元沿着横向侧邻接冷却模块。例如，一旦安装到交通工具的顶部，在此设置中的冷凝器单元可在移动或行进方向上定向，并且可通过气流为冷凝器或气体冷却器提供额外的冷却。

在本发明的实施方式中，所述空气入口单元包括新鲜空气区域和循环空气区域。通过空调系统各个单元的布置和空气入口单元的大面积构造，新鲜空气区域和循环空气区域可设置在空气入口单元中。为了这个目的，空气入口单元由间隔壁水平划分，新鲜空气区域设置在循环空气区域之上。在根据本发明的空调系统的组装状态下，循环空气区域设置在所述空间的侧面上，且新鲜空气区域设置在环境的侧面上。

为了将来自环境或封闭空间的空气供应到根据本发明的空调系统，空气入口单元包括在新鲜空气区域和循环空气区域的一个或多个开口，其可特别配置为通风槽。在这方面，在新鲜空气区域中的开口用于供应来自环境的新鲜空气，且在循环空气区域中的开口用于从封闭空间向蒸发器单元供应循环空气。

在根据本发明的空调系统的进一步的实施方式中，在新鲜空气侧面上，间隔壁具有带多条曲径通道的雨水曲径，以除去可能从空调系统通过新鲜空气区域中的开口进入的水。在这种情况下，该雨水曲径优选地以这样的方式配置：进入的水在根据本发明的空调系统的至少一侧上去除。为了进一步协助去除进入的水，所述间隔壁可包括倾斜区域，其形成至少一个凹陷。因此，举例来说，水可横向累积到曲径通道的路线上，水的去除可通过凹陷区域中的曲径通道加以改进。

在本发明的进一步实施方式中，至少一个入口区域设置在间隔壁和蒸发器单元之间。为了防止水进入到入口区域中并因此进入蒸发器单元且进入封闭空间中，间隔壁还包括在新鲜空气区域中的入口区域和新鲜空气区域中的后面开口之间的水塞。该水塞可以不同的形式来配置。举例来说，水塞可以是垂直于间隔壁的壁元件的形式。作为额外的避免水进入到蒸发器单元中的预防措施，所述壁元件可具有突出到新鲜空气区域中的组件，其横向于间隔壁，并邻接垂直于间隔壁运行的壁元件。其结果是，可进一步利用相应的引导空气流减少水滴进入蒸发器单元中。

在根据本发明的空调系统的一个实施方式中，空气供给，特别是新鲜空气/循环空气供给进入蒸发器单元或进入封闭空间中，可由在入口区域中的新鲜空气/循环空气翼片(flap)来实现。为此，新鲜空气/循环空气翼片可与间隔壁旋转地水平固定。因此，可通过所述新鲜空气/循环空气翼片的位置以简单的方式来控制新鲜空气/循环空气到封闭空间中的供给。此外，入口区域优选地以这样的方式配置：新鲜空气入口和循环空气入口以≤180°的角度从间隔壁朝向空气入口单元或蒸发器单元的壳体延伸，优选≤90°，特别优选≤45°。在这方面，新鲜空气入口或循环空气入口可由具有开口的至少一个网格和/或至少一个壁来实现。此外，新鲜空气/循环空气翼片可以这样的方式构造：其在新鲜空气入口和循环空气入口之间是可转动的。在这种情况下，所属网格避免了异物可能进入蒸发器单元和后面的元件中。蒸发器单元邻接鼓风机，其将已由蒸发器单元冷却或加热的空气吹送到封闭空间中。

本发明还涉及所述空调系统用于冷却或加热交通工具的内部，特别是车辆内部的用途。在这方面，车辆可表示任何期望的运输工具，例如大客车、有轨电车、轨道车辆、卡车、露营车等。运输工具如拖车或集装箱也可配备有根据本发明的空调系统。

本发明还涉及交通工具，特别是车辆，其车顶上装配有根据本发明的空调系统。这种类型的空调系统通常也被称为车顶空调系统，其用于不同的交通工具中。因此，除了驾驶员的驾驶室或者乘客车厢的空气调节之外，例如在易腐货物的新鲜冷藏或深冷冻或温度控制运输中的应用也是可以考虑的。

附图说明

本发明的示例性实施方式在附图中示出，并在下文的描述中进行更详细的说明。

在附图中：

图1示出了根据本发明的空调系统的透视图，其中空气入口模块设置在所述蒸发器单元的两个蒸发器之间，

图2示出了图1所示的根据本发明的空调系统的平面图，

图3示出了图1所示的根据本发明的空调系统沿图2中所示的A-A平面的剖面图，以及

图4示出了配备有根据本发明的空调系统的车辆的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的空调系统10的透视图，其包括蒸发器单元12、空气入口单元14和具有至少一个冷凝器或至少一个气体冷却器的冷凝器单元16。

在图1所示的实施方式中，空气入口单元14设置在蒸发器单元12的两个蒸发器18之间。空气入口单元14和两个蒸发器18具有细长的形状，两个蒸发器18直接邻接所述空气入口单元14。空气入口单元14包括通风孔28，通过它新鲜空气可从环境流到空调系统10中。蒸发器18和空气入口单元14形成冷却模块20，其与冷凝器单元16邻接。在所示的实施方式中，冷凝器单元16沿所述冷却模块20的横向侧22设置。在车顶空调系统的情况下，根据本发明的空调系统10可安装在具有冷凝器单元16的车辆上，所述冷凝器单元16在行进方向上或与行进方向相反。如果冷凝器单元定向在行进方向上，气流可通过鼓风机26和通风槽27进一步促进冷凝器或气体冷却器的冷却，并提高冷却效果。

在其它实施方式中，冷凝器单元16可设置在横向侧22或纵向侧24上，在冷却模块20的两个横向侧22或两个纵向侧24上。冷凝器单元16中的这种设置的灵活性能够使根据本发明的空调系统10适应不同的应用，并最佳利用可用空间。

空调系统10包括由压缩机(未示出)、具有冷凝器或气体冷却器的冷凝器单元16、膨胀装置(未示出)和蒸发器单元12组成的系统，它们通过制冷剂运载线路彼此连接。这种类型的空调系统通常适用于冷却/空气调节和用于加热空气。为了这个目的，来自环境的新鲜空气、来自封闭空间(特别是车辆内部)的循环空气或新鲜空气和循环空气的混合物通过空气入口单元14中的通风口28、36、38吸入。吸入的空气通过蒸发器单元12引导，然后引导进入封闭空间中。

为了冷却，空调系统10包括一个压缩机，利用它存在于空调系统10中的制冷剂被压缩到高压。压缩的制冷剂通过冷凝器单元16引导，其中制冷剂释放热量。该热量可释放到次级回路或环境中。如果热量释放到环境中，如图1所示，冷凝器单元16优选地配备有鼓风机26和通风槽27，其引导环境空气通过冷凝器单元16。在合适的传热表面，该热量则在冷凝器单元16中从制冷剂释放到流过冷凝器单元16的空气中。通常用于空调系统10中的冷凝器或气体冷却器对本领域技术人员来说是已知的。

在冷凝器单元16中冷却的制冷剂然后在膨胀装置(未示出)中膨胀到较低的压力。在此，较低的压力大致对应于该制冷剂进入到压缩机(未示出)中的压力。空气被引导到蒸发器中用于冷却，在那里制冷剂从空气中吸收热能。通过制冷剂在所述蒸发器单元12中的相应热量吸收，制冷剂蒸发，且或者次级回路中的制冷剂或者围绕蒸发器流动的空气被冷却。

除了上述的功能，其中空气被冷却，所述空调系统还包括加热元件62，其加热流入的空气。在优选的实施方式中，加热元件62设置在蒸发器单元12中。因此，能够根据所需的温度冷却和/或加热空气，而没有必要提供额外的用于加热元件的单元。

图2示出了根据本发明的空调系统10的平面图，它包括蒸发器单元12、空气入口单元14和冷凝器单元16。

图2所示的空调系统10对应于图1所示的实施方式，蒸发器单元12由两个细长形的蒸发器18所组成。此外，空气入口单元14设置在蒸发器18之间，并与两个蒸发器18一起形成冷却模块20。如图1，也在该实施方式的情况下，沿冷却模块20的横向侧22设置有冷凝器单元16。

图3示出了空调系统10沿着图2中所示的截面A-A的剖面图，由于对称仅示出了从通风口28朝向蒸发器18的空气入口单元14的区域。

根据本发明的空调系统10的空气入口单元14由间隔壁30水平地分隔开。这在空气入口单元14的上部区域中产生了新鲜空气区域32，且在下部区域中产生了循环空气区域34。新鲜空气区域32还具有开口或槽36，通过它新鲜空气可从空调系统10的环境流入新鲜空气区域32中。类似地，循环空气区域34具有开口或槽38，通过其空气可从封闭空间、特别是车辆内部流到循环空气区域34中。

在新鲜空气侧，间隔壁30包括雨水曲径40，其移除从新鲜空气区域32通过开口36进入的水。此外，间隔壁30相对于水平面44以倾斜角42倾斜，以除去在雨水曲径40的曲径通道41中进入的水。在图3所示的间隔壁30的实施方式中，斜面42以这样的方式配置，从而在开口36的区域中形成凹陷46。因此，一方面进入的水可沿着曲径通道41被带走，并且同时间隔壁30的斜面42具有将水收集在凹陷46中的作用，从那里，其从空调系统引导到例如侧面、前面和/或后面。此外，防止水进入蒸发器单元12中的水塞48位于空气入口单元14的开口36和入口区域50之间。

入口区域50同样具有对应于水平划分为新鲜空气区域32和循环空气区域34的划分配置。为此目的，新鲜空气入口52以这样的方式设置，使得新鲜空气可从开口36经由新鲜空气区域32流过新鲜空气入口52。同样地，循环空气入口54以这样的方式设置：循环空气可从开口38经由循环空气区域34流过循环空气入口54。

为了以简单的方式控制新鲜空气和循环空气的供给，在入口52、54之间设置了可旋转安装的新鲜空气/循环空气翼片56。在图3所示的实施方式中，所述新鲜空气和循环空气入口以这样的方式配置：根据翼片56的位置确定流入蒸发器12中的新鲜空气或循环空气的数量。为此目的，入口52和54设置为从间隔壁30开始相对于水平面44成大约45°的角度。翼片56近似的可旋转地安装在顶点58上，间隔壁30、新鲜空气入口52和循环空气入口54在此相遇。在这种布置中，考虑到制造相关公差，相对于间隔壁和顶点的角度以及该翼片安装的点可偏离±5％。

在这种情况下，新鲜空气或循环空气的供给是由翼片56的位置来控制的。例如，如果翼片56处于水平位置，大致相同量的新鲜空气和循环空气被引导至蒸发器12。如果翼片是在图3所示的位置，其中新鲜空气入口52是关闭的，这种情况下仅仅是循环空气从循环空气区域34经由循环空气入口54供给。如果翼片在一个位置，其中循环空气入口54是关闭的，这种情况下仅仅是新鲜空气经由开口36通过新鲜空气区域32供给到蒸发器12。

为了实现利用根据本发明的空调系统10冷却/空气调节还有加热，蒸发器12包括蒸发器元件60和加热元件62以及鼓风机64。在冷却模式的情况下，该蒸发器60因此是激活的，而在加热模式的情况下，加热元件62是激活的。相对应地，来自空气入口单元14的新鲜空气和/或循环空气被冷却和/或加热。在蒸发器单元12中加热或冷却的空气最终通过鼓风机64被引导到封闭空间、优选车辆内部中。用于加热或冷却空气的控制系统优选通过一个操作元件实现，其可设置在所述封闭空间的内部和/或外部。

根据本发明提出的空调系统10的壳体可具有单部件或多部件构造。在图1至3所示的实施方式中，壳体具有多部件构造，蒸发器单元12、空气入口单元14和冷凝器单元16各自被壳体包围。所述单元12、14和16之间的连接点68设置有连接元件，它可以本领域技术人员已知的不同方式来实施。

图4示出了车辆100的示意图，其配备有根据本发明的空调系统10。

车辆100可以是各种类型的交通工具，例如公共汽车、卡车、运输货物的运输车辆或客车。交通工具的进一步实例是轨道交通工具，例如铁路货车或集装箱。空调系统10优选地装配在车顶102上，并通过空气分配器在车辆内进行分配。例如，这可直接或通过管道在车辆的车顶上实现。在这方面，有利的是以在行进方向上定向的方式在车顶102上定位冷凝器单元16，以通过气流获得额外的冷却效果。

在其它的实施方式中，根据本发明的空调系统10也可设置在车辆100的不同位置上。在这方面，根据本发明的空调系统10允许灵活的设计，它可适应于在车辆100的各个位置中的可用空间。

总的来说，除了在空间划分上的高度灵活性，根据本发明的空调系统的顺序设计还能够获得能够简单实现的结构。因此，除其它外，另外元件的构建和提供，例如用于除去水的雨水曲径，通过大面积构造的空气入口单元12而简化。另外，大面积上的空气摄入是可能的，其结果是有能提供高水平的功率。这提高了空调系统的效率，以相应地有效冷却和/或加热甚至例如食品容器的大空间体积。

附图标记列表

10 空调系统

12 蒸发器单元

14 空气入口单元

16 冷凝器单元

18 蒸发器

20 冷却/加热模块

22 冷却/加热模块的横向侧

24 冷却/加热模块的纵向侧

26 冷凝器的鼓风机

27 冷凝器中的通风槽

28 通风口

30 间隔壁

32 新鲜空气区域

34 循环空气区域

36 新鲜空气开口

38 循环空气开口

40 雨水曲径

41 曲径通道

42 倾斜角

44 水平面

46 凹陷

48 水塞

50 入口区域

52 新鲜空气入口

54 循环空气入口

56 新鲜空气翼片

58 顶点

60 蒸发器元件

62 加热元件

64 鼓风机

66 出口开口

68 连接

100 车辆

102 车顶

104 车辆内部

Claims (16)

1.用于冷却和/或加热封闭空间的空调系统（10），包括至少一个空气入口单元（14）、至少一个冷凝器单元（16）和至少一个蒸发器单元（12），其特征在于空气入口单元（14）和蒸发器单元（12）形成冷却模块（20），其中，空气入口单元（14）沿着蒸发器单元（12）的至少一个蒸发器（18）的旁边设置，且冷凝器单元（16）设置在所述冷却模块（20）的至少一侧（22，24）上。

2.如权利要求1所述的空调系统（10），其特征在于，所述空气入口单元（14）直接容纳在至少两个蒸发器（18）之间。

3.如权利要求1或2所述的空调系统（10），其特征在于，所述冷凝器单元（16）的一侧邻接所述冷却模块（20）的横向侧（22）、冷却模块（20）的至少一个纵向侧（24）或冷却模块（20）的多个侧面。

4.如权利要求1至3中之一所述的空调系统（10），其特征在于，所述空气入口单元（14）包括新鲜空气区域（32）和循环空气区域（34）。

5.如权利要求1至4中之一所述的空调系统（10），其特征在于，所述空气入口单元（14）由间隔壁（30）水平地划分，所述新鲜空气区域设置在循环空气区域之上。

6.如权利要求1至5中之一所述的空调系统（10），其特征在于，在新鲜空气区域（32）中，空气入口单元（14）包括一个或多个开口用于供给来自环境的新鲜空气。

7.如权利要求1至6中之一所述的空调系统（10），其特征在于，在循环空气区域（34）中，空气入口单元（14）包括一个或多个开口用于供给来自封闭空间的循环空气。

8.如权利要求1至7中之一所述的空调系统（10），其特征在于，在新鲜空气侧上，间隔壁（30）具有雨水曲径（40），所述雨水曲径（40）除去了进入的水。

9.如权利要求1至8中之一所述的空调系统（10），其特征在于，所述间隔壁（30）包括倾斜区域（42），其形成至少一个凹陷（46）。

10.如权利要求1至9中之一所述的空调系统（10），其特征在于，至少一个入口区域（50）设置在间隔壁（30）和蒸发器单元（12）之间。

11.如权利要求1至10中之一所述的空调系统（10），其特征在于，所述间隔壁（30）包括在新鲜空气区域（32）中的水塞（48），其在新鲜空气区域（32）的入口区域（50）和后面开口（36）之间。

12.如权利要求1至11中之一所述的空调系统（10），其特征在于，新鲜空气/循环空气翼片（56）设置在入口区域（50）中，并控制新鲜空气/循环空气供给到蒸发器单元（12）中。

13.如权利要求1至12中之一所述的空调系统（10），其特征在于，所述新鲜空气/循环空气翼片（56）与间隔壁（30）水平地可转动地固定。

14.如权利要求1至13中之一所述的空调系统（10），其特征在于，所述新鲜空气/循环空气翼片（56）在新鲜空气入口（52）和循环空气入口（54）之间是可旋转的。

15.如权利要求1至14中之一所述的的空调系统（10）用于冷却和/或加热交通工具（100）的内部空间（104）的用途。

16.配备有根据权利要求1至14之一所述的空调系统（10）的交通工具（100），所述的空调系统（10）装配在交通工具（100）的车顶（102）上。