CN111137102A - 一种模块化设计的客车顶置空调机组 - Google Patents

一种模块化设计的客车顶置空调机组 Download PDF

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徐博涵
邓荣斌
陈宏伟
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Abstract

本发明公开了一种模块化设计的客车顶置空调机组，适用于客车空调系统，用于增强空调系统机组与客车整车匹配和安装的灵活性，并使客车顶置空调机组具有一定的扩展性。包括热泵模块、室外换热模块、室内换热模块和电气模块，上述热泵模块、室外换热模块和室内换热模块至少为一个，其根据客车空调系统的需要来限定具体数量和具体布置方式。

Description

一种模块化设计的客车顶置空调机组
技术领域
本发明属于客车空调领域，具体涉及一种模块化设计的客车顶置空调机组。
背景技术
随着社会的发展和人民生活水平的不断提高，新能源汽车作为一种环境友好的车辆类型在市场上的份额越来越高。但由于新能源汽车具有蓄能量较小的特点，整车厂采取的应对方式为增加更多的电池或燃料包。对于客车行业而言，因为空间限制，在车顶安装大量的蓄能部件是常见的现象。这就导致留给顶置空调的空间越来越小，如何有效利用这些空间，是所有客车空调企业面临的问题。
车用空调，尤其是客车空调，其几何造型依据不同的车型和车身设计常采取单回风或是双回风的结构，回风口的位置常在车身中部，但也存在其他的布置区域。从整车的角度上看，这种集中式的出风和回风设计对于整车内部的空气流场布置和优化存在很大的难度。对于客车空调生产企业来说，频繁变更的客户需求对于产品成本和设计周期都会产生较大的压力。
现有的客车空调常见设计结构为双回风式蒸发器/冷凝器一体设计或单回风式蒸发器/冷凝器分体设计，其出风口、回风口位置和尺寸相对空调机组确定。
现有的客车顶置空调机组结构在一定程度上可以满足客户对于空调产品的需求，但是其仍然具有明显的缺陷：1、在一定的顶置机组结构下，其出风口与回风口的位置相对空调本身确定，这就导致整车对应尺寸调整后，空调的整体结构就需要进行相应的调整，灵活性较小，无法实现同一空调设计满足不同需求；2、在空调封包尺寸定型后，空调内蒸发器和冷凝器的尺寸也会相应不再调整，则空调机组性能会因此存在最大值，缺乏可扩展性；3、空调系统零部件和不同结构部分间的防水、保温等需求并不相同，但是由于一体化设计的影响，无法区别对待，无法实现成本最优。
发明内容
针对上述现有客车顶置空调机组存在的缺陷，本发明的目的是提供一种模块化设计的客车顶置空调机组。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种模块化设计的客车顶置空调机组，包括：
至少一个用于压缩冷媒的热泵模块，热泵模块包括压缩机和膨胀阀；
以及至少一个室外换热模块，室外换热模块包括室外换热器和室外风机；
以及至少一个室内换热模块，室内换热模块包括室内换热器和室内风机；
所述热泵模块、室外换热模块和室内换热模块拼装在客车顶部；
所述热泵模块、室外换热模块和室内换热模块之间通过管路连通，冷媒通过管路依次在压缩机、室外换热器、膨胀阀和室内换热器之间循环流动。
所述热泵模块还包括储液器、干燥过滤器和气液分离器，冷媒通过管路依次在压缩机、室外换热器、储液器、干燥过滤器、膨胀阀、室内换热器和气液分离器之间循环流动。
还包括：
至少一个为热泵模块、室外换热模块和室内换热模块提供电能的电气模块，电气模块包括变频器和电控箱，电气模块拼装在客车顶部或者设置在客车底部。
所述室内换热模块中还包括新风结构。
所述热泵模块、室外换热模块和室内换热模块均通过螺栓与客车顶部固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供的模块化设计的客车顶置空调机组在实现常规客车顶置空调机组功能的基础上，能够大大增强其与整车匹配和安装的灵活性，并具有一定的可扩展性。通过各功能模块之间的组合，能够应对不同的制冷制热需求，同时能够满足不同车型的设计安装要求，部分功能模块可设置在客车的不同位置；根据客车所需的制冷制热需求，能够最大限度的进行功能模块匹配组合，在实现基本功能的前提下能够将效率和经济最大效益化，降低了人工安装成本，同时降低了企业为客车空调安装空间所作出的设计成本。当部分客车需要改变制冷制热的功率时，还可以通过增加或减少相应的功能模块来实现，新增加或减少的功能模块安装和拆卸均很方便，需求容易得到满足，使客车的制冷制热功能具有了一定的可扩展性。
附图说明
图1是本发明的实施例一组合示意图。
图2是本发明的实施例二组合示意图。
图3是本发明的实施例三组合示意图。
图4是本发明的实施例四组合示意图。
图5是本发明的实施例五组合布置示意图。
图6是本发明的实施例六组合布置示意图。
图7是本发明的实施例七组合布置示意图。
图8是本发明的实施例八组合布置示意图。
图9是本发明的实施例九组合布置示意图。
图10是本发明的实施例十组合布置主视图。
图11是本发明的实施例十组合布置俯视图。
图12是本发明的实施例十一组合布置主视图。
图13是本发明的实施例十一组合布置俯视图。
图14是本发明的实施例十二组合布置主视图。
图15是本发明的实施例十二组合布置俯视图。
图16是本发明的实施例十三组合布置主视图。
图17是本发明的实施例十三组合布置俯视图。
图中，1是热泵模块，2是室外换热模块，3是室内换热模块，4是电气模块。
具体实施方式
需要说明的是，图1～图17仅是本发明的部分组合示意图，并不是对本发明技术方案的限定，再本发明技术方案的前提下，作出的其他组合的顶置空调机组结构，也应当视作在本发明的保护范围内。
一种模块化设计的客车顶置空调机组，适用于客车空调系统，用于增强空调系统机组与客车整车匹配和安装的灵活性，并使客车顶置空调机组具有一定的扩展性。包括热泵模块1、室外换热模块2、室内换热模块3和电气模块4，上述热泵模块1、室外换热模块2和室内换热模块3至少为一个，其根据客车空调系统的需要来限定具体数量和具体布置方式。
热泵模块1用于压缩冷媒，热泵模块包括冷媒压缩需要的典型零部件如压缩机、储液器、干燥过滤器、气液分离器、膨胀阀等，其中，储液器、干燥过滤器和气液分离器也可以单独模块化设置。
室外换热模块2包括室外换热器和室外风机，还包括用于检测室外换热模块2工作状态的传感器等部件。
室内换热模块3包括室内换热器和室内风机，还包括用于检测室内换热模块3工作状态的传感器等部件，以及用于为客车车厢提供新风的新风结构。
电气模块4包括客车空调系统所需的电器设备，如变频器、电控箱等，电气模块4为热泵模块1、室外换热模块2、室内换热模块3等客车空调系统的耗电部件提供所需的电能。
上述的热泵模块1、室外换热模块2、室内换热模块3和电气模块4均为模块化，也就是说把相应功能的电器件集中设置在一个舱体内，该舱体作为一个单独的功能模块进行使用，这就使得各个模块间不存在特定的装配位置关系，可以随车辆需求分散或几种在客车顶部的特定部位。模块化的过程为：按照上述各模块所需要的器件进行分类，由设计人员进行部件位置规划，设计制造模块化所需的舱体，所有舱体之间应当具有配合关系，在舱体中安装各模块所需要的器件，每个舱体上只预留出用于与外界连接的管口，以供后期各模块连接使用；在舱体、位置规划设计好之后，由安装人员按照设计图纸进行安装即可。
上述的热泵模块1、室外换热模块2、室内换热模块3和电气模块4拼装在客车顶部，各模块间无需相互固定连接，各模块间的电器件从各模块的舱体内引出电源线束，与电气模块4的供电电源线束连接，热泵模块1、室外换热模块2和室内换热模块3之间通过管路使冷媒连通，冷媒通过管路依次在压缩机、室外换热器、储液器、干燥过滤器、膨胀阀、室内换热器和气液分离器之间循环流动，以实现客车空调系统的制冷和制热。其中，管路为外部硬管或软管，硬管由不锈钢管、铜管、铝管等材料制作，软管由橡胶等材料制作。
上述的室内换热模块3还可以设置在客车风道内。
电气模块4还可以设置在客车底部。另外，当整车可以为客车空调系统提供电力时，可以不使用电气模块4，只在客车顶部设置热泵模块1、室外换热模块2和室内换热模块3即可，由整车为其提供电力。
上述的各模块上均设有与客车车顶或风道内支架/整车骨架固定连接的支架，通过螺栓将上述的各模块与客车车顶或风道内支架/整车骨架固定连接即可实现客车顶置空调机组的拼装。
客车空调系统所需要的控制器可以集成设置在热泵模块1中，所有空调系统的电器件控制信号均由其发出，控制线束与其相连；空调系统所需要的电源设备如变频器、电控箱、DC模块均设置在电气模块4中，空调所有用电设备均与其相连取电以进行工作。从热泵模块1中预留有接口，通过整车外接/风道内接管路与对应的室内换热模块3、室外换热模块2相连接，实现冷媒的循环，其中，热泵模块1中的冷媒接口可以为焊接口或螺纹口，水路接口为旋压口或螺纹口。
由上述模块拼装成的客车空调系统在制热状态运行时，热泵模块1内高温的冷媒会进入室内换热模块3进行放热以升高室内换热模块3的内部温度，室内换热模块3通过室内风机向车厢内吹风以实现车内制热，放热后的冷媒最终进入室外换热模块2吸收环境中的热量并再次回到热泵模块1。客车空调系统在制冷状态运行时，热泵模块1内的低温冷媒会进入室内换热模块3进行吸热降低室内换热模块3内的温度，室内换热模块3中的室内风机向车厢内吹风以实现车内制冷，吸热后的冷媒最终进入室外换热模块2将热量散发到大气中并再次回到热泵模块1。需要说明的是，本发明的空调系统的制冷制热原理为现有技术，不属于本发明的设计构思。
由于顶置空调机组配套的车型尺寸、性能、配套零部件均有所不同，只设置一种模块化配置难以有效匹配所有的整车需求，下面以部分实施例进行说明。
如图1所示，实施例一，此时客车空调系统由整车为其供电，此时模块化的空调系统不需要电气模块4，空调系统包括一个热泵模块1，一个室外换热模块2和两个室内换热模块3，将上述模块拼装在客车车顶，即可组成顶置空调机组。在拼装时，每个模块单独固定，除去所需相连的少数线束及管路，每个模块间都不存在固定关系。
如图2所示，实施例二，当空调系统配备在尺寸较小的客车上时，该客车在8m及以下长度，此时的空调系统包括一个热泵模块1，一个室外换热模块2，两个室内换热模块3，一个电气模块4，由上述模块拼装组成顶置空调机组。
如图3所示，实施例三，当空调系统配备在尺寸较大的客车上，该客车在15m及以上长度，考虑到客车的长度，空调系统增加室外换热模块2的数量和热泵模块1的数量，此时的空调系统包括两个热泵模块1，两个室外换热模块2，三个室内换热模块3，一个电气模块4，由上述模块拼装组成顶置空调机组。
如图4所示，实施例四，当整车对于进风口数量和进风均匀性有更大要求时，空调系统增加室内换热模块3的数量，此时的空调系统包括一个热泵模块1，一个室外换热模块2，三个室内换热模块3，一个电气模块4，由上述模块拼装组成顶置空调机组。
如图5所示，实施例五的布置示意图，此空调系统为二拖三集中布置，包括两个热泵模块1，两个室外换热模块2，三个室内换热模块3，由上述模块拼装组成顶置空调机组，整车为上述模块提供电力。
如图6所示，实施例六的布置示意图，此空调系统为一拖三集中布置，包括一个热泵模块1，一个室外换热模块2，三个室内换热模块3，由上述模块拼装组成顶置空调机组，整车为上述模块提供电力。
如图7所示，实施例七的布置示意图，此空调系统为一拖二横向布置，包括一个热泵模块1，一个室外换热模块2，两个室内换热模块3，由上述模块拼装组成顶置空调机组，整车为上述模块提供电力，热泵模块1和室外换热模块2横向布置。
如图8所示，实施例八的布置示意图，此空调系统为普通纵向双回风布置，包括一个热泵模块1，一个室外换热模块2，两个室内换热模块3，一个电气模块4，由上述模块拼装组成顶置空调机组。
如图9所示，实施例九的布置示意图，此空调系统为一拖三混合布置，包括一个热泵模块1，一个室外换热模块2，三个室内换热模块3，一个电气模块4，由上述模块拼装组成顶置空调机组。
如图10和图11所示，实施例十的组合布置主视图和俯视图，此空调系统为车顶集中布置，包括一个热泵模块1，一个室外换热模块2，两个室内换热模块3，一个电气模块4，由上述模块拼装组成顶置空调机组。
如图12和图13所示，实施例十一的组合布置主视图和俯视图，此空调系统为车顶分离布置，包括一个热泵模块1，一个室外换热模块2，两个室内换热模块3，一个电气模块4，由上述模块拼装组成顶置空调机组。
如图14和图15所示，实施例十二的组合布置主视图和俯视图，此空调系统为电气模块4布置在客车底盘，横向回风布置，包括一个热泵模块1，一个室外换热模块2，两个室内换热模块3，一个电气模块4，由上述模块拼装组成顶置空调机组。
如图16和图17所示，实施例十三的组合布置主视图和俯视图，此空调系统的室内换热模块3布置在整车风道内，电气模块4布置在客车底盘，包括一个热泵模块1，一个室外换热模块2，两个室内换热模块3，一个电气模块4，由上述模块拼装组成顶置空调机组。
另外，在上述各实施例的基础上，还可以增加或者减少相应的模块，以满足整车的尺寸、性能、配套等需求，使得该模块化的客车顶置空调机组具有一定的可扩展性。
通过本发明的模块化设计的客车顶置空调机组，可以有机的将客车顶置空调机组中涉及到的零部件进行分块集合，满足其个性化差异；可以将客车空调系统由原有的一个整体拆分为不同的组合部分，可以通过将不同模块“搭积木”的形式满足车辆顶部空间的区别化要求；可以依据现实需要将室内换热器模块3置于车顶的不同区域当中，并结合对应的车内回风口和出风口，大大提高车内流场的均匀性，提升舒适性；可以通过增加和减少模块的数量实现机组最大性能的提升和减小，满足不同地区用户的需求。
以上所述，仅是本发明的优选实施方式，并不是对本发明技术方案的限定，应当指出，本领域的技术人员，再本发明技术方案的前提下，还可以作出进一步的改进和改变，这些改进和改变都应该涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种模块化设计的客车顶置空调机组，其特征在于，包括：
至少一个用于压缩冷媒的热泵模块（1），热泵模块（1）包括压缩机和膨胀阀；
以及至少一个室外换热模块（2），室外换热模块（2）包括室外换热器和室外风机；
以及至少一个室内换热模块（3），室内换热模块（3）包括室内换热器和室内风机；
所述热泵模块（1）、室外换热模块（2）和室内换热模块（3）拼装在客车顶部；
所述热泵模块（1）、室外换热模块（2）和室内换热模块（3）之间通过管路连通，冷媒通过管路依次在压缩机、室外换热器、膨胀阀和室内换热器之间循环流动。
2.根据权利要求1所述的模块化设计的客车顶置空调机组，其特征在于，所述热泵模块（1）还包括储液器、干燥过滤器和气液分离器，冷媒通过管路依次在压缩机、室外换热器、储液器、干燥过滤器、膨胀阀、室内换热器和气液分离器之间循环流动。
3.根据权利要求1所述的模块化设计的客车顶置空调机组，其特征在于，还包括：
至少一个为热泵模块（1）、室外换热模块（2）和室内换热模块（3）提供电能的电气模块（4），电气模块（4）包括变频器和电控箱，电气模块（4）拼装在客车顶部或者设置在客车底部。
4.根据权利要求1所述的模块化设计的客车顶置空调机组，其特征在于，所述室内换热模块（3）中还包括新风结构。
5.根据权利要求1所述的模块化设计的客车顶置空调机组，其特征在于，所述热泵模块（1）、室外换热模块（2）和室内换热模块（3）均通过螺栓与客车顶部固定连接。
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CN114302631A (zh) * 2022-01-14 2022-04-08 珠海格力电器股份有限公司 空调组件和一体式机柜空调

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