DE602004002479T2

DE602004002479T2 - Vorrichtung zum entfernen von kondensat von einer dach-klimaanlage

Info

Publication number: DE602004002479T2
Application number: DE602004002479T
Authority: DE
Inventors: C. Robert LaFayette REIMANN
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2003-05-05
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: WO2004098933A1; ATE340088T1; US6751975B1; CN1784323A; MXPA05011903A; EP1620285B1; KR100718629B1; BRPI0410054A; JP4118933B2; EP1620285A1; MY130379A; JP2006525186A; CN100415553C; HK1079739A1; ES2273280T3; KR20060011840A; DE602004002479D1; CA2523194A1

Description

Bereich der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Klimaanlageneinheit niedrigen Profils für die Installation auf dem Dach eines Fahrzeugs und insbesondere auf der Dachfläche eines Fahrgastbusses.
Hintergrund der Erfindung
Dachklimaanlagen werden auf Bussen und dergleichen seit einigen Jahren installiert. Typischerweise sind sowohl der Verflüssiger- als auch der Verdampferabschnitt der Einheit außerhalb des Fahrgastabteils des Fahrzeugs auf dem Dach montiert. Klimatisierte Luft von der Einheit wird durch eine Öffnung im Dach in das Fahrzeug geleitet und Rücklaufluft wird durch eine zweite Dachöffnung zurück in die Einheit geleitet. Der die Einheit bedienende Verdichter ist im Allgemeinen im Motorraum des Fahrzeugs angeordnet und direkt von der Maschine angetrieben. Kühlmittelleitungen sind von dem Motorraum durch das Innere des Fahrzeugs zu der Dacheinheit zurück verlegt. Diese internen Leitungen können aufgrund des Leckens und Schwitzens der Leitungen eine konstante Gefahr darstellen.
In US Patent 4 870 833 ist eine Dachklimaanlageneinheit für ein Motorfahrzeug offenbart, die einen elektrisch angetriebenen Verdichter verwendet, der zusammen mit einem Wandler in der Dacheinheit aufgenommen ist. Leistung für die Einheit wird durch einen Generator geliefert, der direkt von der Maschine des Fahrzeugs angetrieben wird. Bei dieser Anordnung sind die zwischen dem Motorraum und der Klimaanlageneinheit verlaufenden Kühlmittelleitungen eliminiert und so jedes Risiko, dass Leitungen innerhalb des Fahrzeugs lecken oder schwitzen, vermieden. Das Entfernen von Kondensat aus der Dacheinheit selbst stellt jedoch weiterhin ein Problem dar.
Eine Fensterklimaanlage ist in US-Patent 5 337 580 offenbart, bei der ein Axialströmungsverflüssigergebläse mit der Verflüssigerrohrschlange und dem Ver dichter im außenseitigen Abschnitt der Einheit montiert ist. Die Verdampferrohrschlange ist im innenseitigen Abschnitt der Einheit aufgenommen. Eine konusförmige Kondensatschleudereinrichtung ist mit dem Verflüssigergebläsemotor verbunden und so angeordnet, dass durch die innenseitige Verdampferrohrschlange erzeugtes Kondensat gegen die außenseitige Verflüssigerrohrschlange geworfen wird. Ein Teil des Kondensats, das die erwärmten Oberflächen der Verdichterrohrschlange kontaktiert, wird verdampft, um die Effizienz der Einheit zu verbessern. Das verbleibende Kondensat wird in der Verflüssigerwanne gesammelt und es wird ihm ermöglicht, als Dampf zu den außenseitigen Auslässen von der Einheit als ein Dampf in dem Kühlluftstrom abzufließen.
Viele Dachklimaanlageneinheiten, die auf Bussen oder Wohnmobilen angebracht sind, leiten das Kondensat von dem Verdampfer einfach über das Dach des Fahrzeugs oder mehrere Ableitleitungen, die eine kostenintensive Installation und Wartung erfordern, ab. Der Dampf bildet mit der Zeit eine unansehnliche Verschmutzung auf dem Fahrzeuglack und bedeckt Fensterflächen filmartig, was die Sicht des Fahrers reduziert und somit eine potenzielle Gefahr darstellt. Versuche, effektivere Kondensatentfernungssysteme für diese Typen von Dacheinheiten einzubauen, erzeugen unvermeidlich eine Zunahme bei der Höhe der Einheit, was wiederum das Maß des Luftwiderstands, der auf das Fahrzeug wirkt, wenn es sich durch die Luft bewegt, erhöht.
In WO 0063036 ist eine Klimaanlageneinheit offenbart, die für eine Montage auf dem Dach eines Motorfahrzeugs ausgelegt ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, Dachklimaanlageneinheiten für Fahrzeuge und insbesondere für Busse, Wohnmobile und dergleichen zu verbessern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kondensat effizienter aus einer Dachklimaanlageneinheit eines Motorfahrzeugs zu entfernen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine effiziente Weise des Entfernens von Kondensat aus einer Dachklimaanlageneinheit, die mehrere Verdampferrohrschlangen und Verflüssigerrohrschlangen enthält, bereitzustellen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Kondensatentfernungssystem für eine Dachklimaanlageneinheit für einen Bus oder dergleichen bereitzustellen, ohne die Höhe und Größe der Einheit vergrößern zu müssen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Kondensat aus der Dachklimaanlageneinheit eines Busses in einer sauberen und einer ästhetisch gefallenden Weise zu entfernen.
Noch eine weitere Aufgabe ist, die Installation und Wartung von Kondensatschläuchen und -verbindungen zu eliminieren.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch eine Dachklimaanlageneinheit erfüllt, die mehrere Verdampferrohrschlangen und Verflüssigerrohrschlangen aufweist. Ein Gehäuse ist benachbart zu dem Verdampferabschnitt der Einheit montiert, der ein Paar von vertikalen Seitenwänden und ein Paar von gegenüberliegenden Verflüssigerrohrschlangen, die die Endwände des Gehäuses bilden, enthält. Das Gehäuse weist ferner eine Bodenwand und eine Deckenwand, die eine Öffnung zum Aufnehmen eines Verflüssigergebläses hat, auf. Das Gebläse ist mit der Antriebswelle eines Gebläsemotors, der innerhalb des Gehäuses gehalten ist, verbunden. Die Antriebswelle des Motors ist entlang der Zentralachse des Gehäuses ausgerichtet und eine Schleudereinrichtungsschale ist unter dem Motor angebracht und an der Welle befestigt. Die Bodenwand des Gehäuses ist von der Seitenwand und den Endwänden des Gehäuses hin zu der Zentralachse des Gehäuses einwärts geneigt. Durch die Verdampferrohrschlangen erzeugtes Kondensat wird in das Gehäuse geleitet und sammelt sich im Zentrum des Gehäuses unterhalb der Schleudereinrichtungsschale. Die Schleudereinrichtungsschale öffnet nach oben hin zu dem Motor und weist eine Saugöffnung auf, um im Zentrum des Gehäuses gesammeltes Kondensat in die Schale zu saugen. Eine Reihe von Verteilungsöffnungen leitet das Kondensat über die innenseitige Oberfläche der Schale und das Kondensat wird dann aus wärts über die Oberflächen der zwei Verflüssigerrohrschlangen verteilt. Die Verflüssigerrohrschlange ist in Bezug auf die Zentralachse des Gehäuses in einem spitzen Winkel angeordnet, um die Höhe der Einheit beträchtlich zu reduzieren. Vorzugsweise bildet jede Rohrschlange einen Winkel von zwischen 40 Grad und 50 Grad mit der Zentralachse des Gehäuses.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein vollständigeres Verständnis hiervon und von Aufgaben der vorliegenden Erfindung wird auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung der Erfindung Bezug genommen, die zusammen mit den Zeichnungen gelesen werden soll, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht eines Busses ist, der eine Dachklimaanlageneinheit aufweist, die die Lehren der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Klimaanlageneinheit, bei der der Deckel entfernt ist und Teile weggebrochen sind, um die inneren Komponenten der Einheit klarer zu zeigen;
3 ist ein teilweiser Seitenaufriss des Verflüssigungsabschnitts der Klimaanlageneinheit;
4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Schleudereinrichtungsschale, die in der Praxis der Erfindung verwendet wird zum Verteilen von Kondensat auf die Wärmetauscheroberfläche der zwei Verflüssigerrohrsschlangen; und
5 ist eine Schnittansicht aufgenommen entlang der Linie 5-5 aus 3.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Sich anfänglich 1 zuwendend ist ein motorisierter Bus gezeigt, der allgemein mit 10 bezeichnet ist. Die Busmaschine 11 ist im hinteren Teil des Fahrzeugs in ihrem eigenen Motorabteil angebracht. Eine Klimaanlageneinheit 13 ist auf dem Dach 14 des Busses montiert und dazu ausgelegt, klimatisierte Luft zu dem Fahrgastabteil des Fahrzeugs zu liefern. Die Klimaanlageneinheit ist in einer Abdeckung 15 mit niedrigem Profil, die dazu ausgelegt ist, einen Luftwiderstand zu reduzieren, wenn sich der Bus in eine Vorwärtsrichtung bewegt, aufgenommen. Ein Paar von Öffnungen 16 und 17 ist in der oberen Oberfläche der Abdeckung über den zwei Verflüssigerrohrschlangen 18 und 19 der Einheit vorgesehen. Eine kreisförmige Öffnung 20 ist auch in der Abdeckung zwischen Öffnungen 16 und 17 direkt über dem Verflüssigergebläse 21 vorgesehen. Außenluft wird in das Gebläse gesogen und durch die Verflüssigerrohrschlangen geströmt, um die Rohrschlangenwärmetauscheroberflächen zu kühlen, bevor sie von dem Gebläse 21 aufwärts ausgestoßen wird.
Wie unten erklärt werden soll, enthält die vorliegende Einheit einen elektrisch angetriebenen Kühlmittelverdichter und einen Wandler zum Liefern eines geregelten Stroms zu dem Verdichter und anderen elektrischen Komponenten der Einheit einschließlich dem Verflüssiger- und Verdampfergebläse. Ein Elektrogenerator 24 ist im Motorabteil des Fahrzeugs angebracht und direkt von der Maschine 11 angetrieben. Der Generator liefert über elektrische Leitungen 25, die entlang der Innenseite des Busdaches verlaufen, die notwendige elektrische Eingabe zu der Einheit.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 2 und 3 sind die internen Komponenten der Dacheinheit veranschaulicht. Die Einheit weist drei Hauptabschnitte auf, die einen Verdampferabschnitt 27, einen Verflüssigerabschnitt 28 und einen Kompressor- und Wechselstromgenerator-Abschnitt 29 umfassen. Der Verdampferabschnitt 27 enthält zwei gegenüberliegende Verdampferrohrschlangen 30 und 31, die einwärts bei einem Winkel an beiden Enden des Stützrahmens 33 der Einheit geneigt sind. Jede Verdampferrohrschlange wird durch ihr eigenes Verdampfergebläse 35 bedient, das von einem in dem oberen Bereich des Rahmens gehaltenen Querelements 37 gehalten ist. Jedes Verdampfergebläse ist dazu ausgelegt, Rücklaufluft von dem Fahrgastabteil durch eine Dachhimmelöffnung 38 zu saugen und die Rücklaufluft über einen Luftkanal 39 über eine Gegenverdampferrohrschlange zu leiten. Die Luft wird, wenn sie über die Wärmetauscheroberflächen der Rohrschlange strömt, klimatisiert und wird über eine Versorgungsluftöffnung (nicht gezeigt) im Dachhimmel des Busses zurück in das Fahrgastabteil geliefert.
Der Verflüssigerabschnitt 28 der Klimaanlageneinheit ist auf dem Einheitenrahmen 33 direkt benachbart dem Verdampferabschnitt 28 montiert. Der Verflüssigerabschnitt weist ein allgemein mit 40 angegebenes Gehäuse auf, das die Komponenten des Verflüssigerabschnitts aufnimmt. Das Gehäuse weist ein Paar von gegenüberliegenden vertikalen Seitenwänden, von denen eine mit 41 bezeichnet ist und zwei entgegengesetzte Endwände, die durch die zuvor genannten Verflüssigerrohrschlangen 18 und 19 gebildet sind, auf. Das Gehäuse weist auch eine Deckenwand 42 und eine Bodenwand 53 auf. Eine kreisförmige Öffnung ist in der Deckenwand des Gehäuses vorgesehen und ist axial ausgerichtet mit der vertikal angeordneten Zentralachse 50 des Gehäuses. Ein einzelnes Verflüssigergebläse 21 ist mit der Antriebswelle 51 eines Elektromotors 52 verbunden, der innerhalb des Gehäuses durch bekannte geeignete Mittel gehalten ist. Der Motor und die Antriebswelle sind beide koaxial ausgerichtet entlang der vertikalen Achse 50 des Gehäuses.
Die Bodenwand 43 des Gehäuses ist von den Seitenwänden und den Endwänden des Gehäuses einwärts geneigt, um einen niederen Abschnitt oder eine Ausnehmung 55 im Boden direkt unter dem Verflüssigergebläse zu bilden.
Wie in 5 veranschaulicht befindet sich ein Kanal 60 zwischen dem Verdampferabschnitt des Gehäuses und dem Verflüssigerabschnitt. Durch die zwei Verdampferrohrschlangen erzeugtes Kondensat wird durch Schwerkraft durch eine geeignete Auslassöffnung oder alternativ ein Rohr oder dergleichen, die/das von jedem Verdampferabschnitt herführt, in den Kanal eingespeist. Der Kanal wiederum ist dazu ausgelegt, dass Kondensat zu mindestens einer Einlassöffnung 62 in der Seitenwand 41 des Verflüssigergehäuses durch Schwerkraft zuzuführen. Das Kondensat wird dann durch den geneigten Boden des Gehäuses zu dem ausgenommenen Sammelbereich 55, der sich unterhalb des Verflüssigermotors befindet, geleitet.
Die Antriebswelle des Verflüssigergebläses läuft durch das Motorgehäuse und ragt von dem Boden des Motors nach unten ab. Eine konkav geformte Schleudereinrichtungsschale 65 (4) ist an dem unteren Abschnitt der Antriebswelle so angebracht, dass die Schale mit dem Kondensat, das in dem Sammelbe reich 55 gehalten ist, kommunizieren kann. Wie in 3 veranschaulicht ist die Schale an der Motorwelle so montiert, dass die Schale nach oben hin zu dem Motor offen ist. Eine zylindrische Montagenabe 67 ist zentral innerhalb der Schale angeordnet und ist mit der Schale integral. Eine zentrale Bohrung 68 verläuft durch die Nabe und die Motorantriebswelle verläuft teilweise nach unten in die Bohrung. Die Welle ist durch eine Setzschraube 69 so mit der Nabe verriegelt, dass sich die Schale mit der Motorwelle dreht. Der Bodenabschnitt der Bohrung kommuniziert mit einer Saugöffnung 70, die nach oben durch die Schale von dem Sammelbereich des Gehäusebodens offen ist. Eine Reihe von Verteilungsöffnungen 71 ist umfangsmäßig um den Bodenbereich des Flanschs beabstandet und so angeordnet, dass sie in die Öffnung der unteren Bohrung verlaufen.
Im Betrieb ist die Schale dazu angepasst, mit dem Verflüssigergebläse bei einer relativ hohen Drehzahl zu drehen, die ausreichend hoch ist, um zu bewirken, dass das Kondensat in dem Sammelbereich durch die Saugöffnung in die Bohrung des Flansches gesogen wird. Das Kondensat in der Bohrung wird aus dem Flansch durch die Verteilungsöffnungen so ausgestoßen, dass es die Innenoberfläche der Schale kontaktiert. Die schnell drehende Schale erzeugt eine relativ große Zentrifugalkraft, die dahingehend wirkt, das Kondensat von der Schalenoberfläche nach außen hin zu treiben, und das Kondensat wird über die Wärmetauscheroberflächen der zwei Verflüssigerrohrschlangen verteilt. Das Kondensat wird zumindest teilweise auf den zwei Verflüssigerrohrschlangen verdampft und wird in Form eines Dampfs aus der Einheit herausgetragen. Das Kondensat, das nicht verdampft wird, tropft auf den Boden des Gehäuses und wird zum zentralen Sammelbereich des Gehäuses unter dem Einfluss der Schwerkraft zurückgeführt und wird erneut über die Verflüssigerrohrschlangen verteilt, so dass letztendlich das gesamte Kondensat in Form eines Dampfs aus der Einheit heraus strömt.
Ein elektrisch angetriebener Verdichter 80 ist in dem Verdichter- und Wechselstromgeneratorabschnitt der Einheit innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses zusammen mit einem Wandler 81 angebracht. Wie angemerkt ist der Wandler dazu ausgelegt, Leistung von dem Generator aufzunehmen und eine geregelte Ausgabe an den Verdichter und das Verdampfer- und das Verflüssigergebläse zu liefern.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf den bevorzugten Modus, wie er in der Zeichnung veranschaulicht ist, gezeigt und beschrieben wurde, wird es von den mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleuten verstanden, dass verschiedene Änderungen im Detail daran ausgeführt werden können, ohne vom Gedanken und Umfang der Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

Vorrichtung zum Entfernen von Kondensat aus einer Dachklimaanlageneinheit (13) für ein Fahrzeug (10), die aufweist: einen Verdampferabschnitt (27), der eine Mehrzahl von Verdampferrohrschlangen (30, 31) enthält; einen Verflüssigerabschnitt (28), der ein Gehäuse (40) aufweist, das dem Verdampferabschnitt (22) benachbart angebracht ist, wobei das Gehäuse (40) vertikale Seitenwände 41 und gegenüberliegende Endwände, die durch ein Paar von Verflüssigerrohrschlangen (18, 19) gebildet sind, hat; wobei das Gehäuse (40) ferner eine Deckenwand (42) mit einer zentralen Öffnung, die ein Verflüssigergebläse (21) für eine Rotation um eine vertikale Zentralachse (50) des Gehäuses (40) enthält, und eine Bodenwand (43), die dazu angepasst ist, Kondensat hin zum Zentrum des Gehäuses zu leiten, aufweist; eine Einrichtung zum Sammeln von Kondensat (60, 62, 55), das durch die Verdampferrohrschlangen (30, 31) erzeugt ist, und zum Leiten des Kondensats in das Gehäuse (40), wobei das Kondensat von der Bodenwand des Gehäuses (43) hin zum Zentrum des Gehäuses geleitet wird; einen Verflüssigergebläsemotor (52), der in dem Gehäuse unterhalb des Verflüssigergebläses (21) angebracht ist und eine Antriebswelle (51) hat, die mit dem Verflüssigergebläse (52) verbunden ist; und eine Schleudereinrichtungsschale (65), die an der Verflüssigergebläsemotorantriebswelle (51) unterhalb des Motors (52) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleudereinrichtungsschale eine zentrale Saugöffnung zum Anziehen von im Zentrum des Gehäuses gesammeltem Kondensat und zum Richten des Kondensats über die Oberflächen der gegenüberliegenden Verflüssigerrohrschlangen (18, 19) hat, wobei das Kondensat auf den Wärmetauscheroberflächen der Verflüssigerrohrschlangen (18, 19) verdampft wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schleudereinrichtungsschale (65) eine kreisförmige konkave Schale ist, die nach oben hin zu dem Motor (52) öffnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schale (65) eine zentrale Montagenabe (67) aufweist, die innerhalb der Schale positioniert ist, um die Schale (65) mit der Motorwelle (51) zu verbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Nabe (67) eine Bohrung (68) aufweist, die aufwärts durch die Nabe (67) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Saugöffnung (70) in der Schale (65) in dem Gehäuse gesammeltes Kondensat in die Bohrung (68) der Nabe (67) zieht.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Nabe (67) eine Reihe von Verteilungsöffnungen (71) aufweist, die umfangsmäßig um die Nabe (67) beabstandet sind und mit der Bohrung (68) kommunizieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verflüssigerrohrschlangen (18, 19) in Bezug auf die Zentralachse (50) des Gehäuses geneigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei jede Verflüssigerrohrschlange (18, 19) einen Winkel von zwischen 40 und 50 Grad mit der Zentralachse (50) des Gehäuses bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Sammeln von Kondensat (60, 62, 55) von der mindestens einen Verdampferrohrschlange (30, 31) eine Tropfwanne (43), die unterhalb der Verdampferrohrschlange (30, 31) angebracht ist, und eine Kanaleinrichtung (60) zum Leiten des gesammelten Kondensats zu einer Einlassöffnung (62), die in einer solchen Wand (41) des Gehäuses ausgebildet ist, aufweist.