JP2006525188A - バス・ルーフトップ用モジュール式空調機 - Google Patents

Abstract

モジュールがバスの屋根に取り付けるために設けられ、客室からの還気を調和しかつ調和された空気を客室に供給するために必要なコンポーネントの全てを含む。モジュールがバスに要求される総容量を集合的に提供するために種々の関係で連動するように設けられる。各モジュールは蒸発器部、凝縮器部、および圧縮機とインバータを含む電力部を含む。蒸発器部は還気室を有し、この還気室は１つの設計で種々のタイプのバスの種々の還気ダクトの設置の必要性に合うように実質的にバスの屋根を横切る距離だけ延びている。還気と外気を選択的に混合し、次いでこの混合流が蒸発器ブロワにより蒸発器コイルを通り、給気ダクトまで送られるようになっている。モジュールのフレームが、モジュールのフレームに適応しかつモジュールの選択的な縦方向の配置ができるように適切な間隔を置いたレールによりバスの屋根に取り付けられる。

Description

本発明は、主に空調システムに関し、特にバスのルーフトップ用の空調システムに関する。

本願は、本願と同時に出願され、本発明の出願人に譲渡される以下の係属中の出願に関連する。
名称 当方整理番号
モジュール式バス用ルーフトップ空調機 ２１０＿５４６
モジュール式バス空調システム ２１０＿５４５
バス空調ユニットにおける給気ブロワ設計 ２１０＿５４９
バス・ルーフトップ凝縮器ファン ２１０＿５５０
バストップ空調機における空気取入方法および装置 ２１０＿５４８
バス空調ユニット用のコイル・ハウジング設計 ２１０＿５４７
一体型バス用空調モジュール ２１０＿５５８
外気取り込みフィルタおよび多機能グリル ２１０＿５５４
一体型バス用空調モジュール ２１０＿５５７
モジュール式バス用空調機 ２１０＿５６１
モジュール式バス・ルーフトップ用空調機 ２１０＿５６２
モジュール式バス空調機用蒸発器部 ２１０＿５６４
モジュール式バス空調機用の広い蒸発器部 ２１０＿５６５
ルーフトップ・空調ユニット用凝縮物ポンプ ２１０＿５６８
ルーフトップ空調における凝縮物除去システム ２１０＿５５１
モジュール式ルーフトップユニットの給気配管装置 ２１０＿５７７
モジュール式バス・ルーフトップ空調システム構造 ２１０＿５９５
一体型モジュール式バス空調機 ２１０＿５９６
バスを空調するための最も一般的な方法はそのルーフトップに空調コンポーネントを配置することである。バスを駆動するエンジンから動力が利用できるかぎり、駆動エンジンが圧縮機を駆動するように接続され、次いで圧縮機がバスのルーフトップ上の空調システムに流体的に相互接続されるように、駆動エンジン近傍に空調用圧縮機を配置するのが慣例となっている。もちろんこれはエンジンルームと空調ユニット間のかなり広範にわたる配管を必要とし、それにより設置と保守のコストが増加する。

そのような現存のシステムについてのもう一つの問題は、圧縮機が駆動される速度が、駆動エンジンが稼動している速度に依存するということである。従って、駐車場において駆動エンジンがアイドリングしているときには、圧縮機は所望の程度の空調を提供するには不十分な比較的低い速度で稼動している。従って、これらの条件の下で必要とされる性能を得るために一般的に圧縮機を特別に大きくする必要がある。

このようなモータ駆動される圧縮機システムに関連する他の問題は、開放型圧縮機が軸シールと機械的クラッチを必要とし、その両者が保守問題を生じやすいことである。さらに、ＤＣ電力がバスで利用可能であるので、ＤＣモータが空調システムに使用されてきた。一般的に、ＤＣモータは、摩滅するブラシを有するのでＡＣモータのようには信頼性がなく、ブラシレスモータは比較的高価である。

上で議論された問題の他に、様々なバスタイプと用途の必要条件のために、これらの種々の必要条件や車両接続部に合わせるために空調システムの多くの異なるタイプや変形を提供する必要があった。その結果、製造および設置のコストと、これらのユニットを適切に保守およびサービスするために必要な技術者資源を維持することが比較的高価である。

また、現存のバス空調システムに関連して、空調容量の完全な損失を生じさせるコンポーネントの故障の問題がある。すなわち、従来通りの単一の大型ユニットでは、冷媒の損失を引き起こすホースの漏れ、ファンなどのコンポーネントの１つの停止につながる電気的故障、および圧縮機の故障などのユニットの故障によって、ユニット全体が停止してユニットに空調を提供することができなくなる。このような状況では、「徐行運転」能力を提供するように部分的な容量を維持できることが好ましい。

従って、本発明の目的は改良されたバス屋根空調システムを提供することである。

本発明の他の目的は、バスの全てのエンジン動作速度において効率的であり、かつ特別に大きい圧縮機を必要としないバス空調システムを提供することである。

本発明のまた他の目的はバス空調システムの製造、設置、および保守コストを低減することである。

本発明のまた他の目的は、特定コンポーネントの故障時に「徐行運転」能力を提供することである。

本発明のさらに他の目的は経済的に製造でき、使用時に効果的なバス・ルーフトップ空調システムを提供することである。

これらの目的と他の特徴および利点は添付図面と関連して行われる以下の説明を参照すればより明らかとなる。

簡潔に言えば、本発明の１つの態様によれば、空調モジュールはその凝縮器コイル、蒸発器コイルおよび対応するブロワがモジュール内に配置され、標準のモジュールがバス上の異なるタイプと位置の還気および給気ダクトとの種々の設置接続部に適応できるよう位置するように組み立てられる。

本発明の他の態様によれば、単一の大型空調ユニットではなく、複数の比較的小型の同一モジュールをバスの屋根に設置することができ、これらのモジュールは、同一の標準ユニットの比較的低コストの大量生産を可能にするとともに１つまたは複数のユニットの故障時において徐行運転能力を提供するように他のモジュールから独立して動作可能である。

本発明の他の態様によれば、複数のモジュールのそれぞれはバスの縦方向中心線に対して芯合わせされた関係に設置され、バスの幅にわたり横方向に延びている。モジュールの数と長さはバスの総合空調容量の必要条件に依存する。

本発明のまた他の態様によれば、同一モジュールのそれぞれは全ての必要なコンポーネントを含み、電力は、エンジンモータ駆動される発電機により電力を与えられるインバータ／コントローラにより電気コンポーネントに供給される。

本発明のさらに他の態様によれば、一対の縦方向に延びるレールを介してバス・ルーフトップ上の隣接する、あるいは縦方向に間隔を置いた位置に多数のモジュールのフレームが取り付けられる。

本発明のまた他の態様によれば、モジュールの蒸発器部はバスの実質的な幅に広がり、それにより種々の大きさとタイプの還気接続部の必要条件に適応する還気室を有する。

本発明のさらに他の態様によれば、各モジュールの蒸発器部は三つの異なる垂直レベルを有して還気と補充用の外気のそれぞれの流入する流れに適応し、ファンまで通過し、次いで蒸発器コイルまで通過するそれぞれの空気量を選択的に変更する混合器を含む。

以下に説明される図面には好ましい実施例が描かれる。しかしながら、本発明の真の趣旨と範囲から逸脱することなく種々の他の変形や代わりの構成をそれらに対して行うことができる。

本発明によるバスのルーフトップ１１に適用されるモジュールは図１において全体として符号１０で示される。電力がライン１２を経由してモジュール１０に供給され、このラインは図示のようにバスエンジン１４により駆動される発電機１３から電力供給を受ける。

モジュール１０はバスの屋根にある開口部に接続され、モジュール１０内のファンが、客室からの還気がモジュール１０の中に上方に流れて、ここで調和され、調和された空気が客室に調和された空気を運ぶ給気ダクトの中に下方に流れるようにする。モジュールがバス・ルーフトップ１１に接続される種々の構造と方式は以下にもっと詳しく説明される。

図２において、その一端には蒸発器部１７が取り付けられ、その他端には凝縮器部１８が取り付けられたフレーム１６を含む、カバーが除去されたモジュール１０が示される。圧縮機２１とインバータ／コントローラ２２を含む電力部１９が凝縮器部１８に隣接している。これらが原動力を冷媒回路に供給し、電力をモジュール１０の電気コンポーネントに供給する方式は以下にもっと詳しく説明される。

蒸発器部１７は、端と端を接触させた一対の同一ユニットを備え、これらのユニットは蒸発器ブロワ２３と蒸発器ブロワモータ２４、および蒸発器コイル２６をそれぞれ含む。簡潔に言えば、蒸発器ブロワ２３はバスの客室から還気を、外部から外気を引き入れ、これらの混合流を、調和するために蒸発器コイル２６に通し、この調和空気はその後に給気ダクトを経由して客室に戻る。これは以下にもっと詳しく説明される。

凝縮器部１８の中には電気モータにより駆動される凝縮器ファン２７と、一対の凝縮器コイル２８と２９が設けられる。簡潔に言えば、凝縮器ファンは下に真空を作り出すために空気を上方に引き入れ、この真空が外気を凝縮器コイル２８と２９を通って引き入れ、コイル２８と２９を流れる冷媒を凝縮する。発生する暖かい空気はその後ファン２７により大気内へと上方に排出される。

図３を参照すれば、モジュール１０が、そのライン１２を介した発電機１３と駆動車両エンジン１４への電気接続と共に示される。インバータ／コントローラ２２は発電機すなわちＡＣ発電機からＡＣ電力の供給を受け、次に個別に制御されたＡＣ電力を蒸発器ブロワモータ２４、凝縮器ファン２７の駆動モータ３１および圧縮機２１の駆動モータ３２に供給する。符号３３で全体として示される複数の制御センサが種々の駆動モータに供給されるＡＣ電力を制御するのに必要なフィードバックをインバータ／コントローラ２２に供給する。

図で分るように、冷媒回路は閉回路であり、それを通って冷媒が圧縮機２１から凝縮器２９、膨張弁３４、蒸発器２６を流れ、最後に圧縮機２１に戻る。これは通例の方式で達成される。

モジュール１０は必要なコンポーネントの全てを内蔵し、唯一の入力が電気ライン１２を経由する電力であることが分るであろう。Ｎｏ．２〜６で示された他のモジュールは同一に構成され、同様に電力供給および制御される。

今度は図４に示される凝縮器部１８を参照すれば、凝縮器ファン２７により生じた空気流は矢印で示される。外気は図示のように外気取入口３６と３７を通って引き入れられ、対応する凝縮器コイル２８と２９を通り、次いで凝縮器ファン２７と凝縮器出口空気口３８を通って上方に流れる。

図５に示す蒸発器部１７内では、比較的暖かい還気が客室と連通する還気ダクトから上方に流れ、矢印で示されるように蒸発器部１７の還気室３９に入る。蒸発器ブロワ２３は還気がその上部の入口まで上方に流れるようにし、それと同時に外気は以下に述べる方式で外気フラップを経由して取り込まれてもよい。こうして２つの空気流の混合流は矢印で示されるように蒸発器ブロワ２３の取入口に受け入れられ、下方および外方に蒸発器コイル２６に流される。蒸発器コイル２６を通過した後、空気流は湾曲したカウリングにより客室に通じる給気ダクトに下方に流される。こうして、モジュールが動作している間、客室から出る還気と客室に戻る調和された空気の連続的な巡回流れがある。外部に排出される還気の量、また外部から回路に持ち込まれる外気の量は以下に述べるように外気フラップの選択的移動により制御される。図６〜図８に種々のタイプのバスについてのモジュール１０とそれに関連する還気および給気ダクトの設置法が示される。例えば図６では広いバス用の設置法が示され、この設置法では、現存のバス内ダクト設備はバスの側面近傍にある給気ダクト４３と４４、およびバスの中心線のより近くにあるが実質的に離間された還気ダクト４６と４７を含む。ここでは、還気ダクト４６と４７がモジュール１０の還気室３９と直接連通しているが、その外端に近い位置にあることが分るであろう。

狭いバス用の設置法を示す図７では、同様に給気ダクト４８と４９がバスの側面近傍にある。しかし、還気ダクト５１と５２はバスの中心線において互いに接触している。ここでも、還気ダクト５１と５２は還気室３９と流体連通しているが、その他端にある。

最後に図８には湾曲した屋根のバスが示され、給気ダクト５３と５４は同様にバスの側面近傍にあるが、還気ダクト５６と５７は中心線に比較的近いが実質的に離間された中間位置にある。ここでも、還気ダクト５６と５７は還気室３９と流体連通しているが、その両端の中間位置にある。

こうして、同一のモジュールが、モジュール自身の変更なしにこれらの種々の設置条件の何れにも適応できるように構築および設計されていることが分るであろう。すなわち、調和空気排出口４０は横方向に十分大きいので種々の給気ダクトの配置に適応でき、またより重要なことは、還気室３９が横方向に比較的大きく、図示の種々のタイプの還気ダクト構造のそれぞれに適応できることである。

蒸発器部１７、および還気の流れが外気の流れと混合される方式を説明するために、図９〜図１３を参照する。図９において、蒸発器ブロワ２３が示され、そのブロワ入口５８は冷却すべき空気を受け入れ、これが矢印で示されるように下方、次いで外方に蒸発器コイル２６に向って流れて、そこを通る。次いで、冷たい空気はさらに、左の矢印で示されるように、外方および下方に給気ダクトに流れる。ブロワ入口５８の中に入る空気は、矢印で示されるように流路５９を通って上方に流れる還気と外気取入窓４１を通って流れ込む外気の混合流である。すなわち、図１０を参照すれば、蒸発器ブロワ２３の下の還気室３９に流入した還気は矢印で示されるように開口部６１の中に流れて、流路５９を通って上方に流れる。還気流が流路５９の上部に到達するときに還気の量、また外気取入窓４１を通る外気の量は外気フラップ４２の位置に依存する。

図１１には外気フラップ４２がリンク機構６２に取り付けられて示され、これが今度は、その軸の回りで外気フラップを選択的に回転して外気取入窓４１の開口部の大きさを変更する回転レバー６３に取り付けられる。外気フラップ４２のこの位置は、外気取入窓４１に入る外気の流れの制限がない全開位置である。この位置にあるときに外気フラップはまた還気が上方に流れている流路５９の出口側を閉鎖する。こうして外気フラップ４２が全開位置にあるときは、還気は蒸発器ブロワ２３の中に上方に通らず、蒸発器ブロワ２３の中に、また蒸発器コイル２６の上を通る空気は外気取入窓４１を通って入る外気のみとなる。よって、流路５９内の還気は以下に述べる開口部を経由して大気に流出する。

図１２において、レバー６３とそれに取り付けられたロッド６２は、流路５９の上部の出口開口部が被われず、それと同時に外気フラップ４２が外気取入窓４１に入る外気の流れをいくらか制限する中間位置に外気流を調節するように選択的に移動される。よって、ブロワ入口５８に取り入れられる空気は還気と外気の混合流であり、還気の一部のみが外部に排出される。

図１３は、外気取入窓４１を遮断し、流路５９を完全に開ける閉位置にある外気フラップを示す。従って、この位置にあるときは、還気の全てがブロワ入口５８の中に入り（外気は全く入らず）、蒸発器コイル２６を通り、バスの給気ダクトまで流れる。もちろん、バスの客室における負荷や、外部の環境条件により決定される冷却の必要性に合わせるのに適した所望の混合流を得るために、図示されない何れの中間位置に外気フラップ４２を配置してもよいことは言うまでもない。

上述した蒸発器部１７の構造は、蒸発器部内に空気流が生じる三つのレベルを提供することが分るであろう。低レベルにおいて、還気室３９は還気ダクトから蒸発器部１７への還気の流れを提供する。中間レベルにおいて、還気の流れを上方に案内する流路と、これと平行の経路で蒸発器ブロワ２３を下方に通る混合された空気の流れを提供する流路がある。三番目の高レベルにおいて、外気が外気取入窓４１を通って流れ、その外気が上方に吹く還気と混合し、その混合流がブロワ５８の取入口５８の中に流れるために設けられた空間がある。

図１において単一のユニットがバスの設置位置に示されるが、本モジュールはバスの必要性に合わせるのに必要な集合的空調容量を提供するために１つ以上の他のモジュールと「連動する」ように設計される。図１４において、一対のモジュールが組み合わされ、図示のように一方が反対向きに回転されている。この構成において、２つの凝縮部がこの組み合わせの前端と後端にあり、２つの蒸発器部は互いに隣接する。グリル開口部が一方のユニットでは符号６４で、他方のユニットでは符号６６で示され、外気フラップが開いているときは外気の流れを蒸発器部に導き、外気フラップ４２が全開または部分的に開いているときは還気を流出する。外気の蒸発器への流れを増大するために開口部６７が設けられてもよい。

図１５において、一対のモジュール６８と６９が上述の方式で連動するように配置される。第三のモジュール７１が、モジュール６９と平行で、かつ上述したように反対向きに回転されない状態でモジュール６９の他端に配置される。従って、モジュール７１の蒸発器部はモジュール６９の凝縮器部に隣接し、特に、グリル開口部７２はモジュール６９の凝縮器ファンに隣接して配設される。

図１６において、四つのモジュール７２、７３、７４および７６が示され、モジュール７２と７３は互いに平行であり、モジュール７４と７６は互いに平行であるが、モジュール７２と７３に対して反対向きに回転される。

バスに必要な容量に合わせるためにそれぞれのモジュールは、バスの還気口が蒸発器部のそれぞれの入口および出口開口部に合うように配置されるとともに、どのような組み合わせで連動させてもよいことは言うまでもない。図示しないが、モジュールは、それらが縦方向に間隔を置くような位置に設置してもよく、図示のように必ずしも互いに接触しなくてもよいことは言うまでもない。

単一ユニットであれ、図示のような組合せであれ、モジュールを取り付けるためには、バスのルーフトップにモジュールを容易に取り付ける方法と装置を備えることが望ましい。好ましい方法は、適当な締結具等によりバスに取り付けられる横方向に間隔を置いた縦方向に延びる一対のレール７７と７８を備えることである。それぞれのモジュールのフレームはネジ等の適当な締結具によりレール７７と７８に取り付けられる。図１７において、一対のモジュールフレーム７９と８１が示され、フレーム８１は上述したように反対向きに回転される。この構成はモジュールが、全てバスの中心線に対して芯合わせされ、所望の何れの縦方向位置においてもレール７７と７８に取り付けることができるように、レールに容易に取り付けられるようにする。

本発明は本願に開示される特定の構造を参照して説明されたが、本発明は本願に記載される詳細に拘束されず、むしろ特許請求の範囲内に入り得る何れの変形および変更をも包含することが意図されることは言うまでもない。

本発明の好ましい実施例によるバスのルーフトップ上に設置されるモジュールの斜視図である。 上カバーが除去されたモジュールの斜視図である。 本発明の好ましい実施例によるモジュール内の電気および冷媒回路の模式図である。 モジュールの凝縮器部の正面図である。 モジュールの蒸発器部の正面図である。 バス・ルーフトップに適用される蒸発器部の正面図である。 バス・ルーフトップに適用される蒸発器部の正面図である。 バス・ルーフトップに適用される蒸発器部の正面図である。 ファンと混合器を有する蒸発器部の斜視図である。 蒸発器部の底部斜視図である。 全開位置にある外気フラップを示す蒸発器部の斜視図である。 フラップが中間位置にある蒸発器部の斜視図である。 外気フラップが閉位置にある蒸発器部の斜視図である。 隣接する一対のモジュールの斜視図である。 隣接する三つのモジュールの斜視図である。 隣接する四つのモジュールの斜視図である。 モジュールフレームと、関連する取り付けレールの斜視図である。

Claims (12)

1. 複数の同一モジュールを有するバス・ルーフトップ空調システムであって、各々のモジュールは、
   フレームと、
   前記フレームに取り付けられるとともに、一対の凝縮器コイルと、これらの凝縮器コイルの間に配置されて該凝縮器コイルを通って外気を引き込むとともにこの外気を外部に排出するファンと、を有する凝縮器部と、
   前記フレームに取り付けられるとともに、バスの客室からの還気を蒸発器コイルを通って給気ダクトおよび客室に循環させる少なくとも１つのファンを有する蒸発器部と、
   前記フレームをバスの頂部に固定する手段と、を有することを特徴とするバス・ルーフトップ空調システム。
2. 前記固定手段は、バス・ルーフトップに取り付けられるとともに、バスの縦方向中心線にまたがるように前記フレームが取り付けられる一対のレールを含むことを特徴とする請求項１記載のバス・ルーフトップ空調システム。
3. 前記凝縮器コイルの１つ、前記蒸発器コイルの１つ、圧縮機、および膨張弁を有する冷凍回路を含むことを特徴とする請求項１記載のバス・ルーフトップ空調システム。
4. 前記圧縮機と前記の凝縮器ファンおよび蒸発器ファンの駆動モータに電気的に接続されたインバータを含むことを特徴とする請求項３記載のバス・ルーフトップ空調システム。
5. 一対のモジュールがバスの頂部に縦に並んで取り付けられており、それぞれのモジュールは、バスの幅にわたって横方向に延びていることを特徴とする請求項１記載のバス・ルーフトップ空調システム。
6. 前記モジュールは、平行でかつ隣り合って設けられていることを特徴とする請求項５記載のバス・ルーフトップ空調システム。
7. 前記モジュールは、逆の向きで取り付けられており、一方が他方に対して反対向きに回転していることを特徴とする請求項５記載のバス・ルーフトップ空調システム。
8. 客室からの還気流を導く少なくとも１つのルーフトップ開口部と、客室に調和空気流を導く少なくとも１つのルーフトップ開口部と、を有するバスへの空調提供方法であって、
   複数の比較的小さい小型空調モジュールを提供し、
   バスに要求される総空調容量を決定し、
   前記総空調容量を集合的に満たすために必要なモジュールの数を決定し、
   各々のモジュールがルーフトップの還気口と給気口の両方と位置が合う独立型の空調システムであり、かつ電力に接続されたときにバスに調和空気を供給することができるように、所望の配置で前記の数のモジュールをバスに設置することを含むことを特徴とするバスへの空調提供方法。
9. 各々のモジュールは、バスの幅にわたって実質的に横方向に延在するようにそれぞれ設置されていることを特徴とする請求項８記載の空調提供方法。
10. 前記モジュールは、一方が他方の長手方向前方に配置されるように縦に並んで設置されていることを特徴とする請求項８記載の空調提供方法。
11. 前記モジュールは、平行に設けられていることを特徴とする請求項１０記載の空調提供方法。
12. 前記モジュールは、逆の向きで設けられており、一方が他方に対して反対向きに回転していることを特徴とする請求項１０記載の空調提供方法。
    

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