JP4118933B2 - ルーフトップ空調機から凝縮水を除去する装置 - Google Patents

Description

本発明は車両の屋根の上、特に旅客バスのルーフトップの上に設置する薄型空調ユニットに関する。

（関連出願の相互参照）
本願は、本願と共に同時出願され、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エア・リフレッシュ方法および装置 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水ポンプ ２１０＿５６８
ルーフトップ空調における凝縮水除去システム ２１０＿５５１
モジュール式ルーフトップユニットの給気ダクト装置 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
単体構造モジュール式バス空調機 ２１０＿５９６
ルーフトップ空調機はここ数年間バス等の上に設置されている。典型的には、ユニットの凝縮器部および蒸発器部は共に車両の客室の外側の屋根の上に取り付けられる。ユニットからの調和された空気は屋根内の開口部を通って車両の中に送られ、還気が第２の屋根開口部を通ってユニットの中に送り返される。ユニットの圧縮機は一般に車両のエンジンルームに配置され、エンジンによって直接駆動される。冷媒管路がエンジンルームから車両の内部を通ってルーフトップユニットに戻るように配設される。これらの内部管路は管路の漏れや結露による不断の危険を生じ得る。

米国特許第４，８７０，８３３号にはインバータと共にルーフトップユニットに収容された電気駆動式圧縮機を利用する自動車用のルーフトップ空調ユニットが開示されている。このユニットへの電力は車両のエンジンによって直接駆動される発電機により供給される。この配置ではエンジンルームと空調ユニットの間を通る冷媒管路がなくなり、車両内の管路の漏れや結露といった危険性が回避される。しかしながら、ルーフトップユニット自体からの凝縮水の除去はなお問題である。

窓型空調機が米国特許第５，３３７，５８０号に開示されており、この特許では軸流凝縮器ファンが凝縮器コイルと圧縮機と共にユニットの室外部に取り付けられる。蒸発器コイルはユニットの室内部に収容される。円錐状の凝縮水スリンガが凝縮器ファンモータに接続され、室内蒸発器コイルにより発生した凝縮水を室外凝縮器コイルにかけるようになっている。凝縮器コイルの加熱された表面に接触する凝縮水の一部は蒸発してユニットの効率を改善する。残りの凝縮水は凝縮器パンに集められ、水分として室外に流されるか、冷却空気流内の蒸気としてユニットから排出される。

バスまたはレクリエーション用車両に取り付けられる多くのルーフトップ空調ユニットは単純に蒸発器からの凝縮水を屋根上に排水するか、あるいは費用のかかる設置および保守を要する多数のドレン管路を通じて排水する。水分はしばらくすると車両の塗装に見苦しい汚れを形成し、窓表面を皮膜で被い、ドライバの視界を低下させて潜在的な危険を生じる。これらのタイプのルーフトップユニット用のより効率的な凝縮水除去システムを組み入れる試みは必ずユニットの高さを増加し、これにより車両が空気中を移動する際の車両に働く抗力を増加する。

本発明の主目的は車両用、特にバスやレクリエーション用車両等用のルーフトップ空調ユニットを改良することである。

本発明の更なる目的は自動車のルーフトップ空調ユニットから凝縮水をより効率的に除去することである。

本発明のもう１つの目的は多数の蒸発器コイルおよび凝縮器コイルを収容するルーフトップ空調ユニットから凝縮水を除去する効率的な方法を提供することである。

本発明のなお更なる目的はユニットの高さと大きさを増加することなくバス等のためのルーフトップ空調ユニット用の効率的な凝縮水除去システムを提供することである。

本発明のなおもう１つの目的はきれいで審美的な方式でバスのルーフトップ空調ユニットから凝縮水を除去することである。

本発明のなおもう１つの目的は凝縮水ホースや連結部の設置と保守を排除することである。

本発明のこれらおよび他の目的は多数の蒸発器コイルと凝縮器コイルを含むルーフトップ空調ユニットにより提供される。筺体がユニットの蒸発器部に隣接して取り付けられ、この筐体には一対の垂直側壁と、筺体の端壁を形成する一対の対向する凝縮器コイルとが含まれる。筺体はさらに底部壁と、凝縮器ファンを収容する開口部を有する頂部壁を含む。ファンが、筺体の内側に吊り下げられたファンモータの駆動軸に接続される。モータの駆動軸は筺体の中心軸に一致して設けられ、スリンガ皿がモータの下に取り付けられるとともに、軸に固定される。筺体の底部壁は筺体の中心軸に向って筺体の側壁と端壁から内側に傾斜する。蒸発器コイルにより発生した凝縮水は筺体の中に導かれ、スリンガ皿の下の筺体の中心に集まる。スリンガ皿はモータに向って上に開いており、筺体の中心に集められた凝縮水を皿の中に引き込むための吸引ポートを含む。一連の分配ポートが凝縮水を皿の内面にわたって導き、次いで、凝縮水は２つの凝縮器コイルの表面の上に外側に散布される。凝縮器コイルはユニットの高さを著しく減少させるように、筺体の中心軸に対して鋭角で配置される。好ましくは、各コイルは筺体の中心軸と４０°〜５０°の角度を成す。

本発明のこれらおよび他の目的をさらに理解するために、図面と関連して読むべき以下の発明の詳細な説明に言及が成される。

最初に図１を見ると、全体を符号１０として示した原動機付きバスが示される。バスエンジン１１は車両後部のモータ室内に据え付けられる。空調ユニット１３はバスの屋根１４の上に取り付けられ、車両の客室に調和された空気を供給するようになっている。空調ユニットはバスが前方方向に移動する際に空気抵抗を減らすように設計された薄型カバー１５内に収容される。一対の開口部１６と１７がユニットの２つの凝縮器コイル１８と１９の上のカバーの上面に設けられる。円形開口部２０もまた凝縮器ファン２１の直上でかつ開口部１６と１７の間においてカバーに設けられる。外気がファンの中に引き込まれ、ファン２１により上方に排気される前にコイル熱交換器面を冷却するために凝縮器コイルを通される。

以下に説明されるように、本発明のユニットには電気駆動される冷媒圧縮機と、圧縮機や凝縮器および蒸発器ファンを含む他の電気コンポーネントに安定化した電流を供給するインバータと、が含まれる。発電機２４が車両のモータ室に据え付けられ、エンジン１１によって直接駆動される。発電機はバスの屋根の内側に沿って配線された電気ライン２５を介して必要な電気入力をユニットに供給する。

さらに図２と図３を参照すれば、ルーフトップユニットの内部コンポーネントが示される。ユニットには蒸発器部２７、凝縮器部２８および圧縮機・交流発電機部２９を含む３つの主要部が含まれる。蒸発器部２７はユニットの支持フレーム３３の両端においてある角度で内側に傾斜した２つの対向する蒸発器コイル３０と３１を含む。各蒸発器コイルはフレームの上部において支持された横材３７から吊るされた対応する蒸発器ファン３５により送風される。各蒸発器ファンは還気を客室から天井開口部３８を通って引き込み、その還気を、空気ダクト３９を介して対応する蒸発器コイルの上に向けるようになっている。空気はコイルの熱交換器面の上を通過するに従って調和され、バスの天井内の給気口（図示せず）を介して客室の中に送り返される。

空調ユニットの凝縮器部２８は蒸発器部２７に直ぐ隣接してユニットフレーム３３上に取り付けられる。凝縮器部は凝縮器部のコンポーネントを収容する全体が符号４０として示された筺体を含む。筺体は、一方が符号４１として示される一対の対向する垂直側壁と、上記の凝縮器コイル１８と１９により構成される２つの対向する端壁を含む。筺体はまた頂部壁４２と底部壁４３を含む。円形開口部が筺体の頂部壁に設けられ、筺体の垂直に配設された中心軸５０と軸方向で一致している。単一の凝縮器ファン２１が周知の適切な手段により筺体の内側に吊るされた電気モータ５２の駆動軸５１に接続される。モータと駆動軸は共にハウジングの垂直軸５０に沿って同軸に設けられる。

ハウジングの底部壁４３は凝縮器ファンの直下の床に低部または凹み５５を形成するように筺体の側壁と端壁から内側に傾斜している。

図５に示されるように、流路６０がハウジングの蒸発器部と凝縮部の間に配置される。２つの蒸発器コイルにより発生した凝縮水は、各蒸発器部から導かれる適切な出口ポートあるいはチューブ等を通って流路の中に重力供給される。この流路は、この凝縮水を凝縮器の筺体の側壁４１内の少なくとも１つの入口ポート６２に重力供給するようになっている。次いで、凝縮水は筺体の傾斜した床により凝縮器モータの下に配置された凹んだ収集領域５５に導かれる。

凝縮器ファンの駆動軸はモータケーシングを貫き、モータの底から下に延びている。凹状のスリンガ皿６５（図４参照）が、収集領域５５内に維持される凝縮水と連通できるように、駆動軸の下部に取り付けられる。図３に示されるように、皿はモータに向って上に開いているようにモータ軸に取り付けられる。円筒形の取付用ハブ６７が皿の内側の中心に配置され、皿と一体になっている。中心孔６８がハブを貫き、モータ駆動軸が孔の中に部分的に差し込まれている。皿がモータ軸とともに回転するように軸が止めねじ６９によりハブに固定される。孔の底部は筺体の床の収集領域から皿を通って上に開いている吸引ポート７０と連通する。一連の分配ポート７１がフランジの底部の周りに周方向に離間して設けられ、孔開口部の下側と連通するようになっている。

動作時に、皿は、収集領域内の凝縮水が吸引ポートを通ってフランジの孔に引き込まれる十分に速い比較的高速で凝縮器ファンとともに回転するようになっている。孔内の凝縮水は、皿の内面に接触するようにフランジから分配ポートを通って排出される。回転する皿は皿表面から外に凝縮水を押し流すように作用する比較的大きい遠心力を発生させ、凝縮水は２つの凝縮器コイルの熱交換器面の上に散布される。凝縮水は２つの凝縮器コイルの上で少なくとも部分的に蒸発し、蒸気の形でユニットから運び出される。蒸発しない凝縮水は筺体の床に落下し、重力の影響の下に筺体の中心収集領域に戻され、凝縮器コイルの上に再散布されて最終的に全ての凝縮水が蒸気の形でユニットから出る。

電気駆動される圧縮機８０がインバータ８１と共にユニットの圧縮機・交流発電機部内で共通ハウジング内に据え付けられる。上記のように、インバータは発電機から電力を受け、安定化した電力を圧縮機と蒸発器および凝縮器ファンに供給するようになっている。

本発明は図面に示す好ましい形態を参照して詳細に開示および説明されたが、特許請求の範囲により規定される発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、詳細に種々の変更を加えることができることは当業者には言うまでもない。

本発明の教示を包含するルーフトップ空調ユニットを含むバスの斜視図である。 ユニットの内部コンポーネントをより明確に示すためにカバーが除去され、部品を切り欠いた空調ユニットの拡大斜視図である。 空調ユニットの凝縮器部の部分側面図である。 ２つの凝縮器コイルの熱交換器面上に凝縮水を分配する発明の実施に使用されるスリンガ皿の拡大斜視図である。 図３の線５−５に沿った断面図である。

Claims (9)

1. 車両用のルーフトップ空調ユニットから凝縮水を除去する装置であって、
   複数の蒸発器コイルを含む蒸発器部と、
   前記蒸発器部に隣接して取り付けられた筺体を含む凝縮器部であって、前記筺体が垂直な側壁と、一対の凝縮器コイルにより形成される対向する端壁とを有し、前記筐体がさらに前記筺体の垂直中心軸を中心に回転する凝縮機ファンを収容する中心開口部を有する頂部壁と、凝縮水を前記筺体の中心に向けるようになっている底部壁と、を含む凝縮部と、
   凝縮水が前記筺体の底部壁により該筺体の中心に向けられるように、前記蒸発器コイルにより発生した凝縮水を集め、かつこの凝縮水を前記筺体に導く手段と、
   前記凝縮器ファンの下で前記筺体の内側に取り付けられ、前記凝縮器ファンに接続された駆動軸を有する凝縮器ファンモータと、
   前記凝縮器ファンモータの下の該モータの駆動軸に固定されたスリンガ皿であって、前記筺体の中心に集められた凝縮水を引き込むとともに凝縮水を前記対向する凝縮器コイルの表面の上に導く中心吸引ポートを有し、それによりこの凝縮水が前記凝縮器コイルの熱交換表面上で蒸発するようになっているスリンガ皿と、を含む装置。
2. 前記スリンガ皿は、前記モータに向って上に開いている円形でかつ凹状の皿であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記皿は、この皿を前記モータ軸に接続するために、該皿の内側に配置された中心取付用ハブを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記ハブは、該ハブを上向きに貫く孔を含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記皿の吸引ポートは、前記筺体内に集められた凝縮水を前記ハブの孔の中に引き込むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記ハブは、前記孔と連通するとともに前記ハブの周りに周方向に離間された一連の分配ポートを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記凝縮器コイルは、前記筺体の中心軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記凝縮器コイルは、前記筺体の中心軸と４０°〜５０°の角度を成すことを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの蒸発器コイルから凝縮水を集める手段は、前記蒸発器コイルの下に取り付けられたトリップパンと、集められた凝縮水を前記筺体の壁の１つに形成された入口ポートに導く流路手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。

Images