モジュール式バス空調システム
バス・ルーフトップ空調機用モジュールは、所望なら電力が供給されたときにバスの客室に調和された空気を供給できる、圧縮機を含む全ての必要なコンポーネントを有する自立型である。さらに、加熱された空気も所望時に客室に供給できるように電力供給されるヒータが空気流の流れの中に設けられる。多数のユニットが満たすべき段階的な能力要件や徐行運転能力を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は主に空調システム、特にバスのルーフトップ用の空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（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用構造 ２１０＿５９５
単体構造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。
【０００３】
そのような現存のシステムについてのもう１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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
バスの客室内の空気冷却機能に加えて、大気状態が冷たいときに空気を暖めることも必要である。エンジン冷媒の熱を用いて駆動エンジンにおいて利用可能なエネルギーを使用するのがやはり一般的である。しかし、冷却の場合と同様に、エンジンが例えばアイドリングしているときは利用できる熱は少なくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は改良されたバス・トップ空調システムを提供することである。
【０００９】
本発明のもう１つの目的はバスの全ての運転速度において効果的であり、それと同時に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。
【００１０】
本発明のなおもう１つの目的はバス空調システムの製造、設置、および保守のコストを低減させることである。
【００１１】
本発明のなおもう１つの目的は種々のタイプの設置構造での使用に適応するように設計された空調システムを提供することである。
【００１２】
本発明のもう１つの目的は特定のコンポーネント故障の場合に「徐行運転」能力を提供することである。
【００１３】
本発明のなおもう１つの目的はエンジン速度にかかわりなく客室に熱を効果的に供給するルーフトップ空調システムを提供することである。
【００１４】
本発明のなおもう１つの目的は製造するのに経済的であり、使用に効果的なバス・ルーフトップ空調システムを提供することである。
【００１５】
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以下の説明を参照すれば直ちに明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、モジュール内に配置され、かつ標準モジュールがバスの種々のタイプと位置の還気および給気ダクトとの設置接続部に適応できるように配置された凝縮器コイル、蒸発器コイルおよびそれぞれのブロワを含むように組み立てられる。
【００１７】
本発明のもう１つの態様によれば、大きな単一の空調ユニットではなく、複数の比較的小さい同一のモジュールがバスの屋根に設置され、それぞれは同一の標準化された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の場合に徐行運転能力も提供するように他とは独立に動作できる。
【００１８】
本発明のなおもう１つの態様によれば、モジュールは全ての必要な冷媒配管全体がモジュールに配置されるように圧縮機を含んでもよく、電力はモータ駆動の発電機からモジュールの電気コンポーネントに供給される。
【００１９】
本発明のもう１つの態様によれば、空調ユニットの蒸発器部は、狭い車体、広い車体または湾曲した屋根のバスの何れにも適応可能なように比較的広い還気口を有する。
【００２０】
本発明のなおもう１つの態様によれば、熱が、バスの客室に流れる空気の流れの中に配置された熱抵抗コイルによって空調システムに導入される。
【００２１】
以下に説明される図面において、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および代替の構造をそれに対して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、蒸発器コイル１２、凝縮器コイル１３、複数の蒸発器ブロワ１４とそれに関連する駆動モータ１６、および凝縮器ファンを駆動する凝縮器ファンモータ１７（図３参照）を含む種々のコンポーネントを示すためにカバーが除去されたモジュール１１を示す。
【００２３】
圧縮機１８はモジュール１１の外部にあり、これは圧縮機１８から冷媒管路２１を通って凝縮器コイル１３に冷媒を供給し、最終的には膨張弁２２（図３参照）を経由して蒸発器コイル１２まで冷媒を供給するためにモータ駆動装置１９により駆動される。次いで、冷媒蒸気は冷媒管路２３を経由して圧縮機１８に戻される。
【００２４】
駆動エンジン１９はまたライン２５を経由してモジュールに電力を供給する発電機１５（あるいは所望なら交流発電機）に動作的に接続される。
【００２５】
図１にはまた電気抵抗ヒータ２４が示され、これは蒸発器コイル１２の下流にあり、それにより加熱期間の間、空気が蒸発器ブロワ１４により蒸発器コイル１２とヒータ２４を通って引き込まれ、それによりバスの客室に供給される空気が加熱される。ヒータ２４や蒸発器ブロワ・モータ１６や凝縮器ファンモータ１７への電力は発電機１５からＤＣ電力を受ける電気ライン２５を経由して供給される。ヒータ２４はＤＣ電流かＡＣ電流により電力供給することができ、熱出力は駆動エンジン１９の速度とは無関係である。図１に示されるモジュールについては、ＤＣ電力がモータコンポーネントの全てに電力供給するのに利用可能であり、従って、ヒータ２４には好ましい。
【００２６】
今度は図２を参照すれば、変形されたモジュール２６が上記のコンポーネントの全てを含むように示される。さらに、それは上記と似た方法で冷媒を循環するように蒸発器コイル１２と凝縮器コイル１３の間に動作的に相互接続された水平回転圧縮機２７を含む。しかしながら、前に述べたシステムに対する違いは、密閉型圧縮機１８が内部電気モータ２０により駆動され、図３に示されるように主エンジン１９により駆動される発電機２９とインバータ／コントローラ２８とを経由して電力が供給されることである。種々の制御センサ３０から入力を受け、整流器とインバータを含むインバータ／コントローラ２８は発電機または交流発電機２９からＡＣ電力を受け、インバータを経由して、制御されたＡＣ電力を蒸発器ブロワ・モータ１６、凝縮器ブロワ・モータ１７、圧縮機駆動モータ２０およびヒータ２４に供給する。インバータ／コントローラ２８は制御されたＡＣ電力を供給できるので、モータのそれぞれはＡＣモータであり、それにより、より保守が不要のシステムを保証する。
【００２７】
制御されたＡＣ電力を供給するインバータ／コントローラでは、好ましいタイプの熱源２４は温度が増すにつれ電気抵抗が比較的速く増す正温度係数（ＰＩＣ）ヒータである。このタイプのヒータは初期設置が比較的高価であるが、自動リミッタとして働き、サーモスタットによって安全な温度リミットを維持する必要はない。
【００２８】
今度は図４を参照すれば、モジュールが、ハウジング２９に囲われた上記のような種々のコンポーネントと、凝縮器ファン３１を含んで示される。また、還気口３２、凝縮器流出口３３および凝縮器／外気取込口３４を含む、ハウジング２９内の種々の開口部が示される。外気／還気／排気エアフラップ３６が凝縮器コイル１３と蒸発器コイル１２の間に設けられ、システムの特定の要求や現存の大気状態によって蒸発器コイル１２に流れる空気の混合を制御する。こうして空気流パターンは矢印で示されるように凝縮器ファン３１、蒸発器ファン１４およびエアフラップ３６の位置により制御される。還気が還気口３２に入るときに、エアフラップ３６の位置に従って凝縮器流出空気口から流出するとともに／または蒸発器コイル１２を通って流れる。同様に、取込口３４に入る外気は凝縮器コイル１３を通過し、次いで凝縮器流出口３３から流出するとともに／またはエアフラップ３６の位置によっては蒸発器コイル１２を通過させられる。こうして、エアフラップ３６を使用すれば、還気の全てを凝縮器空気流出口３３に通過させ、全ての外気を空気取込口３４から蒸発器コイル１２に通過させることが可能であり、あるいはフラップ３６が正反対の位置に置かれるときは、還気の全てが蒸発器コイル１２を通過し、空気取込口３４に入る外気の全てが凝縮器コイル１３を通過して凝縮器流出口３３から流出する。しかしながら、より可能性が高い動作状態は、還気と外気の選択的混合流が蒸発器コイル１２を通過するエアフラップ３６の中間位置である。
【００２９】
図で分るように、外気取込口３４に入り、蒸発器コイル１２を通過する空気流の流れにフィルタ３７が配置される。その目的は空気取込口３４に入る空気の流れに存在し得るデブリを濾過することである。蒸発器コイル１２を通過した後、調和された空気は蒸発器ブロワ１４により図示のように給気口３８から流出させられる。
【００３０】
今度はモジュール１１がルーフトップ上の現存の空気流路開口部と接続されるようにルーフトップ上に配置される方式について、図５Ａ〜図５Ｃに参照が成される。図で分るように、バスの種々の開口部の位置は用途ごとに実質的に変化しうる。例えば、図５Ａに示される広いバス用途においては、給気ダクト３９はバスの外側面近傍に配置され、一方、還気ダクト４１はバスの縦方向中心線からかなりの距離に配設される。図５Ｂに示される狭いバス用途においては、給気ダクト４２はバスの外側面から内側にわずかな距離移動され、還気ダクトは図示のように縦方向中心線に隣接して配置される。図５Ｃに示される湾曲屋根のバスにおいては、給気ダクト４４はバスの外側面からわずかにより内側に移動され、還気ダクト４６は縦方向中心線のいくらか外側であるが広いバス用途ほど遠くない中間位置に配置される。
【００３１】
もちろん、全てのバス用途において、バスの各側面に給気ダクトと還気ダクトの両方が図示のような実質的に鏡像配置に設けられる均衡の取れた配置が提供される。こうしてモジュールは、背中合わせに置かれ、それらの間の間隔は個々の用途要件に適応するように変更される。例えば、図５Ａの広いバス用途では、２つのモジュール間にはかなりの間隔があり、図５Ｂの狭いバス用途では、モジュールは実質的に接触している。湾曲屋根のバス用途では、モジュールは真の水平位置からいくらか角度が付けられて、それらの間の間隔は図示のように中程度である。図示された３つのタイプの装置は可能な装置要件の見本として提示され、特定の要件を満たすために今まで特有の設計を必要としてきた他の装置もあることは言うまでもない。一方、本設計はルーフトップ空調機の種々の用途の全ての要求を満たす単一のモジュールを提供する。
【００３２】
図で分るように、給気口は比較的小さく、上記の３つの場合それぞれにおいて、モジュール１１は、給気口３８が実質的に個々の給気ダクト３９、４２および４４の上に配置されるような位置に置かれる。一方、還気口３２は比較的大きく、従って、図示のように還気ダクト４１、４３および４６の種々の位置に適応できる。
【００３３】
還気口３２の長さ（すなわち、バスの横方向に延在する範囲）を説明するために、図６Ａ〜図６Ｃに示される排気エアフラップ３６を含む設計の特徴を簡潔に検討する必要がある。図６Ａでは、外気／還気／排気エアフラップ３６が、還気口３２に入る全ての還気が図示のように蒸発器コイル１２を通過し、外気取込口３４に入る全ての外気が凝縮器コイル１３を通過して流出口３３から出るような位置に置かれる。図６Ｂでは、外気／還気／排気エアフラップ３６は正反対の位置に置かれ、還気口３２に流れる還気は蒸発器コイル１２には流れず、蒸発器コイル１２に入る空気は外気のみであり、図示のように外気の一部は蒸発器コイル１２を通過し、外気の一部は凝縮器コイル１３を通過する。図６Ｃにおいて、外気／還気／排気エアフラップ３６は中間位置に置かれ、還気の一部は蒸発器コイル１２を通過し、還気の一部は逸らされて凝縮器コイル１３を通過する。この場合、外気もまた空気取込口３４から逸らされ、蒸発器コイル１２を通過するに従って還気と混合される。
【００３４】
図示の外気／還気／排気エアフラップ３６の３つの位置の全てにおいて、またその他のどの位置においても、モジュールの還気口３２の長さはかなり大きく、その長さはＬ1で表される。モジュール１１が上記のように種々の設置要件に適応できるのは還気口３２のこのかなりの長さＬ1のためである。
【００３５】
Ｌ1の相対的大きさはモジュールの全長Ｌ2との簡単な比較により定められる。すなわち、開口部の縦方向長さＬ1のモジュールの縦方向長さＬ2に対する比は１８．６４インチ／３７．８０インチ＝０．４９３である。従って、それは４５％より大きく５０％に近い。もう１つの基準点はバス・ルーフトップの幅、あるいはより適切にはバスの半幅である。広いバスはおよそ５１インチの半幅を有し、狭いバスはおよそ４８インチの半幅を有する。従って、広いバス（図５Ａ参照）では、長さＬ1のバスの半幅Ｌ3（すなわち、その縦方向中心線とバスの外側面の間の寸法）に対する比は１８．６４インチ／５１インチ＝０．３６５である。狭いバス（図５Ｂ参照）では、それは１８．６４インチ／３７．８０インチ＝０．３８８である。従って、それぞれの場合において３６％より大きい。
【００３６】
図７〜図１０において、バス・ルーフトップの種々の位置に設置されたモジュールの種々の組合せが示される。図７においては一対のモジュールがバスの縦方向中心線の近傍に背中合わせに配置される。図８においてはバスの縦方向中心線の近傍に背中合わせに２つのそのような組合せ（すなわち４つのモジュール）があり、図９においては３つのそのような組合せが示される。図１０においては背中合わせの一対のモジュールが示されるが、その間にはかなりの間隔があり、共にバスの縦方向中心線およびその末端の近傍に位置するとともに、全てバスの縦方向中心線に平行な線に沿って並んでいる。図示されたものに加え、種々の他の装置に対して本願で述べられたモジュールを適応できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の好ましい実施例によるモジュールの斜視図である。
【図２】圧縮機を含む本発明の他の実施例である。
【図３】本発明によるモジュール内の冷凍回路と電気回路の両方の模式図である。
【図４】本発明の好ましい実施例によるモジュールの欠切斜視図である。
【図５Ａ】本発明の好ましい実施例による種々のタイプのバス装置に適用されるモジュールの断面図である。
【図５Ｂ】本発明の好ましい実施例による種々のタイプのバス装置に適用されるモジュールの断面図である。
【図５Ｃ】本発明の好ましい実施例による種々のタイプのバス装置に適用されるモジュールの断面図である。
【図６Ａ】種々の位置にある空気混合ストッパを有するモジュールの断面図である。
【図６Ｂ】種々の位置にある空気混合ストッパを有するモジュールの断面図である。
【図６Ｃ】種々の位置にある空気混合ストッパを有するモジュールの断面図である。
【図７】本発明の好ましい実施例に従って設置された一対のモジュールを含む斜視図である。
【図８】本発明に従って設置された４つのモジュールの斜視図である。
【図９】本発明に従ってバスに設置された６つのモジュールの斜視図である。
【図１０】バス・ルーフトップ上の４つのモジュールの他の設置の斜視図である。
【技術分野】
【０００１】
本出願は主に空調システム、特にバスのルーフトップ用の空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（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用構造 ２１０＿５９５
単体構造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。
【０００３】
そのような現存のシステムについてのもう１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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
バスの客室内の空気冷却機能に加えて、大気状態が冷たいときに空気を暖めることも必要である。エンジン冷媒の熱を用いて駆動エンジンにおいて利用可能なエネルギーを使用するのがやはり一般的である。しかし、冷却の場合と同様に、エンジンが例えばアイドリングしているときは利用できる熱は少なくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は改良されたバス・トップ空調システムを提供することである。
【０００９】
本発明のもう１つの目的はバスの全ての運転速度において効果的であり、それと同時に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。
【００１０】
本発明のなおもう１つの目的はバス空調システムの製造、設置、および保守のコストを低減させることである。
【００１１】
本発明のなおもう１つの目的は種々のタイプの設置構造での使用に適応するように設計された空調システムを提供することである。
【００１２】
本発明のもう１つの目的は特定のコンポーネント故障の場合に「徐行運転」能力を提供することである。
【００１３】
本発明のなおもう１つの目的はエンジン速度にかかわりなく客室に熱を効果的に供給するルーフトップ空調システムを提供することである。
【００１４】
本発明のなおもう１つの目的は製造するのに経済的であり、使用に効果的なバス・ルーフトップ空調システムを提供することである。
【００１５】
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以下の説明を参照すれば直ちに明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、モジュール内に配置され、かつ標準モジュールがバスの種々のタイプと位置の還気および給気ダクトとの設置接続部に適応できるように配置された凝縮器コイル、蒸発器コイルおよびそれぞれのブロワを含むように組み立てられる。
【００１７】
本発明のもう１つの態様によれば、大きな単一の空調ユニットではなく、複数の比較的小さい同一のモジュールがバスの屋根に設置され、それぞれは同一の標準化された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の場合に徐行運転能力も提供するように他とは独立に動作できる。
【００１８】
本発明のなおもう１つの態様によれば、モジュールは全ての必要な冷媒配管全体がモジュールに配置されるように圧縮機を含んでもよく、電力はモータ駆動の発電機からモジュールの電気コンポーネントに供給される。
【００１９】
本発明のもう１つの態様によれば、空調ユニットの蒸発器部は、狭い車体、広い車体または湾曲した屋根のバスの何れにも適応可能なように比較的広い還気口を有する。
【００２０】
本発明のなおもう１つの態様によれば、熱が、バスの客室に流れる空気の流れの中に配置された熱抵抗コイルによって空調システムに導入される。
【００２１】
以下に説明される図面において、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および代替の構造をそれに対して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、蒸発器コイル１２、凝縮器コイル１３、複数の蒸発器ブロワ１４とそれに関連する駆動モータ１６、および凝縮器ファンを駆動する凝縮器ファンモータ１７（図３参照）を含む種々のコンポーネントを示すためにカバーが除去されたモジュール１１を示す。
【００２３】
圧縮機１８はモジュール１１の外部にあり、これは圧縮機１８から冷媒管路２１を通って凝縮器コイル１３に冷媒を供給し、最終的には膨張弁２２（図３参照）を経由して蒸発器コイル１２まで冷媒を供給するためにモータ駆動装置１９により駆動される。次いで、冷媒蒸気は冷媒管路２３を経由して圧縮機１８に戻される。
【００２４】
駆動エンジン１９はまたライン２５を経由してモジュールに電力を供給する発電機１５（あるいは所望なら交流発電機）に動作的に接続される。
【００２５】
図１にはまた電気抵抗ヒータ２４が示され、これは蒸発器コイル１２の下流にあり、それにより加熱期間の間、空気が蒸発器ブロワ１４により蒸発器コイル１２とヒータ２４を通って引き込まれ、それによりバスの客室に供給される空気が加熱される。ヒータ２４や蒸発器ブロワ・モータ１６や凝縮器ファンモータ１７への電力は発電機１５からＤＣ電力を受ける電気ライン２５を経由して供給される。ヒータ２４はＤＣ電流かＡＣ電流により電力供給することができ、熱出力は駆動エンジン１９の速度とは無関係である。図１に示されるモジュールについては、ＤＣ電力がモータコンポーネントの全てに電力供給するのに利用可能であり、従って、ヒータ２４には好ましい。
【００２６】
今度は図２を参照すれば、変形されたモジュール２６が上記のコンポーネントの全てを含むように示される。さらに、それは上記と似た方法で冷媒を循環するように蒸発器コイル１２と凝縮器コイル１３の間に動作的に相互接続された水平回転圧縮機２７を含む。しかしながら、前に述べたシステムに対する違いは、密閉型圧縮機１８が内部電気モータ２０により駆動され、図３に示されるように主エンジン１９により駆動される発電機２９とインバータ／コントローラ２８とを経由して電力が供給されることである。種々の制御センサ３０から入力を受け、整流器とインバータを含むインバータ／コントローラ２８は発電機または交流発電機２９からＡＣ電力を受け、インバータを経由して、制御されたＡＣ電力を蒸発器ブロワ・モータ１６、凝縮器ブロワ・モータ１７、圧縮機駆動モータ２０およびヒータ２４に供給する。インバータ／コントローラ２８は制御されたＡＣ電力を供給できるので、モータのそれぞれはＡＣモータであり、それにより、より保守が不要のシステムを保証する。
【００２７】
制御されたＡＣ電力を供給するインバータ／コントローラでは、好ましいタイプの熱源２４は温度が増すにつれ電気抵抗が比較的速く増す正温度係数（ＰＩＣ）ヒータである。このタイプのヒータは初期設置が比較的高価であるが、自動リミッタとして働き、サーモスタットによって安全な温度リミットを維持する必要はない。
【００２８】
今度は図４を参照すれば、モジュールが、ハウジング２９に囲われた上記のような種々のコンポーネントと、凝縮器ファン３１を含んで示される。また、還気口３２、凝縮器流出口３３および凝縮器／外気取込口３４を含む、ハウジング２９内の種々の開口部が示される。外気／還気／排気エアフラップ３６が凝縮器コイル１３と蒸発器コイル１２の間に設けられ、システムの特定の要求や現存の大気状態によって蒸発器コイル１２に流れる空気の混合を制御する。こうして空気流パターンは矢印で示されるように凝縮器ファン３１、蒸発器ファン１４およびエアフラップ３６の位置により制御される。還気が還気口３２に入るときに、エアフラップ３６の位置に従って凝縮器流出空気口から流出するとともに／または蒸発器コイル１２を通って流れる。同様に、取込口３４に入る外気は凝縮器コイル１３を通過し、次いで凝縮器流出口３３から流出するとともに／またはエアフラップ３６の位置によっては蒸発器コイル１２を通過させられる。こうして、エアフラップ３６を使用すれば、還気の全てを凝縮器空気流出口３３に通過させ、全ての外気を空気取込口３４から蒸発器コイル１２に通過させることが可能であり、あるいはフラップ３６が正反対の位置に置かれるときは、還気の全てが蒸発器コイル１２を通過し、空気取込口３４に入る外気の全てが凝縮器コイル１３を通過して凝縮器流出口３３から流出する。しかしながら、より可能性が高い動作状態は、還気と外気の選択的混合流が蒸発器コイル１２を通過するエアフラップ３６の中間位置である。
【００２９】
図で分るように、外気取込口３４に入り、蒸発器コイル１２を通過する空気流の流れにフィルタ３７が配置される。その目的は空気取込口３４に入る空気の流れに存在し得るデブリを濾過することである。蒸発器コイル１２を通過した後、調和された空気は蒸発器ブロワ１４により図示のように給気口３８から流出させられる。
【００３０】
今度はモジュール１１がルーフトップ上の現存の空気流路開口部と接続されるようにルーフトップ上に配置される方式について、図５Ａ〜図５Ｃに参照が成される。図で分るように、バスの種々の開口部の位置は用途ごとに実質的に変化しうる。例えば、図５Ａに示される広いバス用途においては、給気ダクト３９はバスの外側面近傍に配置され、一方、還気ダクト４１はバスの縦方向中心線からかなりの距離に配設される。図５Ｂに示される狭いバス用途においては、給気ダクト４２はバスの外側面から内側にわずかな距離移動され、還気ダクトは図示のように縦方向中心線に隣接して配置される。図５Ｃに示される湾曲屋根のバスにおいては、給気ダクト４４はバスの外側面からわずかにより内側に移動され、還気ダクト４６は縦方向中心線のいくらか外側であるが広いバス用途ほど遠くない中間位置に配置される。
【００３１】
もちろん、全てのバス用途において、バスの各側面に給気ダクトと還気ダクトの両方が図示のような実質的に鏡像配置に設けられる均衡の取れた配置が提供される。こうしてモジュールは、背中合わせに置かれ、それらの間の間隔は個々の用途要件に適応するように変更される。例えば、図５Ａの広いバス用途では、２つのモジュール間にはかなりの間隔があり、図５Ｂの狭いバス用途では、モジュールは実質的に接触している。湾曲屋根のバス用途では、モジュールは真の水平位置からいくらか角度が付けられて、それらの間の間隔は図示のように中程度である。図示された３つのタイプの装置は可能な装置要件の見本として提示され、特定の要件を満たすために今まで特有の設計を必要としてきた他の装置もあることは言うまでもない。一方、本設計はルーフトップ空調機の種々の用途の全ての要求を満たす単一のモジュールを提供する。
【００３２】
図で分るように、給気口は比較的小さく、上記の３つの場合それぞれにおいて、モジュール１１は、給気口３８が実質的に個々の給気ダクト３９、４２および４４の上に配置されるような位置に置かれる。一方、還気口３２は比較的大きく、従って、図示のように還気ダクト４１、４３および４６の種々の位置に適応できる。
【００３３】
還気口３２の長さ（すなわち、バスの横方向に延在する範囲）を説明するために、図６Ａ〜図６Ｃに示される排気エアフラップ３６を含む設計の特徴を簡潔に検討する必要がある。図６Ａでは、外気／還気／排気エアフラップ３６が、還気口３２に入る全ての還気が図示のように蒸発器コイル１２を通過し、外気取込口３４に入る全ての外気が凝縮器コイル１３を通過して流出口３３から出るような位置に置かれる。図６Ｂでは、外気／還気／排気エアフラップ３６は正反対の位置に置かれ、還気口３２に流れる還気は蒸発器コイル１２には流れず、蒸発器コイル１２に入る空気は外気のみであり、図示のように外気の一部は蒸発器コイル１２を通過し、外気の一部は凝縮器コイル１３を通過する。図６Ｃにおいて、外気／還気／排気エアフラップ３６は中間位置に置かれ、還気の一部は蒸発器コイル１２を通過し、還気の一部は逸らされて凝縮器コイル１３を通過する。この場合、外気もまた空気取込口３４から逸らされ、蒸発器コイル１２を通過するに従って還気と混合される。
【００３４】
図示の外気／還気／排気エアフラップ３６の３つの位置の全てにおいて、またその他のどの位置においても、モジュールの還気口３２の長さはかなり大きく、その長さはＬ1で表される。モジュール１１が上記のように種々の設置要件に適応できるのは還気口３２のこのかなりの長さＬ1のためである。
【００３５】
Ｌ1の相対的大きさはモジュールの全長Ｌ2との簡単な比較により定められる。すなわち、開口部の縦方向長さＬ1のモジュールの縦方向長さＬ2に対する比は１８．６４インチ／３７．８０インチ＝０．４９３である。従って、それは４５％より大きく５０％に近い。もう１つの基準点はバス・ルーフトップの幅、あるいはより適切にはバスの半幅である。広いバスはおよそ５１インチの半幅を有し、狭いバスはおよそ４８インチの半幅を有する。従って、広いバス（図５Ａ参照）では、長さＬ1のバスの半幅Ｌ3（すなわち、その縦方向中心線とバスの外側面の間の寸法）に対する比は１８．６４インチ／５１インチ＝０．３６５である。狭いバス（図５Ｂ参照）では、それは１８．６４インチ／３７．８０インチ＝０．３８８である。従って、それぞれの場合において３６％より大きい。
【００３６】
図７〜図１０において、バス・ルーフトップの種々の位置に設置されたモジュールの種々の組合せが示される。図７においては一対のモジュールがバスの縦方向中心線の近傍に背中合わせに配置される。図８においてはバスの縦方向中心線の近傍に背中合わせに２つのそのような組合せ（すなわち４つのモジュール）があり、図９においては３つのそのような組合せが示される。図１０においては背中合わせの一対のモジュールが示されるが、その間にはかなりの間隔があり、共にバスの縦方向中心線およびその末端の近傍に位置するとともに、全てバスの縦方向中心線に平行な線に沿って並んでいる。図示されたものに加え、種々の他の装置に対して本願で述べられたモジュールを適応できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の好ましい実施例によるモジュールの斜視図である。
【図２】圧縮機を含む本発明の他の実施例である。
【図３】本発明によるモジュール内の冷凍回路と電気回路の両方の模式図である。
【図４】本発明の好ましい実施例によるモジュールの欠切斜視図である。
【図５Ａ】本発明の好ましい実施例による種々のタイプのバス装置に適用されるモジュールの断面図である。
【図５Ｂ】本発明の好ましい実施例による種々のタイプのバス装置に適用されるモジュールの断面図である。
【図５Ｃ】本発明の好ましい実施例による種々のタイプのバス装置に適用されるモジュールの断面図である。
【図６Ａ】種々の位置にある空気混合ストッパを有するモジュールの断面図である。
【図６Ｂ】種々の位置にある空気混合ストッパを有するモジュールの断面図である。
【図６Ｃ】種々の位置にある空気混合ストッパを有するモジュールの断面図である。
【図７】本発明の好ましい実施例に従って設置された一対のモジュールを含む斜視図である。
【図８】本発明に従って設置された４つのモジュールの斜視図である。
【図９】本発明に従ってバスに設置された６つのモジュールの斜視図である。
【図１０】バス・ルーフトップ上の４つのモジュールの他の設置の斜視図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される発電機と自立型空調機モジュールを備える車両空調システムであって、前記自立型空調機モジュールは、
凝縮器と、
膨張装置と、
蒸発器と、
電気駆動モータを有する凝縮器ブロワと、
電気駆動モータを有する蒸発器ブロワと、
前記蒸発器と前記蒸発器ブロワに対して空気的に連通するように配置された電気ヒータと、
前記発電機から電力を受け、電力を前記凝縮器ブロワのモータ、前記蒸発器ブロワのモータ、および前記電気ヒータのそれぞれに供給する電力コントローラと、を備えることを特徴とする車両空調システム。
【請求項２】
前記エンジンは、車両の原動機であることを特徴とする請求項１に記載の車両空調システム。
【請求項３】
前記発電機の出力がＡＣ電力であることを特徴とする請求項２に記載の車両空調システム。
【請求項４】
前記電力コントローラは、前記ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する整流器と、前記ＤＣ電力をインバータ出力ＡＣ電力に変換するインバータとを備え、前記インバータ出力ＡＣ電力が前記凝縮器ブロワのモータ、前記蒸発器ブロワのモータ、および前記電気ヒータに供給されることを特徴とする請求項３に記載の車両空調システム。
【請求項５】
前記自立型空調機が前記車両の屋根の上に取り付けられるように出来ていることを特徴とする請求項２に記載の車両空調システム。
【請求項６】
前記モジュールは、さらに電気駆動モータを有する圧縮機を含み、前記電力コントローラが前記駆動モータに電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の車両空調システム。
【請求項７】
エンジンにより駆動される発電機と２つまたはそれ以上の自立型空調モジュールを備える車両空調システムであって、前記モジュールのそれぞれは、
凝縮器と、
膨張装置と、
蒸発器と、
電気駆動モータを有する凝縮器ブロワと、
電気駆動モータを有する蒸発器ブロワと、
前記発電機から電力を受け、電力を前記圧縮機モータ、前記凝縮器ブロワのモータ、および前記蒸発器ブロワのモータのそれぞれに供給する電力コントローラと、を備えることを特徴とする車両空調システム。
【請求項８】
前記エンジンは、車両の原動機であることを特徴とする請求項７に記載の車両空調システム。
【請求項９】
前記発電機の出力がＡＣ電力であることを特徴とする請求項８に記載の車両空調システム。
【請求項１０】
前記電力コントローラは、前記ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する整流器と、前記ＤＣ電力をインバータ出力ＡＣ電力に変換するインバータとを備え、前記インバータ出力ＡＣ電力が前記圧縮機モータ、前記凝縮器ブロワのモータ、前記蒸発器ブロワのモータ、および前記電気ヒータに供給されることを特徴とする請求項９に記載の車両空調システム。
【請求項１１】
前記モジュールのそれぞれが前記車両のルーフトップの上に取り付けられるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の車両空調システム。
【請求項１２】
前記モジュールは、車両の縦方向中心線の両側に背中合わせに取り付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の車両空調システム。
【請求項１３】
前記モジュールは、車両の縦方向中心線に平行な線に沿って平行に背中合わせに取り付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の車両空調システム。
【請求項１４】
客室から還気の流れを導く少なくとも１つのルーフトップ開口部と、客室に調和された空気の流れを導く少なくとも１つのルーフトップ開口部と、を有するバスに対して空調を行う方法であって、
複数の比較的小型でコンパクトな空調モジュールを提供するステップと、
バスに必要な総空調容量を決定するステップと、
前記必要な総容量を集合的に満たすのに必要なモジュール数を決定するステップと、
それぞれが電力に接続されたときにバスに調和された空気を供給することができる自立型空調システムである前記数のモジュールを、ルーフトップ内の還気口と給気口の両方に位置合せされるような所望の配置でバスの上に設置するステップと、を含む方法。
【請求項１５】
各モジュールは、バスの縦方向中心線に平行な線に沿って実質的に縦方向に延びるように設置されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記モジュールは、縦に並んでバスの部分的な幅にわたり横方向に延びて設置されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記モジュールは、互いに平行であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１】
エンジンにより駆動される発電機と自立型空調機モジュールを備える車両空調システムであって、前記自立型空調機モジュールは、
凝縮器と、
膨張装置と、
蒸発器と、
電気駆動モータを有する凝縮器ブロワと、
電気駆動モータを有する蒸発器ブロワと、
前記蒸発器と前記蒸発器ブロワに対して空気的に連通するように配置された電気ヒータと、
前記発電機から電力を受け、電力を前記凝縮器ブロワのモータ、前記蒸発器ブロワのモータ、および前記電気ヒータのそれぞれに供給する電力コントローラと、を備えることを特徴とする車両空調システム。
【請求項２】
前記エンジンは、車両の原動機であることを特徴とする請求項１に記載の車両空調システム。
【請求項３】
前記発電機の出力がＡＣ電力であることを特徴とする請求項２に記載の車両空調システム。
【請求項４】
前記電力コントローラは、前記ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する整流器と、前記ＤＣ電力をインバータ出力ＡＣ電力に変換するインバータとを備え、前記インバータ出力ＡＣ電力が前記凝縮器ブロワのモータ、前記蒸発器ブロワのモータ、および前記電気ヒータに供給されることを特徴とする請求項３に記載の車両空調システム。
【請求項５】
前記自立型空調機が前記車両の屋根の上に取り付けられるように出来ていることを特徴とする請求項２に記載の車両空調システム。
【請求項６】
前記モジュールは、さらに電気駆動モータを有する圧縮機を含み、前記電力コントローラが前記駆動モータに電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の車両空調システム。
【請求項７】
エンジンにより駆動される発電機と２つまたはそれ以上の自立型空調モジュールを備える車両空調システムであって、前記モジュールのそれぞれは、
凝縮器と、
膨張装置と、
蒸発器と、
電気駆動モータを有する凝縮器ブロワと、
電気駆動モータを有する蒸発器ブロワと、
前記発電機から電力を受け、電力を前記圧縮機モータ、前記凝縮器ブロワのモータ、および前記蒸発器ブロワのモータのそれぞれに供給する電力コントローラと、を備えることを特徴とする車両空調システム。
【請求項８】
前記エンジンは、車両の原動機であることを特徴とする請求項７に記載の車両空調システム。
【請求項９】
前記発電機の出力がＡＣ電力であることを特徴とする請求項８に記載の車両空調システム。
【請求項１０】
前記電力コントローラは、前記ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する整流器と、前記ＤＣ電力をインバータ出力ＡＣ電力に変換するインバータとを備え、前記インバータ出力ＡＣ電力が前記圧縮機モータ、前記凝縮器ブロワのモータ、前記蒸発器ブロワのモータ、および前記電気ヒータに供給されることを特徴とする請求項９に記載の車両空調システム。
【請求項１１】
前記モジュールのそれぞれが前記車両のルーフトップの上に取り付けられるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の車両空調システム。
【請求項１２】
前記モジュールは、車両の縦方向中心線の両側に背中合わせに取り付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の車両空調システム。
【請求項１３】
前記モジュールは、車両の縦方向中心線に平行な線に沿って平行に背中合わせに取り付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の車両空調システム。
【請求項１４】
客室から還気の流れを導く少なくとも１つのルーフトップ開口部と、客室に調和された空気の流れを導く少なくとも１つのルーフトップ開口部と、を有するバスに対して空調を行う方法であって、
複数の比較的小型でコンパクトな空調モジュールを提供するステップと、
バスに必要な総空調容量を決定するステップと、
前記必要な総容量を集合的に満たすのに必要なモジュール数を決定するステップと、
それぞれが電力に接続されたときにバスに調和された空気を供給することができる自立型空調システムである前記数のモジュールを、ルーフトップ内の還気口と給気口の両方に位置合せされるような所望の配置でバスの上に設置するステップと、を含む方法。
【請求項１５】
各モジュールは、バスの縦方向中心線に平行な線に沿って実質的に縦方向に延びるように設置されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記モジュールは、縦に並んでバスの部分的な幅にわたり横方向に延びて設置されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記モジュールは、互いに平行であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００７−５２５３５３（Ｐ２００７−５２５３５３Ａ）
【公表日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１３３６３（Ｐ２００６−５１３３６３）
【出願日】平成１６年４月２６日（２００４．４．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１２９５０
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９９６８８
【国際公開日】平成１６年１１月１８日（２００４．１１．１８）
【出願人】（５９１００３４９３）キャリア コーポレイション (161)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＲＲＩＥＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年４月２６日（２００４．４．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１２９５０
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９９６８８
【国際公開日】平成１６年１１月１８日（２００４．１１．１８）
【出願人】（５９１００３４９３）キャリア コーポレイション (161)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＲＲＩＥＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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