CN107953740B - 空调单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种空调单元(10)。空调单元(10)设置在车辆的顶棚(12)，具备空调顶板(20)、冷却路(22)、蒸发器(40)和冷凝器(44)。空调顶板(20)覆盖顶棚(12)的至少一部分且形成使行驶风从车辆的前方向后方通过的行驶风通路(28)。冷却路(22)以能够与行驶风通路(28)内的空气进行热交换的方式配置在车辆的车厢(14)的上部且空调顶板(20)的下部。蒸发器(40)设置在冷却路(22)内。冷凝器(44)配置在行驶风通路(28)内且比冷却路(22)靠车辆的后方侧。

Description

空调单元
技术领域
本发明涉及一种设置在车辆的顶棚的空调单元。
背景技术
例如，在小型的电动汽车等车辆中，为了确保充分的行驶距离，要求减少用于对车厢供给冷却风的空调单元所消耗的电力。因此，优选在接近于乘坐车辆的乘客的位置设置冷却风的吹出口以高效地对乘客供给冷却风、或者在该吹出口的附近设置蒸发器从而尽量缩短配管距离等。为了能够这样地配置吹出口或蒸发器，例如如日本特开2005-125896号公报记载的那样，考虑将空调单元设置在车辆的顶棚。
但是，设置在车辆的顶棚的空调单元容易受到日照产生的热影响。由此，如果蒸发器的温度以及与该蒸发器内的制冷剂进行热交换而得的冷却风的温度上升，或者冷凝器中的制冷剂的散热受到妨碍，则空调单元的冷却效率可能下降。因此，必须抑制蒸发器和冷凝器等受到上述热影响，从而抑制冷却效率的降低。
但是，如果将能够充分抑制上述热影响的大型的冷却风扇等设置在顶棚，则会产生车高大幅地增大等不良情况。因此，在日本特开2005-125896号公报记载的空调单元中，为了从覆盖各结构要素的空调壳体的车辆前方侧的开口取入车辆的行驶风来冷却冷凝器，在空调壳体内的车辆前方侧(行驶风的上游侧)配置冷凝器。
发明内容
如上所述，在车辆的前方侧配置了冷凝器的空调单元中，由于蒸发器比该冷凝器靠行驶风的下游侧配置，与冷凝器热交换而升温的行驶风向蒸发器流通。该情况下，由于不能充分抑制蒸发器或冷却风受到日照产生的热影响，并且，还可能受到冷凝器产生的热影响，结果难以抑制空调单元的冷却效率的下降。
本发明的主要目的在于，提供一种即使设置在车辆的顶棚也表现出良好的冷却效率的空调单元。
根据本发明的一个实施方式，提供一种设置在车辆的顶棚的空调单元，其具备：空调顶板，其覆盖所述顶棚的至少一部分且在与所述顶棚之间形成使行驶风从所述车辆的前方向后方通过的行驶风通路；冷却路，其以能够与所述行驶风通路内的空气进行热交换的方式配置在所述车辆的车厢的上部且所述空调顶板的下部；蒸发器，其设置在所述冷却路内；以及冷凝器，其配置在所述行驶风通路内且比所述冷却路靠所述车辆的后方侧。
在该空调单元中，车厢的空气从冷却路的一端侧被取入到该冷却路内，该空气被设置在冷却路内的蒸发器冷却而成为冷却风。该冷却风从冷却路的另一端侧被送至车厢，从而车厢内被冷却。这样在内部设置有蒸发器且使冷却风流通的冷却路以能够与通过行驶风通路内的行驶风等空气(以下也总称作行驶风)进行热交换的方式配置在车厢的上部且空调顶板的下部。另外，此处的“车厢的上部”不管是车厢的内侧还是外侧。此外，在行驶风通路内，在比冷却路靠车辆的后方侧、换言之行驶风的下游侧的位置配置有冷凝器。
因此，当车辆行驶时，在行驶风通路内，首先配置在行驶风的上游侧的冷却路接触该行驶风。在此时刻，行驶风未与冷凝器接触，因此行驶风是比较低温的。因此，能够抑制冷却路及蒸发器受到日照或冷凝器产生的热影响，具体而言，能够抑制蒸发器或冷却风的温度上升从而车厢的冷却效率下降等情况。
此外，为了抑制蒸发器或冷却风的温度上升，冷却路由使该冷却路的内外隔热的结构形成。但是，比外部低温的冷却风在冷却路内流通，相应地，该冷却路的附近容易变得比较低温。因此，通过了冷却路的附近的行驶风被冷却，从而温度下降。该冷却后的行驶风流向冷凝器。由此，能够有效地抑制冷凝器受到日照产生的热等的影响，并且，行驶风被冷却，相应地，能更良好地促进冷凝器中的制冷剂的散热。
并且，如上所述，为了形成行驶风通路，空调顶板与冷却路及冷凝器隔开规定的间隔而分离地配置。因此，能够利用空调顶板遮挡日照，并且利用空调顶板与冷却路及冷凝器之间的空气层也能抑制该日照的热向冷却路或冷凝器传递。
综上，本发明的空调单元即使设置在车辆的顶棚，也能够有效地抑制日照产生的热等的影响，良好地维持车厢的冷却效率。此时，由于不必将大型的冷却风扇等设置在顶棚，车高也不会过度地增大。
即，在该空调单元中，在接近于乘坐车辆的乘客的位置设置冷却风的吹出口以高效地对乘客供给冷却风、以及在该吹出口的附近设置蒸发器从而尽量缩短配管距离等变得容易。由此，能够减少空调单元的电力消耗。因此，在将空调单元应用于例如小型的电动汽车等车辆的情况下，容易延长车辆的行驶距离。此外，能够将空调单元配置在顶棚上，相应地，也容易确保宽阔的车厢空间。
在上述的空调单元中，优选形成所述冷却路的间隔壁的至少一部分设置在所述行驶风通路内，使所述行驶风通过所述间隔壁与所述空调顶板之间以及所述顶棚与所述空调顶板之间。该情况下，在行驶风通路内，能够使形成冷却路的间隔壁与行驶风高效地接触，由此能够将冷却后的行驶风送至冷凝器，因此能更良好地促进该冷凝器中的制冷剂的散热。
在上述的空调单元中，优选形成所述冷却路的间隔壁的至少一部分由所述顶棚的一部分构成，所述冷却路设置在所述车厢内。该情况下，能使行驶风高效地与间隔壁、也即顶棚的一部分接触，并使空调顶板与冷却路之间的距离增大，从而增大空气层。由此，能够促进冷凝器中的制冷剂的散热，并且能够有效地抑制日照的热向冷却路传递。
在上述的空调单元中，优选形成所述冷却路的间隔壁的至少一部分以与所述顶棚接触或接近的方式设置在所述车厢内，所述冷却路与所述行驶风通路内的空气能够经由所述顶棚进行热交换。该情况下，由于冷却路被顶棚和空调顶板这两者覆盖，能更有效地抑制日照的热向冷却路传递。
在上述的空调单元中，优选还具备设置在所述行驶风通路内的压缩机。该情况下，由于压缩机也能被行驶风冷却，能够避免压缩机的过热，从而能使空调单元更稳定地动作。
在上述的空调单元中，优选所述压缩机配置在比所述冷却路靠所述车辆的后方侧的位置。该情况下，能够使用通过冷却路的周围而被冷却的行驶风，更有效地冷却压缩机。
在上述的空调单元中，优选在所述顶棚设置有取入外部空气并使其在所述行驶风通路中流通的送风机。该情况下，在车辆行驶时，能够利用送风机使行驶风更良好地在行驶风通路内流通。另一方面，在车辆停止时，也能够利用送风机取入外部空气并使其在行驶风通路内流通，因此能够有效地抑制冷却路、蒸发器、冷凝器等受到日照产生的热等的影响。
根据结合附图进行的下面的优选实施方式的说明，上述的目的、特点以及优点将会更加明确。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的空调单元的剖视示意图。
图2是本发明的第2实施方式的空调单元的剖视示意图。
图3是本发明的第3实施方式的空调单元的剖视示意图。
具体实施方式
以下举出优选实施方式，参照附图，对本发明的空调单元详细地进行说明。
如图1所示，本发明的第1实施方式的空调单元10设置在车辆的顶棚12，进行该车辆的车厢14的空气调节。另外，作为应用空调单元10的车辆的优选例，举出小型的电动汽车等，但并不特别限定于此。此外，以下根据图1所示的箭头方向，说明前后、上下的方向。“前方”是车辆的行进方向，“后方”是其反方向。
空调单元10主要具备：空调顶板20；由间隔壁21形成的冷却路22；制冷剂循环装置(制冷循环装置)24；以及第1送风机(送风机)26。空调顶板20在与顶棚12及间隔壁21隔开规定的间隔而分离的状态下，覆盖顶棚12的至少一部分。由此，在空调顶板20与顶棚12及间隔壁21之间形成有使行驶风从车辆的前方向后方通过的行驶风通路28。即，在空调顶板20与顶棚12之间，在其前后方向的前端侧形成有行驶风的流入口30，在前后方向的后端侧形成有行驶风的流出口32。
形成冷却路22的间隔壁21由隔热材料形成，使该冷却路22的内外隔热。此外，冷却路22设置在行驶风通路28内，且与车厢14连通。具体而言，冷却路22的一端侧与用于将车厢14的空气取入该冷却路22内的取入口(未图示)连接，冷却路22的另一端侧与用于从该冷却路22向车厢14吹出冷却风的吹出口(未图示)连接。
在冷却路22的内部设置有第2送风机34、以及如后述那样构成制冷剂循环装置24的蒸发器40。第2送风机34使空气在车厢14与冷却路22之间循环。即，通过驱动第2送风机34，车厢14的空气从取入口被取入冷却路22内，该空气在冷却路22内流通后，从吹出口向车厢14吹出。
另外，设置取入口及吹出口的位置并未特别限定，但例如优选取入口经由配管等设置在车辆的坐席(均未图示)的下方等。该情况下，能够使车厢14内的空气更良好地循环。此外，吹出口优选设置在接近于乘坐车辆的乘客的位置。该情况下，能够高效地对乘客供给冷却风。
制冷剂循环装置24具有将压缩机42、冷凝器44、膨胀阀(未图示)、蒸发器40经由制冷剂配管(未图示)依次连接而成的结构，这些结构分别设置在行驶风通路28内或车厢14内。压缩机42配置在比冷却路22靠车辆的后方侧的位置，压缩制冷剂。冷凝器44配置在比冷却路22及压缩机42靠车辆的后方侧的位置，通过使被压缩机42压缩后的制冷剂与行驶风等热交换来进行冷却，使其液化。膨胀阀对液化后的制冷剂进行减压，并使其隔热膨胀。
如上所述，蒸发器40配置在冷却路22内，因而配置在比冷凝器44靠车辆的前方侧的位置。此外，蒸发器40使经由膨胀阀而达到低温的制冷剂与取入冷却路22内的车厢14的空气热交换，由此冷却该空气，形成冷却风。
第1送风机26例如配置在行驶风通路28内的流出口32附近。此外，通过在车辆行驶时驱动第1送风机26，能够使行驶风更良好地在行驶风通路28内流通。此外，通过在车辆停止时驱动第1送风机26，能够取入外部空气并使其在行驶风通路28内流通。另外，第1送风机26只要在能够促进行驶风通路28内的行驶风或外部空气的流通的位置，则可以配置在任何位置，例如可以配置在行驶风通路28内的流入口30附近。此外，在第1送风机26配置在行驶风通路28内的流出口32附近的情况下，可以使行驶风或取入行驶风通路28内的外部空气向车辆后方流出，也可以向车辆的上方流出。
第1实施方式的空调单元10基本上如上所述构成。接下来，根据与空调单元10的动作之间的关系，对其作用效果进行说明。
在由空调单元10进行车厢14的冷却的情况下，驱动制冷剂循环装置24，如上所述，使制冷剂一边在制冷剂配管内循环一边使状态变化。此外，驱动冷却路22内的第2送风机34，将车厢14的空气从取入口取入冷却路22内。并且，在冷却路22内，通过由蒸发器40冷却所述空气而得到冷却风，将该冷却风从吹出口向车厢14吹出。这样，通过使空气在车厢14与冷却路22之间循环，能够冷却车厢14。
此时，在车辆正行驶的情况下，行驶风从车辆的前方侧向后方侧在行驶风通路28中流通。此外，在车辆停止的情况下，通过驱动第1送风机26，也能取入外部空气并使其从车辆的前方侧向后方侧在行驶风通路28中流通。
由此，在行驶风通路28内，首先，配置在行驶风等的上游侧的冷却路22受到该行驶风，因此能抑制受到日照或冷凝器44的热影响，具体而言能抑制蒸发器40或冷却风的温度上升而车厢14的冷却效率下降等情况。
此外，如上所述，冷却路22的间隔壁21由使冷却路22的内外隔热的结构构成，由于冷却路22内比外部低温，因此容易达到较低温。通过该冷却路22的周围而被冷却的行驶风流向压缩机42及冷凝器44。因此，能够抑制压缩机42或冷凝器44受到日照产生的热等的影响，并且行驶风被冷却，相应地，能更良好地促进冷凝器44中的制冷剂的散热，有效地避免压缩机42过热。
并且，如上所述，由于在空调顶板20与冷却路22及冷凝器44之间形成有行驶风通路28，空调顶板20与冷却路22及冷凝器44隔开规定的间隔而分离地配置。因此，能够利用空调顶板20遮挡日照，并且利用空调顶板20与冷却路22及冷凝器44之间的空气层也能够抑制该日照的热向冷却路22或冷凝器44传递。
综上，本发明的空调单元10即使设置在车辆的顶棚12，也能够有效地抑制受到日照产生的热等的影响，良好地维持车厢14的冷却效率。此时，由于不必将大型的冷却风扇等设置在顶棚12，车高也不会过度地增大。
即，在该空调单元10中，如上所述，在接近于乘坐车辆的乘客的位置上设置冷却风的吹出口以高效地对乘客供给冷却风、以及在该吹出口的附近设置蒸发器40从而尽量缩短配管距离等变得容易。由此，能够减少空调单元10产生的电力消耗。因此，在将空调单元10应用于例如小型的电动汽车等车辆的情况下，容易延长车辆的行驶距离。此外，能够将空调单元10配置在顶棚12上，相应地，容易确保宽阔的车厢空间等。
本发明不特别限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。
例如，可以如图2所示的第2实施方式的空调单元50那样，顶棚12的一部分构成间隔壁52的一部分。另外，对于图2所示的结构要素中与图1所示的结构要素相同或发挥同样的功能及效果的结构要素，标注相同的参考标号，并省略详细的说明。
具体而言，在空调单元50中，形成冷却路22的一端侧与另一端侧之间的间隔壁52的一部分由与顶棚12的一部分兼用的结构构成，在车厢14内设置有冷却路22。即，在间隔壁52也即顶棚12与空调顶板20之间形成有使行驶风等通过的行驶风通路28。因此，能够使行驶风等有效地与冷却路22接触，并使空调顶板20与冷却路22的距离增大，从而增大空气层。由此，能够促进冷凝器44中的制冷剂的散热，并且能够有效地抑制日照的热向冷却路22传递。
此外，例如可以如图3所示的第3实施方式的空调单元60那样，间隔壁62的一部分以与顶棚12接触的方式设置在车厢14内。另外，对于图3所示的结构要素中与图1所示的结构要素相同或发挥同样的功能及效果的结构要素，标注相同的参考标号，并省略详细的说明。
具体而言，在空调单元60中，形成冷却路22的一端侧与另一端侧之间的间隔壁62的一部分与顶棚12接触，由此冷却路22与行驶风等能够经由该顶棚12进行热交换。另外，只要冷却路22与行驶风等能够经由顶棚12进行热交换，间隔壁62与顶棚12也可以分离。
在这样的空调单元60中，由于冷却路22被顶棚12和空调顶板20这两者覆盖，能够更有效地抑制日照的热向冷却路22传递。
此外，在上述的第1实施方式至第3实施方式的空调单元10、50、60中，在行驶风通路28内的冷却路22与冷凝器44之间配置了压缩机42，但设置压缩机42的位置只要在行驶风通路28内则不特别限定。
并且，在上述的第1实施方式至第3实施方式的空调单元10、50、60中，具备第1送风机26，但该第1送风机26并非必需的结构。例如在利用行驶风或空调顶板20及所述空气层等能够充分抑制蒸发器40或冷凝器44等受到日照产生的热影响的情况下，可以不具备第1送风机26。

Claims (7)

1.一种空调单元(10)，该空调单元(10)设置在车辆的顶棚(12)，所述空调单元(10)的特征在于，其具备：
空调顶板(20)，其覆盖所述顶棚(12)的至少一部分且在与所述顶棚(12)之间形成行驶风通路(28)，该行驶风通路(28)使行驶风从所述车辆的前方向后方通过；
冷却路(22)，其以能够与所述行驶风通路(28)内的空气进行热交换的方式配置在所述车辆的车厢(14)的上部且所述空调顶板(20)的下部；
蒸发器(40)，其设置在所述冷却路(22)内；以及
冷凝器(44)，其配置在所述行驶风通路(28)内且比所述冷却路(22)靠所述车辆的后方侧。
2.根据权利要求1所述的空调单元(10)，其特征在于，
形成所述冷却路(22)的间隔壁(21)的至少一部分设置在所述行驶风通路(28)内，
使所述行驶风通过所述间隔壁(21)与所述空调顶板(20)之间以及所述顶棚(12)与所述空调顶板(20)之间。
3.根据权利要求1所述的空调单元(50)，其特征在于，
形成所述冷却路(22)的间隔壁(52)的至少一部分由所述顶棚(12)的一部分构成，所述冷却路(22)设置在所述车厢(14)内。
4.根据权利要求1所述的空调单元(60)，其特征在于，
形成所述冷却路(22)的间隔壁(62)的至少一部分以与所述顶棚(12)接触或接近的方式设置在所述车厢(14)内，
所述冷却路(22)与所述行驶风通路(28)内的空气能够经由所述顶棚(12)进行热交换。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的空调单元(10、50、60)，其特征在于，
所述空调单元(10、50、60)还具备设置在所述行驶风通路(28)内的压缩机(42)。
6.根据权利要求5所述的空调单元(10、50、60)，其特征在于，
所述压缩机(42)配置在比所述冷却路(22)靠所述车辆的后方侧的位置。
7.根据权利要求5所述的空调单元(10、50、60)，其特征在于，
在所述顶棚(12)设置有取入外部空气并使其在所述行驶风通路(28)内流通的送风机(26)。
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