FI79810C - Uppvaermnings- och luftkonditioneringssystem i en buss. - Google Patents

Description

1 79810

Linja-auton lämmitys- ja ilmastointijärjestelmä

Keksinnön kohteena on linja-auton lämmitys- ja ilmastointijärjestelmä, joka käsittää ilmanottokanavan, jon-5 ka toisessa päässä oleva ilmanottoaukko avautuu ajoneuvon ulkopuolelle ja joka syöttää sisääntuloilman kiertovesi-tyyppisen lämmönvaihtimen kautta ajoneuvon sisätiloihin.

Tunnetuissa linja-autojen lämmitys- ja ilmastointi-järjestelmissä ilmanotto sijaitsee alhaalla auton etuosas-10 sa. Tällöin auton sisätiloihin kulkeutuvat helposti myös muun liikenteen pakokaasut, mikä voi erityisesti kaupunki-liikenteessä osoittautua hyvin kiusalliseksi. Poistoilma-venttiilit sijaitsevat yleensä korin takaosassa, jotta matkustamoon saadaan riittävä ilmankierto. Ilma virtaa 15 matkustamossa edestä taaksepäin jopa 12 metrin matkan. Tällöin matkustamossa taaksepäin virtaava vanha sisäilma sekoittuu tuloilmaan, jolloin tuloilman raikastava vaikutus heikkenee. Lisäksi auton etuosassa olevat lisäpuhal-timet sekoittavat matkustamon ilmavirtauksia ja edelleen 20 huonontavat ilmastointia. Tunnetuissa ratkaisuissa ilman vaihtuminen määräysten mukaiset 10 kertaa tunnissa ei useinkaan riitä hyvän ilman laadun takaamiseen.

Tunnetuissa järjestelmissä ottoilma lämmitetään lämmönvaihtimella, jonka kautta moottorin jäähdytysneste 25 kiertää. Moottorin jäähdytysjärjestelmä voi liittyä lämmönvaihtimeen kolmitieventtiilillä, jolloin lämmönvaihtimella on tavallaan oma nestekiertonsa, jossa kiertävän nesteen lämpötilaa voidaan säätää mainitulla kolmitieventtiilillä. Tämän järjestelyn avulla voidaan kompensoida ot-30 toilman tai matkustamon lämpötilassa tapahtuvia hitaita muutoksia. Nopeita lämpötilan muutoksia järjestelyllä ei kuitenkaan voida korjata.

Keksinnön päämääränä onkin linja-auton lämmitys- ja ilmastointijärjestelmä, jolla nopeat lämpötilan muutokset 35 voidaan korjata.

2 79810

Keksinnön päämääränä on myös parannettu ilmankierto matkustamossa.

Tämä saavutetaan johdannossa kuvattua tyyppiä olevalla lämmitys- ja ilmastointijärjestelmällä, jolle on 5 tunnusomaista, että järjestelmä lisäksi käsittää esiläm-mönvaihtimen, joka sijaitsee ilmanottokanavassa ilmanot-toaukon ja lämmönvaihtimen välissä, poistoilmakanavan, joka kulkee sisätiloista esilämmönvaihtirnen kautta ja avautuu ajoneuvon ulkopuolelle, ja säätövälineet, joilla 10 voidaan nopeiden lämpötilan muutosten kompensoimiseksi tarvittaessa rajoittaa ilmanottokanavasta lämmönvaihtimeen johdettavan ottoilman määrää ja vastaavasti johtaa tilalle poistoilmakanavasta poistoilmaa.

Ilma otetaan edullisesti sisään tuulilasin päältä, 15 koska siellä on suurin ahtopaine sekä puhtaampi ilma kuin tuulilasin alapuolella, josta ilman sisäänotto nykyisin tapahtuu.

Sisäilma poistetaan edullisesti katon etuosaan päättyvän poistokanavan avulla, koska katon etuosassa on 20 suurin alipaine voimakkaamman imun ja paremman ilmankierron aikaansaamiseksi. Ilmavirtaukset suuntautuvat pääasiallisesti ylhäältä alas, koska raitis tuloilma syötetään jokaisen matkustajan kohdalle erikseen ja poistoilma vastaavasti matkustamon alaosassa olevien poistoventtii-25 lien kautta poistokanavaan. Matkustamon pituusuuntaisia virtauksia ei oleellisesti esiinny. Hyvä ilman laatu saavutetaan jopa määräyksiä pienemmällä ilmanvaihtuvuudella. Poistoilma kulkee ilmanottokanavaan sijoitetun esilämmön-vaihtimen kautta luovuttaen lämpöä sisään tulevaan ilmaan, 30 jolloin vältytään erillisiltä lisälämmittimiltä, jos moottorin jähdytysnesteestä ei saada tarvittavaa lämpömäärää linja-auton lämmitykseen. Alle 60°C moottorin jäähdytys-neste on moottorille vahingollinen eikä tätä alempi lämpötila enää kunnolla riitä otto-ilman lämmittämiseen. Ke-35 säliä esilämmönvaihdinta voidaan käyttää esijäähdyttimenä.

3 79810 kun ilman lämpöä joudutaan jäähdyttämään koneellisesti.

Mainitut säätövälineet voivat tarvittaessa ohjata kaiken poistoilman lämmönvaihtimen kautta takaisin matkustamoon esimerkiksi silloin kun ulkoa tulevassa ilmassa 5 tapahtuu nopeita lämpötilan muutoksia, joiden korjaamiseen kiertoveden lämpötilan korjaukset ovat liian hitaita. Poistoilman uudelleen kierrätys nopeuttaa myös matkustamon lämpiämistä ennen ajon alkamista. Uudelleen kierrätys on edullinen riittävän lämpötilan ylläpitämiseksi oven avaa-10 misen aikana ja välittömästi sen jälkeen. Kun ovi on auki ja säätöläppä on kierrätysasennossa, lämmönvaihtimeen liittyvän puhaltimen on edullista toimia täysitehoisesti, jolloin ilman kierrätys nopeutuu ja avoimesta ovesta vir-taava kylmä ilma saadaan poistokanavan kautta nopeasti 15 pois matkustamosta samalla kun lämmintä ilmaa syötetään tilalle.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin suoritusesimerkin avulla viitaten oheiseen piirrokseen, jossa 20 kuvio 1 havainnollistaa sivuleikkauskuvana erästä keksinnön mukaista lämmitys- ja ilmastointijärjestelmää, joka on sijoitettu linja-autoon, ja kuvio 2 havainnollistaa lohkokaaviomuodossa kuvion 1 järjestelmän elektronista ohjausjärjestelmää.

25 Kuten kuviossa 1 on esitetty, linja-auton etuosassa ohjaamon yläosassa välittömästi katon alapuolella on, edullisesti auton pituussuuntaisena, ilmanottokanava 1, jonka etupää avautuu auton eteen tuulilasin yläpuolelle muodostaen suppilomaisen ilmanottoaukon 2. Ilmanottokana-30 van 1 takapäässä on puhallin ja kiertovesityyppinen läm-mönvaihdinkenno 3, joka lämmittää ottoilman ja syöttää sen jakelukanavaan, joka sijaitsee matkustamon yläosassa auton pituussuuntaisena.

Ilmanottokanavan 1 alla on samansuuntainen poisto-35 ilmakanava 4, jonka alkuosa muodostaa, edullisesti matkus- 4 79810 tamon alla olevasta tavaratilasta alkavan, pystysuoran nousukanavan 11. Ilmanottokanavaan 1 on ilmanottoaukon 2 ja lämmönvaihtimen 3 välille sijoitettu esilämmönvaihdin 5, jonka läpi ottoilma kulkee vaakasuuntaisia käytäviä 5 pitkin. Poistoilmakanava 4 päättyy esilämmönvaihtimen 5 alapuolelle, josta poistoilma jatkaa ylöspäin esilämmön-vaihtimen 5 pystysuuntaisia käytäviä pitkin päätyen esi-lämmönvaihtimen 5 yläpuolella katossa olevan poistoaukon 6 kautta auton ulkopuolelle. Tällöin esilämmittimen 5 läpi 10 virtaava lämmin poistoilma lämmittää ilmanottokanavassa 1 kulkevaa ottoilmaa.

Esilämmönvaihtimen 5 ja lämmönvaihtimen 3 välisellä osuudella ilmanottokanavan 1 pohjanseinämän, ts. ilmanot-tokanavan 1 ja poistoilmakanavan 4 välisen väliseinän, 15 muodostaa säätöläppä 7. Säätöläppä 7 on keskeltä nivelöity kanavien poikittaissuuntaisella akselilla 8. Siten säätö-läppä 7 voi kääntyä kanavien 1 ja 4 suuntaisesta vaaka-asennosta, jossa se eristää kanavat toisistaan sekä ohjaa ottoilman lämmönvaihtimeen 3 ja poistoilman esilämmönvaih-20 timeen 5, pystyasentoon, jossa se ohjaa poistoilmaa lämmönvaihtimeen 3. Esimerkkitapauksessa säätöläpällä 7 on kaksi käyttöasentoa. Toisenlaisella rakenteella voidaan ottoilmaa ja poistoilmaa ohjata myös halutunlaisena seoksena lämmönvaihtimelle.

25 Säätöläpän 7 ohjaus tapahtuu myöhemmin selostetta valla tavalla lämpötila-anturilla 12 suoritetun mittauksen perusteella.

Jakelukanavan 9 alkuun välittömästi lämmönvaihtimen 3 ja puhaltimen (ei esitetty) jälkeen on sijoitettu mit-30 tausläppä 10, joka on jakelukanavassa 9 pystyasennossa ja poikittain virtaussuuntaan nähden. Mittausläppä 10 on ak-seloitu yläpäästään siten, että lämmönvaihtimelta tuleva ilmavirta voi kääntää läppää 10 pystytason suhteen kulmaan, joka on verrannollinen virtausnopeuteen tai ilman-35 paineeseen jakelukanavassa 9. Tämä kiertymiskulma mitataan 5 79810 sopivalla anturilla, esim. mittausläpän 10 akselin päähän liitetyllä potentiometrillä 22 (kuvio 2). Kuviossa 2 esitetty ohjausyksikkö 21 säätää tämän mittausarvon perusteella puhaltimen pyörimisnopeutta sopivan moottorinoh-5 jausyksikön 25 avulla. Tällä tavoin voidaan virtausnopeus jakelukanavassa 9 pitää oleellisesti vakiona ahtopaineen muutoksista riippumatta.

Jakelukanavan pohjassa on säännöllisin välein aukot 14, joissa olevien ripojen välistä ilma jaetaan tasaisesti 10 kaikkialle matkustamoon. Rivat ovat edullisesti putkia, joissa moottorin jäähdytysneste kiertää lämmittäen ohi virtaavaa ilmaa. Matkustamon alaosassa on vastaavasti säännöllisin välein aukot 15, joiden kautta sisäilma poistuu tavaratilaan 16 ja edelleen poistokanavan 4 kautta 15 ulos autosta. Katon etuosassa poistoaukon 6 kohdalla olevan suuren alipaineen aiheuttama voimakas imu aikaansaa tehokkaan ilmankierron. Alipainetta voidaan haluttaessa lisätä katon etureunassa ennen poistoaukkoa 6 olevalla kohoumalla 18.

20 Lämmönvaihdinkenno 3 voi olla myös kaksoiskenno, jolloin siinä voidaan moottorin jäähdytysnesteen lisäksi kierrättää myös jäähdykettä sisäilman jäähdyttämiseksi lämpiminä vuodenaikoina. Tällöin myös viileä poistoilma jäähdyttää ottoilmaa esilämmönvaihtimessa.

25 Kuviossa 2 on esitetty lohkokaavio keksinnön mukai sesta elektronisesta säätöjärjestelmästä. Ohjausyksikköön 21 on kytketty lämpötila-anturi 12, potentiometri 22, läpän ohjaus 23, kolmitieventtiilin ohjaus 23 ja puhaltimen ohjaus 25.

30 Lämpötila-anturi, joka on sijoitettu lämmönvaihti men 3 jälkeen, esim. jakelukanavaan 9, kehittää mittaussignaalin. Tämän signaalin perusteella ohjausyksikkö 21 ohjaa läppää 8 ja kolmitieventtiiliä, joka säätää lämmönvaihtimen 3 kautta kiertävän moottorin jäähdytysnesteen 35 lämpötilaa. Mitatun lämpötilan pienentyessä nopesti pois 6 79810 asetusarvosta, ohjausyksikkö 21 kääntää säätöläpän 7 pystyasentoon. Samanaikaisesti ohjataan kolmitieventtiiliä siten, että kiertävän nesteen lämpötila alkaa kasvaa. Sää-töläppä 7 käännetään vaaka-asentoon, kun ennalta määrätty 5 aikajakso on kulunut (nesteen lämpötilan säädön viive) ja/tai kun jokin muu ehto on täytetty. Oven avaamisen aikana ohjausyksikkö 21 voi olla sovitettu ohjaamaan vain säätöläppää 7.

Potentiometri 22 kehittää mittausläppään 10 vaikut-10 tavaan ilmanpaineeseen verrannollisen signaalin, jonka perusteella ohjausyksikkö 21 portaattomasti säätää puhalti-men kierrosnopeutta.

Kuvion 2 mukaiset lohkot voidaan helposti toteuttaa kaupallisesti saatavilla olevilla ohjauspiireillä ja 15 yksiköillä. Ohjausjärjestelmä voidaan luonnollisesti toteuttaa myös toisin kun edellä on esitetty.

Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksinnön mukainen lämmitys- ja ilmastointijärjestelmä voi 20 vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (10)

1. Linja-auton tai vastaavan ajoneuvon lämmitys-ja ilmastointijärjestelmä, joka käsittää ilmanottokanavan 5 (1), jonka toisessa päässä oleva ilmanottoaukko (2) avau tuu ajoneuvon ulkopuolelle ja joka syöttää sisääntuloilman kiertovesityyppisen lämmönvaihtimen (3) kautta ajoneuvon sisätiloihin, tunnettu siitä, että järjestelmä lisäksi käsittää esilämmönvaihtiraen (5), joka sijaitsee 10 ilmanottokanavassa (1) ilmanottoaukon (2) ja lämmönvaihtimen (3) välissä, poistoilmakanavan (4, 11), joka kulkee sisätiloista esilämmönvaihtimen (5) kautta ja avautuu ajoneuvon ulkopuolelle, ja säätövälineet (7), joilla voidaan nopeiden lämpötilan muutosten kompensoimiseksi tarvittaes-15 sa rajoittaa ilmanottokanavasta (1) lämmönvaihtimeen (3) johdettavan ottoilman määrää ja vastaavasti johtaa tilalle poistoilmakanavasta (4) poistoilmaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että säätövälineet käsittävät ai- 20 nakin yhden läpän (8), joka normaaliasennossa ohjaa kaiken ottoilman lämmönvaihtimeen (3) ja kaiken poistoilman esilämmönvaihtimen kautta ulos ja joka toisessa asennossa estää ottoilmaa ja sallii poistoilman virtaamisen lämmönvaihtimeen (3).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että säätövälineet edelleen käsittävät ohjaus- ja mittausvälineet (12, 21, 23), jotka sisälämpötilan mittauksen perusteella ohjaavat mainittua läppää (8).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että poistoilmakanava (4) alkaa matkustamon (11) alla olevasta tavaratilasta (16).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 35 järjestelmä, tunnettu siitä, että kiertovesityyp-pisessä lämmönvaihtimessa (3) on kaksoisputkitus, joista 8 79810 toisessa kiertää moottorin lämmin kiertovesi, kun ottoil-maa halutaan lämmittää, ja toisessa kiertää kylmä neste, kun ottoilmaa halutaan jäähdyttää.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 5 järjestelmä, tunnettu siitä, että lämmönvaihdin on liitety moottorin jäähdytysjärjestelmään kolmitievent-tiilillä, jota mainitut ohjaus- ja mittausvälineet ohjaa-jaavat.

7. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen mukainen 10 järjestelmä, tunnettu siitä, että lämmönvaihtimen (3) puhaltimen perässä on ilmanpaineanturi (10, 22), jonka kehittämän signaalin perusteella säädetään puhaltimen kierrosnopeutta.

7 79810

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestelmä, 15 tunnettu siitä, että paineanturi on yläpäästään kääntyvästi akseloitu läppä (10), jonka akseliin on liitetty potentiometri (22), jonka kehittämä signaali on verrannollinen ilmanpaineen aiheuttamaan läpän kiertymiskul-maan.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että ilmanottokanava (1) on sijoitettu ajoneuvon ohjaamon yläosaan ja että il-manottoaukko avautuu tuulilasin yläpuolelle.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 25 järjestelmä, tunnettu siitä, että poistoilmaka-nava (4) avautuu ajoneuvon katon etuosaan. 9 79810