Система кондиционирования воздуха транспортного средства (варианты)
Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха транспортных средств. Система кондиционирования воздуха включает основной контур, присоединенный к кондиционеру воздуха, который охлаждает хладагент в основном контуре охлаждения для подачи в основной теплообменник, вспомогательный контур охлаждения в сообщении с основным теплообменником. Охлаждение от хладагента передается охлаждающему веществу во вспомогательном контуре охлаждения и вспомогательному теплообменнику для передачи охлаждения от охлаждающего вещества воздуху, подаваемому в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства. Достигается улучшение регулирования потоков воздуха в разные части транспортного средства. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение в целом относится к системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха транспортного средства и, в частности, системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха транспортного средства, имеющей дополнительные возможности охлаждения для местного охлаждения многочисленных зон в кабине транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Типичные транспортные средства включают в себя системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), которые обеспечивают охлаждение для различных частей транспортного средства. Обычно, транспортные средства включают в себя одиночный блок кондиционирования воздуха, который охлаждает воздух, получаемый изнутри и/или снаружи транспортного средства, который затем подается через воздуховоды, разнесенные по всей кабине транспортного средства, для подачи в различные части кабины транспортного средства. Количество воздуха, подаваемого в различные части транспортного средства, как правило, регулируется посредством модификации скорости работы вентилятора, который нагнетает воздух через систему воздуховодов транспортного средства, а также посредством открывания и закрывания жалюзи вентиляционных клапанов по всей кабине транспортного средства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, система кондиционирования воздуха транспортного средства включает в себя основной контур охлаждения, присоединенный к кондиционеру воздуха, который охлаждает хладагент в основном контуре охлаждения для подачи в основной теплообменник. Вспомогательный контур охлаждения находится в сообщении с основным теплообменником. Охлаждение от хладагента передается охлаждающему веществу во вспомогательном контуре охлаждения. Вспомогательный теплообменник расположен во вспомогательном контуре охлаждения для передачи охлаждения от охлаждающего вещества воздуху, подаваемому в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, система кондиционирования воздуха транспортного средства включает в себя основной и вспомогательный контуры охлаждения в тепловом контакте на основном теплообменнике. Хладагент в основном контуре охлаждения переводится в отдельное охлаждающее вещество во вспомогательном контуре охлаждения в пределах основного теплообменника. Вспомогательный теплообменник находится в сообщении с вспомогательным контуром охлаждения и передает охлаждение от охлаждающего вещества воздуху, подаваемому в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, система кондиционирования воздуха транспортного средства включает в себя основной и вспомогательный контуры охлаждения в тепловом контакте на основном теплообменнике. Хладагент, изолированный в основном контуре охлаждения, передает охлаждение от кондиционера воздуха основному теплообменнику. Охлаждающее вещество во вспомогательном контуре охлаждения передает охлаждение от основного теплообменника вспомогательному теплообменнику, который передает охлаждение от охлаждающего вещества воздуху для кондиционирования кабины транспортного средства.
Таким образом, согласно первому объекту настоящего изобретения создана система кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащая:
основной контур охлаждения, соединенный с кондиционером воздуха, который охлаждает хладагент в основном контуре охлаждения для подачи в основной теплообменник;
вспомогательный контур охлаждения, сообщающийся с основным теплообменником, при этом охлаждение от хладагента передается охлаждающему веществу во вспомогательном контуре охлаждения; и
вспомогательный теплообменник для передачи охлаждения от охлаждающего вещества воздуху, подаваемому в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства.
Предпочтительно, величина охлаждения, подаваемого во вспомогательный теплообменник, регулируется клапаном-регулятором расхода охлаждающего вещества, расположенным во вспомогательном контуре охлаждения, при этом основной и вспомогательный контуры охлаждения являются замкнутыми контурами, так что хладагент из основного контура охлаждения остается обособленным от охлаждающего вещества во вспомогательном контуре охлаждения.
Предпочтительно, основной теплообменник расположен вблизи передней части транспортного средства.
Предпочтительно, вспомогательный теплообменник включает в себя устройство подготовки воздуха и по меньшей мере один воздуховод, при этом устройство подготовки воздуха перемещает воздух через вспомогательный теплообменник для передачи охлаждения в столб воздуха, который подается через по меньшей мере один воздуховод в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства.
Предпочтительно, каждый по меньшей мере один воздуховод включает в себя множество вспомогательных воздуховодов, каждый из которых включает в себя соответствующий вентиляционный клапан, при этом каждый из множества вспомогательных воздуховодов включает в себя дефлектор, который регулирует объем воздуха, подаваемого в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства.
Предпочтительно, вспомогательный теплообменник включает в себя множество вспомогательных теплообменников для конкретной зоны, и при этом каждый из множества вспомогательных теплообменников для конкретной зоны включает в себя выделенное устройство подготовки воздуха и по меньшей мере один вспомогательный воздуховод.
Предпочтительно, каждый вспомогательный теплообменник для конкретной зоны включает в себя выделенный клапан-регулятор расхода охлаждающего вещества, который регулирует величину охлаждения, передаваемого каждому соответствующему вспомогательному теплообменнику для конкретной зоны.
Согласно второму объекту изобретения создана система кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащая:
основной и вспомогательный контуры охлаждения в тепловом сообщении на основном теплообменнике, при этом хладагент в основном контуре охлаждения переводится в отдельное охлаждающее вещество во вспомогательном контуре охлаждения; и
вспомогательный теплообменник, сообщающийся с вспомогательным контуром охлаждения, который передает охлаждение от отдельного охлаждающего вещества воздуху, подаваемому в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства.
Предпочтительно, величина охлаждения, передаваемого вспомогательному теплообменнику, регулируется клапаном-регулятором расхода, расположенным во вспомогательном контуре охлаждения.
Предпочтительно, основной контур охлаждения находится в тепловом контакте с системой кондиционирования воздуха транспортного средства.
Предпочтительно, вспомогательный теплообменник включает в себя устройство подготовки воздуха и по меньшей мере один воздуховод, при этом устройство подготовки воздуха перемещает воздух через вспомогательный теплообменник для передачи охлаждения в столб воздуха, который подается через по меньшей мере один воздуховод в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства.
Предпочтительно, каждый по меньшей мере один воздуховод включает в себя множество вспомогательных воздуховодов, каждый из которых включает в себя соответствующий вентиляционный клапан, при этом каждый из множества вспомогательных воздуховодов включает в себя дефлектор, который регулирует объем воздуха, подаваемого в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства.
Предпочтительно, вспомогательный теплообменник включает в себя множество вспомогательных теплообменников для конкретной зоны, при этом каждый из множества вспомогательных теплообменников для конкретной зоны включает в себя выделенное устройство подготовки воздуха и по меньшей мере один вспомогательный воздуховод.
Предпочтительно, каждый вспомогательный теплообменник для конкретной зоны включает в себя выделенный клапан-регулятор расхода охлаждающего вещества, который регулирует величину охлаждения, передаваемого каждому соответствующему вспомогательному теплообменнику для конкретной зоны.
Предпочтительно, основной и вспомогательный контуры охлаждения являются замкнутыми контурами, так что хладагент основного контура охлаждения остается обособленным от отдельного охлаждающего вещества во вспомогательном контуре охлаждения.
Согласно третьему объекту изобретения создана система кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащая:
основной и вспомогательный контуры охлаждения в тепловом сообщении на основном теплообменнике;
хладагент в основном контуре охлаждения, который передает охлаждение от кондиционера воздуха основному теплообменнику; и
охлаждающее вещество во вспомогательном контуре охлаждения, которое передает охлаждение от основного теплообменника вспомогательному теплообменнику, который передает охлаждение от охлаждающего вещества воздуху для кондиционирования задней части транспортного средства.
Предпочтительно, основной и вспомогательный контуры охлаждения являются замкнутыми контурами, так что хладагент основного контура охлаждения остается обособленным от охлаждающего вещества во вспомогательном контуре охлаждения.
Предпочтительно, вспомогательный теплообменник включает в себя множество вспомогательных теплообменников для конкретной зоны, при этом каждый из множества вспомогательных теплообменников для конкретной зоны включает в себя выделенное устройство подготовки воздуха и по меньшей мере один вспомогательный воздуховод.
Предпочтительно, каждый вспомогательный теплообменник для конкретной зоны включает в себя выделенный клапан-регулятор расхода охлаждающего вещества, который регулирует величину охлаждения, передаваемого каждому соответствующему вспомогательному теплообменнику для конкретной зоны.
Предпочтительно, основной и вспомогательный контуры охлаждения являются замкнутыми контурами, так что хладагент основного контура охлаждения остается обособленным от охлаждающего вещества во вспомогательном контуре охлаждения.
Эти и другие объекту, задачи и признаки настоящего изобретения будут поняты и оценены по достоинству специалистами в данной области техники по изучению следующего описания изобретения, формулы изобретения и прилагаемых чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
НА ЧЕРТЕЖАХ:
фиг. 1 - вид сзади в перспективе транспортного средства с вариантом осуществления вспомогательной системы охлаждения, установленной в нем;
фиг. 2 - схематический вид сверху транспортного средства по фиг. 1, показывающий вариант осуществления вспомогательной системы охлаждения, размещенной в тепловом контакте с основной системой кондиционирования воздуха транспортного средства;
фиг. 3 - детальный схематический вид сверху основного теплообменника для вспомогательной системы охлаждения с фиг. 2, взятый в зоне III;
фиг. 4 - детальный схематический вид сверху вспомогательного теплообменника для вспомогательной системы охлаждения с фиг. 2, взятый в зоне IV;
фиг. 5 - принципиальная схема примерной системы кондиционирования воздуха для транспортного средства;
фиг. 6 - принципиальная схема системы кондиционирования воздуха транспортного средства, включающей в себя вариант осуществления основного контура охлаждения;
фиг. 7 - детальный схематический вид примерной системы кондиционирования воздуха транспортного средства в тепловом контакте с многозонной вспомогательной системой охлаждения;
фиг. 8 - еще один схематический вид сверху примерной системы кондиционирования воздуха транспортного средства в сообщении по текучей среде с многозонной вспомогательной системой охлаждения;
фиг. 9 - схематический вид сверху транспортного средства, показывающий альтернативный вариант осуществления вспомогательной системы охлаждения, установленной в нем; и
фиг. 10 - схематический вид сверху транспортного средства, показывающий еще один альтернативный вариант осуществления вспомогательной системы охлаждения, установленной в нем.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В целях описания, приведенного в материалах настоящей заявки, термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «задний», «передний», «вертикальный», «горизонтальный» и их производные будут относиться к изобретению в качестве ориентированных на фиг. 1. Однако, должно быть понятно, что изобретение может допускать различные альтернативные ориентации, за исключением случаев, когда явным образом указано иное. Также должно быть понятно, что специфичные устройства и процессы, проиллюстрированные на прилагаемых чертежах и описанные в последующем описании, являются просто примерными вариантами осуществления обладающих признаками изобретения концепций, определенных в прилагаемой формуле изобретения. Отсюда, специфичные размеры и другие физические характеристики, относящиеся к вариантам осуществления, раскрытым в материалах настоящей заявки, не должны рассматриваться в качестве ограничивающих, если формула изобретения явным образом не заявляет иное.
На фиг. 1-6 ссылочной позицией 10 в целом обозначена вспомогательная система охлаждения, установленная в транспортном средстве 12 и размещенная в сообщении с системой 14 кондиционирования воздуха для транспортного средства 12, которая приспособлена передавать охлаждение в различные части пассажирской кабины 16 транспортного средства 12. Вспомогательная система 10 охлаждения транспортного средства 12 включает в себя основной контур 18 охлаждения, который присоединен к системе 14 кондиционирования воздуха, которая охлаждает хладагент 20 в основном контуре 18 охлаждения для подачи в основной теплообменник 22. Вспомогательная система 10 охлаждения также включает в себя вспомогательный контур 24 охлаждения, который размещен в сообщении с основным теплообменником 22. Охлаждение от хладагента 20, расположенного в пределах основного контура 18 охлаждения, передается через основной теплообменник 22 охлаждающего вещества 26, расположенного в пределах вспомогательного контура 24 охлаждения. Многозонная вспомогательная система 10 охлаждения также включает в себя вспомогательный теплообменник 28, выполненный с возможностью передавать охлаждение от охлаждающего вещества 26 воздуху 30, подаваемому в заднюю часть 32 пассажирской кабины 16. Согласно различным вариантам осуществления, величина охлаждения, передаваемого вспомогательному теплообменнику 28, может регулироваться клапаном-регулятором 34 расхода охлаждающего вещества, расположенного во вспомогательном контуре 24 охлаждения. К тому же, предполагается, что основной и вспомогательный контуры 18, 24 охлаждения являются замкнутыми контурами, так что хладагент 20 основного контура 18 охлаждения остается обособленным от охлаждающего вещества 26, расположенного во вспомогательном контуре 24 охлаждения. Предполагается, что различные варианты осуществления вспомогательной системы 10 охлаждения могут включать в себя однозонную вспомогательную систему, как показано на фиг. 2, двухзонную вспомогательную систему, как показано на фиг. 9, трехзонную вспомогательную систему, как показано на фиг. 10, или вспомогательную систему 10 охлаждения, имеющую большее количество зон, с которых может обеспечиваться кондиционирование воздуха.
Далее, как показано на фиг. 1-6, система 14 кондиционирования воздуха транспортного средства 12, которая размещена в сообщении с вспомогательной системой 10 охлаждения, включает в себя компрессор 50, конденсатор 52, расширительное устройство 54, испаритель 56 и хладагент 20, который может протекать через систему 14 кондиционирования воздуха. Компрессор 50 системы 14 кондиционирования воздуха транспортного средства 12 выполнен с возможностью сжимать хладагент 20, который по меньшей мере частично находится в газообразной форме. Газ хладагента под давлением подается в конденсатор 52. Наружный воздух 30a втягивается через конденсатор 52 с помощью вентилятора или другого устройства подготовки воздуха, чтобы излучать тепло из системы 14 кондиционирования воздуха. В транспортном средстве 12, конденсатор 52 системы 14 кондиционирования воздуха, как правило, является радиатором, расположенным ближе к моторному отсеку транспортного средства 12. Процесс повышения давления газа внутри компрессора 50 и перемещения газа под давлением через конденсатор имеет тенденцию создавать тепло. Наружный воздух 30a, втягиваемый через извилистые трубки конденсатора 52, имеет тенденцию охлаждать хладагент 20, так чтобы хладагент 20 переходил в жидкую форму. Результатом является жидкий хладагент 20 под высоким давлением, который содержит в себе охлаждение, которое может передаваться пассажирской кабине 16 транспортного средства 12. Термин «охлаждение» используется для описания переносимой тепловой энергии, которая может передаваться через хладагент 20 и/или охлаждающее вещество 26 через систему 14 кондиционирования воздуха, а также вспомогательную систему 10 охлаждения. Предполагается, что это же самое понятие переноса тепловой энергии также применяется к теплу или отоплению, которое передается через эти системы. Предполагается, что, в некоторых транспортных средствах 12, система 14 кондиционирования воздуха может включать в себя приемник/осушитель, который включает в себя высушивающее вещество, которое извлекает воду из жидкого хладагента 20. Жидкий хладагент 20 под давлением затем перемещается в расширительное устройство 54, такое как расширительный клапан, где жидкому хладагенту 20 под высоким давлением дается возможность расширяться для снижения давления в охладителе 20. Расширение жидкого хладагента 20 под давлением предоставляет части хладагента 20 возможность возвращаться в газообразную форму по мере того, как он поступает в испаритель 56.
В некоторых вариантах осуществления, система 14 кондиционирования воздуха транспортного средства 12 может включать в себя жиклерную трубку вместо расширительного устройства 54. В любом из вариантов осуществления, жиклерная трубка и расширительное устройство 54 служат одной и той же цели, чтобы предоставлять хладагенту 20 возможность расширяться и понижать давление, из условия, чтобы газообразный хладагент 20 мог поступать в испаритель 56. В различных вариантах осуществления, приемник/осушитель может быть заменен накопителем, когда жиклерная трубка используется в системе 14 кондиционирования воздуха.
Как показано на фиг. 1-6, по мере того, как газообразный хладагент 20 низкого давления движется через испаритель 56, хладагент 20, будучи при относительно низкой температуре вследствие расширения с высокого давления до низкого давления, испаряется и поглощает тепло, в то время как хладагент 20 движется через испаритель 56. Поглощение тепла происходит по мере того, как хладагент 20 повышает энтальпию в результате своего испарения, в то время как он перемещается через испаритель 56. По мере того, как хладагент 20 низкого давления перемещается через испаритель 56, часть хладагента 20 превращается в отношении своего агрегатного состояния, испаряется и возвращается в газообразную форму. Переход охлажденного хладагента 20 низкого давления в частично газообразный хладагент 20 служит для поглощения тепла, окружающего испаритель 56, из условия, чтобы понижалась температура зоны, окружающей испаритель. Этот охлажденный воздух 30, охлаждающий испаритель 56, затем выдувается с помощью устройства движения воздуха через систему воздуховодов, содержащуюся в пределах части транспортного средства 12, чтобы подавать охлажденный воздух 30 по пассажирской кабине 16. Теперь частично газообразный хладагент 20, покидающий испаритель 56, затем возвращается в компрессор 50, чтобы начинать цикл снова.
Как правило, испаритель 56 расположен возле пассажирской кабины 16, например, над углублением 70 для ног в полу кузова пассажирской кабины 16, или в другом подобном месте, ближайшем к пассажирской кабине 16. Согласно различным вариантам осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 2, 9 и 10, испаритель 56 для системы 14 кондиционирования воздуха для транспортного средства 12 может использоваться, чтобы обеспечивать охлаждение для передних частей 72 пассажирской кабины 16, при этом по существу короткие линии передней системы 74 воздуховодов принимают воздух 30 из основного устройства 76 подготовки воздуха, которое перемещает воздух 30 через испаритель 56 для системы 14 кондиционирования воздуха и выдает такой холодный воздух 30 в передние части 72 пассажирской кабины 16. Подобным образом, отопитель 78 может быть расположен в транспортном средстве 12 для выдачи воздуха 30, который был нагрет, в передние части 72 пассажирской кабины 16.
Опять-таки, как показано на фиг. 1-6, хладагент из конденсатора 52, такого как радиатор транспортного средства, может подаваться в отдельные расширительные устройства 54, такие как тепловой расширительный клапан, для системы 14 кондиционирования воздуха транспортного средства и для основного теплообменника 22. Хладагент 20 из конденсатора 52 может распределяться между расширительными устройствами 54 T-образным соединителем 100. После того, как хладагент 20 прошел через два расширительных устройства 54 и выдал охлаждение как для системы 14 кондиционирования воздуха, так и для основного теплообменника 22, хладагент, теперь в газообразной форме, может подаваться обратно в компрессор 50 через еще один T-образный соединитель 100. В этом варианте осуществления, основной контур 28 охлаждения заключает хладагент 20, который подается из компрессора 50 в конденсатор 52, в расширительные устройства 54 для системы 14 кондиционирования воздуха и основной теплообменник 22, затем, обратно в компрессор.
Согласно различным вариантам осуществления, в дополнение к охлаждению воздуха 30 для подачи в различные части пассажирской кабины 16, испаритель 56 системы 14 кондиционирования воздуха транспортного средства 12 также может использоваться для охлаждения других аспектов системы HVAC транспортного средства. Соответственно, основной контур 18 охлаждения многозонной вспомогательной системы 10 охлаждения может проходить возле частей испарителя 56 системы 14 кондиционирования воздуха транспортного средства 12 (как показано на фиг. 7). По существу, по мере того, как испаритель 56 охлаждает зону, окружающую испаритель 56, испаритель 56 системы 14 кондиционирования воздуха также охлаждает хладагент 20, содержащийся внутри основного контура 18 охлаждения многозонной вспомогательной системы 10 охлаждения. Охлажденный хладагент 20, содержащийся в основном контуре 18 охлаждения, затем может подаваться в основной теплообменник 22, типично расположенный ближе к передней части 72 транспортного средства 12. Также предполагается, что основный теплообменник 22 может быть расположен в других частях транспортного средства 12, которые могут включать в себя, но не в качестве ограничения, переднюю часть, заднюю часть, моторный отсек, пол, ходовая часть, потолок или другие подобные места, ближайшие к пассажирской кабине 16 или вообще внутри транспортного средства 12. Основный теплообменник 22 может действовать подобно испарителю, чтобы затем передавать охлаждение, полученное из испарителя 56 системы 14 кондиционирования воздуха, вспомогательному контуру 24 охлаждения через взаимосвязь теплообмена. Таким образом, в пределах основного теплообменника 22 (как показано на фиг. 3), часть основного контура 18 охлаждения проходит рядом с частью вспомогательного контура 24 охлаждения, так чтобы охлажденный хладагент 20 в основном контуре 18 охлаждения передавал по меньшей мере часть охлаждения от основного контура 18 охлаждения в охлаждающее вещество 26, расположенное во вспомогательном контуре 24 охлаждения. Хладагент 26 внутри вспомогательного контура 24 охлаждения затем подается во вспомогательный теплообменник 28 для подачи в различные части пассажирской кабины 16 и, в частности, заднюю часть 32 пассажирской кабины 16.
Для того, чтобы заставлять охлаждающее вещество 26 и хладагент 20 течь через соответственные основный и вспомогательный контуры 18, 24 охлаждения, каждый из основного и вспомогательного контуров 18, 24 охлаждения может включать в себя насос, который побуждает хладагент 20 и охлаждающее вещество 26 течь через основный и вспомогательный контуры 18, 24 охлаждения соответственно. Таким образом, охлаждение может передаваться в пределах основного контура 18 охлаждения основному теплообменнику 22, а затем, в пределах вспомогательного контура 24 охлаждения и вспомогательного теплообменника 28 для подачи в пассажирскую кабину 16.
Далее, как показано на фиг. 8, в различных альтернативных вариантах осуществления, охлаждение из системы 14 кондиционирования воздуха транспортного средства 12 может передаваться основному контуру 18 охлаждения через T-образный соединитель 100, который распределяет охлаждающее вещество, покидающее конденсатор 52, между расширительным устройством 54 для системы 14 кондиционирования воздуха для транспортного средства и отдельным расширительным устройством 54, расположенным в пределах основного контура 18 охлаждения, где расширительное устройство 54 для основного контура 18 охлаждения расположено ближе к основному теплообменнику 22. В различных вариантах осуществления T-образный соединитель 100 также может быть расположен выше по потоку от расширительного устройства 54 для системы 14 кондиционирования воздуха. Также предполагается, что T-образный соединитель 100 может быть расположен ниже по потоку от расширительного устройства 54 системы 14 кондиционирования воздуха для транспортного средства 12. В таком варианте осуществления, основному контуру 18 охлаждения было бы не нужно свое собственное выделенное расширительное устройство 54, расположенное в его пределах. Согласно различным вариантам осуществления, T-образный соединитель 100 может быть любым одним из различных соединителей или клапанов с ответвлениями, которые могут включать в себя, но не в качестве ограничения, соленоидный клапан, разделительный клапан, Y-образный соединитель или другой подобный соединитель или клапан, который может передавать различные величины охлаждения между системой 14 кондиционирования воздуха транспортного средства 12 и основным теплообменником 22 основного контура 18 охлаждения многозонной системы 10 охлаждения.
Как показано на фиг. 1-6, после того, как охлаждение было передано из основного контура 18 охлаждения во вспомогательный контур 24 охлаждения, и охлаждение затем передается вспомогательному теплообменнику 28, вспомогательный теплообменник 28 может включать в себя устройство 110 подготовки воздуха и по меньшей мере один воздуховод 112. Таким образом, устройство 110 подготовки воздуха, такое как вентилятор, нагнетатель или другое оборудование движения воздуха, выполнено с возможностью перемещать воздух 30 через вспомогательный теплообменник 28, чтобы передавать охлаждение от вспомогательного контура 24 охлаждения в столб воздуха 30, который может подаваться в пассажирскую кабину 16 непосредственно или через по меньшей мере один воздуховод 112 в область задней части 32 пассажирской кабины 16 транспортного средства 12. Величина охлаждения, передаваемого через воздуховод 112 и в заднюю часть 32 пассажирской кабины 16 транспортного средства 12, может регулироваться скоростью устройства 110 подготовки воздуха, которое перемещает воздух 30 через вспомогательный теплообменник 28. В таком варианте осуществления, поток охлаждающего вещества 26 через вспомогательный контур 24 охлаждения может быть относительно постоянным, а настраиваемая скорость воздуха 30, перемещаемого через вспомогательный теплообменник 28, может определять величину охлаждения, которая может передаваться задним частям пассажирской кабины 16.
Как показано на фиг. 1-6, предполагается, что вспомогательный контур 24 охлаждения может включать в себя клапан-регулятор 34 расхода охлаждающего вещества, который расположен выше по потоку от вспомогательного теплообменника 28. Клапан-регулятор 34 расхода охлаждающего вещества может управляться для повышения или снижения интенсивности потока охлаждающего вещества, движущегося через вспомогательный теплообменник 28, так чтобы величина охлаждения, передаваемого вспомогательному теплообменнику 28, могла регулироваться по существу точным образом, чтобы подавать предопределенное количество охлаждающего вещества 26 и, в свою очередь, величину охлаждения, вспомогательному теплообменнику 28.
Согласно различным вариантам осуществления, предполагается, что, в дополнение к клапану-регулятору 34 расхода охлаждающего вещества, устройство 110 подготовки воздуха, расположенное ближе к вспомогательному теплообменнику 28, также может включать в себя устройство 110 подготовки воздуха переменной скорости, которое может подавать меняющиеся количества воздуха 30 через воздуховоды 112, чтобы подавался в заднюю часть пассажирской кабины 16 транспортного средства 12. Количество воздуха 30, подаваемого в пассажирскую кабину 16, также может регулироваться различными вентиляционными клапанами, такими как вентиляционные клапаны 120 жалюзийного типа, расположенные во внутренней стенке 122 или потолке пассажирской кабины 16, где вентиляционные клапаны 120 жалюзийного типа могут регулировать количество воздуха 30, выпускаемого из вентиляционного клапана, а также направление воздуха 30, покидающего вентиляционный клапан.
Как показано на фиг. 2, предполагается, что каждый воздуховод 112 может включать в себя множество вспомогательных воздуховодов 130, где каждый из вспомогательных воздуховодов 130 может включать в себя соответствующий вентиляционный клапан 120 жалюзийного типа. Дополнительно, каждый из воздуховодов 112 и/или вспомогательных воздуховодов 130 может включать в себя дефлектор 132, который дополнительно выполнен с возможностью регулировать объем воздуха 30, подаваемого в различные области задней части 32 пассажирской кабины 16 транспортного средства 12. Таким образом, одиночное устройство 110 подготовки воздуха, которое перемещает воздух 30 через вспомогательный теплообменник 28, может быть размещено в сообщении с различными воздуховодами 112 и вспомогательными воздуховодами 130, которые имеют последовательность действующих дефлекторов 132, расположенных в них. Различные дефлекторы 132, расположенные в одном или более воздуховодов 112 и одном или более вспомогательных воздуховодов 130, могут управляться для открывания из закрывания различных воздуховодов 112 и вспомогательных воздуховодов 130, чтобы также регулировать количество воздуха 30, который распространяется из вспомогательного теплообменника 28 в различные части пассажирской кабины 16. При использовании, в тех случаях, когда различным пассажирам или водителю транспортного средства 12 может требоваться воздух 30 в одной из конкретных областей задней части 32 пассажирской кабины, дефлекторы 132, управляющие различными вспомогательными воздуховодами 130 для подачи воздуха 30 в другие области задней части 32 пассажирской кабины 16 могут быть по существу закрыты, так чтобы воздух 30 из вспомогательного теплообменника 28 мог подаваться в конкретную область задней части 32 пассажирской кабины 16, где требуется охлаждение. Также предполагается, что дефлекторы 132 могут использоваться для модификации количества охлажденного воздуха 30, подаваемого в различные части пассажирской кабины 16, посредством модификации дефлекторов 132 между различными частично открытыми положениями или частично закрытыми положениями, чтобы предоставлять большему или меньшему объемам воздуха 30 возможность подаваться из вспомогательного теплообменника 28 через устройство 110 подготовки воздуха и в различные части пассажирской кабины 16.
Согласно различным вариантам осуществления, различные органы управления могут быть расположены по всей пассажирской кабине 16 для управления работой различных компонентов многозонной вспомогательной системы 10 охлаждения. Такие органы управления могут включать в себя ведущий орган управления, который может использоваться для регулирования всех компонентов многозонной вспомогательной системы 10 охлаждения, такой ведущий орган управления располагается в передней части 72 транспортного средства 12. Дополнительные органы управления для конкретной зоны могут быть расположены по всей кабине, чтобы предоставлять пассажирам или водителю пассажирской кабины 16 возможность управлять микроклиматом (температурой, влажностью и другими вариациями) их соответственной части пассажирской кабины 16. Эти различные органы управления могут использоваться для управления различными компонентами многозонной вспомогательной системы 10 охлаждения, которые могут включать в себя, но не в качестве ограничения, клапаны-регуляторы 34 расхода охлаждающего вещества, дефлекторы 132, и прочее.
Согласно различным вариантам осуществления, система подачи охлаждающего вещества 26 из основного теплообменника 22, расположенного в передней части транспортного средства 12 через вспомогательный контур 24 охлаждения во вспомогательный теплообменник 28, была определена в большей степени более эффективной, чем подача охлажденного воздуха 30 через сеть системы воздуховодов из передней части транспортного средства 12 по всей пассажирской кабине 16 транспортного средства 12. В тех случаях, когда система воздуховодов используется для подачи воздуха 30 из передней части пассажирской кабины 16 в задние части пассажирской кабины 16, охлаждение может теряться по мере того, как воздух 30 распространяется по сети системы воздуховодов. Различные динамические и статические давления, оказываемые на воздух 30, движущийся через систему воздуховодов, также могут замедлять скорость воздуха 30, подаваемого через систему воздуховодов. Эти неэффективности могут быть существенно минимизированы благодаря использованию многозонной вспомогательной системы 10 охлаждения, которая предоставляет вспомогательному контуру 24 охлаждения возможность подавать охлаждающее вещество 26 вместо охлажденного воздуха 30, из передней части транспортного средства 12 в основном теплообменнике 22 в заднюю часть 32 транспортного средства во вспомогательном теплообменнике 28.
Соответственно, как проиллюстрировано на фиг. 1-4, воздуховодам 112 и вспомогательным воздуховодам 130 необходимо проходить от вспомогательного теплообменника 28, который уже расположен в задней части 32 транспортного средства 12, всего лишь через минимальные отрезки воздуховодов 112 и вспомогательных воздуховодов 130, которые размещены в сообщении с вспомогательным теплообменником 28. Дополнительно, величина охлаждения, передаваемого вспомогательному теплообменнику 28, может по существу управляться с более высокой степенью точности, благодаря использованию клапанов-регуляторов 34 расхода охлаждающего вещества, расположенных во вспомогательном контуре 24 охлаждения. Согласно различным вариантам осуществления многозонной вспомогательной системы 10 охлаждения, охлаждение может передаваться через вспомогательный контур 24 охлаждения, только когда необходимо, к примеру, когда пассажиры присутствуют в задней части 32 пассажирской кабины 16. В тех случаях, когда пассажиры не занимают заднюю часть 32 пассажирской кабины 16 или ее области, клапан-регулятор 34 расхода охлаждающего вещества для соответственной области задней части 32 может по существу закрываться, так чтобы вспомогательный контур 24 охлаждения не передавал охлаждение соответственному второму теплообменнику, тем самым, сберегая охлаждение для частей кабины транспортного средства, которые могут требовать дополнительного охлаждения.
Далее, как показано на фиг. 9 и 10, предполагается, что вспомогательный контур 24 охлаждения может включать в себя вспомогательный теплообменник 28, имеющий множество вспомогательных теплообменников 150 для конкретной зоны. В таком варианте осуществления, каждый вспомогательный теплообменник 150 для конкретной зоны может включать в себя выделенный клапан-регулятор 152 расхода охлаждающего вещества, который регулирует количество охлаждающего вещества 26 и, в свою очередь, величину охлаждения, передаваемого через вспомогательный контур 24 охлаждения в каждый вспомогательный теплообменник 150 для конкретной зоны. Соответственно, каждый из выделенных клапанов-регуляторов 152 расхода охлаждающего вещества вспомогательных теплообменников 150 для конкретной зоны может управляться отдельно, чтобы предоставлять большим или меньшим количествам охлаждающего вещества 26 возможность течь через различные части вспомогательного контура 24 охлаждения для передачи меняющихся величин охлаждения каждому из вспомогательных теплообменников 150 для конкретной зоны. Каждый из вспомогательных теплообменников 150 для конкретной зоны также может включать в себя выделенное устройство 154 подготовки воздуха, а также выделенные воздуховоды 112 и один или более вспомогательных воздуховодов 130, через которые выделенное устройство 154 подготовки воздуха может подавать охлажденный воздух 30 (или нагретый воздух 30) из вспомогательного теплообменника 150 для конкретной зоны в различные конкретные зоны, определенные в пределах пассажирской кабины 16 транспортного средства 12.
Согласно различным вариантам осуществления, различные зоны, определенные в пассажирском отделении транспортного средства 12, могут быть разбиты на различные участки, которые могут включать в себя, но не в качестве ограничения, конкретные посадочные места, конкретные ряды сидений, конкретные предопределенные квадранты, разделенные в пассажирской кабине 16 транспортного средства 12, и другие различные подразделенные зоны зоны пассажирской кабины 16. К тому же, предполагается, что каждый из воздуховодов 112 и вспомогательных воздуховодов 130 различных вспомогательных теплообменников 150 для конкретной зоны может включать в себя выделенные дефлекторы 132 для дополнительного регулирования потока 30 воздуха в каждую из зон пассажирской кабины 16 транспортного средства 12. Также предполагается, что, согласно различным вариантам осуществления, вся полнота пассажирской кабины 16 транспортного средства 12 может отапливаться и охлаждаться благодаря использованию вспомогательных теплообменников 28 и вспомогательных теплообменников 150 для конкретной зоны, описанных выше.
Согласно различным вариантам осуществления, хладагент 20, используемый в основном контуре 18 охлаждения и системе 14 кондиционирования воздуха транспортного средства 12, может включать в себя различные хладагенты 20, которые могут включать в себя, но не в качестве ограничения, R12, R134A, R1234yf, HFO-1234yf, R22, CO2 и другие подобные хладагенты 20, которые могут использоваться в системе 14 кондиционирования воздуха для транспортного средства 12. Также предполагается, что охлаждающее вещество 26, используемое во вспомогательном контуре 24 охлаждения для многозонной системы охлаждения, может быть любым одним из различных охлаждающих веществ, которые могут включать в себя, но не в качестве ограничения, этиленгликоль, метиловый спирт, гликоцерол, воду, их комбинации и другие подобные охлаждающие вещества 26, которые могут использоваться в системах HVAC транспортных средств и системах HVAC вообще.
Должно быть понятно, что изменения и модификации могут быть произведены над вышеупомянутой конструкцией, не выходя за рамки настоящего изобретения, и, кроме того, должно быть понятно, что такие рамки подразумеваются покрытыми следующей формулой изобретения, если эта формула изобретения явным образом не предполагает что-либо иное.
1. Система кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащая:
основной контур охлаждения, соединенный с кондиционером воздуха, который охлаждает хладагент в основном контуре охлаждения для подачи в основной теплообменник;
вспомогательный контур охлаждения, сообщающийся с основным теплообменником, при этом охлаждение от хладагента передается охлаждающему веществу во вспомогательном контуре охлаждения; и
вспомогательный теплообменник, имеющий вентилятор переменной скорости для передачи охлаждения от охлаждающего вещества воздуху, подаваемому в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства; при этом
кондиционер воздуха, основной теплообменник и вспомогательный теплообменник по выбору подают кондиционированный воздух в общее пассажирское отделение;
величина охлаждения, подаваемого во вспомогательный теплообменник, регулируется клапаном-регулятором расхода охлаждающего вещества, расположенным во вспомогательном контуре охлаждения;
вентилятор переменной скорости и клапан-регулятор расхода охлаждающего вещества по выбору приводятся в действие органом управления, который регулирует скорость вентилятора и расход охлаждающего вещества клапана-регулятора;
управление органом управления обеспечивает регулировку температуры и влажности в различных частях пассажирской кабины транспортного средства посредством регулирования каждого из скорости вентилятора и расхода охлаждающего вещества клапана-регулятора;
основной и вспомогательный контуры охлаждения являются замкнутыми контурами, так что хладагент из основного контура охлаждения остается обособленным от охлаждающего вещества во вспомогательном контуре охлаждения;
вспомогательный теплообменник включает в себя устройство подготовки воздуха и по меньшей мере один воздуховод, при этом устройство подготовки воздуха перемещает воздух через вспомогательный теплообменник для передачи охлаждения в столб воздуха, который подается через по меньшей мере один воздуховод в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства;
по меньшей мере один воздуховод включает в себя множество вспомогательных воздуховодов, каждый из которых включает в себя соответствующий вентиляционный клапан, при этом каждый из множества вспомогательных воздуховодов включает в себя дефлектор, который регулирует объем воздуха, подаваемого в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства, причем управление вспомогательным теплообменником управляет как величиной охлаждения, обеспечиваемого клапаном-регулятором расхода охлаждающего вещества для вспомогательного теплообменника, так и скоростью устройства подготовки воздуха вспомогательного теплообменника.
2. Система кондиционирования воздуха транспортного средства по п. 1, в которой основной теплообменник расположен вблизи передней части транспортного средства.
3. Система кондиционирования воздуха транспортного средства по п. 1, в которой вспомогательный теплообменник включает в себя множество вспомогательных теплообменников для конкретной зоны, при этом каждый из множества вспомогательных теплообменников для конкретной зоны включает в себя выделенный вентилятор переменной скорости и по меньшей мере один вспомогательный воздуховод.
4. Система кондиционирования воздуха транспортного средства по п. 3, в которой каждый вспомогательный теплообменник для конкретной зоны включает в себя выделенный клапан-регулятор расхода охлаждающего вещества, который регулирует величину охлаждения, передаваемого каждому соответствующему вспомогательному теплообменнику для конкретной зоны, причем подачу охлаждающего вещества между каждым выделенным клапаном-регулятором расхода охлаждающего вещества регулирует орган управления.
5. Система кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащая:
основной и вспомогательный контуры охлаждения в тепловом сообщении на основном теплообменнике, при этом безводный хладагент в основном контуре охлаждения передает охлаждение отдельному безводному хладагенту во вспомогательном контуре охлаждения; и
вспомогательный теплообменник, сообщающийся с вспомогательным контуром охлаждения, который передает охлаждение от отдельного безводного хладагента воздуху, подаваемому в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства; при этом
охлаждение в задней части транспортного средства осуществляется клапаном-регулятором расхода охлаждающего вещества, который регулирует поток отдельного хладагента, и устройством подготовки воздуха, которое регулирует расход хладагента;
величина охлаждения, передаваемого вспомогательному теплообменнику, регулируется клапаном-регулятором расхода, расположенным во вспомогательном контуре охлаждения;
вспомогательный теплообменник включает в себя устройство подготовки воздуха и по меньшей мере один воздуховод, при этом устройство подготовки воздуха перемещает воздух через вспомогательный теплообменник для передачи охлаждения в столб воздуха, который подается через по меньшей мере один воздуховод в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства;
каждый по меньшей мере один воздуховод включает в себя множество вспомогательных воздуховодов, каждый из которых включает в себя соответствующий вентиляционный клапан, при этом каждый из множества вспомогательных воздуховодов включает в себя дефлектор, который регулирует объем воздуха, подаваемого в заднюю часть пассажирской кабины транспортного средства.
6. Система кондиционирования воздуха транспортного средства по п. 5, в которой основной контур охлаждения находится в тепловом контакте с системой кондиционирования воздуха транспортного средства.
7. Система кондиционирования воздуха транспортного средства по п. 5, в которой вспомогательный теплообменник включает в себя множество вспомогательных теплообменников для конкретной зоны, при этом каждый из множества вспомогательных теплообменников для конкретной зоны включает в себя выделенный вентилятор переменной скорости и по меньшей мере один вспомогательный воздуховод.
8. Система кондиционирования воздуха транспортного средства по п. 7, в которой каждый вспомогательный теплообменник для конкретной зоны включает в себя выделенный клапан-регулятор расхода охлаждающего вещества, который регулирует величину охлаждения, передаваемого каждому соответствующему вспомогательному теплообменнику для конкретной зоны, причем орган управления распределяет раздельный хладагент посредством управления каждым выделенным клапаном-регулятором расхода охлаждающего вещества.
9. Система кондиционирования воздуха транспортного средства по п. 7, в которой основной и вспомогательный контуры охлаждения являются замкнутыми контурами, так что безводный хладагент основного контура охлаждения остается обособленным от отдельного безводного хладагента во вспомогательном контуре охлаждения.
