[发明专利]车辆用空调装置及车辆的空调方法

说明书

本发明涉及适用于铁路车辆及磁悬浮车辆(Maghrel)的车辆空调装置及车辆的空调方法。

从前，在车辆上安装的空调装置，是带有换气用送风机的空调装置，曾被应用于新干线上。这种从前的空调装置，如在日本的特开平5-69824中所记载的那样，是被悬垂在车体下部，使从地板吸入的车内空气，和利用换气用送风机吸入的新鲜空气混合，用蒸发器(室内热交换器)使其热交换，冷却的空气在车体侧壁内通过通风道传到顶棚，再从设在顶棚的格栅向作为空调空间的车内排风而进行制冷。

对于上述从前的方式来说，由于与从车外吸入的新鲜空气量相比，送入蒸发器的车内来的循环空气量较多，约为前者的3倍，所以，即使新鲜空气温度比车内温度高，新鲜空气和循环空气混合后的空气温度也不怎么上升，由于蒸发器配管内流的制冷剂和通过管外的混合空气的温度差不能增大，所以为了得到额定的热交换量，必须加大通过的空气风量。这样的结果是，在循环用送风鼓风机的动力加大的同时，为了抑制风速，就出现了在车体的侧壁内通过的送风通道的截面积变大的问题。

上述从前的技术，其结构是将车内循环空气的一部分，通过换气用送风机向车外排出，同时从车外吸入的同量新鲜空气，与车内空气混合后通过蒸发器，由于在蒸发器中的制冷剂和空气的温度差小，并且，换气用送风机的送风量远远小于蒸发器的热交换风量，所以，为确保额定的热交换量，必须增大循环风量。

本发明的目的是，在不降低空调能力的情况下，使向空调和空间供给的调节空气量减少，使空调装置本身实现小型轻量化。

本发明的另一目的是，将冷气设备运转时的冷却空气向车内必要部分送风的通道的空气流路面积减小，尽可能确保车内的居住空间宽阔。

本发明的特征是车辆用空调装置，具备下列几部分：冷却返回空气的返回空气用热交换器；冷却比上述返回空气温度更高的新鲜空气的新鲜空气用热交换器；将被冷却的上述新鲜空气及返回空气，通过空气流路送风的送风机；与上述新鲜空气用热交换器及返回空气用热交换器一起，共同构成冷冻循环系统的室外热交换器及压缩机。

根据发明者等的研究，车辆冷气设备热负荷的大约一半，是用于换气时，从车外向车内送入的新鲜空气被冷却到车内温度的热负荷。根据本发明的构造，对于新鲜空气用热交换器(第1蒸发器)来说，制冷剂和空气的温度差加大，另外，由于返回空气用热交换器(第2蒸发器)，进行热交换的空气风量加大，所以蒸发器的传热效率提高，因此能够相应地减小循环风量。由于新鲜空气用热交换器的热交换效率，也比从前的空调高，所以，其效果是：能够减少调节空气量，能够确保扩大居住空间。

本发明的另一特征是，上述车辆用空调装置中，在上述新鲜空气用热交换器中冷却的新鲜空气，被送入上述返回空气用热交换器内，进行再冷却。这种结构的效果是：调节空气的温度能更降低，能够减少整体的调节空气量。

本发明的另一特征是，上述车辆用空调装置中，上述空气流路备置了与送入新鲜空气的新鲜空气送入口，送入返回空气的返回空气送入口。及排出冷却空气的冷却空气排出口相连接的主空气流路，在上述主空气流路的新鲜空气送入口和冷却空气排出口之间，设置上述新鲜空气用热交换器的同时，从上述主空气流路的返回空气流路的连接处到新鲜空气送入口侧，也设置了上述新鲜空气用热交换器。根据这样的结构，由对于返回空气和新鲜空气混合后进行冷却，所以具有容易进行温度控制的效果。

本发明的另一特征是，上述车辆用空调装置在上述主空气流路的新鲜空气送入口和上述新鲜空气用热交换器的设置处之间，设置了将车外的新鲜空气升压后向车内供给的给气送风机。根据这样的结构，由于将隔热压缩的新鲜空气进行冷却，所以和制冷剂的温度差变大，具有能够提高热交换效率的效果。

本发明的另一特征是，在上述车辆用空调装置中，上述室外热交换器由第1和第2室外热交换器组成；上述压缩机由第1和第2压缩机构成；由上述新鲜空气用热交换器和上述第1室外热交换器，及上述第1压缩机构成第1冷冻循环系统；由上述返回空气用热交换器和上述第2室外热交换器，及上述第2压缩机构成第2冷冻循环系统。

根据这样的结构，其效果是：能够抑制调节空气的温度变化，达到使第1循环系统能够有效的运转。

本发明的另一特征是，在上述车辆用空调装置中，备有由排气送风机和给气送风机组成的换气装置；在上述排气送风机的空气流路中，设置了辅助室外热交换器；在上述给气送风机的空气流路中，设置了辅助室内热交换器；具备通过由上述辅助室外热交换器及辅助室内热交换器一起，构成辅助冷冻循环系统的辅助压缩机。