專利名稱：基于需求的新鮮空氣控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種基于需求的新鮮空氣控制系統。
背景技術：
對于運輸車輛客廂而言，要求供應新鮮(室外)空氣。本發明的意圖在于提供一種用于向車輛客廂提供適當數量的新鮮空氣的系統和方法。
發明內容
在一個實施例中，本發明提供一種包括新鮮空氣管道的客車空氣調節系統，該新鮮空氣管道以流體方式連接客車外側的環境的周圍空氣和客車內側的客廂。該客車空氣調節系統還包括被置放在新鮮空氣管道中并且能夠在管道內移動以改變被允許進入客廂的周圍空氣的數量的風門(damper)、能夠操作用于監視指示在客車的客廂內的污染水平的污染水平的傳感器、和與污染傳感器和風門通信的控制器。該控制器移動風門以基于由污染傳感器感測的污染水平而改變進入客廂的新鮮空氣的數量。在另一實施例中，本發明提供一種具有客廂和新鮮空氣管道的客車，該新鮮空氣管道以流體方式連接客車外側的環境的周圍空氣和客車內側的客廂。該客車還具有被置放在新鮮空氣管道中并且能夠在管道內移動以改變被允許進入客廂的周圍空氣的數量的風門、能夠操作用于監視指示在客車的客廂內的污染水平的污染水平的污染傳感器、和與污染傳感器和風門通信的控制器。該控制器移動風門以基于由污染傳感器感測的污染水平而改變進入客廂的新鮮空氣的數量。本發明的一個實施例提供一種操作客車的空氣調節系統的方法。該方法包括利用空氣調節系統的新鮮空氣管道以流體方式連接客車外側的環境的周圍空氣和客車內側的客廂。該方法還包括提供被置放在新鮮空氣管道中的風門、監視在客車的客廂內的污染水平、和移動風門以基于該污染水平而改變進入客廂的新鮮空氣的數量。通過考慮詳細描述和附圖，本發明的其它方面將變得明顯。
圖1是本發明的一個實施例的概略視圖。圖2是圖1的空氣調節系統的概略視圖。
具體實施例方式在詳細地解釋本發明的任何實施例之前，要理解本發明在它的應用方面不限于在以下描述中闡述或者在以下附圖中示出的構件的構造和布置的細節。本發明能夠具有其它實施例并且能夠被以各種方式實踐或者執行。在客車10中的乘客產生本質上能夠是顆粒或者氣態的各種空氣污染。為了向乘坐客車10中的駕駛員和乘客提供安全和舒適的環境，必須引入新鮮(室外)空氣以將所產生
5的污染稀釋到安全的和可接受的水平。所產生的污染物的濃度水平與空氣在此處得以混合的客車中的新鮮(室外)空氣通風速率成比例。在客車中的空氣能夠通過風扇、通過人的運動或者通過打開門或者窗而得以混合。在較低濃度下，二氧化碳或者其它空氣污染能夠被用作人類產生的氣味的代表(proxy)。圖1是客車10的概略視圖。客車10具有客廂12、門14、門傳感器16和空氣調節系統18。圖2是圖1的空氣調節系統18的概略視圖。空氣調節系統18包括以流體方式連接客車10外側的環境的周圍空氣和客車10內側的客廂12的新鮮空氣管道20。風門22 被置放在新鮮空氣管道20中并且能夠操作用于改變通過新鮮空氣管道20的新鮮空氣的數量。蒸發器對被置放在新鮮空氣管道20中，蒸發器M被連接到壓縮機沈。返回空氣管道 28將客廂12以流體方式連接到新鮮空氣管道20。蒸發器風扇30被耦接到蒸發器M并且用于將新鮮空氣從新鮮空氣管道20移動到客廂12中。在可替代實施例中，蒸發器風扇30 未被耦接到蒸發器對。蒸發器風扇30還用于將空氣從客廂12移動到返回空氣管道觀中并且然后移動到新鮮空氣管道20中。風門傳感器32監視風門22的位置。二氧化碳傳感器34被置放在返回空氣管道觀中并且能夠操作用于監視指示在車輛的客廂12內的二氧化碳水平的二氧化碳水平。控制器36與門傳感器16、風門22、風門傳感器32、蒸發器24、 壓縮機26、蒸發器風扇30和二氧化碳傳感器34通信。控制器36能夠操作用于移動風門22并且改變壓縮機沈和蒸發器風扇30的速度。 風門傳感器32感測風門22的狀態，包括全開百分率、風門打開事件的發生和風門打開事件的持續時間。門傳感器16感測門打開事件的發生，并且還測量門打開事件的持續時間。控制器36能夠操作用于控制風門22和蒸發器風扇30以基于由二氧化碳傳感器34感測的二氧化碳水平而改變進入客廂12的新鮮空氣的數量。在可替代實施例中，控制器36基于客廂12的載客率(occupancy)而改變風門22和蒸發器風扇速度，通過由二氧化碳傳感器34 感測的二氧化碳水平、由二氧化碳傳感器34感測的二氧化碳水平的改變速率和被引入到客車10中的新鮮(室外)空氣的數量中的至少一種而預測所述載客率。新鮮空氣通過門14 和/或車輛空氣調節系統18而被引入到客車10中。控制器36能夠利用基于人呼出的二氧化碳的數量(即每人每分鐘的二氧化碳克數)的預設二氧化碳水平、每人要求的新鮮空氣數量、客廂12的內部容積和新鮮空氣能夠多么快速地與客廂12中的空氣混合中的至少一種而被編程。在另一實施例中，控制器36能夠利用預設二氧化碳水平而被編程，其中該預設二氧化碳水平是在測試情形中由在客車10 的客廂12中的人員表達的舒適水平確定的。即，各種二氧化碳水平被測試以對于所測試的二氧化碳水平確定乘客舒適性。在車輛10外側的周圍空氣中的二氧化碳水平是眾所周知的并且是基本穩定的。在圖1中示意的實施例如下運行。二氧化碳傳感器34監視在客廂12中的二氧化碳水平并且將二氧化碳水平傳達到控制器36。控制器36接收所監視的二氧化碳水平并且比較它與預設二氧化碳水平。在某些實施例中，預設二氧化碳水平是二氧化碳水平范圍。如果所監視的二氧化碳水平高于預設二氧化碳水平，則控制器36指令風門22打開。如果所監視的二氧化碳水平等于預設二氧化碳水平，則控制器36并不改變風門22的位置。如果所監視的二氧化碳水平小于預設二氧化碳水平，則控制器36指令風門22關閉。在某些實施例中，多個二氧化碳水平范圍被編程到控制器36中。根據所監視的二氧化碳水平范圍， 控制器36能夠指令風門22完全地打開或者關閉、部分地打開或者關閉或者維持當前位置。所示意的發明的可替代實施例如下運行。二氧化碳傳感器34監視客廂12中的二氧化碳水平并且將二氧化碳水平傳達到控制器36。門傳感器16感測客車10的門14的門打開事件的發生和持續時間并且將門打開事件的發生和持續時間傳達到控制器36。風門傳感器32感測風門打開事件的狀態(例如如果被連續地操作情況下的打開百分率，或者如果開/關操作情況下的風門打開事件的發生和風門打開事件的持續時間)并且將風門打開事件的發生、百分率打開和持續時間傳達到控制器36。控制器36通過比較從門傳感器16 和風門傳感器32接收的信息與給出通過門打開事件和/或風門打開事件而被引入到客廂 12中的新鮮空氣的數量的編程表格來估計被引入到客廂12中的新鮮空氣的數量。如果通過門打開事件和/或風門打開事件而被引入到客車10中的新鮮空氣的數量足以將客廂12 中的二氧化碳水平降低到預設水平，則控制器36指令風門22關閉。如果通過一個或者多個門打開事件和/或風門打開事件而被引入到客車10中的新鮮空氣的數量不足以將客廂 12中的二氧化碳水平降低到預設水平，則控制器36指令風門22打開。在某些實施例中，預設二氧化碳水平是二氧化碳水平范圍。在某些實施例中，多個二氧化碳水平范圍被編程到控制器36中。根據所監視的二氧化碳水平，控制器36能夠指令風門22完全地打開或者關閉、部分地打開或者關閉或者維持當前位置。在某些實施例中，控制器36基于由二氧化碳傳感器34感測的二氧化碳水平和新鮮空氣流率而估計客廂12的載客率。通過估計由風門22引入到客廂12中的新鮮空氣的數量而計算新鮮空氣流率。控制器36利用用于風門22的位置范圍和蒸發器風扇30速度的近似空氣流率而被編程。在可替代實施例中，通過估計被風門12、蒸發器風扇30和門14 引入到客廂12中的新鮮空氣的數量而計算新鮮空氣流率。該控制器還利用當門14處于打開位置中時發生的近似空氣流率而被編程。通過將新鮮空氣流率(體積/時間)乘以在客廂 12中的二氧化碳濃度和室外二氧化碳濃度(質量/體積)之間的差值，并且將結果除以平均每人二氧化碳生產率(質量/時間*人)而計算載客率。用符號表示，該公式是
(新鮮空氣流率* (客廂的C02濃度一室外空氣的C02濃度))/C02生產率每人=客廂載客率。在控制器36計算客廂12的載客率之后，控制器36以對應于關于客廂12的載客率的預設水平的水平操作壓縮機26和蒸發器風扇30中的至少一個。在該實施例中，風門 22未基于客廂12的載客率而被打開或者關閉；相反，如在前一段中描述地，風門22基于由二氧化碳傳感器34感測的二氧化碳水平而被打開或者關閉。在可替代實施例中，控制器36 基于由二氧化碳傳感器；34感測的二氧化碳水平、由二氧化碳傳感器；34感測的二氧化碳水平的改變速率和新鮮空氣流率而估計客廂12的載客率。在可替代實施例中，該控制器如上所述地確定客廂12的載客率。同時，該控制器能夠應用一種控制算法以減少空氣調節系統18的能量消耗。控制器36能夠移動風門22 以基于客廂12的載客率而改變進入客廂12的新鮮空氣的數量。控制器36還能夠基于客廂12的載客率而改變蒸發器風扇30的速度。另外，控制器36能夠基于客廂12的載客率而改變壓縮機26的速度。通過改變風門22打開的頻度、蒸發器風扇30的速度和壓縮機沈的速度，客車10空氣調節系統18能夠更加高效地操作，因為空氣調節系統18僅僅在客廂12的載客率所需要的水平下操作。在可替代實施例中，使用可變排量壓縮機(未示出)來替代壓縮機26，并且控制器36基于客廂12的載客率而改變可變排量壓縮機的排量。上述示意的實施例采用了二氧化碳傳感器34來監視客廂12中的二氧化碳的水平。然而，以上示意的實施例中的任何一個均能夠使用揮發性有機化合物(VOC)傳感器(未示出)、灰塵傳感器(未示出)或者測量由人產生的污染的某種其它傳感器來替代二氧化碳傳感器34。另外，二氧化碳傳感器34能夠與VOC傳感器、灰塵傳感器和測量由人產生的污染的某種其它傳感器中的至少一種相結合地使用。一個或者多個替代的或者另外的傳感器與控制器36通信，并且控制器36比較感測污染水平與預設感測污染水平。控制器36然后如在以上實施例之一中描述地那樣操作。在一個實施例中，二氧化碳傳感器34、VOC傳感器、灰塵傳感器和測量由人產生的污染的某種其它傳感器中的至少一個能夠被置放在客車10空氣調節系統18的返回空氣管道觀中。在另一實施例中，二氧化碳傳感器34、V0C傳感器、灰塵傳感器和測量由人產生的污染的某種其它傳感器中的至少一個能夠被置放在客車10的客廂12中。因此，除了別的以外，本發明提供一種客車空氣調節系統。在所附權利要求中闡述了本發明的各種特征和優點。
權利要求
1.一種客車空氣調節系統，包括新鮮空氣管道，以流體方式連接所述客車外側的環境的周圍空氣和所述客車內側的客廂；風門，被置放在所述新鮮空氣管道中并且能夠在所述管道內移動以改變被允許進入所述客廂的周圍空氣的數量；污染傳感器，能夠操作用于監視指示在所述客車的所述客廂內的污染水平的污染水平；和控制器，與所述污染傳感器和所述風門通信，其中所述控制器移動所述風門以基于由所述污染傳感器感測的污染水平而改變進入所述客廂的新鮮空氣的數量。
2.根據權利要求1的客車空氣調節系統，進一步包括以流體方式連接所述客廂與所述新鮮空氣管道的返回空氣管道，所述返回空氣管道接收來自所述新鮮空氣管道上游的所述客廂內側的空氣，其中所述污染傳感器被置放在所述返回空氣管道中。
3.根據權利要求2的客車空氣調節系統，其中所述控制器利用預設污染水平而被編程，并且移動所述風門以相對于所述預設污染水平基于由所述污染傳感器感測的污染水平而改變進入所述客廂的新鮮空氣的數量。
4.根據權利要求3的客車空氣調節系統，其中所述污染是二氧化碳并且所述污染傳感器是二氧化碳傳感器。
5.根據權利要求1的客車空氣調節系統，其中所述控制器基于由所述污染傳感器感測的污染水平和新鮮空氣流率而估計所述客廂的載客率，并且其中所述控制器移動所述風門以基于所述載客率而改變進入所述客廂的新鮮空氣的數量。
6.根據權利要求5的客車空氣調節系統，其中所述污染是二氧化碳并且所述污染傳感器是二氧化碳傳感器。
7.根據權利要求5的客車空氣調節系統，進一步包括致冷劑回路，所述致冷劑回路包括蒸發器、能夠操作用于移動空氣通過所述蒸發器的蒸發器風扇、和用于將致冷劑引導到所述蒸發器的壓縮機，其中所述控制器基于載客率而改變所述蒸發器風扇的速度和所述壓縮機的速度。
8.根據權利要求5的客車空氣調節系統，其中所述控制器移動所述風門至靠近完全打開位置，從而提供進入所述客廂的新鮮空氣的第一數量，所述第一數量對應于基于設計載客率的設計單位容量，并且其中所述控制器沿著關閉方向將所述風門移動到部分關閉位置，從而提供基于由所述控制器估計的載客率的小于進入所述客廂的所述第一數量的新鮮空氣的第二數量。
9.一種客車，包括 客廂；新鮮空氣管道，以流體方式連接所述客車外側的環境的周圍空氣和所述客車內側的客廂；風門，被置放在所述新鮮空氣管道中并且能夠在所述管道內移動以改變被允許進入所述客廂的周圍空氣的數量；污染傳感器，能夠操作用于監視指示在所述客車的所述客廂內的污染水平的污染水平；和控制器，與所述污染傳感器和所述風門通信，其中所述控制器移動所述風門以基于由所述污染傳感器感測的污染水平而改變進入所述客廂的新鮮空氣的數量。
10.根據權利要求9的客車，進一步包括以流體方式連接所述客廂與所述新鮮空氣管道的返回空氣管道，所述返回空氣管道接收來自所述新鮮空氣管道上游的所述客廂內側的空氣，其中所述污染傳感器被置放在所述返回空氣管道中。
11.根據權利要求10的乘客，其中所述控制器利用預設污染水平而被編程，并且移動所述風門以相對于所述預設污染水平基于由所述污染傳感器感測的污染水平而改變進入所述客廂的新鮮空氣的數量。
12.根據權利要求11的客車，其中所述污染是二氧化碳并且所述污染傳感器是二氧化碳傳感器。
13.根據權利要求9的客車，其中所述控制器基于由所述污染傳感器感測的污染水平和新鮮空氣流率而估計所述客廂的載客率，并且其中所述控制器移動所述風門以基于所述載客率而改變進入所述客廂的新鮮空氣的數量。
14.根據權利要求13的客車，其中所述污染是二氧化碳并且所述污染傳感器是二氧化碳傳感器。
15.根據權利要求13的客車，進一步包括致冷劑回路，所述致冷劑回路包括蒸發器、能夠操作用于移動空氣通過所述蒸發器的蒸發器風扇、和用于將致冷劑引導到所述蒸發器的壓縮機，其中所述控制器基于載客率而改變所述蒸發器風扇的速度和所述壓縮機的速度。
16.根據權利要求13的客車，其中所述控制器移動所述風門至靠近完全打開位置，從而提供進入所述客廂的新鮮空氣的第一數量，所述第一數量對應于基于設計載客率的設計單位容量，并且其中所述控制器沿著關閉方向將所述風門移動到部分關閉位置，從而提供基于由所述控制器估計的載客率的小于進入所述客廂的所述第一數量的新鮮空氣的第二數量。
17.一種操作客車的空氣調節系統的方法，所述方法包括利用所述空氣調節系統的新鮮空氣管道以流體方式連接所述客車外側環境的周圍空氣和所述客車內側的客廂；提供被置放在所述新鮮空氣管道中的風門；監視在所述客車的客廂內的污染水平；移動所述風門以基于所述污染水平而改變進入所述客廂的新鮮空氣的數量。
18.根據權利要求17的方法，進一步包括移動所述風門以相對于預設污染水平基于所述污染水平而改變進入所述客廂的新鮮空氣的數量。
19.根據權利要求17的方法，進一步包括基于所述污染水平而估計所述客廂的載客率；禾口移動所述風門以基于所述載客率而改變進入所述客廂的新鮮空氣的數量。
20.根據權利要求19的方法，進一步包括基于二氧化碳水平和新鮮空氣流率而估計所述客廂的載客率。
21.根據權利要求20的方法，進一步包括基于所述載客率而改變致冷系統的蒸發器風扇的速度和所述致冷系統的壓縮機的速度。
22.根據權利要求21的方法，進一步包括移動所述風門至靠近完全打開位置，從而提供進入所述客廂的新鮮空氣的第一數量，所述第一數量對應于基于設計載客率的設計單位容量；和沿著關閉方向將所述風門移動到部分關閉位置，從而提供小于進入所述客廂的所述第一數量的新鮮空氣的第二數量。
23.根據權利要求17的方法，其中所述污染是二氧化碳。
全文摘要
本發明涉及基于需求的新鮮空氣控制系統。一種用于客車的、基于需求的空氣調節系統，其可以利用污染傳感器和門傳感器之一或者兩者。控制器操作風門以基于客廂中的感測污染水平而將估計數量的新鮮空氣發送到客廂中，以確保客廂中的空氣質量對于乘客是可接受的。
文檔編號B60H1/24GK102336129SQ20111019543
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月13日 優先權日2010年7月14日
發明者福雷特 L., 切爾馬克 R., R. 尹內蒂 S. 申請人:熱之王公司