トップ :: B 処理操作 運輸 :: B60 車両一般




【発明の名称】 車両用空調装置
【発明者】 【氏名】福田 和啓
【住所又は居所】愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会社デンソー内
【要約】 【課題】空調ケーシングに接続されるダクトの長さを短くしながら、ダクトの接続作業性を向上させる。

【解決手段】空調ケーシング２の長手方向が車両前後方向と略平行となるように空調ケーシング２をシート３０の側面側に搭載するとともに、ダクト９ｂ、１０ｂ、１１ｂが接続されるフロントフェイスチャンバ、フットチャンバ及びデフロスタチャンバ１０を、空調ケーシング２の長方向のうち車両前方側端部に設ける。これにより、空調ケーシング２自体がダクトの一部を兼ねることとなるので、空調ケーシング２に接続されるダクト９ｂ〜１１ｂの長さを従来に比べて短くしつつ、ダクトの接続作業性を向上させることできる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内部に熱交換器（５、６）が収納され、室内に吹き出す空気が流通する空調ケーシング（２）を有し、前記空調ケーシング（２）は、その長手方向が車両前後方向と略平行となるように、車室内に設置されたシート（３０）の側面側に搭載されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】 前記空調ケーシング（２）には、乗員前方側から乗員の上半身に向けて吹き出す空気を前記空調ケーシング（２）外に吹き出すフロントフェイス開口部（９ａ）が形成されたフロントフェイスチャンバ（９）、乗員の足下から吹き出す空気を前記空調ケーシング（２）外に吹き出すフット開口部（１１ａ）が形成されたフットチャンバ（１１）、及び窓ガラスに向けて吹き出す空気を前記空調ケーシング（２）外に吹き出すデフロスタ開口部（１０ａ）が形成されたデフロスタチャンバ（１０）が設けられており、さらに、前記フロントフェイスチャンバ（９）、前記フットチャンバ（１１）及び前記デフロスタチャンバ（１０）は、同一方向に直列に並んでいることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】 前記フロントフェイスチャンバ（９）、前記フットチャンバ（１１）及び前記デフロスタチャンバ（１０）は、前記空調ケーシング（２）の長手方向のうち車両前方側端部側に設けられいることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用空調装置に関するもので、ショベルカー等の建設機械（建機）、トラクタ等の農業用機械（農機）、及び産業用機械（いわゆる、建機）等の特殊車両に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】特殊車両用の空調装置として、例えば特開平４−３１０４２１号公報に記載の発明では、シートの後方床下に空調ユニット（空調ケーシング）を搭載し、この空調ユニットに設けられた開口部にダクトを接続することにより、乗員前方側から乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフロントフェイス吹出口、乗員の足下から空気を吹き出すフット吹出口、及び窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出口に空調空気を供給している。
【０００３】しかし、上記公報に記載の発明では、シートの後方床下に搭載された空調ユニットと、車室内前方側に設けられたフロントフェイス吹出口及びデフロスタ吹出口とをダクトで繋いでいるので、必然的にダクトの長さが長くなってしまい、ダクトの大型化を招いてしまう。
【０００４】本発明は、上記点に鑑み、第１には従来と異なる新規な構成の車両用空調装置を提供し、第２には空調ユニット、つまり空調ケーシングに接続されるダクトの長さを短くすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、内部に熱交換器（５、６）が収納され、室内に吹き出す空気が流通する空調ケーシング（２）を有し、空調ケーシング（２）は、その長手方向が車両前後方向と略平行となるように、車室内に設置されたシート（３０）の側面側に搭載されていることを特徴とする。
【０００６】これにより、従来と異なる新規な構成の車両用空調装置を得ることができるとともに、空調ケーシング（２）自体が、従来技術で言う「ダクト」の一部を兼ねることとなるので、空調ケーシング（２）に接続されるダクトの長さを従来に比べて短くすることが可能となる。
【０００７】請求項２に記載の発明では、空調ケーシング（２）には、乗員前方側から乗員の上半身に向けて吹き出す空気を空調ケーシング（２）外に吹き出すフロントフェイス開口部（９ａ）が形成されたフロントフェイスチャンバ（９）、乗員の足下から吹き出す空気を空調ケーシング（２）外に吹き出すフット開口部（１１ａ）が形成されたフットチャンバ（１１）、及び窓ガラスに向けて吹き出す空気を空調ケーシング（２）外に吹き出すデフロスタ開口部（１０ａ）が形成されたデフロスタチャンバ（１０）が設けられており、さらに、フロントフェイスチャンバ（９）、フットチャンバ（１１）及びデフロスタチャンバ（１０）は、同一方向に直列に並んでいることを特徴とする。
【０００８】これにより、各開口部（９ａ〜１１ａ）が設けられた位置に統一性があり、あちこちに散在していない構成となるので、ダクトの接続作業及び空調装置の組み立て作業性を向上させることができる。
【０００９】延いては、製造工数を低減することができるので、空調装置の製造原価を低減しつつ、フロントフェイスチャンバやデフロスタチャンバが空調ケーシングから突出した従来型の空調ケーシングに比べて、空調ケーシング（２）を小型にすることができる。
【００１０】請求項３に記載の発明では、フロントフェイスチャンバ（９）、フットチャンバ（１１）及びデフロスタチャンバ（１０）は、空調ケーシング（２）の長手方向のうち車両前方側端部側に設けられいることを特徴とする。
【００１１】これにより、ダクトを車両前方側から空調ケーシング（２）に組み付けることが可能となるので、各開口部（９ａ〜１１ａ）が車両の側面側に位置する従来型に比べて、ダクトを空調ケーシング（２）に接続する際の接続作業スペースを確保することができ、ダクトの長さを確実に短くしながら、接続作業性を向上させることができる。
【００１２】また、フロントフェイスチャンバ（９）、フットチャンバ（１１）及びデフロスタチャンバ（１０）は、空調ケーシング（２）の長方向のうち車両前方側端部側に設けられいるので、ダクトの曲がりを少なくすることができ、ダクトでの圧力損失を小さくすることができる。延いては、空調装置の低騒音化を図りながら、送風量、つまり空調能力を向上させることができる。
【００１３】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１４】
【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る車両用空調装置を特殊車両に適用したものであって、図１は本実施形態係る空調装置、つまり空調ユニット１を車両に搭載した状態を示す模式図であり、図２は空調ユニット１にダクトを接続した状態を示す二面図である。
【００１５】先ず、図２を用いて空調ユニット１について述べる。
【００１６】空調ユニット１は、概略、内部に熱交換器が収納されて室内に吹き出す空気が流通する空調ケーシング２、空調ケーシング２の空気流れ上流側に設けられた遠心式の送風機３、及び空調ケーシング２内に室内空気を導入する場合と室外空気導入する場合とを切り替える内外気切替装置４等からなるものである。
【００１７】なお、遠心式の送風機３とは、遠心ファン（ＪＩＳ Ｂ ０１３２ 番号１００４等参照）、遠心ファンを収納する渦巻き状のスクロールケーシング３ａ及び遠心ファンを回転させる電動モータ３ｂ等の駆動源等からなるものである。
【００１８】また、内外気切替装置４は、外気ダクト４ａを介して室内後方側から室外空気を導入し、室内空気は室内で開口した開口部から直接に導入している。
【００１９】そして、空調ケーシング２内に収納された熱交換器としては、空気を冷却する蒸発器５及び空気を加熱するヒータ６があり、両者５、６は、蒸発器５がヒータ６より空気流れ上流側に位置するように空気流れに対して直列に並んでいる。
【００２０】また、空調ケーシング２は、後述する吹き出しモードドア１４〜１６の回転軸の略直交する面にて接合された少なくとも２つの部材２ａ、２ｂから構成されており、蒸発器５やヒータ６等の熱交換器及び吹き出しモードドア１４〜１６等は、吹き出しモードドア１４〜１６の回転軸方向から空調ケーシング２内に組み付けられる。
【００２１】なお、本実施形態では、スクロールケーシング３ａの巻き終わり側が下方側に位置するようにして末広状とするとともに、蒸発器５及びヒータ６を、送風機３のから吹き出す空気の主流方向に対してコア面が略直交するように、その上端側を送風機３に近づけるように鉛直方向に対して傾けることにより空調ユニット１の小型化を図りながら、送風機３から蒸発器５に向けて吹き出される空気が、蒸発器５のコア面全体に拡がるに必要な距離を確保している。
【００２２】因みに、コア面とは、蒸発器５及びヒータ６の略六面体と考えたときに、空気が通り抜ける仮想の面を言うものである。また、蒸発器５は、周知の蒸気圧縮式冷凍機の低圧側熱交換器であり、ヒータ６はエンジン冷却水や作動油等の流体に回収された廃熱を熱源とするものである。
【００２３】ここで、ヒータ６は、巨視的に見て、ヒータ６内において流体が下方側から上方側に向けて流れるように、流体入口を下方側に位置させて空調ケーシング２内に設置されているとともに、その加熱能力は、流量調整バルブ７によりヒータ６内を流れる流体の流量を調節することにより制御されている。
【００２４】また、蒸発器５は、送風機３から吹き出す空気の全量が蒸発器５を通過するように空調ケーシング２内に収納され、一方、ヒータ６は、蒸発器５を通過した空気の一部がヒータ６の上方側を流れてヒータ６を迂回し、その他はヒータ６を通過するように空調ケーシング２内に収納されている。そこで、ヒータ６の上方側に設けられ迂回通路をバイパス通路８と呼ぶ。
【００２５】また、空調ケーシング２は、図１に示すように、その長手方向が車両前後方向と略平行となるように車室内に設置されたシート３０の側面側、つまりシート３０の幅方向端部側に搭載されている。
【００２６】そして、図２に示すように、空調ケーシング２の空気流れ最下流部には、乗員前方側から乗員の上半身に向けて吹き出す空気を空調ケーシング２外に吹き出すフロントフェイス開口部９ａが形成されたフロントフェイスチャンバ９、窓ガラスに向けて吹き出す空気を空調ケーシング２外に吹き出すデフロスタ開口部１０ａが形成されたデフロスタチャンバ１０、及び乗員の足下から吹き出す空気を空調ケーシング２外に吹き出すフット開口部１１ａが形成されたフットチャンバ１１が設けられており、これらのチャンバ９〜１１は、上方側からフロントフェイスチャンバ９、デフロスタチャンバ１０、フットチャンバ１１の順に同一方向に直列に並んでいる。
【００２７】因みに、空調ケーシング２の上面側には、乗員後前方側から乗員の上半身（頭部）に向けて吹き出す空気を空調ケーシング２外に吹き出すリアフェイス開口部１２ａが形成されたリアフェイスチャンバ１２が設けられており、各開口部９ａ〜１２ａには、ダクト９ｂ〜１２ｂが接続されている。
【００２８】なお、図２では、各チャンバ９〜１２が明確に設けられているように描かれているが、現実の空調ケーシング２においては、図２に示すほど、各チャンバ９〜１２が明確でない場合もある。
【００２９】つまり、ここで言う、フロントフェイスチャンバ９、デフロスタチャンバ１０、フットチャンバ１１及びリアフェイスチャンバ１２とは、各開口部９ａ〜１２ａに繋がる空間であり、具体的には、本実施形態では、後述する吹き出しモードドア等の回転することにより空気流れを制御するドア手段が設置された空間を言う。
【００３０】バイパスドア１３は、バイパス通路８の連通状態、つまりバイパス通路８の空気流れを制御するドア手段であり、吹き出しモードドア１４〜１６は各開口部９ａ〜１２ａの連通状態、つまり各開口部９ａ〜１２ａの空気流れを制御するドア手段であり、これらのドア１３〜１６は、空調ケーシング２の同一面側に設置されたサーボモータ１７等のアクチュエータにより回転駆動され、かつ、その回転軸は互いに平行となるように設定されている。
【００３１】因みに、ガイド部材１３ａは、バイパスドア１３及び吹き出しモードドア１４と協調して空気流れを案内する壁である。
【００３２】次に、本実施形態に係る空調装置の概略作動を述べる。
【００３３】１．冷房運転時（図３参照）
乗員が操作する温度設定装置により冷房運転が指定された場合には、その設定された設定温度に連動して、バイパス通路８、フロントフェイス開口部９ａ及びリアフェイス開口部１２ａを開くとともに、デフロスタ開口部１０ａ及びフット開口部１１ａを閉じ、かつ、流量調整バルブ７を閉じてヒータ６の加熱能力を０とする。
【００３４】このとき、空調ケーシング２内を流れる空気の主流方向がフロントフェイス開口部９ａ方向、つまりフロントフェイスチャンバ９方向に向いていることに加えて、バイパス通路８を開くので、フロントフェイス開口部９ａ及びリアフェイス開口部１２ａから多くの空気を吹き出すことができ、冷房能力を高めることができる。
【００３５】２．暖房運転時（図４参照）
乗員が操作する温度設定装置により暖房運転が指定された場合には、その設定された設定温度に連動して、バイパス通路８、フロントフェイス開口部９ａ、リアフェイス開口部１２ａ及びデフロスタ開口部１０ａを閉じるとともに、フット開口部１１ａを開き、かつ、流量調整バルブ７を開く。
【００３６】なお、流量調整バルブ７は、設定温度が高くなるほどヒータ６を流れる流体量が増大するように設定温度に応じて連続可変制御され、蒸発器５、つまり蒸気圧縮式冷凍機は必要に応じて停止させる。
【００３７】これにより、ヒータ６により加熱された温風がフット開口部１１ａから吹き出され足下に温風が供給される。
【００３８】３．中間期（図５参照）
乗員が操作する温度設定装置により中間期相当が指定された場合には、その設定された設定温度に連動して、バイパス通路８、リアフェイス開口部１２ａ及びデフロスタ開口部１０ａを閉じるとともに、フロントフェイス開口部９ａ及びフット開口部１１ａを開き、かつ、流量調整バルブ７を設定温度に応じて開く。
【００３９】このとき、上方側からフロントフェイスチャンバ９、デフロスタチャンバ１０、フットチャンバ１１の順に並んでいるので、フットチャンバ１１は、フロントフェイスチャンバ９に比べてヒータ６の高温側に近い部位、つまりヒータ６の流体入口側に近い部位に位置することとなる。
【００４０】このため、比較的に温度の高い空気はフットチャンバ１１に流れ込んでフット開口部１１ａから吹き出し、一方、比較的温度の低い空気はフロントフェイスチャンバ９に流れ込んでフロントフェイス開口部９ａから吹き出される。したがって、乗員に対して頭寒足熱の温感を与えることができるので、空調フィーリングを向上させることができる。
【００４１】なお、蒸発器５、つまり蒸気圧縮式冷凍機は必要に応じて停止させてもよい。
【００４２】４．デフロスタモード（図６参照）
乗員がデフロスタモードを設定したときには、バイパス通路８、リアフェイス開口部１２ａ、フロントフェイス開口部９ａ及びフット開口部１１ａを閉じるとともに、デフロスタ開口部１０ａを開き、かつ、流量調整バルブ７を設定温度に応じて開く。
【００４３】これにより、蒸発器５にて除湿され、さらにヒータ６にて加熱されて相対湿度が大きく低下した空気が供給されるので、窓ガラスの曇りを速やかに除去することができる。
【００４４】なお、デフロスタチャンバ１０はフットチャンバ１１より上方側に位置し、かつ、空調ケーシング２内を流れる主流方向に近いので、暖房運転時のごとく、フット開口部１１ａのみを開く場合に比べて、圧力損失が小さくなり、風量を増大させることができる。
【００４５】次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４６】本実施形態では、空調ケーシング２は、その長手方向が車両前後方向と略平行となるように、車室内に設置されたシート（３０）の側面側に搭載されているので、空調ケーシング２自体が、従来技術で言う「ダクト」の一部を兼ねることとなる。したがって、空調ケーシング２に接続されるダクト９ｂ〜１１ｂの長さを従来に比べて短くすることできる。
【００４７】また、フロントフェイスチャンバ９、デフロスタチャンバ１０、フットチャンバ１１が同一方向に直列に並んでいるので、各開口部９ａ〜１１ａが設けられた位置に統一性があり、あちこちに散在していない構造となるので、ダクト９ｂ〜１１ｂの接続作業及び空調ユニット１の組み立て作業性を向上させることができる。
【００４８】延いては、製造工数低減することができるので、空調装置の製造原価を低減しつつ、フロントフェイスチャンバやデフロスタチャンバが空調ケーシングから突出した従来型の空調ケーシングに比べて、空調ケーシング２を小型にすることができる。
【００４９】また、フロントフェイスチャンバ９、フットチャンバ１１及びデフロスタチャンバ１０は、図２に示すように、空調ケーシング２の長方向のうち車両前方側端部に設けられいるので、ダクト９ｂ〜１１ｂを車両前方側から空調ケーシング２に組み付けることができる。
【００５０】したがって、各開口部９ａ〜１１ａが車両の側面側に位置する従来型に比べて、ダクト９ｂ〜１１ｂを空調ケーシング２に接続する際の接続作業スペースを確保することができるので、ダクト９ｂ〜１１ｂの長さを確実に短くしながら、接続作業性を向上させることができる。
【００５１】フロントフェイスチャンバ９、フットチャンバ１１及びデフロスタチャンバ１０は、空調ケーシング２の長方向のうち車両前方側端部に設けられいるので、ダクト９ｂ〜１１ｂの曲がりを少なくすることができ、ダクト９ｂ〜１１ｂでの圧力損失を小さくすることができる。延いては、空調装置の低騒音化を図りながら、送風量、つまり空調能力を向上させることができる。
【００５２】また、本実施形態では、図２に示されるように、ダクト９ｂが直線的に延びているのに対して、ダクト１２ｂがダクト９ｂに比べて大きく曲がっているので、冷房運転時に、フロントフェイス開口部９ａから吹き出す空気量がリアフェイス開口部１２ａから吹き出す空気量に比べて大きくなる。したがって、乗員の前面側に多くの冷風を供給することができるので、冷房フィーリングを向上させることができる。
【００５３】また、空調ケーシング２は、吹き出しモードドア１４〜１６の回転軸の略直交する面にて接合された少なくとも２つの部材２ａ、２ｂから構成されているので、前述のごとく、蒸発器５やヒータ６等の熱交換器及び吹き出しモードドア１４〜１６等を、吹き出しモードドア１４〜１６の回転軸方向から空調ケーシング２内に組み付けることができる。
【００５４】したがって、吹き出しモードドア１４〜１６等の組み付け作業性を向上させることができるので、製造工数を低減することができ、空調装置の製造原価を低減することができる。
【００５５】なお、本実施形態では、吹き出しモードドア１４〜１６及びバイパスドア１３の大きさを同一とし、更に各開口部９ａ〜１２ａの大きさを同一とすることにより、部品の種類が増大することを抑制して製造原価低減を図っている。
【００５６】また、各吹き出しモードドア１４〜１６の回転軸は、全て互いに平行であるので、全ての吹き出しモードドア１４〜１６及びサーボモータ１７を同一方向から組み付けることができるので、吹き出しモードドア１４〜１６等の組み付け作業性を更に向上させることができる。
【００５７】また、サーボモータ１７等のアクチュエータは、空調ケーシング２の同一面側に配置されているので、サーボモータ１７の組み付け作業性を向上させることができる。
【００５８】また、フットチャンバ１１をフロントフェイスチャンバ９に比べてヒータ６の流体入口側に近い部位に設けているので、前述のごとく、乗員に対して頭寒足熱の温感を与えることができ、空調フィーリングを向上させることができる。
【００５９】また、各開口部９ａ〜１１ａが近接しているので、ドア駆動用のリンク類を簡素化することができ、空調装置の製造原価を低減することができる。
【００６０】また、蒸発器５及びヒータ６を傾けて蒸発器５とスクロールケーシング３ａとの距離を確保しているので、前述のごとく空調ユニット１の小型化を図りながら、空調装置の低騒音化を図ることができる。
【００６１】（その他の実施形態）上述の実施形態では、外気ダクト４ａを介して室内後方側から室外空気を導入したが、外気ダクト４ａを廃止するとともに床下に外気導入口を設けて、この外気導入口から直接に外気を導入してもよい。
【００６２】また、上述の実施形態では、空調ケーシング２を乗員の右側に搭載したが、空調ケーシング２を乗員の左側に搭載してもよい。
【００６３】また、上述の実施形態では、フロントフェイス開口部９ａにダクト９ｂを接即し、デフロスタ開口部１０ａにダクト１０ｂを接続したが、両ダクト９ａ、１０ｂを共用として１本ダクトとして、室内前面側に設けられた吹き出しグリル１９を図７に示すように、風向を調節することができるように構成し、吹き出しモードに応じて手動又は自動にて吹き出し方向を調節してもよい。
【００６４】これにより、ダクトの通路断面積を拡大してダクトでの圧力損失の低減、低騒音化及び風量増大を図ることができるとともに、組み立て工数を低減することができる。
【００６５】また、上述の実施形態では、デフロスタチャンバ１０、フットチャンバ１１を同一方向に直列に並べることを特徴とするので、フロントフェイス開口部９ａ、リアフェイス開口部１２ａ及びデフロスタ開口部１０ａの開口方向が互いに相違していてもよい。
【００６６】また、上述の実施形態のスクロールケーシング３ａは末広がりのみであったが、遠心ファンの回転軸方向にもスクロールケーシング３ａを拡げてもよい。
【００６７】また、吹き出しモードドア１４〜１６及びバイパスドア１３の大きさ、並びに各開口部９ａ〜１２ａの大きさをそれぞれ相違させてもよい。
【００６８】また、吹き出しモードドア１４〜１６及びサーボモータ１７を同一方向から組み付けることができればよいので、図２（ｂ）の上面側から吹き出しモードドア１４〜１６及びサーボモータ１７を組み付けてもよい。
【００６９】また、上述の実施形態では、蒸発器５及びヒータ６を傾けて蒸発器５とスクロールケーシング３ａとの距離を確保したが、蒸発器５及びヒータ６を傾けずに蒸発器５及びヒータ６をスクロールケーシング３ａから離すことにより、蒸発器５とスクロールケーシング３ａとの距離を確保してもよい。
【出願人】 【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
【住所又は居所】愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地
【出願日】 平成１４年３月１９日（２００２．３．１９）
【代理人】 【識別番号】１００１０００２２
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 洋二 （外２名）
【公開番号】 特開２００３−２６７０３３（Ｐ２００３−２６７０３３Ａ）
【公開日】 平成１５年９月２５日（２００３．９．２５）
【出願番号】 特願２００２−７６０９７（Ｐ２００２−７６０９７）