(57)【要約】【課題】エンジンが低回転のときでもヒータに十分に温められた冷却水を送水できる空調装置を提供する。【解決手段】エンジン５内のウオータジャケットとラジエータ３７との間を連結して冷却水を循環させる冷却配管４１と、冷却水の温度を検知する水温センサ３６と、キャビン８内の温度を検知する室温センサ４３と、該冷却配管４１の途中に設けて冷却水を送水するウオータポンプ３１と、キャビン８内に温風を送るヒータユニット３４と、ヒータユニット３４に冷却水を送水する暖房配管３５と、ウオータジャケットからラジエータ３７とヒータユニット３４への送水を切り換える切換バルブ４２と、前記ウオータポンプ３１を駆動する電動モータ３２とを備え、暖房時には冷却水の温度及び室温に応じて切換バルブ４２を切り換え、かつ、電動モータ３２の回転数を変更する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車両の操縦部を覆うキャビン内を空調する空調装置において、エンジン内のウオータジャケットとラジエータとの間を連結して冷却水を循環させる冷却配管と、冷却水の温度を検知する水温センサと、キャビン内の温度を検知する室温センサと、該冷却配管の途中に設けて冷却水を送水するウオータポンプと、キャビン内に温風を送るヒータユニットと、ヒータユニットに冷却水を送水する暖房配管と、ウオータジャケットからラジエータとヒータユニットへの送水を切り換える切換バルブと、前記ウオータポンプを駆動する電動モータとを備え、暖房時には冷却水の温度及び室温に応じて切換バルブを切り換え、かつ、電動モータの回転数を変更することを特徴とする空調装置。
【請求項２】
作業車両の操縦部を覆うキャビン内を空調する空調装置において、エンジン内のウオータジャケットとラジエータとウオータポンプとの間を冷却水を循環させる冷却配管と、冷却水の温度を検知する水温センサと、キャビン内の温度を検知する室温センサと、ウオータジャケットとキャビン内に温風を送るヒータユニットと暖房用ウオータポンプとの間を冷却水を送水する暖房配管と、前記暖房用ウオータポンプを駆動する電動モータとを備え、暖房時には冷却水の温度及び室温に応じて電動モータの回転数を変更することを特徴とする空調装置。
【請求項３】
前記水温センサの検出値が暖房温度以上、かつ、室温センサの温度が設定温度以下のとき、前記電動モータを高回転で駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトラクタの空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行車両のキャビン内にヒータユニットから温風を送風して暖房する空調装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トラクタ等の走行車両の操縦部をキャビンで覆い、キャビン内を空調するために、キャビンのルーフ内にエバポレータと熱交換器とヒータとを配置し、エンジンの冷却水を前記ルーフに配置したヒータまでヒータホースにより導いて、キャビン内を暖房する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８６１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の技術では、暖房時にエンジンにより温められた冷却水は、エンジンにより駆動されるウオータポンプにより送水されるため、冬期における暖房時にエンジンが低回転のときは送水量が少なく、キャビン内を十分温めることができなかった。特に、トラクタにフロントローダを取り付けて除雪作業を行う場合では、エンジンを高回転数として作業する時間が短く、低回転数の時間が長いため、ヒータへの送水量が少なく暖房が効きにくく、キャビン内を十分温かい状態に保持することができなかった。
【０００５】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、エンジンが低回転のときでもヒータに十分に温められた冷却水を送水できる空調装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、作業車両の操縦部を覆うキャビン内を空調する空調装置において、エンジン内のウオータジャケットとラジエータとの間を連結して冷却水を循環させる冷却配管と、冷却水の温度を検知する水温センサと、キャビン内の温度を検知する室温センサと、該冷却配管の途中に設けて冷却水を送水するウオータポンプと、キャビン内に温風を送るヒータユニットと、ヒータユニットに冷却水を送水する暖房配管と、ウオータジャケットからラジエータとヒータユニットへの送水を切り換える切換バルブと、前記ウオータポンプを駆動する電動モータとを備え、暖房時には冷却水の温度及び室温に応じて切換バルブを切り換え、かつ、電動モータの回転数を変更するものである。
【０００８】
請求項２においては、作業車両の操縦部を覆うキャビン内を空調する空調装置において、エンジン内のウオータジャケットとラジエータとウオータポンプとの間を連結して冷却水を循環させる冷却配管と、冷却水の温度を検知する水温センサと、キャビン内の温度を検知する室温センサと、ウオータジャケットとキャビン内に温風を送るヒータユニットと暖房用ウオータポンプとの間を冷却水を送水する暖房配管と、前記暖房用ウオータポンプを駆動する電動モータとを備え、暖房時には冷却水の温度及び室温に応じて電動モータの回転数を変更するものである。
【０００９】
請求項３においては、前記水温センサの検出値が暖房温度以上、かつ、室温センサの温度が設定温度以下のとき、前記電動モータを高回転で駆動するものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のような手段を用いることにより、エンジンが低回転で回転している状態でも、温められた冷却水をヒータユニットに所定量送水し、キャビン内を十分温めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】トラクタの側面図。
【図２】ヒータを用いて暖房する空調装置の概略図。
【図３】空調装置の他の実施形態の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、本発明の空調装置を取り付けた作業車両としてトラクタ１の全体構成について、図１により説明する。
前後に前輪２、後輪３を懸架するトラクタ１の前部にボンネット４を配設し、該ボンネット４内にはエンジン５を内蔵している。ボンネット４の後方にはステアリングハンドル６を設けて、該ステアリングハンドル６の後方にはシート７を配設している。ステアリングハンドル６及びシート７の近傍には作業用や走行用の操作レバーやスイッチやペダル等が配置されて操縦部とし、該操縦部はキャビン８によって覆われている。そして、キャビン８は、例えば防震ゴム等の弾性部材を介して機体に固定されており、機体の振動が該キャビン８に伝達されにくく、キャビン８内の騒音を低減するように構成されている。
【００１３】
また、キャビン８は前後左右両側に配置される支柱と、これら支柱間に配置されるガラスやドアと、支柱上部に配設されるキャビンルーフ１１等からなる。前側の左右両側の支柱はステップの前部両側から立設され、後側の左右両側の支柱は後輪３の上方を覆うフェンダー上から立設される。キャビン８のキャビンルーフ１１には、空調装置１２が設けられる。
【００１４】
エンジン５の後方にはクラッチハウジング１３を連結し、該クラッチハウジング１３の後方にはミッションケース１４を連結し、エンジン５からの動力を後輪３に伝達して駆動している。また、エンジン５の駆動力は、ミッションケース１４の後端から突出したＰＴＯ軸１５に伝達されて、機体後端の作業機装着装置１６に接続した図示しない作業機を駆動するように構成している。
【００１５】
次に、キャビンルーフ１１に配設された空調装置１２について説明する。図２において、空調装置１２は、圧縮機（コンプレッサ）２１と室外側熱交換器となるコンデンサ（凝縮器）２２とレシーバ２３とエキスパンションバルブ２４と室内側熱交換器となるエバポレータ（蒸発器）２５とこれらを接続する配管２６と、ヒータユニット３４とを備える。
【００１６】
キャビンルーフ１１は上側のアウタルーフとその下方内側のインナルーフとにより収納空間を形成し、収納空間は前後に仕切られて、前側に室内機収容空間１１ａとダクト３０を配置し、後部に室外機収容空間１１ｂを形成している。室内機収容空間１１ａ内にエバポレータ２５と電動ファン２９が収納され、エバポレータ２５の前方にダクト３０が接続される。室外機収容空間１１ｂ内に圧縮機２１とコンデンサ２２とレシーバ２３と電動ファン２８と圧縮機モータ２０が収納される。室外機収容空間１１ｂ内において、圧縮機２１とコンデンサ２２は左右方向に併設され、室外機収容空間１１ｂの前後方向の長さを短くして、キャビンルーフ１１の後部がキャビン８の後面ガラスより後方にできるだけ出っ張らないようにしている。
【００１７】
空調装置１２における冷房を行う機器について説明する。前記圧縮機２１は、気体となっている冷媒を圧縮するものであり、キャビン８の外側に配置され、電動モータ２０により駆動される。圧縮機２１により圧縮された冷媒は、高温・高圧の気体となる。
【００１８】
前記コンデンサ２２は、圧縮機２１により圧縮された高温・高圧のガス状の冷媒を冷やして液化するものであり、キャビン８の外側に配置され、前記モータ２８ａにより駆動される電動ファン２８により外気が当てられて冷却される。
【００１９】
レシーバ２３は液化できなかった冷媒を液冷媒と分離し、水分や不純物を取り除くものであり、コンデンサ２２の出口側に配置される。
【００２０】
前記圧縮機２１、コンデンサ２２、レシーバ２３はキャビン８の外側に配置されるもので、本実施形態では、キャビンルーフ１１の後部に配置され、操縦部が配置される室内空間よりも後方に配置される。但し、シート７の後方の左右のキャビン支柱間に配置することも可能であり、この場合、キャビンルーフ１１の後部の出っ張りを小さくし、低重心化して、配管２６はキャビン支柱の中を通して外観をよくし、断熱性を高めることもできる。
【００２１】
エキスパンションバルブ２４は、膨張弁により構成され、高圧状態の液冷媒を小さな孔からエバポレータ２５内に噴射させることにより、低圧・低温の霧状の冷媒にして、気化しやすいようにしている。
【００２２】
エバポレータ２５は、気化された冷媒が周囲の熱を奪い冷やされる部分であり、キャビンルーフ１１内に配置して、電動ファン２９を作動させることで、ダクト３０を介してキャビン８内に冷風を送ることを可能としている。電動ファン２９は暖房時も使用される。電動ファン２９はモータ２９ａによって駆動される。
【００２３】
ダクト３０はエバポレータ２５からの冷気をキャビン８内の所定位置に配置された吹き出し口に導くものであり、前面ガラス内側に吐出させてデフロスタとしたり、着座した作業者に冷風を当てたりできるようにしている。
【００２４】
また、キャビンルーフ１１の後部には換気装置が設けられている。換気装置は室内循環口５１と外気導入口５２と切換弁５３からなり、切換弁５３を切り換えることで、外気の導入と室内循環を切り換えられるようにしている。
【００２５】
このような構成において、圧縮機２１により圧縮された冷媒は、高温高圧の半液体状の状態でコンデンサ２２に入り、冷媒はコンデンサ２２で電動ファン２８の作動による風によって冷却され、液化されてレシーバ２３へ送られる。レシーバ２３では液化できなかった冷媒を液冷媒と分離し、液冷媒はエキスパンションバルブ２４からエバポレータ２５内へ噴射され一気に気化する。気化した冷媒はエバポレータ２５周りの熱を奪い冷やす。この冷やされた部分に電動ファン２９により風を当てて、ダクト３０を介してキャビン８内に冷気を送るようにしている。エバポレータ２５を出た冷媒は圧縮機２１に戻されて再び圧縮される。こうして冷媒を循環させて冷房サイクルが構成される。
【００２６】
上記のように、空調装置１２がキャビンルーフ１１に一体的に構成されることで、組み立てやメンテナンス時において、キャビン８と一体的にトラクタ１本体から着脱でき、エンジン５の駆動により圧縮機２１を駆動していた構成に比べて、配管を着脱する必要がなくなり、組み立て性、メンテナンス性を向上することができたのである。また、動力はすべて電動モータ２０・２８ａ・２９ａにより駆動されるため、動力伝達構成が簡単で、駆動と停止や回転数の変更が容易に行え、容易に所望の温度が得られる。
【００２７】
また、暖房は、圧縮機２１から冷媒を流す方向を室内側に変更することにより熱交換器で放熱してキャビン８内を温めることもできるが、本実施形態では、エンジン５の冷却熱を利用している。
【００２８】
次に、暖房について説明する。
本実施形態では暖房時には冷却水の温度及び室温に応じて温水の流路を切換バルブ４２により切り換え、かつ、電動モータ３２の回転数を変更することにより、キャビン８内を所望の温度にするようにしている。
つまり、図２に示すように、前記エンジン５内に形成されたウオータジャケットには冷却水を流すことでエンジン５を冷却できるようにしており、該ウオータジャケットの出口に繋がる配管には、切換バルブ４２が設けられ、該切換バルブ４２の二次側（出口側）には、冷却配管４１と、ヒータユニット３４に送水可能とする暖房配管３５とに接続されている。
【００２９】
前記切換バルブ４２は電磁バルブで構成され、ウオータジャケット出口と冷却配管４１とを連通する「冷却位置」（ａ）と、ウオータジャケット出口と冷却配管４１と暖房配管３５とを連通する「冷却暖房位置」（ｂ）との２位置を有して切換可能としている。切換バルブ４２のソレノイドは制御装置４０と接続されて、制御装置４０により切り換え制御される。
【００３０】
前記冷却配管４１はエンジン５のウオータジャケットとラジエータ３７とウオータポンプ３１との間を連通して冷却水を循環させる配管である。暖房配管３５は、エンジン５のウオータジャケットとヒータユニット３４とウオータポンプ３１との間を連通して冷却水を循環させる配管である。
【００３１】
ウオータポンプ３１は電動モータ３２により駆動され、電動モータ３２は制御装置４０と接続されて回転制御される。キャビン８内には空調操作手段としての冷房スイッチや暖房スイッチ４４や温度調節手段４８や風量調節手段４９が配置され、冷房スイッチや暖房スイッチ４４や温度調節手段４８や風量調節手段４９は制御装置４０と接続されている。
温度調節手段４８を操作することにより電動モータ３２の回転数を変更可能としている。風量調節手段４９を操作することによりファンモータ２９ａの回転数を変更可能としている。
【００３２】
ウオータジャケット出口には、水温センサ３６が配置され冷却水の温度を検知可能としている。水温センサ３６は制御装置４０と接続されている。キャビン８内には室温センサ４３が配置されキャビン８内の温度を検出し、室温センサ４３は制御装置４０と接続されている。
【００３３】
前記ヒータユニット３４は前記室内機収容空間１１ａに配置され、該ヒータユニット３４はエンジン５のウオータジャケットとウオータポンプ３１とに暖房配管３５を介して接続される。この場合の暖房配管３５はキャビン８との境界近傍に配置したコネクタ３９により着脱可能として、キャビン８を本体から分離するときに容易に着脱して分離・連結できるようにしている。
【００３４】
前記ヒータユニット３４はキャビンルーフ１１の室内機収容空間１１ａに配置される。ヒータユニット３４へはエンジン５を冷却した後の温められた温水が送水され熱交換可能としている。つまり、冷却液はウオータポンプ３１によりエンジン５内に圧送されて、エンジン５が冷却され、温められた温水は切換バルブ４２を介してヒータユニット３４へ送水できるようにしている。
【００３５】
このような構成において、エンジン５始動後において、水温センサ３６により検知した値が第一設定温度Ｔ１未満の場合、前記ウオータポンプ３１は電動モータ３２により駆動されない。つまり、ラジエータ３７により冷却水を冷却するとエンジン５が冷えすぎて始動性が悪化するので、制御装置４０は水温センサ３６で検知した値が、始動性を悪化させる第一設定温度Ｔ１未満の場合電動モータ３２を停止させる。従来、ウオータポンプ３１はエンジン５の出力軸と連動連結されて、常時駆動される構成としていた。よって、低温時に冷却水を循環させると冷え過ぎとなるので、エンジン５の配管出口にサーモスタットを設けて、低温時にはラジエータ３７に送水させず循環しないようにしていた。本実施例では、水度センサ３６により冷却水温を検知して、ラジエータ３７により冷却が不要な第一設定温度Ｔ１未満の低温時は、電動モータ３２の駆動を停止し、ウオータポンプ３１を作動させないようにして、無駄にエンジン５に負荷がかからないようにし、サーモスタットも不要としている。
【００３６】
冷却水の温度が第一設定温度Ｔ１以上で、暖房スイッチ４４がオフでは切換バルブ４２が「冷却位置」（ａ）に切り換えられ、ウオータポンプ３１を作動させラジエータ３７に送水する。この時のモータ３２の回転数は水温センサ３６が検出した水温に比例し、温度が高いほど回転数は高くなる。暖房スイッチ４４がオンでは「冷却暖房位置」（ｂ）に切り換えられて、ラジエータ３７及びヒータユニット３４に送水し、冷却水をラジエータ３７で冷却し、ヒータユニット３４でキャビン内を暖房する。
【００３７】
このような構成において、水温が第一設定温度Ｔ１未満ではエンジン５が冷えているのでウオータポンプ３１は作動されず、水温センサ３６の検出値が第一設定温度Ｔ１以上で暖房操作が行われたとき、モータ３２が作動され、ヒータユニット３４にエンジン５冷却後の温かい冷却水が送水されるとともに、電動ファン２９が作動され、温風をキャビン８内に送る。このとき、エンジン５が低回転であっても、モータ３２は設定した室内温度に応じた回転数で駆動することができるため、キャビン８内が冷えているときに、エンジン５がアイドリング等低回転で駆動されていても、モータ３２の回転数を増加させて、ウオータポンプ３１による温水の送水量を増加させて、ヒータユニット３４からの放射熱量を増加させてキャビン８内を速やかに温められるようにしている。
【００３８】
そして、暖房スイッチ４４をオンしたときに、冷却水温度が暖房温度となる第一設定温度Ｔ１以上、かつ、室内温度が温度調節手段４８で設定した第２設定温度Ｔ２未満の場合、電動モータ３２の回転数を高回転の設定回転数Ｎｈとする。つまり、第２設定温度Ｔ２は所望する温度であり、それより低いと室内（キャビン８内）が冷えた状態であるため、エンジンの回転数に関係なく、電動モータ３２の回転数を増加させて温水の流量を増加させて、速やかに温めるようにするのである。なお、設定回転数Ｎｈは冷却水温度や温度調節手段４８による設定温度に応じて変更してもよい。例えば、冷却水温度が低いと設定回転数Ｎｈを高くしても無駄であるため、設定回転数Ｎｈは低く抑えられる。また、温度調節手段４８で設定した温度と室内温度との差が小さい場合、設定回転数Ｎｈが高過ぎると室内温度が上がり過ぎることになるため、差が大きいほど回転数を高くするのである。
【００３９】
以上のように、作業車両の操縦部を覆うキャビン８内を空調する空調装置１２において、エンジン５内のウオータジャケットとラジエータ３７との間を連結して冷却水を循環させる冷却配管４１と、冷却水の温度を検知する水温センサ３６と、キャビン８内の温度を検知する室温センサ４３と、該冷却配管４１の途中に設けて冷却水を送水するウオータポンプ３１と、キャビン８内に温風を送るヒータユニット３４と、ヒータユニット３４に冷却水を送水する暖房配管３５と、ウオータジャケットからラジエータ３７とヒータユニット３４への送水を切り換える切換バルブ４２と、前記ウオータポンプ３１を駆動する電動モータ３２とを備え、暖房時には冷却水の温度及び室温に応じて切換バルブ４２を切り換え、かつ、電動モータ３２の回転数を変更するので、エンジン５の回転数が低回転であっても、電動モータ３２の回転数を温度に合わせて増加させて速やかに室内を暖めることができる。
【００４０】
次に、他の実施形態を図３より説明する。ヒータユニット３４の配置位置はキャビン８のルーフに限定するものではなく、ボンネット４後部のダッシュボードに配置することもできる。この場合、後述する暖房配管４７の長さを短くできる。
エンジン５のウオータジャケット出口には冷却配管４１と暖房配管４７が接続され、冷却配管４１の途中にはサーモスタット５６が配置されて、サーモスタット５６から循環配管５７が分岐されてウオータポンプ３１と接続されている。ウオータポンプ３１はエンジン５により常時駆動され、サーモスタット５６は低温時には循環配管５７を介して循環されラジエータ３７へは送水されない。設定温度を越えるとサーモスタットが開きラジエータ３７に送水される。
【００４１】
前記暖房配管４７の途中には暖房用ウオータポンプ４５とヒータユニット３４が配置され、他端はウオータジャケット入口側に接続される。前記暖房用ウオータポンプ３１は電動モータ４６により駆動され、電動モータ４６は制御装置４０と接続されている。
そして、水温が第一設定温度Ｔ１以上で、暖房スイッチ４４がオンされると、電動モータ４６が駆動され暖房する。暖房スイッチ４４がオン時において、室内温度が温度調節手段４８で設定した第三設定温度Ｔ３未満の場合、前記同様に電動モータ４６の回転数を高回転の設定回転数Ｎｈとする。
【００４２】
以上のように、作業車両の操縦部を覆うキャビン５内を空調する空調装置１２において、エンジン５内のウオータジャケットとラジエータ３７とウオータポンプ３１との間を連結して冷却水を循環させる冷却配管４１と、冷却水の温度を検知する水温センサ３６と、キャビン内の温度を検知する室温センサ４３と、ウオータジャケットとキャビン内に温風を送るヒータユニット３４と暖房用ウオータポンプ４５との間を冷却水を送水する暖房配管４７と、前記暖房用ウオータポンプ４５を駆動する電動モータ４６とを備え、暖房時には冷却水の温度及び室温に応じて電動モータ４６の回転数を変更するので、エンジン５の回転数が低回転であってもキャビン８内を温めることができる。
【００４３】
また、前記水温センサ３６の検出値が暖房温度となる第一設定温度Ｔ１以上、かつ、室温センサ４３の温度が第二設定温度Ｔ２以下のとき、前記電動モータを高回転数で駆動するので、速やかにキャビン内を温めることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１    トラクタ
８    キャビン
１２  空調装置
３１  ウオータポンプ
３２  電動モータ
３４  ヒータユニット
３５  暖房配管
３６  水温センサ
３７  ラジエータ
４１  冷却配管
４２  切換バルブ
４３  室温センサ
４５  暖房用ウオータポンプ
４６  電動モータ
４７  暖房配管
【図１】
2015113807.tif 000003
【図２】
2015113807.tif 000004
【図３】
2015113807.tif 000005