(57)【要約】【課題】高さの増加を抑えつつ空調ケース内での圧損を低減できる車両用空調装置を提供する。【解決手段】ほぼ水平な回転軸７６ｃを中心として回転する遠心式ファン７６と、回転軸７６ｃより下方側からほぼ水平な方向に空気を吹き出す吹出口７８を備えた渦巻状のスクロールケース７０と、遠心式ファン７６よりも下流側に設けられたエバポレータ２０と、エバポレータ２０よりも下流側に設けられたヒータコア３０と、ヒータコア３０よりも上方に設けられ、エバポレータ２０で冷却された空気をヒータコア３０を迂回して流通させるバイパス通路３２とを有し、遠心式ファン７６、エバポレータ２０及びヒータコア３０は、ほぼ水平な一直線上に配列され、エバポレータ２０は、上端部２０ａが上流側に傾斜するように配置され、ヒータコア３０は、上端部３０ａが下流側に傾斜するように配置されるように構成する。【選択図】図５
2009113560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、車室（６０）内の空調を行う車両用空調装置であって、
ほぼ水平な回転軸（７６ｃ）を中心として回転する遠心式ファン（７６）と、
前記遠心式ファン（７６）を収容し、前記車室（６０）内に向かう空気を前記回転軸（７６ｃ）より下方側からほぼ水平な方向に吹き出す吹出口（７８）を備えた渦巻状のスクロールケース（７０）と、
前記遠心式ファン（７６）に接続された出力軸を備え、前記遠心式ファン（７６）を回転駆動するブロワモータ（７７）と、
前記遠心式ファン（７６）よりも空気流れ下流側に設けられ、熱交換により空気を冷却する冷却用熱交換器（２０）と、
前記冷却用熱交換器（２０）よりも空気流れ下流側に設けられ、前記冷却用熱交換器（２０）で冷却された空気を熱交換により加熱する加熱用熱交換器（３０）と、
前記加熱用熱交換器（３０）よりも上方に設けられ、前記冷却用熱交換器（２０）で冷却された空気を前記加熱用熱交換器（３０）を迂回して流通させるバイパス通路（３２）とを有し、
前記遠心式ファン（７６）、前記冷却用熱交換器（２０）及び前記加熱用熱交換器（３０）は、ほぼ水平な一直線上に配列され、
前記冷却用熱交換器（２０）は、上端部（２０ａ）が空気流れ上流側に傾斜するように配置され、
前記加熱用熱交換器（３０）は、上端部（３０ａ）が空気流れ下流側に傾斜するように配置されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記車室（６０）内の乗員が着座するシート（６１）の下方に配置され、
前記回転軸（７６ｃ）は前記車両の前後方向にほぼ平行に配置され、
前記遠心式ファン（７６）、前記冷却用熱交換器（２０）及び前記加熱用熱交換器（３０）は、前記車両の左右方向に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記ブロワモータ（７７）は、前記出力軸が片側に延びる片軸型であり、前記遠心式ファン（７６）よりも前記車両の前方側に設けられて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。
【請求項４】
前記車両は建設機械用車両又は農業機械用車両であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載され、車室内の空調を行う車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、建設機械用の車両に搭載される車両用空調装置が開示されている。この車両用空調装置は、操縦者用シートの架台下のほぼ直方体状の空間に配置されている。この車両用空調装置では、送風機、エバポレータ及びヒータコアが車両左右方向に横並びに配置されている。エバポレータ及びヒータコアはいずれも鉛直面に平行かつ互いに平行に立てて配置されている。
【特許文献１】特開２００６−１９２９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
建設用の車両では、操縦者の居住空間を確保する必要があるため、シート架台下の空間の高さや幅に制約がある。このため、車両用空調装置の高さや幅にも上限があるのでエバポレータやヒータコアを大型化することが困難である。したがって、上記の車両用空調装置では高い冷暖房能力が得られないという問題が生じていた。
【０００４】
図６は、上記の問題を解決し得る車両用空調装置の構成の例を模式的に示す断面図である。図６に示すように、車両用空調装置１０１は、送風機１１０、エバポレータ１２０及びヒータコア１３０が車両左右方向に横並びに配置された構成を有している。エバポレータ１２０及びヒータコア１３０は、いずれも上端部が空気流れ下流側に傾斜するように配置されている。これにより、エバポレータ１２０及びヒータコア１３０を大型化しても車両用空調装置１０１の高さの増加を抑えられるため、高さに上限のある車両用空調装置１０１であっても高い冷暖房能力を得られるようになる。
【０００５】
しかしながら車両用空調装置１０１では、図中の矢印Ａ２で示すように空調空気（冷風）の流路が曲折してしまうため、空気流れが円滑でなく空調ケース内での圧損が増加してしまうという問題が生じる。空調ケース内での圧損が増加すると、吹出風量の減少や送風機１１０のブロワモータの負荷の増大等の問題も生じる。
【０００６】
本発明の目的は、高さの増加を抑えつつ空調ケース内での圧損を低減できる車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、車両に搭載され、車室（６０）内の空調を行う車両用空調装置であって、ほぼ水平な回転軸（７６ｃ）を中心として回転する遠心式ファン（７６）と、遠心式ファン（７６）を収容し、車室（６０）内に向かう空気を回転軸（７６ｃ）より下方側からほぼ水平な方向に吹き出す吹出口（７８）を備えた渦巻状のスクロールケース（７０）と、遠心式ファン（７６）に接続された出力軸を備え、遠心式ファン（７６）を回転駆動するブロワモータ（７７）と、遠心式ファン（７６）よりも空気流れ下流側に設けられ、熱交換により空気を冷却する冷却用熱交換器（２０）と、冷却用熱交換器（２０）よりも空気流れ下流側に設けられ、冷却用熱交換器（２０）で冷却された空気を熱交換により加熱する加熱用熱交換器（３０）と、加熱用熱交換器（３０）よりも上方に設けられ、冷却用熱交換器（２０）で冷却された空気を加熱用熱交換器（３０）を迂回して流通させるバイパス通路（３２）とを有し、遠心式ファン（７６）、冷却用熱交換器（２０）及び加熱用熱交換器（３０）は、ほぼ水平な一直線上に配列され、冷却用熱交換器（２０）は、上端部（２０ａ）が空気流れ上流側に傾斜するように配置され、加熱用熱交換器（３０）は、上端部（３０ａ）が空気流れ下流側に傾斜するように配置されていることを特徴としている。
【０００９】
これにより、吹出口（７８）から吹き出された空気は冷却用熱交換器（２０）を円滑に通過し、冷却用熱交換器（２０）を通過した空気はバイパス通路（３２）又は加熱用熱交換器３０を円滑に通過する。したがって、車両用空調装置の空気通路での圧損を低減することができる。また、冷却用熱交換器（２０）及び加熱用熱交換器（３０）が傾斜して配置されるため、車両用空調装置の高さの増加を抑えられる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、車室（６０）内の乗員が着座するシート（６１）の下方に配置され、回転軸（７６ｃ）は車両の前後方向にほぼ平行に配置され、遠心式ファン（７６）、冷却用熱交換器（２０）及び加熱用熱交換器（３０）は、車両の左右方向に配列されていることを特徴としている。これにより、車室（６０）内のスペースを有効に利用できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、ブロワモータ（７７）は、出力軸が片側に延びる片軸型であり、遠心式ファン（７６）よりも車両の前方側に設けられていることを特徴としている。
【００１２】
これにより、ブロワモータ（７７）をメンテナンスする際に、ブロワモータ（７７）を容易に取り外すことができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明のように、車両は建設機械用車両又は農業機械用車両であってもよい。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の一例を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１乃至図５を用いて説明する。本実施形態の車両用空調装置は、水冷式のエンジンを備えた油圧ショベルカー等の建設機械用車両のキャビン（車室）内に搭載されるものである。図１は、本実施形態における車両用空調装置が搭載される車両のキャビンのレイアウトを模式的に示す斜視図である。図１の上下方向は概ね鉛直上下方向を表し、図１の左下方向は車両前方を表している。図１に示すように、建設機械用車両や農業機械用車両のキャビン６０は、鉛直上下方向に長い箱型の形状を有している。キャビン６０内の車両後方寄りには、操縦者（乗員）が車両前方を向いて着座する着座部６２と、着座した操縦者の背中を支持する背もたれ部６３とを備えたシート６１が設けられている。本実施形態の車両用空調装置１は、シート６１の着座部６２を支持するシート架台（図示せず）下方の空調装置配置スペース６４に設けられている。
【００１６】
図２は、空調装置配置スペース６４を鉛直上方向から見た状態を示している。図２の下方向は車両前方を表している。図２に示すように、空調装置配置スペース６４の車両左右方向の長さはキャビン６０の車両左右方向の幅が上限となる。空調装置配置スペース６４の車両前後方向の幅は、シート６１に着座した操縦者の足元スペース６５を確保するために、着座部６２の奥行きが上限となる。空調装置配置スペース６４の鉛直上下方向の高さは、シート６１に着座した操縦者の頭上スペースを確保できるように設定されるシート架台の高さが上限となる。一般に空調装置配置スペース６４は、車両左右方向の長さが比較的長く車両前後方向の幅がそれより狭い横長の長方形状の平面形状を有している。また空調装置配置スペース６４は、車両前後方向の幅よりもさらに鉛直上下方向の高さが低い扁平な直方体状の形状を有している。
【００１７】
図３は、空調装置配置スペース６４に配置される車両用空調装置１の構成を示す外観図である。図４は鉛直上方から見た車両用空調装置１の構成を示す模式図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線で切断した車両用空調装置１の構成を示す断面図である。図３乃至図５に示すように、車両用空調装置１は、空調装置配置スペース６４に配置できるように全体として扁平な直方体状の外形状を有している。
【００１８】
車両用空調装置１は、空気流れを発生させる送風ユニット２と、送風ユニット２の空気流れ下流側に設けられた空調ユニット３とを有している。送風ユニット２は、渦巻状のスクロールケース７０と、スクロールケース７０の車両後方側に延び、キャビン６０内の空気（内気）又はキャビン６０外の空気（外気）をスクロールケース７０内に切替導入する内外気切替部７１とを有している。
【００１９】
内外気切替部７１は、概ね箱型の形状を有している。内外気切替部７１は、例えば車両左側の表面に設けられ、内気を導入する内気導入部７２と、内気導入部７２の設けられた表面に隣接する例えば車両後方側の表面に設けられ、外気を導入する外気導入部７３とを有している。内気導入部７２及び外気導入部７３は、それらの間に設けられた板状の内外気切替ドア７４により開閉されるようになっている。内外気切替ドア７４は、吸込口モードに基づき設定された所定のドア角度に不図示の駆動機構によって駆動され、内気又は外気を切替導入するようになっている。切替導入された内気又は外気は、吸込ダクト７５を介してスクロールケース７０内に流入するようになっている。なお、内外気切替ドア７４はロータリードアであってもよい。
【００２０】
スクロールケース７０内には、周方向に複数のブレードが設けられた遠心式ファン７６が収容されている。遠心式ファン７６の回転軸７６ｃは車両前後方向にほぼ平行に配置されている。
【００２１】
スクロールケース７０は、遠心式ファン７６の外周を覆い、回転軸７６ｃに対して渦巻状に形成されたスクロール壁８０と、遠心式ファン７６の側面を覆い、スクロール壁８０を挟んで互いに対向する２つの平面状の側壁８１、８２とを有している。スクロール壁８０は、車両前方側（後述するブロワモータ７７側）から見て右巻きの渦巻状に形成されている。車両後方側の側壁８２には、吸込ダクト７５に接続され、内外気切替部７１から供給される空気をスクロールケース７０内側に吸い込む吸込口（図示せず）が形成されている。
【００２２】
遠心式ファン７６の外周とスクロール壁８０との間には、スクロール壁８０の巻き始め部分８０ａ付近を始点とし、巻き終わり部分８０ｂ付近を終点とする渦巻状の通風路８３が形成されている。スクロール壁８０外側表面のうち巻き始め部分８０ａは車両右側を向いており、巻き終わり部分８０ｂは鉛直下方を向いている。渦巻方向とは逆方向に見て巻き始め部分８０ａと巻き終わり部分８０ｂとの間には、渦巻の接線方向である車両右側に向かって開口された吹出口７８が形成されている。吹出口７８は、回転軸７６ｃよりも鉛直下方側に位置している。
【００２３】
遠心式ファン７６の車両前方側には、遠心式ファン７６を回転駆動する片軸型のブロワモータ７７が配置されている。ブロワモータ７７は、遠心式ファン７６の回転軸７６ｃと同軸に配置されて遠心式ファン７６に接続された出力軸（図示せず）を備えている。ブロワモータ７７は、スクロールケース７０の側壁８１の外側表面に取り付けられている。ブロワモータ７７は、側壁８１に対する固定を解除して車両前方側（足元スペース６５側）に引き抜くことにより取り外すことができるようになっている。図３では、ブロワモータ７７の着脱方向を白抜きの太両矢印で示している。
【００２４】
一方、空調ユニット３は、空気を流通させる空気通路１１を画定する空調ケース１０を有している。送風ユニット２の吹出口７８から吹き出された空気は、空気通路１１を通ってキャビン６０側に向かって流れるようになっている。空気通路１１の断面積は吹出口７８の断面積よりも大きいため、空調ケース１０の吹出口７８との接続部分の壁面は、風速分布をほぼ均一化できる形状に形成されている。
【００２５】
空気通路１１内には、遠心式ファン７６の車両右方向に位置し、内部を流通する冷媒との熱交換により空調空気を冷却するエバポレータ（冷却用熱交換器）２０が設けられている。エバポレータ２０は、冷媒が循環する冷凍サイクルの一部を構成している。例えばエバポレータ２０は、冷媒が流通するアルミニウム製の扁平チューブをコルゲートフィンを介して複数積層した構成を有し、空気の流通方向には比較的薄型に形成されている。またエバポレータ２０は、その上端部２０ａが空気流れ上流側（遠心式ファン７６側）に傾斜し、下端部２０ｂが空気流れ下流側（後述するヒータコア３０側）に傾斜するように配置されている。
【００２６】
エバポレータ２０の空気流れ下流側には、内部を流通するエンジン冷却水との熱交換により、エバポレータ２０で冷却された空気を加熱するヒータコア３０が設けられている。ヒータコア３０は、エバポレータ２０の車両右方向に位置している。すなわち遠心式ファン７６、エバポレータ２０及びヒータコア３０は、ほぼ水平な一直線上に配列している。例えばヒータコア３０は、エンジン冷却水が流通するアルミニウム製の扁平チューブをコルゲートフィンを介して複数積層した構成を有し、空気の流通方向には比較的薄型に形成されている。またヒータコア３０は、その上端部３０ａが空気流れ上流側（エバポレータ２０側）に傾斜し、下端部３０ｂが空気流れ下流側に傾斜するように配置されている。
【００２７】
ヒータコア３０の上方には、エバポレータ２０で冷却された空気をヒータコア３０を迂回して流通させるバイパス通路３２が形成されている。エバポレータ２０の空気流れ下流側であってヒータコア３０及びバイパス通路３２の空気流れ上流側には、エアミックスドア３１が設けられている。エアミックスドア３１は、不図示の駆動機構により駆動され、ヒータコア３０を通過して再加熱される高温の空気と、ヒータコア３０を迂回してバイパス通路３２を通過する低温の空気との流量比率を調節できるようになっている。またヒータコア３０及びバイパス通路３２の空気流れ下流側のうち比較的上方には、ヒータコア３０を通過した空気とバイパス通路３２を通過した空気とを混合するエアミックス領域３３が形成されている。高温の空気と低温の空気とがエアミックス領域３３で混合されることにより、キャビン６０内に吹き出される所望温度の空調空気が生成される。図５では、バイパス通路３２を通過する低温の空気の流量比率が最大になる最大冷房状態を表している。
【００２８】
エアミックス領域３３の下流側には、フット開口部４０、デフロスタ開口部４１、フロントフェイス開口部４２及びリア開口部４３が設けられている。フット開口部４０、デフロスタ開口部４１、フロントフェイス開口部４２及びリア開口部４３は、不図示のモードドアによってそれぞれ開閉されるようになっている。各モードドアは、空調装置用のＥＣＵによって吹出口モードに基づき開閉制御されるようになっている。
【００２９】
フット開口部４０には、フット開口部４０から流出する空調空気を流通させるフットダクト４４が接続されている（図１参照）。フットダクト４４の下流端側にはフット吹出口４５が設けられている。フット吹出口４５からは、操縦者の足元等の下半身側に空調空気が吹き出されるようになっている。
【００３０】
デフロスタ開口部４１には、デフロスタ開口部４１から流出する空調空気を流通させるデフロスタダクト４６が接続されている。デフロスタダクト４６の下流端側にはデフロスタ吹出口４７が設けられている。デフロスタ吹出口４７からは、車両のフロントガラス内面等に空調空気が吹き出されるようになっている。
【００３１】
フロントフェイス開口部４２には、フロントフェイス開口部４２から流出する空調空気を流通させるフロントフェイスダクト４８が接続されている。フロントフェイスダクト４８の下流端側にはフロントフェイス吹出口４９が設けられている。フロントフェイス吹出口４９からは、操縦者の前方の上半身側に空調空気が吹き出されるようになっている。
【００３２】
リア開口部４３には、リア開口部４３から流出する空調空気を流通させるリアダクト５０が接続されている。リアダクト５０の下流端側にはリア吹出口５１が設けられている。リア吹出口５１からは、操縦者の後方又は上方に空調空気が吹き出されるようになっている。
【００３３】
各吹出口４５、４７、４９、５１には、向きを調節可能なグリルが設けられている。これにより操縦者は、グリルの向きを例えば手動で調節することにより、各吹出口４５、４７、４９、５１からの空調空気の吹出方向を調節できるようになっている。
【００３４】
次に、本実施形態における車両用空調装置の作動について図５を参照して説明する。ここで、図５の矢印Ａ１は、空気通路１１において冷風が主に流れる流路を表している。
【００３５】
遠心式ファン７６がブロワモータ７７の駆動により回転すると、遠心式ファン７６は、吸込ダクト７５を介して回転軸７６ｃ近傍に供給される空気を吸引して径方向外側の通風路８３側に圧送する。通風路８３には、スクロール壁８０の巻き始め部分８０ａからまず上方に向かい、スクロール壁８０内側表面に沿って徐々に流れ方向を変えながら順に車両左方、下方及び車両右方に向かい、巻き終わり部分８０ｂを経て吹出口７８から車両右方に向かう空気の流れが形成される。
【００３６】
吹出口７８から車両右方に向かって吹き出された空気は、空調ユニット３の空気通路１１に流入する。吹出口７８は空調ケース１０に対して下方側に偏って設けられているため、吹出口７８から吹き出された直後の空気は、図５の矢印Ａ１で示すように空気通路１１の下方側を主に流れる。
【００３７】
その後空気は、エバポレータ２０の扁平チューブ間の空間を通過し、扁平チューブ内を流通する冷媒との熱交換により冷却される。エバポレータ２０は上端部２０ａが空気流れ上流側に傾斜するように配置されているため、エバポレータ２０の上流側表面は下方を向いている。したがって、空気通路１１の下方側を主に流れている空気は、比較的円滑にエバポレータ２０を通過する。エバポレータ２０を通過した後の空気は、矢印Ａ１で示すように空気通路１１の上方側を主に流れる。
【００３８】
エバポレータ２０で冷却された空気は、エアミックスドア３１によりバイパス通路３２側又はヒータコア３０側に振り分けられる。すなわち、冷風となる空気は空気通路１１の上方に形成されたバイパス通路３２を通過し、暖風となる空気は空気通路１１の下方に配置されたヒータコア３０を通過する。エバポレータ２０を通過した後の空気は空気通路１１の上方側を主に流れているため、冷風となる空気は比較的円滑にバイパス通路３２を通過する。
【００３９】
また、ヒータコア３０は上端部３０ａが下流側に傾斜するように配置されているため、ヒータコア３０の上流側表面は上方を向いている。したがって、温風となる空気も比較的円滑にヒータコア３０を通過する。
【００４０】
バイパス通路３２を通過した冷風とヒータコア３０を通過した暖風はエアミックス領域３３で混合され、吹出口モードに基づいて開閉するフット開口部４０、デフロスタ開口部４１、フロントフェイス開口部４２又はリア開口部４３のうち少なくともいずれか１つから流出し、キャビン６０内に吹き出される。
【００４１】
本実施形態では、遠心式ファン７６、エバポレータ２０及びヒータコア３０が横並びに配置された車両用空調装置１において、遠心式ファン７６の吹出口７８を下方に配置し、エバポレータ２０を上端部２０ａが上流側に傾斜するように配置し、ヒータコア３０を上端部３０ａが下流側に傾斜するように配置し、バイパス通路３２をヒータコア３０の上方に配置している。これにより、図５の矢印Ａ１で示す冷風の流路は、図６の矢印Ａ２で示した冷風の流路と比較して滑らかになる。このため、特に冷風において空気通路１１での圧損を低減することができる。したがって本実施形態によれば、送風ユニット２のブロワモータ７７の負荷を低減できるとともに、キャビン６０内に吹き出される吹出風量の減少を防止できる。
【００４２】
また本実施形態では、エバポレータ２０及びヒータコア３０を傾斜して配置しているため、冷暖房能力を高めるためにエバポレータ２０及びヒータコア３０を大型化しても、車両用空調装置１の高さの増加を抑えられる。
【００４３】
さらに本実施形態では、車両用空調装置１がシート６１下方の空調装置配置スペース６４に配置されているため、キャビン６０内のスペースを有効に利用できる。
【００４４】
また本実施形態では、片軸型のブロワモータ７７が遠心式ファン７６の車両前方側に配置されている。ブロワモータ７７のさらに車両前方側には足元スペース６５が設けられているため、ブロワモータ７７をメンテナンスする際には、車両用空調装置１全体を取り外すことなく、ブロワモータ７７をスクロールケース７０から容易に取り外すことができる。
【００４５】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、車両のシート下に配置される車両用空調装置を例に挙げたが、車両用空調装置は車両の他の場所に配置されていてもよい。
【００４６】
また上記実施形態では、建設機械用車両に搭載される車両用空調装置を例に挙げたが、農業機械用車両やその他の車両に搭載される車両用空調装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態における車両用空調装置が搭載される車両のキャビンのレイアウトを模式的に示す図である。
【図２】空調装置配置スペースを鉛直上方向から見た状態を示す図である。
【図３】第１実施形態における車両用空調装置の構成を示す外観図である。
【図４】第１実施形態における車両用空調装置の構成を示す模式図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線で切断した車両用空調装置の構成を示す断面図である。
【図６】車両用空調装置の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  車両用空調装置
２  送風ユニット
３  空調ユニット
１０  空調ケース
１１  空気通路
２０  エバポレータ（冷却用熱交換器）
２０ａ  上端部
３０  ヒータコア（加熱用熱交換器）
３０ａ  上端部
３２  バイパス通路
６０  キャビン（車室）
６１  シート
７０  スクロールケース
７６  遠心式ファン
７６ｃ  回転軸
７７  ブロワモータ
７８  吹出口
【図１】
2009113560.tif 000003
【図２】
2009113560.tif 000004
【図３】
2009113560.tif 000005
【図４】
2009113560.tif 000006
【図５】
2009113560.tif 000007
【図６】
2009113560.tif 000008