(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行用エンジンによって駆動される斜板式油圧ポンプと、同斜板式油圧ポンプの吐出油量を制御する斜板の傾角を設定する制御シリンダと、上記斜板式油圧ポンプの吐出圧油を供給されて作動し、冷凍サイクルの冷媒圧縮機を駆動する油圧モータと、上記斜板式油圧ポンプの吐出圧油を油圧モータに供給する圧油通路内に介装され電磁作動の可変絞りを備えた流量制御弁と、所定の駆動出力を油圧調整手段に供給し同油圧調整手段からの制御油圧により上記制御シリンダを介して上記斜板式油圧ポンプの吐出量を制御するコントロールユニットを備え、
上記コントロールユニットにより上記制御シリンダは、上記走行用エンジンの回転数が低いときに斜板の傾角を大きくすると共に、同エンジン回転数が高いときに斜板の傾角を小さくするように作動され、さらに、上記コントロールユニットは上記流量制御弁における圧力降下量を実質的に一定にするように上記可変絞り及び上記制御シリンダを制御することを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項２】
上記コントロールユニットは上記流量制御弁により冷凍サイクルの運転モードに応じた流量の圧油が上記油圧モータに供給されると共に、同油圧モータの回転数を検知する回転数検出手段により検知された油圧モータの実回転数と上記冷凍サイクルの運転モードに応じて設定された油圧モータの目標回転数との偏差を解消するように上記可変絞りの開度を制御することを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
【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、特に観光バスに採用されて好適な空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバスにおける空気調和装置には、車両の走行用エンジンによって冷凍サイクルの冷媒圧縮機を駆動するようにした直結式空気調和装置と、冷媒圧縮機を走行用エンジンとは別個の専用エンジンにより駆動するようにした所謂サブエンジン式空気調和装置とがある。
【０００３】
上記直結式空気調和装置は、走行用エンジンによって冷媒圧縮機を駆動するため、エンジンの回転数が低い運転領域では冷媒流量が不足し、冷房能力が低下する不具合がある。一方、冷房専用のエンジンを備えたサブエンジン式空気調和装置では、走行用エンジンの運転状態とは無関係に、専用エンジンを運転することによって十分な冷房能力を確保することができる利点があり、比較的長い時間の駐車時にも冷房が必要な観光バスに広く採用されている。
【０００４】
上記サブエンジン式空気調和装置を備えた観光バスの車室フロア下側の概念的構成を図８について説明すると、符号１００は総括的に観光バスの車体を示し、１０２は車室フロア、１０４は前輪、１０６は後輪を示す。１０８は前輪１０４と後輪１０６との間の床下部分に配設された空気調和装置ユニット（以下場合によりエアコンユニットと称する）、１１０は上記エアコンユニット１０８の後方に設けられたトランクスペース、１１２はエアコンユニット１０８とトランクスペース１１０との間に設けられた冷房専用エンジン用の燃焼タンクを設置するタンクスペースである。
【０００５】
上記エアコンユニット１０８は、図９の概略正面図及び図１０の概略平面図に示されているように、車幅方向に延在する前後一対のクロスメンバ１１４を有する平面形状が略枠形をなすフレーム１１６を備え、同フレーム１１６には、専用エンジン１１８、同専用エンジン１１８のクランク軸１２０の一端に連結された冷媒圧縮機１２２、上記クランク軸１２０の他端部に配置されて同クランク軸に連動して回転される冷媒ファン１２４に隣接して配設され上記専用エンジン１１８の冷却水を冷却するラジエータ１２６、及び同ラジエータ１２６に隣接して配置された冷媒コンデンサ１２８が装架されている。
【０００６】
また上記フレーム１１６の専用エンジン１１８とは反対側の端部には、バス車体１００の車室内に連通する吸込口１３０を備えたエバポレータボックス１３２が装架され、同エバポレータボックス１３２の内部に液化した冷媒を蒸発させるエバポレータ１３４及びヒータ１３６が収蔵されている。上記エバポレータボックス１３２の専用エンジン１１８側の端部にエバポレータファンを収容したファンケーシング１３８が設けられ、同ファンケーシング１３８にはバス車体１００の車室内に設けられたダクトに連通する送出口１４０が開設されている。
【０００７】
専用エンジン１１８により冷媒圧縮機１２２が駆動され冷房が行なわれているとき、専用エンジン１１８のクランク軸１２０に、プーリ伝動装置１４２及び電磁クラッチ１４４を介してファン駆動軸１４６が駆動され、エバポレータファンが回転して車室内の空気が吸込口１３０からエバポレータボックス１３２内に流入し、エバポレータ１３４を通過することにより冷却されて冷気となり、送出口１４０から車室内のダクトに供給され、同ダクトに設けられた多数の吹出口から吹出される。このときヒータ１３６は勿論休止している。暖房を行なう場合は、ヒータ１３６に温水が供給され、かつ電磁クラッチ１４４が遮断されてファン駆動軸１４６は電動モータ１４８によって駆動される。なお図９及び１０において、１５０は暖房用の予熱器である。
【０００８】
上記サブエンジン式空気調和装置では、冷房作動時、冷凍サイクルの冷媒圧縮機１２２が専用エンジン１１８によって駆動されので、走行用エンジンの停止或いは低速回転時にも十分な冷房能力を生起することができるが、専用エンジン１１８を搭載するためエアコンユニット１０８の占有スペースが大きくなって、観光バスに必要な乗客、乗員等の荷物を収容するトランクスペース１１０が小さくなる不具合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の直結式空気調和装置及びサブエンジン式空気調和装置の不具合を解消するために創案されたもので、走行用エンジンの低回転数運転領域でも十分な冷房能力を確保することができると共に、エアコンユニットの占有スペースを従来のサブエンジン式空気調和装置と較べ大幅に低減してトランクスペースを増大することができる車両特に観光バス用に適した空気調和装置を提供することを、主たる目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、車両の走行用エンジンによって駆動される斜板式油圧ポンプと、同斜板式油圧ポンプの吐出油量を制御する斜板の傾角を設定する制御シリンダと、上記斜板式油圧ポンプの吐出圧油を供給されて作動し、冷凍サイクルの冷媒圧縮機を駆動する油圧モータと、上記斜板式油圧ポンプの吐出圧油を油圧モータに供給する圧油通路内に介装され電磁作動の可変絞りを備えた流量制御弁と、所定の駆動出力を油圧調整手段に供給し同油圧調整手段からの制御油圧により上記制御シリンダを介して上記斜板式油圧ポンプの吐出量を制御するコントロールユニットを備え、上記コントロールユニットにより上記制御シリンダは上記走行用エンジンの回転数が低いときに上記制御シリンダを介して斜板の傾角を大きくすると共に、同エンジン回転数が高いときに斜板の傾角を小さくするように作動され、さらに、上記コントロールユニットは上記流量制御弁における圧力降下量を実質的に一定にするように上記可変絞り及び上記制御シリンダを制御することを特徴とする車両用空気調和装置を提案するものである。
【００１１】
本発明においては、上記コントロールユニットは上記流量制御弁により冷凍サイクルの運転モードに応じた流量の圧油が上記油圧モータに供給されると共に、同油圧モータの回転数を検知する回転数検出手段により検知された油圧モータの実回転数と上記冷凍サイクルの運転モードに応じ設定された油圧モータの目標回転数との偏差を解消するように上記可変絞りの開度が制御されることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施形態を、図１ないし図７を参照して説明する。
図１は観光バスにおける車体１０のフロア１２下側に配設される空気調和装置の概念的配置図であって、１４は前輪、１６は後輪、１８は車体１０の後部に配置された走行用エンジン、２０はベルト伝動装置等適宜の伝動装置２２を介して上記走行用エンジン１８により駆動される可変容量の斜板式油圧ポンプ、２４は同油圧ポンプ２０に供給される作動油を貯溜するオイルタンクである。
【００１３】
２６は前輪１４と後輪１６との間のフロア１２下側に配設されたエアコンユニットを総括的に示し、同エアコンユニット２６には、上記油圧ポンプ２０の吐出圧油によって駆動される任意の構造好ましくは斜板式の油圧モータ２８、同油圧モータ２８によって駆動される冷媒圧縮機３０、同冷媒圧縮機３０で圧縮された冷媒を冷却し液化するコンデンサ３２、上記油圧ポンプ２０及び油圧モータ２８で作動するオイルを冷却するオイルクーラ３４、ベルト伝動装置等適宜の伝動手段３６を介して上記油圧モータ２８により駆動されるコンデンサファン４０、上記コンデンサ３２で冷却され液化した冷媒を蒸発させることにより冷気を生成するエバポレータ４２、同エバポレータ４２に車室１０内の内気若しくは外気等冷気となるべき空気を導くエバポレータファン４４等、冷凍サイクルを構成する諸部材が設けられている。
【００１４】
上記油圧モータ２８には、後に詳細に説明するように、油圧ポンプ２０と油圧モータ２８とを接続する圧油通路４６内に介装された流量制御弁４８によって調量された圧油が供給され、また上記エバポレータファン４４は、冷房中は上記伝動手段３６によって駆動され、冷凍サイクルが作動しない寒冷時に暖房が行なわれる場合は、電磁クラッチ５０により伝動手段３６から切離され、電動モータ５２によって駆動される。
【００１５】
上記空気調和装置の冷房時の作動態様を図５の油圧回路及び電気回路図を参照して説明する。先ず、上記走行用エンジン１８のクランク軸と油圧ポンプ２０のポンプ軸と上記伝動手段２２とを含む動力伝達系内に、冷房時には動力を伝達するが、非冷房時には動力伝達を遮断する電磁クラッチ５４等のクラッチ装置が介装され、また可変容量の油圧ポンプ２０は制御シリンダ５６によって斜板の傾角を制御されるように構成されている。また、可変容量の油圧ポンプ２０の斜板の傾角を制御することにより吐出流量を零にすることが可能であるため、電磁クラッチ５４を備えないこともある。同制御シリンダ５６のピストン５８に油圧力が作用していないエンジン１８の休止中、斜板は制御シリンダ５６内のリターンスプリング６０又は斜板に連結された外部のスプリングによって、実質的に最大の傾角に保持されている。技術上良く知られているように、斜板式油圧ポンプ２０では、斜板の傾角の大きさに実質的に比例した量の圧油が吐出される。
【００１６】
油圧ポンプ２０から吐出された圧油を油圧モータ２８に供給する圧油通路４６内に介装される流量制御弁４８の原理的構造が図６に示されている。流量制御弁４８は、ソレノイド６２の電流値によって絞り通路面積が変化する可変絞りを構成するオリフィス部材６４と、同オリフィス部材６４の上流及び下流側の圧力差又は圧力降下量ΔＰを検知する差圧検知手段６６とを備えている。図示の場合、一例として、オリフィス部材６４の上下流側に生起された差圧によって応動するダイヤフラム６８と、同ダイヤフラム６８の変位量を検知するロッド７０とからなる差圧検知手段６６が示されている。
【００１７】
上記ロッド７０の変位量として検知された差圧ΔＰは、同ロッド７０に連結されたポテンシォメータ等により電気的可変量の信号としてコントロールユニット７２に供給される。上記差圧又は圧力降下量ΔＰは、圧油通路４６内の圧油の流速をＵ、絞り部の圧力損失係数をζ、圧油の密度をρとしたとき、ΔＰ＝１／２・ρ・Ｕ２・ζで表わされる。また、圧油通路４６の断面積をＳで表わし、油圧ポンプ２０の圧油吐出量をＱ、同油圧ポンプの斜板によって駆動されるポンプピストンの断面積をａ、ポンプピストンの個数をｂ、斜板の傾角に比例するポンプピストンのストロークをＬとすると、Ｑ＝Ｕ・Ｓ＝ａ・ｂ・Ｌ・Ｎとなる。
上記油圧調整手段８０を、上記オリフィス部材６４の上下流側に生起された油圧の差圧に応動させて開度調整されるようにした油圧駆動による絞り弁構造にしてもよく、この場合は上記差圧検知手段６６を省略することができる。
【００１８】
一方、上記ソレノイド６２の電流値は、前記冷媒圧縮機３０を駆動する油圧モータ２８の実回転数を回転数センサ７４により検出して決定される。油圧モータ２８の目標回転数は、図５に総括的に符号７６で示した冷凍サイクルの運転モード毎に予めコントロールユニット７２内に記憶され、この目標回転数と回転数センサ７４の信号として入力された実回転数とが比較されて両者の偏差に応じ増減する電流がコントロールユニット７２の駆動部７８からソレノイド６２に供給される。
【００１９】
上記ソレノイド６２の電流値が変化してオリフィス部材６４が変位すると、圧力損失係数ζが変化して差圧ΔＰが変化しようとし、その信号はコントロールユニット７２に供給される。コントロールユニット７２は、予め設定された目標差圧と上記実差圧ΔＰとを比較して両者が一致するように、即ち実差圧ΔＰが常に一定になるような駆動信号を駆動部７８に送り、同駆動部７８から油圧調整手段８０に駆動出力が供給される。この結果、油圧調整手段８０から制御シリンダ５６に所要の制御油圧が送られ、油圧ポンプ２０の斜板の傾角が変更されて吐出量が調整され、上記流量制御弁４８の可変絞り部における圧力降下量ΔＰが常に一定になるように制御されることとなる。
【００２０】
上記コントロールユニット７２には、上述した冷凍サイクル７６を作動させるか又は休止させるかを選択するため車両の乗員によって手動操作される冷房選択スイッチ８２が接続され、同スイッチ８２が閉成されることによって駆動部７８から電磁クラッチ５４を接続する駆動出力が送られ、走行用エンジン１８により油圧ポンプ２０が駆動されて上記冷凍サイクル７６が作動する。さらに、コントロールユニットには、冷凍サイクル７６の運転モードを選択する（例えば、強モード、普通モード、弱モードの何れかに選択する）選択スイッチ８４が設けられ、車両の乗員がこの選択スイッチ８４を手動操作することによって、運転モードが選択され、上記流量制御弁４８におけるモード毎に異る圧力降下の設定値ΔＰ及び油圧モータ２８の目標回転数が設定される。また、オートエアコンを搭載した車両の場合には、車両の乗員によるスイッチ操作で、車室内温度を例えば２５℃に保つように設定したとすると、この時に車室内の温度が２５℃（あるいは２５℃±α）より高い場合には、駆動部７８から電磁クラッチ５４を接続する駆動出力が送られ、走行用エンジン１８により油圧ポンプ２０が駆動されて上記冷凍サイクル７６が作動する。
さらに、コントロールユニットでは車室内の温度と設定温度との偏差により冷凍サイクル７６の運転モードを選択する。
【００２１】
なお、冷凍サイクル７６の作動態様を簡単に説明する。先ず、上記のように走行用エンジン１８により可変容量の斜板式油圧ポンプ２０が回転し圧油を吐出する。最初、油圧ポンプ２０の斜板は制御シリンダ５６のスプリング６０又は同効の外部スプリングによって、実質的に最大の傾角に設定されているので、横軸にエンジン回転数をとり縦軸にポンプ吐出量をとって示した図７に示されているように、走行用エンジンのアイドル回転数Ｎｉにおいて、冷凍サイクル７６の普通モード及び弱モード運転に必要な十分の圧油吐出量が確保され、強モードでは、アイドル回転数より若干高いアイドルアップ回転数Ｎｉｕにおいて十分な圧油吐出量が確保されるような容量の油圧ポンプ２０が使用される。
【００２２】
油圧ポンプ２０の吐出圧油は、圧油通路４６に介装された流量制御弁４８により、設定された運転モードに応じた油量の圧油として油圧モータ２８に供給される。油圧モータ２８により冷媒圧縮機３０及びコンデンサファン４０が駆動されると共に、エバポレータファン４４が駆動される。このとき電磁クラッチ５０は油圧モータ２８とエバポレータファン４４の軸とを連結している。
【００２３】
冷媒圧縮機３０で圧縮された冷媒は、コンデンサ３２で冷却されて液化し、液化した冷媒はレシーバ８６に蓄えられ、同レシーバ８６からエバポレータ４２に送られて、エバポレータファン４４により痛風された車室内気もしくは外気又は両者の混合空気と熱交換して冷風が作られ、冷風はダクトから車室内に吹き出される。一方、エバポレータ４２で気化した冷媒は再び冷媒圧縮機３０に還流し、以下同様のサイクルを繰返す。なお、図５において符号８８はオイルフィルタである。
【００２４】
上述した冷凍サイクル７６内の構成部材は、図１について既に説明したようにエアコンユニット２６として車体１０のフロア１２の下側に配置される。同エアコンユニット２６は、図２及び図３に示されているように、車幅方向に延在して並設された一対のクロスメンバ９０を備え、この一対のクロスメンバ９０と必要に応じ配設された適数個の車体前後方向の縦枠部材（図示は省略）とによって枠型のフレームが形成され、同フレーム上に油圧モータ２８、冷却圧縮機３６、コンデンサ３２、オイルクーラ３４、コンデンサファン４０、エバポレータ４２及び上述したヒータ９２を収容したエバポレータボックス９４が装架されている。同エバポレータボックス９４には、車室１０内の内気等を取り入れる吸込口９６及び冷却された冷気（暖房時は暖気）を車室１０内のダクトに供給する吹出口９８が設けられている。
【００２５】
油圧モータ２８が、従来のサブエンジン式空気調和装置における専用エンジン１１８と較べて極めて小型であり、かつ専用エンジン１１８用の燃料タンク１１２を必要としないので、エアコンユニット２６の占有スペースを大幅に低減することができ、図４の概念的平面図に符号Ａを付し白抜き部分として示したトランクスペースを効果的に拡大することができる。なお図４において点線の左側のスペースが従来のエアコンユニット１０８及び燃料タンク１１２のスペースである。
また、図２及び図３に一点鎖線の左側の部分は、従来のエアコンユニット１０８が占めていた余分のスペースである。さらに、図２及び図３において、二点鎖線で示した９２ａは予熱器である。
【００２６】
さらに、可変容量の斜板式油圧ポンプ２０の一回転当りの圧油吐出量を、走行用エンジン１８の回転数が低いときに多く、同エンジン１８の回転数が高いときは少なくなるように制御し、また走行中不可避的にかつ頻繁に発生する走行用エンジン１８の回転数の変動に対しても、流量制御弁４８における圧力降下ΔＰを一定に保つように可変絞り及び斜板傾角を制御することによって、油圧モータ２８の回転数を運転モードに応じた夫々一定の回転数に保持することができるので、車両の走行中は勿論、比較的長時間の駐停車時にも効果的な冷房を行なうことができるので、良好な車室の居住性を確保し得る利点がある。
【００２７】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で適宜の変更及び修正を加え実施することができる。例えば、上記実施形態では、冷房時上記エバポレータファン４４が伝動手段３６を介して油圧モータ２８により駆動されるように構成されているが、油圧モータ２８とは別個の油圧モータを設けてエバポレータファン４４を駆動するように変更することができる。
【００２８】
【発明の効果】
叙上のように、本発明に係る車両用空気調和装置は、車両の走行用エンジンによって駆動される斜板式油圧ポンプと、同斜板式油圧ポンプの吐出油量を制御する斜板の傾角を設定する制御シリンダと、上記斜板式油圧ポンプの吐出圧油を供給されて作動し、冷凍サイクルの冷媒圧縮機を駆動する油圧モータと、上記斜板式油圧ポンプの吐出圧油を油圧モータに供給する圧油通路内に介装され電磁作動の可変絞りを備えた流量制御弁と、所定の駆動出力を油圧調整手段に供給し同油圧調整手段からの制御油圧により上記制御シリンダを介して上記斜板式油圧ポンプの吐出量を制御するコントロールユニットを備え、上記コントロールユニットにより上記制御シリンダは上記走行用エンジンの回転数が低いときに上記制御シリンダを介して斜板の傾角を大きくすると共に、同エンジン回転数が高いときに斜板の傾角を小さくするように作動され、さらに、上記コントロールユニットは上記流量制御弁における圧力降下量を実質的に一定にするように上記可変絞り及び上記制御シリンダを制御することを特徴とし、従来のサブエンジン式空気調和装置と較べエアコンユニットの占有スペースを減少してトランクスペース等に利用し得る有効スペースを創出することができると共に、車両の走行中は勿論、比較的長時間の駐停車時にも効果的な冷房を行なうことができるので、良好な車室の居住性を確保でき、従来のサブエンジン式空気調和装置と略同等の冷房効果を確保し得る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態を示す概念的構成図である。
【図２】図１に示したエアコンユニット２６の正面図である。
【図３】図２に示したエアコンユニット２６の平面図である。
【図４】車体平面視におけるエアコンユニット２６とトランクスペースＡとの関係を示した概念的構成図である。
【図５】図１に示した空気調和装置全体の油圧及び電気回路並びに冷凍サイクルを示した構成図である。
【図６】図５における流量制御弁４８の原理的構成図である。
【図７】図５における走行用エンジン１８の回転数と油圧ポンプ２０の吐出流量との関係を示した線図である。
【図８】従来のサブエンジン式空気調和装置を搭載した車両のエアコンユニット１０８及びトランクスペース１１０の配置スペースを示した概略構成図である。
【図９】図８におけるエアコンユニット１０８の正面図である。
【図１０】図９に示したエアコンユニット１０８の平面図である。
【符号の説明】
１０…車体、１２…フロア、１４…前輪、１６…後輪、１８…走行用エンジン、２０…斜板式油圧ポンプ、２６…エアコンユニット、２８…油圧モータ、３０…冷媒圧縮機、３０…コンデンサ、４２…エバポレータ、４６…圧油通路、４８…流量制御弁、５６…制御シリンダ、６２…ソレノイド、６４…オリフィス部材（可変絞り）、６６…差圧検知手段、７２…コントロールユニット、７４…回転数センサ、７６…冷凍サイクル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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