JP2006240524A - 車両空調用室外熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両停止時と車両走行時の双方において室外熱交換器の冷却風量を確保する。
【解決手段】 車両前方側に外気導入口１３を配置し、外気導入口１３よりも車両後方側に室外熱交換器１１を配置し、外気導入口１３から外気が入口通風路１４を通過した後に室外熱交換器１１を通過する。室外熱交換器１１よりも車両後方側の部位に、入口通風路１４に外気を導入する補助外気口１８を配置し、入口通風路１４と補助外気口１８との間にドア１９を設け、ドア１９は、車両停止時に入口通風路１４と補助外気口１８との間を連通する開状態となり、車両走行時に入口通風路１４と補助外気口１８との間を遮断する閉状態となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両空調用室外熱交換装置に関するもので、バス車両用空調装置のコンデンシングユニットとして好適なものである。

従来、バス車両のような大型車両においては、空調用室外熱交換装置を車両の屋根上に設置する構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図９はこの従来技術を模式的に示す空調用室外熱交換装置の概略断面図で、室外熱交換器をなす凝縮器１１を車両の屋根Ｒ上のケース１２内に配置するに当たり、凝縮器１１を水平面よりも微小角度だけ車両前後方向に傾斜配置している。そして、外気導入口１３をケース１２の車両前方端に配置し、凝縮器１１の上方部に冷却ファン１５を配置し、凝縮器通過後の外気を排出口１７からケース１２の外部へ排出している。

さらに、ケース１２の内部空間において凝縮器１１の後方端部の位置に遮断壁２８を設けている。この遮断壁２８は、車両走行動圧（ラム圧）による走行風が破線矢印ｘのように凝縮器下側の入口通風路１４を後方側へ通り抜けることを阻止して、走行動圧による走行風が凝縮器１１のコア部を有効に通過する役割を果たす。つまり、遮断壁２８は車両走行時における凝縮器冷却風量の増加に貢献する。
特開２００３−３２０８４１号公報

ところで、車両停止時には走行動圧が消滅するので、凝縮器冷却風量は冷却ファン１５による送風風量のみとなる。その際に、車両後方側から凝縮器下側の入口通風路１４への外気吸入（破線矢印ｙ参照）が遮断壁２８によって阻害されるので、凝縮器冷却風量を減少させる。

なお、遮断壁２８を廃止すれば、車両停止時に車両後方側からの外気吸入が可能となるが、その反面、車両走行時に車両後方側への走行風の通り抜け（破線矢印ｘ参照）が発生し、凝縮器冷却風量を減少させる。

本発明は、上記点に鑑み、車両停止時と車両走行時の双方において室外熱交換器の冷却風量を確保できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両前方側に配置される外気導入口（１３）と、
前記外気導入口（１３）よりも車両後方側の部位に配置される室外熱交換器（１１）とを備え、
前記外気導入口（１３）から外気が入口通風路（１４）を通過した後に前記室外熱交換器（１１）を通過する車両空調用室外熱交換装置において、
前記室外熱交換器（１１）よりも車両後方側の部位に、前記入口通風路（１４）に外気を導入する補助外気口（１８）を配置し、
前記入口通風路（１４）と前記補助外気口（１８）との間に開閉手段（１９）を設け、
前記開閉手段（１９）は、車両停止時に前記入口通風路（１４）と前記補助外気口（１８）との間を連通する開状態となり、車両走行時に前記入口通風路（１４）と前記補助外気口（１８）との間を遮断する閉状態となることを特徴としている。

これによると、車両停止時には開閉手段（１９）が開状態となるので、外気導入口（１３）からの外気に加えて、補助外気口（１８）からの外気も室外熱交換器（１１）に流入させることができ、車両停止時における室外熱交換器（１１）の冷却風量を増加できる。

しかも、車両走行時には開閉手段（１９）が閉状態となるので、車両後方側の補助外気口（１８）への走行風の通り抜けを防止できる。このため、外気導入口（１３）からの走行風の全部を室外熱交換器（１１）に流入できる。従って、車両走行時においても、室外熱交換器（１１）の冷却風量を効果的に確保できる。

請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の車両空調用室外熱交換装置において、前記開閉手段（１９）は、前記入口通風路（１４）における圧力変動に応じて前記開状態と前記閉状態を切り替える機械的機構にて構成できる。

これによれば、電気的制御機構を一切必要とせずに、開閉手段（１９）を簡潔に低コストで構成できる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の車両空調用室外熱交換装置において、前記室外熱交換器（１１）の空気流れ下流側に外気を送風する冷却ファン（１５）を配置し、
車両停止時には前記冷却ファン（１５）の作動により前記入口通風路（１４）に負圧を発生させ、前記負圧により前記開閉手段（１９）を前記開状態に変位させ、
車両走行時には前記外気導入口（１３）から前記入口通風路（１４）に作用する走行動圧により前記開閉手段（１９）を前記閉状態に変位させることを特徴とする。

これによると、冷却ファン（１５）の作動による負圧および走行動圧を利用して開閉手段（１９）を開閉するから、開閉手段（１９）の開閉のための機構を特別に必要とせず、開閉手段（１９）をより一層低コストで構成できる。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の車両空調用室外熱交換装置において、前記開閉手段（１９）に、電気的に制御されるアクチュエータ（２５）を設け、前記アクチュエータ（２５）の作動を制御する制御装置（２６）を有し、
前記制御装置（２６）は、車両停止時に前記開閉手段（１９）が前記開状態となり、車両走行時に前記開閉手段（１９）が前記閉状態となるように前記アクチュエータ（２５）の作動を制御することを特徴とする。

これによると、アクチュエータ（２５）の作動制御によって開閉手段（１９）を開閉動作させことができる。

請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両空調用室外熱交換装置において、室外熱交換器（１１）を略水平状態に配置し、
前記入口通風路（１４）および前記開閉手段（１９）を前記室外熱交換器（１１）の下側に配置する構成にしてよい。

請求項６に記載の発明では、バス車両の屋根上に配置されるコンデンシングユニット（１０）を備えるバス車両用空調装置であって、
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両空調用室外熱交換装置は前記コンデンシングユニット（１０）として構成され、
前記室外熱交換器（１１）は前記コンデンシングユニット（１０）内の凝縮器として構成されることを特徴とする。

このように、バス車両の屋根上に配置されるコンデンシングユニット（１０）において本発明は好適に実施できるものである。

なお、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ものである。

（第１実施形態）
図１〜図７はバス車両空調装置に本発明を適用した第１実施形態を示すもので、図１はバス車両の屋根上に設置されるコンデンシングユニット１０およびクーリングユニット３０の概要を示す斜視図で、図２はコンデンシングユニット１０部分の概略断面図で、図３は図２のドア部の拡大斜視図である。なお、図１、図２の前後、左右、上下の各矢印は車両搭載状態での方向を示す。コンデンシングユニット１０は本発明の室外熱交換装置を構成するものである。

コンデンシングユニット１０は、空調用冷凍サイクルの室外熱交換器をなす凝縮器１１を外気により冷却して高圧ガス冷媒を凝縮する機能を発揮する。また、クーリングユニット３０は空調用冷凍サイクルの室内熱交換器をなす蒸発器（図示せず）を内蔵し、この蒸発器にて冷却された冷風を車室内へ吹き出して車室内を冷房する。

コンデンシングユニット１０はバス車両の屋根Ｒ（図２）上においてクーリングユニット３０の前方側に隣接配置されている。コンデンシングユニット１０は、凝縮器１１を内蔵するケース１２を有している。このケース１２の車両前方側端部に外気導入口１３を開口している。

凝縮器１１は図２、図４、図５に示すように薄型の矩形状になっている。凝縮器１１は、冷媒通路をなす多数本のチューブ１１ａと空気側伝熱面積を拡大するフィン１１ｂとにより構成されるコア部１１ｃを有し、このコア部１１ｃの空隙部を空気（外気）が通過する。なお、図４、図５ではフィン１１ｂとしてプレートフィンを用いるプレートフィン型コア部１１ｃを図示しているが、コア部１１ｃをコルゲートフィン型等の他の形式で構成してもよい。

凝縮器１１は図２に示すようにケース１２の内側空間において外気導入口１３よりも車両後方側の上方寄りの部位に略水平方向に配置されている。より具体的には、凝縮器１１は車両前方側が高く車両後方側が低くなるように車両前後方向に微小角度傾斜した状態にて略水平に配置されている。

これにより、ケース１２の内側空間において凝縮器１１の下側には入口通風路１４が形成され、この入口通風路１４には外気導入口１３から外気が図２の矢印ａのように直線的に導入される。ケース１２の内側空間において凝縮器１１の上側（空気流れ下流側）には外気を送風する冷却ファン１５が配置される。この冷却ファン１５は軸流ファンを電動モータにより回転駆動する電動ファンである。

この冷却ファン１５の周囲には、冷却ファン１５の通風路を区画する筒状のシュラウド１６が配置されている。これにより、冷却ファン１５は凝縮器１１のコア部１１ｃの空隙部を通過する外気のみを吸引して上方側へ送風する。ケース１２のうち、凝縮器１１および冷却ファン１５の上方部には排出口１７が開口している。冷却ファン１５の送風空気はシュラウド１６によりガイドされて排出口１７からケース１２外部へ排出される。

なお、凝縮器１１の全体形状は、図１に示すコンデンシングユニット１０の全体形状と同様に車両左右方向（幅方向）に長く延びる横長の長方形になっている。

このため、冷却ファン１５、シュラウド１６および排出口１７は車両左右方向に４個並列に配置される。なお、図１には４個の排出口１７の並列配置が図示されている。

一方、ケース１２のうち、車両後方側壁面の下方部に補助外気口１８（図２）が開口している。この補助外気口１８はケース１２の車両後方側から入口通風路１４に外気を導入するもので、この補助外気口１８と入口通風路１４との間をドア１９により開閉するようになっている。なお、補助外気口１８は、コンデンシングユニット１０とクーリングユニット３０との隙間を通して外気をケース１２内へ導入する。

ドア１９は回転式の開閉手段を構成するもので、凝縮器１１の車両後方側端部付近において車両左右方向（水平方向）に長く延びる回転軸１９ａを有し、この回転軸１９ａに板状本体部１９ｂを一体に結合している。

ドア１９の回転軸１９ａの軸方向の両端部は軸受け部材２０により回転自在に支持されている。この軸受け部材２０の貫通孔には円筒形状の部材からなるブッシュ２１が図２、図３に示すように嵌合固定され、このブッシュ２１の内周に回転軸１９ａの軸方向の両端部を回転可能に嵌合支持している。ここで、ブッシュ２１は、ポリアセタール、ナイロン６等の摩擦抵抗の小さい樹脂で成形されている。

図２に示す取付部材２２は、軸受け部材２０の配置部位において車両前後方向にレール状に細長く延びる部材であって、軸受け部材２０はこのレール状の取付部材２２上に取り付けられる。

なお、凝縮器１１、ケース１２、冷却ファン１５、シュラウド１６、ドア１９、軸受け部材２０等は、１ユニット（一体構造）として組み付けられ、取付部材２２を介してバス車両の屋根Ｒ上に取り付けられる。

ストッパー２３は左右両側の軸受け部材２０の間で、かつ、軸受け部材２０の下端部の位置に配置されている。ドア１９が図５に示す閉状態の位置に変位すると、ドア１９の板状本体部１９ｂの下端部がストッパー２３に接触することにより、ドア１９の閉状態の位置決めを行う。

このストッパー２３は断面Ｌ形状の板部材であり、左右両側の軸受け部材２０の間を車両左右方向に細長く延びるように形成されている。なお、図２、図３もドア１９の閉状態を示す。

一方、凝縮器１１の車両後方側端部はコ字状の断面形状からなる保持部材２４（図４、図５）によって保持されるようになっている。この保持部材２４も車両左右方向に長く延びるように形成されている。この保持部材２４はドア１９の開状態の位置決めを行うストッパーの役割を兼務する。

具体的には、ドア１９が図４に示す開状態の位置に変位すると、ドア１９の板状本体部１９ｂの上端部（回転軸１９ａ寄りの部位）が保持部材２４に接触することにより、ドア１９の開状態の位置決めを行う。

次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。図４は車両停止時におけるドア１９の開状態を示す。車両停止時には外気導入口１３からケース１２内側に加わる走行動圧が消滅する。そのため、冷却ファン１５の電動モータに通電して冷却ファン１５を作動させると、冷却ファン１５の空気吸引作用によって凝縮器１１下側の入口通風路１４に負圧が発生する。

これにより、ドア１９の板状本体部１９ｂが凝縮器１１側へ持ち上げられ、回転軸１９ａを中心として板状本体部１９ｂが図４（ｂ）の時計方向ｂに回転するので、ドア１９が開状態となり、凝縮器１１の入口通風路１４と補助外気口１８との間が連通する（図６参照）。

このため、図６に示すように冷却ファン１５の空気吸引作用によって外気導入口１３（車両前方側）から外気を吸入すると同時に、補助外気口１８（車両後方側）からも外気を吸入できる。

従って、車両停止時における凝縮器１１の冷却風量を、外気導入口１３（車両前方側）のみから外気を吸入する場合に比較して増加できる。

ところで、ドア１９の板状本体部１９ｂが図４の時計方向ｂに所定量回転すると、板状本体部１９ｂが凝縮器１１の保持部材２４に接触して板状本体部１９ｂの回転が停止され、ドア１９の開状態の位置決めを行うことができる。この際に、ドア１９の板状本体部１９ｂの前方側が図４（ｂ）、図６に示すように水平面よりも所定角度だけ斜め下方に傾斜するようにドア１９の開状態の位置決めを行う。

一方、車両停止状態から車両走行状態に移行すると、車両の走行動圧が外気導入口１３から入口通風路１４に作用する。ここで、ドア１９の開状態は、板状本体部１９ｂの前方側が水平面よりも所定角度だけ斜め下方に傾斜するように設定されているから、車両の走行動圧が入口通風路１４にてドア１９の板状本体部１９ｂを押し下げるように作用する。

これにより、ドア１９の板状本体部１９ｂが回転軸１９ａを中心として図５（ｂ）の反時計方向ｃに回転して、板状本体部１９ｂが図５（ｂ）に示すほぼ鉛直方向の状態に到達すると、板状本体部１９ｂの下端部がストッパー２３に接触して、ドア１９の位置が固定される。

これにより、ドア１９は入口通風路１４と補助外気口１８との間を遮断する閉状態となる。この結果、図７に示すように、車両の走行動圧による外気導入口１３からの外気風の全部を凝縮器１１のコア部１１ｃに導くことができるので、走行動圧を有効利用して凝縮器１１の冷却風量を効果的に確保できる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、凝縮器１１の入口通風路１４における圧力変動を利用して開閉動作を行う機械的機構によりドア１９を構成しているが、第２実施形態では、図８に示すように、ドア１９の回転軸１９ａに、電気的に制御されるサーボモータ等からなるアクチュエータ２５を連結し、このアクチュエータ２５の回転角を電子制御装置２６により制御する。この電子制御装置２６には、車速センサ２７からの車速信号Ｖｓ等の車両走行状態を示す信号が入力されるようになっている。

そして、車速センサ２７からの車速信号Ｖｓ等に基づいて電子制御装置２６にて車両の停止状態と走行状態とを判定し、車両停止時には電子制御装置２６の制御出力によりアクチュエータ２５の回転角をドア１９が開状態となる位置に制御する。また、車両走行時には、電子制御装置２６の制御出力によりアクチュエータ２５の回転角をドア１９が閉状態となる位置に制御する。これにより、第２実施形態においても第１実施形態と同様の作用効果を発揮できる。

（他の実施形態）
なお、第１実施形態では、車両停止時に冷却ファン１５の空気吸引作用によって凝縮器１１の入口通風路１４に負圧を発生させ、この負圧を利用してドア１９を開状態に変位させているが、例えば、車両停止時にコイルスプリング等のばね手段のばね力によりドア１９を開状態に変位させ、一方、車両走行時には走行動圧による押圧力がばね手段のばね力に打ち勝ってドア１９を閉状態に変位させる構成としてもよい。

また、第１実施形態では、空調用冷凍サイクルの凝縮器１１を外気により冷却するコンデンシングユニット１０について説明したが、ヒートポンプサイクルにおける室外熱交換装置のように冷房時には凝縮器（冷媒放熱器）として作用し、暖房時には蒸発器（冷媒吸熱器）として作用する室外熱交換器を備える室外熱交換装置に本発明を適用してもよい。

本発明の第１実施形態による車両用空調装置のコンデンシングユニットおよびクーリングユニットの概略配置図である。 第１実施形態によるコンデンシングユニットの概略断面図である。 図２に示すドア部の部分斜視図である。 第１実施形態による車両停止時のドア開動作を示す斜視図である。 第１実施形態による車両走行時のドア閉動作を示す斜視図である。 第１実施形態による車両停止時の外気流れを示す概略断面図である。 第１実施形態による車両走行時の外気流れを示す概略断面図である。 第２実施形態によるコンデンシングユニットの概略断面図である。 従来技術によるコンデンシングユニットの概略断面図である。

符号の説明

１１…凝縮器（室外熱交換器）、１３…外気導入口、１４…入口通風路、
１８…補助外気口、１９…ドア（開閉手段）。

Claims (6)

1. 車両前方側に配置される外気導入口（１３）と、
   前記外気導入口（１３）よりも車両後方側の部位に配置される室外熱交換器（１１）とを備え、
   前記外気導入口（１３）から外気が入口通風路（１４）を通過した後に前記室外熱交換器（１１）を通過する車両空調用室外熱交換装置において、
   前記室外熱交換器（１１）よりも車両後方側の部位に、前記入口通風路（１４）に外気を導入する補助外気口（１８）を配置し、
   前記入口通風路（１４）と前記補助外気口（１８）との間に開閉手段（１９）を設け、
   前記開閉手段（１９）は、車両停止時に前記入口通風路（１４）と前記補助外気口（１８）との間を連通する開状態となり、車両走行時に前記入口通風路（１４）と前記補助外気口（１８）との間を遮断する閉状態となることを特徴とする車両空調用室外熱交換装置。
2. 前記開閉手段（１９）は、前記入口通風路（１４）における圧力変動に応じて前記開状態と前記閉状態を切り替える機械的機構にて構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両空調用室外熱交換装置。
3. 前記室外熱交換器（１１）の空気流れ下流側に外気を送風する冷却ファン（１５）を配置し、
   車両停止時には前記冷却ファン（１５）の作動により前記入口通風路（１４）に負圧を発生させ、前記負圧により前記開閉手段（１９）を前記開状態に変位させ、
   車両走行時には前記外気導入口（１３）から前記入口通風路（１４）に作用する走行動圧により前記開閉手段（１９）を前記閉状態に変位させることを特徴とする請求項２に記載の車両空調用室外熱交換装置。
4. 前記開閉手段（１９）に、電気的に制御されるアクチュエータ（２５）を設け、前記アクチュエータ（２５）の作動を制御する制御装置（２６）を有し、
   前記制御装置（２６）は、車両停止時に前記開閉手段（１９）が前記開状態となり、車両走行時に前記開閉手段（１９）が前記閉状態となるように前記アクチュエータ（２５）の作動を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両空調用室外熱交換装置。
5. 前記室外熱交換器（１１）は略水平状態に配置され、
   前記入口通風路（１４）および前記開閉手段（１９）が前記室外熱交換器（１１）の下側に配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両空調用室外熱交換装置。
6. バス車両の屋根上に配置されるコンデンシングユニット（１０）を備えるバス車両用空調装置であって、
   請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両空調用室外熱交換装置は前記コンデンシングユニット（１０）として構成され、
   前記室外熱交換器（１１）は前記コンデンシングユニット（１０）内の凝縮器として構成されることを特徴とするバス車両用空調装置。
   

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