JP2008049984A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車体内装材６ｂや窓ガラス６１からの不快な輻射を無くしつつ車室内、特に窓際を快適な冷暖房状態とする。
【解決手段】温風ダクト４と冷風ダクト７とを二重構造となった車体側面部６の内部空間を介して連通している。
これは、断熱効果により窓際席に居る乗員への冷気や熱気といった不快な輻射を無くすことができるうえ、暖房時は温風ダクト４から吹き出す温風の一部を車体側面部６の内部空間を通して車体側面部６を適度に加熱しつつ、その加熱で適度に放熱した空調風を冷風ダクト７から吹き出す。また、冷房時は逆に冷風ダクト７から吹き出す冷風の一部を車体側面部６の内部空間を通して車体側面部６を適度に冷却しつつ、その冷却で適度に加熱した空調風を温風ダクト４から吹き出す。これにより、車体側面部６は空調状態に沿った表面温度としつつ頭寒足熱の全体空調を実現でき、車室内、特に窓際を快適な冷暖房状態とすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、バスや列車などの車両に搭載される車両用空調装置に関するものであり、特に、床近傍に配された温風ダクトと天井近傍に配された冷風ダクトとを有する車両用空調装置に関するものである。

従来、バス車両などに搭載される車両用空調装置は、暖房時には床近傍に配された温風ダクトから温風を吹き出し、冷房時には天井近傍に配された冷風ダクトから冷風を吹き出すようになっている。ところが、この吹き出しだけでは、窓際席に居る乗員が窓下の車体内装材や窓ガラスから輻射される冷気や熱気を受けて、暖房していても内装材側の体が冷えたり、冷房していても窓側の顔面がほてったりして不快感を覚えることがある。

窓ガラスや車体の断熱効率を高めて輻射まで遮る従来技術として、下記特許文献１の自動車の車体断熱システムがあり、ドア、側面ボディ、窓ガラス、屋根などを二重構造として一連の空気流通路を形成し、車室内の空気をこの空気流通路に取り入れて屋根などから排出することで車体の換気断熱を行うことが示されている。
特開平５−３３８４２８号公報

しかしながら、上記特許文献１は、車体の換気断熱を狙ったものであるため、車室内の空気温度分布や車室内側の表面温度をより快適な状態に可変させようとするものではない。本発明は、このような従来に鑑みて成されたものであり、その目的は、窓下の車体内装材や窓ガラスからの不快な輻射を無くしつつ車室内、特に窓際を快適な冷暖房状態とすることのできる車両用空調装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項５に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、車両の床近傍に配されて主に温風を吹き出す温風ダクト（４）と、
車両の天井近傍に配されて主に冷風を吹き出す冷風ダクト（７）とを有する車両用空調装置において、
温風ダクト（４）と冷風ダクト（７）とを二重構造となった車体側面部（６）の内部空間を介して連通していることを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、断熱効果によって窓際席に居る乗員への冷気や熱気といった不快な輻射を無くすことができるうえ、暖房時は床側の温風ダクト（４）から吹き出す温風の一部を車体側面部（６）の内部空間を通して車体側面部（６）を適度に加熱しつつ、その加熱で適度に放熱した空調風を天井側の冷風ダクト（７）から吹き出すこととなる。

また、冷房時は逆に天井側の冷風ダクト（７）から吹き出す冷風の一部を車体側面部（６）の内部空間を通して車体側面部（６）を適度に冷却しつつ、その冷却で適度に加熱した空調風を床側の温風ダクト（４）から吹き出すこととなる。このように、車体側面部（６）を暖房時には適度に暖かく、冷房時には適度に冷たく、空調状態に沿った表面温度としつつ頭寒足熱の全体空調を実現することができる。これにより、車室内、特に窓際を快適な冷暖房状態とすることができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用空調装置において、二重構造の車体側面部（６）の一部は二重ガラス（６１）であることを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、窓部も断熱を行いながら空調状態に沿った表面温度とするうえ、窓曇りを防止することができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置において、二重構造の車体側面部（６）において、外板（６ａ）の内部空間側面が断熱構造となっていることを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、内部空間を流通する温風や冷風が、車外の外気と熱交換してしまう熱ロスを抑えることができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の車両用空調装置において、二重構造の車体側面部（６）において、内装材（６ｂ）の内部空間側面に吸熱部材（６３）を備えていることを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、内部空間を流通する温風や冷風と内装材（６ｂ）との熱交換効率が向上するため、内装材（６ｂ）からの輻射による空調補助効果と、頭寒足熱の空調効果とを向上させることができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載の車両用空調装置において、バス車両に適用したことを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、特にバス車両のように窓際に乗員席があって床側からの温風吹き出しと天井側からの冷風吹き出しとで空調を行う車両の空調装置に適用して好適である。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、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。

以下、本発明の実施の形態について添付した図１〜図３を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用した車両用空調装置を搭載したバス車両の斜視図であり、図２は、図１のバス車両の左右方向における縦断面図である。

図１、図２において暖房ユニット２は、図示していない走行用のエンジンの冷却水を熱源とするヒータユニット３、およびそのヒータユニット３で加熱されて吹き出される空気の流路を成す温風ダクト４とからなり、バス車両の床に配置されている。温風ダクト４は、車両の左右それぞれに配置されて車両の前後方向に延びると共に、この温風ダクト４の前後端部にそれぞれヒータユニット３が配置されている。

なお、図２に示すように、ヒータユニット３は客室床裏の荷物室内に設置されており、車室内空気を取り込む吸込口３ａを客室内に開口している。これに対して、温風ダクト４は客室床上の左右隅に設置されており、床裏のヒータユニット３とは接続ダクト３ｂで接続されている。そして、温風ダクト４には複数個の温風吹出口５が形成されており、そこから客室内の乗員足元に向けて温風が吹き出されるようになっている。

次に、図１、図２における冷房ユニット１は、図示しないコンデンサ、外気ファン、エバポレータおよびブロワなど備えており、本実施形態では屋上装着型としてバス車両の屋根１０の上に装着されている。冷房ユニット１を構成する冷凍サイクルは、車両用空調装置に使用される周知のものであり、図示しないコンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、膨張弁、エバポレータなどの各冷凍機器を冷媒配管によって環状に接続して構成されている。

コンプレッサは、床下の後部に配置され、図示しない走行用エンジンから電磁クラッチを介して駆動される。コンデンサは、コンプレッサにて圧縮された高温高圧の冷媒を、外気ファンから送られる外気で冷却して凝縮させるものである。レシーバは、コンデンサの冷媒流出側に配置され、コンデンサから流出した冷媒の気液分離を行い、液相冷媒だけを下流の膨張弁に向けて流出すると共に、内部に余剰となった液冷媒を蓄えて冷凍サイクル内を循環する冷媒量を調節している。

このレシーバの液相冷媒流出側には、冷媒の減圧手段を成す膨張弁が配設されている。尚、この膨張弁は温度式となっており、エバポレータの冷媒流出側の冷媒温度に応じて、その弁開度を調節している。より具体的には、エバポレータの冷媒流出側に冷媒温度を感知する感温筒部を配設して、冷媒温度（冷房負荷）が高い時には弁開度を増し、冷媒温度（冷房負荷）が低い時には弁開度を絞るものである。

そして、その膨張弁の冷媒流出側には、減圧されて低温低圧となった液相冷媒を蒸発させて空調用空気を冷却するエバポレータが配設されており、ブロワにて通風される空調用空気を冷却する。なお、冷房ユニット１は、図１に示すようにコンデンシングユニット部１ａとクーリングユニット部１ｂとを一体に構成したものとなっている。

コンデンシングユニット部１ａは、コンデンサと、このコンデンサに外気を送風する外気ファンなどより構成されている。また、クーリングユニット部１ｂは、空調ケース内にエバポレータと、そのエバポレータに車室内の空気（内気）もしくは車室外の空気（外気）を通風させるブロワなどより構成されている。なお、本実施形態では、クーリングユニット部１ｂを車両の左右に対応させた２セットで構成している。

ちなみに、図２中の１１は内気吸込口を示しているが、吸込口としては図示しない外気吸込口も有しており、エバポレータの空気流れ上流側の図示しない内外気切り替え手段にて内気と外気とが切り替え導入されるようになっている。ブロワによってエバポレータに通風された空気は、エバポレータを通過する際に低温冷媒との熱交換により冷却されて客室内左右の天井近傍に配された冷風ダクト７へ供給される。

冷風ダクト７は、車両の左右それぞれに配置されて車両の前後方向に延びている。また、冷風ダクト７には、複数個の冷風吹出口８が形成されており、そこから客室内の乗員頭部に向けて冷風が吹き出される。なお、図示しない内気温度センサで客室内空気温度が検出され、検出された内気温度は図示しない空調制御装置へ入力される。

空調制御装置へは他に、例えば運転手などの乗員が空調装置の運転・停止、および設定温度や吹出モードなどを設定する図示しない空調操作パネルからの操作信号などが入力され、それに応じて上述の暖房ユニット２、およびコンプレッサ、冷房ユニット１の外気ファン、ブロワなどの各冷凍機器が、この空調制御装置によって制御されるようになっている。

次に、本発明の要部である車体側面部６の構成・構造について、主に図３を用いて説明する。尚、図３の（ａ）は、本発明の一実施形態における車体側面部６の概略構造を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ視図である。本実施形態の車体側面部６は、外板６ａと内装材６ｂとで二重構造となっており、その二重構造の内部空間が空気通路となって先の温風ダクト４と冷風ダクト７とを連通させている。

なお、車体側面部６には側面窓６１を構成しているが、この側面窓６１も外面ガラス６１ａと内面ガラス６１ｂとで構成されて内部空間を持つ二重ガラス６１となっており、この二重ガラス６１の内部空間も含めて先の空気通路が構成されている。なお、窓下の側面ホディの部分において、図３に示すように、外板６ａの内面側には断熱材６２を構成して断熱構造とし、内部空間を流通する温風や冷風が、車外の外気と熱交換してしまう熱ロスを無くすようにしている。

これに対して、内装材６ｂの内面側には吸熱部材としての吸熱パネル６３を構成して吸熱構造とし、内部空間を流通する温風の温熱や冷風の冷熱を吸熱して内装材６ｂに伝熱するようにしている。より具体的に吸熱パネル６３は、図３（ｂ）に示すように、基板部６３ｂの一面側に多数の吸熱フィン６３ａを突出させたものであり、熱伝導率の良いアルミニウムや銅で形成しており、これを座席横の内装材６ｂの内面側に熱的に接合させている。

次に、上記構成における暖房時、および冷房時の風流れについて図２を用いて説明する。なお、装置の構成は左右で対象であるが、図２の左側には暖房時の風流れ、図２の右側には冷房時の風流れを示している。まず暖房時は、床面に設けた吸込口３ａから客室内空気をヒータユニット３内に取り込みつつ、加熱した温風を接続ダクト３ｂから温風ダクト４に供給して複数の温風吹出口５から乗員足元に向けて吹き出す。

一方、温風ダクト４から温風の一部は車体側面部６の内部空間を通って内装材６ｂを暖め、次に二重ガラス６１の内部空間を通って断熱と曇り止めの働きをし、ほど良く吸熱された温風は冷風ダクト７の冷風吹出口８から乗員の頭上に吹き出される。

また冷房時は、天井面に設けた吸込口１ａから客室内空気を冷房ユニット１内に取り込みつつ、冷却した冷風を冷風ダクト７に供給して複数の冷風吹出口８から乗員頭部に向けて吹き出す。一方、冷風ダクト７から冷風の一部は二重ガラス６１の内部空間を通って断熱と曇り止めの働きをし、次に車体側面部６の内部空間を通って内装材６ｂを冷やし、ほど良く加熱された冷風は温風ダクト４の温風吹出口５から乗員の足元に吹き出される。

このように、暖房においても冷房においても、窓ガラスは断熱と曇り止めとが成され、内装材６ｂはその時の空調状態に対応した表面温度となるうえ頭寒足熱の全体空調が成される。

次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、温風ダクト４と冷風ダクト７とを二重構造となった車体側面部６の内部空間を介して連通している。これによれば、断熱効果によって窓際席に居る乗員への冷気や熱気といった不快な輻射を無くすことができるうえ、暖房時は床側の温風ダクト４から吹き出す温風の一部を車体側面部６の内部空間を通して車体側面部６を適度に加熱しつつ、その加熱で適度に放熱した空調風を天井側の冷風ダクト７から吹き出すこととなる。

また、冷房時は逆に天井側の冷風ダクト７から吹き出す冷風の一部を車体側面部６の内部空間を通して車体側面部６を適度に冷却しつつ、その冷却で適度に加熱した空調風を床側の温風ダクト４から吹き出すこととなる。このように、車体側面部６を暖房時には適度に暖かく、冷房時には適度に冷たく、空調状態に沿った表面温度としつつ頭寒足熱の全体空調を実現することができる。これにより、車室内、特に窓際を快適な冷暖房状態とすることができる。

また、二重構造の車体側面部６の一部は二重ガラス６１としている。これによれば、窓部も断熱を行いながら空調状態に沿った表面温度とするうえ、窓曇りを防止することができる。また、二重構造の車体側面部６において、外板６ａの内部空間側面が断熱構造となっているこれによれば、内部空間を流通する温風や冷風が、車外の外気と熱交換してしまう熱ロスを抑えることができる。

また、二重構造の車体側面部６において、内装材６ｂの内部空間側面に吸熱部材６３を備えている。これによれば、内部空間を流通する温風や冷風と内装材６ｂとの熱交換効率が向上するため、内装材６ｂからの輻射による空調補助効果と、頭寒足熱の空調効果とを向上させることができる。また、バス車両に適用している。これによれば、特にバス車両のように窓際に乗員席があって床側からの温風吹き出しと天井側からの冷風吹き出しとで空調を行う車両の空調装置に適用して好適である。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明をバス車両に適用しているが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、鉄道車両などに適用しても良い。また、上述の実施形態では、車体側面部に適用しているが、フロントガラスやリアガラスも二重ガラスとしたうえ温風や冷風の一部を通過させて断熱と曇り止めとが成されるように構成しても良い。また、車体側面部に側面窓が無いものであっても良いし、窓枠支柱内を通風させて二重構造の側壁部のみを輻射パネルとする構成としても良い。なお、暖房ユニットや冷房ユニットの構成は一例であって本実施形態以外の構成であっても良い。

本発明を適用した車両用空調装置を搭載したバス車両の斜視図である。 図１のバス車両の左右方向における縦断面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態における車体側面部６の概略構造を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ視図である。

符号の説明

４…温風ダクト
６…車体側面部
６ａ…外板
６ｂ…内装材
７…冷風ダクト
６１…側面窓（二重ガラス）
６３…吸熱パネル（吸熱部材）

Claims (5)

1. 車両の床近傍に配されて主に温風を吹き出す温風ダクト（４）と、
   車両の天井近傍に配されて主に冷風を吹き出す冷風ダクト（７）とを有する車両用空調装置において、
   前記温風ダクト（４）と前記冷風ダクト（７）とを二重構造となった車体側面部（６）の内部空間を介して連通していることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記二重構造の車体側面部（６）の一部は二重ガラス（６１）であることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記二重構造の車体側面部（６）において、外板（６ａ）の前記内部空間側面が断熱構造となっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記二重構造の車体側面部（６）において、内装材（６ｂ）の前記内部空間側面に吸熱部材（６３）を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の車両用空調装置。
5. バス車両に適用したことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載の車両用空調装置。

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