JP5385707B2 - 作業車両のためのエアコン装置及びこのエアコン装置を備えた作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、ボンネットによって上方をカバーされたエンジンルーム内にエンジンとエンジン冷却装置とを配置するとともに、キャビンを備えた作業車両のためのエアコン装置、及びそのようなエアコン装置を備えた作業車両に関する。

メインフレームの前後に配置された左右前輪と左右後輪と、メインフレームの後部にリンク連結されるとともに前方に延びるブームアッセンブリと、メインフレームの後部に配置されたエンジンルームと、エンジンルームの前方に配置されたキャビンとを備えた作業車両としてのスキッドステアローダが米国特許７，４２６，９０９号公報から知られている（特許文献１）。このスキッドステアローダにおいては、エンジンルームに縦置き配置されたエンジンの上方にエンジン冷却装置を構成するファン付きラジエータが配置され、このラジエータの後方でエンジンの上方にキャビン内部を冷却するエアコン装置のためのコンデンサとこのコンデンサを冷却するファンが配置されている。

米国特許７,４２６,９０９号公報（第３欄−第５欄、図２）

上記特許文献１における空調装置を構成するコンデンサはエンジンルーム内のエンジン近くに配置されているため、十分な冷却効果を得るにはファンの容量を大きくする必要がある。また、コンデンサを冷却するためファンをその回転軸が水平となるように配置していることから、エンジンルームのスペースが大きくなり、コンパクト化に関して不利である。
本発明は、上記実情に鑑み、エンジンルームのスペースを大きくすることなく、コンデンサを効率よく冷却するエアコン装置、及びそのようなエアコン装置を備えた作業車両を得ることを目的とする。

本発明による、キャビンを備えた作業車両のためのエアコン装置は、ボンネットによって上方をカバーされたエンジンルーム内にエンジンとエンジン冷却装置とが配置され、前記ボンネットにコンデンサユニットハウジングが設けられ、前記コンデンサユニットハウジング内にエアコン用コンデンサユニットが配置され、前記コンデンサユニットハウジングは前記ボンネットの外部側に配設された外部ハウジングと、前記ボンネットの内部側に配設された内部ハウジングとを備え、前記外部ハウジングと前記内部ハウジングとの間のボンネット領域が切り欠かれている。この構成によれば、コンデンサユニットがボンネットに配置されているので、コンデンサユニットがエンジンルーム内に要求するスペースは大きくなく、コンデンサユニットが占める配置スペースはボンネット周辺の余り利用されていない領域である。このことから、このコンデンサユニットの配置はエンジンルームのコンパクト化に貢献する。さらには、ボンネットはその裏面側はエンジンの熱にさらされることになるが、その表面側は外気と接触しており、エンジンルーム内においてボンネットの周辺領域は温度的には有利である。従って、ボンネットに設けられたコンデンサユニットハウジングにコンデンサユニットを配置する構造の採用により、コンデンサそのものは効率よく冷却されることとなる。さらに、本発明では、前記コンデンサユニットハウジングは前記ボンネットの外部側に配設された外部ハウジングと、前記ボンネットの内部側に配設された内部ハウジングとを備え、前記外部ハウジングと前記内部ハウジングとの間のボンネット領域が切り欠かれているので、コンデンサユニットハウジングが、ボンネットから外部側に突き出す外部ハウジング部分と、ボンネットからエンジンルーム側に突き出す内部ハウジング部分とに分けられるので、ボンネットの一方側にコンデンサユニットハウジングが飛び出すことによるスペース利用バランスの悪さが回避される。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記コンデンサユニットハウジングに前記ボンネット外に開口する空気流入口と空気流出口とを有する空気流通路が形成されており、前記空気流通路にエアコン用コンデンサユニットが配置されている。この特徴構成によれば、ボンネット外から冷却風としての外気を空気流入口から導入し、コンデンサユニットとの熱交換によって暖められた外気は再び空気流出口からボンネット外に排気される。これにより、コンデンサユニットには常に新鮮な、つまりエンジンルーム内よりはるかに低温の外気が冷却風として流れ込むので、高い冷却効果が得られる。

上述したようなコンデンサユニットハウジングをボンネットに設けた構成において、前記外部ハウジング側にファンが配置され、前記内部ハウジング側にコンデンサユニットが配置されるならば、コンデンサユニットがエンジンルーム側に配置されることになり、コンデンサユニットの配管が容易となる。

本発明によるエアコン用コンデンサユニットは、車体フレームと、車体フレーム内に形成されたエンジンルーム内に配置されたエンジン及びエンジン冷却装置と、前記エンジンルームの上方をカバーするボンネットと、前記車体フレームに支持されたキャビンとからなる作業車両におけるエアコン装置のために採用されると、エンジンルームに占めるコンデンサユニットの割合が少なくなり利点がある。

また、そのような作業車両において、前記ボンネットは開閉揺動可能な開閉カバー部が備えられ、前記開閉カバー部に前記コンデンサユニットハウジングが設けられていると、開閉カバー部を開放することでコンデンサユニットへのアクセスが容易となり、コンデンサユニットのメンテナンス性が向上する。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記コンデンサユニットハウジングのエンジンルーム側に前記コンデンサユニットへの熱伝達を抑制する熱遮断カバーが設けられ、前記熱遮断カバーは前記開閉カバー部の開放時に前記コンデンサユニットを開放するべく開放揺動可能である。この特徴構成によれば、通常運転時は、エンジンからの放射熱がコンデンサユニットに達するのを熱遮断カバーによって防ぐことができ、メンテナンス時にボンネットの開閉カバー部を開放するとともに熱遮断カバーを開放揺動することで、コンデンサユニットへのアクセスが可能となる。

本発明の１つの実施形態を示すスキッドステアローダの側面図である。 図１によるスキッドステアローダの斜め後方からみた斜視図である。 コンデンサユニットを取り付けたボンネットとエンジンルームを示す側面図である。 ボンネットに取り付けられたコンデンサユニットハウジングとコンデンサユニットを示す側面図である。 ボンネットの開閉カバー部の一連の揺動姿勢を説明する説明図である。 エアコン装置の配管を模式的に示す模式図である。

以下、本発明によるエアコン装置を搭載した作業車両の好適な実施形態の一例としてのスキッドステアローダを添付の図面に基づいて説明する。図１はスキッドステアローダの側面図であり、図２はそのスキッドステアローダの斜め後方からみた斜視図である。これらの図に示すように、スキッドステアローダは、メインフレームアッセンブリ１と、メインフレームアッセンブリ１に装着したブームアッセンブリ２と、メインフレームアッセンブリ１を支持する左右一対の走行アッセンブリ３とを備え、メインフレームアッセンブリ１の前部側にキャビン４が搭載されている。この実施形態におけるブームアッセンブリ２には、インプル（作業装置）としてバケットローダ作業装置が装着されているので、この作業車両はローダとして機能するが、これに代えて除雪作業装置などを装着することで、この社業車両を除雪機として機能させたりすることが可能である。

メインフレームアッセンブリ１は、図示は省略されているが、底部と、左右一対の側壁と、前後壁とを有する上方が開口した箱形フレーム１０を車体フレームとして備えている。箱形フレーム１０の後部には、ブームアッセンブリ２を装着するためのブーム支持部１１が左右一対で形成されている。このブーム支持部１１には、連結ピン等の連結部材を介してブームアッセンブリ２を装着するためのボス部が設けられている。さらに、箱形フレーム１０の後壁は、後部ボンネットとしての機能をもつべく、貫通孔が設けられており、箱形フレーム１０の内部空間と車両外部との間の空気流通を可能にしている。図２に示されているように、箱形フレーム１０の後壁からキャビン４に達する箱形フレーム１０の上方開放領域を覆うボンネット１３が設けられている。このボンネット１３の後方の大部分は開口されており、その開口を開放可能に揺動閉鎖する開閉カバー部１３ａがボンネット１３の構成部材として設けられている。

ブームアッセンブリ２は図１と図２に示すように、メインフレームアッセンブリ１の左右両側に配置された左右一対のブーム２１とブーム２１の先端に装着されたバケット（作業具の一種）２２とを備えている。左右一対のブーム２１は、メインフレームアッセンブリ１の後上部に基部側が第１リフトリンク２３と第２リフトリンク２４とを介して上下揺動自在に支持されている。左右一対のブーム２１の基部側とブーム支持部１１の下部との間に設けられた複動式油圧シリンダからなる左右一対のブームシリンダ２５によって、ブーム２１の先端側がメインフレームアッセンブリ１の前方側で昇降する。第１リフトリンク２３は、その基部がブーム支持部１１の後上部に設けられたボス部に横断方向の揺動軸２６ａ回りで揺動自在に枢着されており、先端部がブーム２１の基部に左右方向の揺動軸２６ｂ回りで揺動自在に連結されている。第２リフトリンク２４は、その基部がメインフレームアッセンブリ１のブーム支持部１１の前側上部に設けられたボス部に横断方向の揺動軸２６ｃ回りで揺動自在に枢着されており、その先端部がブーム２１の基部から先端側へ離れた位置に横断方向の揺動軸２６ｄ回りで揺動自在に連結されている。そして、ブームシリンダ２５は、その基部がメインフレームアッセンブリ１のブーム支持部１１の後側下部に設けられたボス部に横断方向の揺動軸２６ｅ回りで揺動自在に枢着されており、そのピストンロッドの先端部がブーム２１の基部から先端側へ離れた位置に左右方向の揺動軸２６ｆ回りで揺動自在に連結されている。揺動軸２６ｆは、揺動軸２６ｅよりもブーム２１の先端側の位置とされている。これによって、左右一対のブーム２１は、キャビン４に干渉することなくキャビン４の左右両側で上下揺動自在に支持される。バケット２２はブラケット２２ａを介してブーム２１の先端部に左右方向の揺動軸２６ｇ回りで揺動自在に支持されており、複動式油圧シリンダからなるバケットシリンダ２７により揺動動作（スクイ・ダンプ動作）される。

走行アッセンブリ３は、それ自体公知であるので、詳しく述べないが、図1と図２から明らかなように、トラックフレーム３１に支持された前後一対の従動輪３２と、これら前後一対の従動輪３２間の上方に配置された駆動輪３３と、下方に配置された複数の転輪３４とを有し、これら従動輪３２、駆動輪３３及び転輪３４にクローラ３５を巻き掛けてなるクローラ走行アッセンブリにより構成されている。左右一対の走行アッセンブリ３は、トラックフレーム３１がメインフレームアッセンブリ１の箱形フレーム１０の左右両側の側壁に固定されることによってメインフレームアッセンブリ１を走行可能に支持している。駆動輪３３が図示されていない左右一対の独立制御される油圧式モータにより回転駆動されることで、このスキッドステアローダを前後進動作及び左右旋回動作させる。

キャビン４は、図1と図２から理解できるように箱状に形成されており、内部に運転席などの配置された運転室４０が形成されている。図示は省略されているが、キャビン４の後部に設けられたブラケットが箱形フレーム１０に設けられた支持ブラケットに揺動軸を介して連結されていることによりキャビン４は揺動自在となっている。このキャビン４の揺動により、キャビン４によって覆われていた箱形フレーム１０の前方領域が露出し、この前方領域に配置されているオイルタンクや燃料タンクの保守点検が容易となｓる。運転者の運転室４０への乗車と降車は、ここでは図示されていない、キャビン５の前側に設けられたドアを通じて行われる。

運転室４０内に配置されている運転席は箱形フレーム１０側に支持されており、その左右に走行系操作レバーとローダ作業系操作レバーとが設けられている。キャビン４の前後面には視界性のよい大型のウインドガラスが装着されており、また、キャビン４の左右両側面には、運転者の視界を確保するために多数の小孔が設けられている。キャビン４の上面や底面は、実質的に閉鎖されており、キャビン４の閉鎖により運転室４０は閉鎖空間となる。このため、この運転室４０の移住環境を良好にするための空調システムを構成するエアコン装置５が、このスキッドステアローダには搭載されている。図２から理解できるように、このエアコン装置５のコンデンサユニット６がボンネット１３の開閉カバー部１３ａに形成されたコンデンサユニットハウジング７に収容されている。

図３は、メインフレームアッセンブリ１を構成する箱形フレーム１０の後方領域に形成されたエンジンルーム１００に配置された動力部８と、ボンネット１３の開閉カバー部１３ａに形成されたコンデンサユニットハウジング７を側面視で示している。このコンデンサユニットハウジング７にはエアコン装置５のコンデンサユニット６が収納されている。

動力部８は、エンジン８１と、エンジン８１と後部ボンネット１２の間に配置されたエンジン冷却装置としての縦置きのラジエータ８２と、エンジン８１の前方に配置された油圧式変速装置（ＨＳＴ）８３とを備えている。ラジエータ８２のエンジン８１側の領域にはファンを収納したファンシュラウドが形成されており、このファンは、詳しく図示されていないベルト伝動機構を介してエンジン動力によって回転駆動される。また、同様にベルト伝動機構を介してエンジン動力によって回転駆動されるエアコン装置５用コンプレッサ５１が、コンデンサユニットハウジング７とエンジン８１との間に配置され、エンジン８１の上端部に取り付けられている。さらに、図示されていないが、油圧式変速装置８３の前方に３連のギヤポンプであるオイルポンプや、作動油タンク、油圧制御装置が配置されている。油圧式変速装置８３は、走行アッセンブリ３のここでは図示されていない油圧式モータへの作動油の供給量を調整することにより変速するものである。走行アッセンブリ３の油圧式モータの回転方向の切替は、キャビン４内に設けられた、ここでは図示されていない走行系操作レバーの左右又は前後の選択操作により行われ、また、油圧式モータの回転速度の調整は、走行系操作レバーの操作角度の大きさに比例して行われる。

図４と図５とに示されているように、ボンネット１３の中央領域は開閉カバー部１３ａとして形成されており、この開閉カバー部１３ａは支持ブラケット１３ｂによって箱形フレーム１０または固定のボンネット部分に揺動可能に支持されている。開閉カバー部１３ａにはその中央部にかなり大きな開口部が設けられており、その開口部にコンデンサユニットハウジング７が装着されている。コンデンサユニットハウジング７は、外部ハウジング７１と内部ハウジング７２とから構成され、ボンネット１３に装着された状態において、外部ハウジング７１は開閉カバー部１３ａの外部側に位置することになり、内部ハウジング７２は開閉カバー部１３ａの内部側に位置することになる。つまり、外部ハウジング７１は外気にさらされ、内部ハウジング７２はエンジンルーム１００の熱気にさらされることになる。

外部ハウジング７１の側壁や天壁には開口部７１ａが設けられており、その開口部７１ａに網７５が取り付けられている。内部ハウジング７２の前側領域にはダクト空間部７３が形成されている。内部ハウジング７２の底壁は、エンジンルーム１００からの熱気を遮断する熱遮断カバー７４として機能し、その図５からよく理解できるように、揺動式で前方側に位置している作用う軸心周りで開閉可能に構成されている。外部ハウジング７１と内部ハウジング７２との境界面はその大部分が開口されており、これにより図４において矢印で示すように、外部ハウジング７１からダクト空間部７３を通り、内部ハウジング７２の内部空間に入って、再び外部ハウジング７１の内部空間を経て外部に達する空気通路が形成されることになる。外部ハウジング７１の所定位置に形成された開口部７１ａは前記空気通路の空気流入口として機能し、外部ハウジング７１の別な所定位置に形成された開口部７１ｂは前記空気通路の空気流出口として機能するように構成されている。なお、この実施の形態では、開口部７１ａ、７１ｂは多くの孔が作り出されているパンチングメタルや網体などによって構成される。このコンデンサユニットハウジング７では、空気流入口と空気流出口の両方が外部ハウジング７１に形成されている。

このコンデンサユニットハウジング７に収納されるエアコン用コンデンサユニット６は、横置き式のコンデンサ６０とこのコンデンサ６０に対向配置された軸流式のファン６１とからなる。コンデンサ６０の下面には、エアコン冷媒の流入用管接続部６２と流出用管接続部６３が設けられている。コンデンサユニットハウジング７はコンデンサユニットハウジング７に形成されている上述した空気通路に、ファン６１が外側に位置するように配置される。これにより、ボンネット１３の外部から取り込まれた外気がダクト空間部７３を通りコンデンサ６０を冷却しながら通り抜け、ファン６１の吸い込み作用によりファン６１を通過して再びボンネット１３の外部に戻される。コンデンサ６０は、外部からの、通常はエンジンルーム１００の空気よりは温度の低い新鮮な空気により効率よく冷却される。また、コンデンサユニットハウジング７の下面を形成する熱遮断カバー７４が薄い金属板製なので、この熱遮断カバー７４が熱交換板として機能することで、エンジンルームの１００の熱気をこの熱遮断カバー７４の表面を通る外気流により冷却させる効果を副次的に生み出すように構成することも可能である。

この熱遮断カバー７４の本来の役割は、エンジンルームの１００の熱気が直接コンデンサ６０に達することを阻止することとコンデンサユニットハウジング７に空気流通路を造り出すことであるが、この実施形態では、熱遮断カバー７４は、図５で示すように、コンデンサ６０の保守点検を容易にするため、揺動可能に内部ハウジング７２に取り付けられている。

図５の（ａ）に示すように、ボンネット１３の開閉カバー部１３ａに装着されているコンデンサユニットハウジング７は、開閉カバー部１３ａが閉鎖された状態でコンデンサユニット６のコンデンサ６０がほぼ水平な姿勢または後方が低くなるようにわずかに傾斜した姿勢となるようにコンデンサユニット６に収納固定されている。なお、コンデンサユニットハウジング７の底面として機能する熱遮断カバー７４の後端領域に水抜き口が形成されており、コンデンサから落ちた水が水抜き口に集められ、そこからエンジンルームのラジエータユニット領域に落下することで、直接エンジン領域に落下することが回避されている。開閉カバー部１３ａが閉鎖された状態では、熱遮断カバー７４は閉鎖姿勢となっている。従って、保守点検にあたっては、図５の（ｂ）に示すように、ガススプリング７６の補助力を受けて、軽い操作で開閉カバー部１３ａが開放される。これにより、エンジンルーム１００の内部を後上方から見ることができる。開閉カバー部１３ａが開放された状態、つまりコンデンサユニットハウジング７がその下面を立ち上げた状態において、図示されていないクランプ器具を操作することで、熱遮断カバー７４を開放方向に揺動させる。図５の（ｃ）に示されているこの状態では、コンデンサ６０が露出することになるので、保守点検者は、容易にコンデンサ６０の状態をチェックすることができる。

上述したコンデンサ６０を含む、エアコン装置５の模式的な配管図が図６に示されている。このエアコン装置５は、自動車用エアコンとしてよく知られているように、コンプレッサ５１と、コンデンサ６０と、クーリングユニット５２と、空調ダクト５４と、これらの構成要素を連結する連結パイプ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、及び図示されていないタンクから構成されている。コンプレッサ５１で高圧化され、温度が高くなった冷媒はコンデンサ６０で冷やされ、クーリングユニット５２で低圧化に伴って熱を奪う吸熱（蒸発）プロセスが行われる。クーリングユニット５２は蒸発器として機能するので、そこで冷却された空気は、空調ダクト５４を通って、キャビン４内の運転室４０に開口したエアコン吹き出し口から冷却空気を放出する。暖房時にはクーリングユニット５２は、空気を冷却除湿した後に過熱を行うリヒート機能を実行するが、その説明は省略する。

上述した実施形態において、一つの実施形態の特徴は他の実施形態の特徴と組み合わせることができ、そのような組み合わせは、矛盾が生じない限り、本発明の範囲に含まれることをここに明記しておく。

４ ：キャビン
１０ ：箱形フレーム
１３ ：ボンネット
１３ａ：開閉カバー部
４０ ：運転室
５ ：エアコン装置
６ ：コンデンサユニット
６０ ：コンデンサ
６１ ：ファン
７ ：コンデンサユニットハウジング
７１ ：外部ハウジング
７２ ：内部ハウジング
７３ ：ダクト空間部
７４ ：熱遮断カバー
７１ａ：開口部
１００：エンジンルーム

Claims (7)

1. ボンネットによって上方をカバーされたエンジンルーム内にエンジンとエンジン冷却装置とを配置するとともに、キャビンを備えた作業車両のためのエアコン装置であって、
   前記ボンネットにコンデンサユニットハウジングが設けられ、前記コンデンサユニットハウジング内にエアコン用コンデンサユニットが配置され、
   前記コンデンサユニットハウジングは前記ボンネットの外部側に配設された外部ハウジングと、前記ボンネットの内部側に配設された内部ハウジングとを備え、前記外部ハウジングと前記内部ハウジングとの間のボンネット領域が切り欠かれているエアコン装置。
2. 前記コンデンサユニットハウジングに前記ボンネット外に開口する空気流入口と空気流出口とを有する空気流通路が形成されており、前記空気流通路にエアコン用コンデンサユニットが配置されている請求項１に記載のエアコン装置。
3. 前記外部ハウジング側にファンが配置され、前記内部ハウジング側にコンデンサが配置されている請求項１または２記載のエアコン装置。
4. 車体フレームと、車体フレーム内に形成されたエンジンルーム内に配置されたエンジン及びエンジン冷却装置と、前記エンジンルームの上方をカバーするボンネットと、前記車体フレームに支持されたキャビンと、前記キャビンのためのエアコン装置とを備えた作業車両であって、
   前記ボンネットにコンデンサユニットハウジングが設けられ、前記コンデンサユニットハウジング内にエアコン用コンデンサユニットが配置され、
   前記コンデンサユニットハウジングは前記ボンネットの外部側に配設された外部ハウジングと、前記ボンネットの内部側に配設された内部ハウジングとを備え、前記外部ハウジングと前記内部ハウジングとの間のボンネット領域が切り欠かれている作業車両。
5. 前記コンデンサユニットハウジングに前記ボンネット外に開口する空気流入口と空気流出口とを有する空気流通路が形成されており、前記空気流通路にエアコン用コンデンサユニットが配置されている請求項４に記載の作業車両。
6. 前記ボンネットは開閉揺動可能な開閉カバー部を備えており、前記開閉カバー部に前記コンデンサユニットハウジングが設けられている請求項４または５に記載の作業車両。
7. 前記コンデンサユニットハウジングのエンジンルーム側に前記コンデンサユニットへの熱伝達を抑制する熱遮断カバーが設けられ、前記熱遮断カバーは前記開閉カバー部の開放時に前記コンデンサユニットを開放するべく前記開閉カバー部に対して相対的に開放揺動可能である請求項６に記載の作業車両。
   

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