JP6041983B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される車両用空気調和装置に関するものである。

列車等において車両天井に搭載された車両用空気調和装置は、筐体内に圧縮機及び送風機等の複数の電気部品が配置されており（例えば特許文献１参照）、これらに駆動電力を供給し制御を行うための配線を接続する必要がある。その電気部品の配線回路は多岐にわたり、主回路及び制御回路等の配線に空気調和装置内部のスペースが多く使われている。さらに筐体内に制御器や分電箱及びインバータ等を搭載する空気調和装置もある。配線ケーブルは車両用空気調和装置の筐体内部の縦横にわたり這っており、その占有スペースは無視できなくなってきている。

従来から、車両用空気調和装置の室外部の内側底面に配線配管ダクトが設けられており、配線配管ダクト内の配線が妻面部の配線用連結器に接続される車両用空気調和装置が開示されている（例えば特許文献２参照）。

特開２０１２−１２６３５１号公報 実公昭５９−２１９３３号公報

ここで、特許文献２の場合、筐体の底板に配線配管ダクトが設けているため、筐体内部に配線用のスペースが必要になり、空気調和装置内に配線を通すスペースが必要であることから、空気調和装置寸法が大きくなる課題がある。また、一般的に、通風経路(リターン口)より落とし、車体配線と接続する方法がある。しかしながら、通風経路に配線が存在した場合には吸込口における通風抵抗が増加するという課題がある。さらに、車両用空気調和装置の内部に配線ケーブルを這わせる必要があるため、例えば室内熱交換器の清掃時や点検作業時の邪魔になるとともに、限られたスペースで配線を這わせる場合、組立の作業性が悪いという問題がある。

本発明は、装置の小型化を図るとともに、配線ケーブルによる作業性の低下を防止することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用空気調和装置は、車両の屋根上に設けられ、車両の屋根に形成された開口から車両内の空気を吸い込む吸込口が形成された筐体と、筐体内に設置され、吸込口から吸い込んだ車両内の空気を調和する装置本体とを備えた車両用空気調和装置であって、筐体の底板には、装置本体から延びる配線ケーブルを車両の屋根上と筐体下との間の空間に通す配線貫通穴が形成されており、配線ケーブルは、装置本体から配線貫通穴を介して筐体の底板下と車両の屋根上との間の空間を通り、筐体の底板における車両の開口上の位置から開口内へ延びるように配置されていることを特徴とする。

本発明の車両用空気調和装置によれば、車両用空気調和装置の配線ケーブルが車両側の車両側配線ケーブルに繋がれる際に、配線ケーブルが吸込口を通らずに底板と車両の屋根との間の空間を通って車両の開口へ向かって引き回されるため、車両用空気調和装置の組立時や室内熱交換器の清掃や点検の作業時の作業性を向上させることができるとともに、筐体内に配線スペースを設ける必要がなく、装置の小型化を図ることができる。

本発明の実施形態１に係る車両用空気調和装置が搭載された車両の模式図である。 本発明の実施形態１に係る車両用空気調和装置が搭載された車両の模式図である。 図１の車両用空気調和装置の一例を示す上面図である。 図１の車両用空気調和装置の一例を示す下面図である。 図１の車両用空気調和装置の一例を示すＸ−Ｚ断面模式図である。 図１の車両用空気調和装置における圧縮機の一例を示すＹ−Ｚ断面模式図である。 図１の車両用空気調和装置における室内送風機の一例を示すＹ−Ｚ断面模式図である。 従来の車両用空気調和装置の一例を示す上面図である。 従来の車両用空気調和装置の一例を示すＸ−Ｚ断面模式図である。 従来の車両用空気調和装置における圧縮機の一例を示すＹ−Ｚ断面模式図である。 従来の車両用空気調和装置における室内送風機の一例を示すＹ−Ｚ断面模式図である。 本発明の車両用空気調和装置における配線貫通穴の実施形態２を示す模式図である。 本発明の車両用空気調和装置における配線貫通穴の実施形態２を示す模式図である。 本発明の車両用空気調和装置における配線貫通穴の実施形態３を示す模式図である。 本発明の車両用空気調和装置における配線貫通穴の実施形態３を示す模式図である。 本発明の車両用空気調和装置における配線貫通穴の実施形態４を示す模式図である。 本発明の車両用空気調和装置における配線貫通穴の実施形態４を示す模式図である。

実施形態１．
以下、図面を参照しながら本発明の車両用空気調和装置の実施形態について説明する。図１及び図２は車両用空気調和装置が搭載された車両の模式図である。車両用空気調和装置１は、車両２の屋根３に搭載される車両用の空気調和装置であって、筐体１０内に収容されて車両２の屋根３上に固定されている。

図３は図１の車両用空気調和装置の一例を示す上面図、図４は図１の車両用空気調和装置の一例を示す下面図、図５は図１の車両用空気調和装置の一例を示すＸ−Ｚ断面模式図、図６は図１の車両用空気調和装置における圧縮機の一例を示すＹ−Ｚ断面模式図、図７は図１の車両用空気調和装置における室内送風機の一例を示すＹ−Ｚ断面模式図である。車両用空気調和装置１は、車両２内の空気を吸い込む吸込口１６が形成された筐体１０と、筐体１０内に設置され、吸込口１６から吸い込んだ車両２内の空気を調和する装置本体１Ａとを有している。また、図７に示すように、車両２の屋根３には車両２内に通じる開口４が形成されており、開口４上に吸込口１６が位置している。

装置本体１Ａは、冷媒サイクル回路を使用した冷房運転・暖房運転の選択が可能なものであって、構成機器として圧縮機１１、室外熱交換器（熱源側熱交換器）１２、室外送風機１３、室内熱交換器（利用側熱交換器）１４、室内送風機１５を備えている。なお、筐体１０は、圧縮機１１、室外送風機１３及び室内送風機１５をそれぞれ隔てる隔壁１０Ｂを有しており、圧縮機１１、室外送風機１３及び室内送風機１５は、筐体１０内において隔離して配置された状態になっている。

圧縮機１１は、冷媒を吸引し圧縮するものであり、室外熱交換器１２は、圧縮機１１から吐出された冷媒と室外送風機１３から送風される外気との熱交換を行うものである。室内熱交換器１４は、室内送風機１５により取り込んだ車両２内の空気と冷媒との熱交換を行うものである。 なお、屋根３と筐体１０との間にはシールパッキン６０が設けられており、屋根３と筐体１０との間の空間Ｓに雨水等が侵入するのを防止する。

ここで、装置本体１Ａの動作の一例として冷房運転時における冷媒の流れについて説明する。まず、冷媒は圧縮機１１において高温・高圧にされ室外熱交換器１２に流入する。室外熱交換器１２に流入した冷媒は、室外送風機１３により取り込まれた外気と熱交換を行い凝縮液化する。そして、凝縮液化した冷媒は、室内熱交換器１４に流入する。室内熱交換器１４に流入した冷媒は、図示しない膨張弁で減圧されて低圧二相状態の冷媒に変化する。その後、冷媒は室内熱交換器１４で車両２内の空気と熱交換して蒸発ガス化する。そして、熱交換後の空気が車両２の吹出口５から車両２内に吹き込み、車両２の空気が冷却される。その後、蒸発ガス化した冷媒は、室内熱交換器１４から再び圧縮機１１に吸入される。

上述した圧縮機１１、室外送風機１３、室内送風機１５等の装置本体１Ａには、駆動電力を供給しさらに動作を制御するための制御信号の送受信を行うために配線ケーブル４０が接続されている。この配線ケーブル４０は、装置本体１Ａの各構成機器から底板１０Ａに形成された配線貫通穴３１〜３４を通り、屋根３と底板１０Ａとの間の空間Ｓ（底板１０Ａの裏側）の位置Ｐにおいて車両２の開口４へ通されている。

具体的には、筐体１０の底板１０Ａには、装置本体１Ａから延びる配線ケーブル４０を車両２の屋根３と筐体１０との間の空間Ｓに通す配線貫通穴３１〜３４が形成されている。ここで、筐体１０の底板１０Ａには圧縮機１１、室外送風機１３、室内送風機１５、分電箱２０毎に配線貫通穴３１〜３４はそれぞれ設けられており、圧縮機１１、室外送風機１３、室内送風機１５、分電箱２０の配置位置の近くに形成されていることが好ましい。これにより、筐体１０の内部における配線の長さを最小限に抑えることができる。

各装置本体１Ａから配線貫通穴３１〜３４を通過した配線ケーブル４０は、底板１０Ａと車両２の屋根３との間の空間Ｓにおいて、開口４上の位置Ｐまで引き回される。この際、シールパッキン６０に挟まれた空間Ｓ内で引き回されるため、雨水等による不具合の発生を防止することができる。この開口４上の位置Ｐは、車両２の開口４上であって吸込口１６の外周側、すなわち吸込口１６内を通ることなく、開口４内へ落とされる。配線ケーブル４０の端部には接続コネクタ５０が固定されており、接続コネクタ５０を介して車両２側の電気配線に接続されることになる。

このように、配線ケーブル４０が筐体１０と車両２の屋根３との間に配置することにより、通風経路に配線ケーブル４０が通ることによる組立作業や清掃作業の作業性を向上させることができる。具体的には、図８は従来の車両用空気調和装置の一例を示す上面平面図、図９は従来の車両用空気調和装置の一例を示すＸ−Ｚ断面模式図、図１０は従来の車両用空気調和装置における圧縮機の一例を示すＹ−Ｚ断面模式図、図１１は従来の車両用空気調和装置における室内送風機の一例を示すＹ−Ｚ断面模式図である。図８〜図１１に示すように、従来の車両用空気調和装置において、配線ケーブル４０は、圧縮機１１及び室外送風機１３から筐体１０内において隔壁１０Ｂに設けられた穴６１、６２を介して室内送風機１５側まで延びている。そして、圧縮機１１、室外送風機１３、室内送風機１５及び分電箱２０から延びる配線ケーブル４０は、筐体１０内において引き回されて、吸込口１６内の位置Ｐ１０から落とされる。このような場合、配線ケーブル４０により通風抵抗が増加してしまうとともに、筐体１０内において配線ケーブル４０を這わせる必要があるため、例えば室内熱交換器１４の清掃時や点検作業時の邪魔になる。また、限られたスペースで配線を這わせる場合、組立の作業性が悪いという問題がある。さらに、空気調和装置内に配線を通すスペースが必要であることから、空気調和装置の寸法が大きくなる課題がある。

そこで、図３〜図７に示すように、装置本体１Ａ（圧縮機１１、室外送風機１３、室内送風機１５及び分電箱２０）から延びる配線ケーブル４０を屋根３と底板１０Ａとの間の空間に通す配線貫通穴３１〜３４が底板１０Ａに設けられるとともに、屋根３の吸込口１６に通じる開口４上の位置Ｐにおいて底板１０Ａの裏側から車両２の開口４へと配線ケーブル４０が延びている。なお、位置Ｐにおいても配線貫通穴が形成されており、この配線貫通穴から筐体１０内へ配線が延びるような構成にしてもよい。これにより、配線ケーブル４０が吸込口１６を通らないので、配線ケーブル４０による通風抵抗の増加を防止することができる。また配線ケーブル４０は、屋根３と筐体１０との間の空間に這わせることにより、筐体１０の内部に配線ケーブル４０を這わせるスペースが不要になり、作業効率の向上を図ることができるとともに、寸法の小型化を図ることができる。

実施形態２．
図１２及び図１３は本発明の車両用空気調和装置における配線貫通穴の実施形態２を示す模式図である。なお、図１２及び図１３の車両用空気調和装置において図３〜図７の車両用空気調和装置と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその構成の説明を省略する。また、図１２及び図１３において、圧縮機１１に対応する配線貫通穴３２を例示して説明するが、その他の配線貫通穴３１、３３、３４についても同様に適用することができる。図１２及び図１３の配線貫通穴３２が図３〜図７の配線貫通穴３２と異なる点は、配線貫通穴３２にシール部材１３２が設けられている点である。

具体的には、図１１に示すように、配線貫通穴３２と配線ケーブル４０との隙間を埋めるパテ等のシール部材１３２が設けられている。これにより、圧縮機１１から冷媒が漏れた場合であっても配線貫通穴３２から車内に冷媒が流れるのを防止することができる。さらに、配線貫通穴３２からのバイパス空気を遮断することができる。また、図１２及び図１３のような車両用空気調和装置であっても、作業効率の向上及び装置の小型化を図ることができる。

実施形態３．
図１４及び図１５は本発明の車両用空気調和装置における配線貫通穴の実施形態３を示す模式図である。なお、図１４及び図１５の配線貫通穴において図３〜図１３の配線貫通穴と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその構成の説明を省略する。また、図１４及び図１５において、圧縮機１１に対応する配線貫通穴３２を例示して説明するが、その他の配線貫通穴３１、３３、３４についても同様に適用することができる。図１４及び図１５の配線貫通穴３２が図３〜図１３の配線貫通穴３２と異なる点は、堰部２３２Ａが設けられている点である。

具体的には、図１４及び図１５に示すように、配線貫通穴３２の縁部には、筐体１０の内側に突出した堰部２３２Ａが形成されており、堰部２３２Ａの上部には堰部２３２Ａを塞ぐ蓋２３２Ｂが固定されている。さらに、蓋２３２Ｂにおける配線ケーブル４０が貫通する部位にはシール部材１３２が設けられている。ドレン水が底板１０Ａ上に流れた場合であっても、堰部２３２Ａにより配線貫通穴３２を通り外部へ漏れることを防止することができる。さらに、圧縮機１１から冷媒が漏れた場合であっても配線貫通穴３２から車内に冷媒が流れるのを防止することができる。さらに、配線貫通穴３２からのバイパス空気を遮断することができる。また、図１４及び図１５のような車両用空気調和装置であっても、作業効率の向上及び装置の小型化を図ることができる。

実施形態４．
図１６及び図１７は本発明の車両用空気調和装置における配線貫通穴の実施形態４を示す模式図である。なお、図１６及び図１７の配線貫通穴３２において図３〜図１５の配線貫通穴３２と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその構成の説明を省略する。また、図１６及び図１７において、圧縮機１１に対応する配線貫通穴３２を例示して説明するが、その他の配線貫通穴３１、３３、３４についても同様に適用することができる。図１６及び図１７の配線貫通穴３２が図３〜図１５の配線貫通穴３２と異なる点は、配線貫通穴３２において配線ケーブル４０が第１中継コネクタ３３２Ａ及び第２中継コネクタ３３２Ｂにより接続されている点である。

具体的には、図１６及び図１７に示すように、配線貫通穴３２には、底板１０Ａと屋根３との間に配置された配線ケーブル４０の先端に接続された第１中継コネクタ３３２Ａが固定されている。一方、筐体１０の内側の配線ケーブル４０の先端には、第１中継コネクタ３３２Ａに接続される第２中継コネクタ３３２Ｂが固定されている。なお、予め車両２側から第１中継コネクタ３３２Ａまでの配線ケーブル４０を配置しておき、筐体１０内での配線作業を行う際、作業者は装置本体１Ａの構成機器から延びる第２中継コネクタ３３２Ｂを底板１０Ａの第１中継コネクタ３３２Ａに接続すれば配線作業が完了することになる。

これにより、配線ケーブル４０を底板１０Ａと屋根３との間に這わせた場合であっても、装置本体１Ａの構成部品及び配線の脱着を簡便に行うことができるため、配線作業及び組立作業を効率的に行うことができる。さらに、ドレン水が底板１０Ａ上に流れた場合であっても、堰部２３２Ａにより配線貫通穴３２を通り外部へ漏れることを防止することができる。また、圧縮機１１から冷媒が漏れた場合であっても配線貫通穴３２から車内に冷媒が流れるのを防止することができる。さらに、配線貫通穴３２からのバイパス空気を遮断することができる。また、図１６及び図１７のような車両用空気調和装置であっても、作業効率の向上及び装置の小型化を図ることができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。たとえば、実施形態１〜４において、配線ケーブル４０に接続された装置本体１Ａの構成機器として室外送風機１３、室内送風機１５及び分電箱２０について例示しているが、筐体１０内に収容された電力の供給が必要な機器もしくは制御が必要な機器についても同様に適用することができる。また、装置本体１Ａの構成機器（圧縮機１１、室外送風機１３、室内送風機１５、分電箱２０）毎にそれぞれ配線貫通穴３１〜３４を設けた場合について例示しているが、例えば複数の構成機器（室内送風機１５、分電箱２０）に対し１つの配線貫通穴３３を設けるようにしてもよい。

１ 車両用空気調和装置、１Ａ 装置本体、２ 車両、３ 屋根、４開口、５ 吹出口、１０ 筐体、１０Ａ 底板、１０Ｂ 隔壁、１１ 圧縮機、１２ 室外熱交換器、１３ 室外送風機、１４ 室内熱交換器、１５ 室内送風機、１６ 吸込口、２０ 分電箱、３１、３２、３３、３４ 配線貫通穴、４０ 配線ケーブル、５０ 接続コネクタ、６０ シールパッキン、６１、６２ 穴、１３２ シール部材、２３２Ａ 堰部、２３２Ｂ 蓋、３３２Ａ 第１中継コネクタ、３３２Ｂ 第２中継コネクタ、Ｐ 位置、Ｓ 空間。

Claims (5)

1. 車両の屋根上に設けられ、前記車両の屋根に形成された開口から前記車両内の空気を吸い込む吸込口が形成された筐体と、前記筐体内に設置され、前記吸込口から吸い込んだ前記車両内の空気を調和する装置本体とを備えた車両用空気調和装置であって、
   前記筐体の底板には、前記装置本体から延びる配線ケーブルを前記車両の屋根上と前記筐体下との間の空間に通す配線貫通穴が形成されており、
   前記配線ケーブルは、前記装置本体から前記配線貫通穴を介して前記筐体の底板下と前記車両の屋根上との間の空間を通り、前記筐体の底板における前記車両の前記開口上の位置から前記開口内へ延びるように配置されている
   ことを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 車両の屋根上に設けられ、前記車両の屋根に形成された開口から前記車両内の空気を吸い込む吸込口が形成された筐体と、前記筐体内に設置され、前記吸込口から吸い込んだ前記車両内の空気を調和する装置本体とを備えた車両用空気調和装置であって、
   前記装置本体は、圧縮機、室内送風機、室外送風機、及び分電箱を含み、
   前記筐体の底板には、前記圧縮機、前記室内送風機、前記室外送風機、及び前記分電箱から延びる配線ケーブルを前記車両の屋根と前記筐体との間の空間に通す配線貫通穴がそれぞれ形成されており、
   前記配線ケーブルは、前記装置本体から前記配線貫通穴を介して前記筐体の底板と前記車両の屋根との間の空間を通り、前記筐体の底板における前記車両の前記開口上の位置から前記開口内へ延びるように配置されている
   ことを特徴とする車両用空気調和装置。
3. 前記配線貫通穴には、前記配線貫通穴と前記配線ケーブルとの隙間を埋める貫通穴シール部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空気調和装置。
4. 前記配線貫通穴の縁部には、前記筐体の内側に突出した堰部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用空気調和装置。
5. 前記配線貫通穴には、前記底板と前記屋根との間に配置された前記配線ケーブルの先端に接続された第１中継コネクタが固定されており、
   前記筐体の内部側の前記配線ケーブルの先端には、前記第１中継コネクタに接続する第２中継コネクタが固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用空気調和装置。

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