JP7534900B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、車両用空調装置、特に、建設機械のキャビン内に設置される車両用空調装置に関するものである。

建設機械の運転席シート直下のシートブラケットと床面（フロア）との間に設置される車両用空調装置が知られている（例えば、特許文献１）。このような車両用空調装置は、ケースの内部に車両に対して水平方向に並んで設けられるブロワ及び熱交換器を備え、ブロワによって車両内部又は車両外部の空気を取り込み、取り込んだ空気の温度及び湿度を熱交換器によって調整し、車両内に供給している。

特開２００４－２７６７０７号公報

上述したような車両用空調装置において、ブロワや熱交換器等に含まれる機能部品の清掃、修理及び交換等のメンテナンスを行う場合、作業者は、車両用空調装置の上に配置されているシートブラケットや運転席シートを完全に取り外し、ケースを取り出さなければメンテナンス対象の部品にアクセスすることができない。従って、メンテナンスの工数が多く煩雑であり、メンテナンスに多くの手間と時間を要してしまう。メンテナンスに時間を要すると、作業対象の建設機械の稼働を停止させる時間が長くなってしまう。特に、ブロワは、車両外部の空気を取り込むことから熱交換器に比して砂埃や粉塵が付着しやすく、熱交換器よりもメンテナンスの頻度が高いため、メンテナンスの効率化が望まれている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車両用空調装置において、特にブロワのメンテナンス工数を削減し、メンテナンスの効率を向上させること、などを課題としている。

本発明は、車両の座席下部と床面との間に設置される車両用空調装置であって、ブロワが配備されたブロワユニットと熱交換器が配備された熱交換器ユニットを備え、前記ブロワユニットと前記熱交換器ユニットとは、前記車両の床面に沿って空気流路を形成するように接続され、前記ブロワユニットは、前記熱交換器ユニットに対して前記空気流路と交差し、且つ、前記車両の床面に沿った方向に着脱可能に接続されている、車両用空調装置を提供する。

本発明によれば、車両用空調装置において、ブロワの設置をユニット化することで、特にブロワのメンテナンス工数を削減し、メンテナンスの効率を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る車両用空調装置が車両に適用された場合の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る車両用空調装置の概略構成を示す全体斜視図である。 本発明の実施形態に係る車両用空調装置の概略構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る車両用空調装置の概略構成を示す分解斜視図である。 図２の破線で示す部分の部分拡大図である。 本発明の実施形態に係る車両用空調装置の概略構成を示す平面図である。 図６のＸ１－Ｘ１断面図である。 本発明の実施形態に係る車両用空調装置の熱交換器ユニットの斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一の符号は同一の機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。また、各図において、Ｘ－Ｙ－Ｚの方向は、Ｘ－Ｙ方向が水平方向を示し、Ｚ方向が鉛直方向を示している。

図１に示すように、車両用空調装置１は、例えば、建設機械等車両のキャビン内の運転席シート１１下部において、運転席シート１１を支持するシートブラケット１２と床面（フロア）１３との間に設置され、車室内の温度及び湿度を調整する。各図において、Ｙ方向は車両の前後方向、Ｘ方向は車両の左右方向（幅方向）を示す。

図２～図４は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置１の概略構成を示す全体斜視図、図５は、図２の破線で示す部分を拡大した拡大図、図６は、車両用空調装置１の概略構成を示す平面図、図７は図６のＸ１－Ｘ１断面図である。

車両用空調装置１は、ブロワユニット２、及び、ブロワユニット２と接続される熱交換器ユニット３を備えている。ブロワユニット２と熱交換器ユニット３とは、キャビン内の床面に沿い、かつ、車両に設置されたときに車両の幅方向沿う空気流路Ｆ（図中のＸ方向）を形成するように接続される。図２～図４に示すように、ブロワユニット２は、車両の床面に沿い、かつ、熱交換器ユニット３に対して空気流路Ｆと交差する方向（図中Ｙ方向）に着脱可能に設けられている。

ブロワユニット２は、ブロワ及びインテーク部品が一体的に配備され、車両の内気（内気モード）又は外気を取り込み（外気モード）、取り込んだ空気を熱交換器ユニット３に供給する。すなわち、ブロワユニット２は、ブロワケース２１、ブロワケース２１内に設けられたブロワ、ブロワを駆動するブロワモータ、インテークダンパ、インテークダンパを駆動するインテークアクチュエータ、内気フィルタ、及び、内気モード又は外気モードを切り替えるレバー等の切替機構（いずれも図示せず）を有している。

図３及び図４に示すように、ブロワケース２１は、上側ケース２１ａ及び下側ケース２１ｂから構成され、上下に分割可能となっている。
ブロワケース２１には、車両内部の空気をブロワユニット２内に取り込む内気取入口２２、車両外部の空気をブロワユニット２内に取り込む外気取入口２３、ブロワを収容するブロワ収容部２４，２５、ブロワモータ収容部２６、ブロワ２内に取り込んだ空気を熱交換器ユニット３に送風するための送風用開口部２７、ブロワユニット２を車両の前後方向（図中、Ｙ方向）に引き出し又は押し込むための把手２８、及び、ブロワユニット２を熱交換器ユニット３に接続する際のガイド４０が設けられている。

内気取入口２２には、内気フィルタ（図示せず）が設けられる。内気取入口２２から車両内の空気を取り込む際に、内気フィルタによりブロワユニット２への粉塵等の侵入を抑制する。外気取入口２３には、インテークダンパが設けられる。

インテークダンパは、インテークアクチュエータにより駆動される。インテークダンパを駆動させることにより、外気を取り入れるか、又は、内気を取り入れるかを、選択的に切り替えることができる。すなわち、外気モードにおいて、インテークダンパにより外気取入口２３を開放すると外気取入口２３から外気を取り入れることができ、ブロワユニット２内に、例えば、概ね外気７０％、内気３０％の空気を取り込むことができる。また、内気モードにおいて、インテークダンパにより外気取入口２３を閉塞することにより、内気取入口２２から車両内の空気をブロワユニット２内に取り入れることができる。内気モードの場合は、ブロワユニット２内に内気１００％の空気を取り込むことができる。ブロワユニット２内に取り込まれた空気は、ブロワにより送風用開口部２７を介して熱交換器ユニット３に供給される。

ブロワ収容部２４，２５には、周方向に複数のブレードを有するブロワがそれぞれ収容される。車両用空調装置１が車両に設置されたときに車両の後方に位置するブロワ収容部２４及び前方に位置するブロワ収容部２５は、２つのブロワの回転軸が略一直線上に位置するように、車両の前後方向（図中、Ｙ方向）に並んで配置されている。ブロワ収容部２４，２５は、ブロワの周方向に沿う曲面２４ａ，２５ａと、この曲面２４ａ，２５ａを挟むようにブロワの回転軸方向の両端部を覆う壁２４ｂ，２５ｂを有している。

ブロワ収容部２４の壁２４ｂには、熱交換器ユニット３との位置合わせを行うための位置合わせピン２４ｃ（位置決め用凸部）が設けられている。位置合わせピン２４ｃは、壁２４ｂから車両後方（空気流路Ｆと交差する方向）に突出している。位置合わせピン２４ｃは、熱交換器ユニット３に設けられた位置合わせ孔３８（位置決め用凹部）に挿入され、位置合わせピン２４ｃと位置合わせ孔３８とが嵌合するようになっている。

２つのブロワ収容部２４，２５の間には、ブロワモータ収容部２６が設けられている。ブロワモータ収容部２６に収容されるブロワモータは、ブロワ収容部２４，２５内の各ブロワを回転させて、ブロワユニット２内に取り込まれた空気を、送風用開口部２７を介して熱交換器ユニット３に供給する。

図５に示すように、ブロワモータ収容部２６の上部には、熱交換器ユニット３の内圧が上昇して熱交換器ユニット３の上面が膨張した場合に、膨張を規制する規制部２６ａが設けられている。

送風用開口部２７は、ブロワ収容部２４，２５の側面を包含する大きさの略矩形状をなしている。熱交換器ユニット３におけるブロワユニット２との接続面に設けられた取入開口部３３（詳細は後述）と嵌合し、ブロワユニット２と熱交換器ユニット３とが一体化するようになっている。

すなわち、送風用開口部２７は、取入開口部３３に嵌合することにより、ブロワユニット２と熱交換器ユニット３とを接続し、ブロワユニット２から熱交換器ユニット３への空気流路Ｆを形成する。ブロワユニット２と熱交換器ユニット３とが接続されることによって形成される空気流路Ｆは、車両用空調装置１が車両に設置されたときに、車両の床面に沿い、かつ、車両の幅方向に沿う。

ここで、ブロワユニット２の熱交換器ユニット３との接続面及び熱交換器ユニット３のブロワユニット２との接続面は、いずれも空気流路Ｆと交差しており、この接続面に空気流路Ｆと交差する方向に延びるスライドレール又はスライド溝が設けられる。本実施形態においては、ブロワユニット２の送風用開口部２７の周縁部にスライドレール２７ａが設けられ、熱交換器ユニット３の取入開口部３３の周縁部にスライド溝３３ａが設けられることとして説明する。

送風用開口部２７の周縁には、取入開口部３３の周縁に設けられたスライド溝３３ａに嵌合するスライドレール２７ａが設けられている。スライドレール２７ａは、略矩形状の送風用開口部２７の周縁のうち、上下の２辺に設けられている。
送風用開口部２７の車両後方側の１辺は、スライドレール２７ａと連続するレール２７ｃが形成されている。送風用開口部２７の車両前方側の１辺には、送風用開口部２７と取入開口部３３とが嵌合したときに、ブロワユニット２と熱交換器ユニット３との気密性を保持する閉塞片２７ｂが設けられている。

把手２８は、ブロワユニット２を車両前方に引き出すために、ブロワユニット２において、車両前後方向に対して外気取入口２３の反対側に設けられている。
図６は、車両用空調装置１の平面図である。図６に示すように、ブロワケース２１の側面であって、把手２８と内気取入口２２との間には、ブロワユニット２を車両の床面１３に固定するための固定孔２９が設けられている。

固定孔２９と床面１３の対応する固定孔とを螺子等の締結手段によって締結することにより、ブロワユニット２が床面１３に位置合わせされて固定される。固定孔２９は、ブロワケース２１において、位置合わせピン２４ａと対角となる位置に設けられている。また、固定孔２９の内径は、後述する熱交換器ユニット３の取付孔３９（後述）の内径よりも小径となっている。

ガイド４０は、下側ケース２１ｂにおいて、下側ケース２１ｂの底面と送風用開口部２７と外気取入口２３との間の角部に突出するように設けられている。ガイド４０は、ブロワユニット２を熱交換器ユニット３に接続する際に、熱交換器ユニット３に設けられたガイドレール４１上を摺動する。これにより、ブロワユニット２の熱交換器ユニット３に対する車両の左右方向（図中Ｘ方向）に対する位置決めを容易に行うことができる。

熱交換ユニット３は、熱交換器ケース３１と、熱交換器ケース３１に収容されるエバポレータ及びヒータコア（いずれも図示せず）を有している。エバポレータ及びヒータコアは、熱交換器ケース３１内において空気流路Ｆに沿って並んで設けられる。熱交換器ケース３１の、ブロワケース２１との接続面には、ブロワケース２１の送風用開口部２７と嵌合する取入開口部３３が設けられている。取入開口部３３は、送風用開口部２７に対応する略矩形状をなしている。

取入開口部３３の周縁には、送風用開口部２７のスライドレール２７ａに対応するスライド溝３３ａが設けられている。スライド溝３３ａは、略矩形状の取入開口部３３の周縁のうち、上下の２辺に設けられている。

取入開口部３３の車両後方側の１辺は、スライド溝３３ａと連続する溝３３ｃであり、送風用開口部２７と取入開口部３３とが嵌合したときに、送風用開口部２７のレール２７ｃと嵌合する。取入開口部３３の車両前方側の１辺には、スライドレール２７ａを挿入させるためのレール開口部３３ｂが設けられている。レール開口部３３ｂは、送風用開口部２７と取入開口部３３とが嵌合したときに、送風用開口部２７の閉塞片２７ｂによって閉塞される。

取入開口部３３の上方側中央部には、熱交換器ケース３１の上面から連続するフランジ３２がブロワユニット２側に突出している。フランジ３２は、ブロワケース２１の規制部２６ａに下方から係合し、熱交換器ユニット３の上面が膨張した場合に、規制部２６ａによって上方への変位を規制される。

熱交換器ケース３１において、ブロワユニット２との接続面の下方に、ガイド４０を摺動させるガイドレール４１が設けられている。ガイドレール４１の車両後方となる端部には、ガイド４０が当接するストッパ４２が設けられている。ガイド４０がストッパ４２に当接することで、ブロワユニット２が熱交換器ユニット３に対して車両前後方向に位置決めされる。

熱交換器ケース３１には、ブロワユニット２から送られてエバポレータ及びヒータコアによって温度が調節された空気を、車両前方に吹き出す前方吹出口３４，３５，３６と、車両後方に吹き出す後方吹出口３７とが設けられている。
取入開口部３３の車両後方側の上方部近傍には位置合わせピン２４ｃに対応する位置合わせ孔３８が設けられている。

熱交換器ケース３１には、床面１３に車両用空調装置１を取り付けるための取付孔３９が４箇所に設けられている。取付孔３９と床面１３の対応する取付孔とを螺子などを用いて締結することにより、車両用空気調和機１が床面１３に固定される。

以上のように構成された車両用空調装置１は、ブロワユニット２を熱交換器ユニット３に対して車両前後方向に着脱することができる。具体的には、ブロワユニット２を熱交換器ユニット３に対して以下のように着脱することができる。

（ブロワユニット２を熱交換器ユニット３に取り付ける場合）
熱交換器ユニット３の取入開口部３３のレール開口部３３ｂから、ブロワユニット２の送風用開口部２７のスライドレール２７ａを挿入し、ブロワユニット２を熱交換器ユニット３に対して押し込む。このとき、ガイド４０を、ガイドレール４１の車両前方側の端部に位置合わせし、ブロワユニット２を熱交換器ユニット３に対して押し込むことにより、スライド溝３３ａにスライドレール２７ａを摺動させると共に、ガイドレール４１にガイド４０を摺動させる。スライドレール２７ａの車両後方側の辺とスライド溝３３ａの車両後方側の辺とが嵌合し、ガイド４０がストッパ４２に当接するまで、ブロワユニット２を熱交換器ユニット３に対して押し込む。

スライドレール２７ａの車両後方側の辺とスライド溝３３ａの車両後方側の辺とが嵌合すると、スライドレール２７ａの上側の辺とスライド溝３３ａの上側の辺とが嵌合し、同様にスライドレール２７ａの下側の辺とスライド溝３３ａの下側の辺とが嵌合する。さらに、送風用開口部２７の閉塞片２７ｂがレール開口部３３ｂを閉塞し、送風用開口部２７と取入開口部３３と全周に亘って気密に接続される。このとき、規制部２６ａがフランジ３２に上側から係合し、位置合わせピン２４ｃが位置合わせ孔３８に挿入される。
このようにして、ブロワユニット２と熱交換器ユニット３とが接続されて一体化されることにより車両用空調装置１を構成する。

車両用空調装置１では、スライド溝３３ａにスライドレール２７ａが嵌合し、レール開口部３３ｂを閉塞片２７ｂが閉塞することで、送風用開口部２７と取込用開口部３３とが全周に亘って気密に接続され、送風用開口部２７と取入開口部３３とを通る空気が外部に漏れることがないようになっている。これにより、ブロワユニット２と熱交換器ユニット３とが接続され、車両用空調装置１の内部には、ブロワユニット２から熱交換器ユニット３への空気流路Ｆが形成される。

この状態において、位置合わせピン２４ｃは位置合わせ孔３８に挿入されることで、熱交換器ユニット３にブロワユニット２が所望の位置により強固に固定される。規制部２６ａがフランジ３２に上側から係合するので、熱交換器ユニット３の内圧が上昇して熱交換器ケース３１の上面が膨張した場合にも、フランジ３２が規制部２６ａにより上方から押さえられ、膨張が規制される。

このような車両用空調装置１を車両に取り付ける場合には、固定孔２９及び取付孔３９を、床面１３に設けられた取付孔との位置を合わせて螺子等の締結手段により締結する。これにより床面１３に車両用空調装置１が車両に設置される。

ブロワユニット２において固定孔２９の対角線上に位置合わせピン２４ａが設けられているため、締結手段を用いなくても、ブロワユニット２は床面１３及び熱交換器ユニット３に対して強固に固定される。

（ブロワユニット２を熱交換器ユニット３から取り外す場合）
車両正面側のシートブラケット１２の開口部から、固定孔２９と床面１３の対応する取付孔との締結をドライバなどによって解除する。これにより、車両とブロワユニット２との結合が解除される。

ブロワユニット２と熱交換器ユニット３とは、スライドレール２７ａとスライド溝３３ａとの嵌合、及び、位置合わせ孔３８への位置合わせピン２４ｃの挿入によって固定されているため、固定孔２９と床面１３との締結を解除するだけで、把手２８を掴んで車両前方に引き出すことにより、ブロワユニット２を熱交換器ユニット３から容易に取り外すことができる。

このため、例えば、ブロワユニット２のメンテナンス時には、運転席シート１１やシートブラケット１２等を取り外す必要がなく、ブロワユニット２を取り出すだけで、ブロワユニット２に含まれる全ての機能部品について修理、交換、清掃等のメンテナンスを実施することができる。このように、特に、ブロワユニット２のメンテナンス工数を削減し、メンテナンスの効率を向上させることができる。また、ブロワユニット２を取り出すことにより、熱交換器ユニット３の開口部から、熱交換器ユニット３に含まれるエバポレータ等の部品の状態を作業者による目視で確認することができ、熱交換器ユニット３のメンテナンスの必要性を判断する補助となる。

車両に設置された車両用空調装置１において、メンテナンスなどのためにブロワユニット２を取り外した状態から、再びブロワユニット２をシートブラケット１２下部の熱交換器ユニット３に取り付ける場合、上記と同様に、レール開口部３３ａから、ブロワユニット２の送風用開口部２７のスライドレール２７ａを挿入し、ブロワユニット２を熱交換器ユニット３に対して押し込む。このとき、固定孔２９は、取付孔３９よりも小径であることから、ブロワユニット２を熱交換器ユニット３及び床面１３に対して正確に位置合わせしながら固定することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１：車両用空調装置、２：ブロワユニット，３：熱交換器ユニット，１１：運転席シート，１２：シートブラケット，１３：床面，２１：ブロワケース，２１ａ：上側ケース，２１ｂ：下側ケース，２２：内気取入口，２３：外気取入口，２４，２５：ブロワ収容部，２４ａ，２５ａ：曲面，２４ｂ，２５ｂ：壁，２４ｃ：位置合わせピン，２６：ブロワモータ収容部，２６ａ：規制部，２７：送風用開口部，２７ａ：スライドレール，２７ｂ：閉塞片，２７ｃ：レール，２８：把手，２９：固定孔，３１：熱交換器ケース，３２：フランジ，３３：取入開口部，３３ａ：スライド溝，３３ｂ：レール開口部，３３ｃ：溝，３４，３５，３６：前方吹出口，３７：後方吹出口，３８：位置合わせ孔，３９：取付孔，４０：ガイド，４１：ガイドレール，４２：ストッパ，Ｆ：空気流路

Claims (8)

1. 車両の座席下部と床面との間に設置される車両用空調装置であって、
   ブロワが配備されたブロワユニットと熱交換器が配備された熱交換器ユニットを備え、
   前記ブロワユニットと前記熱交換器ユニットとは、前記車両の床面に沿って空気流路を形成するように接続され、
   前記ブロワユニットは、前記熱交換器ユニットに対して前記空気流路と交差し、且つ、前記車両の床面に沿った方向に着脱可能に接続され、
   前記ブロワユニットの前記熱交換器ユニットとの接続面上方に、前記熱交換器ユニットの膨張を規制する規制部が設けられている、車両用空調装置。
2. 前記ブロワユニットは、前記ブロワとインテーク部品が一体的に配備されている、請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記ブロワユニットの前記熱交換器ユニットとの接続面、又は、前記熱交換器ユニットの前記ブロワユニットとの接続面のいずれか一方に設けられ、前記空気流路と交差する方向に延びるスライドレールと、
   前記ブロワユニットの前記熱交換器ユニットとの接続面、又は、前記熱交換器ユニットの前記ブロワユニットとの接続面のいずれか他方に設けられ、前記スライドレールに対応するスライド溝と、をさらに備え、
   前記スライドレールを前記スライド溝に摺動させることにより、前記ブロワユニットを前記熱交換器ユニットに対して着脱可能に設けた、請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置。
4. 前記ブロワユニット又は前記熱交換器ユニットのいずれか一方に設けられ、前記ブロワユニットの前記熱交換器ユニットに対する位置決め用凸部と、
   前記ブロワユニット又は前記熱交換器ユニットのいずれか他方に設けられ、前記位置決め用凸部が嵌合する位置決め用凹部と、をさらに備え、
   前記位置決め用凸部は、前記空気流路と交差する方向に突出している、請求項１～請求項３のいずれか１項記載の車両用空調装置。
5. 前記ブロワユニットにおいて、前記位置決め用凸部又は前記位置決め用凹部の平面視対角位置に、前記車両の床面と前記ブロワユニットとを位置決めして固定するための固定孔が設けられた請求項４記載の車両用空調装置。
6. 前記熱交換器ユニットは、前記熱交換器ユニットを前記床面に取り付けるための取付孔を有し、
   前記固定孔の径は、前記取付孔の径よりも小径である請求項５記載の車両用空調装置。
7. 前記ブロワユニットの前記熱交換器ユニットとの接続面に設けられ、前記熱交換器ユニットに空気を送風する送風用開口部と、
   前記熱交換器ユニットの前記ブロワユニットとの接続面に設けられ、前記送風用開口部からの空気を取り込む取入開口部と、を備え、
   前記送風用開口部と前記取入開口部とが嵌合する、請求項１～請求項６のいずれか１項記載の車両用空調装置。
8. 前記ブロワユニットの前記熱交換器ユニットとの接続面、又は、前記熱交換器ユニットの前記ブロワユニットとの接続面のいずれか一方に設けられ、前記空気流路に沿う方向において前記ブロワユニットと前記熱交換器ユニットとを位置決めするガイドと、
   前記ブロワユニットの前記熱交換器ユニットとの接続面、又は、前記熱交換器ユニットの前記ブロワユニットとの接続面のいずれか他方に設けられ、前記ガイドに対応するガイドレールと、を備えた、請求項１～請求項７のいずれか１項記載の車両用空調装置。

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