JP2006192997A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ファン吸込み部の高さが低く、風がファンに流入しにくいレイアウトでも対応できる空調装置を提供する。
【解決手段】 送風機と、エバポレータと、ヒータコアと、送風機とエバポレータとヒータコアとを囲んでいて空気のダクトを形成するケーシングと、吸い込み側にケーシングの一部として形成される内外気ボックスと、内外気ボックスに備えられていて外気吸引のための外気口と、内外気ボックスに備えられていて内気吸引のための内気口と、外気口と内気口の切替のための内外気切替用ドアとを具備する。空調装置は、送風機がエバポレータ及びヒータコアに対して空気を押し込むレイアウトで、全体が直方体形状で、操縦者の座席のシート下に配置される。送風機の上方部全体は内外気ボックスで覆われる。第２象限位置に送風機が配置され、第３及び第４象限にエバポレータとヒータコアが配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空調装置に係り、より特別には車両用あるいは油圧ショベル等建設機械等の産業機器用の運転席、例えばキャビン用と呼ばれる空調装置に関する。

油圧ショベルカー等の建設機械用のキャビンは通常、軽量で且つ邪魔にならない大きさが要求されることからコンパクトにする必要がある。夏季、冬季においては空調は運転者にとって欠かせないものであるが、この様なキャビンは狭いために、空調装置は出来る限りコンパクトであることが必要である。また、その配置場所として、運転者のシートの下に納めることはメリットが大きい。

シート下搭載の空調レイアウトとして、提案されるもの（例えば、特許文献１参照）があり、それ用の空調装置（ＨＶＡＣ）として提案される装置（例えば、特許文献２参照）がある。この発明では内気専用のレイアウトで送風機と内外気切替ボックスの関係の記載はないが、一般的には空調装置は直方体のスペースに収められている。一般的な従来例の空調装置を図４及び図５に示す。図４は従来例の油圧ショベルのキャビン用空調装置５０の図解的な平面断面図であり、図５は図４における線Ｘ５−Ｘ５に沿う断面図である。

図４に示すように、空調装置５０の具備する送風機５１は両軸モータ５５と、２基の小径の両吸込みファン５３，５４とを具備しており、キャビンに対して後方から外気、左側方から内気口となる配置となっている。図５に示すように、空調装置５０は、直方体形状でシート台３１下に収納できる。従来例の空調装置５０については、後記で説明する本発明の実施の形態の空調装置と基本的に同様な構成を有しているので、空調装置の構成に関する詳細な説明は本発明の実施の形態で説明し、ここでは主に本発明と記載の従来例との相違に関して必要な説明に留める。
図４及び５を参照すると、図１及び２に開示される本発明の実施の形態の要素部分と同じ又は同様である図４及び５の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。

この様な従来例の空調装置のレイアウトの場合、以下の３点に問題がある。（１）送風機のファンモータの交換に対しては、空調装置のケースを分解しないと交換が不可能であり容易ではない。（２）ファンが小径であるので、風量確保のためファン回転速度が高くなり、騒音レベルが悪くなる。（３）キャビン内フロワの洗浄、キャビン洗車時に内気口、外気口から水が侵入し、空調装置内送風機下部に水が溜まり、ファンモータと空調装置床面が近いため、風の巻き上げによりモータが被水する可能性がある。

また、本発明と同様な建設機械用空調装置に関して別の従来技術がある（例えば、特許文献３及び４参照）が、本発明の提案を開示するものではない。
特開２０００−１６８３４２号 特開２００１−９７０２１号 特開２００１−６３３４２号 特開２００２−２７５９４１号

本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、上記問題点は送風機が両軸モータであるために発生するという点に着目し、送風機を片軸ファンモ−タとし、内外気切替ボックスとの配置で、ファン吸込み部の高さが低く、風がファンに流入しにくいレイアウトでも対応できる空調装置を提供することを目的とする。
本発明のその他の目的は、ファンモータが被水せず、且つ騒音の少ない空調装置を提供することを目的としている。

本発明の請求項１の形態では、空調装置は、上述した目的を達成するために、空気を吸い込んでその空気を送る送風機２と、送風された空気を冷却するためのエバポレータ５と、送風された空気を加熱するためのヒータコア６と、前記送風機２と前記エバポレータ５と前記ヒータコア６とを囲んでいて且つ送風された空気のダクトを形成する、ケーシング４と、前記送風機２の吸い込み側に前記ケーシング４の一部として形成される、内外気ボックス１１と、前記内外気ボックス１１に備えられていて且つ前記送風機２が外気を吸引するための外気口１３と、前記内外気ボックス１１に備えられていて且つ前記送風機２が内気を吸引するための内気口１２と、前記外気口１３と前記内気口１２の切替を実施するための内外気切替用ドア９とを具備する。該空調装置１において、前記送風機２が前記エバポレータ５及び前記ヒータコア６に対して空気を押し込むレイアウトで、前記空調装置１は形成されており、前記空調装置１全体が直方体形状に形成されており、前記空調装置１は操縦者の座席のシート下に配置されており、前記送風機２の上方部分全体が前記内外気ボックス１１で覆われている。該空調装置１の前記直方体形状の１つの平面において、前記平面を実質的に４分割した場合に、吸い込み側の上下部分をそれぞれ第１象限１４と第２象限１５とし、吐出側の上下部分をそれぞれ第３象限１６と第４象限１７とした場合に、前記第２象限位置１５に送風機２が配置され、前記第３及び第４象限１６，１７に前記エバポレータ５と前記ヒータコア６が配置される。

この様に構成することにより、送風機２ファン上方は全体が内外気ボックス１１に覆われており、直方体の第２象限位置に送風機があるため、内気時において、空調装置の内外気切替用ドア９は外気口１３が閉になっており、内気口１２から空気は吸い込まれるが、この時送風機２のファンスクロールの向きに対する内気口１２の位置が、風が最も吸込み易い反ノーズ側に位置することができるので、送風機２の吸込み部の高さが低く、風が送風機２に流入し難いレイアウトでも風量が確保できる。従って、騒音の高い小径で高速回転のファンを使用する必要がなくなるので、ファン騒音の低減が可能である。また、外気導入時、空調装置１の内外気切替用ドア９は外気口１３が開になり、またドア９が内気口１２の一部を覆うことによって内気口１２の通気抵抗が上昇し、外気口１３からの空気が導入され易くなる。

本発明の請求項２の形態では、上記請求項１の形態において、前記送風機２は、駆動モータ３と、片軸式ファンとを具備しており、前記ファンは駆動軸を介して前記モータ３に接続しており、前記モータ３は前記ケーシング４の外側に配置されることを特徴とする。

本形態によれば、洗車時、室内床洗浄時に内気口１２、外気口１３から水が入った場合には、内外気ボックス１１内に水は溜まるが、モータ３は空調装置１のケーシング４の外側にあるため被水する心配はない。また、モータ３は空調装置１に対して外側からの組付け構造であるため、故障時のモータ交換は容易である。

本発明の請求項３の形態では、上記請求項１又は２のいずれかの形態において、前記第１象限１４位置に前記内外気切替用ドア９が配置されており、前記第１及び２象限１４，１５の右側面に前記内気口１２が、前記第１象限１４側に前記外気口１３がそれぞれ配置されることを特徴とする。
本形態によれば、送風機ファン吸込み部の高さが低く、風がファンに流入しにくいレイアウトでも風量が確保できる。

本発明の請求項４の形態では、上記請求項１又は２のいずれかにおいて、前記第１象限１４位置に前記内外気切替用ドア９が配置されており、前記第１象限１４側に前記内気口１２と前記外気口１３が共に配置されることを特徴とする。

本形態によれば、空調装置の内気口を、例えば、第１象限の上面側に設置することにより、内気口が空調装置の第１及び第２象限の側面に配置される必要がなくなるので、キャビン室内の好適な配置のための別の可能性が生じる。

本発明の請求項５の形態では、上記請求項１から４の形態のいずれか一項において、油圧ショベルカー等の建設機械に使用されることを特徴とする。
本形態によれば、本発明の用途をより具体化する。

本発明の請求項６の形態では、上記請求項１から４の形態のいずれか一項において、車両において使用されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の空調装置。
本形態によれば、本発明の別の用途をより具体化する。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施の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。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の装置を詳細に説明する。図１から図３は、本発明に係る空調装置の第１の実施の形態を図解的に示しており、図１は本発明の第１の実施の形態の空調装置１の概略的な構成を示す平面断面図であり、図２は図１の線Ｘ２−Ｘ２に沿う断面図であり、図３は本発明の第１の実施の形態の空調装置１が設置された油圧ショベルカーのキャビン内の配置を図解的に示す立体図である。また図１から３を参照すると、図４及び５に開示される従来例の空調装置の要素部分と同じ又は同様である図１から３の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。

まず図３を参照すると、本発明の第１の実施の形態の空調装置１が油圧ショベルカーのキャビン３２に搭載された状態を示している。操縦者座席のシート３０下に空調装置（ＨＶＡＣ）１が搭載され、空調装置１全体がシート台３１下の直方体のＨＶＡＣスペース２８（斜線で表示）に配置されている。空調装置１の本体は、その全体が扁平な直方体形状に構成されている。空調装置１の空調空気吐口側にはメインダクト（吹出口ボックス）２６が設けられており、メインダクト２６から２つのダクト２７ａ，２７ｂがそれぞれ、キャビン３２前方及び後方に向かって伸張する。前方に伸張するダクト２７ａには、乗員の上半身に向けて吹出すフェース（ＦＡＣＥ）前吹出口２２が車両右前に設置され、乗員の両足元に吹出すフット（ＦＯＯＴ）吹出口２１がシート前右下付近に配置されている。後方に伸張するダクト２７ｂには、やはり乗員の上半身後ろ側に向けて吹出す２つのフェース（ＦＡＣＥ）後吹出口２３，２４が車両後方に配置されている。フェース前吹出口２２とフット吹出口２１の切り替えは車両右下にあるメインダクト２６内にあるドアによって実施出来る。図３に示すように、内気の吸込みは車両シート左下側から行われ、外気はダクト２７ｃを介して車両左後方から吸い込まれる。本実施の形態におけるダクト、吹出口等の配置、数量等は上記の通りであるが、本発明はこれに限定されず、キャビン内の配置、操作上の要望等から吹出口等の配置、数量等が上記以外の仕様であっても良い。

図１に空調装置１自体の内部レイアウトを示しており、空調装置１は、空調装置１の全体を囲む実質的に気密なケーシング４と、送風機（ファン）２と、空調空気を冷却するためのエバポレータ５と、空調空気を加熱するためのヒータコア６とを具備する。ケーシング４は空気の通り路となるダクトを形成する。扁平な直方体形状の空調装置１は、その最も広い主平面から見て、一方の短辺から他方の短辺に向けて空気を流すダクトを形成する。空調装置１には、一方の短辺と一方の長辺との間の角部にやや近寄った位置に送風機２が配置され、中央部から他方の短辺寄りにかけてエバポレータ５とヒータコア６とが順に配置される。空調装置１に設けられた送風機２は、シロッコファンとしてのファンと、渦巻き状の送風機ケーシングと、ファンを回転駆動する電動モータとを有している。送風機２の回転軸は、扁平直方体形状の空調装置１の厚さ方向に一致して配置されている。送風機２の回転方向は、図示されるように、その最も広い主平面から見て、一方の短辺から一方の長辺に向けて回転するように設定され、この結果、送風機ケーシングは一方の短辺から一方の長辺に向かって徐々に広がる吹き出し通路を提供する。ファンと送風機ケーシングとは、空調装置１の厚さ方向のほぼ中央部を占めるように配置されている。

空調装置１としての一方の主平面と送風機ケーシングの吸い込み口側面との間には、吸い込み空気が流れる隙間が形成されている。空調装置１としての他方の主平面と送風機ケーシングのモータ側面との間には、モータの少なくとも一部を空調装置１内に収容可能な隙間が形成されている。送風機ケーシングの半径方向の外側には、扁平直方体形状の空調装置１と送風機ケーシングとの間に吸い込み空気が流れる空間が形成される。特に、送風機２は、扁平な直方体形状の空調装置１のひとつの角部を占めるように配置されるため、その一方の短辺と他方の長辺との間の角部には吸い込み空気が流れる空間が形成される。この空間を区画する空調装置１の壁面は、内外気ボックス１１を提供しており、短辺側の壁面には内気を取り入れるための開口部が開設され、長辺側の壁面には外気を取り入れるための開口部が開設されている。内気口１２は、短辺側の壁面の周囲にわずかな幅の壁面を残してほぼ全体に及ぶほどの大きさをもって開設されている。外気口１３は、送風機ケーシングが占める範囲内において、長辺側の壁面に開設されている。この構成では、扁平な直方体形状の空調装置１の一方の短辺側の一の角部に送風機２が配置され、その送風機２に隣接して、一方の短辺側の他の角部に内外気切換機構としての内外気ボックス１１が配置され、一方の短辺側の側面に内気口１２が開設され、その一方の短辺側の側面と角部を介して隣接する長辺側の側面に、角部に近接するようにして外気口１３が開設され、そして扁平な直方体形状の空調装置１の一方の短辺側から他方の短辺側に向けて送風ダクトが形成されて、その送風ダクト内に温度調節装置としてのエバポレータ５とヒータコア６とが配置される。

送風機２は、エバポレータ５及びヒータコア６に対し風を押し込むようなレイアウトで設置されており、送風機２の上方は全体が、ケーシング４の一部分を構成する内外気ボックス（ＢＯＸ）１１に囲まれており、直方体形状のケーシング４（即ち、空調装置１）の図１に示す面において、第２象限１５位置（図１において点線で示すように、空調装置１を四分割すると、右上が第１象限１４、右下が第２象限１５、左上が第３象限１６、左下が第４象限１７となる）に送風機２が配置される。空調装置１は更に、直方体形状のケーシング４の第１象限１４位置にある内外気切替用ドア９と、第１及び第２象限右側面にあって且つ内気フィルタ８を備えた内気口１２と、第１象限側にある外気口１３とを具備する。

エバポレータ５及びヒータコア６は第３及び第４象限１６，１７に位置し、車両において風が左から右（図１においては、紙面右から左に向けての方向）に流れる配置となっている。エバポレータ５とヒータコア６は図１と２で示されるように、ケーシング４により実質的に隙間なく囲まれ、且つこの順で上流から下流の方向に直列に配置される。エバポレータ５とヒータコア６とは、扁平な直方体形状で構成され、空調装置１内を送風方向に関して横切るように配置されている。この時送風機２の回転方向は右回転であり、送風機２の駆動モータ３は図２に示すように、空調装置１のファンスクロール部の下側のケーシング４面に取付けられている。モータ３の回転軸はケーシング４を貫通して送風機２のファンスクロールに連結されており、回転軸のケーシング４貫通部は、シャフトシール等の既知の方法により容易に水密構造として形成される。

本発明の第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態において、図１に示す空調装置１はエアミックスタイプであっても良い。図１等に示す第１の実施の形態の空調装置１は、エバポレータ５を通った空気が全てヒータコア６を通るリヒートタイプであるが、エアミックスタイプの空調装置の場合、送風機２からエバポレータ５を通った空調空気が分岐して、空調空気の一部がそのまま直接下流のエアミックス室に導入され、空調空気の別の一部がヒータコア６に供給され、その後エアミックス室に導入され混合される。エアミックスタイプの空調装置の場合、リヒートタイプとは外形が相違する可能性があるが、図１及び２に示すような直方体状のケーシングとすることは可能であり、第１の実施の形態のように、シート下に配置することは可能である。エアミックスタイプの空調装置は当業者にとって既知なものであるので、構造等に関する詳しい説明は省略する。

（その他の実施の形態）
本発明のその他の実施の形態では、上記第１と第２の実施の形態のいずれかにおいて、図１の内外気の開閉機構（内外気切替用ドア９）は板ドアであるが、バタフライタイプ２枚又はロータリータイプであっても良い。また、図１の内気口１２は側面に設置されているが、内外気切替用ドア９の軸方向を変えることにより、第１象限の上面側にあっても良い。あるいは、上記の２つの変形形態が同時に実施されても良い。上記のその他の実施の形態の上記の構成以外の構成は、第１又は第２の実施の形態の構成と同様であって良いので、それらの説明は省略する。その他の実施の形態の場合においても、図１及び２に示すような直方体状のケーシングとすることは可能であり、第１又は第２の実施の形態のように、シート下に配置することは可能である。

次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の第１の実施の形態の空調装置により以下の効果が期待できる。
・内気時において、空調装置の内外気切替用ドア９は外気口１３が閉になっており、シート下右側面の内気口１２から空気は吸い込まれるが、この時送風機２のファンスクロールの向きに対する内気口１２の位置が、風が最も吸込み易い反ノーズ側に位置しており、送風機２の吸込み部の高さが低く、風が送風機２に流入し難いレイアウトでも風量が確保できる。
・モータ３は空調装置１に対して外側からの組付け構造であるため、故障時のモータ交換は容易である。
・また、洗車時、室内床洗浄時に内気口１２、外気口１３から水が入った場合には、内外気ボックス１１内に水は溜まるが、モータ３は空調装置１のケーシング４の外側にあるため被水する心配はない。
・外気導入時、空調装置１の内外気切替用ドア９は外気口１３が開になり、またドア９が内気フィルタ８の一部を覆うことによって内気口１２の通気抵抗が上昇し、外気口１３からの空気が導入され易くなる。
・更には、小径で高速回転のファンを使用する必要がないので、騒音の低減が可能である。

本発明の第２の実施の形態の空調装置により以下の効果が期待できる。
・空調装置をエアミックスタイプとすることにより、温度調整機能が向上する。

本発明のその他の実施の形態の空調装置により、第１の実施の形態の効果に加えて以下の効果が期待できる。
・空調装置の内外気切替用ドア９をバタフライタイプ２枚又はロータリータイプとすることにより、内外気の風量調整性能が向上すると共に、空調装置の内部構造のレイアウトに別の可能性が生じる。
・空調装置の内気口を第１象限の上面側に設置することにより、キャビン内の好適な配置のための別の可能性が生じる。

上記において記載した、あるいは添付図面に示した実施の形態において、空調装置は操縦者の座席のシート下に配置されたが、本発明はこれに限定されず、空調装置の配置場所は、例えば操縦者の頭上の天井等の別の場所であっても良い。

また、本実施例では本発明の空調装置が油圧ショベルカーに適用された例を示したが、例えば、クレーン車等のこれとは別の建設作業用機械車両、又は特殊車両、バス等の汎用車両等に適用されても良く、更にはクレーン等の走行しない建設機械又は設備に適用されても良く、本発明の適用対象は油圧ショベルカーに限定されるものではない。

上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。

図１は、本発明に係る空調装置の第１の実施の形態の概略的な構成を示す平面断面図である。 図２は図１の線Ｘ２−Ｘ２に沿う断面図である。 図３は本発明の第１の実施の形態の空調装置１が設置された油圧ショベルカーのキャビン内の配置を図解的に示す立体図である。 図４は、従来例の油圧ショベルのキャビン用空調装置５０の図解的な平面断面図である。 図５は図４における線Ｘ５−Ｘ５に沿った断面図である。

符号の説明

１ 空調装置
２ 送風機（ファン）
３ モータ
４ ケーシング
５ エバポレータ
６ ヒータコア
８ 内気フィルタ
９ 内外気切替用ドア
１１ 内外気ボックス
１２ 内気口
１３ 外気口
１４ 第１象限
１５ 第２象限
１６ 第３象限
１７ 第４象限

Claims (6)

1. 空気を吸い込んでその空気を送る送風機（２）と、
   送風された空気を冷却するためのエバポレータ（５）と、
   送風された空気を加熱するためのヒータコア（６）と、
   前記送風機（２）と前記エバポレータ（５）と前記ヒータコア（６）とを囲んでいて且つ送風された空気のダクトを形成する、ケーシング（４）と、
   前記送風機（２）の吸い込み側に前記ケーシング（４）の一部として形成される、内外気ボックス（１１）と、
   前記内外気ボックス（１１）に備えられていて且つ前記送風機（２）が外気を吸引するための外気口（１３）と、
   前記内外気ボックス（１１）に備えられていて且つ前記送風機（２）が内気を吸引するための内気口（１２）と、
   前記外気口（１３）と前記内気口（１２）の切替を実施するための内外気切替用ドア（９）と、
   を具備する空調装置（１）において、
   前記送風機（２）が前記エバポレータ（５）及び前記ヒータコア（６）に対して空気を押し込むレイアウトで、前記空調装置は形成されており、
   前記空調装置（１）全体が直方体形状に形成されており、前記空調装置（１）は操縦者の座席のシート下に配置されており、
   前記送風機（２）の上方部分全体が前記内外気ボックス（１１）で覆われており、
   該空調装置（１）の前記直方体形状の１つの平面において、前記平面を実質的に４分割した場合に、吸い込み側の上下部分をそれぞれ第１象限（１４）と第２象限（１５）とし、吐出側の上下部分をそれぞれ第３象限（１６）と第４象限（１７）とした場合に、前記第２象限位置（１５）に送風機（２）が配置され、前記第３及び第４象限（１６，１７）に前記エバポレータ（５）と前記ヒータコア（６）が配置されることを特徴とする空調装置。
2. 前記送風機（２）は、駆動モータ（３）と、片軸式ファンとを具備しており、前記ファンは駆動軸を介して前記モータ（３）に接続しており、前記モータ（３）は前記ケーシング（４）の外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
3. 前記第１象限（１４）位置に前記内外気切替用ドア（９）が配置されており、前記第１及び２象限（１４，１５）の右側面に前記内気口（１２）が、前記第１象限（１４）側に前記外気口（１３）がそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の空調装置。
4. 前記第１象限（１４）位置に前記内外気切替用ドア（９）が配置されており、前記第１象限（１４）側に前記内気口（１２）と前記外気口（１３）が共に配置されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の空調装置。
5. 油圧ショベルカー等の建設機械に使用されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の空調装置。
6. 車両において使用されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の空調装置。

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