JP4110906B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バス等の車両の屋根上に取り付ける空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバス等の車両の屋根上に取り付ける空気調和装置は、車両の高さ制限からコンデンサ及びファン＆モータを屋根の平面上に重ねることなく設置している。図９，１０は、この従来の設置のレイアウト事例を示している。
即ち、図９では、空気調和装置のコンデンシングユニット部Ａが、プレートフィン・チューブ型のコンデンサＣを車両の屋根面に対して、吸い込み部及び吹き出し部が水平になるように設置し、そのコンデンサの両サイドにファン＆モータＤを設置するレイアウトになっている。なお、クーリングユニット部Ｂは、車両の前後方向にコンデンシングユニット部Ａに隣接して設置されている。
【０００３】
また、図１０では、空気調和装置のコンデンシングユニット部Ａには、同様のプレートフィン・チューブ型のコンデンサＣを使用しており、このコンデンサを車両の幅方向に２つに分割し、その中央にファン＆モータＤを設置しており、吸い込み部が車両の幅方向を向いているクーリングユニット部Ｂは、図９と同様に車両の前後方向にコンデンシングユニット部Ａに隣接して設置されている。
【０００４】
図９，１０に示されるような従来の空気調和装置の車両の屋根上のレイアウトでは、ユニットの高さは押さえられるが、車両の前後方向或いは幅方向の寸法が大きくなってしまう。また、コンデンサの吸い込み部が車両の前方向を向いておらず、車両の走行した時のラム圧を有効に利用していないため、コンデンサの吸い込み風量を増加させることができない等の問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、コンデンシングユニット部の車両前後方向の寸法を短縮、コンパクト化することを可能にすると共に、車両の走行時のラム圧を有効に利用して、コンデンサの吸い込み風量を増加させ、圧縮機の吐出圧力を低減でき、圧縮機の成績係数（ＣＯＰ）をあげることにより、車両エンジンにかかる負荷動力を大幅に低減できる車両用空気調和装置を提供することである。
また本発明では、クーリングユニット部及びコンデンシングユニット部を車両の屋根上に搭載し、走行風を有効に取り入れる構造としたため、コンデンサルーム及びコンデンサのコア部の上流に異物が溜まり易く、それによってコンデンサの性能が低下し、冷凍サイクルの圧力が上昇し、機器の破壊に繋がる恐れがあるため、本発明の別の目的は、この異物を容易に除去することができる屋根上に搭載される車両用空気調和装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の車両用空気調和装置を提供する。
請求項１に記載の車両用空気調和装置は、バス車両等の平坦な屋根上に設置されるコンデンシングユニット部のコンデンサを車両の前方から後方に向かって下方に傾斜するように配置すると共に、コンデンサファンをコンデンサの真上に、水平に設け、空気の吸い込み口をコンデンサの前方に、吹き出し口をコンデンサの上方に配置するようにしたものである。これにより、コンデンシングユニット部の車両前後方向の寸法を短縮、コンパクト化することができる。また、車両の走行時のラム圧を有効に利用して、コンデンサの吸い込み風量を増加させ、圧縮機の吐出圧力を低減でき、圧縮機の成績係数を上げることができる。したがって、車両エンジンにかかる負荷動力を大幅に低減できる。
【０００７】
また、本発明では、コンデンサを車両の前方から後方に向かって下方に傾斜するように配置しているので、コンデンサの吸い込み風量の増加を最も有効に生かすことができる。
更に、本発明では、コンデンサファンを水平に設置したので、車両の高さを低減できる。
更に、本発明では、コンデンサへの空気の吸い込み口にネットを設け、車両用空気調和装置を屋根上に搭載するための車両フレームには、コンデンサの後方付近で、切り欠きが形成されている。これにより、大きな異物はネットで捕捉され、小さな異物は走行風によって車両フレームの切り欠きより外に排出されるので、異物の滞留によるコンデンサの性能の低下が防止できる。
【０００８】
請求項２の車両用空気調和装置は、コンデンサ及びコンデンサファンを覆うユニットカバーが、前方が開放され、後方及び両側方が閉鎖されるようにしたものであり、これにより、吸い込んだ風量をコンデンサに無駄なく有効に導びくことができる。
請求項３の車両用空気調和装置は、コンデンシングユニット部の配置位置を、バス車両等の走行時に車両の屋根上を流れる空気流れが層流となる屋根上の部位に特定したものである。これにより、空気流が有効にコンデンシングユニット部に取り込まれる。
【０００９】
請求項４の車両用空気調和装置は、バス車両等の先端上部がエッジ形状の場合においては、車両全長の２／３よりも後方にコンデンシングユニット部を配置するようにしたものであり、これにより、屋根上の空気流の乱流域ではなく層流域にコンデンシングユニット部を配置でき、空気流を定常でかつ有効にコンデンシングユニット部内に取り込むことができる。
請求項５の車両用空気調和装置は、コンデンサの傾き角を略６〜１２度に規定したものであり、この傾き角の範囲が、車両高さを増加することなく、空気流を有効にコンデンサに取り込める。
【００１０】
請求項６の車両用空気調和装置は、コンデンサファンモータの制御手段を更に設け、これによって、一定時間毎に強制的にコンデンサファンモータをＯＦＦにするようにしたものである。これにより、コンデンサルーム内に入ってくる走行風のうち、コンデンサファンを通って排出される風を少なくし、車両フレームの切り欠きより排出される風を多くすることで、コンデンサルーム内の異物を切り欠きより排出することができる。
【００１１】
請求項７の車両用空気調和装置は、コンデンサファンモータの制御手段を更に設け、これによって、車両用空気調和装置の起動後一定時間、コンデンサファンモータを逆回転させるようにしたものである。これにより、異物を強制的に車両フレームの切り欠きより排出することができる。
請求項８の車両用空気調和装置は、コンデンサファンモータの制御手段と圧縮機の吐出圧力を検出する圧力検出手段とを更に設けて、圧縮機の吐出圧力に応じてコンデンサファンモータを制御するようにしたものである。即ち、異物が溜まり吐出圧力が上昇するとコンデンサファンモータをＯＦＦにして、異物を切り欠きより排除するようにしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の車両用空気調和装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態の車両用空気調和装置の全体構成の斜視図であり、図２の（ａ）はコンデンシングユニット部の平面図であり、（ｂ）はその側部断面図である。図３は、コンデンシングユニット部のユニットカバーの斜視図であり、図４は、コンデンシングユニット部のユニットケースの斜視図である。
【００１３】
車両用空気調和装置は、バス車両等の平坦な屋根上に設置され、コンデンシングユニット部１０とクーリングユニット部２０とから構成されている。コンデンシングユニット部１０内には、後述するコンデンサやコンデンサファン等が設けられており、クーリングユニット部２０内には、図示しない蒸発器や送風機等が設けられている。これら両ユニット部１０，２０とは、車両の前後方向に隣接して配置されている。
【００１４】
コンデンシングユニット部１０は、主にユニットケース１と、このユニットケース１を覆うユニットカバー５とから構成されている。ユニットカバー５には、図１に示すように、車両の前方に向けて大きく開口している吸い込み口５１と車両の上方へ向けて開口している４つの吹き出し口５２とが設けられている。この吸い込み口５１には、その開口を覆うようにネット５４が設けられており、走行風と一緒に運ばれてくる大きな異物は、このネット５４に捕捉され、コンデンサルーム内に入るのを阻止できる。４つの吹き出し口５２にはグリル５３が取り付けられている。従って、ユニットカバー５は、車両の前後方向に対して、前方が開放され、後方及び両側方が閉鎖される構造となっている。
【００１５】
ユニットケース１内には、薄型コンデンサ２と４つのコンデンサファンモータ３及びコンデンサファン４とが取り付けられている。ユニットケース１には、コンデンサファン４を包囲するようにシュラウド１３が形成されている。またユニットケース１には、コンデンシングユニット部１０とクーリングユニット部２０とを取り付けるために、車両の前後方向に延在する３本のフレーム１１が設けられており、これらのフレーム１１に薄型コンデンサ２が、車両の前方から後方にかけて下がるように傾斜して取り付けられる。この傾斜角は、装置の設置高さ及びコンデンサへの吸い込み空気量との関係を勘案すると、略６〜１２度の範囲が好適である。
またコンデンサ２は、その型式にこだわらないが、一般には薄型のプレートフィンアンドチューブ型熱交換器が好適である。
【００１６】
また、ユニットケース１には、２本で１組とされた取付材１２が４組、車両の前後方向に架設されており、この４組の取付材１２にそれぞれコンデンサファンモータ３が取り付けられている。コンデンサファンモータ３の回転軸には、コンデンサファン４が回転自在に取り付けられている。コンデンサファン４は、ユニットカバー５の４つの吹き出し口５２にそれぞれ対応して配置され、コンデンサ２の真上で、車両の平坦な屋根に対して水平に設置される。
更に、フレーム１１によって一体化されたコンデンシングユニット部１０とクーリングユニット部２０とは、フレーム１１と屋根との間に介在する車両フレーム１４によって車両の屋根に搭載・固定される。即ち、フレーム１１が車両フレーム１４に取り付けられる。この車両フレーム１４は、フレーム１１と略同じ長さをしていて、コンデンサ２の後方（車両の前後方向から見て）付近の位置に異物排出用の切り欠き１４ａが形成されている。この切り欠き１４ａは、車両フレーム１４を２つに分割し、両者を隙間（切り欠き）をあけて配置することにより形成される。したがって、コンデンサルーム内及びコンデンサ２のコアの上流に溜まった小さな異物を、この車両フレーム１４の切り欠き１４ａから排除することができる。
【００１７】
以上のように構成されたコンデンシングユニット部１０においては、ユニットカバー５の前方の吸い込み口５１より吸い込まれた空気流は、コンデンサ２を通過してユニットカバー５の上方の４つの吹き出し口５２より、上方に吹き出される。この場合、コンデンサファン４及びコンデンサモータ３をコンデンサ２の真上に配置することで、コンデンシングユニット部１０の車両の前後方向の寸法を短縮することができる。即ち、従来のコンデンシングユニット部１０の前後方向の寸法は１８０cmであったのに対し、本発明のコンデンシングユニット部１０ではこれを７０cmに短縮することが可能となった。また、薄型コンデンサ２を傾斜させて配置し、その真上にコンデンサモータ３を配置することで空間を有効に利用でき、コンデンシングユニット部１０の高さも低く押えることができる。
また、ユニットカバー５の前側を開口し、コンデンサ２を車両前後方向に対し傾けて配置することで、車両に走行時に生じるラム圧を有効に利用でき、ラム圧によって取り入れた空気をコンデンシングユニット部１０外に逃がすことなくコンデンサ２に送ることが可能となり、コンデンサ２の吸い込み風量が増加する。このことにより、圧縮機の吐出圧力を低減でき、圧縮機の成績係数（ＣＯＰ）を上げることができるので、車両のエンジンにかかる負荷動力を大幅に低減させることが可能となる。
更に、コンデンサ２の吸い込み口５１にネット５４を設け、車両フレーム１４に切り欠き１４ａを設けているので、大きな異物はネット５４で捕捉され、ネット５４で捕捉されなかった比較的に小さな異物は、走行風により切り欠き１４ａから排出されるので、コンデンサ２の性能の低下を防止できる。
【００１８】
図５の（ａ），（ｂ）は、バスの先端形状がエッジ形状である場合の（ａ）風速分布（ｍ／ｓ）と（ｂ）全圧分布（Pa）を示しており、（ｃ），（ｄ）は、バスの先端形状が丸み（５Ｒ）を帯びた場合の（ｃ）風速分布（ｍ／ｓ）と（ｄ）全圧分布（Pa）を示している。なお、この場合の計測状態は、車両速度が２９．５km／ｈで、風速は８．２ｍ／ｓであった。この図５から解るように、バスの先端形状がエッジ状である場合には、バスの屋根上には、その先端から車両全長Ｌの１／３Ｌ近辺まで空気流に乱流が生じていて負圧域となっている。そして１／３Ｌを過ぎるあたりから空気流は層流となっている。また、この乱流が発生している負圧域は、風速も１〜３ｍ／ｓ程度であり、風速が低くラム圧を有効に生かせない。そのため、バスの平坦な屋根上への車両用空気調和装置の搭載可能位置Ｌａとしては、バスの先端から１／３Ｌより後方、即ち車両全長Ｌの２／３Ｌより後方が好適である。
【００１９】
これに対して、バスの先端形状が丸み（５Ｒ）を帯びている場合においては、図５（ｃ），（ｄ）に示されるように、バスの平坦な屋根上全長に渡って、空気流に乱流が発生せず、層流となっている。このため、屋根上には負圧域は存在せず、風速も、９〜１０ｍ／ｓ程である。したがって、この場合においては、バスの屋根上の全長に渡って、いずれの場所においても車両用空気調和装置の搭載が可能である。
【００２０】
また、本発明では、コンデンサファンモータ３が回転していると、コンデンサルーム内に入った走行風の中で大部分はコンデンサ２のコアを通過してコンデンサファン４より吹き出され、その一部分のみが車両フレーム１４の切り欠き１４ａより吹き出されるため、コンデンサルーム内に入った異物が排出されない場合がある。
そこで、本発明では、コンデンサ内の異物を更に効果的に排除するために、以下に述べるようなコンデンサファンモータ３の制御手段を採用している。
その１つの実施例のコンデンサファンモータ３の制御〔Ｉ〕では、制御手段としてタイマ等の制御機器（図示せず）を使用し、図６に示すように、或る一定時間毎に強制的にコンデンサファンモータ３をＯＦＦにしている。即ち、コンデンサファンモータ３のＯＮとＯＦＦが一定時間毎に繰り返えされる。こうすることで、コンデンサファンモータ３がＯＦＦのときには、コンデンサルーム内に入ってくる走行風の中で、コンデンサファン４から吹き出される風が少なくなり、切り欠き１４ａから吹き出される風が多くなるので、コンデンサルーム内の異物を切り欠き１４ａから効率的に排除することができる。
【００２１】
別の実施例のコンデンサファンモータ３の制御〔II〕では、制御手段としてタイマ等の制御機器（図示せず）を使用し、図７に示すように、空気調和装置の起動後、或る一定時間、コンデンサファンモータ３を逆回転させ、その後は通常の正回転で駆動させるようにしている。このように、起動直後、一定時間だけコンデンサファンモータ３、即ちコンデンサファン４を逆回転させることで、吸い込み口５１と吹き出し口５２とからコンデンサルーム内に入ってくる風が、切り欠き１４ａから出て行くことになり、コンデンサルーム内の異物を切り欠き１４ａから効率的に排除できる。
【００２２】
更に別の実施例のコンデンサファンモータ３の制御〔III 〕では、コンデンサファンモータ３の駆動を制御する制御手段としての制御機器（図示せず）と、空気調和装置の圧縮機（図示せず）の吐出圧力を検出して、その圧力情報を制御機器に出力する圧力検出手段とを備えており、図８に示すように、圧縮機の吐出圧力に基づいてコンデンサファンモータ３を制御している。一般にコンデンサ２の内部或いはコンデンサ２のコアに異物が溜まると冷凍サイクル内の吐出圧力が上昇する。そこで、吐出圧力が上昇したときに、コンデンサファンモータ３をＯＦＦにして、異物を切り欠き１４ａより効率良く排除するようにしている。具体的には、図８に示すように、低吐出圧力Ｐ１＜中間吐出圧力Ｐ２＜高吐出圧力の関係がある場合、低吐出圧力Ｐ１のときは、コンデンサファンモータ３を低回転（Ｌｏ）で駆動し、異物が溜まって吐出圧力が上昇して中間吐出圧力Ｐ２になったときには、コンデンサファンモータ３をＯＦＦにして、異物を切り欠き１４ａより効率良く排除し、更に吐出圧力が上昇し、高吐出圧力Ｐ３になったときには、高回転（Ｈｉ）で駆動するようにし、これを繰り返し行うようにしている。
【００２３】
以上のようなやり方で、コンデンサファンモータ３の駆動制御を行うことによって、コンデンサルーム内及びコンデンサ２のコアの上流に滞留した比較的小さな異物を、車両フレーム１４の切り欠き１４ａから効率的に排除することができ、コンデンサの性能の低下が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の車両用空気調和装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】コンデンシングユニット部の（ａ）平面図と、（ｂ）側部断面図である。
【図３】コンデンシングユニット部のユニットカバーの斜視図である。
【図４】コンデンシングユニット部のユニットケースの斜視図である。
【図５】バスの先端形状の違いによるバス屋根上の、（ａ），（ｃ）風速分布と、（ｂ），（ｄ）全圧分布とを示す図である。
【図６】本発明の車両用空気調和装置のコンデンサファンモータの制御〔Ｉ〕の１つの実施例を説明するグラフである。
【図７】同じくコンデンサファンモータの制御〔II〕の別の実施例を説明するグラフである。
【図８】同じくコンデンサファンモータの制御〔III 〕の更に別の実施例を説明するグラフである。
【図９】従来の車両用空気調和装置の全体構成を示す斜視図である。
【図１０】従来の別の車両用空気調和装置の平面図と断面図である。
【符号の説明】
１…ユニットケース
１１…フレーム
１２…取付材
１３…シュラウド
１４…車両フレーム
１４ａ…切り欠き
２…（薄型）コンデンサ
３…コンデンサファンモータ
４…コンデンサファン
５…ユニットカバー
５１…吸い込み口
５２…吹き出し口
５３…グリル
５４…ネット
１０…コンデンシングユニット部
２０…クーリングユニット部

Claims (8)

1. バス車両等の平坦な屋根上に設置されるクーリングユニット部とコンデンシングユニット部とを備えた車両用空気調和装置において、
   前記コンデンシングユニット部のコンデンサを車両の前方から後方に向かって下方に傾斜するように車両の前後方向に傾けて配置すると共に、コンデンサファンを前記コンデンサの真上に、水平に設け、前記コンデンサへの空気の吸い込み口を前記コンデンサの前方に、吹き出し口を前記コンデンサの上方に配置し、
   前記コンデンサへの空気の吸い込み口をネットで覆うと共に、車両用空気調和装置が車両フレームを介して車両の屋根上に設置されていて、前記車両フレームには、前記コンデンサの後方付近で、異物を外に排出するための切り欠きが形成されていることを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記コンデンサ及び前記コンデンサファンを覆うユニットカバーが、前方が開放され、後方及び両側方が閉鎖されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
3. 前記コンデンシングユニット部の配置位置が、バス車両等の走行時に車両の屋根上を流れる空気流れが層流となる屋根上の部位であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空気調和装置。
4. バス車両等の先端上部がエッジ形状の場合においては、車両全長の２／３よりも後方に前記コンデンシングユニット部を配置することを特徴とする請求項３に記載の車両用空気調和装置。
5. 前記コンデンサの傾き角が、略６〜１２度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用空気調和装置。
6. 前記コンデンサファンを作動するためのコンデンサファンモータの駆動を制御する制御手段を更に備えていて、前記制御手段によって前記コンデンサファンモータを一定時間毎に強制的にＯＦＦすることを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
7. 前記コンデンサファンを作動するためのコンデンサファンモータの駆動を制御する制御手段を更に備えていて、前記制御手段によって、車両用空気調和装置の起動後一定時間、前記コンデンサファンモータを逆回転させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
8. 前記コンデンサファンを作動するためのコンデンサファンモータの駆動を制御する制御手段と、車両用空気調和装置の圧縮機の吐出圧力を検出する圧力検出手段とを更に備えていて、圧縮機の吐出圧力に応じて前記コンデンサファンモータの運転を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。

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