JP2000352315A

JP2000352315A - 熱交換器設置部のサーキュレーション防止装置

Info

Publication number: JP2000352315A
Application number: JP11163150A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Nakamura; 和則中村; Atsushi Sonoda; 淳園田; Koji Kawasaki; 浩二川崎; Koji Tahara; 晃司多原; Yasushi Konomura; 靖此村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-12-19
Anticipated expiration: 2019-06-10
Also published as: JP3885415B2

Abstract

(57)【要約】【課題】サーキュレーション防止壁におけるインタク
ーラへの流入側配管の挿通部が熱により劣化するのを抑
制する。【解決手段】発泡ポリウレタンで形成したサーキュレ
ーション防止壁２１において、上部カバー１１ｃに固着
される上部壁部２３に凹部２３ａ，２３ｂを設けて、イ
ンタクーラ１６からの流入側及び流出側の配管２４，２
５を凹部２３ａ，２３ｂに挿通するが、その間の隙間を
遮蔽する部材として、凹部２３ｂの流出側配管２４が挿
通され部位の周囲には上部壁部２３と同じ発泡ポリウレ
タン樹脂等からなる遮蔽壁２６を形成し、凹部２３ａと
流入側配管２４との間の隙間を埋める遮蔽壁としては、
耐熱性が良好で、しかも弾性を有する部材で構成した弾
性シール部材２７を装着し、この弾性シール部材２７の
外周には金属保持板２８を装着し、ねじ２９でオイルク
ーラ１５に固定している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械のエンジ
ンルーム内に熱交換器として、インタクーラを含む複数
のものを設置したものにおいて、熱交換器で熱交換した
後の熱気がインタクーラの入口側に還流しないようにす
るために設けられる熱交換器設置部のサーキュレーショ
ン防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】建設機械に設けられる熱交換装置として
は、例えば特開平８−３０３２４１号公報に示したもの
が知られている。そこで、図５にこの従来技術による熱
交換装置の構成を示す。

【０００３】図中において、１はエンジンルームであっ
て、このエンジンルーム１はフレーム１ａと、側部カバ
ー１ｂ及び上部カバー１ｃとにより区画形成された空間
から構成される。エンジンルーム１内にはエンジン２が
設置されており、またエンジン２以外にも、図示は省略
するが、油圧ポンプその他の機器が配置される。３は熱
交換装置であり、この熱交換装置３は、ラジエータ４，
オイルクーラ５及びインタクーラ６からなる３種類の熱
交換器で構成される。ラジエータ４はエンジン２の冷却
水を冷却するためのものであり、またオイルクーラ５は
油圧ポンプから油圧アクチュエータを経て作動油タンク
に還流する作動油を冷却するためのものである。さら
に、インタクーラ６は、エンジン２に燃焼用の空気を過
給するためにコンプレッサ等で圧縮した空気を冷却する
ためのものである。以上のように、３種類設けられる熱
交換器は、それぞれエンジン冷却水，作動油，過給用空
気というように、被冷却流体が異なっているものの、放
熱フィンを取り付けた細管内に被冷却流体を流す間に冷
却風と接触させて熱交換する点は全て共通である。

【０００４】前述した各熱交換器に冷却風を流通させる
ために、エンジン２には冷却ファン７が連結されてお
り、この冷却ファン７はシュラウド８内に配置されてい
る。そして、冷却ファン７はエンジン２により回転駆動
されて、冷却風を流通させるようになっており、この冷
却風の通路に３個の熱交換器が配列される。これら各熱
交換器の配列は、通常直列となっており、エンジン２に
近い側にラジエータ４を配置し、また冷却風の最上流側
にインタクーラ６を位置させ、オイルクーラ５はこれら
ラジエータ４とインタクーラ６との間に配置される。た
だし、必ずしもこの配列としなければならないものでは
なく、例えばオイルクーラ５とラジエータ４との位置を
交換したり、またラジエータ４とオイルクーラ５とを並
列状態に配置することも可能である。ただし、インタク
ーラ６は、被冷却流体である過給用の空気をエンジン冷
却水や作動油より低い温度にまで冷却する必要があるの
で、冷却風の最上流側に配置する。

【０００５】エンジンルーム１を構成する上部カバー１
ｃ等には、外気の取り入れ口９ａと排気口９ｂとが設け
られる。従って、冷却ファン７が回転すると、外気の取
り入れ口９ａから取り込んだ空気が、順次インタクーラ
６，オイルクーラ５及びラジエータ４に供給されて、そ
れぞれの熱交換器で熱交換される。そして、熱交換され
て加熱状態となった空気は排気口９ｂから外部に放出さ
れる。エンジンルーム１における外気取り入れ口９ａ，
排気口９ｂ以外は実質的に閉鎖状態となっているので、
少なくとも一部の熱気がエンジンルーム１内でインタク
ーラ６側に回り込む可能性がある。インタクーラ６はラ
ジエータ４及びオイルクーラ６より低い温度を必要とす
るが、一度熱交換器を通過した空気はインタクーラ６で
必要な被冷却流体の目標冷却温度より高くなり、これが
インタクーラ６に吸い込まれると、過給用空気を必要な
温度に冷却できなくなるおそれがある。

【０００６】そこで、エンジンルーム１内で空気が循環
するのを防止するために、また大きな発熱源であるエン
ジン２と熱的に隔離するために、サーキュレーション防
止壁１０を設けてエンジンルーム１内を実質的に２つの
チャンバに区画形成し、エンジン２側の熱がインタクー
ラ６の前面側に回り込むのを防止する。このサーキュレ
ーション防止壁１０はシュラウド８に取り付けられてい
る。なお、これ以外にもラジエータ４またはオイルクー
ラ５の周囲装着することもできる。また、このサーキュ
レーション防止壁１０の材質としては、密閉性及び断熱
性等を考慮し、さらに価格等の観点から、発泡ポリウレ
タンで形成するのが一般的である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、３個並べた
熱交換器のうち、最も冷却風の上流に位置するインタク
ーラには、被冷却流体の流入側及び流出側の配管が接続
されるが、これら両配管はエンジンに接続されるので、
インタクーラからの配管はオイルクーラ及びラジエータ
の配設位置を経てエンジンの位置にまで延在される。従
って、配管はサーキュレーション防止壁の位置を必ず通
過することになるが、このためにサーキュレーション防
止壁にはこれらの配管を通す透孔等の開口部が設けられ
る。流出側の配管は冷却後の過給用空気を通すものであ
るから、この配管自体はあまり高い温度とはならない。
これに対して、流入側の配管は高温状態の被冷却流体が
流れることから、配管自体も加熱されることになる。こ
のように、配管が高い温度、具体的には１５０℃乃至そ
の近傍の温度になるものであり、サーキュレーション防
止壁として、発泡ポリウレタン等のように、耐熱性があ
まり良好でない材質のものを使用すると、この流入側配
管の挿通部が熱による劣化を生じて、シール性が低下し
てしまうという問題点がある。

【０００８】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、サーキュレーション
防止壁におけるインタクーラへの流入側配管の挿通部が
熱により劣化するのを抑制できるようにすることにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、建設機械のエンジンルーム内に、冷
却ファンによる冷却風の流れの最上流側にインタクーラ
を、また下流側に他の熱交換器を設置し、この他の熱交
換器とエンジンルームの上部カバーとの間にサーキュレ
ーション防止壁を設け、前記インタクーラに接続した配
管をこのサーキュレーション防止壁を貫通してエンジン
と接続する構成としたものであって、前記サーキュレー
ション防止壁には少なくとも前記インタクーラへの流入
側配管の挿通部に開口部を形成し、この開口内に前記流
入側配管を挿通させ、かつこの流入側配管を囲繞すると
共に前記開口を閉鎖するために耐熱シール部材を装着す
る構成としたことをその特徴とするものである。

【００１０】ここで、サーキュレーション防止壁のう
ち、少なくとも流入側配管が挿通される部位は上部カバ
ーに固着して設けられ、かつこの上部カバーは上方に開
放可能となし、また耐熱シール部材は他の熱交換器の上
面に設置した弾性部材で構成して、この耐熱シール部材
の外周に他の熱交換器に固定的に装着した金属保持板で
覆うことにより流入側配管の外周面に密着する状態に保
持することができる。さらに、上部カバーに固着される
サーキュレーション防止壁にインタクーラからの流出配
管を挿通させる場合には、この挿通部にも開口を形成し
て流出配管を挿通させるが、この開口内に流出配管を囲
繞する遮蔽壁を設けて、この遮蔽壁は他の熱交換器に固
定する構成とする。そして、流出配管はあまり高熱には
ならないので、この遮蔽壁はサーキュレーション防止壁
と同じ材質のもので構成することができる。而して、サ
ーキュレーション防止壁の材質としては発泡ポリウレタ
ンを用いるのが断熱性や価格の面から有利である。これ
に対して、耐熱シール部材は、耐熱性を有し、かつ弾性
部材であるシリコンゴムまたはＥＰＤＭで形成するのが
望ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図３に基づいて本
発明の実施の形態について説明する。而して、図１はエ
ンジンルームの内部構造を示す図であり、また図２は図
１のＡ−Ａ断面図、図３は上部カバーを取り除いた平面
図、図４は耐熱シール部材の取り付け構造を示す図であ
る。

【００１２】これらの図から明らかなように、エンジン
ルーム１１は、フレーム１１ａと側部カバー１１ｂ及び
上部カバー１１ｃ等で仕切られた空間から構成される。
このエンジンルーム１１の内部には、エンジン１２が設
置されると共に、熱交換装置１３が設けられる。この熱
交換装置１３は、ラジエータ１４，オイルクーラ１５及
びインタクーラ１６から構成される。これら各熱交換器
は、エンジン１１により駆動される冷却ファン１７によ
る冷却風の流れにおいて、上流側からインタクーラ１
６，オイルクーラ１５，ラジエータ１４の順に配列され
ている。また、図１において、１８は外気の取り入れ口
であり、エンジン１１の配設位置より左側の位置に排気
口が設けられるが、この排気口の図示は省略する。な
お、図中において、１９は冷却ファン１７による送風を
より効率的に行うために、この冷却ファン１７の周囲を
覆うシュラウドである。さらに、図２において、２０，
２０はエンジンルーム１１における側壁である。これら
の側壁としては、エンジンルーム１１と他の空間を仕切
る仕切り壁等であるが、カウンタウエイトもエンジンル
ーム１１の側壁として機能するように構成したものもあ
る。

【００１３】エンジンルーム１１には、エンジン１２及
び冷却ファン１７等が配置された高熱側のチャンバを、
インタクーラ１６が配置され、低い温度状態に保たなけ
ればならないチャンバとに区画形成し、一度熱交換装置
１３を通ることにより加熱された空気がインタクーラ１
６側に回り込まないようにするためのサーキュレーショ
ン防止壁２１が設けられる。このサーキュレーション防
止壁２１は、オイルクーラ１５の設置部に設けられてお
り、従ってオイルクーラ１５を挟んで、ラジエータ１４
側とインタクーラ１６側とは遮断された空間を構成して
いる。なお、サーキュレーション防止壁はラジエータ１
４やシュラウド１９等に設けるようにしても良い。

【００１４】ここで、エンジンルーム１１内には、様々
な機器等が設置されていることから、定期的または随時
に修理・点検等といったメンテナンスを行う必要があ
る。このために、図２に示したように、上部カバー１１
ｃの少なくとも一部、特に熱交換装置１３の上部を開閉
可能な構成とする。従って、サーキュレーション防止壁
２１のうち、オイルクーラ１５の側部側に設けられる壁
部２２（またフレーム１１ａとオイルクーラ１５との間
に空間が存在する場合には、この空間を埋める壁部を含
む）はともかくとして、上部壁部２３はラジエータ１４
の上面または上部カバー１１ｃの内面に貼り付けること
により固定しなければならない。そして、前述したメン
テナンスの容易性という観点からは、上部壁部は上部カ
バー１１ｃの内面に貼り付けて、この上部カバー１１ｃ
が開放されると、ラジエータ１４の上部に邪魔な突起物
が存在しないようにする。

【００１５】ところで、ラジエータ１４及びオイルクー
ラ１５では、それぞれ被冷却流体はエンジン冷却水及び
作動油という液体であり、従って熱交換領域ではこれら
被冷却流体は重力方向である上部側から下部側に流すよ
うにすれば良く、熱交換効率をより高めるには、上下方
向の寸法を大きくする。これに対して、インタクーラ１
６の被冷却流体は空気であるので、重力の方向に向けて
被冷却流体を自然に流すことはできない。しかしなが
ら、インタクーラ１６の流入側配管２４はコンプレッサ
に通じるものであり、また流出側配管２５はエンジンの
吸気室に通じるものであるから、これら流入側配管２４
と流出側配管２５との間には差圧が生じる。そこで、こ
の差圧を利用してインタクーラ１６内での被冷却流体の
流れを形成する。

【００１６】また、インタクーラ１６で冷却される過給
用空気の量は、ラジエータ１４及びオイルクーラ１５の
被冷却流体であるエンジン冷却水や作動油の量と比較し
て、かなり少なくて良い。従って、インタクーラ１６に
おける熱交換領域は、ラジエータ１４及びオイルクーラ
１５より小さくすることができ、実質的にそれらの半分
程度で良い。そして、インタクーラ１６に接続される流
入側配管２４及び流出側配管２５はエンジン１２に直結
される関係から、これらの配管２４，２５はオイルクー
ラ１５及びラジエータ１４の配置部を通り越さなければ
ならない。

【００１７】以上のことから、インタクーラ１６を横長
となし、その内部には被冷却流体を水平方向において一
方向に向けて流すようになし、かつ冷却風の通路におけ
る上方位置に配置する。そして、インタクーラ１６の左
右の一方の端部近傍に流入側配管２４を接続し、また他
方の端部近傍に流出側配管２５を接続するのが合理的で
ある。さらに、これら流入側及び流出側配管２４，２５
のエンジン１２への引き回しは、他の熱交換器の上部を
通過させるのがエンジンルーム１１内にコンパクトに収
納する等の点から望ましい。

【００１８】従って、インタクーラ１６に接続した流入
側配管２４及び流出側配管２５は、サーキュレーション
防止壁２１のうち、オイルクーラ１５の上部に設けられ
る上部壁部２３を貫通するように引き回される。しか
も、上部壁部２３は上部カバー１１ｃ側に固着され、こ
の上部カバー１１ｃは上方に開放されることから、上部
壁部２３の下部側には、配管２４，２５に対応する部位
に下端側に開口した凹部２３ａ，２３ｂを形成して、こ
れら配管２４，２５を通すための開口部とする。そこ
で、サーキュレーション防止という機能を十分発揮させ
るために、これらの凹部２３ａ，２３ｂにおける配管２
４，２５を挿通した部位の周囲を完全に密閉しなければ
ならない。

【００１９】ここで、サーキュレーション防止壁２１の
材質としては、断熱性，価格等の点を考慮して、発泡ポ
リウレタンを用いるのが一般的である。この発泡ポリウ
レタンは１００℃程度までの温度には耐えられるが、そ
れ以上の温度に曝されていると早期に劣化する。ラジエ
ータ１４及びオイルクーラ１５の被冷却流体であるエン
ジン冷却水及び作動油の目標冷却温度は概略１００℃で
あるので、サーキュレーション防止壁２１を設けた部位
の周辺温度はこの温度を実質的に越えることはない。従
って、サーキュレーション防止壁２１を発泡ポリウレタ
ンで形成しても、格別の支障を来すことはない。しかし
ながら、インタクーラ１６に接続した配管２４，２５の
うち、流入側配管２５はコンプレッサで圧縮された空気
であり、この過給用空気の温度は、例えば１５０℃程度
というように、極めて高い温度状態となっており、その
影響で流入側配管２５も加熱されることになる。

【００２０】既に説明したように、配管２４，２５を挿
通した部位には、サーキュレーション防止壁２１におけ
る上部壁部２３には凹部２３ａ，２３ｂが設けられてい
るので、これら凹部２３ａ，２３ｂと配管２４，２５と
の間の隙間を密閉する。そこで、これらの隙間を遮蔽す
る部材を設けるが、凹部２３ａ側を遮蔽する部材と、凹
部２３ｂを遮蔽する部材とを異ならせる。凹部２３ｂに
は流出側配管２４が挿通されるが、この流出側配管２４
はインタクーラ１６で冷却された流体が流通するので、
この流出側配管２４はあまり高温にはならない。従っ
て、この凹部２３ｂと流出側配管２４との間を、上部壁
部２３と同じ材質、つまり発泡ポリウレタン等で遮蔽壁
２６を形成する。この遮蔽壁２６は直接オイルクーラ１
５の上面に接着等の手段で固着するか、または適宜の固
定具を用いてオイルクーラ１５の上面に固定する。

【００２１】一方、コンプレッサで圧縮された高温の空
気が流れる流入側配管２４と凹部２３ａとの間の隙間を
遮蔽するためのものとして、サーキュレーション防止壁
２１と同様の発泡ポリウレタンを装着したのでは、熱の
影響で劣化して早期に気密保持機能が失われてしまう。
そこで、サーキュレーション防止壁２１の上部壁部２３
における凹部２３ａと流入側配管２４との間の隙間を埋
める遮蔽壁としては、例えばシリコンゴム，ＥＰＤＭ等
のように耐熱性が良好で、しかも弾性を有する部材で構
成した弾性シール部材２７を用いる。そして、この弾性
シール部材２７は、好ましくは、ある程度圧縮させた状
態にして流入側配管２４の全周を囲繞するように装着す
る。これにより、流入側配管２４が熱膨張したり収縮し
たりしても、弾性シール部材２７は流入側配管２４の外
周面に密着した状態に保持される。そして、この弾性シ
ール部材２７を所定の位置に保持し、かつそれが直接上
部壁部２３に接触しないようにするために、金属保持板
２８内に設ける。また、この金属保持板２８は図４に示
した形状となし、これをねじ２９等を用いてオイルクー
ラ１５の上面に固定する。

【００２２】従って、サーキュレーション防止壁２１
と、流出側配管２５の周囲を覆う遮蔽壁２６及び流入側
配管２７の周囲を覆う弾性シール部材２７と、それを固
定するための金属保持板２８とによってサーキュレーシ
ョン防止装置が構成される。

【００２３】以上のように構成することによって、サー
キュレーション防止壁２１と、インタクーラ１６に接続
した流入側，流出側の配管２４，２５の挿通部を遮蔽す
る弾性シール部材２７及び遮蔽壁２６によって、エンジ
ンルーム１１内におけるインタクーラ１６を配置した空
間は、熱交換装置１３を通過した熱風が流れ、また大き
な発熱源でもあるエンジン１２が配置されている高熱の
空間から確実に隔離される。しかも、このサーキュレー
ション防止壁２１は発泡ポリウレタン等の断熱性の高い
部材で形成されていることから、インタクーラ１６にお
ける冷却風の吸い込み側に熱が回り込むのを確実に防止
できる。また、流入側配管２４の周囲における極めて限
定された範囲だけは、耐熱性の高い弾性シール部材２７
が装着されているので、内部に流通する高温の過給用空
気により、この流入側配管２４が加熱されても、この熱
の影響で弾性シール部材２７が劣化するのを抑制できる
ので、極めて長い期間にわたって安定した遮蔽機能を発
揮する。

【００２４】また、上部カバー１１ｃは、メンテナンス
等の関係から頻繁に開閉されるが、凹部２３ａ内におい
て、サーキュレーション防止壁２１の壁面が、弾性部材
からなり、しかも流入側配管２４の熱である程度高温状
態になる弾性シール部材２７とは直接接触せず、その外
周に設けた金属保持板２８と接触するので、上部カバー
１１ｃの開放時に、サーキュレーション防止壁２１の壁
面は円滑かつ容易に金属保持板２８から分離することに
なり、従って上部カバー１１ｃを繰り返し開閉してもサ
ーキュレーション防止壁２１がダメージを受けることも
ない。

【００２５】以上のことから、サーキュレーション防止
装置の寿命が極めて長く、長期間にわたって安定したサ
ーキュレーション防止機能を発揮する。しかも、弾性シ
ール部材２７は、流入側配管２７を囲繞する僅かなもの
で良いから、全体としてのサーキュレーション防止装置
を安価に製造できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、サ
ーキュレーション防止壁におけるインタクーラへの流入
配管の挿通部が熱により劣化するのを抑制できる等の効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示すものであって、エ
ンジンルームの内部構造を示す説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ位置での断面図である。

【図３】図１の上部カバーを取り除いた平面図である。

【図４】耐熱シール部材の取り付け構造を示す構成説明
図である。

【図５】従来技術によるエンジンルームの内部構成を示
す説明図である。

【符号の説明】

１１エンジンルーム１１ａフ
レーム１１ｂ側部カバー１１ｃ上
部カバー１２エンジン１３熱交
換装置１４ラジエータ１５オイ
ルクーラ１６インタクーラ１７冷却
ファン２１サーキュレーション防止壁２３上部
壁部２３ａ，２３ｂ凹部２４流入
側配管２５流出側配管２６遮蔽
壁２７弾性シール部材２８金属
保持板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｂ 29/04 Ｆ０２Ｂ 29/04 ＫＦ１６Ｌ 5/02 Ｆ１６Ｌ 5/02 Ｚ (72)発明者川崎浩二茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者多原晃司茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者此村靖茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内Ｆターム(参考） 3D038 AA07 AB09 AC01 AC14 AC26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建設機械のエンジンルーム内に、冷却フ
ァンによる冷却風の流れの最上流側にインタクーラを、
また下流側に他の熱交換器を設置し、この他の熱交換器
とエンジンルームの上部カバーとの間にサーキュレーシ
ョン防止壁を設け、前記インタクーラに接続した配管を
このサーキュレーション防止壁を貫通してエンジンと接
続する構成としたものにおいて、前記サーキュレーショ
ン防止壁には少なくとも前記インタクーラへの流入側配
管の挿通部に開口部を形成し、この開口内に前記流入側
配管を挿通させ、かつこの流入側配管を囲繞すると共に
前記開口を閉鎖するために耐熱シール部材を装着する構
成としたことを特徴とする熱交換器設置部のサーキュレ
ーション防止装置。
【請求項２】前記サーキュレーション防止壁のうち、
前記流入側配管が挿通される部位は前記上部カバーに固
着して設けられ、かつこの上部カバーは上方に向けて開
放可能な構成となし、また前記耐熱シール部材は前記他
の熱交換器の上面に設置した弾性部材から構成し、この
耐熱シール部材の外周には、前記他の熱交換器に固定的
に装着した金属保持板で覆うことにより前記流入側配管
の外周面に密着する状態に保持する構成としたことを特
徴とする請求項１記載の熱交換器設置部のサーキュレー
ション防止装置。
【請求項３】前記サーキュレーション防止壁には前記
インタクーラからの流出配管を挿通させる開口を形成し
て、この開口内に前記流出配管を囲繞する遮蔽壁を前記
他の熱交換器に固定し、この遮蔽壁は前記サーキュレー
ション防止壁と同じ材質のもので構成したことを特徴と
する請求項２記載の熱交換器設置部のサーキュレーショ
ン防止装置。
【請求項４】前記サーキュレーション防止壁は発泡ポ
リウレタンで形成され、また前記耐熱シール部材は、耐
熱性を有し、かつ弾性部材であるシリコンゴムまたはＥ
ＰＤＭで形成する構成としたことを特徴とする請求項１
記載の熱交換器設置部のサーキュレーション防止装置。