JP2001227340A - 建設機械のラジエータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２台並べて設置したラジエータ装置のそれぞ
れに設けられるリザーブタンクへの被冷却流体の流入量
に差が生じるのを最小限に抑制し、被冷却流体の溢出
や、冷却回路内への空気の流入等を防止する。 【解決手段】 ラジエータ装置２０のアッパタンク２１
とリザーブタンク２４とで上部側タンク２５が形成さ
れ、このラジエータ装置２０は左右に２台並べるように
設置される。左右のリザーブタンク２４，２４間は、内
部に被冷却流体が流入した時に、プレッシャキャップ２
９の差動により生じる流入量の不均一を防止するための
流通配管３６を介して常時連通しており、この流通配管
３６の各リザーブタンク２４，２４への接続部は、底面
を構成する隔壁２６から所定の高さ位置で、相手方のラ
ジエータ装置２０から遠い側の端部近傍、つまり上下方
向における中間位置で、左右の両端部近傍の位置となっ
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、油圧ショベル等の
建設機械の建屋カバー内に設けられるラジエータ装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の建設機械は、その大半
の駆動手段は油圧シリンダ及び油圧モータからなる油圧
アクチュエータで構成され、これらの油圧アクチュエー
タには油圧ポンプで加圧した圧油を供給するようになっ
ているが、油圧ポンプを駆動するためにエンジンを備え
ており、このエンジンにはラジエータ装置が付設されて
いる。ラジエータ装置は、エンジンを冷却する冷媒を被
冷却流体として、この被冷却流体がオーバーヒートしな
いように温度制御するためのものである。

【０００３】図９及び図１０に従来技術によるラジエー
タ装置の概略構成を示す。同図において、１は下部フレ
ーム１ａ，側部カバー１ｂ及び上部カバー１ｃにより仕
切られた建屋カバーであって、この建屋カバー１の内部
にはエンジン２が設置されており、このエンジン２には
ラジエータ装置３が付設されている。また、４はファン
であり、このファン４はエンジン２により直接、または
油圧モータ等の回転駆動手段により回転駆動されるもの
であって、このファン４を回転駆動することによって、
建屋カバー１の側部カバー１ｂに設けた外気取り込み部
５から外気を吸い込んで、ラジエータ装置３に冷却風を
流通させるようにしている。

【０００４】ラジエータ装置３は、図９から明らかなよ
うに、アッパタンク６，ロアタンク７及びラジエータコ
ア部８を有するものである。ラジエータコア部８はフィ
ン８ａと、このフィン８ａを貫通するように配置した多
数の細管からなるチューブ８ｂとから構成され、アッパ
タンク６はラジエータコア部８の上部に、またロアタン
ク７は下部に装着されている。そして、アッパタンク６
にはエンジン２の内部を含む冷却回路からの被冷却流体
の流入管９が接続され、またロアタンク７には冷却され
た被冷却流体をこの冷却回路に供給する供給管１０が接
続されている。そして、エンジン２を冷却することによ
り熱せられた被冷却流体が流入管９からアッパタンク６
内に流入すると、このアッパタンク６からラジエータコ
ア部８のチューブ８ｂに沿って下方に被冷却流体が流下
する際に、ファン４の作動によりこのラジエータコア部
８を通過する冷却風と熱交換し、このようにして冷却さ
れた被冷却流体はロアタンク７に流入した後に、供給管
１０を介してエンジン２に供給される。

【０００５】被冷却流体は以上のようにして循環する
が、円滑な被冷却流体の流れを形成するためには、ラジ
エータ装置３を含む冷却回路の内部を流れる被冷却流体
の圧力は一定に保たれなければならない。このために、
アッパタンク６には、プレッシャキャップ１１が設けら
れており、このプレッシャキャップ１１によって、被冷
却流体が流れる冷却回路の圧力を大気圧より僅かに高い
所定の圧力状態に保持させるようにしている。エンジン
２の稼動中には、被冷却流体はエンジン２の冷媒として
用いられることから、このエンジン２により加熱されて
熱膨張することになる。ここで、被冷却流体は、例えば
水とエチレングリコールとの混合流体等から構成される
が、この被冷却流体の温度が上昇して熱膨張しても、ラ
ジエータ装置３を含む冷却回路の内部を流れる被冷却流
体の圧力は一定に保たれなければならない。従って、被
冷却流体が熱膨張により増加した被冷却流体を貯留する
機構が必要となる。このために、リザーブタンク１２が
設けられ、またリザーブタンク１２とアッパタンク６と
の間は連通管１３で接続されている。

【０００６】このリザーブタンク１２は、ラジエータ装
置３と共に建屋カバー１の内部に設置されるが、例え
ば、図９に示した構成にあっては、建屋カバー１におけ
る上部カバー１ｃにブラケット１４に支持させるように
して取り付けられている。このリザーブタンク１２を設
けることによって、被冷却流体が熱膨張すると、連通管
１３を介してリザーブタンク１２内に膨張した分の被冷
却流体が流れ込み、また被冷却流体の温度が低下する
と、リザーブタンク１２から連通管１３を通ってアッパ
タンク６に被冷却流体が還流するようになる。従って、
ラジエータ装置３は、アッパタンク６，ロアタンク７及
びラジエータコア部８からなるラジエータとリザーブタ
ンク１２とをユニット化したものから構成される。

【０００７】なお、ラジエータ装置３による熱交換をよ
り効率的に行うために、ファン４の周囲をシュラウド１
５で囲うことにより冷却風が確実にラジエータコア部８
を通るようにしている。また、ラジエータ装置３の上部
が開放されていると、一度ラジエータ装置３におけるラ
ジエータコア部８を通過して加熱された空気が吸い込み
側に還流する、所謂サーキュレーションが発生すること
になる。このサーキュレーションを防止するために、建
屋カバー１の上部カバー１ｃとラジエータ装置３におけ
るアッパタンク６の上部との間にサーキュレーション防
止壁１６を設ける構成としている。

【０００８】建設機械として、例えば油圧ショベルは、
鉱山の露天掘り等を行う大型のものから、通常の土木・
建設工事を実行する中型、さらに狭い道路等における都
市土木や造園等に用いられる小型のものもあり、機械の
規模に応じて搭載されるエンジンの馬力等が異なってく
る。大型の油圧ショベルにあっては、当然、エンジンも
大型のものが用いられるから、それを冷却する必要な冷
媒の量も多くなる。ラジエータ装置はアッパタンク，ロ
アタンク及びラジエータコア部等によってその容量が制
約される。このために、大型の油圧ショベルに設置され
るラジエータ装置も大型のものを用いなければならない
ことになる。ただし、大型の油圧ショベルに大容量のラ
ジエータ装置を設置するより、例えば中型の油圧ショベ
ル等に用いられるラジエータ装置を２台設置する方が装
置の共用化が図られるためにコスト面等の点で有利であ
る。ここで、２台のラジエータ装置をほぼ一体に形成す
ることもできるが、そうすると２台のラジエータ装置を
連結するための加工が必要となり、メンテナンス等の点
でも不便であるんどのことから、それぞれ独立のラジエ
ータ装置を２台設置して、それらに接続される流入配管
及び流出配管を合流させてエンジンの内部を含む冷却回
路に接続する方が望ましい。なお、油圧ショベル以外の
建設機械、例えば油圧クレーン等にもこのことは当ては
まる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、既に説明し
たように、ラジエータを含む冷却回路の内部を流れる被
冷却流体の圧力を一定に保つために、アッパタンクには
プレッシャキャップが設けられ、冷却回路内の圧力がプ
レッシャキャップの設定圧を越えると、その圧力を開放
するために、リザーブタンクに被冷却流体が流入するこ
とになる。１台のエンジンに対して２台のラジエータ装
置を接続した場合には、それぞれのプレッシャキャップ
の設定圧に微小な差が生じたり、開放時における抵抗等
といった作動状態や作動条件等を完全に一致させるのは
実質的に不可能である。従って、２つのリザーブタンク
への流入量に差が生じ、甚だしい場合には、一方のリザ
ーブタンクにはほぼその全容量に相当する多量の被冷却
流体が流れるが、他方のリザーブタンクには極少量の被
冷却流体しか流れ込まないという事態が発生する可能性
もある。

【００１０】リザーブタンク内の圧力変動を防止するた
めに、このリザーブタンクに大気連通部を設けて、内部
を実質的に大気圧状態に保持する。しかも、油圧ショベ
ルは坂路等でも作業を行うことから、建屋カバーを含め
た上部旋回体が傾斜した状態となることもある。従っ
て、一方のリザーブタンクに集中的に被冷却流体が流入
している状態で車両が傾斜すると、一部の被冷却流体が
大気連通部から外部に溢出してしまう可能性がある。こ
のような事態の発生を防止するには、各々のラジエータ
に接続されるリザーブタンクの容積を、１台使用する場
合より大きくしなければならなくなる。また、他方のリ
ザーブタンクがほぼ空の状態になっていると、冷却回路
側に被冷却流体が還流する際に、空気が入り込む等の事
態が発生する可能性もある。

【００１１】元々、リザーブタンクはラジエータとは別
個に配置するようになっており、従って建屋カバー内に
必要なスペースを確保するのは必ずしも容易ではない
が、ラジエータ装置を２台並べて設ける場合に、リザー
ブタンクは必要以上大型になるということは、さらにそ
の設置スペースが制約されることになる。また、このよ
うな大型のリザーブタンクを設置するスペースを確保で
きるにしても、その設置位置はアッパタンクから離れた
位置となる可能性がある。従って、リザーブタンクとア
ッパタンクとの間を接続する連通管が長くなり、また他
の部材を避けるために、連通管を途中で曲げたりする必
要もあることから、その引き回しが面倒になる。しか
も、連通管が長尺化し、かつ複雑に曲げられていると、
その間における被冷却流体の円滑な流通に支障を来すと
いう事態が生じる不都合もある。

【００１２】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、２台並べて設けたラ
ジエータ装置の各リザーブタンクに、被冷却流体の流入
量に差が生じるのを最小限に抑制でき、被冷却流体の溢
出や、冷却回路内への空気の流入等といった事態を発生
させないようにすることにある。

【００１３】

【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、エンジンの内部を含む冷却回路を流
通する冷媒を被冷却流体として、この被冷却流体が流通
するチューブにフィンが装着され、冷却風が流通するラ
ジエータコア部と、このラジエータコア部の上部に被冷
却流体が流入するアッパタンクを、またこのラジエータ
コア部の下部に被冷却流体が流出するロアタンクとを設
けたラジエータと、前記アッパタンクに接続したリザー
ブタンクとを備え、建設機械の建屋カバー内に２台並べ
て配置され、両アッパタンクを前記冷却回路に対して並
列に接続したラジエータ装置であって、前記両リザーブ
タンク間を流通配管で連通させるようになし、このりゅ
つうの各リザーブタンクへの接続位置は、相手方のリザ
ーブタンクから遠い側の端部乃至その近傍とする構成と
したことをその特徴とするものである。

【００１４】ここで、リザーブタンクは、ラジエータと
は切り離して設ける構成としても良いが、アッパタンク
の上部に連結して設け、このリザーブタンクとアッパタ
ンクとの間を冷媒給排管で接続するように構成するのが
望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の一形態について説明する。ここで、前述した従来技
術と同一または均等な部材については、それと同一の符
号を付して、その説明は省略する。

【００１６】而して、図１乃至図３において、２０はラ
ジエータ装置であって、このラジエータ装置２０は、ア
ッパタンク２１と、ロアタンク２２と、ラジエータコア
部２３とから構成され、ラジエータコア部２３はフィン
２３ａと、このフィン２３ａを貫通するように配置した
多数の細管からなるチューブ２３ｂとから構成される点
については、前述した従来技術の構成と格別の差異はな
い。

【００１７】然るに、リザーブタンク２４はアッパタン
ク２１と一体に設けられている。従って、これらアッパ
タンク２１とリザーブタンク２４とで上部側タンク２５
が形成される。そこで、図４に上部側タンク２５の構成
を示す。上部側タンク２５は、概略コ字状に曲折させた
タンク本体部２５ａの左右両端に端板２５ｂ，２５ｂを
溶接等の手段で固着して設けることによって、所定の容
積を有するケーシングが形成される。また、タンク本体
部２５ａの下端部（及び端板２５ｂの下端部）は外向き
に曲成されて、ラジエータコア部２３に固着される接合
部２５ｃを構成している。

【００１８】従って、上部側タンク２５は、下部側がア
ッパタンク２１で、上部側はリザーブタンク２４とな
り、アッパタンク２１とリザーブタンク２４との間を区
画形成するための隔壁２６が設けられている。この隔壁
２６は、長手方向における両端部の高さは低いが、中間
部分は高くなっている。そして、このアッパタンク２１
における中間部分に流入管２７が接続されている。ま
た、この流入管２７の接続位置の上部には溢出用の筒部
２８が設けられており、この筒部２８の上端部にはプレ
ッシャキャップ２９が設置されている。このプレッシャ
キャップ２９は、アッパタンク２１を含めて、被冷却流
体が流通する冷却回路全体に所定の設定圧を与えるため
のものである。また、筒部２８におけるプレッシャキャ
ップ２９の直下位置と、リザーブタンク２４の下部との
間には、細い連通管３０が接続して設けられている。さ
らに、リザーブタンク２４の上面には、このリザーブタ
ンク２４内の液面が上下した時に、その内圧が変動する
のを防止し、実質的に内部を大気圧状態に保つための大
気連通管３１が接続されている。なお、図中において、
３２はリザーブタンク２４内に被冷却流体を注入するた
めの注入通路であり、この注入通路３２の先端には、被
冷却流体を補給する時以外はキャップ３３により施蓋さ
れている。そして、リザーブタンク内に被冷却流体を大
量に注入する際には、この注入通路３２から注入する。
また、３４はタンク本体部２５ａの側面に取り付けたリ
ザーブタンク２４の液面を表示するインジケータであ
る。さらに、３５はロアタンク２２に接続した流出管で
ある。

【００１９】以上のように、ラジエータ装置２０は、リ
ザーブタンク２４を内蔵したものであり、このラジエー
タ装置２０は、図５及び図６に示したように、油圧ショ
ベルの建屋カバー内に２台設置される。これら２台のラ
ジエータ装置２０は、前後に配置されるのではなく、左
右に並べるようになし、一方のラジエータ装置２０のラ
ジエータコア部２３を通って加熱した空気が他方のラジ
エータ装置２０側に供給されないようにしている。ま
た、流入管２７及び流出管３５は、それぞれ途中で分岐
して、２台のラジエータ装置２０，２０におけるアッパ
タンク２１，２１及びロアタンク２２，２２に接続され
ている。

【００２０】しかも、これら２台のラジエータ装置２
０，２０のアッパタンク２１，２１の上部に設けたリザ
ーブタンク２４，２４間は流通配管３６により常時連通
している。そして、この流通配管３６の各リザーブタン
ク２４，２４への接続部は、底面を構成する隔壁２６か
ら所定の高さ位置で、相手方のラジエータ装置２０から
遠い側の端部近傍、つまり上下方向における中間位置
で、左右の両端部近傍の位置となっている。

【００２１】本実施の形態は以上のように構成されるも
のであって、以下にその作用について、図７及び図８を
参照して説明する。なお、以下の説明においては、左右
のラジエータ装置を区別するために、右側に位置するラ
ジエータ装置及びそれを構成する各部にはそれぞれの符
号にＲの添字を、また左側に位置するラジエータ装置及
びそれを構成する各部には符号Ｌの添字を付すものと
し、また図７及び図８にも同様の符号が示した。

【００２２】エンジンの内部を含む冷却回路からの流入
配管２７は分岐して、２台設置したラジエータ装置２０
Ｒ，２０Ｌを構成する各アッパタンク２１Ｒ，２１Ｌに
接続されており、かつこれらの内圧はプレッシャキャッ
プ２９Ｒ，２９Ｌにより設定されることから、理論上で
は、両プレッシャキャップ２９Ｒ，２９Ｌの設定圧を等
しくなるように設定しておけば、冷却回路内の圧力がこ
の設定圧を越えると、両方のアッパタンク２１Ｒ，２１
Ｌからリザーブタンク２４Ｒ，２４Ｌに同時に被冷却流
体が流入するはずである。しかしながら、設定圧の僅か
な違い、開放時における抵抗の差等のために、２個のプ
レッシャキャップを完全に同じ条件とすることはでき
ず、実際にはいずれか一方のプレッシャキャップが先に
開くというように、差動が生じることになって、両リザ
ーブタンク２４Ｒ，２４Ｌに流入する被冷却流体の量が
不均一になることが否定できない。

【００２３】２つのリザーブタンク２４Ｒ，２４Ｌ間を
連通させるようにしたのはこのためである。従って、各
リザーブタンク２４Ｒ，２４Ｌへの被冷却流体の流入量
が、例えば図７に仮想線で示したように、左側のリザー
ブタンク２４Ｌ側に多量の被冷却流体が流入し、右側の
リザーブタンク２４Ｒには極少量の被冷却流体が流入す
るというように大きくバランスが崩れていたとする。し
かしながら、両リザーブタンク２４Ｒ，２４Ｌ間は流通
配管３６で連通しているので、リザーブタンク２４Ｌ内
の流入量が流通配管３６の接続部の高さを越えると、こ
の流通配管３６内に被冷却流体が流れ込むことになる結
果、この流通配管３６を介してリザーブタンク２４Ｒ内
に被冷却流体が流入することになる。従って、両リザー
ブタンク２４Ｌ，２４Ｒの液面レベルがほぼ平均化され
る。

【００２４】しかも、流通配管３６は右側のリザーブタ
ンク２４Ｒの右端部近傍に、また左側のリザーブランク
２４Ｌの左端部近傍にそれぞれ接続されている。これは
ラジエータ装置２０Ｒ，２０Ｌが左右に並べられている
からである。油圧ショベルは、通常、履帯式の走行手段
を有し、単に平坦な場所だけでなく、傾斜地等でも土砂
の掘削等の作業が行われる。このように傾斜地で作業を
行う際には、車両全体が傾斜する結果、２つ並べたリザ
ーブタンク２４Ｒ，２４Ｌ内の液面が図８に示したよう
に傾くことになる。そして、同図に仮想線で示したよう
に、リザーブタンク２４Ｌ側に被冷却流体が集中的に流
入すると、このリザーブタンク２４Ｌの天井の部分にま
で被冷却流体が達する可能性がある。しかしながら、こ
のように傾いた状態でのリザーブタンク２４Ｌへの流通
配管３６の接続位置は最も低い位置、つまり液面レベル
が最も高い位置であり、かつリザーブタンク２４Ｒの流
通配管３６の接続位置は、最も高い位置となり、従って
液面レベルが最も低い位置となる。従って、両リザーブ
タンク２４Ｒ，２４Ｌ内の液面レベルが、実際に仮想線
の状態になるようなことがなく、同図に実線で示した状
態となる。また、逆方向に傾いても同様である。

【００２５】以上のように、連通配管３６によって、両
リザーブタンク２４Ｒ，２４Ｌのうち、一方に被冷却流
体が集中的に流入したとしても、また車両が傾斜した状
態でこのような事態が発生しても、両リザーブタンク２
４Ｒ，２４Ｌ内の被冷却流体の量がほぼ平均化され、相
当量の被冷却流体が流入しておれば、いずれのリザーブ
タンクの液面が少なくとも流通配管３６の接続位置より
下降しない。その結果、冷却回路内の圧力が低下して、
プレッシャキャップ２９Ｒ，２９Ｌが開いて、この冷却
回路内に被冷却流体を冷媒として供給する際に、空気が
混入する等の事態が生じることはない。また、リザーブ
タンク２４Ｒ，２４Ｌの容積を必要以上大きくしなくて
も、一方のリザーブタンクが満杯状態になって、大気連
通管３２を介して被冷却流体が外部に漏れ出すおそれも
なくなる。従って、リザーブタンク２４Ｒ，２４Ｌの容
積を小型化，コンパクト化することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、２
台並べて設置したラジエータ装置に、それぞれに設けら
れるリザーブタンクへの被冷却流体の流入量に差が生じ
るのを最小限に抑制でき、被冷却流体の溢出や、冷却回
路内への空気の流入等といった事態を発生させない等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態で用いられるラジエータ装
置の単体にして示す正面図である。

【図２】図１の背面図である。

【図３】図１の左側面図である。

【図４】上部側タンクの正面図である。

【図５】本発明の実施の一形態を示すラジエータ装置の
正面図である。

【図６】図５の平面図である。

【図７】リザーブタンクの作動説明図である。

【図８】傾斜状態になった時のリザーブタンクの作動説
明図である。

【図９】従来技術によるラジエータ装置の正面図であ
る。

【図１０】図９のラジエータ装置を装着した建屋カバー
の内部構成図である。

【符号の説明】

１ 建屋カバー １ｃ 上部カバー ２ エンジン ４ ファン ５ 外気取り入れ口 ２０ ラジエータ装置 ２１ アッパタンク ２２ ロアタンク ２３ ラジエータコア部 ２４ リザーブタンク ２５ 上部側タンク ２５ａ タンク本体部 ２５ｂ 端板 ２５ｃ 接合部 ２６ 隔壁 ２７ 流入管 ２８ 筒部 ２９ プレッシャキャップ ３０ 連通管 ３６ 流通配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの内部を含む冷却回路を流通す
   る冷媒を被冷却流体として、この被冷却流体が流通する
   チューブにフィンが装着され、冷却風が流通するラジエ
   ータコア部と、このラジエータコア部の上部に被冷却流
   体が流入するアッパタンクを、またこのラジエータコア
   部の下部に被冷却流体が流出するロアタンクとを設けた
   ラジエータと、前記アッパタンクに接続したリザーブタ
   ンクとを備え、建設機械の建屋カバー内に２台並べて配
   置され、両アッパタンクを前記冷却回路に対して並列に
   接続したラジエータ装置において、前記両リザーブタン
   ク間を流通配管で連通させるようになし、この流通配管
   の各リザーブタンクへの接続位置は、相手方のリザーブ
   タンクから遠い側の端部乃至その近傍とする構成とした
   ことを特徴とする建設機械のラジエータ装置。
2. 【請求項２】 前記各リザーブタンクは前記アッパタン
   クの上部に連結して設け、このリザーブタンクとアッパ
   タンクとの間を冷媒給排管で接続する構成としたことを
   特徴とする請求項１記載の建設機械のラジエータ装置。