JP2001263964A - 建設機械の熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３種類の熱交換器からなる熱交換装置の構成
を小型化することができ、しかも配管の引き回しをコン
パクトにして、その長さ短縮化を図る。 【解決手段】 エンジンルーム１のカバー部材２に外気
導入部８及び排気部９が形成され、冷却ファン１３によ
る冷却風の流れ方向において、冷却ファン１３の位置よ
り上流側にはオイルクーラ１０及びラジエータ１１が配
置され、一方、エアクリーナ１２は冷却ファン１３の位
置より下流側における排気部９に臨む位置であって、エ
ンジン３の上部位置に配置され、冷却ファン１３からエ
アクーラ１２を通り排気部９に至るまでの間にはダクト
１５が設けられ、エアクーラ１２は過給機５からの空気
流入配管１６とエンジン３のマニホールドへの空気流出
配管１７とが接続されるが、これら両配管１６，１７の
長さが短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば油圧ショベ
ル等の建設機械において、エンジンの冷却水及び過給空
気と、作動油とを冷却するための熱交換装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】建設機械の一例としての油圧ショベル
は、下部走行体に上部旋回体を旋回可能に設置すること
により大略構成されるものであり、下部走行体には左右
一対からなる履帯式等の走行手段が設けられており、ま
た上部旋回体には作業機として土砂の掘削手段を備えて
いる。そして、下部走行体を構成する走行手段による走
行、上部旋回体の旋回は油圧モータにより行われるもの
であり、また掘削手段の駆動は油圧シリンダで行われ
る。従って、これら油圧モータ及び油圧シリンダからな
る油圧アクチュエータに圧油を供給するために、油圧シ
ョベルには油圧ポンプが搭載されており、この油圧ポン
プからの圧油が各油圧アクチュエータに供給される。ま
た、油圧ポンプはエンジンにより駆動される。

【０００３】エンジンにはラジエータが付設され、この
ラジエータからエンジンに冷却水を循環することにより
オーバーヒートしないように冷却する。また、作動油タ
ンクからの作動油を油圧ポンプで吸い込んで、この油圧
ポンプにより加圧して各油圧アクチュエータに供給さ
れ、油圧アクチュエータからの戻り油は作動油タンクに
還流する。この間には作動油の温度が上昇することにな
るので、作動油の温度が異常に上昇しないように冷却す
るために、オイルクーラが設けられて、戻り油の冷却を
行うようにしている。以上のラジエータ及びオイルクー
ラは熱交換器であって、これらの２つの熱交換器はユニ
ット化されて、エンジンまたは油圧ポンプにより駆動さ
れる冷却ファンによりこれら各熱交換器に冷却風を供給
する。

【０００４】さらに、エンジンには過給機を備えたもの
もあり、この過給機によって燃料に混合される空気を過
給状態にされる。このためにコンプレッサが設けられる
が、このコンプレッサと吸気マニホールドとの間の配管
の途中に、その内部を流れる空気を冷却するためのイン
タクーラとも呼ばれるエアクーラが介装される。そし
て、このエアクーラも前述した冷却ファンにより冷却さ
れることになる。従って、この場合には、油圧ショベル
に設置される熱交換器は、ラジエータ及びオイルクーラ
に加えて、さらにエアクーラからなる３種類になる。こ
れらの熱交換器は上部旋回体におけるエンジンルーム内
に配置され、エンジンルームを構成する建屋カバーには
外気導入部と排気部とを設けられる。従って、冷却ファ
ンを作動させることによって、外気導入部から外気を取
り入れて、これら各熱交換器に冷却風が供給される。そ
して、冷却風は、各熱交換器を通る間に、それぞれの被
冷却流体と熱交換した上で、排気口から外部に放出され
る。

【０００５】ところで、エンジンルームのスペースは限
られており、この限られた空間内に各種の機器が配置さ
れる。そして、前述した各種の熱交換器には必要な冷却
風を流通させなければならない。従って、各熱交換器の
配設位置としては、外気導入部及び排気部との位置関係
からの制約を受け、また冷却ファンとの相対位置関係か
らの制約も受ける。しかも、各熱交換器にはそれぞれ被
冷却流体の流入用及び流出用の配管が接続されており、
これら各配管はエンジンや作動油タンク、さらには過給
機に接続される。従って、各熱交換器とエンジン等の機
器との位置関係によっては、配管の接続が長くなり、か
つ複雑にもなり兼ねない。

【０００６】特開平９−１８４４２１号公報には、各熱
交換器の設置に関して、概略２種類のものが示されてい
る。即ち、そのうちの一つのものは、３種類の熱交換器
を冷却ファンに対して直列に配設するように構成したも
のであり、また他のタイプのものとしては、オイルクー
ラとラジエータとを直列に配置して、冷却ファンによる
冷却風の流れに置き、またエアクーラはオイルクーラ及
びラジエータとは異なる位置に配置して、このエアクー
ラには専用の冷却ファンを設けて、エアクーラとオイル
クーラ及びラジエータとは異なる冷却ファンで冷却する
ように構成したものである。そして、２個の冷却ファン
は並列に配置することによって、エンジンルームの内部
における空気を円滑に流通させるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来技術の構成において、３個の熱交換器を直列に並べて
配置する構成とした場合には、各熱交換器に接続される
流入側及び流出側の配管が他の熱交換器及びそれらから
に接続した配管と干渉しないようにして引き回さなけれ
ばならない。従って、ユニット化された３個の熱交換器
の近傍に十分なスペースを取らなければならないことか
ら、エンジンルームは広いスペースを必要になるだけで
なく、配管の引き回し経路は複雑になり、かつ長尺化す
る等といった問題点がある。一方、３個の熱交換器のう
ち、エアクーラをオイルクーラ及びラジエータとは別個
の冷却ファンで冷却する方式にあっては、冷却ファンの
数が増えるために、全体としての熱交換装置の構成が複
雑になりかつ大型化する。しかも、２個の冷却ファンに
よる冷却風の流れが干渉しないようにするために、両冷
却ファンを並列状態に配置しなければならないことか
ら、各熱交換器及び冷却ファンの配置が制約され、必ず
しも配管の長さを短縮できない等といった問題点もあ
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、３種類の熱交換器か
らなる熱交換装置の構成を小型化することができ、しか
も配管の引き回しをコンパクトにして、その長さ短縮化
を図ることが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、過給機からの過給空気が供給される
エンジンと、エンジン冷却水を冷却するためのラジエー
タ及び油圧アクチュエータからの戻り油を冷却するため
のオイルクーラ及びエンジンに供給される過給空気を冷
却するためのエアクーラからなる複数の熱交換器と、こ
れら各熱交換器に冷却風を流通させる冷却ファンとをエ
ンジンルーム内に設置し、このエンジンルームには外気
導入部と排気部とを形成した建設機械の熱交換装置であ
って、前記オイルクーラ及びラジエータを前記冷却ファ
ンによる冷却風の流れに対して直列に配置することによ
り熱交換器ユニットとして構成し、この熱交換ユニット
から前記排気部に至るダクトを設けて、このダクト内に
前記冷却ファンを装着し、前記排気部は前記エンジンの
上部位置に配置して、前記ダクト内における冷却ファン
とこの排気部との間の位置に前記エアクーラを配置する
構成としたことをその特徴とするものである。

【００１０】ここで、エアクーラは排気部に臨むように
配置すると共に、ダクトを２つに分割して、その一部を
エンジンルーム内に配置し、他の一部は前記エアクーラ
に連結して設ける構成とすることができる。そして、ダ
クトは冷却ファンによる冷却風の全部をエアクーラに導
くようにしても良く、また冷却風の一部のみをエアクー
ラに導くようにすることもできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。まず、図１に本発明の第１の実施
の形態における熱交換装置を設置したエンジンルームの
概略構成を示す。図中、１はエンジンルームであって、
このエンジンルーム１は周囲及び上部をカバー部材２に
より覆われた空間が形成されおり、この空間の内部には
エンジン３及びこのエンジン３により駆動される油圧ポ
ンプ４が設置されている。エンジン３は過給機５を備え
たターボチャージャ式のものである。過給機５はコンプ
レッサを有するものであって、エンジン３からの排気ガ
スの圧力で過給機５が駆動されて、エアクーラ６から吸
い込んだ空気を圧縮して、エンジン３のマニホールドに
供給するようになっている。また、図中において７はマ
フラである。

【００１２】熱交換装置としては、オイルクーラ１０，
ラジエータ１１及びエアクーラ１２とからなる３種類の
熱交換器と、冷却ファン１３とから大略構成される。オ
イルクーラ１０は油圧アクチュエータからの戻り油を冷
却するためのものであり、またラジエータ１１はエンジ
ン冷却水の冷却を行うためのものである。さらに、エア
クリーナ１２は、過給機５からエンジン３に供給される
過給空気の冷却を行うためのものである。

【００１３】冷却風を流通させるために、エンジンルー
ム１におけるカバー部材２には、外気導入部８及び排気
部９が形成されている。外気導入部８はカバー部材２の
側面に形成したスリット状の開口等から構成され、また
排気部９はカバー部材２の上部において、やはりスリッ
ト状の開口等で形成される。そして、冷却ファン１３に
よる冷却風の流れ（図１に矢印で示す）方向において、
冷却ファン１３の位置より上流側にはオイルクーラ１０
及びラジエータ１１が配置されており、これらのうちオ
イルクーラ１０の方がより上流位置、つまり外気導入部
８に近い位置に配置されている。なお、これらオイルク
ーラ１０及びラジエータ１１はいずれを上流側に配置し
ても良い。一方、エアクリーナ１２は冷却ファン１３の
位置より下流側における排気部９に臨む位置に配置され
ている。従って、冷却ファン１３による冷却風の流れと
しては、外気導入部８からオイルクーラ１０及びラジエ
ータ１１、さらにエアクーラ１２を順次通り、排気部９
から排出されるという経路が形成される。

【００１４】冷却風の流量損失を最小限に抑制し、かつ
前述した経路における流れを円滑に形成するために、ま
ずオイルクーラ１０とラジエータ１１とをユニット化す
ると共に、シュラウド１４を設けている。また、冷却フ
ァン１３からエアクーラ１２を通り排気部９に至るまで
の間にはダクト１５を設けている。これによって、エン
ジンルーム１内において、冷却風の流路がそれ以外の空
間とほぼ完全に区画形成されることになる。そして、ダ
クト１５は冷却ファン１３から中間位置まではシュラウ
ド１４に連結・固定された固定ダクト１５ａとなし、エ
アクーラ１２への接続側は、この固定ダクト１５ａに接
離可能な可動ダクト１５ｂとしている。なお、カバー部
材２のうち、排気部９を形成した上部のカバー、つまり
エンジンカバー２ａは開閉可能となっている。

【００１５】而して、エアクーラ１２は過給機５からの
空気流入配管１７とエンジン３のマニホールドへの空気
流出配管１８とが接続されるが、エアクーラ１２はエン
ジン３の上部位置に配置されているので、これら両配管
１７，１８の長さが著しく短縮される。しかも、他の熱
交換器、つまりオイルクーラ１０及びラジエータ１１と
は大きく離れており、かつこれらオイルクーラ１０，ラ
ジエータ１１に接続されている配管はエンジン３の上部
位置を通らないので、エアクーラ１２に接続した空気流
入配管１７及び空気流出配管１８はほぼ直線に近い形と
なり、それらの長さを著しく短縮できる。従って、その
分だけ熱交換装置の構成が小型化、コンパクト化できる
ようになる。

【００１６】ところで、エンジン３の上部位置にエアク
ーラ１２及びダクト１５が配置されているので、そのま
まではエンジン３の修理や点検等の作業を行うのが困難
になる。しかしながら、エアクーラ１２及び可動ダクト
１５ｂをエンジン３及びカバー部材２におけるエンジン
カバー２ａとは独立に支持させることによって、エンジ
ンカバー２ａを開いた後に、エアクリーナ１２及び可動
ダクト１５ｂを取り外せば、エンジン３の上部が開放さ
れることになる。従って、このように開放された空間か
らエンジン３の点検や修理等の作業を行うことができ
る。

【００１７】エアクーラ１２に供給される冷却風は、既
にオイルクーラ１０及びラジエータ１１を通過している
ので、温度が上昇している。オイルクーラ１０及びラジ
エータ１１においては、通常、それぞれの被冷却流体を
１００℃前後に冷却するようになっているが、冷却風は
冷却ファン１３の回転により所定の流速を与えられてい
るので、これらの熱交換器を通過した時点で、前述した
被冷却流体の温度と同じ温度にまで上昇するものではな
い。具体的に言えば、例えば、外気温が２０℃である時
に、オイルクーラ１０及びラジエータ１１を通過した後
の冷却風の温度は６０℃程度にまで上昇するが、通風部
の断面積と放熱フィンの全表面積とにより定まるエアク
ーラ１２における冷却能力を高めることによって、通常
は１００℃以上になる過給空気の温度を８０℃程度にま
では冷却することができる。従って、たとえエアクーラ
１２をオイルクーラ１０やラジエータ１１の下流側に配
置しても、その目的に適った程度にまでは被冷却流体で
ある過給空気の冷却を行うことができる。

【００１８】ところで、エアクーラ１２は過給空気を冷
却するためのものであるから、オイルクーラ１０におけ
る被冷却流体である作動油や、ラジエータ１１の被冷却
流体であるエンジン冷却水と比較すると、エンジン３に
必要な過給空気の必要放熱量は少量である。従って、エ
アクーラ１２の通風部の断面積が小さく、通風量も少な
くて良い。このために、冷却ファン１３から供給される
冷却風のほぼ半分程度の冷却風をエアクーラ１２に供給
できれば良い場合もある。この場合には、図２に示した
ように、ダクト１１５を冷却ファン１３の上半分程度を
囲むようにして設置するように構成することもできる。
そして、冷却ファン１３は下半分エアクーラ１２に供給
することなく、エンジンルーム１内に流出させることが
できる。このように冷却ファン１３からの冷却風をエン
ジンルーム１内に開放すると、冷却風の流れに対する抵
抗が少なくなり、オイルクーラ１０及びラジエータ１１
の通風部を通る冷却風の流れがより円滑かつ強力にな
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、３
種類の熱交換器からなる熱交換装置の構成を小型化する
ことができ、しかも配管の引き回しをコンパクトにし
て、その長さ短縮化を図ることができる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す熱交換装置の
概略構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す熱交換装置の
概略構成図である。

【符号の説明】

１ エンジンルーム ２ カバー部材 ２ａ エンジンカバー ３ エンジン ５ 過給機 ８ 外気導入部 ９ 排気部 １０ オイルクーラ １１ ラジエータ １２ エアクーラ １３ 冷却ファン １４ シュラウド １５，１１５ ダクト １５ａ 固定ダクト １５ｂ 可動ダクト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 過給機からの過給空気が供給されるエン
   ジンと、エンジン冷却水を冷却するためのラジエータ及
   び油圧アクチュエータからの戻り油を冷却するためのオ
   イルクーラ及びエンジンに供給される過給空気を冷却す
   るためのエアクーラからなる複数の熱交換器と、これら
   各熱交換器に冷却風を流通させる冷却ファンとをエンジ
   ンルーム内に設置し、このエンジンルームには外気導入
   部と排気部とを形成した建設機械の熱交換装置におい
   て、 前記オイルクーラ及びラジエータを前記冷却ファンによ
   る冷却風の流れに対して直列に配置することにより熱交
   換器ユニットとして構成し、 この熱交換ユニットから前記排気部に至るダクトを設け
   て、このダクト内に前記冷却ファンを装着し、 前記排気部は前記エンジンの上部位置に配置して、前記
   ダクト内における冷却ファンとこの排気部との間の位置
   に前記エアクーラを配置する構成としたことを特徴とす
   る建設機械の熱交換装置。
2. 【請求項２】 前記エアクーラは前記排気部に臨むよう
   に配置すると共に、前記ダクトを２つに分割して、その
   一部をエンジンルーム内に配置し、他の一部は前記エア
   クーラに連結して設ける構成としたことを特徴とする請
   求項１記載の建設機械の熱交換装置。
3. 【請求項３】 前記ダクトは前記冷却ファンによる冷却
   風の一部または全部を前記エアクーラに導くように構成
   したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の熱交換
   装置。