JP2003041622A

JP2003041622A - 土木・建設機械のエンジン冷却装置

Info

Publication number: JP2003041622A
Application number: JP2001227228A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Nakamura; 和則中村; Shigehisa Funabashi; 茂久船橋; Shingo Yokoyama; 真吾横山
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: JP4532791B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却ファンの騒音増大を招くことなく下流側熱
交換器の冷却性能を向上させることができる土木・建設
機械のエンジン冷却装置の提供。【解決手段】エンジン室４の上カバー１３ｄの吸込側横
カバー１３ｂ側領域、及び吸込側横カバー１３ｂの上部
領域には、それぞれ、外部から冷却風Ｐ_１，Ｐ_２を取り
入れ冷却ファン１１に導入する吸込口１６ａ，１６ｂを
それぞれ設け、吸込口１６ａは外気をインタークーラ９
ａを介すことなく２箇所の間隙ｄ_１，ｄ_２を介してそれ
ぞれオイルクーラ９ｂとラジエータ９ｃに直接導入可能
な位置に配置した。また吸込口１６ａは、インタークー
ラ９ａの流体流入側に偏らせた位置に配置した。

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
土木・建設機械のエンジン冷却装置に係り、特にエンジ
ン室内に配置した複数の熱交換器を冷却ファンで生起し
た冷却風で冷却する土木・建設機械のエンジン冷却装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルなどの土木・建設機械のエ
ンジン冷却装置に関する従来技術としては例えば特開平
１０−１０３０６５号に示されるものがある。

【０００３】この従来技術は、土木・建設機械のエンジ
ン室すなわちエンジンルーム内に冷却風を生起する冷却
ファンと、エンジン室内に冷却用の外気を導入する複数
の導入口すなわち冷却空気吸込口と、冷却風の流れ方向
に沿って上流側から下流側に向けて複数設けられた熱交
換器すなわち上流側よりインタークーラ、オイルクー
ラ、ラジエータとを備えており、冷却ファンを駆動して
導入口から外気を導入して生起した冷却風が、上流側か
ら下流側へ複数の熱交換器を通過してそれぞれの内部を
流通する流体を冷却し、最下流にある熱交換器のさらに
下流側に設けられたシュラウドで絞られて冷却ファンに
導入される。冷却ファンから吹き出された冷却風は、さ
らにエンジン及び油圧ポンプ等を冷却した後、排出口か
らエンジン室外部に排出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にあ
っては、複数の熱交換器が冷却風流れ方向の上流側から
下流側へ直列に配置されているため、上流側の熱交換器
を冷却して昇温した冷却風が下流側の熱交換器に導入さ
れ、下流側の熱交換器の冷却が不十分となってしまうこ
とになる。

【０００５】ここで、冷却性能を向上させる手段の一つ
として、冷却ファンの回転数を増加したりまたは冷却フ
ァンの直径を大きくすることによって冷却風量を増大さ
せる方法もある。しかしながら、このような方法では冷
却ファンの騒音が増大する等別の問題を生じる懸念があ
る。

【０００６】本発明は、上述した従来技術における実状
に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却ファン
の騒音増大等を招くことなく、下流側熱交換器の冷却性
能を向上させることができる土木・建設機械のエンジン
冷却装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１に係る発明は、土木・建設機械のエ
ンジン室内に冷却風を生起する冷却ファンと、上記冷却
風の流れ方向に沿って上流側及び下流側にそれぞれ設け
られた上流側熱交換器及び下流側熱交換器とを備えた土
木・建設機械のエンジン冷却装置において、冷却用の外
気を、上記上流側熱交換器に介すことなく、上記下流側
熱交換器に導入する導風手段を備えた構成にしてある。

【０００８】このように構成した本発明の請求項１に係
る発明では、冷却ファンを駆動すると、冷却用の外気が
通常通り上流側熱交換器及び下流側熱交換器を通過して
それぞれの内部を流通する流体を冷却する一方、外気の
一部は導風手段によって上流側熱交換器を通過すること
なく直接下流側熱交換器に導入される。これにより、上
流側熱交換器で昇温されていない冷却風によって下流側
熱交換器を冷却することができ、下流側熱交換器の冷却
性能を向上させることができる。

【０００９】また、本発明の請求項２に係る発明は、上
記導風手段が上記上流側熱交換器内の流体の熱交換器へ
の流入側を主に冷却するように冷却風を導くことを特徴
とする。

【００１０】このように構成した請求項２に係る発明で
は、導風手段が外気を上流側熱交換器への流体流入側に
導入する。これにより、前述した上流側熱交換器を通過
し下流側熱交換器に導入した通常の冷却風流れにおいて
高温となっている部分（上流側熱交換器の流体流入側）
に対し低温の冷却風（外気）を導入することができるた
め、昇温した冷却風の温度を低下させることができ、こ
れによってさらに下流側熱交換器の冷却性能を向上させ
ることができる。

【００１１】また、本発明の請求項３に係る発明は、上
述した請求項２に係る発明において、上記導風手段が、
上記上流側熱交換器への流体流入側に偏らせて設けた外
気導入口から成る構成にしてある。

【００１２】このように構成した請求項３に係る発明で
は、外気導入口を通過した冷却用の外気を上流側熱交換
器への流体側に偏らせて導入することができる。

【００１３】また、本発明の請求項４に係る発明は、上
述した請求項２に係る発明において、上記導風手段が、
外気導入口と、上記上流側熱交換器と上記下流側熱交換
器との間隙のうち上記上流側熱交換器の流体流出側の一
部を遮蔽する遮蔽板とから成る構成にしてある。

【００１４】このように構成した請求項４に係る発明で
は、外気導入口を通過した冷却用の外気を、上流側熱交
換器と下流側熱交換器との間隙のうち遮蔽されていない
上流側熱交換器への流体流入側に偏らせて導入させるこ
とができる。

【００１５】また、本発明の請求項５に係る発明は、上
述した請求項４に係る発明において、上記遮蔽板の少な
くとも１つが開閉又は着脱可能に設置された構成にして
ある。

【００１６】このように構成した請求項５に係る発明で
は、遮蔽板を備えた構成であっても、熱交換器が目詰ま
りした際の清掃において遮蔽板を開くか又は取り外すこ
とにより、容易に熱交換器全体を清掃することができ
る。

【００１７】また、本発明の請求項６に係る発明は、上
述した請求項２に係る発明において、上記導風手段が、
上記上流側熱交換器の端部と上記下流側熱交換器の端部
とを上記上流側熱交換器への流体流入側にずらして配置
することにより形成される導風路から成る構成にしてあ
る。

【００１８】このように構成した請求項６に係る発明で
は、導風路から導入された低温の冷却風が、上流側熱交
換器への流体流入側を通過した高温の冷却風に直接混合
して温度低下させ、下流側熱交換器の冷却性能を向上さ
せることができる。

【００１９】また、本発明の請求項７に係る発明は、上
述した請求項１〜６のいずれかに係る発明において、上
記上流側熱交換器がインタークーラから成り上記下流側
熱交換器がオイルクーラから成るか、若しくは上記上流
側熱交換器がオイルクーラから成り上記下流側熱交換器
がラジエータから成る構成にしてある。

【００２０】また、本発明の請求項８に係る発明は、土
木・建設機械のエンジン室内に冷却風を生起する冷却フ
ァンと、上記冷却風の流れ方向に沿って上流側及び下流
側にそれぞれ設けられた上流側熱交換器及び下流側熱交
換器とを備えた土木・建設機械のエンジン冷却装置にお
いて、上記上流側熱交換器及び上記下流側熱交換器内の
それぞれの流体を互いに逆方向に流通させた構成にして
ある。

【００２１】このように構成した請求項８に係る発明で
は、上流側熱交換器を通過した冷却風の温度分布と、下
流側熱交換器内における流体の温度分布がちょうど逆と
なり、上流側熱交換器を通過した冷却風のうちの流体流
出側を通過し比較的低温である部分を、下流側熱交換器
の流体流入側に導入できるため、下流側熱交換器の冷却
性能を向上させることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の土木・建設機械の
エンジン冷却装置の実施形態について図に基づいて説明
する。

【００２３】図１〜図５は、本発明の請求項１，２，
３，７に係る発明に対応する土木・建設機械のエンジン
冷却装置の第１の実施形態の説明図であり、図１は、土
木・建設機械のエンジン冷却装置の第１の実施形態の構
成を示す透視斜視図であり、図２は、この第１の実施形
態が適用される土木・建設機械の一例である油圧ショベ
ルの全体外観構造を示す斜視図であり、図３は、図２に
示す油圧ショベルに備えられるエンジン室の外観構造を
示す拡大斜視図であり、図４は図３中ＩＶ−ＩＶ断面に
よる側断面図であり、図５は図４中Ａ部拡大図である。

【００２４】油圧ショベルは、図２に示すように左右に
無限軌道履帯１ａを備えた下部走行体１と、この下部走
行体１上に旋回可能に設けた上部旋回体２と、この上部
旋回体２の前方左側に設けた運転室３と、上部旋回体２
上に設けたエンジン室４とを備えている。また、上部旋
回体２の後部に設けたカウンタウエイト５と、上部旋回
体２の前部に設けられブーム６ａ、アーム６ｂ、及びバ
ケット６ｃからなる掘削作業機であるフロント６とを備
えている。

【００２５】上述した無限軌道履帯１ａは左・右走行用
油圧モータ１ｂによって駆動され、上部旋回体２は図示
しない旋回用油圧モータにより下部走行体１に対して旋
回され、ブーム６ａ、アーム６ｂ、及びバケット６ｃは
それぞれに設けたブームシリンダ７ａ、アームシリンダ
７ｂ、及びバケットシリンダ７ｃによって作動する。

【００２６】なお、同図２中上述した油圧シリンダ７
ａ，７ｂ，７ｃ、旋回用油圧モータ、走行用の油圧モー
タ１ｂ等の油圧アクチュエータは、図４に示すエンジン
８により駆動される油圧ポンプ３３から吐出された後、
運転室３内の操作者によって操作される操作レバーから
の操作に応じ制御弁装置でその流量及び方向が制御され
る圧油によって、駆動される。

【００２７】上述したエンジン室４内には、図１及び図
４に示すように、熱交換器９と、熱交換器９の下流側に
設けられたシュラウド１０と、熱交換器９を冷却する冷
却風Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３を生起する冷却ファン１１と、熱
交換器９の上部及び下部を含む外周部にそれぞれ設けら
れたシール用の仕切部材１２とが備えられている。熱交
換器９は冷却ファン１１の前段上流側に配置され、例え
ば冷却風Ｐ_１の流れ方向に沿って上流側に設けられた上
流側熱交換器すなわちインタークーラ９ａと、下流側に
設けられた下流側熱交換器すなわちオイルクーラ９ｂ
と、そのさらに下流側に設けられたラジエータ９ｃとを
含んでいる。インタークーラ９ａはターボチャージャ３
８からエンジン８のシリンダヘッドへ供給される燃焼用
圧縮吸入空気を冷却し、オイルクーラ９ｂは前述した油
圧アクチュエータ７ａ〜７ｃ等を駆動する圧油すなわち
作動油を冷却し、ラジエータ９ｃはエンジン８の冷却水
を冷却する。

【００２８】同図１及び図４中に示すように、インター
クーラ９ａ、オイルクーラ９ｂ、及びラジエータ９ｃは
いずれも、冷却対象である流体が内部を流れる配管を、
略枠体あるいは２つの略平板を両側に立設してなるガイ
ド内に保持して形成されており、インタークーラ９ａは
燃焼用空気が流れる配管９ａＡ及びこれを保持する枠体
９ａＢを備え、オイルクーラ９ｂは作動油が流れる配管
９ｂＡ及びこれを保持する枠体９ｂＢを備え、ラジエー
タ９ｃはエンジン冷却水が流れる配管９ｃＡ及びこれを
保持する枠体９ｃＢを備えている。

【００２９】図１中の破線矢印で示すように、インター
クーラ９ａの枠体９ａＢ内部における配管９ａＡは、冷
却風Ｐ_１の上流側正面から見て上下方向に複数本並設し
た水平方向の配管９ａＡ_１を左右両端でそれぞれ１本の
上下方向の配管９ａＡ_２により分岐・合流するように接
続した構造となっており、オイルクーラ９ｂも同様に水
平方向の配管９ｂＡ_１を左右両端でそれぞれ１本の上下
方向の配管９ｂＡ_２により分岐・合流するように接続し
た構造となっている。ラジエータ９ｃについては、左右
方向に複数本並設した鉛直方向の配管９ｃＡ_１を上下両
端でそれぞれ１本の水平方向の配管９ｃＡ_２により分岐
・合流するように接続した構造となっている。この結
果、インタークーラ９ａ内の配管９ａＡ_１を流れる燃焼
用空気、及びオイルクーラ９ｂ内の配管９ｂＡ_１を流れ
る作動油は、冷却風Ｐ_１の上流側正面から見て右側から
左側へ向かう方向すなわち油圧ショベルの後方側から前
方側へ向かう方向に流通しており、ラジエータ９ｃ内の
配管９ｃＡ_１中に流通するエンジン冷却水は上側から下
側へ流通している。

【００３０】図４に示すように、インタークーラ９ａの
枠体９ａＢとオイルクーラ９ｂの枠体９ｂＢの間、及び
オイルクーラ９ｂの枠体９ｂＢとラジエータ９ｃの枠体
９ｃＢの間には、それぞれ、後述する上方の吸込口１６
ａから取り入れた冷却風Ｐ_２を導入可能な間隙ｄ_１，ｄ
_２が設けられている。また、冷却風Ｐ_１の最上流側に配
置されるインタークーラ９ａの大きさは、その要求され
る熱交換容量つまり冷却性能に基づき、オイルクーラ９
ｂやラジエータ９ｃより小さくなっている。

【００３１】また、上述したエンジン室４にはエンジン
カバー１３が設けられ、このエンジンカバー１３によっ
て、エンジン８、冷却ファン１１、熱交換器９、油圧ポ
ンプ３３、マフラ３４等の機器が覆われている。また、
このエンジンカバー１３は、図３及び図４に示すように
下カバー１３ａと、運転室３側から見て左側つまり吸込
側横カバー１３ｂと、右側つまり吐出側横カバー１３ｃ
と、上カバー１３ｄと、前カバー１３ｅと、後カバー１
３ｆとを有している。上カバー１３ｄは、その一方端が
ヒンジ１４によって開閉可能に吐出側横カバー１３ｃに
取り付けられ、他方端にはその開閉側を吸込側横カバー
１３ｂに掛け止めするための係止具１５が設けられてい
る。そしてこの上カバー１３ｄの吸込側横カバー１３ｂ
側領域、及び吸込側横カバー１３ｂの上部領域には、そ
れぞれ外部から冷却風Ｐ_１，Ｐ_２を取り入れて冷却ファ
ン１１に導入する導入口すなわち吸込口１６ａ，１６ｂ
が設けられている。吸込口１６ａは、外気をインターク
ーラ９ａを介すことなく上述した２箇所の間隙ｄ_１，ｄ
_２を介してそれぞれオイルクーラ９ｂとラジエータ９ｃ
に直接導入可能な位置に配置されている。特に外気導入
口としての吸込口１６ａは、図１中の斜線部で示すよう
に、インタークーラ９ａへの流体流入側、すなわち油圧
ショベルの後方側に偏らせた位置に配置されている。

【００３２】また、上カバー１３ｄの吐出側横カバー１
３ｃ側領域、吐出側横カバー１３ｃ、及び下カバー１３
ａの油圧ポンプ３３側領域には冷却ファン１１から吹き
出された冷却風Ｐ_３を外部に排出する吐出口１７，１
８，１９がそれぞれ設けられている。なお、図４中符号
１２は、熱交換器９と上カバー１３ｄ、下カバー１３
ａ、前カバー１３ｅ、及び後カバー１３ｆとの間をそれ
ぞれシールする仕切部材である。

【００３３】また、上述したエンジン８は、上部旋回体
２下部に設けられその基礎下部構造をなすフレーム２０
上に振動減衰装置２１を介して設置され、またそのクラ
ンク軸８ａにはプーリ２２が固定されており、さらにそ
のクランク軸８ａより上方には補助回転軸２３が冷却フ
ァン１１の軸と共通してエンジン８内に臨むように設け
られている。補助回転軸２３のエンジン８内の端部には
ラジエータ９ｃに図示しない配管を介してエンジン冷却
水を循環させる水ポンプ２４が連結されている。エンジ
ン８の吐出側横カバー１３ｃ側には油圧ポンプ３３が設
けられ、図示しない連結機構いわゆるカップリングを介
しエンジン８に連結されてその駆動力によって駆動され
る。エンジン８からの排気ガスはマフラ３４で消音され
た後排気ガス管つまり尾管３５を介してエンジン室４の
外部に放出される。なおエンジン室４内の熱交換器９よ
り上流側にはエンジン８の起動電流供給用のバッテリ３
７が配置される。

【００３４】また、図５に示すように、シュラウド１０
は、熱交換器９の下流側に固定された略箱形形状の前部
すなわちボックスシュラウドあるいはシュラウドカバー
１０ａと、この前部１０ａの下流側に位置し冷却ファン
１１の径方向外周側に配置される略ベルマウス形状の後
部すなわちファンリング１０ｂとから形成された分離型
の２ピース型シュラウドであり、冷却ファン１１で生起
される冷却風Ｐ_１，Ｐ _２をその吸い込み側に導入する。
図４に示すように、前部１０ａはラジエータ９ｃに固定
され、後部１０ｂはエンジン８に設けられたブラケット
つまりステー４１に固定されている。

【００３５】このファンリング１０ｂとステー４１との
固定関係についてさらに詳しく説明すると、ファンリン
グ１０ｂの冷却風Ｐ下流側には安全性確保用のリングガ
ード部１０ｂ_１が一体に設けられており、ファンリング
１０ｂはこのリングガード部１０ｂ_１を介してステー４
１に固定されている。リングガード部１０ｂ_１の外周側
複数箇所には径方向に延長する形状の取り付けブラケッ
ト部１０ｂ_１Ａが形成されており、それぞれ貫通孔４５
が設けられている。その一方でエンジン８側にも各ブラ
ケット部１０ｂ_１Ａと一致する位相配置で同数のステー
４１が設けられており、またこれらステー４１にも貫通
孔４１ａが設けられている。それぞれ対応するブラケッ
ト部１０ｂ１Ａとステー４１を合致させた状態で、双方
の貫通孔４５，４１ａに取り付けボルト４２ａを貫通さ
せて取り付けナット４２ｂで締結することにより、シュ
ラウド後部のファンリング１０ｂがリングガード部１０
ｂ１を介してステー４１に固定される。またこの固定
は、取り付けナット４２ｂを締結・弛緩することにより
着脱自在となっている。

【００３６】シュラウド前部１０ａ及び後部１０ｂに
は、止め具部１０ａo，１０ｂoがそれぞれ設けられ、止
め具部１０ａo，１０ｂoに対して例えばゴム等の弾性材
料で形成された密封部材つまりシュラウドラバーあるい
はゴムリング４３を引っかけるようにして取付けた後、
この密封部材４３をバンド４４で締め、密封部材４３が
ずれたり外れたりするのを防止する。このような構造に
より冷却ファン１１の動作時においてシュラウド後部１
０ｂと冷却ファン１１の羽根１１ｂとの間のチップクリ
アランスｃをなるべく小さくしてファン性能を向上する
と共に、主に熱交換器９側の振動の影響を受けるシュラ
ウド前部１０ａと、主にエンジン８側の振動の影響を受
けるシュラウド後部１０ｂとの相対変位を許容しつつ前
部１０ａと後部１０ｂとの間のシールを行う。

【００３７】また、上述した冷却ファン１１は、いわゆ
る軸流ファンであり、補助回転軸２３に固定されたボス
１１ａとこのボス１１ａまわりに固定された複数枚の羽
根１１ｂとを備え、補助回転軸２３の回転によって回転
駆動されて図４右方向への冷却風Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３を生
起する。補助回転軸２３にはエンジンクランク軸８ａの
プーリ２２に対応する位置にプーリ２５が固定され、プ
ーリ２２とプーリ２５との間にはベルトすなわちファン
ベルト２６が掛け渡される。

【００３８】このように構成した第１の実施形態の動作
は以下の通りである。エンジン８を駆動すると、クラン
ク軸８ａの回転がプーリ２２、ベルト２６、及びプーリ
２５を介して補助回転軸２３に伝達される。これによっ
て、水ポンプ２４が駆動されてラジエータ９ｃの冷却水
が循環されるとともに、冷却ファン１１が駆動されて回
転する。この冷却ファン１１の回転によってカバー１３
外の空気が吸込口１６ａ，１６ｂからエンジン室４内に
導入され、冷却風Ｐ_１，Ｐ_２となってインタークーラ９
ａ、オイルクーラ９ｂ、及びラジエータ９ｃを通過して
冷却する。吸込口１６ｂから導入された冷却風Ｐ_１のう
ちほとんどが初めにインタークーラ９ａを冷却した後に
その下流側のオイルクーラ９ｂを冷却し、このオイルク
ーラ９ｂを冷却した冷却風Ｐ_１がさらにラジエータ９ｃ
を冷却するのに対して、吸込口１６ａから導入された冷
却風Ｐ_２はインタークーラ９ａを介すことなく直接オイ
ルクーラ９ｂ又はラジエータ９ｃに導入される。その
際、冷却風Ｐ_２は、インタークーラ９ａ内を流れる流体
である燃焼用圧縮吸入空気が流入する側、すなわち油圧
ショベル後方側に偏らせつつ導入され、オイルクーラ９
ｂ又はラジエータ９ｃを通過して冷却する。冷却風
Ｐ_１，Ｐ_２は熱交換器９を冷却した後、ラジエータ９ｃ
の下流側にあるシュラウド１０ａ，１０ｂの内部を通過
して絞られ、冷却ファン１１の吸込側に導入される。そ
して、冷却ファン１１から吹き出された冷却風Ｐ_３は、
冷却ファン１１の下流側にあるエンジン８及び油圧ポン
プ３３等を冷却した後、吐出口１７，１８，１９からエ
ンジン室４の外部に放出される。

【００３９】このように構成した第１の実施形態によれ
ば、吸込口１６ａから導入された冷却風Ｐ_２が、インタ
ークーラ９ａを介すことなく直接オイルクーラ９ｂ又は
ラジエータ９ｃに導入される。これにより、インターク
ーラ９ａで昇温されていない低温の冷却風Ｐ_２によって
オイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃを冷却することが
でき、オイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃの冷却性能
を向上させることができる。

【００４０】しかもこのとき、吸込口１６ａはオイルク
ーラ９ｂへの導入に際し、冷却風Ｐ _２をインタークーラ
９ａ内への流体流入側に偏らせつつオイルクーラ９ｂに
導入させている。これにより、インタークーラ９ａを通
過してオイルクーラ９ｂに導入される直前の冷却風Ｐ_１
に対し、その温度分布のうちで特に温度が高くなるイン
タークーラ９ａ内の流体流入側に低温の冷却風Ｐ_２を集
中的に導入することができる。そのためインタークーラ
９ａを通過して昇温した冷却風Ｐ_１のうちの特に高温部
分を低下させることができる。以下、この冷却風Ｐ_２の
導入による作用について図６、図７、図８に基づいてさ
らに詳しく説明する。

【００４１】図６は、上流側熱交換器すなわちインター
クーラ９ａと、下流側熱交換器すなわちオイルクーラ９
ｂに対し、それらの間の間隙ｄ_１に冷却風Ｐ_２を導入す
る場合の模式図であり、図７は冷却風Ｐ_２をインターク
ーラ９ａ内を流れる流体すなわち燃焼用空気の流出側
（図６ア側）から導入した場合のオイルクーラ９ｂ直前
における冷却風の温度分布を示す図であり、図８は冷却
風Ｐ_２をインタークーラ９ａの燃焼用空気の流入側（図
６イ側）から導入した場合のオイルクーラ９ｂ直前にお
ける冷却風の温度分布を示す図である。

【００４２】図６において、冷却風Ｐ_１の流れ方向は、
主にインタークーラ９ａからオイルクーラ９ｂへ順に通
過する方向であり、またインタークーラ９ａ内の流体の
流通方向は、左から右へ向かうＸ方向としている。

【００４３】ここで、インタークーラ９ａとオイルクー
ラ９ｂの間の間隙ｄ_１に導入する冷却風Ｐ_２を、インタ
ークーラ９ａ内の流体の流出側すなわち同図６矢印ア側
に導入した場合、オイルクーラ９ｂの直前位置５０にお
けるＸ方向温度分布は図７に実線で示すような分布とな
る。なお、図７及び図８中において破線は、冷却風Ｐ _２
が全く導入されずに、インタークーラ９ａを通過した冷
却風Ｐ_１のみが導入された場合に検出される温度分布を
比較のために示したものである。

【００４４】図７において、オイルクーラ９ｂの直前位
置におけるＸ方向温度分布では流体流出側において温度
が若干低下したものの、その部分は破線で示すように冷
却風Ｐ_２を導入しなくても比較的温度の低い部分であ
り、冷却風Ｐ_２を導入して冷却してもあまり意味はな
い。

【００４５】これに対して、冷却風Ｐ_２をインタークー
ラ９ａ内への流体流入側すなわち図６矢印イ側に導入し
た場合には、図８に実線で示すような温度分布となり、
流体流入側において温度が大きく低下し、破線の温度分
布で示す冷却風Ｐ_２を導入しなかった場合と比較しても
その冷却効果が高いことがわかる。これはすなわち、上
流側熱交換器を通過した冷却風Ｐ_１のうち流体流入側を
通過した冷却風Ｐ_１の方が温度上昇が大きく、その高温
側にのみ冷却風Ｐ_２を集中的に混合した場合の方が冷却
風Ｐ_１に対する冷却効率が高く、その結果、オイルクー
ラ９ｂ全体に対する冷却性能も高くなることを意味す
る。

【００４６】以上説明したように、第１の実施形態によ
れば、インタークーラ９ａを通過してオイルクーラ９ｂ
に導入される冷却風のうち最も温度が高くなるインター
クーラ９ａ内への流体流入側に冷却風Ｐ_２を集中的に導
入し、冷却風Ｐ_１のうちの特に高温部分を温度低下させ
た後に、オイルクーラ９ｂに導入できるため、オイルク
ーラ９ｂの冷却性能を向上させることができる。この結
果、吸込口１６ａ，１６ｂから導入した冷却風Ｐ_１，Ｐ
_２を用い、冷却負荷が各々異なる熱交換器群９ａ〜９ｃ
を効率良く冷却することができる。

【００４７】なお、本発明の請求項１中の上流側熱交換
器及び下流側熱交換器の配置関係は、上述したようなイ
ンタークーラ９ａとオイルクーラ９ｂの組合せの例に限
られるものではなく、冷却風Ｐ_１の流れ方向に沿って直
列配置された上記３つの熱交換器のうちのいずれか選択
した２つの熱交換器の組合せ、例えばインタークーラ９
ａとラジエータ９ｃ、又はオイルクーラ９ｂとラジエー
タ９ｃであってもよい。上述した第１の実施形態の構成
の場合、このような他の組合せの場合であっても、上流
側熱交換器としてのインタークーラ９ａ又はオイルクー
ラ９ｃは内部の流体の流通方向が同じ方向であり、吸込
口１６ａはいずれに関しても流体流入側に外気を偏らせ
て導入するように配置されているため、下流側熱交換器
としてのラジエータ９ｃに対する冷却効果を上記と同様
に得ることができる。

【００４８】図９は、本発明の請求項４，５及び７に係
る発明に対応する土木・建設機械のエンジン冷却装置の
第２の実施形態の説明図で、この土木・建設機械のエン
ジン冷却装置の第２の実施形態の要部構成を抽出して示
す斜視図である。

【００４９】第２の実施形態を示す図９では、図１に示
したインタークーラ９ａとオイルクーラ９ｂとラジエー
タ９ｃで構成する熱交換器群のみを示し、上流側熱交換
器すなわちインタークーラ９ａと下流側熱交換器すなわ
ちオイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃとの間隙ｄ_１，
ｄ_２のうち、インタークーラ９ａへの流体流入側を残し
てそれ以外の部分を開閉又は着脱可能に設けた遮蔽板５
１により密閉遮蔽した構成にしている。また、その上方
に位置する外気導入口すなわち吸込口１６ａＡについて
は、同図９斜線部で示すように熱交換器９ａ，９ｂ，９
ｃとほぼ同じ幅で設けた構成にしてある。その他の構成
については、前述した図１に示した第１の実施形態と同
等である。

【００５０】このように構成した第２の実施形態によれ
ば、上記第１の実施形態と同様、インタークーラ９ａを
通過してオイルクーラ９ｂに導入される冷却風Ｐ_１のう
ち最も温度が高くなるインタークーラ９ａ内への流体流
入側に冷却風Ｐ_２を集中的に導入し、冷却風Ｐ_１のうち
の特に高温部分を温度低下させた後にオイルクーラ９ｂ
に導入できるため、オイルクーラ９ｂの冷却性能を向上
させることができる。この結果、吸込口１６ａ，１６ｂ
から導入した冷却風Ｐ_１，Ｐ_２を用い、冷却負荷が各々
異なる熱交換器群９ａ〜９ｃを効率良く冷却することが
できる。

【００５１】また上記第２の実施形態の構成において
は、遮蔽板５１を開閉又は着脱可能に設置していること
により、各熱交換器９ａ〜９ｃが目詰まりした際の清掃
においても遮蔽板５１を開くことで容易に熱交換器全体
を清掃することができる。

【００５２】なお、この第２の実施形態においても、本
発明の請求項１中の上流側熱交換器及び下流側熱交換器
の配置関係は、上述したようなインタークーラ９ａとオ
イルクーラ９ｂの組合せの例に限られるものではなく、
冷却風Ｐ_１の流れ方向に沿って直列配置された上記３つ
の熱交換器のうちのいずれか選択した２つの熱交換器の
組合せ、例えばインタークーラ９ａとラジエータ９ｃ、
又はオイルクーラ９ｂとラジエータ９ｃであってもよ
い。上述した第２の実施形態の構成の場合、このような
他の組合せの場合であっても、上流側熱交換器としての
インタークーラ９ａ又はオイルクーラ９ｃは内部の流体
の流通方向が同じ方向であり、遮蔽板５１はいずれに関
しても流体流入側を残してそれ以外の部分を遮蔽するよ
うに配置されているため、下流側熱交換器としてのラジ
エータ９ｃに対する冷却効果を上記と同様に得ることが
できる。

【００５３】図１０は、本発明の請求項６及び７に係る
発明に対応する土木・建設機械のエンジン冷却装置の第
３の実施形態の説明図で、この土木・建設機械のエンジ
ン冷却装置の第３の実施形態の要部構成を抽出して示す
平面図である。

【００５４】第３の実施形態を示す図１０では、インタ
ークーラ９ａとオイルクーラ９ｂとラジエータ９ｃで構
成する熱交換器群を示し、インタークーラ９ａ、オイル
クーラ９ｂ及びラジエータ９ｃは冷却風Ｐ_１の上流側よ
りこの順序で横幅方向寸法が大きくなり、同図１０にお
ける左側すなわち油圧ショベルの前方側にそれらの端部
を揃え、逆の右側すなわち油圧ショベルの後方側にそれ
らの端部をｔａ，ｔｂずつずらすことにより導風路５２
ａ，５２ｂを形成する配置とし、また先に述べた冷却風
Ｐ_２導入用の吸込口１６ａを省略した構成にしてある。
その他の構成については、前述した図１に示した第１の
実施形態と同等である。

【００５５】このように構成した第３の実施形態では、
冷却ファン１１の回転によってカバー１３外の空気が吸
込口１６ｂから冷却風Ｐ_１としてエンジン室４内に導入
される。その際、冷却風Ｐ_１のたとえば３分の１程度が
上流側熱交換器としてのインタークーラ９ａを冷却した
後に下流側熱交換器としてのオイルクーラ９ｂを冷却
し、さらにはラジエータ９ｃを冷却するのに対して、残
りの冷却風のうちＰ_４がインタークーラ９ａの同図１０
中右側すなわち流体流入側にｔａの幅で形成された導風
路５２ａを経てインタークーラ９ａを介すことなく直接
オイルクーラ９ｂに導入される。さらに、冷却風Ｐ_５が
オイルクーラ９ｂの同図１０中右側すなわち流体流入側
にｔｂの幅で形成された導風路５２ｂを経てインターク
ーラ９ａ及びオイルクーラ９ｂを介すことなく直接ラジ
エータ９ｃに導入される。これにより、インタークーラ
９ａで昇温されていない低温の冷却風Ｐ_４，Ｐ_５によっ
てオイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃを積極的に冷却
することができ、オイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃ
の冷却性能を向上させることができる。

【００５６】そしてこの第３の実施形態においても、冷
却風Ｐ_４，Ｐ_５をそれぞれ導風路ｔａ，ｔｂを経て導入
可能に構成していることにより、オイルクーラ９ｂ及び
ラジエータ９ｃに対してそれぞれの上流側に位置する熱
交換器の流体流入側に冷却風Ｐ_４，Ｐ_５を偏らせて導入
し、上流側熱交換器を通過した冷却風のうちの高温部分
を集中的に冷却することができる。これにより、オイル
クーラ９ｂ及びラジエータ９ｃの冷却性能を確実に向上
させることができる。以上のようにして、吸込口１６ｂ
から導入した冷却風Ｐ_１及びＰ_４，Ｐ_５を用い、冷却負
荷が各々異なる熱交換器群９ａ〜９ｃを効率良く冷却す
ることができる。

【００５７】図１１は、本発明の請求項８に係る発明に
対応する土木・建設機械のエンジン冷却装置の第４の実
施形態の説明図であり、この土木・建設機械のエンジン
冷却装置の第４の実施形態の構成を示す透視斜視図であ
る。

【００５８】第４の実施形態を示す図１１では、図１に
破線矢印にて示したオイルクーラ９ｂ内の流体の流通方
向がインタークーラ９ａ内の流体の流通方向と同じ方向
すなわち冷却風Ｐ_１の上流側正面から見て右側から左側
へ向かう方向となっていたのに代えて、オイルクーラ９
ｃ内の流体を冷却風Ｐ_１の上流側正面から見て左側から
右側へ向かう方向に流通させ、さらに先に述べた冷却風
Ｐ_２導入用の吸込口１６ａを省略した構成にしてある。
その他の構成については、前述した図１に示した第１の
実施形態と同等である。

【００５９】このように構成した第４の実施形態の動作
は以下の通りである。冷却ファン１１の回転によってカ
バー１３外の空気が吸込口１６ｂから冷却風Ｐ_１として
エンジン室４内に導入されるとき、吸込口１６ｂから導
入された冷却風Ｐ_１の半分程度がインタークーラ９ａを
冷却した後にオイルクーラ９ｂとラジエータ９ｃを順に
冷却するとともに、冷却風Ｐ_１の残りの半分程度がオイ
ルクーラ９ｂの下側半分に直接導入されて冷却する。そ
してインタークーラ９ａを通過して昇温した冷却風Ｐ_１
のうち、インタークーラ９ａ内の流体の流入側及び流出
側を通過した各部分はそれぞれ相対的に温度差の大きい
高温部分、低温部分となる。そしてその冷却風Ｐ_１の高
温部分及び低温部分は、それぞれ下流側に位置するオイ
ルクーラ９ｂの重複範囲すなわち上側半分における流体
の流出側及び流入側に導入される。

【００６０】このように構成した第４の実施形態によれ
ば、吸込口１６ｂから導入された冷却風Ｐ_１のうち、上
流側熱交換器であるインタークーラ９ａを通過して冷却
した分が、次に下流側熱交換器であるオイルクーラ９ｂ
に導入されて冷却する。このときインタークーラ９ａを
通過した冷却風Ｐ_１の温度分布と、オイルクーラ９ｂ内
における流体の温度分布がちょうど逆となり、インター
クーラ９ａを通過した冷却風Ｐ_１のうち流体流出側を通
過して比較的低温である部分を、オイルクーラ９ｂの流
体流入側に導入できるため、オイルクーラ９ｂの流体流
入側の冷却性能を向上させることができる。これによ
り、オイルクーラ９ｂの冷却性能を確実に向上させるこ
とができる。以上のようにして、吸込口１６ｂから導入
した冷却風Ｐ_１を用い、冷却負荷が各々異なる熱交換器
群９ａ，９ｂを効率良く冷却することができる。

【００６１】なお上記構成において、さらにオイルクー
ラ９ｂの下流側に位置するラジエータ９ｃについても、
オイルクーラ９ｂを通過した冷却風の温度分布のうち比
較的低温になりやすい側に合わせてラジエータ９ｃに対
する流体の流入側を設定し、前記温度分布の温度上昇す
る方向に流体を流通させる構成とすることで、上述した
効果と同様のラジエータ９ｃの冷却性能の向上が可能と
なる。

【００６２】なお、以上は本発明を油圧ショベルのエン
ジン室に適用した場合を例にとって説明したが、これに
限られず、クレーン、自走式破砕機、ホイールローダ
等、他の土木・建設機械のエンジン室に適用してもよ
い。これらの場合も、同様の効果を得られることは言う
までもない。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、上流側
熱交換器で昇温されていない低温の冷却風によって下流
側熱交換器を積極的に冷却することができる。また、特
に請求項２〜７に係る発明では、上流側熱交換器を通過
し下流側熱交換器に導入した通常の冷却風流れにおいて
生じている温度分布のうち高温側である流体流入側に対
して低温の冷却風を導入することができるため、昇温し
た冷却風のうち特に高温となる部分を集中的に温度低下
させることができ、したがって下流側熱交換器の冷却性
能を向上させることができる。

【００６４】また特に、請求項３に係る発明によれば、
外気導入口を通過した冷却用の外気を全て上流側熱交換
器の流体側に偏らせて導入することができる。

【００６５】また特に、請求項４に係る発明によれば、
外気導入口を通過した冷却用の外気を、上流側熱交換器
と下流側熱交換器との間隙のうち遮蔽板が設置されてい
ない上流側熱交換器の流体流入側にのみ偏らせて導入さ
せることができる。

【００６６】また特に、請求項５に係る発明によれば、
遮蔽板を備えた構成であっても、熱交換器が目詰まりし
た際の清掃において遮蔽板を開くか又は取り外すことに
より、容易に熱交換器全体を清掃することができる。

【００６７】また特に、請求項６に係る発明によれば、
導風路から導入された低温の冷却風が、上流側熱交換器
の流体流入側を通過した高温の冷却風に直接混合して温
度低下させ、下流側熱交換器の冷却性能を向上させるこ
とができる。

【００６８】また本発明の請求項８に係る発明によれ
ば、上流側熱交換器を通過した冷却風の温度分布と、下
流側熱交換器内における流体の温度分布がちょうど逆と
なり、上流側熱交換器を通過した冷却風のうちの流体流
出側を通過し比較的低温である部分を、下流側熱交換器
の流体流入側に導入できるため、下流側熱交換器の冷却
性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の土木・建設機械のエンジン冷却装置の
第１の実施形態が設けられるエンジン室の概略構造を表
す透視斜視図である。

【図２】図１に示す第１の実施形態が適用される建設機
械の一例である油圧ショベルの全体外観構造を表す斜視
図である。

【図３】図１に示す第１の実施形態が適用されるエンジ
ン室の外観構造を表す拡大斜視図である。

【図４】図１に示す第１の実施形態が設けられるエンジ
ン室の詳細構造を表す断面図である。

【図５】図４中Ａ部拡大図である。

【図６】上流側熱交換器であるインタークーラと、下流
側熱交換器であるオイルクーラの間の間隙に冷却風を導
入する場合の模式図である。

【図７】冷却風をインタークーラの流体流出側から導入
した場合のオイルクーラ直前における冷却風温度分布を
示す図である。

【図８】冷却風をインタークーラの流体流入側から導入
した場合のオイルクーラ直前における冷却風温度分布を
示す図である。

【図９】本発明の土木・建設機械のエンジン冷却装置の
第２の実施形態の要部構成を表す斜視図である。

【図１０】本発明の土木・建設機械のエンジン冷却装置
の第３の実施形態の要部構成を表す平面図である。

【図１１】本発明の土木・建設機械のエンジン冷却装置
の第４の実施形態が設けられるエンジン室の概略構造を
表す透視斜視図である。

【符号の説明】

４エンジン室８エンジン９熱交換器９ａインタークーラ９ｂオイルクーラ９ｃラジエータ１１冷却ファン１６ａ吸込口（外気導入口、導風手段）１６ｂ吸込口１６ａＡ吸込口（外気導入口）５１遮蔽板５２ａオイルクーラ端部の上流側の導風路（導風手
段）５２ｂラジエータ端部の上流側の導風路（導風手
段）Ｐ，Ｐ_１〜Ｐ_５冷却風ｄ_１インタークーラとオイルクーラの間の間隙ｄ_２オイルクーラとラジエータの間の間隙ｔａインタークーラ端部とオイルクーラ端部とのず
らし量ｔｂオイルクーラ端部とラジエータ端部とのずらし
量

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ０１Ｐ 11/10 Ｆ０１Ｐ 11/10 ＫＦ０２Ｂ 29/04 Ｆ０２Ｂ 29/04 ＫＵ 67/00 67/00 Ｇ (72)発明者横山真吾茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内Ｆターム(参考） 2D015 CA02 3D038 AA05 AB09 AC03 AC11 AC26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】土木・建設機械のエンジン室内に冷却風を
生起する冷却ファンと、上記冷却風の流れ方向に沿って上流側及び下流側にそれ
ぞれ設けられた上流側熱交換器及び下流側熱交換器とを
備えた土木・建設機械のエンジン冷却装置において、冷却用の外気を、上記上流側熱交換器に介すことなく、
上記下流側熱交換器に導入する導風手段を備えているこ
とを特徴とする土木・建設機械のエンジン冷却装置。
【請求項２】上記導風手段が、上記上流側熱交換器内の
流体の熱交換器への流入側を主に冷却するように冷却風
を導くことを特徴とする請求項１記載の土木・建設機械
のエンジン冷却装置。
【請求項３】上記導風手段が、上記上流側熱交換器への
流体流入側に偏らせて設けた外気導入口であることを特
徴とする請求項２記載の土木・建設機械のエンジン冷却
装置。
【請求項４】上記導風手段が、外気導入口と、上記上流
側熱交換器と上記下流側熱交換器との間隙のうち上記上
流側熱交換器の流体流出側の一部を遮蔽する遮蔽板とを
含むことを特徴とする請求項２記載の土木・建設機械の
エンジン冷却装置。
【請求項５】上記遮蔽板の少なくとも１つが開閉又は着
脱可能に設置されていることを特徴とする請求項４記載
の土木・建設機械のエンジン冷却装置。
【請求項６】上記導風手段が、上記上流側熱交換器の端
部と上記下流側熱交換器の端部とを上記上流側熱交換器
への流体流入側にずらして配置することにより形成され
る導風路であることを特徴とする請求項２記載の土木・
建設機械のエンジン冷却装置。
【請求項７】上記上流側熱交換器がインタークーラであ
り上記下流側熱交換器がオイルクーラであるか、若しく
は上記上流側熱交換器がオイルクーラであり上記下流側
熱交換器がラジエータであることを特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載の土木・建設機械のエンジン冷却
装置。
【請求項８】土木・建設機械のエンジン室内に冷却風を
生起する冷却ファンと、上記冷却風の流れ方向に沿って上流側及び下流側にそれ
ぞれ設けられた上流側熱交換器及び下流側熱交換器とを
備えた土木・建設機械のエンジン冷却装置において、上記上流側熱交換器及び上記下流側熱交換器内のそれぞ
れの流体を互いに逆方向に流通させたことを特徴とする
土木・建設機械のエンジン冷却装置。