JP2004169518A - 建設機械の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン近傍に設けられても、通風抵抗が小さく冷却性能の優れた建設機械の冷却装置を提供する。
【解決手段】熱交換器７，８と、該熱交換器７，８に対向する冷却ファン６とを有し、エンジン１の近傍に設けられる建設機械の冷却装置において、冷却空気の風路を、前記エンジン１を避けて前記冷却ファン６の回転軸の方向に沿って略直線状に形成した構成とする。さらに、前記熱交換器７，８と前記冷却ファン６とを覆うカバー２に、前記冷却ファン６の回転軸方向の両側の冷却ファン６に対向する位置にそれぞれ空気口９，９を備えた構成とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械は、エンジンを駆動源とする油圧ポンプを駆動して得られる高圧の作動油を、各種油圧アクチュエータに制御して供給することにより、各種油圧アクチュエータを駆動して各種作業を行なっている。作動油は、各油圧機器での摩擦熱や圧力損失による発熱によりその温度が上昇するが、所定温度以上になると作動油の特性が著しく変化し、油圧機器が所望の作動を行なわなくなる。このため、作動油を冷却するオイルクーラが、エンジンの冷却水を冷却するラジエータに対面して設けられ、対向する冷却ファンが送る冷却空気により冷却されている。
【０００３】
建設機械としてブルドーザに適用した例を、図６を用いて説明する。ブルドーザは車体の中央前部に設けられたエンジンルーム５１内にエンジン１を搭載し、エンジン１の前方にはラジエータ７及びオイルクーラ８がエンジン１の前端に装着された冷却ファン５２に対向して配置されている（例えば、特許文献１参照。）。エンジンルーム５１の前端には空気口を兼ねたラジエータガード５３が設けられており、冷却ファン５２の駆動によりエンジンルーム５１後部から取り込まれた冷却空気は、オイルクーラ８及びラジエータ７を通過してこのラジエータガード５３から排出される。この際の熱交換により、エンジン冷却水及び作動油の温度はそれぞれ適切範囲まで冷却され、エンジン１のヒートバランスや、作動油の特性が維持される。
【０００４】
大型の油圧ショベルにおいては、図７に示すように、上部旋回体６１の右側にエンジン１を前後方向に沿って配置すると共に、上部旋回体６１の左側後部にラジエータ７及びオイルクーラ８を略水平にかつ前後方向に沿って並列するように配置し、このラジエータ７及びオイルクーラ８を冷却する冷却ファン６２，６２をそれぞれに対向して設けている。冷却ファン６２には駆動源となる油圧モータ６３が付設されている。上部旋回体６１の左側面には空気口６４が設けられ、ラジエータ７及びオイルクーラ８の上方には空気口６５が設けられている（例えば、特許文献２参照。）。冷却ファン６２の駆動により空気口６４から取り込まれた冷却空気は、オイルクーラ８及びラジエータ７を通過して空気口６５から排出される。この際の熱交換により、エンジン冷却水及び作動油の温度はそれぞれ適切範囲まで冷却され、エンジン１のヒートバランスや、作動油の特性が維持される。
【０００５】
【特許文献１】
実用新案登録第２５１８０１１号公報 （第２頁、第１〜２図）
【特許文献２】
特開平１１−２６９９１７号公報 （第６頁、第１〜２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術においては、以下に述べるような問題点がある。
すなわち、ブルドーザの場合、冷却空気の風向である冷却ファン５２の回転軸方向には、冷却ファン５２に近接してエンジン１が配置されているので、エンジン１が冷却空気の流れを邪魔し冷却風の通気抵抗が大きくなり、冷却空気の風量を十分得ることができない。このため、冷却ファン５２のサイズを大きくしたり冷却効率のよいラジエータ、オイルクーラを採用するなど、冷却装置の大型化やコスト高を招来してしまう。
【０００７】
ブルドーザ以外の建設機械においても、配置スペースの関係上、エンジンに近接してラジエータ、オイルクーラ及び冷却ファンといった冷却ユニットを配置している。上記大型の油圧ショベルでは、冷却ユニットの配設スペースを十分確保できる場合もあるが、特に、中型以下の油圧ショベルにおいては、市街地での作業性を向上させるべく、上部旋回体の後端部の突出量が小さい後方小旋回形式が主流となりつつあり、この形式の油圧ショベルでは冷却ユニットの配置スペースを十分確保できないため、ラジエータ、オイルクーラ及び冷却ファンをエンジンに近接配置しており、エンジンが冷却空気の流れを邪魔している。このため、ブルドーザの場合と同様に通風抵抗の大きい冷却装置となってしまう。
【０００８】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、エンジン近傍に設けられても、通風抵抗が小さく冷却性能の優れた建設機械の冷却装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、熱交換器と、該熱交換器に対向する冷却ファンとを有し、エンジンの近傍に設けられる建設機械の冷却装置において、冷却空気の風路を、前記エンジンを避けて前記冷却ファンの回転軸の方向に沿って略直線状に形成した構成としている。
上記構成によれば、冷却空気の風路に冷却風の抵抗となるエンジンが配置されず、しかも、風路が略直線状であるので、通風抵抗が小さくなり冷却空気の風量を十分確保でき冷却能力の優れた冷却装置を得ることができる。
【００１０】
また、第１の発明に基づく第２の発明は、前記熱交換器と前記冷却ファンとを覆うカバーに、前記冷却ファンの回転軸方向の両側の冷却ファンに対向する位置にそれぞれ空気口を備えた構成としている。
上記構成によれば、冷却風の取り入れ側から排出側までが、冷却ファンと直列に配置されるので、通風抵抗の小さい冷却装置を得ることができる。
【００１１】
また、第１又は第２の発明に基づく第３の発明は、前記冷却ファンの回転軸は略水平である構成としている。
上記構成によれば、冷却ファンの回転軸は水平方向に向けているので、冷却空気は略水平方向に流れ、冷却風により砂塵を巻き上げたり吸込んだりすることがなく、油圧機器等への悪影響や視界の悪化を招来する恐れがない。
【００１２】
また、第１又は第２の発明に基づく第４の発明は、前記熱交換器及び前記冷却ファンと前記エンジンとの間に設けられ、小孔が設けられた仕切板を備えた構成としている。
上記構成によれば、冷却風により発生する負圧により、エンジン側の空気が仕切板の小孔から吸い出されるので、エンジン側にこもる熱を効率よく排熱できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
なお、従来技術と同じ構成には同一の符号を付す。また、本明細書において、前後左右及び上下の各方向は、特に断らない限り、それぞれ本発明を適用する建設機械の前後左右及び上下の各方向を意味する。
まず、ブルドーザのエンジンルームの概略平面断面図である図１を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。
【００１４】
図１に示すように、エンジン１は、エンジンルームカバー２に囲まれたエンジンルーム３Ｅ内に配置されている。エンジンルームカバー２は、前面カバー２ｆ、左右一対の側面カバー２ｓ，２ｓ、上面カバー（図示せず）から大略構成されている。エンジンルームカバー２の内部は、エンジン１の前方（図１の下方）に設けられた仕切板４で、エンジンルーム３Ｅとクーリングルーム３Ｃとに仕切られている。このクーリングルーム３Ｃ内には、モータ５により駆動する冷却ファン６がその回転軸を左右方向に向けて配設されており、さらに、この冷却ファン６を挟んでエンジン冷却水を冷却するラジエータ７及び作動油を冷却するオイルクーラ８がそれぞれ冷却ファン６に対向して配設されている。
【００１５】
側面カバー２ｓ，２ｓのクーリングルーム３Ｃ部には、冷却ファン６に対向して開閉可能な空気口９，９がそれぞれ設けられている。空気口９は、ラジエータガードを兼ねており、空気の流れを過度に制限しないように、例えば、多数の丸孔を千鳥状に配置して構成されている。また、仕切板４には、エンジンルーム３Ｅとクーリングルーム３Ｃとが連通するように、小孔４ｈが複数個設けられている。
【００１６】
次に、上記構成による作動について説明する。
モータ５の駆動により冷却ファン６が回転し、冷却空気が一方の空気口９からクーリングルーム３Ｃに流入し、ラジエータ７、冷却ファン６及びオイルクーラ８を通過して、反対側の空気口９から排出される。この際、熱交換器であるラジエータ７及びオイルクーラ８と冷却空気との間で熱交換が行なわれ、エンジン冷却水及び作動油の温度はそれぞれ適切範囲まで冷却されることにより、エンジン１のヒートバランスや、作動油の特性が維持される。
また、この冷却風により、仕切板４を挟んで小孔４ｈのクーリングルーム３Ｃ側に負圧が発生し、エンジンルーム３Ｅ内の空気が小孔４ｈから吸い出され、エンジンルーム３Ｅ内の換気が行われる。
【００１７】
本実施形態による効果を説明する。
冷却空気の風向である冷却ファン６の回転軸方向には、冷却ファン６に対向するラジエータ７やオイルクーラ８等の熱交換器を挟んで空気口９が配置されているので、冷却空気の風向にエンジン１が配置される従来技術とは異なり、冷却空気の風路は略直線状であり、冷却風は真っ直ぐスムーズに流れ通風抵抗の小さい冷却装置を得ることができる。このため、冷却空気の風量を増加して、優れた冷却性能を得ることができ、風量が十分であるので風量を多少減少させてもよい場合には、冷却ファン６の外径サイズを小さくしたり回転数を遅くすることが可能となり、冷却ファン６が発生する騒音を低減することができる。または、空気口９を狭くして外部に漏れる騒音を低減することもできる。また、風量の増加に対応して熱交換器を変更する場合には、サイズの小さい熱交換器又はフィンピッチのより粗い安価な熱交換器を採用することが可能となり、装置の小型化やコストの低減が可能となる。
【００１８】
また、冷却ファン６はその回転軸を左右方向である水平方向に向けているので、冷却空気は略水平方向に流れている。このため、冷却風により砂塵を巻き上げたり吸込んだりすることがなく、油圧機器等への悪影響や視界の悪化を招来する恐れがない。
また、この冷却風による負圧により、エンジンルーム３Ｅ内にこもる熱が仕切板４の小孔４ｈから吸い出され、冷却空気と共に外部に放出されるので、エンジンルーム３Ｅ内の排熱が効率的に行われ、エンジンルーム３Ｅ内の温度上昇を抑制できる。さらに、この仕切板４により、エンジンルーム３Ｅの密閉度合いを向上できるので、車両の騒音低減化を向上できる。
【００１９】
ブルドーザの場合、従来のように車体正面にラジエータガードを兼ねる空気口を設ける場合には、作業時に車両前方から侵入してくる枝等の異物からラジエータの破損を防止するために空気口を堅牢な構造とする必要がありコスト高となっているが、本実施形態においては、空気口９が車両の左右方向に向いて配設されるので、車両前方からの異物の衝突・干渉の恐れはなく、堅牢さを必要としない簡単な構造で安価なラジエータガードとなり、車両前方からの異物の衝突・干渉に対しては、空気口の無い、あるいは少ない、安価な前面カバー２ｆで対応でき低コストとなる。
さらに、ラジエータ７やオイルクーラ８の熱交換器の清掃作業は、従来は車両正面からのみ行なっていたのに対し、上記実施形態においては、空気口９を開閉式とすることにより、車両の左右両側から清掃を行なえるので、清掃作業が容易となる。
【００２０】
次に、油圧ショベルの上部旋回体の概略平面断面図である図２及びその概略側面断面図である図３を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、その説明を割愛する。
【００２１】
図２に示すように、油圧ショベルの上部旋回体１１の後部にはエンジン１を収容するエンジンルーム１２が設けられている。また、上部旋回体１１の右側部には冷却ファン６、ラジエータ７及びオイルクーラ８を収容するクーリングルーム１３が設けられており、エンジンルーム１２とクーリングルーム１３とは、仕切板１４により仕切られている。この仕切板１４には、エンジンルーム１２とクーリングルーム１３とが連通するように、小孔１４ｈが複数個設けられている。また図３にも示すように、クーリングルーム１３内のやや後寄りには、モータ５により駆動する冷却ファン６がその回転軸を前後方向に向けて配設されており、さらに、この冷却ファン６を挟んでラジエータ７及びオイルクーラ８がそれぞれ冷却ファン６に対向して配設されている。クーリングルーム１３を覆うカバー１５には、後部側面１５ａ及び中央部の前方に向かって傾斜する傾斜側面１５ｂに空気口１６，１７がそれぞれ設けられている。
【００２２】
次に、上記構成による作動について説明する。
モータ５の駆動により冷却ファン６が回転し、冷却空気が後部の空気口１６からクーリングルーム１３に流入し、ラジエータ７、冷却ファン６及びオイルクーラ８を通過して、中央部の空気口１７から排出される。この際、熱交換器であるラジエータ７及びオイルクーラ８と冷却空気との間で熱交換が行なわれ、エンジン冷却水及び作動油の温度はそれぞれ適切範囲まで冷却されることにより、エンジン１のヒートバランスや、作動油の特性が維持される。
また、この冷却風により、仕切板１４を挟んで小孔１４ｈのクーリングルーム１３側に発生する負圧により、エンジンルーム１２内の空気が小孔１４ｈから吸い出され、エンジンルーム１２内の換気が行われる。
【００２３】
本実施形態による効果を説明する。
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、冷却ファン６の回転軸方向には、エンジン１等のように冷却風の抵抗となるものが配置されておらず、冷却空気の風路は略直線状であり、冷却空気は略真っ直ぐにラジエータ７及びオイルクーラ８を通過して外部に排出されるので、通風抵抗の小さい冷却装置を得ることができる。また、冷却ファン６の回転軸は水平方向に向けているので、冷却空気は略水平方向に流れ、冷却風により砂塵を巻き上げたり吸込んだりすることがなく、油圧機器等への悪影響や視界の悪化を招来する恐れがない。また、この冷却風による負圧により、エンジンルーム１２内にこもる熱が仕切板１４の小孔１４ｈから吸い出され、エンジンルーム１２内の排熱が効率的に行われる。さらに、クーリングルーム１３を覆うカバー１５を開閉可能とすることにより、ラジエータ７及びオイルクーラ８の清掃を車両の前後両側から行なえるので、清掃作業が容易となる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の範囲内において変更や修正を加えても構わない。
例えば、冷却空気の風向である冷却ファン６の回転軸の向きは、エンジンの向き（クランク軸の向き）に対して、略直角方向となる例にて説明したが、エンジンが冷却空気の流れを過度に制限しなければ略直角方向に限らず、例えば図４に示すように、エンジン１の向きに対して冷却ファン６の回転軸の向きが４５゜程度になるように配置してもよい。
【００２５】
また、冷却ファン６を挟むようにラジエータ７及びオイルクーラ８を配置する例にて説明したが、図５（ａ）に示すように、冷却ファン６の片側にラジエータ７及びオイルクーラ８を列置してもよい。さらに、図５（ｂ）に示すように、同一面上に隣り合わせて配置したラジエータ７Ａ及びオイルクーラ８Ｂを冷却ファン６に対向して配置してもよい。この場合、ラジエータ７Ａ及びオイルクーラ８Ｂは、冷却能力をラジエータ７及びオイルクーラ８とそれぞれ同等に維持すべく、幅寸法（図５（ａ）の左右方向寸法）が大きくなる。
【００２６】
また、１台の冷却ファン６を設けた例で示したが、その設置スペースが小さい車両の場合には幅の小さい冷却ファンやラジエータ等を複数台使用するようにしても構わない。この場合、冷却ファンは上下方向に並べて配置され、ラジエータ等は風向きに重ねて配置される。
さらに、図１には、エンジンルーム３Ｅとクーリングルーム３Ｃとを仕切る仕切板４に小孔４ｈをフアン上流側と下流側にそれぞれ設けた例を示しているが、下流側にのみ設ける方が好ましい。なんとなれば、上流側に小孔４ｈがあるとエンジンルーム３Ｅから流入する暖まったエアの量が増えて外気の風量が減るために、冷却効率が低下してしまうからである。
【００２７】
また、冷却ファン６を駆動するモータ５は、油圧モータでもよいし、電動モータでも構わない。
またさらに、エンジンルームとクーリングルームとを仕切板で仕切る例にて説明したが、多少外部への騒音が大きくなるが、この仕切板を設けなくてもよい。
熱交換器として、ラジエータ７及びオイルクーラ８を例に挙げたが、どちらか一方のみの構成でも構わないし、冷却ファン６に対面して空気調和装置のコンデンサや過給機のインタクーラ等をさらに並設してもよいのは勿論である。
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、冷却ファンの回転軸方向がエンジンを避けるように冷却ファンを設けて、冷却空気の風路がエンジンを避けてファン回転軸方向に沿って略直線状となるように構成しているので、通風抵抗が小さく冷却能力の優れた冷却装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係わるブルドーザのエンジンルームの概略平面断面図である。
【図２】第２実施形態に係わる油圧ショベルの上部旋回体の概略平面断面図である。
【図３】図２の概略側面断面図である。
【図４】別態様の油圧ショベルの上部旋回体の概略平面断面図である。
【図５】別態様の熱交換器の配置の説明図である。
【図６】従来技術に係わるブルドーザのエンジンルームの概略平面断面図である。
【図７】従来技術に係わる油圧ショベルの上部旋回体の概略平面断面図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…エンジンルームカバー、３Ｅ，１２…エンジンルーム、３Ｃ，１３…クーリングルーム、４，１４…仕切板、４ｈ，１４ｈ…小孔、５…モータ、６…冷却ファン、７…ラジエータ、８…オイルクーラ、９，１６，１７…空気口。

Claims (4)

1. 熱交換器（７，８）と、該熱交換器（７，８）に対向する冷却ファン（６）とを有し、エンジン（１）の近傍に設けられる建設機械の冷却装置において、
   冷却空気の風路を、前記エンジン（１）を避けて前記冷却ファン（６）の回転軸の方向に沿って略直線状に形成した
   ことを特徴とする建設機械の冷却装置。
2. 請求項１記載の建設機械の冷却装置において、
   前記熱交換器（７，８）と前記冷却ファン（６）とを覆うカバー（２）に、前記冷却ファン（６）の回転軸方向の両側の冷却ファン（６）に対向する位置にそれぞれ空気口（９，９）を備えた
   ことを特徴とする建設機械の冷却装置。
3. 請求項１又は２記載の建設機械の冷却装置において、
   前記冷却ファン（６）の回転軸は略水平である
   ことを特徴とする建設機械の冷却装置。
4. 請求項１又は２記載の建設機械の冷却装置において、
   前記熱交換器（７，８）及び前記冷却ファン（６）と前記エンジン（１）との間に設けられ、小孔（４ｈ）が設けられた仕切板（４）を備えた
   ことを特徴とする建設機械の冷却装置。

Images