JP2004225624A - 建設機械の防塵装置 - Google Patents

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Tomoya Yanai
智也 谷内
Kazuhiro Otani
和弘 大谷
Hajime Nakajima
中島  一
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Abstract

【課題】防塵体に付着した塵を効率良く除去する。
【解決手段】防塵装置11を構成する金網13に設けられた枠体14の上縁部をヒンジ部材15を介して機械の外装体7に取付けることにより、金網13を上縁部を支点として揺動可能に支持し、この金網13全体を油圧シリンダ16により揺動させて、金網13に付着した塵を除去するようにした。
【選択図】 図2

Description

【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において、ラジエータやオイルクーラー等の熱交換器(放熱コア)に送られる冷却空気中から塵埃を捕獲除去する防塵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
油圧ショベルを例にとって従来の技術を説明する。
【0003】
油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体上に作業アタッチメントを備えた上部旋回体が搭載されて構成され、上部旋回体の後部に図8に示すエンジンルーム1が設けられている。
【0004】
このエンジンルーム1には、エンジン2と、このエンジン2によって駆動される油圧ポンプ3が設けられるとともに、エンジン2の前面側に、エンジン冷却用のラジエータ4と作動油冷却用のオイルクーラー5が並んで設置され、かつ、ラジエータ4とエンジン2との間にファン6が設けられている。
【0005】
このファン6の回転により、エンジンルーム1を形成する外装体7(通常、ガードと呼ばれる)に設けられた吸い込み口(ガラリ)8から外気が吸い込まれ、冷却空気としてラジエータ4及びオイルクーラー5を通過する。
【0006】
この場合、冷却空気中に含まれた塵埃によってラジエータ4やオイルクーラー5が目詰まりを起こさないように、これらの前方(吸い込み空気流の上流側)に、一乃至複数の防塵体から成る防塵装置9が吸い込み空気流に対向して設けられている(たとえば特許文献1,2参照)。
【0007】
この防塵装置9は、たとえば粒子の小さい塵埃を捕獲除去する第1の防塵体としてのフィルタ層の前面側に、綿屑や木屑のような粒子の大きい塵を捕獲除去する第2の防塵体としての防塵ネット(通常は金網)を配置して構成される。
【0008】
このような防塵装置9においては、防塵体の目詰まりを防止するために、付着した塵埃を定期的に除去する必要がある。
【0009】
従来、この除塵手段として、防塵体の前面にウェイトを吊下げるとともに、このウェイトと防塵体を磁力で吸着させ、機体の振動に伴うウェイトの揺れと防塵体の復原力で防塵体を撓ませて塵埃を振り落とす構成のものが公知である(特許文献3参照)。
【0010】
【特許文献1】
特開2001−336420号公報
【特許文献2】
実開平5−26573号公報
【特許文献3】
特開平8−68326号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献3に記載された公知技術によると、防塵体を部分的に撓ませて防塵体に振動を与える方式であるため、振動が防塵体全体に行き渡り難い。また、ウェイトは、本来の空気の流れを妨げないようにその大きさが小さく制限されるため、加振力も小さく抑えられる。これらの点で、除塵効率が低いものとなる。
【0012】
一方、除塵動作は機械(エンジン)の運転中に行われるため、一旦、防塵体から落下した塵埃がファンの吸い込み作用によって再び防塵体に付着し、この点でも除塵効率が悪化する。
【0013】
そこで本発明は、除塵効率を高めることができる建設機械の防塵装置を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、機械外部から吸い込んだ空気中の塵埃を捕獲除去する防塵体を備え、この防塵体に付着した塵埃を除去するために防塵体全体を移動させて振動させる加振手段が設けられたものである。
【0015】
請求項2の発明は、請求項1の構成において、粒子の小さい塵埃を捕獲除去する第1の防塵体の前面に大粒子の塵を捕獲除去する目の粗い第2の防塵体が配置され、この第2の防塵体を加振手段によって振動させるように構成されたものである。
【0016】
請求項3の発明は、請求項2の構成において、第2の防塵体を、加振手段によって、第1の防塵体に接する濾過位置と、第2の防塵体との間に隙間ができる除塵位置との間で移動させるように構成されたものである。
【0017】
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかの構成において、防塵体が周縁一部を支点として揺動可能に支持され、加振手段はこの防塵体の上記支点と反対側の縁部を押し引き駆動するように構成されたものである。
【0018】
請求項5の発明は、請求項4の構成において、加振手段は、往復運動を行うアクチュエータの駆動力を押し引き駆動力として防塵体に加えるように構成されたものである。
【0019】
請求項6の発明は、請求項1乃至3のいずれかの構成において、防塵体全体が直線状に往復移動可能に支持され、加振手段はこの防塵体を往復駆動するように構成されたものである。
【0020】
請求項7の発明は、請求項6の構成において、防塵体全体が上下方向に往復移動可能に支持され、加振手段は、回転運動を行うアクチュエータの駆動力を防塵体に上下方向の移動力として加えるように構成されたものである。
【0021】
請求項8の発明は、請求項7の構成において、加振手段は、防塵体の左右両側に突設されたアームと、アクチュエータにより回転駆動されるアーム操作部材とを具備し、アーム操作部材は、一定の角度範囲で上記アームに係止してアームを持ち上げ、残りの角度範囲でアームから外れるように構成されたものである。
【0022】
請求項9の発明は、請求項1乃至8のいずれかの構成において、防塵体の振動時に防塵体の周縁部に当たって衝撃を加えるストッパが設けられたものである。
【0023】
請求項10の発明は、請求項9の構成において、防塵体本体の周縁に、ストッパが当たる額縁状の枠体が取付けられて防塵体が構成されたものである。
【0024】
請求項11の発明は、機械外部から吸い込んだ空気中の塵埃を捕獲除去する防塵体と、この防塵体に付着した塵埃を除去する動作を行う塵埃除去手段と、機械の動力源としてのエンジンの運転停止を検出する運転停止検出手段と、この運転検出停止検出手段によってエンジンの運転停止が検出されたときに上記塵埃除去手段を作動させる制御手段とを具備するものである。
【0025】
請求項12の発明は、請求項11の構成において、制御手段は、塵埃除去手段の作動を開始から一定時間後に停止させるタイマを備えたものである。
【0026】
請求項1〜10の構成によると、防塵体全体を加振手段により移動(請求項4,5では防塵体の周縁一部を支点とする揺動、請求項6〜8では直線状の往復移動)させて振動させるため、部分的な撓み動作によって振動を与える公知の方式と比較して、防塵体を全体に亘って均等に振動させることができ、それだけ除塵効率を高めることができる。
【0027】
また、公知方式によると、防塵体が撓み変形を繰り返すことにより、この変形部分のダメージが大きくなり、同部分が凹んだり波打ったりする等の変形や損傷が生じ易いのに対し、防塵体全体を移動させるため、このような弊害が生じない。
【0028】
ところで、請求項2,3のように小粒子の塵埃を捕獲除去する第1の防塵体の前面に金網等の目の粗い第2の防塵体を配置して成る防塵装置の場合、第2の防塵体に付着した綿屑や木屑のような大粒子の塵が十分除去されないと、空気の流通が悪くなり、主たる防塵作用を行う第1の防塵体が実質的に目詰まり状態となって濾過効率が極端に低下するという問題がある。この点、請求項2,3の構成によると、上記のように第2の防塵体の除塵効率が改善されることで、第1の防塵体での濾過効率を高めることができる。
【0029】
また、請求項3の構成によると、第2の防塵体を、第1の防塵体に接する濾過位置と第1の防塵体との間に隙間ができる除塵位置との間で移動させるため、両防塵体間に挟まった塵埃を落下させて効率良く除去することができる。
【0030】
この場合、防塵体を周縁一部を支点として揺動させる請求項4,5の構成によると、防塵体全体を振動させる構成の中で加振のための構造が簡単(とくに請求項5の構成ではアクチュエータの往復運動をそのまま防塵体に加えるため簡単)、かつ、小形となり、コストが安くてすむ。
【0031】
請求項8の構成によると、防塵体を上下方向に往復移動させる方式において、加振手段を構成する操作部材と防塵体側のアームとが機械的に切り離されているため、加振手段の組み込みが容易となる。
【0032】
請求項9,10の構成によると、請求項4,5の揺動方式または請求項6〜8の直線移動方式を含む本発明の防塵装置において、防塵体の移動時に防塵体の周縁部(請求項10では額縁状の枠体)をストッパに当てて衝撃を加えるため、防塵体に作用する振動が増し、除塵効果を一層高めることができる。
【0033】
この場合、請求項10の構成によると、ストッパとの衝突による防塵体本体のダメージを枠体によって軽減でき、かつ、振動が枠体を通じて防塵体全体に及び易い。
【0034】
一方、請求項11,12の構成によると、エンジンの運転停止中(ファン停止中)のみに除塵作用が自動的に働くため、一旦落下した塵埃が再度吸い込まれて防塵体に再付着する問題を解消できるとともに、操作忘れがなく、除塵動作が確実に行われる。
【0035】
また、請求項12の構成によると、タイマによって除塵動作が一定時間後に自動停止するため、除塵動作を止め忘れたまま機械が運転されて本来の濾過作用が低下するおそれがない。
【0036】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図1〜図7によって説明する。
【0037】
以下の実施形態では、従来技術の説明に合わせて、油圧ショベルのエンジンルーム1内に設置されるラジエータ4及びオイルクーラー5用の防塵装置を適用対象として例にとっている。また、図1において、図8と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【0038】
第1実施形態(図1〜図4参照)
図1に示すように、エンジンルーム1を形成する外装体7に四角形の開口部としての吸い込み口10が設けられ、この吸い込み口10を覆うように防塵装置11が設置される。
【0039】
この防塵装置11は、土埃のような粒子の小さい塵埃を捕獲除去する目の細かい第1の防塵体としてのフィルタ12の前面(吸い込み空気流の上流側)に、綿屑や木屑のような粒子の大きい塵を捕獲するとともにフィルタ12を防護する第2の防塵体としての金網13が配置されて成っている。
【0040】
この金網13は、周囲に額縁状の枠体14を有し、この枠体14の上縁部がヒンジ部材15によって外装体7(吸い込み口10の上縁部)に取付けられることにより、金網13全体が上縁部を支点して揺動し得るように構成されている。
【0041】
金網13(枠体14)の下縁部には、往復運動を行う加振手段としてのアクチュエータ(たとえば油圧シリダ。以下、この例で説明する)16のロッド16aが連結され、油圧シリンダ16の繰り返し伸縮作動により金網13の下端部が押し引き駆動されて金網13が揺動する。
【0042】
なお、油圧シリンダ16の伸縮速度(金網13の揺動速度)は、適正な除塵作用が行われる速度として適宜選択することができる。この場合、この金網揺動速度を金網13の塵付着状況等に応じて任意に調整できるように構成してもよい。
【0043】
また、吸い込み口10の下縁部に、金網13から落下した塵を受ける塵受け17が金網全幅に亘って前向きに突設され、この塵受け17の前端に、金網13(枠体14)の前方揺動時にその下縁部に当たるストッパ18が上向きに突設されている。
【0044】
このストッパ18により、金網13の揺動ストロークが規制され、金網13が、図1〜図3の実線で示すようにフィルタ12に接して濾過作用をなすほぼ垂直な濾過位置と、同図破線で示すように前下がりに傾斜する除塵位置との間で揺動し、この金網13の前後揺動運動により、金網13に付着した綿屑等の塵が除去される。
【0045】
この除塵作用に関して、この防塵装置によると次の利点を有する。
【0046】
▲1▼ 公知技術のように金網を部分的に撓ませ、その振動を全体に伝える方式ではなく、金網13全体を揺動させるため、振動が金網13全体に均等に及び、金網13に対する加振効果が高くなる。
【0047】
▲2▼ 金網13を、フィルタ12に接する濾過位置とフィルタ12との間に隙間ができる除塵位置との間で移動させるため、金網13とフィルタ12の間に挟まった塵埃を落下させて効率良く除去することができる。
【0048】
▲3▼ 金網13の除塵位置で金網周縁部(枠体14)をストッパ18に当てて衝撃を加えるため、金網13に作用する振動が増すこと、及び振動が枠体14を通じて金網全体にさらに及び易くなることにより、除塵効果を一層高めることができる。
【0049】
以上の点で、金網13の除塵効率を大幅に高めることができる。
【0050】
また、このように金網13の除塵効率が改善されることにより、その後方で主たる濾過作用を行うフィルタ12での空気の流通が改善され、濾過効率を飛躍的に高めることができる。
【0051】
さらに、他の利点として、公知方式によると金網が部分的な撓み変形を繰り返すためこの変形部分のダメージが大きく、同部分が凹んだり波打ったりする等の変形や損傷が生じ易いのに対し、この装置によると、金網13全体を揺動させるため、部分的な変形や損傷が生じない。
【0052】
また、枠体14をストッパ18に当てるため、金網13本体のダメージを軽減することができる。
【0053】
一方、金網13を周縁一部を支点として揺動させる構成であるため、全体を直線往復移動させる場合と比較して、加振のための構造が簡単、小形ですむ。とくにこの実施形態によると、油圧シリンダ16の往復運動をそのまま金網13に押し引き駆動力として加える構成であるためさらに構造が簡単小形で、コストが安くてすむ。
【0054】
次に、制御系の構成と作用を説明する。
【0055】
図4に示すように、制御手段としてのコントローラ19と、エンジン運転時にオンとなる運転停止検出手段としてのエンジンスイッチ20とが設けられ、エンジンの運転停止時のみに、コントローラ19からシリンダ駆動回路21に駆動信号が出力される(たとえば図示しない油圧源と油圧シリンダ16との間に電磁弁が設けられ、この電磁弁に開弁信号が送られる)ように構成されている。
【0056】
これにより、油圧シリンダ16が伸縮作動し、上記金網13の除塵作用が行われる。
【0057】
また、コントローラ19とシリンダ駆動回路21との間にタイマ22が設けられ、上記駆動信号がこのタイマ22により一定時間後に停止して除塵動作が自動停止するように構成されている。
【0058】
このように、エンジンの運転停止中、つまり、エンジンによって駆動されるファン6の停止中のみに除塵作用が自動的に働くため、一旦落下した塵埃が再度吸い込まれて金網13に再付着する問題を解消することができる。また、手動式の場合のような操作忘れがなく除塵動作が確実に行われる。
【0059】
さらに、タイマ22によって除塵動作が一定時間後に自動停止するため、除塵動作を止め忘れたまま機械が運転されて本来の濾過作用が低下するおそれがない。
【0060】
なお、加振手段として、電動機の回転力をねじやクランクによって直線往復運動に変換するものを用いてもよい。
【0061】
また、運転停止検出手段として、他の手段、たとえばエンジンの回転信号を検出する手段を用いてもよい。
【0062】
第2実施形態(図5〜図7参照)
第1実施形態との相違点のみを説明する。
【0063】
第2実施形態においては、金網13全体が上下方向に直線状に往復移動して除塵作用が行われるように構成されている。
【0064】
すなわち、金網13は、フィルタ12の前面において上下移動可能に配置され、その上端に設けられたバー23の左右両端部(アーム)24,24が、モータ(電動機または油圧モータ)25,25で回転駆動されるアーム操作部材としてのプレート26,26により、左右両側のガイド部材27,27に沿って上下移動し得るように構成されている。28は金網13を下側から受け止めるストッパを兼ねる塵受けである。
【0065】
プレート26,26は、図7に示すように前向きから上向きまでの一定の角度範囲(90゜前後)で両側アーム24,24に係止してバー23を持ち上げ、上向きから後向き、下向きへと変化する残りの角度範囲ではアーム24,24から外れて持ち上げ作用を停止した状態となる。
【0066】
このプレート26,26とアーム24,24の係脱作用により、金網13が上昇−自重落下を行って一定ストロークで上下往復移動し、この往復移動(とくに落下時の塵受け28との衝突による振動)により金網13の除塵作用が行われる。
【0067】
この第2実施形態の構成によっても、金網13全体を振動させることで高い除塵効果を得ることができる。
【0068】
また、加振手段を構成する駆動側のプレート26,26と、金網13側のアーム24,24とが機械的に切り離されているため、組み込みが容易となる。
【0069】
なお、この第2実施形態において、第1実施形態と同様に、金網13の落下時のダメージを軽減するとともに振動を金網13全体に効率良く伝えるために金網13に枠体を取付け、かつ、エンジンの運転停止時のみにモータ25を作動させて上記除塵動作を行わせるように構成するのが望ましい。
【0070】
他の実施形態
(1)第1実施形態の変形形態として、金網13を、下縁部または左右一側縁部を支点として揺動させる構成をとってもよい。
【0071】
(2)第2実施形態の変形形態として、金網13を左右方向に直線往復移動させる構成をとってもよい。この場合、加振手段として、油圧シリンダや、モータ(電動機または油圧モータ)の回転運動をクランク機構等によって直線運動に変換するものを用いることができる。
【0072】
(3)上記実施形態では除塵対象となる防塵体として金網を例示したが、金網に限らず、パンチングメタルや比較的目の細かい濾材からなるフィルタを適用対象とすることができる。
【0073】
(4)上記実施形態では防塵装置11を機械の外装体7に取付ける場合を例示したが、本発明は、防塵体の除塵動作が可能なスペースが確保できることを条件として、エンジンルーム1内に設置される防塵装置にも適用することができる。
【0074】
(5)エンジン停止時のみに除塵動作を行わせる請求項11,12の発明は、第1及び第2実施形態のように防塵体全体を振動させる防塵装置に限らず、防塵体を部分的に撓ませて除塵作用を行う公知の防塵装置等、他の塵埃除去手段を用いる防塵装置にも適用することができる。
【0075】
【発明の効果】
上記のように請求項1〜10の発明によると、防塵体全体を加振手段により移動(請求項4,5では防塵体の周縁一部を支点とする揺動、請求項6〜8では直線状の往復移動)させて振動させるため、部分的な撓み動作によって振動を与える公知の方式と比較して、防塵体全体を均等に振動させることができ、これにより除塵効率を高めることができる。
【0076】
また、防塵体全体を移動させるため、公知方式のように防塵体の一部に凹みや波打ち等の変形や損傷が生じるおそれがない。
【0077】
さらに、請求項2,3の発明によると、上記のように第2の防塵体の除塵効率が改善されることで、第1の防塵体での濾過効率を高めることができる。
【0078】
また、請求項3の発明によると、第2の防塵体を、第1の防塵体に接する濾過位置と第1の防塵体との間に隙間ができる除塵位置との間で移動させるため、両防塵体間に挟まった塵埃を落下させて効率良く除去することができる。
【0079】
この場合、防塵体を周縁一部を支点として揺動させる請求項4,5の発明によると、防塵体全体を振動させる構成の中で加振のための構造が簡単(とくに請求項5の発明ではアクチュエータの往復運動をそのまま防塵体に加えるため簡単)、かつ、小形となり、コストが安くてすむ。
【0080】
請求項8の発明によると、防塵体を上下方向に往復移動させる方式において、加振手段を構成する操作部材と防塵体側のアームとが機械的に切り離されているため、加振手段の組み込みが容易となる。
【0081】
請求項9,10の発明によると、請求項4,5の揺動方式または請求項6〜8の直線移動方式を含む本発明の防塵装置において、防塵体の移動時に防塵体の周縁部(請求項10では額縁状の枠体)をストッパに当てて衝撃を加えるため、防塵体に作用する振動が増し、除塵効果を一層高めることができる。
【0082】
この場合、請求項10の発明によると、ストッパとの衝突による防塵体本体のダメージを軽減でき、かつ、振動が枠体を通じて防塵体全体に及び易い。
【0083】
一方、請求項11,12の発明によると、エンジンの運転停止中(ファン停止中)のみに除塵作用が自動的に働くため、一旦落下した塵埃が再度吸い込まれて防塵体に再付着する問題を解消できるとともに、操作忘れがなく、除塵動作が確実に行われる。
【0084】
また、請求項12の発明によると、タイマによって除塵動作が一定時間後に自動停止するため、除塵動作を止め忘れたまま機械が運転されて本来の濾過作用が低下するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態にかかる防塵装置とエンジンルームの機器配置を示す図である。
【図2】同装置の拡大断面図である。
【図3】同装置の斜視図である。
【図4】同装置における制御系の構成を示す図である。
【図5】本発明の第2実施形態にかかる防塵装置の断面図である。
【図6】同装置の斜視図である。
【図7】同装置の作用を説明するための図である。
【図8】従来の防塵装置とエンジンルームの機器配置を示す図である。
【符号の説明】
11 防塵装置
12 第1の防塵体としてのフィルタ層
13 第2の防塵体としての金網
14 金網の枠体
16 加振手段でかつ塵埃除去手段を構成する油圧シリンダ(アクチュエータ)
18 同ストッパ
19 制御手段としてのコントローラ
20 運転停止検出手段としてのエンジンスイッチ
21 シリンダ駆動回路
22 タイマ
23 加振手段でかつ塵埃除去手段を構成する金網のバー
24,24 同アーム
25 同アクチュエータとしてのモータ
26 同アーム操作部材としてのプレート
28 同ストッパを兼ねる塵受け

Claims (12)

  1. 機械外部から吸い込んだ空気中の塵埃を捕獲除去する防塵体を備え、この防塵体に付着した塵埃を除去するために防塵体全体を移動させて振動させる加振手段が設けられたことを特徴とする建設機械の防塵装置。
  2. 粒子の小さい塵埃を捕獲除去する第1の防塵体の前面に大粒子の塵を捕獲除去する目の粗い第2の防塵体が配置され、この第2の防塵体を加振手段によって振動させるように構成されたことを特徴とする請求項1記載の建設機械の防塵装置。
  3. 第2の防塵体を、加振手段によって、第1の防塵体に接する濾過位置と、第2の防塵体との間に隙間ができる除塵位置との間で移動させるように構成されたことを特徴とする請求項2記載の建設機械の防塵装置。
  4. 防塵体が周縁一部を支点として揺動可能に支持され、加振手段はこの防塵体の上記支点と反対側の縁部を押し引き駆動するように構成されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の建設機械の防塵装置。
  5. 請求項4記載の建設機械の防塵装置において、加振手段は、往復運動を行うアクチュエータの駆動力を押し引き駆動力として防塵体に加えるように構成されたことを特徴とする建設機械の防塵装置。
  6. 防塵体全体が直線状に往復移動可能に支持され、加振手段はこの防塵体を往復駆動するように構成されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の建設機械の防塵装置。
  7. 請求項6記載の建設機械の防塵装置において、防塵体全体が上下方向に往復移動可能に支持され、加振手段は、回転運動を行うアクチュエータの駆動力を防塵体に上下方向の移動力として加えるように構成されたことを特徴とする建設機械の防塵装置。
  8. 請求項7記載の建設機械の防塵装置において、加振手段は、防塵体の左右両側に突設されたアームと、アクチュエータにより回転駆動されるアーム操作部材とを具備し、アーム操作部材は、一定の角度範囲で上記アームに係止してアームを持ち上げ、残りの角度範囲でアームから外れるように構成されたことを特徴とする建設機械の防塵装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の建設機械の防塵装置において、防塵体の振動時に防塵体の周縁部に当たって衝撃を加えるストッパが設けられたことを特徴とする建設機械の防塵装置。
  10. 防塵体本体の周縁に、ストッパが当たる額縁状の枠体が取付けられて防塵体が構成されたことを特徴とする請求項9記載の建設機械の防塵装置。
  11. 機械外部から吸い込んだ空気中の塵埃を捕獲除去する防塵体と、この防塵体に付着した塵埃を除去する動作を行う塵埃除去手段と、機械の動力源としてのエンジンの運転停止を検出する運転停止検出手段と、この運転検出停止検出手段によってエンジンの運転停止が検出されたときに上記塵埃除去手段を作動させる制御手段とを具備することを特徴とする建設機械の防塵装置。
  12. 制御手段は、塵埃除去手段の作動を開始から一定時間後に停止させるタイマを備えたことを特徴とする請求項11記載の建設機械の防塵装置。
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