JP2004225625A

JP2004225625A - 建設機械の冷却装置

Info

Publication number: JP2004225625A
Application number: JP2003014855A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Yanai; 智也谷内; Kazuhiro Otani; 和弘大谷; Hajime Nakajima; 中島　　一
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】冷却コアの幅寸法の拡大、冷却コアの点検や掃除等のメンテナンス作業性の向上、部品点数の削減によるコストダウン、ファンと冷却コアの距離の確保をすべて実現する。
【解決手段】冷却コアとしてのラジエータ１１を、コア面１１ａが平面視でファン６の軸心Ｏに対してある角度θをもって傾斜し、かつ、エンジンルーム７を形成する外装体７の曲面に沿う状態で配置した。
【選択図】図１

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装備される冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば油圧ショベルにおいては、図５，６に示すように、上部旋回体１の後部に設けられたエンジンルーム２内にエンジン３と、このエンジン３によって駆動される油圧ポンプ４と、エンジン３を冷却するための冷却コアとしてのラジエータ５が設けられ、エンジン３で駆動されるファン６の回転により、エンジンルーム２を形成する外装体７その他の隙間から外気が吸い込まれ、冷却空気としてラジエータ５を通過した後、外装体７に設けられた排出口（ガラリ）８から排出されるように構成されている。
【０００３】
また、吸い込み空気をファン６からラジエータ５に向けてガイドするためのシュラウド９と、ラジエータ５を通過した空気を排出口８に低抵抗で導く導風ダクト１０が設けられている。
【０００４】
なお、上記のような吐き出し方式とは逆に、排出口８を吸い込み口とし、ファン６の回転によりこの吸い込み口からラジエータ５に外気を導入する吸い込み方式をとる場合もある。
【０００５】
従来、このような冷却装置を備えた油圧ショベルにおいて、エンジン３はエンジンルーム２内のほぼ中央部に機械幅方向（左右方向）に設置され、このエンジン３の片側にファン６が配置されてエンジン出力軸に連結されている。
【０００６】
また、ラジエータ５は、そのコア面（放熱面であって冷却空気が通過する面）５ａがファン６の軸心と直角となる（ファン６と正対する）状態でファン横に配置されている。
【０００７】
すなわち、エンジン３とファン６とラジエータ５が一直線上に横並び状態で配置されている。
【０００８】
一方、最近、とくに小形の油圧ショベル（なかでも後方小旋回型や小旋回型、あるいは超小旋回型等と称されるショベル）においては、旋回半径を小さくするために、図５に示すように上部旋回体１の輪郭が平面視で曲面を多く持った円形に近い形状に形成される傾向にある。
【０００９】
このような油圧ショベルでは、図示のように外装体７も全体または大部分が平面視円弧状の曲面とされ、この外装体７によって形成されるエンジンルーム２も後面側及び左右両側面側が曲面状となる。
【００１０】
このことから、上記のようにラジエータ５をファン６と正対して配置する従来のショベルでは、次のような問題が生じていた。
【００１１】
▲１▼ ラジエータ５が曲面状の外装体７に圧迫されるため、ラジエータ５の幅寸法が小さく抑えられ、これによって冷却効率が低下する。
【００１２】
▲２▼ ラジエータ５のコア面５ａが外装体７（排出口８）から遠くなるため、排出口８を開いて外部から行う点検や目詰まり防止のための掃除等のメンテナンス作業がし難くなる。
【００１３】
▲３▼ 図示のような吐き出し方式において、上記のようにラジエータ５と外装体７との距離が長くなることから、これらの間の空気抵抗を小さくするための大形の導風ダクト１０を設ける必要がある。このため、部品、組立コストが高くなる。
【００１４】
▲４▼ ファン６及びラジエータ５の占有スペースを大きくとれないことから、この両者間の距離を十分に確保できない。このため、シュラウド９内での空気の乱流が激しくなり、風量が不足する。
【００１５】
一方、冷却効率を上げる技術として、
（イ）冷却コアを平面視で湾曲状に形成することによって、冷却コアの実質幅寸法を増加させる技術（たとえば特許文献１参照）、
（ロ）吸い込み方式において、冷却コアのコア面を吸い込み口に正対させて冷却風量を増加させるために、冷却コアを正面視でファン軸心に対し傾斜して配置した技術（たとえば特許文献２参照）
が公知である。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１０−７６８５５号公報
【特許文献２】
実開平７−１４１２２号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、（イ）の公知技術では、上記▲１▼の問題を冷却コアの実質幅寸法の拡大によってカバーできるものの▲２▼〜▲４▼の問題は解決できない。
【００１８】
また、（ロ）の公知技術では、外装体における少なくとも冷却コアに臨む部分が平面視で曲面状に形成される機械においては、上記▲１▼〜▲４▼の問題はひとつも解決されない。
【００１９】
そこで本発明は、上記▲１▼〜▲４▼の問題を一挙に解決し、冷却コアの幅寸法の拡大、冷却コアの点検や掃除等のメンテナンス作業性の向上、部品点数の削減によるコストダウン、ファンと冷却コアの距離の確保をすべて実現することができる建設機械の冷却装置を提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、エンジンルームを形成する外装体が、平面視で円弧状の曲面部を有し、この曲面部に、冷却空気を吸い込みまた排出する通気口が設けられるとともに、上記エンジンルームに、エンジンと、このエンジンにより駆動されて上記通気口から冷却空気を吸い込みまたは排出するファンと、このファンの回転により発生する空気流によって冷却される冷却コアが設けられた建設機械において、上記冷却コアを、平面視でコア面が上記ファンの軸心に対して傾斜しかつ上記外装体の曲面部に沿う状態で配置したものである。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、ファンと冷却コアとの間で空気流を案内するシュラウドを設け、このシュラウド内に、冷却コアのコア面に対する空気流の方向を規制する導風板を設けたものである。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、冷却コアを、外装体の曲面部に沿う円弧状に湾曲形成したものである。
【００２３】
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、冷却コアとしてのラジエータとオイルクーラーを、それぞれ外装体の曲面部に沿う状態で互いの幅方向に並べて配置したものである。
【００２４】
上記のように、冷却コアを、コア面が平面視でファンの軸心に対して傾斜しかつ外装体の曲面部に沿う状態で配置したことによって次の作用効果を得ることができる。
【００２５】
（ｉ）冷却コアを平面視でファン軸心と直角に配置した場合と比較して、冷却コアの幅寸法を増加させることができ、これにより冷却効率を向上させることができる。
【００２６】
（ｉｉ）冷却コアのコア面を外装体の曲面部（通気口）に接近させることができる。このため、通気口を開いて外部から行う点検や掃除等のメンテナンスの作業性を改善することができる。
【００２７】
（ｉｉｉ）吸い込んだ空気を通気口から排出する吐き出し方式において、上記のようにコア面を外装体に接近させ得ることから、これらの間の空気抵抗を小さくするための導風ダクトを最小限に小形、簡略化し、あるいは省略することができる。このため、部品点数を削減し、コストダウンを実現することができる。
【００２８】
（ｉｖ）ファンと冷却コアとの間の距離を十分確保できるため、シュラウド内での空気の乱流を抑え、風量を増加させて冷却効率をより高めることが可能となる。
【００２９】
以上のように、とくに後方小旋回型や小旋回型、超小旋回型等と称される小形の建設機械が抱えていた諸問題を一挙に解決することができる。
【００３０】
また、請求項２の構成によると、シュラウド内に設けた導風板によって、冷却コアのコア面に対する空気流の方向を規制する（たとえばコア面に直角に導く）ため、冷却コアをファン軸心に対して傾斜させたことによってコア面への空気の流れが悪くなるおそれがある場合に、これを導風板によって是正し、冷却コア本来の冷却能力を確保することができる。
【００３１】
請求項３の構成によると、冷却コアを、外装体の曲面部に沿う円弧状に湾曲形成したから、冷却コアの実質幅寸法をさらに拡大して冷却効率を上げることができるとともに、冷却コアを曲面部にさらに接近させて上記（ｉｉ）（ｉｖ）の効果を一層高めることができる。
【００３２】
請求項４の構成によると、冷却コアとしてラジエータとオイルクーラーが設けられる建設機械において、ラジエータとオイルクーラーの双方について上記（ｉ）〜（ｉｖ）の作用効果を得ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。
【００３４】
以下の実施形態では、従来技術として例示した油圧ショベルにおける吐き出し方式の冷却装置を適用対象として例にとっている。なお、各実施形態において、図５，６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。
【００３５】
第１実施形態（図１参照）
図１は、エンジンルーム２内の一部の機器配置、すなわち、エンジン３と、このエンジン３によって駆動されるファン６と、このファン６によって外部から吸い込まれた空気を冷却空気として受ける冷却コアとしてのラジエータ１１の配置を示す。
【００３６】
エンジンルーム２を形成する外装体７は、旋回半径の縮小化の観点から、排出口８を含めてほぼ全体が円弧状の曲面として形成され、排出口８に臨んでラジエータ１１が設置されている。
【００３７】
このラジエータ１１は、コア面１１ａが、ファン６の軸心Ｏに対して従来のように直角でなくある角度θをもって傾斜し、かつ、外装体７（排出口８）に沿う状態で配置されている。
【００３８】
ここで、外装体７に沿う状態とは、図示のように排出口８に接近し、かつ、排出口８の曲面の接線に対してほぼ平行となる状態をいう。
【００３９】
１２は吸い込み空気をファン６からラジエータ１１に向けてガイドするためのシュラウドで、このシュラウド１２は、上記ラジエータ配置に伴い、図５，６に示す従来のシュラウド９よりも長く、かつ、ラジエータ側の端面がラジエータコア面１１ａに対応して傾斜する形状に形成されている。
【００４０】
１３はラジエータ１１と排出口８との間に設けられた導風ダクトである。
【００４１】
このようなラジエータ配置とすれば、図５，６に示す従来技術のようにラジエータ５をコア面５ａがファン軸心Ｏと直角となるように配置した場合と比較して、同じスペース内でラジエータ１１の幅寸法Ｗを増加させることができる。これにより、ラジエータ１１の有効容量を増加させることができるため、その分、従来の場合よりも冷却効率を向上させることができる。
【００４２】
また、ラジエータ１１のコア面１１ａを外装体７、すなわち、点検口でもある排出口８に最大限に接近させることができる。このため、排出口８を開いて外部から行う点検や目詰まり防止のための掃除等がし易くなり、メンテナンスの作業性を著しく改善することができる。
【００４３】
一方、上記のようにコア面１１ａを外装体７に接近させ得ることから、これらの間の空気抵抗を小さくするめの導風ダクト１３を図示のように最小限に小形、簡略化することができる。
【００４４】
あるいは、ラジエータ１１を可能な限り外装体７に接近させ、これらの間にシール部材のみを設けることも十分可能であり、これにより導風ダクト１３を省略することができる。
【００４５】
さらに、ファン６とラジエータ１１との間の距離を従来と比べて長くとれるため、シュラウド１２内で空気の乱流が発生する可能性が低くなり、これにより、風量を増加させて冷却効率をより高めることが可能となる。
【００４６】
第２実施形態（図２参照）
以下の第２、第３、第４各実施形態については第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００４７】
第１実施形態の構成によると、ラジエータ１１をファン軸心Ｏに対して傾斜させたことにより、その傾斜角度θの大きさ等によっては、直角に配置した場合と比較して、コア面１１ａに対する空気の流れに偏りが生じるおそれがある。
【００４８】
そこで、第２実施形態においては、シュラウド１２内を流れる空気をラジエータコア面１１ａに直角に導くための導風板１４…が設けられている。
【００４９】
こうすれば、たとえば傾斜角度θを大きくとった場合等でも、導風板１４…によってシュラウド１２内の空気流をラジエータコア面１１ａに対して全面均等にかつ直角に導き、ラジエータ本来の冷却能力を確保することができる。
【００５０】
なお、導風板１４は、ラジエータ１１の冷却作用が効率良く発揮されるように空気流を導けばよく、この点の目的を達成できるならば、たとえば空気流をラジエータコア面１１ａに対して直角でなくある角度を持つ方向に導くように配置してもよい。
【００５１】
第３実施形態（図３参照）
第３実施形態においては、ラジエータ１１全体が外装体７（排出口８）の曲面に対応する（同一曲率の完全対応でもよいし、近似曲率の大略対応でもよい）円弧状に湾曲形成され、ラジエータコア面１１ａがファン軸心Ｏに対して角度θを持って傾斜する状態で外装体７に沿って配置されている。
【００５２】
この構成によると、傾斜配置によるラジエータ幅寸法の増加に加えて、湾曲状とすることでラジエータ１１の実質幅寸法をさらに拡大することができる。このため、冷却効率を一層上げることができるとともに、ラジエータコア面１１ａを外装体７にさらに接近させることができる。
【００５３】
第４実施形態（図４参照）
油圧ショベルの場合、冷却コアとして、通常、ラジエータ１１とは別に油圧アクチュエータ用の作動油を冷却するためのオイルクーラーがエンジンルームに設けられる。
【００５４】
第４実施形態においては、ラジエータ１１とこのオイルクーラー１５が互いの幅方向に並んで、かつ、それぞれのコア面１１ａ，１５ａがファン軸心Ｏに対して角度θ１，θ２をもって傾斜するとともに外装体７（排出口８）に沿う状態で配置されている。
【００５５】
こうすれば、ラジエータ１１とオイルクーラー１５の双方に関して、冷却効率及びメンテナンス性を改善し、コストダウンを実現することができる。
【００５６】
ところで、本発明は、ラジエータ１１とオイルクーラー１５を互いのコア面１１ａ，１５ａが対向する状態で配置する場合にも適用することができる。
【００５７】
また本発明は、上記各実施形態で例示した油圧ショベル以外の建設機械、及び吐き出し方式でなく吸い込み方式をとる建設機械にも上記同様に実施することができる。
【００５８】
さらに本発明は、エンジンルーム２を形成する外装体７のほぼ全体が曲面状に形成される建設機械だけでなく、少なくとも外装体における冷却コアに臨む部分が曲面となった建設機械に適用することができる。
【００５９】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、冷却コアを、コア面が平面視でファン軸心に対して傾斜しかつ外装体の曲面部に沿う状態で配置したから、とくに後方小旋回型や小旋回型、超小旋回型等と称される小形の建設機械が抱えていた諸問題を一挙に解決することができる。
【００６０】
すなわち、冷却コアを平面視でファン軸心と直角に配置した場合と比較して、冷却コア（請求項４ではラジエータとオイルクーラーの双方）の幅寸法を増加させて冷却効率を向上させることができる。
【００６１】
また、冷却コアのコア面を外装体の曲面部（通気口）に接近させることができるため、通気口を開いて外部から行う点検や掃除等のメンテナンスの作業性を改善することができる。
【００６２】
一方、吸い込んだ空気を通気口から排出する吐き出し方式において、上記のようにコア面を外装体に接近させ得ることから、これらの間の空気抵抗を小さくするための導風ダクトを最小限に小形、簡略化し、あるいは省略することができる。このため、部品点数を削減し、コストダウンを実現することができる。
【００６３】
また、ファンと冷却コアとの間の距離を十分確保できるため、シュラウド内での空気の乱流を抑え、風量を増加させて冷却効率をより高めることが可能となる。
【００６４】
請求項２の発明によると、シュラウド内に設けた導風板によって、冷却コアのコア面に対する空気流の方向を規制するため、冷却コアをファン軸心に対して傾斜させたことによってコア面への空気の流れが悪くなるおそれがある場合に、これを導風板によって是正し、冷却コア本来の冷却能力を確保することができる。
【００６５】
請求項３の発明によると、冷却コアを、外装体の曲面部に沿う円弧状に湾曲形成したから、冷却コアの実質幅寸法をさらに拡大して冷却効率を上げることができるとともに、冷却コアを曲面部にさらに接近させて一層のメンテナンス性改善及びコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるエンジンルーム内一部の構成を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるラジエータとシュラウドの構成を模式的に示す一部断面平面図である。
【図３】本発明の第３実施形態によるエンジンルーム内一部の構成を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の第４実施形態によるエンジンルーム一部の構成を模式的に示す平面図である。
【図５】油圧ショベルの上部旋回体における従来のエンジンルーム内の構成を模式的に示す平面図である。
【図６】同正面図である。
【符号の説明】
２エンジンルーム
３エンジン
６ファン
Ｏファン軸心
７外装体
８排出口（通気口）
１１冷却コアとしてのラジエータ
１１ａラジエータのコア面
θ ファン軸心に対するコア面の傾斜角度
１３シュラウド
１４… 導風板
１５冷却コアとしてのオイルクーラー
θ１，θ２ラジエータコア面及びオイルクーラーコア面の傾斜角度

Claims

エンジンルームを形成する外装体が、平面視で円弧状の曲面部を有し、この曲面部に、冷却空気を吸い込みまた排出する通気口が設けられるとともに、上記エンジンルームに、エンジンと、このエンジンにより駆動されて上記通気口から冷却空気を吸い込みまたは排出するファンと、このファンの回転により発生する空気流によって冷却される冷却コアが設けられた建設機械において、上記冷却コアを、平面視でコア面が上記ファンの軸心に対して傾斜しかつ上記外装体の曲面部に沿う状態で配置したことを特徴とする建設機械の冷却装置。
ファンと冷却コアとの間で空気流を案内するシュラウドを設け、このシュラウド内に、冷却コアのコア面に対する空気流の方向を規制する導風板を設けたことを特徴とする請求項１記載の建設機械の冷却装置。
冷却コアを、外装体の曲面部に沿う円弧状に湾曲形成したことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の冷却装置。
冷却コアとしてのラジエータとオイルクーラーを、それぞれ外装体の曲面部に沿う状態で互いの幅方向に並べて配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかいずれか１項に記載の建設機械の冷却装置。