JP2005125951A - 建設機械のエンジンフード、建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 建設機械のエンジンフード、建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械の冷却装置において、エンジンルームの上壁面の開口面積を減少させ、騒音を大幅に低減できるようにする。
【解決手段】 エンジンルーム２Bを形成する上壁面２２に対し、冷却ファン２５の回転中心Ｃ_Fよりも、冷却ファン２５のファン翼２５ａが上壁面２２に向けて回転移動する側に配置された開口４４をそなえる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンルームの天井面に形成されたメンテナンス口に対し取り付けられる、建設機械のエンジンフード、建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械の冷却装置に関する。

今日、油圧ショベル，ホイールローダ等の走行式の建設機械やクレーン等の定置式の建設機械等、種々の建設機械が建設現場，港湾，工場内等の様々な分野において用いられている。これら建設機械の構造は、例えば走行式の建設機械である油圧ショベルでは、図５に示すように下部走行体１０１と、下部走行体１０１の上側に旋回可能に配設された上部旋回体１０２と、上部旋回体１０２に設けられ種々の作業を行なう作業装置１０３との３つの部分で構成されている。このうち上部旋回体１０２には、その機体後方にカウンタウェイト１０２−１が配置され、カウンタウェイト１０２−１の機体前方にはエンジンルーム１０２−２が配置されている。

ここでエンジンルーム１０２−２について図６を参照して説明する。図６は一般的なエンジンルームの構成を示す図であって機体前方から見たエンジンルームの模式的な断面図である。
エンジンルーム１０２−２には、エンジン１０６や油圧ポンプ１０８等の機器が配設され、エンジン１０６による油圧ポンプ１０８の駆動により発生した油圧によって作業装置１０３（図５参照）を作動させている。

建設機械は、ダム，トンネル，河川，道路等における岩石の掘削やビル，建築物の取り壊し等、一般に厳しい環境下で使用されるが、このような環境下ではエンジン１０６や油圧ポンプ１０８等の機器類に加わる負荷が高く、エンジン温度の上昇や作動油の油温の上昇を招きやすい。このため、これら建設機械では、図６に示すように、エンジン１０６により駆動されるファン１０５によって生成される冷却風の流路に、比較的大容量のラジエータやオイルクーラなどからなるクーリングパッケージ１０４をそなえ、これらクーリングパッケージ１０４によってエンジン冷却水や作動油が冷却される（例えば特許文献１参照）。

つまり、ファン１０５の回転により、クーリングパッケージ１０４が設置されたラジエータルーム１０２Ａの上部開口部１１０から外部の空気（冷却風）が吸引され、この空気が、フィン構造のクーリングパッケージ１０４のコアを通過する際に、エンジン冷却水や作動油を冷却するのである。
そして、メインエンジンルーム１０２Ｂには、ファン１０５からファン軸流方向（図６中において左右方向）に対し所定の距離をあけて、上面に開口部１１１が、下面に開口部１１２がそれぞれ設けられている。上面の開口部１１１は、メッシュ状やルーバ状などに形成された複数の開口からなり、上記ファン軸流方向に対し比較的大きな幅をもって形成されている。一方、下面の開口部１１２は、比較的面積の大きな単一の開口として形成されている。

また、油圧ポンプ１０８が設置されたポンプルーム１０２Ｃには、上面に開口部１１３が、下面に開口部１１４がそれぞれ設けられており、これらの開口部１１３，１１４は、メインエンジンルーム１０２Ｂの開口部１１１と同様に、メッシュ状やルーバ状などに形成された複数の開口からなる。
エンジン冷却水や作動油を冷却して高温となった空気は、メインエンジンルーム１０２Ｂの上記排気開口部１１１，１１２から外部に排出され、又は、メインエンジンルーム１０２Ｂを通り抜けて、ポンプルーム１０２Ｃの上記排気開口部１１３，１１４から外部に排出される。

ところで、特に油圧ショベルでは、ファン１０５から吐出された空気の流れには、ファン軸流方向の成分が殆どなく、遠心方向の成分や旋回方向の成分（以下、まとめて遠心／旋回方向成分という）が主成分となることが確認されている。
以下、この理由を図７〜図１０を参照して説明する。
油圧ショベルの場合、上部旋回体１０２内部においてラジエータやエンジンなどを搭載できるスペースは図７（ａ）に示すようになり、図７（ｂ）に示すような他の建設機械のスペースに較べて狭く特にその横断面積（ファン軸流方向に対して直交する断面）が小さくなる。これは、エンジンルームの高さについては高くするとエンジンルーム前方の運転席からの後方への視界が遮られてしまい、エンジンルームの幅〔建設機械の前後長さ〕についてはこれを長くすると機長が長くなって建設機械後端の旋回半径が大きくなり、狭い現場で使うのに不便になるためである。

このように横断面積が比較的小さくなる分、油圧ショベルでは、クーリングパッケージ１０４の厚さ（冷却風の進行方向に対する寸法）を大きく取って、クーリングパッケージ１０４と冷却風との接触面積ひいてはクーリングパッケージ１０４の冷却性能を確保するようにしている。この結果、冷却風がクーリングパッケージ１０４を通過する際に受ける圧力抵抗が比較的大きくなってしまう。

建設機械では、コストやサイズを抑えるため冷却ファンには軸流ファンが一般的に使用されている。図８は一般的な軸流ファンの性能曲線を示す模式図である。この性能曲線Ｌから明らかなように、軸流ファンでは、一般的にファン上流側の圧力損失ΔＰが増加するほど、単位時間当たりのファン風量Ｖが減少する傾向にある。ファン風量Ｖとは即ち冷却風のファン上流からファン下流への移動量であることから、ファン上流側の圧力損失ΔＰが増加するほど、ファン上流からファン下流への直線的な流れである軸流方向の流れが特に得られにくくなる。

このため、ファン上流側の圧力損失ΔＰが所定値ΔＰ₀未満の低圧力損失域Ｒ_Lにおいては冷却風の流れは図９（ａ），（ｂ）に示すようになり、ファン上流側の圧力損失ΔＰが所定値ΔＰ₀以上の高圧力損失域Ｒ_Hにおいては冷却風の流れは図１０（ａ），（ｂ）に示すようになる〔図９及び図１０は何れもその左右方向をファン軸流方向と一致させて示す図であり、図９（ａ）及び図９（ａ）では、ファン翼の回転中心線Ｃ_Lより下側みを示している〕。

つまり、上記低圧力損失域Ｒ_Lにおいてはファン風量が比較的多くなることから、図９（ａ）に示すように、ファン上流側ではベクトルＦ_IN,1で代表して示すような比較的大きな風量の軸流が発生し、ファン下流側ではベクトルＦ_OUT,1で代表して示すような流れ、即ち遠心／旋回方向成分ベクトルＦ_C,1よりも軸流方向成分ベクトルＦ_A,1が支配的な流れが発生する。そして、風量は、図９（ｂ）にベクトルで示すように遠心側になるほど大きくなる。

これに対し、上記高圧力損失域Ｒ_Hにおいてはファン風量が比較的少なくなることから、図１０（ａ）に示すように、ファン上流側ではベクトルＦ_IN,2で示すような比較的少量の軸流しか発生せず、ファン下流側においては、ベクトルＦ_OUT,2で示すような流れ、即ち軸流方向成分ベクトルＦ_A,2よりも遠心／旋回方向成分ベクトルＦ_C,2が支配的な流れが発生し、風量は、図１０（ｂ）にベクトルで示すように遠心側になるほど大きくなる。

このようなファン上流側の圧力損失ΔＰとファン下流側での冷却風の流れとの関係は、実験やシミュレーションでも確認されている。
そして、上述したように油圧ショベルではクーリングパッケージが厚いためファン上流側の圧力損失ΔＰが大きく高圧力損失域で冷却ファンが使用されることとなり、ファン出口側の冷却風の流れ成分は、遠心／旋回方向成分が支配的になるのである。

しかしながら、図５に示す上記従来技術では、上述したように、網目状に複数の開口が形成されてなる排気開口部１１１などが、ファン軸流方向に対してファン１０５から距離を開けて配設され、また、ファン軸流方向に対して幅を持って形成されているため、メインエンジンルーム１０２Ｂに吸引された冷却風は、排出されるまでに上記軸流方向への流れを余儀なくされる。

つまり、この従来技術では、遠心／旋回方向成分を流れの主成分とする空気を強制的に軸流方向へ流す構造となるため、乱流が発生するなどして空気の被る圧力損失が比較的大きく、クーリングパッケージ１０４を通過後の空気の排出が滑らかに行なわれない（排出効率が低い）という課題がある。
排出効率を向上させるために、メインエンジンルーム１０２Ｂの開口面積を増加させることも考えられるが、この場合、騒音（エンジン音や、冷却風がクーリングパッケージ１０４などを通過する際に発生する風切音の外部への漏洩）の増大を招くこととなり、新たな課題が発生する。

そこで、冷却風のエンジンルームからの排出効率を向上させ騒音を低減できるようにした技術として、特許文献２には図１１に示すような建設機械が開示されている。この建設機械では、エンジンルーム１３０の上面に冷却風の導入口１３１が設けられるとともにエンジンルーム１３０の上面及び両側面（車体前後面）に冷却の風排出通路（ファン風分流路，ファン風分流ダクト）１３２〜１３４が設けられ、この冷却風通路の入り口（図１１中で左側端部）は何れも冷却ファンの外周近傍に位置設定されている。このような構成により、冷却ファンから遠心／旋回方向に吹き出された冷却風を少ない開口から効率的に排出し、且つ、エンジンルーム１３０からの騒音の増大を防止するようにしている。
実開平３−８３３２４号公報 特開２００１−１９３１０２号公報

しかしながら、上述した図１１に示す従来技術には、以下のような課題がある。
つまり、上述した図５に示す従来技術と同様に、上記の冷却風通路１３２，１３４の排出口１３２ａ，１３４ａはエンジンルーム上面に設けられているため、これらの排出口１３２ａ，１３４ａからは鉛直上方に向けて騒音が発せられてしまう。建設機械から発せられる騒音を抑制することは例えば作業場所を遮蔽物により囲うなどすれば可能であるが、鉛直上方に発せられる騒音に対しこのような遮蔽物を設けることは大掛かりな作業が必要となり現実的ではなく、また、水平方向に発せられる騒音の一部や鉛直下方に発せられる騒音は主に地面などにより吸収されるが、鉛直上方に発せられる騒音に対してはこのような吸収物がないためその伝播範囲が極めて広い。

本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、エンジンルームの上壁面の開口面積を減少させ、騒音を大幅に低減できるようにした、建設機械のエンジンフード，建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械のエンジン冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の建設機械のエンジンフードは、エンジン，冷却ファン及び該冷却ファンの軸流方向上流側に設置されるクーリングパッケージを収容するエンジンルームの上壁面に形成されたメンテナンス口を開閉する、建設機械のエンジンフードであって、該メンテナンス口を閉じる閉姿勢において該上壁面に対し上方に膨出する形状とされ、該軸流方向で下流側の部位に該冷却風の排出口を有する、膨出プレートと、該膨出プレートの上部に対し空間をあけるようにして該排出口よりも下側で該膨出プレートに組み付けられ、該空間と該エンジンルームとを連通させる連通口をそなえた底部プレートとをそなえて構成され、上記の連通口が、該冷却ファンの回転中心よりも、該冷却ファンのファン翼が該上壁面に向けて移動する回転位相側に配置されたことを特徴としている。

請求項２記載の本発明の建設機械のエンジンフードは、請求項１記載の建設機械のエンジンフードにおいて、該底部プレートに、該軸流方向に沿って複数の開口が並設されたことを特徴としている。
請求項３記載の本発明の建設機械のエンジンルーム構造は、エンジン，冷却ファン及び該冷却ファンの軸流方向上流側に設置されるクーリングパッケージを収容する、建設機械のエンジンルームの構造であって、該エンジンルームを形成する上壁面にメンテナンス口が形成され、該メンテナンス口に対し、請求項１又は２記載の建設機械のエンジンフードが該上壁面の機外側に取り付けられたことを特徴としている。

請求項４記載の本発明の建設機械のエンジンルーム構造は、請求項３記載の建設機械のエンジンルーム構造において、該メンテナンス口の該軸流方向上流端が該冷却ファンのファン翼の略上方に位置するように該メンテナンス口が配置されるとともに、該エンジンフードが、該連通口が該ファン翼の上方に位置するように、該上壁面に配置されたことを特徴としている。

請求項５記載の本発明の建設機械のエンジンルーム構造は、エンジン，冷却ファン及び該冷却ファンの軸流方向上流側に設置されるクーリングパッケージを収容し、内部空間が冷却風通路として機能する建設機械のエンジンルームの構造であって、該エンジンルームを形成する上壁面に対し、該冷却ファンの回転中心よりも、該冷却ファンのファン翼が該上壁面に向けて移動する回転位相側に配置された開口をそなえて構成されたことを特徴としている。

請求項６記載の本発明の建設機械のエンジンルーム構造は、請求項５記載の建設機械のエンジンルーム構造において、該開口を覆うようにして該上壁面の外側に取り付けられ、該開口から排出された冷却風を、該軸流方向下流側へと案内するダクトをそなえて構成されたことを特徴としている。
請求項７記載の本発明の建設機械のエンジンルーム構造は、請求項５又は６記載の建設機械のエンジンルーム構造において、該開口が、該ファン翼の上方に配置されたことを特徴としている。

請求項８記載の本発明の建設機械のエンジンルーム構造は、請求項５又は６記載の建設機械のエンジンルーム構造において、該開口が、該軸流方向に沿って複数並設されたことを特徴としている。
請求項９記載の本発明の建設機械のエンジンルーム構造は、請求項８記載の建設機械のエンジンルーム構造において、上記の軸流方向に沿って複数並設された開口の内、該軸流方向で最上流側の開口が、該ファン翼の上方に配置されたことを特徴としている。

請求項１０記載の本発明の建設機械の冷却装置は、エンジンルームの内部空間により形成される冷却風通路，冷却ファン及び該冷却ファンの軸流方向上流側に設置されたクーリングパッケージをそなえて構成された、建設機械の冷却装置であって、該エンジンルームを形成する上壁面に対し、該冷却ファンの回転中心よりも、該冷却ファンのファン翼が該上壁面に向けて移動する回転位相側に配置された開口をそなえて構成されたことを特徴としている。

請求項１１記載の本発明の建設機械の冷却装置は、請求項１０記載の建設機械の冷却装置において、該開口を覆うようにして該上壁面の外側に取り付けられ、該開口から排出された冷却風を、該軸流方向下流側へと案内するダクトをそなえて構成されたことを特徴としている。
請求項１２記載の本発明の建設機械の冷却装置は、請求項９又は１０記載の建設機械の冷却装置において、該開口が、該ファン翼の上方に配置されたことを特徴としている。

請求項１３記載の本発明の建設機械の冷却装置は、請求項９又は１０記載の建設機械の冷却装置において、該開口が、該軸流方向に沿って複数並設されたことを特徴としている。
請求項１４記載の本発明の建設機械の冷却装置は、請求項１３記載の建設機械の冷却装置において、上記の軸流方向に沿って複数並設された開口の内、該軸流方向で最上流側の開口が、該ファン翼の上方に配置されたことを特徴としている。

本発明によれば、冷却風の排出用の風路が上壁面外側に形成され、この風路の入口となるエンジンルーム上壁面の開口が、冷却ファンの回転中心線よりもファン翼がエンジンルーム上壁面に向けて移動する回転位相側、つまり、冷却ファンから吐出された冷却風が主に向かう箇所に形成されるので、少ない開口面積で効率的に冷却風の排出が行なえるようになり、従来よりもエンジンルームの上壁面の開口面積を減少させ、騒音を大幅に低減できる利点がある。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
なお、図１〜図６の各図において、図中の矢印Ｘは建設機械の前後方向（以下、エンジンルーム幅方向ともいう）を示し、図中の矢印Ｙは建設機械の左右方向（以下、ファン軸流方向ともいう）を示す。
また、以下の実施形態では、本発明を建設機械として油圧ショベルに適用した例を説明する。

本発明の一実施形態としてのエンジンフード，エンジンルーム構造及びエンジン冷却装置が適用される建設機械について図１を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。
建設機械は、下部走行体１と、下部走行体１の上側に旋回可能に配設された上部旋回体２と、上部旋回体２に設けられ種々の作業を行なう作業装置３の３つの部分で構成されている。このうち上部旋回体２には、その機体後方にカウンタウェイト２Ａが配置され、カウンタウェイト２Ａの機体前方にはエンジンルーム２Ｂが配置されている。また、天井面には、エンジンルーム２Ｂ内のエンジンなどをメンテナンスできるようにメンテナンス口２２ａが設けられるとともに、このメンテナンス口２２ａを開閉するエンジンフード４０が取り付けられている。図１では、エンジンフード４０がメンテナンス口２２ａを開いた開姿勢となっている。

次いで、図２を参照して本発明の一実施形態としてのエンジンルーム２Ｂの構造について説明する。図２はエンジンルーム２Ｂの構造を示す図であって、（ａ）はその模式的な平面図、（ｂ）はその機体前方から見た模式的な断面図、（ｃ）は（ａ），（ｂ）の模式的なＡ−Ａ断面図である。
エンジンルーム２Ｂには、エンジン２６がそのクランク軸を機体左右方向Ｙに向けて設置されており、図２中でエンジン２６の右側に軸流式の冷却ファン２５が配設されている。この冷却ファン２５は、その軸流方向が機体左右方向Ｙに一致するような姿勢で設置されており、エンジンルーム天井面（上壁面）２２に形成された導入開口２２ｃから外気を吸入し、この外気を、冷却風として、エンジンルーム２Ｂの内部空間により形成される冷却風通路に流通させるようになっている。

ここでは、図２（ａ），（ｂ）において左側となるような方向に冷却風を送りだすようになっており、矢印Ｄで示すように、ファン軸流方向上流側から見てファン翼２５ａを時計回りに回転させるようになっている。なお、ここでは、冷却ファン２５はエンジンクランク軸に機械的に連結されたエンジン駆動式であるが、これに限定されず、油圧駆動式でも良い。

冷却ファン２５の軸流方向上流側〔図２（ｂ）中で右側〕には、ラジエータやオイルクーラなどからなるクーリングパッケージ２４が設置され、また、冷却ファン２５の軸流方向下流側〔図２（ｂ）中で左側〕には、エンジンクランク軸に機械的に連結された油圧ポンプ２７が設置されている。
なお、エンジンルーム２Ｂの内部は、クーリングパッケージ２４，エンジン２６及び油圧ポンプ２７の各相互間で仕切られており、ラジエータ（クーリングパッケージ２４）が設置されたラジエータルーム２Ｂａ、エンジン２６や冷却ファン２５が設置されたメインルーム（以下メインエンジンルームという）２Ｂｂ、油圧ポンプ２７が設置されたポンプルーム２Ｂｃに分割された構成となっている。

さて、上述したが、エンジンルーム２Ｂの天井面２２には比較的大きなメンテナンス口２２ａが形成されている。このメンテナンス口２２ａを介してエンジン２６などの点検，部品交換，修理及び清掃などのメンテナンスを行なえるようになっている。また、メンテナンス口２２ａは、ファン軸流方向について、上流端がファン翼２５ａと同位置（完全に同位置でない場合も含む）に設定され、下流端がエンジン２６の下流端よりもさらに下流側に設定されている。

そして、このメンテナンス口２２ａに対して本発明の一実施形態としてのエンジンフード４０が取り付けられている。
ここで、図３及び図４を参照してエンジンフード４０の構造を説明する。
図３はエンジンフード４０を斜め上方から見た模式的な斜視図、図４はエンジンルームを形成する上壁面を斜め上方からみた模式的な斜視図である。

エンジンフード４０は、メンテナンス口２２ａを開閉する底部プレート４２と、底部プレート４２の上側に組み付けられた膨出プレート４１とをそなえて構成される。
底部プレート４２は、図示しないヒンジを介して天井面２２の外側に取り付けられており、このヒンジが取り付けられた一辺側（ここでは機体後方側の辺）を中心として、水平姿勢となってメンテナンス口２２ａを塞ぐ閉姿勢（図３及び図４での姿勢）と、起立姿勢となってメンテナンス口２２ａを開く開姿勢（図１での姿勢）との間で上下に揺動可能に構成されている。

一方、膨出プレート４１は、ファン軸流方向Ｙについては、底部プレート４２と略同じ長さに設定され、エンジンルーム幅方向Ｘについては、底部プレート４２の略半分程度の長さに設定されている。膨出プレート４１は、ここでは、ファン軸流方向Ｙの両端部及び機体前方の端部を、底部プレート４２の縁部に一致させるようにして、底部プレート４２の上面に固定されている。勿論、ファン軸流方向Ｙの両端部及び機体前方の端部を、底部プレート４２の縁部に一致させることは必須ではない。

また、膨出プレート４１は、その中央部（主面）４１ａが、底部プレート４２に当接するその下縁部ひいては底部プレート４２さらにはエンジンフード４０がメンテナンス口２２ａを閉じる閉姿勢において上壁面２２に対し膨出した形状とされる。具体的には、膨出プレート４１は、略台形の断面を有し略箱型形状の輪郭を有した形状とされており、長方形の主面４１ａと、この主面４１ａの周縁を囲む４つ壁面４１ｂ〜４１ｅとからなる。この主面４１ａは、膨出プレート４１が底部プレート４２に取り付けられた状態で底部プレート４２と平行な姿勢となり、底部プレート４２との間に空間４３が形成されることとなる（膨出プレート４１の上部をなす主面４１ａに対し空間４３をあけるようにして底部プレート４２が膨出プレート４１に組み付けられる）。また、膨出プレート４１のファン軸流方向下流側の面（部位）４１ｂには、エンジンルーム幅方向Ｘに対し比較的短い形状（ここでは円形）の排出口４１ｂａがエンジンルーム幅方向Ｘに沿って複数並設されており、底部プレート４２は、これらの排出口４１ｂａよりも下方で膨出プレート４１の面４１ｂに接続されている。

そして、底部プレート４２の膨出プレート４１に蓋われる領域（空間４３に面する領域）のファン軸流方向上流部（切欠部）は切り落とされており、底部プレート４２と膨出プレート４１との間に連通口４４が形成されることとなる。そして、底部プレート４２がメンテナンス口２２ａを塞ぐ閉姿勢においては、膨出プレート４１の主面４１ａと底部プレート４２との間に、この連通口（以下、開口ともいう）４４を入口とするとともに上記の膨出プレート４１に形成された排出口４１ｂａを出口とする冷却風の風路４３が形成されることとなる。さらに、ここでは、底部プレート４２の風路４３に面する領域に、風路４３の入口として、エンジンルーム幅方向Ｘに長いスリット形状の開口４２ａが、ファン軸流方向Ｙに沿って複数並設されている。

再び図２を参照して説明する。上述したように膨出プレート４１は機体前方に片寄って底部プレート４２に取り付けられているが、正確には、膨出プレート４１（ひいては開口４４，風路４３）は、冷却ファン２５のファン翼２５ａの回転中心線Ｃ_Fよりもファン翼２５ａの回転方向で上流側〔図２（ａ）では回転中心線Ｃ_Fよりも下側、図２（ｃ）では回転中心線Ｃ_Fよりも左側〕、つまり冷却ファン２５のファン翼２５ａが天井面２２に向けて移動する回転位相側（ファン翼２５ａの移動ベクトルに鉛直上方に向かう成分が含まれている側）に配置されている。

また、上述したように、メンテナンス口２２ａは、ファン軸流方向Ｙについて、上流端がファン翼２５ａと同位置に設定されていることから、フード４０（底部プレート４２）がメンテナンス口２２ａを閉じた状態では、底部プレート４２のファン軸流方向上流部に形成された開口４４により形成される風路４３の入口も、ファン軸流方向Ｙに対しファン翼２５ａと同位置（完全に同位置だけでなく略同位置にある場合も含む）に配置されることとなり、ここでは、ファン翼２５ａの直下（ファン軸流方向Ｙに対して直ぐ下流側）に位置設定されている。

このような構成において、冷却ファン２５の作動により上記エンジンルーム導入開口２２ｃから機体本体内部（冷却風通路）へ冷却風として取り込まれた外気は、クーリングパッケージ２４を通過した後、開口４２ａ，４４から、膨出プレート４１と底部プレート４２との間に形成される風路４３へと流入し、この風路４３により滑らかに排出口４１ｂａへと案内され機外へと排出され、クーリングパッケージ２４を通過する際に冷却水及び油圧ポンプの作動油を冷却するようになっている。

つまり、本実施形態にかかるエンジン冷却装置は、エンジンルーム導入開口２２ｃ，冷却風通路（機体本体２１内の空間即ち室２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ），クーリングパッケージ２４，冷却ファン２５及びエンジンフード４０をそなえて構成されているのである。
なお、エンジンルーム２Ｂに流入した冷却風の一部は、僅かではあるが、エンジン２６と油圧ポンプ２７との連結部２７ａと、メインエンジンルーム２Ｂｂとポンプルーム２Ｂｃとの仕切り壁（ファイヤウォール）２８との隙間を通ってポンプルーム２Ｂｃに流入する。このため、ポンプルーム２Ｂｃに面して機体本体壁面２１の上面２２及び下面２３にメッシュ状の排出口２２ｂ，２３ｂが補助的にそれぞれ設けられており、これらの開口２２ｂ，２３ｂから冷却風が機外へと排出されるようになっている。

本発明の一実施形態としての建設機械のエンジンフード，建設機械のエンジンルーム構造及びエンジン冷却装置は、上述したように構成されており、図２に示すように冷却風の流通が行なわれる。
つまり、冷却ファン２５の作動により、外気が矢印Ｆ₁で示すように冷却風として開口２２ｃからエンジンルーム２Ｂ内へ吸入される。吸入された冷却風は、矢印Ｆ₂〜Ｆ₄で示すようにクーリングパッケージ２４を通過し、この際、クーリングパッケージ２４内を流れるエンジン冷却水やポンプ作動油を冷却する。

従来技術の課題として説明したように、一般的にクーリングパッケージ２４の圧力損失が比較的大きいため、冷却ファン２５から送り出された冷却風は、矢印Ｆ₅〜Ｆ₈で示すように流れ、冷却ファン２５の冷却風の流れの主成分は遠心／旋回方向成分となる。すなわち、冷却ファン２５から送り出された冷却風の多くが直線的に或いは旋回しながらも略遠心方向に流れるようになる。

そこで、本実施形態では、機体本体壁面の上面にこの冷却風の向かうところに、エンジンフード４０により形成される風路４３の入口（連通口）４４を配置することにより、冷却ファン２５から送り出された冷却風が、矢印Ｆ₅で示すように、直接的な抵抗を受けることなく、エンジンフード４０の膨出プレート４１と底部プレート４２との間に形成された風路４３へと流れ、この風路４３により案内され機外へと滑らかに排出されるようになる。さらに、底部プレート４２に形成された複数の開口４２ａから、遠心／旋回方向成分を流れの主成分としながらも、矢印Ｆ₅で示す冷却風に較べると軸流方向への流れ成分の強い矢印Ｆ₆〜Ｆ₈で示すような冷却風が、直接的な抵抗を受けることなく風路４３へと流れ、この風路４３により案内され機外へと滑らかに排出されるようになる。したがって、冷却風の排出効率を向上させることができる。

特に、図２（ｃ）に示すように、風路４３の入口４２ａ，４４が、冷却ファン２５から吐出される冷却風の内、矢印Ｆ₅〜Ｆ₈で示すように風路４３に向けて吐出される冷却風の向かうところに設けられ、矢印Ｆ₉，Ｆ₁₀で示すように冷却風が上方の天井壁２２へ向けて吐出されない領域については、天井壁２２に開口が設けられておらず、このように効率的に冷却風の排出が行なわれる箇所に限定して開口を設けていることから、少ない開口面積で極めて効果的に冷却風を排出することができる。

また、ここでは、エンジンルーム２Ｂにおけるエンジン２６よりも機体前方の空間［図２（ｃ）においてエンジン２６よりも左側の空間］は、エンジン２６よりも機体後方（カウンタウェイト２Ａ側の）の空間［図２（ｃ）においてエンジン２６よりも右側の空間］よりも広く設定されており、この点でも、風路４３が機体前方に寄せて設けられていることから冷却風を滑らかに排出することができる。

この結果、エンジンルーム２Ｂの開口面積を減少させることによるエンジン音や冷却風がファン翼やクーリングパッケージ２４を通過する際に発生する風切り音（以下、「エンジン音など」という）の外部への漏洩、即ち騒音を抑制でき、また、冷却風の圧力損失を低減することも可能となり、冷却ファン２５の仕様を下げてコストダウンを図ることが可能となる。或いは、冷却風の排出効率が向上することから、同じ仕様の冷却ファン２５を使用してもその風量を増大することが可能となり、従来よりも熱交換面積の少ないコンパクトなクーリングパッケージを使用することが可能となる。

また、エンジンルーム２Ｂから排出された冷却風は、エンジンフード４０により形成される風路４３により案内され、水平方向に偏向されて機外へと滑らかに排出されるようになり、また、上記水平姿勢の風路４３を介して外部へと漏洩するエンジン音なども破線の矢印Ｎ₁で示すように水平方向に伝播するようになる。
建設機械から水平方向に発せられる騒音を抑制することは例えば作業場所を遮蔽物により囲うなどすれば可能であるが、鉛直上方に発せられる騒音に対しこのような遮蔽物を設けることは大掛かりな作業が必要となり現実的ではなく、また、水平方向に発せられる騒音の一部や鉛直下方に発せられる騒音は地面などにより吸収されるが、鉛直上方に発せられる騒音に対してはこのような吸収物がないためその伝播範囲が極めて広い。

したがって、騒音の伝播方向をこのように水平方向にすることにより、伝播範囲（伝播する方向及び伝播する距離）を狭めることができるようになる。
さらに、この風路４３内を矢印Ｎ₁で示すように伝わるエンジン音などは、風路４３を形成する膨出プレート４１及び底部プレート４２に吸収され減衰される。風路４３のファン軸流方向Ｙに対する長さ寸法（正確には底部プレート４２のファン軸流方向上流端から膨出プレート４１の排気穴４１ｂａまでのファン軸流方向Ｙに対する長さ寸法）は、上記の膨出プレート４１及び底部プレート４２の内壁面によるエンジン音の低減効果が十分得られるよう（例えば所定の規制値よりも小さくなるよう）設定されている。

さらに、エンジン音などの一部は、図２（ｂ）中に破線の矢印Ｎ₂で示すように底部プレート４２及び膨出プレート４１を透過するが、この際、底部プレート４２及び膨出プレート４１により減衰される。つまり、矢印Ｎ₂で示すように機外に伝播するエンジン音などは、機外に対し底部プレート４２及び膨出プレート４１の二つの壁面により遮蔽され減衰されるのである。

また、風路４３に案内されることにより、冷却風は、開口４４から直接機外へ排出されるよりも、エンジンルーム導入開口２２ｃから離隔した位置より機外へ排出されるようになり、また、冷却風はエンジンルーム導入開口２２ｃとは離隔する側に向けて排出されるようになる。これにより、機外へ排出されたクーリングパッケージ２４と熱交換後の温度の高い冷却風（熱風）が再びエンジンルーム導入開口２２ｃから導入されてしまうこと（熱風の巻き込み）を防止できるようになる。

この点でも、クーリングパッケージ２４の冷却ひいてはエンジン冷却水やポンプ作動油などの冷却を効率的に行なえるようになり、冷却ファン２５に仕様を下げて（例えば従来よりも定格送風量の少ない冷却ファンを採用するなどして）コストダウンを図ることや、クーリングパッケージをコンパクト化することが可能となる。
本発明の建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械の冷却装置は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

例えば、上記実施形態では、図３に示すように、部材４１を膨出プレートとするとともに部材４２を底部プレートとし、部材４２上に部材４１を載置する構成としたが、部材４２の部材４１に覆われていない部位４２Ａと部材４１とを一体に膨出プレートとし、部材４２のそれ以外の部位（部材４１に覆われた部位）４２Ｂを底部プレートとしても良い。
また、上記実施形態では、エンジンフード４０と一体に形成される風路４３やその開口４２ａ，４４を、エンジンルームを形成する上壁面２２に対し、ファン軸流方向上流側から見て、ファン回転中心線Ｃ_Fよりも左側に配置した例を説明したが、これは、ファン軸流方向上流側から見てファン翼２５ａが時計方向に回転するため、ファン翼２５ａが上壁面２２に向けて移動する回転位相が、ファン軸流方向上流側から見て、ファン回転中心線Ｃ_Fよりも左側になるためである。ファン軸流方向上流側から見て、ファン翼２５ａが反時計方向に回転する場合には、ファン翼２５ａが上壁面２２に向けて移動する回転位相は、ファン軸流方向上流側から見て、ファン回転中心線Ｃ_Fよりも右側になることから、ファン軸流方向上流側から見て、ファン回転中心線Ｃ_Fよりも右側に風路４３やその開口４２ａ，４４を上壁面２２に配置することとなる。

また、上記実施形態では、エンジンフード４０をダクトとして機能させる構成を例示したが、エンジンルームを形成する上壁面に、エンジンフード４０とは別に冷却風排出用のダクトを設けても良い。図３を参照して説明すると、底部プレート４２に形成した開口４２ａ，４４を機体上壁面に形成し、これらの開口４２ａ，４４を覆うように、部材４１をダクトとして機体上壁面に固定すれば良い（この構成は、上記実施形態における上壁面２２と底部プレート４２とを一体に構成した形態といえる）。この場合、メンテナンス口及びエンジンフードは機体上壁面の他の部位に設置すればよい。

本発明の一実施形態にかかる建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態としての建設機械のエンジンフード，建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械のエンジン冷却装置の構成を示す図であって、（ａ）はその模式的な平面図、（ｂ）はその機体前方から見た模式的な断面図、（ｃ）は（ａ），（ｂ）の模式的なＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態にかかる建設機械のエンジンフードの構造を示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる建設機械のエンジンフード及びエンジンルーム構造を示す模式的な斜視図である。 従来の建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。 従来の建設機械のエンジンルームの内部構成を示す図であって機体前方から見たエンジンルームの模式的な断面図である。 建設機械のエンジン冷却装置におけるエンジンルーム内の広ささとクーリングパッケージの厚さとの関係を説明するため図であって、（ａ）はエンジンルーム内が比較的狭い場合の模式図、（ｂ）はエンジンルーム内が比較的広い場合の模式図である。 一般的な軸流形式の冷却ファンの性能曲線を示す模式図である。 （ａ），（ｂ）は上流側の圧力損失が比較的小さかった場合の冷却ファン前後の冷却風の流れをベクトルにより示す模式図である。 （ａ），（ｂ）は上流側の圧力損失が比較的大きかった場合の冷却ファン前後の冷却風の流れをベクトルにより示す模式図である。 従来の建設機械のエンジン冷却装置の構成を示す模式的な斜視図である。

符号の説明

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
２Ａ カウンタウェイト
２Ｂ エンジンルーム
２Ｂａ ラジエータルーム
２Ｂｂ メインエンジンルーム
２Ｂｃ ポンプルーム
３ 作業装置
２１ 機体本体
２２ 機体本体上壁面
２３ 機体本体下壁面
２２ａ メンテナンス口
２２ｃ エンジンルーム導入開口
２４ クーリングパッケージ
２５ 冷却ファン
２６ エンジン
２６ａ マフラ
２７ エンジンポンプ
４０ エンジンフード
４１ 膨出プレート
４１ａ 膨出プレートの主面
４１ｂ 膨出プレートのファン軸流方向で下流側の端面
４１ｂａ 膨出プレートに形成された排出開口
４２ プレート
４２ａ 開口
４３ エンジンフードに形成される風路
４４ 連通口

Claims (14)

1. エンジン，冷却ファン及び該冷却ファンの軸流方向上流側に設置されるクーリングパッケージを収容するエンジンルームの上壁面に形成されたメンテナンス口を開閉する、建設機械のエンジンフードであって、
   該メンテナンス口を閉じる閉姿勢において該上壁面に対し上方に膨出する形状とされ、該軸流方向で下流側の部位に該冷却風の排出口を有する、膨出プレートと、
   該膨出プレートの上部に対し空間をあけるようにして該排出口よりも下側で該膨出プレートに組み付けられた底部プレートと、
   上記の膨出プレートと底部プレートとの間の空間と該エンジンルームとを連通させる連通口とをそなえて構成され、
   上記の連通口が、該冷却ファンの回転中心よりも、該冷却ファンのファン翼が該上壁面に向けて移動する回転位相側に配置された
   ことを特徴とする、建設機械のエンジンフード。
2. 該底部プレートに、該軸流方向に沿って複数の開口が並設された
   ことを特徴とする、請求項１記載の建設機械のエンジンフード。
3. エンジン，冷却ファン及び該冷却ファンの軸流方向上流側に設置されるクーリングパッケージを収容する、建設機械のエンジンルームの構造であって、
   該エンジンルームを形成する上壁面にメンテナンス口が形成され、該メンテナンス口に対し、請求項１又は２記載の建設機械のエンジンフードが該上壁面の機外側に取り付けられた
   ことを特徴とする、建設機械のエンジンルーム構造。
4. 該メンテナンス口の該軸流方向上流端が該冷却ファンのファン翼の略上方に位置するように該メンテナンス口が配置されるとともに、該エンジンフードが、該連通口が該ファン翼の上方に位置するように、該上壁面に配置された
   ことを特徴とする、請求項３記載の建設機械のエンジンルーム構造。
5. エンジン，冷却ファン及び該冷却ファンの軸流方向上流側に設置されるクーリングパッケージを収容し、内部空間が冷却風通路として機能する建設機械のエンジンルームの構造であって、
   該エンジンルームを形成する上壁面に対し、該冷却ファンの回転中心よりも、該冷却ファンのファン翼が該上壁面に向けて移動する回転位相側に配置された開口をそなえて構成された
   ことを特徴とする、建設機械のエンジンルーム構造。
6. 該開口を覆うようにして該上壁面の外側に取り付けられ、該開口から排出された冷却風を、該軸流方向下流側へと案内するダクトをそなえて構成された
   ことを特徴とする、請求項５記載の建設機械のエンジンルーム構造。
7. 該開口が、該ファン翼の上方に配置された
   ことを特徴とする、請求項５又は６記載の建設機械のエンジンルーム構造。
8. 該開口が、該軸流方向に沿って複数並設された
   ことを特徴とする、請求項５又は６記載の建設機械のエンジンルーム構造。
9. 上記の軸流方向に沿って複数並設された開口の内、該軸流方向で最上流側の開口が、該ファン翼の上方に配置された
   ことを特徴とする、請求項８記載の建設機械のエンジンルーム構造。
10. エンジンルームの内部空間により形成される冷却風通路，冷却ファン及び該冷却ファンの軸流方向上流側に設置されたクーリングパッケージをそなえて構成された、建設機械の冷却装置であって、
    該エンジンルームを形成する上壁面に対し、該冷却ファンの回転中心よりも、該冷却ファンのファン翼が該上壁面に向けて移動する回転位相側に配置された開口をそなえて構成された
    ことを特徴とする、建設機械の冷却装置。
11. 該開口を覆うようにして該上壁面の外側に取り付けられ、該開口から排出された冷却風を、該軸流方向下流側へと案内するダクトをそなえて構成された
    ことを特徴とする、請求項１０記載の建設機械の冷却装置。
12. 該開口が、該ファン翼の上方に配置された
    ことを特徴とする、請求項１０又は１１記載の建設機械の冷却装置。
13. 該開口が、該軸流方向に沿って複数並設された
    ことを特徴とする、請求項１０又は１１記載の建設機械の冷却装置。
14. 上記の軸流方向に沿って複数並設された開口の内、該軸流方向で最上流側の開口が、該ファン翼の上方に配置された
    ことを特徴とする、請求項１２記載の建設機械の冷却装置。

Images