JP2005207276A - 建設機械の冷却ファン用ファンガード及び建設機械の冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 クーリングユニット24を冷却する冷却風の排出口が冷却ファンの外周に配置されたエンジンルームに設置され、該冷却風が通過しうる通気材32が該冷却ファンを覆うようにして取り付けられてなる、建設機械の冷却ファン用ファンガードであって、該冷却ファンの外周に、通気材32の配置されない、通気材非配置部S1,S2が設けられている。
【選択図】 図3
Description
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10参照)を作動させている。
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11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。
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。
以下、この理由を図12〜図15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12(a)に示すようになり、図12(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。
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。
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。
図16に示す従来技術では、機体の冷却風の排出口面積を低減して騒音の発生を低減してはいるが、ファンガードの風切り音自体を抑制するものではなく、風切り音を低減することにより騒音を一層低減することが要望されている。
ここで、通気材とは、冷却ファンを異物の侵入から保護しつつクーリングユニットの冷却性能を保持できる冷却風の流通を確保できる程度の通気性を有する構造体をいい、例えば、鋼線を間隔を空けて配列することにより形成したものや、網目状のものや、穴の形成されたパネル材などの構造体である。
請求項5記載の本発明の建設機械の冷却装置は、請求項3又は4記載の建設機械の冷却装置において、該通気材非配置部からの冷却風を、該排出口へと案内するガイドが設けられたことを特徴としている。
なお、図1〜図11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が、本発明は、油圧ショベルに限定されず、ホイールローダ,クレーンなどの種々の建設機械に適用しうるものである。
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。上部旋回体2の上壁(以下、エンジンルーム天井壁ともいう)22には開閉可能なエンジンフード40が取り付けられており、このエンジンフード40を開くことにより現れるメンテナンス口22Aから、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なっている。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。
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壁(上壁)22にラジエータルーム2Baに面して形成された吸入口22a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。
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。
クーリングパッケージ24は、ラジエータやオイルクーラなどのコア(クーリングユニット)24aや、これらのコア24aが支持されエンジンルーム2Bの床壁(下部壁面)に固定されたフレーム24bや、コア24aと冷却ファン25との間に設置され上記フレーム24bに支持されるシュラウド24cとをそなえて構成される。
ファンガード30は、メンテナンス作業などの際に作業者が誤って回転中の冷却ファン25に触れてしまわないように、また、大きな異物が回転中の冷却ファン25に巻き込まれてしまわないように、冷却ファン25を保護するものであり、冷却ファン25からの冷却風の吐出を極力阻害してしまわないように、複数の鋼線を人の指の通らない程度の間隔で配列することにより構成される(このためファンガードはフィンガーガードとも呼ばれる)。
ファンガード30は、略円筒形状に形成され、シュラウド24cの背面24caに固定されている。ファンガード30は、上記中心線CLから放射状に伸びるような複数のフレーム材31と、これらのフレーム材31に組みつけられた複数の円周形状又は円弧形状の細い鋼線(細線)32a,32b,32cとをそなえて構成されている。
また、ファンガード30における冷却ファン25の側方(ファン外周側)をなす部位(ファンガード側面)30Bは、互いに異なる形状の二種類の鋼線32b,32cにより形成される。鋼線32b,32cは、互いに同一の直径に設定される一方、ここでは、互いに異なる長さに設定されている。鋼線32bは、ファンガード側面30Bの半分程度を占める領域30Baに配置されるものであり、ファン軸流方向に指の通らない程度の間隔をあけて且つ端を揃えて複数並べられている。また、鋼線32cは、ファンガード側面30Bの一部であって上記領域30Baに較べて小さな領域30Bbに配置されるものであり、ファン軸流方向に指の通らない程度の間隔をあけて且つ端を揃えて複数並べられている。
なお、当然であるが、ファンガード側面30Bを形成する鋼線32b,32cの円弧半径は、ファンガード背面30Aを形成する鋼線32aの最外側の(=最大半径の)鋼線32aの半径以上に設定されている。
さて、エンジンルーム2Bの上壁面22には、エンジンフード40が開閉可能に取り付けられており、エンジンフード40を上方に開くことにより現れるメンテナンス口22A(図1参照)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。
図4及び図5は本発明の一実施形態にかかるエンジンルームの構造を示す図であり、図4はエンジンフードが開いた状態における上部旋回体を斜め上方から見た模式的な斜視図(エンジンルームを形成する外壁面の一部を破断して示す)、図5はエンジンフードが閉じた状態における上部旋回体を斜め上方から見た模式的な斜視図である。図6は本発明の一実施形態にかかるエンジンフードの構成を一部破断して示す模式的な斜視図である。
また、エンジンフード40を開くと、エンジンルーム天井壁22に設けられた冷却風の排出口22bが露出するが、この排出口22bは、人の手が挿入できない大きさ(或いは手を挿入するのが困難な大きさ)に設定されているので、このような大きさの排出口、さらにはファンガード30の上方の通気材非配置部S1を介しては作業者の手や指が冷却ファン25に届かないような構造となっている。したがって、作業者がエンジンフード40を開いてメンテナンス作業を行なう際に、誤って冷却ファン25に手や指が触れられないようになっている。
エンジンフード40は、平板形状の底部プレート42と、底部プレート42の上側に取り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、メンテナンス口22Aの形状と同じ形状をし、図示しないヒンジを介して機体本体21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5に示す姿勢)と、起立姿勢となってメンテナンス口22Aを開く開姿勢(図4に示す姿勢)との間で上下に揺動可能に構成されている。
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。膨出プレート41は、その主面41aと底部プレート42との間に空間43をあけて底部プレート42に組みつけられ、ここでは、膨出プレート41と底部プレート42との組み付け状態において主面41aが底部プレート42と平行な姿勢となる。
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に面して上壁面22及び下壁面23にメッシュ状若しくはルーバ状の排出口22c,23bが補助的にそれぞれ設けられており、これらの開口22c,23bから冷却風が機外へと排出されるようになっている。
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。
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。
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。
加えて、エンジン音などの一部は、図2(a)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。
本発明の建設機械の建設機械の冷却ファン用ファンガード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。
また、上記各実施形態では、エンジンルーム天井壁22に冷却風の排出口22bを設けたが、この排出口22bの代わりに、図9に示すように、カウンタウェイト2Aに対しエンジンルーム2Bに面して機外へと貫通する風路60を設けても良い(エンジンルーム2Bと機外とを連通させる風路60をカウンタウェイト2Aに設けても良い)。この場合、通気材非配置部S3は、図9に示すように、このカウンタウェイト2Aに設けられた風路入口61に直線的に流れる冷却風の経路上に位置設定され、エンジンフード40′は、上記実施形態のエンジンフード40に対し膨出プレート42のない構成となる。このようにエンジンルーム天井壁22の排出口の不要な構成は、ファンガードの通気材非配置部が、エンジンルーム天井壁22により機外に対し遮蔽された構成となるので好ましい。また、図2に示す上記実施形態の構造に対し、上記のカウンタウェイト2Aに設ける風路60及び通気材非配置部S3を追加しても良い。
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 エンジンルーム天井壁
22a 吸入口
22b,23a 排出口
23 エンジンルーム床壁
22A メンテナンス口
24 クーリングパッケージ
24a コア(クーリングユニット)
24c シュラウド
25 冷却ファン
26 エンジン
27 エンジンポンプ
30 ファンガード
30A ファンガード背面
30B ファンガード側面
31 フレーム材
32 通気材(ファンガード材)
32a,32b,32c 鋼線(細線)
40 エンジンフード
S1,S2,S3 通気材非配置部
G ガイド
Claims (5)
- クーリングユニットを冷却する冷却風の排出口が冷却ファンの外周に配置されたエンジンルームに設置され、該冷却風が通過しうる通気材が該冷却ファンを覆うようにして取り付けられてなる、建設機械の冷却ファン用ファンガードであって、
上記の冷却ファンの外周に、該通気材の配置されない、通気材非配置部が設けられた
ことを特徴とする、建設機械の冷却ファン用ファンガード。 - 該通気材が、複数の細線形状の部材を所定の間隔をあけて配列することにより形成された
ことを特徴とする、請求項1記載の建設機械の冷却ファン用ファンガード。 - エンジンルームの内部に形成される冷却風通路と、該エンジンルーム内に設置され冷却風を流通させる冷却ファンと、該エンジンルーム内に該冷却ファンよりもファン軸流方向上流側に設置されるクーリングユニットとをそなえて構成された、建設機械の冷却装置において、
請求項1又は2記載のファンガードと、
該エンジンルームが内部に形成される機体壁面に対し該冷却ファンの外周に形成された冷却風の排出口とをそなえ、
該ファンガードの通気材非配置部が、該冷却ファンの回転中心線を中心とした該冷却ファンの外縁を通る円周の接線であって上記のエンジンルームに設置された冷却風の排出口を通る所定の直線上に配置された
ことを特徴とする、建設機械の冷却装置。 - 該機体壁面の上面に設けられたメンテナンス用の開口と、
上記のメンテナンス用の開口を開閉可能なフードとをそなえ、
上記のメンテナンス用の開口が、該冷却ファンよりも該ファン軸流方向下流側に位置設定された
ことを特徴とする、請求項3記載の建設機械の冷却装置。 - 該通気材非配置部からの冷却風を、該排出口へと案内するガイドが設けられた
ことを特徴とする、請求項3又は4記載の建設機械の冷却装置。
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