JP2006077640A - 建設機械の騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却ファンの風切り音による騒音を低減できると共に、熱交換器の四隅付近も含めて冷却風の流れの乱れを抑制できる建設機械の騒音低減装置の提供。
【解決手段】エンジン２７が配置されるエンジン室４内に、熱交換器２０と、この熱交換器２０を冷却する冷却風を誘起する冷却ファン２５と、冷却風を冷却ファン２５に導入させるシュラウド２３とを有する油圧ショベルに備えられ、冷却ファン２５の回転に伴って発生する風切り音を低減させる第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂをシュラウド２３の箱状体２３Ａの内部の左右方向に取り付けると共に、熱交換器２０に対向するシュラウド２３の箱状体２３Ａ部分の形状を、熱交換器２０の形状に対応する角形状に設定し、第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂのそれぞれが、熱交換器２０を冷却した冷却風を冷却ファン２５まで案内する送風ガイドを兼ねた構成にしてある。
【選択図】図４

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられ、エンジン室内に配置される冷却ファンの回転に伴って発生する風切り音を低減させる建設機械の騒音低減装置に関する。

この種の従来技術として、特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、シュラウドを内管と外管から成る円筒状の二重構造にし、内管と外管の間にサイドブランチを形成した構成にしてある。そして、空気流がシュラウドを通過する際に、サイドブランチに入射した音波とサイドブランチより反射した音波とが干渉することで、冷却ファンの風切り音を低減させるようになっている。

なお、冷却ファンの風切り音は、シュラウド内部の共鳴周波数と一致することで共鳴音を発生させ、騒音を増大させることになる。
特開平１１−９３６７０号公報

上述した従来技術では、冷却ファンの風切り音の低減に有効であるものの、シュラウドが円筒状から成ることによって、熱交換器の四隅付近における冷却風の流れの乱れが大きくなり、これによって乱流騒音が増大する問題がある。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、冷却ファンの風切り音による騒音を低減できると共に、熱交換器の四隅付近も含めて冷却風の流れの乱れを抑制できる建設機械の騒音低減装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、エンジンが配置されるエンジン室内に、熱交換器と、この熱交換器を冷却する冷却風を誘起する冷却ファンと、上記冷却風を上記冷却ファンに導入させるシュラウドとを有する建設機械に備えられ、上記冷却ファンの回転に伴って発生する風切り音を低減させる建設機械の騒音低減装置において、上記シュラウドの内部に取り付けられ、上記風切り音を低減させる共鳴器を備え、上記熱交換器に対向する上記シュラウド部分の形状を、上記熱交換器の形状に対応する形状に設定したことを特徴としている。

このように構成した本発明は、シュラウド内部に設けた共鳴器によって冷却ファンの回転に伴う風切り音による騒音を低減できる。すなわち、ヘルムホルツ式共鳴器は、下記（１）式に従い、各寸法値を設定することにより、任意の周波数のピーク音を低減することができる。

ｆ＝（ｃ／２π）√（Ｓ／ＬＶ） （１） ここで、ｆ：低減周波数、 ｃ：音速 Ｓ：頸部断面積 Ｌ：頸部長さ Ｖ：容積 である。

また、熱交換器に対向するシュラウド部分の形状を、熱交換器の形状に対応する形状に設定したことから、熱交換器の四隅付近においても冷却風を円滑に流動させることができ、この熱交換器の四隅付近も含めて、熱交換器から冷却ファンへと向うシュラウド内部の冷却風の流れの乱れを抑制でき、乱流騒音も低減できる。

また本発明は、上記発明において、上記共鳴器が、上記シュラウドの左右方向のそれぞれに互いに対向して配置される第１共鳴器及び第２共鳴器の組み合わせと、上記シュラウドの上下方向のそれぞれに互いに対向して配置される第３共鳴器及び第４共鳴器の組み合わせのうちの少なくとも一方の組み合わせから成ることを特徴としている。

また本発明は、上記発明において、上記共鳴器が、上記熱交換器を冷却した冷却風を上記冷却ファンまで案内する送風ガイドを兼ねることを特徴としている。このように構成した本発明は、シュラウドに導かれた冷却風を共鳴器によって冷却ファンまで円滑に案内できる。

また本発明は、上記発明において、上記シュラウドの内部に吸音材を貼り付けたことを特徴としている。このように構成した本発明は、吸音材によって冷却風がシュラウドに衝突した際に発生する衝突音を低減できると共に、１０００Ｈｚ以上の高周波の騒音も低減できる。

本発明は、シュラウド内部に設けた共鳴器によって冷却ファンの風切り音による騒音を低減できると共に、熱交換器から冷却ファンへと流れる冷却風の乱れを、熱交換器の四隅付近も含めて抑制でき、これによって乱流騒音も低減でき、従来に比べて優れた騒音低減性能が得られる。また、共鳴器をシュラウドの内部に設けたことから、エンジン室内の狭い空間領域であるシュラウドの外部に共鳴器を設置するスペースを確保する必要がなく、容易に共鳴器を設置することができる。

また、共鳴器が熱交換器を冷却した冷却風を冷却ファンまで案内する送風ガイドを兼ねる構成にした本発明は、冷却風を共鳴器によって冷却ファンまで円滑に案内でき、乱流騒音の抑制に貢献すると共に、冷却効率を向上させることができる。

また、シュラウドの内部に吸音材を貼り付けた構成にした本発明は、冷却風がシュラウドに衝突することによって発生する衝突音を低減できると共に、１０００Ｈｚ以上の高周波の騒音も低減でき、さらに優れた騒音低減性能が得られる。

以下，本発明に係る建設機械の騒音低減装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明の騒音低減装置の第１実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。

この油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２と、この旋回体２の前側位置に設けられるキャブ３、後側位置に設けられるエンジン室４、及びカウンタウエイト５を備えている。旋回体２の前方位置には、作業装置６が備えられている。この作業装置６は、旋回体２に連結されるブーム７、このブーム７を回動させるブームシリンダ７ａ、ブーム７に連結されるアーム８、このアーム８を回動させるアームシリンダ８ａ、アーム８に連結されるバケット９、このバケット９を回動させるバケットシリンダ９ａを含む構成になっている。

上述したキャブ３及びエンジン室４は、旋回フレーム１０上に配置されており、特にエンジン室４内には、後述する本発明の騒音低減装置の第１実施形態が備えられている。

このように構成される油圧ショベルは、走行体１の走行、旋回体２の旋回、ブーム７、アーム８、バケット９を含む作業装置６の駆動により、土砂の掘削作業等の各種の作業を行うことができる。

図２は図１に示す油圧ショベルに備えられるエンジン室の内部構造を示す側断面図、図３は本発明の第１実施形態が備えられるシュラウドを構成する箱状体部分を示す拡大斜視図、図４は図３に示す箱状体のエンジン側カバーを除いた状態を示す斜視図である。

図２に示すように、エンジン室４内には、このエンジン室４内に導かれる空気流、すなわち冷却風に対して上流側の位置に熱交換器２０が配置され、この熱交換器２０の下流側に、この熱交換器２０を通過した冷却風を導くシュラウド２３と、熱交換器２０を冷却する冷却風を誘起する冷却ファン２５と、この冷却ファン２５を駆動するエンジン２７を配置してある。

エンジン２７は、旋回フレーム１０上に防振マウント２８を介して設置してある。冷却ファン２５は、エンジン２７のクランク軸２７ａに固定したプーリ２９ａと連動して回転するプーリ２９ｂを介して回転するようになっている。

上述した熱交換器２０は、図３，４に示すように、オイルクーラ２０ａ、ラジエータ２０ｂ、及びインタークーラ２０ｃを含んでおり、これらをエンジン室４に流入する空気流、すなわち冷却風に対して互い並列に配置してある。なお、オイルクーラ２０ａはブームシリンダ７ａ、アームシリンダ８ａ等の油圧アクチュエータを駆動する圧油を冷却し、ラジエータ２０ｂはエンジン２７の冷却水を冷却し、インタークーラ２０ｃはエンジン２７のシリンダヘッドへ供給される燃焼用圧縮吸入空気を冷却する。

上述したシュラウド２３は、図２に示すように、冷却ファン２５の上流側に位置し、冷却ファン２５で誘起される冷却風を冷却ファン２５の吸い込み側に導入するようになっている。熱交換器２０に対向するシュラウド２３部分の形状は、図３，４に示すように、熱交換器２０の形状に対応する角形状に設定してある。

このシュラウド２３は、熱交換器２０の支持も兼ねている旋回フレーム１０上の各カバー、すなわちカウンタウエイト側カバー２３ａ、キャブ側カバー２３ｂ、上側カバー２３ｃ、エンジン側カバー２３ｄによって構成される箱状体２３Ａと、図２に示すように、エンジン２７に取り付けられたブラケット２４に固定されたファンリング２６と、このファンリング２６とエンジン側カバー２３ｄの円形開口部との隙間をシールする弾性材料で形成されたシュラウドラバー２１とによって構成されている。

シュラウド２３の箱状体２３Ａのエンジン側カバー２３ｄを取り除いた図４に示すように、シュラウド２３の箱状体２３Ａの内部のカウンタウエイト側及びキャブ側には、すなわち箱状体２３Ａの左右方向のそれぞれには、冷却ファン２５の風切り音を低減する第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂを互いに対向するように配置してある。

キャブ側の第１共鳴器３０ａは、旋回フレーム１０上に設置され、キャブ側カバー２３ｂと、エンジン側カバー２３ｄと、上側カバー２３ｃと、小孔３１ａ１，３１ａ２及びこれらの小孔３１ａ１，３１ａ２にそれぞれ連設される筒体を有する送風カバー３１ａと、仕切板３１ｂとによって構成されている。送風カバー３１ａはテーパ状に形成され、冷却ファン２５への冷却風の流れをスムーズにする。すなわち、この第１共鳴器３０ａは、冷却ファン２５への冷却風の流れを円滑にするための送風ガイドを兼ねている。上述した仕切板３１ｂは送風カバー３１ａに溶接され、送風カバー３１ａはキャブ側カバー２３ｂ、上側カバー２３ｃ、旋回フレーム１０のそれぞれに図示しないボルトによって取り付けられている。

カウンタウエイト側の第２共鳴器３０ｂは、カウンタウエイト側カバー２３ａと、エンジン側カバー２３ｄと、上側カバー２３ｃと、小孔３２ａ１及びこの小孔３２ａ１に連設される筒体を有する送風カバー３２ａと、仕切板３２ｂとによって構成されている。送風カバー３２ａはテーパ状に形成され、冷却ファン２５への冷却風の流れをスムーズにする。すなわち、この第２共鳴器３０ｂも、冷却ファン２５への冷却風の流れを円滑にするための送風ガイドを兼ねている。上述した仕切板３２ｂは送風カバー３２ａに溶接されている。送風カバー３２ａはカウンタウエイト側カバー２３ａ、上側カバー２３ｃに、また仕切板３２ｂはカウンタウエイト側カバー２３ａに、それぞれ図示しないボルトによって取り付けられている。

上述のように、熱交換器２０と対向する部分を熱交換器２０の形状に相応する角形状に設定した箱状体２３Ａを含むシュラウド２３と、このシュラウド２３の箱状体２３Ａの左右方向に１組設けた第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂとによって、主に冷却ファン２５の回転に伴って発生する風切り音を低減させる本発明の騒音低減装置の第１実施形態が構成されている。

図５は本発明の第１実施形態に備えられる共鳴器の動作原理を説明する斜視図である。この第１実施形態に備えられる第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂ、すなわちヘルムホルツ式共鳴器は、前述したように、頸部断面積をＳ、頸部長さをＬ、容積をＶ、音速をｃとしたとき、（１）式、すなわち、
ｆ＝（ｃ／２π）√（Ｓ／ＬＶ） （１） により計算される低減周波数ｆの騒音を低減させることができる。

また、シュラウド２３の箱状体２３Ａの共鳴周波数ｆ０は、下記の（２）式により算出することができる。 ｆ０＝（ｃ／２）√｛（ｎｘ／Ｘ）^２＋（ｎｙ／Ｙ）^２＋（ｎｚ／Ｚ）^２｝ （２） ここで、ｎｘ，ｎｙ，ｎｚは、次数１，２，・・・・・。Ｘは冷却風の流れに直交する方向の寸法である箱状体２３Ａの幅寸法、Ｙは冷却風の流れに沿う箱状体２３Ａの長さの寸法、Ｚは箱状体２３Ａの高さ寸法である。

したがって、シュラウド２３の箱状体２３Ａの共鳴周波数ｆ０に一致する低減周波数ｆとなるように、第1共鳴器３０ａの仕切板３１ｂの上側の容積Ｖ、小孔３１ａ１の開口面積、すなわちこの小孔３１ａ１に連設される筒体の頸部断面積Ｓ、及び頸部長さＬ、仕切板３１ｂの下側の容積Ｖ、小孔３１ａ２の開口面積、すなわちこの小孔３１ａ２に連設される筒体の頸部断面積Ｓ、及び頸部長さＬを設定することにより、また、第２共鳴器３０ｂの容積Ｖ、小孔３２ａ１の開口面積、すなわちこの小孔３１ａ１に連設される筒体の頸部断面積Ｓ、及び頸部長さＬを設定することにより、このシュラウド２３の箱状体２３Ａ内における共鳴音を低減させることができる。

このように構成した第１実施形態を備えた図１に示す油圧ショベルでは、例えば掘削作業に際してエンジン２７を駆動すると、プーリ２９ａ，２９ｂを介して冷却ファン２５が駆動され回転する。この冷却ファン２５の回転によって吸込開口部４０からエンジン室４内に導かれた空気は、冷却風となって熱交換器２０を冷却した後、熱交換器２０の下流に位置するシュラウド２３の箱状体２３Ａの内部を通過し、冷却ファン２５の吸込み側に導入される。その後、冷却ファン２５から吹出された冷却風は、冷却ファン２５の下流側にあるエンジン２７等を冷却した後、吐出開口部４１，４２からエンジン室４の外部に放出される。

以上のように、冷却ファン２５の駆動によってエンジン室４内の冷却を行なうが、冷却ファン２５により誘起された冷却風がシュラウド２３の箱状体２３Ａの内部を通過する際に、送風カバー３１ａ，３２ａに形成した小孔３１ａ１，３１ａ２，３２ａ１を介して、第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂの内部と、第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂの外側に位置する箱状体２３Ａの内部との間で空気が流出入する。これにより、冷却ファン２５の風切り音を低減することができる。

また、熱交換器２０に対向するシュラウド２３の箱状体２３Ａの形状を、熱交換器２０の形状に対応する角形状に設定したことから、熱交換器２０の四隅付近においても冷却風を円滑に流動させることができ、この熱交換器２０の四隅付近も含めて、熱交換器２０から冷却ファン２５へと向う冷却風の流れの乱れを抑制でき、乱流騒音も低減できる。

この第１実施形態によれば、上述のように、冷却ファン２５の風切り音による騒音を低減でき、乱流騒音も低減できることから、優れた騒音低減性能が得られる。また、第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂをシュラウド２３の箱状体２３Ａの内部に設けたことから、エンジン室４内の狭い空間領域であるシュラウド２３の外部に第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂを設置するスペースを確保する必要がなく、容易に第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂを設置することができる。

また、この第１実施形態によれば、第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂが送風ガイドを兼ねる構成にしてあることから、熱交換器２０を冷却した冷却風を、第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂによって冷却ファン２５まで円滑に案内でき、乱流騒音の抑制に貢献すると共に、冷却効率を向上させることができる。

図６は本発明の第２実施形態を示す図で、図４に対応させて描いた斜視図である。この図６に示す第２実施形態は、シュラウド２３の箱状体２３Ａの内部に設ける共鳴器として、シュラウド２３の箱状体２３Ａの上下方向にそれぞれ互いに対向して配置される第３共鳴器３３ａ、及び第４共鳴器３３ｂの組み合わせを備えた構成にしてある。これらの第３共鳴器３３ａ、及び第４共鳴器３３ｂも、熱交換器２０を冷却した冷却風を冷却ファン２５まで案内する送風ガイドを兼ねる構成にしてある。その他の構成は、前述した第１実施形態と同等である。

このように構成した第２実施形態も、第３共鳴器３３ａ、及び第４共鳴器３３ｂによって、冷却ファン２５の風切り音による騒音を低減でき、また、熱交換器２０に対向する部分の形状を熱交換器２０の形状に対応する角形状となるようにシュラウド２３の箱状体２３Ａを設定したことにより、熱交換器２０の四隅付近も含めて冷却風の流れの乱れを抑制でき、前述した第１実施形態と同等の作用効果が得られる。

なお、共鳴器として、第１実施形態では左右に配置される第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂを備え、第２実施形態では上下に配置される第３共鳴器３３ａ、第４共鳴器３３ｂを備えた構成にしてあるが、本発明は、これらの構成に限られず、左右に配置される第１共鳴器３０ａ、第２共鳴器３０ｂの組み合わせと、上下に配置される第３共鳴器３３ａ、第４共鳴器３３ｂの組み合わせの双方を備えた構成にしてもよい。

図７は本発明の第３実施形態を示す図で、図４に対応させて描いた斜視図である。この図７に示す第３実施形態は、シュラウド２３の箱状体２３Ａの内部四方に、吸音材３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを貼り付けた構成にしてある。その他の構成は、前述した第１実施形態と同等である。

このように構成した第３実施形態は、第１実施形態と同等の作用効果が得られる他、特に、冷却風がシュラウド２３の箱状体２３Ａに衝突することによって発生する衝突音を低減できると共に、１０００Ｈｚ以上の高周波の騒音も低減でき、さらに優れた騒音低減性能が得られる。

本発明の騒音低減装置の第１実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。 図１に示す油圧ショベルに備えられるエンジン室の内部構造を示す側断面図である。 本発明の第１実施形態が備えられるシュラウドを構成する箱状体部分を示す拡大斜視図である。 図３に示す箱状体のエンジン側カバーを除いた状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に備えられる共鳴器の動作原理を説明する斜視図である。 本発明の第２実施形態を示す図で、図４に対応させて描いた斜視図である。 本発明の第３実施形態を示す図で、図４に対応させて描いた斜視図である。

符号の説明

２ 旋回体
３ キャブ
４ エンジン室
５ カウンタウエイト
１０ 旋回フレーム
２０ 熱交換器
２０ａ オイルクーラ
２０ｂ ラジエータ
２０ｃ インタークーラ
２１ シュラウドラバー
２３ シュラウド
２３Ａ 箱状体
２３ａ カウンタウエイト側カバー
２３ｂ キャブ側カバー
２３ｃ 上側カバー
２３ｄ エンジン側カバー
２４ ブラケット
２５ 冷却ファン
２６ ファンリング
２７ エンジン
３０ａ 第１共鳴器
３０ｂ 第２共鳴器
３１ａ 送風カバー
３１ａ１ 小孔
３１ａ２ 小孔
３１ｂ 仕切板
３２ａ 送風カバー
３２ａ１ 小孔
３２ｂ 仕切板
３３ａ 第３共鳴器
３３ｂ 第４共鳴器
３４ａ 吸音材
３４ｂ 吸音材
３４ｃ 吸音材
３４ｄ 吸音材

Claims (4)

1. エンジンが配置されるエンジン室内に、熱交換器と、この熱交換器を冷却する冷却風を誘起する冷却ファンと、上記冷却風を上記冷却ファンに導入させるシュラウドとを有する建設機械に備えられ、上記冷却ファンの回転に伴って発生する風切り音を低減させる建設機械の騒音低減装置において、
   上記シュラウドの内部に取り付けられ、上記風切り音を低減させる共鳴器を備え、
   上記熱交換器に対向する上記シュラウド部分の形状を、上記熱交換器の形状に対応する形状に設定したことを特徴とする建設機械の騒音低減装置。
2. 上記請求項１記載の発明において、
   上記共鳴器が、上記シュラウドの左右方向のそれぞれに互いに対向して配置される第１共鳴器及び第２共鳴器の組み合わせと、上記シュラウドの上下方向のそれぞれに互いに対向して配置される第３共鳴器及び第４共鳴器の組み合わせのうちの少なくとも一方の組み合わせから成ることを特徴とする建設機械の騒音低減装置。
3. 上記請求項１記載の発明において、
   上記共鳴器が、上記熱交換器を冷却した冷却風を上記冷却ファンまで案内する送風ガイドを兼ねることを特徴とする建設機械の騒音低減装置。
4. 上記請求項１記載の発明において、
   上記シュラウドの内部に吸音材を貼り付けたことを特徴とする建設機械の騒音低減装置。

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