JP2006096082A - 作業機械のスクリーンおよび作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業機械の冷却構造に関し、塵，埃等の異物に対する耐性が向上し、冷却効率が改善され、清掃等のメンテナンスの作業量が軽減し、さらに、安定した動作を継続可能な、作業機械のスクリーンおよび作業機械を提供する。
【解決手段】 作業機械（油圧ショベル等）１００に収納された熱交換機１５への空気取り入れ側に設けられたスクリーン１１であって、通風面に凹凸形状又は凹凸形状に類似する形状を形成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の作業機械（建設機械）のエンジン冷却器に用いて好適な、作業機械のスクリーンおよびこれを装備した作業機械に関する。

一般に、油圧ショベル等の走行式の作業機械やクレーン等の定置式の作業機械は、建築物の取り壊し等の厳しい環境下で使用され、エンジンおよび油圧ポンプ等の各種の機器に加わる負荷が高く、エンジン温度の上昇および作動油の油温の上昇を招きやすい。このため、作業機械は、比較的大容量のラジエータやオイルクーラ等の熱交換器（冷却器）を用いてエンジン冷却水および作動油を各々冷却している。このエンジンの冷却は、ファン（エンジンファン又は送風装置）が生成した冷却風（冷却用の空気の流れ）を、エンジン冷却水が循環するラジエータに送風して行なわれる。

ここで、土埃，塵，砂，小石，ゴミ，虫等の異物がラジエータに取り込まれると、ラジエータは目詰まりを起こして冷却能力が低下する。また、冷却風の通風路にラジエータが設けられると、冷却風の流れが阻害され、やはり冷却効率が低下する。このため、ラジエータの吸気側に、異物の混入又は進入を防止するためのスクリーン（フィルタ）が設けられている。このスクリーンは、例えば金属製メッシュや、小さな穴が多数形成された金属板等からなる。スクリーンは、高温，湿気が多い場所や，油圧ショベル自身の振動等が存在する環境下において使用される。また、吸気に含まれる異物は、吸気の勢いによって大きな速度でスクリーンに衝突するので、スクリーンはその衝突に耐えうる強度を要する。

なお、異物混入の防止機能は、土埃，塵等の拡散を防止する防塵ネットによっても実現できるが、防塵ネットは異物により破損される可能性がある等の強度の点において、防塵ネットと併用又は防塵ネットの代替としてスクリーンが使用されることが多い。
ところで、スクリーンは、定期的に、清掃および交換を要する。このため、機体（作業機械本体）の側面に設けられたサイドドアを、作業者が開いて内部からスクリーンを取り外して清掃し、清掃後、スクリーンを再度ラジエータの近傍に取り付ける。

このように、油圧ショベルは、定期的に土埃，塵等の清掃が必要である。
一方、従来から、ラジエータ等の冷却装置に付着した泥等の清掃に関する技術（例えば特許文献１参照）や、ラジエータの目詰まりを防止する技術（例えば特許文献２参照）が提案されている。
特許文献１記載のラジエータ構造は、冷却通過方向前方側から順にルーバ式スクリーン，メッシュ式スクリーン，ラジエータ本体、冷却風を強制的に導入するためのラジエータファンを順次配置し、これらの前端から後端への冷却風通路を区画形成するようラジエータカバーを設けたものである。これにより、ラジエータ本体およびその周囲の機器等に泥等が侵入し難く、侵入しても清掃が容易になる。

特許文献２記載の目詰まり防止機構は、ターボインタクーラの背面とラジエータ前面との隙間に防塵用のスクリーンを着脱可能に設置したものである。これにより、ラジエータの目詰まりを防止し、容易に清掃が可能となり、目詰まりによるオーバーヒート等のトラブルの発生を未然に防ぐことができる。
実開平５−１０７４３号公報のマイクロフィルム 実開平７−１７９２３号公報のマイクロフィルム

しかしながら、従来のスクリーンの形状（スクリーンの通風面の形状）は平面であって表面積が小さい。このため、土埃，塵等の付着量が多い場合は、スクリーンの冷却効率が劣化しやすく、一定の冷却効率を維持した状態で運用することが困難である。すなわち、ラジエータの付着量についての許容量（キャパシティ）が小さい。従って、スクリーンの清掃作業を頻繁に行なう必要があるという課題がある。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、作業機械の冷却構造に関し、塵，埃等の異物に対する耐性が向上し、冷却効率が改善され、清掃等のメンテナンスの作業量が軽減し、さらに、安定した動作を継続可能な、作業機械のスクリーンおよび作業機械を提供することを目的とする。

このため、本発明の作業機械のスクリーンは、作業機械に収納された熱交換機への空気取り入れ側に設けられたスクリーンであって、通風面に凹凸形状又は凹凸形状に類似する形状が形成されたことを特徴としている（請求項１）。
また、スクリーンは、着脱可能に構成されてもよい（請求項２）。
そして、本発明の作業機械は、エンジンと、エンジンにより駆動され冷却風を送風するファンと、ファンから送風される冷却風の流路に設けられた熱交換器と、熱交換器への空気取り入れ側に設けられたスクリーンとをそなえた作業機械であって、スクリーンの通風面に凹凸形状又は凹凸形状に類似する形状が形成されたことを特徴としている（請求項３）。

本発明の作業機械のスクリーン（請求項１）によれば、吸気と接触する通風面の表面積が大きくなるので冷却機能が向上する。従って、土埃，塵等の異物の付着および堆積の各量が大幅に減少するので冷却効率が改善する。また、ラジエータの付着量についてのキャパシティが向上する。さらに、スクリーンの剛性が向上する。
さらに、本発明のスクリーン（請求項２）によれば、着脱可能なので、清掃，交換等の手間が大幅に低減され、メンテナンス作業量が軽減される。また、土埃，塵等の異物が蓄積した場合においても、風路圧損（風路の圧力損失）の量が少ないので、冷却風の風量が向上し、放熱性能が向上する。

そして、本発明の作業機械によれば、解体作業により土埃，塵が発生した場合においても、安定した動作を継続できる。また、やはり、スクリーンの剛性が向上する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１，図２はいずれも本発明の一実施形態としてのエンジンユニット構造を有する作業機械を示すものであり、図１はその模式的な外観図であり、図２はその模式的な断面図である。また、本実施形態では、油圧ショベルを例にして本発明に係る作業機械を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る模式的な油圧ショベル（作業機械）の外観図であり、この図１に示す油圧ショベル１００は、直進方向に対して左右にクローラ９０，９１をそなえた下部走行体１と、この下部走行体１の上側に旋回可能に設けられた上部旋回体（上部構造体）２と、上部旋回体２に設けられ例えば掘削等を行なう作業装置３との３種類の部分を有する。また、シリンダ式アクチュエータとして、ブーム油圧シリンダ１２０，スティック油圧シリンダ１２１，バケット油圧シリンダ１２２が設けられている。さらに、上部旋回体２の内部に、エンジンや油圧ポンプ等が設けられており、エンジンによって油圧ポンプが駆動されて生じた油圧によって、ブーム油圧シリンダ１２０，スティック油圧シリンダ１２１，バケット油圧シリンダ１２２が伸縮されて、ブーム３１，アーム３２およびバケット３３が駆動し、これにより、作業装置３が動作するようになっている。そして、上部旋回体２の前方には、ブーム３１の基部が取り付けられたブーム取り付け部２１が設けられ、このブーム取り付け部２１の一方の側にオペレータ室２２が上方に突出して設けられている。また、上部旋回体２の後側には、カウンタウェイト（おもり）２３が設けられている。

図２は本発明の一実施形態に係る上部旋回体２の模式的な上面図であり、エンジンフード（エンジンを覆う蓋部材）が外された状態の内部装置を表している。この図２に示すオペレータ室２２と、機体（油圧ショベル１００本体）のバランスを保つための大重量をもつカウンタウェイト２３との間の空間に、エンジンユニット１６が横置き（直進方向に対して横置き）に設けられている。そして、ラジエータ１５の前方上方に吸気口１７が形成されている。

ここで、エンジンユニット１６は、エンジン１０と、駆動部１０ａと、油圧ポンプ５と、ファン（エンジンファン又は送風装置）１３と、ラジエータ１５と、スクリーン（本発明のスクリーン）１１とをそなえて構成されている。
駆動部１０ａはエンジン１０により駆動されるものであり、油圧ポンプ５はエンジン１０の駆動により油圧を発生させてブーム油圧シリンダ１２０（図１）等を作動させるものであり、さらに、ファン１３は駆動部１０ａにより駆動され冷却風を生成するものである。なお、主制御部（図示省略）を設け、ファン１３の回転速度と、冷却水，作動油および吸気温度等とに基づいて、エンジン１０の出力を制御することもできる。また、ラジエータ１５は、エンジン１０の冷却水を冷却するものであって、冷却風が吸気口１７からファン１３への方向に流れることにより冷却される。

そして、スクリーン１１は、ラジエータ１５の吸気口１７側の前方に設けられ、吸気口１７からの土埃，塵，砂，小石，ゴミ，虫の異物がラジエータ１５に混入することを防止するものである。
さらに、エンジンユニット１６とオペレータ室２２との間には、モータ１８により駆動されるファン１９と、作動油を冷却するためのオイルクーラ２６と、オイルクーラ２６の吸気口１７ａの前方上方に形成された吸気口１７ａからの異物がオイルクーラ２６に混入することを防止するスクリーン１４とが配置されている。このスクリーン１４（図２）は、スクリーン１１と同一又は異なるサイズを有し、スクリーン１１とほぼ同一機能を有する。そして、オイルクーラ２６は吸気口１７ａからファン１９に向けて流れる冷却風により冷却される。なお、ラジエータ１５とオイルクーラ２６とのうちのいずれか一方又は両方が熱交換器として機能する。サイドドア２１Ａ，２１Ｂは、ともに、機体側面側に設けられた開閉自在なものである。これら以外のもので上述したものと同一符号を有するものは同一のものを表す。

次に、図３〜図６を参照してスクリーン１１について詳述する。
図３は図２のＩ−Ｉ断面を模式的に示す図であり、機体の前側から後側を見た状態のものである。この図３に示すスクリーン１１は、油圧ショベル１００（図１）に収納されたラジエータ１５への空気取り入れ側（吸気口１７側）に設けられ、通風面に凹凸形状又はその凹凸形状に類似する形状に形成されている。このスクリーン１１は、例えば金属製メッシュ又は小さな穴が多数形成された金属板等によって構成されるが、材質的にはこれに限定されるものではなく、例えばセラミック等を用いてもよい。なお、符号１１０が付されたものは、エンジンフードを表す。

ここで、本スクリーン１１と従来のスクリーンとを比較説明する。
図４は従来のスクリーンと本発明の一実施形態に係るスクリーン１１との模式的な外観図であり、この図４に示すスクリーン３０の通風面（濃い色が施された部分）はほぼ平坦である。
これに対して、図４に示す本スクリーン１１の通風面には、例えば図４のＩＩ−ＩＩ断面を模式的に示す図５（ａ）を参照すると、スクリーン１１の断面形状が台形になるように、金属製メッシュの表面が凹凸形状に加工されている。従って、スクリーン１１は、吸気と接触する表面積が大きくなり冷却機能が向上し、ラジエータ１５は、土埃，塵等の異物の付着量についての許容量（キャパシティ）が向上する。

また、図４に示すスクリーン１１の凹凸は、上下方向（縦方向）に形成されたものである。この一方、凹凸は、左右方向（横方向）に形成されてもよい。
なお、スクリーン１４（図２）については、スクリーン１１とほぼ同様なので重複説明を省略する。
これにより、ラジエータ１５は吸気口１７（図２）からファン１３に向けて流れる冷却風によって冷却され、また、吸気口１７にて吸気された空気に含まれる土埃，塵等の異物がスクリーン１１において受け止められるので、吸気によるラジエータ１５への土埃，塵等の異物の付着と堆積とがいずれもスクリーン１１において防止される。

また、土埃，塵等の異物が蓄積した場合においても、風路圧損の量が少ないので、風量がアップし、これにより、放熱性能が向上する。この理由は、一般的に単位面積当たりの風路圧損が同一である場合、表面積が大きいほうが全体の圧損が小さいからである。ここで、風路圧損とは、通風路の入口における風圧と出口における風圧との間の圧力損失である。

なお、スクリーン１１の断面形状は、図５（ａ）に示す断面形状と類似する類似形状をも用いることができる。
図５（ｂ）〜図５（ｅ）はそれぞれ図５（ａ）に示す断面形状に対応する類似形状を模式的に示す図である。台形間の「谷」の部分の間隔を広げた形状（図５（ｂ））、傾斜角度がない直角型の形状（図５（ｃ））、波型の形状（図５（ｄ））、鋭角的な形状（図５（ｅ））等を用いることができる。これらの各形状は、スクリーン１１の機械的強度，温度耐性，スクリーン１１の製造工程又はコスト等に基づいて決定される。

また、凹凸形状および凹凸形状に類似する断面形状が、図４に示すように、通風面のほぼ全面に形成されているので、スクリーン１１の剛性が増加し、特に、スクリーン１１の端部Ａと端部Ａ′とを閉じる方向の折り曲げ強度が極めて大きくなる。
さらに、スクリーン１１は、着脱可能になっており、作業者は、定期的に、機体の側面側の「観音開き型」の開閉自在なサイドドア２１Ａ，２１Ｂ（図２参照）を開けて、スクリーン１１を取り外し、スクリーン１１に例えば空気や水を噴射し、スクリーン１１に付着している異物を除去し通風性を良好にする。清掃後、スクリーン１１は、ラジエータ１５の近傍に再度取り付けられる。

これにより、スクリーン１１の隙間，機体側面又は機体底面等の他の開放部位からの泥水，土がラジエータ１５に付着した場合や、ファン１３の表面に付着した場合においても、スクリーン１１の表面積の増大により、清掃，交換等の時期を拡張できる。
なお、スクリーン１４についてもスクリーン１１と同様に取り扱われる。
このように、本油圧ショベル１００は、エンジン１０と、エンジン１０により駆動され冷却風を送風するファン１３と、ファン１３から送風される冷却風の流路に設けられたラジエータ１５と、ラジエータ１５への空気取り入れ側に設けられたスクリーン１１とをそなえた作業機械であり、スクリーン１１の通風面に凹凸形状又は凹凸形状に類似する形状が形成されている。

また、本スクリーン１１は、種々の変形態様を用いることができる。
スクリーン１１は、図５（ｆ）に示すように、２枚（又は３枚以上）のスクリーン２９ａ，２９ｂを重畳させた形状にすることもでき、このようにすれば、異物の混入を一層確実に防止できる。
また、例えば図６に示すように、通風面を「洗浄用のスポンジの表面」に適用されるような滑らかな凹凸曲面が集合した形状にすることもできる。

そして、このような構造によって、山間部のダム，トンネル，下線，道路等の岩石の掘削や、ビル，建築物の取り壊しにおいて、油圧ショベル１００が作業し、吸気口１７からの冷却風に含まれる異物は、スクリーン１１において遮断される。このため、従来のスクリーン３０（図４）を用いた場合のラジエータへの付着量は、本スクリーン１１によって付着されにくくなり、あるいは付着されなくなる。従って、本油圧ショベル１００の清掃等の手間が大幅に低減され、エンジン１０等の冷却効率が改善される。

このようにして、油圧ショベル１００は、解体作業により、土埃，塵等が発生した場合においても、安定した作業を継続できる。
なお、本発明は上述した実施態様およびその変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
また、エンジン１０は、油圧ショベル１００の直進方向に平行な縦置きにもできる。

ラジエータ１５，オイルクーラ２６およびスクリーン１１は、目詰まりの量を示すインディケータを設けることもでき、このようにすれば、清掃不良に起因する故障の発生を回避できる。

以上、詳述したように、本発明の作業機械のスクリーンによれば、通風面の表面積が増大し、冷却効率が改善するので、清掃および交換等の間隔が延びる。安定した作業が継続されるとともに、エンジン等の不具合が生じる可能性が大幅に減少する。
また、本発明の作業機械のスクリーンを装備したエンジンユニット構造によれば、風路圧損の量が少ないので、放熱性能が向上してエンジン負荷が軽減する。

さらに、本発明の作業機械によれば、各種の作業機械に搭載可能なので、多くの種類の作業機械について汎用的に使用可能である。

本発明の一実施形態に係る作業機械の外観図である。 本発明の一実施形態に係る上部旋回体の模式的な上面図である。 図２のＩ−Ｉ断面を模式的に示す図である。 従来のスクリーン（ａ）と本発明の一実施形態に係るスクリーン（ｂ）との模式的な外観図である。 （ａ）は図４に示すスクリーンの断面形状（II−II矢視断面）を示す図であり、（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ図５（ａ）に示す断面形状に対応する類似形状を模式的に示す図であり、（ｆ）はスクリーンを重畳させた断面形状を示す図である。 スクリーンの凹凸形状の一例を示す図である。

符号の説明

１ 下部走行体
２ 上部旋回体（上部構造体）
３ 作業装置
５ 油圧ポンプ
１０ エンジン
１０ａ 駆動部
１２ オイルクーラ
１３，１９ ファン
１５ ラジエータ
１６ エンジンユニット
１７，１７ａ 吸気口
１８ モータ
２１ ブーム取り付け部
２１Ａ，２１Ｂ サイドドア
２２ オペレータ室
２３ カウンタウェイト
２６ オイルクーラ
１１，１４，２９ａ，２９ｂ 本発明のスクリーン
３０ 従来のスクリーン
３１ ブーム
３２ アーム
３３ バケット
９０，９１ クローラ
１００ 油圧ショベル
１１０ エンジンフード
１２０ ブーム油圧シリンダ
１２１ スティック油圧シリンダ
１２２ バケット油圧シリンダ

Claims (3)

1. 作業機械に収納された熱交換機への空気取り入れ側に設けられたスクリーンであって、
   通風面に凹凸形状又は該凹凸形状に類似する形状が形成されたことを特徴とする、作業機械のスクリーン。
2. 該スクリーンが、着脱可能に構成されたことを特徴とする、請求項１記載の作業機械のスクリーン。
3. エンジンと、該エンジンにより駆動され冷却風を送風するファンと、該ファンから送風される該冷却風の流路に設けられた熱交換器と、該熱交換器への空気取り入れ側に設けられたスクリーンとをそなえた作業機械であって、
   該スクリーンの通風面に凹凸形状又は該凹凸形状に類似する形状が形成されたことを特徴とする、作業機械。
   
   

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