JP2006206034A - 建設機械の冷却構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】吸気室を拡張せずに、しかも吸気側の防音性能を向上させる。
【解決手段】エンジンルーム12内における熱交換器15の吸気側に吸気室16を形成し、この吸気室16の上面部に第1吸気口17を設ける。吸気室16には、独立したダクト18を、熱交換器15のコア面15aを周囲から気密に囲うとともに、吸気室16内を二室16a,16bに仕切る状態で設け、このダクト18に第2吸気口23を設けることにより、吸気室16を二重ダクト構造とし、第1吸気口17から吸い込んだ空気をL字形に屈折した吸気通路を通して熱交換器コア面15aに導くように構成した。
【選択図】図1

Description

本発明は外部から取り込んだ冷却空気を熱交換器に導く吸気側の防音性能を改良した建設機械の冷却構造に関するものである。
たとえば油圧ショベルにおいては、図14,15に示すように上部旋回体1の後部にエンジンルーム2が設けられ、このエンジンルーム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が収容されている。
また、油圧ポンプ4と反対側に、エンジン冷却用のラジエータをはじめ、オイルクーラ、インタークーラー等の複数の熱交換器(ここでは一つのものとして示す)5と、エンジン3で駆動される冷却ファン6とが設けられ、この冷却ファン6の回転により、図中矢印で示すように外部からエンジンルーム2に吸い込まれた空気が熱交換器5を通過した後、図示しない排気口から外部に排出される。
エンジンルーム2は、エンジンガードと称されるパネル材やカウンタウェイトの一部、燃料タンクの上面等を利用するカバー材7で囲われて形成され、このカバー材7に、外気を取り込む吸気口8が設けられている。
この吸気口8は、エンジンルーム2における熱交換器5が配置された側においてカバー材7の側面(熱交換器5と対面する面)または上面に設けられている。図8中、9はキャビンである。
しかし、この構造では、ファンの回転音、風切り音、熱交換器5の吸い込み音等の吸気騒音に対して何の規制もないため、騒音の大半が吸気口8を通して直接外部に漏出し、吸気側の防音性能が低くなるという問題があった。
この点の対策として、特許文献1に示されているように、エンジンルームの吸気側の空間を機械前側に延長し、その先端を吸気口として機械中心側に開口させることにより、平面視でコの字形の屈折形状に形成した技術が提案されている。
特開平08−218869号公報
上記公知技術によると、図14,15に示す従来技術と比較して、熱交換器のコア面から吸気口に至る直接音を室壁で遮断して減音する効果が得られるとともに、吸気経路が長くかつ屈折していることで音の反射・減衰効果が高くなるという利点がある。
しかし、この構造では、吸気室の室壁(カバー材)のみによる減音効果しか得られないため、基本的に防音効果が低い。また、室壁には隙間があり、その気密性は必ずしも高くないため、吸気室からの音の漏れが大きい。これらの点で、吸気側での防音性能はなお不十分であった。
また、吸気室を前側に延ばすため、この延ばした分、上部旋回体の他の設備(たとえば図14のキャビン9)の設置スペースが侵食され、とくに後方小旋回型等と称される小型ショベルのように元々スペースの余裕のない機械において不利となるという弊害が生じる。
そこで本発明は、吸気室を拡張せずに、しかも吸気側の防音性能を向上させることができる建設機械の冷却構造を提供するものである。
請求項1の発明は、カバー材で覆われたエンジンルーム内に、エンジンと熱交換器と冷却ファンが設けられ、上記冷却ファンの回転により外気をエンジンルーム内に吸い込んで上記熱交換器に通すように構成された建設機械の冷却構造において、上記エンジンルーム内における上記熱交換器の吸気側に、吸気室をエンジンルーム内の他の空間に対し独立して形成し、上記カバー材で形成されるこの吸気室の室壁に外部に開口する第1吸気口を形成するとともに、吸気室内に、上記カバー材とは別のダクト材によって独立して形成したダクトを、上記熱交換器のコア面の前面側にコア面を周囲から気密に囲うとともにコア面と第1吸気口との間を遮断して吸気室内を二室に仕切る状態で設け、このダクトに第2吸気口を設けたものである。
請求項2の発明は、請求項1の構成において、第1吸気口から吸い込まれた空気が第2吸気口で方向転換して熱交換器のコア面に至るように、第2吸気口を、第1吸気口と熱交換器のコア面との間に屈折した吸気通路を形成する状態で設けたものである。
請求項3の発明は、請求項2の構成において、吸気通路がL字形に形成される状態で第1及び第2両吸気口を設けたものである。
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、第1吸気口を、少なくとも一部が吸気室の室壁の側面部に位置する状態で、かつ、その下端が第2吸気口の上端よりも上方に位置する状態で設けたものである。
請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれかの構成において、第1吸気口から吸い込んだ空気を第2吸気口に案内する案内板を、吸気室内におけるダクトと第1吸気口との間に設けたものである。
請求項6の発明は、請求項5の構成において、案内板を、第2吸気口の入口部分に、吸い込み空気を同吸気口に向けて方向転換させる状態で設けたものである。
請求項7の発明は、請求項6の構成において、案内板を第2吸気口の下縁部に向かって先下がりに傾斜させたものである。
請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれかの構成において、熱交換器のコア面が第1及び第2両吸気口を通して外部から直視されない状態でダクトを設けたものである。
請求項9の発明は、請求項1乃至7のいずれかの構成において、熱交換器のコア面の一部が第1及び第2両吸気口を通して外部から直視される状態でダクトを設ける一方、上記外部から直視されるコア面部分を外部に対して遮断する幕板を吸気室内に設けたものである。
請求項10の発明は、請求項9の構成において、幕板を、第1吸気口から吸い込んだ空気を第2吸気口に案内する案内板を兼ねる状態で設けたものである。
請求項11の発明は、請求項1乃至10のいずれかの構成において、第1吸気口に、上向きに突出する吸気筒を設けたものである。
請求項12の発明は、請求項11の構成において、吸気筒の内面に吸音材を設けたものである。
請求項13の発明は、請求項1乃至12のいずれかの構成において、第2吸気口を熱交換器のコア面よりも小面積としたものである。
請求項14の発明は、請求項1乃至13のいずれかの構成において、第2吸気口を覆う状態でダクトにフィルタを設けたものである。
請求項15の発明は、請求項1乃至14のいずれかの構成において、ダクトにおける第1吸気口と対向する壁面を、第1吸気口との間隔が熱交換器コア面から遠い側で大きくなる方向に傾斜させたものである。
請求項16の発明は、請求項1乃至15のいずれかの構成において、ダクト下面を熱交換器のコア面に向かって先下がりに傾斜させたものである。
請求項17の発明は、請求項1乃至16のいずれかの構成において、エンジンルームの後方にカバー材を兼ねるカウンタウェイトを、左右両サイド部分がエンジンルームの側方に回り込む状態で設置し、上記左右両サイド部分のうち吸気室に臨むサイド部分の内面を、吸い込み空気を第2吸気口に導く導風面として傾斜させたものである。
請求項18の発明は、請求項1乃至17のいずれかの構成において、吸気室内の壁面に吸音材を設けたものである。
請求項19の発明は、請求項1乃至18のいずれかの構成において、エンジンの吸気を濾過するエアクリーナをダクト内に設けたものである。
請求項20の発明は、請求項19の構成において、少なくともダクト内のエアクリーナのメンテナンスを外部から行うためのメンテナンス口と、これを開閉する扉を設けたものである。
本発明によると、ダクトを熱交換器のコア面の前面側に、コア面を周囲から気密に囲うとともに吸気室を二室に仕切る状態で設け、このダクトに第2吸気口を設けた構成、すなわち吸気室という一種のダクト内にさらにダクトを設けた二重ダクト構造としたから、次の効果を得ることができる。
(i) 熱交換器のコア面から外部に直接抜ける音(直接音)をダクトで規制し、その拡散を抑えることができる。
(ii) 吸気室の室壁による減音効果に加えて、独立したダクト内での音の反射・減衰による減音効果を得ることができる。
(iii) 二重ダクト構造によって吸気室から外部への音の漏れを効果的に抑えることができる。
(iv) 二重ダクト構造で音を絞ることによる減音効果を得ることができる。
これらの点により、図14,15に示す従来構造はもとより、特許文献1に記載された公知技術と比較して、吸気側での防音効果を格段に高めることができる。
しかも、吸気室内にダクトを設けることによって上記効果を得る構成であるため、公知技術のように吸気室を拡張する必要がない。従って、他の設備のスペースが侵食されるという弊害が生じないとともに、既存の機械にも容易に適用することができる。
なお、吸気室からの音漏れ防止に関して、本発明によると、ダクトとコア面周囲との間のみの気密を保持することにより、高い音漏れ防止効果を得ることができる。
すなわち、ダクトがない場合、複雑な形状を持つカバー材の内面(カウンタウェイト内面を含む)で形成される吸気室自体を気密に構成しなければ音漏れを防ぐことができないが、3次元曲面も多用されるカバー材の内面を完全にシールすることは非常に困難である。
これに対し本発明によれば、従来構造と比べてシール範囲が遥かに狭くてすみ、またシールし易いことにより、高いシール性を得ることができる。
また、請求項2,3の発明によると、コア面と外部とを結ぶ吸気通路を屈折させるため、屈折した吸気通路での音の反射・減衰による減音効果を得ることができる。
この場合、請求項3の発明によると、吸気通路をL字形に形成するため、特許文献1のようにコの字形に屈折させた場合と比較して、空気の流れに対する抵抗が小さくてすむ。
ところで、第1吸気口は、とくに機械のそばにいる人が感じる『機側騒音』を抑えるうえで上向きに逃がすのが望ましいことから、吸気室の上面部に設けるのが望ましい。
ただし、レイアウトの都合や外気の流入量を増やしたい要請等から、同吸気口を少なくとも一部が側面部に位置する状態で設ける場合もある。
この場合でも、請求項4の発明のように、第1吸気口の下端を第2吸気口の上端よりも上方に位置させることによって『機側騒音』を抑えることができる。
請求項5乃至7の発明によると、吸い込み空気を案内板によって第2吸気口に誘導し、抵抗の少ない良好な吸気性能を得ることができる。
この場合、請求項6,7の発明では、第2吸気口の入口部分に、吸い込み空気を方向転換させて第2吸気口に導く案内板を設けたから、吸い込み空気が第2吸気口の入口部分で滞留したり乱流を起こしたりすることを防止し、スムーズな空気の流れを作ることができる。
請求項8の発明によると、熱交換器のコア面から外部に直接抜けようとする直接音をダクトで完全に遮断できるため、この点で減音効果をさらに高めることができる。
ところで、コア面の一部が外部から直視されないことを条件とすると、第2吸気口の位置や大きさが制限され、場合によっては空気の流れが悪くなって風量が減少したり、熱交換器コア面全域に均等に行き渡りにくくなったりする等、吸気性能が低下するおそれがある。
この点、請求項9,10の発明によると、コア面の一部が外部から直視される状態で設けたから、いいかえれば第2吸気口の位置や大きさを、風量や空気の流れを優先して設定することができるため、吸気性能を高めることができる。
しかも、外部から直視されるコア面部分を外部に対して遮断する状態で幕板を設けたから、上記のような条件下でも直接音の漏出を確実に防止することができる。
また、請求項10の発明によると、幕板が、吸い込み空気を第2吸気口に案内する案内板を兼ねる状態で設けたから、吸気性能をさらに高めることができる。
請求項11,12の発明によると、第1吸気口に上向きに突出する吸気筒を設けたから、第1吸気口そのものが高位置にあるか低位置にあるかにかかわらず、騒音がこの吸気筒によって上方かつ高い位置に抜けることで『機側騒音』を大幅に低減することができる。
とくに請求項12の発明によると、吸気筒の内面に吸音材を設けたから、音のエネルギーを吸音材で吸収できることで『機側騒音』の低減効果を一層高めることができる。
請求項13の発明によると、ダクトの第2吸気口を熱交換器コア面よりも小面積としているため、コア面から出る吸気騒音が第2吸気口で絞られた後、吸気室内のダクト外空間で拡散することにより、高い減音効果を得ることができる。
また、請求項14の発明によると、第1吸気口から吸い込まれた空気の全量が通過する第2吸気口にフィルタを設けたから、外気に含まれた粉塵等の除去効率が高くなる。
請求項15の発明によると、ダクトにおける第1吸気口と対向する壁面を、第1吸気口との間隔が熱交換器コア面から遠い側で大きくなる方向に傾斜させるため、第1吸気口の一部がダクトによって塞がれてしまうことがなく、同吸気口の開口面積をフルに生かした十分な吸気量を確保することができる。
一方、請求項16の発明によると、ダクト下面を熱交換器コア面に向かって先下がりに傾斜させたから、水平とした場合と比較して、ダクト内下部での空気の澱みや乱流が発生しにくくなり、空気の流れが良くなる。
また、ダクト下方に形成される空間を拡大できるため、この空間をバッテリ等の機器類の収容スペースや工具箱の設置スペース等として有効利用することができる。この場合、上記空間がダクトで覆われ、雨水が直接かからないため、機器類等を設置する上で有利となる。
請求項17の発明によると、カウンタウェイトがエンジンルーム後方のカバー材として兼用され、かつ、左右両サイド部分がエンジンルームの側方に回り込む状態で設置される所謂後方小旋回型(後方超小旋回型を含む)の機械において、カウンタウェイトの左右両サイド部分のうち吸気室に臨むサイド部分の内面を、吸い込み空気を第2吸気口に導く導風面として傾斜させたから、第2吸気口の入口部分での空気の流れを良くすることができる。すなわち、別の案内板を追加しないでも良好な吸気性能を得ることができる。
この場合、サイド部分内面の傾斜は、先下がりの階段状の傾斜としてもよいし、直線状の傾斜としてもよい。
請求項18の発明によると、吸気室内の壁面(カバー材とダクト、それに案内板を設ける場合はさらに案内板)に吸音材を設けたから、吸気室内での音の反射・減衰による減音効果に吸音材による吸音効果が加わって防音効果をさらに高めることができる。
一方、請求項19,20の発明によると、エアクリーナをダクト内に設けたから、エアクリーナの吸気音の漏出も防止することができる。また、第2吸気口にフィルタを設けた場合に、フィルタで濾過された清浄空気をエアクリーナに送ることができる。
なお、フィルタとして粗塵用の目の粗いもの(金網等)を用いた場合でも、エアクリーナへの粗塵の吸い込みを防止できるという効果が得られる。
さらに、エアクリーナをダクト内に設けたことにより、エアクリーナを雨水等から保護することができる。また、雨水等からエアクリーナを保護するための別カバーが不要となるため、構成をシンプルにし、かつコストダウンすることができる。
請求項20の発明によると、少なくともエアクリーナのメンテナンス(エレメントの点検、清掃、交換等)を扉付きのメンテナンス口によって外部から容易に行うことができる。
本発明の実施形態を図1〜図13によって説明する。
第1実施形態(図1〜図3参照)
上部旋回体の後部に、エンジンガードやカウンタウェイトの一部、燃料タンクの上面等のカバー材11で覆われたエンジンルーム12が設けられ、このエンジンルーム12に、エンジン13、油圧ポンプ(図示しない)、冷却ファン14、ラジエータ等の熱交換器(一つのものとして示す)15が設けられている。
エンジンルーム12内における熱交換器15の吸気側に吸気室16が形成され、この吸気室16の上面部(カバー材11の上面部)に、外部から冷却空気を取り込む第1吸気口17が設けられている。
なお、図では第1吸気口17を吸気室上面部と側面部の上端部とに跨って設けているが、上面部のみに設けてもよい。
吸気室16は、エンジンルーム12におけるエンジン13等が収容された空間に対して、熱交換器15、適宜の仕切り材及びシール材により独立して(空気の流通を遮断した状態で)形成され、この吸気室16にダクト18が設けられている。
このダクト18は、カバー材11とは別のダクト材により、天板19、底板20、前後両側板21,22、それに正面板23を備えた独立した箱状に形成され、正面板23が熱交換器コア面15aと平行となり、かつ、コア面15aを周囲から気密に囲う状態(たとえば正面板23と反対側の開口縁部が熱交換器コア面15aの縁枠部分に気密に接する状態)で取付けられている。
また、ダクト18における熱交換器コア面15aに対向する正面板23に水平方向に開口する第2吸気口24が設けられ、防塵用のフィルタ25が、この第2吸気口24を覆い、かつ、熱交換器コア面15aと平行となる状態で設けられている。
なお、フィルタ25(第2吸気口24)をコア面15aと平行に配置することにより、空気の流れが良いものとなる。
一方、ダクト18の天板19は、第1吸気口17を塞ぐことのないように、先下がり(第1吸気口17との間隔が熱交換器コア面15aから遠い側で大きくなる方向)に傾斜して形成されている。これにより、第1吸気口17の開口面積をフルに生かした十分な吸気量を確保することができる。
このダクト18により、熱交換器コア面15aと第1吸気口17との間が遮断されて吸気室16内が二つ(ダクト内空間とそれ以外の空間。以下、ダクト内室、ダクト外室という)16a,16bに仕切られる。また、ダクト18により、図1中に矢印で示すように第1吸気口17から下向きに取り込まれた外気を第2吸気口24で横向きに方向転換して熱交換器コア面15aに至らせるL字形の屈折した吸気通路が形成される。
このように、熱交換器コア面15aを独立したダクト18で囲い、かつ、コア面15aと外部とを結ぶ吸気通路をL字形に屈折させているため、コア面15aから外部に直接抜ける直接音をダクト18で遮断することができる。
この場合、熱交換器コア面15aの全域が第1及び第2両吸気口17,24を通して外部から直視されないように、両吸気口17,24の位置関係が設定されている。
具体的には、第2吸気口24の上端が、熱交換器コア面15aの下端と、第1吸気口17の最も外側の端とを結ぶ直線A上かこれよりも下側にくるように設定されている。
これにより、コア面15aから直接外部に抜けようとする直線音をダクト18で確実に遮断することができる。
また、このレイアウトによると、必然的に第2吸気口24の上端が第1吸気口17の下端(図例の場合は図左端の側面部にかかる部分)よりも下方に位置するため、音が機械側面側に直接抜けるおそれがない。つまり、『機側騒音』を大幅に軽減することができる。
図1中には、第2吸気口上端を直線A上に一致させた第1のパターンを示しているが、図2(a)に示すように直線A近くでわずかだけ下側に設定する第2のパターン、または図2(b)に示すように直線Aよりも明らかに下側に設定する第3のパターンをとってもよい。
第1または第2のパターンをとれば、空気の流れを必要以上に曲げないで騒音の漏れを効果的に防止することができ、第3のパターンをとれば遮音効果の点でベストとなる。
なお、第2吸気口上端を直線Aよりもわずか上側に位置させてもよい。この場合でも、上記第1〜第3各パターンの場合に近い効果を得ることができる。
一方、コア面15aから出る吸気音は、吸気室16内においてダクト内室16aと、ダクト外室16bとで反射・減衰を繰り返すため、高い減音効果を得ることができる。
さらに、吸気室16という一種のダクト内にさらに独立したダクト18を設けたいわば全周二重ダクト構造であるため、吸気室16のみの一重構造とした場合と比較して、吸気室16を形成するカバー材11とダクト18の全周部分において二重に音をブロックすることで音漏れ防止効果を格段に高めることができるとともに、二重ダクト構造で音を絞ることによる減音効果を得ることができる。
また、音の出口である熱交換器コア面15aをダクト18で囲っているため、音が四方八方に放散される音の拡散を抑えることができる。
これらの点により、図14,15に示す従来構造はもとより、特許文献1に記載された公知技術と比較して、吸気側での防音効果を格段に高めることができる。
しかも、吸気室16内にダクト18を設けることによって上記効果を得る構成であるため、公知技術のように吸気室を拡張する必要がない。従って、他の設備のスペースが侵食されるという弊害が生じないとともに、既存の機械にも容易に適用することができる。
また、ダクト18とコア面周囲との間のみの気密さえ保持すれば、コア面15aからの直接音をダクト18によって確実に遮断することができるため、3次元曲面を含む複雑な形状のカバー材11の内面すべてについて気密に構成する場合と比べて、シール範囲が遥かに狭くてすみ、またシールし易いことにより、高いシール性を得ることができる。
なお、第2吸気口24は、熱交換器コア面15aよりも小面積とされている。こうすれば、コア面15aから出る吸気騒音が第2吸気口24で絞られた後、ダクト外室16bで拡散するため、より高い減音効果を得ることができる。
しかも、吸気室16内にダクト18を設けることによって上記効果を得る構成であるため、公知技術のように吸気室を拡張する必要がない。従って、他の設備のスペースが侵食されるという弊害が生じないとともに、既存の機械にも容易に適用することができる。
一方、ダクト18の第2吸気口24にフィルタ25を設けているため、第1吸気口17から吸い込まれた外気の全量がこのフィルタ25を通って熱交換器コア面15aに流入する。このため、外気に含まれた粉塵等の除去効率が高くなる。
しかも、フィルタ25は、上記のように濾過作用を確保しながら、コア面15a全体に設ける場合よりも大幅に小さくできるため、コストダウンとなる。
また、吸気室16内の壁面、すなわち吸気室16を形成するカバー材11の内面、及びダクト18の内外面にはそれぞれ吸音材26が設けられ、この吸音材26による吸音効果によって吸気騒音をさらに低減することができる。
第2実施形態(図4参照)
第1実施形態との相違点のみを説明する。
第1吸気口17は、とくに機械のそばにいる人が感じる『機側騒音』を抑えるうえで上向きに逃がすのが望ましいことから、吸気室16の上面部、または側面部まで跨るにしても第1実施形態のように側面部の上端部までの浅い範囲に設けるのが望ましい。
ただし、レイアウトの都合や外気の流入量を増やしたい要請等から、図4に示すように同吸気口17を側面部に大きく食い込む状態で設けたい場合、あるいは側面部のみに設けたい場合がある。
一方、第1実施形態では、前記のように第2吸気口24の上端が、熱交換器コア面15aの下端と第1吸気口17の最も外側の端とを結ぶ直線A上か、これよりも下側に設定される結果、第2吸気口24の上下寸法が小さく抑えられて面積が小さくなるため、第2吸気口24の空気の流入流量が減少する可能性がある。
また、第2吸気口24が下方に位置するため、同吸気口24を通ってダクト内室16aに流入する空気が熱交換器コア面15aの上部まで行き渡りにくくなるおそれがある。
そこで、この点の対策として第2吸気口24の上下寸法を大きくとりたいという要請がある。
第2実施形態においては、このような要請に応える構成として、第1に、第2吸気口24の上端が直線Aよりも上側にくるように同吸気口24の位置とサイズが設定されている。具体的には、図示のように第2吸気口24がダクト正面壁23の下端近傍から上端近傍までに亘る広い範囲で形成されている。
一方、第1吸気口17は、下端が第2吸気口24の上端よりも上方に位置することを条件として、吸気室上面部から側面部に大きく食い込む広い範囲で設けられている。図4中のαは第1吸気口下端と第2吸気口上端の位置ずれ寸法を示す。
この第2実施形態の構成をとることにより、第1吸気口17を側面部に大きく食い込む状態で設け、かつ、第2吸気口24を上下に広い範囲で設けながら、熱交換器コア面15aから出た騒音のうち機械側面部に向かう水平分はカバー材11の側面部で遮断され、上向きの成分のみが第1吸気口17から上方に放散されるため、機械のそばの作業員βが感じる『機側騒音』を減少させることができる。
また、この場合でも、ダクト18を熱交換器コア面15aの前面側に設けたことの基本的効果、すなわち、
(i) 熱交換器コア面15aから外部に直接抜ける音(直接音)をダクト18で規制してその拡散を抑えことができる点、
(ii) 吸気室16の室壁による減音効果に加えて、独立したダクト18内での音の反射・減衰による減音効果を得ることができる点、
(iii) 二重ダクト構造によって吸気室から外部への音の漏れを効果的に抑えることができる点、
(iv) 二重ダクト構造で音を絞ることによる減音効果を得ることができる点
の効果は確保することができる。
なお、この第2実施形態の構成は、第1吸気口17を吸気室側面部のみに設ける場合にも適用することができる。
第3実施形態(図5〜図8参照)
第2実施形態のように第2吸気口24を広い範囲に設けると、熱交換器コア面15aに、両吸気口17,24を通して外部から直視される部分(以下、直視部分という。図8参照)Cが生じるため、この直視部分Cからの直接音をダクト18によって遮断できなくなる。
そこで、第3実施形態では、第2吸気口24を広い範囲に設けることを前提として、吸気室16内における第1吸気口17と第2吸気口24(ダクト18)との間に、空気ガイド作用と直接音遮断作用を兼備する幕板27が設けられている。
この幕板27は、ダクト18の天板19と同じ方向に傾斜する傾斜部27aと、その下端から垂下する垂直部27bとから成るくの字形に形成され、図8中の直線Aと、熱交換器コア面15aの下端と第2吸気口24の上端とを結ぶ直線Bとの間の領域Dをカバーする状態、つまり、コア面15aの直視部分Cを外部に対して遮断する状態で取付けられている。
幕板27をこのような状態で設けることにより、次の効果が得られる。
(イ) 第1吸気口17から吸い込まれた空気が、幕板27によって第2吸気口24の上半部と下半部とに向けて誘導されるため、第2吸気口24の全域、つまり熱交換器コア面15aの全域に対して空気を流通させることができる。
(ロ) コア面15aの直視部分Cが幕板27により外部に対して遮断されるため、熱交換器コア面15aから第1吸気口17に抜けようとする直接音を完全に遮断することができる。
ここで、第1実施形態における第2吸気口24の上端の位置と同様に、空気の流れを必要以上に曲げないで騒音の漏れを効果的に防止する観点から、幕板27の下端を上記直線A上に一致させ、またはできるだけ接近させるのが望ましい。
なお、図では幕板27を、図8中の直線A,B間の領域Dを上下にはみ出して設けた場合を示しているが、領域Dをカバーするに足る最小範囲のみに設けてもよい。
また、この幕板27にも表裏両面に吸音材26が設けられている。
この場合、幕板27をくの字形に形成しているため、狭いダクト外室16b内で案内板27の表面積を大きくとることができ、それだけ多くの吸音材26を設けることができるため、高い吸音効果を得ることができる。
一方、第1実施形態においてはダクト18の正面板23(第2吸気口24及びフィルタ25)が熱交換器コア面15aと平行となるようにダクト形状を設定したのに対し、この第3実施形態においては、図6に示すようにダクト18の正面板23が熱交換器コア面15aに対して傾斜するようにダクト形状が設定されている。
この場合でも、基本的に第1実施形態と同じ防音効果を得ることができる。
また、この第3実施形態においては、エンジン13に供給される空気を濾過するためのエアクリーナ28が吸気室16のダクト内室16aの上部(中間部または下部でもよい)に設置されている。
こうすれば、エアクリーナ28の吸気音の漏出も防止することができるとともに、フィルタ25で濾過された清浄空気をエアクリーナ28に送ることができる。
なお、フィルタ25として粗塵用の目の粗いもの(金網等)が用いられる場合がある。この場合でも、エアクリーナ28への粗塵の吸い込みを防止できるという効果が得られる。
さらに、エアクリーナ28をダクト内に設けたことにより、エアクリーナ28を雨水等から保護することができる。また、雨水等からエアクリーナ28を保護するための別カバーが不要となるため、構成をシンプルにし、かつコストダウンすることができる。
また、このエアクリーナ28のエレメント及びフィルタ25の点検や清掃、交換等のメンテナンスを外部から簡単にできるように、図6,7に示すようにダクト18及びカバー材11におけるエアクリーナ28のエレメント及びフィルタ25が挿脱される方向の面(ダクト後側板22及びカバー材背面部)に、それぞれメンテナンス口29,30と、これを開閉する扉31,32が設けられている。
なお、この両扉31,32は、同時に開閉できるように連結してもよい。あるいは、ダクト18の後側板22全体を扉としてカバー材11の扉32に一体化してもよい。
また、両メンテナンス口29,30は、熱交換器コア面15aのメンテナンスもできるように図示のように広い範囲で設けるのが望ましい。
この場合、後方小旋回型と称されるショベルでは、吸気室16を形成するカバー材11の背面側が図示のように平面視で円弧状に形成されるため、この部分にメンテナンス口29,30を設けることにより、エアクリーナ28のエレメントを斜め外向き、つまり障害物のない方向に出し入れすることが可能となる。このため、エアクリーナ28のエレメントの清掃等のための出し入れが簡単となる。
また、熱交換器コア面15aにフィルタを設けた従来の機械では、フィルタの出し入れをボンネット上からしか行えなかったのに対し、フィルタ25を地上から出し入れできるため、フィルタ25のメンテナンスが格段に容易となる。
第4、第5実施形態(図9,10参照)
第4及び第5両実施形態では、ダクト底板20が熱交換器コア面15aに向かって先下がりに傾斜して設けられている。
こうすれば、第1及び第2両実施形態のようにダクト底板20を水平とした場合と比較して、ダクト内下部での空気の澱みや乱流が発生しにくくなり、空気の流れが良くなる。
また、ダクト下方に形成される空間を拡大できるため、この空間をバッテリ等の機器類や工具箱(機器類等という)33の設置スペース等として有効利用することができる。この場合、上記空間がダクト18によって上から覆われ、雨水が直接かからないため、機器類等33を設置する上で有利となる。
また、両実施形態においては、第2室16bの下方における第2吸気口24の入口部分に案内板34が設けられている。
しかも、この案内板34は、図示のように第2吸気口24の下縁部に向かって先下がりに傾斜して設けられている。
この構成によると、上から吸い込んだ空気を第2吸気口24の入口部分で案内板34により90°方向転換させて第2吸気口24に確実に誘導することができる。
しかも、案内板24を傾斜させたから、第2吸気口24の入口部分での空気の滞留や乱流の発生を抑えることができる。
なお、ダクト天板19と第1吸気口17との間隔が十分大きくて、第1吸気口17の開口面積をフルに生かした十分な吸気量を確保することができる場合には、図8に示すようにダクト天板19を水平に形成してもよい。
また、ここでは第1実施形態の構成を前提とした場合を例示しているが、この第4、第5両実施形態の構成は第2、第3実施形態の構成を前提としても成立する。
第6実施形態(図11,12参照)
第6実施形態においては、カウンタウェイト35がエンジンルーム後方のカバー材として兼用され、かつ、左右両サイド部分(左側部分のみ図示)35aがエンジンルーム12の側方に回り込む状態で設置される所謂後方小旋回型(後方超小旋回型を含む)の機械において、カウンタウェイト35の左右両サイド部分のうち吸気室16に臨む左サイド部分35aの内面下部に、吸い込み空気を第2吸気口24に導く導風面36が先下がりの階段状に傾斜して形成されている。
こうすれば、導風面36によって第2吸気口24の入口部分での空気の流れを良くすることができる。すなわち、別の案内板を追加しないでも良好な吸気性能を得ることができる。このため、コストが安くてすむ。
なお、この実施形態では、カウンタウェイト35の成形上の制限等から導風面36を階段状に形成しているが、制限等がない場合には、導風面36を図12中に二点鎖線で示す先下がりの直線状の傾斜面とするのが望ましい。
第7実施形態(図13参照)
ここでは第1実施形態の構成を前提とした場合を例にとっているが、この第7実施形態の構成は他の実施形態の構成に対しても以下同様に適用することができる。
第7実施形態においては、第1吸気口17に、上向きに突出する煙突状の吸気筒37が設けられ、この吸気筒37の内面に吸音材26が設けられている。
こうすれば、第1吸気口17そのものが高位置にあるか低位置にあるかにかかわらず、また第2、第3両実施形態のように第2吸気口24を上下広い範囲に設けた場合でも、騒音が吸気筒37によって上方かつ高い位置に抜けることで『機側騒音』をさらに低減することができる。
また、この吸気筒37の内面にも吸音材26を設けることで、音のエネルギーを吸収できるため、『機側騒音』の低減効果を一層高めることができる。
他の実施形態
(1) 図5〜図8に示す第3実施形態では、第2吸気口24の上下寸法を大きくとる一方で、熱交換器コア面15aの直視部分Cを幕板27で遮断する構成をとったが、この幕板27は必要に応じて設ければよい。この幕板27がない場合でも、ダクト18を設けたこと(二重ダクト構造)による基本的な防音効果は確保することができる。
(2) 第1吸気口17を、吸気室16の前後方向または左右方向の側面部(上面部にかからないか、一部のみがかかる範囲)に設けてもよい。
この場合、同吸気口17を、第2吸気口24と対向しない室壁に設けるのが望ましい。対向する室壁に設ける場合には、第1吸気口17の下端が第2吸気口24の上端よりも上方に位置することを条件とする。
(3) 図5〜図8に示す第3実施形態の変形形態として、ダクト18の後側板22を含む後部を、カバー材11に設けた窓穴を介して外部に露出させ(窓穴周囲の気密性はシール材によって保つ)、露出した後側板22のメンテナンス口29を外部から直接、扉31で開閉するようにしてもよい。
(4) ダクト18全体をプラスチック成形や金属板のプレス加工によって一体に成形してもよい。
本発明の第1実施形態を示す概略断面図である。 (a)(b)は第2吸気口の上端の位置に関する他の2例を示す部分断面図である。 図1のIII−III線断面図である。 本発明の第2実施形態を示す概略断面図である。 本発明の第3実施形態を示す概略断面図である。 図5のVI−VI線断面図である。 第3実施形態におけるダクトの斜視図である。 図5の一部を拡大して示す図である。 本発明の第4実施形態を示す概略断面図である。 本発明の第5実施形態を示す概略断面図である。 本発明の第6実施形態を示す図3相当図である。 図11のXII−XII線断面図である。 本発明の第7実施形態を示す概略断面図である。 従来構造を示す油圧ショベルの上部旋回体の全体平面図である。 同背面図である。
符号の説明
11 カバー材
12 エンジンルーム
13 エンジン
14 冷却ファン
15 熱交換器
15a 熱交換器のコア面
16 吸気室
16a ダクトで仕切られたダクト内室
16b 同ダクト外室
17 第1吸気口
18 ダクト
19 ダクトの天板
20 ダクトの底板
21,22 ダクトの前後両側板
23 ダクトの正面板
24 第2吸気口
25 フィルタ
26 吸音材
27 案内板
27a 案内板の傾斜部
27b 同垂直部
28 エアクリーナ
29 ダクトのメンテナンス口
30 カバー材のメンテナンス口
31,32 扉
34 案内板
35 カウンタウェイト
35a カウンタウェイトのサイド部分
36 サイド部分の内面に形成した導風面

Claims (20)

  1. カバー材で覆われたエンジンルーム内に、エンジンと熱交換器と冷却ファンが設けられ、上記冷却ファンの回転により外気をエンジンルーム内に吸い込んで上記熱交換器に通すように構成された建設機械の冷却構造において、上記エンジンルーム内における上記熱交換器の吸気側に、吸気室をエンジンルーム内の他の空間に対し独立して形成し、上記カバー材で形成されるこの吸気室の室壁に外部に開口する第1吸気口を形成するとともに、吸気室内に、上記カバー材とは別のダクト材によって独立して形成したダクトを、上記熱交換器のコア面の前面側にコア面を周囲から気密に囲うとともにコア面と第1吸気口との間を遮断して吸気室内を二室に仕切る状態で設け、このダクトに第2吸気口を設けたことを特徴とする建設機械の冷却構造。
  2. 第1吸気口から吸い込まれた空気が第2吸気口で方向転換して熱交換器のコア面に至るように、第2吸気口を、第1吸気口と熱交換器のコア面との間に屈折した吸気通路を形成する状態で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構造。
  3. 吸気通路がL字形に形成される状態で第1及び第2両吸気口を設けたことを特徴とする請求項2記載の建設機械の冷却構造。
  4. 第1吸気口を、少なくとも一部が吸気室の室壁の側面部に位置する状態で、かつ、その下端が第2吸気口の上端よりも上方に位置する状態で設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  5. 第1吸気口から吸い込んだ空気を第2吸気口に案内する案内板を、吸気室内におけるダクトと第1吸気口との間に設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  6. 案内板を、第2吸気口の入口部分に、吸い込み空気を同吸気口に向けて方向転換させる状態で設けたことを特徴とする請求項5記載の建設機械の冷却構造。
  7. 案内板を第2吸気口の下縁部に向かって先下がりに傾斜させたことを特徴とする請求項6記載の建設機械の冷却構造。
  8. 熱交換器のコア面が第1及び第2両吸気口を通して外部から直視されない状態でダクトを設けたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  9. 熱交換器のコア面の一部が第1及び第2両吸気口を通して外部から直視される状態でダクトを設ける一方、上記外部から直視されるコア面部分を外部に対して遮断する幕板を吸気室内に設けたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  10. 幕板を、第1吸気口から吸い込んだ空気を第2吸気口に案内する案内板を兼ねる状態で設けたことを特徴とする請求項9記載の建設機械の冷却構造。
  11. 第1吸気口に、上向きに突出する吸気筒を設けたことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  12. 吸気筒の内面に吸音材を設けたことを特徴とする請求項11記載の建設機械の冷却構造。
  13. 第2吸気口を熱交換器のコア面よりも小面積としたことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  14. 第2吸気口を覆う状態でダクトにフィルタを設けたことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  15. ダクトにおける第1吸気口と対向する壁面を、第1吸気口との間隔が熱交換器コア面から遠い側で大きくなる方向に傾斜させたことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  16. ダクト下面を熱交換器のコア面に向かって先下がりに傾斜させたことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  17. エンジンルームの後方にカバー材を兼ねるカウンタウェイトを、左右両サイド部分がエンジンルームの側方に回り込む状態で設置し、このカウンタウェイトの上記左右両サイド部分のうち吸気室に臨むサイド部分の内面を、吸い込み空気を第2吸気口に導く導風面として傾斜させたことを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  18. 吸気室内の壁面に吸音材を設けたことを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  19. エンジンの吸気を濾過するエアクリーナをダクト内に設けたことを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1項に記載の建設機械の冷却構造。
  20. 少なくともダクト内のエアクリーナのメンテナンスを外部から行うためのメンテナンス口と、これを開閉する扉を設けたことを特徴とする請求項19記載の建設機械の冷却構造。
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