JP2007016779A - プレナム式冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】仕切り壁によってエンジン区画から隔てられたプレナム式冷却区画を使用する作業車用冷却システムを提供する。
【解決手段】このプレナム式冷却区画は、仕切り壁、側部扉、ファン扉、および床部によって形成され、熱交換器を含む。遠心ファンが、外部の周囲空気をプレナム式冷却区画内に引き入れ、その過程でコンパートメントの構造により空気から大きな飛散物を除去して清浄な空気を形成する。その後、清浄な空気は、熱交換器を通過してから、プレナム式冷却区画から外に移動される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用冷却システムの構造および動作に関し、また、内燃機関に吸気を供給する方法に関する。より詳細には、本発明は、プレナム式冷却区画を形成するために熱交換器が使用される車両の複数の熱交換器に、予清浄化した周囲空気を供給する方法、システム、および装置に関する。予清浄化した空気の一部分を使用して、予加熱されていない空気をエンジンに供給してもよい。

たいていの移動式建設機械は、フード上方の吸気口を有する。このフード上方の吸気口は、普通、雨およびその他の降下物の進入を防ぐために、シールドによって蓋をされている。フード上方の吸気口は、通常、低プロフィールになるように、すなわち背丈が小さくなるように設計される。しかし、これらの吸気口は、フードの近くに集まる塵およびその他の飛散物の進入を最小限に抑えるのに十分な高さがあること、また、予加熱された空気の吸入を最小限に抑えるために、これらの機械に付随する排気筒から十分離れていることが必要である。フード上方の吸気口の設計には、通常、予清浄器が利用可能であり、吸気からの飛散物のいくらかを除去し、それによりエンジンの空気フィルタの寿命を延ばすために使用される。

移動式建設機械には、エンジン区画内に入口開口がある吸気管を有する従来型のフード下方の吸気システムを備えるものがある。これらのシステムが、エンジン区画のフードに穿孔を有するとき、入口開口は、雨およびその他の降下物の取込みを防ぐように配置される。したがって、吸気管の入口開口は、吸気が水平に、または降下物がエンジン区画に入る方向と少なくとも部分的に逆の方向に入るような角度に向いている。他のフード下方の吸気口の設計は、小型の冷却パッケージ区域に通じ、その空気入口がエンジン区画とは別の区域にある、吸気管を含んでいる。

従来型の作業車用フード上方吸気システムは、作業車の運転者の視界を妨げる。これは、吸気口を、（１）フード上方の塵および飛散物の進入をなくすのに十分高く、また、（２）予加熱された空気の吸入をなくす、あるいは最小限に抑えるために、排気筒から十分離れた位置におくという上記の要求を満たそうと試みた結果生じるものである。これらの欠点は、飛散物が多い環境でこれらのシステムにしばしば取り付けられる予清浄器によって、大きくなるばかりである。

吸気口がエンジン区画内にある従来型のフード下方の吸気システムの大きな欠点は、対流およびエンジンに関連する輻射によって予加熱された空気を取り込む傾向があることである。これらのシステムがフードに穿孔を有する場合、吸気口を、穿孔から離して、空気をあらかじめ加熱するエンジン側に向かう角度にしなければならないので、この傾向は強まる。吸気口が小型の冷却パッケージ区域にある従来型のシステムでは、吸気は制限され、熱交換器によってあらかじめ加熱されてしまう。最後に、そのような機械に大きな変更を加えずに、従来型のフード上方の予清浄器をフード下方の吸気口の設計に適合させることは不可能である。

本発明は、周囲空気が流れるプレナム式冷却区画の一区域に通じる吸気管を有するフード下方の吸気システムを提供することにより、上記の各欠点を克服する。このプレナム式冷却区画は、仕切り壁、床部、上部扉、前部扉、および少なくとも１つの側部扉によって形成される。仕切り壁は、プレナム式冷却区画をそれとは別に接近可能なエンジン区画から隔てる。吸気管は、空気入口がプレナム式冷却区画内の仕切り壁の近くに位置するように、仕切り壁を貫通してプレナム式冷却区画に通じる。穿孔から周囲空気を流入させ、集まった飛散物を周囲空気から除去し、重力によって除去できるように、プレナム式冷却区画の少なくとも１つの側部扉に穿孔が設けられる。同様の穿孔が上部扉にも設けられる。１つの例示的実施形態では、ファンが、穿孔を通してプレナム式冷却区画内へ入り、少なくとも１つの熱交換器を経て冷却区画から出るように周囲空気を引き入れる。この少なくとも１つの熱交換器は、空気流の制限があっても減少させまたは最小限に抑え、また、予加熱された空気の吸入を減少させまたは最小限に抑えるために、仕切り壁の入口開口から最小限の距離に位置する。この少なくとも１つの熱交換器は、複数の熱交換器を含むことができ、これらの熱交換器は、プレナム式冷却区画内で、完全にあるいは部分的に閉じた熱交換器パッケージを形成する。

本発明の実施形態を、以下の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明を使用することができる作業車を示す。図１に示す特定の作業車は、垂直ピボット４０によって後側本体部分３０に旋回可能に連結された前側本体部分２０を有する本体１０を備える連接式４ＷＤ積込み機１であり、この積込み機は、当技術分野で公知の方式で、前側本体部分２０を後側本体部分３０に対して旋回させることによって操舵される。後側本体部分３０は、エンジン区画５０、およびそれとは別に接近可能なプレナム式冷却区画１００を含む。前側および後側本体部分２０、３０は、それぞれ前側駆動輪２２および後側駆動輪３２で支持される。運転席１１が、後側本体部分３０に設けられ、垂直ピボット４０のほぼ上方に位置している。前側および後側駆動輪２２、３２は、車両を地面に沿って進ませ、当技術分野で公知の方式で動力を与えられる。図２は、図１に示した後側本体部分３０の詳細斜視図である。

図２、図３、および図４は、プレナム式冷却区画１００、およびそれとは別に接近可能なエンジン区画５０を、プレナム式冷却区画１００の上部扉１０１、２つの側部扉１０５、１０６、およびファン扉１０２と共に示す図であり、フィルタ本体２１０、フィルタ本体のクランプ２２０、空気出口管２３０、空気出口管２３０をフィルタ本体２１０に連結する第１の出口管のクランプ２４０、空気出口管２３０の出口側２３１をエンジン５５に連結する第２の出口管のクランプ２６０、およびプレナム式冷却区画１００をエンジン区画５０から隔てる壁または仕切り壁１０４を貫通する吸気管２０３を含む、吸気システム２００を示している。図２、図３、および図４に示すように、上部扉１０１、ファン扉１０２、２つの側部扉１０５および１０６、床部１１１、および仕切り壁１０４が、プレナム式冷却区画１００を形成する。２つの側部扉１０５および１０６、ならびに上部扉１０１は、プレナム式冷却区画に流れ込む周囲空気から大きな飛散物を除去するための穿孔１０７を含む。フィルタ本体のクランプ２２０は、ブレース２１１を介してフレームに固定して取り付けられ、フィルタ本体２１０を支持する。

図５に示すように、この実施形態では、少なくとも１つの熱交換器１０３は、５つの熱交換器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、および１０３ｅを含み、これらの熱交換器は、車両の後端に位置すると共に冷却区画１００の一部分のみを占める熱交換器パッケージ１０８を形成する。この構成により、空気入口２０３ａがその近くに位置する仕切り壁１０４と熱交換器パッケージ１０８の間に隙間１０９がもたらされる。ファン１０２ａは、ファン扉１０２の一部を形成しており、周囲空気を上部扉１０１および２つの側部扉１０５、１０６の穿孔１０７を介してプレナム式冷却区画１００内へ引き入れ、熱交換器パッケージ１０８を経て、ファン扉１０２を介してプレナム式冷却区画１００から外に出す働きをする。この構成の結果、あらかじめ加熱されていない空気が隙間１０９中を流れる。このようにして、吸気システム２００は、隙間１０９中を流れてきた周囲空気をエンジン５５に供給する。

このプレナム式冷却区画は、熱交換器パッケージ１０８と仕切り壁１０４の間の隙間１０９が、空気流の制限があっても減少させまたは最小限に抑え、また、予加熱された空気の吸入を減少させまたは最小限に抑えるのに十分な大きさとなるように設計される。隙間１０９の寸法は、作業車の寸法および設計によって異なる。

穿孔１０７は、（１）空気で運ばれる飛散物が冷却区画に進入するのを妨げるように、また、（２）スクリーンまたは穿孔１０７の目詰まりが頻発するのを防ぐように寸法決めされる。この２つのやや矛盾する目的に合った穿孔の寸法は、飛散物の性質および寸法、運転者の便宜、作業の相対的費用などを含む多くの要因に基づくことがあり得る。例えば３ｍｍなど、標準的な穿孔の寸法が、様々な環境で使用される作業車にはより適しているかもしれない。したがって、飛散物が軽微な様々な環境、すなわち、飛散物のかなりの部分の最大寸法が約３ｍｍよりも大きいような環境での使用には、約３ｍｍの穿孔の寸法が推奨される。

飛散物が非常に激しい環境、例えば、飛散物のかなりの部分の最大寸法が約３ｍｍよりも小さいような環境では、吸気システムを冷却区画１００からの空気のフード下方の吸入から、図４に示すフード上方の予清浄器２５０からの空気のフード上方の吸入に切り替えてもよい。これは、（１）吸気管２０３を仕切り壁１０４から取り外し、仕切り壁の入口開口１０４ａを仕切り壁の入口扉１０４ｂで蓋をし、（２）フィルタ本体２１０を定位置に保持する、フィルタ本体のクランプ２２０を緩め、（３）エンジンの空気出口管２３０をフィルタ本体２１０に固定して保持する、空気出口管のクランプ２４０を緩め、（４）エンジン区画のフード５１上のフード上方の入口扉２０４を取り外し、（５）エンジンの空気出口管２３０をエンジンに連結された状態に保ち、それをフィルタ本体２１０に対して回転させながら、フード上方の入口扉２０４を取り外すことによってできるエンジン区画のフード５１の開口２０４ａを吸気管２０３が貫通できるようになる位置まで、フィルタ本体２１０を回転させ、（６）吸気管２０３をフード上方の予清浄器２５０に連結し、（７）本体のクランプ２２０を締めて、フィルタ本体２１０を定位置に固定して保持し、（８）出口管のクランプ２４０を締めて、エンジンの空気出口管２３０を定位置に固定して保持することによって達成できる。空気出口管２３０の出口側２３１は、エンジン５５に固定して連結された状態を保つ。吸気管２０３の、フード上方の入口扉２０４または仕切り壁１０４からの取り外しは、管のクランプ２７０を緩めることによって容易になるであろう。吸気管２０３を適切に位置決めした後、管のクランプ２７０を締めてよい。

飛散物が非常に激しい環境では、冷却区画１００の外側からの空気を、ファン扉１０２を介して引き入れるように、また、熱交換器パッケージ１０８を介して上部扉１０１および側部扉１０５、１０６の穿孔１０７を通って押し出すように、ファンが周期的に逆回転する加圧の選択肢が提供される。これにより、ファンが穿孔１０７の上またはその中に集まった飛散物を強制的に除去することが可能になる。

図６は、ファン扉３０１に取り付けられた遠心ファン３０１ａを使用して、穿孔１０７を介して熱交換器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、および１０３ｅに空気を引き入れ、その後、すでに各熱交換器を通って流れた空気をプレナム式冷却区画３００から周囲環境へと吹き出す、代替プレナム式冷却区画３００の、開いた斜視図である。遠心ファン３０１ａは、軸流ファン１０２ａよりも大量の空気をより効率的に、またより低レベルの騒音で取り扱う。遠心ファン３０１ａは、閉じた区域内で円の接線方向に空気を動かした後、その空気をいくらか集中した流れでプレナム式冷却区画３００の外に出すことによってこれを達成する。上部扉１０１（図６には図示せず）、ファン扉３０１、２つの側部扉１０５および１０６、床部１１１、および仕切り壁１０４が、代替プレナム式冷却区画３００を形成する。

図に示した実施形態について説明してきたが、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができることが明らかになるであろう。

本発明が使用される作業車の図である。 図１に示した車両の後部の斜視図である。 吸気管が水平方向を向き、仕切り壁を貫通するように回転させた例示的な空気清浄装置の本体を示す、冷却区画およびエンジン区画の斜視図である。 吸気管が垂直方向を向き、上部フードの予清浄器に連結するように回転させた空気清浄装置の本体の一部分を示す、冷却区画およびエンジン区画の斜視図である。 フードが取り除かれ、ファンの扉が開いた冷却区画の斜視図である。 遠心ファンを使用して空気を熱交換器を通して冷却区画から出し、外部環境中へ移動させる、フードが取り除かれ、ファンの扉が開いた冷却区画の斜視図である。

符号の説明

１ 連接４ＷＤ積込み機
１０ 本体
１１ 運転席
２０ 前側本体部分
２２ 前側駆動輪
３０ 後側本体部分
３２ 後側駆動輪
４０ 垂直ピボット
５０ エンジン区画
５１ エンジン区画のフード
５５ エンジン
１００ プレナム式冷却区画
１０１ 上部扉
１０２ ファン扉
１０２ａ ファン
１０３ 熱交換器
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅ 熱交換器
１０４ 壁または仕切り壁
１０４ａ 仕切り壁の入口開口
１０４ｂ 仕切り壁の入口扉
１０５、１０６ 側部扉
１０７ 穿孔
１０８ 熱交換器パッケージ
１０９ 隙間
１１１ 床部
２００ 吸気システム
２０３ 吸気管
２０３ａ 空気入口
２０４ フード上方の入口扉
２０４ａ 開口
２１０ フィルタ本体
２１１ ブレース
２２０ フィルタ本体のクランプ
２３０ 空気出口管
２３１ 出口側
２４０ 第１の出口管のクランプ
２５０ 予清浄器
２６０ 第２の出口管のクランプ
２７０ 管のクランプ
３００ 代替プレナム式冷却区画
３０１ａ 遠心ファン
３０１ ファン扉

Claims (14)

1. 遠心ファンと、
   少なくとも１つの熱交換器と、
   上部扉と、
   床部と、
   少なくとも１つの側部扉とを備え、前記上部扉および前記少なくとも１つの側部扉のうち少なくとも１つが穿孔を有し、
   さらに仕切り壁を備え、前記少なくとも１つの熱交換器、前記上部扉、前記床部、前記少なくとも１つの側部扉、および前記仕切り壁がプレナム式冷却区画を形成し、前記仕切り壁が前記プレナム式冷却区画をエンジンから隔て、前記ファンが前記プレナム式冷却区画の外側の第１の区域から前記穿孔を介して前記プレナム式冷却区画内へ第１の周囲空気を移動させて周囲プレナム空気を形成し、前記遠心ファンが前記周囲プレナム空気の第１部分を前記少なくとも１つの熱交換器を通って前記プレナム式冷却区画の外側の別の区域に移動させる、作業車用冷却システム。
2. 前記少なくとも１つの側部扉が、周囲空気が前記プレナム式冷却区画に入る前に、周囲空気から飛散物を除去する第１の穿孔スクリーンを含む、請求項１に記載の作業車用冷却システム。
3. 前記上部扉が、周囲空気が前記プレナム式冷却区画に入る前に、周囲空気から飛散物を除去する第２の穿孔スクリーンを含む、請求項２に記載の作業車用冷却システム。
4. 前記遠心ファンを含むファン扉をさらに備える、請求項１に記載の作業車用冷却システム。
5. 前記遠心ファンを含むファン扉をさらに備える、請求項１に記載の作業車用冷却システム。
6. 前記ファンが、前記周囲プレナム空気のすべてを前記少なくとも１つの熱交換器を通って流れるようにする、請求項５に記載の作業車用冷却システム。
7. 遠心ファンと、
   少なくとも１つの熱交換器と、
   上部扉と、
   床部と、
   少なくとも１つの側部扉とを備え、前記上部扉および前記少なくとも１つの側部扉のうち少なくとも１つが穿孔を有し、
   さらに仕切り壁を備え、前記少なくとも１つの熱交換器、前記上部扉、前記床部、前記少なくとも１つの側部扉、および前記仕切り壁がプレナム式冷却区画を形成し、前記仕切り壁が前記プレナム式冷却区画をエンジンから隔て、前記遠心ファンが前記プレナム式冷却区画の外側の第１の区域から前記穿孔を介して前記冷却区画内へ第１の周囲空気を移動させて周囲プレナム空気を形成し、前記遠心ファンが前記周囲プレナム空気の一部分を前記少なくとも１つの熱交換器を通って前記プレナム式冷却区画の外側の別の区域に移動させる、プレナム式冷却パッケージを有する、作業車。
8. 前記少なくとも１つの側部扉が、周囲空気が前記プレナム式冷却区画に入る前に、周囲空気から飛散物を除去する第１の穿孔スクリーンを含む、請求項７に記載の作業車。
9. 前記上部扉が、周囲空気が前記プレナム式冷却区画に入る前に、周囲空気から飛散物を除去する第２の穿孔スクリーンを含む、請求項８に記載の作業車。
10. 前記遠心ファンを含むファン扉をさらに備える、請求項７に記載の作業車。
11. 前記遠心ファンを含むファン扉をさらに備える、請求項７に記載の作業車。
12. 前記遠心ファンが、前記周囲プレナム空気のすべてを前記少なくとも１つの熱交換器を通って流れるようにする、請求項１１に記載の作業車。
13. 少なくとも１つの熱交換器と、プレナム式冷却区画を形成する密閉空間とを含むプレナム式冷却パッケージを有する作業車のシステムを冷却する方法であって、
    周囲空気を前記プレナム式冷却区画の外側の区域から前記プレナム式冷却区画の内側の区域に向けて移動させる段階と、
    前記周囲空気から大きな飛散物を除去して清浄な空気を形成する段階と、
    前記清浄な空気を前記プレナム式冷却区画の内側の区域へ移動させる段階と、
    前記清浄な空気を前記少なくとも１つの熱交換器を通って移動させて処理済の空気を形成する段階と、
    前記処理済の空気を円の接線方向に移動させて接線方向の空気を形成する段階と、
    前記接線方向の空気を前記プレナム式冷却区画の外側の区域に移動させる段階とを含む、方法。
14. プレナム式冷却パッケージを有する作業車のシステムを冷却する方法であって、前記プレナム式冷却パッケージが少なくとも１つの熱交換器と、床部と、上部扉と、遠心ファンを含むファン扉と、仕切り壁と、少なくとも１つの側部扉と、フードとを含み、前記上部扉および前記少なくとも１つの側部扉が穿孔を有し、前記上部扉、前記ファン扉、前記仕切り壁、前記少なくとも１つの側部扉、および前記床部がプレナム式冷却区画を形成し、
    周囲空気を前記プレナム式冷却区画の外側の区域から前記プレナム式冷却区画の内側の区域の方へ移動させる段階と、
    前記周囲空気が前記プレナム式冷却区画の内側の前記区域の方へ移動するときに大きな飛散物を除去し清浄な空気を形成するように、前記周囲空気を前記穿孔を通して移動させる段階と、
    前記清浄な空気を前記プレナム式冷却区画の内側の前記区域内へ移動させる段階と、
    前記清浄な空気を軸方向に引き入れ、前記清浄な空気が円の接線方向に流れるようにした後前記ファン扉を通してそれを吹き出すことにより、前記清浄な空気を前記少なくとも１つの熱交換器を通って前記プレナム式冷却区画の外側の区域に移動させる段階とを含む、方法。

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