JP2007055534A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部に漏れ出る騒音の低減を図り、冷却装置を冷却する空気流の流れを良好にした冷却装置を提供する。
【解決手段】吸気ファン１３ａの吸引力によって、冷却装置１３の正面に集約して配設した吸気口１５から外気を取り込み、冷却装置１３の全面に対して略均一の状態で供給する。冷却装置１３を通過した空気は、主にエンジン１１の後方部の下部に形成した排気口１６から排出する。また、冷却装置１３を通過した空気の一部は、エンジン１１の後方側の空間を通って、エンジンルーム１０内での空気の攪拌を行いながら排気口１７から外部に排出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、作業車両における冷却装置に関し、特に、冷却装置に対する冷却効率を高め、騒音の低減を図ることのできる冷却装置に関するものである。

従来から、作業車両には油圧シリンダ、油圧モータや油圧ポンプからなる油圧アクチュエータが配設され、油圧アクチュエータの作動によって各種作業機の駆動や車両の走向等を行っている。油圧ポンプを駆動するためエンジンが備えられている。エンジンは油圧ポンプやその他の機器と共に、エンジンルーム内に配設されている。

エンジンに供給した冷却水を冷却するラジエータや、油圧アクチュエータにおける作動油を冷却するオイルクーラ等の冷却装置がエンジンルーム内に設けられている。冷却ファンにより外気から取り入れた空気を、ラジエータやオイルクーラ等に対して強制的に通過させることで、冷却装置における冷却水や作動油等の冷却を行っている。

外気の取り入れ口となる吸気口を、エンジンルームを覆うカバーの上面部と下面部とに形成し、前記各吸気口から取り入れた空気が冷却装置の正面から供給されるように、前記各吸気口と冷却装置の正面との間に導風ダクトを配設した冷却装置（特許文献１参照。）が提案されている。また、導風ダクトを配設せずに冷却装置の正面側に吸気口を形成した冷却装置（特許文献２参照。）も提案されている。

特許文献１に記載された冷却装置の断面図は、本願発明の従来例１として図９に示している。図９に示すように、上部旋回体５０を覆うカバー５１内には、ラジエータ、オイルクーラ等の冷却装置５３及びエンジン５２等が配設されている。冷却ファン５４で生起する空気流によって、カバー５１の上面及び下面にそれぞれ設けた各吸気口５５、５６から外気を取り入れる。取り入れた空気は、上・下の導風ダクト６０、６１によって冷却装置５３の前面へそれぞれ導いている。空気の流れは、矢印によって示している。

冷却装置５３を通過して暖められた空気は、カバー５１の上面部及び下面部に形成されたそれぞれの排気口５７〜５９から外部に放出される。導風ダクト６０、６１内には、仕切壁６２ａ，６２ｂ及び仕切壁６３ａ，６３ｂがそれぞれ設けられている。仕切壁６２ａ，６２ｂ及び仕切壁６３ａ，６３ｂによって、各導風ダクト６０、６１内部における空気流の流れが、通路６４ａ〜６４ｃ及び通路６５ａ〜６５ｃに沿った分割した流れとなるように構成している。また仕切壁６２ａ，６２ｂ及び仕切壁６３ａ，６３ｂによって、導風ダクト６０、６１内での空気の流れが整流となるように構成している。

仕切壁６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂには、図示せぬ吸音材が取り付けられ、仕切壁６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ及び吸音材の表面に沿って流れる空気流によって発生する気流音の低減を行っている。尚、吸気口５５、５６及び排気口５７〜５９は、それぞれ複数の吸気孔及び複数の排気孔を有する構成となっている。

特許文献２に記載された冷却装置の断面図は、本願発明の従来例２として図１０に示している。図１０に示すように、上部旋回体７０を覆うカバー７１内のエンジンルーム７２には、ラジエータ、オイルクーラ等の冷却装置７４及びエンジン７３等が配設されている。エンジン７３と冷却装置７４との間に位置する下カバー７６には、エンジンルーム７２の側板部７９と仕切板８０との間の隙間Ｓよりも冷却装置７４の排気側寄りの位置に、排気口７８が形成されている。

シュラウド７５内の図示せぬ冷却ファンによって冷却装置７４の前面側に形成した吸気口７７からエンジンルーム７２内に吸込まれた外気は、冷却装置７４を通過した後、排気口７８から外部に排出される。尚、吸気口７７及び排気口７８は、それぞれ複数の吸気孔及び複数の排気孔を有する構成となっている。
特開２０００−１６０９４号公報 特開平６−８１３６７号公報

特許文献１に示す冷却装置では、冷却装置の前面から外気を供給するため、導風ダクト６０、６１を形成しなければならない、また、導風ダクト６０、６１を形成するための場積を必要とする。冷却装置を通過した空気は、カバー５１の上下に形成した各排気口５７〜５９から外部に放出されるため、エンジンルーム内での空気の流れが乱れてしまい、冷却装置を通過した空気の排出効率を低下してしまう。

また、冷却装置を通過することにより暖められた空気が、エンジンルーム内に滞留してしまう事態が発生し、エンジンルーム内に配設した各種機器類に悪影響を与えてしまう危険性がある。

排気口５７〜５９がカバー５１の上下における複数の部位に形成されているので、エンジンルーム内での騒音が排気口５７〜５９を通って外部に漏れ出やすくなってしまう。このため、作業車両回りでの騒音の低下を図れないという問題があった。各吸気口５５、５６の下流側に配設した導風ダクト６０、６１の仕切壁６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂには吸音材が配設されているので、吸気孔５５、５６を通して外部に漏れ出る騒音を低減することができる。

しかし、仕切壁６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂによって、外気から取り入れた空気の流れを仕切壁で分割した整流の流れに変えて、冷却装置の前面に均等に空気が供給されるように構成している。このため、仕切壁６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂはそれぞれ設定された曲率を持つ通路曲面に形成されていなければならない。従って、仕切壁６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂをそれぞれ設定された曲率を持つ通路曲面として形成することに、困難性が伴うことになる。

また、折角、設定された曲率を持つ通路曲面を形成しても、各仕切壁６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂには、吸音材が取り付けられている。吸音材によって各通路曲面における通路抵抗が増大し、冷却装置の前面に空気を均等に供給することができなくなる。このため、冷却装置の冷却効率が悪くなるという問題があった。

特許文献２に記載された冷却装置では、冷却装置７４の正面側に外気を取り入れる吸気口７７が形成されているので、特許文献１のように導風ダクトを配設する必要がない。しかし、吸気口７７としての開口面積についての考慮は払われておらず、開口面積としては小さな開口面積となっている。このため、吸気口７７から取り入れることのできる空気の流量は少なくなっている。

従って、冷却装置７４に対する冷却効率を高くすることができない。吸気口７７から取り入れることのできる空気の流量を増大させるために冷却ファンの能力を高めると、取り入れた空気が偏って流れてしまい、冷却装置前面に対して空気を均等に供給することができなくなってしまう。

また、冷却装置７４を通過した空気を外部に排出する排気口７８が、冷却装置７４の排気側寄りの位置に形成されているため、冷却装置７４を通過した空気の流れが急激に曲げられることになる。このため、エンジンルーム７２内のエンジンの後方側、即ち、冷却装置７４から遠い領域、に滞留する空気の入れ替えを、冷却装置７４を通過した空気の流れによって行うことができなくなる。従って、エンジンルーム７２内の温度上昇を押えることができなくなる。

本願発明では、上述したような従来の冷却装置に有していた問題を解決し、冷却装置を冷却する空気流の流れを良好にした冷却装置を提供することにある。

本願発明の課題は請求項１〜３に記載された各発明により達成することができる。
即ち、本願発明では作業車両の冷却装置において請求項１に記載したように、外気を取り入れる吸気口を、前記冷却装置の正面に集約して配設し、前記冷却装置を通過した空気を作業車両の外部に排出する排気口を、エンジンの前記吸気口から遠い部位側の下方に配設してなることを最も主要な特徴となしている。

また、請求項２に記載したように、排気口を更に配設した構成を特定したこと、請求項３に記載したように、吸音ブレードの配設を特定したことを主要な特徴となしている。

本願発明では、冷却装置の正面に吸気口を集約して配設したので、吸気口から取り込んだ空気を冷却装置の前面に対して均等に、しかも大量に供給することができる。これにより、冷却装置としてのラジエータやオイルクーラ、アフタークーラ等を均等に冷却することができる。

特に、ラジエータ、オイルクーラ、アフタークーラ等をサイドバイサイドで横一列に配設しても、冷却装置の正面において吸気口が集約して配設されているので、ラジエータ、オイルクーラ、アフタークーラ等の各前面に均等に取り入れた空気を供給することができる。

これにより、ラジエータ、オイルクーラ、アフタークーラ等のいずれかが偏って冷却されることが防止でき、冷却装置としての冷却効率を高めることができる。また、冷却装置を通過した空気は、エンジンの前記吸気孔から遠い部位側の下方から外部に排出されるので、エンジンルーム内における空気の流れを滑らかな流れとすることができる。従って、冷却装置を通過した空気の排出効率を高めることができる。

また、エンジンルーム内の油圧ポンプの下方にも、排気口を形成することができるので、エンジンルーム内における空気の入れ替え、及びエンジンルーム内における空気の循環を効率よく行うことができる。

更に、吸音ブレードを吸気口、排気口に配設することにより、エンジンルーム内で発生した騒音が外部に漏れ出るのを大幅に減少させることができる。特に、排気口がエンジンの底部側に形成されているので、エンジンルーム内における騒音が外部の作業環境に与える影響を少なくすることができる。

本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本願発明の冷却装置の構成としては、以下で説明する形状、配置構成以外にも本願発明の課題を解決することができる形状、配置構成であれば、それらの形状、配置構成を採用することができるものである。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。

図１は、本発明の冷却装置を適用した油圧ショベル１の側面図を示すものである。図１に示すように油圧ショベル１は、下部走向体２の上部にスイングサークル７を介して上部旋回体３を配設している。上部旋回体３の底部はレボフレーム６により構成されている。レボフレーム６上には、エンジンルーム１０を覆う外装カバー９、外装カバー９と共にエンジンルーム１０を形成するカウンタウェイト８、運転室５、作業機４等が搭載されている。

エンジンルーム１０は、油圧ショベル１の前後進方向に対してレボフレーム６上に横向きに形成されている。エンジンルーム１０内に外気を取り入れる吸気口１５が、油圧ショベル１の側部後方の一箇所に集約して配設されている。吸気口１５は、エンジンルーム１０内に配設される図示せぬ冷却装置、エアクリーナ等に外気を供給するのに十分な広さとなった吸気口として構成されている。また、吸気口１５は、多数の吸気孔を形成したプレート１５ｂによってカバーされている。尚、符号１９は、作業者の後方視界を確認するバックミラーである。

図２〜図４は、レボフレーム６上におけるエンジンルーム１０内でのエンジン１１、冷却装置１３、吸気口１５、及び排気口１６、１７等の配置構成を示しているものである。図２は、レボフレーム６の上面側から見た平面図であり、図３は、油圧ショベル１の後方から見た後面図である。また、図４は、レボフレーム６の底面側から見た底面図である。

図２、図４において、図の左側が油圧ショベルの前進方向であり、右側が油圧ショベルの後進方向である。図２に示すように、油圧ショベルの後方側においてエンジンルーム１０は、油圧ショベル１の前後進方向に対して横向きに構成されている。

エンジン１１の前方側、即ち、図２における下方側、には冷却装置１３が配設され、冷却装置１３の正面側には吸気口１５が形成されている。冷却装置１３の後方側、即ち、図２における上方側、とエンジン１１との間には、図示せぬ冷却ファンを収納したシュラウド２６が配設されている。また、エンジン１３の後方側には、エンジン１３に連結した図示せぬ油圧ポンプが配設されている。

エンジンルーム１０の上面を覆って、外装カバー９が２点鎖線で示すように配設されている。また、外装カバー９には、エンジンルーム１０内におけるエンジン１１等の整備点検を行うための点検窓９ａが同じく２点鎖線によって示されている。カウンタウェイト８の側面には、吸気口１５が形成され、エンジン１１の後方側及び図示せぬ油圧ポンプの配設部位におけるレボフレーム６には、それぞれ排気口１６、１７が形成されている。図２では、排気口１６の大部分がエンジン１１の下方側に形成された状態を示している。

図２に示すように、排気口１６、１７はそれぞれ複数の排気孔１６ａ、１７ａを形成したプレート１６ｂ、１７ｂによってカバーされている。排気口１６には複数の吸音ブレード２０（図６、図７参照。）が配設されている。尚、吸音ブレード２０は、図２のＶＩ−ＶＩ断面、ＶＩＩ−ＶＩＩ断面をそれぞれ示す図６、図７において詳細な形状を示している。また、図６、図７を用いた吸音ブレード２０の説明は、後述する。

図３は、図２の右側から左側に向かって油圧ショベルの後方から見たときの図を示している。図３に示すように、吸気口１５はカウンタウェイト８の側面部に広範囲に亘って形成されている。即ち、吸気口１５は、冷却装置１３の正面側において所望の空気量を取り込めるように、広い面積を有するように集約した状態で形成されている。吸気口１５は、多数の吸気孔１５ａを形成したプレート１５ｂによって覆われ、プレート１５ｂはボルトを介してカウンタウェイト８に取り付けられている。

尚、図３では、カウンタウェイト８の外側から見た後面図を示しているので、エンジンルーム内におけるエンジン１１、冷却装置１３、シュラウド２６については点線で示している。

図３に示すように、エンジン１１の後方側、即ち、図３の右方向側、の下方にはレボフレーム６を貫通して排気口１６、１７が形成されている。各排気口１６、１７は、それぞれプレート１６ｂ、１７ｂによって覆われている。各プレート１６ｂ、１７ｂは、ボルト等によりレボフレーム６に取り付けられている。

図４にレボフレーム６の底面側を示すように、排気口１６、１７をそれぞれ覆うプレート１６ｂ、１７ｂは、エンジン１１の下方側に形成した排気口１６の方をその開口面積が大きくなるように形成している。これにより、冷却措置１３を通過した空気は、排気口１６から多量に排出されることになる。

また、排気口１７が形成されていることで、エンジンルーム１０内に滞留している空気を、排気口１７から排出される空気と共に外部に排出し易くする。これによって、エンジンルーム１０内における空気の入れ替えを行うことができる。また、各プレート１６ｂ、１７ｂには複数の排気孔１６ａ、１７ａが形成されている。

図５は、吸気口１５から取り入れられた空気が、エンジンルーム１０内でどのように流通し、その後、排気口１６、１７から外部に排出されるのかを、模式的に示したものである。図５を用いて、吸気口１５から取り入れた空気の流れについて説明する。尚、図５では、図６〜図８を用いて後述する吸音ブレードは省略している。

シュラウド２６内に配設された吸気ファン１３ａの吸引力によって、冷却装置１３の正面に集約して配設した吸気口１５から矢印で示すように外気が取り込まれる。吸気口１５から取り込まれた空気は、冷却装置１３の全面に対して略均一の状態で供給することができる。これにより、ラジエータ、オイルクーラ、エアクーラ等をサイドバイサイドの形成でそれぞれの前面が吸気口１５側を向くように横一列に配列しても、各ラジエータ、オイルクーラ、エアクーラ等に対して均等に空気を供給することができる。

このため、例えば、ラジエータだけに大量の空気が供給されて、オイルクーラ等が十分に冷却されないといった偏った冷却の発生を防止できる。また、ラジエータ、オイルクーラ、エアクーラ等に対して均等に空気を供給できるので、ラジエータ、オイルクーラ、エアクーラ等のそれぞれにおける冷却効率を高めることができる。従って、各ラジエータ、オイルクーラ、エアクーラ等により構成される冷却装置１３の冷却効率を高めることができる。

冷却装置１３を通過した空気は、主に排気口１６から排出することができ、冷却装置１３から排気口１６までの空気の流れを良好なものにすることができる。また、冷却装置１３を通過した空気の一部は、エンジン１１の後方側の空間を通って、排気口１７から外部に排出されるので、エンジンルーム１０内での空気の攪拌を行うことができ、エンジンルーム１０内に空気がこもってしまう事態を防止できる。

次に、図６〜図８を用いて吸音ブレード２０、３０についての説明を行う。図６は、図２におけるＶＩ−ＶＩ断面を示し、図７は図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示している。また、図８は、吸気口１５における要部斜視図を示している。

図６、図７に示すように、排出口１６に配設される吸音ブレード２０は、支持ブレード２０ａの周囲を覆う形で吸音材２１が取り付けられている。支持ブレード２０ａは、プレート１６ｂに取り付けることも、レボフレーム６等に図示せぬ支持手段を介して取り付けておくこともできる。吸音ブレード２０の高さは、レボフレームのエンジンルーム１０側における面と略同じ位置になるように形成されている。これによって、図６、図７に示すように、吸音材２１とエンジン１１の底部との間に空気の流路を形成することができる。

図７に示すように、冷却装置１３を通過した空気の流れが妨げられないように、吸音ブレード２０は図７の紙面と略平行となるように配設されている。図示例では、排気口１７には吸音ブレードを配設していない構成を示しているが、排気口１７から漏れ出る騒音が問題となるような場合には、排気口１７に吸音ブレード等の吸音材を配設することもできる。

尚、図６における吸音ブレード２０の配設数は、例示である。吸音ブレード２０の配設数、配設部位等は、空気の排出効率、騒音の低減効果等を勘案して適宜構成することができる。

次に、図８を用いて、吸気口１５における吸音ブレード３０について説明する。吸気口１５をカバーするプレート１５ｂには、多数の吸気孔１５ａが形成されている。プレート１５ｂは、図示せぬカウンタウェイトにボルト等を介して固定されている。プレート１５ｂのエンジンルーム側には複数の吸音ブレード３０が配設されている。吸音ブレード３０は、支持ブレード３０ａの周囲を吸音材３１によって囲繞した構成となっている。

吸音ブレード３０は、吸気孔１５ａから取り入れた空気を所望の向きに流せるように、プレート１５ｂに対する仰角を調整することができる。吸音ブレード３０における仰角の調整は、各吸音ブレード３０の高さ方向周りに回動可能に構成することに行うことができる。また、仰角を調整した各吸音ブレード３０は、図示せぬレボフレームから立設したフレーム２３に支持片２４、２５を介して固定されている。吸音ブレード３０の高さは、例えば、吸音ブレード３０の上方に配設するエアクリーナ等の配設スペースとの関係から適宜の大きさとすることができる。

吸気口１５、排気口１６に吸音ブレード２０、３０を配設することにより、エンジンルーム内で発生した騒音等が外部に漏れ出るのを大幅に低減することができ、油圧ショベルにおける作業環境を向上させることができる。

本願発明の実施例として、油圧ショベルを例に挙げて説明を行ったが、本願発明は油圧ショベルに限定されるものではなく、建設機械、土木機械等の各種作業車両に対して適用することができるものである。吸音材２１、３１としては、ウレタンフォーム等の多孔質材、グラスウール、フェルト等から構成することができる。また、吸音材２１、３１は、吸音効果を有するとともに、吸音材表面を流れる空気に対しての整流部材となるように構成しておくことができる。

本願発明の技術思想を適用することができる装置等に対しては、本願発明の技術思想を適用することができる。

油圧ショベルの側面図である。（実施例） レボフレームを上面から見た要部平面図である。（実施例） 油圧ショベルの後方からレボフレームのエンジンルームを見た後面図である。（実施例） レボフレームの底面から見た底面図である。（実施例） エンジンルーム内での空気の流れを説明する模式図である。（実施例） 図２のＶＩ−ＶＩ断面図である。（実施例） 図２のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。（実施例） 吸気口における吸音ブレードを示した斜視図である。（実施例） エンジンルーム内での空気の流れを説明する模式図である。（従来例１） エンジンルーム内での空気の流れを説明する模式図である。（従来例２）

符号の説明

１・・・油圧ショベル、６・・・レボフレーム、８・・・カウンタウェイト、９・・・外装カバー、９ａ・・・点検窓、１０・・・エンジンルーム、１１・・・エンジン、１３・・・冷却装置、１５・・・吸気口、１５ａ・・・吸気孔、１５ｂ・・・プレート、１６・・・排気口、１６ａ・・・排気孔、１６ｂ・・・プレート、１７・・・排気口、１７ａ・・・排気孔、１７ｂ・・・プレート、２０・・・吸音ブレード、２０ａ・・・支持ブレード、２１・・・吸音材、３０・・・吸音ブレード、３０ａ・・・支持ブレード、３１・・・吸音材、５０・・・上部旋回体、５１・・・カバー、５２・・・エンジン、５３・・・冷却装置、５５、５６・・・吸気孔、５７〜５９・・・排気孔、６０、６１・・・導風ダクト、６２ａ、６２ｂ・・・仕切壁、６３ａ、６３ｂ・・・仕切壁、７０・・・上部旋回体、７１・・・カバー、７２・・・エンジンルーム、７３・・・エンジン、７４・・・冷却装置、７７・・・吸気孔、７８・・・排気孔。

Claims (3)

1. 作業車両の冷却装置において、
   外気を取り入れる吸気口を、前記冷却装置の正面に集約して配設し、
   前記冷却装置を通過した空気を作業車両の外部に排出する排気口を、エンジンの前記吸気口から遠い部位側の下方に配設してなることを特徴とする冷却装置。
2. 前記排気口を、前記エンジンに連結した油圧ポンプの下方に更に配設してなることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
3. 前記吸気孔口及び前記排気口のうち少なくとも一方に吸音ブレードを配設してなることを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。

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