JP2007198031A - 建設機械における冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジエータ、オイルクーラー、過給機クーラー等の複数の冷却装置が設けられている場合に、各冷却装置を効率よく冷却できるようにする。
【解決手段】ラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７と、これらに冷却風を供給する第一、第二、第三冷却ファン１２、１４、１６とを、冷却風の流れが同方向を向き、且つ該冷却風の流れに対して第一冷却ファン１２、ラジエータ１３、第二冷却ファン１４、オイルクーラー１５、第三冷却ファン１６、過給機クーラー１７が前後方向に直列状となるように配設した。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベル、ホイールローダ等の建設機械における冷却装置の技術分野に属するものである。

一般に、油圧ショベルやホイールローダ等の建設機械には、エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータや作動油を冷却するためのオイルクーラー等の冷却装置が搭載されるが、さらにこれらの冷却装置に加えて、低燃費、窒素酸化物排ガスの濃度低減、出力向上等を目的として、ターボ過給機で生じる圧縮空気を冷却するための過給機クーラー（該過給機クーラーは、インタークーラー、吸気エアクーラー、アフタークーラーとも称される）を搭載した機種が、近年増加してきている。
ところで、前記ラジエータやオイルクーラー、過給機クーラー等の冷却装置に冷却風を供給する冷却ファンとしては、一般に、エンジンのクランク軸に直結される、つまりエンジンにより駆動される冷却ファンが用いられている。しかるに、建設機械は、高温の環境下や負荷変動の大きい過酷な稼動条件で使用される場合も多く、このため、前述したエンジンにより駆動される冷却ファンだけでは冷却能力が不足してしまうことがある。
そこで従来、前記エンジン駆動の冷却ファンに加えて、油圧モータや電動モータ等のモータにより駆動する冷却ファンを設けた技術が知られている。このものにおいて、エンジン駆動の冷却ファンにより冷却される冷却装置と、モータ駆動の冷却ファンにより冷却される冷却装置とは、左右方向に並列する状態で配設されていたり（例えば、特許文献１参照。）、あるいはエンジンを挟んで直角方向に配設されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−１９８３６０号公報 特開平１１−２８０１１３号公報

しかるに、前記従来のものにおいて、エンジン駆動の冷却ファンとモータ駆動の冷却ファンとは、それぞれ対応する冷却装置を冷却するだけで、他の冷却装置を冷却することはできない。それ許りか、特許文献１のように冷却装置を左右方向に並列する状態で配したものでは、二つの冷却装置が冷却風を奪い合う状態となり、また、特許文献２のように冷却装置を直角方向に配設したものでは、冷却装置から流出される風同志が干渉する状態となるため、各冷却ファンがそれぞれの冷却能力を十分に発揮できない惧れがあるという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、複数の冷却装置と、各冷却装置に冷却風を供給する複数の冷却ファンとを、冷却風の流れが同方向を向き、且つ該冷却風の流れに対して複数の冷却装置および冷却ファンが前後方向に直列状となるように配設したことを特徴とする建設機械における冷却装置である。
そして、この様にすることにより、各冷却装置は、それぞれ対応する冷却ファンによって供給される冷却風に加えて、対応する以外の冷却ファンによっても冷却されることになり、而して、冷却ファン同士が他の冷却ファンの冷却能力を補完し合うように作用することになって、冷却装置を効率よく冷却することができる。
請求項２の発明は、複数の冷却装置は、ラジエータ、オイルクーラー、過給機クーラーのうち少なくとも二つを含むことを特徴とする請求項１に記載の建設機械における冷却装置である。
そして、この様にすることにより、建設機械に一般的に搭載されるラジエータ、オイルクーラー、および近年搭載が増加している過給機クーラーを効率よく冷却することができる。
請求項３の発明は、複数の冷却ファンは、エンジンにより駆動される冷却ファンと、油圧モータまたは電動モータにより駆動される冷却ファンとを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械における冷却装置である。
そして、この様にすることにより、エンジン駆動の冷却ファンにより冷却される冷却装置と、油圧モータ駆動または電動モータ駆動の冷却ファンにより冷却される冷却装置とを、共に効率よく冷却することができる。
請求項４の発明は、油圧モータまたは電動モータにより駆動される冷却ファンが複数の場合、各冷却ファンは、個別に回転制御されることを特徴とする請求項３に記載の建設機械における冷却装置である。
そして、この様にすることにより、油圧モータまたは電動モータにより駆動される冷却ファンを、各冷却装置にそれぞれ適切な必要最小限の冷却風を供給できるよう個別に制御できることになって、騒音の低減や省エネルギー化に寄与できる。
請求項５の発明は、複数の冷却装置は、高さ寸法の順に配されると共に、冷却装置および冷却ファンが収納される冷却機器室を覆うカバーの上面部は、各冷却装置の高さに対応して階段状に形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の建設機械における冷却装置である。
そして、この様にすることにより、例えば冷却機器室が油圧ショベルの上部旋回体の右部前側に配されるような場合に、冷却機器室がオペレータの右方視界の邪魔になることを可及的に回避できると共に、上部旋回体の上面部に昇ってメンテナンスを行うような場合に、階段として用いることができる。
請求項６の発明は、複数の冷却装置および冷却ファンが収納される冷却機器室を覆うカバーには、各冷却装置用の外気吸入口がそれぞれ開設されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の建設機械における冷却装置である。
そして、この様にすることにより、各冷却装置は、対応する外気吸入口からそれぞれ冷却風を取り入れることができると共に、冷却風の流れに対して他の冷却装置の下流側に位置する冷却装置には、上流側に位置する冷却装置用の外気吸入口から取入れた冷却風も加算されることになり、而して、十分な冷却風を確保することができて、さらなる冷却効率の向上に寄与できる。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１は建設機械の一例である油圧ショベルの上部旋回体であって、該上部旋回体１の左右方向中央部には、前側にフロント作業部（図示せず）が取付支持されると共に、旋回モータ２やコントロールバルブ３、作動油タンク４等が配されている。また、上部旋回体１の左側部には、前側にキャブ５が配され、該キャブ５の後方にはバッテリ６や燃料タンク７等が配されている。一方、上部旋回体１の右側部には、前側に後述する冷却機器室８が配され、該冷却機器室８の後方には、エンジン９や油圧ポンプ１０等が収納されるエンジンルーム１１が配されている。

ここで、前記エンジン９は、縦置き（クランク軸の軸方向が上部旋回体１の前後方向を向く状態）に配設されているが、該エンジン９のクランク軸の先端部には第一冷却ファン１２が取り付けられている。而して、第一冷却ファン１２はエンジン９により直接駆動されることになるが、該第一冷却ファン１２は、前記冷却機器室８の後端側に配置されている。

さらに、冷却機器室８には、前記第一冷却ファン１２の前方に、ラジエータ１３、第二冷却ファン１４、オイルクーラー１５、第三冷却ファン１６、過給機クーラー１７が順次直列状に配されている。そして、ラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７は、それぞれ第一、第二、第三冷却ファン１２、１４、１６の回転で流入する冷却風によって冷却されるようになっており、而して、ラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７と、これらに冷却風を供給する第一、第二、第三冷却ファン１２、１４、１６とは、冷却風の流れが同方向を向き、且つ該冷却風の流れに対して第一冷却ファン１２、ラジエータ１３、第二冷却ファン１４、オイルクーラー１５、第三冷却ファン１６、過給機クーラー１７が前後方向に直列状となるように配設されている。これにより、ラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７は、それぞれ対応する第一、第二、第三冷却ファン１２、１４、１６の回転で流入する冷却風に加えて、対応する以外の第一、第二、第三冷却ファン１２、１４、１６の回転で流入、流出する冷却風によっても冷却されるようになっている。つまり、ラジエータ１３は、第一冷却ファン１２が流入する冷却風に加えて、第二、第三冷却ファン１４、１６から流出される冷却風によっても冷却される。また、オイルクーラー１５は、第二冷却ファン１４が流入する冷却風に加えて、第一冷却ファン１２が流入する冷却風および第三冷却ファン１６から流出される冷却風によっても冷却される。さらに、過給機クーラー１７は、第三冷却ファン１６が流入する冷却風に加えて、第一、第二冷却ファン１２、１４が流入する冷却風によっても冷却される。尚、図中、１８、１９、２０は冷却風の流れを整えるべく第一、第二、第三冷却ファン１２、１４、１６とラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７とのあいだを囲うシュラウドである。

ここで、前記ラジエータ１３は、エンジン９の冷却水を冷却するための冷却装置、オイルクーラー１５は作動油を冷却するための冷却装置、過給機クーラー１７はエンジン９に装備されるターボ過給機（図示せず）で圧縮された空気を冷却するための冷却装置であって、本実施の形態では、これらラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７が本発明の冷却装置に相当するが、これら冷却装置は、それぞれ必要とする冷却能力が異なると共に、サイズも異なる。そして、本実施の形態では、ラジエータ１３の高さ寸法が最も高く、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７の順に低くなるが、該高さ寸法が低いものほど冷却機器室８の前側に位置するように配置されている。

また、第一冷却ファン１２は、前述したようにエンジン９により直接駆動されるものであるが、第二、第三冷却ファン１４、１６には油圧モータ（図示せず）が組み込まれており、該油圧モータの駆動により回転するように構成されている。そして、これら第二、第三冷却ファン１４、１６は、制御部（図示せず）から第二、第三冷却ファン１４、１６の油圧モータ駆動手段（図示しないが、例えば、油圧モータへの圧油供給制御を行う制御バルブ）に出力される制御指令に基づいて、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７にそれぞれ適切な必要最小限の冷却風を供給できるよう、個別に回転制御されるように構成されている。

一方、冷却機器室８は、清掃や点検等のメンテナンスを行えるよう開閉自在なカバー２１によって覆われているが、該カバー２１の上面部２１ａは、前述したラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７の高さ寸法に対応して、冷却機器室８の前側ほど順次低くなる階段状に形成されている。これにより、上部旋回体１の右部前側に配される冷却機器室８が、上部旋回体１の左部前側に配されるキャブ５内のオペレータの右方視界の邪魔になることを可及的に回避できると共に、上部旋回体１の上面部１ａに昇ってメンテナンスを行うような場合に、冷却機器室８を覆うカバー２１の上面部２１ａを階段として利用することができるようになっている。

さらに、カバー２１の前面部２１ｂは、前記階段状の上面部２１ａを垂直状に連結するように形成されていて、ラジエータ１３の上部前方、オイルクーラー１５の上部前方および過給機クーラー１７の前方を適宜間隔を存する状態で覆うようになっているが、該前面部２１ｂには、ラジエータ用、オイルクーラー用、過給機クーラー用の外気吸入口２２ａ、２２ｂ、２２ｃがそれぞれ複数開設されている。さらに、カバー２１の左右側面部（図３には、右側面部のみ図示）２１ｃにも、ラジエータ用、オイルクーラー用、過給機クーラー用の外気吸入口２２ａ、２２ｂ、２２ｃがそれぞれ複数開設されている。そして、ラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７は、ラジエータ用、オイルクーラー用、過給機クーラー用の外気吸入口２２ａ、２２ｂ、２２ｃからそれぞれ冷却風を取入れることができると共に、冷却風の流れに対して過給機クーラー１７の下流側に位置するオイルクーラー１５には、過給機クーラー用の外気吸入口２２ｃから取入れた冷却風も加算され、またオイルクーラー１５および過給機クーラー１７の下流側に位置するラジエータ１３には、オイルクーラー用および過給機クーラー用の外気吸入口２２ｂ、２２ｃから取入れた冷却風も加算されることになり、而して、十分な冷却風を確保できるようになっている。

叙述の如く構成された本形態において、上部旋回体１に設けられる冷却機器室８には、冷却装置として、ラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７が配されると共に、これらラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７にそれぞれ冷却風を供給する第一、第二、第三冷却ファン１２、１４、１６が配されるが、この場合に、冷却風の流れが同方向を向き、且つ該冷却風の流れに対して第一冷却ファン１２、ラジエータ１３、第二冷却ファン１４、オイルクーラー１５、第三冷却ファン１６、過給機クーラー１７が前後方向に直列状となるように配設されることになる。

この結果、ラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７は、それぞれ対応する第一、第二、第三冷却ファン１２、１４、１６によって供給される冷却風に加えて、対応する以外の第一、第二、第三冷却ファン１２、１４、１６によっても冷却されることになり、而して、冷却ファン１２、１４、１６同士が他の冷却ファン１２、１４、１６の冷却能力を補完し合うように作用することになって、ラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７を効率よく冷却することができる。

さらに、前記冷却ファン１２、１４、１６のうち、ラジエータ１３を冷却する第一冷却ファン１２はエンジンにより駆動され、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７を冷却する第二、第三冷却ファン１４、１６は油圧モータにより駆動されるが、この場合に、第二、第三冷却ファン１４、１６は、制御部からの指令に基づいて個別に回転制御される構成になっているから、第二、第三冷却ファン１４、１６を、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７にそれぞれ適切な必要最小限の冷却風を供給できるように制御できることになって、騒音の低減や省エネルギー化に寄与できる。

また、前記ラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７は、高さ寸法が低いものほど冷却機器室８の前側に位置するように配されていると共に、冷却機器室８を開閉自在に覆うカバー２１の上面部２１ａは、前記高さ寸法に対応して、冷却冷器室８の前側ほど順次低くなる階段状に形成されている。而して、上部旋回体１の右部前側に配される冷却機器室８が、上部旋回体１の左部前側に配されるキャブ５内のオペレータの右方視界の邪魔になることを可及的に回避できると共に、上部旋回体１の上面部１ａに昇ってメンテナンスを行うような場合に、カバー２１の上面部２１ａを階段として利用することができる。

さらに、前記カバー２１の上面部２１ａが階段状に形成されているため、カバー２１の前面部２１ｂは、ラジエータラジエータ１３の上部前方、オイルクーラー１５の上部前方および過給機クーラー１７の前方を適宜間隔を存する状態で覆うことになるが、該カバー２１の前面部２１ａおよび左右側面部２１ｃには、ラジエータ用、オイルクーラー用、過給機クーラー用の外気吸入口２２ａ、２２ｂ、２２ｃがそれぞれ開設されている。而して、ラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７は、対応する外気吸入口２２ａ、２２ｂ、２２ｃからそれぞれ冷却風を取り入れることができると共に、ラジエータ１３、オイルクーラー１５、過給機クーラー１７は冷却風の流れに対して直列状に配設されているから、冷却風の流れに対して過給機クーラー１７の下流側に位置するオイルクーラー１５には、過給機クーラー用の外気吸入口２２ｃから取入れた冷却風も加算され、また同様にラジエータ１３には、オイルクーラー用および過給機クーラー用の外気吸入口２２ｂ、２２ｃから取入れた冷却風も加算されることになり、而して、十分な冷却風を確保することができて、さらなる冷却効率の向上に寄与できる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、上記実施の形態では、冷却装置として、ラジエータ、オイルクーラー、過給機クーラーの三つを例示したが、これら冷却装置のうちの二つが設けられている場合、あるいは空調装置（エアコンディショナ）用コンデンサ等の他の冷却装置が設けられている場合であっても、本発明を実施できる。
また、上記実施の形態では、エンジンにより駆動される冷却ファン以外の冷却ファンとして、油圧モータにより駆動される冷却ファンを示したが、電動モータにより駆動される冷却ファンを採用しても良い。
さらに、本発明は、複数の冷却ファンの全てが、油圧モータや電動モータにより駆動される冷却ファンであっても、実施できることは勿論である。

上部旋回体における部材機器の配置を示す平面図である。 上部旋回体における部材機器の配置を示す右側面図である。 上部旋回体の斜視図である。

符号の説明

１２ 第一冷却ファン
１３ ラジエータ
１４ 第二冷却ファン
１５ オイルクーラー
１６ 第三冷却ファン
１７ 過給機クーラー
２１ カバー
２１ａ 上面部
２２ａ 外気吸入口
２２ｂ 外気吸入口
２２ｃ 外気吸入口

Claims (6)

1. 複数の冷却装置と、各冷却装置に冷却風を供給する複数の冷却ファンとを、冷却風の流れが同方向を向き、且つ該冷却風の流れに対して複数の冷却装置および冷却ファンが前後方向に直列状となるように配設したことを特徴とする建設機械における冷却装置。
2. 複数の冷却装置は、ラジエータ、オイルクーラー、過給機クーラーのうち少なくとも二つを含むことを特徴とする請求項１に記載の建設機械における冷却装置。
3. 複数の冷却ファンは、エンジンにより駆動される冷却ファンと、油圧モータまたは電動モータにより駆動される冷却ファンとを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械における冷却装置。
4. 油圧モータまたは電動モータにより駆動される冷却ファンが複数の場合、各冷却ファンは、個別に回転制御されることを特徴とする請求項３に記載の建設機械における冷却装置。
5. 複数の冷却装置は、高さ寸法の順に配されると共に、冷却装置および冷却ファンが収納される冷却機器室を覆うカバーの上面部は、各冷却装置の高さに対応して階段状に形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の建設機械における冷却装置。
6. 複数の冷却装置および冷却ファンが収納される冷却機器室を覆うカバーには、各冷却装置用の外気吸入口がそれぞれ開設されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の建設機械における冷却装置。

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