JP2007247464A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の熱交換器コアを容易に清掃できるようにした冷却装置を提供する。
【解決手段】第１の熱交換器コア21と第２の熱交換器コア22とを左右に横並びで配置し、これらの熱交換器コア21，22の前面側に、第３の熱交換器コア23と第４の熱交換器コア24とを上下に配置して、クーリングパッケージ15を設ける。第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22の背面側にてこれらの熱交換器コア21，22の外周縁に沿って冷却ファン16を囲むようにシュラウド16aを設置する。冷却ファン16は、第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24を経て、第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22より冷却風を引き抜くように吸引する。シュラウド16aの上面に、清掃用流体噴出ノズルを挿入するノズル挿入口31を開口し、このノズル挿入口31に一側のヒンジ32を中心に蓋板34を開閉可能に設け、冷却装置10のシュラウド16aの上方を開閉可能な構造とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、清掃容易な冷却装置に関する。

図３に示されるように、作業機械としての油圧ショベル１は、下部走行体２に対し機体としての上部旋回体３が旋回可能に設けられ、この上部旋回体３に作業装置４、キャブ５などが搭載され、さらに、これらの後部に動力室６を介してカウンタウエイト７が設けられ、動力室６内にはエンジン８、マフラ９およびエンジン冷却水、作動油、エンジン吸入空気などを冷却する冷却装置10などが設けられている。動力室６の上部には、エンジン８、マフラ９および冷却装置10などの上部を蔽うフードカバー（図示せず）が設けられている。

図４に示されるように、冷却装置10は、エンジン冷却水冷却用のラジエタ11、油圧回路作動油冷却用のオイルクーラ12、エンジン吸入空気冷却用のインタクーラ（エア・ツー・エア・アフタ・クーラ：ATAAC）13、空調用コンデンサ14などの複数の熱交換器コアが集合したクーリングパッケージ15と、このクーリングパッケージ15を空冷する冷却ファン16とを備えている。

冷却ファン16は、クーリングパッケージ15のエンジン側にシュラウド16aに囲まれて円形状に配置されたファンであり、この冷却ファン16がエンジン８などにより回転駆動されると、ラジエタルーム18に対して開口された給気開口部18aより外気を吸引して、クーリングパッケージ15のラジエタ11およびオイルクーラ12などの各熱交換器コアを通して外気を引き抜き、その空気流により各熱交換器コアを冷却する。

給気開口部18aより外気を取入れる際、外気と一緒に、砂や泥などの粉塵や、ゴミ、落ち葉、虫などが混入することがある。それらの粉塵などが、クーリングパッケージ15の熱交換器コア前面を塞いだり、フィンに固着することにより、クーリング性能を悪化させ、延いてはエンジン８のオーバーヒートを起こす原因となる。

よって、これらの粉塵などの混入を軽減するため、ラジエタ11などの熱交換器コアの前面に防塵ネットなどのスクリーン19を設け、粉塵などの吸込みを軽減するようにしている。

また、図５に示されるように、オイルクーラ12および空調用コンデンサ14などの熱交換器コアは、一側のヒンジ20を中心にスイングアウトできる構造にすることにより、ラジエタ11、オイルクーラ12および空調用コンデンサ14などの各熱交換器コアの清掃性を高め、さらにメンテナンスしやすい構造になっているものもある。

すなわち、大型機では、クーリングパッケージ15の比較的外側に位置する熱交換器コアをスイングアウト可能に設け、スイングアウト回動させることで、内側に位置する熱交換器コアを外部へ開放し、その清掃を容易にしている。

また、ラジエタとオイルクーラとがパッキングを介して重ね合わされたクーリングパッケージでは、メンテナンス時に、ラジエタと冷却ファンとの間に洗浄用ノズルを挿入し、冷却ファンの吸込方向とは反対方向に向けて洗浄水や高圧空気を噴出させて清掃をするものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１３３７２０号公報（第２頁、図１）

この特許文献１に記載された、ラジエタとオイルクーラとがパッキングを介して重ね合わされた構造のクーリングパッケージでは、オイルクーラの前面側にインタクーラ（エア・ツー・エア・アフタ・クーラ：ATAAC）や空調用コンデンサが配置されることになる。その場合、オイルクーラは、ラジエタとインタクーラなどとにより挟まれる構造となるから、前面側からも背面側からも効果的に洗浄することは難しい。

一方、前面側の熱交換器コアと背面側の熱交換器コアとの間に清掃用ノズルを直接挿入して清掃をする場合は、これらの熱交換器コア間の隙間が狭いと、清掃する際に使用する清掃用ノズルを挿入することが困難であり、この清掃用ノズルを無理に挿入すると、熱交換器コアに設けられた放熱フィン（熱伝導率は良いが柔らかく変形しやすいフィン）を損傷するおそれがある。

よって、清掃性の悪化やノズルの接触による熱交換器コアの損傷を回避するためには、設計基準として熱交換器コアと熱交換器コアとの間に100mm以上の隙間を確保すると良いと考えられているが、部品のレイアウトなどで厳しい設計条件が強いられ、機種によっては、レイアウト上、100mm以上の隙間をとるスペースがない場合もある。特に、小旋回機では、機体内スペースに余裕がなく、クーリングパッケージ15の熱交換器コア間に清掃用ノズルを挿入する隙間を確保できない。

また、クーリングパッケージ15の前面側の熱交換器コアと背面側の熱交換器コアとの間に大きな隙間が開いている場合は、前面側の熱交換器コアを通過せず、コアの脇から回り込んだ空気が、この隙間から背面側の熱交換器コアに直接吸込まれるため、隙間が大きいほど、前面側の熱交換器コアへの空気熱交換率すなわち空気吸込み効率が悪化し、この前面側の熱交換器コアを通過する冷却風量が減少し、冷却性能が劣る問題がある。

さらに、背面側の熱交換器コアの清掃性を向上させるために前面側の熱交換器コアをスイングアウトさせる構造は、固定式構造に比べ高価であるとともに、スイングアウトできるようなラジエタルーム18のスペースがないと搭載できない。

例えば、エンジン吸入空気を冷却するためのインタクーラ13を、スイングアウト構造とするには、内部を２００℃以上の高温空気が流れるため、ジョイント部のシールの耐熱性が問題となるので、またジョイントを使用しない構造の場合、耐熱性を有する配管をできるだけ撓まないように構造的に工夫する必要があるので、高価になり、インタクーラ13をスイングアウト構造とすることは難しい。

このように、装置のレイアウト上インタクーラ13のような熱交換器の前面側に位置する熱交換器コアは、この前面側の熱交換器コアへの空気吸込み効率の悪化を防ぐために、背面側の熱交換器コアとの隙間を大きくとれないため、これらの熱交換器コア間の隙間に清掃用ノズルを挿入して清掃することが困難であるという問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、従来の配置では清掃が困難であった複数の熱交換器コアを容易に清掃できるようにした冷却装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、扁平状の第１の熱交換器コアと、この第１の熱交換器コアと横並びで面一状に配置された扁平状の第２の熱交換器コアと、第１の熱交換器コアおよび第２の熱交換器コアの前面側に配置された扁平状の第３の熱交換器コアと、第１の熱交換器コアおよび第２の熱交換器コアの背面側に配置された冷却ファンと、第１の熱交換器コアおよび第２の熱交換器コアの外周縁に沿って冷却ファンを囲むシュラウドと、このシュラウドの周面の一部に開口された清掃用流体噴出ノズルを挿入するノズル挿入口と、このノズル挿入口に開閉可能に設けられた蓋板とを具備した冷却装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の冷却装置における第１の熱交換器コアを、エンジン冷却水を冷却するラジエタとし、第２の熱交換器コアを、油圧回路の作動油を冷却するオイルクーラとし、第３の熱交換器コアを、エンジン吸入空気を冷却するインタクーラとしたものである。

請求項１記載の発明によれば、扁平状の第１の熱交換器コアと第２の熱交換器コアとを横並びで面一状に配置し、これらの熱交換器コアの前面側に扁平状の第３の熱交換器コアを配置した上で、第１の熱交換器コアおよび第２の熱交換器コアの背面側に配置された冷却ファンのシュラウドに清掃用流体噴出ノズルを挿入するノズル挿入口を設け、このノズル挿入口に蓋板を開閉可能に設けたので、この蓋板を開いてシュラウドのノズル挿入口から内部に挿入された清掃用流体噴出ノズルにより、第１の熱交換器コアおよび第２の熱交換器コアを背面側から効果的に清掃できる。これにより、第１の熱交換器コアおよび第２の熱交換器コアと第３の熱交換器コアとの隙間に清掃用ノズルを挿入する必要がないので、ノズル挿入時のコア損傷のおそれも防止できる。さらに、第３の熱交換器コアをスイングアウトさせる多くのスペースと費用を必要とする構造を採らなくても良く、しかも、第３の熱交換器コアを第１の熱交換器コアおよび第２の熱交換器コアに接近させて、第３の熱交換器コアの背面側の隙間を小さくできるので、この第３の熱交換器コアへの空気作用効率を向上でき、所定の冷却性能を確保できる。

請求項２記載の発明によれば、蓋板を開いて冷却ファンのシュラウドのノズル挿入口から内部に挿入された清掃用流体噴出ノズルにより、ラジエタまたはオイルクーラを背面側から効果的に清掃できる。これにより、ラジエタまたはオイルクーラとインタクーラとの隙間に清掃用ノズルを挿入する必要がないので、ノズル挿入時のコア損傷のおそれも防止できる。さらに、インタクーラをスイングアウトさせる多くのスペースと費用を必要とする構造を採らなくても良く、しかも、インタクーラをラジエタおよびオイルクーラに接近させて、インタクーラの背面側の隙間を小さくできるので、このインタクーラへの空気作用効率を向上でき、所定の冷却性能を確保できる。

以下、本発明を図１および図２に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。なお、図３に示された油圧ショベル１は、本発明に係る冷却装置10を搭載した作業機械として用いる。

冷却装置10は、図３に示された機体としての上部旋回体３に対向してメンテナンス作業をする作業者から見て前面側にクーリングパッケージ15が配置され、このクーリングパッケージ15に対して背面側すなわちエンジン８側に、冷却ファン16およびこの冷却ファン16を囲むシュラウド16aが設けられている。

図１および図２に示されるように、クーリングパッケージ15は、扁平状に形成された第１の熱交換器コア21と、扁平状に形成された第２の熱交換器コア22とが、左右に横並びで面一状に配置され、これらの第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22の前面側に、扁平状に形成された第３の熱交換器コア23と、扁平状に形成された第４の熱交換器コア24とが、上下に配置されている。

第１の熱交換器コア21は、例えばエンジン冷却水を冷却するラジエタであり、第２の熱交換器コア22は、例えば油圧回路の作動油を冷却するオイルクーラであり、第３の熱交換器コア23は、例えばターボチャージャにより圧縮された高温のエンジン吸入空気を冷却するインタクーラ（エア・ツー・エア・アフタ・クーラ：ATAAC）であり、第４の熱交換器コア24は、例えば空調回路の冷媒を冷却する空調用コンデンサである。

第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22は、フレーム25内に設置され、第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24は、フレーム25に取付板26，27を介して設置されている。

前記シュラウド16aは、第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22の背面側すなわちエンジン側にて第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22の外周縁に沿って冷却ファン16を囲むように設置され、このシュラウド16a内に設けられた冷却ファン16は、第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24を経て、第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22より冷却風を引き抜くように吸引する。

シュラウド16aの周面の一部である上面には、清掃用流体噴出ノズルを挿入するノズル挿入口31が開口され、このノズル挿入口31に一側のヒンジ32を中心に他側のつまみ33により開閉可能な蓋板34が設けられ、冷却装置10のシュラウド16aの上方を開閉可能な構造となっている。

次に、この実施の形態の作用を説明する。

通常作業時は、図１に示されるように、シュラウド16aの上面のノズル挿入口31を蓋板34により閉じた状態で冷却ファン16を回転させ、シュラウド本来の機能を発揮させる。

メンテナンス作業時は、前面側に位置する第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24の清掃を、通常どおり前方から清掃用流体噴出ノズルよりエアなどを吹付けて行ない、背面側に位置する第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22の清掃は、図２に示されるように、上面の蓋板34を開いてノズル挿入口31を開口し、清掃用流体噴出ノズルを、そのノズル挿入口31より第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22と冷却ファン16との間に挿入して行なう。

このとき、清掃用流体噴出ノズルは、冷却ファン16のエア吸引方向と逆方向に向ってエアなどの清掃用流体を噴出させて、第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22の清掃を行なう。なお、冷却ファン16を逆回転させても、同様の逆風を吹き出させて、第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22を清掃する効果は得られるが、冷却ファン16を逆回転させる構造は大掛かりであり、高価である。

次に、この実施の形態の効果を説明する。

背面側の第１の熱交換器コア21と第２の熱交換器コア22とを横並びで配置し、これらの熱交換器コアの前面側に第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24を配置した上で、第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22の背面側に配置された冷却ファン16のシュラウド16aに清掃用流体噴出ノズルを挿入するノズル挿入口31を設け、このノズル挿入口31に蓋板34を開閉可能に設けたので、清掃時に、この蓋板34を開いて、ノズル挿入口31から内部に清掃用流体噴出ノズルを挿入し、この清掃用流体噴出ノズルから噴出されたエアなどにより第１の熱交換器コア21または第２の熱交換器コア22を背面側から効果的に清掃できる。

すなわち、ノズル挿入口31からシュラウド16a内に挿入された清掃用流体噴出ノズルより、ファン吸込方向と逆方向のエアジェットを噴出させて、第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22の砂埃などを効率よく取り除くことができる。一方、第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24は前面側から効果的に清掃できる。

これにより、清掃時に、背面側の第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22と前面側の第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24との隙間35に、第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22を清掃するための清掃用流体噴出ノズルを挿入する必要がないので、ノズル挿入時にノズルを熱交換器コアのフィンにぶつけるなどのコア損傷のおそれも防止できる。

また、第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24の背面側に清掃用流体噴出ノズルを挿入するための大きな隙間を設ける必要がないので、熱交換器コアをレイアウトする上での自由度を拡大できるとともに、前面側の第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24を第１の熱交換器コア21および第２の熱交換器コア22に接近させて、第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24を通過する冷却風量を増加させることで、第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24への空気作用効率すなわち空気吸込み効率を向上でき、冷却性能を向上できる。

さらに、第３の熱交換器コア23および第４の熱交換器コア24をスイングアウトさせる高価なスイングアウト構造が必要なく、スイングアウト構造のためのスペースも必要ない。

なお、清掃用のノズル挿入口31は、シュラウド16aの側面にスペースがあればその側面に開口しても良いが、シュラウド16aの上面に設けることが作業性を考慮すると好ましい。

本発明に係る冷却装置の一実施の形態を示す斜視図である。 同上冷却装置の清掃時の斜視図である。 作業機械の一部を開放した斜視図である。 従来の冷却装置を示す側面図である。 従来の冷却装置を示す斜視図である。

符号の説明

16 冷却ファン
16a シュラウド
21 第１の熱交換器コア
22 第２の熱交換器コア
23 第３の熱交換器コア
31 ノズル挿入口
34 蓋板

Claims (2)

1. 扁平状の第１の熱交換器コアと、
   この第１の熱交換器コアと横並びで面一状に配置された扁平状の第２の熱交換器コアと、
   第１の熱交換器コアおよび第２の熱交換器コアの前面側に配置された扁平状の第３の熱交換器コアと、
   第１の熱交換器コアおよび第２の熱交換器コアの背面側に配置された冷却ファンと、
   第１の熱交換器コアおよび第２の熱交換器コアの外周縁に沿って冷却ファンを囲むシュラウドと、
   このシュラウドの周面の一部に開口された清掃用流体噴出ノズルを挿入するノズル挿入口と、
   このノズル挿入口に開閉可能に設けられた蓋板と
   を具備したことを特徴とする冷却装置。
2. 第１の熱交換器コアは、エンジン冷却水を冷却するラジエタであり、
   第２の熱交換器コアは、油圧回路の作動油を冷却するオイルクーラであり、
   第３の熱交換器コアは、エンジン吸入空気を冷却するインタクーラである
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。

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