JP2009085584A - ラジエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ラジエータ全体の大きさを増大させることなく、効果的に冷却性能の向上を図ることが可能なラジエータを提供する。
【解決手段】コアユニット３１〜３３がロアメインタンク１６上に並設されるとともに、アッパメインタンク１５がロアメインタンク１６に対して平面的にオフセットした位置に配されて構成されるラジエータ５において、コアユニット３１〜３３における各アッパサブタンク３５をアッパメインタンク１５と略同一高さ位置に配するとともに、各アッパサブタンク３５の側面とアッパメインタンク１５の側面とを冷却水流通管６０で接続する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ラジエータコアを含むラジエータに関するものである。

従来、例えば、ブルドーザのような作業車両においては、振動や衝撃などによりラジエータコアの一部が損傷した場合にその損傷部分のみを交換できるように、ラジエータコアが複数のコアユニットに分割されたモジュールタイプのラジエータが搭載されている。この種のラジエータにおいて、コアユニットの交換作業用のスペースの削減や交換作業の簡略化等を図るようにしたものが、例えば、特許文献１にて提案されている。

この特許文献１には、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すようなモジュールタイプのラジエータ１００，１００Ａが開示されている。なお、図８（ａ）に示すモジュールタイプのラジエータ１００と図８（ｂ）に示すモジュールタイプのラジエータ１００Ａとは、その基本構成が同一であるため、同一構成要素のものについては図に同一符号が付されている。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示す各ラジエータ１００，１００Ａは、いずれも上下に配されるアッパメインタンク１０１およびロアメインタンク１０２と、上下に配されるアッパサブタンク１０３およびロアサブタンク１０４で熱交換部１０５を挟み込んで形成される複数のコアユニット１０６とを備えている。複数のコアユニット１０６は、ロアメインタンク１０２上に並設されている。アッパメインタンク１０１は、ロアメインタンク１０２に対して平面的にオフセットした位置に配置されている。この図８（ａ）および図８（ｂ）に示す各ラジエータ１００，１００Ａによれば、アッパメインタンク１０１がロアメインタンク１０２に対して平面的にオフセットした位置に配されているので、コアユニット１０６を真上から抜き差しすることができる。よって、コアユニット１０６の交換作業用のスペースの削減や交換作業の簡略化等を図ることができる。

ここで、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す各ラジエータ１００，１００Ａにおいては、コアユニット１０６におけるアッパサブタンク１０３がアッパメインタンク１０１よりも低い高さ位置に配されている。図８（ａ）に示すラジエータ１００では、アッパサブタンク１０３の上面とアッパメインタンク１０１の側面とが冷却水流通管１０７で接続されている。一方、図８（ｂ）に示すラジエータ１００Ａでは、アッパサブタンク１０３の側面とアッパメインタンク１０１の下面とが冷却水流通管１０７Ａで接続されている。

ところで、近時、ブルドーザのような作業車両ではラジエータの冷却性能の向上が強く望まれており、周辺機器との配置関係やコア通気抵抗等を考慮すれば、冷却性能向上のための最良の手法として、コアユニットの高さ寸法（熱交換部の高さ寸法）を大きくするということが考えられる。コアユニットの高さ寸法を大きくするに際して、ラジエータ全体の高さ寸法を大きくした場合には、エンジンルームの高さ寸法の増大を伴って前方視界性が損なわれるおそれがある。このため、ラジエータ全体の高さ寸法を大きくすることなく、コアユニットの高さ寸法を大きくする必要がある。

しかしながら、図８（ａ）に示すラジエータ１００では、コアユニット１０６の上方に冷却水流通管１０７を配管するためのスペースが必要である。このため、コアユニット１０６の高さ寸法を増大させるには、ラジエータ１００全体の高さ寸法を増大させるしかない。このため、前述の前方視界性の問題から、結果としてコアユニット１０６の高さ寸法を大きくすることができないという問題点がある。一方、図８（ｂ）に示すラジエータ１００Ａでは、コアユニット１０６の高さ寸法を増大させた場合、アッパメインタンク１０１の下面からアッパサブタンク１０３の側面に至る冷却水流通管１０７Ａに配管上の無理が生じる。このため、やはりコアユニット１０６の高さ寸法を大きくすることができないという問題点がある。
国際公開第２００５／００８１６２号パンフレット

本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであり、ラジエータ全体の大きさを増大させることなく、効果的に冷却性能の向上を図ることが可能なラジエータを提供することを目的とするものである。

第１の発明に係るラジエータは、熱交換器と、アッパサブタンクと、ロアサブタンクと、アッパメインタンクと、ロアメインタンクと、を備えている。アッパサブタンクは、熱交換器の上面に取り付けられる。ロアサブタンクは、アッパサブタンクとの間において熱交換器を挟み込むように熱交換器の下面に取り付けられる。アッパメインタンクは、アッパサブタンクと略同一の高さ位置に配置されており、側面がアッパサブタンクの側面と冷却水流通管を介して接続されている。ロアメインタンクは、アッパメインタンクの下方であって、アッパメインタンクに対して平面的にオフセットした位置に配置されており、ロアサブタンクと接続される。

これにより、各アッパサブタンクの上方に従来必要とされていた配管のためのスペースが不要となり、また各アッパサブタンクとアッパメインタンクとの間の配管に無理が生じることがない。よって、従来のラジエータとその全体の高さ寸法が同じであってもコアユニットの高さ寸法を大きくすることができる。この結果、ラジエータの冷却性能の向上を図ることができる。

第２の発明に係るラジエータは、第１の発明に係るラジエータであって、熱交換器とアッパサブタンクとロアサブタンクとによって構成されるコアユニットを複数含んでおり、モジュール化されている。
これにより、モジュール化された複数のコアユニットのうち、特定のコアユニットに不具合が生じて交換する場合でも、アッパメインタンクがロアメインタンクに対して平面的にオフセットした位置に配置されているため、コアユニットを真上から抜き差しすることができる。よって、コアユニットの交換作業用のスペースの削減や交換作業の簡略化等を図ることができる。

第３の発明に係るラジエータは、第１または第２の発明に係るラジエータであって、冷却水流通管が直管である。
これにより、コアユニットにおけるアッパサブタンクの側面とアッパメインタンクの側面とを結ぶ冷却水流通管を直管とすることにより、従来のラジエータと同じ高さで、コアユニットの高さを最大にすることができる。

第４の発明に係るラジエータは、第１から第３の発明のいずれか１つに係るラジエータであって、車両に搭載されている。そして、アッパメインタンクは、車両の骨組を構成する車体フレームに取り付けられている。
これにより、当該モジュールタイプのラジエータを車両に搭載する場合、車両の骨組を構成する車体フレームにアッパメインタンクを取り付けるものとすることで、アッパメインタンクの配置状態を強固に保持することができる。

第５の発明に係るラジエータは、第１から第３の発明のいずれか１つに係るラジエータであって、車両のエンジンルーム内に収納されている。そして、アッパメインタンクは、エンジンルームの天井を構成する外装カバーに一体形成されている。
これにより、ラジエータを車両のエンジンルーム内に収納する場合、通常、エンジンルームの天井を構成する外装カバーとアッパメインタンクとの間に隙間を設ける必要がある。しかし、本発明では、アッパメインタンクを外装カバーとともに一体形成することで、かかる隙間の分だけコアユニットの高さ寸法を更に大きくすることができる。よって、ラジエータの冷却性能をより向上させることができる。

本発明に係るラジエータによれば、ラジエータ全体の大きさを増大させることなく、効果的に冷却能力を向上させることができる。

次に、本発明によるモジュールタイプのラジエータの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るモジュールタイプのラジエータが装備されたブルドーザの概略側面図が示されている。なお、以下の説明において、前後左右方向は、ブルドーザの前後左右方向に一致させている。

図１に示すブルドーザ１において、履帯式走行装置２を備える車体３の前部には、エンジン４やモジュールタイプのラジエータ５が収納されるエンジンルーム６が設けられている。車体３の後部には、運転室７が設けられている。また、車体３の前方位置には、ブレード８が配されている。このブレード８は、車体フレーム９に取り付けられた左右のリフトシリンダ（左側のみ図示）１０によって昇降駆動されるようになっている。

図２には、本実施形態のラジエータの車載状態の平面図が、図３には同正面図が、図４には同側面図が、それぞれ示されている。
図２に示すように、ラジエータ５は、左右のリフトシリンダ１０（図１参照）を支持する左右の支持装置１１を繋ぐ補強部材１２と、エンジン４との間に配されている。ラジエータ５は、図３に示すように、上下に平行に配されるアッパメインタンク１５およびロアメインタンク１６と、ラジエータコア１７と、ラジエータフレーム１８とを備えて構成されている。ラジエータコア１７は、ロアメインタンク１６上に設置される。ラジエータフレーム１８は、ラジエータコア１７を取り囲む枠形状に形成され、ラジエータコア１７をロアメインタンク１６と共に支持する。

アッパメインタンク１５は、直方体形状を成し、ラジエータコア１７の後側にそのラジエータコア１７と所定間隔を存して配されることにより、ロアメインタンク１６に対して平面的にオフセットした位置に配されている。具体的には、アッパメインタンク１５は、ロアメインタンク１６に対して、エンジン４側にオフセットされた位置に配置されている。よって、エンジン４から流入してくる冷却水の配管として短いものを使用することができ、また、ラジエータコア１７の上方に、エンジン４からアッパメインタンク１５へつながる冷却水配管を設置する必要がなくなる。底板１５ａは、アッパメインタンク１５の下面を構成しており、下方に延びる冷却水入口２０を有している。この冷却水入口２０は、水路（配管手段）６１を介してエンジン４のウォータジャケット６３に接続されている。エンジン４からの冷却水は、冷却水入口２０を通ってアッパメインタンク１５内に導入される。このように、アッパメインタンク１５の底板１５ａに設けられた冷却水入口２０を通してアッパメインタンク１５内に冷却水を導入するようにされているので、冷却水がアッパメインタンク１５の底部から充填されることになる。これにより、冷却水にエアが混入してしまうことを防ぐことができる。

また、図２に示すように、アッパメインタンク１５の前側面を構成する前側板１５ｂには、前方に真直に延びる第１冷却水出口２１および第２冷却水出口２２がそれぞれ設けられている。また、図３に示すように、アッパメインタンク１５の右側面を構成する右側板１５ｃには、右方に真直に延びる第３冷却水出口２３が設けられている。
さらに、アッパメインタンク１５の天板１５ｄには、ラジエータキャップ取付口２４が設けられている。ラジエータキャップ取付口２４には、エア抜き弁を備えた加圧型のラジエータキャップ２５が取り付けられている。ラジエータキャップ取付口２４の基部は、図示されないリザーバタンクに接続されている。こうして、ラジエータキャップ２５にてラジエータ５内の圧力が一定に保たれるとともに、ラジエータキャップ２５による圧力調節の際にアッパメインタンク１５とリザーバタンクとの間で冷却水を行き来させて常にラジエータ５内に必要な量の冷却水が確保されるようになっている。また、アッパメインタンク１５内の上部に溜まったエアは、ラジエータキャップ２５のエア抜き弁の操作によって外気へと排出される。なお、符号２６および符号２７を付して示すのは、それぞれ冷却水給水口および給水口キャップである。なお、冷却水給水口２７は、アッパメインタンク１５の上面に取り付けられている。このため、冷却水給水口２７内におけるデフォルト水位は、アッパメインタンク１５よりも上方にある。

アッパメインタンク１５の内部には、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、各冷却水出口（排出口）２１〜２３に対応するようにバッフル装置（バッフル）５５が設けられている。ここでは、第２冷却水出口２２に対応するバッフル装置５５を例として挙げて説明する。バッフル装置５５は、図５（ｂ）に示すように、アッパメインタンク１５の底面に対して若干の隙間ｔを介して配置されている。アッパメインタンク１５は、前側板１５ｂと断面アーチ形状の上凸屈曲板５６と端壁板５７とで区画形成され、下方と第２冷却水出口２２側とにのみ開放された区画室５８を有している。アッパメインタンク１５内の冷却水は、図５（ｂ）中の記号Ｑ矢印で示すように、隙間ｔから区画室５８内を通って第２冷却水出口２２へと流れるように構成されている。本実施形態では、このようなバッフル装置５５をアッパメインタンク１５内へ設けることにより、アッパメインタンク１５に流入した冷却水に含まれる気泡をアッパメインタンク１５内から下流側へ送り出してしまうことを回避することができる。よって、冷却水に含まれる気泡が循環することによるラジエータ５の冷却性能の低下を、より効果的に防止することができる。

ロアメインタンク１６は、アッパメインタンク１５と同様に直方体形状を成している。後側板１６ａには、冷却水出口２８が設けられている。冷却水出口２８は、図４に示すように、水路６１およびウォータポンプ６２を介してエンジン４のウォータジャケット６３に接続され、ラジエータコア１７で冷却された後の冷却水がロアメインタンク１６からエンジン４のウォータジャケット６３内に送り込まれ、サーモスタット６４を介して冷却水入口２０へ供給される。

図４に示すように、アッパメインタンク１５とロアメインタンク１６とは、連通管２９（説明の都合上、図４にのみ図示）によって接続されている。これにより、ロアメインタンク１６内部にエアが溜まったとしても、そのエアをアッパメインタンク１５側に容易に移動させることができる。そして、アッパメインタンク１５側に移動されたエアは、ラジエータキャップ２５のエア抜き弁操作にて排出することができる。よって、ラジエータ５内部のエア抜きを容易に行うことができ、ラジエータ５内部におけるエア溜まりを確実に防止することができる。なお、連通管２９は、ラジエータコア１７に対する冷却空気の流通を妨げないように、ラジエータコア１７の開放面を避けて配管されている。

ラジエータコア１７は、図３に示すように、ロアメインタンク１６上で左側から右側に順に並設される第１コアユニット３１、第２コアユニット３２および第３コアユニット３３によって構成されている。各コアユニット３１〜３３は、上下に配される扁平な直方体形状のアッパサブタンク３５およびロアサブタンク３６と、これらサブタンク３５，３６を繋ぐ複数のチューブ３７および該チューブ３７の回りに設けられる放熱フィン３８からなる熱交換部（熱交換器）３９とを備えている。アッパサブタンク３５内の冷却水は、チューブ３７を通ってロアサブタンク３６へと流れる間、放熱用フィン３８を通過する空気によって冷却される。ここで、各コアユニット３１〜３３における各アッパサブタンク３５は、図３および図４に示すように、アッパメインタンク１５と略同一高さ位置に配されている。また、アッパサブタンク３５とアッパメインタンク１５との高さ方向の位置関係を、図３の正面図および図４の側面図で説明すると、アッパサブタンク３５とアッパメインタンク１５のそれぞれの下面は略同一高さで、上面はアッパメインタンク１５の方が上になるようにされている。このような位置関係により、アッパサブタンク３５とアッパメインタンク１５とを正面視高さ方向で重畳させながら、冷却水のヘッド圧を確保している。なお、後述の冷却水入口４０と冷却水出口２１，２２，２３は同一高さにある。

図２に示すように、各アッパサブタンク３５の後側面を構成する後側板３５ａには、後方に真直に延びる冷却水入口４０が設けられている。冷却水入口４０と冷却水出口２１，２２，２３は、雄型のホース継手の形状を有している。また、冷却水入口４０には、冷却水入口補強プレート４１が外周に取り付けられている。冷却水入口補強プレート４１は、ラジエータフレーム１８に固着されている。そして、第１コアユニット３１の冷却水入口４０は第１冷却水出口２１に、第２コアユニット３２の冷却水入口４０は第２冷却水出口２２に、第３コアユニット３３の冷却水入口４０は第３冷却水出口２３に、それぞれゴムホース４２を介して接続されている。こうして、アッパメインタンク１５内の冷却水が各コアユニット３１〜３３に分配されるようになっている。なお、冷却水出口２１，２２，２３と、対応するゴムホース４２と、対応する冷却水入口４０とは、それぞれ直線的に接続され、ゴムホース４２は曲げることなく直管にして接続されている。

図３に示すように、各ロアサブタンク３６の底板には、下方に延びるロアメインタンク接続口４３が設けられている。このロアメインタンク接続口４３は、ロアメインタンク１６に形成された図示されない受入れ口に抜き差し可能に接続されている。
図２に示すように、ラジエータフレーム１８は、その上端部の左右両側に設けられた一対の支持軸１８ａ，１８ａを介して車体フレーム９に枢着されている。各コアユニット３１〜３３は、その上側に設けられたゴムマウント支持装置４５を介してラジエータフレーム１８に固定されている。図４に示すように、ロアメインタンク１６は、その前側に設けられたゴムマウント支持装置４６を介して車体フレーム９に固定されている。こうして、車体フレーム９に対するラジエータコア１７およびロアメインタンク１６の配置状態を強固に保持することができるとともに、車体フレーム９側からの振動や衝撃がラジエータコア１７およびロアメインタンク１６に直接的に伝わるのを防止することができる。

図２および図３に示すように、アッパメインタンク１５は、その左右両側に設けられたゴムマウント支持装置４７を介して車体フレーム９に固定されている。こうして、車体フレーム９に対するアッパメインタンク１５の配置状態を強固に保持することができるとともに、車体フレーム９側からの振動や衝撃がアッパメインタンク１５に直接的に伝わるのを防止することができる。

図４に示すように、エンジンルーム６の天井を構成する外装カバー５０は、主としてエンジン４を覆うエンジンフード５１と、主としてラジエータ５を覆うラジエータフード５２とで構成されている。アッパメインタンク１５は、エンジンフード５１上にラジエータフード５２の後端部がオーバラップした前後方向位置で、かつエンジンフード５１に対して所定の隙間Ｓを存する高さ位置に配されている。

本実施形態のラジエータ５においては、図３および図４に示すように、各コアユニット３１〜３３における各アッパサブタンク３５が、アッパメインタンク１５と略同一高さ位置に配されている。また、各コアユニット３１〜３３における各アッパサブタンク３５の冷却水入口４０とアッパメインタンク１５における各冷却水出口２１〜２３とが、略同一高さ位置に配されている。そして、図２に示すように、各冷却水入口４０がゴムホース４２を介して各冷却水出口２１〜２３に接続されている。したがって、各アッパサブタンク３５の上方に従来必要とされていた配管のためのスペースが不要となる。また、各アッパサブタンク３５とアッパメインタンク１５との間の配管に無理が生じることがない。よって、従来のモジュールタイプのラジエータ１００，１００Ａとその全体の高さ寸法が同じであっても、各コアユニット３１〜３３の高さ寸法を大きくすることができ、これにより、ラジエータ５の冷却性能の向上を図ることができる。

なお、各冷却水出口２１，２２，２３と、各冷却水入口４０，４０，４０と、各ゴムホース４２，４２，４２とからなる各冷却水流通管６０，６０，６０が、本発明の「冷却水流通管」に相当する。
また、アッパメインタンク１５内に冷却水を導入するための冷却水入口２０がアッパメインタンク１５の下面に設けられているため、冷却水がアッパメインタンク１５の底部から充填される。よって、冷却水にエアが混入することを効果的に防止して、ラジエータ５の冷却性能の低下を効果的に防止することができる。

図６には、本実施形態のラジエータの変形例の説明図を示している。なお、本変形例において、先の実施形態と同一または同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては先の実施形態と異なる点を中心に説明することとする。
本変形例は、先の実施形態におけるアッパメインタンク１５の天板１５ｄをエンジンフード５１の前部の一部分を用いて構成することにより、エンジンフード５１に一体形成されたアッパメインタンク１５Ａを採用した例に関するものである。本変形例のラジエータ５Ａによれば、先の実施形態では設けられていたアッパメインタンク１５とエンジンフード５１との間の隙間Ｓ（図４参照）の分だけ各コアユニット３１〜３３の高さ寸法を更に大きくすることができる。よって、先の実施形態のラジエータ５と比べて、より冷却性能を向上させることができる。

なお、アッパメインタンク１５とアッパサブタンク３５との連結部には、図６に示すように、片フランジ部１４２を用いてもよい。
以上、本発明のモジュールタイプのラジエータについて、一実施形態およびその変形例に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態およびその変形例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、図７に示すように、モジュールタイプのラジエータではなく、一体もののラジエータ１０５に対して、本発明を適用することも可能である。このラジエータ１０５は、上下に配置されたアッパサブタンク１３５とロアサブタンク１３６とに挟まれるように単一のラジエータコア１１７を含むコアユニット１３１を備えている。そして、コアユニット１３１は、上下端部付近において、アッパメインタンク１１５とロアメインタンク１１６とに対してそれぞれ接続される。

また、上記実施形態およびその変形例では、本発明のモジュールタイプのラジエータがブルドーザに適用された例を示したが、これに限定されるものではなく、油圧ショベルやホイールローダ等の作業車両にも適用可能であることは言うまでもない。

本発明のラジエータは、ラジエータ全体の大きさを増大させることなく、効果的に冷却能力を向上させることができるという効果を奏することから、建設機械等の作業車両に限らず、各種機械に搭載されるラジエータに対して広く適用可能である。

本発明の一実施形態に係るモジュールタイプのラジエータが装備されたブルドーザの概略側面図。 本実施形態のラジエータの車載状態の平面図。 本実施形態のラジエータの車載状態の正面図。 本実施形態のラジエータの車載状態の側面図。 本実施形態のラジエータに含まれるアッパメインタンク内部の構成を示す断面図。 本実施形態のラジエータの変形例の説明図。 本発明のさらに他の実施形態に係るラジエータの変形例の構成を示す説明図。 従来技術の説明図。

符号の説明

１ ブルドーザ
４ エンジン
５，５Ａ ラジエータ
６ エンジンルーム
９ 車体フレーム
１５ アッパメインタンク
１６ ロアメインタンク
１７ ラジエータコア
２０ 冷却水入口（アッパメインタンク）
２１〜２３ 冷却水出口
３１〜３３ コアユニット
３５ アッパサブタンク
３６ ロアサブタンク
３９ 熱交換部（熱交換器）
４０ 冷却水入口（アッパサブタンク）
４１ 冷却水入口補強プレート
４２ ゴムホース
５０ 外装カバー
５１ エンジンフード
５２ ラジエータフード
５５ バッフル装置
５６ 上凸屈曲板
５７ 端壁板
５８ 区画室
６０ 冷却水流通管
６１ 水路
６２ ウォータポンプ
６３ ウォータジャケット
６４ サーモスタット

Claims (5)

1. 熱交換器と、
   前記熱交換器の上面に取り付けられるアッパサブタンクと、
   前記アッパサブタンクとの間において前記熱交換器を挟み込むように前記熱交換器の下面に取り付けられるロアサブタンクと、
   前記アッパサブタンクと略同一の高さ位置に配置されており、側面が前記アッパサブタンクの側面と冷却水流通管を介して接続されているアッパメインタンクと、
   前記アッパメインタンクの下方であって、前記アッパメインタンクに対して平面的にオフセットした位置に配置されており、前記ロアサブタンクと接続されるロアメインタンクと、
   を備えているラジエータ。
2. 前記熱交換器と前記アッパサブタンクと前記ロアサブタンクとによって構成されるコアユニットを複数含んでおり、モジュール化されている、
   請求項１に記載のラジエータ。
3. 前記冷却水流通管が直管である、
   請求項１または２に記載のラジエータ。
4. 車両に搭載されており、
   前記アッパメインタンクは前記車両の骨組を構成する車体フレームに取り付けられている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のラジエータ。
5. 車両のエンジンルーム内に収納されており、
   前記アッパメインタンクは、前記エンジンルームの天井を構成する外装カバーに一体形成されている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のラジエータ。

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