JP2009275662A - 作業機械のマフラ冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械のマフラ冷却構造に関し、マフラを簡素な構成で良好に冷却することができるようにする。
【解決手段】機外から吸気した冷却風で冷却装置１３を冷却する作業機械において、内側の第一天井壁４１と外側の第二天井壁４２とを有する二重天井壁構造のエンジンルーム１０と、第一天井壁４１と第二天井壁４２とによって囲繞され、冷却装置１３を冷却した後の冷却風が流通する冷却風排気通路４３と、少なくとも一部が冷却風排気通路４３内に位置するように配設されたマフラ１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業機械のマフラの冷却構造に関するものである。

一般に、作業機械の一種である油圧ショベルでは、図４に示すように、冷却ファン１００により吸気口１０１から外気を冷却風として吸気し、ラジエータやオイルクーラ等からなるクーリングパッケージ１０２を冷却風の通風により冷却している。
冷却風は、クーリングパッケージ１０２を通過すると比較的高温となり、冷却ファン１００に吸い込まれる。そして、冷却ファン１００から吐き出された後、エンジンルーム１０３の天井部に形成された通路１０４もしくはエンジンルーム１０３内を通り抜け、排気口１０５より排気される。

ここで、冷却ファン１００から吐き出された冷却風は、その大部分がエンジンルーム１０３天井部の通路１０４を流れて排気されるが、その一部はエンジンルーム１０３内を通り抜けて排気されるようになっている（なお、このような冷却風の流れは、例えば特許文献１に開示されている）。したがって、エンジン１０６は水冷式ではあるもののエンジンルーム１０３内を通り抜ける冷却風によって若干空冷される。
特開２００４−３５３５４０号公報

ところで、エンジン１０６の排気管１０７の途中に介装されたマフラ１０８は、特段の冷却システムが設けられておらず、その表面は２００℃近い高温となっている。マフラ１０８は、エンジンルーム１０３内を通り抜ける少しの冷却風だけで十分に冷却されるものでもないので、マフラ１０８の周辺には、熱可塑性のある装置（熱により悪影響を受ける装置）を配置することができないという課題がある。

本発明はこのような課題に鑑みて案出されたもので、マフラを簡素な構成で良好に冷却することができるようにした、作業機械のマフラ冷却構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の作業機械のマフラ冷却構造は、機外から吸気した冷却風で冷却装置を冷却する作業機械において、内側の第一天井壁と外側の第二天井壁とを有する二重天井壁構造のエンジンルームと、該第一天井壁と該第二天井壁とによって囲繞され、該冷却装置を冷却した後の該冷却風が流通する冷却風排気通路と、少なくとも一部が該冷却風排気通路内に位置するように配設されたマフラとを備えたことを特徴としている。

請求項２記載の本発明の作業機械のマフラ冷却構造は、請求項１記載の作業機械のマフラ冷却構造において、該マフラは、その全部が該冷却風排気通路内に位置するように配設されていることを特徴としている。
請求項３記載の本発明の作業機械のマフラ冷却構造は、請求項１又は２記載の作業機械のマフラ冷却構造において、該第一天井壁に形成された開口部をさらに備え、該マフラ又は該マフラを介装する排気管は、該開口部を介して該エンジンルーム内から該冷却風排気通路内に突出するとともに、該開口部の縁に対し隙間を有して配設されていることを特徴としている。

請求項１記載の本発明の作業機械のマフラ冷却構造によれば、マフラをその少なくとも一部が冷却風排気通路内に位置するように配設するので、簡素な構成で冷却風排気通路を流通する冷却風によってマフラを良好に冷却することができる。
請求項２記載の本発明の作業機械のマフラ冷却構造によれば、マフラをその全部が冷却風排気通路内に位置するように配設するので、マフラをより良好に冷却することができる。

請求項３記載の本発明の作業機械のマフラ冷却構造によれば、冷却風排気通路内は高速で冷却風が流通して負圧になるものであるので、エンジンルーム内の冷却風がマフラと開口部の縁との間の隙間を介して冷却風排気通路内に吸い込まれ（エジェクタ効果）、このような負圧を利用した冷却風によってマフラをより良好に冷却することができる。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［一実施形態］
本発明の一実施形態について説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態に係る作業機械のマフラ冷却構造を示す模式的な図であって、図１はその機体幅方向に切った断面図、図２はその作業機械の全体像の斜視図である。

＜構成＞
ここでは、作業機械の代表的な例である油圧ショベルに適用されたマフラ冷却構造について説明する。
図２に示すように、油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２上に旋回自在に結合された上部旋回体（機体）３と、上部旋回体３から前方へ延出するように取り付けられた作業装置４とから構成されている。

上部旋回体３は、その後端部に、作業装置４との重量バランスをとるためのカウンタウエイト５が配設されている。カウンタウエイト５の前方には、図１に示すように、油圧ショベル１の動力源であるエンジン１１と、エンジン１１によって駆動され作動油を吐出する油圧ポンプ１２と、エンジン冷却水を冷却するラジエータ（冷却器）や作動油を冷却するオイルクーラ（冷却器）等からなるクーリングパッケージ（冷却装置）１３と、エンジン１１によって駆動されクーリングパッケージ１３に冷却風を導入する冷却ファン１４と、エンジン１１から排気される排気ガスの圧力及び温度を下げて消音するマフラ１５とが収容されたエンジンルーム１０が配設されている。マフラ１５は、エンジン１１の排気管１６の途中に介装されている。

エンジン１１，油圧ポンプ１２，クーリングパッケージ１３及び冷却ファン１４はそれぞれ、機体側方に正面を向けて、クーリングパッケージ１３，冷却ファン１４，エンジン１１及び油圧ポンプ１２の順に機体幅方向に重なり合って並んで配置されている。そして、エンジン１１の熱が油圧ポンプ１２やクーリングパッケージ１３へ漏れないように、エンジンルーム１０は隔壁２１，２２によって隔てられて、エンジン１１を収容するメインエンジンルーム１０Ａと、油圧ポンプ１２を収容するポンプルーム１０Ｂと、クーリングパッケージ１３を収容するクーリングルーム１０Ｃとに区画されている。

クーリングルーム１０Ｃの側壁３１には、冷却風を吸気するための吸気口３２が開口されている。また、メインエンジンルーム１０Ａの底壁３３及びポンプルーム１０Ｂの底壁３４には、冷却風を排気するための排気口３５，３６が開口されている。
また、エンジンルーム１０の天井部は、内側の天井壁をなす第一エンジンデッキ（第一天井壁）４１と、第一エンジンデッキ４１から膨出して外側の天井壁をなす第二エンジンデッキ（第二天井壁）４２とからなる二重天井壁構造（ダブルデッキ構造）になっている。

第一エンジンデッキ４１と第二エンジンデッキ４２との間には、第一エンジンデッキ４１と第二エンジンデッキ４２とによって囲繞された空間（冷却風排気通路）４３が形成されている。第一エンジンデッキ４１の冷却ファン１４のファン翼の外周側には流入口４４が形成されるとともに、第二エンジンデッキ４２のファン翼外周側とは反対側の端部には排気口４５が形成されている。これにより、空間４３は、クーリングパッケージ１３を冷却した後の冷却ファン１４から吐き出された冷却風が流通するダクトとして機能するようになっている。

ここで、本発明の最大の特徴として、マフラ１５は、その一部が空間４３内に位置するように配設されている。つまり、第一エンジンデッキ４１に開口部４１ａが形成され、マフラ１５は、この開口部４１ａを介してメインエンジンルーム１０Ａ内から空間４３内に突出するように配設されているとともに、開口部４１ａの縁に対し若干の隙間（遊び）を有して配設されている。

＜作用・効果＞
本発明の一実施形態にかかる作業機械のマフラ冷却構造は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
冷却風は、冷却ファン１４の回転によって、吸気口３２から吸気され、クーリングルーム１０Ｃ内に入り、クーリングパッケージ１３の内部を通過したのち、冷却ファン１４に吸い込まれる。

ここで、油圧ショベル１においては、クーリングパッケージ１３として多数の冷却器が冷却風の流れ方向に対して重なり合って並んでいるため、冷却風は、重合構造のクーリングパッケージを通過する際に圧力損失が大きくなり、ストール流れとなる。それゆえに、冷却ファン１４は冷却風を遠心方向に吐き出すことになり、冷却ファン１４から吐き出された冷却風は流入口４４を介して空間４３へと導入される。

この冷却ファン１４から吐き出された冷却風は、クーリングパッケージ１３を通過したために比較的高温となったものの、その温度は６０℃程度である。
したがって、空間４３内にマフラ１５の一部が位置しているので、空間４３へと導入された冷却風によってマフラ１５を簡素な構成で良好に冷却することができる。そして、マフラ１５の周辺に熱に弱い装置を配置することが可能になる。また、マフラ１５内の排気ガスの温度（排気温度）が下がるため、空気密度が上がり即ち体積が減少し、排気ガスの体積が減少すると排気圧損が下がるので、マフラ１５内の排気流れがスムーズになり、エンジン１１の排気効率を上げることができる。また、排気効率が上がり、エンジン１１負荷が軽くなるので、エンジン１１の性能を向上させ、ひいては、燃費を向上させることができる。

また、空間４３内は、高速で冷却風が流通するために負圧となる。そのため、エンジンルーム１０内の冷却風が、開口部４１ａの隙間を介して、図１中に矢印Ａで示すように空間４３内に吸い込まれる（エジェクタ効果）。したがって、このような負圧を利用した冷却風はマフラ１５の形状に沿うように流れるので、マフラ１５をより良好に冷却することができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態において、マフラ１５の一部が空間４３内に位置するように配設されているが、マフラ１５はその少なくとも一部が空間４３内に位置するように配設されていれば良い。つまり、マフラ１５の全部が空間４３内に位置するように配設されていても良い。この場合には、例えば図３に示すように、第一エンジンデッキ４１′の一部をマフラ１５の形状に合わせてメインエンジンルーム１０Ａ内に向かって窪ませて、マフラ１５全体が空間４３内に位置するように配設すると良い。もしくは、特に図示しないが、第二エンジンデッキ４２の一部をマフラ１５の形状に合わせて機外に向かって突出させ、マフラ１５全体が空間４３内に位置するように配設しても良い。もしくは、マフラ１５自体の形状をマフラ１５全体が空間４３内に位置可能に変形させても良い。なお、マフラ１５の全部が空間４３内に位置するように配設する場合には、図３に示すように、マフラ１５とエンジン１１とを接続する排気管１６が、開口部４１ａ′の縁に対し若干の隙間を有して配設されるようにすると好ましい。

また、上記実施形態において、マフラ１５や排気管１６は、エンジンルーム１０内の冷却風をエジェクタ効果で空間４３内に吸い込むために、開口部４１ａ，４１ａ′の縁に対し隙間を有して配設されているのが好ましいが、この隙間をウレタン等で目詰めして隙間をなくし、エンジンルーム１０内の冷却風を空間４３内に吸い込まないようにしても良い。

また、上記実施形態において、油圧ショベル１に適用されたマフラ冷却構造について説明したが、マフラ冷却構造は例えばクレーンやブルドーザ等の他の作業機械全般に適用されてももちろん良い。

本発明の一実施形態に係る作業機械のマフラ冷却構造を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る作業機械の全体像を示す模式的な斜視図である。 本発明のその他の実施形態に係る作業機械のマフラ冷却構造を示す模式的な断面図である。 本発明の従来技術に係る作業機械のマフラ冷却構造を示す模式的な断面図である。

符号の説明

１ 油圧ショベル（作業機械）
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ 作業装置
５ カウンタウエイト
１０ エンジンルーム
１１ エンジン
１２ 油圧ポンプ
１３ クーリングパッケージ（冷却装置）
１４ 冷却ファン
１５ マフラ
１６ 排気管
２１，２２ 隔壁
３１ 側壁
３２ 吸気口
３３，３４ 底壁
３５，３６ 排気口
４１，４１′ 第一エンジンデッキ（第一天井壁）
４１ａ，４１ａ′ 開口部
４２ 第二エンジンデッキ（第二天井壁）
４３ 空間（冷却風排気通路）
４４ 流入口
４５ 排気口
１００ 冷却ファン
１０１ 吸気口
１０２ クーリングパッケージ
１０３ エンジンルーム
１０４ 通路
１０５ 排気口
１０６ エンジン
１０７ 排気管
１０８ マフラ

Claims (3)

1. 機外から吸気した冷却風で冷却装置を冷却する作業機械において、
   内側の第一天井壁と外側の第二天井壁とを有する二重天井壁構造のエンジンルームと、
   該第一天井壁と該第二天井壁とによって囲繞され、該冷却装置を冷却した後の該冷却風が流通する冷却風排気通路と、
   少なくとも一部が該冷却風排気通路内に位置するように配設されたマフラとを備えた
   ことを特徴とする、作業機械のマフラ冷却構造。
2. 該マフラは、その全部が該冷却風排気通路内に位置するように配設されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械のマフラ冷却構造。
3. 該第一天井壁に形成された開口部をさらに備え、
   該マフラ又は該マフラを介装する排気管は、該開口部を介して該エンジンルーム内から該冷却風排気通路内に突出するとともに、該開口部の縁に対し隙間を有して配設されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の作業機械のマフラ冷却構造。

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