JP2010095845A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】内部の温度上昇を効果的に抑制することができ、作業の邪魔にもなり難い、外付けの制御ボックスを備えた作業装置を提供する。
【解決手段】キャブ３やアタッチメント４、エンジン室５、発電機１３、その発電機１３の制御盤３４を内蔵する制御ボックス６を備えた油圧ショベル等の作業機械である。エンジン室５内にはエンジン１４を冷却する空冷式の熱交換装置１５が装備されており、エンジン室５の上部に形成されたその外気取入口２２に通じる第１開口３１の上方に制御ボックス６が配設されている。制御ボックス６にはフィン３７ｂを有する放熱器３７が取り付けられていて、そのフィン３７ｂが空気の流路側に臨んでいる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関し、その中でも制御盤の冷却構造に関する。

従来より、この種の作業機械の中には、制御盤が内蔵されている制御ボックスをエンジン室と別に設けて外付けしたようなタイプがある（特許文献１、２）。このような制御ボックスは雨水や塵埃に曝されるため、雨水等の浸入を防止できるように略密閉状態にしてあるのが一般的である。
特開平８−２０９６９号公報 特開２００３−２０６５５０号公報

ところが、制御盤には比較的発熱量の多いリレーや抵抗等が組み付けられているため、このような略密閉状態にされた外付けの制御ボックスの場合には、特に内部温度が上昇し易い問題がある。そのため、例えば特許文献１では、制御ボックスの側面から横方に突き出すように放熱用のダクトを設けている。しかし、単にダクトを設けただけではそれほど熱交換効率は高くないし、ファン等を設けて強制的に換気しようとすればそれだけコストが高くつき、構造も複雑化する不利がある。ダクトから雨水等が浸入して防水性や防塵性を損なうおそれもある。

また、制御ボックスの大きさや取り付け位置によっては、運転室内からの視界を遮ってしまい、作業の邪魔になるという問題もある。そのため、制御ボックスはできるだけ小さくして作業視野から外れた所に取り付けるのが好ましいが、構造上取り付けられる範囲は限られているし、小さくすればそれだけ内容積が減って制御ボックス内の温度が更に上昇し易くなってしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、防水性や防塵性を損なうことなく内部の温度上昇を効果的に抑制することができ、作業の邪魔にもなり難い外付けの制御ボックスを備えた作業機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、エンジンを冷却する熱交換装置が吸い込む空気を利用して制御ボックスを冷却するようにした。

具体的には、下部走行体の上に上部旋回体が旋回可能に設けられ、この上部旋回体に、運転室と、作業装置を有するアタッチメントと、エンジンを収容するエンジン室と、制御盤を内蔵する制御ボックスとが備えられた作業機械であって、前記エンジン室内には、前記エンジンを冷却する空冷式の熱交換装置が装備されており、前記制御ボックスが、前記エンジン室外にあって前記熱交換装置の外気取入口が吸い込む空気の流路の近傍に配設されていることを特徴とするものである。

係る構成によれば、制御ボックスは、外気取入口に吸い込まれる比較的低温な空気の流路の近傍に位置しているため、常に流動する空気に接して冷却される。従って、比較的小さな略密閉状態の制御ボックスであっても既存の装置を利用して効率よく冷却することができ、その内部の温度上昇を効果的に抑制することができる。

より具体的には、前記エンジン室の上部に前記外気取入口に通じる第１開口が形成されていて、前記第１開口の上方に前記制御ボックスが配設されているものとすることができる。

そうすれば、制御ボックスで第１開口が覆われるようになるため、エンジン室内に異物が入り込むのを効果的に防ぐことができる。特に寒冷地では雪がエンジン室内に堆積して外気取入口を塞ぐおそれがあるため、それを阻止できる点で効果的である。エンジン室の上方に位置している分、制御ボックスによって上部旋回体の旋回半径が大きくならずに済む点でも有利である。

更に、前記制御ボックスの壁面には放熱器が取り付けられていて、この放熱器が前記空気の流路側に臨んでいるようにするのが好ましい。

そうすれば、制御ボックスを略密閉状態に保持したままで放熱器による熱伝導によって制御ボックス内を冷却できるため、より効果的である。

その場合、前記放熱器が前記空気の流路側に複数のフィンを有しているようにするとよい。よりいっそう熱交換効率が高まって、制御ボックス内を効果的に冷却することができる。

特に、前記エンジン室は、前記上部旋回体の後部の左右両側間にわたる部分に設けられ、前記運転室は、前記上部旋回体の前部の左右両側のいずれか一方の側に設けられ、前記第１開口が前記運転室のある一方の側に形成され、前記熱交換装置の熱気排出口に通じる第２開口が、前記第１開口から離れるように前記エンジン室の他方の側に形成されているものとしておくのが好ましい。

運転室内からはできるだけ下方の視野を確保したいという要望があるが、エンジン室の上方に位置する制御ボックスを運転室側に設けることで、運転室の反対側に設けるのに比べて運転室から制御ボックスまでの距離が短くなるため、その分運転室から見ることのできる下方の領域を大きくすることができる。冷却性が向上する分、制御ボックスを小型化できることと相俟って外付けの制御ボックスであっても作業の邪魔になり難い。

第１開口が熱気を排出する第２開口から離れて位置しているため、熱気の影響を避けて制御ボックスを効率よく冷却することができる。

その中でも、前記上部旋回体には、前記エンジン室の前部と前記運転室の側部とに近接して、前記作業装置を駆動するための発電機が備えられていて、前記制御盤が前記発電機の制御盤を含む場合に効果的である。

制御ボックスに比較的近い位置に発電機が備えられることから、両者を繋ぐケーブルの取り回しが楽であり、配線作業に優れるからである。

特に前記作業装置に電磁石が用いられている場合には、比較的大きな電流が使用されて制御盤が発熱し易いことから効果的である。

以上説明したように、本発明によれば、既存の装置を活用して、防水性や防塵性を損なうことなく制御ボックス内部の温度上昇を効果的に抑制することができ、生産性や耐久性に優れた作業機械を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に、本発明を適用した、リフティングマグネットを装備した作業機械（以下、単にリフマグ機ともいう）の全体を示す。このリフマグ機は、例えば、鉄スクラップなどを扱う金属リサイクル現場で使用される。

このリフマグ機は、クローラ型の下部走行体１の上に上部旋回体２が旋回可能に設けられており、その上部旋回体２に、キャブ３（運転室）やアタッチメント４、エンジン室５、制御ボックス６などが備えられている。尚、図１はリフマグ機の右側面図であり、以下、前後や左右等の方向はこの図を基準にして説明する。

図２は、上部旋回体２の平面図であり、同図に示すように、キャブ３は、上部旋回体２の前部の左側（作業機械の後側から見て）に設けられていて、その内部にはオペレータが着座するシートや操作機器などが備えられている（図示せず）。アタッチメント４は、そのキャブ３の右側部に隣接するように、上部旋回体２の前部においてその左右方向の中央部分に設けられている。アタッチメント４を挟んでキャブ３の反対側（上部旋回体２の前部右側）には、油圧機器が収納された機器収納室７や作動油タンク８、燃料タンク９などが設けられている。上部旋回体２の後部には、左右両側間にわたってエンジン室５が設けられていて、その前部はキャブ３や作動油タンク８、燃料タンク９と前後に隣接している。

アタッチメント４は、ブーム１０や、ブーム１０の先端部に連結されたアーム１１、アーム１１の先端部に連結されたリフティングマグネットと呼ばれる電磁石１２（作業装置）などを有し、そのブーム１０の基端部が上部旋回体２に設けられた支持部２ａに起伏可能に支持されている。

電磁石１２は、大電流を流すことによって例えば数百ｋｇから数ｔにもなる鉄スクラップが吸着できる能力を有しており、この電磁石１２を駆動するために、上部旋回体２には比較的大きな発電機１３が設けられている。その発電機１３は、図２に示すように、支持部２ａの後方においてエンジン室５の前部とキャブ３の右側部とに近接する部分に設けられている。

エンジン室５は、その前側、左右両側及び上側を覆うカバー部材５ａや、後側を覆うカウンタウエイト５ｂなどを有し、これらによってエンジン室５の内部に空間が区画形成されている。図３に示すように、カウンタウエイト５ｂの左側には開閉可能な開閉ガード５ｃが設けられ、カバー部材５ａの上部にはボンネット５ｄが設けられている。

エンジン室５の内部には、エンジン１４や、エンジン１４を冷却する熱交換装置１５、油圧ポンプ１９などが備えられている。図４は、エンジン室５の内部を後方から見た概略図であり、エンジン室５内には、その左端部に外気を取り入れるための外気取入空間１６が設けられ、その右端部に熱気を排出するための熱気排出空間１７が設けられていて、これら外気取入空間１６と熱気排出空間１７との間の部分に、左側から順に空冷式の熱交換装置１５、エンジン１４、油圧ポンプ１９が左右横並びに配設されている。油圧ポンプ１９の右側には、熱気排出空間１７に隣接してポンプ室１７ａが区画形成されている。

熱交換装置１５には、左右方向の両側が開口する内側ダクト１８と、この内側ダクト１８の右側の開口に連なる熱交換器２０と、熱交換器２０の右側に配置されたファン２１とが備えられている。内側ダクト１８は、エンジン室５内において外気取入空間１６を区画するようにカバー部材５ａに取り付けられている。外気取入空間１６に臨む、内側ダクト１８の左側の開口は外気取入口２２とされていて、その外気取入口２２にはフィルタ２３が着脱可能に装着されている。熱交換器２０の下流側に当たる右側の側面にはファンケース２４が取り付けられていて、その内部にファン２１が配設されている。ファンケース２４の右側部には開口が形成されていて、その開口が熱せられた空気（熱気）を排出する熱気排出口２５となっている。

エンジン１４の右側上部には、マフラー２６ａやサイレンサなどで構成された排気システム２６が備えられている。図３に示すように、そのマフラー２６ａがカバー部材５ａの上部を貫通し、その先端がエンジン室５の外側に突き出して、排気ガスを後方に向けて噴き出すように後方に屈曲している。

エンジン室５の左端上部に位置するカバー部材５ａには、外気取入空間１６に通じる第１開口３１が形成されている。一方、エンジン室５の右端上部に位置するカバー部材５ａには、熱気排出空間１７に通じる第２開口３２が形成されている。つまり、第１開口３１と第２開口３２とはそれぞれエンジン室５の左右両端に離れて形成されている。第１開口３１には支持枠３３が取り付けられているが、この支持枠３３については制御ボックス６とともに後述する。

このように構成されたエンジン室５では、ファン２１が駆動すると、図４の矢印線が示すように、第１開口３１から外部の空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気は外気取入空間１６、外気取入口２２を通って熱交換器２０に供給される。熱交換器２０で熱せられた空気（熱気）は、エンジン１４の周りを通って更にエンジン１４の熱を吸熱しながら熱気排出空間１７を通って第２開口３２からエンジン室５の外へ排出されることとなる。

そして、この空気の流れを利用して効果的に冷却できるように、制御ボックス６は、熱交換装置１５の外気取入口２２が吸い込む空気の流路の近傍、具体的には、図５、図６に示すように、第１開口３１からその上方に所定距離だけ離れた位置に、第１開口３１の大部分を覆うように配設されている。

この制御ボックス６は、発電機１３のために設けられたものであり、そこには発電機１３の発電電力を電磁石１２に出力制御する制御盤３４が内蔵されている。

制御ボックス６は、図７に示すように、比較的熱伝導性に優れた鋼板を用いて形成された外観が矩形の横方向に大きい箱形状をしていて、上面が開口する容器状の本体部６ａと、その開口を開閉する蓋部６ｂとを有し、蓋部６ｂで開口が閉じられた状態では内部が略密閉状態となるように構成されている。制御ボックス６の前側の側壁面には、制御盤３４と発電機１３とを繋ぐケーブル３５を導出する導出孔が形成されていて、そこからケーブル３５が制御ボックス６外に導出されている。制御ボックス６の左側壁の外面には、電気的な短絡や発電機１３の異常等を報せる複数の表示ランプ３６が設けられている。

そして、その下壁面には、例えばアルミや銅などの熱伝導性に優れた素材で形成された放熱器３７が取り付けられている。

詳しくは、この放熱器３７は、図６や図７に示すように、板状のベース３７ａと、このベース３７ａの一方の面において、互いに平行に延びるように形成された複数のフィン３７ｂ，３７ｂ，３７ｂ・・・とを有し、そのフィン３７ｂのある一方の面が制御ボックス６の外側に、他方の面が制御ボックス６の内側にそれぞれ臨むように、制御ボックス６の下壁面に形成された開口に一体に取り付けられている。

そうして、この放熱器３７のベース３７ａに密着するように、制御盤３４が取り付けられている。すなわち、制御盤３４の上面にはリレーや抵抗等などの電装部品が組み付けられているため、その下面がベース３７ａに密着固定されていて、本実施形態では、ベース３７ａの表面積が制御盤３４よりも小さいため、電装部品の中でも特に発熱量の大きい駆動系の電装部品３４ａが直接ベース３７ａに密着するか、その近傍に位置するように配置されている。

制御ボックス６の下壁面には、下方に突出するように矩形枠状の枠体３８が設けられていて、放熱器３７は枠体３８と十分なスペースを隔ててその内側に位置している。制御ボックス６の下壁面からの枠体３８の突出寸法は、フィン３７ｂの突出寸法よりも僅かに大きく設定されている。従って、この枠体３８によって、制御ボックス６をエンジン室５に取り付ける前にはフィン３７ｂが不用意にぶつかるのを保護することができ、また、取り付けた後にはフィン３７ｂを隠して見栄えをよくすることができるようになっている。枠体３８の前後両端には左右方向に延びるようにフランジが張り出していて、各フランジの左右両端の計４箇所には、取付具４０が下方に突き出すように取り付けられている。

エンジン室５の第１開口３１には、上述した支持枠３３が取り付けられていて、この支持枠３３は、第１開口３１の上方の所定位置に配置された矩形枠状の枠部３３ａと、この枠部３３ａから下方に延びる断面コ字状の４本の脚部３３ｂとを有し、各脚部３３ｂはカバー部材５ａにおける第１開口３１の周りの部分に接合されている。そして、制御ボックス６は、そのフィン３７ｂのある下壁面を第１開口３１に向けた状態で取付具４０を介して枠部３３ａに固定されている。枠部３３ａに固定された制御ボックス６は、図２に示すように平面視でエンジン室５の内側に位置し、上部旋回体２の旋回半径に影響が及ばないようになっている。

従って、制御ボックス６は、図５や図６の矢印線が示すように、第１開口３１に吸い込まれる空気の流路の近傍に位置しているため、常に流動する空気に接して冷却される。しかも、多数のフィン３７ｂを有する放熱器３７がそのフィン３７ｂ側を空気の流路側に向けて臨んでいるため、制御ボックス６内の制御盤３４を直接的かつ効果的に冷却することができる。

制御ボックス６は略密閉された状態に保持されているため、防水性や防塵性を損なうおそれがない。

制御ボックス６は、作業時に比較的見る機会の少ないキャブ３の後方に位置しているうえ、その後方の中でもキャブ３の近傍に位置しているため比較的下方視野が確保し易くなっている。

詳しくは、仮に制御ボックス６がエンジン室５の右端寄りに位置していたとすると、相対的にキャブ３から遠くなるため、キャブ３からその方向の下側を見た場合に、制御ボックス６によって遮られる範囲が大きくなって下方視野が狭くなる。それに対し、制御ボックス６がエンジン室５の左端寄りに位置していれば、相対的にキャブ３から近くなるため、キャブ３からその方向の下側を見た場合に制御ボックス６によって遮られる範囲が小さくなって下方視野が広くなる。

冷却性が向上する分、制御ボックス６は小型化することができるため、設置場所の選定と小型化とが相俟って、外付けの制御ボックス６であっても作業視野を大きく損なわずに済むことからオペレータは安心して作業することができる。

第１開口３１が熱気を排出する第２開口３２から離れて位置しているため、熱気の影響を避けて制御ボックス６を効率よく冷却することができる。

また、制御ボックス６は発電機１３にも比較的近い位置にあることから、ケーブル３５の取り回しが楽であり、配線作業性に優れる。

第１開口３１を制御ボックス６で覆うように配設しているため、エンジン室５内に異物が入り込むのを効果的に防ぐことができる。特に寒冷地では雪が外気取入空間１６内に堆積して外気取入口２２を塞ぐおそれがあるため、それを阻止できる点で効果的である。つまり、制御ボックス６は第１開口３１の保護カバーとしても機能する。

制御ボックス６が比較的簡単な構造で別途後付けできるようになっていることから、製造コスト等、生産性にも優れている。

以上、説明したように、本発明によれば、防水性や防塵性を損なうことなく内部の温度上昇を効果的に抑制することができ、比較的作業の邪魔にもなり難い、外付けの制御ボックス６を備えた作業装置を提供することができる。

なお、本発明にかかる作業装置は、前記の実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、制御ボックス６の側面には、防水や防塵機能のある通気孔を形成してもよい。放熱器３７との組み合わせでよりいっそう制御ボックス６内部の温度上昇を抑制することができる。

枠体３８を設けずに直接支持枠３３に制御ボックス６を取り付けてもよい。放熱器３７は、制御ボックス６の下壁面だけでなく、側壁面に取り付けてあってもよい。要は、外気取入口２２に吸い込まれる空気がよく流れている場所に放熱器３７を取り付ければよい。

本発明に係る作業機械の全体を示す側面図である。 上部旋回体の部分を示す平面図である。 上部旋回体の部分を示す斜視図である。 エンジン室の内部を示す概略図である。 作業装置の要部を示す側面図である。 図５におけるＸ−Ｘ線断面図である。 制御ボックスの斜視図である。

符号の説明

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ キャブ
４ アタッチメント
５ エンジン室
５ａ カバー部材
５ｂ カウンタウエイト
６ 制御ボックス
１２ 電磁石（作業装置）
１３ 発電機
１４ エンジン
１５ 熱交換装置
１６ 外気取入空間
１７ 熱気排出空間
１８ 内側ダクト
１９ 油圧ポンプ
２０ 熱交換器
２１ ファン
２２ 外気取入口
２５ 熱気排出口
３１ 第１開口
３２ 第２開口
３３ 支持枠
３４ 制御盤
３７ 放熱器
３７ａ ベース
３７ｂ フィン
３８ 枠体
４０ 取付具

Claims (7)

1. 下部走行体の上に上部旋回体が旋回可能に設けられ、この上部旋回体に、運転室と、作業装置を有するアタッチメントと、エンジンを収容するエンジン室と、制御盤を内蔵する制御ボックスとが備えられた作業機械であって、
   前記エンジン室内には、前記エンジンを冷却する空冷式の熱交換装置が装備されており、
   前記制御ボックスが、前記エンジン室外にあって前記熱交換装置の外気取入口が吸い込む空気の流路の近傍に配設されていることを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械であって、
   前記エンジン室の上部に前記外気取入口に通じる第１開口が形成されていて、
   前記第１開口の上方に前記制御ボックスが配設されていることを特徴とする作業機械。
3. 請求項１又は２に記載の作業機械であって、
   前記制御ボックスの壁面には放熱器が取り付けられていて、この放熱器が前記空気の流路側に臨んでいることを特徴とする作業機械。
4. 請求項３に記載の作業機械であって、
   前記放熱器が前記空気の流路側に複数のフィンを有していることを特徴とする作業機械。
5. 請求項２〜４のいずれか１つに記載の作業機械であって、
   前記エンジン室は、前記上部旋回体の後部の左右両側間にわたる部分に設けられ、
   前記運転室は、前記上部旋回体の前部の左右両側のいずれか一方の側に設けられ、
   前記第１開口が前記運転室のある一方の側に形成され、前記熱交換装置の熱気排出口に通じる第２開口が、前記第１開口から離れるように前記エンジン室の他方の側に形成されていることを特徴とする作業機械。
6. 請求項５に記載の作業機械であって、
   前記上部旋回体には、前記エンジン室の前部と前記運転室の側部とに近接して、前記作業装置を駆動するための発電機が備えられていて、
   前記制御盤が前記発電機の制御盤を含むことを特徴とする作業機械。
7. 請求項６に記載の作業機械であって、
   前記作業装置に電磁石が用いられていることを特徴とする作業機械。

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