JP2011046217A - Cooling structure for construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は油圧ショベル等の建設機械において、外部からエンジンルームに取り込んだ冷却空気を熱交換器に導く冷却構造に関するものである。 The present invention relates to a cooling structure that guides cooling air taken into an engine room from the outside to a heat exchanger in a construction machine such as a hydraulic excavator.
油圧ショベルを例にとって説明する。 A description will be given using a hydraulic excavator as an example.
油圧ショベルにおいて、吸気側の防音性能を高める冷却構造として特許文献1に示されたもの(公知技術の1)が公知である。 In a hydraulic excavator, a cooling structure that improves the soundproofing performance on the intake side is disclosed in Patent Document 1 (Prior Art 1).
この公知技術の1を図5,6に示す。 One of the known techniques is shown in FIGS.
上部旋回体の後端部に、エンジンガードやカウンタウェイトの一部、燃料タンクの上面等のカバー材1で覆われたエンジンルーム2が設けられている。
An
このエンジンルーム2内にはエンジン3と、図示しない油圧ポンプと、エンジン3で駆動されて外部空気を吸入する冷却ファン4と、エンジン冷却用のラジエータをはじめ、オイルクーラ、インタークーラー等の複数の熱交換器(ここでは一つのものとして示す)5とが設けられている。
In the
エンジンルーム2内における熱交換器5の吸気側に吸気室6が形成され、この吸気室6の上部(通常は上面、詳しくはカバー材1の吸気側端部の上面部)に、外部空気を導入する吸気口7が設けられている。
An
吸気室6は、エンジンルーム2におけるエンジン3等が収容された空間に対して、熱交換器5、及び図示しない仕切り材やシール材により独立して(空気の流通を遮断した状態で)形成され、この吸気室6にダクト8が設けられている。
The
ダクト8は、カバー材1とは別のダクト材によって箱状に形成され、熱交換器5のコア面5aを周囲から気密に囲う状態で取付けられている。
The
このダクト8は、熱交換器コア面5aに対向する正面部9を有し、このダクト正面部9に吸気用の開口部10と、この開口部10を覆う防塵用のフィルタ11とが設けられている。
The
また、ダクト正面部9と、これに対向するカバー材1の側面部との間に吸気通路12が形成され、吸気口7から吸い込まれた外部空気がこの吸気通路12を下向きに通り、ダクト8の開口部10で水平方向に方向転換してダクト8内に入り、熱交換器コア面5aに向かうように構成されている。すなわち、空気流はL字形の流路によって熱交換器5に導入される。
In addition, an
さらに、ダクト正面部9は、図5に示すように吸気通路12が上広がりとなるように上下方向に傾斜して形成されている。
Further, the
なお、吸気室6内の壁面、すなわち吸気室6を形成するカバー材1の内面、及びダクト8の内外面にそれぞれ吸音材(図示省略)が設けられている。
A sound absorbing material (not shown) is provided on the inner wall of the
この構成によると、ダクト8によって吸気室6内をダクト内外の二つに仕切った二重構造であるため、熱交換器コア面5aから外部に直接抜ける音(直接音)をダクト8で規制し、その拡散を抑えること、及び吸気室6の室壁による減音効果に加えて、ダクト8での音の反射・減衰による減音効果が得られること等により、ダクト8を設けない場合と比較して吸気側の防音性能を格段に高めることができる。
According to this configuration, since the inside of the
また、ダクト正面部9を傾斜させることで、吸気通路12の入口側(上部)の水平断面積を広げて通風抵抗を小さくできるため、ダクト8内への吸い込み空気量を増加させることができる。
In addition, by inclining the
しかも、ダクト8内の下部空間が広がって、ダクト8内に吸い込まれた空気が熱交換器コア面5a全体に均等に行き渡り易くなる。
And the lower space in the
つまり、熱交換器コア面5a全体に対する空気の均等供給作用を確保しながら風量を増加させることができる。
That is, it is possible to increase the air volume while ensuring an even supply operation of air to the entire heat
一方、特許文献2には、ダクト付きの吸気側防音構造をとる建設機械において、ダクト内にエアクリーナを設置した技術(公知技術の2)が開示されている。
On the other hand,
油圧ショベル等の建設機械においては、機械全体の小型化の要請に基づいてエンジンルームのコンパクト化が求められ、これに伴ってエンジンルーム内での機器類の設置スペースが縮小される傾向にある。 In construction machines such as hydraulic excavators, the engine room is required to be compact based on the demand for downsizing of the entire machine, and accordingly, the installation space for equipment in the engine room tends to be reduced.
このため、上記のようなダクト付きの吸気側防音構造をとる場合、公知技術の2に示されているようにダクト内にエアクリーナ等の機器類を設置したいという要望がある。 For this reason, when taking the intake side soundproof structure with a duct as described above, there is a demand to install devices such as an air cleaner in the duct as shown in the second prior art.
しかし、ダクト正面部9の傾斜によってダクト内の下部空間を広げる公知技術の1をもってしてもなお、ダクト内スペースが機器類を設置するには不十分であった。
However, even with one of the known techniques for expanding the lower space in the duct by the inclination of the
いいかえれば、ダクト8内に機器類を設置することが困難で、かつ、公知技術の2のように無理に設置すると、ダクト8内の下部空間が、設置した機器類で塞がれて通風性が極端に悪化したり、設置した機器類のメンテナンスが困難となったりするという弊害が生じる。
In other words, it is difficult to install the equipment in the
そこで本発明は、ダクト内の下部空間を大きく広げ、機器類をダクト内に余裕をもって設置することができる建設機械の冷却構造を提供するものである。 Therefore, the present invention provides a cooling structure for a construction machine that can greatly expand a lower space in a duct and install equipment with a margin in the duct.
請求項1の発明は、カバー材で覆われたエンジンルーム内に、エンジンと熱交換器と冷却ファンを、上記熱交換器が空気の流れの最も上流側に位置する状態で設け、上記冷却ファンの回転により外部空気をエンジンルーム内に吸い込んで上記熱交換器に通すように構成された建設機械の冷却構造において、次の要件を具備するものである。 According to a first aspect of the present invention, an engine, a heat exchanger, and a cooling fan are provided in an engine room covered with a cover material in a state where the heat exchanger is located on the most upstream side of the air flow, and the cooling fan The construction machine cooling structure configured to suck external air into the engine room through the rotation and pass it through the heat exchanger has the following requirements.
(A) 上記エンジンルーム内の吸気側に、吸気室をエンジンルーム内の他の空間に対し独立して形成したこと。 (A) The intake chamber is formed independently of the other spaces in the engine room on the intake side in the engine room.
(B) 上記吸気室の室壁に、外部空気を吸気室に導入する吸気口を設けたこと。 (B) An intake port for introducing external air into the intake chamber is provided in the chamber wall of the intake chamber.
(C) 上記吸気室内における上記熱交換器の前面側に、上記吸気室内に導入された空気を熱交換器コア面に導くダクトを設けたこと。 (C) A duct for guiding the air introduced into the intake chamber to the heat exchanger core surface is provided on the front side of the heat exchanger in the intake chamber.
(D) このダクトは、上記熱交換器コア面に対向する正面部を有し、このダクト正面部を、熱交換器と反対側に向かって先下がりの階段状に形成したこと。 (D) The duct has a front portion facing the heat exchanger core surface, and the duct front portion is formed in a stepped shape that descends toward the opposite side of the heat exchanger.
(E) この階段状のダクト正面部における空気流と対向する各段の面に、吸気用の開口部と、この開口部を覆う防塵用のフィルタとを設けたこと。 (E) An intake opening and a dustproof filter covering the opening are provided on the surface of each step facing the air flow in the front part of the stepped duct.
請求項2の発明は、請求項1の構成において、上記吸気口を吸気室の上部に設けるとともに、上記ダクト正面部の各開口部及びフィルタが斜め上向きとなるようにダクト正面部を先下がりの傾斜面に形成したものである。 According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the intake port is provided at an upper portion of the intake chamber, and the front surface of the duct is first lowered so that each opening and the filter of the front surface of the duct are obliquely upward. It is formed on an inclined surface.
請求項3の発明は、請求項1または2の構成において、上記エンジンルームを機械の後端部に設け、上記吸気室をこのエンジンルームの左右一端側に設けるとともに、この吸気室における上記熱交換器コア面に対向する面を、機械の後方に向かって先すぼまりとなる傾斜面に形成し、上記ダクト正面部を、この傾斜面に沿って傾斜させたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the engine room is provided at a rear end portion of the machine, the intake chamber is provided at the left and right end sides of the engine room, and the heat exchange in the intake chamber is performed. The surface facing the vessel core surface is formed as an inclined surface that is tapered toward the rear of the machine, and the duct front portion is inclined along the inclined surface.
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかの構成において、上記ダクト正面部の各段の開口部及びフィルタを、上記熱交換器コア面を正面から見た場合の同コア面の左右方向の幅寸法よりも狭い幅寸法もって、かつ、上段側と下段側とで左右に位置ずれして設けたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of any one of the first to third aspects, the opening of each stage of the duct front portion and the filter are formed on the same core surface when the heat exchanger core surface is viewed from the front. The width dimension is narrower than the width dimension in the left-right direction, and the position is shifted left and right on the upper side and the lower side.
請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれかの構成において、上記ダクト内の下部にエアクリーナを設置したものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to fourth aspects, an air cleaner is installed at a lower portion in the duct.
本発明によると、エンジンルームの吸気側に吸気室、熱交換器の前面側にダクトをそれぞれ設けた構成を前提として、ダクト正面部を、熱交換器と反対側に向かって先下がりの階段状に形成し、空気流と対向する各段の面に吸気用の開口部とフィルタとを設けたから、ダクト内の下部空間を広げることができる。 According to the present invention, on the premise of a configuration in which an intake chamber is provided on the intake side of the engine room and a duct is provided on the front side of the heat exchanger, the front surface of the duct is stepped downward toward the opposite side of the heat exchanger. Since the opening and the filter for intake are provided on the surface of each step facing the air flow, the lower space in the duct can be expanded.
しかも、ダクト正面部の上部は熱交換器寄りに位置するため、吸気口側(空気導入側)であるダクト内の上部空間を狭めるという弊害が生じない。 In addition, since the upper part of the front part of the duct is located closer to the heat exchanger, there is no adverse effect of narrowing the upper space in the duct on the inlet side (air introduction side).
つまり、風量性能を確保しながらダクト内下部空間を広げることができる。 That is, the lower space in the duct can be expanded while ensuring the air volume performance.
このため、ダクト内にエアクリーナ(請求項5)等の機器類を、通風を阻害しないでかつ周囲に十分なメンテナンス空間を確保した状態で設置することが可能となる。 For this reason, it becomes possible to install devices such as an air cleaner (Claim 5) in the duct without obstructing ventilation and securing a sufficient maintenance space in the surroundings.
とくに請求項2の発明によると、ダクト正面部そのものを先下がりの傾斜面としているため、ダクト内の下部空間を広げる点の効果が顕著となる。
In particular, according to the invention of
また、
(I) ダクト正面部が傾斜していること、
(II) ダクト正面部の、空気流と対向する中、下段の面の傾斜を、図示のように最上段の傾斜にとらわれない大きな任意の角度に設定できること
の二点により、両開口部及びフィルタを空気流に対してより直角に近い角度で対向させることができる。
Also,
(I) The duct front part is inclined,
(II) While facing the airflow at the front of the duct, the lower surface can be set at a large arbitrary angle that is not constrained by the uppermost surface as shown in the figure. Can be opposed to the air flow at an angle closer to a right angle.
このため、フィルタでの通風抵抗を小さくし、空気の流れをスムーズにして風量性能を向上させることが可能となる。 For this reason, it becomes possible to make the ventilation resistance in a filter small, to smoothen the flow of air, and to improve air volume performance.
ところで、後方小旋回型のショベル等では、後端部が後すぼまりに形成され、この機械の後端部にエンジンルームが形成される。 By the way, in a rear small turning type excavator or the like, a rear end portion is formed in a rear concavity, and an engine room is formed in a rear end portion of the machine.
このような機械において、エンジンルームの左右一端側に吸気室を形成し、ダクト正面部を熱交換器コア面に対して正対させる(上から見てコア面と平行に設ける)と、吸気通路が、機械の方向性でいう後端側で狭くなって空気の流れが悪くなる。 In such a machine, when an intake chamber is formed on the left and right end sides of the engine room and the front face of the duct faces the heat exchanger core surface (provided parallel to the core surface when viewed from above), an intake passage However, it becomes narrow on the rear end side in terms of the direction of the machine, and the air flow becomes worse.
この点、請求項3の発明によると、ダクト正面部を機械後端部の傾斜に沿って傾斜させたから、吸気通路を全域に亘ってほぼ均等の広さとし、空気の流れを良くして必要風量を確保することができる。
In this respect, according to the invention of
本発明の実施形態を図1〜図4によって説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第1実施形態(図1,2参照)
第1実施形態において、次の基本的構成は図5,6に示す公知技術と同じである。
First embodiment (see FIGS. 1 and 2)
In the first embodiment, the following basic configuration is the same as the known technique shown in FIGS.
(1) 上部旋回体の後端部に、エンジンガードやカウンタウェイトの一部、燃料タンクの上面等のカバー材21で覆われたエンジンルーム22が設けられている。
(1) An
(2) このエンジンルーム22に、エンジン23、図示しない油圧ポンプ、冷却ファン24、ラジエータ等の熱交換器(一つのものとして示す)25が設けられている。
(2) The
(3) エンジンルーム22内における熱交換器25の吸気側に吸気室26が形成され、この吸気室26の上面(カバー材21の上面部)に、外部から冷却空気を導入する吸気口27が設けられている。
(3) An
(4) 吸気室26は、エンジンルーム22におけるエンジン23等が収容された空間に対して、熱交換器25、適宜の仕切り材及びシール材により独立して(空気の流通を遮断した状態で)形成され、この吸気室26にダクト28が設けられている。
(4) The
(5) ダクト28は、カバー材21とは別のダクト材により、上面部29、底面部30、左右両側面部31,32(これらの符号は図2のみに示す)、それに熱交換器コア面25aに対向する正面部33を備えた独立した箱状に形成され、熱交換器コア面25aを周囲から気密に囲う状態(たとえば熱交換器側の開口縁部が熱交換器コア面25aの縁枠部分に気密に接する状態)で取付けられている。
(5) The
なお、側面部31,32についての「左右」とは、熱交換器コア面25aを正面から見たときの左右をいい、機械全体の方向性でいうと前後となる。
The “left and right” of the
(6) このダクト28の正面部33に、水平方向に開口する吸気用の開口部34と、この開口部34を覆う防塵用のフィルタ35とが設けられている。
(6) A
(7) このダクトの正面部33と、これに対向するカバー材21の側面部との間に吸気通路36が形成され、図1中に矢印で示すように吸気口27から下向きに取り込まれた外気が開口部34で横向きに方向転換して熱交換器コア面25aに至る略L字形の屈折した空気流路が形成される。
(7) An
(8) ダクト正面部33は、図示のように吸気通路36が上広がりとなるように上下方向に傾斜して形成されている。
(8) The
(9) 吸気室26を形成するカバー材21の内面、及びダクト28の内外面にそれぞれ吸音材(図示省略)が設けられている。
(9) Sound absorbing materials (not shown) are provided on the inner surface of the
上記基本的構成によって、吸気側の防音性能を高めながら風量を増加させ、冷却効率を高めるという、図5,6に示す公知技術と同じ基本的効果を得ることができる。 With the above basic configuration, it is possible to obtain the same basic effect as the known technique shown in FIGS. 5 and 6 that the air volume is increased while the soundproof performance on the intake side is increased, and the cooling efficiency is increased.
この冷却構造においては、上記基本構成に加えて、ダクト正面部33が、単なる傾斜面ではなく、傾斜面に沿った階段状に形成されている。
In this cooling structure, in addition to the above basic configuration, the
実施形態では、図示のように三段の階段状に形成され、この階段状のダクト正面部33における空気流と対向する中段、下段の面に、それぞれ吸気用の開口部34,34と防塵用のフィルタ35,35とが設けられている。
In the embodiment, as shown in the figure, it is formed in a three-step staircase shape, and the
この構成によると、ダクト正面部33を単なる傾斜面とした(最上段の傾斜面をそのまま下方に延長させた)場合と比較して、開口部34及びフィルタ35が熱交換器25から見てより前方に張り出されるため、ダクト28内の下部空間を広げることができる。
According to this configuration, the
しかも、ダクト正面部33の上部は熱交換器25寄りに位置するため、吸気口27側(空気導入側)となるダクト28内の上部空間を狭めるという弊害が生じない。
In addition, since the upper portion of the
つまり、風量性能を確保しながらダクト内下部空間を広げることができる。 That is, the lower space in the duct can be expanded while ensuring the air volume performance.
このため、このダクト内下部空間にエアクリーナ37を、通風を大きく阻害しないでかつ周囲に十分なメンテナンス空間を確保した状態で設置することが可能となる。
For this reason, it becomes possible to install the
また、
(I) ダクト正面部33そのものが傾斜していること、
(II) ダクト正面部33の、空気流と対向する中、下段の面の傾斜を、図示のように最上段の傾斜にとらわれない大きな任意の角度に設定できること
の二点により、両開口部34,34及びフィルタ35,35を空気流に対してより直角に近い角度で対向させることができる。
Also,
(I) The
(II) While facing the air flow in the
このため、フィルタ35,35での通風抵抗を小さくし、空気の流れをスムーズにして風量性能を向上させることが可能となる。
For this reason, it becomes possible to reduce the ventilation resistance in the
ところで、図1中の直線Aは、吸気口27の最も外側の端と熱交換器コア面25aの下端とを結ぶ直線、直線Bは吸気口27の最外端とダクト上側開口部34の上端とを結ぶ直線であり、熱交換器コア面25aにおけるこの二つの直線A,B間の部分が吸気口27から直視できる範囲となり、この範囲でのみ、熱交換器コア面25aから外部に直接抜ける直接音の漏れが生じる。
1 is a straight line connecting the outermost end of the
つまり、直接音の漏れが基本的に少なくなる。 That is, direct sound leakage is basically reduced.
ここで、ダクト28内の下部空間にエアクリーナ37を設置すると、このエアクリーナ37が直接音の障壁となるため、直接音の漏れをさらに減少させることができる。
Here, if the
第2実施形態(図3,4参照)
第1実施形態との相違点のみを説明する。
Second embodiment (see FIGS. 3 and 4)
Only differences from the first embodiment will be described.
後方小旋回型のショベル等では、後端部が後すぼまり(通常は図3,6に示すように上から見て円弧状)に形成され、この機械の後端部にエンジンルームが形成される。 In the case of a small rear swivel excavator, etc., the rear end portion is formed into a rear concavity (usually an arc as viewed from above as shown in FIGS. 3 and 6), and an engine room is formed at the rear end portion of the machine. Is done.
このような機械において、図6に示すように開口部10及びフィルタ11を熱交換器コア面5aに対して正対させる(上から見て平行に設ける)と、吸気通路12が、機械の方向性でいう後端側で狭くなって空気の流れが悪くなる。
In such a machine, when the
この点は、第1実施形態においても同じである。 This point is the same in the first embodiment.
そこで第2実施形態においては、図3に示すように、ダクト開口部34及びフィルタ35が機械後端部の傾斜に沿って傾斜して設けられている。
Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 3, the
このような傾斜は、熱交換器コア面25aaを正面から見た場合のダクト左側面部31の長さ寸法(熱交換器コア面25aaからの突出寸法)を右側面部32のそれよりも大きく設定することによって得ることができる。
Such an inclination sets the length dimension of the duct left side face portion 31 (projecting dimension from the heat exchanger core face 25aa) when the heat exchanger core face 25aa is viewed from the front to be larger than that of the right
こうすれば、図示のように吸気通路36の後端側エリア36aを広げて、吸気通路36を全域に亘ってほぼ均等の広さにできるため、空気の流れを良くして必要風量を確保することができる。
In this way, the rear
また、第2実施形態においては、図4に示すように、上下両側フィルタ35,35(開口部34,34)の幅寸法L2が熱交換器コア面25aの幅寸法L1よりも小さい場合の構成として、両フィルタ35,35が、熱交換器コア面25aを正面から見たときの左右に位置ずれして設けられている。
Moreover, in 2nd Embodiment, as shown in FIG. 4, the structure in case the width dimension L2 of upper and lower both-sides filters 35 and 35 (
こうすれば、両フィルタ35,35を左右片側に偏って、または中央部のみに設けた場合と比較して、冷却空気を熱交換器コア面25aの広い範囲に行き渡らせることができるため、冷却性能を上げることができる。
In this way, the cooling air can be spread over a wide range of the heat
他の実施形態
(1) 上記実施形態では、ダクト正面部33を三段の階段状に形成して中、下段部分に開口部34とフィルタ35とを設けたが、四段以上または二段の階段状に形成し、前者ではニ〜四段部分、後者では下段部分に開口部34とフィルタ35を設けてもよい。
Other embodiments
(1) In the above embodiment, the
あるいは、最上段部分にも開口部34とフィルタ35を設けてもよい。
Or you may provide the
(2) ダクト正面部33は、熱交換器25と反対側に向かって先下がりに傾斜する傾斜面に沿った階段状に形成するのが望ましいが、傾斜面とせず、垂直面と水平面が連続する単なる階段状に形成してもよい。
(2) The
この場合でも、階段状に形成することによるダクト内下部空間の拡張効果は得ることができる。 Even in this case, the effect of expanding the lower space in the duct can be obtained by forming it stepwise.
(3) 上記実施形態では、広げたダクト内下部空間にエアクリーナ37を設置したが、他の機器類を設置してもよい。
(3) In the above embodiment, the
(4) 吸気口27は、上記実施形態のように吸気室26の上面に設けるのが望ましいが、上面と側面とに跨る上部に設けてもよい。あるいは、側面部に設けてもよい。
(4) The
(5) 本発明は油圧ショベルに限らず、油圧ショベルを母体として構成される破砕機や解体機等を含めて建設機械に広く適用することができる。 (5) The present invention is not limited to a hydraulic excavator, and can be widely applied to construction machines including a crusher, a dismantling machine, and the like configured with a hydraulic excavator as a base.
21 カバー材
22 エンジンルーム
23 エンジン
24 冷却ファン
25 熱交換器
25a 熱交換器コア面
26 吸気室
27 吸気口
28 ダクト
29 ダクトの上面部
31 同左側面部
32 同右側面部
33 同正面部
34,34 ダクトの開口部
35,35 同フィルタ
36 吸気通路
37 エアクリーナ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
(A) 上記エンジンルーム内の吸気側に、吸気室をエンジンルーム内の他の空間に対し独立して形成したこと。
(B) 上記吸気室の室壁に、外部空気を吸気室に導入する吸気口を設けたこと。
(C) 上記吸気室内における上記熱交換器の前面側に、上記吸気室内に導入された空気を熱交換器コア面に導くダクトを設けたこと。
(D) このダクトは、上記熱交換器コア面に対向する正面部を有し、このダクト正面部を、熱交換器と反対側に向かって先下がりの階段状に形成したこと。
(E) この階段状のダクト正面部における空気流と対向する各段の面に、吸気用の開口部と、この開口部を覆う防塵用のフィルタとを設けたこと。 An engine room, a heat exchanger, and a cooling fan are provided in an engine room covered with a cover material in a state where the heat exchanger is located on the most upstream side of the air flow, and external air is supplied to the engine by rotation of the cooling fan A construction machine cooling structure configured to be sucked into a room and passed through the heat exchanger has the following requirements.
(A) The intake chamber is formed independently of the other spaces in the engine room on the intake side in the engine room.
(B) An intake port for introducing external air into the intake chamber is provided in the chamber wall of the intake chamber.
(C) A duct for guiding the air introduced into the intake chamber to the heat exchanger core surface is provided on the front side of the heat exchanger in the intake chamber.
(D) The duct has a front portion facing the heat exchanger core surface, and the duct front portion is formed in a stepped shape that descends toward the opposite side of the heat exchanger.
(E) An intake opening and a dustproof filter covering the opening are provided on the surface of each step facing the air flow in the front part of the stepped duct.
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