JP2013079501A - 建設機械の排気構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジン下方を通る下方空気流の排風性能を高めながら、ポンプ音の漏れを抑制し、かつ、吸音材を設ける場合に、少ない吸音材で高い吸音効果を確保できるとともに、機器の搭載性を改善する。
【解決手段】ファン４２の回転により、エンジン下方の通風隙間Ｓを通る下方空気流を含めてファン側を吸気側、油圧ポンプ側を排気側とする冷却用の空気流を生成する建設機械において、エンジンルーム排気側の床に排出口４９を設けるとともに、この排出口４９の上に、下方空気流をエンジンルーム外に排出する中空体としての排気ダクト５０を、油圧ポンプ４４を排出口４９に対して遮蔽する状態で排気側に配置した。
【選択図】図４

Description

本発明はショベル等の建設機械において、エンジンルームにおけるエンジン下方を流れる下方空気流を排出する排気構造に関するものである。
ショベルを例にとって背景技術を説明する。
ショベルは、図８に示すように下部走行体１上に上部旋回体２が旋回自在に搭載され、この上部旋回体２のベースとなるアッパーフレーム３上にキャビン４を含む各種設備、機器が搭載されるとともに、同フレーム３の前部に作業アタッチメント(掘削アタッチメント)５が装着されて構成される。図８中、ＣＷはアッパーフレーム後端部に装着されたカウンタウェイトである。
なお、この明細書においては、キャビン４の位置を左側前部とし、これを基準に「前後」「左右」の方向性をいうものとする。
また、図及び説明の簡略化のために本発明と直接関係のないアッパーフレーム各部の細かな図示、説明を省略する。
アッパーフレーム３の後部には、エンジン６が収容されるエンジンルーム７が設けられている。
図９はこのエンジンルーム７内の機器配置を背面側から見た模式的断面図である。
同図に示すようにエンジンルーム７は、アッパーフレーム底板８を床として、パネル材等のエンジンガード部材９や、図８に示すカウンタウェイトＣＷ等で囲まれた左右方向に長い空間として形成され、エンジン６がこのエンジンルーム７内に図示しないマウント部材を介して左右方向に設置される。
一方、アッパーフレーム底板８の車幅方向の中間部には、補強部材とアタッチメント取付部材とを兼ねる左右一対の縦板１０，１１が間隔を置いて、かつ、前後方向のほぼ全長に亘って垂直に設けられ、エンジン６がこの縦板１０，１１よりも上方に設置される。
これにより、エンジンルーム７内におけるエンジン６の下方に、空気が通過し得る通風隙間Ｓが形成される。
また、エンジン６の片側(右側)にファン１２及び熱交換器(ラジエータ、オイルクーラ等)１３、反対側(左側)に油圧ポンプ１４がそれぞれ設けられ、ファン１２の回転により、右側上面壁に設けられた吸気口１５から外部空気が取り込まれて、エンジンルーム７内を右側から左側に流れる冷却用の空気流が生成され、この空気流によって熱交換器１３及びエンジン６が冷却される。
上記空気流のうち、図９中に矢印で示すように通風隙間Ｓを通る下方空気流の排出性能を良くする技術として特許文献１に示されたものが公知である。
この公知技術を図９によって説明する。
油圧ポンプ１４からミスト状に漏洩・飛散した油がエンジン６(正確にはマフラー１６を含むエンジン排気系)に降りかかることのないように、エンジンルーム７内の左側(油圧ポンプ１４側)に、エンジン６と油圧ポンプ１４とを仕切る防火壁１７が設けられるとともに、この防火壁１７の下端とアッパーフレーム底板８との間に風路形成部材材１８が取付けられている。
この風路形成部材１８は、上部が水平、下部が垂直となった逆Ｌ字形に形成され、この風路形成部材１８と左縦板１０とアッパーフレーム底板８とで、通風隙間Ｓに連通する風路１９が形成されるとともに、風路形成部材１８及び防火壁１７によりエンジンルーム７の左側に排気室２０が区画形成される。
また、風路形成部材１８の垂直部分に風路出口２１が開口形成されるとともに、排気室２０の下面(アッパーフレーム底板８)に下向きに開口する下部排気口２２、上面(エンジンガード部材９の上面壁)に上部排気口２３がそれぞれ設けられている。
こうして、通風隙間Ｓを通過した下方空気流が、風路１９、風路出口２１を通って排気室２０に入り、両排気口２２，２３からエンジンルーム外部に排出されるように構成されている。
この構成により、下方空気流の排気側の流れを滑らかにして排風性能を向上させることとしている。
特開２００５−１８６９１０号公報
ところが、上記公知技術では、油圧ポンプ１４が防火壁１７を貫通して排気室２０に入り込み、両側排気口２２，２３を通して外部から丸見えとなる構成、すなわち、ポンプ音を外部に対して全く遮蔽できない構成となっているため、油圧ポンプ１４から外部に直接出る「直接音」を含めて、外部へのポンプ音の漏れが大きくなるという問題があった。
また、このポンプ音の漏れをグラスウール等の吸音材で低減しようとする場合に、排気口２２，２３付近を含めた排気室２０の広い範囲に吸音材を設けなければ十分な吸音効果が得られない。
このため、吸音材の使用量が多くなってコスト高となるだけでなく、吸音材を排気側の広い範囲に設けることで、排気側に設置される図示しない機器のサイズや位置が制限される等、機器の搭載性が悪くなるという問題があった。
そこで本発明は、下方空気流の排風性能を高めながら、ポンプ音の漏れを抑制し、かつ、吸音材を設ける場合に、少ない吸音材で高い吸音効果を確保できるとともに、機器の搭載性を改善することができる建設機械の排気構造を提供するものである。
上記課題を解決する手段として、本発明においては、エンジンルーム内に収容されたエンジンの片側にファン、反対側に油圧ポンプをそれぞれ設け、上記ファンの回転により、上記エンジンの下方に形成された通風隙間を通る下方空気流を含めて上記ファン側を吸気側、上記油圧ポンプ側を排気側とする冷却用の空気流を生成するように構成された建設機械の排気構造において、上記エンジンルームの排気側の床に設けられた排出口と、上記下方空気流をエンジンルーム外に排出する排気ダクトを備え、この排気ダクトは、
(Ａ) 上部に空気を導入する空気入口、下部に空気出口をそれぞれ有するとともに、上記空気入口と空気出口の間が風路となった中空体として形成し、
(Ｂ) 上記空気入口から導入した空気を、上記空気出口から上記排出口を通してエンジンルーム下方に排出する状態で、かつ、上記油圧ポンプを上記排出口に対して遮蔽する状態で排気側に配置した
ものである。
この構成によれば、中空体としての排気ダクトを、油圧ポンプを排出口(外部)に対して遮蔽する状態でエンジンルームの排気側に設けたから、下方空気流をこの排気ダクトを通してエンジンルーム外に効率良く排出しながら、ポンプ音の排出口からの漏れを抑制することができる。
また、吸音材を設ける場合に、ダクト内面という限られた範囲に集中して設ければよいため、少ない吸音材で高い吸音効果を確保できるとともに、排気側の機器のサイズや位置の制限が緩やかとなり、機器の搭載性が良くなる。
この場合、上記排気ダクトの風路を、少なくとも一つの曲げ部を備えた曲折状に形成するのが望ましい(請求項２)。
こうすれば、曲折形状によってダクト内での音の反射・減衰効果が高くなるため、ポンプ音の漏れを一層抑制することができる。
さらに本発明においては、上記排気ダクトを、上記排出口を通して外部から上記油圧ポンプが直視できない状態で配置するのが望ましい(請求項３)。
こうすれば、「直接音」を完全に防止できるため、騒音低減効果がさらに高くなる。
また本発明においては、上記エンジンルーム内の排気側に、上記エンジンと上記油圧ポンプとを仕切る防火壁を設け、上記排気ダクトを、上記防火壁よりも下方に設置するのが望ましい(請求項４)。
この構成によれば、防火壁が下方空気流の抵抗となるおそれがないため、排気性能(風量性能)を良くすることができる。
この場合、下部走行体上に上部旋回体を搭載し、この上部旋回体を構成するアッパーフレームの車幅方向の中央部に前後方向に延びる左右一対の縦板を設けるとともに、上記アッパーフレームの後部に上記エンジンルームを形成し、上記エンジンを上記エンジンルーム内に左右方向に設置する一方、上記排気ダクトを排気側の縦板よりも上記下方空気流の下流側に配置し、かつ、上記防火壁を、上記排気側の縦板の上端との間に、上記通風隙間に通じる排風口が形成される状態で設けるのが望ましい(請求項５)。
こうすれば、ショベルのようにエンジンルーム内の左右両側に縦板が存在する機械において、排気側の縦板が下方空気流の障害とならず、良好な流れを確保することができる。
さらにこの場合、上記排気ダクトの空気入口と上記排風口の各下縁をほぼ同じ高さ位置に設定するのが望ましい(請求項６)。
こうすれば、通風隙間から排風口に出た下方空気流がほぼ水平な流れで排気ダクトに導入されるため、通風隙間から排気ダクトに導入される経路での通風抵抗が少なく、排風性能の向上に寄与する。
また、本発明においては、請求項１〜５のいずれかの構成において、上記排気ダクトを、上辺部と下辺部とこれらをつなぐ縦辺部とから成るコの字形に形成し、上記上辺部と下辺部との間に上記油圧ポンプを挟み込む状態で配置するのが望ましい(請求項７)。
こうすれば、油圧ポンプのサイズ、位置に変更を加えないで排気ダクトを設置することができる。
また、空気入口を、上記のようにコの字の上辺部の広い範囲に亘る大開口面積をもって形成することができるため、排気ダクトの吸い込み空気量を増加させることができる。
さらに、空気入口と空気出口の間の風路の長さを長くとることができるため、ポンプ騒音低減効果を高めることができる。
一方、上記排気ダクトを、上記エンジンルームの外周に沿って、エンジンルーム外周の内側に設けるのが望ましい(請求項７)。
こうすれば、排気ダクトを設置するためにエンジンルームの外周形状を変える必要がないため、エンジンルームの大幅な設計変更と改造が不要となる。
本発明によると、下方空気流の排風性能を高めながら、ポンプ音の漏れを抑制し、かつ、吸音材を設ける場合に、少ない吸音材で高い吸音効果を確保し、機器の搭載性を改善することができる。
本発明の第１実施形態を示す排気ダクト付きのアッパーフレームの概略斜視図である。 同実施形態のアッパーフレーム後部の概略平面図である。 同アッパーフレームの概略側面図である。 同実施形態におけるエンジンルーム内の機器配置を示す概略断面図である。 排気ダクトの斜視図である。 本発明の第２実施形態を示す図２相当図である。 本発明の第３実施形態を示す図４相当図である。 本発明の適用対象であるショベルの概略側面図である。 公知技術によるエンジンルーム内の機器配置を示す概略断面図である。
実施形態は、背景技術の説明に合わせてショベルを適用対象としている。
第１実施形態(図１〜図５参照)
第１実施形態において、次の点は図８，９に示す従来技術及び公知技術と同じである。
(ｉ) アッパーフレーム３３の後部に、エンジン３６が収容されるエンジンルーム３７(図４参照)が設けられる点。
(ｉｉ) エンジンルーム３７は、アッパーフレーム底板３８を床として、パネル材等のエンジンガード部材３９や、アッパーフレーム後端部に装着されたカウンタウェイト(図示省略)等で囲まれた左右方向に長い空間として形成され、エンジン３６がこのエンジンルーム３７内に図示しないマウント部材を介して左右方向に設置される点。
(ｉｉｉ) アッパーフレーム底板３８の車幅方向の中間部に、補強部材とアタッチメント取付部材とを兼ねる左右一対の縦板４０，４１が間隔を置いて、かつ、前後方向のほぼ全長に亘って垂直に設けられ、エンジン３６がこの縦板４０，４１よりも上方に設置されることにより、エンジンルーム３７内におけるエンジン３６の下方に、空気が通過し得る通風隙間Ｓ(図４参照)が形成される点。
(ｉｖ) エンジン３６の片側(右側)にファン４２及び熱交換器(ラジエータ、オイルクーラ等)４３、反対側(左側)に油圧ポンプ４４がそれぞれ設けられ、ファン４２の回転により、右側上面壁に設けられた吸気口４５から外部空気が取り込まれて、通風隙間Ｓを通る下方空気流を含めてエンジンルーム３７内を右側から左側に流れる冷却用の空気流が生成され、この空気流によって熱交換器４３及びエンジン３６が冷却される点。
(ｖ) 油圧ポンプ４４からミスト状に漏洩・飛散した油がエンジン３６(正確にはマフラー４６を含むエンジン排気系)に降りかかることのないように、エンジンルーム３７内の左側(油圧ポンプ４４側)に、エンジン３６と油圧ポンプ４４とを仕切る防火壁４７が設けられる点。
なお、図１〜図３、及び第２実施形態を示す図６中、Ｗはエンジンルーム前方においてアッパーフレーム底板３８上に左右方向に設けられた仕切り板である。
第１実施形態においては、以上の構成を前提として、防火壁４７と排気側(左側)の縦板４０の上端との間に、通風隙間Ｓに通じる排風口４８(図１，４参照)が形成されるとともに、エンジンルーム３７の排気側、すなわち、排気側(左側)の縦板４０よりも下方空気流の下流側の床に排出口４９が設けられている。
そして、この排出口４９の上に排気ダクト５０が設けられ、排風口４８から出た下方空気流をこの排気ダクト５０を通して排出口４９から外部に下向きに排出するように構成されている。
詳述すると、排気ダクト５０は、上端部に空気を導入する空気入口５１、下端に排出口４９に連通する下向きの空気出口５２をそれぞれ有するとともに、これらの間が風路５３となった独立した中空体として形成され、空気入口５１から導入した空気を、空気出口５２から排出口４９を通じてエンジンルーム下方に排出する状態で取付けられている。
ところで、エンジンルーム３７が形成されるアッパーフレーム３３の底板３８を含めた後端部外周は、通常、旋回半径をできるだけ小さくすることを目的として図１，２に示すように大略円弧状に形成される。
従って、エンジンルーム３７の後端も、このアッパーフレーム後端部外周に沿う大略円弧状とされる。
ここで、第１実施形態では、図１〜図４に示すようにアッパーフレーム底板３８の後端部左側が一部切り欠かれて、この切欠部分にダクト座板５４が取付けられ、排出口４９がこのダクト座板５４に設けられるとともに、排気ダクト５０が、本来のアッパーフレーム外周から外側に一部突出する状態でこのダクト座板５４上に取付けられている。
この場合、排気ダクト５０は、排出口４９を通して外部から油圧ポンプ４４が直視できない状態、すなわち、油圧ポンプ４４を排出口４９に対して遮蔽する状態で設けられている。
いいかえれば、このようなポンプ遮蔽状態が得られるように排気ダクト５０の形状、サイズ、設置位置が設定されている。
また、同ダクト５０は、
(ａ) ポンプ音の漏れ防止効果を強化することを目的として、図示のように一つの曲げ部を備えた背面視くの字形の曲折形状とされ、
(ｂ) 防火壁４７よりも下方において、空気入口５１と排風口４８の各下縁がほぼ同じ高さ位置となる状態で設置されている。
なお、通常、排気ダクト５０の内面全体にグラスウール等の吸音材(二点鎖線で示す)５５が貼り付けられる。
このように、中空体としての排気ダクト５０を、油圧ポンプ４４を排出口４９に対して遮蔽する状態でエンジンルーム３７の排気側に設けたから、下方空気流をこの排気ダクト５０を通してエンジンルーム３７外に効率良く排出しながら、ポンプ音の排出口４９からの漏れを抑制することができる。
また、騒音低減のために吸音材を設ける場合に、吸音材５５をダクト内面という限られた範囲に集中して設ければよいため、少ない吸音材５５で高い吸音効果を確保できるとともに、排気側の機器のサイズや位置の制限が緩やかとなり、機器の搭載性が良くなる。
また、この排気構造によると、次の効果を得ることができる。
(Ｉ) 排気ダクト５０(風路５３)を、一つの曲げ部を備えた曲折状に形成したから、ダクト５０内での音の反射・減衰効果によってポンプ音の漏れを一層抑制することができる。
(ＩＩ) 排気ダクト５０を、排出口４９を通して外部から油圧ポンプ４４全体が直視できない状態(油圧ポンプ４４を排出口４９に対して完全に遮蔽する状態)で配置しているため、油圧ポンプ４４から排気ダクト５０及び排出口４９を通って外部に直接漏れる「直接音」を確実に防止することができる。このため、騒音低減効果がさらに高くなる。
(ＩＩＩ) 排気ダクト５０を、防火壁４７よりも下方に設置したから、防火壁が下方空気流の抵抗となるおそれがない。このため、排気性能(風量性能)を良くすることができる。
(ＩＶ) 排気ダクト５０を排気側の縦板４０よりも下方空気流の下流側に配置し、かつ、防火壁４７を、排気側の縦板４０の上端との間に、通風隙間Ｓに通じる排風口４８が形成される状態で設けたから、この実施形態で挙げたショベルのようにエンジンルーム３７内の左右両側に縦板４０，４１が存在する機械において、排気側の縦板４０が下方空気流の障害とならず、良好な流れを確保することができる。
(Ｖ) 排気ダクト５０の空気入口５１と排風口４８の各下縁をほぼ同じ高さ位置に設定したから、通風隙間Ｓから排風口４８に出た下方空気流がほぼ水平な流れで排気ダクト５０に導入される。このため、通風隙間Ｓから排気ダクト５０に導入される経路での通風抵抗が少なく、排風性能の向上に寄与する。
第２実施形態(図６参照)
以下の第２及び第３両実施形態については、第１実施形態との相違点のみを説明する。
第１実施形態では、排気ダクト５０がアッパーフレーム３３の後端部外周から外側に一部突出するレイアウトでダクト座板５４上に取付けられたのに対し、第２実施形態においては、排気ダクト５０が、エンジンルーム３７(アッパーフレーム後端部)の、大略円弧状の外周に沿って、エンジンルーム外周の内側に設けられている。
こうすれば、排気ダクト５０を設置するためにエンジンルーム３７の外周形状を変える必要がないため、エンジンルーム３７の大幅な設計変更と改造が不要となる。
第３実施形態(図７参照)
第３実施形態においては、排気ダクト５０が、上辺部５０ａと下辺部５０ｂとこれらをつなぐ縦辺部５０ｃとから成る背面視コの字形に形成され、上辺部５０ａと下辺部５０ｂの間に油圧ポンプ４４を挟み込む状態で配置されている。
なお、この排気ダクト５０の空気入口５１は、上辺部５０ａの上面、側面、下面に跨って設けられ、空気出口５２は下辺部５０ｂの下面に設けられている。
この第３実施形態によれば、油圧ポンプ４４のサイズ、位置に変更を加えないで排気ダクト５０を設置することができる。
また、空気入口５１を、上記のようにコの字の上辺部５０ａの広い範囲に亘る大開口面積をもって形成することができるため、排気ダクト５０の吸い込み空気量を増加させることができる。
さらに、空気入口５１と空気出口５２の間の風路５３の長さを長くとることができるため、ポンプ騒音低減効果を高めることができる。
他の実施形態
(１) 排気ダクト５０を二つまたはそれ以上の曲げ部をもった曲折形状としてもよい。
(２) 排気ダクト５０は、上記各実施形態のように、油圧ポンプ４４全体が外部から排出口４９を通して全く直視できない状態(油圧ポンプ４４を外部に対して完全に遮蔽する状態)で設置するのが望ましいが、実用上、必要なポンプ遮蔽効果(ポンプ音低減効果)を確保し得る範囲で、油圧ポンプ４４の一部のみが外部から直視できる状態で設置してもよい。
(３) 上記各実施形態では、排気ダクト５０を独立した中空体として構成したが、仕切り板Ｗやエンジンガード部材３９、カウンタウェイト等の上部旋回体の構造体を一部に利用して構成してもよい。
(４) 本発明はショベルに限らず、ショベルを母体として構成される解体機や破砕機等、アッパーフレーム後部に形成されたエンジンルームにエンジンが設置されるとともに、このエンジンの片側にファン、反対側に油圧ポンプが配置され、エンジン下方の通風隙間を通る下方空気流が生成される建設機械に広く適用することができる。
３３ アッパーフレーム
３６ エンジン
３７ エンジンルーム
Ｓ 通風隙間
３８ アッパーフレーム底板
４０，４１ 縦板
４２ ファン
４４ 油圧ポンプ
４５ 吸気口
４７ 防火壁
４８ 排風口
４９ 排出口
５０ 排気ダクト
５１ 空気入口
５２ 空気出口
５３ 風路
５０ａ 排気ダクトの上辺部
５０ｂ 同、下辺部
５０ｃ 同、縦辺部

Claims (8)

  1. エンジンルーム内に収容されたエンジンの片側にファン、反対側に油圧ポンプをそれぞれ設け、上記ファンの回転により、上記エンジンの下方に形成された通風隙間を通る下方空気流を含めて上記ファン側を吸気側、上記油圧ポンプ側を排気側とする冷却用の空気流を生成するように構成された建設機械の排気構造において、上記エンジンルームの排気側の床に設けられた排出口と、上記下方空気流をエンジンルーム外に排出する排気ダクトを備え、この排気ダクトは、
    (Ａ) 上部に空気を導入する空気入口、下部に空気出口をそれぞれ有するとともに、上記空気入口と空気出口の間が風路となった中空体として形成し、
    (Ｂ) 上記空気入口から導入した空気を、上記空気出口から上記排出口を通してエンジンルーム下方に排出する状態で、かつ、上記油圧ポンプを上記排出口に対して遮蔽する状態で排気側に配置した
    ことを特徴とする建設機械の排気構造。
  2. 上記排気ダクトの風路を、少なくとも一つの曲げ部を備えた曲折状に形成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の排気構造。
  3. 上記排気ダクトを、上記排出口を通して外部から上記油圧ポンプが直視できない状態で配置したことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の排気構造。
  4. 上記エンジンルーム内の排気側に、上記エンジンと上記油圧ポンプとを仕切る防火壁を設け、上記排気ダクトを、上記防火壁よりも下方に設置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の排気構造。
  5. 下部走行体上に上部旋回体を搭載し、この上部旋回体を構成するアッパーフレームの車幅方向の中央部に前後方向に延びる左右一対の縦板を設けるとともに、上記アッパーフレームの後部に上記エンジンルームを形成し、上記エンジンを上記エンジンルーム内に左右方向に設置する一方、上記排気ダクトを排気側の縦板よりも上記下方空気流の下流側に配置し、かつ、上記防火壁を、上記排気側の縦板の上端との間に、上記通風隙間に通じる排風口が形成される状態で設けたことを特徴とする請求項４記載の建設機械の排気構造。
  6. 上記排気ダクトの空気入口と上記排風口の各下縁をほぼ同じ高さ位置に設定したことを特徴とする請求項５記載の建設機械の排気構造。
  7. 上記排気ダクトを、上辺部と下辺部とこれらをつなぐ縦辺部とから成るコの字形に形成し、上記上辺部と下辺部との間に上記油圧ポンプを挟み込む状態で配置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の建設機械の排気構造。
  8. 上記排気ダクトを、上記エンジンルームの外周に沿って、エンジンルーム外周の内側に設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の建設機械の排気構造。
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