JP2014004848A - 建設機械の熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ安全に防塵ネットの着脱を行いうる建設機械の熱交換装置を提供する。
【解決手段】ラジエータユニット３１と、ラジエータユニット３１の冷却風の流れ方向（Ｘ１方向）に対する上流側に着脱可能に設けられた防塵ネット３５と、防塵ネット３５の冷却風の流れ方向に対する上流側（Ｘ１方向）に配設されたインタークーラ３２及び燃料クーラ３３とを有する建設機械の熱交換装置であって、インタークーラ３２と燃料クーラ３３とを離間配置することにより、インタークーラ３２と燃料クーラ３３との間に防塵ネット３５を着脱する着脱空間部３７を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、着脱可能な防塵ネットが設けられた建設機械の熱交換装置に関する。

一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械は、自走可能な下部走行体と、下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体、及び上部旋回体に俯仰動可能に設けられた作業装置等を有した構成とされている。

また、上部旋回体は、ベースとなる旋回フレームと、該旋回フレーム上に設けられた運転席を覆うキャブと、旋回フレーム上に設けられたエンジン等を収容する外装カバー等により大略構成されており、旋回フレーム上にはエンジンの近傍に位置して熱交換装置が設けられている。

熱交換装置は、ラジエータ、オイルクーラ、インタークーラ、及び燃料クーラ等の各種冷却器を有している。また、熱交換装置のコンパクト化を図るため、ラジエータにオイルクーラを一体に組み込んでユニット化する（これをラジエータユニットという）と共に、インタークーラ及び燃料クーラ等をラジエータユニットの前方に配置することが行われている。

また、ラジエータ及びオイルクーラは形状が大きく、配管，ホース等の配置の制約から、ラジエータユニットはエンジンに近い位置に配設される。これに対し、ラジエータ及びオイルクーラに比べて小さい形状であるインタークーラ及び燃料クーラは、ラジエータユニットの前方（冷却風の流れに対して上流側）に配置される。

一方、防塵ネットは、熱交換器に供給される冷風中に混入した塵埃を捕捉することにより、これら塵埃がラジエータやオイルクーラ等に付着するのを防止するものである。塵埃はコアのフィンピッチの細かいラジエータユニットに多く付着する。このため、防塵ネットはラジエータユニットの前方でインタークーラ及び燃料クーラの後方に配置されている。

ところで、防塵ネットは、捕捉した塵埃を定期的に洗浄する必要がある。このため、特許文献１に示されるように、一般に防塵ネットはラジエータユニットに着脱が可能な構成で取り付けられていた。

また、この防塵ネットをラジエータユニットから着脱する際には、前記のようにラジエータユニットの前部にはインタークーラ及び燃料クーラが配設されていたため、防塵ネットをラジエータユニットの上部から引き抜くことにより取外し、またラジエータユニットの上部から差し込むことにより装着する構成とされていた。

特開２００９−０９６２３５号公報

しかしながら、従来のように防塵ネットをラジエータユニットの上部から着脱する構成では、着脱作業時において作業者は上部旋回体の上面に上り、エンジンフードを開いた上でラジエータユニットの上部から防塵ネットを着脱する作業を行っていた。このため、従来の防塵ネットの装着脱作業は面倒であり、また上部旋回体の上面での作業は高所作業であるため、作業者の安全性を確保する配慮も行う必要があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、容易かつ安全に防塵ネットの着脱を行いうる建設機械の熱交換装置を提供することを目的とする。

上記の課題は、第１の観点からは、
第１冷却器と、
前記第１冷却器の冷却風の流れ方向に対する上流側に着脱可能に設けられた防塵ネットと、
前記防塵ネットの前記冷却風の流れ方向に対する上流側に配設された第２冷却器及び第３冷却器と
を有する建設機械の熱交換装置であって、
前記第２冷却器と前記第３冷却器とを離間配置することにより、前記第２冷却器と前記第３冷却器との間に前記防塵ネットを着脱する着脱空間部を形成したことを特徴とする建設機械の熱交換装置により解決することができる。

開示の建設機械の熱交換装置は、第２冷却器と第３冷却器との間に形成された着脱空間部を介して防塵ネットの着脱が行えるため、作業者は上部旋回体に上ることなく（いわゆるグランドアクセスで）防塵ネットの着脱を行うことが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態である熱交換装置を適用した建設機械を示す側面図である。 図２は、本発明の一実施形態である熱交換装置近傍を拡大して示す断面図である。 図３は、本発明の一実施形態である熱交換装置の正面図である。 図４は、本発明の一実施形態である熱交換装置に着脱される防塵ネットの正面図である。 図５は、本発明の一実施形態である熱交換装置における防塵ネットの着脱操作を説明するための斜視図である。 図６は、本発明の一実施形態である熱交換装置における防塵ネットの着脱操作を説明するための断面図である。 図７は、変形例である熱交換装置の正面図である。 図８は、変形例である熱交換装置に着脱される防塵ネットの正面図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

図１は本発明の一実施形態である熱交換装置３０を設けた建設機械を示している。本実施形態では、建設機械として油圧ショベル１を例に挙げて説明する。

油圧ショベル１は、大略すると自走可能なクローラ式の下部走行体２と、この下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３等を有している。また、上部旋回体３の前部側には作業アタッチメント４が設けられている。

この作業アタッチメント４は、ブーム６、アーム９、及びバケット１０等を有している。ブーム６は、旋回フレーム５に俯仰動可能に取り付けられている。アーム９は、ブーム６の先端側に回動可能に取り付けられている。また、バケット１０は、アーム９の先端側に回動可能に取り付けられている。

ブームシリンダ１２は、旋回フレーム５とブーム６との間に配設されている。このブームシリンダ１２により、ブーム６は旋回フレーム５に対して俯仰動する。アームシリンダ１３は、ブーム６とアーム９との間に配設されている。このアームシリンダ１３により、アーム９はブーム６に対して回動する。更にバケットシリンダ１４は、バケット１０とアーム９との間に配設されている。このバケットシリンダ１４により、バケット１０はアーム９に対して回動する。

上部旋回体３は、下部走行体２上に旋回機構１６を介して旋回自在に設置されている。この上部旋回体３には、旋回フレーム５、キャブ８、エンジン室１７が設けられている。

キャブ８は旋回フレーム５上に設けられており、その内部には運転席（図示せず）が設けられている。オペレータはキャブ８内の運転席に着座し、油圧ショベル１の運転操作を行う。

エンジン室１７は、図２に拡大して示すように、エンジンフード１７ａ、外装カバー１８、及びサイドドア１９等により囲まれた空間である。このエンジン室１７の内部には、エンジン２０、油圧ポンプ２７、熱交換装置３０等が配設されている。また、エンジンフード１７ａは外装カバー１８に対して上方に開く構成とされており、サイドドア１９は外装カバー１８に対して側方に開く構成とされている。

エンジン２０は、旋回フレーム５に配設されたエンジン取り付け座２１の上部に、マウント２２を介して支持されている。このエンジン２０のＸ１方向側（図中左側）には、冷却ファン２３が配設されている。また、冷却ファン２３のＸ１方向側には、熱交換装置３０が配設されている。

冷却ファン２３は、エンジン２０により回転駆動される。また、エンジン２０に代えて油圧モータや電動モータにより回転駆動させるようにしてもよい。冷却ファン２３が回転駆動されることより、外気が冷却風としてエンジン室１７に取り込まれる。熱交換装置３０は、このエンジン室１７に取り込まれた冷却風により冷却される。

冷却風は、図２において右側に向け流れる。よって、図中矢印Ｘ１方向側が冷却風上流側となり、図中矢印Ｘ２方向が冷却風下流側となる。

油圧ポンプ２７は、エンジン２０の冷却ファン２３が配設された側と反対側（冷却風下流側）に配設されている。油圧ポンプ２７は作業アタッチメント４を駆動するブームシリンダ１２、アームシリンダ１３、バケットシリンダ１４等の油圧源である。この油圧ポンプ２７もエンジン２０により駆動される。

熱交換装置３０は、図２に加え図３に示すように、ラジエータユニット３１（請求項に記載の第１冷却器に相当する）、インタークーラ３２（請求項に記載の第２冷却器に相当する）、燃料クーラ３３（請求項に記載の第３冷却器に相当する）、図示しないエアコン用のコンデンサ、及び防塵ネット３５等を有した構成とされている。

ラジエータユニット３１は、エンジン２０内を流れる冷却水を冷却するラジエータと、油圧機器（ブームシリンダ１２、アームシリンダ１３、バケットシリンダ１４等）の作動油の放熱をするためのオイルクーラをユニット化したものである。インタークーラ３２はエンジン２０に供給される過給空気を冷却し、燃料クーラ３３は燃料を冷却する。

ラジエータユニット３１は、他のクーラ３２，３３に比べて大きな形状を有しており、レイアウト上の制約から冷却ファン２３に近い位置に設けられている。よって、ラジエータユニット３１はサイドドア１９から離間した位置に配設されている。

これに対し、インタークーラ３２及び燃料クーラ３３は形状が小さく、ラジエータユニット３１に比べて小さい冷却容量で済む。そこで本実施形態に係る熱交換装置３０では、コンパクト化を図るため、インタークーラ３２及び燃料クーラ３３をラジエータユニット３１の冷却風の流れ方向に対する上流側（図中、矢印Ｘ１方向側）に配設した構成としている。

本実施形態では、インタークーラ３２はラジエータユニット３１の下部（矢印Ｚ２方向側）に取り付けフレーム４０を用いて固定されている。また燃料クーラ３３は、ラジエータユニット３１の上部（（矢印Ｚ２方向側）に取り付けフレーム４１を用いて固定されている。なお、図示しないエアコン用のコンデンサは、インタークーラ３２の冷却風の流れ方向に対する上流側に配設することができる。

防塵ネット３５は、冷却風と共にエンジン室１７内に流入する塵埃がラジエータユニット３１に付着するのを防止する機能を奏するものである。前記のようにラジエータユニット３１は大きな形状とされ受風面積が広いため塵埃が付着し易い。また、ラジエータユニット３１は冷却ファン２３に近い位置に設けられ、サイドドア１９から離間しているため他のクーラ３２，３３と異なり付着した塵埃を直接除去（クリーニング）するのは困難である。

このため、ラジエータユニット３１の冷却風の流れ方向に対する上流側（図中、矢印Ｘ１方向側）に防塵ネット３５を設けてラジエータユニット３１に塵埃が付着するのを防止すると共に、防塵ネット３５を熱交換装置３０から取り出して防塵ネット３５に付着した塵埃を除去（クリーニング）する構成としている。

よって、防塵ネット３５は、ラジエータユニット３１の冷却風の流れ方向に対する上流側で、かつインタークーラ３２及び燃料クーラ３３の冷却風の流れ方向に対する下流側に配設されている。即ち、防塵ネット３５は、ラジエータユニット３１と他の各クーラ３２，３３の間の位置に配設された構成とされている。

ここで、インタークーラ３２と燃料クーラ３３の配設位置に注目する。本実施形態に係る熱交換装置３０は、インタークーラ３２と燃料クーラ３３とを離間配置することにより、インタークーラ３２と燃料クーラ３３との間に防塵ネット３５を着脱する着脱空間部３７を形成した構成としている。

この着脱空間部３７の高さ（図３に矢印Ｗ１で示す距離）は、後述する分割防塵ネット３５Ａ〜３５Ｃの高さ寸法（図４に矢印Ｗ２で示す距離）、及びラジエータユニット３１と他のクーラ３２，３３との離間距離（図２に矢印Ｗ３で示す距離）等に基づき設定されている。

図４は、防塵ネット３５を拡大して示している。この防塵ネット３５は、着脱空間部３７の延在方向（矢印Ｙ１，Ｙ２方向）に沿って複数に分割された分割防塵ネット３５Ａ〜３５Ｃにより構成される。本実施形態では、防塵ネット３５を３個に分割した例を示しているが、防塵ネット３５の分割数はこれに限定されるものではなく、適宜選定することが可能である。例えば、この分割数は前記の着脱空間部３７の高さＷ１を考慮して設定することができる。

本実施形態では分割防塵ネット３５Ａは独立し、分割防塵ネット３５Ｂ，３５Ｃとは分離された構成とされている。これに対し、分割防塵ネット３５Ｂと分割防塵ネット３５Ｃは、継手３９により接続構成とされている。

分割防塵ネット３５Ａは、その上縁部４４をラジエータユニット３１の上部に設けられた鉤状の差込部に差し込むと共に、下縁部４５の両側に設けられた固定具３８をラジエータユニット３１のねじ孔に固定することによりラジエータユニット３１に取り付けられる。

また、継手３９は例えば蝶番であり、分割防塵ネット３５Ｂと分割防塵ネット３５Ｃとを互いに変位可能（折り畳み可能）に接続する構成とされている。この分割防塵ネット３５Ｂ，３５Ｃは、分割防塵ネット３５Ｃの下縁部４６をラジエータユニット３１の下部に設けられた鉤状の差込部に差し込むと共に、分割防塵ネット３５Ｂの上縁部４７の両側に設けられた固定具３８をラジエータユニット３１のねじ孔に固定することによりラジエータユニット３１に取り付けられる。

この分割防塵ネット３５Ａ〜３５Ｃをラジエータユニット３１に固定するのに用いられる各固定具３８（請求項に記載の固定部に相当する）は、着脱空間部３７内に位置するよう設けられている。よって、防塵ネット３５の着脱に伴い固定具３８を着脱する際、着脱空間部３７を介して固定具３８の着脱を行うことができる。

次に、図５及び図６を用いて、上記構成とされた熱交換装置３０から防塵ネット３５を着脱する処理について説明する。

先ず、熱交換装置３０から防塵ネット３５を取り外す処理について説明する。防塵ネット３５を熱交換装置３０から取り外すには、先ず作業者は外装カバー１８に設けられているサイドドア１９を開く。このサイドドア１９は、外装カバー１８に対して横方向に開くドアであり、作業者は上部旋回体３に上ることなく地上にいる状態で（いわゆるグランドアクセスにより）行うことができる。

熱交換装置３０は、エンジン室１７内のサイドドア１９と対向する位置に設けられている。よって、作業者はサイドドア１９を開いた状態で、熱交換装置３０と対向した状態となる。

続いて、作業者は前記のように着脱空間部３７内に位置している固定具３８を外す。本実施形態では、防塵ネット３５の内、先ず上部に取り付けられている分割防塵ネット３５Ａを取り外す。このため、分割防塵ネット３５Ａをラジエータユニット３１に固定している固定具３８を外す処理を行う。なお、防塵ネット３５を取り外す処理は、下側に位置する分割防塵ネット３５Ｂ，３５Ｃから先に行ってもよい。

固定具３８による分割防塵ネット３５Ａの固定が解除されると、作業者は着脱空間部３７から分割防塵ネット３５Ａを図５（Ａ）及び図６（Ａ）に矢印Ａで示す方向に引き抜く作業を行う。

着脱空間部３７の形成位置は、ラジエータユニット３１の上下方向（Ｚ１，Ｚ２方向）に対する中央近傍の位置である。また、分割防塵ネット３５Ａの引き抜きは、下方に向けた引き抜き処理となる。このため、着脱空間部３７からの分割防塵ネット３５Ａの引き抜き作業は、上部旋回体３に上ることなく、また従来のようにエンジンフード１７ａを取り外すことなく、地上にいる状態（グランドアクセス）で行うことができる。

上部に位置する分割防塵ネット３５Ａが取り外されると、続いて下部に位置する分割防塵ネット３５Ｂ，３５Ｃの取り出し処理が行われる。分割防塵ネット３５Ｂ，３５Ｃを取り外すには、先ず着脱空間部３７内に位置している分割防塵ネット３５Ｂを固定している固定具３８を外す。

次に、作業者は分割防塵ネット３５Ｂを図５（Ｂ），図６（Ｂ）に矢印Ｂで示す方向に引き抜く処理を行う。この処理は、分割防塵ネット３５Ｂ，３５Ｃを上方に向けて引き抜く処理となるが、着脱空間部３７はラジエータユニット３１の上端部に比べて低い位置にある。このため、着脱空間部３７を介して分割防塵ネット３５Ｂ，３５Ｃを引き抜く処理も、作業者が地上にいる状態（グランドアクセス）で行うことができる。

また、分割防塵ネット３５Ｂと分割防塵ネット３５Ｃは、継手３９により互いに変位可能な構成となっている。よって、分割防塵ネット３５Ｂを着脱空間部３７から引き抜いた後、これを分割防塵ネット３５Ｃに対して手前に折り曲げた状態で引き抜き処理を行うことが可能となる。これにより、複数の分割防塵ネット３５Ｂ，３５Ｃが連結した状態であっても、またラジエータユニット３１とインタークーラ３２の離間距離Ｗ３が狭くても、各分割防塵ネット３５Ｂ，３５Ｃを確実に着脱空間部３７から引き抜くことが可能となる。

なお、防塵ネット３５を熱交換装置３０に装着する処理は、上記した取り外す処理の逆の処理となるため、その説明については省略するものとする。

上記のように本実施形態に係る熱交換装置３０では、作業者は上部旋回体３の上部に上ることなく、また外装カバー１８の上部に設けられたエンジンフード１７ａを開くことなく、地上にいる状態（グランドアクセス）で防塵ネット３５の着脱を行うことができる。このように、防塵ネット３５の着脱処理を低い位置で行えることより、防塵ネット３５の着脱作業を容易かつ安全に行うことが可能になる。

図７及び図８は、上記した熱交換装置３０の変形例である熱交換装置５０を示している。

なお、図７及び図８において、熱交換装置３０の説明に使用した図１乃至図６に示された各構成と対応する構成については同一符号を付し、その説明は省略するものとする。

図２乃至図６を用いて説明した熱交換装置３０は、着脱空間部３７が水平方向（Ｙ１，Ｙ２方向）に延在する構成とされていた。これに対して本変形例に係る熱交換装置５０は、着脱空間部３７が鉛直方向（Ｚ１，Ｚ２方向）に延在するよう構成したことを特徴としている。

このため、インタークーラ３２の形状をＺ１，Ｚ２方向に長い形状とすると共に、２台の燃料クーラ３３を上下に並設する構成とした。この構成とすることにより、インタークーラ３２と燃料クーラ３３との間に図７に矢印Ｗ４で示す幅を有する着脱空間部３７が形成される。

図８は、熱交換装置５０に着脱される防塵ネット５５を示している。本変形例に係る防塵ネット５５は、図８に示すように、着脱空間部３７の延在方向（Ｚ１，Ｚ２方向）に沿って複数に分割された分割防塵ネット５５Ａ〜５５Ｃにより構成される。

本変形例においても、防塵ネット５５の熱交換装置５０に対する着脱は、着脱空間部３７を介して行うことができる。よって、本変形例に係る熱交換装置５０においても、作業者は上部旋回体３の上部に上ることなく、また外装カバー１８の上部に設けられたエンジンフード１７ａを開くことなく、地上にいる状態（グランドアクセス）で防塵ネット５５の着脱を行うことができ、防塵ネット５５の着脱作業を容易かつ安全に行うことができる。

また、各分割防塵ネット５５Ａ〜５５Ｃの下縁部６０Ａ〜６０Ｃは、エンジン室１７の床面と摺動可能な構成とされている。よって、作業者は着脱空間部３７を介した分割防塵ネット５５Ａ〜５５Ｃの着脱作業時に、各分割防塵ネット５５Ａ〜５５Ｃを持ち上げることなく、エンジン室１７の床面上で滑らせることにより着脱を行うことが可能となる。これにより、防塵ネット５５の着脱処理時における作業者の負担を軽減することができ、更に、防塵ネット３５の着脱作業の容易化を図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

具体的には、防塵ネット３５の着脱を案内する案内レールを更に設け、この案内レールにより防塵ネット３５の熱交換装置３０への着脱を案内する構成としてもよい。

また、着脱空間部３７の形成領域には、インタークーラ３２とエンジンとを接続するためのホースが取り付けられるホース取り付け部４２Ａ，４２Ｂが設けられる。そこで、このホース取り付け部４２Ａ，４２Ｂの延出方向を鉛直上方ではなく、斜め方向或いは水平方向に延出する構成とすることにより、着脱空間部３７の領域を広げる構成としてもよい。

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
５ 旋回フレーム
１７ エンジン室
１７ａ エンジンフード
１８ 外装カバー
１９ サイドドア
２０ エンジン
２３ 冷却ファン
２７ ポンプ
３０，５０ 熱交換装置
３１ ラジエータユニット
３２ インタークーラ
３３ 燃料クーラ
３５，５５ 防塵ネット
３５Ａ〜３５Ｃ 分割防塵ネット
５５Ａ〜５５Ｃ 分割防塵ネット
３７ 着脱空間部
３８ 固定具
３９ 継手

Claims (5)

1. 第１冷却器と、
   前記第１冷却器の冷却風の流れ方向に対する上流側に着脱可能に設けられた防塵ネットと、
   前記防塵ネットの前記冷却風の流れ方向に対する上流側に配設された第２冷却器及び第３冷却器と
   を有する建設機械の熱交換装置であって、
   前記第２冷却器と前記第３冷却器とを離間配置することにより、前記第２冷却器と前記第３冷却器との間に前記防塵ネットを着脱する着脱空間部を形成したことを特徴とする建設機械の熱交換装置。
2. 前記防塵ネットの前記第１冷却器への固定部が前記着脱空間部に位置するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の熱交換装置。
3. 前記防塵ネットは、前記着脱空間部の延在方向に沿って複数に分割された分割防塵ネットにより構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械の熱交換装置。
4. 前記分割防塵ネットを互いに変位可能に接続したことを特徴とする請求項３記載の建設機械の熱交換装置。
5. 前記第２冷却器はインタークーラであり、前記第３冷却器は燃料クーラである請求項１乃至４のいずれか一項に記載の建設機械の熱交換装置。

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