JP2015140643A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換装置を設置するためのスペースを小さくすることにより、上部旋回体の小型化を図る。【解決手段】 エンジン側熱交換装置１９は、熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに沿うように円弧状面１３Ａに対面して配置され、電動モータ２０Ｂによって駆動される吸込式の冷却ファン２０と、この冷却ファン２０よりもエンジン７側に位置して冷却ファン２０と対面して配置されエンジン冷却水の熱を放出するラジエータ２１とにより構成する。また、タンク側熱交換装置２２は、熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに沿うように円弧状面１３Ａに対面して配置された吸込式の冷却ファン２３と、この冷却ファン２３よりもエンジン７側に位置して冷却ファン２３と対面して配置され作動油の熱を放出するオイルクーラ２４とにより構成する。【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に関し、特に、エンジン冷却水、作動油等の流体を冷却する熱交換装置を備えた建設機械に関する。

一般に、建設機械の代表例としての油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に油圧アクチュエータを動力源として俯仰動可能に設けられた作業装置とにより構成されている。

油圧ショベルには、運転時の総重量となる運転質量が６トン未満に設定されたミニショベルと呼ばれる小型の油圧ショベルがあり、この小型の油圧ショベルでは、上部旋回体が小型化されている。特に、小型の油圧ショベルの中でも、狭い作業現場で旋回動作できるように、上部旋回体が下部走行体の車幅寸法にほぼ収まる範囲で旋回動作できるように構成された後方超小旋回型と呼ばれる油圧ショベルは、上部旋回体がより一層小型化されている。

この後方超小旋回型の油圧ショベルの上部旋回体は、支持構造体をなし下部走行体に取付けられる旋回フレームと、作業装置との重量バランスをとるために該旋回フレームの後端部に取付けられ後面が円弧状に形成されたカウンタウエイトと、該カウンタウエイトの前側に位置して前記旋回フレームの後側に左，右方向に延在する横置き状態で搭載されたエンジンと、該エンジンによって駆動され前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記エンジンを挟んで該油圧ポンプと左，右方向の反対側に設けられ前記エンジンの冷却水、前記作動油を含む流体を冷却する熱交換装置と、少なくとも該熱交換装置の側方を覆うために前記旋回フレームの外周形状に沿って前記カウンタウエイトから連続する円弧状に立設された熱交換装置側外装カバーとを備えている。

ここで、油圧ショベルでは、カウンタウエイトと同様に旋回フレームの後側に配置されるエンジンも作業装置との重量バランスをとるための重量物として利用している。従って、エンジンを旋回中心から離れるように、できるだけ後側に寄せて配置できれば、このエンジンをバランス用のウエイトとして効果的に機能させることができ、カウンタウエイトの重量を軽くして油圧ショベルの重量を軽減することができる。

しかし、エンジンには、油圧ポンプが取付けられると共に、該油圧ポンプと左，右方向の反対側には、熱交換装置の一部を構成する冷却ファンが設けられ、この冷却ファンに対面する位置にはエンジン冷却水、作動油等の流体を冷却する熱交換装置の冷却器が配設されている。この場合、エンジンと油圧ポンプと冷却ファンと冷却器とは、エンジンの長さ方向に連なって配置されており、左，右方向に長尺な１個の集合体として構成されている。

従って、エンジンを後側に配置しようとした場合には、カウンタウエイトとの間にエンジンを後側に配置するためのスペースが有るにも拘わらず、冷却風の流れ方向に対して前，後方向に広幅に形成されている冷却器がカウンタウエイトまたは熱交換装置側外装カバーに干渉してしまう。

そこで、従来技術の油圧ショベルには、エンジンと油圧ポンプを１個の集合体とし、冷却器と冷却ファンを１個の集合体、即ち、熱交換装置とすることにより、それぞれ別々に配置できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、エンジンと油圧ポンプの集合体は、熱交換装置と分離したことで、カウンタウエイトに接近するように旋回フレームの後側に寄せて配置することができる。一方、熱交換装置は、冷却ファンをエンジンから分離したことにより、旋回フレーム上の様々な位置に配置することができる。

特開２００２−２７５９３６号公報

ところで、特許文献１による熱交換装置は、エンジンから分離したことにより、旋回フレーム上の様々な位置に配置することができる。しかし、熱交換装置は、エンジン冷却水、作動油等を冷却するものであるから、配管作業を考慮してエンジンや作動油タンクの近傍に配置するのが一般的である。

この場合、特許文献１では、冷却器、冷却ファンおよび電動モータを冷却風の流れ方向に重なるように、直列状態で配置しているだけである。このために、冷却器、冷却ファンおよび電動モータを熱交換器側外装カバーに対面して配置した場合、この外装カバーから内側に大きく突出してしまい、上部旋回体を小型化する場合の障害となっている。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、熱交換装置を設置するためのスペースを小さくすることにより、上部旋回体を小型化できるようにした建設機械を提供することにある。

本発明による建設機械は、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に油圧アクチュエータを動力源として俯仰動可能に設けられた作業装置とからなり、前記上部旋回体は、支持構造体をなし前記下部走行体に取付けられる旋回フレームと、前記作業装置との重量バランスをとるために該旋回フレームの後端部に取付けられ後面が円弧状に形成されたカウンタウエイトと、該カウンタウエイトの前側に位置して前記旋回フレームの後側に左，右方向に延在する横置き状態で搭載されたエンジンと、該エンジンによって駆動され前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記エンジンを挟んで該油圧ポンプと左，右方向の反対側に設けられ前記エンジンの冷却水、前記作動油を含む流体を冷却する熱交換装置と、少なくとも前記熱交換装置の側方を覆うために前記旋回フレームの外周形状に沿って前記カウンタウエイトから連続する円弧状に立設された熱交換装置側外装カバーとを備えている。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記熱交換装置は、前記熱交換装置側外装カバーの円弧状面に沿うように該円弧状面に対面して配置され電動モータによって駆動される吸込式の冷却ファンと、該冷却ファンよりもエンジン側に位置して該冷却ファンと対面して配置され前記流体の熱を放出する冷却器とにより構成したことにある。

請求項２の発明は、前記熱交換装置は、冷却風の流れ方向に対して並列となるように複数個設け、前記複数個の熱交換装置は、前記熱交換装置側外装カバーに沿わせて配置する構成としたことにある。

請求項３の発明は、前記エンジンと前記油圧ポンプとに接続して発電・電動機を設け、該発電・電動機を前記旋回フレーム上に設けた蓄電装置に接続する構成としたことにある。

請求項４の発明は、前記油圧ポンプの側方を覆うために前記旋回フレームの外周に立設された油圧ポンプ側外装カバーを設け、前記油圧ポンプ側外装カバーには、前記冷却ファンによって吸込まれた冷却風を外部に排出するための排気ファンを設ける構成としたことにある。

請求項５の発明は、前記各熱交換装置は、前記熱交換装置側外装カバーの円弧状面に沿う前，後方向の中間位置で前記熱交換装置側外装カバーに向け外向きに突出して山形形状に折曲げられた共通のケーシングを有し、前記ケーシングには、前記折曲げ部を挟んで前，後方向の前側と後側に位置して２個の冷却器収容空間を設けると共に、前記熱交換装置側外装カバーと対面した外表面には、前記各冷却器収容空間に開口した冷却ファン取付孔を設け、前記ケーシングの前記各冷却ファン取付孔には、前記冷却ファンをそれぞれ取付け、前記ケーシングの各冷却器収容空間には、前記冷却器をそれぞれ収容する構成としたことにある。

請求項１の発明によれば、熱交換装置側外装カバーの円弧状面に沿うように該円弧状面に対面して電動モータによって駆動される冷却ファンを配置し、該冷却ファンよりもエンジン側に位置して該冷却ファンと対面して冷却器を配置する構成としているから、冷却器と熱交換装置側外装カバーの円弧状面との間に冷却ファンを配置することができる。

ここで、平坦に形成された冷却器を熱交換装置側外装カバーの円弧状面に沿うように配置した場合、この冷却器と円弧状面との間には、上，下方向に延びる眉形状の空間が形成されることになる。この眉形状の空間は、物品の設置スペースとして利用が困難な、所謂デッドスペースとなるものである。従って、冷却器と熱交換装置側外装カバーの円弧状面との間に冷却ファンを配置することにより、この眉形状のデッドスペースを、冷却ファンの設置スペースの一部として利用することができる。

この結果、冷却ファンをデッドスペースを利用して配設することができるから、熱交換装置を設置するために要する旋回フレーム上のスペースを小さくできる。これにより、上部旋回体を小型化することができる。

請求項２の発明によれば、熱交換装置は、冷却風の流れ方向に対して並列となるように複数個設けているから、これらの熱交換装置を熱交換装置側外装カバーに沿わせて配置した場合、複数個の冷却器を重ねて（直列に）配置した場合に比較し、熱交換装置側外装カバーから内側への突出寸法を小さく抑えることができる。また、熱交換装置を冷却風の流れ方向に対して並列に配置したことにより、それぞれの冷却器に冷えた冷却風を供給することができ、流体を効率よく冷却することができる。

請求項３の発明によれば、エンジンと油圧ポンプとに接続して発電・電動機を設けているから、蓄電装置からの給電によって発電・電動機を駆動することにより、エンジンをアシストすることができ、該エンジンを小型化（小排気量化）することができる。また、エンジンによって発電・電動機を駆動することにより、この発電・電動機で発生した電力を蓄電装置に蓄えることができる。

請求項４の発明によれば、油圧ポンプの側方を覆う油圧ポンプ側外装カバーには、排気ファンを設けているから、熱交換装置やエンジンの周囲を通過して温度上昇した冷却風は、排気ファンによって強制的に外部に排出することができ、各部の冷却効率を高めることができる。

請求項５の発明によれば、共通のケーシングは、熱交換装置側外装カバーに向け外向きに突出して山形形状に折曲げて形成しているから、熱交換装置側外装カバーの円弧状面に沿って配置することができる。そして、ケーシングには、前記折曲げ部を挟んだ前側と後側に２個の冷却器収容空間を設けているから、該各冷却器収容空間に冷却器をそれぞれ収容することができる。一方、ケーシングには、熱交換装置側外装カバーと対面した外表面に各冷却器収容空間に開口した冷却ファン取付孔を設けているから、該各冷却ファン取付孔に冷却ファンをそれぞれ取付けることができる。このように共通のケーシングを利用して組立てられた２個の熱交換装置は、１個の熱交換ユニットとして上部旋回体に簡単な作業で組付けることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る建設機械としての油圧ショベルを示す正面図である。 作業装置を省略した油圧ショベルを拡大して示す平面図である。 図２中の油圧ショベルを熱交換装置側外装カバーを取外した状態で右後側から見た分解斜視図である。 旋回フレーム上にエンジンと油圧ポンプと熱交換ユニットとを搭載した状態を右後側から拡大して示す斜視図である。 旋回フレーム上にカウンタウエイト、エンジン、油圧ポンプ、熱交換ユニット、各外装カバー等を搭載した状態を示す一部破断の平面図である。 熱交換装置側外装カバーに対する熱交換ユニットの配置状態を図５中の要部を拡大して示す一部破断の平面図である。 図４中の熱交換ユニットを単体で拡大して示す斜視図である。 図７中の熱交換ユニットをラジエータとオイルクーラを外形形状のまま矢示VIII−VIII方向から見た拡大断面図である。 図７中の熱交換ユニットをラジエータを外形形状のまま矢示IX−IX方向から見た拡大断面図である。 本発明の第２の実施の形態による排気ファンを油圧ポンプ側外装カバーに取付けた状態を図５と同様位置から見た一部破断の平面図である。 本発明の第３の実施の形態によるエンジン、発電・電動機、蓄電装置を旋回フレーム上に搭載した状態を図４と同様位置から見た斜視図である。 旋回フレーム上にカウンタウエイト、エンジン、発電・電動機、油圧ポンプ、熱交換ユニット、蓄電装置、各外装カバー等を搭載した状態を示す一部破断の平面図である。 本発明の第４の実施の形態による排気ファンを油圧ポンプ側外装カバーに取付けた状態を図１２と同様位置から見た一部破断の平面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る建設機械の代表例として、クローラ式の小型の油圧ショベル、所謂ミニショベルを例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

まず、図１ないし図９は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、１は建設機械としてのクローラ式の小型の油圧ショベル（ミニショベル）を示している。この油圧ショベル１は、図１ないし図３に示すように、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、該上部旋回体３の前，後方向の前側に俯仰動可能に設けられ、複数本の油圧アクチュエータを動力源として土砂の掘削作業等を行う作業装置４とにより構成されている。

５は上部旋回体３の支持構造体をなし下部走行体２に取付けられる旋回フレームである。この旋回フレーム５は、図４、図５に示すように、前，後方向に延びる厚肉な鋼板等からなる底板５Ａと、該底板５Ａ上に立設され、左，右方向に所定の間隔をもって前，後方向に延びた左縦板５Ｂ，右縦板５Ｃと、前記底板５Ａ、各縦板５Ｂ，５Ｃの前部から左，右方向に延びた左前梁５Ｄ，右前梁５Ｅと、前記底板５Ａ、各縦板５Ｂ，５Ｃから左，右方向の外側に向けて張出し、前，後方向に間隔をもって複数本設けられた張出しビーム５Ｆと、前記各前梁５Ｄ，５Ｅの先端部から後側に延びて前記各張出しビーム５Ｆに支持された左サイドフレーム５Ｇ，右サイドフレーム５Ｈと、前記各縦板５Ｂ，５Ｃの前側に設けられた支持ブラケット５Ｊとにより構成されている。この支持ブラケット５Ｊには、作業装置４が左，右方向に揺動可能に取付けられている。

ここで、底板５Ａの後側は、左，右方向の中央部位が後側に突出した円弧状端縁５Ａ１となっている。また、左サイドフレーム５Ｇの後側部分は、前記円弧状端縁５Ａ１から左側に連続するように旋回中心Ｏの近傍を中心として湾曲した円弧フレーム部５Ｇ１となっている。一方、右サイドフレーム５Ｈの後側部分は、前記円弧状端縁５Ａ１から右側に連続するように旋回中心Ｏの近傍を中心として湾曲した後円弧フレーム部５Ｈ１となり、前側部分は、さらに連続して前円弧フレーム部５Ｈ２となっている。

このように、旋回フレーム５は、後述のキャブ９が搭載される左前側を除いて円弧状に形成されており、運転席（図示せず）に着座したオペレータから見え難い右前方と左，右の後方とが旋回動作時に下部走行体２の車幅にほぼ収まるようになっている。

６は旋回フレーム５の後端部に取付けられたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト６は、旋回フレーム５の前側に設けられた作業装置４との重量バランスをとるものである。カウンタウエイト６の後面６Ａは、旋回フレーム５の後側部位と同様に、旋回動作時に下部走行体２の車幅寸法にほぼ収まるように、左，右方向の中央部位が後側に突出した円弧状に形成されている。ここで、カウンタウエイト６は、後述のエンジン７と油圧ポンプ８とを通常の取付位置よりも後側に寄せて配置したことにより、軽い重量に設定されている。

７はカウンタウエイト６の前側に位置して旋回フレーム５の後側に設けられたエンジンである。このエンジン７は、図４、図５に示すように、左，右方向に延在する横置き状態で旋回フレーム５に搭載され、その左側には、後述の油圧ポンプ８が取付けられている。一方、エンジン７の右側には、一般的に設けられている冷却風を発生するための冷却ファンは設けられていない。

８はエンジン７の左，右方向の左側に取付けられた油圧ポンプを示している。この油圧ポンプ８は、エンジン７によって駆動されることにより、下部走行体２や作業装置４の油圧アクチュエータを駆動するための動力源として、作動油を昇圧して吐出するものである。

ここで、エンジン７と油圧ポンプ８とは、１個の集合体として形成されている。このエンジン７と油圧ポンプ８との集合体は、前，後方向に広幅な後述の熱交換ユニット１７と分離したために、エンジン７の長さ方向、即ち、左，右方向の寸法が短くなっている。これにより、エンジン７と油圧ポンプ８は、カウンタウエイト６や後述の外装カバー１２，１３に干渉することなく、通常の取付位置よりも後側に寄せて配置することができる。この場合、エンジン７と油圧ポンプ８は、金属材料を多用した重量物であるから、後側に寄せて配置したことにより、カウンタウエイト６を軽量化することができる。

９は旋回フレーム５の左前側に位置して搭載されたキャブを示している。このキャブ９は、オペレータが搭乗するもので、その内部には、オペレータが着座する運転席、走行用の操作レバー、作業用の操作レバー等（いずれも図示せず）が配設されている。

１０はエンジン７よりも前側に位置して旋回フレーム５の右側に搭載された作動油タンクである。この作動油タンク１０は、下部走行体２、作業装置４等に設けられた油圧アクチュエータを駆動するための作動油を貯えるものである。ここで、作動油タンク１０の後側近傍には、後述する熱交換ユニット１７のオイルクーラ２４が配置されており、このオイルクーラ２４に短い管路で容易に接続することができる。一方、１１は作動油タンク１０の左側ないし前側に位置して旋回フレーム５の右前側に搭載された燃料タンクを示している。

１２は油圧ポンプ８の左側方を覆うように設けられた油圧ポンプ側外装カバーである（図５参照）。この油圧ポンプ側外装カバー１２は、旋回フレーム５を構成する左サイドフレーム５Ｇの円弧フレーム部５Ｇ１上に立設されている。さらに、油圧ポンプ側外装カバー１２は、前記円弧フレーム部５Ｇ１の外周形状に沿ってカウンタウエイト６から連続する円弧状に立設されている。

１３は後述する熱交換ユニット１７の側方を覆うように設けられた熱交換装置側外装カバーである。この熱交換装置側外装カバー１３は、旋回フレーム５の外周形状、即ち、右サイドフレーム５Ｈの後円弧フレーム部５Ｈ１に沿ってカウンタウエイト６から右側に連続する円弧状に立設されている。これにより、熱交換装置側外装カバー１３の内面は、旋回中心Ｏの近傍を中心とする凹円弧状の円弧状面１３Ａとなっている。さらに、熱交換装置側外装カバー１３には、外部の空気を冷却風として吸込むための吸込口１３Ｂが設けられている。

１４は熱交換ユニット１７の上方を覆うように熱交換装置側外装カバー１３の上部に設けられた扇形状の上面カバーである。１５は熱交換装置側外装カバー１３の前側に連続するように円弧状に立設されたタンク側外装カバーで、該タンク側外装カバー１５の上側（上面カバー１４の前側）には、各タンク１０，１１の上側を開閉可能に覆うタンク上カバー１６が設けられている。

次に、本発明の特徴部分である各熱交換装置１９，２２を含む構成について詳細に説明する。

１７はエンジン７を挟んで油圧ポンプ８と左，右方向の反対側、即ち、エンジン７の右側に設けられた熱交換ユニットを示している（図５参照）。この熱交換ユニット１７は、後述のエンジン側熱交換装置１９とタンク側熱交換装置２２とをケーシング１８に組付けることにより１個の冷却ユニットとして構成されている。熱交換ユニット１７は、エンジン側熱交換装置１９によってエンジンの冷却水を冷却し、タンク側熱交換装置２２によって作動油を冷却するものである。

１８は熱交換ユニット１７の外殻をなすケーシングである。このケーシング１８は、図６、図７に示すように、エンジン側熱交換装置１９とタンク側熱交換装置２２との両方に共通の枠部材として形成されている。ケーシング１８は、熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに沿う前，後方向の中間位置で、前記熱交換装置側外装カバー１３に向け外向きに突出して山形形状に折曲げられて形成されている。

即ち、ケーシング１８は、図７、図８に示すように、長方形状の板体を前，後方向の中間位置が熱交換装置側外装カバー１３に向け外向きに突出するように山形形状に折曲げて形成された外面板１８Ａと、該外面板１８Ａの内側（エンジン７側）に間隔をもって配置され、該外面板１８Ａと平行状態を保持するためにほぼ同様の山形形状に折曲げられた内面板１８Ｂと、前記外面板１８Ａの周囲に位置して前記外面板１８Ａと内面板１８Ｂとの隙間を覆うように設けられた上板１８Ｃ、下板１８Ｄ、前板１８Ｅおよび後板１８Ｆと、前，後方向の中間部に位置して前記外面板１８Ａと内面板１８Ｂとの間に設けられた仕切板１８Ｇとを含んで構成されている。

ここで、ケーシング１８の外面板１８Ａは、熱交換装置側外装カバー１３と対面した外表面をなすもので、前，後方向の中間位置に上，下方向に延びて折曲げ部１８Ａ１が形成されている。一方、内面板１８Ｂには、前，後方向の中間位置に上，下方向に延びて折曲げ部１８Ｂ１が形成されている。そして、外面板１８Ａと内面板１８Ｂとの間には、それぞれの折曲げ部１８Ａ１，１８Ｂ１を挟んだ前，後位置、具体的には、仕切板１８Ｇを挟んだ後側に位置して冷却器収容空間としてのラジエータ収容空間１８Ｈが設けられ、前側位置に冷却器収容空間としてのオイルクーラ収容空間１８Ｊが設けられている。

さらに、ケーシング１８の外面板１８Ａには、ラジエータ収容空間１８Ｈに開口した冷却ファン取付孔１８Ｋと、オイルクーラ収容空間１８Ｊに開口した冷却ファン取付孔１８Ｌとを設けている。なお、ラジエータ収容空間１８Ｈに開口した冷却ファン取付孔１８Ｋは、エンジン冷却水を効率よく冷却するために、２個の冷却ファン２０を取付けることができるように、上，下位置に２個設けられている。このように、冷却ファン取付孔（冷却ファン）の個数は、冷却対象となる流体に応じて適宜に設定することができる。

ケーシング１８の内面板１８Ｂには、ラジエータ２１、オイルクーラ２４を通過した冷却風をエンジン７側に流通させるための通気口１８Ｍ，１８Ｎが大きく開口して設けられている。

このように構成されたケーシング１８は、例えば下板１８Ｄが旋回フレーム５に設けられたブラケット等に対しボルト止めされることにより該旋回フレーム５上に固定されている。この場合、ケーシング１８は、その外面板１８Ａが熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａと対面して配置され、このときに、外面板１８Ａと円弧状面１３Ａとの間隔寸法は、後述するように各冷却ファン２０，２３をデッドスペースを利用して配置したことにより、小さな値に設定することができる（接近させた状態で配置することができる）。

１９は熱交換ユニット１７の一部を構成するエンジン側熱交換装置を示している。このエンジン側熱交換装置１９は、エンジン冷却水を冷却するもので、エンジン７の近傍となるように熱交換ユニット１７の後側位置に配置されている。エンジン側熱交換装置１９は、ケーシング１８の後側部分と後述の冷却ファン２０とラジエータ２１とにより構成されている。

２０はケーシング１８の外面板１８Ａの後側位置に上，下位置に並べて２個設けられたラジエータ２１用の冷却ファンである（図７、図９参照）。この冷却ファン２０は、図６に示す如く、熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに沿うように該円弧状面１３Ａに対面して配置されている。冷却ファン２０は、大径で短尺な円筒状のファンシュラウド２０Ａと、該ファンシュラウド２０Ａの中央位置に配置された電動モータ２０Ｂと、前記ファンシュラウド２０Ａ内に配置され該電動モータ２０Ｂによって回転駆動される回転翼２０Ｃとにより構成されている。

冷却ファン２０は、ファンシュラウド２０Ａがケーシング１８の外面板１８Ａに設けられた冷却ファン取付孔１８Ｋに取付けられている。そして、冷却ファン２０は、電動モータ２０Ｂによって回転翼２０Ｃを回転駆動することにより、外部の空気を吸込んでラジエータ２１に向けて供給する吸込式の電動ファンとして構成されている。

ここで、平坦に形成されたラジエータ２１を熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに当接するように配置した場合、このラジエータ２１と円弧状面１３Ａとの間には、直線と円弧とによって眉形状をなす空間が上，下方向に延びて形成されることになる。この眉形状の空間は、物品の設置スペースとして利用が困難な、所謂デッドスペースとなるものである。第１の実施の形態では、ラジエータ２１と熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａとの間に冷却ファン２０を配置することにより、冷却ファン２０は、この眉形状のデッドスペースを設置スペースの一部として利用することができる。これにより、冷却ファン２０を設置するためのスペースを縮小することができる。

２１はケーシング１８のラジエータ収容空間１８Ｈに収容して設けられたラジエータである。このラジエータ２１は、冷却ファン２０よりもエンジン７側に位置して該冷却ファン２０と対面して配置されている。ラジエータ２１は、流体としてエンジン冷却水の熱を放出するもので、エンジン７のウォータジャケットに可撓性のホース（いずれも図示せず）を介して接続されている。

２２は熱交換ユニット１７の一部を構成するタンク側熱交換装置を示している。このタンク側熱交換装置２２は、作動油を冷却するもので、作動油タンク１０の近傍となるように熱交換ユニット１７の前側位置に配置されている。タンク側熱交換装置２２は、エンジン側熱交換装置１９とほぼ同様に、ケーシング１８の前側部分と後述の冷却ファン２３とオイルクーラ２４とにより構成されている。

２３はケーシング１８の外面板１８Ａの前側位置に設けられたオイルクーラ２４用の冷却ファンである。この冷却ファン２３は、図６に示す如く、熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに沿うように該円弧状面１３Ａに対面して配置されている。冷却ファン２３は、ファンシュラウド２３Ａ、電動モータ２３Ｂおよび回転翼２３Ｃにより吸込式の電動ファンとして構成されている。冷却ファン２３は、ラジエータ２１用の冷却ファン２０とほぼ同様に、オイルクーラ２４と熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａとの間に配置されることにより、眉形状のデッドスペースを設置スペースの一部として利用することができる。

２４はケーシング１８のオイルクーラ収容空間１８Ｊに収容して設けられたオイルクーラである。このオイルクーラ２４は、冷却ファン２３よりもエンジン７側に位置して該冷却ファン２３と対面して配置されている。オイルクーラ２４は、流体として各油圧アクチュエータに供給されて温度上昇した作動油の熱を放出するもので、作動油タンク１０等に接続されている。

第１の実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。

まず、オペレータは、キャブ９に搭乗しエンジン７を始動して油圧ポンプ８を駆動する。この状態で、オペレータは、走行用の操作レバーを操作することにより、下部走行体２を前進または後退させることができる。一方、キャブ９内のオペレータは、作業用の操作レバーを操作することにより、作業装置４を俯仰動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。このようにエンジン７を運転しているとき、各油圧アクチュエータに作動油（圧油）を供給しているときには、エンジン冷却水、作動油等の流体が温度上昇するから、これらの流体を熱交換ユニット１７によって冷却している。

熱交換ユニット１７を構成するエンジン側熱交換装置１９では、冷却ファン２０の電動モータ２０Ｂに給電し、回転翼２０Ｃを回転駆動することにより、熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに設けられた吸込口１３Ｂから外気を吸込み、この外気を冷却風としてラジエータ２１に供給する。これにより、ラジエータ２１内を流通するエンジン冷却水を冷却風によって冷却することができる。

一方、タンク側熱交換装置２２では、冷却ファン２３の電動モータ２３Ｂに給電し、回転翼２３Ｃを回転駆動することにより、熱交換装置側外装カバー１３を通じて外気を吸込み、この外気を冷却風としてオイルクーラ２４に供給する。これにより、オイルクーラ２４内を流通する作動油を冷却風によって冷却することができる。

かくして、第１の実施の形態によれば、熱交換ユニット１７を構成するエンジン側熱交換装置１９は、熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに沿うように該円弧状面１３Ａに対面して配置され電動モータ２０Ｂによって駆動される吸込式の冷却ファン２０と、該冷却ファン２０よりもエンジン７側に位置して該冷却ファン２０と対面して配置されエンジン冷却水の熱を放出するラジエータ２１とにより構成している。また、タンク側熱交換装置２２は、熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに沿うように該円弧状面１３Ａに対面して配置され電動モータ２３Ｂによって駆動される吸込式の冷却ファン２３と、該冷却ファン２３よりもエンジン７側に位置して該冷却ファン２３と対面して配置され作動油の熱を放出するオイルクーラ２４とにより構成している。これにより、ラジエータ２１，オイルクーラ２４と熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａとの間に冷却ファン２０，２３を配置することができる。

ここで、平坦なラジエータ２１，オイルクーラ２４を熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに沿うように配置した場合、このラジエータ２１，オイルクーラ２４と円弧状面１３Ａとの間には、上，下方向に延びる眉形状の空間が形成されることになる。この眉形状の空間は、物品の設置スペースとして利用が困難な、所謂デッドスペースとなるものである。従って、ラジエータ２１，オイルクーラ２４と熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａとの間に冷却ファン２０，２３を配置することにより、この眉形状のデッドスペースを、冷却ファン２０，２３の設置スペースの一部として利用することができる。

この結果、冷却ファン２０，２３をデッドスペースを利用して配設することができるから、熱交換装置１９，２２を設置するために要する旋回フレーム５上のスペースを小さくできる。これにより、上部旋回体３を小型化することができ、作業性能を向上することができる。

この場合、エンジン側熱交換装置１９とタンク側熱交換装置２２とは、冷却風の流れ方向に対して並列となるように複数個、例えば２個設けている。これにより、これらの熱交換装置１９，２２を熱交換装置側外装カバー１３に沿わせて配置した場合、複数個の冷却器を重ねて（直列に）配置した場合に比較し、熱交換装置側外装カバー１３から内側への突出寸法を小さく抑えることができる。また、各熱交換装置１９，２２を冷却風の流れ方向に対して並列に配置したことにより、それぞれのラジエータ２１，オイルクーラ２４に冷えた冷却風を供給することができ、エンジン冷却水，作動油を効率よく冷却することができる。

一方、各熱交換装置１９，２２は、熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに沿う前，後方向の中間位置で熱交換装置側外装カバー１３に向け外向きに突出して山形形状に折曲げられた共通のケーシング１８を有している。従って、共通のケーシング１８は、山形形状に折曲げて形成することにより、熱交換装置側外装カバー１３の円弧状面１３Ａに沿って配置することができる。

また、ケーシング１８には、外面板１８Ａ，内面板１８Ｂの折曲げ部１８Ａ１，１８Ｂ１を挟んだ後側と前側にラジエータ収容空間１８Ｈとオイルクーラ収容空間１８Ｊとを設けているから、該ラジエータ収容空間１８Ｈにラジエータ２１を収容することができ、オイルクーラ収容空間１８Ｊにオイルクーラ２４を収容することができる。

さらに、ケーシング１８には、熱交換装置側外装カバー１３と対面した外表面となる外面板１８Ａに各収容空間１８Ｈ，１８Ｊに開口した冷却ファン取付孔１８Ｋ，１８Ｌを設けているから、該各冷却ファン取付孔１８Ｋ，１８Ｌに冷却ファン２０，２３をそれぞれ取付けることができる。このように共通のケーシング１８を利用して組立てられた２個の熱交換装置１９，２２は、１個の熱交換ユニット１７として上部旋回体３に簡単な作業で組付けることができる。

次に、図１０は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、油圧ポンプの側方を覆うために旋回フレームの外周に立設された油圧ポンプ側外装カバーを設け、油圧ポンプ側外装カバーには、冷却ファンによって吸込まれた冷却風を外部に排出するための排気ファンを設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１０において、３１は油圧ポンプ側外装カバー１２に設けられた排気ファンを示している。この排気ファン３１は、各冷却ファン２０，２３によってエンジン７側に吸込まれた冷却風を外部に排出するものである。

かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施の形態では、油圧ポンプ８の左側方を覆う油圧ポンプ側外装カバー１２には、排気ファン３１を設けているから、各熱交換装置１９，２２やエンジン７の周囲を通過して温度上昇した冷却風は、排気ファン３１によって強制的に外部に排出することができ、各部の冷却効率を高めることができる。

次に、図１１および図１２は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、エンジンと油圧ポンプとに接続して発電・電動機を設け、この発電・電動機を旋回フレーム上に設けた蓄電装置に接続する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１１、図１２において、４１は第１の実施の形態によるエンジン７に代えて旋回フレーム５の後側に搭載された第３の実施の形態によるエンジンである。このエンジン４１は、後述する発電・電動機４２によるアシスト（補助）を考慮して出力が小さな小排気量のものが用いられている。エンジン４１の左側には、発電・電動機４２を介して油圧ポンプ８が設けられている。

４２はエンジン４１の左側に位置して該エンジン４１の出力軸と油圧ポンプ８の入力軸とに接続されたアシスト用の発電・電動機である。この発電・電動機４２は、エンジン４１によって回転駆動することにより発電し、またはエンジン４１に加えて油圧ポンプ８の駆動を補助するものである。発電・電動機４２は、図示しないケーブルを介して後述の蓄電装置４３に電気的に接続されている。

４３は旋回フレーム５上に設けられた蓄電装置で、該蓄電装置４３は、例えばキャブ９と燃料タンク１１との隙間を利用して配設されている。蓄電装置４３は、発電・電動機４２に対して電力の給電を行うと共に、発電・電動機４２から電力の受電（蓄電）を行うもので、例えばリチウムイオンバッテリを用いて構成されている。なお、蓄電装置４３としては、リチウムイオンバッテリ以外にも、例えば電気二重層のキャパシタを用いることもできる。

かくして、このように構成された第３の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第３の実施の形態では、エンジン４１と油圧ポンプ８とに接続して発電・電動機４２を設けているから、蓄電装置４３からの給電によって発電・電動機４２を駆動することにより、エンジン４１をアシストすることができ、該エンジン４１を小型化（小排気量化）することができる。また、エンジン４１によって発電・電動機４２を駆動することにより、この発電・電動機４２で発生した電力を蓄電装置４３に蓄えることができる。

次に、図１３は本発明の第４の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、エンジンと油圧ポンプとに接続して発電・電動機を設け、この発電・電動機を旋回フレーム上に設けた蓄電装置に接続する構成とすると共に、油圧ポンプの側方を覆う油圧ポンプ側外装カバーには、冷却ファンによって吸込まれた冷却風を外部に排出するための排気ファンを設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１３において、５１は第１の実施の形態によるエンジン７に代えて旋回フレーム５の後側に搭載された第４の実施の形態によるエンジンである。このエンジン５１は、後述する発電・電動機５２によるアシスト（補助）を考慮して出力が小さな小排気量のものが用いられている。エンジン５１の左側には、発電・電動機５２を介して油圧ポンプ８が設けられている。

５２はエンジン５１の左側に位置して該エンジン５１の出力軸と油圧ポンプ８の入力軸とに接続されたアシスト用の発電・電動機である。この発電・電動機５２は、エンジン５１によって回転駆動することにより発電し、またはエンジン５１に加えて油圧ポンプ８の駆動を補助するものである。発電・電動機５２は、図示しないケーブルを介して後述の蓄電装置５３に電気的に接続されている。

５３は旋回フレーム５上に設けられた蓄電装置で、該蓄電装置５３は、例えばキャブ９と燃料タンク１１との隙間を利用して配設されている。蓄電装置５３は、発電・電動機５２に対して電力の給電を行うと共に、発電・電動機５２から電力の受電（蓄電）を行うもので、例えばリチウムイオンバッテリを用いて構成されている。なお、蓄電装置５３としては、リチウムイオンバッテリ以外にも、例えば電気二重層のキャパシタを用いることもできる。

５４は油圧ポンプ側外装カバー１２に設けられた排気ファンを示している。この排気ファン５４は、各冷却ファン２０，２３によってエンジン７側に吸込まれた冷却風を外部に排出するものである。

かくして、このように構成された第４の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第４の実施の形態では、エンジン５１と油圧ポンプ８とに接続して発電・電動機５２を設けているから、蓄電装置５３からの給電によって発電・電動機５２を駆動することにより、エンジン５１をアシストすることができ、該エンジン５１を小型化（小排気量化）することができる。また、エンジン５１によって発電・電動機５２を駆動することにより、この発電・電動機５２で発生した電力を蓄電装置５３に蓄えることができる。

さらに、油圧ポンプ８の左側方を覆う油圧ポンプ側外装カバー１２には、排気ファン５４を設けているから、各熱交換装置１９，２２やエンジン７の周囲を通過して温度上昇した冷却風は、排気ファン５４によって強制的に外部に排出することができ、各部の冷却効率を高めることができる。

なお、第１の実施の形態では、エンジン側熱交換装置１９とタンク側熱交換装置２２とを、共通のケーシング１８によって１個の熱交換ユニット１７として構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、エンジン側熱交換装置１９とタンク側熱交換装置２２とに、それぞれ専用のケーシングを設け、旋回フレーム５上に別個に取付ける構成としてもよい。この場合、３個以上の熱交換装置を並べて配置する構成としてもよい。これらの構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

第１の実施の形態では、エンジン７の左側に油圧ポンプ８を設け、エンジン７の右側に熱交換ユニット１７を配設した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、建設機械の機種によっては、エンジンの右側に油圧ポンプを設け、エンジンの左側に熱交換ユニットを配設する構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

一方、第１の実施の形態では、冷却器としてエンジン冷却水を冷却するラジエータ２１と作動油を冷却するオイルクーラ２４とを例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、冷却器として、エンジンの過給機に供給する空気を冷却するインタクーラ、空調装置に用いる冷媒を冷却するコンデンサ、エンジンに供給する燃料を冷却する燃料クーラ等を用いる構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態にも同様に適用することができるものである。

さらに、各実施の形態では、建設機械としてクローラ式の小型の油圧ショベル１、所謂ミニショベルを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばホイール式の油圧ショベル、油圧クレーン等の他の建設機械にも広く適用することができる。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ 作業装置
５ 旋回フレーム
６ カウンタウエイト
６Ａ 後面
７，４１，５１ エンジン
８ 油圧ポンプ
１２ 油圧ポンプ側外装カバー
１３ 熱交換装置側外装カバー
１３Ａ 円弧状面
１７ 熱交換ユニット
１８ ケーシング
１８Ａ 外面板（外表面）
１８Ａ１，１８Ｂ１ 折曲げ部
１８Ｂ 内面板
１８Ｈ ラジエータ収容空間（冷却器収容空間）
１８Ｊ オイルクーラ収容空間（冷却器収容空間）
１８Ｋ，１８Ｌ 冷却ファン取付孔
１９ エンジン側熱交換装置
２０，２３ 冷却ファン
２０Ｂ，２３Ｂ 電動モータ
２１ ラジエータ（冷却器）
２２ タンク側熱交換装置
２４ オイルクーラ（冷却器）
３１，５４ 排気ファン
４２，５２ 発電・電動機
４３，５３ 蓄電装置

Claims (5)

1. 自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に油圧アクチュエータを動力源として俯仰動可能に設けられた作業装置とからなり、
   前記上部旋回体は、
   支持構造体をなし前記下部走行体に取付けられる旋回フレームと、
   前記作業装置との重量バランスをとるために該旋回フレームの後端部に取付けられ後面が円弧状に形成されたカウンタウエイトと、
   該カウンタウエイトの前側に位置して前記旋回フレームの後側に左，右方向に延在する横置き状態で搭載されたエンジンと、
   該エンジンによって駆動され前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、
   前記エンジンを挟んで該油圧ポンプと左，右方向の反対側に設けられ前記エンジンの冷却水、前記作動油を含む流体を冷却する熱交換装置と、
   少なくとも前記熱交換装置の側方を覆うために前記旋回フレームの外周形状に沿って前記カウンタウエイトから連続する円弧状に立設された熱交換装置側外装カバーとを備えてなる建設機械において、
   前記熱交換装置は、
   前記熱交換装置側外装カバーの円弧状面に沿うように該円弧状面に対面して配置され電動モータによって駆動される吸込式の冷却ファンと、
   該冷却ファンよりもエンジン側に位置して該冷却ファンと対面して配置され前記流体の熱を放出する冷却器とにより構成したことを特徴とする建設機械。
2. 前記熱交換装置は、冷却風の流れ方向に対して並列となるように複数個設け、前記複数個の熱交換装置は、前記熱交換装置側外装カバーに沿わせて配置する構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
3. 前記エンジンと前記油圧ポンプとに接続して発電・電動機を設け、該発電・電動機を前記旋回フレーム上に設けた蓄電装置に接続する構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械。
4. 前記油圧ポンプの側方を覆うために前記旋回フレームの外周に立設された油圧ポンプ側外装カバーを設け、
   前記油圧ポンプ側外装カバーには、前記冷却ファンによって吸込まれた冷却風を外部に排出するための排気ファンを設ける構成としてなる請求項１，２または３に記載の建設機械。
5. 前記各熱交換装置は、前記熱交換装置側外装カバーの円弧状面に沿う前，後方向の中間位置で前記熱交換装置側外装カバーに向け外向きに突出して山形形状に折曲げられた共通のケーシングを有し、
   前記ケーシングには、前記折曲げ部を挟んで前，後方向の前側と後側に位置して２個の冷却器収容空間を設けると共に、前記熱交換装置側外装カバーと対面した外表面には、前記各冷却器収容空間に開口した冷却ファン取付孔を設け、
   前記ケーシングの前記各冷却ファン取付孔には、前記冷却ファンをそれぞれ取付け、前記ケーシングの各冷却器収容空間には、前記冷却器をそれぞれ収容する構成としてなる請求項２，３または４に記載の建設機械。

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