JP2022186184A - 作業機械 - Google Patents

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貴寛 大野
Takahiro Ono
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Abstract

【課題】小型且つシンプルな構成で、冷却水の漏洩を防止した冷却水タンクを備える作業機械を提供する。【解決手段】作業機械は、エンジンと、エンジンを冷却した冷却水を、冷却風と熱交換させて再びエンジンに還流させるラジエータと、エンジン及びラジエータに接続された冷却水タンクとを備え、冷却水タンクは、冷却水タンクの内部空間の空気を排出するエア排出口を有し、冷却水タンクは、冷却水を貯留する貯水部と、貯水部の上側に設けられ、キャップを有する給水部とからなり、貯水部は、貯水部の上側に形成され、貯水部と給水部とを連通する第1連通孔と、第1連通孔より貯水部の内部に延びる第1筒体とを有し、第1連通孔の直径は、第1筒体の内径よりも小さい。【選択図】図4

Description

本発明は、冷却水の漏洩を防止した作業機械に関する。
従来より、油圧ショベルやホイールローダに代表される作業機械は、エンジンと、エンジンを冷却した冷却水を、冷却風と熱交換させて再びエンジンに還流させるラジエータと、エンジン及びラジエータに接続された冷却水タンクとを備える。
このような作業機械において、走行中に振動が大きくなると、冷却水タンク内部の冷却水が跳ね上がって、エア抜き用ホースから外部に漏れ出す可能性がある。そこで特許文献1には、冷却水を補給する給水口を構成する筒体と、エア抜き用ホースが取り付けられる筒体とを、天壁に独立して形成した冷却水タンクが開示されている。
特開2021-28480号公報
しかしながら、特許文献1では、冷却水タンクの天壁に2つの筒体を設ける必要がある。そのため、冷却水タンクが水平方向に大型化すると共に、構造が複雑になるという課題を生じる。
本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型且つシンプルな構成で、冷却水の漏洩を防止した冷却水タンクを備える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、本発明は、エンジンと、前記エンジンを冷却した冷却水を、冷却風と熱交換させて再び前記エンジンに還流させるラジエータと、前記エンジン及び前記ラジエータに接続された冷却水タンクとを備え、前記冷却水タンクは、前記冷却水タンクの内部空間の空気を排出するエア排出口を有する作業機械において、前記冷却水タンクは、冷却水を貯留する貯水部と、前記貯水部の上側に設けられ、キャップを有する給水部とからなり、前記貯水部は、前記貯水部の上側に形成され、前記貯水部と前記給水部とを連通する第1連通孔と、前記第1連通孔より前記貯水部の内部に延びる第1筒体とを有し、前記第1連通孔の直径は、前記第1筒体の内径よりも小さいことを特徴とする。
本発明によれば、小型且つシンプルな構成で、冷却水の漏洩を防止した冷却水タンクを備える作業機械を得ることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本実施形態に係るホイールローダの側面図である。 エンジン建屋の内部空間の要部斜視図である。 冷却水タンクの分解斜視図である。 第1連通孔の位置における冷却水タンクの縦断面図である。 第2連通孔の位置における冷却水タンクの縦断面図である。 冷却水タンクの横断面の斜視図及び平面図である。
以下、図面を参照して、本発明に係るホイールローダ10の実施形態について説明する。なお、本明細書中の前後左右は、特に断らない限り、ホイールローダ10に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。なお、作業機械の具体例はホイールローダ10に限定されず、油圧ショベル、ダンプトラック、クレーン等でもよい。
図1は、本実施形態に係るホイールローダ10の側面図である。図1に示すように、ホイールローダ10は、前フレーム11と後フレーム12とで構成される車体を有する。前フレーム11と後フレーム12とは、センタピン13によって、左右方向に回転可能に連結されている。また、前フレーム11と後フレーム12とは、左右一対のステアリングシリンダ14L、14Rによって接続されている。一対のステアリングシリンダ14L、14Rは、油圧ポンプ(図示省略)から作動油の供給を受けて伸縮する。
一対のステアリングシリンダ14L、14Rのうち一方を伸長、他方を縮退させることにより、センタピン13を中心として前フレーム11が後フレーム12に対して左右方向に屈曲する。これにより、前フレーム11と後フレーム12との相対的な取付角度が変化し、車体が屈曲して換向する。すなわち、このホイールローダ10は、センタピン13を中心に前フレーム11と後フレーム12とが屈曲されるアーティキュレート式である。
前フレーム11は、左右一対の前タイヤ15L、15Rと、フロント作業機16とを支持している。フロント作業機16は、リフトアーム17と、バケット18と、一対のリフトアームシリンダ(図示省略)と、バケットシリンダ19と、ベルクランク20とで構成される。
リフトアーム17は、ホイールローダ10の幅方向(左右方向)に離間して前フレーム11に取り付けられている。また、リフトアーム17は、前後方向に延設されている。より詳細には、リフトアーム17は、前端がバケット18に回動可能に連結され、後端が前フレーム11に回動可能に連結されている。そして、リフトアーム17は、一対のリフトアームシリンダの伸縮によって上下方向に回動(俯仰動)する。
バケット18は、荷物(土砂など)を収容可能な凹形状の空間を有する。また、バケット18は、リフトアーム17の前端において、回動(チルトまたはダンプ)可能に支持されている。より詳細には、バケット18は、バケットシリンダ19の伸縮に伴ってベルクランク20が回動することによって、上下方向に回動する。
後フレーム12は、左右一対の後タイヤ21L、21Rと、キャブ22(運転室)と、エンジン建屋23(建屋)とを支持している。
キャブ22には、ホイールローダ10を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。キャブ22の内部には、オペレータが着席するシート(図示省略)と、シートに着席したオペレータが操作する操作装置(図示省略)が配置されている。キャブ22に搭乗したオペレータが操作装置を操作することによって、ホイールローダ10が走行し、フロント作業機16が動作する。
エンジン建屋23は、キャブ22の後方に配置されている。エンジン建屋23は、一対のサイドカバー24L、24Rと、トップカバー25と、リアカバー26とで囲まれた内部空間を有する。一対のサイドカバー24L、24Rは、左右方向に離間して立設されて、エンジン建屋23の左右方向の端部を画成する。トップカバー25は、一対のサイドカバー24L、24Rの上端にかけ渡されて、エンジン建屋23の上端を画成する。リアカバー26は、一対のサイドカバー24L、24R及びトップカバー25の後端にかけ渡されて、エンジン建屋23の後端を画成する。また、サイドカバー24L、24R及びリアカバー26には、通気用の開口が設けられている。
エンジン建屋23の内部空間には、エンジン27、ラジエータ28、冷却ファン29、及び冷却水タンク30等が収容されている。また図示は省略するが、エンジン建屋23の内部空間には、排気ガスを浄化する浄化装置、フロント作業機16を動作させる油圧回路(例えば、作動油タンク、油圧ポンプ)、走行のための変速装置等が収容されている。
エンジン27は、ホイールローダ10を動作させるための駆動力を発生させる。エンジン27の駆動力が伝達されることによって、前タイヤ15L、15R及び後タイヤ21L、21Rが回転する。これにより、ホイールローダ10が走行する。ラジエータ28は、エンジン27に冷却水を供給し、エンジン27から排出された冷却水を冷却風と熱交換させ、熱交換した冷却水を再びエンジン27に還流させる。また、エンジン27は、油圧ポンプを駆動する。油圧ポンプは、油圧モータに対して作動油を供給し、油圧モータを回転駆動させる。油圧モータは、冷却ファン29と連結され、冷却ファン29を回転駆動させる。つまり、冷却ファン29は、油圧モータ及び油圧ポンプを介して、エンジン27の駆動力によって回転して、ラジエータ28に冷却風を供給する。
冷却水タンク30は、エンジン27及びラジエータ28の間で循環する冷却水の一部を貯留する。換言すれば、冷却水タンク30は、エンジン27及びラジエータ28の間で循環する冷却水の量を調整するバッファとして機能する。より詳細には、エンジン27の熱によって冷却水が膨張した際に、エンジン27及びラジエータ28からオーバーフローした冷却水が冷却水タンク30に流入する。また、温度の低下によって冷却水が収縮した際に、エンジン27及びラジエータ28に不足する冷却水が冷却水タンク30から供給される。さらに、エンジン27及びラジエータ28内で発生した気泡(空気)が冷却水タンク30を通じて排出される。
次に、図2~図6を参照して、冷却水タンク30の構成を詳細に説明する。図2は、エンジン建屋23の内部空間の要部斜視図である。図3は、冷却水タンク30の分解斜視図である。図4は、第1連通孔49の位置における冷却水タンク30の縦断面図である。図5は、第2連通孔50の位置における冷却水タンク30の縦断面図である。図6は、冷却水タンク30の横断面の斜視図及び平面図である。
図2及び図3に示すように、冷却水タンク30は、貯水部37と、給水部54とで構成される。貯水部37は、天壁31と、側壁32、33、34、35と、底壁36とで構成される直方体の外形を呈する。より詳細には、冷却水タンク30は、天壁31、側壁33、及び底壁36が一体化された部材と、側壁32、34、35が一体化された部材とを組み合わせて構成される。そして、貯水部37は、冷却水を貯留する内部空間を有する。但し、冷却水タンク30の形状及び形成方法は、前述の例に限定されない。
また、図2~図6に示すように、冷却水タンク30は、第1流入口38と、第2流入口39と、冷却水吐出口40と、エア排出口41と、残量センサ42と、第1筒体43と、接続空間画成部材44と、第2筒体45と、上部隔壁46と、下部隔壁47と、キャップ48とを有する。接続空間画成部材44、第2筒体45、及びキャップ48は、給水部54の一例を構成する。すなわち、給水部54は、貯水部37の上側に設けられている。
第1流入口38及び第2流入口39は、側壁32を貫通する貫通孔に取り付けられる筒状の部材である。第1流入口38には、エンジン27から延びるホース38aが接続される。第2流入口39には、ラジエータ28から延びるホース39aが接続される。そして、第1流入口38及び第2流入口39は、ホース38a、39aを通じてエンジン27及びラジエータ28から排出された冷却水及び空気を、貯水部37の内部空間に流入させる。
冷却水吐出口40は、第1流入口38及び第2流入口39より下方において、側壁35を貫通する貫通孔に取り付けられる筒状の部材である。冷却水吐出口40に接続されたホース40aは、エンジン27に接続されている。そして、貯水部37の内部空間に貯留された冷却水は、冷却水吐出口40に接続されたホース40aを通じて、エンジン27に供給される。
エア排出口41は、第2筒体45の側面を貫通する貫通孔に取り付けられる筒状の部材である。すなわち、エア排出口41は、天壁31より上方に配置されている。また、エア排出口41に接続されたドレンチューブ41aの他端は、外部に開放されている。そして、貯水部37の内部空間の圧力が高くなると、貯水部37の内部空間の空気がエア排出口41に接続されたドレンチューブ41aを通じて外部に排出される。
残量センサ42は、第1流入口38及び第2流入口39より下方で且つ冷却水吐出口40より上方において、側壁32に設けられている。残量センサ42は、貯水部37の内部空間に貯留された冷却水の残量を検知し、検知結果をコントローラ(図示省略)に出力する。残量センサ42は、接触式センサまたは光学式センサなど、周知のセンサによって実現することができる。
また、図3~図5に示すように、貯水部37の天壁31(すなわち、貯水部37の上側)には、第1連通孔49と、第2連通孔50、51が形成されている。第1連通孔49及び第2連通孔50、51は、天壁31を厚み方向に貫通している。第1連通孔49は、天壁31の中央に設けられている。第2連通孔50、51は、第1連通孔49の中心に対して対称な位置に設けられている。但し、第2連通孔50、51の位置及び数は、図3の例に限定されない。また、第2連通孔50、51の直径は、第1連通孔49の直径より小さく設定されている。
図4に示すように、第1筒体43、接続空間画成部材44、及び第2筒体45は、天壁31の第1連通孔49を囲むように配置されている。そして、第1筒体43、接続空間画成部材44、及び第2筒体45は、貯水部37に冷却水を補給する役割と、貯水部37の内部空間から空気を排出する役割と、貯水部37の内部空間に貯留された冷却水の漏洩を防止する役割とを担っている。
第1筒体43は、円筒形状の外形を呈する。第1筒体43の上端は、第1連通孔49を囲む位置で且つ第2連通孔50、51より内側において、天壁31の下面に取り付けられている。また、第1筒体43は、貯水部37の内部空間に向けて天壁31から下方に延びている。そして、天壁31は、第1筒体43の内周面より内側に張り出し且つ周方向に連続している。換言すれば、第1筒体43の内径D1は、第1連通孔49の直径D2より大きく設定されている(D1>D2)。
図4及び図5に示すように、接続空間画成部材44は、第1連通孔49及び第2連通孔50、51を囲む位置において、天壁31の上面に取り付けられる。接続空間画成部材44は、天壁31と平行に延設される上壁44aと、上壁44aの外縁から天壁31に向けて延設される脚壁44b、44c、44d、44eとで構成される。また、接続空間画成部材44には、上壁44aを厚み方向に貫通する第3連通孔44fが形成されている。すなわち、第3連通孔44fは、接続空間52の上側に形成されている。また、第3連通孔44fは、第1連通孔49と同径以下に設定される。
そして、第1連通孔49及び第2連通孔50、51を囲む位置において、天壁31の上面に脚壁44b~44eを当接させることによって、貯水部37の天壁31と接続空間画成部材44との間に、接続空間52が画成される。接続空間52は、第1連通孔49及び第2連通孔50、51を通じて、貯水部37の内部空間と連通する空間である。
第2筒体45は、円筒形状の外形を呈する。第2筒体45の下端は、接続空間画成部材44の第3連通孔44fに接続されている。また、第2筒体45は、貯水部37の外部に向けて天壁31(より詳細には、接続空間画成部材44の上壁44a)から上方に延びている。また、第2筒体45の側面には、エア排出口41が取り付けられている。さらに、第2筒体45の上端は、着脱可能なキャップ48によって開閉される。
これにより、第1筒体43の内部空間と第2筒体45の内部空間とは、第1連通孔49及び接続空間52を通じて連通する。その結果、キャップ48を取り外して第2筒体45の上端から注がれた冷却水は、第2筒体45、接続空間52、第1連通孔49、及び第1筒体43を通じて、貯水部37の内部空間に補給される。
また、貯水部37の内部空間と接続空間52とは、第1筒体43の外周面より外側に形成された第2連通孔50、51を通じて連通している。これにより、貯水部37の内部空間の圧力が上昇した場合に、貯水部37の内部空間の空気は、第2連通孔50、51、接続空間52、第2筒体45、エア排出口41、及びドレンチューブ41aを通じて、冷却水タンク30の外部に排出される。
また、ホイールローダ10の振動などによって、冷却水の水面が第1筒体43の下端を下回ると、貯水部37の内部空間の空気が第1筒体43に進入する。この空気は、第1筒体43、第1連通孔49、接続空間52、第2筒体45、エア排出口41、及びドレンチューブ41aを通じて、冷却水タンク30の外部に排出される。
さらに、ホイールローダ10の振動などによって、貯水部37内の冷却水が第1筒体43の内部を跳ね上がることがある。この冷却水は、第1筒体43の上端において、第1筒体43の内周面より内側に張り出した天壁31によって、第1連通孔49を通過することが阻止される。また、第1連通孔49を通過した冷却水は、接続空間52内で拡がって、第3連通孔44fを通過することが阻止される。さらに、接続空間52内に冷却水が浸入したとしても、接続空間52内の冷却水は、第1連通孔49及び第2連通孔50、51を通じて貯水部37の内部空間に戻される。
図4及び図5に示すように、上部隔壁46は、貯水部37の内部空間に配置されている。また、上部隔壁46は、第1筒体43の下端より上方に配置されている。さらに、上部隔壁46は、貯水部37に貯留される冷却水の水面より上方に配置されている。そして、上部隔壁46は、下壁46aと、側壁46bとで構成される。
図6に示すように、下壁46aは、第1流入口38及び第2流入口39より下方において、貯水部37の側壁33の内面に接続されている。側壁46bは、側壁33と対向する位置において、下壁46aの端部から上方に延設されている。また、側壁46bは、天壁31の下面に接続されている。これにより、天壁31、側壁33、下壁46a、及び側壁46bによって、内部通路53が画成される。また、側壁46bは、第1流入口38及び第2流入口39と第2連通孔50、51とを隔てている。
一方、側壁34と上部隔壁46との間には、隙間が形成されている。これにより、第1流入口38及び第2流入口39から流入した冷却水及び空気は、内部通路53を通過して、貯水部37の内部空間に進入する。以下、内部通路53に沿って側壁32側から側壁34に向かう方向を、「冷却水及び空気の流通方向」と定義する。
また、内部通路53は、冷却水及び空気の流通方向の下流側に向けて徐々に狭くなっている。換言すれば、側壁33、46bの間隔は、冷却水及び空気の流通方向の下流側に向けて徐々に狭くなっている。そして、内部通路53の出口は、側壁33、34の角部に対面している。その結果、内部通路53を通過する冷却水は、側壁33、34の角部を伝って、既に貯水部37の内部空間に貯留された冷却水に合流する。
図4及び図5に示すように、下部隔壁47は、貯水部37の内部空間に配置されている。また、下部隔壁47は、残量センサ42より下方に配置されている。さらに、下部隔壁47は、冷却水吐出口40を囲むように配置されている。そして、下部隔壁47は、上壁47aと、側壁47bとで構成される。
上壁47aは、冷却水吐出口40より上方において、側壁32、35に接続されている。側壁47bは、側壁32と対向する位置において、上壁47aの端部から下方に延設されている。また、底壁36と側壁47bの下端との間には、隙間が形成されている。これにより、貯水部37の内部空間に貯留された冷却水は、底壁36と側壁47bとの間の隙間を通じて、冷却水吐出口40からエンジン27に供給される。これにより、貯水部37の内部空間の空気がエンジン27に供給されることが防止される。
上記の実施形態によれば、第1筒体43の内周面より内側に天壁31を張り出すことによって、第1筒体43の内部を上がってきた冷却水が第1連通孔49を通じて漏洩するのを防止することができる。また、冷却水の補給及び空気の排出の両方の役割を第2筒体45に担わせることによって、特許文献1の冷却水タンクと比較して、小型且つシンプルな構成で前述の作用効果を実現することができる。
また、上記の実施形態によれば、第1連通孔49及び第2筒体45の間に接続空間52を設けることによって、第1連通孔49を通過した冷却水が第2筒体45に到達するのをさらに有効に防止することができる。これにより、エア排出口41を通じた冷却水の漏洩をさらに防止することができる。
また、上記の実施形態によれば、第2連通孔50、51を通じて貯水部37の内部空間と接続空間52とを連通させることによって、貯水部37の内部空間の空気が第2連通孔50、51を通じて排出される。これにより、貯水部37の内部空間の圧力が高くなって、第1筒体43の内部を冷却水が上がってくるのを防止できるので、冷却水の漏洩をさらに有効に防止することができる。
また、上記の実施形態によれば、第1筒体43の下端より高い位置に内部通路53が形成され、第1流入口38及び第2流入口39と第2連通孔50、51とが上部隔壁46によって隔てられている。これにより、第1流入口38及び第2流入口39から勢いよく流入した冷却水の飛沫が第2連通孔50、51を通じてエア排出口41より漏洩するのを防止することができる。
さらに、上記の実施形態によれば、冷却水及び空気の流通方向の下流側に向けて内部通路53の幅を徐々に狭めることによって、内部通路53の出口を第2連通孔50、51から遠ざけることができると共に、内部通路53を通過する冷却水を所望の位置から排出することができる。例えば、内部通路53を流通する冷却水は、側壁33、34の角部を伝って滴り落ちるのが望ましい。これにより、第1流入口38及び第2流入口39から流入した冷却水が貯留された冷却水の水面に勢いよく落ちることによる冷却水内の気泡の発生を抑制できる。なお、冷却水内に含まれた気泡は、冷却水経路内の腐食や劣化の原因となる。
上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
10 ホイールローダ
11 前フレーム
12 後フレーム
13 センタピン
14L,14R ステアリングシリンダ
15L,15R 前タイヤ
16 フロント作業機
17 リフトアーム
18 バケット
19 バケットシリンダ
20 ベルクランク
21L,21R 後タイヤ
22 キャブ
23 エンジン建屋(建屋)
24L,24R サイドカバー
25 トップカバー
26 リアカバー
27 エンジン
28 ラジエータ
29 冷却ファン
30 冷却水タンク
31 天壁
32,33,34,35,46b,47b 側壁
37 貯水部
38 第1流入口
38a,39a,40a ホース
39 第2流入口
40 冷却水吐出口
41 エア排出口
41a ドレンチューブ
42 残量センサ
43 第1筒体
44 接続空間画成部材
44a,47a 上壁
44b,44c,44d,44e 脚壁
44f 貫通口
45 第2筒体
46 上部隔壁
47 下部隔壁
46a 下壁
48 キャップ
49 第1連通孔
50,51 第2連通孔
52 接続空間
53 内部通路
54 給水部

Claims (6)

  1. エンジンと、
    前記エンジンを冷却した冷却水を、冷却風と熱交換させて再び前記エンジンに還流させるラジエータと、
    前記エンジン及び前記ラジエータに接続された冷却水タンクとを備え、
    前記冷却水タンクは、前記冷却水タンクの内部空間の空気を排出するエア排出口を有する作業機械において、
    前記冷却水タンクは、
    冷却水を貯留する貯水部と、
    前記貯水部の上側に設けられ、キャップを有する給水部とからなり、
    前記貯水部は、
    前記貯水部の上側に形成され、前記貯水部と前記給水部とを連通する第1連通孔と、
    前記第1連通孔より前記貯水部の内部に延びる第1筒体とを有し、
    前記第1連通孔の直径は、前記第1筒体の内径よりも小さいことを特徴とする作業機械。
  2. 請求項1に記載の作業機械において、
    前記給水部は、
    前記エア排出口を備えた第2筒体と、
    前記第2筒体と前記貯水部とを接続する接続空間とを有することを特徴とする作業機械。
  3. 請求項2に記載の作業機械において、
    前記冷却水タンクは、前記第1筒体の外周面より外側において前記貯水部の上側に形成され、前記貯水部と前記給水部の前記接続空間とを連通させる第2連通孔を有することを特徴とする作業機械。
  4. 請求項3に記載の作業機械において、
    前記冷却水タンクは、
    前記貯水部の側壁を貫通して、前記エンジン及び前記ラジエータそれぞれから流出した冷却水及び空気を前記貯水部の内部空間に流入させる流入口と、
    前記流入口と前記第2連通孔とを隔てる隔壁と、を有することを特徴とする作業機械。
  5. 請求項4に記載の作業機械において、
    前記第1筒体の下端よりも上方に配置されて、前記流入口を通じて流入した冷却水及び空気を通過させるための内部通路を備え、
    前記内部通路の幅は、冷却水及び空気の流通方向の下流側に向かって徐々に狭まっていることを特徴とする作業機械。
  6. 請求項2に記載の作業機械において、
    前記給水部は、
    前記接続空間の上側に形成され、前記接続空間と前記第2筒体とを連通する第3連通孔を有し、
    前記第3連通孔は、前記第1連通孔に対し、同径以下に設定されたことを特徴とする作業機械。
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