JP2023110279A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】第１熱交換器及び第２熱交換器の熱交換効率および清掃性を確保しつつ、電装類の配置スペースの確保やカウンタウエイトの一部を除外する必要がないよう機械室内を省スペース化する。【解決手段】機械室内に区画された吸気室１５ｂに、冷却ファン３３と、冷却ファンの空気流通方向の上流側に配置された熱交換器３５，３６とが配置された作業機械であって、熱交換器は、第１熱交換器３５と、第２熱交換器３６と、を有し、吸気室１５ｂは、冷却ファンの上流側に、空気流通方向に直交する方向に並ぶように設けられた第１熱交換器および通風孔３７と、第１熱交換器の上流側に設けられ、冷却ファンによる吸気が流入する第１吸気室１００と、第１吸気室に設けられた開口窓４１ａと通風孔とを接続することで前記吸気を分岐させる第２吸気室２００と、を備え、第２熱交換器は、開口窓に設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、作業機械に関するものである。

従来、上部旋回体の後部にエンジンルームが設けられ、エンジンルーム内にエンジンやラジエータ等が配設された油圧ショベル等の作業機械が知られている。

一般的な作業機械では、冷却ファンの上流側にラジエータ、インタークーラ、オイルクーラ等の第１熱交換器が配置され、第１熱交換器のさらに上流側に、コンデンサ等の第２熱交換器が配置される。

しかしながら、産業廃棄現場や解体現場のように、微細粒子粉塵が浮遊する環境下では、フィルタを粉塵が通過して、各冷却装置の目詰まりが進行してしまう。そのため、例えば、１日２回以上、第１熱交換器等の清掃を行う必要があるが、第１熱交換器と第２熱交換器が、空気流路において一直線上に配置されると、清掃しにくく、また、通風抵抗が大きくなるため冷却効率が悪くなるという問題もある。

このような問題に対応すべく、特許文献１には、冷却ファンの上流側に２つの空気流路を設け、一方の空気流路にラジエータを配置し、他方の空気流路にオイルクーラを配置した作業機械の冷却装置が開示されている。

特開２００２－３０６９３号公報

しかしながら、特許文献１の発明のようにラジエータを配置すると、ラジエータの上流に吸気室を有しないため、通常吸気室の下方に配置されるバッテリ等の電装類が配置できない。また、カウンタウエイトの一部が除外された部分に、オイルクーラ及びその吸気室が配置されているため、機械安定性能の確保に悪影響を与える懸念がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１熱交換器及び第２熱交換器の熱交換効率および清掃性を確保しつつ、電装類の配置スペースの確保やカウンタウエイトの一部を除外する必要がないよう機械室内を省スペース化することにある。

本発明は、機械室内に区画された吸気室に、冷却ファンと、前記冷却ファンの空気流通方向の上流側に配置された熱交換器とが配置された作業機械を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、
前記熱交換器は、第１熱交換器と、第２熱交換器と、を有し、
前記吸気室は、
前記冷却ファンの上流側に、前記空気流通方向に直交する方向に並ぶように設けられた前記第１熱交換器および通風孔と、
前記第１熱交換器の上流側に設けられ、前記冷却ファンによる吸気が流入する第１吸気室と、
前記第１吸気室に設けられた開口窓と前記通風孔とを接続することで前記吸気を分岐させる第２吸気室と、
を備え、
前記第２熱交換器は、前記開口窓に設けられたことを特徴とするものである。

この構成により、機械室内に吸気された外気が、第１吸気室および第１熱交換器を通る第１空気流路と、第２熱交換器および第２吸気室を通る第２空気流路とに分かれる。第１熱交換器と第２熱交換器は同じ空気流路において一直線上に重ならないため、熱交換性能を維持しつつ、機械室内を省スペース化することが可能となる。第１熱交換器の上流には、第１吸気室によってスペースが確保されているので、その下方に電装類の配置スペースを確保することも可能である。また、第１熱交換器を清掃するとき、第１熱交換器の下流側からエアガン等により圧縮空気を吹き付けて、第１熱交換器の上流側のコア面に付着した異物を、第１吸気室内へ吹き飛ばす際に、第２熱交換器が邪魔にならない。第１吸気室の清掃を行う際も、第２熱交換器が邪魔にならないため、メンテナンス性が高い。また、冷却ファンを逆転させることによって吸気口側へ逆風を送って熱交換器に付着した異物を上流側へ吹き飛ばして清掃する際にも、第１空気流路及び第２空気流路がそれぞれ逆向きの空気流路となり、第１熱交換器と第２熱交換器がそれぞれの空気流路から逆風を受けるため、効率よく異物を除去することができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記空気流通方向は前記作業機械の幅方向であり、前記通風孔は、前記作業機械の前後方向において前記第１熱交換器の前側に配置されることを特徴とする。

この構成により、通風孔と第１熱交換器とが、作業機械の前後方向に並び、第１吸気室と第２吸気室とが、前後に分かれて配置されるため、熱交換性能を維持しつつ、機械室内を省スペース化することが容易となる。

第３の発明は、第２の発明において、
前記開口窓は、前記作業機械の前後方向において前記第１吸気室の前部に設けられることを特徴とする。

この構成により、機械室内に吸気された外気が、第１吸気室から第１熱交換器を通る第１空気流路と、第１吸気室から開口窓を介して第２熱交換器および第２吸気室を通る第２空気流路とで、作業機械の前後方向に分かれるため、本発明の効果がより好適に得られる。

第４の発明は、第１から第３のいずれか１つの発明において、
前記第２熱交換器が、前記開口窓に対して開閉可能にする回動軸を有することを特徴とする。

この構成により、清掃時には、第２熱交換器を回動させて作業者が作業しやすい位置に移動させ、第２熱交換器の下流側からエアガン等により圧縮空気を吹き付けて、第２熱交換器の上流側のコア面に付着した異物を、第１吸気室内へ吹き飛ばすことができるため、第２熱交換器の清掃がしやすくなる。また、第２熱交換器を回動させて開口窓を開放状態とすると、開口窓から第２熱交換器の裏に位置する第２吸気室にアクセス可能となり、第２吸気室内の清掃も可能となる。

第５の発明は、第１から第４のいずれか１つの発明において、
前記第２吸気室が、底面に開閉可能な開口部を有することを特徴とする。

この構成により、第２空気流路内に堆積した異物を開口部から排出することができるため、さらにメンテナンス性を向上させることができる。

第６の発明は、第１から第５のいずれか１つの発明において、
前記第１吸気室が、上流側に着脱可能なフィルタを有することを特徴とする。

この構成により、第１熱交換器及び第２熱交換器の上流側にフィルタを設けることで、大きな異物を除去することが可能となるため、第１熱交換器及び第２熱交換器の清掃頻度を少なくすることが可能となる。

本発明によれば、第１熱交換器及び第２熱交換器の熱交換効率および清掃性を確保しつつ、電装類の配置スペースの確保やカウンタウエイトの一部を除外する必要がないよう機械室内を省スペース化することが可能となる。

本実施形態に係る作業機械の構成を示す側面図である。 機械室内の構成を示す概略平面図である。 機械室内の構成を示す概略背面図である。 図２の一部拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。各図には、上下や前後左右の方向を矢印で示してある。以下の説明では、作業機械の前後方向を単に「前後方向」といい、作業機械の前側を単に「前側」といい、作業機械の後側を単に「後側」というものとする。また、作業機械の左右方向を単に「左右方向」といい、左側を単に「左側」といい、車両右側を単に「右側」というものとする。なお、左右方向は、後側から前側を見たときの左側を左といい、右側を右という。

図１に示すように、作業機械１０は、クローラ式の下部走行体１１と、下部走行体１１上に旋回自在に搭載された上部旋回体２０とを備えている。上部旋回体２０には、アタッチメント１３、キャブ１４、機械室１５等が設けられている。

なお、本実施形態の作業機械１０は小旋回型であり、旋回半径が小さくなるように、上部旋回体２０は相対的に小さく構成され、上部旋回体２０の後部の外郭線は、上方から見て円弧状に形成されている。

アタッチメント１３は、上部旋回体２０の前部に設置され、ブーム１３ａ、アーム１３ｂ、及びバケット１３ｃ等で構成されている。ブーム１３ａ等のそれぞれは、油圧制御された油圧シリンダ１３ｄの伸縮に連動して動作し、掘削等の作業を行う。これらブーム１３ａ等の操作は、キャブ１４において行われる。

キャブ１４は、矩形箱形の運転室であり、アタッチメント１３に隣接して上部旋回体２０の左前部に設置されている。機械室１５は、上部旋回体２０の後部に設けられている。機械室１５は、上部旋回体２０の後部の外周縁に沿って搭載されたカウンタウエイト２２と、カウンタウエイト２２とともに機械室１５の周囲を覆う機械室カバー１６とによって区画されている。カウンタウエイト２２は、アタッチメント１３との間で前後のバランスを確保するためのものである。

図２に示すように、カウンタウエイト２２の左側後部には、メンテナンス開口２３が形成されている。メンテナンス開口２３は、機械室１５内に配設された各種機器のメンテナンスを行うための開口である。メンテナンス開口２３は、機械後方から第１ダクト４１を視認可能な位置に開口しており、フィルタ４４の交換作業や吸気室１５ｂ内の清掃等を行うことができる。

メンテナンス開口２３は、後方カバー２４によって開閉可能に塞がれている。後方カバー２４は、メンテナンス開口２３の周縁部における後側の位置で上下方向に延びる中心軸２５によって回動可能に支持されている。後方カバー２４は、中心軸２５を中心に回動させることで、後方カバー２４の前部を後方に移動させ、メンテナンス開口２３を開放することができる。

図３にも示すように、機械室１５内には、図示しないエンジンマウントを介してエンジン３１が搭載されている。エンジン３１は、その駆動軸が左右方向を向くように機械室１５の内部に配設されている。機械室カバー１６の左側上部には、吸気窓１６ａが形成されている。機械室カバー１６の右側上部には、排気口１６ｂが形成されている。

機械室１５の内部は、仕切壁１７によって、エンジンルーム１５ａと吸気室１５ｂに区画されている。吸気室１５ｂには、冷却ファン３３と、冷却ファンの空気流通方向の上流側に配置された熱交換器とが配置されている。熱交換器は、第１熱交換器３５と第２熱交換器３６とを有する。

エンジンルーム１５ａには、冷却ファン３３、エンジン３１及び油圧ポンプ３２が、この順で左右方向に並んで配設され、冷却ファン３３によって機械室１５内に吸気された外気が、空気流通方向の上流側から第１熱交換器３５及び冷却ファン３３を通過し、下流側のエンジン３１へ達するように構成されている。

吸気室１５ｂは、冷却ファン３３の上流側に第１熱交換器３５および通風孔３７と、第１熱交換器３５の上流側に設けられ、冷却ファン３３による吸気が流入する第１吸気室１００と、第１吸気室１００に設けられた開口窓４１ａと通風孔３７とを接続することで吸気を分岐させる第２吸気室２００とを有する。第１吸気室１００と第２吸気室２００は、前後方向に並んで形成されており、第１吸気室１００と第２吸気室２００との間には第２熱交換器３６が設けられている。

具体的には、冷却ファン３３よりも上流側には、第１熱交換器３５及び通風孔３７が、空気流通方向に直交する方向に並ぶように設けられている。本実施形態において、空気流通方向は作業機械１０の幅方向であり、左側に設けられた吸気窓１６ａから吸気され、右側に設けられた排気口１６ｂへ排気される。第１熱交換器３５及び通風孔３７は、作業機械１０の前後方向に並ぶように設けられている。

第１熱交換器３５は、コア面が左右方向を向くように配設されている。第１熱交換器３５は、例えば、ラジエータ、オイルクーラ、インタークーラ等で構成されている。冷却ファン３３は、エンジン３１の駆動軸の左端部に接続され、エンジン３１と第１熱交換器３５との間に配設されている。冷却ファン３３の周囲は、ファンシュラウド３４によって覆われており、第１熱交換器３５または通風孔３７を通過した空気がエンジン３１に向かって導かれるようになっている。油圧ポンプ３２は、エンジン３１の駆動軸の右端部に接続されている。

通風孔３７は、機械前後方向において、第１熱交換器３５の前側に配置される。この作業機械１０では、第１熱交換器３５は、前側端部がファンシュラウド３４の内壁と離間するように配置されており、第１熱交換器３５の前側端部とファンシュラウド３４の内壁との間が通風孔３７となっている。

第１熱交換器３５の上流側には、第１吸気室１００が設けられている。具体的には、第１熱交換器３５の上流側には、空気流通方向の上流側から下流側に向かって開口した箱状の第１ダクト４１が配設されている。第１ダクト４１は、吸気口４３と第１熱交換器３５とを接続し、第１吸気室１００を区画している。第１ダクト４１の上流側に設けられた吸気口４３には、フィルタ４４が着脱可能に嵌め込まれている。

機械前後方向において、第１吸気室１００の前部には開口窓４１ａが設けられている。本実施形態において、具体的には、第１ダクト４１の前部に、前側に開口する開口窓４１ａが形成されている。そして、その開口窓４１ａを塞ぐように、第２熱交換器３６が配設されている。第１熱交換器３５、第２熱交換器３６、第１ダクト４１及びフィルタ４４によって囲まれた空間が、第１吸気室１００となっている。

通風孔３７の上流側には、第２吸気室２００が設けられている。具体的には、開口窓４１ａおよび第２熱交換器３６と通風孔３７とを接続するように延びる第２ダクト４２が配設されており、第２熱交換器３６及び第２ダクト４２によって囲まれた空間が、第２吸気室２００となっている。第２吸気室２００は、底面に開口部３８を有し、開口部３８には開閉可能な開閉カバー３９が取り付けられている。開閉カバー３９は、左側側部に前後方向に間隔をあけて配設された２つのヒンジ部材３９ａを有し、ヒンジ部材３９ａを介して第２ダクト４２の底面に設けられている。ヒンジ部材３９ａは、前後方向に延びる回動軸を有し、開閉カバー３９は、その回動軸を中心に下方へ回動可能に構成されている。開口部３８は、第２ダクト４２の底面のうち、最も低い位置に設けられることが好ましい。

第２熱交換器３６は、コア面が前後方向を向くように配設されている。第２熱交換器３６は、例えば、エアコン用コンデンサで構成されている。第２熱交換器３６は、第１ダクト４１の開口窓４１ａに対して開閉可能にする回動軸を有する。具体的には、第２熱交換器３６は、右側側部が上下方向に間隔をあけて配設された２つのヒンジ部材４５で開口窓４１ａに連結されており、ヒンジ部材４５は、上下方向に延びる回動軸を有する。第２熱交換器３６は、ヒンジ部材４５の回動軸を中心に回動可能に支持されている。

図２に示すように、第２熱交換器３６は、ヒンジ部材４５によって回動させることにより、第１吸気室１００と第２吸気室２００の境目である格納位置（実線）と、第１吸気室１００へ移動させたメンテナンス位置（一点鎖線）との間で移動させることができる。清掃時に、第２熱交換器３６を第１吸気室１００のメンテナンス位置へ移動させれば、第２熱交換器３６と、第２熱交換器３６の裏側にある第２吸気室２００の清掃が容易となる。

産業廃棄現場や解体現場のように、微細粒子粉塵が浮遊する環境下では、フィルタ４４を粉塵が通過して、第１熱交換器３５や第２熱交換器３６の目詰まりが進行してしまう。そのため、例えば、１日２回以上、第１熱交換器３５や第２熱交換器３６の清掃を行う必要がある。

具体的には、第１熱交換器３５は、例えばファンシュラウド３４に設けられた開口からエアガンを挿入するなどして、第１熱交換器３５の下流側のコア面からエアガンで圧縮空気を吹き付けることで、第１熱交換器３５の上流側のコア面に付着した異物を第１吸気室１００内へ吹き飛ばすことができる。

第２熱交換器３６の上流側のコア面に付着した異物を除去する際には、まず、第２熱交換器３６をメンテナンス位置に移動させる。その後、第２熱交換器３６の下流側のコア面からエアガンで圧縮空気を吹き付けることで、第２熱交換器３６の上流側のコア面に付着した異物を吹き飛ばすことができる。

また、第２熱交換器３６を第１吸気室１００のメンテナンス位置へ移動させることで、第２ダクト４２内の第２吸気室２００にアクセス可能となる。第２吸気室２００の底面に設けられた開口部３８を開放し、第１ダクト４１の開口窓４１ａからエアガンを挿入して、第２吸気室２００内へ空気を吹き付けることで、第２吸気室２００内の異物を吹き飛ばして開口部３８から排出することができる。

また、図３に示すように、第１吸気室１００及び第２吸気室２００の下方には、バッテリ５０等の電装類が配置される空間が形成されている。第１吸気室１００及び第２吸気室２００の下方において、機械室１５の底面には開閉可能な開口が設けられていてもよい。機械室１５の底面に開口を設けることで、第２吸気室２００の開口部３８から排出された異物をさらに外へ排出することが容易となり、異物の電装類への影響を防止することが可能となる。

次に、吸気室１５ｂ内の空気流路について説明する。

本実施形態の作業機械１０では、エンジン３１の駆動時に、機械室１５の内部に左側から右側ヘ向かう空気の流れが形成され、第１熱交換器３５及び第２熱交換器３６において、その空気と熱交換する冷媒によってエンジン３１等が冷却される。

具体的には、図４に示すように、冷却ファン３３の回転によって、吸気口４３から外気が機械室１５の内部に取り入れられる。吸気口４３から取り入れられた外気は、第１吸気室１００及び第１熱交換器３５を順に通って冷却ファン３３へ流れる第１空気流路Ａと、第１吸気室１００、第２熱交換器３６、第２吸気室２００及び通風孔３７を順に通って冷却ファン３３へ流れる第２空気流路Ｂと、に分かれる。

第１空気流路Ａでは、外気が第１熱交換器３５を通り抜け、第１熱交換器３５を流れる冷媒の熱を吸熱して熱気となり、排気口１６ｂから機械室１５の外に排出される。第２空気流路Ｂでは、外気が第２熱交換器３６を通り抜け、第２熱交換器３６を流れる冷媒の熱を吸熱して熱気となり、排気口１６ｂから機械室１５の外に排出される。

第１熱交換器３５及び第２熱交換器３６は、同じ空気流路上に重なって配置されておらず、第１空気流路Ａと第２空気流路Ｂが前後方向に分かれて第１熱交換器３５又は第２熱交換器３６を通るため、第１熱交換器３５及び第２熱交換器３６の熱交換効率が低下しにくい。

清掃時には、第１熱交換器３５と第２熱交換器３６が互いの妨げになることなく清掃することができるため、メンテナンス性が良い。

また、冷却ファン３３から逆風を送って第１熱交換器３５及び第２熱交換器３６の上流側のコア面に付着した異物を吹き飛ばす際には、第１空気流路Ａ及び第２空気流路Ｂがそれぞれ逆方向に流れ、第１熱交換器３５と第２熱交換器３６のそれぞれに逆風が当たるため、異物を効率よく除去することができる。

このように、本発明は、第１熱交換器３５及び第２熱交換器３６の熱交換効率および清掃性を確保しつつも、バッテリ５０等の電装類の配置スペースを確保可能であり、カウンタウエイト２２にも干渉しない省スペースな配置を実現した。

以上説明したように、本発明は、第１熱交換器及び第２熱交換器の熱交換効率の熱交換効率および清掃性を確保しつつ、機械室内を省スペース化できることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０ 作業機械
１５ 機械室
１５ｂ 吸気室
２０ 上部旋回体
２２ カウンタウエイト
３１ エンジン
３２ 油圧ポンプ
３３ 冷却ファン
３５ 第１熱交換器
３６ 第２熱交換器
３７ 通風孔
３８ 開口部
４１ 第１ダクト
４１ａ 開口窓
４２ 第２ダクト
４３ 吸気口
４４ フィルタ
５０ バッテリ
１００ 第１吸気室
２００ 第２吸気室
Ａ 第１空気流路
Ｂ 第２空気流路

Claims (6)

1. 機械室内に区画された吸気室に、冷却ファンと、前記冷却ファンの空気流通方向の上流側に配置された熱交換器とが配置された作業機械であって、
   前記熱交換器は、第１熱交換器と、第２熱交換器と、を有し、
   前記吸気室は、
   前記冷却ファンの上流側に、前記空気流通方向に直交する方向に並ぶように設けられた前記第１熱交換器および通風孔と、
   前記第１熱交換器の上流側に設けられ、前記冷却ファンによる吸気が流入する第１吸気室と、
   前記第１吸気室に設けられた開口窓と前記通風孔とを接続することで前記吸気を分岐させる第２吸気室と、
   を備え、
   前記第２熱交換器は、前記開口窓に設けられたことを特徴とする作業機械。
2. 前記空気流通方向は前記作業機械の幅方向であり、前記通風孔は、前記作業機械の前後方向において前記第１熱交換器の前側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
3. 前記開口窓は、前記作業機械の前後方向において前記第１吸気室の前部に設けられることを特徴とする請求項２に記載の作業機械。
4. 前記第２熱交換器が、前記開口窓に対して開閉可能にする回動軸を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の作業機械。
5. 前記第２吸気室が、底面に開閉可能な開口部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の作業機械。
6. 前記第１吸気室が、上流側に着脱可能なフィルタを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の作業機械。