JP2023125212A - クーリングユニット及び作業機械 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クーリングユニット及び作業機械に関する。
特許文献1には、エンジンルーム内にラジエータ、モータによって駆動される駆動ファン及びエンジンが設けられた作業機械が開示されている。駆動ファンは、ラジエータとエンジンとの間に設けられている。駆動ファンは複数が並列に設けられている。複数の駆動ファンは互いに連動して送風方向が可変とされている。駆動ファンがラジエータ側からエンジン側に向かって空気を引き込むように送風することで、ラジエータの冷却が行われる。
ところで、上記特許文献1に記載の作業機械では、複数の駆動ファンの送風方向が同一方向とされている。そのため、駆動ファンの下流側にエンジン等の構造物がある場合には、当該構造物によって各駆動ファンの送風が妨げられる。これにより、駆動ファンによる冷却性能が低下するといった問題があった。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、冷却性能を向上させることができるクーリングユニット及び作業機械を提供することを目的とする。
本開示の一の態様に係るクーリングユニットは、通風方向の上流側を向く前面、及び、前記通風方向の下流側を向く背面を有し、前面から背面に空気が通過するクーリングコアと、前記クーリングコアの背面側に下流側空間が形成されるように前記背面を覆うとともに、前記下流側空間を下流側に連通させる複数の開口部が形成されたシュラウドと、各前記開口部に対応して複数が設けられて、前記通風方向に延びる中心軸線回りに回転することで前記下流側空間内の空気をさらに下流側に送風する駆動ファンと、を備え、前記中心軸線は前記通風方向に対して傾斜しているとともに、各前記駆動ファンの前記中心軸線の延在方向が互いに異なる。
上記態様によれば、冷却性能を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態について図1~図5を参照して詳細に説明する。
<油圧ショベル(作業機械)>
図1及び図2に示すように、作業機械としての油圧ショベル1は、下部走行体3、及び上部旋回体6を有する作業機械本体2を備えている。以下では、油圧ショベル1が水平面に設置された状態における重力が作用する方向を「上下方向」と称する。また、後述するキャブ9内の運転席の前方を単に「前方」と称し、後方を単に「後方」と称する。さらに、運転席から見た上部旋回体6の左右方向を単に「幅方向(左右方向)」と称する。
<油圧ショベル(作業機械)>
図1及び図2に示すように、作業機械としての油圧ショベル1は、下部走行体3、及び上部旋回体6を有する作業機械本体2を備えている。以下では、油圧ショベル1が水平面に設置された状態における重力が作用する方向を「上下方向」と称する。また、後述するキャブ9内の運転席の前方を単に「前方」と称し、後方を単に「後方」と称する。さらに、運転席から見た上部旋回体6の左右方向を単に「幅方向(左右方向)」と称する。
<下部走行体>
下部走行体3は、左右一対の履帯4を有しており、これら履帯4が走行用油圧モータ(図示省略)によって駆動されることで油圧ショベル1を走行させる。
下部走行体3は、左右一対の履帯4を有しており、これら履帯4が走行用油圧モータ(図示省略)によって駆動されることで油圧ショベル1を走行させる。
<上部旋回体>
上部旋回体6は、下部走行体3上にスイングサークル5を介して旋回可能に配置されている。上部旋回体6は、旋回フレーム7、外装パネル8、キャブ9及び作業機10を有する。
上部旋回体6は、下部走行体3上にスイングサークル5を介して旋回可能に配置されている。上部旋回体6は、旋回フレーム7、外装パネル8、キャブ9及び作業機10を有する。
<旋回フレーム>
旋回フレーム7は水平方向に広がる板状をなしている。旋回フレーム7はスイングサークル5上に一体に設けられている。旋回フレーム7はスイングサークル5を介して下部走行体3に対して旋回可能とされている。これによって、図示しない旋回モータの駆動によって、上部旋回体6は下部走行体3に対して旋回駆動される。旋回フレーム7上の後部には、カウンタウェイト(図示省略)が設けられている。
旋回フレーム7は水平方向に広がる板状をなしている。旋回フレーム7はスイングサークル5上に一体に設けられている。旋回フレーム7はスイングサークル5を介して下部走行体3に対して旋回可能とされている。これによって、図示しない旋回モータの駆動によって、上部旋回体6は下部走行体3に対して旋回駆動される。旋回フレーム7上の後部には、カウンタウェイト(図示省略)が設けられている。
<外装パネル>
外装パネル8は、旋回フレーム7を上方から覆うように設けられている。上部旋回体6の後部における外装パネル8の内側(カウンタウェイトの前方側の部分)にはエンジンルームRが区画形成されている。
外装パネル8は、旋回フレーム7を上方から覆うように設けられている。上部旋回体6の後部における外装パネル8の内側(カウンタウェイトの前方側の部分)にはエンジンルームRが区画形成されている。
<キャブ>
キャブ9は、上部旋回体6の前部の左側に配置されており、作業者の運転席が設けられている。
キャブ9は、上部旋回体6の前部の左側に配置されており、作業者の運転席が設けられている。
<作業機>
作業機10は上部旋回体6の前方に延びるように設けられている。作業機10が油圧シリンダにより駆動されることで掘削等の各種作業が行われる。
作業機10は上部旋回体6の前方に延びるように設けられている。作業機10が油圧シリンダにより駆動されることで掘削等の各種作業が行われる。
<エンジンルーム内の構成>
エンジンルームRは各機器を配置可能な空間とされている。外装パネル8の左側(幅方向一方側)の側部には、エンジンルームRの内外を幅方向に連通させる吸気口8aが形成されている。外装パネル8の右側(幅方向他方側)の側部には、エンジンルームRの内外を幅方向に連通させる排気口8bが形成されている。排気口8bは、互いに離間して複数(本実施形態では、互いに上下に離間して二つ)が形成されている。エンジンルームR内には吸気口8aを介して空気が導入され、排気口8bを介して空気が排出される。
エンジンルームR内には、エンジン20、油圧ポンプ21、排気ガス処理装置22及びクーリングユニット30が設けられている。
エンジンルームRは各機器を配置可能な空間とされている。外装パネル8の左側(幅方向一方側)の側部には、エンジンルームRの内外を幅方向に連通させる吸気口8aが形成されている。外装パネル8の右側(幅方向他方側)の側部には、エンジンルームRの内外を幅方向に連通させる排気口8bが形成されている。排気口8bは、互いに離間して複数(本実施形態では、互いに上下に離間して二つ)が形成されている。エンジンルームR内には吸気口8aを介して空気が導入され、排気口8bを介して空気が排出される。
エンジンルームR内には、エンジン20、油圧ポンプ21、排気ガス処理装置22及びクーリングユニット30が設けられている。
<エンジン>
エンジン20はエンジンルームRにおける幅方向の中央に設けられている。エンジン20は、回転軸を通風方向Dに一致させた状態で設けられている。
エンジン20はエンジンルームRにおける幅方向の中央に設けられている。エンジン20は、回転軸を通風方向Dに一致させた状態で設けられている。
<油圧ポンプ>
油圧ポンプ21は、エンジン20の右側に一体に設けられている。油圧ポンプ21はエンジン20の回転に伴って駆動される。これにより、図示しないオイルタンクに貯留された作動油を吐出する。油圧ポンプ21から吐出された作動油は、図示しない油圧バルブを介して各油圧機器に分配され、各油圧機器が駆動される。
油圧ポンプ21は、エンジン20の右側に一体に設けられている。油圧ポンプ21はエンジン20の回転に伴って駆動される。これにより、図示しないオイルタンクに貯留された作動油を吐出する。油圧ポンプ21から吐出された作動油は、図示しない油圧バルブを介して各油圧機器に分配され、各油圧機器が駆動される。
<排気ガス処理装置>
排気ガス処理装置22は、エンジンルームRにおけるエンジン20よりも左側の上部に設けられている。即ち、排気ガス処理装置22は、油圧ポンプ21の上方に設けられている。エンジン20から排出される排気ガスは、排気ガス処理装置22を介して大気に放出される。
排気ガス処理装置22は、エンジンルームRにおけるエンジン20よりも左側の上部に設けられている。即ち、排気ガス処理装置22は、油圧ポンプ21の上方に設けられている。エンジン20から排出される排気ガスは、排気ガス処理装置22を介して大気に放出される。
<クーリングユニット>
次にクーリングユニット30について説明する。クーリングユニット30は、エンジンルームR内におけるエンジン20の左側に設けられている。クーリングユニット30は、外装パネル8の吸気口8aとエンジン20との間に設けられている。エンジン20は、通風方向Dから見てクーリングユニット30の中央に対向するように設けられている。クーリングユニット30の周囲には、エンジンルームRを幅方向に区画する隔壁31が設けられている。そのため、吸気口8aを介してエンジンルームRに流通した空気は、クーリングユニット30を通過した後に排気口8bから排出される。
クーリングユニット30は、クーリングコア40、シュラウド50、及び駆動ファン70(図4参照)を有する。
次にクーリングユニット30について説明する。クーリングユニット30は、エンジンルームR内におけるエンジン20の左側に設けられている。クーリングユニット30は、外装パネル8の吸気口8aとエンジン20との間に設けられている。エンジン20は、通風方向Dから見てクーリングユニット30の中央に対向するように設けられている。クーリングユニット30の周囲には、エンジンルームRを幅方向に区画する隔壁31が設けられている。そのため、吸気口8aを介してエンジンルームRに流通した空気は、クーリングユニット30を通過した後に排気口8bから排出される。
クーリングユニット30は、クーリングコア40、シュラウド50、及び駆動ファン70(図4参照)を有する。
<クーリングコア>
図1及び図2に示すように、クーリングコア40は、上下方向、前後方向及び幅方向に延びる直方体形状をなしている。クーリングユニット30における左側を向く面は、上下方向及び前後方向に辺が延びる四角形状をなす前面40aとされている。クーリングユニット30における右側を向く面は、上下方向及び前後方向に辺が延びる四角形状をなす背面40bとされている。前面40aと背面40bとは、幅方向から見て互いに対応するように配置された同形状をなしている。
図1及び図2に示すように、クーリングコア40は、上下方向、前後方向及び幅方向に延びる直方体形状をなしている。クーリングユニット30における左側を向く面は、上下方向及び前後方向に辺が延びる四角形状をなす前面40aとされている。クーリングユニット30における右側を向く面は、上下方向及び前後方向に辺が延びる四角形状をなす背面40bとされている。前面40aと背面40bとは、幅方向から見て互いに対応するように配置された同形状をなしている。
クーリングコア40は、ラジエータ、オイルクーラ及びアフタクーラ等の冷却機器を構成する熱交換器である。ラジエータは、エンジン20を冷却することで加熱された冷却水を冷却する。オイルクーラは、各油圧機器で仕事をした作動油を冷却する。アフタクーラは、エンジン20の吸入空気効率を高めてエンジン20性能を向上させるために、圧縮されてエンジン20に導入される前の過給空気を冷却する。
クーリングコア40は、被冷却媒体が流通する放熱チューブの外面にフィンが設けられた構成をなしている。クーリングコア40には、前面40aと背面40bとにわたって幅方向と一致する方向に延びる連通孔が多数形成されている。これにより、クーリングコア40には、前面40a側から背面40b側に向かって空気が通過する。以下では、クーリングコア40を空気が通過する方向を通風方向Dと称する。本実施形態の通風方向Dは、幅方向に一致する。
<シュラウド>
シュラウド50は、クーリングコア40を通風方向D下流側から覆う部材である。シュラウド50は、クーリングコア40とエンジン20との間に設けられている。シュラウド50は、図3及び図4に示すように、シュラウド本体51及び円筒部55を有している。
シュラウド50は、クーリングコア40を通風方向D下流側から覆う部材である。シュラウド50は、クーリングコア40とエンジン20との間に設けられている。シュラウド50は、図3及び図4に示すように、シュラウド本体51及び円筒部55を有している。
<シュラウド本体>
シュラウド本体51は、クーリングユニット30の背面40b全体を覆う蓋上の部材であって、クーリングユニット30の背面40b側に下流側空間Sを区画形成している。シュラウド本体51は、側板52及び主板53を有する。
シュラウド本体51は、クーリングユニット30の背面40b全体を覆う蓋上の部材であって、クーリングユニット30の背面40b側に下流側空間Sを区画形成している。シュラウド本体51は、側板52及び主板53を有する。
側板52は、クーリングコア40の外周側から通風方向D下流側に延びるように設けられている。側板52は、クーリングユニット30の背面40bの外縁全域から通風方向D下流側に立ち上がるように複数(本実施形態では4つ)が設けられている。これら側板52によって、クーリングコア40の背面40bの外縁形状に応じた枠型が構成されている。当該枠型の内側の空間が下流側空間Sとなる。
主板53は、通風方向Dに直交する方向に延びる板状をなしている。主板53は、背面40bと平行に延びている。主板53は、複数の側板52から構成される枠型を通風方向D下流側から閉塞するように配置されている。主板53の外縁部は、複数の側板52の通風方向D下流側の端部に全周にわたって接続されている。複数の側板52、主板53及びクーリングユニット30の背面40bによって、下流側空間Sが区画形成されている。
主板53には、図2に示すように、通風方向Dに貫通する複数(本実施形態では3つ)の開口部53aが形成されている。これら開口部53aによって下流側空間Sが該下流側空間Sの外部に連通している。即ち、開口部53aは下流側空間Sをさらに下流側に連通させている。
<円筒部>
円筒部55は、主板53の複数の開口部53aに対応するように複数(本実施形態では3つ)が設けられている。円筒部55は、円筒部本体56、第一フランジ57及び第二フランジ60を有している。
円筒部本体56は、開口部53aの内縁部から通風方向D下流側に延びる円筒状をなしている。円筒部本体56は、中心軸線Oを中心とする円筒形状をなしている。
<円筒部本体>
円筒部55は、主板53の複数の開口部53aに対応するように複数(本実施形態では3つ)が設けられている。円筒部55は、円筒部本体56、第一フランジ57及び第二フランジ60を有している。
円筒部本体56は、開口部53aの内縁部から通風方向D下流側に延びる円筒状をなしている。円筒部本体56は、中心軸線Oを中心とする円筒形状をなしている。
<円筒部本体>
ここで円筒部本体56の中心軸線Oは、通風方向Dに対して傾斜して延びている。即ち、円筒部本体56の中心軸線Oは、通風方向D下流側に向かって上下方向、左右方向、前後方向の少なくとも一方向に向かうように傾斜して直線状に延びている。中心軸線Oは、主板53における通風方向Dを向く面の法線、及び、及びクーリングコア40の背面40bの法線に対して傾斜して延びている。
円筒部本体56における中心軸線O下流側の端面は、中心軸線Oに直交する平坦状とされている。中心軸線Oが傾斜していることにより、円筒部本体56における中心軸線O下流側の端面も同様に傾斜して延びる平坦状とされている。
これに対して、円筒部本体56の中心軸線O上流側の端面は、通風方向Dに直交する平坦状とされている。即ち、円筒部本体56の中心軸線O上流側の端面は、円筒形状を斜めに切断した形状である楕円形状をなしている。そのため、円筒部本体56の通風方向D上流側に接続された開口部53aの形状も楕円形状をなしている。
これに対して、円筒部本体56の中心軸線O上流側の端面は、通風方向Dに直交する平坦状とされている。即ち、円筒部本体56の中心軸線O上流側の端面は、円筒形状を斜めに切断した形状である楕円形状をなしている。そのため、円筒部本体56の通風方向D上流側に接続された開口部53aの形状も楕円形状をなしている。
ここで、図3に示すように、複数の円筒部本体56の中心軸線Oの延在方向は、互いに異なっている。即ち、各中心軸線Oは、通風方向Dから傾斜した互いに異なる方向を向いている。
また、本実施形態では、複数(本実施形態では3つ)の開口部53a及び円筒部本体56は、通風方向Dから見て環状に配置されている。各円筒部本体56の中心軸線Oは、通風方向D下流側に向かうにしたがって、上記環状の中心から離れる方向に直線状に延びている。言い換えれば、各円筒部本体56の中心軸線Oは、通風方向D下流側に向かうにしたがって、環状の径方向外側に向かうように(シュラウド50の外方に向かうように)延びている。
また、本実施形態では、複数(本実施形態では3つ)の開口部53a及び円筒部本体56は、通風方向Dから見て環状に配置されている。各円筒部本体56の中心軸線Oは、通風方向D下流側に向かうにしたがって、上記環状の中心から離れる方向に直線状に延びている。言い換えれば、各円筒部本体56の中心軸線Oは、通風方向D下流側に向かうにしたがって、環状の径方向外側に向かうように(シュラウド50の外方に向かうように)延びている。
<第一フランジ>
第一フランジ57は、円筒部本体56の中心軸線O上流側の端部から該円筒部本体56の外周側に張り出すように設けられている。第一フランジ57は、主板53の延びる方向、即ち、通風方向Dに直交する方向に延びている。第一フランジ57は主板53に対して通風方向D下流側から当接している。第一フランジ57と主板53とを通風方向Dに貫通するように、通風方向D下流側からボルト58が挿通されている。当該ボルト58には、通風方向D上流側からナット59が締め付けられている。これにより、円筒部55は主板53に一体に固定されている。ボルト58及びナット59は、第一フランジ57の周方向に間隔をあけて複数が設けられている。
第一フランジ57は、円筒部本体56の中心軸線O上流側の端部から該円筒部本体56の外周側に張り出すように設けられている。第一フランジ57は、主板53の延びる方向、即ち、通風方向Dに直交する方向に延びている。第一フランジ57は主板53に対して通風方向D下流側から当接している。第一フランジ57と主板53とを通風方向Dに貫通するように、通風方向D下流側からボルト58が挿通されている。当該ボルト58には、通風方向D上流側からナット59が締め付けられている。これにより、円筒部55は主板53に一体に固定されている。ボルト58及びナット59は、第一フランジ57の周方向に間隔をあけて複数が設けられている。
<第二フランジ>
第二フランジ60は、円筒部本体56の中心軸線O下流側の端部から該円筒部本体56の外周側に張り出すように設けられている。第二フランジ60は、円筒部本体56の中心軸線Oに直交する方向に延びている。
第二フランジ60は、円筒部本体56の中心軸線O下流側の端部から該円筒部本体56の外周側に張り出すように設けられている。第二フランジ60は、円筒部本体56の中心軸線Oに直交する方向に延びている。
<駆動ファン>
図4に示すように、駆動ファン70は、円筒部55同様、シュラウド50の複数の開口部53aに対応するように複数が設けられている。駆動ファン70は、各円筒部55の内側に設けられている。駆動ファン70は、ステータ71、駆動部としての電動モータ76及びファン本体80を有している。
図4に示すように、駆動ファン70は、円筒部55同様、シュラウド50の複数の開口部53aに対応するように複数が設けられている。駆動ファン70は、各円筒部55の内側に設けられている。駆動ファン70は、ステータ71、駆動部としての電動モータ76及びファン本体80を有している。
<ステータ>
ステータ71は、駆動ファン70のベースとなる静止側の部材である。ステータ71は、ステータ外輪72及びストラット75を有している。
ステータ外輪72は、ステータ筒部73及びステータフランジ74を有する。ステータ筒部73は、外周面が円筒部55の内周面に当接する円筒形状をなしている。ステータ筒部73は、円筒部55内に嵌め込まれるように設けられている。ステータ筒部73の軸線は、円筒部55の中心軸線Oに一致している。
ステータ71は、駆動ファン70のベースとなる静止側の部材である。ステータ71は、ステータ外輪72及びストラット75を有している。
ステータ外輪72は、ステータ筒部73及びステータフランジ74を有する。ステータ筒部73は、外周面が円筒部55の内周面に当接する円筒形状をなしている。ステータ筒部73は、円筒部55内に嵌め込まれるように設けられている。ステータ筒部73の軸線は、円筒部55の中心軸線Oに一致している。
ステータフランジ74は、ステータ筒部73における中心軸線O下流側の端部から外周側に張り出すように設けられている。ステータフランジ74は、円筒部55の第二フランジ60に中心軸線O下流側から当接している。ステータフランジ74と第二フランジ60とを中心軸線O方向に貫通するように、中心軸線O下流側からボルト61が挿通されている。当該ボルト61には、中心軸線O上流側からナット62が締め付けられている。これにより、ステータ外輪72は、円筒部55に一体に固定されている。ボルト61及びナット62は、第二フランジ60及びステータフランジ74の周方向に間隔をあけて複数が設けられている。
ストラット75は、ステータ筒部73の内周面における中心軸線O下流側の部分から該ステータ筒部73の径方向内側に突出するように設けられている。ストラット75は、ステータ筒部73の周方向に離間して複数が設けられている。
<電動モータ>
電動モータ76は、ストラット75筒部の内側で複数のストラット75の径方向内側の端部に接続されるように設けられている。即ち、電動モータ76は、複数のストラット75を介してステータ71に支持されている。電動モータ76の回転軸線は、円筒部55の中心軸線Oに一致している。これにより、電動モータ76の軸部77は、中心軸線O回りに回転駆動される。
電動モータ76は、ストラット75筒部の内側で複数のストラット75の径方向内側の端部に接続されるように設けられている。即ち、電動モータ76は、複数のストラット75を介してステータ71に支持されている。電動モータ76の回転軸線は、円筒部55の中心軸線Oに一致している。これにより、電動モータ76の軸部77は、中心軸線O回りに回転駆動される。
<ファン本体>
ファン本体80は、ステータ外輪72の内側であって電動モータ76の中心軸線O上流側に設けられている。ファン本体80は、ボス部81、羽根82及びファン外輪83を有している。ボス部81は、電動モータ76の中心軸線O上流側で電動モータ76の軸部77に一体に固定されている。羽根82は、ボス部81から該ボス部81の径方向外側に延びるように、即ち、中心軸線Oの径方向外側に延びるように、周方向に間隔をあけて複数が設けられている。
ファン本体80は、ステータ外輪72の内側であって電動モータ76の中心軸線O上流側に設けられている。ファン本体80は、ボス部81、羽根82及びファン外輪83を有している。ボス部81は、電動モータ76の中心軸線O上流側で電動モータ76の軸部77に一体に固定されている。羽根82は、ボス部81から該ボス部81の径方向外側に延びるように、即ち、中心軸線Oの径方向外側に延びるように、周方向に間隔をあけて複数が設けられている。
ファン外輪83は、複数の羽根82の外周側の端部を周方向に接続する環状をなしている。ファン外輪83の外周面は、ステータ外輪72の内周面とクリアランスを介して対向している。ファン本体80は、シュラウド50の開口部53aを介して下流側空間S内には入り込んでおらず、円筒部本体56内に収まっている。羽根82の通風方向Dの最上流側の端部は、主板53の開口部53aに対応する通風方向D位置に位置している。
駆動ファン70では、電動モータ76が駆動されることにより、ファン本体80の複数の羽根82が中心軸線O回りに回転する。これによって、駆動ファン70の中心軸線Oに沿う空気の流れ、即ち、円筒部55の中心軸線Oに沿う空気の流れが形成される。
ここで本実施形態では、図1及び図2に示すように、各駆動ファン70の中心軸線O、即ち、円筒部55の中心軸線Oを下流側に延長すると、当該延長線のそれぞれに排気口8bが設けられている。つまり、中心軸線Oの延長線に重なるように各排気口8bが形成されている。
図4に示すように、駆動ファン70におけるファン本体80の回転領域(羽根82の回転領域の外縁)をクーリングコア40の背面40bに対して各中心軸線O方向から投影した領域を投影領域Pと定義する。本実施形態では、図4に示すように、複数の駆動ファン70の投影領域Pは、互いに重複しておらず、それぞれ独立して存在している。
<作用効果>
上記構成のクーリングユニット30を有する油圧ショベル1では、クーリングユニット30の駆動ファン70が回転駆動することにより、エンジンルームR内で左側から右側に向かって、即ち、通風方向D上流側から下流側に向かっての空気が流通する。即ち、本実施形態の油圧ショベル1は、駆動ファン70の回転駆動によってエンジンルームR内に空気が吸い込まれる吸込方式の車両とされている。これにより、給気口を介して空気がエンジンルームR内に導入されると、当該空気はクーリングユニット30のクーリングコア40を通過するように流通する。この過程で、クーリングコア40内の被冷却媒体と空気との熱交換が行われ、被冷却媒体が冷却される。
上記構成のクーリングユニット30を有する油圧ショベル1では、クーリングユニット30の駆動ファン70が回転駆動することにより、エンジンルームR内で左側から右側に向かって、即ち、通風方向D上流側から下流側に向かっての空気が流通する。即ち、本実施形態の油圧ショベル1は、駆動ファン70の回転駆動によってエンジンルームR内に空気が吸い込まれる吸込方式の車両とされている。これにより、給気口を介して空気がエンジンルームR内に導入されると、当該空気はクーリングユニット30のクーリングコア40を通過するように流通する。この過程で、クーリングコア40内の被冷却媒体と空気との熱交換が行われ、被冷却媒体が冷却される。
そして、クーリングコア40を通過した空気は、シュラウド50によって形成された下流側空間Sに導入され、その後、円筒部55内の電動モータ76によって円筒部55内を通過して下流側へと送り込まれる。この際、円筒部55を通過した空気は、それぞれの空気が通過する円筒部55の中心軸線O(駆動ファン70の中心軸線O)の傾斜に従って、通風方向Dから傾斜した中心軸線O方向へと送風される。そして、このように送風された空気は、エンジン20、油圧ポンプ21等の各種機器を冷却した後、排気口8bからエンジンルームR外へと排出される。
以上のように本実施形態によれば、クーリングユニット30の複数の駆動ファン70の中心軸線Oが互いに異なる方向に傾斜しているため、クーリングユニット30から下流側へと導かれる空気の送風方向が互いに異なるものとなる。
ここで、仮に複数の駆動ファン70による送風方向が互いに一致する場合、クーリングユニット30の下流側に構造物があれば、すべての駆動ファン70からの送風が当該構造物に正面から衝突することになる。この場合、エンジンルームR内での圧損の増加を招き、駆動ファン70全体としての送風量の低下を招く。その結果、クーリングコア40を十分に冷却できなくなるおそれがある。
これに対して本実施形態では、駆動ファン70の送風方向が互いに異なるため、たとえクーリングユニット30の下流側に構造物があったとしても、複数の駆動ファン70のいずれかは当該構造物を空気が避けるように送風することが可能となる。即ち、エンジンルームR内での空気の流れの抵抗を抑えることができる。さらに、クーリングファン後方での風速分布の均一化を図り、より効率的な流れ場の形成を実現させることができる。これにより、複数の駆動ファン70全体によるクーリングコア40の冷却性能を向上させることが可能となる。
また、特に各駆動ファン70のファン本体80の中心軸線Oは、下流側に向かうにしたがって互いに離間するように延びているため、それぞれの送風が互いに干渉することなく、適切に構造物を避けるように空気を送風することが可能となる。
さらに、本実施形態では、複数の駆動ファン70が環状に配置されており、各駆動ファン70の中心軸線Oは下流側に向かうにしたがって環状の中心から離れるように延びている。そのため、通風方向Dから見てクーリングユニット30の中央に対向するように配置されたエンジン20を避けるように各駆動ファン70からの送風を行うことが可能となる。特に、中心軸線Oの延長線とエンジン20とが重ならない場合には、その効果は顕著なものとなる、そのため、エンジン20による圧損の増加を最小限に抑え、効果的に送風を行うことができる。これによって、クーリングコア40の冷却を一層促進することができる。
また、シュラウド50の主板53の開口に応じて円筒部55が設けられ、当該円筒部55内に駆動ファン70が設けられた構成とすることで、駆動ファン70の中心軸線Oを傾けた設置を容易に行うことができる。また、円筒部55によって、シュラウド本体51内の下流側空間Sの空気を、駆動ファン70に円滑に導くことができる。
さらに、本実施形態では、円筒部55が主板53に固定されており、当該円筒部55は下流側空間S内に突出していない構成とされている。仮に円筒部55が下流側空間S内に突出していれば、下流側空間Sにおける円筒部55の外周側に空気が回り込む無駄なスペースが形成されてしまい空気のスムーズな流れが妨げられてしまう。本実施形態では、このような無駄なスペースが形成されることなく、空気をスムーズに流すことができ、圧損を低減させることが可能となる。
さらに、本実施形態では、円筒部55が主板53に固定されており、当該円筒部55は下流側空間S内に突出していない構成とされている。仮に円筒部55が下流側空間S内に突出していれば、下流側空間Sにおける円筒部55の外周側に空気が回り込む無駄なスペースが形成されてしまい空気のスムーズな流れが妨げられてしまう。本実施形態では、このような無駄なスペースが形成されることなく、空気をスムーズに流すことができ、圧損を低減させることが可能となる。
さらに、本実施形態では、クーリングコア40の背面40bに対して各ファン本体80の回転領域を投影した投影領域Pは互いに重なっていない。仮に投影領域Pが重なる場合には、クーリングコア40の背面40bにおける駆動ファン70による空気の吸込にムラが生じる結果、クーリングコア40を通過する空気の流れは不均一なものとなる。これに対して本実施形態では、クーリングコア40の背面40bかの広い領域から満遍なく空気を吸い込むことができるため、空気の流れの均一化を図ることができ、クーリングコア40による冷却性能を向上させることができる。
また、各駆動ファン70の中心軸線Oの延長線上に、エンジンルームRの排気口8bが形成されているため、クーリングユニット30の下流側における空気の流れをより円滑なものとすることができ、冷却効率をより一層高めることができる。
<その他の実施形態>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば図6に示す第一変形例のように、円筒部55が第一フランジ57を有しておらず、円筒部本体56がシュラウド本体51の開口部53aに溶接部90を介して溶接された構成であってもよい。溶接部90は、円筒部本体56の外周面と主板53の下流側を向く面との間に設けられていてもよいし、他の箇所に設けられていてもよい。
例えば図7に示す第二変形例のように、シュラウド50が円筒部55を有しておらず、駆動ファン70のステータ71がシュラウド本体51に直接固定されていてもよい。この場合、ステータ外輪72のステータフランジ74が長尺状ボルト91及びナット92を介してシュラウド本体51に固定された構造であってもよい。またその他、円筒部55を有しておらず、駆動ファン70が直接的にシュラウド本体51に固定された構成であってもよい。
例えば図8に示すように、円筒部本体56がシュラウド本体51の開口部53aを貫通しており、円筒部55の第一フランジ57が、主板53の上流側の面に当接した構成であってもよい。この場合も、ボルト58及びナット59を介して第一フランジ57が主板53に固定されていてもよいし、その他の固定手段を介して固定されていてもよい。
例えば図9に示すように、円筒部55の第二フランジ60が、円筒部55の通風方向D下流側の端部から該円筒部55の内側に張り出している構成であってもよい。この場合も第二フランジ60とステータフランジ74とをボルト61及びナット62を介して固定してもよい。
実施形態では、複数の開口部53a及び円筒部55が環状に配置された構成を示したが、これに限定されることはない。例えば、複数の開口部53a及び円筒部55が通風方向Dから見て直線的に配置されていてもよい。この場合であっても、円筒部55及び駆動ファン70の中心軸線Oの傾斜が互いに異なるものであればよい。
実施形態では、駆動ファン70の駆動部として電動モータ76を備えた構成について説明したがこれに限定されることはない。例えば駆動部として油圧モータ等の他の駆動部を備えた構成であってもよい。
駆動ファン70は正回転するのみではなく逆回転してもよい。複数の駆動ファン70のうち少なくとも一の駆動ファン70のみを回転させて他の駆動ファン70を停止させてもよいし、全ての駆動ファン70を同時に回転させてもよい。複数の駆動ファン70を回転させる場合には、回転数を互いに異ならせてもよい。また、このような駆動ファン70の回転方向、回転する個数、回転数は、状況に応じて適宜組み合わせてもよい。
駆動ファン70は正回転するのみではなく逆回転してもよい。複数の駆動ファン70のうち少なくとも一の駆動ファン70のみを回転させて他の駆動ファン70を停止させてもよいし、全ての駆動ファン70を同時に回転させてもよい。複数の駆動ファン70を回転させる場合には、回転数を互いに異ならせてもよい。また、このような駆動ファン70の回転方向、回転する個数、回転数は、状況に応じて適宜組み合わせてもよい。
実施形態では、通風方向Dを幅方向に一致する方向としたが、これに限定されることはない。通風方向Dは、任意の方向であってよい。
さらに、クーリングユニット30における円筒部55及び駆動ファン70の個数・配置箇所は実施形態に限定されることはなく、車体やクーリングコア40を構成する機器のレイアウトによって適宜変更してもよい。また、各円筒部55の内径(主板53の開口部53aの内径)は互いに同一でなくともよく、これに応じて外径の異なる駆動ファン70をそれぞれ設置してもよい。
実施形態では、油圧ショベル1に本発明を適用した例について説明したが、これに限定されることはなく、例えばホイールローダ等の他の作業機械に本発明を適用してもよい。
1…油圧ショベル 2…作業機械本体 3…下部走行体 4…履帯 5…スイングサークル 6…上部旋回体 7…旋回フレーム 8…外装パネル 8a…吸気口 8b…排気口 9…キャブ 10…作業機 20…エンジン 21…油圧ポンプ 22…排気ガス処理装置 30…クーリングユニット 31…隔壁 40…クーリングコア 40a…前面 40b…背面 50…シュラウド 51…シュラウド本体 52…側板 53…主板 53a…開口部 55…円筒部 56…円筒部本体 57…第一フランジ 58…ボルト 59…ナット 60…第二フランジ 61…ボルト 62…ナット 70…駆動ファン 71…ステータ 72…ステータ外輪 73…ステータ筒部 74…ステータフランジ 75…ストラット 76…電動モータ 77…軸部 80…ファン本体 81…ボス部 82…羽根 83…ファン外輪 90…溶接部 91…長尺状ボルト 92…ナット R…エンジンルーム S…下流側空間 P…投影領域 O…中心軸線 D…通風方向
Claims (8)
- 通風方向の上流側を向く前面、及び、前記通風方向の下流側を向く背面を有し、前面から背面に空気が通過するクーリングコアと、
前記クーリングコアの背面側に下流側空間が形成されるように前記背面を覆うとともに、前記下流側空間を下流側に連通させる複数の開口部が形成されたシュラウドと、
各前記開口部に対応して複数が設けられて、前記通風方向に延びる中心軸線回りに回転することで前記下流側空間内の空気をさらに下流側に送風する駆動ファンと、
を備え、
前記中心軸線は前記通風方向に対して傾斜しているとともに、各前記駆動ファンの前記中心軸線の延在方向が互いに異なるクーリングユニット。 - 各前記駆動ファンの前記中心軸線は、前記シュラウドから下流側に向かうに従って互いに離間するように延びている請求項1に記載のクーリングユニット。
- 複数の前記開口部は、前記通風方向から見て環状に配置されており、
前記駆動ファンは、各前記開口部のそれぞれに設けられており、
各前記駆動ファンの前記中心軸線は、下流側に向かうにしたがって前記環状の中心から離れるように延びている請求項1又は2に記載のクーリングユニット。 - 前記シュラウドは、
前記通風方向に交差する方向に延びるとともに前記開口部が形成された主板と、
前記開口部に対応して設けられて、前記開口部の縁部から下流側に延びる円筒部と、
を有し、
前記駆動ファンは、前記円筒部内に位置するように設けられており、
前記駆動ファンの前記中心軸線と、前記駆動ファンが設けられた前記円筒部の中心軸線とが一致する請求項1から3のいずれか一項に記載のクーリングユニット。 - 各前記駆動ファンの回転領域を前記背面に対して各前記中心軸線方向から投影した投影領域が、各前記駆動ファン同士で互いに異なる請求項1から4のいずれか一項に記載のクーリングユニット。
- 内部にエンジンルームを有する作業機械本体と、
前記エンジンルーム内に配置された請求項1から5のいずれか一項に記載のクーリングユニットと、
を備える作業機械。 - 前記作業機械本体は、
前記クーリングユニットの下流側に配置されたエンジンをさらに備え、
各前記駆動ファンの前記中心軸線は、前記エンジンを避けるように傾斜している請求項6に記載の作業機械。 - 前記作業機械本体は、
内側に前記エンジンルームを区画する外装パネルをさらに備え、
前記外装パネルは、
前記中心軸線の下流側への延長線上に形成された排気口を有する請求項6又は7に記載の作業機械。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022029193A JP2023125212A (ja) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | クーリングユニット及び作業機械 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022029193A JP2023125212A (ja) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | クーリングユニット及び作業機械 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023125212A true JP2023125212A (ja) | 2023-09-07 |
Family
ID=87887741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022029193A Pending JP2023125212A (ja) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | クーリングユニット及び作業機械 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2023125212A (ja) |
-
2022
- 2022-02-28 JP JP2022029193A patent/JP2023125212A/ja active Pending
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