JP3509628B2 - 建設機械の熱交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラジエータやオイ
ルクーラ等、建設機械に装着される熱交換装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】建設機械の一例として、例えば油圧ショ
ベルは、下部走行体上に上部旋回体を旋回可能に設置
し、この上部旋回体に掘削作業機を設けたものであり、
下部走行体の走行及び上部旋回体の旋回はそれぞれ油圧
モータにより駆動され、また掘削作業機は油圧シリンダ
により駆動される。これら油圧モータ及び油圧シリンダ
は油圧アクチュエータであり、これらの油圧アクチュエ
ータは油圧ポンプから供給される圧油により駆動される
ことになる。また、油圧ポンプはエンジンにより回転駆
動される。

【０００３】従って、油圧ショベルにおいては、作動油
タンクから油圧ポンプで加圧された圧油が各種の油圧ア
クチュエータに供給され、その後に作動油タンクに還流
することになるが、この間に作動油が加熱されることに
なる。従って、油圧アクチュエータから作動油タンクに
還流する戻り油を冷却するためにオイルクーラが設けら
れる。また、油圧ポンプを駆動するエンジンを冷却する
ためのラジエータを備えている。これらオイルクーラ及
びラジエータは熱交換装置であり、冷却される流体は、
オイルクーラでは作動油、ラジエータではエンジン冷却
水である。このように、作動油とエンジン冷却水という
ように被冷却流体が異なるものの、これら被冷却流体の
冷却方式は実質的に同じである。つまり、被冷却流体を
流通させるチューブを上下方向に多数設け、これら各チ
ューブ間に放熱フィンを掛け渡して設けた熱交換部と、
被冷却流体の流入部及び流出部とを備えた熱交換器と、
熱交換部に冷却風を供給する冷却ファンとから構成され
る。そして、チューブ内に加熱状態の被冷却流体を流通
させる間に、冷却ファンからの冷却風を熱交換部に供給
することによって、被冷却流体と冷却風との間で熱交換
を行わせる。

【０００４】ここで、熱交換装置の具体的な構成として
は、例えば図４乃至図６に示したものが従来から知られ
ている。而して、図４及び図５において、１は熱交換器
であり、この熱交換器１は、図６に示したように、枠体
２に上下方向に多数のチューブ３を設けられ、またこれ
ら各チューブ３と直交する方向に熱伝導率の高い金属薄
板等からなる放熱フィン４が多数設けられている。チュ
ーブ３は放熱フィン４に当接させた状態で貫通するよう
に配設される。また、チューブ３は枠体２の上下を貫通
するようになし、溶接等の手段で固着されている。これ
によって、熱交換部５が構成される。

【０００５】熱交換部５を構成する枠体２の上下にはア
ッパタンク６及びロアタンク７が固定して設けられ、チ
ューブ３の上端部はアッパタンク６に、また下端部はロ
アタンク７にそれぞれ連通している。そして、アッパタ
ンク６には被冷却流体の供給配管が、またロアタンク７
には冷却された流体の流出配管（いずれも図示せず）が
接続されている。従って、アッパタンク６に供給され、
加熱状態となっている被冷却流体がチューブ３内を下降
する間に冷却風と接触して、所定の温度にまで冷却され
た後にロアタンク７に流入する。

【０００６】熱交換部５には冷却風を流通させるが、こ
のために冷却ファン８が用いられる。冷却ファン８は油
圧モータ９により回転駆動されるものであり、この冷却
ファン８の回転軸及び油圧モータ９はアッパタンク６と
ロアタンク７との間に掛け渡すようにして設けた金属板
体からなる取付部材１０に装着されている。ここで、取
付部材１０のアッパタンク６及びロアタンク７への連結
部の構成は図６から明らかな通りである。なお、図６に
は、取付部材１０のロアタンク７への取付構造を示す
が、アッパタンク６への取付構造も実質的に同一であ
る。同図に示したように、ロアタンク７の壁面にはねじ
座１１が溶接手段により固着して設けられ、このねじ座
１１に取付部材１０の上端部に連設したを当接させて、
複数のねじ１２を用いて固定するようにしている。

【０００７】さらに、冷却ファン８による送風効率を高
めるために、枠体２にはシュラウド１３が連結されてお
り、このシュラウド１３には冷却ファン８の回転半径よ
り僅かに大きな半径を有する開口１３ａが開設されてい
る。なお、図示の熱交換装置にあっては、チューブ３の
全長を長くすることによって、チューブ３内を流通する
被冷却流体の熱交換効率を向上させるようにしている。
このために、熱交換部５を縦長にすると共に、取付部材
１０には、冷却ファン８を上下２箇所に設ける構成とし
ている。

【０００８】以上のようにして、熱交換器１と冷却ファ
ン８とがユニット化されて熱交換装置を構成するが、こ
の熱交換装置は、油圧ショベルにおける上部旋回体のフ
レーム１４に設置されるようになっている。ただし、油
圧ショベルは作動中には大きく振動することから、この
振動をできるだけ熱交換装置に伝達されないようにする
ために、その下端部を構成するロアタンク７は直接フレ
ームに固着されるのではなく、フレーム１４の上下に板
体１５ａ，１５ｂを設け、これら板体１５ａとフレーム
１４との間及びフレーム１４と板体１５ｂとの間にそれ
ぞれ防振ゴム１５ｃを挟み込むようにした防振支持台１
５上に固定的に設置される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、油圧ショベ
ルを作動させて、土砂の掘削等の作業を行う時には、車
両全体が大きく振動し、熱交換器は防振支持台に支持さ
れているとはいえ、熱交換装置にもかなりの振動が伝達
される。熱交換器における強度部材は所定の幅を有する
金属長板からなる方形の枠体であり、しかもこの枠体は
縦長のものであり、その上端部には重量物であるアッパ
タンクが装着されている。従って、油圧ショベルの作動
中における振動によって、枠体が前後左右に揺れたり変
形したりすることになり、かつアッパタンク側が大きく
揺動することになる。一方、ロアタンクは防振支持台に
直接設置されているので、上部旋回体が振動してもロア
タンクはそれほど大きくは動かない。つまり、油圧ショ
ベルの作動中は、常にアッパタンクとロアタンクとの間
に相対的な位置ずれが生じることになる。しかしなが
ら、これら両タンク間を掛け渡すようにして取付部材が
連結されており、従って車両の振動時には枠体，アッパ
タンク，ロアタンク及び取付部材はばらばらの動きをす
ることになる。その結果、ねじ座のロアタンク及びアッ
パタンクへの取付部に大きな荷重が繰り返し作用して、
タンク壁面に金属疲労による亀裂を発生させるおそれが
ある。

【００１０】タンクの保護を図るには、冷却ファンの取
付部材を熱交換器とは独立に設ける構成とすることが考
えられる。しかしながら、熱交換器にはシュラウドが設
けられており、このシュラウドは冷却風の送風効率を高
めるためのものであり、送風効率の観点からは冷却ファ
ンはこのシュラウドに形成した開口に対してほぼ隙間が
ない状態に装着するのが望ましい。従って、冷却ファン
を熱交換器と別個に支持させる構成とすると、上部旋回
体が振動した時に、熱交換器と取付部材に装着した冷却
ファンとが別々の動きをして、冷却ファンの羽根がシュ
ラウドに衝突するおそれがある。従って、このような事
態を避けるためには、シュラウドに形成した開口を大き
くして、冷却ファンと干渉しないようにする必要があ
る。そうすると、冷却ファンによる送風効率が低下する
という問題点がある。

【００１１】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、タンク等に損傷を生
じさせることがなく、しかも冷却風を効率的に供給でき
るようにした建設機械の熱交換装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、建設機械のフレームに防振支持台を
介して装着した枠体内に被冷却流体が流通する多数のチ
ューブ及びこれらチューブ間に掛け渡して設けた放熱フ
ィンを設けた熱交換部と、前記枠体の上下に固定的に設
けたアッパタンク及びロアタンクとから構成した熱交換
器と、前記熱交換部に対面するように設けた１または複
数の冷却ファンからなる建設機械の熱交換装置であっ
て、前記枠体にシュラウドを装着し、前記防振支持台に
連結してビームを設け、このビームに前記シュラウドに
形成した開口に臨むようにして前記冷却ファンを装着す
る取付部材を立設し、この取付部材の両側部にそれぞ
れ、１または複数の連結アームの一方端を固定し、この
連結アームの他方端を、前記枠体の両側部にそれぞれ連
結・固定したことをその特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図３に基づいて本
発明の実施の一形態について説明する。まず、図１には
熱交換装置の正面図が、また図２には側面図が、さらに
図３には冷却ファンの取付構造がそれぞれ示されてい
る。

【００１４】まず、図１及び図２において、２０は熱交
換器を示し、この熱交換器２０は、前述した従来技術で
説明したと同様、縦長の長方形状の枠体２１を含む熱交
換部２２と、この熱交換部２２を構成する枠体２１の上
部に設けたアッパタンク２３及び下部に連結して設けた
ロアタンク２４とを備える構成になっている。また、熱
交換部２２には縦方向に多数のチューブ２５が、またチ
ューブ２５と直交する方向に多数の放熱フィン２６が設
けられている点も、従来技術と同様である。この熱交換
器２０は、油圧ショベルにおける上部旋回体のフレーム
２７に防振支持台２８上に設置されており、これによっ
て熱交換器２０に振動が伝達するのを抑制している。

【００１５】ここで、熱交換器２０の防振支持台２８へ
の取り付けは、ロアタンク２４の前後の壁面に所定の間
隔だけ離した位置に概略コ字状に形成した連結部材２９
を溶接等の手段で固着して設け、これらの連結部材２９
を防振支持台２８上にねじ等で固定される。ここで、連
結部材２９は、その両側の立ち上がり部が上方に向くよ
うにして取り付けられる。

【００１６】３０は冷却ファン、３１はシュラウドをそ
れぞれ示す。冷却ファン３０は上下に２箇所設けられて
おり、それぞれ油圧モータ３２により回転駆動されるよ
うになっている。上下に２個の冷却ファン３０は取付部
材３３に取り付けられている。なお、取付部材３３に装
着される冷却ファンの数は、２個に限定されるものでは
ない。取付部材３３は金属板体の左右の両端を同じ方向
に概略９０°曲成してなるものであり、この曲成方向は
熱交換器２０とは反対方向に向いている。取付部材３３
をこのように形成することによって、曲げ方向の力に対
する強度を大きくしている。

【００１７】図３に示したように、熱交換器２０を防振
支持台２８に固定するために、ロアタンク２４から張り
出している左右一対からなる連結部材２９間にビーム３
４が溶接等の手段で固着して設けられており、冷却ファ
ン３０を装着した取付部材３３はこのビーム３４に固定
することにより防振支持台２８に支持させている。ここ
で、ビーム３４は断面がコ字状となっており、その両側
の立ち上がり部が下方に向くように装着され、取付部材
３３は、ビーム３４における両立ち上がり部間の連結部
上に設けた台板３５にねじまたは溶接等の手段で固着さ
れる。

【００１８】また、取付部材３３における上下２箇所に
おける冷却ファン３０の装着位置には、この取付部材３
３と直交する方向、つまり熱交換器２０の左右方向に向
けて第１のアーム３６ａが延在されている。このため
に、取付部材３３の側部には連結板片３３ａが上下に各
２箇所設けられており、第１のアーム３６ａはこれら連
結板片３３ａにねじ等の手段で固定されている。一方枠
体２１の両側部には、それぞれ上下に２箇所に第２のア
ーム３６ｂがねじ止めや溶接等の手段により取り付けら
れており、これら第１，第２のアーム３６ａ，３６ｂの
他端部は相互にねじ止め等の手段で連結・固定されてい
る。従って、これら第１，第２のアーム３６ａ，３６ｂ
によって、取付部材３３の各冷却ファン３０の装着位置
と、熱交換器２０の熱交換部を構成する枠体２１との間
を連結する連結アーム３６が構成される。

【００１９】シュラウド３１は、熱交換器２０における
熱交換部２２を構成する枠体２１にねじ止め等の手段で
固定されており、冷却ファン３０の装着部側に膨出させ
ている。そして、このシュラウド３１における冷却ファ
ン３０が臨む位置には、この冷却ファン３０の回転半径
より僅かに大きい半径を有する円形の開口３１ａが上下
に２箇所形成されている。そして、各冷却ファン３０の
大半の部分は、これらの開口３１ａを介してシュラウド
３１の内部に延在されている。ここで、シュラウド３１
の開口３１ａは冷却風を取り込むために形成されてお
り、取付部材３３の一部及び第１のアーム３６ａは、こ
の熱交換器２０への冷却風が流れる領域である開口３１
ａの手前側に位置していることから、冷却風の流れをで
きるだけ阻害しないようにするために、取付部材３３に
は、上下方向に複数の透孔３７が形成され、また第１の
アーム３６ａにも同様の透孔３７が形成されている。

【００２０】以上の構成において、冷却ファン３０を作
動させると、熱交換器２０における熱交換部２２を構成
する枠体２１の内部に冷却風が送り込まれる。従って、
アッパタンク２３側からチューブ２５内を通りロアタン
ク２４に向けて被冷却流体、例えばエンジン冷却水や作
動油等が流れる間に、この被冷却流体を被所定の温度に
まで冷却される。

【００２１】而して、油圧ショベル等の建設機械に設置
される熱交換装置である以上、土砂の掘削その他の作業
を行う際には、熱交換装置が装着されているフレーム２
７は大きく振動することになる。しかしながら、冷却フ
ァン３０が取り付けられている取付部材３３は熱交換器
２０を防振支持台２８に固定するために、ロアタンク２
４に連結した左右の連結部材２９，２９間に掛け渡すよ
うにして設けたビーム３４に立設されており、アッパタ
ンク２３とロアタンク２４との間に掛け渡すようにして
いないので、振動によるアッパタンク２３とロアタンク
２４との動きの差に基づく壁面等の亀裂や損傷等の発生
を防止できる。

【００２２】取付部材３３の冷却ファン３０を装着した
位置と枠体２１との間は、第１，第２のアーム３６ａ，
３６ｂからなる連結アーム３６により連結されている。
つまり、熱交換器２０における熱交換部２２の構造体を
構成する枠体２１の左右に掛け渡すように設けた連結ア
ーム３６は、上下２本の梁部材として機能し、かつこれ
ら２本の梁部材の中間部分は柱部材として機能する取付
部材３３に連結されているので、フレーム２４が振動し
た時に、枠体２１が変形するのを抑制できるようにな
る。その結果、枠体２１の上下に連結したチューブ２５
が折損する等のおそれがなくなる。特に、アッパタンク
２３とロアタンク２４との間の距離を長くしてチューブ
２５の全長を長くするために、枠体２１を縦長の長方形
状として、上下２段に及ぶ冷却ファン３０を設ける構成
とした場合には、枠体２１に対して何等の補強も行わな
ければ、フレーム２７の振動によりこの枠体２１が大き
く変形するが、このように枠体２１に２本の梁部材を連
結し、これら２本の梁部材の中間部分を柱部材で支持さ
せることにより、枠体２１に対する保形性が極めて高く
なる。

【００２３】しかも、冷却ファン３０が取り付けられて
いる取付部材３３と、シュラウド３１が連結されている
枠体２１とは連結アーム３６を介して連結され、かつ同
じ防振支持台２８上に設置されているので、フレーム２
７が大きく振動しても、冷却ファン３０とシュラウド３
１との間の相対位置関係にずれが生じることはない。従
って、冷却ファン３０の回転半径とシュラウド３１の開
口３１ａの半径との径差を最小限にしても、冷却ファン
３０がシュラウド３１に接触するおそれはない。このよ
うに、冷却ファン３０とシュラウド３１の開口３１ａと
の径差を最小限にすると、熱交換器２０に供給される冷
却風の風量が多くなり、被冷却流体の冷却効率をより高
くすることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、冷
却ファンの取付部材により枠体の上下に設けられるタン
ク等に損傷を生じさせることがなく、しかも冷却風を効
率的に供給できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す熱交換装置の正面
図である。

【図２】図１の右側面図である。

【図３】冷却ファンを省略して示す熱交換装置の分解斜
視図である。

【図４】従来技術による熱交換装置の正面図である。

【図５】図４の右側面図である。

【図６】図４のＸ−Ｘ断面図である。

【符号の説明】

２０ 熱交換器 ２１ 枠体 ２２ 熱交換部 ２３ アッパタンク ２４ ロアタンク ２５ チューブ ２６ 放熱フィン ２７ フレーム ２８ 防振支持台 ３０ 冷却ファン ３１ シュラウド ３３ 取付部材 ３４ ビーム ３５ 台板 ３６ 連結アーム ３６ａ 第１のアーム ３６ｂ 第２のアーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−62587（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−78544（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−3344（ＪＰ，Ｕ) 特表 平10−510339（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01P 3/18 E02F 9/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建設機械のフレームに防振支持台を介し
   て装着した枠体内に被冷却流体が流通する多数のチュー
   ブ及びこれらチューブ間に掛け渡して設けた放熱フィン
   を設けた熱交換部と、前記枠体の上下に固定的に設けた
   アッパタンク及びロアタンクとから構成した熱交換器
   と、前記熱交換部に対面するように設けた１または複数
   の冷却ファンからなる建設機械の熱交換装置において、
   前記枠体にシュラウドを装着し、前記防振支持台に連結
   してビームを設け、このビームに前記シュラウドに形成
   した開口に臨むようにして前記冷却ファンを装着する取
   付部材を立設し、この取付部材の両側部にそれぞれ、１
   または複数の連結アームの一方端を固定し、この連結ア
   ームの他方端を、前記枠体の両側部にそれぞれ連結・固
   定したことを特徴とする建設機械の熱交換装置。
2. 【請求項２】 前記取付部材には、前記冷却ファンを上
   下に２箇所装着し、前記連結アームは前記取付部材にこ
   れら各冷却ファンの装着部の位置またはその近傍に連結
   する構成と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. 【請求項３】 前記取付部材及び前記連結アームには、
   前記冷却ファンによる冷却風の流れを阻害しないように
   するための透孔を設ける構成と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。