JP4230285B2

JP4230285B2 - 建設機械の空調装置

Info

Publication number: JP4230285B2
Application number: JP2003164235A
Authority: JP
Inventors: 浩二藤田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2023-06-09
Also published as: JP2005002576A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械の空調装置に係り、更に詳しくは、運転室内の居住性を向上することができる建設機械の空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、建設機械の１つである油圧ショベルは、長時間連続稼動されることも多いことから、運転室の居住性に配慮して運転室内の空調を行う空調装置を個々に搭載している。この建設機械の空調装置の先行技術としては、運転室内の空気を吸い込むための吸込口（内気導入口）と、この吸込口と一体的に運転室内に設けられ、吸込口から吸い込んだ空気を塵埃等を除去することで清浄化する集塵手段（内気フィルタ）と、この集塵手段で清浄化した空気の空調を行う空調ユニット（エアコンユニット）と、この空調ユニットで空調された空気を運転室に吹き出すための吹出口とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照。）。このような構成によって、空調ユニットで運転室から吸い込んだ空気の空調を行う前に集塵手段で塵埃等を除去して清浄化することで、内部にブロアファン、蒸発器等の精密機器を備える空調ユニットの機器寿命が短くなるのを防止することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−６２６９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
昨今、長期間に渡り使用できる建設機械の空調装置のニーズが高まっている。一方、油圧ショベルが使用される作業現場は一般に塵埃等が非常に多い環境であり、運転者が出入りする度に運転室内にはその塵埃等が浸入する場合も多い。このため、上記ニーズに応じ空調装置の延命化を図るには、集塵手段を高性能化して空調ユニットに導入される空気から塵埃等を確実に除去することが必要となる。
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では以下のような課題が存在する。
すなわち、一般に集塵手段は高性能となるほど大型化する傾向があるため、集塵手段を高性能なものに交換した場合にはその設置スペースが拡大し、運転室内における運転者の有効スペースが小さくなって居住性の悪化を招く恐れがあった。
【０００６】
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、運転室の居住性を向上することができる建設機械の空調装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上述した課題を解決するために、第１の発明は、建設機械の旋回体上に設けた運転室ベッドと、前記運転室ベッド上に設けた運転室と、前記運転室ベッド内に設けられ、前記運転室内の空調を行う空調ユニットとを備えた建設機械の空調装置において、前記運転室ベッド内の前記空調ユニットの排気側に連結され、前記運転室ベッド内に設けた第１のダクトを介して前記運転室内に導出した吹出口と、前記運転室ベッド内の前記空調ユニットの吸込側に連結され、前記運転室ベッド内に設けた第２のダクト及び第３のダクトを介して前記運転室内に導出した吸込口と、前記運転室ベッド内において、前記吸込口と前記空調ユニットの吸込側とを連結する前記吸込口側に取付けた前記第２のダクト及び前記空調ユニットの吸込側に取付けた前記第３のダクト間に設けた集塵手段とを備え、前記集塵手段は、前記吸込口に通じる吸入口と前記空調ユニットの吸込側に通じる排出口と一方側にフィルタ取付開口とを有するケーシングと、前記ケーシング内に設けたフィルタ支持部材と、前記フィルタ支持部材に交換可能に設けたフィルタと、前記ケーシングの前記フィルタ取付開口を覆うように前記ケーシングに着脱可能に設けた蓋部材とを有することを特徴とする建設機械の空調装置にある。
【０００８】
本発明においては、運転室内の空気を吸込口から吸い込み、例えば運転室支持フレーム内における上記吸込口と空調ユニットの吸込側との間に配置した集塵手段で塵埃等を除去して清浄化し、この清浄化した空気を空調ユニットで空調して運転室内に吹出口を介して戻すことで、運転室内の空気の空調を行う。このように集塵手段を運転室外部に配置することにより、運転室内には空気を吸い込むための吸込口のみを設置すれば足り、運転室内に集塵手段を設ける従来構造に比べて運転者のための有効スペースを大きく取ることができる。したがって、運転室内の居住性を向上することができる。さらに本発明によれば、運転室外に集塵手段を設けることで運転室の居住性に係らずに集塵手段を高性能化（すなわち大型化）することが可能となるので、運転室の居住性を低下せずに空調装置の機器寿命を延ばすことができる。
【００１０】
これにより、集塵手段を運転室の外部であり且つ運転室の近傍位置に設けることができる。したがって、例えば運転室内に設けた空気を吸い込むための吸込口と集塵手段とを接続するダクトの長さを最低限に抑制することができる。
【００１２】
このような構成とすることで、空調装置の使用によってフィルタが汚れた場合に、作業者は蓋部材を開放することでケーシングのフィルタ取付開口を介してフィルタの交換作業を容易に行うことができる。
【００１３】
（２）上述した課題を解決するために、第２の発明は、第１の発明において、前記運転室ベッド内に少なくとも２台以上設けた空調ユニットと、前記各空調ユニットの排出側にそれぞれ連結され、前記第１のダクトを介して前記運転室内に導出した複数の吹出口と、前記各空調ユニットの吸込側を前記集塵手段における前記ケーシングの前記排出口側にそれぞれ連結する複数の前記第３のダクトと、前記フィルタ支持部材にそれぞれ交換可能に設けた複数のフィルタとを備えたことを特徴とする建設機械の空調装置にある。
【００１４】
（３）上述した課題を解決するために、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記フィルタは、静電フィルタであることを特徴とする建設機械の空調装置にある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の建設機械の空調装置及びこれを備える建設機械並びにこれに用いるフィルタユニットの一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の建設機械の空調装置の一実施の形態を備えた大型油圧ショベルの全体構造を表す側面図であり、図２はこの大型油圧ショベルを図１中矢印Ａ方向から見た矢視正面図である。なお、これら図１及び図２では煩雑防止のためフロント装置を図示省略している。また、以降、油圧ショベルが図１及び図２に示す状態にて操作者が運転席に着座した場合における操作者の前側（図１中下側、図２中紙面に向かって手前側）、後側（図１中上側、図２中紙面に向かって奥側）、左側（図１中紙面に向かって手前側、図２中右側）、右側（図１中紙面に向かって奥側、図２中左側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。
【００１６】
これら図１及び図２において、１は大型油圧ショベルであり、２は走行手段である無限軌道履帯（クローラ）、３はこの無限軌道履帯２を左・右両側にそれぞれ備えた走行体、４は走行体３の上部に旋回可能に搭載された旋回体、５はこの旋回体４の基礎下部構造をなす旋回フレーム、６はこの旋回フレーム５の前側に設けられたフロント装置（図示せず）連結用のブラケット、７は旋回フレーム５上の左側前方部に配設された運転室、８はこの運転室７の下方に位置し運転室７を支持する運転室ベッド、９は旋回フレーム５上に配設され各種機器を収納する機械室、１０は旋回フレーム５上に設けられ運転者等が通行可能な通路、１１は旋回フレーム５上の後側に取り付けられたカウンタウエイトであり、このカウンタウエイト１１は上記ブラケット６に連結されるフロント装置との重量バランスをとるようになっている。
【００１７】
１２は平面視略Ｈ字形状のトラックフレーム、１３はこのトラックフレーム１２の左・右両側の後端近傍にそれぞれ回転自在に支持された駆動輪、１４はこの駆動輪１３を駆動する走行用油圧モータである。また、１５はトラックフレーム１２の左・右両側の前端近傍にそれぞれ回転自在に支持された従動輪（アイドラ）であり、この従動輪１５は無限軌道履帯２を介し駆動輪１３の駆動力で回転される。前記走行体３は、これらトラックフレーム１２、左・右駆動輪１３，１３、左・右走行用油圧モータ１４，１４、及び左・右従動輪１５，１５を備えている。また、１６は走行体３の略中央部に配置された旋回輪であり、この旋回輪１６の中心近傍に図示しない複数の旋回用油圧モータが内蔵されている。これにより、前記旋回フレーム５は走行体３に対し旋回可能となっている。
【００１８】
このように構成される大型油圧ショベル１は、運転室７内の空調を行う空調装置を搭載している。以下、この空調装置の詳細について説明する。
図３は大型油圧ショベル１の空調装置の全体構成を表す概念図である。なお、この図３において、矢印は空気の流れを示している。
この図３において、２０は運転室７内に設けられ運転室７内の空気を吸い込むための吸込口、２１はこの吸込口２０から吸い込まれた空気を後述のフィルタユニットに導入するダクト、２２は運転室ベッド８内に設けられダクト２１から導入される空気の塵埃等を除去して清浄化するフィルタユニット、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃはこのフィルタユニット２２で清浄化された空気を後述の空調ユニットにそれぞれ導入するダクト、２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃは運転室ベッド８内に設けられこれらダクト２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃから導入される空気の空調（冷暖房）をそれぞれ行う空調ユニット、２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃはこれら空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃで空調された空気を運転室７にそれぞれ導入するダクト、２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは運転室７内に設けられこれらダクト２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃから導入される空気を運転室７内にそれぞれ吹き出す吹出口である。なお、上記ダクト２１，２３，２５は所定の範囲内において変形自在なフレキシブルダクトであり、これらを使用することで各機器の振動を相互に許容でき、且つ各機器のレイアウトの自由度を増加させて取り付け作業の際の作業性を向上できるように配慮されている（なお、図３においてはフレキシブルであることを表現するために模式的に蛇腹状に図示しているが、ダクト形状をこの蛇腹形状に限るものではない）。
【００１９】
また、図４は運転室ベッド８内の詳細構造を表す運転室ベッド８の側断面図、図５は図４中V−V断面による運転室ベッド８の横断面図である。なお、図５ではフィルタユニット２２の内部構造を示すために後述する蓋部材２２ｄを図示省略している。
これら図４及び図５並びに先の図３に示すように、上記フィルタユニット２２は、一方側（図３及び図４中右側、図５中紙面手前側、すなわち大型油圧ショベル１の後側）にフィルタ取付開口２２Ａ（図３にのみ図示）を有するケーシング２２ａと、このケーシング２２ａ内に複数（本実施の形態では３つ。但し３つに限らず２つ若しくは４つ以上でもよい。又は単数でもよい。すなわち、必ずしも空調ユニット２４の数と合わせる必要はない）設けられ、運転室７内の空気から塵埃等を除去して清浄化する静電フィルタ２２ｂと、この静電フィルタ２２ｂを着脱可能に支持するフィルタ支持部材２２ｃと、上記フィルタ取付開口２２Ａを開放及び閉塞可能にケーシング２２ａに設けられた蓋部材２２ｄ（但し上記したように図５には図示せず）とを備えており、ケーシング２２ａの上部には前記ダクト２１が接続されている。また、静電フィルタ２２ｂは蓋部材２２ｄを開放した際にフィルタ取付開口２２Ａを介して交換することができるようになっている。
【００２０】
また、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃはコンプレッサ、３１はこれらコンプレッサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを駆動するモータ（図４参照）、３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃはコンデンサファン（図３及び図５参照）、３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃはレシーバドライヤであり、コンプレッサ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃで圧縮され高温・高圧となった冷媒は、コンデンサファン３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃにより放熱冷却され、レシーバドライヤ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃにより水分が分離されて、空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃにそれぞれ導入されるようになっている。空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃは、その内部に絞り３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ、蒸発器３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ、及びブロアファン３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃをそれぞれ備えており、上記レシーバドライヤ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃから空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃに導入された冷媒は、絞り３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを通過して低圧になり蒸発器３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃをそれぞれ冷却するようになっている。上記ブロアファン３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃは運転室７内の空気を吸い込んで吐き出す原動力となっており、ダクト２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃから各空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃに導入された空気はこれらブロアファン３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃによって上記冷媒で冷却された蒸発器３５Ａ，３５Ｂ,３５Ｃに導入されて冷却されるようになっている。このように、コンプレッサ３０→コンデンサファン３２→レシーバドライヤ３３→蒸発器３５のサイクルから構成される冷却系統を、各空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃのそれぞれが単独で有している。このようにして各空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃで冷却された空気は、ダクト２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを経て運転室７内に導入され、吹出口２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを介してそれぞれ吹き出されるようになっている。なお、特に図示はしないが、上記空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃはエンジン冷却水を導入する熱交換器を有しており、運転室７内の空気を暖めて暖房することもできるようになっている。
【００２１】
以上において、フィルタユニット２２は特許請求の範囲各項記載の吸込口と空調ユニットの吸込側との間に設けた集塵手段を構成し、運転室ベッド８は運転室支持フレームを構成する。
【００２２】
次に、上記構成の本発明の建設機械の空調装置及びこれを備える建設機械並びにこれに用いるフィルタユニットの一実施の形態の動作を以下に説明する。
運転室７内の空気は、空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃの各ブロアファン３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃの吸引力により吸込口２０から吸い込まれ、ダクト２１を介してフィルタユニット２２に導入される。このフィルタユニット２２に導入された空気は、ケーシング２２ａ内に設けられた３つの静電フィルタ２２ｂにより塵埃等を除去されて清浄化される。この清浄化された空気は、ケーシング２２ａに接続された３つのダクト２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃにより３系統に分流され、空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃにそれぞれ導入される。
【００２３】
空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃはそれぞれが単独の冷却系統を有しており、それぞれの冷却系統において、冷媒がコンプレッサ３０で圧縮され高温・高圧となり、コンデンサファン３２で放熱冷却され、レシーバドライヤ３３で水分が分離され、空調ユニット２４に導入され絞り３４で低圧化されて蒸発することにより、その際の潜熱により蒸発器３５が冷却される。フィルタユニット２２で清浄化された空気はブロアファン３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃにより冷却された蒸発器３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃに導入され、それぞれ冷却される。このようにして各空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃで冷却された空気は、ダクト２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを経て吹出口２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを介し運転室７内にそれぞれ吹き出される。以上のようにして、運転室７内は空調（冷房）される。
【００２４】
なお、このようにして空調装置が使用されることでフィルタユニット２２の静電フィルタ２２ｂが汚れた場合には、交換作業者が大型油圧ショベル１の通路１０からドア４０（図１参照）を介して運転室ベッド８に入り、この運転室ベッド８内においてフィルタユニット２２の蓋部材２２ｄを開放し、静電フィルタ２２ｂをフィルタ支持部材２２ｃから外して、ケーシング２２ａからフィルタ取付開口２２Ａを介して後方に取り出す。そして、新規な静電フィルタ２２ｂをフィルタ支持部材２２ｃに取り付け、蓋部材２２ｄを閉塞する。このようにして静電フィルタ２２ｂの交換作業を行う。
【００２５】
以上のような動作を行う本発明の建設機械の空調装置の一実施の形態の作用を以下に説明する。
本実施の形態によれば、フィルタユニット２２を運転室７の外部である運転室ベッド８内に配置することにより、運転室７内には吸込口２０と吹出口２６を設ければ足り、運転室７内にフィルタユニット２２を設ける従来構造に比べて運転者のための有効スペースを大きく取ることができる。したがって、運転室７内の居住性を向上することができる。
【００２６】
さらに本実施の形態によれば、フィルタユニット２２を運転室７内に設けないので、静電フィルタ２２ｂを高性能化させてフィルタユニット２２が大型化しても、運転室７内の居住性には何ら影響を及ぼさない。したがって、運転室７内の居住性を低下させずに静電フィルタ２２ｂを高性能化して空調装置の機器寿命を延ばすことが可能となる。
【００２７】
またさらに、本実施の形態によれば、上述したように静電フィルタ２２ｂが汚れた場合には交換作業者が運転室ベッド８内において容易にフィルタ交換を行うことが可能である。すなわち、運転室７内にフィルタユニット２２を設ける従来構造の場合、交換作業の際に静電フィルタ２２ｂに付着した塵埃等の一部が運転室７内に放散され運転室７内が汚れる恐れがあるが、本実施の形態によればそのような事態を防止することができる。したがって、運転室７内を清潔に保つことができ、これによっても居住性を向上することができる。また、上記従来構造の場合には交換作業者は静電フィルタ２２ｂに付着した塵埃等が放散されないよう多大な気を使いながら作業を行う必要があるのに対し、本実施の形態によればそのような気を使わずに作業を行うことができるので、交換作業の作業性を向上することができる。
【００２８】
なお、本発明の空調装置の一実施の形態を備えた建設機械によれば、本実施の形態の空調装置により運転室７内の居住性が向上されるので、運転者の作業効率が向上し、その結果、建設機械の作業効率を向上することができる。
【００２９】
なお、上記本発明の空調装置の一実施の形態においては、集塵手段として静電フィルタを用いたが、これに限らず、例えば通常のメッシュ状のフィルタ（例えば家庭用エアコンの吸込口に設けられるフィルタ）等の他のフィルタを用いるようにしてもよい。
【００３０】
また、上記本発明の空調装置の一実施の形態においては、フィルタユニット２２と空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃとを一体的に構成するようにした（図４参照）が、これに限らない。すなわち、運転室ベッド８内における他の機器も含めたレイアウトを考慮し、例えばフィルタユニット２２と空調ユニット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃとを分離し別体として設けてダクトで接続するようにしてもよい。
【００３１】
またさらに、フィルタユニット２２の配置位置は運転室ベッド８内に限るものではなく、例えば屋外に露出して設けてもよいし、前記の各種機器を収納する機械室９（図１参照）内等に設けてもよい。すなわち、運転室７の外部であれば足りる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、集塵手段を運転室外部に配置することにより、運転室内に集塵手段を設ける従来構造に比べて運転者のための有効スペースを大きく取ることができ、運転室内の居住性を向上することができる。さらに、これにより運転室内の居住性に係らずに集塵手段を高性能にすることが可能となるので、空調装置の機器寿命を延ばすことができる。またさらに、周囲への塵埃等の放散を気にせずに集塵手段の交換作業を行うことができるので、その作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設機械の空調装置の一実施の形態を備えた大型油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
【図２】本発明の建設機械の空調装置の一実施の形態を備えた大型油圧ショベルを図１中矢印Ａ方向から見た矢視正面図である。
【図３】本発明の建設機械の空調装置の一実施の形態の全体構成を表す概念図である。
【図４】本発明の建設機械の空調装置の一実施の形態を備えた大型油圧ショベルを構成する運転室ベッド内の詳細構造を表す側断面図である。
【図５】本発明の建設機械の空調装置の一実施の形態を備えた大型油圧ショベルを構成する運転室ベッド内の詳細構造を表す図４中V−V断面による横断面図である。
【符号の説明】
３走行体
４旋回体
７運転室
８運転室ベッド（運転室支持フレーム）
２０吸込口
２２フィルタユニット（集塵手段）
２２Ａフィルタ取付開口
２２ａケーシング
２２ｂ静電フィルタ（フィルタ）
２２ｃフィルタ支持部材
２２ｄ蓋部材
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ空調ユニット

Claims

建設機械の旋回体上に設けた運転室ベッドと、前記運転室ベッド上に設けた運転室と、前記運転室ベッド内に設けられ、前記運転室内の空調を行う空調ユニットとを備えた建設機械の空調装置において、
前記運転室ベッド内の前記空調ユニットの排気側に連結され、前記運転室ベッド内に設けた第１のダクトを介して前記運転室内に導出した吹出口と、
前記運転室ベッド内の前記空調ユニットの吸込側に連結され、前記運転室ベッド内に設けた第２のダクト及び第３のダクトを介して前記運転室内に導出した吸込口と、
前記運転室ベッド内において、前記吸込口と前記空調ユニットの吸込側とを連結する前記吸込口側に取付けた前記第２のダクト及び前記空調ユニットの吸込側に取付けた前記第３のダクト間に設けた集塵手段とを備え、
前記集塵手段は、前記吸込口に通じる吸入口と前記空調ユニットの吸込側に通じる排出口と一方側にフィルタ取付開口とを有するケーシングと、前記ケーシング内に設けたフィルタ支持部材と、前記フィルタ支持部材に交換可能に設けたフィルタと、前記ケーシングの前記フィルタ取付開口を覆うように前記ケーシングに着脱可能に設けた蓋部材とを有する
ことを特徴とする建設機械の空調装置。
請求項１に記載の建設機械の空調装置において、
前記運転室ベッド内に少なくとも２台以上設けた空調ユニットと、
前記各空調ユニットの排出側にそれぞれ連結され、前記第１のダクトを介して前記運転室内に導出した複数の吹出口と、
前記各空調ユニットの吸込側を前記集塵手段における前記ケーシングの前記排出口側にそれぞれ連結する複数の前記第３のダクトと、
前記フィルタ支持部材にそれぞれ交換可能に設けた複数のフィルタとを備えた
ことを特徴とする建設機械の空調装置。
請求項１又は２に記載の建設機械の空調装置において、
前記フィルタは、静電フィルタであることを特徴とする建設機械の空調装置。