JP4287247B2

JP4287247B2 - 建設機械の冷却装置

Info

Publication number: JP4287247B2
Application number: JP2003381120A
Authority: JP
Inventors: 宗樹岡野
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2023-11-11
Also published as: JP2005146867A

Description

本発明は建設機械の冷却装置に関するものであり、特に、複数個の熱交換器を配置した建設機械の冷却装置に関するものである。

一般に、油圧ショベルをはじめとする建設機械では、冷却ファンの前方にラジエータを配置するとともに、該ラジエータの前方にオイルクーラやインタークーラ等、他の熱交換器を配置した冷却装置が広く知られており、枚挙に暇がない。

このように、複数の熱交換器を前後に接近させて配置してあるため、双方の熱交換器の対向面に塵埃等が付着した場合は、前方に位置した熱交換器を一旦取り外さなければ、この塵埃を除去することは極めて困難である。従って、双方の熱交換器の狭隘な空間に塵埃等が堆積して、冷却風の通過抵抗が大きくなり、冷却能力が低下してエンジン等の負担が増大することになる。

複数個の熱交換器間に堆積した塵埃等を容易に清掃できるようにしたものとしては、オイルクーラに作動油を給排する配管をラジエータの側方に固定するとともに、この配管とオイルクーラに固着された継手を回動可能に嵌合し、双方の熱交換器を清掃する際には、オイルクーラを前方へ水平回動させることにより、大きなスペースを形成するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ラジエータの側部に案内溝を備えたガイド部材を設け、このガイド部材の案内溝にオイルクーラの側部をボルト締めにて固定し、双方の熱交換器を清掃する際には、前記ボルトを弛緩してオイルクーラを前後方向へスライドさせることにより、双方の熱交換器の間隔を開くようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、複数個の熱交換器を直列に配置すると、上流側の熱交換器を冷却して昇温した空気が下流側の熱交換器に導入されて、下流側の熱交換器の冷却が不十分になるという不具合を解消するために、カバーに複数の空気吸込口を設け、一方の吸込口は上流側の熱交換器を介することなく下流側の熱交換器へ冷却用の外気を導入するように構成したものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平１１−８２０２３号公報特開２０００−２１２９９５号公報特開２００３−４１６２２号公報

特許文献１記載の発明は、オイルクーラを前方へ水平回動させることにより、大きなスペースを形成して清掃を容易としている。しかし、冷却装置の前方にオイルクーラを開閉するためのスペースが必要となり、エンジンルームが大型となるという不具合がある。

また、特許文献２記載の発明は、第２の熱交換器を前後方向へスライドさせることにより、双方の熱交換器の間隔を開いて清掃を容易としている。しかし、オイルクーラを移動可能に支持するために別途ガイド部材が必要となり、部品点数の増加によるコストアップを招くという不具合がある。

また、特許文献３記載の発明は、カバーに複数の空気吸込口を設けたことにより、下流側の熱交換器の冷却能力を向上させている。しかし、夫々の熱交換器の間に間隔を設けなくてはならず、冷却装置の設置スペースが大きくなるという不具合がある。

そこで、複数個の熱交換器を配置するに際して、設置スペースをコンパクトにしつつ、冷却能力の向上並びに清掃作業性を容易化するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、冷却風が流れる方向の下流側から上流側へ第１の熱交換器と第２の熱交換器を直列に配置した建設機械に於いて、前記第２の熱交換器を前後動可能に設け、該第２の熱交換器に冷媒を給排する配管の取付部を該第２の熱交換器に固設し、且つ、前記配管を支持手段にスライド可能に支持させるとともに、第２の熱交換器を固定するための固定手段を備えた建設機械の冷却装置を提供する。

第２の熱交換器に配管の取付部を固設してあるので、第２の熱交換器と配管は一体的に前記支持部材に支持される。第２の熱交換器を上流側へ移動させると、配管も支持手段をスライドしながら一体的に上流側へ移動する。そして、移動後の新たな位置に於いても第２の熱交換器と配管は一体的に支持手段に支持され、固定手段でその位置に固定される。斯くして、第１の熱交換器と第２の熱交換器との間隔を調整することができる。

請求項２記載の発明は、上記配管が第２の熱交換器の左右に分配されて略水平状態に固設され、且つ、支持手段が第１の熱交換器の両側部に取り付けられた建設機械の冷却装置を提供する。

第２の熱交換器を前後動させる際は、左右の配管が第１の熱交換器の両側部に取り付けられた支持手段をスライドし、第２の熱交換器は左右の配管を介してこの支持手段に安定した状態で支持される。

請求項３記載の発明は、上記第２の熱交換器の配管にスライド限界位置のストッパを設けた建設機械の冷却装置を提供する。

第２の熱交換器を前後方向へ移動させる際に、スライド限界位置に達すると、配管に固設したストッパが支持手段に当接してスライドを停止する。

請求項４記載の発明は、上記固定手段が第１の熱交換器に取り付けられ、且つ、上記固定手段が第２の熱交換器のスライド限界位置のストッパである建設機械の冷却装置を提供する。

第２の熱交換器を第１の熱交換器側へ移動させる際に、スライド限界位置に達すると、該第２の熱交換器が前記固定手段に接触してスライドを停止する。そして、該固定手段にて第２の熱交換器がその位置に固定される。

請求項５記載の発明は、上記第１の熱交換器の冷媒温度を検出するための検出手段と、上記第２の熱交換器を移動させる移動手段とを設け、前記検出手段の検出情報に応じて前記移動手段を作動させ、前記第２の熱交換器の移動位置を自動的に変更する制御手段を備えた建設機械の冷却装置を提供する。

冷却装置の設置スペースをコンパクトにしたい場合は、第１の熱交換器に接近させて第２の熱交換器を固定する。この状態では、上流側の第２の熱交換器を冷却して昇温した空気が下流側の第１の熱交換器に導入されるので、第１の熱交換器の冷却能力がやや低下する。第１の熱交換器の冷却能力を上昇したい場合、移動手段を作動させて第２の熱交換器を上流側へ移動し、第２の熱交換器と第１の熱交換器との間隔を大にする。この状態では、上流側の第２の熱交換器を冷却した空気が下流側の第１の熱交換器に導入されるほか、双方の熱交換器の間隙部から新たな冷却風が第１の熱交換器に導入されるため、第１の熱交換器の冷却能力が向上する。また、検出手段により第１の熱交換器の冷媒温度を検出し、該第１の熱交換器の冷却能力を調整すべく、第２の熱交換器を移動して双方の熱交換器の間隔を自動調整するように制御する。

請求項１記載の発明は、第１の熱交換器に対して第２の熱交換器を前後動可能に設け、且つ、第２の熱交換器に冷媒を給排する配管をスライド可能に支持するようにしたので、例えば清掃時等で第２の熱交換器を移動するに際して、第２の熱交換器の配管を取り外す必要がない。従って、移動作業が極めて容易となる。また、別途ガイド部材等の部品を必要とせず、部品点数の減少によるコストダウンを図ることができる。

請求項２記載の発明は、第２の熱交換器の左右に配管を分配したので、請求項１記載の発明の効果に加えて、設計の自由度を向上できる。また、第２の熱交換器は左右の配管を介して第１の熱交換器の両側部に安定して支持させることができる。

請求項３記載の発明は、第２の熱交換器の配管にスライド限界位置のストッパを固設したので、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、冷却装置の設置スペースをコンパクトにすることができる。

請求項４記載の発明は、第２の熱交換器を第１の熱交換器側へ移動させるに際して、所定位置にてストッパに接触するので、第２の熱交換器がスライド限界位置を超えることがなく、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、双方の熱交換器の最小間隔を正確に位置決めできる。また、前記固定手段がストッパを兼用しているので、部品点数の減少によるコストダウンを図ることができる。

請求項５記載の発明は、第１の熱交換器の冷媒温度を検出するための検出手段と、第２の熱交換器を移動させる移動手段とを設けたので、請求項１，２，３または４記載の発明の効果に加えて、第１の熱交換器と第２の熱交換器の間隔を自動的に変更することができ、第１の熱交換器の冷却能力を調整することが可能である。

以下、本発明に係る建設機械の冷却装置について、好適な実施例をあげて説明する。複数個の熱交換器を配置するに際して、設置スペースをコンパクトにしつつ、冷却能力の向上並びに清掃作業性を容易化するという目的を、第１の熱交換器の前方に第２の熱交換器を前後動可能に配置し、この第２の熱交換器に冷媒を給排する配管の取付部を該第２の熱交換器に固設し、且つ、前記配管を支持手段にスライド可能に支持させるとともに、第２の熱交換器を固定するための固定手段を備えたことにより実現した。

図１乃至図８に従って実施例１について説明する。図１及び図２は建設機械の一例として油圧ショベル１０を示し、下部走行体１１の上に旋回機構１２を介して上部旋回体１３が旋回自在に載置されている。上部旋回体１３にはその前方一側部にキャブ１４が設けられ、且つ、前方中央部にブーム１５が俯仰可能に取り付けられている。更に、ブーム１５の先端にアーム１６が上下回動自在に取り付けられ、該アーム１６の先端にバケット１７が取り付けられている。

また、上部旋回体１３の後部にはエンジン１８を横向きに搭載してあり、該エンジン１８の前部にはエンジン１８の動力にて回転する冷却ファン１９が取り付けられている。更に、冷却ファン１９の前方にラジエータ２０を配置するとともに、該ラジエータ２０の前方にオイルクーラ２１やインタークーラ２２等、複数の熱交換器を配置して冷却装置２３が構成されている。これらエンジン１８及び冷却装置２３はハウスカバー２４にて被蔽されている。

図３乃至図８は、前記オイルクーラ２１とインタークーラ２２を示し、矢印Ａに示す冷却風が流れる方向の上流側に前記インタークーラ２２を配置し、冷却風の下流側に前記オイルクーラ２１を上部旋回体１３のフレーム２５に固設して、双方の熱交換器が冷却風の流れに対して直列となるように配置されている。尚、説明の都合上、これ以降は、冷却風が流れる上流側（図面の左側）を前方向とし、下流側（図面の右側）を後方向とする。

前記インタークーラ２２の左右両側上部位置に配管の取付部２６，２６を固設し、過給器への吸入空気を冷却するために、夫々の取付部２６，２６に吸入空気を給排するための配管２７，２７を接続する。該配管２７，２７はインタークーラ２２の左右に分配されており、インタークーラ２２の後方に向けて略水平状態に固設されている。

一方、前記オイルクーラ２１の左右両側上部位置に支持ブラケット２８，２８を側方へ突設し、該支持ブラケット２８，２８の内側に前記配管２７，２７を挿通して、前記配管２７，２７が前後方向へスライドできるように支持する。即ち、左右の支持ブラケット２８，２８の設置幅が前記インタークーラ２２の配管２７，２７の取付幅と一致するように設けてある。前記配管２７，２７は取付部２６，２６を介してインタークーラ２２の両側部に固設されているため、前記インタークーラ２２はオイルクーラ２１の支持ブラケット２８，２８にて前後動可能に支持される。

また、前記オイルクーラ２１の両側下部位置に固定ブラケット２９，２９を前方へ突設する。該固定ブラケット２９は側面視矩形の平板であり、その基端部（後部）はオイルクーラ２１の両側下部に固設され、その先端部（前部）には取付孔３０が開穿されている。左右の固定ブラケット２９，２９の内側面間の幅は前記インタークーラ２２の左右幅と略一致するように設けてある。更に、該固定ブラケット２９の内側面にストッパ３１を突設してあり、該固定ブラケット２９の平面視がＴ字形となっている。

前記固定ブラケット２９はストッパ３１を兼用しており、後述するように、前記インタークーラ２２を後方へ移動させる際に、インタークーラ２２がオイルクーラ２１に衝突するのを防止するために、このストッパ３１にインタークーラ２２の後面が当接してスライド限界位置となり、且つ、オイルクーラ２１とインタークーラ２２の最小間隔を正確に位置決めして、冷却風の下流側にあるオイルクーラ２１の冷却能力を所定値に保持する。

これに対して、前記インタークーラ２２を前方へ移動させる際のスライド限界位置として、インタークーラ２２の前方のフレーム２５にストッパ３２，３２を固設する。該ストッパ３２の形状は特に限定されないが、図示例は平面視Ｌ字形であり、該ストッパ３２の一方の面がインタークーラ２２の前面に当接してスライド限界位置となる。

また、前記インタークーラ２２の両側面下部には、前記固定ブラケット２９の取付孔３０に対応した位置に螺子孔３３を設けてあり、後述するように、インタークーラ２２を後方へ移動して固定するときに、前記取付孔３０へボルト３４を挿入してこの螺子孔３３に螺合する。

而して、一般的な作業状態では、オイルクーラ２１の冷却能力に十分な余裕があるため、図３及び図４に示すように、前記インタークーラ２２をオイルクーラ２１に接近させて前述のストッパ３１に当接した状態とし、固定ブラケット２９の取付孔３０にボルト３４を挿入してインタークーラ２２を固定する。

前記オイルクーラ２１とインタークーラ２２との間に堆積した塵埃を清掃する場合は、前記ボルト３４を弛緩して取り外し、インタークーラ２２の固定を解除する。そして、該インタークーラ２２を前方へ押圧すれば、図５及び図６に示すように、前記配管２７，２７が支持ブラケット２８，２８内をスライドしてインタークーラ２２が前方へ移動する。この際に、前記配管２７，２７がインタークーラ２２の左右に分配して固設されているので、オイルクーラ２１の支持ブラケット２８，２８に安定して支持され、該インタークーラ２２が極めて容易且つ円滑にスライドして、オイルクーラ２１とインタークーラ２２との間隔を開くことができる。

そして、図７及び図８に示すように、前記フレーム２５に固設したストッパ３２，３２にインタークーラ２２の前面が当接してスライド限界位置となり、オイルクーラ２１とインタークーラ２２との間隔が最大に開かれる。従って、このスペースからオイルクーラ２１とインタークーラ２２の夫々の対向面を容易且つ確実に清掃することができる。

また、インタークーラ２２が配管２７，２７と一体に移動するので、移動に際して配管２７，２７を取り外す必要がない。しかも、オイルクーラ２１に設けた支持ブラケット２８，２８のみでインタークーラ２２を移動可能に支持しており、別途ガイド部材等の部品を必要とせず、部品点数の減少によるコストダウンを図ることができる。

ここで、図９に示すように、前記インタークーラ２２の左右の配管２７，２７に所定の間隔でストッパ３１ａ，３１ａ及び３２ａ，３２ａを直接固設してもよい。前記インタークーラ２２をオイルクーラ２１から離反させるために前方へ移動すれば、左右の配管２７が支持ブラケット２８内をスライドしながらインタークーラ２２と一体に前方へ移動し、配管２７の後部側に固設したストッパ３１ａの前面が前記支持ブラケット２８に当接してスライド限界位置となる。

一方、前記インタークーラ２２をオイルクーラ２１に接近させるべく後方へ移動すれば、左右の配管２７が支持ブラケット２８内をスライドしながらインタークーラ２２と一体に後方へ移動し、配管２７の前部側に固設したストッパ３２ａの後面が前記支持ブラケット２８に当接してスライド限界位置となる。

斯かる構成の場合、インタークーラ２２の配管２７へストッパ３１ａ及び３２ａを直接固設したので、フレーム２５に突起物がなくなり冷却装置の設置スペースをコンパクトにできる。

次に、図１０乃至図１２に従って、実施例２について説明する。尚、説明の都合上、実施例１と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。実施例１と異なる箇所は、前記オイルクーラ２１によって冷却された油温を検出するための油温センサ３５と、前記インタークーラ２２を前後動させるための油圧シリンダ３６を設けてある。

この油圧シリンダ３６のロッド３７は、インタークーラ２２の下部に固設されたアーム３８に連結してあり、油圧シリンダ３６を伸縮駆動することにより、ロッド３７がアーム３８を介してインタークーラ２２を押し引きし、これにより、前記配管２７，２７が支持ブラケット２８，２８内をスライドしてインタークーラ２２が前後へ移動するように形成されている。

また、前記油温センサ３５の検出信号は制御部３９に入力され、オイルクーラ２１の冷却能力が判定される。オイルクーラ２１の冷却能力が十分に余裕があると判定されたときは、制御部３９からの制御信号によりコントロール弁４０が切り換えられて、油圧シリンダ３６が収縮駆動される。然るときは、インタークーラ２２がオイルクーラ２１側に引き寄せられて接近し、冷却装置の設置スペースをコンパクトすることができる。

一方、前記制御部３９が油温センサ３５の検出信号に基づき、オイルクーラ２１の冷却能力が不足していると判定したときは、制御部３９からの制御信号によりコントロール弁４０が切り換えられて、油圧シリンダ３６が伸長駆動される。然るときは、インタークーラ２２が前方へ移動し、オイルクーラ２１とインタークーラ２２との間隔が大となる。従って、インタークーラ２２を冷却した空気が下流側のオイルクーラ２１に導入されるほか、インタークーラ２２とオイルクーラ２１との間隙部から新たな冷却風がオイルクーラ２１に導入され、オイルクーラ２１の冷却能力が向上する。

オイルクーラ２１の冷却能力が所望の能力に達したと制御部３９が判断したときは、油圧シリンダ３６の駆動を停止してインタークーラ２２を固定する。このように、油温センサ３５の検出温度に応じて、インタークーラ２２の移動位置を自動的に変更し、最適な冷却能力を得ることが可能となる。

尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

図は本発明の一実施の形態を示すものである。
油圧ショベルの側面図。油圧ショベルの背面図。接近位置でのオイルクーラとインタークーラを示す側面図。接近位置でのオイルクーラとインタークーラを示す平面図。中間位置でのオイルクーラとインタークーラを示す側面図。中間位置でのオイルクーラとインタークーラを示す平面図。離間位置でのオイルクーラとインタークーラを示す側面図。離間位置でのオイルクーラとインタークーラを示す平面図。配管にストッパを設けたインタークーラとオイルクーラを示す側面図。油圧シリンダを備えたオイルクーラとインタークーラを示す側面図。油圧シリンダを備えたオイルクーラとインタークーラを示す平面図。移動手段の制御回路図。

符号の説明

１０油圧ショベル
２１オイルクーラ
２２インタークーラ
２３冷却装置
２６取付部
２７配管
２８支持ブラケット
２９固定ブラケット
３０取付孔
３１ストッパ
３１a ストッパ
３２ストッパ
３２a ストッパ
３３螺子孔
３４ボルト
３５油温センサ
３６油圧シリンダ
３９制御部

Claims

冷却風が流れる方向の下流側から上流側へ第１の熱交換器と第２の熱交換器を直列に配置した建設機械に於いて、
前記第２の熱交換器を前後動可能に設け、該第２の熱交換器に冷媒を給排する配管の取付部を該第２の熱交換器に固設し、且つ、前記配管を支持手段にスライド可能に支持させるとともに、第２の熱交換器を固定するための固定手段を備えたことを特徴とする建設機械の冷却装置。
上記配管が第２の熱交換器の左右に分配されて略水平状態に固設され、且つ、支持手段が第１の熱交換器の両側部に取り付けられた請求項１記載の建設機械の冷却装置。
上記第２の熱交換器の配管にスライド限界位置のストッパを設けた請求項１または２記載の建設機械の冷却装置。
上記固定手段が第１の熱交換器に取り付けられ、且つ、上記固定手段が第２の熱交換器のスライド限界位置のストッパである請求項１または２記載の建設機械の冷却装置。
上記第１の熱交換器の冷媒温度を検出するための検出手段と、上記第２の熱交換器を移動させる移動手段とを設け、前記検出手段の検出情報に応じて前記移動手段を作動させ、前記第２の熱交換器の移動位置を自動的に変更する制御手段を備えた請求項１，２，３または４記載の建設機械の冷却装置。