JP5037297B2

JP5037297B2 - 作業車両

Info

Publication number: JP5037297B2
Application number: JP2007274698A
Authority: JP
Inventors: 正和小松; 恵一林
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: JP2009101813A

Description

本発明は、車両前部のボンネット内であって、エンジン前方に、ボンネット前端部より取り込んだ空気の気流により冷却させる冷却機関を備える作業車両に関するものであり、より詳細には、冷却機関は、ボンネット前部から放熱容量の小さな順に配置することに関する。

従来のトラクタなどの作業車両には、車両前部のボンネット内に備えられるエンジンの前方にエンジンを冷却するためのラジエータと、このラジエータ前方にトランスミッションなどに用いる作動油などを冷却するためのオイルクーラと、さらにこのオイルクーラの前方にバッテリとをそれぞれ順に配置する（例えば特許文献１および２）ものや、車両にキャビンが備えられるものであれば、ラジエータの直前方であって、ラジエータとバッテリとの間などに、キャビン室内の空調用のコンデンサを配置する（例えば特許文献３）ものがある。そして、エンジン内におけるディーゼル機関など内燃機関からの戻り燃料油（軽油など）を、エンジン後方に設けたリヤタンクなどに送り、冷却後にリヤタンク前方に備えるフロントタンクに戻し、このフロントタンクから再度エンジン内に供給する（例えば特許文献４）ものがある。

特開２００３−０２０６７９号公報特開２００７−１２５９１２号公報特開２００３−３２０９６２号公報特開２００３−０３４１５１号公報

しかし、このような作業車両では、ラジエータを通過した車両前方からの気流が、エンジンを冷却するためにエンジンの熱を奪い高温になり、この高温の気流が、エンジン後方に流れる。このため、特許文献４のような、戻り燃料油を移送中や貯留中に冷却するための配管やタンクが、この高温気流により冷却されないため、この戻り燃料油を十分に冷却することができず、高い温度を有した燃料油がタンク内に戻されてしまうといった安全上の問題があった。同様に、上記特許文献１〜４のほか、従来の作業車両のボンネット内におけるラジエータやオイルクーラなどの配置順では、それらが放熱容量の順に配置されていないため、車両前方からボンネット内に導入されてラジエータやオイルクーラなどから熱を奪いながら後方へ向う気流の温度が、それらラジエータやオイルクーラなどの配置順に上昇せず上下に乱れることから、各冷却媒体やオイルなどが必要に至るまで冷却されないほか、それらを効率的に冷却することができず、各装置が十分に機能できないという問題もあった。
そこで、この発明の目的は、ボンネット内におけるラジエータやオイルクーラなど冷却機関の配置を決め、確実かつ効率的に冷却対象を冷却するようにして、装置の故障や不調を防いで性能を維持するとともに、特にエンジンからの戻り燃料油を確実に冷却することで、安全性を向上させた作業車両を提供することにある。

このため、請求項１に記載の発明は、車両前部のボンネット内であって、エンジン前方に、ボンネット前端部より取り込んだ空気の気流により冷却させる熱交換器を備える作業車両において、前記熱交換器は、前記ボンネット前部から後方へ向けて放熱容量の小さな順に一列に配置することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両において、前記熱交換器は、燃料油クーラーと、コンデンサと、作動油クーラーと、ラジエータとである。

請求項１に記載の発明によれば、車両前部のボンネット内であって、エンジン前方に、ボンネット前端部より取り込んだ空気の気流により冷却させる熱交換器を備える作業車両において、熱交換器は、ボンネット前部から後方へ向けて放熱容量の小さな順に一列に配置するので、車両前方から取り入れた気流が、各熱交換器を順に熱を奪いながら通過することで、気流の温度が順次上昇するため、後方に配置されるほど放熱容量が大きい熱交換器を、確実、かつ効率的にこの気流により冷却することができる。従って、装置の故障や不調を防ぎ、性能を維持させた作業車両を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、熱交換器は、燃料油クーラーと、コンデンサと、作動油クーラーと、ラジエータとであるので、放熱容量の大きなエンジンなどの後方で内燃機関からの戻り燃料油の冷却を阻害されることなく、車両前方から取り入れた外気温の気流により、戻り燃料油を確実に冷却することができる。また、キャビンを有し、エアコン用のコンデンサを備える車両にあっても、オイルクーラーやラジエータと併せて確実、かつ効率的にそれら熱交換器を車両前方から取り入れた気流により冷却することができる。従って、装置の故障や不調を防ぎ、性能を維持させるとともに、安全性を向上させた作業車両を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明を実施するための最良の形態について詳述する。
図１は本発明の一実施例に係る作業車両としてのホイール式トラクタの左側面図、図２は同トラクタの平面図である。

この例のトラクタ１は、機体フレーム２の前後に前輪３および後輪４を備え、前輪３の上方にボンネット５を形成し、このボンネット５の内側には原動機部としてのエンジン６などが配置されるとともに、エンジン６の後方にはクラッチハウジング７およびミッションケース８が順に配設されており、エンジン６からの動力がそれらを介して前輪３および後輪４に伝達される。そして、ボンネット５の後部に連続して、機体フレーム２上には、キャビン９が設けられる。

次いで、キャビン９内には、車両操作部として、ブレーキペダルやクラッチペダルなどの操作ペダル１０、ステアリングハンドル１１、シート１２などが設けられる。また、シート１２の両側方に有する左右フェンダ１３には、例えば、主変速レバー、副変速レバー、ＰＴＯ変速レバーなどの各種操作レバー１４が突設される。そして、キャビン９の外周はそれぞれフロントガラス１５、リヤガラス１６、ドア１７、屋根１８などが取付けられる。また、キャビン９内における天井部分などの適宜位置には、エアコンの操作部１９や図示しない吹出口などが設けられる。

そして、エンジン６からの動力は、ミッションケース８後端から突出した不図示のＰＴＯ軸に伝達され、図示しないユニバーサルジョイントや三点リンク式などの作業機装着装置２０を介して車両後端に装着された不図示の作業機が駆動される。

次に、ボンネット内における冷却機関の配置について、その具体的構成を説明する。図３は、ボンネット内のエンジン周囲およびボンネット後方に備える燃料タンクを右側方から見た斜視図、図４は冷却機関の配置を示す平面模式図、図５は燃料油の移送経路を示す構成部品の配置模式図、図６は燃料油クーラーの一例を示した正面模式図、図７は各冷却機関を通過して後方に流れる気流を示すボンネット内の左側面模式図である。

ボンネット５の内部は、図４に示すように、機体フレーム２上に設置された底板２１上であって、後部にエンジン６が設置されるとともに、エンジン６の前方には、エンジン６を冷却するためのラジエータ２１が設置される。また、ラジエータ２１の前方には、ミッションケース８などの連通される、ミッションオイルなどの作動油を冷却するための作動油クーラー２２が配設されるとともに、この作動油クーラー２２の前方には、キャビン９内の冷房などに用いられるエアコンの冷媒ガスを冷却するためのコンデンサ２３が設置される。なお、符号３３は排気マフラー、符号３４はエアクリーナ、符号３５は吸気マニホールドである。

次いで、コンデンサ２３の前方には、エンジン６を駆動させる軽油などの燃料油であって、エンジン６の内燃機関からの戻り燃料油を冷却させるための燃料油クーラー２４が設置される。そして、燃料油クーラー２４の前方であって、ボンネット５内の前端部近傍には、バッテリーｂが配置される。

このように、本発明の作業車両には、燃料油クーラー２４、コンデンサ２３、作動油クーラー２２、ラジエータ２１といった熱交換器（冷却機関）２５であるそれぞれの装置を、車両前部に有するボンネット５内の前部から順に配設した、集中冷却システム（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｒｍａｌｃａｐａｃｉｔｙｏｒｄｅｒｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ：ＩＣＯＳ）が、ボンネット５内に備えられる。なお、ロプス仕様などのトラクタでは、操縦室内にエアコンが装備されておらず、従ってコンデンサ２３を設置しない配置とされる。

そして、まず、燃料油クーラー２４は、図６に示すように、例えばケース２４ａ内にリターンパイプｒでもある配管２４ｂを蛇行させて内設したものであり、配管２４ｂ内には、エンジン６の内燃機関２６からの戻り燃料油である軽油が流通される。

このエンジン６内において、ディーゼル機関などの内燃機関２６は、周知の技術であるため、詳細な説明は省略するが、図３および図５に示すように、燃料タンク２７に貯留される軽油などの燃料が、燃料タンク２７の底部に連結された配管２８内に流れ込み、移送の途中にウオータセパレータ２９で水分除去され、次いで燃料油ポンプ３０により圧送され、エンジン６内の内燃機関２６に入る前に燃料油フィルター３１で異物がろ過される。そして、内燃機関２６における四サイクル機関などにおいて、例えば５００〜６００℃近傍にまで圧縮した空気を有する不図示のシリンダ内に、噴射ポンプ３２からノズルｎを介して燃料が噴射されることで、燃料が軽油の場合には、着火点２５０℃近傍の軽油が自然発火により爆発し、エンジン６が駆動される。

この噴射ポンプ３２で加圧された燃料は、例えば、およそ７０℃付近に達しており、この高温化した燃料の一部は噴射ポンプ３２から前記シリンダー内に噴射されず、余剰燃料としてリターンパイプｒ（一部点線で記す）および燃料油クーラー２４などを介して燃料タンク２７に戻される。

次に、エアコンにおいても周知の技術であるため、詳細な説明は省略するが、室内外の空気を図示しない吸込口から取り入れ、それぞれ図示しないエアコンユニットのエバポレータで冷媒ガスと熱交換し、冷やされた空気が前記吹出口から放出される。この冷媒ガスは、例えばハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）や、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）などが用いられるが、これらに限定されるものではない。そして、あたたかい空気の熱を奪って気化し、コンプレッサにより高圧にされた結果、例えばおよそ８０℃付近に達したこの冷媒ガスが、図示しないホースを介してコンデンサ２３内で冷却された後、再び前記エアコンユニットへ移送され、系内を循環する構成とされる。

次に、作動油クーラー２２は、上述した燃料油クーラー２４同様であるため、図示しないが、例えばケース内に、ミッションケース８に連通する配管を蛇行させて内設したものであり、配管内には、ミッションケース８内に貯留され、トランスミッションなどの潤滑に用いられる潤滑油が流通される。

そして、ミッションケース８内において、図示しない各種駆動軸やギアなどの摩擦熱により、例えば、およそ９０℃付近に達した潤滑油は、前記配管を介して作動油クーラー２２内で冷却された後、再びミッションケース８へ移送され、系内を循環する構成とされる。

次に、ラジエータ２１によるエンジン６の冷却についても周知の技術であるため、詳細な説明は省略するが、エンジン６内における図示しないシリンダのシリンダブロックやシリンダヘッドなどの周囲に設けられた流路を流れる冷却水が、このシリンダで発生した熱を吸収し、およそ１１０℃付近に達した水蒸気は、図示しない配管を介して導入されたラジエータ２１内で冷却後、再び前記シリンダ周囲へ移送され、系内を循環する構成とされる。なお、上述した冷却機関２５での冷却対象物の冷却前の温度は、一例を示したものであり、季節や天気、場所などによって異なるため、多少の前後があるものとされる。

ここで、車両走行中に、ボンネット５内の冷却機関２５を冷却させる場合には、図７に示すように、まず、ボンネット５の前端部に取り込んだ車両前方からの、季節や天気、場所などによって異なるが、０℃以下〜３０℃以上の外気温を有する気流が、バッテリーｂを超えて、冷却機関２５の最前に配置された燃料油クーラー２４に接触する。

このとき、上述したように、燃料油クーラー２４内の配管２４ｂ内を流れる、７０℃付近の温度を有する戻り燃料油は、外気温を有する気流イによって確実に冷却される。

次いで、燃料油クーラー２４において、戻り燃料油から熱を奪い、この戻り燃料油を冷却し、外気温〜７０℃未満の温度に上昇した気流ロは、燃料油クーラー２４後方のコンデンサ２３に接触する。

このとき、上述したように、コンデンサ２３内において、８０℃付近の温度を有する冷媒ガスは、その温度よりも低い外気温以上〜７０℃未満の気流ロによって確実に冷却される。

続いて、コンデンサ２３内で冷媒ガスから熱を奪い、この冷媒ガスを冷却し、外気温〜８０℃未満の温度に上昇した気流ハは、コンデンサ２３後方の作動油クーラー２２に接触する。

このときも、上述したように、作動油クーラー２２内の前記配管内を流れる、９０℃付近の温度を有する潤滑油は、その温度よりも低い外気温〜８０℃未満の気流ハによって確実に冷却される。

そして、作動油クーラー２２で潤滑油から熱を奪い、この潤滑油を冷却し、外気温〜９０℃未満の温度に上昇した気流ニは、作動油クーラー２２後方のラジエータ２１に接触する。

このとき、上述したように、ラジエータ２１内において、１１０℃付近の温度を有し水蒸気化した冷却水は、その温度よりも低い外気温以上〜９０℃未満の気流ニによって確実に冷却される。

このような集中冷却システム（ＩＣＯＳ）をボンネット５内に備える構成にすることで、冷却機関２５が、ボンネット５内の前部から、外気温に対して放熱容量の小さな順に配置されるため、その各冷却機関２５（例えば作動油クーラー２２）の前方に配置された冷却機関２５（例えばコンデンサ２３など）を冷却して温度が上昇した気流が、その各冷却機関２５（例えば作動油クーラー２２など）の冷却対象物の温度よりも高くならず、後方の冷却機関２５を確実に冷却することができる。

また、これら冷却機関２５の最前に、最も放熱容量の小さな燃料油クーラー２４を配置したため、例えば高熱を発するエンジン６の後方などに、冷却用タンクや配管など別途戻り燃料油を冷却させるための部材の設置を必要とせず、これら冷却機関２５をボンネット５内にコンパクトに集約し、効率的に各冷却機関２５を冷却することが可能となった。

以上詳述したように、この例のトラクタ１は、車両前部のボンネット５内であって、エンジン６前方に、ボンネット５前端部より取り込んだ空気の気流により冷却させる冷却機関２５を備え、冷却機関２５は、燃料油クーラー２４、コンデンサ２３、作動油クーラー２２、ラジエータ２１であり、ボンネット５前部から放熱容量の小さな順に配置するものである。加えて、冷却機関２５の最前は、燃料油クーラー２４である。

また、上述の例では、作業車両の一例としてホイール式トラクタ（農作業車両）について説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、クローラ式トラクタのほか、農作業車両としてコンバインや田植機など、また、建設作業車両として、バックホー,ブルトーザ、その他除雪車両など、ボンネット内に冷却機関を備えたあらゆる作業車両に適用することができる。

本発明の一例としての、ホイール式トラクタを示す左側面図である。ホイール式トラクタの平面図である。ボンネット内のエンジン周囲およびボンネット後方に備える燃料タンクを右側方から見た斜視図である。冷却機関の配置を示す平面模式図である。燃料油の移送経路を示す構成部品の配置模式図である。燃料油クーラーの一例を示した正面模式図である。各冷却機関を通過して後方に流れる気流を示すボンネット内の左側面模式図である。

符号の説明

５ボンネット
６エンジン
２１ラジエータ
２２作動油クーラー
２３コンデンサ
２４燃料油クーラー
２４ａケース
２４ｂ，２８配管
２５冷却機関
２６内燃機関
２７燃料タンク
２９ウオータセパレータ
３０燃料油ポンプ
３１燃料油フィルター
３２噴射ポンプ
ｂバッテリー
ｎノズル
ｒリターンパイプ
イ，ロ，ハ，ニ気流

Claims

車両前部のボンネット内であって、エンジン前方に、ボンネット前端部より取り込んだ空気の気流により冷却させる熱交換器を備える作業車両において、前記熱交換器は、前記ボンネット前部から後方へ向けて放熱容量の小さな順に一列に配置することを特徴とする作業車両。
前記熱交換器は、燃料油クーラーと、コンデンサと、作動油クーラーと、ラジエータとである、請求項１に記載の作業車両。