JP5744695B2 - 建設機械のフィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は建設機械のフィルタ装置に係り、特にフィルタに対して清掃処理が行われる建設機械のフィルタ装置に関する。

一般に油圧ショベル等の建設機械では、エンジンを冷却するための熱交換機を有している。この熱交換機は、エンジンにより駆動される冷却ファンにより生成される冷却風により冷却される。また熱交換機の冷却風の吸い込み側にはフィルタが設けられており、熱交換機に設けられた冷却フィンが目詰まりすることを防止している。

ところで建設機械は、粉塵が多く舞う稼働環境で使用される場合が多い。このため、熱交換機を覆うフィルタも目詰まりが頻繁に発生し、フィルタに詰まった粉塵の除去を行う必要がある。従来では、このフィルタに詰まった粉塵の除去を行うには、熱交換機からフィルタを取り外し、建設機械の機体外部でフィルタから粉塵を除去することが行われていた（特許文献１参照）。

図６は、従来のフィルタに詰まった粉塵を除去する作業を説明するため図である。フィルタ１００は、通常は熱交換機１０１の冷却風の吸い込み側に取り付けられている。同図に示す例では、フィルタ１００は熱交換機１０１に設けられたフック１０２にスライド装着されると共に、上部を蝶ボルト１０７を用いて熱交換機１０１に固定する構造となっている。

よって、フィルタ１００に詰まった粉塵の除去を行うには、蝶ボルト１０７を取り外し、フィルタ１００をフック１０２に沿って上方にスライドさせることにより熱交換機１０１から取り外し、続いてエンジン室１０３からフィルタ１００を機体外部に取り出し、機体外部において粉塵を除去する必要があった。

特開２００６−０５２６８９号公報

従来のフィルタ装置は、フィルタ１００に詰まった粉塵の除去を行うためにはフィルタ１００を熱交換機１０１から取り外す必要がある。このため従来のフィルタ装置では、この取り外しの際にフィルタ１００が振動してしまい、図７に示すようにフィルタ１００に付着した粉塵１０５がエンジン室１０３内に落下してしまうという問題点があった。

このため、従来ではフィルタ１００の清掃と共に、エンジン室１０３に落下した粉塵１０５の清掃処理を行う必要があり、その作業が面倒であった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、フィルタの清掃作業の容易化及び省力化を図った建設機械のフィルタ装置を提供することを目的とする。

上記の課題は、第１の観点からは、
エンジン室を囲む外装体の側部に形成されたメンテナンス用開口部と、前記メンテナンス用開口部を開閉するメンテナンス用ドアとを有する建設機械に設けられ、
冷却風により冷却される熱交換装置の冷却風上流側に配設されるフィルタを有する建設機械のフィルタ装置であって、
前記フィルタを前記メンテナンス用ドアの内側に配設すると共に、
前記フィルタを、前記メンテナンス用開口部を覆う第１の位置と、前記エンジン室から引き出された第２の位置との間で回転移動可能な構成とし、
前記メンテナンス用ドアの回転軸を前記メンテナンス用開口部の一側部に設けると共に、前記フィルタの回転軸を前記一側部と反対側の他側部に設けたことを特徴とする建設機械のフィルタ装置により解決することができる。

開示の建設機械のフィルタ装置によれば、フィルタをエンジン室から引き出された第２の位置に移動できるため、この第２の位置でフィルタに詰まった粉塵の清掃を行えるため、清掃処理を容易に行うことができる。また、第１の位置はエンジン室に形成された開口部を覆う位置であるため、フィルタを第１の位置から第２の位置に移動しても、フィルタに付着した粉塵がエンジン室内に落下することはなく、清掃処理の省力化を図ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態であるフィルタ装置を搭載した建設機械を示す側面図である。 図２は、本発明の第１実施形態であるフィルタ装置を搭載した建設機械のエンジン室の断面図である。 図３は、本発明の第１実施形態であるフィルタ装置の斜視図である。 図４は、本発明の第１実施形態であるフィルタ装置の横断面図である。 図５は、本発明の第２実施形態であるフィルタ装置の横断面図である。 図６は、従来の一例であるフィルタ装置を説明するための斜視図である。 図７は、従来のフィルタ装置で発生する問題点を説明するための断面図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

図１は本発明の第１実施形態である排気装置を設けた建設機械を示している。本実施形態では、建設機械として小旋回タイプの小型油圧ショベル１を例に挙げて説明する。この小旋回タイプの小型油圧ショベル１は、キャブ８に対しエンジン室１７のＹ２方向の延出量が小さく設定されている。

小型油圧ショベル１は、大略すると自走可能なクローラ式の下部走行体２と、この下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とにより略構成されている。また、上部旋回体３の前部側には作業アタッチメント４が設けられている。

この作業アタッチメント４は、ブーム６、アーム９、及びバケット１０等を有している。ブーム６は、後述の旋回フレーム５に俯仰動可能に取り付けられている。アーム９は、ブーム６の先端側に回動可能に取り付けられている。また、バケット１０は、アーム９の先端側に回動可能に取り付けられている。

ブームシリンダ１２は、旋回フレーム５とブーム６との間に配設されている。このブームシリンダ１２により、ブーム６は旋回フレーム５に対して俯仰動する。アームシリンダ１３は、ブーム６とアーム９との間に配設されている。このアームシリンダ１３により、アーム９はブーム６に対して回動動作する。更にバケットシリンダ１４は、バケット１０とアーム９との間に配設されている。このバケットシリンダ１４により、バケット１０はアーム９に対して回動する。

上部旋回体３は、下部走行体２上に旋回機構１６を介して旋回自在に設置されている。この上部旋回体３には、図１に加え図２に示すように、旋回フレーム５、キャブ８、カウンタウエイト１５、エンジンフード１７ａ、外装カバー（外装体）１８、エンジン２０、マフラ３０等が配設されている。

キャブ８は旋回フレーム５上に設けられており、その内部には運転席（図示せず）が設けられている。オペレータはキャブ８内の運転席に着座し、小型油圧ショベル１の運転操作を行う。

カウンタウエイト１５は、作業アタッチメント４との重量バランスをとる機能を奏する。またエンジンフード１７ａ、外装カバー１８は、エンジン２０、熱交換機２４、ポンプ２７、フィルタ装置３５Ａ等を覆うものである。

次に、エンジン室１７内の構成について説明する。

図２は、エンジン室１７の内部構成を示す概略構成図である。同図に示されるように、カウンタウエイト１５、エンジンフード１７ａ、外装カバー１８に囲まれたエンジン室１７内には、エンジン２０、冷却ファン２３、熱交換装置２４、ポンプ２７、及びフィルタ装置３５Ａ等が配設されている。

エンジン２０は、旋回フレーム５に配設されたエンジン取付座２１の上部に、マウント２２を介して支持されている。マウント２２は防振マウントであり、エンジン２０で発生する振動が旋回フレーム５に伝達されるのを防止している。

エンジン２０のＸ１方向側（図中左側）には、冷却ファン２３が配設されている。また、冷却ファン２３のＸ１方向側には、熱交換装置２４が配設されている。

冷却ファン２３は、エンジン２０により回転駆動される。冷却ファン２３が回転駆動されることより、外気が冷却風としてエンジン室１７に取り込まれる。熱交換装置２４は、このエンジン室１７に取り込まれた冷却風により冷却される。

冷却風は、図２において右側に向け流れる。よって、図中矢印Ｘ１方向側が冷却風上流側となり、図中矢印Ｘ２方向が冷却風下流側となる。

熱交換装置２４は、エンジン２０内を流れる冷却水を冷却するラジエータ、ブームシリンダ１２、アームシリンダ１３、バケットシリンダ１４等の油圧機器の作動油の放熱をするためのオイルクーラ及びエンジンに供給される過給空気を冷却するためのインタークーラが並設されたラジエータユニット２４Ａと、図示しない燃料タンクに戻る余剰燃料を冷却する燃料クーラ２４Ｂと、エアコン用のコンデンサ２４Ｃとを有した構成されている。燃料クーラ２４Ｂ及びコンデンサ２４Ｃは、ラジエータユニット２４Ａの冷却風上流側に配設されている。

エンジン室１７内の熱交換装置２４の冷却風上流側には、バッテリー４６及び電装品４７が配設されている。外装カバー１８の熱交換装置２４の周囲には隔壁５８が形成されている。熱交換装置２４は、隔壁５８とシール等を介して気密に接した構成とされている。また、エンジンフード１７ａも、隔壁５８とシール等を介して気密に接した構成とされている。

よって隔壁５８により、エンジン室１７はエンジン２０及び熱交換装置２４等が収納された第１空間部５５と、熱交換装置２４の冷却風上流側に形成される第２空間部５６とに画成される。この第１空間部５５と第２空間部５６は、隔壁５８に形成された開口部５８ａにより連通されており、この開口部５８ａを塞ぐように熱交換装置２４が配設されている。

これにより、冷却ファン２３により生成される冷却風は、フィルタ装置３５Ａと熱交換装置２４のみを通過し、第２空間部５６から第１空間部５５に向け流れる構成となる。

ポンプ２７は、エンジン２０の冷却ファン２３が配設された側と反対側（冷却風下流側）に配設されている。ポンプ２７は、作業アタッチメント４を駆動するブームシリンダ１２、アームシリンダ１３、バケットシリンダ１４等の油圧源である。このポンプ２７もエンジン２０により駆動される。

エンジン２０から排出された排気ガスは、排気マニホールド２８及び排気管２９を介してマフラ３０に導入される。マフラ３０は、エンジン２０のＸ２方向側の上部位置に固定ブラケット３３を介して固定されている。排出ガスの排気騒音は、マフラ３０内に形成された複数の部屋内で膨張及び圧縮を繰り返し進行することにより消音される。

また、マフラ３０の排気端部にはテールパイプ３１が設けられている。マフラ３０で消音処理が行われた排気ガスはテールパイプ３１から機体外部に排出される。

次に、主に図３及び図４を用いて、フィルタ装置３５Ａについて説明する。

フィルタ装置３５Ａは、フィルタ３６とフレーム３８とを有している。このフィルタ装置３５Ａは、熱交換装置２４の冷却風上流側を覆うよう配設される。

本実施形態では、エンジン室１７（外装カバー１８側部）にメンテナンスを行うためのメンテナンス用開口部１８ａが形成されている。また、外装カバー１８には、このメンテナンス用開口部１８ａを開閉するメンテナンス用ドア１９が設けられている。

このメンテナンス用ドア１９は、メンテナンス用開口部１８ａの図中左側に配設されたヒンジ３７により外装カバー１８に対して矢印Ａ１，Ａ２方向に回転可能に取り付けられている。メンテナンス用ドア１９がＡ１方向に回転されることによりメンテナンス用開口部１８ａは開かれ、メンテナンス用ドア１９がＡ２方向に回転されることによりメンテナンス用開口部１８ａは閉じられる。

また、メンテナンス用ドア１９は、多数の冷却風取り入れ口１９ａが形成されている。熱交換装置２４の冷却風は、この冷却風取り入れ口１９ａから第２空間部５６内に取り込まれる。前記した熱交換装置２４は、メンテナンス用開口部１８ａと対向する位置に配置されている。よって、冷却風取り入れ口１９ａから取り入れられた冷却風は、熱交換装置２４に流入される。

フィルタ装置３５Ａを構成するフィルタ３６は、熱交換装置２４の冷却風上流側に配設される。具体的には、フィルタ３６はメンテナンス用ドア１９の内側に配設さる。

前記のようにメンテナンス用ドア１９は、メンテナンス用開口部１８ａを開閉するものである。メンテナンス用ドア１９が閉じられた状態において、フィルタ３６はメンテナンス用ドア１９の内側で、メンテナンス用開口部１８ａを覆うよう構成されている。

メンテナンス用ドア１９には冷却風取り入れ口１９ａが形成されており、よって冷却風取り入れ口１９ａから取り入れられた冷却風は、メンテナンス用開口部１８ａ及び第２空間部５６を通り熱交換装置２４に流入する。この際、熱交換装置２４の冷却風上流側に位置するメンテナンス用開口部１８ａをフィルタ３６で覆うことにより、取り入れられた冷却風に含まれる粉塵はフィルタ３６で捕集され、熱交換装置２４に至ることを防止できる。

このフィルタ３６は、フレーム３８に装着されている。フレーム３８は、矩形枠状の形状を有している。このフレーム３８の内部に装着されることにより、フィルタ３６はフレーム３８に保持される。この保持状態において、フィルタ３６は外周をフレーム３８に囲繞された状態となり、フィルタ３６とフレーム３８は一体化する。

フレーム３８は、ヒンジ３９を介して外装カバー１８に固定されている。よって、フレーム３８はヒンジ３９を中心として図中矢印Ｂ１，Ｂ２で示す方向に回転可能な構成となっている。

このフレーム３８がＢ２方向に移動した状態で、フレーム３８に保持されたフィルタ３６はメンテナンス用開口部１８ａを覆う位置（第１の位置）に位置するよう構成されている。フィルタ３６が第１の位置にあるとき、フィルタ３６はメンテナンス用開口部１８ａを気密に封止している。よって、冷却風取り入れ口１９ａを介して冷却風がメンテナンス用開口部１８ａを通過する際、冷却風に含まれる粉塵はフィルタ３６で捕集される。

前記のように、フレーム３８はヒンジ３９により外装カバー１８に固定されている。よって、フレーム３８がヒンジ３９を中心としてＢ１方向に回転することにより、フィルタ３６は外装カバー１８から引き出された位置（第２の位置）に移動することが可能な構成となっている。図３は、フレーム３８（フィルタ３６）が第２の位置に回転移動した状態を示している。

ここで、メンテナンス用ドア１９とフレーム３８の外装カバー１８への取り付け位置に注目する。メンテナンス用ドア１９は、図３においてメンテナンス用開口部１８ａの左側部（一側部）に設けられたヒンジ３７により外装カバー１８に回転可能に貼り付けられている。これに対し、フレーム３８はメンテナンス用開口部１８ａの右側部（他側部）に設けられたヒンジ３９により外装カバー１８に回転可能に貼り付けられている。

従って、メンテナンス用ドア１９の回転軸とフレーム３８の回転軸は、メンテナンス用開口部１８ａを挟んで離間した構成となる。これにより、メンテナンス用ドア１９とフレーム３８は観音開きする構成となり、よって回転時においてメンテナンス用ドア１９とフレーム３８とが干渉することを防止することができる。また、フレーム３８が締められた際にメンテナンス用ドア１９がフィルタ３６に干渉することがないため、フィルタ３６によりメンテナンス用開口部１８ａを確実に封止（シール）することができる。

なお、フレーム３８には把持部３８ａが設けられているため、フレーム３８の開閉操作を容易に行うことができる。

次に、上記構成とされたフィルタ装置３５Ａにおいて、フィルタ３６に粉塵が詰まったときの清掃処理について説明する。

フィルタ３６の清掃処理を行うには、先ず作業者はエンジン室１７のメンテナンス用ドア１９を矢印Ａ１方向に回転し、メンテナンス用開口部１８ａを開放する。この状態で、フィルタ３６はメンテナンス用開口部１８ａを覆った状態（第１の位置にある状態）を維持している。また、冷却風取り入れ口１９ａから取り込まれた冷却風に含まれていた粉塵は、フィルタ３６の手前の面（図４に符号３６ａで示す面）にのみ付着している。

続いて、作業者は把持部３８ａを把持し、フレーム３８（フィルタ３６）をヒンジ３９を中心として矢印Ｂ１で示す方向に回転させる。これにより、フレーム３８（フィルタ３６）は、第１の位置から外装カバー１８の外部の位置（第２の位置）に引き出される。

このフィルタ３６を第１の位置から第２の位置に引き出す際、フィルタ３６に振動が印加されてフィルタ３６から粉塵７０が落下する可能性がある。しかしながら、第１の位置から第２の位置にフィルタ３６が回転する際、フィルタ３６は外装カバー１８（エンジン室１７）の外部を移動する。よって、フィルタ３６から粉塵７０が落下してもエンジン室１７の外部で落下するため、粉塵７０がエンジン室１７内に侵入するようなことはない。

次に作業者は、把持部３８ａを操作しフレーム３８を小刻みに揺動（Ｂ１，Ｂ２方向に回転）させる、またはフィルタ３６の内面側から圧縮空気を吹き付けることにより、フィルタ３６を揺動させる。これによりフィルタ３６に付着していた粉塵７０は落下する。

そして、フィルタ３６に付着していた粉塵７０が落下し、フィルタ３６の目詰まりが解消すると、作業者はフィルタ３６（フレーム３８）を第２の位置から第１の位置へ移動させ、再びフィルタ３６によりメンテナンス用開口部１８ａを覆う処理を行う。次に、作業者はメンテナンス用ドア１９をＡ２方向に回転させることにより、メンテナンス用ドア１９によりメンテナンス用開口部１８ａを閉める。以上の一連の処理により、清掃処理は終了する。

上記のように本実施形態に係るフィルタ装置３５Ａは、フィルタ３６をメンテナンス用開口部１８ａからエンジン室１７の外部に引き出して清掃処理を行うため、引き出す際に粉塵７０がエンジン室１７内に落下することはない。よって、従来必要であったエンジン室１７内の清掃処理を不要することができ、フィルタ３６の清掃処理の容易化及び省力化を図ることができる。

また清掃処理中、フィルタ３６はフレーム３８及びヒンジ３９により外装カバー１８に支持された状態となっている。このため、作業者がフィルタ３６（フレーム３８）を第１の位置と第２の位置との間で移動させる処理、及びフィルタ３６を振動させて粉塵７０を落下させる処理において、作業者はフィルタ３６を持つ必要はなく、これによっても清掃処理を容易に行うことができる。

図５は、本発明の第２実施形態であるフィルタ装置３５Ｂを示している。

なお、図５において、図１乃至図４を用いて説明した第１実施形態であるフィルタ装置３５Ａと対応する構成については同一符号を付し、その説明は省略するものとする。

前記した第１実施形態に係るフィルタ装置３５Ａでは、フィルタ３６を保持するフレーム３８をヒンジ３９を用いて外装カバー１８に対して回転可能な構成とし、これによりフィルタ３６を外装カバー１８の外部に引き出す構成とした。

これに対して本実施形態に係るフィルタ装置３５Ｂは、メンテナンス用開口部１８ａにフィルタホルダ４０を固定し、このフィルタホルダ４０に対してフィルタ３６がスライド移動可能な構成としたことを特徴とするものである。

フィルタ３６は、図中矢印Ｃ２方向にスライドさせることによりフィルタホルダ４０に装着される。この装着位置（第１の位置）にある状態で、フィルタ３６はメンテナンス用開口部１８ａを覆う状態となる。よって、冷却風取り入れ口１９ａを介して流入する冷却風に含まれる粉塵は、フィルタ３６により捕集される。

また、メンテナンス用ドア１９を開いた状態で、フィルタ３６をフィルタホルダ４０に対してＣ１方向にスライドさせることにより、フィルタ３６はエンジン室１７（外装カバー１８）から引き出された位置（第２の位置）に移動する。この際、粉塵が付着した面３６ａはエンジン室１７に対して外側に向いた状態を維持しつつスライドするため、この付着した塵埃がエンジン室１７内に侵入するようなことはない。

また、フィルタ３６はフィルタホルダ４０から引き出す際、スライドに伴い第２の位置において係止される構成とされている。よって、フィルタ３６がフィルタホルダ４０から容易に抜け出るようなことはない。

なお、この係止位置において、更に強く引き出し処理を行うことにより、フィルタ３６はフィルタホルダ４０に対して離脱可能な構成となっている。よって、フィルタ３６の交換処理を行う場合には、上記のように係止位置において更に強く引き出す処理を行う。

フィルタ３６に対する塵埃の除去処理は、フィルタ３６が第２の位置にある状態で行う。この状態では、フィルタ３６はフィルタホルダ４０に支持された状態を維持している。

上記のように本実施形態に係るフィルタ装置３５Ｂにおいても、フィルタ３６をフィルタホルダ４０から引き出す際に粉塵がエンジン室１７内に落下することはない。よって、従来必要であったエンジン室１７内の清掃処理を不要することができ、フィルタ３６の清掃処理の容易化及び省力化を図ることができる。

また清掃処理中、フィルタ３６はフィルタホルダ４０に支持されるため、作業者はフィルタ３６を持つ必要はなく、これによっても清掃処理を容易に行うことができる。よって、第２実施形態に係るフィルタ装置３５Ｂにおいても、前記した第１実施形態に係るフィルタ装置３５Ａと同様の作用効果を実現することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

具体的には、上記した実施形態では本願発明を小型油圧ショベル１に適用した例について説明したが、本願発明はフィルタを有する各種建設機械についても適用可能なものである。

１ 小型油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ アタッチメント
５ 旋回フレーム
６ ブーム
８ キャブ
９ アーム
１５ カウンタウエイト
１６ 旋回機構
１７ エンジン室
１７ａ エンジンフード
１８ 外装カバー（外装体）
１８ａ メンテナンス用開口部
１９ メンテナンス用ドア
２０ エンジン
２３ 冷却ファン
２４ 熱交換装置
２４Ａ ラジエータユニット
２４Ｂ 燃料クーラ
２４Ｃ コンデンサ
３０ マフラ
３５Ａ，３５Ｂ フィルタ装置
３６ フィルタ
３８ フレーム
４０ フィルタホルダ
４６ バッテリー
４７ 電装品
５５ 第１空間部
５６ 第２空間部
５８ 隔壁

Claims (2)

1. エンジン室を囲む外装体の側部に形成されたメンテナンス用開口部と、前記メンテナンス用開口部を開閉するメンテナンス用ドアとを有する建設機械に設けられ、
   冷却風により冷却される熱交換装置の冷却風上流側に配設されるフィルタを有する建設機械のフィルタ装置であって、
   前記フィルタを前記メンテナンス用ドアの内側に配設すると共に、
   前記フィルタを、前記メンテナンス用開口部を覆う第１の位置と、前記エンジン室から引き出された第２の位置との間で回転移動可能な構成とし、
   前記メンテナンス用ドアの回転軸を前記メンテナンス用開口部の一側部に設けると共に、前記フィルタの回転軸を前記一側部と反対側の他側部に設けたことを特徴とする建設機械のフィルタ装置。
2. エンジン室を囲む外装体の側部に形成されたメンテナンス用開口部と、前記メンテナンス用開口部を開閉するメンテナンス用ドアとを有する建設機械に設けられ、
   冷却風により冷却される熱交換装置の冷却風上流側に配設されるフィルタを有する建設機械のフィルタ装置であって、
   前記フィルタを前記メンテナンス用ドアの内側に配設すると共に、
   前記フィルタを、前記メンテナンス用開口部を覆う第１の位置と、前記エンジン室から引き出された第２の位置との間でスライド移動可能な構成とし、
   前記メンテナンス用ドアの回転軸を前記メンテナンス用開口部の一側部に設けると共に、前記フィルタは前記メンテナンス用ドアの回転軸を設けた前記メンテナンス用開口部の一側部と反対側の方向に第１の位置からスライド移動可能であって、第２の位置で係止可能であることを特徴とする建設機械のフィルタ装置。

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