JP6496634B2 - 建設機械の排風構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンルームに、エンジン、エンジンの周囲に冷却風を流通させるファン、およびエンジンからの排気ガスを処理する排気ガス処理装置が設けられた建設機械の排風構造に関する。

従来より、建設機械のエンジンルームにファンを配置し、ファンで冷却風をエンジンの周囲に流通させることによって、エンジンの冷却が行われている。このとき、エンジンを冷却した後の冷却風がエンジンルームに滞留したままだと、エンジンルーム内の温度が上昇するおそれがあるので、冷却風を排出するための排気口が必要となる。このような排気口は、エンジン等の騒音発生源からの騒音がエンジンルームの外部に漏れる際の経路となり得る。特に、排気口をエンジンルームの側面に設けると、騒音が建設機械の側方に漏れやすくなり、騒音問題が顕著となりやすい。このため、騒音低減という観点からは、排気口をエンジンルームの上面に設けることが好ましい。

特開２０１４−８０７７６号公報 特開２０１３−２２４５４２号公報 特開２０１４−１４８８５８号公報

しかしながら、例えば特許文献１、２に開示されているように、エンジンからの排気ガスを処理する排気ガス処理装置がエンジンルームの上部に配置されている場合、エンジンルームの上面に排気口を設けると、排気口へ向かう冷却風の流れが排気ガス処理装置によって阻害されてしまい、冷却風を円滑に排出することができない。また、特許文献３では、排気ガス処理装置が配設されたフレームに導風路を形成することにより冷却風の流れを確保しているが、これをそのまま側方に排出すると騒音が問題となるし、これを上方に排出しようとすると、やはり排気ガス処理装置が冷却風の流れを阻害してしまう。

そこで、本発明においては、排気ガス処理装置がエンジンルームの上部に配置されている場合でも、冷却風の円滑な排出と騒音の低減とを両立させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、エンジンルームに、エンジン、前記エンジンの周囲に冷却風を流通させるファン、および前記エンジンからの排気ガスを処理する排気ガス処理装置が設けられた建設機械の排風構造であって、機体左右方向において一方側から他方側へと、前記ファン、前記エンジンおよび前記排気ガス処理装置がこの順番で配置されるとともに、前記排気ガス処理装置が前記エンジンルームの上部に配置されており、前記エンジンルームの前壁および後壁の少なくともいずれか一方の、前記排気ガス処理装置の下方且つ機体左右方向において前記排気ガス処理装置と少なくとも一部が重複する範囲に、前記エンジンルームから冷却風を排出するための排気口が形成されていることを特徴とする。

本発明では、冷却風を排出するための排気口が、エンジンルームの前壁または後壁のうち、排気ガス処理装置の下方且つ機体左右方向において排気ガス処理装置と少なくとも一部が重複する範囲に形成されている。このため、冷却風がエンジンルーム内を排気口へ向かって流れる際に、冷却風は主に排気ガス処理装置の下方を流れることになり、排気ガス処理装置が冷却風の流れを阻害することを抑えることができる。また、排気口が側壁ではなく前壁または後壁に設けられているため、騒音の影響が顕著となりやすい機体側方での騒音を低減することができる。したがって、冷却風の円滑な排出と騒音の低減とを両立させることが可能となる。

第１実施形態にかかる建設機械の部分斜視図である。 第１実施形態のエンジンルームの内部を後方から見た模式断面図である。 第１実施形態のエンジンルームの内部を右方から見た模式断面図である。 第１実施形態のエンジンルームの内部を上方から見た模式断面図である。 第２実施形態のエンジンルームの内部を後方から見た模式断面図である。 第２実施形態のエンジンルームの内部を右方から見た模式断面図である。

本発明にかかる建設機械の排風構造の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。説明に際しては、各図に示した方向を適宜参照する。

[第１実施形態]
図１は、第１実施形態にかかる建設機械の部分斜視図である。建設機械１は、例えば油圧ショベル等の作業機械であり、下部走行体１０と、上部旋回体２０とを有して構成される。下部走行体１０は、建設機械１を走行させる部分であり、例えばクローラ式である。上部旋回体２０は、下部走行体１０に対して旋回可能に、下部走行体１０に搭載される。

上部旋回体２０は、アッパーフレーム２１に、キャブ２２、エンジンガード２３、カウンタウェイト２４、アタッチメント２５および燃料タンク２６等が搭載されて構成されている。キャブ２２は、アッパーフレーム２１の左前部に取り付けられる運転室である。エンジンガード２３は、エンジンを内部に収容する構造体であり、アッパーフレーム２１とエンジンガード２３とで囲まれた空間がエンジンルーム３１（図２参照）となる。カウンタウェイト２４は、エンジンガード２３の後方に取り付けられるおもりである。アタッチメント２５は、アッパーフレーム２１の前部中央に取り付けられており、建設機械１が油圧ショベルの場合、アタッチメント２５は、ブーム、アームおよびバケット等からなる。燃料タンク２６は、直方体形状を有する容器であり、アッパーフレーム２１の右前部、換言するとエンジンガード２３の前方右側に取り付けられている。

図２は、第１実施形態のエンジンルームの内部を後方から見た模式断面図であり、図３は、第１実施形態のエンジンルームの内部を右方から見た模式断面図であり、図４は、第１実施形態のエンジンルームの内部を上方から見た模式断面図である。アッパーフレーム２１とエンジンガード２３とで囲まれたエンジンルーム３１には、エンジン３２、ファン３３、ラジエータ３４、油圧ポンプ３５および排気ガス処理装置３６等が配設されている。

図２に示すように、エンジンルーム３１は、ラジエータ３４によって、エンジン３２等が収容されるメインルーム３１ａと、冷却用の空気を取り込むための吸気室３１ｂとに分けられる。メインルーム３１ａの上面は、吸気室３１ｂの上面よりも上方に凸状に突出した突出部２３ａとなっている。また、吸気室３１ｂの上面には、冷却用の空気をエンジンルーム３１の外部から取り込むための吸気口２３ｂが形成されている。冷却風をエンジンルーム３１から排出するための排気口２３ｃについては、後で詳細に説明する。

エンジンルーム３１のメインルーム３１ａには、機体左右方向において左側から右側へと、ファン３３、エンジン３２および排気ガス処理装置３６がこの順番で配置されている。なお、エンジン３２と排気ガス処理装置３６とは、左右方向において一部が重複するような位置関係であっても構わない。この場合、エンジン３２の上方において、排気ガス処理装置３６がエンジン３２と左右方向において一部重複することになる。また、エンジン３２の右方に連結された油圧ポンプ３５は、排気ガス処理装置３６の下方に配置されている。

エンジン３２は、そのクランク軸を左右方向に向けた状態で配設されている。ファン３３は、エンジン３２の左方においてエンジン３２に連結されており、エンジン３２によって駆動される。ただし、ファン３３は電動式等の他のタイプのものでもよい。ラジエータ３４は、ファン３３のさらに左方に設けられており、エンジン３２を冷却するための冷媒が流れている。油圧ポンプ３５は、アタッチメント２５を駆動させるための油圧を供給するポンプであり、エンジン３２の右方においてエンジン３２に連結されており、エンジン３２によって駆動される。

エンジン３２からの排気ガスを処理する排気ガス処理装置３６は、アッパーフレーム２１に固定された架台３７に載置された状態で、エンジンガード２３の突出部２３ａの内側の空間に配置されている。詳細には、架台３７は、排気ガス処理装置３６を載置するための天板３７ａと、天板３７ａを支持する複数の脚部３７ｂを有して構成されている。また、排気ガス処理装置３６は、排気ガスの処理を行う本体３６ａと、排気ガスを排出するための排ガス管３６ｂとを有する。排ガス管３６ｂは、エンジンガード２３（突出部２３ａ）の上面から上方に突出しており、排気ガスをエンジンルーム３１の外部に排出する。

燃料タンク２６は、図４に示すように、エンジンルーム３１の前方の右端部に、前壁に隣接して配置されており、図３に示すように、エンジンルーム３１よりも高さが低くされている。また、燃料タンク２６の上面２６ａ（上端）は、排気ガス処理装置３６を支持する架台３７の天板３７ａよりも低い位置に位置する。

エンジンルーム３１から冷却風を排出するための排気口２３ｃは、エンジンルーム３１の前壁（エンジンガード２３の前面）のうち、図２に示すように、排気ガス処理装置３６よりも下方（天板３７ａよりも下方）且つ油圧ポンプ３５よりも上方であって、さらに、左右方向において排気ガス処理装置３６（天板３７ａ）と重複する範囲に形成されている。本実施形態では、左右方向における排気口２３ｃの全域が排気ガス処理装置３６（天板３７ａ）と重複するようにしているが、排気口２３ｃの一部のみが排気ガス処理装置３６（天板３７ａ）と重複するようにしてもよい。また、燃料タンク２６との関係においては、図３、図４に示すように、排気口２３ｃは、燃料タンク２６の上面２６ａよりも上方であって、左右方向において燃料タンク２６と重複する範囲に形成されている。

エンジンルーム３１内における冷却風の流れについて説明する。図２〜図４に記載の矢印は、冷却風の流れを模式的に示すものである。ファン３３が回転すると、図２に示すように、吸気口２３ｂを介して吸気室３１ｂに冷却用の空気が外部から取り込まれ、この空気が冷却風としてエンジンルーム３１内を流れる。冷却風がファン３３によって吸い込まれてラジエータ３４を通過することで、ラジエータ３４を流れる冷媒が冷却風によって冷却される。

ラジエータ３４を通過した後の空気は、エンジン３２の周囲を主に軸流方向（左方から右方に向かう方向）に沿って流れ、最終的に排気口２３ｃに至る。このとき、エンジンルーム３１を流れる冷却風には、エンジン３２の周囲を旋回するような旋回流も生じている（図３の破線矢印参照）。つまり、冷却風はエンジン３２の周囲を概ね螺旋状に流れながら、排気口２３ｃへと向かう。この過程で、エンジン３２および油圧ポンプ３５が冷却風によって冷却される。

（効果）
本実施形態によれば、冷却風を排出するための排気口２３ｃが、排気ガス処理装置３６の下方且つ機体左右方向において排気ガス処理装置３６と少なくとも一部が重複する範囲に形成されている。このため、冷却風がエンジンルーム３１内を排気口２３ｃへ向かって流れる際に、冷却風は主に排気ガス処理装置３６の下方を流れることになり、排気ガス処理装置３６が冷却風の流れを阻害することを抑えることができる。また、排気口２３ｃが側壁ではなく前壁または後壁に設けられているため、騒音の影響が顕著となりやすい機体側方での騒音を低減することができる。したがって、冷却風の円滑な排出と騒音の低減とを両立させることが可能となる。

また、本実施形態では、エンジン３２に連結された油圧ポンプ３５が、排気ガス処理装置３６の下方に配置されており、排気口２３ｃが、油圧ポンプ３５の上方に形成されている。このように、排気口２３ｃをより上方に設けることで、地面近くにおける騒音の影響を低減することができる。また、排気口２３ｃを排気ガス処理装置３６（天板３７ａ）に近い位置に設けることによって、排気ガス処理装置３６（天板３７ａ）に衝突して上方に抜けることができない冷却風を、円滑に排気口２３ｃから排出することができる。

また、本実施形態では、図４に示すように、エンジンルーム３１の側壁（エンジンガード２３の側面）の後部に、前方に向かうほど側方へと広がる湾曲部２３ｄが設けられている。このため、エンジンルーム３１内を軸流方向に沿って流れてきた冷却風が、湾曲部２３ｄによって前方へと向かう流れに変換されやすく、排気口２３ｃからの排気を促進することができる。なお、同じ効果を得るために、湾曲部２３ｄの代わりに、前方に向かうほど側方へと広がる傾斜部とすることも可能である。

また、上述のように、エンジン３２の周囲を流れる冷却風には、エンジン３２の周囲を旋回するような旋回流が生じている。そこで、図３において破線矢印で示すように、排気口２３ｃに向かって冷却風が下方から上方へと向かうように、つまり、図３において反時計回りの旋回流が生じるようにファン３３を回転させると好適である。こうすることで、エンジンルーム３１の下部に冷却風が滞留することを回避し、エンジンルーム３１の下部から排気口２３ｃに向かって円滑に冷却風を排出することができる。

[第２実施形態]
図５は、第２実施形態のエンジンルームの内部を後方から見た模式断面図であり、図６は、第２実施形態のエンジンルームの内部を右方から見た模式断面図である。以下では、第１実施形態と共通する構成（同じ符号を付してある）および当該構成によって奏される効果については説明を省略し、主に第１実施形態と異なる点について説明を行う。

第１実施形態の排風構造は、排気ガス処理装置３６を燃料タンク２６に対して十分上方に配置できる場合には有効である。しかしながら、例えば機体の低背化の要求が厳しく、エンジンガード２３（突出部２３ａ）の上面位置を低くする必要がある場合には、これに応じて、排気ガス処理装置３６をより低い位置に配置せざるを得ず、排気ガス処理装置３６の下方且つ燃料タンク２６よりも上方の範囲に排気口２３ｃを設けることが困難となる。また、排気ガス処理装置３６が大型である場合や、燃料タンク２６の高さが高い場合にも、同様の問題が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、排気口２３ｃに対向する位置に配置された燃料タンク２６に切欠部２６ｃを形成することによって、排気口２３ｃを燃料タンク２６の上面２６ａよりも下方に設けることができるようにしている。切欠部２６ｃは、燃料タンク２６の排気口２３ｃに面する後面２６ｂと上面２６ａとの間の角部を三角形状に切欠くことで形成されており、上方に向かうほどエンジンルーム３１の前壁（エンジンガード２３の前面）からの離間距離が大きくなる傾斜面となっている。

排気口２３ｃは、排気ガス処理装置３６よりも下方（本実施形態では、さらに、燃料タンク２６の上面２６ａよりも下方）で、且つ切欠部２６ｃに面する位置に設けられている。エンジンルーム３１の前壁と切欠部２６ｃとの間には、排気口２３ｃから排出された冷却風が上方へ流通可能な排出流路２７が形成される。この排出流路２７は、排気口２３ｃから上方に向かって徐々に流路が広がっており、最終的に燃料タンク２６の上面位置で上方に向かって開口している。

排気口２３ｃおよび切欠部２６ｃは、エンジンルーム３１に配置されている各種装置の中で大きな騒音発生源となりやすいエンジン３２および油圧ポンプ３５を、エンジンルーム３１の外部から排気口２３ｃを介して直視できないように設けられている。具体的には、切欠部２６ｃの上端と排気口２３ｃの上端とを結ぶ仮想面（図６の一点鎖線）が、エンジン３２および油圧ポンプ３５と交差しないように、排気口２３ｃおよび切欠部２６ｃの位置や形状が決められている。

以下、第２実施形態の効果について説明する。なお、第１実施形態と共通する効果については、ここでの説明を省略する。
（効果）
本実施形態によれば、エンジンルーム３１の外部であって、前壁に隣接し且つ排気口２３ｃに対向する位置に燃料タンク２６が搭載されており、燃料タンク２６の角部に切欠部２６ｃを設けることによって、排気口２３ｃから排出された冷却風が上方へ流れることを可能とする排出流路２７が形成されている。したがって、排気口２３ｃの位置を燃料タンク２６の上面２６ａよりも低くすることができ、エンジンルーム３１の高さが低い場合、排気ガス処理装置３６が大型である場合、あるいは燃料タンク２６の高さが高い場合等にも、冷却風の円滑な排出と騒音の低減とを良好に両立させることができる。

また、本実施形態では、切欠部２６ｃは、上方に向かうほどエンジンルーム３１の前壁からの離間距離が大きくなる傾斜面となっているため、排気口２３ｃから排出された冷却風が切欠部２６ｃに沿って滑らかに上方へと向かうことができる。つまり、排出流路２７における圧力損失を低減することができ、冷却風をより円滑に排出することができる。なお、同じ効果を得るために、切欠部２６ｃを傾斜面とする代わりに、上方に向かうほどエンジンルーム３１の前壁からの離間距離が大きくなる湾曲面としてもよい。

また、本実施形態では、エンジンルーム３１の外部から排気口２３ｃを介してエンジン３２および油圧ポンプ３５を直視できないように、切欠部２６ｃが設けられている。このため、比較的大きな騒音源であるエンジン３２および油圧ポンプ３５からの騒音が、排気口２３ｃおよび排出流路２７を通ってエンジンルーム３１の外部へ漏れることを一層低減することができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、エンジンルーム３１の前方に配置される機器として、燃料タンク２６が搭載されているものとした。しかしながら、エンジンルーム３１の前方に配置される機器は、燃料タンク２６に限定されない。例えば、所定の装置を収容するための筐体や作動油タンク等を、機器として搭載することも可能である。

また、上記実施形態では、エンジンルーム３１の前壁に排気口２３ｃを設けるものとしたが、前壁に代えてあるいは併せて後壁に排気口２３ｃを設けてもよい。

また、上記実施形態では、排気口２３ｃを油圧ポンプ３５の上方に設けるものとしたが、排気口２３ｃをこのように配置することは必須ではない。例えば、上下方向において排気口２３ｃの一部が油圧ポンプ３５と重複してもよい。

本発明の変形例として、エンジンルーム３１の前壁または後壁に隣接配置された燃料タンク２６等の機器やカウンタウェイト２４に貫通孔を形成し、この貫通孔を排気口２３ｃに連通させるようにしてもよい。

第２実施形態では、燃料タンク２６に形成される切欠部２６ｃを傾斜面または湾曲面としたが、切欠部２６ｃの形状はこれに限定されない。例えば、燃料タンク２６の角部を矩形状に切欠き、側方から見たときの形状がＬ字状となるような切欠部としてもよい。また、上記実施形態では、燃料タンク２６の左右全域に切欠部２６ｃを形成するものとしたが、燃料タンク２６の左右方向の一部のみに切欠部２６ｃを形成するようにしてもよい。

１ 建設機械
２３ エンジンガード
２３ｃ 排気口
２３ｄ 湾曲部
２６ 燃料タンク（機器）
２６ａ 上面
２６ｂ 後面
２６ｃ 切欠部
２７ 排出流路
３１ エンジンルーム
３２ エンジン
３３ ファン
３５ 油圧ポンプ
３６ 排気ガス処理装置
３７ 架台

Claims (6)

1. エンジンルームに、エンジン、前記エンジンの周囲に冷却風を流通させるファン、および前記エンジンからの排気ガスを処理する排気ガス処理装置が設けられた建設機械の排風構造であって、
   機体左右方向において一方側から他方側へと、前記ファン、前記エンジンおよび前記排気ガス処理装置がこの順番で配置されるとともに、前記排気ガス処理装置が前記エンジンルームの上部に配置されており、
   前記エンジンルームの前壁および後壁の少なくともいずれか一方の、前記排気ガス処理装置の下方且つ機体左右方向において前記排気ガス処理装置と少なくとも一部が重複する範囲に、前記エンジンルームから冷却風を排出するための排気口が形成されていることを特徴とする建設機械の排風構造。
2. 機体左右方向において前記エンジンの他方側に連結された油圧ポンプが、前記排気ガス処理装置の下方に配置されており、
   前記排気口は、前記油圧ポンプの上方に形成されている請求項１に記載の建設機械の排風構造。
3. 前記エンジンルームの外部であって、前記前壁または前記後壁に隣接し且つ前記排気口に対向する位置に機器が搭載されており、
   前記機器の角部に切欠部を設けることによって、前記排気口から排出された冷却風が上方へ流れることを可能とする排出流路が形成されている請求項１または２に記載の建設機械の排風構造。
4. 前記切欠部は、上方に向かうほど前記前壁または前記後壁からの離間距離が大きくなる傾斜面または湾曲面となっている請求項３に記載の建設機械の排風構造。
5. 前記エンジンルームの外部から前記排気口を介して前記エンジンを直視できないように、前記切欠部が設けられている請求項３または４に記載の建設機械の排風構造。
6. 前記排気口は前記エンジンルームの前記前壁に形成されており、
   前記エンジンルームの側壁の後部に、前方に向かうほど側方へと広がる湾曲部または傾斜部が設けられている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の建設機械の排風構造。

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