JP6641902B2 - 作業機械の空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転室内の空調を行なう作業機械の空調装置に関する。

油圧を用いて動作するクレーンやショベルなどの作業機械の運転室には、その前面や側面などの周囲に大面積の窓ガラスが設けられており、運転室内にはこれらの窓ガラスから太陽光が多く差し込む構成となっている。そのため、夏場は運転室内の室温が特に高くなり、搭乗しているオペレータの作業環境を悪化させ、運転席の居住性の低下を招くことになる。

それゆえ、このような運転席の居住性の低下を防止できるように、これらの作業機械の運転席の周辺には、特許文献１や特許文献２に示されるような空調装置が設けられている。
例えば、特許文献１には、油圧ショベルなどの作業機械のダクト配設構造であって、運転室内に配置させた空調装置と、この空調装置で生成させた風、例えば冷風を導くダクトと、このダクトに接続され、運転シートに座ったオペレータに対して、ダクトによって導かれた冷風を吹き出す吹き出し口と、を備えたものが開示されている。このダクト配設構造の吹き出し口には、運転シートに座ったオペレータの上半身に向かって、ダクトによって導かれた冷風を吹き出す上半身用吹き出し口と、運転シートに座ったオペレータの膝下部分に向かって、ダクトによって導かれた冷風を吹き出す膝下用吹き出し口とがある。

また、特許文献２には、空調装置を備えた作業機械の技術が開示されている。この特許文献２の作業機械に設けられる空調装置は、キャブ内の前部であって作業装置側の側面部に配備されており、縦方向偏平形に形成し、空調装置本体(図示せず)を、樹脂成形の空調装置カバーで覆ったものとなっている。そして、この空調装置カバ一には、キャブ内空気を吸込む吸込口と、キャブ内上部に風を吹出可能な上部吹出口と、キャブ内下部に風を吹出可能な下部吹出口とが形成されている。

特開２０１２−１５４０２２号公報 特開２００７−２４５８９４号公報

ところで、特許文献１の作業機械のダクト配設構造では、運転シートに座ったオペレータに対して、温度調節により冷却された風を上半身用吹き出し口と膝下用吹き出し口から吹き出して、運転シートの周囲の作業環境を快適なものとする構成となっている。また、特許文献２の空調装置でも、冷風を上部吹き出し口と下部吹き出し口の両方から吹き出させて快適な作業環境を実現している。

しかし、運転室内の運転シートの両側には、作業機操作用のコントロールスタンドが配備されており、このコントロールスタンド内には熱を発生するコントロールバルブが設けられている。
詳しくは、運転室には、油圧を切り換えるコントロールバルブと、コントロールバルブを操作するコントロールレバーと、が設けられている。これらのコントロールレバーはコントロールスタンドに配備されており、コントロールスタンドの内部にはコントロールレバーにより切り換えられるコントロールバルブが設けられている。クレーン作業を連続して行うと油圧に用いられる作動油の油温は９０℃近くまで上昇することもあり、高温の作動油が供給されているコントロールバルブの温度（表面温度）も上昇する。当然ながら、運転室内は冷却されているが、コントロールバルブを冷却できるほどではない。そうすると、高温になったコントロールスタンドにより運転シートに着座した作業者の脚部付近の温度も高くなり、作業者の作業環境、居住環境が悪化してしまう可能性がある。

このような状況を改善しようと、特許文献１，２技術を採用し、コントロールスタンドの近傍に位置する使用者の脚部に、上述した膝下用吹き出し口から冷風を吹き付けても、オペレータの脚部に熱が伝わることは十分に抑制できず、作業環境の悪化を完全に防止することはできなかった。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、発熱しやすいコントロールバルブを直接的に且つ効果的に冷却して、作業機械の運転室の作業環境を快適なものとすることができる作業機械の空調装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の作業機械の空調装置は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の作業機械の空調装置は、作業機器の運転室内へ供給される冷却空気を生成する空調部と、前記運転室内であってオペレータの周囲に、前記冷却空気を導く第１のダクトと、前記作業機器の油圧を制御するコントロールバルブが内蔵された前記運転室のコントロールスタンド内に、前記冷却空気を導く第２のダクトと、を有することを特徴とする。

なお、好ましくは、前記コントロールスタンドは、前記運転室内に設けられた運転シートの側方に配置されており、前記第２のダクトを通過した冷却空気が、前記コントロールスタンドに内蔵されたコントロールバルブの周囲に供給可能とされているとよい。
なお、好ましくは、前記コントロールスタンドの内部には、断熱材を介して分断された２室が設けられており、前記２室の一方に、前記コントロールバルブが配備されていると共に前記第２のダクトが連通しているとよい。

なお、好ましくは、前記コントロールスタンドの外面には、前記第２のダクトを通じてコントロールスタンドの内部に導かれた冷却空気を、さらに前記運転シート側に吹き出す吹き出し口が設けられているとよい。

本発明の作業機械の空調装置によれば、発熱しやすいコントロールバルブを効果的に冷却して、作業機械の運転室の作業環境を快適なものとすることができる。

本発明の空調装置が設けられる作業機械を示した図である。 第１実施形態の空調装置の平面図である。 第１実施形態の空調装置の正面図である。 第１実施形態の空調装置の右側面図である。 第２実施形態の空調装置の正面図である。 第２実施形態の空調装置の右側面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の空調装置１の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
まず、本発明の空調装置１が設けられた作業機械２について説明する。
図１は、第１実施形態の空調装置１が設けられる作業機械２を模式的に示したものである。

図１に示すように、第１実施形態の空調装置１が設けられる作業機械２は、例えば、長尺のブームを備えたクローラ・クレーンであって、クローラによって路面などを走行可能とされた下部走行体３と、下部走行体３の上部に配備されて、上下方向を向く軸回りに旋回自在とされた上部旋回体４と、を備えている。上部旋回体４の前側には、先端側にワイヤを用いて積み荷を吊下可能とするブーム装置５が設けられている。また、上部旋回体４の前側には、ブーム装置５のやや後方に、作業者Ｕが搭乗してブーム装置５に対する作業指令を行う運転室６が設けられている。この運転室６は、自走可能な作業機械２の場合には、作業者Ｕが乗り込んで作業機械２を路面などで走行させる用途（運転室としての用途）にも使用される。

運転室６よりもさらに後方の上部旋回体４には、ブーム装置５を用いた吊下作業において積み荷との間にバランスを取るためのカウンタウェイト７が備えられている。
なお、以降の説明において、運転シート８に着座した作業者Ｕから見た方向を、空調装置１及び作業機械２を説明する際の方向とする。これらの方向については、適宜図中に示している。

図２に示すように、上述した運転室６の中央には、作業者Ｕが前方を向いて着座可能な運転シート８が配備されている。運転シート８の前後左右上下はいずれも壁面で囲まれており、運転室６は外部とは隔離された空間を形成している。また、運転シート８の前側、上側及び左右両側の運転室６の壁面には、クレーン作業時や運転時に作業者Ｕが良好な視野を確保できるように、大きな面積を備えたガラス窓９が設けられており、さらに運転室６を囲む壁面には作業者Ｕが運転室６内に入室するためのドアが設けられている。

運転室６における運転シート８の左側と右側には、作業機械２の油圧を制御するためのコントロールスタンド１０が設けられている。本実施形態の作業機械２の場合、運転シート８の左側のコントロールスタンド１０Ｌは、右側のコントロールスタンド１０Ｒよりも前方に位置している。つまり、左側のコントロールスタンド１０Ｌは作業者Ｕの左脚部のやや左前方に位置しており、右側のコントロールスタンド１０Ｒは作業者Ｕの右脚部の側方に位置している。

各コントロールスタンド１０Ｌ、１０Ｒは、上下方向に延びる筺状の部材であり、内部には作業機械２の油圧を調整するコントロールバルブ１１が配備されている。また、このコントロールバルブ１１には、コントロールバルブ１１のバルブ操作を可能とするコントロールレバー１２が取り付けられている。このコントロールレバー１２は上下方向に沿って伸びており、コントロールレバー１２の上端側はコントロールスタンド１０の上方に突出している。つまり、本実施形態の作業機械２では、このコントロールスタンド１０の上方に突出したコントロールレバー１２の上端を所定の方向に揺動させることで、コントロールバルブ１１のバルブが開閉し、油圧を用いて作業機械２のクレーン作業や運転作業を行うことが可能となっている。

運転室６における運転シート８の後側には、上下方向に沿って垂直に切り立ったリアカバー１３が配置されている。このリアカバー１３は、運転室６の内部を前後に仕切るものであり、リアカバー１３の後方に格納スペース１４を形成可能となっている。この格納スペース１４の内部には、運転室６内の空気を冷却して供給可能な空調部１５が設けられている。

空調部１５は、運転室６内または運転室６外の空気を吸気して、吸気した空気を冷却し、冷却された冷却空気をダクトを介して運転室６内に供給可能となっている。
ダクトは、上述した空調部１５で冷却された冷却空気を運転室６内に導くものである。本実施形態のダクトには、冷却空気を作業者Ｕの周囲に供給する第１のダクト１６と、冷却空気を上述したコントロールスタンド１０の内部に導く第２のダクト１７とがあり、第１のダクト１６に加えて第２のダクト１７を備えることが本発明の空調装置１の特徴となっている。

図３に示すように、リアカバー１３の上側には通風口１８が設けられており、上述した第１のダクト１６は格納スペース１４の空調部１５と通風口１８との間を結ぶように配備されている。この通風口１８は、運転シート８の左側上方と右側上方とにそれぞれ形成されており、運転シート８に着座した作業者Ｕの両片の上方から冷却空気を供給できるようになっている。これらの通風口１８には、冷却空気の流通を妨げることなく、第１のダクト１６内にゴミが落下することを防止するメッシュカバーが取り付けられており、また冷却空気からダストなどを除去するフィルタが適宜配備されている。

ところで、「発明が解決しようとする課題」で精説したように、運転シート８の左右両側に設けられるコントロールスタンド１０内のコントロールバルブ１１からの熱により、作業者Ｕの作業環境が劣悪なものとなってしまうことが否めない。
そのため、従来の作業機械２では、上述した第１のダクト１６の冷却空気を運転室６側に供給して、作業者Ｕの作業環境を良好にしようとしている。しかし、第１のダクト１６の冷却空気は作業者Ｕの周囲に供給されるものの、特に熱くなるコントロールバルブ１１を冷却するものではなく、コントロールバルブ１１は依然として高温のままとなる。そのため、第１のダクト１６の冷却空気を運転室６側に供給しても、作業者Ｕの脚部付近の温度は高いままとなり、作業者Ｕの作業環境を十分に改善できるものとはなっていなかった。

そこで、本発明の作業機械２の空調装置１では、作業機器の油圧を制御するコントロールバルブ１１が内蔵された運転室６のコントロールスタンド１０内に、冷却空気を直接導いて、高温となりやすいコントロールバルブ１１を直接冷却できるようにしている。つまり、本発明の作業機械２の空調装置１は、空調部１５とコントロールスタンド１０との間に第２のダクト１７を設けておいて、空調部１５で冷却された冷却空気を２つに分け、一方を第１のダクト１６を介して運転室６内に、また他方を第２のダクト１７を介して直接コントロールスタンド１０内に送って、高温となりやすいコントロールバルブ１１を重点的に冷却できるようにしている。

このようにすれば、第２のダクト１７を通過した冷却空気により、第２のダクト１７を通過した冷却空気がコントロールスタンド１０に内蔵されたコントロールバルブ１１の周囲に供給され、冷却空気によってコントロールバルブ１１が直接冷却されるので、コントロールバルブ１１が高温になることが抑えられ、作業者Ｕの作業環境を確実に改善できるようにしている。

次に、本発明の特徴である第２のダクト１７について説明する。
図３及び図４に示すように、第１実施形態の空調装置１に用いられる第２のダクト１７は、空調部１５で冷却された冷却空気を、コントロールスタンド１０内に供給する構成とされている。具体的には、この第２のダクト１７は左右にそれぞれ設けられており、左側の第２のダクト１７は空調部１５から運転シート８の後方を通って運転シート８の左側に位置するコントロールスタンド１０に冷却空気を送っている。

また、右側の第２のダクト１７は空調部１５から前方に伸びて運転シート８の右側に位置するコントロールスタンド１０に冷却空気が送る構成となっている。また、これら左右一対の第２のダクト１７は、いずれも運転室６の床面近くに配備されており、作業や運転の邪魔にならないように作業者Ｕの足元を通って前後に伸びる構成となっている。
上述したコントロールスタンド１０の下側には、第２のダクト１７の冷却空気を供給する空気供給口１９が形成されており、この空気供給口１９から第２のダクト１７の冷却空気がコントロールスタンド１０の内部に供給されている。本実施形態では、コントロールスタンド１０の内部における上側に、油圧配管を切り換えるコントロールバルブ１１が配備されており、コントロールスタンド１０の下側から供給された冷却空気を上側のコントロールバルブ１１の近傍に導いて、コントロールバルブ１１を冷却する構成となっている。

このようにしてコントロールバルブ１１の冷却に用いられた冷却空気は、コントロールスタンド１０の底面に形成された排気部２０から、運転室６の室外に排気可能となっている。そのため、コントロールバルブ１１を冷却することで暖かくなった冷却空気が運転室６内に戻ることで、運転室６内の作業環境が悪化する心配はない。
なお、本実施形態のコントロールスタンド１０には、作業者Ｕ側を向く側面に、断熱板２１（断熱材）が設けられている。この断熱板２１は、コントロールバルブ１１と運転シート８（正確には、運転シート８に着する作業者Ｕの脚部）との間に配備されていて、運転シート８に着する作業者Ｕの脚部にコントロールバルブ１１の熱が直接伝わらないようになっている。このような断熱板２１を設ければ、昨今の酷暑日や猛暑日のように空調部１５が処理能力ぎりぎりまで冷房を行ってもコントロールスタンド１０の温度が十分に下がらないような場合であっても、断熱板２１がコントロールスタンド１０からの熱を遮断するため、運転室６内の作業環境がそれほど悪化する心配はない。

また、上述した第２のダクト１７を用いてコントロールバルブ１１を冷却する必要があるのは、運転室６内を冷却しなくてはならないような夏場の作業環境、あるいは砂漠などのように常時高温となる使用環境においてのみである。むしろ運転室６を暖房しなくてはならないような冬場の使用環境や寒冷な地域での使用環境は含まれていない。そのため、上述した第２のダクト１７を開閉自在に構成しておいて、夏場のみ第２のダクト１７を開とし、冬場は第２のダクト１７を閉としても良い。
［第２実施形態］
次に、本発明の空調装置１の第２実施形態について説明する。

図５及び図６に示すように、第２実施形態の空調装置１は、上述したコントロールスタンド１０の内部が、断熱板２１（断熱材）を介して２室に分断されている。具体的には、第２実施形態の空調装置１に設けられる断熱板２１は、コントロールスタンド１０の内部における左右方向の中途側に起立するように配備されており、コントロールスタンド１０の内部の空間を左右方向に区分するようになっている。

この断熱板２１により仕切られたコントロールスタンド１０の内部の２室は、作業者Ｕ側に近い側が「内室２２」、断熱板２１よりも外側、つまり作業者Ｕ側から遠い側が「外室２３」となっている。そして、内外２室のうち、一方の室（外室２３）、つまり運転シート８に着座した作業者Ｕ側から見て断熱板２１のさらに外側の室に上述したコントロールバルブ１１が配備されている。

また、第２のダクト１７のコントロールスタンド１０の端部は、２つに分岐されており、分岐された一方の端部が内室２２に連通し、また分岐されたもう一方の端部（他方の端部）が外室２３に連通していて、第２のダクト１７を介して送られてきた冷却空気を内外２室の双方に供給する構成となっている。
さらに、コントロールスタンド１０の外面には、第２のダクト１７を通じてコントロールスタンド１０の内部（内室２２）に導かれた冷却空気を、運転シート８側に吹き出す吹き出し口２４が設けられている。

上述した第２実施形態の空調装置１では、２つに分岐された他方の第２のダクト１７を通じて供給される冷却空気によって外室２３に配備されたコントロールバルブ１１が直接冷却される。そのため、コントロールバルブ１１が高温となって作業者Ｕの脚部付近の温度を高くする心配がなく、作業者Ｕの作業環境の劣化を確実に防止することが可能となる。このようにしてコントロールバルブ１１を冷却した空気は、外室２３の底部に形成された排気部２０から運転室６の外部に排気されるため、コントロールバルブ１１の冷却で暖かくなった空気が運転室６内に戻って、作業者Ｕの作業環境を悪くすることはない。

また、一方の第２のダクト１７を通じて供給された冷却空気は内室２２に流れ込むが、このとき断熱板２１により内室２２と外室２３とは熱的に隔離されているため、外室２３のコントロールバルブ１１の熱が内室２２に伝わることはなく、内室２２の冷却空気は十分に冷やされた状態を維持する。そして、このように冷やされた内室２２の冷却空気が吹き出し口２４から運転シート８側に吹き出し、運転シート８に着座した作業者Ｕの脚部を確実に冷却する。そのため、コントロールバルブ１１の熱が作業者Ｕの脚部に伝わって、作業者Ｕの作業環境の劣化を確実に防止することが可能となる。

なお、断熱板（断熱材）としては、ポリスチレンフォーム製やウレタンフォーム製等の樹脂製、不織布やセルロースファイバー等の繊維製、グラスウール製やロックウール製等の鉱物製等が用いられる。
また、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

１ 空調装置
２ 作業機械
３ 下部走行体
４ 上部旋回体
５ ブーム装置
６ 運転室
７ カウンタウェイト
８ 運転シート
９ ガラス窓
１０ コントロールスタンド
１０Ｌ 左側のコントロールスタンド
１０Ｒ 右側のコントロールスタンド
１１ コントロールバルブ
１２ コントロールレバー
１３ リアカバー
１４ 格納スペース
１５ 空調部
１６ 第１のダクト
１７ 第２のダクト
１８ 通風口
１９ 空気供給口
２０ 排気部
２１ 断熱板
２２ 内室
２３ 外室
２４ 吹き出し口
Ｕ 作業者

Claims (2)

1. 作業機器の運転室内へ供給される冷却空気を生成する空調部と、
   前記運転室内であってオペレータの周囲に、前記冷却空気を導く第１のダクトと、
   前記作業機器の油圧を制御するコントロールバルブが内蔵された前記運転室のコントロールスタンド内に、前記冷却空気を導く第２のダクトと、
   を有し、
   前記コントロールスタンドは、前記運転室内に設けられた運転シートの側方に配置されており、
   前記第２のダクトを通過した冷却空気が、前記コントロールスタンドに内蔵されたコントロールバルブの周囲に供給可能とされており、
   前記コントロールスタンドの内部には、断熱材を介して分断された２室であって、前記運転シートに近い側に配置された内室と、前記運転シートから遠い側に配置された外室とを含む２室が設けられており、
   前記２室のうちの前記外室に、前記コントロールバルブが配備されていると共に前記第２のダクトが連通していることを特徴とする作業機械の空調装置。
2. 前記第２のダクトの前記コントロールスタンド側の端部は分岐されており、
   前記分岐された前記第２のダクトの一の端部が前記内室に連通し、前記分岐された前記第２のダクトの他の端部が前記外室に連通しており、
   前記コントロールスタンドのうち前記運転シート側の外面には、前記第２のダクトを通じてコントロールスタンドの前記内室に導かれた冷却空気を、さらに前記運転シート側に吹き出す吹き出し口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の作業機械の空調装置。

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