JP7047650B2 - 建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械のエンジンルーム構造に関し、より詳しくは、建設機械のエンジンルームにおいて高い熱交換率を有する建設機械のエンジンルーム構造に関する。

従来、建設機械の分野においては、エンジンルームの排気構造に関する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、エンジンルーム（２２）を形成するエンジンガード（２１）の上面部が、メンテンナス口（２３）を開閉するボンネット（２４）と、固定フード（２５，２６）によって構成されている（特許文献１の図１参照）。そして、可動ダクト（２９）及び固定ダクト（３２）によって排気ダクト（Ｄ）が構成されている。

また、従来の建設機械の中には、エンジンルームにおいて、エンジンに吸入される空気からダストを除去するエアクリーナを、エンジンの上方に配置するものが存在する。

特開２００８－８２５７号公報

これに対し、本願の発明者らは、エアクリーナがエンジンの上方に配置されると、熱交換器を冷却した空気を排気する際の排気流路が阻害され、熱交換率が低下するという問題があることに気づいた。

そこで、本発明は、エンジンの上方にエアクリーナを備える建設機械において、熱交換率の低下を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、建設機械のエンジンルーム構造であって、エンジンルームの機械幅方向の一端側に形成される吸気口と、前記エンジンルームに配置されるエンジンと、前記エンジンの側方に配置され、前記エンジンルームに外部から空気を取り込むファンと、前記ファンの側方に配置され、前記ファンによって取り込まれる空気が通過することにより冷却される熱交換器と、前記エンジンの上方に配置されるエアクリーナと、前記エンジンルームを開閉可能に構成するエンジンボンネットとを備え、前記エンジンボンネットは、閉状態で前記エンジンルームの上面の一部として機能し、上側に凸の凸形状を有する上面カバーを含み、前記上面カバーには、前記熱交換器を通過した空気の一部である第１空気を排気するための第１排気口が形成され、前記上面カバーの内側と前記エアクリーナとの間に形成される空間は、前記第１空気が前記第１排気口を介して排気されるまでの第１排気流路として機能し、前記エンジンルームの機械幅方向の他端側には、前記熱交換器を通過した空気の他の一部である第２空気を排気するための第２排気口が形成され、前記エンジンと前記エアクリーナとの間に形成される空間は、前記第２空気が前記第２排気口を介して排気されるまでの第２排気流路として機能し、前記第１排気流路と前記第２排気流路との間には仕切板が設けられることを特徴とする建設機械のエンジンルーム構造を提供している。

また、前記エンジンボンネットは、前記上面カバーの後端から下側に屈曲して延在する後面カバーを更に含み、前記上面カバーは、機械幅方向において、前記後面カバーよりも前記熱交換器が配置される側に長くなるように構成されるのが好ましい。

また、前記エアクリーナは、筒形状を有し、筒軸が機械前後方向に対して上下方向に傾斜するように配置されるのが好ましい。

ここで、前記エアクリーナは、機械後方に向かって前記筒軸が下方に傾斜するように配置されるのが好ましい。

更に、本発明は、建設機械であって、エンジンルームの機械幅方向の一端側に形成される吸気口と、前記エンジンルームに配置されるエンジンと、前記エンジンの側方に配置され、前記エンジンルームに外部から空気を取り込むファンと、前記ファンの側方に配置され、前記ファンによって取り込まれる空気が通過することにより冷却される熱交換器と、前記エンジンの上方に配置されるエアクリーナと、前記エンジンルームを開閉可能に構成するエンジンボンネットとを備え、前記エンジンボンネットは、閉状態で前記エンジンルームの上面の一部として機能し、上側に凸の凸形状を有する上面カバーを含み、前記上面カバーには、前記熱交換器を通過した空気の一部である第１空気を排気するための第１排気口が形成され、前記上面カバーの内側と前記エアクリーナとの間に形成される空間は、前記第１空気が前記第１排気口を介して排気されるまでの第１排気流路として機能し、前記エンジンルームの機械幅方向の他端側には、前記熱交換器を通過した空気の他の一部である第２空気を排気するための第２排気口が形成され、前記エンジンと前記エアクリーナとの間に形成される空間は、前記第２空気が前記第２排気口を介して排気されるまでの第２排気流路として機能し、前記第１排気流路と前記第２排気流路との間には仕切板が設けられることを特徴とする建設機械を更に提供している。

本発明によれば、熱交換器を通過した空気が第１排気流路と第２排気流路との２つの経路に分離されて整流される。そのため、エンジンの上方にエアクリーナを備える建設機械において、熱交換率の低下を抑制することが可能である。

本発明の実施形態による油圧ショベル（建設機械）を示す斜視図。 図１のＩＩ矢視図。 エンジンボンネットを機械後方から見た図。 図３のＩＶ矢視図。 図４のＶ矢視図。 図１のＶＩ－ＶＩ位置で切った断面図。 図２のＶＩＩ－ＶＩＩ位置で切った断面図。

＜１． 実施形態＞
本発明の実施形態による建設機械のエンジンルーム構造について、図１から図７に基づいて説明する。以下、本発明に係る建設機械の一例として、図１に示す油圧ショベル１を例示する。また、建設機械のエンジンルームの一例として、図６に示すエンジンルーム３５を例示する。なお、各図面では、前後方向、左右方向及び上下方向を必要に応じて定義している。

図１に示すように、油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２と上部旋回体３とを備えて構成される。上部旋回体３は、下部走行体２上に搭載されており、下部走行体２に対して鉛直軸まわりに旋回することが可能である。

上部旋回体３は、キャブ（運転室）３１と、キャブ３１の後方に配置されエンジン６１（図６参照）を内部に収容するエンジンルーム３５とを備えて構成される。

図１及び図２に示されるように、エンジンルーム３５は、機械左側に配置されるカウンタウェイト４Ｌ、機械右側に配置されるカウンタウェイト４Ｒ、及び、左右のカウンタウェイト４Ｌ，４Ｒの間に開閉可能に設置されるエンジンボンネット５によって形成される空間である。

図３～図５に示されるように、エンジンボンネット５は、上面カバー５１と、上面カバー５１の後端から下側に屈曲して延在する後面カバー５３とを備えて構成される。上面カバー５１の前端には、ヒンジ５５（５５Ｌ，５５Ｒ）が２箇所に設けられている。メンテナンス等において作業者がエンジンルーム３５の内部にアクセスする場合に、エンジンボンネット５はヒンジ５５を介して前方上側に開かれる。また、作業者によるメンテナンス等が終了すると、エンジンボンネット５は閉じられてエンジンルーム３５の一部として機能する。

上面カバー５１は、上側に凸の凸形状を有しており、エンジンボンネット５が閉じられた状態においてエンジンルーム３５の上面の一部として機能する。

図４，５に示されるように、上面カバー５１の右端には、エンジンルーム３５の内部から空気を排気するための排気口５１０が形成されている。この排気口５１０については後に詳述する。

後面カバー５３は、略平らな面で構成され、エンジンボンネット５を閉じた状態においてエンジンルーム３５の後面の一部として機能する。

図３，４の破線領域に示されるように、上面カバー５１は、機械幅方向（左右方向）において、後面カバー５３よりも後述の熱交換器（ラジエータ６５及びコンデンサ６７）（図６参照）が配置される側（機械左側）に長くなるように構成されている。

続いて、図６を参照しながら、エンジンルーム３５の内部について詳細に説明する。

エンジンルーム３５の上面のうち上面カバー５１の左側には、外部からエンジンルーム３５に空気を取り込むための吸気口８１が形成されている。また、エンジンルーム３５の上面のうち上面カバー５１の右側には、エンジンルーム３５の内部から空気を排出するための排気口８３が形成されている。

エンジン６１は、エンジンルーム３５の略中央に配置されている。エンジン６１の左側方には、エンジンルーム３５に空気を取り込むためのファン６３が設置されている。ファン６３が駆動（回転）することにより、吸気口８１からエンジンルーム３５の内部に空気が取り込まれる。ファン６３は、取り込んだ空気によって後述の熱交換器（ラジエータ６５及びコンデンサ６７）を冷却するのに用いられることから、冷却ファン６３等とも称される。

ファン６３の左側方には、熱交換器としてラジエータ６５及びコンデンサ６７が設置されている。コンデンサ６７は高圧冷媒を外気で冷却するための熱交換器であり、ラジエータ６５はエンジン冷却水を外気で冷却するための熱交換器である。

また、エンジン６１の上方には、エアクリーナ６９が設置されている。エアクリーナ６９は、エンジン６１へ吸入する空気に含まれる塵や埃などの異物を取り除くための装置である。図７に示されるように、エアクリーナ６９は円筒形状を有している。そして、エアクリーナ６９の円筒軸ＡＸは、機械前後方向において上下方向に傾斜している。より詳細には、エアクリーナ６９の円筒軸ＡＸは、機械後方に向かって下方に傾斜している。

吸気口８１の下側には、吸気口８１から取り込んだ空気をフィルタリングするためのフィルタ７１が設置されている。

フィルタ７１の下流側には、上述した熱交換器（ラジエータ６５及びコンデンサ６７）が配置されている。ラジエータ６５及びコンデンサ６７は、フィルタ７１によってフィルタリングされた空気によって冷却される。

また、フィルタ７１の下流側かつラジエータ６５及びコンデンサ６７の上側には、筒部材７３が設置されている。筒部材７３は、上述のエアクリーナ６９に接続されており、フィルタ７１を通過した空気の一部を取り込んで、エアクリーナ６９に送るための部材である。

このように、吸気口８１を介してエンジンルーム３５に取り込まれた空気は、フィルタ７１によってフィルタリングされる。そして、フィルタリングされた空気の一部は筒部材７３を介してエアクリーナ６９に送られ、残りの空気はラジエータ６５及びコンデンサ６７を通過する。

また、筒部材７３の右側には、上下方向に延在し上端が上面カバー５１の内側に当接する仕切板７５が設置されている。仕切板７５は、熱交換器（ラジエータ６５及びコンデンサ６７）周辺の吸気領域と排気領域とを分離している。

また、上面カバー５１の右側には、左右方向に延在し排気口５１０とエンジン６１が配置される側とを上下に仕切る仕切板７７が設置されている。さらに、仕切板７７の下面には、エンジンから出力される機械音を吸収する吸音材７９が設けられている。

続いて、熱交換器（ラジエータ６５及びコンデンサ６７）を通過した空気がエンジンルーム３５の外部へ排気されるまでの流路について詳細に説明する。

熱交換器を通過した空気の一部は、エアクリーナ６９の左側を通ってエンジンボンネット５の上面カバー５１側に流れていき、その後、上面カバー５１の内側とエアクリーナ６９との間に形成される空間を通過し、最終的には排気口５１０から外部へ排気される。以下では、このような空気の流れを第１排気流路ＰＴ１と称する。なお、第１排気流路ＰＴ１を通過する空気は、本発明に係る第１空気の一例である。

また、熱交換器を通過した空気の他の一部は、エンジン６１とエアクリーナ６９との間に形成される空間を通過し、最終的には排気口８３から外部へ排気される。以下では、このような空気の流れを第２排気流路ＰＴ２と称する。なお、第２排気流路ＰＴ２を通過する空気は、本発明に係る第２空気の一例である。

なお、第１排気流路ＰＴ１を通過する空気と第２排気流路ＰＴ２を通過する空気とは、上述した仕切板７７によって分離されるため、合流しない。

本実施形態によれば、熱交換器（ラジエータ６５及びコンデンサ６７）を通過した空気の一部は、上面カバー５１の内側とエアクリーナ６９との間に形成される第１排気流路ＰＴ１を通過してエンジンルーム３５の外部に排気される。また、コンデンサ６７及びラジエータ６５を通過した空気の他の一部は、エンジン６１とエアクリーナ６９との間に形成される第２排気流路ＰＴ２を通過してエンジンルーム３５の外部に排気される。すなわち、熱交換器を通過した空気が第１排気流路ＰＴ１と第２排気流路ＰＴ２との２つの経路に分離されて整流される。そのため、エンジン６１の上方にエアクリーナ６９を備える建設機械において、熱交換率の低下を抑制することが可能である。

また、本実施形態によれば、仕切板７７が排気口５１０の下側に設けられているため、エンジン６１から出力される機械音が排気口５１０から直接漏れるのを防止することが可能である。更に、仕切板７７の下側には吸音材７９が設けられているため、機械音をより確実にシャットアウトすることが可能である。

また、本実施形態によれば、図３及び図４に示されるように、上面カバー５１は、機械幅方向（左右方向）において、後面カバー５３よりも熱交換器（ラジエータ６５及びコンデンサ６７）が配置される側に長く構成されている（図３及び図４の破線領域）。

そのため、図６に示されるように、熱交換器（ラジエータ６５及びコンデンサ６７）周辺の吸気領域と排気領域とを分離するための部材として簡素な板状の仕切板７５を採用することが可能である。その結果、ラジエータ６５に給水等を行うためのメンテナンス空間をラジエータ６５の上方に大きく確保することが可能である。

また、本実施形態によれば、図７に示されるように、エアクリーナ６９の円筒軸ＡＸが機械前後方向において上下方向に傾斜しているため、上面カバー５１の内側とエアクリーナ６９との間に、第１排気流路ＰＴ１のための空間が十分に確保される。

また、本実施形態では、エアクリーナ６９の円筒軸ＡＸが機械後方に向かって下方に傾斜しているため、メンテナンス時における機械後方からのエアクリーナ６９へのアクセス性も高い。

＜２．変形例＞
本発明による建設機械のエンジンルーム構造は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、上記実施形態では、エアクリーナ６９の円筒軸ＡＸが機械後方に向かって下方に傾斜している場合を例示したが、これに限定されず、円筒軸ＡＸが機械後方に向かって上方に傾斜するように構成してもよい。

かかる変形例においても、円筒軸ＡＸが機械前後方向において上下方向に傾斜するため、上面カバー５１の内側とエアクリーナ６９との間に、第１排気流路ＰＴ１のための空間を十分に確保することが可能である。

また、上記実施形態では、エアクリーナ６９が円筒形状を有する場合を例示したが、これに限定されず、筒形状であれば、円以外の形状で構成されるようにしてもよい。

以上のように本発明にかかる建設機械のエンジンルーム構造は、油圧ショベルのエンジンルーム等に適している。

１ 油圧ショベル、２ 下部走行体、３ 上部旋回体、４Ｌ，４Ｒ カウンタウェイト、
５ エンジンボンネット、３１ キャブ、３５ エンジンルーム、５１ 上面カバー、
５３ 後面カバー、５５ ヒンジ、６１ エンジン、６３ ファン、６５ ラジエータ、
６７ コンデンサ、６９ エアクリーナ、７１ フィルタ、７３ 筒部材、７５ 仕切板、
７７ 仕切板、７９ 吸音材、８１ 吸気口、８３ 排気口、５１０ 排気口、
ＡＸ 円筒軸、ＰＴ１ 排気流路、ＰＴ２ 排気流路

Claims (5)

1. 建設機械のエンジンルーム構造であって、
   エンジンルームの機械幅方向の一端側に形成される吸気口と、
   前記エンジンルームに配置されるエンジンと、
   前記エンジンの側方に配置され、前記エンジンルームに外部から空気を取り込むファンと、
   前記ファンの側方に配置され、前記ファンによって取り込まれる空気が通過することにより冷却される熱交換器と、
   前記エンジンの上方に配置されるエアクリーナと、
   前記エンジンルームを開閉可能に構成するエンジンボンネットと、
   を備え、
   前記エンジンボンネットは、閉状態で前記エンジンルームの上面の一部として機能し、上側に凸の凸形状を有する上面カバーを含み、
   前記上面カバーには、前記熱交換器を通過した空気の一部である第１空気を排気するための第１排気口が形成され、
   前記上面カバーの内側と前記エアクリーナとの間に形成される空間は、前記第１空気が前記第１排気口を介して排気されるまでの第１排気流路として機能し、
   前記エンジンルームの機械幅方向の他端側には、前記熱交換器を通過した空気の他の一部である第２空気を排気するための第２排気口が形成され、
   前記エンジンと前記エアクリーナとの間に形成される空間は、前記第２空気が前記第２排気口を介して排気されるまでの第２排気流路として機能し、
   前記第１排気流路と前記第２排気流路との間には仕切板が設けられることを特徴とする建設機械のエンジンルーム構造。
2. 前記エンジンボンネットは、前記上面カバーの後端から下側に屈曲して延在する後面カバーを更に含み、
   前記上面カバーは、機械幅方向において、前記後面カバーよりも前記熱交換器が配置される側に長くなるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の建設機械のエンジンルーム構造。
3. 前記エアクリーナは、筒形状を有し、筒軸が機械前後方向に対して上下方向に傾斜するように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械のエンジンルーム構造。
4. 前記エアクリーナは、機械後方に向かって前記筒軸が下方に傾斜するように配置されることを特徴とする請求項３に記載の建設機械のエンジンルーム構造。
5. 建設機械であって、
   エンジンルームの機械幅方向の一端側に形成される吸気口と、
   前記エンジンルームに配置されるエンジンと、
   前記エンジンの側方に配置され、前記エンジンルームに外部から空気を取り込むファンと、
   前記ファンの側方に配置され、前記ファンによって取り込まれる空気が通過することにより冷却される熱交換器と、
   前記エンジンの上方に配置されるエアクリーナと、
   前記エンジンルームを開閉可能に構成するエンジンボンネットと、
   を備え、
   前記エンジンボンネットは、閉状態で前記エンジンルームの上面の一部として機能し、上側に凸の凸形状を有する上面カバーを含み、
   前記上面カバーには、前記熱交換器を通過した空気の一部である第１空気を排気するための第１排気口が形成され、
   前記上面カバーの内側と前記エアクリーナとの間に形成される空間は、前記第１空気が前記第１排気口を介して排気されるまでの第１排気流路として機能し、
   前記エンジンルームの機械幅方向の他端側には、前記熱交換器を通過した空気の他の一部である第２空気を排気するための第２排気口が形成され、
   前記エンジンと前記エアクリーナとの間に形成される空間は、前記第２空気が前記第２排気口を介して排気されるまでの第２排気流路として機能し、
   前記第１排気流路と前記第２排気流路との間には仕切板が設けられることを特徴とする建設機械。

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