JP2014114743A - 建設機械の吸気構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡単な構造で、さらに通風構造はそのまま踏襲して、プレクリーナの最適な分離性能が確保できる建設機械の吸気構造を提供する。
【解決手段】本発明の建設機械の吸気構造は、外気室２３の壁部のうち、空気導入口２１からラジエータ２５へ向かう外気導入方向とは交差する方向の壁部５ａにある燃焼空気導入口３１と、同燃焼空気導入口３１に取り付く遠心分離式のプレクリーナ２５の入口４５との間に、燃焼空気導入口３１から導入される外気流を直線の流れに整流する整流口体５３を設けた。同構成により、燃焼空気導入口３１へ斜めの方向から外気が吸入されても、整流口体５３により直線の流れに整流され、プレクリーナ３５の固定翼４３へ向かう外気流（風）の吸入角度は小さく抑えられるから、常にプレクリーナ３５は、最適な異物の分離性能が発揮される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ラジエータを冷却するために取り入れる外気の一部をプレクリーナへ導く建設機械の吸気構造に関する。

油圧ショベルなど建設機械の多くは、水冷式のエンジンを搭載して、走行や各種作業を行っている。水冷式のエンジンは、ラジエータを用いて冷却が行われる。このラジエータの冷却には、外気（機体外）により冷却する構造が用いられている。

ラジエータを冷却する通風構造の多くは、機体の外郭をなすカバーの内側、具体的には機体の側部をなすカバー部分に空気導入口を設け、この空気導入口に臨ませて機体内に外気室を形成し、この外気室を挟んだ空気導入口と反対側、すなわち機体の内方に、通風用ファンが付いたラジエータを設ける構造を用いられる。つまり、エンジンの冷却は、通風用ファンにより、空気導入口から外気をラジエータへ導く構造で行われる。

こうした建設機械では、外気室内にエアクリーナを設置して、外気を燃焼空気として、エアクリーナを通じ、エンジンへ吸入させることが行われている。近時では、機体のコンパクト化の向上を図りつつ、ラジエータへ導入される外気量を確保するよう、外気室の壁部外面にエアクリーナを取り付けることが提案されている。具体的には、外気室の壁部のうち、空気導入口からラジエータへ向かう外気導入方向とは異なる向き、すなわち外気導入方向とは交差する方向の側壁に燃焼空気導入口を設け、この燃焼空気導入口の出口にエアクリーナを設けて、外気室へ取り込まれる外気を、燃焼空気導入口からエアクリーナへ吸入させ、異物の除かれた外気をエンジンの吸気側に供給する。

ところで、建設機械は、荒地での作業が多く、エアクリーナはかなりの負担が強いられる。そのため、エアクリーナの負担の軽減のため、エアクリーナと燃焼空気導入口との間にプレクリーナを設けることが検討されている。この場合、エアクリーナの廻りのスペースには制約があるので、コンパクトな遠心分離式のプレクリーナ、具体的には、特許文献１のような固定翼により旋回流を生成して異物を分離する方式のプレクリーナを設ける。

特開２００１−７３８９０号公報

ところで、固定翼を用いた遠心分離式のプレクリーナは、固定翼へ向かう外気（風）の吸入角度が分離性能に影響を与えることは知られている。つまり、外気がプレクリーナの入口から真っ直ぐの流線で固定翼へ至ると、プレクリーナは、本来の分離機能が発揮する。しかし、外気が斜めから吸入されるなど吸入角度が付くと、異物が最適に分離できなくなる（固定翼による遠心分離性が低下）。吸入角度が大きくなる程、顕著に表れる。

ところが、上記のように外気室側壁の燃焼空気導入口からプレクリーナへ外気（燃焼空気）を吸入させる構造は、空気導入口からラジエータへ向かう外気流（主流）の一部を吸入するため、吸入空気は斜め方向から吸入されやすい。このため、プレクリーナから吸入される吸入角度が大きくなる傾向にあり、最適な異物の分離性が確保しにくい。

燃焼空気導入口の位置を、吸入角度が減少する地点に変更することが考えられるが、これではラジエータや他の部位など通風構造を変更することが余儀なくされ、簡単には、コンパクト性を確保しながら、プレクリーナで最適な分離性能を確保することはできない。

そこで、本発明の目的は、簡単な構造で、さらに通風構造はそのまま踏襲して、プレクリーナの最適な分離性能が確保できる建設機械の吸気構造を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために外気室の壁部のうち、カバーの空気導入口からラジエータへ向かう外気導入方向とは交差する方向の壁部にある燃焼空気導入口と、同燃焼空気導入口に取り付く遠心分離式のプレクリーナの入口との間に、燃焼空気導入口から導入される外気流を直線の流れに整流する整流口体を設けることとした。
同構成により、燃焼空気導入口へ斜めの方向から外気（燃焼空気）が吸入されても、整流口体により直線の流れに整流され、プレクリーナの固定翼へ向かう外気流（風）の吸入角度は小さく抑えられるから、常にプレクリーナは、最適な異物の分離性能が発揮される。しかも、整流口体を設けるだけの簡単な構造でよく、通風構造は変更せずにすむ。

請求項２の発明は、上記目的に加え、さらに高い整流性が確保されるよう整流口体は、内部が隔壁で整流方向に沿って仕切られた格子形の口体で形成されるものとした。

請求項１の発明によれば、燃焼空気導入口とプレクリーナの入口との間に整流口体を設けるだけで、固定翼へ向かう外気流（風）の吸入角度は小さく抑えられるから、燃焼空気導入口から取り込まれる吸入空気の吸入角度が、ラジエータへ向かう外気流（主流）の影響で、大きくなったとしても、常にプレクリーナは最適な異物の分離性能を発揮することができる。しかも、通風構造は変更せずにすむから、通風構造の利点が損なわれることはない。
したがって、簡単な構造で、通風構造をそのまま踏襲しながら、プレクリーナで最適な分離性能を確保することができる。

請求項２の発明によれば、さらに高い整流性が確保できる。

本発明の第１の実施形態に係る建設機械の吸気構造を、ラジエータやラジエータへ風を導く通風構造と共に示す斜視図。 図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図。 吸気構造のエアクリーナ、プレクリーナ、整流口体の各構造を示す斜視図。 同じく分解斜視図。 図４中のＢ−Ｂ線に沿うプレクリーナの固定翼付近の断面図。 本発明の第２の実施形態の要部を示す斜視図。

以下、本発明を図１ないし図５に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
図１は建設機械、例えば油圧ショベルの一部を示していて、図中１はクローラ型の走行体、２は同走行体１上に旋回可能に据え付けられた運転室、５は同じく機体、６は同じく機体５の後部に据付けたカウンタウェイトを示している。

機体５は、周囲が、外郭をなす鋼板製のカバー１１で覆われ、内部にユーティリティ室１３、エンジン室１５などを形成している。ユーティリティ室１３内に、油圧発生機器類など各種機器（図示しない）が収められ、エンジン室１５内に、駆動源となる水冷式のエンジン１７が収められる。

エンジン室１５には、エンジン１７と共に、同エンジン１７を冷却するラジエータ２５、さらにはラジエータ２５を外気の通風で冷却する通風構造２０が収められている。図２には、このエンジン１７、ラジエータ２５、通風構造２０が示されている（図１中のＡ−Ａ線に沿う平断面図）。

図１および図２を参照して、通風構造２０を説明すると、エンジン室１５は、機体５の後壁５ａ、同後壁５ａと並行に配設された隔壁５ｂ、機体５の幅方向両側にカバー部分で囲まれる空間で形成されている。このうち、エンジン室１５の車幅方向一側のカバー部分、ここではカウンタウェイト９と隣接した左側のカバー１１ａには、角形の開口を有する空気導入口２１が設けられている。この空気導入口２１と臨んだエンジン室１５（機体５の左側カバー１１ａの内側の部位）には、外気室２３が形成されている。この外気室２３を挟んだ空気導入口２１と反対側のエンジン室１５に、ラジエータ２５が通風用ファン２５ａと共に設けられ、通風用ファン２５ａが動作すると、空気導入口２１から外気室２３へ外気を取り入れ、同外気室２３を通じて、外気をラジエータ２５へ導くようにしている。つまり、空気導入口２１、外気室２３、通風用ファン２５ａを用いて、ラジエータ２５を冷却したり、エンジン１７の収めた部位を冷却したりする構造にしている。

このラジエータ２５を挟んだ、外気室２３と反対側のエンジン室１５の部位に上記エンジン１７が収容してある。むろん、エンジン１７の冷却水路とラジエータ２５とは、図示はしないが循環ポンプを介装した冷却水配管で接続されていて、ラジエータ２５とエンジン１７間を循環する冷却水で、エンジン１７が冷却される。

また外気室２３には、外気室２３へ導入される外気をエンジン１７の燃焼空気として取り込む吸気構造２７が設けられている。図３には、この吸気構造２７の拡大した図が示され、図４にはこの吸気構造２７を分解した図が示されている。

吸気構造２７を説明すると、３１は、外気室２３を形成する壁部のうち、空気導入口２１からラジエータ２５へ向かう外気導入方向とは交差する方向にある壁部、例えば機体前側に配置してある隔壁５ｂに形成された燃焼空気導入口、３３は平板形のエアクリーナ、３５はプレクリーナである。

エアクリーナ３３は、図４に示されるように、前面に例えば角形の入口３７ａを有し、側部に出口３７ｂを有した平形のクリーナケース３７内にフィルタ３９を収容して構成される。ちなみにエアクリーナ３３の出口３７ｂは、吸気ダクト３８を介して、上記エンジン１７の吸気側、ここではインタクーラー（図示しない）を介して、インテークマニホルド１８に接続されるものである。
プレクリーナ３５は、このエアクリーナ３３の入口３７ａに一体に組み付く平形をなしている。このプレクリーナ３５は、図４および図５（図４中のＢ−Ｂ線に沿う断面）に示されるように平形のプレクリーナケース４１内に、複数の固定翼４３を有する遠心分離式の異物分離構造４４を設けて構成される。

具体的には異物分離構造４４は、プレクリーナケース４１の前面壁４１ａのうち、燃焼空気導入口３１と対応した角形の外形の枠線αで囲まれる前面域に、所定の配置（ここでは縦二列の配置）で、複数の円形の入口４５を設け、各入口４５から内方へ円形のストレート形の筒部４７を突き出す。プレクリーナケース４１の後面壁４１ｂに、入口４５と同じ配列で、円形の出口４９を設け、各出口４９に同出口４９から上記筒部４７の端部内へ突き出るようにテーパ形（先細）の筒部５１を突設する。そして、各筒部４７内に旋回流用の固定翼４３を配設した構造となっている。つまり、入口４５から導入される空気を固定翼４３で旋回流にし、空気に含まれる異物を旋回流の遠心力により分離させ、分離した異物を、筒部４７，５１間の隙間δを通じて取り除くようにした構造が用いられる。

ここで、外気室２３の空気（外気）を、燃焼空気導入口３１からプレクリーナ３５へ吸入させる際、同空気の吸入方向は、通気用ファン２５ａによって、ラジエータ２５へ吸い込まれる空気流の影響を受けて、図５中の一点鎖線の矢印ａのように斜めの方向からとなり、固定翼４３の分離機能を低下させる。

そこで、本実施形態では、図１〜図４に示されるようにプレクリーナ３５の枠線αで囲まれた複数の入口４５のある入口域と、燃焼空気導入口３１との間に整流口体５３を介在させている。つまり、プレクリーナ３５と外気室２３とは整流口体５３を介して接続させている。整流口体５３は、所定の長さ寸法をもつストレート形のダクトで構成されている。このダクトは、上記入口域と燃焼空気導入口３１の形状に対応した一定の角形の断面形状をもつうえ、長さ（全長）は、燃焼空気導入口３１から取り込まれる吸入空気流の向きを、固定翼４３の軸方向に沿う直線の流線に整流させるのに必要な寸法Ｘを有していて、燃焼空気導入口３１から、どのような吸入角度から吸入空気が吸入されても、国定翼３４に至るまでの間に直線の流れに整流して、固定翼４３で十分に異物の分離機能が発揮し得る構造としている。

すなわち、図２のように燃焼空気導入口３１から吸引される吸入空気（外気）は、図中の矢印ａに示されるように空気導入口２１からラジエータ２５へ向かう空気流に引き寄せられるため、斜めに大きく傾きながら吸引される。この吸引角度は、通風用ファン２５ａの運転状態により変わる。
吸引角度を有した外気流が図５のように固定翼４３へ至ると、同固定翼４３の通過で生成される旋回流は、その影響で、固定翼４３の軸方向から傾いて進行する旋回流となり、本来、筒部４７（ストレート形）と筒部５２（テーパ形）との間の隙間δを通じて取り除かれるはずの異物が、取り除かれずに筒部５１内を通過して、エアクリーナ３３に至ってしまう。

本実施形態によると、プレクリーナ３５の入口４５に整流口体５３を設けてあるので、燃焼空気導入口３１から導入される吸入空気（外気）の流れは、固定翼４３が最適に異物分離機能を発揮する直線の流れ（固定翼４３の軸方向に沿う流れ）に整流されるから、固定翼４３へ向かう外気流（風）の吸入角度は小さく抑えられる。

これにより、どのように吸入空気の吸入角度が大きく変化しても、常にプレクリーナ３５は、整流口体５３により、最適な異物の分離性能を発揮することができる。しかも、この分離性能の確保は、整流口体５３を設けるだけの簡単な構造でよく、通風構造２０を変更せずにすむ。特に整流口体５３は、プレクリーナ３５と燃焼空気導入口３１間に介在されるため、整流口体５３自体がラジエータ２５へ向かう空気流の障害物とはならずにすみ、ラジエータ２５を冷却する冷却性能を損なうことはない。

したがって、簡単な構造で、既存の通風構造２０をそのまま踏襲しながら、プレクリーナ３５において最適な分離性能を発揮させることができる。

図６は、本発明の第２の実施形態を示す。
本実施形態は、第１の実施形態の変形例で、整流口体５３を、内部が隔壁５３ａで整流方向に沿って仕切った構造、具体的には固定翼４３毎に仕切られた格子形の口体で構成したものである。このようにすると、整流効果が増すから、一層、プリクリーナ３５における異物の分離性能を向上させることができる。
但し、図６において、第１の実施形態と同じ部分には、同一符号を付してその説明を省略した。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述した実施形態は、本発明を油圧ショベルに適用したが、これに限らず、他の建設機械に適用してもよい。

５ 機体
１１ａ カバー
１５ エンジン室
１７ エンジン
２０ 通風構造
２１ 空気導入口
２３ 外気室
２５ ラジエータ
２５ａ 通風用ファン
２７ 吸気構造
３１ 燃焼空気導入口
３３ エアクリーナ
３５ プレクリーナ
４３ 固定翼
４５ プレクリーナの入口
５３ 整流口体
５３ａ 隔壁

Claims (2)

1. エンジンが収められた機体の外郭をなすカバーの内側に外気室が形成され、この外気室を挟んだカバー部分に空気導入口が形成され、反対側の機体内に、前記エンジンを冷却するラジエータが通風用ファンと共に設けられ、前記通風用ファンにより、外気を前記空気導入口から前記外気室を通じて前記ラジエータへ導く通風構造を有し、
   前記外気室のうち、前記空気導入口から前記ラジエータへ向かう外気導入方向とは交差する方向の壁部に、前記エンジンの燃焼空気を導入する燃焼空気導入口を形成し、この燃焼空気導入口にエアクリーナを設け、このエアクリーナの入口と前記燃焼空気導入口との間に、固定翼により旋回流を生成して異物を分離する遠心分離式のプレクリーナを設けて構成される建設機械の吸気構造であって、
   前記プレクリーナの入口と前記燃焼空気導入口との間には、前記燃焼空気導入口から導入される外気流を直線の流れに整流する整流口体が設けられる
   ことを特徴とする建設機械の吸気構造。
2. 前記整流口体は、内部が隔壁で整流方向に沿って仕切られた格子形の口体で形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吸気構造。

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