JP5962686B2 - 建設機械の電装品冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の電装品冷却構造に関するものである。

従来より、油圧ショベルの上部旋回体に搭載した箱型のキャブの後側板部に、メカトロコントローラ等の電装品を取り付けるようにした構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の作業機械では、電装品をキャブの後側板部に取り付けているので、作業者がキャブ外部から電装品にアクセスできるとともに、作業スペースを確保することができる。

特開２００５−１４６７４１号公報

ところで、建設機械が後方小旋回型の小型機種である場合には、上部旋回体の操作スペースに配設されたモニタやヒューズボックス等から配索される電気配線の全長が長くならないように、運転シートが載置されたシートスタンドの下方にメカトロコントローラを配設することが行われていた。

しかしながら、後方小旋回型の建設機械では、シートスタンドの下方にエンジンが配設されており、エンジンの熱によって生じる熱風や、その熱風によってシートスタンドが高温になることで、メカトロコントローラが破損するおそれがあるという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンからの熱の影響によって電装品が破損しないように、比較的簡単な構成で電装品を冷却できるようにすることにある。

本発明は、下部走行体と、該下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の内部に配設されたエンジンとを備え、該上部旋回体の内部に配設された電装品を冷却するための建設機械の電装品冷却構造を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記上部旋回体の内部の吸気室に取り込まれた空気を前記エンジン側に導く吸気ダクトと、
前記吸気ダクトの内部を流れる空気を前記エンジンに向かって吹き出す送風ファンと、
内部に前記電装品が収納され、側面視で前記吸気ダクトと該吸気ダクト上方の前記吸気室とに跨がるように該吸気ダクトに隣接して配設された電装品カバーとを備え、
前記電装品カバーには、前記電装品に沿って空気を流通させるための空気流路が内部に設けられるとともに、該電装品カバーにおける該吸気ダクトに隣接する側壁部に、該空気流路の上流側及び下流側に開口する吸気孔及び排気孔がそれぞれ形成され、
前記吸気孔は、前記吸気室に連通する一方、前記排気孔は、前記吸気ダクトの内部に連通していることを特徴とするものである。

第１の発明では、内部に電装品が収納された電装品カバーの吸気孔が吸気室に連通し、排気孔が吸気ダクトの内部に連通している。吸気ダクトの内部を流れる空気は、送風ファンによってエンジン側に排気されるので、吸気ダクトの内部は吸気室よりも圧力が低くなっている。そのため、吸気室に取り込まれた空気は、吸気孔から電装品カバーの内部に吸い込まれ、空気流路を流通した後で排気孔から吸気ダクトの内部にスムーズに排気される。このような空気の流れによって、電装品カバーの内部の電装品が冷却されるため、エンジンからの熱の影響によって電装品が破損するのを抑えることができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記電装品カバーは、側面視で前記排気孔が前記吸気ダクトに重なり合うように配設され、
前記電装品カバーと前記吸気ダクトとの間には、前記排気孔の周縁に沿ってシール部材が挟み込まれていることを特徴とするものである。

第２の発明では、電装品カバーと吸気ダクトとの間にシール部材が挟み込まれているので、エンジンの熱によって生じる熱風が電装品カバーと吸気ダクトとの隙間から吸気ダクトの内部に入りこむことがない。

第３の発明は、下部走行体と、該下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の内部に配設されたエンジンとを備え、該上部旋回体の内部に配設された電装品を冷却するための建設機械の電装品冷却構造を対象とし、
前記上部旋回体の内部の吸気室に取り込まれた空気を前記エンジン側に導く吸気ダクトと、
前記吸気ダクトの内部を流れる空気を前記エンジンに向かって吹き出す送風ファンと、
内部に前記電装品が収納された電装品カバーとを備え、
前記電装品カバーには、前記電装品に沿って空気を流通させるための空気流路が内部に設けられるとともに、該空気流路の上流側及び下流側に開口する吸気孔及び排気孔がそれぞれ形成され、
前記吸気孔は、前記吸気室に連通する一方、前記排気孔は、前記吸気ダクトの内部に連通しており、
前記吸気ダクトの上方には、工具箱を載置可能な載置台が配設され、
前記電装品カバーは、側面視で前記吸気孔が前記載置台に重なり合うように配設され、
前記載置台には、前記吸気孔に連通する連通孔が形成されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、側面視で電装品カバーに重なり合う位置に載置台が配設されているので、作業者が誤って電装品に触れてしまうことがない。また、転倒等によって外部から衝撃を受けた場合でも、載置台が最初に衝撃を受け止めることとなるため、電装品に直接衝撃が加わるのを防ぐことができる。また、載置台には、吸気孔に連通する連通孔が形成されているので、電装品カバーの吸気孔が載置台によって塞がれることはない。

第４の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、
前記電装品には、幅方向に間隔をあけて上下方向に延びる複数の冷却フィンが設けられ、
前記吸気孔は、互いに隣接する前記冷却フィンの隙間を上方から下方に向かって空気が流れるように、前記電装品カバーにおける前記排気孔よりも上方位置に形成されていることを特徴とするものである。

第４の発明では、複数の冷却フィンの隙間に空気を流すようにしたので、電装品の冷却効率が向上する。

本発明によれば、吸気室に取り込まれた空気は、吸気孔から電装品カバーの内部に吸い込まれ、空気流路を流通した後で排気孔から吸気ダクトの内部にスムーズに排気される。このような空気の流れによって、電装品カバーの内部の電装品が冷却されるため、エンジンからの熱の影響によって電装品が破損するのを抑えることができる。

本発明の実施形態に係る建設機械の構成を示す側面図である。 シートスタンドの構成を示す斜視図である。 メカトロコントローラの配設構造を示す正面断面図である。 載置台の構成を示す側面図である。 電装品カバーの構成を示す側面図である。 電装品を冷却するための空気の流れを説明するための正面断面図である。 メカトロコントローラをシートスタンドから取り外した状態を示す斜視図である。 電気配線が収納トレイに収納されている状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。各図には、上下や前後左右の方向を矢印で示してある。特に言及しない限り、上下等の方向についてはこれら矢印で示す方向に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る建設機械の構成を示す側面図である。図１に示すように、この建設機械１０は、後方小旋回型の小型機種であり、クローラ式の下部走行体１１と、下部走行体１１上に旋回自在に搭載された上部旋回体１２とを備えている。

上部旋回体１２の後側には、エンジン２８（図３参照）等の機器を収容するためのエンジンルーム１５が設けられている。上部旋回体１２の右側には、図示しない燃料タンクや作動油タンク等を収容するための側部機械室１６が設けられている。エンジンルーム１５は、エンジンカバー１５ａで覆われている。側部機械室１６は、機械室カバー１６ａで覆われている。

上部旋回体１２の左側には、運転シート２２や操作レバー２３等を備えた操作スペース１７が配置され、上部旋回体１２の上側には、操作スペース１７の上方を覆うようにフード１８が設置されている。

上部旋回体１２の前側には、起伏自在で且つ左右方向に揺動自在に支持されたアタッチメント１３が取り付けられている。アタッチメント１３は、掘削作業等を行うためのものであり、基端部がスイングブラケット１４を介して上部旋回体１２に回動可能に取り付けられたブーム１３ａと、ブーム１３ａの先端側に回動可能に取り付けられたアーム１３ｂと、アーム１３ｂの先端側に回動可能に取り付けられたバケット１３ｃとを有する。

この建設機械１０では、操作レバー２３等を操作することにより、ブーム１３ａ、アーム１３ｂ、及びバケット１３ｃにそれぞれ対応する油圧シリンダ１３ｄを伸縮させることで、アタッチメント１３を起伏自在に動かすことができる。また、図示しないスイングシリンダを伸縮させることで、アタッチメント１３を左右方向に揺動自在に動かすことができる。

図２及び図３に示すように、上部旋回体１２のアッパーフレーム２０には、シートスタンド３０が載置されている。シートスタンド３０は、底板部３１や前板部３２、天板部３３、後板部３５、一対の側壁部３６等で一体に形成されている。

底板部３１は、横長な略矩形の板体からなる。底板部３１は、操作スペース１７の床面１７ａ（図１参照）の後方に組み付けられている。

前板部３２は、底板部３１よりも短い横長な略矩形の板体からなる。前板部３２は、底板部３１の前縁に沿って配置されており、前板部３２の下端縁は、底板部３１の上面に接合されている。前板部３２は、その前面を操作スペース１７に向けた状態で操作スペース１７の床面１７ａから立ち上がっている。

天板部３３は、前板部３２の上端縁に連なって後方に拡がる板体からなる。前板部３２及び天板部３３は、一枚の板体を折り曲げることによって形成されている。天板部３３は、底板部３１と略平行に配置され、互いに上下に対向している。天板部３３の上面における左右幅方向の中間部位には、運転シート２２が載置されている。

天板部３３の下側には、前板部３２の後方に離れて略平行に配置され、互いに対向している後板部３５が配置されている。

一対の側壁部３６は、弧状に湾曲して前側が出張った強度部材からなり、シートスタンド３０の左右にそれぞれ立設している。底板部３１、天板部３３、後板部３５の各々の左右の端は、左右の側壁部３６に接合されて連結されている。

天板部３３の下方で且つ一対の側壁部３６の間には、エンジン２８が配設されている。アッパーフレーム２０の底板２１には、エンジンルーム１５内に連通する排気口２１ａが形成されている。

機械室カバー１６ａの右側壁部には、複数の吸気口１６ｂが形成されている。側部機械室１６は、吸気口１６ｂから取り込まれた空気が流通する吸気室を構成している。側部機械室１６及びエンジンルーム１５内には、空気流通方向の上流側から順に、吸気ダクト２４、エンジン冷却用のラジエータやオイルクーラ等の熱交換器２５、ファンシュラウド２６、送風ファン２７、エンジン２８、及び油圧ポンプ２９が配設されている。

吸気ダクト２４は、側部機械室１６に取り込まれた空気をエンジン２８側に導くものである。吸気ダクト２４の上流側には、エアフィルタ２４ａが取り付けられている。吸気ダクト２４の下流側には、熱交換器２５が配設されている。

ファンシュラウド２６は、熱交換器２５の下流側からエンジン２８側に向かって延びる筒状の部材で形成され、送風ファン２７の周囲を覆っている。ファンシュラウド２６は、熱交換器２５とシートスタンド３０との間の空間に配設されており、この空間を上下に仕切っている。

送風ファン２７は、吸気ダクト２４の内部を流れる空気をエンジン２８に向かって吹き出すためのものである。ここで、送風ファン２７を駆動させると、吸気口１６ｂから取り込まれた空気が、エアフィルタ２４ａで集塵された後で吸気ダクト２４を流通し、熱交換器２５で熱交換される。熱交換された後の空気は、ファンシュラウド２６を通ってエンジン２８に向かって吹き出されることでエンジン２８及び油圧ポンプ２９の冷却に利用される。エンジン２８及び油圧ポンプ２９を冷却した後の空気は、図３に矢印で示すように、アッパーフレーム２０の底板２１に形成された排気口２１ａを通って下向きに排出される。

操作スペース１７内には、図示しないモニタ、ヒューズボックス等が配設されており、電装品としてのメカトロコントローラ４０によって制御される。

ここで、メカトロコントローラ４０は、電気配線４１の全長が長くならないように、シートスタンド３０の近傍で且つエンジン２８からの熱の影響を受けにくい位置に配設することが好ましい。

具体的に、本実施形態では、メカトロコントローラ４０は、ファンシュラウド２６よりも上方に配設されており、右側の側壁部３６の外側面における熱交換器２５の上部寄りの位置に着脱自在に取り付けられている。

メカトロコントローラ４０の上面、前側面、後側面、及び右側面は、左方及び下方が開口した箱状のコントローラカバー５０（電装品カバー）によって覆われている。メカトロコントローラ４０は、コントローラカバー５０と右側の側壁部３６とを締結ボルト５３（図４参照）及び締結ナット（図示省略）で共締めすることにより、側壁部３６に対して着脱自在に取り付けられている。これにより、メカトロコントローラ４０の左側面は、側壁部３６によって覆われている。また、メカトロコントローラ４０の下面は、後述する収納トレイ４３によって覆われている。このように、メカトロコントローラ４０の周囲が、コントローラカバー５０、側壁部３６、及び収納トレイ４３によって覆われているので、メカトロコントローラ４０を雨水や塵埃から保護することができる。

メカトロコントローラ４０と図示しないモニタ等とは、電気配線４１によって接続されている。右側の側壁部３６には、電気配線４１を挿通させて配索するための配索孔３６ａが形成されている。配索孔３６ａは、上下方向に長い長孔状に形成されている。

右側の側壁部３６の外側面における配索孔３６ａの下方には、上方が開口した箱状の収納トレイ４３が取り付けられている。収納トレイ４３は、前後方向に長く延びており、右側の側壁部３６の外方から引き出された電気配線４１やコネクタ４２が収納されている（図８参照）。収納トレイ４３の表面には、断熱性を有するシール部材５６が貼り付けられている。

コントローラカバー５０よりも右方には、工具箱４６を載置可能な載置台４５が配設されている。載置台４５は、吸気ダクト２４の上方で且つ側面視でメカトロコントローラ４０に重なり合う位置に配設されている。これにより、転倒等によって外部から衝撃を受けた場合でも、載置台４５が最初に衝撃を受け止めることとなるため、メカトロコントローラ４０に直接衝撃が加わるのを防ぐことができる。

図４及び図５にも示すように、載置台４５の左側壁部には、コントローラカバー５０に形成された吸気孔５１に連通するように、スリット状の連通孔４５ａが複数形成されている。

また、本実施形態では、メカトロコントローラ４０を積極的に冷却するための冷却構造を採用している。具体的に、図６に示すように、メカトロコントローラ４０の左側壁部には、冷却フィン４０ａが取り付けられている。冷却フィン４０ａは、メカトロコントローラ４０の幅方向（前後方向）に間隔をあけて上下方向に延びる複数の板体で形成されている。

コントローラカバー５０の右側壁部には、後述する空気流路５５の上流側に開口する吸気孔５１と、空気流路５５の下流側に開口する排気孔５２とが形成されている。吸気孔５１は、排気孔５２よりも上方位置に開口している。

コントローラカバー５０の表面には、断熱性を有するシール部材５６が貼り付けられている。シール部材５６には、吸気孔５１及び排気孔５２に対応する位置にシール孔５６ａがそれぞれ形成されている。

シール部材５６は、載置台４５及び吸気ダクト２４の左側壁部と、コントローラカバー５０の右側壁部との間に挟み込まれることで、吸気孔５１の周縁及び排気孔５２の周縁に沿って隙間を塞いでいる。吸気孔５１は、載置台４５の連通孔４５ａを介して側部機械室１６に連通している。

載置台４５の下面には、排気孔５２から排気された空気を吸気ダクト２４の内部に導く案内板４７が取り付けられている。案内板４７は、吸気ダクト２４の内部に連通するように延びている。これにより、コントローラカバー５０の排気孔５２は、案内板４７を介して吸気ダクト２４の内部に連通している。

コントローラカバー５０の右側壁部とメカトロコントローラ４０の右側面との間には、スペーサ５７が挟み込まれることで隙間が設けられている。メカトロコントローラ４０は、コントローラカバー５０の上面部との間に隙間が設けられるように、コントローラカバー５０の内部に配設されている。

コントローラカバー５０の内面における吸気孔５１と排気孔５２との間には、前側壁部、右側壁部、及び後側壁部に跨がって連続して延びる区画部材５８が貼り付けられている。メカトロコントローラ４０を区画部材５８に当接させて配設することで、吸気孔５１から吸い込まれた空気がメカトロコントローラ４０の表面に沿って上方に向かうようになっている。

以上のように、メカトロコントローラ４０を上述した配置にすることで、コントローラカバー５０の内部には、メカトロコントローラ４０の表面に沿って空気を流通させるための空気流路５５が形成される。

具体的に、空気流路５５は、コントローラカバー５０の右側壁部とメカトロコントローラ４０の右側面との隙間、コントローラカバー５０の上面部とメカトロコントローラ４０の上面との隙間、互いに隣接する複数の冷却フィン４０ａの間、収納トレイ４３とメカトロコントローラ４０の下面との隙間、及びコントローラカバー５０の右側壁部とメカトロコントローラ４０の右側面との隙間によって形成されている。

ここで、送風ファン２７を駆動させると、吸気口１６ｂから取り込まれた空気が、吸気ダクト２４を流通して熱交換器２５で熱交換された後、エンジン２８に向かって吹き出される。このとき、吸気ダクト２４の内部は、側部機械室１６よりも圧力が低くなるので、吸気口１６ｂから取り込まれた空気の一部は、載置台４５の連通孔４５ａを介してコントローラカバー５０の吸気孔５１に吸い込まれる。メカトロコントローラ４０は、空気流路５５を流れる空気によって冷却される。メカトロコントローラ４０を冷却した後の空気は、排気孔５２を通って吸気ダクト２４の内部に排気される。

このような空気の流れによって、メカトロコントローラ４０が冷却されるため、エンジン２８からの熱の影響によってメカトロコントローラ４０が破損するのを抑えることができる。

次に、メカトロコントローラ４０をメンテナンスする手順について説明する。まず、載置台４５を取り外して、コントローラカバー５０を露出させる。コントローラカバー５０は、締結ボルト５３によってシートスタンド３０の側壁部３６に取り付けられているので、締結ボルト５３を緩めることで、側壁部３６から取り外す（図７参照）。

コントローラカバー５０及びメカトロコントローラ４０を作業者の手前側まで引き出すと、側壁部３６の配索孔３６ａから電気配線４１及びコネクタ４２が引き出される。そして、電気配線４１のコネクタ４２からメカトロコントローラ４０を取り外す（図８参照）。側壁部３６の外方に引き出された電気配線４１及びコネクタ４２は、収納トレイ４３に収納される。

なお、メカトロコントローラ４０をシートスタンド３０に取り付ける際には、上述した手順と逆の手順を行えばよいため、説明を省略する。このとき、収納トレイ４３には、電気配線４１及びコネクタ４２が収納されているので、メカトロコントローラ４０に電気配線４１を容易に接続できるとともに、メカトロコントローラ４０と側壁部３６との間に電気配線４１を挟み込んでしまうことがない。

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

本実施形態では、一対の側壁部３６の間にエンジン２８が配設された形態について説明したが、エンジン２８の一部が側壁部３６からはみ出すように配設された形態でもよい。

以上説明したように、本発明は、エンジンからの熱の影響によって電装品が破損しないように、比較的簡単な構成で電装品を冷却できるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０ 建設機械
１１ 下部走行体
１２ 上部旋回体
１６ 側部機械室（吸気室）
２４ 吸気ダクト
２７ 送風ファン
２８ エンジン
４０ メカトロコントローラ（電装品）
４０ａ 冷却フィン
４５ 載置台
４５ａ 連通孔
４６ 工具箱
５０ コントローラカバー（電装品カバー）
５１ 吸気孔
５２ 排気孔
５５ 空気流路
５６ シール部材

Claims (4)

1. 下部走行体と、該下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の内部に配設されたエンジンとを備え、該上部旋回体の内部に配設された電装品を冷却するための建設機械の電装品冷却構造であって、
   前記上部旋回体の内部の吸気室に取り込まれた空気を前記エンジン側に導く吸気ダクトと、
   前記吸気ダクトの内部を流れる空気を前記エンジンに向かって吹き出す送風ファンと、
   内部に前記電装品が収納され、側面視で前記吸気ダクトと該吸気ダクト上方の前記吸気室とに跨がるように該吸気ダクトに隣接して配設された電装品カバーとを備え、
   前記電装品カバーには、前記電装品に沿って空気を流通させるための空気流路が内部に設けられるとともに、該電装品カバーにおける該吸気ダクトに隣接する側壁部に、該空気流路の上流側及び下流側に開口する吸気孔及び排気孔がそれぞれ形成され、
   前記吸気孔は、前記吸気室に連通する一方、前記排気孔は、前記吸気ダクトの内部に連通していることを特徴とする建設機械の電装品冷却構造。
2. 請求項１において、
   前記電装品カバーは、側面視で前記排気孔が前記吸気ダクトに重なり合うように配設され、
   前記電装品カバーと前記吸気ダクトとの間には、前記排気孔の周縁に沿ってシール部材が挟み込まれていることを特徴とする建設機械の電装品冷却構造。
3. 下部走行体と、該下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の内部に配設されたエンジンとを備え、該上部旋回体の内部に配設された電装品を冷却するための建設機械の電装品冷却構造であって、
   前記上部旋回体の内部の吸気室に取り込まれた空気を前記エンジン側に導く吸気ダクトと、
   前記吸気ダクトの内部を流れる空気を前記エンジンに向かって吹き出す送風ファンと、
   内部に前記電装品が収納された電装品カバーとを備え、
   前記電装品カバーには、前記電装品に沿って空気を流通させるための空気流路が内部に設けられるとともに、該空気流路の上流側及び下流側に開口する吸気孔及び排気孔がそれぞれ形成され、
   前記吸気孔は、前記吸気室に連通する一方、前記排気孔は、前記吸気ダクトの内部に連通しており、
   前記吸気ダクトの上方には、工具箱を載置可能な載置台が配設され、
   前記電装品カバーは、側面視で前記吸気孔が前記載置台に重なり合うように配設され、
   前記載置台には、前記吸気孔に連通する連通孔が形成されていることを特徴とする建設機械の電装品冷却構造。
4. 請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
   前記電装品には、幅方向に間隔をあけて上下方向に延びる複数の冷却フィンが設けられ、
   前記吸気孔は、互いに隣接する前記冷却フィンの隙間を上方から下方に向かって空気が流れるように、前記電装品カバーにおける前記排気孔よりも上方位置に形成されていることを特徴とする建設機械の電装品冷却構造。

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