JP6816642B2 - 建設機械の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の冷却装置に関するものである。

従来より、上部旋回体の車両後部にエンジンルームが設けられ、エンジンルーム内にエンジンやラジエータ等が配設された建設機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、ラジエータの上流側に吸気ダクトが設けられた構成が開示されている。ここで、ラジエータの目詰まりを抑えるために、吸気ダクトの吸気口にエアフィルタを取り付け、空気中の異物を除去した後のクリーンな空気をラジエータに供給することが考えられる。

しかしながら、産業廃棄現場や解体現場のように、微細粒子粉塵が浮遊する環境下では、エアフィルタを粉塵が通過して、ラジエータの目詰まりが進行してしまう。そのため、例えば、１日２回以上、ラジエータの清掃を行う必要がある。

具体的に、ラジエータの清掃方法として、ラジエータの下流側、つまり、エンジンファン側からラジエータのコア面に向かってエアガンで空気を吹き付け、ラジエータの上流側のコア面に付着した粉塵を吹き飛ばすことが行われる。

特開２００３−２０６７９号公報

しかしながら、特許文献１の発明のように、ラジエータの上流側に吸気ダクトが配置されている場合には、ラジエータの上流側のコア面から吹き飛ばされた粉塵が、吸気ダクト内に溜まってしまい、粉塵をスムーズに除去できないという問題がある。

ここで、吸気ダクト内に溜まった粉塵を除去するために、装置から吸気ダクトを取り外すことも考えられる。しかしながら、吸気ダクトには、エアフィルタを通過して異物が除去された空気をエンジンに送るために、吸気ダクトの内部とエンジンとを繋ぐ吸気パイプが接続されている場合があり、吸気ダクトの取り外し作業が困難であるとともに、吸気ダクトを無理に動かそうとすると吸気パイプに荷重が加わって破損するおそれがある。

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、ラジエータのメンテナンス作業を行い易くするとともに、吸気パイプの破損を抑えることにある。

本発明は、下部走行体と、該下部走行体に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の車両後部の機械室内に配設されたエンジンと、該機械室内に空気を取り込んで該エンジンを冷却させるファンとを備えた建設機械の冷却装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記エンジンよりも空気流通方向の上流側で、コア面が車両左右方向を向くように前記機械室内に配設されたラジエータと、
前記ラジエータよりも空気流通方向の上流側に配設され、前記機械室内に取り込まれた空気を該ラジエータに向かって導く吸気ダクトと、
前記吸気ダクトの内部と前記エンジンとを繋ぐ吸気パイプとを備え、
前記吸気ダクトは、該吸気ダクトの車両前部において上下方向に延びる中心軸を中心に回動可能に支持され、
前記吸気パイプには、前記吸気ダクトの回動動作に伴って変形する変形許容部が設けられていることを特徴とするものである。

第１の発明では、吸気ダクトの車両前部には、上下方向に延びる中心軸が設けられ、吸気ダクトは、中心軸を中心に回動可能となっている。また、吸気ダクトには、吸気ダクトの内部とエンジンとを繋ぐ吸気パイプが接続されており、吸気ダクトのエアフィルタを通過して異物が除去された後の空気がエンジンに送られる。吸気パイプには、変形許容部が設けられ、変形許容部は、吸気ダクトの回動動作に伴って変形するようになっている。

このような構成とすれば、吸気ダクトの車両後部をラジエータから離間させた開き位置まで吸気ダクトを回動させ、ラジエータと吸気ダクトとの間に清掃用の隙間を設けることができ、ラジエータのメンテナンス作業を行い易くなる。

そして、吸気ダクトの回動動作に伴って変形許容部が変形することで、吸気パイプに無理な荷重が加わって破損するのを抑えることができる。また、吸気ダクトを回動させる際に、吸気パイプが邪魔になることなくスムーズに開くことができ、ラジエータと吸気ダクトとの間の清掃用の隙間を十分に大きく確保することができる。

ここで、変形許容部は、例えば、吸気パイプをゴム製のパイプで形成するとともに、吸気パイプの一部を略Ｓ字状に屈曲させた形状とすればよい。これにより、吸気ダクトの回動動作に伴って、吸気パイプの屈曲部分の間隔が広く又は狭くなるように変形許容部が変形することで、吸気パイプに加わる荷重を分散させることができる。

また、吸気パイプの途中に蛇腹状のパイプを繋ぐことで変形許容部を構成するようにしてもよい。

第２の発明は、第１の発明において、
前記変形許容部は、前記吸気パイプにおける前記中心軸の近傍に設けられていることを特徴とするものである。

第２の発明では、吸気パイプにおける中心軸の近傍に変形許容部を設けるようにしている。これにより、例えば、中心軸とは反対側、つまり、ラジエータの車両後部寄りの位置に変形許容部を設けた場合に比べて、吸気ダクトの回動動作に伴う変形許容部の変形量を小さく抑えることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記機械室は、該機械室の内部で立設する仕切壁によって、前記エンジン及び前記ラジエータが配設されたエンジンルームと、前記吸気ダクトが配設された吸気室とに仕切られ、
前記変形許容部は、前記吸気パイプにおける前記吸気室側に設けられていることを特徴とするものである。

第３の発明では、機械室内が仕切壁によってエンジンルームと吸気室とに仕切られており、変形許容部は、吸気パイプにおける吸気室側に設けられている。

これにより、吸気ダクトの回動動作に伴って、変形許容部は、仕切壁から離れる方向に移動しながら変形することとなり、変形許容部が仕切壁に干渉するのを抑えることができる。

本発明によれば、吸気ダクトの車両前部の中心軸を中心に吸気ダクトを回動させ、吸気ダクトの車両後部とラジエータとの間に隙間を設けることで、ラジエータのメンテナンス作業を行い易くなる。また、吸気パイプには、吸気ダクトの回動動作に伴って変形する変形許容部が設けられているので、吸気パイプに無理な荷重が加わって破損するのを抑えることができる。

本実施形態に係る建設機械の構成を示す側面図である。 上部旋回体の内部構成を示す平面図である。 上部旋回体の内部構成を示す背面図である。 吸気ダクトの内部に熱交換器を取り付ける状態を示す斜視図である。 吸気ダクトを開き位置まで回動させた状態を示す平面図である。 吸気パイプの変形許容部の構成を示す平面図である。 吸気ダクトの回動動作に伴って変形許容部が変形した状態を示す平面図である。

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に示すように、建設機械１０は、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２０とを備えている。上部旋回体２０には、アタッチメント１３、キャブ１４、機械室１５、アッパーフレーム２１等が設けられている。

なお、本実施形態の建設機械１０は小旋回型であり、旋回半径が小さくなるように、上部旋回体２０は相対的に小さく構成され、上部旋回体２０の後部の外郭線は、上方から見て円弧状に形成されている。

アタッチメント１３は、上部旋回体２０の前部に設置され、ブーム１３ａ、アーム１３ｂ、及びバケット１３ｃ等で構成されている。ブーム１３ａ等のそれぞれは、油圧制御された油圧シリンダ１３ｄの伸縮に連動して動作し、掘削等の作業を行う。これらブーム１３ａ等の操作は、キャブ１４において行われる。

キャブ１４は、矩形箱形の運転室であり、アタッチメント１３に隣接して上部旋回体２０の左前部に設置されている。機械室１５は、上部旋回体２０の後部に設けられている。機械室１５は、上部旋回体２０の後部の外周縁に沿って搭載されたカウンタウエイト２２と、カウンタウエイト２２とともに機械室１５の周囲を覆う機械室カバー１６とによって区画されている。カウンタウエイト２２は、アタッチメント１３との間で前後のバランスを確保するためのものである。

図２及び図３に示すように、機械室１５の内部には、エンジン３１、ラジエータ３５、吸気ダクト４０等が密集した状態で収容されている。カウンタウエイト２２の左側後部及び右側後部には、メンテナンス開口２３が形成されている。

メンテナンス開口２３は、機械室１５内に配設された各種機器のメンテナンスを行うための開口である。左側のメンテナンス開口２３は、車両後方から吸気ダクト４０を視認可能な位置に開口しており、エアフィルタ５０の交換作業等を行うことができる。右側のメンテナンス開口２３は、車両後方からエンジン３１や油圧ポンプ３２を視認可能な位置に開口している。

メンテナンス開口２３は、後方カバー２４によって開閉可能に塞がれている。後方カバー２４は、メンテナンス開口２３の周縁部における車両後側の位置で上下方向に延びるヒンジ軸２５によって回動可能に支持されている。後方カバー２４は、ヒンジ軸２５を中心に回動させることで、後方カバー２４の車両前部を後方に移動させ、メンテナンス開口２３を開放することができる。

アッパーフレーム２１は、上部旋回体２０の下部に設置されており、キャブ１４や機械室１５等は、アッパーフレーム２１の上に設けられている。

機械室１５内には、図示しないエンジンマウントを介してエンジン３１が搭載されている。エンジン３１は、その駆動軸が車両左右方向を向くように機械室１５の内部に配設されている。機械室カバー１６の左側上部には、吸気口１６ａが形成されている。機械室カバー１６の右側上部には、排気口１６ｂが形成されている。

機械室１５の内部には、エンジン３１の他にも、油圧ポンプ３２や、ラジエータ３５、ファン３３、及び吸気ダクト４０等の冷却装置が収容されている。この建設機械１０では、空気流通方向の上流側から順に、吸気ダクト４０、ラジエータ３５、ファン３３、エンジン３１、及び油圧ポンプ３２が横並びに配設されている。

機械室１５の内部は、仕切壁１７によって、ラジエータ３５、ファン３３、エンジン３１が配設されたエンジンルーム１５ａと、吸気ダクト４０が配設された吸気室１５ｂとに仕切られている。

ラジエータ３５は、コア面が車両左右方向を向くように配設されている。ファン３３は、エンジン３１の駆動軸の左端部に接続され、エンジン３１とラジエータ３５との間に配設されている。ファン３３の周囲は、ファンシュラウド３４によって覆われており、ラジエータ３５を通過した空気がエンジン３１に向かって導かれるようになっている。油圧ポンプ３２は、エンジン３１の駆動軸の右端部に接続されている。

本実施形態の建設機械１０では、エンジン３１の駆動時に、機械室１５の内部に左側から右側ヘ向かう空気の流れが形成され、ラジエータ３５でその空気と熱交換する冷媒によってエンジン３１等が冷却される。

具体的には、ファン３３の回転によって吸気口１６ａから空気が機械室１５の内部に取り入れられる。取り入れられた空気は、ラジエータ３５を通り抜け、ラジエータ３５を流れる冷媒の熱を吸熱して熱気となり、排気口１６ｂから機械室１５の外に排出される。

図４にも示すように、吸気ダクト４０は、空気流通方向の上流側から下流側に向かって開口した箱状に形成されている。吸気ダクト４０は、ラジエータ３５よりも空気流通方向の上流側に配設され、吸気室１５ｂ内に取り込まれた空気をラジエータ３５に向かって導く。

吸気ダクト４０とラジエータ３５との間には、シール部材３８が挟み込まれている（図２参照）。シール部材３８は、吸気ダクト４０の下流側の外周縁に沿って延びる枠状のスポンジ材又はゴム材で構成され、吸気ダクト４０とラジエータ３５とを密着させてシール性を高めるためのものである。

吸気ダクト４０には、吸気ダクト４０の吸気口にエアフィルタ５０を着脱可能に取り付けるためのエアフィルタ取付部４１と、吸気ダクト４０の内部に熱交換器４５を着脱可能に取り付けるための一対の梁部４３とが設けられている。

エアフィルタ取付部４１は、エアフィルタ５０の上下面に沿うようにそれぞれ配設された一対のガイド板４１ａと、車両前方側に配設された当接板４１ｂと、車両後方側に配設されて板厚方向に弾性変形可能な挟持板４１ｃとを備えている。

エアフィルタ５０は、吸気ダクト４０の吸気側からエアフィルタ取付部４１に対して押し込みながら挟持板４１ｃを弾性変形させることで、当接板４１ｂと挟持板４１ｃとの間に挟持される。

吸気ダクト４０内には、車両前後方向に延びる一対の梁部４３が、上下方向に間隔をあけて設けられている。梁部４３の前後両端部は、吸気ダクト４０の内壁面に取り付けられている。梁部４３には、車両前後方向に間隔をあけて２つのネジ孔４３ａが形成されている。

熱交換器４５は、例えば、エアコン用のコンデンサや燃料クーラで構成されている。熱交換器４５は、コア面が車両左右方向を向くように配設されている。熱交換器４５の車両前部には、上下方向に間隔をあけて２つの取付ブラケット４５ａが設けられている。また、熱交換器４５の車両後部にも同様に、上下方向に間隔をあけて２つの取付ブラケット４５ａが設けられている。これら４つの取付ブラケット４５ａは、一対の梁部４３の４つのネジ孔４３ａに対応して設けられている。

そして、熱交換器４５を吸気ダクト４０の内部に収容して、締結ボルト４６によって取付ブラケット４５ａと梁部４３とを締結させることで、熱交換器４５が吸気ダクト４０の内部に着脱可能に取り付けられる。なお、本実施形態では、熱交換器４５を吸気ダクト４０に対して着脱可能に取り付けるようにしているが、着脱可能とせずに固定させた構成としてもよい。

吸気ダクト４０の上面には、吸気ダクト４０の内部に繋がる吸気ポート４４が設けられている。吸気ダクト４０の吸気ポート４４とエンジン３１とは、吸気パイプ５２によって接続されている（図３参照）。

吸気パイプ５２の途中には、エアクリーナ５５が接続されている。エアクリーナ５５は、エンジン３１に供給する空気中の異物を除去するためのものであり、吸気ダクト４０よりも空気流通方向の上流側に配設されている。そして、吸気ダクト４０の内部で吸気ポート４４側にバイパスされた空気は、吸気パイプ５２及びエアクリーナ５５を介してエンジン３１に供給される。

このように、吸気ダクト４０のエアフィルタ５０を通過して大きめの異物が除去された後の空気がエアクリーナ５５に送られるので、エアクリーナ５５で除去すべき空気中の異物が少なくなり、エアクリーナ５５の長寿命化を図ることができる。

吸気パイプ５２は、ゴム製のパイプで構成されており、吸気パイプ５２の途中には、変形許容部５３が設けられている（図６参照）。なお、変形許容部５３の詳細については後述する。

図５にも示すように、吸気ダクト４０の車両前部は、上下方向に延びる中心軸４７によって回動可能に支持されている。吸気ダクト４０は、中心軸４７を中心に回動させることで、吸気ダクト４０の車両後部をラジエータ３５から離間させた開き位置と、吸気ダクト４０の車両後部をラジエータ３５側に位置させてシール部材３８に密着させた閉じ位置との間で開閉可能となっている。

これにより、ラジエータ３５や吸気ダクト４０の内部に配設された熱交換器４５のメンテナンス作業を行い易くなる。

具体的に、産業廃棄現場や解体現場のように、微細粒子粉塵が浮遊する環境下では、エアフィルタ５０を粉塵が通過して、ラジエータ３５の目詰まりが進行してしまう。そのため、例えば、１日２回以上、ラジエータ３５の清掃を行う必要がある。

そこで、ラジエータ３５の上流側のコア面に付着した異物を除去するのにあたって、まず、吸気ダクト４０の車両後部をラジエータ３５から離間させた開き位置まで吸気ダクト４０を回動させる。これにより、ラジエータ３５と吸気ダクト４０との間に清掃用の隙間を設けるとともに、ラジエータ３５と吸気ダクト４０内部の熱交換器４５とを離間させる。

その後、ラジエータ３５の下流側のコア面から図示しないエアガンで空気を吹き付けることで、ラジエータ３５の上流側のコア面に付着した異物を吹き飛ばすようにする。このとき、ラジエータ３５と熱交換器４５とを離間させているため、エアガンによってラジエータ３５から吹き飛ばされた異物が、吸気ダクト４０内部の熱交換器４５に付着したり、吸気ダクト４０内に溜まるのを抑えることができる。

また、吸気ダクト４０内部の熱交換器４５についても同様に、ラジエータ３５と吸気ダクト４０との間に設けられた清掃用の隙間からエアガンを挿入して、熱交換器４５の下流側のコア面から空気を吹き付けることで、熱交換器４５の上流側のコア面に付着した異物を吹き飛ばして除去することができる。

また、これらの清掃作業は、上部旋回体２０の車両後部から行うことができるので、作業者が、上部旋回体２０の上に乗り込んで作業をしなくても、地上からメンテナンス作業を行うことができるので、安全性が高く、作業性も向上する。

図４にも示すように、吸気ダクト４０の車両後部は、ロック部材４８によって閉じ位置で固定されている。ロック部材４８は、例えば、ラジエータ３５の後側壁と吸気ダクト４０の後側壁とに跨がって係合可能なパッチン鍵で構成されている。ロック部材４８は、上下方向に間隔をあけて２つ設けられている。

このように、ロック部材４８によって吸気ダクト４０を閉じ位置で固定することで、吸気ダクト４０が意図せずに開閉してがたつくのを抑える一方、ラジエータ３５等のメンテナンス作業を行うときは、ロック部材４８のロックを解除して、吸気ダクト４０を開き位置まで回動させることができる。

ところで、本実施形態では、吸気ダクト４０のエアフィルタ５０を通過して異物が除去された後の空気がエンジン３１に送られるように、吸気ダクト４０の内部とエンジン３１とを吸気パイプ５２で繋ぐようにしている。

しかしながら、吸気ダクト４０は、中心軸４７を中心に回動可能な構成となっているので、吸気ダクト４０の回動動作に伴って吸気パイプ５２に無理な荷重が加わってしまい、吸気パイプ５２が破損するおそれがある。

そこで、本実施形態では、吸気パイプ５２の一部に、吸気ダクト４０の回動動作に伴って変形する変形許容部５３を設けることで、吸気パイプ５２に加わる荷重を分散させるようにしている。

具体的に、図６に示すように、吸気ダクト４０の吸気ポート４４とエンジン３１とは、ゴム製の吸気パイプ５２によって接続されている。吸気パイプ５２は、吸気室１５ｂとエンジンルーム１５ａとに跨がるように仕切壁１７を貫通して、吸気ダクト４０、ラジエータ３５、ファンシュラウド３４の上方を横切るように左右方向に延びてエンジン３１に接続されている（図３も参照）。

吸気ダクト４０の途中には、エアクリーナ５５が接続されている。エアクリーナ５５は、吸気ダクト４０よりも空気流通方向の上流側に配設されている。吸気パイプ５２におけるエアクリーナ５５よりも下流側には、吸気ダクト４０の回動動作に伴って変形する変形許容部５３が設けられている。

変形許容部５３は、吸気ダクト４０の一部を略Ｓ字形状に屈曲させることで構成されている。具体的に、変形許容部５３は、エアクリーナ５５の下流側の接続口に接続されている吸気パイプ５２を、平面視で中心軸４７に向かって斜め右前方に延ばした後で後方に向かって屈曲させ、その後、右方に屈曲させた形状となっている。変形許容部５３は、吸気パイプ５２における吸気室１５ｂ側に設けられている。

そして、図７に示すように、吸気ダクト４０の車両後部をラジエータ３５から離間させた開き位置まで吸気ダクト４０を回動させると、吸気ダクト４０の回動動作に伴って、吸気パイプ５２の屈曲部分の間隔が広く又は狭くなるように変形許容部５３が変形する。

これにより、吸気パイプ５２に無理な荷重が加わって破損するのを抑えることができる。また、吸気ダクト４０を回動させる際に、吸気パイプ５２が邪魔になることなくスムーズに開くことができ、ラジエータ３５と吸気ダクト４０との間の清掃用の隙間を十分に大きく確保することができる。

ここで、変形許容部５３は、吸気パイプ５２を中心軸４７に向かって延ばした後で屈曲させた形状とすることで、中心軸４７の近傍に設けるようにしたから、吸気ダクト４０の回動動作に伴う変形量を小さく抑えることができる。

また、変形許容部５３は、吸気室１５ｂ側、つまり、仕切壁１７よりも左方に配設されているので、吸気ダクト４０の回動動作に伴って仕切壁１７から離れる方向に移動しながら変形することとなる。これにより、変形許容部５３が仕切壁１７に干渉するのを抑えることができる。

《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、吸気パイプ５２の一部を屈曲させることで変形許容部５３を構成するようにしたが、この形態に限定するものではない。例えば、吸気パイプ５２の途中に蛇腹状のパイプを繋ぐことで変形許容部５３を構成してもよい。

以上説明したように、本発明は、ラジエータのメンテナンス作業を行い易くするとともに、吸気パイプの破損を抑えることが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
１５ 機械室
１５ａ エンジンルーム
１５ｂ 吸気室
１７ 仕切壁
２０ 上部旋回体
３１ エンジン
３３ ファン
３５ ラジエータ
４０ 吸気ダクト
４７ 中心軸
５２ 吸気パイプ
５３ 変形許容部

Claims (3)

1. 下部走行体と、該下部走行体に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の車両後部の機械室内に配設されたエンジンと、該機械室内に空気を取り込んで該エンジンを冷却させるファンとを備えた建設機械の冷却装置であって、
   前記エンジンよりも空気流通方向の上流側で、コア面が車両左右方向を向くように前記機械室内に配設されたラジエータと、
   前記ラジエータよりも空気流通方向の上流側に配設され、前記機械室内に取り込まれた空気を該ラジエータに向かって導く吸気ダクトと、
   前記吸気ダクトの内部と前記エンジンとを繋ぐ吸気パイプとを備え、
   前記吸気ダクトは、該吸気ダクトの車両前部において上下方向に延びる中心軸を中心に回動可能に支持され、
   前記吸気パイプには、前記吸気ダクトの回動動作に伴って変形する変形許容部が設けられていることを特徴とする建設機械の冷却装置。
2. 請求項１において、
   前記変形許容部は、前記吸気パイプにおける前記中心軸の近傍に設けられていることを特徴とする建設機械の冷却装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記機械室は、該機械室の内部で立設する仕切壁によって、前記エンジン及び前記ラジエータが配設されたエンジンルームと、前記吸気ダクトが配設された吸気室とに仕切られ、
   前記変形許容部は、前記吸気パイプにおける前記吸気室側に設けられていることを特徴とする建設機械の冷却装置。

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