JP5699653B2

JP5699653B2 - 建設機械の冷却構造

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Publication number: JP5699653B2
Application number: JP2011023849A
Authority: JP
Inventors: 中島　一; 中島　　一
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2031-02-07
Also published as: EP2365139B1; CN102191784B; US8684116B2; US20110214931A1; CN102191784A; JP2011208632A; EP2365139A1

Description

本発明は冷却済み空気をエンジンルーム外に排出する排気口を空気流の風上側と風下側とに相近接して設けた建設機械の冷却構造に関するものである。

図８に本発明の適用対象である油圧ショベル、図９にこの油圧ショベルにおけるエンジンルーム内の機器配置を示す。

油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が地面と鉛直な軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２に作業アタッチメント３が装着されるとともに、同旋回体２の後部に、エンジンガード４によって周囲が覆われたエンジンルーム５が設けられる。

このエンジンルーム５には、図９に示すようにエンジン６が設置されるとともに、このエンジン６の片側にラジエータ等の熱交換器７と冷却ファン８が左右方向（機械背面から見た左右方向、以下の方向性について同じ）に並んで設置される。

また、反対側に油圧ポンプ９、この油圧ポンプ９の上方に排気マフラー１０が設置されるほか、図示しないエンジン関連機器類が適所に配置される。

エンジンガード４の上面部は、中央領域に上向きに突出する状態で開閉自在に設けられたボンネット１１と、このボンネット１１の左右両側に固定された固定フード１２，１３とによって構成され、それ以外の面は他のパネル材等によって構成されている。

また、エンジンガード４の上面部には、冷却ファン８が設置された側（風上側。図９の左側）の固定フード１２に吸気口１４が設けられるとともに、反対側に第１及び第２両排気口１５，１６が設けられ、冷却ファン８の回転によって外部空気が吸気口１４からエンジンルーム５内に吸い込まれる。

この冷却空気は、熱交換器７及びエンジンまわりを通過して両排気口１５，１６から排出され、この空気流によって熱交換器７、エンジン６等が冷却される。

第１排気口１５は、ボンネット１１の風下側の側面にエンジン出力軸６ａの軸方向（横向き水平）に開口形成され、主として熱交換器７を冷却した空気を排出する。

一方、第２排気口１６は、第１排気口１５よりも風下側で、かつ、同排気口１５よりも下方で風下側固定フード１３に上向きに開口形成され、エンジンルーム５内を縦断する形でエンジン６及び油圧ポンプ９まわりを通過した空気を排出する。

また、風下側固定フード１３を風上側に水平に延長させる形でガイド部材１７が設けられている。

このガイド部材１７は、通常、ボンネット１１にこれと一体に開閉する状態で取付けられ、このガイド部材１７とボンネット１１とによって、主として熱交換器７を通過した空気を第１排気口１５に導く排気通路１８が形成されている。

以上の構成は特許文献１，２に示されている。

特開２００４−３５３５３９号公報特開２００８−８２５７号公報

第１、第２両排気口１５，１６は、エンジンガード上面の風下側において相近接して設けられるため、これらの出口側で、第１排気口１５からの横向きの排気流と第２排気口１６からの上向きの排気流が衝突する。

これにより、排気の流れが悪くなり、冷却風量が低下して冷却性能が悪化することになっていた。

また、第１排気口１５が水平に開口しているため、エンジン音等の騒音がこの第１排気口１５から横向きに無制限に出て機械側面での騒音（所謂「機側騒音」）が大きくなるという問題があった。

そこで本発明は、第１、第２両排気口からの排気流の衝突による流れの悪化を回避し、かつ、機側騒音を低減することができる建設機械の冷却構造を提供するものである。

請求項１の発明は、ボンネットを含む上面部を有するエンジンガードによって形成されたエンジンルームにエンジンと、熱交換器と、冷却用の空気を外部からエンジンルーム内に吸い込む冷却ファンとが設置されるとともに、冷却済みの空気を外部に排出する排気口として、エンジン出力軸の軸方向の風上側でエンジン出力軸の軸方向に開口する第１排気口と、上記エンジンガードの上面部のうち上記第１排気口の風下側でかつ上記第１排気口よりも下側に位置する風下側固定フードに形成されて上向きに開口する第２排気口とが互いに近接して設けられた建設機械の冷却構造において、上記第１排気口からエンジン出力軸の軸方向に排出される空気の流れ方向を、上記第２排気口よりも風上側で上向きに変更する排風ガイドを設け、上記排風ガイドの風上側に連なるガイド部材をエンジンルーム内における上記エンジンの上方の位置でかつ上記ボンネットの下方の位置に設けることにより、上記ボンネットと上記ガイド部材との間に空気を上記第１排気口に導く排気通路を形成し、さらに、上記ガイド部材を上記風下側固定フードよりも下側の位置に設けて上記排風ガイドが当該ガイド部材から立ち上がって上記風下側固定フードに至るように形成し、上記第１排気口と上記排風ガイドとの間において上記風下側固定フードより下位のエンジンガードの部分に、上記第１排気口を流れる排気の左右両側にそれぞれ位置する壁を形成したものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記排風ガイドを、上記第１排気口から排出される空気の流れ方向を斜め上向きに変更するように風下に向かって先上がりの傾斜状態で立ち上がり形成したものである。

請求項３の発明は、請求項２の構成において、上記排風ガイドを、上記エンジン出力軸の軸方向に流れて上記第２排気口から排出される空気の流れをも斜め上向きに案内し得るように、第２排気口の風上側の開口縁部に設けたものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの構成において、上記排気通路の内面に吸音材を設けたものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの構成において、上記エンジンルーム内における上記第１排気口よりも風下側であって上記第２排気口よりも風上側に排気マフラーを設け、上記排風ガイドをこの排気マフラーよりも風上側に配置したものである。

本発明によると、第１排気口からエンジン出力軸の軸方向に排出される空気と、上向きに排出される空気（以下、前者を第１排気、後者を第２排気という）のうち、第１排気の流れ方向を、第２排気口よりも風上側で上向きに変更する排風ガイドを設けたから、第１、第２両排気の衝突を回避することができる。

これにより、排気の流れをスムーズにできるため、冷却風量を増加させて冷却性能を向上させることができる。

また、第１排気の流れを上向きに変えることにより、機側騒音を大幅に低減することができる。

この場合、排風ガイドは、第１排気の流れをエンジン出力軸と直交する完全な上向きに変えるように垂直に立ち上げてもよいし、請求項２，３の発明のように斜め上向きに変えるように風下に向かって先上がりの傾斜状態で立ち上げてもよい。

前者によると機側騒音の低減効果が高くなり、後者によると第１排気の抵抗が少なくなって冷却風量の増加の点で有利となる。

ところで、図９に示す従来構造において、第２排気の流れとして、エンジンルーム内の下部から第２排気口に向かってほぼ垂直に上昇する流れＦ１と、エンジンルーム内の上部をエンジン出力軸方向に流れて第２排気口で上向きに転じる流れＦ２とがある。

従来構造では、この第２排気の二通りの流れＦ１，Ｆ２も第２排気口１６で衝突するため、これが冷却風量低下の原因の一つとなっていた。

これに対し、請求項３の発明によると、排風ガイドによって上記流れＦ２をも斜め上向きにガイドできるため、第２排気同士の衝突をも緩和し、冷却風量の増加に寄与する。

請求項１の発明によると、排気通路によって第１排気を第１排気口に案内し、スムーズに排出することができる。

また、排気通路がエンジン上方に位置することでエンジン音の外部への漏れを抑えることができる。

とくに請求項４の発明によると、排気通路の内面に吸音材を設けることにより、排気通路を吸音ダクトとして機能させることができるため、騒音低減に効果がある。

請求項１の発明によると、排風ガイドを、第１排気口よりも風下側において、エンジンガードにおける排風ガイドが設けられた部分（図９の従来構造における固定フード１３）の上面よりも低い位置から立ち上がり形成したから、第１排気口と排風ガイドとの間で第１排気の流れの左右両側に壁が形成され、この壁によって、第１排気口から出る騒音を低減することができる。

この場合、請求項５の発明によると、上記排風ガイドを、第１排気口と第２排気口との間に設けられた排気マフラーよりも風上側に配置したから、排風ガイドを同マフラーの上面よりも低位置から立ち上げることができる。

これにより、第１排気口の高さ位置をも下げることが可能となるため、エンジンルーム全体の高さを低くして機体全高を低くし、オペレータの後方視界を改善することができる。

本発明の実施形態と異なる第１参考形態を示す概略断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。図１の破線囲い部分の拡大図である。本発明の実施形態と異なる第２参考形態を示す概略断面図である。本発明の第１実施形態を示す概略断面図である。図５のＶＩ−ＶＩ線拡大断面図である。本発明の第２実施形態を示す概略断面図である。本発明の適用対象例である油圧ショベルの概略側面図である。図８のＩＸ−ＩＸ線拡大断面図である。図９の破線囲い部分の拡大図である。

本発明の実施形態及びこれと異なる参考形態を図１〜図７によって説明する。

各実施形態及び参考形態は、油圧ショベルを適用対象としている。

また、各実施形態及び参考形態において、
（ｉ）上部旋回体の後部にエンジンガード４によって周囲が覆われたエンジンルーム５が設けられる点、
（ｉｉ）このエンジンルーム５には、エンジン６が設置されるとともに、このエンジン６の片側にラジエータ等の熱交換器７と冷却ファン８が左右方向に並んで設置される点、
（ｉｉｉ）反対側に油圧ポンプ９、この油圧ポンプ９の上方に排気マフラー１０が設置されるほか、図示しないエンジン関連機器類が適所に配置される点、
（ｉｖ）エンジンガード４の上面部は、中央領域に上向きに突出する状態で開閉自在に設けられたボンネット１１と、このボンネット１１の左右両側に固定された固定フード１２，１３とによって構成され、それ以外の面は他のパネル材等によって構成されている点、
（ｖ）エンジンガード４の上面部には、風上側の固定フード１２に吸気口１４設けられるとともに、反対側に第１及び第２両排気口１５，１６が設けられ、冷却ファン８の回転によって外部空気が吸気口１４からエンジンルーム５内に吸い込まれる点、
（ｖｉ）この冷却空気は、熱交換器７及びエンジンまわりを通過して両排気口１５，１６から排出され、この空気流によって熱交換器７、エンジン６等が冷却される点、
（ｖｉｉ）第１排気口１５は、ボンネット１１の風下側の側面にエンジン出力軸６ａの軸方向（横向き水平）に開口形成され、主として熱交換器７を冷却した空気（第１排気）を排出する点、
（ｖｉｉｉ）第２排気口１６は、第１排気口１５よりも風下側で、かつ、同排気口１５よりも下方で風下側固定フード１３に上向きに開口形成され、エンジンルーム５内を縦断する形でエンジン６及び油圧ポンプ９まわりを通過した空気（第２排気）を排出する点
は、図９に示す従来技術と同じである。

そして、各実施形態及び参考形態を通じて特徴的構成として、第１排気口１５から出る第１排気の流れ方向を、第２排気口１６よりも風上側で斜め上向きに変更する排風ガイド１９が設けられている。

第１参考形態（図１〜図３参照）
第２排気口１６の風上側の開口縁部に排風ガイド１９が、風下に向かって先上がりに傾斜し、かつ、緩やかに湾曲した状態で立ち上がり形成され、この排風ガイド１９により、第１排気の流れが第１排気口１５から出た直後で、かつ、第２排気口１６の手前で斜め上向きに変更されるように構成されている。

こうすれば、次の効果を得ることができる。

（Ｉ）第１、第２両排気が、従来のように出会い頭に直角に衝突することを回避し、ともに上向きに流れとしてスムーズに合流させることができる。

このため、両排気の流れを良くして冷却風量を増加させ、冷却性能を向上させることかできる。

（ＩＩ）第１排気の流れとともに、第１排気口１５から出る音の方向を、水平から斜め上向きに変更することができるため、機側騒音を大幅に低減することができる。

（ＩＩＩ）第２排気の二通りの流れ、すなわち、エンジンルーム５内の下部から第２排気口１６に向かってほぼ垂直に上昇する流れＦ１と、エンジンルーム５内の上部をエンジン出力軸方向に流れて第２排気口１６で上向きに転じる流れＦ２のうち、流れＦ２をも斜め上向きにガイドできるため、第２排気の二つの流れＦ１，Ｆ２同士の衝突をも緩和し、これによっても冷却風量を増加させることかできる。

また、排風ガイド１９の風上側に水平に連なるガイド部材２０がエンジンルーム５内の上部に設けられ、このガイド部材２０とボンネット１１とによって、第１排気を第１排気口１５に導く排気通路２１が形成されている。

第１参考形態では、ガイド部材２０（排気通路２１）は、排気マフラー１０及び油圧ポンプ９を上方から覆う範囲の比較的短い範囲に設けられている。

このガイド部材２０は、エンジンルーム５内のメンテナンス作業の邪魔にならないように、排風ガイド１９とは別体とされ、ボンネット１１にこれと一体に開閉する状態で設けられている（図３参照）。

但し、この参考形態のようにガイド部材２０が比較的短くてメンテナンス作業の邪魔になるおそれが低い場合は、同部材２０を排風ガイド１９と一体に設けてもよい。

第２参考形態（図４参照）
以下の第２参考形態及び第１及び第２各実施形態については、第１参考形態との相違点のみを説明する。

第２参考形態では、ガイド部材２０Ａがエンジン６の風下側半部を上方から覆う程度に長く形成されている。

これにより、排気通路２１Ａが第１参考形態よりも長く形成されるとともに、この排気通路２１の内面に吸音材２２が設けられている。

吸音材２２は、図例ではボンネット１１の内面側のみに設けているが、ガイド部材２０Ａの上面側にも設けてもよい。

この第２参考形態によると、排気通路２１Ａが長い分、第１排気を第１排気口１５に導くガイド作用が強化され、第１排気をよりスムーズに排出することができる。

また、排気通路２１Ａがエンジン上方に位置することでエンジン音の外部への漏れを抑えることができる。

さらに、排気通路２１Ａが吸音ダクトとして機能するため、騒音低減に効果がある。

なお、この排気通路２１Ａに吸音材２２を設ける構成は、第１参考形態及び次の第１及び第２実施形態にも適用することができる。

第１実施形態（図５，６参照）、及び第２実施形態（図７参照）
第１及び第２両実施形態においては、ガイド部材（第１実施形態ではガイド部材２０Ｂ、第２実施形態ではガイド部材２０Ｃ）に隣接する排風ガイド１９が、第１排気口１５よりも風下側（第１、第２両参考形態と同じ左右方向位置）において、エンジンガード４における排風ガイド１９が設けられた部分（風下側固定フード１３）の上面よりも低い位置から立ち上がり形成されている。

他の構成は第２参考形態と同じである。

この構成によると、排気通路（第１実施形態では排気通路２１Ｂ、第２実施形態では排気通路２１Ｃ）の第１排気口１５と排風ガイド１９との間において、固定フード１３よりも下位のエンジンガード部分に第１排気の流れの左右両側に壁２３（図５中、斜線を付した部分）が形成されるため、この壁２３によって、第１排気口１５から出る騒音を低減することができる。

また、第２実施形態では、排風ガイド１９が、第１排気口１５と第２排気口１６との間に設けられた排気マフラー１０よりも風上側で、排気マフラー１０の上面よりも低位置から立ち上がり形成されている。

こうすれば、第１排気口１５の高さ位置をも下げることが可能となるため、エンジンルーム５全体の高さＨ１（Ｈ２は従来、第１及び第２参考形態並びに第１実施形態の機体全高を示す）を低くし、その分、機体全高を低くしてオペレータの後方視界を改善することができる。

なお、各実施形態では、排風ガイド１９を斜め上向きに立ち上がり形成したが、第１排気を上向きに変更するようにこの排風ガイド１９を上向き垂直（望ましくはアールを介して垂直）に立ち上がり形成してもよい。

また、本発明は油圧ショベルに限らず、これと同様のエンジンルーム構成をとる他の建設機械にも適用することができる。

４エンジンガード
５エンジンルーム
６エンジン
６ａエンジン出力軸
７熱交換器
８冷却ファン
１０排気マフラー
１１エンジンガードとしてのボンネット
１２，１３同、固定フード
１４吸気口
１５第１排気口
１６第２排気口
１９排風ガイド
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃガイド部材
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ排気通路
２２吸音材

Claims

ボンネットを含む上面部を有するエンジンガードによって形成されたエンジンルームにエンジンと、熱交換器と、冷却用の空気を外部からエンジンルーム内に吸い込む冷却ファンとが設置されるとともに、冷却済みの空気を外部に排出する排気口として、エンジン出力軸の軸方向の風上側でエンジン出力軸の軸方向に開口する第１排気口と、上記エンジンガードの上面部のうち上記第１排気口の風下側でかつ上記第１排気口よりも下側に位置する風下側固定フードに形成されて上向きに開口する第２排気口とが互いに近接して設けられた建設機械の冷却構造において、上記第１排気口からエンジン出力軸の軸方向に排出される空気の流れ方向を、上記第２排気口よりも風上側で上向きに変更する排風ガイドを設け、上記排風ガイドの風上側に連なるガイド部材をエンジンルーム内における上記エンジンの上方の位置でかつ上記ボンネットの下方の位置に設けることにより、上記ボンネットと上記ガイド部材との間に空気を上記第１排気口に導く排気通路を形成し、さらに、上記ガイド部材を上記風下側固定フードよりも下側の位置に設けて上記排風ガイドが当該ガイド部材から立ち上がって上記風下側固定フードに至るように形成し、上記第１排気口と上記排風ガイドとの間において上記風下側固定フードより下位のエンジンガードの部分に、上記第１排気口を流れる排気の左右両側にそれぞれ位置する壁を形成したことを特徴とする建設機械の冷却構造。
上記排風ガイドを、上記第１排気口から排出される空気の流れ方向を斜め上向きに変更するように風下に向かって先上がりの傾斜状態で立ち上がり形成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の冷却構造。
上記排風ガイドを、上記エンジン出力軸の軸方向に流れて上記第２排気口から排出される空気の流れをも斜め上向きに案内し得るように、第２排気口の風上側の開口縁部に設けたことを特徴とする請求項２記載の建設機械の冷却構造。
上記排気通路の内面に吸音材を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の建設機械の冷却構造。
上記エンジンルーム内における上記第１排気口よりも風下側であって上記第２排気口よりも風上側に排気マフラーを設け、上記排風ガイドをこの排気マフラーよりも風上側に配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の建設機械の冷却構造。