(57)【要約】【課題】作業機械のフィルタ装置に関し、防塵効果を高め、メンテナンス性を向上させるとともに、圧力損失を低減させる。【解決手段】  冷却風の流通方向を少なくとも下方向から上方向へと屈曲させる曲成部２を有するダクト部材３と、ダクト部材３の内部において曲成部２の底面に水を貯留してなる貯水部４と、ダクト部材３の内面における貯水部４の周囲に貼付され、貯水部４の水分を吸収する吸水部材５とを設ける。また、曲成部２の底面には開閉自在のドレーン開口部９ｃを設ける。【選択図】図３
2010203336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械に搭載された熱交換器へ導入される冷却風に含まれるダストを除去するフィルタ装置であって、
中空に形成されて内部に該冷却風を流通させ、該冷却風の流通方向を少なくとも下方向から上方向へと屈曲させる曲成部を有するダクト部材と、
該ダクト部材の内部において該曲成部の底面に水を貯留してなる貯水部と、
該ダクト部材の内面における該貯水部の周囲に貼付され、該貯水部の水分を吸収する吸水部材と、
該曲成部の底面において開閉自在に形成されたドレーン開口部と、
を備えたことを特徴とする、作業機械のフィルタ装置。
【請求項２】
該吸水部材が、該貯水部に貯留された該水の中に浸漬され、かつ、該水の液面よりも上方に延在する
ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械のフィルタ装置。
【請求項３】
該貯水部の底面から上方に立設された隔壁をさらに備えた
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の作業機械のフィルタ装置。
【請求項４】
該ダクト部材が、
中空に形成された箱状の筐体と、
該筐体の一側壁に開口され該冷却風を吸入するための吸入口と、
該筐体の他側壁に開口され該冷却風を該熱交換器へ送出するための送出口と、
該筐体の天井面から下方へ垂設された仕切板と、を有し、
該貯水部が、該仕切板と該筐体の底面との間に配設されるとともに、
該吸水部材が、少なくとも該一側壁及び該他側壁の内面と該仕切板の両側面とに貼付されている
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の作業機械のフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に搭載された熱交換器へ導入される冷却風からダストを除去するフィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベルに代表される作業機械において、熱交換器の冷却コアへの異物の進入を防止することを目的としてエンジンルーム内にフィルタ装置を配置したものが知られている。
例えば、特許文献１には、ラジエータ及びオイルクーラの前面部及び上部を覆うように着脱自在の防除ネットを取り付ける技術が開示されている。この技術では、通常時には冷却風中の浮遊異物を除去することができ、メンテナンス時には防除ネットを取り外してラジエータ及びオイルクーラのフィン（冷却コア）を清掃することができるとされている。
【０００３】
また、特許文献２には、エンジンルームの空気導入口の内側に、冷却風の流れ方向を屈曲させる形状のガイドパネル部材を配置する技術が開示されている。この技術では、空気の流れを屈曲させることによって空気中の塵埃を壁面に衝突させて付着又は落下させることにより、除塵を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８９６９５号公報
【特許文献２】特開平９−１１２２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、冷却風から取り除かれた異物が防除ネットの表面に蓄積されて冷却風の圧力損失が大きくなりやすく、熱交換器へ流入する冷却風の流量が減少しやすい。そのため、良好な冷却性能を確保するには頻繁に防除ネットを清掃しなければならず、手入れが煩雑であるという課題がある。また、網目の細かい防除ネットほどそれを通過する冷却風の圧力損失が大きく、また目詰まりも起こしやすいため、防塵性能と冷却性能とを両立させることが難しいという課題もある。
【０００６】
一方、特許文献２の技術では、冷却風の圧力損失を比較的小さくすることができるものの、ガイドパネル部材に付着又は落下した塵埃が再びエンジンルーム内に拡散するおそれがある。つまり、冷却風の流路から塵埃が一時的に除去されたとしてもその塵埃の回収やエンジンルーム外への排出が難しく、実質的な除塵効果が弱いという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、除塵効果が高く、メンテナンス性に優れるとともに、圧力損失の増加を防止することができるようにした、作業機械のフィルタ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の作業機械のフィルタ装置は、作業機械に搭載された熱交換器へ導入される冷却風に含まれるダストを除去するフィルタ装置であって、中空に形成されて内部に該冷却風を流通させ、該冷却風の流通方向を少なくとも下方向から上方向へと屈曲させる曲成部を有するダクト部材と、該ダクト部材の内部において該曲成部の底面に水を貯留してなる貯水部と、該ダクト部材の内面における該貯水部の周囲に貼付され、該貯水部の水分を吸収する吸水部材と、該曲成部の底面において開閉自在に形成されたドレーン開口部と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の本発明の作業機械のフィルタ装置は、請求項１記載の構成に加え、該吸水部材が、該貯水部に貯留された該水の中に浸漬され、かつ、該水の液面よりも上方に延在することを特徴としている。
また、請求項３記載の本発明の作業機械のフィルタ装置は、請求項１又は２記載の構成に加え、該貯水部の底面から上方に立設された隔壁をさらに備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載の本発明の作業機械のフィルタ装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の構成に加え、該ダクト部材が、中空に形成された箱状の筐体と、該筐体の一側壁に開口され該冷却風を吸入するための吸入口と、該筐体の他側壁に開口され該冷却風を該熱交換器へ送出するための送出口と、該筐体の天井面から下方へ垂設された仕切板と、を有し、該貯水部が、該仕切板と該筐体の底面との間に配設されるとともに、該吸水部材が、少なくとも該一側壁及び該他側壁の内面と該仕切板の両側面とに貼付されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の作業機械のフィルタ装置（請求項１）によれば、冷却風が曲成部を通過するときに、ダストの自重及び慣性力により、ダストが貯水部及び吸水部材に吸着する。このとき、ダストは水分を含んだ状態となるため空気中に再び拡散しにくくなる。したがって、簡素な構成で冷却風に含まれるダストを取り除くことができるとともに、取り除いたダストのエンジンルーム内への再拡散を防止することができ、良好な除塵効果を獲得することができる。
【００１１】
また、網目状のフィルタを用いていないため、目詰まりなどによる冷却風の圧力損失の増加を招くことが無い。なお、吸水部材へのダストの吸着量が増加したとしても、冷却風の流路抵抗はほとんど変化しないため、熱交換器における良好な熱交換効率を維持することができる。
さらに、作業機械の車体振動または旋回などによって跳ね上げられた水で吸水部材を随時湿らせることができるため、吸水部材におけるダストの吸着性能を長く維持することができる。同時に、跳ね上げられた水によって吸水部材に吸着されたダストを洗い流すこともでき、そのダストを貯水部に貯めておくことができる。なお、その後の内部清掃は給水作業及び排水作業のみで済むため、メンテナンスが容易である。
【００１２】
また、本発明の作業機械のフィルタ装置（請求項２）によれば、作業機械の車体振動または旋回などの有無にかかわらず、毛細管現象を利用して吸水部材を十分に湿らせることができる。これにより、例えばエンジンの始動前であっても吸水部材に水分が含まれた状態となるため、エンジンの始動直後から良好な防塵性能を発揮することができる。
また、本発明の作業機械のフィルタ装置（請求項３）によれば、貯水部の内部に隔壁を設けることにより、作業機械の車体の傾斜や振動による水の移動を抑制することができ、騒音や水の過度の跳ね出しを防止することができる。
【００１３】
また、本発明の作業機械のフィルタ装置（請求項４）によれば、作業機械のエンジンルームの形状に則した箱状の筐体を用いることにより、屈曲した流路をスペース効率よく形成することができる。また、ダクト部材が箱状であるから、従来の作業機械への適用も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る作業機械のフィルタ装置を搭載した油圧ショベルの全体構成を示す斜視図である。
【図２】本フィルタ装置のダクト部材の内部構造を部分的に透過させた模式的な斜視図である。
【図３】本フィルタ装置の構成を説明するための模式的な断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。
【図４】変形例としてのフィルタ装置の全体構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［１．全体構成］
本発明に係るフィルタ装置は、図１に示す油圧ショベル１０に適用されている。この油圧ショベル１０は、クローラ式の走行装置を装備した下部走行体１１と、下部走行体１１の上に旋回自在に搭載された上部旋回体１２とを備えて構成される。上部旋回体１２における車両前方側には、掘削作業等を行うためのフロント作業機１９及びオペレータが搭乗するキャブ１８が設けられている。また、上部旋回体１２の最後端部にはカウンタウェイト１７が配設され、その直前方にエンジンルーム１３が形成されている。
【００１６】
エンジンルーム１３の内部には、油圧ショベル１０の駆動源であるエンジン１５と、エンジン１５によって駆動される冷却ファン１６と、クーリングパッケージ１４とが配置されている。クーリングパッケージ１４は、ラジエータやオイルクーラ，インタクーラ等、複数の熱交換器を一体に形成したパッケージである。また、冷却ファン１６は、エンジンルーム１３の外部の空気を冷却風として吸い込み、クーリングパッケージ１４及びエンジン１５へと流通させるファンである。
【００１７】
クーリングパッケージ１４の内部には、多数の放熱フィンを有する冷却コアが形成されており、その冷却コアの内部にエンジン１５の冷却水や作動油等の熱媒体が流通している。放熱フィンの表面に冷却風を流通させることにより熱媒体から冷却風への熱交換がなされ、熱媒体が冷却されている。
【００１８】
［２．ダクト部材］
クーリングパッケージ１４よりも冷却風の上流側には、ダクト部材３が配置されている。図１に示すように、ダクト部材３はエンジンルーム１３の左側面の全体を覆うように配置されている。また、その内部は中空に形成されており、エンジンルーム１３内へ導入される全ての冷却風がこのダクト部材３の内部を通って取り込まれるようになっている。
【００１９】
図２に示すように、ダクト部材３の外観はほぼ箱状であり、外気に面した外側面３ａ（一側面），エンジンルーム１３に面した内側面３ｂ（他側面），その他の側面３ｃ，３ｃ，上面３ｄ（天井面）及び下面３ｅ（底面）を備えて構成される。外側面３ａの上端部近傍には、外部からの冷却風を吸入するための吸入口９ａが開口されており、内側面３ｂの上端部近傍にはその冷却風をクーリングパッケージ１４側へ送出するための送出口９ｂが開口されている。また、下面３ｅにもドレーン開口部９ｃが形成されている。このドレーン開口部９ｃは、開閉自在のスライド蓋６によって閉塞されている。
【００２０】
ダクト部材３の内部には、上面３ｄから下方へ垂設された仕切板８が設けられている。仕切板８の下端は下面３ｅまで達しておらず、冷却風の流通方向が下方向から上方向へと屈曲するように風路が形成されている。以下、曲成された風路をなす部位のことを曲成部２と呼ぶ。図３中に白抜き矢印で示すように、曲成部２へ流入する冷却風の流通方向はほぼ鉛直下方向であり、曲成部２を通過した後の冷却風の流通方向はほぼ鉛直上方向である。
【００２１】
また、ダクト部材３の内部には、曲成部２をなす下面３ｅに水を張った貯水部４が設けられている。貯水部４に貯留される水の高さは仕切板８の下端よりも下方に設定され、冷却風が曲成部２を通過できるようになっている。したがって、曲成部２へ流入する冷却風は、貯水部４に衝突し、水面に沿って流通しつつ上方向へ移動する。
ダクト部材３の内面における貯水部４の周囲には、吸水部材５が貼り付けられている。吸水部材５は、水分を吸収して保持する機能を備えたものであり、例えば天然繊維や合成繊維，ガラス繊維，スポンジ等を用いることが考えられる。図３に示すように、吸水部材５は曲成部２をなす外側面３ａ及び内側面３ｂの内側やその他の側面３ｃの内側，仕切板８の両面に貼付されている。
【００２２】
また、ダクト部材３の側面３ａ〜３ｃに貼付された吸水部材５は、その下方が貯水部４の水中に浸漬され、かつ、水面よりも上方に延在している。これにより、吸水部材５の内部では毛細管現象により水が貯水部４の水面よりも高い位置まで吸い上げられ、吸水部材５の全体が水分を含んだ状態とされている。なお、仕切板８に貼り付けられた吸水部材５も、エンジン１５の振動や走行による振動（いわゆる車体振動）または旋回などで跳ね上げられた水によって随時湿った状態となっている。
【００２３】
貯水部４の水面下には、下面３ｅから上方へ向けて複数の隔壁７が立設されている。これらの隔壁７は、貯水部４内における水の移動を抑制するものであり、エンジン１５の振動や走行による振動，車体の傾斜または旋回などによって貯水部４の水が大きく揺れ動き過ぎないようにしている。
【００２４】
［３．作用］
上記の構成により、ダクト部材３は以下に示す二つの機能を有することになる。
機能１．冷却風の含まれるダストを除去する
機能２．除去されたダストを吸着させたまま保持する（再拡散の防止）
まず、ダクト部材３の吸入口９ａから取り込まれた冷却風は、仕切板８及び外側面３ａの内面に沿って鉛直下方向へ流通する。このとき、吸水部材５の近傍を通過する冷却風に含まれるダストが吸水部材５に吸着される。
【００２５】
一方、車体振動によって貯水部４の水が飛散し、吸水部材５は湿った状態となっているため、吸水部材５に吸着したダストも水分を含んだ状態となる。なお、外表面３ａ及び内表面３ｂの内側に貼り付けられた吸水部材５に関しては、その下方が貯水部４の水中に浸漬されているため、たとえ車体振動がない場合であっても全体が水分を含んだ状態となる。なお、貯水部４の内部には隔壁７が設けられているため、水の移動に伴って発生しうる騒音や過度の跳ね出しは防止される。
【００２６】
続いて、曲成部２において冷却風の流れる方向が下方向から上方向へと屈曲される。ダストの自重や慣性力により、ダストが貯水部４やその周囲の吸水部材５に吸着する。貯水部４に吸着したダストは、水面や水中に保持される。
その後、冷却風は仕切板８及び内側面３ｂの内面に沿って鉛直上方向へ流通する。このときにも、吸水部材５の近傍を通過する冷却風に含まれるダストが吸水部材５に吸着される。送出口９ｂから送出される冷却風からはダストが取り除かれており、その取り除かれたダストはダクト部材３の内部の貯水部４及び吸水部材５に保持された状態となる。なお、吸水部材５に保持されたダストは、車体振動によって飛散する水によって洗い流され、貯水部４に保持される。
【００２７】
なお、ダクト部材３内のダストを取り除く際には、スライド蓋６を水平方向にスライドさせてドレーン開口部９ｃを開放すれば、貯水部４の水が排出される。その後、スライド蓋６を閉鎖して吸入口９ａから水を注入すると、貯水部４が形成される。
【００２８】
［４．効果］
このように、本フィルタ装置によれば、簡素な構成で冷却風に含まれるダストを取り除くことができるとともに、取り除いたダストのエンジンルーム１３内への再拡散を防止することができ、良好な除塵効果を獲得することができる。
【００２９】
また、網目状のフィルタを用いていないため、目詰まりなどによる冷却風の圧力損失の増加を招くことが無い。なお、吸水部材５へのダストの吸着量が増加したとしても、冷却風の流路抵抗はほとんど変化しないため、クーリングパッケージ１４における良好な熱交換効率を維持することができる。
さらに、エンジン１５や車体の振動等によって跳ね上げられた水で吸水部材５を随時湿らせることができるため、吸水部材５におけるダストの吸着性能を長く維持することができる。同時に、跳ね上げられた水によって吸水部材５に吸着されたダストを洗い流すこともでき、そのダストを貯水部４に貯めておくことができる。なお、その後の内部清掃は給水作業及び排水作業のみで済むため、メンテナンスが容易である。
【００３０】
また、本実施形態では、外側面９ａ及び内側面９ｂの内側の吸水部材５の下方が水の中に浸漬されているため、車体振動がない場合であっても毛細管現象を利用して吸水部材を十分に湿らせることができる。これにより、例えばエンジン１５の始動直後であっても吸水部材５に水分が含まれた状態となるため、エンジン１５の始動直後から良好な除塵性能を発揮することができる。さらに、貯水部４の内部に隔壁７が設けられているため、油圧ショベル１０の車体の傾斜や振動による水の移動を抑制することができ、騒音や水の過度の跳ね出しを防止することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、作業機械のエンジンルーム１３の形状に則した箱状の筐体を用いることにより、屈曲した流路をスペース効率よく形成することができる。また、ダクト部材３が箱状であるから、従来の作業機械への適用も容易である。
【００３２】
［５．その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、ダクト部材３が箱状に形成されたものが例示されているが、少なくとも冷却風の流通方向を下方向から上方向へと屈曲させる曲成部２を有するものであればよく、例えばパイプを曲成してなるものであってもよい。本発明の趣旨は、冷却風の流路の屈曲部に吸水部材５を配するとともに、その吸水部材に水分を供給し排出するための貯水部４を併せて配置する点にある。
【００３３】
また、図４に示すように、上述の実施形態におけるダクト部材３を複数個連結させることも考えられる。このような構成により、吸水部材５と冷却風との接触面積を増大させることができ、除塵効果をさらに高めることが可能である。この場合、それぞれのダクト部材３ドレーン開口部９ｃを連通する排水パイプ６ａ及び開閉弁６ｂを設けることにより、それぞれのダクト部材３の貯水部４に貯留される水位を均等にすることができ、また、同時に水を排出することができる。なお、上述の実施形態と比較して冷却風の流路が長くなるため、流路抵抗も大きくなる。そこで、流路の途中に補助ファン２０を配置して圧力損失を補填するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、外気を冷却風として利用する熱交換器を搭載した作業機械の製造産業全般に利用可能である。なお、本発明は油圧ショベル１０のフィルタ装置としてだけでなく、ブルドーザやホイールローダ，油圧式クレーン等様々な作業機械のフィルタ装置に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
２  曲成部
３  ダクト部材
３ａ  外側面（一側面）
３ｂ  内側面（他側面）
３ｃ  その他の側面
３ｄ  上面（天井面）
３ｅ  下面（底面）
４  貯水部
５  吸水部材
６  スライド蓋
６ａ  排水パイプ
６ｂ  開閉弁
７  隔壁
８  仕切板
９ａ  吸入口
９ｂ  送出口
９ｃ  ドレーン開口部
１０  油圧ショベル（作業機械）
１３  エンジンルーム
１４  クーリングパッケージ（熱交換器）
１５  エンジン
１６  冷却ファン
２０  補助ファン
【図１】
2010203336.tif 000003
【図２】
2010203336.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010203336.tif 000006