(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸流ファンの送風下流側に放熱機器を配置し、放熱機器のコア面から角筒状に延設されたファンシュラウドを通じて上記軸流ファンの冷却風を取り入れるように構成された建設機械の冷却装置において、
上記軸流ファンのための開口が形成されているファンシュラウド前板とファンシュラウド上板とファンシュラウド側板とが接続されている角部および上記ファンシュラウド前板とファンシュラウド下板とファンシュラウド側板とが接続されている角部のすべてに、その角部を三角形に切り落とす形状に形成された傾斜面であって軸流ファンから半径方向に放出される冷却風の流れを上記放熱機器の放熱面に向ける傾斜面を設けてなることを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項２】
上記放熱機器が、ラジエータとそのラジエータの送風上流側に配置されるオイルクーラとからなる請求項１に記載の建設機械の冷却装置。
【請求項３】
上記ファンシュラウド内壁面に吸音材が貼設されている請求項１または２のいずれかに記載の建設機械の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルやラフテレーンクレーン等の建設機械におけるエンジンルームの冷却装置に関し、特に、押し込み式軸流ファンを用いて放熱機器を冷却する建設機械の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図４に示すように、下部走行体４０上に上部旋回体４１を旋回自在に搭載した油圧ショベルでは、上部旋回体４１の前方に操縦室であるキャビン４２が配置され、後部にエンジンルーム４３が配置されている。
【０００３】
このエンジンルーム４３内の放熱機器を、押し込み式軸流ファン（以下、冷却ファンと呼ぶ）４４を用いて冷却する冷却装置では、エンジン４５によって回転駆動する冷却ファン４４の下流側に、放熱機器であるオイルクーラ４６、ラジエータ４７が配設されており、冷却ファン４４からの冷却風をそのオイルクーラ４６，ラジエータ４７に案内するための角筒状のファンシュラウド４８が設けられている。
【０００４】
このような冷却装置において、冷却ファン４４が回転駆動すると、エンジンカバー４９の吸気口４９ａからエンジンルーム５０内に外気が取り込まれ、エンジン４５等を冷却した後、冷却ファン４４を通過した冷却風はファンシュラウド４８を通じてオイルクーラ４６、ラジエータ４７に導入され、順次、熱交換が行われる。
【０００５】
熱交換によって昇温した温風はエンジンカバー４９の側面に設けられた排気口４９ｂから外部に放出される。なお、図中５１は、ラジエータ４７を通過した温風を排気口４９ｂに導くためのダクトである。
【０００６】
上記冷却装置におけるファンシュラウド４８は、冷却ファン４４から送出される冷却風を効率良く放熱機器４６，４７に案内できるよう、一方端はラジエータ４７のコア面（放熱面）から角筒状に延設され、他方端は、冷却ファン４４のファン翼外周部分を取り囲み且つ冷却ファン４４の軸方向においてそのファン翼の一部を覆うようになっている。
【０００７】
図５は上記冷却ファン４４と放熱機器４６，４７の配置を拡大して示したものである。同図において、ファンシュラウド４８は、鋼板をプレス加工することにより、或いは複数の鋼板片を溶接することにより箱状に成形されており、ファンシュラウド４８の前側壁面４８ａに、冷却ファン４４を挿通し得る円形開口４８ｂが形成されている。なお、油圧ショベルは通常、走行停止状態で掘削等の作業を行なうことから、エンジンルーム内の昇温が著しい。従って熱変形を防止する意味でファンシュラウド４８の材質に熱変形の生じない鋼板が選択され、加工が容易であることから箱状に成形されるようになっている。また、ファンシュラウド底面の一部は、外観上の見栄えを良くすることとメンテナンス性の向上を図る目的で傾斜面４８ｃに形成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の冷却装置では、冷却ファン４４から発生する冷却風において冷却ファン半径方向の速度成分はファン翼端に近づくほど大きく、冷却ファン軸方向についてはラジエータ４７及びオイルクーラ４６のコア面が重なっているため速度分布が発生する。さらに、冷却ファン４４と放熱機器４６，４７との配置にも影響されて冷却ファン４４を通過した冷却風は、一様に流れず放熱機器の放熱効率を低下させている。
【０００９】
また、箱形ファンシュラウド４０ではその隅部において冷却風が乱流状態で滞留し、冷却効率の低下のみならず騒音発生の原因にもなっている。
【００１０】
本発明は以上のような従来の建設機械における冷却装置の課題を考慮してなされたものであり、第一の目的は、冷却風の速度ムラをなくして放熱機器の冷却効率を高めることにあり、第二の目的は、ファンシュラウド内の乱流を防止して騒音の発生を抑制することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の本発明は、軸流ファンの送風下流側に放熱機器を配置し、放熱機器のコア面から角筒状に延設されたファンシュラウドを通じて上記軸流ファンの冷却風を取り入れるように構成された建設機械の冷却装置において、軸流ファンのための開口が形成されているファンシュラウド前板とファンシュラウド上板とファンシュラウド側板とが接続されている角部およびファンシュラウド前板とファンシュラウド下板とファンシュラウド側板とが接続されている角部のすべてに、軸流ファンから半径方向に放出される冷却風の流れを上記放熱機器の放熱面に向ける傾斜面を設けてなる建設機械の冷却装置である。
【００１２】
しかも、この請求項１の本発明は、上記傾斜面が、上記ファンシュラウドにおける軸流ファン側各角部を三角形に切り落とす形状に形成されているものである。
【００１３】
請求項２の本発明は、上記放熱機器が、ラジエータとそのラジエータの送風上流側に配置されるオイルクーラとからなる建設機械の冷却装置である。
【００１４】
請求項３の本発明は、上記ファンシュラウド内壁面に吸音材が貼設されている建設機械の冷却装置である。
【００１５】
請求項１の本発明に従えば、軸流ファンが回転駆動すると、軸流ファンから送出される冷却風がファンシュラウド内を流れて放熱機器と接触し、熱交換が行われる。冷却ファンから送出される旋回流の一部は、冷却ファンの半径方向に向けて流れるが、軸流ファンのための開口が形成されているファンシュラウド前板とファンシュラウド上板とファンシュラウド側板とが接続されている角部およびファンシュラウド前板とファンシュラウド下板とファンシュラウド側板とが接続されている角部に形成された傾斜面に沿って流れ、旋回エネルギーを失うことなく放熱機器に導入される。それにより、従来、ファンシュラウド内の角部で乱流を発生し滞留していた冷却風の流れを解消することができ、しかも整流された冷却風として放熱機器に導入することができるため、放熱効率を向上させることができる。
【００１６】
しかも、上記ファンシュラウドにおける軸流ファン側各角部それぞれに三角形からなる傾斜面を形成したため、軸流ファン旋回成分についてその運動量を失うことなく円滑に放熱機器に導入することができる。
【００１７】
請求項２の本発明に従えば、従来滞留していた冷却風も整流された状態で放熱機器に導入することができるため、ラジエータとオイルクーラが冷却ファン軸方向に重なっているために生じる冷却効率の低下を補うことができる。
【００１８】
請求項３の本発明に従えば、ファンシュラウド内壁面に貼設した吸音材が、ファンシュラウド内で発生する冷却風に起因するノイズを吸収し、それにより、騒音の発生が防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２０】
図１は、この発明に係る建設機械の冷却装置の一実施形態を示したものである。
【００２１】
同図において、１は図示しないエンジンによって矢印ａ方向に回転駆動する冷却ファンである。矢印ｂは、その冷却ファン１によってエンジンカバーの吸気口（図示しない）から取り込まれた冷却風の流れを示している。
【００２２】
冷却ファン１の送風下流側には放熱機器としてのオイルクーラ２及びラジエータ３がこの順に配置されており、押し込み式冷却システムを構成している。また、冷却ファン１の軸心延長線上にラジエータ３のほぼ中心が配置され、そのラジエータ３のコア面はオイルクーラ２のそれよりも大きく、オイルクーラ２はラジエータ３のコア面上方で且つ略中央に配置されている。
【００２３】
放熱機器２，３と冷却ファン１は、高さの低い角筒状のファンシュラウド４によって連絡されており、そのファンシュラウド４の前側に冷却ファン１が配置されている。
【００２４】
なお、５はラジエータ３とエンジンカバーの排気口（図示しない）とを連絡しているダクトであり、熱交換によって昇温された熱風をエンジンルーム外部に案内して排出するようになっている。
【００２５】
上記ファンシュラウド４は、上面４ａ，右側面４ｂ，左側面４ｃ及び下面４ｄを有し、前面４ｅの中央に冷却ファン１を挿通し得る円形開口４ｆが形成されている。
【００２６】
ファンシュラウド４の各角部には、ラジエータ３のコア面角縁部から冷却ファン１のファン翼に向けて傾斜する傾斜面４ｇ，４ｈ，４ｉ，４ｊが形成されている。ただし、図１においては、切り欠き部分に相当する傾斜面４ｈについては図示していない（傾斜面４ｈについては図２参照）。
【００２７】
図２において傾斜面４ｈの傾斜角θは、本実施形態ではｚ軸方向仮想外形線Ｌから下向き及び内向きに４５°に形成されており、従って、傾斜面４ｈの３辺の長さが同一になるように形成されている。なお、上記傾斜角θは、ファンシュラウド４の厚さｄ，幅，高さ，円形開口４ｆの中心からラジエータ３外周縁部までの距離等を考慮して決められるものであり、３０〜６０°の範囲で決められる。
【００２８】
上記構成を有する冷却装置の動作を以下に説明する。
【００２９】
エンジンが駆動して冷却ファン１が回転駆動すると、例えばエンジンカバーの吸気口から外気が取り込まれ、冷却ファン１から冷却風ｂが送出される。
【００３０】
この冷却風ｂは、冷却ファン１の軸方向に流れて放熱機器２，３に向かうが、冷却風の一部、すなわち、冷却ファン１の回転によって発生する旋回流の一部は冷却ファン１の半径方向に向けて流れることになる。
【００３１】
このとき、従来のファンシュラウドでは、その半径方向に流れる旋回流がファンシュラウドにおける角部で乱流を発生し滞留を引き起こしていたが、本発明のファンシュラウド４ではその角部に傾斜面４ｇ〜４ｊが形成されているため、旋回成分を持つ冷却風はその傾斜面４ｇ〜４ｊに沿って流れ放熱機器２，３に案内される。それにより、ファンシュラウド４内における冷却風の滞留が解消され、半径方向に流れる旋回流についても放熱機器２，３の熱交換に供することができるようになる。
【００３２】
図３は、本発明による冷却装置による放熱効果を、従来の冷却装置による放熱効果と対比させて示したものである。
【００３３】
同図において、グラフｄ１はラジエータ３及びオイルクーラ２の要求放熱量であって規格値である。なお、ラジエータ３はエンジン内に冷却水を循環させてエンジンを直接冷却するため、その要求放熱量は、エンジン発熱量に基づいて決定される。一方、オイルクーラ２の要求放熱量は、油圧回路に供給される作動油について仕事に供せされず熱エネルギーに変わる割合等に基づいて決定される。
【００３４】
グラフｄ２は従来の冷却装置による放熱量を示したものである。同グラフに示されるように、オイルクーラの放熱量は高く現れる反面、その下流側に配置されているラジエータの放熱量は要求放熱量を下回っている。
【００３５】
すなわち、冷却ファン側から見てラジエータのコア面がオイルクーラのコア面と重なる部分については、冷却風はオイルクーラを通過した後の昇温された空気がラジエータのコア面を通過することになるため、ラジエータ内を流れる冷却水との温度差が小さくなり、結果として熱交換量が低下するからである。
【００３６】
グラフｄ３は本発明の冷却装置による放熱量を示したものである。
【００３７】
ファンシュラウド４の各角部に傾斜面を形成した場合、冷却風がファンシュラウド４の角部で滞留することなく整流に近い状態で放熱機器２，３に導入されるため、オイルクーラ２、ラジエータ３ともに要求放熱量を上回る放熱量が得られている。このことは、ファンシュラウド４の角部に形成した傾斜面４ｇ〜４ｊが放熱機器２，３をバランスよく放熱できることを示している。
【００３８】
また、グラフｄ４は、ファンシュラウド４の下側２箇所に傾斜面４ｉ，４ｊを形成した場合の放熱量を比較例として示したものである。この場合、ラジエータについては要求放熱量を上回っているが、オイルクーラについては要求放熱量を満足することができなかった。
【００３９】
このことは、ファンシュラウド４の角部３箇所に傾斜面を形成しても、残りの１箇所に冷却風のよどみ域が残ると、そのよどみ域に乱流が起きて冷却風の整流状態を乱し、その結果、放熱量が低下するものと予想される。従ってファンシュラウド４の各角部に傾斜面４ｇ〜４ｊを形成することが好ましい。
【００４０】
従来は、冷却ファンの形状、大きさ、回転数等に制約があるために所定の放熱量が得られないと、その放熱量の減少分を見越してオイルクーラのサイズを大きくするという方法が採られていた。その場合、上記した理由でラジエータの放熱量低下が避けられない。ところが、本発明によれば、オイルクーラ２、ラジエータ３ともに放熱効率を向上させることができるため、オイルクーラのサイズを拡大する必要がなく、制約された冷却ファンで所定の放熱量を得ることができる。
【００４１】
また、上記ファンシュラウド４の内壁面には吸音材としてのグラスウールマットを貼設することが好ましい。また、そのグラスウールマットは撥水性を有するものを使用することが好ましい。なお、グラスウールの固定方法としては、例えばファンシュラウド内壁面に植設した複数本のアンカーピンを介して固定する方法や接着剤を用いてファンシュラウド内壁面に固着する方法等が示される。
【００４２】
このように吸音材を貼設すると、ファンシュラウド４内で発生する冷却風に起因するノイズが吸収されるため、騒音の発生が防止される。
【００４３】
なお、上記実施形態ではファンシュラウド４の角部を傾斜面で構成する場合を例示したが、既存の箱形ファンシュラウドの内側角部に上記傾斜面と同一形状の傾斜面を有するブロックを別部品として装着してもよい。この構成によれば、従来のファンシュラウドについても本発明の効果を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１の本発明によれば、軸流ファンが回転駆動すると、冷却風がファンシュラウド内を流れて放熱機器と接触し熱交換が行われるが、ファンシュラウド内壁近傍を流れる冷却風は、ファン翼に向けて傾斜した状態で形成されている傾斜面に沿って流れるため、箱形ファンシュラウド内の角部で乱流が生じて冷却風の滞留することがなく、整流された冷却風が放熱機器に導入されることによって放熱効率が向上する。
【００４５】
しかも、上記ファンシュラウドにおける軸流ファン側各角部それぞれにその角部を三角形に切り落とす形状の傾斜面を形成したため、軸流ファン旋回成分についてもその運動量を失うことなく円滑に放熱機器に導入することができる。
【００４６】
請求項２の本発明によれば、従来滞留していた冷却風も整流された状態で放熱機器に導入することができるため、ラジエータとオイルクーラが冷却ファン軸方向に重なっているために生じる冷却効率の低下を補うことができる。
【００４７】
請求項３の本発明によれば、ファンシュラウド内壁面に貼設した吸音材が、ファンシュラウド内で発生する冷却風に起因するノイズを吸収し、それにより、騒音の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建設機械の冷却装置の構成を一部切欠いて示す斜視図である。
【図２】図１に示すファンシュラウドの角部拡大図である。
【図３】本発明による放熱量と従来例による放熱量とを比較したグラフである。
【図４】従来の建設機械における冷却装置の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示す放熱機器周辺の構成を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
１  冷却ファン
２  オイルクーラ
３  ラジエータ
４  ファンシュラウド
４ｇ,４ｈ,４ｉ,４ｊ  傾斜面
５  ダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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