(57)【要約】【課題】熱交換効率を向上させることができるラジエータを提供する。【解決手段】それぞれ冷却水が流通するとともに該冷却水の流通方向に交差する方向を配列方向として配列された複数の流路を有するコア３０と、複数の流路の一端がそれぞれ連通するように接続されて冷却水が充填される上流側空間Ｒ１を画成する上流側タンクと、上流側空間Ｒ１内に挿入されて、外部から供給されてノズル内流路を流通した冷却水を、該ノズル内流路よりも流路断面積の小さい吐出孔６２を介して上流側空間Ｒ１に吐出する吐出用ノズルと、を備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水が流通するとともに該冷却水の流通方向に交差する方向を配列方向として配列された複数の流路を有するコアと、
複数の前記流路の一端がそれぞれ連通するように接続されて前記冷却水が供給される上流側空間を画成する上流側タンクと、
前記上流側空間内に挿入され、外部から供給されてノズル内流路を流通した冷却水を、該ノズル内流路よりも流路断面積の小さい吐出孔を介して前記上流側空間に吐出する吐出用ノズルと、
を備えるラジエータ。
【請求項２】
前記上流側タンクは、注水口を有し、
前記吐出用ノズルは、筒状をなして内側に前記ノズル内流路が形成された上流側筒部を有し、
該上流側筒部は、外周面が前記注水口に嵌まり込む上流側固定部と、
該上流側固定部に連続して延びて前記上流側タンクの内面から前記上流側空間内に突出する上流側突出部と、を有し、
前記吐出孔は、前記上流側突出部の外周面に開口している請求項１に記載のラジエータ。
【請求項３】
前記吐出孔は、前記配列方向に向かって開口している請求項１又は２に記載のラジエータ。
【請求項４】
前記吐出孔は複数形成されており、
複数の前記吐出孔は、互いに異なる方向に向かって前記冷却水を吐出するように開口している請求項１から３のいずれか一項に記載のラジエータ。
【請求項５】
前記コアは、扁平管状をなしてそれぞれ前記流路を形成する複数のチューブを有し、
前記複数のチューブは、該チューブの流路に直交する断面形状の短手方向を前記配列方向として配列されている請求項１から４のいずれか一項に記載のラジエータ。
【請求項６】
前記複数の前記流路の他端がそれぞれ連通するように接続されて前記冷却水が供給される下流側空間を画成する下流側タンクと、
前記下流側空間内に挿入されて、前記下流側タンク内の前記冷却水を前記下流側空間内で取り込む吸込孔を有し、該吸込孔から取り込んだ前記冷却水を外部に排出する吸込用ノズルと、
を備える請求項１から５のいずれか一項に記載のラジエータ。
【請求項７】
前記下流側タンクは、排水口を有し、
前記吸込用ノズルは、筒状をなす下流側筒部を有し、
該下流側筒部は、外周面が前記排水口に嵌まり込む下流側固定部と、該下流側固定部に連続して延びて、前記下流側タンクの内面から前記下流側空間内に突出する下流側突出部と、を有し、
前記吸込孔は、前記下流側突出部の外周面に開口している請求項６に記載のラジエータ。
【請求項８】
前記吸込孔は、前記配列方向から前記冷却水を取り込むように開口している請求項６又は７に記載のラジエータ。
【請求項９】
エンジンと、該エンジンを冷却する冷却システムと、を備え、
前記冷却システムは、
冷却水をエンジンに圧送する冷却水ポンプと、
前記コアを流通した前記冷却水を前記冷却水ポンプに導入する請求項１から８のいずれか一項に記載のラジエータと、
前記エンジンを通過した前記冷却水の温度に応じて、該冷却水を前記冷却水ポンプと前記ラジエータとの少なくとも一方に導入するサーモスタットと、
を有する作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジエータ及び作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンに供給される冷却水を冷却するラジエータが開示されている。ラジエータは、アッパータンク、ロアタンク及びこれらを上下に接続するように多数配列されたチューブからなるコアを有している。エンジンを通過して加熱された冷却水は、アッパータンク内に導入され、その後各チューブを通過する過程で外気との熱交換により冷却される。冷却された冷却水は、ロアタンクを通過して外部に排出される。
上記ラジエータには、各チューブに均等に冷却水を流通させるために、通水口が形成された仕切板が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８９６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上記ラジエータでは、コア全体としての熱交換効率をさらに向上させることが求められている。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、熱交換効率を向上させることができるラジエータ及び作業機械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】
【０００５】
本発明の一態様に係るラジエータは、冷却水が流通するとともに該冷却水の流通方向に交差する方向を配列方向として配列された複数の流路を有するコアと、複数の前記流路の一端がそれぞれ連通するように接続されて前記冷却水が供給される上流側空間を画成する上流側タンクと、前記上流側空間内に挿入され、外部から供給されてノズル内流路を流通した冷却水を該ノズル内流路よりも流路断面積の小さい吐出孔を介して前記上流側空間に吐出する吐出用ノズルと、を備える。
【０００６】
本発明の一態様に係る作業機械は、エンジンと、該エンジンを冷却する冷却システムと、を備え、前記冷却システムは、冷却水をエンジンに圧送する冷却水ポンプと、前記コアを流通した前記冷却水を前記ポンプに導入する上記のラジエータと、前記エンジンを通過した前記冷却水の温度が閾値を超える際に該冷却水を前記ラジエータに導入するとともに、該冷却水の温度が閾値以下の際に該冷却水を前記ポンプに導入するサーモスタットと、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様のラジエータ及び作業機械によれば、熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るラジエータを備えた油圧ショベルの側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るラジエータを備えた油圧ショベルの平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る冷却システムの斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る冷却システムの概要を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るラジエータの正面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るラジエータの側面図である。
【図７】図５におけるコア及びアッパータンクのVII‐VII断面図である。図７では吐出用ノズルは断面図ではなく側面図として示している。
【図８】図６のVIII‐VIII断面図である。
【図９】図５におけるコア及びロアタンクのIX‐IX断面図である。図９では吸込用ノズルは断面図ではなく側面図として示している。
【図１０】図６のX‐X断面図である。
【図１１】本発明の実施形態の第一変形例に係るラジエータの断面図である。
【図１２】本発明の実施形態の第二変形例に係るラジエータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の第一実施形態について図１〜図１０を参照して詳細に説明する。
【００１０】
＜油圧ショベル（作業機械）＞
図１及び図２に示すように、作業機械としての油圧ショベル１００は、下部走行体１１０及び上部旋回体１２０を備えている。以下では、油圧ショベル１００が水平面に設置された状態における重力が作用する方向を「上下方向」と称する。
下部走行体１１０は、左右一対の履帯１１１を有している。これら履帯１１１が走行用油圧モータ（図示省略）によって駆動されることで下部走行体１１０が走行する。下部走行体１１０の前部には、下部走行体１１０の車幅方向に延びる排土板としてのブレード１１２が設けられている。該ブレード１１２は、油圧シリンダによって駆動されることで高さ位置が調整可能とされている。
【００１１】
上部旋回体１２０は、下部走行体１１０上に設けられている。上部旋回体１２０は、下部走行体１１０に対して上下方向に延びる軸線回りに旋回可能に支持されている。上部旋回体１２０の上部には、作業者の運転席１２１が設けられている。
【００１２】
上部旋回体１２０の前部には、作業機１２２が設けられている。作業機１２２は、ブーム１２３、アーム１２４及びバケット１２５を有する。作業機１２２は、ブーム１２３、アーム１２４及びバケット１２５がそれぞれ各油圧シリンダにより駆動されることで掘削等の各種作業を行う。
【００１３】
エンジン１３０は、燃料が供給されることで上部旋回体１２０の車幅方向に延びる軸線回りに回転駆動される。該エンジン１３０の回転によって油圧ポンプ（いずれも図示省略）が駆動される。油圧ポンプの駆動により生成される油圧は、上述した走行用油圧モータ、各油圧シリンダを駆動する。
【００１４】
＜冷却システム＞
次に冷却システム１０について説明する。冷却システム１０は、油圧ショベル１００の運転時に高温となるエンジン１３０を冷却する役割を有する。冷却システム１０は、図２〜図４に示すように、ファン１１、冷却水ポンプ１２、サーモスタット１３及びラジエータ２０を備えている。なお、図２及び図３に示すように、上部旋回体１２０内には、ラジエータ２０に隣接するようにして、オイルクーラ９が設けられている。
【００１５】
ファン１１は、エンジン１３０の回転軸に直結されており、該回転軸の回転によって駆動される。図２及び図４に示すように、ファン１１は、ラジエータ２０に対向するように該ラジエータ２０よりも上部旋回体１２０の車幅方向の内側に設けられている。ファン１１が駆動されることで、上部旋回体１２０の外部の空気が上部旋回体１２０内に引き込まれる。この際、空気がラジエータ２０を通過することで、空気とラジエータ２０との間での熱交換が行われる。上部旋回体１２０内に引き込まれた空気は、例えば上部旋回体１２０の下部から下方に向かって排出される。なお、図３に示すように、ファン１１はファンケース１１ａの内部に設けられている。
【００１６】
図４に示すように、冷却水ポンプ１２は、冷却水をエンジン１３０に圧送する。冷却水ポンプ１２は、ラジエータ２０における冷却水の出口とエンジン１３０における冷却水の入口とを接続するラジエータ出口側流路１０ｂに設けられている。ラジエータ出口側流路１０ｂは、図３に示すロアホース７内に形成されている。エンジン１３０に供給される冷却水は、該エンジン１３０のシリンダブロック１３１及びシリンダヘッド１３２内にウォータージャケットとしての流路を通過する過程でエンジン１３０を冷却する。エンジン１３０のウォータージャケットを通過した冷却水はサーモスタット１３に導入される。
【００１７】
図４に示すように、サーモスタット１３は、エンジン１３０から導入される冷却水の温度に応じて、該冷却水を冷却水ポンプ１２及びラジエータ２０の少なくとも一方に導入する。サーモスタット１３は、エンジン１３０における冷却水の出口とラジエータ２０における冷却水の入口とを接続するラジエータ入口側流路１０ａに設けられている。ラジエータ入口側流路１０ａは、図３に示すアッパーホース８内に形成されている。サーモスタット１３内には、冷却水ポンプ１２及びラジエータ２０に向かってそれぞれ分岐する流路が形成されている。
【００１８】
サーモスタット１３では、冷却水の温度が閾値以下の場合には、バネ等の弾性部材の付勢力によってラジエータ２０への流路が閉塞されている。そのため、冷却水は冷却水ポンプ１２のみに向かって送り出される。サーモスタット１３から冷却水ポンプ１２に向かって送り出される冷却水は、サーモスタット１３と冷却水ポンプ１２とを接続するバイパス流路１０ｃを介して冷却水ポンプ１２に導入される。この場合、冷却水を冷却するラジエータ２０を迂回してエンジン１３０に再度冷却水が供給される。これにより、エンジン１３０の運転開始時にはエンジン１３０が適温まで早期に温められる。
【００１９】
冷却水の温度が閾値を超える場合には、例えばサーモスタット１３内に設けられたワックスやロウ等の熱膨張材が膨張することで上記弾性部材が圧縮される。これによって冷却水ポンプ１２に向かっての流路が徐々に閉じられながら、ラジエータ２０に向かっての流路が徐々に開いていく。そして、最終的には冷却水ポンプ１２へのバイパス流路１０ｃが完全に閉塞され、冷却水はラジエータ２０のみに向かって送り出される。
【００２０】
＜ラジエータ＞
ラジエータ２０は、サーモスタット１３を介してエンジン１３０から導入される冷却水を空気と熱交換することで冷却する。ラジエータ２０から排出される冷却水は冷却水ポンプ１２を介して再度エンジン１３０に送り込まれる。即ち、冷却水は、ラジエータ２０とエンジン１３０との間で循環する。
ラジエータ２０は、図５及び図６に示すように、コア３０、アッパータンク４０（上流側タンク）、吐出用ノズル６０、ロアタンク５０（下流側タンク）、及び吸込用ノズル７０を備えている。
【００２１】
＜コア＞
コア３０は、図５及び図６に示すように、チューブ群３１及びフィン３３を有する。
チューブ群３１は多数のチューブ３２から構成されている。各チューブ３２は直線状に延びており、内部に該チューブ３２の延在方向に沿って延びる流路が形成されている。当該流路はチューブ３２の延在方向の両端で開口している。複数のチューブ３２は、延在方向を上下方向に一致させて配置されている。したがって、各チューブ３２を流通する冷却水の流通方向も上下方向に一致している。本実施形態では、チューブ３２での冷却水の流通方向上流側が上方となり、流通方向下流側が下方となる。
【００２２】
複数のチューブ３２は、冷却水の流通方向に直交する方向である水平方向に、互いに間隔をあけて配列されている。複数のチューブ３２は、互いに平行をなすように配列されている。複数のチューブ３２の上端は、互いに同一の上下方向位置に揃えられている。複数のチューブ３２の下端は、互いに同一の上下方向位置に揃えられている。
【００２３】
このように配列された複数のチューブ３２からなるチューブ群３１は、該チューブ群３１全体としての水平断面形状（チューブ３２での冷却水の流通方向に直交する断面形状）が矩形状をなしている。以下では、チューブ群３１の矩形状における長手方向をラジエータ２０の「幅方向（図５の左右方向）」と称し、チューブ群３１の矩形状における短手方向をラジエータ２０の「奥行方向（図６の左右方向）」と称する。
【００２４】
各チューブ３２は、水平断面形状が扁平状をなす扁平管状をなしている。各チューブ３２は、水平断面形状における短手方向をラジエータ２０の幅方向に一致させるようにして該幅方向に複数が配列されている。さらに、各チューブ３２は、水平断面形状における長手方向をラジエータ２０の奥行方向に一致させるようにして該奥行方向に複数が配列されている。
【００２５】
即ち、各チューブ３２は、幅方向に一致する第一配列方向と、奥行方向に一致する第二配列方向とに格子状に配列されている。これらチューブ３２は、第二配列方向よりも第一配列方向に多数が配列されることによってチューブ群３１全体としての水平断面形状が、第一配列方向を長手方向として第二配列方向を短手方向とした矩形状とされている。
【００２６】
フィン３３は、第一配列方向に互いに隣り合うチューブ３２同士の間にこれらチューブ３２の外周面から張り出すように多数が設けられている。フィン３３は、例えばチューブ３２の延在方向に向かうにしたがって第一配列方向に隣り合うチューブ３２に交互に接触するように延びるコルゲート状をなしていてもよい。第二配列方向に隣り合うチューブ３２同士の間にも同様のフィン３３が設けられていてもよい。
【００２７】
＜アッパータンク＞
アッパータンク４０は、図５〜図８に示すように、コア３０における各チューブ３２の冷却水の流通方向上流側となる上方に設けられている。アッパータンク４０は、該アッパータンク４０の内部に各チューブ３２の上端がそれぞれ連通するように接続される上流側空間Ｒ１を画成している。
アッパータンク４０は、上流側プレート４１、アッパータンク本体４２及び注水口４３を有している。
【００２８】
上流側プレート４１は、水平方向に延びる板状をなしている。上流側プレート４１は、チューブ群３１と同様に、幅方向を長手方向とし、奥行き方向を短手方向とした矩形板状をなしている。上流側プレート４１には、該上流側プレート４１を上下方向に貫通する多数の孔が形成されている。これら孔に各チューブ３２の上部が嵌まり込むことにより、チューブ群３１が上流側プレート４１に一体に固定されている。図７及び図８に示すように、各チューブ３２の上端は、上流側プレート４１の上面よりも上方に突出している。
【００２９】
アッパータンク本体４２は、天板部４２ａ、前板部４２ｂ、背板部４２ｃ及び一対の側板部４２ｄ，４２ｅを有している。
天板部４２ａは、水平方向に延びる板状をなしており、アッパータンク本体４２の上部を構成する。天板部４２ａは、幅方向を長手方向として奥行方向を短手方向とした矩形板状をなしている。天板部４２ａは上流側プレート４１の上方に間隔をあけて該上流側プレート４１と平行に設けられている。
【００３０】
前板部４２ｂ及び背板部４２ｃは、上下方向及び幅方向に延びる板状をなしており、図６及び図７に示すように、奥行方向に対向して配置されている。前板部４２ｂ及び背板部４２ｃは、それぞれ上端が幅方向にわたって天板部４２ａに接続されている。前板部４２ｂはアッパータンク本体４２の奥行方向手前側（図５における紙面手前側）の部分を構成し、背板部４２ｃはアッパータンク本体４２の奥行方向奥側（図５における紙面奥側）の部分を構成する。
【００３１】
一対の側板部４２ｄ，４２ｅは、上下方向及び奥行方向に延びる板状をなしており、幅方向に対向して配置されている。一対の側板部４２ｄ，４２ｅは、それぞれ上端が奥行方向にわたって天板部４２ａに接続されているとともに、奥行方向手前側の端部が上下方向にわたって前板部４２ｂに接続され、奥行方向奥側の端部が上下方向にわたって背板部４２ｃに接続されている。一方の側板部４２ｄはアッパータンク本体４２の幅方向一方側（図５及び図８の右側）の部分を構成する。他方の側板部４２ｅはアッパータンク本体４２の幅方向他方側（図５及び図８における左側）の部分を構成する。
【００３２】
これら天板部４２ａ、前板部４２ｂ、背板部４２ｃ及び一対の側板部４２ｄ，４２ｅから構成されるアッパータンク本体４２は、下方が開口する箱状をなしている。アッパータンク本体４２は、当該箱状の開口を形成する下端部が上流側プレート４１の外周縁部と全周にわたって一体に固定されている。これによって、アッパータンク４０内には該アッパータンク本体４２の内面と上流側プレート４１の上面とによって、外部から冷却水が導入されて該冷却水が充填される空間である上流側空間Ｒ１が画成されている。各チューブ３２内の流路は、該チューブ３２の上端で上流側空間Ｒ１にそれぞれ連通している。
【００３３】
注水口４３は、アッパータンク本体４２の前板部４２ｂの外面から奥行方向手前側に突出するように設けられている。注水口４３は、奥行方向に延びる筒状をなしており、本実施形態では円筒状をなしている。前板部４２ｂには、奥行方向に貫通する孔部が開口しており、注水口４３は該孔部の外縁から奥行方向手前側に向かって筒状に延びている。これによって、注水口４３の内側の空間は、上流側空間Ｒ１と連通状態とされている。注水口４３は、アッパータンク本体４２における幅方向中央よりも幅方向一方側（図５及び図８の右側）に配置されている。即ち、注水口４３はアッパータンク本体４２における幅方向一方側の側板部４２ｄ側に偏った位置に設けられている。
【００３４】
＜吐出用ノズル＞
吐出用ノズル６０は、上流側空間Ｒ１内に挿入されており、外部から供給される冷却水を上流側空間Ｒ１内で吐出することで該上流側空間Ｒ１内に冷却水を供給する。
吐出用ノズル６０は、図７に示すように、上流側筒部６１及び上流側蓋部６３を有する。上流側筒部６１は、奥行方向に沿う軸線に沿って延びる筒状をなしており、本実施形態では延在方向に一様な内周面及び外周面を有する円筒状をなしている。上流側筒部６１の内側の空間は、一定の流路断面積で奥行方向に延びる上流側ノズル内流路Ｆ１とされている。
【００３５】
上流側筒部６１は、奥行方向手前側の部分が円筒状をなす上流側固定部６１ａとされ、奥行方向奥側の部分が円筒状をなす上流側突出部６１ｂとされている。
上流側固定部６１ａはその外周面が、注水口４３の内周面に全周にわたって嵌め込まれている。これによって、上流側筒部６１がアッパータンク４０に一体に固定されている。
上流側突出部６１ｂは、上流側固定部６１ａから奥行方向奥側に連続して延びている。上流側突出部６１ｂは、アッパータンク４０の内面、即ち、アッパータンク本体４２の前板部４２ｂの内面から上流側空間Ｒ１内に突出している。上流側突出部６１ｂの奥行方向奥側の端部は、アッパータンク本体４２の背板部４２ｃの内面に全周にわたって当接している。
【００３６】
吐出用ノズル６０には、該吐出用ノズル６０を径方向に貫通する吐出孔６２が形成されている。吐出孔６２は、上流側筒部６１内の上流側ノズル内流路Ｆ１を上流側空間Ｒ１に連通させる。吐出孔６２は、上流側筒部６１における上流側突出部６１ｂの外周面に開口している。吐出孔６２の流路断面積（上流側筒部６１の径方向に直交する断面積）は、上流側筒部６１の上流側ノズル内流路Ｆ１の流路断面積よりも小さく設定されている。
【００３７】
本実施形態では、吐出用ノズル６０に複数の吐出孔６２（第一吐出孔６２ａ及び第二吐出孔６２ｂ）が形成されている。図８に示すように、第一吐出孔６２ａは、上流側筒部６１における幅方向他方側（図８の左側）の部分で幅方向他方側に向かって水平方向に開口している。図７に示すように、第一吐出孔６２ａは、奥行方向に間隔をあけて複数（本実施形態では２つ）が開口している。
【００３８】
図８に示すように、第二吐出孔６２ｂは、上流側筒部６１の上流側突出部６１ｂにおける幅方向一方側（図８の右側）の部分で、幅方向一方側かつ下方に向かって開口している。即ち、第二吐出孔６２ｂは、幅方向一方側に向かうに従って下方に向かって傾斜する方向に開口している。図７に示すように、第二吐出孔６２ｂは、奥行方向に間隔をあけて複数（本実施形態では２つ）が開口している。本実施形態では、吐出用ノズル６０の側面視で、２つの第二吐出孔６２ｂが、２つの第一吐出孔６２ａを奥行方向両側から挟むように配置されている。
【００３９】
上流側蓋部６３は、円盤状をなす部材であって上流側筒部６１の奥行方向奥側の開口を閉塞している。該上流側蓋部６３は、上流側筒部６１の奥行方向奥側の端部とともに、アッパータンク本体４２の背板部４２ｃの内面に当接している。
このような吐出用ノズル６０には、上流側筒部６１の奥行方向手前側の端部に、ラジエータ入口側流路１０ａが接続されている。
【００４０】
＜ロアタンク＞
ロアタンク５０は、図５、図６、図９及び図１０に示すように、コア３０における各チューブ３２の冷却水の流通方向下流側となる下方に設けられている。ロアタンク５０は、各チューブ３２の下端がそれぞれ連通するように接続される下流側空間Ｒ２を画成している。
ロアタンク５０は、下流側プレート５１、ロアタンク本体５２及び排水口５３を有している。
【００４１】
下流側プレート５１は、水平方向に延びる板状をなしている。下流側プレート５１は、チューブ群３１と同様に、幅方向を長手方向とし、奥行き方向を短手方向とした矩形板状をなしている。下流側プレート５１には、該下流側プレート５１を上下方向に貫通する多数の孔が形成されている。これら孔に各チューブ３２の下部が嵌まり込むことにより、各チューブ３２が下流側プレート５１に一体に固定されている。図９及び図１０に示すように、各チューブ３２の下端は、下流側プレート５１の下面よりも下方に突出している。
【００４２】
ロアタンク本体５２は、底板部５２ａ、前板部５２ｂ、背板部５２ｃ及び一対の側板部５２ｄ，５２ｅを有している。
底板部５２ａは、水平方向に延びる板状をなしており、ロアタンク本体５２の下部を構成する。底板部５２ａは、幅方向を長手方向として奥行方向を短手方向とした矩形板状をなしている。底板部５２ａは下流側プレート５１の下方に間隔をあけて該下流側プレート５１と平行に設けられている。
【００４３】
前板部５２ｂ及び背板部５２ｃは、上下方向及び幅方向に延びる板状をなしており、奥行方向に対向して配置されている。前板部５２ｂ及び背板部５２ｃは、それぞれ下端が幅方向にわたって底板部５２ａに接続されている。前板部５２ｂはロアタンク本体５２の奥行方向手前側の部分を構成し、背板部５２ｃはロアタンク本体５２の奥行方向奥側の部分を構成する。
【００４４】
一対の側板部５２ｄ，５２ｅは、上下方向及び奥行方向に延びる板状をなしており、幅方向に対向して配置されている。一対の側板部５２ｄ，５２ｅは、それぞれ下端が底板部５２ａに奥行方向にわたって接続されているとともに、奥行方向手前側の端部が上下方向にわたって前板部５２ｂに接続され、奥行き方向奥側の端部が上下方向にわたって背板部５２ｃに接続されている。一方の側板部５２ｄはロアタンク本体５２の幅方向一方側（図５及び図１０の右側）の部分を構成する。他方の側板部５２ｅはロアタンク本体５２の幅方向他方側（図５及び図１０の左側）の部分を構成する。
【００４５】
これら底板部５２ａ、前板部５２ｂ、背板部５２ｃ及び一対の側板部５２ｄ，５２ｅから構成されるロアタンク本体５２は、上方が開口する箱状をなしている。ロアタンク本体５２は、箱状の開口を形成する下端部が下流側プレート５１の外周縁部と全周にわたって固定されている。これによって、ロアタンク５０内には、ロアタンク本体５２の内面と下流側プレート５１の下面とによって、各チューブ３２から導入される冷却水が充填される空間である下流側空間Ｒ２が画成されている。各チューブ３２内の流路は、該チューブ３２の下端で下流側空間Ｒ２にそれぞれ連通している。
【００４６】
排水口５３は、ロアタンク本体５２の前板部５２ｂの外面から奥行方向手前側に突出するように設けられている。排水口５３は、奥行方向に延びる筒状をなしており、本実施形態では円筒状をなしている。前板部５２ｂには、奥行方向に貫通する孔部が開口しており、排水口５３は該孔部の外縁から奥行方向手前側に向かって筒状に延びている。これによって、排水口５３の内側の空間は、下流側空間Ｒ２と連通状態とされている。排水口５３は、ロアタンク本体５２における幅方向中央よりも幅方向一方側（図５及び図１０の右側）に配置されている。即ち、排水口５３はロアタンク本体５２における幅方向一方側の側板部５２ｄ側に偏った位置に設けられている。
【００４７】
＜吸込用ノズル＞
吸込用ノズル７０は、ロアタンク５０の下流側空間Ｒ２内に挿入されており、下流側空間Ｒ２の冷却水を外部に排出する。
吸込用ノズル７０は、図９に示すように、下流側筒部７１及び下流側蓋部７３を有する。下流側筒部７１は、奥行方向に沿う軸線に沿って延びる筒状をなしており、本実施形態では延在方向に一様な内周面及び外周面を有する円筒状をなしている。下流側筒部７１の内側の空間は、一定の流路断面積で奥行方向に延びる下流側ノズル内流路Ｆ２とされている。
【００４８】
下流側筒部７１は、奥行方向手前側の部分が下流側固定部７１ａとされ、奥行方向奥側の部分が下流側突出部７１ｂとされている。
下流側固定部７１ａはその外周面が、排水口５３の内周面に全周にわたって嵌め込まれている。これによって下流側筒部７１がロアタンク５０に一体に固定されている。
下流側突出部７１ｂは、下流側固定部７１ａから奥行方向奥側に連続して延びている。下流側突出部７１ｂは、ロアタンク５０の内面、即ち、ロアタンク本体５２の前板部５２ｂの内面から下流側空間Ｒ２内に突出している。下流側突出部７１ｂの奥行方向奥側の端部は、ロアタンク本体５２の背板部５２ｃの内面に当接している。
【００４９】
吸込用ノズル７０には、該吸込用ノズル７０を径方向に貫通する吸込孔７２が形成されている。吸込孔７２は、下流側筒部７１内のノズル内流路を下流側空間Ｒ２に連通させる。吸込孔７２は、下流側筒部７１における下流側突出部７１ｂの外周面に開口している。吸込孔７２の流路断面積は、下流側筒部７１の下流側ノズル内流路Ｆ２の流路断面積よりも小さく設定されている。
【００５０】
本実施形態では、吸込用ノズル７０に複数の吸込孔７２（第一吸込孔７２ａ及び第二吸込孔７２ｂ）が形成されている。
図９及び図１０に示すように、第一吸込孔７２ａは、下流側筒部７１における幅方向他方側（図１０の左側）の部分で幅方向他方側に向かって水平方向に開口している。第一吸込孔７２ａは、奥行方向に間隔をあけて複数（本実施形態では２つ）が開口している。
【００５１】
第二吸込孔７２ｂは、下流側筒部７１における幅方向一方側（図１０の右側）の部分で、幅方向一方側に向かって水平方向に開口している。第二吸込孔７２ｂは、奥行方向に間隔をあけて複数（本実施形態では２つ）が開口している。本実施形態では、２つの第一吸込孔７２ａと２つの第二吸込孔７２ｂとは互いに対応する奥行方向位置に形成されている。
【００５２】
下流側蓋部７３は、下流側筒部７１の奥行方向奥側の開口を閉塞している。該下流側蓋部７３は、下流側筒部７１の奥行方向奥側の端部とともに、ロアタンク本体５２の背板部５２ｃの内面に当接している。
このような吸込用ノズル７０には、下流側筒部７１の奥行方向手前側の端部に、ラジエータ出口側流路１０ｂが接続されている。
【００５３】
以上のような構成の冷却システム１０では、冷却水が流通する流路はその全てが該冷却水によって満たされている。即ち、冷却水を冷却システム１０内に供給する際には、流路全体が冷却水で満たされるように空気抜き作業が行われる。これによって、ラジエータ２０では、アッパータンク４０内の上流側空間Ｒ１、ロアタンク５０内の下流側空間Ｒ２、これらを接続するチューブ３２内の流路には冷却水が充填された状態とされている。
【００５４】
＜冷却システムの動作及び作用効果＞
油圧ショベル１００の運転時、即ち、エンジン１３０の駆動時には、図４に示すように冷却水がラジエータ２０とエンジン１３０のウォータージャケットとを冷却水ポンプ１２の圧送によって循環することによって、エンジン１３０が冷却される。即ち、冷却水ポンプ１２から圧送される冷却水はエンジン１３０のウォータージャケットを流通する過程で該エンジン１３０と熱交換を行う。なお、冷却水ポンプ１２は、少なくともエンジン１３０の駆動時は常に動作している。これによって、エンジン１３０の熱が冷却水に吸収され、冷却水が高温となる。高温となってエンジン１３０から排出された冷却水はサーモスタット１３に導入される。冷却水が閾値を超える高温の場合には、サーモスタット１３はラジエータ２０への流路を開状態とし、冷却水ポンプへの流路を閉状態とする。これによって、エンジン１３０から排出される冷却水はサーモスタット１３を介してラジエータ２０の吐出用ノズル６０に導入される。
【００５５】
吐出用ノズル６０に導入された冷却水は、図７に示すように、吐出用ノズル６０における上流側筒部６１内の上流側ノズル内流路Ｆ１をラジエータ２０の奥行方向奥側に向かって流通する。そして、上流側筒部６１の奥行方向奥側は上流側蓋部６３によって閉塞されているため、該上流側ノズル内流路Ｆ１を流通する冷却水は、その全てが吐出孔６２を介してアッパータンク４０内の上流側空間Ｒ１に勢い良く吐出され、即ち、噴出される。上流側空間Ｒ１内は冷却水が充填されているため、吐出用ノズル６０における上流側筒部６１の上流側突出部６１ｂは上流側空間Ｒ１内の冷却水に浸漬された状態にある。そのため、吐出用ノズル６０は、図８に示すように、上流側空間Ｒ１に充填された冷却水内で、吐出孔６２を介して冷却水を吐出する。
【００５６】
このように上流側空間Ｒ１内に供給された冷却水は、上流側空間Ｒ１に連通する各チューブ３２の上端から該チューブ３２内の流路に導入され、該流路内を下方に向かって流通する。この際、冷却水は、外部からファン１１によってコア３０の外面に導入される外気と熱交換される。これによって、冷却水の熱が外気に放出されることで冷却水が冷却される。冷却された冷却水は、チューブ３２の下端から、該チューブ３２内の流路に連通するロアタンク５０内の下流側空間Ｒ２に導入される。
【００５７】
下流側空間Ｒ２に導入された冷却水は、吸込用ノズル７０を介してラジエータ２０の外部に排出される。吸込用ノズル７０の下流側筒部７１の下流側突出部７１ｂは下流側空間Ｒ２内に充填された冷却水に浸漬された状態とされており、当該下流側突出部７１ｂに吸込孔７２が形成されている。そのため、下流側空間Ｒ２内の冷却水は、吸込孔７２に吸い込まれるようにして、吸込用ノズル７０内の下流側ノズル内流路Ｆ２に導入される。下流側ノズル内流路Ｆ２に導入された冷却水は、該下流側ノズル内流路Ｆ２を奥行方向手前側に向かって流通し、冷却水ポンプ１２に導入される。そして、冷却水は、当該冷却水ポンプ１２によって再度エンジン１３０に圧送され、該エンジン１３０とラジエータ２０とを交互に循環する。
【００５８】
ここで本実施形態では、図８に示すように、吐出用ノズル６０の吐出孔６２からアッパータンク４０の上流側空間Ｒ１内に充填された冷却水に、外部からの冷却水を吐出する構成とされている。そのため、アッパータンク４０の上流側空間Ｒ１内に充填されている冷却水は、吐出される冷却水によって撹拌されることになる。これにより、上流側空間Ｒ１内の冷却水は、該上流側空間Ｒ１内の全体に拡散される。
【００５９】
仮に吐出用ノズル６０を設けることなく、注水口４３からアッパータンク４０内に冷却水を導入する構成とした場合、該注水口４３から勢いのない冷却水が上流側空間Ｒ１内の幅方向の一部のみに集中して入り込むこととなる。したがって、上流側空間Ｒ１内の冷却水は撹拌されることはないため、上流側空間Ｒ１内の幅方向における注水口４３付近の一部領域のみに高温の冷却水が存在することになる。そのため、上流側空間Ｒ１内には注水口４３付近の領域では温度が高く、注水口４３から離間した領域では温度が低いといった温度勾配の温度分布が幅方向に形成されてしまう。
【００６０】
さらに、注水口４３付近に配置されたチューブ３２には、該注水口４３から供給される冷却水がより入り込み易くなるため、第一配列方向である幅方向に配列されたチューブ３２には、その配置箇所に応じた流量分布が形成されてしまう。即ち、注水口４３付近のチューブ３２には大流量の冷却水が流通し、注水口４３から離間したチューブ３２には小流量の冷却水が流通する。その結果、注水口４３付近のチューブ３２には高温かつ大流量の冷却水が流通し、注水口４３から幅方向に離間したチューブ３２には低温かつ小流量の冷却水が流通することになる。そのため、熱交換に寄与するコア３０内で幅方向に不均一な温度分布・流量分布が形成される結果、特に注水口４３から離間したチューブ３２では有効な熱交換が行われず、ラジエータ全体としての熱交換効率が大きく低下してしまう。さらに、コア３０には幅方向の温度勾配に応じた熱応力が生じてしまう。
【００６１】
これに対して本実施形態では、上述の通り、吐出用ノズル６０から吐出される冷却水によって上流側タンク内の上流側空間Ｒ１内の冷却水が撹拌・拡散される構成のため、上流側空間Ｒ１内の冷却水に、幅方向に応じた温度勾配が形成されてしまうことを抑制できる。また、上流側空間Ｒ１内で新たに供給される冷却水が拡散することで、注水口４３付近に配置されたチューブ３２のみに集中して冷却水が流通してしまうことを抑制できる。
これによって、コア３０全体としての温度分布・流量分布の均一化を図ることができるため、当該コア３０での熱交換効率の低下を抑制することができる。また、コア３０に過大な熱応力が生じてしまうことを回避できる。
【００６２】
ここで、特に寒冷地での油圧ショベル１００の運転開始時には、サーモスタット１３のラジエータ２０への流路が開状態に切り替わったとしてもラジエータ２０内での低温の冷却水がの影響により再度サーモスタット１３のラジエータ２０への流路が閉まり始めことがある。この場合、ラジエータ２０への冷却水の導入量が通常時に比べて少なくなり、上流側空間Ｒ１内には温度勾配が形成され易い。本実施形態では、このような場合であっても、吐出孔６２を介して冷却水を上流側空間Ｒ１内に吐出することができるため、上流側空間Ｒ１での冷却水の温度分布、流量分布の均一化を図ることができる。
【００６３】
本実施形態では、吐出用ノズル６０の上流側固定部６１ａが注水口４３に嵌め込まれることで吐出用ノズル６０がアッパータンク４０に固定されている。また、このように固定した状態で、吐出孔６２が形成された上流側突出部６１ｂが上流側空間Ｒ１内の冷却水に浸漬した状態となる。したがって、既存の注水口４３を有するラジエータ２０に、冷却水を吐出する構成を容易に後付けすることができる。
【００６４】
アッパータンク４０内での温度勾配が形成され易く、かつ、チューブ３２での流量勾配が形成され易い幅方向に向かって吐出用ノズル６０の吐出孔６２が開口している。そのため、当該幅方向に向かっての撹拌・拡散効果をより高く得ることができ、コア３０全体としての温度分布・流量分布のより一層の均一化を図ることができる。特に、より多数のチューブ３２が配列された幅方向（第一配列方向）での上記均一化を図ることで、コア３０での熱交換効率をより向上させることができる。
【００６５】
また、本実施形態では、水平方向に対向する側板部４２ｅに対して比較的離間している第一吐出孔６２ａは、該側板部４２ｅとの対向方向である水平方向に向かって開口している。これによって、広範囲の冷却水を撹拌することができる。一方、水平方向に対向する側板部４２ｄに対して比較的近接している第二吐出孔６２ｂは、該側板部４２ｄとの対向方向である水平方向に対して下方に傾斜する方向に向かって開口している。これにより、吐出された冷却水の勢いが側壁に衝突して低下してしまうことが回避されている。したがって、吐出孔６２を介して上流側空間Ｒ１内に導入される冷却水によって、上流側空間Ｒ１内全体を効率的に撹拌することができる。
【００６６】
さらに、ロアタンク５０内の冷却水は、吸込用ノズル７０の吸込孔７２を介して外部に排出される構成のため、図１０に矢印で示すように、ロアタンク５０の下流側空間Ｒ２全体から冷却水を取り込んで排出することができる。
ここで、仮に吸込用ノズル７０を設けずに排水口５３から直接的に冷却水を排出する構成とする場合、排水口５３付近に配置されたチューブ３２からの冷却水を集中的に排出することになる結果、コア３０内には幅方向に流量勾配を有する流量分布が形成されてしまう。
【００６７】
これに対して本実施形態では、下流側空間Ｒ２の冷却水が吸込用ノズル７０に吸い込まれる際に吸込孔７２での圧損が生じることで、該吸込孔７２付近のチューブ３２からの冷却水のみが集中して外部に排出されてしまうことを回避できる。即ち、吸込孔７２介して冷却水が排出される構成とすることで、ロアタンク５０の下流側空間Ｒ２全体から冷却水を外部に排出することができる。これによって、コア３０での流量勾配が形成されてしまうことを抑制し、熱交換効率をより一層向上させることができる。
【００６８】
本実施形態では、吸込用ノズル７０の下流側固定部７１ａが排水口５３に嵌め込まれることで吸込用ノズル７０がロアタンク５０に固定されている。このように固定した状態で、吸込孔７２が形成された下流側突出部７１ｂが下流側空間Ｒ２内の冷却水に浸漬した状態となる。したがって、既存の排水口５３を有するラジエータ２０に、冷却水を吸い込んで排出する構成を容易に後付けすることができる。
【００６９】
さらに、吸込用ノズル７０では、コア３０内での流量勾配が形成され易い幅方向に向かって吸込孔７２が開口している。そのため、幅方向全体から冷却水を吸い込み易くなり、コア３０での流量分布をより均一化することができる。
また、このような吸込用ノズル７０を上記吐出用ノズル６０と合わせて用いることで、熱交換効率をよい一層向上させることができる。
【００７０】
特に本実施形態では、吐出用ノズル６０、吸込用ノズル７０の奥行方向奥側の端部がアッパータンク本体４２、ロアタンク本体５２を構成する背板部４２ｃに当接する構成のため、吐出用ノズル６０、吸込用ノズル７０の奥行方向の位置決めを容易に行うことができる。
【００７１】
ここで、一般の乗用車の場合、該乗用車の走行に伴って前方から受ける外気がラジエータに導入される。そのため、ラジエータのコアの幅方向に冷却水の温度分布が形成されたとしても、外部から供給される大量の外気によって強制的に冷却することができる。そのため、コアが局所的に高温となることはない。
一方、油圧ショベル１００の場合には、乗用車と異なり、走行に伴う外気がラジエータ２０に導入されることはない。本実施形態ではこの場合であっても、吐出用ノズル６０による上流側空間Ｒ１における冷却水の撹拌・拡散効果を得ることができるためで、コア３０が局所的に高温となってしまうことを回避できる。
【００７２】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００７３】
例えば第一変形例として、図１１に示す構成のラジエータ２０Ａを採用してもよい。この第一変形例のラジエータ２０Ａでは、吐出用ノズル６０の吐出孔６２ｃが、上流側筒部６１の径方向外側かつラジエータ２０Ａの奥行方向に向かって傾斜して開口している。即ち、吐出孔６２ｃは、チューブ３２の第二配列方向に冷却水を吐出するように開口している。
【００７４】
これによって、ラジエータ２０Ａの奥行方向であるチューブ３２の第二配列方向に、上流側空間Ｒ２内の冷却水を撹拌・拡散することができる。そのため、特に第二配列方向に配列されたチューブ３２での温度勾配・流量勾配を抑えることができる。
【００７５】
なお、第一変形例の吐出孔６２ｃと実施形態の吐出孔６２を組み合わせてもよい。これによって、チューブ３２の第一配列方向及び第二配列方向の双方で冷却水の撹拌・拡散効果を得ることができる。
【００７６】
また、吸込用ノズル７０でも同様に、実施形態の吸込孔７２を下流側筒部７１の径方向外側、かつ、ラジエータ２０の奥行方向に向かって開口する構成としてもよい。これにより、奥行き方向全体から冷却水を吸い込み易くなる。
【００７７】
例えば第二変形例のラジエータ２０Ｂとして、図１２に示すように、アッパータンク本体４２を構成する側板部４２ｄ，４２ｅに注水口４３ａを形成し、当該注水口４３から吐出用ノズル６０を挿入する構成としてもよい。この場合、上流側筒部６１における上流側突出部６１ｂの外周面に形成された吐出孔６２ｄに加えて、上流側蓋部６３を該上流側蓋部６３の厚さ方向に貫通する吐出孔６３ａを形成してもよい。これによって、上流側空間Ｒ１内の冷却水をより様々な方向に撹拌・拡散することができる。
【００７８】
即ち、注水口４３はアッパータンク本体４２のいずれの部分に設けられていてもよく、当該注水口４３に応じて吐出用ノズル６０が挿入されていればよい。また、吐出孔６２における冷却水の吐出方向もいずれの方向であってもよい。
同様に、ロアタンク５０の排水口５３はロアタンク本体５２のいずれの部分に設けられていてもよい、当該排水口５３に応じて吸込用ノズル７０が挿入されていればよい。また、吸込孔７２における冷却水の吸込み方向もいずれの方向であってもよい。
【００７９】
実施形態では、ラジエータ２０のチューブ３２内の流路が上下方向に延びて、アッパータンク４０が上流側タンクとして上部に形成されるとともにロアタンク５０が下流側タンクとした下部に形成される構成とした。しかしながらこれに限定されることはなく、例えばチューブが水平方向に延びており、当該チューブの両端に上流側タンク、下流側タンクが設けられていてもよい。また、ロアタンク５０を上流側タンクとし、アッパータンク４０を下流側タンクとして、チューブ３２内の流路を冷却水が上方に向かって流通する構成であってもよい。
【００８０】
さらに、複数の吐出孔６２の径を互いに異なる大きさとしてもよい。同様に複数の吸込孔７２の径を互いに異なる大きさとしてもよい。
アッパータンク４０には、例えば冷却水を外部から補充するための導入部が形成されていてもよい。ロアタンク５０には、例えば冷却水をドレンとして外部に排出するためのドレン排出部が形成されていてもよい。
アッパータンク４０、ロアタンク５０の構成は実施形態の構成に限られず、他の構成であってもよい。
アッパータンク４０内には必ずしも冷却水が充填されていなくてもよい。吐出用ノズル６０は冷却水に浸漬されていなくてもよい。
【００８１】
実施形態では、作業機械として油圧ショベル１００に本発明を適用した例について説明したが、他の作業機械に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
７…ロアホース、８…アッパーホース、９…オイルクーラ、１０…冷却システム、１０ａ…ラジエータ入口側流路、１０ｂ…ラジエータ出口側流路、１０ｃ…バイパス流路、１１…ファン、１１ａ…ファンケース、１２…冷却水ポンプ、１３…サーモスタット、２０…ラジエータ、３０…コア、３１…チューブ群、３２…チューブ、３３…フィン、４０…アッパータンク（上流側タンク）、４１…上流側プレート、４２…アッパータンク本体、４２ａ…天板部、４２ｂ…前板部、４２ｃ…背板部、４２ｄ…側板部、４２ｅ…側板部、４３…注水口、５０…ロアタンク（下流側タンク）、５１…下流側プレート、５２…ロアタンク本体、５２ａ…底板部、５２ｂ…前板部、５２ｃ…背板部、５２ｄ…側板部、５２ｅ…側板部、５３…排水口、６０…吐出用ノズル、６１…上流側筒部、６１ａ…上流側固定部、６１ｂ…上流側突出部、６２…吐出孔、６２ａ…第一吐出孔、６２ｂ…第二吐出孔
６３…上流側蓋部、７０…吸込用ノズル、７１…下流側筒部、７１ａ…下流側固定部、７１ｂ…下流側突出部、７２…吸込孔、７２ａ…第一吸込孔、７２ｂ…第二吸込孔、７３…下流側蓋部、１００…油圧ショベル（作業機械）、１１０…下部走行体、１１１…履帯、１１２…ブレード、１２０…上部旋回体、１２１…キャブ、１２２…作業機、１２３…ブーム、１２４…アーム、１２５…バケット、１３０…エンジン、１３１…シリンダブロック、１３２…シリンダヘッド、Ｒ１…上流側空間、Ｒ２…下流側空間、Ｆ１…上流側ノズル内流路、Ｆ２…下流側ノズル内流路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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