(57)【要約】【課題】風量性能を高め、冷却効率またはエネルギー効率を改善する。【解決手段】冷却ファンとして、外気を空気室１６に吸い込んで熱交換器１５に吸気流Ｆ１として送り込む吸気ファン１７と、熱交換器１５を通過した吸気流Ｆ１を排気流Ｆ２として熱交換器１５に送り返す排気ファン１８を並設し、かつ、熱交換器１５の空気室１６と反対側に、凹曲面状の内壁によって吸気流Ｆ１を排気流Ｆ２に転換するシュラウド２３を、熱交換器１５の反対側のコア面１５ｂとの間に吸気流Ｆ１を排気流Ｆ２に反転させる反転空間２４が形成される状態で設けた。【選択図】図１
2015165119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気口を備えた外装カバーと、この外装カバー内に空気室を区画形成する状態で設置されて空冷による流体の冷却を行う熱交換器と、この熱交換器に冷却空気を供給する冷却ファンを備えた建設機械の冷却装置において、上記冷却ファンとして、外気を上記空気室に吸い込んで上記熱交換器に吸気流として送り込む吸気ファンと、上記熱交換器を通過した吸気流を排気流として上記熱交換器に送り返す排気ファンを並設し、かつ、上記熱交換器の上記空気室と反対側に、上記吸気流を上記排気流に転換するシュラウドを、上記熱交換器の上記反対側のコア面との間に上記吸気流を排気流に反転させる反転空間が形成される状態で設けたことを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項２】
上記吸気ファンと排気ファンを上下に並設したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の冷却装置。
【請求項３】
上記吸気ファンと排気ファンを上記熱交換器のコア面に向かって左右に並設したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の冷却装置。
【請求項４】
上記吸気ファン及び排気ファンを上記空気室に並設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の冷却装置。
【請求項５】
上記吸気ファンと排気ファンを上記反転空間に並設したことを特徴とする請求項１〜３
のいずれか１項に記載の建設機械の冷却装置。
【請求項６】
上記シュラウドの上記熱交換器と対向する内壁を、上記吸気ファンと排気ファンの並び方向に湾曲する凹曲面に形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の建設機械の冷却装置。
【請求項７】
上記シュラウドの上記熱交換器と対向する内壁を、上記吸気ファンと排気ファンの並び方向と直角方向にも湾曲する凹曲面に形成したことを特徴とする請求項６記載の建設機械の冷却装置。
【請求項８】
上記シュラウドの内壁に、上記反転空間内の空気の流れに沿って複数の導風板を突設したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の建設機械の冷却装置。
【請求項９】
上記吸気ファン及び排気ファンを電動機で駆動し、その電源となる蓄電装置を上記空気室に、上記排気流と接触する状態で設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の建設機械の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はラジエータ、オイルクーラ等の熱交換器をファンによって空冷する建設機械の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ショベル等の建設機械においては、図７に示すように、上部旋回体の後部に、通気口(排気口のみを示す)１を備えた外装カバーとしてのガード部材２とアッパーフレーム３で囲われたエンジンルーム４を形成し、このエンジンルーム４にエンジン５とその関連機器が設置される。
【０００３】
また、ラジエータやオイルクーラ等の熱交換器(図では一つのものとして示す)６が、エンジンルーム４内の一端部に空気室７を区画形成する状態で設置されるとともに、空気室７に、エンジン５で駆動される冷却ファン８が熱交換器６と近接して設けられ、この冷却ファン８の回転により外気を空気室７に吸い込んで熱交換器６に通し、熱交換器６を冷却する構成がとられる。図中、９は冷却ファン８を外周から取り囲む状態で熱交換器６に取付けられたシュラウドである。
【０００４】
ここで、ファン騒音の低減等を目的として、二つの小型の冷却ファンを上下に並べ、ベルト伝動機構でエンジンに接続して同一方向に回転駆動するファン分割式の冷却装置が公知である(特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−３１７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この公知技術によると、大型の単一ファンと同じ風量を二つの小型ファンで分担する構成であるため、冷却装置全体としての風量性能の向上にはつながらない一方、単一ファンと同等かそれ以上の動力を要する。このため、冷却効率またはエネルギー効率の改善の点では効果が得られない。
【０００７】
そこで本発明は、風量性能を高め、冷却効率またはエネルギー効率を改善することができる建設機械の冷却装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、通気口を備えた外装カバーと、この外装カバー内に空気室を区画形成する状態で設置されて空冷による流体の冷却を行う熱交換器と、この熱交換器に冷却空気を供給する冷却ファンを備えた建設機械の冷却装置において、上記冷却ファンとして、外気を上記空気室に吸い込んで上記熱交換器に吸気流として送り込む吸気ファンと、上記熱交換器を通過した吸気流を排気流として上記熱交換器に送り返す排気ファンを並設し、かつ、上記熱交換器の上記空気室と反対側に、上記吸気流を上記排気流に転換するシュラウドを、上記熱交換器の上記反対側のコア面との間に上記吸気流を排気流に反転させる反転空間が形成される状態で設けたものである。
【０００９】
この構成によれば、吸気ファンの回転によって空気室が正圧傾向、反転空間が負圧傾向となる一方、排気ファンの回転によって反転空間が正圧傾向、空気室が負圧傾向となる。
【００１０】
すなわち、両ファンの相乗効果によって互いの風量がアップし、冷却装置全体としての風量性能を向上させることができる。
【００１１】
このため、冷却効率を高め、あるいは同じ冷却効率を得るのに必要な動力を低減することができる。
【００１２】
この場合、上記吸気ファンと排気ファンを上下に並設してもよいし(請求項２)、上記熱交換器のコア面に向かって左右に並設してもよい(請求項３)。
【００１３】
請求項２の構成によれば、熱交換器のコア面に向かって左右のスペースを確保し難い場合に有利となり、請求項３の構成によれば上下のスペースを確保し難い場合に有利となる。
【００１４】
また本発明においては、上記吸気ファン及び排気ファンを上記空気室に並設してもよいし(請求項４)、反転空間に並設してもよい(請求項５)。
【００１５】
請求項４の構成によれば、スペースをとり易い空気室にファンを設置することでファンの設置、メンテナンスが容易となる。
【００１６】
また、請求項５の構成によれば、空気室に広いスペースを確保できるため、別の熱交換器を前後方向に重ねて設置し、吸気流または排気流によって冷却することが可能となる。
【００１７】
本発明において、上記シュラウドの上記熱交換器と対向する内壁を、上記吸気ファンと排気ファンの並び方向に湾曲する凹曲面に形成するのが望ましい(請求項６，７)。
【００１８】
こうすれば、反転空間に入った吸気流を排気ファンに向かう排気流に無駄なくスムーズに転換し、風量性能を一層向上させることができる。
【００１９】
この場合、上記シュラウドの上記熱交換器と対向する内壁を、上記吸気ファンと排気ファンの並び方向と直角方向にも湾曲する凹曲面に形成するのが望ましい(請求項７)。
【００２０】
こうすれば、吸気流及び排気流の広がりを抑え、風量性能をさらに高めることができる。
【００２１】
また、上記シュラウドの内壁に、上記反転空間内の空気の流れに沿って複数の導風板を突設するのが望ましい(請求項８)。
【００２２】
この構成によれば、吸気流及び排気流の乱れを抑えて空気の流れを良くすることができる。
【００２３】
さらに、上記吸気ファン及び排気ファンを電動機で駆動し、その電源となる蓄電装置を上記空気室に、上記排気流と接触する状態で設けるのが望ましい(請求項９)。
【００２４】
こうすれば、寒冷時に、熱交換器を通過することで温度上昇した排気流によって蓄電装置を暖機できる一方、夏場は高温化した蓄電装置周辺の空気を排気流とともに外部に排出できることで蓄電装置の温度上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、風量性能を高め、冷却効率またはエネルギー効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す垂直断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す垂直断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す水平断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】従来技術を示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。
【００２８】
第１実施形態(図１〜図３参照)
上部旋回体の後部に、通気口(吸排気口)１１を備えた外装カバーとしてのガード部材１２とアッパーフレーム１３で囲われたエンジンルーム１４が形成され、このエンジンルーム１４に図示しないエンジンとその関連機器が設置される。
【００２９】
また、熱交換器１５が、エンジンルーム１４内の一端部に空気室１６を区画形成する状態で設置され、この空気室１６内に冷却ファンが設けられる。
【００３０】
この冷却ファンとして、外気を通気口１から空気室に吸い込んで熱交換器１５に吸気流Ｆ１として送り込む吸気ファン１７と、熱交換器１５を通過した吸気流Ｆ１を排気流Ｆ２として熱交換器１５に送り返す排気ファン１８が、それぞれ熱交換器１５の一方のコア面１５ａに近接して設けられている。
【００３１】
両ファン１７，１８は、吸気ファン１７が上側となりかつ互いの回転中心が平行となる状態で上下に並設され、それぞれファンモータ(電動機)１９，２０によって駆動される。図中、２１，２２は両ファン１７，１８が取付けられたファンケーシングである。
【００３２】
また、熱交換器１５の空気室１６と反対側に、吸気ファン１７による吸気流Ｆ１を排気流Ｆ２に転換するシュラウド２３が、熱交換器１５の反対側のコア面１５ｂとの間に吸気流Ｆ１を排気流Ｆ２に反転させる反転空間２４が形成される状態で設けられている。
【００３３】
シュラウド２３は、上下に長い楕円形の外形を備えた皿状で、コア面１５ｂに対向する内壁が、ファンの並び方向(上下方向)及びこれと直角方向(コア面１５ａに向かって左右方向)に湾曲する凹曲面とされ、内壁全体としてパラボラアンテナのような放物曲面(球面としてもよい)に形成されている。
【００３４】
また、このシュラウド２３の内壁に、反転空間２４内の空気の流れに沿って複数(図例では中心と左右両側の三つ)の導風板２５が、シュラウド内壁を区画する状態で上下方向に突設されている。
【００３５】
シュラウド２３は、周囲にフランジ２３ａを有し、このフランジ２３ａが熱交換器１５(または熱交換器１５が取付けられた枠体)に取付けられる。
【００３６】
一方、両ファンモータ１９，２０の電源となる蓄電装置２６が、空気室１６の下部に、排気流Ｆ２と接触する状態で設置されている。
【００３７】
以上の構成において、両ファン１７，１８を回転させると、吸気ファン１７により外気が主として上部の通気口１１から空気室１６に吸入されて吸気流Ｆ１が生成され、この吸気流Ｆ１が熱交換器１５の上部を通過した後、シュラウド２３の内壁に沿って下降しながら反転し、排気流Ｆ２となって熱交換器１５の下部を通り、空気室１６に戻って主として下部の通気口１１から外部に排出される。
【００３８】
この空気の流れによって熱交換器１５が冷却される。
【００３９】
ここで、吸気ファン１７の回転によって空気室１６の上部が正圧傾向、反転空間２４の上部が負圧傾向となる一方、排気ファン１８の回転によって反転空間２４が正圧傾向、空気室１６が負圧傾向となる。
【００４０】
すなわち、両ファン１７，１８の相乗効果によって互いの風量がアップし、冷却装置全体としての風量性能を向上させることができる。
【００４１】
このため、冷却効率を高め、あるいは同じ冷却効率を得るのに必要な動力を低減することができる。
【００４２】
加えて、この実施形態によると次の効果を得ることができる。
【００４３】
(ｉ)  シュラウド２３の内壁を両ファン１７，１８の並び方向(上下方向)に湾曲する凹曲面としているため、反転空間２４に入った吸気流Ｆ１を排気ファン１８に向かう排気流Ｆ２に無駄なくスムーズに転換し、風量性能を向上させることができる。
【００４４】
(ｉｉ)  シュラウド内壁を、両ファン１７，１８の並び方向と直角方向(左右方向)にも湾曲する凹曲面に形成しているため、吸気流及び排気流の広がりを抑え、風量性能をさらに高めることができる。
【００４５】
(ｉｉｉ)  シュラウド内壁に、反転空間２４内の空気の流れに沿って複数の導風板２５を突設しているため、吸気流及び排気流の乱れを抑えて空気の流れを良くすることができる。
【００４６】
(ｉｖ)  スペースをとり易い空気室１６に両ファン１７，１８を設置しているため、両ファン１７，１８の設置、メンテナンスが容易となる。
【００４７】
(ｖ)  両ファン１７，１８を電動機(ファンモータ)１９，２０で駆動し、その電源となる蓄電装置２６を空気室１６に排気流Ｆ２と接触する状態で設けているため、寒冷時に、熱交換器１５を通過することで温度上昇した排気流Ｆ２によって蓄電装置２６を暖機できる一方、夏場は高温化した蓄電装置周辺の空気を排気流Ｆ２とともに外部に排出できることで蓄電装置２６の温度上昇を抑制することができる。
【００４８】
他の実施形態(図４〜図６参照)
第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００４９】
図４に示す第２実施形態においては、両ファン１７，１８が反転空間２４において上下に並設されている。
【００５０】
また、図５，６に示す第３実施形態においては、両ファン１７，１８が空気室１６においてコア面１５ａに向かって左右に並設されている。
【００５１】
第３実施形態の場合、シュラウド２３は、図示のように外形が横長の楕円形となるとともに、導風板２５が左右方向に延びる状態で設置される。
【００５２】
これら第２及び第３実施形態によっても、基本的に第１実施形態と同じ作用、効果を得ることができる。
【００５３】
また、第２実施形態によると、空気室１６に広いスペースを確保できるため、図４中に二点鎖線で示すように熱交換器１５とは別の一〜複数の熱交換器２７を前後方向に重ねて設置し、吸気流Ｆ１または排気流Ｆ２によって冷却することが可能となる。
【００５４】
一方、第３実施形態によると、熱交換器１５のコア面に向かって左右のスペースをとり難い場合に有利な第１実施形態に対して、上下のスペースを確保し難い場合に有利となる。
【００５５】
その他の実施形態
(１)  第１実施形態のバリエーションとして、両ファン１７，１８を、吸気ファン１７が下側となるように上下配置してもよい。
【００５６】
(２)  第２実施形態のバリエーションとして、両ファン１７，１８を反転空間２４において左右に並設してもよい。
【００５７】
(３)  両ファン１７，１８の一方を空気室１６に、他方を反転空間２４に設置してもよい。
【００５８】
(４)  上記各実施形態では、吸気、排気両ファン１７，１８を一つずつ設置した場合を説明したが、両ファン１７，１８の双方または一方を複数設置してもよい。
【００５９】
たとえば、両ファン１７，１８を二つずつ、同種のものが同じ側となる状態で上下または左右に並設してもよいし、両ファン１７，１８の一方を一つ、他方を二つとして三角配置してもよい。
【００６０】
(５)  上記各実施形態の熱交換器１５を複数、上下または左右に並設し、共通の吸気及び排気両ファン１７，１８によって冷却する構成をとってもよい。
【００６１】
(６)  両ファン１７，１８は、上記実施形態のように電動式とするのがスペース、組み込み等の点で有利であるが、油圧モータを駆動源として用いることも可能である。
【００６２】
(７)  上記各実施形態において、エンジンは別系統のファン冷却装置によって冷却する構成がとられる。
【００６３】
但し、たとえば図１において、熱交換器１５、両ファン１７，１８、シュラウド２３をエンジンルーム１４における図の左側に、両ファン１７，１８がエンジンに対向する状態で設置し、エンジンをも冷却する構成としてもよい。
【００６４】
また、この冷却装置をエンジンルームとは別の位置に設置してもよい。
【００６５】
(８)  シュラウド２３は、上記各実施形態のように内壁が凹曲面となった皿状とするのが風量性能の点で望ましいが、垂直面と水平面から成る単なる四角の箱状に形成してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１１  通気口
１２  外装カバーとしてのガード部材
１３  同、アッパーフレーム
１４  エンジンルーム
１５  熱交換器
１５ａ，１５ｂ  熱交換器のコア面
１６  空気室
１７  吸気ファン
１８  排気ファン
１９，２０  ファンモータ(電動機)
２３  シュラウド
２４  反転空間
２５  導風板
２６  蓄電装置
Ｆ１  吸気流
Ｆ２  排気流
【図１】
2015165119.tif 000003
【図２】
2015165119.tif 000004
【図３】
2015165119.tif 000005
【図４】
2015165119.tif 000006
【図５】
2015165119.tif 000007
【図６】
2015165119.tif 000008
【図７】
2015165119.tif 000009