(57)【要約】【課題】振動などによってフレームの長穴が広がったり摩耗したりする現象を未然に防止できる新規な建設機械の熱交換器の提供。【解決手段】フレーム１１０の長穴２２０部分に、この長穴２２０と相似形をした長穴３２０が形成されたプレート３００をその長穴同士が一致するように取り付け、プレート側長穴３２０の短手方向の大きさを、フレーム側長穴２２０の短手方向の幅よりも小さくする。これにより、振動が加わった際に、支持用ボルト２１０が専らプレート側長穴３２０にのみ衝突してフレーム側長穴２２０と衝突しなくなるため、フレーム側長穴２２０が広がるように変形したり、摩耗することがなくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームの長穴に支持用ボルトを介してコアを支持した熱交換器であって、
前記フレームの長穴部分に、この長穴と相似形をした長穴が形成されたプレートをその長穴同士が一致するように取り付け、
前記プレート側の長穴の短手方向の大きさが、前記フレーム側に形成された長穴の短手方向の幅よりも小さくなっていることを特徴とする建設機械の熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の熱交換器において、
前記プレートは、取付用ボルトを介して前記フレームの長穴部分に着脱自在に取り付けられることを特徴とする建設機械の熱交換器。
【請求項３】
請求項２に記載の建設機械の熱交換器において、
前記取付用ボルトは、前記フレームの長穴近傍に設けられたねじ座に螺合することを建設機械の熱交換器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の建設機械の熱交換器において、
前記支持用ボルトは、そのネジ部を覆う筒状のスペーサを介して前記コアに螺合することを特徴とする建設機械の熱交換器。
【請求項５】
請求項４に記載の建設機械の熱交換器において、
前記支持用ボルトは、前記フレームの長穴に当接する樹脂製のワッシャを有することを特徴とする建設機械の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルなどの建設機械に搭載されるラジエータやオイルクーラなどの熱交換器の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルなどの建設機械には、高温となったエンジン冷却水や作動油、ミッションオイルなどを空冷するためのラジエータやオイルクーラなどの熱交換器が多数備えられている。これらの熱交換器は、金属製の伝熱管を螺旋状や平行に多数配置すると共にその表面に多数のフィンを備えた構造となっており、冷却ファンから送られる空気を通過させることで伝熱管内を流れる熱媒体を強制的に冷却している。
【０００３】
このような熱交換器は、伝熱管内を流れる熱媒体の温度の変化によって熱膨張や熱収縮を繰り返すため、車体への取り付けに際しては、その熱膨張・収縮を許容するための工夫が施されている。すなわち、従来の建設機械の熱交換器は、例えば熱交換器本体となるアルミ製のコアを鉄製のフレームで固定する構造となっているが、アルミ製コアは鉄製や銅製のコアに比較して熱膨張・収縮により大きく変化する。
【０００４】
このため、（１）アルミ製コアとフレームとの間にゴムパットなどの弾性体を挟む込み、この弾性体が変形することによってアルミ製コアの熱膨張を吸収したり、あるいは（２）このアルミ製コアをボルトで直接フレームに固定する場合には、図１３に示すように、フレーム１１０側のボルト取付穴２２０を長穴とし、そのボルト２１０がその長穴２２０に沿ってスライド移動可能とすることでアルミ製コア１２０の熱膨張・収縮を許容するようにしている。また、以下の特許文献１のようにラジエータとコンデンサとを温度により形状が異なる部材で締結することで両者の熱膨張差を許容する構造も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１５９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前者の構造（１）では、車体振動による熱交換器の剛性にはコアは関与せず、フレームで全ての剛性を持つ必要がある。一方、後者の構造（２）では、コア自体も剛性の一部となるため、フレームを前者の構造よりも軽量化することができる。そのため、剛性のあるコアの場合は、後者の構造を採用した方が熱交換器全体を軽量化できるというメリットがある。
【０００７】
しかしながら、後者の構造（２）の場合、長穴２２０の長手方向については長穴２２０の隙間に余裕があるため、ボルト２１０が長穴２２０の縁部に衝突することはないが、その長穴２２０の短手方向（幅方向）については隙間に余裕がないため、エンジンなどの振動が加わるとそのボルト２１０が長穴の短手方向縁部に繰り返し衝突（接触）してその長穴２２０が広がるように変形したり、摩耗したりすることがある。
【０００８】
そして、その状態がひどくなると、そこを起点としてフレーム１１０に亀裂が発生したり、フレーム１１０が剛性体の一部とならずにコア１２０のみで剛性を持つようになる結果、コア１２０の破損にもつながる懸念がある。そのため、前記のような現象によって長穴２２０の縁部が広がったり、摩耗してしまった場合には、その長穴２２０の修繕もしくはフレーム１１０の交換が必要となるが、いずれの場合も車体上での対応は極めて困難である。また、仮に修繕ができたとしてもその作業には多大な時間が掛かる上に、さらにフレーム１１０交換の場合は多額の費用がかかってしまう。
【０００９】
そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、振動などによってフレームの長穴が広がったり摩耗したりする現象を未然に防止できる新規な建設機械の熱交換器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために第１の発明は、フレームの長穴に支持用ボルトを介してコアを支持した熱交換器であって、前記フレームの長穴部分に、この長穴と相似形をした長穴が形成されたプレートをその長穴同士が一致するように取り付け、前記プレート側の長穴の短手方向（幅方向）の大きさが、前記フレーム側に形成された長穴の短手方向（幅方向）の幅よりも小さくなっていることを特徴とする建設機械の熱交換器である。
【００１１】
このような構成によれば、熱交換器に振動が加わった際に、支持用ボルトが専らプレート側に形成された長穴の縁部にのみ衝突してフレーム側に形成された長穴の縁部と衝突するようなことがなくなる。これにより、フレーム側に形成された長穴の縁部が広がるように変形したり、摩耗することがなくなるため、多大な時間と費用がかかるフレームの修繕や交換作業を回避できる。また、この衝突現象によりプレート側に形成された長穴が摩耗した場合には、そのプレートだけを新たに交換すれば良いため、その交換作業は容易でコストも安価となる。また、コアやフレームの形状に関係なく、この取付部分の構造さえ同一にしておけば様々な熱交換器の交換部品を共通化できる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記プレートは、取付用ボルトを介して前記フレームの長穴部分に着脱自在に取り付けることを特徴とする建設機械の熱交換器である。このような構成によれば、取付用ボルトを着脱するだけで簡単にプレートの取付・交換作業ができる。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記取付用ボルトは、前記フレームの長穴近傍に設けられたねじ座に螺合することを特徴とする建設機械の熱交換器である。このような構成によれば、フレームに直接取付用ボルトを螺合するのが困難で、かつフレームの内側にナットなどを設けるスペースがない場合であっても、そのフレームに対して取付用ボルトを確実に螺合してプレートを取り付けることができる。
【００１４】
第４の発明は、第１乃至３の発明において、前記支持用ボルトは、そのネジ部を覆う筒状のスペーサを介して前記コアに螺合することを特徴とする建設機械の熱交換器である。このような構成によれば、衝突現象によるその支持用ボルトのネジ部を保護できるだけでなく、長穴との衝突によって摩耗した場合には、そのスペーサだけを交換すれば良い。また、そのスペーサの大きさを変えるだけで様々な大きさの長穴に対応できる。
【００１５】
第５の発明は、第４の発明において、前記支持用ボルトは、前記フレームの長穴に当接する樹脂製のワッシャを有することを特徴とする建設機械の熱交換器である。このような構成によれば、支持用ボルトをフレーム側に螺合させた際に、その樹脂製のワッシャが潰れるように変形することで支持用ボルトとプレート間の隙間を埋めて支持用ボルトの軸方向のガタを無くすことができる。また、この樹脂製のワッシャがプレートの表面を滑ることで支持用ボルトのスライド移動をスムーズに行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、以下に示すような優れた効果を発揮できる。
（１）振動が熱交換器に加わった際に、支持用ボルトが専らプレート側に形成された長穴の縁部にのみ衝突してフレーム側に形成された長穴の縁部と接触するようなことがなくなる。これにより、フレーム側に形成された長穴が広がるように変形したり、摩耗することがなくなるため、多大な時間とコストがかかるフレームの修繕や交換作業を回避できる。
（２）また、この衝突によりプレート側に形成された長穴が摩耗した場合には、そのプレートだけを新たに交換するだけで良いため、その交換作業は容易でコストも安価となる。
（３）また、コアやフレームの形状に関係なく、この取付部分の構造さえ同一にしておけば様々な熱交換器の交換部品を共通化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る熱交換器を備えた建設機械（油圧ショベル）を示す全体図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ方向から見た断面図である。
【図３】本発明に係る熱交換器１００の実施の一形態を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る熱交換器１００の実施の一形態を示す側面図である。
【図５】図３中Ｓ部を示す部分拡大図である。
【図６】図５に示す部分の分解斜視図である。
【図７】（Ａ）は図４中Ｓ部を示す部分拡大図、（Ｂ）は図７（Ａ）中Ｂ部を示す部分拡大図である。
【図８】（Ａ）は図７（Ａ）中Ａ−Ａ線断面図、（Ｂ）はその分解図である。
【図９】本発明に係る熱交換器１００の他の実施形態を示す側面図である。
【図１０】図９（Ａ）中Ａ−Ａ線断面図である。
【図１１】本発明に係る熱交換器１００の他の実施形態を示す側面図である。
【図１２】（Ａ）は図１１（Ａ）中Ａ−Ａ線断面図、（Ｂ）はその分解図である。
【図１３】従来の熱交換器のコア支持部を示す部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る建設機械の１つである油圧ショベル２００の一例を示した全体図である。図示するようにこの油圧ショベル２００は、下部走行体１０と、この下部走行体１０上に旋回自在に設けられた上部旋回体２０とから主に構成されている。下部走行体１０は、図示しない走行体フレームに互いに平行に位置する一対のクローラ１１を有しており、このクローラ１１には、それぞれの履帯を駆動して走行するための油圧駆動式の走行モータ１２が設けられている。
【００１９】
一方、上部旋回体２０は、旋回体フレーム４０上に設置されたエンジン室２２と、このエンジン室２２の前方左側に設けられた運転室２３と、この運転室２３の右側から前方に延びるフロント作業機３０と、このフロント作業機３０との重量バランスを図るべくエンジン室２２の後方に設けられたカウンターウエイト２４とから主に構成されている。
【００２０】
フロント作業機３０は、旋回体フレーム４０側から前方に延びるブーム３１と、このブーム３１の先端に揺動自在に設けられたアーム３２と、このアーム３２の先端に揺動自在に設けられたバケット３３とから主に構成されており、これらブーム３１、アーム３２、バケット３３は、それぞれ油圧で伸縮するブームシリンダー３４、アームシリンダー３５、バケットシリンダー３６によってそれぞれ動作するようになっている。
【００２１】
図２は、図１中Ａ−Ａ方向から見た断面図であり、エンジン室２２の内部構造を示したものである。図において符号４０は旋回体フレームであり、この旋回体フレーム４０上にはディーゼルエンジン５０が横置き状態に搭載されている。そして、このエンジン５０の両側には、エンジン５０によって駆動する冷却ファン５１と、ラジエータやオイルクーラ、インタークーラなどの熱交換器１００と、油圧ポンプ５２などが配置されており、その周囲は建屋カバー５３や開閉扉５４などで覆われている。
【００２２】
図３および図４は、このエンジン５０の近傍に配置された熱交換器１００の構造を示したものである。図示するようにこの熱交換器１００は、矩形状をした鉄製のフレーム１１０内に、熱交換器本体となるアルミ製のコア１２０が収容されている。そして、このフレーム１１０を床板１４０上に立設し、これを２本のステー１３０，１３０で支持した構造となっている。また、このコア１２０は、フレーム１１０の側面四隅から複数の支持用ボルト２１０によってフレーム１１０内に支持固定されている。さらに、このフレーム１１０は、防振用のラバー１５０ａ、１５０ｂおよび立設用ボルト１５１によって床板１４０上に防振状態で立設されている。
【００２３】
図５は図３中Ｓ部を示した部分拡大図、図６はその分解斜視図、図７（Ａ）は図４中Ｓ部を示した部分拡大図、図８（Ａ）は図７（Ａ）中Ａ−Ａ線断面図である。これらの図に示すように、この熱交換器１００の外枠を構成するフレーム１１０は、鋼板製帯板１１０ａを矩形状に形成して構成したものであり、その両側面上端部と下端部の合計４箇所には、それぞれ内側のコア１２０を支持固定するための一対の支持用ボルト２１０、２１０が取り付けられている。
【００２４】
この支持用ボルト２１０、２１０が取り付けられる穴のうち、フレーム１１０の上端部側の穴は、その上下方向（縦方向）に延びる長穴２２０、２２０になっており、図７（Ａ）に示すように、コア１２０が上下方向に熱膨張・収縮変形した場合には、その熱膨張・収縮に伴って上下方向に移動する支持用ボルト２１０、２１０の動きを許容できるようになっている。
【００２５】
また、この長穴２２０，２２０が設けられる部位には、矩形状をした鋼板製のプレート３００が設けられている。このプレート３００は、図６に示すようにフレーム１１０側の長穴２２０、２２０と同じ位置に相似形をした一対の長穴３２０，３２０が形成されていると共に、その四隅にそれぞれ取付用穴３０１，３０１，３０１，３０１が形成されている。そして、これら長穴２２０、２２０および３２０，３２０同士が重なり合うような状態で４本の取付用ボルト３１０，３１０，３１０，３１０を、それぞれ取付用穴３０１，３０１，３０１，３０１を介してフレーム１１０側に形成された各ボルト穴３３０，３３０，３３０，３３０に螺合させることでその部位に着脱自在に取り付けられるようになっている。
【００２６】
このため、図６および図８に示すように、コア１２０を支持するための支持用ボルト２１０、２１０は、それぞれプレート３００の外側からこれら重なり合った長穴３２０、２２０を一気に貫通してフレーム１１０内のコア１２０側に螺合することによって、このコア１２０の上端側がフレーム１１０の上端側に支持されるようになっている。また、これら支持用ボルト２１０、２１０は、一対のワッシャ２１１、２１２と、円筒状をした金属製のスペーサ２１３を貫通してコア１２０に螺合するようになっている。
【００２７】
このワッシャ２１１、２１２のうち、支持用ボルト２１０の頭部側に位置する第１のワッシャ２１１は金属（鋼材）で構成されているのに対し、プレート３００側に位置する第２のワッシャ２１２は、ポリアセタールやナイロンなどの樹脂から構成されており、この樹脂製の第２ワッシャ２１２がプレート３００の長穴３２０の縁部に直接接するようになっている。
【００２８】
また、図７（Ｂ）に示すように、このプレート３００側に形成された長穴３２０、３２０の短手方向の長さ、すなわち長穴３２０、３２０の幅Ｗ１は、フレーム１１０側に形成された長穴２２０、２２０の短手方向の長さ、すなわち長穴２２０、２２０の幅Ｗ２よりも狭くなっている。例えば、プレート３００側に形成された長穴３２０の幅Ｗ１は、フレーム１１０側に形成された長穴２２０の幅Ｗ２よりも３〜５ｍｍ程度狭くなっている。なお、図の例ではプレート３００側に形成された長穴３２０の長手方向の大きさもフレーム１１０側に形成された長穴２２０の大きさよりも小さくなっているが、この大きさは同じであっても、または長穴３２０の方が長くなっていても良い。また、図３および図４に示すように、このコア１２０の下端側は、フレーム１１０の下端側に形成された通常の取付穴を介して支持用ボルト２１０、２１０によって支持固定された状態となっている。
【００２９】
そして、このような構成をした本発明の熱交換器１００にあっては、図７（Ａ）に示すように、コア１２０が熱媒体の流通・停止に伴ってその長手方向、すなわち図中上下方向（縦方向）に熱膨張または熱収縮した場合には、その動きに伴って支持用ボルト２１０、２１０が、それぞれ長穴３２０、２２０の長手方向（上下方向）にスライド移動する。これによって、コア１２０を確実にフレーム１１０側に支持するだけでなく、そのコア１２０の熱膨張・収縮による支持用ボルト２１０、２１０の動きを許容することができる。
【００３０】
一方、エンジン５０の駆動や車体の動きなどによって、その熱交換器１００の幅方向、すなわち図７（Ａ）中横方向の振動が繰り返し加わった場合、その振動の殆どは、図３および図４に示すようにこの熱交換器１００を支持する防振ゴム１３０ａ、１３０ｂによって吸収されるようになっているが、この防振ゴム１３０ａ、１３０ｂによって吸収しきれなかった振動やステー１３０などを介した振動が熱交換器１００に伝達する。
【００３１】
すると、この振動によってコア１２０も振動することになるが、この振動成分のうち、縦方向の振動は、支持用ボルト２１０、２１０が、それぞれ長穴３２０、２２０の長手方向（縦方向）に動くことによってフレーム１１０側には殆ど影響を与えることはないが、横方向の振動により、支持用ボルト２１０、２１０のネジ部を覆う金属製スペーサ２１３が長穴３２０、２２０の短手方向（横方向）に繰り返し衝突し、その長穴３２０、２２０の縁部が徐々に広がるように変形したり、摩耗する現象が発生する。
【００３２】
しかしながら、前述したようにプレート３００側の長穴３２０の幅Ｗ１は、フレーム１１０側の長穴２２０の幅Ｗよりも例えば３〜５ｍｍ程度狭くなっているから、横方向の振動が発生した際に金属製スペーサ２１３は、専らプレート３００側の長穴３２０の縁部にのみ衝突し、フレーム１１０側の長穴２２０の縁部には衝突（接触）することはない。これによって、変形や摩耗現象などは専らプレート３００側の長穴３２０の縁部にのみ発生して、フレーム１１０側の長穴２２０の縁部には発生することはないため、その変形・摩耗部分を起点とするフレーム１１０やコア１２０の亀裂（クラック）などを未然に防止することができる。
【００３３】
この結果、多大な時間と費用がかかる車体上でのフレーム１１０やコア１２０の修繕や交換作業を回避できる。また、この衝突現象によりプレート３００側に形成された長穴３２０がある程度変形・摩耗した場合には、その取付用ボルト３１０を外してそのプレート３００だけを新たに交換すれば良いため、その交換作業は容易でコストも安価となる。また、コア１２０やフレーム１１０の形状に関係なく、この取付部分の構造さえ同一にしておけば様々な熱交換器の交換部品を共通化できる。また、簡単な加工を施すだけで、既存の熱交換器に対しても容易に本発明の構造を適用することができる。
【００３４】
また、支持用ボルト２１０は、そのネジ部を覆う筒状のスペーサ２１３を介してコア１２０に螺合するようになっているため、衝突現象に対するその支持用ボルト２１０のネジ部を保護できるだけでなく、長穴３２０との衝突によって摩耗した場合には、そのスペーサ２１３だけを交換すれば良い。また、そのスペーサ２１３の大きさを変えるだけで様々な大きさの長穴３２０に対応できる。
【００３５】
また、この支持用ボルト２１０は、フレーム１１０の長穴３２０の縁部に当接する樹脂製のワッシャ２１２を有するため、この支持用ボルト２１０をフレーム１１０側に螺合させた際に、その樹脂製ワッシャ２１２が潰れるように変形することで支持用ボルト２１０とプレート３００間の隙間を埋めて支持用ボルト２１０の軸方向のガタを無くすことができる。また、この樹脂製ワッシャ２１２がプレート３００の表面を滑ることで支持用ボルト２１０のスライド移動をスムーズに行うことができる。
【００３６】
次に、図９乃至図１１は、本発明の他の実施形態を示したものである。先ず、図９および図１０は、コア１２０の幅（厚さ）よりもフレーム１１０の幅が大きく、かつフレーム１１０に十分な肉厚がない場合のプレート３００の取付構造を示したものである。フレーム１１０に十分な肉厚がない場合には、フレーム１１０に対して取付用ボルト３１０を直接螺合することが困難である。このため、図示するように、フレーム１１０の内側にナットやねじ座３４０を溶接し、このねじ座３４０に対して取付用ネジ３１０を螺合するようにすれば、十分な肉厚がないフレーム１１０に対してもプレート３００を確実に取り付けることが可能となる。
【００３７】
一方、図１１および図１２は、フレーム１１０の幅が狭くて図９および図１０のようにフレーム１１０の内側にねじ座３４０やナットを溶接するスペースがない場合のプレート３００の取付構造を示したものである。このような場合には、予めフレーム１１０外側にねじ座３４０を溶接しておき、このねじ座３４０に対してプレート３００を載せてから取付用ボルト３１０を螺合させるようすれば、十分な肉厚やスペースがないフレーム１１０に対してもプレート３００を確実に取り付けることが可能となる。なお、このような構造の場合には、図１２（Ａ）に示すようにプレート３００がフレーム１１０から離れた状態で固定されるため、支持用ボルト２１０やスペーサ２１３もその分長いものを使用することは勿論である。
【符号の説明】
【００３８】
５０…エンジン
１００…熱交換器
１１０…フレーム
１２０…コア
１３０…ステー
２００…建設機械（油圧ショベル）
２１０…支持用ボルト
２１１…第１ワッシャ（金属製）
２１２…第２ワッシャ（樹脂製）
２１３…スペーサ
２２０…フレーム側長穴
３００…プレート
３０１…取付用穴
３１０…取付用ボルト
３２０…プレート側長穴
３３０…ボルト穴
【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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【図１３】
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