(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向に並列に配置された少なくとも３つの熱交換器と、該複数の熱交換器に対向して配置された冷却ファンと、該冷却ファンの外周を覆うシュラウドとを備えた建設機械の冷却装置であって、
前記複数の熱交換器は、コアと、該コアの上部に取り付けられた上部タンクと、該上部タンクに接続された配管とをそれぞれ有し、
前記複数の熱交換器のコアは、幅方向の両端に配置された該コアの高さが中央に配置された該コアの高さよりも低く形成されることで、前記冷却ファンの投影面に対応した形状に構成され、
前記シュラウドの外周壁は、前記複数の熱交換器のコアの外周縁に沿って延びるとともに、中央に配置された前記コアの上端縁から幅方向の両端に配置された該コアの上端縁にかけて延びる上側の壁部が、該シュラウド側から見て前記上部タンクの少なくとも一部が露出するように段差状に形成され、
幅方向の両端に配置された前記熱交換器の上部タンクに接続された前記配管は、前記シュラウドの段差部分を通って前記シュラウド側に配索されていることを特徴とする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、建設機械の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建設機械の冷却装置では、幅方向に並列に配置された複数の熱交換器のコアに対して、冷却ファンにより吸引される冷却空気を通風させて熱交換を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の冷却装置では、設置スペースの制約により、高さが異なる２つのコアが並列に配置されている。そして、冷却ファンの投影面が複数のコア面に納まらないコア間段差部を冷却ファンの径方向外側へ膨出させて形成した容積増加部を設けたり、コア背後の空気を導くバイパス風路を設けることで、振動や騒音を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５９６９１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に記載の冷却装置は、コアの高さが異なることに起因する振動や騒音を抑制することを主たる目的とした構成であり、コア間の通風抵抗の差によって風量格差が発生することについては何ら考慮されていない。
【０００６】
具体的に、特許文献１に記載の冷却装置では、高さが高い方のコアは、冷却ファンの投影面よりも大きな外径の長方形状に形成されている。ここで、コアは長方形状であるのに対し、冷却ファンは円形状であるので、コアを通過する冷却空気の風量の分布は、冷却ファンの投影面に対応する領域に集中し、コアの角部には冷却空気が流れにくくなっている。そのため、コアの角部において風量が少なくなり、冷却効率が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、並列に配置された複数の熱交換器を備えた冷却装置において、そのコアを通過する冷却空気の風量の分布を最適化して冷却効率を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、幅方向に並列に配置された少なくとも３つの熱交換器と、該複数の熱交換器に対向して配置された冷却ファンと、該冷却ファンの外周を覆うシュラウドとを備えた建設機械の冷却装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【０００９】
すなわち、第１の発明は、前記複数の熱交換器は、コアと、該コアの上部に取り付けられた上部タンクと、該上部タンクに接続された配管とをそれぞれ有し、
前記複数の熱交換器のコアは、幅方向の両端に配置された該コアの高さが中央に配置された該コアの高さよりも低く形成されることで、前記冷却ファンの投影面に対応した形状に構成され、
前記シュラウドの外周壁は、前記複数の熱交換器のコアの外周縁に沿って延びるとともに、中央に配置された前記コアの上端縁から幅方向の両端に配置された該コアの上端縁にかけて延びる上側の壁部が、該シュラウド側から見て前記上部タンクの少なくとも一部が露出するように段差状に形成され、
幅方向の両端に配置された前記熱交換器の上部タンクに接続された前記配管は、前記シュラウドの段差部分を通って前記シュラウド側に配索されていることを特徴とするものである。
【００１０】
第１の発明では、複数の熱交換器のコアは、冷却ファンの投影面に対応した形状に構成される。つまり、幅方向の両端に配置されたコアの高さは、中央に配置されたコアの高さよりも低く形成される。
【００１１】
このような構成とすれば、並列に配置された複数の熱交換器のコアを通過する冷却空気の風量の分布を最適化することができる。具体的に、コアは長方形状であるのに対し、冷却ファンは円形状であるので、コアを通過する風量の分布は、冷却ファンの投影面に対応する領域に集中し、コアの角部には冷却空気が流れにくくなる。
【００１２】
これに対し、本発明では、複数の熱交換器のコアを、冷却ファンの投影面に対応した形状に構成すべく、両端に配置されたコアの高さを低くしているので、コアの表面積のうち、風量の多い冷却ファンの投影面に占める比率が高くなり、コアを通過する冷却空気の風量の分布を最適化することができる。これにより、冷却効率を改善することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の熱交換器のコアを、冷却ファンの投影面に対応した形状に構成すべく、両端に配置されたコアの高さを低くしているので、コアの表面積のうち、風量の多い冷却ファンの投影面に占める比率が高くなり、コアを通過する冷却空気の風量の分布を最適化することができる。これにより、冷却効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る建設機械の全体構成を示す側面図である。
【図２】冷却装置を冷却ファン側から見たときの構成を示す斜視図である。
【図３】冷却装置を熱交換器側から見たときの構成を示す斜視図である。
【図４】冷却装置の構成を示す平面図である。
【図５】冷却装置の構成を示す側面断面図である。
【図６】熱交換器と冷却ファンの投影面との位置関係を示す正面図である。
【図７】本参考例に係る冷却装置の熱交換器と冷却ファンの投影面との位置関係を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１６】
《実施形態》
図１は、本発明を適用した建設機械の全体構成を示す側面図である。図１に示すように、この建設機械１０は、クローラ式の下部走行体１の上に旋回可能な上部旋回体２（本体フレーム）が搭載された油圧ショベルである。上部旋回体２には、本体フレーム３や、この本体フレーム３にそれぞれ取り付けられる、アタッチメント４、キャブ５、機械室６、カウンターウエイト７等が備えられている。
【００１７】
なお、本実施形態では、図１において、図面左側のアタッチメント４が配置された側を前側、紙面手前側のキャブ５が配置された側を左側とし、以下の説明では前後左右等の方向は特に言及しない限り、これに従うものとする。
【００１８】
アタッチメント４は、上部旋回体２の前部中央に起伏可能に支持されており、本体フレーム３の略中央位置に設けられた一対の縦板（図示せず）に回動可能に支持された略く字形状のブーム１１と、このブーム１１の長手方向に延びてブーム１１に回動可能に支持されたアーム１２と、このアーム１２に回動可能に支持されたバケット１３とを有している。
【００１９】
キャブ５は、その内部に運転シートや各種制御機器、操作機器等が装備された矩形箱型の運転室であり、アタッチメント４の左側に隣接して位置するように上部旋回体２の前部左側に配設されている。
【００２０】
機械室６は、上部旋回体２の後部に左右両側間にわたって設けられている。機械室６の後側の左右両側間にわたる部分にはカウンターウエイト７が設けられている。機械室６の左側端部は、本体カバー１７で覆われている。本体カバー１７には、機械室６内に外気を取り込むための吸気口１７ａが開口している。機械室６の右側端部には、取り込まれた外気を排気する排気口（図示省略）が開口している。
【００２１】
機械室６内には、冷却装置２０が配設されている。図２から図５に示すように、この冷却装置２０は、冷却ファン２５と、冷却ファン２５よりも空気流通方向の上流側に配置された第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０と、冷却ファン２５の外周を覆うシュラウド２６とを備えている。
【００２２】
冷却ファン２５は、外気を吸気口１７ａから吸引し、冷却空気として機械室６内に流通させるものである。冷却ファン２５により吸引された冷却空気は、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０を通過し、この際に、冷却水や作動油を冷却する。熱交換後の冷却空気は、シュラウド２６によって冷却ファン２５に向けて導かれ、エンジン等を冷却した後で排気口（図示省略）から外部へ排気される。
【００２３】
第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０は、縦長の長方形状に形成され、幅方向に並列に配置されている。ここで、第１の熱交換器３０は、エンジン冷却用のラジエータ、第２の熱交換器４０は、作動油冷却用のオイルクーラ、第３の熱交換器５０は、ターボチャージャ用のインタークーラを構成している。
【００２４】
第１の熱交換器３０は、コア３１と、コア３１の上部及び下部にそれぞれ取り付けられ、エンジンの冷却水を一時的に貯留する上部タンク３２及び下部タンク３３を備えている。上部タンク３２には、流入管３２ａが接続され、冷却水が流入する。下部タンク３３には、流出管３３ａが接続され、コア３１において冷却空気と熱交換された冷却水が流出する。
【００２５】
第２の熱交換器４０は、コア４１と、コア４１の上部及び下部にそれぞれ取り付けられ、作動油を一時的に貯留する上部タンク４２及び下部タンク４３を備えている。上部タンク４２には、流入管４２ａが接続され、作動油が流入する。下部タンク４３には、流出管４３ａが接続され、コア４１において冷却空気と熱交換された作動油が流出する。
【００２６】
第３の熱交換器５０は、コア５１と、コア５１の上部及び下部にそれぞれ取り付けられ、過給機（図示省略）で圧縮された空気を一時的に貯留する上部タンク５２及び下部タンク５３を備えている。上部タンク５２には、流入管５２ａが接続され、圧縮された空気が流入する。下部タンク５３には、流出管５３ａが接続され、コア５１において冷却空気と熱交換された空気が流出する。
【００２７】
第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０では、コア３１，４１，５１の高さがそれぞれ異なっている。具体的に、図６に示すように、幅方向の両端に配置された第２及び第３の熱交換器４０，５０のコア４１，５１の高さは、中央に配置された第１の熱交換器３０のコア３１の高さよりも低く形成されている。
【００２８】
つまり、第１の熱交換器３０のコア３１の両側縁と冷却ファン２５の投影面の外周縁との交点位置と、第２及び第３の熱交換器４０，５０のコア４１，５１の上端位置とが略一致するように、第２及び第３の熱交換器４０，５０のコア４１，５１の高さが設定されている。これにより、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０のコア３１，４１，５１は、冷却ファン２５の投影面に対応した形状に構成されている。
【００２９】
このような構成とすれば、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０のコア３１，４１，５１の表面積のうち、風量の多い冷却ファン２５の投影面に占める比率が高くなり、コア３１，４１，５１を通過する冷却空気の風量の分布を最適化することができる。これにより、冷却効率を改善することができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０の高さのみを変更し、下端は面一としているので、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０の設置面を平面とすることができ、設置作業がやりやすくなる。
【００３１】
第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０は、一対の収容フレーム２１，２１の間に収容されている。収容フレーム２１は、断面凹状で高さ方向に延び、幅方向に間隔をあけて配置された一対の部材で構成されている。収容フレーム２１の空気流通方向の上流側（図５で左側）の上部には、一対の収容フレーム２１，２１に跨って取付ブラケット２２が取り付けられている。
【００３２】
取付ブラケット２２は、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０の上部タンク３２，４２，５２をそれぞれ支持して、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０が収容フレーム２１内で動かないように固定している。そして、取付ブラケット２２を取り外すだけで、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０を収容フレーム２１内から容易に取り外してメンテナンスすることができる。
【００３３】
収容フレーム２１の空気流通方向の下流側には、冷却ファン２５が配置されている。冷却ファン２５の外周は、シュラウド２６で覆われている。シュラウド２６は、収容フレーム２１に取り付けられている。
【００３４】
なお、本体カバー１７と第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０との間には、集塵フィルタ（図示省略）が設けられており、冷却ファン２５により吸引された空気中に含まれる塵埃等の異物の進入を防止するようにしている。
【００３５】
以上のように、本実施形態に係る冷却装置２０では、冷却ファン２５の投影面から外れた領域、すなわち、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０のコア３１，４１，５１を１つの全体コアとして見た場合の上側の角部に相当する領域にコア面を設けないようにしている。これにより、コア３１，４１，５１を通過する冷却空気の風量の分布を最適化して、冷却効率を改善することができる。
【００３６】
《参考例》
図７は、本参考例に係る冷却装置の熱交換器と冷却ファンの投影面との位置関係を示す正面図である。前記実施形態との違いは、各コア３１，４１，５１の全長のみであるため、以下、実施形態と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【００３７】
図７に示すように、幅方向の両端に配置された第２及び第３の熱交換器４０，５０のコア４１，５１は、中央に配置された第１の熱交換器３０のコア３１よりもその高さ方向の両端部がそれぞれ窪んだ形状に構成されている。
【００３８】
つまり、第１の熱交換器３０のコア３１の両側縁と冷却ファン２５の投影面の外周縁との上側の交点位置と、第２及び第３の熱交換器４０，５０のコア４１，５１の上端位置とが略一致するとともに、下側の交点位置と下端位置とが略一致するように、第２及び第３の熱交換器４０，５０のコア４１，５１の高さが設定されている。これにより、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０のコア３１，４１，５１は、冷却ファン２５の投影面に対応した形状に構成されている。
【００３９】
このように、本参考例では、冷却ファン２５の投影面から外れた領域、すなわち、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０のコア３１，４１，５１を１つの全体コアとして見た場合の上側及び下側の角部に相当する領域にコア面を設けないようにしている。これにより、第１乃至第３の熱交換器３０，４０，５０のコア３１，４１，５１の表面積のうち、風量の多い冷却ファン２５の投影面に占める比率が高くなり、コア３１，４１，５１を通過する冷却空気の風量の分布を最適化して、冷却効率を改善することができる。
【００４０】
《その他の実施形態》
なお、本実施形態の冷却装置２０では、３つの熱交換器３０，４０，５０を並列に配置した構成について説明したが、この形態に限定するものではなく、４つ以上の熱交換器を並列に配置した構成であってもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、油圧ショベルの冷却装置２０に本発明を適用した場合について説明したが、解体機、破砕機等を含めた各種の建設機械の冷却装置として広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明したように、本発明は、並列に配置された複数の熱交換器を備えた冷却装置において、そのコアを通過する冷却空気の風量の分布を最適化して冷却効率を改善することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【００４３】
１０    建設機械
２０    冷却装置
２５    冷却ファン
２６    シュラウド
３０    熱交換器
３１    コア
３２    上部タンク
３２ａ  流入管（配管）
４０    熱交換器
４１    コア
４２    上部タンク
４２ａ  流入管（配管）
５０    熱交換器
５１    コア
５２    上部タンク
５２ａ  流入管（配管）
【図１】
0005821221.tif 000002
【図２】
0005821221.tif 000003
【図３】
0005821221.tif 000004
【図４】
0005821221.tif 000005
【図５】
0005821221.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005821221.tif 000008