(57)【要約】【課題】目詰まりを生じさせることなく熱交換器を安定動作させ、かつファン騒音の影響を低減させることのできる建設機械の冷却装置を提供する。【解決手段】空気取入口２０および空気排出口１９を有し上部旋回体１にその車幅方向に設けられる第一の冷却風通路７ａと、キャビン２と反対側の上部旋回体１に前後方向に設けられ、第一の冷却風通路７ａと連通し且つ空気排出口１９を兼用する第二の冷却風通路７ｂとを備え、第一の冷却風通路７ａ内に、エンジン８と、第一の熱交換器１１，１２と、その第一の熱交換器に対して送風を行う第一冷却ファン１０とを配置し、第二の冷却風通路７ｂ内に、第二の熱交換器１４と、その第二の熱交換器１４に対して送風を行う第二冷却ファン１５とを配置し、第二の熱交換器１４の送風方向上流側に作動油タンク１６を配置し、第二の冷却風通路７ｂの空気取入口１７をその作動油タンク１６と第二の熱交換器１４との間に配置したことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部旋回体にキャビンと、エンジンと、油圧機器と、上記エンジンおよび油圧機器を冷却するための複数の熱交換器と、これらの熱交換器に対して送風を行う冷却ファンとを備えた建設機械において、
空気取入口および空気排出口を有し上記上部旋回体にその車幅方向に設けられる第一の冷却風通路と、上記キャビンと反対側の上記上部旋回体に前後方向に設けられ、上記第一の冷却風通路と連通し且つ上記空気排出口を兼用する第二の冷却風通路とを備え、
上記第一の冷却風通路内に、上記エンジンと、第一の熱交換器と、その第一の熱交換器に対して送風を行う第一冷却ファンとを配置し、上記第二の冷却風通路内に、第二の熱交換器と、その第二の熱交換器に対して送風を行う第二冷却ファンとを配置し、
上記第二の熱交換器の送風方向上流側に作動油タンクを配置し、上記第二の冷却風通路の空気取入口をその作動油タンクと上記第二の熱交換器との間に配置したことを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項２】
上記作動油タンクの側壁が、上記第二の冷却風通路の周壁の一部を構成しており、上記第二の冷却風通路の空気取入口から取り込まれた冷却空気が、その作動油タンクの側壁に接触しつつ上記第二の熱交換器に導入されるように構成されている請求項１記載の建設機械の冷却装置。
【請求項３】
上記第二の冷却ファンの下流側に上記エンジンを駆動源とする油圧ポンプが配置されている請求項１または２記載の建設機械の冷却装置。
【請求項４】
油圧アクチュエータを有し、上記第二の熱交換器としてのオイルクーラが設けられ、上記第二の冷却風通路の近傍に上記油圧アクチュエータに作動油を給排するコントロールバルブが配置されている請求項３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、油圧ショベル等の建設機械に装備される冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧ショベルにおいては上部旋回体の後部にエンジンルームが設けられ、このエンジンルーム内に図４に示すようにエンジン５０、このエンジン５０によって駆動される油圧ポンプ５１が配置されている。
【０００３】
このエンジン５０を冷却するための熱交換器としてラジエータ５２が、また、油圧ポンプ５１から吐出され作業に供せられた後、帰還される作動油を冷却する熱交換器としてオイルクーラ５３が、また、必要に応じてインタークーラ５４がそれぞれ設けられる。なお、図４では冷却ファン５５が見えるようにファンシュラウドを取り外すとともに、エンジン５０をラジエータ５２から離した状態で示している。
【０００４】
熱交換器のレイアウトは、インタークーラ５４、オイルクーラ５３、ラジエータ５２をこの順に直列に並べ、エンジン５０の前側に備えられている１個の冷却ファン５５で上記３つの熱交換器５２〜５４を冷却するのが一般的である。
【０００５】
このレイアウトは、限られたスペース内で熱交換器を効率良く配置できるという点で広く普及したが、３つの熱交換器５２〜５４が送風方向に重なっているため、通風抵抗が大きくなる。しかもラジエータ５２は、インタークーラ５４とオイルクーラ５３からの放熱を受けるために冷却効率が低下する。そこでラジエータ５２を冷却するための風量を稼ぐために冷却ファン５５の回転数を高くするという手段が講じられたが、それに伴ってファン騒音が大きくなっていた。このファン騒音の増加は、羽根数が増加する大型機になるほど深刻であった。
【０００６】
一方、上記した直列配置の問題を解消するため、３つの熱交換器を並列に並べて配置し、１つの冷却ファンで冷却する方法も提案されたが、熱交換器を横に拡張するにも冷却ファンとのバランス上、限界があった。
【０００７】
また、図５に示すように、複数の熱交換器を分離独立させ、それぞれ第１冷却ファンと第２冷却ファンとで冷却するようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。この構成によれば、冷却ファン下流側の圧損が低減され冷却能力を向上させることができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平２０００−１４４８０２号公報（第（５）頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１の冷却装置では、キャビン５６の後方にエンジン５７が横置きされ、このエンジン５７の左側にラジエータ５８およびそのラジエータ５８を冷却するための第１冷却ファン５９が配置されている。一方、キャビン５６の右側にはオイルクーラ６０、そのオイルクーラ６０を冷却するための第２冷却ファン６１が配置され、さらに第２冷却ファン６１から送り出される冷却風によってその下流側に配置された作動油タンク６２が冷却されるようになっている。
【００１０】
しかしながら、上記冷却装置のレイアウトを掘削作業を行う油圧ショベルに適用すると、掘削作業時に発生する粉塵を多量に含んだ空気が冷却空気としてオイルクーラ６０に導入されるため、オイルクーラ６０が目詰まりするという問題がある。また、キャビン５６の真横に第２冷却ファン６１が配置されるため、ファン騒音がキャビン５６に伝播しやすいという問題もあった。
【００１１】
本発明は以上のような従来の建設機械の冷却装置の課題を考慮してなされたものであり、目詰まりを生じさせることなく熱交換器を安定動作させ、かつファン騒音の影響を低減させることのできる建設機械の冷却装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上部旋回体にキャビンと、エンジンと、油圧機器と、エンジンおよび油圧機器を冷却するための複数の熱交換器と、これらの熱交換器に対して送風を行う冷却ファンとを備えた建設機械において、空気取入口および空気排出口を有し上部旋回体にその車幅方向に設けられる第一の冷却風通路と、キャビンと反対側の上部旋回体に前後方向に設けられ、第一の冷却風通路と連通し且つ上記空気排出口を兼用する第二の冷却風通路とを備え、第一の冷却風通路内に、エンジンと、第一の熱交換器と、その第一の熱交換器に対して送風を行う第一冷却ファンとを配置し、第二の冷却風通路内に、第二の熱交換器と、その第二の熱交換器に対して送風を行う第二冷却ファンとを配置し、第二の熱交換器の送風方向上流側に作動油タンクを配置し、第二の冷却風通路の空気取入口をその作動油タンクと第二の熱交換器との間に配置した建設機械の冷却装置である。
【００１３】
本発明に従えば、第一冷却ファンが駆動すると第一の冷却風通路内に冷却風が流れて第一の熱交換器が冷却され、第二冷却ファンが駆動すると、作動油タンクと第二の熱交換器との間の空気取入口から冷却空気が取り込まれ、第二の冷却風通路内に冷却風が流れて第二の熱交換器が冷却され、熱交換器を冷却した冷却風は共通の空気排出口から機外に排出される。
【００１４】
本発明において、第二の冷却風通路の周壁の一部を作動油タンクの側壁で構成すれば、第二の冷却風通路の空気取入口から取り込まれた冷却空気が、第二の熱交換器に導入される過程で作動油タンクの側壁と接触するため、作動油タンクが冷却される。
【００１５】
本発明において、上記第二の冷却ファンの下流側にエンジンを駆動源とする油圧ポンプを配置することが好ましい。
【００１６】
本発明において、油圧アクチュエータと第二の熱交換器としてのオイルクーラを有し、第二の冷却風通路の近傍に油圧アクチュエータに作動油を給排するためのコントロールバルブを配置すれば、油圧機器はすべて第二の冷却風通路内かその近傍にまとめて配置されることになり、油圧配管を簡素化することができるようになる。
【００１７】
【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。
【００１８】
図１は、本発明の冷却装置を油圧ショベルに適用した場合を示したものであり、上部旋回体に配置される各種機器のレイアウトを示している。
【００１９】
同図において、上部旋回体１の左前方にはキャビン２が配置され、このキャビン２の右側には作業アタッチメント３が配置されている。
【００２０】
キャビン２の後方には燃料タンク４とエアークリーナ５が配置されている。
【００２１】
上部旋回体１の後端にはカウンターウエイト６が配置され、このカウンターウエイト６とエアークリーナ５との間に上部旋回体１を横切るようにして第一の冷却風通路７ａが全車幅にわたって設けられている。
【００２２】
この第一の冷却風通路７内にはエンジン８が横置きされており、このエンジン８を駆動源として駆動する油圧ポンプ９がその右側（出力軸側）に、エンジン８によって駆動する吸込み式の第１冷却ファン１０がその左側にそれぞれ配置されている。
【００２３】
エンジン８の上流側（第１冷却ファン１０による冷却風の流れ方向において）には第一の熱交換器として、加圧された吸気の温度を下げるためのインタークーラ（エアークーラ）１１とラジエータ１２が直列に配置されている。なお、インタークーラ１１は必要に応じて適宜装備されるものである。
【００２４】
上部旋回体１の右側には第二の冷却風通路７ｂが前後方向に形成されており、この第二の冷却風通路７ｂと上記第一の冷却風通路７ａとは逆Ｌ字状に連通している。
【００２５】
図中１３は、第一および第二の冷却風通路７ａ，７ｂをＬ字状に形成している隔壁である。
【００２６】
第二の冷却風通路７ｂ内には第二の熱交換器としてのオイルクーラ１４と、このオイルクーラ１４を冷却する吸込み式の第２冷却ファン１５が配置されている。ただし、第２冷却ファン１５は専用のモータ１５ａによって回転するようになっている。
【００２７】
上記構成において、エンジン８によって油圧ポンプ９が駆動し、この油圧ポンプ９から吐出される作動油は、コントロールバルブ１８（後述する）によって流量および方向が制御され、作業アタッチメント３等を駆動させる各油圧アクチュエータに供給される。
【００２８】
油圧ショベルの作業中、高温となって戻ってくる作動油は、オイルクーラ１４を通過する際に冷却風と熱交換されることによって温度が下げられる。また、エンジン８を循環した冷却水はラジエータ１２によって降温され、インタークーラ１１は加圧時に高温となった吸気の温度を下げるようになっている。
【００２９】
上記第２冷却ファン１５は第一の冷却風通路７ａに近づけて配置されており、従来、第２冷却ファン１５からの冷却風によって冷却されていた作動油タンク１６はオイルクーラ１４よりも前方に配置されている。
【００３０】
したがって、作動油タンク１６は第２冷却ファン１５からの冷却風を受けることはできなくなるが、本実施形態では作動油タンク１６の後側壁面（側壁）１６ａが第二の冷却風通路７ｂの周壁の一部を構成している。すなわち、上部旋回体１のカバー側面に形成された空気取入口１７から取り込まれた冷却風Ｗ１は作動油タンク１６の後側壁面１６ａに接触しながらその方向をオイルクーラ１４に向け、第二の冷却風通路７ｂを流れるように構成しているため、作動油タンク１６は常に新鮮な冷却風と接触し、冷却されることになる。
【００３１】
しかも、第２冷却ファン１５の近傍であってその下流側には油圧ポンプ９が位置するため、作業アタッチメント３等の油圧アクチュエータに供給される作動油の温度は、第２冷却ファン１５によって冷却されているため、作動油タンク１６に帰還する作動油の温度はそれほど高くはならない。
【００３２】
また、オイルクーラ１４の前方に作動油タンク１６を配置し、その作動油タンク１６の後側から冷却風を取り込むようにしているため、オイルクーラ１４が飛散する粉塵によって目詰まりすることが解消される。
【００３３】
また、隔壁１３の内側であってオイルクーラ１４の近傍には油圧アクチュエータに対して制御される作動油を給排するためのコントロールバルブ１８が配置されている。それにより、油圧機器はすべて上部旋回体１の中心部から右側にまとめて第二冷却風通路７ａおよびその近傍に配置されることにより、油圧配管を簡素化することができるようになっている。なお、１９は冷却風を機外に排出するための排出口であり、２０はインタークーラ１１に対向して機体カバーに設けられた空気取入口である。
【００３４】
次に、上記構成を有する冷却装置の動作について説明する。
【００３５】
運転時にエンジン８およびモータ１５ａが駆動すると、第一の冷却風通路７ａでは、空気取入口２０から冷却空気Ｗ２が取り込まれ、インタークーラ１１、ラジエータ１２の順で熱交換が行われる。
【００３６】
ラジエータ１２を通過した冷却風はエンジン８の外壁に接触しながら矢印Ａ方向に流れ、油圧ポンプ９を冷却した後、排気口１９を通じて機外に排出される。
【００３７】
一方、空気取入口１７から取り込まれた冷却空気Ｗ１は、作動油タンク１６の後側壁面１６ａと接触しながら隔壁１３に沿って、オイルクーラ１４に導入される。
【００３８】
このオイルクーラ１４で熱交換に供せされた冷却風は油圧ポンプ９を冷却した後、排気口１９を通じて機外に排出される。すなわち、油圧ポンプ９は第一の冷却風通路７ａを流れる冷却風と第二の冷却風通路７ｂを流れる冷却風とによって十分な風量で冷却されるようになっている。
【００３９】
なお、上記実施形態に示した作動油タンクの後側壁面１６ａに、図２に示すように冷却空気Ｗ１の流れに沿って多数のフィン２１ａを備えた放熱板２１を設ければ、冷却効率をより高めることができる。
【００４０】
また、上記実施形態では排気口１９を機体カバーの上面に設けたが、これに限らず、機体カバーの側面に設け、冷却風を機外に横方向から排出するようにしてもよい。
【００４１】
また、図３に示すように作動油タンク１６の後側壁面１６ａを傾斜させれば、冷却空気Ｗ１をより円滑に取り込むことができるようになり、冷却空気Ｗ１の接触面積を増やすことができる。
【００４２】
【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、車幅方向に形成された第一の冷却風通路と、この第一の冷却風通路に連通して前後方向に形成された第二の冷却風通路とを上部旋回体に備え、第一の冷却風通路内にエンジン、第一の熱交換器および第一冷却ファンを配置し、第二の冷却風通路内に第二の熱交換器および冷却ファンを配置し、第二の熱交換器の前方に作動油タンクを配置し、第二の冷却風通路の空気取入口をその作動油タンクの後方に配置したため、目詰まりを生じさせることなく第二の熱交換器を安定して動作させることができ、かつファン騒音の影響を少なくすることができる。
【００４３】
請求項２の本発明によれば、上記作動油タンクの壁面が第二の冷却風通路の周壁の一部を構成しているため、その第二の冷却風通路内に冷却空気が取り込まれる際に作動油タンクを冷却することができる。
【００４４】
請求項３の本発明によれば、上記第二の冷却ファンの下流側にエンジンを駆動源とする油圧ポンプを配置しているため、作動油タンクに帰還される作動油の温度上昇を抑制することができる。
【００４５】
請求項４の本発明によれば、油圧アクチュエータと第二の熱交換器としてのオイルクーラを有し、第二の冷却風通路の近傍に油圧アクチュエータに作動油を給排するためのコントロールバルブを配置すれば、油圧機器はすべて第二の冷却風通路内かその近傍にまとめて配置されることになり、油圧配管を簡素化することができるようになる。
【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配置を示す平面図である。
【図２】図１に示す作動油タンクの変形例を示す斜視図である。
【図３】図１に示す作動油タンクの別の変形例を示す要部平面図である。
【図４】従来の冷却装置の構成を示す斜視図である。
【図５】従来の冷却装置の他の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１  上部旋回体
２  キャビン
３  作業アタッチメント
４  燃料タンク
５  エアークリーナ
６  カウンタウエイト
７ａ  第一の冷却風通路
７ｂ  第二の冷却風通路
８  エンジン
９  油圧ポンプ
１０  第一冷却ファン
１１  インタークーラ
１２  ラジエータ
１３  隔壁
１４  オイルクーラ
１５  第２冷却ファン
１６  作動油タンク
１７  空気取入口
１８  コントロールバルブ
１９  排出口
２０  空気取入口
【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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