(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土木・建設機械のエンジン室内に冷却風を生起する冷却ファンと、
上記冷却風の流れ方向に沿って上流側及び下流側にそれぞれ設けられた上流側熱交換器及び下流側熱交換器とを備えた土木・建設機械のエンジン冷却装置において、
冷却用の外気を、上記上流側熱交換器に介すことなく、上記下流側熱交換器に導入する際に、上記上流側熱交換器内への流体流入側に偏らせて導く導風手段を備えたことを特徴とする土木・建設機械のエンジン冷却装置。
【請求項２】
上記導風手段が、上記上流側熱交換器内への流体流入側に偏らせて設けた外気導入口であることを特徴とする請求項１記載の土木・建設機械のエンジン冷却装置。
【請求項３】
土木・建設機械のエンジン室内に冷却風を生起する冷却ファンと、
上記冷却風の流れ方向に沿って上流側及び下流側にそれぞれ設けられた上流側熱交換器及び下流側熱交換器とを備えた土木・建設機械のエンジン冷却装置において、
冷却用の外気を、上記上流側熱交換器に介すことなく、上記下流側熱交換器に導入する導風手段を備え、
上記導風手段は、上記下流側熱交換器の上記上流側熱交換器内への流体流入側となる部分に上記冷却用の外気を導くために、外気導入口と、上記上流側熱交換器と上記下流側熱交換器との間隙のうち上記上流側熱交換器の流体流出側の一部を遮蔽する遮蔽板とを含むことを特徴とする土木・建設機械のエンジン冷却装置。
【請求項４】
上記遮蔽板の少なくとも１つが開閉又は着脱可能に設置されていることを特徴とする請求項３記載の土木・建設機械のエンジン冷却装置。
【請求項５】
土木・建設機械のエンジン室内に冷却風を生起する冷却ファンと、
上記冷却風の流れ方向に沿って上流側及び下流側にそれぞれ設けられた上流側熱交換器及び下流側熱交換器とを備えた土木・建設機械のエンジン冷却装置において、
冷却用の外気を、上記上流側熱交換器に介すことなく、上記下流側熱交換器に導入する導風手段を備え、
上記導風手段が、上記下流側熱交換器の上記上流側熱交換器内への流体流入側となる部分に上記冷却用の外気を導くために、上記上流側熱交換器の端部に対して上記下流側熱交換器の端部を上記上流側熱交換器への流体流入側にずらして配置することにより形成される導風路であることを特徴とする土木・建設機械のエンジン冷却装置。
【請求項６】
上記上流側熱交換器がインタークーラであり上記下流側熱交換器がオイルクーラであるか、若しくは上記上流側熱交換器がオイルクーラであり上記下流側熱交換器がラジエータであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の土木・建設機械のエンジン冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の土木・建設機械のエンジン冷却装置に係り、特にエンジン室内に配置した複数の熱交換器を冷却ファンで生起した冷却風で冷却する土木・建設機械のエンジン冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルなどの土木・建設機械のエンジン冷却装置に関する従来技術としては例えば特開平１０−１０３０６５号に示されるものがある。
【０００３】
この従来技術は、土木・建設機械のエンジン室すなわちエンジンルーム内に冷却風を生起する冷却ファンと、エンジン室内に冷却用の外気を導入する複数の導入口すなわち冷却空気吸込口と、冷却風の流れ方向に沿って上流側から下流側に向けて複数設けられた熱交換器すなわち上流側よりインタークーラ、オイルクーラ、ラジエータとを備えており、冷却ファンを駆動して導入口から外気を導入して生起した冷却風が、上流側から下流側へ複数の熱交換器を通過してそれぞれの内部を流通する流体を冷却し、最下流にある熱交換器のさらに下流側に設けられたシュラウドで絞られて冷却ファンに導入される。冷却ファンから吹き出された冷却風は、さらにエンジン及び油圧ポンプ等を冷却した後、排出口からエンジン室外部に排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術にあっては、複数の熱交換器が冷却風流れ方向の上流側から下流側へ直列に配置されているため、上流側の熱交換器を冷却して昇温した冷却風が下流側の熱交換器に導入され、下流側の熱交換器の冷却が不十分となってしまうことになる。
【０００５】
ここで、冷却性能を向上させる手段の一つとして、冷却ファンの回転数を増加したりまたは冷却ファンの直径を大きくすることによって冷却風量を増大させる方法もある。しかしながら、このような方法では冷却ファンの騒音が増大する等別の問題を生じる懸念がある。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術における実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却ファンの騒音増大等を招くことなく、上流側熱交換器で昇温されていない低温の冷却風によって下流側熱交換器を積極的に冷却し、特に、上流側熱交換器を通過し下流側熱交換器に導入した通常の冷却風流れにおいて生じている温度分布のうち高温となる部分を集中的に温度低下させることにより下流側熱交換器の冷却性能を向上させることができる土木・建設機械のエンジン冷却装置を提供することにある。
【０００７】
【問題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項１に係る発明は、土木・建設機械のエンジン室内に冷却風を生起する冷却ファンと、上記冷却風の流れ方向に沿って上流側及び下流側にそれぞれ設けられた上流側熱交換器及び下流側熱交換器とを備えた土木・建設機械のエンジン冷却装置において、冷却用の外気を、上記上流側熱交換器に介すことなく、上記下流側熱交換器に導入する際に、上記上流側熱交換器内への流体流入側に偏らせて導く導風手段を備えた構成にしてある。
【０００８】
このように構成した本発明の請求項１に係る発明では、冷却ファンを駆動すると、冷却用の外気が通常通り上流側熱交換器及び下流側熱交換器を通過してそれぞれの内部を流通する流体を冷却する一方、外気の一部は導風手段によって上流側熱交換器を通過することなく直接下流側熱交換器に導入される。これにより、上流側熱交換器で昇温されていない冷却風によって下流側熱交換器を冷却することができ、下流側熱交換器の冷却性能を向上させることができる。
【０００９】
また、導風手段が冷却用の外気を、下流側熱交換器に導入する際に、上流側熱交換器内への流体流入側に偏らせて導く。これにより、上流側熱交換器を通過し下流側熱交換器に導入した通常の冷却風流れにおいて生じている温度分布のうち高温となっている部分（上流側熱交換機の流体流入側）に対して導風手段から導入された低温の冷却風（外気）を導入することができるため、昇温した冷却風のうち特に高温となる部分を集中的に温度を低下させることができ、これによりさらに下流側熱交換器の冷却性能を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る発明は、上述した請求項１に係る発明において、上記導風手段が、上記上流側熱交換器内への流体流入側に偏らせて設けた外気導入口から成る構成にしてある。
【００１２】
このように構成した請求項２に係る発明では、外気導入口を通過した冷却用の外気を上流側熱交換器への流体側に偏らせて導入することができる。
【００１３】
また、本願発明の上記目的を達成するために本発明の請求項３に係る発明は、土木・建設機械のエンジン室内に冷却風を生起する冷却ファンと、上記冷却風の流れ方向に沿って上流側及び下流側にそれぞれ設けられた上流側熱交換器及び下流側熱交換器とを備えた土木・建設機械のエンジン冷却装置において、冷却用の外気を、上記上流側熱交換器に介すことなく、上記下流側熱交換器に導入する導風手段を備え、上記導風手段は、上記下流側熱交換器の上記上流側熱交換器内への流体流入側となる部分に上記冷却用の外気を導くために、外気導入口と、上記上流側熱交換器と上記下流側熱交換器との間隙のうち上記上流側熱交換器の流体流出側の一部を遮蔽する遮蔽板とを含む構成にしてある。
【００１４】
このように構成した請求項３に係る発明では、外気導入口を通過した冷却用の外気を、上流側熱交換器と下流側熱交換器との間隙のうち遮蔽されていない上流側熱交換器への流体流入側に偏らせて導入させることができる。
【００１５】
また、本発明の請求項４に係る発明は、上述した請求項３に係る発明において、前記遮蔽板の少なくとも１つが開閉又は着脱可能に設置された構成にしてある。
【００１６】
このように構成した請求項４に係る発明では、遮蔽板を備えた構成であっても、熱交換器が目詰まりした際の清掃において遮蔽板を開くか又は取り外すことにより、容易に熱交換器全体を清掃することができる。
【００１７】
また、本願発明の上記目的を達成するために本発明の請求項５に係る発明は、土木・建設機械のエンジン室内に冷却風を生起する冷却ファンと、上記冷却風の流れ方向に沿って上流側及び下流側にそれぞれ設けられた上流側熱交換器及び下流側熱交換器とを備えた土木・建設機械のエンジン冷却装置において、冷却用の外気を、上記上流側熱交換器に介すことなく、上記下流側熱交換器に導入する導風手段を備え、上記導風手段が、上記下流側熱交換器の上記上流側熱交換器内への流体流入側となる部分に上記冷却用の外気を導くために、上記上流側熱交換器の端部に対して上記下流側熱交換器の端部を上記上流側熱交換器への流体流入側にずらして配置することにより形成される導風路から成る構成にしてある。
【００１８】
このように構成した請求項５に係る発明では、導風路から導入された低温の冷却風が、上流側熱交換器への流体流入側を通過した高温の冷却風に直接混合して温度低下させ、下流側熱交換器の冷却性能を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明の請求項６に係る発明は、上述した請求項１〜５のいずれかに係る発明において、上記上流側熱交換器がインタークーラであり上記下流側熱交換器がオイルクーラであるか、若しくは上記上流側熱交換器がオイルクーラであり上記下流側熱交換器がラジエータである構成にしてある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の土木・建設機械のエンジン冷却装置の実施形態について図に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜図５は、本発明の請求項１，２，６に係る発明に対応する土木・建設機械のエンジン冷却装置の第１の実施形態の説明図であり、図１は、土木・建設機械のエンジン冷却装置の第１の実施形態の構成を示す透視斜視図であり、図２は、この第１の実施形態が適用される土木・建設機械の一例である油圧ショベルの全体外観構造を示す斜視図であり、図３は、図２に示す油圧ショベルに備えられるエンジン室の外観構造を示す拡大斜視図であり、図４は図３中ＩＶ−ＩＶ断面による側断面図であり、図５は図４中Ａ部拡大図である。
【００２４】
油圧ショベルは、図２に示すように左右に無限軌道履帯１ａを備えた下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に設けた上部旋回体２と、この上部旋回体２の前方左側に設けた運転室３と、上部旋回体２上に設けたエンジン室４とを備えている。また、上部旋回体２の後部に設けたカウンタウエイト５と、上部旋回体２の前部に設けられブーム６ａ、アーム６ｂ、及びバケット６ｃからなる掘削作業機であるフロント６とを備えている。
【００２５】
上述した無限軌道履帯１ａは左・右走行用油圧モータ１ｂによって駆動され、上部旋回体２は図示しない旋回用油圧モータにより下部走行体１に対して旋回され、ブーム６ａ、アーム６ｂ、及びバケット６ｃはそれぞれに設けたブームシリンダ７ａ、アームシリンダ７ｂ、及びバケットシリンダ７ｃによって作動する。
【００２６】
なお、同図２中上述した油圧シリンダ７ａ，７ｂ，７ｃ、旋回用油圧モータ、走行用の油圧モータ１ｂ等の油圧アクチュエータは、図４に示すエンジン８により駆動される油圧ポンプ３３から吐出された後、運転室３内の操作者によって操作される操作レバーからの操作に応じ制御弁装置でその流量及び方向が制御される圧油によって、駆動される。
【００２７】
上述したエンジン室４内には、図１及び図４に示すように、熱交換器９と、熱交換器９の下流側に設けられたシュラウド１０と、熱交換器９を冷却する冷却風Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を生起する冷却ファン１１と、熱交換器９の上部及び下部を含む外周部にそれぞれ設けられたシール用の仕切部材１２とが備えられている。熱交換器９は冷却ファン１１の前段上流側に配置され、例えば冷却風Ｐ１の流れ方向に沿って上流側に設けられた上流側熱交換器すなわちインタークーラ９ａと、下流側に設けられた下流側熱交換器すなわちオイルクーラ９ｂと、そのさらに下流側に設けられたラジエータ９ｃとを含んでいる。インタークーラ９ａはターボチャージャ３８からエンジン８のシリンダヘッドへ供給される燃焼用圧縮吸入空気を冷却し、オイルクーラ９ｂは前述した油圧アクチュエータ７ａ〜７ｃ等を駆動する圧油すなわち作動油を冷却し、ラジエータ９ｃはエンジン８の冷却水を冷却する。
【００２８】
同図１及び図４中に示すように、インタークーラ９ａ、オイルクーラ９ｂ、及びラジエータ９ｃはいずれも、冷却対象である流体が内部を流れる配管を、略枠体あるいは２つの略平板を両側に立設してなるガイド内に保持して形成されており、インタークーラ９ａは燃焼用空気が流れる配管９ａＡ及びこれを保持する枠体９ａＢを備え、オイルクーラ９ｂは作動油が流れる配管９ｂＡ及びこれを保持する枠体９ｂＢを備え、ラジエータ９ｃはエンジン冷却水が流れる配管９ｃＡ及びこれを保持する枠体９ｃＢを備えている。
【００２９】
図１中の破線矢印で示すように、インタークーラ９ａの枠体９ａＢ内部における配管９ａＡは、冷却風Ｐ１の上流側正面から見て上下方向に複数本並設した水平方向の配管９ａＡ１を左右両端でそれぞれ１本の上下方向の配管９ａＡ２により分岐・合流するように接続した構造となっており、オイルクーラ９ｂも同様に水平方向の配管９ｂＡ１を左右両端でそれぞれ１本の上下方向の配管９ｂＡ２により分岐・合流するように接続した構造となっている。ラジエータ９ｃについては、左右方向に複数本並設した鉛直方向の配管９ｃＡ１を上下両端でそれぞれ１本の水平方向の配管９ｃＡ２により分岐・合流するように接続した構造となっている。この結果、インタークーラ９ａ内の配管９ａＡ１を流れる燃焼用空気、及びオイルクーラ９ｂ内の配管９ｂＡ１を流れる作動油は、冷却風Ｐ１の上流側正面から見て右側から左側へ向かう方向すなわち油圧ショベルの後方側から前方側へ向かう方向に流通しており、ラジエータ９ｃ内の配管９ｃＡ１中に流通するエンジン冷却水は上側から下側へ流通している。
【００３０】
図４に示すように、インタークーラ９ａの枠体９ａＢとオイルクーラ９ｂの枠体９ｂＢの間、及びオイルクーラ９ｂの枠体９ｂＢとラジエータ９ｃの枠体９ｃＢの間には、それぞれ、後述する上方の吸込口１６ａから取り入れた冷却風Ｐ２を導入可能な間隙ｄ１，ｄ２が設けられている。また、冷却風Ｐ１の最上流側に配置されるインタークーラ９ａの大きさは、その要求される熱交換容量つまり冷却性能に基づき、オイルクーラ９ｂやラジエータ９ｃより小さくなっている。
【００３１】
また、上述したエンジン室４にはエンジンカバー１３が設けられ、このエンジンカバー１３によって、エンジン８、冷却ファン１１、熱交換器９、油圧ポンプ３３、マフラ３４等の機器が覆われている。また、このエンジンカバー１３は、図３及び図４に示すように下カバー１３ａと、運転室３側から見て左側つまり吸込側横カバー１３ｂと、右側つまり吐出側横カバー１３ｃと、上カバー１３ｄと、前カバー１３ｅと、後カバー１３ｆとを有している。上カバー１３ｄは、その一方端がヒンジ１４によって開閉可能に吐出側横カバー１３ｃに取り付けられ、他方端にはその開閉側を吸込側横カバー１３ｂに掛け止めするための係止具１５が設けられている。そしてこの上カバー１３ｄの吸込側横カバー１３ｂ側領域、及び吸込側横カバー１３ｂの上部領域には、それぞれ外部から冷却風Ｐ１，Ｐ２を取り入れて冷却ファン１１に導入する導入口すなわち吸込口１６ａ，１６ｂが設けられている。吸込口１６ａは、外気をインタークーラ９ａを介すことなく上述した２箇所の間隙ｄ１，ｄ２を介してそれぞれオイルクーラ９ｂとラジエータ９ｃに直接導入可能な位置に配置されている。特に外気導入口としての吸込口１６ａは、図１中の斜線部で示すように、インタークーラ９ａへの流体流入側、すなわち油圧ショベルの後方側に偏らせた位置に配置されている。
【００３２】
また、上カバー１３ｄの吐出側横カバー１３ｃ側領域、吐出側横カバー１３ｃ、及び下カバー１３ａの油圧ポンプ３３側領域には冷却ファン１１から吹き出された冷却風Ｐ３を外部に排出する吐出口１７，１８，１９がそれぞれ設けられている。なお、図４中符号１２は、熱交換器９と上カバー１３ｄ、下カバー１３ａ、前カバー１３ｅ、及び後カバー１３ｆとの間をそれぞれシールする仕切部材である。
【００３３】
また、上述したエンジン８は、上部旋回体２下部に設けられその基礎下部構造をなすフレーム２０上に振動減衰装置２１を介して設置され、またそのクランク軸８ａにはプーリ２２が固定されており、さらにそのクランク軸８ａより上方には補助回転軸２３が冷却ファン１１の軸と共通してエンジン８内に臨むように設けられている。補助回転軸２３のエンジン８内の端部にはラジエータ９ｃに図示しない配管を介してエンジン冷却水を循環させる水ポンプ２４が連結されている。エンジン８の吐出側横カバー１３ｃ側には油圧ポンプ３３が設けられ、図示しない連結機構いわゆるカップリングを介しエンジン８に連結されてその駆動力によって駆動される。エンジン８からの排気ガスはマフラ３４で消音された後排気ガス管つまり尾管３５を介してエンジン室４の外部に放出される。なおエンジン室４内の熱交換器９より上流側にはエンジン８の起動電流供給用のバッテリ３７が配置される。
【００３４】
また、図５に示すように、シュラウド１０は、熱交換器９の下流側に固定された略箱形形状の前部すなわちボックスシュラウドあるいはシュラウドカバー１０ａと、この前部１０ａの下流側に位置し冷却ファン１１の径方向外周側に配置される略ベルマウス形状の後部すなわちファンリング１０ｂとから形成された分離型の２ピース型シュラウドであり、冷却ファン１１で生起される冷却風Ｐ１，Ｐ２をその吸い込み側に導入する。図４に示すように、前部１０ａはラジエータ９ｃに固定され、後部１０ｂはエンジン８に設けられたブラケットつまりステー４１に固定されている。
【００３５】
このファンリング１０ｂとステー４１との固定関係についてさらに詳しく説明すると、ファンリング１０ｂの冷却風Ｐ下流側には安全性確保用のリングガード部１０ｂ１が一体に設けられており、ファンリング１０ｂはこのリングガード部１０ｂ１を介してステー４１に固定されている。リングガード部１０ｂ１の外周側複数箇所には径方向に延長する形状の取り付けブラケット部１０ｂ１Ａが形成されており、それぞれ貫通孔４５が設けられている。その一方でエンジン８側にも各ブラケット部１０ｂ１Ａと一致する位相配置で同数のステー４１が設けられており、またこれらステー４１にも貫通孔４１ａが設けられている。それぞれ対応するブラケット部１０ｂ１Ａとステー４１を合致させた状態で、双方の貫通孔４５，４１ａに取り付けボルト４２ａを貫通させて取り付けナット４２ｂで締結することにより、シュラウド後部のファンリング１０ｂがリングガード部１０ｂ１を介してステー４１に固定される。またこの固定は、取り付けナット４２ｂを締結・弛緩することにより着脱自在となっている。
【００３６】
シュラウド前部１０ａ及び後部１０ｂには、止め具部１０ａo，１０ｂoがそれぞれ設けられ、止め具部１０ａo，１０ｂoに対して例えばゴム等の弾性材料で形成された密封部材つまりシュラウドラバーあるいはゴムリング４３を引っかけるようにして取付けた後、この密封部材４３をバンド４４で締め、密封部材４３がずれたり外れたりするのを防止する。このような構造により冷却ファン１１の動作時においてシュラウド後部１０ｂと冷却ファン１１の羽根１１ｂとの間のチップクリアランスｃをなるべく小さくしてファン性能を向上すると共に、主に熱交換器９側の振動の影響を受けるシュラウド前部１０ａと、主にエンジン８側の振動の影響を受けるシュラウド後部１０ｂとの相対変位を許容しつつ前部１０ａと後部１０ｂとの間のシールを行う。
【００３７】
また、上述した冷却ファン１１は、いわゆる軸流ファンであり、補助回転軸２３に固定されたボス１１ａとこのボス１１ａまわりに固定された複数枚の羽根１１ｂとを備え、補助回転軸２３の回転によって回転駆動されて図４右方向への冷却風Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を生起する。補助回転軸２３にはエンジンクランク軸８ａのプーリ２２に対応する位置にプーリ２５が固定され、プーリ２２とプーリ２５との間にはベルトすなわちファンベルト２６が掛け渡される。
【００３８】
このように構成した第１の実施形態の動作は以下の通りである。エンジン８を駆動すると、クランク軸８ａの回転がプーリ２２、ベルト２６、及びプーリ２５を介して補助回転軸２３に伝達される。これによって、水ポンプ２４が駆動されてラジエータ９ｃの冷却水が循環されるとともに、冷却ファン１１が駆動されて回転する。この冷却ファン１１の回転によってカバー１３外の空気が吸込口１６ａ，１６ｂからエンジン室４内に導入され、冷却風Ｐ１，Ｐ２となってインタークーラ９ａ、オイルクーラ９ｂ、及びラジエータ９ｃを通過して冷却する。吸込口１６ｂから導入された冷却風Ｐ１のうちほとんどが初めにインタークーラ９ａを冷却した後にその下流側のオイルクーラ９ｂを冷却し、このオイルクーラ９ｂを冷却した冷却風Ｐ１がさらにラジエータ９ｃを冷却するのに対して、吸込口１６ａから導入された冷却風Ｐ２はインタークーラ９ａを介すことなく直接オイルクーラ９ｂ又はラジエータ９ｃに導入される。その際、冷却風Ｐ２は、インタークーラ９ａ内を流れる流体である燃焼用圧縮吸入空気が流入する側、すなわち油圧ショベル後方側に偏らせつつ導入され、オイルクーラ９ｂ又はラジエータ９ｃを通過して冷却する。冷却風Ｐ１，Ｐ２は熱交換器９を冷却した後、ラジエータ９ｃの下流側にあるシュラウド１０ａ，１０ｂの内部を通過して絞られ、冷却ファン１１の吸込側に導入される。そして、冷却ファン１１から吹き出された冷却風Ｐ３は、冷却ファン１１の下流側にあるエンジン８及び油圧ポンプ３３等を冷却した後、吐出口１７，１８，１９からエンジン室４の外部に放出される。
【００３９】
このように構成した第１の実施形態によれば、吸込口１６ａから導入された冷却風Ｐ２が、インタークーラ９ａを介すことなく直接オイルクーラ９ｂ又はラジエータ９ｃに導入される。これにより、インタークーラ９ａで昇温されていない低温の冷却風Ｐ２によってオイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃを冷却することができ、オイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃの冷却性能を向上させることができる。
【００４０】
しかもこのとき、吸込口１６ａはオイルクーラ９ｂへの導入に際し、冷却風Ｐ２をインタークーラ９ａ内への流体流入側に偏らせつつオイルクーラ９ｂに導入させている。これにより、インタークーラ９ａを通過してオイルクーラ９ｂに導入される直前の冷却風Ｐ１に対し、その温度分布のうちで特に温度が高くなるインタークーラ９ａ内の流体流入側に低温の冷却風Ｐ２を集中的に導入することができる。そのためインタークーラ９ａを通過して昇温した冷却風Ｐ１のうちの特に高温部分を低下させることができる。以下、この冷却風Ｐ２の導入による作用について図６、図７、図８に基づいてさらに詳しく説明する。
【００４１】
図６は、上流側熱交換器すなわちインタークーラ９ａと、下流側熱交換器すなわちオイルクーラ９ｂに対し、それらの間の間隙ｄ１に冷却風Ｐ２を導入する場合の模式図であり、図７は冷却風Ｐ２をインタークーラ９ａ内を流れる流体すなわち燃焼用空気の流出側（図６ア側）から導入した場合のオイルクーラ９ｂ直前における冷却風の温度分布を示す図であり、図８は冷却風Ｐ２をインタークーラ９ａの燃焼用空気の流入側（図６イ側）から導入した場合のオイルクーラ９ｂ直前における冷却風の温度分布を示す図である。
【００４２】
図６において、冷却風Ｐ１の流れ方向は、主にインタークーラ９ａからオイルクーラ９ｂへ順に通過する方向であり、またインタークーラ９ａ内の流体の流通方向は、左から右へ向かうＸ方向としている。
【００４３】
ここで、インタークーラ９ａとオイルクーラ９ｂの間の間隙ｄ１に導入する冷却風Ｐ２を、インタークーラ９ａ内の流体の流出側すなわち同図６矢印ア側に導入した場合、オイルクーラ９ｂの直前位置５０におけるＸ方向温度分布は図７に実線で示すような分布となる。なお、図７及び図８中において破線は、冷却風Ｐ２が全く導入されずに、インタークーラ９ａを通過した冷却風Ｐ１のみが導入された場合に検出される温度分布を比較のために示したものである。
【００４４】
図７において、オイルクーラ９ｂの直前位置におけるＸ方向温度分布では流体流出側において温度が若干低下したものの、その部分は破線で示すように冷却風Ｐ２を導入しなくても比較的温度の低い部分であり、冷却風Ｐ２を導入して冷却してもあまり意味はない。
【００４５】
これに対して、冷却風Ｐ２をインタークーラ９ａ内への流体流入側すなわち図６矢印イ側に導入した場合には、図８に実線で示すような温度分布となり、流体流入側において温度が大きく低下し、破線の温度分布で示す冷却風Ｐ２を導入しなかった場合と比較してもその冷却効果が高いことがわかる。これはすなわち、上流側熱交換器を通過した冷却風Ｐ１のうち流体流入側を通過した冷却風Ｐ１の方が温度上昇が大きく、その高温側にのみ冷却風Ｐ２を集中的に混合した場合の方が冷却風Ｐ１に対する冷却効率が高く、その結果、オイルクーラ９ｂ全体に対する冷却性能も高くなることを意味する。
【００４６】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、インタークーラ９ａを通過してオイルクーラ９ｂに導入される冷却風のうち最も温度が高くなるインタークーラ９ａ内への流体流入側に冷却風Ｐ２を集中的に導入し、冷却風Ｐ１のうちの特に高温部分を温度低下させた後に、オイルクーラ９ｂに導入できるため、オイルクーラ９ｂの冷却性能を向上させることができる。この結果、吸込口１６ａ，１６ｂから導入した冷却風Ｐ１，Ｐ２を用い、冷却負荷が各々異なる熱交換器群９ａ〜９ｃを効率良く冷却することができる。
【００４７】
なお、本発明の請求項１中の上流側熱交換器及び下流側熱交換器の配置関係は、上述したようなインタークーラ９ａとオイルクーラ９ｂの組合せの例に限られるものではなく、冷却風Ｐ１の流れ方向に沿って直列配置された上記３つの熱交換器のうちのいずれか選択した２つの熱交換器の組合せ、例えばインタークーラ９ａとラジエータ９ｃ、又はオイルクーラ９ｂとラジエータ９ｃであってもよい。上述した第１の実施形態の構成の場合、このような他の組合せの場合であっても、上流側熱交換器としてのインタークーラ９ａ又はオイルクーラ９ｃは内部の流体の流通方向が同じ方向であり、吸込口１６ａはいずれに関しても流体流入側に外気を偏らせて導入するように配置されているため、下流側熱交換器としてのラジエータ９ｃに対する冷却効果を上記と同様に得ることができる。
【００４８】
図９は、本発明の請求項３，４及び６に係る発明に対応する土木・建設機械のエンジン冷却装置の第２の実施形態の説明図で、この土木・建設機械のエンジン冷却装置の第２の実施形態の要部構成を抽出して示す斜視図である。
【００４９】
第２の実施形態を示す図９では、図１に示したインタークーラ９ａとオイルクーラ９ｂとラジエータ９ｃで構成する熱交換器群のみを示し、上流側熱交換器すなわちインタークーラ９ａと下流側熱交換器すなわちオイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃとの間隙ｄ１，ｄ２のうち、インタークーラ９ａへの流体流入側を残してそれ以外の部分を開閉又は着脱可能に設けた遮蔽板５１により密閉遮蔽した構成にしている。また、その上方に位置する外気導入口すなわち吸込口１６ａＡについては、同図９斜線部で示すように熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃとほぼ同じ幅で設けた構成にしてある。その他の構成については、前述した図１に示した第１の実施形態と同等である。
【００５０】
このように構成した第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様、インタークーラ９ａを通過してオイルクーラ９ｂに導入される冷却風Ｐ１のうち最も温度が高くなるインタークーラ９ａ内への流体流入側に冷却風Ｐ２を集中的に導入し、冷却風Ｐ１のうちの特に高温部分を温度低下させた後にオイルクーラ９ｂに導入できるため、オイルクーラ９ｂの冷却性能を向上させることができる。この結果、吸込口１６ａ，１６ｂから導入した冷却風Ｐ１，Ｐ２を用い、冷却負荷が各々異なる熱交換器群９ａ〜９ｃを効率良く冷却することができる。
【００５１】
また上記第２の実施形態の構成においては、遮蔽板５１を開閉又は着脱可能に設置していることにより、各熱交換器９ａ〜９ｃが目詰まりした際の清掃においても遮蔽板５１を開くことで容易に熱交換器全体を清掃することができる。
【００５２】
なお、この第２の実施形態においても、本発明の請求項１中の上流側熱交換器及び下流側熱交換器の配置関係は、上述したようなインタークーラ９ａとオイルクーラ９ｂの組合せの例に限られるものではなく、冷却風Ｐ１の流れ方向に沿って直列配置された上記３つの熱交換器のうちのいずれか選択した２つの熱交換器の組合せ、例えばインタークーラ９ａとラジエータ９ｃ、又はオイルクーラ９ｂとラジエータ９ｃであってもよい。上述した第２の実施形態の構成の場合、このような他の組合せの場合であっても、上流側熱交換器としてのインタークーラ９ａ又はオイルクーラ９ｃは内部の流体の流通方向が同じ方向であり、遮蔽板５１はいずれに関しても流体流入側を残してそれ以外の部分を遮蔽するように配置されているため、下流側熱交換器としてのラジエータ９ｃに対する冷却効果を上記と同様に得ることができる。
【００５３】
図１０は、本発明の請求項５及び６に係る発明に対応する土木・建設機械のエンジン冷却装置の第３の実施形態の説明図で、この土木・建設機械のエンジン冷却装置の第３の実施形態の要部構成を抽出して示す平面図である。
【００５４】
第３の実施形態を示す図１０では、インタークーラ９ａとオイルクーラ９ｂとラジエータ９ｃで構成する熱交換器群を示し、インタークーラ９ａ、オイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃは冷却風Ｐ１の上流側よりこの順序で横幅方向寸法が大きくなり、同図１０における左側すなわち油圧ショベルの前方側にそれらの端部を揃え、逆の右側すなわち油圧ショベルの後方側にそれらの端部をｔａ，ｔｂずつずらすことにより導風路５２ａ，５２ｂを形成する配置とし、また先に述べた冷却風Ｐ２導入用の吸込口１６ａを省略した構成にしてある。その他の構成については、前述した図１に示した第１の実施形態と同等である。
【００５５】
このように構成した第３の実施形態では、冷却ファン１１の回転によってカバー１３外の空気が吸込口１６ｂから冷却風Ｐ１としてエンジン室４内に導入される。その際、冷却風Ｐ１のたとえば３分の１程度が上流側熱交換器としてのインタークーラ９ａを冷却した後に下流側熱交換器としてのオイルクーラ９ｂを冷却し、さらにはラジエータ９ｃを冷却するのに対して、残りの冷却風のうちＰ４がインタークーラ９ａの同図１０中右側すなわち流体流入側にｔａの幅で形成された導風路５２ａを経てインタークーラ９ａを介すことなく直接オイルクーラ９ｂに導入される。さらに、冷却風Ｐ５がオイルクーラ９ｂの同図１０中右側すなわち流体流入側にｔｂの幅で形成された導風路５２ｂを経てインタークーラ９ａ及びオイルクーラ９ｂを介すことなく直接ラジエータ９ｃに導入される。これにより、インタークーラ９ａで昇温されていない低温の冷却風Ｐ４，Ｐ５によってオイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃを積極的に冷却することができ、オイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃの冷却性能を向上させることができる。
【００５６】
そしてこの第３の実施形態においても、冷却風Ｐ４，Ｐ５をそれぞれ導風路ｔａ，ｔｂを経て導入可能に構成していることにより、オイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃに対してそれぞれの上流側に位置する熱交換器の流体流入側に冷却風Ｐ４，Ｐ５を偏らせて導入し、上流側熱交換器を通過した冷却風のうちの高温部分を集中的に冷却することができる。これにより、オイルクーラ９ｂ及びラジエータ９ｃの冷却性能を確実に向上させることができる。以上のようにして、吸込口１６ｂから導入した冷却風Ｐ１及びＰ４，Ｐ５を用い、冷却負荷が各々異なる熱交換器群９ａ〜９ｃを効率良く冷却することができる。
【００５７】
図１１は、本発明の参考例の説明図であり、その参考例の構成を示す透視斜視図である。
【００５８】
本発明の参考例を示す図１１では、図１に破線矢印にて示したオイルクーラ９ｂ内の流体の流通方向がインタークーラ９ａ内の流体の流通方向と同じ方向すなわち冷却風Ｐ１の上流側正面から見て右側から左側へ向かう方向となっていたのに代えて、オイルクーラ９ｃ内の流体を冷却風Ｐ１の上流側正面から見て左側から右側へ向かう方向に流通させ、さらに先に述べた冷却風Ｐ２導入用の吸込口１６ａを省略した構成にしてある。その他の構成については、前述した図１に示した第１の実施形態と同等である。
【００５９】
このように構成した参考例の動作は以下の通りである。冷却ファン１１の回転によってカバー１３外の空気が吸込口１６ｂから冷却風Ｐ１としてエンジン室４内に導入されるとき、吸込口１６ｂから導入された冷却風Ｐ１の半分程度がインタークーラ９ａを冷却した後にオイルクーラ９ｂとラジエータ９ｃを順に冷却するとともに、冷却風Ｐ１の残りの半分程度がオイルクーラ９ｂの下側半分に直接導入されて冷却する。そしてインタークーラ９ａを通過して昇温した冷却風Ｐ１のうち、インタークーラ９ａ内の流体の流入側及び流出側を通過した各部分はそれぞれ相対的に温度差の大きい高温部分、低温部分となる。そしてその冷却風Ｐ１の高温部分及び低温部分は、それぞれ下流側に位置するオイルクーラ９ｂの重複範囲すなわち上側半分における流体の流出側及び流入側に導入される。
【００６０】
このように構成した参考例によれば、吸込口１６ｂから導入された冷却風Ｐ１のうち、上流側熱交換器であるインタークーラ９ａを通過して冷却した分が、次に下流側熱交換器であるオイルクーラ９ｂに導入されて冷却する。このときインタークーラ９ａを通過した冷却風Ｐ１の温度分布と、オイルクーラ９ｂ内における流体の温度分布がちょうど逆となり、インタークーラ９ａを通過した冷却風Ｐ１のうち流体流出側を通過して比較的低温である部分を、オイルクーラ９ｂの流体流入側に導入できるため、オイルクーラ９ｂの流体流入側の冷却性能を向上させることができる。これにより、オイルクーラ９ｂの冷却性能を確実に向上させることができる。以上のようにして、吸込口１６ｂから導入した冷却風Ｐ１を用い、冷却負荷が各々異なる熱交換器群９ａ，９ｂを効率良く冷却することができる。
【００６１】
なお上記構成において、さらにオイルクーラ９ｂの下流側に位置するラジエータ９ｃについても、オイルクーラ９ｂを通過した冷却風の温度分布のうち比較的低温になりやすい側に合わせてラジエータ９ｃに対する流体の流入側を設定し、前記温度分布の温度上昇する方向に流体を流通させる構成とすることで、上述した効果と同様のラジエータ９ｃの冷却性能の向上が可能となる。
【００６２】
なお、以上は本発明を油圧ショベルのエンジン室に適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、クレーン、自走式破砕機、ホイールローダ等、他の土木・建設機械のエンジン室に適用してもよい。これらの場合も、同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００６３】
以上のように、本発明によれば、上流側熱交換器で昇温されていない低温の冷却風によって下流側熱交換器を積極的に冷却することができる。また、上流側熱交換器を通過し下流側熱交換器に導入した通常の冷却風流れにおいて生じている温度分布のうち高温側である流体流入側に対して導風手段から導入された低温の冷却風を導入することができるため、昇温した冷却風のうち特に高温となる部分を集中的に温度低下させることができ、したがって下流側熱交換器の冷却性能を向上させることができる。
【００６４】
また特に、請求項２に係る発明によれば、外気導入口を通過した冷却用の外気を全て上流側熱交換器の流体側に偏らせて導入することができる。
【００６５】
また特に、請求項３に係る発明によれば、外気導入口を通過した冷却用の外気を、上流側熱交換器と下流側熱交換器との間隙のうち遮蔽板が設置されていない上流側熱交換器の流体流入側にのみ偏らせて導入させることができる。
【００６６】
また特に、請求項４に係る発明によれば、遮蔽板を備えた構成であっても、熱交換器が目詰まりした際の清掃において遮蔽板を開くか又は取り外すことにより、容易に熱交換器全体を清掃することができる。
【００６７】
また特に、請求項５に係る発明によれば、導風路から導入された低温の冷却風が、上流側熱交換器の流体流入側を通過した高温の冷却風に直接混合して温度低下させ、下流側熱交換器の冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の土木・建設機械のエンジン冷却装置の第１の実施形態が設けられるエンジン室の概略構造を表す透視斜視図である。
【図２】図１に示す第１の実施形態が適用される建設機械の一例である油圧ショベルの全体外観構造を表す斜視図である。
【図３】図１に示す第１の実施形態が適用されるエンジン室の外観構造を表す拡大斜視図である。
【図４】図１に示す第１の実施形態が設けられるエンジン室の詳細構造を表す断面図である。
【図５】図４中Ａ部拡大図である。
【図６】上流側熱交換器であるインタークーラと、下流側熱交換器であるオイルクーラの間の間隙に冷却風を導入する場合の模式図である。
【図７】冷却風をインタークーラの流体流出側から導入した場合のオイルクーラ直前における冷却風温度分布を示す図である。
【図８】冷却風をインタークーラの流体流入側から導入した場合のオイルクーラ直前における冷却風温度分布を示す図である。
【図９】本発明の土木・建設機械のエンジン冷却装置の第２の実施形態の要部構成を表す斜視図である。
【図１０】本発明の土木・建設機械のエンジン冷却装置の第３の実施形態の要部構成を表す平面図である。
【図１１】本発明の土木・建設機械のエンジン冷却装置の参考例が設けられるエンジン室の概略構造を表す透視斜視図である。
【符号の説明】
４ エンジン室
８ エンジン
９ 熱交換器
９ａ インタークーラ
９ｂ オイルクーラ
９ｃ ラジエータ
１１ 冷却ファン
１６ａ 吸込口（外気導入口、導風手段）
１６ｂ 吸込口
１６ａＡ 吸込口（外気導入口）
５１ 遮蔽板
５２ａ オイルクーラ端部の上流側の導風路（導風手段）
５２ｂ ラジエータ端部の上流側の導風路（導風手段）
Ｐ，Ｐ１〜Ｐ５ 冷却風
ｄ１ インタークーラとオイルクーラの間の間隙
ｄ２ オイルクーラとラジエータの間の間隙
ｔａ インタークーラ端部とオイルクーラ端部とのずらし量
ｔｂ オイルクーラ端部とラジエータ端部とのずらし量
【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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