(57)【要約】      （修正有）【課題】熱交換性能の変更に容易に対応可能とし、交換作業における作業性を向上させた熱交換器を提供する。【解決手段】互いに間隔を存して並列に配設され、冷却すべき流体が流通する複数のチューブ７２と、流体が流入する流入端部７２ａと、流体が流出する流出端部７２ｂと、流入端部７２ａに接続された流入側タンク７０ａと、流出端部７２ｂに接続された流出側タンク７０ｂと、隣り合うチューブ７２と流入側及び流出側タンク７０ａ、７０ｂとにより囲まれ、流体と熱交換するための冷却空気が流通する複数の通風空間７３と、チューブ７２に接しながらそれぞれの通風空間７３内に装着されたフィン７４と、通風空間７３を流通する冷却空気の出口側開口の一部を塞ぎ、フィン７４の先端が当接する受け部材７８ａとを備え、フィン７４は、通風空間７３を流通する冷却空気の入口側開口７３ａから着脱可能である。【選択図】図４
2013104613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔を存して並列に配設され、冷却すべき流体が流通する複数のチューブと、
該チューブの一端を形成し、前記流体が流入する流入端部と、
前記チューブの他端を形成し、前記流体が流出する流出端部と、
前記流入端部に接続された流入側タンクと、
前記流出端部に接続された流出側タンクと、
隣り合う前記チューブと前記流入側及び流出側タンクとにより囲まれ、前記流体と熱交換するための冷却空気が流通する複数の通風空間と、
前記チューブに接しながらそれぞれの前記通風空間内に装着されたフィンと、
前記通風空間を流通する前記冷却空気の出口側開口の一部を塞ぎ、前記フィンの先端が当接する受け部材と
を備え、
前記フィンは、前記通風空間を流通する前記冷却空気の入口側開口から着脱可能であることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記入口側開口の一部を塞ぎ、前記フィンの後端と当接しながら前記受け部材とともに前記フィンを前記通風空間内に固定するための押さえ部材とをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記フィンの前記通風空間に挿入する側の先端を形成する上下端の間における上下方向長さは、前記入口側開口の上下方向長さよりも短いことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械等の車両に搭載される熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器を備えた建設機械が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の建設機械は、インタークーラとオイルクーラとラジエータとを冷却ファンによる空気の吸入方向に対して直列に並べて配設している。このようなインタークーラ、ラジエータ、オイルクーラは、一般的に熱交換器とも称されている。
【０００３】
一方で、熱交換器の製造方法に関する発明が特許文献２に開示されている。特許文献２の熱交換器は、交互に並列に設けられたチューブ及びフィンを有し、チューブの両端はタンク本体に連結されている。そして、これらチューブ、フィン、タンク本体等の部品間は真空ろう付けされることにより互いに固定されている。したがって、熱交換器は全体として一体物となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１２０４３８号公報
【特許文献２】特開２００３−１８１６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱交換器はフィンのピッチ又は形状を変更することにより熱交換性能を変更することができる。しかしながら、上述したように熱交換器は全体として一体物であり、各部品間がろう付けにより互いに固定されているため、フィンのみを交換することができない。このため、熱交換器を所望の熱交換性能に変更するためには熱交換器全体を交換しなければならない。したがって、要求される熱交換性能に変更する際に容易に対応することができなかった。
【０００６】
また、建設機械は塵や埃等が多い場所で使用されることが多いため、熱交換器、特に、フィン及びチューブからなるコア部に塵や埃が付着する。コア部に塵や埃が付着すると熱交換性能が低下するため、コア部を清掃する必要がある。コア部の清掃において誤ってフィンを破損した場合、熱交換器全体は一体物であるため、破損したフィンのみを交換することができない。このため、破損したフィンを交換するには、他の破損していないフィンやチューブ及びタンク等の部品を含めた熱交換器全体を交換しなければならない。したがって、交換作業における作業性が悪かった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、要求される熱交換性能への変更に対して容易に対応可能とし、交換作業における作業性を向上させた熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明では、互いに間隔を存して並列に配設され、冷却すべき流体が流通する複数のチューブと、該チューブの一端を形成し、前記流体が流入する流入端部と、前記チューブの他端を形成し、前記流体が流出する流出端部と、前記流入端部に接続された流入側タンクと、前記流出端部に接続された流出側タンクと、隣り合う前記チューブと前記流入側及び流出側タンクとにより囲まれ、前記流体と熱交換するための冷却空気が流通する複数の通風空間と、前記チューブに接しながらそれぞれの前記通風空間内に装着されたフィンと、前記通風空間を流通する前記冷却空気の出口側開口の一部を塞ぎ、前記フィンの先端が当接する受け部材とを備え、前記フィンは、前記通風空間を流通する前記冷却空気の入口側開口から着脱可能であることを特徴とする熱交換器を提供する。
【０００９】
好ましい構成例では、前記入口側開口の一部を塞ぎ、前記フィンの後端と当接しながら前記受け部材とともに前記フィンを前記通風空間内に固定するための押さえ部材とをさらに備えた。
【００１０】
好ましい構成例では、前記フィンの前記通風空間に挿入する側の先端を形成する上下端の間における上下方向長さは、前記入口側開口の上下方向長さよりも短い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フィンが通風空間に対して着脱可能であるため、各フィンを交換することにより、要求される熱交換性能への変更に対して容易に対応可能とすることができる。また、交換作業は通風空間の入口側開口を通しての出し入れ動作のみなので、交換作業における作業性が向上する。この交換作業性の向上は、誤ってフィンがつぶれたとき等に交換する際にも効果を奏する。また、フィンは受け部材により冷却空気の出口側開口で押さえられているので、フィンが通風空間から冷却空気に押し出されて抜け落ちることを防止できる。
【００１２】
また、押さえ部材をさらに備えれば、確実にフィンを通風空間内に保持することができる。
【００１３】
また、フィンの上下方向長さが入口側開口の上下方向長さよりも短いため、フィンを入口側開口を通じて通風空間内に収容する際に入れやすくなり、作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る熱交換器を備えた油圧ショベルの概略図である。
【図２】本発明に係る熱交換器が配置されるエンジンルーム内の概略断面図である。
【図３】本発明に係る熱交換器の正面図である。
【図４】本発明に係る熱交換器の分解斜視図である。
【図５】フィンの拡大斜視図である。
【図６】フィンを交換する際の本発明に係る熱交換器の斜視図である。
【図７】ピッチの異なるフィンの拡大斜視図である。
【図８】形状の異なるフィンの拡大斜視図である。
【図９】一実施例に係るフィンを通風空間に挿入する際の概略断面図である。
【図１０】図９の例に係るフィンを通風空間に装着したときの概略断面図である。
【図１１】他の実施例に係るフィンを通風空間に挿入する際の概略断面図である。
【図１２】図１１の例に係るフィンを通風空間に装着したときの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
建設機械のひとつである油圧ショベルについて図面を参照して説明する。
図１を参照すれば、油圧ショベル１は、左右に無端状のクローラ２を有する自走可能な下部走行体４を備えている。この下部走行体４上には、旋回装置（図示しない）を介して上部旋回体６が搭載されている。このため、上部旋回体６は下部走行体４に対して旋回可能である。
【００１６】
上部旋回体６の前部には、内部に運転席を有するキャブ８が設けられている。図の例では、キャブ８は上部旋回体６の左側に位置付けられている。また、上部旋回体６の前部におけるキャブ８の隣には、キャブ８内から操作される作業装置１０が設けられている。この作業装置１０は、ブーム１２、アーム１４及びバケット１６から構成される。これらブーム１２、アーム１４及びバケット１６はそれぞれ、油圧シリンダからなるブームシリンダ１３、アームシリンダ１５及びバケットシリンダ１７を介して回動操作される。
【００１７】
キャブ８の側方又は後方にはタンク装置１９が設けられている。このタンク装置１９は燃料タンク及び作動油タンクからなる。燃料タンクは後述する駆動源としてのエンジン２４(図２参照)に供給される燃料を貯留するためのものである。一方、作動油タンクは、作業装置１０のブームシリンダ１３、アームシリンダ１５及びバケットシリンダ１６や、クローラ２の走行用モータ（図示しない）及び上部旋回体６を旋回させる旋回用モータ（図示しない）等に供給される作動油を貯留するためのものである。
【００１８】
一方、上部旋回体６の後部には、カウンタウエイト１８が設けられている。このカウンタウエイト１８は、作業装置１０との重量バランスをとるためのものである。つまり、カウンタウエイト１８は油圧ショベル１の作業時における作業姿勢を安定させる。
また、カウンタウエイト１８の前方にはエンジン建屋２０が設けられている。このエンジン建屋２０は、上部旋回体６の幅方向全域に亘って延びている。
【００１９】
図２を参照すれば、エンジン建屋２０内にはエンジン２４が配置されている。このエンジン２４は、上部旋回体６の車体フレーム上に車幅方向に延びる横置き状態にて防振体２８を介して支持されている。エンジン２４にはウォータジャケット（図示しない）及びウォータポンプ５８が設けられている。このウォータジャケットは、後述するラジエータ３４に配管を介して接続されている。ウォータジャケット内にはエンジン２４を冷却するエンジン冷却水が充填されている。
【００２０】
エンジン２４の右端部には、エンジン２４により駆動される油圧ポンプ３０が接続されている。この油圧ポンプ３０は、前述したブームシリンダ１３、アームシリンダ１５及びバケットシリンダ１７やクローラ２の走行用モータ及び上部旋回体６を旋回させる旋回用モータ等を含む油圧回路に作動油を吐出する。
【００２１】
一方、エンジン２４の左端側には、所定の間隔を存して複数の熱交換器からなる熱交換ユニット３２が配置されている。図の例では、熱交換ユニット３２は、エンジン２４の冷却水を冷却するためのラジエータ３４、エンジン２４の吸気経路に設けられ、エンジン２４の吸気を冷却するためのインタークーラ３６、及び前述した油圧回路に設けられ、作動油を冷却するためのオイルクーラ３８としてそれぞれ使用される。これらラジエータ３４、インタークーラ３６及びオイルクーラ３８は、冷却風の流れ方向に対して直列に配置されている。
【００２２】
熱交換ユニット３２は仕切り壁４０により囲まれている。この仕切り壁４０は、熱交換ユニット３２（図の例ではラジエータ３４）とエンジン建屋２０との間を気密に仕切り、エンジン建屋２０内を空気導入室４２と、エンジン２４が配置されるエンジン室４４とに区画している。なお、空気導入室４２には、エンジン２４に起動電流を供給するバッテリ６８が配置されている。
【００２３】
さらに、熱交換ユニット３２とエンジン２４との間には、エンジン２４により駆動されるファン４６が設けられている。ファン４６のファン軸４８はエンジン２４に向けて延び、ウォータポンプ５８のポンプ軸に接続されている。また、ファン軸４８にはプーリ５０が取り付けられている。一方、エンジン２４から突出したクランク軸５２の端部にもプーリ５４が取り付けられている。これらプーリ５０、５４には無端状のファンベルト５６が掛け回されている。
【００２４】
したがって、エンジン２４が駆動されると、エンジン２４からの駆動力がファンベルト５６を介してファン軸４８に伝達され、ファン４６が回転される。また、ファン４６が回転されると、ファン４６は空気導入室４２内の空気を熱交換器３２内を通じてエンジン室４４側に吸入する。
【００２５】
また、ファン４６が回転されると同時に、ポンプ軸を介してウォータポンプ５８が連動して駆動される。ウォータポンプ５８が駆動されると、ウォータポンプ５８はラジエータ３４とエンジン２４のウォータジャケットとの間にて配管を通じて冷却水を循環させる。
【００２６】
また、エンジン建屋２０には空気導入室４２内に外気を導くための吸い込み口６０や、エンジン室４４から空気を排出するための排出口６２がそれぞれ形成されている。なお、図２中の矢印Ｆは、外部から空気導入室４２内に吸い込まれた空気、及びファン４６によりエンジン室４４側に導かれる冷却風の流れを示す。
【００２７】
さらに、エンジン建屋２０はその上面を開閉可能なエンジンカバー２２により覆われている。このエンジンカバー２２には、エンジン建屋２０の吸い込み口６０及び排出口６２と同様な吸い込み口６０ａ及び排出口６２ａがそれぞれ形成されている。エンジンカバー２２が開かれると、エンジン建屋２０内のエンジン２４や熱交換ユニット３２の上部が露出される。つまり、作業者はエンジン建屋２０の上側からエンジン２４及び熱交換ユニット３２にアクセス可能となる。
【００２８】
なお、エンジン２４はその上部に排気マフラ６４を有している。この排気マフラ６４はエンジンカバー２２を貫通して上方に向けて突出している。また、排気マフラ６４の近傍にはマフラカバー６６が配置されている。このマフラカバー６６は、油圧ポンプ３０からエンジン２４側への作動油の飛散を防止する。
【００２９】
次に、図３〜図８を参照して前述した本発明に係るインタークーラ３６について詳述する。
このインタークーラ３６は、互いに間隔を存して並列に配設された複数のチューブ７２を備えている。これらチューブ７２の一端部である流入端部７２ａには、流入側タンク７０ａが接続されている。一方、チューブ７２の他端部である流出端部７２ｂには、流出側タンク７０ｂが接続されている。これら流入側及び流出側タンク７０ａ、７０ｂは、その上部に円筒状の流入口７１ａ及び流出口７１ｂをそれぞれ有している。このインタークーラ３６にて冷却すべき流体、すなわち過給器からの圧縮空気は、流入口７１ａから流入側タンク７０ａ内に入り、チューブ７２を通って冷却されて流出側タンク７０ｂに入り、流出口７１ｂから流出される。
【００３０】
インタークーラ３６には、上下方向に隣り合うチューブ７２と流入側及び流出側タンク７０ａ、７０ｂとにより囲まれ、冷却すべき流体と熱交換させるための冷却空気が流通する複数の通風空間７３が形成されている。図４より明らかなように、チューブ７２と通風空間７３とはチューブ７２の並列方向（インタークーラ３６の上下方向）に交互に配置されている。この通風空間７３内にはチューブ７２に接した状態でフィン７４が収容されている。図５の例では、フィン７４は、上側のチューブ７２に全面的に接するために通風空間７３の幅方向全域に亘って延びる接触板７４ａと、この接触板７４ａの長手方向に連続して形成される複数の逆三角形状のフィン部７４ｂとを有している。図６に示すように、フィン７４は通風空間の前側となる冷却空気の入口側開口７３ａから矢印Ｉ方向に挿入されて装着される。
【００３１】
通風空間７３における幅方向両側には、それぞれ開口面に沿って着脱可能に設けられた固定手段７６が設けられている。この固定手段７６は、フィン７４の通風空間７３に対する挿入方向先端に当接する受け部材７８ａを有している。受け部材７８ａは、通風空間７３を流通する冷却空気の出口側開口７３ｂ（図１０、図１２参照）の一部を塞いでいる（この例では通風空間７３の幅方向両端側を塞いでいる）。この受け部材７８ａがあることにより、フィン７４が通風空間７３から振動等によって抜け落ちることを防止できる。
【００３２】
一方で、固定手段７６は、押さえ部材７８ｂを有している。押さえ部材７８ｂは、フィン７４の通風空間７３に対する挿入方向後端に当接し、受け部材７８ａとともにフィン７４を通風空間７３に固定するためのものである。
【００３３】
固定手段７６を用いたフィン７４の固定の一例としては、受け部材７８ａと押さえ部材７８ｂとをボルト８０によって固定する方法がある。具体的には、受け部材７８ａ及び押さえ部材７８ｂの上下両端部にボルト８０が貫通可能な貫通孔８１、７９を設け、受け部材７８ａには、貫通孔８１に通じるように溶接ナット８２が取付けられている。したがって、貫通孔８１、７９を互いに合致するように受け部材７８ａ及び押さえ部材７８ｂが重ね合わされ、この状態にてボルト８０が押さえ部材７８ｂ側から貫通孔７９、８１に貫通されて溶接ナット８２にねじ込まれると、ボルト８０及びナット８２は協働して受け部材７８ａ及び押さえ部材７８ｂを締結する。これにより、フィン７４は通風空間７３内にて固定手段７６により固定される。
【００３４】
上述したように、フィン７４は通風空間７３の入口側開口７３ａから挿入されて装着される。逆に、フィン７４は入口側開口７３ａから取り出すことが可能である。すなわち、フィン７４は通風空間７３に対してろう付けなどで固着されているわけではないので、入口側開口７３ａを通事で出し入れ可能である。換言すれば、フィン７４は通風空間７３に対して入口側開口７３ａを介して個別に着脱可能である。図６の例では、１枚のみフィン７４を交換する例を示している。つまり、インタークーラの熱交換性能を変更する要求があったときに、インタークーラ３６全体として交換することなくフィン７４のみを交換して対応することができる。また、フィン７４が破損してしまった場合には、破損したフィン７４のみを交換することもできるようになる。このようにフィン７４のみを交換することができれば、熱交換器３２全体を交換する場合と比べて作業が容易である。したがって、その作業性が向上する。
【００３５】
上述したように、フィン７４を異なる形状のものにすることにより、インタークーラ３６の熱交換性能を変えることができる。図７の例では、フィン部７４ｂの逆三角形の頂点同士の間隔が図５で示した例よりも狭い。これにより、熱交換性能をさらに高めることができる。また、図８の例では、フィン部７４ｂがハニカム構造で形成されている。このような形状のフィン７４を用いることで、インタークーラ３６の熱交換性能を変更してもよい。また、異なる形状のフィン７４を組み合わせて使用すれば、種々の熱交換性能に対応することができる。また、１つのフィン７４でフィン部７４ｂの間隔や形状を異ならせてもよい。このように個別にフィン７４を交換できることで、要求される熱交換性能に対して容易に対応することができる。
【００３６】
図９に示すように、フィン７４の挿入側先端の下側を切欠いて切欠き部７５ａを形成してもよい。このように切欠き部７５ａを形成すれば、フィン７４を通風空間７３に挿入する際に（矢印Ｉ方向）、挿入しやすくなる。また、切欠き部７５ａはその挿入側先端に鉛直部７５ｂが残されている。これにより、フィン７４を通風空間７３内に装着したときに（図１０参照）、出口側開口７３ｂを塞ぐ受け部材７８ａに鉛直部７５ｂが突き当たるため、フィン７４の位置決めを容易に行うことができる。
【００３７】
また、図１１に示すように、接触板７４ａを上下に２枚設けたフィン７４の場合、接触板７４ａの挿入側先端を内側に折り曲げて折り曲げ部７７を形成してもよい。このような構成にしても、折り曲げ部７７があるためフィン７４を通風空間７４に挿入しやすくなる。折り曲げ部７７は、受け部材７８ａに突き当たることでさらに折り曲げられる。
【００３８】
すなわち、図９の例でも図１１の例でも、フィン７４の通風空間７３に挿入する側の先端を形成する上下端の間における上下方向長さｄは、入口側開口７３ａの上下方向長さＤよりも短い。このため、フィン７４を入口側開口７３ａを通じて通風空間７３内に収容する際に入れやすくなり、フィン装着の際の作業性が向上する。
なお、本実施の形態では、熱交換器のインタークーラを例に挙げて説明したが、ラジエータやオイルクーラでも同様の構成とすることができ、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  油圧ショベル
２  クローラ
４  下部走行体
６  上部旋回体
８  キャブ
１０  作業装置
１２  ブーム
１３  ブームシリンダ
１４  アーム
１５  アームシリンダ
１６  バケット
１７  バケットシリンダ
１８  カウンタウエイト
１９  タンク装置
２０  エンジン建屋
２２  エンジンカバー
２４  エンジン
２８  防振体
３０  油圧ポンプ
３２  熱交換ユニット
３４  ラジエータ
３６  インタークーラ
３８  オイルクーラ
４０  仕切り壁
４２  空気導入室
４４  エンジン室
４６  ファン
４８  回転軸
５０  プーリ
５２  クランク軸
５４  プーリ
５６  ファンベルト
５８  ウォータポンプ
６０  吸い込み口
６２  排出口
６４  排気マフラ
６６  マフラカバー
６８  バッテリ
７０ａ  流入側タンク
７０ｂ  流出側タンク
７１ａ  流入口
７１ｂ  流出口
７２  チューブ
７３  通風空間
７３ａ  入口側開口
７３ｂ  出口側開口
７４  フィン
７４ａ  接触板
７４ｂ  フィン部
７５ａ  切欠き部
７５ｂ  鉛直部
７６  固定手段
７７  折り曲げ部
７８ａ  受け部材
７８ｂ  押さえ部材
７９  貫通孔
８０  ボルト
８１  貫通孔
８２  溶接ナット
【図１】
2013104613.tif 000003
【図２】
2013104613.tif 000004
【図３】
2013104613.tif 000005
【図４】
2013104613.tif 000006
【図５】
2013104613.tif 000007
【図６】
2013104613.tif 000008
【図７】
2013104613.tif 000009
【図８】
2013104613.tif 000010
【図９】
2013104613.tif 000011
【図１０】
2013104613.tif 000012
【図１１】
2013104613.tif 000013
【図１２】
2013104613.tif 000014