5960024 建設機械の排気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5960024

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】建設機械の排気装置

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/00 20060101AFI20160719BHJP

   B60K 11/04 20060101ALI20160719BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/00 M

   B60K11/04 F

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-234075(P2012-234075)

(22)【出願日】2012年10月23日

(65)【公開番号】特開2014-84627(P2014-84627A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2015年2月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】502246528

【氏名又は名称】住友建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 祐貴

【審査官】 富山 博喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１７９１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−０５３８１７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−３５３２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３００６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３６８２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ９／００

Ｂ６０Ｋ １１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンを保持する一対の構造部材と、前記エンジンに対向する位置に配置された熱交換器と、前記熱交換器に冷却風を供給する冷却ファンとを有する建設機械に用いる排気装置であって、
前記一対の構造部材は、Ｈ型断面部と、該Ｈ型断面部のウエブの中央位置に設けられた一対の開口と、前記エンジンを支持するマウント部材を有し、前記開口は、前記マウント部材を避けた位置に配置されており、
前記一対の構造部材に形成された前記一対の開口を接続する通路を更に有し、
前記通路は、前記一対の開口の一の開口から流入した冷却風を他の開口から流出することによって、前記熱交換器に供給した冷却風を該通路内に流通させ、流通させた冷却風を前記建設機械外部に排気する、
ことを特徴とする建設機械の排気装置。

【請求項2】

前記他の開口に対向する前記建設機械の機体側面に形成された第２の開口と、該第２の開口と該他の開口を連通する第２の通路とを更に有し、
前記第２の通路は、前記他の開口から流出した冷却風を、前記第２の開口から前記建設機械の外部に排気する、
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の排気装置。

【請求項3】

前記他の開口に接続された第３の通路を更に有し、
前記第３の通路は、略Ｌ字型の通路であり、前記他の開口から流出した冷却風を、前記建設機械の底部から該建設機械の外部に排気する、
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の排気装置。

【請求項4】

エンジンを保持する一対の構造部材と、前記エンジンに対向する位置に配置された熱交換器と、前記熱交換器に冷却風を供給する冷却ファンとを有する建設機械に用いる排気装置であって、
前記一対の構造部材のうちの前記熱交換器側に配置された一の構造部材は、Ｈ型断面部と、該Ｈ型断面部のウエブの中央位置に設けられた開口と、前記エンジンを支持するマウント部材を有し、前記開口は、前記マウント部材を避けた位置に配置されており、
前記一の構造部材に形成された前記開口に接続された第４の通路を更に有し、
前記第４の通路は、略Ｌ字型の通路であり、前記熱交換器に供給した冷却風を前記開口から流入し、流入した冷却風を前記一対の構造部材の間の前記建設機械の底部から該建設機械の外部に排気する、
ことを特徴とする建設機械の排気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設機械の排気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベル等の建設機械には、自走可能な下部走行体と、下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、上部旋回体に駆動可能に設けられた作業装置等とを有するものがある。

【0003】

建設機械の上部旋回体は、ベースとなる旋回フレームと、旋回フレーム上に設けられた運転席を覆うキャブと、旋回フレーム上に設けられたエンジン等を収容するエンジン室（外装カバー）等とを備えるものがある。また、上部旋回体の旋回フレームは、エンジン等を保持する一対の構造部材（ウェブ、ビーム）を備えるものがある。更に、旋回フレームは、例えば特許文献１に示すように、エンジン近傍に熱交換器（ラジエータ、オイルクーラ、インタークーラ及び燃料クーラ等）を配置したものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１８４８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

建設機械は、エンジン近傍に配置した熱交換器を用いて、エンジン等を冷却する。熱交換器は、例えば冷却ファンを用いて外気を吸引（吸気）し、吸引した外気（冷却風）を用いてラジエータ等を冷却する。

【0006】

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、エンジンを保持する一対の構造部材によって、冷却風の流れを遮ってしまう場合があった。すなわち、特許文献１に開示されている技術では、一対の構造部材によって冷却風の流れが滞留し、冷却風の排気効率が低下する場合があった。

【0007】

本発明は、このような事情の下に為され、エンジンを保持する構造部材とエンジンに対向する位置に配置された熱交換器とを有する建設機械に用いる排気装置であって、熱交換器に供給した冷却風を流通させて建設機械外部に排気することができる排気装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一の態様によれば、エンジンを保持する一対の構造部材と、前記エンジンに対向する位置に配置された熱交換器と、前記熱交換器に冷却風を供給する冷却ファンとを有する建設機械に用いる排気装置であって、前記一対の構造部材は、Ｈ型断面部と、該Ｈ型断面部のウエブの中央位置に設けられた一対の開口と、前記エンジンを支持するマウント部材を有し、前記開口は、前記マウント部材を避けた位置に配置されており、前記一対の構造部材に形成された前記一対の開口を接続する通路を更に有し、前記通路は、前記一対の開口の一の開口から流入した冷却風を他の開口から流出することによって、前記熱交換器に供給した冷却風を該通路内に流通させ、流通させた冷却風を前記建設機械外部に排気する、ことを特徴とする建設機械の排気装置が提供される。また、前記他の開口に対向する前記建設機械の機体側面に形成された第２の開口と、該第２の開口と該他の開口を連通する第２の通路とを更に有し、前記第２の通路は、前記他の開口から流出した冷却風を、前記第２の開口から前記建設機械の外部に排気する、ことを特徴とする建設機械の排気装置であってもよい。更に、前記他の開口に接続された第３の通路を更に有し、前記第３の通路は、略Ｌ字型の通路であり、前記他の開口から流出した冷却風を、前記建設機械の底部から該建設機械の外部に排気する、ことを特徴とする建設機械の排気装置であってもよい。

【0009】

また、本発明の他の態様によれば、エンジンを保持する一対の構造部材と、前記エンジンに対向する位置に配置された熱交換器と、前記熱交換器に冷却風を供給する冷却ファンとを有する建設機械に用いる排気装置であって、前記一対の構造部材のうちの前記熱交換器側に配置された一の構造部材は、Ｈ型断面部と、該Ｈ型断面部のウエブの中央位置に設けられた開口と、前記エンジンを支持するマウント部材を有し、前記開口は、前記マウント部材を避けた位置に配置されており、前記一の構造部材に形成された前記開口に接続された第４の通路を更に有し、前記第４の通路は、略Ｌ字型の通路であり、前記熱交換器に供給した冷却風を前記開口から流入し、流入した冷却風を前記一対の構造部材の間の前記建設機械の底部から該建設機械の外部に排気する、ことを特徴とする建設機械の排気装置が提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る建設機械の排気装置によれば、エンジンを保持する一対の構造部材とエンジンに対向する位置に配置された熱交換器とを有する建設機械において、熱交換器に供給した冷却風を流通させて建設機械外部に排気することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る排気装置を用いる建設機械の一例を示す概略外観図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る排気装置を用いる建設機械のエンジン室の一例を示す概略断面図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る排気装置を用いる建設機械の一対の構造部材を説明する図である。

【図4】本発明の第１の実施形態に係る排気装置の配置の一例を説明する図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に係る排気装置の配置の一例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の一実施形態について説明する。なお、添付の全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

【0013】

以後に、本実施形態に係る建設機械の排気装置を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、本実施形態以外でも、エンジンを保持する構造部材及びエンジンを冷却する熱交換器を有する建設機械において、熱交換器に供給した冷却風を排気する構成を有するものであれば、いずれのものにも用いることができる。また、本発明を用いることができる建設機械には、油圧ショベル、クレーン車、ブルドーザ、ホイールローダ及びダンプトラック、並びに、杭打ち機、杭抜き機、ウォータージェット、泥排水処理設備、グラウトミキサ、深礎工用機械及びせん孔機械などが含まれる。

【0014】

（第１の実施形態）
（建設機械の構成）
本発明を用いることができる第１の実施形態に係る建設機械１００の概略構成を、図１を用いて説明する。ここで、建設機械とは、本実施形態では、エンジンの動力を用いて油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプの圧油を用いて油圧シリンダを駆動（伸縮）し、油圧シリンダの駆動によって油圧アクチュエータ（作業機）を駆動する機械である。

【0015】

図１に示すように、建設機械１００は、油圧アクチュエータとして、上部旋回体１０Ｕｐに基端部を軸支されたブーム１１と、ブーム１１の先端に軸支されたアーム１２と、アーム１２の先端に軸支されたバケット１３とを備える。

【0016】

建設機械１００は、ブーム１１のブームシリンダ１１ｃに作動油（圧油）を供給することによって、ブームシリンダ１１ｃを長手方向に伸縮する。このとき、ブーム１１は、ブームシリンダ１１ｃの伸縮によって、上下方向に駆動される。また、建設機械１００は、オペレータ（運転者、作業者）の操作レバーの操作量（及び操作方向）に応じて、ブームシリンダ１１ｃに供給される作動油を制御する。この結果、建設機械１００は、操作レバーの操作量等に応じて、所望の作業を実施する。

【0017】

また、建設機械１００は、ブーム１１の場合と同様に、アームシリンダ１２ｃ及びバケットシリンダ１３ｃの伸縮によって、アーム１２及びバケット１３を駆動する。建設機械１００は、ブームシリンダ１１ｃの場合と同様に、アームシリンダ１２ｃ及びバケットシリンダ１３ｃに供給される作動油を制御する。

【0018】

更に、建設機械１００は、下部走行体１０Ｄｗに設けられた走行用油圧モータによって駆動されるクローラを用いて、オペレータの操作レバーの操作量等に応じて、建設機械１００本体の走行（前後左右の移動）を行う。また、建設機械１００は、下部走行体１０Ｄｗと上部旋回体１０Ｕｐとの間に介装される旋回装置を用いて、上部旋回体１０Ｕｐの旋回動作を行う。

【0019】

本発明を用いることができる建設機械１００は、上部旋回体１０Ｕｐに、ベースとなる旋回フレーム（例えば図３の１０ＵｐＢ）を備える。また、建設機械１００は、エンジンを保持する構造部材（例えば図３の２０Ｗ）を備える。更に、建設機械１００は、上部旋回体１０Ｕｐのエンジン２１近傍に配置した熱交換器２３（図３）と、熱交換器２３に供給した冷却風を排気する排気装置２０Ｄとを更に備える。

【0020】

以下に、本発明の実施形態に係る建設機械１００のエンジン室２０及び排気装置２０Ｄを説明する。

【0021】

（エンジン室）
図２に、本発明の第１の実施形態に係る建設機械１００のエンジン室２０の一例を示す。なお、本発明を用いることができるエンジン室は、図２に示すものに限定されない。すなわち、後述する構造部材を用いてエンジン２１を保持し、熱交換器を用いて外気を吸引（吸気）し、排気装置（部材、部品など）を用いて外気を排気するもの（エンジン室）であれば、いずれの建設機械にも本発明を適用することができる。

【0022】

図２に示すように、本実施形態に係るエンジン室２０は、エンジンフード２０ｈ、外装カバー２０ｅ等によって囲まれた空間である。すなわち、エンジン室２０の内部には、エンジン２１、油圧ポンプ２２及び熱交換装置２３等が搭載されている。

【0023】

具体的には、建設機械１００は、上部旋回体１０Ｕｐのベースとなる旋回フレーム１０ＵｐＢ（図３）上に、運転席を覆うキャブとエンジン２１等を収容するエンジン室２０等を搭載する。また、上部旋回体１０Ｕｐのエンジン室２０は、上部旋回体１０Ｕｐの旋回フレーム１０ＵｐＢの構造部材２０Ｗ（請求項に記載の「一対の構造部材」に相当する。）を用いて、エンジン２１を保持する。更に、上部旋回体１０Ｕｐのエンジン室２０は、旋回フレーム１０ＵｐＢ上で、エンジン２１の近傍に熱交換器２３を搭載する。なお、本発明の実施形態に係る建設機械１００の排気装置２０Ｄは後述する（排気装置）で説明する。

【0024】

エンジン２１は、旋回フレーム１０ＵｐＢに配設された構造部材（ウェブ、ビーム）２０Ｗの上部に、マウント部材２０ｍを介して、保持されている。なお、エンジン２１のＸ１方向側（図中左側、以下、「冷却風の上流側」という。）には、熱交換器２３（例えば冷却ファン２３ｆ）が配設されている。

【0025】

油圧ポンプ２２は、エンジン室２０の熱交換器２３が配設された側と反対側（以下、「冷却風の下流側」という。）に配設されている。油圧ポンプ２２は、油圧アクチュエータ（ブーム１１等）を駆動する油圧シリンダ（ブームシリンダ１１ｃ等）の油圧源である。なお、建設機械１００は、エンジン２１の動力を用いて、油圧ポンプ２２を駆動する。

【0026】

熱交換器２３は、本実施形態では、オイルクーラを含むラジエータユニット（ラジエータ）２３ｒ、インタークーラ２３ｉ及び燃料クーラ２３ｅ等を備える。また、熱交換器２３は、エンジン２１の動力を用いて回転される冷却ファン２３ｆと、エンジン室２０内に流入する塵埃を捕捉する防塵ネット２３ｎとを更に備える。なお、冷却ファン２３ｆは、エンジン２１の動力に代えて、油圧モータや電動モータを用いて回転されてもよい。

【0027】

熱交換器２３は、冷却ファン２３を回転することよって、外気を冷却風（冷風）として、エンジン室２０に取り込む（吸引する）。これにより、熱交換器２３は、エンジン室２０に取り込まれた冷却風を用いて、エンジン室２０内を冷却することができる。

【0028】

また、熱交換器２３は、防塵ネット２３ｎを用いて、冷却風と共にエンジン室２０内に流入する塵埃を捕捉する。これにより、熱交換器２３は、流入した塵埃がラジエータユニット２３ｒに付着することを防止することができる。

【0029】

冷却風は、図２においては、右側に向けて流れる。すなわち、図中矢印Ｘ１方向側が、冷却風の上流側となる。また、図中矢印Ｘ２方向が、冷却風の下流側となる。

【0030】

ラジエータユニット２３ｒは、エンジン２１内を流れる冷却水を冷却するラジエータと、油圧アクチュエータ（ブームシリンダ１１等）の作動油を冷却するオイルクーラとをユニット化したものである。インタークーラ２３ｉは、エンジン２１に供給される過給空気を冷却するものである。燃料クーラ２３ｅは、燃料を冷却するものである。

【0031】

ラジエータユニット２３ｒは、インタークーラ２３ｉ及び燃料クーラ２３ｅと比較して、大きな形状を有する。このため、建設機械１００（熱交換器２３）は、レイアウト上（例えば配管及びホース等の配線）の制約から、冷却ファン２３ｆに近い位置にラジエータ２３ｒを配置している。

【0032】

インタークーラ２３ｉ及び燃料クーラ２３ｅは、ラジエータユニット２３ｒと比較して、小さい冷却容量のものを用いてもよい。また、建設機械１００（熱交換器２３）は、コンパクト化を図るため、ラジエータユニット２３ｒの冷却風の上流側（図中の矢印Ｘ１方向側）に、インタークーラ２３ｉ及び燃料クーラ２３ｅを配置している。

【0033】

（排気装置）
図３及び図４を用いて、本発明の第１の実施形態に係る建設機械１００の排気装置２０Ｄを説明する。ここで、図４（ａ）は、本実施形態に係る排気装置２０Ｄの配置を説明する斜視図である。図４（ｂ）は、本実施形態に係る排気装置２０Ｄの配置を説明する側面図である。

【0034】

図４（ａ）に示すように、本実施形態に係る排気装置２０Ｄは、構造部材２０Ｗ（請求項に記載の「一対の構造部材」に相当する。）に取り付けられた通路２０Ｄａ（請求項に記載の「通路」に相当する。）を備える。また、排気装置２０Ｄは、構造部材２０Ｗｂと建設機械１００の機体側面とに取り付けられた第２の通路２０Ｄｂ（請求項に記載の「第２の通路」に相当する。）を更に備えることができる。

【0035】

ここで、通路２０Ｄａは、一対の構造部材２０Ｗａ、２０Ｗｂに形成された一対の開口２０Ｗａｏ、２０Ｗｂｏ（図３）を接続する通路である。通路２０Ｄａは、一対の開口２０Ｗａｏ、２０Ｗｂｏの一の開口２０Ｗａｏから流入した冷却風を他の開口２０Ｗｂｏから流出することによって、熱交換器２３に供給した冷却風を通路２０Ｄａ内に流通させる。その後、通路２０Ｄａは、通路２０Ｄａ内に流通させた冷却風を建設機械１００外部に排気する。

【0036】

第２の通路２０Ｄｂは、構造部材２０Ｗｂに形成された他の開口２０Ｗｂｏと外装カバー２０ｅの第２の開口２０Ｗｅｏ（図３）とを接続する通路である。第２の通路２０Ｄｂは、一対の開口２０Ｗａｏ、２０Ｗｂｏの他の開口２０Ｗｂｏから流出した冷却風を第２の開口２０Ｗｅｏから流出する。これにより、第２の通路２０Ｄｂは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、熱交換器２３に供給した冷却風を、冷却風の流れを遮ることなく、且つ、冷却風の流れを滞留させることなく、建設機械１００外部に排気することができる。

【0037】

なお、排気装置２０Ｄは、第２の通路２０Ｄｂの代わりに、開口２０Ｗｂｏ（他の開口）に接続された略Ｌ字型の通路（請求項に記載の「第３の通路」に相当する。）を用いてもよい。この場合、排気装置２０Ｄは、第３の通路を用いて、開口２０Ｗｂｏ（他の開口）から流出した冷却風を、建設機械１００底部から外部に排気することができる。

【0038】

以上により、本発明の第１の実施形態に係る建設機械１００の排気装置２０Ｄによれば、熱交換器２３に供給した冷却風を通路２０Ｄａ及び第２の通路２０Ｄｂ内に流通させることができるので、流通させた冷却風を建設機械１００外部に排気することができる。また、本実施形態に係る排気装置２０Ｄによれば、一対の構造部材２０Ｗでエンジンを保持する場合であっても、通路２０Ｄａ及び第２の通路２０Ｄｂを用いて、冷却風の流れを遮ることなく、且つ、冷却風の流れを滞留させることなく、冷却風を建設機械１００外部に排気することができる。更に、本実施形態に係る排気装置２０Ｄによれば、冷却風の流れを遮ることなく、且つ、冷却風の流れを滞留させることなく、冷却風を建設機械１００外部に排気することができるので、冷却風の排気効率を向上することができる。

【0039】

また、本発明の第１の実施形態に係る建設機械１００の排気装置２０Ｄによれば、一対の構造部材２０Ｗに、通路２０Ｄａ及び／又は第２の通路２０Ｄｂを掛け渡すことができるので、建設機械１００の旋回フレーム１０ＵｐＢの強度を向上することができる。

【0040】

（第２の実施形態）
（建設機械の構成）及び（エンジン室）
第２の実施形態に係る建設機械１００の構成及びエンジン室２０は、第１の実施形態に係る建設機械１００の構成等と同様のため、説明を省略する。

【0041】

（排気装置）
図５を用いて、本発明の第２の実施形態に係る建設機械１００の排気装置２０Ｄを説明する。ここで、図５（ａ）は、本実施形態に係る排気装置２０Ｄの配置を説明する斜視図である。図５（ｂ）は、本実施形態に係る排気装置２０Ｄの配置を説明する側面図である。

【0042】

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、本実施形態に係る排気装置２０Ｄは、構造部材２０Ｗの一の構造部材２０Ｗａに取り付けられた第４の通路２０Ｄｃ（請求項に記載の「第４の通路」に相当する。）を備える。

【0043】

第４の通路２０Ｄｃは、一対の構造部材２０Ｗａ、２０Ｗｂのうちの熱交換器２３側（冷却風の上流側）に配置された一の構造部材２０Ｗａに形成された開口２０Ｗａｏと接続される。また、第４の通路２０Ｄｃは、略Ｌ字型の通路である。更に、第４の通路２０Ｄｃは、熱交換器２３に供給した冷却風を開口２０Ｗａｏから流入し、流入した冷却風を一対の構造部材２０Ｗの間の建設機械１００底部から外部に排気する。これにより、第４の通路２０Ｄｃは、図５（ｂ）に示すように、熱交換器２３に供給された冷却風を、冷却風の流れを遮ることなく、且つ、冷却風の流れを滞留させることなく、建設機械１００外部に排気することができる。

【0044】

以上により、本発明の第２の実施形態に係る建設機械１００の排気装置２０Ｄによれば、第１の実施形態に係る建設機械１００の排気装置２０Ｄと同様の効果を得ることができる。

【0045】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明は、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形変更することができる。

【符号の説明】

【0046】

１００ ： 建設機械
１０Ｕｐ ： 上部旋回体
１０ＵｐＢ： 旋回フレーム（ベース部材）
１０Ｄｗ ： 下部走行体
１１，１２，１３ ： 油圧アクチュエータ
１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ： 油圧シリンダ
２０ ： エンジン室
２０Ｗ，２０Ｗａ，２０Ｗｂ： 構造部材（ウェブ、ビーム）
２０Ｗａｏ，２０Ｗｂｏ，２０Ｗｅｏ ： 開口
２０Ｄ： 排気装置
２０Ｄａ，２０Ｄｂ，２０Ｄｃ： 通路（ダクト）
２０ｈ： エンジンフード
２０ｅ： 外装カバー
２０ｍ： マウント部材
２１ ： エンジン
２２ ： 油圧ポンプ
２３ ： 熱交換器
２３ｆ： 冷却ファン
２３ｎ： 防塵ネット
２３ｒ： ラジエータユニット（ラジエータ）
２３ｉ： インタークーラ
２３ｅ： 燃料クーラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】