特開 2024-89389 建設機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024089389

(43)【公開日】2024-07-03

(54)【発明の名称】建設機械

(51)【国際特許分類】

   F01P 5/02 20060101AFI20240626BHJP

   F01P 5/04 20060101ALI20240626BHJP

   F01P 5/06 20060101ALI20240626BHJP

   F02B 77/13 20060101ALI20240626BHJP

   E02F 9/00 20060101ALI20240626BHJP

   B60K 11/06 20060101ALI20240626BHJP

【ＦＩ】

F01P5/02 H

F01P5/04 G

F01P5/06 510A

F01P5/06 510B

F02B77/13 N

F02B77/13 L

E02F9/00 M

B60K11/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022204729

(22)【出願日】2022-12-21

(71)【出願人】

【識別番号】000246273

【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林 秀樹

【テーマコード（参考）】

2D015

3D038

【Ｆターム（参考）】

2D015CA02

3D038AA01

3D038AA09

3D038AB09

3D038AC10

(57)【要約】

【課題】械室内の冷却風の排出を効率的に行うことで冷却風排出用の開口を不要とし、機械室からの騒音を防止する。
【解決手段】エンジン２０を収容する機械室１０と、機械室に隣接し、尿素タンク３０を収容する尿素タンク室９と、機械室を通ってエンジンの周囲を冷却する第１空気流路Ｗ１と、尿素タンク室を通って尿素タンクの周囲を冷却する第２空気流路Ｗ２と、第１空気流路におけるエンジンよりも上流に配置された第１冷却ファン２１と、第２空気流路における尿素タンクよりも下流、かつ、第１空気流路及び第２空気流路が合流する合流位置又は該合流位置よりも下流に配置された第２冷却ファン２２と、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンを収容する機械室と、
前記機械室に隣接し、尿素タンクを収容する尿素タンク室と、
前記機械室を通って前記エンジンの周囲を冷却する第１空気流路と、
前記尿素タンク室を通って前記尿素タンクの周囲を冷却する第２空気流路と、
前記第１空気流路における前記エンジンよりも上流に配置された第１冷却ファンと、
前記第２空気流路における前記尿素タンクよりも下流、かつ、前記第１空気流路及び前記第２空気流路が合流する合流位置又は該合流位置よりも下流に配置された第２冷却ファンと、
を備えることを特徴とする建設機械。

【請求項2】

前記第２冷却ファンは、前記第１空気流路における前記エンジンよりも下流に配置され、
前記第１冷却ファン及び前記第２冷却ファンが、前記第１空気流路において直列的に配置されることを特徴とする請求項１に記載の建設機械。

【請求項3】

前記第２冷却ファンは、前記機械室の上部を覆うボンネットの、前記第１空気流路の下流側側面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の建設機械。

【請求項4】

前記第２空気流路を構成するダクトを備え、該ダクトの下流側排気口は前記第２冷却ファンの上流側に隣接し、該ダクトの上流側吸気口は前記尿素タンク室に接続されることを特徴とする請求項１に記載の建設機械。

【請求項5】

前記第２冷却ファンは、前記機械室内の空気を排気用開口から外部へ排出する正回転と、外気を前記排気用開口から前記機械室内へ取り込む逆回転と、を切り換え可能に構成された電動駆動のファンであることを特徴とする請求項１に記載の建設機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベル等の建設機械には、上部旋回体の旋回フレーム上に、エンジン、油圧ポンプ等が収容される機械室が設けられている。機械室には、各種の冷媒を冷却する熱交換装置が備えられる。熱交換装置は、冷却風を発生させるための冷却ファンを有する。機械室内の冷却風による圧力上昇によって冷却風量が低下するのを防ぐため、従来の建設機械は、機械室外周の各部位（例えばボンネット）に、多数の排気開口を設ける必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－２９１７１１号公報

【特許文献2】特開２００７－２１１６１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

排気開口を設けるとエンジンの直達音が放出されるため、排気開口に二重ダクトを設けるなどして、騒音を低減する対策が必要であり、コストアップやボンネット等の大型化を招くことが問題である。このように、機械室内の排風の効率化は、従来からの課題である。

【0005】

機械室に複数の冷却ファンを備えた建設機械は知られている。例えば特許文献１には、２つの冷却ファンを備え、ファンの騒音の影響を低減させる建設機械が開示されている。特許文献１の建設機械は、インタークーラ側の冷却風とオイルクーラ側の冷却風が１箇所の開口から排風されるように構成されている。しかしながら、この２つの冷却風の流路は直交するため、圧力損失が生じるおそれがあり、その圧力損失によりインタークーラやオイルクーラが効率的に冷却できない懸念がある。

【0006】

特許文献２には、エンジン室とポンプ室に、それぞれファンを備えた建設機械が開示されている。しかしながら、特許文献２では、エンジン室とポンプ室は隔壁により仕切られるため、ファンはエンジン室とポンプ室それぞれに対して冷却風を送るものであり、エンジン室からの冷却風の排出を効率化するものではない。また、隔壁を設けたことで、エンジン室の排風のための開口をエンジンの直上に設ける必要があり、開口からエンジンの直達音が放出され、騒音が増大する懸念がある。

【0007】

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機械室内の冷却風の排出を効率的に行うことで冷却風排出用の開口を不要とし、機械室からの騒音を防止することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明に係る建設機械では、第１冷却ファンによる冷却風の排出を促進させることが可能な位置に第２冷却ファンを備えた。

【0009】

具体的に、第１の発明は、エンジンを収容する機械室と、前記機械室に隣接し、尿素タンクを収容する尿素タンク室と、前記機械室を通って前記エンジンの周囲を冷却する第１空気流路と、前記尿素タンク室を通って前記尿素タンクの周囲を冷却する第２空気流路と、前記第１空気流路における前記エンジンよりも上流に配置された第１冷却ファンと、前記第２空気流路における前記尿素タンクよりも下流、かつ、前記第１空気流路及び前記第２空気流路が合流する合流位置又は該合流位置よりも下流に配置された第２冷却ファンと、を備えることを特徴とする。

【0010】

上記の構成によれば、第２冷却ファンを第１空気流路及び第２空気流路が合流する合流位置又は該合流位置よりも下流に配置することで、第２冷却ファンが第１空気流路を通る冷却風の排出を促進させ、機械室内を効率的に冷却できる。これにより、第１空気流路の排風を促すための開口を機械室のボンネット等に別途設ける必要がなく、機械室からの騒音を低減できる。また、第２冷却ファンは、尿素タンク室の冷却機能も兼ねるため、尿素水のオーバーヒートを防ぐことも可能となる。

【0011】

第２の発明は、第１の発明において、前記第２冷却ファンは、前記第１空気流路における前記エンジンよりも下流に配置され、前記第１冷却ファン及び前記第２冷却ファンが、前記第１空気流路において直列的に配置されることを特徴とする。

【0012】

上記の構成によれば、第２冷却ファンが第１空気流路の圧力損失を招くおそれがなく、第１空気流路を通る冷却風を、機械室内から効率的に排出できる。

【0013】

第３の発明は、第１の発明において、前記第２冷却ファンは、前記機械室の上部を覆うボンネットの、前記第１空気流路の下流側側面に配置されることを特徴とする。

【0014】

上記の構成によれば、第２冷却ファンをボンネットに配置することにより、ボンネットの下部に位置するメンテナンススペースを確保し、メンテナンス時の作業を阻害しないようにすることができる。

【0015】

第４の発明は、第１の発明において、前記第２空気流路を構成するダクトを備え、該ダクトの下流側排気口は前記第２冷却ファンの上流側に隣接し、該ダクトの上流側吸気口は前記尿素タンク室に接続されることを特徴とする。

【0016】

上記の構成によれば、ダクトを備えることで、第２冷却ファンが尿素タンク室内の高温の空気をより効果的に吸い出すことが可能となる。

【0017】

第５の発明は、第１の発明において、前記第２冷却ファンは、前記機械室内の空気を排気用開口から外部へ排出する正回転と、外気を前記排気用開口から前記機械室内へ取り込む逆回転とを、切り換え可能に構成された電動駆動のファンであることを特徴とする。

【0018】

上記の構成によれば、第２冷却ファンは電動駆動であるため、エンジン停止後も駆動可能であり、さらに逆回転によって外気を機械室内及び尿素タンク室内へ取り込むことにより、エンジン停止後に機械室内及び尿素タンク室内を効果的に冷却することが可能となり、電装品類の破損を防止することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、機械室内の冷却風の排出を効率的に行うことで冷却風排出用の開口を不要とし、機械室からの騒音を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】建設機械の一例を示す概略側面図である。

【図2】本実施形態に係る建設機械の上部旋回体の斜視図である。

【図3】ボンネット及び側壁の一部を取り外した上部旋回体の斜視図である。

【図4】機械室の内部を示す上部旋回体の斜視図である。

【図5】機械室の内部を上方から見た概略図である。

【図6】機械室の内部を後方から見た概略図である。

【図7】機械室の内部を側面から見た概略図である。

【図8】機械室の内部を上方から見た概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、実施形態に係る建設機械について、図面を参照しながら説明する。なお、いくつかの図面には上下や前後左右の方向を矢印で示しており、特に言及しない限り、上下等の方向についてはこれらの矢印で示す方向に従って説明する。以下の説明では、上部旋回体の前後方向を「前後方向」とし、上部旋回体の後方から前方を見たときの左右方向を「左右方向」とする。

【0022】

図１は、実施形態に係る建設機械の一例を示す側面図である。図１に示すように、建設機械１は、クローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回自在に搭載された上部旋回体３とで構成される。上部旋回体３は、旋回フレーム４を備える。

【0023】

旋回フレーム４は、製缶の構造物であり、下部走行体２の上部に旋回可能に設けられ、旋回フレーム４の上面には、キャブ５、アタッチメント６、カウンタウエイト７、機械室１０等が設けられる。

【0024】

アタッチメント６は、上部旋回体３の前部に設置され、ブーム６ａ、アーム６ｂ及びバケット６ｃを有する。ブーム６ａ等はそれぞれ油圧制御された油圧シリンダ６ｄの伸縮に連動して動作し、掘削等の作業を行う。ブーム６ａ等の操作は、キャブ５において行われる。キャブ５は、例えば矩形箱形の運転室であり、アタッチメント６に隣接して上部旋回体３の前部に設置される。

【0025】

図２は、本実施形態に係る建設機械の上部旋回体を示す斜視図であり、図３は、ボンネット及び側壁の一部を取り外した上部旋回体の斜視図である。機械室１０は、上部旋回体３の後部に配置された左右方向に長い空間であり、エンジン２０を収容する。図２及び図３に示すように、機械室１０の前方には、キャブ５及び燃料タンク８が配置され、燃料タンク８の上部に尿素タンク室９が配置される。機械室１０は、下部を旋回フレーム４によって区画され、後部をカウンタウエイト７によって区画される。カウンタウエイト７は、建設機械１の重量バランスをとるためのものである。

【0026】

機械室１０の後部は、カウンタウエイト７を挟んだ左右の両側面が側壁によって覆われる。左右の側壁には、それぞれメンテナンス開口１１が設けられ、各メンテナンス開口１１には開閉可能なドアカバー１２が取り付けられる。ドアカバー１２を開放した状態で、機械室１０内のメンテナンスが行われる。ドアカバー１２は、メンテナンス時以外閉じられており、機械室１０の後部及び側部を覆う側壁の一部を構成する。

【0027】

機械室１０は、上部をボンネット１４によって覆われる。ボンネット１４は開閉可能であり、ボンネット１４を開放して機械室１０内のメンテナンスを上方から行うことができる。メンテナンス時以外ボンネット１４は閉じられる。

【0028】

図４は、機械室１０の側壁、カウンタウエイト７及びボンネット１４を取り外して、機械室の内部を示す上部旋回体の斜視図である。図５から図７は、上方、後方及び側方から見た機械室内部を示す概略図である。機械室１０は、左側に位置する吸気室１０ａと、吸気室１０ａの右側に位置するエンジンルーム１０ｂと、エンジンルーム１０ｂの右側に位置するポンプ室１０ｃを含む。

【0029】

吸気室１０ａは、左側のドアカバー１２に隣接する。左側のドアカバー１２には吸気口１３が設けられ、吸気口１３から吸気室１０ａへ外気が取り込まれる。

【0030】

エンジンルーム１０ｂには、エンジン２０、第１冷却ファン２１及び熱交換器２３が収容される。ポンプ室１０ｃには、油圧ポンプ２４、マフラー２５、第２冷却ファン２２が収容される。エンジンルーム１０ｂとポンプ室１０ｃはひと続きの空間であるが、少なくとも下部に作動油の飛散防止のための仕切り２６が設けられる。

【0031】

エンジン２０は、駆動軸２０ａを左右方向に向けて機械室１０内に横向きに配置される。エンジン２０の右側上部には、マフラー２５が設けられる。マフラー２５は、エンジン２０から排出される排気ガスを通過させ、エンジン２０の排気音を低減する。マフラー２５を通過した排気ガスは、マフラー２５の端部に設けられた排出管２５ａから外部に排出される。排出管２５ａは、ボンネット１４の右側上部から上方へ突出する。

【0032】

マフラー２５の下方に、油圧ポンプ２４が配置される。油圧ポンプ２４は、エンジン２０の右端部に連結される。油圧ポンプ２４は、エンジン２０を駆動源として駆動し、各種油圧アクチュエータへ作動油を供給する。

【0033】

第１冷却ファン２１は、エンジン２０の左端部から突出する駆動軸２０ａに連結される。第１冷却ファン２１は、エンジン２０を駆動源として駆動し、吸気口１３から外気を機械室１０内へ取り込み、機械室１０を通ってエンジン２０の周囲を冷却する第１空気流路Ｗ１を形成する。本実施形態では、第１空気流路Ｗ１は、第１冷却ファン２１の駆動時、機械室１０左側を上流とし、機械室１０右側の下流へ向かって流れる。第１冷却ファン２１は、第１空気流路Ｗ１におけるエンジン２０よりも上流に配置される。

【0034】

熱交換器２３は、エンジン２０の冷却水を冷却する。熱交換器２３は、第１冷却ファン２１と対向するように、第１冷却ファン２１の上流に隣接して配置される。第１冷却ファン２１と熱交換器２３との間は、ファンシュラウド２７によって囲まれる。熱交換器２３は、矩形厚板状の機械であり、吸気室１０ａから取り込まれた空気を通過させるコア面を有する。熱交換器２３は、コア面を左右方向へ向けて吸気室１０ａとエンジンルーム１０ｂとの間に配置される。吸気室１０ａとエンジンルーム１０ｂは、熱交換器２３とその外周に設けられた隔壁２８により区画される。

【0035】

第１冷却ファン２１及び第２冷却ファン２２は、第１空気流路Ｗ１において直列的に配置される。第２冷却ファン２２は、第１空気流路Ｗ１におけるエンジン２０よりも下流に配置される。第２冷却ファン２２は、機械室１０の上部を覆うボンネット１４の、第１空気流路Ｗ１の下流側側面に形成された排気用開口２２ａに設置され、メンテナンス開口１１及びドアカバー１２よりも上方に位置する。本実施形態では、第２冷却ファン２２は、ボンネット１４の右側面内側に配置される。第２冷却ファン２２をこのような配置とすることで、メンテナンス開口１１からのメンテナンス作業を阻害せず、メンテナンススペースを確保することができる。

【0036】

第２冷却ファン２２は、図示しないバッテリから電力を供給可能な電動駆動のファンであり、エンジン２０停止後も駆動可能である。第２冷却ファン２２は、送風方向を反転可能であり、機械室１０内の空気を、排気用開口２２ａから外部へ排出する正回転と、外気を排気用開口２２ａから機械室１０内へ取り込む逆回転とを、切り換え可能に構成される。

【0037】

第２冷却ファン２２の前方には、ポンプ室１０ｃの上部前側に隣接して尿素タンク室９が配置される。尿素タンク室９には、排ガス浄化用の尿素水を貯留する尿素タンク３０が収容される。尿素タンク室９は、前部に外気を取り込むための吸気用開口３１を有し、後部にポンプ室１０ｃへ連通するダクト３２を有する。ダクト３２の下流側排気口３２ａは第２冷却ファン２２の上流側に隣接し、ダクト３２の上流側吸気口３２ｂは尿素タンク室９に接続される。

【0038】

第２冷却ファン２２が正回転駆動すると、吸気用開口３１から外気が取り込まれ、尿素タンク室９を通って尿素タンク３０の周囲を冷却する第２空気流路Ｗ２が形成される。第２空気流路Ｗ２は、尿素タンク室９からダクト３２を介して機械室１０へ流れる。ダクト３２は、第２空気流路Ｗ２の一部を構成し、第２冷却ファン２２が尿素タンク室９内の空気をより効果的に吸い出すことを可能にする。本実施形態において、第２空気流路Ｗ２は、第２冷却ファン２２の正回転駆動時、尿素タンク室９の前方を上流、後方を下流とし、吸気用開口３１から第２冷却ファン２２へ流れる。

【0039】

第２冷却ファン２２は、第２空気流路Ｗ２における尿素タンク３０よりも下流、かつ、第１空気流路Ｗ１及び第２空気流路Ｗ２が合流する合流位置又は該合流位置よりも下流に配置されることで、第１冷却ファン２１及び第２冷却ファン２２の駆動時、第１空気流路Ｗ１及び第２空気流路Ｗ２の排風が可能である。

【0040】

以上のように構成した建設機械１は、第２冷却ファン２２を第１空気流路Ｗ１及び第２空気流路Ｗ２が合流する合流位置又は該合流位置よりも下流に配置することで、第２冷却ファン２２が第１空気流路Ｗ１を通る冷却風の排出を促進させ、機械室１０内を効率的に冷却できる。これにより、第１空気流路Ｗ１の排風を促すための開口を機械室１０のボンネット１４等に別途設ける必要がなく、機械室１０からの騒音を低減できる。また、第２冷却ファン２２は、尿素タンク室９の冷却機能も兼ねるため、尿素タンク３０内の尿素水のオーバーヒートを防ぐことも可能となる。

【0041】

第２冷却ファン２２は、第１空気流路Ｗ１におけるエンジン２０よりも下流に配置され、第１冷却ファン２１及び第２冷却ファン２２が、第１空気流路Ｗ１において直列的に配置されるため、第２冷却ファン２２が第１空気流路Ｗ１の圧力損失を招くおそれがなく、第１空気流路Ｗ１を通る冷却風を、機械室１０内から効率的に排出できる。

【0042】

図８は、機械室の内部を上方から見た概略図であり、エンジン２０停止後に第２冷却ファン２２を逆回転駆動した際の空気の流れを示す図である。エンジン２０停止後に第２冷却ファン２２を逆回転駆動すると、外気が排気用開口２２ａから機械室１０内及び尿素タンク室９内へ取り込まれ、機械室１０内及び尿素タンク室９内が冷却可能となる。このとき、第１空気流路Ｗ１及び第２空気流路Ｗ２は、上流と下流が逆向きとなる。第１空気流路Ｗ１では、第２冷却ファン２２から取り込まれた外気が、油圧ポンプ２４及びエンジン２０の外周を通り、吸気室１０ａを介して吸気口１３から排出される。第２空気流路Ｗ２では、第２冷却ファン２２から取り込まれた外気が、ダクト３２を介して、尿素タンク室９へ入り、尿素タンク３０の外周を通り、吸気用開口３１から排出される。

【0043】

このように、第２冷却ファン２２を、風向きが切り換え可能な電動駆動のファンとすることで、エンジン２０停止後に逆回転駆動させ、機械室１０内及び尿素タンク室９内を効果的に冷却することが可能となり、機械室１０内及び尿素タンク室９内の電装品類の破損を防ぐことができる。

【符号の説明】

【0044】

１ 建設機械
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
８ 燃料タンク
９ 尿素タンク室
１０ 機械室
１１ メンテナンス開口
１２ ドアカバー
１３ 吸気口
１４ ボンネット
２０ エンジン
２１ 第１冷却ファン
２２ 第２冷却ファン
２５ マフラー
３０ 尿素タンク
３１ 吸気用開口
３２ ダクト
Ｗ１ 第１空気流路
Ｗ２ 第２空気流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】