JP2004353265A - 建設機械のボトムガード，建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械のエンジン冷却装置 - Google Patents
建設機械のボトムガード，建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械のエンジン冷却装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】建設機械のボトムガード，建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械のエンジン冷却装置において、機体のサイズアップ及び機体構造の複雑化を抑制しながら、冷却風の排出効率の向上させるとともに騒音の低減を実現できるようにする。
【解決手段】ボトムガード２３Ｂを、エンジンルーム２Ｂの内部を機外に対し遮蔽するように機体底部２３に取り付けられ冷却風排出開口２３Ｂａを有するボトムガード本体２３Ｂと、ボトムガード本体２３Ｂの機体底部２３への取り付け状態におけるエンジンルーム２Ｂの内部に面する側２３Ｂｃに冷却風排出開口２３Ｂａを覆うようにして取り付けられ、冷却ファン２５から吐出された冷却風を、整流して冷却ファン２５の外周から冷却風排出開口２３Ｂａまで案内するガイド部材２３Ｃとをそなえて構成する。
【選択図】 図２
【解決手段】ボトムガード２３Ｂを、エンジンルーム２Ｂの内部を機外に対し遮蔽するように機体底部２３に取り付けられ冷却風排出開口２３Ｂａを有するボトムガード本体２３Ｂと、ボトムガード本体２３Ｂの機体底部２３への取り付け状態におけるエンジンルーム２Ｂの内部に面する側２３Ｂｃに冷却風排出開口２３Ｂａを覆うようにして取り付けられ、冷却ファン２５から吐出された冷却風を、整流して冷却ファン２５の外周から冷却風排出開口２３Ｂａまで案内するガイド部材２３Ｃとをそなえて構成する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンルームに面して機体底部に取り付けられる、建設機械のボトムガード、並びにそれを使用した建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械のエンジン冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、油圧ショベル，ホイールローダ等の走行式の建設機械やクレーン等の定置式の建設機械等、種々の建設機械が建設現場，港湾，工場内等の様々な分野において用いられている。これら建設機械の構造は、例えば走行式の建設機械である油圧ショベルでは、図７に示すように下部走行体１０１と、下部走行体１０１の上側に旋回可能に配設された上部旋回体１０２と、上部旋回体１０２に設けられ種々の作業を行なう作業装置１０３との３つの部分で構成されている。
【０００３】
ここで上部旋回体１０２内について図８を参照して説明する。図８は一般的なエンジンルームの内部構成を示す図であって機体前方から見たエンジンルームの模式的な断面図である。図示するように、上部旋回体１０２内には、エンジン１０６や油圧ポンプ１０８等の機器が配設され、エンジン１０６による油圧ポンプ１０８の駆動により発生した油圧によって作業装置１０３（図７参照）を作動させている。
【０００４】
建設機械は、ダム，トンネル，河川，道路等における岩石の掘削やビル，建築物の取り壊し等、一般に厳しい環境下で使用されるが、このような環境下ではエンジン１０６や油圧ポンプ１０８等の機器類に加わる負荷が高く、エンジン温度の上昇や作動油の油温の上昇を招きやすい。このため、これら建設機械では、図８に示すように、エンジン１０６により駆動されるファン１０５によって生成される冷却風の流路に、比較的大容量のラジエータやオイルクーラなどからなるクーリングパッケージ１０４をそなえ、これらクーリングパッケージ１０４によってエンジン冷却水や作動油が冷却される（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
つまり、ファン１０５の回転により、クーリングパッケージ１０４が設置されたラジエータルーム１０２Ａの上部開口部１０９，１１０から外部の空気（冷却風）が吸引され、この空気が、フィン構造のクーリングパッケージ１０４のコアを通過する際に、エンジン冷却水や作動油を冷却するのである。
そして、メインエンジンルーム１０２Ｂには、ファン１０５からファン軸流方向（図８中において左右方向）に対し所定の距離をあけて、上面に開口部１１１が、下面に開口部１１２がそれぞれ設けられている。上面の開口部１１１は、メッシュ状やルーバ状などに形成された複数の開口からなり、上記ファン軸流方向に対し比較的大きな幅をもって形成されている。一方、下面の開口部１１２は、比較的面積の大きな単一の開口として形成されており、メインエンジンルーム１０２Ｂ内の機器（例えばオイルパン１０７など）を保護するためにエンジンルーム床面に取り付けられたボトムガード１２０に形成されている。
【０００６】
また、油圧ポンプ１０８が設置されたポンプルーム１０２Ｃには、上面に開口部１１３が、下面に開口部１１４がそれぞれ設けられており、これらの開口部１１３，１１４は、メインエンジンルーム１０２Ｂの開口部１１１と同様に、メッシュ状やルーバ状などに形成された複数の開口からなる。
エンジン冷却水や作動油を冷却して高温となった空気は、メインエンジンルーム１０２Ｂの上記排気開口部１１１，１１２から外部に排出され、又は、メインエンジンルーム１０２Ｂを通り抜けて、ポンプルーム１０２Ｃの上記排気開口部１１３，１１４から外部に排出される。
【０００７】
ところで、特に油圧ショベルでは、ファン１０５から吐出された空気の流れには、ファン軸流方向の成分が殆どなく、遠心方向の成分や旋回方向の成分（以下、まとめて遠心／旋回方向成分という）が主成分となることが確認されている。
以下、この理由を図９〜図１２を参照して説明する。
油圧ショベルの場合、上部旋回体１０２内部においてラジエータやエンジンなどを搭載できるスペースは図９（ａ）に示すようになり、図９（ｂ）に示すような他の建設機械のスペースに較べて狭く特にその横断面積（ファン軸流方向に対して直交する断面）が小さくなる。これは、エンジンルームの高さについては高くするとエンジンルーム前方の運転席からの後方への視界が遮られてしまい、エンジンルームの幅〔建設機械の前後方向長さ（機長）〕については機長が長くなると建設機械後端の旋回半径が大きくなり狭い現場で使うのに不便になるためである。
【０００８】
このように横断面積が比較的小さくなる分、油圧ショベルでは、クーリングパッケージ１０４の厚さ（冷却風の進行方向に対する寸法）を大きく取って、クーリングパッケージ１０４と冷却風との接触面積ひいてはクーリングパッケージ１０４の冷却性能を確保するようにしている。この結果、冷却風がクーリングパッケージ１０４を通過する際に受ける圧力抵抗が比較的大きくなってしまう。
【０００９】
建設機械では、コストやサイズを抑えるため冷却ファンには軸流ファンが一般的に使用されている。図１０は一般的な軸流ファンの性能曲線を示す模式図である。この性能曲線Ｌから明らかなように、軸流ファンでは、一般的にファン上流側の圧力損失ΔＰが増加するほど、単位時間当たりのファン風量Ｖが減少する傾向にある。ファン風量Ｖとは即ち冷却風のファン上流からファン下流への移動量であることから、ファン上流側の圧力損失ΔＰが増加するほど、ファン上流からファン下流への直線的な流れである軸流方向の流れが特に得られにくくなる。
【００１０】
このため、ファン上流側の圧力損失ΔＰが所定値ΔＰ０未満の低圧力損失域ＲＬにおいては冷却風の流れは図１１（ａ），（ｂ）に示すようになり、ファン上流側の圧力損失ΔＰが所定値ΔＰ０以上の高圧力損失域ＲＨにおいては冷却風の流れは図１２（ａ），（ｂ）に示すようになる〔図１１及び図１２は何れもその左右方向をファン軸流方向と一致させて示す図であり、図１１（ａ）及び図１２（ａ）では、ファン翼の回転中心線ＣＬより下側みを示している〕。
【００１１】
つまり、上記低圧力損失域ＲＬにおいてはファン風量が比較的多くなることから、図１１（ａ）に示すように、ファン上流側ではベクトルＦＩ，１で代表して示すような比較的大きな風量の軸流が発生し、ファン下流側ではベクトルＦＯ，１で代表して示すような流れ、即ち遠心／旋回方向成分ベクトルＦＣ，１よりも軸流方向成分ベクトルＦＡ，１が支配的な流れが発生する。そして、風量は、図１１（ｂ）にベクトルで示すように遠心側になるほど大きくなる。
【００１２】
これに対し、上記高圧力損失域ＲＨにおいてはファン風量が比較的少なくなることから、図１２（ａ）に示すように、ファン上流側ではベクトルＦＩ，２で示すような比較的少量の軸流しか発生せず、ファン下流側においては、ベクトルＦＯ，２で示すような流れ、即ち軸流方向成分ベクトルＦＡ，２よりも遠心／旋回方向成分ベクトルＦＣ，２が支配的な流れが発生し、風量は、図１２（ｂ）にベクトルで示すように遠心側になるほど大きくなる。
【００１３】
このようなファン上流側の圧力損失ΔＰとファン下流側での冷却風の流れとの関係は、実験やシミュレーションでも確認されている。
そして、上述したように油圧ショベルではクーリングパッケージが厚いためファン上流側の圧力損失ΔＰが大きく高圧力損失域で冷却ファンが使用されることとなり、ファン出口側の冷却風の流れ成分は、遠心／旋回方向成分が支配的になるのである。
【００１４】
しかしながら、図７及び図８に示す上記従来技術では、上述したように、網目状に複数の開口が形成されてなる排気開口部１１１などが、ファン軸流方向に対してファン１０５から距離を開けて配設され、また、ファン軸流方向に対して幅を持って形成されているため、メインエンジンルーム１０２Ｂに吸引された冷却風は、排出されるまでに上記軸流方向への流れを余儀なくされる。
【００１５】
つまり、この従来技術では、遠心／旋回方向成分を流れの主成分とする空気を軸流方向へ流す構造となるため、空気の被る圧力損失が比較的大きく、クーリングパッケージ１０４を通過後の空気の排出が滑らかに行なわれない（排出効率が低い）という課題がある。
排出効率を向上させるために、メインエンジンルーム１０２Ｂの開口面積を増加させることも考えられるが、この場合、騒音（エンジン音や、冷却風がクーリングパッケージ１０４などを通過する際に発生する風切音の外部への漏洩）の増大を招くこととなり、新たな課題を招く。
【００１６】
そこで、特許文献２には、図１３に示すような建設機械が開示されている。この建設機械では、エンジンルーム１３０の上面及び両側面（車体前後面）に冷却風通路（ファン風分流路，ファン風分流ダクト）１３１〜１３３が設けられ、この冷却風通路の入り口（図１３中で左側端部）は何れも冷却ファンの外周近傍に位置設定されている。このような構成により、冷却ファンから遠心／旋回方向に吹き出された冷却風を少ない開口から効率的に排出し、且つ、エンジンルーム１３０からの騒音の増大を防止するようにしている。
【００１７】
【特許文献１】
実開平３−８３３２４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１９３１０２号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図１３に示す特許文献２の技術には、以下のような課題がある。
つまり、エンジンルーム１３０の側面に冷却風通路１３１，１３３を設けるため、冷却風通路１３１，１３３を図１３に示すようにエンジンルーム１３０外側に設ける場合においては、カウンタウェイト１４０に細工をしたり、作業装置１２０側にスペースを設けたりする必要があり、機体のサイズ大，構造の複雑化を招く虞がある。エンジンルーム１３０の側面の冷却風通路１３１，１３３をエンジンルーム１３０の内側に設けることも考えられるが、この場合、エンジンルーム１３０の増大を招いてしまう。
【００１９】
また、図１３に示すように、上記のエンジンルーム側面の冷却風通路１３１，１３３の排出口１３１ａ，１３３ａは冷却風通路（ダクト）１３２の排出口１３２ａとともにエンジンルーム１３０の上面に形成されている。冷却風通路１３１〜１３３は、その入口が、主な騒音源となる冷却ファンやエンジンに近接していることから、これらの冷却風通路１３１〜１３３を介してエンジンルーム１３０の上方に騒音が集中して発生し、局所的に大きな騒音が生じる虞がある。
また、建設機械から水平方向に発せられる騒音を抑制することは例えば作業場所を遮蔽物により二次元的に囲うなどすれば可能であるが、鉛直上方に発せられる騒音に対しこのような遮蔽物を設けることは大掛かりになり現実的ではなく、また、水平方向に発せられる騒音は建物や地面などにより吸収されるが、鉛直上方に発せられる騒音に対してはこのような吸収物がないためその伝播範囲が極めて広い。上記の排出口１３１ａ，１３３ａは鉛直上方に面して開口しているため、これらの排出口１３１ａ，１３３ａからは鉛直上方に向けて騒音が発せられてしまう。
【００２０】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、建設機械の機体のサイズアップ及び機体構造の複雑化を抑制しながら、冷却風の排出効率の向上させるとともに騒音の低減を実現できるようにした、建設機械のボトムガード，建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械のエンジン冷却装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の建設機械のボトムガードは、冷却ファンの作動によりクーリングパッケージを冷却する冷却風が流通するエンジンルームに面して機体底部に取り付けられる、建設機械のボトムガードであって、該エンジンルームの内部を機外に対し遮蔽するように該機体底部に取り付けられ冷却風排出開口を有するボトムガード本体と、該ボトムガード本体の該機体底部への取り付け状態における該エンジンルームの内部に面する側に該冷却風排出開口を覆うようにして取り付けられ、該冷却ファンから吐出された冷却風を該冷却ファンの外周から該冷却風排出開口まで案内するガイド部材とをそなえて構成されたことを特徴としている。
【００２２】
請求項２記載の本発明の建設機械のエンジンルーム構造は、エンジンと、クーリングパッケージと、該クーリングパッケージを冷却する冷却風を流通させる冷却ファンとを収容する建設機械のエンジンルームの構造であって、請求項１記載の建設機械のボトムガードをそなえて構成されたことを特徴としている。
請求項３記載の本発明の建設機械のエンジン冷却装置は、建設機械のエンジンルーム内に設けられた冷却風通路と、該冷却風通路内に設置され冷却風を流通させる冷却ファンと、該冷却風通路内に設置されたクーリングパッケージとをそなえて構成された、建設機械のエンジン冷却装置において、請求項１記載のボトムガードをそなえて構成されたことを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
なお、本実施形態にかかる図１〜図６において、図中の矢印Ｘは建設機の前後方向（以下、エンジンルーム幅方向ともいう）を示し、図中の矢印Ｙは建設機の左右方向（以下、ファン軸流方向ともいう）を示す。
また、以下の実施形態では、本発明を、建設機械として油圧ショベルに適用した例を説明する。
【００２４】
本発明の一実施形態にかかる建設機械について図１を参照して説明する。図１は建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。
建設機械は、下部走行体１と、下部走行体１の上側に旋回可能に配設された上部旋回体２と、上部旋回体２に設けられ種々の作業を行う作業装置３の３つの部分で構成されている。このうち上部旋回体２には、その機体後方にカウンタウェイト２Ａが配設され、カウンタウェイト２Ａの機体前方にはエンジンルーム２Ｂが配設されている。
【００２５】
次いで、図２及び図３を参照して本発明の一実施形態としてのエンジンルーム構造について説明する。図２はエンジンルーム２Ｂの機体前方から見た模式的な断面図、図３は上部旋回体２の模式的な側面図である。エンジンルーム２Ｂには、エンジン２６がそのクランク軸を機体左右方向Ｙに向けて設置されており、図２中でエンジン２６の右側に軸流式の冷却ファン２５が配設されている。この冷却ファンは、その軸流方向が機体左右方向Ｙに一致するような姿勢で設置されており、エンジンルーム２Ｂの内部空間により形成される冷却風通路に、冷却風を流通させるようになっている（ここでは、図２中で左側に冷却風を送り出すようになっている）。なお、ここでは、冷却ファン２５はエンジンクランク軸に機械的に連結されたエンジン駆動式であるが、これに限定されず、油圧駆動式でも良い。
【００２６】
冷却ファン２５のファン軸流方向上流側（図２中右側）には、ラジエータやオイルクーラなどからなるクーリングパッケージ２４が設置され、また、エンジン２６のファン軸流方向下流側（図３中左側）には、エンジンクランク軸に機械的に連結された油圧ポンプ２７が設置されている。
なお、エンジンルーム２Ｂの内部は、クーリングパッケージ２４，エンジン２６及び油圧ポンプ２７の各相互間で仕切られており、ラジエータ（クーリングパッケージ２４）が設置されたラジエータルーム２Ｂａ、エンジン２６や冷却ファン２５が設置されたメインルーム（以下メインエンジンルームという）２Ｂｂ、油圧ポンプ２７が設置されたポンプルーム２Ｂｃに分割された構成となっている。
【００２７】
エンジンルーム２Ｂを形成する機体壁面２１の下壁面（床面）２３には、エンジンルーム２Ｂ内のオイルパン２６ａの底部に面してボトムガード２３Ａがそなえられており、このボトムガード２３Ａにより、オイルパン２６ａをはじめとするエンジンルーム２Ｂ内の機器が、地面から跳ね上げられた石などから保護されるようになっている。
【００２８】
ボトムガード２３Ａは、スイングフレーム（床面２３からボトムガード２３Ａを除いた部分）３０に対しメインレール３１，３１の相互間においてボルト４０により螺合され、ボトムガード２３Ａは、このスイングフレーム３０に対し取り外し可能になっており、例えばオイルパン２６ａのメンテナンスを行なう際には、スイングフレーム３０から取り外され分離され、スイングフレーム３０の開口からメンテナンス作業が行なわれることとなる。
【００２９】
なお、エンジン２６及びオイルパン２６ａは、図示しない支持部材を介して上記のメインレール３１に搭載されている。従来エンジンルームの構成を示す図８においてはメインレール及び支持部材は省略しているが、エンジン１０６は同様にメインレールに載置されており、エンジンがメインレール３１に搭載されるには従来より行なわれる一般的な構成である。
【００３０】
ボトムガード２３Ａは、ボトムガード本体２３Ｂとボトムガード本体２３Ｂに固定された整流箱（ガイド部材）２３Ｃとをそなえて構成される。ボトムガード本体２３Ｂは、スイングフレーム３０に形成された開口を塞ぐように、換言すればエンジンルーム２Ｂの内部を機外に対し遮蔽するように、スイングフレーム３０に取り付けられ、開口（冷却風排出開口）２３Ｂａを有している。
【００３１】
また、整流箱２３Ｃは、ボトムガード本体２３Ｂの面２３Ｂｃ（ボトムガード２３Ａのスイングフレーム３０への取り付け状態でエンジンルーム２Ｂの内部に向く面）に固定されている。上記取り付け状態において、整流箱２３Ｃは、オイルパン２６ａの下方且つメインレール３１，３１の相互間の空間に配置されることとなる。上述したように従来よりエンジン２６は図示しない支持部材を介してメインレール３１，３１上に搭載されており、この空間は従来よりある空間である。つまり、整流箱２３Ｃは、この空間を有効利用して配置されているのである。
【００３２】
そして、整流箱２３Ｃは、その一端２３Ｃａ（＝図４に示す斜面２３Ｃ−３の上端面及び側面２３Ｃ−４，２３Ｃ−５の上端面）が、機体への取り付け時に、冷却ファン２５の外周に位置するように、即ちファン軸流方向（＝機体左右方向）Ｙに対し冷却ファン２５と同位置（完全に同位置だけでなく略同位置にある場合も含み、ここでは冷却ファン２５の直ぐ下流側）であって冷却ファン２５からファン翼半径方向に対し所定の距離をあけた位置になるように、その形状及び配置が設定されている。
【００３３】
一方、機体上壁面（天井面）２２には、ラジエータルーム２Ｂａに面してその上壁面２２に開口部（導入開口）２２ｃが設けられるとともにメインエンジンルーム２Ｂｂに面してその上壁面２２に開口部（排出開口）２２ａが設けられている。そして、この排出開口２２ａを覆うようにして、機体本体上壁面２２の外側にはバルジ（膨出部）２２ｂが取り付けられている。
【００３４】
ここでは、上記排出開口２２ａは、上記のボトムガード２３Ａの冷却風導入口と同様に、冷却ファン２５の外周、即ちファン軸流方向（＝機体左右方向）Ｙに対し冷却ファン２５と同位置（完全に同位置だけでなく略同位置にある場合も含む）に配置され、詳細には、冷却ファン２５の直下（ファン軸流方向Ｙに対して直ぐ下流側）に位置設定されている。
【００３５】
バルジ２２ｂは、ラジエータルーム２Ｂａ側の端部が閉口する一方、ポンプルーム２Ｂｃ側の端部が開口する構造となっており、エンジンルーム排出口２２ａを介してエンジンルーム２Ｂから排出された冷却風は、バルジ２２ｂ，２３ｂにより水平方向（完全に水平方向だけでなく略水平方向も含む）に且つファン軸流方向Ｙに対しラジエータルーム２Ｂａに設けられた冷却風導入口２２ｃとは反対側に向けて偏向された後、機外へと排出されるようになっている。
【００３６】
ここで、ボトムガード２３Ａ及びバルジ２２ｂの構造をさらに説明する。
先ず、図４を参照して、ボトムガード２３Ａの構造をさらに説明する。図４は、ボトムガード２３Ａの模式的な斜視図であり、図中右上の矢印は、ボトムガード２３Ａの機体への取り付け状態における方向を示している。
ボトムガード本体２３Ｂは、四角形のプレート状の部材であり、そのファン軸流方向下流側寄りには上記冷却風排出開口２３Ｂａが形成されており、この冷却風排出開口２３Ｂａはエンジンルーム幅方向Ｘに長いスリット状に形成されている。また、ボトムガード本体２３Ｂの四隅には、スイングフレーム３０へ固定するための上記ボルト４０を挿通する穴２３Ｂｂが形成されている。
【００３７】
整流箱２３Ｃは、この冷却風排出開口２３Ｂａを、エンジンルーム幅方向Ｘ及びファン軸流方向Ｙの各方向に対し覆うようにしてボトムガード本体２３Ｂに固定されており、スイングフレーム３０への取り付け状態において、ファン軸流方向下流端となる鉛直面２３Ｃ−１、この鉛直面２３Ｃ−１からファン軸流方向上流側に延びボトムガード本体２３Ｂと平行な姿勢の水平面２３Ｃ−２、この水平面２３Ｃ−２からファン軸流方向上流側に向けて上方の冷却ファン近傍へと延びる斜面２３Ｃ−３、及びエンジンルーム幅方向Ｘの端面である側面２３Ｃ−４，２３Ｃ−５からなる。側面２３Ｃ−４，２３Ｃ−５は、同一形状であり、上記面２３Ｃ−１〜２３Ｃ−３により形状が規定される部位Ｓ１とこの部位Ｓ１からファン軸流方向上流側に延びる部位Ｓ２とからなる。
【００３８】
次に、図５を参照して、冷却空気の導入口２２ｃ、エンジンルーム排出口２２ａ及びバルジ２２ｂの構造をさらに説明する。図５はエンジンルーム２Ｂの上部の構成を示す模式的な斜視図である。
冷却空気の導入口２２ｃ及びエンジンルーム排出口２２ａは、図５に示すように機体前後方向Ｘに長いスリット状の開口部として形成されている。またバルジ２２ｂは、エンジンルーム幅方向Ｘに長い略箱型の輪郭を有した形状であって、機体本体上壁面２２への取り付け状態においてエンジンルーム排出口２２ａと向き合う側が開口した形状とされ、上記取り付け状態においてファン軸流方向下流側の端面には、エンジンルーム幅方向Ｘに対し比較的短い形状（ここでは円形）の開口（排出穴）２２ｂａがエンジンルーム幅方向Ｘに沿って複数並設されている。
【００３９】
そして、このような図２に示すエンジンルーム構造において、冷却ファン２５を作動させることにより、上記導入開口２２ｃからエンジンルーム２Ｂ（冷却風通路）へ冷却風として取り込まれた外気は、クーリングパッケージ２４を通過した後、上記のエンジンルーム排出開口２２ａやボトムガード排出開口２３Ｂａを介して外部へと排出され、クーリングパッケージ２４を通過する際に冷却水及び油圧ポンプ２７の作動油を冷却するようになっている。
【００４０】
つまり、本発明の冷却装置が、導入開口２２ｃ，エンジンルーム２Ｂ（機体２１内の空間即ち室２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ），クーリングパッケージ２４，冷却ファン２５，排出開口２２ａ，バルジ２２ｂ及びボトムガード２３Ａをそなえて構成されているのである。
なお、エンジンルーム２Ｂに流入した冷却風の内のごく一部は、エンジン２６と油圧ポンプ２７との連結部２７ａと、メインエンジンルーム２Ｂｂとポンプルーム２Ｂｃとの仕切り壁２８との隙間を通ってポンプルーム２Ｂｃに流入する。このため、ポンプルーム２Ｂｃに面して機体本体壁面２１の上面２２及び下面２３にメッシュ状の開口２２ｂ，２３ｂがそれぞれ設けられており、ポンプルーム２Ｂｃに流入した冷却風は上記開口２２ｂ，２３ｂから機外へと排出されるようになっている。
【００４１】
本発明の一実施形態としての建設機械の冷却装置は、上述したように構成されており、図２に示すように冷却風が機外に排出される。
つまり、従来技術の課題として説明したように、一般的にクーリングパッケージの圧力損失が比較的大きくなるため、冷却ファン２５から送り出された冷却風の多くは、矢印で示すように、直線的に或いは旋回しながらも略遠心方向に流れるようになる。
【００４２】
そこで、本冷却装置では、エンジンルーム床面２３においてこの冷却風の向かうところにボトムガード２３Ａの整流箱２３Ｃの上流端２３Ｃａを配置しており（整流箱２３Ｃにより形成される風路の入り口を設けており）、冷却ファン２５から送り出された冷却風が直接的な抵抗を受けることなく整流箱２３Ｃにより冷却風排出口２３Ｂａへと案内されエンジンルーム２Ｂから滑らかに排出されるようになる。したがって、冷却風の排出効率を向上させることができる。
【００４３】
同様に、ここでは、エンジンルーム天井面２２において冷却ファン２５から送り出された冷却風の向かうところにエンジンルーム排出口２２ａが設けられているので、この点でも、冷却風の排出効率を向上させることができる。
このように冷却風の排出効率を向上させることができる結果、エンジンルーム２Ｂの開口面積を減少させてエンジン音や冷却風がファン翼やクーリングパッケージ２４を通過する際に発生する風切り音（以下、「エンジン音など」という）の外部への漏洩、即ち騒音を抑制することが可能となり、また、冷却風の圧力損失を低減できることから冷却ファン２５の仕様を下げてコストダウンを図ることが可能となる。或いは、冷却風の排出効率が向上することから、同じ仕様の冷却ファン２５を使用してもその風量を増大することが可能となり、クーリングパッケージ２４の熱交換面積などの仕様を下げることが可能となる。
【００４４】
また、エンジン音などの一部は、図２中に矢印Ｎ１で示すように整流箱２３Ｃ及びボトムガード本体２３Ｂを透過して、騒音として外部へ漏洩するが、従来ボトムガードの構造（本実施形態におけるボトムガード本体２３Ｂのみからなるような構造）に較べ、整流箱２３Ｃにより遮蔽される分、騒音を抑制できる。
また、エンジン音などはボトムガード本体２３Ｂと整流箱２３Ｃとの間の空間を図２中に矢印Ｎ２で示すように伝播するが、このエンジン音などはボトムガード本体２３Ｂ及び整流箱２３Ｃに吸収され減衰される。整流箱２３Ｃのファン軸流方向Ｙに対する長さ寸法は、上記の騒音減衰効果が十分得られるような（例えば所定の規制値よりも小さくなるような）所定長以上に設定される。また、これに併せ、上記長さ寸法を実質的に規定するボトムガード本体２３Ｂの間口２３Ｂａの位置は、極力ファン軸流方向下流側に設定するのが好ましい。
【００４５】
この他、エンジンルーム排出口２２ａを介してエンジンルーム２Ｂから排出された冷却風はバルジ２２ｂによりその流通方向を水平方向に偏向された後、機外へと排出され、これにより、バルジ２２ｂ内の空間を介して外部へと伝播するエンジン音など（騒音）のその伝播方向が水平方向に偏向されるようになる。
このように騒音の伝播方向を水平方向に偏向することにより、騒音が建物や地面により吸収されるようになったり、また、建設機械の作業場所を水平方向に対し遮蔽物により囲えるようになったりするので、騒音の伝播範囲を狭めることができるようになる（騒音の広がりを抑制できるようになる）
また、上述した特許文献２に開示された従来技術では、上述した通り、図１３に示すようにエンジンルーム側面の冷却風通路１３１，１３３の排出口１３１ａ，１３３ａはエンジンルーム上面の冷却風通路１３２の排出口１３２ａとともにエンジンルーム上面に形成されており、エンジンルーム上方に騒音が集中して局所的に大きな騒音が生じる虞がある。さらに、上述したように冷却風通路１３１，１３３をエンジンルーム側方に設けるため、カウンタウェイト１４０に細工する必要があり、機体構造の複雑化を招く虞がある。
【００４６】
これに対し、本冷却装置では、エンジンルーム２Ｂの上壁面２２及び下壁面２３の各面に機外に対する排出開口２２ｂａ，２３Ｂａが設けられていることから、エンジンルーム２Ｂの上方及び下方に騒音を分散させて局所的に大きな騒音の発生を抑制できるようになる。
また、本冷却装置では、ボトムガードに整流箱を設けるといった簡素な構成なので、上記の特許文献２の従来技術に比べ、エンジンルーム構造を簡素化できる。
【００４７】
さらに、整流箱２３Ｃは、オイルパン２６ａとメインレール３１，３１とにより規定される従来よりある空間内に配置されていることから、エンジンルーム２Ｂを増大させることなく、上記効果が得られる利点がある。
【００４８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態では機体本体の上壁面２２にバルジ２２ｂを取り付けた構成を説明したが、図６に示すように、バルジ２２ｂ（図２参照）をファン軸流方向下流側に伸ばしたような（エンジンルーム排出開口２２ａよりも下流側の部分の長い）形状のダクト３２を、バルジ２２ｂの代わりに使用しても良い。これにより、エンジンルーム排出開口２２ａを介して外部へ伝播する騒音がダクト３２の内壁面により吸収されるようになる。
【００４９】
また、上記実施形態では、ボトムガード２３は、スイングフレーム３０に対しボルトで固定される構造とされ、メンテナンス時にはスイングフレーム３０から取り外され完全に分離される構造とされていたが、例えば、その一端をヒンジを介してスイングフレーム３０に取り付け、上下方向に揺動することによりスイングフレーム３０に形成された開口を開閉する構造としても良い。
【００５０】
また、ボトムガード本体２３Ｂと整流箱２３Ｃとの間の風路にエンジンルーム幅方向Ｘに対し分割するような仕切板を設けても良い。これにより、風路を流れる冷却風が、エンジンルーム幅方向Ｘへの流れが規制され、冷却風排出口にむけて滑らかに流れるようになり、冷却風の背圧を低減できるようになる。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、冷却ファンから吐出された冷却風の多くを占める、遠心方向に吐出された冷却風が、ガイド部材により機外へと案内されるので、冷却風が機外へとスムーズに排出されるようになり冷却風の排出効率を向上させることができる。これにより、機体に形成される冷却風排出用の総開口面積を低減することができ騒音を従来よりも減少させることが可能となる。
【００５２】
また、ボトムガード本体に形成された開口より冷却風を排出することで、特に機体上面に設けられる冷却風排出用の開口面積を低減することができ、機体本体上面に局所的に大きな騒音が発生してしまうことを防止することが可能となったり、鉛直上方に向けて発せられる騒音を抑制することが可能となったりする。
そして、ボトムガードにガイド部材をそなえるといった簡素な構成であること及びエンジンやオイルパン下方の従来よりある空間を有効利用してガイド部材が配置されることから、エンジンルーム側方に冷却風の排出系統を設けるのに比べ、機体のサイズアップ及び機体構造の複雑化を抑制しながら、上述したように冷却風の排出効率の向上させるとともに騒音の低減を実現できるようになる。
【００５３】
さらに、ガイド部材により形成される風通を介して外部へと伝わるエンジン音などはガイド部材により吸収され、また、機体本体壁面を透過して機外へ漏洩するようなエンジン音はガイド部材とボトムガードとにより機外に対し二重に遮蔽されることとなり、騒音を低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態としての建設機械の冷却装置の全体構成を示す機体前方から見た模式的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる上部旋回体の構成を示す模式的な側面図である。
【図４】本発明の一実施形態としてのボトムガードの構成を示す模式的な斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるエンジンルーム排出口及びバルジの構成を示す模式的な斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態としての建設機械の冷却装置の変形例の全体構成を示す機体前方から見た模式的な断面図である。
【図７】従来の建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図８】従来の建設機械のエンジンルームの内部構成を示す図であって機体前方から見たエンジンルームの模式的な断面図である。
【図９】建設機械の冷却装置におけるエンジンルーム内の広ささとクーリングパッケージの厚さとの関係を説明するため図であって、（ａ）はエンジンルーム内が比較的狭い場合の模式図、（ａ）はエンジンルーム内が比較的広い場合の模式図である。
【図１０】一般的な軸流形式の冷却ファンの性能曲線を示す模式図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は上流側の圧力損失が比較的小さかった場合の冷却ファン前後の冷却風の流れをベクトルにより示す模式図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は上流側の圧力損失が比較的大きかった場合の冷却ファン前後の冷却風の流れをベクトルにより示す模式図である。
【図１３】従来の建設機械の冷却装置の構成を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１ 下部走行体
２ 上部旋回体
２Ａ カウンタウェイト
２Ｂ エンジンルーム
２Ｂａ ラジエータルーム
２Ｂｂ メインエンジンルーム
２Ｂｃ ポンプルーム
３ 作業装置
２１ 機体本体
２２ 機体本体上壁面
２３ 機体本体下壁面
２３Ａ ボトムガード
２３Ｂ ボトムガード本体
２３Ｂａ 冷却風排出開口
２３Ｃ 整流箱（ガイド部材）
２２ａ エンジンルーム排出開口
２２ｂ バルジ
２２ｃ エンジンルーム導入開口
２４ クーリングパッケージ
２５ 冷却ファン
２６ エンジン
２７ エンジンポンプ
３０ スイングフレーム
３１ メインレール
３２ ダクト
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンルームに面して機体底部に取り付けられる、建設機械のボトムガード、並びにそれを使用した建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械のエンジン冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、油圧ショベル，ホイールローダ等の走行式の建設機械やクレーン等の定置式の建設機械等、種々の建設機械が建設現場，港湾，工場内等の様々な分野において用いられている。これら建設機械の構造は、例えば走行式の建設機械である油圧ショベルでは、図７に示すように下部走行体１０１と、下部走行体１０１の上側に旋回可能に配設された上部旋回体１０２と、上部旋回体１０２に設けられ種々の作業を行なう作業装置１０３との３つの部分で構成されている。
【０００３】
ここで上部旋回体１０２内について図８を参照して説明する。図８は一般的なエンジンルームの内部構成を示す図であって機体前方から見たエンジンルームの模式的な断面図である。図示するように、上部旋回体１０２内には、エンジン１０６や油圧ポンプ１０８等の機器が配設され、エンジン１０６による油圧ポンプ１０８の駆動により発生した油圧によって作業装置１０３（図７参照）を作動させている。
【０００４】
建設機械は、ダム，トンネル，河川，道路等における岩石の掘削やビル，建築物の取り壊し等、一般に厳しい環境下で使用されるが、このような環境下ではエンジン１０６や油圧ポンプ１０８等の機器類に加わる負荷が高く、エンジン温度の上昇や作動油の油温の上昇を招きやすい。このため、これら建設機械では、図８に示すように、エンジン１０６により駆動されるファン１０５によって生成される冷却風の流路に、比較的大容量のラジエータやオイルクーラなどからなるクーリングパッケージ１０４をそなえ、これらクーリングパッケージ１０４によってエンジン冷却水や作動油が冷却される（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
つまり、ファン１０５の回転により、クーリングパッケージ１０４が設置されたラジエータルーム１０２Ａの上部開口部１０９，１１０から外部の空気（冷却風）が吸引され、この空気が、フィン構造のクーリングパッケージ１０４のコアを通過する際に、エンジン冷却水や作動油を冷却するのである。
そして、メインエンジンルーム１０２Ｂには、ファン１０５からファン軸流方向（図８中において左右方向）に対し所定の距離をあけて、上面に開口部１１１が、下面に開口部１１２がそれぞれ設けられている。上面の開口部１１１は、メッシュ状やルーバ状などに形成された複数の開口からなり、上記ファン軸流方向に対し比較的大きな幅をもって形成されている。一方、下面の開口部１１２は、比較的面積の大きな単一の開口として形成されており、メインエンジンルーム１０２Ｂ内の機器（例えばオイルパン１０７など）を保護するためにエンジンルーム床面に取り付けられたボトムガード１２０に形成されている。
【０００６】
また、油圧ポンプ１０８が設置されたポンプルーム１０２Ｃには、上面に開口部１１３が、下面に開口部１１４がそれぞれ設けられており、これらの開口部１１３，１１４は、メインエンジンルーム１０２Ｂの開口部１１１と同様に、メッシュ状やルーバ状などに形成された複数の開口からなる。
エンジン冷却水や作動油を冷却して高温となった空気は、メインエンジンルーム１０２Ｂの上記排気開口部１１１，１１２から外部に排出され、又は、メインエンジンルーム１０２Ｂを通り抜けて、ポンプルーム１０２Ｃの上記排気開口部１１３，１１４から外部に排出される。
【０００７】
ところで、特に油圧ショベルでは、ファン１０５から吐出された空気の流れには、ファン軸流方向の成分が殆どなく、遠心方向の成分や旋回方向の成分（以下、まとめて遠心／旋回方向成分という）が主成分となることが確認されている。
以下、この理由を図９〜図１２を参照して説明する。
油圧ショベルの場合、上部旋回体１０２内部においてラジエータやエンジンなどを搭載できるスペースは図９（ａ）に示すようになり、図９（ｂ）に示すような他の建設機械のスペースに較べて狭く特にその横断面積（ファン軸流方向に対して直交する断面）が小さくなる。これは、エンジンルームの高さについては高くするとエンジンルーム前方の運転席からの後方への視界が遮られてしまい、エンジンルームの幅〔建設機械の前後方向長さ（機長）〕については機長が長くなると建設機械後端の旋回半径が大きくなり狭い現場で使うのに不便になるためである。
【０００８】
このように横断面積が比較的小さくなる分、油圧ショベルでは、クーリングパッケージ１０４の厚さ（冷却風の進行方向に対する寸法）を大きく取って、クーリングパッケージ１０４と冷却風との接触面積ひいてはクーリングパッケージ１０４の冷却性能を確保するようにしている。この結果、冷却風がクーリングパッケージ１０４を通過する際に受ける圧力抵抗が比較的大きくなってしまう。
【０００９】
建設機械では、コストやサイズを抑えるため冷却ファンには軸流ファンが一般的に使用されている。図１０は一般的な軸流ファンの性能曲線を示す模式図である。この性能曲線Ｌから明らかなように、軸流ファンでは、一般的にファン上流側の圧力損失ΔＰが増加するほど、単位時間当たりのファン風量Ｖが減少する傾向にある。ファン風量Ｖとは即ち冷却風のファン上流からファン下流への移動量であることから、ファン上流側の圧力損失ΔＰが増加するほど、ファン上流からファン下流への直線的な流れである軸流方向の流れが特に得られにくくなる。
【００１０】
このため、ファン上流側の圧力損失ΔＰが所定値ΔＰ０未満の低圧力損失域ＲＬにおいては冷却風の流れは図１１（ａ），（ｂ）に示すようになり、ファン上流側の圧力損失ΔＰが所定値ΔＰ０以上の高圧力損失域ＲＨにおいては冷却風の流れは図１２（ａ），（ｂ）に示すようになる〔図１１及び図１２は何れもその左右方向をファン軸流方向と一致させて示す図であり、図１１（ａ）及び図１２（ａ）では、ファン翼の回転中心線ＣＬより下側みを示している〕。
【００１１】
つまり、上記低圧力損失域ＲＬにおいてはファン風量が比較的多くなることから、図１１（ａ）に示すように、ファン上流側ではベクトルＦＩ，１で代表して示すような比較的大きな風量の軸流が発生し、ファン下流側ではベクトルＦＯ，１で代表して示すような流れ、即ち遠心／旋回方向成分ベクトルＦＣ，１よりも軸流方向成分ベクトルＦＡ，１が支配的な流れが発生する。そして、風量は、図１１（ｂ）にベクトルで示すように遠心側になるほど大きくなる。
【００１２】
これに対し、上記高圧力損失域ＲＨにおいてはファン風量が比較的少なくなることから、図１２（ａ）に示すように、ファン上流側ではベクトルＦＩ，２で示すような比較的少量の軸流しか発生せず、ファン下流側においては、ベクトルＦＯ，２で示すような流れ、即ち軸流方向成分ベクトルＦＡ，２よりも遠心／旋回方向成分ベクトルＦＣ，２が支配的な流れが発生し、風量は、図１２（ｂ）にベクトルで示すように遠心側になるほど大きくなる。
【００１３】
このようなファン上流側の圧力損失ΔＰとファン下流側での冷却風の流れとの関係は、実験やシミュレーションでも確認されている。
そして、上述したように油圧ショベルではクーリングパッケージが厚いためファン上流側の圧力損失ΔＰが大きく高圧力損失域で冷却ファンが使用されることとなり、ファン出口側の冷却風の流れ成分は、遠心／旋回方向成分が支配的になるのである。
【００１４】
しかしながら、図７及び図８に示す上記従来技術では、上述したように、網目状に複数の開口が形成されてなる排気開口部１１１などが、ファン軸流方向に対してファン１０５から距離を開けて配設され、また、ファン軸流方向に対して幅を持って形成されているため、メインエンジンルーム１０２Ｂに吸引された冷却風は、排出されるまでに上記軸流方向への流れを余儀なくされる。
【００１５】
つまり、この従来技術では、遠心／旋回方向成分を流れの主成分とする空気を軸流方向へ流す構造となるため、空気の被る圧力損失が比較的大きく、クーリングパッケージ１０４を通過後の空気の排出が滑らかに行なわれない（排出効率が低い）という課題がある。
排出効率を向上させるために、メインエンジンルーム１０２Ｂの開口面積を増加させることも考えられるが、この場合、騒音（エンジン音や、冷却風がクーリングパッケージ１０４などを通過する際に発生する風切音の外部への漏洩）の増大を招くこととなり、新たな課題を招く。
【００１６】
そこで、特許文献２には、図１３に示すような建設機械が開示されている。この建設機械では、エンジンルーム１３０の上面及び両側面（車体前後面）に冷却風通路（ファン風分流路，ファン風分流ダクト）１３１〜１３３が設けられ、この冷却風通路の入り口（図１３中で左側端部）は何れも冷却ファンの外周近傍に位置設定されている。このような構成により、冷却ファンから遠心／旋回方向に吹き出された冷却風を少ない開口から効率的に排出し、且つ、エンジンルーム１３０からの騒音の増大を防止するようにしている。
【００１７】
【特許文献１】
実開平３−８３３２４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１９３１０２号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図１３に示す特許文献２の技術には、以下のような課題がある。
つまり、エンジンルーム１３０の側面に冷却風通路１３１，１３３を設けるため、冷却風通路１３１，１３３を図１３に示すようにエンジンルーム１３０外側に設ける場合においては、カウンタウェイト１４０に細工をしたり、作業装置１２０側にスペースを設けたりする必要があり、機体のサイズ大，構造の複雑化を招く虞がある。エンジンルーム１３０の側面の冷却風通路１３１，１３３をエンジンルーム１３０の内側に設けることも考えられるが、この場合、エンジンルーム１３０の増大を招いてしまう。
【００１９】
また、図１３に示すように、上記のエンジンルーム側面の冷却風通路１３１，１３３の排出口１３１ａ，１３３ａは冷却風通路（ダクト）１３２の排出口１３２ａとともにエンジンルーム１３０の上面に形成されている。冷却風通路１３１〜１３３は、その入口が、主な騒音源となる冷却ファンやエンジンに近接していることから、これらの冷却風通路１３１〜１３３を介してエンジンルーム１３０の上方に騒音が集中して発生し、局所的に大きな騒音が生じる虞がある。
また、建設機械から水平方向に発せられる騒音を抑制することは例えば作業場所を遮蔽物により二次元的に囲うなどすれば可能であるが、鉛直上方に発せられる騒音に対しこのような遮蔽物を設けることは大掛かりになり現実的ではなく、また、水平方向に発せられる騒音は建物や地面などにより吸収されるが、鉛直上方に発せられる騒音に対してはこのような吸収物がないためその伝播範囲が極めて広い。上記の排出口１３１ａ，１３３ａは鉛直上方に面して開口しているため、これらの排出口１３１ａ，１３３ａからは鉛直上方に向けて騒音が発せられてしまう。
【００２０】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、建設機械の機体のサイズアップ及び機体構造の複雑化を抑制しながら、冷却風の排出効率の向上させるとともに騒音の低減を実現できるようにした、建設機械のボトムガード，建設機械のエンジンルーム構造及び建設機械のエンジン冷却装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の建設機械のボトムガードは、冷却ファンの作動によりクーリングパッケージを冷却する冷却風が流通するエンジンルームに面して機体底部に取り付けられる、建設機械のボトムガードであって、該エンジンルームの内部を機外に対し遮蔽するように該機体底部に取り付けられ冷却風排出開口を有するボトムガード本体と、該ボトムガード本体の該機体底部への取り付け状態における該エンジンルームの内部に面する側に該冷却風排出開口を覆うようにして取り付けられ、該冷却ファンから吐出された冷却風を該冷却ファンの外周から該冷却風排出開口まで案内するガイド部材とをそなえて構成されたことを特徴としている。
【００２２】
請求項２記載の本発明の建設機械のエンジンルーム構造は、エンジンと、クーリングパッケージと、該クーリングパッケージを冷却する冷却風を流通させる冷却ファンとを収容する建設機械のエンジンルームの構造であって、請求項１記載の建設機械のボトムガードをそなえて構成されたことを特徴としている。
請求項３記載の本発明の建設機械のエンジン冷却装置は、建設機械のエンジンルーム内に設けられた冷却風通路と、該冷却風通路内に設置され冷却風を流通させる冷却ファンと、該冷却風通路内に設置されたクーリングパッケージとをそなえて構成された、建設機械のエンジン冷却装置において、請求項１記載のボトムガードをそなえて構成されたことを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
なお、本実施形態にかかる図１〜図６において、図中の矢印Ｘは建設機の前後方向（以下、エンジンルーム幅方向ともいう）を示し、図中の矢印Ｙは建設機の左右方向（以下、ファン軸流方向ともいう）を示す。
また、以下の実施形態では、本発明を、建設機械として油圧ショベルに適用した例を説明する。
【００２４】
本発明の一実施形態にかかる建設機械について図１を参照して説明する。図１は建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。
建設機械は、下部走行体１と、下部走行体１の上側に旋回可能に配設された上部旋回体２と、上部旋回体２に設けられ種々の作業を行う作業装置３の３つの部分で構成されている。このうち上部旋回体２には、その機体後方にカウンタウェイト２Ａが配設され、カウンタウェイト２Ａの機体前方にはエンジンルーム２Ｂが配設されている。
【００２５】
次いで、図２及び図３を参照して本発明の一実施形態としてのエンジンルーム構造について説明する。図２はエンジンルーム２Ｂの機体前方から見た模式的な断面図、図３は上部旋回体２の模式的な側面図である。エンジンルーム２Ｂには、エンジン２６がそのクランク軸を機体左右方向Ｙに向けて設置されており、図２中でエンジン２６の右側に軸流式の冷却ファン２５が配設されている。この冷却ファンは、その軸流方向が機体左右方向Ｙに一致するような姿勢で設置されており、エンジンルーム２Ｂの内部空間により形成される冷却風通路に、冷却風を流通させるようになっている（ここでは、図２中で左側に冷却風を送り出すようになっている）。なお、ここでは、冷却ファン２５はエンジンクランク軸に機械的に連結されたエンジン駆動式であるが、これに限定されず、油圧駆動式でも良い。
【００２６】
冷却ファン２５のファン軸流方向上流側（図２中右側）には、ラジエータやオイルクーラなどからなるクーリングパッケージ２４が設置され、また、エンジン２６のファン軸流方向下流側（図３中左側）には、エンジンクランク軸に機械的に連結された油圧ポンプ２７が設置されている。
なお、エンジンルーム２Ｂの内部は、クーリングパッケージ２４，エンジン２６及び油圧ポンプ２７の各相互間で仕切られており、ラジエータ（クーリングパッケージ２４）が設置されたラジエータルーム２Ｂａ、エンジン２６や冷却ファン２５が設置されたメインルーム（以下メインエンジンルームという）２Ｂｂ、油圧ポンプ２７が設置されたポンプルーム２Ｂｃに分割された構成となっている。
【００２７】
エンジンルーム２Ｂを形成する機体壁面２１の下壁面（床面）２３には、エンジンルーム２Ｂ内のオイルパン２６ａの底部に面してボトムガード２３Ａがそなえられており、このボトムガード２３Ａにより、オイルパン２６ａをはじめとするエンジンルーム２Ｂ内の機器が、地面から跳ね上げられた石などから保護されるようになっている。
【００２８】
ボトムガード２３Ａは、スイングフレーム（床面２３からボトムガード２３Ａを除いた部分）３０に対しメインレール３１，３１の相互間においてボルト４０により螺合され、ボトムガード２３Ａは、このスイングフレーム３０に対し取り外し可能になっており、例えばオイルパン２６ａのメンテナンスを行なう際には、スイングフレーム３０から取り外され分離され、スイングフレーム３０の開口からメンテナンス作業が行なわれることとなる。
【００２９】
なお、エンジン２６及びオイルパン２６ａは、図示しない支持部材を介して上記のメインレール３１に搭載されている。従来エンジンルームの構成を示す図８においてはメインレール及び支持部材は省略しているが、エンジン１０６は同様にメインレールに載置されており、エンジンがメインレール３１に搭載されるには従来より行なわれる一般的な構成である。
【００３０】
ボトムガード２３Ａは、ボトムガード本体２３Ｂとボトムガード本体２３Ｂに固定された整流箱（ガイド部材）２３Ｃとをそなえて構成される。ボトムガード本体２３Ｂは、スイングフレーム３０に形成された開口を塞ぐように、換言すればエンジンルーム２Ｂの内部を機外に対し遮蔽するように、スイングフレーム３０に取り付けられ、開口（冷却風排出開口）２３Ｂａを有している。
【００３１】
また、整流箱２３Ｃは、ボトムガード本体２３Ｂの面２３Ｂｃ（ボトムガード２３Ａのスイングフレーム３０への取り付け状態でエンジンルーム２Ｂの内部に向く面）に固定されている。上記取り付け状態において、整流箱２３Ｃは、オイルパン２６ａの下方且つメインレール３１，３１の相互間の空間に配置されることとなる。上述したように従来よりエンジン２６は図示しない支持部材を介してメインレール３１，３１上に搭載されており、この空間は従来よりある空間である。つまり、整流箱２３Ｃは、この空間を有効利用して配置されているのである。
【００３２】
そして、整流箱２３Ｃは、その一端２３Ｃａ（＝図４に示す斜面２３Ｃ−３の上端面及び側面２３Ｃ−４，２３Ｃ−５の上端面）が、機体への取り付け時に、冷却ファン２５の外周に位置するように、即ちファン軸流方向（＝機体左右方向）Ｙに対し冷却ファン２５と同位置（完全に同位置だけでなく略同位置にある場合も含み、ここでは冷却ファン２５の直ぐ下流側）であって冷却ファン２５からファン翼半径方向に対し所定の距離をあけた位置になるように、その形状及び配置が設定されている。
【００３３】
一方、機体上壁面（天井面）２２には、ラジエータルーム２Ｂａに面してその上壁面２２に開口部（導入開口）２２ｃが設けられるとともにメインエンジンルーム２Ｂｂに面してその上壁面２２に開口部（排出開口）２２ａが設けられている。そして、この排出開口２２ａを覆うようにして、機体本体上壁面２２の外側にはバルジ（膨出部）２２ｂが取り付けられている。
【００３４】
ここでは、上記排出開口２２ａは、上記のボトムガード２３Ａの冷却風導入口と同様に、冷却ファン２５の外周、即ちファン軸流方向（＝機体左右方向）Ｙに対し冷却ファン２５と同位置（完全に同位置だけでなく略同位置にある場合も含む）に配置され、詳細には、冷却ファン２５の直下（ファン軸流方向Ｙに対して直ぐ下流側）に位置設定されている。
【００３５】
バルジ２２ｂは、ラジエータルーム２Ｂａ側の端部が閉口する一方、ポンプルーム２Ｂｃ側の端部が開口する構造となっており、エンジンルーム排出口２２ａを介してエンジンルーム２Ｂから排出された冷却風は、バルジ２２ｂ，２３ｂにより水平方向（完全に水平方向だけでなく略水平方向も含む）に且つファン軸流方向Ｙに対しラジエータルーム２Ｂａに設けられた冷却風導入口２２ｃとは反対側に向けて偏向された後、機外へと排出されるようになっている。
【００３６】
ここで、ボトムガード２３Ａ及びバルジ２２ｂの構造をさらに説明する。
先ず、図４を参照して、ボトムガード２３Ａの構造をさらに説明する。図４は、ボトムガード２３Ａの模式的な斜視図であり、図中右上の矢印は、ボトムガード２３Ａの機体への取り付け状態における方向を示している。
ボトムガード本体２３Ｂは、四角形のプレート状の部材であり、そのファン軸流方向下流側寄りには上記冷却風排出開口２３Ｂａが形成されており、この冷却風排出開口２３Ｂａはエンジンルーム幅方向Ｘに長いスリット状に形成されている。また、ボトムガード本体２３Ｂの四隅には、スイングフレーム３０へ固定するための上記ボルト４０を挿通する穴２３Ｂｂが形成されている。
【００３７】
整流箱２３Ｃは、この冷却風排出開口２３Ｂａを、エンジンルーム幅方向Ｘ及びファン軸流方向Ｙの各方向に対し覆うようにしてボトムガード本体２３Ｂに固定されており、スイングフレーム３０への取り付け状態において、ファン軸流方向下流端となる鉛直面２３Ｃ−１、この鉛直面２３Ｃ−１からファン軸流方向上流側に延びボトムガード本体２３Ｂと平行な姿勢の水平面２３Ｃ−２、この水平面２３Ｃ−２からファン軸流方向上流側に向けて上方の冷却ファン近傍へと延びる斜面２３Ｃ−３、及びエンジンルーム幅方向Ｘの端面である側面２３Ｃ−４，２３Ｃ−５からなる。側面２３Ｃ−４，２３Ｃ−５は、同一形状であり、上記面２３Ｃ−１〜２３Ｃ−３により形状が規定される部位Ｓ１とこの部位Ｓ１からファン軸流方向上流側に延びる部位Ｓ２とからなる。
【００３８】
次に、図５を参照して、冷却空気の導入口２２ｃ、エンジンルーム排出口２２ａ及びバルジ２２ｂの構造をさらに説明する。図５はエンジンルーム２Ｂの上部の構成を示す模式的な斜視図である。
冷却空気の導入口２２ｃ及びエンジンルーム排出口２２ａは、図５に示すように機体前後方向Ｘに長いスリット状の開口部として形成されている。またバルジ２２ｂは、エンジンルーム幅方向Ｘに長い略箱型の輪郭を有した形状であって、機体本体上壁面２２への取り付け状態においてエンジンルーム排出口２２ａと向き合う側が開口した形状とされ、上記取り付け状態においてファン軸流方向下流側の端面には、エンジンルーム幅方向Ｘに対し比較的短い形状（ここでは円形）の開口（排出穴）２２ｂａがエンジンルーム幅方向Ｘに沿って複数並設されている。
【００３９】
そして、このような図２に示すエンジンルーム構造において、冷却ファン２５を作動させることにより、上記導入開口２２ｃからエンジンルーム２Ｂ（冷却風通路）へ冷却風として取り込まれた外気は、クーリングパッケージ２４を通過した後、上記のエンジンルーム排出開口２２ａやボトムガード排出開口２３Ｂａを介して外部へと排出され、クーリングパッケージ２４を通過する際に冷却水及び油圧ポンプ２７の作動油を冷却するようになっている。
【００４０】
つまり、本発明の冷却装置が、導入開口２２ｃ，エンジンルーム２Ｂ（機体２１内の空間即ち室２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ），クーリングパッケージ２４，冷却ファン２５，排出開口２２ａ，バルジ２２ｂ及びボトムガード２３Ａをそなえて構成されているのである。
なお、エンジンルーム２Ｂに流入した冷却風の内のごく一部は、エンジン２６と油圧ポンプ２７との連結部２７ａと、メインエンジンルーム２Ｂｂとポンプルーム２Ｂｃとの仕切り壁２８との隙間を通ってポンプルーム２Ｂｃに流入する。このため、ポンプルーム２Ｂｃに面して機体本体壁面２１の上面２２及び下面２３にメッシュ状の開口２２ｂ，２３ｂがそれぞれ設けられており、ポンプルーム２Ｂｃに流入した冷却風は上記開口２２ｂ，２３ｂから機外へと排出されるようになっている。
【００４１】
本発明の一実施形態としての建設機械の冷却装置は、上述したように構成されており、図２に示すように冷却風が機外に排出される。
つまり、従来技術の課題として説明したように、一般的にクーリングパッケージの圧力損失が比較的大きくなるため、冷却ファン２５から送り出された冷却風の多くは、矢印で示すように、直線的に或いは旋回しながらも略遠心方向に流れるようになる。
【００４２】
そこで、本冷却装置では、エンジンルーム床面２３においてこの冷却風の向かうところにボトムガード２３Ａの整流箱２３Ｃの上流端２３Ｃａを配置しており（整流箱２３Ｃにより形成される風路の入り口を設けており）、冷却ファン２５から送り出された冷却風が直接的な抵抗を受けることなく整流箱２３Ｃにより冷却風排出口２３Ｂａへと案内されエンジンルーム２Ｂから滑らかに排出されるようになる。したがって、冷却風の排出効率を向上させることができる。
【００４３】
同様に、ここでは、エンジンルーム天井面２２において冷却ファン２５から送り出された冷却風の向かうところにエンジンルーム排出口２２ａが設けられているので、この点でも、冷却風の排出効率を向上させることができる。
このように冷却風の排出効率を向上させることができる結果、エンジンルーム２Ｂの開口面積を減少させてエンジン音や冷却風がファン翼やクーリングパッケージ２４を通過する際に発生する風切り音（以下、「エンジン音など」という）の外部への漏洩、即ち騒音を抑制することが可能となり、また、冷却風の圧力損失を低減できることから冷却ファン２５の仕様を下げてコストダウンを図ることが可能となる。或いは、冷却風の排出効率が向上することから、同じ仕様の冷却ファン２５を使用してもその風量を増大することが可能となり、クーリングパッケージ２４の熱交換面積などの仕様を下げることが可能となる。
【００４４】
また、エンジン音などの一部は、図２中に矢印Ｎ１で示すように整流箱２３Ｃ及びボトムガード本体２３Ｂを透過して、騒音として外部へ漏洩するが、従来ボトムガードの構造（本実施形態におけるボトムガード本体２３Ｂのみからなるような構造）に較べ、整流箱２３Ｃにより遮蔽される分、騒音を抑制できる。
また、エンジン音などはボトムガード本体２３Ｂと整流箱２３Ｃとの間の空間を図２中に矢印Ｎ２で示すように伝播するが、このエンジン音などはボトムガード本体２３Ｂ及び整流箱２３Ｃに吸収され減衰される。整流箱２３Ｃのファン軸流方向Ｙに対する長さ寸法は、上記の騒音減衰効果が十分得られるような（例えば所定の規制値よりも小さくなるような）所定長以上に設定される。また、これに併せ、上記長さ寸法を実質的に規定するボトムガード本体２３Ｂの間口２３Ｂａの位置は、極力ファン軸流方向下流側に設定するのが好ましい。
【００４５】
この他、エンジンルーム排出口２２ａを介してエンジンルーム２Ｂから排出された冷却風はバルジ２２ｂによりその流通方向を水平方向に偏向された後、機外へと排出され、これにより、バルジ２２ｂ内の空間を介して外部へと伝播するエンジン音など（騒音）のその伝播方向が水平方向に偏向されるようになる。
このように騒音の伝播方向を水平方向に偏向することにより、騒音が建物や地面により吸収されるようになったり、また、建設機械の作業場所を水平方向に対し遮蔽物により囲えるようになったりするので、騒音の伝播範囲を狭めることができるようになる（騒音の広がりを抑制できるようになる）
また、上述した特許文献２に開示された従来技術では、上述した通り、図１３に示すようにエンジンルーム側面の冷却風通路１３１，１３３の排出口１３１ａ，１３３ａはエンジンルーム上面の冷却風通路１３２の排出口１３２ａとともにエンジンルーム上面に形成されており、エンジンルーム上方に騒音が集中して局所的に大きな騒音が生じる虞がある。さらに、上述したように冷却風通路１３１，１３３をエンジンルーム側方に設けるため、カウンタウェイト１４０に細工する必要があり、機体構造の複雑化を招く虞がある。
【００４６】
これに対し、本冷却装置では、エンジンルーム２Ｂの上壁面２２及び下壁面２３の各面に機外に対する排出開口２２ｂａ，２３Ｂａが設けられていることから、エンジンルーム２Ｂの上方及び下方に騒音を分散させて局所的に大きな騒音の発生を抑制できるようになる。
また、本冷却装置では、ボトムガードに整流箱を設けるといった簡素な構成なので、上記の特許文献２の従来技術に比べ、エンジンルーム構造を簡素化できる。
【００４７】
さらに、整流箱２３Ｃは、オイルパン２６ａとメインレール３１，３１とにより規定される従来よりある空間内に配置されていることから、エンジンルーム２Ｂを増大させることなく、上記効果が得られる利点がある。
【００４８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態では機体本体の上壁面２２にバルジ２２ｂを取り付けた構成を説明したが、図６に示すように、バルジ２２ｂ（図２参照）をファン軸流方向下流側に伸ばしたような（エンジンルーム排出開口２２ａよりも下流側の部分の長い）形状のダクト３２を、バルジ２２ｂの代わりに使用しても良い。これにより、エンジンルーム排出開口２２ａを介して外部へ伝播する騒音がダクト３２の内壁面により吸収されるようになる。
【００４９】
また、上記実施形態では、ボトムガード２３は、スイングフレーム３０に対しボルトで固定される構造とされ、メンテナンス時にはスイングフレーム３０から取り外され完全に分離される構造とされていたが、例えば、その一端をヒンジを介してスイングフレーム３０に取り付け、上下方向に揺動することによりスイングフレーム３０に形成された開口を開閉する構造としても良い。
【００５０】
また、ボトムガード本体２３Ｂと整流箱２３Ｃとの間の風路にエンジンルーム幅方向Ｘに対し分割するような仕切板を設けても良い。これにより、風路を流れる冷却風が、エンジンルーム幅方向Ｘへの流れが規制され、冷却風排出口にむけて滑らかに流れるようになり、冷却風の背圧を低減できるようになる。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、冷却ファンから吐出された冷却風の多くを占める、遠心方向に吐出された冷却風が、ガイド部材により機外へと案内されるので、冷却風が機外へとスムーズに排出されるようになり冷却風の排出効率を向上させることができる。これにより、機体に形成される冷却風排出用の総開口面積を低減することができ騒音を従来よりも減少させることが可能となる。
【００５２】
また、ボトムガード本体に形成された開口より冷却風を排出することで、特に機体上面に設けられる冷却風排出用の開口面積を低減することができ、機体本体上面に局所的に大きな騒音が発生してしまうことを防止することが可能となったり、鉛直上方に向けて発せられる騒音を抑制することが可能となったりする。
そして、ボトムガードにガイド部材をそなえるといった簡素な構成であること及びエンジンやオイルパン下方の従来よりある空間を有効利用してガイド部材が配置されることから、エンジンルーム側方に冷却風の排出系統を設けるのに比べ、機体のサイズアップ及び機体構造の複雑化を抑制しながら、上述したように冷却風の排出効率の向上させるとともに騒音の低減を実現できるようになる。
【００５３】
さらに、ガイド部材により形成される風通を介して外部へと伝わるエンジン音などはガイド部材により吸収され、また、機体本体壁面を透過して機外へ漏洩するようなエンジン音はガイド部材とボトムガードとにより機外に対し二重に遮蔽されることとなり、騒音を低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態としての建設機械の冷却装置の全体構成を示す機体前方から見た模式的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる上部旋回体の構成を示す模式的な側面図である。
【図４】本発明の一実施形態としてのボトムガードの構成を示す模式的な斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるエンジンルーム排出口及びバルジの構成を示す模式的な斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態としての建設機械の冷却装置の変形例の全体構成を示す機体前方から見た模式的な断面図である。
【図７】従来の建設機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図８】従来の建設機械のエンジンルームの内部構成を示す図であって機体前方から見たエンジンルームの模式的な断面図である。
【図９】建設機械の冷却装置におけるエンジンルーム内の広ささとクーリングパッケージの厚さとの関係を説明するため図であって、（ａ）はエンジンルーム内が比較的狭い場合の模式図、（ａ）はエンジンルーム内が比較的広い場合の模式図である。
【図１０】一般的な軸流形式の冷却ファンの性能曲線を示す模式図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は上流側の圧力損失が比較的小さかった場合の冷却ファン前後の冷却風の流れをベクトルにより示す模式図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は上流側の圧力損失が比較的大きかった場合の冷却ファン前後の冷却風の流れをベクトルにより示す模式図である。
【図１３】従来の建設機械の冷却装置の構成を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１ 下部走行体
２ 上部旋回体
２Ａ カウンタウェイト
２Ｂ エンジンルーム
２Ｂａ ラジエータルーム
２Ｂｂ メインエンジンルーム
２Ｂｃ ポンプルーム
３ 作業装置
２１ 機体本体
２２ 機体本体上壁面
２３ 機体本体下壁面
２３Ａ ボトムガード
２３Ｂ ボトムガード本体
２３Ｂａ 冷却風排出開口
２３Ｃ 整流箱（ガイド部材）
２２ａ エンジンルーム排出開口
２２ｂ バルジ
２２ｃ エンジンルーム導入開口
２４ クーリングパッケージ
２５ 冷却ファン
２６ エンジン
２７ エンジンポンプ
３０ スイングフレーム
３１ メインレール
３２ ダクト
Claims (3)
- 冷却ファンの作動によりクーリングパッケージを冷却する冷却風が流通するエンジンルームに面して機体底部に取り付けられる、建設機械のボトムガードであって、
該エンジンルームの内部を機外に対し遮蔽するように該機体底部に取り付けられ冷却風排出開口を有するボトムガード本体と、
該ボトムガード本体の該機体底部への取り付け状態における該エンジンルームの内部に面する側に該冷却風排出開口を覆うようにして取り付けられ、該冷却ファンから吐出された冷却風を該冷却ファンの外周から該冷却風排出開口まで案内するガイド部材とをそなえて構成された
ことを特徴とする、建設機械のボトムガード。 - エンジンと、クーリングパッケージと、該クーリングパッケージを冷却する冷却風を流通させる冷却ファンとを収容する建設機械のエンジンルームの構造であって、
請求項１記載の建設機械のボトムガードをそなえて構成された
ことを特徴とする、建設機械のエンジンルーム構造。 - 建設機械のエンジンルーム内に設けられた冷却風通路と、該冷却風通路内に設置され冷却風を流通させる冷却ファンと、該冷却風通路内に設置されたクーリングパッケージとをそなえて構成された、建設機械のエンジン冷却装置において、
請求項１記載のボトムガードをそなえて構成された
ことを特徴とする、建設機械のエンジン冷却装置。
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