JP2005125952A - 建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置において、騒音を低減でき、また、冷却風の圧力損失を低減できるようにする。
【解決手段】 建設機械のエンジンルームに収容されクーリングユニット２４ａに冷却風を流通させるための冷却ファン２５に対し設けられるフィンガーガード３０を、少なくとも冷却ファンの外周を蓋う部位３１を非通気性の素材により形成するとともに上記の冷却ファン２５の外周を蓋う部位３１の所定位置に開口３３を形成して構成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、建設機械のエンジンルームに設置される冷却ファンに用いられる、建設機械の冷却ファン用フィンガーガード、及び、それを使用した建設機械の冷却装置に関する。

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１４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。このうち上部旋回体１０２には、その機体後方にカウンタウェイト１０２−１が配置され、カウンタウェイト１０２−１の機体前方にはエンジンルーム１０２−２が配置されている。

ここでエンジンルーム１０２−２について図１５を参照して説明する。図１５は一般的なエンジンルームの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。
エンジンルーム１０２−２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１４参照）を作動させている。

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１５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）。

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１５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いる。

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。

また、冷却ファン１０５の冷却風吐出側には、作業者がメンテナンス作業の際に冷却ファン１０５に触れてしまわないように、フィンガーガード１０５ａが取り付けられている（例えば非特許文献１参照）。フィンガーガード１０５ａは、指などの挿入できない間隔で配列された複数のスポークからなり、クーリングパッケージ１０４の構成要素であってクーリングパッケージ１０４のコアと冷却ファン１０５との間に設置されるシュラウド１０４ａに支持されている。

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１６〜図１９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１６（ａ）に示すようになり、図１６（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〔建設機械の前後長さ〕についてはこれを長くすると機長が長くなって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。

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。

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１７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。

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Ｒ_Lにおいては冷却風の流れは図１８（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Ｒ_Hにおいては冷却風の流れは図１９（ａ），（ｂ）に示すようになる〔図１８及び図１９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１８（ａ）及び図１９（ａ）では、ファン翼の回転中心線Ｃ_Lより下側みを示している〕。

つまり、上記低圧力損失域Ｒ_Lにおいてはファン風量が比較的多くなることから、図１８（ａ）に示すように、ファン上流側ではベクトルＦ_IN,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Ｆ_OUT,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Ｆ_C,1よりも軸流方向成分ベクトルＦ_A,1が支配的な流れが発生する。そして、風量は、図１８（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。

これに対し、上記高圧力損失域Ｒ_Hにおいてはファン風量が比較的少なくなることから、図１９（ａ）に示すように、ファン上流側ではベクトルＦ_IN,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Ｆ_OUT,2で示すような流れ、即ち軸流方向成分ベクトルＦ_A,2よりも遠心／旋回方向成分ベクトルＦ_C,2が支配的な流れが発生し、風量は、図１９（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。

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。

しかしながら、図１４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。

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強制的に軸流方向へ流す構造となるため、乱流が発生するなどして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、新たな課題が発生する。

そこで、冷却風のエンジンルームからの排出効率を向上させ騒音を低減できるようにした技術として、特許文献２には図２０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の上面に冷却風の導入口１３１が設けられるとともにエンジンルーム１３０の上面及び両側面（車体前後面）に冷却の風排出通路（ファン風分流路，ファン風分流ダクト）１３２〜１３４が設けられ、この冷却風通路の入口（図２０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。
実開平３−８３３２４号公報 特開２００１−１９３１０２号公報 「部品カタログ ３２０Ｃ ３２０Ｃ Ｌ 油圧ショベル」，新キャタピラ三菱，２００２年９月，ＸＪＢＰ７８４３−０１，ｐ．３２

しかしながら、上述した従来技術には、以下のような課題がある。
つまり、図２０に示す従来技術では、上述した図１４に示す従来技術と同様に、上記の冷却風通路１３２，１３４の排出口１３２ａ，１３４ａはエンジンルーム上面に設けられているため、これらの排出口１３２ａ，１３４ａからは鉛直上方に向けて騒音が発せられてしまう。建設機械から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な作業が必要となり現実的ではなく、また、水平方向に発せられる騒音の一部や鉛直上方に発せられる騒音は主に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。

また、フィンガーガードは、一般的に多数のスポークを縦及び／又は横に所定の間隔をあけて配列することにより形成されているため、冷却風がフィンガーガードを通過する際にこれらの多数のスポークと接触する結果、大きな風切り音が発生し、また、冷却風の圧力損失を引き起こすといった課題がある。
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、騒音を低減でき、また、冷却風の圧力損失を低減できるようにした、建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置を提供することを目的とする。

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冷却ファン用フィンガーガードは、建設機械のエンジンルームに収容され、クーリングユニットに冷却風を流通させるための冷却ファンを蓋うようにして設けられた、建設機械の冷却ファン用フィンガーガードであって、少なくとも冷却ファンの外周を蓋う部位が、非通気性の素材により形成され、上記の冷却ファンの外周を蓋う部位に、所定位置に開口が形成されたことを特徴としている。

請求項２記載の本発明の建設機械の冷却ファン用フィンガーガードは、請求項１記載の建設機械の冷却ファン用フィンガーガードにおいて、該クーリングユニットと該冷却ファンとの間に設置されるシュラウドと一体に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冷却装置は、エンジンルームの内部に形成される冷却風通路と、該エンジンルーム内に設置され冷却風を流通させる冷却ファンと、該エンジンルーム内に該冷却ファンよりもファン軸流方向上流側に設置されるクーリングユニットとをそなえて構成された、建設機械の冷却装置において、請求項１又は２記載のフィンガーガードと、該エンジンルームが内部に形成される機体壁面に対し該冷却ファンの外周に形成された冷却風の排出口とをそなえ、該フィンガーガードの開口が、該排出口と対向するように配置されたことを特徴としている。

請求項４記載の本発明の建設機械の冷却装置は、請求項３記載の建設機械の冷却装置において、上記の冷却風の排出口が、該エンジンルームの機体後方のカウンタウェイトの壁面に形成されたことを特徴としている。
請求項５記載の本発明の建設機械の冷却装置は、請求項３又は４記載の建設機械の冷却装置において、上記の冷却風の排出口が、該エンジンルームの天井壁に形成されたことを特徴としている。

本発明によれば、フィンガーガードにおける少なくとも冷却ファンの外周を蓋う部位が、非通気性の素材により形成され、この冷却ファンの外周を蓋う部位に、所定位置に開口が形成されているので、複数のスポークを短い間隔で配列して構成される従来の一般的なフィンガーガードにおいて冷却風がスポークを通過する際に発生していた風切り音を抑制でき、ひいては建設機械から発生する騒音を大幅に低減でき、また、上記の従来の一般的なフィンガーガードにおいてはスポークが冷却風の流通抵抗となっていたが、これが抑制され、冷却風の圧力損失を軽減できる利点がある。

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、図１〜図１３の各図において、図中の矢印Ｘは建設機械の前後方向（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は建設機械の左右方向（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。
（１）第１実施形態
本発明の第１実施形態としてのフィンガーガード及び冷却装置が適用される建設機械について図１を参照して説明する。図１は本発明の第１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。

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なう作業装置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が配置され、カウンタウェイト２Ａの機体前方にはエンジンルーム２Ｂが配置されている。上部旋回体２の上壁（以下、エンジンルーム天井壁ともいう）２２には開閉可能なエンジンフード５０が取り付けられており、このエンジンフード５０を開くことにより現れるメンテナンス口２２ａから、エンジンルーム２Ｂ内のエンジンなどをメンテナンスできるようになっている。図１では、エンジンフード５０がメンテナンス口２２ａを開いた開姿勢となっている。

次いで、図２及び図３を参照して本発明の第１実施形態としてのエンジンルーム２Ｂの構造について説明する。図２及び図３はエンジンルーム２Ｂの構造を示す図であって、図２はその正面視による（機体前方からの見た）模式的な断面図、図３（ａ）は図２の模式的なＢ１−Ｂ１断面図、図３（ｂ）は図２の模式的なＢ２−Ｂ２断面図である。
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２５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、エンジンルーム天井壁（上壁）２２に形成された導入開口２２ａから外気を吸入し、この外気を、冷却風として、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流通させるようになっている。

ここでは、冷却ファン２５は、図２において左側となるような方向に冷却風を送りだすようになっており、矢印Ｄで示すように、ファン軸流方向上流側から見て時計回りに回転するようになっている。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。
冷却ファン２５の軸流方向上流側〔図２中で右側〕には、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２中で左側〕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。

クーリングパッケージ２４は、ラジエータやオイルクーラなどのコア（クーリングユニット）２４ａや、これらのコア２４ａが支持されエンジンルーム２Ｂの床面（下部壁面）に固定されたフレーム２４ｂや、コア２４ａと冷却ファン２５との間に設置され上記フレーム２４ｂに支持されるシュラウド２４ｃとをそなえて構成される。
また、シュラウド２４ｃの背面（ファン軸流方向下流の面）には、冷却ファン２５のファン軸流方向下流側を覆うフィンガーガード３０が固定されており、冷却ファン２５から吐出された冷却風は、後述するように、このフィンガーガード３０により案内されてカウンタウェイト２Ａに設けられた風路４０へと送られ機外へと排出されるようになっている。

以下、図４及び図５を参照してフィンガーガード３０及び風路４０について説明する。図４は、フィンガーガードの構造を示す模式的な斜視図、図５はカウンタウェイト２Ａに設けられた風路の構造を示す図であって、エンジンルームを形成する壁の一部を破断して示す模式的な斜視図である。
カウンタウェイトに設けられた風路４０は、主路４１と複数の枝路４２〜４４とをそなえている。主路４１は水平方向に延びる水平部と鉛直方向に延びる鉛直部とをそなえている。水平部の一端は、メインエンジンルーム２Ｂｂに開口して風路入口４１ａとなり、冷却ファン２５の外周（＝ファン軸流方向について同位置）且つ冷却ファン２５の上端に位置設定され、また、水平部の他端は鉛直部の上端に接続されている。そして、鉛直部は下方に貫通し機外へと開口している。上記枝路４２〜４４は、上下方向に複数並設され、それぞれ、主路４１ａの上記鉛直部から水平方向に延びてカウンタウェイト２Ａの機体後方へと貫通している。

フィンガーガード３０は、冷却ファン２５を遠心方向に対し覆うような側面（冷却ファン２５の外周を覆う部位）３１及び冷却ファン２５をファン軸流方向下流側に対し覆うような背面３２をそなえ、側面３１及び背面３２は何れも非通気性の素材（ここでは板材）により形成されている。側面３１には所定位置に開口３３が形成されており、この開口３３は、上記のカウンタウェイト２Ａに設けられた風路４０の入口４１ａに対し間隔をあけて対向配置されている。

ここで、『非通気性の素材』とは、ミクロ的な意味で穴のない完全に通気性のない素材をいうのではなく、網目状のものや穴の形成されたパネル材のようなものを除いた素材を意味し、冷却風を案内するのに十分に通気性が低い素材をいう。
さて、フィンガーガード３０は、別の言い方をすると、冷却ファン２５が収容されるファン収容部３０Ａと、先端に上記開口３３が形成された吐出部３０Ｂとをそなえて構成されている。

ファン収容部３０Ａは、冷却ファン２５の回転中心線Ｃ_Fを中心とした軸長の短い円筒のような形状であり、中央には、冷却ファン２５に接続されるエンジン２６のクランクシャフトを挿通するための穴部３２ａが設けられている。
吐出部３０Ｂは、ファン収容部３０Ａの側面上端からカウンタウェイト風路入口４１ａに向けて水平方向に延設され、冷却ファン２５からの冷却風を上記のカウンタウェイト２Ａの風路入口４１ａに向けて案内するようになっている。

また、吐出部３０Ｂは、冷却風を、冷却ファン２５の回転中心線Ｃ_Fを中心とする円の接線方向に向けて案内するようになっている。即ち、吐出部３０Ｂは、冷却ファン２５から旋回方向に吐出された冷却風を、冷却風の進行方向に沿ってカウンタウェイト２Ａの風路入口４１ａに向けて流通させるようになっている。なお、吐出部３０Ｂは、四辺形の横断面（流路断面）形状を有し、冷却風の流通方向下流側に行くにしたがって、その流路断面積が漸増する形状となっている。

ここでは、吐出部先端の開口３３と、カウンタウェイト２Ａの風路入口４１ａとの間には隙間があけられているが、吐出部３０Ｂを図３〜図５に示す例よりも延長して、風路入口４１ａに接続するようにしても良い。
また、主路４１をなくし風路（枝路４２〜４４）を図３〜図５に示す例よりもエンジンルーム２Ｂ側に延長して、風路４２〜４４をエンジンルーム２Ｂに直接且つ個別に開口させる構成としても良い。この場合は、図３〜図５に示す例よりも吐出部３０Ｂから吐出される冷却風の範囲が下方に広がるように吐出部３０Ｂの形状を設定するのが、最下の風路４４から冷却風を滑らかに排出できるので好ましい。

再び図２及び図３（ａ），（ｂ）を参照して説明すると、冷却ファン２５を作動させることにより、外気が上記導入口２２ａ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、この冷却風が、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。そして、クーリングパッケージ２４を通過し冷却ファンから吐出された冷却風は、従来技術で説明したように一般的にクーリングパッケージ２４における圧力損失が大きいため旋回／半径方向に流れるようになり、また、冷却ファン２５のファン翼の回転方向が、矢印Ｄで示すように、ファン軸流方向上流側から見て時計回りに設定されているため、冷却風は、特に天井面（上壁面）近傍において矢印Ｃ₁で示すようにカウンタウェイト２Ａに向けて強く流れるようになる。

これを利用し、カウンタウェイト２Ａに向けて冷却風が強く流れる箇所（つまり、冷却ファン２５の外周であって天井面の近傍）にファインガーガード３０の吐出部３０Ｂ及びカウンタウェイト風路入口（エンジンルーム２Ｂが内部に形成される機体壁面であるカウンタウェイト機体前方面に形成された冷却風の排出口）４１ａを対向するように配置することにより、冷却風を効率よく（低い圧力損失で）排出できるようにしているのである。そして、カウンタウェイト風路４０に流入した冷却風は、図３（ｂ）に示すように枝路４２〜４４を介して矢印Ｃ₂〜Ｃ₄で示すように機体後方へと排出され、或いは、主路４１を介して矢印Ｃ₅で示すように機体下方へと排出されるようになっている。

このように、本実施形態の冷却装置が、導入口２２ａ，エンジンルーム２Ｂ（機体２１内の空間即ち室２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃであり、カウンタウェイト２Ａなどの壁面により形成される内部空間），クーリングパッケージ２４，冷却ファン２５，フィンガーガード３０及びカウンタウェイト２Ａの風路４０をそなえて構成されている。
なお、エンジンルーム２Ｂに流入した冷却風の一部は、僅かではあるが、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の下面２３にメッシュ状の排出口２３ｂが補助的に設けられており、これらの開口２３ｂから冷却風が機外へと排出されるようになっている。

本発明の第１実施形態の建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び冷却装置は、上述したように構成されており、図２及び図３（ａ），（ｂ）にブロック矢印で示すように冷却風が機外に排出される。
つまり、冷却ファン２５から旋回／半径方向に吐出された冷却風は、冷却ファン２５の外周に位置するフィンガーガード吐出部３０Ｂさらには風路４０を介して機外下方又は機外側方に案内され排出される。

上述した従来技術では、騒音が、エンジンルーム上面に形成された冷却風の排出開口から鉛直上方に発せられるため、広い範囲に騒音が広がってしまう。これに対し、本実施形態では、エンジンルーム床面２３において機外へと開口するカウンタウェイト風路４０から冷却風を効率良く排出できる。この結果、エンジンルーム２Ｂの天井面２２の冷却風の排出口を不要にできる（或いはエンジンルーム２Ｂの天井面に設ける冷却風排出口の開口面積を従来よりも低減できる）ので、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、「風切り音など」という）が機外へ鉛直上方に発せられるのを大幅に抑制できるようになる。鉛直下方や水平方向へと伝播する騒音は、地面により吸収されるようになるので、鉛直上方に発せられるのに較べ、騒音の伝播範囲（伝播する距離及び伝播する方向）を狭めることができるようになる。

さらには、従来の一般的なフィンガーガードは、複数のスポークを縦及び／又は横に所定の間隔をあけて配列することにより形成されていたため、冷却風がスポークを通過する際に風切り音が発生し、また、スポークが冷却風の流通を阻害していた。
これに対し、本フィンガーガード３０は、面積の大きな開口３３から冷却風が排出されるので、冷却風の圧力損失が低減される。さらには、冷却風がスポークを通過する際の風切り音の発生そのものが抑制され、また、冷却ファン２５が板材よりなるフィンガーガード３０により略密閉されるので、冷却ファン２５の回転により発生する風切り音のフィンガーガード外部への漏洩ひいては機外への漏洩が抑制される。また、エンジン２６は、機体前方に対し、フィンガーガード３０より遮蔽されることとなるので、エンジン音の機外への漏洩も抑制されるようになる。

また、風切り音などはフィンガーガード３０や風路４０内を伝わる際に、フィンガーガード３０や風路４０を形成する壁面に吸収され減衰されるので、この点でも騒音を低減できる。
さらに、上述したように、冷却ファン２５から旋回／半径方向に吐出された冷却風は、冷却ファン２５の外周に位置するフィンガーガード吐出部３０Ｂを介して直ぐに風路４０に流入し、この風路４０により案内され機外へと排出されるので、冷却風の排圧を比較的低くすることができ、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。

さらに、このように冷却風の排出効率が向上することから、天井面２２の排出口に限らずエンジンルーム２Ｂを内部空間として形成する機体壁面２１に設ける排出口の開口面積の合計を比較的少なくすることができ、一層、風切り音などの外部への漏洩の、即ち騒音を抑制することが可能となり、又は、冷却風の背圧を比較的低く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できる。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、熱交換面積の少ない（コンパクトな）クーリングパッケージ２４を採用することも可能となる。

そして、従来技術では、エンジンルームの天井面の外側に冷却風を排出するためのダクトが設けられていたため、このダクトにより、エンジンルーム前方にある運転席４からは、その機体後方への視界の一部が遮られていたが、本実施形態では、上述したように良好な冷却風の排出効率が得られることから、かかるエンジンルームの天井面外側のダクトを不要にでき、エンジンルームの前方に配置された運転席４からの視界を良好なものにできる。

また、クーリングパッケージ２４を通過後の比較的温度の高い冷却風は、エンジンルーム２Ｂの天井面に設けられた冷却風の導入口２２ａから比較的離隔した位置にあるカウンタウェイト２Ａの風路４０の排出口から、上記導入口２２ａに対し反対方向に（上記導入口２２ａからさらに離隔する方向に）排出されるので、上部旋回体の旋回中においても上記のクーリングパッケージ２４通過後の比較的温度の高い冷却風が再び上記導入口２２ａから吸入されてしまうことを防止できる。この結果、クーリングパッケージ２４の冷却効果を向上させることができる。

（２）第２実施形態
本発明の第２実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置について図６〜図１０を参照して説明する。図６〜図１０は本発明の第２実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置について示す図であって、図６はフィンガーガードの構成を示す模式的な斜視図、図７はカウンタウェイトに設けられた風路の構造を示す図であってエンジンルームを形成する外壁面の一部を破断して示す模式的な斜視図、図８はエンジンフードの構造を一部を破断して示す模式的な斜視図、図９は上部旋回体及びエンジンフードの構造を示す模式的な斜視図、図１０は冷却ファンのフィンガーガード及び建設機械の冷却装置の構成を示す図であって、（ａ）はエンジンルームの正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ３−Ｂ３断面図である。なお、上記第１実施形態で既に説明した部品については同一の符号を付しその説明を省略する。

本発明の第２実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置は、さらにエンジンルーム上壁面から冷却風を排出できるようになっている点で、第１実施形態と異なる。
具体的には、フィンガーガード３０′は、図６及び図７に示すように構成されており、上記図４及び図５に示す第１実施形態のフィンガーガード３０に較べ、ファン回転方向上流側（図6中右側）が上方に向け延長されるとともに、上壁部を外された構成となっている。つまり、突出部３０Ｂのカウンタウェイト２Ａに向きあう側に形成された開口３３に加えて、エンジンルーム幅方向Ｘに長い開口３４が設けられている。この開口３４は、後述する上方のエンジンフード５０´（図６及び図７では省略）の連通口５４に対し間隔をあけて対向配置されている。

また、エンジンフード５０´は、図８に示すように構成され、平板形状の底部プレート５２と、底部プレート５２の上側に取り付けられた膨出プレート５１とをそなえて構成される。
底部プレート５２は、図示しないヒンジを介して上壁２２に取り付けられており、このヒンジが取り付けられた一辺側（ここでは機体後方側の辺）を中心として、水平姿勢となってメンテナンス口２２ａを塞ぐ閉姿勢と、起立姿勢となってメンテナンス口２２ａを開く開姿勢（図９における姿勢）との間で上下に揺動可能に構成されている。

また、底部プレート５２は、膨出プレート５１のファン軸流方向上流側の壁面５１ｄに対して隙間５４をあけて膨出プレート５１に組みつけられており、この隙間５４が、膨出プレート５１と底部プレート５２との間に形成される風路５３（これについては後述する）とメインエンジンルーム２Ｂａ内とを連通させる連通口として機能するようになっている。この連通口５４は、エンジンルーム幅方向Ｘに長いスリット形状とされ、冷却ファン２５の上方に位置設定されており、フィンガーガード３０の上部開口３４に対向配置されている。

膨出プレート５１は、エンジンルーム幅方向Ｘについては底部プレート５２と略同じ長さに設定されエンジンルーム幅方向Ｘの両端縁を底部プレート５２のエンジンルーム幅方向Ｘの両端縁に一致させるようにして底部プレート５２に固定される。
膨出プレート５１は、略台形の断面を有し略箱型形状の輪郭を有した形状とされ、長方形の主面５１ａと、この主面５１ａの周縁を囲む４つ壁面５１ｂ〜５１ｅとからなり、主面５１ａが底部プレート５２と平行な姿勢となるように底部プレート５２に組付けられる。また、ファン軸流方向下流側の面５１ｂには、円形の排出口５１ｂａがエンジンルーム幅方向Ｘに沿って複数並設され、ファン旋回流方向下流側の面５１ｅには、円形の排出口５１ｅａがファン軸流方向Ｙに沿って複数並設されている。

そして、エンジンフード５０′がメンテナンス口２２ａを塞ぐ閉姿勢においては、膨出プレート５１の主面５１ａと底部プレート５２との間の上記空間５３が、上記連通口５４を入口とするとともに上記の膨出プレート５１に形成された排出口５１ｂａ，５１ｅａを出口とする冷却風の風路として機能するようになっている。つまり、上記連通口５４は、エンジンルーム２Ｂが内部に形成される機体壁面の一部である底部プレート５２に対し冷却ファン外周に配置された冷却風の排出口として機能するのである。
この他の構成は第１実施形態と同様なので説明を省略する。

本発明の第２実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置はこのように構成されており、図１０（ａ），（ｂ）に示すように冷却風の流通が行なわれ、冷却ファン２５から半径／旋回方向に吐出された冷却風は、矢印Ｃ₁〜Ｃ₅で示すようにカウンタウェイト２Ａに設けられた風路４０を介して機外へと排出されるのに加え、矢印Ｃ₆〜Ｃ₉で示すようにエンジンフード５０´の膨出プレート５１と底部プレート５２との間に形成された風路５３を介してり機外へと排出されるようになる。

本建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置によれば、上記第１実施形態と同様の効果が得られる他、以下のような効果が得られる。
つまり、エンジンフード５０′により形成される風路５３により案内され機外へと排出される冷却風は、水平方向に偏向されて排出されるようになり、また、上記水平姿勢の風路５３を介して外部へと漏洩するエンジン音なども破線の矢印Ｎ₁で示すように水平方向に伝播するようになる。このため、作業場所を遮蔽物により囲うなどすれば、建設機械から水平方向に発せられる騒音の広がりを抑制できる。

さらに、この風路５３内を矢印Ｎ₁で示すように伝わるエンジン音などは、風路５３を形成する膨出プレート５１及び底部プレート５２に吸収され減衰される。
加えて、エンジン音などの一部は、破線の矢印Ｎ₂で示すように底部プレート５２及び膨出プレート５１を透過するが、この際、底部プレート５２及び膨出プレート５１により減衰される。つまり、矢印Ｎ₂で示すように機外に伝播するエンジン音などは、機外に対し底部プレート５２及び膨出プレート５１の二つの壁面により遮蔽され減衰されるのである。

なお、エンジンフードを図８に示す構成に代えて、図１１に示すように構成しても良い。このエンジンフード５０″は、平板形状且つ四辺形状のものであり、排気開口部５６が設けられている。この排気開口部５６は、フィンガーガード３０′の上部開口３４に面するように（つまりファン翼１５ａの上方に位置するように）配置されている。この排気開口部５６は、エンジンルーム幅方向Ｘに長いスリット形状の開口５６ａが、ファン軸流方向Ｙに沿って複数並べられて形成されている。

上記の通り、カウンタウェイト２Ａには機体下方へ冷却風を排出するための風路４０が設けられており、このフード５０″の排気開口部５６は、冷却風の排出に主体的に寄与するカウンタウェイト風路４０に対し補佐的なものであり、その開口面積は、騒音の機外への漏洩を上記の図１５及び図２０に示す従来建設機械よりも低減できる範囲とされる。
また、フィンガーガード３０′を上方に延長して、その上部開口３４を、エンジンフード５０´の連通口５４又はエンジンフード５０″の排気開口部５６に接続するように構成しても良い。

（３）第３実施形態
本発明の第３実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置について図１２を参照して説明する。図１２はフィンガーガードの構成を示す模式的な斜視図である。
本実施形態は、図２及び図３に示す第１実施形態に対し、シュラウド２４ｃ及びフィンガーガード３０に代えて、シュラウドと一体型のフィンガーガード６０が使用される。このフィンガーガード６０は、ラジエータやオイルクーラなどのコア２４ａをフロア面（機体下壁のエンジンルーム内側面）に固定すべく上記フロア面に立設されたフレーム２４ｂに支持されている。また、フィンガーガード６０は、コア２４ａ側が開放された略箱型の輪郭を有した形状となっており、コア２４ａとの間で冷却ファン２５を略密閉する形状となっている。

具体的には、フィンガーガード６０は、冷却ファン２５のファン軸流方向下流側に位置し中央にエンジンクランクシャフトが挿通されるシャフト穴６１ａを有する四辺形の主壁６１と、冷却ファン２５の外周を囲う４つの周壁６２〜６５とをそなえて構成されており、各壁６１〜６５はそれぞれ通気性のない板材により形成されている。
そして、カウンタウェイト２Ａ（図２参照）に向かい合う周壁６３の上部には開口６６が形成されており。この開口６６は、冷却ファン２５の外周に配置され、且つ、カウンタウェイト２Ａの風路入口４１ａ（図３参照）に対向配置されている。

この他の構成は上記第１実施形態と同様なので省略する。
本発明の第３実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置はこのように構成されているので、上記第１実施形態の同様の効果が得られる他、フィンガーガードとシュラウドとが一体に構成されることから、構成を簡素化でき、製造費を削減できる利点がある。

（４）第４実施形態
本発明の第４実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置について図１３を参照して説明する。なお、上記第３実施形態で既に説明した部品については同一の符号を付しその説明を省略する。
本実施形態は、図１０に示す第２実施形態に対し、シュラウド２４ｃ及びフィンガーガード３０′に代えて、シュラウドと一体型のフィンガーガード６０′が使用される。
また、本実施形態のフィンガーガード６０´は、上記図１２に示す第３実施形態のフィンガーガード６０に対し、周壁６３に形成された開口６６に加え、上壁６２にエンジンルーム幅方向Ｘに長い開口６７が形成されている点で異なる。この開口６７は、冷却ファン２５の外周に配置され、周壁６３の開口６６と連続的に形成されている。

エンジンフードの構成など、この他の構成は、上記第２実施形態と同様なのでその説明を省略する。
本発明の第４実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置はこのように構成されているので、上記第２実施形態の同様の効果が得られる他、フィンガーガードとシュラウドとが一体に構成されることから、構成を簡素化でき、製造費を削減できる利点がある。

（３）その他
本発明の建設機械の建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置は、上記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することが可能である。
例えば、上記各実施形態では、冷却ファン２５の回転方向が、例えば図３（ｂ）中に矢印Ｄで示すように、冷却風流れ方向上流側から見て時計回りに設定され、矢印Ｃ₁で示すように冷却ファン２５の上部回転位相において冷却ファン２５からカウンタウェイト２Ａに向けて冷却風が強く流れることから、カウンタウェイト２Ａに設けられる風路入口４１ａを、天井壁２２の近傍に設ける構成としたが、風路入口４１ａの位置は天井壁近傍に限定されるものではない。

例えば、冷却ファン２５の回転方向が、上記実施形態とは逆に、冷却風流れ方向上流側から見て反時計回りに設定されている場合には、冷却ファン２５の下部回転位相において冷却ファン２５からカウンタウェイト２Ａに向けて冷却風が強く流れることから、カウンタウェイト２Ａの風路入口４１ａを、床２３の近傍に設けるのが好ましい。
また、上記各実施形態のフィンガーガード３０，３０´，６０，６０´では、その全体を非通気性の素材により構成したが、冷却風は冷却ファン２５から主に旋回／半径方向に（旋回方向又は半径方向に）吐出されるので、少なくとも冷却ファン２５の外周に位置する部位を非通気性の素材により構成すれば良い。例えば図４のフィンガーガード３０に対し、側面３１を板材により構成し、背面３２を、指先を差し込めない程度の間隔をあけて上下左右に配列された複数のスポークにより構成しても良い。

本発明の第１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。 本発明の第１実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置の構成を示す、エンジンルームの正面視による模式的な断面図である。 本発明の第１実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置の構成を示す図であって、（ａ）は図２のＢ１−Ｂ１断面図、（ｂ）は図２のＢ２−Ｂ２断面図である。 本発明の第１実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガードの構成を示す模式的な斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかるカウンタウェイトに設けられた風路の構造を示す図であって、エンジンルームを形成する外壁面の一部を破断して示す模式的な斜視図である。 本発明の第２実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガードの構成を示す模式的な斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかるカウンタウェイトに設けられた風路の構造を示す図であって、エンジンルームを形成する外壁面の一部を破断して示す模式的な斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかるエンジンフードの構造を一部を破断して示す模式的な斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかる上部旋回体及びエンジンフードの構造を示す模式的な斜視図である。 本発明の第２実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガード及び建設機械の冷却装置の構成を示す図であって、（ａ）はエンジンルームの正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ３−Ｂ３断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる建設機械のエンジンフードの変形例の構成を示す模式的な斜視図である。 本発明の第３実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガードの構成を示す模式的な斜視図である。 本発明の第４実施形態としての建設機械の冷却ファン用フィンガーガードの構成を示す模式的な斜視図である。 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。 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。 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、（ｂ）はエンジンルーム内が比較的広い場合の模式図である。 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。 （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。 （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。 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（天井壁）
２３ 機体本体下壁
２２ａ メンテナンス口
２２ｃ エンジンルーム導入開口
２４ クーリングパッケージ
２４ａ コア（クーリングユニット）
２４ｃ シュラウド
２５ 冷却ファン
２６ エンジン
２７ エンジンポンプ
３０，３０´，６０，６０´ フィンガーガード
３２，３３，６６，６７ フィンガーガードの開口
４０、４２，４３，４４ カウンタウェイトに設けられた風路
４１ａ 風路の入口

Claims (5)

1. 建設機械のエンジンルームに収容され、クーリングユニットに冷却風を流通させるための冷却ファンを覆うように設けられた、建設機械の冷却ファン用フィンガーガードであって、
   少なくとも冷却ファンの外周を蓋う部位が、非通気性の素材により形成され、
   上記の冷却ファンの外周を蓋う部位に、所定位置に開口が形成された
   ことを特徴とする、建設機械の冷却ファン用フィンガーガード。
2. 該クーリングユニットと該冷却ファンとの間に設置されるシュラウドと一体に構成された
   ことを特徴とする、請求項１記載の建設機械の冷却ファン用フィンガーガード。
3. エンジンルームの内部に形成される冷却風通路と、該エンジンルーム内に設置され冷却風を流通させる冷却ファンと、該エンジンルーム内に該冷却ファンよりもファン軸流方向上流側に設置されるクーリングユニットとをそなえて構成された、建設機械の冷却装置において、
   請求項１又は２記載のフィンガーガードと、
   該エンジンルームが内部に形成される機体壁面に対し該冷却ファンの外周に形成された冷却風の排出口とをそなえ、
   該フィンガーガードの開口が、該排出口と対向するように配置された
   ことを特徴とする、建設機械の冷却装置。
4. 上記の冷却風の排出口が、該エンジンルームの機体後方のカウンタウェイトの壁面に形成された
   ことを特徴とする、請求項３記載の建設機械の冷却装置。
5. 上記の冷却風の排出口が、該エンジンルームの天井壁に形成された
   ことを特徴とする、請求項３又は４記載の建設機械の冷却装置。

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