JP4539133B2 - 建設機械の排気構造 - Google Patents

Description

本発明は油圧ショベル等の建設機械に関し、より詳しくは、建設機械の駆動源から発生する騒音が機体開口部から漏出するのを低減させる建設機械の排気構造に関するものである。

油圧ショベルの上部旋回体には、通常、図１７(ａ)に示すように、エンジン６０の前方に冷却ファン６１とラジエータ６２が配置されており、冷却ファン６１の回転によって外部から吸い込まれる冷却風ｃａを、まずラジエータ６２に導入してエンジン冷却水と冷却風との間で熱交換し、熱交換器６２を通過したファン風をさらにエンジン６０に案内することによりエンジン外表面を冷却し、冷却に供せされた後の排気ｅａをエンジンガード６３の上面に設けられた排気口６４より外部に排出している。

この種の油圧ショベルでは、エンジン６０、冷却ファン６１、ラジエータ６２、油圧ポンプ６５等がエンジンガード６３によって覆われており、駆動系から発生する騒音が油圧ショベルの周囲（横方向）に漏出しないように構成されている。しかしながら、上記したようにエンジンガード６３の上面には排気ｅａを放出するための排気口６４が開口しているため、図１７(ｂ)に示すようにこの排気口６４を通じて排出される排気ｅａとともに騒音が上方向に漏れることについては避けられない。なお、図中、６６はコントロールバルブ、６７は作動油タンク、６８は燃料タンクを示している。

建設現場の近くに高層住宅があるような環境では、特に油圧ショベルから上向きに漏れる騒音は高層階の住民に少なからず騒音公害をもたらすことになる。

ちなみに建設機械の騒音レベルは、その建設機械を取り囲むように仮想の半球面上（または平行六面体上）に配置された複数のマクロフォンで音圧レベルを測定し、各音圧レベル（ｄＢ）の平均によってその建設機械から放射される全音響パワーが算出される。

このようにして測定される騒音のレベルは、１点でも音圧レベルが高ければ、平均の音圧レベルも高めに現れるという特性があるため、建設機械の騒音を抑制するには、建設機械全体で低騒音化を図る必要がある。

また、排気の流れを工夫して防音設計をする際、冷却ファン６１によって得られるファン風の流れを複雑にすると流路抵抗が増加し冷却効率が低下する。従ってファン風の流れを円滑に維持しつつ騒音を抑制する必要がある。

また、図１８に示すように、カウンタウエイト７０の円弧状外壁７０ａを利用してその内部にダクト通路７０ｂを設け、機体幅方向一方側の吸気側開口７１から取り入れた冷却風ｃａをボンネット内に配置されたエンジン冷却装置７２に案内し、エンジン７３を通過した排気ｅａをダクト通路７０ｂに導入し、排気側開口７４から機体下方に排気する防音構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−５５５２７号公報

しかしながら、上記した従来の防音構造では、冷却風の流れを機体内で複雑に変更させながらダクト通路７０ｂまで案内するため流路の抵抗が大きくなり、冷却ファンの負荷も大きくなる。

さらには、カウンタウエイト７０にダクト通路７０ｂを設ける分、ボンネット内の容積が低下し、エンジン７３等を配置する場合に設計の自由度が少なくなる。

本発明は以上のような従来の防音構造における課題を考慮してなされたものであり、冷却風の流れを吸気側から排気側まで円滑にして冷却ファンの負荷を軽減しつつ、騒音を抑制することができる建設機械の排気構造を提供するものである。

本発明は、エンジンルームを形成するエンジンガードに吸気口と排気口が設けられ、エンジンガード内に左右方向に配置されたエンジン、冷却ファン、この冷却ファンによって冷却される機器が収納されている建設機械において、上記吸気口は上記エンジンガードの左右側壁を構成している一方のサイドカバーに設けられ、上記排気口は他方のサイドカバーに設けられ、上記冷却ファンは、上記エンジンよりも上記吸気口側に配置され、上記エンジンルーム内には、上記冷却ファンのファン風の流れにおける上記エンジンの下流側で当該エンジンに取り付けられた油圧ポンプと、上記冷却ファンのファン風の流れにおける上記エンジンの下流側で且つ上記エンジンの上部となる上記油圧ポンプの上位置に、そのエンジンを冷却したファン風に沿って且つ略水平方向に取り付けられた筒状の排気ダクトとが設けられ、上記排気ダクトは、エンジンの上部で上記冷却ファンのファン風の流れにおける上流側に向けて開口する入口と、上記排気口に接続された出口とを有し、上記吸気口から取り込まれたファン風が上記冷却ファン、上記エンジン、上記排気ダクトを直線的に流れ上記排気口から排気されるように構成されていることを特徴とする建設機械の排気構造である。

本発明に従えば、冷却ファンが回転すると一方のサイドカバーに設けられた吸気口から冷却用空気が取り込まれ、冷却される機器、エンジンを直線的に通過したファン風は、そのファン風に沿って設けられた排気ダクトに導入され、さらに他方のサイドカバーに設けられた排気口からスムーズに排出される。それにより、冷却効果が高められるとともに冷却ファンの負荷が小さくなることによって騒音低減に寄与することになる。

一方、エンジンルーム内で方向に規則性がなく発生した騒音については排気ダクトを通過しなければ外部に放出されず、エンジンルーム内での反射、排気ダクト内での反射を繰り返すうちに音響エネルギが減衰し減音された状態で排気口から放出される。

また、本発明では、冷却ファンのファン風の流れにおける上記エンジンの下流側で当該エンジンに取り付けられた油圧ポンプがエンジンルーム内に設けられ、その油圧ポンプ上方の空間を利用して排気ダクトが設けられている。

また、上記油圧ポンプの下側に第二の排気ダクトを補助的に設けることができ、この第二の排気ダクトの出口をエンジンガード底板に形成された開口に接続すると、エンジンルーム内の下部で滞留しやすいファン風を排出することができる。また、エンジンルーム内の騒音については二つの排気ダクトで分散され減音されて放出される。

また、エンジンと油圧ポンプとの間に仕切板を設ければ、この仕切板を、エンジンを冷却したファン風を油圧ポンプ上方の排気ダクトとその下方の第二の排気ダクトとに案内する手段として機能させることができる。

上記エンジンと上記油圧ポンプの間に仕切板を設けてエンジンと油圧ポンプを完全に遮断する場合、エンジンとエンジンガードの底板との間で且つ仕切板よりエンジン側に第三の排気ダクトを配置し、この第三の排気ダクトを底板に沿った状態で設けるとともにその入口を仕切板に向けて開口させ、出口をエンジンガードの底板に形成された開口に接続することができる。

また、エンジンガードからＬ字状に延設されタンク、機器を収納する機器カバーの前部に第二の開口を設け、タンク，機器を機器カバー内の左右方向いずれか一方に寄せて配置し、タンク，機器と機器カバー内壁との間に形成される間隙に、エンジンを冷却したファン風を導入する直管状の第四の排気ダクトを略水平方向に補助的に設け、この第四の排気ダクトの出口を第二の開口に接続すれば、エンジンルーム内に滞留しやすいファン風を機器カバーの前側から排出することができる。

上記第四の排気ダクトを断面コ字状に形成し、その開口側をタンクの側壁によって遮蔽すれば、第四の排気ダクトを流れるファン風をタンクの側壁に接触させてタンクを冷却することができる。また、そのタンクの側壁に放熱フィンを付設すれば、より冷却効率を高めることができる。

上記エンジンガードにおいてエンジン上部を開閉可能にカバーしているボンネットが凸状に形成されている建設機械では、排気口近傍のボンネットの側壁に補助排気口を設け、このボンネット内にエンジンを冷却したファン風を導入して補助排気口から排出する補助排気ダクトを設けることができる。それにより、排気ダクトの開口面積が不足する場合に排気ダクトとその補助排気ダクトの双方から排気することができるようになる。

また、ボンネットにマフラーの排気管を挿通させる開口が形成されている建設機械では、ボンネットを支持するエンジンガードの開口縁部からエンジンに向けて略水平方向に遮蔽板を延設するとともにその遮蔽板に排気管を挿通させ、ボンネットが閉じられた際にボンネットと遮蔽板とによって補助排気ダクトが形成されるように構成することができる。それにより、排気管を挿通させる開口からエンジン騒音が漏れることを防止できるようになる。

また、冷却される機器として熱交換器を有し、吸気口を平面から見てその熱交換器と略平行に配置し且つ熱交換器の正面方向から見て熱交換器に対しオフセットされた状態で配置すれば、騒音が直接、外部に漏出することを防止して吸気側についても低騒音化を図ることができる。

また、上記吸気口と熱交換器を吸込ダクトで接続し、この吸込ダクトの内壁に吸音材を付設すれば、騒音をより吸音することができる。

また、上記排気ダクトの断面を複数の仕切板によってセル状に区画すれば、排気ダクト内で音波が反射する回数を増加させることができるため、減音効果を高めることができる。また、排気ダクトの内壁に吸音材を付設すれば、排気ダクト内を通過する騒音が吸音材によって吸音されることにより、減音効果を高めることができる。

本発明の排気構造によれば、冷却風の流れを吸気側から排気側まで円滑にして冷却ファンの負荷を軽減しつつ、騒音を抑制することができる。

また、吸気口から吸込まれ機器やエンジンを冷却したファン風は排気ダクトを通じて排気口にスムーズに流れて排出され、エンジンルーム内で方向に規則性がなく発生した騒音はエンジンルーム内での反射、排気ダクト内での反射を繰り返すうちに減音され、それにより、排気口から放出される騒音が低減される。

エンジンルーム内に滞留しやすいファン風は、油圧ポンプの下側に補助的に設けられた第二の排気ダクト、或いは機器カバーに補助的に設けられた第四の排気ダクトを通じて円滑に排出することができる。

以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る建設機械の排気構造の基本構成を示したものである。

同図(ａ)は油圧ショベルのエンジンガードを車幅方向に切り取って示したものであり、同図(ｂ)は同図(ａ)のＡ−Ａ矢視図である。

なお、本実施形態の油圧ショベルはエンジンが車幅方向に配置されていることを前提とする。

エンジンガード１は、エンジン２の左右に配置される左サイドカバー（本実施形態においてはエンジンガード１の左右側壁部分をサイドカバーと呼ぶ）３ａおよび右サイドカバー３ｂと、エンジンガード１の上面部を構成する開閉自在なボンネット４と、下部フレーム５とを備えている。

このエンジンガード１内部に形成されるエンジンルームＳ内には熱交換器としてのラジエータ６と、冷却ファン７と上記したエンジン２とエンジン２の出力軸に取り付けられた油圧ポンプ８がこの順に配設されている。なお、ラジエータ６の左側にオイルクーラを設けることもある。

左サイドカバー３ａにはスリット状に吸気口９が設けられており、冷却ファン７が駆動するとその吸気口９から冷却用の空気ｃａが吸い込まれるようになっている。

吸い込まれた冷却用空気ｃａはラジエータ６に導入され、エンジン冷却水と熱交換が行われる。次いでエンジン２の外壁に沿って流れ（図中ｃａ1参照）、エンジン２の放熱を冷却するのに供せられる。

冷却用空気ｃａの流れにおいてエンジン２の下流側であって油圧ポンプ８の上方、具体的には、油圧ポンプ８とボンネット４と右サイドカバー３ｂとで囲まれる空間Ｓ1には、ストレートな角筒で構成された排気ダクト１０が略水平方向に取り付けられている。

なお、本実施形態では排気ダクト１０をストレートに構成しているが、これに限らず、アールまたは鈍角に折れ曲がったものであってもよい。

この排気ダクト１０は、エンジン２の後端部２ａと右サイドカバー３ｂとを略連絡する状態で長さＬに亙って設けられており、この排気ダクト１０の入口１０ａにはエンジン２を冷却した後のファン風ｃａ1が導入され、排気ダクト１０の出口１０ｂは右サイドカバー３ｂの上部に形成された排気口１１に接続されている。

排気ダクト１０の断面構造は３つの部屋１０ｄ〜１０ｆに仕切られたセル形に形成されており（図１(ｂ)参照）、排気ダクト１０を通過する音波を各部屋に導入することによって音響エネルギの反射回数を増やし、減音を図るようになっている。

なお、図中、１０ｇは仕切板を示しており、この仕切板１０ｇの片面に吸音材１２が貼着されている。

なお、本実施形態では排気ダクト１０を３つに仕切られた部屋で構成したが、減音のレベルに応じてそれ以上またはそれ以下の部屋数で構成することができる。

エンジンルームＳ内で発生した音響エネルギの大半は、下部フレーム５と右サイドカバー３ｂと排気ダクト１０の下面１０ｃとによって囲まれた袋部Ｓ2で反射を繰り返すことによって減衰され、その後、排気ダクト１０を通過する際にさらにダクト内で減衰され排気口１１から機体外部に排出される。それにより、排気ｅａの流れとともに外部に放出される騒音を低減させることができる。

また、排気ダクト１１の各部屋１０ｄ〜１０ｆの内壁に吸音材１２を貼着することができ、その吸音材１２としては例えばグラスウール、ロックウール、軟質ウレタンフォーム等の多孔質材料をシート状に成形したものを利用することができる。

このように吸音材１２を取り付けた排気ダクト（以下、吸音排気ダクトと呼ぶ）では、音波が吸音排気ダクト内を進行していくときに吸音材１２によって吸引され、音響エネルギが熱に変化され減音される。したがって、吸音排気ダクトを使用すれば上記排気ダクトに比べ騒音をより低減させることができる。

図２は、上記排気ダクト１０を実機に取り付ける場合の構成を示したものである。

なお、以下の説明において図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図２に示すように、実機ではエンジン１０の近傍にマフラー１３が配置され、消音された排気音はボンネット４から立設された排気管１４から放出される。

このような構成では、マフラー１３を避けて排気ダクト１０を取り付ける。具体的には、排気ダクト１０の上板１０ｈの長さＬ′を、マフラー１３と干渉しないように下板１０ｉの長さＬよりも短くする。

なお、図中ｄａはエンジン２の下側を流れたファン風ｄａが排気ダクト１０に導入される様子を示している。

図３は、エンジン２の下側に滞留しやすいファン風ｄａを下部フレーム５に設けた開口５ａから機体下方に排出する構成を示したものである。

同図において、エンジン２の右側には油圧ポンプ８をそのエンジン２から遮蔽するための遮蔽板１５が設けられている。

この遮蔽板１５の上側端部１５ａは排気ダクト１０の下板１０ｉと接続されており、下側端部１５ｂは排気ダクト１０と別に補助的に設けられた第二排気ダクト１６のカバー１６ａと接続されている。

カバー１６ａは逆Ｕ字状の断面を有し、下部フレーム５上に取り付けられることによって通路Ｔが形成されるようになっている。この通路Ｔの終端に上記した開口５ａが設けられている。

この第二排気ダクト１６についても上記吸音材１２と同様に吸音材１６ｂを貼着することができる。

上記構成によれば、遮蔽板１５により、エンジン２の上側を流れるファン風ｃａ1は排気ダクト１０に導入されて排気口１１から排出され、一方、エンジン２の下側を流れるファン風ｃａ2は第二排気ダクト１６を流れて開口５ａから排出される。

それにより、エンジンルームＳの上部と下部に配置した排気ダクト１０および第二排気ダクト１６を介しファン風をスムーズに排出することができる。

しかも、エンジンルームＳ内の騒音についても排気ダクト１０、第二排気ダクト１６でそれぞれ減音されるため、排気の流れとともに放出される騒音を低減させることができる。

また、遮蔽板１５は油圧ポンプ８を密閉しており、ポンプ騒音が排気ダクト１０を通じて外部に放出されることを防止するため、さらなる低騒音化が図れる。しかも、遮蔽板１５によってエンジンルームＳとポンプ室Ｐとが完全に分離されるため、万一、油圧ポンプ８に接続されているホースから油が漏れたとしてもエンジンルームＳに飛散することが防止されるため、火災が発生する虞れも解消することができる。

図３に示す構成の油圧ショベルで騒音を測定した結果を以下に示す。

測定には１２ｔクラスの油圧ショベルを使用した。冷却風量の測定をラジエータ前面で行ったところ、排気ダクトを備えていない従来の油圧ショベルでは１０１ｍ3／ｍｉｎの風量であった。これに対し、排気ダクト１０及び第二排気ダクト１６を備えた本実施形態の油圧ショベルでは１１０ｍ3／ｍｉｎの風量が得られ、９％の風量改善効果が得られた。

また、ＩＳＯ６３９５に規定された騒音試験方法に従い、油圧ショベルの音響パワーレベルの計測を行った。

排気ダクトを備えていない従来の油圧ショベルの騒音レベルは９３ｄＢであったが、排気ダクト１０および第二排気ダクト１６を備えた本実施形態の油圧ショベルでは９０ｄＢとなり、騒音レベルを３ｄＢ低減させることができた。

これらの測定結果より、本実施形態による油圧ショベルでは冷却性能の向上と騒音レベルの低減が両立することが確認された。

図４は第二排気ダクト１６に代えてエンジン２と下部フレーム５との間に第三排気ダクト１６０を設けている。

同図において、旋回フレームの中央に一対のセンタービーム１６１，１６２が前後方向に配設され、このセンタービーム１６１，１６２を跨ぐようにしてエンジン２が設置され、右側のセンタービーム１６２から立設された遮蔽板１６３はエンジン２と油圧ポンプ８とを完全に遮断している。このような構成では、エンジン２と下部フレーム５の間の空間Ｓ3を利用して第三排気ダクト１６０を取り付ける。

この第三排気ダクト１６０は樋状に形成されており、その開口側を下向きにして下部フレーム５上に取り付けることにより排気通路が形成されるようになっている。なお、第三排気ダクト１６０の横幅はラジエータ６の横幅と略同じに形成されている。

第三排気ダクト１６０の一方端１６０ａは、ダクト入口として右側のセンタービーム１６２側で開口しており、他方端１６０ｂは左側のセンタービーム１６１に接続されている。そして下部フレーム５における左側センタービーム１６１近傍に開口５ｂが設けられている。

したがってエンジン２の外壁下部を流れ、遮蔽板１６３に衝突してその流れを下向きに変えたファン風ｃａ2は、第三排気ダクト１６０の一方端１６０ａからそのダクト内に進入し、他方端１６０ｂの下部に設けられている開口５ｂから外部に排出される。

また、第三排気ダクト１６０の内壁に吸音材１６０ｃを貼着すれば、減音効果をより高めることができる。

図５は、排気ダクト１０と別にその近傍に補助排気ダクト１７０を設けた構成を示したものである。

エンジンガード４においてエンジン上部をカバーしているボンネット４ａが凸状に***して形成されている構成では、このボンネット４ａを利用して補助排気ダクト１７０を設けることができる。

エンジンガード１内に例えばオプションポンプを取り付ける場合（図中、二点鎖線で示す範囲ＯＰ）や、大型のマフラーを取り付ける場合（図中、二点鎖線で示す範囲１３′）には、排気ダクト１０の通路高さが制限されたり、排気ダクト１０の入口に障害物が発生することによっていずれも十分な排気開口面積が得られない。

このような場合、ボンネット４ａを利用して補助排気ダクト１７０を設け、排気ダクト１０と、その補助排気ダクト１７０の双方から排気を行うようにすることができる。

補助排気ダクト１７０は、図６に示すように、閉じられた状態のボンネット４ａの天板４ｂおよび側板４ｃ，４ｃと、ファン風ｃａ1の流れと平行な状態で排気ダクト１０の上板１０ｈ（ボンネット４ａが閉じられる際にそのボンネット４ａを支持する上板）に固定された底板（遮蔽板）４ｄとから構成されている。

排気管１４を通過してボンネット４ａが矢印Ｃ方向に開く構成では、排気管１４との干渉を避けるために大きな開口４ｅが設けられている。したがって、この開口４ｅを通してエンジン騒音が漏れる虞れがある。そこで、底板４ｄはエンジン２から放射される騒音が直接、開口４ｅに進入しないようにラジエータ６側に向けて長く形成されている。

なお、底板４ｄについても排気管１４が挿通されているが、底板４ｄは上板１０ｈに固定されるため、排気管１４を貫通させる貫通孔は排気管１４の外径よりも僅かに大きく形成すればよく、その貫通孔から漏れる騒音は少ない。

上記構成によれば、ファン風ｃａ1の流れから分岐したファン風ｃａ3が補助排気ダクト１７０からも排気される。それにより、排気ダクト１０の排気開口面積が十分に確保できない場合に補助排気ダクト１７０を利用して必要な排気開口面積を確保することができるようになる。また、ボンネット４ａとエンジン２との間に上記底板４ｄを設けたため遮音効果が得られ、エンジン２からの放射熱を遮断する効果も得られる。

なお、図中、４ｅはボンネット４ａの側壁４ｃに形成された補助排気口である。

図７は油圧ショベルの上部旋回体を平面から見たものであり、エンジンガード１および機器カバー１７内に配置される機器のレイアウトを示している。

エンジンルームＳには上述したラジエータ６、冷却ファン７、エンジン２、油圧ポンプ８がそれぞれ配設されている。

エンジンガード１からＬ字状に延設される機器カバー１７内にはコントロールバルブ１８が配置され、機器カバー１７の前側には作動油タンク１９と燃料タンク２０が並べて配置されている。

これらのタンク１９，２０は機器カバー１７の左側に寄せた状態で配置されており、それによって機器カバー１７の内壁とタンク１９，２０との間に通路（間隙）が確保され、この通路に第四の排気ダクトとしての排気通路２１が設けられている。

上記排気通路２１は、図８に示すように、機器カバー１７の上板１７ａと側板１７ｂと下板１７ｃと、タンク１９，２０の各側壁１９ａ，２０ａに囲まれることよって形成されており、上板１７ａ，側板１７ｂおよび下板１７ｃの内面に吸音材２２が直接、貼着されている。これらの吸音材２２によってコ字状の断面構造を有する通路Ｕが形成される。

すなわち、本実施形態ではタンク１９，２０と機器カバー１７との間隙をそのまま排気通路Ｕとして活用している。

図９は機器カバー１７の先端部を前方から見たものであり、複数のスリットで構成された排気口（第２の開口）２３が設けられている。

上記構成を有する排気構造において、エンジン２の下側を通過したファン風ｃａ2は、円弧状に形成されたエンジンガード１のコーナー部１ａに沿ってその向きを前方向に変更し、さらにコントロールバルブ１８を冷却した後、排気通路２１に導入される。

排気通路２１に導入された排気ｅａは図８に示したタンク１９，２０の側壁１９ａ，２０ａに接触しながら流れ、作動油タンク１９および燃料タンク２０を冷却することになる。このようにエンジン２の下側を通過したファン風ｃａ2を積極的に機器カバー１７内に案内し、機器カバー１７内のタンク１９，２０に沿って流すことにより、エンジンルームＳ内の機器、機器カバー１７内のタンクを効率良く冷却して機器類の冷却性能を向上させることができる。

それにより、ボンネット４上に排気のための開口を設ける場合であってもその開口面積は小さいもので足りることになり、ボンネット４から上方に放出される騒音を低減させることができる。

図１０〜図１２は上記した排気通路２１の変形例を示したものである。

図１０は、排気通路２１を図８に示した配置と左右方向において逆にしたもの、すなわちキャビン２４側に設けたものである。

図１１は、排気通路２１内に仕切板２５を棚板状に設け、排気通路２１を３つの部屋に区画したものである。なお、仕切板２５の上面には吸音材２２が貼着される。

このように排気通路２１を複数の部屋に区画すると、吸音面積を増加させることができ吸音性能を高めることができる。

図１２は、作動油タンク１９，燃料タンク２０の一方または両方に放熱フィン２６を設けたものである。

放熱フィン２６は複数のプレート片を、正面から見た場合に櫛歯状となるように冷却用空気ｃａの流れに沿って配列したものである。

この構成によれば、冷却用空気がタンク１９，２０と接触する際に、その接触面積が増えるため、タンクの冷却効率を高めることができる。

次に、吸気口側の変形例について説明する。

図１３は左サイドカバー３ａに設けられる吸気口構造の変形例を示したものである。

同図において、吸気口３０とラジエータ６との間には吸込ダクト３１が設けられている。

この吸込ダクト３１は、吸気口３０とラジエータ６とを斜めに接続しており、図１４に示すように上板部３１ａと下板部３１ｂと前板部３１ｃと後板部３１ｄとによって筒状に構成されており、後板部３１ｄは円弧状をなすエンジンガード１のコーナー部で構成されており、下板部３１ｂは下部フレーム５で構成されている。なお、吸込ダクト３１の高さｈは、ラジエータ６の外枠高さと略同じに設定されている。

なお、エンジンガード１の後側に図示しないカウンタウエイトが位置している場合には、そのカウンタウエイトの内壁を吸込ダクト３１の後面として利用することもできる。

また、前板部３１ｃは、左右方向に配置された導入部３１ｃ1と、その導入部３１ｃ1の右縁からラジエータ６側に折り曲げられた案内部３１ｃ2とによってくの字状に折り曲げられており、導入部３１ｃ1では冷却風を多く取り入れ、取り入れた冷却風は案内部３１ｃ2によってラジエータ６に導かれるようになっている。

図１５は、上記吸込ダクト３１をラジエータ６の通気面と直交する方向（図１３における矢印Ｂ方向）から見たものである。

同図において、ラジエータ６の幅をＬ１、吸気口３０の外枠の横幅をＬ２とした場合、吸気口３０は長さＬ３についてラジエータ６の外側にオフセットされ、長さＬ４についてラジエータ６と重なり合っている。すなわち、吸気口３０からラジエータ６を臨むことができるのは範囲Ｗ（横幅Ｌ４×高さｈ）と制限される。

吸気口３０をこのようにラジエータ６からオフセットさせた状態で配置すると、エンジン２から吸気口３０に向けて放出される音波は吸込ダクト３１の内壁で反射を繰り返し、直接外部に放出される騒音を抑制することができる。

吸込ダクト３１の内壁に吸音材３２を貼着すれば、そのダクト内で音響エネルギが吸収されるため、さらに騒音を減音させることができるようになる。

次に、ラジエータ６の通気面の正面に吸気口３０が配置されている状態（オフセット量０％）から吸気口３０の位置を前方向に移動させてオフセット量を段階的に増やし、最終的にラジエータ６の正面から吸気口３０が完全に外れた状態（オフセット量：１２５％）とし、各段階での減音量を測定した。

解析結果を表１に示す。

表１に示されるように、オフセット量を変化させた場合の、減音量を測定するとオフセット量が５０％のときに、有意差といえる３dB以上の減音量が確認された。また、オフセット量を１００％とすると、８．３dBと大きな減音量が得られた。

以上の解析結果より、ラジエータ６と吸気口３０の配置を１００％ずらせ、すなわち、吸気口３０を通してラジエータ６の通気面を見ることができない配置にすれば、十分な消音効果が得られ、１００％でなくともオフセット量を少なくとも５０％以上にすれば消音効果の得られることが確認された。

図１３に示したように、ラジエータ６に対してオフセットされた吸気口３０を左サイドカバー３ａに備え、冷却用空気の流れに沿って右サイドカバー３ｂに排気ダクト１０を備えた排気構造によれば、エンジンルームＳ内で発生する騒音が吸気口３０および排気口１１から漏出しょうとするが、吸気口３０はラジエータ６に対して前方向にオフセットされた状態で配置されているため、直接、漏出する音波が制限され、吸込ダクト３１を通じて漏出する音波についてはその音響エネルギが吸音材３２で吸収されて減音されるため吸気口３０から漏出する騒音を抑制することができる。

一方、排気口１１側については排気ダクト１０が備えられており、この排気ダクト１０を通じて騒音が漏出するが、排気ダクト１０内で反射を繰り返すことによって減音が行われ、また、排気ダクト１０の内壁に吸音材１２が貼着されている場合には、その吸音材１２によって音響エネルギが吸収されるため、漏出する騒音を抑制することができる。

なお、オフセットさせることにより冷却風の直線的な流れは確保でき、ファン効率を落とすことなく上述したように騒音の吸気口３０からの漏出を抑制することができる。

従って、エンジンルームＳ内で発生した騒音は、冷却用空気の通路として形成された吸気口３０および排気口１１を通過する際にそれぞれ効果的に抑制されるため、図１或いは図７に示した排気構造に比べより騒音を低減することができる。

また、吸込ダクト３１にはラジエータ６に向けて傾斜する案内部３１ｃ2を備えているため、流れ抵抗は小さく抑えることができるようになっている。それにより、冷却用空気ｃａはスムーズにラジエータ６に導入され、冷却効率が低下することもない。

図１６は、吸気口構造の別の変形例を示したものである。

同図に示す吸気口構造は、吸込ダクト３１における吸気口３０近傍にスプリッタ形の消音器３３が備えられている。

スプリッタ形消音器３３は従来から消音器の一種として知られており、通常、ダクト内を仕切った仕切板３３ａ，３３ｂのそれぞれに吸音材を内貼りし、進行する音波の音響エネルギを吸収し消音させるようになっている。なお、各仕切板３３ａ，３３ｂは案内部３１ｃ2の傾斜と平行に配置されている。

このように吸込ダクト３１にスプリッタ形の消音器３３を設けると、吸音面積を増加させることができるため、吸込ダクト３１の消音効率を高めることができる。また、本実施形態ではスプリッタ形消音器３３を吸気口３０近傍にのみ配置し、ラジエータ６の近傍には配置していないため、ラジエータ６のメンテナンスが容易であり、通気抵抗を高めることがないという利点がある。

このようにスプリッタ形消音器３３を備えると、図１３に示した吸込ダクト３１に比べ、さらに騒音の漏出を低下させることができる。

なお、スプリッタ形消音器３３に限らず、通気抵抗が大きく増加しなければスプリッタ形よりもさらに断面を細かくセル状に仕切り、それぞれに吸音材を内張りしたセル形消音器を設けることもできる。

なお、図１３および図１６に示した実施形態では吸気口３０をラジエータ６の正面から前方向にオフセットしたが、前方向に限らず、オフセットできるスペースがあれば上方向、下方向或いは後方向にオフセットさせてもよい。

(ａ)は本発明に係る排気構造の基本構成を示す後面図、(ｂ)はその縦断面図である。 実機に搭載される排気構造の実施形態を示す後面図である。 油圧ポンプの下方に補助的に備えられる排気ダクトの構成を示す図２相当図である。 エンジンの下方に補助的に備えられる排気ダクトの構成を示す図２相当図である。 ボンネットに補助的に備えらえる排気ダクトの構成を示す図２相当図である。 図５の右側面図である。 補助的に備えられる別の排気ダクトの構成を示す平面図である。 図７に示す排気ダクトの縦断面図である。 図７に示す開口の形状を示す正面図である。 図７に示す開口の変形例を示す縦断面図である。 図７に示す開口の別の変形例を示す縦断面図である。 図７に示したタンクに付設される放熱フィンの配置を示した縦断面図である。 吸気口の変形例として吸込ダクトの構成を示す平面図である。 図１３に示す吸込ダクトの構成を示す斜視図である。 吸込ダクトにおける吸気口の配置を説明する正面図である。 図１５に示す吸込ダクトの変形例を示す平面図である。 (ａ)は従来の排気構造を示す平面図、(ｂ)はその後面図である。 従来の別の排気構造を示す平面図である。

１ エンジンガード
２ エンジン
３ａ 左サイドカバー
３ｂ 右サイドカバー
４ ボンネット
５ 下部フレーム
６ ラジエータ
７ 冷却ファン
８ 油圧ポンプ
９ 吸気口
１０ 排気ダクト
１１ 排気口
１２ 吸音材
１３ マフラー
１４ 排気管
１５ 遮蔽板
１６ 第二排気ダクト
１６ａ カバー
１７ 機器カバー
１８ コントロールバルブ
１９ 作動油タンク
２０ 燃料タンク
２１ 排気通路

Claims (13)

1. エンジンルームを形成するエンジンガードに吸気口と排気口が設けられ、エンジンガード内に左右方向に配置されたエンジン、冷却ファン、この冷却ファンによって冷却される機器が収納されている建設機械において、
   上記吸気口は上記エンジンガードの左右側壁を構成している一方のサイドカバーに設けられ、上記排気口は他方のサイドカバーに設けられ、
   上記冷却ファンは、上記エンジンよりも上記吸気口側に配置され、
   上記エンジンルーム内には、上記冷却ファンのファン風の流れにおける上記エンジンの下流側で当該エンジンに取り付けられた油圧ポンプと、上記冷却ファンのファン風の流れにおける上記エンジンの下流側で且つ上記エンジンの上部となる上記油圧ポンプの上位置に、そのエンジンを冷却したファン風に沿って且つ略水平方向に取り付けられた筒状の排気ダクトとが設けられ、
   上記排気ダクトは、エンジンの上部で上記冷却ファンのファン風の流れにおける上流側に向けて開口する入口と、上記排気口に接続された出口とを有し、
   上記吸気口から取り込まれたファン風が上記冷却ファン、上記エンジン、上記排気ダクトを直線的に流れ上記排気口から排気されるように構成されていることを特徴とする建設機械の排気構造。
2. 上記油圧ポンプの下側に第二の排気ダクトを有し、この第二の排気ダクトの出口はエンジンガード底板に形成された開口に接続されている請求項１記載の建設機械の排気構造。
3. 上記エンジンと上記油圧ポンプとの間に仕切板が設けられ、この仕切板は上記エンジンを冷却したファン風を上記排気ダクトと上記第二の排気ダクトとに案内するように構成されている請求項２記載の建設機械の排気構造。
4. 上記エンジンと上記油圧ポンプの間に仕切板が設けられるとともに、上記エンジンと上記エンジンガードの底板との間で且つ上記仕切板より上記エンジン側に第三の排気ダクトが配置され、この第三の排気ダクトは上記底板に沿った状態で設けられるとともにその入口は上記仕切板に向けて開口され、出口は上記エンジンガードの底板に形成された開口に接続されている請求項１記載の建設機械の排気構造。
5. 上記エンジンガードからＬ字状に延設されタンク、機器を収納する機器カバーの前部に第二の開口が設けられ、上記タンク、機器が上記機器カバー内の左右方向いずれか一方に寄せて配置され、タンク、機器と上記機器カバー内壁との間に形成される間隙に、上記エンジンを冷却したファン風を導入する直管状の第四の排気ダクトが略水平方向に設けられ、この第四の排気ダクトの出口が上記第二の開口に接続されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械の排気構造。
6. 上記第四の排気ダクトは断面コ字状に形成され、その開口側が上記タンクの側壁によって遮蔽されている請求項５記載の建設機械の排気構造。
7. 上記タンクの側壁に放熱フィンが付設されている請求項６記載の建設機械の排気構造。
8. 上記エンジンガードにおいてエンジン上部を開閉可能にカバーしているボンネットが凸状に形成され、上記排気口近傍の上記ボンネットの側壁に補助排気口を有し、このボンネット内に上記エンジンを冷却したファン風を導入して上記補助排気口から排出する補助排気ダクトが設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載の建設機械の排気構造。
9. 上記ボンネットにマフラーの排気管を挿通させる開口が形成され、上記ボンネットを支持する上記エンジンガードの開口縁部から上記エンジンに向けて略水平方向に遮蔽板を延設するとともにその遮蔽板に上記排気管を挿通させ、上記ボンネットが閉じられた際に上記ボンネットと上記遮蔽板とによって上記補助排気ダクトが形成されるように構成されている請求項８記載の建設機械の排気構造。
10. 冷却される機器として熱交換器を有し、上記吸気口は平面から見てその熱交換器と略平行に配置され且つ熱交換器の正面方向から見て熱交換器に対しオフセットされた状態で配置されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の建設機械の排気構造。
11. 上記吸気口と上記熱交換器が吸込ダクトで接続され、この吸込ダクトの内壁に吸音材が付設されている請求項１０記載の建設機械の排気構造。
12. 上記排気ダクトの断面が複数の仕切板によってセル状に区画されている請求項１〜１１のいずれか１項に記載の建設機械の排気構造。
13. 上記排気ダクトの内壁に吸音材が付設されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の建設機械の排気構造。
    

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