JP5390812B2 - ラジエータ - Google Patents

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Description

本発明は、ラジエータコアを含むラジエータに関するものである。
従来、例えば、ブルドーザのような作業車両においては、振動や衝撃などによりラジエータコアの一部が損傷した場合にその損傷部分のみを交換できるように、ラジエータコアが複数のコアユニットに分割されたモジュールタイプのラジエータが搭載されている。この種のラジエータにおいて、コアユニットの交換作業用のスペースの削減や交換作業の簡略化等を図るようにしたものが、例えば、特許文献1にて提案されている。
この特許文献1には、図8(a)および図8(b)に示すようなモジュールタイプのラジエータ100,100Aが開示されている。なお、図8(a)に示すモジュールタイプのラジエータ100と図8(b)に示すモジュールタイプのラジエータ100Aとは、その基本構成が同一であるため、同一構成要素のものについては図に同一符号が付されている。
図8(a)および図8(b)に示す各ラジエータ100,100Aは、いずれも上下に配されるアッパメインタンク101およびロアメインタンク102と、上下に配されるアッパサブタンク103およびロアサブタンク104で熱交換部105を挟み込んで形成される複数のコアユニット106とを備えている。複数のコアユニット106は、ロアメインタンク102上に並設されている。アッパメインタンク101は、ロアメインタンク102に対して平面的に車両前方にオフセットした位置に配置されている。この図8(a)および図8(b)に示す各ラジエータ100,100Aによれば、アッパメインタンク101がロアメインタンク102に対して平面的にオフセットした位置に配されているので、コアユニット106を真上から抜き差しすることができる。よって、コアユニット106の交換作業用のスペースの削減や交換作業の簡略化等を図ることができる。
ここで、図8(a)および図8(b)に示す各ラジエータ100,100Aにおいては、コアユニット106におけるアッパサブタンク103がアッパメインタンク101よりも低い高さ位置に配されている。図8(a)に示すラジエータ100では、アッパサブタンク103の上面とアッパメインタンク101の側面とが冷却水導管107で接続されている。一方、図8(b)に示すラジエータ100Aでは、アッパサブタンク103の側面とアッパメインタンク101の下面とが冷却水導管107Aで接続されている。
ところで、近時、ブルドーザのような作業車両ではラジエータの冷却性能の向上が強く望まれており、周辺機器との配置関係やコア通気抵抗等を考慮すれば、冷却性能向上のための最良の手法として、コアユニットの高さ寸法(熱交換部の高さ寸法)を大きくするということが考えられる。コアユニットの高さ寸法を大きくするに際して、ラジエータ全体の高さ寸法を大きくした場合には、エンジンルームの高さ寸法の増大を伴って前方視界性が損なわれるおそれがある。このため、ラジエータ全体の高さ寸法を大きくすることなく、コアユニットの高さ寸法を大きくする必要がある。
しかしながら、図8(a)に示すラジエータ100では、コアユニット106の上方に冷却水導管107を配管するためのスペースが必要である。このため、コアユニット106の高さ寸法を増大させるには、ラジエータ100全体の高さ寸法を増大させるしかない。このため、前述の前方視界性の問題から、結果としてコアユニット106の高さ寸法を大きくすることができないという問題点がある。一方、図8(b)に示すラジエータ100Aでは、コアユニット106の高さ寸法を増大させた場合、アッパメインタンク101の下面からアッパサブタンク103の側面に至る冷却水導管107Aに配管上の無理が生じる。このため、やはりコアユニット106の高さ寸法を大きくすることができないという問題点がある。
また、同じ大きさのコアユニットを含むラジエータであっても、ラジエータ内に形成される冷却管路内において、冷却水の中に含まれる気泡が循環してしまうと、ラジエータの冷却効率を低下させてしまうおそれがある。よって、ラジエータ内におけるコアユニットの高さ寸法を最大限確保できた場合でも、冷却水に含まれる気泡の循環を防止することは、ラジエータの冷却性能を確保する上では非常に重要である。
国際公開第2005/008162号パンフレット
本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであり、ラジエータ全体の大きさを増大させることなく、効果的に冷却性能の向上を図ることが可能なラジエータを提供することを目的とするものである。
第1の発明に係るラジエータは、熱交換器と、アッパサブタンクと、ロアサブタンクと、アッパメインタンクと、ロアメインタンクと、を備えている。アッパサブタンクは、熱交換器の上面に取り付けられる。ロアサブタンクは、アッパサブタンクとの間において熱交換器を挟み込むように熱交換器の下面に取り付けられる。アッパメインタンクは、アッパサブタンクと略同一の高さ位置であって、アッパサブタンクに対して平面的に重複しないオフセットした位置に配置されており、アッパサブタンクと冷却水導管を介して接続されているとともに、下面に形成された冷却水の導入口を有している。ロアメインタンクは、アッパメインタンクの下方であって、アッパメインタンクに対して平面的に重複しないオフセットした位置に配置されており、ロアサブタンクと接続される。熱交換器とアッパサブタンクとロアサブタンクとによって構成されるコアユニットを複数含んで、モジュール化されているとともに、コアユニットは、ロアメインタンク上に配置されている。
これにより、アッパメインタンク内に冷却水を導入するための冷却水の導入口がアッパメインタンクの下部に設けられているため、冷却水がアッパメインタンクの底部から充填される。よって、冷却水にエアが混入することを効果的に防止して、ラジエータの冷却性能の低下を効果的に防止することができる。
また、アッパメインタンクがアッパサブタンクと略同一の高さ位置に配置されており、アッパメインタンクの側面とアッパサブタンクの側面とが冷却水導管を介して接続されているため、各アッパサブタンクの上方に従来必要とされていた配管のためのスペースが不要となる。また、各アッパサブタンクとアッパメインタンクとの間の配管に無理が生じることがない。よって、従来のモジュールタイプのラジエータとその全体の高さ寸法が同じであってもコアユニットの高さ寸法を大きくすることができ、これによって冷却性能の向上を図ることができる。
さらに、モジュール化された複数のコアユニットのうち、特定のコアユニットに不具合が生じて交換する場合でも、アッパメインタンクがロアメインタンクに対して平面的にオフセットした位置に配置されているため、コアユニットを真上から抜き差しすることができる。よって、コアユニットの交換作業用のスペースの削減や交換作業の簡略化等を図ることができる。
第2の発明に係るラジエータは、第1の発明に係るラジエータであって、アッパメインタンクの下面は、アッパサブタンクの下面と略同一の高さに配置されている。アッパメインタンクの上面は、アッパサブタンクの上面よりも高い位置に配置されている。
これにより、アッパメインタンクとアッパサブタンクとをほぼ同一の高さ位置に配置した場合でも、その上面についてはアッパメインタンクをアッパサブタンクよりも高い位置に配置することで、アッパメインタンクに流入した冷却水に含まれる気泡は、そのままアッパメインタンク側に留まることになる。よって、アッパメインタンクからアッパサブタンクへと気泡が混入した冷却水が循環することを効果的に防止することができる。
第3の発明に係るラジエータは、第1または第2の発明に係るラジエータであって、アッパメインタンクは、その内部に冷却水導管を介して冷却水を排出する冷却水の排出口を有している。そして、冷却水の排出口周辺に配置されており、冷却水の排出口への気泡の侵入を抑制するバッフルをさらに備えている。
これにより、気泡を含む冷却水の循環を、アッパメインタンクに設けられたバッフルによって容易に抑制することができる。よって、アッパメインタンクからアッパサブタンクへ気泡を含む冷却水が流入することを抑制して、熱交換器における冷却効率の低下を回避することができる。
第4の発明に係るラジエータは、第1から第3の発明のいずれか1つに係るラジエータであって、アッパメインタンクは、ロアメインタンクに対して、エンジンが配置される側にオフセットされた位置に配置されている。
これにより、エンジンにおいて温められた冷却水を、エンジンに近接配置されたアッパメインタンクに流入させることができる。また、エンジンからアッパメインタンクまでの冷却水導管を、アッパサブタンクの上方に配置する必要がない。よって、冷却水配管を最小限の長さとし、熱交換器の高さ寸法を拡大して冷却効率を向上させるとともに、エンジンルーム内の構成を効率よく配置することができる。
本発明に係るラジエータによれば、ラジエータ全体の大きさを増大させることなく、効果的に冷却能力を向上させることができる。
次に、本発明によるモジュールタイプのラジエータの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係るモジュールタイプのラジエータが装備されたブルドーザの概略側面図が示されている。なお、以下の説明において、前後左右方向は、ブルドーザの前後左右方向に一致させている。
図1に示すブルドーザ1において、履帯式走行装置2を備える車体3の前部には、エンジン4やモジュールタイプのラジエータ5が収納されるエンジンルーム6が設けられている。車体3の後部には、運転室7が設けられている。また、車体3の前方位置には、ブレード8が配されている。このブレード8は、車体フレーム9に取り付けられた左右のリフトシリンダ(左側のみ図示)10によって昇降駆動されるようになっている。
図2には、本実施形態のラジエータの車載状態の平面図が、図3には同正面図が、図4には同側面図が、それぞれ示されている。なお、図2では、図面上側が車体の前方であり、図3は、ラジエータを車体後側から見た図である。
図2に示すように、ラジエータ5は、左右のリフトシリンダ10(図1参照)を支持する左右の支持装置11を繋ぐ補強部材12と、エンジン4との間に配されている。ラジエータ5は、図3に示すように、上下に平行に配されるアッパメインタンク15およびロアメインタンク16と、ラジエータコア17と、ラジエータフレーム18とを備えて構成されている。ラジエータコア17は、ロアメインタンク16上に設置される。ラジエータフレーム18は、ラジエータコア17を取り囲む枠形状に形成され、ラジエータコア17をロアメインタンク16と共に支持する。
アッパメインタンク15は、直方体形状を成し、ラジエータコア17の後側にそのラジエータコア17と所定間隔を存して配されることにより、ロアメインタンク16に対して平面的にオフセットした位置に配されている。具体的には、アッパメインタンク15は、ロアメインタンク16に対して、エンジン4側(車体後側)にオフセットされた位置に配置されている。よって、エンジン4から流入してくる冷却水の配管として短いものを使用することができ、また、その冷却水の配管がラジエータコア17上に配置されることを回避することができる。底板15aは、アッパメインタンク15の下面を構成しており、下方に延びる冷却水入口20を有している。この冷却水入口20は、水路(配管手段)61を介してエンジン4のウォータジャケット63に接続されている。エンジン4からの冷却水は、冷却水入口20を通ってアッパメインタンク15内に導入される。このように、アッパメインタンク15の底板15aに設けられた冷却水入口20を通してアッパメインタンク15内に冷却水を導入するようにされているので、冷却水がアッパメインタンク15の底部から充填されることになる。これにより、冷却水にエアが混入してしまうことを防ぐことができる。
また、図2に示すように、アッパメインタンク15の前側面を構成する前側板15bには、前方に真直に延びる第1冷却水出口21および第2冷却水出口22がそれぞれ設けられている。また、図3に示すように、アッパメインタンク15の右側面を構成する右側板15cには、右方に真直に延びる第3冷却水出口23が設けられている。
さらに、アッパメインタンク15の天板15dには、ラジエータキャップ取付口24が設けられている。ラジエータキャップ取付口24には、エア抜き弁を備えた加圧型のラジエータキャップ25が取り付けられている。ラジエータキャップ取付口24の基部は、図示されないリザーバタンクに接続されている。こうして、ラジエータキャップ25にてラジエータ5内の圧力が一定に保たれるとともに、ラジエータキャップ25による圧力調節の際にアッパメインタンク15とリザーバタンクとの間で冷却水を行き来させて常にラジエータ5内に必要な量の冷却水が確保されるようになっている。また、アッパメインタンク15内の上部に溜まったエアは、ラジエータキャップ25のエア抜き弁の操作によって外気へと排出される。なお、符号26および符号27を付して示すのは、それぞれ冷却水給水口および給水口キャップである。なお、冷却水給水口27は、アッパメインタンク15の上面に取り付けられている。このため、冷却水給水口27内におけるデフォルト水位は、アッパメインタンク15よりも上方にある。
アッパメインタンク15の内部には、図5(a)および図5(b)に示すように、各冷却水出口(排出口)21〜23に対応するようにバッフル装置(バッフル)55が設けられている。ここでは、第2冷却水出口22に対応するバッフル装置55を例として挙げて説明する。バッフル装置55は、図5(b)に示すように、アッパメインタンク15の底面に対して若干の隙間tを介して配置されている。アッパメインタンク15は、前側板15bと断面アーチ形状の上凸屈曲板56と端壁板57とで区画形成され、下方と第2冷却水出口22側とにのみ開放された区画室58を有している。アッパメインタンク15内の冷却水は、図5(b)中の記号Q矢印で示すように、隙間tから区画室58内を通って第2冷却水出口22へと流れるように構成されている。本実施形態では、このようなバッフル装置55をアッパメインタンク15内へ設けることにより、アッパメインタンク15に流入した冷却水に含まれる気泡をアッパメインタンク15内から下流側へ送り出してしまうことを回避することができる。よって、冷却水に含まれる気泡が循環することによるラジエータ5の冷却性能の低下を、より効果的に防止することができる。
ロアメインタンク16は、アッパメインタンク15と同様に直方体形状を成している。後側板16aには、冷却水出口28が設けられている。冷却水出口28は、図4に示すように、水路61およびウォータポンプ62を介してエンジン4のウォータジャケット63に接続され、ラジエータコア17で冷却された後の冷却水がロアメインタンク16からエンジン4のウォータジャケット63内に送り込まれ、サーモスタット64を介して冷却水入口20へ供給される。
図4に示すように、アッパメインタンク15とロアメインタンク16とは、連通管29(説明の都合上、図4にのみ図示)によって接続されている。これにより、ロアメインタンク16内部にエアが溜まったとしても、そのエアをアッパメインタンク15側に容易に移動させることができる。そして、アッパメインタンク15側に移動されたエアは、ラジエータキャップ25のエア抜き弁操作にて排出することができる。よって、ラジエータ5内部のエア抜きを容易に行うことができ、ラジエータ5内部におけるエア溜まりを確実に防止することができる。なお、連通管29は、ラジエータコア17に対する冷却空気の流通を妨げないように、ラジエータコア17の開放面を避けて配管されている。
ラジエータコア17は、図3に示すように、ロアメインタンク16上で左側から右側に順に並設される第1コアユニット31、第2コアユニット32および第3コアユニット33によって構成されている。各コアユニット31〜33は、上下に配される扁平な直方体形状のアッパサブタンク35およびロアサブタンク36と、これらサブタンク35,36を繋ぐ複数のチューブ37および該チューブ37の回りに設けられる放熱フィン38からなる熱交換部(熱交換器)39とを備えている。アッパサブタンク35内の冷却水は、チューブ37を通ってロアサブタンク36へと流れる間、放熱用フィン38を通過する空気によって冷却される。ここで、各コアユニット31〜33における各アッパサブタンク35は、図3および図4に示すように、アッパメインタンク15と略同一高さ位置に配されている。また、アッパサブタンク35とアッパメインタンク15との高さ方向の位置関係を、図3の正面図および図4の側面図で説明すると、アッパサブタンク35とアッパメインタンク15のそれぞれの下面は略同一高さで、上面はアッパメインタンク15の方が上になるようにされている。このような位置関係により、アッパサブタンク35とアッパメインタンク15とを正面視高さ方向で重畳させながら、冷却水のヘッド圧を確保している。なお、後述の冷却水入口40と冷却水出口21,22,23は同一高さにある。
図2に示すように、各アッパサブタンク35の後側面を構成する後側板35aには、後方に真直に延びる冷却水入口40が設けられている。冷却水入口40と冷却水出口21,22,23は、雄型のホース継手の形状を有している。また、冷却水入口40には、冷却水入口補強プレート41が外周に取り付けられている。冷却水入口補強プレート41は、ラジエータフレーム18に固着されている。そして、第1コアユニット31の冷却水入口40は第1冷却水出口21に、第2コアユニット32の冷却水入口40は第2冷却水出口22に、第3コアユニット33の冷却水入口40は第3冷却水出口23に、それぞれゴムホース42を介して接続されている。こうして、アッパメインタンク15内の冷却水が各コアユニット31〜33に分配されるようになっている。なお、冷却水出口21,22,23と、対応するゴムホース42と、対応する冷却水入口40とは、それぞれ直線的に接続され、ゴムホース42は曲げることなく直管にして接続されている。
図3に示すように、各ロアサブタンク36の底板には、下方に延びるロアメインタンク接続口43が設けられている。このロアメインタンク接続口43は、ロアメインタンク16に形成された図示されない受入れ口に抜き差し可能に接続されている。
図2に示すように、ラジエータフレーム18は、その上端部の左右両側に設けられた一対の支持軸18a,18aを介して車体フレーム9に枢着されている。各コアユニット31〜33は、その上側に設けられたゴムマウント支持装置45を介してラジエータフレーム18に固定されている。図4に示すように、ロアメインタンク16は、その前側に設けられたゴムマウント支持装置46を介して車体フレーム9に固定されている。こうして、車体フレーム9に対するラジエータコア17およびロアメインタンク16の配置状態を強固に保持することができるとともに、車体フレーム9側からの振動や衝撃がラジエータコア17およびロアメインタンク16に直接的に伝わるのを防止することができる。
図2および図3に示すように、アッパメインタンク15は、その左右両側に設けられたゴムマウント支持装置47を介して車体フレーム9に固定されている。こうして、車体フレーム9に対するアッパメインタンク15の配置状態を強固に保持することができるとともに、車体フレーム9側からの振動や衝撃がアッパメインタンク15に直接的に伝わるのを防止することができる。
図4に示すように、エンジンルーム6の天井を構成する外装カバー50は、主としてエンジン4を覆うエンジンフード51と、主としてラジエータ5を覆うラジエータフード52とで構成されている。アッパメインタンク15は、エンジンフード51上にラジエータフード52の後端部がオーバラップした前後方向位置で、かつエンジンフード51に対して所定の隙間Sを存する高さ位置に配されている。
本実施形態のラジエータ5においては、図3および図4に示すように、各コアユニット31〜33における各アッパサブタンク35が、アッパメインタンク15と略同一高さ位置に配されている。また、各コアユニット31〜33における各アッパサブタンク35の冷却水入口40とアッパメインタンク15における各冷却水出口21〜23とが、略同一高さ位置に配されている。そして、図2に示すように、各冷却水入口40がゴムホース42を介して各冷却水出口21〜23に接続されている。したがって、各アッパサブタンク35の上方に従来必要とされていた配管のためのスペースが不要となる。また、各アッパサブタンク35とアッパメインタンク15との間の配管に無理が生じることがない。よって、従来のモジュールタイプのラジエータ100,100Aとその全体の高さ寸法が同じであっても、各コアユニット31〜33の高さ寸法を大きくすることができ、これにより、ラジエータ5の冷却性能の向上を図ることができる。
なお、各冷却水出口21,22,23と、各冷却水入口40,40,40と、各ゴムホース42,42,42とからなる各冷却水導管60,60,60が、本発明の「冷却水導管」に相当する。
また、アッパメインタンク15内に冷却水を導入するための冷却水入口20がアッパメインタンク15の下面に設けられているため、冷却水がアッパメインタンク15の底部から充填される。よって、冷却水にエアが混入することを効果的に防止して、ラジエータ5の冷却性能の低下を効果的に防止することができる。
図6には、本実施形態のラジエータの変形例の説明図を示している。なお、本変形例において、先の実施形態と同一または同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては先の実施形態と異なる点を中心に説明することとする。
本変形例は、先の実施形態におけるアッパメインタンク15の天板15dをエンジンフード51の前部の一部分を用いて構成することにより、エンジンフード51に一体形成されたアッパメインタンク15Aを採用した例に関するものである。本変形例のラジエータ5Aによれば、先の実施形態では設けられていたアッパメインタンク15とエンジンフード51との間の隙間S(図4参照)の分だけ各コアユニット31〜33の高さ寸法を更に大きくすることができる。よって、先の実施形態のラジエータ5と比べて、より冷却性能を向上させることができる。
なお、アッパメインタンク15とアッパサブタンク35との連結部には、図6に示すように、片フランジ部142を用いてもよい。
以上、本発明のモジュールタイプのラジエータについて、一実施形態およびその変形例に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態およびその変形例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
例えば、図7に示すように、モジュールタイプのラジエータではなく、一体もののラジエータ105に対して、本発明を適用することも可能である。このラジエータ105は、上下に配置されたアッパサブタンク135とロアサブタンク136とに挟まれるように単一のラジエータコア117を含むコアユニット131を備えている。そして、コアユニット131は、上下端部付近において、アッパメインタンク115とロアメインタンク116とに対してそれぞれ接続される。
また、上記実施形態およびその変形例では、本発明のモジュールタイプのラジエータがブルドーザに適用された例を示したが、これに限定されるものではなく、油圧ショベルやホイールローダ等の作業車両にも適用可能であることは言うまでもない。
本発明のラジエータは、ラジエータ全体の大きさを増大させることなく、効果的に冷却能力を向上させることができるという効果を奏することから、建設機械等の作業車両に限らず、各種機械に搭載されるラジエータに対して広く適用可能である。
本発明の一実施形態に係るモジュールタイプのラジエータが装備されたブルドーザの概略側面図。 本実施形態のラジエータの車載状態の平面図。 本実施形態のラジエータの車載状態の正面図。 本実施形態のラジエータの車載状態の側面図。 本実施形態のラジエータに含まれるアッパメインタンク内部の構成を示す断面図。 本発明の他の実施形態に係るラジエータの変形例の構成を示す説明図。 本発明のさらに他の実施形態に係るラジエータの変形例の構成を示す説明図。 従来技術の説明図。
1 ブルドーザ
4 エンジン
5,5A ラジエータ
6 エンジンルーム
9 車体フレーム
15 アッパメインタンク
16 ロアメインタンク
17 ラジエータコア
20 冷却水入口(アッパメインタンク)
21〜23 冷却水出口
31〜33 コアユニット
35 アッパサブタンク
36 ロアサブタンク
39 熱交換部(熱交換器)
40 冷却水入口(アッパサブタンク)
41 冷却水入口補強プレート
42 ゴムホース
50 外装カバー
51 エンジンフード
52 ラジエータフード
55 バッフル装置
56 上凸屈曲板
57 端壁板
58 区画室
60 冷却水導管
61 水路
62 ウォータポンプ
63 ウォータジャケット
64 サーモスタット



Claims (4)

  1. 熱交換器と、
    前記熱交換器の上面に取り付けられるアッパサブタンクと、
    前記アッパサブタンクとの間において前記熱交換器を挟み込むように前記熱交換器の下面に取り付けられるロアサブタンクと、
    前記アッパサブタンクと略同一の高さ位置であって、前記アッパサブタンクに対して平面的に重複しないオフセットした位置に配置されており、前記アッパサブタンクと冷却水導管を介して接続されているとともに、下面に形成された冷却水の導入口を有しているアッパメインタンクと、
    前記アッパメインタンクの下方であって、前記アッパメインタンクに対して平面的に重複しないオフセットした位置に配置されており、前記ロアサブタンクと接続されるロアメインタンクと、
    を備え
    前記熱交換器と前記アッパサブタンクと前記ロアサブタンクとによって構成されるコアユニットを複数含んで、モジュール化されているとともに、
    前記コアユニットは、前記ロアメインタンク上に配置されている、
    ラジエータ。
  2. 前記アッパメインタンクの下面は、前記アッパサブタンクの下面と略同一の高さに配置されており、
    前記アッパメインタンクの上面は、前記アッパサブタンクの上面よりも高い位置に配置されている、
    請求項1に記載のラジエータ。
  3. 前記アッパメインタンクは、前記アッパメインタンク内に前記冷却水導管を介して冷却水を排出する冷却水の排出口を有し、
    前記冷却水の排出口周辺に配置されており、前記冷却水の排出口への気泡の侵入を抑制するバッフルをさらに備えている、
    請求項1または2に記載のラジエータ。
  4. 前記アッパメインタンクは、前記ロアメインタンクに対して、エンジンが配置される側にオフセットされた位置に配置されている、
    請求項1から3のいずれか1項に記載のラジエータ。
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