WO2020031818A1 - 建設機械 - Google Patents

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WO2020031818A1
WO2020031818A1 PCT/JP2019/030127 JP2019030127W WO2020031818A1 WO 2020031818 A1 WO2020031818 A1 WO 2020031818A1 JP 2019030127 W JP2019030127 W JP 2019030127W WO 2020031818 A1 WO2020031818 A1 WO 2020031818A1
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WO
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heat exchanger
cooling
oil
outside
cooling air
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PCT/JP2019/030127
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English (en)
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Inventor
幸寿 瀬尾
伸弘 石井
慧 佐藤
Original Assignee
日立建機株式会社
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Publication date
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    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
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    • F01P5/06—Guiding or ducting air to, or from, ducted fans

Definitions

  • the present invention relates to a construction machine having an engine as a power source.
  • a cab (operating cab) is provided at a front right portion of a crane portion installed at the center of the fuselage, and a rear right portion of the crane portion, that is, behind the cab. Is equipped with an engine unit.
  • the catalyst accommodating section is defined above the engine accommodating section. And a DPF is housed therein.
  • a hydraulic excavator is equipped with an HST (Hydro Static Transmission) that uses an engine as a power source, and a driving motor, a turning motor for an upper revolving unit, a work motor, Each cylinder of the device (boom, arm, bucket) is driven.
  • HST Hydro Static Transmission
  • a driving motor a turning motor for an upper revolving unit
  • a work motor a work motor
  • Each cylinder of the device boom, arm, bucket
  • hydraulic excavators are equipped with oil coolers (heat exchangers) for cooling hydraulic oil.
  • oil coolers heat exchangers
  • the oil cooler has a considerable weight when the hydraulic oil circulating therein is included. Therefore, it is desirable to arrange the oil cooler as low as possible in order to lower the center of gravity of the airframe as in the case of the DPF.
  • a heat exchanger room is defined adjacent to an HST engine or the like mounted in the upper swing body, and an oil cooler is accommodated in the room.
  • Each oil cooler is disposed along the side wall of the heat exchanger room, and outside air flows through each oil cooler as cooling air through an inlet formed in the side wall, and thereafter, the side wall and the ceiling of the heat exchanger room. Is discharged to the outside through the discharge port formed in
  • the oil cooler located at the same height as the engine, etc. is preferable for lowering the center of gravity, but the area of the heat exchanger room is limited by the adjacent engine etc., so the heat exchanger room cannot be easily expanded from the beginning. There is. Therefore, although each oil cooler is arranged in a limited heat exchanger room, the arrangement of the oil cooler has conventionally been inappropriate, so that the requirements regarding the cooling performance and maintainability of the oil cooler cannot be satisfied.
  • maintenance work such as maintenance and cleaning of the oil cooler may be performed by an operator entering the heat exchanger room from the inside or from outside the heat exchanger room.
  • For maintenance work from the inside it is necessary to secure a working space in the heat exchanger room.
  • For maintenance work from the outside secure a passage space in the heat exchanger room so that workers can pass through it. Is desirable.
  • a pair of oil coolers arranged at right angles to the two side walls as described above hinders securing a working space and a passage space, and therefore, there has been a demand for an oil cooler arrangement that can prevent such problems. .
  • the present invention has been made in order to solve such a problem, and an object thereof is to provide a plurality of heat exchangers without forming a dead space in a heat exchanger room defined in an airframe. By properly arranging, it is possible to improve the cooling performance by increasing the size of each heat exchanger, and at the same time, maintain the work space for maintenance of the heat exchanger and the passage space for passing through in the heat exchanger room for maintenance An object of the present invention is to provide a construction machine capable of improving the performance.
  • the construction machine of the present invention is arranged such that a heat exchanger room defined in an airframe and a heat exchanger room are arranged facing each other at a predetermined interval, and each of the heat exchangers is externally provided by a cooling fan.
  • the cooling performance by appropriately arrange
  • FIG. 4 is a plan sectional view corresponding to FIG. 3 and illustrating a flow of cooling air in a heat exchanger chamber.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5 illustrating a flow of cooling air in the heat exchanger chamber.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 5 illustrating a flow of cooling air in the heat exchanger chamber.
  • FIG. 9 is a perspective view showing another example in which a swirling flow in the same direction is generated in the cooling air after flowing through an oil cooler disposed facing the same.
  • FIG. 1 is a side view showing a hydraulic shovel of the present embodiment, and in the following description, the front, rear, left, right, and vertical directions are represented mainly by an operator who is mounted on the hydraulic shovel.
  • a crawler 3 is provided on the lower traveling body 2 of the excavator 1, and the crawler 3 is driven by a traveling hydraulic motor (not shown) to cause the excavator 1 to travel.
  • An upper revolving unit 5 is provided on the lower traveling unit 2 via a revolving unit 4, and the upper revolving unit 5 is revolved by driving a revolving hydraulic motor (not shown) of the revolving unit 4.
  • a cab 6 on which an operator rides is installed at a front part of the upper revolving unit 5, and a counterweight 7 is fixed to a rear part of the upper revolving unit 5.
  • a working device 8 for digging is mounted on the right side of the cab 6 of the upper rotating body 5 so as to face forward, and the working device 8 includes a boom 9, an arm 10 and a bucket 11.
  • the angle of the boom 9 is changed by a boom cylinder 9a
  • the angle of the arm 10 is changed by an arm cylinder 10a
  • the angle of the bucket 11 is changed by a bucket cylinder 11a.
  • FIG. 2 is a plan sectional view showing details of the upper swing body 5, and the structure of the upper swing body 5 will be described in further detail with reference to FIG.
  • the upper revolving unit 5 includes a revolving frame 12 supported by the revolving device 4, a left engine unit 13 disposed on the left side of the revolving frame 12, and a right engine unit 14 disposed on the right side of the revolving frame 12. Have been.
  • the upper revolving unit 5 is formed by connecting the unit bases 13a and 14a (shown in FIGS. 1 and 6) of the left and right engine units 13 and 14 to the revolving frame 12 with bolts (not shown).
  • the turning frame 12 has a strong structure formed by welding steel plates.
  • a connecting portion 15 is provided at a front portion of the turning frame 12, and the base end of the boom 9 is connected to be able to change the angle.
  • a hydraulic oil tank 16 and a fuel tank 17 are installed on the turning frame 12, and the above-described counterweight 7 is fixed to a rear portion of the turning frame 12.
  • the unit base 13a of the left engine unit 13 has a strong structure in which a steel material is welded in a frame shape.
  • a cab head 19 is provided at a front portion on the unit base 13a, and the cab 6 described above is installed on the cab head 19.
  • an engine 22 which is a power source of the HST, is housed in a vertically arranged arrangement, and various devices such as a control valve (not shown) constituting the HST are installed.
  • a cooling unit 23 including a radiator and a cooling fan is provided so as to face the outside. During operation of the engine 22, outside air flows through the cooling unit 23 as cooling air to cool the engine 22. The water is cooled.
  • a plurality of HST hydraulic pumps 24 are attached to the front of the engine 22, and the hydraulic pumps 24 are driven by the engine 22 to discharge the hydraulic oil stored in the hydraulic oil tank 16.
  • various operating devices (not shown) installed in the cab 6 are operated by the operator, the operating oil from the hydraulic pump 24 is switched by the control valve in accordance with the operation, and the above-described traveling and turning hydraulic motors and the working device 8 are operated.
  • the actuators such as the cylinders 9a to 11a, whereby the hydraulic excavator 1 operates.
  • the right engine unit 14 has the same configuration as the left engine unit 13, and the difference is that a heat exchanger chamber 26 is provided instead of the cab head 19. The description is omitted here, and the differences will be mainly described.
  • a substantially rectangular parallelepiped engine building 27 is constructed almost entirely on the unit base 14a of the right engine unit 14, and a passage 28 provided with a handrail 28a for performing maintenance work is provided on the right and front sides of the engine building 27. Have been.
  • the engine building 27 is divided into front and rear by a partition wall 26b, and the front side functions as the heat exchanger room 26 and the rear side functions as the engine room 29.
  • the partition wall 26b is located on the rear side, and is referred to as a rear wall 26b of the heat exchanger chamber 26 in the following description.
  • the engine room 29 is provided with an HST engine 22, a cooling unit 23, and various devices.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 24 at the front of the engine 22 is supplied to the operator as in the case of the left engine unit 13 described above. Is supplied to various actuators as appropriate according to the operation of.
  • the heat exchanger chamber 26 houses three oil coolers 30 to 32 for cooling the hydraulic oil of the HST.
  • the hydraulic oil discharged from each hydraulic pump 24 of the HST and driving the actuator flows through each of the oil coolers 30 to 32, and is returned to the hydraulic oil tank 16 after being cooled by the oil coolers 30 to 32.
  • FIG. 3 is a plan sectional view of the heat exchanger chamber 26 showing the arrangement of the oil coolers 30 to 32
  • FIG. 4 is a plan view of the heat exchanger chamber 26 showing a ceiling outlet
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 3 showing the flow of cooling air
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5 showing the flow of cooling air in the heat exchanger chamber 26
  • FIG. 5 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 5 showing a flow of cooling air in the casing 26
  • FIG. 8 is a perspective view of an engine building 27 as seen from a side discharge opening of a worker passing between cylinder blocks of the hydraulic motor. It is.
  • the heat exchanger room 26 includes a front wall 26a (first side wall), a rear wall 26b, a left side wall 26c (second side wall), a right side wall 26d, a ceiling 26e, and a floor surface. 26f, and has a rectangular parallelepiped shape elongated in the front-rear direction.
  • the two oil coolers 30, 31 are arranged side by side along the right side wall 26d, and the other one oil cooler 32 is arranged along the front part of the left side wall 26c.
  • each of the oil coolers 30 to 32 has an upper part fixed to the ceiling 26e of the heat exchanger room 26 and a lower part fixed to the floor surface 26f, but the fixing structure can be arbitrarily changed. .
  • the three oil coolers 30 to 32 have the same vertical length, front and rear length, and thickness (left and right length). In addition, the same hydraulic motor 34 and cooling fan 35, which will be described later, are employed in the same manner. As a result, the specifications of the three oil coolers 30 to 32 are shared, and the assembling work and the like are simplified.
  • each of the oil coolers 30 to 32 is slightly shorter than the vertical length of the heat exchanger chamber 26, the front-rear length is slightly shorter than 1/2 of the front-rear length of the heat exchanger chamber 26, and the thickness (left-right length). Is set to be much shorter than the left and right length of the heat exchanger chamber 26. Therefore, almost all areas of the right side wall 26d of the heat exchanger chamber 26 are covered by the oil coolers 30 and 31, and almost the front half area of the left side wall 26c is covered by the oil cooler 32.
  • an oil cooler 30 and an oil cooler 32 are arranged facing each other at a predetermined interval in a front half area of the heat exchanger chamber 26.
  • the oil cooler 31 (corresponding to the second heat exchanger of the present invention) faces the left side wall 26c at a predetermined interval.
  • a rectangular outside air inlet 33 corresponding to each of the oil coolers 30 to 32 is formed in each of the left side wall 26c and the right side wall 26d, and each inlet 33 is provided with a louver (not shown).
  • a bracket 36 extends in the vertical direction on the opposite wall surface side (in the heat exchanger chamber 26) of each of the oil coolers 30 to 32, and the upper end thereof is connected to the oil coolers 30 to 32. The lower end is fixed to the floor 26f.
  • An oblique shaft type plunger hydraulic motor 34 (hereinafter simply referred to as a hydraulic motor) is supported via the bracket 36, and a cooling fan 35 (shown in FIG. 3) connected to the output shaft is opposed to the oil coolers 30 to 32. are doing.
  • the rotation axes of the cooling fans 35 coincide with each other.
  • the cooling fans 35 After receiving the supply of the hydraulic oil from the hydraulic pump 24, the cooling fans 35 are respectively driven to rotate by the respective hydraulic motors 34. As a result, after the outside air flows through the oil coolers 30 to 32 through the inlet 33 as cooling air, The heat is introduced into the heat exchanger chamber 26.
  • a push-in type in which the cooling fan 35 is disposed upstream may be used.
  • the arrangement of the oil coolers 30 to 32 greatly contributes to securing a work space for maintaining the oil coolers 30 to 32 and a passage space for workers to move back and forth. That is, spaces E are formed between the oil coolers 30 and 32 disposed facing each other and between the oil cooler 31 and the left side wall 26c of the heat exchanger chamber 26 as shown by a two-dot chain line in FIG. Therefore, using this space E as a work space, the worker can perform maintenance work of the oil coolers 30 to 32, for example, maintenance and cleaning.
  • a door 37 is provided on a rear wall 26b of the heat exchanger chamber 26, and a side discharge opening 38 for discharging cooling air after flowing through the oil coolers 30, 32 is formed on the front wall 26a.
  • the side discharge port 38 is formed at a position corresponding to a position between the oil cooler 30 and the oil cooler 32 on the front wall 26a, and allows a worker to pass therethrough as with the door 37. Therefore, the space E formed in the heat exchanger room 26 as described above can be used as a passage space, and the space between the front passage 28 of the heat exchanger room 26 and the engine room 29 can be freely removed.
  • the engine room 29 is moved as shown by an arrow a in FIG. Then, it is necessary to reach the destination via the right passage 28.
  • the travel route is markedly marked. The maintenance work can be efficiently performed by shortening.
  • the inside of the heat exchanger chamber 26 can be used as a work space for maintenance of the oil coolers 30 to 32 and a passage space for passage therethrough, the maintainability thereof can be greatly improved. it can.
  • the oblique shaft type plunger hydraulic motor 34 is configured by arranging a cylinder block 34a having a plurality of pistons at an angle with respect to an output shaft (coinciding with the rotation axis of the cooling fan 35).
  • the operation principle is adopted in which the pressure of the hydraulic oil is sequentially applied to apply a rotational force to the output shaft.
  • the cylinder block 34a protrudes from the bracket 36 into the heat exchanger chamber 26 in a posture inclined with respect to the output shaft.
  • the protruding cylinder blocks 34a are opposed to each other.
  • the left cylinder block 34a is inclined obliquely rearward
  • the right cylinder block 34a is inclined obliquely forward.
  • a gap G through which the worker P can pass is formed between the cylinder blocks 34a, thereby forming the passage space described above.
  • the minimum width of the passage space for the worker is specified by the ISO standard, and the gap G also satisfies this condition.
  • the cylinder block 34a is inclined in the same direction, in order to form the same gap G, it is necessary to separate the hydraulic motors 34, and consequently, the oil coolers 30, 32 disposed opposite each other. In the heat exchanger room 26, the thickness of each oil cooler 30, 32 must be reduced. By reversing the inclination direction of the cylinder block 34a, the gap G satisfying the standard is secured, and the thickness of each of the oil coolers 30, 32 is increased to further improve the cooling capacity.
  • outlets 39 and 40 are formed in the ceiling 26 e of the heat exchanger room 26.
  • a first upper discharge port 39 is formed at a location corresponding to the space between the oil coolers 30 and 32 on the ceiling 26e, and is directly above the left side wall 26c of the ceiling 26e facing the oil cooler c.
  • the second upper discharge port 40 is formed with an opening, and a grating is provided so that cooling air can flow therethrough.
  • the heat exchanger room 26 is defined adjacent to the front side of the engine room 29, and the oil coolers 30 to 32 in the heat exchanger room 26 are inevitably provided in the engine room 29. It is installed at the same height as the engine 22. Therefore, for example, the position of the center of gravity of the hydraulic excavator 1 according to the present embodiment is significantly lower than that of the crane truck of Patent Document 1 in which the DPF is arranged at a high place directly above the engine, and even in a rugged terrain such as a mine. Stable operation is possible.
  • the flow of the cooling air when flowing through the oil coolers 30 to 32 and exerting the cooling function will be described with reference to FIGS.
  • the door 37 of the rear wall 26b is closed, and the outside air flows as cooling air through the oil coolers 30 to 32 by the cooling fan 35 which is driven to rotate by the hydraulic motor 34 to exchange heat. It is introduced into the chamber 26.
  • the cooling air circulating through the oil coolers 30 and 32 arranged opposite to each other collides with each other, and a part of the cooling air is changed to the front and discharged from the side discharge port 38 to the front outside, and another part is changed to the flow passage. Is changed upward, and is discharged from the first upper discharge port 39 to the upper outside.
  • a large-area side discharge port 38 is opened between the oil coolers 30 and 32 on the front wall 26a, and a large-area first upper discharge port 39 is formed between the oil coolers 30 and 32 on the ceiling 26e. Are opened, the cooling air after the collision is smoothly discharged to the outside via these discharge ports 38 and 39, and a small part of the cooling air is also discharged from the second upper discharge port 40.
  • the cooling air flowing through the oil cooler 31 collides with the left side wall 26c to change the flow path upward, and smoothly flows upward to the outside via a large-area second upper discharge port 40 that opens right above the left side wall 26c. Is discharged.
  • the common use of the specifications of the oil coolers 30 to 32 causes the cooling fans 35 of the oil coolers 30 and 32 disposed opposite to each other to be driven to rotate in the opposite direction in a positional relationship in which their axial lines coincide with each other.
  • a swirling flow in the direction occurs.
  • the cooling winds not only collide with each other from the left and right, but also collide with each other in the turning direction about the axis, so that the large turbulence of the cooling wind generated in the direction that hinders smooth discharge to the outside.
  • a countermeasure for generating a swirling flow in each cooling wind in the same direction can be considered, which will be described below as another example.
  • FIG. 9 is a perspective view showing another example in which swirling flows in the same direction are generated in the cooling air after flowing through the oil coolers 30 and 32 disposed facing each other.
  • the cooling fan 35 is rotationally driven in the same direction by the hydraulic motors 34 of the oil coolers 30, 32 disposed facing each other.
  • the cooling fan 35 is driven to rotate counterclockwise as shown.
  • the fins of all the cooling fans 35 are set in opposite directions so that outside air can be introduced into the heat exchanger chamber 26.
  • the present invention is embodied in the super-large hydraulic excavator 1.
  • the present invention is not limited to a large construction machine in which a plurality of heat exchangers are accommodated in the heat exchanger room 26. It may be applied to a loader.
  • the three oil coolers 30 to 32 for cooling the hydraulic oil of the HST are housed in the heat exchanger chamber 26 as heat exchangers, but the heat exchanger to be applied is not limited to this. Absent.
  • the present invention may be applied to a radiator for cooling engine cooling water and housed in the heat exchanger room 26 in the same arrangement as in the above embodiment.
  • the arrangement and number of the oil coolers 30 to 32 may be changed.
  • the oil coolers 30, 32 in FIG. 3 may be arranged in a positional relationship shifted from each other in the front-rear direction without completely facing each other.
  • the position of the left oil cooler 32 may be changed to the rear, and the oil coolers 32 and 31 may be arranged so as to face the respective half regions of the right oil coolers 30 and 31.
  • These arrangements are also included in the face-to-face arrangement of the present invention.
  • two oil coolers when two oil coolers are provided, they may be arranged facing each other, and when four oil coolers are provided, two oil coolers may be arranged facing each other.

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Abstract

上部旋回体（５）に画成した熱交換器室（２６）内の前側半分に２台のオイルクーラ（３０，３２）を対面配置すると共に、後側半分に１台のオイルクーラ（３１）を配置し、それらの間に形成された空間（Ｅ）を作業及び通路スペースとして利用する。冷却ファン（３５）により外気を冷却風として各オイルクーラ（３０～３２）に流通させ、対向配置した２台（３０，３２）を流通後の冷却風を互いに衝突させて、熱交換器室（２６）の前壁（２６ａ）の側部排出口（３８）及び天井（２６ｅ）の第１の上部排出口（３９）を経て外部に排出すると共に、他の１台（３１）を流通後の冷却風を左側壁（２６ｃ）に衝突させて、天井（２６ｅ）の第２の上部排出口（４０）を経て外部に排出する。

Description

建設機械
　本発明は、動力源としてエンジンを搭載した建設機械に関する。
　この種の建設機械として、例えば特許文献１に記載のクレーン車では、機体中央に設置されたクレーン部の右側前部にキャブ（運転室）が設けられ、クレーン部の右側後部、即ちキャブの後方にエンジンユニットが搭載されている。
　エンジンユニットのエンジン収容部内に収容されたエンジンを冷却すべく前方から冷却風を採り入れると、前側に位置するキャブにより妨げられてしまう。そこで、エンジン収容部の後端部に導風口を設け、エンジン収容部の上部前端部の放熱部に後方に開口するように放出口を設けている。これにより後方から導風口を経てエンジン収容部内に冷却風を採り入れることが可能となり、エンジンを冷却後に冷却風をＵターンさせて放出口から排出している。
　そして、このように構成されたエンジンユニットでは、エンジン収容部内にエンジンの排気浄化のためのＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を収容する余地がないことから、エンジン収容部の上側に触媒収容部を画成し、その内部にＤＰＦを収容している。
特開２０１５－５８８１３号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のクレーン車では、重量物であるＤＰＦが高所に配置されるため、機体の重心位置が高くなって安定性に欠けるという問題が生じる。このような不具合はクレーン車のＤＰＦに限らず、種々の建設機械にエンジンと共に搭載される重量物の機器類に共通する課題である。
　例えば油圧ショベルでは、エンジンを動力源とするＨＳＴ（Hydro Static Transmission）を搭載し、エンジンの駆動によりＨＳＴの油圧ポンプから吐出される作動油により、走行用モータ、上部旋回体の旋回用モータ、作業装置（ブーム、アーム、バケット）の各シリンダ等を駆動している。この種のＨＳＴでは作動油の冷却が非常に重要であり、油温上昇は作動油の劣化のみならず、スラッジ発生による作動不良の要因にもなる。
　このため、油圧ショベルには作動油を冷却するためのオイルクーラ（熱交換器）が搭載されており、例えば運転質量100ｔ以上の超大型の油圧ショベルでは、多量の作動油を冷却するために複数台の巨大なオイルクーラが必要となる。必然的に、内部を循環する作動油を含めるとオイルクーラはかなりの重量を有するため、上記ＤＰＦと同様に機体の重心位置を低めるべく極力低位置に配置することが望ましい。
　そこで、この種の超大型油圧ショベルでは、上部旋回体内に搭載されたＨＳＴのエンジン等に隣接して熱交換器室を画成し、その室内にオイルクーラを収容している。そして、各オイルクーラは熱交換器室の側壁に沿って配設され、側壁に形成された導入口を経て外気が冷却風として各オイルクーラを流通し、その後に熱交換器室の側壁や天井に形成された排出口を経て外部に排出される。
　エンジン等と同一高さに配置されたオイルクーラは低重心化には好ましいものの、熱交換器室の面積が隣接するエンジン等から制限を受けるため、元々熱交換器室を容易に拡張できないという事情がある。よって、限られた熱交換器室に各オイルクーラを配置しているが、その配置が従来は不適切であったため、オイルクーラの冷却性能及びメンテナンス性に関する要求を満足できなかった。
　まず、オイルクーラの冷却性能を向上するには大型化が有効である。しかしながら、従来は各オイルクーラを流通後の冷却風を一方向に流して円滑に外部に排出することを優先し、例えば、一対のオイルクーラを熱交換器室の直交する２側壁に沿って直角に配置していた。このため、２側壁の隅部に平面視で四角状をなすデッドスペース（縦横が共にオイルクーラの厚み相当分）が形成され、その分だけオイルクーラの大型化が妨げられていた。よって、従来から無駄なデッドスペースを防止できるオイルクーラの配置が要望されていた。
　また、オイルクーラの整備や清掃等のメンテナンス作業は、作業者が熱交換器室内に立ち入って内部から実施したり、或いは熱交換器室の外部から実施したりする。内部からのメンテナンス作業には、熱交換器室内に作業スペースを確保する必要があり、外部からのメンテナンス作業には、熱交換器室内に通路スペースを確保して作業者が通り抜けできるようにすることが望ましい。例えば、上記のような２側壁に直角配置された一対のオイルクーラは、作業スペースや通路スペースを確保する上で邪魔になるため、このような不具合を防止できるオイルクーラの配置が要望されていた。
　本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、機体に画成した熱交換器室内に、デッドスペースを形成することなく複数台の熱交換器を適切に配置して、各熱交換器の大型化による冷却性能の向上を達成できると共に、熱交換器室内に熱交換器のメンテナンスのための作業スペース及び通り抜けのための通路スペースを確保してメンテナンス性を向上することができる建設機械を提供することにある。
　上記の目的を達成するため、本発明の建設機械は、機体に画成された熱交換機室と、前記熱交換器室内で所定間隔をおいて対面配置され、それぞれ冷却ファンにより外部から前記熱交換器室内に導入された外気を冷却風として流通させて冷却される少なくとも一対の第１の熱交換器と、前記熱交換器室の第１の側壁における前記両第１の熱交換器の間に相当する箇所に開口形成され、前記各第１の熱交換器を流通して前記熱交換器室内で互いに衝突した冷却風を側方外部に排出する側部排出口とを備えたことを特徴とする。
　本発明の建設機械によれば、機体に画成した熱交換器室内に、デッドスペースを形成することなく複数台の熱交換器を適切に配置して、各熱交換器の大型化による冷却性能の向上を達成できると共に、熱交換器室内に熱交換器のメンテナンスのための作業スペース及び通り抜けのための通路スペースを確保してメンテナンス性を向上することができる。
実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。 上部旋回体の詳細を示す平断面図である。 オイルクーラの配置状態を示す熱交換器室の平断面図である。 天井排出口を示す熱交換器室の平面図である。 熱交換器室内での冷却風の流れを示す図３に対応する平断面図である。 熱交換器室内での冷却風の流れを示す図５のVI-VI線断面図である。 熱交換器室内での冷却風の流れを示す図５のVII-VII線断面図である。 油圧モータのシリンダブロックの間をすり抜ける作業者を側部排出口から見たエンジン建屋の斜視図である。 対面配置されたオイルクーラを流通後の冷却風に同一方向の旋回流を生起させるようにした別例を示す斜視図である。
　以下、本発明を鉱山等で稼働する超大型油圧ショベルに具体化した一実施形態を説明する。
　図１は本実施形態の油圧ショベルを示す側面図であり、以下の説明では、油圧ショベルに搭乗したオペレータを主体として前後、左右、上下方向を表現する。
　油圧ショベル１の下部走行体２にはクローラ３が備えられ、クローラ３は図示しない走行用油圧モータにより駆動されて油圧ショベル１を走行させる。下部走行体２上には旋回装置４を介して上部旋回体５が設けられ、旋回装置４の図示しない旋回用油圧モータの駆動により上部旋回体５が旋回する。上部旋回体５の前部にはオペレータが搭乗するキャブ６が設置され、上部旋回体５の後部にはカウンタウエイト７が固定されている。
　上部旋回体５のキャブ６の右側には掘削用の作業装置８が前方に向けて取り付けられ、作業装置８はブーム９、アーム１０及びバケット１１から構成されている。ブーム９はブームシリンダ９ａにより角度変更され、アーム１０はアームシリンダ１０ａにより角度変更され、バケット１１はバケットシリンダ１１ａにより角度変更される。
　図２は上部旋回体５の詳細を示す平断面図であり、同図に基づき上部旋回体５の構成をさらに詳述する。
　全体として上部旋回体５は、旋回装置４により支持される旋回フレーム１２、旋回フレーム１２の左側に配設された左エンジンユニット１３、旋回フレーム１２の右側に配設された右エンジンユニット１４により構成されている。旋回フレーム１２に対して左右のエンジンユニット１３，１４のユニットベース１３ａ，１４ａ（図１，６に示す）がそれぞれ図示しないボルトで連結されることにより、上部旋回体５が構成されている。
　旋回フレーム１２は鋼板を溶接した強固な構造体をなし、その前部には連結部１５が設けられて上記したブーム９の基端が角度変更可能に連結されている。旋回フレーム１２上には作動油タンク１６及び燃料タンク１７が設置され、旋回フレーム１２の後部には上記したカウンタウエイト７が固定されている。
　左エンジンユニット１３のユニットベース１３ａは、鋼材を枠状に溶接した強固な構造体をなしている。ユニットベース１３ａ上の前部にはキャブヘッド１９が設けられ、このキャブヘッド１９上に上記したキャブ６が設置されている。キャブ６の後側には直方体状のエンジン建屋２０が構築され、エンジン建屋２０の左側にはメンテナンス作業を実施するための手摺り２１ａを備えた通路２１が設けられ、通路２１は滑り防止及び土砂の堆積防止等を目的としてグレーチングにより構成されている。
　エンジン建屋２０内にはＨＳＴの動力源であるエンジン２２が縦置き配置で収容されると共に、図示はしないが、ＨＳＴを構成する制御弁等の各種機器類が設置されている。エンジン建屋２０の後部には、ラジエータ及び冷却ファンからなる冷却ユニット２３が外部に臨むように設けられ、エンジン２２の運転中には、外気が冷却風として冷却ユニット２３を流通してエンジン２２の冷却水が冷却される。
　エンジン２２の前部にはＨＳＴの複数の油圧ポンプ２４が取り付けられ、エンジン２２により各油圧ポンプ２４が駆動されて作動油タンク１６に貯留された作動油を吐出するようになっている。キャブ６内に設置された図示しない各種操作機器がオペレータに操作されると、それに応じて制御弁により油圧ポンプ２４からの作動油が切り換えられ、上記した走行用及び旋回用油圧モータや作業装置８のシリンダ９ａ～１１ａ等の各種アクチュエータに適宜供給され、これにより油圧ショベル１が稼働する。
　基本的に右エンジンユニット１４は左エンジンユニット１３と同様の構成であり、相違点は、キャブヘッド１９に代えて熱交換器室２６が備えられた点にあるため、共通箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に説明する。
　右エンジンユニット１４のユニットベース１４ａ上のほぼ全体には直方体状のエンジン建屋２７が構築され、エンジン建屋２７の右側及び前側にはメンテナンス作業を実施するための手摺り２８ａを備えた通路２８が設けられている。
　エンジン建屋２７は隔壁２６ｂにより前後に区画され、前側が熱交換器室２６として機能し、後側がエンジン室２９として機能する。熱交換器室２６を主体にすると隔壁２６ｂは後側に位置するため、以下の説明では熱交換器室２６の後壁２６ｂと称する。エンジン室２９内にはＨＳＴのエンジン２２や冷却ユニット２３及び各種機器類が備えられ、エンジン２２の前部の油圧ポンプ２４から吐出された作動油は、上記した左エンジンユニット１３の場合と同じくオペレータの操作に応じて各種アクチュエータに適宜供給される。
　熱交換器室２６には、ＨＳＴの作動油を冷却するための３台のオイルクーラ３０～３２が収容されている。各オイルクーラ３０～３２内には、ＨＳＴの各油圧ポンプ２４から吐出されてアクチュエータを駆動した後の作動油が流通し、オイルクーラ３０～３２により冷却された後に作動油タンク１６に戻される。
　図３はオイルクーラ３０～３２の配置状態を示す熱交換器室２６の平断面図、図４は天井排出口を示す熱交換器室２６の平面図、図５は熱交換器室２６内での冷却風の流れを示す図３に対応する平断面図、図６は同じく熱交換器室２６内での冷却風の流れを示す図５のVI-VI線断面図、図７は同じく熱交換器室２６内での冷却風の流れを示す図５のVII-VII線断面図、図８は油圧モータのシリンダブロックの間をすり抜ける作業者を側部排出口から見たエンジン建屋２７の斜視図である。
　特に図３，６に示すように、熱交換器室２６は、前壁２６ａ（第１の側壁）、後壁２６ｂ、左側壁２６ｃ（第２の側壁）、右側壁２６ｄ、天井２６ｅ及び床面２６ｆにより画成され、前後方向に長い直方体状をなしている。熱交換器室２６内において２台のオイルクーラ３０，３１は右側壁２６ｄに沿って前後に並んで配設され、残りの１台のオイルクーラ３２は左側壁２６ｃの前部に沿って配設されている。なお、図示はしないが各オイルクーラ３０～３２は、その上部が熱交換器室２６の天井２６ｅに固定され、下部が床面２６ｆに固定されているが、固定構造は任意に変更可能である。
　３台のオイルクーラ３０～３２の上下長、前後長及び厚み（左右長）は互いに同一に設定されている。また、後述する油圧モータ３４や冷却ファン３５についても同一のもの採用され、結果として３台のオイルクーラ３０～３２の仕様が共通化され、組付作業等の簡易化が図られている。
　そして、各オイルクーラ３０～３２の上下長は熱交換器室２６の上下長よりも若干短く、前後長は熱交換器室２６の前後長の1/2よりも若干短く、厚み（左右長）は熱交換器室２６の左右長よりも遥かに短く設定されている。従って、熱交換器室２６の右側壁２６ｄのほぼ全ての領域がオイルクーラ３０，３１により覆われ、左側壁２６ｃのほぼ前側半分の領域がオイルクーラ３２より覆われている。
　また、熱交換器室２６の前側半分の領域で、オイルクーラ３０とオイルクーラ３２（共に本発明の第１の熱交換器に相当）とが所定の間隔をおいて対面配置され、熱交換器室２６の後側半分の領域では、オイルクーラ３１（本発明の第２の熱交換器に相当）が所定の間隔をおいて左側壁２６ｃと相対向している。
　左側壁２６ｃ及び右側壁２６ｄには、各オイルクーラ３０～３２に対応する四角状をなす外気の導入口３３がそれぞれ開口形成され、各導入口３３には図示しないルーバーが設けられている。図３，６，８に示すように、各オイルクーラ３０～３２の反壁面側（熱交換器室２６内）にはブラケット３６が上下方向に延設され、その上端はオイルクーラ３０～３２に連結され、下端は床面２６ｆに固定されている。このブラケット３６を介して斜軸型プランジャ油圧モータ３４（以下、単に油圧モータと称する）が支持され、出力軸に連結された冷却ファン３５（図３に示す）がオイルクーラ３０～３２に相対向している。対面配置されたオイルクーラ３０，３２については、冷却ファン３５の回転軸線が互いに一致している。
　上記した油圧ポンプ２４からの作動油の供給を受けて各油圧モータ３４により冷却ファン３５がそれぞれ回転駆動され、これにより外気が冷却風として導入口３３を経てオイルクーラ３０～３２を流通した後に、熱交換器室２６内に導入されるようになっている。なお、このようなオイルクーラ３０～３２の下流側に冷却ファン３５を配置した引込み式に代えて、上流側に冷却ファン３５を配置した押込み式としてもよい。
　以上のような各オイルクーラ３０～３２の配置により、熱交換器室２６内でのデッドスペースの形成が防止される。即ち、［発明が解決しようとする課題］で述べた従来技術のように、熱交換器室の直交する２側壁に沿って一対のオイルクーラを配置すると、２側壁の隅部にデッドスペースが形成されてオイルクーラの大型化が妨げられてしまう。オイルクーラ３０，３２を対面配置させれば、このようなデッドスペースの形成が未然に防止されることから、その分だけ各オイルクーラ３０～３２を大型化して冷却性能を向上することができる。
　また、このような各オイルクーラ３０～３２の配置は、オイルクーラ３０～３２をメンテナンスするための作業スペース、及び作業者が行き来するための通路スペースの確保にも大きく貢献する。即ち、対面配置されたオイルクーラ３０，３２の間、及びオイルクーラ３１と熱交換器室２６の左側壁２６ｃとの間には、図３に二点鎖線で示すように空間Ｅが形成されているため、この空間Ｅを作業スペースとして利用し、作業者がオイルクーラ３０～３２のメンテナンス作業、例えば整備や清掃等を実施することができる。
　また、熱交換器室２６の後壁２６ｂにはドア３７が設けられ、前壁２６ａにはオイルクーラ３０，３２を流通後の冷却風を外部に排出するための側部排出口３８が開口形成されている。詳しくは側部排出口３８は、前壁２６ａにおけるオイルクーラ３０とオイルクーラ３２との間に相当する箇所に開口形成され、ドア３７と同様に作業者が通過可能となっている。従って、上記のように熱交換器室２６内に形成された空間Ｅを通路スペースとして利用し、熱交換器室２６の前側の通路２８とエンジン室２９との間を自由に取り抜けできる。
　例えば、熱交換器室２６内の作業者がオイルクーラ３０を外側から清掃する場合、仮に熱交換器室２６が通り抜け不能な場合には、図３中に矢印ａで示すように、エンジン室２９及び右側の通路２８を経て目的地点に到達する必要が生じる。本実施形態の場合には、図３中に矢印ｂで示すように、空間Ｅを通路スペースとして利用して側部排出口３８から直接的に目的地点に到達できることから、その移動経路が格段に短縮されてメンテナンス作業を効率よく実施することができる。
　以上のように本実施形態では、熱交換器室２６内をオイルクーラ３０～３２のメンテナンスのための作業スペース及び通り抜けのための通路スペースとして利用できることから、そのメンテナンス性を大幅に向上することができる。
　一方、周知のように斜軸型プランジャ油圧モータ３４は、複数のピストンを備えたシリンダブロック３４ａを出力軸（冷却ファン３５の回転軸線と一致）に対して傾斜配置して構成され、各ピストンに作動油の圧力を順次作用させて出力軸に回転力を付与する作動原理を採っている。このためシリンダブロック３４ａは、出力軸に対して傾斜した姿勢でブラケット３６から熱交換器室２６内へと突出している。
　図３，８に示すように、対面配置されたオイルクーラ３０，３２の油圧モータ３４については、突出したシリンダブロック３４ａ同士が相対向することになるが、本実施形態では、互いのシリンダブロック３４ａの傾斜方向が逆に設定されている。詳しくは、左側のシリンダブロック３４ａは斜め後方に傾斜し、右側のシリンダブロック３４ａは斜め前方に傾斜している。結果として、互いのシリンダブロック３４ａの間には作業者Ｐがすり抜け可能な間隙Ｇが形成され、これにより上記した通路スペースの形成が達成されている。
　この種の油圧ショベル１では、作業者の通路スペースに関する最小幅がISO規格により規定されており、間隙Ｇもこの条件を満足している。そして、例えばシリンダブロック３４ａが同一方向に傾斜している場合、同じ間隙Ｇを形成するには、互いの油圧モータ３４、ひいては対面配置されたオイルクーラ３０，３２を離間させる必要が生じ、限られた熱交換器室２６内では、各オイルクーラ３０，３２の厚みを減少せざるを得ない。シリンダブロック３４ａの傾斜方向を逆設定することにより、規格を満足する間隙Ｇを確保した上で、各オイルクーラ３０，３２の厚みを増大させて一層の冷却能力の向上を達成することができる。
　一方、図４に示すように、熱交換器室２６の天井２６ｅには排出口３９，４０が開口形成されている。詳しくは、天井２６ｅにおけるオイルクーラ３０，３２の間に相当する箇所には第１の上部排出口３９が開口形成され、天井２６ｅにおけるオイルクーラｃに対して相対向する左側壁２６ｃの直上には第２の上部排出口４０が開口形成され、それぞれ冷却風が流通可能なようにグレーチングが配設されている。
　そして、以上の説明から明らかなように熱交換器室２６はエンジン室２９の前側に隣接して画成され、必然的に熱交換器室２６内のオイルクーラ３０～３２はエンジン室２９内のエンジン２２と同一高さに設置されている。従って、例えばエンジンの直上の高所にＤＰＦを配置した特許文献１のクレーン車に比較して、本実施形態の油圧ショベル１の重心位置は格段に低くなり、鉱山等の起伏に富んだ地形でも安定した稼働が可能となっている。
　次いで、オイルクーラ３０～３２を流通して冷却作用を奏する際の冷却風の流れについて、図５～７に基づき説明する。
　油圧ショベル１の稼働中には後壁２６ｂのドア３７が閉じられており、油圧モータ３４で回転駆動される冷却ファン３５により、外気が冷却風として各オイルクーラ３０～３２を流通して熱交換器室２６内に導入される。対面配置されたオイルクーラ３０，３２を流通した冷却風は互いに衝突し、その一部は流路を前方に変更されて側部排出口３８から前方外部に排出され、別の一部は流路を上方に変更されて第１の上部排出口３９から上方外部に排出される。
　［発明が解決しようとする課題］で述べた従来技術のように、熱交換器室の直交する２側壁に沿って一対のオイルクーラを配置した場合には、流通後の冷却風が一方向に流れるのに対し、本実施形態では対面配置されたオイルクーラ３０，３２を流通後の冷却風が互いに衝突し、その流れが一方向ではなくなる。このような冷却風の流れでは、一見すると外部への円滑な排出が妨げられることが危惧される。
　しかしながら、このような冷却風の流れであっても、十分な排出口の開口面積が確保されていれば何ら問題は生じない。本実施形態では、前壁２６ａにおけるオイルクーラ３０，３２の間に大面積の側部排出口３８が開口し、天井２６ｅにおけるオイルクーラ３０，３２の間に大面積の第１の上部排出口３９が開口しているため、これらの排出口３８，３９を経て衝突後の冷却風が外部に円滑に排出され、さらにごく一部の冷却風は第２の上部排出口４０からも排出される。
　また、オイルクーラ３１を流通した冷却風は左側壁２６ｃに衝突して流路を上方に変更され、左側壁２６ｃの直上に開口する大面積の第２の上部排出口４０を経て上方外部に円滑に排出される。
　熱交換器室２６内から外部への冷却風の排出が滞ると、オイルクーラ３０～３２を流通する冷却風の量も減少するため、冷却性能を低下させる要因になる。本実施形態では、上記のように排出口３８～４０の開口面積が確保されて各オイルクーラ３０～３２に十分な冷却風が流通するため、大型化により向上したオイルクーラ３０～３２の冷却性能を最大限に発揮させることができ、結果として油温上昇に起因するトラブルを確実に防止することができる。
　ところで、各オイルクーラ３０～３２の仕様の共通化により、対面配置されたオイルクーラ３０，３２の冷却ファン３５は軸線を一致させた位置関係で逆方向に回転駆動され、それぞれの冷却風は逆方向の旋回流を生起する。このため、それぞれの冷却風は左右から互いに衝突するだけでなく、軸線を中心とした旋回方向においても互いに衝突し、これにより生じた冷却風の大きな乱れは外部への円滑な排出を妨げる方向に作用する。そこで、この点を解消するために、それぞれの冷却風に同一方向の旋回流を生起させる対策が考えられ、以下に別例として説明する。
　図９は対面配置されたオイルクーラ３０，３２を流通後の冷却風に同一方向の旋回流を生起させるようにした別例を示す斜視図である。
　この別例においては、対面配置されたオイルクーラ３０，３２の油圧モータ３４により冷却ファン３５が同一方向に回転駆動され、例えば図８中のＡ矢視方向から見た場合には、共に矢印で示す反時計回りに冷却ファン３５が回転駆動される。そして、何れの冷却ファン３５も外気を熱交換器室２６内に導入させるべく、そのフィン形状が互いに逆方向に設定されている。
　従って、それぞれの冷却ファン３５により同一方向の旋回流が生起され、左右から互いに衝突するものの、軸線を中心とした旋回方向においては衝突よりも寧ろ合流するような流れの状態となる。このため、冷却風は大きな乱れを生じることなく各排出口３８，３９から外部に円滑に排出され、上記実施形態よりもオイルクーラ３０，３２の冷却性能を一層向上することができる。
　以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では超大型油圧ショベル１に具体化したが、熱交換器室２６内に複数の熱交換器を収容した大型の建設機械であれば、これに限るものではなく、例えば大型のホイールローダに適用してもよい。
　また上記実施形態では、ＨＳＴの作動油を冷却する３台のオイルクーラ３０～３２を熱交換器として熱交換器室２６内に収容したが、適用対象となる熱交換器はこれに限るものではない。例えば、エンジン冷却水を冷却するラジエータに適用し、上記実施形態と同様の配置で熱交換器室２６内に収容してもよい。
　また、オイルクーラ３０～３２の配置や台数を変更してもよく、例えば図３においてオイルクーラ３０，３２を完全に対面配置することなく、前後方向に互いにずれた位置関係に配置してもよい。また、左側のオイルクーラ３２を後方に位置変更して、右側のオイルクーラ３０，３１のそれぞれ半分の領域と対面配置させてもよい。これらの配置も本発明の対面配置に含まれるものとする。さらに、例えばオイルクーラが２台の場合にはそれらを対面配置し、４台の場合には２台ずつ対面配置させてもよい。
　１　油圧ショベル（建設機械）
　２６　熱交換器室
　２６ａ　前壁（第１の側壁）
　２６ｃ　左側壁（第２の側壁）
　２６ｅ　天井
　３０，３２　オイルクーラ（第１の熱交換器）
　３１　オイルクーラ（第２の熱交換器）
　３４　斜軸型プランジャ油圧モータ
　３４ａ　シリンダブロック
　３５　冷却ファン
　３８　側部排出口
　３９　第１の上部排出口
　４０　第２の上部排出口
　Ｇ　間隙

Claims (5)

  1. 　機体に画成された熱交換機室と、
    　前記熱交換器室内で所定間隔をおいて対面配置され、それぞれ冷却ファンにより外部から前記熱交換器室内に導入された外気を冷却風として流通させて冷却される少なくとも一対の第１の熱交換器と、
    　前記熱交換器室の第１の側壁における前記両第１の熱交換器の間に相当する箇所に開口形成され、前記各第１の熱交換器を流通して前記熱交換器室内で互いに衝突した冷却風を側方外部に排出する側部排出口と
    を備えたことを特徴とする建設機械。
  2. 　前記熱交換機室の天井における前記両第１の熱交換器の間に相当する箇所に開口形成され、前記各第１の熱交換器を流通して前記熱交換器室内で互いに衝突した冷却風を上方外部に排出する第１の上部排出口をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
  3. 　前記熱交換器室内において、前記第１の熱交換器の何れか一方に対して並設された第２の熱交換器と、
    　前記熱交換機室の天井における前記第２の熱交換器に対して相対向する第２の側壁の直上に相当する箇所に開口形成され、前記第２の熱交換器を流通して前記第２の側壁に衝突した冷却風を上方外部に排出する第２の上部排出口とをさらに備えた
    ことを特徴とする請求項２に記載の建設機械。
  4. 　前記各第１の熱交換器の冷却ファンは、それぞれ斜軸型プランジャ油圧モータにより回転駆動され、
    　前記斜軸型プランジャ油圧モータのシリンダブロックは、回転軸に対して傾斜した姿勢でそれぞれ前記熱交換器室内に突出すると共に、互いの傾斜方向が逆に設定されて作業者が通過可能な間隙を形成している
    ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
  5. 　前記各第１の熱交換器の冷却ファンは、同一方向に回転駆動されると共に、フィン形状が逆方向に設定されて外気を前記熱交換器内に導入可能とされている
    ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
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