JP4062103B2

JP4062103B2 - 建設機械のフィルタ装置

Info

Publication number: JP4062103B2
Application number: JP2003011630A
Authority: JP
Inventors: 智也谷内; 和弘大谷; 中島　　一; 京太郎村上
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JP2004225278A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベル等の建設機械において、ラジエータやオイルクーラー等の熱交換器に送られる冷却空気中から塵埃を捕獲除去するフィルタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルを例にとって従来の技術を説明する。
【０００３】
油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体上に作業アタッチメントを備えた上部旋回体が搭載されて構成され、上部旋回体の後部に図５に示すエンジンルーム１が設けられている。
【０００４】
このエンジンルーム１には、エンジン２と、このエンジン２によって駆動される油圧ポンプ３が設けられるとともに、エンジン２の前面側に、エンジン冷却用のラジエータ４と作動油冷却用のオイルクーラー５が並んで設置され、かつ、ラジエータ４とエンジン２との間にファン６が設けられている。
【０００５】
このファン６の回転により、エンジンルーム１を形成する外装体７（通常、ガードと呼ばれる）に設けられた吸い込み口（ガラリ）８から外気が吸い込まれ、冷却空気としてラジエータ４及びオイルクーラー５を通過する。
【０００６】
この場合、冷却空気中に含まれた塵埃によってラジエータ４やオイルクーラー５が目詰まりを起こさないようにフィルタ装置９が設けられている。
【０００７】
従来、このフィルタ装置は、金網やスポンジ状の濾材を取付枠に取付けて構成され、ラジエータ４やオイルクーラー５（通常は最も吸い込み口８に近いオイルクーラー５）の直前に吸い込み空気流に対向して設置されている（たとえば特許文献１，２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３３６４２０号公報
【特許文献２】
実開平５−２６５７３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のフィルタ装置によると、次のような問題があった。
【００１０】
（１）とくに産廃処理場や林業関連事業所のように、土埃等の小粒子のものから綿屑や木屑のような大粒子のものまで多様かつ多量の塵が発生する状況で使用される建設機械の場合、濾材の表面が綿屑等の大粒子の塵で覆われて本来の能力が早期に低下する。
【００１１】
（２）とくに小形の油圧ショベルの場合、エンジンルーム１が狭く、濾材のスペースも限られることから濾材の有効濾過面積が不足し勝ちとなる。
【００１２】
（３）建設機械の場合、強度保持の関係で吸い込み口８も小さく制限され、それだけ空気の流速が高くて濾材が受ける風圧も高いため、とくに柔軟な濾材を用いた場合、濾材の変形（風圧による撓みや偏り、ずれ）が発生し易く、これによって濾過面積が減殺される。
【００１３】
以上の点で、従来のフィルタ装置によると目詰まりが起こり易くて濾過効率が悪かった。
【００１４】
さらに、法規制の関係により、塵埃の大気中への発散防止を目的として、従来屋外で行っていた廃棄処理作業が屋内でしか認められなくなってきたため、逃げ場を失い屋内で浮遊する塵埃を機械がすべて吸い込んでしまい、さらに目詰まりを促進することとなっていた。
【００１５】
このため、ラジエータ４やオイルクーラー５の冷却性能が低くなるとともに、濾材の目詰まり状況の確認、掃除、取り替えといったメンテナンスの頻度が高くなり、ユーザーの負担が大きいという問題があった。
【００１６】
そこで本発明は、濾過効率を上げ、目詰まりを抑えることができる建設機械のフィルタ装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、熱交換器の上流側に配置されるフィルタ本体と、このフィルタ本体が取付けられる取付部とから成り、上記フィルタ本体は、上記熱交換器を通過する空気中から塵埃を捕獲除去する柔軟な平板状の濾材からなるフィルタ層と、多孔質材料によって断面波形に形成された前側支持体と、この前側支持体との間にフィルタ層を挟み込む後側支持体とを具備し、上記後側支持体は、前側支持体の波形を構成する複数の凹部のピッチに合った間隔を置いて設けられた複数の棒材を有する格子体として形成され、上記平板状濾材が上記前側支持体の凹部ごとに上記後側支持体の棒材で全長に亘り前側支持体に押し付けられることにより、フィルタ層が波形に屈曲形成され、かつ、全体が前側支持体に密着してフィルタ本体が構成されたものである。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、前側支持体がフィルタ層よりも開口面積の大きい金網によって形成されたものである。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、フィルタ本体の前後両側支持体が互いの一端部でヒンジ部材により開閉式に連結され、この両側支持体を閉じた状態でこれらの間にフィルタ層が挟み込まれるように構成されたものである。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの構成において、エンジンルームを形成する機械表面の外装体に、外部から空気を吸い込む吸い込み口と取付部とが設けられ、フィルタ本体が上記吸い込み口を覆う状態で上記取付部に着脱自在に取付けられたものである。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４の構成において、取付部として吸い込み口の周縁部に額縁状の本体取付枠が設けられ、フィルタ本体がこの本体取付枠に着脱自在に嵌め込まれるように構成されたものである。
【００２２】
上記構成によると、フィルタ層を波形に形成したから、フィルタ層の有効濾過面積が増加し、これによって濾過効率を上げることができる。
【００２３】
また、波形であるため、フィルタ層の剛性・強度が高められ、風圧等による変形が抑えられる。
【００２４】
この場合、フィルタ本体を三層構造とし、柔軟な平板状濾材を後側支持体の棒材で波形の前側支持体に押し付けることによってフィルタ層を波形に屈曲形成しかつ全体を前側支持体に密着させるため、予め濾材を波形に加工する場合と比較して、コストが安くてすみ、とくに頻繁な交換が必要となるフィルタ装置においてランニングコストを大幅に低減することができる。
【００２５】
また、フィルタ層を前後両側から多孔質の強度部材（前後両側支持体）で支持するため、フィルタ層を保護・保形することができる。
【００２６】
しかも、波形のフィルタ層を、凹部ごとに設けられた後側支持体の棒材により前側支持体側に押し付けて前側支持体に密着させるため、風圧によるフィルタ層の変形やずれをより確実に防止することができる。
【００２７】
このため、フィルタ層の正常な濾過作用が長期に亘って確保され、濾過効率が向上する。
【００２８】
また、熱交換器に流入しようとする空気中の塵埃がフィルタ本体を通過する際に、綿屑や木屑等の大粒子のものは前側支持体（請求項２では金網）で、土埃等の小粒子のものはフィルタ層でそれぞれ捕獲され、この分離捕獲作用によりフィルタ層の目詰まりが抑えられ、濾過効率が向上する。
【００２９】
なお、この分離捕獲作用は、フィルタ層と前側支持体との間に隙間があると十分得られず、両者が密着していることが条件であることが発明者によって確認された。これは、隙間があると大粒子のものが前側支持体を通過してフィルタ層の表面に到達し易いためと考えられる。
【００３０】
この点、上記のようにフィルタ層を後側支持体によって前側支持体に密着させることができるため、分離捕獲作用を高めることができる。
【００３１】
さらに、請求項３の構成によると、前後両側支持体をヒンジ部材によって開閉式に連結し、これらの間にフィルタ層を挟み込むため、三層構造でありながらフィルタ層の着脱が簡単でフィルタ層の掃除、取り替え等のメンテナンスが容易となる。
【００３２】
請求項４，５の構成によると、機械表面の外装体に吸い込み口と取付部を設け、吸い込み口を覆う状態でフィルタ本体を取付けるため、塵埃を機械後部の入口（吸い込み口）で漏れなく捕獲除去し、濾過効率を高めることができる。
【００３３】
また、フィルタ本体がエンジンルーム後の奥まった位置にある場合と比較して、フィルタ本体の掃除や交換を機械前部から簡単（請求項５では嵌め込み式のためとくに簡単）に行うことができる。このため、メンテナンス作業が格段に容易となる。さらに、目詰まり状況を前部から明確に視認できるため、メンテナンスのタイミングが分かり易く、適切なフィルタ管理が可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。
【００３５】
以下の実施形態では、従来技術の説明に合わせて、油圧ショベルのエンジンルーム内に設置されるラジエータ及びオイルクーラー用のフィルタ装置を適用対象として例にとっている。また、図１において、図５と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００３６】
図１に示すように、エンジンルーム１を形成する外装体７に四角形の開口部としての吸い込み口１０が設けられ、この吸い込み口１０を覆うようにフィルタ装置１１が設置される。
【００３７】
このフィルタ装置１１は、フィルタ本体１２と、吸い込み口８を囲む状態で外装体７に取付けられた取付部としての額縁状の本体取付枠１３とから成り、フィルタ本体１２が本体取付枠１３に着脱自在に嵌め込まれている。
【００３８】
この嵌め込み構造として、本体取付枠１３の左右一側に出し入れ口１３ａが形成され、図２中に二重線矢印で示すようにフィルタ本体１２がこの出し入れ口１３ａを介して本体取付枠１３に左右方向に抜き差しされるように構成されている。
【００３９】
フィルタ本体１２は、図２〜図４に示すように、発泡系、不織布系等の柔軟で小粒子の塵埃を捕獲し得る濾材からなるフィルタ層１４と、このフィルタ層１４を前側（吸い込み空気流の上流側）から支持する強度部材としての前側支持体１５と、フィルタ層１４を後側（同、下流側）から支持する強度部材としての後側支持体１６とから成る三層構造に構成されている。
【００４０】
前側支持体１５は、フィルタ層１４よりも目が粗くて綿屑や木屑のような大粒子の塵を捕獲除去し得る補助フィルタ層としても機能するように、金網（たとえば線径０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍの線材からなる１６〜２０メッシュの金網）によって形成されている。
【００４１】
後側支持体１６は、上下の横棒１６ａ，１６ａ間に複数本の縦棒１６ｂ…が取付けられて成る最も目の粗い格子体として形成されている。
【００４２】
これら両側支持体１５，１６は、図３に示すように互いの左右一端部でヒンジ部材１７によって開閉式に連結され、フィルタ層１４がこの両側支持体１５，１６間に挟み込まれることによって三層構造のフィルタ本体１２が構成される。
【００４３】
ここで、前側支持体１５は予め断面波形に形成され、汎用の平板状濾材からなるフィルタ層１４が両側支持体１５，１６間に挟み込まれて前側支持体１５に押し付けられることにより、前側支持体１５に対応する断面波形に形成される。
【００４４】
なお、後側支持体１６の縦棒１６ｂ…は、前側支持体１５の波形を構成する複数の凹部のピッチに合った間隔を置いて設けられ、平板状濾材（フィルタ層１４）がこの縦棒１６ｂ…で前側支持体１５に押し付けられる。
【００４５】
これにより、フィルタ層１４がはじめて波形に屈曲形成され、かつ、前側支持体１５に全面的に密着する。
【００４６】
この状態で、両側支持体１５，１６の遊端側が連結されて三層一体状態となる。この場合、三層の相互密着作用をより強固なものとするために、両側支持体１５，１６の遊端側をねじ等の締付具により一定の締付け力を加えて連結するのが望ましい。
【００４７】
この構成において、図１に示すファン６の回転によって外気が吸い込み口１０からエンジンルーム１後に吸い込まれ、吸い込み口１０を通過する際にフィルタ装置１１によって吸い込み空気中の塵埃が捕獲除去される。
【００４８】
すなわち、綿屑や木屑等の粒子の大きい塵は補助フィルタ層としての前側支持体（金網）１５によって、また土埃等の粒子の小さい塵埃がフィルタ層１４によってそれぞれ捕獲される。
【００４９】
この場合、フィルタ層１４と前側支持体１５との間に隙間があると、大粒子の塵は、一旦、前側支持体１５に捕捉されるものの、風圧により網目をすり抜けてフィルタ層１４の表面に付着、堆積してフィルタ層表面を覆い易い。
【００５０】
これに対し、このフィルタ装置１１においては、フィルタ層１４を後側支持体１６により前向きに押し付けて前側支持体１５に密着させているため、大粒子塵の逃げ場（すり抜ける空間）がなく、前側支持体１５に捕捉されたままとなるため、フィルタ層１４が早期に大粒子塵で覆われて目詰まりを起こすおそれがない。
【００５１】
このため、フィルタ装置１１全体の濾過効率が向上するとともに、主たる濾過作用を行うフィルタ層１４の目詰まりが抑えられる。従って、掃除等のメンテナンス間隔を長くとることができる。
【００５２】
しかも、このフィルタ装置１１によると、次の利点を有する。
【００５３】
（１）フィルタ層１４を前側と後側から多孔質の強度部材である前側、後側両側支持体１５，１６によって支持しているため、フィルタ１４層を確実に保護・保形することができる。これにより、フィルタ層１４の変形（風圧による偏り、ずれ、撓み等）及び損傷を防止することができるため、フィルタ層１４の正常な濾過作用が長期にわたって確保され、濾過効率が向上する。
【００５４】
（２）前側支持体１５をフィルタ層１４よりも開口面積の大きい金網、後側支持体１６を最も開口面積の大きい格子体（棒材を格子状に組んだもの）によって形成したから、この両側支持体１５，１６によって吸い込み空気流の流通が妨げられるおそれがない。また、フィルタ層１４を後側支持体１６によって背後から支えることにより、この後側支持体１６がフィルタ層１４に密着し、風圧によるフィルタ層１４の撓み、ずれをより確実に防止することができる。
【００５５】
（３）両側支持体１５，１６をヒンジ部材１７で開閉式に連結し、これらの間にフィルタ層１４を挟み込むため、三層構造でありながら、両側支持体１５，１６の開閉作用によってフィルタ層１４を簡単に着脱できる。このため、フィルタ層１４の掃除、交換等のメンテナンス作業が容易となる。
【００５６】
（４）フィルタ層１４を波形に形成したから、フィルタ層１４の有効濾過面積が増加し、これによって濾過効率を上げることができる。
【００５７】
（５）フィルタ層１４が波形であるため、フィルタ層１４の剛性・強度が高められ、風圧等による変形をさらに抑えることができる。
【００５８】
（６）柔軟な平板状濾過材を後側支持体１６で波形の前側支持体１５に押し付けることによってフィルタ層１４を波形に形成するため、予め濾過材を波形に加工する場合と比較して、コストが安くてすみ、とくに塵埃捕獲量が多くてフィルタ装置１１（とくにフィルタ層１４）の交換を頻繁に行う必要がある場合に、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【００５９】
（７）機械表面の外装体７に吸い込み口１０と本体取付枠１３を設け、吸い込み口１０を覆う状態でフィルタ本体１２を取付けるため、塵埃を機械後部の入口である吸い込み口１０で漏れなく捕獲除去でき、濾過効率を高めることができる。
【００６０】
（８）フィルタ本体１２がエンジンルーム１後の奥まった位置にある場合と比較して、フィルタ本体１２の掃除や交換を機械前部から簡単（この実施形態では抜き差し式の嵌め込み構造のためとくに簡単）に行うことができる。このため、メンテナンス作業が格段に容易となる。
【００６１】
（９）目詰まり状況を前部から明確に視認できるため、メンテナンスのタイミングが分かり易く、適切なフィルタ管理が可能となる。
【００６２】
以上の点で、金網やスポンジ等の濾材をエンジンルーム１後におけるラジエータ４やオイルクーラー５の直前に配置しただけの従来のフィルタ装置と比較して、濾過効率を飛躍的に高め、メンテナンスの簡略化を実現することができる。
【００６３】
他の実施形態
（１）上記実施形態のように三層構造をとる場合に、前側支持体１５をフィルタ層１４よりも目の粗い多孔板によって形成してもよい。また、この多孔板として、多数の丸穴または角穴をもった所謂パンチングメタルを用いてもよいし、多数の長溝穴をもったグレーチングを用いてもよい。
【００６４】
（２）上記実施形態では前側支持体１５と後側支持体１６をヒンジ部材１７によって開閉式に連結したが、これらを連結せず、フィルタ層１４を含めた三層を互いの周縁部で連結してもよいし、三層をとくに連結せずに本体取付枠１３に密着状態で嵌め込むように構成してもよい。
【００６５】
（３）上記実施形態では、本体取付枠１３を外装体７に直接取付けたが、外装体７における吸い込み口１０を含む部分を着脱可能な部分として他の部分と別体とし、フィルタ装置１１を含むこの着脱部分を一つのユニットとして外装体７に対して着脱する構成をとってもよい。
【００６６】
（４）フィルタ装置１１は、メンテナンス面で上記実施形態のように機械の外装体７に設置するのが望ましいが、このフィルタ装置１１を従来同様、エンジンルーム１におけるオイルクーラー５またはラジエータ４の直前に設置してもよい。
【００６７】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、フィルタ層を波形に形成したから、フィルタ層の有効濾過面積が増加し、これによって濾過効率を上げることができる。
【００６８】
また、波形であるため、フィルタ層の剛性・強度が高められ、風圧等による変形が抑えられる。
【００６９】
この場合、フィルタ本体を三層構造とし、柔軟な平板状濾材を後側支持体の棒材で波形の前側支持体に押し付けることによってフィルタ層を波形に屈曲形成しかつ全体を前側支持体に密着させるため、予め濾材を波形に加工する場合と比較して、コストが安くてすみ、とくに頻繁な交換が必要となるフィルタ装置においてランニングコストを大幅に低減することができる。
【００７０】
また、フィルタ層を前後両側から多孔質の強度部材（前後両側支持体）で支持するため、フィルタ層を保護・保形することができる。
【００７１】
しかも、波形のフィルタ層を、前側支持体の凹部ごとに設けられた後側支持体の棒材により前側支持体側に押し付けて前側支持体に密着させるため、風圧によるフィルタ層の変形やずれをより確実に防止することができる。
【００７２】
このため、フィルタ層の正常な濾過作用が長期に亘って確保され、濾過効率が向上する。
【００７３】
また、熱交換器に流入しようとする空気中の塵埃がフィルタ本体を通過する際に、綿屑や木屑等の大粒子のものは後側支持体（請求項２の発明では金網）で、土埃等の小粒子のものはフィルタ層でそれぞれ捕獲され、この分離捕獲作用によりフィルタ層の目詰まりが抑えられ、濾過効率が向上する。
【００７４】
しかも、上記のようにフィルタ層を後側支持体によって前側支持体に密着させることができるため、分離捕獲作用を高めることができる。
【００７５】
さらに、請求項３の構成によると、前後両側支持体をヒンジ部材によって開閉式に連結し、これらの間にフィルタ層を挟み込むため、三層構造でありながらフィルタ層の着脱が簡単でフィルタ層の掃除、取り替え等のメンテナンスが容易となる。
【００７６】
請求項４，５の構成によると、機械表面の外装体に吸い込み口と取付部を設け、吸い込み口を覆う状態でフィルタ本体を取付けるため、塵埃を機械後部の入口（吸い込み口）で漏れなく捕獲除去し、濾過効率を高めることができる。
【００７７】
また、フィルタ本体がエンジンルーム後の奥まった位置にある場合と比較して、フィルタ本体の掃除や交換を機械前部から簡単（請求項５では嵌め込み式のためとくに簡単）に行うことができる。このため、メンテナンス作業が格段に容易となる。さらに、目詰まり状況を前部から明確に視認できるため、メンテナンスのタイミングが分かり易く、適切なフィルタ管理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるフィルタ装置が設置された油圧ショベルのエンジンルーム後の機器配置を示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【図３】実施形態にかかるフィルタ装置におけるフィルタ本体の分解斜視図である。
【図４】同本体の部分拡大断面図である。
【図５】従来のフィルタ装置が設置された油圧ショベルのエンジンルーム後の機器配置を示す図である。
【符号の説明】
１エンジンルーム
７外装体
１０吸い込み口
１１フィルタ装置
１２フィルタ本体
１３取付部としての本体取付枠
１３ａ本体取付枠の出し入れ口
１４フィルタ本体のフィルタ層
１５前側支持体（金網）
１６後側支持体（格子体）
１６ａ後側支持体を構成する横棒
１６ｂ同縦棒（波形を構成する凹部のピッチに合った間隔を置いて設けられた棒材）
１７ヒンジ部材

Claims

熱交換器の上流側に配置されるフィルタ本体と、このフィルタ本体が取付けられる取付部とから成り、上記フィルタ本体は、上記熱交換器を通過する空気中から塵埃を捕獲除去する柔軟な平板状の濾材からなるフィルタ層と、多孔質材料によって断面波形に形成された前側支持体と、この前側支持体との間にフィルタ層を挟み込む後側支持体とを具備し、上記後側支持体は、前側支持体の波形を構成する複数の凹部のピッチに合った間隔を置いて設けられた複数の棒材を有する格子体として形成され、上記平板状濾材が上記前側支持体の凹部ごとに上記後側支持体の棒材で全長に亘り前側支持体に押し付けられることにより、フィルタ層が波形に屈曲形成され、かつ、全体が前側支持体に密着してフィルタ本体が構成されたことを特徴とする建設機械のフィルタ装置。
前側支持体がフィルタ層よりも開口面積の大きい金網によって形成されたことを特徴とする請求項１記載の建設機械のフィルタ装置。
フィルタ本体の前後両側支持体が互いの一端部でヒンジ部材により開閉式に連結され、この両側支持体を閉じた状態でこれらの間にフィルタ層が挟み込まれるように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械のフィルタ装置。
エンジンルームを形成する機械表面の外装体に、外部から空気を吸い込む吸い込み口と取付部とが設けられ、フィルタ本体が上記吸い込み口を覆う状態で上記取付部に着脱自在に取付けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械のフィルタ装置。
取付部として吸い込み口の周縁部に額縁状の本体取付枠が設けられ、フィルタ本体がこの本体取付枠に着脱自在に嵌め込まれるように構成されたことを特徴とする請求項４記載の建設機械のフィルタ装置。