| 【発明の名称】 |
熱源の放熱構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】坪田 晴弘
【住所又は居所】神奈川県平塚市万田１２００ 株式会社小松製作所中央研究所内
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| 【要約】 |
【課題】エンジン等の熱源の冷却装置への負担を軽減することのできる熱源の放熱構造を提供する。
【解決手段】騒音を発する熱源４と、該熱源４と空間を隔てて熱源４の少なくとも一部を覆う熱源カバー８と、該熱源カバー８の熱源４側に装着されたアルミ吸音材１０と、該アルミ吸音材１０の熱源カバー８側の面に形成されたセラミック層Ｃｅとを備えた構成とする。また、前記セラミック層Ｃｅは、液体セラミックの塗布により形成した構成とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 騒音を発する熱源(4)と、該熱源(4)と空間を隔てて熱源(4)の少なくとも一部を覆う熱源カバー(8)と、該熱源カバー(8)の熱源(4)側に装着されたアルミ吸音材(10)と、該アルミ吸音材(10)の熱源カバー(8)側の面に形成されたセラミック層(Ce)とを備えたことを特徴とする熱源の放熱構造。
【請求項２】 前記セラミック層(Ce)は、液体セラミックの塗布により形成したことを特徴とする請求項１記載の熱源の放熱構造。
【請求項３】 前記アルミ吸音材は、発泡アルミ(10)及びアルミ不織布(11)の少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱源の放熱構造。
【請求項４】 請求項１，２又は３記載の熱源の放熱構造において、前記熱源(4)の表面の少なくとも一部にセラミック層(CeE)を形成したことを特徴とする熱源の放熱構造。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱源の放熱構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】油圧ショベル等の作業車両においては、エンジンを駆動源とする油圧駆動回路により作業機等を駆動して作業を行う。エンジンは、熱及び騒音を発するので、作業現場周囲への騒音を低減するため、エンジンをカバーで覆いエンジンルームを形成し、エンジンルーム内に吸音材を設けて騒音を低減すると共に、ラジエータ、ファン、オイルクーラ、吸排気口といった冷却系を設けて、エンジンのヒートバランスを確保している。
【０００３】図７は、従来の油圧ショベルのエンジンルームの内部を後方から見た概略図である。図７に示すように、油圧ショベルのエンジンルーム１は、ラジエータ２、ファン３、エンジン４及び油圧ポンプ５をこの順に収容している。そして、エンジンルーム１を覆うエンジンカバー８の上面には、ラジエータ２前方（図７の左側）空間と外気とを連通する吸気口８ａと、ラジエータ２後方（図７の右側）空間と外気とを連通する排気口８ｂとを備えている。また、エンジンカバー８の内側面には、吸音性能に優れたウレタン系の吸音材３０が貼着されている。なお、図７において、６はラジエータ２に並設する作動油冷却用のオイルクーラで、７はエンジン４に並設され排気ガスを尾管７ａを介してエンジンルーム１の外部に排出するマフラーである。
【０００４】ファン３の回転により吸気口８ａからエンジンルーム１内に流入した冷却空気は、ラジエータ２にて熱交換した後、ファン３を通過し、ラジエータ２後方空間のエンジン４や油圧ポンプ５等の機器から熱を吸収して、排気口８ｂからエンジンルーム１外に排出される。ラジエータ２にて冷却されたエンジン冷却水は、エンジン４に導かれエンジン４を冷却しラジエータ２に戻る。この冷却系により、エンジン４はオーバーヒートすること無く、適正なヒートバランスが保たれる。また、エンジン４、ファン３及び油圧ポンプ５等から発生する騒音は、前記吸音材３０により低減される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来技術においては、以下に述べるような問題点がある。即ち、近年の環境問題への取り組みとして、建設機械の低騒音化の要求が高まるとともに、特に大都市圏の深刻な大気汚染改善のため、排気ガス規制の規制値が益々厳しくなっている。この排気ガス規制に対する有効な手段としてＥＧＲ（排気再循環）装置が広く知られ、用いられはじめている。
【０００６】ＥＧＲ装置は、燃焼室から排出される排気ガスの一部を、排気通路から吸気通路へ還流し吸気に混合させて再度燃焼室に送り込むことで、吸気中の酸素濃度を低下させ、燃焼温度を下げる作用があり、排気ガスに含まれる有害物質、特に窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑える効果が大きい。この場合、高温の排気還流ガスをそのまま吸気通路に送ると、吸気温度が高くなり出力が低下したり、排気還流ガスの流量を制御するＥＧＲバルブの性能や耐久性を損なうといった不都合が生じるので、これを回避するために、エンジン冷却水が循環するＥＧＲクーラをＥＧＲバルブの上流側に設けて、エンジン冷却水を用いて排気還流ガスから熱を奪うことで排気還流ガスの冷却を行っている。
【０００７】今後厳しくなる排気ガス規制の規制値をＥＧＲ装置の採用によりクリアしようとする場合には、本来排気ガスと共にマフラー７から外部に放出していた熱の一部をＥＧＲクーラが処理することになるので、ＥＧＲクーラでの熱交換によりエンジン冷却水の温度が上昇し、エンジン４のヒートバランスを確保するのが厳しくなる。即ち、現在の冷却系の冷却能力を、例えば２割程度向上させる必要が生じる。
【０００８】エンジンカバー８の内側面に貼着したウレタン系の吸音材３０は、断熱効果を発揮する部材であるので、この部分から外部に熱を逃がす効果は無い。このため、冷却能力を向上させるために、ファン３の外径サイズを大きくしたりファン３の回転速度を速くすることが考えられるが、装置が大型化し、ファン３からの騒音が大きくなる。また、冷却能力を向上させるために、ラジエータ２としてサイズの大きいもの又はフィンピッチのより細かいものを採用することが考えられるが、装置の大型化やコスト高を招来してしまう。特に、装置の大型化はエンジンルーム１の大型化を招来するので、エンジンルームの大きさが制限される後方小旋回の油圧ショベルにとっては不都合である。
【０００９】即ち、騒音低減や排気ガス規制に対応するために上記方策を採用すると、エンジン４のヒートバランスを維持するのは困難である。
【００１０】本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、エンジン等の熱源の冷却装置への負担を軽減することのできる熱源の放熱構造を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目的を達成するために、騒音を発する熱源と、該熱源と空間を隔てて熱源の少なくとも一部を覆う熱源カバーと、該熱源カバーの熱源側に装着されたアルミ吸音材と、該アルミ吸音材の熱源カバー側の面に形成されたセラミック層とを備えた構成としている。また、前記セラミック層は、液体セラミックの塗布により形成した構成としている。また、前記アルミ吸音材は、発泡アルミ及びアルミ不織布の少なくともいずれか一方である構成としている。
【００１２】上記構成によると、熱伝導率の優れたアルミ吸音材を熱源カバーの内側に装着し、このアルミ吸音材の熱源カバー側の面にセラミック層を形成しているので、熱源カバー内の熱をアルミ吸音材がセラミック層に伝導し、セラミック層が効率よく熱放射して熱源カバーを介して外部に放熱する。このため、騒音を低減すると共に、熱源からの発熱を放熱して熱源の冷却装置の負担を軽減する。これにより、冷却装置の小型化や低コスト化を図れる。また、セラミック層は、液体セラミックの塗布により形成されるので、容易でしかも複雑な形状に対しても対応可能である。
【００１３】また、熱源の放熱構造において、前記熱源の表面の少なくとも一部にセラミック層を形成した構成としている。上記構成によると、熱源からの熱放射を促進して、アルミ吸音材を介しての外部への放熱量を増加させるので、熱源の冷却装置の負担をさらに軽減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明を適用した実施形態の油圧ショベルのエンジンルーム１の内部を後方から見た概略図である。図１に示すように、油圧ショベルのエンジンルーム１は、ラジエータ２、ファン３、エンジン４及び油圧ポンプ５をこの順に収容している。ラジエータ２に隣設して作動油冷却用のオイルクーラ６が設けられている。エンジン４には消音装置としてマフラー７が装着されており、排気ガスを尾管７ａを介してエンジンルーム１の外部に排出している。エンジンルーム１はエンジンカバー８に覆われており、エンジンカバー８の上面には、ラジエータ２前方（図１の左側）空間と外気とを連通する吸気口８ａと、ラジエータ２後方（図１の右側）空間と外気とを連通する排気口８ｂとを備えている。
【００１５】エンジン４には、排気ガスの一部を排気通路から吸気通路へ還流し吸気に混合させることにより、排気ガスに含まれるＮＯｘを低減するＥＧＲ装置９が装着されている。ＥＧＲ装置９は、燃焼室に還流する高温の排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ（図示せず）を備えている。ＥＧＲクーラにはエンジン冷却水が循環しており、排気還流ガスとの間で熱交換を行う。
【００１６】エンジンカバー８の内側面には、発泡アルミ吸音材１０が装着されている。図２に示すように、板状の発泡アルミ吸音材１０の一側面にはセラミック層Ｃｅが形成されており、発泡アルミ吸音材１０はこのセラミック層Ｃｅがエンジン４とは反対に向くように、即ち、セラミック層Ｃｅがエンジンカバー８に対向するようにブラケット２１，２２，２３により保持されている。なお、発泡アルミ吸音材１０は、セラミック層Ｃｅとエンジンカバー８とが所定距離離間して空気層Ｔを形成するように保持されている。セラミック層Ｃｅは、液体セラミックを発泡アルミ吸音材１０に塗布し乾燥させることにより形成される。熱源であるエンジン４の表面にも、液体セラミックの噴霧によりセラミック層ＣｅEが形成されている。
【００１７】セラミックは、遠赤外線の波長領域で高い放射率を有する物質、即ち、熱放射率の良好な物質であり、何らかの形でエネルギーを受けた場合、そのエネルギーを遠赤外線放射（熱放射）として熱力学の法則に従い二次的に放射する。なお、遠赤外線放射は、物質の分子振動（伸縮、変角、回転）が、下のエネルギー準位へ「遷移」する際に、元のエネルギー準位との差分エネルギーとして分子から放出されるもので、途中の空気を暖めること無く一直線に被照射物体に到達し、被照射物体を発熱させる。
【００１８】エンジン４、ファン３及び油圧ポンプ５等から発生する騒音は、発泡アルミ吸音材１０に吸収され低減する。エンジンルーム１内の温度上昇及びエンジン４や油圧ポンプ５からの熱放射により発泡アルミ吸音材１０の内側面は暖まる。発泡アルミ吸音材１０は熱の良導体であり、内側面側の熱は外側面側、即ちセラミック層Ｃｅに伝えられ遠赤外線として熱放射され、エンジンカバー８に吸収され外気中に放熱される。エンジン４及びＥＧＲクーラを冷却することにより温度が上昇してラジエータ２に送還されるエンジン冷却水は、ラジエータ２にてファン３の回転により吸入口８ａから流入した冷却空気と熱交換を行い冷却される。ラジエータ２にて熱交換を行った冷却空気は、ファン３を通過し、エンジン４や油圧ポンプ５等の機器の熱を吸収して、排気口８ｂからエンジンルーム１の外方に排出される。
【００１９】ＥＧＲ装置９の装着により、本来マフラー７から外部に放出される熱の一部をエンジンルーム１内で処理するため、冷却効率の向上が必要となるが、上記実施形態においては、（１）吸音材として熱伝導率の大きい発泡アルミ吸音材１０を用い、エンジンルーム１内部の熱及びエンジン４等の放射熱を吸音材の外側面に伝える（２）吸音材の外側面に形成したセラミック層Ｃｅから効率よく熱放射する（３）エンジン４にもセラミック層ＣｅEを形成し熱放射を促進することにより、エンジンルーム１内の熱の一部をエンジンカバー８からの熱放射として効率よく外部に逃がすことにより、ラジエータ２及びファン３による冷却系への負担を軽減している。このため、ファン３の外径サイズを大きくすることも無く、ファン３の回転速度を速くする必要も無く、また、ラジエータ２としてサイズの大きいもの又はフィンピッチの細かいものを採用する必要も無く、エンジン４のヒートバランスを維持することが可能となる。また、セラミック層Ｃｅは、液体セラミックの塗布して乾燥させることにより形成されるので、容易でしかも複雑な形状に対しても対応可能である。
【００２０】なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の範囲内において変更や修正を加えることができるのは言うまでもない。例えば、図３に示すように、エンジンカバー８の内側に立設するスタッド１４及びナット１５により発泡アルミ吸音材１０を取着してもよい。同図において、１６は発泡アルミ吸音材１０の厚みと同等の長さを有するカラーで、１７は座金である。また、図４に示すように、発泡アルミ吸音材１０の縁部でエンジンカバー８に貼着しても構わない。このとき、発泡アルミ吸音材１０の貼着面側の貼着部以外に凹部１０ａを設け、ここにセラミック層Ｃｅを形成すればよい。
【００２１】また、アルミ吸音材として発泡アルミ吸音材１０の例にて説明したが、アルミ不織布吸音材１１を用いても構わない。即ち、図５に示すように、アルミ不織布吸音材１１の片面に液体セラミックを含浸して乾燥させることによりセラミック層Ｃｅを形成し、エンジンカバー８の内側に立設するスタッド１４及びナット１５によりアルミ不織布吸音材１１を取着してもよい。空気層Ｔはスペーサ１８により形成されている。また、図６に示すように、アルミ不織布１１の縁部が差込可能なブラケット２５をエンジンカバー８の内側に設けて、アルミ不織布１１を装着するように構成しても構わない。アルミ不織布１１に段差部１１ａを設けることにより、空気層Ｔが形成される。
【００２２】アルミ吸音材の種類は、装着部位に応じて適宜選択すればよいので、同一エンジンルームにおいて、ある部位には発泡アルミ吸音材１０を用い、別の部位にはアルミ不織布吸音材１１を用いても構わない。また、装着方法も上述の方法以外でも良く、適宜選択すればよい。
【００２３】また、セラミック層Ｃｅを形成する液体セラミックの塗布方法は、スプレー噴霧、刷毛塗り、ローラ、含浸等の方法から適宜選択すればよい。
【００２４】実施形態においては、ＥＧＲ装置を搭載したエンジンの冷却系に適用した例にて説明したが、ＥＧＲ装置の不要なエンジンの冷却系に適用することも可能である。この場合、小径のファンを採用できる、或いは、ファンの回転速度を低下できるので、騒音の低減を向上できる。また、ラジエータとして小型のもの又はフィンピッチの粗いものを採用できるので、省スペースや低コストの効果が得られる。
【００２５】熱源としてエンジン４を例に挙げたが、油圧ポンプ５も熱源である。即ち、油圧ポンプ５の表面にも液体セラミックを噴霧してセラミック層を形成し、放熱を促進しても構わない。また、その他の油圧バルブ類も熱及び騒音を発するが、例えば、この油圧バルブをエンジンルームとは別の場所に収納しエンジンカバーとは別のカバーで覆うと共に、このカバーの内側に上述したようなセラミック層を備えたアルミ吸音材を装着して、騒音低減効果を有する放熱構造を構成してもよい。
【００２６】作業車両以外への適用も可能である。例えば、工事現場で用いるエンジン式発電機やエンジン式コンプレッサ等の設備にも適応できるのは言うまでも無い。
【００２７】以上説明したように、本発明によれば、熱伝導率の優れた吸音材の放熱側の面にセラミック層を形成することにより、吸音材を装着した部位からの外部への熱放射を増大させる構造としているので、エンジン等の熱源の冷却装置への負担を軽減することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２３６
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
【住所又は居所】東京都港区赤坂二丁目３番６号
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| 【出願日】 |
平成１４年３月１５日（２００２．３．１５） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２６７０６４（Ｐ２００３−２６７０６４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年９月２５日（２００３．９．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−７２４３３（Ｐ２００２−７２４３３） |
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