(57)【要約】【課題】本発明は、エンジンや油機の仕事量の抑制を回避しつつ、オーバーヒートの発生を抑止できる建設機械の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、エンジンと、ラジエータと、エンジン及びラジエータ間で冷却水を循環させる冷却水循環路と、油機と、オイルクーラーと、油機及びオイルクーラー間で作動油を循環させる作動油循環路とを備える建設機械であって、冷却水及び作動油間で熱交換を行う熱交換器と、冷却水循環路から分岐し熱交換器をバイパスして冷却水循環路に合流する経路を有するバイパス路と、バイパス路の分岐位置に配設され、熱交換器のバイパスの有無を選択可能な三方バルブと、冷却水の温度を測定する冷却水温度センサーと、作動油の温度を測定する作動油温度センサーと、冷却水温度センサー及び作動油温度センサーの測定結果に基づき三方バルブの経路の選択を制御する制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、このエンジンに供給される冷却水を冷却するラジエータと、上記エンジン及び上記ラジエータ間で冷却水を循環させる冷却水循環路と、作動油で動作する油機と、この油機に供給される作動油を冷却するオイルクーラーと、上記油機及び上記オイルクーラー間で作動油を循環させる作動油循環路とを備える建設機械であって、
上記冷却水循環路を流れる冷却水及び上記作動油循環路を流れる作動油間で熱交換を行う熱交換器と、
上記冷却水循環路から分岐し上記熱交換器をバイパスして上記冷却水循環路に合流する経路、又は上記作動油循環路から分岐し上記熱交換器をバイパスして上記作動油循環路に合流する経路のいずれか一方を有するバイパス路と、
上記バイパス路の分岐位置に配設され、上記熱交換器のバイパスの有無を選択可能な三方バルブと、
上記冷却水循環路に配設され、冷却水の温度を測定する冷却水温度センサーと、
上記作動油循環路に配設され、作動油の温度を測定する作動油温度センサーと、
上記冷却水温度センサー及び上記作動油温度センサーの測定結果に基づき上記三方バルブの経路の選択を制御する制御部と
を備える建設機械。
【請求項２】
上記作動油循環路の上記油機より上流に配設され、作動油を貯留する作動油タンクをさらに備え、
上記バイパス路が、上記冷却水循環路から分岐し上記熱交換器をバイパスして上記冷却水循環路に合流する経路を有し、
上記熱交換器が、上記作動油タンクと、上記作動油タンク内を通過するとともに上記冷却水循環路の一部を構成する配管とで構成される請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
ウインチと、
上記ウインチに加わる吊り荷の荷重を測定する吊り荷荷重計と、
上記ウインチの回転数を測定する回転数メーターと
をさらに備え、
上記油機がウインチを駆動する油圧モーターを含み、
上記制御部が、上記三方バルブの経路の選択に、上記冷却水温度センサー及び上記作動油温度センサーの測定結果に加えて、上記吊り荷荷重計及び上記回転数メーターの測定結果を用いる請求項１又は請求項２に記載の建設機械。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の建設機械を用い、
上記冷却水温度センサーが測定する冷却水温度及び上記作動油温度センサーが測定する作動油温度の温度差を判定する工程と、
上記温度差判定工程で上記温度差が予め定められた第１の基準値以上である場合に、上記三方バルブの制御により上記熱交換器を経由する経路を選択する工程と、
上記温度差判定工程で上記温度差が予め定められた第２の基準値以下である場合に、上記三方バルブの制御により上記バイパス経路を選択する工程と
を有する建設機械の制御方法。
【請求項５】
上記温度差判定工程で、上記作動油温度が上記冷却水温度よりも高い場合に上記温度差の判定を行う請求項４に記載の建設機械の制御方法。
【請求項６】
上記温度差判定工程で、上記冷却水温度が上記作動油温度よりも高い場合に上記温度差の判定を行う請求項４に記載の建設機械の制御方法。
【請求項７】
上記温度差判定工程で、上記作動油温度が予め定められた基準値以下である場合に上記温度差の判定を行う請求項６に記載の建設機械の制御方法。
【請求項８】
請求項３に記載の建設機械を用い、
上記吊り荷荷重計が測定する荷重及び上記回転数メーターが測定する回転数の積により上記ウインチの出力を判定する工程と、
上記出力判定工程での判定結果に基づき、上記三方バルブの制御により上記熱交換器を経由する経路を選択する工程と
を有する建設機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械及び建設機械の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械には、通常、冷却水により冷却させながら動作するエンジンと、作動油により動作する油機とが搭載されている。冷却水や作動油の温度が高くなり過ぎると、エンジンや油機がオーバーヒートを起こし、正常に動作しなくなる。このため、冷却水はラジエータにより冷却してエンジンに供給され、作動油はオイルクーラーにより冷却して油機に供給される。
【０００３】
上記ラジエータやオイルクーラーとして、十分に冷却能力の高いものを用いればオーバーヒートは発生しないが、装置の大型化や搭載コスト増につながるため、その冷却能力には限度がある。従って、エンジンや油機に高負荷の状態が長時間続くと、オーバーヒートが発生するおそれがある。
【０００４】
このオーバーヒートを抑止する方法として、オーバーヒートが生じる前にエンジンや油機の仕事量を減らす方法が提案されている（例えば特開２０１３−１３９８５２号公報参照）。この公報に記載のオーバーヒートを抑止する方法では、エンジンの冷却水温度及び作動油の温度から油機の種類に応じて作動油の温度上昇の抑制を開始するタイミングを変化させ、作動油のオーバーヒートを抑制している。
【０００５】
しかしながら、上記従来のオーバーヒート抑止方法では、オーバーヒートの抑止が必要と判断されると、仕事量が減らされるため、建設機械の作業効率が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１３９８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、エンジンや油機の仕事量の抑制を回避しつつ、オーバーヒートの発生を抑止できる建設機械及び建設機械の制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、エンジンと、このエンジンに供給される冷却水を冷却するラジエータと、上記エンジン及び上記ラジエータ間で冷却水を循環させる冷却水循環路と、作動油で動作する油機と、この油機に供給される作動油を冷却するオイルクーラーと、上記油機及び上記オイルクーラー間で作動油を循環させる作動油循環路とを備える建設機械であって、上記冷却水循環路を流れる冷却水及び上記作動油循環路を流れる作動油間で熱交換を行う熱交換器と、上記冷却水循環路から分岐し上記熱交換器をバイパスして上記冷却水循環路に合流する経路、又は上記作動油循環路から分岐し上記熱交換器をバイパスして上記作動油循環路に合流する経路のいずれか一方を有するバイパス路と、上記バイパス路の分岐位置に配設され、上記熱交換器のバイパスの有無を選択可能な三方バルブと、上記冷却水循環路に配設され、冷却水の温度を測定する冷却水温度センサーと、上記作動油循環路に配設され、作動油の温度を測定する作動油温度センサーと、上記冷却水温度センサー及び上記作動油温度センサーの測定結果に基づき上記三方バルブの経路の選択を制御する制御部とを備える。
【０００９】
当該建設機械は、三方バルブにより冷却水と作動油との間での熱交換の有無を選択することができる。また、当該建設機械では、制御部が、冷却水温度センサー及び作動油温度センサーの測定結果に基づき上記三方バルブの熱交換の有無を選択するので、例えば作動油の温度の上昇が検知され、かつ冷却水に温度に余裕があれば、作動油と熱交換を行い、作動油の温度の上昇を抑止することができる。従って、当該建設機械では、エンジンや油機の仕事量の抑制を回避しつつ、オーバーヒートの発生を抑止できる。
【００１０】
上記作動油循環路の上記油機より上流に配設され、作動油を貯留する作動油タンクをさらに備え、上記バイパス路が、上記冷却水循環路から分岐し上記熱交換器をバイパスして上記冷却水循環路に合流する経路を有し、上記熱交換器が、上記作動油タンクと、上記作動油タンク内を通過するとともに上記冷却水循環路の一部を構成する配管とで構成されるとよい。冷却水循環路の一部を構成する配管が作動油タンク内を通過するように熱交換器を構成することで、比較的簡便な構成で冷却水と作動油との間での熱交換を行うことができる。このため、熱交換器のレイアウト容易性の向上及び設備コストの低減を図ることができる。
【００１１】
ウインチと、上記ウインチに加わる吊り荷の荷重を測定する吊り荷荷重計と、上記ウインチの回転数を測定する回転数メーターとをさらに備え、上記油機がウインチを駆動する油圧モーターを含み、上記制御部が、上記三方バルブの経路の選択に、上記冷却水温度センサー及び上記作動油温度センサーの測定結果に加えて、上記吊り荷荷重計及び上記回転数メーターの測定結果を用いるとよい。吊り荷荷重計及び上記回転数メーターの測定結果から作動油温度の上昇を予見することで、冷却水と作動油との間での熱交換のタイミングを早め、オーバーヒートの発生をさらに効果的に抑止することができる。
【００１２】
上記課題を解決するためになされた別の発明は、本発明の建設機械を用い、上記冷却水温度センサーが測定する冷却水温度及び上記作動油温度センサーが測定する作動油温度の温度差を判定する工程と、上記温度差判定工程で上記温度差が予め定められた第１の基準値以上である場合に、上記三方バルブの制御により上記熱交換器を経由する経路を選択する工程と、上記温度差判定工程で上記温度差が予め定められた第２の基準値以下である場合に、上記三方バルブの制御により上記バイパス経路を選択する工程とを有する建設機械の制御方法である。
【００１３】
当該建設機械の制御方法は、本発明の建設機械を用いるので、エンジンや油機の仕事量の抑制を回避しつつ、オーバーヒートの発生を抑止できる。
【００１４】
上記温度差判定工程で、上記作動油温度が上記冷却水温度よりも高い場合に上記温度差の判定を行うとよい。建設機械では一般に作動油の方が、温度が高くなり易い。このため、作動油温度が冷却水温度よりも高い場合に、制御部が熱交換器を経由する経路を選択するように構成することで、冷却水側の温度余裕を効果的に利用することができる。
【００１５】
上記温度差判定工程で、上記冷却水温度が上記作動油温度よりも高い場合に上記温度差の判定を行うとよい。冷却水の方が、温度が高くなり易い建設機械にあっては、冷却水温度が作動油温度よりも高い場合に、制御部が、熱交換器を経由する経路を選択するように構成することで、作動油側の温度余裕を効果的に利用することができる。
【００１６】
上記温度差判定工程で、上記作動油温度が予め定められた基準値以下である場合に上記温度差の判定を行うとよい。作動油温度が低い場合に冷却水との間で熱交換を行うことで作動油を温める、いわゆる暖機運転を行うことができる。
【００１７】
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、本発明の建設機械を用い、上記吊り荷荷重計が測定する荷重及び上記回転数メーターが測定する回転数の積により上記ウインチの出力を判定する工程と、上記出力判定工程での判定結果に基づき、上記三方バルブの制御により上記熱交換器を経由する経路を選択する工程とを有する建設機械の制御方法である。
【００１８】
当該建設機械の制御方法では、作動油の温度が上昇することを吊り荷荷重計及び回転数メーターの測定結果から予見する。従って、当該建設機械の制御方法を用いることで、冷却水と作動油との間での熱交換のタイミングを早め、オーバーヒートの発生をさらに効果的に抑止することができる。
【００１９】
なお、「冷却水温度及び作動油温度の温度差」とは、冷却水温度及び作動油温度のうち、高い方の温度から低い方の温度を引いた差分を表すものとする。つまり、冷却水温度及び作動油温度の温度差は、常に０以上である。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の建設機械及び建設機械の制御方法は、エンジンや油機の仕事量の抑制を回避しつつ、オーバーヒートの発生を抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の建設機械のエンジン及び油機の構成を示す模式的構成図である。
【図２】図２は、図１の建設機械の制御方法を示すフロー図である。
【図３】図３は、図２の温度差判定工程の手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図１とは異なる建設機械の熱交換器部分を拡大した模式的部分構成図である。
【図５】図５は、図１及び図４とは異なる建設機械のエンジン及び油機の構成を示す模式的構成図である。
【図６】図６は、図５の建設機械の制御方法を示すフロー図である。
【図７】図７は、図３とは異なる温度差判定工程の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る建設機械及び建設機械の制御方法について適宜図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
＜建設機械＞
図１に示すように、本発明の建設機械１は、エンジン２と、ラジエータ３と、冷却水循環路４と、油機５と、オイルクーラー６と、作動油タンク７と、作動油循環路８と、熱交換器９と、バイパス路１０と、三方バルブ１１と、冷却水温度センサー１２と、作動油温度センサー１３と、制御部１４とを備える。
【００２４】
（エンジン）
エンジン２は、例えばディーゼルエンジン、ガソリンエンジン（オットーサイクルエンジン）等の燃料の燃焼により発生する熱エネルギーをクランクシャフトの回転エネルギーに変換する公知の内燃機関を用いることができる。このエンジン２は、外部から設定される回転数で運転されるよう自律制御される。
【００２５】
（ラジエータ）
ラジエータ３は、エンジン２に供給される冷却水を冷却する。エンジン２は動作すると熱を発生するため、冷却水を供給して熱交換を行い冷却する。この熱交換により冷却水は加熱されるため、ラジエータ３により冷却し、再度エンジン２に供給する。なお、当該建設機械１にあっては、ラジエータ３としては、公知のものを用いることができる。
【００２６】
ラジエータ３の冷却能力は、必要とされる冷却能力と、ラジエータ３の収容スペースやコストとに基づいて適宜決定されるが、両者はトレードオフの関係となる。また、エンジン２が高負荷の状態と低負荷の状態とでは必要とされる冷却能力も異なるため、一般にはエンジン２が高負荷の状態が長時間連続すると、ラジエータ３の冷却能力を超え、冷却水が十分に冷却できず、エンジン２がオーバーヒートするおそれがある。
【００２７】
（冷却水循環路）
冷却水循環路４は、エンジン２及びラジエータ３間で冷却水を循環させる。この冷却水循環路４により、エンジン２で冷却に用いられ温度が上昇した冷却水は、ラジエータ３へ送られ、ラジエータ３で冷却された冷却水が再びエンジン２に供給される。
【００２８】
冷却水循環路４の材質としては、冷却水の温度上昇に耐え得る限り特に限定されず、金属やゴム等を用いることができる。
【００２９】
（油機）
油機５は、作動油で動作する機械である。油機５としては、例えば当該建設機械１の走行、当該建設機械１が有し得る旋回体の回転、ウインチの回転等に用いる油圧モーターや、油圧モーターに作動油を供給する油圧ポンプ、ブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダ等の油圧アクチュエータなどを挙げることができる。なお、油機５は、これらのうちの１つであってもよいが、複数種であってもよい。
【００３０】
（オイルクーラー）
オイルクーラー６は、油機５に供給される作動油を冷却する。油機５を動作させるとその作動油は熱を持つため、オイルクーラー６により冷却した後に、再利用される。なお、当該建設機械１にあっては、オイルクーラー６としては、公知のものを用いることができる。
【００３１】
オイルクーラー６の冷却能力は、必要とされる冷却能力と、オイルクーラー６の収容スペースやコストとに基づいて適宜決定されるが、ラジエータ３と同様に両者はトレードオフの関係となる。このため、例えば作動油の使用量が多い状態が長時間連続すると、オイルクーラー６の冷却能力を超え、作動油が十分に冷却できず、油機５がオーバーヒートするおそれがある。
【００３２】
（作動油タンク）
作動油タンク７は、後述する作動油循環路８の油機５より上流かつオイルクーラー６より下流に配設され、作動油を貯留する。
【００３３】
作動油の油機５への供給量は、動作している油機５の数と負荷とにより変動するため、作動油タンク７は、この供給量の変動を吸収するバッファとしての役割を果たす。つまり、作動油の油機５への供給量が多い場合には、作動油タンク７から多量の作動油を供給し、作動油の油機５への供給量が少ない場合には、作動油タンク７に多くの作動油を貯留する。
【００３４】
（作動油循環路）
作動油循環路８は、油機５及びオイルクーラー６間で作動油を循環させる。具体的には、作動油循環路８は、油機５、オイルクーラー６及び作動油タンク７をこの順に通過し、再び油機５へ供給されるように作動油を循環させる。この作動油循環路８により、油機５で用いられ温度が上昇した作動油は、オイルクーラー６へ送られる。そして、オイルクーラー６で冷却された作動油は作動油タンク７に貯留され、が再び油機５に供給される。
【００３５】
作動油循環路８の材質としては、作動油の温度上昇に耐え得る限り特に限定されず、例えば冷却水循環路４の材質と同様のものを用いることができる。
【００３６】
（熱交換器）
熱交換器９は、冷却水循環路４を流れる冷却水及び作動油循環路８を流れる作動油間で熱交換を行う。つまり、熱交換器９は、冷却水循環路４上で、かつ作動油循環路８上に配設される。
【００３７】
上記冷却水の温度が上記作動油の温度よりも高い場合は、熱交換器９は、熱交換により上記冷却水の温度を下げ、代わりに上記作動油の温度が上昇する。一方、上記作動油の温度が上記冷却水の温度よりも高い場合は、熱交換器９は、熱交換により上記作動油の温度を下げ、代わりに上記冷却水の温度が上昇する。熱交換器９は、上述のように動作する限り特に限定されず、公知のものを用いることができる。
【００３８】
（バイパス路）
バイパス路１０は、冷却水循環路４から分岐し熱交換器９をバイパスして冷却水循環路４に合流する経路を有する。なお、バイパス路１０は、エンジン２及びラジエータ３についてはバイパスしない。
【００３９】
図１に示す当該建設機械１では、バイパス路１０は、ラジエータ３の下流かつエンジン２の上流で冷却水循環路４から分岐する。また、バイパス路１０は、上記分岐よりも下流かつエンジン２の上流で冷却水循環路４に合流するように構成されている。以下、この構成をもとに説明するが、冷却水循環路４の分岐及び合流位置は、これに限定されず、例えばエンジン２の下流かつラジエータ３の上流で冷却水循環路４から分岐し、上記分岐よりも下流かつラジエータ３の上流で冷却水循環路４に合流するように構成してもよい。
【００４０】
（三方バルブ）
三方バルブ１１は、バイパス路１０の分岐位置に配設される。
【００４１】
三方バルブ１１は、熱交換器９のバイパスの有無を選択可能である。つまり、三方バルブ１１は、ラジエータ３から流れてくる冷却水をバイパス路１０に導くか、バイパス回路１０を経ずに直接エンジン２に導くかを選択することができる。この三方バルブ１１の経路の選択は、後述する制御部１４により制御することができる。
【００４２】
（冷却水温度センサー）
冷却水温度センサー１２は、冷却水循環路４に配設され、冷却水の温度を測定する。冷却水温度センサー１２が測定した温度は、制御部１４に送られる。
【００４３】
冷却水温度センサー１２の配設位置は、冷却水が常に流れる位置であれば特に限定されるものではない。図１の建設機械１では、冷却水の温度が最も高温になると考えられる冷却水温度センサー１２は、ラジエータ３の入口側に配設されている。以下、冷却水温度センサー１２がラジエータ３の入口側に配設されている場合を例にとり説明する。
【００４４】
（作動油温度センサー）
作動油温度センサー１３は、作動油循環路８に配設され、作動油の温度を測定する。作動油温度センサー１３が測定した温度は、制御部１４に送られる。
【００４５】
図１の建設機械１では、作動油温度センサー１３は、作動油タンク７内に配設されている。作動油タンク７内は作動油で満たされ、作動油の温度が安定しているので、作動油温度センサー１３を作動油タンク７内に配設安定して作動用の温度を測定することができる。以下、作動油温度センサー１３が作動油タンク７内に配設されている場合を例にとり説明するが、作動油温度センサー１３の配設位置は、作動油の温度が測定できる位置であれば特に限定されない。
【００４６】
（制御部）
制御部１４は、冷却水温度センサー１２及び作動油温度センサー１３の測定結果に基づき三方バルブ１１の経路の選択を制御する。以下に、制御部１４の動作を中心に、本発明の建設機械の制御方法について説明する。
【００４７】
＜建設機械の制御方法＞
当該建設機械の制御方法は、図１に示す建設機械を用いる。当該建設機械の制御方法は、図２に示すように、温度差判定工程Ｓ１と、熱交換器経由経路選択工程Ｓ２と、バイパス経路選択工程Ｓ３とを有する。これらの工程は、制御部１４により制御される。
【００４８】
（温度差判定工程）
温度差判定工程Ｓ１では、冷却水温度センサー１２が測定する冷却水温度及び作動油温度センサー１３が測定する作動油温度の温度差を判定する。
【００４９】
温度差判定工程Ｓ１の手順の一例を図３に示す。まず、制御部１４は、作動油温度センサー１３の測定結果を参照し、作動油温度が基準値Ａ以上であるか否かを判定する（図３の第１判断工程Ｓ１１）。この基準値Ａは、作動油に熱交換器９による熱交換が必要とされる温度に設定されるとよく、具体的には例えば８５℃以上９０℃以下の温度とされる。
【００５０】
第１判断工程Ｓ１１で作動油温度が基準値Ａ以上であると判断された場合、制御部１４は、冷却水温度センサー１２の測定結果を参照し、冷却水温度が作動油温度未満であるか否かを判断する（図３の第２判断工程Ｓ１２）。冷却水温度が作動油温度未満である場合、制御部１４は、冷却水温度と作動油温度との温度差を算出し（図３の温度差算出工程Ｓ１３）、処理を終了する。つまり、この流れにおいては、上記作動油温度が上記冷却水温度よりも高い場合に上記温度差の判定が行われる。建設機械では一般に作動油の方が、冷却水よりも温度が高くなり易い。このため、作動油温度が冷却水温度よりも高い場合に、制御部１４が熱交換器９を経由する経路を選択するように構成することで、冷却水側の温度余裕を効果的に利用することができる。
【００５１】
一方、第２判断工程Ｓ１２で冷却水温度が作動油温度以上であると判断された場合、制御部１４は温度差を判定することなく、再び第１判断工程Ｓ１１に戻る。作動油温度が基準値Ａ以上であっても、冷却水温度が作動油温度以上に高い場合、作動油と冷却水との間で熱交換を行っても作動油の温度が下がらないためである。なお、再び第１判断工程Ｓ１１に戻る前に、制御部１４がバイパス回路１０を強制的に選択する処理を行うことが好ましい。冷却水温度が作動油温度以上に高い場合に熱交換器を経由する経路を選択すると、作動油温度がさらに高まり、オーバーヒートが発生し易くなるおそれがある。ここで、「再び第１判断工程Ｓ１１に戻る」とは、一定時間を経過した後に第１判断工程Ｓ１１に戻ることを意味する。以下、他の工程においても「再び戻る」とは同義とする。
【００５２】
第１判断工程Ｓ１１で作動油温度が基準値Ａ未満であると判断された場合、制御部１４は、作動油温度が基準値Ｂ以下であるか否かを判定する（図３の第３判断工程Ｓ１４）。この基準値Ｂは、作動油に暖機運転が必要とされる温度に設定されるとよく、具体的には例えば−３０℃以上５０℃以下の温度とされる。
【００５３】
第３判断工程Ｓ１４で作動油温度が基準値Ｂ以下であると判断された場合、制御部１４は、冷却水温度が作動油温度を超えているか否かを判断する（図３の第４判断工程Ｓ１５）。冷却水温度が作動油温度を超えている場合、制御部１４は、冷却水温度と作動油温度との温度差を算出し（温度差算出工程Ｓ１３）、処理を終了する。つまり、この流れにおいては、上記冷却水温度が上記作動油温度よりも高い場合に上記温度差の判定が行われる。このため、作動油側の温度余裕を効果的に利用することができる。また、作動油温度が予め定められた基準値以下である場合に上記温度差の判定を行うので、冷却水との間で熱交換を行うことで作動油を温める、いわゆる暖機運転を行うことができる。
【００５４】
一方、第４判断工程Ｓ１５で冷却水温度が作動油温度以下である場合、制御部１４は温度差を判定することなく、再び第１判断工程Ｓ１１に戻る。作動油温度が基準値Ｂ以下であっても、冷却水温度が作動油温度以下に低い場合、作動油と冷却水との間で熱交換を行っても作動油の温度を上げることも、冷却水の温度を下げることもできないためである。
【００５５】
第３判断工程Ｓ１４で作動油温度が基準値Ｂを超えていると判断された場合にも、制御部１４は温度差を判定することなく、再び第１判断工程Ｓ１１に戻る。作動油温度が基準値Ａ未満であるため、作動油を冷却する必要がなく、また作動油温度が基準値Ｂを超えているため、暖機運転も不要であるためである。
【００５６】
（熱交換器経由経路選択工程）
熱交換器経由経路選択工程Ｓ２では、温度差判定工程Ｓ１で上記温度差が予め定められた第１の基準値以上である場合に、三方バルブ１１の制御により熱交換器９を経由する経路を選択する。具体的には、上記温度差が第１の基準値以上である場合に、制御部１４が、三方バルブ１１を熱交換器９を経由する経路に切り替える。
【００５７】
上記第１の基準値は、作動油と冷却水との間で有意な熱交換が行える値に設定することが好ましく、例えば０℃以上５℃以下とできる。
【００５８】
（バイパス経路選択工程）
バイパス経路選択工程Ｓ３では、温度差判定工程Ｓ１で上記温度差が予め定められた第２の基準値以下である場合に、三方バルブ１１の制御によりバイパス路１０を選択する。具体的には、上記温度差が第２の基準値以下である場合に、制御部１４が、三方バルブ１１を熱交換器９を経由しないバイパス経路１０に切り替える。
【００５９】
上記第２の基準値は、上記第１の基準値以下に設定される。このため、熱交換器経由経路選択工程Ｓ２とバイパス経路選択工程Ｓ３とが同時に実行されることはない。また、温度差が第２の基準値を超えており、かつ第１の基準値未満となる場合があるが、この温度差においては、制御部１４は切り替えを行わない。つまり、三方バルブ１１は、直前の状態が維持される。
【００６０】
また、上記第２の基準値と上記第１の基準値との差は、１℃以上とることが好ましい。このように上記第２の基準値と上記第１の基準値との差を上記下限以上とすることで、頻繁に三方バルブ１１が切り換わることを抑止できるので、安定した熱交換が可能となる。
【００６１】
＜利点＞
当該建設機械１は、三方バルブ１１により冷却水と作動油との間での熱交換の有無を選択することができる。また、当該建設機械１では、制御部１４が、冷却水温度センサー１２及び作動油温度センサー１３の測定結果に基づき三方バルブ１１の熱交換の有無を選択するので、例えば作動油の温度の上昇が検知され、かつ冷却水に温度に余裕があれば、作動油と熱交換を行い、作動油の温度の上昇を抑止することができる。従って、当該建設機械１では、エンジン２や油機５の仕事量の抑制を回避しつつ、オーバーヒートの発生を抑止できる。
【００６２】
また、当該建設機械の制御方法は、本発明の建設機械１を用いるので、エンジン２や油機５の仕事量の抑制を回避しつつ、オーバーヒートの発生を抑止できる。
【００６３】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る建設機械及び建設機械の制御方法について適宜図面を参照しつつ説明する。
【００６４】
＜建設機械＞
本発明の第２実施形態に係る建設機械は、エンジンと、このエンジンに供給される冷却水を冷却するラジエータと、上記エンジン及び上記ラジエータ間で冷却水を循環させる冷却水循環路と、作動油で動作する油機と、この油機に供給される作動油を冷却するオイルクーラーと、上記油機及び上記オイルクーラー間で作動油を循環させる作動油循環路とを備える建設機械である。当該建設機械は、上記冷却水循環路を流れる冷却水及び上記作動油循環路を流れる作動油間で熱交換を行う熱交換器と、上記冷却水循環路から分岐し上記熱交換器をバイパスして上記冷却水循環路に合流する経路を有するバイパス路と、上記バイパス路の分岐位置に配設され、上記熱交換器のバイパスの有無を選択可能な三方バルブと、上記冷却水循環路に配設され、冷却水の温度を測定する冷却水温度センサーと、上記作動油循環路に配設され、作動油の温度を測定する作動油温度センサーと、上記冷却水温度センサー及び上記作動油温度センサーの測定結果に基づき上記三方バルブの経路の選択を制御する制御部とを備える。
【００６５】
当該建設機械は、図４に示すように、作動油循環路８の油機５より上流かつオイルクーラー６より下流に配設され、作動油を貯留する作動油タンク７をさらに備え、熱交換器１５が、作動油タンク７と、作動油タンク７内を通過するとともに冷却水循環路４の一部を構成する配管１５ａとで構成される。
【００６６】
図４において熱交換器１５以外の構成要素は、図１の建設機械と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。また、図４に示されていないエンジン、ラジエータ、バイパス路、三方バルブ、冷却水温度センサー及び制御部は、図１の建設機械１と同様に構成されるので、説明を省略する。
【００６７】
（熱交換器）
熱交換器１５の配管１５ａは、作動油タンク７内に貯留される作動油内を通過するように配管されている。熱交換器１５は、配管１５ａを冷却水が流れる際に、配管１５ａの周囲に満たされる作動油と冷却水との間で熱交換を行うことができる。
【００６８】
配管１５ａの材質としては、図１に示す建設機械１の冷却水循環路４を構成する材質と同様とできる。中でも配管１５ａの材質としては、金属が好ましい。金属は比較的熱伝導率が高いため、配管１５ａの周囲に満たされる作動油と冷却水との間で熱交換を効率的に行うことができる。
【００６９】
配管１５ａの長さ（作動油内を通過する部分の長さ）は、熱交換器１５の小型化と熱交換効率との観点から適宜決定される。
【００７０】
＜建設機械の制御方法＞
当該建設機械の制御方法では、図４に示す熱交換器１５を有する当該建設機械を用いる。当該建設機械の制御方法は、温度差判定工程と、熱交換器経由経路選択工程と、バイパス経路選択工程とを有する。これらの工程は、当該建設機械の制御部２０により制御される。
【００７１】
上記温度差判定工程、上記熱交換器経由経路選択工程及び上記バイパス経路選択工程は、それぞれ第１実施形態の温度差判定工程Ｓ１と、熱交換器経由経路選択工程Ｓ２と、バイパス経路選択工程Ｓ３と同様とできるため、詳細説明は省略する。
【００７２】
＜利点＞
当該建設機械では、冷却水循環路４の一部を構成する配管１５ａが作動油タンク７内を通過するように熱交換器１５を構成することで、比較的簡便な構成で冷却水と作動油との間での熱交換を行うことができる。このため、熱交換器１５のレイアウト容易性の向上及び設備コストの低減を図ることができる。
【００７３】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係る建設機械及び建設機械の制御方法について適宜図面を参照しつつ説明する。
【００７４】
＜建設機械＞
図５に示す建設機械１６は、エンジン２と、このエンジン２に供給される冷却水を冷却するラジエータ３と、エンジン２及びラジエータ３間で冷却水を循環させる冷却水循環路４と、作動油で動作する油機５と、この油機５に供給される作動油を冷却するオイルクーラー６と、作動油を貯留する作動油タンク７と、油機５、オイルクーラー６及び作動油タンク７間で作動油を循環させる作動油循環路８とを備える建設機械である。当該建設機械１６は、冷却水循環路４を流れる冷却水及び作動油循環路８を流れる作動油間で熱交換を行う熱交換器９と、冷却水循環路４から分岐し熱交換器９をバイパスして冷却水循環路４に合流する経路を有するバイパス路１０と、バイパス路１０の分岐位置に配設され、熱交換器９のバイパスの有無を選択可能な三方バルブ１１と、冷却水循環路４に配設され、冷却水の温度を測定する冷却水温度センサー１２と、作動油循環路８に配設され、作動油の温度を測定する作動油温度センサー１３とを備える。また、当該建設機械１６は、ウインチ１７と、吊り荷荷重計１８と、回転数メーター１９と、制御部２０とをさらに備える。
【００７５】
当該建設機械１６のうち、エンジン２、ラジエータ３、冷却水循環路４、オイルクーラー６、作動油タンク７、作動油循環路８、熱交換器９、バイパス路１０、三方バルブ１１、冷却水温度センサー１２及び作動油温度センサー１３は、図１の建設機械１と同様に構成できるので、同一符号を付し、説明を省略する。
【００７６】
（油機）
当該建設機械１６では、油機５はウインチ１７を駆動する油圧モーターを含む。油機５がウインチ１７を駆動する油圧モーターを含む点以外は、油機５は図１の建設機械１と同様に構成できるので、他の説明を省略する。
【００７７】
（ウインチ）
ウインチ１７は、回転させるドラムにワイヤロープを巻き付けることで吊り荷の上げ下げを行う巻き上げ機である。ウインチ１７は、油圧モーター（油機５）により駆動されている。
【００７８】
（吊り荷荷重計）
吊り荷荷重計１８は、ウインチ１７に加わる吊り荷の荷重を測定する。吊り荷荷重計１８が測定した温度は、制御部２０に送られる。
【００７９】
吊り荷荷重計１８の配設位置は、吊り荷の荷重が測定できる限り、特に限定されないが、ウインチ１７の近傍とされる。
【００８０】
（回転数メーター）
回転数メーター１９は、ウインチ１７の回転数を測定する。回転数メーター１９が測定した回転数は、制御部２０に送られる。
【００８１】
回転数メーター１９の配設位置は、ウインチ１７の回転数が測定できる限り、特に限定されないが、ウインチ１７の回転軸近傍とされる。
【００８２】
（制御部）
制御部２０は、冷却水温度センサー１２及び作動油温度センサー１３の測定結果に基づき三方バルブ１１の経路の選択を制御する。また、制御部２０は、三方バルブ１１の経路の選択に、冷却水温度センサー１２及び作動油温度センサー１３の測定結果に加えて、吊り荷荷重計１８及び回転数メーター１９の測定結果を用いる。以下に、制御部２０の動作を中心に、本発明の建設機械の制御方法について説明する。
【００８３】
＜建設機械の制御方法＞
当該建設機械の制御方法は、図５に示す建設機械を用いる。当該建設機械の制御方法は、図６に示すように、出力判定工程Ｓ４と、温度差判定工程Ｓ５と、熱交換器経由経路選択工程Ｓ６と、バイパス経路選択工程Ｓ７とを有する。これらの工程は、制御部２０により制御される。
【００８４】
（出力判定工程）
出力判定工程Ｓ４では、吊り荷荷重計１８が測定する荷重及び回転数メーター１９が測定する回転数の積によりウインチ１７の出力を判定する。
【００８５】
具体的には、出力判定工程Ｓ４では、荷重及び回転数の積が予め定められた基準値以上である場合、温度差判定工程Ｓ５に制御を移し、荷重及び回転数の積が上記基準値に満たない場合は、再び出力判定工程Ｓ４を行う。なお、再び出力判定工程Ｓ４に戻る前に、制御部２０がバイパス回路１０を強制的に選択する処理を行うことが好ましい。
【００８６】
荷重及び回転数の積は、ウインチ１７にかかる負荷に相当し、この数値が大きいほどウインチ１７の動作が激しいことを意味する。従って、上記基準値は、ウインチ１７の動作が激しく、この状態が持続すれば作動油の温度が急激に上昇するような値とするとよい。
【００８７】
（温度差判定工程）
温度差判定工程Ｓ５では、冷却水温度センサー１２が測定する冷却水温度及び作動油温度センサー１３が測定する作動油温度の温度差を判定する。
【００８８】
具体的には、温度差判定工程Ｓ５では、作動油温度が冷却水温度よりも高い場合に温度差を算出し、熱交換器経由経路選択工程Ｓ６及びバイパス経路選択工程Ｓ７に制御を移す。なお、作動油温度が冷却水温度以下である場合は、温度差判定工程Ｓ５に再び戻ってもよいが、出力判定工程Ｓ４に戻ることが好ましい。
【００８９】
（熱交換器経由経路選択工程）
熱交換器経由経路選択工程Ｓ６は、第１実施形態の熱交換器経由経路選択工程Ｓ２と同様とできるので、詳細説明を省略する。
【００９０】
なお、当該建設機械の制御方法では、最初に出力判定工程Ｓ４を行い、少なくとも荷重及び回転数の積が予め定められた基準値以上でなければ、熱交換器経由経路選択工程Ｓ６は実行されない。つまり、当該建設機械の制御方法では、熱交換器経由経路選択工程Ｓ６は、出力判定工程での判定結果に基づき、上記三方バルブの制御により上記熱交換器を経由する経路を選択している。
【００９１】
（バイパス経路選択工程）
バイパス経路選択工程Ｓ７は、第１実施形態のバイパス経路選択工程Ｓ３と同様とできるので、詳細説明を省略する。
【００９２】
＜利点＞
当該建設機械１６及び当該建設機械の制御方法では、吊り荷荷重計１８及び回転数メーター１９の測定結果から作動油温度の上昇を予見することで、冷却水と作動油との間での熱交換のタイミングを早め、オーバーヒートの発生をさらに効果的に抑止することができる。
【００９３】
［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【００９４】
上記第１実施形態及び第３実施形態では、バイパス回路が冷却水循環路から分岐し熱交換器をバイパスして冷却水循環路に合流する経路を有する場合を説明したが、バイパス回路は作動油循環路から分岐し熱交換器をバイパスして作動油循環路に合流する経路を有する構成とすることもできる。このような構成にあっても、制御部は第１実施形態及び第３実施形態と同様に三方バルブを制御することで、エンジンや油機の仕事量の抑制を回避しつつ、オーバーヒートの発生を抑止できる。
【００９５】
上記第１実施形態では、温度差判定工程として図３のフローチャートで示される処理手順を説明したが、温度差判定工程の処理手順は、これに限定されるものではない。
【００９６】
例えば図３のフローチャートにおいて、最初から第２判断工程Ｓ１２より開始してもよい。この場合、作動油温度の絶対値に関わらず、作動油温度が冷却水温度よりも高い場合にのみ熱交換が行われ得る。建設機械では一般に作動油の方が、温度が高くなり易い。このため、作動油温度が冷却水温度よりも高い場合に、制御部が熱交換器を経由する経路を選択するように構成することで、冷却水側の温度余裕を効果的に利用することができる。なお、この場合、第１判断工程Ｓ１１、第３判断工程Ｓ１４及び第４判断工程Ｓ１５は実行されない。
【００９７】
また、図３のフローチャートにおいて、最初から第３判断工程Ｓ１４より開始してもよい。この場合、作動油温度が予め定められた基準値Ｂ以下であり、かつ冷却水温度が作動油温度よりも高い場合にのみ熱交換が行われ得る。この構成にあっては、作動油温度が低い場合に冷却水との間で熱交換を行うことで作動油を温める、いわゆる暖機運転を行うことができる。なお、この場合、第１判断工程Ｓ１１及び第２判断工程Ｓ１２は実行されない。
【００９８】
さらに、図３のフローチャートにおいて、最初から第４判断工程Ｓ１５より開始してもよい。この場合、作動用の温度に関わらず冷却水温度が作動油温度よりも高い場合にのみ熱交換が行われ得る。冷却水の方が、温度が高くなり易い建設機械にあっては、冷却水温度が作動油温度よりも高い場合に、制御部が、熱交換器を経由する経路を選択するように構成することで、作動油側の温度余裕を効果的に利用することができる。なお、この場合、第１判断工程Ｓ１１、第２判断工程Ｓ１２及び第３判断工程Ｓ１４は実行されない。
【００９９】
図３のフローチャートにおいては、最初に作動油温度の絶対値で熱交換の可否を判断しているが、図７に示すように冷却水温度を基準としてもよい。図７に示すフローチャートでは、まず、制御部は、冷却水温度センサーの測定結果を参照し、冷却水温度が基準値Ｃ以上であるか否かを判定する（図７の第１判断工程Ｓ１６）。この基準値Ｃは、冷却水に熱交換器による熱交換が必要とされる温度に設定されるとよく、具体的には例えば９０℃以上９５℃以下の温度とされる。
【０１００】
第１判断工程Ｓ１６で冷却水温度が基準値Ｃ以上であると判断された場合、制御部は、作動油温度センサーの測定結果を参照し、作動油温度が冷却水温度未満であるか否かを判断する（図７の第２判断工程Ｓ１７）。作動油温度が冷却水温度未満である場合、制御部は、作動油温度と冷却水温度との温度差を算出し（図７の温度差算出工程Ｓ１８）、処理を終了する。つまり、この流れにおいては、上記冷却水温度が上記作動油温度よりも高い場合に上記温度差の判定が行われる。
【０１０１】
一方、第２判断工程Ｓ１７で作動油温度が冷却水温度以上であると判断された場合、制御部は温度差を判定することなく、再び第１判断工程Ｓ１６に戻る。冷却水温度が基準値Ｃ以上であっても、作動油温度が冷却水温度以上に高い場合、作動油と冷却水との間で熱交換を行っても冷却水の温度が下がらないためである。なお、再び第１判断工程Ｓ１６に戻る前に、制御部がバイパス回路を強制的に選択する処理を行うことが好ましい。作動油温度が冷却水温度以上に高い場合に熱交換器を経由する経路を選択すると、冷却水温度がさらに高まり、オーバーヒートが発生し易くなるおそれがある。
【０１０２】
上記第３実施形態では、建設機械の制御方法として、温度差判定工程を有する場合を説明したが、温度差判定工程は必須の工程ではない。例えば出力判定工程の荷重及び回転数の積に基づいて、熱交換器を経由する経路又はバイパス経路を選択するように構成することもできる。
【０１０３】
上記第１実施形態及び第３実施形態では、建設機械の作動油タンクがオイルクーラーより下流に配設される場合を説明したが、作動油タンクはオイルクーラーより上流に配設することもできる。作動油タンクがオイルクーラーより上流に配設される場合であっても、例えば作動油温度センサーをオイルクーラーの下流に位置させたり、作動油温度センサーの測定温度を補正して利用したりすることで、上記第１実施形態及び第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上説明したように、本発明の建設機械及び建設機械の制御方法は、エンジンや油機の仕事量の抑制を回避しつつ、オーバーヒートの発生を抑止できる。
【符号の説明】
【０１０５】
１、１６  建設機械
２  エンジン
３  ラジエータ
４  冷却水循環路
５  油機
６  オイルクーラー
７  作動油タンク
８  作動油循環路
９  熱交換器
１０  バイパス路
１１  三方バルブ
１２  冷却水温度センサー
１３  作動油温度センサー
１４、２０  制御部
１５  熱交換器
１５ａ  配管
１７  ウインチ
１８  吊り荷荷重計
１９  回転数メーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2020133175.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020133175.tif 000008
【図７】
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