(57)【要約】【課題】自ら発熱し、しかも熱に弱い電気・電子機器を、効率良く冷却できるとともに他の発熱機器の熱影響を受け難い環境で設置できるようにする。【解決手段】複数本の支柱２４…と、この支柱２４…の上端部間に取付けられた天板２５とを備え、自ら発熱ししかも熱に弱い電気・電子機器である蓄電装置１７及びコントローラ１８を天板２５の上下両側に設置する一方、天板下方の油圧機器空間Ｓに油圧ポンプ１５及びコントロールバルブ１６を収容するように構成した。また、蓄電装置１７及びコントローラ１８を、油圧ポンプ１５及びコントロールバルブ１６の熱を含む外部からの熱に対して防護する遮熱手段として、断熱材及び遮熱板を設けた。【選択図】図１
2010270555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体のアッパーフレームに取付けられる作業機械の架台であって、複数本の支柱を備え、この支柱の上端部間に、冷却を必要とする電気機器が設置される天板が取付けられるとともに、この天板の下方に、油圧機器が収容される油圧機器空間が形成され、かつ、上記天板に設置された電気機器を同機器外部からの熱に対して防護する遮熱手段が設けられたことを特徴とする作業機械の架台。
【請求項２】
上記天板に、ハイブリッド作業機械における発電電動機の電源となる蓄電装置が設置されるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の作業機械の架台。
【請求項３】
上記遮熱手段として、上記天板の下面に断熱材が設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械の架台。
【請求項４】
上記遮熱手段として、上記天板に設置された電気機器に対して、上記油圧機器空間に収容された油圧機器の熱を遮断する遮熱板が、上記油圧機器空間を囲む状態で上記支柱間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項に記載の作業機械の架台。
【請求項５】
上記天板に、冷却空気を天板上下間で流通させる通気口が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業機械の架台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はショベル等の作業機械、とくに多くの電気機器が搭載されるハイブリッド作業機械に、機器を設置するための台として使用される架台に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド式のショベルを例にとって背景技術を説明する。
【０００３】
このショベルは、図７に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が、地面に対して鉛直となる縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２の前部に、ブーム３、アーム４、バケット５、及びこれらを作動させるブーム、アーム、バケット各シリンダ６,７,８を備えた作業アタッチメント９が取付けられて構成される。
【０００４】
上部旋回体２には、前部左側にキャビン１０が搭載されるとともに、後端部にカウンタウェイト１１が装着される。
【０００５】
上部旋回体２の後部にはエンジンルーム１２が設けられ、このエンジンルーム１２に動力源としてのエンジン１３が設置される(特許文献１参照)。
【０００６】
なお、この明細書において、「前後」「左右」はキャビン１０内に着座したオペレータから見た方向性をいう。
【０００７】
このハイブリッド式ショベルの駆動系及び制御系のブロック構成を図８に示す。
【０００８】
エンジン１３に、発電機作用と電動機作用を行う発電電動機１４と油圧ポンプ１５とが接続され、これらがエンジン１３によって駆動される。
【０００９】
油圧ポンプ１５からの吐出油はコントロールバルブ(弁そのものはアクチュエータごとに設けられているが、ここでは複数の弁の集合体として示す)１６を介して図７に示すブーム、アーム、バケット各シリンダ６〜８、及び図示しない左、右両走行用油圧モータ等の油圧アクチュエータに供給され、これら油圧アクチュエータが駆動される。
【００１０】
一方、発電電動機１４には、二次電池等からなる電源としての蓄電装置（動力バッテリ）１７がコントローラ１８を介して、また旋回駆動源としての旋回電動機１９がインバータ２０を介してそれぞれ接続される。
【００１１】
コントローラ１８は、発電電動機１４の発電機出力の過不足に応じた蓄電装置１７の充・放電作用等を制御する。
【００１２】
インバータ２０は、発電電動機１４の発電機作用と電動機作用の切換え、及び発電電力あるいは電動機としての電流またはトルクの制御等を行う。
【００１３】
従来、このようなハイブリッド式ショベルに搭載されるハイブリッド機器は特許文献２に示されるようにエンジンルーム１２等に設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第３６４９１４７号公報
【特許文献２】特開２００７−１０７２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ハイブリッド式ショベルに搭載される機器のうち、ハイブリッド機器、たとえば蓄電装置１７のように自ら発熱し、しかも熱に弱い電気・電子機器（以下、要冷却機器という）については、本来の性能及び寿命確保のために冷却（空冷）する必要があるとともに、他の発熱機器（油圧ポンプ１５やコントロールバルブ１６等の油圧機器、エンジンのマフラー等）からの熱に対して防護する必要がある。
【００１６】
しかし、特許文献１，２に示された公知技術ではこの点について留意されておらず、要冷却機器を他の発熱機器と混在して同一平面上に配置しているに過ぎないため、基本的に要冷却機器に対する冷却空気の流れが悪く、冷却効果が低い上に、他の発熱機器からの熱の影響を受け易い。
【００１７】
とくにハイブリッド式ショベルの場合、既存の機械の限られたスペースにハイブリッド機器を追加することから、機器が密集して配置されるため、上記の問題が深刻となり、要冷却機器の性能、寿命が低下するという問題があった。
【００１８】
そこで本発明は、要冷却機器を、効率よく冷却できるとともに他の発熱機器の熱影響を受け難い環境で設置することができる作業機械の架台を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１の発明は、下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体のアッパーフレームに取付けられる作業機械の架台であって、複数本の支柱を備え、この支柱の上端部間に、冷却を必要とする電気機器が設置される天板が取付けられるとともに、この天板の下方に、油圧機器が収容される油圧機器空間が形成され、かつ、上記天板に設置された電気機器を同機器外部からの熱に対して防護する遮熱手段が設けられたものである。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記天板に、ハイブリッド作業機械における発電電動機の電源となる蓄電装置が設置されるように構成されたものである。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、上記遮熱手段として、上記天板の下面に断熱材が設けられものである。
【００２２】
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、上記遮熱手段として、上記天板に設置された電気機器に対して、上記油圧機器空間に収容された油圧機器の熱を遮断する遮熱板が、上記油圧機器空間を囲む状態で上記支柱間に取付けられたものである。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの構成において、上記天板に、冷却空気を天板上下間で流通させる通気口が設けられたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、複数の機器を架台まわりにコンパクトに配置しながら、自ら発熱し、しかも熱に弱い要冷却機器（請求項２では蓄電装置）を天板に、他の機器から十分離間させて効率良く冷却できる状態で配置することができる。
【００２５】
また、遮熱手段により、外部からの熱に対して要冷却機器を防護することができる。
【００２６】
このため、要冷却機器（とくに請求項２の蓄電装置）の本来の性能、寿命を確保することができる。
【００２７】
この場合、請求項３の発明によると、天板の上面に要冷却機器を設置した場合に、油圧機器空間に設置された油圧機器等の天板下からの熱に対して断熱効果を得ることができる。
【００２８】
請求項４の発明によると、支柱間に取付けた遮熱板により、油圧機器からの熱が架台外周側に出て天板上の要冷却機器に回り込んだり、架台外部（かたとえばマフラー）の熱が油圧機器空間に侵入したりすることを防止することができる。
【００２９】
また、遮熱板を、油圧機器空間を囲む状態で支柱間に取付けているため、架台まわりに設置された蓄電装置以外の電気機器に対しても遮熱効果を得ることができる。
【００３０】
請求項５の発明によると、天板の上下両側に要冷却機器を設置し、これらを空冷する構成をとる場合に、天板に通気口を設けることで両機器を共通の冷却構造で冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッドショベルにおける上部旋回体のアッパーフレームの斜視図である。
【図２】同平面図である。
【図３】アッパーフレームに設けられる架台とこれに組み込まれる蓄電装置及びコントローラの分解斜視図である。
【図４】同架台に蓄電装置及びコントローラを組み込んだ状態の斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図４の状態の前面図である。
【図７】本発明の適用対象例であるショベルの概略側面図である。
【図８】同ショベルをハイブリッド式として構成した場合の駆動系及び制御系のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。
【００３３】
実施形態では、図７，８に示すハイブリッドショベルを適用対象としている。
【００３４】
なお、実施形態において、ハイブリッドショベルに装着または搭載される部材や機器について図７，８に示すものと同一のものに同一符号を付して示す。
【００３５】
図１，２において、２１は上部旋回体２を構成するアッパーフレームで、このアッパーフレーム２１の前部ほぼ中央に図７の作業アタッチメント９が装着されるとともに、前部左側にキャビン１０、後部にエンジン１３がそれぞれ搭載され、エンジン１３には発電電動機１４及び油圧ポンプ１５が接続される。図２中、２２はエンジン１３のマフラーである。
【００３６】
実施形態に係る架台２３は、アッパーフレーム２１の右サイドデッキの後部（キャビン１０内のオペレータから見て右斜め後）に取付けられ、この架台２３に蓄電装置１７等のハイブリッド機器を含む複数の機器が組み込まれる。
【００３７】
この点を詳述する。
【００３８】
架台２３は、図３〜図６に詳しく示すように、前後左右計四本（五本以上でもよい）の支柱２４…が複数の梁材でボルト結合されるとともに、この支柱２４…の上端間に天板２５が取付けられた自立可能な組立式の独立した台として構成されている。
【００３９】
この架台２３は、アッパーフレーム２１に対し、図５，６に示すように天板下方の空間（油圧機器空間）Ｓに油圧ポンプ１５及びコントロールバルブ１６が収容される（油圧ポンプ１５、コントロールバルブ１６を跨ぐ）状態で、各支柱２４…の下端部で着脱自在に取付けられ、天板２５の上面側に蓄電装置１７、下面側にコントローラ１８がそれぞれ設置されている。
【００４０】
いいかえれば、蓄電装置１７とコントローラ１８を天板上下に設置しうるように、天板２５を含めた架台全体の形状、サイズ、強度等が設定されている。
【００４１】
こうして、自ら発熱し、しかも熱に弱い要冷却機器である蓄電装置１７とコントローラ１８が、互いの間に天板２５を介在させた状態で上下に重ねて配置され、とくに熱によって性能、寿命が左右される上側の蓄電装置１７は、上部旋回体２に搭載されるすべての機器のうちで最も高位に位置する状態で設置されている。
【００４２】
蓄電装置１７及びコントローラ１８は、それぞれ本体１７ａ，１８ａと、これを覆うケーシング１７ｂ，１８ｂとから成り、本体同士が天板２５を挟んで対向する状態で天板２５に取付けられている。
【００４３】
蓄電装置ケーシング１７ｂは下面が開口した箱状、コントローラケーシング１８ｂは上面が開口した箱状にそれぞれ形成され、蓄電装置ケーシング１７ｂは防振マウント２５ａ…（図５，６参照）を介して天板２５上に設置されている。
【００４４】
蓄電装置１７のケーシング１７ｂには右側面に吸気口２６、コントローラ１８のケーシング１８ｂには左側面に排気口２７がそれぞれ設けられるとともに、天板２５における両者が重なる位置に、ケーシング１７ｂ，１８ｂ同士を連通させる通気口２８が設けられている。
【００４５】
図では、吸気口２６及び排気口２７を単なる開口として示しているが、実際には、異物の侵入を防止するための金網またはフィルタ（図示省略）がこれらに設けられる。
【００４６】
また、蓄電装置１７のケーシング１７ｂ内に吸い込みファン２９が設けられている。
【００４７】
この構成によると、吸い込みファン２９によって蓄電装置１７（ケーシング１７ｂ）内に外気（冷却空気）が吸入され、図１，５中の矢印で示すように蓄電装置本体１７ａとケーシング１７ｂとの間を通って通気口２８からコントローラ１８（ケーシング１８ｂ）内に入る。
【００４８】
そして、蓄電装置１７と同様にコントローラ本体１８ａとケーシング１８ｂとの間を通って排気口２７から外部に排出される。
【００４９】
なお、架台２３の前面に、通常バッテリを制御するコンバータ３０が取付けられるとともに、架台前方にインバータ２０が別の架台３１を介してアッパーフレーム２１上に設置される。
【００５０】
一方、架台２３には、天板２５に設置された要冷却機器（蓄電装置１７及びコントローラ１８）、とくに熱に弱い蓄電装置１７を外部からの熱に対して保護する遮熱手段が設けられている。
【００５１】
すなわち、第１に、図５に示すように、架台２３ケーシング１７ｂの上面内側に、蓄電装置１７を太陽熱から保護するための断熱材３２が設けられるとともに、天板下面に、油圧機器空間Ｓに収容された油圧ポンプ１５及びコントロールバルブ１６からの熱を遮断する断熱材３３が設けられている。
【００５２】
なお、蓄電装置本体１７ａを太陽熱から防護する手段として、ケーシング１７ｂの上面部を外、内板から成る二重壁構造として間に空気層を形成するとともに、この空気層にこもった熱を外部に逃がす多数の逃がし穴をケーシング周面に設けてもよい。この場合、断熱材３２は設けなくてもよいし、空気層の下側に設けて二重断熱構造としてもよい。
【００５３】
第２に、架台２３の前後及び左右の各側面（支柱間）に、遮熱板３４〜３７が、油圧機器空間Ｓを周囲から囲う状態で取付けられている。
【００５４】
この遮熱板３４〜３７により、油圧機器（油圧ポンプ１５、コントロールバルブ１６）からの熱が架台外周側に出て天板２５上の蓄電装置１７に回り込んだり、架台２３まわりに設置された蓄電装置１７以外の電気機器（架台前方に設置されたインバータ２０等）に放射されたりすること、及びマフラー２２からの熱を含むエンジンルームの熱が架台２３の油圧機器空間Ｓに侵入することがそれぞれ防止される。
【００５５】
遮熱板３４〜３７は、鉄板等の単なる金属板でもよいし、金属板に断熱材や遮熱材を貼り付けて構成してもよい。
【００５６】
なお、左側遮熱板３６は、コントローラケーシング１８ｂの、排気口２７が設けられた左側面を覆う状態で設けられるため、同遮熱板３６に、排気口２７から出た冷却済み空気を外部に逃がすための開口３８（図３参照）が設けられる。
【００５７】
このように、複数の機器を架台２３まわりにコンパクトに配置しながら、自ら発熱し、しかも熱に弱い要冷却機器である蓄電装置１７及びコントローラ１８を他よりも風通しの良い天板２５に、他の機器から十分離間させて効率良く冷却できる状態で配置することができる。
【００５８】
とくに、熱によって性能、寿命が左右される蓄電装置１７を、最も風通しの良い天板上面に設置することで、蓄電装置１７を効率良く冷却することができる。
【００５９】
また、断熱材３２，３３及び遮熱板３４〜３７により、太陽熱や、油圧機器空間Ｓに設置された油圧機器（油圧ポンプ１５及びコントロールバルブ１６）、架台左側後部に位置するマフラー２２といった外部からの熱に対して蓄電装置１７を防護することができる。
【００６０】
すなわち、冷却効率が良いこと、及び防熱効果が得られることにより、蓄電装置１７の設置環境を良好に保つことができる。
【００６１】
また、遮熱板３４〜３７は、油圧機器空間Ｓを囲む状態で支柱間に取付けているため、蓄電装置１７だけでなく、架台まわりに設置された他の電気機器（実施形態ではインバータ２０）をも油圧機器からの熱に対して防止することができる。
【００６２】
加えて、実施形態によると次の効果を得ることができる。
【００６３】
（ｉ）蓄電装置１７を、上部旋回体２に搭載されるすべての機器のうちで最も高位置、すなわち、まわりに障害物がなくて最も風通しの良い位置に設置したから、いいかえれば、蓄電装置１７が最も高位となるように架台２３を構成しかつアッパーフレーム２１に取付けたから、蓄電装置１７の冷却空気との接触をより活発にし、冷却効率をさらに上げることができる。
【００６４】
また、この配置によると、周囲にメンテナンスの障害となるものがなく、十分なメンテナンス空間を確保できるため、蓄電装置１７のメンテナンスが容易となる。
【００６５】
（ｉｉ）蓄電装置１７のケーシング１７ｂ内に冷却空気を導入して蓄電装置本体１７ａに直接接触させること、及び吸い込みファン２９による強制吸排方式であることにより、蓄電装置１７を一層効率良く冷却することができる。
【００６６】
（ｉｉｉ）架台天板２５の下面や油圧機器空間Ｓ、架台支柱２４…を利用して、他の機器（コントローラ１８、コンバータ３２、油圧ポンプ１５、コントロールバルブ１６）を、蓄電装置１７の冷却性能やメンテナンス性を阻害しない状態でコンパクトに組み込むことができる。
【００６７】
これにより、スペースの利用効率を上げることができるため、機器レイアウトが容易となる。あるいは機器占有スペースを縮小して機械の後端旋回半径を縮小することができる。
【００６８】
（ｉｖ）架台天板２５の上下に蓄電装置１７とコントローラ１８を配置するとともに、天板２５に通気口２８を設け、両者１７，１８を共通の冷却構造で冷却するため、コスト及びスペースの点で有利となる。
【００６９】
（ｖ）同時に点検されることが多い蓄電装置１７とコントローラ１８を上下配置したことにより、限られたスペース内で両者１７，１８を近接させることができる。このため、メンテナンスが一層容易となる。
【００７０】
（ｖｉ）通気口２８を、両者１７，１８をつなぐ配線の通し穴として利用できるため、配線が容易となり、かつ、最短距離ですむ。
【００７１】
他の実施形態
（１）吸い込みファン２９を通気口２８またはコントローラケーシング１８ｂの排気口２７近くに設けてもよい。
【００７２】
あるいは、吸い込みファン２９に代えて押し込みファンを用いてもよい。また、このようなファンを設けず、自然対流によって空気を吸排するようにしてもよい。この場合、状況によっては実施形態の吸気口２６が排気口、排気口２７が吸気口として機能する可能性がある。
【００７３】
（２）蓄電装置１７とコントローラ１８の冷却構造を別々に設け、それぞれ独立して冷却する構成をとってもよい。
【００７４】
この場合、蓄電装置１７の排気口は、たとえば蓄電装置ケーシング１７ｂ（側面等）に設ければよい。
【００７５】
（３）上記実施形態では、架台天板２５の上側に蓄電装置１７、下側にコントローラ１８をそれぞれ設置したが、逆に、天板上側にコントローラ１８、天板下側にコントローラ１８を設置してもよい。あるいは、他の要冷却機器を天板２５の上下両側または一方に設置してもよい。
【００７６】
（４）本発明は、蓄電装置１７を含めた要冷却機器が多いこと等からとくにハイブリッド作業機械に適するが、要冷却機器を備えた油圧ショベル等の油圧作業機械にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１  下部走行体
２  上部旋回体
１５  発電電動機
１７  冷却を必要とする電気機器としての蓄電装置
１８  同コントローラ
２１  上部旋回体のアッパーフレーム
２３  架台
２５  架台の天板
Ｓ  天板下方の油圧機器空間
２８  通気口
３２，３３  遮熱手段としての断熱材
３４〜３７  遮熱手段としての遮熱板
【図１】
2010270555.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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