(57)【要約】  【課題】放熱器に当たる冷却風の強さに対応してファン回転数を可変駆動することで、冷却ファンの駆動エネルギーの損失を低減させる。  【解決手段】ハウス９内に設置されたエンジン１０と、エンジン冷却水又は作動油等の流体の温度を低下させる放熱器１５と、ハウス９内に大気を取り込んで該放熱器１５を冷却する回転数可変式の冷却ファン１３とが搭載された建設機械の冷却装置において、前記ハウス９外側の大気圧及びハウス内圧力を夫々測定する圧力センサ１７，１８と、冷却ファン１３を制御するコントローラ１４とを具備し、該コントローラ１４は圧力センサ１７，１８からの圧力信号に基づいて大気圧とハウス内圧力との圧力差ΔＰを算出し、該圧力差ΔＰに基づいて冷却ファン１３の回転数を可変制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウス内に設置されたエンジンと、該エンジンの冷却水又は作動油等の流体温度を低下させる放熱器と、前記ハウス内に大気を取り込んで該放熱器を冷却する回転数可変式の冷却ファンとが搭載された建設機械の冷却装置において、前記大気圧及び該ハウス内圧力とをそれぞれ測定する圧力センサと、前記冷却ファンを動作制御するコントローラとを具備し、該コントローラは前記圧力センサからの圧力信号に基づいて大気圧とハウス内圧力との圧力差ΔＰを算出し、該圧力差ΔＰに基づいて前記冷却ファンの回転数を可変制御するように構成したことを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項２】
上記冷却ファンの最大回転数は、上記放熱器内を通過するエンジン冷却水又は作動油等の流体温度毎に設定された各目標ファン回転数のうちの最大数に設定されていることを特徴とする請求項１記載の建設機械の冷却装置。
【請求項３】
上記放熱器内を通過するエンジン冷却水又は作動油等の流体毎に作動設定温度Ｔ１及び解除設定温度Ｔ２（＞Ｔ１）が予め決定され、該放熱器内の流体温度が作動設定温度Ｔ１以下である場合に上記コントローラによる制御を作動させ、又、該放熱器内の流体温度が解除設定温度Ｔ２以上になった場合に前記コントローラによる制御作動を解除させることを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械の冷却装置。
【請求項４】
上記ハウス内の圧力を測定する圧力センサは、上記冷却ファンによって冷却風が流れる場所に設置されていることを特徴とする請求項１記載の建設機械の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建設機械の冷却装置に関するものであり、特に、冷却ファンにより放熱器の配管内流体を冷却させる建設機械の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、此種建設機械は、下部走行体上に上部旋回体が旋回可能に搭載されていると共に、該上部旋回体に設けたハウス内にエンジン、冷却ファン、放熱器及び油圧ポンプ等の装置機器が設置されている。そして、冷却ファンの回転駆動によりハウス外の空気を導入して冷却風を発生させ、該冷却風を放熱器に当てることによって、該放熱器内を通過するエンジン冷却水又は作動油等の流体を冷却している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２６８０８８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の上記冷却装置では、放熱器に当たる冷却風の強さ、即ち、冷却風の速度は、放熱器を冷却する上でヒートバランスの観点から極めて重要である。依って、ハウス内の放熱器に当たる冷却風の速度や方向などを把握できれば、必要以上に冷却ファンを回転駆動させる必要はない。
【０００４】
しかし、放熱器に当たる冷却風の速度や方向などを把握することは極めて困難である。従って、冷却ファンは必要以上の高い回転数で駆動して使用されているのが実情である。このように、冷却風が強い時にも冷却ファンが高い回転数で駆動されているために、その分だけ冷却ファンの駆動エネルギーの損失が増大するという問題があった。
【０００５】
そこで、放熱器に当たる冷却風の強さに対応して冷却ファンの回転数を可変駆動することにより、該冷却ファンの駆動エネルギーの損失を低減させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ハウス内に設置されたエンジンと、該エンジンの冷却水又は作動油等の流体温度を低下させる放熱器と、前記ハウス内に大気を取り込んで該放熱器を冷却する回転数可変式の冷却ファンとが搭載された建設機械の冷却装置において、前記ハウス外側の大気圧及び該ハウス内圧力とを夫々測定する圧力センサと、前記冷却ファンを動作制御するコントローラとを具備し、該コントローラは前記圧力センサからの圧力信号に基づいて大気圧とハウス内圧力との圧力差ΔＰを算出し、該圧力差ΔＰに基づいて前記冷却ファンの回転数を可変制御するように構成したことを特徴とする建設機械の冷却装置を提供する。
【０００７】
この構成によれば、コントローラは、圧力センサからの圧力信号に基づいて大気圧とハウス内圧力との圧力差ΔＰを算出し、該圧力差ΔＰの大きさに基づいて冷却ファンの回転数を可変制御する。例えば、該圧力差ΔＰが設定値以上に増大した場合は、放熱器に当たる冷却風の速度が高いと判断して、冷却ファンの回転数を低下させる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、上記冷却ファンの最大回転数は、上記放熱器内を通過するエンジン冷却水又は作動油等の流体温度毎に設定された各目標ファン回転数のうちの最大数に設定されていることを特徴とする請求項１記載の建設機械の冷却装置を提供する。
【０００９】
この構成によれば、冷却ファンの目標ファン回転数は、エンジン冷却水又は作動油等を冷却する各種放熱器の管内流体温度に応じて夫々設定されている。そして、冷却ファンの最大回転数は、前記管内流体温度毎に設定した目標ファン回転数のうちの最大値に一致している。依って、放熱器に当たる冷却風の速度がある閾値以上に上昇しても、冷却ファンの回転数が過大に上昇することがない。
【００１０】
請求項３記載の発明は、上記放熱器内を通過するエンジン冷却水又は作動油等の流体毎に作動設定温度Ｔ１及び解除設定温度Ｔ２（＞Ｔ１）が予め決定され、該放熱器内の流体温度が作動設定温度Ｔ１以下である場合に上記コントローラによる制御を作動させ、又、該放熱器内の流体温度が解除設定温度Ｔ２以上になった場合に前記コントローラによる制御作動を解除させることを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械の冷却装置を提供する。
【００１１】
この構成によれば、放熱器内の流体温度が作動設定温度Ｔ１以下の場合にコントローラによる制御が作動され、その後、解除設定温度Ｔ２以上になった場合にはコントローラによる制御が解除される。依って、放熱器内の流体温度が設定温度Ｔ２以上に高くなった時は、コントローラによるファン回転数の可変制御は自動的に停止される。
【００１２】
請求項４記載の発明は、上記ハウス内圧力を測定する圧力センサは、上記冷却ファンによって冷却風が流れる場所に設置されていることを特徴とする請求項１記載の建設機械の冷却装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、ハウス内圧力を測定する圧力センサは、ハウス内において冷却ファンで生じた冷却風が効率良く流れる場所、例えば、エンジン室やポンプ室などの適所に設置される。依って、圧力センサによるハウス内圧力が正確に測定される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明は、放熱器に当たる冷却風の強弱（風速）に応じて、冷却ファンの回転数を可変制御することにより、冷却ファンの回転数が必要以上に増大して駆動することを防止できるので、その分だけ冷却ファンの無駄な駆動エネルギーを節減することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、放熱器に当たる冷却風がある閾値以上に強くなっても、冷却ファンの回転数が過大に上昇することがないので、請求項１記載の発明の効果に加えて、該冷却ファンの高回転駆動によるエネルギーの損失を確実に防止することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、放熱器内の流体温度が設定温度Ｔ２以上に高くなった時は、コントローラによる冷却ファンの回転数制御は自動的に停止されるので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、放熱器内の流体の高温上昇時におけるファン回転数制御運転に伴うエネルギー損失を確実に防止することができる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、圧力センサによりハウス内圧力を正確に測定できるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、大気圧とハウス内圧力との圧力差ΔＰに対応する冷却風の強さをより正確に把握でき、以て、ファン回転数の可変制御を一層精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、放熱器に当たる冷却風の強さに対応して冷却ファンの回転数を可変駆動することにより、冷却ファンの駆動エネルギーの損失を低減させるという目的を達成するため、ハウス内に設置されたエンジンと、該エンジンの冷却水又は作動油等の流体温度を低下させる放熱器と、前記ハウス内に大気を取り込んで該放熱器を冷却する回転数可変式の冷却ファンとが搭載された建設機械の冷却装置において、前記ハウス外側の大気圧及び該ハウス内圧力とを夫々測定する圧力センサと、前記冷却ファンを動作制御するコントローラとを具備し、該コントローラは前記圧力センサからの圧力信号に基づいて大気圧とハウス内圧力との圧力差ΔＰを算出し、該圧力差ΔＰに基づいて前記冷却ファンの回転数を可変制御するように構成したことにより実現した。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の好適な一実施例を図１乃至図５に基づいて説明する。図１は本実施例に係る作業機としての油圧ショベル１を示す。同図に示すように、下部走行体２上には上部旋回体３が旋回可能に搭載され、該上部旋回体３の前方一側部にブーム４が俯仰動可能に連結されている。又、該ブーム４の先端部にア−ム５が上下回動可能に枢着されていると共に、ア−ム５の先端部にバケット６が揺動可能に取り付けられている。
【００２０】
上部旋回体３の前方他側部にはキャブ７が搭載されていると共に、キャブ７の後方にエンジン室８ａが設けられ、該エンジン室８ａはハウス９により被蔽されている。又、エンジン室８ａ内にはエンジン１０、例えば、電子噴射制御方式のディーゼルエンジンが設置されている。
【００２１】
図２は、本発明に係る冷却装置を備えたエンジン１０の構成例を示す。同図に示すように、エンジン１０の出力軸の後端部（図２における右端部）には油圧ポンプ１１が連結されている。又、エンジン１０の出力軸の前端部には、回転数可変駆動手段１２を介して冷却ファン１３が取り付けられ、該冷却ファン１３はハウス９外部の空気（大気）を取り込むことにより、前記ハウス９内のエンジン室８ａ及びポンプ室８ｂに冷却風Ｗを発生させる。
【００２２】
更に、回転数可変駆動手段１２はファン回転数コントローラ１４に電気的に接続され、該ファン回転数コントローラ１４からの回転数指令信号により回転数可変駆動手段１２の動作を設定変更することにより、冷却ファン１３の回転数を任意に可変制御できるように構成されている。
【００２３】
上記冷却ファン１３の左側には放熱器１５が近接対向して配設され、該放熱器１５内にエンジン冷却水又は作動油の流体が通過する配管が設けられている。放熱器１５は、冷却ファン１３で発生する冷却風Ｗによって冷却されることにより、エンジン冷却水又は作動油等の管内流体と熱交換して、該管内流体の温度を低下させる。
【００２４】
本実施例に係るファン回転数コントローラ１４には温度センサ１６、ハウス内圧力センサ１７及び大気圧センサ１８が接続されている。温度センサ１６は放熱器１５に取り付けられ、放熱器１５の管内流体の温度を測定する。更に、ハウス内圧力センサ１７はハウス内圧力（エンジン室８a内の圧力）を測定する。該ハウス内圧力センサ１７は、冷却ファン１３により冷却風Ｗが効率良く生ずるエンジン室８ａ又はポンプ室８bの適所に設置することが好ましい。又、大気圧センサ１８はハウス９外の大気圧を測定する。
【００２５】
図３はファン回転数コントローラ１４の具体例を示し、信号入力部１４Ａ、演算部１４Ｂ、記憶部１４Ｃ、風速判断部１４Ｄ及び信号出力部１４Ｅなどから成る。前記信号入力部１４Ａには温度センサ１６、ハウス内圧力センサ１７及び大気圧センサ１８から測定信号が入力される。
【００２６】
演算部１４Ｂは、ハウス内圧力センサ１７及び大気圧センサ１８からの測定信号に基づいてハウス内圧力と大気圧との圧力差ΔＰを算出する。又、風速判断部１４Ｄは、前記圧力差ΔＰに基づいて記憶部１４Ｃ内の格納データを参照しつつ、冷却ファン１３で発生した冷却風Ｗの強弱、即ち、風速の大きさを判断する。
【００２７】
更に、信号出力部１４Ｅは、風速判断部１４Ｄにおける判断結果に応じた駆動指令信号を回転数可変駆動手段１２に出力して、冷却ファン１３の回転数を可変制御する。この場合、冷却ファン１３の回転数Ｎと前記圧力差ΔＰとは、図４に示すグラフの関係となるように可変制御される。即ち、該圧力差ΔＰが所定値ΔＰＬ以上であれば、圧力差ΔＰが増大するに伴いファン回転数Ｎが低下するように可変制御される。一方、圧力差ΔＰが所定値ΔＰＬ以下であれば、最大ファン回転ＮＭに設定して制御される。
【００２８】
尚、記憶部１４Ｃには、可変制御を行う際に参照される各種データ、例えば、冷却風Ｗの強さに対応する前記圧力差ΔＰ、ファン回転数Ｎ及び管内流体温度との関係を示すデータ等が格納されている。又、ファン回転数コントローラ１４で制御されるファン回転数Ｎは、放熱器１５の管内流体の種類毎に定めた複数の設定温度、本実施例では、エンジン冷却水の設定温度及び／又は作動油の設定温度に応じて予め設定されている。
【００２９】
本実施例では、ファン回転数コントローラ１４の制御作動条件は次のように設定されている。即ち、放熱器１５の管内流体温度が、該管内流体の種類毎に夫々決定された作動設定温度Ｔ１以下である場合に、ファン回転数コントローラ１４による制御を作動させる。そして、放熱器１５の管内流体温度が、該管内流体の種類毎に夫々決定された解除設定温度Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）以上に上昇した場合は、ファン回転数コントローラ１４による制御を解除する。
【００３０】
次に、ファン回転数コントローラ１４による動作制御を図５に基づいて詳述する。但し、放熱器１５の管内流体温度が作動設定温度Ｔ１以下であり、且つ、ハウス内圧力と大気圧との圧力差ΔＰが所定値ΔＰＬ以上であるものとする。先ず、エンジン１０の運転時に、冷却ファン１３が動作してハウス９内に冷却風Ｗが発生し、放熱器１５の管内流体の温度が冷却風Ｗにより冷却される（ステップＳ１）。
【００３１】
このとき、ハウス内圧力、大気圧及び放熱器１５の管内流体温度は、ハウス内圧力センサ１７、大気圧センサ１８及び温度センサ１６により夫々測定され、該測定信号はファン回転数コントローラ１４の信号入力部１４Ａに常時入力される（ステップＳ２）。そして、演算部１４Ｂはハウス内圧力センサ１７及び大気圧センサ１８からの圧力信号に基づいて、ハウス内圧力と大気圧との圧力差ΔＰを算出する（ステップＳ３）。
【００３２】
次いで、風速判断部１４Ｄは前記圧力差ΔＰに基づいて、記憶部１４Ｃ内の格納データを参照しつつ、冷却ファン１３で発生した冷却風Ｗの強弱、即ち、風速の大きさを予測・判断する（ステップＳ４）。そして、信号出力部１４Ｅは、風速判断部１４Ｄにおける判断結果に応じて、これに見合った指令信号を回転数可変駆動手段１２に出力して、冷却ファン１３の回転数を可変制御する（ステップＳ５，６）。
【００３３】
この後、上記ステップＳ２に戻り上記同様のフファン回転数Ｎの可変制御が自動的に行われる。例えば、前記圧力差ΔＰが図４における所定値Ｐ１から所定圧だけ増大した時には、冷却風Ｗが強くなったと判断し、この場合は、信号出力部１４Ｅから回転数可変駆動手段１２に回転数低下指令信号が送信され、これにより、冷却ファン１３の回転数Ｎが低下する。
【００３４】
これに対して、前記圧力差ΔＰが図４における所定値Ｐ１から所定圧だけ減少した時には、冷却風Ｗが弱くなったと判断する。この場合は、信号出力部１４Ｅから回転数可変駆動手段１２に回転数増大指令信号が送信され、これにより、冷却ファン１３の回転数Ｎが増大する。
【００３５】
本実施例では、ファン回転数コントローラ１４によって可変制御される冷却ファン１３の最大回転数は、放熱器１５内のエンジン冷却水の目標ファン回転数ＮＭ１の最大値、及び作動油の目標ファン回転数のＮＭ２の最大値のうちで大きい値に設定されている。依って、前記圧力差ΔＰが急激に低下して冷却風Ｗが微弱になった場合でも、冷却ファン１３の最大回転数が前記目標ファン回転数ＮＭ１，ＮＭ２の最大値を越えることはない。尚、上記ファン回転数コントローラ１４による可変制御は、エンジン１０が停止するまで自動的に行われる（ステップＳ７）。
【００３６】
叙上の如く本発明によると、ファン回転数コントローラ１４は、大気圧とハウス内圧力との圧力差ΔＰを算出し、該圧力差ΔＰを基準にして放熱器１５に当たる冷却風Ｗの強さを擬似的に想定して、冷却ファン１３の回転数を可変制御する。斯くして、冷却ファン１３の回転数が必要以上に増大しないので、冷却ファン１３が過大な高回転数にて駆動される恐れがなく、冷却ファン１３の駆動エネルギーが大幅に節減される。
【００３７】
特に、前記圧力差ΔＰが次第に低下して冷却風Ｗが微弱になった場合でも、冷却ファン１３の最大回転数は、前記目標ファン回転数ＮＭ１，ＮＭ２の最大値を越えることはない。依って、冷却風Ｗの速度が所定値以下に低下しても、冷却ファン１３の回転数が過大に上昇することはないので、冷却ファン１３の高回転数によるエネルギー損失をより確実に防止できる。
【００３８】
更に、放熱器１５の管内流体温度が上記解除設定温度Ｔ２以上になった場合には、ファン回転数コントローラ１４による制御作動が解除される。従って、前記管内流体温度が解除設定温度Ｔ２以上になると、冷却ファン１３の回転数の可変制御が自動的に停止するので、ファン回転数制御における省エネルギー効果が一層促進される。
【００３９】
本実施例において、冷却ファン１３により冷却風Ｗが効率良く生ずるエンジン室８ａ又はポンプ室８ｂの適所にハウス内圧力センサ１７を設置した場合は、ハウス内圧力センサ１７によるハウス内圧力の測定結果がより正確になる。それに伴い、大気圧とハウス内圧力に基づいて算出される圧力差ΔＰ（冷却風Ｗの強さ）もより正確に判断できるので、ファン回転数の可変制御の精度を一層向上させることができる。
【００４０】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例を示し、冷却装置を搭載した油圧ショベルの側面図。
【図２】本発明に係る冷却装置を備えたエンジンを説明するブロック図。
【図３】本実施例に係るファン回転数コントローラの構成例を説明するブロック図。
【図４】本実施例に係る差圧ΔＰとファン回転数Ｎとの関係を示すグラフ。
【図５】本実施例に係るファン回転数可変制御の動作ステップの一例を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１    油圧ショベル（建設機械）
３    上部旋回体
８ａ  エンジン室
９    ハウス（エンジンカバー）
１０  エンジン
１２  回転数可変駆動手段
１３  冷却ファン
１４  ファン回転数コントローラ
１４Ｄ風速判断部
１５  放熱器
１６  温度センサ
１７  ハウス内圧力センサ（圧力測定手段）
１８  大気圧センサ（圧力測定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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