(57)【要約】本発明は、水温や油温が低い状況においても、キャブ室内を安定的に冷却可能な建設機械及び冷却ファンの制御方法を提供することを目的とする。ホイールローダ（１）は、キャブ（５）と、空調ユニット（６０）と、コンデンサ（４３）及びコンプレッサ（６４）を有する冷却ファン（４６）と、コンプレッサ（６４）の作動／非作動を受け付ける空調スイッチ（８３）と、キャブ（５）内の設定温度を設定する温度設定部（８２）と、キャブ（５）内の室温を検出する室温センサ（９０）と、コントローラ（７０）と、を備える。コントローラ（７０）は、空調スイッチ（８３）が作動され、かつ、室温が設定温度よりも高い場合、冷却ファン（４６）の回転数が制限回転数（ＲＬＭＴ）以上に保たれるように調整する。
2014006771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャブと、  コンデンサと、前記コンデンサに接続されるコンプレッサと、前記コンデンサ及び前記コンプレッサに接続されるエバポレータと、前記エバポレータに風を送る送風ファンと、前記エバポレータから前記キャブ内まで連なる空調ダクトと、を有する空調ユニットと、  前記コンデンサを冷却するための冷却ファンと、  前記コンプレッサの作動／非作動を受け付ける空調スイッチと、  前記キャブ内の設定温度を設定する温度設定部と、  前記キャブ内の室温を検出する室温センサと、  前記空調スイッチにおいて作動が選択され、かつ、前記キャブ内の室温が前記設定温度よりも高い場合、前記冷却ファンの回転数が所定回転数以上に保たれるように調整するコントローラと、を備える建設機械。
【請求項２】
エンジンを循環する冷媒を冷却するためのラジエータと、  前記ラジエータに接続され、前記冷媒を流すための配管と、  前記冷却ファンを駆動させる油圧ポンプと、を備え、  前記配管の一部は、前記空調ダクト内に配置され、  前記油圧ポンプは、前記冷却ファンに送出する油量を調整するための斜板を有し、  前記コントローラは、前記空調スイッチにおいて非作動が選択されている場合、又は、前記キャブ内の室温が前記設定温度よりも高くない場合であって、かつ、前記冷媒の温度が所定温度以下であるとき、前記油圧ポンプの前記斜板の角度を最小にする、請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
エンジンを循環する冷媒を冷却するためのラジエータと、  トルクコンバータを循環するトルクコンバータオイルを冷却するためのトルクコンバータオイルクーラと、  作業機を駆動する作動油を冷却するための作動オイルクーラと、を備え、  前記ラジエータ、前記トルクコンバータオイルクーラ及び前記作動オイルクーラは、前記冷却ファンによって冷却され、  前記コントローラは、前記冷媒、前記トルクコンバータオイル及び前記作動油それぞれの温度に対応する３つの回転数のうち最も大きい回転数で前記冷却ファンを回転させる、請求項１に記載の建設機械。
【請求項４】
前記冷却ファンの最高回転数は、  前記エンジンの回転数がローアイドル回転数から前記ローアイドル回転数よりも高い第１回転数までの場合は第１最高回転数に設定され、  前記エンジンの回転数が前記第１回転数から前記第１回転数よりも高い第２回転数までの場合は徐々に大きくなるように設定され、  前記エンジンの回転数が前記第２回転数よりも高い場合は前記第１最高回転数よりも高い第２最高回転数に設定される、請求項３に記載の建設機械。
【請求項５】
キャブと、前記キャブ内を空調する空調ユニットと、前記キャブ内の設定温度を設定する温度設定部と、前記空調ユニットのコンデンサを冷却するための冷却ファンと、を有する建設機械における冷却ファンの制御方法であって、  前記空調ユニットが作動信号を受け、かつ、前記キャブ内の室温が前記設定温度よりも高い場合、前記冷却ファンの最低回転数を所定回転数に制御する、冷却ファンの制御方法。
【請求項６】
前記冷却ファンは、油圧ポンプの容量調整によって回転数を制御可能であり、  前記空調ユニットが作動信号を受けていない場合、又は、前記キャブ内の室温が前記設定温度以下である場合、前記油圧ポンプの容量を最小にする、請求項５に記載の冷却ファンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、空調装置を備える建設機械及び冷却ファンの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、ホイールローダなどの建設機械において、ラジエータの水温、作動オイルクーラの油温及びアフタークーラのエア温度などに基づいて、ラジエータ、作動オイルクーラ及びアフタークーラを冷却するファンの回転数を制御する手法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２８０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、特許文献１の手法では、空調装置の稼働状況について考慮されていないため、キャブ室内を安定的に冷却できないおそれがある。具体的には、オペレータがキャブ内の室温を迅速に下げたい場合であっても、水温や油温が低いためにファンの回転数が低く制限されていれば、キャブ室内を効率的に冷却することはできない。【０００５】  本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、キャブ室内を安定的に冷却可能な建設機械及び冷却ファンの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明の第１側面に係る建設機械は、キャブと、空調ユニットと、冷却ファンと、空調スイッチと、温度設定部と、室温センサと、コントローラと、を備える。空調ユニットは、コンデンサと、コンデンサに接続されるコンプレッサと、コンデンサ及びコンプレッサに接続されるエバポレータと、エバポレータに風を送る送風ファンと、エバポレータからキャブ内まで連なる空調ダクトと、を有する。冷却ファンは、コンデンサを冷却する。空調スイッチは、コンプレッサの作動／非作動を受け付ける。温度設定部は、キャブ内の設定温度を設定する。室温センサは、キャブ内の室温を検出する。コントローラは、空調スイッチにおいて作動が選択され、かつ、キャブ内の室温が設定温度よりも高い場合、冷却ファンの回転数が所定回転数以上に保たれるように調整する。【０００７】  本発明の第１側面に係る建設機械によれば、コンデンサにおける冷媒の冷却効率が保持され、エバポレータによる空気の冷却効果を必要最低限度保持することができる。その結果、オペレータの要望に応じて、キャブ内を迅速に冷却させることができる。【０００８】  本発明の第２側面に係る建設機械は、第１側面に係り、エンジンを循環する冷媒を冷却するためのラジエータと、ラジエータに接続され、冷媒を流すための配管と、冷却ファンを駆動させる油圧ポンプと、を備える。配管の一部は、空調ダクト内に配置される。油圧ポンプは、冷却ファンに送出する油量を調整するための斜板を有する。コントローラは、空調スイッチにおいて非作動が選択されている場合、又は、キャブ内の室温が設定温度よりも高くない場合であって、かつ、冷媒の温度が所定温度以下であるとき、油圧ポンプの斜板の角度を最小にする。【０００９】  本発明の第２側面に係る建設機械によれば、ラジエータにおける冷媒の冷却効率が低減され、配管を流れる冷媒温度を上昇させることができる。キャブ内の暖房に冷媒を利用していることから、冷媒温度の速やかに上昇させることによって空気の加温効果を最大限発揮することができる。その結果、オペレータの要望に応じて、キャブ内を迅速に暖めることができる。【００１０】  本発明の第３側面に係る建設機械は、第１側面に係り、エンジンを循環する冷媒を冷却するためのラジエータと、トルクコンバータを循環するトルクコンバータオイルを冷却するためのトルクコンバータオイルクーラと、作業機を駆動する作動油を冷却するための作動オイルクーラと、を備える。ラジエータ、トルクコンバータオイルクーラ及び作動オイルクーラは、冷却ファンによって冷却される。コントローラは、冷媒、トルクコンバータオイル及び作動油それぞれの温度に対応する３つの回転数のうち最も大きい回転数で冷却ファンを回転させる。【００１１】  本発明の第３側面に係る建設機械によれば、ラジエータ、作動オイルクーラ及びトルクコンバータオイルクーラをまとめて必要十分に冷却させることができる。【００１２】  なお、トルクコンバータオイルクーラは、冷却ファンによって直接的に冷却されてもよいが、トルクコンバータオイルクーラがラジエータの冷媒を利用してトルクコンバータオイルを冷却している場合には、トルクコンバータオイルクーラは、冷却ファンによって間接���に冷却されることとなる。【００１３】  本発明の第４側面に係る建設機械は、第３側面に係り、冷却ファンの最高回転数は、エンジンの回転数がローアイドル回転数からローアイドル回転数よりも高い第１回転数までの場合は第１最高回転数に設定され、エンジンの回転数が第１回転数から第１回転数よりも高い第２回転数までの場合は徐々に大きくなるように設定され、エンジンの回転数が第２回転数よりも高い場合は第１最高回転数よりも高い第２最高回転数に設定される。【００１４】  本発明の第４側面に係る建設機械によれば、ローアイドル回転数から第１回転数までは、冷却ファンは第１最高回転数に維持される。そのため、エンジンの回転数がローアイドル回転数付近を変動しても、冷却ファンの回転数が変動することを抑制できる。従って、油圧ポンプの頻繁な駆動やそれに伴う騒音を抑制できる。【００１５】  本発明の第５側面に係る冷却ファンの制御方法は、キャブと、キャブ内を空調する空調ユニットと、キャブ内の設定温度を設定する温度設定部と、空調ユニットのコンデンサを冷却するための冷却ファンと、を有する建設機械において用いられる。冷却ファンの制御方法では、空調ユニットが作動信号を受け、かつ、キャブ内の室温が設定温度よりも高い場合、冷却ファンの最低回転数を所定回転数に制御する。【００１６】  本発明の第５側面に係る冷却ファンの制御方法によれば、コンデンサにおける冷媒の冷却効率が保持される結果、オペレータの要望に応じて、キャブ内を迅速に冷却させることができる。【００１７】  本発明の第６側面に係る冷却ファンの制御方法は、第５側面に係り、空調ユニットが作動信号を受けていない場合、又は、キャブ内の室温が設定温度以下である場合、油圧ポンプの容量を最小にする。ただし、冷却ファンは、油圧ポンプの容量調整によって回転数を制御可能である。【００１８】  本発明の第６側面に係る冷却ファンの制御方法によれば、ラジエータにおける冷媒の冷却効率が低減され、冷媒温度を速やかに上昇させることによって空気の加温効果を最大限発揮することができる。その結果、オペレータの要望に応じて、キャブ内を迅速に暖めることができる。
【発明の効果】
【００１９】  本発明によれば、キャブ室内を安定的に冷却可能な建設機械及び冷却ファンの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ホイールローダの側面図。
【図２】ホイールローダの後部構造の斜視図。
【図３】冷却ユニットの斜視図。
【図４】冷却ファン制御システムの構成図。
【図５】コントローラの構成図。
【図６】冷却ファンの回転数とエンジンの回転数との関係を示すグラフ。
【図７】コントローラの動作を説明するためのフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  本発明の一実施形態によるホイールローダの外観側面図を図1に示し、その後部の構造を図２及び図３に示している。
【００２２】  なお、以下の説明において、前後左右とは、オペレータが図１に示すキャブ１１内の運転席に着座した状態における前後左右と同一方向をいう。
【００２３】  ［全体構成］  ホイールローダ１は、車体フレーム２、作業機３、前輪４ａ、後輪４ｂ、キャブ５を備える。ホイールローダ１は、冷却ファン制御システム１００（図４参照）を搭載している。冷却ファン制御システム１００については後述する。
【００２４】  ホイールローダ１は、前輪４ａ、後輪４ｂが回転駆動されることにより自走可能であり、作業機３を用いて所望の作業を行うことができる。
【００２５】  車体フレーム２は前車体部２ａ及び後車体部２ｂを有している。前車体部２ａと後車体部２ｂとは互いに左右方向に揺動可能に連結されている。前車体部２ａには、作業機３及び前輪４ａが設けられている。後車体部２ｂには、キャブ５及び後輪４ｂが設けられている。
【００２６】  キャブ５内には、後述する空調操作パネル８０や室温センサ９０（図５参照）が配置されている。作業機３は、前車体部２ａの前方に配置されており、ブーム６、バケット７、ベルクランク８等を有している。ブーム６は１対のリフトシリンダ１０によって上下に揺動される。また、バケット７は、ブーム６の先端に装着されており、ベルクランク８を介してバケットシリンダ１１によって上下に揺動される。
【００２７】  ［後部全体構造］  図２に示すように、後車体部２ｂの後部には、エンジン１２が搭載されており、このエンジン１２の下方に燃料タンク１３が配置されている。また、エンジン１２の後方には冷却ユニット１４が配置されている。さらに、後車体部２ｂの後端にはカウンタウェイト１５が固定されている。
【００２８】  ［冷却ユニット１４］  冷却ユニット１４は、図３に示すように、ラジエータ４０と、アフタークーラ４２と、コンデンサ４３と、作動オイルクーラ４４と、トルクコンバータオイルクーラ４５と、冷却ファン４６と、を有する。なお、図３では、冷却ファン４６がラジエータ４０の清掃のために水平方向に回動した状態が示されている。
【００２９】  ラジエータ４０は、冷却ファン４６の前面側に配置される。ラジエータ４０は、エンジン１２を循環する冷媒を冷却する。
【００３０】  アフタークーラ４２は、ラジエータ４０の前面側に配置される。アフタークーラ４２は、エンジン１２に供給される空気を冷却する。
【００３１】  コンデンサ４３は、アフタークーラ４２の前方に配置される。コンデンサ４３は、後述する空調ユニット６０（図４参照）の一部を構成している。コンデンサ４３は、後述するエバポレータ６３（図４参照）を循環する冷媒を冷却する。
【００３２】  作動オイルクーラ４４は、アフタークーラ４２の下方に配置される。作動オイルクーラ４４は、作業機３を駆動する作動油を冷却する。
【００３３】  トルクコンバータオイルクーラ４５は、作動オイルクーラ４４の下方に配置される。トルクコンバータオイルクーラ４５は、図示しないトルクコンバータを循環するトルクコンバータオイルを冷却する。トルクコンバータオイルクーラ４５は、ラジエータ４０から送出される冷媒の循環によって冷却される。
【００３４】  冷却ファン４６は、ラジエータ４０の後面側に配置される。冷却ファン４６の回転によって後向きの冷却風が発生する。これによって、ラジエータ４０、アフタークーラ４２、コンデンサ４３及び作動オイルクーラ４４が冷却される。
【００３５】  [冷却ファン制御システム１００の構成]  冷却ファン制御システム１００の構成について図面を参照しながら説明する。図４は、冷却ファン制御システム１００の構成を示すブロック図である。
【００３６】  冷却ファン制御システム１００は、上述した冷却ユニット１４と、油圧回路５０と、空調ユニット６０と、コントローラ７０と、を備える。
【００３７】  冷却ユニット１４は、ラジエータ４０と、アフタークーラ４２と、コンデンサ４３と、作動オイルクーラ４４と、トルクコンバータオイルクーラ４５と、冷却ファン４６と、を含む。ラジエータ４０には、ラジエータ４０内の冷媒温度を検出する冷媒温度センサ４０Ｓが設けられる。作動オイルクーラ４４には、作動オイルクーラ４４内の作動油温度を検出する作動油温度センサ４４Ｓが設けられる。トルクコンバータオイルクーラ４５には、トルクコンバータオイルクーラ４５内のトルクコンバータオイル温度を検出するトルクコンバータオイル温度センサ４５Ｓが設けられる。
【００３８】  なお、各温度センサは、対象流体の温度が検出できればよく、ラジエータ４０、作動オイルクーラ４４及びトルクコンバータオイルクーラ４５に必ずしも設けられていなくてもよい。
【００３９】  油圧回路５０は、タンク５１と、油圧ポンプ５２と、切換え弁５３と、油圧モータ５４と、を有する。
【００４０】  タンク５１は、油圧モータ５４に送出される圧油を貯留する。タンク５１には、切換え弁５３から油が戻される。
【００４１】  油圧ポンプ５２は、エンジン１２（図２参照）に連動して駆動される。油圧ポンプ５２は、タンク５１から切換え弁５３に圧油を送出する。油圧ポンプ５２は、斜板５２ａを有する可変容量型のポンプである。油圧ポンプ５２のポンプ容量は、斜板５２ａの角度に応じて変化する。斜板５２ａの角度は、コントローラ７０によって調整される。斜板５２ａの角度が小さいほど油圧ポンプ５２のポンプ容量は小さくなる。
【００４２】  切換え弁５３は、油圧モータ５４に流れる圧油の方向を切換える。切換え弁５３は、正位置と逆位置とを有する２位置切換え弁である。切換え弁５３が正位置に位置する場合、正回転方向の回転力が油圧モータ５４に与えられる。切換え弁５３が逆位置に位置する場合、正回転方向と反対向きの回転力が油圧モータ５４に与えられる。
【００４３】  油圧モータ５４は、圧油の供給によって、冷却ファン４６を回転駆動する。油圧モータ５４は、定容量型のモータである。油圧モータ５４に正回転方向の回転力が発生すると、冷却ファン４６の回転によって後向きの風が発生する。油圧モータ５４に逆回転方向の回転力が発生すると、冷却ファン４６の回転によって前向きの風が発生する。冷却ファン４６には、冷却ファン４６の回転数を検出する回転数センサが設けられている。
【００４４】  空調ユニット６０は、空調ダクト６１と、送風ファン６２と、エバポレータ６３と、コンプレッサ６４と、仕切り板６５と、配管６６と、を有する。
【００４５】  空調ダクト６１は、キャブ５内の吹き出し口に通じている。送風ファン６２は、エバポレータ６３に風を送る。エバポレータ６３は、空調ダクト６１内部に配置される。エバポレータ６３には、コンデンサ４３から送出される冷媒が循環される。エバポレータ６３は、送風ファン６２から送風される空気を冷却する。
【００４６】  コンプレッサ６４は、冷媒をエバポレータ６３に圧送する。コンプレッサ６４の作動／非作動は、後述する空調スイッチ８３（図５参照）によって切り替えられる。仕切り板６５は、空調ダクト６１内においてエバポレータ６３の下流に配置される。仕切り板６５は、軸心６５ａを中心に回転することによって、エバポレータ６３から配管６６に向かう冷気の量が調整される。
【００４７】  配管６６は、ラジエータ４０に接続される。配管６６内には、エンジン１２からラジエータ４０に戻る高温の冷媒が流される。配管６６の一部は、空調ダクト６１内において仕切り板６５の下流に配置される。従って、エバポレータ６３によって冷却された空気は、配管６６によって暖められた後にキャブ５内に送出される。
【００４８】  コントローラ７０は、冷媒温度センサ４０Ｓ、作動油温度センサ４４Ｓ、トルクコンバータオイル温度センサ４５Ｓ及び回転数センサ４６Ｓから検出値を取得する。また、コントローラ７０は、油圧ポンプ５２の斜板５２ａ、送風ファン６２、コンプレッサ６４及び仕切り板６５を制御する。コントローラ７０の構成及び機能については後述する。
【００４９】  [コントローラ７０の構成]  コントローラ７０の構成について図面を参照しながら説明する。図５は、コントローラ７０の構成を示すブロック図である。図６は、コントローラ７０によって制御される冷却ファン４６の回転数Ｒとエンジン１２の回転数Ｓとの関係を示すマップである。図６では、冷媒温度及びオイル温度とファン４６の回転数Ｒとの関係も示されている。
【００５０】  コントローラ７０は、図５に示すように、空調操作パネル８０と室温センサ９０に接続される。空調操作パネル８０には、設定風量受付け部８１と、温度設定部８２と、空調スイッチ８３と、が設けられている。
【００５１】  設定風量受付け部８１は、オペレータが所望する設定風量を受け付ける。温度設定部８２は、オペレータが所望するキャブ５内の設定温度を設定する。
【００５２】  空調スイッチ８３は、コンプレッサ６４の作動／非作動を受け付ける。通常、オペレータは、キャブ５内を冷却する場合、除湿のためにコンプレッサ６４を作動させる。なお、室温センサ９０は、キャブ５内の室温を検出する。
【００５３】  コントローラ７０は、図５に示すように、空調ユニット制御部７１と、温度比較部７２と、最低回転数決定部７３と、油圧ポンプ容量決定部７４と、目標回転数決定部７５と、油圧ポンプ制御部７６と、を有する。
【００５４】  空調ユニット制御部７１は、設定風量受付け部８１によって受け付けられた設定風量に応じて、送風ファン６２の回転数を制御する。空調ユニット制御部７１は、温度設定部８２によって設定された設定温度に応じて、仕切り板６５の位置を制御する。空調ユニット制御部７１は、空調スイッチ８３の作動／非作動に応じて、コンプレッサ６４の作動／非作動を切り替える。
【００５５】  温度比較部７２は、室温センサ９０によって検出されたキャブ５内の室温が、温度設定部８２によって設定された設定温度よりも高いか否かを判定する。温度比較部７２は、判定結果を最低回転数決定部７３及び油圧ポンプ容量決定部７４に通知する。
【００５６】  最低回転数決定部７３は、空調スイッチ８３の作動／非作動の情報と、温度比較部７２の判定結果と、を取得する。そして、最低回転数決定部７３は、以下の２つの条件I，IIが満たされるか否かを判定する。
【００５７】  （条件I）：空調スイッチ８３において作動が選択されていること  （条件II）：キャブ５内の室温が設定温度よりも高いこと  最低回転数決定部７３は、条件I，IIの両方が満たされた場合、すなわちオペレータがキャブ５内を冷却させたいと望んでいる場合、冷却ファン４６の最低回転数を所定の制限回転数ＲＬＭＴに保つべき旨を油圧ポンプ制御部７６に通知する。制限回転数ＲＬＭＴは、コンデンサ４３の冷却を必要最低限可能な回転数に設定されればよい。
【００５８】  油圧ポンプ容量決定部７４は、空調スイッチ８３の作動／非作動の情報と、温度比較部７２の判定結果とに加えて、冷媒温度センサ４０Ｓ、作動油温度センサ４４Ｓ及びトルクコンバータオイル温度センサ４５Ｓの検出値を取得する。そして、油圧ポンプ容量決定部７４は、以下の２つの条件III，IVが満たされるか否かを判定する。
【００５９】  （条件III）：空調スイッチ８３において非作動が選択されている、又は、キャブ５内の室温が設定温度よりも高くないこと  （条件IV）：ラジエータ４０の冷媒温度Ｔ１が第１温度ＴＨ１より低く、作動油温度Ｔ２が第２温度ＴＨ２より低く、かつ、トルクコンバータオイル温度Ｔ３が第３温度ＴＨ３より低いこと  油圧ポンプ容量決定部７４は、条件III，IVの両方が満たされた場合、すなわち、オペレータがキャブ５内を暖かくしたいと考えている場合、油圧ポンプ５２の斜板５２ａの角度を最小にすべき旨を油圧ポンプ制御部７６に通知する。
【００６０】  目標回転数決定部７５は、エンジン回転数センサ１２Ｓ、冷媒温度センサ４０Ｓ、作動油温度センサ４４Ｓ及びトルクコンバータオイル温度センサ４５Ｓから検出値を取得する。目標回転数決定部７５は、図６に示すマップを記憶しており、ラジエータ４０内の冷媒温度Ｔ１に応じて第１候補回転数Ｒ１を取得し、作動オイルクーラ４４内の作動油温度Ｔ２に応じて第２候補回転数Ｒ２を取得し、トルクコンバータオイルクーラ４５内のトルクコンバータオイル温度Ｔ３に応じて第３候補回転数Ｒ３を取得する。第１乃至第３候補回転数Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれは、冷媒及びオイルの温度Ｔ１〜Ｔ３が高いほど速くなるように設定されればよい。
【００６１】  そして、目標回転数決定部７５は、図６に示すように、第１乃至第３候補回転数Ｒ１〜Ｒ３のうち最も大きい回転数を目標回転数ＲＴＧＴに決定する。図６に示す例では、第３候補回転数Ｒ３が目標回転数ＲＴＧＴに該当する。なお、目標回転数決定部７５は、目標回転数ＲＴＧＴがエンジン回転数によって決まる最高回転数ラインＡ（図６参照）を上回る場合は、最高回転数ラインＡ上の値を目標回転数ＲＴＧＴに設定する。目標回転数決定部７５は、各センサの検出値をリアルタイムに取得して、目標回転数ＲＴＧＴを周期的に更新する。
【００６２】  ここで、図６に示すように、冷却ファン４６の最高回転数は、エンジン１２の回転数Ｓに応じて異なる。エンジン１２の回転数Ｓが所定の回転数ＳＴＧＴ（第２回転数の一例）以上、かつ、最高回転数ＳＭＡＸ以下では、冷却ファン４６の最高回転数は、最高回転数ＲＭＡＸ１（第２最高回転数の一例）に設定されている。
【００６３】  また、エンジン１２のローアイドル回転数ＳＩＤＬでは、冷却ファン４６の最高回転数は、制限回転数ＲＬＭＴより速く、かつ、最高回転数ＲＭＡＸ１より遅い最高回転数ＲＭＡＸ２（第１最高回転数の一例）に設定されている。
【００６４】  また、ローアイドル回転数ＳＩＤＬから所定の回転数値ΔＳ高いエンジン回転数値までは、冷却ファン４６の最高回転数は最高回転数ＲＭＡＸ２に維持される。これは、エンジン１２の回転数Ｓがローアイドル回転数ＳＩＤＬのときも絶えず変動しているため、これに応じて冷却ファン４６の回転数Ｒも変動させることとすれば、油圧ポンプ５２の斜板５２ａを絶えず動かさなければならず、制御が煩雑になる上、騒音も発生するからである。
【００６５】  また、エンジン１２の回転数ＳがＳＴＧＴ+ΔＳ（第１回転数の一例）から所定の回転数ＳＴＧＴ（第２回転数の一例）までは、エンジン１２の回転数Ｓが増加するに従って、冷却ファン４６の最高回転数は最高回転数ＲＭＡＸ２から最高回転数ＲＭＡＸ１まで増加する。図６に示す例では、エンジン１２の回転数ＳがＳＴＧＴ+ΔＳから回転数ＳＴＧＴまで増加する場合、冷却ファン４６の最高回転数は直線的に増加する。
【００６６】  なお、冷却ファン４６の目標回転数ＲＴＧＴが冷却ファン４６の最高回転数よりも高くなる場合は、冷却ファン４６の目標回転数ＲＴＧＴが冷却ファン４６の最高回転数に置き換えられる。
【００６７】  油圧ポンプ制御部７６は、目標回転数ＲＴＧＴ、エンジン回転数センサ１２Ｓの検出値、およびファン回転数センサ４６Ｓの検出値をリアルタイムに取得する。そして、油圧ポンプ制御部７６は、ファン回転数センサ４６Ｓの検出値が目標回転数ＲＴＧＴになるように、油圧ポンプ５２の斜板５２ａをフィードバック制御する。
【００６８】  また、油圧ポンプ制御部７６は、最低回転数決定部７３から冷却ファン４６の回転数Ｒを所定の制限回転数ＲＬＭＴ以上に保つべき旨が通知された場合、もし目標回転数ＲＴＧＴが制限回転数ＲＬＭＴよりも低かったとしても、冷却ファン４６を制限回転数ＲＬＭＴで回転し続ける。すなわち、制限回転数ＲＬＭＴは、目標回転数ＲＴＧＴの下限値であると換言することができる。油圧ポンプ制御部７６が冷却ファン４６を制限回転数ＲＬＭＴ以上で回転させることによって、コンデンサ４３における冷媒の冷却効率が保持され、エバポレータ６３による空気の冷却効果を必要最低限度保持することができる。
【００６９】  油圧ポンプ制御部７６は、油圧ポンプ容量決定部７４から油圧ポンプ５２の斜板５２ａの角度を最小にすべき旨が通知された場合、油圧ポンプ５２の斜板５２ａの角度を最小にする。図６では、斜板５２ａの角度を最小にされた場合、冷却ファン４６の回転数Ｒは最低回転数ラインＢ上を移動する。これによって、冷却ファン４６は最低回転数ＲＭＩＮで回転される。最低回転数ＲＭＩＮは、図６に示すように、エンジン１２の回転数に応じて所定幅で変動するが、総じて制限回転数ＲＬＭＴよりも低い値である。油圧ポンプ制御部７６が冷却ファン４６を最低回転数ＲＭＩＮで回転させることによって、ラジエータ４０における冷媒の冷却効率が低減され、配管６６を流れる冷媒温度を上昇させることができる。そのため、配管６６による空気の加温効果を最大限発揮することができる。
【００７０】  [コントローラ７０の動作]  次に、コントローラ７０の動作（ファン回転数制御）について図面を参照しながら説明する。図７は、コントローラ７０の動作を説明するためのフロー図である。
【００７１】  ステップＳ１０１において、コントローラ７０は、空調スイッチ８３が作動されているか否かを判定する。空調スイッチ８３において作動が選択されている場合、処理はステップ１０２に進み、空調スイッチ８３において非作動が選択されている場合、処理はステップ１０４に進む。
【００７２】  ステップＳ１０２において、コントローラ７０は、キャブ５内の室温が設定温度よりも高いか否かを判定する。室温が設定温度よりも高い場合、処理はステップ１０３に進み、室温が設定温度よりも高くない場合、処理はステップ１０４に進む。なお、処理がステップ１０３に進むことは、上述した条件I，IIの両方が満たされたことを意味する。
【００７３】  ステップＳ１０３において、コントローラ７０は、冷却ファン４６の回転数Ｒが所定の制限回転数ＲＬＭＴ以上に保たれるように、油圧ポンプ５２の斜板５２ａを制御する。これによって、エバポレータ６３による空気の冷却効果を最低限度保持することができる。
【００７４】  ステップＳ１０４において、コントローラ７０は、ラジエータ４０の冷媒温度Ｔ１が第１温度ＴＨ１より低く、作動油温度Ｔ２が第２温度ＴＨ２より低く、かつ、トルクコンバータオイル温度Ｔ３が第３温度ＴＨ３より低いか否かを判定する。Ｔ１＜ＴＨ１、Ｔ２＜ＴＨ２、かつ、Ｔ３＜ＴＨ３である場合、処理はステップＳ１０５に進む。Ｔ１＜ＴＨ１、Ｔ２＜ＴＨ２、かつ、Ｔ３＜ＴＨ３ではない場合、処理はステップＳ１０６に進む。なお、処理がステップ１０５に進むことは、上述した条件III，IVの両方が満たされたことを意味する。
【００７５】  ステップＳ１０５において、コントローラ７０は、油圧ポンプ５２の斜板５２ａの角度を最小にする。これによって、冷却ファン４６が制限回転数ＲＬＭＴよりも低い最低回転数ＲＭＩＮで回転されるため、配管６６を流れる冷媒温度が上昇される。その後、処理は終了し、再度ステップＳ１０１からの処理が繰り返される。
【００７６】  ステップＳ１０６において、コントローラ７０は、ラジエータ４０の冷媒温度Ｔ１、作動油温度Ｔ２及びトルクコンバータオイル温度Ｔ３に基づいて、目標回転数ＲＴＧＴを決定する。目標回転数ＲＴＧＴは、冷媒及びオイルの温度Ｔ１〜Ｔ３に対応する第１乃至第３候補回転数Ｒ１〜Ｒ３のうち最も大きい回転数である。
【００７７】  ステップＳ１０７において、コントローラ７０は、ファン回転数センサ４６Ｓの検出値が目標回転数ＲＴＧＴになるように、油圧ポンプ５２の斜板５２ａをフィードバック制御する。その後、処理は終了し、再度ステップＳ１０１からの処理が繰り返される。
【００７８】  ［特徴］  （１）コントローラ７０は、上述の条件Ｉ，IIが満たされた場合、冷却ファン４６の回転数Ｒが所定の制限回転数ＲＬＭＴ以上に保たれるように、油圧ポンプ５２の斜板５２ａを制御する。従って、コンデンサ４３における冷媒の冷却効率が保持され、エバポレータ６３による空気の冷却効果を必要最低限度保持することができる。その結果、オペレータの要望に応じて、キャブ５内を迅速に冷却させることができる。
【００７９】  （２）コントローラ７０は、上述の条件III，IVが満たされた場合、油圧ポンプ５２の斜板５２ａの角度を最小にする。これによって、ラジエータ４０における冷媒の冷却効率が低減され、配管６６を流れる冷媒温度を上昇させることができる。そのため、配管６６による空気の加温効果を最大限発揮することができる。その結果、オペレータの要望に応じて、キャブ５内を迅速に暖めることができる。
【００８０】  （３）コントローラ７０は、ラジエータ４０の冷媒温度Ｔ１、作動油温度Ｔ２及びトルクコンバータオイル温度Ｔ３に対応する第１乃至第３候補回転数Ｒ１〜Ｒ３のうち最も大きい回転数を目標回転数ＲＴＧＴに決定する。従って、ラジエータ４０、作動オイルクーラ４４及びトルクコンバータオイルクーラ４５をまとめて必要十分に冷却させることができる。
【００８１】  ［他の実施形態］  本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００８２】  例えば、上記実施形態では、建設機械の一例としてホイールローダ１を挙げて説明したが、建設機械としては油圧ショベルやブルドーザーなどを挙げることができる。
【００８３】  また、上記実施形態では、冷却ユニット１４は、ラジエータ４０と、アフタークーラ４２と、コンデンサ４３と、作動オイルクーラ４４と、トルクコンバータオイルクーラ４５と、冷却ファン４６と、を有することとしたが、これに限られるものではない。冷却ユニット１４は、少なくともコンデンサ４３と冷却ファン４６とを有していればよい。
【００８４】  また、上記実施形態では、（条件IV）として、ラジエータ４０の冷媒温度Ｔ１が第１温度ＴＨ１より低く、作動油温度Ｔ２が第２温度ＴＨ２より低く、かつ、トルクコンバータオイル温度Ｔ３が第３温度ＴＨ３より低いことを挙げたが、これに限られるものではない。（条件IV）は、ラジエータ４０の冷媒温度Ｔ１が第１温度ＴＨ１より低いことのみであってもよい。
【００８５】  また、上記実施形態では特に触れていないが、ラジエータ４０内の冷媒温度が所定値よりも低い場合には、エンジン１２からラジエータ４０へ冷媒を送るためのメインラインを閉じるとともに、エア抜き用のラインのみを通じてラジエータ４０へ冷媒を送ってもよい。この場合であっても、条件III，IVが成立する場合に冷却ファン４６の回転数を低下させることでキャブ５の室内を迅速に暖めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】  ここに開示された建設機械は、キャブ室内を安定的に冷却可能であるため、ホイールローダ、油圧ショベル及びブルドーザーを含む建設機械分野において有用である。
【符号の説明】
【００８７】１  車体フレーム３  作業機５  キャブ１２  エンジン１３  燃料タンク１４  冷却ユニット１５  カウンタウェイト４０  ラジエータ４２  アフタークーラ４３  コンデンサ４４  作動オイルクーラ４５  トルクコンバータオイルクーラ４６  冷却ファン
【図１】
2014006771.tif 000003
【図２】
2014006771.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014006771.tif 000008
【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャブと、
コンデンサと、前記コンデンサに接続されるコンプレッサと、前記コンデンサ及び前記コンプレッサに接続されるエバポレータと、前記エバポレータに風を送る送風ファンと、前記エバポレータから前記キャブ内まで連なる空調ダクトと、を有する空調ユニットと、
エンジンを循環する冷媒を冷却するためのラジエータと、
前記コンデンサ及び前記ラジエータを冷却するための冷却ファンと、
前記エンジンにより駆動され、前記冷却ファンを駆動する可変容量型の油圧ポンプと、
前記コンプレッサの作動／非作動を受け付ける空調スイッチと、
前記キャブ内の設定温度を設定する温度設定部と、
前記キャブ内の室温を検出する室温センサと、
前記空調スイッチにおいて作動が選択され、かつ、前記キャブ内の室温が前記設定温度よりも高い場合、前記冷却ファンの最低回転数を所定回転数とし、前記空調スイッチにおいて非作動が選択された場合または前記キャブ内の室温が前記設定温度以下の場合、前記油圧ポンプの容量を最低にして前記冷却ファンの最低回転数を前記所定回転数よりも低くする、
を備える建設機械。
【請求項２】
前記ラジエータに接続され、前記冷媒を流すための配管を備え、
前記配管の一部は、前記空調ダクト内に配置され、
前記コントローラは、前記空調スイッチにおいて非作動が選択された場合または前記キャブ内の室温が前記設定温度以下の場合であって、前記冷媒の温度が第１の温度以下であるとき、前記油圧ポンプを最低容量にすることで前記冷却ファンの回転数を最低回転数にする、
請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
作業機を駆動する作動油を冷却するための作動オイルクーラと、
トルクコンバータを循環するトルクコンバータオイルを冷却するためのトルクコンバータオイルクーラと、
を備え、
前記トルクコンバータオイルクーラ及び前記作動オイルクーラは、前記冷却ファンによって冷却され、
前記コントローラは、前記空調スイッチにおいて非作動が選択された場合または前記キャブ内の室温が前記設定温度以下の場合であって、前記冷媒が第１の温度以下であり、前記作動油が第２の温度以下であり、かつ、前記トルクコンバータオイルが第３の温度以下であるとき、前記油圧ポンプを最低容量にすることで前記冷却ファンの回転数を最低回転数にする、
請求項１に記載の建設機械。
【請求項４】
前記コントローラは、前記冷媒、前記トルクコンバータオイル及び前記作動油それぞれの温度に対応する３つの回転数のうち最も大きい回転数で前記冷却ファンを回転させる、
請求項３に記載の建設機械。
【請求項５】
前記コントローラは、
前記エンジンの回転数がローアイドル回転数と前記ローアイドル回転数よりも高い第１回転数までの場合、前記冷却ファンの最高回転数を第１最高回転数に設定し、
前記エンジンの回転数が前記第１回転数から前記第１回転数よりも高い第２回転数までの場合、前記冷却ファンの最高回転数を前記エンジンの回転数に応じて徐々に大きくなるように設定し、
前記エンジンの回転数が前記第２回転数よりも高い場合、前記冷却ファンの最高回転数を前記第１最高回転数よりも高い第２最高回転数に設定する、
請求項４に記載の建設機械。
【請求項６】
キャブと、前記キャブ内を空調する空調ユニットと、エンジンを循環する冷媒を冷却するためのラジエータと、前記キャブ内の設定温度を設定する温度設定部と、前記空調ユニットのコンデンサ及び前記ラジエータを冷却するための冷却ファンと、前記エンジンにより駆動され、前記冷却ファンを駆動する可変容量型の油圧ポンプとを有する建設機械における冷却ファンの制御方法であって、
前記空調ユニットが作動信号を受け、かつ、前記キャブ内の室温が前記設定温度よりも高い場合、前記冷却ファンの最低回転数を所定回転数とし、前記空調ユニットが前記作動信号を受けていない場合または前記キャブ内の室温が前記設定温度以下の場合、前記油圧ポンプの容量を最低にして前記冷却ファンの最低回転数を前記所定回転数よりも低くする、
冷却ファンの制御方法。
【国際調査報告】
2014006771.tif 000010
2014006771.tif 000011
2014006771.tif 000012
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