(57)【要約】【課題】暖房装置の熱源として作動油を利用することができ、かつ暖房運転の有無にかかわらず作動油を確実に冷却することができる電動式ショベルの作動油回路を提供する。【解決手段】電動モータ２５によって駆動する油圧ポンプ２６と、油圧ポンプ２６から複数の油圧アクチュエータ２９への作動油の流れをそれぞれ制御する複数のコントロールバルブ３０と、作動油の戻りライン３４とを備えた電動式ショベルの作動油回路において、戻りライン３４に分岐・接続するバイパスライン３５と、バイパスライン３５の分岐点に設けた切替弁３６と、バイパスライン３５に設けたオイルクーラ３７と、オイルクーラ３７で暖められた空気を運転室７に送り込むブロアファン３８と、バイパスライン３５の接続点より下流側に設けたオイルクーラ３９と、暖房運転スイッチ４０と、暖房運転スイッチ４０の指示に応じて切替弁３６を制御するコントローラ４２とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、前記電動モータによって駆動する油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、操作手段の操作に応じて前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの作動油の流れをそれぞれ制御する複数のコントロールバルブと、前記複数のコントロールバルブからオイルタンクへ作動油を戻す戻りラインとを備えた電動式ショベルの作動油回路において、
前記戻りラインの上流側から分岐して前記戻りラインの下流側に接続するバイパスラインと、
前記戻りラインにおける前記バイパスラインの分岐点に設けられ、前記戻りライン側及び前記バイパスライン側のうちの一方に切替えて作動油を流出する切替弁と、
前記バイパスラインに設けられて作動油を冷却する第１オイルクーラと、
前記第１オイルクーラで作動油との熱交換によって暖められた空気を運転室に送り込むブロアファンと、
前記戻りラインにおける前記バイパスラインの接続点より下流側に設けられて作動油を冷却する第２オイルクーラと、
暖房運転の開始・終了を指示可能な暖房運転指示手段と、
前記暖房運転指示手段の指示に応じて前記切替弁を制御する弁制御手段とを備えたことを特徴とする電動式ショベルの作動油回路。
【請求項２】
請求項１記載の電動式ショベルの作動油回路において、作動油の温度を検出する油温センサをさらに備え、前記弁制御手段は、前記暖房運転指示手段による暖房運転開始の指示があって前記油温センサで検出された作動油の温度が予め設定された閾値より大きい場合、前記切替弁を前記バイパスライン側に切替え、前記暖房運転指示手段による暖房運転開始の指示があって前記油温センサで検出された作動油の温度が前記閾値以下である場合、前記切替弁を前記戻りライン側に切替えることを特徴とする電動式ショベルの作動油回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式ショベルに係わり、特に、運転室を暖房する暖房装置を備えた電動式ショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、排気ガスを排出せず、騒音及び振動も大幅に低減する利点を有することから、エンジンの代わりに電動モータを搭載した電動式作業機械が提唱されている。この電動式作業機械においては、エンジンを搭載しないことから、暖房装置の熱源としてエンジン冷却後の温水を利用することができない。そこで、例えば油圧アクチュエータの作動によって温度上昇した作動油を利用する方法が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の電動式フォークリフトにおいては、荷役装置を駆動する複数の油圧アクチュエータ（詳細には、リフトシリンダ及びティルトシリンダ）と、荷役操作レバーの操作に応じて複数の油圧アクチュエータへの作動油の供給をそれぞれ制御する複数のコントロールバルブと、これら複数のコントロールバルブとオイルタンクとの間のオイル管路途中に挿入されたオイルクーラと、このオイルクーラで作動油との熱交換により暖められた空気（温風）を運転者側に送るブロアとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２９６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術を電動式ショベルに適用する場合は、以下のような課題が生じる。特許文献１では、明確に記載されていないが、暖房運転を行う場合はブロアを駆動し、暖房運転を行わない場合はブロアを停止する。すなわち、暖房運転を行う場合はオイルクーラで作動油が冷却されるが、暖房運転を行わない場合は作動油が冷却されない。ここで、電動式ショベルは、電動式フォークリフトと比べて、油圧アクチュエータの数が多く、また走行停止状態で作業を行う場合が多い等の理由から、作動油が非常に高温となる。そのため、暖房運転を行わない場合でも作動油を冷却しなければ、作動油の改質や油配管のシール損傷などといった不具合が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、暖房装置の熱源として作動油を利用することができ、かつ暖房運転の有無にかかわらず作動油を確実に冷却することができる電動式ショベルの作動油回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、電動モータと、前記電動モータによって駆動する油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、操作手段の操作に応じて前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの作動油の流れをそれぞれ制御する複数のコントロールバルブと、前記複数のコントロールバルブからオイルタンクへ作動油を戻す戻りラインとを備えた電動式ショベルの作動油回路において、前記戻りラインから分岐して前記戻りラインに合流するバイパスラインと、前記戻りラインにおける前記バイパスラインの分岐点に設けられ、前記戻りライン側及び前記バイパスライン側のうちの一方に切替えて作動油を流出する切替弁と、前記バイパスラインに設けられて作動油を冷却する第１オイルクーラと、前記第１オイルクーラで作動油との熱交換によって暖められた空気を運転室に送り込むブロアファンと、前記戻りラインにおける前記バイパスラインの合流点より下流側に設けられて作動油を冷却する第２オイルクーラと、暖房運転の開始・終了を指示可能な暖房運転指示手段と、前記暖房運転指示手段の指示に応じて前記切替弁を制御する弁制御手段とを備える。
【０００８】
本発明においては、例えば暖房運転指示手段による暖房運転の開始指示がある場合、弁制御手段は、切替弁をバイパスライン側に切替える。これにより、複数のコントロールバルブからオイルタンクへの戻り油は、第１オイルクーラ及び第２オイルクーラを経由する。そして、第１オイルクーラで作動油との熱交換によって暖められた空気がブロアファンによって運転室に送り込まれる。したがって、暖房装置の熱源として作動油を利用することができる。一方、例えば暖房運転指示手段による暖房運転の終了指示がある場合、弁制御手段は、切替弁を戻りライン側に切替える。これにより、複数のコントロールバルブからオイルタンクへの戻り油は、第１オイルクーラを経由せず、第２オイルクーラを経由する。すなわち、暖房運転の有無に関係なく、戻り油は第２オイルクーラを必ず経由する。したがって、暖房運転の有無にかかわらず、作動油を確実に冷却することができる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、作動油の温度を検出する油温センサをさらに備え、前記弁制御手段は、前記暖房運転指示手段による暖房運転開始の指示があって前記油温センサで検出された作動油の温度が予め設定された閾値より大きい場合、前記切替弁を前記バイパスライン側に切替え、前記暖房運転指示手段による暖房運転開始の指示があって前記油温センサで検出された作動油の温度が前記閾値以下である場合、前記切替弁を前記戻りライン側に切替える。
【００１０】
これにより、作動油の過冷却を防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、暖房装置の熱源として作動油を利用することができ、かつ暖房運転の有無にかかわらず作動油を確実に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の適用対象である電動式ショベルの全体構造を表す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態における電動式ショベルの作動油回路を表す概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態における電動式ショベルの作動油回路を表す概略図である。
【図４】本発明の他の実施形態におけるコントローラの制御処理内容を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１は、本発明の適用対象である電動式ショベルの全体構造を表す側面図である。
【００１５】
この図１において、電動式ショベルは、左右の履帯（クローラ）１を備えた下部走行体２と、この下部走行体２の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、この上部旋回体３の基礎下部構造をなす旋回フレーム４と、この旋回フレーム４の前部に水平方向に回動可能に取り付けられたスイングポスト５と、このスイングポスト５に上下方向に回動可能に（俯仰可能に）取り付けられた多関節型のフロント作業機６と、旋回フレーム４上の左側に設けられたキャノピータイプの運転室７と、旋回フレーム４上の後側に設けられバッテリ（図示せず）を収納するバッテリ搭載部８とを備えている。
【００１６】
下部走行体２は、略Ｈ字形状のトラックフレーム９と、このトラックフレーム９の左右両側の後端近傍に回転可能に支持された左右の駆動輪１０と、これら左右の駆動輪１０をそれぞれ駆動する左右の走行用油圧モータ１１と、トラックフレーム９の左右両側の前端近傍に回転可能に支持され、履帯１を介し駆動輪１０の駆動力でそれぞれ回転される左右の従動輪（アイドラ）１２とを備えている。
【００１７】
また、トラックフレーム９の前側には、排土用のブレード１３が上下動可能に設けられており、ブレード１３は、ブレード用油圧シリンダ（図示せず）により上下動するようになっている。また、トラックフレーム９の中央部と旋回フレーム４との間には、旋回輪（図示せず）が設けられており、この旋回輪の径方向内側には、下部走行体２に対し旋回フレーム４を旋回させる旋回用油圧モータ（図示せず）が設けられている。
【００１８】
スイングポスト５は、垂直ピン（図示せず）を介して旋回フレーム４に対し水平方向に回動可能となっている。そして、スイング用油圧シリンダ（図示せず）によりスイングポスト５が水平方向に回動し、これによってフロント作業機６が左右にスイングするようになっている。
【００１９】
フロント作業機６は、スイングポスト５に回動可能に連結されたブーム１４と、このブーム１４の先端部に回動可能に結合されたアーム１５と、このアーム１５の先端部に回動可能に結合されたバケット１６とを備えている。そして、ブーム１４、アーム１５、及びバケット１６は、ブーム用油圧シリンダ１７、アーム用油圧シリンダ１８、及びバケット用油圧シリンダ１９により動作するようになっている。
【００２０】
運転室７は、運転者が着座する運転席（座席）２０と、この運転席２０の左側に設けられた左のコンソールボックス２１と、運転席２０の右側に設けられた右のコンソールボックス（図示せず）とを備えている。運転席２０の前方には、左右の走行用操作レバー２２が設けられている。左の走行用操作レバー２２のさらに左側の足元部分には、オプション用操作ペダル（図示せず）が設けられ、右の走行用操作レバー２２のさらに右側の足元部分には、スイング用操作ペダル（図示せず）が設けられている。左のコンソールボックス２１の前部には、十字操作式の旋回・アーム用操作レバー２３と誤操作防止用のロックレバー２４が設けられている。右のコンソールボックスの前部には、十字操作式のバケット・ブーム用操作レバー（図示せず）とブレード用操作レバー（図示せず）が設けられている。
【００２１】
上部旋回体２には、バッテリからの電力によって駆動する電動モータ２５（後述の図２参照）と、この電動モータ２５を制御するインバータ装置（図示せず）と、電動モータ２５によって駆動する油圧ポンプ２６（後述の図２参照）及びパイロットポンプ２７（後述の図２参照）と、作動油を貯留するオイルタンク２８（後述の図２参照）等が搭載されている。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態における電動式ショベルの作動油回路（油圧回路）を表す概略図である。なお、この図２において、便宜上、油圧アクチュエータ、コントロールバルブ、及び操作装置を１組のみ示す。
【００２３】
図２において、電動モータ２５によって駆動する油圧ポンプ２６及びパイロットポンプ２７と、複数の油圧アクチュエータ２９（詳細には、上述した左右の走行用油圧モータ１１、ブレード用油圧シリンダ、旋回用油圧モータ、スイング用油圧シリンダ、ブーム用油圧シリンダ１７、アーム用油圧シリンダ１８、及びバケット用油圧シリンダ１９であり、図中では代表して油圧シリンダを示す）と、油圧ポンプ２６から複数の油圧アクチュエータ２９への作動油の流れをそれぞれ制御する複数のコントロールバルブ３０（詳細には、左右の走行用コントロールバルブ、ブレード用コントロールバルブ、旋回用コントロールバルブ、スイング用コントロールバルブ、ブーム用コントロールバルブ、アーム用コントロールバルブ、及びバケット用コントロールバルブ）と、複数の油圧パイロット方式の操作装置３１（詳細には、左右の走行用操作レバー２２を備えた操作装置、ブレード用操作レバーを備えた操作装置、スイング用操作ペダルを備えた操作装置、旋回・アーム用操作レバー２３を備えた操作装置、及びバケット・ブーム用操作レバーを備えた操作装置）と、パイロットポンプ２７からの元圧を遮断可能とするロックバルブ３２とが設けられている。
【００２４】
ロックバルブ３２は、パイロットポンプ２７と複数の操作レバー装置３１との間の油圧管路に設けられており、ロックレバー３４の操作に応じて切換えられて油圧管路を連通・遮断可能とするものである。すなわち、ロックレバー３４を下降位置（下げた状態）に引き下げると、ロックバルブ３２のソレノイド駆動部が通電されて、ロックバルブ３２が図中左側に示す連通位置に切換えられる。これにより、パイロットポンプ２７からの元圧が操作レバー装置３１へ導かれるようになっている。一方、ロックレバー３２を上昇位置（上げた状態）に引き上げると、ロックバルブ３２のソレノイド駆動部が通電されず、バネの付勢力で、ロックバルブ３２が図中右側に示す遮断位置に切換えられる。これにより、パイロットポンプ２７からの元圧が遮断されるようになっている。
【００２５】
操作装置３１は、詳細を図示しないが、操作レバー（又は操作ペダル）の操作量に応じてパイロットポンプ２７からの元圧（１次パイロット圧）を減圧した操作パイロット圧（２次パイロット圧）を出力する一対の減圧弁を備えている。そして、例えば操作レバー（又は操作ペダル）を一方側に操作すると、一方側の減圧弁で生成した操作パイロット圧がコントロールバルブ３０の一方側のパイロット操作部へ出力されて、コントロールバルブ３０が一方側に切り換えられる。これにより、油圧ポンプ２６から吐出ライン３３を介して供給された作動油が油圧アクチュエータ２９の一方側に供給され、油圧アクチュエータ２９の他方側からの作動油が戻りライン３４を介してオイルタンク２８へ戻される。一方、例えば操作レバー（又は操作ペダル）を反対側に操作すると、他方側の減圧弁で生成した操作パイロット圧がコントロールバルブ３０の他方側のパイロット操作部へ出力されて、コントロールバルブ３０が反対側に切換えられる。これにより、油圧ポンプ２６から吐出ライン３３を介して供給された作動油が油圧アクチュエータ２９の他方側に供給され、油圧アクチュエータ２９の一方側からの作動油が戻りライン３４を介してオイルタンク２８へ戻されるようになっている。
【００２６】
ここで本実施形態の大きな特徴として、戻りライン３４の上流側から分岐して戻りライン３４の下流側に接続するバイパスライン３５が設けられ、この戻りライン３４におけるバイパスライン３５の分岐点に切替弁（三方弁）３６が設けられている。また、バイパスライン３５には作動油を冷却するオイルクーラ３７が設けられ、このオイルクーラ３７で作動油との熱交換により暖められた空気をダクト等を介して運転室７（詳細には、例えば運転者の足元）に送り込むブロアファン３８が設けられており、これらオイルクーラ３７及びブロアファン３８が暖房装置を構成している。また、戻りライン３４におけるバイパスライン３５の接続点より下流側にはオイルクーラ３９が設けられている。なお、オイルクーラ３７の冷却能力は、オイルクーラ３９の冷却能力に対して２０％以下となっている。
【００２７】
また、運転室７内には、暖房運転スイッチ４０（暖房運転指示手段）及び風量切替スイッチ４１（暖房風量指示手段）が設けられている。暖房運転スイッチは、暖房運転のＯＮ（開始）・ＯＦＦ（終了）を指示可能とし、その指示信号をコントローラ４２に出力するようになっている。風量切替スイッチ４１は、暖房風量を段階的に（詳細には、例えば強風・中風・弱風の３段階のうちのいずれかに）指示可能とし、その指示信号をコントローラ４２に出力するようになっている。
【００２８】
コントローラ４２は、暖房運転スイッチ４０からＯＮ信号が入力された場合、切替弁３６のソレノイド駆動部を通電し、切替弁３６を図中上側の切替位置に切替える。すなわち、切替弁３６をバイパスライン３６側に切替えて作動油を流出させる。これと同時に、ブロアファン３８を駆動する。このとき、風量切替スイッチ４１からの指示信号に応じてブロアファン３８の回転数を可変制御する。一方、例えば暖房運転スイッチ４０からＯＦＦ信号が入力された場合、切替弁３６のソレノイド駆動部を通電せず、バネの付勢力で、切替弁３６を図中下側の切替位置に切替える。すなわち、切替弁３６を戻りライン３４側に切替えて作動油を流出させる。これと同時に、ブロアファン３８を停止するようになっている。
【００２９】
このように本実施形態においては、例えば暖房運転スイッチ４０による暖房運転の開始指示がある場合、切替弁３６をバイパスライン３６側に切替えるので、複数のコントロールバルブ３０からオイルタンク２８への戻り油は、オイルクーラ３７及びオイルクーラ３９を経由する。そして、オイルクーラ３７で作動油との熱交換によって暖められた空気がブロアファン３８によって運転室７に送り込まれる。したがって、暖房装置の熱源として作動油を利用することができる。一方、例えば暖房運転スイッチ４０による暖房運転の終了指示がある場合、切替弁３６を戻りライン３４側に切替えるので、複数のコントロールバルブ３０からオイルタンク２８への戻り油は、オイルクーラ３７を経由せず、オイルクーラ３９を経由する。すなわち、暖房運転の有無に関係なく、戻り油はオイルクーラ３９を必ず経由する。したがって、暖房運転の有無にかかわらず、作動油を確実に冷却することができる。その結果、作動油の改質や油配管のシール損傷などといった不具合を回避することができる。
【００３０】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。本実施形態は、作動油の温度に応じて切替弁を切替える実施形態である。
【００３１】
図３は、本実施形態における電動式ショベルの作動油回路を表す概略図である。
図である。なお、この図３において、上記一実施形態と同等の部分は、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３２】
本実施形態では、オイルクーラ３９の下流側に作動油の温度を検出する油温センサ４３が設けられ、この油温センサ４３からの検出信号がコントローラ４２に出力されている。コントローラ４２Ａは、暖房運転スイッチ４０及び油温センサ４３からの信号に応じて切替弁３６及びブロアファン３８を制御するようになっている。このようなコントローラ４２Ａの制御手順を以下説明する。
【００３３】
図４は、コントローラ４２Ａの制御処理内容を表すフローチャートである。
【００３４】
この図４において、まずステップ１００にて、暖房運転スイッチ４０からＯＮ信号が入力されたかどうかを判定する。例えば暖房運転スイッチ４０からＯＮ信号が入力された場合は、ステップ１００の判定が満たされ、ステップ１１０に移る。ステップ１１０では、油温センサ４３で検出された作動油の温度が予め設定記憶された閾値（例えば２３℃）より大きいかどうかを判定する。例えば油温センサ４３で検出された作動油の温度が閾値より大きい場合は、ステップ１１０の判定が満たされ、ステップ１２０に移る。ステップ１２０では、切替弁３６をバイパスライン３５側に切替え、ステップ１３０に進んで、ブロアファン３８を駆動する。
【００３５】
一方、例えば暖房運転スイッチ４０からＯＦＦ信号が入力された場合は、ステップ１００の判定が満たされず、ステップ１４０に移る。また、例えば油温センサ４３で検出された作動油の温度が閾値以下である場合は、ステップ１１０の判定が満たされず、ステップ１４０に移る。ステップ１４０では、切替弁３６を戻りライン３４側に切替え、ステップ１５０に進んで、ブロアファン３８を停止する。
【００３６】
このような本実施形態においても、上記一実施形態と同様、暖房装置の熱源として作動油を利用しつつ、暖房運転の有無にかかわらず作動油を確実に冷却することができる。また、本実施形態においては、過冷却を防止することができる。
【００３７】
なお、以上においては、油圧パイロット方式の操作装置３１を例にとって説明したが、これに限られず、電気レバー方式（詳細には、操作レバー又は操作ペダルの操作量をポテンショメータやセンサ等の検出手段で検出して電気操作信号として出力する方式）の操作装置であってもよい。また、本発明の適用対象として、キャノピータイプの運転室７を備えた電動式ショベルを例にとって説明したが、これに限られず、キャブタイプの運転室を備えた電動式ショベルに適用してもよい。また、本発明の適用対象として、バッテリ搭載型の電動式ショベルを例にとって説明したが、これに限られず、例えば外部の電源設備（商用電源）からの電力供給が可能な電動式ショベル等に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
２５    電動モータ
２６    油圧ポンプ
２８    オイルタンク
２９    油圧アクチュエータ
３０    コントロールバルブ
３１    操作装置（操作手段）
３４    戻りライン
３５    バイパスライン
３６    切替弁
３７    オイルクーラ（第１オイルクーラ）
３８    ブロアファン
３９    オイルクーラ（第２オイルクーラ）
４０    暖房運転スイッチ（暖房運転指示手段）
４２    コントローラ（弁制御手段）
４２Ａ  コントローラ（弁制御手段）
４３    油温センサ
【図１】
2011020640.tif 000003
【図２】
2011020640.tif 000004
【図３】
2011020640.tif 000005
【図４】
2011020640.tif 000006