(57)【要約】  本発明は、掘削装置（１）に設けられた少なくとも二つの冷却要素（１２）の冷却要求を調整するために、少なくとも一つのファン（１３）を制御する方法に関する。それぞれの冷却要素（１２）の冷却要求は決められており、決められた冷却要求は相互に重み付けされ、ファン（１３）は前記重み付けに基づいて制御される。本発明は、少なくとも一つの冷却要素にセーフティサーモスタットを設け、必要に応じて、流体をその冷却要素に循環させないようにすることによって基準値以下への冷却を防止する。さらにまた、本発明は、上述の方法を実行するための掘削装置に関する。【選択図】図２
2008518159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削装置（１）に設けられた少なくとも二つの冷却要素（１２）の冷却要求を調整するために少なくとも一つのファン（１３）を制御する方法であって、
各冷却要素（１２）の冷却要求が決められ、決められた冷却要求が相互に重み付けされ、ファン（１３）が前記重み付けに基づいて制御される制御方法において、
少なくとも一つの冷却要素に、セーフティサーモスタットを設け、
必要に応じて、前記サーモスタットが、流体がその冷却要素を循環しないようにすることによって、基準値以下への冷却を防止する
ことを特徴とする制御方法。
【請求項２】
少なくとも一つのファン（１３）を、最大冷却要求を有する冷却要素（１２）の冷却要求に基づいて制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
ファン（１３）の回転速度を、最大冷却要求を有する冷却要素（１２）の冷却要求に基づいて制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御方法。
【請求項４】
冷却要求を決めるために、各冷却要素（１２）において温度を測定する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の制御方法。
【請求項５】
周囲温度が測定され、前記周囲温度が、少なくとも一つの冷却要素（１２）の冷却要求を決めるための入力データを構成する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の制御方法。
【請求項６】
掘削装置（１）が、少なくとも二つのファン（１３）を備え、各ファン（１３）が、それと関連する冷却要素（１２）のグループと連動するよう配置され、個々のファン（１３）が、それに関連する冷却要素（１２）の相互に重み付けされた冷却要求に基づいて制御される
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の制御方法。
【請求項７】
エンジン（９）、
少なくとも二つの冷却要素（１２）、
少なくとも一つのファン（１３）、及び
制御ユニット（１５）で決められた冷却要素（１２）の現在の冷却要求の重み付けに基づいてファン（１３）を制御するよう設けられた制御ユニット（１５）
を有する掘削装置において、
少なくとも一つの冷却要素が、必要に応じて、流体をその冷却要素に循環させないようにすることによって基準値以下への冷却を防止するためにセーフティサーモスタットを備えている
ことを特徴とする掘削装置。
【請求項８】
制御ユニット（１５）が、最大冷却要求を有する冷却要素（１２）の冷却要求に基づいて少なくとも一つのファン（１３）を制御するよう設けられている
ことを特徴とする請求項７に記載の掘削装置。
【請求項９】
掘削装置が、少なくとも四つの冷却要素（１２）を備えている
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の掘削装置。
【請求項１０】
冷却要素（１２）が、エンジン水冷クーラー、給気クーラー、油圧オイルクーラー及び圧縮機オイルクーラーから成る
ことを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の掘削装置。
【請求項１１】
冷却要素（１２）がグループで配置され、
少なくとも一つのファン（１３）が、冷却要素（１２）の各グループと連動するように配置されている
ことを特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載の掘削装置。
【請求項１２】
油圧オイルクーラー及び圧縮機オイルクーラーが、冷却要素（１２）のグループの一つを構成し、
エンジン水冷クーラー及び給気クーラーが、冷却要素（１２）の第二のグループを構成する
ことを特徴とする請求項１１に記載の掘削装置。
【請求項１３】
制御ユニット（１５）が、冷却要素（１２）のグループの一つと連動するよう設けられた少なくとも一つのファン（１３）を、そのファン（１３）に関連する冷却要素（１２）の現在の冷却要求の重み付けに基づいて制御するよう構成され、ている
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の掘削装置。
【請求項１４】
エンジン（９）が、内燃機関であり、該エンジン（９）が圧縮機（１０）及びオイルポンプ（１１）を備えている
ことを特徴とする請求項７〜１３の何れか一項に記載の掘削装置。
【請求項１５】
掘削装置が、各冷却要素（１２）の冷却要求に対応する温度を測定するためにセンサ（１６〜２０）を備えている
ことを特徴とする請求項７〜１４の何れか一項に記載の掘削装置。
【請求項１６】
掘削装置が、少なくとも一つの冷却要素（１２）の冷却要求を決めるための入力データを構成する周囲温度を測定するためにセンサ（２０）を備えている
ことを特徴とする請求項７〜１５の何れか一項に記載の掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削装置内に設けられた少なくとも二つの冷却要素の冷却要求を調整するために少なくとも一つのファンを制御する方法に関する。冷却要素の各々の冷却要求は決められており、決められたそれぞれの冷却要求は相互に重み付けされており、ファンは前記重み付けに基づいて制御される。
【０００２】
また、本発明は、エンジン、少なくとも二つの冷却要素及び少なくとも一つのファン並びに制御ユニットを備えた掘削装置に関し、前記制御ユニットは、制御ユニット内で決められた冷却要素の現在の冷却要求の重み付けに基づいてファンを制御するように構成されている。
【０００３】
掘削装置に関しては、特に、岩盤を穿孔するための掘削装置を意図しており、とりわけ、地上で岩盤を穿孔するための掘削装置を意図している。
【背景技術】
【０００４】
本発明の背景技術では、掘削装置又は掘削ユニット（この技術分野では同義的な概念で確立されている。）において、その中に配置されている冷却が必要な構成要素の全ての冷却を可能にすることが要求されている。冷却が必要な構成要素に関しては、例えば、エンジン、圧縮機及び油圧オイルポンプがあり、さらに、上述のシステム内を循環し、かつ、使用中に過剰な熱を蓄積する危険を冒す流体がある。附属する冷却要素及びそれに連動するファンを備えた前記構成要素は、掘削装置に設けられたエンジンハウス内に収容される。冷却要素は、例えば、エンジン水冷クーラー、吸気クーラー、油圧オイルクーラー及び圧縮機クーラーから成る。
【０００５】
上述の問題点を解決するための一般的に認められている方法は、意図した目的のために冷却要素を通して空気を圧縮又は吸引する一つ又は複数のファンを設置することである。掘削装置の作動中、ファンは、常時、最高出力で最高回転速度で回転させられており、その回転速度は調整されることなく、また、掘削装置の構成要素の冷却要求とは無関係である。
【０００６】
頻繁に、又は、常に、異なる冷却要素は、冷却空気の異なる瞬間要求を有し、その結果、おおよそ全ての時間、冷却要素の何れか又は全ての冷却要素に対する要求に関する必要性よりも多くファンを作動させる。
【０００７】
上述したファンの制御方法の問題、正確には、ファンを制御していない方法の問題は、特に、掘削装置が寒い環境で使用されている時に、冷却要素の冷却要求が低く、ファンが過冷却を招く危険を冒すことにある。
【０００８】
ファンを絶えず高回転速度（最大出力）で作動させることの付加的な問題点は、ファンからの騒音レベルと、それによる運転室内における騒音レベルにある。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の目的は、既に公知のファン制御の上記した問題点を取り除き、改善された問題解決方法を提供することにある。第一の目的は、より効率的に、より適応的に掘削装置の冷却要素の冷却を行うファン制御を提供することにある。第二の目的は、掘削装置内の構成要素が過冷却を招く危険を冒すことなく、掘削装置を寒い気候で使用することを可能にするファン制御を提供することにある。付加的な目的は、冷却を必要としている流体をより最適に近い(closer-to-optimal)温度にする掘削装置を提供することにある。さらに別の目的は、作動中により静かなファンシステムを提供することにある。
【００１０】
第一の特徴において、本発明は、少なくとも一つの冷却要素にセーフティサーモスタットを設け、必要に応じて、前記サーモスタットが、流体を、その冷却要素に循環させないようにすることによって、基準値以下への冷却を防止することを特徴とする序文で明記したタイプの方法に関する。本発明の好ましい実施例は、従属請求項２〜６に限定されている。
【００１１】
また、第二の特徴において、本発明は、前記方法を実行するための請求項７に記載の掘削装置に関する。この掘削装置の好ましい実施例は、従属請求項８〜１６に限定されている。前記方法及び装置の利点は、ファンの回転／作用の速度が調整可能であり、その結果、各瞬間に冷却要素を通過する空気流が、それぞれの瞬間における冷却要求により良く対応することにある。温度変化を低減させるより最適に近い流体温度のおかげで、システムの構成要素にかかるストレスが低減し、システムの耐用年数が長くなる。ファンの回転速度を調整することにより、ファンが、常時、高回転速度（最大出力）で作動することがなくなり、また、掘削装置の内部及び周辺の騒音レベルも低下する。また、ファンの低い回転速度により、エンジンからの出力をより小さくなり、その結果、燃料消費量が低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１において、本発明による掘削装置は、全体が符号１で示されている。掘削装置１は、一対のキャタピラ２等で支持されたキャリア３を備えている。キャリア３は運転室４とエンジンハウス形成シャーシ５を有する。エンジンハウス５は、全く水漏れをしないが、その内部で良好な空気循環を可能にするように幾つかの孔及び開口を備えている。キャリア３の前部には、フィーダ６が設けられており、このフィーダ６は一つ又はそれ以上のバー７によって支持されている。また、このフィーダ６は、バー７によって支持される掘削具８を有する。掘削装置１の作業範囲及びアクセス可能な範囲は、従来の形式のバー７及び掘削具８によって決められる。
【００１３】
ここで図２を参照すると、図２には、掘削装置１のキャリア３の一部断面上面図（明確にするために複数の構成要素が省略されている。）が図式的に示されている。エンジンハウス５の中心には、エンジン９、好ましくは、内燃機関、特に、ディーゼルエンジンが配置されており、このエンジン９は、圧縮機１０及び一つ又はそれ以上の油圧ポンプ１１に接続され、例えば、掘削装置１の掘削具８に動力を供給する。これらの構成要素、即ち、それらに関する流体は、実質的に冷却要求を有するので、冷却要素１２、即ち、クーラが、エンジンハウス５の後部に配置されている。これらのクーラは、例えば、エンジン水冷クーラ、吸気クーラ、油圧オイルクーラ及び圧縮機オイルクーラから成る。冷却要素１２は、ユニット内で使用される流体が、冷却要素１２とユニットとの間で循環できるように各ユニットに接続される。冷却要素１２には、一つ又はそれ以上のファン１３が設けられている。好ましい実施例では、ファン１３は油圧駆動であるが、代わりに、ファン１３は、例えば、圧縮空気又は電気で駆動することもでき、言い換えれば、ファン１３は、掘削装置１にある適当な動力システムで駆動されるように設けられ得る。さらにまた、油圧オイルタンク１４がエンジンハウス５に設けられており、この油圧オイルタンク４は、適当な方法で、油圧オイルポンプ１１及び油圧オイルシステムの他の部分に接続される。
【００１４】
図示実施例では、ファン１３は、流れの観点からみて、短い距離で、接近して配置されている冷却フランジ間の空気を圧縮するより吸引する方が容易であるため、冷却要素１２の下流に配置されている。しかし、空間の観点からみると、ファン１３を、冷却要素１２の上流に配置することが望ましい。同様に、エンジンハウス５の設計は、図示実施例における冷却要１２を、各グループに対して一つの独立したファン１３を設けた状態で、幾つかのグループ、より正確には、二つづつに分けることを必要とする。有利には、冷却要素１２は、各グループにおいて同じ冷却要求を有する冷却要素１２を含むグループに分割され得る。従って、図２における実施例では、油圧オイルと圧縮機オイルとを一緒に処理するための冷却要素１２及び、エンジン冷却水及び給気空気を一緒に処理するための冷却装置１２を配置することが有利である。
【００１５】
ここで、図３を参照すると、図３には、掘削装置１のキャリア３の別の実施例が示されている。この別の実施例では、図２に示す実施例とは異なり、エンジン９、圧縮機１０及び油圧オイルポンプ１１が、掘削装置１の長手方向に対して横方向に設けられており、かつ、これらがエンジンハウス５の後部に配置されている。さらにまた、冷却要素１２は、一つのグループで中心に配置され、共通の一つのファン１３を備えている。そして、前記ファン１３は冷却要素１２の下流に配置されている。加えて、油圧オイルタンク１４の位置も変えられている。
【００１６】
図２及び図３における二つの別の配置の共通点は、それらが、制御ユニット１５を備えていることにある。制御ユニット１５は、これらの図面において、運転室４の近くに配置されていることがアウトラインで描かれている。制御ユニット１５は、プログラム可能であるべきであり、また、信号伝達のための複数の入出力を有するべきである。制御ユニット１５は、掘削装置１における通常の制御ユニットで構成してもよく、また、一つ又は複数のファン１３の制御のためだけの特別な制御ユニットで構成してもよい。加えて、制御ユニット１５は、図面に示した位置とは別の任意の他の適当な位置に配置され得、例えば、適当なエンジン９の上に設けられ得る。さらにまた、掘削装置１は、動作パラメータを測定するために複数のセンサを備えている。前記動作パラメータは、好ましくは温度のようなパラメータであるが、出力等のような他のパラメータについても測定され得る。例えば、各システム内の適当な場所で冷却流体の温度が測定される。第一センサ１６は、エンジン冷却水の温度を測定するために、例えば、エンジン９内又はその近くに配置される。第二センサ１７は、油圧オイルの温度を測定するように配置される。前記第二センサ１７は、好ましくは、油圧オイルタンク１４に配置される。第三センサ１８は、圧縮機オイル温度を測定するために圧縮機１０に配置される。第四センサ１９は、給気空気の温度を測定するために適当な場所に配置される。第五センサ２０は、それが掘削装置１の周りの周囲空気の温度を測定できるように配置される。好ましくは、周囲温度の測定は、可能な限り正確で、かつ、現状にあった測定を行うために、図面にアウトラインで示すようにエンジンハウスの前方で行われる。これは、エンジンハウス５内で生じる暖かい空気が、エンジンハウス５の後方に吹き出されることの結果によるものである。全てのセンサ１６〜２０は、ファン１３を適当な方法で制御する制御ユニット１５に、適当な方法で、動作可能なように、接続される。好ましい実施例では、センサ１６〜２０は、電気ケーブル（図示せず）を介して制御ユニット１５に接続されるが、ユニット間をワイヤレス又は光通信とすることも可能である。
【００１７】
従来技術では、掘削装置が動作していると、冷却要素を通過する空気流を生じさせるファンのスイッチが入れられる。言い換えれば、掘削装置の動作時には、ファンは絶えず高い回転速度（最高出力）で動作している。本発明による掘削装置１の特徴は、ファン１３を制御することによって、ファン１３の回転速度を、必要回転速度の０％〜１００％の範囲内で変えることができることにある。本発明によるファン１３は、冷却要求がある時は常に作動しているが、低い回転速度で作動しており、例外的な時のみ最大回転速度で作動する。ファンの作動中に発生する音は構造体を通して運転室４の中まで伝播し、最大回転速度では運転室４の内部にノイズを生じさせるが、低回転速度に調整されたファンを用いると、そのノイズは著しく低減し、さらにまた、ファンの磨耗も減少する。また、出力を下げることにより、燃料消費量も低減する。
【００１８】
ファンの回転速度は、決められた冷却要求又は冷却要素１２の温度に基づいて制御ユニット１５により制御され、また、調整される。より正確には、制御ユニット１５において、１グループの冷却要素を構成する複数の冷却要素１２の複数の冷却要求を相互に比較し、重み付けすることによって、その後、個々のファン１３は、各ファンに関する冷却要素１２に生じた冷却要求に基づいて制御される。冷却要素１２の各グループと連動する各ファン１３を、そのグループ内の冷却要素１２の最大冷却要求に基づいて、制御することが有利である。しかしながら、ファン１３を制御するために、複数の冷却要求を相互に重み付けする他の適当な方法も実行可能であることに注目すべきである。
【００１９】
給気クーラーの冷却要求を決めるためには、最大限に許容可能な給気空気の温度が周囲温度に密接に依存しているので、周囲温度も測定され、それにより、より良い冷却要求を決めることができ、さらに加えて、ファン１３の制御をより正確にすることができる。さらにまた、他の冷却要素１２の冷却要求も、周囲温度を認識することによって、より正確に決めることができる。
【００２０】
前記センサ１６〜２０は、必ずしも、ファンを制御するためだけに温度を測定することを目的とした上述の対象物に対する特有のセンサで構成される必要はなく、本発明に係る掘削装置１の応用例及び実施例では、既存のセンサからの値を用いて様々な冷却要素１２の冷却要求を決定してもよい。例えば、エンジン冷却水温度は、既存のセンサによって頻繁に測定される。
【００２１】
本発明によればファン１３は冷却要素１２を最適に冷却しているが、ある種のセーフティサーモスタット（図示せず）を設けて、冷却されるべき様々な種類のシステム内の流体が一定の限界値を下回ることがないようにし、より正確には、流体が、そのシステムの冷却要素内を循環しないようにするべきである。
【００２２】
本発明の実施可能な変更点
本発明は、上述した図示実施例に限定されるものではない。従って、本発明に係る掘削装置及び方法は、特許請求の範囲の範囲内で様々な方法で変更され得る。掘削装置は運転室を備えることを必須とするものではなく、掘削装置の外側の位置からでも制御され得ることが特に説明されるべきである。また、各ファンが一つ又は複数のファン要素で構成され得ることが理解されるべきである。また、たとえ冷却要素が複数のグループに分割されても、個々のファンを別々に制御する必要はなく、ファンを共通に制御し得ることが注意されるべきである。前文を通して、掘削装置に関して、特に地上で岩盤を穿孔するための掘削装置であることを説明したが、本発明は、前記掘削装置に限定されることなく、他の物質を穿孔したり、地下で作動することも可能である。特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の両方において、「冷却要求の調整」の語句が、冷却要素の冷却要求が、ファンの動作を、例えば、様々な回転速度で制御することによって調整され得ることを意味していることに注意するべきである。より正確には、高いファン速度はより低い瞬間的な冷却要求を生じさせ、かつ、低いファン速度はより高い瞬間的な冷却供給を生じさせる。従って、冷却要求は、高すぎないようにされ、また、低すぎないようにされるべきであり、適当なレベルに調整される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による掘削装置の側面図である。
【図２】掘削装置が備えているキャリアの概略部分断面上面図である。
【図３】キャリアの別の実施例の図２に対応する図である。
【図１】
2008518159.tif 000003
【図２】
2008518159.tif 000004
【図３】
2008518159.tif 000005
【国際調査報告】
2008518159.tif 000006
2008518159.tif 000007
2008518159.tif 000008
2008518159.tif 000009