(57)【要約】【課題】主冷却部の冷却作用が正常に行われない異常事態が発生しても、少なくとも軽作業や機械の移動は可能なように冷却作用を維持する。【解決手段】主冷却部１３とパラレルに補助冷却部２２を設け、主冷却部１３の冷却作用が正常に行われない異常発生時に、水温センサ２８からの信号に基づくコントローラ２９の作用により、開閉弁２７を開くとともに補助ファン２５を回転させて補助冷却部２２による冷却運転を行わせるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常運転時に流体の冷却作用を行う主熱交換器を備えた主冷却部と、この主冷却部の異常発生時に冷却作用を行う補助熱交換器を備えた補助冷却部とを有し、上記補助冷却部の熱交換器に対して流体を循環させる補助流体通路が、上記主冷却部の熱交換器に対して流体を循環させる主流体通路に分岐接続され、かつ、上記補助流体通路を開閉する補助通路開閉弁が設けられたことを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項２】
主冷却部及び補助冷却部は、それぞれ熱交換器に送風するファンと、このファンを回転駆動するファン駆動手段とを備え、上記熱交換器及びファンによる補助冷却部の冷却能力が主冷却部の冷却能力よりも小さく設定された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】
主冷却部がエンジンルーム内に設置され、補助冷却部がエンジンルーム外に設置されたことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の冷却装置。
【請求項４】
主冷却部の異常発生を検出する異常検出手段と、この異常検出手段によって主冷却部の異常が検出されたときに補助通路開閉弁に対する開弁指令及び補助冷却部に対する運転指令を出力するコントローラが設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の建設機械の冷却装置。
【請求項５】
主流体通路を開閉する主通路開閉弁が設けられ、コントローラは、主冷却部の異常発生時にこの主通路開閉弁に閉弁指令を出力するように構成されたことを特徴とする請求項４記載の建設機械の冷却装置。
【請求項６】
請求項４または５記載の建設機械の冷却装置において、異常検出手段は主冷却部が正常状態に復帰したことを検出し、コントローラはこの主冷却部の正常復帰時に補助通路開閉弁に対する閉弁指令及び補助冷却部に対する運転停止指令を出力するように構成されたことを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の建設機械の冷却装置において、異常検出手段は主流体通路の流体温度を検出し、コントローラは、検出される流体温度の上昇に応じて補助通路開閉弁の開度を増加させるように構成されたことを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項８】
主及び補助冷却部は、それぞれ熱交換器としてエンジン冷却用のラジエータを備え、コントローラは、補助冷却部の運転中は、エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段に対してエンジン回転数を低下させる指令を出すように構成されたことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の建設機械の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベル等の建設機械に装備される冷却装置（たとえばエンジン冷却用のラジエータ装置またはオイルクーラー装置）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば油圧ショベルにおいては、図５に示すように、エンジンルーム１内にエンジン２を冷却するためのラジエータ３と、作動油冷却用のオイルクーラー４を並んで設置し、かつ、これらに共通の送風手段としてファン５を設けて冷却装置を構成している（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３０３１３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の建設機械においては、冷却装置として上記一系統しか設けていないため、ラジエータ３またはオイルクーラー４に目詰まりや破損等によって正常な冷却作用が行われない異常事態が発生すると、ただちにエンジンのオーバーヒートや作動油の過熱が起こり、運転不能に陥ることとなっていた。
【０００５】
なお、ラジエータ３及びオイルクーラー４には目詰まり防止用の防塵装置が設けられているが、この防塵装置そのものの目詰まりがある等、上記異常発生は避けられなかった。
【０００６】
この異常発生によって運転不能になると、作業を中止しなければならず、かつ、ラジエータ異常の場合は機械の移動もできないため、修理またはクーリングによる復旧を待つ間、機械がその場で立ち往生することとなっていた。
【０００７】
そこで本発明は、上記のような異常事態が発生しても少なくとも軽作業や機械の移動は可能なように冷却作用を維持することができる建設機械の冷却装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、通常運転時に流体の冷却作用を行う主冷却部と、この主冷却部の異常発生時に冷却作用を行う補助冷却部とを有し、上記補助両冷却部に対して流体を循環させる補助流体通路が、上記主冷却部に対して流体を循環させる主流体通路に分岐接続され、かつ、上記補助流体通路を開閉する補助通路開閉弁が設けられたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、主冷却部及び補助冷却部は、それぞれ熱交換器に送風するファンと、このファンを回転駆動するファン駆動手段とを備え、上記熱交換器及びファンによる補助冷却部の冷却能力が主冷却部の冷却能力よりも小さく設定されたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、主冷却部がエンジンルーム内に設置され、補助冷却部がエンジンルーム外に設置されたものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、主冷却部の異常発生を検出する異常検出手段と、この異常検出手段によって主冷却部の異常が検出されたときに補助通路開閉弁に対する開弁指令及び補助冷却部に対する運転指令を出力するコントローラが設けられたものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４の構成において、主流体通路を開閉する主通路開閉弁が設けられ、コントローラは、主冷却部の異常発生時にこの主通路開閉弁に閉弁指令を出力するように構成されたものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項４または５の構成において、異常検出手段は主冷却部が正常状態に復帰したことを検出し、コントローラはこの主冷却部の正常復帰時に補助通路開閉弁に対する閉弁指令及び補助冷却部に対する運転停止指令を出力するように構成されたものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項４乃至６のいずれかの構成において、異常検出手段は主流体通路の流体温度を検出し、コントローラは、検出される流体温度の上昇に応じて補助通路開閉弁の開度を増加させるように構成されたものである。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項４乃至７のいずれかの構成において、主及び補助冷却部は、それぞれ熱交換器としてエンジン冷却用のラジエータを備え、コントローラは、補助冷却部の運転中は、エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段に対してエンジン回転数を低下させる指令を出すように構成されたものである。
【００１６】
上記構成によると、主冷却部（請求項８ではラジエータ装置の主冷却部）とパラレルに補助冷却部（請求項２では主冷却部よりも冷却能力が低い補助冷却部）が設けられ、主冷却部の冷却作用が正常に行われない異常発生時に、この補助冷却部が主冷却部に代わって（請求項５）、または主冷却部とともに冷却作用を行うため、この補助冷却部の能力に見合った機械の運転を維持することができる。
【００１７】
この場合、請求項２の構成によると、補助冷却部の冷却能力を、異常発生時の最低限の機械動作（たとえば軽作業や機械の移動）を確保し得る能力に設定することにより、作業や移動の完全停止を避けながら、補助冷却部が安価で、かつ、小形ですむ。このため、占有スペースが小さく、小形の建設機械にも容易に搭載することができる。
【００１８】
また、請求項３の構成によると、補助冷却部がエンジンルーム外に設置されているため、エンジンルーム内よりも低温下で運転することで冷却効率を上げることができ、とくに請求項２のように補助冷却部の能力が低い場合に有効となる。
【００１９】
一方、請求項４の構成によると、主冷却部に異常が発生した場合に、異常検出手段からの信号に基づくコントローラの制御作用によって補助冷却部が自動的に冷却作用を開始するため、この冷却作用の切換え（エンジンのオーバーヒート等の防止）が確実に行われるとともに、オペレータがいちいち手動で補助通路開閉弁及び補助冷却部を操作する煩わしさがなく、オペレータの操作負担を無くすることができる。
【００２０】
また、請求項５の構成によると、主流体通路にも開閉弁が設けられ、異常発生時にこの開閉弁が閉じられて主冷却部の機能が自動停止するため、主冷却部の破損や流体漏れに適切に対応することができる。
【００２１】
請求項６の構成によると、上記自動制御方式において、主冷却部がクーリング運転や修理等によって正常に復帰したときに補助冷却部の運転が自動停止するため、補助冷却部の負担が軽減し、その寿命を向上させることができる。
【００２２】
請求項７の構成によると、冷却対象である流体の温度の上昇に応じて補助冷却部への流量が増加するため、補助冷却部の負担を軽減することができる。
【００２３】
請求項８の構成によると、ラジエータ装置を適用対象とする場合に、補助冷却部の運転中はエンジン回転数が自動的に低下するため、補助冷却部の負担を軽くできるとともに、主冷却部のクーリングが促進され、早期の復帰が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。
【００２５】
以下の実施形態では、油圧ショベルにおけるラジエータ装置を適用対象として例にとっている。
【００２６】
第１実施形態（図１，２参照）
図１において、１１はエンジンルーム、１２はエンジン、１３は通常運転時にこのエンジン１２を冷却する主冷却部で、この主冷却部１３は、熱交換器としてのメインラジエータ１４とメインファン１５とによって構成される。１６はオイルクーラー、１７はエンジン１２とメインラジエータ１４とを結ぶ供給側主冷却水通路、１８は同戻り側主冷却水通路（以下、これらを供給側、戻り側主通路という）である。
【００２７】
この両主通路１７，１８にはＴ字形のコネクタ１９，１９を介して供給側及び戻り側両補助冷却水通路（以下、供給側、戻り側補助通路という）２０，２１が分岐接続され、この両補助通路２０，２１が補助冷却部２２を構成する補助ラジエータ２３に接続されている。
【００２８】
これにより、補助冷却部２２（補助ラジエータ２３）が主冷却部１３（メインラジエータ１４）にパラレルに接続されている。
【００２９】
この補助冷却部２２は、安価でかつ小形の油圧ショベルにも容易に搭載できるように主冷却部１３よりも小形のものが用いられ、図示のようにエンジンルーム１１外に設置されている。また、その冷却能力は、単独で軽作業や機械の移動のような小負荷作業が可能となる程度に設定されている。
【００３０】
補助冷却部２２には、主冷却部同様、補助ラジエータ２３に送風する補助ファン２４が設けられ、この補助ファン２４が電動機であるファンモータ２５によって回転駆動される。２６はこのファンモータ２５の運転を制御するモータ制御部である。
【００３１】
また、供給側補助通路２０（戻り側補助通路２１でもよい）に、外部からの電気信号によって開閉する電磁式の補助通路開閉弁２７が設けられるとともに、供給側主通路１７（戻り側主通路１８でもよい）に、冷却水温度を検出する水温センサ２８が設けられ、同センサ２８からの信号がコントローラ２９に送られる。
【００３２】
このコントローラ２９は、水温センサ２８よって検出される冷却水温度（以下、検出水温という）Ｔが、エンジン１２のオーバーヒートに直結する温度として予め設定された温度Ｔｓ以上となったとき（異常発生時）に、補助通路開閉弁２７とファンモータ２５、それに水温異常の発生をオペレータに報知する警告ブザー３０及び水温ランプ３１に指令信号を出力する。
【００３３】
このコントローラ２９による制御内容を図２のフローチャートを併用して説明する。
【００３４】
制御開始とともに、ステップＳ１で検出水温Ｔと設定温度Ｔｓが比較され、Ｔ≧Ｔｓでないときは制御の必要なしとしてスタートに戻る。
【００３５】
これに対し、Ｔ≧Ｔｓのときは、主冷却部１３の冷却作用が正常に行われていない異常事態としてステップＳ２に移行し、直ちに補助通路開閉弁２７を開き、ファンモータ２５を回転させ、警告ブザー３０を作動させ、水温ランプ３１を点灯させる指令信号が出力される。
【００３６】
これにより、警告ブザー３０及び水温ランプ３１によりオペレータに水温異常が報知され、かつ、それまでメインラジエータ１４のみに送られていた冷却水が補助冷却部２２の補助ラジエータ２３にも分配供給されるとともに補助ファン２４が回転する。
【００３７】
こうして、補助冷却部２２が自動的に運転開始され、この補助冷却部２２により、主冷却部１３とともに冷却作用が行われる。
【００３８】
この運転は、検出水温Ｔが設定水温Ｔｓ以下に下がるまで継続され、クーリングによって検出水温Ｔが設定水温以下に低下したとき（ステップＳ３でＹＥＳのとき）に、ステップＳ４で補助通路開閉弁２７の閉弁指令、ファンモータ２５の回転停止指令、警告ブザー３０の停止指令、及び水温ランプ３１の消灯指令が出されてステップＳ１に戻る。
【００３９】
上記作用により、エンジン１２のオーバーヒートを防止できるとともに、異常発生時に、従来のような完全な運転不能状態ではなく、補助冷却部２２の能力に見合った機械の運転（たとえば区切りの良い段階までの軽い作業や、修理等がし易い場所への機械の移動）を維持することが可能となる。
【００４０】
また、補助冷却部２２がエンジンルーム１１外に設置されているため、エンジンルーム１１内よりも低温下で運転することで冷却効率を上げ、低い冷却能力を補うことができる。
【００４１】
しかも、主冷却部１３に異常が発生した場合に、上記のように水温センサ２８からの信号に基づくコントローラ２９の制御作用によって補助冷却部２２が自動的に冷却作用を開始するため、この冷却作用の切換えが確実に行われるとともに、オペレータがいちいち手動で補助通路開閉弁２７及び補助冷却部２２を操作する煩わしさがなく、オペレータの操作負担を無くすることができる。
【００４２】
さらに、主冷却部１３がクーリングや修理等によって正常に復帰したときに補助冷却部２２の運転が自動停止するため、補助冷却部２２の負担が軽減し、その寿命を向上させることができる。
【００４３】
第２実施形態（図１，３参照）
第２実施形態においては、コントローラ２９の制御内容のみが異なり、外観上の構成は第１実施形態と同じであるため、図１を援用し、フローチャートのみを新たに図３に示す。
【００４４】
同図に示すように、ステップＳ１１でＴ≧Ｔｓとなったときに、ステップＳ１２において、コントローラ２９に記憶された水温−開閉弁開度の特性に基づいて検出水温Ｔに応じた開閉弁開度の指令が補助通路開閉弁２７に出力されるとともに、ステップＳ１３で、水温−ファンモータ回転数の特性に基づいて検出水温Ｔに応じたファンモータ回転数の指令が出される。
【００４５】
これにより、補助冷却部２２のラジエータ２３に検出水温に応じた水量が送られ、検出水温に応じたファン回転による冷却作用が行われる。
【００４６】
さらに、ステップＳ１４において、エンジン１２に設けられた図示しないエンジン回転数制御手段にエンジン回転数を低下させる指令が出され、エンジン１２がオーバーヒートを避け得る低回転数で回転する。
【００４７】
一方、第１実施形態同様、ステップＳ１５において警告ブザー作動指令及び水温ランプ点灯指令がそれぞれ出力され、水温Ｔが設定水温Ｔｓ以下になったとき（ステップＳ１６でＹＥＳのとき）に、ステップＳ１７で補助通路開閉弁閉指令、ファンモータ停止指令、エンジン回転数を定常回転数に戻すためのエンジン回転数復帰指令、警告ブザー停止指令及び水温ランプ消灯指令が出力される。
【００４８】
この構成によると、水温の上昇に応じて補助冷却部２２への流量及び補助ファン２４の回転数が増加して補助冷却作用の比重と能力が増加するため、エネルギー効率が良く、補助冷却部２２の負担を軽減することができる。
【００４９】
第３実施形態（図４参照）
第１実施形態との相違点のみを説明すると、第３実施形態においては、供給側主通路１７におけるコネクタ１９とメインラジエータ１４との間に主通路開閉弁３２が設けられ、水温Ｔが設定水温Ｔｓ以上に上昇したときに、コントローラ２９からの信号により同弁３２が閉じられて主冷却部１３（メインラジエータ１４）への冷却水の供給が停止し、補助冷却部２２（補助ラジエータ２３）のみに冷却水が供給されるように構成されている。
【００５０】
この構成とすれば、異常時に主冷却部１３の運転が自動停止するため、主冷却部１３の破損や水漏れに適切に対応することができる。
【００５１】
他の実施形態
（１）上記実施形態では、冷却水温度によって主冷却部１３の異常発生を検出するようにしたが、エンジン１２のオーバーヒートの直接の指標となるエンジン温度を検出するようにしてもよい。
【００５２】
（２）上記実施形態では、コントローラ２９の制御作用によって補助冷却部２２を自動運転／運転停止させる構成をとったが、たとえば警告ブザー３０や水温ランプ３１の作動に基づいてオペレータが手動（たとえばスイッチ操作）で補助通路開閉弁２７を開閉し、補助ファン２４を回転させる構成をとってもよい。
【００５３】
（３）補助冷却部２２は、前記のようにスペース及び冷却効率の点でエンジンルーム１１外に設置するのが望ましいが、逆に、エンジンルーム１１内にスペースの余裕があり、エンジンルーム１１外に適当な設置部分がない場合等には、補助冷却部２２をエンジンルーム１１内に設置してもよい。
【００５４】
（４）本発明はオイルクーラーにも適用することができる。この場合は、図示のオイルクーラー１６をメインオイルクーラーとし、油圧アクチュエータ回路とタンクとの間で補助オイルクーラーを補助通路によってメインオイルクーラー１６とパラレルに接続するとともに、補助通路に開閉弁を設ければよい。
【００５５】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、主冷却部とパラレルに補助冷却部を設け、主冷却部の冷却作用が正常に行われない異常発生時に、この補助冷却部が主冷却部に代わって、または主冷却部とともに冷却作用を行うため、この補助冷却部の能力に見合った機械の運転を維持することができる。
【００５６】
この場合、請求項２の発明によると、補助冷却部の冷却能力を、異常発生時の最低限の機械動作（たとえば軽作業や機械の移動）を確保し得る能力に設定することにより、作業や移動の完全停止を避けながら、補助冷却部が安価で、かつ、小形ですむ。このため、占有スペースが小さく、小形の建設機械にも容易に搭載することができる。
【００５７】
また、請求項３の発明によると、補助冷却部をエンジンルーム外に設置したから、エンジンルーム内よりも低温下で運転することで補助冷却部の冷却効率を上げることができ、とくに請求項２のように補助冷却部の能力が低い場合に有効となる。
【００５８】
一方、請求項４の発明によると、主冷却部に異常が発生した場合に、異常検出手段からの信号に基づくコントローラの制御作用によって補助冷却部が自動的に冷却作用を開始するため、この冷却作用の切換えが確実に行われるとともに、オペレータがいちいち手動で補助通路開閉弁及び補助冷却部を操作する煩わしさがなく、オペレータの操作負担を無くすることができる。
【００５９】
また、請求項５の発明によると、主冷却通路にも開閉弁を設け、異常発生時にこの開閉弁を閉じて主冷却部の機能を自動停止させるため、主冷却部の破損や流体漏れに適切に対応することができる。
【００６０】
請求項６の発明によると、上記自動制御方式において、主冷却部がクーリング運転や修理等によって正常に復帰したときに補助冷却部の運転を自動停止させるため、補助冷却部の負担が軽減し、その寿命を向上させることができる。
【００６１】
請求項７の発明によると、冷却対象である流体の温度の上昇に応じて補助冷却部への流量を増加させるため、補助冷却部の負担を軽減することができる。
【００６２】
請求項８の発明によると、ラジエータ装置を適用対象とする場合に、補助冷却部の運転中はエンジン回転数を自動的に低下させるため、補助冷却部の負担を軽くできるとともに、主冷却部のクーリングが促進され、早期の復帰が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる冷却装置の全体構成を示す図である。
【図２】同装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる冷却装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第３実施形態にかかる冷却装置の全体構成を示す図である。
【図５】油圧ショベルにおけるエンジンルーム内の機器配置を示す図である。
【符号の説明】
１２  エンジン
１３  主冷却部
１４  主冷却部の熱交換器としてのメインラジエータ
１５  主冷却部のメインファン
１７，１８  主冷却部のラジエータに対して冷却水を循環させる主冷却水通路（主流体通路）
２０，２１  補助冷却部のラジエータに対して冷却水を循環させる冷却水通路（補助流体通路）
２２  補助冷却部
２３  補助冷却部の熱交換器としての補助ラジエータ
２４  補助冷却部の補助ファン
２５  補助ファン用のモータ（ファン駆動手段）
２７  補助通路開閉弁
２８  異常検出手段としての水温センサ
２９  コントローラ
３２  主通路開閉弁
【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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