(57)【要約】【課題】冷却水及び作動油の冷却ファンとエアコンの冷却ファンとを共有したときに、効率的且つ確実な冷却を行う。【解決手段】ラジエータ３１、オイルクーラ１７及びエアコンのコンデンサ４３を冷却するための冷却ファン１１と、冷却水の温度センサ１８と、作動油の温度センサ３３と、冷却ファン１１の回転を制御するコントローラ２０と、を備える。コントローラ２０は、エアコンの冷房がオフされている場合は、冷却水温または作動油温に応じた回転数で冷却ファン１１を回転させ、エアコンの冷房がオンされている場合は、冷却水温及び作動油温に関わらず、コンデンサ４３の冷却のために必要な最低回転数以上で冷却ファン１１を回転させる。【選択図】  図１
2007106289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械に搭載される冷却装置であって、
前記建設機械のエンジン冷却水を冷却するためのラジエータ、前記建設機械の作動油を冷却するためのオイルクーラ及び前記建設機械に搭載された空調装置のコンデンサを冷却するための冷却ファンと、
前記エンジン冷却水の水温を検出する水温検出手段と、
前記作動油の油温を検出する油温検出手段と、
前記空調装置の冷房のオン／オフを検出する冷房検出手段と、
前記冷却ファンの回転を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記冷房検出手段による検出の結果、前記空調装置の冷房がオフされている場合は、前記水温検出手段により検出された水温または前記油温検出手段により検出された油温に応じた回転数で前記冷却ファンを回転させ、
前記冷房検出手段による検出の結果、前記空調装置の冷房がオンされている場合は、前記検出された水温及び油温に関わらず、前記コンデンサの冷却のために必要な最低回転数以上で前記冷却ファンを回転させるよう制御する建設機械の冷却装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記エンジン冷却水の水温または前記作動油の油温が高いほど前記冷却ファンが高回転になるように回転数を定める温度特性を保持していて、
前記空調装置の冷房がオフされている場合には、
前記検出された水温または油温と前記温度特性とに基づいて定まる回転数で前記冷却ファンを回転させるよう制御し、
前記空調装置の冷房がオンされている場合には、
前記検出された水温または油温と前記温度特性とに基づいて定まる回転数、または前記必要な最低回転数のいずれか大きい回転数で前記冷却ファンを回転させるように制御する、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、建設機械に搭載される冷却装置に関し、特に一つの冷却ファンでラジエータ、オイルクーラ及びエアコンのコンデンサを冷却するための建設機械の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設機械には、エンジンの冷却水及び作動油を冷却するための冷却ファンが設けられている。この冷却ファンは、冷却水の水温及び作動油の油温に応じた回転数で冷却を行う。つまり、冷却水の水温及び作動油の油温が高いときは高回転、低いときは低回転で冷却ファンが回転する。これにより、必要な分だけ冷却ファンが回転し、エネルギー消費が抑制されている。
【０００３】
また、建設機械には、これを動作させるオペレータが乗車するキャビンを暖房または冷房するためのエアコンが搭載されているものがある。この場合、冷房時のエアコンのコンデンサを冷却するための冷却ファンが必要である。
【０００４】
従来、建設機械にエアコンが搭載されているときは、冷却水及び作動油を冷却するための冷却ファンとは別に、エアコンのコンデンサ冷却用に専用の冷却ファンが設けられていた（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−１５７４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、冷却水及び作動油の冷却ファンとエアコンの冷却ファンを共有できれば、部品点数を減らすことができる。
【０００６】
しかしながら、冷却水及び作動油の冷却が必要な状況と、エアコンのコンデンサの冷却が必要な状況は必ずしも一致しないので、それぞれを適切に冷却するとともに、エネルギーの無駄な消費を抑制する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、冷却水及び作動油の冷却ファンとエアコンの冷却ファンとを共有したときに、効率的且つ確実な冷却を行うための建設機械の冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施態様に従う、建設機械に搭載される冷却装置は、前記建設機械のエンジン冷却水を冷却するためのラジエータ、前記建設機械の作動油を冷却するためのオイルクーラ及び前記建設機械に搭載された空調装置のコンデンサを冷却するための冷却ファンと、前記エンジン冷却水の水温を検出する水温検出手段と、前記作動油の油温を検出する油温検出手段と、前記空調装置の冷房のオオン／オフを検出する冷房検出手段と、前記冷却ファンの回転を制御する制御手段と、を備える。そして、前記制御手段は、前記冷房検出手段による検出の結果、前記空調装置の冷房がオフされている場合は、前記水温検出手段により検出された水温または前記油温検出手段により検出された油温に応じた回転数で前記冷却ファンを回転させ、前記冷房検出手段による検出の結果、前記空調装置の冷房がオンされている場合は、前記検出された水温及び油温に関わらず、前記コンデンサの冷却のために必要な最低回転数以上で前記冷却ファンを回転させるよう制御する。
【０００９】
これにより、空調装置の冷房がオンされているときは、コンデンサの冷却に必要な冷却ファンの回転数を確保できるとともに、空調装置の冷房がオフされているときは、無駄なエネルギー消費を抑制することができる。
【００１０】
好適な実施形態では、前記制御手段は、前記エンジン冷却水の水温または前記作動油の油温が高いほど前記冷却ファンが高回転になるように回転数を定める温度特性を保持している。そして、前記空調装置の冷房がオフされている場合には、前記検出された水温または油温と前記温度特性とに基づいて定まる回転数で前記冷却ファンを回転させるよう制御し、前記空調装置の冷房がオンされている場合には、前記検出された水温または油温と前記温度特性とに基づいて定まる回転数、または前記必要な最低回転数のいずれか大きい回転数で前記冷却ファンを回転させるように制御するようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る建設機械に搭載される冷却装置について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、建設機械に搭載される冷却装置１及びその冷却装置１の冷却対象となる構成に関連する装置等を示す図である。
【００１３】
冷却装置１は、冷却ファン１１と、冷却ファン１１を回転させる油圧モータ１２と、オイルタンク１５から作動油を吸い上げて、油圧モータ１２へ作動油を供給するための斜板型の油圧ポンプ１３及びオイル循環路１４と、油圧ポンプ１３へ油圧制御信号を送る制御弁１６と、制御弁１６に対する指令値を出力し、冷却ファン１１の回転数を制御するコントローラ２０と、オイル循環路１４の途中に設けられた作動油の温度を検出するための温度センサ１８（本発明の油温検出手段）とを備える。
【００１４】
制御弁１６は、コントローラ２０からの指令信号に応じて油圧ポンプ１３の斜板を駆動する油圧を制御し、油圧ポンプ１３の吐出量を変更することにより、油圧モータ１２の回転、すなわち冷却ファン１１の回転数を制御している。
【００１５】
オイル循環路１４は、建設機械が所定の作業を行うための作業機駆動装置６１へ作動油を供給する作業機ポンプ６０へ分岐している。
【００１６】
作業機駆動機構６１や油圧モータ１２からオイルタンク１５へ戻る油路の途中には、作動油を冷却するためのオイルクーラ１７が設置されている。オイルクーラ１７では、冷却ファン１１の送風により作動油が冷却される。
【００１７】
また、この建設機械は、建設機械を走行させたり、作業機を動作させたりするためのエンジン３０を備える。エンジン３０は、エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータ３１と、冷却水循環路３２を介して接続されている。そして、エンジン３０とラジエータ３１との間を冷却水が循環している。冷却水循環路３２の途中には、冷却水の温度を検出するための温度センサ３３（本発明の水温検出手段）が設けられている。
【００１８】
ラジエータ３１では、冷却ファン１１の送風により冷却水が冷却される。
【００１９】
さらに、この建設機械には、オペレータが搭乗するキャビン５の暖房または冷房を行うためのエアコン４が搭載されている。このエアコン４は、コンプレッサ４１、エバポレータ４２及び板コンデンサ（以下、単にコンデンサという）４３を備え、これらが冷媒循環路４４で接続されている。冷媒循環路４４には、冷媒が循環している。コンプレッサ４１は、エアコンの冷房がオンされたことの通知を受けるとクラッチをオンされて、エンジン３０で駆動される。コンデンサ４３では、冷却ファン１１の送風により冷媒が冷却される。
【００２０】
エアコン４は、キャビン５内の操作パネル５１が受け付けた操作に基づいてエアコン４全体の制御を行うエアコンユニット４０を有する。エアコンユニット４０は、本発明の冷房検出手段に相当し、エアコン４の冷房のオン／オフをコントローラ２０及びコンプレッサ４１へ通知する。
【００２１】
エンジン３０の出力軸近傍には、エンジン回転数を検出する回転センサ３４が設けられている。温度センサ１８、３３及び回転センサ３４からの検出信号は、コントローラ２０に入力されている。
【００２２】
以下、コントローラ２０が行う冷却ファン１１の回転制御について説明する。
【００２３】
本発明の制御手段であるコントローラ２０は、所定のプロセッサ及びＲＯＭ，ＲＡＭなどのメモリを備えている。そして、プロセッサがＲＯＭなどに記憶された所定のプログラムを実行し、エアコンユニット４０の出力、あるいは温度センサ１８，３３などの出力に基づいて冷却ファン１１の回転制御を行う。
【００２４】
コントローラ２０は、冷却水の水温及び作動油の油温及びエンジン回転数に基づいて、冷却ファン１１の回転数を決定し、制御弁１６にそのファン回転数を示す指令値を出力して、冷却ファン１１を回転させる。そのため、冷却水の温度に基づいて冷却ファン１１の回転数を決定するための水温特性、及び作動油の温度に基づいて冷却ファン１１の回転数を決定するための油温特性が予め定められていて、コントローラ２０は、これらの情報を保持している。
【００２５】
図２は、水温特性、油温特性及び後述するエアコン特性の一例を示す。水温特性と油温特性は共通の思想に基づいてそれぞれ定められている。従って、ここでは、説明の都合上、水温特性について説明するが、油温特性も水温特性とまったく同じように定めることができる。
【００２６】
図２に示す水温特性は、低温特性１００と高温特性２００とを有する。低温特性１００とは、所定の低温閾値（例えば７５℃）よりも水温が低いときに、冷却ファン１１の回転数を定める関数である。同様に、高温特性２００とは、所定の高温閾値（例えば９０℃）よりも水温が高いときに、冷却ファン１１の回転数を定める関数である。図２の例では、低温特性１００及び高温特性２００は、いずれもエンジン３０の回転数の関数になっている。
【００２７】
そして、コントローラ２０は、水温が低温閾値よりも低いときは、そのときのエンジン回転数、及び低温特性１００に基づいて冷却ファン１１の回転数を定め、水温が高温閾値よりも高いときは、そのときのエンジン回転数、及び高温特性２００に基づいて冷却ファン１１の回転数を定める。
【００２８】
ここで、冷却水の水温が、低温閾値と高温閾値の間の温度である場合は、コントローラ２０が、所定の関数に基づいて回転数を算出して決定する。例えば、コントローラ２０がそのときのエンジン回転数に基づき、低温特性１００により定まる低温時回転数と高温特性２００により定まる高温時回転数とを算出する。そして、低温時回転数及び高温時回転数を冷却水温度で按分するなどして定めてもよい。
【００２９】
コントローラ２０は、上述の冷却水の水温の場合と同様に、作動油の油温に基づいて冷却ファン１１の回転数を定める。そして、水温に基づいて定まる回転数と油温に基づいて定まる回転数のいずれか大きい方を温度依存回転数とする。
【００３０】
また、本実施形態においては、冷却ファン１１はエアコンのコンデンサ４３の冷却も行う。従って、エアコン４が冷房運転しているときはコンデンサ４３を冷却するために最低限必要となる最低回転数で冷却ファン１１を回転させる必要がある。この最低回転数は、例えば、図２に示すエアコン特性３００で定まる。
【００３１】
コントローラ２０は、エアコンユニット４０からエアコン４の冷房オン／オフの通知を受ける。そして、コントローラ２０は、エアコン４が運転中の間は、エアコン特性３００により定まる最低回転数を下回らないように冷却ファン１１の回転数を決定しなければならない。
【００３２】
そこで、図３にコントローラ２０による冷却ファン回転数を決定するための処理フローを示す。以下、これに従って説明する。なお、このフローチャートにおいて、水温特性及び油温特性は共通とする。
【００３３】
まず、コントローラ２０は、温度センサ１８，３３の出力に基づいて、冷却水の水温及び作動油の油温を検出する（Ｓ１１）。そして、水温及び油温のいずれか高い方の温度が高温閾値以上であるか、低温閾値以下であるか、あるいは、高温閾値と低温閾値の中間温度であるかを判定する（Ｓ１２）。
【００３４】
高温閾値以上である場合、現在のエンジン回転数に基づいて、高温特性２００に従う回転数を決定する（Ｓ１３）。
【００３５】
中間温度である場合、現在のエンジン回転数、低温特性１００及び高温特性２００に従う回転数を決定する（Ｓ１４）。
【００３６】
低温閾値以上である場合、現在のエンジン回転数に基づいて、低温特性１００に従う回転数を決定する（Ｓ１５）。
【００３７】
ここで、コントローラ２０は、エアコン４の冷房がオンされているか否かを判定する（Ｓ１６）。そして、エアコン４の電源がオンされているときは（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、現在のエンジン回転数に基づいて、エアコン特性３００に従う回転数を決定する（Ｓ１７）。ここで、ステップＳ１３〜Ｓ１５のいずれかで定められた温度依存回転数と、ステップＳ１７で定められた最低回転数とを比較し、いずれか大きい方をファン回転数の指令値として、制御弁１６へ出力する（Ｓ１９）。
【００３８】
一方、エアコン４の冷房がオフされているときは（Ｓ１６：Ｎｏ）、ステップＳ１３〜Ｓ１５のいずれかで定められた温度依存回転数をファン回転数の指令値として、制御弁１６へ出力する（Ｓ１８）。
【００３９】
これにより、一つの冷却ファンでラジエータ、オイルクーラ及びエアコンのコンデンサを冷却する構成を採用した場合、エアコンの冷房がオンされているときは、コンデンサの冷却のために最低限必要となる冷却ファンの回転数を確保でき、エアコンの冷房性能を維持できる。一方で、エアコンの冷房がオフされているときは、冷却水または作動油の冷却のために必要な回転数で冷却ファンを回転させるので、無駄なエネルギー消費を抑制でき、建設機械の燃費が向上する。
【００４０】
上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
【００４１】
例えば、本実施形態では、油温としては作動油の油温を用いて制御しているが、トランスミッションオイルの油温を用いることもできる。
【００４２】
また、上記実施形態では、油圧ポンプ１３を斜板型としたが、油圧モータ１２を斜板型として、制御弁１６により斜板を制御するように構成してもよい。
【００４３】
さらに、上記実施形態では、オイルクーラ１７を空冷式としたが、ラジエータのローアタンク内にオイルクーラを配置し、冷却水により冷却する水冷式とすることもできる。この場合あっても、作動油は冷却ファン１１により冷却される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】建設機械に搭載される冷却装置１及びその冷却装置１の冷却対象となる構成に関連する装置等を示す。
【図２】冷却ファンの回転数を決定するための関数を示す。
【図３】コントローラ２０による冷却ファン回転数を決定するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１…冷却装置、４…エアコン、１１…冷却ファン、１７…オイルクーラ、１８…温度センサ、２０…コントローラ、３０…エンジン、３１…ラジエータ、３３…温度センサ、４３…コンデンサ。
【図１】
2007106289.tif 000003
【図２】
2007106289.tif 000004
【図３】
2007106289.tif 000005