(57)【要約】【課題】著しいコストの増大及び設備の肥大化を伴うことなく発熱要素を有効に冷却する機能を有する作業機械を提供する。【解決手段】作業機械は、発熱要素３７，３８と、エンジン２２と、エンジン２２の排ガスに尿素水を供給することにより当該排ガスを浄化処理する排ガス浄化装置３０と、排ガス浄化装置３０から尿素水の一部を導出して発熱要素３７，３８との間で熱交換を行わせかつその熱交換後の尿素水を排ガス浄化装置３０に戻すように尿素水を循環させるための尿素水循環路４０と、尿素水循環路４０に沿って尿素水を循環させる尿素水循環ポンプ３４と、発熱要素３７，３８と熱交換した尿素水を冷却する尿素水冷却部４２と、を備える。【選択図】図３
2017141766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械であって、
発熱する要素である発熱要素と、
エンジンと、
当該エンジンから排出される排ガスに尿素水を供給することにより当該排ガスを浄化処理する排ガス浄化装置と、
当該排ガス浄化装置から前記尿素水の一部を導出して前記発熱要素との間で熱交換を行わせかつその熱交換後の尿素水を前記排ガス浄化装置に戻すように尿素水を循環させるための尿素水循環路と、
当該尿素水循環路に沿って前記尿素水の一部を循環させる尿素水循環ポンプと、
前記発熱要素と熱交換した前記尿素水を当該尿素水が前記排ガス浄化装置に至るまでの間に冷却する尿素水冷却部と、を備える、作業機械。
【請求項２】
請求項１記載の作業機械であって、冷却風を生成するファンと、当該冷却風と前記尿素水以外の流体との間で熱交換を行わせることにより当該流体を冷却する少なくとも一つの流体用熱交換器と、をさらに備え、前記尿素水冷却部は、前記冷却風が当たる位置に設けられて当該冷却風と前記尿素水との間で熱交換を行わせることにより当該尿素水を冷却する少なくとも一つの尿素水用熱交換器を含む、作業機械。
【請求項３】
請求項２記載の作業機械であって、前記少なくとも一つの流体用熱交換器が、流体用上流側熱交換器を含み、前記尿素水冷却部が、前記流体用上流側熱交換器と熱交換した後の冷却風を受けるように前記冷却風の流れ方向について当該上流側熱交換器の下流側に配置される尿素水用下流側熱交換器を含む、作業機械。
【請求項４】
請求項２または３記載の作業機械であって、前記尿素水冷却部は、前記ファンにより生成される冷却風を直接受けるように配置される尿素水用上流側熱交換器を含む、作業機械。
【請求項５】
請求項２記載の作業機械であって、前記尿素水冷却部は、互いに異なる位置に配置される複数の尿素水用熱交換器を含み、前記作業機械は、前記複数の尿素水用熱交換器の中から前記尿素水が導入される尿素水用熱交換器を選択することを可能とするように前記尿素水循環路の切換を行う循環路切換器をさらに備える、作業機械。
【請求項６】
請求項５記載の作業機械であって、前記尿素水冷却部は、前記上流側熱交換器と熱交換した後の冷却風を受けるように前記冷却風の流れ方向について当該上流側熱交換器の下流側に配置される尿素水用下流側熱交換器と、前記ファンにより生成される冷却風を直接受けるように配置される尿素水用上流側熱交換器と、を含む、作業機械。
【請求項７】
請求項６記載の作業機械であって、前記尿素水の温度またはこれに対応する温度を検出する温度検出器と、当該温度検出器が検出する温度に応じて前記複数の尿素水用熱交換器のうち前記尿素水が導入される尿素水用熱交換器を切換えるように前記循環路切換器を作動させる切換制御部と、をさらに備える、作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーン等の作業機械であって、電動機やインバータ等の発熱要素を含み、かつ、当該発熱要素を冷却する機能を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
クレーン等の作業機械の中には、冷却を要する発熱要素を含むものがある。例えば、ハイブリッド作業機械に含まれる電動機やインバータは、その駆動時における発熱が著しく、これらの冷却は重要である。
【０００３】
このような発熱要素を冷却する手段として、油圧アクチュエータを駆動するための作動油を冷媒として利用し、当該作動油と前記発熱要素との間で熱交換を行わせることが知られている。例えば特許文献１及び２は、油圧アクチュエータから排出されてタンクに戻る作動油と電動機等の発熱要素との間で熱交換を行わせることにより当該電動機等を冷却する装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９６６４０号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４７８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２に記載される作業機械では、冷媒として利用される作動油に、可動部である油圧アクチュエータにおいて発生した金属粉が混じる可能性があり、当該金属粉が冷却対象である発熱要素の正常な作動を阻害するおそれがある。例えば、当該発熱要素が電動機である場合、前記金属粉の侵入が当該電動機内部での絶縁破壊を生じさせるおそれがある。また、油圧アクチュエータの発熱量が大きい場合、当該油圧アクチュエータから排出される作動油の温度が高いために、当該作動油が冷媒として十分に機能しないおそれがある。
【０００６】
このような不都合を避けるべく前記作動油とは別の冷却専用の冷媒を導入することは、著しいコストの上昇、及び、作業機械に搭載される設備の複雑化及びその設置に要するスペースの増大を伴うため、好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決することが可能な作業機械、すなわち、発熱要素を含む作業機械であって、著しいコストの増大及び設備の肥大化を伴うことなく、また発熱要素の作動に支障を与えることなく当該発熱要素を有効に冷却する機能を有する作業機械、を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明者らは、前記目的を達成するための手段として、作業機械に搭載されるエンジンの排ガスを浄化するために用いられる尿素水に着目した。尿素水は、選択式還元触媒（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムにおいて、前記排ガスに対して噴霧されることにより還元剤として排ガス中の窒素酸化物と触媒反応し、これにより当該窒素酸化物を無害化するものであるが、その一方で有害性及び可燃性が極めて低くて取扱いが容易であり、しかも油圧アクチュエータからタンクに戻る作動油と異なり当該尿素水に金属粉が混じるおそれがないという利点がある。従って、この尿素水を冷媒として利用して当該尿素水と発熱要素との間で熱交換を行わせることにより、当該発熱要素の作動不良を引き起こすことなく、既存の設備を利用して当該発熱要素の有効な冷却を行うことが可能である。
【０００９】
本発明は、このような観点からなされたものである。すなわち、本発明により提供されるのは、作業機械であって、発熱する要素である発熱要素と、エンジンと、当該エンジンから排出される排ガスに尿素水を供給することにより当該排ガスを浄化処理する排ガス浄化装置と、当該排ガス浄化装置から前記尿素水の一部を導出して前記発熱要素との間で熱交換を行わせかつその熱交換後の尿素水を前記排ガス浄化装置に戻すように尿素水を循環させるための尿素水循環路と、当該尿素水循環路に沿って前記尿素水の一部を循環させる尿素水循環ポンプと、前記発熱要素と熱交換した前記尿素水を当該尿素水が前記排ガス浄化装置に至るまでの間に冷却する尿素水冷却部と、を備える。
【００１０】
この作業機械において、前記尿素水循環ポンプには、前記排ガス浄化装置に含まれるポンプ、すなわち、前記排ガスに前記尿素水を供給するためのポンプが流用されてもよいし、前記尿素水の循環のための専用のポンプが用いられてもよい。
【００１１】
また、前記尿素水冷却部は、前記尿素水の冷却のための専用のものでもよいが、当該尿素水以外の流体を冷却するための設備を利用するものであれば、作業機械の設備のさらなる簡素化が可能になる。例えば、当該作業機械が、冷却風を生成するファンと、当該冷却風と前記尿素水以外の流体との間で熱交換を行わせることにより当該流体を冷却する少なくとも一つの流体用熱交換器と、を備える場合、前記尿素水冷却部は、前記冷却風が当たる位置に設けられて当該冷却風と前記尿素水との間で熱交換を行わせることにより当該尿素水を冷却する少なくとも一つの尿素水用熱交換器を含むことにより、前記流体を冷却するための冷却風を有効に利用して前記尿素水を冷却することが可能である。
【００１２】
この場合、前記流体用熱交換器と前記尿素水用熱交換器との相対位置関係は、仕様に応じて設定されることが可能である。
【００１３】
例えば、前記少なくとも一つの流体用熱交換器が、流体用上流側熱交換器を含み、前記尿素水冷却部が、前記流体用上流側熱交換器と熱交換した後の冷却風を受けるように前記冷却風の流れ方向について当該上流側熱交換器の下流側に配置される尿素水用下流側熱交換器を含むものにおいては、当該尿素水用下流側熱交換器の使用により、寒冷地等において前記尿素水が過度に冷却されることによる当該尿素水の凍結を回避することが可能である。さらに、前記尿素水の温度が凝固点に近い温度まで降下している場合には、前記上流側熱交換器との熱交換で昇温した冷却風を（相対的に）温風として利用することによって前記尿素水の温度を積極的に上昇させてその凍結の未然防止を行うことも可能である。
【００１４】
一方、前記尿素水冷却部が、前記ファンにより生成される冷却風を直接受けるように配置される（例えば前記流体用熱交換器と並列または当該流体用熱交換器の上流側に配置される）尿素水用上流側熱交換器を含むものにおいては、当該上流側尿素水用熱交換器の使用により、前記尿素水をより効果的に冷却することが可能である。
【００１５】
あるいは、前記尿素水冷却部は、互いに異なる位置に配置される複数の尿素水用熱交換器を含んでもよい。この場合において、前記作業機械は、前記複数の尿素水用熱交換器の中から前記尿素水が導入される尿素水用熱交換器を選択することを可能とするように前記尿素水循環路の切換を行う循環路切換器をさらに備えることが、好ましい。この循環路切換器は、前記尿素水の温度またはこれに対応する温度（例えば外気温度）に応じて使用する尿素水用熱交換器を選択することにより、当該温度に適した尿素水の冷却を行うことを可能にする。
【００１６】
例えば、前記尿素水冷却部が、前記上流側熱交換器と熱交換した後の冷却風を受けるように前記冷却風の流れ方向について当該上流側熱交換器の下流側に配置される尿素水用下流側熱交換器と、前記ファンにより生成される冷却風を直接受けるように配置される尿素水用上流側熱交換器と、を含むものにおいては、寒冷地等において前記尿素水の温度またはこれに対応する温度が低い場合には前記尿素水用下流側熱交換器を選択することにより当該尿素水の温度の過度の低下による凍結を回避することが可能であり、逆に前記尿素水の温度またはこれに対応する温度が高い場合には前記尿素水用上流側熱交換器を選択することにより当該尿素水の効果的な冷却が可能になる。
【００１７】
さらに、前記作業機械は、前記尿素水の温度またはこれに対応する温度（例えば外気温度）を検出する温度検出器と、当該温度検出器が検出する温度に応じて前記複数の尿素水用熱交換器のうち前記尿素水が導入される尿素水用熱交換器を切換えるように前記循環路切換器を作動させる切換制御部と、をさらに備えることにより、前記温度に適した尿素水の冷却を自動的に行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、発熱要素を含む作業機械であって、著しいコストの増大及び設備の肥大化を伴うことなく、また発熱要素の作動に支障を与えることなく当該発熱要素を有効に冷却する機能を有する作業機械、が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る作業機械の下部走行体及び上部旋回体を示す正面図である。
【図２】前記上部旋回体を示す平面図である。
【図３】前記作業機械に搭載される排ガス浄化装置及び尿素水循環路を示すブロック図である。
【図４】前記尿素水により前記作業機械のインバータを冷却するための構造の例を示す断面図である。
【図５】前記尿素水を冷却するための尿素水用熱交換器と尿素水以外の流体を冷却するための複数の流体用熱交換器との配置の第１例を示す平面図である。
【図６】前記尿素水を冷却するための尿素水用熱交換器と尿素水以外の流体を冷却するための複数の流体用熱交換器との配置の第２例を示す平面図である。
【図７】前記尿素水を冷却するための下流側尿素水用熱交換器及び上流側尿素水用熱交換器と尿素水以外の流体を冷却するための複数の流体用熱交換器との配置の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１及び図２は、前記実施の形態に係る作業機械を示す。この作業機械は、例えばクレーンである。当該作業機械は、図１及び図２に示される下部走行体１０と、図２に示される上部旋回体１２と、図示されない作業装置と、を備える。前記上部旋回体１２は、前記下部走行体１０上で旋回可能となるように当該下部走行体１０に搭載される。
【００２２】
前記上部旋回体１２は、基台となるアッパーフレーム１４と、左右一対の縦板１６と、キャビン１８と、エンジンルーム２０と、を有する。前記各縦板１６は、前記アッパーフレーム１４の左右方向中央部位において上向きに突出し、前記作業装置の基端部（クレーンの場合にはブームフット）を支持する。前記キャビン１８は、図１及び図２に示す例では前記アッパーフレーム１４の左前側部の上に搭載され、前記エンジンルーム２０は前記キャビン１８のすぐ後方の位置で前記アッパーフレーム１４上に搭載される。
【００２３】
前記エンジンルーム２０内には、エンジン２２、油圧ポンプ２３、ファン２４、複数の熱交換器を含む熱交換器群２６等が収容される。前記ファン２４は、前記エンジン２２に連結され、当該エンジン２２が生成する動力により回転駆動されて前記エンジンルーム２０内に冷却風を形成する。具体的に、当該ファン２６は、前記エンジンルーム２０の天壁２１の前部に形成された複数の吸気口２８を通じて当該エンジンルーム２０内に外気を吸込んで前記熱交換器群２６を通る冷却風を形成し、図略の排気口を通じてエンジンルーム２０の外部に排気する。前記熱交換器群２６に含まれる前記複数の熱交換器については後述する。
【００２４】
この作業機械は、さらに、図３に示すような排ガス浄化装置３０を備える。当該排ガス浄化装置３０は、いわゆるＳＣＲシステムに相当するものであって、前記エンジン２２から排出される排ガスに還元剤である尿素水を供給することにより当該排ガス中に含まれる窒素酸化物と当該尿素水とを触媒反応させて当該窒素酸化物を無害化し、これにより当該排ガスの浄化処理を行う。
【００２５】
当該排ガス浄化装置３０は、具体的には、前記尿素水を貯留する尿素水タンク３２と、当該尿素水タンク３２内の尿素水を吸入して圧送する尿素水ポンプ３４と、尿素水ポンプ３４により供給される尿素水のうちの一部を排ガス管内に噴射して排ガスと混合する尿素水噴射ノズル３６と、前記尿素水と前記排ガス中の窒素酸化物との酸化還元反応を促進する図略のＳＣＲ触媒と、を含む。前記尿素水ポンプ３４から前記尿素水噴射ノズル３６に供給される尿素水は当該尿素水噴射ノズル３６の冷却にも寄与する。すなわち、前記尿素水噴射ノズル３６にはその冷却のために必要噴射量よりも多い量の尿素水が供給され、その供給された尿素水のうち実際には噴射されない余剰の尿素水が前記尿素水タンク３２に戻される。
【００２６】
一方、この作業機械は、冷却が必要な発熱要素として、電動機３７及びインバータ３８を含む。前記電動機３７は、例えば上部旋回体１２に搭載されるウィンチに含まれるウィンチ用電動機あるいは上部旋回体１２の旋回駆動をアシストする旋回電動機であり、その作動時に著しく発熱する。前記インバータ３８は、前記電動機３７の作動を制御するための複数の半導体素子を含み、各半導体素子はそのスイッチング動作によって発熱する。これらの電動機３７及びインバータ３８の正常な動作を継続するためにはその十分な冷却が必要である。
【００２７】
この作業機械の特徴として、発熱要素である前記電動機３７及び前記インバータ３８の冷却は、前記排ガス浄化装置３０において用いられる尿素水の一部を利用して行われる。具体的には、前記排ガス浄化のための尿素水が前記電動機３７及び前記インバータ３８の冷却のための冷媒として利用され、このことが、著しいコストの上昇及び設備の複雑化を伴うことなく前記発熱要素の冷却を行うことを可能にする。しかも、前記尿素水は、１）有害性及び可燃性がきわめて低く、２）油圧アクチュエータからタンクに戻される作動油（いわゆる戻り油）と異なり前記電動機３７や前記インバータ３８の作動不良を引き起こすような金属粉を含んでおらず、さらに３）水の凝固点よりも低い凝固点（−１１°Ｃ）を有するので、前記発熱要素を冷却するための冷媒として極めて好適である。
【００２８】
当該尿素水を用いた冷却を実現するための手段として、図３に示される例では、前記排ガス浄化装置３０における尿素水ポンプ３４が尿素水循環ポンプとして利用されるとともに、尿素水循環路４０及び尿素水用熱交換器４２が備えられる。
【００２９】
前記尿素水循環路４０は、尿素水用配管により形成される。当該尿素水循環路４０は、１）前記尿素水ポンプ３４から吐出される尿素水の一部を前記排ガス浄化装置３０から導出して当該尿素水と発熱要素である前記電動機３７及び前記インバータ３８との間でそれぞれ順に熱交換を行わせ、２）さらに尿素水用熱交換器４２に通して当該尿素水の冷却を行わせた後、３）当該尿素水を前記排ガス浄化装置３０の尿素水タンク３２に戻すように、形成される。前記尿素水ポンプ３４は、前記尿素水循環ポンプとして、前記尿素水タンク３２から吸入した尿素水の一部を前記尿素水循環路４０側に圧送し、これにより当該尿素水を当該尿素水循環路４０に沿って循環させる。
【００３０】
前記尿素水と前記電動機３７及び前記インバータ３８に代表される発熱要素との熱交換の具体的な形態は限定されない。当該熱交換は、前記尿素水と前記発熱要素との間での直接的な熱交換であってもよいし、前記尿素水と前記発熱要素の放熱を促進する放熱部材との間での熱交換に基づく間接的なものであってもよい。直接的な熱交換は、例えば、前記電動機３７を構成するケーシングの内部に形成された冷却用流路（いわゆるウォータージャケットに近似するもの）に前記尿素水を流すことにより、行われることが可能である。間接的な熱交換は、例えば図４に示される構造により達成される。この構造は、ヒートシンク４６と、冷却用カバー４８、保護カバー４９と、を含む。前記ヒートシンク４６は、前記インバータ３８を含む発熱要素が導電性接着剤等を介して接着される受熱面４６ａと、当該受熱面４６ａが前記発熱要素から受けた熱を放散させるための放熱用フィン４６ｂと、を有する。前記冷却用カバー４８は、前記放熱用フィン４６ｂを覆うように配置されるとともに、その内部に尿素水流路を有する。この尿素水流路に前記尿素水が流されることにより、当該尿素水と前記冷却用カバー４８との間で熱交換が行われ、その結果、当該尿素水と前記インバータ３８との間での間接的な熱交換が達成される。
【００３１】
前記尿素水用熱交換器４２は、前記電動機３７及び前記インバータ３８との間で熱交換を行った後の尿素水を冷却するための尿素水冷却部を構成する。当該尿素水の冷却は、尿素水タンク３２内の尿素水の昇温を防ぎ、当該尿素水が前記還元剤及び前記冷媒として良好に機能し続けることを可能にする。
【００３２】
具体的に、前記尿素水用熱交換器４２は、前記熱交換器群２６に含まれるとともに、前記ファン２４により形成された冷却風を構成する空気との間で熱交換を行わせることにより、当該尿素水を冷却する。前記熱交換器群２６は、前記尿素水用熱交換器４２の他、流体用熱交換器４４を含む。当該流体用熱交換器４４は、前記尿素水以外の流体であって本来のファン２４による冷却の対象である流体、例えば作動油やエンジン冷却水、と前記冷却風を構成する空気との間で熱交換を行わせることにより、当該流体を冷却する。換言すれば、前記熱交換器群２６は、本来の冷却設備である流体用熱交換器４４に加えて前記尿素水用熱交換器４２を含むことにより、当該流体用熱交換器４４での流体の冷却のための冷却風を利用して前記尿素水の冷却を行うことを可能にする。
【００３３】
前記各熱交換器４２，４４の配置は、当該熱交換器４２，４４に前記冷却風が当たって前記熱交換が可能となるという条件を満たす範囲で、自由に設定されることが可能である。図３に示す例では、流体用熱交換器４４と熱交換した後の（つまり温まった）冷却風が尿素水用熱交換器４２に当たるように、当該冷却風の流れ方向について、当該尿素水用熱交換器４２が当該流体用熱交換器４４の下流側に配置されている。この配置は、例えば寒冷地において、前記尿素水の過剰冷却による当該尿素水の凍結を防ぐことを可能にする。さらに、尿素水の温度がその凝固点に近い温度まで降下している場合には、前記流体用熱交換器４４との熱交換により昇温した前記冷却風を逆に温風として利用して前記尿素水を積極的に加温してその凍結を防ぐことも可能である。逆に、前記尿素水用熱交換器４２に前記冷却風が直接当たるような配置（例えば尿素水用熱交換器４２と流体用熱交換器４４の並列配置や尿素水用熱交換器４２を流体用熱交換器４４の上流側に位置させるような配置）は、尿素水のより効果的な冷却を可能にする。
【００３４】
本発明に係る作業機械は、複数の流体用熱交換器を含んでもよい。その場合の各熱交換器の配置の例を図５及び図６に示す。図５及び図６に示される例は、いずれも、前記複数の流体用熱交換器として、エンジン冷却水の冷却のためのラジエータ５０と、作動油を冷却するためのオイルクーラ５２と、過給機により圧縮された後の空気を冷却するためのインタークーラ５４と、を含む。
【００３５】
図５に示される例では、冷却風の流れ方向について、尿素水用熱交換器４２が、流体用上流側熱交換器であるインタークーラ５４の下流側に配置されるとともに、ラジエータ５０及びオイルクーラ５２と並列に配置される。また、図６に示される例では、尿素水用熱交換器４２が、流体用上流側熱交換器であるインタークーラ５４の下流側に配置される一方、ラジエータ５０及びオイルクーラ５２の上流側に配置される。これらの配置では、尿素水用熱交換器４２に当たる冷却風がその上流側でのインタークーラ５４との熱交換により事前に加温されるが、ラジエータ５０及びオイルクーラ５２と冷却風との熱交換は、前記尿素水用熱交換器４２に当たる冷却風の温度にほとんど影響を与えない。
【００３６】
このように、前記尿素水用熱交換器４２と前記各流体用熱交換器（ラジエータ５０、オイルクーラ５２及びインタークーラ５４）との相対位置関係によって、当該尿素水用熱交換器４２の冷却性能を自由に設定することが可能であり、このことが、使用条件に見合った尿素水の冷却を可能にする。
【００３７】
さらに、本発明に係る作業機械の尿素水冷却部は、互いに異なる位置に配置される複数の尿素水用熱交換器を含むことも可能である。この場合において、前記作業機械は、前記複数の尿素水用熱交換器の中から前記尿素水が導入される尿素水用熱交換器を選択することを可能とするように前記尿素水循環路の切換を行う循環路切換器を備えることが好ましい。このことは、前記尿素水の温度またはこれに対応する温度（例えば外気温度）に応じて使用する尿素水用熱交換器を選択することを可能にし、これにより、当該温度に適した尿素水の冷却を行うことを可能にする。
【００３８】
その例を図７に示す。この例は、前記図５及び図６に示される例と同じく流体用熱交換器としてラジエータ５０、オイルクーラ５２及びインタークーラ５４を含むのに加え、尿素水用熱交換器として、尿素水用下流側熱交換器４２Ａ及び尿素水用上流側熱交換器４２Ｂを含む。この例に係る前記尿素水用上流側熱交換器４２Ｂは、これに冷却風が直接当たるように、インタークーラ５４とともに最も上流側の位置に配置される。前記ラジエータ５０及び前記オイルクーラ５２は当該尿素水用上流側熱交換器４２Ｂ及び当該インタークーラ５４の下流側に配置され、そのさらに下流側に前記尿素水用下流側熱交換器４２Ａが配置される。従って、前記尿素水用上流側熱交換器４２Ｂには昇温前の冷却風が当たる一方、前記尿素水用下流側熱交換器４２Ａには前記ラジエータ５０、前記オイルクーラ５２、前記インタークーラ５４及び前記尿素水用上流側熱交換器４２Ｂとの熱交換により昇温した後の冷却風が当たる。
【００３９】
このように配置された熱交換器群に対し、前記尿素水循環路４０の途中部分は、循環する尿素水を前記尿素水用下流側熱交換器４２Ａに通す第１尿素水路４０Ａと、前記尿素水を前記尿素水用上流側熱交換器４２Ｂに通す第２尿素水路４０Ｂとに分岐している。従って、前記第１尿素水路４０Ａが開通された場合には前記尿素水用下流側熱交換器４２Ａに尿素水が流れて当該尿素水と当該尿素水用下流側熱交換器４２Ａ以外の熱交換器（少なくともラジエータ５０、オイルクーラ５２及びインタークーラ５４）を通って加温された冷却風との間での熱交換が行われ、前記第２尿素水路４０Ｂが開通された場合には前記尿素水用上流側熱交換器４２Ｂに尿素水が流れて当該尿素水と当該尿素水用上流側熱交換器４２Ｂに直接当たる冷却風との間での熱交換が行われる。
【００４０】
前記尿素水循環路４０には、前記循環路切換器に相当する切換弁６０が設けられる。この例に係る切換弁６０は、一対のソレノイド６２Ａ，６２Ｂを有する３位置電磁切換弁により構成される。切換弁６０は、１）前記ソレノイド６２Ａ，６２Ｂのうちのソレノイド６２Ａのみが励磁された場合には、第１切換位置６４Ａに切換えられて前記第１及び第２尿素水路４０Ａ，４０Ｂのうちの第１尿素水路４０Ａのみを開通して第２尿素水路４０Ｂを遮断し、２）前記ソレノイド６２Ａ，６２Ｂのうちのソレノイド６２Ｂのみが励磁された場合には、第２切換位置６４Ｂに切換えられて前記第１及び第２尿素水路４０Ａ，４０Ｂのうちの第２尿素水路４０Ｂのみを開通して第１尿素水路４０Ａを遮断し、３）前記ソレノイド６２Ａ，６２Ｂがともに励磁されない場合には、中立位置６４Ｃに保持されて前記第１及び第２尿素水路４０Ａ，４０Ｂをともに開通する。
【００４１】
さらに、この例に係る作業機械は、尿素水温度に応じて前記尿素水循環路４０の切換の自動制御を行うための手段として、尿素水温度センサ６６及びコントローラ７０を備える。前記尿素水温度センサ６６は、前記尿素水の温度Ｔｕを検出するものであり、例えば尿素水タンク３２内に貯留される尿素水の温度Ｔｕを検出して当該温度Ｔｕに対応した電気信号である温度検出信号を生成し出力する。前記コントローラ７０は、前記のように検出された温度Ｔｕに応じて前記両尿素水用熱交換器４２Ａ，４２Ｂのうち使用される熱交換器すなわち前記尿素水が導入される熱交換器を切換えるように前記切換弁６０を作動させる。具体的に、コントローラ７０は、前記尿素水の温度Ｔｕに応じた次のような切換制御を行う。
【００４２】
ｉ）尿素水温度Ｔｕが予め設定された暖機温度（例えば−５°Ｃ）Ｔｕ１以下の場合、すなわちＴｕ≦Ｔｕ１の場合、コントローラ７０は前記切換弁６０の両ソレノイド６２Ａ，６２Ｂのうちのソレノイド６２Ａのみを励磁して当該切換弁６０を第１切換位置６４Ａに切換え、これにより、尿素水が尿素水用下流側熱交換器４２Ａのみを流れる状態に切換える。この制御は、尿素水温度Ｔｕが過度に低い場合に前記ラジエータ５０等で加温されてから前記尿素水用上流側熱交換器４２Ａに当たる冷却風を（尿素水に対して相対的に）温風として利用することにより当該尿素水の凍結を防ぐことを、可能にする。
【００４３】
ｉｉ）尿素水温度Ｔｕが前記暖機温度Ｔｕ１よりも高くかつ予め設定された冷却温度（例えば４０°Ｃ）Ｔｕ２以下の場合、すなわちＴｕ１＜Ｔｕ≦Ｔｕ２の場合、コントローラ７０は前記切換弁６０のソレノイド６２Ａ，６２Ｂのいずれも非励磁にして当該切換弁６０を中立位置６４Ｃに切換え、これにより、尿素水が尿素水用下流側熱交換器４２Ａ及び尿素水用上流側熱交換器４２Ｂの双方を流れる状態に切換える。この制御は、加温された冷却風が当たる尿素水用下流側熱交換器４２Ａと加温されないまま冷却風が直接当たる尿素水用上流側熱交換器４２Ｂとに尿素水を分配することにより当該尿素水の温度Ｔｕを適温に保つことを、可能にする。
【００４４】
ｉｉｉ）尿素水温度Ｔｕが前記冷却温度Ｔｕ２を超える場合、すなわちＴｕ＞Ｔｕ２の場合、コントローラ７０は前記切換弁６０の両ソレノイド６２Ａ，６２Ｂのうちのソレノイド６２Ｂのみを励磁して当該切換弁６０を第２切換位置６４Ａに切換え、これにより、尿素水が尿素水用上流側熱交換器４２Ｂのみを流れる状態に切換える。この制御は、尿素水温度Ｔｕが過度に高い場合に前記尿素水用上流側熱交換器４２Ｂに直接当たる冷却風を用いて前記尿素水の効果的な冷却を行うことを、可能にする。
【００４５】
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されない。本発明は、例えば次のような形態を含む。
【００４６】
Ａ）発熱要素について
本発明において冷却対象となる発熱要素は単一でもよい。例えば、前記電動機３７及び前記インバータ３８のいずれか一方のみでもよい。あるいは、本発明に係る作業機械は前記発熱要素として複数の電動機及び／又は複数のインバータを含んでもよい。さらに、当該発熱要素は前記電動機３７や前記インバータ３８に限定されない。当該発熱要素は、例えば、上部旋回体１２の旋回の制動時に発生する回生エネルギーを熱に変換する回生抵抗であってもよい。
【００４７】
Ｂ）尿素水循環ポンプについて
本発明に係る尿素水循環ポンプは、前記尿素水ポンプ３４のように排ガス浄化装置での尿素水の噴射のためのポンプとは別に装備された専用のものでもよい。あるいは、本発明に係る作業機械は複数の尿素水循環ポンプを含んでもよい。このことは、例えば一部の尿素水循環ポンプが故障した場合に残りの尿素水循環ポンプを用いて一時的な非常運転を行うことを可能にする。
【００４８】
Ｃ）尿素水循環路について
図３に示される尿素水循環路４０は、尿素水を電動機３７及びインバータ３８の順に熱交換を行わせるものであるが、その逆でもよいし、当該電動機３７と当該インバータ３８とに尿素水を分配するように形成されたものでもよい。また、本発明に係る尿素水循環路は、その一部がＳＣＲシステムを構成するものであってもよい。例えば、図３に示される尿素水循環路４０のように尿素水ポンプ３４から尿素水噴射ノズル３６を通じて尿素水タンク３２に戻るように尿素水を循環させるＳＣＲ用循環路と並列に設けられるものに代え、例えば尿素水ポンプ３４→尿素水噴射ノズル３６→発熱要素（例えば電動機３７やインバータ３８）→尿素水冷却部（例えば尿素水用熱交換器４２）の順に尿素水を循環させる循環路が形成されてもよい。
【００４９】
Ｄ）尿素水冷却部について
本発明に係る尿素水冷却部は、前記のようにファンにより形成される冷却風と尿素水とを熱交換させるものに限定されない。当該尿素水冷却部は、例えば、エンジン冷却水との熱交換や、作動油の使用量が少ない作業機械における当該作動油との熱交換により前記尿素水を冷却することも可能である。ただし、作業機械の動作中、エンジン冷却水や作動油は高温まで上昇するため、尿素水の効果的な冷却は難しく、また、尿素水の熱量が作動油やエンジン冷却水の流量に対して非常に小さいことが前記熱交換を成立させる条件として制約となるのに対し、前記のようにファンにより形成された冷却風と尿素水とを熱交換させることは、エンジン冷却水や作動油の冷却に用いられる冷却風を利用して尿素水を有効に冷却することを可能にするとともに、前記尿素水の冷却のための尿素水用熱交換器と尿素水以外の流体の熱交換のための流体用熱交換器との相対的な配置によって前記尿素水の冷却の度合い（場合によっては加温）を設定できる利点がある。
【００５０】
Ｅ）温度検出器について
本発明において温度検出器を具備する場合、当該温度検出器は尿素水温度Ｔｕを直接検出するものに限定されない。当該温度検出器は、前記尿素水温度Ｔｕに対応する温度、例えば尿素水温度を左右する外気の温度を検出するものであってもよい。この場合も、当該温度検出器の検出する温度に応じて前記のような循環路の切換の自動制御を行うことが可能である。
【００５１】
Ｆ）循環路切換器及び切換制御部について
前記循環路切換器（例えば前記切換弁６０）及び前記切換制御部（例えば前記コントローラ７０）は適宜省略が可能である。例えば、前記切換制御部に代えて温度検出器が検出する温度をオペレータに表示する表示部が設けられ、当該オペレータが当該表示部により表示された温度に基いて前記循環路切換器を手動で切換作動させることを可能にするように当該循環路切換器が構成されてもよい。
【００５２】
Ｇ）循環尿素水の逆利用について
本発明では、排ガス処理装置において使用される尿素水を発熱要素の冷却に利用するものであることから、逆に、排ガス処理装置において尿素水の残量が足りない場合にそれまで冷却用に循環されていた尿素水の一部を一時的に排ガス処理装置に戻して補填することも可能である。例えば、クレーンにおいて排ガス処理装置における尿素水の一部が電動の主巻ウィンチ及び補巻ウィンチのそれぞれに含まれる電動機及びインバータの冷却のために循環されている場合において、前記排ガス処理装置における尿素水の残量が不足した場合に、前記主巻及び補巻ウィンチのうち使用されている主巻ウィンチへの尿素水の供給は続行して補巻ウィンチ用の尿素水の循環を止めて当該尿素水を尿素水タンクに戻すことにより、前記尿素水の残量の不足によるエンジン出力の制限等の不都合を回避することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
２２    エンジン
２４    ファン
２６    熱交換器群
３０    排ガス浄化装置
３２    尿素水タンク
３４    尿素水ポンプ
３６    尿素水噴射ノズル
３７    電動機（発熱要素）
３８    インバータ（発熱要素）
４０    尿素水循環路
４０Ａ  第１尿素水路
４０Ｂ  第２尿素水路
４２    尿素水用熱交換器
４２Ａ  尿素水用下流側熱交換器
４２Ｂ  尿素水用上流側熱交換器
４４    流体用熱交換器
５０    ラジエータ（流体用熱交換器）
５２    オイルクーラ（流体用熱交換器）
５４    インタークーラ（流体用熱交換器）
６０    切換弁（循環路切換器）
６６    尿素水温度センサ（温度検出器）
７０    コントローラ（切換制御部）
【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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【図６】
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【図７】
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