特許ウォッチ

公開番号2025040027
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023146668
出願日2023-09-11
発明の名称作業機械
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人広和特許事務所
主分類F01P 7/04 20060101AFI20250314BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】冷却ファンを駆動するための消費電力を低減しつつ、適正なヒートバランスを保つ。
【解決手段】油圧ショベル1は、エンジン10と、流体を冷却する熱交換装置12と、熱交換装置12に冷却風を供給する冷却ファン17,18,19,20,21と、熱交換装置12によって冷却される流体の温度を検出する温度センサと、冷却ファン17,18,19,20,21の回転数を制御するコントローラ22とを備える。コントローラ22は、エンジン10の回転数と熱交換装置12に供給すべき必要風量との関係を設定したテーブルを用いて、エンジン10の回転数に応じた冷却ファン17,18,19,20,21の上限回転数を決定し、前記温度センサによって検出された前記流体の温度と前記上限回転数とに基づいて冷却ファン17,18,19,20,21の回転数を制御する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
エンジンと、
流体を冷却する熱交換装置と、
前記熱交換装置に冷却風を供給する冷却ファンと、
前記熱交換装置によって冷却される流体の温度を検出する温度センサと、
前記冷却ファンの回転数を制御するコントローラと、を備えてなる作業機械において、
前記コントローラは、前記エンジンの回転数と前記熱交換装置に供給すべき必要風量との関係を設定したテーブルを用いて前記エンジンの回転数に応じた前記冷却ファンの上限回転数を決定し、前記温度センサによって検出された前記流体の温度と前記上限回転数とに基づいて前記冷却ファンの回転数を制御することを特徴とする作業機械。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記コントローラは、前記温度センサによって検出された前記流体の温度に基づいて前記冷却ファンの暫定的な目標回転数を設定し、前記暫定的な目標回転数と前記上限回転数とを比較して両者の最小値を前記冷却ファンの回転数とすることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記熱交換装置は、前記冷却風の流れ方向に対して並列に配置された複数の熱交換器を有し、
前記冷却ファンは、前記複数の熱交換器を構成する個別の熱交換器に対して個別に前記冷却風を供給する複数の個別冷却ファンと、前記複数の熱交換器に対して同時に前記冷却風を供給する並列冷却ファンとを有し、
前記温度センサは、前記個別の熱交換器によって個別に冷却される前記流体の温度を個別に検出する複数の温度センサを有し、
前記コントローラは、前記並列冷却ファンが前記冷却風を供給する前記複数の熱交換器ごとに前記テーブルに基づいて複数の前記上限回転数を決定すると共に、前記複数の温度センサによって個別に検出された前記流体の温度に基づいて前記並列冷却ファンの暫定的な目標回転数を設定し、
前記複数の前記上限回転数の最大値と前記暫定的な目標回転数とを比較して両者の最小値を前記並列冷却ファンの回転数とすることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
【請求項４】
前記熱交換装置は、前記冷却風の流れ方向に対して前記複数の熱交換器の少なくとも一つの熱交換器と直列に配置された直列熱交換器をさらに備え、
前記冷却ファンは、前記直列熱交換器に前記冷却風を供給する直列冷却ファンをさらに備え、
前記コントローラは、前記複数の熱交換器に対応する前記上限回転数と前記直列熱交換器に対応する前記上限回転数とを比較し、両者の最大値を前記直列冷却ファンの上限回転数に決定することを特徴とする請求項３に記載の作業機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱交換装置が搭載された油圧ショベル等の作業機械に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベル等の作業機械には、エンジン、油圧ポンプ、熱交換装置等の機器類が搭載されている。熱交換装置は、エンジン冷却水を冷却するラジエータ、油圧ショベルの油圧アクチュエータに供給される作動油を冷却するオイルクーラ、過給機により圧縮されてエンジンに供給される吸気を冷却するインタクーラ等の複数の熱交換器を含んで構成されている。これら複数の熱交換器は、冷却ファンによって生成された冷却風中に熱を放出することにより、エンジン冷却水、作動油、吸気を冷却する。
【０００３】
冷却風を生成する冷却ファンは、例えばエンジンのクランク軸にベルト等を介して連結され、エンジンによって駆動される冷却ファンと、電動モータや油圧モータによって駆動される冷却ファンとに大別される。電動モータや油圧モータによって駆動される冷却ファンには、ラジエータ、オイルクーラ、インタクーラに対して個別に設けられ、エンジンの回転に関わらず、個別に設定された回転数で回転するようになっているものがある。
【０００４】
ここで、冷却ファンを駆動する電動モータは、エンジンによって駆動されるオルタネータからの電力が供給されることにより駆動される。このため、エンジンの回転数が低下してオルタネータの発電量が減少した状態で、冷却ファンの電動モータに多くの電力が供給された場合には、蓄電器等に充電された電力が失われる虞がある。
【０００５】
これに対し、特許文献１には、電動モータによって駆動される冷却ファンの制御システムが提案されている。この従来技術では、エンジンによって駆動されるオルタネータの発電電力に基づいて電動モータの上限回転数を設定すると共に、熱交換器によって冷却される流体（冷媒、作動油）の温度を検出する。そして、流体の温度に基づいて算出された電動モータの回転数が上限回転数以下の場合には、流体の温度に基づいて算出された回転数で電動モータが駆動される。一方、流体の温度に基づいて算出された電動モータの回転数が上限回転数よりも大きい場合には、上限回転数で電動モータが駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－９５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、オルタネータの発電電力は、エンジンの回転数が大きくなるのに伴って増加するが、エンジンの回転数が大きくなるほど増加は緩やかになる。一方、冷却ファンとして用いられる軸流ファンの特性として、冷却風の風量は冷却ファンの回転数に比例し、ファン軸動力（電動モータの出力）は、冷却ファンの回転数の３乗に比例することが知られている。
【０００８】
電動モータによって駆動される冷却ファンの場合、ファン軸動力をモータ効率で割った値が消費電力となる。従って、電動モータによって駆動される冷却ファンによってエンジン回転数に比例した風量を生成する場合には、電動モータの消費電力は、エンジン回転数の３乗に比例する。このため、従来技術のように、オルタネータの発電電力に基づいて電動モータの上限回転数を設定すると、熱交換器によって冷却される流体の温度が高く、かつエンジン回転数が低い状態において、冷却ファンの風量が必要以上に増大することがある。この結果、熱交換器が過冷却の状態となり、冷却ファンを駆動するために無駄な電力が消費されるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、冷却ファンを駆動するための消費電力を低減しつつ、適正なヒートバランスを保つことができるようにした作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、エンジンと、流体を冷却する熱交換装置と、前記熱交換装置に冷却風を供給する冷却ファンと、前記熱交換装置によって冷却される流体の温度を検出する温度センサと、前記冷却ファンの回転数を制御するコントローラと、を備えてなる作業機械において、前記コントローラは、前記エンジンの回転数と前記熱交換装置に供給すべき必要風量との関係を設定したテーブルを用いて前記エンジンの回転数に応じた前記冷却ファンの上限回転数を決定し、前記温度センサによって検出された前記流体の温度と前記上限回転数とに基づいて前記冷却ファンの回転数を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許