JP2008240463A - 電動式作業機械の制御盤の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動式作業機械の制御盤の冷却装置に関し、制御盤への粉塵や水の影響を防止しながら、制御盤を良好に冷却することができるようにする。
【解決手段】電動式作業機械の動力源である電動機を運転制御するための制御盤１を、その内部空間に収納する筺体３と、その遠心分離作用により冷却風から粉塵を除去するとともに、粉塵を除去した冷却風を制御盤１に供給するサイクロン式粉塵分離装置１１と、制御盤１に供給された後の冷却風を排気すべく、筺体３の壁面に開口された排気口２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動式油圧ショベル等の電動式作業機械に搭載する制御盤の冷却装置に関するものである。

建設，改修の作業や、建築物等の取り壊し作業等を行なう場合、トンネル内や建物内のように閉鎖された空間やエンジン騒音が問題となる場所等では、エンジンの代わりに電動機を動力源とする電動式作業機械が使用されることがある。
図３に、電動式作業機械の一例として、電動式油圧ショベル１００の構成図を示す。
電動式油圧ショベル１００は、図３に示すように、ケーブル１０１を介して外部電源（図示略）に接続され、外部電源から電動機１０２に電力が供給されるようになっている。なお、図３中、符号１０３はケーブルリールであり、符号１０４はスリップリングである。

電動機１０２は、その運転制御（例えば、電動機の回転数や消費電力の制御）のために、制御盤１０５を有している。
作業現場は、作業に伴って発生する粉塵（粉塵等の異物）が多く混入した大気雰囲気下となっていることが多いので、制御盤１０５は、粉塵からの保護のために筺体１０５ａ内に収納されている。

ところが、制御盤１０５を筺体１０５ａ内に収納すると、制御盤１０５から発生した熱気が筺体１０５ａ内にこもってしまう。
そこで、電動式油圧ショベル１００では、制御盤１０５の筺体１０５ａに吸気口を開口するとともに吸気口にフィルタを介装して、フィルタでろ過した外気を筺体１０５ａ内に導入し、制御盤１０５を冷却することが行なわれている。こうした技術は、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００２−２３８２１５号公報

特許文献１に開示されたような技術によれば、外気に粉塵が含まれる場所で作業する場合であっても、筺体１０５ａ内に粉塵が侵入することを防止し、制御盤１０５に取り付けられた電気部品の劣化や故障を防止することができる。
しかしながら、フィルタが頻繁に詰まり、清掃に手間がかかるという課題が生じてしまう。また、フィルタの清掃を怠ると、筺体１０５ａ内が高温になり好ましくない。

さらに、電動式油圧ショベル１００は高圧噴射水で洗浄されるために、吸気口を通って筺体１０５ａ内に水が浸入し、制御盤１０５がショートや絶縁低下により故障するおそれがある。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、電動機の制御盤への粉塵や水の影響を防止しながら、制御盤を良好に冷却することができるようにした、電動式作業機械の制御盤の冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置は、電動式作業機械の動力源である電動機を運転制御するための制御盤を、その内部空間に収納する筺体と、その遠心分離作用により冷却風から粉塵を除去するとともに、粉塵を除去した冷却風を該制御盤に供給するサイクロン式粉塵分離装置と、該制御盤に供給された後の冷却風を排気すべく、該筺体の壁面に開口された排気口とを備えたことを特徴としている。

請求項２記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置は、請求項１記載の電動式作業機械の制御盤の冷却装置において、該サイクロン式粉塵分離装置により粉塵を除去された冷却風を、該筺体の内部空間において、該制御盤に向かって案内するダクトを備え、該ダクトは、その周壁に、冷却風流路の下流に進むに従い開口面積が大きくなるように、該制御盤に向かって開口された複数の噴射孔を有していることを特徴としている。

請求項３記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置は、請求項１又は２記載の電動式作業機械の制御盤の冷却装置において、該サイクロン式粉塵分離装置は、該筺体の内部空間に配置され、該筺体の壁面には、該サイクロン式粉塵分離装置により冷却風から除去されて該サイクロン式粉塵分離装置の下部に集積した粉塵を該筺体の外に排出する粉塵排出口が開口されていることを特徴としている。

請求項４記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の電動式作業機械の制御盤の冷却装置において、該排気口に、該排気口から浸入した水が該制御盤にかからないようにすべく該排気口を遮蔽する、ルーバー状の遮蔽プレートを備えたことを特徴としている。
請求項５記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置は、請求項１〜４の何れか１項に電動式作業機械の制御盤の冷却装置において、該筺体の内部空間の該排気口の内側に配置され、該排気口から浸入した水が該制御盤にかからないように該排気口を囲繞し、遮蔽空間を形成するボックス状の遮蔽カバーを備えたことを特徴としている。

請求項６記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置は、請求項５記載の電動式作業機械の制御盤の冷却装置において、該遮蔽空間の底部に、該遮蔽空間に浸入した水を排出すべく開口された水抜き孔を備えたことを特徴としている。

請求項１記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置によれば、制御盤は、筺体の内部空間に収納され、サイクロン式粉塵分離装置の遠心分離作用によって粉塵を除去された冷却風が供給されるので、制御盤を良好に冷却しながら、制御盤が粉塵により悪影響を受けるのを防止することができる。
また、冷却風はサイクロン式粉塵分離装置を介して制御盤に供給される構造になっているので、例えば電動式作業機械を清掃するための高圧噴射水等の水は、冷却風とともに浸入することができずにサイクロン式粉塵分離装置によってカットされ、制御盤にかかることを防止することができる。

請求項２記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置によれば、冷却風流路の下流に進むに従い開口面積が大きくなるように開口された噴射孔を有するダクトを介して、冷却風が制御盤に向かって供給されるので、制御盤の全面に均一に冷却風が供給され、制御盤を均等に冷却することができる。
請求項３記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置によれば、サイクロン式粉塵分離装置は筺体の内部空間に配置されているので、制御盤の冷却装置をコンパクトにまとめることができる。また、筺体には粉塵排出口が開口されているので、サイクロン式粉塵分離装置の下部に集積した粉塵を、筺体の外に容易且つ良好に排出することができる。

請求項４記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置によれば、排気口にルーバー状の遮蔽プレートが設けられているので、高圧噴射水等の水は遮蔽プレートによって制御盤への直進を遮られ、制御盤に直接かかることを防止することができる。
請求項５記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置によれば、排気口の内側にボックス状の遮蔽カバーが設けられているので、高圧噴射水等の水は遮蔽カバーによって制御盤への直進を遮られ、制御盤に直接かかることを防止することができる。

請求項６記載の本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置によれば、遮蔽空間の底部に水抜き孔が設けられているので、排気口から遮蔽空間に浸入した高圧噴射水等の水を筺体の外に良好に排出することができる。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［一実施形態］
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る電動式作業機械の制御盤の冷却装置を示すもので、図１はその模式的な断面図、図２は図１中のサイクロンの内部を透視して示すＡ−Ａ矢視断面図である。

＜構成＞
ここでは、電動式油圧ショベルに搭載された制御盤の冷却装置を例に挙げて説明する。
電動式油圧ショベルは、下部走行体と、下部走行体上に旋回自在に結合された上部旋回体（機体）と、上部旋回体から前方へ延出するように取り付けられた作業装置とから構成されている。そして、動力源としての電動機と電動機の運転制御のための制御盤１（図１参照）とが、上部旋回体の建屋カバー内部に配置されている。

図２に示すように、制御盤１は、サポート２に支持されて、筺体３の内部空間に収納されている。
筺体３の壁面には、図１に示すように、外気を冷却風として筺体内に吸気するための吸気口１０と、筺体３内を通過した後の冷却風を排出するための排気口２０とが開口されている。なお、吸気口１０と排気口２０とは、冷却風が制御盤１全面を通過するように、その両者間に制御盤１を挟むような対称的な位置に配置されている。

また、筺体３の内部空間の吸気口１０の内側には、図１及び図２に示すように、冷却風の空気と粉塵とを分離するサイクロン（サイクロン式粉塵分離装置）１１が配置されている。
サイクロン１１は、吸気口１０から吸気した冷却風を旋回させ、遠心力で空気と粉塵とを分離するための略漏斗状の分離筒１１ａと、分離筒１１ａの中心に配置されたラッパ状の内筒１１ｂとを有している。

分離筒１１ａは、上下方向に延在して配置されており、内筒１１ｂは、その上端の位置を分離筒１１ａの上端の位置と同じくするとともに、その下端の位置を分離筒１１ａの上下方向中央部の位置と同じくしている。つまり、内筒１１ｂは、分離筒１１ａ内で浮いた状態で、分離筒１１ａの上端部に取り付けられている。また、内筒１１ｂは、下端部から上端部近傍までは略円筒状であり、上端部近傍から上端部までは次第に拡径し、内筒１１ｂの上端部の開口面積が分離筒１１ａの上端部の開口面積と一致するようになっている。

吸気口１０は、冷却風の流入方向が分離筒１１ａの内周壁に対し接線方向となる位置、且つ、分離筒１１ａの上端部近傍の位置に設けられている。そして、吸気口１０の外側には、冷却風を下方から吸い込んだ後分離筒１１ａ内に水平に案内するように屈曲したパイプ１２が接続されている。パイプ１２は、上部旋回体のアンダーカバー４まで延在しており、アンダーカバー４の下から外気を吸気するようになっている。

サイクロン１１の上端部には、ケーシング１３内に収納された冷却ファン１４が配設されている。ケーシング１３には、冷却風をケーシング１３内に流入させるための流入口がサイクロン１１との接続部分に形成されているとともに、冷却風をケーシング１３外に流出させるための流出口が適宜の位置に形成されている。冷却ファン１４には、周知のシロッコファンが用いられており、電動モータ１５によって回転駆動されるようになっている。したがって、ここでは、シロッコファンの空気吸込・吐出方向の性質に対応して、ケーシング１３の流入口は冷却ファン１４の軸方向に位置するとともに、流出口は冷却ファン１４の遠心方向に位置している。

これによって、冷却風は、分離筒１１ａに対する吸気口１０の位置関係によって分離筒１１ａの接線方向から分離筒１１ａ内に渦を巻きながら流入し、分離筒１１ａ内を内筒１１ｂ周りに旋回するようになっている。そして、冷却風は、旋回によって粉塵が遠心分離された後、冷却ファン１４の回転によって内筒１１ｂ内に吸気されるようになっている。
また、分離筒１１ａの下端部は、筺体３の底壁を貫通するように配置されており、ここに粉塵排出口１６が形成されている。そして、粉塵排出口１６には、粉塵排出口１６を開閉可能なカバー１７が取り付けられている。冷却風から除去された粉塵は、重力で分離筒１１ａの下部に集積するが、このカバー１７を開放することにより、粉塵排出口１６を介して筺体３の外に排出することができるようになっている。

また、ケーシング１３の流出口には、筺体３の内部空間を這うダクト１８が接続されている。
ダクト１８は、冷却ファン１４から吐き出された冷却風を制御盤１に向かって案内するものであって、冷却風を制御盤１に向かって均等に吹き付けるために、その周壁に複数の噴射孔１９が形成されている。

詳しくは、ダクト１８は、制御盤１の上方に位置するとともに、制御盤１に沿って延在しており、噴射孔１９は、ダクト１８の延在方向に適宜の間隔で配列し、且つ、制御盤１に面して開口されている。また、噴射孔１９は、冷却風流路の下流側に進むに従い、その開口面積が大きく形成されている。これは、ダクト１８内の空気の圧力損失を考慮して、制御盤１に向かって均等に冷却風を噴射するためである。

制御盤１を冷却した後の冷却風は、排気口２０から排気されるが、この排気口２０には、外部からの水（例えば、電動式油圧ショベルを清掃するための高圧噴射水）の浸入を防止する第一遮蔽プレート（遮蔽プレート）２１が取り付けられている。第一遮蔽プレート２１は、排気口２０に対して、ルーバー状に取り付けられており、排気口２０から制御盤１への水の直進を妨害する障壁として機能するようになっている。

また、筺体３の内部空間の排気口２０の内側には、排気口２０を覆うように遮蔽カバー２２，第二遮蔽プレート２３及び第三遮蔽プレート２４が取り付けられ、排気口２０を介して外部から浸入した水が、制御盤１に直接かからないようにしている。
詳しくは、遮蔽カバー２２は、筺体３の内部空間において、排気口２０を囲繞するようにボックス状に形成されて配置されている。そして、その上面の一部２２ａが、冷却風の排気のために開口されている。

第二遮蔽プレート２３は、遮蔽カバー２２の開口部２２ａを遮るように、遮蔽カバー２２で囲繞された遮蔽空間Ｓに配置されている。これによって、排気口２０から遮蔽空間Ｓに浸入した水は制御盤１への直進を妨害されて、遮蔽カバー２２の開口部２２ａから制御盤１に水がかかることを防止できるようになっている。
さらに、遮蔽カバー２２で囲繞された遮蔽空間Ｓの底部には、水抜き孔２５が開口されている。これによって、排気口２０から遮蔽空間Ｓ内に浸入した水を、水抜き孔２５から排出することができるようになっている。

第三遮蔽プレート２４は、この水抜き孔２５から遮蔽空間Ｓに直接臨めないように、水抜き孔２５を遮るように配置されている。

＜作用・効果＞
本発明の一実施形態にかかる電動式作業機械の制御盤の冷却装置は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。

制御盤１を収納する筺体３内において、吸気口１０が開口された吸気部にサイクロン１１を設けるので、サイクロン１１の遠心分離作用によって冷却風から粉塵を良好に除去することができる。つまり、冷却風のうちの粉塵は、遠心力によって分離筒１１ａの内壁面に衝突した後、重力で落下し、分離筒１１ａの下部に集積する。一方、冷却風のうちの空気は、冷却ファン１４の吸入作用によって分離筒１１ａの円の中心から内筒１１ｂを通って上方向に流れる。したがって、空気と粉塵とを分離し、冷却風から粉塵を良好に除去することができる。

そして、粉塵を除去した冷却風を制御盤１に向かって導入するので、制御盤１が粉塵により悪影響を受けるのを防止することができる。
また、サイクロン１１の下端部に、カバー１７付きの粉塵排出口１６を設けるので、サイクロン１１を筺体３内に収納することで制御盤１の冷却装置をコンパクトにまとめながら、サイクロン１１の下部に集積した粉塵を、筺体３の外に容易且つ良好に排出することができる。

また、冷却風流路が下流に進むに従い開口面積が大きくなる噴射孔１９を有するダクト１８を介して、冷却風を制御盤１に向かって噴射するので、冷却風は各噴射孔１９から均一の流量で噴射され、制御盤１を均等に冷却することができる。
また、排気口２０にルーバー状の第一遮蔽プレート２１を設けるので、電動式油圧ショベルを清掃するための高圧噴射水等の水が制御盤１に向かって直進することを妨害し、制御盤１に水がかかることを防止することができる。

また、筺体３内の排気口２０が開口された排気部に、遮蔽カバー２２と第二遮蔽プレート２３とにより、排気口２０を囲繞する遮蔽空間Ｓを形成するので、排気口２０から浸入した水を遮蔽空間Ｓ内に止め、制御盤１に水がかかることを防止することができる。
また、排気口２０を囲繞する遮蔽空間Ｓに、水抜き孔２５を設けるので、排気口２０から浸入した水を筺体３の外に良好に排出することができる。

また、水抜き孔２５を遮るように第三遮蔽プレート２４を設けるので、水抜き孔２５を介して制御盤１に水がかかることを防止することができる。
さらに、吸気口１０の内側にサイクロン１１を設けるので、サイクロン１１が吸気口１０からの水の浸入をカットし、吸気口１０を介して制御盤１に水がかかることを防止することができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態において、サイクロン１１の分離筒１１ａを略漏斗状に形成したが、略円筒状に形成しても良い。

また、上記実施形態において、サイクロン１１を筺体３内に配置したが、筺体３外に配置しても良い。この場合、筺体３の吸気口１０にサイクロン１１が接続されて、サイクロン１１で粉塵を除去された冷却風が吸気口１０を介して筺体３内に導入されるようにすると良い。
また、上記実施形態では、本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置を電動式油圧ショベルに適用した場合について説明したが、本発明の電動式作業機械の制御盤の冷却装置は、例えばブルドーザやクレーン等の他の電動式作業機械にも適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係る電動式作業機械の制御盤の冷却装置を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る電動式作業機械の制御盤の冷却装置を示す図であって、図１中のサイクロンの内部を透視して示すＡ−Ａ矢視断面図である。 一般的な電動式油圧ショベルを示す側面図である。

符号の説明

１ 制御盤
２ サポート
３ 筺体
４ アンダーカバー
１０ 吸気口
１１ サイクロン（サイクロン式粉塵分離装置）
１１ａ 分離筒
１１ｂ 内筒
１２ パイプ
１３ ケーシング
１４ 冷却ファン
１５ 電動モータ
１６ 粉塵排出口
１７ カバー
１８ ダクト
１９ 噴射孔
２０ 排気口
２１ 第一遮蔽プレート
２２ 遮蔽カバー
２３ 第二遮蔽プレート
２４ 第三遮蔽プレート
２５ 水抜き孔
１００ 電動式油圧ショベル
１０１ ケーブル
１０２ 電動機
１０３ ケーブルリール
１０４ スリップリング
１０５ 制御盤
１０５ａ 筺体
Ｓ 遮蔽空間

Claims (6)

1. 電動式作業機械の動力源である電動機を運転制御するための制御盤を、その内部空間に収納する筺体と、
   その遠心分離作用により冷却風から粉塵を除去するとともに、粉塵を除去した冷却風を該制御盤に供給するサイクロン式粉塵分離装置と、
   該制御盤に供給された後の冷却風を排気すべく、該筺体の壁面に開口された排気口とを備えた
   ことを特徴とする、電動式作業機械の制御盤の冷却装置。
2. 該サイクロン式粉塵分離装置により粉塵を除去された冷却風を、該筺体の内部空間において、該制御盤に向かって案内するダクトを備え、
   該ダクトは、その周壁に、冷却風流路の下流に進むに従い開口面積が大きくなるように、該制御盤に向かって開口された複数の噴射孔を有している
   ことを特徴とする、請求項１記載の電動式作業機械の制御盤の冷却装置。
3. 該サイクロン式粉塵分離装置は、該筺体の内部空間に配置され、
   該筺体の壁面には、該サイクロン式粉塵分離装置により冷却風から除去されて該サイクロン式粉塵分離装置の下部に集積した粉塵を該筺体の外に排出する粉塵排出口が開口されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の電動式作業機械の制御盤の冷却装置。
4. 該排気口に、該排気口から浸入した水が該制御盤にかからないように該排気口を遮蔽する、ルーバー状の遮蔽プレートを備えた
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の電動式作業機械の制御盤の冷却装置。
5. 該筺体の内部空間の該排気口の内側に配置され、該排気口から浸入した水が該制御盤にかからないようにすべく該排気口を囲繞し、遮蔽空間を形成するボックス状の遮蔽カバーを備えた
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に電動式作業機械の制御盤の冷却装置。
6. 該遮蔽空間の底部に、該遮蔽空間に浸入した水を排出すべく開口された水抜き孔を備えた
   ことを特徴とする、請求項５記載の電動式作業機械の制御盤の冷却装置。

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