JP2013112281A - 作業車両および該作業車両の空調装置におけるコンプレッサの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間休車した後においても、作業効率を実質的に低下させることなく、空調装置を起動することが可能となる作業車両を提供する。
【解決手段】作業車両は、作業車両本体と、該作業車両本体に設けられた作業装置と、作業車両本体に設置され、空調装置本体ユニット１５とコンプレッサ２１とを含む空調装置と、作業車両本体に設置される空調装置用のオイルリザーバ１６と、作業車両本体に設置され、オイルリザーバ１６からコンプレッサ２１にオイルを供給可能なオイル供給部と、作業車両の休車期間を判断する休車期間判断部と、休車期間判断部の判断結果に応じて、オイル供給部によりオイルリザーバ１６からコンプレッサ２１にオイルを供給するように制御する制御部とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、作業車両および該作業車両の空調装置におけるコンプレッサの制御方法に関し、特に空調装置（エアコン）を備えた作業車両および該作業車両の空調装置におけるコンプレッサの制御方法に関する。

車両には、様々なタイプの空調装置が搭載されている。また該空調装置を制御するための制御装置も開発されている。その一例として、車両用の空調装置のコンプレッサ制御装置が、たとえば特開２００６−２０５９３１号公報（特許文献１）に記載されている。

上記特許文献１に記載のコンプレッサ制御装置では、長期間放置後に車両用の空調装置のコンプレッサを急速回転させた場合に、コンプレッサの潤滑が不十分となる場合があり、コンプレッサの寿命が低下するという課題を解決するために、長期保管状態であることが判明した場合に、コンプレッサの回転数を設定時間だけ制限するようにしている。

特開２００６−２０５９３１号公報

上記特許文献１に記載のコンプレッサ制御装置を備えた車両では、エンジン回転数を設定時間低速回転させて、コンプレッサの急速な回転の立ち上がりを防止するようにしている。

そのため、例えば作業車両の場合には、実際の作業を行うための待ち時間を要し、作業効率が低下するという問題があった。特に、空調装置本体ユニットと、空調装置のコンプレッサとが離れた位置に配置される作業車両の場合には、待ち時間が長くなり、作業効率の低下が顕著となることが懸念される。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、所定期間以上休車した後においても、作業効率を実質的に低下させることなく、空調装置を起動することが可能となる作業車両および該作業車両の空調装置におけるコンプレッサの制御方法を提供することにある。

本発明に係る作業車両は、作業車両本体と、該作業車両本体に設けられた作業装置と、作業車両本体に設置され、空調装置本体ユニットとコンプレッサとを含む空調装置と、作業車両本体に設置される空調装置用のオイルリザーバと、作業車両本体に設置され、オイルリザーバからコンプレッサにオイルを供給可能なオイル供給部と、作業車両の休車期間を判断する休車期間判断部と、該休車期間判断部の判断結果に応じて、オイル供給部によりオイルリザーバからコンプレッサにオイルを供給するように制御する制御部とを備える。

上記制御部は、休車期間判断部で予め定めた期間を超えると判断した場合に、オイル供給部の制御を行うものであってもよい。上記オイルリザーバは、例えば空調装置本体ユニットの底部に設置可能である。コンプレッサは、例えば空調装置本体ユニットとは離隔して配置することができる。上記オイル供給部は、オイルリザーバとコンプレッサとを接続する配管と、該配管に設けられ、オイルリザーバからコンプレッサへ向かう方向のオイルの流れを許容し、逆方向のオイルの流れを制限するチェック弁と、オイルリザーバからコンプレッサにオイルを供給するための給油ポンプとを含むものであってもよい。上記コンプレッサは、空調装置本体ユニットよりも高い位置に配置してもよい。上記休車期間判断部は、作業車両の休車時刻を記憶する記憶部と、作業車両の休車期間を算出する演算部とを含むものであってもよい。

本発明に係る作業車両の空調装置におけるコンプレッサの制御方法は、作業車両のエンジンを始動させるステップと、空調装置を起動させるステップと、作業車両の休車期間を算出するステップと、作業車両の休車期間が所定期間以上であるか否かを判断するステップと、作業車両の休車期間が所定期間以上である場合に、コンプレッサに潤滑油を供給するステップとを備える。

本発明に係る作業車両は、上記のような制御部を備えるので、作業車両が所定期間以上休車した場合に、オイル供給部を作動させてコンプレッサにオイルを供給することができる。それにより、作業車両のエンジンの起動後短時間で空調装置を起動することができ、作業効率を実質的に低下させることなく、作業車両の空調装置を起動することが可能となる。

本発明に係る作業車両の空調装置におけるコンプレッサの制御方法では、作業車両の休車期間が所定期間以上である場合に、コンプレッサに潤滑油を供給することができるので、コンプレッサの潤滑不足を防止することができる。その結果、作業車両のエンジンの起動後短時間で空調装置を起動することができ、作業効率を実質的に低下させることなく、作業車両の空調装置を起動することが可能となる。

本発明の１つの実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。 図１に示す油圧ショベルに適用可能なオイル供給システムの一例を示す図である。 図２に示すオイル供給システムのブロック図である。 図２に示すオイル供給システムの制御フローの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図１〜図４を用いて説明する。図１に、本発明の思想を適用可能な作業車両の一例である油圧ショベル１を示す。しかし、本発明は、クレーン等の油圧ショベル以外の作業車両にも適用可能である。

図１に示すように、油圧ショベル１は、自走可能な下部走行体２と、該下部走行体２に旋回自在に設置される上部旋回体３と、この上部旋回体３の前方側に屈曲起伏自在に装着される作業装置４とを主に備える。

上記の下部走行体２と上部旋回体３とで、作業車両本体が主に構成される。上部旋回体３は、前方側にキャブ７を有し、後方側には、エンジンを収納するエンジンルーム５や、カウンタウェイト６を有する。

本実施の形態の油圧ショベル１は空調装置を備える。図２に示すように、空調装置は、熱交換器を備える空調装置本体ユニット１５と、コンプレッサ２１と、熱交換器２２と、膨張弁と、これらを接続する冷媒配管とを有する。

空調装置本体ユニット１５は、例えばキャブ７内に設置され、送風口を有し、この送風口からキャブ７内に冷媒によって温度調整された空気を供給可能である。コンプレッサ２１は、エンジンルーム５内に設置され、油圧ショベル１のエンジンにより駆動され、空調装置内を循環する冷媒を圧縮して高圧状態にする。該コンプレッサ２１は、空調装置本体ユニット１５と離隔した位置に配置され、かつ空調装置本体ユニット１５よりも高い位置（下部走行体２から高さ方向に離れた位置）に配置される。熱交換器２２は、内部を流れる冷媒と、その周囲との間で熱交換を行う。膨張弁は、空調装置内を循環する冷媒を膨張させて減圧する。

上記のように空調装置を備える油圧ショベル１を例えば屋外で休車させた場合、昼間は、コンプレッサ２１の温度が空調装置本体ユニット１５の温度よりも低くなるが、夜間では、逆に空調装置本体ユニット１５の温度がコンプレッサ２１の温度よりも低くなる。このようにコンプレッサ２１の温度と空調装置本体ユニット１５の温度が、昼間と夜間で逆転するため、コンプレッサ２１内と空調装置本体ユニット１５内における冷媒の状態も、昼間と夜間で変化することとなる。このような現象が繰り返されることで、所定期間経過した後に、コンプレッサ２１内のオイル（潤滑油）が、気相状態の冷媒と共に徐々に空調装置本体ユニット１５内に移動してしまう。その結果、コンプレッサ２１内でオイルが不足した状態となってしまう。

それに加え、油圧ショベル１では、上述のようにコンプレッサ２１が空調装置本体ユニット１５と離隔した位置に配置されるので、空調装置を作動させた際に、コンプレッサ２１内にオイルが戻るのに時間を要し、コンプレッサ２１内のオイル不足が懸念される。特に、コンプレッサ２１が空調装置本体ユニット１５よりも高い位置に配置される場合には、この問題が顕著となり得る。

そこで、本実施の形態の油圧ショベル１では、コンプレッサ２１にオイルを供給可能なオイル供給部を別途設け、該オイル供給部によりコンプレッサ２１にオイルを強制的に供給できるようにしている。上記のオイル供給部により、空調装置の起動時あるいはそれ以前にコンプレッサ２１にオイルを直接供給することができ、油圧ショベル１の休車期間が長い場合であっても、コンプレッサ２１の潤滑を効果的に行いながら、油圧ショベル１のエンジン起動後に短時間で空調装置を起動することができる。その結果、油圧ショベル１の作業効率を実質的に低下させることなく、空調装置を起動することが可能となる。

オイル供給部を介してコンプレッサ２１にオイルを供給すべく、油圧ショベル１本体（作業車両本体）に、オイルを貯留可能なオイルリザーバを設置する。図２の例では、空調装置本体ユニット１５の底部にオイルリザーバ１６を設置している。このように空調装置本体ユニット１５における高度の低い部分にオイルリザーバ１６を設置することにより、重力を有効に利用して、コンプレッサ２１から空調装置本体ユニット１５に移動したオイルを貯留することができる。なお、オイルリザーバ１６の設置位置は、オイルを貯留可能な位置であればよく、図２に示す位置には限定されない。

図２に示すように、オイルリザーバ１６は、空調装置の冷媒配管と接続され、該冷媒配管を通して空調装置本体ユニット１５に移動した冷媒からオイルを分離して貯留することができる。オイルリザーバ１６は、配管１９ａを介して給油ポンプ１８と接続され、該給油ポンプ１８は、配管１９ｂを介してコンプレッサ２１と接続される。つまり、オイルリザーバ１６は、配管１９ａ、給油ポンプ１８、配管１９ｂを介してコンプレッサ２１と接続されることとなる。

配管１９ａとオイルリザーバ１６との間には、チェック弁１７を設け、配管１９ｂとコンプレッサ２１との間には、チェック弁２０を設けている。チェック弁１７は、オイルリザーバ１６から配管１９ａへのオイルの流れは許容するが、配管１９ａからオイルリザーバ１６へのオイルの流れは制限する。また、チェック弁２０は、配管１９ｂからコンプレッサ２１へのオイルの流れは許容するが、コンプレッサ２１から配管１９ｂへのオイルの流れは制限する。このようなチェック弁１７，２０を設置することにより、オイルの逆流を防止しながらオイルリザーバ１６からコンプレッサ２１に効率的に給油することができる。このとき、給油ポンプ１８を設置することにより、強制的かつ迅速にオイルリザーバ１６からコンプレッサ２１に給油することができ、油圧ショベル１による作業効率の低下を効果的に抑制することができる。

油圧ショベル１は、図２に示すように、ポンプコントローラ１０と、空調装置等を制御可能なＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１と、モニタ１２とを備える。上記のポンプコントローラ１０とモニタ１２とが、オイル供給部の動作を制御可能な制御部として主に機能する。該制御部は、油圧ショベル１の休車期間に応じて、オイル供給部の動作制御を行う。

ポンプコントローラ１０は、リレー１４を介して給油ポンプ１８と接続され、給油ポンプ１８の動作を制御する。給油ポンプ１８は、バッテリ１３からの電力で駆動可能である。また、該ポンプコントローラ１０は、図３に示すように、休車時刻や休車期間等の様々なデータを記憶可能な記憶部１０ａや、様々な演算（例えば休車期間の算出等）を行う演算部１０ｂや、リレー１４を介して給油ポンプ１８への制御信号を出力する制御指示部１０ｃをも有する。このため、ポンプコントローラ１０により、給油ポンプ１８の作動時間を制御することができ、必要量のオイルをコンプレッサ２１に給油することができる。例えば、オイルリザーバ１６に貯留されているオイル量に応じて、必要な時間だけ給油ポンプ１８を作動させ、適量のオイルをオイルリザーバ１６からコンプレッサ２１に供給することもできる。

ＥＣＵ１１は、コンプレッサ２１に接続され、コンプレッサ２１の動作を制御可能である。図３に示すように、ＥＣＵ１１は、コンプレッサ２１のオン／オフを指示するオン／オフ指示部１１ａを有する。また、ＥＣＵ１１は、空調装置本体ユニット１５にも接続され、ブロア風量を制御するブロア風量制御部１１ｂと、風向バンパを制御する風向バンパ制御部１１ｃとを備え、空調装置本体ユニット１５の動作をも制御可能である。例えば、ＥＣＵ１１のブロア風量制御部１１ｂや風向バンパ制御部１１ｃにより、空調装置本体ユニット１５から吹出される風量や風向等を制御可能である。

モニタ１２は、ポンプコントローラ１０およびＥＣＵ１１と接続される。該モニタ１２は、図３に示すように、時計の機能を有する時計機能部１２ａと、時刻等の様々な情報を表示する表示部１２ｂと、スイッチ機能を有するスイッチ部１２ｃとを有する。例えば、表示部１２ｂにより、画面上に、様々なスイッチ部１２ｃを表示し、該スイッチ部１２ｃを手で押すことで各部を操作可能としてもよい。また、図示しないエンジンコントロールユニットからのエンジンのオン／オフ状態やオン／オフ操作の時刻、ＥＣＵ１１からの空調装置のオン／オフ状態やオン／オフ操作の時刻、コンプレッサ２１のクラッチ接続の有無や接続／非接続の時刻等をも、モニタ１２に表示することができる。さらに、油圧ショベル１のエンジン回転数等をも表示することができる。

次に、図３および図４を用いて、油圧ショベル（作業車両）１の空調装置におけるコンプレッサ２１の制御方法の一例について説明する。

まず、油圧ショベル１のエンジンを始動させる。このとき、長期休車により冷媒ガスとともにコンプレッサ２１から移動した潤滑油は、空調装置本体ユニット１５の底部のオイルリザーバ１６に溜ることとなる。次に、ステップＳ１において、空調装置が起動されたか否かを判断する。例えば、モニタ１２の画面上に空調装置起動／停止用スイッチを表示し、該スイッチを手で押すことで空調装置の起動／停止を制御することができる。空調装置を起動しない場合、そのままエンジンの作動状態を維持し、作業を行うことができる。

空調装置が起動された場合、ステップＳ２に移行し、エンジン停止後１０日以上経過したか否かが判断される。例えば図３に示すポンプコントローラ１０の記憶部１０ａに記憶されたエンジン停止時刻と、現状の時刻とを比較して、ポンプコントローラ１０の演算部１０ｂでエンジン停止期間を算出し、該エンジン停止期間が１０日以上であるか否かを判断すればよい。

なお、エンジン停止期間の算出は、エンジン始動後、空調装置が起動される前に予め行ってもよい。また、空調装置の停止時刻をポンプコントローラ１０の記憶部１０ａに記憶しておき、該空調装置の停止時刻と現状の時刻とを比較して、空調装置の停止日数を算出するようにしてもよい。空調装置の停止期間は、通常は、空調装置の停止後に、空調装置が起動されるまでの期間をいうが、空調装置の停止後、エンジンが起動されるまでの期間を空調装置の停止期間と定義してもよい。この空調装置の停止期間の算出も、空調装置の起動後、あるいはエンジン始動後で空調装置が起動される前のいずれの段階で行ってもよい。

また、上記「１０日」という日数は一例であり、任意に変更可能である。機種によっては、５日〜９日程度が適切な場合も考えられ、１０日より多い日数でもよい場合もあり得る。さらに、停止日数ではなく停止時間で制御するようにしてもよい。また、図４の例では、空調装置のオン／オフ状態を判断した後にエンジン停止後の日数を判断しているが、エンジン始動と同時に、エンジンや空調装置の停止後の日数や時間を判断するようにしてもよい。

エンジン停止後１０日以上経過していた場合、ステップＳ３に移行し、ポンプコントローラ１０により給油ポンプ１８を作動させ、オイルリザーバ１６からコンプレッサ２１にオイルを供給する。より詳しくは、図３に示すポンプコントローラ１０の制御指示部１０ｃから、リレー１４に通電するための信号を出力し、リレー１４に通電する。そして、バッテリー１３から給油ポンプ１８に駆動電流を流すようにする。それにより、給油ポンプ１８を駆動することができ、配管１９ａ，１９ｂを介して、オイルリザーバ１６から直接適量のオイルをコンプレッサ２１に供給することができ、コンプレッサ２１におけるオイル不足を解消することができる。その結果、エンジン停止後長期間経過した場合であって、空調装置を使用する場合でも、早期に作業を開始することができ、作業効率の低下を回避することができる。

なお、給油ポンプ１８の駆動は、空調装置の起動後であって所定時間経過後に行われるよう予めプログラムされている。したがって、給油ポンプ１８の駆動を、空調装置の起動後早期に行うことで、アイドリング期間を短縮することができる。他方、通常の空調装置の起動時は、冷媒回路のガス圧と、配管１９ａ，１９ｂを含む潤滑油回路の両端に配設されたチェック弁１７，２０との作用により、潤滑油回路への冷媒ガスの逆流を阻止することができる。また、給油ポンプ１８のオン／オフ状態をモニタ１２に表示するようにしてもよい。この場合には、給油ポンプ１８のオン／オフ状態を確認することができ、コンプレッサ２１におけるオイル不足をより確実に解消することができる。他方、エンジン停止後１０日以上経過していない場合は、そのままエンジンの作動状態を維持し、作業を行うことができる。

作業が終了すると、ステップＳ４において油圧ショベル１のエンジン停止指令の有無が判断される。そして、エンジン停止指令があったと判断された場合、ステップＳ５に移行し、エンジンの停止日時を記憶したか否かが判断される。そして、エンジンの停止日時を記憶したと判断された場合に、エンジンコントロールユニットを通じてエンジンを停止させる。

以上のように、本発明の実施の形態について説明を行ったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 油圧ショベル、２ 下部走行体、３ 上部旋回体、４ 作業装置、５ エンジンルーム、６ カウンタウェイト、７ キャブ、１０ ポンプコントローラ、１０ａ 記憶部、１０ｂ 演算部、１０ｃ 制御指示部、１１ ＥＣＵ、１１ａ オン／オフ指示部、１１ｂ ブロア風量制御部、１１ｃ 風向バンパ制御部、１２ モニタ、１２ａ 時計機能部、１２ｂ 表示部、１２ｃ スイッチ部、１３ バッテリ、１４ リレー、１５ 空調装置本体ユニット、１６ オイルリザーバ、１７，２０ チェック弁、１８ 給油ポンプ、１９ａ，１９ｂ 配管、２１ コンプレッサ、２２ 熱交換器。

Claims (6)

1. 作業車両本体と、
   前記作業車両本体に設けられた作業装置と、
   前記作業車両本体に設置され、空調装置本体ユニットとコンプレッサとを含む空調装置と、
   前記作業車両本体に設置され、前記空調装置用のオイルリザーバと、
   前記作業車両本体に設置され、前記オイルリザーバから前記コンプレッサにオイルを供給可能なオイル供給部と、
   前記作業車両の休車期間を判断する休車期間判断部と、
   前記休車期間判断部の判断結果に応じて、前記オイル供給部により前記オイルリザーバから前記コンプレッサにオイルを供給するように制御する制御部とを備えた、作業車両。
2. 前記制御部は、前記休車期間判断部で予め定めた期間を超えると判断した場合に、前記オイル供給部の制御を行う、請求項１に記載の作業車両。
3. 前記オイルリザーバを、前記空調装置本体ユニットの底部に設置し、
   前記コンプレッサを、前記空調装置本体ユニットとは離隔して配置した、請求項１または請求項２に記載の作業車両。
4. 前記オイル供給部は、前記オイルリザーバと前記コンプレッサとを接続する配管と、前記配管に設けられ、前記オイルリザーバから前記コンプレッサへ向かう方向のオイルの流れを許容し、逆方向のオイルの流れを制限するチェック弁と、前記オイルリザーバから前記コンプレッサにオイルを供給するための給油ポンプとを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業車両。
5. 前記休車期間判断部は、前記作業車両の休車時刻を記憶する記憶部と、前記作業車両の休車期間を算出する演算部とを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の作業車両。
6. 作業車両の空調装置におけるコンプレッサの制御方法であって、
   前記作業車両のエンジンを始動させるステップと、
   前記空調装置を起動させるステップと、
   前記作業車両の休車期間を算出するステップと、
   前記作業車両の休車期間が所定期間以上であるか否かを判断するステップと、
   前記作業車両の休車期間が前記所定期間以上である場合に、前記コンプレッサに潤滑油を供給するステップと、
   を備えた、作業車両の空調装置におけるコンプレッサの制御方法。

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