JP2013245457A - ハイブリッド式建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機や蓄電装置等の電気機器を効率良く温度調整可能な機器温度調整装置を有する建設機械を提供する。
【解決手段】原動機と、原動機の動力補助を行う電動機と、蓄電装置と、原動機により駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、複数の被駆動体の動作を指令する操作装置と、操作装置と空調装置とが設けられた運転室とを備え、運転室内の空調を行う冷凍サイクル回路と、操作装置の操作により発熱する発熱体の温度調整を行う機器冷却回路と、冷凍サイクル回路と機器冷却回路との間の熱交換を行う中間熱交換器と、操作装置の操作状態を検出する操作状態検出手段と、操作状態検出手段により検出した建設機械の動作に応じて、発熱体の温度調整を、中間熱交換器を介して冷凍サイクル回路で行うか否かを判断する制御手段とを有する機器温度調整装置を備えた。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ハイブリッド式建設機械に係り、更に詳しくは、電動機や蓄電装置等の電気機器の温度を調整することができるハイブリッド式建設機械に関する。

近年、自動車においては、省エネの観点からハイブリッド式や電気式のものが普及している。そして、搭載されたモータ、インバータ等の電気機器の車載発熱体を冷却するために、空調装置の冷却媒体を循環させる循環ポンプと、この循環ポンプにより循環される冷却媒体により車載発熱体を冷却する冷却回路と、冷却回路内の冷却媒体から吸熱する蒸発器を有する冷凍サイクル装置とを備え、前記冷却回路に前記冷却媒体と車室内に吹き出す空気との間で熱交換する車室内空調用熱交換器を有する車両用冷却システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、電気自動車用におけるバッテリの温度を設定温度に維持するために、冷媒が循環する空調サイクルと、冷却材が循環する冷却サイクルとの間に中間熱交換器を設け、バッテリの温度は、冷却材の温度調節手段によって調節するものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−２７３９９８号公報 特開２００６−２９６１９３号公報

ところで、自動車のハイブリッド化に伴い、建設機械においても、ハイブリッド化が進められている。一般に、油圧システムにより駆動する油圧ショベル等の建設機械は、軽負荷から重負荷までの全ての作業に対応できるように、最大負荷の作業を可能とする油圧ポンプとこの油圧ポンプを駆動する大型のエンジンとを備えている。

しかし、油圧ショベルにおける土砂の掘削・積み込みを頻繁に行う重掘削作業等の重負荷作業は、作業全体の一部であり、地面を均すための水平引き等の軽負荷作業時には、エンジンの能力が余ってしまう。このことは、油圧ショベルの燃料消費量（以下、燃費と略すことがある）の低減を難しくする１つの要因になる。この点を鑑みて、燃費低減のためにエンジンを小型化するとともに、エンジンの小型化に伴う出力不足を蓄電装置と電動機とによる出力で補助（アシスト）するハイブリッド式建設機械が知られている。ハイブリッド式建設機械を構成する蓄電装置や電動機等の電気機器は、駆動回路の熱的保護や高効率運転のために、適切な温度調節を必要とする。

電動機（駆動用インバータ等を含む）は、一般に高トルク出力時に発熱量が増加して、電動機自体の温度を上昇させる。電動機の構成機器を熱的保護するために、上限温度が設定され、この上限温度を超えないように、電動機の高トルクでの出力時間（運転時間）を制限している。ハイブリッド式建設機械においては、要求トルクに対して余裕のあるトルクを出力可能な容量の電動機を搭載することで、電動機の高トルクでの出力時間の制限を回避している。

しかし、電動機の冷却能力を従来と比較して十分に高めることができれば、高トルク出力時の電動機自体の温度上昇を所定上限温度以内に制御することが可能になる。この結果、電動機の高トルクでの出力時間（運転時間）が延長できるので、搭載する電動機の容量を小さくすることができる。また、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置においては、その充放電能力を充分に発揮させるために、蓄電装置の温度を所定の温度範囲に保つことも要求されている。

特許文献１及び２に記載の冷却システムにおいては、電動機及び蓄電装置を冷却水で冷却していて、その温度制御は、冷却水の検出温度を基に行われている。電動機及び蓄電装置を冷却する冷却回路の冷却水は、冷却回路内を循環して冷却するために所定の容積が必要であり、熱容量が大きい。このため、冷却水の温度変化の速さは、電動機や蓄電装置の温度変化の速さより遅い。したがって、ハイブリッド式建設機械の重負荷作業時のような電動機または蓄電装置に急激な温度上昇が見込まれる場合には、冷却水の検出温度を基にする温度制御方式では十分高い冷却応答性を得られない虞がある。

また、ハイブリッド式建設機械においては、電動機や蓄電装置で発生する熱以外に、エンジンや油圧ポンプ等の周辺の機器からの熱が伝熱して、冷却水の温度を上昇させることがある。このため、例えば、電動機や蓄電装置の温度を検出する方式を採用したとしても、それだけでは、上述した課題の解決には不十分な場合がある。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、電動機や蓄電装置等の電気機器を効率良く温度調整可能なハイブリッド式建設機械を提供するものである。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、原動機と、前記原動機の動力補助およびエネルギ回収を行う電動機と、前記電動機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、前記原動機により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体の動作を指令する操作装置と、前記操作装置と空調装置とが設けられた運転室とを備えたハイブリッド式建設機械であって、前記運転室内の空調を行う冷凍サイクル回路と、前記操作装置の操作により発熱する発熱体の温度調整を行う機器冷却回路と、前記冷凍サイクル回路と前記機器冷却回路との間の熱交換を行う中間熱交換器と、前記操作装置の操作状態を検出する操作状態検出手段と、前記操作状態検出手段により検出した前記ハイブリッド式建設機械の動作に応じて、前記発熱体の温度調整を、前記中間熱交換器を介して前記冷凍サイクル回路で行うか否かを判断する制御手段とを有する機器温度調整装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、建設機械の駆動状態により電動機や蓄電装置等の電気機器の温度調整が可能となるので、電気機器を効率良く温度調整することができる。この結果、ハイブリッド式建設機械に搭載した電気機器の熱的保護が図れ、ハイブリッド式建設機械の信頼性が向上すると共に、生産性が向上する。

本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を示す側面図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する操作装置の操作レバーを上方から見た配置図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する機器温度調整装置の概略構成図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する室内空調ユニットの冷房運転における概略構成を示す図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する室内空調ユニットの暖房運転における概略構成を示す図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する室内空調ユニットの冷房運転又は暖房運転における概略構成を示す図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する第１の制御装置を示すブロック図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する第２の制御装置を示すブロック図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する第２の制御装置の処理内容を示すフローチャート図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第２の実施の形態を構成する機器温度調整装置の概略構成図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第３の実施の形態を構成する機器温度調整装置の概略構成図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第３の実施の形態を構成する第２の制御装置を示すブロック図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第３の実施の形態を構成する第２の制御装置の処理内容を示すフローチャート図である。 本発明のハイブリッド式建設機械の第４の実施の形態を構成する機器温度調整装置の概略構成図である。

以下、建設機械としてハイブリッド式油圧ショベルを例にとって本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を示す側面図、図２は本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図、図３は本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する操作装置の操作レバーを上方から見た配置図である。
図１において、ハイブリッド式油圧ショベルは走行体１００と、走行体１００上に旋回可能に設けた旋回体１１０と、ショベル機構７０とを備えている。

旋回体１１０は、旋回フレーム１１１と、旋回フレーム１１１上の前部に設けられた運転室（キャビン）３と、旋回フレーム１１１上の後部の原動機室１１２内に設けられた原動機としてのエンジン１と、エンジン１により駆動されるアシスト発電モータ２と、アシスト発電モータ２に接続されるインバータ装置９と蓄電装置８等から構成されている。

また、旋回体１１０にはショベル機構（フロント装置）７０が搭載されている。ショベル機構７０は、ブーム７１と、ブーム７１を駆動するためのブームシリンダ７２と、ブーム７１の先端部近傍に回転自在に軸支されたアーム７３と、アーム７３を駆動するためのアームシリンダ７４と、アーム７３の先端に回転可能に軸支されたバケット７５と、バケット７５を駆動するためのバケットシリンダ７６等で構成されている。

さらに、旋回体１１０の原動機室１１２内には、上述したブームシリンダ７２、アームシリンダ７４、バケットシリンダ７６等の油圧アクチュエータを駆動するための油圧システム８０が配置されている。油圧システム８０は、油圧を発生する油圧源となる油圧ポンプ５と、パイロット圧油を発生するパイロット油圧ポンプ６（図２参照）と、各油圧アクチュエータの所望の動作を可能とする操作装置４（図２参照）とを含み、油圧ポンプ５とパイロット油圧ポンプ６とはエンジン１によって駆動される。

運転室３内には、後述する室内空調ユニット４１（図４参照）と後述する運転席５０（図３参照）とが配設され、運転席５０の近傍に操作装置４を構成する操作レバー５１Ａ，５１Ｂ（図３参照）が配設されている。

次に、ハイブリッド式油圧ショベルの電動・油圧機器のシステム構成について概略説明する。図２に示すように、電動・油圧機器システムは、エンジン１と、エンジン１の燃料噴射量を調整するガバナ７と、エンジン１の実回転数を検出する回転数センサ１ａと、エンジン１のトルクを検出するエンジントルクセンサ１ｂと、エンジン１により駆動される油圧ポンプ５及びパイロット油圧ポンプ６と、油圧ポンプ５から吐出される圧油によって駆動される各油圧アクチュエータ７２，７４，７６と、各油圧アクチュエータ７２，７４，７６への圧油の流量と方向を制御する複数のコントロールバルブを備えるバルブ装置１２と、バルブ装置１２に供給するパイロット圧油を出力することで各油圧アクチュエータ７２，７４，７６の所望の動作を可能とする操作装置４と、エンジン１の駆動軸上に配置されエンジン１との間でトルクの伝達を行うアシスト発電モータ２と、アシスト発電モータ２に電力を供給する蓄電装置８と、アシスト発電モータ２の回転数を制御して必要に応じて蓄電装置８と電力の授受を行うインバータ装置９と、油圧ポンプ５の容量を調整するポンプ容量調節装置１０と、ガバナ７を調整してエンジン回転数を制御するとともに、インバータ装置９を制御してアシスト発電モータ２のトルクを制御するコントローラ１１とを備えている。

油圧ポンプ５から吐出された圧油は、バルブ装置１２に供給される。また、パイロット油圧ポンプ６から吐出されたパイロット圧油は、操作装置４に供給される。オペレータによる操作レバーの操作により、操作装置４は、所定のパイロット油圧を出力し、このパイロット油圧がパイロット管路Ｐを介してバルブ装置１２の操作部に伝達される。また、操作装置４の操作量等は、コントローラ１１に取り込まれている。

バルブ装置１２の操作部に伝達されたパイロット油圧は、所定のコントロールバルブのスプール位置を切換え操作する。このことにより、バルブ装置１２に供給された油圧ポンプ５からの圧油は、流量・方向・圧力を適宜変更した後に所定の油圧アクチュエータに供給され、この油圧アクチュエータを駆動制御する。

油圧ポンプ５は、可変容量機構として例えば斜板を有していて、この斜板の傾斜角の調整により、圧油の吐出流量を制御している。以下、油圧ポンプ５を斜板ポンプとして説明するが、同様の効果が得られれば斜軸ポンプ等でも良い。油圧ポンプ５の負荷は、コントローラ１１が、油圧ポンプ５から吐出される圧油の圧力、流量を計測する図示しない吐出圧センサ、流量計、及び、油圧ポンプ５の斜板の傾斜角を計測する図示しない傾斜角センサの各出力値を取込み、演算することで得られる。

ポンプ容量調節装置１０は、コントローラ１１から出力される操作信号に基づいて油圧ポンプ５の容量（押しのけ容積）を調節するものであり、レギュレータ１３と電磁比例弁１４とを有している。レギュレータ１３は、油圧ポンプ５に備えられており、レギュレータ１３によって油圧ポンプ５の斜板の傾斜角を操作すると、油圧ポンプ５の容量（押しのけ容積）が変更されて油圧ポンプ５の吸収トルク（入力トルク）を制御することができる。電磁比例弁１４はコントローラ１１からの指令値によって制御され、電磁比例弁１４が発生する制御圧によってレギュレータ１３の作動量を制御している。

バッテリまたはキャパシタ等からなる蓄電装置８には、蓄電装置８の蓄電量を演算するために、図示しない電流センサ、電圧センサおよび温度センサが取り付けられている。コントローラ１１は、これらのセンサによって検出された電流、電圧、および温度等の情報に基づいて蓄電装置８の蓄電量を演算し、蓄電装置８の蓄電量を管理している。

なお、エンジン１の駆動軸には、クラッチ２５ａを介して後述する機器温度調整装置２０（図４参照）の圧縮機２５が接続されている。
また、エンジン１の排気通路には、排気ガス浄化システムが設けられていて、選択的接触還元触媒（ＳＣＲ触媒）８０と、還元剤添加装置８１と、還元剤としての尿素を蓄える尿素タンク８２とを備えている。エンジン１の排気ガスは、選択的接触還元触媒（ＳＣＲ触媒）８０で、排気ガス中の窒素酸化物を浄化され、マフラ（消音器）８３を介して大気へ放出される。

次に、ハイブリッド式油圧ショベルの操作装置の操作レバーの配置と動作検出について概略説明する。図３において、５０は、運転室３内に設けられ、オペレータが着座する運転席を示す。運転席５０に着座したオペレータの右側には、ブーム７１を駆動するブームシリンダ７２と、バケット７５を駆動するバケットシリンダ７６とを操作する右操作レバー５１Ｂが配設されている。オペレータが、右側操作レバー５１Ｂを前側に傾動すると、ブーム７１は下げ方向に動作し、後側に傾動すると、ブーム７１は上げ方向に動作する。また、オペレータが、右側操作レバー５１Ｂを右側に傾動すると、バケット７５は開放動作し、左側に傾動すると、バケット７５は掘削動作する。

また、運転席５０に着座したオペレータの左側には、アーム７３を駆動するアームシリンダ７４と、旋回体１１０を駆動する図示しない旋回モータとを操作する左側操作レバー５１Ａが配設されている。オペレータが、左側操作レバー５１Ａを前側に傾動すると、旋回体１１０は右方向に旋回動作し、後側に傾動すると、旋回体１１０は左方向に旋回動作する。また、オペレータが、左側操作レバー５１Ａを右側に傾動すると、アーム７３は曲げ方向に動作し、左側に傾動するとアーム７３は伸ばし方向に動作する。

右操作レバー５１Ｂには、操作レバーの操作方向と操作量を検出する右側操作レバー状態検出手段５２Ｂが設けられている。また、左操作レバー５１Ａには、操作レバーの操作方向と操作量を検出する左側操作レバー状態検出手段５２Ａが設けられている。左側操作レバー状態検出手段５２Ａと右側操作レバー状態検出手段５２Ｂとが検出した各操作レバーの操作方向と操作量とは、後述する第２の制御装置６１へ出力されている（図９参照）。

なお、運転席５０の右側には、後述する空調装置の起動／停止を行うエアコンスイッチ６０ａと、運転室３の内部温度を設定する目標温度設定器６０ｂと、運転室３内の室温を検出する温度センサ６０ｃとが設けられている。エアコンスイッチ６０ａのＯＮ／ＯＦＦ信号と、目標温度設定器６０ｂの設定温度信号と、温度センサ６０ｃが検出した運転室３内の室温信号とは、後述する第１の制御装置６０へ出力されている（図８参照）。

上述したように、ハイブリッド式油圧ショベルではエンジン１の動力補助およびエネルギ回収を行う電動機としてのインバータ装置９を含むアシスト発電モータ２と、アシスト発電モータ２との電力の授受を行う蓄電装置と８を備えている。これらの電動機２，９と蓄電装置８とは、それぞれの機器の温度上昇を抑えるための冷却回路を備えていて、この冷却回路の内部を機器冷却媒体（冷却水）が循環している。

なお、アシスト発電モータ２は、エンジン１および油圧ポンプ５と駆動軸で連結している他に、図示しないそれぞれのケースが接触している。このため、アシスト発電モータ２にはエンジン１および油圧ポンプ５からの熱が伝わる。すなわち、アシスト発電モータ２の冷却回路の冷却水温度は、アシスト発電モータ２の負荷にのみ依存して変化するのではなく、エンジン１および油圧ポンプ５の動作状況（負荷）によっても、変化することになる。

ハイブリッド式油圧ショベルの動作は、大別すると車体の走行（走行動作）、旋回体１１０の旋回（旋回動作）、バケット７５による土砂の掘削（掘削動作）がある。アシスト発電モータ２の冷却回路の冷却水温度が上昇する条件は、アシスト発電モータ２を高出力で運転しているときばかりではなく、油圧ポンプ５やエンジン１が高出力で運転しているときにも生じる。これは、上述したように、エンジン１や油圧ポンプ５で発生した熱がアシスト発電モータ２に伝わるからである。ハイブリッド式油圧ショベルにおいて、冷却回路の冷却水温度の温度が上昇する運転は、掘削動作である。そこで、掘削動作状態を検出したときに、予め冷却能力を高めることが望ましい。

本実施の形態においては、上述した右側操作レバー状態検出手段５２Ｂと左側操作レバー状態検出手段５２Ａとから、操作装置４を構成する操作レバーの操作方向と操作量を検出し、掘削動作状態を判断する。具体的には、例えば、アーム７３の曲げ動作又は／及びバケット７５の掘削動作とそれらの操作量とから、ハイブリッド式油圧ショベルが掘削動作状態であるか否かを判断する。

本実施の形態の特徴は、このような、電動機２，９や蓄電装置８等の電気機器を、ハイブリッド式油圧ショベルの動作状態に応じて効率良く温度調整できる機器温度調整装置を備えたことにある。

次に、このような機器温度調整装置について図面を用いて説明する。図４は本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する機器温度調整装置の概略構成図である。本実施の形態においては、アシスト発電モータ２とインバータ装置９と蓄電装置８等とを発熱体としての電動コンポーネント３４と称して、この電動コンポーネント３４を温度調整する機器温度調整装置について説明する。

図４において、機器温度調整装置２０は、運転室３内部の空調を行う冷凍サイクル回路２１と、電動コンポーネント３４の冷却を行う電動コンポーネント冷却回路２２と、エンジン１の冷却を行うエンジン冷却回路２３とを備えている。

冷凍サイクル回路２１は、冷媒等の空調用冷却媒体がその内部を循環する液配管と、空調用冷却媒体を圧縮する圧縮機２５と、空調用冷却媒体と外気との熱交換を行う第１室外熱交換器２６と、空調用冷却媒体と電動コンポーネント冷却回路２２内を流れる機器冷却媒体との熱交換を行う中間熱交換器２８と、空調用冷却媒体と運転室外空気または運転室内空気との熱交換を行う室内冷却熱交換器３０とを備えている。

圧縮機２５は、エンジン１の動力により駆動されるものであって、圧縮機２５の駆動／停止は、圧縮機２５とエンジン１との駆動軸の間に設けたクラッチ２５ａ（図２参照）による接合／離脱の切換えで行われる。このクラッチ２５ａの切り換えは、後述する第１の制御装置６０からの指令信号によって行われる（図８参照）。また、クラッチ２５ａの接合／離脱の状態信号は、圧縮機２５の起動／停止状態信号として、後述する第２の制御装置６１へ出力されている（図９参照）。

圧縮機２５の吸込み口には吸込み配管３２の一端側が接続されている。吸込み配管３２の他端側には、中間熱交換器２８の流出側に一端側が接続された液配管の他端側と、室内冷却熱交換器３０の流出側に一端側が接続された液配管の他端側とが接続されている。また、圧縮機２５の吐出口には吐出配管３１の一端側が接続され、吐出配管３１の他端側は、第１室外熱交換器２６の流入側に接続されている。

第１室外熱交換器２６の流出側には、中間熱交換器２８の流入側に一端側が接続された液配管の他端側と、室内冷却熱交換器３０の流入側に一端側が接続された液配管の他端側とが接続されている。第１室外熱交換器２６の流出側と中間熱交換器２８の流入側とを接続する液配管には、冷却用流量制御手段としての第１膨張弁３５Ａが設けられている。第１室外熱交換器２６の流出側と室内冷却熱交換器３０の流入側とを接続する液配管には、空調用流量制御手段として作用する第２膨張弁３５Ｂが設けられている。

冷凍サイクル回路２１において、第１室外熱交換器２６は凝縮器として作用し、室内冷却熱交換器３０と中間熱交換器２８とは蒸発器として作用している。なお、第１室外熱交換器２６は、外気送風用の第１室外ファン２７を備えている。

電動コンポーネント冷却回路２２は、冷却水等の機器冷却媒体がその内部を循環する液配管と、機器冷却媒体と車外空気との熱交換を行う第２室外熱交換器３６と、電動コンポーネント冷却回路２２の液配管内に機器冷却媒体を循環させる第１ポンプ２９Ａと、中間熱交換器２８と、温度調整が必要な機器である発熱体としての電動コンポーネント３４とが、液配管により順に環状に接続されている。また、第２室外熱交換器３６は、外気送風用の第２室外ファン３７を備えている。

中間熱交換器２８と電動コンポーネント３４とを接続する液配管には、機器冷却媒体の温度を検出するサーミスタや熱電対等の温度センサ２２ａが設けられている。温度センサ２２ａが検出した機器冷却媒体の温度信号は、後述する第２の制御装置６１へ出力されている（図９参照）。

エンジン冷却回路２３は、冷却水等の機器冷却媒体がその内部を循環する液配管と、エンジン１と、機器冷却媒体と車外空気との熱交換を行う第３室外熱交換器３８と、エンジン冷却回路２３の液配管内に機器冷却媒体を循環させる第２ポンプ２９Ｂとが、液配管により順に環状に接続されている。なお、第３室外熱交換器３８は、外気送風用の第３室外ファン３９を備えている。

また、エンジン１の流出側には、機器冷却媒体と運転室内空気との熱交換を行う室内加熱熱交換器４０の流入側に一端側が接続された液配管の他端側が接続されている。さらに、室内加熱熱交換器４０の流出側に一端側が接続された液配管の他端側が、第２ポンプ２９Ｂの吸込み側に接続されている。

換言すると、エンジン冷却回路２３は、エンジン１冷却した後の機器冷却媒体を、並列に配置された第３室外熱交換器３８と室内加熱熱交換器４０とに同様に流入させ、流出する熱交換した後の機器冷却媒体を第２ポンプ２９Ｂで循環させるように構成している。

運転室３の内部（キャビン内）に設置され、空調された空気を吹き出す室内空調ユニット４１は、車外または運転室３内部の空気を吸い込み、空調された空気を運転室３内に吹き出す室内ファン３３と、室内冷却熱交換器３０と、室内加熱熱交換器４０とを備えている。詳細は後述するが、室内ファン３３で吸い込んだ空気は、室内冷却熱交換器３０や室内加熱熱交換器４０に流れる空調用冷却媒体や機器冷却媒体と熱交換することで、加温または冷却される。この加温または冷却された空気が運転室３の内部に吹き出されて、運転室３の冷暖房がなされる。

上述したように、本実施の形態において、機器温度調整装置２０の電動コンポーネント冷却回路２２は、第２室外熱交換器３６の下流側に中間熱交換器２８を備え、中間熱交換器２８を介して冷凍サイクル回路２１と接続している。したがって、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体は、第２室外熱交換器３６および中間熱交換器２８で冷却される。

一方、冷凍サイクル回路２１においては、第１膨張弁３５Ａと第２膨張弁３５Ｂの開度をそれぞれ調整することにより、中間熱交換器２８と室内冷却熱交換器３０とに流れる空調用冷却媒体の量を分配し、２つの熱交換器２８，３０での熱交換量を個別に制御することができる。このように、中間熱交換器２８における冷却能力を変えることができるため、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体を所定温度に制御することが可能となる。

なお、上述した本実施の形態においては、第１室外ファン２７と、第２室外ファン３７と、第３室外ファン３９とをそれぞれ別個独立に配置した例を示しているが、これに限るものではない。当該熱交換器の配置を工夫することにより、一部または全てを共通な室外ファンとして配置してもよい。

次に、本実施の形態における機器温度調整装置２０の運転動作について図４を用いて説明する。
エンジン１の温度調整は、エンジン冷却回路２３の第２ポンプ２９Ｂを駆動させ、機器冷却媒体を第３室外熱交換器３８と室内加熱熱交換器４０とを循環させることにより行う。機器冷却媒体は、第３室外熱交換器３８と室内加熱熱交換器４０とを通過する空気により冷却される。したがって、第３室外ファン３９や室内ファン３３で吸い込まれる空気の風量を調整することで、冷却能力を調整することができる。

一方、電動コンポーネント３４の温度調整は、電動コンポーネント冷却回路２２を循環する機器冷却媒体を第２室外熱交換器３６でのみ冷却する場合と、第２室外熱交換器３６と中間熱交換器２８で冷却する場合とがある。機器温度調整装置２０の動作は、運転室内への空調装置の運転状況や電動コンポーネント３４からの発熱量に応じて変化する。そこで、空調装置非運転、空調装置冷房運転、及び空調装置暖房運転の各運転モードにおける、運転室内空調装置と電動コンポーネント３４の温度調整について説明する。

まず、空調装置非運転は、運転室内への空調を実行しない状態で電動コンポーネント３４を冷却する運転モードである。
電動コンポーネント３４の温度調整は、電動コンポーネント冷却回路２２の第１ポンプ２９Ａを駆動させ、機器冷却媒体を第２室外熱交換器３６と中間熱交換器２８とを循環させることにより行う。機器冷却媒体は、第２室外熱交換器３６を通過する空気により冷却される。したがって、第２室外ファン３７で吸い込まれる空気の風量を調整することで、冷却能力を調整することができる。

中間熱交換器２８で機器冷却媒体を冷却する場合には、冷凍サイクル回路２１の圧縮機２５を駆動した状態で第１膨張弁３５Ａを適度に開く。第２膨張弁３５Ｂは全閉の状態とする。第１膨張弁３５Ａの開度が大きいほど、中間熱交換器２８に流れる空調用冷却媒体が増加するので中間熱交換器２８での冷却能力は高くなる。

冷凍サイクル回路２１において、圧縮機２５で圧縮された空調用冷却媒体は、第１室外熱交換器２６で放熱することによって液化した後、中間熱交換器２８を流れる。中間熱交換器２８に流れる空調用冷却媒体は、第１膨張弁３５Ａで減圧されて低温・低圧となり、中間熱交換器２８において電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体から吸熱することによって蒸発し、圧縮機２５へ戻る。このように、冷凍サイクル回路２１を用いることにより、中間熱交換器２８で機器冷却媒体と空調用冷却媒体との熱交換が行われ、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体が冷却される。

上述したように機器冷却媒体は、第２室外熱交換器３６と中間熱交換器２８とで冷却することができる。機器冷却媒体が所定温度より低い場合には、冷凍サイクル回路２１を用いず、第２室外熱交換器３６でのみ機器冷却媒体を冷却し、機器冷却媒体が所定温度より高い場合には、冷凍サイクル回路２１を用いて第２室外熱交換器３６と中間熱交換器２８で機器冷却媒体を冷却すればよい。

なお、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体の温度を制御するためには、第２室外ファン３７の風量と第１ポンプ２９Ａの流量と第１膨張弁３５Ａの開度と第１室外ファン２７の風量とのいずれかを調整すれば良い。

具体的には、機器冷却媒体が目標温度より高い場合には、第２室外ファン３７の風量の増加、第１ポンプ２９Ａの流量の増加、第１膨張弁３５Ａの開度の増加、及び第１室外ファン２７の風量の増加のいずれかを実行すればよい。また、機器冷却媒体が目標温度より低い場合には、第２室外ファン３７の風量の減少、第１ポンプ２９Ａの流量の減少、第１膨張弁３５Ａの開度の減少、第１室外ファン２７の風量の減少のいずれかを実行すればよい。これらは、後述する第１制御装置６０及び第２制御装置６１により実行される（図８及び図９参照）。

本実施の形態においては、空調装置非運転の場合において、圧縮機２５を駆動し、冷凍サイクル回路２１の中間熱交換器２８で、機器冷却媒体を冷却したが、省エネの観点から圧縮機２５を駆動せず第２室外熱交換器３６でのみ機器冷却媒体を冷却してもよい。

次に、空調装置冷房運転について説明する。空調装置冷房運転は、運転室３の内部を冷房した状態で電動コンポーネント３４を冷却する運転モードである。
電動コンポーネント３４の温度調整は、電動コンポーネント冷却回路２２の第１ポンプ２９Ａを駆動させ、機器冷却媒体を第２室外熱交換器３６と中間熱交換器２８とを循環させることにより行う。機器冷却媒体は、第２室外熱交換器３６を通過する空気により冷却される。したがって、第２室外ファン３７で吸い込まれる空気の風量を調整することで、冷却能力を調整することができる。

冷凍サイクル回路２１において、圧縮機２５で圧縮された空調用冷却媒体は、第１室外熱交換器２６で放熱することによって液化した後、中間熱交換器２８及び室内冷却熱交換器３０を流れる。中間熱交換器２８に流れる空調用冷却媒体は、第１膨張弁３５Ａで減圧されて低温・低圧となり、中間熱交換器２８において電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体から吸熱することによって蒸発し、圧縮機２５へ戻る。このように、中間熱交換器２８で機器冷却媒体と空調用冷却媒体との熱交換が行われ、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体が冷却される。

一方、室内冷却熱交換器３０に流れる空調用冷却媒体は、第２膨張弁３５Ｂで減圧されて低温・低圧となり、室内冷却熱交換器３０において室内ファン３３で吸込んだ空気から吸熱することによって蒸発し、圧縮機２５へ戻る。このように、室内冷却熱交換器３０で熱交換して冷却された空気が、室内空調ユニット４１の室内加熱熱交換器４０を介して運転室３の内部へ吹き出される。室内空調ユニット４１における、冷房時の室内加熱熱交換器４０と空気の流れの詳細については、後述する。

この運転モードにおいては、中間熱交換器２８及び室内冷却熱交換器３０の両方を蒸発器として利用できるので、運転室３の内部の冷房と電動コンポーネント３４の冷却とを同時に実現することができる。さらに、中間熱交換器２８と室内冷却熱交換器３０とを圧縮機２５の吸込配管３２に対して並列に接続し、それぞれの流入側に第１膨張弁３５Ａ，第２膨張弁３５Ｂを設けているので、中間熱交換器２８及び室内冷却熱交換器３０へ流れる空調用冷却媒体の流量を、それぞれ任意に変えることができる。この結果、機器冷却媒体の温度と空調用冷却媒体の温度とを、それぞれ任意の所望の温度に制御することができる。

したがって、運転室３の冷房を行うために空調用冷却媒体の温度を十分下げた場合であっても、中間熱交換器２８へ流れる空調用冷却媒体の流量を抑制することで、電動コンポーネント３４の内部を流れる機器冷却媒体の温度を下げすぎることなく一定の温度に保つことができる。

上述したように機器冷却媒体は、第２室外熱交換器３６と中間熱交換器２８とで冷却することができる。機器冷却媒体が所定温度より低い場合には、冷凍サイクル回路２１を用いず、第２室外熱交換器３６でのみ機器冷却媒体を冷却し、機器冷却媒体が所定温度より高い場合には、冷凍サイクル回路２１を用いて第２室外熱交換器３６と中間熱交換器２８で機器冷却媒体を冷却すればよい。これは、第１膨張弁３５Ａの開度を調整することで行われる。第１膨張弁３５Ａを全閉とすれば、中間熱交換器２８に空調用冷却媒体が流入しなくなるので、機器冷却媒体は第２室外熱交換器３６でのみ冷却するようになる。

なお、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体の温度や室内空調ユニット４１から吹き出す空気温度を制御するためには、第２室外ファン３７の風量と第１ポンプ２９Ａの流量と第１膨張弁３５Ａ及び第２膨張弁３５Ｂの開度と第１室外ファン２７の風量とのいずれかを調整すれば良い。

具体的には、機器冷却媒体が目標温度より高い場合や吹き出す空気温度が目標温度より高い場合には、第２室外ファン３７の風量の増加、第１ポンプ２９Ａの流量の増加、第１膨張弁３５Ａ及び／又は第２膨張弁３５Ｂの開度の増加、及び第１室外ファン２７の風量の増加のいずれかを実行すればよい。また、機器冷却媒体が目標温度より低い場合や吹き出す空気温度が目標温度より低い場合には、第２室外ファン３７の風量の減少、第１ポンプ２９Ａの流量の減少、第１膨張弁３５Ａ及び／又は第２膨張弁３５Ｂの開度の減少、第１室外ファン２７の風量の減少のいずれかを実行すればよい。これらは、後述する第１制御装置６０及び第２制御装置６１により実行される（図８及び図９参照）。

次に、空調装置暖房運転について説明する。空調装置暖房運転は、運転室３の内部を暖房した状態で電動コンポーネント３４を冷却する運転モードである。
冷凍サイクル回路２１において、圧縮機２５で圧縮された空調用冷却媒体は、第１室外熱交換器２６で放熱することによって液化した後、中間熱交換器２８及び室内冷却熱交換器３０を流れる。中間熱交換器２８に流れる空調用冷却媒体は、第１膨張弁３５Ａで減圧されて低温・低圧となり、中間熱交換器２８において電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体から吸熱することによって蒸発し、圧縮機２５へ戻る。このように、中間熱交換器２８で機器冷却媒体と空調用冷却媒体との熱交換が行われ、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体が冷却される。

一方、室内冷却熱交換器３０に流れる空調用冷却媒体は、第２膨張弁３５Ｂで減圧されて低温・低圧となり、室内冷却熱交換器３０において室内ファン３３で吸込んだ空気から吸熱することによって蒸発し、圧縮機２５へ戻る。このように、室内冷却熱交換器３０で熱交換して冷却・除湿された空気は、エンジン冷却回路２３のエンジン１の排熱によって暖められた機器冷却媒体が流れる室内加熱熱交換器４０で加熱された後に、運転室３の内部へ吹き出される。室内空調ユニット４１における、暖房時の室内加熱熱交換器４０と空気の流れの詳細については、後述する。また、電動コンポーネント冷却回路２２における電動コンポーネント３４の温度調整は、空調装置冷房運転と同様であるので、説明を省略する。

次に、上述した運転室内空調装置と電動コンポーネント３４の温度調整における室内空調ユニット４１について、図５乃至図７を用いて説明する。図５は本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する室内空調ユニットの冷房運転における概略構成を示す図、図６は本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する室内空調ユニットの暖房運転における概略構成を示す図、図７は本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する室内空調ユニットの冷房運転又は暖房運転における概略構成を示す図である。図５乃至図７において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、室内空調ユニット４１は、運転室３内または車外の空気を吸い込み、運転室内に空気を吹き出す室内ファン３３と、室内ファン３３の下流側に設置された室内冷却熱交換器３０と、室内冷却熱交換器３０の下流側に設置された室内加熱熱交換器４０と、室内冷却熱交換器３０の下流側に設けられ、室内冷却熱交換器３０で熱交換された空気の室内加熱熱交換器４０を通過させる割合を切り替える切り替えダンパ４２とを備えている。

また、室内空調ユニット４１は、室内冷却熱交換器３０で熱交換された空気が、室内加熱熱交換器４０を通過する流路と、室内加熱熱交換器４０を通過しない流路とを備えている。

切り替えダンパ４２は、図５に示すように、基端部に支点４３を設けた板状部材で形成され、下流側に配置した支点４３を中心に上流側の先端部を回動可能としている。この支点４３は、室内加熱熱交換器４０の端部近傍に設けられていて、図５に示すように板状部材が回動された場合には、室内冷却熱交換器３０で熱交換された空気が全量室内熱交換器４０を通過しないことになる。つまり、この切り替えダンパ４２の開度（回動量）を制御することで、室内加熱熱交換器４０を通過して加熱される高温の空気と、室内加熱熱交換器４０を通過しない低温の空気との流量比率を調節することができる。この流量比率が調整された空気は、室内空調ユニット４１内で混合されて、運転室３内部へ吹き出される。

切り替えダンパ４２の支点４３には、切り替えダンパ４２を駆動する図示しないサーボモータとリンク部材とが設けられていて、サーボモータが回転駆動することにより、切り替えダンパ４２の開度が調節されるようになっている。また、切り替えダンパ４２の動作状態（切り替えダンパ４２の位置または角度）を検出する余剰能力検出手段としてのダンパ状態検出手段４４が、切り替えダンパ４２の近傍に配置されている。

このサーボモータは、後述する第１の制御装置６０（図８参照）からの指令信号で駆動され、切り替えダンパ４２を所望の開度に制御する。

次に、室内空調ユニット４１の動作を説明する。
図５に示す切り替えダンパ４２の状態は、上述した空調装置冷房運転の運転モードにおいて、室内空調ユニット４１から吹き出される空気の温度が、目標の温度より高い場合になされる。室内ファン３３で吸い込んだ空気は、室内冷却熱交換器３０で熱交換した後、室内加熱熱交換器４０で熱交換することなく運転室３の内部へ吹き出される。

また、図６に示す切り替えダンパ４２の状態は、上述した空調装置暖房運転の運転モードにおいて、室内空調ユニット４１から吹き出される空気の温度が、目標の温度より低い場合になされる。室内ファン３３で吸い込んだ空気は、室内冷却熱交換器３０で熱交換した後、全量を室内加熱熱交換器４０で熱交換して、運転室３の内部へ吹き出される。

図７に示す切り替えダンパ４２の状態は、上述した空調装置冷房運転の運転モード、または、空調装置暖房運転の運転モードにおいて、室内空調ユニット４１から吹き出される空気の温度が目標温度に到達しているか、目標温度に近い場合になされる。室内ファン３３で吸い込んだ空気は、室内冷却熱交換器３０で熱交換した後、室内加熱熱交換器４０を通過して加熱される高温の空気と、室内加熱熱交換器４０を通過しない低温の空気とが混合されて、運転室３の内部へ吹き出される。

この図７に示すような切り替えダンパ４２の状態は、上述した空調装置冷房運転の運転モード、または、空調装置暖房運転の運転モードにおいて、冷房能力または暖房能力に余剰が生じた場合であると判断できる。したがって、余剰能力検出手段としてのダンパ状態検出手段４４が、この状態を検出して後述する第２の制御装置６１へ出力している（図９参照）。

本実施の形態においては、冷房能力または暖房能力に余剰が生じた場合には、第１膨張弁３５Ａを開き、電動コンポーネント３４の冷却を冷凍サイクル回路２１の中間熱交換器２８で行う。この結果、運転室３内の温度に関してオペレータに不快感を生じさせない。また、冷房運転時に運転室３の温度が低くなった場合、または、暖房運転時に運転室３の温度が高くなった場合には、オペレータによりエアコンスイッチ（空調装置のスイッチ）がオフ操作され、圧縮機２５は停止する。

本実施の形態においては、切り替えダンパ４２の制御により、室内冷却熱交換器３０で熱交換された空気の室内加熱熱交換器４０を通過させる割合を切り替え、かつ、冷房能力または暖房能力に余剰が生じた場合を判断しているが、これに限るものではない。同様の効果を得るものであれば、他の構成であっても良い。

次に、本実施の形態における機器温度調整装置２０の制御装置について図８及び図９を用いて説明する。図８は本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する第１の制御装置を示すブロック図、図９は本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する第２の制御装置を示すブロック図である。図８及び図９において、図１乃至図７に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

機器温度調整装置２０の制御装置は、運転室内の空調の温度制御を行う第１の制御装置６０と、電動コンポーネント３４の温度調整を行う第２の制御装置６１とを備えている。

図８に示すように、第１の制御装置６０は、エアコンスイッチ６０ａのＯＮ／ＯＦＦ信号と、目標温度設定器６０ｂで設定された運転室３の内部目標温度と、温度センサ６０ｃが検出した運転室３内の室温とを入力し、これらの入力信号を基に運転室３内の空調装置の温度制御を行うための各指令信号を演算する。

また、第１の制御装置６０は、圧縮機２５の駆動／停止指令としてクラッチ２５ａへ接合／離脱信号を、室内ファン３３からの風量を制御するために室内ファン３３へ回転数指令信号を、第１室外ファン２７からの風量を制御するために第１室外ファン２７へ回転数指令を、切り替えダンパ４２のダンパ開度を制御するためにサーボモータへ駆動指令を、室内冷却熱交換器３０に流れる空調用冷却媒体の流量を制御するために第２膨張弁３５Ｂへ開度指令を、それぞれの機器へ出力する。なお、第２膨張弁３５Ｂは、室内冷却熱交換器３０の出口温度により機械的に弁の開閉量を調整する感温筒タイプの膨張弁であっても良い。この場合には、第１の制御装置６０から第２膨張弁３５Ｂへ開度指令は出力しない。

図９に示すように、第２の制御装置６１は、圧縮機２５の起動／停止状態信号としてクラッチ２５ａの接合／離脱の状態信号と、温度センサ２２ａが検出した電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体の温度と、左側操作レバー状態検出手段５２Ａと右側操作レバー状態検出手段５２Ｂとが検出した各操作レバーの操作方向と操作量と、余剰能力検出手段としてのダンパ状態検出手段４４が検出した切り替えダンパ４２の状態信号とを入力し、これらの入力信号を基に電動コンポーネント３４の温度制御を行うための各指令信号を演算する。

また、第２の制御装置６１は、中間熱交換器２８に流れる空調用冷却媒体の流量を制御するために第１膨張弁３５Ａへ開度指令を、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体の流量を制御するために第１ポンプ２９Ａへ流量指令を、第２室外ファンからの風量を制御するために第２室外ファン３７へ回転数指令を、それぞれの機器へ出力する。

ここで、第２の制御装置６１を第１の制御装置６０と別に設けているのは、空調装置の制御には、長い制御周期で足りるのに対して、電動コンポーネント３４の冷却能力を高めるためには、制御周期を短くする必要があるためである。したがって、例えば、空調装置を制御する第１の制御装置６０として既存のものを使用する場合には、第２の制御装置６１のみを追設すれば良いので、システムの変更が容易に行えるというメリットがある。本実施の形態においては、第２の制御装置６１における演算を、例えばマイクロコンピュータで行う。

ところで、電動コンポーネント冷却回路２２に設けられた電動コンポーネント３４は、所定範囲の温度に調整する必要がある。電動コンポーネントを構成するアシスト発電モータ２やインバータ装置９は、一般に、高トルク出力時に、その温度が高くなる。そのため、所定温度以上にならないように高トルクの出力時間が制限されている。アシスト発電モータ２やインバータ装置９の冷却能力を高めることにより、高トルク出力時間を延長することができる。

一方、電動コンポーネント３４を構成するバッテリやキャパシタ等の蓄電装置８は、その充放電能力を充分に発揮させるために、すなわちその充放電効率の向上を図るために、蓄電装置８の温度を所定の温度範囲に保つことが好ましい。そのため、例えば、外気温が低い場合における起動時等の蓄電装置８の温度が低い場合には加熱を必要とし、高負荷運転等により蓄電装置８の温度が高くなりすぎる場合には冷却を必要とする。

次に、上述した第２の制御装置６１における処理内容を図１０を用いて説明する。図１０は本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態を構成する第２の制御装置の処理内容を示すフローチャート図である。このフローチャート図は、電動コンポーネント３４の温度調整を冷凍サイクル回路２１の中間熱交換器２８で行うか否かの判定処理のフローを示すものである。

第２の制御装置６１に設けられたマイクロコンピュータは、ソフトウェア処理により図１０に示す演算を順次実行する。なお、マイクロコンピュータは、ハイブリッド式油圧ショベルの図示しないイグニッションキースイッチのオンにより、図１０に示すプログラムの演算を開始し、第２の制御装置６１の制御周期毎にプログラムを実行する。

まず第２の制御装置６１は、機器冷却媒体の温度を検出する（ステップＳ１００）。具体的には、温度センサ２２ａにより検出された電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体の温度を取込む。

第２の制御装置６１は、ハイブリッド式油圧ショベルの動作状態と温度調整装置２０の状態が所定条件に適合するか否かを判断する（ステップＳ１０１）。具体的には、圧縮機２５が駆動状態であって、かつ、ハイブリッド式油圧ショベルが掘削動作状態であるか、または、圧縮機２５が駆動状態であって、かつ、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体の温度が予め設定された上限温度以上であるか、を判断する。これらの条件が成立していれば（ステップＳ１０２）へ進む。圧縮機２５が停止状態である場合、圧縮機２５は駆動状態であるが、ハイブリッド式油圧ショベルが掘削動作状態でない場合、圧縮機２５は駆動状態であるが、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体の温度が予め設定された上限温度未満である場合には、リターンへ進み、冷凍サイクル回路２１による機器冷却媒体の冷却を行わない。

ここで、圧縮機２５の駆動状態の有無は、圧縮機２５とエンジン１の駆動軸の接離を行うクラッチ２５ａの接合／離脱検出信号で行われ、掘削動作状態であるか否かは、右側操作レバー状態検出手段５２Ｂと左側操作レバー状態検出手段５２Ａとから検出された各操作レバーの操作方向と操作量との信号を基に行われる。また、機器冷却媒体の温度が上限温度以上であるか否かは、（ステップＳ１００）で計測した機器冷却媒体の温度と予め設定している機器冷却媒体の上限温度とを比較することで行われる。

第２の制御装置６１は、運転室３の内部空調能力に余裕があるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。具体的には、余剰能力検出手段としてのダンパ状態検出手段４４が検出した切り替えダンパ４２の状態信号で行われる。運転室３の内部空調能力に余裕があると判断された場合は、（ステップＳ１０３）へ進む。運転室３の内部空調能力に余裕がないと判断された場合には、リターンへ進み、冷凍サイクル回路２１による機器冷却媒体の冷却を行わない。

第２の制御装置６１は、冷却運転を行う（ステップＳ１０３）。具体的には、冷凍サイクル回路２１の中間熱交換器２８で機器冷却媒体の冷却運転を行う。（ステップＳ１０３）実行後リターンへ進む。

上述したように、本実施の形態においては、電動コンポーネント３４の温度調整を冷凍サイクル回路２１の中間熱交換器２８で行うか否かについて、検出した機器冷却媒体の温度のみで判定しないようにしている。このことにより、機器冷却媒体の温度上昇を前もって予測できるので、電動コンポーネント３４の温度調整を効率良く行い、電動コンポーネント３４の温度を最適となるように制御できる。

上述した本発明のハイブリッド式建設機械の第１の実施の形態によれば、建設機械であるハイブリッド式油圧ショベルの駆動状態により電動機２，９や蓄電装置８等の電気機器の温度調整が可能となるので、電気機器を効率良く温度調整することができる。この結果、ハイブリッド式建設機械に搭載した電気機器の熱的保護が図れ、ハイブリッド式建設機械の信頼性が向上すると共に、生産性が向上する。

以下、本発明のハイブリッド式建設機械の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図１１は本発明のハイブリッド式建設機械の第２の実施の形態を構成する機器温度調整装置の概略構成図である。図１１において、図１乃至図１０に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図１１に示す本発明のハイブリッド式建設機械の第２の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
第２の実施の形態における電動コンポーネント冷却回路２２は、電度コンポーネント３４と第１ポンプ２９の配置を第１の実施の形態から変更し、２つの二方弁６２Ａ，６２Ｂを備えている。このことにより、冷却応答性を向上させることができる。

図１１において、電動コンポーネント冷却回路２２は、第１電動コンポーネント冷却回路２２Ａと第２電動コンポーネント冷却回路２２Ｂとから構成されている。
第１電動コンポーネント冷却回路２２Ａは、冷却水等の機器冷却媒体がその内部を循環する液配管と、電動コンポーネント冷却回路２２の液配管内に機器冷却媒体を循環させる第１ポンプ２９Ａと、温度調整が必要な機器である発熱体としての電動コンポーネント３４と、機器冷却媒体と車外空気との熱交換を行う第２室外熱交換器３６と、回路の開閉を行う第１二方弁６２Ａとが液配管により順に環状に接続されている。

第２電動コンポーネント冷却回路２２Ｂは、第１電動コンポーネント冷却回路２２Ａの電動コンポーネント３４の流出側に一端側が接続された並列液配管と、この並列液配管の他端側をその流入口に接続した中間熱交換器２８と、回路の開閉を行う第２二方弁６２Ｂと、第１電動コンポーネント冷却回路２２Ａの第１ポンプ２９Ａの吸込み側とが液配管により順に環状に接続されている。なお、第２電動コンポーネント冷却回路２２Ｂにおいては、液配管全体の長さを、第１電動コンポーネント冷却回路２２Ａの液配管全体の長さより短くなるように形成している。

つまり、電動コンポーネント冷却回路２２は、第１ポンプ２９Ａと電動コンポーネント３４に対して、第２室外熱交換器３６と中間熱交換器２８とを並列に配置している。このような構成としたことにより、電動コンポーネント３４を冷却した後の機器冷却媒体は、並列に排された第２室外熱交換器３６と中間熱交換器２８とに同様に流入し、流出する熱交換した後の機器冷却媒体のそれぞれは、第１二方弁６２Ａと第２二方弁６２Ｂとを介して第１ポンプ２９Ａに戻り、回路内を循環する。

本実施の形態における機器温度調整装置２０においては、第１二方弁６２Ａまたは第２二方弁６２Ｂのいずれかを閉止することで、機器冷却媒体を第２室外熱交換器３６で冷却するか、中間熱交換器２８で冷却するかを選択することができる。第２の制御装置６１において、電動コンポーネント３４の温度調整を冷凍サイクル回路２１の中間熱交換器２８で行うと判断した場合には、第１二方弁６２Ａを閉止し、第２二方弁６２Ｂを開動作させる。

上述した本発明のハイブリッド式建設機械の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

また、本発明のハイブリッド式建設機械の第２の実施の形態によれば、電動コンポーネント冷却回路２２において、第１二方弁６２Ａまたは第２二方弁６２Ｂのいずれかを閉止することで、機器冷却媒体を第２室外熱交換器３６で冷却するか（第１電動コンポーネント冷却回路２２Ａを使用する）、中間熱交換器２８で冷却するか（第２電動コンポーネント冷却回路２２Ｂを使用する）を選択することができる。このことにより、電動コンポーネント３４の温度調整の方式のバリエーションを広げることができる。この結果、適切な電動コンポーネント３４の温度調整ができる。

また、本発明のハイブリッド式建設機械の第２の実施の形態によれば、中間熱交換器２８を備えた第２電動コンポーネント冷却回路２２Ｂの液配管全体の長さを、第１電動コンポーネント冷却回路２２Ａの液配管全体の長さより短く構成している。これにより、第２電動コンポーネント冷却回路２２Ｂを使用する場合には、機器冷却媒体の熱容量が小さくなるので、電動コンポーネント３４の中間熱交換器２８による冷却時間を短縮することができる。この結果、冷却応答性を向上させることができる。

以下、本発明のハイブリッド式建設機械の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図１２は本発明のハイブリッド式建設機械の第３の実施の形態を構成する機器温度調整装置の概略構成図、図１３は本発明のハイブリッド式建設機械の第３の実施の形態を構成する第２の制御装置を示すブロック図、図１４は本発明のハイブリッド式建設機械の第３の実施の形態を構成する第２の制御装置の処理内容を示すフローチャート図である。図１２乃至図１４において、図１乃至図１１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

上述したように、バッテリやキャパシタ等の電動コンポーネント３４は、外気温度の低い冬季の始動時などでは、充放電効率を高めるため、予め暖めておく方がよい場合がある。本実施の形態においては、電動コンポーネント３４の冷却のほか、エンジン１の排熱を用いた暖機運転を実施可能にしたことを特徴とする。

図１２に示す本発明のハイブリッド式建設機械の第３の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
第１の実施の形態においては、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体とエンジン冷却回路２３の機器冷却媒体とは、独立してそれぞれの回路内を循環していたが、本実施の形態においては、図１２に示すように、第１及び第２連絡配管６３Ａ，６３Ｂを介して、電動コンポーネント冷却回路２２とエンジン冷却回路２３とを接続し、機器冷却媒体が両方の回路を循環可能に形成されている。

図１２において、第１連絡配管６３Ａは、その一端側を電動コンポーネント冷却回路２２の電動コンポーネント３４の流入側の液配管に接続し、その他端側をエンジン冷却回路２３の第２室外熱交換器３８の流入側の液配管に接続している。また、第２連絡配管６３Ｂは、その一端側を電動コンポーネント冷却回路２２の電動コンポーネント３４の流出側の液配管に接続し、その他端側をエンジン冷却回路２３の第２室外熱交換器３８の流出側の液配管に接続している。

第１連絡配管６３Ａには、回路の開閉を行う制御弁としての第１二方弁６４Ａが設けられ、第２連絡配管６３Ｂには、回路の開閉を行う制御弁としての第２二方弁６４Ｂが設けられている。エンジン冷却回路２３の第２室外熱交換器３８の流入側と第１連絡配管６３Ａの他端側との間には、回路の開閉を行う制御弁としての第３二方弁６４Ｃが設けられている。

このように構成された機器温度調整装置２０において、第１及び第２二方弁６４Ａ，６４Ｂを閉止し、第３二方弁６４Ｃを開とした場合、第１及び第２連絡配管６３Ａ，６３Ｂには機器冷却媒体が循環せず、第１の実施の形態と同様に電動コンポーネント冷却回路２２とエンジン冷却回路２３とが独立して電動コンポーネント３４とエンジン１をそれぞれ冷却することができる。

一方、第１及び第２二方弁６４Ａ，６４Ｂを開として、第３二方弁６４Ｃを閉止した場合、第１及び第２連絡配管６３Ａ，６３Ｂに機器冷却媒体が循環し、エンジン１で暖められた機器冷却媒体により電動コンポーネント３４を暖機することができる。このとき、第１ポンプ２９Ａは停止させる。

次に、本実施の形態における第２の制御装置６１０について図１３を用いて説明する。図１３に示すように、本実施の形態における第２の制御装置６１０は、大略第１の実施の形態における第２の制御装置６１と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。

機器冷却媒体の検出温度を基に暖機開始の判断を行う演算が追加され、暖機制御を可能とするために第１〜３二方弁６４Ａ〜６４Ｃのそれぞれへ開閉指令を出力する出力部が追加されている。

また、図１４に示す第２の制御装置６１０における処理内容は、第１の実施の形態における第２の制御装置６１の処理内容に、新たなステップＳ２０１とステップＳ２０５が追加されている。

図１４において、第２の制御装置６１０は、機器冷却媒体の温度を検出した（ステップＳ２００）後に、機器冷却媒体の温度が所定範囲以下か否かを判断する（ステップＳ２０１）。具体的には、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体の温度と予め設定された下限温度との比較を行い、機器冷却媒体の温度が予め設定された下限温度以下の場合は（ステップＳ２０５）へ進み、それ以外の場合は、（ステップＳ２０２）へ進む。

（ステップＳ２０２）から（ステップＳ２０４）までは、第１の実施の形態の（ステップＳ１０１）から（ステップＳ１０３）と同じなので説明を省略する。

（ステップＳ２０１）において機器冷却媒体の温度が予め設定された下限温度以下と判断された場合、第２の制御装置６１０は、暖機運転を行う（ステップＳ２０５）。具体的には、第１及び第２二方弁６４Ａ，６４Ｂに開指令を出力し、第３二方弁６４Ｃに閉止指令を出力する。また、第１ポンプ２９Ａに停止指令を出力する。このことにより、第１及び第２連絡配管６３Ａ，６３Ｂに機器冷却媒体が循環し、エンジン１で暖められた機器冷却媒体により電動コンポーネント３４を暖機することができる。（ステップＳ２０５）実行後リターンへ進む。

上述した本発明のハイブリッド式建設機械の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

また、本発明のハイブリッド式建設機械の第３の実施の形態によれば、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置８の電動コンポーネント３４を暖機することができる。このことにより、外気温度の低い冬季の始動時などに蓄電装置８の充放電効率を高めることができる。この結果、建設機械の信頼性が向上すると共に、生産性が向上する。

なお、本実施の形態においては、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置８の電動コンポーネント３４を暖機する場合を例に説明したが、これに限るものではない。例えば、図２に示す、排気ガス浄化システムを構成する尿素タンク８２の温度調整に用いても良いし、図２に示すパイロット管路Ｐの温度調整に用いても良い。

以下、本発明のハイブリッド式建設機械の第４の実施の形態を図面を用いて説明する。図１５は本発明のハイブリッド式建設機械の第４の実施の形態を構成する機器温度調整装置の概略構成図である。図１５において、図１乃至図１４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図１５に示す本発明のハイブリッド式建設機械の第４の実施の形態は、大略第３の実施の形態と同様の機器で構成されていて、電動コンポーネント冷却回路２２から第２室外熱交換器３６を設置しない点が異なる。本実施の形態においては、電動コンポーネント３４の冷却を中間熱交換器２８のみで行う。

上述した本発明のハイブリッド式建設機械の第４の実施の形態によれば、上述した第３の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

また、上述した本発明のハイブリッド式建設機械の第４の実施の形態によれば、第２室外熱交換器３６を設置しないので、機器温度調整装置２０の部品点数を減少でき、生産コストを削減することができる。

上述した各実施の形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施の形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

なお、本発明の各実施の形態においては、ハイブリッド式油圧ショベルにおける掘削動作の検出を、各操作レバーの操作方向と操作量との信号を基に行う例を示したが、これに限るものではない。例えば、操作装置４から生じるパイロット圧力信号を基に行っても良い。

また、本発明の各実施の形態においては、電動コンポーネント冷却回路２２の機器冷却媒体の温度上昇を、ハイブリッド式油圧ショベルにおける掘削動作の検出から予測する例を示したが、これに限るものではない。例えば、ハイブリッド式油圧ショベルにおける旋回動作の検出から予測しても良いし、他の建設機械においては、機器冷却媒体が上昇し易い他の動作検出から予測しても良い。

また、本発明の各実施の形態においては、機器温度調整装置２０が電動コンポーネント３４を冷却する場合を例に説明したが、例えば、エネルギ回収装置を構成する発電機を冷却する場合にも、本発明は適用することができる。

１ エンジン（原動機）
２ アシスト発電モータ（電動機）
３ 運転室
４ 操作装置
５ 油圧ポンプ
８ 蓄電装置
９ インバータ装置
２０ 機器温度調整装置
２１ 冷凍サイクル回路
２２ 電動コンポーネント冷却回路
２２ａ 温度センサ（機器冷却媒体温度検出手段）
２３ エンジン冷却回路
２５ 圧縮機
２８ 中間熱交換器
３０ 室内冷却熱交換器
３３ 室内ファン
３４ 電動コンポーネント
３６ 第２室外熱交換器
３７ 第２室外ファン
４０ 室内加熱熱交換器
４１ 室内空調ユニット
４２ 切り替えダンパ
４４ ダンパ状態検出手段（余剰能力検出手段）
５１Ａ 左側操作レバー
５１Ｂ 右側操作レバー
５２Ａ 左側操作レバー状態検出手段（操作状態検出手段）
５２Ｂ 右側操作レバー状態検出手段（操作状態検出手段）
６０ 第１の制御装置
６１ 第２の制御装置
６３Ａ 第１連絡配管（接続回路）
６４Ａ 第１二方弁（制御弁）
７１ ブーム
７３ アーム
７５ バケット

Claims (9)

1. 原動機と、前記原動機の動力補助およびエネルギ回収を行う電動機と、前記電動機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、前記原動機により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体の動作を指令する操作装置と、前記操作装置と空調装置とが設けられた運転室とを備えたハイブリッド式建設機械であって、
   前記運転室内の空調を行う冷凍サイクル回路と、前記操作装置の操作により発熱する発熱体の温度調整を行う機器冷却回路と、前記冷凍サイクル回路と前記機器冷却回路との間の熱交換を行う中間熱交換器と、前記操作装置の操作状態を検出する操作状態検出手段と、前記操作状態検出手段により検出した前記ハイブリッド式建設機械の動作に応じて、前記発熱体の温度調整を、前記中間熱交換器を介して前記冷凍サイクル回路で行うか否かを判断する制御手段とを有する機器温度調整装置を備えた
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
2. 原動機と、前記原動機の動力補助およびエネルギ回収を行う電動機と、前記電動機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、前記原動機により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体の動作を指令する操作装置と、前記操作装置と空調装置とが設けられた運転室とを備えたハイブリッド式建設機械であって、
   空調用冷却媒体を圧縮する圧縮機と、前記空調用冷却媒体と前記運転室の外部空気との熱交換を行う第１室外熱交換器と、前記空調用冷却媒体と前記運転室の内部へ吹き出す空気との熱交換を行う室内冷却熱交換器とを、液配管により順次環状に接続してなる冷凍サイクル回路と、
   前記操作装置の操作により発熱する発熱体と、前記発熱体を冷却する機器冷却媒体と前記運転室の外部空気との熱交換を行う第２室外熱交換器と、前記機器冷却媒体を循環させるポンプと、前記機器冷却媒体と前記冷凍サイクル回路中の前記空調用冷却媒体との熱交換を行う中間熱交換器とを、液配管により順次環状に接続してなる機器冷却回路と、
   前記操作装置の操作状態を検出する操作状態検出手段と、
   前記中間熱交換器は、前記空調用冷却媒体が、前記第１室外熱交換器と前記室内冷却熱交換器とを接続する液配管から流入し、前記圧縮機の吸込口へ流出するように前記冷凍サイクル回路と液配管により接続され、
   前記操作状態検出手段により検出した前記ハイブリッド式建設機械の動作に応じて、前記発熱体の温度調整を、前記中間熱交換器を介して前記冷凍サイクル回路で行うか否かを判断する制御手段とを有する機器温度調整装置を備えた
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
3. 原動機と、前記原動機の動力補助およびエネルギ回収を行う電動機と、前記電動機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、前記原動機により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体の動作を指令する操作装置と、前記操作装置と空調装置とが設けられた運転室とを備えたハイブリッド式建設機械であって、
   空調用冷却媒体を圧縮する圧縮機と、前記空調用冷却媒体と前記運転室の外部空気との熱交換を行う第１室外熱交換器と、前記空調用冷却媒体と前記運転室の内部へ吹き出す空気との熱交換を行う室内冷却熱交換器とを、液配管により順次環状に接続してなる冷凍サイクル回路と、
   前記操作装置の操作により発熱する発熱体を冷却する機器冷却媒体を循環させるポンプと、前記発熱体と、前記機器冷却媒体と前記運転室の外部空気との熱交換を行う第２室外熱交換器とを、液配管により順次環状に接続し、前記発熱体の下流側に分岐して前記第２室外熱交換器と並列に配置され、前記機器冷却媒体と前記冷凍サイクル回路中の前記空調用冷却媒体との熱交換を行う中間熱交換器とを、液配管により環状に接続してなる機器冷却回路とを有し、
   前記中間熱交換器は、前記空調用冷却媒体が、前記第１室外熱交換器と前記室内冷却熱交換器とを接続する液配管から流入し、前記圧縮機の吸込口へ流出するように前記冷凍サイクル回路と液配管により接続された機器温度調整装置を備えた
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
4. 請求項３に記載のハイブリッド式建設機械において、
   前記機器温度調整装置は、前記機器冷却回路における前記発熱体と前記中間熱交換器と前記ポンプとを接続する回路の長さを、前記機器冷却回路における前記発熱体と前記第２室外熱交換器と前記ポンプとを接続する回路の長さより短く形成した
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
5. 請求項３または４に記載のハイブリッド式建設機械において、
   前記機器温度調整装置は、前記操作装置の操作状態を検出する操作状態検出手段と、
   前記操作状態検出手段により検出した前記ハイブリッド式建設機械の動作に応じて、前記発熱体の温度調整を、前記中間熱交換器を介して前記冷凍サイクル回路で行うか否かを判断する制御手段とを備えた
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
6. 請求項１、２又は５のいずれか１項に記載のハイブリッド式建設機械において、
   前記機器温度調整装置は、前記空調装置における空調能力の余裕の有無を検出する余剰能力検出手段と、
   前記余剰能力検出手段により検出した空調能力の余裕の有無に応じて、前記発熱体の温度調整を、前記中間熱交換器を介して前記冷凍サイクル回路で行うか否かを判断する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする機器温度調整装置を有する建設機械。
7. 請求項１、２、５又は６のいずれか１項に記載のハイブリッド式建設機械において、
   前記機器温度調整装置は、前記空調装置の温度制御を行う第１の制御装置と、前記発熱体の温度調整を行う第２の制御装置とを備えた
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
8. 原動機と、前記原動機の動力補助およびエネルギ回収を行う電動機と、前記電動機との間で電力の授受を行う蓄電装置と、前記原動機により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体の動作を指令する操作装置と、前記操作装置と空調装置とが設けられた運転室とを備えたハイブリッド式建設機械であって、
   前記運転室内の空調を行う冷凍サイクル回路と、前記ハイブリッド式建設機械を構成する構成機器の温度調整を行う機器冷却回路と、前記原動機の冷却を行う原動機冷却回路と、前記冷凍サイクル回路と前記機器冷却回路との間の熱交換を行う中間熱交換器と、前記機器冷却回路と前記原動機冷却回路とを接続する接続回路と、前記接続回路に設けられ、前記接続回路の連通／遮断を行う制御弁とを有する機器温度調整装置を備えた
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。
9. 請求項８に記載のハイブリッド式建設機械において、
   前記機器温度調整装置は、前記機器冷却回路内を循環する機器冷却媒体の温度を検出する機器冷却媒体温度検出手段と、
   前記機器冷却媒体温度検出手段が検出した前記機器冷却媒体の温度を取込み、前記機器冷却媒体の温度が予め設定された設定温度以下のときに、前記制御弁の開閉指令を出力する制御手段とを備えた
   ことを特徴とするハイブリッド式建設機械。

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