JP2016102295A - 作動油回路、油圧式作業機械およびカウンターウエイト - Google Patents
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Abstract
【課題】外気温度によらず作動油温度を所定温度に維持可能な作動油回路、及び作動油回路を備え迅速に作動開始可能な油圧式作業機械を提供する。
【解決手段】油圧式作業機械の作動油回路10は、作動油が循環する第1の循環油路を形成する第1の循環配管L10を備えている。第1の循環配管L10上には作動油タンク12と、作動油によって駆動される油圧機器を駆動する油圧機器駆動部14が配置されている。第1の循環配管L10から分岐する分岐配管L13上には、蓄熱体を有する蓄熱部11が配置されている。作動油の油路は、切替部V1,V2によって、分岐配管L13を経由する油路と経由しない油路L12との間で切り替えられる。
【選択図】図3
【解決手段】油圧式作業機械の作動油回路10は、作動油が循環する第1の循環油路を形成する第1の循環配管L10を備えている。第1の循環配管L10上には作動油タンク12と、作動油によって駆動される油圧機器を駆動する油圧機器駆動部14が配置されている。第1の循環配管L10から分岐する分岐配管L13上には、蓄熱体を有する蓄熱部11が配置されている。作動油の油路は、切替部V1,V2によって、分岐配管L13を経由する油路と経由しない油路L12との間で切り替えられる。
【選択図】図3
Description
本発明は作動油回路、作動油回路を備える油圧式作業機械、および作動油回路の一部を構成するカウンターウエイトに関する。
油圧により作動する油圧作動機器では、油圧モータ、油圧シリンダといった油圧式アクチュエータは適切な粘度の作動油にて駆動されることが望ましい。作動油の粘度は作動油温度に依存するため、作動油を適切な粘度で用いるためには作動油温度の管理が要求される。従来の技術として、例えば、オートマチックトランスミッションの駆動に用いられる作動油の温度制御を行う油温度制御装置が知られている。この作動油温度制御装置は、潜熱蓄熱材容器に蓄えられている熱を利用して、作動油温度を上昇させ、エンジン始動時におけるオートマチックトランスミッションの暖機を促進させる(例えば、特許文献1)。
しかしながら、従来の技術は、オートマチックトランスミッションの暖機に関する技術であり、潜熱蓄熱材容器は、オートマチックトランスミッションのオイルパン内に備えられ、常に作動油に曝されている。したがって、蓄熱材の温度が低い場合には、作動油の温度上昇を妨げるという問題がある。油圧式作業機械、例えば、ショベルカーといった建設機械は、作業終了後、翌日の作業再開まで屋外に置かれることが多く蓄熱材の温度は外気温度まで低下してしまう。特に、外気温度の低い季節にあっては、外気温度と同程度の温度まで低下した蓄熱材を介することで作動油の加熱が妨げられる。この結果、作動油の加熱(暖機運転)に時間を要したり、十分な暖機運転が行われない結果、作動油によって駆動される油圧式アクチュエータの動作不良を招くという問題ある。
また、従来の技術では、内燃機関から排出される、熱源として有効な排気ガスは作動油を加熱するために用いられておらず、排気ガスが有する熱エネルギの有効利用が十分に考慮されていない。さらに、従来の技術では、特に長時間停止後の作業再開時に、迅速に作動油を適正温度まで上昇させる、あるいは、油圧式アクチュエータを作動させることができず、この点について未だ改良の余地がある。
したがって、外気温度によらず作動油温度を所定温度に維持可能な作動油回路、迅速に作動開始可能な油圧式作業機械が望まれている。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の態様として実現することが可能である。
第1の態様は作動油回路を提供する。第1の態様に係る作動油回路は、作動油が循環する第1の循環油路を形成する第1の循環配管と、前記第1の循環配管上に配置されている作動油タンクと、前記第1の循環配管上に配置され、前記作動油によって駆動される油圧機器を駆動するための油圧機器駆動部と、前記第1の循環配管から分岐する分岐配管と、蓄熱体を有し、前記分岐配管上に配置されている蓄熱部と、前記作動油の油路を前記分岐配管を経由する油路と経由しない油路との間で切り替える切替部とを備える。
第1の態様に係る作動油回路によれば、外気温度によらず作動油温度を所定温度に維持することができる。
第1の態様に係る作動油回路において、さらに、前記作動油タンクと前記蓄熱部とを連通し、前記作動油が循環する第2の循環油路を形成するための第2の循環配管を備え、前記第2の循環油路の管路長は、前記第1の循環油路の管路長よりも短くても良い。この態様によれば、第2の循環油路を循環する作動油温度の変動を、第1の循環油を循環する作動油温度の変動よりも抑制することができる。
第1の態様に係る作動油回路において、前記分岐配管は前記蓄熱体に内包されていても良い。この場合には、分岐配管と蓄熱体との間における熱交換の効率を向上させることができる。
第1の態様に係る作動油回路において、前記蓄熱体は、内燃機関の排気ガスと熱交換を行うための熱交換部を有しても良い。この態様によれば、作動油の熱に加えて、排気ガス温度の熱を利用することができる。
第1の態様に係る作動油回路において、前記蓄熱体は、内燃機関の排気ガスと熱交換を行うための第1の熱交換部を有し、前記第1の循環配管は、前記蓄熱体と熱交換を行うための第2の熱交換部を有しても良い。この場合には、作動油の熱劣化を抑制または防止することができる。
第2に態様は作動油回路を提供する。第2の態様に係る作動油回路は、作動油が循環する第1の循環油路を形成する第1の循環配管と、前記第1の循環配管上に配置されている作動油タンクと、前記第1の循環配管上に配置され、前記作動油によって駆動される油圧機器を駆動するための油圧機器駆動部と、内燃機関の排気ガスと熱交換を行うための第1の熱交換部を有する蓄熱体を有する蓄熱部と、前記第1の循環配管上に配置されている、前記蓄熱体と熱交換を行うための第2の熱交換部と、を備えている。
第2の態様に係る作動油回路によれば、外気温度によらず作動油温度を所定温度に維持することができる。
第2の態様に係る作動油回路において、さらに、前記作動油タンクと前記第2の熱交換部とを連通し、前記作動油が循環する第2の循環油路を形成するための第2の循環配管を備え、前記第2の循環油路の管路長は、前記第1の循環油路の管路長よりも短くても良い。この態様によれば、第2の循環油路を循環する作動油温度の変動を、第1の循環油を循環する作動油温度の変動よりも抑制することができる。
第1または第2の態様に係る作動油回路において、さらに、少なくとも前記蓄熱部を含むカウンターウエイトを備えても良い。この場合には、蓄熱部の配置スペースを削減することができる。
第3の態様は、第1または第2の態様に係る作動油回路を備える油圧式作業機械を提供する。第3の態様に係る油圧式作業機械によれば、迅速に作動を開始させることができる。
第3の態様に係る油圧式作業機械において、さらに、前記油圧式作業機械の停止時に、前記作動油を前記第2の循環油路を介して前記作動油タンクと前記蓄熱部または前記第2の熱交換部との間で循環させる循環部を備えても良い。この態様によれば、油圧式作業機械の停止にも作動油温度を所定温度に維持することが可能となり、油圧式作業機械の次回の作業開始を迅速に実行させることができる。
第3の態様に係る油圧式作業機械において、さらに、前記油圧機器とカウンターウエイトとを有する機体部を備え、前記蓄熱体は、前記機体部における前記カウンターウエイトが配置されている側に配置されていても良い。この場合には、蓄熱部をカウンターウエイトの一部として利用することができる。
第3の態様に係る油圧式作業機械において、前記カウンターウエイトには、前記作動油回路のうち、少なくとも前記蓄熱体が含まれていても良い。この場合には、蓄熱部の配置スペースを削減することができる。
第4の態様は、油圧式作業機械に用いられるカウンターウエイトを提供する。第4の態様に係るカウンターウエイトは、作動油との間で熱交換を行うための蓄熱体を有する蓄熱部を備える。
第4の態様に係るカウンターウエイトによれば、蓄熱部の配置スペースを削減することができる。
本発明は、この他に、油冷式の内燃機関、各種油圧式アクチュエータを駆動するための作動油回路を含む車両、油によって加温を行う暖房装置としても実現され得る。
第1の実施形態:
本発明に係る作動油回路およびカウンターウエイトを有する油圧式作業機械の一態様として、建設機械であるショベルカーを例にとって以下説明する。図1は本実施形態において用いられるショベルカーを概略的に示す説明図である。
本発明に係る作動油回路およびカウンターウエイトを有する油圧式作業機械の一態様として、建設機械であるショベルカーを例にとって以下説明する。図1は本実施形態において用いられるショベルカーを概略的に示す説明図である。
ショベルカー500は、走行部510、機体520および作業装置530を備えている。走行部510はショベルカー500の移動に用いられる一対のクローラ511を備えている。機体520は走行部510の上部に旋回可能に配置されている。機体520には、ディーゼルエンジン(以下、「エンジン」と呼ぶ。)521、キャブ522、作動油回路10、およびカウンターウエイト40が備えられている。エンジン521は、ショベルカー500の動作に必要な油圧を発生させる作動油ポンプを駆動するための動力源として用いられる。
機体520の前部には作業装置530が配置されている。作業装置530は、支持部材531およびショベル532、並びに支持部材531およびショベル532を作動させる油圧式アクチュエータ533を備えている。油圧式アクチュエータ533は、後述する作動油回路を流動する作動油によって伸縮駆動される、油圧シリンダである。支持部材531およびショベル532は互いを連結する回動部を支点として、油圧式アクチュエータ533の伸縮動作によって回動され、所望の作動を実現する。なお、ショベルカー500は、油圧式アクチュエータ533として、油圧シリンダの他にも、ショベルカー500を走行、あるいは、機体520を旋回させるための駆動力を発生する油圧モータを備えている。すなわち、回転運動により駆動力を発生する油圧モータと、直線運動により駆動力を発生する油圧シリンダとが油圧式アクチュエータ533に含まれる。
第1の実施形態に係るショベルカー500の機体520における、作動油回路10を含む各種装置の配置例について説明する。図2は、機体における、第1の実施形態に係る作動油回路を含む各種装置の配置例を概念的に示す説明図である。平面視において機体520の左前方には、オペレータが着席するキャブ522が配置され、右前方には燃料タンク523および作動油タンク12が配置されている。機体520の中央部には、エンジン521が配置され、エンジン521にはEGRを含む排気装置524が備えられ、排気装置524からは排気管525が機外に延びている。機体520に配置されている、第1の実施形態に係る作動油回路10は、第1の循環配管L10、蓄熱部11、作動油タンク12、作動油ポンプ13、油圧制御バルブ14、電動ポンプ15、第2の循環配管L20、第1切替弁V1、第2切替弁V2および第3切替弁V3を備えている。なお、作動油回路10は、少なくとも、第1の循環配管L10、蓄熱部11、作動油タンク12、作動油ポンプ13、油圧制御バルブ14、電動ポンプ15、第1切替弁V1および第2切替弁V2を備えていれば良い。
第1の循環配管L10は、複数の配管によって作動油が通常時に循環する第1の循環油路を形成している。第1の循環配管L10は、油圧制御バルブ14と第1切替弁V1とを連通する第1配管L11、第1切替弁V1と第2切替弁V2とを直接連通する第2配管L12、蓄熱部11を介して第1切替弁V1および第2切替弁V2とを連通する第3配管L13、第2切替弁V2と作動油タンク12とを連通する第4配管L14、作動油ポンプ13を介して作動油タンク12と油圧制御バルブ14とを連通する第5配管L15とを有している。第5配管L15における油圧タンク12と作動油ポンプ13との間には第3切替弁V3が配置されている。第1の循環配管L10のいずれかの位置、例えば、第1配管L11、第2配管L12、第5配管L15には、作動油を冷却するために冷却装置(ラジエタ(熱交換器))が配置されていても良い。なお、冷却装置は、第1配管L11における第1切替弁V1と蓄熱部11との間、第3配管L13には配置されないことが望ましい。これらの油路は、作動油の保温のための油路だからである。各配管L11〜L15は、金属製または100℃程度の温度に耐えられる耐熱性樹脂から構成されており、必要に応じて断熱材で覆われていても良い。また、各配管L11〜L15のうち、少なくとも、第3配管L13は、配管からの放熱を抑制するために、機体520の内部、すなわち、外気に曝されない位置に配置されていることが望ましい。
本実施形態において用いられる第1切替弁V1および第2切替弁V2は、三方弁である。本実施形態における第1切替弁V1は、少なくとも、第1配管L11と第2配管L12を連通する切替パターン、第1配管L11と第3配管L13とを連通する切替パターン、および全閉パターンのいずれかのパターンで用いられる。本実施形態における第2切替弁V2は、少なくとも、第2配管L12と第4配管L14を連通する切替パターン、および第3配管L13と第4配管L14とを連通する切替パターンのいずれかのパターンで用いられる。本実施形態において用いられる第3切替弁V3は、二方弁であり、作動油タンク12と第5配管L15との連通を許容する開パターン、および作動油タンク12と第5配管L15との連通を許容しない閉パターンのいずれかのパターンで用いられる。本実施形態において用いられる第1〜第3切替弁V1〜V3は、例えば、ソレノイド、モータ、空気によって駆動される弁である。
蓄熱部11は、内部に蓄熱体を内包する。蓄熱体(蓄熱部材)としては、潜熱蓄熱材および顕熱蓄熱材の少なくともいずれか一方が用いられ得る。潜熱蓄熱材が用いられる場合には、比較的長い時間にわたって温度変化(温度低下)の少ない加熱を実現することができるだけでなく、蓄熱密度を高めることができるため蓄熱体の配置スペースを削減することができる。潜熱蓄熱材としては、例えば、ポリエチレングリコール、パラフィンワックス、酢酸ナトリウム三水和物、アルミニウム潜熱蓄熱材、LiNO2、NaNO2等の硝酸塩系溶融塩、LiCl、NaCl等のナトリウム塩系溶融塩、LiCO2、K2CO2等のアルカリ金属炭酸塩系溶融塩を用いることができる。顕熱蓄熱材としては、例えば、コンクリート、軟鉄、セラミックス材、金属粉末の焼結体、メタルハニカム等を用いることができる。これら蓄熱材としてはこの他にも種々の材料が知られており、本実施形態においては、当業者にとって周知な蓄熱材が適宜用いられ得る。蓄熱部材の温度が作動油の温度よりも低い場合には、作動油が有する熱エネルギ(熱量)が蓄熱部材に吸収され、蓄熱部材の温度が作動油の温度よりも高い場合には、蓄熱部材が有する熱エネルギが作動油に対して放出される。蓄熱部11は、例えば、外気温が0℃〜10℃の場合であっても、12時間後の蓄熱部11の内部温度が30℃程度に維持される熱容量を有している。蓄熱部11は、カウンターウエイト40の一部または全部として用いられても良い。すなわち、カウンターウエイト40の内部に蓄熱部11の全部または一部が含まれるように配置されていても良い。この構成を採る場合には、蓄熱部11の配置位置を新たに作り出すことなく、容易に機体520上に蓄熱部11を配置するスペースを確保することができる。なお、以下では、蓄熱体を含めて蓄熱部11として説明する。
作動油タンク12は、作動油を貯留するためのタンクである。作動油タンク12内の作動油は、第5配管L15および作動油ポンプ13を介して油圧制御バルブ14に対して供給され、油圧式アクチュエータ533の駆動に用いられる。油圧式アクチュエータ533の駆動に用いられた作動油は、油圧制御バルブ14から、第1配管L11を介して作動油タンク12に戻される。作動油タンク12は、金属製または100℃程度の温度に耐えられる耐熱性樹脂から構成されている。なお、一般的には、作動油タンク12は、アクチュエータの駆動により加熱された作動油の温度を低下させるために用いられるが、必要に応じて二重構造のハウジング、あるいは、ハウジングを覆う断熱材を備え、外部環境と断熱されていても良い。
作動油ポンプ13は、エンジン521によって駆動され、所定圧力値の油圧を発生させるポンプであり、例えば、ベーンタイプまたはプランジャタイプのポンプである。作動油ポンプ13によって発生された油圧は、ショベルカー500が備える種々の油圧式アクチュエータ533を駆動するために用いられる。
油圧制御バルブ14は、複数の油圧式アクチュエータ533と接続されている複数のポートを有しており、弁によるポートの開閉によって所望の油圧式アクチュエータ533の動作を制御する。油圧制御バルブ14は、一般的には、圧力を制御するためのリリーフ弁機能、速度を制御するための流量調整弁機能、および作動油の流れ方向を制御するための方向制御弁機能の各弁機能を有している。作動油ポンプ13によって供給された作動油は、油圧制御バルブ14から所望の油圧式アクチュエータ533に対して所望の速度(圧力)で供給され、油圧式アクチュエータ533において用いられた作動油は、作動油の流れ方向を切り替えることで油圧制御バルブ14に戻され、作動油タンク12に向かって流れる。
第1の実施形態に係る作動油回路の詳細構成について説明する。図3は、第1の実施形態に係る作動油回路のブロック図である。蓄熱部11は、第1の循環配管L10から分岐する分岐配管である第3配管L13上に配置されており、蓄熱部11の内部において、蓄熱体の内部または蓄熱体の近傍には、第3配管L13上に配置されている熱交換部111が配置されている。熱交換部111を備えることによって、蓄熱部材と第3配管L13内部を流れる作動油との間における熱交換がより効率良く実現される。熱交換部111は、第3配管L13に対して熱交換用の放熱フィンを装着することによって実現されても良く、あるいは/加えて、第3配管L13が螺旋状、蛇行状等、冗長な管路長を有するように加工されることによって実現されても良い。
本実施形態に係る作動油回路10は、油圧式アクチュエータ533の駆動に要する第1の循環配管L10に加えて、第3配管L13、第1切替弁V1および第2切替弁V2によって実現される分岐油路を備えている。すなわち、第3配管L13は分岐配管であり、第1切替弁V1および第2切替弁V2は、作動油の油路を分割配管(第3配管L13)を経由する経路と、経由しない経路との間で切り替える切替部に該当する。
分岐油路は、作動油と蓄熱部11との間の熱交換を実現させるための油路であり、第1切替弁V1が第1配管L11と第3配管L13とを連通し、第2切替弁V2が第3配管L13と第4配管L14とを連通することによって、第3配管L13を作動油が流れ、作動油と蓄熱部11との間の熱交換が可能となる。分岐油路への切替は、作動油温度が十分に高い場合に、蓄熱部11を加熱し、蓄熱させるために実行され、あるいは、蓄熱部11の温度が十分に高く、作動油温度が加熱を要するほど低い場合に実行される。ここで、作動油温度が十分高いとは、例えば、ショベルカー500の暖機終了後における油温である、50℃程度を意味し、加熱を要するほど低い作動油温度とは、例えば、十分な流動性を得ることができない30℃以下を意味する。一方、蓄熱部11の加熱が不要である場合、若しくは、ショベルカー500の始動時であって、蓄熱部11の温度が低く、例えば、蓄熱されておらず、あるいは、蓄熱後の放熱により40℃以下の場合には、分割油路への切替は実行されない。蓄熱部11の温度が低い場合には、分岐油路を介することで、作動油の熱エネルギが蓄熱部11によって奪われ、作動油温度の上昇が妨げられるからである。この場合には、第1切替弁V1は第1配管L11と第2配管L12とを連通し、第2切替弁V2は第2配管L12と第4配管L14とを連通することによって、分割油路を経由しない油路を実現する。
本実施形態に係る作動油回路10は、通常時に、油圧式アクチュエータ533の駆動に用いられる第1の循環油路に加えて、第2の循環配管L20、第3配管L13、第4配管L14、第1切替弁V1、第2切替弁V2、第3切替弁V3および電動ポンプ15によって実現される第2の循環油路を備えている。第2の循環配管L20は、配管からの放熱抑制・防止のため機体520の内部に配置されていることが望ましく、また、断熱材によって覆われていることが好ましい。第2の循環油路は、第1切替弁V1が全閉とされ、第2切替弁V2が第3配管L13と第4配管L14とを連通し、第3切替弁V3が閉じられる場合に、第2の循環配管L20、第3配管L13および第4配管L14によって形成される。本実施形態に係る作動油回路10は、第2の循環配管L20上に電動ポンプ15を備えているので、ショベルカー500が駐機されている際には、作動油タンク12と蓄熱部11との間で作動油を循環させて、作動油を加熱することができる。この結果、ショベルカー500の次回始動時には作動油温度は適温に維持され、あるいは、暖機に要する時間を低減できる程度の油温まで昇温されているので、ショベルカー500の作動に要する時間が短縮され得る。
一方で、第1の循環油路を介して蓄熱部11から作動油タンク12へ作動油を戻す場合には、第1の循環油路における作動油から油路外部への熱損失がある。本実施形態においては、第1の循環油路に加えて、第2の循環油路を備え、第2の循環油路の管路長は、第1の循環油路の管路長と比較して短い。したがって、第2の循環油路における油路を流れる作動油から油路外部への熱損失は第1の循環油路における熱損失よりも少なく、例えば、外気温が低い季節に、作業終了後のショベルカー500が露天に駐機される場合であっても、作動油タンク12と蓄熱部11との間における作動油の循環に伴う熱損失を低減することが可能となる。
本実施形態に係る作動油回路10は、制御部30によって制御されている。制御部30は、図示しない演算部、記憶部および入出力部を備えている。制御部30は、第1切替弁V1、第2切替弁V2、第3切替弁V3、油圧制御バルブ14および電動ポンプ15と制御信号線SLを介して接続されており、制御信号線SLを介して、これら制御対象の動作を制御する。制御部30には、制御信号線を介して、温度センサ31および蓄熱部温度センサ(図示しない)によって検出された温度値が入力される。制御部30は入力された温度値に基づいて、分岐配管である第3配管L13に対して作動油を経由させるか否かを決定する。
第1の実施形態における作動油の流れについて詳細に説明する。図4は第1の実施形態に係る作動油回路における通常時の作動油の流れを示す説明図である。図5は第1の実施形態に係る作動油回路における蓄熱部加熱時または作動油加熱時の作動油の流れを示す説明図である。図6は第1の実施形態に係る作動油回路における作動油保温時の作動油の流れを示す説明図である。
ショベルカー500が始動され、各種装置および作動油の暖機が完了した後の作動油温度は、油圧式アクチュエータ533における機械的な摩擦等により上昇するが、油路に配置されている冷却装置によって、例えば、40℃〜70℃に維持される。この状態にあっては、作動油を加熱する必要はなく、また、蓄熱部11に十分な熱量が保たれている場合には、蓄熱部11を介して作動油を循環させる必要はない。したがって、制御部30は、第1配管L11と第2配管L12とを連通するように第1切替弁V1の連通状態(弁状体)を切り替え、第2配管L12と第4配管L14とを連通するように第2切替弁V2の連通状態(弁状体)を切り替える。また、制御部30は、第3切替弁V3を連通状態に切り替えて、作動油ポンプ13を介した作動油タンク12から油圧制御バルブ14への作動油の供給を許容する。この結果、図4において黒塗りにて示された弁口および配管から構成される第1の循環油路が形成される。なお、切替弁において黒塗りで示されている弁口の組合せが連通状態にあり、各弁口に接続されている配管を連通している。
制御部30は、ショベルカー500の動作中に、蓄熱部11の加熱が必要であると判断すると、図5に示すように、第1配管L11と第3配管L13とを連通するように第1切替弁V1の連通状態を切り替え、第3配管L13と第4配管L14とを連通するように第2切替弁V2の連通状態を切り替える。この結果、分岐配管である第3配管L13を経由する第1の循環油路が形成される。蓄熱部11の温度は、既述のように温度センサを介して取得され得る。また、外気温が低く、冷却装置による作動油の冷却を要しない場合には、作動油温度を下げるために、あるいは、維持するために、蓄熱部11を介する油路が形成されても良い。
制御部30は、ショベルカー500の始動時であって、蓄熱部11に十分な熱が蓄熱されている場合には、図5に示すように、分岐配管を経由する第1の循環油路を形成するように各切替弁V1、V2の連通状態を切り替える。この結果、蓄熱部11の熱エネルギによって作動油は加熱され、作動油温度は上昇し、ショベルカー500の暖機に要する時間が短縮される。なお、作動油は油圧式アクチュエータ533の作動によっても加熱されるが、作動油粘度が高い始動時、特に冷間始動時には、油圧式アクチュエータ533に高負荷が掛かる動作を実行することは望ましくないので、油温の上昇は緩やかである。そこで、初期油温を上げることによって、作動油温度の上昇を促進させ、早期に油圧式アクチュエータ533を用いた高負荷動作を実行できるようにする。なお、蓄熱部11に十分な熱量が蓄えられていない場合には、蓄熱部11を介することによって作動油の熱エネルギが吸収され、ショベルカー500始動時における作動油温度の上昇を妨げるので、制御部30は、図4に示す通常時の連通状態に各切替弁V1、V2を切り替える。
制御部30は、ショベルカー500の稼働が停止され、駐機状態になると、図6に示すように、第3配管L13と第4配管L14とを連通するように第2切替弁V2の連通状態を切り替え、第3切替弁V3を非連通状態に切り替えて、第3配管L13、第4配管L14および第2の循環配管L20によって第2の循環油路を形成する。第2の循環油路が形成された状態において、電動ポンプ15を作動させると、作動油は、作動油タンク12と蓄熱部11との間で循環する。この結果、作動油タンク12内の作動油は、蓄熱部11によって加熱され、所定温度に維持され得る。また、第2の循環油路の管路長は、第1の循環油路の管路長よりも短く設定されているので、管路の途中での管路外への放熱量を抑制することができる。さらに、第2の循環油路を形成する配管の内、少なくとも第3配管L13と第2の循環配管L20とは、機体520の内部に配置されており、外気に曝されないので、配管を流動する作動油の温度低下が抑制される。なお、第2の循環油路への切り替えおよび作動油の循環は、駐機状態となった後、作動油温度が所定値以下となった場合に実行されれば良い。一般的に、作動油温度は、駐機後直ちには低温度とならないので、所定値以下となった場合に、温度維持の処理が実行されれば良い。所定温度以下であるか否かは、作動油温度を検出することによって判断されても良く、ショベルカー500の作動時間や、外気温に基づいて、ショベルカー500の作動停止後の経過時間と作動油温度とを予め対応付けておき、所定時間経過後に、第2の循環油路への切り替えおよび作動油の循環が実行されても良い。
第2の循環油路および作動油の循環は、ショベルカー500が次回、始動されるまで継続されることが望ましい。電動ポンプ15の作動は、連続的であっても良く、あるいは、間欠的であっても良い。また、第2の循環油路への切り替え、および作動油の循環は、予め定められた時刻に実行開始されても良い。この場合には、蓄熱部11に蓄えられている熱量をより有効に、ショベルカー500および作動油の暖機促進に適用することができる。
以上説明したように、第1の実施形態に係る作動油回路10、ショベルカー500によれば、作動油を熱源として作動油が有する熱エネルギによって加熱され、蓄熱した蓄熱部11によって、作動油が加熱されるので、作動油の加熱温度が、作動油の耐熱温度、例えば、80℃〜100℃を超えることはなく、蓄熱部11の温度管理は不要である。したがって、分岐配管である第3配管L13を経由する油路と経由しない油路とを切り替えるだけで、作動油温度を所定温度に維持することができる。
第1の実施形態に係る作動油回路10、ショベルカー500によれば、分岐配管である第3配管L13を備えるので、ショベルカー500の長期放置等により蓄熱部11の温度が作動油加熱に適当な温度よりも低くなっている場合には、蓄熱部11を介することなく作動油を循環させることが可能となり、温度の低い蓄熱部11を介することによって、却って、作動油温度の上昇を妨げる事態を回避することができる。
第1の実施形態に係る作動油回路10、ショベルカー500によれば、作動油温度を所定温度に維持するための第2の循環油路への切り替えが可能なので、ショベルカー500の始動に先立って、作動油温度を所定温度まで上昇させる、あるいは、所定温度に維持しておくことができる。したがって、ショベルカー500の始動後における暖機を不要、または、暖機時間を短縮することが可能となり、暖機が不十分な状態での無理な作業実施による油圧式アクチュエータの損傷、油圧回路に対する過負荷を抑制または回避することができる。
第1の実施形態に係る作動油回路10、ショベルカー500によれば、蓄熱部11の温度が作動油の加熱には適当でない程に低く、作動油温度が適正温度、例えば、50℃である場合には、第3配管L13を経由し、蓄熱部11を通過する油路とすることによって、作動油を冷却、すなわち、作動油の熱エネルギを蓄熱部11によって吸収することができる。したがって、作動油の冷却に要する冷却装置の容量を小さくすることが可能となり、ショベルカー500全体の重量を削減させることができる。
第2の実施形態:
図7は、機体における、第2の実施形態に係る作動油回路を含む各種装置の配置例を概念的に示す説明図である。図8は第2の実施形態に係る作動油回路のブロック図である。第2の実施形態に係る作動油回路10aは、作動油に加えて、排気ガスによっても蓄熱部11aを加熱する構成を備えている点において第1の実施形態に係る作動油回路10と異なる。すなわち、蓄熱部11aの具体的構成および排気管525の具体的構成において相違する他は、第2の実施形態に係る作動油回路10aは第1の実施形態に係る作動油回路10と同等の構成を備えている。したがって、以下では、蓄熱部11aおよび排気管525の構成を中心に説明し、第1の実施形態に係る作動油回路10と同等の構成には同一の符号、あるいは、同一の符号の末尾に「a」を付すことで詳細な説明は省略する。
図7は、機体における、第2の実施形態に係る作動油回路を含む各種装置の配置例を概念的に示す説明図である。図8は第2の実施形態に係る作動油回路のブロック図である。第2の実施形態に係る作動油回路10aは、作動油に加えて、排気ガスによっても蓄熱部11aを加熱する構成を備えている点において第1の実施形態に係る作動油回路10と異なる。すなわち、蓄熱部11aの具体的構成および排気管525の具体的構成において相違する他は、第2の実施形態に係る作動油回路10aは第1の実施形態に係る作動油回路10と同等の構成を備えている。したがって、以下では、蓄熱部11aおよび排気管525の構成を中心に説明し、第1の実施形態に係る作動油回路10と同等の構成には同一の符号、あるいは、同一の符号の末尾に「a」を付すことで詳細な説明は省略する。
第2の実施形態に係る作動油回路10aを含む各種装置の配置は、図7に示す通りである。第2の実施形態係る作動油回路10aにおいては、蓄熱部11aと排気管525との間に蓄熱部11aが排気ガスと熱交換を行うための熱交換器60aが配置されている。また、第2の実施形態における蓄熱部11aは、排気ガスの熱エネルギを利用するが、排気ガスの温度は約300℃程度であり、作動油が熱劣化を起こさない上限温度である80℃〜100℃と比較すると極めて高温である。したがって、排気ガス(排気管525)と蓄熱部11aとの間で直接熱交換を行うと、蓄熱部11aを流れる作動油を熱劣化させてしまう可能性がある。そこで、第2の実施形態に係る作動油回路10aでは、排気管525と蓄熱部11aとの間に熱交換器60aを配置し、排気ガスの熱エネルギを利用して蓄熱部11aを加熱する際の温度を低下させる。なお、蓄熱部11aが熱交換器60aまたは熱交換部機能を有すると言うこともできる。また、熱交換器60aの機能としては単なる熱交換機能および交換される熱量を調整する熱量調整機能の双方を含み得る。
図8に示すように、熱交換器60aを除く作動油回路10aの構成は、第1の実施形態に係る作動油回路10と同等である。熱交換器60aは、熱媒管61aおよび熱媒管61aからの放熱を促進するための放熱部62aを備えている。熱媒管61aの一端61a1は熱交換部機能を備えて蓄熱部11a内に配置され、熱媒管61の他端61a2は熱交換部機能を備えて排気管525内に配置されている。熱交換部機能とは、熱媒管61aが蛇行する等、冗長な管路長を有する形状を備える、あるいは、フィン、突部等、表面積を大きくするための構成を外表面に備えることによって、熱交換を促進する機能を意味する。熱媒管61a中の熱媒としては、空気や不凍液等の媒体を用いることができる。熱媒管61aは、環状に閉じていてもよく、あるいは、両端部が開放されていても良い。いずれの場合にも、ポンプによって熱媒は循環させられる必要がある。熱媒管61aは、放熱部62aにおいて蛇行する等、冗長な管路長を有する形状を備え、放熱部62aからの放熱の促進が図られても良い。放熱部62aは、フィン、突部等、表面積を大きくするための構成を外表面に備えていても良い。放熱部62aは、機体520において通風を受けやすい場所に配置されていることが望ましく、場合によっては、空気を流動させるために電動ファンが備えられていても良い。
熱交換器60aにおける温度調整は、例えば、熱媒管61a中における熱媒の流量調整を行うことによって、あるいは、通風に対する放熱部62aの接触面積を変化させることによって、さらには、電動ファンによる通風量を増大させることによって実行され得る。また、熱媒管61aの管路の途中に放熱部62aを迂回するバイパス管路を設けて、バイパス管路を経由する管路と経由しない管路とを切り替えることで温度調整が実行されても良い。温度調整に際しては、熱媒管61aの途中に温度センサを配置し、熱媒の温度に基づき温度調整が行われても良い。さらに、蓄熱部11aは、蓄熱部11aと排気管525とを直接熱的に接続する熱媒管61aに代えて、排気管525と放熱部62a、放熱部62aと蓄熱部11aとをそれぞれ熱的に接続する2つの熱媒管によって間接的に接続されていても良い。この場合には、構造的に、排気管525の熱エネルギが、作動油に直接作用する事態を回避でき、作動油の熱的劣化を防止することができる。
第2の実施形態に係る作動油回路10aにおける油路の切り替えは、第1の実施形態に係る作動油回路10における油路の切り替えと同様に実行される。
以上説明したように、第2の実施形態に係る作動油回路10a、ショベルカー500によれば、作動油に加えて作動油よりも高温な排気ガスを熱源として蓄熱部11aを加熱するので、蓄熱部11aに短時間でより多くの熱エネルギを蓄えさせることができる。また、作動油は適温で用いられる必要があるため蓄熱部11aの温度によっては蓄熱部11aの加熱(蓄熱)に用いることができないが、排気ガスの熱エネルギは再利用されない熱エネルギであるから蓄熱部11aの温度によらず、蓄熱部11aの蓄熱に用いることが可能であり、蓄熱部11aの蓄熱の迅速化を図ることができる。また、排気ガスの熱エネルギを利用することによって、をショベルカー500全体におけるエネルギ効率を向上させることができる。
第2の実施形態に係る作動油回路10a、ショベルカー500によれば、この他にも、第1の実施形態に係る作動油回路10、ショベルカー500と同様の利点を得ることができる。
上記第2の実施形態においては、熱交換器60aを備えているが、排気管525を蓄熱部11aに近接して配置し、排気管525と蓄熱部11aとの間の空間に存在する空気を媒介とする熱伝導、および排気管525からの輻射熱によって蓄熱部11aを加熱する構成を備えても良い。この場合には、熱交換器60aを新たに備えることなく、蓄熱部11aの蓄熱に際して、排気ガスの熱エネルギを利用することができる。
第3の実施形態:
図9は、機体における、第3の実施形態に係る作動油回路を含む各種装置の配置例を概念的に示す説明図である。図10は第3の実施形態に係る作動油回路のブロック図である。第3の実施形態に係る作動油回路10bは、作動油に代えて、排気ガスによって蓄熱部11bを加熱する構成を備えている点、蓄熱部11bと作動油との熱交換部が第3配管L13bに備えられている点、において第1の実施形態に係る作動油回路10と異なる。すなわち、蓄熱部11bの具体的構成および第1の循環配管L10の具体的構成において相違する。第3の実施形態に係る作動油回路10bの構成のうち、第1の実施形態に係る作動油回路10と同等の構成については、同一の符号、あるいは、同一の符号の末尾に「b」を付すことで詳細な説明は省略する。したがって、以下では、蓄熱部11bおよび第1の循環配管L10の構成を中心に説明する。
図9は、機体における、第3の実施形態に係る作動油回路を含む各種装置の配置例を概念的に示す説明図である。図10は第3の実施形態に係る作動油回路のブロック図である。第3の実施形態に係る作動油回路10bは、作動油に代えて、排気ガスによって蓄熱部11bを加熱する構成を備えている点、蓄熱部11bと作動油との熱交換部が第3配管L13bに備えられている点、において第1の実施形態に係る作動油回路10と異なる。すなわち、蓄熱部11bの具体的構成および第1の循環配管L10の具体的構成において相違する。第3の実施形態に係る作動油回路10bの構成のうち、第1の実施形態に係る作動油回路10と同等の構成については、同一の符号、あるいは、同一の符号の末尾に「b」を付すことで詳細な説明は省略する。したがって、以下では、蓄熱部11bおよび第1の循環配管L10の構成を中心に説明する。
第1の循環配管L10bは、複数の配管によって作動油が通常時に循環する第1の循環油路を形成している。第1の循環配管L10bは、油圧制御バルブ14と第4切替弁V4とを連通する第1配管L11b、第4切替弁V4と作動油タンク12とを連通する第3配管L13b、作動油ポンプ13を介して作動油タンク12と油圧制御バルブ14とを連通する第5配管L15とを有している。第5配管L15における作動油ポンプ12と作動油ポンプ13との間には第3切替弁V3が配置されている。第1の循環配管L10のいずれかの位置、例えば、第1配管L11b、第5配管L15には、作動油を冷却するために冷却装置(ラジエタ(熱交換器))が配置されていても良い。各配管L11b、L13bおよびL15は、金属製または100℃程度の温度に耐えられる耐熱性樹脂から構成されており、必要に応じて断熱材で覆われていても良い。また、各配管L11b、L13bおよびL15のうち、少なくとも、第3配管L13bは、配管からの放熱を抑制するために、機体520の内部、すなわち、外気に曝されない位置に配置されていることが望ましい。
第2の循環配管L20は、第4切替弁V4と作動油タンク12とを連通し、第2の循環配管L20上には電動ポンプ15が配置されている。
第3の実施形態に係る蓄熱部11bは、排気ガスと熱交換を行うために、内部を排気管525が貫通する構成を備えており、排気ガスの熱エネルギを直接吸収することによって蓄熱を行う。すなわち、蓄熱部11bにおける排気管525と接触する領域は排気ガスと熱交換を行う熱交換部111である。既述のように、排気ガス温度は作動油温度と比較して高温であるため、短時間で蓄熱部11bの蓄熱を完了することができる。蓄熱部11bに蓄えられた熱は、熱交換器60bを介して作動油に伝達される。熱交換器60bは、熱媒管61bおよび熱媒管61bからの放熱を促進するための放熱部62aを備えている。熱媒管61bの一端61b1は熱交換部機能を備えて蓄熱部11b内に配置され、熱媒管61の他端61b2は熱交換部機能を備えて第3配管L13bにおける熱交換部L13b1に配置されている。熱交換部L13b1は、蓄熱部11bが有する熱エネルギにより作動油を加熱するために、熱媒管61bの一端61b1が第3配管L13b内に配置されて形成される熱交換部であり、第3配管L13bの一部を構成する。したがって、作動油から蓄熱部11bへの熱交換は想定されていない。なお、図9では、第3配管L13b内に配置される熱媒管61bの端部61b1を明瞭に示すために、第3配管L13bの熱交換部L13b1を拡大表示している。熱交換部機能とは、熱媒管61aが蛇行する等、冗長な管路長を有する形状を備える、あるいは、フィン、突部等、表面積を大きくするための構成を外表面に備えることによって、熱交換を促進する機能を意味する。なお、蓄熱部11bが熱交換器60bまたは熱交換部機能を有すると言うこともできる。また、熱交換器60bの機能としては単なる熱交換機能および交換される熱量を調整する熱量調整機能の双方を含み得る。
熱媒管61b中の熱媒としては、空気や不凍液等の媒体を用いることができる。熱媒管61bは、環状に閉じていてもよく、あるいは、両端部が開放されていても良い。いずれの場合にも、ポンプによって熱媒は循環させられる必要がある。熱媒管61bは、放熱部62bにおいて蛇行する等、冗長な管路長を有する形状を備え、放熱部62bからの放熱の促進が図られても良い。放熱部62bは、フィン、突部等、表面積を大きくするための構成を外表面に備えていても良い。放熱部62bは、機体520において通風を受けやすい場所に配置されていることが望ましく、場合によっては、空気を流動させるために電動ファンが備えられていても良い。なお、熱媒管61bにおける熱媒の流動(循環・停止)および流量は、制御部30によって制御される。
第3の実施形態に係る蓄熱部11bに蓄えられる熱エネルギは高く、蓄熱部11bと作動油との間で直接熱交換を行うと、作動油の熱劣化を招く可能性があるので、熱交換器60bによる熱媒の温度調整が必要となる。熱交換器60bにおける温度調整は、例えば、熱媒管61b中における熱媒の流量調整を行うことによって、あるいは、通風に対する放熱部62bの接触面積を変化させることによって、さらには、電動ファンによる通風量を増大させることによって実行され得る。また、熱媒管61bの管路の途中に放熱部62bを迂回するバイパス管路を設けて、バイパス管路を経由する管路と経由しない管路とを切り替えることで温度調整が実行されても良い。温度調整に際しては、熱媒管61aの途中に温度センサを配置し、熱媒の温度に基づき温度調整が行われても良い。さらに、蓄熱部11bは、蓄熱部11bと第3配管L13bとを直接熱的に接続する熱媒管61bに代えて、蓄熱部11bと放熱部62b、放熱部62bと第3配管L13bとをそれぞれ熱的に接続する2つの熱媒管によって間接的に接続されていても良い。この場合には、構造的に、蓄熱部11bの熱エネルギが、作動油に直接作用する事態を回避でき、作動油の熱的劣化を防止することができる。
第3の実施形態における作動油の流れについて詳細に説明する。図11は第3の実施形態に係る作動油回路における通常時の作動油の流れを示す説明図である。図12は第3の実施形態に係る作動油回路における作動油保温時の作動油の流れを示す説明図である。
ショベルカー500が始動され、各種装置および作動油の暖機が完了した後の作動油温度は、油圧式アクチュエータ533における機械的な摩擦等により上昇するが、油路に配置されている冷却装置によって、例えば、40℃〜70℃に維持される。第3の実施形態においては、専ら排気ガスを熱源として蓄熱部11bの加熱を行っているので、作動油温度に応じた、すなわち、作動油によって蓄熱部11bを加熱するための油路保切り替えは不要であり、実行されない。この状態にあっては、制御部30は、第1配管L11bと第3配管L13bとを連通するように第4切替弁V4の連通状態(弁状体)を切り替え、第3切替弁V3を連通状態に切り替えて、第5配管L15による作動油ポンプ13を介した作動油タンク12から油圧制御バルブ14への作動油の供給を許容する。この結果、図11において黒塗りにて示された弁口および配管から構成される第1の循環油路が形成される。なお、切替弁において黒塗りで示されている弁口の組合せが連通状態にあり、各弁口に接続されている配管を連通している。なお、作動油温度が油圧式アクチュエータ533の駆動に十分な温度に到達している場合には、蓄熱部11bによって作動油を加熱する必要はないので、熱媒の流動は停止される。
制御部30は、ショベルカー500の始動時であって、蓄熱部11bに十分な熱が蓄熱されている場合には、熱交換器60bを作動、すなわち、熱媒管61b中の熱媒を循環させる。この結果、蓄熱部11bの熱エネルギによって作動油は加熱され、作動油温度は上昇し、ショベルカー500の暖機に要する時間が短縮される。作動油の初期温度を上昇させる利点は第1の実施形態において述べた通りである。なお、蓄熱部11bに十分な熱量が蓄えられていない場合には、蓄熱部11bを介することによって作動油の熱エネルギが吸収され、ショベルカー500始動時における作動油温度の上昇を妨げるので、制御部30は、熱媒の流動を停止させる。
制御部30は、ショベルカー500の稼働が停止され、駐機状態になると、図12に示すように、第3配管L13bと第2の循環配管L20とを連通するように第4切替弁V4の連通状態を切り替え、第3切替弁V3を非連通状態に切り替えて、第3配管L13bおよび第2の循環配管L20によって第2の循環油路を形成する。第2の循環油路が形成された状態において、電動ポンプ15を作動させると、作動油は、作動油タンク12を起点とする第2の循環油路内で循環する。この結果、作動油タンク12内の作動油は、第3配管L13b内に配置されている熱媒管61bによって加熱され、所定温度に維持され得る。また、第2の循環油路の管路長は、第1の循環油路の管路長よりも短く設定されているので、管路の途中での管路外への放熱量を抑制することができる。さらに、第2の循環油路を形成する配管の内、少なくとも第3配管L13bと第2の循環配管L20とは、機体520の内部に配置されており、外気に曝されないので、配管を流動する作動油の温度低下が抑制される。なお、第2の循環油路への切り替えおよび作動油の循環は、第1の実施形態において述べたように実行され得る。
以上説明したように、第3の実施形態に係る作動油回路10b、ショベルカー500によれば、作動油に代えて作動油よりも高温な排気ガスを熱源として蓄熱部11bを加熱するので、蓄熱部11bに短時間でより多くの熱エネルギを蓄えさせることができる。また、作動油は適温で用いられる必要があるため蓄熱部11bの温度によっては作動油の加熱に用いることができないが、熱交換器60bによって熱媒管61b内の熱媒体の温度を適温に調整することによって作動油の加熱に用いることができる。排気ガスの熱エネルギは再利用されない熱エネルギであるから蓄熱部11bの温度によらず、蓄熱部11bの蓄熱に用いることが可能であり、蓄熱部11bの蓄熱の迅速化を図ることができる。また、排気ガスの熱エネルギを利用することによって、をショベルカー500全体におけるエネルギ効率を向上させることができる。
第3の実施形態に係る作動油回路10bによれば、作動油温度を比較して高温の排気ガスを熱源として用いるため、蓄熱部材として高蓄熱密度の材料を用いた場合であっても、蓄熱部材を所定の温度まで迅速に加熱、上昇させることができる。
第3の実施形態に係る作動油回路10b、ショベルカー500によれば、この他にも、第1の実施形態に係る作動油回路10、ショベルカー500と同様の利点を得ることができる。
上記第3の実施形態においては、熱交換器60bを備えているが、排気管525を蓄熱部11bに近接して配置し、排気管525と蓄熱部11bとの間の空間に存在する空気を媒介とする熱伝導、および排気管525からの輻射熱によって蓄熱部11bを加熱する構成を備えても良い。この場合には、熱交換器60bを新たに備えることなく、蓄熱部11bの蓄熱に際して、排気ガスの熱エネルギを利用することができる。
第4の実施形態:
上記各実施形態において用いられているカウンターウエイト40の変形例について図13および図14を用いて説明する。図13は変形例に係るカウンターウエイトの平面図である。図14は図13に示すカウンターウエイトを矢印F14から見た正面図である。カウンターウエイトは、ショベルカー500が重量物を取り扱う際の転倒等を防止するためのバランスウエイトであり、一般的には鋳物形成体が用いられている。そこで、カウンターウエイト40の一部に各実施形態における蓄熱部11、11a、11b(以下、蓄熱部11として総称する)を収納するためのスペースを予め設けておき、蓄熱部11をビルトイン収容することが考えられる。機体520上のスペースは限られており、新たに蓄熱部11を搭載する場合には、既存の搭載物の大幅なレイアウト変更が求められる。そこで、ショベルカー500等の作業機械において一般的に装備されるカウンターウエイト40の一部として蓄熱部11を搭載すれば、機体520における既存レイアウトの大幅な変更は不要となる。蓄熱部11自体も蓄熱部材によっては十分な重量物であり、カウンターウエイト40の一部として機能し得る。
上記各実施形態において用いられているカウンターウエイト40の変形例について図13および図14を用いて説明する。図13は変形例に係るカウンターウエイトの平面図である。図14は図13に示すカウンターウエイトを矢印F14から見た正面図である。カウンターウエイトは、ショベルカー500が重量物を取り扱う際の転倒等を防止するためのバランスウエイトであり、一般的には鋳物形成体が用いられている。そこで、カウンターウエイト40の一部に各実施形態における蓄熱部11、11a、11b(以下、蓄熱部11として総称する)を収納するためのスペースを予め設けておき、蓄熱部11をビルトイン収容することが考えられる。機体520上のスペースは限られており、新たに蓄熱部11を搭載する場合には、既存の搭載物の大幅なレイアウト変更が求められる。そこで、ショベルカー500等の作業機械において一般的に装備されるカウンターウエイト40の一部として蓄熱部11を搭載すれば、機体520における既存レイアウトの大幅な変更は不要となる。蓄熱部11自体も蓄熱部材によっては十分な重量物であり、カウンターウエイト40の一部として機能し得る。
変形例におけるカウンターウエイト41は、平面視において中央部分に蓄熱部11を内包し、蓄熱部11を搭載することによる、カウンターウエイト41を構成する他の部分との重量バランスが図られている。カウンターウエイト41は正面視において底面側に配置されている。カウンターウエイト41には、作動油回路10を構成する配管と蓄熱部11内の配管とを接続するための接続部が設けられている。接続部は、蓄熱部11に作動油を導入するために、例えば、第3配管L13と接続される導入接続部11in、蓄熱部11から作動油を排出するために、同じく第3配管L13と接続される排出接続部11out、および蓄熱部11と作動油タンク12との間で作動油を循環させるために循環用の作動油を導入するための循環接続部11cirを含んでいる。機体520側にも各接続部11in、11out、11cirに対応する位置に機体側接続部を配置しておくことによって、簡単に配管接続を行うことができる。したがって、作業に応じてカウンターウエイト41を交換する際にも容易な交換を実現することができる。なお、脱着に伴うエア抜きの必要性を低減させる貯めに、双方の接続部には、取り外し時に接続部に対するエアの侵入を防止する封止機構が設けられていることが望ましい。
さらに、カウンターウエイト41には、作動油回路10を構成する装置のうち、作動油タンク12、電動ポンプ15が内包されていても良い。作動油タンク12は重量物であり、バランスウエイトとして好適である。
変形例:
上記各実施形態においては、ショベルカー500を例にとって説明したが、油圧式アクチュエータにより走行および所定の作業を行う作業機械であれば、クレーン車、ブルドーザ等の他の移動式の作業機械、あるいは固定式のクレーンであっても良い。また、エンジンとしては、ディーゼルエンジンの他、ガソリンエンジンが用いられても良い。
上記各実施形態においては、ショベルカー500を例にとって説明したが、油圧式アクチュエータにより走行および所定の作業を行う作業機械であれば、クレーン車、ブルドーザ等の他の移動式の作業機械、あるいは固定式のクレーンであっても良い。また、エンジンとしては、ディーゼルエンジンの他、ガソリンエンジンが用いられても良い。
上記各実施形体では、全ての動力源を作動油ポンプによって提供する態様に基づいて説明したが、例えば、機体520の旋回には電動モータが使用されているといった、いわゆる、ハイブリッド作業機械に対しても適用可能であることは言うまでもない。
上記各実施形体では、蓄熱部11、11a、11bの形状について特に言及していないが、円柱状、矩形柱状等、配置位置の形状に合わせて任意の形状を有していても良い。
上記各実施形態においては、作動油回路10を備える対象として作業機械を例にとって説明したが、例えば、エンジンの潤滑に用いられるオイル、トランスミッションのミッションオイルまたはATF(オートマチックトランスミッションフルード)といったオイル系等を備える車両に適用されても良い。特に寒冷地において用いられる車両においては、潤滑油の暖機に時間を要するので、上記実施形態に係る作動油回路10を備えることによって、潤滑系の早期暖機完了を実現することができる。
上記各実施形態においては、蓄熱部11、11a、11bはカウンターウエイト40内に一部または全部が配置されているが、作動油タンク12内に備えられても良い。すなわち、ショベルカー500における重量バランス、機体520上の配置スペースに応じて配置位置が決定されれば良い。
以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
10…作動油回路
10a…作動油回路
10b…作動油回路
11…蓄熱部
11in…導入接続部
11out…排出接続部
11cir…循環接続部
11a…蓄熱部
11b…蓄熱部
12…作動油タンク
13…作動油ポンプ
14…油圧制御バルブ
15…電動ポンプ
30…制御部
31…温度センサ
40…カウンターウエイト
60a…熱交換器
60b…熱交換器
61a…熱媒管
61a1…第1の熱交換部
61a2…第2の熱交換部
61b…熱媒管
61b1…第1の熱交換部
61b2…第2の熱交換部
62a…放熱部
62b…放熱部
111…熱交換部
500…ショベルカー
510…走行部
511…クローラ
520…機体
521…エンジン
522…キャブ
523…燃料タンク
524…排気装置
525…排気管
530…作業装置
531…支持部材
532…ショベル
533…油圧式アクチュエータ
L10…第1の循環配管
L10b…第1の循環配管
L11…第1配管
L11b…第1配管
L12…第2配管
L13…第3配管
L13b…第3配管
L14…第4配管
L15…第5配管
L20…第2の循環配管
L13b1…熱交換部
V1…第1切替弁
V2…第2切替弁
V3…第3切替弁
V4…第4切替弁
SL…制御信号線
10a…作動油回路
10b…作動油回路
11…蓄熱部
11in…導入接続部
11out…排出接続部
11cir…循環接続部
11a…蓄熱部
11b…蓄熱部
12…作動油タンク
13…作動油ポンプ
14…油圧制御バルブ
15…電動ポンプ
30…制御部
31…温度センサ
40…カウンターウエイト
60a…熱交換器
60b…熱交換器
61a…熱媒管
61a1…第1の熱交換部
61a2…第2の熱交換部
61b…熱媒管
61b1…第1の熱交換部
61b2…第2の熱交換部
62a…放熱部
62b…放熱部
111…熱交換部
500…ショベルカー
510…走行部
511…クローラ
520…機体
521…エンジン
522…キャブ
523…燃料タンク
524…排気装置
525…排気管
530…作業装置
531…支持部材
532…ショベル
533…油圧式アクチュエータ
L10…第1の循環配管
L10b…第1の循環配管
L11…第1配管
L11b…第1配管
L12…第2配管
L13…第3配管
L13b…第3配管
L14…第4配管
L15…第5配管
L20…第2の循環配管
L13b1…熱交換部
V1…第1切替弁
V2…第2切替弁
V3…第3切替弁
V4…第4切替弁
SL…制御信号線
Claims (13)
- 作動油回路であって、
作動油が循環する第1の循環油路を形成する第1の循環配管と、
前記第1の循環配管上に配置されている作動油タンクと、
前記第1の循環配管上に配置され、前記作動油によって駆動される油圧機器を駆動するための油圧機器駆動部と、
前記第1の循環配管から分岐する分岐配管と、
蓄熱体を有し、前記分岐配管上に配置されている蓄熱部と、
前記作動油の油路を前記分岐配管を経由する油路と経由しない油路との間で切り替える切替部とを備える、作動油回路。 - 請求項1に記載の作動油回路において、さらに、
前記作動油タンクと前記蓄熱部とを連通し、前記作動油が循環する第2の循環油路を形成するための第2の循環配管を備え、
前記第2の循環油路の管路長は、前記第1の循環油路の管路長よりも短い、作動油回路。 - 請求項1または2に記載の作動油回路において、
前記分岐配管は前記蓄熱体に内包されている、作動油回路。 - 請求項3に記載の作動油回路において、
前記蓄熱体は、内燃機関の排気ガスと熱交換を行うための熱交換部を有する、作動油回路。 - 請求項1または2に記載の作動油回路において、
前記蓄熱体は、内燃機関の排気ガスと熱交換を行うための第1の熱交換部を有し、
前記第1の循環配管は、前記蓄熱体と熱交換を行うための第2の熱交換部を有する、作動油回路。 - 作動油回路であって、
作動油が循環する第1の循環油路を形成する第1の循環配管と、
前記第1の循環配管上に配置されている作動油タンクと、
前記第1の循環配管上に配置され、前記作動油によって駆動される油圧機器を駆動するための油圧機器駆動部と、
内燃機関の排気ガスと熱交換を行うための第1の熱交換部を有する蓄熱体を有する蓄熱部と、
前記第1の循環配管上に配置されている、前記蓄熱体と熱交換を行うための第2の熱交換部と、を備える作動油回路。 - 請求項6に記載の作動油回路において、さらに、
前記作動油タンクと前記第2の熱交換部とを連通し、前記作動油が循環する第2の循環油路を形成するための第2の循環配管を備え、
前記第2の循環油路の管路長は、前記第1の循環油路の管路長よりも短い、作動油回路。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の作動油回路において、さらに、
少なくとも前記蓄熱部を含むカウンターウエイトを備える、作動油回路。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の作動油回路を備える油圧式作業機械。
- 請求項2または7に記載の作動油回路を備える油圧式作業機械において、さらに、
前記油圧式作業機械の停止時に、前記作動油を前記第2の循環油路を介して前記作動油タンクと前記蓄熱部または前記第2の熱交換部との間で循環させる循環部を備える、油圧式作業機械。 - 請求項9または10に記載の油圧式作業機械において、さらに、
前記油圧機器とカウンターウエイトとを有する機体部を備え、
前記蓄熱体は、前記機体部における前記カウンターウエイトが配置されている側に配置されている、油圧式作業機械。 - 請求項9から11のいずれか一項に記載の油圧式作業機械において、
前記カウンターウエイトには、前記作動油回路のうち、少なくとも前記蓄熱体が含まれている、油圧式作業機械。 - 油圧式作業機械に用いられるカウンターウエイトであって、
作動油との間で熱交換を行うための蓄熱体を有する蓄熱部を備える、カウンターウエイト。
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JP2014239574A JP2016102295A (ja) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | 作動油回路、油圧式作業機械およびカウンターウエイト |
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JP2014239574A Pending JP2016102295A (ja) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | 作動油回路、油圧式作業機械およびカウンターウエイト |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017108788A1 (de) | 2016-05-23 | 2017-11-23 | Subaru Corporation | Fahrzeugrückfahrassistent |
JP2020506475A (ja) * | 2017-01-27 | 2020-02-27 | クノル−ブレムゼ ジステーメ フューア ヌッツファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングKnorr−Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH | 車両のトレーラの周囲の物体を検出するためのセンサ装置および方法 |
JPWO2020021928A1 (ja) * | 2018-07-24 | 2021-08-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 流体加熱装置、原動機システム、移動体、及び油圧システム |
-
2014
- 2014-11-27 JP JP2014239574A patent/JP2016102295A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7054839B2 (ja) | 2018-07-24 | 2022-04-15 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 流体加熱装置、原動機システム、移動体、及び油圧システム |
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