JP3681955B2

JP3681955B2 - 作業機の熱交換器の目詰防止装置

Info

Publication number: JP3681955B2
Application number: JP2000149958A
Authority: JP
Inventors: 耕治岸田; 頼道久保田; 信明的場; 吉生浜田
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2020-05-22
Also published as: JP2001329568A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機の熱交換器の目詰防止装置、さらに詳しくは、油圧ショベルなどの作業機における、ラジエータなどの熱交換器の目詰防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１を参照して説明すると、作業機の典型例である全体を番号２で示す油圧ショベルは、下部走行体３と、下部走行体３上に実質上鉛直に延びる旋回軸線４を中心として旋回自在に支持された上部旋回体５と、上部旋回体５に上下方向に揺動自在に支持された作業アーム６とを備えている。作業アーム６は、上部旋回体５に上下方向に揺動自在に支持されたブーム６ａ、上部旋回体５とブーム６ａとの間に介在されたブーム作動シリンダ６ｂ、ブーム６ａの先端に上下方向に揺動自在に連結されたアーム６ｃ、ブーム６ａとアーム６ｃとの間に介在されたアーム作動シリンダ６ｄ、アーム６ｃの先端に上下方向に揺動自在に連結されたバケット６ｅ、及びアーム６ｃとバケット６ｅとの間に介在されたバケット作動シリンダ６ｆを備えている。
【０００３】
図１１とともに図１２を参照して説明すると、油圧ショベル２は、上述のブーム作動シリンダ６ｂ、アーム作動シリンダ６ｄ、バケット作動シリンダ６ｆ、さらに上部旋回体５を旋回駆動する旋回モータ７、下部走行体３の走行装置を駆動する左右一対の走行モータ８ａ、８ｂなどの油圧アクチュエータを、作動制御するための油圧制御装置を備えている。油圧制御装置は、作動油のタンク９と、エンジン１０によって駆動される一対の可変容量型の油圧ポンプであるアクチュエータ用ポンプ１１ａ、１１ｂと、その吐出油を制御して油圧アクチュエータに供給するコントロールバルブ１２とを備えている。コントロールバルブ１２は、油圧アクチュエータの各々に対応しオペレータによって操作される複数個の方向制御弁を備えている。エンジン１０はその冷却水を冷やすためのラジエータ１４を備え、油圧制御装置は作動油を冷却するためのオイルクーラ１５を備えている。
【０００４】
ラジエータ１４、オイルクーラ１５などの熱交換器は、熱交換器を流れる冷却水、作動油などの流体を冷却風によって冷やす空冷式で構成されている。そして冷却風を生成するためのファン１６がエンジン１０の出力軸に直結、あるいはベルト手段などを介して連結されている。冷却風は熱交換器の放熱フィンの間を通して流され、加熱した冷却水、作動油は熱交換されて冷却される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおりの形態の熱交換器を備える作業機には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００６】
すなわち、ファン１６はエンジン１０の回転方向が一定であるのでその回転方向が一定であり、ラジエータ１４、オイルクーラ１５などの熱交換器に流れる冷却風の流れの方向が一方向である。そのために、熱交換器にゴミなどが一旦詰まると冷却風の風路が狭められ目詰状態になり冷却効率が悪くなり、冷却が追いつかなくなって、作動油、冷却水などがオーバヒートしてしまう。したがって、目詰まり、オーバヒートを防ぐためには、熱交換器の定期的な、あるいは作業環境条件によってはタイムリーな清掃が必要である。この清掃は人手によって圧縮空気、水道水などを吹き付けて、またブラシなどにより擦り落とすことにより行われる。作業機が廃棄物処理場、ゴミの埋め立て処理場などの、粉塵、ゴミなどが多い環境で稼働する場合には、特にゴミ詰まりが頻繁に発生するために、作業機を停め作業を停止して、熱交換器の清掃を頻繁に行わなくてはならない。清掃には時間を要するので、作業機による作業の能率も悪くなる。
【０００７】
熱交換器の清掃を容易に行うことができるようにするために、改良された作業機においては、熱交換器が収容された部分のカバー類を清掃作業時に簡単に開放することができるようにしたり、熱交換器そのものを傾けたり移動させたりすることができるようにしている。しかしながら、清掃の作業は比較的容易にはなるものの、清掃作業が必要なことに変わりはない。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、空冷式のラジエータ、オイルクーラなどの熱交換器を備える作業機において、熱交換器に詰まるゴミなどを人手によることなく自動的に除去することができ、熱交換器の目詰まりを自動的に防止することができるようにした、作業機の熱交換器の目詰防止装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、流体を冷却する空冷式の熱交換器と、該熱交換器に流す冷却風を生成するファンとを備える作業機において、常時は回転方向が正転状態の該ファンを逆転状態に切換可能に駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、入力手段と、その出力信号に基づいて該駆動手段を制御するコントローラとを備え、該入力手段は、該流体の温度を検出する温度検出手段及び該ファンの回転方向を所定の時間、所定の間隔で逆転状態にするように該コントローラに指令する逆転設定手段を備え、該駆動手段は該ファンの回転速度を変更可能に駆動し、該コントローラは、該熱交換器の目詰状態を判定するための該流体の目標温度と、該検出手段による検出温度とに基づいて、該ファンが正転状態で該検出温度が目標温度よりも低い状態においては、該検出温度と目標温度との差が小さいほど該ファンの回転速度を大きくするように該駆動手段を制御し、該検出温度が目標温度を越えたときには、該ファンの回転方向を所定の時間逆転状態にするように該駆動手段を制御し、該熱交換器は、該作業機のエンジンにより駆動される油圧ポンプにより吐出される作動油を冷却するためのオイルクーラを備え、該制御手段は、該ファンの回転方向が逆転状態のときには該油圧ポンプの出力馬力を制限する出力設定手段を備えている、ことを特徴とする作業機の熱交換器の目詰防止装置である。
【００１０】
そして、熱交換器に流す冷却風を生成するファンの回転方向を制御手段によって逆転状態にすることにより、冷却風の流れの方向を逆にして、熱交換器に詰まったゴミを吹き飛ばし熱交換器の目詰まりを防止する。入力手段によってファンを逆転状態にする条件を入力し、コントローラによってファンの駆動手段を制御する。入力手段の温度検出手段によって冷却される流体の温度を検出し、検出温度が熱交換器の目詰状態に至らない低い温度のときにはファンの回転速度を低くして冷却風の風量を下げ、風量を下げることにより熱交換器にゴミなどが詰まるチャンスを少なくし、検出温度の上昇にともないファンの回転速度を上げて冷却風を多く流すようにし、熱交換器を流れる流体の温度によって熱交換器が目詰状態であることが判定されると、ファンを所定の時間逆転させて冷却風の流れの方向を逆方向にし、熱交換器に詰まったゴミを吹き飛ばす。さらに、熱交換器が目詰状態のときには油圧ポンプの出力馬力、すなわち吐出油量などを減らして、作動油による発熱、エンジン負荷による冷却水の発熱などを減らすようにする。
【００２１】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の熱交換器の目詰防止装置において、該ファンは、回転方向が逆転状態のときには最大回転速度で駆動される。
【００２２】
そして、ファンが逆転状態のときには冷却風の風量を最大にし熱交換器に詰まったゴミなどを吹き飛ばし易くする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された作業機の熱交換器の目詰防止装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。なお、図１〜図１０において図１１及び図１２と実質上同一の部分には同一の符号が付されている。また、その説明は原則として省略されている。
【００３０】
第１の実施の形態について図１〜図３を参照して説明する。図１を参照して説明すると、熱交換器の目詰防止装置は、熱交換器であるラジエータ１４及びオイルクーラ１５に流す冷却風を生成する常時は正転状態のファン１６の回転方向を逆転可能に駆動する駆動手段１７と、駆動手段１７を制御する制御手段１８とを備えている。ラジエータ１４及びオイルクーラ１５は冷却風が両者を順次に通過するように配設され、ファン１６の側にラジエータ１４が位置付けられている。ファン１６は、冷却風の流れの方向を正転及び逆転で逆の方向に生成する。正転状態のファン１６からの冷却風はオイルクーラ１５、ラジエータ１４の順で流れ、逆転状態のファン１６による冷却風はラジエータ１４、オイルクーラ１５の順で逆方向に流れる。
【００３１】
制御手段１８は、入力手段１９と、その出力信号に基づいて駆動手段１７を制御するコントローラ２０とを備えている。入力手段１９は、ラジエータ１４及びオイルクーラ１５を流れる流体の温度を検出する温度検出手段２１と、ファン１６の回転方向を所定の時間、所定の間隔で逆転状態にするようにコントローラ２０に指令する逆転設定手段２２とを備えている。入力手段１９はさらに、手動によってファン１６の回転方向を随意に逆転状態に設定可能な手動逆転操作手段である手動逆転操作器２３を備えている。さらに制御手段１８は、コントローラ２０に接続されファン１６の回転方向が逆転状態であることを示す逆転報知手段である逆転報知器２４を備えている。
【００３２】
駆動手段１７は、ファン１６が連結され正転及び逆転が可能な固定容量の油圧モータで構成された冷却用モータ２５と、エンジン１０により駆動される可変容量斜板型の油圧ポンプで構成された冷却用ポンプ２６と、コントローラ２０からの出力信号により冷却用ポンプ２５の吐出油量を制御する可変制御器である斜板制御器２６ａと、冷却用ポンプ２６の吐出油を冷却用モータ２５の一対のポートの各々にコントローラ２０からの出力信号によって切換え接続する電磁方向切換弁２７と、電磁方向切換弁２７と冷却用モータ２５とを結ぶ一対の油路２８ａ、２８ｂと、油路２８ａ、２８ｂの間に介在された真空防止弁であるチェック弁２９と、冷却用ポンプ２６の吐出油の圧力を規定するリリーフ弁３０とを備えている。
【００３３】
ファン１６の回転は、電磁方向切換弁２７を切換えることにより回転方向が正転状態又は逆転状態に切換えられ、冷却用ポンプ２６の吐出油量を斜板制御器２６ａによって変えることにより回転速度が変更される。電磁方向切換弁２７は、二位置の切換弁で構成され、常時はファン１６を正転状態にする位置にばね力によって付勢され位置付けられており（図１に示す状態）、コントローラ２０からの信号が入力されているときにのみ他方の位置、すなわちファン１６を逆転状態にする位置に位置付けられる。
【００３４】
温度検出手段２１は、オイルクーラ１５に流れる作動油の温度を作動油のタンク９において検出しその信号をコントローラ２０に出力する作動油温度検出器２１ａと、ラジエータ１４に流れる冷却水の温度をエンジン１０とラジエータ１４とを結ぶ管路において検出しその信号をコントローラ２０に出力する冷却水温度検出器２１ｂとを備えている。
【００３５】
逆転設定手段２２は、駆動手段１７の冷却用モータ２５を所定の時間、所定の間隔で逆転するようにコントローラ２０に指令する逆転間隔設定器２２ａ及び逆転時間設定器２２ｂを備えている（逆転時間及び逆転間隔の設定については後に詳述する）。
【００３６】
手動逆転操作器２３は、手動操作するとファン１６の回転方向を随意に所定の時間逆転状態に設定する。また、逆転報知器２４は、駆動手段１７によるファン１６の逆転状態を運転席のオペレータに知らせるように、作業機の形態、作業の条件などに応じて適宜の手段、例えばランプの点灯、モニタ画面の表示、あるいは警報音の発信などが、一個あるいは複数個組合わされて用いられる。
【００３７】
主として図２を参照してコントローラ２０を説明すると、コントローラ２０は、ラジエータ１４の目詰状態を判定するための冷却水の上限の目標温度を設定する冷却水目標温度設定器３１、冷却水目標温度設定器３１と冷却水温度検出器２１ｂの出力を比較する比較器３２、比較器３２で求められた温度偏差に基づいて制御演算を行うＰＩ制御器３３、オイルクーラ１５の目詰状態を判定するための作動油の上限の目標温度を設定する作動油目標温度設定器３４、作動油目標温度設定器３４と作動油温度検出器２１ａの出力を比較する比較器３５、比較器３５で求められた温度偏差に基づいて制御演算を行うＰＩ制御器３６、並びにＰＩ制御器３３とＰＩ制御器３６の出力を比較して大きい値を選択する最大値選択器３７を備えている。そして、最大値選択器３７からは温度偏差に応じた信号が出力される。
【００３８】
コントローラ２０はまた、逆転間隔設定器２２ａ及び逆転時間設定器２２ｂの設定信号を基に一定間隔ごとに一定時間逆転信号を出力するタイマ３８、並びに手動逆転操作器２３の出力とタイマ３８の論理和を出力するＯＲ演算器３９を備えている。タイマ３８は、逆転間隔設定器２２ａ及び逆転時間設定器２２８ｂの設定信号に基づいて、図３に示すように一定間隔毎に一定時間逆転信号を出力する。タイマ３８には、作業機の稼働環境などに基づいて、逆転の時間及び間隔が予め入力される。
【００３９】
コントローラ２０はさらに、冷却用ポンプ２６の斜板制御器２６ａを最大吐出流量状態の最大斜板状態に設定する最大斜板指令設定器４０、常時は最大値選択器３７の信号を選択しＯＲ演算器３９の出力信号により最大斜板指令設定器４０の信号を選択する信号選択器４１、信号選択器４１の出力信号に基づいて斜板制御器２６ａを駆動する比例弁駆動器４２、並びにＯＲ演算器３９の出力に基づいて電磁方向切換弁２７を切換える電磁弁駆動器４３を備えている。逆転報知器２４はＯＲ演算器３９の出力に基づいて駆動される。
【００４０】
図１〜図３、主として図２を参照して上述の第１の実施の形態の作用を説明する。
【００４１】
（１）作業機が運転されると、コントローラ２０において、冷却水目標温度設定器３１と冷却水温度検出器２１ｂの出力が比較器３２で比較され、求められた温度偏差に基づいてＰＩ制御器３３で制御演算が行われる。同様に、作動油目標温度設定器３４と作動油温度検出器２１ａの出力が比較器３５で比較され、求められた温度偏差に基づいてＰＩ制御器３６で制御演算が行われる。ＰＩ制御器３３とＰＩ制御器３６の出力は最大値選択器３７に入力され、大きい方の値が選択されて、信号選択器４１に出力される。
【００４２】
（２）信号選択器４１は、ファン１６が正転状態にある作業機の通常の運転時においては、最大信号選択器３７の信号を選択し、比例弁駆動器４２を介して斜板制御器２６ａを駆動し冷却用ポンプ２６の吐出油量が調整され、冷却用モータ２５の回転速度すなわちファン１６の回転速度が、検出温度と目標温度との差が小さいほど大きくなるようにし、冷却水温度及び作動油温度が規定の温度以上に上昇しないように制御される。
【００４３】
（３）ＯＲ演算器３９は手動逆転操作器２３の信号とタイマ３８の信号の論理和を出力するので、タイマ３８が予め設定された時間になりＯＮ信号を出力するとＯＲ演算器３９からＯＮ信号が出力され、ＯＮ信号は電磁弁駆動器４３を介して電磁方向切換弁２７を切換え冷却用モータ２５の回転を逆転させ、ファン１６の回転を逆転状態にする。同時に、ＯＲ演算器３９からのＯＮ信号により信号選択器４１が切換えられ最大斜板指令設定器４０の信号が選択され、比例弁駆動器４２を介して冷却用ポンプ２６の斜板制御器２６ａに最大指令が出力され、冷却用モータ２５すなわちファン１６が最大回転速度で回転される。この時、ＯＲ演算器３９の出力により逆転報知器２４が駆動され、オペレータにファン１６が逆転状態にあることが知らされる。
【００４４】
（４）上述のように、逆転設定手段２２により設定されたタイマ３８によりラジエータ１４及びオイルクーラ１５には、所定の間隔で所定の時間、通常とは逆方向の冷却風が最大の風量で流れるので、ラジエータ１４、オイルクーラ１５などの熱交換器に詰まったゴミなどが吹き飛ばされ除去される。
【００４５】
（５）さらに、手動逆転操作器２３をオペレータが随意に、例えば熱交換器にゴミなどの詰まり、引っ掛かりなどが見出された時などに操作すると、ＯＲ演算器３９を介して電磁弁駆動器４３にＯＮ信号が出力され、電磁方向切換弁２７が切換えられ、冷却用モータ２５が逆転される。同時に、ＯＲ演算器３９の出力により、信号選択器４１が切換えられ、最大斜板指令設定器４０の信号が選択され、比例弁駆動器４２を介して斜板制御器２６ａが駆動され冷却用ポンプ２６の吐出油量が最大になりファン１６が最大回転速度で回転される。
【００４６】
したがって、第１の実施の形態による目詰防止装置によれば、冷却風を送るファン１６を自動的に所定の間隔で所定の時間、あるいは手動で任意の時間、逆転状態にさせ冷却風の流れる方向を逆向きにし、かつ風量を最大にして熱交換器に詰まったゴミなどを吹き飛ばすことができる。そして、熱交換器の目詰まり、オーバヒートを防止することができる。また、人手でゴミなどを熱交換器から除去する作業も省けるので、作業機による作業の能率も向上する。
【００４７】
第２の実施の形態について図４〜図６を参照して説明する。図４を参照して説明すると、熱交換器の目詰防止装置は、熱交換器であるラジエータ１４及びオイルクーラ１５に流す冷却風を生成する常時は正転状態のファン１６の回転方向を逆転可能に駆動する駆動手段１７と、駆動手段１７を制御する制御手段４４とを備えている。
【００４８】
駆動手段１７は、上述の第１の実施の形態におけるものと同じである。また、ファン１６、ラジエータ１４、オイルクーラ１５の配置、冷却風の流れの方向なども第１の実施の形態と同じである。したがって、これらについての説明は省略されている。
【００４９】
制御手段４４は、入力手段４５と、その出力信号に基づいて駆動手段１７を制御するコントローラ４６とを備えている。入力手段４５は、ラジエータ１４及びオイルクーラ１５を流れる流体の温度を検出する温度検出手段２１と、ラジエータ１４及びオイルクーラ１５の冷却風の入口及び出口の差圧を検出する差圧検出手段である差圧検出器４７と、ファン１６の回転速度を検出する回転速度検出手段である回転速度検出器４８とを備えている。入力手段４５はまた、手動によりファン１６の回転方向を随意に逆転状態にすることができる手動逆転操作器２３を備えている。さらに制御手段４４は、コントローラ４６に接続されファン１６の回転方向が逆転状態であることを示す逆転報知手段である逆転報知器２４を備えている。
【００５０】
温度検出手段２１、手動逆転操作器２３及び逆転報知器２４は、上述の第１の実施の形態におけるものと同じである。したがって、これらについての説明も省略されている。
【００５１】
差圧検出器４７は、ファン１６の正転状態における熱交換器の冷却風の入口であるオイルクーラ１５の入口側と通過した冷却風の出口であるラジエータ１４の出口側の差圧を検出しその信号をコントローラ４６に出力する。回転速度検出器４８は、ファン１６のファン本体あるいは回転軸など適宜の所で回転速度を検出しその信号をコントローラ４６に出力する。
【００５２】
主として図５を参照してコントローラ４６を説明すると、コントローラ４６は、冷却水の上限の目標温度を設定する冷却水目標温度設定器３１、冷却水目標温度設定器３１と冷却水温度検出器２１ｂの出力を比較する比較器３２、比較器３２で求められた温度偏差に基づいて制御演算を行うＰＩ制御器３３、作動油の上限の目標温度を設定する作動油目標温度設定器３４、作動油目標温度設定器３４と作動油温度検出器２１ａの出力を比較する比較器３５、比較器３５で求められた温度偏差に基づいて制御演算を行うＰＩ制御器３６、並びにＰＩ制御器３３とＰＩ制御器３６の出力を比較して大きい値を選択する最大値選択器３７を備えている。
【００５３】
コントローラ４６はまた、回転速度検出器４８の信号に基づき、熱交換器の目詰状態を判定するための回転速度により異なる冷却風量に応じた差圧の許容値を図６に示すように設定する許容差圧設定器４９、変動する差圧検出器４７の信号を移動平均などにより平滑な信号に変換する信号平滑器５０、許容差圧設定器４９の信号と信号平滑器５０の信号を比較する比較器５１、比較器５１の信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ信号、すなわち検出された差圧が許容差圧を越えるとＯＮ信号を設定する信号設定器５２、信号設定器５２の出力がＯＮになると一定時間駆動信号を出力するタイマ５３、並びに手動逆転操作器２３の出力とタイマ５３の出力の論理和を出力するＯＲ演算器３９と備えている。
【００５４】
コントローラ４６はさらに、冷却用ポンプ２６の斜板制御器２６ａの最大斜板状態を設定する最大斜板指令設定器４０、常時は最大値選択器３７の信号を選択しＯＲ演算器３９の出力信号により最大斜板指令設定器４０の信号を選択する信号選択器４１、信号選択器４１の出力信号に基づいて斜板制御器２６ａを駆動する比例弁駆動器４２、並びにＯＲ演算器３９の出力に基づいて電磁方向切換弁２７を切換える電磁弁駆動器４３を備えている。逆転報知器２４はＯＲ演算器３９の出力に基づいて駆動される。
【００５５】
図４〜図６、主として図５を参照して上述の第２の実施の形態の作用を説明する。
【００５６】
（１）作業機が運転されファン１６が正転状態にある作業機の通常の運転時においては、入力手段４５の冷却水温度検出器２１ｂ及び作動油温度検出器２１ａの出力は、コントローラ４６において上述の第１の実施の形態のコントローラ２０における場合と同様に処理され、冷却用モータ２５の回転速度すなわちファン１６の回転速度が冷却水温度及び作動油温度が規定温度以上に上昇しないように制御される。
【００５７】
（２）一方、回転速度検出器４８により、ファン１６の回転速度が検出され、許容差圧設定器４９によりラジエータ１４及びオイルクーラ１５を流れる冷却風の許容差圧が設定される。また、差圧検出器４７によりラジエータ１４及びオイルクーラ１５を流れる冷却風の入口と出口の実差圧が検出され、信号平滑器５０で移動平均などにより瞬時の変化を滑らかにして平均的な差圧が求められる。そして、比較器５１により許容差圧設定器４９の信号と信号平滑器５０の信号が比較され、比較器５１の信号に基づいて信号設定器５２にてＯＮ／ＯＦＦ信号が設定される。差圧検出器４７で検出された差圧が許容差圧設定器４９から出力される許容差圧よりも大きいときには、信号設定器５２の出力がＯＮになり、タイマ５３から一定時間駆動信号が出力される。
【００５８】
（３）ＯＲ演算器３９は手動逆転操作器２３の信号とタイマ５３の信号の論理和を出力するので、ＯＲ演算器３９からＯＮ信号が出力され、電磁弁駆動器４３を介して電磁方向切換弁２７が切換えられ、冷却用モータ２５の回転方向が逆転される。同時に、信号選択器４１が切換えられ、最大斜板指令設定器４０の信号が選択され、比例弁駆動器４２を介して冷却用ポンプ２６の斜板制御器２６ａが駆動され、冷却用ポンプ２６は最大油量を吐出して、冷却用モータ２５すなわちファン１６を最大回転速度で回転させる。この時、ＯＲ演算器３９の出力により逆転報知器２４が駆動され、オペレータにファン１６が逆転状態にあることが知らされる。
【００５９】
（４）上述のように、差圧検出器４７により検出された差圧及び回転速度検出器４８により検出された回転速度に基づいて熱交換器の目詰状態が判定され、所定の目詰状態のときには、ラジエータ１４及びオイルクーラ１５に流れる冷却風を通常とは逆方向に最大風量で所定の時間流すので、ラジエータ１４、オイルクーラ１５などの熱交換器に詰まったゴミなどが吹き飛ばされ除去される。
【００６０】
（５）さらに、手動逆転操作器２３をオペレータが随意に、例えば熱交換器にゴミなどの詰まり、引っ掛かりなどが見出された時などに操作すると、ＯＲ演算器３９を介して電磁弁駆動器４３にＯＮ信号が出力され、電磁方向切換弁２７が切換えられ、冷却用モータ２５が逆転される。同時に、ＯＲ演算器３９の出力により、信号選択器４１が切換えられ、最大斜板指令設定器４０の信号を選択して、比例弁駆動器４２を介して斜板制御器２６ａを駆動して冷却用ポンプ２６の吐出油量を最大にしてファン１６を最大回転速度で回転させる。
【００６１】
したがって、第２の実施の形態による目詰防止装置によれば、冷却風を送るファン１６を自動的に所定の間隔で所定の時間、あるいは手動で任意の時間、逆転状態にさせ冷却風の流れる方向を逆向きにし、かつ風量を最大にして熱交換器に詰まったゴミなどを吹き飛ばすことができる。そして、熱交換器の目詰まり、オーバヒートを防止することができる。また、人手でゴミなどを熱交換器から除去する作業も省けるので、作業機による作業の能率も向上する。さらに、熱交換器を流れる冷却風の入口と出口の差圧に基づいて熱交換器の目詰まりを判定するので、目詰まりが生じたときにのみファンが逆転状態になり、必要以上にファンが逆転しない。また、作業の環境などに応じてファンの逆転時間及び間隔をタイマで設定する煩わしさもなく、作業機による作業の能率が向上する。
【００６２】
第３の実施の形態について図７〜図９を参照して説明する。図７を参照して説明すると、熱交換器の目詰防止装置は、熱交換器であるラジエータ１４及びオイルクーラ１５に流す冷却風を生成する常時は正転状態のファン１６の回転方向を逆転可能に駆動する駆動手段１７と、駆動手段１７を制御する制御手段５４とを備えている。
【００６３】
駆動手段１７は、上述の第１の実施の形態におけるものと同じである。また、ファン１６、ラジエータ１４、オイルクーラ１５の配置、冷却風の流れの方向なども第１の実施の形態と同じである。したがって、これらについての説明は省略されている。
【００６４】
制御手段５４は、入力手段５５と、その出力信号に基づいて駆動手段１７を制御するコントローラ５６とを備えている。入力手段５５は、ラジエータ１４及びオイルクーラ１５を流れる流体の温度を検出する温度検出手段２１と、エンジン１０のアクセルダイヤル５７と、手動によりファン１６の回転方向を随意に逆転状態にすることができる手動逆転操作器２３とを備えている。制御手段５４はまた、コントローラ５６に接続されファン１６の回転方向が逆転状態であることを示す逆転報知器２４を備えている。制御手段５４はさらに、アクチュエータ用ポンプ１１ａ、１１ｂの馬力制御用電磁比例弁５８を備えている。
【００６５】
温度検出手段２１、手動逆転操作器２３及び逆転報知器２４は、上述の第１の実施の形態におけるものと同じである。したがって、これらについての説明も省略されている。
【００６６】
アクセルダイヤル５７は、作業機に標準的に備えられエンジン１０の出力を設定するロータリスイッチ型の操作ダイヤルで、オペレータによってエンジン１０の回転をローアイドルからハイアイドルまで段階的に選択調整することができるものである。馬力制御用電磁比例弁５８は、アクチュエータ用ポンプ１１ａ、１１ｂの容量可変機構を制御して、その出力馬力、すなわちエンジン１０からアクチュエータ用ポンプ１１ａ、１１ｂへの投入馬力を制限する。そして図９に示すようにファン１６の逆転状態のときに、通常時に較べて同じアクセルダイヤル５７の設定でポンプ１１ａ、１１ｂの馬力を低く抑えるようにしている。
【００６７】
主として図８を参照してコントローラ５６を説明すると、コントローラ５６は、冷却水の上限の温度を設定する冷却水目標温度設定器３１、冷却水目標温度設定器３１と冷却水温度検出器２１ｂの出力を比較する比較器３２、比較器３２で求められた温度偏差に基づいて制御演算を行うＰＩ制御器３３、作動油の上限の温度を設定する作動油目標温度設定器３４、作動油目標温度設定器３４と作動油温度検出器２１ａの出力を比較する比較器３５、比較器３５で求められた温度偏差に基づいて制御演算を行うＰＩ制御器３６、並びにＰＩ制御器３３とＰＩ制御器３６の出力を比較して大きい値を選択する最大値選択器３７を備えている。
【００６８】
コントローラ５６はまた、最高値選択器３７の出力を平均化する信号平滑器５９、比較器３２の出力を平均化する信号平滑器６０、比較器３５の出力を平均化する信号平滑器６１、信号平滑器５９の出力が規定以上に達するとＯＮ出力を設定する信号設定器６２、信号平滑器６０の出力が規定以上に達するとＯＮ出力を設定する信号設定器６３、信号平滑器６１の出力が規定以上に達するとＯＮ出力を設定する信号設定器６４、信号設定器６３と信号設定器６４の出力の論理和を求めるＯＲ演算器６５、ＯＲ演算器６５の出力信号と信号設定器６２の出力信号のＡＮＤ演算器６６、ＡＮＤ演算器６６の出力がＯＮになると一定時間駆動信号を出力するタイマ６７、並びにタイマ６７と手動逆転操作器２３の出力の論理和を求めるＯＲ演算器６８を備えている。
【００６９】
コントローラ５６はさらに、冷却用ポンプ２６の斜板制御器２６ａの最大斜板指令設定器４０、常時は最大値選択器３７の信号を選択しＯＲ演算器６８の出力信号により最大斜板指令設定器４０の信号を選択する信号選択器４１、信号選択器４１の出力信号に基づいて斜板制御器２６ａを駆動する比例弁駆動器４２、並びにＯＲ演算器６８の出力に基づいて電磁方向切換弁２７を切換える電磁弁駆動器４３を備えている。
【００７０】
コントローラ５６はまた、アクセルダイヤル５７の信号に基づいて通常運転時のポンプ馬力を設定するための馬力設定器６９、アクセルダイヤル５７の信号に基づいて図９に示すようにラジエータ１４及び／又はオイルクーラ１５が目詰まりしたときのポンプ馬力を設定するための出力設定手段である馬力設定器７０、通常は馬力設定器６９の出力を選択しＯＲ演算器６８の出力信号により馬力設定器７０を選択する信号選択器７１を備えている。信号選択器７１の出力信号により馬力制御用電磁比例弁５８が駆動される。馬力設定器６９は図９に実線で示す特性を、馬力設定器７０は破線で示す特性を有している。
【００７１】
図７〜図９、主として図８を参照して上述の第３の実施の形態の作用を説明する。
【００７２】
（１）作業機が運転されファン１６が正転状態にある作業機の通常の運転時においては、入力手段５５の冷却水温度検出器２１ｂ及び作動油温度検出器２１ａの出力はコントローラ５６において、上述の第１の実施の形態のコントローラ２０における場合と同様に処理され、冷却用モータ２５の回転速度すなわちファン１６の回転速度が冷却水温度及び作動油温度が規定温度以上に上昇しないように制御される。
【００７３】
（２）一方、最大値選択器３７の出力は、信号平滑器５９で平均化して滑らかにされ、信号設定器６２はその出力が最大斜板指令値に達するとＯＮ信号を出力する。また、比較器３２の出力は信号平滑器６０で平均化して滑らかにされ、信号設定器６３はその出力が規定値以上に達するとＯＮ信号を出力する。同様に、比較器３５の出力は信号平滑器６１で平均化して滑らかにされ、信号設定器６４はその出力が規定値以上に達するとＯＮ信号を出力する。ＯＲ演算器６５は、信号設定器６３と信号設定器６４の出力の論理和を出力する。ＡＮＤ演算器６６は、信号設定器６２とＯＲ演算器６５の出力の論理積を求め、タイマ６７はＡＮＤ演算器６６の出力がＯＮ信号になると一定時間駆動信号を出力する。
【００７４】
（３）この作用によって、通常運転時に、ファン１６の回転が最大に達し、冷却水温度又は作動油温度が目標値を上回った状態が検出されると、目詰状態が判定され、タイマ６７から逆転駆動信号が出力される。
【００７５】
（４）ＯＲ演算器６８は、タイマ６７の信号と手動逆転操作器２３の信号の論理和を出力するので、ＯＲ演算器６８からＯＮ信号が駆動され、電磁弁駆動器４３を介して電磁方向切換弁２７が切換えられ、冷却用モータ２５が逆転され、ファン１６が正転状態から逆転状態に切換えられる。同時に、信号選択器４１が切換えられ、最大斜板指令設定器４０の信号が選択され、比例弁駆動器４２を介して冷却用ポンプ２６の斜板制御器２６ａを駆動して冷却用ポンプ２６を最大油量にし、ファン１６を最大回転速度で回転させ、ラジエータ１４、オイルクーラ１５に詰まったゴミなどを吹き飛ばして除去する。この時、ＯＲ演算器６８からの出力により逆転報知器２４が駆動され、オペレータにファン１６が逆転状態であることが知らされる。
【００７６】
（５）さらに、ＯＲ演算器６８の出力がＯＮになると、信号選択器７１により通常運転時のポンプ馬力を設定するための馬力設定器６９から目詰まりしたときのポンプ馬力を設定するための馬力設定器７０に切換えられる。したがって、目詰まり時にはアクチュエータ用ポンプ１１ａ、１１ｂの馬力が下がり、冷却水及び作動油に吸収される熱量が減らされ、ファン１６の逆転状態のときに作動油温度や冷却水温度の上昇することが防止される。
【００７７】
したがって、第３の実施の形態による目詰防止装置によれば、冷却風を送るファン１６を自動的に所定の時間、あるいは手動で任意の時間、逆転状態にさせ冷却風の流れる方向を逆向きにして、かつ風量を最大にして熱交換器からゴミなどを吹き飛ばすことができる。そして、熱交換器の目詰まり、オーバヒートを防止することができる。また、人手でゴミなどを熱交換器から除去する作業も省けるので、作業機による作業の能率も向上する。さらに第１の実施の形態及び第２の実施の形態と異なって、温度検出手段２１のみでラジエータ１４及びオイルクーラ１５の目詰状態を判定するので、目詰防止装置の低コスト化が図れる。また、目詰状態の時にアクチュエータ用ポンプ１１ａ、１１ｂの馬力を下げるので、作動油温度や冷却水温度の異常上昇を抑えることができる。
【００７８】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００７９】
（１）熱交換器：
本発明の実施の形態においては、熱交換器としてラジエータ１４及びオイルクーラ１５が開示されているが、熱交換器は冷却風を流すことにより流体を冷却するものであればよいから、この二種類に限定されるものではなく、またその数も一個でもよいし三個以上であってもよい。
【００８０】
（２）許容差圧の設定：
本発明の第２の実施の形態においては、図５に示すように回転速度検出器４８によってファン１６の回転速度を検出しこの回転速度に基づいて許容差圧設定器４９により熱交換器の目詰状態を判定するための許容差圧を設定したが、図１０に示すように、回転速度検出器４８の信号に代えて、比例弁駆動器４２への指令信号をもとに許容差圧を許容差圧設定器７２で設定してもよい。
【００８１】
（３）駆動手段：
本発明の実施の形態においては、ファン１６を回転させる駆動手段１７は、冷却用の油圧ポンプ２６、冷却用の油圧モータ２５を用いた油圧のシステムで構成されているが、駆動手段は、電動モータを用い電動モータの回転方向、回転速度を制御する電気のシステムで構成することもできる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明に従って構成された作業機の熱交換器の目詰防止装置によれば、空冷式のラジエータ、オイルクーラなどの熱交換器を備える作業機において、熱交換器に詰まるゴミなどを人手によることなく自動的に除去することができ、熱交換器の目詰まりを自動的に防止することができるようにした、作業機の熱交換器の目詰防止装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された熱交換器の目詰防止装置の第１実施形態を、作業機の油圧回路とともに示した構成回路図。
【図２】図１に示すコントロ−ラの演算回路図。
【図３】図１及び図２中の逆転設定手段の、時間と信号の関係を示す特性線図。
【図４】本発明に従って構成された熱交換器の目詰防止装置の第２実施形態を、作業機の油圧回路とともに示した構成回路図。
【図５】図４に示すコントロ−ラの演算回路図。
【図６】図４及び図５中の許容差圧設定器の、ファン回転速度と許容差圧の関係を示す特性線図。
【図７】本発明に従って構成された熱交換器の目詰防止装置の第３実施形態を、作業機の油圧回路とともに示した構成回路図。
【図８】図７に示すコントロ−ラの演算回路図。
【図９】図７及び図８中の馬力設定器の、アクセルダイヤルと馬力の関係を示す特性線図。
【図１０】図４に示す第２実施形態の他の信号処理の形態を示す演算回路図。
【図１１】典型的な作業機である油圧ショベルの側面図。
【図１２】図１１に示す油圧ショベルの油圧回路図。
【符号の説明】
２：油圧ショベル（作業機）
１０：エンジン
１１ａ：油圧ポンプ
１１ｂ：油圧ポンプ
１４：ラジエータ（熱交換器）
１５：オイルクーラ（熱交換器）
１６：ファン
１７：駆動手段
１８：制御手段
１９：入力手段
２０：コントローラ
２１：温度検出手段
２１ａ：作動油温度検出器（温度検出手段）
２１ｂ：冷却水温度検出器（温度検出手段）
２２：逆転設定手段
２２ａ：逆転間隔設定器（逆転設定手段）
２２ｂ：逆転時間設定器（逆転設定手段）
２３：手動逆転操作器（手動逆転操作手段）
２４：逆転報知器（逆転報知手段）
４４：制御手段
４５：入力手段
４６：コントローラ
４７：差圧検出器（差圧検出手段）
４８：回転速度検出器（回転速度検出手段）
５４：制御手段
５５：入力手段
５６：コントローラ
７０：馬力設定器（出力設定手段）

Claims

流体を冷却する空冷式の熱交換器と、該熱交換器に流す冷却風を生成するファンとを備える作業機において、
常時は回転方向が正転状態の該ファンを逆転状態に切換可能に駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、入力手段と、その出力信号に基づいて該駆動手段を制御するコントローラとを備え、
該入力手段は、該流体の温度を検出する温度検出手段及び該ファンの回転方向を所定の時間、所定の間隔で逆転状態にするように該コントローラに指令する逆転設定手段を備え、
該駆動手段は該ファンの回転速度を変更可能に駆動し、
該コントローラは、該熱交換器の目詰状態を判定するための該流体の目標温度と、該検出手段による検出温度とに基づいて、該ファンが正転状態で該検出温度が目標温度よりも低い状態においては、該検出温度と目標温度との差が小さいほど該ファンの回転速度を大きくするように該駆動手段を制御し、該検出温度が目標温度を越えたときには、該ファンの回転方向を所定の時間逆転状態にするように該駆動手段を制御し、
該熱交換器は、該作業機のエンジンにより駆動される油圧ポンプにより吐出される作動油を冷却するためのオイルクーラを備え、
該制御手段は、該ファンの回転方向が逆転状態のときには該油圧ポンプの出力馬力を制限する出力設定手段を備えている、
ことを特徴とする作業機の熱交換器の目詰防止装置。
該ファンは、回転方向が逆転状態のときには最大回転速度で駆動される、請求項１記載の熱交換器の目詰防止装置。