JP4457079B2 - 建設機械の冷却システム。 - Google Patents

Description

本発明は、車体に設けられた作業装置と、車体の内部に設けられ作業装置を作動させるための駆動力を発生させる駆動力発生部とを有して構成された建設機械の冷却システムに関する。

上記のような建設機械においては、例えば特許文献１にもあるように、作業装置を作動させる油圧アクチュエータに供給される作動油のオイルクーラ（冷却装置）として、油圧アクチュエータ回路の戻り油ラインにオイルクーラを設け、油圧アクチュエータから出た作動油をこのオイルクーラで冷却した上で作動油を貯留するためのタンクに戻す構成を取っている。このようなオイルクーラには作動油冷却ファンが設けられ、この作動油冷却ファンを駆動してオイルクーラに送風することにより、オイルクーラによる作動油の冷却を助けている。

一方、近年では、排気ガスを出さない、騒音が小さいなど周囲の環境に与える影響を考慮して、エンジンではなく電気モータにより油圧ポンプを駆動させて作業装置を作動させるものがあり、電気モータへの電力の供給源として、バッテリが用いられることがある。バッテリは、油圧ポンプや電気モータとともに車体内部に設置されるが、設置スペースが小さくて済み、長時間の電気モータの稼動を確保するための容量が十分で、短時間で充電が可能なリチウムイオンバッテリを用いることが考えられる。しかしながら、リチウムイオンバッテリを用いる場合、以下ような課題点がある。
特開２００５−２４０９３５号公報

リチウムイオンバッテリの特性上、急速に充電を行う場合には発熱して充電効率が低下し、発熱が長時間続くとバッテリの寿命が低下する。また、バッテリの充電が行われていないときであっても、作業装置が作動している場合には（油圧ポンプや電気モータが作動している場合には）車体内部が発熱するため、油圧ポンプや電気モータとともに車体内部に設置されているバッテリ周辺の温度も高くなる。このため、作業装置が作動している場合においても、車体内部の温度を冷却してバッテリ周辺の温度が上昇するのを抑え、バッテリが悪影響を及ぼされるのを防止する必要がある。このようなことから、車体内部に従来のように作動油を冷却するオイルクーラを設置するとともに、バッテリや車体内部を冷却する冷却手段を設ける必要があるが、車体内部にこれらの冷却手段を設置するスペースが限られているため、設置スペースを考慮した効率のよい冷却システムを設ける必要がある。

以上のような課題に鑑みて、本発明では、車体内の限られた冷却手段の設置スペースを考慮してバッテリおよび作動油のいずれも冷却することが可能な建設機械の冷却システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明に係る建設機械の冷却システムは、車体（例えば、実施形態における旋回台１１）に設けられた作業装置（例えば、実施形態におけるパワーショベル装置２０）と、車体の内部に設けられ作業装置を作動させるための駆動力を発生させる駆動力発生部とを有して構成された建設機械（例えば、実施形態におけるバックホー１）の冷却システムであって、 車体は、車体の後面外壁の一部に開口した開口部を有し、駆動力発生部は、作業装置を作動させるための作動油の油圧を供給する油圧機器と、開口部に面して配置され前記作業装置に供給される作動油を冷却するオイルクーラと、オイルクーラの前記開口部と反対側の面側に設けられた正逆反転作動可能な作動油冷却ファンと、油圧機器を駆動させる電気モータと、電気モータに電力を供給するバッテリであって、車体内部で開口部からの外気が流入可能な位置に配置されたバッテリと、を有し、作動油冷却ファンは、バッテリの充電時における所定条件下では、開口部から外気を前記車体内部に吸気して前記バッテリに向けて送風する正転作動を行い、バッテリの放電時における所定条件下では、オイルクーラに向けてして前記オイルクーラを流れる作動油を冷却した後に開口部から排気する逆転作動を行うように構成されている。

また、上記構成の建設機械の冷却システムにおいて、前記駆動力発生部は、さらに、前記バッテリを冷却するためのバッテリ冷却ファン、を有し、バッテリ冷却ファンは、少なくともバッテリ充電時及び作動油冷却ファン逆転作動時には作動するように構成されるのが好ましい。
上記の場合において、駆動力発生部は、さらに、前記バッテリを収納するバッテリボックスを有し、バッテリボックスは、側面に開口した吸気口と、側面と異なる面に開口した排気口と、を有しバッテリ冷却ファンがバッテリボックス内であって、吸気口近傍に設けられるのが好ましい。

また、段落（０００６）に記載の建設機械の冷却システムにおいて、駆動力発生部は、さらに、バッテリの充放電を制御するバッテリ充放電コントローラを備え、建設機械の冷却システムは、さらに制御器を備え、制御器が、バッテリ充放電コントローラからのバッテリの充電、放電の状態を検出し、検出結果に基づいて、作動油冷却ファンの正転作動及び前記逆転作動を制御することも好ましい。
上記の場合において、制御器は、さらに、作業装置の操作を行う操作装置からの操作信号を受けて、作業装置の動作の制御を行うことも好ましい。
また、上記いずれの場合においても、建設機械の冷却システムが、バッテリ冷却ファンを有している場合には、バッテリ充放電コントローラは、バッテリの近傍に配置され、バッテリの充電中には、バッテリ冷却ファンにより冷却されるように構成されるのが好ましい。

また、段落（０００８）に記載の建設機械の冷却システムのいずれかにおいて、さらに、バッテリの温度を検出可能なバッテリ温度センサと、車体の外部の気温を検出可能な外気温度センサと、を有し、制御器は、前記バッテリの充電時においては、バッテリ温度センサにより検出されたバッテリの温度と、外気温度センサにより検出された外気温度とに基づいて、作動油冷却ファンの正転作動に必要な所定条件を満足したか否かの判定、および判定に基づく作動油冷却ファンの正転作動、正転作動の際の前記作動油冷却ファンの回転速度を制御することも好ましい。
同様に、段落（０００８）に記載の建設機械の冷却システムのいずれかにおいて、さらに、作動油の油温を検出する作動油温度センサと、バッテリの温度を検出可能なバッテリ温度センサと、を有し、制御器は、前記バッテリの放電時においては、作動油温度センサにより検出された作動油の油温、及びバッテリ温度センサにより検出されたバッテリの温度のいずれか一方がそれぞれに定めた所定の値以上であるか否か判定し、いずれか一方が所定の値以上であれば、作動油冷却ファンの逆転作動を行うと共に、作動油温度センサの温度が、逆転作動開始の基準温度を超える第２の基準温度以上になった場合には、作動油冷却ファンの回転速度をさらに高めるように構成することも好ましい。
また、段落（０００７）に記載の建設機械の冷却システムにおいて、駆動力発生部がバッテリボックスを有する場合には、建設機械の冷却システムは、さらに、バッテリボックス内の温度を測定するバッテリボックス温度センサと、作動油の油温を検出する作動油温度センサと、バッテリの温度を検出可能なバッテリ温度センサと、制御器と、を有し、駆動力発生部は、さらに、バッテリの充放電を制御するバッテリ充放電コントローラを備え、制御器は、前記バッテリ充放電コントローラからのバッテリの充電、放電の状態を検出し、バッテリの放電時においては、バッテリボックス温度センサにより検出されたバッテリボックス内の温度、作動油温度センサにより検出された作動油の油温、及びバッテリ温度センサにより検出された前記バッテリの温度、のいずれかがそれぞれに定めた所定の値以上であるか否か判定し、いずれかが所定の値以上であれば、前記作動油冷却ファンの逆転作動を行うと共に、作動油温度センサの温度が、逆転作動開始の基準温度を超える第２の基準温度以上になった場合には、作動油冷却ファンの回転速度をさらに高めるように構成することも好ましい。

また、上記のいずれかに構成の建築機械の冷却システムにおいて、オイルクーラと作動油冷却ファンとは、車体の下部に配置され、バッテリは、車体の上部であって、上下方向において、作動油冷却ファンの上方の近傍に配置されることが好ましい。
また、上記のいずれかに構成の建設機械の冷却システムにおいて、バッテリはリチウムイオンバッテリであるのが好ましい。

本発明に関する建設機械の冷却システムによれば、車体は、車体の後面外壁の一部に開口した開口部を有し、開口部に面して配置され作業装置に供給される作動油を冷却するオイルクーラと、オイルクーラの前記開口部と反対側の面側に正逆反転作動可能な作動油冷却ファンが設けられ、バッテリが発熱する充電時には、この作動油冷却ファンに開口部から車体内部に吸気してバッテリに向けて送風する正転作動をさせることで、外記が車体内部に向けて吸気されてバッテリを冷却する。一方、作業装置が作動して（油圧ポンプや電気モータが作動して）、車体内部が発熱し作動油の温度が高温になる場合には、作動油冷却ファンを逆転作動させて車体内部の空気を外部に排出することで、バッテリ周辺の空気を排出するとともに作動油冷却ファンを取り付けたオイルクーラを流れる作動油を冷却することが可能である。このようにして、１つの作動油冷却ファンの正転作動および逆転作動の切り換えにより、充電時のバッテリの冷却と、作業装置の作動時における車体内部の空気の冷却および作動油の冷却とを行うことが可能であるため、冷却手段の設置スペースの限られた建設機械にとって省スペースの面から効果的である。

また、バッテリの充電時にはバッテリ周辺の温度に基づいて作動油冷却ファンの回転速度が制御されるため、バッテリ周辺の温度が比較的低い場合には回転速度を遅くするなどして作動油冷却ファンの駆動のための省エネルギーに寄与することが可能である。一方、作業装置の作動時においては、バッテリ周辺の温度、車体内部の温度および作動油の油温のうちのいずれかに基づいて作動油冷却ファンの回転速度が制御されるため、バッテリ周辺の温度、車体内部の温度および作動油の油温のうちいずれかが低い場合には、バッテリ周辺の温度が比較的低い場合には回転速度を遅くするなどして、バッテリの充電時と同じように作動油冷却ファンの駆動のための省エネルギーに寄与することが可能である。

また、バッテリとして、リチウムイオンバッテリを用いることで、建設機械における電力供給用のバッテリとして従来使用されていた鉛バッテリよりも同じ電圧を供給することができる体積が小さくて済み、バッテリが車体内部を占めるスベースを小さくすることが可能であり、その分、油圧ポンプや電気モータ等を配置するスペースを広く確保することができる。さらに、リチウムイオンバッテリは鉛バッテリよりも軽量であるため、交換作業を容易に行うことができ、また、充電が短時間でできるといった利点を有している。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図１乃至図７に基づいて説明する。本実施例の建設機械として、地盤を掘削したり掘削した土等を移動させる際に使用されるバックホーを例に説明する。図１に示すように、このバックホー１は、左右一対の履帯３を有した走行装置５を備えた走行台車７と、走行台車７上に旋回可能に設けられて車体フレームを構成する旋回台１１と、旋回台１１の前部に枢結されたパワーショベル装置２０と、旋回台１１の上部に設けられたオペレータキャビン１５とを有して構成されている。

旋回台１１はこれに取り付けられた旋回モータ３７により旋回駆動可能である。パワーショベル装置２０は、旋回台１１の前端下部に基端部が枢結されて上下に揺動自在なブーム２５と、このブーム２５の先端に枢結されて上下に揺動自在なアーム２７と、アーム２７の先端に上下に揺動自在に枢結されたバケット２９とを有して構成されている。ブーム２５は旋回台１１の前端下部とブーム２５の下面間に枢結されたブームシリンダ３１により起伏動可能であり、アーム２７はブーム２５の上面とアーム２７の基部間に枢結されたアームシリンダ３３により屈伸動可能であり、バケット２９はアーム２７の上面とバケット２９の基部間に枢結されたバケットシリンダ３５により上下に揺動可能である。

オペレータキャビン１５内には、図示しない作業者がパワーショベル装置２０側に向いて座るオペレータシート１７が設けられている。オペレータキャビン１５内の底板１６であってオペレータシート１７よりも前後方向前側（パワーショベル装置２０側）の端部には左右の履帯３の駆動を操作する一対の走行操作レバー８，８が設けられている。オペレータシート１７の左右にはパワーショベル装置２０の駆動を操作する操作装置２１が配設されている。操作装置２１は左操作レバー２１ａと右操作レバー２１ｂとを有し、これらの操作レバー２１ａ，２１ｂは前後左右に傾動可能に構成されている。

左操作レバー２１ａはこれが前後方向前側に傾動操作されるとアーム２７が上方へ屈伸動作し、左操作レバー２１ａが前後方向後側に傾動操作されるとアーム２７が下方へ屈伸動作し、左操作レバー２１ａが左右方向左側に傾動操作されると旋回台１１が左旋回動作し、左操作レバー２１ａが左右方向右側に傾動操作されると旋回台１１が右旋回動作するように構成されている。一方、右操作レバー２１ｂはこれが前後方向前側に傾動操作されるとブーム２５が倒伏動作し、右操作レバー２１ｂが前後方向後側に傾動操作されるとブーム２５が起仰動作し、右操作レバー２１ｂが左右方向左側に傾動操作されるとバケット２９が掘削動作し、右操作レバー２１ｂが左右方向右側に傾動操作されるとバケット２９が排土動作するように構成されている。

また、操作装置２１は、左操作レバー２１ａ及び右操作レバー２１ｂを斜め方向に傾動操作可能に構成され、例えば、左操作レバー２１ａが右斜め前側に傾動操作されると、旋回台１１が右旋回動作するとともにアーム２７が上方へ屈伸動作するように構成されている。

旋回台１１内部に設けられパワーショベル装置２０の作動全般を制御するコントローラ９０は、図２に示すように、操作装置２１を操作したときに操作装置２１から出力される操作信号を受けて油圧制御バルブ８０に制御信号を出力し、油圧制御バルブ８０は、コントローラ９０からの制御信号に基づいてブームシリンダ３１等への作動油の給排制御を行う。この油圧制御バルブ８０は、コントローラ９０から制御信号が出力されると、旋回台１１に配設された電気モータ１３の駆動力により駆動可能な油圧ポンプ１４から吐出する作動油の給排制御を油圧制御バルブ８０が行い、旋回台１１を旋回動させ、ブーム２５を起伏動させ、アーム２７を屈伸動させ、バケット２９を作動させる。

油圧制御バルブ８０は、旋回台１１を旋回動させる旋回モータ３７に対応する旋回制御バルブ８７、ブーム２５を起伏動させるブームシリンダ３１に対応するブーム制御バルブ８１、アーム２７を屈伸動させるアームシリンダ３３に対応するアーム制御バルブ８３、バケット２９を作動させるバケットシリンダ３５に対応するバケット制御バルブ８５を有して構成される。そして、ブームシリンダ３１等に流れる作動油の給排制御は、油圧制御バルブ８０内のブーム制御バルブ８１、アーム制御バルブ８３、バケット制御バルブ８５および旋回制御バルブ８７のバルブ開度を制御することで行われる。そして、ブームシリンダ３１の伸縮動によってブーム２５が起伏動し、アームシリンダ３３の伸縮動によってアーム２７が屈伸動し、バケットシリンダ３５の伸縮動によってバケット２９が掻込・排土動作する。

ここで、旋回台１１の構造とその内部に配置される種々の機器の配置例について説明する。図３および図４に示すように、旋回台１１は、ベース基板１９、メインカバー４１、側部カバー４２および下部カバー４３とから構成され、ベース基板１９上に配置された機器がメインカバー４１等によって覆われている。メインカバー４１は、オペレータシート１７の下方から旋回台１１の後端部に向けて延びており、バッテリ５０を格納可能であってオペレータシート１７の後方に位置するバッテリ格納部１２を覆っている。また、側部カバー４２は旋回台１１の左右両側部を前後に延びており、下部カバー４３は旋回台１１の後部であってメインカバー４１の下方を左右に延びている。この下部カバー４３には、前後に開口する開口部４３ａが形成されており、後述するオイルクーラ７１に取り付けられている作動油冷却ファン７２が作動したときに、この開口部４３ａを介して外気を旋回台１１内部に吸気したり、旋回台１１内部の空気を外部に排出することが可能である。

旋回台１１は平面視略Ｕ字状の形状を呈しており、走行装置５の走行台車７上に、旋回ベアリング１８を介して、旋回軸心Ｘ廻りに旋回自在に支持されている。旋回ベアリング１８の中心部には、走行装置５の走行台車７に支持されたロータリジョイント１８ａが配置されており、旋回台１１上の油圧制御バルブ８０からの作動油がこのロータリジョイント１８ａを経由して、走行装置５側の油圧シリンダ及び油圧モータ等に供給等されるように構成されている。

旋回台１１の後端部の左右方向中途部（中央側）にはバッテリ格納部１２が設けられ、このバッテリ格納部１２に設けられた箱形のバッテリボックス４５内にバッテリ５０が左右方向に延びて配置される。バッテリ格納部１２は、上記のようにメインカバー４１によって覆われている。バッテリ５０は、リチウムイオンバッテリであり、後述するスライド機構６０により、バッテリボックス４５を旋回台１１に対して前後方向に引き出しおよび挿入可能である。バッテリボックス４５内であってバッテリ５０の左方には、旋回台１１の左右方向を回転軸とし、バッテリ５０もしくはバッテリ近傍に設けられた充電器９２（図８参照）から電力が供給されることで駆動する図示しない冷却ファン駆動用の電気モータにより作動するバッテリ冷却ファン７４が設置されている。バッテリボックス４５内部におけるバッテリ５０の上方にはバッテリ充放電コントローラ９１が設置され、コントローラ９０からの制御信号を受けてバッテリ５０の充放電を制御することが可能である。また、バッテリ５０は、旋回台１１の後端部であって左右方向の中央に位置しているため、旋回台１１の前部に取り付けられた作業装置（ブーム２５等）との重量バランスを取ることができるようになっていて、バッテリ５０それ自体がカウンタウエイトとしての役割を有している。

バッテリ５０の下方であって開口部４３ａの前方には、ブームシリンダ３１等を作動させるための作動油を冷却させる放熱部を有し作動油が循環可能なオイルクーラ７１が配置されている。このオイルクーラ７１の背面側にはバッテリ５０もしくはバッテリ近傍に設けられた充電器９２（図８参照）から電力が供給されることで駆動する図示しない冷却ファン駆動用の電気モータにより作動する作動油冷却ファン７２が設けられている。この作動油冷却ファン７２は、その回転方向を正逆反転可能であり、これを正転作動させた場合には、開口部４３ａを介して外気を旋回台１１内部に吸気してバッテリボックス５０の側に送風することが可能である。一方、作動油冷却ファン７２を逆転作動させた場合には、開口部４３ａを介して旋回台１１内部の空気を外部に排出することが可能で、この場合、作動油冷却ファン７２がオイルクーラ７１の放熱部に向けて冷風を送風することで、オイルクーラ７１の放熱部で行われる作動油の熱交換が助けられ、作動油を冷却させることが可能である。

また、オイルクーラ７１の前方にはバッテリ５０から電力が供給されることで駆動する電気モータ１３が左右方向に横置きに配置され（モータ軸の長手方向が旋回台１１の左右方向に一致するように配置され）、電気モータ１３の左側には、この電気モータ１３によって駆動され、旋回モータ３７、ブームシリンダ３１、アームシリンダ３３あるいはバケットシリンダ３５等油圧機器を作動させるための油圧を供給する油圧ポンプ１４が取り付けられている。なお、電気モータ１３、油圧ポンプ１４、オイルクーラ７１はいずれも下部カバー４３によって覆われている。

旋回台１１内部の下部であって右側側部には、油圧機器を作動させる作動油を貯留する作動油タンク７３が配置され、旋回台１１内部の下部であって前端部には、上記旋回駆動制御バルブ８１等からなる油圧制御バルブ８０が設けられている。また、旋回台１１の下部であってオペレータシート１７の右斜め下方には、旋回モータ３７が配置されている。

上記のように、本実施例では、旋回台１１の前端から後端に向って、油圧制御バルブ８０、作動油タンク７３、旋回モータ３７、電気モータ１３および油圧ポンプ１４、オイルクーラ７１の順に平面配置されている。これらのうち、油圧制御バルブ８０、作動油タンク７３および旋回モータ３７が側部カバー４２によって覆われ、電気モータ１３、油圧ポンプ１４およびオイルクーラ７１が、下部カバー４３によって覆われている。

なお、本発明においては、油圧制御バルブ８０、作動油タンク７３、旋回モータ３７、電気モータ１３、油圧ポンプ１４、オイルクーラ７１は、旋回台１１内部においてバッテリ格納部１２の下方に平面配置されていればよく、上記の実施例のように旋回台１１の前端から後端に向って、油圧制御バルブ８０、作動油タンク７３、旋回モータ３７、電気モータ１３、油圧ポンプ１４、オイルクーラ７１の順に配置する場合に限られず、これらの並び順を適宜変更して配置する構成にすることも可能である。

図５に示すように、旋回台１１の後端部にはバッテリ格納開口４４が形成され、このバッテリ格納開口４４は、バッテリ格納開口４４の上部開口端に左右に並設されたヒンジ４９，４９によって上下に揺動可能な格納蓋４８を上方に揺動させることで開放させることができる（バッテリ格納開口４４の下部開口端にヒンジ４９を並設して格納蓋４８を下方に揺動させるようにしてもよい）。そして、バッテリ格納開口４４を開放させた状態でバッテリ格納開口４４を介してバッテリ５０を前後に出し入れすることで、バッテリ５０を上部カバー４１に覆われたバッテリ格納部１２に対して取出および格納することができる。

バッテリ５０が収納され上方に開口した箱型の引出状のバッテリボックス４５は、湾曲した旋回台１１の後端部の形状に合わせるように前後の面が円弧状の曲面で構成されている。そして、バッテリボックス４５の前面（旋回台１１の後方側の面）には作業者が手を掛けることができる左右一対の取手４６，４６が形成されている。バッテリボックス４５には、複数の略円筒状のバッテリ５０，５０，…が前後２列に縦置きに配置されて収納されている。また、バッテリボックス４５の背面側の左右両端には、バッテリ格納部１２に設けられた図示しないレバー係止部に係合可能な鉤形のロックレバー４７，４７がいずれも前後に延びて取り付けられている。このロックレバー４７は、取手４６に設けられた図示しないロック解除部の解除操作と連動するように係脱動作させることが可能である。

さらに、バッテリボックス４５の左側面には左右に開口した略矩形状の吸気口４６ａが形成され、バッテリボックス４５の右側面には同じく左右に開口した略矩形状の排気口４６ａが形成されている。作動油冷却ファン７２の正転作動により旋回台１１内に送り込まれた外気は、バッテリボックスの内部に設置されたバッテリ冷却ファン７４の作動により、
この吸気口４６ａからバッテリボックス４５内へと吸気される。そして、バッテリ５０を冷却しつつバッテリボックス４５内を流れた空気は排気口４５ａからバッテリボックス４５の外部へと排出される。

上記のように、バッテリボックス４５は、旋回台１１の後端部の形状に合わせるようにその前後の面は曲面からなるが、径の小さい多数のバッテリ５０をバッテリボックス４５内に収容すれば、バッテリボックス４５の前後の面がどのような曲率を有していても、これに合わせてバッテリ５０をバッテリボックス４５内に密に収容することが可能である。また、バッテリ５０は、リチウムイオンバッテリであり、建設機械のバッテリとして従来使用されていた鉛バッテリよりも同じ電圧を供給することができる体積が小さいため、バッテリが旋回台内部を占めるスベースを小さくすることが可能であり、その分、油圧ポンプや電気モータ等を配置するスペースを広く確保することができる。さらに、リチウムイオンバッテリは鉛バッテリよりも軽量であるため、交換作業を容易に行うことができ、また、充電が短時間でできるといった利点を有している。

バッテリ５０を収納する箱型のバッテリボックス４５を前後に移動させるスライド機構６０は、以下のような構成になっている。図５に示すように、スライド機構６０は、バッテリボックス４５の背面側であって左右両端に取り付けられ、前後に略水平に延びる梁状の一対のレール６１，６１と、旋回台１１内部に左右を長手軸方向として取り付けられた軸を回転中心とし各レール６１，６１の下面に当接しながら前後方向に回転する一対のローラ６２ａ，６２ｂと、各レール６１，６１の上面に当接しながら前後方向に回転するローラ６５，６５，…と、各レール６１，６１の前端部に上下に延びるように設けられた前ストッパ６３，６３と、各レール６１，６１の後端部に上下に延びるように設けられた後ストッパ６４，６４とを有して構成される。

ここで、上記のような構成のバッテリ格納部１２に格納されているバッテリ５０のメンテナンスを行う場合について説明する。ここで言うバッテリのメンテナンスとは、バッテリ５０の交換を言う。バッテリ５０のメンテナンスは、格納蓋４８を開けて上方に揺動させた状態で、作業者がバッテリボックス４５に設けられた取手４６に手を掛けて上記ロック解除部によりロックレバー４７の解除操作をし、後ストッパ６４の前面がローラ６２ｂに当接するまでバッテリボックス４５を手前に引き出す。このとき、バッテリ５０がバッテリ格納部１２から露出することで、バッテリ５０の交換作業を行うことが可能である。なお、レール６１，６１は、いずれも、下側のローラ６２ａ，６２ｂおよび上側のローラ６５，６５によって挟持されているため、作業者が取手４６を引くことにより引き出したバッテリボックス４５が旋回台１１から外へ脱落しないようになっている。

バッテリ５０の交換作業を終えた後は、取手４６に手を掛けながら前ストッパ６３の背面がローラ６２ａに当接するまでバッテリボックス４５をバッテリ格納部１２に押し込む。前ストッパ６３へのローラ６２ａの当接とともに鉤形のロックレバー４７が図示しないレバー係止部に係合することで、バッテリボックス４５が手前に引き出されないように閉鎖施錠される。そして、格納蓋４８を下方に揺動させてバッテリ格納開口４４を閉鎖させることで一連のメンテナンス作業が終了し、掘削作業等に移行することが可能である。

ここで、本発明に係る作動油冷却ファン７２の制御システムについて、表１および表２を追加参照して説明する。

まず、バッテリ５０を冷却するためにバッテリボックス４５内に設置されたバッテリ冷却ファン７４を用いた冷却制御について説明する。バッテリ５０の充電時においては、充電器９２から切換リレー９４を介してバッテリ冷却ファン７４に向けて電力の供給がなされる（図８参照）。充電時においては、特に充電の後半部になるとバッテリ充放電コントローラ９１内の回路を構成する抵抗が発熱し、バッテリ充放電コントローラ９１内部の温度が上昇する。この温度上昇を阻止するため、バッテリ冷却ファン７４により常時バッテリ充放電コントローラ９１およびバッテリ５０の冷却が行われる。このとき、バッテリ冷却ファン７４により開口部４３ａから旋回台１１内部へ送り込まれた外気は、吸気口４５ａを介してバッテリボックス４５内へと吸い込まれ、バッテリ充放電コントローラ９１およびバッテリ５０を冷却しつつ、バッテリボックス４５内を流れた空気はバッテリボックス４５の排気口４５ａから外部へと排出される。

また、常時バッテリ充放電コントローラ９１およびバッテリ５０の冷却中、常時バッテリ温度センサＳ１によってバッテリ５０の温度が計測されている。そして、バッテリ温度Ｔ１が予め設定された温度（例えば６０℃）を超えた場合には、バッテリ５０の過熱によりこれ以上充電を行うことはバッテリ充放電コントローラ９１の作動に悪い影響を及ぼすため、コントローラ５０が「温度異常」と判断し、バッテリ充放電コントローラ９１が充電器９２による充電を停止させる。そして、「温度異常」の判断後もバッテリ冷却ファン７４はバッテリ温度Ｔ１が４０℃以下になるまで作動を続ける。

一方、バッテリ５０の放電時（バックホー１による作業時）においては、切換リレー９４が切り換えられて、バッテリ５０からＤＣ／ＤＣコンバータ９３で降圧され、さらに切換リレー９４を介してバッテリ冷却ファン７４に向けて電力の供給がなされる（図８参照）。この場合、バッテリ冷却ファン７４は、バッテリ温度Ｔ１が２５℃以上、もしくは、バッテリボックス温度Ｔ２が３０℃以上の場合に作動を行う。

以上、バッテリ冷却ファン７４を用いた冷却制御について説明したが、次に、旋回台２内部であって下部に（バッテリ収納部１２の下方に）設けられた作動油冷却ファン７２を用いた冷却制御について説明する。

バッテリ５０の充電時においては、充電器９２から切換リレー９４を介して作動油冷却ファン７２に向けて電力の供給がなされる（図８参照）。充電時においては、上述のように、バッテリ充放電コントローラ９１内部の温度が上昇して、これとともにバッテリ温度Ｔ１が上昇する。このため、バッテリ５０に充電時には、作動油冷却ファン７２を正転作動させて旋回台２の外部から開口部４３ａを介して旋回台２内部に向けて外気を吸気してバッテリボックス４５に向けて送るようになっている。このとき、バッテリボックス４５内に設置されたバッテリ冷却ファン７４が作動しているため、バッテリボックス４５に向けて送られた外気は吸気口４５ａからバッテリボックス４５内部に吸気されて、バッテリ充放電コントローラ９１およびバッテリ５０を冷却する。そして、バッテリボックス４５内を流れた空気は排気口４５ｂからバッテリボックス４５の外部へと排出される。

バッテリ５０の充電時の作動油冷却ファン７２の制御ついては、表１にその詳細を示すように、バッテリ温度Ｔ１および外気温度Ｔ４に基づいて行われる。すなわち、バッテリ温度Ｔ１が２５℃未満および外気温度Ｔ４が５℃未満の場合には、作動油冷却ファン７２は作動せずに停止している。バッテリ温度Ｔ１が２５℃以上４０℃未満で外気温度Ｔ４が２５℃以下の場合には、作動油冷却ファン７２は低速運転を行い、作動油冷却ファン７２によって外気がバッテリボックス４５内に向けて送られる。さらに、バッテリ温度Ｔ１が４０℃以上で外気温度Ｔ４が４０℃以下の場合には（必ずしもこのような温度でなくてもよい）、作動油冷却ファン７２は高速運転を行い、作動油冷却ファン７２によって外気がバッテリボックス４５内に向けて送られる。

また、バッテリ５０の充電終了時には、表１に示すように、バッテリ温度Ｔ１およびバッテリボックス温度Ｔ２が３０℃以上で、作動油温度Ｔ３および外気温度Ｔ４が２０℃以下である場合に、作動油冷却ファン７２を低速運転させて、外気をバッテリボックス４５内に向けて送るようにしてもよい。

バッテリ５０の放電時（バックホー１による作業時）においては、切換リレー９４が切り換えられて、バッテリ５０からＤＣ／ＤＣコンバータ９３で降圧され、さらに切換リレー９４を介して作動油冷却ファン７２に向けて電力の供給がなされる（図８参照）。放電時においてはバッテリ５０の温度はあまり上昇しないが、旋回台２内部に設置された電気モータ１３や油圧ポンプ１４等が作動するため、電気モータ１３や油圧ポンプ１４等を作動させる作動油の温度が上昇し、また旋回台２内部の温度全体が上昇する。バッテリ５０の環境温度が上昇した状態でバッテリ５０を使用し続けると、バッテリ５０の寿命が短くなるため、作動油の熱を放熱して旋回台２内部の温度を低下させる必要がある。

このため、バッテリ５０の放電時には、作動油冷却ファン７２を逆転作動させて旋回台２の内部から開口部４３ａを介して旋回台２外部に向けて空気を排出させながらオイルクーラ７１に送風してオイルクーラ７１を流れる作動油を冷却するようになっている。このとき、バッテリボックス４５内のバッテリ冷却ファン７４が作動しているため、バッテリ冷却ファン７４によって旋回台１１内部の空気がバッテリボックス４５内に送り込まれ、バッテリボックス４５内を流れた空気は排気口４５ｂから排出された後、作動油冷却ファン７２によって旋回台１１の外部へと排出される。

バッテリ５０の放電時における作動油冷却ファン７２の制御ついては、表２にその詳細を示すように、バッテリ温度Ｔ１、バッテリボックス温度Ｔ２、作動油温度Ｔ３および外気温度Ｔ４に基づいて行われる。まず、第１の条件として、バッテリ温度Ｔ１が３０℃以上およびバッテリボックス温度Ｔ２が４０℃以上および作動油温度Ｔ３が４０℃以上６０℃未満のいずれかを満たす場合、作動油冷却ファン７２は低速運転を行い、作動油冷却ファン７２により旋回台２内部の空気が旋回台２の外部へと排出される。また、作動油タンクＴ３が６０℃以上である場合には、作動油の温度上昇が特に大きいものと判断され、作動油冷却ファン７２は高速運転を行い、作動油冷却ファン７２により旋回台２内部の空気が旋回台２の外部へと排出される。なお、作動油冷却ファン７２の作動ための温度条件は、作動油冷却ファン７２の作動によるバッテリ５０の消耗をできる限り抑えるために、なるべく、その運転開始温度を高く設定すればよく、必ずしも表２のような温度に限られない。

なお、本発明の範囲は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施例では、バッテリ５０は略円筒状のもので構成されていたが、これに限らず以下のようなものであってもよい。図６に略円筒状のバッテリ５０に代わるバッテリ５０´を示す。バッテリ５０´は、内部に電解液が封入された袋状のセルからなり、この袋状のバッテリ５０´が多数バッテリボックス４５内の前後に並べられて収容されている。バッテリボックス４５は、旋回台１１の後端部の形状に合わせて前後の面が曲面からなるもので構成されているが、バッテリ５０´は可撓性を有しているため、バッテリボックス４５の前後の面がどのような曲率であってもこれに合わせて各々のバッテリ５０´を曲げることで、多数のバッテリ５０´をバッテリボックス４５内に密に収容することが可能である。あるいは、バッテリとして上記のような袋状のバッテリ５０´を用いる場合、図７に示すように、バッテリ５０´をバッテリボックス４５の左右に並べてバッテリボックス４５の中に収容するようにしてもよい。

また、上記実施例の建設機械として、バックホー１を例に説明したが、本発明に係る建設機械はこれに限られず、高所作業車、移動式クレーン、フォークリフト、ローダ等であってもよい。例えば、高所作業車にあっては、車体フレーム上に旋回台が設けられこの旋回台にブーム等の作業装置が取り付けられているが、車体フレーム内部に設けられた駆動力発生部を構成する機器の冷却システムを上記の実施例のようにしてもよい。また、例えばフォークリフトにあっては、車体フレームの前部にフォーク等からなる作業装置が取り付けられているが、車体フレーム内部に設けられた駆動力発生部を構成する機器の冷却システムを上記の実施例のようにしてもよい。

本発明に係る建設機械の一例として示すバックホーの斜視図を示す。 上記建設機械に設けられた油圧機器等の構成を示すブロック図である。 上記建設機械に設けられた旋回台の平面図である。 上記建設機械に設けられた旋回台の側面図である。 上記建設機械の車体内部に設けられバッテリを格納するバッテリ格納部周辺を示す斜視図である。 上記バッテリとは別の形態のバッテリをバッテリボックスに前後に並べて収容した状態のバッテリ格納部周辺を示す斜視図である。 図６に示すような形態のバッテリをバッテリボックスに左右に並べて収容した状態のバッテリ格納部周辺を示す斜視図である。 （ａ）は上記バッテリボックス内に設けられたバッテリ冷却ファンへの電力の供給を示すブロック図で、（ｂ）は上記旋回台内に設けられた作動油冷却ファンへの電力の供給を示すブロック図である。

符号の説明

１ バックホー（建設機械）
５ 走行装置
８ 走行操作レバー
１１ 旋回台（車体）
１２ バッテリ格納部
１３ 電気モータ
１４ 油圧ポンプ
２０ パワーショベル装置（作業装置）
２１ 操作装置
２５ ブーム（作業装置）
２７ アーム（作業装置）
２９ バケット（作業装置）
３１ ブームシリンダ
３３ アームシリンダ
３５ バケットシリンダ
３７ 旋回モータ
４１ メインカバー
４５ バッテリボックス
５０，５０´ バッテリ（駆動力発生部）
６０ スライド機構
７１ オイルクーラ（駆動力発生部）
７２ 作動油冷却ファン
７３ 作動油タンク
７４ バッテリ冷却ファン
８０ 油圧制御バルブ
９０ コントローラ
９１ バッテリ充放電コントローラ
９２ 充電器
９３ ＤＣ／ＤＣコンバータ
９４ 切換リレー
１００ 冷却システム
Ｓ１ バッテリ温度センサ（バッテリ温度検出手段）
Ｓ２ バッテリボックス温度センサ（車体内部温度検出手段）
Ｓ３ 作動油温度センサ（作動油温検出手段）
Ｓ４ 外気温度センサ

Claims (11)

1. 車体に設けられた作業装置と、前記車体の内部に設けられ前記作業装置を作動させるための駆動力を発生させる駆動力発生部と、を有して構成された建設機械の冷却システムであって、
   前記車体は、前記車体の後面外壁の一部に開口した開口部を有し、
   前記駆動力発生部は、
   前記作業装置を作動させるための作動油の油圧を供給する油圧機器と、
   前記開口部に面して配置され前記作業装置に供給される作動油を冷却するオイルクーラと、
   前記オイルクーラの前記開口部と反対側の面側に設けられた正逆反転作動可能な作動油冷却ファンと、
   前記油圧機器を駆動させる電気モータと、
   前記電気モータに電力を供給するバッテリであって、前記車体内部で前記開口部からの外気が流入可能な位置に配置されたバッテリと、を有し、
   前記作動油冷却ファンは、
   前記バッテリの充電時における所定条件下では、前記開口部から外気を前記車体内部に吸気して前記バッテリに向けて送風する正転作動を行い、
   前記バッテリの放電時における所定条件下では、前記オイルクーラに向けて送風して前記オイルクーラを流れる作動油を冷却した後に前記開口部から排気する逆転作動を行うように構成されていることを特徴とする建設機械の冷却システム。
2. 前記駆動力発生部は、さらに、前記バッテリを冷却するためのバッテリ冷却ファンを有し、前記バッテリ冷却ファンは、少なくとも前記バッテリの充電時及び前記作動油冷却ファン逆転作動時には作動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の冷却システム。
3. 前記駆動力発生部は、さらに、前記バッテリを収納するバッテリボックスを有し、
   前記バッテリボックスは、
   側面に開口した吸気口と、
   前記側面と異なる面に開口した排気口と、を有し
   前記バッテリ冷却ファンが前記バッテリボックス内であって、前記吸気口近傍に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の建設機械の冷却システム。
4. 前記駆動力発生部は、さらに、前記バッテリの充放電を制御するバッテリ充放電コントローラを備え、
   前記建設機械の冷却システムは、さらに制御器を備え、
   前記制御器が、前記バッテリ充放電コントローラからの前記バッテリの充電、放電の状態を検出し、前記検出結果に基づいて、前記作動油冷却ファンの前記正転作動及び前記逆転作動を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の建設機械の冷却システム。
5. 前記制御器は、さらに、前記作業装置の操作を行う操作装置からの操作信号を受けて、前記作業装置の動作の制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の建設機械の冷却システム。
6. 前記バッテリ充放電コントローラは、前記バッテリの近傍に配置され、前記バッテリの充電中には、前記バッテリ冷却ファンにより冷却されることを特徴とする請求項４または５に記載の建設機械の冷却システム。
7. 前記建設機械の冷却システムは、さらに、
   前記バッテリの温度を検出可能なバッテリ温度センサと、
   前記車体の外部の気温を検出可能な外気温度センサと、を有し、
   前記制御器は、前記バッテリの充電時においては、
   前記バッテリ温度センサにより検出された前記バッテリの温度と、前記外気温度センサにより検出された外気温度とに基づいて、前記作動油冷却ファンの前記正転作動に必要な前記所定条件を満足したか否かの判定、および前記判定に基づく前記作動油冷却ファンの正転作動、及び前記正転作動の際の前記作動油冷却ファンの回転速度を制御することを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の建設機械の冷却システム。
8. 前記建設機械の冷却システムは、さらに、
   作動油の油温を検出する作動油温度センサと、
   前記バッテリの温度を検出可能なバッテリ温度センサと、
   を有し、
   前記制御器は、前記バッテリの放電時においては、
   前記作動油温度センサにより検出された作動油の油温、及び前記バッテリ温度センサにより検出された前記バッテリの温度のいずれか一方がそれぞれに定めた所定の値以上であるか否か判定し、いずれか一方が所定の値以上であれば、前記作動油冷却ファンの逆転作動を行うと共に、
   前記作動油温度センサの温度が、前記逆転作動開始の基準温度を超える第２の基準温度以上になった場合には、前記作動油冷却ファンの回転速度をさらに高めることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の建設機械の冷却システム。
9. 前記建設機械の冷却システムは、さらに、
   前記バッテリボックス内の温度を測定するバッテリボックス温度センサと、
   作動油の油温を検出する作動油温度センサと、
   前記バッテリの温度を検出可能なバッテリ温度センサと、
   制御器と、を有し、
   前記駆動力発生部は、さらに、前記バッテリの充放電を制御するバッテリ充放電コントローラを備え、
   前記制御器は、前記バッテリ充放電コントローラからの前記バッテリの充電、放電の状態を検出し、前記バッテリの放電時においては、
   前記バッテリボックス温度センサにより検出された前記バッテリボックス内の温度、前記作動油温度センサにより検出された作動油の油温、及び前記バッテリ温度センサにより検出された前記バッテリの温度、のいずれかがそれぞれに定めた所定の値以上であるか否か判定し、いずれかが所定の値以上であれば、前記作動油冷却ファンの逆転作動を行うと共に、
   前記作動油温度センサの温度が、前記逆転作動開始の基準温度を超える第２の基準温度以上になった場合には、前記作動油冷却ファンの回転速度をさらに高めることを特徴とする請求項３に記載の建設機械の冷却システム。
10. 前記オイルクーラと前記作動油冷却ファンとは、前記車体の下部に配置され、前記バッテリは、前記車体の上部であって、上下方向において、前記作動油冷却ファンの上方の近傍に配置されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の建設機械の冷却システム。
11. 前記バッテリはリチウムイオンバッテリであることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の建設機械の冷却システム。

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