JP7363356B2 - 作業機械用冷却ファンシステム - Google Patents

Description

本発明は、ファンを備える作業機械に用いられる作業機械用冷却ファンシステムに関する。

例えば特許文献１などに、ファンを備える作業機械が記載されている。同文献に記載の発明では、ファンの冷却能力と、ファンの冷却対象の発熱量と、のヒートバランスを調整することが図られる（同文献の段落０００４などを参照）。具体的には、同文献の請求項１には、大気圧センサに計測された大気圧が閾値未満の場合、大気圧が閾値以上の場合よりも、ファン回転数を高くすることが記載されている。

特開２０１７－７２１００号公報

大気圧が低くなるほど、ファンが発生させる冷却風の通風抵抗が低くなる。すると、ファンの回転数の目標値に対して、実際のファンの回転数が高くなるおそれがある。すると、ファンが、破損および寿命低下するおそれがある。また、ファンを回転させるモータも、破損および寿命低下するおそれがある。

そこで、本発明は、ファンおよびモータの、破損および寿命低下を抑制することができる、作業機械用冷却ファンシステムを提供することを目的とする。

作業機械用冷却ファンシステムは、冷却機と、ファンと、モータと、温度センサと、大気圧センサと、コントローラと、を備える。前記冷却機は、冷却対象流体を冷却する。前記ファンは、前記冷却機に冷却風を送る。前記モータは、前記ファンを回転させる。前記温度センサは、前記冷却対象流体の温度を検出する。前記大気圧センサは、前記ファンの周辺の大気圧を検出する。前記コントローラは、前記温度センサおよび前記大気圧センサの検出値が入力され、前記モータの作動を制御する。前記コントローラは、前記温度センサに検出された前記冷却対象流体の温度に基づいて、前記モータの要求回転数を設定する。前記コントローラは、前記大気圧センサに検出された大気圧に基づいて、前記モータの目標回転数の上限値を設定する。前記コントローラは、前記要求回転数が前記上限値未満の場合は、前記要求回転数を前記目標回転数として設定する。前記コントローラは、前記要求回転数が前記上限値以上の場合は、前記上限値を前記目標回転数として設定する。前記上限値は、前記大気圧センサに検出される大気圧が第１大気圧のときよりも、前記大気圧センサに検出される大気圧が前記第１大気圧よりも低い第２大気圧のときのほうが低くなるように設定される。

上記構成により、ファンおよびモータの、破損および寿命低下を抑制することができる。

作業機械用冷却ファンシステム１を示すブロック図である。 図１に示す作業機械用冷却ファンシステム１の作動を示すフローチャートである。 図２に示す大気圧と上限値Ｌ３との関係を表すグラフである。

図１～図３を参照して、作業機械用冷却ファンシステム１について説明する。

作業機械用冷却ファンシステム１は、作業機械に用いられる。作業機械用冷却ファンシステム１が用いられる作業機械は、例えば建設作業を行う建設機械であり、例えばショベルやクレーンなどである。図１に示すように、作業機械用冷却ファンシステム１は、エンジン１１と、タンク１３と、ポンプ１５と、コントロールバルブ１７と、冷却装置２０と、大気圧センサ３０と、コントローラ４０と、を備える。

エンジン１１は、作業機械の駆動源であり、ポンプ１５の駆動源である。エンジン１１は、例えば内燃機関である。エンジン１１は、エンジンコントロールユニット１１ａ（ＥＣＵ；Engine control unit）を備える。エンジンコントロールユニット１１ａは、エンジン１１の作動の制御を行い、エンジン１１の回転数の制御などを行う。

タンク１３（作動油タンク）は、作動油を貯える。タンク１３に貯えられる作動油は、作業機械が備える油圧アクチュエータ（後述するモータ２３ｍなど）を作動させるための油である。

ポンプ１５（油圧ポンプ）は、作動油（圧油）を油圧アクチュエータに供給する。ポンプ１５は、エンジン１１に接続され、エンジン１１に駆動される。ポンプ１５による作動油の吐出量は、エンジン１１の回転数とポンプ１５の容量との積に比例（または略比例）する。ポンプ１５の容量は、可変である。ポンプ１５が備える斜板（図示なし）の傾転角（以下「傾転」という）が大きいほど、ポンプ１５の容量が大きくなり、作動油の吐出量が多くなる。

コントロールバルブ１７（油圧制御弁）は、後述するモータ２３ｍの作動を制御する。コントロールバルブ１７は、ポンプ１５とモータ２３ｍとの間（油路における間）に設けられる。コントロールバルブ１７は、ポンプ１５からモータ２３ｍに供給される作動油の流量を制御する。

冷却装置２０は、冷却対象である流体（冷却対象流体）を冷却する装置である。冷却対象流体は、例えばエンジン１１を冷却する冷却水（以下、単に「冷却水」ともいう）でもよく、作動油でもよい。冷却装置２０は、１つのみ設けられてもよく、複数設けられてもよい。例えば、冷却装置２０が２つ設けられる場合、冷却装置２０には、第１冷却装置２０Ａと、第２冷却装置２０Ｂと、がある。第１冷却装置２０Ａにおける冷却対象流体は、冷却水である。第２冷却装置２０Ｂにおける冷却対象流体は、作動油である。冷却装置２０は、冷却機２１と、ファンドライブ２３と、温度センサ２５と、を備える。冷却装置２０が複数設けられる場合は、複数の冷却装置２０のそれぞれが、冷却機２１と、ファンドライブ２３と、温度センサ２５と、を備える。

冷却機２１は、冷却対象流体を冷却する。冷却機２１は、冷却機２１の内部を流れる冷却対象流体と、冷却機２１に通される冷却風との熱交換を行う熱交換器（ラジエター）である。第１冷却装置２０Ａが備える冷却機２１を、第１冷却機２１Ａとし、第２冷却装置２０Ｂが備える冷却機２１を、第２冷却機２１Ｂとする。

ファンドライブ２３（油圧ファンドライブ）は、冷却機２１に冷却風を送るための装置である。第１冷却装置２０Ａが備えるファンドライブ２３を、第１ファンドライブ２３Ａとし、第２冷却装置２０Ｂが備えるファンドライブ２３を、第２ファンドライブ２３Ｂとする。ファンドライブ２３は、ファン２３ｆと、モータ２３ｍと、を備える。

ファン２３ｆは、冷却機２１に冷却風を送り、冷却機２１に冷却風を当てる。ファン２３ｆは、回転することで冷却風を発生させる回転ファンである。ファン２３ｆを構成する材料は、例えば樹脂を含んでもよく、金属を含んでもよい。第１冷却装置２０Ａが備えるファン２３ｆを、第１ファン２３ｆＡとし、第２冷却装置２０Ｂが備えるファン２３ｆを第２ファン２３ｆＢとする。

モータ２３ｍ（ファンモータ）は、ファン２３ｆを回転させる。モータ２３ｍは、作動油が供給されることで回転駆動する油圧モータである。なお、モータ２３ｍは、電動モータでもよい。以下では、モータ２３ｍが油圧モータである場合について説明する。モータ２３ｍに供給される作動油の流量が多いほど、モータ２３ｍの回転数が高くなる。モータ２３ｍの容量は、固定でもよく、可変でもよい。モータ２３ｍに供給される作動油の流量が一定でも、モータ２３ｍの容量が大きくなるほど、モータ２３ｍの回転数が低くなる。第１冷却装置２０Ａが備えるモータ２３ｍを、第１モータ２３ｍＡとし、第２冷却装置２０Ｂが備えるモータ２３ｍを、第２モータ２３ｍＢとする。

温度センサ２５は、冷却対象流体の温度（例えば水温、油温）を検出する。第１冷却装置２０Ａが備える温度センサ２５を、第１温度センサ２５Ａとし、第２冷却装置２０Ｂが備える温度センサ２５を、第２温度センサ２５Ｂとする。温度センサ２５は、冷却機２１の内部の冷却対象流体の温度を検出してもよい。温度センサ２５は、冷却機２１の外部の冷却対象流体の温度を検出してもよい。第１温度センサ２５Ａは、エンジン１１の内部の冷却水の温度を検出してもよく、エンジン１１に接続された配管を流れる冷却水の温度を検出してもよい。第２温度センサ２５Ｂは、タンク１３の内部の作動油の温度を検出してもよく、タンク１３に接続された配管を流れる作動油の温度を検出してもよい。

（冷却装置２０の変形例）
冷却装置２０の冷却対象流体の種類の数は、１でも複数でもよい。冷却装置２０の冷却対象流体の種類が複数の場合、上記のように第１冷却装置２０Ａと第２冷却装置２０Ｂとが別々に（独立して）設けられてもよく、冷却装置２０の構成要素の一部が共用されてもよい。例えば、１つのファンドライブ２３に対して、複数の冷却機２１が設けられてもよい。具体的には例えば、ファン２３ｆが発生させた冷却風の流れ方向に、冷却水用の第１冷却機２１Ａと、作動油用の第２冷却機２１Ｂと、が並ぶように（直列的）に配置されてもよい。

また、冷却装置２０の冷却対象流体の種類が複数であり、モータ２３ｍが複数設けられる場合、複数のモータ２３ｍの作動の制御が独立してもよく、独立しなくてもよい。具体的には例えば、図１に示す例では、１つのコントロールバルブ１７が、第１モータ２３ｍＡと第２モータ２３ｍＢとを制御する。さらに詳しくは、ポンプ１５に対して、コントロールバルブ１７と、第１モータ２３ｍＡと、第２モータ２３ｍＢと、が直列的に接続される。この場合、第１モータ２３ｍＡに供給される作動油の流量と、第２モータ２３ｍＢに供給される作動油の流量とが等しい。一方、第１モータ２３ｍＡを制御するコントロールバルブ１７と、第２モータ２３ｍＢを制御するコントロールバルブ１７と、が別々に、ポンプ１５に対して並列的に設けられてもよい（図示なし）。この場合、第１モータ２３ｍＡに供給される作動油の流量と、第２モータ２３ｍＢに供給される作動油の流量とを相違させることができる。

大気圧センサ３０は、ファン２３ｆが発生させた冷却風の通風抵抗を検出するために設けられる。大気圧センサ３０は、ファン２３ｆの周辺の大気圧を検出する。大気圧センサ３０は、ファン２３ｆの周辺の大気圧を検出可能であれば、作業機械の内部に配置されてもよく、作業機械の外部に配置されてもよい。例えば、大気圧センサ３０は、エンジン１１（例えばエンジンコントロールユニット１１ａ）に通常設けられているセンサが利用されてもよい。

コントローラ４０は、演算（判定、算出など）、各種制御（統括制御）、信号の入出力、および情報の記憶などを行う。コントローラ４０には、温度センサ２５および大気圧センサ３０の検出値が入力される。コントローラ４０は、エンジン１１、ポンプ１５、およびコントロールバルブ１７の少なくともいずれかに指令を出力する。コントローラ４０は、モータ２３ｍの容量が可変の場合に、モータ２３ｍに指令を出力してもよい。下記のように、コントローラ４０は、モータ２３ｍの回転数を制御する。

（通風抵抗について）
大気圧によって、ファン２３ｆが発生させた冷却風の通風抵抗が変わる。さらに詳しくは、ファン２３ｆの周囲の大気圧が変化すると、ファン２３ｆの周囲の空気密度が変化し、冷却風の通風抵抗が変化する。例えば、作業機械が低地から高地に移動（登坂）すると、ファン２３ｆの周囲の大気圧が低下し、冷却風の通風抵抗が低下する。冷却風の通風抵抗が低下すると、モータ２３ｍの目標回転数よりも、モータ２３ｍの実際の回転数が大きくなる。例えば、ファンドライブ２３に投入される油圧動力が一定でも、冷却風の通風抵抗が低下すると、ファン２３ｆの回転数が増加する。すると、ファンドライブ２３の回転数が許容回転数の上限に達し、ファンドライブ２３が破損するおそれがある。さらに詳しくは、ファン２３ｆが破損（バースト）するおそれや、モータ２３ｍが破損するおそれがある。また、ファン２３ｆやモータ２３ｍが破損しなくても、ファン２３ｆやモータ２３ｍの寿命が短くなるおそれがある。そこで、作業機械用冷却ファンシステム１では、このような問題を抑制するための制御が行われる。

（制御の対象）
ファン２３ｆやモータ２３ｍの回転数を直接的に検出し、この検出値に基づいてモータ２３ｍの回転数を制御すれば、ファンドライブ２３の破損や寿命低下を抑制することはできる。しかし、作業機械用冷却ファンシステム１では、ファン２３ｆおよびモータ２３ｍの回転数は、直接的には検出されない。具体的には、ファン２３ｆの回転軸やモータ２３ｍの出力軸の回転数を直接的に検出するセンサは、設けられない（いわばセンサレスシステムである）。ただし、モータ２３ｍに供給される作動油の流量を検出するセンサなど、ファン２３ｆの回転数を間接的に検出するセンサは、設けられてもよい。

コントローラ４０は、モータ２３ｍの回転数に関するパラメータ、さらに詳しくはモータ２３ｍの回転数を変えることのできるパラメータ（以下、制御対象パラメータ）を制御する。制御対象パラメータは、モータ２３ｍに供給される作動油の流量を含んでもよい。例えば、制御対象パラメータは、ポンプ１５の傾転（容量）を含んでもよく、ポンプ１５の回転数（ポンプ１５を駆動するエンジン１１の回転数）を含んでもよく、コントロールバルブ１７の開度を含んでもよい。モータ２３ｍの容量が可変である場合は、制御対象パラメータは、モータ２３ｍの容量を含んでもよい。制御対象パラメータの種類の数は、１でも複数でもよい。制御対象パラメータの種類が１種類の場合は、複数種類の場合よりも、制御を簡素にすることができる。

以下では、制御対象パラメータが、ポンプ１５の傾転のみである場合について説明する。以下では、エンジン１１の回転数、コントロールバルブ１７の開度、およびモータ２３ｍの容量は、一定とする。ポンプ１５の傾転とモータ２３ｍの回転数との関係は、線形（１次関数）または略線形である。なお、下記の説明におけるポンプ１５の傾転に関する説明を、モータ２３ｍの回転数に関する説明に置き換えてもよい。例えば、下記の「ポンプ１５の要求傾転Ｒ２の設定」を、「モータ２３ｍの要求回転数の設定」などと置き換えてもよい。

（制御の概要）
以下では、上記の作業機械用冷却ファンシステム１の各構成要素（コントローラ４０など）については図１を参照して説明する。図２に、コントローラ４０による制御（作業機械用冷却ファンシステム１の作動）のフローチャートを示す。コントローラ４０による制御の概要（作業機械用冷却ファンシステム１の作動の概要）は、次の通りである。コントローラ４０は、冷却対象流体の温度などに基づいて、ポンプ１５の要求傾転Ｒ２（モータ２３ｍの要求回転数）を設定する（ステップＳ１０）。コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２に基づいて、ポンプ１５の目標傾転Ｎ（モータ２３ｍの目標回転数）を設定する（ステップＳ３０）。ここで、大気圧が低いほど、モータ２３ｍの目標回転数よりも、モータ２３ｍの実際の回転数が大きくなりやすい。そこで、ポンプ１５の目標傾転Ｎを、大気圧に応じた上限値Ｌ３以下に制限する（Ｓ２０～Ｓ３０）。以下、コントローラ４０による制御の詳細を説明する。

（ポンプ１５の要求傾転Ｒ２の設定（ステップＳ１０））
コントローラ４０は、冷却機２１での必要な放熱量に応じて、ポンプ１５の要求傾転Ｒ２を設定する。コントローラ４０は、冷却対象流体の過冷却およびオーバーヒートを抑制できるように、ポンプ１５の要求傾転Ｒ２を設定する。冷却対象流体の過冷却が抑制されることで、作業機械を作動させるエネルギーを削減できてもよく、エンジン１１や機器を早期に暖機できてもよい。

要求傾転Ｒ２は、様々に設定され得る。［例１］要求傾転Ｒ２の設定に用いられるパラメータは、様々に設定可能である。［例１ａ］コントローラ４０は、少なくとも、温度センサ２５に検出された冷却対象流体の温度に基づいて、要求傾転Ｒ２を設定する。コントローラ４０は、冷却対象流体の温度が高いほど、要求傾転Ｒ２を高く設定する。［例１ｂ］コントローラ４０は、作業機械に掛かる負荷の高さに基づいて、ポンプ１５の要求傾転Ｒ２を設定してもよい。さらに詳しくは、作業機械に掛かる負荷が高いほど、冷却対象流体の温度が上昇しやすい。そこで、コントローラ４０は、作業機械に掛かる負荷が高いほど、要求傾転Ｒ２を高く設定してもよい。［例１ｃ］コントローラ４０は、ファン２３ｆの周囲の気温に基づいて、要求傾転Ｒ２を決定してもよい。例えば、ファン２３ｆの周囲の気温が特定の温度よりも低い場合に、エンジン１１や油機を暖機する必要性が高くなる。そこで、コントローラ４０は、ファン２３ｆの周囲の気温が特定の温度よりも低い場合は、特定の温度以上の場合に比べ、要求傾転Ｒ２を低く設定してもよい。

［例２］要求傾転Ｒ２の設定に用いられるパラメータから、要求傾転Ｒ２の候補（例えば後述する要求傾転候補Ｒ１Ａ、Ｒ１Ｂ）、補正値、係数などが設定されてもよい。［例２ａ］コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２の複数の候補（例えば要求傾転候補Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａなど）のうち、傾転が最も大きい値を、要求傾転Ｒ２として設定してもよい。［例２ｂ］コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２を決定するためのパラメータから、補正値を算出してもよく、係数を算出してもよい。そして、コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２の候補となる値に対して、補正値を加算や減算してもよく、係数との積を算出してもよい。

（ポンプ１５の要求傾転Ｒ２の設定（ステップＳ１０）の具体例）
上記［例１ａ］および上記［例２ａ］の場合の具体例は、次の通りである。

（冷却水温による要求傾転候補Ｒ１Ａの設定（ステップＳ１１Ａ））
冷却水の水温（冷却水温）と、要求傾転候補Ｒ１Ａと、の関係（マップＭＡ）が、コントローラ４０に設定される。要求傾転候補Ｒ１Ａは、ポンプ１５の要求傾転Ｒ２（ステップＳ１２参照）の候補となる値である（要求傾転候補Ｒ１Ｂも同様）。マップＭＡは、具体的には、冷却水温が上がるにしたがって、徐々に（段階的に、連続的に、の少なくともいずれか）要求傾転候補Ｒ１Ａが大きくなるように設定される。図２に示すマップＭＡの例では、冷却水温が上がるにしたがって、要求傾転候補Ｒ１Ａが段階的および連続的に大きくなる。この例では、冷却水の水温が上がるにしたがって要求傾転候補Ｒ１Ａが連続的に大きくなる部分（グラフが傾斜する部分）と、冷却水の水温が上下しても要求傾転候補Ｒ１Ａが一定の部分と、が組み合わされる。なお、マップＭＡの形状は様々に設定されてもよい。コントローラ４０は、マップＭＡと、第１温度センサ２５Ａに検出された冷却水温と、に基づいて、要求傾転候補Ｒ１Ａを設定（決定、算出）する。

（作動油温による要求傾転候補Ｒ１Ｂの設定（ステップＳ１１Ｂ））
作動油の油温（作動油温）と、要求傾転候補Ｒ１Ｂと、の関係（マップＭＢ）が、コントローラ４０に設定される。マップＭＢは、具体的には、マップＭＡと同様に、作動油温が上がるにしたがって、徐々に要求傾転候補Ｒ１Ｂが大きくなるように設定される。コントローラ４０は、マップＭＢと、第２温度センサ２５Ｂに検出された作動油温と、に基づいて、要求傾転候補Ｒ１Ｂを設定する。

（要求傾転Ｒ２の設定（ステップＳ１２））
コントローラ４０は、要求傾転候補Ｒ１Ａと要求傾転候補Ｒ１Ｂとのうち高い方を、要求傾転Ｒ２として設定する（高位選択する）。

（上限値Ｌ３の設定（ステップＳ２０））
コントローラ４０は、ポンプ１５の目標傾転Ｎを、上限値Ｌ３以下に制限する（ステップＳ３０）。この上限値Ｌ３は、次のように設定される。

上限値Ｌ３は、ファンドライブ２３の破損や寿命低下を抑制できるような値に設定される。例えば、上限値Ｌ３は、モータ２３ｍの性能（ケーシングの材質、形状、軸受の性能など）、モータ２３ｍとファン２３ｆとをつなぐ駆動部の性能、および、ファン２３ｆの性能（ファン２３ｆの材質、形状など）に基づいて設定される。

また、上限値Ｌ３は、大気圧センサ３０に検出された大気圧に基づいて設定される（ステップＳ２０）。さらに詳しくは、上記のように、大気圧が低くなると、ファン２３ｆが発生させた冷却風の通風抵抗が低下し、モータ２３ｍの実際の回転数が、モータ２３ｍの目標回転数よりも大きくなる。そこで、大気圧センサ３０に検出された大気圧が、ある値（第１大気圧Ｐ１とする）のときの上限値Ｌ３よりも、第１大気圧Ｐ１よりも低い値（第２大気圧Ｐ２とする）のときの上限値Ｌ３の方が低くなるように、上限値Ｌ３が設定される。

上限値Ｌ３は、一種類のみ設定されてもよく、複数の候補から選択されてもよい。以下では、上限値Ｌ３が、複数の候補から選択される場合について説明する。コントローラ４０には、第１上限値候補Ｌ１と、第２上限値候補Ｌ２と、所定時間と、が設定される。

第１上限値候補Ｌ１は、上限値Ｌ３の候補である。第１上限値候補Ｌ１は、ポンプ１５の目標傾転Ｎが第１上限値候補Ｌ１に設定された状態でファンドライブ２３が連続運転しても、ファンドライブ２３の破損や寿命低下が生じない（または許容範囲内となる）ように設定される。第１上限値候補Ｌ１は、大気圧センサ３０に検出された大気圧（以下、単に「大気圧」ともいう）に基づいて決定される。大気圧が第１大気圧Ｐ１のときの第１上限値候補Ｌ１よりも、大気圧が第２大気圧Ｐ２のときの第１上限値候補Ｌ１の方が低くなるように、第１上限値候補Ｌ１が設定される。

図３に、大気圧と、第１上限値候補Ｌ１と、の関係（マップＭＬ１）の具体例を示す。この例では、大気圧がＰａ以上の領域では、第１上限値候補Ｌ１は、一定値Ｌ１ａである。但し、一定値Ｌ１ａは、ポンプ１５の傾転の許容限度Ｌｍａｘ未満である。許容限度Ｌｍａｘは、例えば、モータ２３ｍの回転数の許容限度から決まる値である。大気圧が、ＰａからＰｃまでの領域では、大気圧が低くなるにしたがって第１上限値候補Ｌ１が小さくなるように（例えば線形）、第１上限値候補Ｌ１が設定される。大気圧がＰｃ以下の領域では、第１上限値候補Ｌ１は、一定値Ｌ１ａ未満の一定値Ｌ１ｂである。なお、マップＭＬ１の形状は、様々に設定されてもよい。例えば、図３に示す例では、マップＭＬ１は、一定値（Ｌ１ｂ、Ｌ１ａ）の部分と、線形状の傾斜部分（Ｌ１ｂ～Ｌ１ａ）と、を備える。一方、マップＭＬ１は、曲線状の傾斜部分を備えてもよく、傾斜しない段状部（マップＭＬ２を参照）を備えてもよい。

図２に示す第２上限値候補Ｌ２は、上限値Ｌ３の候補である。第２上限値候補Ｌ２の値は、第１上限値候補Ｌ１以上の値である。さらに詳しくは、任意の大気圧で、第２上限値候補Ｌ２の値は、第１上限値候補Ｌ１以上の値である。ある大気圧（例えばある大気圧以下、図３に示す例ではＰａ以下）で、第２上限値候補Ｌ２の値は、第１上限値候補Ｌ１よりも大きい値である。

第２上限値候補Ｌ２が設定される理由は、次の通りである。ポンプ１５の目標傾転Ｎの上限値Ｌ３を、第１上限値候補Ｌ１に設定すれば、ファンドライブ２３の破損や寿命低下を抑制することができる。一方で、目標傾転Ｎを制限しすぎると（ファン２３ｆの回転数を制限しすぎると）、冷却対象流体がオーバーヒートし、エンジン１１や油機が温度により損傷するおそれがある。そこで、コントローラ４０は、所定時間内（制限時間内）だけ第２上限値候補Ｌ２を上限値Ｌ３として設定し、所定時間経過後に第１上限値候補Ｌ１を上限値Ｌ３として設定する（上限値Ｌ３を下げる）。よって、冷却対象流体のオーバーヒートを抑制しつつ、ファンドライブ２３の破損や寿命低下を抑制することができる。

第２上限値候補Ｌ２は、ポンプ１５の目標傾転Ｎが第２上限値候補Ｌ２に設定された状態で、ファンドライブ２３が所定時間内だけ運転しても、ファンドライブ２３に破損や寿命低下が生じない（または許容範囲内となる）ように設定される。第２上限値候補Ｌ２は、大気圧センサ３０に検出された大気圧に基づいて決定される。大気圧が第１大気圧Ｐ１のときの第２上限値候補Ｌ２よりも、大気圧が第２大気圧Ｐ２のときの第２上限値候補Ｌ２の方が低くなるように、第２上限値候補Ｌ２が設定される。

図３に、大気圧と、第２上限値候補Ｌ２と、の関係（マップＭＬ２）の具体例を示す。この例では、大気圧がＰｂ（閾値）以上の領域では、第２上限値候補Ｌ２は、一定値Ｌ２ａである。但し、一定値Ｌ２ａは、ポンプ１５の傾転の許容限度Ｌｍａｘ未満である。一定値Ｌ２ａは、一定値Ｌ１ａと等しくてもよく、一定値Ｌ１ａ未満でもよい。大気圧がＰｂ（閾値）未満の領域では、第２上限値候補Ｌ２は、一定値Ｌ２ａ未満の一定値Ｌ２ｂである。なお、マップＭＬ２の形状は、マップＭＬ１と同様に様々に設定されてもよい。

上記「所定時間」は、図２に示す目標傾転Ｎが第２上限値候補Ｌ２に設定された状態で、ファンドライブ２３が所定時間内だけ運転しても、ファンドライブ２３に破損や寿命低下が生じない（または許容範囲内となる）ように設定される。所定時間は、一定値でもよく、何らかの条件に応じて変えられてもよい。コントローラ４０は、ファンドライブ２３の温度に基づいて所定時間を変化させてもよく、例えば、ファンドライブ２３の温度が高いほど所定時間を短く設定してもよい。ファンドライブ２３の温度が上昇すると、熱膨張によりクリアランスが減り、ファンドライブ２３の破損や寿命低下が生じやすくなる。そのため、ファンドライブ２３の温度が高いほど、所定時間が短く設定されることが好ましい。

（目標傾転Ｎの設定（ステップＳ３０））
目標傾転Ｎの設定（ステップＳ３０）の概要は、次の通りである。コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２（ステップＳ１２参照）が上限値Ｌ３未満の場合は、要求傾転Ｒ２を、目標傾転Ｎとして設定する（目標傾転Ｎに要求傾転Ｒ２を代入する）（ステップＳ３２、Ｓ３４参照）。コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２が上限値Ｌ３以上の場合は、上限値Ｌ３を、目標傾転Ｎとして設定する（目標傾転Ｎを上限値Ｌ３で制限する）（ステップＳ３５、Ｓ３６参照）。

上限値Ｌ３が複数の候補から選択される場合の、目標傾転Ｎの設定（ステップＳ３０）の具体例は、次の通りである。コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２が第１上限値候補Ｌ１未満か否かを判定する（ステップＳ３１）。要求傾転Ｒ２が第１上限値候補Ｌ１未満の場合（ステップＳ３１でＹＥＳの場合）、コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２を目標傾転Ｎとして設定する（ステップＳ３２）。この場合、第１上限値候補Ｌ１が上限値Ｌ３として設定されている。そして、コントローラ４０は、設定した目標傾転Ｎに基づいて、ポンプ１５の傾転（制御対象パラメータ）を制御する（下記のステップＳ３４、Ｓ３５、およびＳ３６も同様）。次に、フローは、スタートに戻る。

要求傾転Ｒ２が第１上限値候補Ｌ１以上の場合（ステップＳ３１でＮＯの場合）、コントローラ４０は、所定時間だけ第２上限値候補Ｌ２を上限値Ｌ３として設定する。この場合、コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２が第２上限値候補Ｌ２未満か否かを判定する（ステップＳ３３）。要求傾転Ｒ２が、第１上限値候補Ｌ１以上、かつ、第２上限値候補Ｌ２未満である場合（ステップＳ３３でＹＥＳの場合）、コントローラ４０は、所定時間内だけ、要求傾転Ｒ２を目標傾転Ｎとして設定する（ステップＳ３４）。要求傾転Ｒ２が、第２上限値候補Ｌ２以上である場合（Ｓ３３でＮＯの場合）、コントローラ４０は、所定時間内だけ、第２上限値候補Ｌ２を目標傾転Ｎとして設定する（ステップＳ３５）。なお、所定時間中に、要求傾転Ｒ２が第２上限値候補Ｌ２未満になった場合は、コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２を目標傾転Ｎとして設定してもよい。ステップＳ３４またはステップＳ３５の後、フローはＳ３６に進む。

上記「所定時間」の経過後、コントローラ４０は、上限値Ｌ３を、第２上限値候補Ｌ２から第１上限値候補Ｌ１に下げる。具体的には、コントローラ４０は、第１上限値候補Ｌ１を上限値Ｌ３として設定する（ステップＳ３５）。次に、フローは、スタートに戻る。

（上限値Ｌ３の更新）
２回目以降の処理（フローがスタートに戻った後）では、大気圧に応じた上限値Ｌ３が既に設定されているため、上限値Ｌ３の設定（ステップＳ２０）の処理は、行われてもよく、行われなくてもよい。上限値Ｌ３の設定や更新のタイミングは、例えば次の通りである。

［例４］エンジン１１の始動時（作業機械の起動時）には、大気圧に基づく上限値Ｌ３の設定が行われる。［例５］エンジン１１の始動から停止（作業機械の稼働終了）までの間に、上限値Ｌ３の更新が行われてもよい。［例５ａ］上限値Ｌ３の更新は、所定周期ごとに行われてもよい。さらに詳しくは、コントローラ４０は、大気圧センサ３０に検出される大気圧を所定周期ごとに取得し、所定周期ごとに取得した大気圧に応じて上限値Ｌ３を更新してもよい。これにより、エンジン１１の始動から停止までの間に大気圧が変化しても、大気圧の変化に応じた（追従した）適切な上限値Ｌ３で、ポンプ１５の傾転を制限することができる。所定周期は、任意の時間に設定され、例えば１０分でもよく、１時間でもよい。［例５ｂ］上限値Ｌ３の更新を行う条件には、時間以外の条件（例えば高度の変化量、走行距離など）が含まれてもよい。

（効果）
図１に示す作業機械用冷却ファンシステム１による効果は、次の通りである。

（第１の発明の効果）
作業機械用冷却ファンシステム１は、冷却機２１と、ファン２３ｆと、モータ２３ｍと、温度センサ２５と、大気圧センサ３０と、コントローラ４０と、を備える。冷却機２１は、冷却対象流体を冷却する。ファン２３ｆは、冷却機２１に冷却風を送る。モータ２３ｍは、ファン２３ｆを回転させる。温度センサ２５は、冷却対象流体の温度を検出する。大気圧センサ３０は、ファン２３ｆの周辺の大気圧を検出する。コントローラ４０には、温度センサ２５および大気圧センサ３０の検出値が入力される。コントローラ４０は、モータ２３ｍの作動を制御する。

［構成１－１］コントローラ４０は、温度センサ２５に検出された冷却対象流体の温度に基づいて、ポンプ１５の要求傾転Ｒ２（モータ２３ｍの要求回転数）を設定する。コントローラ４０は、大気圧センサ３０に検出された大気圧に基づいて、ポンプ１５の目標傾転Ｎの上限値Ｌ３（図２参照）（モータ２３ｍの目標回転数の上限値）を設定する。コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２が上限値Ｌ３未満（要求回転数が上限値未満）の場合は、要求傾転Ｒ２を目標傾転Ｎとして設定する（要求回転数を目標回転数として設定する）（図２のステップＳ３２、Ｓ３４参照）。コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２が上限値Ｌ３以上（要求回転数が上限値以上）の場合は、上限値Ｌ３を目標傾転Ｎとして設定する（上限値を目標回転数として設定する）（図２のステップＳ３５、Ｓ３６参照）。

［構成１－２］上限値Ｌ３（図２のステップＳ２０参照）は、大気圧センサ３０に検出される大気圧が第１大気圧Ｐ１のときよりも、大気圧センサ３０に検出される大気圧が第２大気圧Ｐ２のときのほうが低くなるように設定される。第２大気圧Ｐ２は、第１大気圧Ｐ１よりも低い。

作業機械用冷却ファンシステム１では、上記［構成１－１］のように、冷却対象流体の温度に基づいて、要求傾転Ｒ２が（モータ２３ｍの要求回転数が）設定される（図２のステップＳ１０参照）。そして、要求傾転Ｒ２が上限値Ｌ３で制限された値が、ポンプ１５の目標傾転Ｎ（モータ２３ｍの目標回転数）として設定される（図２のステップＳ３０参照）。ここで、ファン２３ｆの周囲の大気圧が低いほど、ファン２３ｆが発生させる冷却風の通風抵抗が低くなり、ファン２３ｆおよびモータ２３ｍ（ファンドライブ２３）の回転数が許容回転数を超えるおそれがある。すると、モータ２３ｍおよびファン２３ｆの破損および寿命低下が生じるおそれがある。そこで、作業機械用冷却ファンシステム１は、上記［構成１－２］を備える。この構成では、大気圧センサ３０に検出された大気圧が第１大気圧Ｐ１のとき（大気圧が高いとき）よりも第２大気圧Ｐ２のとき（大気圧が低いとき）の方が、上限値Ｌ３が低く設定される（図２のステップＳ２０参照）。その結果、大気圧が第１大気圧Ｐ１のときよりも第２大気圧Ｐ２のときの方が、モータ２３ｍおよびファン２３ｆの回転数が制限される。したがって、モータ２３ｍおよびファン２３ｆの破損および寿命低下を抑制することができる。

（第２の発明の効果）
［構成２］コントローラ４０には、第１上限値候補Ｌ１と、第２上限値候補Ｌ２と、所定時間と、が設定される（図２のステップＳ２０参照）。第１上限値候補Ｌ１は、上限値Ｌ３の候補である。第２上限値候補Ｌ２は、上限値Ｌ３の候補であって第１上限値候補Ｌ１以上の値である。コントローラ４０は、要求傾転Ｒ２（要求回転数）が第１上限値候補Ｌ１よりも大きい場合、所定時間内は第２上限値候補Ｌ２を上限値Ｌ３として設定する（図２のステップＳ３４、Ｓ３５参照）。コントローラ４０は、所定時間経過後は、第１上限値候補Ｌ１を上限値Ｌ３として設定する（図２のステップＳ３６参照）。

作業機械用冷却ファンシステム１では、上記［構成１－１］のように、冷却対象流体の温度に基づいて、要求傾転Ｒ２が設定される。この要求傾転Ｒ２に対して上限値Ｌ３が低すぎると、モータ２３ｍの回転数が制限され過ぎて、ファン２３ｆの冷却性能を確保できない場合がある。そこで、作業機械用冷却ファンシステム１は、上記［構成２］を備える。よって、所定時間内は、第１上限値候補Ｌ１以上の値の第２上限値候補Ｌ２が、上限値Ｌ３として設定される。よって、ファン２３ｆの冷却性能を確保することができる。また、所定時間経過後は、第２上限値候補Ｌ２以下の値である第１上限値候補Ｌ１が、上限値Ｌ３として設定される。よって、ファン２３ｆおよびモータ２３ｍの破損および寿命低下を抑制することができる。

（第３の発明の効果）
［構成３］コントローラ４０は、大気圧センサ３０に検出される大気圧を所定周期ごとに取得し、取得した大気圧に応じて上限値Ｌ３を更新する（図２のステップＳ２０参照）。

上記［構成３］により、大気圧が変化した場合でも、変化した大気圧に応じた（追従した）、適切な上限値Ｌ３を設定することができる。大気圧の低下に応じて上限値Ｌ３を下げた場合、ファン２３ｆおよびモータ２３ｍの破損を、より確実に抑制することができる。大気圧の上昇に応じて上限値Ｌ３を上げた場合、ファン２３ｆおよびモータ２３ｍの回転数を制限しすぎることを抑制できるので、ファン２３ｆの冷却性能を確保することができる。

（第４の発明の効果）
［構成４］モータ２３ｍは、油圧モータである。

上記［構成４］により、次の効果が得られる。通常、油圧モータの許容回転数は、電動モータの許容回転数よりも小さい。そのため、通常、油圧モータは、電動モータに比べ、高回転数による破損や寿命低下が生じやすい。一方、作業機械用冷却ファンシステム１は、上記［構成１－１］および［構成１－２］を備えるので、モータ２３ｍが油圧モータであっても、モータ２３ｍの破損および寿命低下を抑制することができる。

（変形例）
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、図１に示すブロック図の各構成要素の接続は変更されてもよい。例えば、図２に示すフローチャートのステップの順序が変更されてもよく、ステップの一部が行われなくてもよい。例えば、上記「所定時間」や「所定周期」などの値は、一定でもよく、手動操作により変えられてもよく、何らかの条件に応じて自動的に変えられてもよい。例えば、上記実施形態の構成要素の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、互いに異なる複数の部材や部分として説明したものが、一つの部材や部分とされてもよい。例えば、一つの部材や部分として説明したものが、互いに異なる複数の部材や部分に分けて設けられてもよい。

上記実施形態では、上限値Ｌ３の候補が２種類（第１上限値候補Ｌ１および第２上限値候補Ｌ２）であった。一方、上限値Ｌ３の候補は、３種類以上設定されてもよく、上記「所定時間」が２種類以上設定されてもよい。また、上限値Ｌ３は、複数の候補から選択されなくてもよい。この場合、第１上限値候補Ｌ１が上限値Ｌ３であり、第２上限値候補Ｌ２は設定されない。

１ 作業機械用冷却ファンシステム
２１ 冷却機
２３ｆ ファン
２３ｍ モータ
２５ 温度センサ
３０ 大気圧センサ
４０ コントローラ
Ｌ１ 第１上限値候補
Ｌ２ 第２上限値候補
Ｌ３ 目標傾転Ｎの上限値（目標回転数の上限値）
Ｎ 目標傾転（目標回転数）
Ｐ１ 第１大気圧
Ｐ２ 第２大気圧
Ｒ２ 要求傾転（要求回転数）

Claims (3)

1. 冷却対象流体を冷却する冷却機と、
   前記冷却機に冷却風を送るファンと、
   前記ファンを回転させるモータと、
   前記冷却対象流体の温度を検出する温度センサと、
   前記ファンの周辺の大気圧を検出する大気圧センサと、
   前記温度センサおよび前記大気圧センサの検出値が入力され、前記モータの作動を制御するコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、
   前記温度センサに検出された前記冷却対象流体の温度に基づいて、前記モータの要求回転数を設定し、
   前記大気圧センサに検出された大気圧に基づいて、前記モータの目標回転数の上限値を設定し、
   前記要求回転数が前記上限値未満の場合は、前記要求回転数を前記目標回転数として設定し、
   前記要求回転数が前記上限値以上の場合は、前記上限値を前記目標回転数として設定し、
   前記上限値は、前記大気圧センサに検出される大気圧が第１大気圧のときよりも、前記大気圧センサに検出される大気圧が前記第１大気圧よりも低い第２大気圧のときのほうが低くなるように設定され、
   前記コントローラには、
   前記上限値の候補である第１上限値候補と、
   前記上限値の候補であって前記第１上限値候補以上の値である第２上限値候補と、
   所定時間と、
   が設定され、
   前記コントローラは、前記要求回転数が前記第１上限値候補よりも大きい場合、前記所定時間内は前記第２上限値候補を前記上限値として設定し、前記所定時間経過後は前記第１上限値候補を前記上限値として設定する、
   作業機械用冷却ファンシステム。
2. 請求項１に記載の作業機械用冷却ファンシステムであって、
   前記コントローラは、前記大気圧センサに検出される大気圧を所定周期ごとに取得し、取得した大気圧に応じて前記上限値を更新する、
   作業機械用冷却ファンシステム。
3. 請求項１または２に記載の作業機械用冷却ファンシステムであって、
   前記モータは、油圧モータである、
   作業機械用冷却ファンシステム。

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