JPH09310617A - エンジン冷却装置及び建設機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却ファンの回転数をエンジン回転数と別個独
立して設定可能とすることにより作業環境に応じて最適
化し、エンジン性能低下や騒音増大を防止する。 【解決手段】エンジン冷却装置は、インタークーラー９
ａ、オイルクーラー９ｂラジエーター９ｃ等の熱交換器
と、両吸い込み遠心ファン３と、この両吸い込み遠心フ
ァン３回転軸３ａにファンベルト２２を介し駆動力を伝
達して回転させる電動モーター６と、エンジン２のクラ
ンク軸１１からの動力で駆動され、冷却水配管１５を介
しラジエーター９ｃ内にエンジン２の冷却水の循環を行
わせるウォーターポンプ５とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの冷却装
置に関わり、例えば、建設機械等に搭載されるエンジン
の冷却装置、およびこれを用いた建設機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のエンジン冷却装置に関する公知
技術としては、例えば以下のものがある。 特開平５−２８８０５３号公報 この公知技術は、建設機械のエンジン冷却部において、
エンジンのクランク軸にファンベルトを介し連結された
軸流ファンにより冷却風を熱交換器に供給するものであ
る。

【０００３】特開平５−２４８２３９号公報 この公知技術は、トラクタ等作業車のエンジン冷却部に
おいて、冷却風を供給するファンとして遠心ファンを使
用することにより冷却性能の向上を図るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公知技術にお
いては、エンジンのクランク軸の駆動力をファンベルト
を介し冷却ファンに伝達して回転させ、これによって冷
却風を供給している。このとき、これら公知技術には特
に記載されていないが、ファンに駆動力を伝達するファ
ンベルトは、ラジエーター等を流れる冷却水の循環を行
うウォーターポンプへの駆動力も同時に伝達するのが通
常である。つまり、あるエンジンの回転数に対し、ファ
ンおよびウォーターポンプの回転数が一義的に同時に決
定される結果となる。そしてこれにより、例えば以下の
ような課題が発生する。 (1)低温時の作業 外気温が低い場合には、冷却風の風量が少なくて済むこ
とから、冷却ファンの回転数は比較的小さい回転数で足
りるのに対し、エンジン回転数（＝ウォーターポンプ回
転数）は作業のために通常通りの定格回転数が必要とな
る。したがって、上記従来構造では、エンジン回転数確
保のために冷却ファン回転数が必要以上に大きくなるこ
とになるので、冷却風が必要以上に流れてエンジンが過
冷却となり、エンジン性能を低下させる可能性がある。
また、冷却ファンはエンジン冷却装置の主音源の一つで
あることから、騒音を必要以上に大きくしてしまうこと
にもなる。

【０００５】(2)高地での作業 高地で作業を行う場合、周囲空気が希薄であることか
ら、エンスト防止のためにエンジン回転数は通常より小
さくする必要があるのに対し、冷却ファンの回転数は通
常通りの回転数が必要である。特に外気温が比較的高温
となる場所では、冷却ファン回転数はむしろ通常より大
きくする必要がある。しかし、上記従来構造では、エン
スト防止のために冷却ファン回転数が小さくなることに
なるので、冷却能力が不足してエンジンが過熱しエンジ
ン性能を低下させる可能性がある。

【０００６】本発明の目的は、冷却ファンの回転数をエ
ンジン回転数と別個独立して設定可能とすることにより
作業環境に応じて最適化し、エンジン性能低下や騒音増
大を防止することができる、エンジン冷却装置及びこれ
を備えた建設機械を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、エンジンが内設されたエンジン室
内に設けられ、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエ
ーターを含む少なくとも１つの熱交換器と、前記熱交換
器、前記エンジン、及び該エンジンの周囲に設けられた
電装品を冷却する冷却風を誘起する少なくとも１つの冷
却ファンとを有するエンジン冷却装置において、前記少
なくとも１つの冷却ファンの回転軸に駆動力を伝達して
回転させるとともに、該少なくとも１つの冷却ファンの
回転数を前記エンジンの回転数と別個独立して設定可能
な駆動手段をさらに有し、かつ、前記少なくとも１つの
冷却ファンは、第１の空気取り入れ口から前記エンジン
室内に取り入れられ前記熱交換器のうち少なくとも１つ
を冷却する第１の冷却風と、第２の空気取り入れ口から
前記エンジン室内に取り入れられ前記エンジン及び電装
品を冷却する第２の冷却風とを誘起することを特徴とす
るエンジン冷却装置が提供される。すなわち、例えば冷
却ファンとして、１つのハブに固定された第１及び第２
の羽根車を備えた１つの両吸い込み遠心ファンを用いる
か、第１のハブに固定された第１の羽根車を備えた第１
の片吸い込み遠心ファン及び第２のハブに固定された第
２の羽根車を備えた第２の片吸い込み遠心ファンからな
る２つの片吸い込み遠心ファンを用いる。そして、第１
の羽根車で誘起される第１の冷却風が、第１の空気取り
入れ口からエンジン室内に取り入れられて熱交換器を冷
却した後、例えば回転軸の一端側から第１の羽根車に吸
い込まれて外周方向に吐出される。また一方、第２の羽
根車で誘起される第２の冷却風が、第２の空気取り入れ
口からエンジン室内に取り入れられてエンジン及びその
周囲の電装品を冷却した後、例えば回転軸の他端側から
第２の羽根車に吸い込まれて外周方向に吐出される。そ
してさらに、このような冷却ファンの回転数を、駆動手
段でエンジン回転数と別個独立して設定する。具体的に
は、例えば、エンジンの回転と関係なく電気エネルギー
・油圧エネルギーにより独自に駆動力を発生し、若しく
は、伝達され入力されたエンジン回転数を所望の加減速
比で変換して冷却ファンに出力するとともにこの加減速
比を加減速制御手段で可変に調整する。これにより、エ
ンジン回転数（＝ウォーターポンプ回転数）に左右され
ることなく、作業環境に応じた最適な回転数を与えるこ
とができる。すなわち例えば低温時の作業においては、
エンジン回転数を通常の定格回転数にする一方、冷却フ
ァンの回転数を小さくすることができるので、従来構造
のようなエンジン過冷却による性能低下を防止し、また
冷却ファンによる騒音増大を防止できる。また高地での
作業においては、エンジン回転数を小さくしつつ冷却フ
ァンの回転数は通常通り維持することができるので、従
来構造のようなエンジン過熱による性能低下を防止する
ことができる。またこれに加え、作業環境が変化しない
場合であっても、騒音を低下させることができる。すな
わち、エンジン側にある電装品を冷却する第２の冷却風
の冷却流路が、熱交換器を冷却する第１の冷却風の冷却
流路と異なる経路となることから、電装品及び熱交換器
に対する冷却効果がそれぞれ向上する。したがって、従
来と同一の冷却効果を得れば足りる場合には、冷却ファ
ン回転数がエンジン回転数と別個独立して設定可能であ
ることを利用して、エンジン回転数を従来通り維持しつ
つ冷却ファンの回転数を下げれば、その分、冷却ファン
による騒音を低減することができる。好ましくは、前記
エンジン冷却装置において、前記駆動手段は、電気エネ
ルギーにより駆動力を発生する手段及び油圧エネルギー
により駆動力を発生する手段のいずれか一方であること
を特徴とするエンジン冷却装置が提供される。

【０００８】また好ましくは、前記エンジン冷却装置に
おいて、前記駆動手段は、前記エンジンの回転が伝達さ
れて入力されるとともに、該入力された回転数を所望の
加減速比をもって変換し前記少なくとも１つの冷却ファ
ンに出力する回転数変換手段と、この回転数変換手段に
おける前記加減速比を制御する加減速比制御手段とを有
することを特徴とするエンジン冷却装置が提供される。

【０００９】また好ましくは、前記エンジン冷却装置に
おいて、前記冷却ファンは、前記回転軸に固定されたハ
ブに固定され、該回転軸の一端側から前記第１の冷却風
を吸い込み外周方向に吐出する第１の羽根車と、前記ハ
ブの前記第１の羽根車と反対側に固定され、前記回転軸
の他端側から前記第２の冷却風を吸い込み外周方向に吐
出する第２の羽根車とを備えた１つの両吸い込み遠心フ
ァンであることを特徴とするエンジン冷却装置が提供さ
れる。

【００１０】また好ましくは、前記エンジン冷却装置に
おいて、前記冷却ファンは、前記回転軸に固定された第
１のハブ、及びこの第１のハブに固定され該回転軸の一
端側から前記第１の冷却風を吸い込み外周方向に吐出す
る第１の羽根車を備えた第１の片吸い込み遠心ファン
と、前記回転軸に固定された第２のハブ、及びこの第２
のハブに固定され該回転軸の他端側から前記第２の冷却
風を吸い込み外周方向に吐出する第２の羽根車を備えた
第２の片吸い込み遠心ファンとを含むことを特徴とする
エンジン冷却装置が提供される。

【００１１】また好ましくは、前記エンジン冷却装置に
おいて、前記エンジン室壁面に固定され、前記冷却ファ
ンの回転軸を回転自在に支承するベアリングを支持する
ベアリング支持手段をさらに有することを特徴とするエ
ンジン冷却装置が提供される。すなわち、エンジンに冷
却ファンの回転軸を直結する構造では、エンジンの振動
が冷却ファンに伝達され、通常冷却ファンの吸い込み側
に設けられている吸い込み管に対して冷却ファンの位置
が変動する。よってこの場合、冷却ファンの吸い込み口
と吸い込み管との隙間寸法はこの位置変動分を考慮して
ある程度大きく設定せざるを得ず、冷却ファンの性能低
下の一因となる。しかしながら、本発明では、エンジン
室壁面に固定されたベアリング支持手段で、冷却ファン
回転軸を支承するベアリングを支持することにより、冷
却ファンにエンジンの振動はほとんど伝達されなくなる
ので、冷却ファンの吸い込み管に対する変動も小さくな
る。よって冷却ファンの吸い込み口と吸い込み管との隙
間寸法をより小さくすることができ、冷却ファンの性能
の向上が図れる。

【００１２】また好ましくは、前記エンジン冷却装置に
おいて、前記エンジンの冷却水温度、前記第１・第２の
冷却風温度、及び前記エンジン近傍の所定位置の温度の
うち、少なくとも１つを検出する温度検出手段と、この
温度検出手段での検出結果に基づき、前記駆動手段によ
る冷却ファンの回転数の設定を制御する制御手段とをさ
らに有することを特徴とするエンジン冷却装置が提供さ
れる。すなわち、駆動手段による冷却ファン回転数の設
定をエンジンの冷却状況に応じて制御手段で制御するこ
とにより、冷却ファン回転数を作業環境に応じてさらに
最適に設定することができる。

【００１３】また上記目的を達成するために、本発明に
よれば、エンジン室内に設けられたエンジンと、このエ
ンジンによって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポン
プから吐出される圧油によって駆動されるアクチュエー
タと、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエーターを
含む少なくとも１つの熱交換器、及び、前記熱交換器・
前記エンジン・該エンジンの周囲に設けられた電装品を
冷却する冷却風を誘起する少なくとも１つの冷却ファン
を備えたエンジン冷却装置とを有する建設機械におい
て、前記エンジン冷却装置は、前記少なくとも１つの冷
却ファンの回転軸に駆動力を伝達して回転させるととも
に、該少なくとも１つの冷却ファンの回転数を前記エン
ジンの回転数と別個独立して設定可能な駆動手段をさら
に有し、かつ、前記少なくとも１つの冷却ファンは、第
１の空気取り入れ口から前記エンジン室内に取り入れら
れ前記熱交換器のうち少なくとも１つを冷却する第１の
冷却風と、第２の空気取り入れ口から前記エンジン室内
に取り入れられ前記エンジン及び電装品を冷却する第２
の冷却風とを誘起することを特徴とする建設機械が提供
される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照しつつ説明する。以下に示す実施形態は、いずれ
も、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、この油
圧ポンプから吐出される圧油によって駆動されるアクチ
ュエータとを有する油圧ショベルの、エンジン室に設け
られるエンジン冷却装置の実施形態である。

【００１５】本実施形態が適用される油圧ショベルのエ
ンジン室の概略構造を表す側断面図を図１に示す。図１
において、本実施形態のエンジン冷却装置は、エンジン
２が内設されたエンジン室１内に設けられており、エン
ジン２に供給される燃焼用空気を予冷するインタークー
ラー９ａと、油圧ショベルの作動油を冷却するオイルク
ーラー９ｂと、エンジンの冷却水を冷却するラジエータ
ー９ｃと、ベアリング支持部材２３を介してエンジン２
に支持されたベアリング１３に回転自在に支承された回
転軸３ａを備えた両吸い込み遠心ファン３と、両吸い込
み遠心ファン３の回転軸３ａにファンベルト２２を介し
駆動力を伝達して回転させる駆動手段、例えば電気エネ
ルギーにより駆動力を発生する電動モーター６と、両吸
込み遠心ファン３の両側（図示左右側）に設けられた２
つの吸い込み口３ｄ，３ｅへ冷却風をそれぞれ導く吸い
込み管１０ａ，１０ｂと、エンジン２のクランク軸１１
からの動力がベルト１２を介し回転軸（ウォーターポン
プ回転軸）２１に伝達されることで駆動され、冷却水配
管１５を介しラジエーター９ｃ内にエンジン２の冷却水
の循環を行わせるウォーターポンプ５とから主として構
成されている。

【００１６】両吸い込み遠心ファン３は、回転軸３ａに
固定されるハブ板（図示せず）と、このハブ板を挟んで
両側に設けられ複数枚の羽根をそれぞれ備えた羽根車３
ｂ，３ｃとを備えている。そして両側の吸込口３ｄ，３
ｅから吸い込んだ空気を外周方向の吐き出し口３ｆから
吐出するようになっている。なお、エンジン室１内の上
部・下部壁面には、外気を取り入れるための冷却風空気
取入口７ａ，７ｂおよび排気のための排気口８が設けら
れている。

【００１７】以上のような構成のエンジン冷却装置にお
いて、冷却風の流れは、両吸込みファン３から見て、ラ
ジエータ９ｃ側と、エンジン２側との２つが形成され
る。すなわち、ラジエータ９ｃ側の流路においては、冷
却風（第１の冷却風）５０は、エンジン室１外部から冷
却風取入口７ａを通ってエンジン室１に入り、インター
クーラー９ａ、オイルクーラー９ｂ、ラジエーター９ｃ
等の熱交換器を過ぎた後に、吸い込み管１０ａによって
絞られ、両吸込み遠心ファン３に入る。そして、両吸込
み遠心ファン３の外周方向に吹き出した後、エンジン室
１上部の排気口８から外部に排出される。また、エンジ
ン２側の流路においては、冷却風（第２の冷却風）５１
は、エンジン室１外部から冷却風取入口７ｂを通ってエ
ンジン室１に入り、エンジン２やエンジン２近傍下方に
設けられたオイルパン４等の周囲を流れながらそれらを
冷却する。そして、吸い込み管１０ｂによって絞られ、
両吸込み遠心ファン３に入った後、両吸い込み遠心ファ
ン３の外周方向に吹き出し、上記したラジエーター９ｃ
側の冷却風とともにエンジン室１上部の排気口８から外
部に排気される。

【００１８】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、以下のような作用効果を奏する。まず、両吸い込み
遠心ファン３の回転数を、電動モータ６でエンジン２の
回転数と別個独立して設定できることにより、エンジン
２の回転数（＝ウォーターポンプ５の回転数）に左右さ
れることなく、作業環境に応じた最適な回転数を与える
ことができる。つまり例えば低温時の作業においては、
エンジン２の回転数を通常の定格回転数にする一方、両
吸い込み遠心ファン３の回転数を小さくすることができ
るので、エンジンのクランク軸の駆動力をファンベルト
を介して伝達し冷却ファンを駆動していた従来構造のよ
うなエンジン過冷却による性能低下を防止し、また冷却
ファンによる騒音増大を防止できる。また例えば高地で
の作業においては、エンジン２の回転数を小さくしつつ
両吸い込み遠心ファン３の回転数は通常通り維持するこ
とで、従来構造のようなエンジン過熱による性能低下を
防止することができる。

【００１９】また、これに加え、作業環境が変化しない
場合であっても、騒音を低下させることができる。すな
わち、エンジン２側にある電装品（図示せず）を冷却す
る冷却風５１の冷却流路が、熱交換器９ａ〜ｃ等を冷却
する冷却風５０の冷却流路と異なる経路となることか
ら、電装品及び熱交換器９ａ〜ｃ等に対する冷却効果が
それぞれ向上する。したがって、従来と同一の冷却効果
を得れば足りる場合には、両吸い込み遠心ファン３の回
転数がエンジン２の回転数と別個独立して設定可能であ
ることを利用して、エンジン２の回転数を従来通り維持
しつつ両吸い込み遠心ファン３の回転数を下げれば、そ
の分、両吸い込み冷却ファン３による騒音を低減するこ
とができる。さらに、エンジン２側を冷却する冷却風５
１の流路を、熱交換器９ａ〜ｃを冷却する冷却風５０の
流路から分離できることで、従来構造よりもエンジン２
側の開口部（すなわち空気取り入れ口７ｂ）を小さくし
エンジン２側の密閉度を向上できることによっても、騒
音を低減することできる。

【００２０】さらに、従来構造と異なり熱交換器９ａ〜
ｃを冷却した後の高温空気が電装品周囲を流れなくなる
ことによって、電装品に対する冷却効果を向上させるこ
とができ、電装品の信頼性を向上させることができる。
またこれによって、従来耐熱性を考慮して搭載されてい
た電装品に関し、耐熱性の考慮の必要が無くなるので、
低コスト化を図ることもできる。さらに、冷却風５１に
よるエンジン２の空冷効果が高まるので、エンジン２冷
却全体に占める水冷の割合が下がり、ラジエーター９ｃ
に要求される冷却性能を下げることができるので、ラジ
エーター９ｃの小型化・低コスト化を図れる。また、エ
ンジン２の回転数が両吸い込み遠心ファン３の回転数と
関係なく設定されることで、燃費を向上できる効果もあ
る。

【００２１】また、両吸込み遠心ファン３は、従来構造
の冷却ファンに比較し重量が大きくなる可能性がある
が、本実施形態においては両吸い込み遠心ファン３を電
動モーター６駆動として従来構造のようにエンジン２の
回転軸２１に固定しないので、エンジン２の回転軸２１
のベアリング（エンジン２内に設置、図示せず）の負荷
が増大することはない。すなわち、大型化した両吸い込
み遠心ファン３の荷重は、ファン回転軸３ａ用のベアリ
ング１３を適宜大荷重に耐えられるようなものとすれば
良い。これにより、軸流ファンの使用を想定して設計さ
れた既存のエンジン２に対しても、新たにベアリング支
持部材２３及びベアリング１３を設けることで本実施形
態のエンジン冷却装置を容易に実現することができる。
また、ファン回転軸３ａを任意の位置に設置することが
可能になるので、従来、ラジエーター９ｃに対してファ
ン３が著しく偏心した状態で配置せざるを得ない場合な
どに生じていた冷却風量低下の問題を改善することがで
きる。

【００２２】なお、上記実施形態においては、２つの冷
却風流路の一方でインタークーラー９ａ・オイルクーラ
ー９ｂ・ラジエーター９ｃ等の熱交換器を冷却し、他方
で電装品、エンジン２、及びオイルパン４を冷却してい
たが、これらの冷却対象物の冷却風流路への配分は、こ
れに限られない。例えば、熱交換器のうちインタークー
ラー９ａをエンジン２側の吸い込み口７ｂの下流側に配
置してもよく、すなわち、少なくとも１つの熱交換器が
エンジン２側でない冷却風流路に配置されれば、同様の
効果を得ることができる。

【００２３】本発明の第２の実施形態を図２により説明
する。第１の実施形態と同等の部材には同一の符号を付
す。図２は、本実施形態が適用される油圧ショベルのエ
ンジン室の概略構造を表す側断面図であり、第１の実施
形態と異なる点は、両吸込み遠心ファン３の代わりに、
互いに吸込み口を反対方向に向けた２つの片吸込み遠心
ファン２０３Ｌ，２０３Ｒが設けられていることであ
る。すなわち、この遠心ファン２０３Ｌ（又は２０３
Ｒ）は、回転軸３ａに固定されたハブ板（図示せず）
と、このハブ板に固定された羽根車２０３Ｌａ（又は２
０３Ｒａ）とを備えている。そして、図示左側の片吸い
込み遠心ファン２０３Ｌが、冷却風取り入れ口７ａから
インタークーラー９ａ・オイルクーラー９ｂ・ラジエー
ター９ｃを冷却した冷却風５０を吸い込んで排気口８へ
と吹き出し、図示右側の片吸い込み遠心ファン２０３Ｒ
が、冷却風取り入れ口７ｂからエンジン２、その周囲の
電装品、及びオイルパン４を冷却した冷却風５１を吸い
込んで排気口８へと吹き出す。その他の構成は、第１の
実施形態とほぼ同様である。本実施形態によっても、第
１の実施形態と同様の効果を得る。

【００２４】本発明の第３の実施形態を図３により説明
する。第１及び第２の実施形態と同等の部材には同一の
符号を付す。図３は、本実施形態が適用される油圧ショ
ベルのエンジン室の概略構造を表す側断面図であり、第
１の実施形態と異なる点は、両吸い込み遠心ファン３の
回転軸３ａを回転自在に支承するベアリング１３を支持
するベアリング支持部材３２３を、エンジン２本体では
なく、エンジン室１の壁面に対して固定した点である。
その他の構成は、第１の実施形態とほぼ同様である。

【００２５】本実施形態においては、第１の実施形態と
同様の作用効果に加え、以下の作用効果を得る。すなわ
ち、一般に、エンジン２はエンジン室１内で最も振動す
る部分であることから、エンジン室１に対して防振支持
されているが、両吸い込み遠心ファン３の回転軸３ａを
エンジン２に直結する構造では、エンジン２の振動が伝
達されて両吸い込み遠心ファン３も振動することにな
る。一方、吸い込み管１０ａ，ｂはエンジン室１に対し
て固定支持されていることから、吸い込み管１０ａ，ｂ
に対して両吸い込み遠心ファン３の位置が変動すること
になる。よってこの場合、両吸い込み遠心ファン３両側
の吸い込み口と、吸い込み管１０ａ，ｂとの隙間寸法
は、この位置変動分（すなわちエンジン２の振動の振
幅）を考慮してある程度大きく設定せざるを得ず、両吸
い込み遠心ファン３の性能低下の一因となる。これに対
し、本実施形態においては、両吸い込み遠心ファン３の
回転軸３ａを回転自在に支承するベアリング１３を支持
するベアリング支持部材３２３を、エンジン２本体では
なく、エンジン室１の壁面に対して固定することによ
り、両吸い込み遠心ファン３にエンジン２の振動はほと
んど伝達されなくなるので、両吸い込み遠心ファン３の
吸い込み管１０ａ，１０ｂに対する変動も小さくなる。
よって、両吸い込み遠心ファン３の吸い込み口と、吸い
込み管１０ａ，ｂとの隙間寸法をより小さくすることが
できるので、両吸い込み遠心ファン３の性能の向上を図
ることができる。またこの両吸い込み遠心ファン３の性
能向上により、所要冷却風量を得るためのファン回転数
をさらに下げることができるので、騒音低減の効果も得
られる。

【００２６】本発明の第４の実施形態を図４及び図５に
より説明する。第１〜第３の実施形態と同等の部材には
同一の符号を付す。図４は、本実施形態が適用される油
圧ショベルのエンジン室の概略構造を表す側断面図であ
り、第１の実施形態と異なる点は、冷却水配管１５にそ
れぞれ設けられ、ラジエーター９ｃ出口側及び入口側に
おけるエンジン２の冷却水温度をＴR1，ＴR2をそれぞれ
検出する温度検出手段、例えば温度センサー４１４ａ，
４１４ｂと、これら温度センサー４１４ａ，４１４ｂか
らの検出信号が入力され、これに基づき電動モータ６を
制御して両吸い込み遠心ファン３の回転数ｎを設定させ
る制御手段として、制御装置４１５が設けられているこ
とである。この制御装置４１５の制御内容を図５により
説明する。この図５は、温度センサー４１４ａで検出さ
れたラジエーター９ｃ出口側冷却水温度ＴR1と、温度セ
ンサー４１４ｂで検出されたラジエーター９ｃ入口側冷
却水温度ＴR2との温度差ΔＴR（＝ＴR1−ＴR2）に対す
る、両吸い込み遠心ファン３の回転数ｎの変化の様子を
表したものである。図示のように、両吸い込み遠心ファ
ン３の回転数ｎは温度差ΔＴRの増大とともに単調減少
し、温度差ΔＴRが大きくなるほど両吸い込み遠心ファ
ン３の回転数ｎが小さくなるようになっている。すなわ
ち、制御装置４１５は、この図５に示される特性になる
ように電動モータ６の制御を行う。その他の構成は、第
１の実施形態とほぼ同様である。

【００２７】本実施形態によれば、第１の実施形態と同
様の効果に加え、電動モータ６による両吸い込み遠心フ
ァン３の回転数ｎの設定を、ラジエーター９ｃの入口・
出口側冷却水温度差ΔＴRに応じて制御装置４１５で制
御することで、両吸い込み遠心ファン３の回転数をさら
にきめ細かく最適に設定することができる。

【００２８】本発明の第５の実施形態を図６〜図８によ
り説明する。第１〜第４の実施形態と同等の部材には同
一の符号を付す。図６は、本実施形態が適用される油圧
ショベルのエンジン室の概略構造を表す側断面図であ
り、第４の実施形態と異なる点は、オイルパン４の温度
Ｔoを検出する温度検出手段、例えば温度センサー５１
４ａと、熱交換器９ａ〜ｃを冷却する冷却風５０の熱交
換器上流側温度、すなわち外気温度にほぼ相当する温度
ＴHをそれぞれ検出する温度検出手段、例えば温度セン
サー５１４ｂとをさらに設け、また、制御装置５１５
が、計時機能を備えるとともに、これら温度センサー５
１４ａ，ｂからの検出信号と、第４の実施形態と同様の
温度センサー４１４ａ，ｂからの検出信号とに基づき、
電動モータ６の制御を行うことである。

【００２９】この制御装置５１５の制御内容を表すフロ
ーチャートを図７に示す。エンジンが起動すると図７に
示すフローが開始され、まず、手順Ｓ１で、温度センサ
ー５１４ｂからの検出信号、すなわち熱交換器９ａ〜ｃ
上流側の温度ＴHを読み込む。つぎに、手順Ｓ２で、図
８に示すようなテーブルに基づき、両吸い込み遠心ファ
ン３の回転数ｎを決定する。このときのテーブルは、図
８に示されるように、ＴH＝−３０℃〜５０℃の範囲に
おいて、温度の増加にともなって１５００ｒｐｍ〜２５
００ｒｐｍまで単調増加するように設定されている。こ
れにより、エンジン２起動直後の暖気運転の間、外気温
度が高いか低いかに応じて両吸い込み遠心ファン３によ
る冷却風量を調整することができる。

【００３０】その後、手順Ｓ３に移り、エンジンが起動
して１０分が経過したかどうかを判定する。まだ１０分
が経過していなければ、手順Ｓ３の判定が満たされず手
順Ｓ１に戻って手順Ｓ１〜Ｓ３を繰り返す。１０が経過
していたら手順Ｓ３の判定が満たされ、手順Ｓ４へ移
る。

【００３１】手順Ｓ４では、温度センサ４１４ａ，ｂ及
び５１４ａからの検出信号、すなわちラジエーター９ｃ
出口側及び入口側温度ＴR1，ＴR2と、オイルパン４の温
度Ｔoとを読み込む。そして手順Ｓ５に移り、ラジエー
ター９ｃ前後の冷却水温度差ΔＴR＝ＴR1−ＴR2を算出
する。

【００３２】その後、手順Ｓ６に移り、オイルパン４の
温度Ｔoが設計上の所定の上限値Ｔouよりも高いかどう
かを判定する。Ｔo＞Ｔouである場合、この判定が満た
されて手順Ｓ１２に移りあらかじめ定められた微小回転
数偏差Δｎだけ回転数をｎを増加させたｎo＝ｎ＋Δｎ
を両吸い込み遠心ファン３の目標回転数とする。一方、
Ｔo≦Ｔouである場合は、手順Ｓ６の判定が満たされず
手順Ｓ７に移る。

【００３３】手順Ｓ７では、オイルパン４の温度Ｔoが
設計上の所定の下限値Ｔolよりも低いかどうかを判定す
る。Ｔo＜Ｔolである場合、この判定が満たされて手順
Ｓ１４に移り、あらかじめ定められた微小回転数偏差Δ
ｎだけ回転数をｎを減少させたｎo＝ｎ−Δｎを両吸い
込み遠心ファン３の目標回転数とする。一方、Ｔo≧Ｔo
lである場合（すなわちＴol≦Ｔo≦Ｔouである場合）
は、手順Ｓ７の判定が満たされず手順Ｓ８に移る。

【００３４】手順Ｓ８では、ラジエーター９ｃ出口側温
度ＴR1が設計上の所定の上限値ＴR1uよりも高いかどう
かを判定する。ＴR1＞ＴR1uである場合、この判定が満
たされて手順Ｓ１２に移り、微小回転数偏差Δｎだけ回
転数をｎを増加させたｎo＝ｎ＋Δｎを両吸い込み遠心
ファン３の目標回転数とする。一方、ＴR1≦ＴR1uであ
る場合は、手順Ｓ８の判定が満たされず手順９に移る。

【００３５】手順Ｓ９では、ラジエーター９ｃ出口側温
度ＴR1が設計上の所定の下限値ＴR1lよりも低いかどう
かを判定する。ＴR1＜ＴR1lである場合、この判定が満
たされて手順Ｓ１４に移り、微小回転数偏差Δｎだけ回
転数をｎを減少させたｎo＝ｎ−Δｎを両吸い込み遠心
ファン３の目標回転数とする。一方、ＴR1≧ＴR1lであ
る場合（すなわちＴR1l≦ＴR1≦ＴR1uである場合）は、
手順Ｓ９の判定が満たされず手順１０に移る。

【００３６】手順Ｓ１０では、手順Ｓ５で算出したラジ
エーター９ｃ前後の冷却水温度差ΔＴR＝ＴR1−ＴR2が
設計上の所定の下限値ΔＴRlよりも低いかどうかを判定
する。ΔＴR＜ΔＴRlである場合、この判定が満たされ
て手順Ｓ１２に移り、微小回転数偏差Δｎだけ回転数を
ｎを増加させたｎo＝ｎ＋Δｎを両吸い込み遠心ファン
３の目標回転数とする。一方、ΔＴR≧ΔＴRlである場
合は、手順Ｓ１０の判定が満たされず手順１１に移る。

【００３７】手順Ｓ１１では、冷却水温度差ΔＴR＝ＴR
1−ＴR2が設計上の所定の上限値ΔＴRuよりも高いかど
うかを判定する。ΔＴR＞ΔＴRuである場合、この判定
が満たされて手順Ｓ１４に移り、微小回転数偏差Δｎだ
け回転数をｎを減少させたｎo＝ｎ−Δｎを両吸い込み
遠心ファン３の目標回転数とする。一方、ΔＴR≦ΔＴR
uである場合（すなわちΔＴRl≦ΔＴR≦ΔＴRuである場
合）は、手順Ｓ１１の判定が満たされず手順Ｓ１３に移
り、現状の回転数ｎに等しいｎo＝ｎを両吸い込み遠心
ファン３の目標回転数とする。

【００３８】そして手順Ｓ１２、又は手順Ｓ１３、若し
くは手順Ｓ１４の後、手順Ｓ１５に移り、手順Ｓ１２〜
１４で設定された目標回転数ｎoと、主として電動モー
タ６の規格から決定される最大回転数ｎmaxとの最小値
を、最終的な目標回転数ｎiとする。

【００３９】その後、最後に、手順Ｓ１６で、両吸い込
み遠心ファン３の回転数が最終目標回転数ｎiとなるよ
うに、電動モータ６の駆動を制御する制御信号を出力
し、手順Ｓ４に戻る。これにより、結果として、Ｔol≦
Ｔo≦ＴouかつＴr1l≦Ｔr1≦Ｔr1uかつΔＴrl≦ΔＴr≦
ΔＴruとなるまで、手順Ｓ１２で回転数ｎoが増加され
るか、若しくは手順Ｓ１４で回転数ｎoが減少するよう
に調整される。

【００４０】その他の構成は、第４の実施形態とほぼ同
様である。

【００４１】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、第４の実施形態と同様の効果に加え、電動モータ６
による両吸い込み遠心ファン３の回転数ｎの設定を、ラ
ジエーター９ｃの入口・出口側冷却水温度差ΔＴRのみ
ならず、オイルパン４の温度Ｔoや、ラジエーター９ｃ
出口側冷却水温度ＴR1にも応じる形で、制御装置５１５
で制御することにより、両吸い込み遠心ファン３の回転
数を、さらにきめ細かく最適に設定することができる。
よって、効率良くかつ信頼性の高いエンジン冷却装置を
実現することができる。

【００４２】なお、上記第５の実施形態においては、手
順Ｓ２で冷却風温度ＴHに関する条件でをクリアした
後、手順Ｓ６及びＳ７のオイルパン温度Ｔoに関する条
件、手順ＳＳ８及びＳ９のラジエーター９ｃ出口側冷却
水温度ＴR1に関する条件、手順Ｓ１０及びＳ１１のラジ
エーター９ｃ入口・出口側冷却水温度差ΔＴRに関する
条件のうち、いずれか１つの条件を満たすか満たさない
かによって、回転数ｎを増加させるか減少させるかを決
定した。すなわち、エンジン２の冷却水温度、第１及び
第２の冷却風５０，５１の温度、エンジン２近傍の所定
位置（オイルパン４）の温度のうち、２つの温度検出結
果に基づき、両吸い込み遠心ファン３の回転数設定を制
御装置５１５で制御したが、これに限られず、以下のよ
うな変形例が考えられる。

【００４３】（１）エンジンの冷却水温度、第１及び第
２の冷却風温度、エンジン近傍の所定位置の温度のう
ち、１つの温度検出結果に基づき制御する場合 この場合の制御装置の制御内容を表すフローチャートを
図９に示す。第５の実施形態と同等の手順には同一の符
号を付す。図９は、上記第５の実施形態のフローチャー
トである図７から、手順Ｓ１〜Ｓ４を削除した形となっ
ている。これは主として温暖な地域で使用される場合等
で、起動直後の暖気運転の影響をあまり考慮しなくてよ
い場合に、制御をより簡素化できる効果がある。図示の
ように、手順Ｓ６及びＳ７のオイルパン温度Ｔoに関す
る条件、手順ＳＳ８及びＳ９のラジエーター９ｃ出口側
冷却水温度ＴR1に関する条件、手順Ｓ１０及びＳ１１の
ラジエーター９ｃ入口・出口側冷却水温度差ΔＴRに関
する条件のうち、いずれか１つの条件を満たすか満たさ
ないかによって、回転数ｎを増加させるか減少させるか
を決定する。

【００４４】（２）エンジンの冷却水温度、第１及び第
２の冷却風温度、エンジン近傍の所定位置の温度のう
ち、３つの温度検出結果に基づき制御する場合 この場合の制御装置の制御内容を表すフローチャートを
図１０に示す。第５の実施形態と同等の手順には同一の
符号を付す。図１０において、上記第５の実施形態のフ
ローチャートと異なる主要な点は、以下のようである。
すなわち、手順Ｓ６でのオイルパン４の温度Ｔo＞設計
上上限値Ｔouの判定が満たされた場合には、手順Ｓ１０
に移り、ラジエーター９ｃ前後の冷却水温度差ΔＴR＝
ＴR1−ＴR2が設計上の所定の下限値ΔＴRlよりも低いか
どうかを判定する。そしてこの判定が満たされた場合に
限って、手順Ｓ１２に移りあらかじめ定められた微小回
転数偏差Δｎだけ回転数をｎを増加させたｎo＝ｎ＋Δ
ｎを両吸い込み遠心ファン３の目標回転数とする。ま
た、手順Ｓ７でのオイルパン４の温度Ｔo＜設計上下限
値Ｔolの判定が満たされた場合には、手順Ｓ１１に移
り、ラジエーター９ｃ前後の冷却水温度差ΔＴR＝ＴR1
−ＴR2が設計上の所定の上限値ΔＴRuよりも高いかどう
かを判定する。そしてこの判定が満たされた場合に限っ
て、手順Ｓ１４に移りあらかじめ定められた微小回転数
偏差Δｎだけ回転数をｎを減少させたｎo＝ｎ−Δｎを
両吸い込み遠心ファン３の目標回転数とする。

【００４５】そして、これら以外の場合は、すべて手順
Ｓ１３に移り、現状の回転数ｎに等しいｎo＝ｎを両吸
い込み遠心ファン３の目標回転数とする。この場合、以
上のように、手順Ｓ６及びＳ７のオイルパン温度Ｔoに
関する条件と、手順Ｓ１０及びＳ１１のラジエーター９
ｃ入口・出口側冷却水温度差ΔＴRに関する条件と、２
つの条件を満たすか満たさないかによって、回転数ｎを
増加させるか減少させるかを決定する。

【００４６】なお、上記第３〜第６の実施形態において
は両吸込み遠心ファン３を用いたが、これに代わって、
第２の実施形態のように、片吸込み遠心ファン２０３
Ｌ，Ｒをそれぞれの吸込み口を反対側に向けて設置して
もよく、この場合も、同様の効果を得る。また、上記第
１〜第６の実施形態においては、ファン３及び２０３
Ｌ，Ｒを電動モーター６によって駆動する例を示した
が、電動モーター６の代わりに、油圧エネルギで駆動す
る油圧モーターを用いてもよく、この場合も同様の効果
が得られる。さらに、上記第１〜第６の実施形態におい
ては、エンジン２の回転とは全く関係のない独立した駆
動源である電動モータ６を用いたが、これに限られな
い。すなわち、エンジン２の回転が伝達されて入力され
るとともに、その入力された回転数を所望の加減速比を
もって変換しファン３及び２０３Ｌ，Ｒに出力する回転
数変換手段、例えば、異なる歯数の複数種類のギヤを備
えた減速ギヤ機構と、その減速ギヤ機構における伝達加
減速比を制御する加減速比制御手段、例えば減速ギヤ機
構におけるギヤを切り換えるギヤ切り換え機構、とを設
け、ファン３及び２０３Ｌ，Ｒを作業環境に応じた回転
数で回転させても良い。この場合も、同様の効果を得
る。また、上記第１〜第６の実施形態においては、熱交
換器として、インタークーラー９ａ・オイルクーラー９
ｂ・ラジエーター９ｃを例にとって示したが、これに限
られず、エアコンのコンデンサー等、他の熱交換器が設
けられていてもよく、これらの場合も同様の効果を得
る。さらに、上記第１〜第６の実施形態は、油圧ショベ
ルのエンジン冷却装置について説明してきたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、その他の各種建設機
械、農機等にも適用可能であり、これらの場合も、同様
の効果を得る。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、冷却ファンの回転数
を、駆動手段でエンジン回転数と別個独立して設定する
ので、エンジン回転数（＝ウォーターポンプ回転数）に
左右されることなく、作業環境に応じた最適な回転数を
与えることができる。よって、エンジン過冷却・過熱に
よる性能低下・騒音増大を防止できる。また、エンジン
回転数が冷却ファン回転数と関係なく設定されること
で、燃費を向上できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態が適用される油圧ショ
ベルのエンジン室の概略構造を表す側断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態が適用される油圧ショ
ベルのエンジン室の概略構造を表す側断面図である。

【図３】本発明の第３の実施形態が適用される油圧ショ
ベルのエンジン室の概略構造を表す側断面図である。

【図４】本発明の第４の実施形態が適用される油圧ショ
ベルのエンジン室の概略構造を表す側断面図である。

【図５】図４に示された制御装置の制御内容を表す図で
ある。

【図６】本発明の第５の実施形態が適用される油圧ショ
ベルのエンジン室の概略構造を表す側断面図である。

【図７】図６に示された制御装置の制御内容を表すフロ
ーチャートである。

【図８】図７に示された手順Ｓ２でのファン回転数の決
定のために用いられるテーブルである。

【図９】第５の実施形態の変形例における制御装置の制
御内容を表すフローチャートである。

【図１０】第５の実施形態の変形例における制御装置の
制御内容を表すフローチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン室 ２ エンジン ３ 両吸込み遠心ファン ３ａ 回転軸 ３ｂ 羽根車（第１の羽根車） ３ｃ 羽根車（第２の羽根車） ４ オイルパン ５ ウォーターポンプ ６ 電動モーター（駆動手段） ７ａ 冷却風吸気口（第１の空気取り入れ口） ７ｂ 冷却風吸気口（第２の空気取り入れ口） ８ 冷却風排気口 ９ａ インタークーラー ９ｂ オイルクーラー ９ｃ ラジエーター １０ａ，ｂ 吸込み管 １１ クランク軸 １２ ベルト １３ ベアリング １５ 冷却水配管 ２１ 回転軸 ２２ ファンベルト ２３ ベアリング支持部材 ５０ 冷却風（第１の冷却風） ５１ 冷却風（第２の冷却風） ２０３Ｌ 片吸込み遠心ファン（第１の片吸い
込み遠心ファン） ２０３Ｒ 片吸込み遠心ファン（第２の片吸い
込み遠心ファン） ２０３Ｌａ 羽根車（第１の羽根車） ２０３Ｒａ 羽根車（第２の羽根車） ３２３ ベアリング支持部材 ４１４ａ，ｂ 温度センサ（温度検出手段） ５１４ａ，ｂ 温度センサ（温度検出手段） ５１５ 制御装置（温度検出手段、制御手
段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｐ 7/04 Ｆ０１Ｐ 7/04 Ｚ (72)発明者 渡邊 昌俊 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 谷東 芳雄 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 三原 新一 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 金子 善二 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 滝下 利男 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンが内設されたエンジン室内に設
   けられ、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエーター
   を含む少なくとも１つの熱交換器と、前記熱交換器、前
   記エンジン、及び該エンジンの周囲に設けられた電装品
   を冷却する冷却風を誘起する少なくとも１つの冷却ファ
   ンとを有するエンジン冷却装置において、 前記少なくとも１つの冷却ファンの回転軸に駆動力を伝
   達して回転させるとともに、該少なくとも１つの冷却フ
   ァンの回転数を前記エンジンの回転数と別個独立して設
   定可能な駆動手段をさらに有し、かつ、 前記少なくとも１つの冷却ファンは、第１の空気取り入
   れ口から前記エンジン室内に取り入れられ前記熱交換器
   のうち少なくとも１つを冷却する第１の冷却風と、第２
   の空気取り入れ口から前記エンジン室内に取り入れられ
   前記エンジン及び電装品を冷却する第２の冷却風とを誘
   起することを特徴とするエンジン冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジン冷却装置におい
   て、前記駆動手段は、電気エネルギーにより駆動力を発
   生する手段及び油圧エネルギーにより駆動力を発生する
   手段のいずれか一方であることを特徴とするエンジン冷
   却装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のエンジン冷却装置におい
   て、前記駆動手段は、前記エンジンの回転が伝達されて
   入力されるとともに、該入力された回転数を所望の加減
   速比をもって変換し前記少なくとも１つの冷却ファンに
   出力する回転数変換手段と、この回転数変換手段におけ
   る前記加減速比を制御する加減速比制御手段とを有する
   ことを特徴とするエンジン冷却装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のエンジン冷却装置におい
   て、前記冷却ファンは、前記回転軸に固定されたハブに
   固定され、該回転軸の一端側から前記第１の冷却風を吸
   い込み外周方向に吐出する第１の羽根車と、前記ハブの
   前記第１の羽根車と反対側に固定され、前記回転軸の他
   端側から前記第２の冷却風を吸い込み外周方向に吐出す
   る第２の羽根車とを備えた１つの両吸い込み遠心ファン
   であることを特徴とするエンジン冷却装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のエンジン冷却装置におい
   て、前記冷却ファンは、前記回転軸に固定された第１の
   ハブ、及びこの第１のハブに固定され該回転軸の一端側
   から前記第１の冷却風を吸い込み外周方向に吐出する第
   １の羽根車を備えた第１の片吸い込み遠心ファンと、前
   記回転軸に固定された第２のハブ、及びこの第２のハブ
   に固定され該回転軸の他端側から前記第２の冷却風を吸
   い込み外周方向に吐出する第２の羽根車を備えた第２の
   片吸い込み遠心ファンとを含むことを特徴とするエンジ
   ン冷却装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載のエンジン冷却装置におい
   て、前記エンジン室壁面に固定され、前記冷却ファンの
   回転軸を回転自在に支承するベアリングを支持するベア
   リング支持手段をさらに有することを特徴とするエンジ
   ン冷却装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載のエンジン冷却装置におい
   て、前記エンジンの冷却水温度、前記第１・第２の冷却
   風温度、及び前記エンジン近傍の所定位置の温度のう
   ち、少なくとも１つを検出する温度検出手段と、この温
   度検出手段での検出結果に基づき、前記駆動手段による
   冷却ファンの回転数の設定を制御する制御手段とをさら
   に有することを特徴とするエンジン冷却装置。
8. 【請求項８】 エンジン室内に設けられたエンジンと、
   このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、この油
   圧ポンプから吐出される圧油によって駆動されるアクチ
   ュエータと、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエー
   ターを含む少なくとも１つの熱交換器、及び、前記熱交
   換器・前記エンジン・該エンジンの周囲に設けられた電
   装品を冷却する冷却風を誘起する少なくとも１つの冷却
   ファンを備えたエンジン冷却装置とを有する建設機械に
   おいて、 前記エンジン冷却装置は、前記少なくとも１つの冷却フ
   ァンの回転軸に駆動力を伝達して回転させるとともに、
   該少なくとも１つの冷却ファンの回転数を前記エンジン
   の回転数と別個独立して設定可能な駆動手段をさらに有
   し、 かつ、前記少なくとも１つの冷却ファンは、第１の空気
   取り入れ口から前記エンジン室内に取り入れられ前記熱
   交換器のうち少なくとも１つを冷却する第１の冷却風
   と、第２の空気取り入れ口から前記エンジン室内に取り
   入れられ前記エンジン及び電装品を冷却する第２の冷却
   風とを誘起することを特徴とする建設機械。