KR101389615B1 - 전기 굴삭기의 히팅 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 모터(1)에 의해 구동되는 적어도 하나의 파일롯 펌프(5)를 구비한 전기 굴삭기의 히팅 장치에 관한 것으로서, 운전석에 인접하여 설치되며 운전석과 열교환되는 열교환기를 포함하며, 상기 열교환기는 상기 파일롯 펌프(5)의 드레인 라인상에 설치되어 전기 굴삭기의 운전석을 효율적으로 난방시킬 수 있게 된다.
전기 굴삭기, 파일롯 압유, 히팅 장치, 파일롯 릴리프 밸브, 조이스틱 밸브

Description

전기 굴삭기의 히팅 장치{HEATING APPARATUS OF ELECTRIC EXCAVATOR}
본 발명은 전기 모터에 의해 구동되는 전기 굴삭기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전석을 난방시키기 위한 전기 굴삭기의 히팅 장치에 관한 것이다.
굴삭기의 버켓과 같은 작업 장치 또는 주행 장치는 유압 펌프로부터 송출되는 압유에 의해 구동된다. 그리고 상기 유압 펌프는 내연기관 엔진에 의해 구동된다. 그러나 엔진에 의해 구동되는 굴삭기는 매연 뿐만 아니라 큰 소음을 방출하여 매연이나 소음에 민감한 병원이나 학교 등의 건설 현장에서의 작업에 적합하지 않다. 이러한 이유로 최근에는 배터리에 연결된 전기 모터를 이용하여 유압 펌프를 구동시키는 전기 굴삭기가 개발되고 있다.
엔진 구동 방식의 굴삭기는 운전석의 난방을 위해 엔진의 냉각수를 이용한다. 보다 구체적으로 엔진 구동 방식 굴삭기의 경우, 엔진을 냉각시키는 냉각수는 워터 펌프(water pump)에 의해 엔진에 형성된 유로를 따라 유동하면서 엔진을 냉각시키고, 엔진에 의해 가열된 냉각수는 라디에이터로 순환되어 냉각된다. 그리고, 상기 엔진에 의해 가열된 냉각수의 일부는 열교환기로 분기되어 운전석 난방을 위한 열원으로 사용된다.
그러나 전기 굴삭기의 경우, 엔진이 없기 때문에 엔진의 냉각수를 이용하여 운전석을 난방시킬 수 없다.
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 운전석을 난방시킬 수 있는 전기 굴삭기의 히팅 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 운전석에 인접하여 설치되며 운전석과 열교환되는 열교환기를 포함하며, 상기 열교환기는 파일롯 펌프의 드레인 라인상에 설치된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열교환기는 상기 파일롯 펌프로부터 송출되는 파일롯 압유를 일정 압력으로 유지시키기 위한 파일롯 릴리프 밸브의 드레인 라인상에 설치된다. 또한, 상기 전기 굴삭기의 히팅 장치는 드레인 탱크의 작동유 온도를 감지하는 온도 센서; 상기 열교환기 상류측의 상기 드레인 라인상에 설치되어 상기 드레인 라인의 파일롯 압유를 상기 열교환기에 선택적으로 통과시키는 절환 밸브; 및 운전자로부터 'ON' 신호가 입력되고 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도가 기준 온도 이상이면, 상기 드레인 라인의 파일롯 압유가 상기 열교환기를 통과하도록 상기 절환 밸브를 절환시키는 선택 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 열교환기는 조이스틱 밸브로부터 귀환되는 드레인 라인상에 설치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 열교환기는 상기 파일롯 펌프(5)로부터 송출되는 파일롯 압유를 일정 압력으로 유지시키기 위한 파일롯 릴리프 밸 브의 드레인 라인과 조이스틱 밸브로부터 귀환되는 드레인 라인이 동시에 통과하는 위치에 설치된다.
본 발명에 의하면, 파일롯 압유를 이용하여 운전석을 난방시킴으로써, 전기 굴삭기의 운전석 난방이 가능하다. 특히, 열원으로 압력이 낮은 파일롯 압유를 이용함으로써, 전기 굴삭기의 히팅 장치를 안정적으로 운용할 수 있다.
또한, 드레인 탱크로 드레인될 파일롯 릴리프 밸브를 통과한 파일롯 압유나 드레인 탱크로 드레인될 조이스틱 밸브로부터 귀환되는 파일롯 압유를 열원으로 사용함으로써, 파일롯 압유에 의해 구동되는 밸브들의 작동에 전혀 영향을 미치지 않으면서도 폐열을 효율적으로 이용할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 의하면, 전기 굴삭기의 에너지를 효율적으로 활용할 수 있다.
또한, 드레인 탱크를 통해 라디에이터에서 냉각될 파일롯 압유가 열교환기에 의해 일차적으로 냉각되어 전기 굴삭기의 냉각 효율이 향상된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 전기 굴삭기의 히팅 장치에 대하여 상세히 설명한다.
전기 굴삭기는 전기 모터(1)에 의해 메인 펌프(2)(3)들과, 기어 펌프(4) 및 파일롯 펌프(5)가 구동되기 때문에 엔진의 냉각수를 이용한 운전석 난방을 할 수 없다. 따라서, 작동유를 이용하여 운전석을 난방시켜야 하며, 특히 히팅 장치가 안정적으로 운용되기 위해서는 직접적으로 작업 장치나 스윙 모터 및 주행 장치를 구 동시키는 메인 펌프(2)(3)나 기어 펌프(4) 등으로부터 송출되는 작동유를 이용하기보다 낮은 압력이 형성되는 파일롯 펌프(5)로부터 송출되는 파일롯 작동유를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나 파일롯 펌프(5)로부터 송출되는 파일롯 압유는 각종 밸브들을 절환시키기 때문에 이러한 밸브들의 절환에 영향이 없도록 해야 한다. 이하에서는 상술한 바와 같은 조건을 충족시킬 수 있는 전기 굴삭기의 히팅 장치의 일 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 전기 굴삭기의 히팅 장치는 운전석과 열교환되는 열교환기(10)를 포함하며, 상기 열교환기(10)는 파일롯 압유를 드레인시키는 드레인 라인(20,30)상에 설치된다.
상기 열교환기(10)는 일반적인 차량 또는 건설 중장비에 적용되는 것과 동일하게 구성된다. 즉, 상기 열교환기(10)의 내부에는 파일롯 압유가 통과되는 코일이 배치되고, 상기 코일에는 열교환 효율을 향상시키기 위한 다수의 핀이 설치된다. 한편, 상기 열교환기(10)의 일측에는 송풍기가 배치되어, 상기 열교환기(10)를 강제 송풍시킴으로써, 운전석의 난방 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 드레인 라인(20, 30)은 열교환기(10)를 중심으로 상류측 드레인 라인(20)과 하류측 드레인 라인(30)으로 분류될 수 있다.
상기 상류측 드레인 라인(20)은 상기 열교환기(10)에 파일롯 압유를 공급하기 위한 것으로서, 그 일단이 파일롯 릴리프 밸브(21)의 하류에 연결되고, 타단은 열교환기(10)에 연결된다. 상기 파일롯 릴리프 밸브(21)는 파일롯 펌프(5)로부터 송출되는 파일롯 압유가 일정 압력(통상 40bar)이상 상승하면 개방되어 파일롯 압 유를 감압시킨다. 이러한 파일롯 릴리프 밸브(21)의 작용에 의해 파일롯 펌프(5) 및 각종 밸브 등의 유압 부품들이 과압에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 파일롯 릴리프 밸브(21)의 하류에 상기 상류측 드레인 라인(20)이 설치되어, 상기 파일롯 릴리프 밸브(21)가 개방된 상태에서 상기 파일롯 릴리프 밸브(21)를 통과한 파이롯 압유는 상기 열교환기(10)에 공급된다. 상기 파일롯 릴리프 밸브(21) 하류, 즉 파일롯 릴리프 밸브(21)를 통과한 파일롯 압유는 드레인 탱크(6)와 동일한 압력이 형성되기 때문에 2bar 이하의 낮은 압력이 형성되며, 그 온도는 약 50℃ 이상의 온도가 유지된다. 이와 같이 낮은 압력과 높은 온도의 파일롯 압유가 열교환기(10)로 공급되기 때문에 히팅 시스템을 안정적으로 운용할 수 있을 뿐만 아니라 운전석을 효율적으로 난방할 수 있게 된다.
또한, 기존에 파일롯 릴리프 밸브(21) 하류의 파일롯 압유는 드레인 탱크(6)로 드레인되었고, 드레인 탱크(6)의 압유는 라디에이터로 보내져 냉각되었다. 이와 같이 드레인되어 냉각되는 파일롯 압유의 열에너지를 운전석을 난방시키기 위한 에너지로 사용함으로써, 에너지를 효율적으로 이용할 수 있다. 또한, 드레인되는 파일롯 압유를 이용함으로써, 파일롯 압유에 의해 구동되는 밸브들의 작동에도 전혀 영향을 미치지 않게 된다.
상기 하류측 드레인 라인(30)은 그 일단이 상기 열교환기(10)에 연결되고 타단은 드레인 탱크(6)에 연결되어 상기 열교환기(10)의 히팅 코일을 따라 유동하면서 냉각된 파일롯 압유는 드레인 탱크(6)로 드레인된다.
한편, 상기 상류측 드레인 라인(20)에는 파일롯 릴리프 밸브(21)를 통과한 파일롯 압유를 열교환기(10)에 선택적으로 통과시키기 위한 솔레노이드 절환 밸브(60)가 설치된다. 상기 솔레노이드 절환 밸브(60)는 운전자가 히팅 장치를 'ON' 또는 'OFF'시킬 수 있도록 선택 스위치(50)에 연결된다. 그리고 상기 선택 스위치(50)는 드레인 탱크(6) 내부에 설치되어 드레인 탱크(6)의 작동유 온도를 감지하는 온도 센서(40)에 연결된다.
상술한 바와 같은 구성에 의해, 선택 스위치(50)는 운전자로부터 히팅 장치를 'ON'시키는 명령이 입력되고 온도 센서(40)로부터 감지된 작동유의 온도가 기준 이상일 경우에만 상기 솔레노이드 절환 밸브(60)에 신호를 전달하여 도면상 좌측으로 절환된다. 솔레노이드 절환 밸브(60)가 좌측으로 절환되면, 파일롯 릴리프 밸브()를 통과한 파일롯 압유는 열교환기(10)를 통과하게 된다.
운전자로부터 히팅 자치를 'ON'시키는 명령이 입력되지 않거나 온도 센서(40)로부터 입력된 온도가 기준 온도 이하인 경우, 상기 선택 스위치(50)는 솔레노이드 절환 밸브(60)에 아무런 신호도 전달하지 않아, 파일롯 릴리프 밸브(21)를 통과한 파일롯 압유는 바이패스 라인(70)을 통해 드레인 탱크(6)로 드레인된다.
이와 같은 구성에 의해 드레인 탱크(6)의 작동유가 운전실을 가열할 수 있는 일정 온도 이상인 경우와 운전자가 원하는 상황에서만 열교환기(10)에 파일롯 압유를 공급함으로써, 보다 효율적으로 히팅 시스템을 운용할 수 있게 된다.
이하, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 전기 굴삭기의 히팅 장치의 동작에 대하여 설명한다.
우선, 전기 모터(1)에 의해 파일롯 펌프(5)가 구동되며, 파일롯 펌프(5)로부 터 송출되는 파일롯 압유는 인가되는 조작 명령에 따라 조이스틱 밸브를 거쳐 메인컨트롤 밸브의 스풀을 절환시킨다. 이때, 상기 파일롯 압유가 일정 압력 이상까지 상승하면, 파일롯 릴리프 밸브(21)가 개방된다.
이때, 온도센서(40)로부터 감지된 온도가 기준 온도이상이고 선택 스위치(50)에 운전자의 'ON' 명령이 입력되면, 상기 선택 스위치(50)는 솔레노이드 절환 밸브(60)를 도면상 좌측으로 절환시켜 상류측 드레인 라인(20)의 파일롯 압유를 열교환기(10)로 유입시킨다. 열교환기(10)에 유입된 파일롯 압유는 운전석 내부의 공기와 열교환하여 운전석을 난방시킨다. 열교환된 파일롯 압유는 냉각된 상태로 하류측 드레인 라인(30)을 통해 드레인 탱크(6)로 드레인된다. 이때, 상기 드레인 탱크(6)로 드레인된 작동유는 다시 라디에이터로 보내져 냉각된다.
미설명된 참조부호 6은 주행 1속과 주행 2속을 선택하기 위한 주행 1,2속 절환밸브(6)이며, 참조부호 7은 조이스틱 밸브에 파일롯 압유를 선택적으로 전달하기 위한 컷오프 밸브(8)이다.
도 2는 발명의 다른 실시예에 따른 전기 굴삭기의 히팅 장치를 개략적으로 나타낸 것으로서, 이를 참조하면, 열교환기(110)는 조이스틱 밸브(140)로부터 파일롯 압유를 드레인 탱크(6)로 귀환시키기 위한 드레인 라인(120, 130)상에 설치된다. 보다 구체적으로, 상류측 드레인 라인(120)은 그 일단이 열교환기(110)에 연결되고, 타단은 조이스틱 밸브(140)로부터 귀환되는 파일롯 압유를 상기 열교환기(10)에 공급할 수 있도록 상기 조이스틱 밸브(140)에 연결된다. 그리고 하류측 드레인 라인(130)은 본 발명의 일 실시예와 동일하게 일단이 열교환기(110)에 연결 되고, 타단은 드레인 탱크(6)에 연결된다.
상기 조이스틱 밸브(140)는 복수의 컨트롤 밸브를 제어하기 위한 파일롯 압유를 각 컨트롤 밸브의 스풀에 전달하기 위한 것이다. 컷오프 밸브(8)가 도면상 좌측으로 절환되면, 파일롯 펌프(5)로부터 송출된 파일롯 압유는 상기 조이스틱 밸브(140)에 공급된다. 파일롯 펌프(5)로부터 조이스틱 밸브(140)로 공급된 파일롯 압유는 조이스틱의 조작에 따라 메인 컨트롤 밸브 블록의 각 밸브 스풀을 구동시켜 조이스틱 조작에 따른 작업이 선택될 수 있게 각 밸브가 절환되고, 메인 펌프(2)(3)로부터 송출된 압유는 선택된 작업 장치에 전달된다.
종래의 굴삭기는 조이스틱을 조작한 후 복귀시키면 각 스풀이 원위치로 복귀되어 각 스풀을 가압하던 파일롯 압유는 조이스틱 밸브(140)를 통해 드레인 탱크(6)로 귀환된다. 그리나 본 실시예에서는 상기 상류측 드레인 라인(120)이 상기 귀환되는 파일롯 압유를 열교환기(110)에 공급할 수 있도록 상기 조이스틱 밸브(140)에 연결되어 열교환기(110)의 열원으로 이용된다. 이와 같이, 기존에 조이스틱 밸브(140)를 통해 드레인 탱크(6)로 귀환될 파일롯 압유를 각 밸브의 구동에 전혀 영향을 미치지 않도록 열교환기(110)의 열원으로 이용함으로써 에너지 소비 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 종래에 상기 조이스틱 밸브(140)를 통해 귀환되는 파일롯 압유는 드레인 탱크(6)로 귀환되고, 상기 드레인 탱크(6)의 압유는 라디에이터에서 냉각되었다. 따라서, 본 실시예에서와 같이 파일롯 압유를 일차적으로 열교환기(110)에서 냉각시키면, 작동유의 냉각 효율이 향상된다. 이상의 사항 이외에 다른 구성들은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 2의 미설명된 참조부호 9는 솔레노이드 옵션장치 선택밸브(9)로 도면상 좌측으로 절환되면 메인 컨트롤 밸브박스 내의 옵션용 밸브 스풀을 작동시켜 메인 펌프(2)(3)로부터 송출되는 압유가 옵션장치로 전달된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 굴삭기의 히팅 장치를 개략적으로 나타낸 것으로서, 이를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 파일롯 릴리프 밸브(221)를 통과한 파일롯 압유와 조이스틱 밸브(340)로부터 귀환되는 파일롯 압유가 압류되어 열교환기(210)에 유입된다. 이와 같이 파일롯 릴리프 밸브(221)와 조이스틱 밸브(240)로부터 드레인되는 파일롯 압유를 열교환기(210)의 열원으로 이용함으로써, 열교환기(210)의 열용량이 증가하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 굴삭기의 히팅 장치를 개략적으로 나타낸 유압 회로도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 굴삭기의 히팅 장치를 개략적으로 나타낸 유압 회로도,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 굴삭기의 히팅 장치를 개략적으로 나타낸 유압 회로도이다.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
1; 전기 모터 5; 파이롯 펌프
10, 110; 열교환기 20, 120; 상류측 드레인 라인
21, 121; 파일롯 릴리프 밸브 30, 130; 드레인 라인
140; 조이스틱 밸브

Claims (5)

  1. 전기 모터(1)에 의해 구동되는 적어도 하나의 파일롯 펌프(5)를 구비한 전기 굴삭기의 히팅 장치에 있어서,
    운전석에 인접하여 설치되며 상기 파일롯 펌프(5)의 드레인 라인상에 설치되어 운전석과 열교환되는 열교환기;
    드레인 탱크의 작동유 온도를 감지하는 온도 센서(40);
    상기 열교환기 상류측의 상기 드레인 라인상에 설치되어 상기 드레인 라인의 파일롯 압유를 상기 열교환기에 선택적으로 통과시키는 절환 밸브(60); 및
    운전자로부터 'ON' 신호가 입력되고 상기 온도 센서(40)에 의해 감지된 온도가 기준 온도 이상이면, 상기 드레인 라인의 파일롯 압유가 상기 열교환기를 통과하도록 상기 절환 밸브(60)를 절환시키는 선택 스위치(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 굴삭기의 히팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 파일롯 펌프(5)로부터 송출되는 파일롯 압유를 일정 압력으로 유지시키기 위한 파일롯 릴리프 밸브의 드레인 라인상에 설치된 것을 특징으로 하는 전기 굴삭기의 히팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 조이스틱 밸브로부터 귀환되는 드레인 라인상에 설치된 것을 특징으로 하는 전기 굴삭기의 히팅 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 파일롯 펌프(5)로부터 송출되는 파일롯 압유를 일정 압력으로 유지시키기 위한 파일롯 릴리프 밸브의 드레인 라인과 조이스틱 밸브로부 터 귀환되는 드레인 라인이 동시에 통과하는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 전기 굴삭기의 히팅 장치.
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