KR20240081337A - 전동식 작업 기계 - Google Patents

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KR20240081337A
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heat exchanger
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사토시 키타하라
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얀마 홀딩스 주식회사
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Abstract

[과제] 콤팩트한 레이아웃으로, 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 냉각한다.
[해결수단] 전동식 작업 기계로서의 유압 셔블은 복수의 전기 기기와, 복수의 전기 기기 중 적어도 1개를 통과하는 냉매를 냉각하는 제 1 열교환기와, 복수의 전기 기기 중 어느 하나에 의해 구동되어 작동유를 토출하는 유압 펌프와, 작동유를 냉각하는 제 2 열교환기와, 기체 내부로 외기를 도입하는 팬을 구비한다. 제 1 열교환기는 팬에 대하여, 팬에 의한 외기의 흐름 방향의 상류측에 배치되고, 제 2 열교환기는 팬에 대하여, 상기 외기의 흐름 방향의 하류측에 배치된다.

Description

전동식 작업 기계{ELECTRIC WORK MACHINE}
본 발명은 전동식 작업 기계에 관한 것이다.
종래, 전동식 유압 셔블 등의 전동식 작업 기계가 여러가지 제안되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에서는 라디에이터를 냉각하기 위한 팬과, 오일 쿨러를 냉각하기 위한 팬을 별도로 갖는 전동식 유압 셔블이 개시되어 있다.
일본특허공개 2021-80708호 공보
예를 들면, 미니 셔블과 같은 후방 소선회형의 소형의 전동식 작업 기계에 있어서는, 기관실 내의 각 부재의 배치 스페이스가 한정되어 있다. 이 때문에, 소형의 전동식 작업 기계에서는 특허문헌 1과 같이, 라디에이터 및 오일 쿨러에 대응하여 개별로 냉각용의 팬을 설치하는 것은 통상 곤란하다. 따라서, 소형의 전동식 작업 기계에서는 콤팩트한 레이아웃으로, 라디에이터 및 오일 쿨러를 냉각하는 것이 기대된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은 콤팩트한 레이아웃으로, 라디에이터(제 1 열교환기) 및 오일 쿨러(제 2 열교환기)를 냉각할 수 있는 전동식 작업 기계를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일측면에 의한 전동식 작업 기계는, 복수의 전기 기기와, 상기 복수의 전기 기기 중 적어도 1개를 통과하는 냉매를 냉각하는 제 1 열교환기와, 상기 복수의 전기 기기 중 어느 하나에 의해 구동되어 작동유를 토출하는 유압 펌프와, 상기 작동유를 냉각하는 제 2 열교환기와, 기체 내부에 외기를 도입하는 팬을 구비하고, 상기 제 1 열교환기는 상기 팬에 대하여, 상기 팬에 의한 상기 외기의 흐름 방향의 상류측에 배치되고, 상기 제 2 열교환기는 상기 팬에 대하여, 상기 외기의 흐름 방향의 하류측에 배치되는 전동식 작업 기계이다.
상기의 구성에 의하면, 콤팩트한 레이아웃으로, 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 냉각할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 일형태에 의한 전동식 작업 기계의 일례인 유압 셔블의 개략의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 상기 유압 셔블의 전기계 및 유압계의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 상기 유압 셔블의 기관실의 내부의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4는 상기 기관실의 내부의 구성을 나타내는 우측면도이다.
도 5는 상기 기관실의 내부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 상기 기관실의 내부의 주요부의 구성을 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 7은 상기 유압 셔블이 구비하는 풍도부의 사시도이다.
도 8은 상기 풍도부의 사시도이다.
도 9는 상기 풍도부의 사시도이다.
본 발명의 실시형태에 대해서, 도면에 근거하여 설명하면 이하와 같다.
〔1. 전동식 작업 기계〕
도 1은 본 실시형태의 전동식 작업 기계의 일례인 유압 셔블(전동 셔블)(1)의 개략의 구성을 나타내는 측면도이다. 유압 셔블(1)은 하부 주행체(2)와, 작업기(3)와, 상부 선회체(4)를 구비한다. 또한, 본 실시형태에서는 유압 셔블(1) 또는 상부 선회체(4)(특히 기관실(44))를 「기체」라고도 칭한다.
여기에서, 방향을 이하와 같이 정의한다. 상부 선회체(4)의 운전 좌석(41a)에 착좌한 오퍼레이터(조종자, 운전수)가 정면을 향하는 방향을 전방으로 하고, 그 역방향을 후방으로 한다. 따라서, 하부 주행체(2)에 대하여 상부 선회체(4)가 비선회의 상태(선회 각도 0°)에서는, 상부 선회체(4)의 전후 방향은 하부 주행체(2)가 전후진하는 방향과 일치한다. 또한, 운전 좌석(41a)에 착좌한 오퍼레이터로부터 보아 좌측을 「좌」로 하고, 우측을 「우」로 한다. 또한, 전후 방향 및 좌우 방향에 수직한 중력 방향을 상하 방향으로 하고, 중력 방향의 상류측을 「상」으로 하고, 하류측을 「하」로 한다. 도면에서는, 하부 주행체(2)에 대하여 상부 선회체(4)가 비선회의 상태에서 유압 셔블(1)을 나타낸다. 또한, 도면에서는 필요에 따라 전방을 「F」, 후방을 「B」, 우방을 「R」, 좌방을 「L」, 상방을 「U」, 하방을 「D」의 기호로 나타낸다.
하부 주행체(2)는 좌우 한쌍의 크롤러(21)와, 좌우 한쌍의 주행 모터(22)를 구비한다. 각 주행 모터(22)는 유압 모터이다. 좌우의 주행 모터(22)가 좌우의 크롤러(21)를 각각 구동함으로써, 유압 셔블(1)을 전후진시킬 수 있다. 하부 주행체(2)에는, 정지 작업을 행하기 위한 블레이드(23)와, 블레이드 실린더(23a)가 설치된다. 블레이드 실린더(23a)는 블레이드(23)를 상하 방향으로 회동시키는 유압 실린더이다.
작업기(3)는 붐(31), 암(32), 및 버킷(33)을 구비한다. 붐(31), 암(32), 및 버킷(33)을 독립하여 구동함으로써, 토사 등의 굴착 작업을 행할 수 있다.
붐(31)은 붐 실린더(31a)에 의해 회동된다. 붐 실린더(31a)는 기단부가 상부 선회체(4)의 전방부에 지지되어, 신축 가능하게 가동한다. 암(32)은 암 실린더(32a)에 의해 회동된다. 암 실린더(32a)는 기단부가 붐(31)에 지지되어, 신축 가능하게 가동한다. 버킷(33)은 버킷 실린더(33a)에 의해 회동된다. 버킷 실린더(33a)는 기단부가 암(32)에 지지되어, 신축 가능하게 가동한다. 붐 실린더(31a), 암 실린더(32a), 및 버킷 실린더(33a)는 유압 실린더에 의해 구성된다.
상부 선회체(4)는 하부 주행체(2)의 상방에 위치하고, 하부 주행체(2)에 대하여 선회 베어링(도시하지 않음)을 개재해서 선회 가능하게 설치된다. 상부 선회체(4)에는 조종부(41), 선회 프레임(42), 선회 모터(43), 기관실(44) 등이 배치된다. 상부 선회체(4)는 유압 모터인 선회 모터(43)의 구동에 의해, 선회 베어링을 개재해서 선회한다.
상부 선회체(4)에는 유압 펌프(71)(도 2 참조)가 배치된다. 유압 펌프(71)는 기관실(44) 내부의 전동 모터(61)(도 2 참조)에 의해 구동된다. 유압 펌프(71)는 유압 모터(예를 들면, 좌우의 주행 모터(22), 선회 모터(43)), 및 유압 실린더(예를 들면, 블레이드 실린더(23a), 붐 실린더(31a), 암 실린더(32a), 버킷 실린더(33a))에 작동유(압유)를 공급한다. 유압 펌프(71)로부터 작동유가 공급되어 구동되는 유압 모터 및 유압 실린더를, 정리하여 유압 액추에이터(73)(도 2 참조)라고 부른다.
조종부(41)에는 운전 좌석(41a)이 배치된다. 운전 좌석(41a)의 주위에는, 각종 레버(41b)가 배치된다. 오퍼레이터가 운전 좌석(41a)에 착좌하여 레버(41b)를 조작함으로써, 유압 액추에이터(73)가 구동된다. 이것에 의해, 하부 주행체(2)의 주행, 블레이드(23)에 의한 정지 작업, 작업기(3)에 의한 굴착 작업, 상부 선회체(4)의 선회 등을 행할 수 있다.
상부 선회체(4)에는 배터리 유닛(53)이 배치된다. 배터리 유닛(53)은, 예를 들면 리튬 이온 배터리 유닛으로 구성되고, 전동 모터(61)를 구동하기 위한 전력을 비축한다. 배터리 유닛(53)은 복수의 배터리를 유닛화하여 구성되어도 좋고, 단일의 배터리 셀로 구성되어도 좋다. 또한, 상부 선회체(4)에는 도시하지 않은 급전 구가 형성된다. 상기의 급전구와, 외부 전원인 상용 전원(51)은, 급전 케이블(52)을 개재해서 접속된다. 이것에 의해, 배터리 유닛(53)을 충전할 수 있다.
상부 선회체(4)에는 납 배터리(54)가 추가로 설치된다. 납 배터리(54)는 저전압(예를 들면, 12V)의 직류 전압을 출력한다. 납 배터리(54)로부터의 출력은 제어 전압으로서, 예를 들면 시스템 컨트롤러(67)(도 2 참조), 팬(91)(도 6 등 참조)의 구동부 등에 공급된다.
유압 셔블(1)은 유압 액추에이터(73) 등의 유압 기기와, 전력으로 구동되는 액추에이터를 병용한 구성이어도 좋다. 전력으로 구동되는 액추에이터로서는, 예를 들면 전동 주행 모터, 전동 실린더, 전동 선회 모터가 있다.
〔2. 전기계 및 유압계의 구성〕
도 2는 유압 셔블(1)의 전기계 및 유압계의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다. 유압 셔블(1)은 전동 모터(61)와, 충전기(62)와, 인버터(63)와, PDU(Power Drive Unit)(64)와, 정션 박스(65)와, DC-DC 컨버터(66)와, 시스템 컨트롤러(67)를 구비한다.
전동 모터(61), 충전기(62), 인버터(63), PDU(64), 정션 박스(65), DC-DC 컨버터(66), 배터리 유닛(53), 및 납 배터리(54)는 전기 기기(EL)를 구성한다. 즉, 유압 셔블(1)은 복수의 전기 기기(EL)를 구비한다. 또한, 복수의 전기 기기(EL)는 수냉의 전기 기기(EL-W) 및 공냉의 전기 기기(EL-A)를 포함하지만, 그 상세에 대해서는 후술한다. 시스템 컨트롤러(67)는 ECU(Electronic Control Unit)라고도 불리는 전자 제어 유닛으로 구성되고, 유압 셔블(1)의 각 부의 전기적인 제어를 행한다.
전동 모터(61)는 배터리 유닛(53)으로부터, 정션 박스(65) 및 인버터(63)를 통해서 공급되는 전력에 의해 구동된다. 전동 모터(61)는 영구 자석 모터 또는 유도 모터로 구성된다. 전동 모터(61)는 선회 프레임(42) 상에 배치된다.
충전기(62)(급전기라고도 부름)는 도 1에 나타낸 상용 전원(51)으로부터 급전 케이블(52)을 통해서 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 인버터(63)는 배터리 유닛(53)으로부터 공급되는 직류 전압을, 교류 전압으로 변환하여 전동 모터(61)에 공급한다. 이것에 의해, 전동 모터(61)가 회전한다. 인버터(63)로부터 전동 모터(61)에의 교류 전압(전류)의 공급은 시스템 컨트롤러(67)로부터 출력되는 회전 지령에 근거하여 행해진다.
PDU(64)는 내부의 배터리 릴레이를 제어하여 배터리 유닛(53)의 입출력을 제어하는 배터리 제어 유닛이다. 정션 박스(65)는 충전기 릴레이, 인버터 릴레이, 퓨즈 등을 포함하여 구성된다. 상기한 충전기(62)로부터 출력되는 전압은, 정션 박스(65) 및 PDU(64)를 통해서 배터리 유닛(53)에 공급된다. 또한, 배터리 유닛(53)으로부터 출력되는 전압은 PDU(64) 및 정션 박스(65)를 통해서 인버터(63)에 공급된다.
DC-DC 컨버터(66)는 배터리 유닛(53)으로부터 정션 박스(65)를 통해서 공급되는 고전압(예를 들면, 300V)의 직류 전압을, 저전압(예를 들면, 12V)으로 강압한다. DC-DC 컨버터(66)로부터 출력되는 전압은 납 배터리(54)로부터의 출력과 마찬가지로, 시스템 컨트롤러(67), 팬(91)의 구동부 등에 공급된다.
전동 모터(61)의 회전축(출력축)에는, 복수의 유압 펌프(71)가 접속된다. 복수의 유압 펌프(71)는 가변용량형 펌프 및 고정용량형 펌프를 포함한다. 도 2에서는, 예로서 유압 펌프(71)를 1개만 도시하고 있다. 각 유압 펌프(71)는 작동유를 수용(저류)하는 작동유 탱크(74)와 접속되어 있다. 전동 모터(61)에 의해 유압 펌프(71)가 구동되면, 작동유 탱크(74) 내의 작동유가 컨트롤 밸브(72)를 통해서 유압 액추에이터(73)에 공급된다. 이것에 의해, 유압 액추에이터(73)가 구동된다. 컨트롤 밸브(72)는 유압 액추에이터(73)에 공급되는 작동유의 흐름 방향 및 유량을 제어하는 방향 스위치 밸브이다. 이와 같이, 유압 셔블(1)은 복수의 전기 기기(EL) 중 어느 하나(예를 들면, 전동 모터(61))에 의해 구동되어 작동유를 토출하는 유압 펌프(71)를 구비한다.
〔3. 기관실의 내부 구성〕
도 3 및 도 4는 각각, 유압 셔블(1)의 기관실(44)의 내부의 구성을 나타내는 평면도 및 우측면도이다. 도 5는 도 3에 나타낸 기관실(44)의 내부를, A-A'선을 통과하는 위치에서 상하 방향으로 절단했을 때의 단면도이다. 도 6은 기관실(44)의 내부의 주요부의 구성을 확대하여 나타내는 사시도이다. 또한, 도 3 및 도 6에서는, 하우징(90) 및 풍도부(100)의 내부의 구성을 명확하게 할 목적으로, 하우징(90)의 상면(90a)(도 4, 도 5 참조) 및 풍도부(100)의 상면(100a)(도 5 참조)의 도시를 생략하고 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서는 선회 프레임(42) 상에 방진 부재(80)(도 5 참조) 등을 개재해서 4개의 배터리 유닛(53)이 전후 방향으로 나란히 배치된다. 가장 후방에 위치하는 배터리 유닛(53)은 선회 프레임(42) 상에서, 좌우 방향의 중앙에 위치한다. 나머지 3개의 배터리 유닛(53)은 가장 후방에 위치하는 배터리 유닛(53)에 대하여 좌방향으로 어긋나게 배치된다. 이것에 의해, 평면으로 볼 때에 반원형으로 형성된 선회 프레임(42)의 후단 가장자리 부근의 한정된 좁은 스페이스에, 복수의 배터리 유닛(53)이 효율 좋게 배치된다. 또한, 배터리 유닛(53)의 수 및 배치는, 본 실시형태의 예에는 한정되지 않는다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 선회 프레임(42) 상에서, 복수의 배터리 유닛(53)의 우측에는 상기한 전동 모터(61), 유압 펌프(71) 등이 배치되어 있다. 이하, 기관실(44)의 내부의 구성의 상세에 대해서 설명한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 유압 셔블(1)은 팬(91)을 구비한다. 팬(91)은 하우징(90)의 내부에 회전 가능하게 지지되고, 회전에 의해 기체 내부에 외기를 도입한다. 즉, 본 실시형태의 팬(91)은 흡입형이다. 하우징(90)은 프레임 형상이며, 좌우 방향의 양단이 개구되어 있다. 팬(91)의 회전축(CA)은 좌우 방향으로 연장된다. 팬(91)(하우징(90))의 하방에는 유압 펌프(71)가 위치한다. 유압 펌프(71)는 유압 호스(H)(도 4 참조)를 개재해서 작동유 탱크(74)와 접속된다.
하우징(90)의 좌측, 즉 하우징(90)과 배터리 유닛(53)(특히 가장 전방에 위치하는 배터리 유닛(53)) 사이에는, 풍도부(100)가 배치된다. 또한, 풍도부(100)의 상세에 대해서는 후술한다. 상술의 인버터(63) 및 DC-DC 컨버터(66) 등의 전기 기기(EL)는 풍도부(100)(특히 후술의 제 2 유로부(120))에 부착된다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 팬(91)(하우징(90)) 및 유압 펌프(71)의 후방측에는, 상술의 충전기(62)가 배치된다.
유압 셔블(1)은 라디에이터(92)와, 오일 쿨러(93)를 더 구비한다. 라디에이터(92)는 도 3 등에서 나타낸 복수의 전기 기기(EL) 중 적어도 1개(예를 들면, 배터리 유닛(53))를 통과하는 냉매를 냉각하는 제 1 열교환기이다. 라디에이터(92)에 있어서 열교환에 의해 냉매를 냉각하고, 라디에이터(92)로부터 상기 냉매를 배터리 유닛(53)에 공급함으로써 배터리 유닛(53)을 냉각(수냉)할 수 있다. 상기의 냉매는, 예를 들면 냉각수이다.
오일 쿨러(93)는 유압 펌프(71) 및 유압 액추에이터(73)(도 2 참조) 등을 통해서 순환하는 유로와 접속되는 제 2 열교환기이다. 오일 쿨러(93)는 유압 펌프(71)의 구동에 의해 상기 유로를 흐르는 작동유를 열교환에 의해 냉각한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 라디에이터(92)는 팬(91)의 우측에 위치한다. 즉, 라디에이터(92)는 좌우 방향에 있어서, 팬(91)보다 기체 외측에 위치한다. 팬(91)은 상술한 바와 같이 흡입형이기 때문에, 팬(91)을 회전시키면 기체 외측으로부터 기체 내부로 외기가 흡입된다. 그리고, 상기 외기는 기체 내부를 우측으로부터 좌측을 향하여 흐른다. 즉, 상기 외기는 라디에이터(92)로부터 팬(91)을 향하여 흐른다. 이것으로부터, 라디에이터(92)는 팬(91)에 대하여, 팬(91)에 의한 외기의 흐름 방향의 상류측에 배치된다라고 말할 수 있다.
한편, 오일 쿨러(93)는 팬(91)의 좌측에 위치한다. 즉, 오일 쿨러(93)는 좌우 방향에 있어서, 팬(91)보다 기체 내측에 위치한다. 따라서, 팬(91)을 회전시키면, 기체 외측으로부터 기체 내부로 흡입되는 외기는, 우측(라디에이터(92)측)으로부터 팬(91)을 통해서 좌측(오일 쿨러(93)측)으로 흐른다. 이것으로부터, 오일 쿨러(93)는 팬(91)에 대하여, 상기 외기의 흐름 방향의 하류측에 배치된다라고 말할 수 있다.
이와 같이, 팬(91)에 대하여, 좌우 방향의 서로 반대측에 라디에이터(92) 및 오일 쿨러(93)가 배치됨으로써, 1개의 팬(91)의 구동에 의해 기체 외측으로부터 기체 내부로 도입되는 외기를, 라디에이터(92) 및 오일 쿨러(93)의 순서대로 닿게 하여, 라디에이터(92) 및 오일 쿨러(93)의 양방을 냉각할 수 있다. 이것에 의해, 라디에이터(92) 및 오일 쿨러(93)의 각각에 대응하여 냉각용의 팬을 설치하는 구성과 비교해서, 소형의 유압 셔블(1)에 유리한 콤팩트한 레이아웃을 실현할 수 있다. 바꿔 말하면, 콤팩트한 레이아웃으로, 라디에이터(92) 및 오일 쿨러(93)의 양방을 냉각할 수 있다.
또한, 라디에이터(92)에 닿은 외기를 오일 쿨러(93)에도 닿게 할 수 있기 때문에, 라디에이터(92)의 냉각에 사용한 외기를 오일 쿨러(93)의 냉각에 유효 이용할 수 있다고도 말할 수 있다. 또한, 팬(91)에 의한 외기의 흐름 방향의 상류측에 라디에이터(92)가 배치되기 때문에, 기체 외측으로부터 팬(91)을 향하여 토사 등의 이물 이외에, 인간(예를 들면, 메인터넌스자)의 손이 잘못해서 진입하는 것을, 라디에이터(92)에 의해 저지할 수 있다. 이것에 의해, 이물 등의 진입을 차단하는 전용의 부재(예를 들면, 메쉬 형상의 울타리)를 설치하는 경우 없이, 간단히 이물 등의 진입을 방지할 수 있다.
본 실시형태에서는, 도 3 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 오일 쿨러(93)는 (정지 상태에서의) 팬(91)의 일부와 대향하여 배치된다. 즉, 전후 방향에 있어서, 오일 쿨러(93)의 점유 길이(폭)는 팬(91)의 점유 길이(폭)보다 짧다. 팬(91)은 상술한 바와 같이 흡입형이기 때문에, 팬(91)을 회전시키면 기체 내부로 흡입된 외기의 일부는 오일 쿨러(93)를 향하여 흐르고, 나머지는 오일 쿨러(93)를 벗어나 흐른다. 팬(91)으로부터 오일 쿨러(93)를 향하는 외기에 의해, 고온의 오일 쿨러(93)가 냉각된다. 한편, 팬(91)으로부터 오일 쿨러(93)를 벗어나 흐르는 외기는, 고온의 오일 쿨러(93)에는 닿지 않기 때문에, 오일 쿨러(93)에 닿은 외기(오일 쿨러(93)의 냉각에 이용된 외기)와 비교하면, 비교적 저온이다. 이 비교적 저온의 외기를 전기 기기(EL)(예를 들면, 전동 모터(61))의 냉각에 유효 이용하는 관점에서는, 본 실시형태와 같이, 오일 쿨러(93)는 팬(91)의 일부와 대향하여 배치되는 것이 바람직하다.
이어서, 기관실(44) 내에 형성되는 풍도부(100)의 상세에 대해서 설명한다. 도 7∼도 9는 풍도부(100)를 상이한 방향으로부터 보았을 때의 사시도이다.
풍도부(100)는 제 1 유로부(110)와, 제 2 유로부(120)를 갖는다. 즉, 유압 셔블(1)은 제 1 유로부(110)와, 제 2 유로부(120)를 갖는다. 제 1 유로부(110)와 제 2 유로부(120)는, 칸막이판(130)에 의해 구분되어 있다. 바꿔 말하면, 제 1 유로부(110)와 제 2 유로부(120)는, 칸막이판(130)을 겸용하고 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 풍도부(100)는 팬(91) 등을 갖는 하우징(90)에 대하여 좌측, 즉 기체 내측에 배치된다. 따라서, 팬(91)에 의해 하우징(90)의 내부를 통과한 외기는, 하우징(90)의 출구측 개구부(90b)를 통과하여 풍도부(100)로 인도되어, 풍도부(100)의 제 1 유로부(110) 및 제 2 유로부(120) 중 어느 하나의 내부를 흐른다.
제 1 유로부(110)는 외기의 흐름 방향의 상류측 단부에 제 1 개구부(111)를 갖고, 하류측 단부에 제 2 개구부(112)를 갖는다. 즉, 제 1 유로부(110)는 일단부에 제 1 개구부(111)를 갖고, 타단부에 제 2 개구부(112)를 갖는다. 제 1 개구부(111)는 하우징(90)의 출구측 개구부(90b)에 대하여 오일 쿨러(93)와는 반대측에 위치하고, 좌우 방향의 우측을 향하여 개구되어 있다. 제 1 유로부(110)는 칸막이판(130)에 의해, 유로가 좌우 방향으로부터 전후 방향으로 굴곡되어 있다. 그 결과, 제 1 유로부(110)의 제 2 개구부(112)는 전후 방향의 전방을 향하여 개구되어 있다(도 6, 도 8, 도 9 참조). 또한, 제 1 유로부(110)의 형상은 상기의 굴곡 형상에는 한정되지 않는다.
이 구성에서는, 팬(91)에 의해, 하우징(90) 내에서 오일 쿨러(93)를 향하여 흐른 외기는 오일 쿨러(93)에 닿아 오일 쿨러(93)를 냉각한 후, 비교적 고온의 바람으로 되어, 제 1 유로부(110)의 내부에 제 1 개구부(111)를 통해서 흐른다. 그리고, 제 1 유로부(110)의 내부를 흐른 비교적 고온의 바람은 제 2 개구부(112)를 통해서 배출된다. 따라서, 오일 쿨러(93)를 냉각한 후의 비교적 고온의 바람을, 제 2 개구부(112)를 통해서 기체 외부로 스무스하게 배출하는 점에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 1 개구부(111)는 오일 쿨러(93a)에 대하여 팬(91)과는 반대측에 위치하는 것이 바람직하다.
제 2 유로부(120)는 외기의 흐름 방향의 상류측 단부에 제 3 개구부(121)를 갖고, 하류측 단부에 제 4 개구부(122)를 갖는다. 즉, 제 2 유로부(120)는 일단부에 제 3 개구부(121)를 갖고, 타단부에 제 4 개구부(122)를 갖는다. 제 3 개구부(121)는 하우징(90)의 출구측 개구부(90b)에 대하여 팬(91)과는 반대측에 위치하고, 좌우 방향의 우측을 향하여 개구되어 있다. 제 2 유로부(120)는 상면(100a)의 좌단부로부터 기체 내측(좌우 방향의 좌측)을 향함에 따라 하방으로 경사지는 경사면(100b)에 의해, 유로가 좌우 방향으로부터 상하 방향으로 굴곡되어 있다. 그 결과, 제 2 유로부(120)의 제 4 개구부(122)는 하방을 향하여 개구되어 있다. 또한, 제 2 유로부(120)의 형상은 상기의 굴곡 형상에는 한정되지 않는다.
또한, 제 2 유로부(120)의 제 3 개구부(121)는 팬(91)의 회전축(CA)의 방향으로부터 보아, 제 1 유로부(110)의 제 1 개구부(111)와(도 7 등에서는 F-B 방향으로) 나란히 위치하고, 제 1 개구부(111)와 연결되어 있다. 이것에 의해, 풍도부(100)의 하우징(90)측에, 1개의 큰 개구부가 형성되어 있다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 3 개구부(121)는 팬(91)의 회전축(CA)의 방향으로부터 보아, 오일 쿨러(93)와(F-B 방향으로) 어긋나게 위치한다. 따라서, 제 3 개구부(121)는 팬(91)의 회전축(CA)의 방향으로부터 보아, 오일 쿨러(93)와는 겹치지 않는다.
이 구성에서는, 팬(91)에 의해, 라디에이터(92)를 통해서 하우징(90)의 내부에 도입된 외기 중, 오일 쿨러(93)를 벗어나 흐른 외기가 제 3 개구부(121)를 통해서 제 2 유로부(120)의 내부로 인도된다. 그리고, 제 2 유로부(120)의 내부를 흐른 외기는, 제 4 개구부(122)로부터 배출된다. 오일 쿨러(93)를 벗어나 흐르는 외기는, 고온의 오일 쿨러(93)에는 닿지 않기 때문에, 오일 쿨러(93)에 닿은 외기(오일 쿨러(93)의 냉각에 이용된 외기)와 비교하면, 비교적 저온이다. 이 비교적 저온의 외기를 전기 기기(EL)(예를 들면, 전동 모터(61))의 냉각에 유효 이용하는 관점에서는, 본 실시형태와 같이, 비교적 저온의 외기를 제 2 유로부(120)의 내부로 인도하는 입구가 되는 제 3 개구부(121)가 팬(91)의 회전축(CA)의 방향으로부터 보아, 오일 쿨러(93)와 어긋나게 위치하는 것이 바람직하다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 유압 셔블(1)이 구비하는 복수의 전기 기기(EL)는 상기한 냉매가 통과하는 수냉 기기(EL-W)와, 공냉 기기(EL-A)를 포함한다. 수냉 기기(EL-W)는, 예를 들면 배터리 유닛(53)이다. 즉, 복수의 전기 기기(EL)는 냉매가 통과하는 배터리 유닛(53)을 포함한다.
공냉 기기(EL-A)는, 예를 들면 전동 모터(61), 충전기(62), 인버터(63), PDU(64), 정션 박스(65), DC-DC 컨버터(66), 및 납 배터리(54)를 포함한다. 즉, 복수의 공냉 기기(EL-A)는 유압 펌프(71)를 구동하는 전동 모터(61)를 포함한다.
팬(91)에 의해, 라디에이터(92)를 냉각한 후에 오일 쿨러(93)를 벗어나(오일 쿨러(93)의 외측을 지나) 흐른 후, 제 3 개구부(121)로부터 제 2 유로부(120)의 내부로 들어가고, 제 4 개구부(122)로부터 배출되는 비교적 저온의 바람이 공냉 기기(EL-A)에 직접 닿을 수 있으면, 그 공냉 기기(EL-A)를 효율 좋게 냉각(공냉)할 수 있다. 따라서, 공냉 기기(EL-A)의 냉각 효율의 향상의 관점에서는, 복수의 공냉 기기(EL-A) 중 어느 하나는 제 2 유로부(120)의 제 4 개구부(122)에 배치되는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 공냉 기기(EL-A)인 전동 모터(61)가 제 4 개구부(122)에 배치되어 있다. 이 경우, 제 4 개구부(122)로부터 배출되는 비교적 저온의 바람이 전동 모터(61)에 직접 닿기 때문에, 전동 모터(61)의 냉각 효율이 향상한다.
또한, 제 2 유로부(120)의 제 4 개구부(122)에 대하여 공냉 기기(EL-A)(예를 들면, 전동 모터(61))를 하방으로부터 끼워넣어 콤팩트한 레이아웃을 실현하는 관점에서는, 제 4 개구부(122)는 본 실시형태와 같이, 하방을 향하여 개구되어 있는 것이 바람직하다.
제 2 유로부(120)의 내부를 흐르는 비교적 저온의 바람에 의해, (전동 모터(61) 이외의) 다른 공냉 기기(EL-A)를 효율 좋게 냉각하는 관점에서, 복수의 공냉 기기(EL-A) 중 다른 어느 하나는 제 2 유로부(120)의 벽면(120W)(도 7, 도 9 참조)에 배치되는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 제 2 유로부(120)에 있어서의 전후 방향의 후방측의 측면(120W1)(도 7 참조)에 인버터(63)가 배치되어 있다. 또한, 풍도부(100)의 상기한 경사면(100b) 중, 제 2 유로부(120)를 구성하는 배면(120W2)(도 9 참조)에, DC-DC 컨버터(66)가 배치되어 있다. 이 경우, 제 2 유로부(120)의 내부를 비교적 저온의 바람이 흐름으로써, 측면(120W1)에 배치된 공냉 기기(EL-A)인 인버터(63)가 효율 좋게 냉각됨과 아울러, 배면(120W2)에 배치된 공냉 기기(EL-A)인 DC-DC 컨버터(66)가 효율 좋게 냉각된다.
또한, 제 2 유로부(120)의 벽면(120W)에 배치되는 공냉 기기(EL-A)는 핀 등의 방열부를 갖고 있어도 좋다. 그리고, 상기 방열부가 제 2 유로부(120)의 내부로 돌출하여 위치해도 좋다. 이 경우, 제 2 유로부(120)의 내부를 흐르는 비교적 저온의 바람이 방열부에 닿음으로써, 벽면(120W)에 배치된 공냉 기기(EL-A)의 냉각 효율이 더욱 향상된다.
제 2 유로부(120)의 제 4 개구부(122)로부터 배출되는 비교적 저온의 바람을 이용하여 다른 공냉 기기(EL-A)를 냉각하는 관점에서, 복수의 공냉 기기(EL-A) 중 다른 어느 하나는 제 2 유로부(120)의 외측에 배치되어 있어도 좋다.
본 실시형태에서는, 제 2 유로부(120)의 외측에는 도 3에 나타낸 바와 같이, 충전기(62), 정션 박스(65) 등의 다른 공냉 기기(EL-A)가 배치되어 있다. 이 경우, 제 2 유로부(120)의 제 4 개구부(122)로부터 배출되는 비교적 저온의 바람이, 제 2 유로부(120)의 주위의 충전기(62) 등에 닿아 충전기(62) 등이 냉각된다. 즉, 제 4 개구부(122)로부터 배출되는 비교적 저온의 바람이, 충전기(62) 등의 냉각에 유효 이용된다.
공냉 기기(EL-A)인 전동 모터(61)와, 수냉 기기(EL-W)인 배터리 유닛(53)을 개별로 냉각하면서, 기관실(44) 내의 좁은(한정된) 스페이스를 유효 활용하는 관점에서는, 전동 모터(61)는 기관실(44) 내에서 수냉 기기(EL-W)의 가까이에 배치되는 것이 바람직하다. 이 점에서는, 전동 모터(61)는 수냉 기기(EL-W)와 나란히 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 수냉 기기(EL-W)와 복수의 공냉 기기(EL-A)를 따로따로 냉각하면서, 기관실(44) 내의 좁은(한정된) 스페이스를 유효 활용하는 관점에서는, 기관실(44) 내에 있어서, 수냉 기기(EL-W)인 배터리 유닛(53)은 (복수의 공냉 기기(EL-A)가 벽면(120W)에 배치됨) 제 2 유로부(120)의 가까이에 배치되는 것이 바람직하다. 이 점에서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 배터리 유닛(53)은 제 2 유로부(120)와 나란히 배치되는 것이 바람직하다.
〔4. 보족〕
본 실시형태에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 팬(91)의 회전축(CA)의 방향으로부터 보아, 오일 쿨러(93)가 라디에이터(92)의 일부와 겹쳐서 배치되는 예에 대해서 설명했지만, 오일 쿨러(93)는 라디에이터(92)와 겹치지 않도록 배치되어도 좋다. 예를 들면, 회전축(CA)의 방향으로부터 보아, 라디에이터(92)가 팬(91)의 좌반분과 겹치도록 배치되고, 오일 쿨러(93)가 팬(91)의 우반분과 겹치도록 배치되어도 좋다. 이 경우에도, 1개의 팬(91)의 구동에 의해, 라디에이터(92) 및 오일 쿨러(93)의 양방을 냉각할 수 있고, 콤팩트한 레이아웃으로, 라디에이터(92) 및 오일 쿨러(93)를 냉각할 수 있는 점에 변함은 없다.
이상에서는, 전동식 작업 기계로서, 건설 기계인 유압 셔블(1)을 예를 들어 설명했지만, 전동식 작업 기계는 유압 셔블(1)에 한정되지 않고, 휠로더 등의 다른 건설 기계이어도 좋다. 또한, 전동식 작업 기계는 콤바인, 트랙터 등의 농업 기계이어도 좋다.
〔5. 부기〕
본 실시형태에서 설명한 유압 셔블(1)은 이하의 부기에 나타내는 전동식 작업 기계로 표현할 수도 있다.
부기 (1)의 전동식 작업 기계는,
복수의 전기 기기와,
상기 복수의 전기 기기 중 적어도 1개를 통과하는 냉매를 냉각하는 제 1 열교환기와,
상기 복수의 전기 기기 중 어느 하나에 의해 구동되어 작동유를 토출하는 유압 펌프와,
상기 작동유를 냉각하는 제 2 열교환기와,
기체 내부로 외기를 도입하는 팬을 구비하고,
상기 제 1 열교환기는 상기 팬에 대하여, 상기 팬에 의한 상기 외기의 흐름 방향의 상류측에 배치되고,
상기 제 2 열교환기는 상기 팬에 대하여, 상기 외기의 흐름 방향의 하류측에 배치된다.
부기 (2)의 전동식 작업 기계는 부기 (1)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 제 2 열교환기는 상기 팬의 일부와 대향하여 배치된다.
부기 (3)의 전동식 작업 기계는 부기 (2)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
일단부에 제 1 개구부를 갖고, 타단부에 제 2 개구부를 갖는 제 1 유로부를 더 구비하고,
상기 제 1 유로부의 상기 제 1 개구부는 상기 제 2 열교환기에 대하여 상기 팬과는 반대측에 위치한다.
부기 (4)의 전동식 작업 기계는 부기 (3)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
일단부에 제 3 개구부를 갖고, 타단부에 제 4 개구부를 갖는 제 2 유로부를 더 구비하고,
상기 제 2 유로부의 상기 제 3 개구부는 상기 팬의 회전축 방향으로부터 보아, 상기 제 1 유로부의 상기 제 1 개구부와 나란히 위치함과 아울러, 상기 제 2 열교환기와 어긋나게 위치한다.
부기 (5)의 전동식 작업 기계는 부기 (4)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 복수의 전기 기기는 상기 냉매가 통과하는 수냉 기기와, 복수의 공냉 기기를 포함하고,
상기 복수의 공냉 기기 중 어느 하나는 상기 제 2 유로부의 상기 제 4 개구부에 배치된다.
부기 (6)의 전동식 작업 기계는 부기 (5)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 복수의 공냉 기기 중 다른 어느 하나는 상기 제 2 유로부의 벽면에 배치된다.
부기 (7)의 전동식 작업 기계는 부기 (5) 또는 (6)에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 복수의 공냉 기기 중 다른 어느 하나는 상기 제 2 유로부의 외측에 배치된다.
부기 (8)의 전동식 작업 기계는 부기 (5) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 제 4 개구부는 하방을 향하여 개구되어 있다.
부기 (9)의 전동식 작업 기계는 부기 (5) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 복수의 공냉 기기는 상기 유압 펌프를 구동하는 전동 모터를 포함하고,
상기 전동 모터는 상기 수냉 기기와 나란히 배치된다.
부기 (10)의 전동식 작업 기계는 부기 (4) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 전동식 작업 기계에 있어서,
상기 복수의 전기 기기는 상기 냉매가 통과하는 배터리 유닛을 포함하고,
상기 배터리 유닛은 상기 제 2 유로부와 나란히 배치된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명의 범위는 이것에 한정되는 것은 아니고, 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 확장 또는 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명은, 예를 들면 건설 기계, 농업 기계 등의 작업 기계에 이용 가능하다.
1 유압 셔블(전동식 작업 기계)
44 기관실(기체)
53 배터리 유닛(전기 기기, 수냉 기기)
54 납 배터리(전기 기기, 공냉 기기)
61 전동 모터(전기 기기, 공냉 기기)
62 충전기(전기 기기, 공냉 기기)
63 인버터(전기 기기, 공냉 기기)
65 정션 박스(전기 기기, 공냉 기기)
66 DC-DC 컨버터(전기 기기, 공냉 기기)
71 유압 펌프
91 팬
92 라디에이터(제 1 열교환기)
93 오일 쿨러(제 2 열교환기)
110 제 1 유로부
111 제 1 개구부
112 제 2 개구부
120 제 2 유로부
120W 벽면
120W1 측면(벽면)
120W2 배면(벽면)
121 제 3 개구부
122 제 4 개구부
CA 회전축
EL 전기 기기
EL-W 수냉 기기
EL-A 공냉 기기

Claims (10)

  1. 복수의 전기 기기와,
    상기 복수의 전기 기기 중 적어도 1개를 통과하는 냉매를 냉각하는 제 1 열교환기와,
    상기 복수의 전기 기기 중 어느 하나에 의해 구동되어 작동유를 토출하는 유압 펌프와,
    상기 작동유를 냉각하는 제 2 열교환기와,
    기체 내부로 외기를 도입하는 팬을 구비하고,
    상기 제 1 열교환기는 상기 팬에 대하여, 상기 팬에 의한 상기 외기의 흐름 방향의 상류측에 배치되고,
    상기 제 2 열교환기는 상기 팬에 대하여, 상기 외기의 흐름 방향의 하류측에 배치되는 전동식 작업 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환기는, 상기 팬의 일부와 대향하여 배치되는 전동식 작업 기계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    일단부에 제 1 개구부를 갖고, 타단부에 제 2 개구부를 갖는 제 1 유로부를 더 구비하고,
    상기 제 1 유로부의 상기 제 1 개구부는, 상기 제 2 열교환기에 대하여 상기 팬과는 반대측에 위치하는 전동식 작업 기계.
  4. 제 3 항에 있어서,
    일단부에 제 3 개구부를 갖고, 타단부에 제 4 개구부를 갖는 제 2 유로부를 더 구비하고,
    상기 제 2 유로부의 상기 제 3 개구부는, 상기 팬의 회전축 방향으로부터 보아, 상기 제 1 유로부의 상기 제 1 개구부와 나란히 위치함과 아울러, 상기 제 2 열교환기와 어긋나게 위치하는 전동식 작업 기계.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 전기 기기는 상기 냉매가 통과하는 수냉 기기와, 복수의 공냉 기기를 포함하고,
    상기 복수의 공냉 기기 중 어느 하나는 상기 제 2 유로부의 상기 제 4 개구부에 배치되는 전동식 작업 기계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 공냉 기기 중 다른 어느 하나는, 상기 제 2 유로부의 벽면에 배치되는 전동식 작업 기계.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 공냉 기기 중 다른 어느 하나는, 상기 제 2 유로부의 외측에 배치되는 전동식 작업 기계.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 4 개구부는 하방을 향하여 개구되어 있는 전동식 작업 기계.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 공냉 기기는 상기 유압 펌프를 구동하는 전동 모터를 포함하고,
    상기 전동 모터는 상기 수냉 기기와 나란히 배치되는 전동식 작업 기계.
  10. 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 전기 기기는 상기 냉매가 통과하는 배터리 유닛을 포함하고,
    상기 배터리 유닛은 상기 제 2 유로부와 나란히 배치되는 전동식 작업 기계.
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