WO2011102042A1

WO2011102042A1 - 電動式建設機械

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Publication number: WO2011102042A1
Application number: PCT/JP2010/071489
Authority: WO
Inventors: 湯上　誠之; 野口　章
Original assignee: 日立建機株式会社
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2011-08-25
Also published as: US20130071212A1; EP2540915B1; KR20130028034A; JPWO2011102042A1; KR101751086B1; EP2540915A1; JP5054851B2; CN102686805A; CN102686805B; EP2540915A4

Abstract

　旋回フレーム（５）上に油圧ポンプ（１７）、電動モータ（１８）、インバータ（１９）、オイルタンク（２０）、熱交換器（２１）、バッテリ（３１）を搭載し、これらを外装カバー（３４）によって覆う。一方、旋回フレーム（５）に仕切板（７）を設け、この仕切板（７）によって外装カバー（３４）の内部を、油圧ポンプ（１７）、電動モータ（１８）を収容する機械室（１０）と、バッテリ（３１）を収容するバッテリ室（１１）とに仕切る。機械室（１０）内には冷却ファン（３０）を配置する。この冷却ファン（３０）を駆動することにより、外装カバー（３４）に設けたオイルタンク冷却用吸気口（３５）、インバータ冷却用吸気口（３６）を通じて機械室（１０）内に外気を導入する。この外気は、機械室（１０）内の油圧ポンプ（１７）、電動モータ（１８）、オイルタンク（２０）を冷却し、排気口（３８）を通じて機械室（１０）の外部に排出される。

Description

電動式建設機械

　本発明は、動力源として電動モータを備えた油圧ショベル、ホイールローダ等の電動式建設機械に関する。

　一般に、掘削作業や解体作業に用いられる油圧ショベル等の建設機械は、動力源としてエンジン（内燃機関）が用いられ、このエンジンによって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから走行用の油圧モータ、旋回用の油圧モータ、作業装置を構成する油圧シリンダ等の各種の油圧アクチュエータに向けて圧油（作動油）を供給する構成となっている。

　一方、例えば倉庫、ビルディング等の建造物内で掘削作業や解体作業を行うときに、エンジンからの排気ガスによって作業環境が低下するのを防止するため、エンジンに代って油圧ポンプを駆動する動力源としての電動モータと、この電動モータへの給電を行うバッテリとを備えた電動式の油圧ショベルが提案されている。

　この従来技術による電動式の油圧ショベルは、上部旋回体の左，右方向の左側に運転席を配置し、運転席の右側に油圧ポンプ、電動モータ、オイルタンク、熱交換器（オイルクーラ）等を配置し、運転席の後側にバッテリを配置する構成となっている。油圧ポンプ、電動モータ、オイルタンク、熱交換器、バッテリ等は、カバーによって覆われた同一の収容空間（即ち、１個の収容空間）内に収容し、冷却ファンによって収容空間内を流通する冷却風によって油圧ポンプ、電動モータ、オイルタンク、熱交換器等を冷却する構成となっている（例えば、特開平１１－１４０９０６号公報）。

　ところで、車載用に好適に用いられるリチウムイオンバッテリは、通常、周囲の温度が５０℃以上になると機能が低下することが知られている。しかし、上述した従来技術による電動式の油圧ショベルは、油圧ポンプ、電動モータ、オイルタンク、熱交換器、バッテリ等を、カバーによって形成された単一の収容空間に収容する構成としている。

　このため、従来技術による電動式の油圧ショベルでは、油圧ポンプ、電動モータ、オイルタンク、熱交換器等から発生した熱が、これら各機器と同一の収容空間内に収容されたバッテリに伝わり易く、バッテリの寿命が低下してしまうという問題がある。

　特に、冷却ファンによって外気を収容空間内に吸込み、この外気を冷却風としてオイルタンク、油圧ポンプ、電動モータ、熱交換器、バッテリに順次供給する場合には、オイルタンク等を冷却することにより冷却風が徐々に加熱される。従って、この加熱された冷却風がバッテリに向けて供給されることにより、バッテリの寿命が早期に低下してしまうという問題がある。

　一方、冷却ファンによって収容空間内の空気を外部に排出する場合には、収容空間内の空気が、バッテリ、熱交換器、電動モータ、油圧ポンプ、オイルタンクに順次供給されるので、この空気の流れの下流側に配置されたオイルタンク等を充分に冷却することができなくなるという問題がある。

　本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、機械室内に配置された油圧ポンプ、電動モータ等の搭載機器が発生する熱からバッテリを保護することができ、かつ、機械室内に配置された各搭載機器を効率良く冷却することができるようにした電動式建設機械を提供することを目的としている。

　（１）．上述した課題を解決するため本発明は、車体の支持構造体をなし前，後方向の前部側に作業装置が取付けられる車体フレームと、該車体フレーム上で左，右方向の左側に設けられた運転席と、該運転席の右側に設けられ前記作業装置に作動油を供給する油圧ポンプと、該油圧ポンプを駆動する電動モータと、前記電動モータの駆動電圧を制御するインバータと、前記作業装置に供給される作動油を貯溜するオイルタンクと、加熱された流体を冷却する熱交換器と、前記運転席の後側に設けられ前記電動モータに対する給電を行うバッテリと、前記油圧ポンプ、前記電動モータ、前記インバータ、前記オイルタンク、前記熱交換器、前記バッテリを覆って設けられた外装カバーとを備えてなる電動式建設機械に適用される。

　そして、本発明が採用する構成の特徴は、前記車体フレームには、前記外装カバーの内部を前記油圧ポンプ、電動モータ、インバータ、オイルタンクおよび熱交換器を収容する機械室と、前記バッテリを収容するバッテリ室とに仕切る仕切板を設け、前記機械室内には当該機械室内に冷却風を流通させる冷却ファンを設けたことにある。

　この構成によれば、仕切板を設けることにより、外装カバーの内部を、バッテリを収容するバッテリ室と、油圧ポンプ、電動モータ、インバータ、オイルタンク、熱交換器を収容する機械室とに仕切ることができる。これにより、油圧ポンプ、電動モータ等の搭載機器から発生した熱がバッテリに伝わるのを仕切板によって抑え、バッテリの周囲を適切な温度に保つことができる。この結果、バッテリから電動モータに対する給電を長期に亘って安定して行うことができ、建設機械の信頼性を高めることができる。しかも、機械室内に設けた冷却ファンによって機械室内に冷却風を流通させることにより、油圧ポンプ、電動モータ等の搭載機器を冷却風によって確実に冷却することができる。

　（２）．本発明は、前記オイルタンクは前記機械室の前部側に配置し、前記電動モータおよび油圧ポンプは前記機械室の後部側に配置し、前記インバータは前記電動モータおよび油圧ポンプの上側に配置し、前記冷却ファンと前記熱交換器とは、前記電動モータ、油圧ポンプおよびインバータの前側で前記オイルタンクの後側に配置する構成としたことにある。

　この構成によれば、冷却ファンと熱交換器とを、電動モータ、油圧ポンプおよびインバータの前側で、かつ、オイルタンクの後側に配置することにより、冷却ファンによって機械室内を流通する冷却風を、オイルタンクを冷却する第１の冷却風径路と、電動モータ、油圧ポンプおよびインバータを冷却する第２の冷却風径路とに分けることができる。この結果、第１の冷却風径路を流れる冷却風によってオイルタンクを効率良く冷却できると共に、第２の冷却風径路を流れる冷却風によって電動モータ、油圧ポンプおよびインバータを効率良く冷却することができる。

　（３）．本発明によると、前記冷却ファンは、前記機械室内の空気を外部に吐出する吐出し型の冷却ファンにより構成し、前記外装カバーには、前記オイルタンクと対面する位置に設けられ前記オイルタンクに向けて外気を吸込むオイルタンク冷却用吸気口と、前記インバータと対面する位置に設けられ前記インバータに向けて外気を吸込むインバータ冷却用吸気口と、前記冷却ファンと対面する位置に設けられ前記冷却ファンによって前記機械室内の空気を排出する排気口とを設ける構成としたことにある。

　この構成を採用したことにより、吐出し型の冷却ファンが作動すると、外装カバーのオイルタンク冷却用吸気口を通じて機械室内に外気が吸込まれ、この外気は、オイルタンクを冷却する第１の冷却風系路に沿って機械室内を流れ、熱交換器を冷却した後に外装カバーの排気口を通じて外部に排出される。これと同時に、外装カバーのインバータ冷却用吸気口を通じて機械室内に外気が吸込まれ、この外気は、電動モータ、油圧ポンプ、インバータを冷却する第２の冷却風系路に沿って機械室内を流れ、熱交換器を冷却した後に外装カバーの排気口を通じて外部に排出される。

　この結果、オイルタンク冷却用吸気口から機械室内に導入された外気によってオイルタンクを効率良く冷却することができると共に、インバータ冷却用吸気口から機械室内に導入された外気によって電動モータ、油圧ポンプ、インバータを効率良く冷却することができる。さらに、オイルタンク冷却用吸気口とインバータ冷却用吸気口から機械室内に導入された大量の外気によって熱交換器を効率良く冷却することができる。

　（４）．一方、本発明は、前記仕切板には、前記機械室と前記バッテリ室とを連通させる連通孔を設ける構成としたことにある。この結果、バッテリ室内の空気を連通孔を通じて機械室内に流入させ、外装カバーの排気口を通じて外部に排出することができ、バッテリの発熱によってバッテリ室内が高温になるのを抑えることができる。

　（５）．前記（４）項の発明の場合、前記仕切板には、前記連通孔を通じて前記バッテリ室内の空気を前記機械室内に導く補助ファンを設ける構成としたことにある。この構成によると、仕切板に設けた補助ファンが作動すると、バッテリ室内の空気は、仕切板の連通孔を通じて機械室内に導入された後、機械室内を流れる冷却風と共に排気口を通じて外部に排出される。このように、バッテリの発熱によって加熱されたバッテリ室内の空気を、補助ファンを用いて強制的に排出することができるので、バッテリの周囲を適切な温度に保つことができ、バッテリの寿命を延ばすことができる。

　（６）．本発明は、前記車体フレームには、前記電動モータおよび油圧ポンプを支持するための平板状のモータ－ポンプ支持板を設け、該モータ－ポンプ支持板には前記電動モータおよび油圧ポンプに向けて外気を吸込むモータ－ポンプ冷却用吸気口を設ける構成としたことにある。

　この構成によれば、電動モータと油圧ポンプはモータ－ポンプ支持板上に載置しておく。吐出し型の冷却ファンが作動すると、モータ－ポンプ支持板のモータ－ポンプ冷却用吸気口を通じて機械室内に外気が吸込まれ、この外気は、第２の冷却風系路に沿って電動モータおよび油圧ポンプに直接的に供給することができるので、この外気によって電動モータおよび油圧ポンプを一層効率良く冷却することができる。

　（７）．本発明は、前記電動モータはウォータジャケットを有するモータケースによって覆い、前記インバータはインバータ回路を収容すると共にウォータジャケットを有するインバータケースによって覆う構成とし、前記モータケースとインバータケースのウォータジャケットには冷却水を流通させる構成を採用することができる。

　この構成によれば、電動モータは、機械室内を流れる冷却風と、モータケースのウォータジャケット内を流れる冷却水とによって冷却される。一方、インバータは、機械室内を流れる冷却風と、インバータケースのウォータジャケット内を流れる冷却水とによって冷却される。従って、これら電動モータとインバータの冷却効率を一層高めることができる。

　（８）．前記（７）項の発明の場合、前記熱交換器はオイルクーラとラジエータとにより構成し、前記オイルクーラは前記オイルタンク内に環流する作動油を冷却し、前記ラジエータは前記モータケースとインバータケースのウォータジャケットを流れる冷却水を冷却する構成としたことにある。

　この構成によれば、モータケースのウォータジャケットを流れる冷却水の熱と、インバータケースのウォータジャケットを流れる冷却水の熱とを、ラジエータによって冷却風中に放熱することにより、電動モータとインバータとを効率良く冷却することができる。一方、オイルタンク内に環流する作動油（戻り油）の熱をオイルクーラによって冷却風中に放熱すると共に、オイルタンク冷却用吸気口から機械室内に導入された外気によってオイルタンクを冷却することにより、オイルタンクの冷却効率を一層高めることができる。

　（９）．本発明は、前記車体は、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体とにより構成され、前記車体フレームは、前記上部旋回体の支持構造体を構成したことにある。

　この構成によれば、上部旋回体の車体フレームに設けた仕切板により、外装カバーの内部を、バッテリを収容するバッテリ室と、油圧ポンプ、電動モータ、インバータ、オイルタンク、熱交換器を収容する機械室とに仕切ることができる。従って、本発明の電動式建設機械は、下部走行体と上部旋回体とを備えた電動式油圧ショベル、電動式油圧クレーン等に適用することができる。

本発明の実施の形態による電動式の油圧ショベルを示す正面図である。油圧ショベルを上方からみた平面図である。上部旋回体を図２中の矢示III－III方向からみた断面図である。上部旋回体をキャノピを取付けた状態で図３中の矢示IV－IV方向からみた断面図である。旋回フレーム上にサポート部材を取付けた状態を示す斜視図である。旋回フレーム上にサポート部材、仕切板等を取付けた状態を示す斜視図である。縦仕切板を示す斜視図である。横仕切板を示す斜視図である。モータ－ポンプ支持板を示す斜視図である。インバータ支持板を示す斜視図である。下板を示す斜視図である。旋回フレーム上に仕切板、電動モータ、インバータ等を取付けた状態を示す斜視図である。モータケース等を含む電動モータを単体で示す正面図である。インバータケース等を含むインバータを単体で示す平面図である。ラジエータによって冷却される冷却水とオイルクーラによって冷却される作動油の循環経路を示す循環経路図である。旋回フレーム上に仕切板、電動モータ、インバータ、冷却ファン、熱交換器、オイルタンク等を取付けた状態を示す斜視図である。バッテリ単体を示す斜視図である。外装カバーを右前方からみた斜視図である。外装カバーを左前方からみた斜視図である。

　以下、本発明に係る電動式建設機械の実施の形態を、油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

　図中、１は電動式の油圧ショベルを示し、この油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に搭載され、該下部走行体２と共に車体を構成する上部旋回体３とを備えている。上部旋回体３の前部側には、土砂の掘削作業等を行うスイング式の作業装置４が設けられ、該作業装置４は、ブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃ、ブームシリンダ４Ｄ、アームシリンダ４Ｅ、バケットシリンダ４Ｆ等により構成されている。

　ここで、油圧ショベル１は、駆動源として後述の油圧ポンプ１７、電動モータ１８等を備え、電動モータ１８によって油圧ポンプ１７を駆動することにより、走行用の油圧モータ、旋回用の油圧モータ（いずれも図示せず）、作業装置４を構成する各シリンダ４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ等の油圧機器に向けて、油圧ポンプ１７から作動用の圧油を供給するものである。

　上部旋回体３は、旋回中心Ｐを中心として下部走行体２上で旋回動作を行うもので、後述の旋回フレーム５、仕切板７、運転席１５、キャノピ１６、油圧ポンプ１７、電動モータ１８、インバータ１９、オイルタンク２０、熱交換器２１、冷却ファン３０、バッテリ３１、外装カバー３４等により構成されている。

　５は上部旋回体３のベースとなる車体フレームとしての旋回フレームで、図５に示すように、該旋回フレーム５は、強固な支持構造体として形成されている。

　ここで、旋回フレーム５は、左，右方向の中央部を前，後方向に延びる厚肉な平板状の底板５Ａと、該底板５Ａの上面側に間隔をもって立設され前，後方向に延びた左縦板５Ｂ，右縦板５Ｃと、これら縦板５Ｂ，５Ｃの前端部に設けられた支持ブラケット５Ｄと、前，後方向の中間部位で左，右の縦板５Ｂ，５Ｃを横切るように底板５Ａ上に立設された横板５Ｅと、左縦板５Ｂの後端側から左側方に張出した左張出しビーム５Ｆと、右縦板５Ｃから前，後方向に間隔をもって右側方に張出した２枚の右張出しビーム５Ｇとを備えている。

　さらに、旋回フレーム５は、支持ブラケット５Ｄの近傍で左縦板５Ｂ接続されると共に横板５Ｅと左張出しビーム５Ｆの左端部に接続されたＬ字状の左枠部材５Ｈと、底板５Ａの右側に配置され右張出しビーム５Ｇの右端部に接続されると共に底板５Ａの前側に接続された右枠部材５Ｉと、右縦板５Ｃと右枠部材５Ｉの前部側を連結する平板状の前連結部材５Ｊと、側面視で逆Ｌ字状に屈曲した板体からなり前側の右張出しビーム５Ｇの上端と前連結部材５Ｊとの間に架渡して固定された熱交換器支持板５Ｋとを備えている。

　ここで、旋回フレーム５の前端側に位置する支持ブラケット５Ｄには、作業装置４が左，右方向にスイング可能に取付けられ、旋回フレーム５の後端側には後述のバッテリ３１が取付けられる構成となっている。

　６は旋回フレーム５の前，後方向の中間部に立設されたサポート部材で、該サポート部材６は、後述の仕切板７、キャノピ１６、油圧ポンプ１７、電動モータ１８、インバータ１９等を支持するものである。ここで、サポート部材６は、底板５Ａの上方を左，右方向に延びる横ビーム６Ａと、該横ビーム６Ａの左端部から下方に延びた棒状の左縦ビーム６Ｂと、横ビーム６Ａの右端部から下方に延びた逆Ｕ字状の枠体からなる右縦ビーム６Ｃと、後述する板体６Ｄ、支持板取付ブラケット６Ｅ，６Ｆとにより大略構成されている。この場合、サポート部材６は、右縦ビーム６Ｃの前端部が旋回フレーム５の横板５Ｅの右端部に固定され、右縦ビーム６Ｃの後端部が旋回フレーム５の右縦板５Ｃに固定されている。

　一方、サポート部材６は、右縦ビーム６Ｃの上端部から上，下方向の中間部までの範囲に位置して台形状をなす板体６Ｄを備えており、該板体６Ｄは右縦ビーム６Ｃに固定され、後述する縦仕切板８の一部を構成するものである。この板体６Ｄには、後述の連通孔３９と補助ファン４０とを設ける構成となっている。さらに、サポート部材６は、Ｌ字状に屈曲しつつ左，右方向に延びると共に前，後方向に離間した２本の支持板取付ブラケット６Ｅ，６Ｆを備えている。これら前，後の支持板取付ブラケット６Ｅ，６Ｆの左上端部は、右縦ビーム６Ｃのうち板体６Ｄの下端側に固定され、右下端部は、旋回フレーム５を構成する前，後の右張出しビーム５Ｇにそれぞれ固定されている。

　次に、７は旋回フレーム５上に設けられた仕切板を示し、該仕切板７は、図３、図４および図６に示すように、後述する外装カバー３４の内部を機械室１０とバッテリ室１１とに仕切るものである。ここで、仕切板７は、旋回フレーム５の左縦板５Ｂ上に立設され、該左縦板５Ｂに沿って前，後方向に延びる縦仕切板８と、該縦仕切板８の後端部と旋回フレーム５の右枠部材５Ｉの後端部との間を左，右方向に延びる横仕切板９とにより構成されている。

　ここで、図６および図７に示すように、縦仕切板８は、旋回フレーム５を構成する右縦板５Ｃの前端側からサポート部材６を構成する右縦ビーム６Ｃの後端部に渡って前，後方向に延びる上側縦仕切板８Ａと、該上側縦仕切板８Ａの後部下側に配置される略長方形の下側縦仕切板８Ｂとにより構成されている。上側縦仕切板８Ａの後端側には、サポート部材６の右縦ビーム６Ｃに対応する台形状の切欠き部８Ａ１が形成され、上側縦仕切板８Ａを旋回フレーム５の右縦板５Ｃ上に配置した状態で、切欠き部８Ａ１が、サポート部材６の右縦ビーム６Ｃの外周に隙間なく係合する構成となっている。

　この場合、右縦ビーム６Ｃの上端部から上，下方向の中間部までの範囲には板体６Ｄが固定されているので、上側縦仕切板８Ａの切欠き部８Ａ１を右縦ビーム６Ｃに係合させた状態で、板体６Ｄは上側縦仕切板８Ａと略同一平面上に配置される。この状態で、上側縦仕切板８Ａの後部下側に下側縦仕切板８Ｂを配設することにより、上側縦仕切板８Ａと、右縦ビーム６Ｃの板体６Ｄと、下側縦仕切板８Ｂとが前，後方向に延びる同一平面を形成する構成となっている。このように、本実施の形態では、サポート部材６の右縦ビーム６Ｃに設けた板体６Ｄが、縦仕切板８の一部を構成している。

　一方、横仕切板９は、サポート部材６の支持板取付ブラケット６Ｆに対し左，右方向で平行に、かつ上，下方向に延びる長方形の平板により形成されている。この横仕切板９は、一端側がサポート部材６を構成する右縦ビーム６Ｃの後端部に取付けられ、縦仕切板８の後端部から右側方に張出し、他端側が旋回フレーム５を構成する右枠部材５Ｉの後端部まで延びている。

　このように、仕切板７は、縦仕切板８と横仕切板９とにより上方からみてＬ字状に配置されている。即ち、図４に示すように、仕切板７は、外装カバー３４の内部を、後述する運転席１５の右側に位置し後述の油圧ポンプ１７、電動モータ１８、インバータ１９、オイルタンク２０、熱交換器２１、冷却ファン３０等を収容する機械室１０と、運転席１５の後側に位置し後述のバッテリ３１を収容するバッテリ室１１とに仕切る構成となっている。

　次に、１２は旋回フレーム５の前，後に位置する２枚の右張出しビーム５Ｇ間に位置して平板状に設けられたモータ－ポンプ支持板で、該モータ－ポンプ支持板１２は、油圧ポンプ１７と電動モータ１８とを支持するものである。ここで、図６および図９に示すように、モータ－ポンプ支持板１２は、鋼板等を用いて長方形の平板により形成され、前，後方向の両端側が各右張出しビーム５Ｇに固定されている。また、モータ－ポンプ支持板１２の中央部には後述のモータ－ポンプ冷却用吸気口３７が形成されている。

　１３はモータ－ポンプ支持板１２の上方に位置してサポート部材６の前，後の支持板取付ブラケット６Ｅ，６Ｆの上端側に設けられたインバータ支持板で、該インバータ支持板１３は、後述のインバータ１９を支持するものである。ここで、図６および図１０に示すように、インバータ支持板１３は、鋼板等を用いて長方形の平板として形成され、前，後方向の両端側が前，後の支持板取付ブラケット６Ｅ，６Ｆに固定されている。

　１４は旋回フレーム５の右縦板５Ｃ、前側の右張出しビーム５Ｇおよび熱交換器支持板５Ｋとの間に設けられた下板である。図６および図１１に示すように、この下板１４は、鋼板等を用いて略台形状をなす平板として形成され、モータ－ポンプ支持板１２および旋回フレーム５の熱交換器支持板５Ｋと同一平面を形成する状態で、右縦板５Ｃと前側の右張出しビーム５Ｇとの間に固定されている。そして、下板１４は、後述の冷却ファン３０によって機械室１０内に導入された冷却風が、熱交換器支持板５Ｋ上に配置された後述の熱交換器２１の下側に廻込むのを抑えるものである。

　１５は旋回フレーム５上に設けられた運転席で、該運転席１５は、上部旋回体３の旋回中心Ｐよりも左側に配置されている（図４参照）。この運転席１５は、油圧ショベル１を操作するオペレータが着席するもので、運転席１５の上方は、サポート部材６によって支持された４柱式のキャノピ１６によって覆われている。

　次に、仕切板７によって仕切られる機械室１０内に配置された油圧ポンプ１７、電動モータ１８、インバータ１９、オイルタンク２０、熱交換器２１、および冷却ファン３０と、バッテリ室１１内に設けられたバッテリ３１とについて説明する。

　１７は運転席１５の右側に位置して機械室１０の後部側に設けられた油圧ポンプを示し、該油圧ポンプ１７は、図３および図１２に示すように、後述の電動モータ１８と一緒にモータ－ポンプ支持板１２上に取付けられている。この油圧ポンプ１７は、電動モータ１８によって駆動されることにより、油圧ショベル１に搭載された各種の油圧機器に向けて作動用の圧油（作動油）を吐出するものである。

　１８は油圧ポンプ１７と共にモータ－ポンプ支持板１２上に取付けられた電動モータで、該電動モータ１８は、後述のバッテリ３１から給電されることにより、油圧ポンプ１７を駆動するものである。ここで、電動モータ１８は、図１３および図１５に示すように、モータ本体１８Ａと、該モータ本体１８Ａを覆うモータケース１８Ｂとにより構成されている。モータケース１８Ｂには、冷却水が循環するウォータジャケット（図示せず）が設けられると共に、該ウォータジャケットに連通する冷却水流入口１８Ｃと冷却水流出口１８Ｄとが突設されている。

　１９は電動モータ１８および油圧ポンプ１７の上側に位置してインバータ支持板１３上に設けられたインバータで、該インバータ１９は、後述するバッテリ３１から電動モータ１８に供給される駆動電圧を制御するものである。ここで、インバータ１９は、図１４および図１５に示すように、インバータ回路１９Ａと、該インバータ回路１９Ａを収容するインバータケース１９Ｂとにより構成されている。インバータケース１９Ｂには、冷却水が循環するウォータジャケット（図示せず）が設けられると共に、該ウォータジャケットに連通する冷却水流入口１９Ｃと冷却水流出口１９Ｄとが突設されている。さらに、インバータケース１９Ｂの冷却水流入口１９Ｃは後述する冷却水ポンプ２８の吐出側に接続され、冷却水流出口は電動モータ１８の冷却水流入口１８Ｃに接続されている。

　２０は機械室１０の前部側に設けられたオイルタンクで、該オイルタンク２０は、図１６に示すように、上，下方向に延びる直方体の箱体によって構成されている。このオイルタンク２０は、油圧ショベル１に搭載された油圧機器に供給される作動油を貯溜するものである。

　２１は機械室１０内に設けられた熱交換器で、該熱交換器２１は、旋回フレーム５の熱交換器支持板５Ｋ上に取付けられ、電動モータ１８および油圧ポンプ１７よりも前側で、かつオイルタンク２０よりも後側に配置されている。熱交換器２１は、図１５に示すように、油圧ショベル１に搭載された各油圧機器からオイルタンク２０に戻る作動油（戻り油）を冷却するオイルクーラ２２と、電動モータ１８のモータケース１８Ｂとインバータ１９のインバータケース１９Ｂとに供給される冷却水を冷却するラジエータ２３とにより構成されている。

　ここで、ブームシリンダ４Ｄ、アームシリンダ４Ｅ等の油圧機器に作動油を供給する制御弁２４についてみると、制御弁２４の流入側は油圧ポンプ１７を介してオイルタンク２０に接続された作動油吸込通路２５となり、制御弁２４の流出側はオイルクーラ２２を介してオイルタンク２０に接続された作動油吐出通路２６となっている。従って、オイルクーラ２２は、作動油吐出通路２６の途中で制御弁２４の下流側に設けられている。従って、オイルクーラ２２は、各油圧機器によって加熱された作動油の熱を、冷却ファン３０によって機械室１０内を流れる冷却風中に放熱することにより、冷却された作動油をオイルタンク２０へと環流させるものである。

　一方、ラジエータ２３は、冷却ファン３０による冷却風の流れ方向においてオイルクーラ２２の下流側に位置し、電動モータ１８のモータケース１８Ｂとインバータ１９のインバータケース１９Ｂとを連通させる冷却水通路２７の途中に設けられている。この場合、冷却水通路２７は、冷却水ポンプ２８の吐出側とインバータ１９の冷却水流入口１９Ｃとの間を接続するホース２７Ａと、インバータケース１９Ｂの冷却水流出口１９Ｄとモータケース１８Ｂの冷却水流入口１８Ｃとの間を接続するホース２７Ｂと、モータケース１８Ｂの冷却水流出口１８Ｄとラジエータ２３のアッパタンク２３Ａとの間を接続するホース２７Ｃと、ラジエータ２３のロアタンク２３Ｂと冷却水ポンプ２８の戻り側との間を接続するホース２７Ｄとからなっている。ここで、冷却水ポンプ２８は、電動モータ１８および油圧ポンプ１７と共にモータ－ポンプ支持板１２上に取付けられている（図１６参照）。

　これにより、冷却水通路２７は、冷却水ポンプ２８、インバータケース１９Ｂ、モータケース１８Ｂ、ラジエータ２３を循環する冷却水の循環経路を形成している。電動モータ１８およびインバータ１９によって加熱された冷却水の熱は、ラジエータ２３のアッパタンク２３Ａからロアタンク２３Ｂへと流れる間に冷却風中に放熱される構成となっている。一方、ラジエータ２３のアッパタンク２３Ａには、補充用の冷却水を貯溜するリザーバタンク２９が接続され、冷却水通路２７内に常に一定量の冷却水を循環させるようになっている。

　３０は熱交換器２１と対面した状態で機械室１０内に設けられた吐出し型の冷却ファンを示す。この冷却ファン３０は、後述のバッテリ３１からの給電によって駆動される電動ファンからなり、電動モータ１８および油圧ポンプ１７よりも前側で、かつオイルタンク２０よりも後側に配置されている。

　そして、冷却ファン３０が回転することにより、外装カバー３４に設けられた後述のオイルタンク冷却用吸気口３５、インバータ冷却用吸気口３６、モータ－ポンプ冷却用吸気口３７等を通じて機械室１０内に外気が吸込まれる。この外気は、冷却風となって機械室１０内を流通した後、後述の排気口３８を通じて外部に排出される。

　３１は運転席１５の後側に位置してバッテリ室１１内に配設されたバッテリを示し、該バッテリ３１は、電動モータ１８、冷却ファン３０等に対する給電を行うものである。図３および図４に示すように、バッテリ３１は電気的に接続された多数のバッテリ単体３２の集合体により構成され、該バッテリ３１は、旋回フレーム５の後端部に固定されたバッテリ支持台３３上に積層された状態で配設されている。

　ここで、バッテリ単体３２は、図１７に示すように、左，右方向に延びる直方体状をなし、その上面側には一対の端子３２Ａが設けられている。また、バッテリ単体３２には、上，下方向に貫通する通風孔３２Ｂが設けられ、積層された各バッテリ単体３２間に熱がこもるのを抑えることができる構成となっている。

　次に、外装カバー３４と、該外装カバー３４に設けられた各吸気口３５，３６と、同じく外装カバー３４に設けられた排気口３８と、モータ－ポンプ支持板１２に設けられた吸気口３７について説明する。

　即ち、３４は機械室１０内に配置された油圧ポンプ１７、電動モータ１８、インバータ１９、オイルタンク２０、熱交換器２１、冷却ファン３０と、バッテリ室１１内に配置されたバッテリ３１とを覆って設けられた外装カバーを示している。ここで、外装カバー３４は、図２、図３、図１８および図１９に示すように、運転席１５の左側に配置される左カバー３４Ａと、運転席１５の右側に配置され機械室１０を覆う右カバー３４Ｂと、運転席１５の後側に配置されバッテリ３１を覆う後カバー３４Ｃとにより構成されている。

　これにより、外装カバー３４の内部を、旋回フレーム５に設けられた仕切板７と右カバー３４Ｂとに囲まれた機械室１０と、仕切板７と後カバー３４Ｃとに囲まれたバッテリ室１１とに仕切ることができ、機械室１０に配置された油圧ポンプ１７、電動モータ１８等から発生した熱が、バッテリ３１に伝わるのを抑えることができる構成となっている。

　３５はオイルタンク２０と対面して外装カバー３４に設けられたオイルタンク冷却用吸気口で、該オイルタンク冷却用吸気口３５は、外装カバー３４のうち右カバー３４Ｂの前面に設けられている。ここで、オイルタンク冷却用吸気口３５は、冷却ファン３０が回転することにより、外気をオイルタンク２０を通過させて機械室１０内に吸込むものである。

　３６はインバータ１９と対面して外装カバー３４に設けられたインバータ冷却用吸気口で、該インバータ冷却用吸気口３６は、外装カバー３４のうち右カバー３４Ｂの右側面に設けられている。ここで、インバータ冷却用吸気口３６は、冷却ファン３０が回転することにより、外気をインバータ１９を通過させて機械室１０内に吸込むものである。

　３７はモータ－ポンプ支持板１２に設けられたモータ－ポンプ冷却用吸気口で、該モータ－ポンプ冷却用吸気口３７は、電動モータ１８の下側に設けられている。ここで、モータ－ポンプ冷却用吸気口３７は、冷却ファン３０が回転することにより、外気を電動モータ１８および油圧ポンプ１７を通過させて機械室１０内に吸込むものである。

　３８は冷却ファン３０と対面して外装カバー３４に設けられた排気口である。この排気口３８は、外装カバー３４のうち右カバー３４Ｂの右側面に設けられ、冷却ファン３０によって機械室１０内に導入された外気（冷却風）を外部に排出するものである。従って、冷却ファン３０が作動すると、オイルタンク冷却用吸気口３５、インバータ冷却用吸気口３６、モータ－ポンプ冷却用吸気口３７等を通じて機械室１０内に外気が導入され、この外気は、冷却風となって機械室１０内の油圧ポンプ１７、電動モータ１８、インバータ１９、オイルタンク２０、熱交換器２１等を冷却した後、排気口３８を通じて機械室１０の外部に排出される。

　この場合、図４に示されるように、冷却ファン３０は、電動モータ１８および油圧ポンプ１７の前側で、かつオイルタンク２０の後側に配置されているので、冷却ファン３０によって機械室１０内を流通する冷却風を、オイルタンク冷却用吸気口３５から流入し、矢示Ｆ１で示される第１の冷却風径路と、インバータ冷却用吸気口３６、モータ－ポンプ冷却用吸気口３７から流入し、矢示Ｆ２で示される第２の冷却風径路とに分けることができる。従って、第１の冷却風径路Ｆ１を流れる冷却風によってオイルタンク２０を効率良く冷却し、第２の冷却風径路Ｆ２を流れる冷却風によって油圧ポンプ１７、電動モータ１８、インバータ１９を効率良く冷却することができる構成となっている。

　一方、３９は縦仕切板８の一部を構成するサポート部材６の板体６Ｄに設けられた連通孔を示し、該連通孔３９は、仕切板７によって仕切られた機械室１０とバッテリ室１１との間を連通させるものである。この場合、冷却ファン３０が回転することにより、機械室１０内には、第１の冷却風径路Ｆ１と第２の冷却風径路Ｆ２に沿って排気口３８へと向かう冷却風の流れが形成されている。従って、これらの冷却風径路Ｆ１，Ｆ２を利用して、バッテリ室１１内の空気を連通孔３９を通じて機械室１０に導入することができ、油圧ポンプ１７、電動モータ１８等によって加熱された機械室１０内の空気がバッテリ室１１内に流込むのを抑える構成となっている。

　４０は縦仕切板８の一部を構成するサポート部材６の板体６Ｄに設けられた補助ファンを示し、該補助ファン４０は、バッテリ３１からの給電によって駆動される電動ファンからなっている。この補助ファン４０は、バッテリ室１１内の空気を連通孔３９を通じて機械室１０へと強制的に導くことにより、加熱された機械室１０内の空気がバッテリ室１１内に流込むのを確実に抑えるものである。

　本実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、油圧ショベル１を用いて土砂の掘削作業等を行うときには、まず、電動モータ１８を作動させて油圧ポンプ１７を駆動する。

　この状態で、運転席１５に着席したオペレータが走行レバー・ペダル（図示せず）を操作することにより、下部走行体２を自走させて油圧ショベル１を作業現場まで移動させる。油圧ショベル１が作業現場まで移動した後には、オペレータが操作レバー（図示せず）を操作することにより、上部旋回体３を旋回させつつ作業装置４によって土砂等の掘削作業を行うことができる。

　ここで、油圧ショベル１が稼動しているときには、電動式の冷却ファン３０が駆動されることにより、オイルタンク冷却用吸気口３５、インバータ冷却用吸気口３６、モータ－ポンプ冷却用吸気口３７等を通じて機械室１０内に外気が導入される。この外気は、冷却風となって機械室１０内の油圧ポンプ１７、電動モータ１８、インバータ１９、オイルタンク２０、熱交換器２１等を冷却した後、排気口３８を通じて機械室１０の外部に排出される。

　このように、外装カバー３４の内部を仕切板７によって機械室１０とバッテリ室１１とに仕切ることにより、機械室１０内に配置された油圧ポンプ１７、電動モータ１８等の搭載機器から発生した熱が、バッテリ室１１内に配置したバッテリ３１に伝わるのを抑え、バッテリ３１の周囲を常に適切な温度に保つことができる。この結果、バッテリ３１から電動モータ１８等に対する給電を長期に亘って安定して行うことができ、油圧ショベル１の信頼性を高めることができる。

　また、油圧ショベル１の稼動時には、サポート部材６の板体６Ｄに設けられた補助ファン４０も、バッテリ３１からの給電によって駆動されるので、バッテリ室１１内の空気を連通孔３９を通じて機械室１０へと強制的に導くことができる。この結果、加熱された機械室１０内の空気がバッテリ室１１内に流込むのを確実に抑えることができる上に、バッテリ３１自体が熱を発生した場合に、この発熱によって加熱されたバッテリ室１１内の空気を強制的に機械室１０へと排出することができるので、バッテリ３１の周囲を適切な温度に保つことができ、バッテリ３１の寿命を延ばすことができる。

　一方、冷却ファン３０を、機械室１０内において電動モータ１８および油圧ポンプ１７とオイルタンク２０との間に配置しているので、冷却ファン３０によって機械室１０内を流通する冷却風を、図４中に矢示Ｆ１で示す第１の冷却風径路と、矢示Ｆ２で示す第２の冷却風径路とに分けることができる。

　従って、第１の冷却風径路Ｆ１を流れる冷却風は、油圧ポンプ１７、電動モータ１８等からの熱によって加熱されることがないので、第１の冷却風径路Ｆ１を流れる冷却風によってオイルタンク２０を効率良く冷却することができる。一方、第２の冷却風径路Ｆ２を流れる冷却風は、オイルタンク２０からの熱によって加熱されることがないので、第２の冷却風径路Ｆ２を流れる冷却風によって油圧ポンプ１７、電動モータ１８、インバータ１９を効率良く冷却することができる。

　さらに、第１の冷却風径路Ｆ１を流れる冷却風と、第２の冷却風経路Ｆ２を流れる冷却風とは、いずれも熱交換器２１を通過して外部に排出されるので、熱交換器２１を構成するオイルクーラ２２とラジエータ２３とに大量の冷却風を供給することができる。これにより、オイルタンク２０に還流する加熱された作動油（戻り油）の熱を、オイルクーラ２２によって冷却することができ、電動モータ１８のモータケース１８Ｂとインバータ１９のインバータケース１９Ｂのウォータジャケットに供給される冷却水の熱を、ラジエータ２３によって冷却することができる。

　このように、オイルタンク冷却用吸気口３５から機械室１０内に導入された外気によって、オイルタンク２０を外側から冷却すると共に、オイルタンク２０内に流入する加熱された作動油をオイルクーラ２２によって冷却することにより、オイルタンク２０を一層効率良く冷却することができる。

　また、インバータ冷却用吸気口３６から機械室１０内に導入された外気によってインバータ１９を外側から冷却し、モータ－ポンプ冷却用吸気口３７から機械室１０内に導入された外気によって電動モータ１８および油圧ポンプ１７を外側から冷却すると共に、電動モータ１８のモータケース１８Ｂとインバータ１９のインバータケース１９Ｂのウォータジャケットに供給される冷却水をラジエータ２３によって冷却することにより、油圧ポンプ１７、電動モータ１８、インバータ１９を一層効率良く冷却することができる。

　なお、上述した実施の形態では、縦仕切板８（上側縦仕切板８Ａ）の切欠き部８Ａ１にサポート部材６の右縦ビーム６Ｃを係合させ、この右縦ビーム６Ｃに取付けた板体６Ｄが縦仕切板８の一部を構成する場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば切欠き部のない縦仕切板を用いることにより、サポート部材６の板体６Ｄを不用としてもよい。

　また、上述した実施の形態では、運転席１５の上方を覆うキャノピ１６を備えたキャノピ式の油圧ショベル１を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、運転席１５の周囲を取囲むキャブを備えたキャブ式の油圧ショベルにも適用することができる。

　さらに、上述した実施の形態では、電動式建設機械として油圧ショベル１を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えばホイールローダ、油圧クレーン、ダンプトラック等の他の建設機械にも広く適用することができるものである。

　１　油圧ショベル（建設機械）
　２　下部走行体（車体）
　３　上部旋回体（車体）
　５　旋回フレーム（車体フレーム）
　７　仕切板
　８　縦仕切板
　９　横仕切板
　１０　機械室
　１１　バッテリ室
　１２　モータ－ポンプ支持板
　１３　インバータ支持板
　１５　運転席
　１７　油圧ポンプ
　１８　電動モータ
　１８Ｂ　モータケース
　１９　インバータ
　１９Ｂ　インバータケース
　２０　オイルタンク
　２１　熱交換器
　２２　オイルクーラ
　２３　ラジエータ
　３０　冷却ファン
　３１　バッテリ
　３４　外装カバー
　３５　オイルタンク冷却用吸気口
　３６　インバータ冷却用吸気口
　３７　モータ－ポンプ冷却用吸気口
　３８　排気口
　３９　連通孔
　４０　補助ファン

Claims

　車体の支持構造体をなし前，後方向の前部側に作業装置（４）が取付けられる車体フレーム（５）と、該車体フレーム（５）上で左，右方向の左側に設けられた運転席（１５）と、該運転席（１５）の右側に設けられ前記作業装置（４）に作動油を供給する油圧ポンプ（１７）と、該油圧ポンプ（１７）を駆動する電動モータ（１８）と、前記電動モータ（１８）の駆動電圧を制御するインバータ（１９）と、前記作業装置（４）に供給される作動油を貯溜するオイルタンク（２０）と、加熱された流体を冷却する熱交換器（２１）と、前記運転席（１５）の後側に設けられ前記電動モータ（１８）に対する給電を行うバッテリ（３１）と、前記油圧ポンプ（１７）、前記電動モータ（１８）、前記インバータ（１９）、前記オイルタンク（２０）、前記熱交換器（２１）、前記バッテリ（３１）を覆って設けられた外装カバー（３４）とを備えてなる電動式建設機械において、
　前記車体フレーム（５）には、前記外装カバー（３４）の内部を前記油圧ポンプ（１７）、電動モータ（１８）、インバータ（１９）、オイルタンク（２０）および熱交換器（２１）を収容する機械室（１０）と、前記バッテリ（３１）を収容するバッテリ室（１１）とに仕切る仕切板（７）を設け、
　前記機械室（１０）内には当該機械室（１０）内に冷却風を流通させる冷却ファン（３０）を設ける構成としたことを特徴とする電動式建設機械。
　前記オイルタンク（２０）は前記機械室（１０）の前部側に配置し、前記電動モータ（１８）および油圧ポンプ（１７）は前記機械室（１０）の後部側に配置し、前記インバータ（１９）は前記電動モータ（１８）および油圧ポンプ（１７）の上側に配置し、前記冷却ファン（３０）と前記熱交換器（２１）とは、前記電動モータ（１８）、油圧ポンプ（１７）およびインバータ（１９）の前側で前記オイルタンク（２０）の後側に配置する構成としてなる請求項１に記載の電動式建設機械。
　前記冷却ファン（３０）は、前記機械室（１０）内の空気を外部に吐出する吐出し型の冷却ファンにより構成し、
　前記外装カバー（３４）には、前記オイルタンク（２０）と対面する位置に設けられ前記オイルタンク（２０）に向けて外気を吸込むオイルタンク冷却用吸気口（３５）と、前記インバータ（１９）と対面する位置に設けられ前記インバータ（１９）に向けて外気を吸込むインバータ冷却用吸気口（３６）と、前記冷却ファン（３０）と対面する位置に設けられ前記冷却ファン（３０）によって前記機械室（１０）内の空気を排出する排気口（３８）とを設ける構成としてなる請求項１に記載の電動式建設機械。
　前記仕切板（７）には、前記機械室（１０）と前記バッテリ室（１１）とを連通させる連通孔（３９）を設ける構成としてなる請求項１に記載の電動式建設機械。
　前記仕切板（７）には、前記連通孔（３９）を通じて前記バッテリ室（１１）内の空気を前記機械室（１０）内に導く補助ファン（４０）を設ける構成としてなる請求項４に記載の電動式建設機械。
　前記車体フレーム（５）には、前記電動モータ（１８）および油圧ポンプ（１７）を支持するための平板状のモータ－ポンプ支持板（１２）を設け、該モータ－ポンプ支持板（１２）には前記電動モータ（１８）および油圧ポンプ（１７）に向けて外気を吸込むモータ－ポンプ冷却用吸気口（３７）を設ける構成としてなる請求項１に記載の電動式建設機械。
　前記電動モータ（１８）はウォータジャケットを有するモータケース（１８Ｂ）によって覆い、前記インバータ（１９）はインバータ回路（１９Ａ）を収容すると共にウォータジャケットを有するインバータケース（１９Ｂ）によって覆う構成とし、前記モータケース（１８Ｂ）とインバータケース（１９Ｂ）のウォータジャケットには冷却水を流通させる構成としてなる請求項１に記載の電動式建設機械。
　前記熱交換器（２１）はオイルクーラ（２２）とラジエータ（２３）とにより構成し、前記オイルクーラ（２２）は前記オイルタンク（２０）内に環流する作動油を冷却し、前記ラジエータ（２３）は前記モータケース（１８Ｂ）とインバータケース（１９Ｂ）のウォータジャケットを流れる冷却水を冷却する構成としてなる請求項７に記載の電動式建設機械。
　前記車体は、自走可能な下部走行体（２）と、該下部走行体（２）上に旋回可能に搭載された上部旋回体（３）とにより構成され、前記車体フレーム（５）は、前記上部旋回体（３）の支持構造体を構成してなる請求項１に記載の電動式建設機械。