WO2016147619A1 - 建設機械用制御装置及びこれを備える建設機械 - Google Patents

建設機械用制御装置及びこれを備える建設機械 Download PDF

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WO2016147619A1
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WO
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construction machine
housing
control device
control unit
wall portion
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PCT/JP2016/001319
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English (en)
French (fr)
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幸人 今村
忠 穴田
哲史 田口
優一朗 清水
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present invention relates to a construction machine control device including a heat exchanger for cooling a control unit having a heat generating unit, and a construction machine including the same.
  • a control unit having a heat generating unit housed in a housing is cooled by a water-cooled heat exchanger.
  • This water-cooled heat exchanger is formed of a cooling water pipe and is provided close to a heat generating portion in the housing. Cooling water is circulated in the cooling water pipe, and the heating unit is cooled by the cooling water to prevent the control unit from overheating.
  • the heat exchanger has an inlet portion and an outlet portion for cooling water flowing therethrough, and a circulation pipe is connected to the inlet and the outlet.
  • the circulation pump is for circulating the cooling water in a predetermined direction in the circulation pipe.
  • the radiator cools the cooling water whose temperature has risen, and the cooled cooling water is supplied to the heat exchanger. It is for doing so.
  • FIG. Reference 1 As another example of a device for cooling the heat generating portion by providing a water-cooled heat exchanger (cooling water pipe) close to the heat generating portion as described above, there is an electric device 1 shown in FIG. Reference 1).
  • the electric apparatus 1 is provided in a hybrid excavator, and the hybrid excavator includes a hydraulic pump 2, an electric motor 4 that drives the hydraulic pump 2, and a hydraulic unit that is driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2.
  • a circuit (not shown) and a cooling passage 3 into which drain oil (hydraulic oil) of the hydraulic pump 2 flows are provided.
  • the drain oil of the hydraulic pump 2 is provided so as to flow into the cooling passage 3 and cool the electric motor 4.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems.
  • an external force is applied that damages a fragile joint that liquid-tightly seals the cooling liquid path, the cooling that has flowed out of the cooling liquid path. It is an object of the present invention to provide a construction machine control device capable of preventing liquid from entering the inside of the housing and allowing the coolant to flow out of the housing, and a construction machine including the same.
  • a construction machine control device includes a control unit having a heat generating unit, a housing that houses the control unit inside, a mounting unit to which a wall forming the housing is attached, and the heat generating unit. And a liquid cooling heat exchanger for cooling, wherein the mounting portion is provided in the construction machine.
  • the heat exchanger is filled with a cooling liquid path and the cooling liquid path.
  • the coolant path is formed between a first outer surface of a wall portion forming the casing and a second outer surface of the attachment portion to which the first outer surface is attached.
  • the portions of the first and second outer surfaces that are in contact with each other for liquid-tightly sealing the cooling liquid path are coupled by a weak coupling portion having a coupling strength smaller than the breaking strength of the wall portion of the housing. It is characterized by that.
  • the housing for housing the control unit.
  • the fragile coupling portion that liquid-tightly seals the cooling liquid path is damaged by the external force. Accordingly, the coolant that has flowed out of the coolant path can be prevented from entering the inside of the casing, and the coolant can be discharged to the outside of the casing.
  • the housing is a first housing
  • the control unit is a first control unit
  • the attachment unit is a second housing
  • the second housing It is preferable that the second control unit is housed inside and the second outer surface is formed on the wall of the second casing.
  • the attachment area to the construction machine of this construction machine control device is made small. It is possible to increase the mounting density of the first and second control units with respect to the mounting area.
  • the second control unit may include a heat generating unit cooled by the heat exchanger.
  • the first control unit having the heat generating part in the internal space of the first casing, and to provide the second control unit having the heat generating part in the internal space of the second casing.
  • the heat generating part can be cooled by the coolant of the heat exchanger. Accordingly, it is possible to widen the design range for providing the first and second control units, each having a heat generating unit, in the first and second housings.
  • the wall portion of the first housing coupled to each other by the fragile coupling portion is a first wall portion
  • the wall portion of the second housing is a second wall portion.
  • the first and second wall portions are formed with through holes that allow the internal spaces of the first and second housings to communicate with each other, and the first and second wall portions that form the through holes are formed.
  • the portions that contact each other in order to liquid-tightly seal the respective inner edge portions are joined by a tough joint portion having a joint strength equal to or higher than the fracture strength of the first and second wall portions,
  • An energization unit that electrically connects the first control unit and the second control unit to each other may be disposed.
  • the 1st control part provided in the inner side of the 1st case and the 2nd control part provided in the inner side of the 2nd case are mutually connected via the energization part for construction machinery Since the control device can be provided, the width of the design for providing the first and second control units in the first and second housings can be increased.
  • the weak joint that liquid-tightly seals the cooling liquid path may be damaged by the external force.
  • the tough coupling portion that couples the inner edge portions of the first and second wall portions that form the through hole can be prevented from being damaged by the external force.
  • the heat generating portion is provided at a position facing the cooling liquid passage through a wall portion of the housing in which the heat generating portion is accommodated. Good.
  • the heat generated in the heat generating part can be efficiently cooled by the cooling liquid in the cooling liquid path.
  • the construction machine according to the present invention includes the construction machine control device according to the present invention.
  • the construction machine according to the present invention includes the construction machine control device according to the present invention, and this construction machine control device operates in the same manner as described above.
  • the construction machine control device when the construction machine control device receives an external force such as an impact that breaks the weakly-bonded portion that liquid-tightly seals the coolant passage. Since the coolant that has flowed out of the coolant path can be prevented from entering the inside of the housing and the coolant can flow out to the outside of the housing, the control section energized in the housing can be energized. Short circuit and dielectric breakdown of the part can be prevented. Therefore, it is possible to safely operate and stop the construction machine using the remaining function of the control unit even when the coolant flows out of the housing.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional enlarged perspective view showing an internal structure of a housing of the construction machine control device shown in FIG. 2.
  • FIG. 2 shows the state which the housing
  • FIG. 2 shows the hydraulic shovel provided with the control apparatus for construction machines shown in FIG.
  • FIG. 2 shows the circuit diagram which shows the electric device provided in the conventional hybrid shovel.
  • a construction machine control device 10 shown in FIGS. 1 to 3 is for controlling an electric device such as a motor, a generator, or a motor having a power generation function provided in the construction machine 12.
  • the construction machine control device 10 of this embodiment will be described by taking as an example one that controls various electric devices including the turning upright motor 11 provided in the construction machine 12 shown in FIG.
  • a hydraulic excavator is exemplified as the construction machine 12.
  • the construction machine 12 can be applied to other cranes and the like.
  • the construction machine 12 is a hybrid type using hydraulic pressure and electricity. It may or may not be.
  • a hydraulic excavator (construction machine) 12 shown in FIG. 5 is attached to a lower traveling body 13, an upper swinging body 14 that is turnably mounted on the lower traveling body 13, and the upper swinging body 14. And an excavation work machine 15 for performing the above.
  • An electric motor 11 is mounted on the upper swing body 14, and the electric motor 11 is driven by electricity stored in a power storage device (not shown).
  • the upper turning body 14 turns by the driving force of the electric motor 11.
  • the upper swing body 14 is also swung by a driving force of a hydraulic motor (not shown).
  • the control device 10 shown in FIG. 2 includes a control unit 16 including an inverter for performing speed control of the electric motor 11, for example.
  • the control unit 16 is provided in the housing 19, and the housing 19 is attached to the construction machine 12.
  • a liquid cooling heat exchanger 22 is provided between the first casing 20 and the second casing 21 (attachment portion) constituting the casing 19.
  • This heat exchanger 22 is for cooling the control part 16 which has the heat generating parts 23 and 24, and these heat generating parts 23 and 24 are included in the inverter, for example.
  • a coolant 25 is circulated through the heat exchanger 22, and an inlet portion 26 and an outlet portion 27 of the coolant 25 are formed.
  • the inlet portion 26 and the outlet portion 27 are formed as shown in FIG.
  • a circulation pipe 29 is connected, and a circulation pump 30, a radiator 31, and a coolant tank 32 are provided in the middle of the circulation pipe 29.
  • the circulation pump 30 is for circulating the cooling liquid 25 in a predetermined direction in the circulation pipe 29, and the radiator 31 cools the cooling liquid 25 whose temperature has risen, and the cooled cooling liquid 25 is heated. This is to be supplied to the exchanger 22.
  • the coolant tank 32 is for storing the coolant 25.
  • each of the first and second casings 20 and 21 constituting the casing 19 is formed in a box shape, and a second lower wall portion 38 that forms the second casing 21 is provided. It is attached to the construction machine 12.
  • the first housing 20 is formed of a rectangular plate-shaped first lower wall portion 33, a rectangular tubular first sidewall portion 34, and a rectangular plate-shaped first upper wall portion 35.
  • the first upper wall portion 35 is attached to the upper opening edge portion of the first side wall portion 34 with a large number of bolts 39 to seal the upper opening portion of the first side wall portion 34.
  • the second housing 21 is formed of a rectangular plate-shaped second upper wall portion 36, a square cylindrical second side wall portion 37, and a rectangular plate-shaped second lower wall portion 38.
  • the second lower wall portion 38 is attached to the lower opening edge portion of the second side wall portion 37 with a large number of bolts 40 and seals the lower opening portion of the second side wall portion 37.
  • a first lower wall portion 33 that forms the first housing 20 is disposed on the second upper wall portion 36 that forms the second housing 21, and this first lower wall portion. 33 is attached to the 2nd upper wall part 36 by the weak joint part 41 and the tough joint part 42 which are mentioned later.
  • the first outer surface 43 of the first lower wall portion 33 and the second outer surface 44 of the second upper wall portion 36 are arranged to face each other.
  • a first control unit 17 having a heat generating part 23 is provided in the first casing 20, and a second control unit 18 having a heat generating part 24 is provided in the second casing 21.
  • the heat exchanger 22 includes a first outer surface 43 of the first lower wall portion 33 of the first housing 20 and a second outer surface of the second upper wall portion 36 of the second housing 21.
  • the cooling liquid path 28 formed between the cooling liquid path 44 and the cooling liquid 25 flowing through the cooling liquid path 28 is provided.
  • the cooling liquid passage 28 is formed by a groove portion 28a having a rectangular cross section formed on the first outer surface 43 and a lid portion 28b for closing the opening of the groove portion 28a.
  • the groove 28 a is formed on a part of the first lower wall part 33
  • the lid part 28 b is formed on a part of the second upper wall part 36.
  • a seal member (not shown) is sandwiched between the opening edge portion (first outer surface 43) of the groove portion 28a and the lid portion 28b (second outer surface 44) in pressure contact with the opening edge portion.
  • the cooling liquid 25 flowing through the cooling liquid passage 28 is, for example, an antifreeze liquid having a specific heat of 1 or less, and is a mixed liquid of ethylene glycol and water.
  • a coolant other than those described above may be used.
  • the coolant 25 antifreeze, it expands when the coolant 25 freezes, and the heat exchanger 22, the circulation line 29, the circulation pump 30, the radiator 31, the tank 32, etc. are damaged. Can be prevented.
  • the first and second control units 17 and 18 include inverters, and the inverters include heat generating units 23 and 24.
  • the heat generating portion 23 is a transistor
  • the heat generating portion 24 is a reactor (coil).
  • the transistor 23 is disposed in contact with the bottom wall of the groove 28a in the first lower wall portion 33 of the first housing 20 in which the transistor 23 is accommodated, and is cooled through the bottom wall portion. It is provided at a position facing the liquid passage 28.
  • the reactor 24 is arrange
  • the heat generating portions 23 and 24 are provided in contact with the bottom wall of the groove portion 28 a forming the cooling liquid passage 28 and the lid portion 28 b, so that the heat generated by the heat generating portions 23 and 24 is generated in the cooling liquid passage 28.
  • the cooling liquid 25 can be efficiently cooled.
  • the first lower wall portion 33 and the second upper wall portion 36 have through holes 47 through which the internal spaces 45 and 46 of the first and second housings 20 and 21 communicate with each other.
  • the first through-hole 47 is provided with a first energization unit 48 that electrically connects the first control unit 17 and the second control unit 18 to each other.
  • the fragile coupling portion 41 has a coupling strength that is smaller than the breaking strength of the first lower wall portion 33 and the second upper wall portion 36 of the first and second casings 20 and 21, and the first lower wall portion 33 and the second lower wall portion 33.
  • the upper wall portion 36 is coupled to each other.
  • the tough coupling portion 42 has a coupling strength equal to or higher than the breaking strength of the first lower wall portion 33 and the second upper wall portion 36 of the first and second casings 20 and 21, and the first lower wall portion 33.
  • the wall 33 and the second upper wall 36 are coupled to each other.
  • the coupling strength of the fragile coupling portion 41 and the tough coupling portion 42 adjusts, for example, the number, thickness, or strength of bolts and rivets for coupling the first lower wall portion 33 and the second upper wall portion 36 to each other.
  • each can be set to a predetermined size.
  • the weak joint part 41 and the tough joint part 42 may be formed using an adhesive instead of bolts and rivets.
  • a fitting structure is provided between the first lower wall portion 33 and the second upper wall portion 36 so as to be fitted and coupled to each other, and this fitting structure has a coupling strength corresponding to the fragile coupling portion 41 and the tough coupling portion 42. You may form so that it may become.
  • the construction machine control device 10 configured as described above and the construction machine 12 including the same will be described.
  • the construction machine control apparatus 10 for example, when the construction machine control apparatus 10 receives an external force 51 such as an impact as shown in FIG.
  • the first lower wall portion 33 and the wall portions 34 and 35 forming the first housing 20, and the second upper wall portion 36 and the wall portions 37 and 38 forming the second housing 21 are related to the external force 51.
  • the fragile coupling portion 41 that liquid-tightly seals the cooling liquid passage 28 is broken by the external force 51 before being broken by the above.
  • the tough coupling portion 42 that couples the inner edge portions of the first lower wall portion 33 and the second upper wall portion 36 that form the through hole 47 can be prevented from being damaged by the external force 51. Therefore, it is possible to prevent the coolant 25 from entering the internal spaces 45 and 46 of the first and second casings 20 and 21 through the through holes 47. In this way, the first and third current-carrying parts 48, 49, 50 of the first and second control parts 17, 18 accommodated in the first and second casings 20, 21 are short-circuited and broken down. Can be prevented. Therefore, even when the coolant 25 flows out, the construction machine 12 can be operated by operating the first and second control units 17 and 18.
  • the first housing 20 that houses the first control unit 17 and the second housing 21 that houses the second control unit 18 are stacked in the vertical direction, so that the first Since one housing 20 can be attached to the second housing 21 and this second housing 21 can be attached to the construction machine 12, the attachment area of the construction machine control device 10 to the construction machine 12 can be reduced.
  • the mounting density of the first and second control units 17 and 18 with respect to the mounting area can be increased.
  • the first control unit 17 having the heat generating unit 23 such as a transistor is provided in the internal space 45 of the first housing 20, and the internal space of the second housing 21.
  • the second control unit 18 having the heat generating unit 24 such as a reactor can be provided at 46, and the heat generating units 23 and 24 can be cooled by the coolant 25 of the heat exchanger 22. Accordingly, the design range for providing the first and second control units 17 and 18 having the heat generating units 23 and 24 in the first and second casings 20 and 21 can be widened.
  • the first control unit 17 provided inside the first housing 20 and the second control unit 18 provided inside the second housing 21 include the first control unit 17. Since it is possible to provide a construction machine control device that is electrically connected to each other via one energization section 48, the first and second control sections 17, 18 are connected to the first and second casings 20, 21. It is possible to widen the range of the design for providing the device.
  • the coolant passage 28 includes a groove portion 28 a having a rectangular cross-sectional shape formed on the first outer surface 43 and a lid portion that closes the opening of the groove portion 28 a.
  • 28b the lid portion 28b is formed on a part of the second upper wall portion 36. Instead, it is formed on a part of the second outer surface 44.
  • the cross-sectional shape is a rectangular groove and a lid that closes the opening of the groove (this lid is formed on a part of the first lower wall 33). Good.
  • cooling liquid passage 28 is formed by joining the opening edge portions of the groove portions having a rectangular cross-sectional shape formed on each of the first and second outer surfaces 43 and 44 to face each other. Also good.
  • the cross-sectional shape of the cooling liquid passage 28 is rectangular, but other shapes may be used, for example, substantially semicircular, substantially circular, substantially semielliptical, It may be oval or substantially polygonal.
  • the casing 19 is composed of the first and second casings 20 and 21, but instead of this, the second casing 21 is omitted, and the first casing
  • the first lower wall portion 33 of the housing 20 may be attached to a flat attachment portion, and the attachment portion may be attached to the construction machine 12.
  • the mounting portion may be provided in the construction machine 12.
  • the first energization portion 48 shown in FIG. 3 is omitted and the through holes 47 provided in the first lower wall portion 33 and the second upper wall portion 36 are closed.
  • FIG. 3 it was set as the structure which has arrange
  • the first energization part 48 may be omitted and the through hole 47 provided in the first lower wall part 33 and the second upper wall part 36 may be closed.
  • the construction machine control device As described above, the construction machine control device according to the present invention and the construction machine including the same flow out of the cooling liquid path when receiving an external force that damages the weak joint that liquid-tightly seals the cooling liquid path. This has an excellent effect of preventing the coolant from entering the inside of the housing and allowing the coolant to flow out of the housing.
  • Such a construction machine control device and the same are provided. Suitable for application to construction machinery.

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Abstract

 第1制御部17を収容する第1筐体20と、第1筐体20と結合し、第2制御部18を収容する第2筐体21と、第1及び第2制御部17、18の発熱部23、24を冷却するための熱交換器22とを備え、第2筐体21が建設機械12に結合する建設機械用制御装置10において、熱交換器22は、冷却液路28と、冷却液25とを有し、冷却液路28は、第1筐体20の第1外表面43と、第2筐体21の第2外表面44との間に形成され、第1及び第2外表面43、44のうち冷却液路28を液密封止するために互いに当接する部分が、第1及び第2筐体20、21の壁部の破壊強度よりも小さい結合強度の脆弱結合部41によって結合する。

Description

建設機械用制御装置及びこれを備える建設機械
 本発明は、発熱部を有する制御部を冷却するための熱交換器を備える建設機械用制御装置、及びこれを備える建設機械に関する。
 上記従来の建設機械用制御装置の一例として、筐体内に収容されている発熱部を有する制御部を水冷式熱交換器によって冷却するものが、本願の発明者によって考えられている。この水冷式熱交換器は、冷却水管で形成され、筐体内の発熱部に接近して設けられている。そして、この冷却水管内には、冷却水が流通しており、この冷却水によって発熱部を冷却して制御部が過熱することを防止するようになっている。なお、この熱交換器には、その内部を流通する冷却水の入口部及び出口部が形成され、この入口部及び出口部には、循環管路が接続しており、この循環管路の途中に循環ポンプとラジエタが設けられている。循環ポンプは、冷却水を循環管路内で所定方向に循環させるためのものであり、ラジエタは、温度が上昇した冷却水を冷却して、冷却された冷却水が熱交換器に供給されるようにするためのものである。
 また、上記のように水冷式熱交換器(冷却水管)を発熱部に接近して設けて、当該発熱部を冷却する装置の他の例として図6に示す電動装置1がある(例えば、特許文献1参照。)。この電動装置1は、ハイブリッドショベルに設けられ、このハイブリッドショベルは、油圧ポンプ2と、この油圧ポンプ2を駆動する電動機4と、油圧ポンプ2が吐出した作動油によって駆動されるアクチュエータ部を含む油圧回路(図示せず)と、油圧ポンプ2のドレン油(作動油)が流入する冷却通路3とを備えている。この油圧ポンプ2のドレン油は、冷却通路3に流入して、電動機4を冷却するように設けられている。
特開2010-53596号公報
 しかし、上記従来の建設機械用制御装置では、筐体内に制御部と一緒に水冷式熱交換器(冷却水管)が設けられているので、例えば建設機械を使用して作業しているときに、建設機械用制御装置が衝撃等の外力を受けて筐体内の水冷式熱交換器が破損すると、この熱交換器内から流出した冷却水が、制御部の通電部分の短絡及び絶縁破壊を生じさせることがある。
 また、図6に示す電動装置1でも同様に、当該電動装置1が衝撃等の外力を受けて冷却通路3が破損すると、この冷却通路3内から流出した冷却水が、電動機4の通電部分の短絡及び絶縁破壊を生じさせることがある。
 本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、冷却液路を液密封止する脆弱結合部が破損するような外力を受けた場合に、冷却液路から流出した冷却液が、筐体の内部に浸入することを防止して、冷却液を筐体の外側に流出させることができる建設機械用制御装置及びこれを備える建設機械を提供することを目的としている。
 本発明に係る建設機械用制御装置は、発熱部を有する制御部と、この制御部を内側に収容する筐体と、この筐体を形成する壁部が取り付けられる取付け部と、前記発熱部を冷却するための液体冷却式の熱交換器とを備え、前記取付け部が建設機械に設けられる建設機械用制御装置において、前記熱交換器は、冷却液路と、この冷却液路内に充填される冷却液とを有し、前記冷却液路は、前記筐体を形成する壁部の第1外表面と、当該第1外表面が取り付けられる前記取付け部の第2外表面との間に形成され、前記第1及び第2外表面のうち前記冷却液路を液密封止するために互いに当接する部分が、前記筐体の壁部の破壊強度よりも小さい結合強度の脆弱結合部によって結合していることを特徴とするものである。
 この発明に係る建設機械用制御装置によると、例えば建設機械を使用して作業しているときに、建設機械用制御装置が衝撃等の外力を受けた場合に、制御部を収容する筐体の壁部が当該外力によって破損する前に、まず、冷却液路を液密封止する脆弱結合部が当該外力によって破損するようになっている。これによって、冷却液路から流出した冷却液が、筐体の内部に浸入することを防止して、冷却液を筐体の外側に流出させることができる。
 この発明に係る建設機械用制御装置において、前記筐体が第1筐体であって、前記制御部が第1制御部であり、前記取付け部が第2筐体であり、当該第2筐体の内側に第2制御部が収容され、前記第2外表面が、前記第2筐体の壁部に形成されているものとするとよい。
 このようにすると、第1筐体を第2筐体に取り付けることができ、この第2筐体を建設機械に取り付けることができるので、この建設機械用制御装置の建設機械に対する取付け面積を小さくすることができ、第1及び第2制御部の上記取付け面積に対する実装密度を大きくすることができる。
 この発明に係る建設機械用制御装置において、前記第2制御部には、前記熱交換器によって冷却される発熱部を有するものとするとよい。
 このようにすると、第1筐体の内部空間に発熱部を有する第1制御部を設けると共に、第2筐体の内部空間に発熱部を有する第2制御部を設けることができ、しかも、それぞれの発熱部を熱交換器の冷却液によって冷却することができる。これによって、それぞれが発熱部を有する第1及び第2制御部を、第1及び第2筐体内に設けるための設計の幅を広げることができる。
 この発明に係る建設機械用制御装置において、前記脆弱結合部によって互いに結合する前記第1筐体の壁部が第1壁部であり、前記第2筐体の壁部が第2壁部であり、前記第1及び第2壁部には、前記第1及び第2筐体のそれぞれの内部空間どうしを連通させる貫通孔が形成され、この貫通孔を形成する前記第1及び第2壁部のそれぞれの内縁部を液密封止するために互いに当接する部分が、前記第1及び第2壁部の破壊強度と同程度以上の結合強度の強靭結合部で結合し、前記貫通孔には、前記第1制御部と前記第2制御部とを互いに電気的に接続する通電部が配置されているものとするとよい。
 このようにすると、第1筐体の内側に設けた第1制御部と、第2筐体の内側に設けた第2制御部とが通電部を介して互いに電気的に接続された建設機械用制御装置を提供することができるので、第1及び第2制御部を、第1及び第2筐体内に設けるための設計の幅を広げることができる。
 そして、例えば建設機械を使用して作業しているときに、建設機械用制御装置が衝撃等の外力を受けた場合に、冷却液路を液密封止する脆弱結合部が外力によって破損することがあっても、貫通孔を形成する第1及び第2壁部のそれぞれの内縁部どうしを結合している強靭結合部は、当該外力によって破損することを阻止することが可能であるので、冷却液が、貫通孔を通って第1及び第2筐体のそれぞれの内部に浸入することを防止することができる。
 この発明に係る建設機械用制御装置において、前記発熱部は、当該発熱部が収容されている前記筐体の壁部を間に介して前記冷却液路と対向する位置に設けられているものとするとよい。
 このようにすると、発熱部で発生する熱を冷却液路内の冷却液によって効率よく冷却することができる。
 本発明に係る建設機械は、本発明に係る建設機械用制御装置を備えることを特徴とするものである。
 本発明に係る建設機械は、本発明に係る建設機械用制御装置を備えており、この建設機械用制御装置は、上記と同様に作用する。
 この発明に係る建設機械用制御装置及びこれを備える建設機械によると、冷却液路を液密封止する脆弱結合部が破損するような衝撃等の外力を当該建設機械用制御装置が受けた場合に、冷却液路から流出した冷却液が、筐体の内部に浸入することを防止して、冷却液を筐体の外側に流出させることができるので、筐体内に収容されている制御部の通電部分の短絡及び絶縁破壊を防ぐことができる。よって、冷却液が筐体から流出しても制御部の残った機能を用いて建設機械を安全に動作および停止させることが可能になる。
 本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
この発明の一実施形態に係る建設機械用制御装置を示す斜視図である。 図1に示す建設機械用制御装置の筐体の内部構造を示す断面斜視図である。 図2に示す建設機械用制御装置の筐体の内部構造を示す部分断面拡大斜視図である。 図2に示す建設機械用制御装置の筐体が外力を受けて破損した状態を示す断面斜視図である。 図1に示す建設機械用制御装置が設けられている油圧ショベルを示す側面図である。 従来のハイブリッドショベルに設けられている電動装置を示す回路図である。
 以下、本発明に係る建設機械用制御装置、及びこれを備える建設機械の一実施形態を、図1~図5を参照して説明する。図1~図3に示す建設機械用制御装置10は、建設機械12に設けられている電動機、発電機、又は発電機能を有する電動機等の電気機器を制御するためのものである。そして、この実施形態の建設機械用制御装置10として、図5に示す建設機械12に設けられている旋回用直立型電動機11を含む各種電気機器を制御するものを例に挙げて説明する。また、図5では、建設機械12として油圧ショベルを例に挙げているが、これ以外のクレーン等にも適用することができるし、この建設機械12は、油圧及び電気を使用するハイブリッド式であってもよいし、そうでなくてもよい。
 図5に示す油圧ショベル(建設機械)12は、下部走行体13と、この下部走行体13上に旋回可能に搭載された上部旋回体14と、この上部旋回体14に取り付けられ、掘削作業等を行う掘削作業機15とを備えている。そして、この上部旋回体14に電動機11が搭載され、この電動機11は、図示しない蓄電装置に蓄電された電気によって駆動する。この電動機11の駆動力によって上部旋回体14が旋回する。また、この上部旋回体14は、油圧モータ(図示せず)の駆動力によっても旋回するようになっている。
 次に、図1~図3を参照して建設機械用制御装置10を説明する。この図2に示す制御装置10は、例えば電動機11の速度制御を行うためのインバータを備える制御部16を備えている。そして、この制御部16は、筐体19内に設けられ、この筐体19は、建設機械12に取り付けられている。
 また、図2に示すように、筐体19を構成する第1筐体20と第2筐体21(取付部)との間に液体冷却式の熱交換器22が設けられている。この熱交換器22は、発熱部23、24を有する制御部16を冷却するためのものであり、この発熱部23、24は、例えばインバータに含まれている。
 更に、熱交換器22には、冷却液25が流通しており、この冷却液25の入口部26及び出口部27が形成され、この入口部26及び出口部27には、図1に示すように、循環管路29が接続しており、この循環管路29の途中に循環ポンプ30、ラジエタ31、及び冷却液用タンク32が設けられている。循環ポンプ30は、冷却液25を循環管路29内で所定方向に循環させるためのものであり、ラジエタ31は、温度が上昇した冷却液25を冷却して、冷却された冷却液25が熱交換器22に供給されるようにするためのものである。冷却液用タンク32は、冷却液25を貯留するためのものである。
 そして、図2に示すように、筐体19を構成する第1及び第2筐体20、21は、それぞれが箱状に形成され、第2筐体21を形成する第2下壁部38が建設機械12に取り付けられている。この第1筐体20は、矩形板状の第1下壁部33と、四角筒状の第1側壁部34と、矩形板状の第1上壁部35とで形成されている。そして、第1上壁部35は、第1側壁部34の上側開口縁部に多数のボルト39で取り付けられ、当該第1側壁部34の上側開口部を密封している。
 第2筐体21は、矩形板状の第2上壁部36と、四角筒状の第2側壁部37と、矩形板状の第2下壁部38とで形成されている。そして、第2下壁部38は、第2側壁部37の下側開口縁部に多数のボルト40で取り付けられ、当該第2側壁部37の下側開口部を密封している。
 また、図2に示すように、第2筐体21を形成する第2上壁部36の上に第1筐体20を形成する第1下壁部33が配置され、この第1下壁部33は、後述する脆弱結合部41及び強靭結合部42によって第2上壁部36に取り付けられている。このように、第1下壁部33の第1外表面43と、第2上壁部36の第2外表面44とが互いに対向して配置されている。また、第1筐体20内に発熱部23を有する第1制御部17が設けられ、第2筐体21内に発熱部24を有する第2制御部18が設けられている。
 熱交換器22は、図3に示すように、第1筐体20の第1下壁部33の第1外表面43と、第2筐体21の第2上壁部36の第2外表面44との間に形成された冷却液路28と、当該冷却液路28内を流通する冷却液25とを有している。
 この冷却液路28は、第1外表面43に形成された断面形状が矩形状の溝部28aと、この溝部28aの開口部を閉塞する蓋部28bとによって形成されている。この溝部28aは、第1下壁部33の一部に形成され、蓋部28bは、第2上壁部36の一部で形成されている。そして、例えば溝部28aの開口縁部(第1外表面43)と、この開口縁部に圧接する蓋部28b(第2外表面44)との間には、この圧接する部分を密封するためのシール部材(図示せず)が挟み込まれている。
 また、この冷却液路28を流通する冷却液25は、例えば比熱が1以下の不凍液であり、エチレングリコールと水との混合液である。勿論、上記以外の冷却液を使用してもよい。
 
 そして、冷却液25を不凍液とすることによって、冷却液25が凍結したときに膨張して、熱交換器22、循環管路29、循環ポンプ30、ラジエタ31、及びタンク32等が破損することを防止できる。
 次に、図3を参照して、第1及び第2制御部17、18、並びに、第1及び第2筐体20、21の構造について説明する。第1及び第2制御部17、18は、インバータを備えており、このインバータは、発熱部23、24を有している。例えばこの発熱部23は、トランジスタであり、発熱部24は、リアクトル(コイル)である。
 このトランジスタ23は、当該トランジスタ23が収容されている第1筐体20の第1下壁部33における溝部28aの底壁に接触した状態で配置され、その底壁の部分を間に介して冷却液路28と対向する位置に設けられている。そして、リアクトル24は、当該リアクトル24が収容されている第2筐体21の第2上壁部36における蓋部28bに接触した状態で配置され、その蓋部28bを間に介して冷却液路28と対向する位置に設けられている。
 このように発熱部23、24を、冷却液路28を形成する溝部28aの底壁や蓋部28bに接触した状態で設けることによって、発熱部23、24で発生する熱を冷却液路28内の冷却液25によって効率よく冷却することができる。
 また、図3に示すように、第1下壁部33及び第2上壁部36には、第1及び第2筐体20、21のそれぞれの内部空間45、46どうしを連通させる貫通孔47が形成され、この貫通孔47には、第1制御部17と第2制御部18とを互いに電気的に接続する第1通電部48が設けられている。
 次に、本発明の特徴とする第1下壁部33と第2上壁部36とを互いに結合する脆弱結合部41及び強靭結合部42について説明する。図3に示す第1及び第2外表面43、44のうち冷却液路28を液密封止するために、この冷却液路28に沿ってその両側の互いに当接する部分が、脆弱結合部41によって互いに結合している。この脆弱結合部41は、第1及び第2筐体20、21の第1下壁部33及び第2上壁部36の破壊強度よりも小さい結合強度で、第1下壁部33と第2上壁部36とを互いに結合させている。
 そして、図3に示す貫通孔47を形成する第1下壁部33及び第2上壁部36のそれぞれの内縁部を液密封止するために、互いに当接する部分が強靭結合部42によって互いに結合している。この強靭結合部42は、第1及び第2筐体20、21の第1下壁部33及び第2上壁部36の破壊強度と同程度か、或いはそれ以上の結合強度で、第1下壁部33と第2上壁部36とを互いに結合させている。
 この脆弱結合部41及び強靭結合部42の結合強度は、第1下壁部33と第2上壁部36とを互いに結合するための例えばボルトやリベットの本数、太さ、又は強度を調整することによって、予め定めた大きさにそれぞれを設定することができる。また、第1下壁部33と第2上壁部36との結合手段として、ボルトやリベットの代わりに接着剤を使用して、脆弱結合部41及び強靭結合部42を形成してもよい。また、第1下壁部33と第2上壁部36との間に両者を嵌合結合させる嵌合構造を設け、この嵌合構造が脆弱結合部41及び強靭結合部42に応じた結合強度となるように形成してもよい。
 次に、上記のように構成された建設機械用制御装置10、及びこれを備える建設機械12の作用を説明する。この建設機械用制御装置10によると、例えば建設機械12を使用して作業しているときに、図4に示すように、当該建設機械用制御装置10が衝撃等の外力51を受けた場合に、第1筐体20を形成する第1下壁部33及び各壁部34、35、並びに、第2筐体21を形成する第2上壁部36及び各壁部37、38が当該外力51によって破損する前に、まず、冷却液路28を液密封止する脆弱結合部41が当該外力51によって破損するようになっている。これによって、冷却液路28から流出した冷却液25が、第1及び第2筐体20、21の内部空間45、46に浸入することを防止して、冷却液25を第1及び第2筐体20、21の外側に流出させることができる。
 そしてこのとき、貫通孔47を形成する第1下壁部33及び第2上壁部36のそれぞれの内縁部どうしを結合している強靭結合部42は、当該外力51によって破損することを阻止できるので、冷却液25が、貫通孔47を通って第1及び第2筐体20、21のそれぞれの内部空間45、46に浸入することを防止することができる。このようにして、第1及び第2筐体20、21内に収容されている第1及び第2制御部17、18の第1~第3通電部48、49、50の短絡及び絶縁破壊を防ぐことができる。よって、冷却液25が流出した場合でも、第1及び第2制御部17、18を作動させて建設機械12を動作させることが可能になる。
 また、図2に示すように、第1制御部17を収容する第1筐体20、及び第2制御部18を収容する第2筐体21を上下方向に積重ねた構成とすることによって、第1筐体20を第2筐体21に取り付けることができ、この第2筐体21を建設機械12に取り付けることができるので、建設機械用制御装置10の建設機械12に対する取付け面積を小さくすることができ、第1及び第2制御部17、18の上記取付け面積に対する実装密度を大きくすることができる。
 更に、図3に示す建設機械用制御装置10によると、第1筐体20の内部空間45にトランジスタ等の発熱部23を有する第1制御部17を設けると共に、第2筐体21の内部空間46にリアクトル等の発熱部24を有する第2制御部18を設けることができ、しかも、それぞれの発熱部23、24を熱交換器22の冷却液25によって冷却することができる。これによって、発熱部23、24を有する第1及び第2制御部17、18を、第1及び第2筐体20、21内に設けるための設計の幅を広げることができる。
 そして、図3に示す建設機械用制御装置10によると、第1筐体20の内側に設けた第1制御部17と、第2筐体21の内側に設けた第2制御部18とが第1通電部48を介して互いに電気的に接続された建設機械用制御装置を提供することができるので、第1及び第2制御部17、18を、第1及び第2筐体20、21内に設けるための設計の幅を広げることができる。
 ただし、上記実施形態では、図3に示すように、冷却液路28は、第1外表面43に形成された断面形状が矩形状の溝部28aと、この溝部28aの開口部を閉塞する蓋部28b(この蓋部28bは、第2上壁部36の一部に形成されている。)とによって形成されたものとしたが、これに代えて、第2外表面44の一部に形成された断面形状が矩形状の溝部と、この溝部の開口部を閉塞する蓋部(この蓋部は、第1下壁部33の一部に形成されている。)とによって形成されたものとしてもよい。
 また、冷却液路28は、第1及び第2外表面43、44のそれぞれに形成された断面形状が矩形状の溝部のそれぞれの開口縁部を、互いに向い合せて接合して形成したものとしてもよい。
 更に、上記実施形態では、図3に示すように、冷却液路28の断面形状を矩形状としたが、これ以外の形状としてもよく、例えば略半円形、略円形、略半楕円形、略楕円形、略多角形としてもよい。
 そして、上記実施形態では、筐体19が第1及び第2の2つの筐体20、21で構成されたものとしたが、これに代えて、第2筐体21を省略して、第1筐体20の第1下壁部33を例えば平板状の取付け部に取り付け、この取付け部を建設機械12に取り付けた構成としてもよい。勿論、この取付け部は、建設機械12に設けられているものとした構成としてもよい。そして、このようにする場合は、図3に示す第1通電部48を省略して、第1下壁部33及び第2上壁部36に設けた貫通孔47を閉塞したものとする。
 また、上記実施形態では、図3に示すように、第1下壁部33及び第2上壁部36に設けた貫通孔47内に第1通電部48を配置した構成としたが、これに代えて、第1通電部48を省略して、第1下壁部33及び第2上壁部36に設けた貫通孔47を閉塞したものとしてもよい。
 上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
 以上のように、本発明に係る建設機械用制御装置及びこれを備える建設機械は、冷却液路を液密封止する脆弱結合部が破損するような外力を受けた場合に、冷却液路から流出した冷却液が、筐体の内部に浸入することを防止して、冷却液を筐体の外側に流出させることができる優れた効果を有し、このような建設機械用制御装置及びこれを備える建設機械に適用するのに適している。
 10 建設機械用制御装置
 11 電動機
 12 建設機械
 13 下部走行体
 14 上部旋回体
 15 掘削作業機
 16 制御部
 17 第1制御部
 18 第2制御部
 19 筐体
 20 第1筐体
 21 第2筐体
 22 熱交換器
 23、24 発熱部
 25 冷却液
 26 入口部
 27 出口部
 28 冷却液路
 28a 溝部
 28b 蓋部
 29 循環管路
 30 循環ポンプ
 31 ラジエタ
 32 冷却液用タンク
 33 第1下壁部
 34 第1側壁部
 35 第1上壁部
 36 第2上壁部
 37 第2側壁部
 38 第2下壁部
 39、40 ボルト
 41 脆弱結合部
 42 強靭結合部
 43 第1外表面
 44 第2外表面
 45、46 内部空間
 47 貫通孔
 48 第1通電部
 49 第2通電部
 50 第3通電部
 51 外力

Claims (6)

  1.  発熱部を有する制御部と、
     この制御部を内側に収容する筐体と、
     この筐体を形成する壁部が取り付けられる取付け部と、
     前記発熱部を冷却するための液体冷却式の熱交換器とを備え、
     前記取付け部が建設機械に設けられる建設機械用制御装置において、
     前記熱交換器は、冷却液路と、この冷却液路内に充填される冷却液とを有し、
     前記冷却液路は、前記筐体を形成する壁部の第1外表面と、当該第1外表面が取り付けられる前記取付け部の第2外表面との間に形成され、
     前記第1及び第2外表面のうち前記冷却液路を液密封止するために互いに当接する部分が、前記筐体の壁部の破壊強度よりも小さい結合強度の脆弱結合部によって結合していることを特徴とする建設機械用制御装置。
  2.  前記筐体が第1筐体であって、前記制御部が第1制御部であり、
     前記取付け部が第2筐体であり、当該第2筐体の内側に第2制御部が収容され、
     前記第2外表面は、前記第2筐体の壁部に形成されていることを特徴とする請求項1記載の建設機械用制御装置。
  3.  前記第2制御部には、前記熱交換器によって冷却される発熱部を有することを特徴とする請求項2記載の建設機械用制御装置。
  4.  前記脆弱結合部によって互いに結合する前記第1筐体の壁部が第1壁部であり、前記第2筐体の壁部が第2壁部であり、
     前記第1及び第2壁部には、前記第1及び第2筐体のそれぞれの内部空間どうしを連通させる貫通孔が形成され、この貫通孔を形成する前記第1及び第2壁部のそれぞれの内縁部を液密封止するために互いに当接する部分が、前記第1及び第2壁部の破壊強度と同程度以上の結合強度の強靭結合部で結合し、
     前記貫通孔には、前記第1制御部と前記第2制御部とを互いに電気的に接続する通電部が配置されていることを特徴とする請求項2又は3記載の建設機械用制御装置。
  5.  前記発熱部は、当該発熱部が収容されている前記筐体の壁部を間に介して前記冷却液路と対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の建設機械用制御装置。
  6.  請求項1乃至5のいずれかに記載の建設機械用制御装置を備えることを特徴とする建設機械。
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