特開 2023-141477 建設機械の冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141477

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】建設機械の冷却システム

(51)【国際特許分類】

   F01P 7/02 20060101AFI20230928BHJP

   F01P 3/20 20060101ALI20230928BHJP

   F01P 5/02 20060101ALI20230928BHJP

   F01P 7/04 20060101ALI20230928BHJP

   F01P 11/10 20060101ALI20230928BHJP

   B60K 11/04 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

F01P7/02 Z

F01P3/20 L

F01P5/02 H

F01P7/04 J

F01P11/10 C

F01P11/10 K

B60K11/04 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022047815

(22)【出願日】2022-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】小泉 博史

【テーマコード（参考）】

3D038

【Ｆターム（参考）】

3D038AA05

3D038AA10

3D038AB09

3D038AC11

3D038AC14

3D038AC17

3D038AC23

(57)【要約】

【課題】ファンモータの負荷を増大させることなく、迅速に冷却ファンを停止・逆転できる建設機械の冷却システムを提供する。
【解決手段】隔壁２１を介してラジエータ通風路１７ａ及びオイルクーラ通風路１７ｂを隣接させ、隔壁２１を開閉する可動板２２ａを設けて固定装置３１，３３により閉鎖位置に保持した上で、各通風路１７ａ，１７ｂ内のラジエータ１８ａ及びオイルクーラ１８ｂを冷却ファン１９ａ，１９ｂで冷却する。例えば冷却ファン１９ａを逆転させる際には、固定装置３１，３３を解除して冷却ファン１９ａの駆動を中止する。通風路１７ａ，１７ｂの間に生じた差圧により可動板２２ａが開放され、ラジエータ通風路１７ａとオイルクーラ通風路１７ｂとの間を循環する気流Ａir３，Ａir１，Ａir４，Ａir５が生起され、気流Ａir５により冷却ファン１９ａの回転が妨げられて停止すると、これを逆方向に駆動する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端が車体外部とそれぞれ連通し、他端が機械室とそれぞれ連通し、隔壁により区画されて互いに隣接する第１及び第２の通風路と、
前記第１及び第２の通風路内にそれぞれ配設された第１及び第２の熱交換器と、
前記第１及び第２の通風路内にそれぞれ配設されて第１及び第２のファンモータにより個別に回転駆動され、正転時には、前記第１及び第２の熱交換器を経て前記機械室へと流れる気流を生起し、逆転時には、前記機械室から前記第１及び第２の熱交換器へと流れる気流を生起する第１及び第２の冷却ファンと、
前記第１及び第２のファンモータをそれぞれ駆動制御して、前記第１及び第２の冷却ファンを任意に正転または逆転させるモータ制御部を有するコントローラと、
を備えた建設機械の冷却システムにおいて、
前記隔壁に設けられ、前記隔壁を閉鎖する閉鎖位置と前記隔壁を開放する開放位置との間で切換可能な可動板をさらに備え、
前記コントローラは、前記第１及び第２の冷却ファンの正転中において何れか一方の冷却ファンを逆転させる逆転条件が成立すると、前記可動板を開放する可動板制御部をさらに備えたことを特徴とする建設機械の冷却システム。

【請求項2】

前記コントローラは、前記一方の冷却ファンを逆転させる逆転条件が成立すると、前記可動板制御部により前記可動板を開放位置に切り換えると共に、前記モータ制御部により前記一方の冷却ファンの駆動を中止し、前記一方の冷却ファンが回転低下すると、前記モータ制御部により前記一方の冷却ファンを逆方向に駆動し、前記一方の冷却ファンが逆転して回転上昇すると、前記可動板制御部により前記可動板を閉鎖位置に切り換える
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の冷却システム。

【請求項3】

前記一方の冷却ファンの回転速度を検出する回転速度検出部をさらに備え、
前記コントローラは、前記回転速度検出部により検出された前記一方の冷却ファンの回転速度が０まで低下すると、前記モータ制御部により前記一方の冷却ファンを逆方向に駆動する
ことを特徴とする請求項２に記載の建設機械の冷却システム。

【請求項4】

前記コントローラは、逆転させた前記一方の冷却ファンを正転に戻す場合には、前記モータ制御部により他方の冷却ファンの回転速度を低下させる
ことを特徴とする請求項２または３に記載の建設機械の冷却システム。

【請求項5】

前記可動板は、軸線を中心として前記閉鎖位置と前記開放位置との間で回動可能に支持され、前記閉鎖位置では固定装置の磁力により吸着される一方、前記固定装置の磁力から解放されると、前記第１の通風路と前記第２の通風路との間の差圧により前記開放位置へと回動する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の建設機械の冷却システム。

【請求項6】

前記可動板は、軸線を中心として前記閉鎖位置と前記開放位置との間で回動可能に支持され、前記軸線上に配設された開閉モータの出力軸が連結されて、前記開閉モータの正逆回転に応じて前記閉鎖位置と前記開放位置との間で回動する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の建設機械の冷却システム。

【請求項7】

前記可動板は、ガイド部材に案内されて前記閉鎖位置と前記開放位置との間でスライド可能とされ、一側に設けられたラックに開閉モータのピニオンが噛合して、前記ラック及び前記ピニオンを介して前記開閉モータの正逆回転に応じて前記閉鎖位置と前記開放位置との間でスライドする
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の建設機械の冷却システム。

【請求項8】

前記コントローラの可動板制御部は、前記一方の冷却ファンを逆転させる逆転条件が成立すると、前記固定装置の磁力を解除し、前記一方の冷却ファンが逆転して回転上昇すると、前記固定装置に磁力を発生させる
ことを特徴とする請求項５に記載の建設機械の冷却システム。

【請求項9】

前記コントローラの可動板制御部は、前記一方の冷却ファンを逆転させる逆転条件が成立すると、前記開閉モータを作動させて前記可動板を開放位置に切り換え、前記一方の冷却ファンが逆転して回転上昇すると、前記開閉モータを作動させて前記可動板を閉鎖位置に切り換える
ことを特徴とする請求項６または７に記載の建設機械の冷却システム。

【請求項10】

前記機械室には、前記建設機械の動力源として機能するエンジンが配設され、
前記第１及び第２の冷却ファンの正転時に、前記第１及び第２の通風路を経た気流により前記エンジンが冷却される
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の建設機械の冷却システム。

【請求項11】

前記第１及び第２の冷却ファンの並設方向において、前記各冷却ファンの軸線が前記エンジンの領域内に位置している
ことを特徴とする請求項１０に記載の建設機械の冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設機械の冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のこの種の建設機械の冷却システムとして、例えば特許文献１には、エンジン及び排気浄化装置が設置された機器収容室に面するように複数の熱交換器を配設して、それぞれ冷却ファンを設けた熱交換装置が開示されている。各熱交換器を流通する内部流体の温度に基づき個別に冷却ファンの回転速度を制御する一方、内部流体の温度が低い熱交換器に対しては冷却ファンを逆転させ、排気浄化装置により暖められた空気を熱交換器に流通させて昇温を図っている。

【0003】

一方、特許文献２には、電子機器を冷却するファンを備えた冷却装置が開示されている。電子機器の保守点検等のために冷却ファンを停止させる際には、電源端子を短絡させてモータを発電機として作動させ、これによりブレーキ力を発生させて迅速な冷却ファンの停止を図っている。

【0004】

そこで、特許文献１の建設機械において冷却ファンを逆転させるときに、特許文献２の技術のように、冷却ファンを駆動するファンモータの電源端子を短絡させて、迅速に停止・逆転させることが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許６７２３８１０号公報

【特許文献2】特開２００２－１１９０７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献２の技術は、冷却ファンの回転エネルギを電流に変換してブレーキ力を発生させる原理であるため、ファンモータが発熱して寿命が短くなるという弊害が生じる。

【0007】

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ファンモータの負荷を増大させることなく、迅速に冷却ファンを停止・逆転させることができる建設機械の冷却システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するため、本発明の建設機械の冷却システムは、一端が車体外部とそれぞれ連通し、他端が機械室とそれぞれ連通し、隔壁により区画されて互いに隣接する第１及び第２の通風路と、前記第１及び第２の通風路内にそれぞれ配設された第１及び第２の熱交換器と、前記第１及び第２の通風路内にそれぞれ配設されて第１及び第２のファンモータにより個別に回転駆動され、正転時には、前記第１及び第２の熱交換器を経て前記機械室へと流れる気流を生起し、逆転時には、前記機械室から前記第１及び第２の熱交換器へと流れる気流を生起する第１及び第２の冷却ファンと、前記第１及び第２のファンモータをそれぞれ駆動制御して、前記第１及び第２の冷却ファンを任意に正転または逆転させるモータ制御部を有するコントローラと、を備えた建設機械の冷却システムにおいて、前記隔壁に設けられ、前記隔壁を閉鎖する閉鎖位置と前記隔壁を開放する開放位置との間で切換可能な可動板をさらに備え、前記コントローラは、前記第１及び第２の冷却ファンの正転中において何れか一方の冷却ファンを逆転させる逆転条件が成立すると、前記可動板を開放する可動板制御部をさらに備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の建設機械の冷却システムによれば、ファンモータの負荷を増大させることなく、迅速に冷却ファンを停止・逆転させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の冷却システムが適用された実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。

【図2】機械室内に搭載された冷却システムの全体構成を示す平面図である。

【図3】隔壁に設けられた可動板を示す斜視図である。

【図4】可動板を閉鎖状態で固定するための固定装置を示す平断面図である。

【図5】コントローラが実行するファン逆転ルーチンを示すフローチャートである。

【図6】第１の冷却ファンを逆転させる前の作動状態を示す説明図である。

【図7】第１の冷却ファンの駆動を中止して第１の可動板が開放されたときの説明図である。

【図8】第１の冷却ファンの逆転を開始したときの説明図である。

【図9】第１の冷却ファンの逆転が完了して第１の可動板を閉鎖位置に切り換えたときの説明図である。

【図10】モータ駆動により回動して開閉される別例１の第１の可動板を示す斜視図である。

【図11】モータ駆動によりスライドして開閉される別例２の第１の可動板を示す斜視図である。

【図12】図１１のXII-XII線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を油圧ショベルの冷却システムに具体化した一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の油圧ショベルを示す側面図であり、まず、同図に基づき油圧ショベルの概略構成を説明する。なお、以下の説明では、油圧ショベルに搭乗したオペレータを主体として前後、左右、上下方向を表現する。

【0012】

油圧ショベル１の下部走行体２には左右一対のクローラ３が備えられ、クローラ３は図示しない走行用油圧モータにより駆動されて油圧ショベル１を走行させる。下部走行体２上には上部旋回体４が設けられ、上部旋回体４は図示しない旋回用油圧モータにより駆動されて旋回する。上部旋回体４の前部には多関節型の作業フロント５が設けられ、作業フロント５はブーム６、アーム７、及びバケット８から構成されている。ブーム６はブームシリンダ６ａにより角度変更され、アーム７はアームシリンダ７ａにより角度変更され、バケット８はバケットシリンダ８ａにより角度変更される。

【0013】

上部旋回体４のフレーム９上の前部にはオペレータが搭乗する運転室１０が設けられ、フレーム９上の運転室１０の後側には、燃料タンク１１、機械室１２及びカウンタウエイト１３等が設けられている。図示はしないが、運転室１０にはオペレータにより運転操作される各種操作装置が設けられ、機械室１２内には、油圧ショベル１の動力源として機能するエンジン１４（図２に示す）が配設されている。図示はしないが、エンジン１４により油圧ポンプが駆動され、吐出された作動油が操作装置の操作に応じて油圧回路により切り換えられて、上記した走行用或いは旋回用油圧モータや各シリンダ６ａ～８ａ等の各油圧アクチュエータに適宜供給される。これにより、油圧ショベル１の走行、上部旋回体４の旋回、作業フロント５の作動等が行われる。

【0014】

図２は、機械室１２内に搭載された冷却システムの全体構成を示す平面図である。
機械室１２は、上部旋回体４の左側壁４ａに面して画成され、機械室１２内の右側にはエンジン１４が搭載され、左側にはエンジン１４を冷却するための冷却システム１６が搭載されている。全体として冷却システム１６は、上部旋回体４の左側壁４ａの外部（以下、単に車体外部と称する）と機械室１２とを連通させる３本の通風路１７ａ～１７ｃと、各通風路１７ａ～１７ｃ内にそれぞれ配設された熱交換器１８ａ～１８ｃ、冷却ファン１９ａ～１９ｃ及びファンモータ２０ａ～２０ｃと、隣接する通風路１７ａ～１７ｃを区画する一対の隔壁２１にそれぞれ設けられた可動板２２と、冷却システム１６を制御するコントローラ２３とから構成されている。

【0015】

各通風路１７ａ～１７ｃは前後方向に並設され、上記した隔壁２１により区画された状態で互いに隣接している。各通風路１７ａ～１７ｃの左端は上部旋回体４の左側壁４ａに開口し、それぞれの開口箇所に熱交換器１８ａ～１８ｃが配設されている。

【0016】

最も前側の通風路１７ａ内には熱交換器としてラジエータ１８ａが配設されているため、以下、ラジエータ通風路１７ａと称し、その内部の冷却ファン１９ａ及びファンモータ２０ａも「ラジエータ」を付して区別する。中間の通風路１７ｂ内には熱交換器としてオイルクーラ１８ｂが配設されているため、以下、オイルクーラ通風路１７ｂと称し、その内部の冷却ファン１９ｂ及びファンモータ２０ｂも「オイルクーラ」を付して区別する。最も後側の通風路１７ｃ内には熱交換器としてインタクーラ１８ｃが配設されているため、以下、インタクーラ通風路１７ｃと称し、その内部の冷却ファン１９ｃ及びファンモータ２０ｃも「インタクーラ」を付して区別する。

【0017】

ラジエータ１８ａにはエンジン１４の冷却回路が接続され、その内部にエンジン冷却水が流通する。オイルクーラ１８ｂにはエンジン１４の潤滑回路が接続され、その内部に潤滑油が流通する。インタクーラ１８ｃにはエンジン１４の吸気回路が接続され、その内部には吸入空気が流通する。これらの熱交換器１８ａ～１８ｃの内部を流通する冷却水、潤滑油、吸入空気を、以下の説明では内部流体と総称する場合がある。

【0018】

図３は、隔壁２１に設けられた可動板２２を示す斜視図、図４は、可動板２２を閉鎖状態で固定するための固定装置を示す平断面図である。
図２～４に示すように、各可動板２２は、それぞれ固定板２４と共に隔壁２１を構成し、隔壁２１の右側半分が固定板２４により形成され、左側半分が可動板２２により形成されている。各隔壁２１の固定板２４は、隣接する通風路１７ａ～１７ｃの間で位置が変位しないように固定され、各隔壁２１の可動板２２は、左端の上下３箇所に設けられたヒンジ２５の軸線Ｌhを中心として回動可能に支持されている。詳細は後述するが、通常時の可動板２２は隔壁２１を閉鎖する閉鎖位置に保たれ、冷却ファン１９ａ～１９ｃを逆転させる際には、隔壁２１を開放する開放位置に切り換えられる。なお、可動板２２は隣接する通風路１７ａ～１７ｃの間に生じた差圧で開放されるため、その開放位置（回動角度）は差圧の大きさに応じて変化する。

【0019】

また、各通風路１７ａ～１７ｃの右端は機械室１２内に開口してエンジン１４と相対向し、それぞれの開口箇所に冷却ファン１９ａ～１９ｃ及びファンモータ２０ａ～２０ｃが配設されている。各ファンモータ２０ａ～２０ｃにより対応する冷却ファン１９ａ～１９ｃが個別に回転駆動され、各冷却ファン１９ａ～１９ｃの正転時には、各通風路１７ａ～１７ｃ内に、車体外部から熱交換器１８ａ～１８ｃを経て機械室１２へと流れる気流Ａir１が生起される。また、各冷却ファン１９ａ～１９ｃの逆転時には、各通風路１７ａ～１７ｃ内に、機械室１２から熱交換器１８ａ～１８ｃを経て車体外部へと流れる気流Ａir２（図８，９に示す）が生起される。各冷却ファン１９ａ～１９ｃには、回転速度を検出する回転速度センサ２６（本発明の「回転速度検出部」に相当）が付設されている。なお、各冷却ファン１９ａ～１９ｃの領域を除いて、機械室１２内の各通風路１７ａ～１７ｃの開口箇所はシュラウド２７により閉鎖されている。

【0020】

特に図２に示す平面視において、冷却システム１６とエンジン１４との位置関係は以下のように設定されている。まず、エンジン１４の前端に対してラジエータ冷却ファン１９ａの軸線Ｌfは若干後方に位置し、エンジン１４の後端に対してインタクーラ冷却ファン１９cの軸線Ｌfは若干前方に位置している。結果として、全ての冷却ファン１９ａ～１９ｃの軸線Ｌfはエンジン１４の前後方向（本発明の「冷却ファンの並設方向」に相当）の領域内に位置しているため、各冷却ファン１９ａ～１９ｃの正転時には、生起された気流Ａir１，Ａir２の大部分がエンジン１４に衝突する。また、各通風路１７ａ～１７ｃのシュラウド２７とエンジン１４とは左右方向に離間し、互いの間に前後方向に延びる空間を形成しており、以下に述べるように、この空間が循環通風路２８として機能する。

【0021】

次いで、各隔壁２１の可動板２２の詳細を図３，４に基づき説明する。以下の説明では、主としてラジエータ通風路１７ａとオイルクーラ通風路１７ｂとの間の隔壁２１の可動板２２（以下、第１の可動板２２ａと称する）について述べるが、他方の可動板２２（以下、第２の可動板２２ｂと称する）についても同一構成であり、その動作も共通する。

【0022】

第１の可動板２２ａは、正転中のラジエータ冷却ファン１９ａを逆転させる場合を想定して設けられ、ヒンジ２５を中心として閉鎖位置からオイルクーラ通風路１７ｂ側に回動して開放されるようになっている。ラジエータ通風路１７ａ内において、固定板２４の左端の上下３箇所にはブラケット３０を介して先端固定装置３１が支持されている。またラジエータ通風路１７ａ内において、第１の可動板２２ａの左端（ヒンジ２５側）の上下２箇所にはブラケット３２を介して基端固定装置３３が支持されている。

【0023】

先端及び基端固定装置３１，３３は、それぞれ永久磁石３１ａ，３３ａの周囲にコイル３１ｂ，３３ｂを巻回してなり、第１の可動板２２ａが閉鎖位置に回動すると、その一側面が各固定装置３１，３３の永久磁石３１ａ，３３ａの端部にそれぞれ当接する。各固定装置３１，３３のコイル３１ｂ，３３ｂの非通電時には、永久磁石３１ａ，３３ａに磁界が形成されて磁力を発生し、コイル３１ｂ，３３ｂの通電時には、永久磁石３１ａ，３３ａの磁界が妨げられて磁力が解除される。

【0024】

従って、各固定装置３１，３３のコイル３１ｂ，３３ｂの非通電時において第１の可動板２２ａが閉鎖位置まで回動すると、金属製の第１の可動板２２ａは各固定装置３１，３３のコイル３１ｂ，３３ｂに吸着されて閉鎖位置に保たれる。また、ヒンジ２５に近接した基端固定装置３３の磁力は第１の可動板２２ａが開放位置にあるときでも作用し、開放位置の第１の可動板２２ａを閉鎖位置へと回動させる。一方、各固定装置３１，３３のコイル３１ｂ，３３ｂの通電時には、第１の可動板２２ａは磁力から解放されて自由に回動可能となり、後述するようにラジエータ通風路１７ａとオイルクーラ通風路１７ｂとの差圧を受けて開放位置へと回動する。

【0025】

なお、第２の可動板２２ｂは、オイルクーラ冷却ファン１９ｂを逆転させる場合を想定して、インタクーラ通風路１７ｃ側に回動して開放されるようになっている。このため第２の可動板２２ｂの各固定装置３１，３３は、オイルクーラ通風路１７ｂ内に配設されて上記と同様に動作する。

【0026】

図２に示すようにコントローラ２３は、モータ制御部２３ａ及び可動板制御部２３ｂを有する。
コントローラ２３には、各回転速度センサ２６により検出された冷却ファン１９ａ～１９ｃの回転速度、及びエンジン１４の冷却水温、油温、吸気温等の各種検出情報が入力される。それらに基づきコントローラ２３は、運転中のエンジン１４の冷却水温、油温、吸気温等を適温に保つべく、各冷却ファン１９ａ～１９ｃの正転時の目標回転速度を設定する。

【0027】

またコントローラ２３は、熱交換器１８ａ～１８ｃに付着したゴミの除去や内部流体の昇温を要する場合には、該当する熱交換器１８ａ～１８ｃの冷却ファン１９ａ～１９ｃを逆転させる。熱交換器１８ａ～１８ｃにゴミが付着すると、内部流体の冷却効率が悪化してしまうため、ゴミの除去が必要になる。また、内部流体の温度が過剰に低いと、油圧ポンプを駆動するエンジン１４の円滑な運転が望めなくなり、結果として油圧ポンプからの作動油で駆動される油圧ショベル１が正常に動作しない可能性が生じるため、内部流体の昇温が必要になる。

【0028】

熱交換器１８ａ～１８ｃにゴミが付着すると、同一のファン回転速度において熱交換器１８ａ～１８ｃが温度上昇し、且つファンモータ２０ａ～２０ｃの消費電力が増大するため、これらの相関関係に基づきゴミの除去の要否を判定する（後述する逆転条件に相当）。冷却ファン１９ａ～１９ｃの逆転により、熱交換器１８ａ～１８ｃを経て車体外部へと流れる気流Ａir２と共にゴミを車体外部に排出できる。

【0029】

内部流体の昇温の要否については、所定の判定値以下の内部流体の温度が図示しない温度センサにより検出された場合に、昇温を要すると判定する（後述する逆転条件に相当）。例えばエンジン１４の始動直後でも、機械室１２内の空気はエンジン表面からの受熱により昇温し、先行して温度上昇した何れかの熱交換器１８ａ～１８ｃを通過した空気の流入によっても昇温している。このような機械室１２内の空気が、冷却ファン１９ａ～１９ｃの逆転により気流Ａir２として昇温を要する熱交換器１８ａ～１８ｃを流通し、これにより内部流体の昇温を促進できる。

【0030】

既述したように冷却ファン１９ａ～１９ｃを逆転させる際に、特許文献２に記載のようにファンモータの電源端子を短絡させれば迅速に停止できるものの、ファンモータが発熱して寿命が短くなるという不具合が生じる。そこで本実施形態では、ラジエータ冷却ファン１９ａまたはオイルクーラ冷却ファン１９ｂの何れかを逆転させる場合には、隣接する冷却ファン１９ｂ，１９ｃの気流Ａir１を利用して、逆転させるべき冷却ファン１９ａ，１９ｂの回転（正転）を妨げる対策を講じている。この対策を実行するには、隣接する冷却ファン１９ｂ，１９ｃとの間の可動板２２ａ，２２ｂを開放する必要があり、そのための各固定装置３１，３３の制御をコントローラ２３の可動板制御部２３ｂが実行する。

【0031】

またモータ制御部２３ａは、通常時において目標回転速度に基づき各ファンモータ２０ａ～２０ｃを制御する一方、何れかの冷却ファン１９ａ～１９ｃの逆転時には、その冷却ファン１９ａ～１９ｃの通電停止や逆転を制御する。

【0032】

以下、ラジエータ冷却ファン１９ａまたはオイルクーラ冷却ファン１９ｂを逆転させる場合の制御状況について説明する。
説明の前提として、第１，２の可動板２２ａ，２２ｂが閉鎖位置に保たれ、全ての冷却ファン１９ａ～１９ｃが正転で回転駆動されているものとし、この状態でラジエータ冷却ファン１９ａを逆転させる場合について述べる。

【0033】

この制御状況においては、ラジエータ通風路１７ａ及びオイルクーラ通風路１７ｂが、本発明の「第１及び第２の通風路」に相当し、ラジエータ１８ａ及びオイルクーラ１８ｂが、本発明の「第１及び第２の熱交換器」に相当し、ラジエータ冷却ファン１９ａ及びオイルクーラ冷却ファン１９ｂが、本発明の「第１及び第２の冷却ファン」に相当し、ラジエータファンモータ２０ａ及びオイルクーラファンモータ２０ｂが、本発明の「第１及び第２のファンモータ」に相当し、第１の可動板２２ａが、本発明の「可動板」に相当する。

【0034】

なお、ラジエータ冷却ファン１９ａを逆転させる場合には、インタクーラ通風路１７ｃ側の制御状態（インタクーラ通風路１７ｃ内の気流の流通状態、インタクーラ冷却ファン１９ｃの駆動状態、第２の可動板２２ｂの開閉状態等）は変化しないため、これらの制御状態は言及せずに、インタクーラ通風路１７ｃの図示を省略した図６～９に基づき説明する。

【0035】

図５は、コントローラ２３が実行するファン逆転ルーチンを示すフローチャート、図６は、ラジエータ冷却ファン１９ａを逆転させる前の作動状態を示す説明図、図７は、ラジエータ冷却ファン１９ａの駆動を中止して第１の可動板２２ａが開放されたときの説明図、図８は、ラジエータ冷却ファン１９ａの逆転を開始したときの説明図、図９は、ラジエータ冷却ファン１９ａの逆転が完了して第１の可動板２２ａを閉鎖位置に切り換えたときの説明図である。

【0036】

コントローラ２３は、冷却システム１６の稼働中に図５のルーチンを所定の制御インターバルで実行する。まず、ステップ１で冷却ファン１９ａ～１９ｃについて逆転条件が成立したか否かを判定し、Ｎo（否定）の場合にはステップ１の処理を継続する。この逆転条件は、上記したゴミの除去或いは内部流体の昇温の要否に基づき判定され、逆転すべきと判定された冷却ファン１９ａ～１９ｃがある場合には、その冷却ファン１９ａ～１９ｃを対象として以降の処理が実行される。従って、この場合のステップ１では、ラジエータ１８ａに付着したゴミの除去、或いはエンジン冷却水の昇温の何れかを要すると判定されて、ラジエータ冷却ファン１９ａが逆転される。

【0037】

この時点の冷却システム１６は、図６に示すようにラジエータ冷却ファン１９ａ及びオイルクーラ冷却ファン１９ｂ（同じくインタクーラ冷却ファン１９ｃも）が正転で回転し、それぞれの吸込側（熱交換器１８ａ～１８ｃ側）に大きな負圧を発生させ、吐出側（機械室１２側）に大きな正圧を発生させている。このため、ラジエータ通風路１７ａ内及びオイルクーラ通風路１７ｂ内にはそれぞれ車体外部から機械室１２へと流れる気流Ａir１が生起され、これらの気流Ａir１はラジエータ１８ａまたはオイルクーラ１８ｂを冷却した後、機械室１２内でエンジン１４に衝突して冷却作用を奏する。

【0038】

コントローラ２３は、ステップ１でＹes（肯定）の判定を下すと、ステップ２に移行してラジエータ冷却ファン１９ａの駆動を中止し、続くステップ３で第１の可動板２２ａの先端及び基端固定装置３１，３３の各コイル３１ｂ，３３ｂを通電する。閉鎖位置の第１の可動板２２ａは磁力から解放されて自由に回動可能となり、ラジエータ冷却ファン１９ａは空気抵抗を受けて次第に回転速度を低下させる。回転低下に伴ってラジエータ冷却ファン１９ａにより生起される気流Ａir１の流量が減少すると共に、その吸込側の負圧及び吐出側の正圧が次第に低下する。このため、ラジエータ通風路１７ａ内とオイルクーラ通風路１７ｂ内との間に差圧が生じる。図７に示すように、この差圧を受けて第１の可動板２２ａはヒンジ２５を中心として開放位置へと回動し、これによりラジエータ通風路１７ａとオイルクーラ通風路１７ｂとが連通して、ラジエータ通風路１７ａからオイルクーラ通風路１７ｂへと流れる気流Ａir３が生起される。

【0039】

差圧は、機械室１２内に開口するラジエータ冷却ファン１９ａの吐出側とオイルクーラ冷却ファン１９ｂの吐出側との間にも生じる。このため、オイルクーラ冷却ファン１９ｂから吐出されてエンジン１４に衝突した気流Ａir１の一部は、気流Ａir４として循環通風路２８に沿ってラジエータ冷却ファン１９ａ側へと流れ、その後に、ラジエータ冷却ファン１９ａを逆流する気流Ａir５を生起する。結果として、オイルクーラ冷却ファン１９ｂから吐出された気流Ａir１の一部は、気流Ａir４、気流Ａir５、気流Ａir３としてラジエータ通風路１７ａとオイルクーラ通風路１７ｂとの間を循環し、ラジエータ冷却ファン１９ａを逆流する気流Ａir５は、その回転（正転）を妨げる方向に作用して回転低下を促進させる。従って、ラジエータ冷却ファン１９ａは急激に回転速度を低下させて早期のタイミングで停止する。

【0040】

なお、生起された気流Ａir５の流量は、ラジエータ冷却ファン１９ａの回転低下に伴って次第に増加する。即ち、生起された当初の気流Ａir５は、ラジエータ冷却ファン１９ａ上の主として図７中の下側（オイルクーラ冷却ファン１９ｂ側）の狭い領域を逆流するに過ぎない。しかし、ラジエータ冷却ファン１９ａの回転低下に伴って元々の気流Ａir１の流量が次第に減少するため、それに応じて気流Ａir５の流通領域が次第に図７中の上側へと拡大し、ラジエータ冷却ファン１９ａが停止した時点では、気流Ａir５がラジエータ冷却ファン１９ａ全体に及ぶことになる。

【0041】

図５のルーチンに戻って説明を続けると、ステップ３の処理を終えたコントローラ２３はステップ４に移行し、回転速度センサ２６により検出されたラジエータ冷却ファン１９ａの回転速度Ｎfが０以下であるか否かを判定する。ラジエータ冷却ファン１９ａが停止してステップ４の判定がＹesになると、ステップ５に移行してラジエータファンモータ２０ａを逆方向に駆動する。なお、逆駆動の開始タイミングはこれに限るものではなく、例えば、ラジエータ冷却ファン１９ａが停止する以前にラジエータファンモータ２０ａの逆駆動を開始してもよい。

【0042】

図８に示すように、ラジエータ冷却ファン１９ａは停止状態から逆転を開始し、これにより吸込側（負圧）と吐出側（正圧）とが反転して、機械室１２からラジエータ１８ａを経て車体外部へと流れる気流Ａir２を生起する。ラジエータ冷却ファン１９ａは次第に回転上昇し、それに伴って気流Ａir２の流量が増加する。

【0043】

コントローラ２３は、ステップ５の処理を終えるとステップ６に移行し、ラジエータ冷却ファン１９ａの回転速度Ｎfが目標回転速度Ｎftgtに達したか否かを判定する。例えば目標回転速度Ｎftgtとしては、ゴミの除去及び内部流体の昇温に対して好適な値がそれぞれ予め設定されており、ラジエータ冷却ファン１９ａを逆転させる目的（逆転条件に基づく）に応じて何れかの値を選択してステップ６の処理に適用する。

【0044】

ステップ６の判定がＹesになると、ステップ７に移行して基端固定装置３３のコイル３３ｂの通電を中止し、続くステップ８で先端固定装置３１のコイル３１ｂの通電を中止し、その後にルーチンを終了する。図９に示すように、基端固定装置３３のコイル３３ｂの通電が中止されると、その磁力が第１の可動板２２ａに作用して閉鎖位置へと回動させる。なお、ステップ７，８の処理は同時に実行してもよい。そして、先端固定装置３１のコイル３１ｂの通電が中止されると、その永久磁石３１ａに第１の可動板２２ａが吸着されて閉鎖位置に保たれる。

【0045】

第１の可動板２２ａが開放位置にあるときには、ラジエータ通風路１７ａからオイルクーラ通風路１７ｂへと流れる気流Ａir３の相当分だけ、ラジエータ１８ａを通過する気流Ａir２の流量が減少している。しかし、閉鎖位置への第１の可動板２２ａの回動が完了すると、ラジエータ冷却ファン１９ａの逆転により生起された全ての気流Ａir２がラジエータ１８ａを流通する。従って、ゴミの除去を目的とした逆転の場合には、ラジエータ１８ａに付着したゴミが車体外部に排出され、内部流体の昇温を目的とした逆転の場合には、ラジエータ１８ａ内のエンジン冷却水が昇温される。

【0046】

以上のようにラジエータ冷却ファン１９ａを逆転させる際には、隣接するオイルクーラ冷却ファン１９ｂにより生起される気流Ａir１を利用して、ラジエータ冷却ファン１９ａを逆流する気流Ａir５を生起して回転を妨げ、これによりラジエータ冷却ファン１９ａの迅速な回転停止、ひいては迅速な逆転を実現している。そして、特許文献１の技術のように、電源端子の短絡によりファンモータを発熱させていないため、ラジエータファンモータ２０ａの寿命が短くなる等の弊害を未然に防止することができる。結果として、本実施形態によれば、早期のタイミングでゴミの除去や内部流体の昇温を完了でき、いち早く本来のラジエータ１８ａによるエンジン冷却水の冷却を再開することができる。

【0047】

そして、何れかのタイミングでラジエータ冷却ファン１９ａは逆転から正転に戻されるが、本実施形態では、このときオイルクーラ冷却ファン１９ｂの回転速度Ｎfを一時的に低下させている。正転に戻されたラジエータ冷却ファン１９ａは目標回転速度まで回転上昇するが、その際に循環通風路２８を流れる気流Ａir４が回転上昇を妨げる方向に作用する。オイルクーラ冷却ファン１９ｂの回転低下により気流Ａir４が弱められるため、ラジエータ冷却ファン１９ａをより迅速に正転に戻すことができるという効果が得られる。

【0048】

なお、以上はラジエータ冷却ファン１９ａを逆転させる場合について説明したが、オイルクーラ冷却ファン１９ｂを逆転させる場合も制御内容については同様である。従って、重複する説明はしないが、図５のルーチンのステップ２，３の処理を、ラジエータファンモータ２０ａに代えてオイルクーラファンモータ２０ｂに適用し、ステップ３，７，８の処理を、第１の可動板２２ａの各固定装置３１，３３に代えて第２の可動板２２ｂの各固定装置３１，３３に適用すればよい。

【0049】

これによりオイルクーラ１８ｂに付着したゴミの除去、或いはエンジン潤滑油の昇温を達成できる。さらに、その際に上記と同様の過程を経て、差圧により第２の可動板２２ｂを開放してオイルクーラ通風路１７ｂからインタクーラ通風路１７ｃへと流れる気流Ａir３が生起されると共に、オイルクーラ冷却ファン１９ｂの回転を妨げる気流Ａir５が生起されるため、オイルクーラ冷却ファン１９ｂを迅速に停止・逆転させることができる。

【0050】

この制御状況においては、オイルクーラ通風路１７ｂ及びインタクーラ通風路１７ｃが、本発明の「第１及び第２の通風路」に相当し、オイルクーラ１８ｂ及びインタクーラ１８ｃが、本発明の「第１及び第２の熱交換器」に相当し、オイルクーラ冷却ファン１９ｂ及びインタクーラ冷却ファン１９ｃが、本発明の「第１及び第２の冷却ファン」に相当し、オイルクーラファンモータ２０ｂ及びインタクーラファンモータ２０ｃが、本発明の「第１及び第２のファンモータ」に相当し、第２の可動板２２ｂが、本発明の「可動板」に相当する。

【0051】

また、本実施形態では、インタクーラ冷却ファン１９ｃを逆転させることは可能であるものの、隣接するオイルクーラ冷却ファン１９ｂにより生起される気流Ａir１を利用したインタクーラ冷却ファン１９ｃの迅速な停止・逆転は望めない。図４に示す構造では、第２の可動板２２ｂがオイルクーラ通風路１７ｂ側に回動不能なため、インタクーラ冷却ファン１９ｃの駆動を中止しても、インタクーラ通風路１７ｃからオイルクーラ通風路１７ｂへと流れる気流Ａir３を生起できないためである。しかしながら、第２の可動板２２ｂをオイルクーラ通風路１７ｂ側にも回動可能に構成すれば、インタクーラ冷却ファン１９ｃについても迅速な停止・逆転を実現できることから、このように第２の可動板２２ｂを構成してもよい。

【0052】

なお、第１，２可動板２２ａ，２２ｂは、隣接する通風路１７ａ～１７ｃの間に生じる差圧を利用して開放する構成に限るものではない。例えば開閉モータにより可動板２２ａ，２２ｂを開閉駆動してもよく、以下に別例１，２として説明する。実施形態と共通する構成の箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。なお、第１，２の可動板２２ａ，２２ｂは同一構成のため、以下の説明では、第１の可動板２２ａを例示する。

【0053】

［別例１］
図１０は、モータ駆動により回動して開閉される別例１の第１の可動板２２ａを示す斜視図である。
通風路１７ａ，１７ｂ間の外部上面には開閉モータ４１が固定され、その出力軸４１ａはヒンジ２５の軸線Ｌh上に位置して第１の可動板２２ａに連結されている。これにより第１の可動板２２ａは、開閉モータ４１の正逆回転に応じて閉鎖位置と開放位置との間で回動する。

【0054】

従って、図５のステップ３では、固定装置３１，３３のコイル３１ｂ，３３ｂを通電する代わりに、開閉モータ４１を作動させて第１の可動板２２ａを開放位置へと回動させる。またステップ７，８では、固定装置３１，３３のコイル３１ｂ，３３ｂの通電を中止する代わりに、開閉モータ４１を作動させて第１の可動板２２ａを閉鎖位置へと回動させる。これにより、上記実施形態と同様に、第１の可動板２２ａの開閉に応じて気流Ａir３を生起することができる。

【0055】

この別例１によれば、上記実施形態の作用効果に加えて、冷却ファン１９ａ，１９ｂの逆転を一層迅速に行うことができる。詳しくは、実施形態の場合には、冷却ファン１９ａ，１９ｂの駆動を中止しても、差圧が発生するまでは可動板２２ａ，２２ｂが開放されないため、その分だけ気流Ａir３の生起に遅れが生じる。これに対して別例１では、冷却ファン１９ａ，１９ｂの駆動中止と共に遅滞なく可動板２２ａ，２２ｂを開放できるため、より迅速に気流Ａir３を生起できる。結果として冷却ファン１９ａ，１９ｂの回転停止、ひいては逆転のタイミングを早めることができる。

【0056】

［別例２］
図１１は、モータ駆動によりスライドして開閉される別例２の第１の可動板２２ａを示す斜視図、図１２は、図１１のXII-XII線断面図である。
オイルクーラ通風路１７ｂ内の上下には、隔壁２１の固定板２４に沿ってガイドレール５１（本発明の「ガイド部材」に相当し、図１２に上側のみ示す）が延設されている。第１の可動板２２ａの上端及び下端は各ガイドレール５１に嵌め込まれ、ガイドレール５１に案内されて隣接する通風路１７ａ，１７ｂを遮断する閉鎖位置と、通風路１７ａ，１７ｂを連通させる開放位置との間でスライド可能となっている。

【0057】

通風路１７ａ，１７ｂ間の外部上面には開閉モータ５２が固定され、その出力軸５２ａに固定されたピニオン５３は、第１の可動板２２ａの上縁に沿って設けられたラック５４と噛合している。開閉モータ５２の出力軸５２ａの回転運動はピニオン５３及びラック５４を介して直線運動に変換されるため、開閉モータ５２の正逆回転に応じて、ガイドレール５１に案内されながら第１の可動板２２ａが閉鎖位置と開放位置との間でスライドする。

【0058】

開閉モータ５２の作動タイミングは別例１と同様であり、これにより第１の可動板２２ａの開閉に応じて気流Ａir３を生起できる。重複する説明はしないが、この別例２においても、差圧の発生に関わらず遅滞なく可動板２２ａ，２２ｂを開放できるため、より迅速な冷却ファン１９ａ，１９ｂの逆転を実現することができる。

【0059】

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、油圧ショベル１の冷却システム１６に具体化したが、対象となる建設機械はこれに限るものではなく、互いに隣接する通風路内に熱交換器及び冷却ファンを配設した冷却システムを備えた建設機械であれば適用可能である。従って、例えばホイールローダ、タイヤローラ、ダンプトラック等の冷却システムとして具体化してもよい。

【0060】

また上記実施形態では、熱交換器１８ａ～１８ｃの下流側に冷却ファン１９ａ～１９ｃを配設し、車体外部の空気を冷却ファン１９ａ～１９ｃにより引き込んで熱交換器１８ａ～１８ｃに流通させる所謂引込式の冷却システム１６として具体化したが、これに限るものではない。例えば、熱交換器１８ａ～１８ｃの上流側に冷却ファン１９ａ～１９ｃを配設し、車体外部の空気を冷却ファン１９ａ～１９ｃにより熱交換器１８ａ～１８ｃに押し込んで流通させる所謂押込式の冷却システムとして具体化してもよく、この場合でも上記実施形態で述べた各種作用効果を達成することができる。

【符号の説明】

【0061】

１ 油圧ショベル
１２ 機械室
１４ エンジン
１７ａ ラジエータ通風路（第１及び第２の通風路）
１７ｂ オイルクーラ通風路（第１及び第２の通風路）
１７ｃ インタクーラ通風路（第１及び第２の通風路）
１８ａ ラジエータ（第１及び第２の熱交換器）
１８ｂ オイルクーラ（第１及び第２の熱交換器）
１８ｃ インタクーラ（第１及び第２の熱交換器）
１９ａ ラジエータ冷却ファン（第１及び第２の冷却ファン）
１９ｂ オイルクーラ冷却ファン（第１及び第２の冷却ファン）
１９ｃ インタクーラ冷却ファン（第１及び第２の冷却ファン）
２０ａ ラジエータファンモータ（第１及び第２のファンモータ）
２０ｂ オイルクーラファンモータ（第１及び第２のファンモータ）
２０ｃ インタクーラファンモータ（第１及び第２のファンモータ）
２１ 隔壁
２２ａ 第１の可動板（可動板）
２２ｂ 第２の可動板（可動板）
２３ コントローラ
２３ａ モータ制御部
２３ｂ 可動板制御部
２６ 回転速度センサ（回転速度検出部）
３１ 先端固定装置（固定装置）
３３ 基端定装置（固定装置）
４１，５２ 開閉モータ
４１ａ，５２ａ 出力軸
５１ ガイドレール（ガイド部材）
５３ ピニオン
５４ ラック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】