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(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】P2023168306
(43)【公開日】2023-11-24
(54)【発明の名称】熱交換装置
(51)【国際特許分類】
B60H 1/22 20060101AFI20231116BHJP
B60H 1/32 20060101ALI20231116BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20231116BHJP
H01M 10/615 20140101ALI20231116BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20231116BHJP
H01M 10/6556 20140101ALI20231116BHJP
H01M 10/6568 20140101ALI20231116BHJP
H01M 10/6571 20140101ALI20231116BHJP
H01M 10/633 20140101ALI20231116BHJP
【ＦＩ】
B60H1/22 651C
B60H1/32 626E
B60H1/22 611D
H01M10/613
H01M10/615
H01M10/625
H01M10/6556
H01M10/6568
H01M10/6571
H01M10/633
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023078868
(22)【出願日】2023-05-11
(31)【優先権主張番号】P 2022079501
(32)【優先日】2022-05-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000246273
【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000800
【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】岡 秀和
【テーマコード（参考）】
3L211
5H031
【Ｆターム（参考）】
3L211AA09
3L211BA02
3L211BA03
3L211BA32
3L211CA12
3L211DA24
3L211DA25
3L211DA50
3L211GA24
3L211GA25
3L211GA49
5H031AA09
5H031HH06
5H031KK03
5H031KK08
(57)【要約】
【課題】本発明は、従来に比べ電力消費を削減しながら温度調整対象部を効率的に調温することができる熱交換装置を提供することを目的とする。
【解決手段】熱交換装置１０は、流体が流れる流体配管の経路中に設けられて流体を冷却する第１熱交換器３１、第２熱交換器５３と第３熱交換器５５とを有する熱交換部５０、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とに流れる風を発生させる送風用のファン４０およびファン４０を制御するコントローラ１１を備え、第１熱交換器３１と第２熱交換器５３とが対向して配置されており、コントローラ１１は、温度調整対象部を加熱および冷却の何れかの状態に応じて、ファン４０による風の向きを設定する。
【選択図】図３
【解決手段】熱交換装置１０は、流体が流れる流体配管の経路中に設けられて流体を冷却する第１熱交換器３１、第２熱交換器５３と第３熱交換器５５とを有する熱交換部５０、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とに流れる風を発生させる送風用のファン４０およびファン４０を制御するコントローラ１１を備え、第１熱交換器３１と第２熱交換器５３とが対向して配置されており、コントローラ１１は、温度調整対象部を加熱および冷却の何れかの状態に応じて、ファン４０による風の向きを設定する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体が流れる流体配管の経路中に設けられて前記流体を冷却する第１熱交換器、
および温度調整対象部を加熱および冷却の何れかを行う第３熱交換器を有する熱交換部、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とに流れる風を発生させる送風用のファンおよび
前記ファンの動作を制御するコントローラを備え、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とが対向して配置されている、建設機械に用いられる熱交換装置において、
前記第２熱交換器と、前記第３熱交換器とは、直接的に接続されて熱交換を行い、又は間接的に熱交換を行い、
前記コントローラは、前記温度調整対象部を加熱および冷却の何れかの状態に応じて、前記ファンによる風の向きを設定する、熱交換装置。
および温度調整対象部を加熱および冷却の何れかを行う第３熱交換器を有する熱交換部、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とに流れる風を発生させる送風用のファンおよび
前記ファンの動作を制御するコントローラを備え、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とが対向して配置されている、建設機械に用いられる熱交換装置において、
前記第２熱交換器と、前記第３熱交換器とは、直接的に接続されて熱交換を行い、又は間接的に熱交換を行い、
前記コントローラは、前記温度調整対象部を加熱および冷却の何れかの状態に応じて、前記ファンによる風の向きを設定する、熱交換装置。
【請求項2】
前記熱交換部は、前記建設機械の空調装置であり、
前記ファンによる風は、前記空調装置が冷房運転時には前記第２熱交換器から前記第１熱交換器への方向に流れ、前記空調装置が暖房運転時には前記第１熱交換器から前記第２熱交換器への方向に流れるように制御される、請求項１に記載の熱交換装置。
前記ファンによる風は、前記空調装置が冷房運転時には前記第２熱交換器から前記第１熱交換器への方向に流れ、前記空調装置が暖房運転時には前記第１熱交換器から前記第２熱交換器への方向に流れるように制御される、請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項3】
前記熱交換装置は暖房ヒータを有し、
前記流体の温度に応じて、前記建設機械の運転室に設けられている暖房ヒータが作動制御される、請求項２に記載の熱交換装置。
前記流体の温度に応じて、前記建設機械の運転室に設けられている暖房ヒータが作動制御される、請求項２に記載の熱交換装置。
【請求項4】
前記熱交換装置は暖房ヒータを有し、
前記第２熱交換器の温度に応じて、前記建設機械の運転室に設けられている暖房ヒータが作動制御される、請求項２に記載の熱交換装置。
前記第２熱交換器の温度に応じて、前記建設機械の運転室に設けられている暖房ヒータが作動制御される、請求項２に記載の熱交換装置。
【請求項5】
前記熱交換装置は暖房ヒータを有し、
外気温に応じて、前記建設機械の運転室に設けられている暖房ヒータが作動制御される、請求項２に記載の熱交換装置。
外気温に応じて、前記建設機械の運転室に設けられている暖房ヒータが作動制御される、請求項２に記載の熱交換装置。
【請求項6】
前記空調装置が暖房運転時において、前記流体の温度が所定閾値以上である場合は、前記ファンによる送風方向は冷房運転時と同じ方向に制御される、請求項２に記載の熱交換装置。
【請求項7】
前記熱交換部は、前記建設機械が有するバッテリの温度を調整するバッテリ調温装置であり、
前記ファンによる風は、前記バッテリ調温装置がバッテリを冷却する時には前記第２熱交換器から前記第１熱交換器への方向に流れ、前記バッテリ調温装置がバッテリを加熱する時には前記第１熱交換器から前記第２熱交換器への方向に流れるように制御される、請求項１に記載の熱交換装置。
前記ファンによる風は、前記バッテリ調温装置がバッテリを冷却する時には前記第２熱交換器から前記第１熱交換器への方向に流れ、前記バッテリ調温装置がバッテリを加熱する時には前記第１熱交換器から前記第２熱交換器への方向に流れるように制御される、請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項8】
前記熱交換部は、前記バッテリを加熱するバッテリヒータを有し、
前記流体の温度に応じて、前記バッテリヒータが作動制御される、請求項７に記載の熱交換装置。
前記流体の温度に応じて、前記バッテリヒータが作動制御される、請求項７に記載の熱交換装置。
【請求項9】
前記熱交換部は、前記バッテリを加熱するバッテリヒータを有し、
前記第１熱交換器の周辺部の外気温に応じて、前記バッテリヒータが作動制御される、請求項７に記載の熱交換装置。
前記第１熱交換器の周辺部の外気温に応じて、前記バッテリヒータが作動制御される、請求項７に記載の熱交換装置。
【請求項10】
前記熱交換部は、前記バッテリを加熱するバッテリヒータを有し、
前記バッテリヒータにより前記バッテリが加熱されている時に、前記流体の温度が所定閾値以上となった場合は、前記ファンによる送風方向は前記バッテリの冷却時と同じ方向に制御されるとともに、前記バッテリヒータはオンにされる、請求項７に記載の熱交換装置。
前記バッテリヒータにより前記バッテリが加熱されている時に、前記流体の温度が所定閾値以上となった場合は、前記ファンによる送風方向は前記バッテリの冷却時と同じ方向に制御されるとともに、前記バッテリヒータはオンにされる、請求項７に記載の熱交換装置。
【請求項11】
前記流体は油圧ポンプにより加圧されるオイルであり、
前記オイルの温度が所定閾値より低い時に前記オイルの温度を上げる昇温装置を有している、請求項２～１０の何れか１項に記載の熱交換装置。
前記オイルの温度が所定閾値より低い時に前記オイルの温度を上げる昇温装置を有している、請求項２～１０の何れか１項に記載の熱交換装置。
【請求項12】
前記ファンは、回転数がそれぞれ制御される２つのファンを含んでおり、
前記２つのファンは、前記第１熱交換器を挟んで前記第２熱交換器と反対側、前記第２熱交換器を挟んで前記第１熱交換器と反対側および前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間の何れか２か所にそれぞれ配置されている、請求項２～１０の何れか１項に記載の熱交換装置。
前記２つのファンは、前記第１熱交換器を挟んで前記第２熱交換器と反対側、前記第２熱交換器を挟んで前記第１熱交換器と反対側および前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間の何れか２か所にそれぞれ配置されている、請求項２～１０の何れか１項に記載の熱交換装置。
【請求項13】
前記熱交換部は、温度調整対象部を調温する第３熱交換器、
前記第２熱交換器と、前記第３熱交換器との間に介在して、前記第２熱交換器および前記第３熱交換器の何れか一方から何れか他方へ熱を伝達する中間熱交換部および
前記中間熱交換部と前記第２熱交換器および前記中間熱交換部と前記第３熱交換器のそれぞれの接続状態を切り替え可能な切替弁を有している、請求項２～１０の何れか１項に記載の熱交換装置。
前記第２熱交換器と、前記第３熱交換器との間に介在して、前記第２熱交換器および前記第３熱交換器の何れか一方から何れか他方へ熱を伝達する中間熱交換部および
前記中間熱交換部と前記第２熱交換器および前記中間熱交換部と前記第３熱交換器のそれぞれの接続状態を切り替え可能な切替弁を有している、請求項２～１０の何れか１項に記載の熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建設機械の熱交換装置に関し、具体的には熱交換器から放熱される熱を温度調整対象部の温度調整に利用することができる熱交換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、バッテリ駆動の建設機械において、運転室を暖房する装置に関する発明が開示されている。特許文献１に開示された発明は、暖房用の電熱器を有し、水を熱媒体として運転室との間を循環させて、運転室を暖房する装置を備えている。
【0003】
また、特許文献２には、ヒートポンプ式冷暖房装置に関する発明が記載されている。特許文献２のヒートポンプ式冷暖房装置は、暖房時の補助手段として、油圧機構の加圧油と空調装置用冷媒とを熱交換器に循環させ、熱交換器の内部において加圧油の熱を冷媒に吸収させる熱交換器を備えている。特許文献２のヒートポンプ式冷暖房装置は、加圧油と空調装置用冷媒とを通す熱交換器を備えることで、加圧油の熱を暖房に利用して低温時の暖房効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００３－２６７０３７号公報
【特許文献2】特公平７－５０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献１に記載された発明では、暖房用の電熱器を備えることが必要であった。また、電熱器の電力をバッテリで賄うため、暖房にバッテリ電力を消費するため、建設機械が稼働できる作業時間が短くなるという欠点が存在した。また、特許文献２に記載された発明では、加圧油と冷媒とを通して熱交換する追加の熱交換器が必要であった。
【0006】
本発明は、従来に比べ消費電力を削減しながら、温度調整対象部を効率的に温度調整することができる熱交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る熱交換装置は、流体が流れる流体配管の経路中に設けられて流体を冷却する第１熱交換器、第２熱交換器および温度調整対象部を加熱および冷却の何れかを行う第３熱交換器を有する熱交換部、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とに流れる風を発生させる送風用のファンおよびファンの動作を制御するコントローラを備え、第１熱交換器と第２熱交換器とが対向して配置されている、建設機械に用いられる熱交換装置において、第２熱交換器と、第３熱交換器とは、直接的に接続されて熱交換を行い、又は間接的に熱交換を行い、コントローラは温度調整対象部を加温および冷却の何れかの状態に応じて、ファンによる風の向きを設定する。
【0008】
本発明に係る熱交換装置は、対向して配置されている第１熱交換器および、第２熱交換器と第３熱交換器とを有し、温度調整対象部を加温および冷却の何れかの状態に応じて、ファンによる風の向きを設定する。そのため、熱交換装置は第２熱交換器を介して空気中に熱を放出、又は第２熱交換器を介して空気中から熱を吸収することができ、ヒートポンプ効果により温度調整対象部を効率的に加温、又は冷却できる。したがって、従来に比べ消費電力を削減しながら、温度調整対象部を効率的に調温することができる熱交換装置とすることができる。
【0009】
本発明に係る熱交換装置では、ファンによる風は、空調装置の冷房運転時には第２熱交換器から第１熱交換器への方向に流れ、空調装置の暖房運転時には第１熱交換器から第２熱交換器への方向に流れるように制御される。
【0010】
本発明に係る熱交換装置では、暖房運転時において、ファンによる風で第１熱交換器の熱を第２熱交換器で吸熱させることで、ヒートポンプ効果により暖房効率を上げることができる。
【0011】
また、本発明に係る熱交換装置では、流体の温度に応じて、運転室に設けられている暖房ヒータが作動制御されることが好ましい。
【0012】
これにより、本発明に係る熱交換装置は、暖房時、流体の温度に応じて、暖房ヒータのオンオフ制御がされ、運転室を暖房することができる。また不要時に暖房ヒータの作動を止めて消費電力を削減することができる。
【0013】
また、本発明に係る熱交換装置では、第２熱交換器の温度に応じて、運転室に設けられている暖房ヒータが作動制御されることが好ましい。
【0014】
これにより、本発明に係る熱交換装置は、暖房時、第２熱交換器の温度に応じて、暖房ヒータのオンオフ制御がされ、運転室を暖房することができる。また、不要時に暖房ヒータの作動を止めて消費電力を削減することができる。
【0015】
また、本発明に係る熱交換装置は暖房ヒータを有し、外気温に応じて、建設機械の運転室に設けられている暖房ヒータが作動制御されることが好ましい。
【0016】
これにより、本発明に係る熱交換装置は、暖房時、外温度に応じて、暖房ヒータのオンオフ制御がされ、運転室を暖房することができる。また不要時に暖房ヒータの作動を止めて消費電力を削減することができる。
【0017】
また、本発明に係る熱交換装置では、空調装置が暖房運転時において、流体の温度が所定閾値以上である場合は、ファンによる送風方向は冷房運転時と同じ方向に制御されることが好ましい。
【0018】
これにより、本発明に係る熱交換装置は、暖房運転時において、流体の温度が所定閾値以上になった時には、ファンによる風の向きを冷却効率が良い冷房運転時と同じ方向にして、流体の冷却性を向上させることができる。
【0019】
また、本発明に係る熱交換装置では、熱交換部は、建設機械が有するバッテリの温度を調整するバッテリ調温装置であり、ファンによる風は、バッテリ調温装置がバッテリを冷却する時には第２熱交換器から第１熱交換器への方向に流れ、バッテリ調温装置がバッテリを加温する時には第１熱交換器から第２熱交換器への方向に流れるように制御されることが好ましい。
【0020】
本発明に係る熱交換装置では、ファンによる風は、バッテリ調温装置がバッテリを冷却する時には第２熱交換器から第１熱交換器への方向に流れ、バッテリ調温装置がバッテリを加温する時には第１熱交換器から第２熱交換器への方向に流れるように制御される。そのため、熱交換装置は、第２熱交換器を介して空気中から熱を吸収、又は第２熱交換器を介して空気中に熱を放出することができ、ヒートポンプ効果により温度調整対象部を効率的に加温、又は冷却できる。したがって、従来に比べ電力消費を削減しながら、温度調整対象部を効率的に調温することができる熱交換装置とすることができる。
【0021】
また、本発明に係る熱交換装置は、バッテリを加温するバッテリヒータを有し、流体の温度に応じてバッテリヒータが作動制御されることが好ましい。
【0022】
本発明に係る熱交換装置では、バッテリを加温するバッテリヒータを有し、流体の温度に応じてバッテリヒータが作動制御される。バッテリの加温時、流体の温度に応じて、暖房ヒータのオンオフ制御がされ、ヒートポンプ効果に加えてバッテリを加温することができる。また、加温の不要時にはバッテリヒータの作動を止めて消費電力を削減することができる。したがって、従来に比べ電力消費を削減しながら、温度調整対象部を効率的に調温することができる熱交換装置とすることができる。
【0023】
また、本発明に係る熱交換装置は、バッテリを加温するバッテリヒータを有し、第１熱交換器周辺の外気温に応じてバッテリヒータが作動制御されることが好ましい。
【0024】
本発明に係る熱交換装置では、バッテリを加温するバッテリヒータを有し、第１熱交換器周辺の外気温に応じてバッテリヒータが作動制御される。バッテリの加温時、第１熱交換器周辺の外気温に応じて、暖房ヒータのオンオフ制御がされ、ヒートポンプ効果に加えてバッテリを加温することができる。また、加温が不要の時にはバッテリヒータの作動を止めて消費電力を削減することができる。したがって、従来に比べ電力消費を削減しながら、温度調整対象部を効率的に調温することができる熱交換装置とすることができる。
【0025】
また、本発明に係る熱交換装置は、バッテリを加温するバッテリヒータを有し、
バッテリヒータによりバッテリが加温されている時に、流体の温度が所定閾値以上となった場合は、ファンによる送風方向はバッテリの冷却時と同じ方向に制御されることが好ましい。
バッテリヒータによりバッテリが加温されている時に、流体の温度が所定閾値以上となった場合は、ファンによる送風方向はバッテリの冷却時と同じ方向に制御されることが好ましい。
【0026】
本発明に係る熱交換装置では、バッテリを加温するバッテリヒータを有し、バッテリヒータによりバッテリが加温されている時に、流体の温度が所定閾値以上である場合は、ファンによる送風方向はバッテリの冷却時と同じ方向に制御される。そのため、ファンによる風の向きを冷却効率が良い冷房運転時と同じ方向にして、流体の冷却性を向上させることができる。したがって、従来に比べ電力消費を削減しながら、温度調整対象部を効率的に調温することができる熱交換装置とすることができる。
【0027】
また、本発明に係る熱交換装置では、流体は油圧ポンプにより加圧されるオイルであり、オイルの温度が所定閾値より低い時にオイルの温度を上げる昇温装置を有していることが好ましい。
【0028】
これにより、暖房時にオイルが低温の場合でも、昇温装置により早くオイルを昇温して、ヒートポンプ効果により暖房効率を上げることができる。
【0029】
また、本発明に係る熱交換装置は、ファンは、回転数がそれぞれ制御される２つのファンを含んでおり、２つのファンは、第１熱交換器を挟んで第２熱交換器と反対側、第２熱交換器を挟んで第１熱交換器と反対側および第１熱交換器と第２熱交換器との間の何れか２か所にそれぞれ配置されていることが好ましい。
【0030】
これにより、冷房時、又は暖房時において、温度変化状況が異なる流体と第２熱交換器とがそれぞれ最適温度になるように、独立して制御することができる。
【0031】
また、本発明に係る熱交換装置は、温度調整対象部を調温する第３熱交換器、第２熱交換器と、第３熱交換器との間に介在して、第２熱交換器および第３熱交換器の何れか一方から何れか他方へ熱を伝達する中間熱交換部および中間熱交換部と第２熱交換器および中間熱交換部と第３熱交換器のそれぞれの接続状態を切り替え可能な切替弁を有していることが好ましい。
【0032】
本発明に係る熱交換装置は、温度調整対象部を調温する第３熱交換器、第２熱交換器と、第３熱交換器との間に介在して、第２熱交換器および第３熱交換器の何れか一方から何れか他方へ熱を伝達する中間熱交換部および中間熱交換部と第２熱交換器および中間熱交換部と第３熱交換器のそれぞれの接続状態を切り替え可能な切替弁を有している。そのため、圧縮機との接続を切り替え用として高価な四方弁を用いることなく、熱交換装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明に係る熱交換装置の第１実施例を示す概要図。
【図8】本発明に係る熱交換装置の第３実施例を示す概要図。
【図9】本発明に係る熱交換装置の第４実施例を示す概要図。
【図10】本発明に係る熱交換装置の第４実施例を示す概要図。
【発明を実施するための形態】
【0034】
＜第１実施例＞
図１～図３を参照して、本発明の第１実施例の熱交換装置１０を説明する。図１は、熱交換装置１０を備える建設機械の関連部分を示す概要図である。図２は、熱交換装置１０の第２熱交換器を備える空調装置の運転モードを示す概要図である。図３は、熱交換装置１０が備えるファンの送風状態を示す概要図である。
図１～図３を参照して、本発明の第１実施例の熱交換装置１０を説明する。図１は、熱交換装置１０を備える建設機械の関連部分を示す概要図である。図２は、熱交換装置１０の第２熱交換器を備える空調装置の運転モードを示す概要図である。図３は、熱交換装置１０が備えるファンの送風状態を示す概要図である。
【0035】
［建設機械の構成］
熱交換装置１０を備える建設機械は、建設機械が作動することにより熱せられた流体を冷却する第１熱交換器、空調装置の第２熱交換器および送風用のファンを備えていれば、何れの種類の建設機械でも本発明が適用可能である。又、本発明は解体機にも適用可能である。建設機械は図示しないが、例えばクローラショベル、クレーン、ホイールローダ、ブルドーザ等であり、下部走行体と、下部走行体上に旋回可能に搭載されている上部旋回体とを備えている建設機械および上部旋回体を備えていない建設機械の何れにも適用可能である。建設機械等の前方には、ブーム、アームおよびアタッチメントを含む各種作業機構が設けられている。また、建設機械等の前方又は中央には、箱状に形成された運転室が備えられている。建設機械の走行用および作業機構用駆動源は、バッテリ、又は内燃機関である。
熱交換装置１０を備える建設機械は、建設機械が作動することにより熱せられた流体を冷却する第１熱交換器、空調装置の第２熱交換器および送風用のファンを備えていれば、何れの種類の建設機械でも本発明が適用可能である。又、本発明は解体機にも適用可能である。建設機械は図示しないが、例えばクローラショベル、クレーン、ホイールローダ、ブルドーザ等であり、下部走行体と、下部走行体上に旋回可能に搭載されている上部旋回体とを備えている建設機械および上部旋回体を備えていない建設機械の何れにも適用可能である。建設機械等の前方には、ブーム、アームおよびアタッチメントを含む各種作業機構が設けられている。また、建設機械等の前方又は中央には、箱状に形成された運転室が備えられている。建設機械の走行用および作業機構用駆動源は、バッテリ、又は内燃機関である。
【0036】
［作業機構２０の構成］
作業機構２０は、流体圧によりブーム等を作動させる機構である。作業機構２０は、図示されないバッテリにて駆動される電動機２１、電動機２１が駆動する可変容量型の油圧ポンプ２２、送出する油圧を制御するコントロールバルブ２３、油圧により駆動されるアクチュエータ２４、第１熱交換器３１、昇温装置３２および作動油タンク８（リザーバ）３３を有している。熱交換装置１０は、建設機械の作動により高温となる流体が流れる流体配管の経路中に設けられて流体を冷却する第１熱交換器３１を備えている。前記流体は作業機構２０を流れるオイルであり、第１熱交換器３１はオイルクーラ３１である。
作業機構２０は、流体圧によりブーム等を作動させる機構である。作業機構２０は、図示されないバッテリにて駆動される電動機２１、電動機２１が駆動する可変容量型の油圧ポンプ２２、送出する油圧を制御するコントロールバルブ２３、油圧により駆動されるアクチュエータ２４、第１熱交換器３１、昇温装置３２および作動油タンク８（リザーバ）３３を有している。熱交換装置１０は、建設機械の作動により高温となる流体が流れる流体配管の経路中に設けられて流体を冷却する第１熱交換器３１を備えている。前記流体は作業機構２０を流れるオイルであり、第１熱交換器３１はオイルクーラ３１である。
【0037】
アクチュエータ２４は、例えば油圧シリンダであり、内部に空間が形成されている。前記空間内には、ピストン２５が前記空間内を摺動可能に収容されており、ピストン２５により第１空間２７および第２空間２８の２つに仕切られている。第１空間２７および第２空間２８はオイルで満たされており、両者とコントロールバルブ２３との間は、それぞれ配管で接続されている。
【0038】
ピストン２５の摺動方向の一端面にはロッド２６の一端部が接続されており、ロッド２６はアクチュエータ２４の一端面をシール部材で密閉された状態で貫通している。アクチュエータ２４は上部旋回体に保持され、ロッド２６の他端部はブームに接続されている。ブームが操作されると、オイルはコントロールバルブ２３内で流路が制御されて、油圧ポンプ２２からコントロールバルブ２３を介して、第１空間２７、又は第２空間２８に流れる。オイルは、第１空間２７、又は第２空間２８に流入し、ピストン２５を押圧してロッド２６がシリンダ部に対して伸縮する。ロッド２６の伸縮に伴い、ブームが作動する。
【0039】
アクチュエータ２４は複数備えられており、ブームとアームおよびアームとアタッチメントのそれぞれの間に接続されている。アームおよびアタッチメントの各操作レバーを操作すると、油圧により上記ブームの作動メカニズムと同様にアームおよびアタッチメントが作動する。
【0040】
オイルが第１空間２７、又は第２空間２８の何れか一方に流入し、ピストン２５が押圧されると、第１空間２７、又は第２空間２８の何れか他方からオイルが送出される。送出されたオイルは、コントロールバルブ２３を介して、オイルクーラ３１に流れる。オイルクーラ３１で冷やされたオイルは、作動油タンク３３に流れて貯留される。作動油タンク３３のオイルは、油圧ポンプ２２により吸いこまれ、作業機構２０を循環する。
【0041】
コントロールバルブ２３と、オイルクーラ３１との間には、昇温装置３２が配置されている。昇温装置３２は、低温のオイルを昇温する装置である。昇温装置３２は、例えば、電磁バルブを有するリリーフ弁であり、リリーフ圧を調整制御することができる。オイルが所定温度以上ではリリーフ弁は開放状態に制御され、オイルが所定温度以下の低温時にはリリーフ圧は規定値に設定される。リリーフ圧が規定値に設定されることで、リリーフ弁の内部を流れるオイルは大きな抵抗を受けて負荷がかかり、それによりリリーフ弁が開放状態の時に比べて、オイルが早く暖められる。
【0042】
［空調装置５０の構成］
熱交換装置１０は、熱交換部５０である空調装置５０を有している。空調装置５０は周知の作用効果、すなわち、運転室の空調を制御するものであり、運転室と、外気との間で熱交換を行う。空調装置５０は、運転室の空調を行う装置である。空調装置５０は、ヒートポンプ式エアコンであり、公知のとおり、圧縮機５１、四方弁５２、第２熱交換器５３、膨張弁５４、エバポレータにより構成される第３熱交換器５５および室内ファン５６を有している。第２熱交換器５３は、例えばコンデンサにより構成される。また、空調装置５０は、流体が低温時でありヒートポンプ効果が低い場合に、運転室を暖める暖房ヒータ６０を有している。熱交換部５０は、温度調整対象部である運転室内を、エバポレータにより構成される第３熱交換器５５で調温する。
熱交換装置１０は、熱交換部５０である空調装置５０を有している。空調装置５０は周知の作用効果、すなわち、運転室の空調を制御するものであり、運転室と、外気との間で熱交換を行う。空調装置５０は、運転室の空調を行う装置である。空調装置５０は、ヒートポンプ式エアコンであり、公知のとおり、圧縮機５１、四方弁５２、第２熱交換器５３、膨張弁５４、エバポレータにより構成される第３熱交換器５５および室内ファン５６を有している。第２熱交換器５３は、例えばコンデンサにより構成される。また、空調装置５０は、流体が低温時でありヒートポンプ効果が低い場合に、運転室を暖める暖房ヒータ６０を有している。熱交換部５０は、温度調整対象部である運転室内を、エバポレータにより構成される第３熱交換器５５で調温する。
【0043】
空調装置５０は、コントローラ１１を有しており、空調装置５０に含まれる装置を制御している。コントローラ１１は、冷暖房切り替えスイッチ１３が設けられている空調操作部１２を有しており、操縦者は空調操作部１２を操作して、空調装置５０の運転モード、温度、風量等を設定できる。
【0044】
図２を参照して、空調装置５０の冷暖房設定に関する制御を説明する。図２は、空調装置５０の運転モード設定に関するフローチャート図である。以下に、その流れを説明する。なお、ファン４０の送風方向に関する説明については後述する。
【0045】
コントローラ１１は、空調操作部１２の冷暖房切り替えスイッチ１３をモニタしており、冷暖房切り替えスイッチ１３の操作を検出する（図２／ＳＴＥＰ１１０）。
【0046】
コントローラ１１は、冷暖房切り替えスイッチ１３の操作を検出すると、選択された運転モードが冷房かを判定する（図２／ＳＴＥＰ１２０）。
【0047】
ＳＴＥＰ１２０で冷房と判定した場合、ファン４０の送風方向を上部旋回体の外側から内側になるようにファン４０の回転方向を設定して、冷房運転を開始する（図２／ＳＴＥＰ１３０）。
【0048】
ＳＴＥＰ１２０で暖房と判定した場合、ファン４０の送風方向を上部旋回体の内側から外側になるようにファン４０の回転方向を設定して、暖房運転を開始する（図２／ＳＴＥＰ１４０）。
【0049】
建設機械の運転中には、以上の制御が繰り返される。
【0050】
ヒートポンプ式の空調装置５０の作動を説明する。冷房時の作動は、次のとおりである。圧縮機５１によって圧縮された冷媒は四方弁５２を通って第２熱交換器５３に入る。冷媒は第２熱交換器５３でファン４０による風によって冷却され、膨張弁５４で気化した状態でエバポレータにより構成される第３熱交換器５５に送られる。気化した冷媒は、運転室の第３熱交換器５５周辺の熱を吸収して第３熱交換器５５が冷やされる。室内ファン５６は、冷やされた第３熱交換器５５に風を通過させて冷風を送り出す。冷媒は、第３熱交換器５５を出て圧縮機５１に戻り、再び圧縮される。以上のサイクルを繰り返して、冷房運転が行われる。
【0051】
次に暖房時の作動を説明する。暖房時に冷媒が流れる向きは、冷房時と反対である。冷媒は、第２熱交換器５３に通りながら外気から熱を吸収して、圧縮機５１によって圧縮され、四方弁５２を通って第３熱交換器５５に入る。冷媒は第３熱交換器５５内で温度が下がって液化し、それによって熱が放出されて第３熱交換器５５が暖められる。室内ファン５６は、第３熱交換器５５に風を通過させて温風を送り出す。冷媒は、第３熱交換器５５を出て膨張弁５４で気化した状態で第２熱交換器５３に送られる。以上のサイクルを繰り返して、暖房運転が行われる。
【0052】
［熱交換装置１０の構成および作動］
図３を参照して、本発明の熱交換装置１０の作動を空調装置５０の作動モードと、ファン４０による送風方向を説明する。図３は、上部旋回体の内部に配置されている熱交換装置１０を示す概要図である。本発明の熱交換装置１０は、流体が流れる流体配管の経路中に設けられて流体を冷却する第１熱交換器３１であるオイルクーラ３１、空調装置５０の第２熱交換器５３および、送風用のファン４０を有している。ファン４０は、電動機４１、電動機４１の回転軸に接続された軸部４２および軸部４２にそれぞれの一端が接続されている複数のファンブレード４３を有している。ファンブレード４３を回転させる電動機４１は、コントローラ１１の制御により何れの回転方向にも回転可能である。
図３を参照して、本発明の熱交換装置１０の作動を空調装置５０の作動モードと、ファン４０による送風方向を説明する。図３は、上部旋回体の内部に配置されている熱交換装置１０を示す概要図である。本発明の熱交換装置１０は、流体が流れる流体配管の経路中に設けられて流体を冷却する第１熱交換器３１であるオイルクーラ３１、空調装置５０の第２熱交換器５３および、送風用のファン４０を有している。ファン４０は、電動機４１、電動機４１の回転軸に接続された軸部４２および軸部４２にそれぞれの一端が接続されている複数のファンブレード４３を有している。ファンブレード４３を回転させる電動機４１は、コントローラ１１の制御により何れの回転方向にも回転可能である。
【0053】
熱交換装置１０は、上部旋回体の内部において、外側から内側に、第２熱交換器５３、オイルクーラ３１およびファン４０の順で配置されている。第２熱交換器５３と、オイルクーラ３１はそれぞれ、略直方体形状である。オイルクーラ３１の外面の略平行な１組の平面部は、空気が導入、又は導出される空気導入出部３５、３６であり、空気は何れか一方から導入され、何れか他方から導出される。また、第２熱交換器５３の外面の略平行な１組の平面部は、空気が導入、又は導出される空気導入出部５８、５９であり、空気は何れか一方から導入され、何れか他方から導出される。
【0054】
第２熱交換器５３と、オイルクーラ３１とは、互いの空気導入出部５９および空気導入出部３５が略平行にして対向し、かつ互いの左右方向中心を合わせて配置されている。また、ファン４０は、オイルクーラ３１の第２熱交換器５３と反対側面に配置されている。したがって、ファン４０の回転による風は、第２熱交換器５３の空気導入出部５８、５９の間およびオイルクーラ３１の空気導入出部の間のそれぞれに形成されている冷却フィン同士の隙間を通過して流れる。第１方向である矢印Ａの方向の風は、第２熱交換器５３の空気導入出部５８、５９、オイルクーラ３１の空気導入出部３５、３６の順で流れる。又、第２方向である矢印Ｂの方向の風は、上記と逆に、オイルクーラ３１の空気導入出部３６、３５、第２熱交換器５３の空気導入出部５９、５８の順で流れる。
【0055】
空調装置５０の冷房運転時には、ファン４０の回転による風は、図３の矢印Ａで示される上部旋回体の外側から内側である第１方向に流れるように、コントローラ１１がファン４０の回転方向を制御する。これにより、冷却が必要な第２熱交換器５３とオイルクーラ３１とを、上部旋回体の内部に比べて冷たい空気を上部旋回体の外部空間から取り入れられるので、空調装置５０は運転室を効率よく冷房することができる。ファン４０の作動中、ファン４０の回転数は、所定の回転数で一定に保たれる。又は、ファン４０の回転数は、コントローラ１１により回転数が０ｒｐｍ以上最高回転数以下の範囲において、オイルの温度Ｔに比例して制御されていてもよい。
【0056】
空調装置５０の暖房運転時には、ファン４０の回転による風は、図３の矢印Ｂで示される上部旋回体の内側から外気側（内側から外側）である第２方向に流れるように、コントローラ１１がファン４０の回転方向を制御する。これにより、冷却が必要なオイルクーラ３１にはファン４０の回転による風をあてて冷却することができる。オイルクーラ３１から放熱されて暖められた空気は、第２方向に沿ってオイルクーラ３１から第２熱交換器５３に流れ、第２熱交換器５３を暖める。
【0057】
暖房運転時には、空調装置５０は、冷媒が第２熱交換器５３から運転室の第３熱交換器５５に流れて加温して運転室を暖める。しかし、外気温が低温時は、従来のヒートポンプ式の空調装置では暖房効率が低下する。本発明の熱交換装置１０は、そのような低温時でも、オイルクーラ３１からの放熱を第２熱交換器５３で吸熱して暖房に利用し、ヒートポンプ作用で空調装置５０により運転室を効率よく暖めることができる。また、オイルクーラ３１からの放熱を暖房に利用することで、バッテリの電力消費を従来の追加の電熱器式ヒータより削減することができる。したがって、バッテリ駆動の建設機械の場合には、バッテリ電力を消費することによる作業時間の低下を避けることができる。
【0058】
図１と図４とを参照して、運転室に設けられている暖房ヒータ６０の動作に関して説明する。暖房ヒータ６０は、空調装置５０の暖房性能が低下する建設機械の始動直後等において用いられる、追加的な暖房装置である。暖房ヒータ６０は、建設機械が備えているバッテリの電力により、公知の方法で熱を発生する。暖房ヒータ６０は、例えばニクロム線等の高い抵抗値の導体を有しており、バッテリから電流を流し、ジュール熱を発生させて暖房する。暖房ヒータ６０は、室内ファン５６の送風があたる位置に配置されており、暖房ヒータ６０が作動した時には、第３熱交換器５５と、暖房ヒータ６０とにより、運転室が暖房される。
【0059】
図４を参照して、暖房ヒータ６０の作動を説明する。暖房ヒータ６０は、作業機構２０を流れるオイルの温度Ｔに応じて、コントローラ１１により制御される。コントローラ１１は、作業機構２０を流れるオイルの温度Ｔを検出する温度センサ１４を有している。温度センサ１４は、コントロールバルブ２３とオイルクーラ３１との間の配管のオイルクーラ３１に隣接した位置に取付けられている。温度センサ１４によるオイルの温度Ｔの検出は、空調装置５０が作動中、常時行われている。
【0060】
建設機械の始動直後、作業機構２０を流れるオイルの温度Ｔは、暖房ヒータ６０の暖房を停止する温度である閾値より低く、コントローラ１１は暖房ヒータ６０を作動させる。オイルの温度Ｔが低い間は、オイルクーラ３１からの放熱量は少なく、第２熱交換器５３からの吸熱を利用する空調装置５０の暖房効果は不足する。そのため、暖房ヒータ６０が作動することにより運転室が暖房されて、操縦者の快適性が確保される。
【0061】
建設機械が一定時間作動してオイルの温度Ｔが上がり閾値Ｔ１以上になると、オイルクーラ３１からの放熱量が多くなる。この時、コントローラ１１は暖房ヒータ６０への電流を止め、作動を停止する。したがって、オイルの温度Ｔが閾値Ｔ１以上では、暖房ヒータ６０を利用せずに、第２熱交換器５３からの吸熱を第３熱交換器５５からの放熱するヒートポンプ作用のみで暖房する。また、オイルの温度Ｔが下がり閾値Ｔ０以下になると、コントローラ１１は再び暖房ヒータ６０を作動させて、ヒートポンプ作用と暖房ヒータ６０とで暖房する。暖房ヒータ６０は、作業機構２０を流れるオイルの温度Ｔに応じて制御され、上記の動作が繰り返し行われる。暖房ヒータ６０をこのように制御することで、暖房効果が低い始動直後には素早くかつ必要量暖房し、オイルの温度Ｔが上がった時には暖房ヒータ６０の作動を停止してバッテリ電力の消費を防ぐことができる。
【0062】
また、コントローラ１１は、第２熱交換器５３の温度ｔを検出する温度センサ１５を有している。温度センサ１５は、第２熱交換器５３に取付けられている。温度センサ１５による第２熱交換器５３の温度ｔの検出は、空調装置５０が作動中、常時行われている。上記で説明したとおり、建設機械の始動直後等ではオイルクーラ３１からの放熱量は少なく、第２熱交換器５３からの吸熱を利用する空調装置５０の暖房効果は不足する。したがって、第２熱交換器５３からの吸熱度合いの指標となる第２熱交換器５３の温度ｔを検出することで、上記の作業機構２０を流れるオイルの温度Ｔに応じた暖房ヒータ６０の作動制御と同様に、暖房ヒータ６０をオンオフ制御する。
【0063】
図４に示すように、具体的には、コントローラ１１は、第２熱交換器５３の温度ｔが閾値Ｔ２以下では暖房ヒータ６０をオンし、閾値Ｔ３以上では暖房ヒータ６０をオフする。また、コントローラ１１は、第２熱交換器５３の温度ｔが閾値Ｔ２以下に下がると再度暖房ヒータ６０をオンし、閾値Ｔ３以上になったら暖房ヒータ６０をオフする。この動作が繰り返し行われる。第２熱交換器５３の温度に応じた作動制御による効果は、上記の作業機構２０を流れるオイルの温度Ｔに応じた暖房ヒータ６０の作動制御と同様に得られる。第２熱交換器５３の温度ｔは、オイルの温度Ｔより第２熱交換器５３の吸熱状態との相関がより高いと考えられる。
【0064】
なお、両温度センサ１４、１５は、両者共に設けられていてもよい。その場合、コントローラ１１はオイルの温度Ｔおよび第２熱交換器５３の温度ｔの何れか一方の温度を用いて制御する。両者が設けられることで、何れか一方の断線等検出不良の発生時にも、何れか他方で検出は可能であり、フェールセーフが図られる。制御に用いている何れか一方の温度の値が検出不良である場合には、コントローラ１１はオイルの温度Ｔおよび第２熱交換器５３の温度ｔの何れか他方の温度を用いて制御する。また、第２熱交換器５３部の温度ｔに替えて、他の部位の温度を代用することもできる。例えば、建設機械に外気温センサを搭載し、オイルの温度Ｔおよび第２熱交換器５３の温度ｔに替えて、外気温センサで測定した外気温で代用してもよい。第２熱交換器５３部を直接測温する場合に対して制御精度は若干低下するが、建設機械の始動時の第２熱交換器５３部の温度は外気温とほぼ同じと考えられるため、代用は可能である。
【0065】
外気温を用いて暖房ヒータ６０を制御する場合の制御を説明する。建設機械の始動時以降のオイル温度Ｔの上昇と時間との関係から、閾値Ｔ１に上昇するまでの時間があらかじめ決定しておくことで、コントローラ１１は、外気温と、建設機械が所定の作業を行った場合にオイル温度Ｔが閾値Ｔ１に上昇するまでの時間の関係マップを備えることができる。それにより、コントローラ１１は、外気温に応じて始動直後の所定時間の間、暖房ヒータ６０を作動させることができる。暖房ヒータ６０の作動制御に、他の用途に使用するために設けられる外気温センサを共用することで、第２熱交換器５３部に温度センサ１５を設ける場合に比べ、コスト低減を図ることができる。
【0066】
図４を参照して、昇温装置３２の作動を説明する。昇温装置３２は作業機構２０を流れるオイルの温度を早く上げる装置である。昇温装置３２は、作業機構２０を流れるオイルの温度に応じて、コントローラ１１により制御される。コントローラ１１は、作業機構２０を流れるオイルの温度を検出する温度センサ１４を有している。作業機構２０を流れるオイルの温度が低い閾値Ｔ４以下では、オイルクーラ３１からの放熱が少なくなるため、ヒートポンプ作用による暖房は不足する。昇温装置３２は、このような時に作業機構２０を流れるオイルの温度を早く上げる装置である。昇温装置３２は、例えばリリーフ弁である。コントローラ１１は温度センサ１４によるオイル温度が閾値Ｔ４以下の時には、リリーフ弁を作動させる。コントローラ１１は、リリーフ弁が有する電磁バルブを制御して、リリーフ圧を規定値に設定する。リリーフ圧が規定値に設定されると、リリーフ弁の内部を流れるオイルは大きな抵抗を受けながら流れることで、オイル温度が早く上昇する。オイル温度が閾値Ｔ５以上に上昇した場合は、コントローラ１１は、リリーフ弁が有する電磁バルブを制御して、リリーフ圧を初期値すなわち０に設定し、リリーフ弁を開放状態にする。そのため、オイル温度が上がった時には、電力の消費を削減することができる。なお、閾値Ｔ４、Ｔ５は昇温装置３２の作動制御用に任意の温度を設定できる。又は、閾値Ｔ４、Ｔ５は、上記で説明した閾値Ｔ０、Ｔ１でそれぞれ代用してもよい。
【0067】
なお、リリーフ圧の設定はオンオフの２段階制御ではなく、オイル温度に応じてリリーフ圧を徐々に変化させるような連続的、又は３段階以上の設定であってもよい。例えば、オイル温度が始動直後の低い時から閾値Ｔ１まで、連続的にリリーフ圧の規定値が設定される、あるいは、３、４又は５段階にリリーフ圧の規定値が設定されて、始動後のオイル温度の上昇にともなって抵抗を徐々に減らすように、リリーフ圧が高圧値から低圧値へと変化するように制御されてもよい。
【0068】
また、昇温装置３２は、リリーフ弁に替えて、流体に抵抗を付与する効果があり、配管途中の内径減少部となる、吐出圧力又は流量が電気的に調整可能な絞り弁、又は流量調整弁でもよい。
【0069】
また、油圧ポンプ２２は可変容量型の油圧ポンプ２２として構成されており、昇温装置３２である。可変容量型油圧ポンプ２２はオイル送出量を増加させ、流路抵抗により発熱させてオイル温度を上げることができる。可変容量型油圧ポンプ２２は比例弁を有しており、比例弁から入力されるパイロット圧によりポンプ容量が変化する。コントローラ１１は、比例弁への電流を制御して比例弁から出力されるパイロット圧を制御し、ポンプ容量を制御する。昇温装置３２は、リリーフ弁又は可変容量型油圧ポンプ２２の少なくとも何れか一方で構成されていてよい。昇温装置３２をリリーフ弁のみで構成する場合は、油圧ポンプ２２は図６に示すように、容量一定型油圧ポンプとして構成してもよい。
【0070】
図５を参照して、次に作業機構２０のオイル温度が閾値Ｔ１を超え、許容上限閾値Ｔ７に至った時のオイル高温時の制御を説明する。本発明の制御により、ファンによる風が外側から内側に向かう第１方向から、内側から外側に向かう第２方向に切り替えられている状態において、作業機構２０の使用によりオイル温度が許容上限閾値Ｔ８まで上昇した場合、コントローラ１１はファンによる送風方向を冷房運転時と同じ第１方向に変更するように制御する。ファン４０による風は、外側から内側に向かう第１方向の方が、内側から外側に向かう第２方向より、流れる空気の温度が低いので冷却効率がよい。そのため、オイル温度が許容上限閾値Ｔ８に至った時には、ファン４０による風の向きは冷却性がよい第１方向に変更される。
【0071】
また、暖房運転中に、ファン４０による送風方向が冷房運転時と同じ第１方向に変更されている時には、第２熱交換器５３からの吸熱量が低下するため空調装置５０による暖房性能が低下する場合がある。その暖房量の不足を補うため、ファン４０による風向きが第１方向に変更される時は、コントローラ１１は暖房ヒータ６０をオンにし、風向きが第１方向の間は暖房ヒータ６０により加温される。上記のファン４０による風向き変更の制御により、オイル温度は許容上限閾値Ｔ８から低下して正常範囲内に低下する。オイル温度が正常範囲内に低下した場合、暖房運転モード中は、再びファン４０による風向きは第２方向に変更される。それと同時に、暖房ヒータ６０の作動が停止される。オイル温度が閾値Ｔ１を超え、温度が許容上限閾値Ｔ８に再度至った時には、上記制御が繰り返される。
【0072】
［変形例］
上記で説明した第１実施例は、構成の一部を以下のように替えることも可能である。
上記で説明した第１実施例は、構成の一部を以下のように替えることも可能である。
【0073】
上記構成では、第１熱交換器３１はオイルクーラ３１、流体はオイルとして説明した。建設機械が内燃機関用の冷却装置を備え、内燃機関用冷却装置の第１熱交換器、すなわちラジエータを有する場合、第１熱交換器３１はラジエータ、流体は冷却水としてもよい。または、建設機械が有するバッテリを冷却するバッテリ冷却装置の放熱器を有する場合、第１熱交換器３１はバッテリ冷却用放熱器、流体はバッテリ冷却用流体としてもよい。また、オイルクーラ３１、ラジエータ、バッテリ冷却用放熱器の２つ以上を、各々の空気導入出部を対向させる位置関係に配置してもよい。このようにすると、第２熱交換器５３は、オイルクーラ３１、ラジエータ、バッテリ冷却用放熱器の２つ以上からの熱を吸熱することができ、より暖房効率を向上することができる。
【0074】
上記構成では、ファン４０の回転方向を逆転させることで、送風方向を変えている。このファン４０を、軸部に対するファンブレートの角度を変えられる可変ピッチブレードを有するファンに替え、ファンの回転方向を変えずに、ファンブレード４３のピッチ角度を変えることで送風方向を逆方向にしてもよい。
【0075】
作業機構２０のオイル温度が通常温度範囲を超え、許容上限閾値Ｔ８に近づいた時のオイル高温時の制御に関し、図５に示すように、閾値Ｔ７から所定値分低い温度に閾値Ｔ６を設けてもよい。閾値Ｔ６は、閾値Ｔ８の７０％～９５％に相当する温度とする。オイル温度が閾値Ｔ８に至る手前の閾値Ｔ６に到達した時点で、オイル温度が許容上限に近いことのメッセージを操縦者に表示、又は音声で報知してもよい。このようにすることで、操縦者は作業機構２０のオイル温度が上限に近づいたことを知り、より的確に温度状況を把握することができる。
【0076】
＜第２実施例＞
図６および図７を参照して、本発明の第２実施例である熱交換装置７０を説明する。第２実施例は、熱交換装置１０に替えて熱交換装置７０を備えている。熱交換装置７０は、ファン４０を２つ有していることおよび空調装置５０は運転室に温度センサ１７を備え、設定温度に自動調整すること、油圧ポンプは容量一定型油圧ポンプ２９であることが第１実施例の熱交換装置１０と異なっており、その他は同じである。なお、第１実施例と同じ装置、同じ部材については、同じ符号を用いてその説明を省略する。図６は、熱交換装置７０を備える図１に相当する概要図である。図７は熱交換装置７０の制御に関し、ファン４０、４０の作動を示す概要図である。
図６および図７を参照して、本発明の第２実施例である熱交換装置７０を説明する。第２実施例は、熱交換装置１０に替えて熱交換装置７０を備えている。熱交換装置７０は、ファン４０を２つ有していることおよび空調装置５０は運転室に温度センサ１７を備え、設定温度に自動調整すること、油圧ポンプは容量一定型油圧ポンプ２９であることが第１実施例の熱交換装置１０と異なっており、その他は同じである。なお、第１実施例と同じ装置、同じ部材については、同じ符号を用いてその説明を省略する。図６は、熱交換装置７０を備える図１に相当する概要図である。図７は熱交換装置７０の制御に関し、ファン４０、４０の作動を示す概要図である。
【0077】
熱交換装置７０は、２つのファン４０、４０を有している。２つのファン４０、４０は、第１熱交換器３１を挟んで第２熱交換器５３と反対側、第２熱交換器５３を挟んで第１熱交換器３１と反対側および第１熱交換器３１と第２熱交換器５３との間の何れか２か所にそれぞれ配置されている。図６および図７では、第１熱交換器３１を挟んで第２熱交換器５３と反対側および第１熱交換器３１と第２熱交換器５３との間にそれぞれファン４０、４０が配置されている。２つのファン４０、４０は、コントローラ１１により回転数が０ｒｐｍ以上最高回転数以下の範囲でそれぞれ制御されている。また、ファンによる送風が相殺されることを防ぐために、２つのファン４０、４０は、互いに逆回転方向に回ることはない。
【0078】
また、熱交換装置は、ファンを３つ備えてもよい。３つのファン４０、４０、４０は、第１熱交換器３１を挟んで第２熱交換器５３と反対側、第２熱交換器５３を挟んで第１熱交換器３１と反対側および第１熱交換器３１と第２熱交換器５３との間の３ケ所に設けることができる。この場合、コントローラ１１は、それぞれのファン４０、４０、４０を上記の２つのファン４０、４０が備えられている場合と同様に制御することができる。
【0079】
空調装置５０は運転室に温度センサ１７を備えており、操縦者が設定した温度に自動調整することができる。温度センサ１７は、例えば運転室中央部付近、メータ付近等、運転室のできるだけ平均的な気温を検出できる箇所に設けられている。空調装置５０は空調操作部１２内に温度設定部１６を有しており、操縦者は温度設定部１６により運転室温度を設定する。空調装置５０は運転室温度を設定温度に保つように、ファン４０、４０、室内ファン５６、暖房ヒータ６０、昇温装置３２、等を制御する。
【0080】
＜第３実施例＞
図８を参照して、本発明の第３実施例である熱交換装置１００を説明する。図８は、第３実施例を示す概要図である。第１実施例では、熱交換部５０が運転席の室内の空調を行うのに対し、第３実施例では、熱交換部５０が温度調整する対象部が建設機械に搭載されているバッテリ１０１である点が異なっており、その他は同じである。なお、第１実施例と同じ装置、同じ部材については、同じ符号を用いてその説明を省略する。
図８を参照して、本発明の第３実施例である熱交換装置１００を説明する。図８は、第３実施例を示す概要図である。第１実施例では、熱交換部５０が運転席の室内の空調を行うのに対し、第３実施例では、熱交換部５０が温度調整する対象部が建設機械に搭載されているバッテリ１０１である点が異なっており、その他は同じである。なお、第１実施例と同じ装置、同じ部材については、同じ符号を用いてその説明を省略する。
【0081】
熱交換装置１００は、流体が流れる流体配管の経路中に設けられて流体を冷却するオイルクーラにより構成される第１熱交換器３１、熱交換部１５０および送風用のファン４０を有している。熱交換部１５０は、圧縮機５１、四方弁５２、第２熱交換器５３、膨張弁５４、エバポレータで構成される第３熱交換器５５である、バッテリファン１５６およびコントローラ１１１を有している。上部旋回体の内部において、外側から内側に向けて、第２熱交換器５３、オイルクーラにより構成される第１熱交換器３１およびファン４０の順で配置されている。熱交換部１５０は、第２熱交換器５３および第３熱交換器５５において、放熱、又は吸熱、すなわち熱交換を行う部分である。圧縮機５１、四方弁５２、第２熱交換器５３、膨張弁５４、第３熱交換器５５およびコントローラ１１１のそれぞれの構成は、第１実施例の各部材と同じである。また、バッテリファン１５６の構成は、第１実施例の室内ファン５６と同じである。
【0082】
建設機械は、走行用および作業機構用駆動用の少なくとも何れか一方のためにバッテリ１０１を搭載している。バッテリ１０１は、所定温度範囲で使用されることで、出力を安定的に保てるとともに、バッテリ寿命の短縮を抑えることができる。熱交換装置１００は、前記所定温度範囲より高温時にバッテリ１０１を冷却するとともに、前記所定温度範囲より低温時にバッテリ１０１を加温する。なお、第３実施例においては、バッテリ１０１は冷媒により冷却される。すなわち、バッテリ１０１の冷却は空冷式である。
【0083】
図８に示されているように、バッテリファン１５６と、第３熱交換器５５と、バッテリ１０１とは、隣接して前記の順に配置されている。バッテリファン１５６による風は第３熱交換器５５を通ってバッテリ１０１にあてられ、バッテリ１０１を冷却、又は加温する。バッテリ１０１は、一端面と、前記一端面に対して対向する他端面とに開口部が設けられている囲い１０２に囲われている。エバポレータ５５は、囲い１０２の前記一端面の開口部に隙間なく嵌められている。第３熱交換器５５は、第３熱交換器５５の一面が囲い１０２の外側および第３熱交換器５５の他面が囲い１０２の内側にそれぞれ向いて配置されている。また、囲い１０２の内部には、第３熱交換器５５と、バッテリ１０１との間にバッテリヒータ１６０が配置されている。
【0084】
バッテリヒータ１６０は、建設機械が備えているヒータ用バッテリの電力により熱を発生して、バッテリ１０１を加温することができる。バッテリヒータ１６０は、例えば流体が低温時でヒートポンプ効果が低い場合に、第３熱交換器５５からの送風とは別な加温源としてバッテリ１０１を温めることが可能である。囲い１０２により、バッテリヒータ１６０の作動時、非作動時とも、バッテリファン１５６による風は、第３熱交換器５５を通って、ほぼ全量がバッテリ１０１にあてられる。そのため、バッテリ１０１の温度は、効率的に調整される。
【0085】
バッテリ１０１は、バッテリ温度センサ１０３を有し、バッテリ温度センサ１０３はコントローラ１１１に接続されている。また、バッテリヒータ１６０はコントローラ１１１に接続されている。コントローラ１１１は、バッテリ１０１の温度に応じてバッテリヒータ１６０の作動を制御可能である。
【0086】
図８を参照して、ファン４０の回転制御方法を、以下に説明する。
【0087】
［バッテリ１０１の冷却時におけるファン４０の回転制御］
コントローラ１１１はバッテリ温度センサ１０３の出力に基づいて、バッテリ１０１が所定温度範囲内かどうか判定する。バッテリ１０１が所定温度範囲より高温時には、ファン４０による風が第２熱交換器５３から第１熱交換器３１への方向に流れるようにファン４０を制御する。それにより、上部旋回体の内部に比べて冷たい空気が上部旋回体の外部空間から取り入れられ、第２熱交換器５３が効率的に冷却される。第２熱交換器５３で冷却された冷媒は、第３熱交換器５５に供給される。バッテリファン１５６は第３熱交換器５５に送風し、第３熱交換器５５により冷やされた空気がバッテリ１０１を冷却する。以上により、熱交換装置１００はバッテリ１０１を効率よく冷却することができる。
コントローラ１１１はバッテリ温度センサ１０３の出力に基づいて、バッテリ１０１が所定温度範囲内かどうか判定する。バッテリ１０１が所定温度範囲より高温時には、ファン４０による風が第２熱交換器５３から第１熱交換器３１への方向に流れるようにファン４０を制御する。それにより、上部旋回体の内部に比べて冷たい空気が上部旋回体の外部空間から取り入れられ、第２熱交換器５３が効率的に冷却される。第２熱交換器５３で冷却された冷媒は、第３熱交換器５５に供給される。バッテリファン１５６は第３熱交換器５５に送風し、第３熱交換器５５により冷やされた空気がバッテリ１０１を冷却する。以上により、熱交換装置１００はバッテリ１０１を効率よく冷却することができる。
【0088】
［バッテリ１０１の加温時におけるファン４０の回転制御］
コントローラ１１１はバッテリ温度センサ１０３の出力に基づいて、バッテリ１０１が所定温度範囲内かどうか判定する。バッテリ１０１が所定温度範囲より低温時には、ファン４０による風が第１熱交換器３１から第２熱交換器５３への方向に流れるようにファン４０を制御する。第１熱交換器３１には、作業機構２０により温められた流体が流れており、ファン４０は第１熱交換器３１から放出された熱により温められた風を第２熱交換器５３に送風して第２熱交換器５３が温められる。第２熱交換器５３において加温された冷媒は、第３熱交換器５５に供給される。バッテリファン１５６は第３熱交換器５５に送風し、第３熱交換器５５により熱せられた空気がバッテリ１０１を加温する。以上により、熱交換装置１００はバッテリ１０１を効率よく加熱することができる。
コントローラ１１１はバッテリ温度センサ１０３の出力に基づいて、バッテリ１０１が所定温度範囲内かどうか判定する。バッテリ１０１が所定温度範囲より低温時には、ファン４０による風が第１熱交換器３１から第２熱交換器５３への方向に流れるようにファン４０を制御する。第１熱交換器３１には、作業機構２０により温められた流体が流れており、ファン４０は第１熱交換器３１から放出された熱により温められた風を第２熱交換器５３に送風して第２熱交換器５３が温められる。第２熱交換器５３において加温された冷媒は、第３熱交換器５５に供給される。バッテリファン１５６は第３熱交換器５５に送風し、第３熱交換器５５により熱せられた空気がバッテリ１０１を加温する。以上により、熱交換装置１００はバッテリ１０１を効率よく加熱することができる。
【0089】
建設機械の運転中、熱交換装置１００は上記制御を継続して、バッテリ１０１を冷却、又は加熱する。それにより、バッテリ１０１の温度は、バッテリ１０１の使用に最適な所定温度範囲内に維持される。
【0090】
［バッテリヒータ１６０の作動制御］
図８に示されているバッテリヒータ１６０を説明する。外気温が低温の時には、従来のヒートポンプ式の熱交換機構ではバッテリ１０１の加熱効率が低下する。熱交換装置１００は、ヒートポンプ作用による加熱に加えて、バッテリヒータ１６０により、必要に応じて追加的にバッテリ１０１を温めることができる。バッテリヒータ１６０は、バッテリ温度が所定温度範囲より低い時に、流体の温度および外気温の少なくとも何れか一方の状態に応じて、コントローラ１１１により作動制御される。バッテリヒータ１６０は、建設機械が備えているバッテリの電力により、公知の方法で熱を発生する。バッテリヒータ１６０が作動することによりバッテリ１０１が加熱されて、最適な使用温度範囲内に維持される。
図８に示されているバッテリヒータ１６０を説明する。外気温が低温の時には、従来のヒートポンプ式の熱交換機構ではバッテリ１０１の加熱効率が低下する。熱交換装置１００は、ヒートポンプ作用による加熱に加えて、バッテリヒータ１６０により、必要に応じて追加的にバッテリ１０１を温めることができる。バッテリヒータ１６０は、バッテリ温度が所定温度範囲より低い時に、流体の温度および外気温の少なくとも何れか一方の状態に応じて、コントローラ１１１により作動制御される。バッテリヒータ１６０は、建設機械が備えているバッテリの電力により、公知の方法で熱を発生する。バッテリヒータ１６０が作動することによりバッテリ１０１が加熱されて、最適な使用温度範囲内に維持される。
【0091】
図４を参照して、バッテリヒータ１６０の作動を説明する。建設機械の始動直後、作業機構２０を流れるオイルの温度Ｔは、バッテリヒータ１６０の加熱を停止する温度である閾値より低い。また、建設機械の始動直後、バッテリ１０１は常温であり、所定温度範囲より低いため、コントローラ１１１はバッテリヒータ１６０を作動させる。バッテリヒータ１６０は、バッテリ１０１の温度が所定温度範囲より低い場合、作業機構２０を流れるオイルの温度Ｔに応じて、コントローラ１１１により制御される。コントローラ１１１は、作業機構２０を流れるオイルの温度Ｔを検出する温度センサ１４を有しており、オイルの温度Ｔの検出は、熱交換部１５０が作動中、常時行われる。
【0092】
建設機械が一定時間作動してオイルの温度Ｔが上がり閾値Ｔ１１以上になると、オイルクーラにより構成される第１熱交換器３１からの放熱量が多くなる。この状態で、コントローラ１１１は、バッテリヒータ１６０の作動を停止する。したがって、バッテリ１０１を加熱中において、オイルの温度Ｔが閾値Ｔ１１以上では、バッテリヒータ１６０を使用せずに、第２熱交換器５３から吸熱して第３熱交換器５５から放熱するヒートポンプ作用のみで加熱する。また、オイルの温度Ｔが下がり閾値Ｔ１０以下になると、コントローラ１１１は再びバッテリヒータ１６０を作動させて、ヒートポンプ作用とバッテリヒータ１６０とでバッテリを加熱する。バッテリヒータ１６０は、作業機構２０を流れるオイルの温度Ｔに応じて制御され、上記動作が繰り返し行われる。バッテリヒータ１６０をこのように制御することで、加熱効果が低い始動直後においても、素早く、かつ必要なだけ加熱されるとともに、オイルの温度Ｔが高くなった時にはバッテリヒータ１６０の作動を停止させてバッテリ１０１の電力消費を防ぐことができる。
【0093】
また、バッテリヒータ１６０は、オイルクーラにより構成される第１熱交換器３１の周辺部の外気温ｔに応じて、作動を制御することが可能である。コントローラ１１１は、３１周辺の外気温ｔを検出する温度センサ１８を有している。温度センサ１８は、第１熱交換器３１の周辺部に取付けられている。温度センサ１８による第１熱交換器３１の周辺部の外気温ｔの検出は、熱交換部１５０が作動中、常時行われている。建設機械の始動直後等では第１熱交換器３１からの放熱量は少なく、熱交換部１５０の加熱効果は不足する。したがって、第２熱交換器５３からの吸熱度合いの指標となる第１熱交換器３１の周辺部の外気温ｔを検出し、バッテリヒータ１６０をオンオフ制御して、バッテリ１０１を加熱する。なお、温度センサ１８に替えて、温度センサ１４を用いて第１熱交換器３１からの放熱量を推定することもでき、同様の効果を得ることができる。
【0094】
図４に示すように、コントローラ１１１は、オイルクーラにより構成される第１熱交換器３１の周辺部の外気温ｔが閾値Ｔ１２以下ではバッテリヒータ１６０をオンし、閾値Ｔ１３以上ではバッテリヒータ１６０をオフする。また、コントローラ１１１は、第１熱交換器３１の周辺部の外気温ｔが閾値Ｔ１２以下に下がると再度バッテリヒータ１６０をオンし、閾値Ｔ１３以上になったらバッテリヒータ１６０をオフする。この動作が繰り返し行われる。第２熱交換器５３の吸熱状態との相関は、オイルの温度Ｔより第１熱交換器３１の周辺部の外気温ｔの方がより高いと考えられる。したがって、バッテリヒータ１６０を効率的に作動制御可能である。
【0095】
［オイル温度が許容上限閾値Ｔ８に至った時におけるファン４０の回転制御］
図５を参照して、バッテリ１０１を加熱中に、作業機構２０のオイル温度が閾値Ｔ１を超え、許容上限閾値Ｔ８に至った時のファン４０の回転制御を説明する。バッテリ１０１を加熱中、ファン４０による風がオイルクーラにより構成される第１熱交換器３１から第２熱交換器５３の方向（内側から外側に向かう第２方向）に切り替えられている状態において、作業機構２０の使用に伴ってオイル温度が許容上限閾値Ｔ８まで上昇した場合、コントローラ１１１はファン４０による送風方向を、バッテリ１０１を冷却する時と同じ方向、すなわち第２熱交換器５３からオイルクーラにより構成される第１熱交換器３１の方向（外側から内側に向かう第１方向）に変更する。ファン４０による風は、外側から内側に向かう第１方向が、内側から外側に向かう第２方向より、流れる空気の温度が低いので冷却効率がよい。そのため、オイル温度が許容上限閾値Ｔ８に至った時には、作業機構２０のオイル温度の冷却を優先し、ファン４０による風の向きは冷却性がよい第１方向に変更される。
図５を参照して、バッテリ１０１を加熱中に、作業機構２０のオイル温度が閾値Ｔ１を超え、許容上限閾値Ｔ８に至った時のファン４０の回転制御を説明する。バッテリ１０１を加熱中、ファン４０による風がオイルクーラにより構成される第１熱交換器３１から第２熱交換器５３の方向（内側から外側に向かう第２方向）に切り替えられている状態において、作業機構２０の使用に伴ってオイル温度が許容上限閾値Ｔ８まで上昇した場合、コントローラ１１１はファン４０による送風方向を、バッテリ１０１を冷却する時と同じ方向、すなわち第２熱交換器５３からオイルクーラにより構成される第１熱交換器３１の方向（外側から内側に向かう第１方向）に変更する。ファン４０による風は、外側から内側に向かう第１方向が、内側から外側に向かう第２方向より、流れる空気の温度が低いので冷却効率がよい。そのため、オイル温度が許容上限閾値Ｔ８に至った時には、作業機構２０のオイル温度の冷却を優先し、ファン４０による風の向きは冷却性がよい第１方向に変更される。
【0096】
また、バッテリ１０１の加熱中に、ファン４０による送風方向がバッテリ１０１の冷却時と同じ第１方向に変更されている時には、第２熱交換器５３からの吸熱量が低下するため、熱交換部１５０による加熱性能が不足する場合がある。その時は、コントローラ１１１はバッテリヒータ１６０をオンにし、上記制御により風向きが第１方向に制御されている間、バッテリ１０１はバッテリヒータ１６０により加熱される。図５に示されているように、上記のファン４０による風向き変更の制御により、オイル温度は許容上限閾値Ｔ８から正常範囲内の温度に低下する。オイル温度が閾値Ｔ７に低下した場合、バッテリ１０１を加熱する必要がある場合は、再びファン４０による風向きは第２方向に変更される。それと同時に、バッテリヒータ１６０の作動が停止される。オイル温度が閾値Ｔ１を超え、温度が許容上限閾値Ｔ８に再度至った時には、上記制御が繰り返される。
【0097】
昇温装置３２の作動制御方法は、図４に示す第１実施例と同じである。第１実施例の説明において、コントローラ１１、暖房ヒータ６０および空調装置５０を、コントローラ１１１、バッテリヒータ１６０および熱交換部１５０に読み替えて、第３実施例における昇温装置３２の説明とする。
【0098】
【0099】
＜第４実施例＞
図９および図１０を参照して、本発明の第４実施例である熱交換装置２００を説明する。図９および図１０は、第４実施例の熱交換装置２００を示す概要図である。第１実施例では、熱交換部５０は運転室の空調を行うのに対し、第４実施例では、熱交換部５０が温度調整する対象部が建設機械に搭載されているバッテリ１０１である点が異なっている。また、第４実施例は、第１実施例の四方弁５２に替えて、切替弁２５２を備えていることが異なっている。なお、第１実施例と同じ装置、同じ部材については、同じ符号を用いてその説明を省略する。なお、第１実施例と同じ装置、同じ部材については、同じ符号を用いてその説明を省略する。
図９および図１０を参照して、本発明の第４実施例である熱交換装置２００を説明する。図９および図１０は、第４実施例の熱交換装置２００を示す概要図である。第１実施例では、熱交換部５０は運転室の空調を行うのに対し、第４実施例では、熱交換部５０が温度調整する対象部が建設機械に搭載されているバッテリ１０１である点が異なっている。また、第４実施例は、第１実施例の四方弁５２に替えて、切替弁２５２を備えていることが異なっている。なお、第１実施例と同じ装置、同じ部材については、同じ符号を用いてその説明を省略する。なお、第１実施例と同じ装置、同じ部材については、同じ符号を用いてその説明を省略する。
【0100】
熱交換装置２００は、流体が流れる流体配管の経路中に設けられて流体を冷却する第１熱交換器であるオイルクーラ３１、熱交換部２５０および、送風用のファン４０を有している。熱交換部２５０は、第２熱交換器５３、切替弁２５２、中間熱交換機構２５７、バッテリヒータ２６０、ポンプ２７０、第３熱交換器１０４およびコントローラ２１１を有している。上部旋回体の内部において、外側から内側に向けて、第２熱交換器５３、オイルクーラ３１およびファン４０の順で配置されている。第２熱交換器５３は、例えばコンデンサ５３で構成されている。
【0101】
建設機械は、走行用および作業機構用駆動用の少なくとも何れか一方のためにバッテリ１０１を搭載している。バッテリ１０１は、所定温度範囲で使用されることで、出力を安定的に保てるとともに、バッテリ寿命の短縮を抑えることができる。第３熱交換器１０４は、前記所定温度範囲より高温時にバッテリ１０１を冷却するとともに、前記所定温度範囲より低温時にバッテリ１０１を加熱する。なお、第４実施例においては、バッテリ１０１は冷媒により冷却される。すなわち、バッテリ１０１の冷却は水冷式である。
【0102】
図９および図１０に示されているように、中間熱交換機構２５７は、第２熱交換器５３と、温度調整対象部であるバッテリ１０１を調温する第３熱交換器１０４との間に介在して、第２熱交換器５３および第３熱交換器１０４の何れか一方から何れか他方へ熱を伝達する装置である。中間熱交換機構２５７は、２つの切替弁２５２を介して第２熱交換器５３および第３熱交換器５５につながる配管に接続されており、バッテリ１０１を加熱するか、冷却するかで接続経路が変更される。中間熱交換機構２５７は、圧縮機５１、第１熱交換器２５５、第２熱交換器２５６および膨張弁５４を有している。
【0103】
図９を参照しながら、熱交換部２５０および中間熱交換機構２５７の配管経路について説明する。図９は、バッテリ１０１を加熱する場合を示しており、第２熱交換器５３および第３熱交換器５５がそれぞれ含まれる別な配管系統、すなわち経路Ｃと、経路Ｄとが構成されている。矢印Ｃで示されている経路Ｃは、第２熱交換器５３、切替弁２５２、第１熱交換器２５５、切替弁２５２、ポンプ２７０を接続して構成されている。矢印Ｄで示されている経路Ｄは、第３熱交換器１０４、切替弁２５２、第２熱交換器２５６、切替弁２５２、ポンプ２７０を接続して構成されている。さらに、圧縮機５１を含む圧縮機経路が構成されている。圧縮機経路は、圧縮機５１、第２熱交換器２５６、膨張弁５４および第１熱交換器２５５を接続して構成されている経路である。
【0104】
図１０を参照しながら、熱交換部２５０および中間熱交換機構２５７の配管経路について説明する。図１０は、バッテリ１０１を冷却する場合を示しており、第２熱交換器５３および第３熱交換器５５がそれぞれ含まれる別な配管系統、すなわち経路Ｅと、経路Ｆとが構成されている。矢印Ｅで示されている経路Ｅは、第２熱交換器５３、切替弁２５２、第２熱交換器２５６、切替弁２５２、ポンプ２７０を接続して構成されている。矢印Ｆで示されている経路Ｆは、第３熱交換器１０４、切替弁２５２、第１熱交換器２５５、切替弁２５２、ポンプ２７０を接続して構成されている。
【0105】
コントローラ２１１は、温度センサ１０３によりバッテリ１０１の温度を常時モニタしており、コントローラ２１１は、バッテリ１０１の温度に応じてバッテリ１０１を冷却、又は加熱するように熱交換装置２００を制御する。
【0106】
図９を参照して、第１熱交換器２５５および第２熱交換器２５６を説明する。２つの切替弁２５２の間には２本の配管が配置されており、１本が第１熱交換器２５５の内部、他の一本が第２熱交換器２５６の内部を貫通して配置されている。また、第１熱交換器２５５および第２熱交換器２５６は、圧縮機５１を含む圧縮機経路の配管の一部が内部を貫通して配置されている。
【0107】
第１熱交換器２５５および第２熱交換器２５６の内部をそれぞれ貫通している各２本の配管同士は、熱交換が効率的に行えるように直接接して配置されている。第１熱交換器２５５および第２熱交換器２５６は、配管類を一定長さ収容できるように所定長さに形成された直方体に形成されている。第１熱交換器２５５および第２熱交換器２５６は直方体以外の形状でもよく、例えば、断面が楕円を含む円形、又は多角形である箱状に形成されていてもよい。
第１熱交換器２５５および第２熱交換器２５６の内部において、配管同士は接して配置されており、配管から配管に直接熱が伝えられる。又は、配管固定部材を介して伝えられてもよい。
第１熱交換器２５５および第２熱交換器２５６の内部において、配管同士は接して配置されており、配管から配管に直接熱が伝えられる。又は、配管固定部材を介して伝えられてもよい。
【0108】
第３熱交換器１０４は、温度調整対象部であるバッテリ１０１に一体的に形成されている。第３熱交換器１０４は、熱交換部２５０を通る冷媒が流れる配管部を含んでおり、温められた冷媒により第３熱交換器１０４からバッテリ１０１に熱を伝えることができる。又は、第３熱交換器１０４を流れる冷媒が熱くなったバッテリ１０１から熱を吸収することができる。又は、第３熱交換器１０４は、バッテリ１０１に一体的に形成されずに別体として形成されていてもよい。別体として形成された第３熱交換器１０４は、バッテリ１０１の表面に広く接触するように平面を有する形状に形成されて、バッテリ１０１の表面に直接接して配置されてもよい。
【0109】
［熱交換部２５０による熱の伝達経路－バッテリ１０１加熱時］
図９を参照して、中間熱交換機構２５７による熱の伝達を説明する。第２熱交換器５３から吸収された熱は、経路Ｃを通る冷媒により、切替弁２５２を通って第１熱交換器２５５に供給される。第１熱交換器２５５において、圧縮機５１を含む圧縮機経路中の冷媒に熱が伝えられ、第２熱交換器２５６に流れる。経路Ｃの冷媒の熱は、第２熱交換器２５６において、経路Ｄの冷媒に伝えられ、第３熱交換器１０４に供給される。このように、熱交換部２５０は、第２熱交換器５３から熱を吸収し、中間熱交換機構２５７を介して第３熱交換器１０４に伝え、バッテリ１０１を加熱することができる。
図９を参照して、中間熱交換機構２５７による熱の伝達を説明する。第２熱交換器５３から吸収された熱は、経路Ｃを通る冷媒により、切替弁２５２を通って第１熱交換器２５５に供給される。第１熱交換器２５５において、圧縮機５１を含む圧縮機経路中の冷媒に熱が伝えられ、第２熱交換器２５６に流れる。経路Ｃの冷媒の熱は、第２熱交換器２５６において、経路Ｄの冷媒に伝えられ、第３熱交換器１０４に供給される。このように、熱交換部２５０は、第２熱交換器５３から熱を吸収し、中間熱交換機構２５７を介して第３熱交換器１０４に伝え、バッテリ１０１を加熱することができる。
【0110】
［熱交換部２５０による熱の伝達経路－バッテリ１０１冷却時］
図１０を参照して、中間熱交換機構２５７による熱の伝達を説明する。図１０の熱交換部２５０は、図９に対し切替弁２５２の位置のみが異なっている。第３熱交換器１０４から吸収されたバッテリ１０１の熱は、経路Ｆを通る冷媒により、切替弁２５２を通って第２熱交換器２５６に供給される。第２熱交換器２５６において圧縮機５１を含む圧縮機経路中の冷媒に熱が伝えられ、冷媒は第１熱交換器２５５に流れる。経路Ｆの冷媒の熱は、第１熱交換器２５５において、経路Ｅの冷媒に伝えられ、第２熱交換器５３に供給されて、第２熱交換器５３から放熱される。切替弁２５２は、コントローラ２１１により切り替え制御される。このように、熱交換部２５０は、バッテリ１０１から熱を吸収し、中間熱交換機構２５７を介して第２熱交換器５３に伝え、第２熱交換器５３から放熱することで、バッテリ１０１を冷却することができる。
図１０を参照して、中間熱交換機構２５７による熱の伝達を説明する。図１０の熱交換部２５０は、図９に対し切替弁２５２の位置のみが異なっている。第３熱交換器１０４から吸収されたバッテリ１０１の熱は、経路Ｆを通る冷媒により、切替弁２５２を通って第２熱交換器２５６に供給される。第２熱交換器２５６において圧縮機５１を含む圧縮機経路中の冷媒に熱が伝えられ、冷媒は第１熱交換器２５５に流れる。経路Ｆの冷媒の熱は、第１熱交換器２５５において、経路Ｅの冷媒に伝えられ、第２熱交換器５３に供給されて、第２熱交換器５３から放熱される。切替弁２５２は、コントローラ２１１により切り替え制御される。このように、熱交換部２５０は、バッテリ１０１から熱を吸収し、中間熱交換機構２５７を介して第２熱交換器５３に伝え、第２熱交換器５３から放熱することで、バッテリ１０１を冷却することができる。
【0111】
熱交換装置２００は、バッテリヒータ２６０を有している。バッテリヒータ２６０は、建設機械が備えているヒータ用バッテリの電力により熱を発生して冷媒を温め、冷媒を介してバッテリ１０１を加熱することができる。バッテリヒータ２６０は、配管に接して配置可能な図示されない発熱部を有している。バッテリヒータ２６０は、前記発熱部がバッテリ１０１に流入する冷媒が流れる配管に接した状態で配置されている。コントローラ２１１がバッテリヒータ２６０をオンにすると、冷媒を介してバッテリ１０１を温める。
【0112】
バッテリヒータ２６０は、例えば流体が低温時でヒートポンプ効果が低い場合に、エバポレータで構成される第３熱交換器５５からの送風とは別な加熱源としてバッテリ１０１を温めることができる。バッテリヒータ２６０は、第３熱交換器１０４を通る経路Ｄ中の配管に接して配置されており、熱を発生させることで、第３熱交換器１０４を通る前記配管内の冷媒を温める。温められた冷媒は、第３熱交換器１０４に流れ、バッテリ１０１は、効率的に加熱される。第３実施例の熱交換装置１００のバッテリヒータ１６０は、風を介してバッテリ１０１を温めるのに対し、第４実施例のバッテリヒータ２６０は、冷媒を介してバッテリ１０１を温める。バッテリヒータ２６０は、バッテリ１０１が所定温度範囲外の時に、流体の温度および外気温の少なくとも何れか一方に応じて、コントローラ２１１により作動制御され、ヒートポンプ作用が低下する条件下において、バッテリ１０１を温める。
【0113】
［バッテリヒータ２６０の作動制御］
バッテリヒータ２６０は、バッテリ温度が所定温度範囲より低い時に、流体の温度および外気温の少なくとも何れか一方の状態に応じて、コントローラ２１１により作動制御される。より具体的なバッテリヒータ２６０の作動制御は、第３実施例における、コントローラ１１１によるバッテリヒータ１６０の制御と共通である。
バッテリヒータ２６０は、バッテリ温度が所定温度範囲より低い時に、流体の温度および外気温の少なくとも何れか一方の状態に応じて、コントローラ２１１により作動制御される。より具体的なバッテリヒータ２６０の作動制御は、第３実施例における、コントローラ１１１によるバッテリヒータ１６０の制御と共通である。
【0114】
熱交換装置２００は、昇温装置３２を有している。昇温装置３２の作動制御方法は、第１実施例の昇温装置３２と共通している。第１実施例の説明において、コントローラ１１、暖房ヒータ６０および空調装置５０を、コントローラ２１１、バッテリヒータ１６０および熱交換部１５０と読み替えることで、昇温装置３２の説明とする。
【0115】
また、バッテリ１０１の加熱中に、ファン４０による送風方向がバッテリ１０１の冷却時と同じ第１方向に変更されている時には、第２熱交換器５３からの吸熱量が低下するため熱交換部２５０による加熱性能が低下する場合がある。その不足を補うため、ファン４０による風向きが第１方向に変更される。その時は、コントローラ２１１はバッテリヒータ２６０をオンにし、風向きが第１方向の間、バッテリ１０１はバッテリヒータ２６０により加熱される。図５に示されているように、上記のファン４０による風向き変更の制御により、オイル温度は許容上限閾値Ｔ７から低下して正常範囲内に低下する。オイル温度が正常範囲内に低下した場合、バッテリ１０１の加熱中は、再びファン４０による風向きは第２方向に変更される。それと同時に、バッテリヒータ２６０の作動が停止される。オイル温度が閾値Ｔ１を超え、温度が許容上限閾値Ｔ７に再度至った時には、上記制御が繰り返される。
【0116】
バッテリファン１５６による送風によりバッテリ１０１を調温する第３実施例の熱交換装置１００に対し、第４実施例の熱交換装置２００ではバッテリ１０１に接して配置されている第３熱交換器１０４に冷媒を流し、熱伝導によりバッテリ１０１を調温する。第４実施例の熱交換装置２００は、直接的に接してバッテリ１０１の熱交換を行うため、バッテリファン１５６が設置しにくい場合、スペースが限られる場合などに有用である。
【0117】
本発明は、従来に比べ消費電力を削減しながら、温度調整対象部を効率的に温度調整することができる熱交換装置を提供することができる。
【符号の説明】
【0118】
１０‥熱交換装置、
３１‥第１熱交換器（オイルクーラ）、
５３‥第２熱交換器、
３２‥昇温装置、
４０‥ファン、
５０‥熱交換部（空調装置、バッテリ調温装置）、
５３‥第２熱交換器（コンデンサ）、
５５，１０４‥第３熱交換器、
６０‥暖房ヒータ、
１６０，２６０‥バッテリヒータ、
２５７‥中間熱交換機構。
３１‥第１熱交換器（オイルクーラ）、
５３‥第２熱交換器、
３２‥昇温装置、
４０‥ファン、
５０‥熱交換部（空調装置、バッテリ調温装置）、
５３‥第２熱交換器（コンデンサ）、
５５，１０４‥第３熱交換器、
６０‥暖房ヒータ、
１６０，２６０‥バッテリヒータ、
２５７‥中間熱交換機構。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】