JP7238502B2 - ファン制御装置 - Google Patents
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Description
コントローラ60によるファン51回転数の設定の具体例は、次の通りである。以下では、ファン51およびコントローラ60については図3を参照して説明する。例えば、コントローラ60は、吊荷荷重と作動油温度とに基づいて、ベース回転数(最終的なファン51回転数が決定される前の段階の仮の回転数)を決定する。図4に、吊荷荷重および作動油温度に対応する、ファン51回転数(ベース回転数)の具体例を示す。この例では、吊荷荷重が大きいほどファン51回転数が高い側に制御され、作動油温度が高いほどファン51回転数が高い側に制御される。
図7に、コントローラ60(図3参照)による処理の具体例を示す。以下では、フローチャートの各ステップについては図7を参照して説明する。
図8を参照して、作動油がオーバーヒートする程度に、負荷の高い作業(高負荷作業)が行われる場合について検討する。高負荷作業が開始(時間t1)されると、高負荷作業の開始前に比べ、エンジン21(図2参照)の出力および回転数が高くなる。また、高負荷作業が開始されると、作動油温度が上昇する。作動油温度が、ある値(オーバーヒート閾値Th1)を超えると、油機の効率が悪化する。作動油温度がオーバーヒート閾値Th1を超えた場合、コントローラ60(図3参照)は、警告を出力する場合があり、また、クレーン1の作動を制限(停止を含む)する場合がある。
図3に示す熱交換器53は、エンジンルーム内(図2に示すエンジン21やポンプ23などが配置される空間内)に配置される。機体のコンパクト化により、エンジンルームが小さくなり、エンジンルーム内のスペースが狭くなる場合がある。また、エンジンルーム内に、エンジン21の排ガスを処理する排ガス後処理装置(図示なし)が設置される場合、排ガス後処理装置が設置されない場合に比べ、エンジンルーム内のスペースが狭くなる。例えばこれらの理由により、熱交換器53の小型化が望まれている。
図2に示すエンジン21に搭載されるファンであって、エンジン21の回転に伴って回転するファンがある。このファンを「エンジン搭載ファン」とする。なお、エンジン21の駆動軸とファン51(図3参照)との間に電子クラッチが設けられたものは、「エンジン搭載ファン」には含まない。エンジン搭載ファンの回転数は、エンジン21の回転数によって決まる。そのため、熱交換器53の放熱量が、エンジン21の回転数(例えばオペレータが指示した回転数)によって決まる。そのため、熱交換器53の放熱量を制御できない。そのため、冷却対象の温度上昇に対して、熱交換器53の放熱量が大きすぎたり小さすぎたりする場合がある。具体的には例えば、図1に示す上部旋回体13の旋回時や、吊荷をフリーフォールさせる時などには、吊荷を巻き上げる場合などに比べて、図2に示すエンジン21の回転数をオペレータが低く設定する場合がある。これは燃料消費量を抑制するためである。すると、エンジン21の回転数の低下に伴い、熱交換器53の放熱量も低下する。そのため、クレーン1の運転方法によっては、作動油がオーバーヒートする場合がある。熱交換器53を大型化すればオーバーヒートは抑制できるが、上記の通り熱交換器53の小型化が望まれている。また、熱交換器53を大型化すれば、熱交換器53のコストが増大する。
例えば寒冷地でクレーン1が用いられる場合などには、エンジン搭載ファンが冷却対象(作動油など)を過剰に冷却する場合がある。例えば、作動油温度が低すぎると(良好温度範囲よりも低いと)、油機の効率が悪化する。その結果、エンジン21の燃料の消費量が増えるおそれがある。また、この場合、エンジン搭載ファンを過剰に回転させるので、エンジン搭載ファンを回転させるエネルギーが無駄になり、エンジン21の燃料が無駄に消費される。
上記の通り、湿式ヒートは、作動油温度を上昇させる作動である。湿式ヒートが行われている時に、エンジン搭載ファンが作動油を冷却すると、エネルギーの無駄が生じる。具体的には例えば、湿式ヒートによる作動油の発熱量が約8kWとする。また、エンジン21の回転数がロー(可変である回転数のうち最も低い回転数)のときの、エンジン搭載ファンおよび熱交換器53による作動油の放熱量が、約5kWとする。すると、約5kWは大気に捨てていることとなり、エネルギーの無駄となる。また、湿式ヒートによる発熱量が約8kWであるにもかかわらず、作動油は約3kW分しか発熱しない。そのため、エンジン搭載ファンを停止させた場合に比べ、湿式ヒートによる作動油の温度上昇が遅くなる。
上記「例1」のように、作動油温度のみに基づいて、ファン51(図3参照)のオンとオフとを切り換える場合がある。この場合、ファン51および熱交換器53による放熱量よりも大きい熱量が、熱交換器53に投入されると、作動油が短時間でオーバーヒート閾値Th1に到達してしまう(図8参照)。そのため、クレーン1の作業を停止せざるを得ない場合がある。
オペレータがスイッチなどを手動で操作することで、ファン回転数を変更する場合がある。この場合、スイッチの操作が煩わしく、また、スイッチの切り忘れや、誤操作が生じ得る。また、冷却対象の温度は、刻々と変化する。そのため、オペレータがスイッチなどを手動で操作することでファン51回転数を変更しても、ファン51回転数が高すぎる(不要な放熱が発生する)場合や、ファン51回転数が遅すぎる(放熱不足となる)場合が生じる。この場合、オーバーヒートを抑制するために、熱交換器53を大型化せざるを得ないおそれがある。
図3に示すファン制御装置50による効果は次の通りである。
ファン制御装置50は、作業状態検出部80と、ファン51と、コントローラ60と、を備える。作業状態検出部80は、クレーン1(図1参照)の作業状態を検出する。ファン51は、クレーン1の作業状態によって温度が変化する冷却対象を冷却する。
[構成2]作業状態検出部80は、クレーン1の吊荷による荷重を検出する。コントローラ60は、作業状態検出部80に検出された荷重に基づいてファン51の回転数を制御する。
[構成3]作業状態検出部80(姿勢検出部82)は、クレーン1の姿勢を検出する。コントローラ60は、作業状態検出部80(姿勢検出部82)に検出された姿勢に基づいてファン51の回転数を制御する。
[構成4]作業状態検出部80は、クレーン1を作動させる油圧回路の油圧を検出する。コントローラ60は、作業状態検出部80(圧力検出部83)に検出された油圧に基づいてファン51の回転数を制御する。
[構成5]ファン51は、作動油を冷却するオイルクーラ(熱交換器53)を冷却する。
[構成6-1]クレーン1は、図2に示すように、巻上ドラム31と、湿式ブレーキ34と、を備える。巻上ドラム31は、吊荷を吊り上げる巻上ロープ32が巻かれるものである。湿式ブレーキ34は、作動油に浸されたブレーキディスク36を用いて巻上ドラム31にブレーキを掛けることが可能である。
[構成7-1]クレーン1は、上記[構成6-1]を備える。
[構成8]ファン51は、クレーン1のエンジン21(図2参照)の冷却流体を冷却するラジエータ(熱交換器53)、およびエンジン21(図2参照)に吸気される圧縮空気を冷却するインタークーラ(熱交換器53)の少なくともいずれかを冷却する。
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、図2および図3に示す回路の接続は変更されてもよい。例えば、図7に示すフローチャートのステップの順序が変更されてもよく、ステップの一部が行われなくてもよい。例えば、上記実施形態の構成要素の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、互いに異なる複数の構成要素として説明したものが、一つの部材や部分とされてもよい。例えば、一つの部材や部分として説明したものが、互いに異なる複数の部材や部分に分けて設けられてもよい。
15 ブーム
15f フック
17e ブーム起伏ロープ(ロープ)
17f ブーム起伏ウインチ(ウインチ)
21 エンジン
30 巻上ウインチ(ウインチ)
31 巻上ドラム(ドラム)
32 巻上ロープ(ロープ)
33 モータ
34 湿式ブレーキ
36 ブレーキディスク
50 ファン制御装置
51 ファン
53 熱交換器(オイルクーラ、ラジエータ、インタークーラ)
60 コントローラ
80 作業状態検出部
81 荷重検出部
82 姿勢検出部
Claims (9)
- クレーンの作業状態を検出する作業状態検出部と、
前記クレーンの作業状態によって温度が変化する冷却対象を冷却するファンと、
前記クレーンの作業状態と前記ファンの回転数との関係が設定され、前記作業状態検出部に検出された前記クレーンの作業状態に基づいて前記ファンの回転数を制御するコントローラと、
を備え、
前記作業状態検出部は、ブームおよびジブの少なくともいずれかの、起伏角度および長さの少なくともいずれかを検出する姿勢検出部を備え、
前記コントローラは、前記姿勢検出部の検出結果に基づいて、前記ファンの回転数を制御する、
ファン制御装置。 - クレーンの作業状態を検出する作業状態検出部と、
前記クレーンの作業状態によって温度が変化する冷却対象を冷却するファンと、
前記クレーンの作業状態と前記ファンの回転数との関係が設定され、前記作業状態検出部に検出された前記クレーンの作業状態に基づいて前記ファンの回転数を制御するコントローラと、
を備え、
前記作業状態検出部は、前記クレーンのロープの掛け数を検出し、
前記コントローラは、前記作業状態検出部に検出された前記ロープの掛け数に基づいて、前記ファンの回転数を制御する、
ファン制御装置。 - クレーンの作業状態を検出する作業状態検出部と、
前記クレーンの作業状態によって温度が変化する冷却対象を冷却するファンと、
前記クレーンの作業状態と前記ファンの回転数との関係が設定され、前記作業状態検出部に検出された前記クレーンの作業状態に基づいて前記ファンの回転数を制御するコントローラと、
を備え、
前記作業状態検出部は、ウインチのドラムの回転数、または、前記ドラムを回転させるモータの回転数を検出し、
前記コントローラは、前記作業状態検出部に検出された回転数に基づいて、前記ファンの回転数を制御する、
ファン制御装置。 - 請求項2または3に記載のファン制御装置であって、
前記作業状態検出部は、前記クレーンの姿勢を検出し、
前記コントローラは、前記作業状態検出部に検出された姿勢に基づいて前記ファンの回転数を制御する、
ファン制御装置。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載のファン制御装置であって、
前記ファンは、作動油を冷却するオイルクーラを冷却する、
ファン制御装置。 - 請求項5に記載のファン制御装置であって、
前記クレーンは、
吊荷を吊り上げる巻上ロープが巻かれる巻上ドラムと、
前記作動油に浸されたブレーキディスクを用いて前記巻上ドラムにブレーキを掛けることが可能な湿式ブレーキと、
を備え、
前記作業状態検出部は、前記湿式ブレーキに供給される前記作動油を加熱する作動である湿式ヒートがオンか否かを検出し、
前記コントローラは、湿式ヒートがオンか否かに基づいて前記ファンの回転数を制御する、
ファン制御装置。 - 請求項5に記載のファン制御装置であって、
前記クレーンは、
吊荷を吊り上げる巻上ロープが巻かれる巻上ドラムと、
前記作動油に浸されたブレーキディスクを用いて前記巻上ドラムにブレーキを掛けることが可能な湿式ブレーキと、
を備え、
前記作業状態検出部は、前記湿式ブレーキによるブレーキを解除した状態であるフリーフォール状態か否かを検出し、
前記コントローラは、フリーフォール状態であるか否かに基づいて、前記ファンの回転数を制御する、
ファン制御装置。 - 請求項1~7のいずれか1項に記載のファン制御装置であって、
前記作業状態検出部は、前記クレーンの吊荷による荷重を検出し、
前記コントローラは、前記作業状態検出部に検出された荷重に基づいて前記ファンの回転数を制御する、
ファン制御装置。 - 請求項1~8のいずれか1項に記載のファン制御装置であって、
前記ファンは、前記クレーンのエンジンの冷却流体を冷却するラジエータ、および前記エンジンに吸気される圧縮空気を冷却するインタークーラの少なくともいずれかを冷却する、
ファン制御装置。
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