JPH09242624A - 建設機械の燃料冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成によって、燃料冷却用のファンを
必要な時にだけ作動させるようにする。 【構成】 エンジン２からの余剰燃料は、燃料還流配管
５に設けた燃料クーラ６を通り燃料タンク１に還流する
が、燃料クーラ６は油圧モータ９で駆動されるファン８
からの冷却風で冷却される。燃料タンク１内には、燃料
温度を検出する温度スイッチ２０が設けられ、油圧ポン
プ１１と油圧モータ９との間の油圧配管１０から分岐し
て、作動油タンク２２に接続されるアンロード配管２３
に切換弁２１が設けられる。切換弁２１は、温度スイッ
チ２０による検出温度が設定温度以上であると、復帰ば
ね２１ａの作用で切換位置（イ）に保持され、燃料温度
が低く、温度スイッチ２０の検出温度が設定温度以下だ
と、ソレノイド２１ｂが励磁されると、復帰ばね２１ａ
に抗して切換位置（ロ）に切り換わり、油圧ポンプ１１
がアンロードされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械の原動機
において、この原動機に供給される燃料を冷却するため
の燃料冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原動機を作動させるための燃料は、燃料
タンクから燃料供給管を介して気化器に供給されるが、
この気化器における余剰燃料は燃料タンクに還流させる
ようにしている。このように、燃料は燃料タンクと原動
機との間で循環するが、この間に燃料は燃焼時の熱によ
って温度が上昇する。燃料は揮発性の高いものであるか
ら、あまり燃料温度が上昇すると、原動機の軸出力が低
下し、また燃料温度が甚だしく高くなると、燃料が部分
的に蒸気の状態となって、配管等に滞留して燃料の供給
を妨げる、所謂ベーパロック現象が生じたり、また燃料
タンク内に大量の泡を発生する、所謂フォーミング現象
等の問題が生じることになる。

【０００３】燃料の温度が上昇してベーパロックやフォ
ーミング現象を引き起こすのを防止するために、燃料の
循環系に冷却機構を設けて、燃料の冷却を行う。ここ
で、油圧ショベル等の建設機械にあっては、油圧ポンプ
を備え、この油圧ポンプから供給される圧油により油圧
シリンダや油圧モータといった油圧アクチュエータを駆
動させて、機械を構成する各部が駆動される。従って、
燃料冷却機構としては、油圧モータで駆動されるファン
を用い、原動機に油圧ポンプを接続して、この油圧ポン
プから供給される圧油により油圧モータを駆動するの
が、構成が簡単になり、また合理的でもある。

【０００４】そこで、従来技術による燃料冷却装置の一
例を図３に示す。図中において、１は燃料タンク、２は
エンジンである。エンジン２は、燃料ポンプ２ａ，ガバ
ナ２ｂ及びインジェクタ２ｃを備えている。燃料ポンプ
２ａから圧送される燃料は、ガバナ２ｂによりエンジン
２の回転数及び負荷に応じて圧力を調整された上で、イ
ンジェクタ２ｃに供給される。燃料タンク１とエンジン
２との間には、燃料供給配管３が接続されており、この
燃料供給配管３の途中には燃料フィルタ４が設けられて
いる。エンジン２に供給された燃料のうち、インジェク
タ２ｃから噴射しない余剰の燃料は燃料還流配管５を介
して燃料タンク１に還流させる。

【０００５】エンジン２の作動中は、このエンジン２の
温度が上昇することから、燃料タンク１に戻される余剰
燃料の温度も上昇する。燃料温度の上昇を抑制するため
に、燃料還流配管５には、燃料クーラ６を設けて、燃料
タンク１に還流する余剰燃料の冷却が行われる。なお、
７は燃料還流配管５における燃料クーラ６の上流側の圧
力が異常に高くなるのを防止するための燃料リリーフ弁
である。

【０００６】燃料クーラ６に冷却風を供給するために、
ファン８が設けられており、このファン８の駆動は油圧
モータ９により行われる。油圧モータ９は油圧配管１０
を介して油圧ポンプ１１に接続されており、この油圧ポ
ンプ１１から供給される圧油によって、油圧モータ９が
作動せしめられる。油圧ポンプ１１はエンジン２により
駆動される。さらに、図中において、１２は油圧モータ
９を駆動する回路の圧力を制限する安全弁として機能す
るリリーフ弁、１３はエンジン２が急速に減速した時に
油圧モータ９が負荷にならないようにメークアップする
ためのメークアップ弁、１４は油圧モータ９の出口配管
に所定の圧力を生じさせて、メークアップを可能にする
ための低圧リリーフ弁である。そして、図中において、
１５，１５は機械を構成する油圧モータや油圧シリンダ
からなる油圧アクチュエータを駆動するためのメインポ
ンプである。

【０００７】以上のように構成することによって、燃料
をエンジン２に供給してエンジン２を作動させると、油
圧ポンプ１１が作動して、油圧モータ９に圧油が供給さ
れるから、この油圧モータ９に接続したファン８が回転
して燃料クーラ６に冷却風が供給される。従って、エン
ジン２からの余剰燃料が燃料還流配管５を介して燃料タ
ンク１に還流する間に、この燃料クーラ６により冷却さ
れることになって、ベーパロックやフォーミング現象を
引き起こす程度にまで燃料温度が上昇するのを防止でき
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】建設機械は、野外等で
作業を行うものであり、外気温度は一定ではない。例え
ば、夏場の日中等で作業する際には、燃料温度が極めて
高くなる可能性があり、従って燃料クーラによる余剰燃
料の還流時に必ず冷却しなければならない。しかしなが
ら、寒冷地や、冬の夜間等のように、外気温度が低い際
には、建設機械の作動を長時間継続したとしても、燃料
温度はあまり上昇せず、ファンによる冷却風の供給を行
わなくとも良いことがある。このような場合にも、ファ
ンの駆動を行うことは、エネルギの無駄である。特に、
外気温度が、例えば氷点下というように、極端に低い場
合には、燃料の粘度が高くなって、燃料タンクからエン
ジンにおける燃料ポンプへの供給経路における圧力損失
が大きくなり、燃料ポンプのサクション圧が低くなっ
て、エンジンにおける燃料の吸い込み効率が低下してし
まうという不都合が生じるので、むしろ燃料の冷却を行
わない方が良い。

【０００９】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、簡単な構成によっ
て、燃料冷却用のファンを必要な時にだけ作動させるよ
うにすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、原動機と、この原動機に燃料を供給す
る燃料タンクと、この燃料タンクから原動機に燃料を送
り込み、この原動機から余剰の燃料を燃料タンクに循環
させるための燃料循環用配管と、この燃料循環用配管の
途中に配置されて、この配管内を流れる燃料を冷却する
ファンと、このファンを駆動する油圧モータとを備えた
ものにおいて、前記燃料タンクまたは燃料循環用配管に
温度スイッチを設けて、この温度スイッチにより燃料の
温度が所定の設定温度以下の時には、前記油圧モータへ
の圧油の供給を停止する構成としたことをその特徴とす
るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】燃料を冷却するためにファンを用
い、このファンを油圧モータで駆動するが、燃料温度が
低い場合にはファンの回転を停止させる。このファンの
回転停止は、油圧ポンプをアンロードすることにより行
うことができ、これによって油圧ポンプは実質的に無負
荷状態になり、不必要にエネルギを消費することがな
く、また燃料を冷やしすぎることもなくなる。このため
には、燃料温度を検出する必要があるが、この燃料温度
の検出は、所定の設定値を越えたかどうかの検出を行え
ば良い。そこで、構成が簡単で、ＯＮ，ＯＦＦ信号を出
力する温度スイッチを用いる。この温度スイッチは、燃
料タンク内や燃料循環配管に設けることができる。燃料
タンクから燃料供給管側では燃料温度は実質的に等し
く、また燃料タンクは容積が大きく、温度スイッチを設
けるスペース的な余裕もあることから、燃料タンクに温
度スイッチを設けるのが最も好ましい。

【００１２】温度スイッチの設定温度としては、最低
限、燃料の粘度が異常に低くならないようにしなければ
ならないが、必要でないのにファンを駆動し続けると、
エネルギロスが大きくなる。これを避けるためには、設
定温度をある程度高くしておき、ベーパロックやフォー
ミングといった不都合を確実に防止できる程度の温度条
件、例えば６０℃に設定しておく。燃料温度がこの設定
温度以下であれば格別の問題が生じることはなく、また
消費エネルギも最小限に抑制できる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の第１の実施例であり、図３
に示した従来技術のものと同一または均等な部材につい
ては、同一の符号を付してその説明を省略する。

【００１４】図１において、２０は温度スイッチを示
し、温度スイッチ２０は燃料タンク１内に設けられて、
この燃料タンク１内の燃料温度を検出するように構成し
ている。この温度スイッチ２０は、設定温度以上では開
路となり、設定温度を下回ると閉路となる。また、２１
は切換弁であって、この切換弁２１は、油圧ポンプ１１
と油圧モータ９との間に接続した油圧配管１０から分岐
し、作動油タンク２２に接続したアンロード配管２３の
途中に設けられている。

【００１５】切換弁２１は、油圧配管１０と作動油タン
ク２２との連通を遮断する切換位置（イ）と、油圧配管
１０と作動油タンク２２とを連通させる切換位置（ロ）
との間に切り換わるものである。そして、常時には、復
帰ばね２１ａの作用により切換位置（イ）に保持されて
おり、ソレノイド２１ｂが励磁されると、復帰ばね２１
ａに抗して切換位置（ロ）に切り換わる。この切換弁２
１の切換位置（イ）から切換位置（ロ）への切り換え
は、温度スイッチ２０により行われる。温度スイッチ２
０が閉路状態になると、即ち燃料タンク１内の温度が設
定値以下になると、バッテリ等からなる電源２４から切
換弁２１のソレノイド２１ｂに電源が供給されて、切換
弁２１が切換位置（ロ）に切り換わり、油圧ポンプ１１
がアンロードされる。

【００１６】エンジン２の起動により、燃料タンク１か
らエンジン２に供給されて、メインポンプ１５が駆動さ
れる。これによって、メインポンプ１５から圧油が吐出
されて、各油圧アクチュエータが駆動される。エンジン
２に供給された燃料は、その全量がエンジン２により消
費されるのではなく、一部の余剰燃料が生じる。この余
剰燃料は燃料還流配管５を介して燃料タンク１内に還流
されるが、このように還流する余剰燃料は、エンジン２
を通る際に加熱されることになり、このように加熱され
た余剰燃料をそのまま燃料タンク１に還流すると、燃料
タンク１内の燃料の温度が上昇する。

【００１７】エンジン２の起動と共に油圧ポンプ１１が
駆動されて、この油圧ポンプ１１の吐出口からは圧油が
供給される。燃料タンク１内の燃料温度が設定値以上で
あると、温度スイッチ２０は開路状態となるから、切換
弁２１は復帰ばね２１ａの作用により、油圧ポンプ１１
と作動油タンク２２との間を遮断する切換位置（イ）に
保たれる。従って、油圧ポンプ１１からの圧油は油圧配
管１０を介して油圧モータ９に供給されるから、この油
圧モータ９が作動して、ファン８が回転する。このファ
ン８は燃料クーラ６に対面しており、ファン８が回転す
ると、燃料クーラ６に向けて冷却風が供給される。従っ
て、燃料還流配管５から燃料タンク１に余剰の燃料が還
流する際に、燃料クーラ６により冷却されるから、余剰
燃料は効率的に冷却されて、燃料タンク１内の温度が異
常に高くなるのを防止できる。

【００１８】ところで、外気温度等によっては、建設機
械の作動を継続させても、燃料温度が著しく上昇しない
場合もある。また、例えば、寒冷地等のように氷点以下
の外気温度下で作業する場合等には、むしろ燃料を冷却
するとかえって害になる場合もある。燃料タンク１内の
燃料温度が設定値以下であると、温度スイッチ２０は閉
路状態になるから、電源２４からの電源により切換弁２
１のソレノイド２１ｂが励磁されて、切換弁２１は切換
位置（イ）から切換位置（ロ）に切り換わり、油圧ポン
プ１１はアンロードされる。この結果、油圧モータ９の
作動が停止して、ファン８が非回転状態になって、余剰
燃料が燃料還流配管５から燃料タンク１に還流する際
に、燃料クーラ６を通っても、この燃料クーラ６では冷
却効果を発揮することはない。そして、油圧ポンプ１１
は負荷が作用しない、実質的に無負荷状態になるから、
エネルギの無駄な消費がなくなる。

【００１９】以上のように、燃料タンク１内の燃料温度
に応じてファン８の作動を制御することによって、燃料
がベーパロック現象やフォーミング現象が起きる程度に
まで異常に上昇することがなく、かつ燃料の粘度が異常
に低くはならない。しかも、温度スイッチ２０の設定温
度を適正な値とすることによって、油圧モータ９が不必
要にも拘らず作動することにより、エネルギの消費が増
大することもない。

【００２０】次に、図２は本発明の第２の実施例を示す
ものであって、本実施例において、前述した第１の実施
例と同一または均等な部材については、同一の符号を付
して、その説明は省略する。

【００２１】この第２の実施例では、油圧モータ９を駆
動する回路の圧力を制限する安全弁として機能するリリ
ーフ弁３０を利用して、油圧ポンプ１１をアンロードす
るようにしている。即ち、リリーフ弁３０をパイロット
作動型のリリーフ弁として構成する。従って、リリーフ
弁３０には設定圧となるばね３０ａに加えて油圧パイロ
ット部３０ｂが設けられている。そして、この油圧パイ
ロット部３０ｂを作動油タンク２２と接続すると、ばね
３０ａによる設定圧に基づく本来のリリーフ弁としての
機能を発揮し、油圧パイロット部３０ｂに圧油を供給す
ると、リリーフ弁３０が強制的に開放されて、油圧ポン
プ１１がアンロードする。

【００２２】油圧パイロット部３０ｂへの圧油の供給は
補助油圧ポンプ３１から行われる。ここで、建設機械に
おいては、機械の各部、例えば車両の走行，旋回や、フ
ロント作業機構の作動を行わせる等のために、油圧モー
タや油圧シリンダからなる油圧アクチュエータが設けら
れており、これら各油圧アクチュエータに圧油を供給す
るために、メインポンプを備えており、このメインポン
プからの圧油の各油圧アクチュエータへの供給制御を行
うために、方向切換弁が設けられる。この方向切換弁は
油圧パイロット方式で切り換えられるものであり、各油
圧パイロット部にパイロット圧を供給するための補助油
圧ポンプを備えている。従って、リリーフ弁３０の油圧
パイロット部３０ｂへの圧油の供給源としては、この補
助油圧ポンプを利用する。

【００２３】リリーフ弁３０の油圧パイロット部３０ｂ
を作動油タンク２２に接続する状態と、補助油圧ポンプ
３１に接続する状態とに切り換えるために、切換弁３２
が設けられており、この切換弁３２は、常時には復帰ば
ね３２ａにより油圧パイロット部３０ｂを作動油タンク
２２と接続する切換位置（イ）に保持されている。ま
た、復帰ばね３２ａに対向するように、ソレノイド３２
ｂが設けられており、このソレノイド３２ｂを励磁する
と、切換弁３２は油圧パイロット部３０ｂを補助油圧ポ
ンプ３１と接続した切換位置（ロ）に切り換わることに
なる。

【００２４】切換弁３２の切り換えは、燃料タンク１に
設けた温度スイッチ２０に基づいて行われる。即ち、燃
料タンク１の燃料温度が設定値より高い際には、切換弁
３２のソレノイド３２ｂが消磁状態に保持され、従って
切換弁３２は復帰ばね３２ａの作用により切換位置
（イ）となって、リリーフ弁３０の油圧パイロット部３
０ｂはタンク圧となるから、このリリーフ弁３０は本来
の安全弁としての機能を発揮する。一方、燃料温度が温
度スイッチ２０の設定値より低い状態では、切換弁３２
のソレノイド３２ｂに電源が供給されて、励磁状態にな
るから、この切換弁３２は切換位置（イ）から切換位置
（ロ）に切り換わる。この結果、リリーフ弁３０の油圧
パイロット部３０ｂに補助油圧ポンプ３１からのパイロ
ット圧が供給されて、リリーフ弁３０は開放状態とな
る。

【００２５】従って、燃料温度が温度スイッチ２０の設
定値より高い時には、油圧ポンプ１１から油圧モータ９
への油圧配管１０内には圧力が生じており、油圧モータ
９が駆動されて、ファン８が回転し、燃料クーラ６によ
り燃料の冷却が行われる。また、燃料温度が温度スイッ
チ２０の設定値より低い場合には、油圧ポンプ１１はリ
リーフ弁３０を介して作動油タンク２２と接続されて、
アンロード状態になる。従って、前述した第１の実施例
と実質的に同じ作動が行われる。

【００２６】ここで、第１の実施例と第２の実施例とを
比較すると、第１の実施例では、油圧ポンプ１１からの
回路に切換弁２１を設け、この油圧ポンプ１１からの圧
油を直接切換弁２１を介してアンロードするように構成
している。これに対して、第２の実施例においては、油
圧ポンプ１１をアンロードする機能は、安全弁として回
路に設けられるパイロット作動型のリリーフ弁３０で構
成され、その油圧パイロット部３０ｂに信号油圧を供給
することによりアンロード機能を発揮させる。また、第
２の実施例では、切換弁３２を設けてリリーフ弁３０の
油圧パイロット部３０ｂに圧油が供給されるが、この圧
油は、補助油圧ポンプ３１から供給されるもので、信号
圧という低圧のものであるから、切換弁３２に作用する
圧力は切換弁２１に作用する圧力より著しく低い。従っ
て、切換弁３２の方が切換弁２１より小型のものを用い
ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、燃料タ
ンクまたは燃料循環用配管に温度スイッチを設けて、こ
の温度スイッチにより燃料の温度が所定の設定温度以下
の時には、油圧モータへの圧油の供給を停止して、ファ
ンの回転を止めて、燃料の冷却を行わないように構成し
たので、燃料温度が低い場合に、不必要にエネルギの消
費を行わず、また燃料が冷えすぎて粘度が極端に低下す
るのを防止できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す燃料冷却装置の油
圧回路図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す燃料冷却装置の油
圧回路図である。

【図３】従来技術における燃料冷却装置の油圧回路図で
ある。

【符号の説明】

１ 燃料タンク ２ エンジン ５ 燃料還流配管 ６ 燃料クーラ ８ ファン ９ 油圧モータ １０ 油圧配管 １１ 油圧ポンプ ２０ 温度スイッチ ２１，３２ 切換弁 ２２ 作動油タンク ２３ アンロード配管 ３０ リリーフ弁 ３１ 補助油圧ポンプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機と、この原動機に燃料を供給する
   燃料タンクと、この燃料タンクから原動機に燃料を送り
   込み、この原動機から余剰の燃料を燃料タンクに循環さ
   せるための燃料循環用配管と、この燃料循環用配管の途
   中に配置した燃料クーラ及びこの燃料クーラに冷却風を
   供給するファンと、このファンを駆動する油圧モータと
   を備えたものにおいて、前記燃料タンクまたは燃料循環
   用配管に温度スイッチを設けて、この温度スイッチによ
   り燃料の温度が所定の設定温度以下の時には、前記油圧
   モータへの圧油の供給を停止する構成としたことを特徴
   とする建設機械の燃料冷却装置。
2. 【請求項２】 前記油圧モータに圧油を供給する配管と
   作動油タンクとの間に切換弁を設けて、この前記温度ス
   イッチが設定温度以下になると、この切換弁により油圧
   ポンプをアンロードする構成としたことを特徴とする請
   求項１記載の建設機械の燃料冷却装置。
3. 【請求項３】 前記温度スイッチが設定温度以下になっ
   た時には、前記油圧ポンプと油圧モータとの間の管路に
   設けたリリーフ弁を介してアンロードさせる構成とした
   ことを特徴とする請求項２記載の建設機械の燃料冷却装
   置。