JP7797776B2 - Excavator - Google Patents
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Description
本発明は、ショベルに関する。 The present invention relates to a shovel.
従来、複数の機器(例えば、電動機、インバータ、コンバータ等)を冷却する冷却回路が知られている(特許文献1,2参照)。 Conventionally, cooling circuits that cool multiple devices (e.g., electric motors, inverters, converters, etc.) are known (see Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、複数の機器を一つの冷却回路で冷却する場合、例えば、最も高い冷却性能が要求される機器に合わせて、冷却回路の仕様等が決定される可能性がある。そのため、例えば、相対的に要求される冷却性能が低い機器に対して必要以上の流量が供給されることにより、冷却系の圧力損失を増加させ、結果として、高出力のウォータポンプが必要になる等、コスト上昇を招く可能性がある。 However, when multiple devices are cooled with a single cooling circuit, the specifications of the cooling circuit may be determined to match the device that requires the highest cooling performance. As a result, for example, if a higher flow rate than necessary is supplied to a device that requires relatively lower cooling performance, this may increase pressure loss in the cooling system, resulting in the need for a high-output water pump and other costs.
そこで、上記課題に鑑み、複数の機器をより効率的に冷却することが可能なショベルを提供することを目的とする。 In view of the above issues, the objective is to provide an excavator that can cool multiple pieces of equipment more efficiently.
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
冷却対象の複数の機器と、
前記複数の機器に冷媒を循環させる冷却回路を備え、
前記複数の機器は、これらの中で相対的に必要流量が小さい所定の機器を含み、
前記冷却回路は、前記機器に対して冷媒を迂回させる迂回路を含み、
前記所定の機器に対して冷媒を迂回させる前記迂回路が設けられ、
前記所定の機器は、前記迂回路が設けられない前記機器よりも必要流量が小さく、
前記冷却回路の主経路に冷媒が流れている状態において、前記迂回路、及び前記複数の機器のうちの前記迂回路の迂回対象の機器の双方には、主経路から常時冷媒が流入し、
前記迂回路は、主経路からの冷媒の流入を許容しつつ、前記複数の機器のうちの迂回対象の機器を通過する流量が所定の必要流量を満足するように調整する、
ショベルが提供される。
また、本発明の他の実施形態では、
冷却対象の複数の機器と、
前記複数の機器に冷媒を循環させる冷却回路を備え、
前記複数の機器は、これらの中で相対的に必要流量が小さい所定の機器を含み、
前記冷却回路は、前記機器に対して冷媒を迂回させる迂回路を含み、
前記所定の機器に対して冷媒を迂回させる前記迂回路が設けられ、
前記所定の機器は、前記迂回路が設けられない前記機器よりも必要流量が小さく、
前記迂回路は、圧力調整機構を有し、
前記圧力調整機構は、その圧力調整の程度が固定されている、
ショベルが提供される。
In order to achieve the above object, in one embodiment of the present invention,
A plurality of devices to be cooled;
a cooling circuit that circulates a refrigerant through the plurality of devices;
The plurality of devices includes a predetermined device that requires a relatively small flow rate among the devices,
the cooling circuit includes a bypass path that bypasses the refrigerant to the equipment;
The detour path is provided to detour the refrigerant to the predetermined device,
the predetermined device has a required flow rate smaller than that of the device to which the detour route is not provided,
In a state where a refrigerant flows through a main path of the cooling circuit, the refrigerant constantly flows from the main path into both the detour path and the device that is a detour target of the detour path among the plurality of devices,
the bypass path adjusts the flow rate of the refrigerant passing through the bypass target device among the plurality of devices so as to satisfy a predetermined required flow rate while allowing the refrigerant to flow in from the main path.
Shovels are provided.
In another embodiment of the present invention,
A plurality of devices to be cooled;
a cooling circuit that circulates a refrigerant through the plurality of devices;
The plurality of devices includes a predetermined device that requires a relatively small flow rate among the devices,
the cooling circuit includes a bypass path that bypasses the refrigerant to the equipment;
The detour path is provided to detour the refrigerant to the predetermined device,
the predetermined device has a required flow rate smaller than that of the device to which the detour route is not provided,
the bypass passage has a pressure adjustment mechanism;
The pressure adjustment mechanism has a fixed degree of pressure adjustment.
Shovels are provided.
上述の実施形態によれば、複数の機器をより効率的に冷却することが可能なショベルを提供することができる。 The above-described embodiment provides a shovel that can cool multiple pieces of equipment more efficiently.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。 The following describes the embodiments of the invention with reference to the drawings.
[ショベルの概要]
まず、図1を参照して、作業機械の一例としてのショベルの概要を説明する。
[Outline of the excavator]
First, with reference to FIG. 1, an outline of a shovel as an example of a work machine will be described.
図1は、本実施形態に係るショベルの一例を示す側面図である。 Figure 1 is a side view showing an example of a shovel according to this embodiment.
本実施形態に係るショベルは、下部走行体1と、旋回機構2を介して旋回可能に下部走行体1に搭載される上部旋回体3と、作業装置としてのブーム4、アーム5、及びバケット6と、オペレータが搭乗するキャビン10を備える。 The excavator according to this embodiment comprises a lower traveling body 1, an upper rotating body 3 mounted on the lower traveling body 1 so as to be rotatable via a rotating mechanism 2, a boom 4, an arm 5, and a bucket 6 as working devices, and a cabin 10 in which the operator rides.
下部走行体1は、例えば、左右一対のクローラを含み、それぞれのクローラが走行油圧モータ1A,1B(図2参照)で油圧駆動されることにより、自走する。 The lower traveling body 1 includes, for example, a pair of left and right crawlers, each of which is hydraulically driven by traveling hydraulic motors 1A, 1B (see Figure 2), thereby allowing it to self-propel.
上部旋回体3は、後述する旋回用電動機21(図2参照)により電気駆動されることにより、下部走行体1に対して旋回する。 The upper rotating body 3 rotates relative to the lower traveling body 1 by being electrically driven by a rotating electric motor 21 (see Figure 2), which will be described later.
ブーム4は、上部旋回体3の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム4の先端には、アーム5が上下回動可能に枢着され、アーム5の先端には、バケット6が上下回動可能に枢着される。ブーム4、アーム5、及びバケット6は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9により油圧駆動される。 The boom 4 is pivotally attached to the front center of the upper rotating body 3 so that it can be raised or lowered. An arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 so that it can rotate up and down, and a bucket 6 is pivotally attached to the tip of the arm 5 so that it can rotate up and down. The boom 4, arm 5, and bucket 6 are hydraulically driven by hydraulic actuators: a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9, respectively.
キャビン10は、上部旋回体3の前部左側に搭載され、その内部には、オペレータが着座する操縦席や後述する操作装置26等が設けられる。 The cabin 10 is mounted on the front left side of the upper rotating body 3, and inside it is provided a cockpit where the operator sits, as well as the operating device 26 described below.
[ショベルの構成]
次に、図1に加えて、図2を参照して、本実施形態に係るショベルの構成について説明する。
[Excavator configuration]
Next, the configuration of the shovel according to this embodiment will be described with reference to FIG. 2 in addition to FIG.
図2は、本実施形態に係るショベルの駆動系を中心とする構成の一例を示すブロック図である。 Figure 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the excavator, focusing on the drive system, according to this embodiment.
尚、図中にて、機械的動力ラインは二重線、高圧油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御ラインは細い実線でそれぞれ示される。 In the diagram, mechanical power lines are indicated by double lines, high-pressure hydraulic lines are indicated by thick solid lines, pilot lines are indicated by dashed lines, and electrical drive and control lines are indicated by thin solid lines.
<ショベルの油圧駆動系>
本実施形態に係るショベルの油圧駆動系は、エンジン11と、電動発電機12と、減速機13と、メインポンプ14と、コントロールバルブ17を含む。また、本実施形態に係る油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体1、ブーム4、アーム5、及びバケット6のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ1A,1B、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9等を含む。
<Excavator hydraulic drive system>
The hydraulic drive system of the excavator according to this embodiment includes the engine 11, the motor generator 12, the reducer 13, the main pump 14, and the control valve 17. As described above, the hydraulic drive system according to this embodiment also includes the traveling hydraulic motors 1A, 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, and the like, which hydraulically drive the lower traveling structure 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, respectively.
尚、電動発電機12については、ショベルの電気駆動系の説明部分で詳述する。 The motor-generator 12 will be described in detail in the section explaining the excavator's electric drive system.
エンジン11は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、上部旋回体3の後部に搭載される。エンジン11は、後述するエンジンコントローラ(ECM:Engine Control Module)30Cの制御下で、所定の目標回転数で定回転する。エンジン11は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであり、減速機13を介してメインポンプ14、パイロットポンプ15を駆動する。また、エンジン11は、減速機13を介して電動発電機12を駆動し、電動発電機12に発電させる。 The engine 11 is the main power source in the hydraulic drive system and is mounted at the rear of the upper rotating body 3. The engine 11 rotates at a predetermined target speed under the control of an engine controller (ECM: Engine Control Module) 30C, which will be described later. The engine 11 is, for example, a diesel engine that uses diesel as fuel, and drives the main pump 14 and pilot pump 15 via a reduction gear 13. The engine 11 also drives the motor-generator 12 via the reduction gear 13, causing the motor-generator 12 to generate electricity.
減速機13は、例えば、上部旋回体3の後部に搭載され、エンジン11及び後述する電動発電機12が接続される2つの入力軸と、メインポンプ14及びパイロットポンプ15が直列に同軸接続される1つの出力軸を有する。減速機13は、エンジン11及び電動発電機12の動力を所定の減速比でメインポンプ14及びパイロットポンプ15に伝達することができる。また、減速機13は、エンジン11の動力を所定の減速比で、電動発電機12とメインポンプ14及びパイロットポンプ15とに分配して伝達することができる。 The reducer 13 is mounted, for example, at the rear of the upper rotating body 3, and has two input shafts to which the engine 11 and the motor-generator 12 (described later) are connected, and one output shaft to which the main pump 14 and pilot pump 15 are coaxially connected in series. The reducer 13 can transmit the power of the engine 11 and the motor-generator 12 to the main pump 14 and the pilot pump 15 at a predetermined reduction ratio. The reducer 13 can also distribute and transmit the power of the engine 11 to the motor-generator 12, the main pump 14, and the pilot pump 15 at a predetermined reduction ratio.
メインポンプ14は、上部旋回体3の後部に搭載され、高圧油圧ライン16を通じてコントロールバルブ17に作動油を供給する。メインポンプ14は、エンジン11、或いは、エンジン11及び電動発電機12により駆動される。メインポンプ14は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、後述するショベルコントローラ30Aの制御下で、レギュレータ(不図示)が斜板の角度(傾転角)を制御する。これにより、メインポンプ14は、ピストンのストローク長を調整し、吐出流量(吐出圧)を制御することができる。 The main pump 14 is mounted at the rear of the upper rotating body 3 and supplies hydraulic oil to a control valve 17 via a high-pressure hydraulic line 16. The main pump 14 is driven by the engine 11, or by the engine 11 and a motor-generator 12. The main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and a regulator (not shown) controls the angle (tilt angle) of the swash plate under the control of the excavator controller 30A (described below). This allows the main pump 14 to adjust the stroke length of the piston and control the discharge flow rate (discharge pressure).
コントロールバルブ17は、上部旋回体3の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置26に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ17は、上述の如く、高圧油圧ライン16を介してメインポンプ14と接続され、メインポンプ14から供給される作動油を、油圧アクチュエータとしての走行油圧モータ1A(右用),1B(左用)、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9に供給可能に構成される。具体的には、コントロールバルブ17は、メインポンプ14から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する複数の油圧制御弁(方向切換弁)を含むバルブユニットである。 The control valve 17 is mounted in the center of the upper rotating body 3 and is a hydraulic control device that controls the hydraulic drive system in response to the operator's operation of the control device 26. As described above, the control valve 17 is connected to the main pump 14 via the high-pressure hydraulic line 16 and is configured to supply hydraulic oil supplied from the main pump 14 to the hydraulic actuators: traveling hydraulic motors 1A (right) and 1B (left), boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9. Specifically, the control valve 17 is a valve unit including multiple hydraulic control valves (directional control valves) that control the flow rate and direction of hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each of the hydraulic actuators.
<ショベルの電気駆動系>
本実施形態に係るショベルの電気駆動系は、油圧駆動系をアシストする構成要素として、電動発電機12と、電流センサ12s1と、電圧センサ12s2と、減速機13と、インバータ18Aを含む。また、本実施形態に係るショベルの電気駆動系は、被駆動要素(具体的には、上部旋回体3)の電気駆動に関する構成要素として、旋回駆動装置40と、電流センサ21sと、インバータ18Bを含む。
<Excavator electric drive system>
The electric drive system of the excavator according to this embodiment includes, as components that assist the hydraulic drive system, a motor generator 12, a current sensor 12s1, a voltage sensor 12s2, a reducer 13, and an inverter 18A. The electric drive system of the excavator according to this embodiment also includes, as components related to the electric drive of the driven element (specifically, the upper rotating body 3), a swing drive device 40, a current sensor 21s, and an inverter 18B.
電動発電機12は、油圧駆動系に対するアシスト動力源であり、上部旋回体3の後部に搭載される。電動発電機12は、例えば、IPM(Interior Permanent Magnet)モータである。電動発電機12は、インバータ18Aを介してキャパシタ19を含む蓄電系120や旋回用電動機21と接続される。電動発電機12は、インバータ18Aを介してキャパシタ19や旋回用電動機21から供給される三相交流電力で力行運転し、エンジン11をアシストする態様で、減速機13を介してメインポンプ14及びパイロットポンプ15を駆動する。また、電動発電機12は、エンジン11により駆動されることにより発電運転を行い、発電電力をキャパシタ19や旋回用電動機21に供給することができる。電動発電機12の力行運転と発電運転との切替制御は、後述するハイブリッドコントローラ(以下、「HBコントローラ」)30Bの制御下で、インバータ18Aにより実現されてよい。 The motor-generator 12 is an assist power source for the hydraulic drive system and is mounted on the rear of the upper rotating body 3. The motor-generator 12 is, for example, an interior permanent magnet (IPM) motor. The motor-generator 12 is connected to a power storage system 120 including a capacitor 19 and a swing motor 21 via an inverter 18A. The motor-generator 12 runs on three-phase AC power supplied from the capacitor 19 and the swing motor 21 via the inverter 18A, and drives the main pump 14 and pilot pump 15 via a reducer 13 in a manner that assists the engine 11. The motor-generator 12 also runs in a generating mode when driven by the engine 11, and can supply the generated power to the capacitor 19 and the swing motor 21. The inverter 18A may switch between power running and generating mode under the control of a hybrid controller (hereinafter referred to as "HB controller") 30B, which will be described later.
電流センサ12s1は、電動発電機12の三相(U相、V相、W相)のそれぞれの電流を検出する。電流センサ12s1は、例えば、電動発電機12とインバータ18Aの間の電力経路に設けられる。電流センサ12s1により検出される旋回用電動機21の三相それぞれの電流に対応する検出信号は、一対一の通信線やCAN(Controller Area Network)等の車載ネットワークを通じて、直接的に、インバータ18Aに取り込まれる。また、当該検出信号は、一対一の通信線やCAN等の車載ネットワークを通じて、HBコントローラ30Bに取り込まれ、HBコントローラ30B経由で、インバータ18Aに入力されてもよい。 Current sensor 12s1 detects the current of each of the three phases (U-phase, V-phase, and W-phase) of the motor-generator 12. Current sensor 12s1 is provided, for example, in the power path between the motor-generator 12 and inverter 18A. Detection signals corresponding to the current of each of the three phases of the turning electric motor 21 detected by current sensor 12s1 are directly input to inverter 18A via an on-board network such as a one-to-one communication line or a controller area network (CAN). These detection signals may also be input to HB controller 30B via an on-board network such as a one-to-one communication line or a CAN, and input to inverter 18A via HB controller 30B.
電圧センサ12s2は、電動発電機12の三相のそれぞれの印加電圧を検出する。電圧センサ12s2は、例えば、電動発電機12とインバータ18Aの間の電力経路に設けられる。電圧センサ12s2により検出される旋回用電動機21の三相それぞれの印加電圧に対応する検出信号は、一対一の通信線やCAN等の車載ネットワークを通じて、直接的に、インバータ18Aに取り込まれる。また、当該検出信号は、一対一の通信線や車載ネットワークを通じて、HBコントローラ30Bに取り込まれ、HBコントローラ30B経由で、インバータ18Aに入力されてもよい。 The voltage sensor 12s2 detects the applied voltage of each of the three phases of the motor-generator 12. The voltage sensor 12s2 is provided, for example, in the power path between the motor-generator 12 and the inverter 18A. The detection signals corresponding to the applied voltage of each of the three phases of the turning electric motor 21 detected by the voltage sensor 12s2 are directly input to the inverter 18A via a one-to-one communication line or an on-board network such as a CAN. The detection signals may also be input to the HB controller 30B via the one-to-one communication line or on-board network and input to the inverter 18A via the HB controller 30B.
インバータ18Aは、HBコントローラ30Bの制御下で、電動発電機12を駆動制御する。インバータ18Aは、例えば、直流電力を三相交流電力に変換したり、三相交流電力を直流電力に変換する変換回路と、変換回路をスイッチ駆動する駆動回路と、駆動回路の動作を規定する制御信号(例えば、PWM(Pulse Width Modulation)信号)を出力する制御回路を含む。 The inverter 18A drives and controls the motor-generator 12 under the control of the HB controller 30B. The inverter 18A includes, for example, a conversion circuit that converts DC power to three-phase AC power and three-phase AC power to DC power, a drive circuit that switches and drives the conversion circuit, and a control circuit that outputs a control signal (for example, a PWM (Pulse Width Modulation) signal) that determines the operation of the drive circuit.
インバータ18Aの制御回路は、電動発電機12の動作状態を把握しながら、電動発電機12の駆動制御を行う。例えば、インバータ18Aの制御回路は、電動発電機12の回転状態を検出するセンサ(例えば、エンコーダやレゾルバ等)の検出信号に基づき、電動発電機12の動作状態を把握する。また、インバータ18Aの制御回路は、電流センサ12s1及び電圧センサ12s2の検出信号に基づき、逐次、電動発電機12の回転軸の回転角等を推定することにより、電動発電機12の動作状態を把握してもよい。例えば、当該制御回路は、例えば、既知の拡張誘起電圧(EEFM:Extended Electromotive Force)モデルに基づき、電動発電機12の回転軸の回転角や回転速度等を推定する。そして、当該制御回路は、逐次導出される回転角や回転速度の推定値に基づき、電動発電機12の動作状態を把握しながら、電動発電機12の駆動制御(以下、「センサレス制御」)を行ってよい。これにより、電動発電機12には、回転角や回転位置を検出する所定のセンサ(例えば、ロータリエンコーダ等)が設けられる必要が無い。そのため、メカニカルなセンサを削減することができ、ショベルのコストを抑制することができると共に、センサの汚れ等による検出不良を抑制することができる。 The control circuit of the inverter 18A controls the drive of the motor-generator 12 while monitoring the operating state of the motor-generator 12. For example, the control circuit of the inverter 18A monitors the operating state of the motor-generator 12 based on detection signals from sensors (e.g., encoders, resolvers, etc.) that detect the rotational state of the motor-generator 12. The control circuit of the inverter 18A may also monitor the operating state of the motor-generator 12 by sequentially estimating the rotation angle, etc., of the rotating shaft of the motor-generator 12 based on detection signals from the current sensor 12s1 and the voltage sensor 12s2. For example, the control circuit may estimate the rotation angle, rotation speed, etc., of the rotating shaft of the motor-generator 12 based on a known extended electromotive force (EEFM) model. The control circuit may then monitor the operating state of the motor-generator 12 based on the sequentially derived estimated values of the rotation angle and rotation speed, and perform drive control of the motor-generator 12 (hereinafter referred to as "sensorless control"). As a result, the motor generator 12 does not need to be equipped with a specific sensor (such as a rotary encoder) that detects the rotation angle or rotation position. This makes it possible to reduce the number of mechanical sensors, which not only reduces the cost of the shovel but also prevents detection errors due to sensor contamination, etc.
尚、インバータ18Aの制御回路は、センサレス制御が適用される場合、電圧センサ12s2による電動発電機12の印加電圧の検出値の代わりに、HBコントローラ30Bから入力される、或いは、自身が制御の過程で生成する電動発電機12の電圧指令値を用いて、電動発電機12の回転軸の回転角等を推定してもよい。この場合、電圧センサ12s2は、省略されうる。また、インバータ18Aの駆動回路及び制御回路の少なくとも一方は、インバータ18Aの外部(例えば、HBコントローラ30B)に設けられてもよい。 When sensorless control is applied, the control circuit of the inverter 18A may estimate the rotation angle of the rotating shaft of the motor-generator 12 using a voltage command value for the motor-generator 12 input from the HB controller 30B or generated by the inverter itself during the control process, instead of the detected value of the voltage applied to the motor-generator 12 by the voltage sensor 12s2. In this case, the voltage sensor 12s2 may be omitted. Furthermore, at least one of the drive circuit and control circuit of the inverter 18A may be provided external to the inverter 18A (e.g., the HB controller 30B).
旋回駆動装置40は、旋回用電動機21と、レゾルバ22と、メカニカルブレーキ23と、旋回減速機24を含む。旋回駆動装置40は、上部旋回体3に搭載され、旋回用電動機21の動力で、旋回機構2を介して、上部旋回体3を駆動する。 The slewing drive unit 40 includes a slewing motor 21, a resolver 22, a mechanical brake 23, and a slewing reducer 24. The slewing drive unit 40 is mounted on the upper slewing body 3 and drives the upper slewing body 3 via the slewing mechanism 2 using the power of the slewing motor 21.
旋回用電動機21は、HBコントローラ30B及びインバータ18Bの制御下で、上部旋回体3を旋回駆動する力行運転、及び回生電力を発生させて上部旋回体3を旋回制動する回生運転を行う。旋回用電動機21は、インバータ18Bを介して蓄電系120に接続され、インバータ18Bを介してキャパシタ19や電動発電機12から供給される三相交流電力により駆動される。また、旋回用電動機21は、インバータ18Bを介して、回生電力をキャパシタ19や電動発電機12に供給する。これにより、回生電力で、キャパシタ19を充電したり、電動発電機12を駆動したりすることができる。旋回用電動機21の力行運転と回生運転との切替制御は、HBコントローラ30Bの制御下で、インバータ18Bにより実現されてよい。旋回用電動機21の回転軸21Aには、レゾルバ22、メカニカルブレーキ23、及び旋回減速機24が接続される。 Under the control of the HB controller 30B and the inverter 18B, the swing electric motor 21 performs power running, which drives the upper swing body 3 to swing, and regenerative running, which generates regenerative power to brake the upper swing body 3 to swing. The swing electric motor 21 is connected to the power storage system 120 via the inverter 18B and is driven by three-phase AC power supplied from the capacitor 19 and the motor-generator 12 via the inverter 18B. The swing electric motor 21 also supplies regenerative power to the capacitor 19 and the motor-generator 12 via the inverter 18B. This allows the regenerative power to charge the capacitor 19 and drive the motor-generator 12. Switching between power running and regenerative running of the swing electric motor 21 may be controlled by the inverter 18B under the control of the HB controller 30B. A resolver 22, a mechanical brake 23, and a swing reducer 24 are connected to the rotating shaft 21A of the swing electric motor 21.
レゾルバ22は、旋回用電動機21の回転位置(回転角)や回転速度等を検出する。レゾルバ22により検出された回転角等に対応する検出信号は、一対一の通信線やCAN等の車載ネットワーク等を通じて、直接的に、インバータ18Bに取り込まれてよい。また、当該検出信号は、一対一の通信線やCAN等の車載ネットワークを通じて、HBコントローラ30Bに取り込まれ、HBコントローラ30B経由でインバータ18Bに入力されてもよい。 The resolver 22 detects the rotational position (rotation angle) and rotational speed of the turning electric motor 21. The detection signal corresponding to the rotational angle detected by the resolver 22 may be directly input to the inverter 18B via a one-to-one communication line or an on-board network such as a CAN. Alternatively, the detection signal may be input to the HB controller 30B via a one-to-one communication line or an on-board network such as a CAN, and input to the inverter 18B via the HB controller 30B.
メカニカルブレーキ23は、HBコントローラ30Bの制御下で、旋回用電動機21の回転軸21Aに対して、機械的に制動力を発生させる。これにより、メカニカルブレーキ23は、上部旋回体3の旋回制動を行ったり、上部旋回体3の停止状態を維持させたりすることができる。 Under the control of the HB controller 30B, the mechanical brake 23 mechanically generates a braking force on the rotating shaft 21A of the rotation motor 21. This allows the mechanical brake 23 to brake the rotation of the upper rotating body 3 or to maintain the upper rotating body 3 in a stopped state.
旋回減速機24は、旋回用電動機21の回転軸21Aと接続され、旋回用電動機21の出力(トルク)を所定の減速比で減速させることにより、トルクを増大させて、上部旋回体3を旋回駆動する。即ち、力行運転の際、旋回用電動機21は、旋回減速機24を介して、上部旋回体3(旋回機構2)を旋回駆動する。また、旋回減速機24は、上部旋回体3の慣性回転力を増速させて旋回用電動機21に伝達し、回生電力を発生させる。即ち、回生運転の際、旋回用電動機21は、旋回減速機24を介して伝達される上部旋回体3の慣性回転力により回生発電を行い、上部旋回体3を旋回制動する。 The slewing reducer 24 is connected to the rotating shaft 21A of the slewing motor 21 and reduces the output (torque) of the slewing motor 21 at a predetermined reduction ratio, thereby increasing the torque and driving the upper slewing body 3 to rotate. That is, during power running, the slewing motor 21 drives the upper slewing body 3 (slewing mechanism 2) to rotate via the slewing reducer 24. The slewing reducer 24 also accelerates the inertial rotational force of the upper slewing body 3 and transmits it to the slewing motor 21, generating regenerative power. That is, during regenerative operation, the slewing motor 21 generates regenerative power using the inertial rotational force of the upper slewing body 3 transmitted via the slewing reducer 24, thereby braking the upper slewing body 3.
電流センサ21sは、旋回用電動機21の三相(U相、V相、W相)のそれぞれの電流を検出する。電流センサ21sは、例えば、旋回用電動機21とインバータ18Bの間の電力経路に設けられる。電流センサ21sにより検出される、旋回用電動機21の三相それぞれの電流に対応する検出信号は、一対一の通信線やCAN等の車載ネットワークを通じて、直接的に、インバータ18Bに取り込まれてよい。また、当該検出信号は、一対一の通信線やCAN等の車載ネットワークを通じて、HBコントローラ30Bに取り込まれ、HBコントローラ30B経由で、インバータ18Bに入力されてもよい。 The current sensor 21s detects the current of each of the three phases (U-phase, V-phase, and W-phase) of the swing motor 21. The current sensor 21s is provided, for example, in the power path between the swing motor 21 and the inverter 18B. The detection signals detected by the current sensor 21s and corresponding to the current of each of the three phases of the swing motor 21 may be directly input to the inverter 18B via a one-to-one communication line or an on-board network such as a CAN. Alternatively, the detection signals may be input to the HB controller 30B via a one-to-one communication line or an on-board network such as a CAN, and input to the inverter 18B via the HB controller 30B.
インバータ18Bは、HBコントローラ30Bの制御下で、旋回用電動機21を駆動制御する。インバータ18Bは、例えば、直流電力を三相交流電力に変換したり、三相交流電力を直流電力に変換する変換回路と、変換回路をスイッチ駆動する駆動回路と、駆動回路の動作を規定する制御信号(例えば、PWM信号)を出力する制御回路を含む。 The inverter 18B drives and controls the swing motor 21 under the control of the HB controller 30B. The inverter 18B includes, for example, a conversion circuit that converts DC power to three-phase AC power and three-phase AC power to DC power, a drive circuit that switches and drives the conversion circuit, and a control circuit that outputs a control signal (e.g., a PWM signal) that determines the operation of the drive circuit.
具体的には、インバータ18Bの制御回路は、電流センサ21s及びレゾルバ22の検出信号に基づき、旋回用電動機21に関する速度フィードバック制御及びトルクフィードバック制御を行う。 Specifically, the control circuit of the inverter 18B performs speed feedback control and torque feedback control of the turning electric motor 21 based on the detection signals of the current sensor 21s and the resolver 22.
尚、インバータ18Bの駆動回路及び制御回路の少なくとも一方は、インバータ18Bの外部に設けられてもよい。 In addition, at least one of the drive circuit and control circuit of inverter 18B may be provided external to inverter 18B.
<ショベルの蓄電系>
本実施形態に係るショベルの蓄電系120は、キャパシタ19と、昇降圧コンバータ100と、DCバス110を含む。蓄電系120は、例えば、電気駆動系のインバータ18A,18B等と共に、上部旋回体3の右側前部に搭載される。
<Excavator power storage system>
The power storage system 120 of the excavator according to this embodiment includes a capacitor 19, a step-up/step-down converter 100, and a DC bus 110. The power storage system 120 is mounted on the right front part of the upper rotating body 3 together with, for example, inverters 18A, 18B of the electric drive system.
キャパシタ19は、電動発電機12や旋回用電動機21に電力を供給すると共に、電動発電機12や旋回用電動機21の発電電力を充電する蓄電装置の一例である。また、キャパシタ19と昇降圧コンバータ100を含む負荷側のメイン回路との間を遮断するリレー(以下、「遮断リレー」)が設けられる。これにより、キャパシタ19は、ショベルの停止時やショベルの異常時(例えば、転倒等の事故発生時)に、HBコントローラ30Bによる制御下で、メイン回路と切り離される。そのため、オペレータの不在時の異常や、オペレータの在席時の異常に起因して、キャパシタ19に非常に大きな短絡電流が流れるような事態を抑制することができる。遮断リレーは、例えば、キャパシタ19と昇降圧コンバータ100との間の正極側及び負極側の双方の電力経路に設けられる。 Capacitor 19 is an example of an energy storage device that supplies power to the motor-generator 12 and the swing motor 21 and charges the generated power of the motor-generator 12 and the swing motor 21. A relay (hereinafter referred to as "shutoff relay") is provided to disconnect capacitor 19 from the load-side main circuit, which includes the step-up/step-down converter 100. This disconnects capacitor 19 from the main circuit under the control of HB controller 30B when the shovel is stopped or an abnormality occurs with the shovel (for example, an accident such as tipping). This prevents an extremely large short-circuit current from flowing through capacitor 19 due to an abnormality while the operator is absent or present. A shutoff relay is provided, for example, on both the positive and negative sides of the power path between capacitor 19 and step-up/step-down converter 100.
昇降圧コンバータ100は、キャパシタ19の電力を昇圧し、DCバス110に出力したり、DCバス110に供給される電力を降圧し、キャパシタ19に蓄電させたりする。昇降圧コンバータ100は、電動発電機12及び旋回用電動機21の運転状態に応じて、DCバス110の電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える。昇降圧コンバータ100の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、DCバス110の電圧検出値、キャパシタ19の電圧検出値、及びキャパシタ19の電流検出値に基づき、HBコントローラ30Bにより実現されてよい。 The buck-boost converter 100 boosts the power of the capacitor 19 and outputs it to the DC bus 110, or reduces the power supplied to the DC bus 110 and stores it in the capacitor 19. The buck-boost converter 100 switches between boost and buck operation depending on the operating states of the motor generator 12 and the swing motor 21 so that the voltage value of the DC bus 110 remains within a certain range. The switching control between the boost and buck operation of the buck-boost converter 100 may be realized by the HB controller 30B based on the detected voltage value of the DC bus 110, the detected voltage value of the capacitor 19, and the detected current value of the capacitor 19.
DCバス110は、インバータ18A,18Bと昇降圧コンバータ100との間に設けられ、キャパシタ19、電動発電機12、及び旋回用電動機21の間での電力の授受を制御する。 The DC bus 110 is provided between the inverters 18A, 18B and the step-up/step-down converter 100, and controls the exchange of power between the capacitor 19, the motor generator 12, and the swing motor 21.
<ショベルの操作系>
また、本実施形態に係るショベルの操作系は、パイロットポンプ15、操作装置26、圧力センサ29等を含む。
<Excavator operation system>
The operating system of the excavator according to this embodiment includes a pilot pump 15, an operating device 26, a pressure sensor 29, and the like.
パイロットポンプ15は、上部旋回体3の後部に搭載され、パイロットライン25を介して操作装置26にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ15は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、エンジン11、或いはエンジン11及び電動発電機12により駆動される。 The pilot pump 15 is mounted at the rear of the upper rotating body 3 and supplies pilot pressure to the operating device 26 via a pilot line 25. The pilot pump 15 is, for example, a fixed displacement hydraulic pump, and is driven by the engine 11 or by the engine 11 and the motor-generator 12.
操作装置26は、例えば、レバー26A,26Bと、ペダル26Cを含む。操作装置26は、キャビン10の操縦席付近に設けられ、オペレータがそれぞれの被駆動要素(例えば、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等)の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置26は、それぞれの被駆動要素を駆動する油圧アクチュエータ(例えば、走行油圧モータ1A,1B、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9等)や電動アクチュエータ(旋回用電動機21等)の操作を行うための操作入力手段である。操作装置26(レバー26A,26B、及びペダル26C)は、二次側の油圧ライン27を介して、コントロールバルブ17に接続される。これにより、コントロールバルブ17には、操作装置26における下部走行体1、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の操作状態に応じたパイロット信号(パイロット圧)が入力される。そのため、コントロールバルブ17は、操作装置26における操作状態に応じて、各油圧アクチュエータを駆動することができる。また、操作装置26は、その二次側の油圧ライン28を介して圧力センサ29に接続される。 The operating device 26 includes, for example, levers 26A and 26B and a pedal 26C. The operating device 26 is located near the cockpit of the cabin 10 and serves as an operation input means for the operator to operate each driven element (e.g., the undercarriage 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, etc.). In other words, the operating device 26 serves as an operation input means for operating the hydraulic actuators (e.g., the traveling hydraulic motors 1A and 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9, etc.) and the electric actuators (e.g., the swing electric motor 21) that drive each driven element. The operating device 26 (levers 26A and 26B and pedal 26C) is connected to the control valve 17 via a secondary hydraulic line 27. As a result, a pilot signal (pilot pressure) corresponding to the operating state of the undercarriage 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, etc., in the operating device 26 is input to the control valve 17. Therefore, the control valve 17 can drive each hydraulic actuator depending on the operating state of the operating device 26. The operating device 26 is also connected to a pressure sensor 29 via a secondary hydraulic line 28.
尚、操作装置26は、電気式であってもよい。この場合、操作装置26の操作内容(例えば、操作方向や操作量等)を表す電気信号は、制御装置30(例えば、ショベルコントローラ30A)に入力される。そして、制御装置30(ショベルコントローラ30A)は、電気信号の内容、つまり、操作装置26の操作内容に応じて、コントロールバルブ17にパイロットラインを介して接続される比例弁を制御する。これにより、当該比例弁から操作装置26の操作内容に応じたパイロット圧を入力され、コントロールバルブ17は、操作装置26における操作状態に応じて、各油圧アクチュエータを駆動することができる。 The operating device 26 may be electrical. In this case, an electrical signal indicating the operation of the operating device 26 (e.g., the direction of operation, the amount of operation, etc.) is input to the control device 30 (e.g., shovel controller 30A). The control device 30 (shovel controller 30A) then controls the proportional valve connected to the control valve 17 via a pilot line in accordance with the content of the electrical signal, i.e., the operation of the operating device 26. As a result, a pilot pressure corresponding to the operation of the operating device 26 is input from the proportional valve, and the control valve 17 can drive each hydraulic actuator in accordance with the operating state of the operating device 26.
圧力センサ29は、上述の如く、油圧ライン28を介して操作装置26と接続され、操作装置26の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置26における各動作要素の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。圧力センサ29は、ショベルコントローラ30Aに接続され、操作装置26における下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の操作状態に応じた圧力信号(圧力検出値)は、ショベルコントローラ30Aに取り込まれる。 As described above, the pressure sensor 29 is connected to the operating device 26 via the hydraulic line 28 and detects the secondary pilot pressure of the operating device 26, i.e., the pilot pressure corresponding to the operating state of each operating element in the operating device 26. The pressure sensor 29 is connected to the excavator controller 30A, and pressure signals (pressure detection values) corresponding to the operating states of the undercarriage 1, upper rotating body 3, boom 4, arm 5, bucket 6, etc. in the operating device 26 are input to the excavator controller 30A.
尚、操作装置26が電気式である場合、圧力センサ29は、省略される。操作装置26の操作状態は、操作装置26から電気信号として直接的に制御装置30(ショベルコントローラ30A)に入力されるからである。 Note that if the operating device 26 is electrical, the pressure sensor 29 is omitted. This is because the operating state of the operating device 26 is input directly to the control device 30 (excavator controller 30A) as an electrical signal from the operating device 26.
<ショベルの制御系>
本実施形態に係るショベルの制御系は、制御装置30を含む。
<Excavator control system>
The control system of the excavator according to this embodiment includes a control device 30 .
制御装置30は、ショベルコントローラ30Aと、HBコントローラ30Bと、エンジンコントローラ30Cを含む。 The control device 30 includes a shovel controller 30A, an HB controller 30B, and an engine controller 30C.
ショベルコントローラ30A、HBコントローラ30B、及びエンジンコントローラ30C等は、それぞれの機能が任意のハードウェア、或いは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されてよい。例えば、ショベルコントローラ30A、HBコントローラ30B、及びエンジンコントローラ30C等は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサと、RAM(Random Access Memory)等のメモリ装置(主記憶装置)と、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性の補助記憶装置と、インタフェース装置等を含むマイクロコンピュータを中心に構成されてよい。 The functions of the shovel controller 30A, HB controller 30B, engine controller 30C, etc. may be realized by any hardware or a combination of hardware and software. For example, the shovel controller 30A, HB controller 30B, engine controller 30C, etc. may be configured around a microcomputer including a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a memory device (main storage device) such as RAM (Random Access Memory), a non-volatile auxiliary storage device such as ROM (Read Only Memory), an interface device, etc.
ショベルコントローラ30Aは、HBコントローラ30B及びエンジンコントローラ30Cを含む各種コントローラと連携し、ショベルの駆動制御を行う。例えば、ショベルコントローラ30Aは、HBコントローラ30B及びエンジンコントローラ30C等の各種コントローラとの双方向通信に基づき、ショベル全体(具体的には、ショベルに搭載される各種機器)の動作を統合的に制御してよい。 The shovel controller 30A works in conjunction with various controllers, including the HB controller 30B and engine controller 30C, to control the operation of the shovel. For example, the shovel controller 30A may perform integrated control of the operation of the entire shovel (specifically, the various devices mounted on the shovel) based on bidirectional communication with various controllers, such as the HB controller 30B and engine controller 30C.
HBコントローラ30Bは、ショベルコントローラ30Aから入力される各種情報(例えば、操作装置26の操作状態に対応する圧力センサ29の検出値を含む制御指令等)に基づき、電気駆動系の駆動制御を行う。例えば、HBコントローラ30Bは、圧力センサ29により検出される、操作装置26の操作状態に対応する検出値に基づき、インバータ18Aを駆動し、電動発電機12の運転状態(力行運転及び発電運転)の切替制御を行う。また、例えば、HBコントローラ30Bは、圧力センサ29により検出される、操作装置26の操作状態に対応する検出値に基づき、インバータ18Bを駆動し、旋回用電動機21の運転状態(力行運転及び回生運転)の切替制御を行う。また、例えば、HBコントローラ30Bは、圧力センサ29により検出される、操作装置26の操作状態に対応する検出値に基づき、昇降圧コンバータ100を駆動し、昇降圧コンバータ100の昇圧運転と降圧運転、換言すれば、キャパシタ19の放電状態と充電状態との切替制御を行う。 The HB controller 30B controls the drive of the electric drive system based on various information input from the shovel controller 30A (e.g., control commands including the detection value of the pressure sensor 29 corresponding to the operation state of the operation device 26). For example, the HB controller 30B drives the inverter 18A and controls the switching of the operating state (powering operation and power generation operation) of the motor generator 12 based on the detection value detected by the pressure sensor 29 corresponding to the operation state of the operation device 26. Also, for example, the HB controller 30B drives the inverter 18B and controls the switching of the operating state (powering operation and regenerative operation) of the swing electric motor 21 based on the detection value detected by the pressure sensor 29 corresponding to the operation state of the operation device 26. Furthermore, for example, the HB controller 30B drives the buck-boost converter 100 based on a detection value detected by the pressure sensor 29 that corresponds to the operating state of the operating device 26, and controls the buck-boost converter 100 to switch between boost operation and buck operation, in other words, between the discharged state and the charged state of the capacitor 19.
エンジンコントローラ30Cは、ショベルコントローラ30Aから入力される各種情報(例えば、エンジン11の設定回転数やエンジン11の設定回転数に対応するショベルの運転モード等を含む制御指令)に基づき、エンジン11の駆動制御を行う。具体的には、エンジンコントローラ30Cは、制御対象のエンジン11の燃料噴射装置やエンジン11を始動させるためのスタータモータ等のアクチュエータに制御指令を出力することで、エンジン11の駆動制御を実現する。 The engine controller 30C controls the operation of the engine 11 based on various information input from the shovel controller 30A (for example, control commands including the set rotation speed of the engine 11 and the operation mode of the shovel corresponding to the set rotation speed of the engine 11). Specifically, the engine controller 30C realizes the operation control of the engine 11 by outputting control commands to actuators such as the fuel injection device of the engine 11 to be controlled and the starter motor for starting the engine 11.
[電気駆動系に関する機器の冷却回路]
次に、図3(図3A、図3B)を参照して、ショベルの電気駆動系に関する機器の冷却回路90について説明する。
[Cooling circuit for equipment related to electric drivetrain]
Next, a cooling circuit 90 for equipment relating to the electric drive system of the shovel will be described with reference to FIG. 3 (FIGS. 3A and 3B).
尚、ショベルには、冷却回路90の他、エンジン11の冷却回路が搭載されるが、説明を省略する。 In addition to the cooling circuit 90, the excavator is also equipped with a cooling circuit for the engine 11, but a description of this will be omitted.
図3A、図3Bは、それぞれ、ショベルの電気駆動系に関する冷却回路90の一例及び他の例を示す図である。 Figures 3A and 3B show an example and another example of a cooling circuit 90 for an electric drive system of an excavator, respectively.
図3A、図3Bに示すように、冷却回路90は、電気駆動系に関する複数の機器を冷却対象とし、ラジエータ91で冷却される冷却水(冷媒の一例)をウォータポンプ92で循環させる。具体的には、冷却回路90は、旋回駆動装置40、キャパシタ19、インバータ18A,18B、昇降圧コンバータ100、電動発電機12、及び減速機13を冷却する。 As shown in Figures 3A and 3B, the cooling circuit 90 cools multiple devices related to the electric drive system, and circulates coolant (an example of a refrigerant) cooled by a radiator 91 using a water pump 92. Specifically, the cooling circuit 90 cools the swing drive unit 40, capacitor 19, inverters 18A and 18B, step-up/step-down converter 100, motor generator 12, and reducer 13.
尚、本例では、インバータ18A,18Bは、一つの筐体に収容され、インバータ18を構成する。 In this example, inverters 18A and 18B are housed in a single housing and form inverter 18.
冷却回路90は、ラジエータ91と、ウォータポンプ92と、冷却水路93A,93A1,93A2,93B1,93B,93C,93C1,93C2,93D,93D1,93D2,93E,93Fを含む。以下、冷却水路93A,93A1,93A2,93B1,93B,93C,93C1,93C2,93D,93D1,93D2,93E,93Fを包括的に冷却水路93と称する場合がある。 The cooling circuit 90 includes a radiator 91, a water pump 92, and cooling water passages 93A, 93A1, 93A2, 93B1, 93B, 93C, 93C1, 93C2, 93D, 93D1, 93D2, 93E, and 93F. Hereinafter, cooling water passages 93A, 93A1, 93A2, 93B1, 93B, 93C, 93C1, 93C2, 93D, 93D1, 93D2, 93E, and 93F may be collectively referred to as cooling water passage 93.
ラジエータ91は、冷媒を冷却する熱交換器である。ラジエータ91は、例えば、上部旋回体3の後部左側に搭載される(図4A参照)。 The radiator 91 is a heat exchanger that cools the refrigerant. The radiator 91 is mounted, for example, on the rear left side of the upper rotating body 3 (see Figure 4A).
ウォータポンプ92は、上部旋回体3に搭載されるバッテリ(例えば、鉛バッテリ)の電力で作動し、冷却回路90内で冷媒を循環させる。具体的には、ウォータポンプ92は、冷却水路93を通じてラジエータ91と接続され、ラジエータ91により冷却された冷媒を吸入し、下流側の冷却水路93Aに吐出する。ウォータポンプ92は、例えば、上部旋回体3の後部左側に、ラジエータ91と隣接する態様で搭載される(図4A参照)。 The water pump 92 is powered by a battery (e.g., a lead battery) mounted on the upper rotating body 3 and circulates the refrigerant within the cooling circuit 90. Specifically, the water pump 92 is connected to the radiator 91 through a cooling water passage 93, draws in the refrigerant cooled by the radiator 91, and discharges it into the downstream cooling water passage 93A. The water pump 92 is mounted, for example, adjacent to the radiator 91 on the left rear side of the upper rotating body 3 (see Figure 4A).
冷却水路93Aは、冷却水路93A1,93A2に分岐される。 Cooling water passage 93A branches into cooling water passages 93A1 and 93A2.
冷却水路93A1は、旋回用電動機21を含む旋回駆動装置40(冷却対象の機器の一例)に接続される。 The cooling water passage 93A1 is connected to a slewing drive unit 40 (an example of equipment to be cooled) that includes a slewing motor 21.
冷却水路93A1を通じて旋回駆動装置40に供給される冷却水は、旋回駆動装置40内に配設される冷却水路を通過し、旋回駆動装置40を冷却した後、旋回駆動装置40の下流側に接続される冷却水路93B1に流出する。 The cooling water supplied to the slewing drive unit 40 through the cooling water passage 93A1 passes through a cooling water passage disposed within the slewing drive unit 40, cools the slewing drive unit 40, and then flows out into the cooling water passage 93B1 connected downstream of the slewing drive unit 40.
冷却水路93A2(迂回路の一例)は、冷却水路93Aから分岐し、冷却水が旋回駆動装置40を迂回可能なように、旋回駆動装置40の下流側の冷却水路93Bに接続される。これにより、冷却水の一部は、冷却水路93A2を通過することができるため、冷却回路90における旋回駆動装置40の部分(図中の点線部分)を通過する冷却水の圧力損失を低減することができる。また、冷却水の一部は、冷却水路93A2を通過することができるため、冷却水全体としての温度上昇を抑制することができる。そのため、ウォータポンプ92の小型化(低出力化)やラジエータ91の小型化を図り、ショベルのコストを抑制することができる。このとき、"迂回"とは、迂回対象の機器(本例の場合、旋回駆動装置40)を冷却水が通過することなく、冷却回路90の下流側に通流することを意味する。また、"迂回"とは、迂回対象の機器(旋回駆動装置40)に接続する主経路(本例では、冷却水路93A)から分岐する経路であって、冷却対象の存在しない経路(本例では、冷却水路93A2)を冷却水が通流することを意味する。また、"迂回"とは、迂回対象の機器(旋回駆動装置40)を通過する場合に対する冷却水の通過距離の長短を意味しない。 Cooling water passage 93A2 (an example of a bypass) branches off from cooling water passage 93A and connects to cooling water passage 93B downstream of the swing drive unit 40, allowing the cooling water to bypass the swing drive unit 40. This allows a portion of the cooling water to pass through cooling water passage 93A2, reducing the pressure loss of the cooling water passing through the portion of the cooling circuit 90 surrounding the swing drive unit 40 (the dotted line portion in the figure). Furthermore, because a portion of the cooling water can pass through cooling water passage 93A2, the temperature rise of the cooling water as a whole can be suppressed. This allows for a smaller water pump 92 (lower output) and a smaller radiator 91, thereby reducing the cost of the excavator. In this context, "bypass" refers to the cooling water flowing downstream of cooling circuit 90 without passing through the equipment being bypassed (in this case, the swing drive unit 40). Additionally, "detouring" refers to a path that branches off from the main path (in this example, cooling water path 93A) that connects to the equipment to be detouring (slewing drive device 40), and in which the cooling water flows through a path (in this example, cooling water path 93A2) that does not contain any cooling objects. Additionally, "detouring" does not refer to the length of the distance the cooling water travels compared to when it passes through the equipment to be detouring (slewing drive device 40).
具体的には、冷却水路93A2は、冷却水路93A(主経路の一例)からの冷却水の流入を許容しつつ、旋回駆動装置40を通過する流量が所定の必要流量を満足するように圧力を調整する。必要流量とは、冷却対象の機器を適切に冷却させるために必要な最低限の流量であり、冷却対象の機器ごとに予め規定される。これにより、旋回駆動装置40の必要流量を満足させつつ、冷却回路90における旋回駆動装置40の部分を通過する冷却水の圧力損失を低減させることができる。 Specifically, cooling water passage 93A2 allows cooling water to flow in from cooling water passage 93A (an example of the main path) while adjusting the pressure so that the flow rate passing through the slewing drive unit 40 meets a predetermined required flow rate. The required flow rate is the minimum flow rate necessary to adequately cool the equipment to be cooled, and is specified in advance for each piece of equipment to be cooled. This reduces the pressure loss of the cooling water passing through the portion of the cooling circuit 90 that is in contact with the slewing drive unit 40, while still meeting the required flow rate of the slewing drive unit 40.
例えば、冷却水路93A2は、冷却水路93Aから冷却水路93A1を通じて旋回駆動装置40に流入する冷却水の流量が必要流量を満足しつつ、一部の冷却水が冷却水路93A2を通じて旋回駆動装置40を迂回するように、流路断面積や長さが適宜設定される。具体的には、冷却水路93A2は、冷却水路93Aよりも流路断面積が相対的に小さくなるように設定されてよい。これにより、冷却水が冷却水路93A2に流入しにくくなるため、冷却水路93A1に流入する冷却水の必要流量を確保することができる。 For example, the cross-sectional area and length of cooling water passage 93A2 are appropriately set so that the flow rate of cooling water flowing from cooling water passage 93A through cooling water passage 93A1 into the slewing drive unit 40 satisfies the required flow rate, while some cooling water bypasses the slewing drive unit 40 through cooling water passage 93A2. Specifically, cooling water passage 93A2 may be set so that its cross-sectional area is relatively smaller than that of cooling water passage 93A. This makes it more difficult for cooling water to flow into cooling water passage 93A2, ensuring the required flow rate of cooling water flowing into cooling water passage 93A1.
また、冷却水路93A2には、図3Bに示すように、絞り弁94(圧力調整機構の一例)が設置されてもよい。これにより、絞り弁94の作用で、冷却水路93Aから冷却水路93A1を通じて旋回駆動装置40に流入する冷却水の必要流量を満足させつつ、一部の冷却水が冷却水路93A2を通じて旋回駆動装置40を迂回させることができる。絞り弁94は、絞り開度が固定されていてもよいし、絞り開度が可変される態様であってもよい。後者の場合、制御装置30(例えば、HBコントローラ30B)は、旋回駆動装置40の冷却水の流量をモニタリングしながら、絞り弁94の絞り開度を制御してよい。これにより、旋回駆動装置40に流入する冷却水の必要流量を満足させつつ、より多くの冷却水を冷却水路93A2に流入させ、冷却回路90における旋回駆動装置40の部分の圧力損失をより低減させることができる。 3B, a throttle valve 94 (an example of a pressure adjustment mechanism) may be installed in the cooling water passage 93A2. This allows the throttle valve 94 to bypass the slewing drive unit 40 through the cooling water passage 93A2 while satisfying the required flow rate of cooling water flowing from the cooling water passage 93A through the cooling water passage 93A1 to the slewing drive unit 40. The throttle valve 94 may have a fixed throttle opening or a variable throttle opening. In the latter case, the control device 30 (e.g., HB controller 30B) may control the throttle valve 94 opening while monitoring the flow rate of cooling water in the slewing drive unit 40. This allows more cooling water to flow into the cooling water passage 93A2 while satisfying the required flow rate of cooling water flowing into the slewing drive unit 40, further reducing pressure loss in the slewing drive unit 40 portion of the cooling circuit 90.
冷却水路93A2及び冷却水路93B1は、冷却水路93Bに合流し、冷却水路93Bは、キャパシタ19(冷却対象の機器の一例)に接続される。 Cooling water passages 93A2 and 93B1 merge into cooling water passage 93B, which is connected to capacitor 19 (an example of equipment to be cooled).
冷却水路93Bを通じてキャパシタ19に供給される冷却水は、キャパシタ19内に配設される冷却水路を通過し、キャパシタ19を冷却した後、キャパシタ19の下流側に接続される冷却水路93Cに流出する。 The cooling water supplied to the capacitor 19 through the cooling water passage 93B passes through a cooling water passage disposed within the capacitor 19, cools the capacitor 19, and then flows out into the cooling water passage 93C connected downstream of the capacitor 19.
冷却水路93Cは、冷却水路93C1,93C2に分岐する。 Cooling water passage 93C branches into cooling water passages 93C1 and 93C2.
冷却水路93C1は、インバータ18(冷却対象の機器の一例)に接続され、冷却水路93C2は、昇降圧コンバータ100(冷却対象の機器の一例)に接続される。つまり、インバータ18及び昇降圧コンバータ100は、冷却回路90において、並列接続される。 Cooling water passage 93C1 is connected to inverter 18 (an example of equipment to be cooled), and cooling water passage 93C2 is connected to boost/buck converter 100 (an example of equipment to be cooled). In other words, inverter 18 and boost/buck converter 100 are connected in parallel in cooling circuit 90.
冷却水路93C1を通じてインバータ18に供給される冷却水は、インバータ18内に配設される冷却水路を通過し、インバータ18A,18Bを冷却した後、インバータ18の下流側に接続される冷却水路93D1に流出する。 The cooling water supplied to the inverter 18 through the cooling water passage 93C1 passes through a cooling water passage disposed within the inverter 18, cools the inverters 18A and 18B, and then flows out into the cooling water passage 93D1 connected downstream of the inverter 18.
冷却水路93C2を通じて昇降圧コンバータ100に供給される冷却水は、昇降圧コンバータ100内に配設される冷却水路を通過し、昇降圧コンバータ100を冷却した後、昇降圧コンバータ100の下流側に接続される冷却水路93D2に流出する。 The cooling water supplied to the buck-boost converter 100 through the cooling water passage 93C2 passes through a cooling water passage disposed within the buck-boost converter 100, cools the buck-boost converter 100, and then flows out into the cooling water passage 93D2 connected downstream of the buck-boost converter 100.
冷却水路93D1,93D2は、冷却水路93Dに合流し、冷却水路93Dは、電動発電機12(冷却対象の機器の一例)に接続される。 Cooling water passages 93D1 and 93D2 merge into cooling water passage 93D, which is connected to the motor-generator 12 (an example of equipment to be cooled).
冷却水路93Dを通じて電動発電機12に供給される冷却水は、電動発電機12内に配設される冷却水路を通過し、電動発電機12を冷却した後、電動発電機12の下流側に接続される冷却水路93Eに流出する。 The cooling water supplied to the motor-generator 12 through the cooling water passage 93D passes through a cooling water passage disposed within the motor-generator 12, cools the motor-generator 12, and then flows out into the cooling water passage 93E connected downstream of the motor-generator 12.
冷却水路93Eは、減速機13(冷却対象の機器の一例)に接続される。 The cooling water passage 93E is connected to the reducer 13 (an example of equipment to be cooled).
冷却水路93Eから減速機13に供給される冷却水は、減速機13内に配設される冷却水路を通過し、減速機13を冷却した後、減速機13の下流側に接続される冷却水路93Fに流出する。 The cooling water supplied from the cooling water passage 93E to the reducer 13 passes through a cooling water passage disposed within the reducer 13, cools the reducer 13, and then flows out into the cooling water passage 93F connected downstream of the reducer 13.
冷却水路93Fは、ラジエータ91に接続される。複数の冷却対象を冷却することにより温度が上昇した冷却水は、ラジエータ91で冷却され、冷却水路93Gを通じて、ウォータポンプ92に供給される。これにより、冷却回路90は、冷却水を循環させながら、継続的に、複数の冷却対象を冷却することができる。 The cooling water passage 93F is connected to the radiator 91. The cooling water, whose temperature has risen by cooling multiple cooling objects, is cooled by the radiator 91 and supplied to the water pump 92 via the cooling water passage 93G. This allows the cooling circuit 90 to continuously cool multiple cooling objects while circulating the cooling water.
また、本例では、冷却水路93A2に代えて、或いは、加えて、冷却回路90の他の冷却対象の機器を冷却水が迂回可能な冷却水路(以下、冷却水路93A2と併せて、「迂回路」と総称する)が設けられてもよい。 In addition, in this example, instead of or in addition to the cooling water passage 93A2, a cooling water passage (hereinafter, together with the cooling water passage 93A2, collectively referred to as a "bypass passage") may be provided that allows the cooling water to bypass other equipment to be cooled in the cooling circuit 90.
例えば、迂回路は、インバータ18を迂回可能に設けられてもよい。この場合、迂回路は、冷却水が冷却水路93C1から分岐し、冷却水路93D1に合流する態様で設けられる。 For example, the detour may be provided so as to bypass the inverter 18. In this case, the detour is provided so that the cooling water branches off from the cooling water passage 93C1 and merges with the cooling water passage 93D1.
迂回路が設定される対象の機器は、例えば、冷却回路90の冷却対象の複数の機器のうちの相対的に圧力損失が高い機器である。これにより、上述の如く、一部の冷却水が、相対的に圧力損失が高い機器を迂回することができるため、冷却回路90全体の圧力損失を効率的に低減することができる。そのため、ウォータポンプ92を更に低出力化させ、ショベルのコストを更に抑制することができる。換言すれば、冷却回路90の冷却対象の複数の機器の中にボトルネックになりうる相対的に圧力損失が高い機器がある場合であっても、適宜迂回路を設けることにより、ウォータポンプ92の出力やサイズを最適化させることができる。 The equipment for which a detour route is set up is, for example, an equipment with a relatively high pressure loss among the multiple equipment to be cooled by the cooling circuit 90. This allows some of the cooling water to bypass the equipment with a relatively high pressure loss, as described above, thereby efficiently reducing the pressure loss of the entire cooling circuit 90. This allows the output of the water pump 92 to be further reduced, further reducing the cost of the excavator. In other words, even if there is an equipment with a relatively high pressure loss that could become a bottleneck among the multiple equipment to be cooled by the cooling circuit 90, the output and size of the water pump 92 can be optimized by setting up an appropriate detour route.
また、迂回路が設定される対象の機器は、例えば、冷却回路90の冷却対象の複数の機器のうちの相対的に必要流量が小さい(少ない)機器である。これにより、より多くの冷却水が当該機器を冷却することなく、迂回することができるため、より効率的に冷却水の温度上昇を抑制することができる。そのため、ラジエータ91を更に小型化させ、ショベルのコストを更に抑制することができる。換言すれば、冷却回路90の冷却対象の複数の機器のそれぞれの必要流量が大きく異なっている場合であっても、迂回路を適宜設けることにより、ラジエータ91のサイズを最適化させることができる。 Furthermore, the equipment for which a bypass route is set up is, for example, an equipment that requires a relatively small (low) flow rate among the multiple equipment to be cooled by the cooling circuit 90. This allows more cooling water to bypass the equipment without cooling it, more efficiently suppressing the rise in cooling water temperature. This allows the radiator 91 to be further miniaturized, further reducing the cost of the excavator. In other words, even if the required flow rates of the multiple equipment to be cooled by the cooling circuit 90 differ greatly, the size of the radiator 91 can be optimized by appropriately providing a bypass route.
つまり、迂回路が設定される対象の機器は、冷却回路90の冷却対象の複数の機器のうちの相対的に圧力損失が高い機器、及び相対的に必要流量が小さい(少ない)機器の少なくとも一方であってよい。 In other words, the equipment for which a detour route is set may be at least one of the equipment with a relatively high pressure loss and the equipment with a relatively low (small) required flow rate among the multiple equipment to be cooled by the cooling circuit 90.
また、迂回路は、冷却回路90の冷却対象の一つの機器だけでなく、二以上の機器を迂回可能な態様で設定されてもよい。 Furthermore, the bypass route may be configured in a manner that allows bypassing not only one device to be cooled by the cooling circuit 90, but also two or more devices.
例えば、冷却水路93A2は、旋回駆動装置40だけでなく、キャパシタ19を迂回可能に設けられてもよい。この場合、冷却水路93A2は、冷却水路93Bではなく、冷却水路93Cに合流する態様で設定されてよい。 For example, cooling water passage 93A2 may be configured to bypass not only the slewing drive device 40 but also the capacitor 19. In this case, cooling water passage 93A2 may be configured to merge with cooling water passage 93C instead of cooling water passage 93B.
また、迂回路は、並列接続されるインバータ18及び昇降圧コンバータの双方を迂回可能に設けられてもよい。この場合、迂回路は、冷却水が冷却水路93Cから分岐し、冷却水路93Dに合流する態様で設定されてよい。 The bypass may also be configured to bypass both the inverter 18 and the step-up/step-down converter, which are connected in parallel. In this case, the bypass may be configured so that the cooling water branches off from cooling water passage 93C and merges with cooling water passage 93D.
尚、本例では、冷却回路90において、冷却対象の一部の機器(インバータ18及び昇降圧コンバータ100)が並列接続されるが、全ての機器が直列接続されてもよいし、全ての機器が並列接続されてもよい。 In this example, some of the equipment to be cooled (inverter 18 and buck-boost converter 100) are connected in parallel in the cooling circuit 90, but all of the equipment may be connected in series or in parallel.
[冷却回路のレイアウトの具体例]
次に、図4(図4A、図4B)を参照して、冷却回路90のレイアウトについて具体的に説明する。
[Example of cooling circuit layout]
Next, the layout of the cooling circuit 90 will be specifically described with reference to FIG. 4 (FIGS. 4A and 4B).
図4A、図4Bは、冷却回路90のレイアウトの具体例を説明する図である。具体的には、図4Aは、上部旋回体3における冷却回路90のレイアウトの一例を示す上面図である。図4Bは、旋回駆動装置40を冷却水が迂回するための冷却水路93A2(迂回路)のレイアウトの一例を示す斜視図である。 Figures 4A and 4B are diagrams illustrating specific examples of the layout of the cooling circuit 90. Specifically, Figure 4A is a top view showing an example of the layout of the cooling circuit 90 in the upper rotating body 3. Figure 4B is a perspective view showing an example of the layout of a cooling water passage 93A2 (bypass path) that allows cooling water to bypass the rotating drive unit 40.
図4Aに示すように、ラジエータ91、ウォータポンプ92、及び冷却対象の複数の機器は、直接或いは所定の部品(例えば、ブラケットや他の機器等)を介して、上部旋回体3の底部を構成する旋回フレーム3Fに取り付けられる。 As shown in Figure 4A, the radiator 91, water pump 92, and multiple devices to be cooled are attached directly or via specified parts (e.g., brackets, other devices, etc.) to the rotating frame 3F that forms the bottom of the upper rotating body 3.
ラジエータ91及びウォータポンプ92は、上部旋回体3の後部左側に搭載される。ラジエータ91で冷却された冷却水は、冷却水路93Gを通じてウォータポンプ92に吸い込まれ、ウォータポンプ92から冷却水路93Aに吐出される。 The radiator 91 and water pump 92 are mounted on the left rear side of the upper rotating body 3. Cooling water cooled by the radiator 91 is sucked into the water pump 92 through the cooling water passage 93G and discharged from the water pump 92 into the cooling water passage 93A.
冷却水路93Gは、例えば、ラジエータ91の冷却水の出口に設けられる管と、ウォータポンプ92の冷却水の入口に設けられる管との間を接続するホースである。 The cooling water passage 93G is, for example, a hose connecting a pipe provided at the cooling water outlet of the radiator 91 and a pipe provided at the cooling water inlet of the water pump 92.
冷却水路93Aは、例えば、ウォータポンプ92の冷却水の出口に設けられる管と、旋回駆動装置40の冷却水の入口に設けられる管との間を接続するホースである。冷却水路93Aは、ウォータポンプ92が搭載される上部旋回体3の後部左側の部分と、旋回駆動装置40が搭載される上部旋回体3の旋回軸付近、つまり、上部旋回体3の前後左右の中央部との間に延設される。 The cooling water passage 93A is, for example, a hose connecting a pipe provided at the cooling water outlet of the water pump 92 and a pipe provided at the cooling water inlet of the slewing drive unit 40. The cooling water passage 93A extends between the rear left portion of the upper rotating body 3 on which the water pump 92 is mounted and the vicinity of the rotation axis of the upper rotating body 3 on which the slewing drive unit 40 is mounted, i.e., the center of the upper rotating body 3 in the front-to-rear and left-to-right directions.
冷却水路93Bは、例えば、旋回駆動装置40の冷却水の出口に設けられる管と、キャパシタ19の冷却水の入口に設けられる管との間を接続するホースである。冷却水路93Bに相当するホースは、旋回駆動装置40が搭載される上部旋回体3の前後左右の中央部と、キャパシタ19が搭載される上部旋回体3の前部右側の部分との間に延設される。 The cooling water passage 93B is, for example, a hose that connects a pipe provided at the cooling water outlet of the slewing drive unit 40 and a pipe provided at the cooling water inlet of the capacitor 19. The hose corresponding to the cooling water passage 93B extends between the center of the upper rotating body 3, on which the slewing drive unit 40 is mounted, in the front-to-back and left-to-right directions, and the front right part of the upper rotating body 3, on which the capacitor 19 is mounted.
冷却水路93Cは、例えば、キャパシタ19の後端部の冷却水の出口に設けられる分岐部である。分岐部には、冷却水路93C1,93C2に相当する二つのホースが接続される。 Cooling water passage 93C is, for example, a branch provided at the cooling water outlet at the rear end of capacitor 19. Two hoses corresponding to cooling water passages 93C1 and 93C2 are connected to the branch.
冷却水路93C1は、例えば、冷却水路93Cに相当する分岐部と、キャパシタ19の上で且つ左端に設置されるインバータ18の後端部の冷却水の入口に設けられる管との間を接続するホースである。 The cooling water passage 93C1 is, for example, a hose that connects the branch corresponding to the cooling water passage 93C to a pipe provided at the cooling water inlet at the rear end of the inverter 18, which is installed above the capacitor 19 and at the left end.
冷却水路93C2は、例えば、冷却水路93Cに相当する分岐部と、キャパシタ19の上で且つ左右の中央に設置される昇降圧コンバータ100の後端部の冷却水の入口に設けられる管との間を接続するホースである。 The cooling water passage 93C2 is, for example, a hose that connects the branch corresponding to the cooling water passage 93C to a pipe provided at the cooling water inlet at the rear end of the step-up/step-down converter 100, which is installed above the capacitor 19 and in the center on the left and right.
冷却水路93D1は、例えば、インバータ18の冷却水の出口に設けられる合流部である。 The cooling water passage 93D1 is, for example, a confluence provided at the cooling water outlet of the inverter 18.
冷却水路93D2は、例えば、昇降圧コンバータ100の冷却水の出口の管と、昇降圧コンバータ100の左側に隣接するインバータ18の後端部に位置する、冷却水路93D1に相当する合流部との間を接続するホースである。 The cooling water passage 93D2 is, for example, a hose connecting the cooling water outlet pipe of the buck-boost converter 100 to a confluence corresponding to the cooling water passage 93D1, located at the rear end of the inverter 18 adjacent to the left side of the buck-boost converter 100.
冷却水路93Dは、例えば、インバータ18の後端部に位置する、冷却水路93D1に相当する合流部と、電動発電機12の冷却水の入口に設けられる管との間を接続するホースである。冷却水路93Dに相当するホースは、インバータ18及び昇降圧コンバータ100が搭載される上部旋回体3の前部右側の部分と、電動発電機12が搭載される上部旋回体3の後部右側の部分との間に延設される。 The cooling water passage 93D is, for example, a hose that connects a confluence located at the rear end of the inverter 18, which corresponds to the cooling water passage 93D1, to a pipe provided at the cooling water inlet of the motor-generator 12. The hose corresponding to the cooling water passage 93D extends between the front right portion of the upper rotating body 3 on which the inverter 18 and the step-up/step-down converter 100 are mounted, and the rear right portion of the upper rotating body 3 on which the motor-generator 12 is mounted.
冷却水路93Eは、例えば、電動発電機12の冷却水の出口に設けられる管と、電動発電機12に隣接する減速機13の冷却水の入口に設けられる管との間を接続するホースである。 The cooling water passage 93E is, for example, a hose connecting a pipe provided at the cooling water outlet of the motor-generator 12 to a pipe provided at the cooling water inlet of the reducer 13 adjacent to the motor-generator 12.
冷却水路93Eは、例えば、減速機13の冷却水の出口に設けられる管と、ラジエータ91の冷却水の入口に設けられる管との間を接続するホースである。冷却水路93Eに相当するホースは、減速機13が搭載される上部旋回体3の後部右側の部分と、ラジエータ91が搭載される上部旋回体3の後部左側の部分との間に延設される。 The cooling water passage 93E is, for example, a hose that connects a pipe provided at the cooling water outlet of the reducer 13 and a pipe provided at the cooling water inlet of the radiator 91. The hose corresponding to the cooling water passage 93E extends between the rear right portion of the upper rotating body 3 on which the reducer 13 is mounted and the rear left portion of the upper rotating body 3 on which the radiator 91 is mounted.
図4Bに示すように、旋回駆動装置40の冷却水の入口には、冷却水路93A1に相当する金属製のL字管(分岐部の一例)が接続され、冷却水路93Aに相当するホースが接続されている。また、L字管には、分岐用の管が設置され、冷却水路93A2(迂回路)に相当するホースの一端が接続される。 As shown in Figure 4B, a metal L-shaped pipe (an example of a branching part) corresponding to cooling water channel 93A1 is connected to the cooling water inlet of the slewing drive unit 40, and a hose corresponding to cooling water channel 93A is connected to it. In addition, a branching pipe is installed in the L-shaped pipe, and one end of a hose corresponding to cooling water channel 93A2 (a bypass path) is connected to it.
また、旋回駆動装置40の冷却水の出口には、冷却水路93B1に相当するL字管(合流部の一例)が接続され、冷却水路93Bに相当するホースが接続されている。また、L字管には、合流用の管が設置され、冷却水路93A2に相当するホースの他端が接続される。 An L-shaped pipe (an example of a confluence) corresponding to cooling water channel 93B1 is connected to the cooling water outlet of the slewing drive unit 40, and a hose corresponding to cooling water channel 93B is connected to it. A confluence pipe is also installed in the L-shaped pipe, and the other end of the hose corresponding to cooling water channel 93A2 is connected to it.
例えば、ウォータポンプ92と旋回駆動装置40との間を接続するホースの途中から冷却水路93A2(迂回路)が分岐する構成の場合、ホースの途中に分岐部を設ける必要が生じ、結果として、分岐部に相当する部品と分岐部の上流側及び下流側の双方に接続される2本のホースが必要となる。同様に、旋回駆動装置40とキャパシタ19との間を接続するホースの途中に冷却水路93A2(迂回路)が合流する構成の場合、ホースの途中に合流部を設ける必要が生じ、結果として、合流部に相当する部品と分岐部の上流側及び下流側の双方に接続される2本のホースが必要となる。 For example, if the cooling water passage 93A2 (bypass path) branches off from the hose connecting the water pump 92 and the slewing drive unit 40, a branch section will need to be provided in the hose, resulting in the need for a part equivalent to the branch section and two hoses connected to both the upstream and downstream sides of the branch section. Similarly, if the cooling water passage 93A2 (bypass path) merges into the hose connecting the slewing drive unit 40 and the capacitor 19, a merge section will need to be provided in the hose, resulting in the need for a part equivalent to the merge section and two hoses connected to both the upstream and downstream sides of the branch section.
これに対して、本例では、冷却水路93A2の迂回対象の機器(旋回駆動装置40)の入口及び出口のそれぞれに分岐部及び合流部に相当する部品を設定する。これにより、迂回対象の機器に冷却水路93に相当するホースを接続するための部品を迂回路の分岐部及び合流部として兼用できる。そのため、分岐部及び合流部に相当する部品を更に追加したり、冷却水路93に相当するホースが分割されて2本になったりするような事態が抑制される。よって、部品点数の増加を抑制し、ショベルのコストを抑制することができる。 In contrast, in this example, components equivalent to a branch and a junction are set at the inlet and outlet of the equipment (slewing drive unit 40) to be bypassed in cooling water channel 93A2. This allows the components used to connect the hose equivalent to cooling water channel 93 to the equipment to be bypassed to also serve as the branch and junction of the detour. This prevents the need to add additional components equivalent to branch and junction, or to split the hose equivalent to cooling water channel 93 into two. This prevents an increase in the number of components and reduces the cost of the excavator.
尚、冷却回路90において、迂回路は、上述の如く、直列接続される二以上の機器を迂回可能に設けられてもよい。この場合、分岐部は、迂回対象の二以上の機器のうちの最上流の機器の入口に設けられ、合流部は、迂回対象の二以上の機器のうちの最下流の機器の出口に設けられてよい。 In addition, in the cooling circuit 90, the detour path may be provided so as to be able to bypass two or more devices connected in series, as described above. In this case, the branching point may be provided at the inlet of the most upstream device of the two or more devices to be bypassed, and the merging point may be provided at the outlet of the most downstream device of the two or more devices to be bypassed.
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The above describes in detail the embodiments for implementing the present invention, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention as set forth in the claims.
例えば、上述した実施形態では、冷却回路90は、冷媒としての冷却水(クーラント)を循環させるが他の液体(例えば、油)を循環させてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the cooling circuit 90 circulates cooling water (coolant) as a refrigerant, but it may also circulate other liquids (e.g., oil).
また、上述した実施形態及び変形例では、冷却回路90は、冷媒として液体を循環させるが、気体を循環させてもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment and modified examples, the cooling circuit 90 circulates a liquid as a refrigerant, but it may also circulate a gas.
また、上述した実施形態及び変形例では、ショベルの冷却回路90について説明したが、同様の構成(迂回路)は、複数の冷却対象の機器を冷却する冷却回路を有する他の作業機械(例えば、ハイブリッド式のクローラクレーン、ホイルローダ等)に適用されてもよい。また、同様の構成は、複数の冷却対象の機器を冷却する冷却回路を有する任意の対象(例えば、ハイブリッド自動車や電動自動車等)に搭載されてもよい。 In addition, while the above-described embodiment and modified examples have been described with respect to the cooling circuit 90 of a shovel, a similar configuration (bypass path) may be applied to other work machines (e.g., hybrid crawler cranes, wheel loaders, etc.) that have a cooling circuit for cooling multiple pieces of equipment to be cooled. Furthermore, a similar configuration may be installed in any machine (e.g., hybrid automobiles, electric automobiles, etc.) that has a cooling circuit for cooling multiple pieces of equipment to be cooled.
12 電動発電機(機器)
13 減速機(機器)
18 インバータ(機器)
19 キャパシタ(機器)
21 旋回用電動機
40 旋回駆動装置(機器)
90 冷却回路
91 ラジエータ
92 ウォータポンプ
93 冷却水路
93A 冷却水路(主経路)
93A2 冷却水路(迂回路)
94 絞り弁(圧力調整機構)
100 昇降圧コンバータ(機器)
12 Motor generator (equipment)
13 Reducer (equipment)
18 Inverter (equipment)
19 Capacitor (device)
21 Swing motor 40 Swing drive device (equipment)
90 Cooling circuit 91 Radiator 92 Water pump 93 Cooling water passage 93A Cooling water passage (main path)
93A2 Cooling waterway (detour)
94 Throttle valve (pressure adjustment mechanism)
100 Boost/Buck Converter (Device)
Claims (6)
前記複数の機器に冷媒を循環させる冷却回路を備え、
前記複数の機器は、これらの中で相対的に必要流量が小さい所定の機器を含み、
前記冷却回路は、前記機器に対して冷媒を迂回させる迂回路を含み、
前記所定の機器に対して冷媒を迂回させる前記迂回路が設けられ、
前記所定の機器は、前記迂回路が設けられない前記機器よりも必要流量が小さく、
前記冷却回路の主経路に冷媒が流れている状態において、前記迂回路、及び前記複数の機器のうちの前記迂回路の迂回対象の機器の双方には、主経路から常時冷媒が流入し、
前記迂回路は、主経路からの冷媒の流入を許容しつつ、前記複数の機器のうちの迂回対象の機器を通過する流量が所定の必要流量を満足するように調整する、
ショベル。 A plurality of devices to be cooled;
a cooling circuit that circulates a refrigerant through the plurality of devices;
The plurality of devices includes a predetermined device that requires a relatively small flow rate among the devices,
the cooling circuit includes a bypass path that bypasses the refrigerant to the equipment;
The detour path is provided to detour the refrigerant to the predetermined device,
the predetermined device has a required flow rate smaller than that of the device to which the detour route is not provided,
In a state where a refrigerant flows through a main path of the cooling circuit, the refrigerant constantly flows from the main path into both the detour path and the device that is a detour target of the detour path among the plurality of devices,
the bypass path adjusts the flow rate of the refrigerant passing through the bypass target device among the plurality of devices so as to satisfy a predetermined required flow rate while allowing the refrigerant to flow in from the main path.
Shovel.
前記複数の機器に冷媒を循環させる冷却回路を備え、
前記複数の機器は、これらの中で相対的に必要流量が小さい所定の機器を含み、
前記冷却回路は、前記機器に対して冷媒を迂回させる迂回路を含み、
前記所定の機器に対して冷媒を迂回させる前記迂回路が設けられ、
前記所定の機器は、前記迂回路が設けられない前記機器よりも必要流量が小さく、
前記迂回路は、圧力調整機構を有し、
前記圧力調整機構は、その圧力調整の程度が固定されている、
ショベル。 A plurality of devices to be cooled;
a cooling circuit that circulates a refrigerant through the plurality of devices;
The plurality of devices includes a predetermined device that requires a relatively small flow rate among the devices,
the cooling circuit includes a bypass path that bypasses the refrigerant to the equipment;
The detour path is provided to detour the refrigerant to the predetermined device,
the predetermined device has a required flow rate smaller than that of the device to which the detour route is not provided,
the bypass passage has a pressure adjustment mechanism;
The pressure adjustment mechanism has a fixed degree of pressure adjustment.
Shovel.
請求項2に記載のショベル。 the bypass path adjusts a pressure so that a flow rate passing through a bypass target device among the plurality of devices satisfies a predetermined required flow rate while allowing an inflow of refrigerant from the main path.
The shovel according to claim 2.
請求項1乃至3の何れか一項に記載のショベル。 The bypass path has a smaller flow path cross-sectional area than the main path.
The shovel according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至4の何れか一項に記載のショベル。 the detour route detours around two or more devices among the plurality of devices;
A shovel according to any one of claims 1 to 4.
請求項1乃至5の何れか一項に記載のショベル。 the detour route is set to connect a branching section attached to an inlet of an upstream device among the devices to be detoured and a merging section attached to an outlet of a downstream device among the devices to be detoured.
A shovel according to any one of claims 1 to 5 .
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