JP2025152247A - 作業機械の暖房装置、および作業機械の暖房装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房に用いる電力を低減することが可能な作業機械の暖房装置を提供すること。
【解決手段】作業機械の暖房装置３は、暖房回路４１と、電気部品冷却回路４２と、第１バルブ４３と、コントローラ４７と、を備える。暖房回路４１は、暖房に用いられる水が流通する第１流路５４と、第１流路５４の水を加熱する電熱ヒータ５１と、第１流路５４の水の温度を検出する第１温度センサ５６と、を有する。電気部品冷却回路４２は、電気部品６２を冷却する水が流通する第２流路６３と、第２流路６３の水の温度を検出する第２温度センサ６６と、を有する。第１バルブ４３は、暖房回路４１と電気部品冷却回路４２の間に配置され、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２を合流、若しくは、暖房回路４１から電気部品冷却回路４２を分離する。コントローラ４７は、第１温度センサ５６の検出値Ｔｃと第２温度センサ６６の検出値Ｔｅに基づいて、第１バルブ４３を動作させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、作業機械の暖房装置、および作業機械の暖房装置の制御方法に関する。

近年、バッテリで駆動される電動機を動力源として搭載する作業機械が用いられている。このような電動作業機械では、空調のための温水は電気ヒータによって温められている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に示す作業機械の暖房装置では、ラジエータ内に電気ヒータが設けられ、ラジエータ内の水が電気ヒータによって加熱され、ヒータユニットの熱交換器に供給されている。

特開２００３－２６７０３７号公報

しかしながら、電気ヒータによって外気温度まで冷えた水を温めるため、電気ヒータに必要な電力が大きくなり、作業を行うための稼働時間が短くなっていた。

本開示は、暖房に用いる電力を低減することが可能な作業機械の暖房装置、および作業機械の暖房装置の制御方法を提供することを目的とする。

本開示の第１の態様にかかる作業機械の暖房装置は、暖房回路と、電気部品冷却回路と、第１バルブと、コントローラと、を備える。暖房回路は、暖房に用いられる冷媒が流通する第１流路と、第１流路の冷媒を加熱する電熱器と、第１流路の冷媒の温度を検出する第１温度センサと、を有する。電気部品冷却回路は、電気部品を冷却する冷媒が流通する第２流路と、第２流路の冷媒の温度を検出する第２温度センサと、を有する。第１バルブは、暖房回路と電気部品冷却回路の間に配置され、暖房回路に電気部品冷却回路を合流、若しくは、暖房回路から電気部品冷却回路を分離する。コントローラは、第１温度センサの検出値と第２温度センサの検出値に基づいて、第１バルブを動作させる。

本開示の第２の態様にかかる作業機械の暖房装置の制御方法は、第１温度取得ステップと、第２温度取得ステップと、流路制御ステップと、を備える。第１温度取得ステップは、暖房に用いられる冷媒が流通する第１流路と、第１流路の冷媒を加熱する電熱器と、含む暖房回路の冷媒の温度を取得する。第２温度検出ステップは、電気部品を冷却する冷媒が流通する第２流路を含む電気部品冷却回路の冷媒の温度を取得する。流路制御ステップは、第１温度取得ステップにおいて取得した温度と第２温度取得ステップにおいて取得した温度に基づいて、暖房回路に電気部品冷却回路を合流、若しくは、暖房回路から電気部品冷却回路を分離する。

本開示の態様によれば、暖房に用いる電力を低減することが可能な作業機械の暖房装置、および作業機械の暖房装置の制御方法を提供することができる。

本開示の実施形態にかかる電動ショベルを示す側面図である。 本開示の実施形態にかかる電動ショベルのキャブの内部構成および暖房装置の構成を示す図である。 本開示の実施形態にかかる電動ショベルにおける暖房装置の暖房回路の制御を説明するためのフロー図である。 本開示の実施形態にかかる電動ショベルにおける暖房装置の電気部品冷却回路、第１バルブ、作動油冷却回路、および熱交換切替部の制御を説明するためのフロー図である。

本開示にかかる作業機械の一例としての電動ショベルについて図面を参照しながら以下に説明する。

＜構成＞
（電動ショベル１の概要）
図１は、本実施の形態の電動ショベル１の構成を示す側面図である。

電動ショベル１（作業機械の一例）は、電力によって作動する。電力は、後述するバッテリ６２ｂ（図２参照）に蓄電される。電動ショベル１は、ショベル本体２と、暖房装置３（図２参照）と、を有している。暖房装置３は、ショベル本体２のキャブ１４内を暖房する。

ショベル本体２は、走行体１１と、旋回体１２と、を有する。走行体１１は、一対の走行装置１１ａ（図１では左側のみ示す）を有する。各走行装置１１ａは、履帯１１ｂを有している。後述するバッテリ６２ｂ（図２参照）からの電力によって走行モータが回転して履帯１１ｂが駆動されることによって電動ショベル１が走行する。

旋回体１２は、走行体１１の上側に配置されている。旋回体１２は、上下方向に沿った軸を中心として走行体１１に対して旋回可能に構成されている。旋回体１２は、旋回フレーム１３と、キャブ１４と、作業機１５と、を有する。旋回フレーム１３は、走行体１１の上側に配置されており、走行体１１に対して旋回可能なフレームである。

作業機１５は、旋回フレーム１３の前部中央位置に取り付けられている。作業機１５は、図１に示すように、ブーム２１、アーム２２、バケット２３を有する。ブーム２１の基端部は、旋回フレーム１３に回動可能に連結されている。また、ブーム２１の先端部はアーム２２の基端部に回動可能に連結されている。アーム２２の先端部は、バケット２３に回動可能に連結されている。バケット２３は、その開口が旋回体１２の方向（後方）を向くことができるようにアーム２２に取り付けられている。

ブーム２１、アーム２２およびバケット２３のそれぞれに対応するように油圧シリンダ２４～２６（ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５およびバケットシリンダ２６）が配置されている。なお、ブームシリンダ２４は、ブーム２１の左右両側に配置されている。これらの油圧シリンダ２４～２６（油圧アクチュエータの一例）が駆動されることによって作業機１５が駆動される。これにより、掘削等の作業が行われる。

旋回体１２のキャブ１４の後側には、後述する電気部品６２および油圧ポンプ７１等が収納されている。

キャブ１４は、旋回フレーム１３の前部左側位置に設けられている。図２は、暖房装置３の構成およびキャブ１４の内部を模式的に示す図である。キャブ１４は、運転席２７と、空調ダクト２８と、外気フィルター２９と、内気フィルター３０と、ファン３１と、エバポレータ３２と、を有する。

運転席２７には、オペレータが着座する。図示していないが、キャブ１４内には、走行装置１１ａおよび作業機１５を操作する操作部材、並びに操作に関する入力を行う入力装置等が設けられている。空調ダクト２８は、キャブ１４に設けられている。空調ダクト２８は、運転席２７に着座したオペレータに暖気を供給する。空調ダクト２８は、キャブ１４の外側の空気および内側の空気を運転席２７の上方に導く。

外気フィルター２９は、キャブ１４の外側の空気を取り込む空調ダクト２８の開口に配置されている。外気フィルター２９は、空調ダクト２８に取り込む空気から埃等を取り除く。内気フィルター３０は、キャブ１４の内側の空気を取り込む空調ダクト２８の開口に配置されている。内気フィルター３０は、空調ダクト２８に取り込む空気から埃等を取り除く。

ファン３１は、空調ダクト２８の内側であって、外気フィルター２９の内側に配置されている。ファン３１は、外気フィルター２９および内気フィルター３０を介して、空気を空調ダクト２８に吸引する。エバポレータ３２は、空調ダクト２８に配置されている。エバポレータ３２は、外気フィルター２９および内気フィルター３０から吸引された空気を冷却することで湿気を低減する。

（暖房装置３）
暖房装置３は、キャブ１４を暖房する。暖房装置３は、暖房回路４１と、電気部品冷却回路４２と、第１バルブ４３と、作動油冷却回路４４と、熱交換切替部４５と、暖房スイッチ４６と、コントローラ４７と、を有する。

暖房回路４１は、キャブ１４内を暖房する。電気部品冷却回路４２は、電気部品６２を冷却する。第１バルブ４３は、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２を合流、若しくは、暖房回路４１から電気部品冷却回路４２を分離する。作動油冷却回路４４は、作動油を冷却する。熱交換切替部４５は、作動油冷却回路４４と電気部品冷却回路４２の間で熱交換可能な状態と、作動油冷却回路４４と電気部品冷却回路４２の間で熱交換が停止された状態を切り替える。コントローラ４７は、暖房装置３の制御を行う。

（暖房回路４１）
暖房回路４１は、電熱器５１と、第１水タンク５２と、ヒータコア５３と、第１流路５４と、第１水ポンプ５５と、第１温度センサ５６と、を有する。

電熱器５１は、暖房に用いられる水（冷媒）を暖める。電熱器５１は、例えば電気ヒータである。

電熱器５１は、第１水タンク５２内に配置されている。電熱器５１によって、第１水タンク５２内の水が暖められる。電熱器５１は、コントローラ４７からのオン信号およびオフ信号によってオンオフ制御される。

ヒータコア５３は、図２に示すようにキャブ１４の内側に配置されている。ヒータコア５３には、暖房用の水が流れる流路が設けられている。ヒータコア５３は、外気フィルター２９および内気フィルター３０を介してファン３１によって吸引され、エバポレータ３２を通った空気を、水と熱交換することによって暖める。なお、ヒータコア５３には、エアミックスダンパー５７が配置されており、ヒータコア５３を通る空気の量を調整することができる。

第１流路５４は、電熱器５１によって暖められた水が通る流路である。第１流路５４は、第１水タンク５２と、ヒータコア５３との間を繋ぎ、水を循環させる。

第１水ポンプ５５は、第１流路５４に配置されている。第１水ポンプ５５は、ヒータコア５３と第１水タンク５２の間に配置されている。第１水ポンプ５５は、第１水タンク５２とヒータコア５３の間で水を循環させる。第１水ポンプ５５による水の流れを基準にすると、第１水ポンプ５５は、第１流路５４のうち第１水タンク５２の下流側且つヒータコア５３の上流側の部分に配置されている。

第１温度センサ５６は、第１流路５４内の水の温度Ｔｃを検出する。第１温度センサ５６は、第１流路５４のうち第１水ポンプ５５の下流側且つヒータコア５３の上流側の部分の水の温度を検出する。第１温度センサ５６は、電熱器５１によって暖められ、ヒータコア５３に入る前の水の温度を検出する。第１温度センサ５６は、検出した水の温度Ｔｃの情報をコントローラ４７に送信する。

（電気部品冷却回路４２）
電気部品冷却回路４２は、ラジエータ６１と、電気部品６２と、第２流路６３と、第２水タンク６４と、第２水ポンプ６５と、第２温度センサ６６と、を有する。電気部品冷却回路４２では、冷媒の一例として水が用いられる。

ラジエータ６１は、電気部品６２を冷却する水を冷却する。ラジエータ６１は、例えば、外気と冷却水との間で熱交換を行うことによって冷却水を冷却する。

電気部品６２は、メインモータ６２ａ（電動機）、バッテリ６２ｂ（蓄電器）と、ＤＣ－ＤＣコンバータ６２ｃと、インバータ６２ｄと、を含む。メインモータ６２ａは、後述する油圧ポンプ７１を駆動する。バッテリ６２ｂは、メインモータ６２ａを駆動する電力を蓄電する。ＤＣ－ＤＣコンバータ６２ｃは、バッテリ６２ｂからメインモータ６２ａに供給する電圧を昇圧する。インバータ６２ｄは、メインモータ６２ａの制御を行う。

第２流路６３は、電気部品６２を冷却する水が通る流路である。第２流路６３は、第２水タンク６４に接続されている。第２水ポンプ６５の駆動によって第２流路６３を水が流れる方向を基準として、第２水タンク６４は、電気部品６２の上流側であって、ラジエータ６１の下流側に配置されている。第２水タンク６４には、水が貯められている。第２流路６３は、第２水タンク６４から排出された水が、電気部品６２の周囲、およびラジエータ６１を通って第２水タンク６４に戻るように水を循環させる。なお、第２流路６３は、メインモータ６２ａ、バッテリ６２ｂ、ＤＣ－ＤＣコンバータ６２ｃ、およびインバータ６２ｄの周囲を通るように、電気部品６２の上流側で分岐し、電気部品６２の下流側で合流するように構成されていてもよい。

第２水ポンプ６５は、第２流路６３に配置されている。第２水ポンプ６５は、第２水タンク６４から第２流路６３に水を供給し、第２水タンク６４に水を戻すように、水を循環する。第２水ポンプ６５は、第２流路６３のうち第２水タンク６４の下流側且つ電気部品６２の上流側の部分に配置されている。

第２温度センサ６６は、第２流路６３内の水の温度Ｔｅを検出する。例えば、第２温度センサ６６は、第２流路６３のうち電気部品６２の下流側且つラジエータ６１の上流側の部分の水の温度を検出する。第２温度センサ６６は、電気部品６２の周囲を通った水の温度を検出する。第２温度センサ６６は、検出した水の温度Ｔｅの情報をコントローラ４７に送信する。

（第１バルブ４３）
第１バルブ４３は、暖房回路４１と電気部品冷却回路４２の間に配置されている。第１バルブ４３は、例えば電磁バルブであり、コントローラ４７からの指令信号によって暖房回路４１に電気部品冷却回路４２を合流、若しくは暖房回路４１から電気部品冷却回路４２を分離する。

第１バルブ４３は、暖房回路４１において、第１流路５４のうち第１水タンク５２の上流側且つヒータコア５３の下流側の部分に配置されている。第１バルブ４３は、電気部品冷却回路４２において、第２流路６３のうちラジエータ６１の上流側且つ第２温度センサ６６の下流側の部分に配置されている。

第１バルブ４３は、４つのポートＰ１～Ｐ４を有する。第１バルブ４３は、弁体（図示せず）を有する。弁体は、合流位置Ｔ１または非合流位置Ｔ２のいずれかの位置をとることができる。

第１ポートＰ１と第２ポートＰ２は、第１流路５４に接続されている。第１ポートＰ１は、第１流路５４におけるヒータコア５３の下流側の端に接続されている。第２ポートＰ２は、第１流路５４における第１水タンク５２の上流側の端に接続されている。

第３ポートＰ３と第４ポートＰ４は、第２流路６３に接続されている。第３ポートＰ３は、第２流路６３における第２温度センサ６６の下流側の端に接続されている。第４ポートＰ４は、第２流路６３におけるラジエータ６１の上流側の端に接続されている。

第１バルブ４３は、弁体が非合流位置Ｔ２に移動した状態において、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２を接続し、第３ポートＰ３と第４ポートＰ４を接続する。これによって、暖房回路４１と電気部品冷却回路４２は合流せずに分離された状態となる。

第１バルブ４３は、弁体が合流位置Ｔ１に移動した状態において、第１ポートＰ１と第４ポートＰ４を接続し、第２ポートＰ２と第３ポートＰ３を接続する。これによって、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２が合流した状態となる。具体的には、第１流路５４と第２流路６３が直列的に接続される。具体的には、電熱器５１が設けられている第１水タンク５２から出た水は、第１水ポンプ５５、第１温度センサ５６、ヒータコア５３、ポートＰ１、ポートＰ４、ラジエータ６１、第２水タンク６４、第２水ポンプ６５、電気部品６２、第２温度センサ６６、ポートＰ３、およびポートＰ２の順に流れ、第１水タンク５２に戻される。暖房回路４１と電気部品冷却回路４２が合流した場合、このように水が第１流路５４と第２流路６３を循環する。

（作動油冷却回路４４）
作動油冷却回路４４は、油圧ポンプ７１と、オイルクーラ７２と、第３流路７３と、作動油タンク７４と、第３温度センサ７５と、を有する。

油圧ポンプ７１は、上述した油圧シリンダ２４～２６に作動油を供給する。作動油タンク７４は、作動油を貯める。油圧ポンプ７１は作動油タンク７４から作動油を油圧シリンダ２４～２６に供給する。オイルクーラ７２は、作動油を冷却する。オイルクーラ７２は、例えば外気と作動油の間で熱交換を行うことによって作動油を冷却する。

第３流路７３は、油圧ポンプ７１と、油圧シリンダ２４～２６と、オイルクーラ７２と、作動油タンク７４と、を接続する。油圧ポンプ７１によって作動油が流れる方向を基準にして、作動油タンク７４は、オイルクーラ７２の下流側であって油圧ポンプ７１の上流側に配置されている。油圧ポンプ７１の駆動によって、作動油タンク７４から第３流路７３に供給された作動油は、油圧シリンダ２４～２６を経て、オイルクーラ７２によって冷却された後、作動油タンク７４に戻される。

第３温度センサ７５は、第３流路７３内の作動油の温度Ｔｓを検出する。例えば、第３温度センサ７５は、第３流路７３のうち油圧シリンダ２４～２６の下流側かつオイルクーラ７２の上流側の部分の作動油の温度を検出する。第３温度センサ７５は、油圧シリンダ２４～２６から排出され、後述する熱交換器８３に供給される前の作動油の温度を検出する。第３温度センサ７５は、検出した作動油の温度Ｔｓの情報をコントローラ４７に送信する。

（熱交換切替部４５）
熱交換切替部４５は、熱交換流路８１と、バイパス流路８２と、熱交換器８３と、第２バルブ８４と、を有する。

熱交換流路８１は、第２流路６３から分岐し、熱交換器８３を通って第２流路６３に合流する流路である。熱交換流路８１は、第２流路６３の電気部品６２の周囲を流れる流路部分と並列に配置されている。熱交換流路８１は、第２流路６３のうち電気部品６２の上流側且つ第２水ポンプ６５の下流側の部分から分岐し、第２流路６３のうち電気部品６２の下流側且つ第２温度センサ６６の上流側の部分に合流する。

バイパス流路８２は、第２流路６３から分岐し、熱交換器８３を通らずに第２流路６３に合流する流路である。バイパス流路８２は、第２流路６３の電気部品６２の周囲を流れる流路部分と、熱交換流路８１と並列に配置されている。バイパス流路８２は、第２流路６３のうち電気部品６２の上流側且つ第２水タンク６４の下流側の部分から分岐し、第２流路６３のうち電気部品６２の下流側且つ第２温度センサ６６の上流側の部分に合流する。

熱交換器８３は、第３流路７３と熱交換流路８１との間に配置されている。熱交換器８３は、第３流路７３を流れる作動油と、熱交換流路８１を流れる水との間で熱交換を行う。熱交換器８３は、作動油冷却回路４４においてオイルクーラ７２の上流側且つ第３温度センサ７５の下流側に配置されている。

第２バルブ８４は、例えば電磁バルブである。第２バルブ８４は、熱交換流路８１とバイパス流路８２に亘って配置されている。第２バルブ８４は、コントローラ４８からの指令信号によって、熱交換流路８１を開放し、且つバイパス流路８２を遮断した状態、若しくは、熱交換流路８１を遮断し、且つバイパス流路８２を開放した状態との間で切り替える。

第２バルブ８４は、４つのポートＱ１～Ｑ４を有する。第１ポートＱ１は、熱交換流路８１の上流側の部分に接続されている。第２ポートＱ２は、バイパス流路８２の上流側の部分に接続されている。第３ポートＱ３は、熱交換流路８１の下流側の部分に接続されている。第４ポートＱ４は、バイパス流路８２の下流側の部分に接続されている。

第２バルブ８４は、弁体（図示せず）を有する。弁体は、熱交換作動位置Ｒ１または熱交換停止位置Ｒ２のいずれかの位置をとることができる。第２バルブ８４の弁体が熱交換作動位置Ｒ１に移動した場合、第１ポートＱ１と第３ポートＱ３との間は接続され、第２ポートＱ２と第４ポートＱ４の間は遮断される。これにより、熱交換流路８１が開放され、バイパス流路８２が遮断されるため、熱交換流路８１に水が流れ、バイパス流路８２には水が流れない。このため、熱交換流路８１および第２流路６３を流れる水と第３流路７３を流れる作動油との間の熱交換が行われる。

第２バルブ８４の弁体が熱交換停止位置Ｒ２に移動した場合、第１ポートＱ１と第３ポートＱ３との間は遮断され、第２ポートＱ２と第４ポートＱ４との間は接続される。これにより、熱交換流路８１が遮断され、バイパス流路８２が開放されるため、バイパス流路８２に水が流通し、熱交換流路８１には水が流れない。このため、第２流路６３を流れる水と第３流路７３を流れる作動油との間での熱交換が停止する。

（暖房スイッチ４６）
暖房スイッチ４６は、キャブ１４内に配置されている。暖房スイッチ４６は、オペレータによって操作される。オペレータによって暖房スイッチ４６がオン操作されると、暖房スイッチ４６は、暖房オン信号をコントローラ４７に送信する。オペレータによって暖房スイッチ４６がオフ操作されると、暖房スイッチ４６は、暖房オフ信号をコントローラ４７に送信する。

（コントローラ４７）
コントローラ４７は、ＣＰＵなどのプロセッサを含む。プロセッサは、第１温度センサ５６から送信される水の温度Ｔｃの情報、第２温度センサ６６から送信される水の温度Ｔｅの情報、および第３温度センサ７５から送信される作動油の温度Ｔｓの情報を受信する。プロセッサは、電熱器５１、第１水ポンプ５５、第１バルブ４３、第２水ポンプ６５、第２バルブ８４、および油圧ポンプ７１の制御のための処理を行う。

コントローラ４７は、記憶装置を含む。記憶装置は、ＲＡＭ或いはＲＯＭなどのメモリ、及び、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）或いはＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含む。記憶装置は、電熱器５１、第１水ポンプ５５、第１バルブ４３、第２水ポンプ６５、第２バルブ８４、および油圧ポンプ７１の制御のためのプログラム、温度Ｔｅの許容温度、および電熱器５１の制御のための基準温度等を記憶している。

コントローラ４７は、暖房スイッチ４６からの暖房オン信号を受信すると、第１水ポンプ５５を駆動して、第１水タンク５２内の水を循環させる。コントローラ４７は、暖房オン信号を受信すると、水の温度Ｔｃが基準温度になるように、電熱器５１にオン信号またはオフ信号を送信することによって電熱器５１をオンオフ制御する。コントローラ４７は、暖房スイッチ４６からの暖房オフ信号を受信すると、第１水ポンプ５５の駆動を停止し、電熱器５１をオフする。基準温度は、例えば６０度に設定することができる。

電動ショベル１のキーのオン操作がオペレータによって行われ、キーオン操作信号を受信すると、コントローラ４７は、第２水ポンプ６５を駆動して、第２水タンク６４内の水を循環させる。また、キーオン操作信号を受信すると、コントローラ４７は、作動油タンク７４内の作動油を油圧シリンダ２４～２６に供給するように、油圧ポンプ７１を駆動する。

コントローラ４７は、水の温度Ｔｃと水の温度Ｔｅを比較し、温度Ｔｃが温度Ｔｅ未満の場合、第１バルブ４３の弁体を合流位置Ｔ１に移動させ、温度Ｔｃが温度Ｔｅ以上の場合、第１バルブ４３の弁体を非合流位置Ｔ２に移動させるように駆動指令を第１バルブ４３に送信する。このように、電気部品６２を冷却した水の温度Ｔｅがヒータコア５３に流れる水の温度Ｔｃよりも高い場合には、暖房回路４１と電気部品冷却回路４２を合流させることによってヒータコア５３に流れる水の温度を早く上昇させることができる。

コントローラ４７は、水の温度Ｔｅと作動油の温度Ｔｓを比較し、温度Ｔｅが温度Ｔｓ未満の場合、第２バルブ８４の弁体を熱交換作動位置Ｒ１に移動させ、温度Ｔｅが温度Ｔｓ以上の場合、第２バルブ８４の弁体を熱交換停止位置Ｒ２に移動させる。このように、作動油の温度Ｔｓが、電気部品６２を冷却した温度Ｔｅよりも高い場合には、電気部品冷却回路４２の水を熱交換流路８１に流すことによって、熱交換器８３を介して作動油から水に熱が伝達され、第２流路６３を流れる水の温度を素早く上昇させることができる。暖房回路４１と電気部品冷却回路４２が合流している場合には、ヒータコア５３に流れる水の温度を早く上昇させることができる。暖房回路４１と電気部品冷却回路４２が合流していない場合には第２流路６３の水の温度を早く上げることができるため、暖房回路４１と電気部品冷却回路４２を早く合流状態にでき、結果的にヒータコア５３に流れる水の温度を早く上昇させることができる。

コントローラ４７は、水の温度Ｔｅが許容温度以上になった場合、第２バルブ８４の弁体を熱交換停止位置Ｒ２に移動させる。許容温度（所定温度の一例）は、電気部品６２が許容可能な温度に設定することができる。許容温度は、例えば、６５度に設定することができる。これによって、作動油冷却回路４４の作動油から電気部品冷却回路４２の水に熱が伝達されている場合に、温度Ｔｅが許容温度に達すると熱の伝達を停止することができ、電気部品６２を保護することが出来る。

（電動ショベル１の暖房装置３の制御方法）
次に、本実施形態の電動ショベル１の暖房装置３の制御方法について説明する。図３は、暖房装置３の暖房回路４１の制御動作を説明するためのフロー図である。

オペレータによってキャブ１４内の暖房スイッチ４６がオン操作されると、ステップＳ１０において、コントローラ４７は、暖房オン信号を受信する。

暖房オン信号を受信すると、コントローラ４７は、ステップＳ１１において、第１水ポンプ５５に駆動指令信号を出力し、第１水ポンプ５５を駆動する。

次に、ステップＳ１２において、コントローラ４７は、電熱器５１のオンオフ制御を開始する。コントローラ４７は、第１温度センサ５６によって検出される水の温度Ｔｃが基準温度になるように電熱器５１をオンオフ制御する。

次に、ステップＳ１３において、コントローラ４７は、オペレータの暖房スイッチ４６のオフ操作による暖房オフ信号を受信したか否かを判定する。ステップＳ１３において、暖房オフ信号を受信していない場合、制御はステップＳ１２に戻り、コントローラ４７は、電熱器５１のオンオフ制御を継続する。一方、ステップＳ１３において、暖房オフ信号を受信した場合、制御はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、コントローラ４７は、電熱器５１のオンオフ制御を停止し、電熱器５１をオフ状態にする。

次に、ステップＳ１５において、第１水ポンプ５５に停止指令信号を出力し、第１水ポンプ５５を停止し、制御が終了する。

このように、コントローラ４７は、暖房スイッチ４６がオン操作されると、暖房スイッチ４６がオフ操作されるまでの間、電熱器５１のオンオフ制御を行う。

図４は、暖房装置３の電気部品冷却回路４２、第１バルブ４３、作動油冷却回路４４、および熱交換切替部４５の制御動作を示すフロー図である。図４に示す制御動作は、図３に示す制御動作と並列に実行される。

オペレータによってキャブ１４内の暖房スイッチ４６がオン操作されると、上記と同様に、ステップＳ１０において、コントローラ４７は暖房オン信号を受信する。なお、暖房スイッチ４６をオン操作する前に、電動ショベル１のキーのオン操作がオペレータによって行われているため、コントローラ４７は、キーオン操作信号を受信して、第２水ポンプ６５に駆動指令を送信して第２水ポンプ６５を駆動し、油圧ポンプ７１に駆動指令を送信して油圧ポンプ７１を駆動している。

次に、ステップＳ２１（第１温度取得ステップ、第２温度取得ステップ）において、コントローラ４７は、第１温度センサ５６から温度Ｔｃの情報を受信し、第２温度センサ６６から温度Ｔｅの情報を受信し、第３温度センサ７５から温度Ｔｓの情報を受信する。

次に、ステップＳ２２において、コントローラ４７は、温度Ｔｃと温度Ｔｅを比較する。ステップＳ２２において、温度Ｔｃが温度Ｔｅよりも小さい場合、制御はステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３（流路制御ステップ）において、コントローラ４７は、第１バルブ４３に駆動指令信号を出力して、第１バルブ４３の弁体を合流位置Ｔ１に移動させる。これによって、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２が合流し、電気部品冷却回路４２の水が暖房回路４１に流入し、ヒータコア５３を流れる水が早く暖められる。

一方、ステップＳ２２において、温度Ｔｃが温度Ｔｅ以上の場合、制御はステップＳ２４に進み、ステップＳ２４（流路制御ステップ）においてコントローラ４７は、第１バルブ４３に駆動指令信号を出力して、第１バルブ４３の弁体を非合流位置Ｔ２に移動させる。これによって、暖房回路４１と電気部品冷却回路４２は分離し、暖房回路４１の水よりも温度が低い電気部品冷却回路４２の水が暖房回路４１に流れ込まない。

ステップＳ２３とステップＳ２４の次に制御はステップＳ２５に進み、ステップＳ２５において、コントローラ４７は、温度Ｔｅと温度Ｔｓを比較する。

ステップＳ２５において、温度Ｔｅが温度Ｔｓよりも小さいと判定された場合、制御はステップＳ２６に進む。ステップＳ２６において、コントローラ４７は、温度Ｔｅが許容温度より小さいか否かを判定する。ステップＳ２６において、温度Ｔｅが許容温度より小さいと判定された場合、制御はステップＳ２７に進む。ステップＳ２７において、コントローラ４７は、第２バルブ８４に駆動指令信号を送信し、第２バルブ８４の弁体を熱交換作動位置Ｒ１に移動させる。これによって、作動油冷却回路４４の作動油からの熱を、電気部品冷却回路４２の水に伝達することができる。

一方、ステップＳ２５において、温度Ｔｅが温度Ｔｓ以上と判定された場合、若しくは、ステップＳ２６において、温度Ｔｅが許容温度以上であると判定された場合、制御はステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８において、コントローラ４７は、第２バルブ８４に駆動指令信号を送信して第２バルブ８４の弁体を熱交換停止位置Ｒ２に移動させる。これによって、作動油冷却回路４４の作動油と電気部品冷却回路４２の水との間の熱交換を停止することができる。

ステップＳ２７とステップＳ２８の次に、制御はステップＳ２９に進み、ステップＳ２９において、コントローラ４７は、オペレータの暖房スイッチ４６のオフ操作による暖房オフ信号を受信したか否かを判定する。ステップＳ２９において、暖房オフ信号を受信していない場合、制御はステップＳ２２に戻り、ステップＳ２２～ステップＳ２８が繰り返される。

一方、ステップＳ２９において、暖房オフ信号を受信した場合、制御はステップＳ３０に進み、ステップＳ３０において、コントローラ４７は、第１バルブ４３に駆動指令信号を送信して第１バルブ４３の弁体を非合流位置Ｔ２に移動させ、第２バルブ８４に駆動指令信号を送信して第２バルブ８４の弁体を熱交換停止位置Ｒ２に移動させて、制御を終了する。

例えば、ステップＳ２３およびステップＳ２７が実行された場合、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２が合流し、作動油冷却回路４４から電気部品冷却回路４２への熱伝達が行われる。ステップＳ２３およびステップＳ２８が実行された場合、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２が合流し、作動油冷却回路４４から電気部品冷却回路４２への熱伝達は停止される。

ステップＳ２４およびステップＳ２７が実行された場合、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２は合流せず、作動油冷却回路４４から電気部品冷却回路４２への熱伝達が行われる。この場合、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２を合流させる前に、電気部品冷却回路４２の水を予め暖めることができる。

ステップＳ２４およびステップＳ２８が実行された場合、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２は合流せず、作動油冷却回路４４から電気部品冷却回路４２への熱伝達は停止される。

（特徴等）
本実施形態の作業機械の暖房装置３には、暖房回路４１と電気部品冷却回路４２の間に配置され、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２を合流、若しくは、暖房回路４１から電気部品冷却回路４２を分離する第１バルブ４３が設けられ、コントローラ４７は、第１温度センサ５６の検出値Ｔｃと第２温度センサ６６の検出値Ｔｅに基づいて、第１バルブ４３を動作させる。

これによって、暖房回路４１の水の温度が電気部品冷却回路４２の水の温度よりも低い場合には、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２を合流し、暖房回路４１を流れる水の温度を早く上昇させることができる。そのため、電熱器５１をオン状態にする時間が短くなり、暖房に使用する電力を低減することが出来る。

また、暖房回路４１の水の温度が電気部品冷却回路４２の水の温度以上の場合には、暖房回路４１から電気部品冷却回路４２を分離し、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２の水が流れ込むことによる暖房回路４１の水の温度低下を防ぐことができる。

本実施形態の作業機械の暖房装置３には、作動油冷却回路４４と電気部品冷却回路４２との間で熱交換可能な状態と、熱交換が停止された状態との間で切り替え可能な熱交換切替部４５が設けられ、コントローラ４７は、第２温度センサ６６の検出値Ｔｅと第３温度センサ７５の検出値Ｔｓに基づいて熱交換切替部４５を制御する。

これによって、電気部品冷却回路４２の水の温度が作動油冷却回路４４の作動油の温度よりも低い場合には、熱交換切替部４５を制御して作動油冷却回路４４の作動油から電気部品冷却回路４２の水で熱を伝達し、電気部品冷却回路４２の水の温度を早く上昇させることができる。

また、電気部品冷却回路４２に設けられているバッテリ６２ｂを作動油の温度を用いて温めることができるため、低温になることによる性能の劣化を抑制することができる。

また、電気部品冷却回路４２の水の温度が作動油冷却回路４４の水の温度以上の場合には、熱交換切替部４５を制御して、電気部品冷却回路４２の水から作動油冷却回路４４の作動油への熱の伝達を防ぐことができ、電気部品冷却回路４２の水の温度低下を防ぐことができる。

本実施形態の作業機械の暖房装置３では、コントローラ４７は、第２温度センサ６６の検出値Ｔｅが許容温度以上になった場合、熱交換が停止されるように熱交換切替部４５を制御する。これによって、電気部品冷却回路４２の水が、電気部品６２が許容できる温度以上になることを防ぐことができる。

本実施形態の作業機械の暖房装置３では、コントローラ４７は、第１温度センサ５６の検出値Ｔｃが第２温度センサ６６の検出値Ｔｅ以上、且つ第２温度センサ６６の検出値Ｔｅが第３温度センサ７５の検出値Ｔｓより小さい場合、暖房回路４１から電気部品冷却回路４２を分離するように第１バルブ４３を制御し、熱交換可能な状態になるように熱交換切替部４５を制御し、第１温度センサ５６の検出値Ｔｃが第２温度センサ６６の検出値Ｔｅより小さくなると、暖房回路４１に電気部品冷却回路４２を合流させるように第１バルブ４３を動作させる。これにより、暖房回路４１の水の温度Ｔｃが電気部品冷却回路４２の水の温度よりも低い場合であっても、作動油の温度Ｔｃが電気部品６２を冷却した温度Ｔｅよりも高い場合には、電気部品冷却回路４２の水を熱交換流路８１に流すことによって第２流路６３を流れる水の温度を素早く上昇させることができる。暖房回路４１と電気部品冷却回路４２が合流していない場合であっても電気部品冷却回路４２の水の温度を早く上げることができるため、暖房回路４１と電気部品冷却回路４２を早く合流状態することができ、結果的にヒータコア５３に流れる水の温度を早く上昇させることができ、電熱器５１に用いられる電力を低減できる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（Ａ）
上記実施形態では、作業機械の一例として電動の作業機械を用いて説明したが、駆動源に電動とエンジンを用いたハイブリッド作業機械であってもよい。

（Ｂ）
上記実施形態では、暖房回路４１と電気部品冷却回路４２の冷媒として水を用いているが、水に限らなくてもよい。

（Ｃ）
上記実施形態では、熱交換切替部４５の熱交換流路８１とバイパス流路８２は電気部品冷却回路４２に設けられているが、作動油冷却回路４４に熱交換流路８１とバイパス流路８２が設けられていてもよい。

（Ｄ）
上記実施形態では、作動油冷却回路４４に作動油タンク７４とオイルクーラ７２が設けられているが、オイルクーラ７２が作動油タンク７４に兼ねられていてもよい。

（Ｅ）
上記実施形態では、作業機械の一例としてショベルを例に挙げたが、ショベルに限られるものではなく、ホイールローダ、またはダンプトラックなど暖房を用いる作業機械であれば適用可能である。

本開示の作業機械の暖房装置および作業機械の暖房装置の制御方法によれば、暖房に用いる電力を低減することが可能な効果を有し、電動作業機械等に有用である。

３ ：暖房装置
４１ ：暖房回路
４２ ：電気部品冷却回路
４３ ：第１バルブ
４４ ：作動油冷却回路
４７ ：コントローラ
５１ ：電熱器
５４ ：第１流路
５５ ：第１水ポンプ
５６ ：第１温度センサ
６２ ：電気部品
６３ ：第２流路
６６ ：第２温度センサ

Claims (11)

1. 暖房に用いられる冷媒が流通する第１流路と、前記第１流路の冷媒を加熱する電熱器と、前記第１流路の冷媒の温度を検出する第１温度センサと、を有する暖房回路と、
   電気部品を冷却する冷媒が流通する第２流路と、前記第２流路の冷媒の温度を検出する第２温度センサと、を有する電気部品冷却回路と、
   前記暖房回路と前記電気部品冷却回路の間に配置され、前記暖房回路に前記電気部品冷却回路を合流、若しくは、前記暖房回路から前記電気部品冷却回路を分離する第１バルブと、
   前記第１温度センサの検出値と前記第２温度センサの検出値に基づいて、前記第１バルブを動作させるコントローラと、を備えた、
   作業機械の暖房装置。
2. 前記コントローラは、
   前記第１温度センサの検出値が前記第２温度センサの検出値以上の場合、前記暖房回路から前記電気部品冷却回路を分離し、
   前記第１温度センサの検出値が前記第２温度センサの検出値より小さい場合、前記暖房回路に前記電気部品冷却回路を合流させるように前記第１バルブを動作させる、
   請求項１に記載の作業機械の暖房装置。
3. 油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに供給される作動油が流通する第３流路と、前記第３流路を流通する作動油を冷却するオイルクーラと、前記第３流路の作動油の温度を検出する第３温度センサと、を有する作動油冷却回路と、
   前記作動油冷却回路と前記電気部品冷却回路との間で熱交換可能な状態と、前記作動油冷却回路と前記電気部品冷却回路との間の熱交換が停止された状態との間で切り替え可能な熱交換切替部と、を備え、
   前記コントローラは、前記第２温度センサの検出値と前記第３温度センサの検出値に基づいて、前記熱交換切替部を制御する、
   請求項１に記載の作業機械の暖房装置。
4. 前記コントローラは、
   前記第２温度センサの検出値が前記第３温度センサの検出値以上の場合、前記熱交換が停止された状態になるように前記熱交換切替部を制御し、
   前記第２温度センサの検出値が前記第３温度センサの検出値より小さい場合、前記熱交換可能な状態になるように前記熱交換切替部を制御する、
   請求項３に記載の作業機械の暖房装置。
5. 前記コントローラは、
   前記第２温度センサの検出値が所定温度以上になった場合、前記熱交換が停止された状態になるように前記熱交換切替部を制御する、
   請求項３または４に記載の作業機械の暖房装置。
6. 前記コントローラは、
   前記第１温度センサの検出値が前記第２温度センサの検出値以上、且つ前記第２温度センサの検出値が前記第３温度センサの検出値より小さい場合、
   前記暖房回路から前記電気部品冷却回路を分離するように前記第１バルブを制御し、前記熱交換可能な状態になるように前記熱交換切替部を制御し、
   前記第１温度センサの検出値が前記第２温度センサの検出値より小さくなると、前記暖房回路に前記電気部品冷却回路を合流させるように前記第１バルブを動作させる、
   請求項３に記載の作業機械の暖房装置。
7. 前記熱交換切替部は、
   前記作動油冷却回路と前記電気部品冷却回路との間で熱交換可能な熱交換器と、
   前記電気部品冷却回路の前記第２流路または前記作動油冷却回路の前記第３流路のいずれかに並列に接続され、前記熱交換器が配置された熱交換流路と、
   前記熱交換流路と並列に接続され、前記熱交換器をバイパスするバイパス流路と、
   前記熱交換流路を開け、前記バイパス流路を閉じた状態と、前記熱交換流路を閉じ、前記バイパス流路を開けた状態との間を切り替える第２バルブと、有し、
   前記コントローラは、前記第２温度センサの検出値と前記第３温度センサの検出値に基づいて、前記第２バルブを制御する、
   請求項３に記載の作業機械の暖房装置。
8. 前記電気部品は、電動機と、前記電動機を駆動するための蓄電器と、を含む、
   請求項１に記載の作業機械の暖房装置。
9. 前記電気部品は、電動機と、前記電動機を駆動するための蓄電器と、を含み、
   前記作動油冷却回路は、前記作動油を供給する油圧ポンプを含み、
   前記電動機は、前記油圧ポンプを駆動する、
   請求項３に記載の作業機械の暖房装置。
10. 前記作動油冷却回路は、前記オイルクーラとしての作動油タンクを含む、
    請求項３に記載の作業機械の暖房装置。
11. 暖房に用いられる冷媒が流通する第１流路と、前記第１流路の冷媒を加熱する電熱器と、含む暖房回路の冷媒の温度を取得する第１温度取得ステップと、
    電気部品を冷却する冷媒が流通する第２流路を含む電気部品冷却回路の冷媒の温度を取得する第２温度取得ステップと、
    前記第１温度取得ステップにおいて取得した温度と前記第２温度取得ステップにおいて取得した温度に基づいて、前記暖房回路に前記電気部品冷却回路を合流、若しくは、前記暖房回路から前記電気部品冷却回路を分離する流路制御ステップと、を備えた、
    作業機械の暖房装置の制御方法。