JP4719074B2

JP4719074B2 - エンジン駆動型作業機の冷却方法及びエンジン駆動型作業機

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Publication number: JP4719074B2
Application number: JP2006129533A
Authority: JP
Inventors: 秀一石井
Original assignee: Hokuetsu Industries Co Ltd
Current assignee: Hokuetsu Industries Co Ltd
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2026-05-08
Also published as: JP2007303283A

Description

本発明はエンジン駆動型作業機の冷却方法，及び前記方法を実施するための構成を備えたエンジン駆動型作業機に関し，より詳細には，過給器と，この過給器によって加圧された吸気を冷却する空冷式の冷却器を備えたエンジンを，このエンジンによって駆動される作業機と共に防音箱内に収容したエンジン駆動型作業機において，前記防音箱内を良好に冷却することのできる冷却方法，及び前記冷却方法を実施するための構成を備えたエンジン駆動型作業機に関する。

発電機や圧縮機，油圧ポンプ等の作業機，及びこれらの作業機を駆動するエンジン，その他の必要な機器を防音箱内に収容したエンジン駆動型作業機が各種の用途で使用されている。

このようなエンジン駆動型作業機にあっては，防音箱内に収容されたエンジンや作業機，前記エンジンのラジエータ等を冷却するために，防音箱に吸気口及び排風口を設けると共に，この防音箱内で冷却風の流れを生じさせるファンを設け，このファンによって発生した冷却風によって防音箱内に収容された機器類を冷却する冷却構造を備えている。

ところで，このようなエンジン駆動型作業機１では，エンジン２の出力向上と排気ガス中のNOxを低減する目的で，エンジン２の吸気系にターボチャージャ等の過給器２１を設けることが行われている。そして，このような過給器２１をエンジン２の吸気系に設けたエンジン駆動型作業機１にあっては，過給器２１による圧縮で温度上昇した吸気をエンジン２のシリンダに供給する前に冷却するために，前記過給器２１の二次側に空冷式の冷却器２２を設け，この冷却器２２に対しても冷却風を導入することができるように構成している。

このようなエンジン駆動型作業機（エンジン駆動型発電機）の一例として，図５に示す例では，密閉された防音箱８内に，排風口８１を介して外気に開口したラジエータ２３，エンジン２，発電機５及び吸気口８２を介して大気に開口した空冷式の冷却器２２を直列に配置して，エンジン２に設けた押し出し式のラジエータファン２４を前記ラジエータ２３に向けて配置すると共に，発電機５に設けた吸い込み式の発電機用ファン５１を，前記冷却器２２に面して配置し，吸気口８２及び冷却器２２を介して防音箱８内に外気を冷却風として導入して防音箱８内を冷却した後，この冷却風をラジエータ２３及び排風口８１を通過させて防音箱８外に放出可能としたものが提案されている（特許文献１の請求項１及び図１参照）。

また，別の構成として，図６に示すように，密閉された防音箱８内に，排風口８１を介して外気に開口したラジエータ２３，エンジン２，及び後部を開口８３’を介して大気に開口した発電機５を直列に配置すると共に，防音箱８の壁面（図示の例では天板）に空冷式の冷却器２２を吸気口８２を介して大気に開口して設け，エンジン２に設けた押し出し式のラジエータファン２４と，発電機５に設けた押し出し式の発電機ファン５１により，防音箱８内の空気をラジエータ２３，及び発電機後部の開口８３’を介して防音箱８外に放出することで，前記吸気口８２及び冷却器２２を介して防音箱８内に外気を導入可能としたものが提案されている（特許文献１の請求項２及び図２参照）。

この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
実用新案登録第２５５０６９６号公報

前掲の特許文献１に記載のエンジン駆動型作業機１では，図５及び図６に示すいずれの構成を採用した場合であっても前述の冷却器２２に対して防音箱８外の比較的冷たい空気を導入することができることから，ターボチャージャ２１により圧縮された吸気の冷却を良好に行うことができるものとなっている。

しかし，図５に示した構成では，冷却器２２をエンジン２に対して直列に連結した発電機５側に配置しているために，ターボチャージャ２１と冷却器２２間の距離，及び冷却器２２とエンジン２間の距離がいずれも長くなり，その結果，ターボチャージャ２１からエンジン２のシリンダまでの配管が長くなり，配管内の流動抵抗が大きくなって吸気効率が悪くなる。

一方，図６に示した例では，防音箱８の天板部分に前述の冷却器２２を設けていることから，この冷却器２２をエンジン２の直上に設けることで，ターボチャージャ２１からエンジン２のシリンダ迄の距離を短縮して配管内の流動抵抗を低減することも可能である。

しかし，図６に示す構造では，ラジエータファン２４及び発電機用ファン５１の作動によって，防音箱８内の空気が機外に排出されることによって生じる防音箱８内の負圧によって冷却器２２を通過する外気の導入を行うものとなっているために，防音箱８内が密閉された状態では冷却器２２に対して好適に外気の導入を行うことができるものの，例えば防音箱８に設けたメンテナンス用の開閉扉（図示せず）を開いた状態で運転する等，防音箱８内の負圧が低下（防音箱８内の圧力が上昇）した状態では，冷却器２２に対して冷却風を導入することができず，又は冷却器２２に導入される冷却風量が著しく減少して，エンジン２のシリンダに供給される吸気の温度が上昇する。このように，エンジン２の吸気温度が上昇すると，エンジン２内の燃焼温度も上昇し，これによって排ガス中のNOx濃度が上昇する。

ところで，このようなエンジン駆動型作業機１が，工場施設等における常用作業機として使用されている場合，エンジン駆動型作業機１の停止はこのエンジン駆動型作業機１を含む生産ライン等の施設ないしは設備全体の作業停止をもたらす等，操業に直結している場合も多い。

そのため，例えばラジエータ２３に多少目詰まりが生じているような場合であっても，エンジン駆動型作業機１を停止することなく，エンジン２がオーバヒートしないように，点検窓を覆うメンテナンス用の開閉扉（図示せず）を開いて防音箱８内を冷却しながら運転を継続する場合もあり，このような使用が行われれば，防音箱８内に対する外気の導入は，より流動抵抗の低い点検窓を介して行われ，冷却器２２に導入される冷却風量が減少して排ガス中のNOx量が増加する。

このように，防音箱８に設けたメンテナンス用の開閉扉を開いた状態で運転を行うことは，この種のエンジン駆動型作業機１における本来の使用方法とは異なる一時的な回避措置として行われるものではあるが，環境保全に対する社会の意識，感覚が鋭敏化した今日にあっては，製造施設，設備等は何時，如何なる状況にあっても環境に対して負荷の少ない状態で操業されることが求められており，このような一時的な回避措置としての使用であっても，エンジン駆動型作業機１のエンジン２からの排ガスは，NOxが低減された，よりクリーンなものであることが望ましい。

そこで，本発明の目的は，上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり，冷却器の一次側及び二次側に設けた空気配管を短くして，管内の流動抵抗を減らして吸気効率を向上させることのできる構成を採用するものでありながら，前述のようにメンテナンス用の開閉扉を開く等して，防音箱内の負圧が低下した状態で運転した場合であっても，冷却器に対して導入される冷却風量を確保してエンジンの吸気の冷却を好適に行うことができ，従って，排ガス中のNOx量の増加を防止したクリーンな排気を行うことのできるエンジン駆動型作業機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明のエンジン駆動型作業機１は，吸気口８２と排風口８１を有し，メンテナンス用の開閉扉（図示せず）を備えた防音箱８に，エンジン２と，前記エンジン２によって駆動される発電機，圧縮機，油圧ポンプ等の作業機５（図示の例では発電機）を収容したエンジン駆動型作業機１において，
前記エンジン２に，例えばターボチャージャ等の過給器２１と該過給器２１で圧縮された吸気を冷却する空冷式の冷却器２２を設けると共に，エンジンクーラント冷却用のラジエータ２３，及び該ラジエータ２３に冷却風を送風するラジエータファン２４を設け，
前記ラジエータ２３及び前記排風口８１を前記ラジエータファン２４の送風方向の下流側（図中左側）に配置する一方，前記吸気口８２を前記ラジエータファン２４の送風方向上流側において前記エンジン２近傍の防音箱８の壁面（図示の実施形態にあっては，エンジン２直上の天板８６）に設け，この吸気口８２を介して防音箱８内に導入される外気の流路上に前記冷却器２２を配置してこのエンジン駆動型作業機１の主冷却構造を形成し，前記ラジエータファン２４の回転により前記冷却器２２に外気を導入してエンジン２の吸気を冷却すると共に，
前記吸気口８２を介して防音箱８内に導入される外気の流れを生じさせる，前記ラジエータファン２４とは別個に設けられた冷却器用ファン２５と，前記ラジエータファン２４の回転により前記冷却器２２に導入される冷却風量の不足時，前記冷却器用ファン２５を作動させて前記冷却器２２に冷却風を導入する，前記冷却器用ファン２５の制御機構６を備えた補助冷却構造を設け，前記冷却器２２に導入される冷却風量の不足時，前記冷却器用ファン２５を作動させて前記冷却器２２に必要な冷却風導入量を確保したことを特徴とする（請求項１，請求項８）。

前記構成のエンジン駆動型作業機１において，前記冷却器用ファン２５の制御機構６として，前記冷却器２２の二次側温度を検知する検知手段（温度センサ６１）と，前記検知手段（温度センサ６１）の検知信号に基づいて前記冷却器２２の二次側温度を設定値と比較し，前記冷却器２２の二次側温度が所定の設定値以上であるとき前記冷却器２２に対する冷却風の導入量が不足していると判定して前記冷却器用ファン２５を作動させる制御手段６２を設け，前記冷却器２２の二次側温度が所定の設定値以上であるとき，前記冷却器用ファン２５を作動させて冷却器２２に導入される冷却風量を確保するよう構成することができる（請求項２，請求項９）。

前記冷却器用ファンの制御機構６の別の構成としては，前記防音箱８の開閉扉の開放を検知する検知手段（例えばリミットスイッチ）と，前記開閉扉の開放を検知した前記検知手段からの検知信号の受信時，前記冷却器２２に対する冷却風の導入量が不足していると判定して前記冷却器用ファン２５を作動させる制御手段を設けるものとしても良い（請求項３，請求項１０）。

前記冷却器用ファンの制御機構６のさらに別の構成としては，前記防音箱８内の圧力を検知する検知手段（圧力センサ６１’）と，前記検知手段の検知信号に基づいて前記防音箱内の圧力を設定値と比較し，前記防音箱内の圧力が前記設定値以上であるとき，前記冷却器２２に対する冷却風の導入量が不足していると判定して前記冷却器用ファン２５を作動させる制御手段６２を設けるものとしても良い（請求項４，請求項１１）。

さらに，前記冷却器用ファンの制御機構６の別の構成としては，前記エンジンの排ガス中のNOx量を検知する検知手段（NOx量検知手段６１’’）と，前記検知手段からの検知信号に基づいて前記排ガス中のNOx量を設定値と比較し，前記排ガス中のNOx量が前記設定値以上であるとき，前記冷却器２２に対する冷却風の導入量が不足していると判定して前記冷却器用ファン２５を作動させる制御手段６２を設けるものとしても良い（請求項５，請求項１２）。

前述のように，冷却器２２に対する冷却風の導入量不足を冷却器２２の二次側温度に基づいて判定し，又は，エンジンの排ガス中に含まれるNOx量に基づいて判定する場合には，前記制御手段６２として，測定された温度又はNOx量と，所定の設定値との偏差が０となるように前記冷却器用ファン２５の回転数を変化させるＰＩＤ制御手段６２ａを設けるものとしても良い（請求項６，請求項１３）。

また，防音箱８に設けたメンテナンス用の開閉扉の開閉状態を検知する検知手段を設けて開閉状態を監視し，開閉扉の開放時，前記冷却器用ファン２５を作動させるように構成した場合においても，前記冷却器２２の二次側温度，又は前記エンジン２の排ガス中のNOx量を検知する検知手段を設け，開閉扉が開放されていることを検知して冷却器用ファン２５を作動した後，この冷却器用ファン２５の回転数を，前記検知手段からの検知信号に基づいて前記同様，測定値と設定値との偏差が０となるようにＰＩＤ制御を行うものとしても良い（請求項７，請求項１４）。

以上説明した本発明の構成より，防音箱８に設けたメンテナンス用の開閉扉が開放された状態でエンジン駆動型作業機１が運転される等して，冷却器２２に対する冷却風の導入量が不足した場合には，冷却器用ファン２５の作動により冷却器２２に対して必要量の冷却風を導入することができた。

その結果，エンジン２の吸気を好適に冷却することができ，吸気温度の上昇に伴う，排ガス中のNOx量の増加を防止することができた。

また，冷却器用ファン２５の作動が必要時においてのみ行われることから，これを常時作動させる場合に比較して冷却器用ファン２５を作動させるために必要な消費電力等を低減することができると共に，冷却器用ファン２５の消耗を減らすことが可能であり，交換，メンテナンス等の手間を削減することができた。

しかも，この冷却器２２に外気を導入する前記吸気口８２を，エンジン２の近傍の防音箱壁面（実施形態では，天板８６のエンジン直上の位置）に形成したことから，エンジン２から比較的近い位置に冷却器２２を配置することができ，その結果，過給器２１と冷却器２２，及び冷却器２２とエンジン２間の距離を近付けて空気配管を比較的短くすることができ，これにより空気配管内の流動抵抗を減少させて，エンジンの吸気を効率良く行うことができた。

冷却器用ファン２５の作動を，冷却器２２の二次側温度に基づいて行う場合には，冷却器２２に対して導入される冷却風量が不足している場合はもとより，その他の原因，例えば外気温度の上昇等によってエンジン２の吸気温度が上昇した場合であっても，冷却器用ファン２５の作動によりこれを冷却することができ，その結果，エンジン２のシリンダ内の燃焼温度を低下させることができ，排ガス中に含まれるNOx量の増加を防止することができた。

冷却器用ファン２５の作動を，防音箱８に設けたメンテナンス用開閉扉の開放時に行う場合には，この開閉扉の開閉状態をリミットスイッチ等によって検知することで，冷却器用ファン２５の作動，停止を行わせる制御機構の構成を極めて簡単なものとすることができた。

また，冷却器用ファン２５の作動を，開閉扉の開放と関連付けることにより，冷却器２２に対する冷却風の導入量が減少したと同時に冷却器用ファンによる冷却風の導入が開始されることから，冷却器２２の二次側温度が上昇する前に，冷却器２２に対する冷却風の導入量を必要量に戻すことができた。その結果，エンジン２の吸気温度は一時的にも上昇せず，従って排ガス中のNOx量も一次的にも増加しない。

冷却器用ファン２５の作動を，防音箱８内の圧力変化（圧力上昇）に基づいて行うこととした構成にあっては，前記開閉扉の開放と関連付けて冷却器用ファン２５を作動させる場合と同様，冷却器２２の二次側温度が上昇する前に冷却器２２に対して必要量の冷却風を導入することが可能である。

また，例えばラジエータ２３がゴミで目詰まりする等して防音箱８外に排出される冷却風量が減少し，その結果，吸気口８２を通過する冷却風量が減少した場合であっても，冷却器用ファン２５を作動させることができ，これにより冷却器２２に導入される冷却風量を増加することができると共に，防音箱８内に導入される冷却風量が増加する結果，ラジエータ２３に導入される冷却風量も増加してエンジン２の冷却が好適に行われ，エンジンの出力と排気ガス中のNOxを安定させることができた。

さらに，排ガス中に含まれるNOx量に基づいて冷却器用ファン２５を作動する構成とした場合には，冷却器用ファン２５を，NOx量の増加防止という目的に対してより直接的に制御することができ，排ガス中のNOx量の減少をより確実に行うことができた。

なお，冷却器用ファン２５の回転数を冷却器２２の二次側の温度，又は排ガス中のNOx量に対応して可変とするＰＩＤ制御を行う場合には，吸気温度を一定にすることができるから，エンジン２の出力と排気ガス中のNOx量を安定させることができた。

次に，本発明の実施形態を添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

〔実施形態１〕
１．エンジン駆動型作業機の基本構成（主冷却構造）
図１中，１はエンジン駆動型作業機であり，このエンジン駆動型作業機１は，エンジン２及びこのエンジン２によって駆動される発電機，圧縮機，油圧ポンプ等の作業機（本実施形態では発電機）５を備えていると共に，これらの機器を収容する防音箱８を備えている。

本実施形態にあっては，エンジン２の出力軸と発電機５のロータ軸とを連結した状態で防音箱８の長さ方向（紙面左右方向）に前述のエンジン２と発電機５とを並べて配置している。

そして，発電機５との連結側とは反対側のエンジン２の端面２ａを，防音箱８の一方の内壁（紙面左側）８４に対向配置していると共に，エンジン２との連結側とは反対側の発電機５の端面５ａを，防音箱８の他方の内壁（紙面右側）８５に対向配置している。

前記エンジン２の吸気系には，過給器２１，本実施形態にあってはターボチャージャが設けられ，前記エンジン２の吸気系に前記ターボチャージャ２１の圧縮室２１ａを連通し，エアフィルタ３を介して吸入された空気が，前記ターボチャージャ２１の圧縮室２１ａ内を通過した後，エンジン２のシリンダに供給されるように構成している。

そして，エンジン２の排気系に，前記ターボチャージャ２１のタービン室２１ｂを連通し，このタービン室２１ｂ内にエンジン２の排気ガスを導入することにより前記ターボチャージャ２１を駆動して吸気を圧縮している。

このターボチャージャ２１のタービン室２１ｂの二次側には，マフラ４が連通されており，前記タービン室２１ｂを通過したエンジン２の排気ガスが，マフラ４を介して機外に排出されるように構成されている。

なお，本実施形態にあっては前述の過給器２１として排気式の過給器（ターボチャージャ）を設けた場合を例として説明するが，本発明のエンジン駆動型作業機１のエンジン２に設ける過給器２１は，排気式のもののみならず，ターボチャージャ以外の過給器，例えば機械式の過給器等，過給器（スーパチャージャ，ブースタ）全般を用いることが可能である。

このように，過給器として機械式のものを使用する場合には，エンジン２の排気系に対する過給器２１の連通が不要であるが，過給器２１を駆動するための機械的手段が必要となる。

この過給器２１の圧縮室２１ａと，前記エンジン２のシリンダ間には，過給器２１による圧縮で加熱された吸気を冷却するために，冷却風との熱交換によって吸気を冷却する空冷式の冷却器２２が設けられており，この冷却器２２を通過して冷却された吸気が，エンジン２のシリンダ内に供給されるように構成されている。

この冷却器２２は，防音箱８に設けた吸気口８２の形成位置に対応して設けられ，この吸気口８２を後述するラジエータファン２４によって発生する冷却風の上流側であって，エンジン２近傍における防音箱８の壁面に形成し，ラジエータファン２４の回転によって前記吸気口８２を介して防音箱８内に導入される外気の流路上にこの冷却器２２（冷却器のコア）を配置して，冷却器２２内を通過する吸気を熱交換によって冷却可能としている。

本実施形態にあっては，エンジン２直上の防音箱８の天板８６に前記吸気口８２を設け，防音箱８内に，この吸気口８２と面するように前述の冷却器２２を配置した。

前述の防音箱８内に配置されたエンジン２には，防音箱８の壁面（図示の実施形態にあっては紙面左側の側壁）８４に形成された排風口８１に向かう冷却風の流れを生じさせるラジエータファン２４が設けられていると共に，このラジエータファン２４により発生される冷却風流の下流側に，前記排風口８１に面してエンジンのクーラントを熱交換により冷却するラジエータ２３を配置して，ラジエータファン２４によって発生した冷却風によって，前記ラジエータ２３内を通過するクーラントの熱交換を可能としている。

なお，図示の実施形態あっては，防音箱８の側壁８４に直接排風口８１を開口しているが，防音箱８内を仕切る等してラジエータ２３の二次側に排風室（図示せず）を形成し，この排風室内を上方に誘導した冷却風を，例えば防音箱８の天板に設けた排風口を介して排出するように構成しても良く，その構成は図示の実施形態に限定されない。

また，防音箱８内に配置された前述の発電機５には，該発電機５を冷却するための発電機用ファン５１が，本実施形態にあってはエンジン２との連結側に設けられている。

この発電機用ファン５１は，発電機５１のケーシング内で回転して，ケーシング内に冷却風を導入することにより内部に収容された電気子や軸受部等を冷却可能に構成したものであり，エンジン２の連結側とは反対側の端面５ａには，この発電機用ファン５１の回転によって発電機５のケーシング内に冷却風を導入するための開口が形成されている。

そして，前記発電機５の端面５ａと対向する側壁（紙面右側）８５に，冷却風の導入口８３を形成して，発電機用ファン５１の回転によりこの導入口８３を介して防音箱８内に導入された外気を，発電機５のケーシング内に導入して電気子等を冷却し，このケーシング内を冷却した後の冷却風をエンジン側に送風して，前記ラジエータファン２４で発生した冷却風と合流させ，排風口８１を介して防音箱８外に排気可能としている。

なお，図示の実施形態にあっては，前述の発電機用ファン５１を吸い込み型とし，防音箱８の側壁８５に形成された吸気口８３を介して防音箱８内に冷却風の導入を行うものとして構成したが，これとは逆に，発電機用ファン５１を押し出し式のものとして，前記防音箱８の側壁８５に形成した開口を介して防音箱８内の空気を機外に排出するように構成しても良い。

２．補助冷却機構
前述の冷却器２２が面する吸気口８２，図示の実施形態にあっては防音箱８の天板８６に形成された吸気口８２には，冷却器２２に対する冷却風の導入量が不足したときに，外気を強制的に冷却器２２に導入するための，動力付きのファン（冷却器用ファン２５）を設けている。

図示の実施形態にあっては，前述の冷却器２２を防音箱８内において吸気口８２に面して配置し，冷却器用ファン２５を防音箱８外において吸気口８２に面してそれぞれ配置して，冷却器用ファン２５の回転により発生した冷却風を防音箱８内に設けた冷却器２２に導入可能に構成しているが，これとは逆に，冷却器用ファン２５を吸い込み型のものとして防音箱８内に配置すると共に，冷却器２２を防音箱８外に配置しても良く，また，冷却器用ファン２５，冷却器２２共に，いずれも防音箱８内，又は防音箱８外に配置する構成としても良い。

このようにして，冷却器２２及び冷却器用ファン２５を設けた吸気口８２の形成位置には，この吸気口８２を防音箱の外周側より覆うダクト８７を設け，防音箱内で発生した騒音が機外に漏出することを防止している。冷却器用ファン２５を防音箱８の外側に配置した本実施形態にあってはこのダクト８７内に前述の冷却器用ファン２５を配置した。

前述の冷却器用ファン２５には，前述のようにこれを回転させるためのモータ等の動力源が設けられていると共に，この動力源の動作，従って冷却器用ファンの動作を制御する制御機構が設けられている。

この冷却器用ファン２５は，冷却器２２に対して導入される冷却風量が不足したときに，強制的に外気を冷却器２２に導入することができるようにその動作が制御されており，例えば防音箱８に設けたメンテナンス用の開閉扉を開放した場合のように，ラジエータファン２４を作動させただけでは冷却器２２に対して十分な冷却風の導入を行うことができない場合に冷却器用ファン２５が作動するよう，その動作が制御されている。

本実施形態にあっては，冷却器２２に導入される冷却風量が減少すると，冷却器２２の二次側における吸気温度が上昇することから，この冷却器用ファン２５の動作制御を，前述の冷却器２２の二次側における吸気温度に基づいて行い，冷却器２２の二次側温度が所定の設定値（設定温度）以上であるときに冷却器２２に対する冷却風の導入量が不足しているものと判定し，冷却器用ファン２５を作動させて冷却器２２に対して外気を強制的に導入するものとした。

すなわち，防音箱８に設けたメンテナンス用の開閉扉を開いた状態でエンジン駆動型作業機１を運転すると，防音箱８内に対する外気の導入は，流動抵抗の少ない，開閉扉によって覆われていた点検窓（図示せず）を介して行われるために，冷却器２２のコアによって覆われており，従って流動抵抗の大きい吸気口８２を介して防音箱８内に導入される冷却風の導入量が減少する。また，エンジンクーラント冷却用のラジエータ２３に目詰まりが生じる等して，ラジエータファン２４によって防音箱８外に排出される空気量が減少すると，防音箱８内の負圧が減少（防音箱８内の圧力が上昇）し，この場合にも吸気口８２を介して導入される冷却風の導入量が減少する。このようにして，吸気口８２を介した外気の十分な導入が行われなくなると，吸気口８２を通過する外気の流路上に設けられた冷却器２２に対する冷却風の導入量が減少して冷却器２２の二次側の温度が上昇することから，この冷却器２２の二次側温度に基づいて前記冷却器用ファン２５を作動させて強制的に冷却風を送風することで，冷却器２２によるエンジンの吸気温度の低下を好適に行わせることができるようにしている。

このような冷却器用ファン２５の動作制御を行うために，本実施形態にあっては冷却器用ファン２５の動作制御機構６として冷却器２２の二次側における吸気回路内の温度を検知する温度センサ６１と，この温度センサ６１の検知信号に基づいて前記冷却器用ファン２５の動作を制御する，電子制御装置等によって実現される制御装置６２を設け，冷却器２２の二次側における圧縮空気の温度が設定値以上になると，冷却器用ファン２５が作動するように構成した。

一例として前記冷却器用ファン２５の動力源として電動モータを使用した本実施形態にあっては，前述の温度センサ６１の検知信号に基づいて制御装置６２が冷却器２２の二次側温度が設定値以上であると判断すると，冷却器用ファン２５の電動モータとバッテリー間の回路を閉じ（ＯＮ動作），冷却器用ファン２５を回転させて冷却器２２に対して強制的に送風を開始し，冷却器２２の二次側温度が設定値未満になると，冷却器用ファン２５の電動モータとバッテリー間の回路を開き（ＯＦＦ動作），冷却器用ファン２５の回転を停止する。

冷却器用ファン２５に設けた電動モータの制御は，前述のようにＯＮ−ＯＦＦ制御としても良いが，例えば前述の制御装置６２において，温度センサ６１の検知信号に基づいてＰＩＤ動作を行うための演算処理を行うＰＩＤ制御部６２ａと，前記ＰＩＤ制御部６２ａにおける演算結果に従い，電動モータに対して出力する電圧を可変と成す電圧可変部６２ｂを実現し，冷却器２２の二次側の温度が設定値以上となったとき，冷却器用ファン２５を駆動する電動モータに対する電力の供給を開始すると共に，冷却器２２の二次側温度と，前記設定値（設定温度）との偏差が０となるように，電動モータに対して供給する電力を変化させて冷却器用ファン２５の回転数を制御しても良い。

この電動モータとしては直流モータ，交流モータのいずれを使用することもでき，冷却器用ファン２５を直流モータで駆動する場合は，一例として前述のＰＩＤ制御部６２ａの演算結果に従って前述の電圧可変部６２ｂが電源であるバッテリーから直流モータへ供給される電圧を変化させて冷却器用ファン２５の回転数を制御する。

また，冷却器用ファン２５を交流モータで駆動する場合には，一例として前述の電圧可変部６２ｂに代え，電源からの電力を周波数の制御された交流電力に変換するインバータ（図示せず）を設け，ＰＩＤ制御部６２ａにおける演算結果に従って，インバータが交流モータへ供給する電力の周波数を変化することで冷却器用ファン２５の回転数を制御する。

なお，本実施形態にあっては冷却器用ファン２５を駆動するモータとして電動モータを使用する場合を例として説明したが，ここで使用するモータは電動モータに限らず，空気圧モータや油圧モータであっても良い。

例えば本発明のエンジン駆動型作業機１が，作業機５として圧縮機を備える場合には，この圧縮機の作動によって得られた圧縮空気を利用して前述の空気圧モータを駆動して冷却器用ファン２５を回転させるものとしても良く，また，エンジン駆動型作業機１が作業機５として油圧ポンプを備えるものである場合には，この油圧ポンプの作動によって得られた油圧により油圧モータを駆動して冷却器用ファン２５を回転させるものとしても良く，エンジン駆動型作業機１の構成等に応じて冷却器用ファン２５の動力源を変更しても良い。

このように，冷却器用ファン２５の動力源として空気圧モータや油圧モータを使用する場合には，前述の冷却器用ファンの制御機構６として，圧縮空気や作動油の供給源と前記モータ間の回路に電気信号によって該回路を開閉し，又は該回路内を流れる流体の流量調整等を行う制御弁等を設け，前記温度センサ６１からの検知信号に従って前記制御装置６２が前記制御弁に対して対応する制御信号を出力するように構成しても良い。

なお，図１を参照して説明した前述の実施形態にあっては，防音箱８の天板部分に冷却器２２が面した吸気口８２を形成する例を説明したが，吸気口８２はエンジン２の近傍における防音箱８の側壁に形成しても良い。

また，図１に示した実施形態にあっては，防音箱８の天板８６に冷却器２２に面した吸気口８２と，側壁（紙面右側）８５に発電機５の端面５ａと面した吸気口８３の計２箇所の吸気口を設けるものとして説明したが，前述のように発電機用ファン５１の送風方向を逆方向として発電機５の端面５ａと面する吸気口８３については，これを排風口として構成しても良く，また，前述の位置以外にも，防音箱８内に外気を導入するための吸気口を設けても良い。

さらに，発電機５の端面５ａに面する前記吸気口８３，及びその他の位置に設けられた吸気口には，前記冷却器２２が面する吸気口８２と同様，吸気口を覆うダクトを設ける等して，防音箱８内で発生した騒音が機外に漏出することを防止しても良い。

３．作用及び効果
エンジン駆動型作業機１の運転により，エンジン２に設けたラジエータファン２４と，このエンジン２によって駆動される発電機５に設けられた発電機用ファン５１とが共に回転し，防音箱８内に冷却風の流れを発生する。

この発電機用ファン５１は，発電機５のケーシング内で回転して該ケーシング内に冷却風を導入し，ケーシング内に収容された電気子等を冷却可能と成すものであり，この発電機用ファン５１によって発生した冷却風がエンジン２側に押し出され，ラジエータファン２４によって発生した冷却風と合流してラジエータ２３に導入され，ラジエータ２３内を通過するクーラントを冷却した後，排風口８１を介して防音箱８外に排出され，このようにして防音箱８内の空気が排出されることにより，防音箱８内が負圧となる。

この負圧により防音箱８内には，防音箱８の天板８６に形成された吸気口８２を介して外気の導入が行われると共に，発電機５の端面５ａと面した防音箱８の側面８５に形成された吸気口８３を介して外気の導入が行われる。

防音箱８の天板８６に形成した吸気口８２には，この吸気口８２の形成位置に対応して，過給器２１の二次側に設けた冷却器２２が取り付けられており，従って，防音箱８外の比較的冷たい空気がこの冷却器２２を通過して防音箱８内に導入されて過給器２１による圧縮によって加熱された吸気を冷却する。従って，エンジン２のシリンダに対しては，この冷却器２２によって冷却された後の吸気が導入され，吸気の空気密度が高くなってエンジン２の出力が上がると共に，シリンダ内の燃焼温度を低下させて，燃焼時のNOx発生量が低減する。

しかも，この冷却器２２に外気を導入する前記吸気口８２を，エンジン２の近傍の防音箱壁面（本実施形態では，エンジン直上における天板８６）に形成したことから，冷却器２２をエンジン２の比較的近い位置に配置することができ，その結果，過給器２１と冷却器２２，及び冷却器２２とエンジン２間の距離を近付けて空気配管を比較的短くすることができ，これにより空気配管内の流動抵抗を減少させて，エンジンの吸気を効率良く行うことができるようになっている。

以上のように，ラジエータファン２４及び発電機用ファン５１の回転により発生した防音箱８内の負圧により，防音箱８の天板８６に設けた吸気口８２を介して十分な量の外気の導入が行われている通常の運転時にあっては，冷却器２２のコア内を通過する冷却風量についても十分に確保することができ，エンジン２に対する吸気が所望の温度にまで冷却されて，温度センサ６１によって検知される冷却器２２の二次側温度は，設定値の温度未満となっており，温度センサ６１の検知信号を受信した制御装置６２は冷却器用ファン２５を停止した状態にある。

一方，防音箱８に設けた点検窓を開閉するメンテナンス用の開閉扉（図示せず）を開いた状態でエンジン駆動型作業機１を運転すると，冷却器２２のコア部分を通過して防音箱８内に流入する場合に比較して流通抵抗の低い，点検窓を介して外気が防音箱８内に導入され，その結果，冷却器２２のコアを通過する冷却風量が減少する。

これにより，冷却器２２によるエンジンの吸気冷却が十分に行われず，冷却器２２の二次側の温度が上昇する。そして，冷却器２２の二次側の温度が上昇して，設定温度以上に上昇すると，この冷却器２２の二次側温度を検知する温度センサ６１からの検知信号に基づいて，制御装置６２は冷却器用ファン２５の動力源である電動モータに対する電力の供給を開始して，冷却器用ファン２５を回転させる。

この冷却器用ファン２５の回転により，防音箱８の天板８６に設けた吸気口８２を介して冷却器２２に防音箱８外の比較的冷たい空気が導入され，これによって冷却器２２内を通過するエンジンの吸気を冷却するに必要な風量が確保され，エンジン２に供給される吸気温度を低下させ，エンジンの出力低下が防止されると共に，燃焼温度を低下させてNOxの発生を低減する。

前述の制御装置６２が，ＰＩＤ制御部６２ａを備えるものである場合には，温度センサ６１によって検知された冷却器２２の二次側温度に対応して冷却器用ファン２５の回転制御が行われ，設定された温度と，温度センサ６１によって測定された温度との偏差が０となるように冷却器用ファン２５の回転数が制御される。

このように，本発明のエンジン駆動型作業機１にあっては，冷却器２２に強制送風を行うための冷却器用ファン２５を常時回転するものとして構成せず，メンテナンス用の開閉扉を開いて運転を行っている場合等，冷却器２２に対する送風量が不足し，冷却器２２の二次側温度が上昇したときだけ回転するように構成したことから，冷却器用ファン２５，特に冷却器用ファン２５の動力源として設けたモータの寿命を延ばすことができ，特にエンジン駆動型作業機１の作業機５として，長時間，長期間運転される発電機や圧縮機が搭載されている場合には，冷却器用ファン２５のモータのメンテナンスや交換などの頻度を大幅に減らすことができる。また，冷却器用ファン２５は常時回転していないので，冷却器用ファン２５が停止した状態にある通常運転時における騒音が小さい。

さらに，前述のように冷却器２２の二次側温度に従って冷却器用ファン２５の動作を制御することにより，メンテナンス用の開閉扉を開放した状態で運転した場合，ラジエータ２３に目詰まりが生じた状態で運転した場合，及び，冷却器２２のコア部の目詰まりが生じた場合等，冷却器２２に導入される冷却風量が減少することにより冷却器２２の二次側温度が上昇した場合のみならず，例えば外気温度が上昇する等して冷却器２２の二次側温度が上昇した場合であっても冷却器用ファン２５が作動して冷却器２２のコア部に供給される冷却風量を増加させることができるために，吸気口８２を通過する外気量の減少以外の原因によりエンジンの吸気温度が上昇している場合においてもこれに対処して排ガス中のNOx量を減少させることが可能である。

さらに，冷却器用ファン２５の回転数を冷却器２２の二次側の温度に対応して可変とするＰＩＤ制御を行う場合には，冷却器用ファン２５の動力源であるモータの消費電力を低減でき，また，吸気温度を一定にすることができることから，エンジンの出力と排気ガス中のNOx量を安定させることができる。

〔実施例２〕
次に，本発明の別の実施形態を以下に説明する。

図１を参照して説明したエンジン駆動型作業機１（実施形態１）にあっては，冷却器２２に対して導入される冷却風量の不足を，冷却器２２の二次側温度に基づいて判定し，この冷却器２２の二次側温度を検知する温度センサ６１からの検知信号に基づいて冷却器用ファン２５の運転を制御するものとしていたが，本実施形態にあっては前述の温度センサ６１に代え，防音箱８に設けた前述のメンテナンス用の開閉扉の開閉状態を検知する検知手段を設け，この開閉扉の開放時，前述の冷却器用ファン２５を作動させるように構成することで，メンテナンス用開閉扉の開放により生じる冷却器２２に導入される冷却風量の減少に対応して，冷却器２２に対して防音箱８外の冷たい外気を冷却器２２に強制的に導入することができるように構成した。

このような，メンテナンス用の開閉扉の開閉状態を検知する検知手段としては，一例として，メンテナンス用開閉扉と，この開閉扉によって開閉される点検窓の窓枠との間にリミットスイッチを配置して，メンテナンス用の開閉扉の開閉によって前述のリミットスイッチがＯＮ，ＯＦＦ信号を出力するようにして，メンテナンス用開閉扉の開閉状態を検知可能としても良い（図示せず）。

このように，メンテナンス用の開閉扉の開閉状態を検知するリミットスイッチを設けることで，冷却器用ファン２５の運転と停止を複雑な制御装置６２を用いることなく容易に制御することができ，冷却器用ファン２５の運転制御機構６の簡素化が可能である。

また，冷却器２２に対する強制的な冷却風の導入を，メンテナンス用の開閉扉が開いた直後より行うことができ，冷却器２２の二次側温度が上昇する前に冷却器用ファン２５を作動させることで，エンジンに供給される吸気の一時的な温度上昇についても防止することができる。

このように，冷却器用ファン２５の作動及び停止を，防音箱８に設けたメンテナンス用の開閉扉の開閉状態に関連付けて行う本実施形態の構成においても，前述した実施形態１の場合と同様に，冷却器２２の二次側温度を検知する温度センサを設け，冷却器用ファン２５が開閉扉の開放によって作動した後，この冷却器用ファン２５の回転数制御を前述の実施形態１と同様に，冷却器２２の二次側温度に対応してＰＩＤ制御を行うように構成しても良く，また，実施形態３として後述するように，エンジン２の排ガス中に含まれるNOx量に応じて行うように構成しても良い。

さらに，冷却器２２に導入される冷却風量の不足時に冷却器用ファン２５を作動させるための別の構成としては，前述のようにメンテナンス用の開閉扉が開放され，又は，ラジエータ２３の目詰まりが生じる等して防音箱８内の負圧が低下（圧力が上昇）することにより，前記冷却器２２に導入される外気量が減少することに鑑み，図１を参照した実施形態１の構成における温度センサ６１に代え，防音箱８内に圧力センサ６１’を設け，前述のメンテナンス用の開閉扉の開放，その他の原因による防音箱８内の圧力上昇を検知し，この圧力上昇に応じて冷却器用ファン２５を作動させるように構成しても良い（図２参照）。

このように，防音箱８内の圧力上昇に従って冷却器用ファン２５を作動させることにより，前述のリミットスイッチを設けた場合と同様に，冷却器２２に対する強制的な冷却風の導入を，冷却器２２の二次側温度が上昇する前に行うことができる。

また，防音箱８内の圧力を検知する圧力センサ６１’からの検知信号に基づいて，冷却器用ファン２５の動作を制御する構成とした場合には，例えばラジエータ２３がゴミで目詰まりする等して防音箱８外に排出される冷却風量が減少し，その結果，吸気口８２を通過する冷却風量が減少した場合であっても，冷却器用ファン２５を作動させることができ，これにより冷却器２２に導入される冷却風量を増加することができると共に，防音箱８内に導入される冷却風量が増加する結果，ラジエータ２３に導入される冷却風量についても増加させることができ，エンジンの出力と排気ガス中のNOxを安定させることができる。

〔実施例３〕
さらに本発明の別の実施形態を図３に示す。

前述の図１を参照して説明した実施形態１にあっては，前述の冷却器用ファン２５の制御を冷却器２２の二次側温度に基づいて行っていたが，本実施形態にあっては，エンジン２の排気系に排気ガス中のNOx濃度を検知するNOxセンサ６１’’を設け，排気ガス中のNOx量が所定値を超えたときに冷却器用ファン２５を作動するように構成した。

すなわち，冷却器２２に対して導入される冷却風量が減少すると，エンジン２の吸気温度が上昇し，これに伴いエンジン２の排気中に含まれるNOx量が増加することから，このNOx量の増加に基づき冷却器２２に強制的に冷却風を導入するよう構成している。

このように構成したことにより，エンジンの排気ガスより，設定値以上のNOx量が検出されると，冷却器用ファン２５を回転させて冷却器２２を介して行われるエンジンの吸気温度を低下させ，これによりエンジン２のシリンダ内における燃焼温度を低下させて排気ガス中のNOxを所定値以下に安定させる。

なお，排ガス中のNOx量に応じて冷却器用ファン２２の動作を制御する場合，前述した実施形態１で説明したと同様，設定値のNOx量と実測値のNOx量との偏差が０となるように，冷却器用ファン２５の回転数をＰＩＤ制御するように構成しても良い。

本発明の一実施形態を示すエンジン駆動型作業機の概略説明図。制御装置の機能ブロック図。本発明の別の実施形態を示すエンジン駆動型作業機の概略説明図。本発明の別の実施形態を示すエンジン駆動型作業機の概略説明図。従来のエンジン駆動型作業機の概略説明図。従来のエンジン駆動型作業機の概略説明図。

符号の説明

１エンジン駆動型作業機（エンジン駆動型発電機）
２エンジン
２ａ端面（エンジン２の）
２１過給器
２１ａ圧縮室
２１ｂタービン室
２２冷却器（空冷式）
２３ラジエータ
２４ラジエータファン
２５冷却器用ファン
３エアフィルタ
４マフラ
５作業機（発電機）
５ａ端面（発電機の）
５１発電機用ファン
６制御機構
６１温度センサ
６１’ 圧力センサ
６１’’ NOxセンサ
６２制御手段
６２ａＰＩＤ制御手段
６２ｂ電圧可変部
８防音箱
８１排風口
８２吸気口（冷却器用）
８３吸気口（発電機用）
８４内壁（一方）
８５内壁（他方）
８６天板
８７ダクト

Claims

吸気口と排風口を有し，メンテナンス用の開閉扉を備えた防音箱に，エンジンと，前記エンジンによって駆動される作業機を収容したエンジン駆動型作業機において，
前記エンジンに，過給器と該過給器で圧縮された吸気を冷却する空冷式の冷却器を設けると共に，エンジンクーラント冷却用のラジエータ，及び該ラジエータに冷却風を送風するラジエータファンを設け，
前記ラジエータ及び前記排風口を共に前記ラジエータファンの送風方向の下流側に配置する一方，前記吸気口を前記ラジエータファンの送風方向上流側において前記エンジン近傍の防音箱の壁面に設け，この吸気口を介して防音箱内に導入される外気の流路上に前記冷却器を配置して，前記ラジエータファンの回転により前記冷却器に外気を導入してエンジンの吸気を冷却すると共に，
前記吸気口を介して防音箱内に導入される外気の流れを生じさせて前記冷却器に外気を導入する冷却器用ファンを前記ラジエータファンとは別個に設け，前記ラジエータファンの回転により前記冷却器に導入される冷却風量の不足時，前記冷却器用ファンを作動させて前記冷却器に必要な冷却風導入量を確保することを特徴とするエンジン駆動型作業機の冷却方法。
前記冷却器の二次側温度を測定し，前記冷却器の二次側温度が所定の設定値以上であるとき，前記冷却器に対する冷却風の導入量が不足していると判定して前記冷却器用ファンを作動させることを特徴とする請求項１記載のエンジン駆動型作業機の冷却方法。
前記防音箱の開閉扉の開放を監視し，前記開閉扉が開放されていることが確認されたとき，前記冷却器に対する冷却風の導入量が不足していると判定して前記冷却器用ファンを作動させることを特徴とする請求項１記載のエンジン駆動型作業機の冷却方法。
前記防音箱内の圧力を測定し，前記防音箱内の圧力が所定の設定値以上であるとき，前記冷却器に対する冷却風の導入量が不足していると判定して前記冷却器用ファンを作動させることを特徴とする請求項１記載のエンジン駆動型作業機の冷却方法。
前記エンジンの排ガス中のNOx量を測定し，前記排ガス中のNOx量が所定の設定値以上であるとき，前記冷却器に対する冷却風の導入量が不足していると判定して前記冷却器用ファンを作動させることを特徴とする請求項１記載のエンジン駆動型作業機の冷却方法。
前記測定による測定値と，前記設定値との偏差が０となるように前記冷却器用ファンの回転数を変化させる制御を行うことを特徴とする請求項２又は５記載のエンジン駆動型作業機の冷却方法。
前記冷却器の二次側温度，又は前記エンジンの排ガス中のNOx量を測定し，前記冷却器用ファンの作動時，前記測定された測定値と所定の設定値との偏差が０となるように前記冷却器用ファンの回転数を変化させる制御を行うことを特徴とする請求項３記載のエンジン駆動型作業機の冷却方法。
吸気口と排風口を有すると共に，メンテナンス用の開閉扉を備えた防音箱に，エンジンと，前記エンジンによって駆動される作業機を収容したエンジン駆動型作業機において，
前記エンジンに，過給器と該過給器で圧縮された吸気を冷却する空冷式の冷却器を設けると共に，エンジンクーラント冷却用のラジエータ，及び該ラジエータに冷却風を送風するラジエータファンを設け，
前記ラジエータ及び前記排風口をいずれも前記ラジエータファンの送風方向の下流側に配置する一方，前記吸気口を前記ラジエータファンの送風方向上流側において前記エンジン近傍の防音箱の壁面に設け，この吸気口を介して防音箱内に導入される外気の流路上に前記冷却器を配置して主冷却構造を形成すると共に，
前記吸気口を介して防音箱内に導入される外気の流れを生じさせて前記冷却器に外気を導入する，前記ラジエータファンとは別個に設けられた冷却器用ファンと，前記ラジエータファンの回転により前記冷却器に導入される冷却風量の不足時に前記冷却器用ファンを作動させる前記冷却器用ファンの制御機構から成る補助冷却構造を備えることを特徴とするエンジン駆動型作業機。
前記冷却器用ファンの制御機構が，前記冷却器の二次側温度を検知する検知手段と，前記検知手段の検知信号に基づいて前記冷却器の二次側温度を設定値と比較し，前記冷却器の二次側温度が所定の設定値以上であるとき前記冷却器用ファンを作動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項８記載のエンジン駆動型作業機。
前記冷却器用ファンの制御機構が，前記防音箱の開閉扉の開放を検知する検知手段と，前記開閉扉の開放を検知した前記検知手段からの検知信号の受信時，前記冷却器用ファンを作動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項８記載のエンジン駆動型作業機。
前記冷却器用ファンの制御機構が，前記防音箱内の圧力を検知する検知手段と，前記検知手段の検知信号に基づいて前記防音箱内の圧力を設定値と比較し，前記防音箱内の圧力が前記設定値以上であるとき，前記冷却器用ファンを作動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項８記載のエンジン駆動型作業機。
前記冷却器用ファンの制御機構が，前記エンジンの排ガス中のNOx量を検知する検知手段と，前記検知手段からの検知信号に基づいて前記排ガス中のNOx量を設定値と比較し，前記排ガス中のNOx量が前記設定値以上であるとき，前記冷却器用ファンを作動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項８記載のエンジン駆動型作業機。
前記制御手段が，前記検知手段の検知信号が表示する実測値と前記設定値との偏差が０となるように前記冷却器用ファンの回転数を変化させるＰＩＤ制御手段を備えることを特徴とする請求項９又は１２記載のエンジン駆動型作業機。
前記冷却器用ファンの制御機構が，前記冷却器の二次側温度，又は前記エンジンの排ガス中のNOx量を検知する検知手段を備えると共に，前記制御手段が，前記冷却器用ファンの作動時，前記検知信号が表示する実測値と所定の設定値との偏差が０となるように前記冷却器用ファンの回転数を変化させるＰＩＤ制御手段を備えることを特徴とする請求項１０記載のエンジン駆動型作業機。