JP2008127762A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】動力室内の温度上昇に伴う蓄電装置の周囲の雰囲気温度の上昇を抑えることができる建設機械の提供。
【解決手段】旋回体１４に設けられ、動力装置例えばエンジンが収容される動力室、すなわちエンジン室２０と、エンジンによって駆動され、ポンプ室２１に配置される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動するブームシリンダ１１等の油圧アクチュエータと、エンジン室２０の近傍のカウンタウエイト２８上に配置され、動力源を形成する蓄電装置、例えばキャパシタ２５とを備えるとともに、エンジン室２０と、キャパシタ２５の配置空間とを仕切る仕切体２８を備え、この仕切体２８が断熱材から成る構成にしてある。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力源を形成する蓄電装置を備えたハイブリッド式建設機械、電動式建設機械等の建設機械に関する。

一般に、ハイブリッド式ショベル等のハイブリッド式建設機械は、エンジン駆動効率を高めるため、回生動力をバッテリやキャパシタなどの蓄電装置に蓄え、高負荷時にはこの蓄電装置に蓄えられた動力を使用してエンジン動力を補うようにしている。また、電動式建設機械は、エンジンの代替として電動モータが備えられ、この電動モータを駆動する電力を、商用電力を備えた蓄電装置から供給させる構成となっている。

上述のような蓄電装置を備えた建設機械として特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、動力装置を形成するエンジン、このエンジンが収容される動力室を形成するエンジン室、エンジンによって駆動される油圧ポンプ、この油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する油圧アクチュエータを備えるとともに、エンジン室に隣接させてカウンタウエイトを備え、このカウンタウエイトの内部スペースに蓄電装置を配置し、この蓄電装置の上方をカバーで覆う構成にしてある。
特開２００３−３２８３９２公報

一般に、リチウムイオンバッテリや電解２重層キャパシタ等の蓄電装置は、周囲の雰囲気温度５０℃〜７０℃を使用上限値としたものが多い。これは、蓄電装置を構成する外装体が高温で強度低下し、電解液漏れなどを起こすことで性能及び寿命が低下するからである。

ところで従来技術では、エンジン室の近傍に蓄電装置を配置した構成になっている。このような場合、エンジン室内の温度、すなわち動力装置であるエンジンが収容される動力室内の温度は、約６０℃まで上昇することから、動力室内の温度上昇に伴って蓄電装置の周囲の雰囲気温度が上昇する。また、蓄電装置が充放電を繰り返した場合、内部ロスが熱となって蓄電装置自身の温度が上昇し、その温度が使用上限値を超えてしまう懸念がある。このように蓄電装置の温度が使用上限値を超えてしまうと、その蓄電装置の耐久性が劣化し、当該建設機械の動力系統の機能が低下してしまう。

本発明は、前述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、動力室内の温度上昇に伴う蓄電装置の周囲の雰囲気温度の上昇を抑えることができる建設機械を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、旋回体に設けられ、動力装置が収容される動力室と、上記動力装置によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する油圧アクチュエータと、上記動力室の近傍に配置され、動力源を形成する蓄電装置とを備えた建設機械において、上記動力室と、上記蓄電装置の配置空間とを仕切る仕切体を備えるとともに、この仕切体が断熱材から成ることを特徴としている。

このように構成した本発明は、断熱材から成る仕切体によって、動力室と蓄電装置との間が遮断されているので、動力装置の駆動に伴って動力室内の温度が上昇しても、この温度上昇による影響が仕切体によって阻止される。したがって、蓄電装置の周囲の雰囲気温度の上昇を抑えることができ、これにより、蓄電装置の温度を使用上限値の温度以下に保つことができる。

また、本発明は上記発明において、上記動力装置がエンジンから成り、上記動力室がエンジン室から成ることを特徴としている。このように構成した本発明は、エンジンを備えたハイブリッド式建設機械に好適である。

また、本発明は上記発明において、カウンタウエイトを備えるとともに、このカウンタウエイト上に上記蓄電装置を配置したことを特徴としている。このように構成した本発明は、カウンタウエイトの上部を蓄電装置の配置空間として活用できる。

また、本発明は上記発明において、上記蓄電装置がキャパシタから成るとともに、このキャパシタを保持するブラケットを備え、このブラケットと上記エンジン室との間に上記仕切体を配置したことを特徴としている。

また、本発明は上記発明において、上記カウンタウエイト上に、配電盤及びインバータを配置し、上記仕切体が、上記動力室と、上記蓄電装置の配置空間、配電盤の配置空間、及びインバータの配置空間とを仕切ものから成ることを特徴としている。

本発明は、動力室と、この動力室の近傍に配置される蓄電装置の配置空間とを仕切る断熱材から成る仕切体を備えたことから、動力室内の温度上昇に伴う蓄電装置の周囲の雰囲気温度の上昇を抑えることができ、これにより蓄電装置の温度を使用上限値の温度以下に保つことができ、従来懸念されていた蓄電装置の耐久性を向上させることができる。したがって、当該建設機械の優れた動力系統の機能を確保でき、従来に比べて信頼性の高い建設機械が得られる。

以下，本発明に係る建設機械を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係る建設機械の一実施形態として挙げたハイブリッド式ショベルを示す一部破断した側面図、図２は図１に示すハイブリッド式ショベルに備えられる旋回体を示す平面図である。

これらの図１，２に示す本実施形態は、ハイブリッド式建設機械、例えばハイブリッド式ショベルであり、図１に示すように、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可能に取り付けられるフロント作業機３とを備えている。

走行体１は、トラックフレーム４と、一対の走行用油圧モータを含む走行機構５と、一対の無限軌道履帯６とを含んでいる。

フロント作業機３は、旋回体２に回動可能に取り付けられるブーム８と、このブーム８に回動可能に取り付けられるアーム９と、このアーム９に回動可能に取り付けられるバケット１０とを含むとともに、ブーム８を駆動するブームシリンダ１１、アーム９を駆動するアームシリンダ１２、バケット１０を駆動するバケットシリンダ１３等の油圧アクチュエータを含んでいる。

図２に示すように、旋回体２の旋回フレーム１４上には前側左位置に運転室１５を備え、中央位置に例えば電動モータから成る旋回モータを含む旋回装置１６と、上述の油圧アクチュエータを制御するコントロールバルブ１７とを備え、右側位置に燃料タンク１８と作動油タンク１９を備えている。また、後側位置に動力室、例えば動力装置であるエンジンが収容されるエンジン室２３を備えるとともに、エンジン室２３の右側位置に、エンジンによって駆動され、上述の油圧アクチュエータを作動させる圧油を吐出させる油圧ポンプが収容されるポンプ室２１と、エンジンによって駆動される発電機が収容される発電機室２２とを備えている。エンジン室２０の左側位置には、例えばインバータを含む制御装置２３を備えている。

最後方位置には図１に示すように、重量バランスを確保するカウンタウエイト２４を備え、このカウンタウエイト２４の上部に形成される配置空間に、旋回モータを形成する電動モータ等を駆動する電力を供給可能な蓄電装置、例えばキャパシタ２５を配置してある。キャパシタ２５はブラケット２６に保持させてある。また、図１に示すように、キャパシタ２５の上部に、キャパシタ２５を覆うカバー２７を備えている。なお、図２ではカバー２７が除かれた状態が示されている。

上述した旋回モータを形成する電動モータは、三相交流モータであり、キャパシタ２５から供給される直流が制御装置２３に含まれるインバータで交流に変換され、旋回モータに与えられる。また、エンジンの駆動に伴って駆動する発電機室２２の発電機によって、キャパシタ２５に充電が行なわれるようになっている。

本実施形態は特に、動力室を形成するエンジン室２０と、蓄電装置を形成するキャパシタ２５の配置空間を仕切る断熱材から成る仕切体２８を備えている。この仕切体２８は、エンジン室２０の後壁と、キャパシタ２５を保持するブラケット２６との間、例えばエンジン室２０の後壁に貼り付けてある。

このように構成した本実施形態は、エンジン室２０内の熱のキャパシタ２５方向への移動が、仕切体２８によって阻止されるので、エンジンの駆動に伴ってエンジン室２０内の温度は６０℃程度まで上昇するものの、キャパシタ２５の周囲の雰囲気温度は外気温と同程度に維持することができる。一般に、外気の最高温度は４０℃程度である。したがってキャパシタ２５の温度は、使用上限値５０℃〜７０℃の温度以下に保つことができる。

上述のように、本実施形態によれば、エンジン室２０と、このエンジン室２０の近傍に配置されるキャパシタ２５の配置空間とを仕切る断熱材から成る仕切体２８を備えたことから、エンジン室２０内の温度上昇に伴うキャパシタ２５の周囲の雰囲気温度の上昇を抑えることができ、これによりキャパシタ２５の温度を使用上限値の温度以下に保つことができ、キャパシタ２５の耐久性を向上させることができる。したがって、このハイブリッド式ショベルの優れた動力系統の機能を確保でき、信頼性の高いハイブリッド式ショベルが得られる。

図３は本発明に係る建設機械の他の実施形態の要部を構成する旋回体の平面図である。この実施形態は、カウンタウエイト２４の上に配電盤２９とインバータ３０とを配置し、キャパシタ２５の配置空間、配電盤２９の配置空間、及びインバータ３０の配置空間と、エンジン室２０、制御装置２３、及び電動機室２２とを仕切る仕切体３１を備えた構成にしてある。その他の構成は、上述した図１，２に示す実施形態と同等である。なお、図３も図２と同様に、カバー２７を除いた状態を示している。

この図３に示すように構成した実施形態は、上述した図１，２に示した実施形態と同等の作用効果が得られる他、仕切体３１によってエンジン室２０内の温度上昇の影響が配電盤２９及びインバータ３０に及ぶことを抑えることができ、これらの配電盤２９及びインバータ３０の耐久性を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、仕切体３１を、エンジン室２０の後壁に貼り付ける構成にしてあるが、このようにすることに代えて、エンジン室２０の後壁に対向するキャパシタ２５のブラケット２６に貼り付ける構成にしてもよい。また、カバー２７の一部を垂下させて、その垂下部分に仕切体２８を貼り付けてもよく、また垂下部分を仕切体２８に構成してもよい。

また、上記実施形態では、カウンタウエイト２４上に蓄電装置を配置してあるが、蓄電装置の配置はこれに限られない。蓄電装置を車体後方に配置しない構成にしてもよい。また、蓄電装置がカウンタウエイト２４の役割をするように構成してもよい。

また、動力装置として上述したエンジンに代えて電動モータを設け、電動式建設機械に適用させてもよい。

さらに、上記では蓄電装置としてキャパシタ２５を備えた構成にしてあるが、このキャパシタ２５に代えてバッテリを設けた構成にしてもよい。

本発明に係る建設機械の一実施形態として挙げた一部を破断したハイブリッド式ショベルを示す側面図である。 図１に示すハイブリッド式ショベルに備えられる旋回体を示す平面図である。 本発明に係る建設機械の他の実施形態の要部を構成する旋回体の平面図である。

符号の説明

２ 旋回体
１１ ブームシリンダ
１２ アームシリンダ
１３ バケットシリンダ
１４ 旋回フレーム
２０ エンジン室（動力室）
２１ ポンプ室
２２ 発電機室
２３ 制御装置
２４ カウンタウエイト
２５ キャパシタ（蓄電装置）
２６ ブラケット
２７ カバー
２８ 仕切体
２９ 配電盤
３０ インバータ
３１ 仕切体

Claims (5)

1. 旋回体に設けられ、動力装置が収容される動力室と、上記動力装置によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する油圧アクチュエータと、上記動力室の近傍に配置され、動力源を形成する蓄電装置とを備えた建設機械において、
   上記動力室と、上記蓄電装置の配置空間とを仕切る仕切体を備えるとともに、この仕切体が断熱材から成ることを特徴とする建設機械。
2. 上記請求項１記載の発明において、
   上記動力装置がエンジンから成り、上記動力室がエンジン室から成ることを特徴とする建設機械。
3. 上記請求項２記載の発明において、
   カウンタウエイトを備えるとともに、このカウンタウエイト上に上記蓄電装置を配置したことを特徴とする建設機械。
4. 上記請求項３記載の発明において、
   上記蓄電装置がキャパシタから成るとともに、このキャパシタを保持するブラケットを備え、このブラケットと上記エンジン室との間に上記仕切体を配置したことを特徴とする建設機械。
5. 上記請求項４記載の発明において、
   上記カウンタウエイト上に、配電盤及びインバータを配置し、上記仕切体が、上記動力室と、上記蓄電装置の配置空間、配電盤の配置空間、及びインバータの配置空間とを仕切ものから成ることを特徴とする建設機械。

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