JP2008202253A

JP2008202253A - 建設機械における振動発電装置

Info

Publication number: JP2008202253A
Application number: JP2007037207A
Authority: JP
Inventors: Hideto Magaki; 秀人曲木
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-02-17
Filing date: 2007-02-17
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】機体の振動を利用して簡易な構成で発電するとともに、発電された電力を車載蓄電池へ蓄える。
【解決手段】旋回フレーム１４に緩衝支持部材１５を介して運転室１６が固定されている。緩衝支持部材１５の近傍位置に、コイル３１と磁石３２とからなる発電機構部３０を設置し、機体の振動を利用して発電機構部３０で発電された電力をバッテリ３６へ蓄える。
【選択図】図２

Description

本発明は建設機械における振動発電装置に関するものであり、特に、上部旋回体を構成する旋回フレームに緩衝支持部材を介して運転室を固定した建設機械における振動発電装置に関するものである。

従来、油圧ショベルなどの建設機械は、下部走行体の上に旋回機構を介して上部旋回体を載置し、該上部旋回体を構成する旋回フレームに緩衝支持部材を介して運転室を固定してある。緩衝支持部材はゴムやスプリングなどの弾性部材とボルトを組み合わせて形成され、機体の振動を減衰して運転室を支持するものである。また、緩衝支持部材には、ケーシング内部にシリコンオイルを封入したダンパを備えたものもある（例えば、特許文献１参照）。

また、電車、自動車の振動部分あるいは橋や船舶などの振動部分に、磁石とコイルを組み合わせた発電機構部を設置し、電車、自動車などの振動により、磁石とコイルを相対的に振動させて発電する装置も知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
特開平１１−１００８６５号公報実開平５−６２１８３号公報特開平１０−１７４４１１号公報

特許文献１記載の発明は、弾性ゴムあるいはシリコンオイルを封入したダンパなどで機体の振動を減衰している。

特許文献２および特許文献３の発明は、電車や自動車の振動あるいは橋や道路の振動を磁石とコイルの相対的振動を利用して発電している。

これらのことから、油圧ショベルなどの建設機械における機体の振動を利用して発電した電力をバッテリなどの車載蓄電池へ蓄えることができれば、バッテリの長寿命化やバックアップ電源の確保を図ることができて便利である。

そこで、機体の振動を利用して簡易な構成で発電するとともに、発電された電力を車載蓄電池へ蓄えるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、上部旋回体を構成する旋回フレームに緩衝支持部材を介して運転室を固定した建設機械において、前記緩衝支持部材の内部もしくはその近傍位置に、コイルと磁石とからなる発電機構部を設置し、機体の振動を利用して前記発電機構部で発電された電力を車載蓄電池へ蓄えるように構成したことを特徴とする建設機械における振動発電装置を提供する。

この構成によれば、運転室が緩衝支持部材を介して旋回フレームに固定されているので、建設機械の走行中あるいは作業中に機体に振動が発生した場合は、該振動を減衰すべく、前記旋回フレームと運転室との間に相対的な振動が発生する。このため、発電機構部のコイルと磁石に相対的移動が生じ、コイルと磁石の接近離反の繰り返しにより起電力が発生する。電磁誘導によって発電された電力は車載蓄電池に蓄電される。

本発明は、緩衝支持部材の内部もしくはその近傍位置に発電機構部を設置し、機体の振動を利用して発電機構部で発電された電力を車載蓄電池へ蓄えるようにしたので、機体の振動を減衰して運転室の快適な居住性を確保する、という緩衝支持部材の本来の目的のほかに、発電機構部で発電した電力を車載蓄電池へバックアップすることにより蓄電池の長寿命化を図ることができ、また、エンジン始動前の電源を確保することができる。

以下、本発明に係る建設機械における振動発電装置について、好適な実施例をあげて説明する。機体の振動を利用して簡易な構成で発電するとともに、発電した電力を車載蓄電池へ蓄えるという目的を達成するために、本発明は上部旋回体を構成する旋回フレームに緩衝支持部材を介して運転室を固定した建設機械において、前記緩衝支持部材の内部もしくはその近傍位置に、コイルと磁石とからなる発電機構部を設置し、機体の振動を利用して前記発電機構部で発電された電力を車載蓄電池へ蓄えるように構成したことにより実現した。

図１は建設機械の一例として油圧ショベル１０を示し、下部走行体１１の上に旋回機構１２を介して上部旋回体１３が旋回自在に載置されている。上部旋回体１３の底部は旋回フレーム１４にて構成され、該旋回フレーム１４の前方一側部に複数個の緩衝支持部材１５，１５…を介して運転室１６を固定するとともに、旋回フレーム１４の前方中央部にブーム１７が俯仰可能に取り付けられている。さらに、ブーム１７の先端にアーム１８が上下回動自在に取り付けられ、該アーム１８の先端にバケット１９が取り付けられている。また、旋回フレーム１４の中央部にはエンジン２０をはじめとする駆動装置が搭載され、旋回フレーム１４の後部にはカウンタウエイト２１が取り付けられている。

図２は運転室１６の固定部分の拡大図であり、旋回フレーム１４の上面１４ａと運転室１６のフロア下面１６ａとの間に緩衝支持部材１５が介装されている。該緩衝支持部材１５は、弾性ゴム１５ａと固定用のボルト１５ｂを組み合わせてあり、機体の振動すなわち同図においては旋回フレーム１４の振動を、該緩衝支持部材１５にて減衰するように構成されている。なお、該緩衝支持部材１５の構成は前述した弾性ゴムを用いた構成に限定すべきではなく、例えばスプリングを組み合わせたもの、あるいは、ケーシング内部にシリコンオイルを封入したダンパを備えたものなど、種々の構成が考えられる。

そして、緩衝支持部材１５の近傍位置に発電機構部３０を設置する。該発電機構部３０はコイル３１と磁石３２を組み合わせて構成され、図示例では、旋回フレームの上面１４ａと運転室のフロア下面１６ａとの間に介装されたコイル３１の軸心部分に棒状の磁石３２を配置し、該磁石３２の両端にコイルスプリング３３を介装して旋回フレームの上面１４ａと運転室のフロア下面１６ａに接続し、磁石３２がコイル３１の軸芯に沿って上下方向へ揺動可能に形成してある。

なお、図示は省略するが、前記緩衝支持部材１５の内部に発電機構部３０を設置することも可能である。この構成の場合は緩衝支持部材１５と発電機構部３０が一体となるため、設置スペースをコンパクトにできる。

図３は本発明に係る振動発電装置の回路図であり、前述したように、旋回フレームの上面１４ａと運転室のフロア下面１６ａとの間に発電機構部３０が設けられ、該発電機構部３０を構成しているコイル３１の両端は、ケーブル３４，３５により車載蓄電池であるバッテリ３６に接続されている。バッテリ３６の＋側のケーブル３４には逆流防止用のダイオード３７が介装されている。なお、磁石３２の磁極ＮＳは何れか任意の方向に設置してよい。

上記振動発電装置４０の動作を説明する。油圧ショベル１０のエンジン２０が停止しているときは、機体の振動がないので旋回フレーム１４と運転室１６との間隔に変化は生じない。したがって、発電機構部３０の磁石３２の両端がコイルスプリング３３で支持されて静止状態を保持し、発電機構部３０による発電は行われない。

いま、油圧ショベル１０のエンジン２０が始動され、機体の走行あるいは作業などによって機体に振動が発生した場合は、前記緩衝支持部材１５が振動を減衰すべく作動し、旋回フレーム１４と運転室１６との間に相対的な振動が発生する。したがって、前記発電機構部３０を構成している磁石３２は、その両端がコイルスプリング３３に支持されながら、コイル３１の軸芯に沿って上下方向へ揺動し、コイル３１と磁石３２に相対的振動が生じる。これにより、磁石３２の磁束が変化して電磁誘導により起電力が発生し、該起電力はケーブル３４，３５を通ってバッテリ３６に通電される。

ここで、磁石３２の極性の向きに対応して発生する誘導電流は、コイル３１と磁石３２の接近または離反によって流れる方向が逆転する。本実施例では、ダイオード３７により一定方向の起電力だけがバッテリ３６に流れて蓄電される。そして、コイル３１と磁石３２が接近または離反する移動速度が大きいほど、発生する起電力が大きくなる。

機体の走行あるいは作業などが中断もしくは終了して、機体の振動がなくなった場合は、旋回フレーム１４と運転室１６との間に相対的な振動もなくなり、前記磁石３２が再び静止状態となって、発電機構部３０による発電が停止する。

このように、機体の振動を利用して自動的に発電機構部３０で発電された電力をバッテリ３６へ蓄えるようにしたので、バッテリ３６の長寿命化を図ることができ、また、エンジン始動前の電源を確保することができる。

なお、発電機構部のコイルと磁石３２の配置構成は図示した構成に限定されず、たとえば磁石の周囲に複数のループコイルを配置して各コイルの端子をバッテリに接続するように構成してもよく、この場合は、より大きな起電力を発生させることができる。

而して、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明が適用された油圧ショベルの側面図。図１に示す運転室の固定部分の拡大図。本発明に係る振動発電装置の回路図。

符号の説明

１０油圧ショベル
１３上部旋回体
１４旋回フレーム
１４ａ上面
１５緩衝支持部材
１６運転室
１６ａフロア下面
３０発電機構部
３１コイル
３２磁石
３３コイルスプリング
３４，３５ケーブル
３６バッテリ（車載蓄電池）
３７ダイオード
４０振動発電装置

Claims

上部旋回体を構成する旋回フレームに緩衝支持部材を介して運転室を固定した建設機械において、
前記緩衝支持部材の内部もしくはその近傍位置に、コイルと磁石とからなる発電機構部を設置し、機体の振動を利用して前記発電機構部で発電された電力を車載蓄電池へ蓄えるように構成したことを特徴とする建設機械における振動発電装置。