JPWO2013061869A1 - ショベル - Google Patents
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Abstract
Description
下部走行体と、
前記下部走行体に、旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に配置されたアタッチメントと、
前記アタッチメントと共に、前記上部旋回体に配置された蓄電装置と、
前記蓄電装置からの放電電力により駆動される電動部品と
を有し、
前記蓄電装置は、
第1の壁板に、冷却媒体を流す第1の流路が形成されている筐体と、
前記筐体内に配置され、複数の蓄電セルが積層され、前記蓄電セルの各々が前記第1の流路に熱的に結合している蓄電モジュールと
を有するショベルが提供される。
図1に、実施例1によるハイブリッド型作業機械の例としてショベルの概略平面図を示す。上部旋回体70に、旋回軸受け73を介して、下部走行体71が取り付けられている。上部旋回体70に、エンジン74、油圧ポンプ75、電動モータ(電動部品)76、油タンク77、冷却ファン78、キャビン70C、蓄電装置80、及び電動発電機(電動部品)83が搭載されている。キャビン70C内に座席79が設置されている。エンジン74は、燃料の燃焼により動力を発生する。エンジン74、油圧ポンプ75、及び電動発電機83が、トルク伝達機構81を介して相互にトルクの送受を行う。油圧ポンプ75は、アタッチメントを構成するブーム82等の油圧シリンダに圧油を供給する。
図9Aに、実施例2による蓄電装置の断面図を示す。この蓄電装置は、例えば図1及び図2に示した実施例1によるハイブリッド型ショベルに搭載される。理解を容易にするために、xyz直交座標系を定義する。
図17に、実施例3による蓄電装置の平面図を示す。以下、実施例2との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例3では、一組の冷却板11、12(図9B、図9D)に対して、複数の蓄電モジュールが配置される。冷却板11及び12を、図3A及び図3Bに示した実施例1による蓄電装置の底面120及び上面140と考えることもできる。冷却板11の背後に配置される第1の蓄電モジュール30a、及び第2の蓄電モジュール30bを点線で示す。第1及び第2の蓄電モジュール30a、30bの各々は、実施例2で説明した蓄電モジュール30(図9A)と同等の構成を有する。
複数の蓄電モジュールを含む蓄電装置では、蓄電モジュールの間に、発熱源である蓄電セルが配置されない間隙領域65(図17)が形成され得る。流路50のうち間隙領域65と重なる領域を流れる冷却媒体、具体的に図17では主流路54の第2の部分54bを流れる冷却媒体の一部は、蓄電モジュールの冷却に効率的に寄与しない。このような場合、第2の部分54b内の第1〜第6の副流路60a〜60fの各々は、第1または第2の蓄電モジュール30a、30bのどちらか一方に重なるように配置することが好ましい。
図19Aに、実施例5による蓄電装置の断面図を示す。蓄電セル20は円柱状の外形を有し、その中心軸はz方向に平行であり、その端面は、xy面に平行である。蓄電セル20の両側の端面に、それぞれ電極端子21が取り付けられている。電極端子21の一方は正極であり、他方は負極である。複数の蓄電セル20が、x方向及びy方向に行列状に配置されている。図19Aでは、8個の蓄電セル20が、x方向に2個、y方向に4個の2行4列の行列状に配置されている。複数の蓄電セル20は、それらの電極端子21を介して、電気的に直列接続されている。蓄電セル20として、例えば、大容量で急速充放電特性に優れる電気二重層キャパシタを用いることができる。
図20に、実施例6による蓄電装置の平面図を示す。以下、実施例5との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
(付記1)
第1の壁板に、冷却媒体を流す第1の流路が形成されている筐体と、
前記筐体内に配置され、複数の蓄電セルが積層され、前記蓄電セルの各々が前記第1の流路に熱的に結合している蓄電モジュールと、
前記筐体内に配置され、前記蓄電モジュールに電気的に接続された電装部品と
を有する蓄電装置。
前記筐体は、さらに、前記第1の壁板に対向する第2の壁板を有し、前記第2の壁板に、冷却媒体を流す第2の流路が形成されており、前記蓄電セルは、前記第2の流路に熱的に結合している付記1に記載の蓄電装置。
前記蓄電モジュールは、前記蓄電セルの間に配置された複数の伝熱板を有し、前記伝熱板は、その端面を介して前記第1の壁板及び前記第2の壁板に熱的に結合しており、
前記筐体は、前記第1の壁板と前記第2の壁板とが相互に近づく向きの力を発生する加圧機構を含み、前記第1の壁板と前記第2の壁板とを近づける向きの力によって、前記伝熱板と前記第1の壁板、及び前記伝熱板と前記第2の壁板との熱伝達率を高めている付記1または2に記載の蓄電装置。
前記筐体は、前記蓄電モジュール及び前記電装部品を収容する空間を、外部の空間から気密に隔離する付記1乃至3のいずれか1項に記載の蓄電装置。
前記第1の壁板は、
外側の表面に、前記第1の流路を構成する溝が形成された第1の部材と、
前記第1の部材の外側の表面を覆い、前記溝の開口部を塞ぐことにより前記第1の流路を構成する第2の部材と
を含む付記1乃至4のいずれか1項に記載の蓄電装置。
前記蓄電モジュールは、前記筐体内に、前記筐体に対して摺動不能に収容されている付記1乃至5のいずれか1項に記載の蓄電装置。
蓄電セルと、該蓄電セルと熱的に結合し、該蓄電セルを冷却するための冷却媒体が流れる流路を含む冷却板と、を備える蓄電モジュールであって、
xy直交座標系を定義したとき、
前記流路は、冷却媒体をy正方向に流し、その後流動方向を変えてy負方向に流し、さらにその後流動方向を変えてy正方向に流すように蛇行する合成流路を含み、
前記合成流路は、冷却媒体の流動方向と交差する幅方向に関し、複数の副流路に区分され、
前記蓄電セルは、xy平面において、前記冷却板の前記合成流路が配置される領域と重なるように配置される蓄電モジュール。
前記複数の副流路各々は、冷却媒体をy方向に沿って流し、x方向に配列した複数のy方向流路を含み、
前記複数の副流路に含まれる前記y方向流路の相互にx方向に隣り合う間隔の最大値は、2番目に大きい間隔の値の8倍以上の値を有し、該最大値を有する間隔は、冷却媒体をy負方向に流すy方向流路によって画定され、
前記冷却板は、前記最大値を有する間隔の一方側に配置される複数のy方向流路に対応する第1の冷却領域と、他方側に配置される複数のy方向流路に対応する第2の冷却領域と、を含み、
前記蓄電セルは、第1及び第2の蓄電セルを含み、
前記第1の蓄電セルは、xy平面において、前記冷却板の第1の冷却領域と重なるように配置され、
前記第2の蓄電セルは、xy平面において、前記冷却板の第2の冷却領域と重なるように配置される付記7に記載の蓄電モジュール。
前記合成流路の上流側の端部は、上流側に向かって幅が狭くなる形状を有し、
前記合成流路を区分する複数の副流路各々の上流側の端部は、上流側に向かって幅を狭くしながら単一の流路に合流する付記7または8に記載の蓄電モジュール。
前記合成流路の下流側の端部は、下流側に向かって幅が狭くなる形状を有し、
前記合成流路を区分する複数の副流路各々の下流側の端部は、下流側に向かって幅を狭くしながら単一の流路に合流する付記7〜9のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
前記冷却板及び前記蓄電セルは、相対位置関係が変化しないように、相互に結合されている付記7〜10のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
蓄電セル、及び該蓄電セルと熱的に結合し、該蓄電セルを冷却するための冷却媒体の流路が設けられた冷却板を含む蓄電モジュールであって、
前記冷却板は、
上流側から下流側に向かって幅が広くなる拡大路と、
前記拡大路の下流端に接続して設けられる主流路と、
前記主流路を、その幅方向に区分し、複数の副流路に区画する複数の隔壁と、
を含み、
前記複数の隔壁のうち中央に設けられる中央壁の上流側の端部は、該中央壁以外の非中央隔壁の上流側の端部よりも上流側に配置される蓄電モジュール。
前記中央壁の上流側の端部は、前記拡大路にまで侵入して配置される付記12に記載の蓄電モジュール。
前記中央壁の上流側の端部は、前記拡大路の上流端に配置される付記13に記載の蓄電モジュール。
前記非中央隔壁の上流側の端部は、前記拡大路にまで侵入して配置される付記12〜14のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
前記拡大路における前記非中央隔壁は、上流側に向かって、前記中央壁に近づくように傾いている付記15に記載の蓄電モジュール。
前記複数の隔壁は、冷却媒体が流れる方向のいずれの位置においても、前記副流路の各々の幅が等しくなるように配置される付記12〜16のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
さらに、
前記拡大路の上流端に接続して設けられる導入路と、
前記導入路の下流端に配置され、該導入路の下流側の端部をその幅方向に区分する複数の仕切り板と、
を含む付記12〜17のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
前記拡大路における前記中央壁は、その幅が上流側の端部から下流側に向かって広くなり、その後狭くなる形状を有し、
前記非中央隔壁は、前記中央壁の幅が最大となる位置よりも下流側の一部において、上流側に向かって、前記主流路の幅方向中央に仮想する平面から遠ざかるように傾いている付記13に記載の蓄電モジュール。
前記拡大路の側壁は、該拡大路の平断面において、該拡大路の中心軸に対して40°以下の傾きで直線的に設けられている付記12〜19のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
13、14:壁板
20 :蓄電セル
21 :電極端子
25 :伝熱板
30 :蓄電モジュール
30a :第1の蓄電モジュール
30b :第2の蓄電モジュール
31 :押さえ板
31A :押さえ板の先端の部分
33 :タイロッド
40、40a、40b:蓄電セル積層体
45 :蓄電セル集合体
50 :流路
51a :流入口
51b :排出口
52a :導入路
52b :導出路
53a :拡大路
53b :縮小路
54 :主流路
54a :第1の部分
54b :第2の部分
54c :第3の部分
54d :第1の湾曲部
54e :第2の湾曲部
58 :隔壁
58a :第1の隔壁(非中央隔壁)
58b :第2の隔壁(非中央隔壁)
58c :第3の隔壁(中央壁)
58d :第4の隔壁(非中央隔壁)
58e :第5の隔壁(非中央隔壁)
59a :冷却媒体流入管
59b :冷却媒体排出管
60 :副流路
60a〜60f:第1〜第6の副流路
61 :仕切り板
63a :第1の冷却領域
63b :第2の冷却領域
65 :間隙領域
66 :副流路が配置されない領域
70 :上部旋回体
70A :旋回フレーム
70B :カバー
70C :キャビン
71 :下部走行体
73 :旋回軸受け
74 :エンジン
75 :油圧ポンプ
76 :旋回モータ
77 :油タンク
78 :冷却ファン
79 :座席
80 :蓄電装置
81 :トルク伝達機構
82 :ブーム
83 :電動発電機
85 :アーム
86 :バケット
91 :ホルダ
91a :凹部
91b :接合部材
92 :固定板
92a :凹部
92b :接合部材
93 :固定板
93a :凹部
93b :接合部材
95 :蓄電装置用マウント
96 :ダンパ(制振装置)
100 :本流路
101 :導入路
102a〜102f:副経路
103 :排出路
107 :ブームシリンダ
108 :アームシリンダ
109 :バケットシリンダ
110 :下部筐体
111 :上部筐体
120 :底面
121 :側面
123 :開口
124 :コネクタボックス
127 :鍔
128 :貫通孔
135 :絶縁碍子
136 :中継板
137 :バスバー
138 :バスバー
139 :リレー回路
140 :上面
141 :側面
142 :鍔
143 :貫通孔
151 :コネクタ
154 :スイッチ
155 :ヒューズ
160 :平板
161 :平板
162 :流路
163 :ビス
165 :締結具
167 :伝熱ゴムシート
下部走行体と、
前記下部走行体に、旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に配置されたアタッチメントと、
前記アタッチメントと共に、前記上部旋回体に配置された蓄電装置と、
前記蓄電装置からの放電電力により駆動される電動部品と
を有し、
前記蓄電装置は、
冷却媒体を流す第1の流路が形成されている筐体と、
前記筐体内に配置され、複数の蓄電セルが積層され、前記蓄電セルの各々が前記第1の流路に熱的に結合している蓄電モジュールと、
前記筐体内に収容され、前記蓄電モジュールに電気的に接続された電装部品と、
前記筐体に取り付けられ、前記蓄電モジュールを外部の電気回路に接続するコネクタとを有し、
前記筐体は、
底面、及び前記底面の縁から上方に向かって延びる側面を含み、上部が開放された下部筐体と、
前記底面に対向する上面を含む上部筐体と
を有し、
前記上部筐体と前記下部筐体とが合体して、外部から気密に隔離された空間を形成し、前記蓄電モジュール及び前記電装部品が、前記空間内に収容されており、
前記第1の流路が、前記底面及び前記上面の一方の面に形成されているショベルが提供される。
Claims (13)
- 下部走行体と、
前記下部走行体に、旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に配置されたアタッチメントと、
前記アタッチメントと共に、前記上部旋回体に配置された蓄電装置と、
前記蓄電装置からの放電電力により駆動される電動部品と
を有し、
前記蓄電装置は、
第1の壁板に、冷却媒体を流す第1の流路が形成されている筐体と、
前記筐体内に配置され、複数の蓄電セルが積層され、前記蓄電セルの各々が前記第1の流路に熱的に結合している蓄電モジュールと
を有するショベル。 - 前記筐体は、さらに、前記第1の壁板に対向する第2の壁板を有し、前記第2の壁板に、冷却媒体を流す第2の流路が形成されており、前記蓄電セルは、前記第2の流路に熱的に結合している請求項1に記載のショベル。
- 前記蓄電モジュールは、前記蓄電セルの間に配置された複数の伝熱板を有し、前記伝熱板は、その端面を介して前記第1の壁板及び前記第2の壁板に熱的に結合しており、
前記筐体は、前記第1の壁板と前記第2の壁板とが相互に近づく向きの力を発生する加圧機構を含み、前記第1の壁板と前記第2の壁板とを近づける向きの力によって、前記伝熱板と前記第1の壁板、及び前記伝熱板と前記第2の壁板との熱伝達率を高めている請求項1または2に記載のショベル。 - 前記筐体は、前記蓄電モジュールを収容する空間を、外部の空間から気密に隔離する請求項1乃至3のいずれか1項に記載のショベル。
- 前記第1の壁板は、
外側の表面に、前記第1の流路を構成する溝が形成された第1の部材と、
前記第1の部材の外側の表面を覆い、前記溝の開口部を塞ぐことにより前記第1の流路を構成する第2の部材と
を含む請求項1乃至4のいずれか1項に記載のショベル。 - 前記蓄電モジュールは、前記筐体内に、前記筐体に対して摺動不能に収容されている請求項1乃至5のいずれか1項に記載のショベル。
- 前記第1の流路は、前記第1の壁板の面内で蛇行しており、冷却媒体を第1の方向に流す第1の部分と、前記第1の部分を流れた冷却媒体が流入し、流入した冷却媒体を前記第1の方向とは反対向きの第2の方向に流す第2の部分と、前記第2の部分を流れた冷却媒体が流入し、流入した冷却媒体を前記第1の方向に流す第3の部分とを含み、かつ、前記第1の部分、前記第2の部分、及び前記第3の部分の各々は、前記第1の流路の幅方向に区分された複数の副流路を含み、
平面視において、前記蛇行した部分が、前記蓄電モジュールと重なっている請求項1乃至6のいずれか1項に記載のショベル。 - 前記第2の部分に含まれる複数の前記副流路は、相対的に前記第1の部分に近い第1の群と、相対的に前記第3の部分に近い第2の群とに分類され、前記第1の群の前記副流路と、前記第2の群の前記副流路との間隔は、前記第1の部分と前記第2の部分との間隔、及び前記第2の部分と前記第3の部分との間隔のいずれよりも広い請求項7に記載のショベル。
- 前記第1の流路は、上流側から下流側に向かって幅が広くなる拡大路を含み、
前記拡大路の下流端に、前記第1の流路の前記第1の部分が連続し、
前記副流路は、前記第1の流路内に設けられた複数の隔壁によって相互に分離されており、前記複数の隔壁のうち中央に設けられる中央壁の上流側の端部は、該中央壁以外の隔壁の上流側の端部よりも上流側に配置される請求項7または8に記載のショベル。 - 前記中央壁の上流側の端部は、前記拡大路にまで侵入して配置される請求項9に記載のショベル。
- 前記中央壁以外の前記隔壁の上流側も端部も、前記拡大路にまで侵入して配置される請求項10に記載のショベル。
- 前記拡大路において、前記中央壁以外の前記隔壁は、上流側に向かって、前記中央壁に近づくように、前記中央壁の延びる方向に対して傾いている請求項11に記載のショベル。
- 前記第1の流路は、さらに、
前記拡大路の上流端に接続して設けられる導入路と、
前記導入路の下流端に配置され、該導入路の下流側の端部をその幅方向に区分する複数の仕切り板と
を含む請求項9乃至12のいずれか1項に記載のショベル
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