JP2008297032A - 産業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】荷役部材の下降速度が変動しても発電機に発電効率の良い条件で発電を行わせることを可能にする。
【解決手段】バッテリ式フォークリフトは、フォーク16を昇降させるリフトシリンダ１８と作動油タンク24とを備え、リフトシリンダ１８と作動油タンク24との間には戻り配管28が設けられている。戻り配管28にはその途中に水車31が設けられるとともに、水車31より上流側に流量計30が設けられている。そして、水車31には回転軸34を介して複数の発電機33が連結されている。複数の発電機33は、そのロータが水車31の回転に同期して回転するように構成され、ロータが回転し、かつスイッチ33ａが閉じられた場合に発電を行うように構成されている。そして、マイコン36は流量計30によって計測された作動油の流量に応じて、発電を行う発電機33を決定して発電を行うように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、リフトシリンダを作動する作動液のエネルギーを回生して電気エネルギーに変換する産業車両に関する。

産業車両としては、例えば、バッテリに充電された電気エネルギーによって電動モータを駆動することで油圧ポンプを回転させリフトの昇降を行わせるバッテリ式フォークリフトが知られている。そして、このようなバッテリ式フォークリフトに用いられる技術として、リフト下降時にリフトシリンダから吐出された作動油の油圧エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリに戻す電力回生技術が考えられている。

従来、このような電力回生技術の一例としては、負荷に対して圧液を吐出するときには電動機によって駆動されてポンプ作用を発揮し、負荷からタンクに圧液が戻されるときにはモータ作用を発揮して電動機を発電機として機能させる液圧ポンプ／モータを備えたバッテリ式産業用車両の液圧装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたバッテリ式産業用車両の液圧装置では、液圧ポンプ／モータを第１ポンプ要素と第２ポンプ要素とを連結したタンデム型に構成している。そして、この液圧装置では、負荷が軽い状態でリフトダウンするときには第１ポンプ要素を介さずに戻り油をタンクに戻し、負荷が重い状態でリフトダウンするときには戻り油の全てが第１ポンプ要素に供給されるように切り換えて液圧ポンプ／モータを駆動させることで、電動機に発電機としての機能を発揮させ発電を行っている。

また、電力回生を行うか否かについての判断をリフトの下降指令速度と負荷とに応じて行う油圧制御装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された油圧制御装置では、重負荷かつ下降指令速度大の場合には、リフトシリンダから排出されるオイルがポンプに供給されるように流路を切り換えてモータに発電を行わせている。また、軽負荷あるいは下降指令速度小の場合には流路を切り換えてリフトシリンダから排出されたオイルがポンプを流れないようにして発電を行わないようにしている。
特開平７−１２５９９４号公報 特開平８−１３３６９８号公報

ところが、特許文献１に記載されたバッテリ式産業用車両の液圧装置では、戻り油の流量及び圧力がフォークの下降速度やフォークに積載する荷の荷重といった荷役条件が変化することによって様々に変動する。そのため、荷役条件によっては液圧ポンプ／モータに与えられる戻り油の油圧エネルギーが発電機としての電動機が効率よく発電を行う際の理想的な油圧エネルギーより大きすぎたり、小さすぎたりする場合があり、発電機の発電効率が悪化することがあるという問題があった。

また、特許文献２に記載された油圧制御装置では、下降指令速度の大小によって発電機に発電を行わせるか否かを判断するだけであり、発電機によって発電を行わせる際に如何にして最適な発電効率で発電機に発電を行わせるかについては考慮していない。したがって、特許文献２に記載された油圧制御装置では、特許文献１に記載されたバッテリ式産業用車両の液圧装置と同様に、荷役条件が変化することで発電を行うモータの発電効率が悪化することがあるという問題があった。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、荷役部材の下降速度が変動しても発電効率の良い条件で発電機に発電を行わせることができる産業車両を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、荷役部材を昇降させるためのリフトシリンダと、前記リフトシリンダに作動液を供給するポンプと、前記リフトシリンダとタンクとの間に介装され、前記リフトシリンダの収縮時に前記リフトシリンダのボトム室内から前記タンクに回収される作動液が流れる戻り配管と、前記戻り配管に設けられ、前記リフトシリンダのボトム室から吐出された作動液のエネルギーをうけて回転するエネルギー変換装置と、個別に発電／非発電に切り換わることが可能であるとともに前記エネルギー変換装置の回転に同期して回転し、発電時には前記エネルギー変換装置から与えられた回転エネルギーを電気エネルギーに変換する複数の発電機と、前記エネルギー変換装置より上流側に設けられ、前記リフトシリンダのボトム室から吐出された作動液の流量を計測する流量計測手段と、前記複数の発電機それぞれの発電／非発電を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、少なくとも前記流量計測手段によって計測された前記作動液の流量に応じて発電を行わせる発電機を決定することを要旨とする。

この発明では、状況によって様々に荷役部材の下降速度が変わることで作動油の流量が変動しても、作動油の流量の変動に応じて各発電機の発電／非発電を切り換えることができる。そのため、荷役部材の下降速度が変動しても、作動油の流量が増えた場合には複数の発電機全体の発電容量が増加し作動油の流量が減った場合には複数の発電機全体の発電容量が減少するように各発電機の発電／非発電を切り換えて発電を行わせることができる。したがって、１台の発電機で発電を行う場合に比較して、発電効率の良い条件で発電を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の発電機は全てコアレス発電機であることを要旨とする。
なお、「コアレス発電機」とは、鉄心を有していない発電機のことを意味する。

コアを有する発電機の場合、発電機のロータが回転して発電する際にコギングトルクが発生するため抵抗が大きくなり、その分だけエネルギー変換装置から加えられる回転エネルギーが打ち消されて損失する。しかし、この発明では、発電機としてコアレス発電機が用いられているため、発電機の発電時にもコギングトルクが発生することはなく、その分だけ回転エネルギーが損失することを抑制することができる。したがって、コアを有する発電機を用いる場合に比べて、発電効率を向上させることができる。

また、荷役部材の下降速度が低速で作動液から加えられるエネルギーが小さい場合、発電機のロータは低速で回転するためコアを有する発電機であると抵抗が大きくなる。しかし、コアレス発電機であれば作動液から加えられるエネルギーが小さく発電機のロータが低速で回転する場合であっても発生する抵抗は小さいため、荷役部材を低速で下降させる場合にはとくに好適である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記エネルギー変換装置は水車であることを要旨とする。
なお、「水車」とは、液体のエネルギーをうけて回転する装置であればよく、水のエネルギーをうけて回転する装置に限らず、油のエネルギーをうけて回転する装置も含む。

この発明では、水車を用いることで、エネルギー変換装置を液中ではなく開放空間に設置することができる。したがって、液体のエネルギーを水車や発電機の回転エネルギーとして蓄えることが容易である。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記エネルギー変換装置より上流側に設けられるとともに、前記リフトシリンダのボトム室から吐出された作動液の圧力を計測する圧力計測手段を備え、前記エネルギー変換装置は液圧モータであり、前記制御手段は、少なくとも前記流量計測手段によって計測された前記作動液の流量と前記圧力計測手段によって計測された作動液の圧力とに応じて発電を行わせる発電機を決定することを要旨とする。

この発明では、エネルギー変換装置として液圧モータを用いているため、液圧モータの周囲に開放空間を確保する必要がない。したがって、同じ出力の水車をエネルギー変換装置として使用する構成に比べて小型化することができる。

また、液圧モータの駆動部の回転量は、作動液の流量及び作動液の圧力の影響をうけて左右されるため、作動液の流量及び作動液の圧力を考慮して発電を行わせる発電機を決定することで、液圧モータの駆動部の回転状態に応じて適正な発電効率を得ることができるように各発電機の発電／非発電を切り換えることができる。

本発明によれば、荷役部材の下降速度が変動しても発電効率の良い条件で発電機に発電を行わせることができる。

以下、本発明を具体化した産業車両としてのバッテリ式フォークリフトの一実施形態を図１にしたがって説明する。
図１に示すように、バッテリ式フォークリフト１１の車体１２の前部には、左右一対のマスト１３が設けられている。マスト１３はアウタマスト１４と、その内側に昇降可能に装備されたインナマスト１５とからなり、インナマスト１５の内側には荷役部材としてのフォーク１６を備えたリフトブラケット１７が昇降可能に支持されている。各マスト１３の後方にはリフトシリンダ１８が配設されており、そのピストンロッド１９の先端がインナマスト１５の上部に連結されている。インナマスト１５の上部にはチェーンホイール（図示せず）が支承され、該チェーンホイールには一端がリフトブラケット１７に、他端がリフトシリンダ１８の上部にそれぞれ連結されたチェーン（図示せず）が掛装されている。そして、運転室Ｒの前部にはリフト用操作手段としてのリフトレバー２０が設けられるとともに、リフトレバー２０の操作によりリフトシリンダ１８が作動（伸縮）されるようになっている。

次に、リフトシリンダ１８を駆動するための油圧回路を図２にしたがって説明する。
リフトシリンダ１８のボトム室２１はリフト用配管２２を介してリフト用制御弁２３に接続されている。リフト用制御弁２３には手動操作の４ポート３位置切換弁が使用されるとともに、フォーク１６の昇降及び停止を指示するリフトレバー２０の上昇、中立及び下降操作位置に対応して、ａ，ｂ，ｃの３つの状態に切換可能となっている。

リフトシリンダ１８のボトム室２１にタンクとしての作動油タンク２４内の作動油を供給する液圧ポンプとしての油圧ポンプ２５は、バッテリ（二次電池）Ｅを電源とする駆動手段としてのモータ２６により駆動される。なお、バッテリＥには、例えば、鉛蓄電池が使用されている。作動油タンク２４は、液圧ポンプ（油圧ポンプ２５）により加圧される液体（作動油）を貯留するタンクとして機能する。

油圧ポンプ２５は作動油供給用配管２７を介してリフト用制御弁２３のポートＴに接続されている。リフト用制御弁２３はポートＰにおいて戻り配管２８に、ポートＡにおいてリフト用配管２２にそれぞれ接続されている。リフト用配管２２はリフトシリンダ１８のボトム室２１に接続されるとともに、その途中にフローレギュレータバルブ２９が設けられている。フローレギュレータバルブ２９は、フォーク１６の下降速度が所定速度（例えば、０．６ｍ／ｓ）を超えないように単位時間当たりにリフト用配管２２を流れる作動油の流量を制限している。なお、フローレギュレータバルブ２９によって設定された作動油の流量の上限が、作動油の最大流量であり、作動油が最大流量でリフト用配管２２を流れているときのフォーク１６の下降速度がフォーク１６の最大速度である。

リフト用制御弁２３はリフトレバー２０の上昇操作に基づいてａ位置に配置され、ａ位置において作動油供給用配管２７とリフト用配管２２とを連通させてリフトシリンダ１８を伸長させる。リフト用制御弁２３はリフトレバー２０の下降操作に基づいてｃ位置に配置され、ｃ位置においてリフト用配管２２と戻り配管２８とを連通させてリフトシリンダ１８を収縮させる。また、リフト用制御弁２３はリフトレバー２０の中立操作に基づいてｂ位置に配置され、リフト用配管２２と作動油供給用配管２７及び戻り配管２８との連通を遮断し、リフトシリンダ１８内の作動油の移動を防止して、これを伸縮させることなく保持するようになっている。即ち、リフト用制御弁２３は、リフトシリンダ１８と油圧ポンプ２５との間に介装され、位置切り換えによりリフトシリンダ１８を伸縮させる。

戻り配管２８は作動油を作動油タンク２４の上方に導き、リフト用制御弁２３の下降操作時にリフトシリンダ１８のボトム室２１内の圧油（加圧された作動油）を作動油タンク２４に還流する役割を果たす。また、戻り配管２８には、その途中に流量計測手段としての流量計３０が設けられている。流量計３０は、リフトシリンダ１８のボトム室２１から吐出された後、戻り配管２８を流れる作動油の流量を計測するように構成されている。なお、フォーク１６の下降速度は戻り配管２８を流れる作動油の流量と対応しており、フォーク１６の下降速度が大きくなるほど戻り配管２８を流れる作動油の流量も大きくなる。

戻り配管２８は、戻り油（圧油）を作動油タンク２４へ直接戻すのではなく、作動油タンク２４の上方に配置された水車３１に噴射する。戻り配管２８には、その戻り油噴射側にノズル３２が連結されており、ノズル３２は戻り油を水車３１の羽根部分の接線方向に向けて噴射可能な位置に配置されている。水車３１は、ノズル３２から噴射された液体（作動油）のエネルギーにより開放空間で回転可能に構成されるとともに、複数の発電機３３のロータと一体回転可能に構成されている。なお、水車３１に噴射される単位時間当たりの作動油の流量は、流量計３０によって計測された作動油の流量とほぼ一致しており、水車３１に衝突した後の作動油は作動油タンク２４に回収される。

複数の発電機３３はそれぞれ共通の回転軸３４を介して連結され、回転軸３４が回転すると各発電機３３のロータも回転するように構成されている。回転軸３４は、第１端部（水車側端部）が水車３１に連結され、水車３１が回転すると回転軸３４を介して複数の発電機３３のロータも連係して回転するように構成されている。すなわち、各発電機３３のロータと水車３１とは同期して回転するように構成されている。各発電機３３は三相交流発電機であるとともに、各発電機３３の端子はそれぞれ制御部３５に内蔵されたスイッチ３３ａを介して電力を蓄えるバッテリＥに接続されている。なお、図２では、発電機３３のＵ相用の配線、Ｖ相用の配線、Ｗ相用の配線のうちの２つの配線又は全ての配線に設けられたスイッチを模式的に一つのスイッチ３３ａとして図示している。そして、スイッチ３３ａによって発電機３３とバッテリＥとの接続が切り換えられるとともに、スイッチ３３ａが閉じられた発電機３３は、ロータの回転により発電が行なわれる構成されている。本実施形態では複数の発電機３３はコアレス発電機であるとともに、全て同じ出力特性を有している。発電機３３の出力特性としては、具体的には、一つの発電機３３において、戻り配管２８を流れる作動油の最大流量の四分の一の流量を水車３１に対して噴射した場合に生じる回転エネルギーを電力エネルギーに変換する際に最大の発電効率を発揮できる特性を有している。コアレス発電機とは鉄心を有していない発電機のことを意味する。

制御部３５には発電機３３で発電された交流を直流に変換する整流回路が内蔵されている。
次に、前記油圧回路を制御する電気的構成を説明する。

図２に示すように、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと記載する）３６は、記憶手段としての図示しないメモリを備えている。メモリにはモータ２６や発電機３３等を制御する各種制御プログラム及び制御プログラムを実行する際に必要なデータが記憶（格納）されている。メモリには、戻り配管２８を流れる作動油の流量と、発電させる発電機の個数との関係を表すマップが記憶されている。

マイコン３６はモータ２６、複数の発電機３３と電気的に接続されている制御部３５、及び流量計３０と接続されている。また、マイコン３６は、リフトレバー２０が上昇、中立及び下降操作位置のうちいずれの位置に配置されているのかを検知して、各位置に対応した電圧信号を出力するレバースイッチ３７と接続されている。マイコン３６は流量計３０の出力信号を入力するとともに、メモリに記憶された各種制御プログラムにしたがって動作する。マイコン３６は、フォーク１６の上昇時にはモータ２６に対して制御指令信号を出力するとともに、フォーク１６の下降動作時にはモータ２６に対する制御指令信号の出力を停止するように構成されている。また、マイコン３６は、フォーク１６の下降動作時には、流量計３０によって計測された作動油の流量に応じた第１〜第４発電指令信号を出力するように構成されている。

制御部３５は、マイコン３６から第１〜第４発電指令信号が入力されると、第１〜第４発電指令信号に応じてスイッチ３３ａの開閉を制御するように構成されている。すなわち、制御部３５は第１〜第４発電指令信号に応じて発電する発電機３３の個数を増減するようになっている。具体的には、制御部３５がスイッチ３３ａを閉じたり開いたりすることによって各発電機３３は、発電状態あるいは、非発電状態に制御される。ここで、制御部３５は、スイッチ３３ａを閉じる場合、Ｕ相用の配線、Ｖ相用の配線、Ｗ相用の配線のうちの２つの配線又は全ての配線に設けられた各スイッチを同時に閉じ、スイッチ３３ａを開ける場合、Ｕ相用の配線、Ｖ相用の配線、Ｗ相用の配線のうちの２つの配線又は全ての配線に設けられた各スイッチを同時に開ける。なお、制御手段はマイコン３６と制御部３５とから構成されている。

次に前記のように構成されたバッテリ式フォークリフト１１の作用について説明する。
リフトレバー２０を上昇操作すると、リフト用制御弁２３がａ位置に配置されるとともに、油圧ポンプ２５が駆動される。そして、油圧ポンプ２５から吐出される作動油が作動油供給用配管２７、リフト用配管２２を介してリフトシリンダ１８のボトム室２１に供給され、リフトシリンダ１８が伸長してフォーク１６が上昇する。リフトレバー２０を下降操作すると、リフト用制御弁２３がｃ位置に配置され、リフト用配管２２が戻り配管２８に連通されてボトム室２１の作動油が作動油タンク２４へと戻される。そして、リフトシリンダ１８が収縮してフォーク１６が下降する。リフトレバー２０の中立操作に基づいてリフト用制御弁２３がｂ位置に配置され、リフト用配管２２は作動油供給用配管２７及び戻り配管２８のいずれに対しても連通が遮断される。その結果、リフトシリンダ１８内の作動油の移動が防止され、フォーク１６が所望の位置に保持される。

フォーク１６の下降時、ボトム室２１から吐出された作動油はリフト用制御弁２３を介して戻り配管２８に導かれ、ノズル３２から図示しないケース内に配置された水車３１の羽根部分に向けて噴射される。噴射された作動油は水車３１の羽根部分に衝突してエネルギーを水車３１の回転エネルギーに変換する。作動油は水車３１の羽根部分に衝突した後、下方へ排出されて作動油タンク２４内に落下する。そして、フォーク１６の下降が継続される間、ノズル３２から噴射される作動油により水車３１への回転エネルギーの供給が継続される。水車３１が回転すると各発電機３３のロータも同期して回転する。

ここで、マイコン３６は、フォーク１６の下降時に流量計３０によって計測された作動油の流量が最大流量の０．２５倍未満であると判断した場合には、制御部３５に第１発電指令信号を出力する。制御部３５は第１発電指令信号が入力されると、一つの発電機３３における一つのスイッチ３３ａを閉じる。その結果、一つの発電機３３は発電状態に制御され、残りの三つの発電機３３は非発電状態に制御される。

マイコン３６は、フォーク１６の下降時に流量計３０によって計測された作動油の流量が最大流量の０．２５倍以上から０．５倍未満の範囲に含まれていると判断した場合には、制御部３５に第２発電指令信号を出力する。制御部３５は第２発電指令信号が入力されると、二つの発電機３３における二つのスイッチ３３ａを閉じる。その結果、二つの発電機３３は発電状態に制御され、残りの二つの発電機３３は非発電状態に制御される。

マイコン３６は、フォーク１６の下降時に流量計３０によって計測された作動油の流量が最大流量の０．５倍以上から０．７５倍未満の範囲に含まれていると判断した場合には、制御部３５に第３発電指令信号を出力する。制御部３５は第３発電指令信号が入力されると、三つの発電機における三つのスイッチ３３ａを閉じる。その結果、三つの発電機３３は発電状態に制御され、残りの一つの発電機３３は非発電状態に制御される。

マイコン３６は、フォーク１６の下降時に流量計３０によって計測された作動油の流量が最大流量の０．７５倍以上であると判断した場合には、制御部３５に第４発電指令信号を出力する。制御部３５は第４発電指令信号が入力されると、四つの発電機３３における全てのスイッチ３３ａを閉じる。その結果、四つの発電機３３全ては発電状態に制御される。

したがって、様々な状況によってフォーク１６の下降速度が変化することに伴って戻り配管２８を流れる作動油の流量が変動しても、マイコン３６は各発電機３３に発電を行わせる際に作動油の流量に応じて発電させる発電機３３の発電個数を決定する。そのため、作動油の流量が変動しても、作動油の流量が増えた場合には複数の発電機の発電容量を増加させ、作動油の流量が減った場合には複数の発電機の発電容量を減少させることができる。その結果、個々の発電機３３が発電を行う際の条件が最適状態から大きくずれることを抑制でき、各発電機３３は発電効率の良くなる条件下で回転エネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行うことができる。

この実施形態では、以下の効果を得ることができる。
（１）バッテリ式フォークリフト１１は、戻り配管２８の途中に設けられた水車３１と、水車３１の回転に同期して回転し、発電時にはエネルギー変換装置から与えられた回転エネルギーを電気エネルギーに変換する複数の発電機３３と、流量計３０とを備えている。そして、フォーク１６の下降時に、マイコン３６は、流量計３０によって計測された作動油の流量に応じて発電を行わせる発電機を決定する。したがって、発電機３３にとって発電効率の良い条件下で発電できるように各発電機３３は発電状態あるいは非発電状態に切り換えられ、各発電機３３は効率よく発電を行うことができる。

（２）発電機３３は、コアレス発電機である。そのため、ロータを回転させて発電機３３を発電させてもコギングトルクが発生することはなく、その分だけ水車３１から加えられた回転エネルギーが損失することを抑制できる。また、フォーク１６が低速で下降し作動油から加えられるエネルギーが小さい場合、発電機３３のロータは低速で回転するためコアを有する発電機であると抵抗が大きくなる。しかし、発電機３３がコアレス発電機であれば作動油から加えられるエネルギーが小さく発電機３３のロータが低速で回転する場合であっても発生する抵抗は小さいため、フォーク１６を低速で下降させる場合にはとくに好適である。

（３）発電出力の異なる複数の発電機を用いた場合、複数の発電機全体における発電出力の大きさを切り換える際に複数の発電機のうち、発電状態にする発電機と非発電状態にする発電機との組み合わせを考慮する必要があり制御が複雑になる。しかし、複数の発電機３３が全て同じ出力特性を有している場合、複数の発電機３３のうち発電させる発電機３３の個数を決定すれば複数の発電機３３全体としての発電出力を切り換えることができるため、制御が簡単である。したがって、発電機３３全体としての発電出力を適正な発電出力に切り換えるまでの時間を短縮することができ、フォーク１６の下降時間が短く、安価で簡易なシステムが求められる荷役回生に適用する場合に好適である。

（４）エネルギー変換装置として水車３１が使用され、水車３１が開放空間で回転するように構成されている。したがって、作動油のエネルギーを水車３１や発電機３３の回転エネルギーとして蓄えることが容易であり、バッテリＥに負荷をかけず長時間発電することができる。

（５）作動油の噴射が終了した後も、水車３１及び発電機３３のロータの慣性により回転が継続されて発電を継続することができる。
（６）一つの水車３１と複数の発電機３３とが連結され、水車３１の回転に同期して複数の発電機３３が全て回転するように構成されている。したがって、発電機３３の個数分だけ水車３１を設けなくともよいため、油圧回路の構成を簡素にすることができる。

（７）水車３１を回転させるために、水車３１に対して作動油を噴射するノズル３２が用いられている。したがって、作動油を水車３１の羽根部分に衝突させる際に、作動油を精度良く命中させることができるため、作動油のエネルギーを水車３１の回転エネルギーに効率よく変換させることができる。また、戻り配管２８から直接噴射する構成に比較して、圧油の噴射圧を水車３１の回転に適した値で噴射させることが容易になる。

（８）流量計３０は、水車３１より上流側の戻り配管２８に設けられている。したがって、流量計３０は、ノズル３２によって噴射される作動油の流量を直接計測することができるため、流量計３０と水車３１との間の流路にリフト用制御弁２３が介在する場合に比べてノズル３２から噴射される作動油の流量を精度良く計測することができる。

実施形態は、前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 複数の発電機３３のうちの一部に発電を行わせる場合、流量計３０によって計測された作動油の流量が同じであっても、発電させる発電機３３を変更する制御を行ってもよい。例えば、各発電機３３が発電を行った発電時間を計測するタイマをマイコン３６に内蔵し、メモリに各発電機３３の積算発電時間を記憶しておくように構成する。そして、四つ発電機３３のうち、一〜三台の発電機３３を発電させる場合には、タイマによって計測された各発電機３３の積算発電時間に基づいて、マイコン３６は積算発電時間が短い発電機３３を優先的に発電させる制御を行うようにしてもよい。

○ 出力特性が異なる複数の発電機を設けてもよい。例えば、第１発電機と、出力特性が第１発電機の出力特性の２倍である第２発電機と、出力特性が第１発電機の出力特性の３倍である第３発電機と、出力特性が第１発電機の出力特性の４倍である第４発電機とを設けてもよい。そして、流量計３０によって計測された作動油の流量が最大流量の０．１倍未満の場合には第１発電機を発電させ、最大流量の０．１〜０．２倍の場合には第２発電機を発電させ、最大流量の０．２〜０．３倍の場合には第３発電機を発電させ、最大流量の０．３〜０．４倍の場合には第４発電機を発電させる。そして、流量計３０によって計測された作動油の流量が最大流量の０．４〜１．０倍の範囲に含まれる場合には、発電させる発電機を選択して、発電を行う第１〜第４発電機の組み合わせが、適正な発電効率を発揮できる組み合わせとなるように制御すればよい。

○ ノズルを経由させずにリフトシリンダ１８のボトム室２１から吐出された作動油を作動油タンクに戻すバイパス配管を設けてもよい。この場合、リフト用配管２２の途中に４ポート２位置切換弁である電磁弁を設け、リフト用配管２２のうちのリフトシリンダ側の配管と、リフト用配管２２のうちのリフト用制御弁２３側の配管と、バイパス配管とをそれぞれ電磁弁の各ポートに接続する。そして、リフト用配管２２のうちのリフトシリンダ側の配管に圧力計を設け、圧力計の計測結果がマイコン３６に入力されるように構成する。フォーク１６の下降時に、例えばマイコン３６は作動油の流量と作動油の圧力とから発電機３３の発電効率が所定値より低いと判断した場合や、所定の下降速度が確保できないと判断した場合などには、電磁弁を通電し、リフト用配管２２のうちのリフトシリンダ側の配管とバイパス配管とを連通させる。このような構成によればノズル３２によって作動油を噴射させなくとも作動油タンク２４に作動油を戻すことができるため、円滑に作動油を作動油タンク２４に戻すことでフォーク１６の下降速度を早めることができる。
○ バイパス配管を設ける代わりに、発電機３３に発電を行わせずに作動油を作動油タンク２４に戻すようにしてもよい。この場合も、発電を行う場合よりは円滑に作動油を作動油タンク２４に戻すことでフォーク１６の下降速度を早めることができる。

○ 発電機３３の数を変更してもよい。バッテリ式フォークリフト１１が様々な重量の荷を運搬する場合には、発電機の個数を増加させ戻り配管２８を流れる作動油の流量の細かい変動に対応できるようにしてもよい。また、バッテリ式フォークリフト１１がある特定の荷しか運搬しない場合には、発電機を二台だけにしてフォーク１６に荷を積載しているときと、荷を積載していないときとで切り換えるように構成してもよい。

○ 制御部３５に発電機３３によって発電された電気の電圧を昇圧させる昇圧回路を内蔵させてもよい。そして、発電機３３から発電される電力がバッテリＥの電圧より小さくなった場合に昇圧回路によって発電機３３から発電された電気の電圧を昇圧させる。このように構成すれば、発電機３３によって発電される電力がバッテリＥの電圧より小さくなってもバッテリＥに対する充電を継続することができ発電効率を上昇させることができる。

○ 手動操作のリフト用制御弁２３を用いてフォーク１６の昇降を行う構成に代えて、リフト用制御弁２３を電磁制御弁で構成するとともに、リフトレバー２０に代えて、上昇指示、下降指示、中立指示を行う役割を果たす操作レバーあるいは操作つまみを設けてもよい。

○ 戻り配管２８に流量計３０を設ける代わりに、フローレギュレータバルブ２９より下流側のリフト用配管２２に流量計を設けてもよい。この場合であっても、戻り配管２８に設けられた流量計によって作動油の流量を計測する場合に比べてノズル３２から噴射される作動油の流量を計測する際の精度は若干劣るが誤差の範囲内である。

○ ノズル３２から噴射される作動油の流量は、荷役条件の一つである荷の重量と、リフト用制御弁２３の開度とによっても変動するため、戻り配管２８を流れる作動油の流量だけでなく、フォーク１６に積載した荷の重量及びリフト用制御弁２３の開度も考慮して発電させる発電機３３を決定してもよい。この場合、フォーク１６に積載された荷の重量を検出する重量検出手段と、リフト用制御弁２３の開度を検出する開度検出手段（例えば、ポテンションメータ）とを設け、重量検出手段から検出された重量検出信号と、開度検出信号とをマイコンに入力するようにしてもよい。

○ エネルギー変換装置として水車３１を用いる代わりに油圧モータを使用して作動油のエネルギーを回転エネルギーに変換し各発電機３３のロータを回転させてもよい。この場合、例えば、油圧モータの駆動部と各発電機３３のロータとを一体に回転可能に構成し、リフトシリンダ１８のボトム室２１から吐出された作動油が油圧モータを通過した際には、油圧モータの駆動部が回転するように構成する。そして、作動油の圧力を計測する圧力計測手段としての圧力センサを戻り配管に設け、戻り配管を流れる作動油の流量と作動油の圧力とに応じてマイコン３６が発電させる発電機３３を決定するように制御する。このように構成すれば、油圧モータの周囲に開放空間を確保する必要がないため、同じ出力の水車をエネルギー変換装置として使用する構成に比べて小型化することができる。また、戻り配管を流れる作動液の流量及び作動液の圧力を考慮して発電を行わせる発電機を決定することで、油圧モータの駆動部の回転状態（回転トルク）に適した発電条件に設定することができる。また、作動油の圧力を計測する圧力計測手段としての圧力センサを用いる代わりに、フォーク１６に積載された荷の荷重を検出する荷重センサを用い、荷の荷重から作動油の圧力を算出するようにしてもよい。

○ エネルギー変換装置として油圧モータを使用する場合、油圧モータをポンプとして兼用するとともに、複数の発電機のうち少なくとも一つをモータとして兼用するようにしてもよい。この場合、作動油供給用配管と戻り配管とを一つの流路として、その流路に油圧モータを配設する。そして、フォーク１６の上昇時には、発電機をモータとして機能させ油圧モータを駆動して作動油タンク２４の作動油をリフトシリンダ１８のボトム室２１に供給させる。一方、フォーク１６の下降時にはリフトシリンダ１８のボトム室２１から吐出された作動油を油圧モータに供給し、油圧モータの駆動部の回転に伴って発電機のロータを回転させる。このように構成すれば、作動油供給用配管及び戻り配管を一つの流路とすることができるため、作動油供給用配管及び戻り配管の両方が設けられた油圧回路に比べて油圧回路の配管構成を簡単にすることができる。

○ リフトシリンダ１８を作動油でなく他の液体、例えば、水あるいは水を主体とした液体で作動する構成としてもよい。
○ 本発明は、バッテリ式フォークリフトに限らず、エンジンとバッテリとを組み合わせたハイブリット型フォークリフトや、燃料電池とバッテリとを備えたフォークリフトに適用してもよい。また、ランプ等の電気系統に対する電源としてバッテリが用いられているのであれば、エンジン式フォークリフトに適用してもよい。エンジン式の場合油圧ポンプ２５はエンジンの回転力で駆動する。

○ リフトシリンダは、フォークリフトに装備された荷役装置のように上下方向に延びる状態で使用されるものに限らず、斜めに配置された状態で使用されるものであってもよい。

○ 本発明は、フォークリフトに限らず、作業中に荷役部材を昇降動させる動作が多く、バッテリを電源として使用する産業車両に適用することができ、本発明を例えばショベルローダに適用してもよい。

○ 本発明の発電機は全てがコアレス発電機に限らない。一部又は全部がその他の発電機でも良い。特に永久磁石を用いていない発電機の場合、発電／非発電を制御するのにスイッチを用いることなく、励磁電流を制御することで可能である。

○ 発電機３３が発電した電力はバッテリＥを充電する構成に限らない。例えばキャパシタに充電させるようにしても良い。
○ スイッチ３３ａの代わりにスイッチング素子を用いて、発電機３３の発電状態と、非発電状態を切り換えてもよい。

本実施形態のフォークリフトの側面図。 本実施形態の構成図。

符号の説明

Ｅ…バッテリ、１１…産業車両としてのバッテリ式フォークリフト、１６…荷役部材としてのフォーク、１８…リフトシリンダ、２１…ボトム室、２２…リフト用配管、２３…リフト用制御弁、２４…タンクとしての作動油タンク、２５…ポンプとしての油圧ポンプ、２６…モータ、２８…戻り配管、３０…流量計測手段としての流量計、３１…エネルギー変換装置としての水車、３３…発電機、３５…制御手段としての制御部、３６…制御手段としてのマイクロコンピュータ。

Claims (4)

1. 荷役部材を昇降させるためのリフトシリンダと、
   前記リフトシリンダに作動液を供給するポンプと、
   前記リフトシリンダとタンクとの間に介装され、前記リフトシリンダの収縮時に前記リフトシリンダのボトム室内から前記タンクに回収される作動液が流れる戻り配管と、
   前記戻り配管に設けられ、前記リフトシリンダのボトム室から吐出された作動液のエネルギーをうけて回転するエネルギー変換装置と、
   個別に発電／非発電に切り換わることが可能であるとともに前記エネルギー変換装置の回転に同期して回転し、発電時には前記エネルギー変換装置から与えられた回転エネルギーを電気エネルギーに変換する複数の発電機と、
   前記エネルギー変換装置より上流側に設けられ、前記リフトシリンダのボトム室から吐出された作動液の流量を計測する流量計測手段と、
   前記複数の発電機それぞれの発電／非発電を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、少なくとも前記流量計測手段によって計測された前記作動液の流量に応じて発電を行わせる発電機を決定する産業車両。
2. 前記複数の発電機は全てコアレス発電機である請求項１に記載の産業車両。
3. 前記エネルギー変換装置は水車である請求項１又は請求項２に記載の産業車両。
4. 前記エネルギー変換装置より上流側に設けられるとともに、前記リフトシリンダのボトム室から吐出された作動液の圧力を計測する圧力計測手段を備え、
   前記エネルギー変換装置は液圧モータであり、
   前記制御手段は、少なくとも前記流量計測手段によって計測された前記作動液の流量と前記圧力計測手段によって計測された作動液の圧力とに応じて発電を行わせる発電機を決定する請求項１又は請求項２に記載の産業車両。

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