JP2009097154A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電源を用いて蓄電器を充電しながら建設機械を特段の支障無く稼動させることができる建設機械の提供。
【解決手段】本発明は、蓄電器８０と電動機９４を搭載した建設機械１００において、下部走行体１０２と、前記下部走行体の上側に旋回可能に配設された上部旋回体１０１とを備え、外部電源５５と接続可能なコネクタ５０が前記下部走行体に設けられることを特徴とする。前記コネクタ５０は、典型的には、前記下部走行体のロアフレームに設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電器と電動機を搭載した建設機械に関する。

従来から、エンジンに電動機や発電機を連結し、エンジン出力の一部や全部を電力に変換し、軽負荷の作業時に余った電力を蓄電器に充電しておく一方、重負荷の作業時に蓄電器から電力を取り出して重負荷の作業に利用する種のハイブリッド建設機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ハイブリッド自動車の分野では、外部電源を用いて蓄電器を充電する外部充電機能を備えたハイブリッド自動車が知られている（例えば、特許文献２参照）。
実開平５−４８５０１号公報公報 特開２００３−３２８０３号公報

ところで、建設機械は、一定の限られた範囲の作業現場内で走行することが多く、自動車と異なり、走行範囲が狭い傾向にある。従って、蓄電器と電動機を搭載した建設機械においては、外部電源を用いて蓄電器を充電しながら建設機械を稼動させることも可能となりうる。しかしながら、建設機械は、一般的に下部走行体に対して上部旋回体が回転可能であるので、外部電源を用いて蓄電器を充電しながら建設機械を稼動させると、充電用コネクタの設定位置によっては外部電源からの電気コードが建設機械に絡んだり、引っ張られたりして、作業に支障がでる虞がある。

そこで、本発明は、外部電源を用いて蓄電器を充電しながら建設機械を特段の支障無く稼動させることができる建設機械の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、蓄電器と電動機を搭載した建設機械において、
下部走行体と、
前記下部走行体の上側に旋回可能に配設された上部旋回体とを備え、
外部電源と接続可能なコネクタが前記下部走行体に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、外部電源を用いて蓄電器を充電しながら建設機械を特段の支障無く稼動させることができる建設機械が得られる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明による建設機械１００の一実施例の全体を概略的に示す図である。本実施例の建設機械１００は、走行式の建設機械である油圧ショベルであり、下部走行体１０２と、下部走行体１０２の上側に旋回可能に配設された上部旋回体１０１と、上部旋回体１０１に設けられ種々の作業を行うための機構１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ、機構１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを作動させる油圧シリンダ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃとから構成されている。尚、図示は省略するが、油圧シリンダ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃで発生する油圧は、エンジン９２を動力源とした油圧ポンプの駆動により発生し、マイコン及び油圧回路により制御される。

機構１０３ａは、上部旋回体１０１に対してブームを回動可能に支持する機構であり、上部旋回体１０１に対するブーム１０９の回動位置（動き）は、油圧シリンダ（ブームシリンダ）１０４ａの油圧により制御される。機構１０３ｂは、ブーム１０９に対してアーム１０８を回動可能に支持する機構であり、ブーム１０９に対するアーム１０８の回動位置（動き）は、油圧シリンダ（アームシリンダ）１０４ｂの油圧により制御される。機構１０３ｃは、アーム１０８に対してバケット１０６を回動可能に支持する機構であり、アーム１０８に対するバケット１０６の回動位置（動き）は、油圧シリンダ（バケットシリンダ）１０４ｃの油圧により制御される。尚、機構１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃは、必ずしも上述の回動機構である必要はなく、伸縮機構（スライド機構）若しくはそれとの組み合わせの機構等であってもよい。

上部旋回体１０１には、動力出力装置９０が配設される。動力出力装置９０は、エンジン９２及び旋回用電動機９４を含み、制御装置（図示せず）から受ける指令に基づいて建設機械１００の作動に必要な動力を発生する。また、動力出力装置９０は、インバータ等の回路を含み、コネクタ５０（図２参照）に受ける外部の商用電源５５（図３参照）からの交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力を蓄電器８０へ出力する。尚、動力出力装置９０は、その他、発電機（オルタネータ）等を含んでもよい。

蓄電器８０は、充電可能な蓄電器であり、鉛蓄電器、リチウムイオン蓄電器や電気２重層キャパシタ等の容量性負荷から構成されてもよい。蓄電器８０は、直流電力を発生して動力出力装置９０へ供給する。また、蓄電器８０は、動力出力装置９０から受ける直流電力を蓄電する。

下部走行体１０２には、コネクタ５０が配設される。コネクタ５０は、外部の商用電源５５（図３参照）からの交流電力を受けるための端子である。コネクタ５０は、下部走行体１０２の任意の位置（可動部以外の部位）に配置されてよい。この際、コネクタ５０は、好ましくは、ユーザによる充電用プラグ５１の差込作業が容易であり、且つ、作業中におけるコネクタ５０への異物（水等の液体を含む。）の侵入や異物の衝突が防止されるような位置に配置される。尚、コネクタ５０は、不使用時の異物の侵入等を防止するために、不使用時にはカバー（図示せず）により保護されてもよい。

コネクタ５０は、典型的には、図２に示すように、サイドフレーム４２とセンターフレーム４４とからなるロアフレーム４０に配置される。この際、コネクタ５０は、図２に示すように、サイドフレーム４２の外側（例えば位置Ａ１）に配置されてもよいし、サイドフレーム４２の内側（例えば位置Ａ４）に配置されてもよい。特にサイドフレーム４２の内側に配置した場合には、コネクタ５０への異物の侵入等が効果的に防止される。また、コネクタ５０は、図２に示すように、センターフレーム４４の横側（例えば位置Ａ２）に配置されてもよいし、センターフレーム４４の前側又は後側（例えば位置Ａ３）に配置されてもよい。

図３は、コネクタ５０に商用電源５５が接続された状態の回路構成の主要部を示す図である。

図３に示すように、コネクタ５０と蓄電器８０との間の電流経路には、スリップリング７０が設けられる。スリップリング７０は、下部走行体１０２と上部旋回体１０１との間の相対回転を吸収して、コネクタ５０と蓄電器８０との電気的接続状態を維持する機能を果たす。スリップリング７０の搭載例は後に説明する。

建設機械１００のユーザは、建設機械１００の蓄電器８０を充電しながら建設機械１００を稼動させようとするとき（即ち、実質的に商用電源５５からの交流電力により建設機械１００を稼動させようとするとき）、商用電源５５からの充電用プラグ５１を、コネクタ５０に接続する。尚、商用電源５５は、現場にある商用電源（電源コンセント）であってもよいし、現場に用意された発電機であってもよい。充電用プラグ５１は、好ましくは、建設機械１００の可動範囲に対して十分な長さを有する電気コード（電線）の先端に設定される。

尚、ユーザは、建設機械１００の不使用時に、建設機械１００の蓄電器８０を充電しておくために、同様に、商用電源５５からの充電用プラグ５１を、コネクタ５０に接続することも可能である。

充電用プラグ５１がコネクタ５０に接続されると、商用電源５５からの交流電力がコネクタ５０に与えられる。この際、制御装置（図示せず）は、コネクタ５０に受けた商用電源５５からの交流電力を動力出力装置９０が直流電力に変換して蓄電器８０若しくは他の負荷（例えば旋回用電動機９４）へ出力するための制御を行なう。

図４は、スリップリング７０の使用方法の一例を示す図である。

スリップリング７０は、好ましくは、図４に示すように、下部走行体１０２と上部旋回体１０１との間の相対回転を実現する機構に関連して設けられる。具体的には、スリップリング７０は、図４に示すように、センタージョイント６０付近に設けられる。図示の例では、スリップリング７０は、センタージョイント６０の上部に設けられる。この際、コネクタ５０から蓄電器８０に向かう電線は、センタージョイント６０の中空部６４を通ってスリップリング７０に接続されてもよい。

以上説明した本実施例による建設機械１００によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。

上述の如く、本実施例によれば、建設機械１００に外部電源を用いて蓄電器８０を充電する外部充電機能を付与することで、建設機械１００のユーザは、建設機械１００の蓄電器８０を充電しながら建設機械１００を稼動させることができる。これにより、例えば現場によっては２４時間フル稼働する場合もあるが、かかる過酷な環境下（充電のための休業時間を取れない環境下）でも、建設機械１００をフル稼働させることが可能となり、結果としてランニングコストを低減することができる。

また、仮に、充電用プラグ５１が接続されるコネクタ５０を、建設機械１００の上部旋回体１０１に設けた場合には、建設機械１００の蓄電器８０を充電しながら建設機械１００を稼動させると、上部旋回体１０１が旋回した場合に、商用電源５５からの電気コード（電線）が建設機械１００に絡んだり、引っ張られたりして、作業に支障がでて建設機械１００を稼動できない虞がある。これに対して、本実施例によれば、充電用プラグ５１が接続されるコネクタ５０を、建設機械１００の下部走行体１０２に設けたので、上記のような支障が生じる虞が無く、蓄電器８０を充電しながら建設機械１００を連続して稼動させることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、建設機械１００は、油圧ショベルであったが、本発明は、充電可能な蓄電器を備える建設機械であれば、ブルドーザ、ホィールローダや履帯式ローダを含む任意の種類の建設機械に適用可能である。

また、上述した実施例では、建設機械１００は、エンジン９２、及び、蓄電器８０を電力源とする旋回用電動機９４の双方を動力源とするいわゆるハイブリッド式の建設機械であるが、本発明は、エンジン９２、及び、蓄電器８０を電力源とする他の用途の電動機の双方を動力源とするハイブリッド式の建設機械にも適用可能である。また、本発明は、エンジン９２を備えず電動機のみを動力源とする電気式建設機械にも適用可能である。

また、上述した実施例では、旋回用電動機９４の駆動力は、旋回用の油圧の生成のために（即ちオイルポンプの駆動のために）用いられているが、直接的に旋回動作に用いられてもよい。即ち、電動機の駆動力は、直接的であろうが間接的であろうが、建設機械１００の動作に用いられていればよい。

また、上述した実施例では、商用電源５５からの電力は、蓄電器８０への充電に用いられ、旋回用電動機９４の電源として間接的に用いられているが、商用電源５５からの電力は、旋回用電動機９４（及び／又は他の負荷）に直接的に利用されてもよい。この場合、旋回用電動機９４等で消費されない余剰の電力が蓄電器８０への充電に用いられてもよい。ここで、他の負荷としては、発電機を含んでよい。この場合、発電機で発生された電力は、同様に、蓄電器８０への充電を介して蓄電器８０から旋回用電動機９４（及び／又は発電機を除く他の負荷）に利用されてもよいし、旋回用電動機９４（及び／又は発電機を除く他の負荷）に直接的に利用されてもよい。後者の場合、同様に、発電機で発生された電力であって、旋回用電動機９４等で消費されない余剰の電力は、蓄電器８０への充電に用いられてもよい。

本発明による建設機械１００の一実施例の全体を概略的に示す図である。 コネクタ５０の配設位置の幾つかの例を示す図である。 コネクタ５０に商用電源５５が接続された状態の回路構成の主要部を示す図である。 スリップリング７０の使用方法の一例を示す図である。

符号の説明

４０ ロアフレーム
４２ サイドフレーム
４４ センターフレーム
５０ コネクタ
５１ 充電用プラグ
５５ 商用電源
６０ センタージョイント
６４ 中空部
７０ スリップリング
８０ 蓄電器
９０ 動力出力装置
９２ エンジン
９４ 旋回用電動機
１００ 建設機械
１０１ 上部旋回体
１０２ 下部走行体
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ 機構
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ 油圧シリンダ
１０６ バケット
１０８ アーム
１０９ ブーム

Claims (3)

1. 蓄電器と電動機を搭載した建設機械において、
   下部走行体と、
   前記下部走行体の上側に旋回可能に配設された上部旋回体とを備え、
   外部電源と接続可能なコネクタが前記下部走行体に設けられることを特徴とする、建設機械。
2. 前記コネクタは、前記下部走行体のロアフレームに設けられる、請求項１に記載の建設機械。
3. 前記蓄電器は、前記上部旋回体に設けられ、前記コネクタと前記蓄電器との間の電流経路に、スリップリングが設けられる、請求項１又は２に記載の建設機械。

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