JP2009215036A - 塵芥収集車 - Google Patents

Abstract

【課題】塵芥収集車において、外部電力を用いることなく独自の電気エネルギーを利用して低騒音でクリーンな塵芥収集作業を可能にする。
【解決手段】塵芥収集車にエンジン４０と、塵芥を収集及び排出するパッカシステム６０と、このパッカシステム６０を駆動するエネルギーを供給する油圧ポンプ５１とを設ける。さらに、エンジン４０に駆動される発電機４１と、発電機４１の電力を蓄える電気二重層コンデンサ４３（蓄電装置）と、油圧ポンプ５１を駆動する電動モータ４４とを設け、制御装置５０によって、エンジン４０の停止状態で電気二重層コンデンサ４３の電力を電動モータ４４に供給し、その電気エネルギーを利用してパッカシステム６０を稼働させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンと、塵芥を収集及び排出するパッカシステムと、該パッカシステムを駆動するエネルギーを供給する油圧ポンプとを備えた塵芥収集車に関し、特にその油圧モータを発電機で駆動する塵芥収集車に関するものである。

従来より、塵芥収集車は、車体上に搭載された塵芥収容箱、この塵芥収容箱の後方開口部に連設され、内部に塵芥積込装置を装備した塵芥投入箱、塵芥投入箱や塵芥収容箱を傾動又は回動させる油圧シリンダ及び塵芥積込装置を駆動させる油圧シリンダや油圧モータ等を備えている（以下、これらの塵芥を収集及び排出するシステムをパッカシステムという）。

一般的に上記パッカシステムを駆動するエネルギーを供給する油圧ポンプの駆動力は、塵芥収集車のエンジンに接続された動力が動力取出装置（パワーテイクオフ装置：ＰＴＯ）を介して供給される。

このため、塵芥収集車は、塵芥の収集作業を行う際に効率よく塵芥積込装置を駆動させるためにエンジンを高回転にする必要がある。

しかし、近年、猫、カラスなどの動物が塵芥を荒らすのを避けるために夜間に塵芥の収集作業を行うことがある。このような場合、エンジンを高回転にして収集作業を行うことは、近隣住民の迷惑となる。

また、ビル内で発生した塵芥を収集する塵芥収集装置は、通常、そのビルの地下室に設けられている。この塵芥収集装置内の塵芥を塵芥収集車に収集する際に地下室内でエンジンを高回転に駆動すると、排気ガスが大量に発生し、作業環境が劣悪になる。

そこで、例えば、特許文献１の塵芥収集車では、塵芥の積込みを行う積込機を作動させる油圧ポンプ及びこの油圧ポンプを駆動する電動機と、塵芥の積込時にエンジンに連結された誘導機により生成された交流電力を直流電力に変換してこれを電動機に供給するインバータ回路と、塵芥の積込時にインバータ回路からの余分な電気エネルギーを蓄えるとともに電動機に必要な電気エネルギーを供給するバッテリとを備えている。

このバッテリからの電力を補助的に供給することにより、エンジンの回転数を減らして低騒音及び排気ガスの改善を図っている。
特開平５−４７０２号公報

しかしながら、上記特許文献１の塵芥収集車では、完全にエンジンを止めているわけではないので、未だに騒音及び排気ガスの低減の余地が十分にある。

一方、エンジンを完全に止めると、塵芥収集車に動力を与える外部コンセント等の特別な設備が必要となるが、このような設備がない場所では塵芥収集作業を行うことができないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外部電力を用いることなく独自の電気エネルギーを利用して低騒音でクリーンな塵芥収集作業を可能にすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、塵芥収集時にエンジンを駆動することなく蓄電装置に蓄えた電力を利用してパッカシステムを駆動するようにした。

具体的には、第１の発明では、エンジンと、塵芥を収集及び排出するパッカシステムと、該パッカシステムを駆動するエネルギーを供給する油圧ポンプとを備えた塵芥収集車を前提とする。

そして、上記塵芥収集車は、
上記エンジンに駆動される発電機と、
上記発電機の電力を蓄える蓄電装置と、
上記油圧ポンプを駆動する電動モータと、
上記パッカシステムを制御すると共に、上記エンジンの停止状態で上記蓄電装置の電力を上記電動モータに供給する制御装置とを備えている。

上記の構成によると、塵芥の収集作業を行う際には、前もってエンジンを駆動して蓄電装置に蓄えた電力を利用してパッカシステムを駆動するので、エンジンを停止して収集作業が行われる。このため、外部電力を用いることなく、騒音が低減され、排気ガスも排出されない。

第２の発明では、第１の発明において、
上記発電機の電力を上記蓄電装置に送る充電経路と、上記発電機の電力を上記蓄電装置を介さずに上記電動モータに送る非常経路とを切換可能に構成されている。

上記の構成によると、充電時には、充電経路を介して発電機の電力が蓄電装置に送られて充電される。また、塵芥の収集作業において、蓄電装置が蓄える電気エネルギーが不足したときなど蓄電装置に異常があるときには、エンジンを駆動して非常経路を介して発電機の電力を電動モータに送ることにより、回収作業が中断されることはない。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記発電機からの電力を調整して上記蓄電装置に送る充電調整器と、
上記蓄電装置の状態を監視するモニタ装置とを備え、
上記モニタ装置の信号を受けて上記制御装置が上記充電調整器を制御するように構成されている。

上記の構成によると、充電時の蓄電装置の電力や温度をモニタ装置が監視して、異常があるときには、制御装置が充電調整器に信号を送って発電機から供給される電力量を減らしたり、電力の供給を停止したりすることで、蓄電装置の過電圧が防止される。このため、蓄電装置の寿命が長くなる。

第４の発明では、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、
上記蓄電装置は、電気二重層コンデンサとする。

上記の構成によると、電気二重層コンデンサ（いわゆるキャパシタ）は、バッテリのように化学反応を使用せず、単に電荷を蓄えるという物理現象を利用するので、寿命が非常に長く、また、大電流で充電が可能であるため、充電時間が非常に短く、比較的安価である。

第５の発明では、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、
上記蓄電装置は、リチウムイオンバッテリとする。

上記の構成によると、リチウムイオンバッテリは、軽量且つコンパクトで、大電流を充電且つ放出可能であり、効率がよい。

第６の発明では、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、
上記蓄電装置は、ニッケル水素バッテリとする。

上記の構成によると、ニッケル水素バッテリは、リチウムイオンバッテリに比べて効率は落ちるが、比較的安価で信頼性が高い。

第７の発明では、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、
上記蓄電装置は、鉛バッテリとする。

上記の構成によると、鉛バッテリは、メンテナンスが容易で、充電時の過電圧の制御がし易くて信頼性が極めて高く、安価で入手しやすい。

第８の発明では、第１乃至第７のいずれか１つの発明において、
上記電動モータは、永久磁石同期電動モータとする。

上記の構成によると、永久磁石同期電動モータをベクトル制御駆動することにより、従来のインダクションモータに比べてサイズが約半分で質量も約半分となり、効率が極めて高いので、蓄電装置で蓄えた電気エネルギーを効率よく使用することができる。

以上説明したように、本発明によれば、エンジンを停止して蓄電装置に蓄えた電気エネルギーを利用してパッカシステムを駆動するようにしたことにより、外部電力を使用することなく、低騒音でクリーンな塵芥収集作業を行うことができるので、夜間やビルの地下室での収集作業にも適している。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態の塵芥収集車１を示し、塵芥収集車１の車体２上に塵芥を収集及び排出するパッカシステム６０を備えている。車体２には、走行及びパッカシステム６０の駆動用のエンジン４０が搭載されている。パッカシステム６０の構成について以下に詳細に説明する。

図２に示すように、塵芥収集車１の車体２上に塵芥収容箱３が搭載されている。この塵芥収容箱３の後方開口部４には、その上方で投入箱支持ピン５により軸支された塵芥投入箱６が設けられている。この塵芥投入箱６は、塵芥収容箱３と塵芥投入箱６との間に設けられた図１に示す回動シリンダ９により、投入箱支持ピン５を中心に回動自在に構成されている。

塵芥投入箱６の後部には投入口７が開口され、その内部には塵芥積込装置３０が装備されている。塵芥積込装置３０は、塵芥投入箱６内に投入口７を通じて投入された塵芥５５を圧縮して塵芥収容箱３内に積込むためのものである。

図３にも示すように、塵芥投入箱６の両側壁には案内溝部材８が補強枠を兼ねて前方上部より後方下部に向かって敷設されている。塵芥投入箱６内にはその横幅一杯に広がる摺動板１０が収容されている。この摺動板１０の両側縁の上下には、案内ローラ１１が回転可能に設けられている。これらの案内ローラ１１は、上記案内溝部材８の内壁に沿って摺動自在に嵌入されている。

上記摺動板１０の背面上部の左右端部に設けたボス部２０には、摺動板支持軸１２が挿通されている。この摺動板支持軸１２が摺動板１０の摺動距離に合致して塵芥投入箱６の側壁に形成された摺動用開口３１を越えて塵芥投入箱６の内側より外側に突出するように配置されている。

塵芥投入箱６の側壁から外側に突出した摺動板支持軸１２と塵芥投入箱６の下部間には、塵芥投入箱６の外側で案内溝部材８の傾斜方向に沿って設けられた摺動シリンダ１３が連結されている。摺動シリンダ１３は、棒状のシリンダロッド１３ａと、塵芥投入箱６の側壁に取り付けられた円筒状のシリンダチューブ１３ｂとを備えている。この摺動シリンダ１３の伸縮作動によって摺動板１０を案内溝部材８に沿って上下に往復移動させるようにしている。

図２に示すように、上記摺動板１０の下端には、塵芥投入箱６の横幅一杯に広がる圧縮板１５が前後に揺動自在に支持されている。この圧縮板１５の先端は前方に向かって若干屈折形成されている。上記圧縮板１５の背面に突設した接続部１５ａと上記摺動板１０の背面上部に設けられた摺動板支持軸１２との間には、揺動シリンダ１４が連結され、この揺動シリンダ１４の伸縮作動によって上記圧縮板１５を前後に揺動させるようにしている。

上記塵芥収容箱３内には排出板１７が前後方向に摺動自在に配設されている。排出板１７は、塵芥収容箱３の横幅及び上下高さと略同じ大きさに形成された板状体であり、排出シリンダ１６の伸縮動作により塵芥収容箱３内を前後に摺動するようになされている。

図４に示すように、塵芥収集車１は、上記パッカシステム６０を駆動するエネルギーを供給する油圧ポンプ５１を備えている。油圧ポンプ５１は、例えば、可変吐出ポンプで、後述する制御装置５０により電気制御可能に構成され、１５００〜１８００ｒｐｍで通常駆動されて吐出量が変更可能となっている。

以下、この油圧ポンプ５１に動力を伝達する動力伝達装置５２の構成について説明する。

塵芥収集車１は、エンジン４０に駆動される発電機４１を備えている。この発電機４１は、車体２が通常搭載する小型の発電機（ダイナモ）とは別に設置され、エンジン４０のファンベルトにより常時駆動される。なお、発電機４１を必要なときにのみ駆動するようにしてもよい。

発電機４１の電力は、充電経路４２により、蓄電装置としての電気二重層コンデンサ４３に送電可能となっている。発電機４１は、電気二重層コンデンサ４３を介さずに電動モータ４４に送る非常経路４５にも接続可能に構成されている。具体的には、充電経路４２には、第１スイッチ回路４６と充電調整器としての抵抗器４９と上記電気二重層コンデンサ４３が設けられている。電気二重層コンデンサ４３の下流側には、第２スイッチ回路４７が設けられ、制御装置５０に接続されている。一方、非常経路４５には、第３スイッチ回路４８が接続され、制御装置５０に直接接続されている。これら第１〜第３スイッチ回路４６〜４８をオン・オフ制御することで、充電経路４２と非常経路４５とが切換可能に構成されている。

電気二重層コンデンサ４３（いわゆるキャパシタ）は、発電機４１の電力を蓄える役割を果たし、バッテリのように化学反応を使用せず、単に電荷を蓄えるという物理現象を利用するので、寿命が非常に長く、また、大電流で充電が可能であるため、充電時間が非常に短く、比較的安価である、という特徴がある。本実施形態の電気二重層コンデンサ４３には、モニタ装置５３が内蔵され、このモニタ装置５３は、電気二重層コンデンサ４３の内部のセル温度やセル電圧を監視し、その信号を制御装置５０に送信する役割を果たしている。なお、このモニタ装置５３は、電気二重層コンデンサ４３と別体に設けてもよく、電流等他の要素も監視するようにしてもよい。

上記抵抗器４９は、発電機４１からの電力を調整して電気二重層コンデンサ４３に送る役割を果たす。モニタ装置５３の信号を受けて制御装置５０が抵抗器４９を制御するように構成されている。

また、制御装置５０は、モニタ装置５３の信号を受け、第１〜第３スイッチ回路４６〜４８をオン・オフ制御すると共に、インバータとしての役割を果たしている。また、制御装置５０は、上記パッカシステム６０の起動停止等の制御も行っている。

制御装置５０の下流には、油圧ポンプ５１を駆動する電動モータ４４が設けられている。本実施形態では、この電動モータ４４は永久磁石同期電動モータ４４となっている。この永久磁石同期電動モータ４４は、ベクトル制御駆動することにより、従来のインダクションモータに比べてサイズが約半分で質量も約半分となり、効率が極めて高いので、電気二重層コンデンサ４３で蓄えた電気エネルギーを効率よく使用することができる、という特徴を有している。

このように構成することで、制御装置５０により、エンジン４０の停止状態で電気二重層コンデンサ４３の電力を電動モータ４４に供給することが可能となっている。

なお、この動力伝達装置５２を従来のパワーテイクオフ装置に置き換えれば、従来の部品の大部分が流用可能となっている。

−電気二重層コンデンサの監視機能−
次に、電気二重層コンデンサ４３の充電時の監視機能について説明する。

まず、図４に示すように、電気二重層コンデンサ４３を充電するには、エンジン４０を駆動し、発電機４１を回転させて電力を発生させる。通常、車体２の移動中に充電が行われる。

制御装置５０は、第１スイッチ回路４６をオンにすると共に、第２スイッチ回路４７及び第３スイッチ回路４８をオフにする。このことで、充電時には、充電経路４２を介して電気二重層コンデンサ４３に発電機４１から電力が供給され、充電が開始される。

次いで、図５に示すように、充電が開始されると、モニタ装置５３が監視を開始し、ステップＳ０１において、モニタ装置５３が監視する電気二重層コンデンサ４３のセル電圧が最高値以上であれば、ステップＳ０２に進み、最高値よりも小さければステップＳ０３に進む。

ステップＳ０２において、制御装置５０は、充電停止処理を行い、第１スイッチ回路４６をオフにして、ステップＳ０１に戻る。

ステップＳ０３において、モニタ装置５３が監視する電気二重層コンデンサ４３のセル温度が最高値以上であれば、ステップＳ０４に進み、最高値よりも小さければステップＳ０５に進む。

ステップＳ０４において、出力制限処理又は充電停止処理を行う。具体的には、制御装置５０が抵抗器４９に信号を送って、電気二重層コンデンサ４３に供給する電圧又は電流を小さくする。又は、第１スイッチ回路４６をオフにして充電を停止する。そして、ステップＳ０６に進む。

ステップＳ０６では、セル温度が危険値以上となっているかが判定される。セル温度が危険値以上であれば、ステップＳ０７に進み、危険値よりも小さければステップＳ０１に戻る。

ステップＳ０７では、電気二重層コンデンサ４３の故障を防止するために、出力非常停止処理が行われ、ステップＳ０１に戻る。

ステップＳ０５では、出力制限解除処理が行われ、出力制限のない状態で充電処理により、充電が再開される。

このように、充電時に電気二重層コンデンサ４３の電力や温度をモニタ装置５３が監視し、電圧又は温度が最高値以上のときには、制御装置５０が抵抗器４９に信号を送って発電機４１から供給される電力量を減らしたり、電力の供給を停止したりすることで、電気二重層コンデンサ４３の過電圧が防止される。このため、電気二重層コンデンサ４３の寿命が長くなる。

−塵芥積込装置の運転動作−
塵芥収集作業を行うには、まず、制御装置５０は、第１スイッチ回路４６及び第３スイッチ回路４８をオフにすると共に、第２スイッチ回路４７をオンにする。そして、電気二重層コンデンサ４３から電力を供給し、制御装置５０でインバータ制御を行い、その電流を利用して電動モータ４４を回転させ、油圧ポンプ５１を回転させてパッカシステム６０を稼働する。

以下、塵芥積込装置３０は、制御装置５０により制御される。図６に示すように、摺動シリンダ１３、揺動シリンダ１４がいずれも伸長して摺動板１０が上昇終了位置（最上位置）にある状態で、投入口７を通して塵芥５５を塵芥投入箱６内に投入し、図示しない始動スイッチをＯＮ操作することで、油圧ポンプ５１を駆動して油圧が供給され、積込動作を開始する。なお、図６乃至図９において、簡略化のために摺動シリンダ１３は、省略している。

まず、図６に示す状態で揺動シリンダ１４が縮退作動して圧縮板１５が反転作動し、反転終了位置（図７参照）に達する（反転工程）。この後、摺動シリンダ１３が縮退作動して摺動板１０が下降し、これに伴って圧縮板１５が下降工程に移行する。

次に、圧縮板１５が下降終了位置（図８参照）に達すると、揺動シリンダ１４を伸長させて圧縮板１５を前方に揺動させ圧縮工程に移行する。

そして、圧縮板１５が最前方位置（図９参照）まで揺動すると、摺動シリンダ１３を伸長させて圧縮板１５を上昇させることによって上昇工程に移行し、この圧縮板１５が上昇終了位置に達すると（図６参照）、一連の積込動作を終了する。

これにより反転、下降、圧縮、上昇の各工程を１サイクルとした塵芥積込動作を繰り返して行うことができる。

また、塵芥収容箱３に塵芥５５を積込む際において、塵芥収容箱３内の排出板１７は、最後方位置に配置されており、上記塵芥積込装置３０により積込まれる塵芥５５が排出板１７を押圧する力が所定以上に達した際に、排出シリンダ１６が縮退することで徐々に前方に移動する。このような排出板１７の移動動作によって塵芥５５を圧縮しながら積込むことができる。

そして、このように塵芥５５を積込んで塵芥収容箱３が満杯状態になると、塵芥５５の排出作業に移る。すなわち、塵芥収集車１を塵芥処理場等へ移動させた後、制御装置５０の指示により、電気二重層コンデンサ４３から電力を供給し、電動モータ４４を回転させて油圧ポンプ５１を回転させる。この油圧により、回動シリンダ９を伸長させ、塵芥投入箱６を投入箱支持ピン５を中心にして上方に回動させて塵芥収容箱３の後部を開放状態にした後、排出シリンダ１６を伸長させ、塵芥収容箱３の前部に位置する排出板１７を後方に移動させることで、この塵芥収容箱３内に収容された塵芥５５を排出する。

塵芥５５の収集作業を行う際には、車体２の走行時にエンジン４０を駆動して電気二重層コンデンサ４３に蓄えた電力を利用してパッカシステム６０を駆動するので、エンジン４０を停止して収集作業が行われる。このため、外部電力を用いることなく、騒音が低減され、排気ガスも排出されない。

また、塵芥５５の収集作業において、電気二重層コンデンサ４３に蓄えられた電気エネルギーが不足したときなど電気二重層コンデンサ４３に異常があるときには、非常手段として制御装置５０が第１スイッチ回路４６をオフにし、第３スイッチ回路４８をオンにして、再びエンジン４０を駆動して非常経路４５を介して発電機４１の電力を直接電動モータ４４に送る。このため、回収作業が中断されることはない。

−実施形態の効果−
したがって、本実施形態にかかる塵芥収集車１によると、エンジン４０を停止して電気二重層コンデンサ４３に蓄えた電気エネルギーを利用してパッカシステム６０を駆動するようにしたことにより、外部電力を使用することなく、低騒音でクリーンな塵芥収集作業を行うことができるので、夜間やビルの地下室での収集作業にも適している。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、蓄電装置は、電気二重層コンデンサ４３としたが、リチウムイオンバッテリとしてもよい。リチウムイオンバッテリは、軽量且つコンパクトで、大電流を充電且つ放出可能であり、効率がよい。また、蓄電装置は、ニッケル水素バッテリとしてもよい。ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリに比べて効率は落ちるが、比較的安価で信頼性が高い。さらに、蓄電装置は、鉛バッテリとしてもよい。鉛バッテリは、メンテナンスが容易で、充電時の過電圧の制御がし易くて信頼性が極めて高く、安価で入手しやすい。

上記実施形態では、充電調整器は抵抗器４９としたが、これに限定されず、上記蓄電装置の特性に合わせて充電調整器が電圧や電流の調整をするようにすればよい。

図示しないが、塵芥収容箱３は、車体２に設けた傾動シリンダを伸縮させることにより、車体２後方の傾動軸を中心に傾動可能（ダンプ可能）に構成してもよい。

上記実施形態では、圧縮式の塵芥積込装置３０を設けたが、回転板式の塵芥積込装置でも本発明は適用可能である。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本発明の実施形態にかかる塵芥収集車の側面図である。 塵芥収集車の後部を拡大して側方から見た側断面図である。 塵芥投入箱における摺動シリンダ及びその周辺を拡大して示す側面図である。 塵芥収集車の動力系統を示すブロック図である。 モニタ装置による監視機能を示すフローチャートである。 塵芥積込装置の上昇終了位置を説明する概略図である。 塵芥積込装置の反転終了位置を説明する概略図である。 塵芥積込装置の下降終了位置を説明する概略図である。 塵芥積込装置の最前方位置の状態を説明する概略図である。

符号の説明

１ 塵芥収集車
４０ エンジン
４１ 発電機
４２ 充電経路
４３ 電気二重層コンデンサ（蓄電装置）
４４ 電動モータ
４５ 非常経路
４７ 抵抗器（充電調整器）
５０ 制御装置
５１ 油圧ポンプ
５３ モニタ装置
５５ 塵芥
６０ パッカシステム

Claims (8)

1. エンジンと、塵芥を収集及び排出するパッカシステムと、該パッカシステムを駆動するエネルギーを供給する油圧ポンプとを備えた塵芥収集車において、
   上記エンジンに駆動される発電機と、
   上記発電機の電力を蓄える蓄電装置と、
   上記油圧ポンプを駆動する電動モータと、
   上記パッカシステムを制御すると共に、上記エンジンの停止状態で上記蓄電装置の電力を上記電動モータに供給する制御装置とを備えている
   ことを特徴とする塵芥収集車。
2. 請求項１に記載の塵芥収集車において、
   上記発電機の電力を上記蓄電装置に送る充電経路と、上記発電機の電力を上記蓄電装置を介さずに上記電動モータに送る非常経路とを切換可能に構成されている
   ことを特徴とする塵芥収集車。
3. 請求項１又は２に記載の塵芥収集車において、
   上記発電機からの電力を調整して上記蓄電装置に送る充電調整器と、
   上記蓄電装置の状態を監視するモニタ装置とを備え、
   上記モニタ装置の信号を受けて上記制御装置が上記充電調整器を制御するように構成されている
   ことを特徴とする塵芥収集車。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の塵芥収集車において、
   上記蓄電装置は、電気二重層コンデンサである
   ことを特徴とする塵芥収集車。
5. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の塵芥収集車において、
   上記蓄電装置は、リチウムイオンバッテリである
   ことを特徴とする塵芥収集車。
6. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の塵芥収集車において、
   上記蓄電装置は、ニッケル水素バッテリである
   ことを特徴とする塵芥収集車。
7. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の塵芥収集車において、
   上記蓄電装置は、鉛バッテリである
   ことを特徴とする塵芥収集車。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載の塵芥収集車において、
   上記電動モータは、永久磁石同期電動モータである
   ことを特徴とする塵芥収集車。

Images