JP2009298543A - 荷役回生装置、及びフォークリフト - Google Patents

Abstract

【課題】フォークの下降時に荷役回生を行いながらティルト動作をできるようにするとともに、部品点数の増加を抑制すること。
【解決手段】リフトシリンダ５から作動油タンク２０へ作動油を還流させる戻り管路２６には、リフトシリンダ５に作動油を供給する荷役用ポンプ２３及び荷役用モータ２５とは別体に、回生用ポンプ２７及び発電機２８が配設されている。供給される交流電力をバッテリ１３に充電可能な電圧の直流電力に変換する充電回路１４には、切替スイッチ１５を介して外部交流電源Ｓ及び発電機２８が接続されるようになっている。切替スイッチ１５は、充電回路１４に交流電力を供給する電源（供給元）として、発電機２８と外部交流電源Ｓとの間で切り替え可能に構成されており、１つの充電回路１４を、発電機２８と外部交流電源Ｓとで共用するようになっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、リフトシリンダで上昇させた荷役手段を下降させる際に、上昇された荷役手段の位置エネルギを回生電力として回収するフォークリフトの荷役回生装置、及びフォークリフトに関する。

従来、工場構内等で広く利用されるフォークリフトは、荷を載置するフォークをリフトシリンダで昇降動作させて荷役作業を行うようになっている。このようなフォークリフトにおいて、フォークの下降時にリフトシリンダから作動油タンクに還流される作動油（いわゆる、戻り油）により回生用ポンプを回転させ、該回生用ポンプの回転により発電機を駆動して、上昇されたフォーク及び荷の位置エネルギを回生電力として回収する荷役回生が行われている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、戻り油により回転される回生用ポンプ、及び回生用ポンプにより駆動される発電機を配設するとともに、迂回路を設けることで戻り油の圧力が高いほど回生用ポンプの流量が多くなるように制御する油圧装置が提案されている。
特開平１１−１６５９９５号公報

ところで、一般に、フォークリフトにおいて、荷物を載置するフォークをリフトシリンダにより昇降させる動作と、フォークが配設されたマストを前後方向に傾動させる動作（ティルト動作）が同時に行われることが多い。すなわち、フォークリフトの運転者は、高所の荷棚から荷物（パレット）をフォークに載置し、該フォークを下降させる際にティルト動作を同時に行う場合がある。一方、戻り油により荷役回生を行う場合、作動油を供給する荷役用ポンプ及び電動機を、荷役回生のための回生用ポンプ及び発電機として兼用してしまうと、フォークの下降時の荷役回生と、マストのティルト動作とを同時に行うことができない。このため、フォークの下降動作と、マストのティルト動作とが同時に行われることがあるフォークリフトでは、十分に荷役回生を行うことができないという問題があった。これに対し、荷役回生専用の回生用ポンプ及び発電機を設けることも考えられるが、荷役回生により発電された電力をバッテリに充電するための充電回路（電力変換装置）を、別途設ける必要があり、部品点数が増加するという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、フォークの下降時に荷役回生を行いながらティルト動作をできるようにするとともに、部品点数の増加を抑制することができるフォークリフトの荷役回生装置、及びフォークリフトを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、荷役手段を昇降動作させるためのリフトシリンダと、前記荷役手段を傾動動作させるためのティルトシリンダと、荷役用ポンプによる液体の供給、及び液体の還流により、前記リフトシリンダ及び前記ティルトシリンダを駆動して前記荷役手段を動作させる液体圧機構と、電力を蓄えるバッテリと、外部交流電源から交流電力の供給を受けるための接続端子と、供給される交流電力を、前記バッテリに充電可能な電圧の直流電力に変換し、前記バッテリを充電する充電回路と、を備えたフォークリフトに搭載される荷役回生装置において、前記リフトシリンダから還流される液体により回転される回生用ポンプと、前記回生用ポンプの回転により駆動して交流電力を発電する発電機と、前記充電回路が交流電力の供給を受ける供給元を、前記接続端子及び前記発電機の何れかに切り替え可能な切替手段と、を備えていることを要旨とする。

これによれば、荷役用ポンプに加えて、荷役回生専用の回生用ポンプ及び発電機を設けた。このため、リフトシリンダから液体を還流させる際、すなわち荷役手段の下降動作時において、還流される液体により回生用ポンプが回転されるとともに、発電機が駆動されて荷役回生が行われる。そして、荷役回生を行っている場合であっても、荷役用ポンプによりティルトシリンダに液体を供給し、ティルト動作を行うことが可能となる。また、切替手段により、充電回路が交流電力の供給を受ける供給元を、接続端子及び発電機の何れかに切り替え可能となっている。このため、発電機により発電した交流電力（回生電力）をバッテリに充電可能に変換する充電回路と、外部交流電源からの交流電力をバッテリに充電可能に変換する充電回路とを共用することができる。このため、新たに荷役回生専用の充電回路を設ける必要がなくなり、部品点数の増加を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の荷役回生装置において、前記充電回路の動作を制御可能な制御手段を備え、前記制御手段は、前記充電回路に対し前記外部交流電源から供給される交流電力を、前記バッテリに充電可能な電圧の直流電力に変換させる第１の制御と、前記充電回路に対し前記発電機から供給される交流電力を、前記バッテリに充電可能な電圧の直流電力に変換させる第２の制御とを実行可能に構成され、前記充電回路に前記接続端子が接続されている場合には、前記第１の制御を選択して実行し、前記充電回路に前記発電機が接続されている場合には、前記第２の制御を選択して実行することを要旨とする。

これによれば、切替手段の動作により、充電回路に外部交流電源が接続された場合、及び充電回路に発電機が接続された場合の何れであっても、供給される交流電力をバッテリに充電可能な電圧の直流電力に変換することができる。このため、充電回路を共用することが可能となり、新たに荷役回生専用の充電回路を設ける必要がなく、部品点数の増加を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の荷役回生装置において、前記充電回路は、入力される交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路により変換された直流電力の電圧を、スイッチング素子のオン・オフ動作により、前記バッテリに充電可能な電圧で出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、を含み、前記制御手段は、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御することを要旨とする。

これによれば、発電機で発電した交流電力（回生電力）は、整流回路により直流電力に変換され、該変換された直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子のオン・オフ動作により、バッテリに充電可能な電圧で出力される。このため、外部交流電源の電圧、及び発電機で発電された交流電力の電圧が変動しても、バッテリに充電可能な電圧で出力させることができる。そして、回生電力をバッテリに充電可能に変換する充電回路と、外部交流電源からの交流電力をバッテリに充電可能に変換する充電回路とを共用することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の荷役回生装置において、前記制御手段は、前記スイッチング素子のデューティ比を変更して前記発電機の出力電流を調整することにより、前記荷役手段の下降速度を制御することを要旨とする。

これによれば、コンバータのスイッチング素子のデューティ比を制御することにより、発電機の出力電流、すなわち、発電機を回転駆動させるための出力トルクを調整することができる。発電機の出力電流を大きく調整すると、出力トルクは大きくなり、出力電流を小さく調整すると、出力トルクは小さくなる。したがって、回生用ポンプを回転させるのに必要な駆動トルクを増減させ、荷役手段の下降速度を制御することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の荷役回生装置において、前記充電回路は、入力される交流電力の電圧を、前記バッテリに充電可能な電圧に変換するトランスと、前記トランスにより前記バッテリに充電可能な電圧に変換された交流電力を、直流電力に変換する整流回路と、を含み、前記トランスには、入力される交流電力の電圧に対応する複数の入力タップが設けられており、前記荷役回生装置は、前記発電機で発電される電力の電圧を検出する電圧検出手段と、前記発電機で発電される交流電力の電圧に応じて、前記複数の入力タップの中から対応する入力タップを選択し、該選択した入力タップから前記発電機で発電される交流電力が前記トランスに入力されるように切り替えるタップ切替手段と、を備えたことを要旨とする。

これによれば、トランスには、入力される交流電力の電圧に対応する複数の入力タップが設けられており、発電機により発電される交流電力（回生電力）の電圧に対応した入力タップが選択され、該選択された入力タップに切り替えられるようになっている。このため、発電機で発電された交流電力の電圧が変動しても、バッテリに充電可能な電圧で出力させることができる。そして、回生電力をバッテリに充電可能に変換する充電回路と、外部交流電源からの電力をバッテリに充電可能に変換する充電回路とを共用することができる。

請求項６に記載の発明は、フォークリフトにおいて、請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の荷役回生装置を搭載したことを要旨とする。これによれば、フォークの下降時に荷役回生を行いながらティルト動作をできるようにするとともに、部品点数の増加を抑制することができる。

本発明によれば、フォークの下降時に荷役回生を行いながらティルト動作をできるようにするとともに、部品点数の増加を抑制することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態について、図１〜図３にしたがって説明する。

図１に示すように、バッテリ式のフォークリフト１の車体２の前側下部には、駆動輪（前輪）３ａが設けられており、車体２の後側下部には、操舵輪（後輪）３ｂが設けられている。車体２の前部には、マスト４が立設されている。マスト４は、車体２に対して前後に傾動可能に支持された左右一対のアウタマスト４ａと、これにスライドして昇降するインナマスト４ｂとからなる。各アウタマスト４ａの後部には、リフトシリンダ５が配設されている。インナマスト４ｂの内側には、荷物Ｗを載置するフォーク６を備えたリフトブラケット７が昇降可能に支持されている。本実施形態では、マスト４、リフトブラケット７、及びフォーク６から荷役手段が構成されている。そして、フォーク６は、リフトシリンダ５の伸縮動作によりリフトブラケット７とともに昇降される。

左右一対のティルトシリンダ８は、その基端側が車体（車体フレーム）２に対して回動可能に連結されるとともに、先端側がアウタマスト４ａの側面に回動可能に連結されている。マスト４は、ティルトシリンダ８が伸縮駆動されることで前後に傾動する。

運転室９には、その前側にハンドル１０、リフトレバー１１、及びティルトレバー１２が装備されている。リフトレバー１１は、フォーク６を昇降させる指示をする際に運転者により操作されるレバーであり、ティルトレバー１２はマスト４を前後方向に傾動させる指示をする際に運転者により操作されるレバーである。

車体２には、バッテリ１３が搭載されている。本実施形態のフォークリフト１では、バッテリ１３により荷役用モータ２５（図２に示す）が駆動されるようになっている。また、本実施形態のフォークリフト１では、バッテリ１３により図示しない走行用モータを駆動させ、駆動輪３ａが駆動されるようになっている。

次に、本実施形態のフォークリフト１の油圧回路（液体圧機構としての油圧機構）、及び電気的構成について説明する。
図２に示すように、液体としての作動油を貯留する作動油タンク２０から、リフトシリンダ５及びティルトシリンダ８への作動油の供給管路２１には、フィルタ２２および荷役用ポンプ２３が設けられている。荷役用ポンプ２３には、荷役用モータ２５が連結されており、該荷役用モータ２５がバッテリ１３により荷役用ポンプ２３を回転駆動させることで、リフトシリンダ５やティルトシリンダ８に作動油を供給する。すなわち、荷役用ポンプ２３は、荷役用モータ２５を動力源として回転駆動されるようになっている。

供給管路２１における荷役用ポンプ２３の吐出側と、リフトシリンダ５及びティルトシリンダ８との間には、コントロールバルブ２４が設けられている。コントロールバルブ２４は、リフトシリンダ５及びティルトシリンダ８に対する作動油の流路を切り替え可能に構成されている。具体的に説明すると、コントロールバルブ２４は、リフトシリンダ５の伸縮動作を制御するリフト用制御弁と、ティルトシリンダ８の伸縮動作を制御するティルト用制御弁とを備えている。コントロールバルブ２４のリフト用制御弁は、リフトシリンダ５に対し荷役用ポンプ２３により作動油を供給する供給管路２１と、リフトシリンダ５から作動油タンク２０に作動油を還流させる戻り管路２６とを切り替え可能に構成されている。なお、戻り管路２６は、リフトシリンダ５の作動油を還流させるための管路となっている。また、図２には、リフトシリンダ５用の戻り管路２６のみを示し、ティルトシリンダ８用の戻り管路は、その図示を省略してある。そして、リフトシリンダ５は、作動油が供給されることによって伸長動作し、フォーク６を上昇させる一方、作動油が還流されることによって収縮動作し、フォーク６を下降させるようになっている。

また、コントロールバルブ２４のティルト用制御弁は、ティルトシリンダ８のボトム室８ａに作動油を供給するとともにロッド室８ｂから作動油を還流させる伸長位置と、ロッド室８ｂに作動油を供給するとともにボトム室８ａから作動油を還流させる収縮位置とに切り替え可能に構成されている。ティルトシリンダ８は、ティルト用制御弁が伸長位置に切り替えられることにより伸長動作し、マストを前傾動作させる一方、ティルト用制御弁が収縮位置に切り替えられることにより収縮動作し、マストを後傾動作させるようになっている。

コントロールバルブ２４を構成するリフト用制御弁は、リフトレバー１１の操作に基づき動作し、ティルト用制御弁は、ティルトレバー１２の操作に基づき動作するようになっている。すなわち、コントロールバルブ２４を構成する各制御弁は、リフトレバー１１及びティルトレバー１２の操作に基づいて、それぞれ独立して動作するようになっている。このため、本実施形態のフォークリフト１では、リフトレバー１１と同時にティルトレバー１２を傾動操作することで、例えば、フォーク６を下降させながらマスト４を後傾動作させることが可能となっている。また、コントロールバルブ２４は、リフトシリンダ５への作動油の流量を調整可能とされている。同様に、コントロールバルブ２４は、ティルトシリンダ８への作動油の流量を調整可能とされている。

リフトシリンダ５用の戻り管路２６には、回生用ポンプ２７が設けられており、該回生用ポンプ２７は、作動油の通過により回転駆動されるようになっている。回生用ポンプ２７は、作動油が通過することより、その出力軸が回転するようになっている。すなわち、回生用ポンプ２７は、該回生用ポンプ２７を通過する作動油を動力源として、回転駆動されるようになっている。なお、以下の説明において、リフトシリンダ５から作動油タンク２０へ還流される作動油を、単に「戻り油」と示す。

回生用ポンプ２７の出力軸には、発電機２８が直結されている。発電機２８は、永久磁石式の発電機とされている。そして、発電機２８は、回生用ポンプ２７の回転により、回転駆動されて交流電力を発電するようになっている。また、本実施形態のフォークリフト１では、図２に示すように、荷役用モータ２５及び荷役用ポンプ２３とは別に、荷役回生専用の発電機２８及び回生用ポンプ２７を備えたシステムとなっている。そして、図１の荷物Ｗを下降させる際に、荷物Ｗ及びフォーク６の位置エネルギによりリフトシリンダ５から作動油が戻り管路２６に送出（還流）される。そして、戻り油により回生用ポンプ２７を回転させ、それと連動して発電機２８が回転駆動されて発電するようになっている。

本実施形態のフォークリフト１には、発電機２８により発電した交流電力（回生電力）、及び外部交流電源Ｓの交流電力を、バッテリ１３に充電可能な電圧（例えば、５０［Ｖ］）の直流電力に変換し、充電する充電回路１４が搭載されている。充電回路１４は、従来からバッテリ１３を外部交流電源Ｓにより充電するために、フォークリフト１に搭載されているものである。

充電回路１４には、交流電力を直流電力に変換（整流）する整流回路１４ａと、該整流回路１４ａにより変換した直流電力の電圧を所定の電圧で出力するＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、単に「コンバータ」と示す）１４ｂが備えられている。整流回路１４ａは、６つのダイオードから構成されるＨブリッジ回路とされている。また、本実施形態のコンバータ１４ｂは、Ｈブリッジ回路により構成されており、該Ｈブリッジ回路には、スイッチング素子として、例えば、絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ（ＩＧＢＴ）が使用されている。また、コンバータ１４ｂは、所定の制御信号を入力したドライブ回路（図示しない）によりスイッチング素子がＰＷＭ（パルス幅変調）制御されるとともに、そのデューティ比を変更できるようになっている。コンバータ１４ｂは、該コンバータ１４ｂを構成するスイッチング素子がＰＷＭ制御されることによりオン・オフ動作し、所定の電圧で出力するようになっている。なお、以降の説明において、コンバータ１４ｂに供給される電力の電流を「Ｉ」とする。

そして、コンバータ１４ｂは、スイッチング素子のデューティ比を変更することで、発電機２８の出力電流Ｉを変化させ、発電機２８を駆動させるためのトルク（以下、「出力トルク」と示す）を変化させることが可能となっている。具体的に説明すると、コンバータ１４ｂのデューティ比を大きくすることで出力電流Ｉを高く、すなわち出力トルクを高くすることができる。また、コンバータ１４ｂのデューティ比を小さくすることで出力電流Ｉを小さく、すなわち出力トルクを小さくすることができる。

また、充電回路１４には、切替手段としての切替スイッチ１５を介して発電機及び外部交流電源Ｓが接続されている。切替スイッチ１５は、運転者の手動操作により、充電回路１４に交流電力を供給する電源（供給元）として、発電機２８と外部交流電源Ｓとを切り替えて接続可能に構成されている。そして、切替スイッチ１５により切り替えて接続された電源（発電機２８又は外部交流電源Ｓ）から、充電回路１４に対して交流電力が供給されるようになっている。すなわち、本実施形態のフォークリフト１では、外部交流電源Ｓ用の充電回路と発電機２８用の充電回路をそれぞれ別体に設けるのではなく、従来からフォークリフト１に搭載されている充電回路１４に対し交流電力を供給する電源を、切替スイッチ１５により切り替えることで共用している。なお、本実施形態において、外部交流電源Ｓは、電圧２００［Ｖ］の三相交流電源とされている。また、フォークリフト１には、外部交流電源Ｓを接続するための接続端子１６が設けられている。換言すれば、切替スイッチ１５は、充電回路１４が交流電力の供給を受ける供給元を、接続端子１６及び発電機２８の何れかに切り替え可能に構成されていると把握することもできる。

また、本実施形態のフォークリフト１には、荷役回生を統括的に制御する制御装置３０が搭載されている。制御装置３０は、プログラムの実行や各種の演算処理を行うＣＰＵと、該ＣＰＵによる演算処理結果を一時的に記憶し、各種マップやプログラムを記憶するメモリが備えられている。

制御装置３０には、コンバータ１４ｂが接続されており、前記ドライブ回路に所定の制御信号を出力して、スイッチング素子のデューティ比を制御可能となっている。また、制御装置３０には、コントロールバルブ２４が接続されており、所定の制御信号を出力して、コントロールバルブ２４のリフト用制御弁及びティルト用制御弁の動作を制御可能となっている。

制御装置３０には、リフトレバー１１の操作量θを検出する操作量センサ３１が接続されている。操作量センサ３１は、リフトレバー１１に設けられており、フォーク６を下降させる下降指示方向への操作量θに応じた検出信号を制御装置３０に出力するようになっている。制御装置３０は、操作量センサ３１から入力する検出信号に基づき、リフトレバー１１の操作量θを認識するようになっている。

また、制御装置３０には、ティルトレバー１２の傾動動作を検出する図示しないティルト操作センサが接続されている。ティルト操作センサはティルトレバー１２に設けられており、マスト４を前傾又は後傾させる操作を検出して検出信号を制御装置３０に出力するようになっている。

制御装置３０には、戻り油の圧力Ｐを検出する圧力センサ３５が接続されている。圧力センサ３５は、リフトシリンダ５とコントロールバルブ２４の間に配設されており、戻り油の圧力Ｐに応じた検出信号を制御装置３０に出力するようになっている。制御装置３０は、圧力センサ３５から入力する検出信号に基づき、戻り油の圧力Ｐを認識するようになっている。

また、制御装置３０には、切替スイッチ１５が接続されている。制御装置３０は、切替スイッチ１５が外部交流電源Ｓを接続する側に操作されたことを検出して出力する検出信号を入力すると、充電回路１４（バッテリ１３）に交流電力を供給する電源として外部交流電源Ｓが接続（選択）されていると認識するようになっている。一方、制御装置３０は、切替スイッチ１５から検出信号を入力していない場合、充電回路１４（バッテリ１３）に交流電力を供給する電源として発電機２８が接続（選択）されていると認識するようになっている。

次に、制御装置３０のメモリに記憶保持されているマップについて説明する。
図３に示すマップＭは、制御装置３０が、戻り油の圧力Ｐ、及びリフトレバー１１の操作量θに対して、発電機２８の出力電流Ｉを設定するためのマップとなっている。

本実施形態のマップＭにおいて、発電機２８の出力トルク（出力電流Ｉ）は、リフトの操作性に影響を与えず、且つコントロールバルブ２４を全開にできる範囲で設定されている。また、発電機２８の出力トルク（出力電流Ｉ）は、回生用ポンプ２７の駆動トルクよりも僅かに小さくなるように設定されている。このため、戻り油により回生用ポンプ２７が若干過剰に回転されるようになっている。また、マップＭは、戻り油の圧力Ｐ及びコントロールバルブ２４をも含めた最も効率の良い出力電流Ｉとなるように設定されている。

そして、マップＭでは、戻り油の圧力Ｐが高いほど、出力電流Ｉが高くなるように設定されている。また、マップＭでは、戻り油の圧力Ｐが同一であっても、リフトレバー１１の操作量θが大きいほど、出力電流Ｉが小さくなるように設定されている。発電機２８の出力トルク（出力電流Ｉ）を調整することで、発電機２８に直結される回生用ポンプ２７を回転させるために必要なトルク（以下、「入力トルク」と示す）を調整し、フォーク６の下降速度（リフトシリンダ５の収縮速度）を調整することができる。すなわち、発電機２８の出力トルク（出力電流Ｉ）を大きくすることで、回生用ポンプ２７の入力トルクを大きくすることができ、フォーク６の下降速度を遅くすることができる。一方、発電機２８の出力トルク（出力電流Ｉ）を小さくすることで、回生用ポンプ２７の入力トルクを小さくすることができ、フォーク６の下降速度を速くすることができる。そして、マップＭは、戻り油の圧力Ｐに応じて、リフトレバー１１の操作量θから算出されるフォーク６の下降速度（目標値）でフォーク６が下降されるように、出力トルク（出力電流Ｉ）が設定されるように構成されている。

また、マップＭにおいて、戻り油の圧力Ｐが圧力Ｐ１未満の場合、出力電流Ｉとしてゼロ（零）を設定するようになっている。コンバータ１４ｂにより出力電流Ｉをゼロ（零）に設定することで、発電機２８による発電を停止させ、回生用ポンプ２７の入力トルクを低減し、フォーク６の下降速度（リフトシリンダ５の収縮動作速度）の低下をさらに抑制することができる。

次に、以上のように構成されたフォークリフト１の作用について説明する。
まず、外部交流電源Ｓによりバッテリ１３を充電する方法について説明する。
フォークリフト１の運転者は、外部交流電源Ｓを、フォークリフト１の接続端子１６に接続するとともに、切替スイッチ１５を操作して、充電回路１４に電力を供給する電源を、外部交流電源Ｓに切り替える。この状態において、外部交流電源Ｓと充電回路１４（バッテリ１３）は通電されるとともに、充電が開始されるようになっている。具体的に説明すると、制御装置３０は、切替スイッチ１５から検出信号を入力し、電源（供給元）として外部交流電源Ｓが接続（選択）されたことを認識する。そして、制御装置３０は、外部交流電源Ｓから供給される交流電力の電圧（２００［Ｖ］）を、バッテリ１３に充電可能な電圧（５０［Ｖ］）に降圧させるようにコンバータ１４ｂを動作させる第１の制御を選択し、実行する。このため、外部交流電源Ｓから供給される交流電力は、整流回路１４ａにより直流電力に変換（整流）されるとともに、コンバータ１４ｂにより５０［Ｖ］に降圧されてバッテリ１３に供給され、充電が行われる。そして、バッテリ１３の充電が完了した後、運転者は、接続端子１６と外部交流電源Ｓとの接続を解除するとともに、切替スイッチ１５を操作して、充電回路１４に電力を供給する電源を、外部交流電源Ｓから発電機２８に切り替える。

次に、本実施形態のフォークリフト１において、荷役回生を行う動作について説明する。なお、以下の説明では、フォークリフト１において、荷物Ｗをフォーク６に載置し、所定の揚高に上昇させた状態であるものとする。また、切替スイッチ１５の操作により、充電回路１４に電力を供給する電源として発電機２８が接続されているものとする。

制御装置３０は、操作量センサ３１から検出信号を入力するとコントロールバルブ２４に制御信号を出力して戻り管路２６に切り替え動作させ、リフトシリンダ５の作動油を作動油タンク２０に還流させてフォーク６及び荷物Ｗの下降を開始させる。このとき、制御装置３０は、コントロールバルブ２４を全開に制御する。

次に、制御装置３０は、戻り油の圧力Ｐ、及びリフトレバー１１の操作量θに基づき、マップＭを参照して出力電流Ｉを決定する。具体的に説明すると、制御装置３０は、戻り油の圧力Ｐが圧力Ｐ１未満の場合には、出力電流Ｉをゼロ（零）に設定する。また、制御装置３０は、戻り油の圧力Ｐが圧力Ｐ１以上の場合には、戻り油の圧力Ｐとリフトレバー１１の操作量θに対応する出力電流Ｉに設定する。そして、制御装置３０は、コンバータ１４ｂに制御信号を出力し、決定した出力電流Ｉとなるようにコンバータ１４ｂの動作を制御する。そして、フォーク６は、リフトレバー１１の操作量θに応じた下降速度で下降される。

また、フォーク６の下降動作中（リフトシリンダ５の収縮動作中）には、戻り油により回生用ポンプ２７が回転され、該回生用ポンプ２７の回転に伴って発電機２８により発電（荷役回生）が行われる。制御装置３０は、切替スイッチ１５から検出信号を入力し、電源（供給元）として発電機２８が接続（選択）されていることを認識する。そして、制御装置３０は、発電機２８により発電された交流電力（回生電力）の電圧を、バッテリ１３に充電可能な電圧（５０［Ｖ］）で出力させるようにコンバータ１４ｂを動作させる第２の制御を選択し、実行する。このため、発電機２８により発電された交流電力は、整流回路１４ａにより直流電力に変換（整流）されるとともに、コンバータ１４ｂにより５０［Ｖ］で出力されてバッテリ１３に供給され、充電が行われる。本実施形態では、マップＭを参照し、コンバータ１４ｂの動作を制御するとともに、前記第１の制御又は前記第２の制御を選択し、実行する制御装置３０が、制御手段として機能している。

一方、制御装置３０は、フォーク６の下降動作中（リフトシリンダ５の収縮動作中）において、ティルトレバー１２が操作されると、該ティルトレバー１２の操作に基づきコントロールバルブ２４のリフト用制御弁を前記伸長位置、又は収縮位置に切り替えるように制御する。そして、ティルトシリンダ８は、荷役用ポンプ２３によりボトム室８ａ又はロッド室８ｂに作動油が供給されて伸縮動作し、マスト４を傾動動作させる。すなわち、本実施形態のフォークリフト１では、荷役用ポンプ２３及び荷役用モータ２５とは別体に、荷役回生専用の回生用ポンプ２７及び発電機２８を設けており、フォーク６の下降動作時において、荷役回生を行いつつティルト動作を行うことができるようになっている。

したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）荷役用ポンプ２３及び荷役用モータ２５とは別体に、回生用ポンプ２７及び発電機２８を設けた。このため、リフトシリンダ５から作動油を還流させる際、すなわちフォーク６の下降動作時において、回生用ポンプ２７及び発電機２８により荷役回生を行っている場合であっても、荷役用ポンプ２３を荷役用モータ２５により駆動させてティルトシリンダ８に作動油を供給し、ティルト動作を行うことができる。換言すれば、ティルト動作（力行）を行っている場合であっても、荷役回生を同時に行うことができる。このため、フォーク６を下降させながらティルト動作を行うことが多いフォークリフト１においても、荷役回生によって回生できるエネルギ量を増やすことができる。

（２）切替スイッチ１５を設け、該切替スイッチ１５を切り替え操作することにより、充電回路１４に電力を供給する電源（供給元）を、発電機２８と外部交流電源Ｓの間で切り替え可能とした。このため、１つの充電回路１４を発電機２８と外部交流電源Ｓとで共用することが可能となり、発電機２８で発電した交流電力（回生電力）をバッテリ１３に充電するための充電回路と、外部交流電源Ｓからの交流電力をバッテリ１３に充電するための充電回路とを、それぞれ別体で設ける必要がない。このため、従来からフォークリフト１に搭載されている充電回路１４に加えて、新たに荷役回生専用の充電回路（電力変換装置）を設ける必要がなく、部品点数の増加を抑制することができる。

（３）充電回路１４にコンバータ１４ｂを設け、該コンバータ１４ｂの動作を制御装置３０が制御することで、供給される電力の電圧をバッテリ１３に充電可能な電圧に変換するようにした。このため、充電回路１４に電力を供給する電源が、外部交流電源Ｓと発電機２８とに切り替えられたり、発電機２８の回転数が変動したりすることによって電圧が変動しても、バッテリ１３に充電可能な電圧で出力させることができる。このため、発電機２８と外部交流電源Ｓとで、充電回路１４を共用することができる。

（４）制御装置３０は、マップＭを参照するとともに、コンバータ１４ｂのデューティ比を制御して、発電機２８の出力電流Ｉ（出力トルク）を調整するようにした。このため、戻り油の圧力Ｐに応じて、リフトレバー１１の操作量θから算出されるフォーク６の下降速度（目標値）でフォーク６を下降させることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態について、図４にしたがって説明する。以下の説明では、既に説明した実施形態と同一構成及び同一制御内容について同一の符号を付すなどし、その重複する説明を省略又は簡略する。

図４に示すように、本実施形態の充電回路１４には、供給される交流電力の電圧をバッテリ１３に充電可能な電圧（例えば、５０［Ｖ］）に変換するトランス１９が備えられている。トランス１９の一次巻線１９ａには、複数の入力タップが設けられている。各入力タップＴ１〜Ｔ３には、それぞれ入力される交流電力の電圧が対応付けられており、入力タップＴ１〜Ｔ３毎にトランス１９の一次巻線１９ａと二次巻線１９ｂの巻数比が異なるように構成されている。そして、トランス１９は、各入力タップＴ１〜Ｔ３から、それぞれ対応する電圧の交流電力が入力（供給）されることで、二次巻線１９ｂ側からバッテリ１３を充電可能な電圧に変換して出力するようになっている。

本実施形態では、入力タップＴ１は、外部交流電源Ｓの電圧（例えば、２００［Ｖ］）に対応しており、入力タップＴ１から交流電力を入力した場合の一次巻線１９ａと二次巻線１９ｂの巻数比は、４：１となっている。このため、入力タップＴ１に入力された２００［Ｖ］の交流電力は、トランス１９の二次巻線１９ｂ側から５０［Ｖ］の電圧に変換されて出力されるようになっている。

また、入力タップＴ２は、２０［Ｖ］以上であって２５［Ｖ］未満の電圧に対応しており、入力タップＴ２から交流電力を入力した場合の一次巻線１９ａと二次巻線１９ｂの巻数比は、１：２．５となっている。このため、入力タップＴ２入力された２０［Ｖ］以上であって２５［Ｖ］未満の交流電力は、トランス１９の二次巻線１９ｂ側から５０［Ｖ］〜６２．５［Ｖ］の電圧に変換されて出力されるようになっている。

また、入力タップＴ３は、２５［Ｖ］以上であって３０［Ｖ］未満の電圧に対応するようになっており、入力タップＴ３から交流電力を入力した場合の一次巻線１９ａと二次巻線１９ｂの巻数比は、１：２となっている。このため、入力タップＴ３に入力された２５［Ｖ］以上であって３０［Ｖ］未満の交流電力は、トランス１９の二次巻線１９ｂから５０［Ｖ］〜６０［Ｖ］の電圧に変換されて出力されるようになっている。

充電回路１４には、トランス１９によりバッテリ１３に充電可能な電圧に変換された交流電力を直流電力に変換（整流）する整流回路１４ａが設けられている。そして、整流回路１４ａにより変換された直流電力は、バッテリ１３に充電されるようになっている。

また、充電回路１４と切替スイッチ１５との間には、電力を供給する発電機２８又は外部交流電源Ｓを接続する入力タップＴ１〜Ｔ３を切り替え可能なタップ切替スイッチ１７が配設されている。タップ切替スイッチ１７は、所定の制御信号を入力すると、接続する入力タップを切り替えるようになっている。また、タップ切替スイッチ１７は、電力を供給する発電機２８又は外部交流電源Ｓと、充電回路１４とを遮断する、非接続状態を取り得るように構成されている。

本実施形態のフォークリフト１において、制御装置３０には、発電機２８により発電される交流電力（回生電力）の電圧Ｖを検出する電圧検出手段としての電圧センサ１８が接続されている。電圧センサ１８は、発電機２８と切替スイッチ１５の間に介挿されており、検出した電圧Ｖに応じた検出信号を制御装置３０に出力するようになっている。制御装置３０は、電圧センサ１８から検出信号を入力して、発電機２８が発電する交流電力の電圧Ｖを認識するようになっている。

また、制御装置３０には、タップ切替スイッチ１７が接続されており、所定の制御信号を出力することによって、交流電力を供給する発電機又は外部交流電源Ｓを接続する入力タップの切り替え動作を制御可能になっている。

次に、以上のように構成されたフォークリフト１の作用について説明する。
まず、外部交流電源Ｓによりバッテリ１３を充電する方法について説明する。
フォークリフト１の運転者は、外部交流電源Ｓを、フォークリフト１の接続端子１６に接続するとともに、切替スイッチ１５を操作して、充電回路１４に電力を供給する電源を、外部交流電源Ｓに切り替える。この状態において、外部交流電源Ｓと充電回路１４（バッテリ１３）は通電されるとともに、充電が開始されるようになっている。具体的に説明すると、制御装置３０は切替スイッチ１５から検出信号を入力し、電源として外部交流電源Ｓが接続（選択）されたことを認識するとともに、タップ切替スイッチ１７に制御信号を出力し、入力タップＴ１に切り替えさせるように制御する。このため、外部交流電源Ｓの交流電力の電圧（２００［Ｖ］）は、トランス１９により５０［Ｖ］に降圧されるとともに、整流回路１４ａにより直流電力に変換されてバッテリ１３に供給され、充電が行われる。バッテリ１３の充電が完了した後、運転者は、接続端子１６と外部交流電源Ｓとの接続を解除するとともに、切替スイッチ１５を操作し、充電回路１４に電力を供給する電源を、外部交流電源Ｓから発電機２８に切り替える。

次に、本実施形態のフォークリフト１において、荷役回生を行う動作について説明する。なお、以下の説明では、切替スイッチ１５の操作により、充電回路１４に電力を供給する電源として発電機２８が接続されているものとする。

制御装置３０は、操作量センサ３１から検出信号を入力するとコントロールバルブ２４に制御信号を出力して戻り管路２６に切り替え動作させ、リフトシリンダ５の作動油を作動油タンク２０に還流させてフォーク６及び荷物Ｗの下降を開始させる。

フォーク６などの下降が開始されると、戻り油により回生用ポンプ２７が回転されるとともに、該回生用ポンプ２７の回転に伴って発電機２８が回転駆動され、交流電力が発電（荷役回生）される。

制御装置３０は、電圧センサ１８から検出信号を入力して発電機２８により発電された交流電力（回生電力）の電圧Ｖを認識する。そして、制御装置３０は、発電機２８の電圧Ｖが、２０［Ｖ］未満の場合、又は３０［Ｖ］以上であって２００［Ｖ］未満の場合には、タップ切替スイッチ１７を非接続状態となるように制御する。すなわち、トランス１９に設けられた何れの入力タップに接続しても、バッテリ１３を充電可能な電圧に変換できない場合には、非接続状態とするようになっている。

また、制御装置３０は、発電機２８の電圧Ｖが、２０［Ｖ］以上であって２５［Ｖ］未満の場合には、入力タップＴ２に切り替えさせるようにタップ切替スイッチ１７の動作を制御する。このため、発電機２８で発電された交流電力は、入力タップＴ２からトランス１９に供給され、バッテリ１３に充電可能な電圧（５０［Ｖ］〜６２．５［Ｖ］）に変換されるようになっている。また、制御装置３０は、発電機２８の電圧Ｖが、２５［Ｖ］以上であって３０［Ｖ］未満の場合には、入力タップＴ３に切り替えさせるようにタップ切替スイッチ１７の動作を制御する。このため、発電機２８で発電された交流電力は、入力タップＴ３からトランス１９に供給され、バッテリ１３に充電可能な電圧（５０［Ｖ］〜６０［Ｖ］）に変換されるようになっている。そして、トランス１９でバッテリ１３に充電可能な電圧に変換された交流電力は、整流回路１４ａにより直流電力に変換されてバッテリ１３に供給され、充電が行われる。本実施形態では、制御装置３０及びタップ切替スイッチ１７により、タップ切替手段が構成されている。

したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１），（２）に加えて、以下の効果を得ることができる。
（５）トランス１９に複数の入力タップＴ１〜Ｔ３を設けるとともに、タップ切替スイッチ１７により、電力を供給する発電機２８又は外部交流電源Ｓと接続する入力タップを切り替えるようにした。このため、充電回路１４に電力を供給する電源が、外部交流電源Ｓと発電機２８との間で切り替えられたり、発電機２８の回転数が変動したりすることによって電圧が変動しても、バッテリ１３に充電可能な電圧で出力させることができる。このため、発電機２８と外部交流電源Ｓとで、１つの充電回路１４を共用することができる。

（６）電圧センサ１８を設け、該電圧センサ１８の検出信号を入力した制御装置３０が、タップ切替スイッチ１７の動作を制御して入力タップＴ１〜Ｔ３を切り替えさせるようにした。このため、発電機２８で発電された交流電力（回生電力）の電圧Ｖが変動しても、バッテリ１３に充電可能な電圧に変換させることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 第１の実施形態において、図５に示すように、外部交流電源Ｓとして単相交流電源を用いるようにしてもよい。この場合、整流回路１４ａは、三相交流電力を直流電力に変換（整流）可能な、三相整流回路とする。整流回路１４ａを三相整流回路とすることで、発電機２８から供給される三相交流電力及び外部交流電源Ｓから供給される単相交流電力の何れも直流電力に変換（整流）することができる。このように構成することで、外部交流電源Ｓが単相交流電源であっても、充電回路１４を発電機２８と外部交流電源Ｓとで共用することができ、発電機２８用の充電回路と、外部交流電源Ｓ用の充電回路とを、それぞれ別体で設ける必要がない。

○ 第１の実施形態において、圧力センサ３５は、コントロールバルブ２４と回生用ポンプ２７との間に配設してもよく、回生用ポンプ２７と作動油タンク２０との間に配設してもよい。このように構成しても、戻り油の圧力Ｐを検出することができる。しかし、コントロールバルブ２４や回生用ポンプ２７を通過する際に圧力損失を起こすことから、より正確な圧力を検出するために、圧力センサ３５をコントロールバルブ２４よりリフトシリンダ５側に配設することがより好ましい。

○ 第１の実施形態において、制御装置３０は、外部交流電源Ｓ又は発電機２８から交流電力の供給を受けることが可能であることを確認してから、交流電力を供給する供給元に対応する制御を選択し、実行するようにしてもよい。この場合、供給される交流電力の電圧を検出する電圧センサを切替スイッチ１５に配設し、該電圧センサと制御装置３０とを接続する。そして、制御装置３０は、電圧センサからの検出信号に基づき、外部交流電源Ｓ又は発電機２８から充電回路１４に交流電力が供給されていることを認識してから、交流電力を供給する供給元に対応する制御を選択し、実行するようにする。

○ 第１の実施形態において、制御装置３０は、外部交流電源Ｓと接続端子１６とが接続されたことを契機として、外部交流電源Ｓに対応する制御（第１の制御）を選択し、実行するようにしてもよい。具体的には、接続端子１６に検出スイッチを配設し、外部交流電源Ｓと接続端子１６との接続を検出するようにする。また、制御装置３０は、外部交流電源Ｓと接続端子１６との接続が解除されたことを契機として、発電機２８に対応する制御（第２の制御）を選択し、実行するようにしてもよい。この場合、外部交流電源Ｓと接続端子１６との接続が解除されたことを検出スイッチにより検出するようにする。

○ 第１の実施形態において、外部交流電源Ｓが接続端子１６に接続され、外部交流電源Ｓと発電機２８の両方から交流電力の供給を受けることが可能な場合、外部交流電源Ｓから優先的に交流電力の供給を受けるように構成してもよい。この場合、接続端子１６に検出スイッチを配設し、外部交流電源Ｓと接続端子１６との接続を検出するようにする。また、制御装置３０は、切替スイッチ１５の切り替え動作を制御可能に構成する。そして、制御装置３０は、接続端子１６に外部交流電源Ｓが接続されていることを検出すると、切替スイッチ１５の動作を制御して、充電回路１４に外部交流電源Ｓを接続させるとともに、外部交流電源Ｓに対応する制御（第１の制御）を選択し、実行するようにする。

○ 第１の実施形態において、マップＭに代えて、戻り油の圧力Ｐ、リフトレバー１１の操作量θをもとに出力電流Ｉを算出する関係式を用いてもよい。
○ 第２の実施形態において、タップ切替スイッチ１７と切替スイッチ１５とを一体に構成してもよい。

○ 第２の実施形態において、入力タップＴ１〜Ｔ３は３種類に限られず、２種類でもよく、４種類以上であってもよい。例えば、トランス１９に、３０［Ｖ］以上であって２００［Ｖ］未満の電圧に対応する入力タップを設けるとともに、発電機２８で発電した交流電力の電圧を降圧してバッテリ１３に充電可能な電圧としてもよい。また、第２の実施形態において、トランス１９に供給される交流電力の電圧をさらに細分化し、それぞれの電圧に対応する入力タップを設けるとともに、制御装置３０及びタップ切替スイッチ１７により切り替えるようにしてもよい。

○ 各実施形態において、切替スイッチ１５は、外部交流電源Ｓを接続端子１６に接続することにより、自動的に切り替わるようにしてもよい。例えば、切替スイッチ１５と接続端子１６との間に電圧センサを配設するとともに制御装置３０に接続する。そして、制御装置３０は、電圧センサにより所定の電圧が検出されたことを条件に切替スイッチ１５の切り替え動作を制御して、充電回路１４に接続される電源として外部交流電源Ｓを接続（選択）させるようにしてもよい。また、充電動作を開始するための充電開始スイッチを設け、充電開始スイッチがＯＮされることにより、制御装置３０が切替スイッチ１５の切り替え動作を制御してもよい。また、外部交流電源Ｓが接続端子１６に接続されることにより、外部交流電源Ｓが接続（選択）されるように、切替スイッチ１５が機械的に切り替え動作されるように構成してもよい。

○ 本実施形態において、作動油を用いた油圧機構によりフォーク６の昇降動作や、マスト４の傾動動作を行ったが、非圧縮性の液体であればどのような液体を用いた動力機構としてもよい。

○ 各実施形態において、フォークリフト１は、エンジン式や、ハイブリッド方式のフォークリフトとしてもよい。

フォークリフトの側面図。 第１の実施形態における荷役回生装置の油圧回路及び電気的構成を示すブロック図。 出力電流（出力トルク）を決定するためのマップを説明する説明図。 第２の実施形態における荷役回生装置の油圧回路及び電気的構成を示すブロック図。 別例における荷役回生装置の油圧回路及び電気的構成を示すブロック図。

符号の説明

１…フォークリフト、４…マスト、５…リフトシリンダ、６…フォーク、７…リフトブラケット、８…ティルトシリンダ、１３…バッテリ、１４…充電回路、１４ａ…整流回路、１４ｂ…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５…切替スイッチ、１６…接続端子、１７…タップ切替スイッチ、１８…電圧センサ、１９…トランス、２１…供給管路、２３…荷役用ポンプ、２４…コントロールバルブ、２５…荷役用モータ、２７…回生用ポンプ、２８…発電機、３０…制御装置、Ｔ１〜Ｔ３…入力タップ、Ｓ…外部交流電源。

Claims (6)

1. 荷役手段を昇降動作させるためのリフトシリンダと、
   前記荷役手段を傾動動作させるためのティルトシリンダと、
   荷役用ポンプによる液体の供給、及び液体の還流により、前記リフトシリンダ及び前記ティルトシリンダを駆動して前記荷役手段を動作させる液体圧機構と、
   電力を蓄えるバッテリと、
   外部交流電源から交流電力の供給を受けるための接続端子と、
   供給される交流電力を、前記バッテリに充電可能な電圧の直流電力に変換し、前記バッテリを充電する充電回路と、を備えたフォークリフトに搭載される荷役回生装置において、
   前記リフトシリンダから還流される液体により回転される回生用ポンプと、
   前記回生用ポンプの回転により駆動して交流電力を発電する発電機と、
   前記充電回路が交流電力の供給を受ける供給元を、前記接続端子及び前記発電機の何れかに切り替え可能な切替手段と、を備えていることを特徴とする荷役回生装置。
2. 前記充電回路の動作を制御可能な制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記充電回路に対し前記外部交流電源から供給される交流電力を、前記バッテリに充電可能な電圧の直流電力に変換させる第１の制御と、前記充電回路に対し前記発電機から供給される交流電力を、前記バッテリに充電可能な電圧の直流電力に変換させる第２の制御とを実行可能に構成され、
   前記充電回路に前記接続端子が接続されている場合には、前記第１の制御を選択して実行し、前記充電回路に前記発電機が接続されている場合には、前記第２の制御を選択して実行することを特徴とする請求項１に記載の荷役回生装置。
3. 前記充電回路は、入力される交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路により変換された直流電力の電圧を、スイッチング素子のオン・オフ動作により、前記バッテリに充電可能な電圧で出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、を含み、
   前記制御手段は、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御することを特徴とする請求項２に記載の荷役回生装置。
4. 前記制御手段は、前記スイッチング素子のデューティ比を変更して前記発電機の出力電流を調整することにより、前記荷役手段の下降速度を制御することを特徴とする請求項３に記載の荷役回生装置。
5. 前記充電回路は、入力される交流電力の電圧を、前記バッテリに充電可能な電圧に変換するトランスと、前記トランスにより前記バッテリに充電可能な電圧に変換された交流電力を、直流電力に変換する整流回路と、を含み、
   前記トランスには、入力される交流電力の電圧に対応する複数の入力タップが設けられており、
   前記荷役回生装置は、
   前記発電機で発電される電力の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記発電機で発電される交流電力の電圧に応じて、前記複数の入力タップの中から対応する入力タップを選択し、該選択した入力タップから前記発電機で発電される交流電力が前記トランスに入力されるように切り替えるタップ切替手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の荷役回生装置。
6. 請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の荷役回生装置を搭載したフォークリフト。

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