JP2013170596A - 圧油エネルギ回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】圧力変換器の故障リスクの軽減化と小型化とを可能とし、且つ効率よくエネルギを回収できる圧油エネルギ回収システムを提供する。
【解決手段】油圧アクチュエータ４からの戻り圧油を圧油エネルギとして回収する圧油エネルギ回収システムであって、油圧アクチュエータ４からの戻り圧油の流出先をタンク１２あるいは回収管路Ｌｘに切換える回収弁１９と、回収弁１９から供給される戻り圧油の圧力を増圧変換する圧力変換手段２０と、戻り圧油を蓄える第１の蓄圧手段２２と、圧力変換手段２０により増圧変換された圧油を蓄える第２の蓄圧手段２４と、第１の蓄圧手段２２に蓄えた圧油を低負荷油圧アクチュエータに供給／遮断する第１回生手段１８と、第２の蓄圧手段２４に蓄えた圧油を高負荷油圧アクチュエータに供給／遮断する第２回生手段２５とを有し、第１回生手段１８と第２回生手段２５とを選択的に制御する制御手段３０とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベル等の油圧回路に設けられる圧油エネルギ回収システムに関する。

一般に、油圧ショベルは、フロント作業機であるブーム、アーム、及びバケットのそれぞれを駆動する油圧シリンダと、旋回体や走行体のそれぞれを駆動する油圧モータ等からなる複数の油圧アクチュエータを有していて、これらの油圧アクチュエータを適宜操作することにより、土砂の掘削、移動等の作業を行うものである。

このような油圧ショベルにおいて、油圧アクチュエータからの戻り圧油のエネルギで高圧油を貯圧し、その貯圧した高圧油をアクチュエータの作動エネルギとして再利用する圧油回収再利用システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

この圧油回収再利用システムは、アクチュエータに圧油を供給する主油圧ポンプと、アクチュエータからの戻り圧油が供給される第１回路と、前記第１回路が接続した第１ポンプ・モータ及びこの第１ポンプ・モータと機械的に連結されて第２回路に接続した可変容量型の第２ポンプ・モータを備えた圧力変換器と、前記第１回路と主油圧ポンプの吐出路を連通する第３回路と、前記第２回路に設けた貯圧器と、前記第３回路を、圧油流れを許容する状態と阻止する状態とに切換える再生弁と、前記第２回路を連通、遮断する貯圧弁と、前記第２回路における貯圧弁よりも第２ポンプ・モータ寄りと主油圧ポンプの吐出路との間に設けたシーケンス弁と、より構成したことを特徴としている。

国際公開第ＷＯ９８／０１３６０３号パンフレット

上述した従来技術によれば、再生弁で第３回路を圧油流れを阻止する状態に切換えることで、戻り圧油によって第１ポンプ・モータがモータ作用して第２ポンプ・モータがポンプ作用するから、貯圧器に高圧油を貯圧できる。また、再生弁で第３回路を圧油流れを許容する状態に切換えることで、貯圧された高圧油で第２ポンプ・モータがモータ作用して第１ポンプ・モータがポンプ作用するから、第１回路へ圧油が吐出されて第３回路を介して主油圧ポンプの吐出路に供給される。これによって、アクチュエータの戻り圧油のエネルギを他のアクチュエータの作動のためにも再利用することができる。

ところで、上述した圧油回収再利用システムを構成する圧力変換器の容量は、流入する圧油の最大流量に応じて設定される。このため、例えば、戻り圧油の全流量を回収可能な圧力変換器を実現させようとすると、大容量に対応する大型の圧力変換器が必要となり、製造コストの上昇を招くと共に、建設機械における設置スペースの問題が発生する。

設置スペースの問題に対して、大容量の圧力変換器を単純に小型化させた場合、大量の圧油が流入するので、圧力変換器の過回転による破損のリスクが増大する。このため、圧力変換器が回収しきれない戻り圧油の流量はタンクにブリードオフさせる必要が生じ、エネルギの回収効率を減少させてしまうという問題が生じる。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、圧力変換器の故障リスクの軽減化と小型化とを可能とし、且つ効率よくエネルギを回収できる圧油エネルギ回収システムを提供するものである。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、油圧ポンプと、タンクと、前記油圧ポンプからの圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量及び方向を制御する複数の方向切換弁と、前記油圧ポンプからの圧油を前記方向切換弁に供給する主回路とを有し、前記複数の油圧アクチュエータの内の１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油を圧油エネルギとして回収する圧油エネルギ回収システムであって、前記複数の油圧アクチュエータは、操作油圧の低い低負荷油圧アクチュエータと、前記低負荷油圧アクチュエータの操作油圧より高い操作油圧が必要な複数の高負荷油圧アクチュエータとからなり、前記１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油の流出先を前記タンクあるいは回収管路に切換える回収弁と、前記回収管路に設けられ、前記回収弁から供給される戻り圧油の圧力を増圧変換する圧力変換手段と、前記回収弁と前記圧力変換手段との間の前記回収管路に設けられ、前記戻り圧油を蓄える第１の蓄圧手段と、前記圧力変換手段により増圧変換された圧油を蓄える第２の蓄圧手段と、前記第１の蓄圧手段に蓄えた圧油を前記低負荷油圧アクチュエータに供給／遮断する第１回生手段と、前記第２の蓄圧手段に蓄えた圧油を前記高負荷油圧アクチュエータに供給／遮断する第２回生手段とを有し、前記第１回生手段と前記第２回生手段とを選択的に制御する制御手段とを備えたものとする。

また、第２の発明は、油圧ポンプと、タンクと、前記油圧ポンプからの圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量及び方向を制御する複数の方向切換弁と、前記油圧ポンプからの圧油を前記方向切換弁に供給する主回路とを有し、前記複数の油圧アクチュエータの内の１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油を圧油エネルギとして回収する圧油エネルギ回収システムであって、前記複数の油圧アクチュエータは、操作油圧の低い低負荷油圧アクチュエータと、前記低負荷油圧アクチュエータの操作油圧より高い操作油圧が必要な複数の高負荷油圧アクチュエータとからなり、前記１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油の流出先を前記タンクあるいは回収管路に切換える回収弁と、前記回収管路に設けられ、前記回収弁から供給される戻り圧油の圧力を増圧変換する圧力変換手段と、前記回収弁と前記圧力変換手段との間の前記回収管路に設けられ、前記戻り圧油を蓄える第１の蓄圧手段と、前記圧力変換手段により増圧変換された圧油を蓄える第２の蓄圧手段と、前記複数の油圧アクチュエータを駆動するために前記複数の方向切換弁を制御する各々の操作指令入力手段と、前記第１の蓄圧手段と前記低負荷油圧アクチュエータに連通する主回路とを接続する第１回生回路と、前記第１回生回路に設けられ、前記第１の蓄圧手段と前記低負荷油圧アクチュエータに連通する主回路との連通／遮断を制御する第１回生手段と、前記第２の蓄圧手段と前記主回路とを接続する第２回生回路と、前記第２回生回路に設けられ、前記第２の蓄圧手段と前記主回路との連通／遮断を制御する第２回生手段とを有し、前記操作指令入力手段の入力値に基づいて前記第１回生手段と前記第２回生手段とを選択的に制御する制御手段とを備えたものとする。

更に、第３の発明は、油圧ポンプと、タンクと、前記油圧ポンプからの圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量及び方向を制御する複数の方向切換弁と、前記油圧ポンプからの圧油を前記方向切換弁に供給する主回路とを有し、前記複数の油圧アクチュエータの内の１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油を圧油エネルギとして回収する圧油エネルギ回収システムであって、前記１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油の流出先を前記タンクあるいは回収管路に切換える回収弁と、前記回収管路に設けられ、前記回収弁から供給される戻り圧油の圧力を増圧変換する圧力変換手段と、前記回収弁と前記圧力変換手段との間の前記回収管路に設けられ、前記戻り圧油を蓄える第１の蓄圧手段と、前記圧力変換手段により増圧変換された圧油を蓄える第２の蓄圧手段と、前記第１の蓄圧手段の圧力を検出する第１圧力検出手段と、前記第２の蓄圧手段の圧力を検出する第２圧力検出手段と、前記主回路の圧力を検出する第３圧力検出手段と、前記第１の蓄圧手段または前記第２の蓄圧手段と前記主回路とを接続する回生回路と、前記回生回路に設けられ、前記第１の蓄圧手段と前記主回路との連通、または、前記第２の蓄圧手段と前記主回路との連通、または、前記第１及び第２の蓄圧手段と前記主回路との遮断を切換える回生切換え手段とを有し、前記第１乃至第３圧力検出手段の検出した圧力値に基づいて前記回生切換え手段を選択的に制御する制御手段とを備えたものとする。

本発明によれば、油圧アクチュエータからの戻り圧油を蓄える第１のアキュムレータと、油圧アクチュエータからの戻り圧油を増圧する圧力変換器と、圧力変換器が増圧した圧油を蓄える第２のアキュムレータとを設けたので、油圧アクチュエータからの戻り圧油が大流量の場合であっても、第１のアキュムレータで戻り圧油の一部を蓄圧しつつ、戻り圧油のその他で圧力変換器を駆動することができる。このことにより、圧力変換器の過回転などの故障リスクを軽減することができる。また、圧力変換器で回収しきれない圧油の流量は、第１のアキュムレータが回収するので、圧力変換器のサイズを小型化することができる。この結果、製造コストの軽減化とエネルギ回収の効率化が図れる。

本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態の構成を示す回路図である。 図１に示す本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態における方向切換弁を拡大して示すシンボル図である。 本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態における回収弁の制御フローを示すフローチャート図である。 本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態における油圧ポンプと第１回生弁の制御フローを示すフローチャート図である。 本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態における油圧ポンプと第２回生弁の制御フローを示すフローチャート図である。 本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態におけるポンプ容量指令の特性を示す特性図である。 本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態における減トルク制御を説明する特性図である。 本発明の圧油エネルギ回収システムの第２の実施の形態の構成を示す回路図である。 本発明の圧油エネルギ回収システムの第２の実施の形態における油圧ポンプと回生切換弁の制御フローを示すフローチャート図である。

以下、本発明の圧油エネルギ回収システムの実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態の構成を示す回路図、図２は図１に示す本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態における方向切換弁を拡大して示すシンボル図である。本実施の形態において、本発明の圧油エネルギ回収システムは油圧ショベルに適用したものである。油圧ショベルは、ブーム，アーム等から構成されるフロント作業機を備えている。図１において、１は動力源であるエンジン、２はエンジン１に駆動される可変容量型の油圧ポンプを示す。この油圧ポンプ２は可変容量機構として例えば斜板を有していて、この斜板の傾転角を容量制御装置２ａで調整することにより油圧ポンプ２の容量（押しのけ容積）を変化させ、圧油の吐出流量を制御している。

油圧ポンプ２から吐出される圧油を旋回モータ３、ブームシリンダ４、アームシリンダ５の各アクチュエータへ供給する主回路Ｌｐには、圧油の方向と流量を制御する方向切換弁６〜８と、油圧ポンプ２の過負荷を防止するために、主回路Ｌｐ内の圧力を制限するリリーフ弁１６と、主回路Ｌｐの圧力を検出する圧力センサ１７とが設けられている。リリーフ弁１６は、油圧配管内の圧力が設定圧力以上に上昇した場合に、主回路Ｌｐの圧油を戻り回路Ｌｔを介してタンク１２へ逃がすものである。

ここで、本実施の形態においては、アームを駆動するアームシリンダ５を低負荷アクチュエータと称し、この低負荷アクチュエータに対して、アームシリンダ５を動作させるのに必要な圧油の圧力（操作油圧）以上の圧油の供給が、動作に必要となるアクチュエータである旋回モータ３とブームシリンダ４とを高負荷アクチュエータと称する。

方向切換弁６〜８は、３位置６ポートの切換弁であって、その各パイロット操作部へ供給されるパイロット圧力により、各スプール位置を切り替えられて、油圧ポンプ２からの圧油を各アクチュエータ３〜５に供給する。ここで、旋回用方向切換弁６は旋回モータ３に、ブーム用方向切換弁７はブームシリンダ４に、アーム用方向切換弁８はアームシリンダ５に、それぞれ対応している。また、各方向切換弁６〜８は、図２に示すように、油圧ポンプ２からの圧油が供給される入口ポート６ａ，７ａ，８ａと、タンク１２に連通する戻り回路Ｌｔに接続される出口ポート６ｂ，７ｂ，８ｂと、中立位置のときに連通するセンターポート６ｃ，７ｃ，８ｃと、各アクチュエータ３〜５側に接続する接続ポート６ｄ，６ｅ，７ｄ，７ｅ，８ｄ，８ｅと、パイロット操作部６ｆ，６ｇ，７ｆ，７ｇ，８ｆ，８ｇと、中立復帰用のばね６ｈ，６ｉ，７ｈ，７ｉ，８ｈ，８ｉとを有している。

方向切換弁６〜８のパイロット操作部６ｆ，６ｇ，７ｆ，７ｇ，８ｆ，８ｇへのパイロット圧力がゼロのときには、これら方向切換弁６〜８のスプールは中立位置に配置される。このことにより、各方向切換弁６〜８においてセンターポート６ｃ，７ｃ，８ｃが連通するので、油圧ポンプ２から供給される圧油は、主回路Ｌｐと各方向切換弁６〜８とを直列に介して戻り回路Ｌｔへ供給される。

方向切換弁６〜８の下流側には戻り回路Ｌｔが設けられている。戻り回路Ｌｔの上流側である一端側は、方向切換弁６〜８ののうちの最下流側に位置するアーム用方向切換弁８に接続されていて、戻り回路Ｌｔの下流側である他端側は、タンク１２へと接続されている。戻り回路Ｌｔには、旋回用方向切換弁６，ブーム用方向切換弁７，及びアーム用方向切換弁８の出口ポート６ｂ，７ｂ，８ｂがそれぞれ管路を介して接続されている。

主回路Ｌｐは、旋回用方向切換弁６の入口ポート６ａにアクチュエータである旋回モータ３側からの圧油の流出を防止するロードチェック弁９を介して接続されている。また、主回路Ｌｐは、ブーム用方向切換弁７の入口ポート７ａにアクチュエータであるブームシリンダ４側からの圧油の流出を防止するロードチェック弁１０を介して接続されている。また、主回路Ｌｐは、アーム用方向切換弁８の入口ポート８ａにアクチュエータであるアームシリンダ５側からの圧油の流出を防止するロードチェック弁１１と後述する第１回生弁１８の他のポートとを介して接続されている。つまり、主回路Ｌｐは、各方向切換弁６〜８の入口ポート６ａ，７ａ，８ａとそれぞれパラレルに接続している。

なお、アーム用方向切換弁８の入口ポート８ａは、第１回生弁１８の切換えにより、後述する第１回生回路Ｌｙとも接続可能になっている。換言すると、アーム用方向切換弁８の入口ポート８ａは、第２回生回路Ｌｚ及び主回路Ｌｐ、または、第１回生回路Ｌｙと、第１回生弁１８の切換え（他のポート／一のポート）によって選択的に接続されている。

主回路Ｌｐには、第２回生回路Ｌｚを介して第２アキュムレータ（第２蓄圧器）２４が接続されている。第２回生回路Ｌｚは、第２アキュムレータ２４に蓄圧された圧油を主回路Ｌｐに供給する回路で、第２アキュムレータ２４と主回路Ｌｐとを接続する回路である。

第２回生回路Ｌｚと第２アキュムレータ２４には第２蓄圧管路Ｌａ２が接続されている。第２蓄圧管路Ｌａ２には、第２蓄圧管路Ｌａ２への圧油の流入を許可するチェック弁２３を介して後述する圧力変換器２０を構成する第２油圧ポンプ２０ｂが連結されている。

第２回生回路Ｌｚには、２位置２ポートの電磁切換弁である第２回生弁２５と、この第２回生弁２５から主回路Ｌｐを介して各方向切換弁６〜８の入口側へ圧油の流入を許可する回生チェック弁２６とが接続されている。

第２回生弁２５は、一端側にばね２５ｂを有し、コントローラ３０からの電気指令が電磁操作部２５ａに入力されるように構成されている。コントローラ３０から閉指令が出力される場合には、ポートは遮断され、第２回生回路Ｌｚを遮断し、開指令が出力されると、ポートを連通し、第２回生回路Ｌｚを連通状態にして、第２アキュムレータ２４から圧油を主回路Ｌｐに流入させる。

アクチュエータであるブームシリンダ４のボトム側油室とブーム用方向切換弁７の接続ポート７ｄとを接続する管路には、ブームシリンダ４のボトム側油室からの戻り圧油の流入先を、回収回路Ｌｘまたはブーム用方向切換弁７のいずれかに切換える２位置３ポートの電磁切換弁である回収弁１９が設けられている。回収回路Ｌｘは、ブームシリンダ４のボトム側油室からの戻り圧油を後述する圧力変換器２０及び第１アキュムレータ２２に供給する回路である。

回収弁１９は、一端側にばね１９ｂを有し、コントローラ３０からの電気指令が電磁操作部１９ａに入力されるように構成されている。コントローラ３０から回収指令が出力されない場合には、ブームシリンダ４のボトム側油室とブーム用方向切換弁７の接続ポート７ｄとが連通するポート位置（他方のポート）が選択され、コントローラ３０から回収指令が出力されると、ブームシリンダ４のボトム側油室と回収回路Ｌｘとが連通するポート位置（一方のポート）が選択され、ボトム側油室とブーム用方向切換弁７の接続ポート７ｄとは遮断される。

回収回路Ｌｘの一端側は、上述したように回収弁１９の一方のポートに接続されている。回収回路Ｌｘの他端側は、２方に分岐されていて、一方の他端には圧力変換器２０を構成する油圧モータ２０ａが接続されている。回収回路Ｌｘの他端側の他方の他端には、第１蓄圧管路Ｌａ１と、第１蓄圧管路Ｌａ１への圧油の流入を許可するチェック弁２１とを介して第１アキュムレータ２２が接続されている。

第１蓄圧回路Ｌａ１と第１アキュムレータ２２には、第１回生回路Ｌｙの一端側が接続されている。第１回生回路Ｌｙの他端側には、２位置３ポートの電磁切換弁である第１回生弁１８の１つのポートが接続されている。第１回生回路Ｌｙは、第１アキュムレータ２２に蓄圧された圧油をアーム用方向切換弁８の入口ポート８ａに供給する回路で、第１アキュムレータ２２とアーム用方向切換弁８の入口ポート８ａとを第１回生弁１８を介して接続する回路である。

第１回生弁１８は、一端側にばね１８ｂを有し、コントローラ３０からの電気指令が電磁操作部１８ａに入力されるように構成されている。コントローラ３０から第１回生指令が出力されない場合には、主回路Ｌｐとアーム用方向切換弁８の入口ポート８ａとが連通するポート位置が選択され、第２回生回路Ｌｚからの圧油または油圧ポンプ２からの圧油が、ロードチェック弁１１を介してアーム用方向切換弁８に供給される。一方、コントローラ３０から第１回生指令が出力されると、第１回生回路Ｌｙとアーム用方向切換弁８の入口ポート８ａとが連通するポート位置が選択され、第１回生回路Ｌｙからの圧油が、ロードチェック弁１１を介してアーム用方向切換弁８に供給される。

圧力変換器（圧力変換手段）２０は、油圧モータ２０ａと第２油圧ポンプ２０ｂとから構成され、互いの駆動軸を連結している。このことにより、油圧モータ２０ａ側に圧油が供給されるとその圧油により駆動トルクが発生し、この駆動トルクにより第２油圧ポンプ２０ｂが駆動される。この時、第２油圧ポンプ２０ｂの容量を変えることで、油圧モータ２０ａに供給される圧油の圧力を第２油圧ポンプ２０ｂの出口で増圧変換できる。第２油圧ポンプ２０ｂから吐出される圧油は、第２油圧ポンプ２０ｂから第２アキュムレータ２４への圧油の供給のみを許容するチェック弁２３が設けられている第２蓄圧管路Ｌａ２を経て、第２アキュムレータ２４へ蓄圧されるようになっている。圧力変換器２０における油圧モータ２０ａの入口側は、回収回路Ｌｘと回収弁１９とを介してブームシリンダ４のボトム側油室に連結している。

例えば、コントローラ３０から回収弁１９へ回収指令が出力されると、回収弁１９は、ブームシリンダ４のボトム側油室と回収回路Ｌｘとが連通するポート位置に切り換わる。このことにより、ブームシリンダ４のボトム側油室からの戻り圧油が、回収回路Ｌｘを介して圧力変換器２０の油圧モータ２０ａと、チェック弁２１と第１蓄圧管路Ｌａ１とを介して第１アキュムレータ２２とに導かれる。

本実施の形態においては、油圧モータ２０ａは固定容量型、第２の油圧ポンプ２０ｂは可変容量型であって、第２油圧ポンプ２０ｂの容量を可変する第２容量制御装置２０ｃには、コントローラ３０から電気指令が出力されて容量制御が行われている。

ここで、圧力変換器２０の変換損失を無視すると、油圧モータ２０ａの入力油圧動力（=Ｐｍ・ｑｍ）と、油圧モータ２０ａと駆動軸で接続された第２油圧ポンプ２０ｂの出力動力（=Ｐａｃ２・ｑｐ）とが釣り合うので、Ｐｍ・ｑｍ＝Ｐａｃ・ｑｐという等式が成り立つ。この結果、第２油圧ポンプ２０ｂの目標油圧ポンプ容量ｑｐは、次の式（１）に従って算出される。
ｑｐ＝（Ｐｍ・ｑｍ）／Ｐａｃ２・・・・（１）
ここで、Ｐｍはモータ入口圧力である回収回路Ｌｘの圧力、ｑｍは油圧モータ２０ａの容量、Ｐａｃ２は第２アキュムレータ２４の圧力、ｑｐは第２油圧ポンプ２０ｂの目標油圧ポンプ容量とする。

第２油圧ポンプ２０ｂの吐出油はチェック弁２３を経て第２蓄圧回路Ｌａ２へ導かれるが、チェック弁２３の通過抵抗は微小なので無視することができる。したがって、第２油圧ポンプ２０ｂが目標油圧ポンプ容量ｑｐで動作した場合の吐出圧力は第２アキュムレータ２４の圧力Ｐａｃ２と等しくなる。コントローラ３０は、この目標油圧ポンプ容量ｑｐを若干上回る値を目標指令として第２油圧ポンプ２０ｂの第２容量制御装置２０ｃへ出力している。

各アクチュエータ３〜５への指令入力手段である操作レバーは、旋回レバー１３、ブームレバー１４、及びアームレバー１５で構成されている。各操作レバーは図示しないパイロット弁を有していて、各々が操作量にほぼ比例したパイロット圧力を発生する。旋回レバー１３のパイロット圧力は、操作方向に応じて旋回用方向切換弁６の両操作部６ｆ，６ｇに接続された各パイロット回路のいずれかに供給され、同様にブームレバー１４のパイロット圧力は、ブーム用方向切換弁７の操作部７ｆ，７ｇに接続された各パイロット回路に供給され、アームレバー１５のパイロット圧力は、アーム用方向切換弁８の操作部８ｆ，８ｇに接続された各パイロット回路に供給される。

旋回レバー１３の各パイロット回路には、これらのパイロット圧力を検出する指令圧力センサ１３ａと１３ｂとを設け、ブームレバー１４の各パイロット回路には、これらのパイロット圧力を検出する指令圧力センサ１４ａと１４ｂとを設けている。同様に、アームレバー１５の各パイロット回路には、これらのパイロット圧力を検出する指令圧力センサ１５ａと１５ｂとを設けている。これらの指令圧力センサ１３ａ〜１５ｂからの検出信号は、コントローラ３０に入力されている。

圧力センサ１７（第３圧力検出手段）は主回路Ｌｐの圧力を検出する。また、圧力センサ２７（戻り圧油圧力検出手段）は、ブームシリンダ４のボトム側油室の圧力を検出するために、ブームシリンダ４のボトム側油室の近傍に設けられている。さらに、圧力センサ２８（第１圧力検出手段）は、第１アキュムレータ２２の圧力を検出するために、第１回生回路Ｌｙに設けられている。また、圧力センサ２９（第２圧力検出手段）は、第２アキュムレータ２４の圧力を検出するために、第２回生回路Ｌｚに設けられている。圧力センサ１７からの主回路Ｌｐの圧力検出信号と、圧力センサ２７からのブームシリンダ４のボトム側油室の圧力検出信号と、圧力センサ２８からの第１アキュムレータ２２の圧力検出信号と、圧力センサ２９からの第２アキュムレータ２４の圧力検出信号とはコントローラ３０に入力されている。

コントローラ（制御装置）３０は、各圧力センサ１３ａ〜１５ｂ，１７，２７，２８，２９からの検出信号を取込む入力部と、これらの検出信号を基に後述する演算処理を実行する演算部と、油圧ポンプ２の容量制御装置２ａと圧力変換器２０を構成する第２油圧ポンプ２０ｂの第２容量制御装置２０ｃとに演算部で算出した各容量制御指令を出力すると共に、第１回生弁１８の電磁操作部１８ａと第２回生弁２５の電磁操作部２５ａと回収弁１９の電磁操作部１９ａとに演算部で算出した各指令を出力する出力部とを備えている。コントローラ３０は、圧力変換器２０を構成する第２油圧ポンプ２０ｂと油圧ポンプ２の容量制御を行う容量制御手段と、回収弁１９の切換え制御を行う回収制御手段と、第１回生弁１８の切換え制御を行う第１回生制御手段と、第２回生弁２５の開閉制御を行う第２回生制御手段とを備えている。

次に、本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態における動作について説明する。
図１において、全ての操作レバー１３〜１５の操作量がゼロ（非操作）の場合、油圧ポンプ２から主回路Ｌｐへ吐出される圧油は、方向切替弁６〜８のセンターポート６ｃ〜８ｃを介して、全流量が戻り回路Ｌｔへ送られ、油圧ポンプ２の容量制御装置２ａは、コントローラ３０からの指令信号を受けて油圧ポンプ２の容量を最小としている。ここで、ブームシリンダ４のヘッダ側油室には、フロント作業機を保持することにより生じる圧油の圧力が生じている。

次に、操作レバーの１つであるブームレバー１４を下げ操作すると、ブーム用方向切換弁４が切り換わると共に、指令圧力センサ１４ａが、ブームレバー１４の下げ操作量に応じたパイロット圧力を検出してコントローラ３０に出力する。ブーム用方向切換弁４の切換えにより、主回路Ｌｐの圧油はブームシリンダ４のロッド側油室へ導かれ、ピストンロッドに連結したブームが下げ方向に駆動する。

コントローラ３０は、ブームレバー１４の下げ操作量に比例して油圧ポンプ２の吐出流量を増加させるように、容量制御装置２ａに吐出流量増指令を出力する。また、コントローラ３０は、回収弁１９に回収指令を出力する。このことにより、ブームシリンダ４のボトム側油室と回収回路Ｌｘとが連通し、ブームシリンダ４のボトム側油室からの戻り圧油は、回収回路Ｌｘへ導かれる。

回収回路Ｌｘに導かれた戻り圧油の一部は、第１アキュムレータ２２の圧力が低いときは、チェック弁２１と第１蓄圧回路Ｌａ１とを介して第１アキュムレータ２２に導入されて蓄圧される。また、戻り圧油の残部は、圧力変換器２０の油圧モータ２０ａに導かれ、油圧モータ２０ａを駆動する。

回収回路Ｌｘに導かれた戻り圧油が、第１アキュムレータ２２に蓄圧されることにより、第１アキュムレータ２２の圧力が増加し、圧力センサ２８が検出する第１アキュムレータ２２の圧力検出信号が所定の圧力以上になると、コントローラ３０は、圧力センサ２９が検出した第２アキュムレータ２４の圧力に応じて圧力変換器２０の第２容量制御装置２０ｃへ増圧指令としての目標指令信号を出力する。このことにより、圧力変換器２０で増圧された圧油がチェック弁２３と第２蓄圧回路Ｌａ２とを介して第１アキュムレータ２４へ導入されて蓄圧される。この結果、ブームレバー１４下げ操作時におけるブームシリンダ４のボトム側油室からの戻り圧油のエネルギを確実に回収することができる。

ブームレバー１４の下げ操作が中止された場合には、回収弁１９への回収指令は遮断され、回収弁１９のポート位置は、ブームシリンダ４のボトム側油室とブーム用方向切換弁７の接続ポート７ｄとが連通するポート位置（他方のポート）が選択される。

このように、回収弁１９と圧力変換器２０の動作によって、第１アキュムレータ２２と第２アキュムレータ２４とに蓄えられた圧油エネルギは、以下のように回生使用する。
例えば、操作油圧の低い低負荷アクチュエータであるアームシリンダ５を操作するアームレバー１５が下げ操作されると、アーム用方向切換弁８が切り換わると共に、指令圧力センサ１５ｂが、アームレバー１５の下げ操作量に応じたパイロット圧力を検出してコントローラ３０に出力する。コントローラ３０は、第１アキュムレータ２２の圧力が予め設定された設定圧力以上の場合に、第１回生弁１８へ第１回生指令を出力する。このことにより、第１アキュムレータ２２に蓄圧された圧油が、第１回生回路Ｌｙから主回路Ｌｐとロードチェック弁１１とを介してアーム用方向切換弁８に供給される。

このことにより、アームシリンダ５が必要とする圧油の流量を第１アキュムレータ２２が供給するので、油圧ポンプ２の吐出流量を減らすことができる。この結果、エンジン１の負荷が軽減でき、燃費を向上させることができる。

アームレバー１５の操作が中止された場合、または、第１アキュムレータ２２の圧力が予め設定された設定圧力未満の場合には、第１回生弁１８への回生指令は遮断され、第１回生弁１８のポート位置が回生指令前に戻り、アーム用方向切換弁８には、油圧ポンプ２から主回路Ｌｐを介した圧油が供給される。

次に、例えば、ブームレバー１４を上げ操作すると、ブーム用方向切換弁７が切り換わると共に、指令圧力センサ１４ｂが、ブームレバー１４の上げ操作量に応じたパイロット圧力を検出してコントローラ３０に出力する。コントローラ３０は、第２アキュムレータ２４の圧力が予め設定された設定圧力以上の場合に、第２回生弁２５へ開指令を出力する。このことにより、第２アキュムレータ２４に蓄圧された圧油が、第２回生回路Ｌｚから回生チェック弁２６と主回路Ｌｐとロードチェック弁１０とを介してブーム用方向切換弁７に供給される。

コントローラ３０から回収指令が出力されていないので、回収弁１９のポート位置は、ブームシリンダ４のボトム側油室とブーム用方向切換弁７の接続ポート７ｄとが連通する状態となっている。ブーム用方向切換弁７の切換えにより、供給された圧油は、回収弁１９を介してブームシリンダ４のボトム側油室へ導かれ、ピストンロッドに連結したブームが上げ方向に駆動する。このとき、ブームシリンダ４のロッド側油室の圧油は、戻り回路Ｌｔを介してタンク１２へ排出される。

このことにより、ブームシリンダ４が必要とする圧油の流量を第２アキュムレータ２４が供給するので、油圧ポンプ２の吐出流量を減らすことができる。この結果、エンジン１の負荷が軽減でき、燃費を向上させることができる。

次に、回収弁１９の制御について図３を用いて説明する。図３は本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態における回収弁の制御フローを示すフローチャート図である。
まず、スタートの状態としては、例えば、オペレータが油圧ショベルのキースイッチ（図示せず）をＯＮにした状態とする。コントローラ３０は、ブームレバー１４の下げ指令圧を検出するために、指令圧力センサ１４ａからのパイロット圧力Ｐｉ_ｂｍ_ｄを取込む（ステップＳ１０１）。

次に、コントローラ３０は、パイロット圧力Ｐｉ_ｂｍ_ｄが、予め定めた下限設定圧力Ｐｉ_ｂｍ_ｌｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ１０２）。パイロット圧力Ｐｉ_ｂｍ_ｄが、下限設定圧力Ｐｉ_ｂｍ_ｌｏより高い場合は、（ステップＳ１０３）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ１０５）へ進む。

コントローラ３０は、圧力センサ２７からのブームシリンダ４のヘッダ側油室の圧力Ｐｂｍ_ｂのデータを取込む（ステップＳ１０３）。

次に、ブームシリンダ４のヘッダ側油室の圧力Ｐｂｍ_ｂが、回収するのに必要な予め定めた下限設定圧力Ｐｂｍ_ｂ_ｌｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ１０４）。ブームシリンダ４のヘッダ側油室の圧力Ｐｂｍ_ｂが、下限設定圧力Ｐｂｍ_ｂ_ｌｏより高い場合は、（ステップＳ１０６）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ１０５）へ進む。

（ステップＳ１０４）において、ブームシリンダ４のヘッダ側油室の圧力Ｐｂｍ_ｂが、下限設定圧力Ｐｂｍ_ｂ_ｌｏ以下と判断された場合、または、（ステップＳ１０２）において、パイロット圧力Ｐｉ_ｂｍ_ｄが、予め定めた下限設定圧力Ｐｉ_ｂｍ_ｌｏ以下と判断された場合、コントローラ３０は回収弁１９への回収指令を出力しない（ステップＳ１０５）。具体的には、回収弁１９の電磁操作部１９ａへの励磁信号を遮断状態とする。このことにより、回収回路Ｌｘとブームシリンダ４のヘッダ側油室とは遮断される。ブームシリンダ４のヘッダ側油室の圧力Ｐｂｍ_ｂが、下限設定圧力Ｐｂｍ_ｂ_ｌｏ以下と判断する場合とは、例えば、油圧ショベルがジャッキアップ状態になっている場合が想定され、このようなときは、回収弁１９を動作させることなく、リターンする。

（ステップＳ１０４）において、ブームシリンダ４のヘッダ側油室の圧力Ｐｂｍ_ｂが、下限設定圧力Ｐｂｍ_ｂ_ｌｏより高いと判断された場合、コントローラ３０は回収弁１９への回収指令を出力する（ステップＳ１０６）。具体的には、回収弁１９の電磁操作部１９ａへの励磁信号を出力する。このことにより、回収弁１９は、ブームシリンダ４のボトム側油室と回収回路Ｌｘとを連通させるポート位置に切り換わり、ブームシリンダ４のボトム側油室からの戻り圧油が回収回路Ｌｘに供給される。

次に、第１回生弁１８の制御について図４を用いて説明する。図４は本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態における油圧ポンプと第１回生弁の制御フローを示すフローチャート図である。
コントローラ３０は、アームレバー１５の指令圧を検出するために、指令圧力センサ１５ａ，１５ｂからのパイロット圧力Ｐｉ_ａｍを取込む（ステップＳ２０１）。

次に、コントローラ３０は、パイロット圧力Ｐｉ_ａｍが、予め定めた下限設定圧力Ｐｉ_ａｍ_ｌｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ２０２）。パイロット圧力Ｐｉ_ａｍが、下限設定圧力Ｐｉ_ａｍ_ｌｏより高い場合は、（ステップＳ２０３）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ２０５）へ進む。

コントローラ３０は、圧力センサ２８からの第１アキュムレータ２２の圧力Ｐａｃ１のデータを取込む（ステップＳ２０３）。

次に、コントローラ３０は、第１アキュムレータ２２の圧力Ｐａｃ１が、アームを駆動するのに必要な予め定めた下限設定圧力Ｐａｃ１_ｌｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ２０４）。第１アキュムレータ２２の圧力Ｐａｃ１が、下限設定圧力Ｐａｃ１_ｌｏより高い場合は、（ステップＳ２０６）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ２０５）へ進む。

（ステップＳ２０４）において、第１アキュムレータ２２の圧力Ｐａｃ１が、下限設定圧力Ｐａｃ１_ｌｏ以下と判断された場合、または、（ステップＳ２０２）において、パイロット圧力Ｐｉ_ａｍが、予め定めた下限設定圧力Ｐｉ_ａｍ_ｌｏ以下と判断された場合、コントローラ３０は第１回生弁１８への第１回生指令を出力しない（ステップＳ２０５）。具体的には、第１回生弁１８の電磁操作部１８ａへの励磁信号を遮断状態とする。このことにより、第１回生回路Ｌｙとアーム用方向切換弁８及びアームシリンダ５とは遮断される。

（ステップＳ２０４）において、第１アキュムレータ２２の圧力Ｐａｃ１が、下限設定圧力Ｐａｃ１_ｌｏより高いと判断された場合、コントローラ３０は第１回生弁１８への第１回生指令を出力する（ステップＳ２０６）。具体的には、第１回生弁１８の電磁操作部１８ａへの励磁信号を出力する。このことにより、第１回生弁１８は、第１回生回路Ｌｙとアーム用方向切換弁８とを連通させるポート位置に切り換わり、第１アキュムレータ２２に蓄圧された圧油が第１回生回路Ｌｙとアーム用方向切換弁８とを介してアームシリンダ５へ供給される。

次に、コントローラ３０は、油圧ポンプ２のトルク補正制御を実行する（ステップＳ２０７）。具体的には、後述する油圧ポンプ減トルク指令値ΔＴ１を演算し、この減トルク指令値ΔＴ１に相当する指令値を油圧ポンプ２の容量制御装置２ａに対して出力する。本ステップを実行後リターンする。

次に、第２回生弁２５の制御について図５を用いて説明する。図５は本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態における油圧ポンプと第２回生弁の制御フローを示すフローチャート図である。
コントローラ３０は、ブームレバー１４の指令圧を検出するために、指令圧力センサ１４ａ，１４ｂからのパイロット圧力Ｐｉ_ｂｍを取込む（ステップＳ３０１）。

次に、コントローラ３０は、パイロット圧力Ｐｉ_ｂｍが、予め定めた下限設定圧力Ｐｉ_ｂｍ_ｌｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ３０２）。パイロット圧力Ｐｉ_ｂｍが、下限設定圧力Ｐｉ_ｂｍ_ｌｏより高い場合は、（ステップＳ３０３）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ３０７）へ進む。

コントローラ３０は、旋回レバー１３の指令圧を検出するために、指令圧力センサ１３ａ，１３ｂからのパイロット圧力Ｐｉ_ｓｗを取込む（ステップＳ３０３）。

次に、コントローラ３０は、パイロット圧力Ｐｉ_ｓｗが、予め定めた下限設定圧力Ｐｉ_ｓｗ_ｌｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ３０４）。パイロット圧力Ｐｉ_ｓｗが、下限設定圧力Ｐｉ_ｓｗ_ｌｏより高い場合は、（ステップＳ３０５）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ３０７）へ進む。

コントローラ３０は、圧力センサ２９からの第２アキュムレータ２４の圧力Ｐａｃ２のデータを取込む（ステップＳ３０５）。

次に、コントローラ３０は、第２アキュムレータ２４の圧力Ｐａｃ２が、回生するのに必要な予め定めた下限設定圧力Ｐａｃ２_ｌｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ３０６）。第２アキュムレータ２４の圧力Ｐａｃ２が、下限設定圧力Ｐａｃ２_ｌｏより高い場合は、（ステップＳ３０８）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ３０７）へ進む。

（ステップＳ３０６）において、第２アキュムレータ２４の圧力Ｐａｃ２が、下限設定圧力Ｐａｃ２_ｌｏ以下と判断された場合、または、（ステップＳ３０２）において、パイロット圧力Ｐｉ_ｂｍが、予め定めた下限設定圧力Ｐｉ_ｂｍ_ｌｏ以下と判断された場合、または、（ステップＳ３０４）において、パイロット圧力Ｐｉ_ｓｗが、予め定めた下限設定圧力Ｐｉ_ｓｗ_ｌｏ以下と判断された場合、コントローラ３０は第２回生弁２５へ閉指令を出力する（ステップＳ３０７）。具体的には、第２回生弁２５の電磁操作部２５ａへの励磁信号を遮断状態とする。このことにより、第２回生回路Ｌｚと主回路Ｌｐとは遮断される。

（ステップＳ３０６）において、第２アキュムレータ２４の圧力Ｐａｃ２が、下限設定圧力Ｐａｃ２_ｌｏより高いと判断された場合、コントローラ３０は第２回生弁２５へ開指令を出力する（ステップＳ３０８）。具体的には、第２回生弁２５の電磁操作部２５ａへの励磁信号を出力する。このことにより、第２回生弁２５は、開動作し連通状態となり、第２アキュムレータ２４に蓄えられた圧油は、第２回生回路Ｌｚから回生チェック弁２６を通り、主回路Ｌｐに供給される。

次に、コントローラ３０は、油圧ポンプ２のトルク補正制御を実行する（ステップＳ３０９）。具体的には、後述する油圧ポンプ減トルク指令値ΔＴ２を演算し、この減トルク指令値ΔＴ２に相当する指令値を油圧ポンプ２の容量制御装置２ａに対して出力する。本ステップを実行後リターンする。

なお、第２のアキュムレータ２４に蓄圧される圧油の圧力は、第１のアキュムレータ２２に蓄圧される圧油の圧力よりも高いので、第２のアキュムレータ２４の下限設定圧力Ｐａｃ２_ｌｏは、第１のアキュムレータ２２の下限設定圧力Ｐａｃ１_ｌｏよりも高い値になっている。

次に、油圧ポンプ２の容量制御装置２ａの容量制御等について図６及び図７を用いて説明する。図６は本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態におけるポンプ容量指令の特性を示す特性図、図７は本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態における減トルク制御を説明する特性図である。図６及び図７において、図１乃至図５に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

油圧ポンプ２の容量制御装置２ａへ出力される指令値は、コントローラ３０において、以下のステップで算出されている。
（１）全ての操作レバー１３〜１５の指令圧である各圧力センサ１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂからの各パイロット圧力のデータをコントローラ３０に取り込む。
（２）これらデータから最高圧力Ｐｉ_ｍａｘを演算する。
（３）算出した最高圧力Ｐｉ_ｍａｘと図６に示す予め設定されているポンプ容量指令特性とに基づき、油圧ポンプ２の指令容量ｑを算出し、この指令容量ｑが実現する指令値を容量制御装置２ａへ出力している。
このように、油圧ポンプ２の吐出容量は、全ての操作レバー１３〜１５の指令圧の最高圧力から決定されている。

一方、油圧ポンプ２は、エンジン１のストールを防止する為に、ポンプ吸収トルクを制限している。図７は、縦軸をポンプ容量ｑ、横軸をポンプ吐出圧力Ｐ（主回路Ｌｐの圧力と等しい）として、ポンプ吐出圧力Ｐに対応したポンプ容量ｑの特性を示している。ここで、ポンプ吐出圧力Ｐの低圧領域においては、ポンプ容量ｑは最大容量ｑｍａｘ出力可能であるが、ポンプ吐出圧力Ｐが高くなるにつれて、設定されたトルクＴを超えないように、ポンプ容量ｑを減少させている。具体的には、ポンプ吸収トルクが設定トルクＴ（Ｔ＝Ｐ・Ｑ／２π）以上に上昇しないように、油圧ポンプ２のポンプ容量ｑを制御している。

また、上述した（ステップＳ２０７）で算出された減トルク指令値ΔＴ１と（ステップＳ３０９）で算出された減トルク指令値ΔＴ２との合計値である合計減トルク指令値ΔＴ（ΔＴ＝ΔＴ１＋ΔＴ２）は、図７に示すように、上記設定トルクＴを合計減トルク指令値ΔＴだけ減少させ、油圧ポンプ２の吸収トルクを少なくする制御である。このように制御することで、トルクを減じた分だけ、油圧ポンプ２の出力トルクを減少させることができる。油圧ショベルの場合、エンジン１の回転数を一定で運転するので、負荷トルクが下がれば、その分だけエンジン１の出力を低減することになり、燃費削減効果を得ることができる。

上述した本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態によれば、油圧アクチュエータからの戻り圧油を蓄える第１のアキュムレータ２２と、油圧アクチュエータからの戻り圧油を増圧する圧力変換器２０と、圧力変換器２０が増圧した圧油を蓄える第２のアキュムレータ２４とを設けたので、油圧アクチュエータからの戻り圧油が大流量の場合であっても、第１のアキュムレータ２２で戻り圧油の一部を蓄圧しつつ、戻り圧油のその他で圧力変換器２０を駆動することができる。このことにより、圧力変換器２０の過回転などの故障リスクを軽減することができる。また、圧力変換器２０で回収しきれない圧油の流量は、第１のアキュムレータ２２が回収するので、圧力変換器２０のサイズを小型化することができる。この結果、圧油エネルギ回収システムの製造コストの軽減化とエネルギ回収の効率化が図れる。

また、上述した本発明の圧油エネルギ回収システムの第１の実施の形態によれば、フロント作業機の自重の位置エネルギであるブームシリンダ４のボトム側油室からの圧油は、第１のアキュムレータ２２に蓄えられると同時に、圧力変換器２０によって増圧されて第２のアキュムレータ２４に蓄えられる。第１のアキュムレータ２２に蓄えられた圧油は、低負荷アクチュエータに回生されるので、その回生分の油圧ポンプ２の動力を低減できる。また、第２のアキュムレータ２４に蓄えられた圧油は、上記低負荷アクチュエータ以外のアクチュエータ（高負荷アクチュエータ）に回生されるので、さらにその回生分の油圧ポンプ２の動力を低減できる。以上のことから油圧ポンプ２を駆動するエンジン１のトルクを低減できるので燃費向上を図ることができる。

以下、本発明の圧油エネルギ回収システムの第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図８は本発明の圧油エネルギ回収システムの第２の実施の形態の構成を示す回路図である。図８において、図１乃至図７に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図８に示す本発明の圧油エネルギ回収システムの第２の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の油圧源と作業機等とで構成されるが、以下の構成が異なる。

第１の実施の形態における第２回生弁２５に代えて、回生切換弁３１を第２回生弁２５の位置に設け、第２蓄圧回路Ｌａ２と第２アキュムレータ２４にその一端側が接続されている第２回生回路Ｌｚの他端側を回生切換弁３１の一のポートに接続している。また、第１回生弁１８を省略し、第１蓄圧回路Ｌａ１と第１アキュムレータ２２にその一端側が接続されている第１回生回路Ｌｙの他端側を回生切換弁３１の他のポートに接続している。このことにより、第１のアキュムレータ２２からの圧油または、第２のアキュムレータ２４からの圧油が、回生切換弁３１のスプール位置の切換えにより、選択的に主回路Ｌｐに供給される。

回生切換弁３１は、３位置３ポートの電磁切換弁であって、一端側に電磁操作部Ａを、他端側に電磁操作部Ｂを備えている。電磁操作部Ａ，Ｂにはそれぞれコントローラ３０からの電気指令が入力され、この電気指令によって、各スプール位置を切換える。

コントローラ３０から電磁操作部Ａと電磁操作部Ｂとに電気指令が出力されない場合は、図８に示す回生切換弁３１のスプールｃが選択される。この場合、第１回生回路Ｌｙと第２回生回路Ｌｚは、いずれも、主回路Ｌｐと遮断される。コントローラ３０から電磁操作部Ｂにのみ電気指令が出力された場合は、回生切換弁３１のスプールｂが選択され、第１回生回路Ｌｙのみが主回路Ｌｐと連通する。また、コントローラ３０から電磁操作部Ａにのみ電気指令が出力された場合は、回生切換弁３１のスプールａが選択され、第２回生回路Ｌｚのみが主回路Ｌｐと連通する。

次に、回生切換弁３１の制御について図９を用いて説明する。図９は本発明の圧油エネルギ回収システムの第２の実施の形態における油圧ポンプと回生切換弁の制御フローを示すフローチャート図である。
コントローラ３０は、各操作レバー１３〜１５の指令圧を検出するために、各圧力センサ１３ａ〜１５ｂからの各パイロット圧力のデータを取り込み（ステップＳ４０１）、検出した各操作レバーの指令圧の最大値を算出する（ステップＳ４０２）。具体的には、（ステップＳ４０１）で取り込んだ各パイロット圧力データの中から最大値Ｐｉ_ｍａｘを算出する。

コントローラ３０は、最大値Ｐｉ_ｍａｘが予め定めた下限設定圧力Ｐｉ_ｌｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ４０３）。ここで、最大値Ｐｉ_ｍａｘが予め定めた下限設定圧力Ｐｉ_ｌｏより高い場合とは、オペレータによりいずれかの操作レバーが所定量以上操作された場合であり、アクチュエータ３〜５のいずれかにおいて、駆動するための圧油の増流量が要求される場合である。最大値Ｐｉ_ｍａｘが下限設定圧力Ｐｉ_ｌｏより高い場合は、（ステップＳ４０４）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ４１５）へ進む。

コントローラ３０は、圧力センサ１７からの主回路Ｌｐの圧力Ｐｐのデータを取込み（ステップＳ４０４）、主回路Ｌｐの圧力Ｐｐが予め定めた低負荷アクチュエータを駆動可能とする設定圧力Ｐａｃｌｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ４０５）。主回路Ｌｐの圧力Ｐｐが設定圧力Ｐａｃｌｏより高い場合は、（ステップＳ４０６）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ４１５）へ進む。

コントローラ３０は、主回路Ｌｐの圧力Ｐｐが予め定めた高負荷アクチュエータを駆動可能とする設定圧力Ｐａｃｈｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ４０６）。主回路Ｌｐの圧力Ｐｐが設定圧力Ｐａｃｈｏより高い場合は、（ステップＳ４１０）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ４０７）へ進む。

コントローラ３０は、圧力センサ２８からの第１アキュムレータ２２の圧力Ｐａｃ１のデータを取込み（ステップＳ４０７）、第１アキュムレータ２２の圧力Ｐａｃ１が予め定めた低負荷アクチュエータを駆動可能とする設定圧力Ｐａｃｌｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ４０８）。第１アキュムレータ２２の圧力Ｐａｃ１が設定圧力Ｐａｃｌｏより高い場合は、（ステップＳ４０９）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ４１５）へ進む。

コントローラ３０は、回生切換弁３１の電磁操作部Ｂへ励磁信号を出力する（ステップＳ４０９）。このことにより、回生切換弁３１のスプールｂが選択され、第１回生回路Ｌｙのみが主回路Ｌｐと連通し、第１アクチュエータ２２に蓄えられた圧油が主回路Ｌｐに供給され回生する。

次に、コントローラ３０は、油圧ポンプ２のトルク補正制御を実行する（ステップＳ４１０）。具体的には、油圧ポンプ減トルク指令値ΔＴ１を演算し、この減トルク指令値ΔＴ１に相当する指令値を油圧ポンプ２の容量制御装置２ａに対して出力する。本ステップを実行後リターンする。

（ステップＳ４０６）において、主回路Ｌｐの圧力Ｐｐが設定圧力Ｐａｃｈｏより高いと判断された場合、コントローラ３０は、圧力センサ２９からの第２アキュムレータ２４の圧力Ｐａｃ２のデータを取込み（ステップＳ４１１）、第２アキュムレータ２４の圧力Ｐａｃ２が予め定めた高負荷アクチュエータを駆動可能とする設定圧力Ｐａｃｈｏより高いか否かの判断を行う（ステップＳ４１２）。第２アキュムレータ２２の圧力Ｐａｃ２が設定圧力Ｐａｃｈｏより高い場合は、（ステップＳ４１３）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ４１５）へ進む。

コントローラ３０は、回生切換弁３１の電磁操作部Ａへ励磁信号を出力する（ステップＳ４１３）。このことにより、回生切換弁３１のスプールａが選択され、第２回生回路Ｌｚのみが主回路Ｌｐと連通し、第２アクチュエータ２４に蓄えられた圧油が主回路Ｌｐに供給され回生する。

次に、コントローラ３０は、油圧ポンプ２のトルク補正制御を実行する（ステップＳ４１４）。具体的には、油圧ポンプ減トルク指令値ΔＴ２を演算し、この減トルク指令値ΔＴ２に相当する指令値を油圧ポンプ２の容量制御装置２ａに対して出力する。本ステップを実行後リターンする。

（ステップＳ４０３）において、最大値Ｐｉ_ｍａｘが下限設定圧力Ｐｉ_ｌｏ以下と判断された場合、または、（ステップＳ４０５）において、主回路Ｌｐの圧力Ｐｐが低負荷アクチュエータを駆動可能とする設定圧力Ｐａｃｌｏ以下と判断された場合、または、（ステップＳ４０８）において、第１アキュムレータ２２の圧力Ｐａｃ１が低負荷アクチュエータを駆動可能とする設定圧力Ｐａｃｌｏ以下と判断された場合、または、（ステップＳ４１２）において、第２アキュムレータ２４の圧力Ｐａｃ２が高負荷アクチュエータを駆動可能とする設定圧力Ｐａｃｈｏ以下と判断された場合、コントローラ３０は回生切換弁３１の電磁操作部Ａ又はＢへの励磁信号を遮断する（ステップＳ４１５）。このことにより、回生切換弁３１のスプールｃが選択され、第１回生回路Ｌｙと第２回生回路Ｌｚは、いずれも、主回路Ｌｐと遮断される。本ステップを実行後リターンする。

このように、本実施の形態においては、主回路Ｌｐの圧力に応じて、回生圧油源である第１アクチュエータ２２と第２アクチュエータ２４とを切換え可能としたので、回生先である低負荷アクチュエータの圧力が増加した場合であっても、第２アクチュエータ２４の圧油により、継続して回生することができる。この結果、各アクチュエータの様々な負荷に対応して、回収エネルギを回生させることができる。

上述した本発明の圧油エネルギ回収システムの第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
また、本実施の形態によれば、回生圧油源である第１アクチュエータ２２と第２アクチュエータ２４とを切換え可能としたので、各アクチュエータの様々な負荷に対応して、回収エネルギを効率良く回生させることができる。この結果、回収エネルギの回生効率が向上し、建設機械の燃費向上を図ることができる。

１ エンジン
２ 油圧ポンプ
２ａ 容量制御装置
３ 旋回用方向切換弁
４ ブーム用方向切換弁
５ アーム用方向切換弁
６ 旋回モータ
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ ロードチェック弁
１０ ロードチェック弁
１１ ロードチェック弁
１２ タンク
１３ 旋回レバー
１４ ブームレバー
１５ アームレバー
１６ リリーフ弁
１７ 圧力センサ（第３圧力検出手段）
１８ 第１回生弁
１９ 回収弁
２０ 圧力変換器
２０ａ 油圧モータ
２０ｂ 第２油圧ポンプ
２０ｃ 第２容量制御装置
２１ チェック弁
２２ 第１アキュムレータ
２３ チェック弁
２４ 第２アキュムレータ
２５ 第２回生弁
２６ 回生チェック弁
２７ 圧力センサ（戻り圧油圧力検出手段）
２８ 圧力センサ（第１圧力検出手段）
２９ 圧力センサ（第２圧力検出手段）
３０ コントローラ
３１ 回生切換弁
Ｌｐ 主回路
Ｌｔ 戻り回路
Ｌｘ 回収回路
Ｌｙ 第１回生回路
Ｌｚ 第２回生回路

Claims (3)

1. 油圧ポンプと、タンクと、前記油圧ポンプからの圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量及び方向を制御する複数の方向切換弁と、前記油圧ポンプからの圧油を前記方向切換弁に供給する主回路とを有し、前記複数の油圧アクチュエータの内の１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油を圧油エネルギとして回収する圧油エネルギ回収システムであって、
   前記複数の油圧アクチュエータは、操作油圧の低い低負荷油圧アクチュエータと、前記低負荷油圧アクチュエータの操作油圧より高い操作油圧が必要な複数の高負荷油圧アクチュエータとからなり、
   前記１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油の流出先を前記タンクあるいは回収管路に切換える回収弁と、
   前記回収管路に設けられ、前記回収弁から供給される戻り圧油の圧力を増圧変換する圧力変換手段と、
   前記回収弁と前記圧力変換手段との間の前記回収管路に設けられ、前記戻り圧油を蓄える第１の蓄圧手段と、
   前記圧力変換手段により増圧変換された圧油を蓄える第２の蓄圧手段と、
   前記第１の蓄圧手段に蓄えた圧油を前記低負荷油圧アクチュエータに供給／遮断する第１回生手段と、
   前記第２の蓄圧手段に蓄えた圧油を前記高負荷油圧アクチュエータに供給／遮断する第２回生手段とを有し、
   前記第１回生手段と前記第２回生手段とを選択的に制御する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする圧油エネルギ回収システム。
2. 油圧ポンプと、タンクと、前記油圧ポンプからの圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量及び方向を制御する複数の方向切換弁と、前記油圧ポンプからの圧油を前記方向切換弁に供給する主回路とを有し、前記複数の油圧アクチュエータの内の１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油を圧油エネルギとして回収する圧油エネルギ回収システムであって、
   前記複数の油圧アクチュエータは、操作油圧の低い低負荷油圧アクチュエータと、前記低負荷油圧アクチュエータの操作油圧より高い操作油圧が必要な複数の高負荷油圧アクチュエータとからなり、
   前記１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油の流出先を前記タンクあるいは回収管路に切換える回収弁と、
   前記回収管路に設けられ、前記回収弁から供給される戻り圧油の圧力を増圧変換する圧力変換手段と、
   前記回収弁と前記圧力変換手段との間の前記回収管路に設けられ、前記戻り圧油を蓄える第１の蓄圧手段と、
   前記圧力変換手段により増圧変換された圧油を蓄える第２の蓄圧手段と、
   前記複数の油圧アクチュエータを駆動するために前記複数の方向切換弁を制御する各々の操作指令入力手段と、
   前記第１の蓄圧手段と前記低負荷油圧アクチュエータに連通する主回路とを接続する第１回生回路と、
   前記第１回生回路に設けられ、前記第１の蓄圧手段と前記低負荷油圧アクチュエータに連通する主回路との連通／遮断を制御する第１回生手段と、
   前記第２の蓄圧手段と前記主回路とを接続する第２回生回路と、
   前記第２回生回路に設けられ、前記第２の蓄圧手段と前記主回路との連通／遮断を制御する第２回生手段とを有し、
   前記操作指令入力手段の入力値に基づいて前記第１回生手段と前記第２回生手段とを選択的に制御する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする圧油エネルギ回収システム。
3. 油圧ポンプと、タンクと、前記油圧ポンプからの圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量及び方向を制御する複数の方向切換弁と、前記油圧ポンプからの圧油を前記方向切換弁に供給する主回路とを有し、前記複数の油圧アクチュエータの内の１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油を圧油エネルギとして回収する圧油エネルギ回収システムであって、
   前記１つの油圧アクチュエータからの戻り圧油の流出先を前記タンクあるいは回収管路に切換える回収弁と、
   前記回収管路に設けられ、前記回収弁から供給される戻り圧油の圧力を増圧変換する圧力変換手段と、
   前記回収弁と前記圧力変換手段との間の前記回収管路に設けられ、前記戻り圧油を蓄える第１の蓄圧手段と、
   前記圧力変換手段により増圧変換された圧油を蓄える第２の蓄圧手段と、
   前記第１の蓄圧手段の圧力を検出する第１圧力検出手段と、
   前記第２の蓄圧手段の圧力を検出する第２圧力検出手段と、
   前記主回路の圧力を検出する第３圧力検出手段と、
   前記第１の蓄圧手段または前記第２の蓄圧手段と前記主回路とを接続する回生回路と、
   前記回生回路に設けられ、前記第１の蓄圧手段と前記主回路との連通、または、前記第２の蓄圧手段と前記主回路との連通、または、前記第１及び第２の蓄圧手段と前記主回路との遮断を切換える回生切換え手段とを有し、
   前記第１乃至第３圧力検出手段の検出した圧力値に基づいて前記回生切換え手段を選択的に制御する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする圧油エネルギ回収システム。

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