JP2015227555A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置から放出された電解液ミストおよび／または電解液が他の機器に接触するのを低減させる。【解決手段】上部旋回体４には、熱交換器１８よりも冷却風Ｆの流れ方向の上流側に位置して旋回フレーム６上に配設されアシスト発電・電動機１２による発電電力を充電し、または充電された電力を放電する蓄電装置１９を備えている。蓄電装置１９は、外殻を構成する箱状のケーシング２０と、該ケーシング２０の内部に設けられ電解液が収容された電池モジュール２９とを有している。ケーシング２０には、電池モジュール２９の異常時に該電池モジュール２９から噴出した電解液ミストおよび／または電解液を上部旋回体４の外部へと排出する電解液排出管路３０を設けている。【選択図】図３

Description

本発明は、例えばエンジンとアシスト発電・電動機との２種類の動力源を有し、この２種類の動力源を状況に応じて適宜に使用するようにしたハイブリッド式の建設機械に関する。

建設機械の代表例である油圧ショベルは、燃費の向上、排気ガスの清浄化等を図るために、エンジンと、該エンジンの駆動をアシストするアシスト発電・電動機との２種類の動力源を備えることによりハイブリッド化されている。

このハイブリッド化された油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体とにより車体が構成され、上部旋回体の前側には、油圧アクチュエータによって駆動される作業装置が設けられている。

そして、上部旋回体は、支持構造体を形成する旋回フレームと、該旋回フレームの後部側に位置して該旋回フレーム上に設けられたエンジンと、該エンジンによって駆動され前記油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記エンジンと前記油圧ポンプとに連結され発電機作用と電動機作用とを行うアシスト発電・電動機と、前記エンジンを動力源として回転することにより外部の空気を冷却風として吸込みつつ、前記エンジンに向けて冷却風を供給する冷却ファンと、該冷却ファンよりも前記冷却風の流れ方向の上流側に位置して前記旋回フレーム上に設けられ前記冷却風によって流体を冷却する熱交換器と、該熱交換器よりも前記冷却風の流れ方向の上流側に位置して前記旋回フレーム上に配設され前記アシスト発電・電動機による発電電力を充電し、または充電された電力を放電する蓄電装置とを備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３２７４６１号公報

ところで、上述した従来技術による油圧ショベルでは、蓄電装置の温度上昇を抑えるために、蓄電装置を熱交換器よりも冷却風の流れ方向の上流側の高温になりにくい場所に配置することが提案されている。一般的に、油圧ショベルに用いられる蓄電装置は、外殻を構成する箱状のケーシングと、該ケーシングの内部に設けられた複数の電池モジュールとを有している。この電池モジュール内には、電解液が収容された複数の電池セルが配設されている。また、ケーシングには、該ケーシング内の気圧変化を抑えるために安全弁が設けられている。

この場合、例えば蓄電装置の過充電等により、蓄電装置の電池モジュール（電池セル）から電解液が高温のミスト状となってケーシング内に噴出されると、ケーシングの安全弁から排出された電解液ミストは、冷却風の流れに乗って熱交換器、エンジン、発電・電動機、油圧ポンプ等に接触して発錆、損傷の原因となることがあり、これにより、これら機器の寿命が低下するという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、蓄電装置から放出された電解液ミストおよび／または電解液が他の機器に接触するのを低減させることができる建設機械を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため本発明は、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、該上部旋回体の前側に設けられ油圧アクチュエータによって駆動される作業装置とを備え、前記上部旋回体は、支持構造体を形成する旋回フレームと、該旋回フレームの後部側に位置して該旋回フレーム上に設けられたエンジンと、該エンジンによって駆動され前記油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記エンジンと前記油圧ポンプとに連結され発電機作用と電動機作用とを行うアシスト発電・電動機と、外部の空気を冷却風として吸込みつつ、前記エンジンに向けて該冷却風を供給する冷却ファンと、該冷却ファンよりも前記冷却風の流れ方向の上流側に位置して前記旋回フレーム上に設けられ前記冷却風によって流体を冷却する熱交換器と、該熱交換器よりも前記冷却風の流れ方向の上流側に位置して前記旋回フレーム上に配設され前記アシスト発電・電動機による発電電力を充電し、または充電された電力を放電する蓄電装置とを備えた建設機械に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記蓄電装置は、外殻を構成する箱状のケーシングと、該ケーシングの内部に設けられ電解液が収容された電池モジュールとを有し、前記ケーシングには、前記電池モジュールの異常時に該電池モジュールから噴出した電解液ミストおよび／または電解液を前記上部旋回体の外部へと排出する電解液排出管路を設けたことにある。

請求項２の発明は、前記電解液排出管路は、基端側が前記蓄電装置の前記ケーシングに接続され、先端側が前記旋回フレームの下面側に向けて開口する構成としたことにある。

請求項３の発明は、前記旋回フレームには、前記エンジンの下方に位置して前記上部旋回体内に導入された前記冷却風を前記旋回フレームの下方へと排出する排出口を形成し、前記電解液排出管路は、基端側が前記蓄電装置の前記ケーシングに接続され、先端側が前記エンジンを避けた位置で前記排出口内に配置される構成としたことにある。

請求項４の発明は、前記旋回フレームには、前記電解液ミストおよび／または電解液を前記旋回フレームの外部に排出するための排出口を設け、前記電解液排出管路は、基端側が前記蓄電装置の前記ケーシングに接続され、先端開口を前記排出口の近傍に配置し、前記旋回フレームには、前記電解液排出管路の先端開口を取囲むと共に前記排出口のみに開口し、内部に電解液排出室を形成する閉塞箱体を設ける構成としたことにある。

請求項５の発明は、前記蓄電装置の電池モジュールは、リチウムイオン電池として構成したことにある。

請求項１の発明によれば、蓄電装置は、熱交換器よりも冷却風の流れ方向の上流側の高温になりにくい場所に配設されているので、蓄電装置の劣化を抑制することができる。また、例えば蓄電装置の過充電等の異常時に、蓄電装置の電池モジュールから電解液ミストおよび／または電解液（以下、電解液成分という）が噴出した場合でも、この電解液成分は、蓄電装置のケーシングに設けられた電解液排出管路により上部旋回体（車体）の外部へと排出される。これにより、電解液成分が、熱交換器やエンジン等に接触するのを抑制することができるので、熱交換器やエンジン等の機器の寿命が低下するのを抑制することができる。

請求項２の発明によれば、電解液排出管路の先端側を旋回フレームの下面側に向けて開口しているので、建設機械が旋回しても電解液成分が周囲に飛散されるのを抑制することができる。従って、例えば建設機械の周囲にある機器や作業している作業者等に、電解液成分が接触するのを抑制することができる。

請求項３の発明によれば、電解液排出管路の先端側は、冷却風の排出口内に配置されているので、電解液成分は、電解液排出管路の先端開口で上部旋回体（車体）内から外部へと流れる冷却風の流れに乗せて排出することができる。これにより、電解液成分は、電解液排出管路の先端開口で留まることを低減させることができ、効率よく排出させることができる。また、排出される電解液成分は、冷却風の流れに沿って拡散された状態で外部へと排出されるので、電解液成分を希薄化させることができる。これにより、建設機械の周囲に与える影響を低減させることができる。

請求項４の発明によれば、旋回フレームには、旋回フレームの排出口に開口した閉塞箱体が設けられており、電解液排出管路の先端開口は、内部に電解液排出室が形成された閉塞箱体に取囲まれている。これにより、電解液排出管路の先端開口から排出された電解液成分は、閉塞箱体の電解液排出室を介して排出口へと導かれるので、熱交換器やエンジン等の機器に接触したり、電解液成分が排出口から熱交換器やエンジン等の機器に向けて逆流したりするのを抑制することができる。さらに、電解液成分は、電解液排出管路から直接外部に排出されないので、建設機械の周囲に与える影響を低減させることができる。

請求項５の発明によれば、蓄電装置をリチウムイオン電池とすることにより、大容量とすることができるので、蓄電装置の小型化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態による油圧ショベルを示す正面図である。 旋回フレーム上にエンジン、アシスト発電・電動機、油圧ポンプ、熱交換器、蓄電装置等を取付けた状態を示す平面図である。 エンジン、アシスト発電・電動機、油圧ポンプ、熱交換器、蓄電装置等を図２中の矢示III−III方向からみた断面図である。 図３中の蓄電装置を拡大して示す拡大図である。 蓄電装置、熱交換器を図３中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図である。 ハイブリッド式油圧ショベルの動作系統を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態による油圧ショベルを示す図２と同様の平面図である。 図７中の矢示VIII−VIII方向からみた図３と同様の断面図である。 本発明の第３の実施の形態による油圧ショベルを示す図２と同様の平面図である。 図９中の矢示Ｘ−Ｘ方向からみた図３と同様の断面図である。 図１０中のエンジンマウントを取外し閉塞箱体を拡大して示す拡大図である。

以下、本発明に係る建設機械の実施の形態を、エンジンとアシスト発電・電動機とを併用したハイブリッド式油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１ないし図６は、本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は建設機械の代表例としてのハイブリッド式油圧ショベルを示している。このハイブリッド式油圧ショベル１（以下、油圧ショベル１という）は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回装置３を介して旋回可能に搭載された上部旋回体４とにより車体が構成されている。そして、上部旋回体４の前部側には作業装置５が俯仰動可能に設けられ、この作業装置５によって土砂の掘削作業等を行うものである。

下部走行体２は、トラックフレーム２Ａと、該トラックフレーム２Ａの左，右両側に設けられた駆動輪２Ｂと、該駆動輪２Ｂと前，後方向の反対側に位置して前記トラックフレーム２Ａの左，右両側に設けられた遊動輪２Ｃ（いずれも左側のみ図示）と、前記駆動輪２Ｂと遊動輪２Ｃとの間に巻回された履帯２Ｄとを含んで構成されている。左，右の駆動輪２Ｂは、油圧モータからなる左，右の走行用モータ２Ｅ，２Ｆ（図６参照）によって回転駆動され、これにより、下部走行体２は自走可能となっている。一方、トラックフレーム２Ａの中央部の上側には、大径で短尺な筒体２Ｇが設けられ、該筒体２Ｇ上には、旋回装置３が取付けられている。

作業装置５は、後述する旋回フレーム６に俯仰動可能に取付けられたブーム５Ａと、該ブーム５Ａの先端部に俯仰動可能に取付けられたアーム５Ｂと、該アーム５Ｂの先端部に回動可能に取付けられたバケット５Ｃと、これらを駆動する油圧アクチュエータとしての油圧シリンダからなるブームシリンダ５Ｄ、アームシリンダ５Ｅ、バケットシリンダ５Ｆとにより構成されている。

上部旋回体４は、下部走行体２上に旋回可能に設けられ、後述の旋回フレーム６、キャブ７、カウンタウエイト８、建屋カバー９、エンジン１０、油圧ポンプ１１、アシスト発電・電動機１２、冷却ファン１７、熱交換器１８、蓄電装置１９等により構成されている。

６は上部旋回体４のベースとなる旋回フレームで、該旋回フレーム６は、支持構造体として形成されている。そして、旋回フレーム６は、図２に示すように、前，後方向に延びる厚肉な鋼板等からなる底板６Ａと、該底板６Ａ上に立設され、左，右方向に所定の間隔をもって前，後方向に延びた左縦板６Ｂ，右縦板６Ｃと、該各縦板６Ｂ，６Ｃの左，右に間隔をもって配置され、前，後方向に延びた左サイドフレーム６Ｄ，右サイドフレーム６Ｅと、底板６Ａおよび各縦板６Ｂ，６Ｃから左，右方向に張出し、その先端部に左，右のサイドフレーム６Ｄ，６Ｅを支持する複数本の張出しビーム６Ｆと、底板６Ａと各サイドフレーム６Ｄ，６Ｅとの間、底板６Ａの後側で左縦板６Ｂと右縦板６Ｃとの間に設けられた複数枚のアンダカバー６Ｇとにより大略構成されている。このアンダカバー６Ｇは、底板６Ａと共に旋回フレーム６の下面を構成している。

７は旋回フレーム６の左前側に搭載されたキャブ（図１参照）で、このキャブ７は、オペレータが搭乗するものである。また、キャブ７の内部には、オペレータが着座する運転席、各種操作レバー、空調装置の室内機等（いずれも図示せず）が配設されている。また、８は旋回フレーム６の後端部に取付けられたカウンタウエイト（図１参照）で、該カウンタウエイト８は、重量物として形成され、作業装置５との重量バランスをとるものである。

９はキャブ７とカウンタウエイト８との間に位置して旋回フレーム６上に設けられた建屋カバーを示している。この建屋カバー９は、図３に示すように、旋回フレーム６の左，右両側に位置して前，後方向に延びた左側面板９Ａ，右側面板９Ｂと、該各側面板９Ａ，９Ｂの上端部間を水平方向に延びた上面板９Ｃと、該上面板９Ｃの開口部を覆うエンジンカバー９Ｄとにより大略構成されている。また、建屋カバー９の左側面板９Ａには、後述の熱交換器１８に供給する冷却風Ｆを流入させる流入口９Ｅが形成され、右側面板９Ｂには、後述のエンジン１０等を通過した冷却風Ｆを外部に流出させる排出口９Ｆが形成されている。そして、建屋カバー９は、後述のエンジン１０、油圧ポンプ１１等を収容する機械室を画成している。

１０はカウンタウエイト８の前側に位置して旋回フレーム６の後部側に配設されたエンジンで、該エンジン１０は、旋回フレーム６の左，右の縦板６Ｂ，６Ｃ上を左，右方向に延び、エンジンマウント１０Ａ上に防振マウントを介して横置き状態に配置されている。エンジン１０には、排気ガスを排出するための排気管１０Ｂが設けられ、該排気管１０Ｂには、エンジン１０の右側に位置して排気ガス後処理装置１０Ｃが設けられている。この排気ガス後処理装置１０Ｃは、エンジン１０から排出される排気ガス中の有害物質を除去することができる。

１１はエンジン１０の右端側に接続された油圧ポンプで、この油圧ポンプ１１は、入力軸がエンジン１０の出力軸と同軸に設けられ、該エンジン１０によって駆動されるものである。これにより、油圧ポンプ１１は、下部走行体２の各走行用モータ２Ｅ，２Ｆと作業装置５の各シリンダ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆに圧油を供給するものである。即ち、油圧ポンプ１１は、下部走行体２の各走行用モータ２Ｅ，２Ｆと作業装置５の各シリンダ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆを駆動するための動力源として、作動油を昇圧して吐出するものである。

１２はエンジン１０の右側に位置して該エンジン１０と油圧ポンプ１１とに連結されたアシスト発電・電動機で、このアシスト発電・電動機１２は、エンジン１０の出力軸と油圧ポンプ１１の入力軸とに接続され、発電機作用と電動機作用とを行うものである。即ち、アシスト発電・電動機１２は、エンジン１０によって回転駆動することにより発電し、またはエンジン１０に加えて油圧ポンプ１１の駆動を補助するものである。アシスト発電・電動機１２は、三相交流ケーブル１３を介してアシスト用インバータ１４に電気的に接続されている（図６参照）。

１５は旋回装置３の動力源を構成する旋回用発電・電動機を示している。この旋回用発電・電動機１５は、旋回フレーム６の底板６Ａのほぼ中央部に取付けられた電動モータからなり、減速機構１５Ａを介して旋回装置３に噛合する歯車（図示せず）を有している。旋回用発電・電動機１５は、後述の蓄電装置１９からの給電によって前記歯車を回転駆動することにより、旋回装置３を介して下部走行体２上で上部旋回体４を旋回動作させるものである。一方で、旋回用発電・電動機１５は、旋回動作を減速するときに発生する回生エネルギを蓄電装置１９に蓄えることができる。旋回用発電・電動機１５は、三相交流ケーブル１３を介して旋回用インバータ１６に電気的に接続されている（図６参照）。

この場合、油圧ショベル１は、その動作に応じてエンジン１０やアシスト発電・電動機１２および旋回用発電・電動機１５を選択して駆動する。例えば、掘削時等の重負荷状態では、エンジン１０の出力で油圧ポンプ１１を駆動すると共に、後述の蓄電装置１９の電力でアシスト発電・電動機１２を駆動してエンジン１０をアシストする。一方、例えば軽負荷状態では、エンジン１０の余剰分の出力をアシスト発電・電動機１２により電力に代えて、蓄電装置１９に蓄電する。

なお、旋回用発電・電動機１５に加えて旋回油圧モータを併用してもよい。また、旋回用発電・電動機１５に代えて旋回油圧モータのみで上部旋回体を旋回動作させてもよい。

１７はエンジン１０の左側に設けられた冷却ファンで、この冷却ファン１７は、エンジン１０の出力軸（クランク軸）に連結され、エンジン１０を動力源として回転駆動される。これにより、冷却ファン１７は、建屋カバー９の左側面板９Ａに設けられた流入口９Ｅを通じて建屋カバー９（上部旋回体４）内に外気を吸込み、この外気を冷却風Ｆとしてエンジン１０、後述の熱交換器１８に供給するものである。

１８は冷却ファン１７よりも冷却風Ｆの流れ方向の上流側に位置して旋回フレーム６上に設けられた熱交換器で、この熱交換器１８は、支持枠体１８Ａおよび該支持枠体１８Ａに支持されたラジエータ１８Ｂ、オイルクーラ１８Ｃ等からなる１つのユニットとして形成され、旋回フレーム６に着脱可能に取付けられるものである。熱交換器１８は、冷却ファン１７に対面して設けられ、エンジン冷却水、作動油等の加熱された液体（流体）を冷却するものである。

具体的には、ラジエータ１８Ｂは、エンジン１０のウォータジャケットとの間で循環するエンジン冷却水の熱を冷却風Ｆ中に放熱することにより、加熱されたエンジン冷却水を冷却するものである。オイルクーラ１８Ｃは、油圧ショベル１に搭載された各種の油圧アクチュエータから後述の作動油タンク３３に環流する作動油（戻り油）の熱を冷却風Ｆ中に放熱することにより、加熱された作動油を冷却するものである。

次に、第１の実施の形態による蓄電装置１９について説明する。

１９は熱交換器１８よりも冷却風Ｆの流れ方向の上流側に位置して旋回フレーム上に配設された蓄電装置を示している。即ち、蓄電装置１９は、建屋カバー９の左側面板９Ａと熱交換器１８との間に位置している。この蓄電装置１９は、例えば水冷式または空冷式の蓄電装置で、アシスト発電・電動機１２および旋回用発電・電動機１５による発電電力を充電し、または充電された電力を放電するものである。そして、蓄電装置１９は、ケーシング２０、バッテリコントロールユニット２５、ジャンクションボックス２６、電池モジュール２９等により構成されている。

２０は蓄電装置１９の外殻を構成する箱状のケーシングで、該ケーシング２０は、旋回フレーム６のアンダカバー６Ｇ上に位置する下箱体２１と、該下箱体２１の上側に位置する上箱体２２とにより、上，下２段状に形成されている。そして、ケーシング２０は、例えば鉄材、アルミニウム材等の金属材料により強固に形成されている。

下箱体２１は、底部を構成する矩形状の下板２１Ａと、該下板２１Ａの前端側から上方に向けて立設された前板２１Ｂと、該前板２１Ｂと対面し下板２１Ａの後端側から上方に向けて立設された後板２１Ｃと、下箱体２１の左，右方向の両側を閉塞する左側板２１Ｄ，右側板２１Ｅとにより上方が開口した前，後方向に長いボックス状に形成されている。そして、下箱体２１の内部空間は、中間板２１Ｆにより上，下２段に画成され、上側の室が後述の電池モジュール２９が配設される電池室Ａとなり、下側の室が電池モジュール２９等を冷却する液体や冷却風等の冷却媒体が流通する冷却室Ｂとなっている。

下板２１Ａには、複数個（例えば６個）の防振部材２３が設けられている。そして、下箱体２１は、この防振部材２３のおねじ部２３Ａにナット２４を螺着することにより、旋回フレーム６のアンダカバー６Ｇ上に取付けられている。また、後板２１Ｃの上端側には、後板２１Ｃの厚さ方向に貫通する貫通孔２１Ｇが穿設されている。この貫通孔２１Ｇには、後述の電解液排出管路３０が取付けられる構成となっている。なお、この貫通孔２１Ｇをケーシング２０内の気圧（内部圧力）が上昇したときに開弁する安全弁としてもよい。

一方、下箱体２１の上側に位置する上箱体２２は、下箱体２１の上端に載置される下板２２Ａと、該下板２２Ａの中央部よりもやや前側から上方に向けて立設された前板２２Ｂと、該前板２２Ｂに対面し下板２２Ａの後端側から上方に向けて立設された後板２２Ｃと、上箱体２２の左，右方向の両側を閉塞する左側板２２Ｄ，右側板２２Ｅと、前板２２Ｂと後板２２Ｃと左側板２２Ｄと右側板２２Ｅとの上端に載置される上板２２Ｆとにより下箱体２１よりも小さなボックス状に形成されている。そして、上箱体２２の内部空間は、後述する電池セル２９Ａの電力の入出力を制御するバッテリコントロールユニット２５と、各種の配線が接続されるジャンクションボックス２６等が配設される制御室Ｃとなっている。

上箱体２２の下板２２Ａは、下箱体２１の下板２１Ａよりも若干大きく形成され、下箱体２１の上端側の開口を塞ぐ蓋体となっている。即ち、上箱体２２の下板２２Ａを図示しないボルト・ナット等により下箱体２１の上端側に螺着することにより、下箱体２１の電池室Ａは密閉される構成となっている。また、上板２２Ｆは、上箱体２２の上端側の開口を塞ぐ蓋体となっている。即ち、上板２２Ｆを図示しないボルト・ナット等により前板２２Ｂと後板２２Ｃと左側板２２Ｄと右側板２２Ｅとの上端側に螺着することにより、上箱体２２の制御室Ｃは密閉される構成となっている。

下板２２Ａの中央部よりもやや前側から上方に向けて立上る前板２２Ｂの中央部には、コネクタ２７が設けられている。蓄電装置１９は、コネクタ２７に接続されたケーブル２８を介してアシスト用インバータ１４や旋回用インバータ１６と電気的に接続されている（図６参照）。

２９はケーシング２０の下箱体２１内の電池室Ａ内で中間板２１Ｆ上に配設された複数の電池モジュールで、これら電池モジュール２９は、例えばリチウムイオン電池として構成され、電気的に直列状態に接続されている。そして、各電池モジュール２９内には、複数の電池セル２９Ａが電気的に直列状態で接続されている（図５参照）。各電池セル２９Ａは、例えば筒状のアルミニウム合金により形成された筒体と、該筒体の内部に電極群や電解液（いずれも図示せず）等を備えている。この場合、電池セル２９Ａの筒体は、内部の電解液が外部に漏れないように密閉されている。また、電池セル２９Ａの筒体には、過充電等により内部圧力が上昇したときに開弁する安全弁（図示せず）が設けられている。なお、電池モジュール２９をリチウムイオン電池に代えて他の電池、例えばニッケル水素電池等としてもよい。

次に、第１の実施の形態による電解液排出管路３０について説明する。

３０は基端側が蓄電装置１９のケーシング２０に接続され、先端側が旋回フレーム６のアンダカバー６Ｇ側（下方）に向けて開口する電解液排出管路で、該電解液排出管路３０は、例えば金属材料や樹脂材料等により略Ｌ字状のパイプにより形成されている。具体的には、電解液排出管路３０は、下箱体２１の後板２１Ｃから後方に向けて延びる水平管路３０Ａと、該水平管路３０Ａからアンダカバー６Ｇ側（下方）に向けて屈曲する垂直管路３０Ｂとにより略Ｌ字状に形成されている。水平管路３０Ａの基端側には、フランジ部３０Ａ１が設けられ、垂直管路３０Ｂの先端側には、フランジ部３０Ｂ１が設けられている。

そして、電解液排出管路３０は、基端側が水平管路３０Ａのフランジ部３０Ａ１を下箱体２１の後板２１Ｃに当接させてボルト３１等によりケーシング２０（下箱体２１）に取付けられ、先端側が垂直管路３０Ｂのフランジ部３０Ｂ１を蓄電装置１９を載置している旋回フレーム６のアンダカバー６Ｇに当接させてボルト３２等により取付けられる。この場合、垂直管路３０Ｂの先端側は、アンダカバー６Ｇを貫通し、その先端開口３０Ｃは下方に向けて開口している。

これにより、電解液排出管路３０は、下箱体２１の電池室Ａに配設された電池モジュール２９（電池セル２９Ａ）の異常時（例えば、過充電時）に、電池セル２９Ａから噴出した電解液成分を上部旋回体４（車体）の外部へと排出することができる。なお、電解液排出管路３０の先端開口３０Ｃに、電解液成分の濃度を低減する濃度低減フィルタ（図示せず）を取付けてもよい。

なお、図６に示す３３は油圧ポンプ１１に供給する作動油を貯える作動油タンクで、３４は下部走行体２の走行用モータ２Ｅ，２Ｆ、作業装置５の各シリンダ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆを制御する複数個の方向制御弁により構成されたコントロールバルブを示している。コントロールバルブ３４は、油圧ポンプ１１から供給される圧油を作業用の操作レバー（図示せず）の操作に応じ、走行用モータ２Ｅ，２Ｆ、作業装置５の各シリンダ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆに対する圧油の給排、停止を制御するものである。

本実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、この油圧ショベル１は、下部走行体２によって作業現場まで自走し、旋回装置３によって上部旋回体４を旋回させつつ、作業装置５を用いて土砂の掘削作業を行う。

この場合、油圧ショベル１を稼働しているときには、エンジン１０により駆動される冷却ファン１７が建屋カバー９の左側面板９Ａに設けられた流入口９Ｅから外気を流入させ、この外気を冷却風Ｆとして熱交換器１８（ラジエータ１８Ｂ、オイルクーラ１８Ｃ等）に供給することにより、それぞれの冷却すべき流体（液体）を冷却することができる。また、熱交換器１８を通過した冷却風Ｆは、エンジン１０側に導かれ、該エンジン１０、油圧ポンプ１１、アシスト発電・電動機１２等の周囲を通って右側面板９Ｂに設けられた排出口９Ｆを通じて外部に流出する。

また、アシスト発電・電動機１２は、エンジン１０により回転駆動され電気エネルギを発生する。また、旋回用発電・電動機１５は、旋回動作を減速するときに電気エネルギ（回生エネルギ）を発生する。この電気エネルギは、ケーブル１３、２８を介して蓄電装置１９に蓄えられる。そして、蓄電装置１９に蓄えられた電気エネルギは、旋回用発電・電動機１５やアシスト発電・電動機１２に供給され、旋回装置３やエンジン１０を駆動するときの補助動力として用いられる。

ところで、蓄電装置１９は、耐熱温度が低く、高温時での使用や保管は寿命を低下させるという問題がある。このため、蓄電装置１９の温度上昇を抑えるために、蓄電装置１９を熱交換器１８よりも冷却風Ｆの流れ方向の上流側の高温になりにくい場所に配置されている。

この場合、例えば蓄電装置１９の過充電等による異常時に、蓄電装置１９の電池モジュール２９（電池セル２９Ａ）の安全弁から電解液が高温のミスト状となって噴出される場合がある。この噴出された電解液成分がケーシングの安全弁から排出されると、電解液成分は、冷却風Ｆの流れに乗って熱交換器１８、エンジン１０、アシスト発電・電動機１２、油圧ポンプ１１等に接触する虞があり、これにより、これら機器の寿命が低下するという問題がある。

そこで、本実施の形態では、蓄電装置１９のケーシング２０に電解液排出管路３０を設けている。この電解液排出管路３０は、電池モジュール２９（電池セル２９Ａ）の過充電等による異常時に、電池モジュール２９から噴出した電解液成分を上部旋回体４（車体）の外部へと排出する（導く）構成としている。

電解液排出管路３０は、水平管路３０Ａと垂直管路３０Ｂとにより略Ｌ字状に形成され、基端側が蓄電装置１９を構成するケーシング２０の後板２１Ｃに設けられた貫通孔２１Ｇに接続され、先端側が旋回フレーム６のアンダカバー６Ｇを貫通している。即ち、電解液排出管路３０は、ケーシング２０内の複数の電池モジュール２９が配設された電池室Ａと車体の外部とを連通している。

かくして、第１の実施の形態によれば、蓄電装置１９の電池モジュール２９から電池室Ａ内に電解液成分が噴出した場合でも、この電解液成分は、蓄電装置１９のケーシング２０に設けられた電解液排出管路３０により上部旋回体４（車体）の外部へと排出される。従って、電解液成分が、熱交換器１８やエンジン１０等に接触するのを抑制することができるので、熱交換器１８やエンジン１０等の機器の寿命が低下するのを抑制することができる。

しかも、電解液排出管路３０の先端開口３０Ｃは、車体の下方（地面側）に向けて開口しているので、油圧ショベル１が旋回しても電解液排出管路３０の先端開口３０Ｃから排出された電解液成分が周囲に飛散されるのを抑制することができる。従って、例えば油圧ショベル１の周囲にある機器や作業している作業者等に、電解液成分が接触するのを抑制することができる。

次に、図７および図８は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、エンジンの下方に位置するアンダカバーに設けられた排出口に、電解液排出管路の先端側を配置したことにある。なお、第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

４１はエンジン１０の下方に位置してアンダカバー６Ｇに設けられた排出口としての複数の冷却風排出口である。これら冷却風排出口４１は、建屋カバー９の左側面板９Ａに設けられた流入口９Ｅから上部旋回体４内に導入された冷却風Ｆを旋回フレーム６の下方へと排出するものである。

即ち、冷却ファン１７の駆動により流入口９Ｅから流入した冷却風Ｆは、熱交換器１８を通過してエンジン１０側に導かれ、アンダカバー６Ｇに設けられた冷却風排出口４１と右側面板９Ｂに形成された排出口９Ｆとから外部へと排出される。従って、冷却風排出口４１内では、上部旋回体４内から外部に向けて冷却風Ｆが流れている。そして、左縦板６Ｂと右縦板６Ｃとの間に設けられた冷却風排出口４１内には、後述の電解液排出管路４２の先端開口４２Ｄが配置されている。

４２は第１の実施の形態による電解液排出管路３０に代えて用いられる電解液排出管路で、この電解液排出管路４２は、基端側が蓄電装置１９のケーシング２０に接続され、先端側がエンジン１０を避けた位置で冷却風排出口４１内に配置されている。具体的には、ケーシング２０の下箱体２１の後板２１Ｃに設けられた貫通孔２１Ｇから後方に向けて延び、途中部位が屈曲して左，右方向の右側（左縦板６Ｂ）に向けて延びる第１の管路４２Ａと、該第１の管路４２Ａから上方に向けて延びると共に略逆Ｕ字状に屈曲して左縦板６Ｂの上方を跨ぐ第２の管路４２Ｂと、該第２の管路４２Ｂから左，右方向の右側に向けて延びると共にエンジン１０を避けつつエンジンマウント１０Ａの前側を横切り、冷却風排出口４１に対応する位置で下方に向けて屈曲する第３の管路４２Ｃとにより構成されている。

この場合、第１の管路４２Ａの基端側には、フランジ部４２Ａ１が設けられ、第３の管路４２Ｃの先端側には、フランジ部４２Ｃ１が設けられている。また、第１の管路４２Ａ、第２の管路４２Ｂ、第３の管路４２Ｃの途中部位には、それぞれ各管路４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを旋回フレーム６上に支持する図示しない支持ブラケットが設けられている。

そして、電解液排出管路４２は、第１の管路４２Ａのフランジ部４２Ａ１を下箱体２１の後板２１Ｃに当接させてボルト等によりケーシング２０（下箱体２１）に取付けられ、第３の管路４２Ｃのフランジ部４２Ｃ１をエンジン１０の下方に位置している旋回フレーム６のアンダカバー６Ｇに当接させてボルト等により取付けられる。この場合、第３の管路４２Ｃの先端側は、排出口４１内に配置されその先端開口４２Ｄは下方（地面）に向けて開口している。

これにより、蓄電装置１９の電池モジュール２９（電池セル２９Ａ）から噴出した電解液成分は、電解液排出管路４２内を流通して、冷却風排出口４１内に配置された第３の管路４２Ｃの先端開口４２Ｄまで達する。この場合、冷却風排出口４１内では、上部旋回体４内から車体の下方に向けて冷却風Ｆが流れているので、第３の管路４２Ｃの先端開口４２Ｄまで達した電解液成分は、冷却風Ｆの流れに乗って車体の外部へと排出される。なお、電解液排出管路４２の先端開口４２Ｄに、電解液成分の濃度を低減する濃度低減フィルタ（図示せず）を取付けてもよい。

かくして、このように構成された第２の実施の形態では、電解液排出管路４２の先端側は、冷却風Ｆの冷却風排出口４１内に配置されているので、電解液成分は、電解液排出管路４２の先端開口４２Ｄで上部旋回体４（車体）内から外部へと流れる冷却風Ｆの流れに乗せて排出することができる。これにより、電解液成分は、電解液排出管路４２の先端開口４２Ｄで留まる（滞留する）ことを低減させることができるので、電解液成分の温度上昇を抑制することができる。また、冷却風排出口４１内では、上部旋回体４内から車体の下方に向けて冷却風Ｆが流れているので、冷却風排出口４１から排出された電解液成分が逆流して熱交換器１８やエンジン１０等に接触するのを抑制することができる。

また、電解液排出管路４２の先端開口４２Ｄを冷却風Ｆの流入口９Ｅから離れた位置に設けられている冷却風排出口４１内に配置しているので、排出された電解液成分が流入口９Ｅから入り込むのを低減させることができる。また、排出される電解液成分は、冷却風Ｆの流れに沿って拡散された状態で排出されるので、電解液成分を希薄化させることができる。これにより、油圧ショベル１の周囲に与える影響を低減させることができる。さらに、電解液排出管路４２は、第１の管路４２Ａと第２の管路４２Ｂと第３の管路４２Ｃとにより屈曲した管路により形成されているので、ケーシング２０から噴出した電解液成分が先端開口４２Ｄから勢いよく噴出するのを抑制することができる。

次に、図９ないし図１１は本発明の第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、アンダカバーの排出口に対応する位置に電解液排出室を形成する閉塞箱体を設け、電解液ミストおよび／または電解液は、電解液排出室を介して排出口から外部に排出される構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

５１はエンジン１０の下方に位置するアンダカバー６Ｇに設けられた複数の冷却風排出口である。これら冷却風排出口５１は、建屋カバー９の左側面板９Ａに設けられた流入口９Ｅから上部旋回体４内に導入された冷却風Ｆを旋回フレーム６の下方へと排出するものである。即ち、冷却ファン１７の駆動により流入口９Ｅから流入した冷却風Ｆは、熱交換器１８を通過してエンジン１０側に導かれ、アンダカバー６Ｇに設けられた冷却風排出口５１と右側面板９Ｂに形成された排出口９Ｆとから外部へと排出される。

ここで、冷却風排出口５１のうち左縦板６Ｂと右縦板６Ｃとの間に形成された冷却風排出口５１の後端側には、該後端側を覆うようにして後述の閉塞箱体５３が設けられている。即ち、この冷却風排出口５１のうち後端側は、電解液成分が外部に排出される排出口としての電解液排出口５１Ａとなっている。なお、冷却風のＦの冷却風排出口５１を利用せずに、アンダカバー６Ｇに電解液成分が外部に排出される専用の排出口を別に設けてもよい。

５２は第１の実施の形態による電解液排出管路３０に代えて用いられる電解液排出管路で、この電解液排出管路５２は、基端側が蓄電装置１９のケーシング２０に接続され、先端開口５２Ｃ１が電解液排出口５１Ａ側の近傍、例えば電解液排出口５１Ａの直上方に配置されている。具体的には、ケーシング２０の下箱体２１の後板２１Ｃに設けられた貫通孔２１Ｇから後方に向けて延び、途中部位が屈曲して左，右方向の右側（左縦板６Ｂ）に向けて延びる第１の管路５２Ａと、該第１の管路５２Ａから上方に向けて延びると共に略逆Ｕ字状に屈曲して左縦板６Ｂの上方を跨ぐ第２の管路５２Ｂと、該第２の管路５２Ｂから左，右方向の右側に向けて延びると共にエンジン１０を避けつつエンジンマウント１０Ａの前側を横切り、先端開口５２Ｃ１が電解液排出口５１Ａの近傍、例えば電解液排出口５１Ａの直上方に配置される第３の管路５２Ｃとにより構成されている。

そして、電解液排出管路５２は、第１の管路５２Ａのフランジ部５２Ａ１を下箱体２１の後板２１Ｃに当接させてボルト等によりケーシング２０（下箱体２１）に取付けられる。一方、第３の管路５２Ｃの先端側は、後述の閉塞箱体５３の電解液排出室Ｄ内で管路支持板５３Ｂ上に配置されている。

５３は電解液排出管路５２の第３の管路５２Ｃとアンダカバー６Ｇに形成された電解液排出口５１Ａとの間に設けられた閉塞箱体で、この閉塞箱体５３は、電解液排出口５１Ａと右縦板６Ｃとの間でアンダカバー６Ｇ上から上方に向けて立設された縦板５３Ａ１と該縦板５３Ａ１の上端から左，右方向の左側に向けて延びる横板５３Ａ２とにより形成された断面Ｌ字状の外側板体５３Ａと、該外側板体５３Ａの内部に位置し、電解液排出口５１Ａの左側の近傍位置でアンダカバー６Ｇ上から上方に向けて立設された縦板５３Ｂ１と該縦板５３Ｂ１の上端から左，右方向の右側に向けて延び、電解液排出口５１Ａの上方を覆う横板５３Ｂ２とにより形成された断面Ｌ字状の管路支持板５３Ｂと、外側板体５３Ａと管路支持板５３Ｂとの前端側と後端側とを閉塞する前板５３Ｃ，後板５３Ｄとにより構成されている。

この場合、閉塞箱体５３の左端側開口は、電解液排出管路５２の第３の管路５２Ｃが挿入される管路挿入口５３Ｅとなり、第３の管路５２Ｃの先端側は、管路支持板５３Ｂの横板５３Ｂ２上に配置される。また、閉塞箱体５３の下面側開口は、電解液排出口５１Ａに連通する連通口５３Ｆとなっている。そして、閉塞箱体５３の内部で管路挿入口５３Ｅと連通口５３Ｆとの間は、断面略Ｕ字状に屈曲した電解液排出室Ｄとなっている。

これにより、閉塞箱体５３は、第３の管路５２Ｃの先端開口５２Ｃ１を取囲むと共に、電解液排出口５１Ａ側のみに開口している。そして、蓄電装置１９の電池モジュール２９（電池セル２９Ａ）から噴出した電解液成分は、電解液排出管路５２内を流通して、第３の管路５２Ｃの先端開口５２Ｃ１から閉塞箱体５３の電解液排出室Ｄ内に排出された後、電解液排出口５１Ａから車体の外部に排出される。

この場合、電解液排出室Ｄは、断面略Ｕ字状に屈曲しているので、第３の管路５２Ｃの先端開口５２Ｃ１から排出された電解液成分は、外側板体５３Ａの縦板５３Ａ１に衝突して拡散された状態で電解液排出口５１Ａから車体の外部に排出される。なお、電解液排出管路５２の先端開口５２Ｃ１や電解液排出室Ｄ内に、電解液成分の濃度を低減する濃度低減フィルタ（図示せず）を取付けてもよい。

かくして、このように構成された第３の実施の形態では、旋回フレーム６には、旋回フレーム６の電解液排出口５１Ａに開口した閉塞箱体５３が設けられており、電解液排出管路５２の先端開口５２Ｃ１は、内部に電解液排出室Ｄが形成された閉塞箱体５３に取囲まれている。これにより、電解液排出管路５２の先端開口５２Ｃ１から排出された電解液成分は、閉塞箱体５３の電解液排出室Ｄを介して電解液排出口５１Ａへと導かれるので、熱交換器１８やエンジン１０等の機器に接触するのを抑制することができる。また、電解液排出口５１Ａには、閉塞箱体５３が設けられているので、電解液排出口５１Ａから排出した電解液成分が逆流しても閉塞箱体５３により妨げられ、熱交換器１８やエンジン１０等の機器に電解液成分が接触するのを抑制することができる。

また、電解液成分は、電解液排出管路５２から直接外部に排出されずに、電解液排出室Ｄ内に排出され、外側板体５３Ａの縦板５３Ａ１に衝突して拡散された状態で電解液排出口５１Ａから車体の外部に排出されるので、電解液成分が勢いよく噴出されるのを抑制することができると共に、電解液成分を希薄化させることができる。これにより、油圧ショベル１の周囲に与える影響を低減させることができる。

なお、上述した第１の実施の形態では、蓄電装置１９をアンダカバー６Ｇ上に防振部材２３を介して載置した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば旋回フレームの下面側にアンダカバーとは異なる蓄電装置用の支持部材を設け、これらの部材上に蓄電装置を設ける構成としてもよい。このことは、第２，第３の実施の形態についても同様である。

また、上述した第１の実施の形態では、蓄電装置１９の電池モジュール２９および電池セル２９Ａを電気的に直列状態で接続した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば電池モジュールおよび／または電池セルを電気的に並列状態で接続させてもよい。このことは、第２，第３の実施の形態についても同様である。

また、上述した第１の実施の形態では、電解液排出管路３０を下箱体２１の後板２１Ｃに取付けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば電解液排出管路を下箱体の前板や左，右の側板等、即ち蓄電装置の電池モジュールが配設された電池室に連通させることができればケーシングの何れに取付けてもよい。このことは、第２，第３の実施の形態についても同様である。

また、上述した第１の実施の形態では、冷却ファン１７をエンジン１０により回転駆動した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、冷却ファン１７をエンジン１０と別個の電動モータ、油圧モータ等により回転駆動させてもよい。このことは、第２，第３の実施の形態についても同様である。

また、上述した第１の実施の形態では、電解液排出管路３０の先端開口３０Ｃを蓄電装置１９の下方に位置するアンダカバー６Ｇを貫通させた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば電解液排出管路をエンジンや油圧ポンプ側まで延ばし、その先端開口をエンジンや油圧ポンプの下方に位置するアンダカバーや底板に貫通させてもよい。

また、上述した第２の実施の形態では、左縦板６Ｂと右縦板６Ｃとの間の形成された冷却風排出口４１に、電解液排出管路４２の先端開口４２Ｄを配置させた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば右サイドフレーム側に位置する冷却風排出口に電解液排出管路の先端開口を配置させてもよい。

また、上述した第２の実施の形態では、電解液排出管路４２の第２の管路４２Ｂを左縦板６Ｂの上方を跨いで形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば電解液排出管路の第２の管路を左縦板に貫通させてもよい。このことは、第３の実施の形態についても同様である。

また、上述した第３の実施の形態では、左縦板６Ｂと右縦板６Ｃとの間に閉塞箱体５３を設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば蓄電装置の下方や右サイドフレーム側のアンダカバー上に閉塞箱体を設けてもよい。

また、上述した実施の形態では、建設機械として、キャブ式の油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばキャノピ式の油圧ショベルに適用してもよい。

さらに、上述した実施の形態では、建設機械として、クローラ式の下部走行体２を備えたハイブリッド式油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば自走可能なホイール式油圧ショベル、移動式クレーン等、各種のハイブリッド式建設機械に広く適用することができる。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体
４ 上部旋回体
５ 作業装置
６ 旋回フレーム
１０ エンジン
１１ 油圧ポンプ
１２ アシスト発電・電動機
１７ 冷却ファン
１８ 熱交換器
１９ 蓄電装置
２０ ケーシング
２９ 電池モジュール（リチウムイオン電池）
３０，４２，５２ 電解液排出管路
３０Ｃ，４２Ｄ 先端開口
４１ 冷却風排出口（排出口）
５１Ａ 電解液排出口（排出口）
５３ 閉塞箱体
Ｄ 電解液排出室
Ｆ 冷却風

Claims (5)

1. 自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、該上部旋回体の前側に設けられ油圧アクチュエータによって駆動される作業装置とを備え、
   前記上部旋回体は、
   支持構造体を形成する旋回フレームと、
   該旋回フレームの後部側に位置して該旋回フレーム上に設けられたエンジンと、
   該エンジンによって駆動され前記油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、
   前記エンジンと前記油圧ポンプとに連結され発電機作用と電動機作用とを行うアシスト発電・電動機と、
   外部の空気を冷却風として吸込みつつ、前記エンジンに向けて該冷却風を供給する冷却ファンと、
   該冷却ファンよりも前記冷却風の流れ方向の上流側に位置して前記旋回フレーム上に設けられ前記冷却風によって流体を冷却する熱交換器と、
   該熱交換器よりも前記冷却風の流れ方向の上流側に位置して前記旋回フレーム上に配設され前記アシスト発電・電動機による発電電力を充電し、または充電された電力を放電する蓄電装置とを備えた建設機械において、
   前記蓄電装置は、外殻を構成する箱状のケーシングと、該ケーシングの内部に設けられ電解液が収容された電池モジュールとを有し、
   前記ケーシングには、前記電池モジュールの異常時に該電池モジュールから噴出した電解液ミストおよび／または電解液を前記上部旋回体の外部へと排出する電解液排出管路を設けたことを特徴とする建設機械。
2. 前記電解液排出管路は、基端側が前記蓄電装置の前記ケーシングに接続され、先端側が前記旋回フレームの下面側に向けて開口する構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
3. 前記旋回フレームには、前記エンジンの下方に位置して前記上部旋回体内に導入された前記冷却風を前記旋回フレームの下方へと排出する排出口を形成し、
   前記電解液排出管路は、基端側が前記蓄電装置の前記ケーシングに接続され、先端側が前記エンジンを避けた位置で前記排出口内に配置される構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械。
4. 前記旋回フレームには、前記電解液ミストおよび／または電解液を前記旋回フレームの外部に排出するための排出口を設け、
   前記電解液排出管路は、基端側が前記蓄電装置の前記ケーシングに接続され、先端開口を前記排出口の近傍に配置し、
   前記旋回フレームには、前記電解液排出管路の先端開口を取囲むと共に前記排出口のみに開口し、内部に電解液排出室を形成する閉塞箱体を設ける構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械。
5. 前記蓄電装置の電池モジュールは、リチウムイオン電池として構成してなる請求項１，２，３または４に記載の建設機械。

Images