JP3534699B2 - 建設機械におけるエネルギ再生装置 - Google Patents
建設機械におけるエネルギ再生装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
- F15B11/006—Hydraulic "Wheatstone bridge" circuits, i.e. with four nodes, P-A-T-B, and on-off or proportional valves in each link
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
- F15B21/14—Energy-recuperation means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械におい
て、液圧シリンダに導入された加圧液体のエネルギを再
生するためのエネルギ再生装置に関する。
て、液圧シリンダに導入された加圧液体のエネルギを再
生するためのエネルギ再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、油圧ショベル等の建設機械は、
液圧ポンプからの加圧液体を液圧シリンダに導入して該
液圧シリンダを伸縮させ、ブーム、バケット等を駆動さ
せるようになっている。このような建設機械には、前記
液圧シリンダの収縮動作時に該液圧シリンダに導入され
た加圧液体のエネルギを再生するため、エネルギ再生装
置を備えているものがある。
液圧ポンプからの加圧液体を液圧シリンダに導入して該
液圧シリンダを伸縮させ、ブーム、バケット等を駆動さ
せるようになっている。このような建設機械には、前記
液圧シリンダの収縮動作時に該液圧シリンダに導入され
た加圧液体のエネルギを再生するため、エネルギ再生装
置を備えているものがある。
【０００３】図３により、そのような従来のエネルギ再
生装置について説明する。該エネルギ再生装置１は、片
ロッド型の油圧シリンダ２に油を圧送する油圧ポンプ３
と、該油圧ポンプ３の駆動源であるディーゼルエンジン
４とを備えている。前記油圧シリンダ２は、内部をロッ
ド室５とヘッド室６とに分割するピストン７と、該ピス
トン７の片面に同心に固着された丸棒状のロッド８とを
備え、操作レバー（図示せず）を操作することにより、
重量負荷Ｗに抗する方向に伸長する状態、重量負荷の作
用方向に収縮する状態、及び中立（停止）状態に制御さ
れるようになっている。前記油圧シリンダ２と前記油圧
ポンプ３の間には、油圧制御回路９が設けられており、
該油圧制御回路９は、前記油圧ポンプ３の吐出側に接続
された吐出管１０と、該吐出管１０の下流側に接続され
た流量制御弁回路１１と、該流量制御弁回路１１と前記
ロッド室５、ヘッド室６とをそれぞれ接続するロッド室
接続管１２、ヘッド室接続管１３を備えている。
生装置について説明する。該エネルギ再生装置１は、片
ロッド型の油圧シリンダ２に油を圧送する油圧ポンプ３
と、該油圧ポンプ３の駆動源であるディーゼルエンジン
４とを備えている。前記油圧シリンダ２は、内部をロッ
ド室５とヘッド室６とに分割するピストン７と、該ピス
トン７の片面に同心に固着された丸棒状のロッド８とを
備え、操作レバー（図示せず）を操作することにより、
重量負荷Ｗに抗する方向に伸長する状態、重量負荷の作
用方向に収縮する状態、及び中立（停止）状態に制御さ
れるようになっている。前記油圧シリンダ２と前記油圧
ポンプ３の間には、油圧制御回路９が設けられており、
該油圧制御回路９は、前記油圧ポンプ３の吐出側に接続
された吐出管１０と、該吐出管１０の下流側に接続され
た流量制御弁回路１１と、該流量制御弁回路１１と前記
ロッド室５、ヘッド室６とをそれぞれ接続するロッド室
接続管１２、ヘッド室接続管１３を備えている。
【０００４】前記吐出管１０には、油タンク１４への戻
し管１５が分岐接続され、該戻し管１５にバイパス弁１
７が設けられている。また、前記吐出管１０には、前記
戻し管１５の分岐接続箇所より下流側に逆止弁１６が設
けられ、前記油圧ポンプ３側へ油が逆流するのを防止す
るようになっている。
し管１５が分岐接続され、該戻し管１５にバイパス弁１
７が設けられている。また、前記吐出管１０には、前記
戻し管１５の分岐接続箇所より下流側に逆止弁１６が設
けられ、前記油圧ポンプ３側へ油が逆流するのを防止す
るようになっている。
【０００５】前記流量制御弁回路１１は第１配管１８、
第２配管１９、第３配管２０、第４配管２１により菱形
環状に形成されている。前記第１配管１８と前記第２配
管１９の接続部２２には前記吐出管１０、前記第１配管
１８と前記第３配管２０の接続部２３には前記ロッド室
接続管１２、前記第２配管１９と前記第４配管２１の接
続部２４には前記ヘッド室接続管１３がそれぞれ接続さ
れ、前記第３配管２０と前記第４配管２１の接続部２５
には排出管２６が接続され、該排出管２６の末端部は前
記油タンク１４に接続されている。そして、前記第１配
管１８、前記第２配管１９にはそれぞれ第１メータイン
バルブ２７、第２メータインバルブ２８が設けられ、前
記第３配管２０、前記第４配管２１にはそれぞれ第１メ
ータアウトバルブ２９、第２メータアウトバルブ３０が
設けられている。また、前記第３配管２０、前記第４配
管２１にはそれぞれ前記第１メータアウトバルブ２９、
前記第２メータアウトバルブ３０をバイパスするように
第１バイパス管３１、第２バイパス管３２が設けられ、
さらに、前記第１バイパス管３１、前記第２バイパス管
３２にはそれぞれ第１逆止弁３３、第２逆止弁３４が設
けられ、前記第１逆止弁３３及び第２逆止弁３４は図３
中の矢印方向への流れのみを許容するようになってい
る。
第２配管１９、第３配管２０、第４配管２１により菱形
環状に形成されている。前記第１配管１８と前記第２配
管１９の接続部２２には前記吐出管１０、前記第１配管
１８と前記第３配管２０の接続部２３には前記ロッド室
接続管１２、前記第２配管１９と前記第４配管２１の接
続部２４には前記ヘッド室接続管１３がそれぞれ接続さ
れ、前記第３配管２０と前記第４配管２１の接続部２５
には排出管２６が接続され、該排出管２６の末端部は前
記油タンク１４に接続されている。そして、前記第１配
管１８、前記第２配管１９にはそれぞれ第１メータイン
バルブ２７、第２メータインバルブ２８が設けられ、前
記第３配管２０、前記第４配管２１にはそれぞれ第１メ
ータアウトバルブ２９、第２メータアウトバルブ３０が
設けられている。また、前記第３配管２０、前記第４配
管２１にはそれぞれ前記第１メータアウトバルブ２９、
前記第２メータアウトバルブ３０をバイパスするように
第１バイパス管３１、第２バイパス管３２が設けられ、
さらに、前記第１バイパス管３１、前記第２バイパス管
３２にはそれぞれ第１逆止弁３３、第２逆止弁３４が設
けられ、前記第１逆止弁３３及び第２逆止弁３４は図３
中の矢印方向への流れのみを許容するようになってい
る。
【０００６】このような構成において、前記油圧シリン
ダ２が伸長状態となるように前記操作レバー（図示せ
ず）を操作すると、第２メータインバルブ２８、第１メ
ータアウトバルブ２９が開放されると共に、バイパス弁
１７が閉止され、第１メータインバルブ２７、第２メー
タアウトバルブ３０はそれぞれ閉止状態を保つ。そし
て、前記ディーゼルエンジン４を始動させ、前記油圧ポ
ンプ３を駆動させると、前記油圧ポンプ３より圧送され
た油は、前記吐出管１０、第２配管１９、ヘッド室接続
管１３を通って前記油圧シリンダ２のヘッド室６に流入
し、重量負荷Ｗに抗する方向、すなわち、伸長方向に前
記ピストン７を摺動させる。前記ロッド室５内の油は、
前記ロッド室接続管１２、第３配管２０、排出管２６を
通って前記油タンク１４に戻される。
ダ２が伸長状態となるように前記操作レバー（図示せ
ず）を操作すると、第２メータインバルブ２８、第１メ
ータアウトバルブ２９が開放されると共に、バイパス弁
１７が閉止され、第１メータインバルブ２７、第２メー
タアウトバルブ３０はそれぞれ閉止状態を保つ。そし
て、前記ディーゼルエンジン４を始動させ、前記油圧ポ
ンプ３を駆動させると、前記油圧ポンプ３より圧送され
た油は、前記吐出管１０、第２配管１９、ヘッド室接続
管１３を通って前記油圧シリンダ２のヘッド室６に流入
し、重量負荷Ｗに抗する方向、すなわち、伸長方向に前
記ピストン７を摺動させる。前記ロッド室５内の油は、
前記ロッド室接続管１２、第３配管２０、排出管２６を
通って前記油タンク１４に戻される。
【０００７】また、前記油圧シリンダ２が収縮状態とな
るように前記操作レバーを操作すると、前記第１メータ
インバルブ２７、第２メータインバルブ２８、第２メー
タアウトバルブ３０が開放されるが、前記第１メータア
ウトバルブ２９は閉止状態を保つ。これに伴い、前記重
量負荷Ｗの作用により高圧状態となった前記ヘッド室６
内の油は、前記ヘッド室接続管１３を流通した後、前記
第２配管１９と前記第４配管２１との接続部２４におい
て、前記第２配管１９側と前記第４配管２１側の２方向
に分流する。そして、前記第２配管１９側に流入した油
は、前記第１配管１８と前記第２配管１９との接続部２
２において、前記油圧ポンプ３より圧送された油と合流
し、エネルギの再生が行われた後、前記第１配管１８、
ロッド室接続管１２を通って前記ロッド室５に流入す
る。一方、前記第４配管２１側に流入した油は、前記第
２メータアウトバルブ３０により所定流量に制御された
後、前記排出管２６を通って前記油タンク１４に戻され
る。この結果、前記ピストン７は、重量負荷Ｗの作用方
向、すなわち、収縮方向に摺動する。
るように前記操作レバーを操作すると、前記第１メータ
インバルブ２７、第２メータインバルブ２８、第２メー
タアウトバルブ３０が開放されるが、前記第１メータア
ウトバルブ２９は閉止状態を保つ。これに伴い、前記重
量負荷Ｗの作用により高圧状態となった前記ヘッド室６
内の油は、前記ヘッド室接続管１３を流通した後、前記
第２配管１９と前記第４配管２１との接続部２４におい
て、前記第２配管１９側と前記第４配管２１側の２方向
に分流する。そして、前記第２配管１９側に流入した油
は、前記第１配管１８と前記第２配管１９との接続部２
２において、前記油圧ポンプ３より圧送された油と合流
し、エネルギの再生が行われた後、前記第１配管１８、
ロッド室接続管１２を通って前記ロッド室５に流入す
る。一方、前記第４配管２１側に流入した油は、前記第
２メータアウトバルブ３０により所定流量に制御された
後、前記排出管２６を通って前記油タンク１４に戻され
る。この結果、前記ピストン７は、重量負荷Ｗの作用方
向、すなわち、収縮方向に摺動する。
【０００８】さらに、前記油圧シリンダ２が停止状態と
なるように前記操作レバーを操作すると、前記第１メー
タインバルブ２７、第２メータインバルブ２８、第１メ
ータアウトバルブ２９、第２メータアウトバルブ３０が
それぞれ閉鎖された状態で、前記バイパス弁１７が開放
され、前記油圧ポンプ３から圧送された油は全量が前記
戻し管１５を通って前記油タンク１４に戻され、アンロ
ード運転される。
なるように前記操作レバーを操作すると、前記第１メー
タインバルブ２７、第２メータインバルブ２８、第１メ
ータアウトバルブ２９、第２メータアウトバルブ３０が
それぞれ閉鎖された状態で、前記バイパス弁１７が開放
され、前記油圧ポンプ３から圧送された油は全量が前記
戻し管１５を通って前記油タンク１４に戻され、アンロ
ード運転される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のエネル
ギ再生装置では、動力源としてディーゼルエンジンが使
用されているため、振動、騒音が過大となり、気候温暖
化の要因となるＣＯ2ガスや大気汚染の要因となるＮＯ
ｘを排出し、環境を害するおそれがあった。
ギ再生装置では、動力源としてディーゼルエンジンが使
用されているため、振動、騒音が過大となり、気候温暖
化の要因となるＣＯ2ガスや大気汚染の要因となるＮＯ
ｘを排出し、環境を害するおそれがあった。
【００１０】また、油圧シリンダの収縮動作時に、ヘッ
ド室から流出された油の一部分を油圧ポンプから圧送さ
れた油に合流させ、油のエネルギを再生させるようにな
っているが、ロッド室側に面するピストンの受圧面積
が、ヘッド室側に面するピストンの受圧面積よりロッド
の断面積分小さく、ヘッド室側に面する受圧面積の半分
程度しかないため、油圧シリンダの収縮速度を適正値に
保持するには、ヘッド室内からヘッド室接続管に流出す
る油量の５０％以上を油タンク側へ排出させる必要があ
った。従って、油圧ポンプから圧送された油に合流させ
る油量を十分確保することができず、５０％以上の油を
第２メータアウトバルブ３０より油タンクへただ単に絞
り捨てていたため、油のエネルギの再生が十分に行え
ず、動力源のエネルギ効率の向上が図り難いといった問
題があった。
ド室から流出された油の一部分を油圧ポンプから圧送さ
れた油に合流させ、油のエネルギを再生させるようにな
っているが、ロッド室側に面するピストンの受圧面積
が、ヘッド室側に面するピストンの受圧面積よりロッド
の断面積分小さく、ヘッド室側に面する受圧面積の半分
程度しかないため、油圧シリンダの収縮速度を適正値に
保持するには、ヘッド室内からヘッド室接続管に流出す
る油量の５０％以上を油タンク側へ排出させる必要があ
った。従って、油圧ポンプから圧送された油に合流させ
る油量を十分確保することができず、５０％以上の油を
第２メータアウトバルブ３０より油タンクへただ単に絞
り捨てていたため、油のエネルギの再生が十分に行え
ず、動力源のエネルギ効率の向上が図り難いといった問
題があった。
【００１１】本発明は、上記した課題に鑑みてなされた
ものであり、環境を害することがなく、エネルギ効率の
向上を図ることのできるエネルギ再生装置を提供するも
のである。
ものであり、環境を害することがなく、エネルギ効率の
向上を図ることのできるエネルギ再生装置を提供するも
のである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、液圧ポンプか
らの加圧液体を液圧シリンダに導入して該液圧シリンダ
を伸縮させることにより作業を行う建設機械において、
前記液圧シリンダに導入された加圧液体のエネルギを再
生するためのエネルギ再生装置であって、動力源とし
て、液圧ポンプを駆動するための電動機と、該電動機に
電力を供給する燃料電池とを設け、前記液圧シリンダの
収縮動作時に該液圧シリンダから排出される液体の回路
内に、該排出液体のエネルギにより電力を生成する再生
電力発生手段を配置し、前記再生電力発生手段により生
成した電力により電気分解槽内の水を電気分解して、水
素と酸素とを発生させ、発生した水素と酸素を前記燃料
電池にて使用することを特徴とする。
らの加圧液体を液圧シリンダに導入して該液圧シリンダ
を伸縮させることにより作業を行う建設機械において、
前記液圧シリンダに導入された加圧液体のエネルギを再
生するためのエネルギ再生装置であって、動力源とし
て、液圧ポンプを駆動するための電動機と、該電動機に
電力を供給する燃料電池とを設け、前記液圧シリンダの
収縮動作時に該液圧シリンダから排出される液体の回路
内に、該排出液体のエネルギにより電力を生成する再生
電力発生手段を配置し、前記再生電力発生手段により生
成した電力により電気分解槽内の水を電気分解して、水
素と酸素とを発生させ、発生した水素と酸素を前記燃料
電池にて使用することを特徴とする。
【００１３】好ましくは、前記再生電力発生手段は、前
記排出液体の流れにより回転駆動されるタービンと、該
タービンにより駆動される発電機とから構成される。
記排出液体の流れにより回転駆動されるタービンと、該
タービンにより駆動される発電機とから構成される。
【００１４】また、水素吸蔵合金を含む水素蓄積装置が
設けられ、電気分解により発生した水素を一旦、前記水
素蓄積装置内の水素吸蔵合金に吸収させて蓄積すること
ができる。さらに、化学燃料から水素を取り出す改質器
を備え、該改質器からの水素を前記水素蓄積装置からの
水素に加えて前記燃料電池に供給する構成を採用するこ
ともでき、電力発生時に前記燃料電池で生成された水を
前記電気分解槽へ戻す手段を備えている。
設けられ、電気分解により発生した水素を一旦、前記水
素蓄積装置内の水素吸蔵合金に吸収させて蓄積すること
ができる。さらに、化学燃料から水素を取り出す改質器
を備え、該改質器からの水素を前記水素蓄積装置からの
水素に加えて前記燃料電池に供給する構成を採用するこ
ともでき、電力発生時に前記燃料電池で生成された水を
前記電気分解槽へ戻す手段を備えている。
【００１５】上記した構成において、前記電動機により
駆動された前記液圧ポンプからの加圧液体は前記液圧シ
リンダに導入され、該液圧シリンダを収縮させ、該液圧
シリンダから液体が排出される。前記再生電力発生装置
は、前記排出液体のエネルギにより電力を発生し、該発
生した電力により電気分解槽内の水を電気分解して、水
素と酸素とを発生させる。前記燃料電池は、前記発生し
た水素と酸素を使用して電力を発生し、該電力を電動機
に供給する。また、電力の発生と同時に生成された水は
電気分解槽に戻され、再利用が可能である。
駆動された前記液圧ポンプからの加圧液体は前記液圧シ
リンダに導入され、該液圧シリンダを収縮させ、該液圧
シリンダから液体が排出される。前記再生電力発生装置
は、前記排出液体のエネルギにより電力を発生し、該発
生した電力により電気分解槽内の水を電気分解して、水
素と酸素とを発生させる。前記燃料電池は、前記発生し
た水素と酸素を使用して電力を発生し、該電力を電動機
に供給する。また、電力の発生と同時に生成された水は
電気分解槽に戻され、再利用が可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。なお、図３に示した従来技術の
構成と同等のものについては、図面上、同符号を付し、
それらに関する詳細な説明は省略する。
実施の形態を説明する。なお、図３に示した従来技術の
構成と同等のものについては、図面上、同符号を付し、
それらに関する詳細な説明は省略する。
【００１７】図１は本発明の実施の形態に係るエネルギ
再生装置４１を示しており、該エネルギ再生装置４１
は、油圧ポンプ３と、該油圧ポンプ３の駆動源である電
動機４２と、該電動機４２に給電する燃料電池装置４３
とを備えている。そして、該燃料電池装置４３は、水を
電気分解する電気分解槽４４と、該電気分解槽４４で発
生した水素を吸収する水素吸蔵合金を含む水素蓄積装置
４５と、燃料電池４６とから概略構成されている。
再生装置４１を示しており、該エネルギ再生装置４１
は、油圧ポンプ３と、該油圧ポンプ３の駆動源である電
動機４２と、該電動機４２に給電する燃料電池装置４３
とを備えている。そして、該燃料電池装置４３は、水を
電気分解する電気分解槽４４と、該電気分解槽４４で発
生した水素を吸収する水素吸蔵合金を含む水素蓄積装置
４５と、燃料電池４６とから概略構成されている。
【００１８】前記電気分解槽４４には、前記燃料電池４
６で発生した水を前記電気分解槽４４へ戻すための排水
戻し管４７が接続されると共に、前記電気分解槽４４に
給電するための再生電力発生装置４８が接続されてい
る。該再生電力発生装置４８は、第４配管２１の第２メ
ータアウトバルブ３０の下流側に設けられたタービン４
９と、該タービン４９により駆動される発電機５０と、
該発電機５０と前記電気分解槽４４とを接続する電路５
１とから成っている。
６で発生した水を前記電気分解槽４４へ戻すための排水
戻し管４７が接続されると共に、前記電気分解槽４４に
給電するための再生電力発生装置４８が接続されてい
る。該再生電力発生装置４８は、第４配管２１の第２メ
ータアウトバルブ３０の下流側に設けられたタービン４
９と、該タービン４９により駆動される発電機５０と、
該発電機５０と前記電気分解槽４４とを接続する電路５
１とから成っている。
【００１９】次に、前記エネルギ再生装置４１の作用を
説明する。
説明する。
【００２０】油圧シリンダ２が伸長状態となるように操
作レバー（図示せず）を操作すると、前記第２メータイ
ンバルブ２８が開放されると共に、該第２メータインバ
ルブ２８に連動して前記第１メータアウトバルブ２９が
開放される一方、前記バイパス弁１７は閉止されてゆ
き、第１メータインバルブ２７、第２メータアウトバル
ブ３０はそれぞれ閉鎖状態に保持される。このような状
態のもと、前記燃料電池装置４３では、前記電気分解槽
４４内の水が電気分解され、水素と酸素が発生する。発
生した水素は一端、前記水素吸蔵合金に吸収されて前記
水素蓄積装置４５に蓄積された後、前記燃料電池４６の
水素極に供給され、一方、前記電気分解槽４４で発生し
た酸素は空気中の酸素と合流した後、前記燃料電池４６
の酸素極に供給される。これにより、燃料電池４６にお
いて電力が発生し、また、電力の発生と同時に生成され
た温水は前記排水戻し管４７を経由して前記電気分解槽
４４に戻される。このように、電力の発生時に生成され
た温水を放流することなく、前記電気分解槽４４に戻
し、再利用することにより、使用水量の削減を図ること
ができる。なお、前記排水戻し管４７に、熱交換機（図
示せず）を設け、該熱交換機により電力の発生時に生成
された温水の熱を給湯や暖房等に回収利用するよう構成
させてもよく、この場合には、システムの全体効率をさ
らに向上させることができる。
作レバー（図示せず）を操作すると、前記第２メータイ
ンバルブ２８が開放されると共に、該第２メータインバ
ルブ２８に連動して前記第１メータアウトバルブ２９が
開放される一方、前記バイパス弁１７は閉止されてゆ
き、第１メータインバルブ２７、第２メータアウトバル
ブ３０はそれぞれ閉鎖状態に保持される。このような状
態のもと、前記燃料電池装置４３では、前記電気分解槽
４４内の水が電気分解され、水素と酸素が発生する。発
生した水素は一端、前記水素吸蔵合金に吸収されて前記
水素蓄積装置４５に蓄積された後、前記燃料電池４６の
水素極に供給され、一方、前記電気分解槽４４で発生し
た酸素は空気中の酸素と合流した後、前記燃料電池４６
の酸素極に供給される。これにより、燃料電池４６にお
いて電力が発生し、また、電力の発生と同時に生成され
た温水は前記排水戻し管４７を経由して前記電気分解槽
４４に戻される。このように、電力の発生時に生成され
た温水を放流することなく、前記電気分解槽４４に戻
し、再利用することにより、使用水量の削減を図ること
ができる。なお、前記排水戻し管４７に、熱交換機（図
示せず）を設け、該熱交換機により電力の発生時に生成
された温水の熱を給湯や暖房等に回収利用するよう構成
させてもよく、この場合には、システムの全体効率をさ
らに向上させることができる。
【００２１】前記燃料電池４６で発生した電力は、前記
電動機４２に供給され、前記油圧ポンプ３を駆動させ、
該油圧ポンプ３は油を圧送する。該油圧ポンプ３より圧
送された油は、前記液体供給回路を通ってヘッド室６に
流入し、重量負荷Ｗに抗する方向、すなわち、伸長方向
にピストン７を摺動させ、その結果、ロッド室５内の油
は、前記液体排出回路を通って前記油タンク１４に戻さ
れる。
電動機４２に供給され、前記油圧ポンプ３を駆動させ、
該油圧ポンプ３は油を圧送する。該油圧ポンプ３より圧
送された油は、前記液体供給回路を通ってヘッド室６に
流入し、重量負荷Ｗに抗する方向、すなわち、伸長方向
にピストン７を摺動させ、その結果、ロッド室５内の油
は、前記液体排出回路を通って前記油タンク１４に戻さ
れる。
【００２２】一方、前記油圧シリンダ２が収縮状態とな
るように前記操作レバーを操作すると、前記第２メータ
アウトバルブ３０が所定量開放されると共に、前記第１
メータインバルブ２７及び第２メータインバルブ２８が
開放され、前記第１メータアウトバルブ２９は閉止状態
が維持される。このような状態のもと、前記ヘッド室６
内の油は、前記ヘッド室接続管１３を経由し、接続部２
４にて、前記第２配管１９側と前記第４配管２１側の２
方向に分流する。そして、前記第２配管１９側に流入し
た油は、接続部２２において、前記油圧ポンプ３より圧
送された油と合流し、エネルギが再生された後、前記第
１配管１８、ロッド室接続管１２を通って前記ロッド室
５に流入する。一方、前記第４配管２１側に流入した油
は、前記第２メータアウトバルブ３０により所定流量に
制御され、この流量制御されたヘッド側のエネルギを蓄
えられた油は、前記タービン４９を回転駆動させた後、
前記排出管２６を介して前記油タンク１４に戻される。
この時、前記タービン４９の回転駆動に伴い、前記発電
機５０は電力を発生し、その電力は前記電気分解槽４４
に供給される。該電気分解槽４４では、前記発電機５０
から供給された電力を利用して水を電気分解し、水素と
酸素を発生させる。以後、油圧シリンダ２が伸長される
場合と同様に、水素及び酸素を燃料として前記燃料電池
４６で電力を再生発生させ、その電力は前記電動機４２
に供給される。
るように前記操作レバーを操作すると、前記第２メータ
アウトバルブ３０が所定量開放されると共に、前記第１
メータインバルブ２７及び第２メータインバルブ２８が
開放され、前記第１メータアウトバルブ２９は閉止状態
が維持される。このような状態のもと、前記ヘッド室６
内の油は、前記ヘッド室接続管１３を経由し、接続部２
４にて、前記第２配管１９側と前記第４配管２１側の２
方向に分流する。そして、前記第２配管１９側に流入し
た油は、接続部２２において、前記油圧ポンプ３より圧
送された油と合流し、エネルギが再生された後、前記第
１配管１８、ロッド室接続管１２を通って前記ロッド室
５に流入する。一方、前記第４配管２１側に流入した油
は、前記第２メータアウトバルブ３０により所定流量に
制御され、この流量制御されたヘッド側のエネルギを蓄
えられた油は、前記タービン４９を回転駆動させた後、
前記排出管２６を介して前記油タンク１４に戻される。
この時、前記タービン４９の回転駆動に伴い、前記発電
機５０は電力を発生し、その電力は前記電気分解槽４４
に供給される。該電気分解槽４４では、前記発電機５０
から供給された電力を利用して水を電気分解し、水素と
酸素を発生させる。以後、油圧シリンダ２が伸長される
場合と同様に、水素及び酸素を燃料として前記燃料電池
４６で電力を再生発生させ、その電力は前記電動機４２
に供給される。
【００２３】また、前記油圧シリンダ２が停止状態とな
るように前記操作レバーを操作すると、油圧シリンダ２
が伸長される場合と同様に、前記油圧ポンプ３から圧送
された油の全量は、前記バイパス弁１７が開放されるの
で、前記戻し管１５を通って前記油タンク１４に戻さ
れ、アンロード運転される。
るように前記操作レバーを操作すると、油圧シリンダ２
が伸長される場合と同様に、前記油圧ポンプ３から圧送
された油の全量は、前記バイパス弁１７が開放されるの
で、前記戻し管１５を通って前記油タンク１４に戻さ
れ、アンロード運転される。
【００２４】なお、前記燃料電池装置４３において、図
２に示すように、メタノール、エタノール、ＬＰＧ等の
化学燃料を原料にして水素を発生させる改質器５２を設
け、該改質器５２で発生した水素を前記水素蓄積装置４
５から供給された水素と合流させた後、前記燃料電池４
６に供給するように構成してもよい。
２に示すように、メタノール、エタノール、ＬＰＧ等の
化学燃料を原料にして水素を発生させる改質器５２を設
け、該改質器５２で発生した水素を前記水素蓄積装置４
５から供給された水素と合流させた後、前記燃料電池４
６に供給するように構成してもよい。
【００２５】また、前記水素蓄積装置４５から前記燃料
電池４６への水素の供給量を制御して、前記燃料電池４
６の発電量を制御可能なように構成してもよく、その場
合には、前記電動機４２の出力の最適制御が可能とな
り、システム全体の効率をさらに向上させることができ
る。
電池４６への水素の供給量を制御して、前記燃料電池４
６の発電量を制御可能なように構成してもよく、その場
合には、前記電動機４２の出力の最適制御が可能とな
り、システム全体の効率をさらに向上させることができ
る。
【００２６】なお、上記実施の形態においては、タービ
ン４９を使用しているが、油圧ギアモータ等の容積型モ
ータを使用してもよい。
ン４９を使用しているが、油圧ギアモータ等の容積型モ
ータを使用してもよい。
【００２７】また、上記実施の形態においては、油の流
量を制御対象としているが、本発明は、油の圧力等、他
の流出入状態を制御する場合にも適用でき、さらに、本
発明は、油に限らず、空気等他の液体を使用する液圧制
御装置にも実施可能である。
量を制御対象としているが、本発明は、油の圧力等、他
の流出入状態を制御する場合にも適用でき、さらに、本
発明は、油に限らず、空気等他の液体を使用する液圧制
御装置にも実施可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、動力源
として燃料電池を使用しているため、振動、騒音が極め
て小さく、気候温暖化の要因となるＣＯ2ガスや大気汚
染の要因となるＮＯｘを排出することがなく、環境に無
害の建設機械を提供することが可能となる。
として燃料電池を使用しているため、振動、騒音が極め
て小さく、気候温暖化の要因となるＣＯ2ガスや大気汚
染の要因となるＮＯｘを排出することがなく、環境に無
害の建設機械を提供することが可能となる。
【００２９】また、液圧シリンダの収縮時に排出される
液体の流動エネルギを利用して電力を発生させる再生電
力発生装置を設け、再生電力発生装置で発生した電力を
電気分解槽で利用し、水素を発生させ、この水素を吸収
貯蔵することができるように構成されているので、適当
な時間にこの水素を再生利用することができ、エネルギ
再生の平準化が図れ、システム全体のエネルギ効率を向
上させることができる。
液体の流動エネルギを利用して電力を発生させる再生電
力発生装置を設け、再生電力発生装置で発生した電力を
電気分解槽で利用し、水素を発生させ、この水素を吸収
貯蔵することができるように構成されているので、適当
な時間にこの水素を再生利用することができ、エネルギ
再生の平準化が図れ、システム全体のエネルギ効率を向
上させることができる。
【００３０】さらに、燃料電池で電力発生時に生成され
た水をそのまま放流することなく、前記電気分解槽へ戻
す手段を備えているので、使用水量を削減でき、ランニ
ングコストの低減化が可能となり、また、前記電気分解
槽へ水を補給する手間が省ける等種々の優れた効果を奏
する。
た水をそのまま放流することなく、前記電気分解槽へ戻
す手段を備えているので、使用水量を削減でき、ランニ
ングコストの低減化が可能となり、また、前記電気分解
槽へ水を補給する手間が省ける等種々の優れた効果を奏
する。
【図１】本発明の実施の形態を示す概略システム図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施の形態の別の例を示す概略システ
ム図である。
ム図である。
【図３】従来例を示す概略システム図である。
２ 油圧シリンダ
３ 油圧ポンプ
４１ エネルギ再生装置
４２ 電動機
４３ 燃料電池装置
４４ 電気分解槽
４５ 水素蓄積装置
４６ 燃料電池
４８ 再生電力発生装置
５０ 発電機
５２ 改質器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2001−207478（ＪＰ，Ａ)
国際公開01／88381（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F15B 21/14
E02F 9/20
H01M 8/00
H01M 8/06
Claims (5)
- 【請求項１】 液圧ポンプからの加圧液体を液圧シリン
ダに導入して該液圧シリンダを伸縮させることにより作
業を行う建設機械において、前記液圧シリンダに導入さ
れた加圧液体のエネルギを再生するためのエネルギ再生
装置であって、 動力源として、液圧ポンプを駆動するための電動機と、
該電動機に電力を供給する燃料電池とを設け、 前記液圧シリンダの収縮動作時に該液圧シリンダから排
出される液体が流れる回路内に、該排出液体のエネルギ
により電力を生成する再生電力発生手段を配置し、 前記再生電力発生手段により生成した電力により電気分
解槽内の水を電気分解して、水素と酸素とを発生させ、
発生した水素と酸素を前記燃料電池に使用することを特
徴とする建設機械におけるエネルギー再生装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載した建設機械におけるエ
ネルギ再生装置であって、 前記再生電力発生手段は、前記排出液体の流れにより回
転駆動されるタービンと、該タービンにより駆動される
発電機とから構成されることを特徴とする建設機械にお
けるエネルギ再生装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載した建設機械にお
けるエネルギ再生装置であって、 水素吸蔵合金を含む水素蓄積装置が設けられ、電気分解
により発生した水素を一旦、前記水素蓄積装置内の水素
吸蔵合金に吸収させて蓄積することを特徴とする建設機
械におけるエネルギ再生装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載した建設機械におけるエ
ネルギ再生装置であって、 化学燃料から水素を取り出す改質器を備え、該改質器か
らの水素を前記水素蓄積装置からの水素に加えて前記燃
料電池に供給するようになっていることを特徴とする建
設機械におけるエネルギ再生装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４までのいずれか１
項に記載した建設機械におけるエネルギ再生装置であっ
て、 電力発生時に前記燃料電池で生成された水を前記電気分
解槽へ戻す手段を備えていることを特徴とする建設機械
におけるエネルギ再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000395276A JP3534699B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 建設機械におけるエネルギ再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000395276A JP3534699B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 建設機械におけるエネルギ再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002195218A JP2002195218A (ja) | 2002-07-10 |
| JP3534699B2 true JP3534699B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=18860761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000395276A Expired - Fee Related JP3534699B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 建設機械におけるエネルギ再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3534699B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6945039B2 (en) | 2003-11-14 | 2005-09-20 | Caterpillar Inc. | Power system and work machine using same |
| US7401464B2 (en) | 2003-11-14 | 2008-07-22 | Caterpillar Inc. | Energy regeneration system for machines |
| US7197871B2 (en) * | 2003-11-14 | 2007-04-03 | Caterpillar Inc | Power system and work machine using same |
| DE102005010399B4 (de) * | 2005-03-07 | 2010-08-05 | Airbus Deutschland Gmbh | Luftfahrzeug mit einem Brennstoffzellen-Notsystem und Verfahren zur außenluftunabhängigen Energie-Notversorgung |
| JP4941344B2 (ja) * | 2008-02-12 | 2012-05-30 | 株式会社豊田自動織機 | 油圧システム |
-
2000
- 2000-12-26 JP JP2000395276A patent/JP3534699B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002195218A (ja) | 2002-07-10 |
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