JP5066664B2 - 道路舗装機械 - Google Patents

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Description

本発明は、アスファルトフィニッシャ、リペーバ、リミキサ等のアスファルト道路を舗装する道路舗装機械に関し、より特定的には、発電機を用いてアクチュエータを電気的に駆動する道路舗装機械に関する。
従来、アスファルトフィニッシャにおいては、走行輪、コンベヤ、スクリュー等の各アクチュエータ(各機構)は油圧により駆動される。図17は、従来のアスファルトフィニッシャの構成を示す図である。図17に示すように、アスファルトフィニッシャ101は、大きくは車体102およびスクリード111から構成され、車体102とスクリード111とはレベリングアーム108にて連結される。車体102には、ホッパ103、走行輪(前輪104および後輪105)、コンベヤ106、ならびにスクリュー107が取り付けられる。また、車体102にはLPGボンベ109が搭載される。スクリード111は、バイブレータ113およびLPGバーナ112を含む。
従来のアスファルトフィニッシャにおけるエネルギー伝達システムは、ディーゼルエンジンを動力源とした油圧システムである。すなわち、走行輪104および105、コンベヤ106、ならびにスクリュー107といった主要アクチュエータやバイブレータ113は、ディーゼルエンジンを動力源とする油圧ポンプにより駆動される油圧モータによって駆動される。また、スクリード111における加熱はLPガス燃焼によって行われる。すなわち、LPGバーナ112は、LPGボンベ109からLPガスの供給を受け、スクリード11(より具体的には、スクリード111の接地面(スクリードプレート))を燃焼加熱している。
なお、道路舗装機械ではない建設機械においては、アクチュエータを電気的に駆動することが提案されている。例えば、特許文献1には、ショベルに発電機とバッテリーを搭載し、発電機による電力、または、回生電力を蓄えるバッテリーから電力によってアクチュエータを駆動することが記載されている。なお、スクリードプレートの加熱方法に関しては、スクリードプレートに対して電気加熱を行うことも考えられている(例えば、特許文献2参照)。
特開2001−16891号公報 特表2003−519733号公報
従来のアスファルトフィニッシャでは、上記のように主要アクチュエータは油圧により駆動されていたため、油圧制御回路において動力伝達効率の低下が生じていた。具体的には、油圧ポンプの摺動抵抗、圧油の流体抵抗、配管や制御弁における圧油の通過抵抗等による効率低下、さらには、油圧モータにおける効率低下によって動力損失が生じ、エネルギー効率の悪化を招いていた。さらに、この動力損失による作動油の発熱を冷却するためにエネルギーを要することも、エネルギー効率の悪化の原因となっていた。
上記のように、従来のアスファルトフィニッシャでは、油圧システムに起因してエネルギー効率が悪いという課題、および、それによって二酸化炭素の排出量が多くなるという課題があった。また、従来のアスファルトフィニッシャでは、油圧ポンプおよび油圧モータといった油圧機器や作動油の保守や交換のために、維持経費を要するという課題もある。
なお、上記特許文献1には、ショベルの各アクチュエータを電気的に駆動することが開示されているものの、アスファルトフィニッシャ等の道路舗装機械に関しては開示されていない。そのため、発電機による発電あるいは各アクチュエータの駆動に関して、特許文献1の制御方法をアスファルトフィニッシャの制御に対してそのまま採用することはできず、特許文献1の記載に基づいてもアスファルトフィニッシャの各アクチュエータを効率的に電気駆動することはできない。また、上記特許文献2には、スクリードプレートに対して電気加熱を行うことは記載されているものの、他のアクチュエータについては電気的に駆動されないので、上述した課題を解決することはできない。
それ故、本発明の目的は、アスファルトフィニッシャ等の道路舗装機械において、エネルギー効率を向上し、二酸化炭素の排出量を減少させることである。
本発明は、上記の課題を解決するために、下記(1)〜(19)の構成を採用した。
(1)
本発明は、走行機構、コンベヤ、スクリュー、およびスクリードの各機構を有し、アスファルト道路を舗装する道路舗装機械である。道路舗装機械は、エンジンと、発電機と、複数のモータと、調整部と、複数のインバータとを備える。発電機は、エンジンの駆動によって発電を行う。各モータは、各機構を発電機による電力によってそれぞれ駆動する。調整部は、エンジンが相対的に低い回転数である第1回転状態である場合と、相対的に高い回転数である第2回転状態である場合との両方の場合において発電機の出力電圧が所定範囲内の電圧となるように、発電機の出力電圧を調整する。各インバータは、調整部によって電圧が調整された発電機の出力を所望の周波数に変換して各モータに供給する。
上記「調整部」は、後述する実施形態および第4の変形例のように、発電機の発電特性を変更することによって出力電圧を調整するものであってもよいし、第3および第5〜第7の変形例のように、発電機の出力に対して処理を行うことによって出力電圧を調整するものであってもよい。
上記(1)の構成によれば、道路舗装機械は、走行機構、コンベヤ、およびスクリューといった各機構を電気的に駆動することができる。これによれば、各機構を油圧によって駆動する従来方式に比べ、省エネルギー化を図ることができるとともに、二酸化炭素の排出量を減少させることができる。さらに、上記(1)の構成によれば、エンジンの回転数に応じて発電機の出力電圧が変動する場合であっても、各インバータに入力される電圧が調整部によって調整される。したがって、各インバータを適切に動作させることができ、各インバータによって各モータを正しく制御することができる。
(2)
調整部は、発電機の出力側に接続され、入力された電圧を所定範囲内の電圧へと変換して出力してもよい。
上記(2)の構成によれば、発電機の出力電圧は、調整部によって所定範囲内の電圧へと変換されて各インバータに入力される。したがって、エンジンが第1回転状態である場合と第2回転状態である場合との両方の場合において、所定範囲内の電圧が各インバータに入力されるので、各インバータを適切に動作させることができる。
(3)
道路舗装機械は、発電機から出力される交流電気を直流電気に変換する整流部をさらに備えていてもよい。このとき、調整部は、直流電気の電圧を所定範囲内の電圧に変換する定電圧装置を含む。
上記(3)の構成によれば、発電機の出力電圧を定電圧装置によって容易に調整することができる。さらに、定電圧装置によって発電機の出力電圧を昇圧および降圧することができるので、エンジンの回転数が何らかの原因で変動した場合にも対応することができ、所定範囲内の電圧を各インバータに入力することができる。また、定電圧装置によって直流電圧を変換するので、交流電圧を変換する場合(例えば後述の第6および第7の変形例)に比べて、より精度良く電圧調整を行うことができる。
(4)
調整部は、エンジンが第1回転状態である場合と第2回転状態である場合とで発電機の発電特性を変化させることによって、発電機の出力電圧を調整してもよい。なお、調整部は、後述する実施形態のように、発電機のコイルの巻き数を変化させることで発電特性を変化させてもよいし、第4の変形例のように、界磁コイルに流れる電流を変化させることで発電特性を変化させてもよい。
上記(4)の構成によれば、調整部によって発電機の発電特性が変化することによって、発電機の出力電圧を調整することができ、各インバータに適切な大きさの電圧を入力することができる。
(5)
道路舗装機械は、切換部をさらに備えていてもよい。切換部は、エンジンが第1回転状態である場合には発電機の出力が調整部を介して各インバータに入力され、エンジンが第2回転状態である場合には発電機の出力が調整部を介さずに各インバータに入力されるように、発電機から各インバータまでの電力伝達経路を切り換える。このとき、発電機は、エンジンが第2回転状態である場合に所定範囲の電圧を出力する。調整部は、エンジンが第2回転状態である場合における発電機の出力電圧を、所定範囲の電圧へと変換する。
上記(5)の構成によれば、エンジンが第1回転状態である場合には発電機の出力電圧が調整部によって調整されるので、各インバータに適切な電圧を入力することができる。一方、エンジンが第2回転状態である場合には発電機は所定範囲の電圧を出力するので、発電機の出力電圧がそのまま各インバータに入力されることによって、各インバータに適切な電圧を入力することができる。つまり、上記(5)の構成によっても上記(1)〜(4)の構成と同様、エンジンが第1回転状態である場合と第2回転状態である場合との両方の場合において、各インバータに適切な電圧を入力することができる。また、上記(5)の構成によれば、エンジンが高回転状態である場合における出力電圧に調整部が対応しなくてもよいので、調整部をより簡易な構成とすることができる。
(6)
発電機から出力される交流電気を直流電気に変換する整流部をさらに備え、
切換部は、直流電気の電力伝達経路を切り換え、
調整部は、直流電気の電圧を所定範囲内の電圧に昇圧する昇圧装置を含む、請求項5に記載の道路舗装機械。
上記(6)の構成によれば、発電機の出力電圧が昇圧装置によって昇圧されて各インバータに入力されるので、各インバータに適切な電圧を入力することができる。
また、上記(6)の構成によれば、上記(3)の構成に比べて調整部をより簡易な構成とすることができる。また、上記(3)の構成と同様、交流電圧を変換する場合に比べて、より精度良く電圧調整を行うことができる。
(7)
調整部は、発電機から出力される交流電気を変圧する変圧器を含んでいてもよい。
上記(7)の構成によれば、変圧器によって発電機の出力電圧を容易に調整することができる。
(8)
道路舗装機械は、発電機の出力電圧に基づいて発電機の界磁電流を制御する自動電圧調整器をさらに備えていてもよい。
上記(8)の構成によれば、発電機の出力電圧は、変圧器だけでなく自動電圧調整器によっても調整される。したがって、変圧器のみを用いる場合に比べてより精度良く出力電圧を調整することができる。
(9)
道路舗装機械は、加熱装置と、制御装置とをさらに備えていてもよい。加熱装置は、発電機による電力によってスクリードを加熱する。制御装置は、各インバータおよび加熱装置の動作を制御する。発電機は、発電特性が異なる第1のモードと第2のモードとの間で切り換えが可能である。ここで、第1のモードは、エンジンが第1の回転数である場合における発電電力が第2のモードよりも大きくなるモードである。第2のモードは、エンジンが第1の回転数よりも低い第2の回転数である場合における発電電力が第1のモードよりも大きくなるモードである。
なお、発電機は、エンジンが第1の回転数である場合に所定の第1電力を出力し、第1の回転数よりも低い第2の回転数である場合に第2電力を出力可能な第1のモードと、エンジンが第2の回転数である場合に第2電力よりも大きい第3電力を出力可能な第2のモードとの間で切り換えが可能であってもよい。ここで、「第1のモード」および「第2のモード」とは、発電機の性質(特性)を特定するものであり、発電機の実際の動作を特定するものではない。つまり、発電機は、第1のモードに設定された場合に、第2の回転数で第2電力を出力することが「可能」であればよく、実際には第2の回転数で第2電力が出力されることがないように動作するものであってもよい。換言すれば、発電機は、後述する実施形態のように、第2の回転数では常に第2のモードに設定される結果、第1のモードにおいて第2電力を出力することがないように制御されてもよい。
また、上記において、第1のモードにおける第2電力の値は0であってもよい。つまり、第1のモードは、第2の回転数である場合に発電を行えなくてもよい。換言すれば、発電機は、エンジンの高速回転時の第1の回転数で発電可能な第1の発電特性と、エンジンの低速回転時の第2の回転数で発電可能であり、かつ、第2の回転数時における発電電力が第1の発電特性よりも大きい第2の発電特性との間で切り換え可能であってもよい。
上記(9)の構成によれば、発電機は、異なる回転数に対して適応する2つのモードを切り換えることが可能であるので、エンジンの回転数に応じてモードを切り換えることによって、発電効率を向上することができ、より省エネルギー化を図ることができる。
(10)
発電機は、第1のモードにおいてコイルの巻き数が相対的に少なくなり、第2のモードにおいてコイルの巻き数が相対的に多くなるように構成された発電機を含んでいてもよい。
上記(10)の構成によれば、コイルの巻き数を変化させることによって、発電機の発電特性(モード)を容易に切り換えることができる。
(11)
発電機は、第2のモードにおいて、第3電力として、加熱装置の作動に必要な電力を少なくとも出力するものであってもよい。
上記(11)の構成によれば、エンジンが低回転状態である場合においても加熱装置を作動させることができる。ここで、道路舗装機械に関しては、実際の使用態様として、舗装施工の準備時において加熱装置を作動させておく使用態様が考えられる。上記(3)の構成によれば、このような使用態様で使用する場合に、エンジンを低回転状態にしておくことができる。つまり、舗装施工の準備時においてはエンジンを低回転状態とすることで、省エネルギー化を図ることができるとともに、舗装施工の準備時における騒音を低減することができる。
(12)
道路舗装機械は、エンジンの回転数を検出する検出部をさらに備えていてもよい。このとき、制御装置は、検出部の検出結果に応じて第1のモードと第2のモードとを切り換える。
上記(12)の構成によれば、エンジンが高回転状態であるか低回転状態であるかに応じて発電機のモードが自動的に切り換えられる。これによれば、ユーザ(オペレータ)が発電機のモードを手動で操作する必要がなく、操作を容易にすることができるとともに、エンジンの回転数に合わせた最適なモードで発電を行うことができる。
(13)
制御装置は、各モータおよび加熱装置の総消費電力が、発電機の発電電力を超えないように、各モータおよび加熱装置の動作を制御してもよい。
上記(13)の構成によれば、各モータおよび加熱装置は、発電機による発電量を超えないように動作が制御される。したがって、発電機に過大な負荷がかかることを防止することができ、各アクチュエータを安定的に動作させることができる。
(14)
制御装置は、各モータおよび加熱装置のうちいずれか2つ以上を起動する場合、起動開始のタイミングをずらして各モータおよび加熱装置を起動してもよい。
上記(14)の構成によれば、起動開始のタイミングをずらすことによって、アクチュエータの起動時に消費電力が一時的に大きくなったとしても、複数のアクチュエータの消費電力を時間的に分散させることができる。そのため、総消費電力が発電機の電力を超えることを容易に防止することができる。
(15)
制御装置は、各モータの少なくとも1つを起動する場合、加熱装置に対する電力供給を一時的に停止または減少させてもよい。
上記(15)の構成によれば、モータを起動する間は加熱装置による加熱が一時的に停止される。これによれば、モータを起動する際に総消費電力が発電機の電力を超えることをより確実に防止することができる。
(16)
制御装置は、各モータおよび加熱装置の総消費電力を算出し、総消費電力が所定値以上である場合、各モータおよび加熱装置のうちの少なくとも1つに供給する電力を停止または減少させてもよい。
上記(16)の構成によれば、所定値を適切に設定することにより、各モータおよび加熱装置の総消費電力が発電機の発電電力を超えることを確実に防止することができる。
(17)
道路舗装機械は、スクリードを振動させるためのバイブレータと、発電機による電力によってバイブレータを駆動するバイブレータ用モータとをさらに備えていてもよい。
上記(17)の構成によれば、バイブレータを電気駆動するので、油圧駆動する場合に比べてよりエネルギー効率をより向上することができる。また、バイブレータを電気的に制御するので、バイブレータの振動数をより精度良く制御することができる。さらに、バイブレータへの油圧配管が不要となるので、スクリードの機構を簡易化することができる。
(18)
道路舗装機械は、外部電力を得るための電源端子をさらに備えていてもよい。このとき、制御装置は、発電機からの電力と電源端子からの電力とを切り換え可能である。
上記(18)の構成によれば、外部電力によって各アクチュエータおよび加熱装置を駆動することができる。外部電源を用いる場合には、エンジンによって発電機で発電を行う場合に比べて(一般的に)電気変換効率も良く、二酸化炭素排出量も削減できる。したがって、外部電源に接続可能な状況(例えば、道路舗装機械の停止中)には、外部電源から供給される電力を用いるようにすれば、より省エネルギー化を図ることができるとともに、二酸化炭素の排出をより削減することができる。
(19)
また、本発明は、走行機構、コンベヤ、スクリュー、およびスクリードの各機構を有し、アスファルト道路を舗装する道路舗装機械であってもよい。この道路舗装機械は、エンジンと、発電機と、複数のモータと、加熱装置と、制御装置とを備える。発電機は、エンジンの駆動によって発電を行う。各モータは、各機構を発電機による電力によってそれぞれ駆動する。加熱装置は、発電機による電力によってスクリードを加熱する。制御装置は、各インバータおよび加熱装置の動作を制御する。制御装置は、各モータおよび加熱装置の総消費電力が、発電機の発電電力を超えないように、各モータおよび加熱装置の動作を制御する。
上記(19)の構成によれば、上記(1)の構成と同様、道路舗装機械は、走行機構、コンベヤ、およびスクリューといった各機構を電気的に駆動することができる。したがって、各機構を油圧によって駆動する従来方式に比べ、省エネルギー化を図ることができるとともに、二酸化炭素の排出量を減少させることができる。さらに、上記(19)の構成によれば、各モータおよび加熱装置は、発電機による発電量を超えないように動作が制御される。したがって、発電機に過大な負荷がかかることを防止することができ、各アクチュエータを安定的に動作させることができる。
本発明によれば、主要アクチュエータと加熱装置とを電気的に駆動することによって、省エネルギー化を図り、二酸化炭素の排出量を減少させることができる。また、本発明によれば、異なる回転数に対して適応する2つのモードを切り換えることが可能な発電機を用いることによって、発電効率を向上することができ、より省エネルギー化を図ることができる。
本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの機器構成図 本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図 インバータを用いる場合と用いない場合とにおけるモータ起動時の電流の違いを説明する図 図2に示す発電機の内部電気配線を示す図 図2に示すコントローラ25における処理の流れを示すフローチャート 図5に示すステップS4の詳細な処理を示すサブフローチャート 図5に示すステップS6の詳細な処理を示すサブフローチャート 図5に示すステップS21の詳細な処理を示すサブフローチャート 複数の制御対象装置を起動する場合における消費電力を示す図 第1の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図 第2の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図 第3の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図 第4の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図 第5の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図 第6の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図 第7の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図 従来のアスファルトフィニッシャの構成を示す図
以下、本発明の一実施形態に係るアスファルトフィニッシャについて図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの機器構成図である。本実施形態に係るアスファルトフィニッシャ1は、主要なアクチュエータ(走行機構、コンベヤ、スクリュー)を電気的に駆動するとともにスクリードの加熱を電気的に行うことによって、エネルギー消費を低減し、かつ、安全性を高めることができるものである。
(本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの外観構成)
まず、本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの外観構成について説明する。図1において、アスファルトフィニッシャ1は、車体2と、スクリード11とを備えている。車体2は、ホッパ3、前輪4、後輪5、コンベヤ6、ならびにスクリュー7を有している。前輪4および後輪5は、アスファルトフィニッシャ1の走行機構であり、前輪4が操向輪であり後輪5が駆動輪である。ホッパ3は、車体2の前部(図1では左側)に設けられ、供給側(ダンプカー等)からアスファルト合材を受け入れるためのものである。コンベヤ6は、ホッパ3の下側から車体2の後部まで設けられ、ホッパ3で受けたアスファルト合材を後方へ搬送する。スクリュー7は、コンベヤ6で搬送されてきたアスファルト合材を左右方向へ拡幅しつつ路面に拡散する。これらの部材3〜7は、従来のアスファルトフィニッシャと同じであってもよい。
スクリード11は、レベリングアーム8によって車体2と上下可動に連結される。スクリード11は、加熱装置12およびバイブレータ13を有している。加熱装置12は、スクリード11の下面(スクリードプレート)を加熱する。本実施形態において、加熱装置12は、典型的には電熱ヒーターであり、電力によって加熱する加熱手段である。バイブレータ13はスクリード11を振動させる。
以上の構成により、アスファルトフィニッシャ1は、ホッパ3に供給されたアスファルト合材をコンベヤ6を介して後方のスクリュー7から路面に拡散し、拡散されたアスファルト合材をスクリード11によって均一平坦に転圧して舗装する。
なお、図1に示す構成は一例であり、本発明は、走行機構、コンベヤ、およびスクリューからなる主要アクチュエータと加熱装置とを備える任意の道路舗装機械に適用可能である。例えば、走行機構はホイール式でなくクローラ式であってもよいし、上記主要アクチュエータ以外の他のアクチュエータを備えていてもよい。
(アスファルトフィニッシャの内部構成)
次に、図2〜図4を参照して、本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの内部構成について説明する。図2は、本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図である。図2に示すように、アスファルトフィニッシャ1は、エンジン21、発電機22、操作パネル23、制御ボックス24、各モータ30〜32b、および、デファレンシャルギア33を備えている。
動力源であるエンジン21は、発電機22に機械的に接続されており、発電機22を回転駆動する。エンジン21は典型的にはディーゼルエンジンであり、本実施形態では、図示しないエンジン制御装置によって高回転状態または低回転状態で駆動される。高回転状態とは、エンジン21が定格回転数からハイアイドル(燃料供給量を設定される最大値とし、かつ、負荷をかけない状態)時の回転数までの範囲付近の回転数で駆動する状態である。低回転状態とは、エンジン21がローアイドル時の回転数(エンジン21を安定的に駆動できる最小の回転数)付近の回転数で駆動する状態である。ここでは、高回転状態におけるエンジン21の(単位時間当たりの)回転数を第1の回転数と呼び、低回転状態におけるエンジン21の回転数を第2の回転数と呼ぶ。
発電機22は、エンジン21の駆動によって発電を行う。本実施形態では、発電機22は三相交流同期発電機である場合を例として説明するが、発電機22の種類はどのようなものであってもよい。発電機22は制御ボックス24に接続されており、発電機22による三相交流電気出力は制御ボックス24に入力される。
また、本実施形態では、発電機22は、エンジン21が高回転状態である場合に適応する第1のモードと、エンジン21が低回転状態である場合に適応する第2のモードという、発電特性が異なる2つのモードで発電可能である。発電機22が2つのモードを切り換えるための具体的な構成については後述する(図4参照)。また、2つのモードの切り換えは制御ボックス24からの指令に基づいて行われるものとする。
操作パネル23は、ユーザ(オペレータ)の入力手段であり、各制御対象装置(各アクチュエータ5〜7および加熱装置12)の駆動のオン/オフ、および、各制御対象装置の駆動状態(例えばコンベヤ6の搬送速度や、スクリュー7の回転速度または/およびトルク等)等に対する操作指示を受け付ける。本実施形態では、操作パネル23は、少なくとも次の操作指示を入力可能である。
・切換指示:エンジンの高回転状態と低回転状態とを切り換える指示である。
・個別起動指示:各アクチュエータを個別に起動する指示である
・加熱指示:加熱装置12による加熱を開始する指示である。
・複数起動指示:複数の制御対象装置を一度に起動する指示である。ユーザ(オペレータ)の操作の手間を軽減する目的等のために設けられる。
・変更指示:各制御対象装置の駆動状態を変更する指示である。
操作パネル23は制御ボックス24に接続されており、操作パネル23に対して入力された操作指示を表す信号は制御ボックス24に入力される。
制御ボックス24は、各モータ30〜32bおよび加熱装置12に接続されており、各モータ30〜32bと加熱装置12の動作を制御する。図2に示すように、制御ボックス24は、コントローラ25、走行用インバータ(図2では、インバータ(AC Drive)を“AC−D”と略記する。以下同様。)26、右コンベヤ用インバータ27a、左コンベヤ用インバータ27b、右スクリュー用インバータ28a、左スクリュー用インバータ28b、および電力調整器29を有している。
コントローラ25は、操作パネル23および各インバータ26〜28bおよび電力調整器29に接続される。コントローラ25は、操作パネル23からの操作指示等に基づいて、各インバータ26〜28bおよび電力調整器29を制御する。また、コントローラ25は発電機22に接続されており、発電機22に対してモードの切り換え指示を出力する。なお、コントローラ25は、典型的には、CPU等の情報処理手段とメモリ等の記憶手段とを含むシーケンサであり、プログラムによって動作を行うものである。ただし、コントローラ25はリレー回路等を用いた専用回路によって実現されてもよい。
各インバータ26〜28bは、発電機22に接続され、発電機22から供給される三相交流の電力を所望の周波数に変換して出力することで、各モータ30〜32bをそれぞれ駆動する。各インバータ26〜28bから出力される交流電気の周波数(あるいは電力)は、コントローラ25の制御指示に従って調整される。つまり、各インバータ26〜28bは、コントローラ25の制御指示に従って各モータ30〜32bをそれぞれ駆動する。
具体的には、走行用インバータ26は、走行用モータ30に接続され、走行用モータ30を駆動する。走行用モータ30は、デファレンシャルギア33を経由して右後輪5aおよび後輪5bを駆動する。
また、右コンベヤ用インバータ27aは、右コンベヤ用モータ31aに接続され、右コンベヤ用モータ31aを駆動する。右コンベヤ用モータ31aは、コンベヤ6のうちの右コンベヤ6aを駆動する。同様に、左コンベヤ用インバータ27bは、左コンベヤ用モータ31bに接続され、左コンベヤ用モータ31bを駆動する。左コンベヤ用モータ31bは、コンベヤ6のうちの左コンベヤ6bを駆動する。
また、右スクリュー用インバータ28aは、右スクリュー用モータ32aに接続され、右スクリュー用モータ32aを駆動する。右スクリュー用モータ32aは、スクリュー7のうちの右スクリュー7aを駆動する。同様に、左スクリュー用インバータ28bは、左スクリュー用モータ32bに接続され、左スクリュー用モータ32bを駆動する。左スクリュー用モータ32bは、スクリュー7のうちの左スクリュー7bを駆動する。
図3は、インバータを用いる場合と用いない場合とにおけるモータ起動時の電流の違いを説明する図である。図3に示すグラフの縦軸は、定格電流に対して実際に流れる電流の割合を表し、横軸は時間を表す。図3に示すように、インバータを用いない場合、モータ起動時(インバータの出力周波数とモータの回転数とが一致するまでの加速中の期間。)において、定格電流の5倍程度の突入電流が流れる。一方、インバータを用いる場合、インバータ内におけるスイッチング素子等による制御によって、起動時における電流を定格電流の2倍程度に抑えることができる。
電力調整器29は、発電機22に接続され、発電機22から供給される三相交流の電力を調整して出力することで、加熱装置12の動作を制御する。電力調整器29は、加熱装置12へ供給する電力を、最大出力の0%〜100%の間で連続的に変化させることが可能である。ここで、電力調整器29から出力される交流電気の電力(周波数)は、コントローラ25の制御指示に従って調整される。つまり、電力調整器29は、コントローラ25の制御指示に従って加熱装置12の動作を制御する。電力調整器29からの電力供給によって加熱装置12が発熱し、スクリード11(スクリードプレート)が加熱される。
次に、発電機22の詳細な構成を説明する。図4は、図2に示す発電機の内部電気配線を示す図である。図4に示すように、発電機22は、三相コイル41、および第1〜第3スイッチ42a〜42cを有する。三相コイル41を構成する3つのコイルの一方端は互いに接続されており(Y結線されており)、他方端(出力端)から延びる三相のラインは、それぞれ第1スイッチ42aを介して制御ボックス24にそれぞれ接続されている。第1スイッチ42aは、3つのコイルの出力端と制御ボックス24との間を接続/切断する。また、3つのコイルの出力端は、当該出力端と第1スイッチ42aとの間において、第2スイッチ42bを介して互いに接続される。第2スイッチ42bは、3つのコイルの出力端を接続/切断する。また、3つのコイルの各中央部は、第3スイッチ42cを介して制御ボックス24にそれぞれ接続されている。第3スイッチ42cは、3つのコイルの上記中央部と制御ボックス24との間を接続/切断する。各スイッチ42a〜42cは、コントローラ25に接続されており、コントローラ25からの切換指示に従って接続/切断を切り換える。詳細は後述するが、図4に示す構成により、発電機22は、各スイッチ42a〜42cの切換によって三相コイル41の巻き数を変化させることができ、上述した第1のモードと第2のモードとを切り換えることができる。
なお、図4に示す発電機22の内部配線は一例であり、他の実施形態においては、発電機22は、三相コイルの巻き数を変化させることができる構成であればどのような構成であってもよい。また、本実施形態では、発電機22のコイルの巻き数を変化させることで発電機22の発電特性を切り換えたが、発電特性を切り換える方法はこれに限らない。例えば、コイルの数を変化させたり、(電磁石を用いる場合)発電機の磁石の数や磁束を変化させたりすることで、発電特性を切り換えることも可能である。なお、発電機の構成を小型化することを鑑みれば、発電特性の切り換えは、本実施形態のように電気配線を切り換えることによって行われることが好ましい。
(アスファルトフィニッシャの動作)
次に、図5〜図9を参照して、本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの動作について説明する。図5は、図2に示すコントローラ25における処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態では、コントローラ25は所定のプログラムを実行することによって図5に示す動作を行うものとするが、他の実施形態においては、コントローラ25は図5に示す処理を実行する専用回路によって実現されてもよい。コントローラ25は、アスファルトフィニッシャの動作中(エンジン21が駆動している間)、図5に示すステップS1〜S11の一連の処理を繰り返し実行する。
まずステップS1において、コントローラ25は、エンジン21の回転数(高回転状態/低回転状態)が切り換えられたか否かを判定する。本実施形態では、ステップS1の判定は、ユーザによって上述の切換指示(エンジン21の高回転状態と低回転状態とを切り換える指示)が行われたか否かによって行われる。具体的には、コントローラ25は、操作パネル23からの操作指示の信号を入力し、切換指示が行われたか否かを判定する。例えば、操作パネル23には切換レバーが設けられており、切換指示はこの切換レバーを用いて行われる。ステップS1の判定結果が肯定である場合、ステップS2の処理が実行される。一方、ステップS1の判定結果が否定である場合、ステップS2の処理がスキップされてステップS3の処理が実行される。
ここで、操作パネル23に対して切換指示が行われた場合、エンジン制御装置(図示せず)はエンジン21の高回転状態と低回転状態とを切り換える。すなわち、切換レバーが高回転状態を表す側へ切り換えられた場合、エンジン制御装置は、上記第1の回転数となるようにエンジン21を制御する。また、切換レバーが低回転状態を表す側へ切り換えられた場合、エンジン制御装置は、上記第2の回転数(上記第1の回転数よりも低速である)となるようにエンジン21を制御する。したがって、切換指示が行われたか否かを判定する上記ステップS1の処理は、エンジン21が高回転状態であるか低回転状態であるかを検出するための処理であると言える。なお、他の実施形態においては、エンジン21の高回転状態と低回転状態とを切り換えは、所定の条件に応じて(例えば、各制御対象装置の総消費電力が所定値を上回ったことに応じて)自動的に行われてもよい。
なお、上記ステップS1では、エンジン21が高回転状態であるか低回転状態であるかを検出するために、コントローラ25は、上記切換指示が行われたか否かを判定した。ここで、他の実施形態においては、エンジン21が高回転状態であるか低回転状態であるかを検出する方法は、他の方法であってもよい。例えば他の実施形態においては、コントローラ25は、エンジン21あるいは発電機22の回転数を検出し、検出した回転数に基づいて、エンジン21が高回転状態であるか低回転状態であるかを判断してもよい。
ステップS2において、コントローラ25は、発電機22のモードを切り換える。すなわち、コントローラ25は、発電機22内の各スイッチ42a〜42cを制御し、三相コイル41の巻き数を変化させる。具体的には、エンジン21が高回転状態へと切り換えられた場合、第1スイッチ42aは切断され、第2スイッチ42bは接続され、第3スイッチ42cは接続される。これによって、三相コイル41は、3つのコイルがそれぞれ中央部で分割され、分割された2つのコイルが並列接続されることになる。つまり、三相コイル41の巻き数は実質的に半分になる。一方、エンジン21が低回転状態へと切り換えられた場合、第1スイッチ42aは接続され、第2スイッチ42bは切断され、第3スイッチ42cは切断される。この場合、高回転状態において分割されていた2つのコイルが直列に接続されることになるので、三相コイル41の巻き数は(低回転状態に比べて)2倍になる。なお、本実施形態では、高回転状態においてコイルの巻き数が半分になるようにしたが、高回転状態と低回転状態との間におけるコイルの巻き数の変化量は、これに限らない。高回転状態と低回転状態の各状態における巻き数は、各状態におけるエンジン21の回転速度や、各状態において必要と想定される電力量等を考慮して、適宜設定される。
上記のように、本実施形態においては、発電機22は、2つのモードにおいて三相コイル41の巻き数を変化させる。低回転状態においては、三相コイル41の巻き数が相対的に多い第2のモードに設定することによって、エンジン21の低速回転(第2の回転数)に対応できるようにする。すなわち、巻き数を多くすることによって、所望の出力電力を得るための発電機22の回転数を少なくすることができ、低い回転数で発電を開始できるようになる。また、エンジン21が低回転状態にある場合において第2のモードで出力される電力は、同じ場合において第1のモードで出力される電力よりも大きくなる。
一方、高回転状態においては、三相コイル41の巻き数が相対的に少ない第1のモードに設定することによって、エンジン21の高速回転(第1の回転数)に対応できるようにする。すなわち、巻き数を少なくすることによって、高速回転時の出力電力を第2のモードよりも増加させることができる。
このように、本実施形態においては、エンジン21の2種類の回転数に応じた発電特性となるように発電機22のモードを切り換えることによって、効率良く発電を行うことができる。
また、本実施形態においては、エンジン21が高回転状態であるか低回転状態であるかを検出し、検出結果に応じて自動的に発電機22のモードを切り換えるようにした。これによって、ユーザが発電機22のモードを手動で操作することなく、エンジン21の回転数に合わせた最適なモードで発電機22を駆動させることができる。ただし、他の実施形態においては、(エンジン21に対する上記切換指示とは独立して)ユーザが発電機22のモードを手動で操作できるようにしてもよい。
ここで、スクリードプレートは、舗装施工の開始時に100℃以上にしておく必要がある。そのため、アスファルトフィニッシャ1の実際の使用に際しては、舗装施工の準備段階において、加熱装置12を駆動させてスクリード11を予め加熱しておくことが考えられる。したがって、舗装施工の準備段階においては、エンジン21は低回転状態としておき、低回転状態においても加熱装置12が動作可能であることが好ましい。そこで、本実施形態においては、低回転状態である場合における第2のモードの出力電力は、加熱装置12の作動に必要な電力よりも大きくなるように設計される。つまり、発電機22の第2のモードにおける発電特性は、低回転状態において加熱装置12を少なくとも動作させることができるように設定される。さらに言えば、本実施形態では、発電機22の第2のモードにおける発電特性は、低回転状態において加熱装置12に加えて、他のアクチュエータを(高回転状態に比べて)低電力で動作させることができるように設定される。
上記ステップS2の次に、ステップS3の処理が実行される。ステップS3において、コントローラ25は、アクチュエータのいずれか1つを個別に起動するか否かを判定する。ステップS3における判定は、ユーザによって上述の個別起動指示(各アクチュエータを個別に起動する指示)が行われたかによって行われる。具体的には、コントローラ25は、操作パネル23からの操作指示の信号を入力し、上記個別起動指示が行われたか否かを判定する。なお、本実施形態では、操作パネル23には、アクチュエータを起動するためのスイッチがアクチュエータ毎に設けられており、個別起動指示は、各スイッチのいずれかに対する指示である。ステップS3の判定結果が肯定である場合、ステップS4の処理が実行される。一方、ステップS3の判定結果が否定である場合、ステップS4の処理がスキップされてステップS5の処理が実行される。
ステップS4において、アクチュエータの1つを起動するための個別起動処理が実行される。なお、個別起動処理においては、各モータ30〜32bおよび加熱装置12は、それらの総消費電力が、発電機22の発電量を超えないように制御される。以下、図6を参照して、個別起動処理の詳細を説明する。
図6は、図5に示すステップS4の詳細な処理を示すサブフローチャートである。図6に示す個別起動処理においては、まずステップS21において、コントローラ25は、加熱装置12による加熱が行われている最中か否かを判定する。ステップS21の判定結果が肯定である場合、ステップS22の処理が実行される。一方、ステップS21の判定結果が否定である場合、ステップS22の処理がスキップされてステップS23の処理が実行される。
ステップS22において、コントローラ25は、加熱装置12における加熱を停止する。具体的には、電力調整器29に対して、加熱装置12に対する給電を停止する制御指示を行う。これによって、電力調整器29は加熱装置12への電力の出力を停止し、加熱装置12による加熱が停止される。なお、詳細は後述するが、ステップS22における加熱の停止は一時的な停止であり、ステップS22において加熱が停止された場合には、後述するステップS27において加熱が再開される。ステップS22の後、ステップS23の処理が実行される。
ステップS23において、コントローラ25は、発電機22が第1のモードであるか否かを判定する。ステップS23の判定結果が肯定である場合、ステップS24の処理が実行される。一方、ステップS23の判定結果が否定である場合、ステップS25の処理が実行される。
ステップS24において、コントローラ25は、個別起動指示に係るアクチュエータの起動(ステップS25における起動と区別する意味で、「通常起動」と呼ぶことがある。)を開始する。すなわち、コントローラ25は、個別起動指示に係るアクチュエータに対応するインバータに対して、当該アクチュエータに対する給電を開始する制御指示を行う。これによって、インバータは各モータへの電力出力を開始し、モータによってアクチュエータの駆動が開始される。ステップS24の後、ステップS26の処理が実行される。
一方、ステップS25において、コントローラ25は、ステップS24における通常起動よりも低電力で、個別起動指示に係るアクチュエータの起動を開始する。すなわち、コントローラ25は、個別起動指示に係るアクチュエータに対応するインバータに対して、通常起動よりも低い電力で当該アクチュエータに対する給電を開始する制御指示を行う。これによって、インバータは通常起動よりも低い電力でモータへの電力出力を開始し、モータによってアクチュエータの駆動が開始される。したがって、ステップS25においては、通常起動の場合よりも低出力(低速)でアクチュエータは駆動する。ステップS25の後、ステップS26の処理が実行される。
以上のように、本実施形態においては、エンジン21が低回転状態で発電機22が第2のモードである場合、ステップS25の処理が実行され、通常起動(ステップS24)の場合よりも低電力でアクチュエータが起動される。つまり、低回転状態においては、高回転状態よりも低電力でアクチュエータが起動される。ここで、低回転状態における発電機22の出力電力は高回転状態よりも小さくなるので、高回転状態と同じようにアクチュエータを起動しようとすると、発電機22の電力が足りずにアクチュエータが駆動できなくなる可能性がある。これに対して、ステップS25の処理によって、低回転状態においても各アクチュエータを(低出力ではあるものの)より確実に駆動することができる。
なお、他の実施形態においては、低回転状態においては各アクチュエータを起動しないようにしてもよい。すなわち、上記ステップS23の判定結果が否定である場合には、コントローラ25は、ステップS25の処理をスキップして後述のステップS26の処理を実行するようにしてもよい。また、他の実施形態においては、特定のアクチュエータ(例えば、コンベヤ6およびスクリュー7)についてのみステップS25の処理に従って低電力で起動し、その他のアクチュエータについては起動しない(あるいは通常起動する)ようにしてもよい。
ステップS26において、コントローラ25は、ステップS24またはS25で起動を開始したアクチュエータの起動が終了したか否かを判定する。ここで、「アクチュエータの起動が終了した」とは、アクチュエータを起動した後、消費電力が所定値以下に落ち着いたことを指す。本実施形態では、ステップS26の判定は、アクチュエータの起動を開始してからの経過時間が所定時間を超えた否かによって行われる。この所定時間は、予め設定されており、アクチュエータ毎に設定されてもよいし、各アクチュエータで同じ時間が設定されてもよい。なお、他の実施形態では、ステップS26の判定は、アクチュエータの駆動に要する電力が所定値以下となったか否かによって行われてもよい。ステップS26においてアクチュエータの起動が終了した(経過時間が所定時間を超えた)と判定された場合、ステップS27の処理が実行される。一方、ステップS26においてアクチュエータの起動が終了していないと判定された場合、ステップS26の処理が再度実行される。つまり、コントローラ25は、アクチュエータの起動中は処理を待機し、アクチュエータの起動が終了すればステップS27の処理を開始する。
ステップS27において、コントローラ25は、加熱装置12による加熱を再開させる。具体的には、電力調整器29に対して、加熱装置12に対する給電を開始する制御指示を行う。これによって、電力調整器29は加熱装置12への電力の出力を開始し、加熱装置12による加熱が開始される。なお、上述したステップS22において加熱装置12による加熱が停止されていない(加熱装置12が元々動作していない)場合には、ステップS27の処理は実行されない。ステップS27の後、コントローラ25は個別起動処理を終了する。
以上の個別起動処理によれば、コントローラ25は、あるアクチュエータの起動が終了するまで待機する(ステップS26)ので、アクチュエータの起動中は他のアクチュエータが起動することはない。ここで、モータの起動時には一時的に消費電力が大きくなるので、仮に複数のアクチュエータを同時に起動させると、アクチュエータを駆動するための総消費電力が発電機22の発電電力を超えてしまうおそれがある(図9参照)。この場合、発電機22に過負荷がかかることによってエンジンストップ等の不具合に繋がることも考えられる。これに対して、本実施形態によれば、複数のアクチュエータを同時に起動させることがないので、総消費電力が発電機22の発電電力を超えることがなく、各アクチュエータを確実に駆動することができる。また、上記個別起動処理によれば、コントローラ25は、あるアクチュエータを起動する間は、加熱装置12の加熱を一時停止する(ステップS22)ので、これによっても、総消費電力が発電機22の発電電力を超えることを防止することができる。
図5の説明に戻り、ステップS5において、所定の複数の制御対象装置を一度に起動するか否かを判定する。ステップS5における判定は、ユーザによって上述の複数起動指示(複数の制御対象装置を一度に起動する指示)が行われたかによって行われる。具体的には、コントローラ25は、操作パネル23からの操作指示の信号を入力し、上記複数起動指示が行われたか否かを判定する。なお、本実施形態では、操作パネル23には、所定の複数の制御対象装置を一度に起動するためのスイッチが設けられており、複数起動指示は、このスイッチに対する指示である。ステップS5の判定結果が肯定である場合、ステップS6の処理が実行される。一方、ステップS5の判定結果が否定である場合、ステップS6の処理がスキップされてステップS7の処理が実行される。
ステップS6において、所定の複数の制御対象装置を一度に起動するための複数起動処理が実行される。複数起動処理においても上記個別起動処理と同様、各モータ30〜32bおよび加熱装置12は、それらの総消費電力が、エンジン21が高回転状態である場合における(第1のモードにおける)発電量を超えないように制御される。以下、図7を参照して、複数起動処理の詳細を説明する。なお、以下では、上記「所定の複数の制御対象装置」として、コンベヤ6、スクリュー7、および加熱装置12の3つを一度に起動する場合を例として説明する。
図7は、図5に示すステップS6の詳細な処理を示すサブフローチャートである。図7に示す複数起動処理においては、まずステップS30において、コントローラ25は、発電機22が第1のモードであるか否かを判定する。ステップS30の判定結果が肯定である場合、ステップS31の処理が実行される。一方、ステップS30の判定結果が否定である場合、コントローラ25は複数起動処理を終了する。
ステップS31において、コントローラ25は、上記所定の複数の制御対象装置を順に(1つずつ)指定する。ここでは、コントローラ25は、ステップS31が到来する度に、コンベヤ6、スクリュー7、加熱装置12の順に1つずつ指定するものとする。なお、指定する順序はどのような順序であってもよいが、(1以上のアクチュエータと加熱装置とを同時に起動する場合)加熱装置12を最後に指定することが好ましい。加熱装置12を起動する際の消費電力は、(a)(モータを起動する場合とは異なり)起動時に一時的に大きくなることがない点、および、(b)加熱装置12の応答性はモータに比べると低いので、加熱装置12の起動タイミングの多少の違いには大差がない点、を鑑みれば、加熱装置12の起動を先に行う必要性が低いからである。ステップS31の次にステップS32の処理が実行される。
ステップS32において、コントローラ25は、ステップS31で指定された制御対象装置を起動する。ステップS32における具体的な処理は、上述のステップS24またはS27と同様である。また、ステップS32において、ステップS31で指定された制御対象装置が既に駆動している場合(すなわち、複数起動指示が行われた時点で制御対象装置が既に起動していた場合)には、ステップS32の処理は実行されない。ステップS32の次にステップS33の処理が実行される。
ステップS33において、コントローラ25は、ステップS32で起動を開始した制御対象装置の起動が終了したか否かを判定する。ステップS33の処理は、上述のステップS26と同じである。なお、加熱装置12に関しては、モータを駆動するものではないので、起動直後に消費電力が一時的に増大することがない(図9に示すグラフG参照)。そのため、制御対象装置が加熱装置12である場合には上記ステップS26の所定時間を“0”としてもよい。ステップS33において制御対象装置の起動が終了したと判定された場合、ステップS34の処理が実行される。一方、ステップS33において制御対象装置の起動が終了していないと判定された場合、ステップS33の処理が再度実行される。つまり、コントローラ25は、制御対象装置の起動中は処理を待機し、制御対象装置の起動が終了すればステップS34の処理を実行する。
ステップS34において、コントローラ25は、上記所定の複数の制御対象装置の全ての起動が終了したか否かを判定する。ステップS34の判定結果が否定である場合、上記ステップS31の処理が再度実行される。一方、ステップS34の判定結果が肯定である場合、コントローラ25は複数起動処理を終了する。
なお、上記複数起動処理においては、発電機22が第2のモードである場合(エンジン21が低回転状態である場合)には、制御対象装置は起動されず、複数起動指示は受け付けられないこととなる。低回転状態において複数の制御対象装置を起動する必要性は低いと考えられるからである。ただし、他の実施形態においては、発電機22が第2のモードである場合においては、上述のステップS25と同様に、各制御対象装置を(第1のモードの場合よりも)低電力で起動するようにしてもよい。
以上のように、上記複数起動処理によれば、ユーザは、複数起動指示によって複数の制御対象装置を一度に起動することができる。これによって、ユーザの操作の手間を省き、操作を簡易化することができる。また、上記複数起動処理によれば、コントローラ25は、複数の各制御対象装置を、起動開始のタイミングをずらして起動する。これによって、各制御対象装置の総消費電力が、高回転状態における発電機22の最大発電量を超えないようにすることができる。
図9は、複数の制御対象装置を起動する場合における消費電力を示す図である。図9において、各グラフA〜Hの縦軸は消費電力を表し、横軸は時間を表す。また、左側のグラフA〜Dは複数の制御対象装置を同時に起動した場合を示し、右側のグラフE〜Hは複数の制御対象装置をタイミングをずらして起動した場合を示している。ここで、仮に、図9に示すグラフA〜Cのように複数の制御対象装置を同時に起動した場合には、図9に示すグラフDに示されるように、起動時における総消費電力が発電機22の発電電力を超えるおそれがある。これに対して、上記複数起動処理では、図9に示すグラフE〜Gのように、複数の制御対象装置の起動を開始するタイミングをずらしている。その結果、図9に示すグラフHに示されるように、起動時における総消費電力が発電機22の発電電力を超えることを防止することができる。このように、本実施形態では、コントローラ25は、各モータおよび加熱装置の総消費電力が、高回転状態において第1のモードによって発電される発電量を超えないように、各モータおよび加熱装置の動作を制御する。
なお、上記総消費電力が発電機22の発電量を超えないようにするための制御方法は、上記に限らない。例えば、他の実施形態においては、コントローラ25は、複数起動処理において、起動時における電力を個別起動処理に比べて低くし、次第に電力を上げていくように各制御対象装置を駆動することで、各制御対象装置を同時に起動するようにしてもよい。これによっても、総消費電力が発電機22の発電量を超えないように制御することができる。
図5の説明に戻り、ステップS7において、コントローラ25は、加熱装置12による加熱を開始するか否かを判定する。ステップS7における判定は、ユーザによって上述の加熱指示(加熱装置12による加熱を開始する指示)が行われたかによって行われる。具体的には、コントローラ25は、操作パネル23からの操作指示の信号の入力を受け付け、上記加熱指示が行われたか否かを判定する。なお、本実施形態では、操作パネル23には、加熱装置12を動作させるためのスイッチが設けられており、加熱指示は、このスイッチに対する指示である。ステップS7の判定結果が肯定である場合、ステップS8の処理が実行される。一方、ステップS7の判定結果が否定である場合、ステップS8の処理がスキップされてステップS9の処理が実行される。
ステップS8において、コントローラ25は、加熱装置12を動作させる。ステップS8の処理は、上述のステップS27の処理と同様である。ステップS8の次にステップS9の処理が実行される。
ステップS9において、各制御対象装置の駆動状態を変更するか否かを判定する。ステップS9における判定は、ユーザによって上述の変更指示(各制御対象装置の駆動状態を変更する指示)が行われたかによって行われる。具体的には、コントローラ25は、操作パネル23からの操作指示の信号の入力を受け付け、上記変更指示が行われたか否かを判定する。なお、本実施形態では、操作パネル23には、各制御対象装置の駆動状態(例えば、コンベヤ6であれば搬送速度、加熱装置12であれば加熱温度等)を指定するためのダイヤルが設けられており、変更指示は、このダイヤルに対する指示である。なお、変更指示には、制御対象装置の駆動を停止する指示も含まれ、変更指示は、アクチュエータを起動するためのスイッチ(上記ステップS3参照)をオフにする指示であってもよい。ステップS9の判定結果が肯定である場合、ステップS10の処理が実行される。一方、ステップS9の判定結果が否定である場合、ステップS10の処理がスキップされてステップS1の処理が再度実行される。以降、ステップS1〜S10の処理が繰り返し実行される。
ステップS10において、コントローラ25は、変更指示に従って制御対象装置を制御する。具体的には、コントローラ25は、変更指示に係る制御対象装置に対応するインバータ(あるいは電力調整器29)に対して、変更指示によって指定された駆動状態となるように、出力周波数を変更する制御指示を行う。また、変更指示が制御対象装置の駆動を停止する指示の場合は、給電を停止する制御指示を行う。これによって、変更指示に従って制御対象装置が制御される。ステップS10の後、ステップS11の処理が実行される。
ステップS11においては、電力調整処理が実行される。上記個別起動処理および複数起動処理が、制御対象装置の起動時において総消費電力が発電機22の発電電力を超えないように制御するための処理であるのに対して、電力調整処理は、主に、複数の制御対象装置の駆動中において総消費電力が発電機22の発電電力を超えないように制御するための処理である。以下、図8を参照して、個別起動処理の詳細を説明する。
図8は、図5に示すステップS11の詳細な処理を示すサブフローチャートである。図8に示す電力調整処理においては、まずステップS41において、コントローラ25は、各制御対象装置の総消費電力を算出する。すなわち、コントローラ25は、各制御対象装置の消費電力を検出し、検出した消費電力を合算する。各消費電力の検出方法はどのような方法であってもよく、例えば、各モータ30〜32bに供給される電力を検知してもよい。ステップS41の次にステップS42の処理が実行される。
ステップS42において、コントローラ25は、上記総消費電力が所定値以上であるか否かを判定する。この所定値は、発電機22の最大電力あるいは最大電力よりもやや低い値に予め設定される。ステップS42の判定結果が肯定である場合、ステップS43の処理が実行される。一方、ステップS42の判定結果が否定である場合、ステップS43の処理がスキップされて、コントローラ25は電力調整処理を終了する。
ステップS43において、コントローラ25は、上記総消費電力が上記所定値よりも小さくなるように、制御対象装置に対する供給電力を調整する。ステップS43における調整の具体的な方法はどのような方法であってもよいが、例えば以下の方法が考えられる。すなわち、コントローラ25は、現在駆動中の制御対象装置のうちの所定の1つまたは複数を選択し、選択した制御対象装置への電力供給を制限する(停止または減少させる)。なお、電力供給を制限する制御対象装置を選択する方法としては、例えば、まず加熱装置12を選択し、加熱装置12が停止中の場合にはコンベヤ6および/またはスクリュー7を選択することが考えられる。また、コントローラ25は、現在駆動中の各制御対象装置への供給電力をそれぞれ減少させるようにしてもよい。上記ステップS43の後、コントローラ25は電力調整処理を終了する。
上記ステップS43によれば、制御対象装置の総消費電力が発電機22の発電電力を超えないように制御することができる。また、上記ステップS43の処理は、アスファルトフィニッシャの動作中に常時(繰り返し)実行されるので、アスファルトフィニッシャの動作中に総消費電力が発電機22の発電電力を超えることを常に防止することができる。
なお、本実施形態においては、制御対象装置の総消費電力が発電機22の発電電力を超えないように制御する処理として、コントローラ25は、ステップS4、ステップS6、およびステップS11の3種類の処理を実行した。ここで、他の実施形態においては、コントローラ25は、これら3種類の処理のうちいずれか1つまたは2つの処理のみを実行するものであってもよい。
ステップS11の電力調整処理の後、ステップS1の処理が再度実行される。以降、ステップS1〜S11の処理が繰り返し実行される。以上で、図5に示すコントローラ25の動作の説明を終了する。
なお、加熱装置12の駆動に関しては、図5〜図7に示した処理に加えて、加熱温度に基づく制御が行われてもよい。すなわち、アスファルトフィニッシャ1は、スクリードプレートの温度を検知する温度検知手段をさらに備え、温度検知手段による検知結果に基づいて加熱装置12の駆動が制御されてもよい。具体的には、(ユーザによる加熱指示が行われてから加熱を停止する変更指示が行われるまでの間において、)コントローラ25は、温度検知手段による検知温度が所定の目標温度に達した場合、加熱装置12の駆動を停止し、検知温度が所定の目標温度を下回った場合、加熱装置12の駆動を行うようにしてもよい。なお、この場合、上記ステップS21の判定は上記と同様に行えばよい。一方、上記ステップS32の処理は、ユーザによる加熱指示が既に行われていれば、(検知温度が目標温度に達したために加熱されていない場合であっても)加熱装置12を駆動しないようにするとよい。
以上のように、上記実施形態によれば、アスファルトフィニッシャ1は、主要アクチュエータおよびスクリード加熱を電気的に駆動することができる。これによって、油圧システムで駆動する場合に比べて、省エネルギー化を図ることができるとともに、二酸化炭素の排出量を減少させることができる。また、油圧システムのメンテナンスを行わなくて済むので、維持経費を抑えることができるとともに維持管理を容易にすることができる。さらに、各制御対象装置に対して電気制御を行うことによって(上記実施形態のようにインバータを用いる場合は特に)、各制御対象装置に対する制御性を向上することができる。
また、上記実施形態によれば、スクリード11の加熱を電気的に駆動することによって、スクリードプレートの均熱性、燃焼効率、および安全性において従来方式を改善することができる。すなわち、スクリードプレートをガスによって加熱する従来方式では、スクリードプレートは長細い形状であるので、ガスバーナで均一に加熱することが難しかった。また、ガスバーナは下向き燃焼構造が採用される(スクリードプレートを上方から加熱する必要があるため)ために燃焼ガスが上方に流れてしまうことから、燃焼効率が悪くなっていた。これに対して、上記実施形態によれば、スクリードプレートを電熱ヒーター等で電気的に加熱することによって、スクリードプレートの均熱性および燃焼効率を改善することができる。さらに、従来方式では、ガスボンベを搭載することや、油圧システムの油圧配管がガスバーナの近傍に配置されることによって、火災リスクが生じるという課題もあった。これに対して、上記実施形態によれば、ガスを用いない構成であるので、従来における火災リスクは無く、安全性を向上することができる。
また、上記実施形態によれば、エンジン21は2種類の回転数(低回転状態と高回転状態)で駆動可能であり、発電機22はエンジン21の回転数に応じて発電特性を切り換えることが可能である。このように、低回転状態での駆動を可能とすることによって、騒音の低減を図ることができる。また、発電機22は低回転状態に適応する特性で発電を行うので、発電効率を向上することができ、より省エネルギー化を図ることができる。さらに、上記実施形態によれば、低回転状態においてもスクリード加熱を行う電力は保証されるので、実際の使用を考慮しても、舗装作業の準備時にアスファルトフィニッシャ1を低回転状態とすることができる。そのため、準備時において騒音の低減や排出二酸化炭素の低減を図ることができる。
また、上記実施形態によれば、発電機22は発電特性を切り換えることによって、各インバータに入力される電圧を適切な大きさに調整することができる。なお、上記実施形態においては、第1〜第3スイッチ42a〜42cが請求項に記載の調整部に相当する。通常の発電機であれば、エンジン21が低回転状態である場合と高回転状態である場合とで出力電圧が大きく変化してしまい、いずれかの場合において出力電圧がインバータの入力許容電圧を満たさなくなるおそれがある。これに対して、上記実施形態によれば、発電機22は、2つのモードを切り換えることによって、エンジン21が低回転状態である場合と高回転状態である場合との両方において、出力電圧を同程度の値とすることができる。つまり、いずれの場合においても発電機22の出力電圧がインバータの入力許容電圧を満たすので、適切な大きさの電圧がインバータに入力される。
(変形例)
上記実施形態は本発明を実施するための一形態であり、本発明は、例えば以下に説明する変形例として実施することも可能である。
(バイブレータを電気駆動させる変形例)
上記実施形態では主要アクチュエータを電気駆動する場合を例にとって説明したが、主要アクチュエータ以外の他のアクチュエータも電気駆動するようにしてもよい。例えば、アスファルトフィニッシャは、主要アクチュエータに加えて、バイブレータ13を電気駆動するようにしてもよい。以下、第1の変形例として、バイブレータ13を電気駆動する例について説明する。
図10は、第1の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図である。なお、図10では、図2と相違する部分を主に示し、図2と同じ構成については記載を省略している。第1の変形例においては、アスファルトフィニッシャは、図2に示す構成に加えて、右主バイブレータ用モータ52a、左主バイブレータ用モータ52b、右伸縮バイブレータ用モータ52c、および左伸縮バイブレータ用モータ52dを備えている。また、制御ボックス24は、図2に示す構成に加えて、バイブレータ用インバータ51を備えている。
図10において、バイブレータ用インバータ51は、発電機22に接続され、発電機22から供給される三相交流の電力を(一旦直流に整流した後)所望の周波数に変換して出力することで、各モータ52a〜52dをそれぞれ駆動する。バイブレータ用インバータ51から出力される交流電気の周波数は、コントローラ25の制御指示に従って調整される。つまり、バイブレータ用インバータ51は、コントローラ25の制御指示に従って各モータ52a〜52dをそれぞれ駆動する。
右主バイブレータ用モータ52aは、スクリード11のうちの右側の主スクリードを振動させる右主バイブレータ13aを駆動する。左主バイブレータ用モータ52bは、スクリード11のうちの左側の主スクリードを振動させる左主バイブレータ13bを駆動する。右伸縮バイブレータ用モータ52cは、スクリード11のうちの右側の伸縮スクリードを振動させる右伸縮バイブレータ13cを駆動する。左伸縮バイブレータ用モータ52dは、スクリード11のうちの左側の伸縮スクリードを振動させる左伸縮バイブレータ13dを駆動する。
アスファルトフィニッシャの使用時におけるバイブレータ13(各バイブレータ13a〜13d)の制御は、上記実施形態における各アクチュエータと同様である。すなわち、バイブレータ13は、ユーザによる個別起動指示あるいは複数起動指示に従って起動されてもよいし、ユーザによる変更指示に従って駆動状態を変更されたり、あるいは、停止されてもよい。
以上のように、バイブレータ13を電気駆動することによって、油圧駆動する場合に比べてよりエネルギー効率を向上することができる。また、バイブレータ13を電気的に制御することによって、各バイブレータ13a〜13dの振動数をより精度良く制御することができ、各バイブレータ13a〜13dを同じ振動数で動作させることができる。さらに、バイブレータ13への油圧配管が不要となるので、スクリード11の伸縮機構を簡易化することができる。
なお、上記実施形態および第1の変形例において特に説明していないアクチュエータ(スクリード11の伸縮機構やレベリングアーム8の駆動機構)については、駆動方法はどのようなものであってもよく、油圧駆動されてもよいし電気駆動されてもよい。
(外部電力を供給可能とする変形例)
上記実施形態においては、エンジン21を駆動源とする発電機22による電力によって各制御対象装置が電気的に駆動された。ここで、アスファルトフィニッシャは、外部電源から電力供給を受けることが可能であり、各制御対象装置は、外部電源からの電力によって駆動されてもよい。以下、第2の変形例として、外部電源からの電力によって各制御対象装置が駆動される例について説明する。
図11は、第2の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図である。なお、図11では、図2と相違する部分を主に示し、図2と同じ構成については一部記載を省略している。第2の変形例においては、アスファルトフィニッシャは、図2(または図10)に示す構成に加えて、電源プラグ61および切換スイッチ62を備えている。
外部電力を得るための電源端子の一例である電源プラグ61は、外部電源に着脱可能に接続され、外部電源からの電力供給を受ける。切換スイッチ62は、発電機22と制御ボックス24との間、かつ、電源プラグ61と制御ボックス24との間に設けられ、発電機22と電源プラグ61のいずれか一方と制御ボックス24とを接続する。以上の構成により、制御ボックス24は、発電機22からの電力と電源プラグ61からの電力とを切り換え可能である。なお、図示していないが、切換スイッチ62はコントローラ25に接続されており、切換スイッチ62の切換は、コントローラ25からの切換指示に従って行われてもよい。コントローラ25は、ユーザの指示に従って切換スイッチ62の切換を行ってもよいし、電源プラグ61が外部電源に接続されたことを検知する検知手段を備える場合には、そのことが検知された場合に電源プラグ61と制御ボックス24とを自動的に接続するように切換を行ってもよい。
以上のように、第2の変形例においては、アスファルトフィニッシャは、外部電源からの電力供給を受けることができるように構成される。これによって、例えば、舗装施工の準備時においては、外部電源から供給される電力によって加熱装置12を駆動させ、エンジン21を停止するようにすることも可能である。したがって、第2の変形例によれば、一層の省エネルギー化を図ることができるとともに、二酸化炭素の排出をより低減することができる。
(発電機の出力を調整する変形例)
上記実施形態においては、高回転状態と低回転状態とで発電機の発電特性(具体的にはコイルの巻き数)を変化させることで、2つの状態における発電機出力を調整した。これによって、各インバータに入力される電圧を2つの状態で同程度となるので、予め定められた、各インバータの入力許容電圧の範囲内の電圧を入力することができる。ここで、他の実施形態においては、上記2つの状態における発電機の出力電圧の調整は、以下に示す各変形例の構成によって実現されてもよい。以下、第3〜第7の変形例として、発電機の出力を調整する変形例について説明する。
(第3の変形例)
図12は、第3の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図である。なお、図12では、図2と相違する部分を主に示し、図2と同じ構成については記載を省略している。第3の変形例においては、アスファルトフィニッシャは、図2に示す構成に加えて、整流器71および定電圧装置72を備えている。また、第3の変形例においては、アスファルトフィニッシャは、上述の発電機22に代えて、発電機70を備えている。また、図12では一部のみしか図示していないが、アスファルトフィニッシャは、上記実施形態と同様に各インバータ26〜28bを備えている。また、図12では図示していないが、上記実施形態と同様、各インバータ26〜28bおよび電力調整器29にはコントローラ25が接続され、各インバータ26〜28bおよび電力調整器29はコントローラ25によって制御される。
発電機70は、エンジン21に機械的に接続されており、エンジン21の駆動によって発電を行う。第3の変形例において、発電機70は、上記実施形態における発電機22のような2つの発電特性を有するものに限らず、どのような種類の発電機であってもよく、例えば従来の発電機であってもよい。したがって、第3の変形例においては、例えばIPMモータ等、永久磁石を用いた小型で高効率のモータを用いることも可能であるので、上記実施形態や後述する第4の変形例に比べて発電効率を向上するとともに装置の小型化を図ることができる。
整流器71は、発電機70に接続され、発電機70から出力される交流電気(ここでは三相交流電気)を直流電気に変換(整流)する。整流器71としては、交流電気を直流変換する機能を有していればどのような種類のものが用いられてもよい。
定電圧装置72は、整流器71に接続され、整流器71から出力される直流電気の電圧を所定範囲内の電圧に調整(昇圧または降圧)する。つまり、第3変形例においては、定電圧装置72が請求項に記載の調整部に相当する。ここで、所定範囲とは、各インバータ26〜28bの入力許容電圧の範囲である。定電圧装置72は、一般的な昇圧回路を含む構成等、直流電気の電圧を調整する機能を有していればどのような構成であってもよい。また、定電圧装置72は、入力電圧を昇圧および降圧する機能を有するものが好ましいが、入力電圧を昇圧する機能を少なくとも有していればよい。例えば、上記所定範囲よりも高い電圧が入力されることが想定されない場合(つまり、発電機70の出力電圧が上記所定範囲を超えないと想定される場合)には、定電圧装置72は降圧機能を有していなくてもよい。
各インバータ26〜28bは定電圧装置72に接続される。したがって、第3の変形例では各インバータ26〜28bは、定電圧装置72から出力される所定範囲内の大きさの直流電圧を入力する。上記実施形態と同様、各インバータ26〜28bは、コントローラ25の制御指示に従って各モータ30〜32bをそれぞれ駆動する。ここで、第3変形例においては、各インバータ26〜28bは、直流電気を入力し、所望の周波数の交流電気(3相交流電気)を出力する。なお、交流電気を入力とする一般的なインバータは、入力された交流電気を内部で一旦直流に変換してから交流電気を出力する。第3変形例においては、インバータの内部で交流電気を直流電気に変換する必要がないので、各インバータ26〜28bの構成を簡易化することができる。また、
また、第3の変形例では、電力調整器29としては直流電気を入出力するものが用いられる。上記実施形態と同様、電力調整器29は、コントローラ25の制御指示に従って加熱装置12の動作を制御する。
次に、第3の変形例におけるアスファルトフィニッシャの動作を説明する。まず、エンジン21が低回転状態で駆動する場合、発電機70は相対的に低い電圧を出力する。発電機70の出力電圧は、上記所定範囲よりも低い電圧である。この場合、定電圧装置72は、整流器71から出力される直流電圧を上記所定範囲内の電圧に昇圧して出力する。これによって、各インバータ26〜28bには入力許容電圧の範囲内の電圧が入力される。
一方、エンジン21が高回転状態で駆動する場合、発電機22は相対的に高い電圧を出力する。この場合も、定電圧装置72は、整流器71から出力される直流電圧を上記所定範囲内の電圧に調整して出力する。すなわち、定電圧装置72は、発電機22の出力電圧が上記所定範囲内の電圧よりも低い場合には昇圧を行い、発電機22の出力電圧が上記所定範囲内の電圧よりも高い場合には降圧を行う。なお、発電機22の出力電圧が上記所定範囲内の電圧である場合には、定電圧装置72は実質的には電圧の調整を行わなくてもよい。以上によって、各インバータ26〜28bには入力許容電圧の範囲内の電圧が入力される。
以上のように、第3の変形例によれば、定電圧装置72が発電機70の出力側に接続され、定電圧装置72は、入力された電圧を所定範囲内の電圧へと変換して出力する。これによって、エンジン21が低回転状態である場合と高回転状態である場合との両方の場合において、各インバータ26〜28bに入力される電圧を一定とすることができ、入力許容電圧の範囲内の電圧を各インバータ26〜28bに入力することができる。したがって、第3の変形例によれば、各インバータ26〜28bを正常に動作させることができ、各機構を正確に制御することができる。
また、上記第3の変形例によれば、エンジン21の回転数が何らかの原因で変動したとしても、発電機70の出力電圧が定電圧装置72によって適宜昇圧あるいは降圧されるので、このような変動にも十分対応することができる。また、上記第3の変形例によれば、定電圧装置72によって直流電圧を変換するので、交流電圧を変換する場合(後述の第6および第7の変形例)に比べて、より精度良く電圧調整を行うことができる。
(第4の変形例)
図13は、第4の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図である。なお、図13では、図2と相違する部分を主に示し、図2と同じ構成については記載を省略している。第4の変形例においては、アスファルトフィニッシャは、図2に示す構成に加えて、自動電圧調整器(図13では、“AVR(Automatic Voltage Regulator)”と略記する。以下同様。)73、および、検出用変圧器79を備える。また、第4の変形例においては、アスファルトフィニッシャは、上述の発電機22に代えて、発電機80を備えている。発電機80は、発電機本体74および励磁装置77を有する。また、図13では一部のみしか図示していないが、アスファルトフィニッシャは、上記実施形態と同様に各インバータ26〜28bおよび電力調整器29を備えている。また、図13では図示していないが、上記実施形態と同様、各インバータ26〜28bおよび電力調整器29にはコントローラ25が接続され、各インバータ26〜28bおよび電力調整器29はコントローラ25によって制御される。
図13において、発電機80は、エンジン21に機械的に接続されており、エンジン21の駆動によって発電を行う。具体的には、発電機本体74および励磁装置77は、エンジン21に機械的に接続されており、エンジン21によって駆動される。励磁装置77は、発電機本体74の界磁コイル75の電流を制御することで、発電機本体74における磁界を制御する。
自動電圧調整器73は、所定範囲内の電圧が出力されるように発電機80の出力電圧を調整する。自動電圧調整器73は、発電機80の出力電圧に基づいて発電機80の界磁電流を制御するものである。換言すれば、自動電圧調整器73は、エンジン21が第1回転状態である場合と第2回転状態である場合とで発電機80の発電特性を変化させることによって、発電機の出力電圧を調整する。つまり、第4の変形例においては、自動電圧調整器73が請求項に記載の調整部に相当する。
具体的には、自動電圧調整器73は、検出用変圧器79によって検出された発電機80の出力電圧に基づいて、励磁装置77のコイル78に供給される電流を制御する。励磁装置77は、コイル78の電流に応じた電流を、回転整流器76を介して発電機本体74の界磁コイル75に供給する。自動電圧調整器73は、発電機80の出力電圧が設定された所望の電圧値となるように、上記界磁コイル75の電流を制御する。以上によって、発電機80の出力電圧は、自動電圧調整器73で設定された値に制御される。
第4の変形例においては、エンジン21が低回転状態で駆動する場合も高回転状態で駆動する場合も、発電機80の出力電圧は、自動電圧調整器73によって調整される結果、上記所定範囲内の値となる。これによって、各インバータ26〜28bには入力許容電圧の範囲内の電圧が入力される。
上記第3および第4の変形例においては、エンジン21が低回転状態であるか高回転状態であるかによって配線を切り換えること無く、インバータに入力される電圧を調整することができる。したがって、上記第3および第4の変形例においては、エンジン21が高回転状態であるか低回転状態であるかを検出する手段を設けなくても、発電機の出力電圧を調整することができる。
(第5の変形例)
図14は、第5の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図である。なお、図14では、図2と相違する部分を主に示し、図2と同じ構成については記載を省略している。第5の変形例におけるアスファルトフィニッシャは、図12に示す構成と比べて、定電圧装置72に代えて昇圧装置82を備え、切換部81およびダイオード83を備えている点で異なり、その他の点は第3の変形例と同様である。以下、第3の変形例との相違点を中心に第5の変形例について説明する。
図14において、整流器71は、上記第3の変形例と同様の構成である。切換部81は、整流器71の出力側に接続される。切換部81は、整流器71の出力をそのまま各インバータ26〜28bに入力する経路と、整流器71の出力を昇圧装置82を介して各インバータ26〜28bに入力する経路とを切り換えることが可能である。整流器71の出力側の経路は二手に分岐され、一方の経路はダイオード83を介して各インバータ26〜28bに接続される。他方の経路は、切換部81が有するスイッチ81aおよび昇圧装置82を介して各インバータ26〜28bに接続される。すなわち、整流器71の出力端はダイオード83のアノード端子に接続され、ダイオード83のカソード端子は各インバータ26〜28bに接続される。また、整流器71の出力端はスイッチ81aを介して昇圧装置82の入力端に接続され、昇圧装置82の出力端は各インバータ26〜28bに接続される。
なお、図示しないが、切換部81はコントローラ25に接続されており、切換部81における経路の切換はコントローラ25によって制御される。すなわち、スイッチ81aの接続/切断はコントローラ25によって制御される。
また、昇圧装置82は、整流器71に接続され、整流器71から出力される直流電気の電圧を所定範囲内の電圧に昇圧する。つまり、第5の変形例においては、昇圧装置82が請求項に記載の調整部に相当する。昇圧装置82は、入力電圧を昇圧する機能を少なくとも有していればどのような構成であってもよく、一般的な昇圧回路等で構成されてもよい。なお、詳細は後述するが、第5の変形例においては発電機70が上記所定範囲よりも低い電圧を出力する場合にのみ昇圧装置82が動作する。したがって、第3の変形例とは異なり、昇圧装置82は降圧機能を有する必要はない。したがって、第5の変形例においては、発電機70の出力電圧を調整するための構成をより簡易化することができる。
第5の変形例において、エンジン21が低回転状態で駆動する場合、発電機70は相対的に低い電圧を出力する。発電機70の出力電圧は、上記所定範囲よりも低い電圧である。この場合、コントローラ25は、発電機70の出力が昇圧装置82に入力されるように切換部81を制御する。すなわち、コントローラ25はスイッチ81aを接続するように制御する。したがって、昇圧装置82は、整流器71から出力される直流電圧を上記所定範囲内の電圧に昇圧して出力する。これによって、各インバータ26〜28bには入力許容電圧の範囲内の電圧が入力される。なお、ダイオード83は、昇圧装置82が動作する場合に電流の逆流を防止するために設けられる。
一方、エンジン21が高回転状態で駆動する場合、発電機70は相対的に高い電圧を出力する。第5の変形例においては、この場合に発電機70から出力される電圧は、インバータ26〜28bの入力許容電圧の範囲内の値であるとする。この場合、コントローラ25は、発電機70の出力が昇圧装置82に入力されないように切換部81を制御する。すなわち、コントローラ25はスイッチ81aを切断するように制御する。したがって、整流器71からの出力はそのまま各インバータ26〜28bに入力される。これによって、高回転状態である場合も低回転状態である場合と同様、各インバータ26〜28bには入力許容電圧の範囲内の電圧が入力される。
以上のように、第5の変形例によれば、エンジン21が低回転状態である場合には発電機70の出力が昇圧装置82を介して各インバータ26〜28bに入力され、エンジン21が高回転状態である場合には発電機70の出力が昇圧装置82を介さずに各インバータ26〜28bに入力されるように、発電機70から各インバータ26〜28bまでの電力伝達経路が切換部81によって切り替えられる。これによって、いずれの状態である場合にも各インバータ26〜28bに適切な電圧を入力することができる。また、上記第5の変形例によれば、昇圧装置82によって直流電圧を変換するので、交流電圧を変換する場合(後述の第6および第7の変形例)に比べて、より精度良く電圧調整を行うことができる。
(第6の変形例)
図15は、第6の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図である。なお、図15では、図2と相違する部分を主に示し、図2と同じ構成については記載を省略している。第6の変形例においては、アスファルトフィニッシャは、図2に示す構成に加えて、切換部84および変圧器85を備えている。また、第6の変形例においては、アスファルトフィニッシャは、上述の発電機22に代えて、上記第3の変形例と同様の発電機70を備えている。また、図16では一部のみしか図示していないが、アスファルトフィニッシャは、上記実施形態と同様に各インバータ26〜28bおよび電力調整器29を備えている。また、図16では図示していないが、上記実施形態と同様、各インバータ26〜28bおよび電力調整器29にはコントローラ25が接続され、各インバータ26〜28bおよび電力調整器29はコントローラ25によって制御される。
図15において、切換部84は発電機70に接続される。切換部84は、発電機70の出力をそのまま各インバータ26〜28bに入力する経路と、発電機70の出力を変圧器85を介して各インバータ26〜28bに入力する経路とを切り換えることが可能である。発電機70の出力側の経路は二手に分岐され、一方の経路は切換部84が有するスイッチ81aおよび変圧器85を介して各インバータ26〜28bに接続される。他方の経路は、切換部84が有するスイッチ81bを介して各インバータ26〜28bおよび電力調整器29に接続される。また、図示しないが、切換部84はコントローラ25に接続されており、切換部84における経路の切換はコントローラ25によって制御される。すなわち、スイッチ83aおよび83bの接続/切断はコントローラ25によって制御される。
変圧器85は、入力される交流電圧(ここでは、三相交流の電圧)を、上記所定範囲の電圧に変換して出力する。つまり、第6の変形例(および後述の第7の変形例)においては、変圧器85が請求項に記載の調整部に相当する。変圧器85の種類や具体的な構成はどのようなものであってもよい。
次に、第6の変形例におけるアスファルトフィニッシャの動作を説明する。まず、エンジン21が低回転状態で駆動する場合、発電機70は相対的に低い電圧を出力する。この場合、コントローラ25は、発電機70の出力が変圧器85に入力されるように切換部84を制御する。すなわち、コントローラ25はスイッチ83aを接続し、スイッチ83bを切断するように制御する。したがって、変圧器85は、発電機70から出力される三相交流の電圧を上記所定範囲内の電圧に昇圧して出力する。これによって、各インバータ26〜28bには入力許容電圧の範囲内の電圧が入力される。
一方、エンジン21が高回転状態で駆動する場合、発電機70は相対的に高い電圧を出力する。第6の変形例においては、この場合に発電機70から出力される電圧は、インバータ26〜28bの入力許容電圧の範囲内の値であるとする。この場合、コントローラ25は、発電機70の出力が変圧器85に入力されないように切換部84を制御する。すなわち、コントローラ25はスイッチ83aを切断し、スイッチ83bを接続するように制御する。したがって、発電機70から出力される三相交流電気はそのまま各インバータ26〜28bに入力される。これによって、高回転状態である場合も低回転状態である場合と同様、各インバータ26〜28bには入力許容電圧の範囲内の電圧が入力される。
以上のように、第6の変形例によれば、エンジン21が低回転状態である場合には発電機70の出力が変圧器85を介して各インバータ26〜28bに入力され、エンジン21が高回転状態である場合には発電機70の出力が変圧器85を介さずに各インバータ26〜28bに入力されるように、発電機70から各インバータ26〜28bまでの電力伝達経路が切換部84によって切り替えられる。これによって、いずれの状態である場合にも各インバータ26〜28bに適切な電圧を入力することができる。
(第7の変形例)
図16は、第7の変形例に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図である。なお、図16では、図2と相違する部分を主に示し、図2と同じ構成については記載を省略している。第7の変形例におけるアスファルトフィニッシャは、図15に示す第6の変形例の構成と比べて、自動電圧調整器73、および、検出用変圧器79を備える点で異なる。また、第7の変形例においては、アスファルトフィニッシャは、第6の変形例における発電機70に代えて、第4の変形例と同様の発電機80を備えている。以下、第6の変形例との相違点を中心に第5の変形例について説明する。
図16において、発電機80および自動電圧調整器73は、第4の変形例と同様の構成である。第7の変形例においては、検出用変圧器79は変圧器85の出力側に接続される。自動電圧調整器73は、変圧器85(およびスイッチ84b)の出力端の電圧が所定範囲内の電圧となるように、発電機80の出力電圧を調整する。すなわち、自動電圧調整器73は、変圧器85(およびスイッチ84b)の出力端の電圧が設定された所望の電圧値となるように、上記界磁コイル75の電流を制御する。
第7の変形例においても、コントローラ25および切換部84は第6の変形例と同様に動作する。したがって、エンジン21が低回転状態である場合であっても高回転状態である場合であっても、発電機80の出力電圧は、上記所定範囲内に調整される。ここで、交流電圧を変換する変圧器85による電圧変換は、直流電圧を変換する定電圧装置72(昇圧装置82)による電圧変換に比べると、詳細な電圧調整が一般的には難しい。これに対して、第7の変形例においては、変圧器85(およびスイッチ84b)の出力端の電圧は自動電圧調整器73によっても調整されるので、当該電圧の調整をより詳細に(精度良く)行うことができる。また、高回転状態である場合にエンジン21の回転数に多少の変動がある場合でも、自動電圧調整器73によって発電機70の出力電圧が調整されるので、各インバータ26〜28bに対する入力電圧をより安定させることができる。
以上のように、第5〜第7の変形例においては、切換部81または84は、エンジン21が低回転状態である場合には発電機の出力が調整部(昇圧装置82または変圧器85)を介して各インバータ26〜28bに入力され、エンジン21が高回転状態である場合には発電機の出力が調整部を介さずに各インバータ26〜28bに入力されるように、発電機から各インバータ26〜28bまでの電力伝達経路を切り替える。したがって、低回転状態である場合には発電機の出力電圧が調整部によって調整されるので、各インバータ26〜28bに適切な電圧を入力することができる。また、高回転状態である場合には発電機は所定範囲の電圧を出力するので、発電機の出力電圧がそのまま各インバータ26〜28bに入力されることによって、各インバータ26〜28bに適切な電圧を入力することができる。第5〜第7の変形例においては、エンジン21が高回転状態である場合における出力電圧に調整部が対応する必要はないので、調整部をより簡易な構成とすることができる。
なお、第5〜第7の変形例において、エンジン21が低回転状態であるか高回転状態であるかを検出する方法は、上記実施形態と同様、どのような方法であってもよい。例えば、コントローラ25は、ユーザによる指示、または、エンジン21あるいは発電機22の回転数等に基づいて低回転状態であるか高回転状態であるかを検出するようにしてもよい。
以上のように、本発明は、エネルギー効率を向上し、二酸化炭素の排出量を減少させること等を目的として、アスファルトフィニッシャ、リペーバ、およびリミキサ等のアスファルト道路を舗装する道路舗装機械に利用することが可能である。
1 アスファルトフィニッシャ
2 車体
3 ホッパ
4 前輪
5 後輪
6 コンベヤ
7 スクリュー
8 レベリングアーム
11 スクリード
12 加熱装置
13 バイブレータ
21 エンジン
22 発電機
23 操作パネル
24 制御ボックス
25 コントローラ
26〜28b,51 インバータ
29 電力調整器
30〜33b,52a〜52d モータ
41 三相コイル
42a〜42c スイッチ
61 電源プラグ
62 切換スイッチ
70 発電機
71 整流器
72 定電圧装置
73 自動電圧調整器
80 発電機
81 切換部
82 昇圧装置
84 切換部
85 変圧器

Claims (19)

  1. 走行機構、コンベヤ、スクリュー、およびスクリードの各機構を有し、アスファルト道路を舗装する道路舗装機械であって、
    エンジンと、
    前記エンジンの駆動によって発電を行う発電機と、
    前記各機構を前記発電機による電力によってそれぞれ駆動する各モータと、
    前記エンジンが相対的に低い回転数である第1回転状態である場合と、相対的に高い回転数である第2回転状態である場合との両方の場合において前記発電機の出力電圧が所定範囲内の電圧となるように、前記発電機の出力電圧を調整する調整部と、
    前記調整部によって電圧が調整された前記発電機の出力を所望の周波数に変換して前記各モータに供給する各インバータとを備える、道路舗装機械。
  2. 前記調整部は、前記発電機の出力側に接続され、入力された電圧を前記所定範囲内の電圧へと変換して出力する、請求項1に記載の道路舗装機械。
  3. 前記発電機から出力される交流電気を直流電気に変換する整流部をさらに備え、
    前記調整部は、前記直流電気の電圧を前記所定範囲内の電圧に変換する定電圧装置を含む、請求項2に記載の道路舗装機械。
  4. 前記調整部は、前記エンジンが第1回転状態である場合と第2回転状態である場合とで前記発電機の発電特性を変化させることによって、前記発電機の出力電圧を調整する、請求項1に記載の道路舗装機械。
  5. 前記エンジンが前記第1回転状態である場合には前記発電機の出力が前記調整部を介して前記各インバータに入力され、前記エンジンが前記第2回転状態である場合には前記発電機の出力が前記調整部を介さずに前記各インバータに入力されるように、前記発電機から前記各インバータまでの電力伝達経路を切り換える切換部をさらに備え、
    前記発電機は、前記エンジンが前記第2回転状態である場合に前記所定範囲の電圧を出力し、
    前記調整部は、前記エンジンが前記第2回転状態である場合における前記発電機の出力電圧を、前記所定範囲の電圧へと変換する、請求項1に記載の道路舗装機械。
  6. 前記発電機から出力される交流電気を直流電気に変換する整流部をさらに備え、
    前記切換部は、前記直流電気の電力伝達経路を切り換え、
    前記調整部は、前記直流電気の電圧を前記所定範囲内の電圧に昇圧する昇圧装置を含む、請求項5に記載の道路舗装機械。
  7. 前記調整部は、前記発電機から出力される交流電気を変圧する変圧器を含む、請求項5に記載の道路舗装機械。
  8. 前記発電機の出力電圧に基づいて前記発電機の界磁電流を制御する自動電圧調整器をさらに備える、請求項7に記載の道路舗装機械。
  9. 前記発電機による電力によって前記スクリードを加熱する加熱装置と、
    前記各インバータおよび前記加熱装置の動作を制御する制御装置とをさらに備え、
    前記発電機は、発電特性が異なる第1のモードと第2のモードとの間で切り換えが可能であり、前記第1のモードは、前記エンジンが第1の回転数である場合における発電電力が前記第2のモードよりも大きくなるモードであり、前記第2のモードは、前記エンジンが前記第1の回転数よりも低い第2の回転数である場合における発電電力が前記第1のモードよりも大きくなるモードである、請求項1に記載の道路舗装機械。
  10. 前記発電機は、前記第1のモードにおいてコイルの巻き数が相対的に少なくなり、前記第2のモードにおいてコイルの巻き数が相対的に多くなるように構成された発電機を含む、請求項9に記載の道路舗装機械。
  11. 前記発電機は、前記第2のモードにおいて、前記加熱装置の作動に必要な電力を少なくとも出力する、請求項10に記載の道路舗装機械。
  12. 前記エンジンの回転数を検出する検出部をさらに備え、
    前記制御装置は、前記検出部の検出結果に応じて前記第1のモードと前記第2のモードとを切り換える、請求項9に記載の道路舗装機械。
  13. 前記制御装置は、前記各モータおよび前記加熱装置の総消費電力が、前記発電機の発電電力を超えないように、前記各モータおよび前記加熱装置の動作を制御する、請求項9に記載の道路舗装機械。
  14. 前記制御装置は、前記各モータおよび前記加熱装置のうちいずれか2つ以上を起動する場合、起動開始のタイミングをずらして各モータおよび前記加熱装置を起動する、請求項13に記載の道路舗装機械。
  15. 前記制御装置は、前記各モータの少なくとも1つを起動する場合、前記加熱装置に対する電力供給を一時的に停止または減少させる、請求項13に記載の道路舗装機械。
  16. 前記制御装置は、前記各モータおよび前記加熱装置の総消費電力を算出し、総消費電力が所定値以上である場合、前記各モータおよび前記加熱装置のうちの少なくとも1つに供給する電力を停止または減少させる、請求項13に記載の道路舗装機械。
  17. 前記スクリードを振動させるためのバイブレータと、
    前記発電機による電力によって前記バイブレータを駆動するバイブレータ用モータとをさらに備える、請求項9に記載の道路舗装機械。
  18. 外部電力を得るための電源端子をさらに備え、
    前記制御装置は、前記発電機からの電力と前記電源端子からの電力とを切り換え可能である、請求項9に記載の道路舗装機械。
  19. 走行機構、コンベヤ、スクリュー、およびスクリードの各機構を有し、アスファルト道路を舗装する道路舗装機械であって、
    エンジンと、
    前記エンジンの駆動によって発電を行う発電機と、
    前記各機構を前記発電機による電力によってそれぞれ駆動する各モータと、
    前記発電機による電力によって前記スクリードを加熱する加熱装置と、
    前記発電機による電力を所望の周波数に変換して前記各モータにそれぞれ出力する各インバータおよび前記加熱装置の動作を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記各モータおよび前記加熱装置の総消費電力が、前記発電機の発電電力を超えないように、前記各モータおよび前記加熱装置の動作を制御する、道路舗装機械。
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