JP5858019B2

JP5858019B2 - 建設機械

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Publication number: JP5858019B2
Application number: JP2013193279A
Authority: JP
Inventors: 河田　健一; 健一河田; 瀬川　均; 均瀬川; 瞬梅棹
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2033-09-18
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Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に関する。

従来、建設機械としては、特許第５０３５４６３号公報(特許文献１)に開示されているように、旋回体と、この旋回体を旋回させる旋回用油圧モータと、この旋回用油圧モータからの高圧の戻り油が供給される回生用油圧モータと、この回生用油圧モータで駆動される発電機とを備えたものがある。

また、上記旋回用油圧モータから回生用油圧モータへ向かう高圧の戻り油は、油圧シリンダからの低圧の戻り油と合流する。これにより、上記発電機で生成される回生エネルギの増大が図られている。

特許第５０３５４６３号公報(図１１)

ところで、上記高圧の戻り油に低圧の戻り油を合流させる場合、高圧の戻り油は、低圧の戻り油の圧力まで減圧させてから、低圧の戻り油と合流させる。このため、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油との圧力・流量の関係により、合流時の回生エネルギの方が、非合流時の回生エネルギよりも小さくなってしまうことがある。例えば、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油との圧力差が大きいと、高圧の戻り油の減圧で減るエネルギの方が、低圧の戻り油の合流で増えるエネルギよりも大きくなって、合流時の回生エネルギの方が、非合流時の回生エネルギよりも小さくなってしまうことがある。

すなわち、上記高圧の戻り油を減圧して低圧の戻り油と合流させれば、回生エネルギが必ず増えるとは限らない。

したがって、上記従来の建設機械には、回生エネルギが減ることがあり、回生エネルギの生成効率に改善の余地がある。

そこで、本発明の課題は、回生エネルギの生成効率を向上させることができる建設機械を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の建設機械は、
回生用油圧モータと、
上記回生用油圧モータの回転数を検出する回転数センサと、
上記回生用油圧モータで駆動される発電機と、
上記回生用油圧モータの上流側に接続され、高圧の戻り油が流れる高圧回路と、
上記高圧回路の圧力を規制する高圧リリーフ弁と、
低圧の戻り油が流れる低圧回路と、
上記高圧回路と上記低圧回路との間を開閉する開閉弁と、
上記低圧回路の圧力を規制する低圧リリーフ弁と、
上記開閉弁を制御する制御装置と
を備え、
上記制御装置は、
上記高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、上記高圧の戻り油と上記低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きいか否かを判定する回生エネルギ比較判定部と、
上記回生エネルギ比較判定部によって、上記高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、上記高圧の戻り油と上記低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きいと判定されたとき、上記開閉弁が開放するように、上記開閉弁を制御する開閉弁開放制御部と、
上記回生エネルギ比較判定部によって、上記高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、上記高圧の戻り油と上記低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きくないと判定されたとき、上記開閉弁が閉鎖するように、上記開閉弁を制御する開閉弁閉鎖制御部(Ｓ１１)と
を有し、
上記高圧の戻り油で得られるエネルギは、
上記開閉弁が閉鎖しているときに上記回転数センサが検出する上記回生用油圧モータの回転数と、上記高圧回路を流れる上記高圧の戻り油の圧力との積であり、
上記高圧の戻り油と上記低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギは、
上記開閉弁が開放したときに上記回転数センサが検出するであろう回転数と、上記開閉弁が開放したときに上記回生用油圧モータに供給されるであろう戻り油の圧力との積である。

上記構成によれば、上記開閉弁開放制御部は、回生エネルギ比較判定部によって、高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きいと判定されたとき、開閉弁が開放するように、開閉弁を制御する。これにより、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流する。このとき、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流した戻り油は、低圧リリーフ弁によって、圧力が規制される。すなわち、上記高圧の戻り油は、低圧リリーフ弁によって、圧力が低圧の戻り油の圧力まで下がる。

一方、上記開閉弁閉鎖制御部は、回生エネルギ比較判定部によって、高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きくないと判定されたとき、開閉弁が閉鎖するように、開閉弁を制御する。これにより、高圧の戻り油は、低圧の戻り油と合流せず、回生用油圧モータに供給される。このとき、上記高圧の戻り油は、高圧リリーフ弁によって、圧力が規制される。

このように、上記回生エネルギ比較判定部によって、高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きいと判定されたときは、高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流するので、発電機で生成される回生エネルギを増やすことができる。

また、上記回生エネルギ比較判定部によって、高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きくないと判定されたときは、高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流しないので、発電機で生成される回生エネルギが減るのを防ぐことができる。

したがって、上記発電機で生成される回生エネルギの生成効率を向上させることができる。

一実施形態の建設機械は、
複数のアクチュエータを備え、
上記高圧の戻り油は、上記複数のアクチュエータのうちの高圧側のアクチュエータからの戻り油であり、
上記低圧の戻り油は、上記複数のアクチュエータのうちの低圧側のアクチュエータからの戻り油である。

上記実施形態によれば、上記高圧の戻り油は、複数のアクチュエータのうちの高圧側のアクチュエータからの戻り油である。これにより、上記高圧側のアクチュエータで生じた余剰なエネルギを回生できる。

上記低圧の戻り油は、上記複数のアクチュエータのうちの低圧側のアクチュエータからの戻り油である。これにより、上記低圧側のアクチュエータで生じた余剰なエネルギを回生できる。

一実施形態の建設機械は、
旋回体と、
上記旋回体を旋回させる旋回用油圧モータと、
一端部が上記旋回体に回動可能に取り付けられたブームと、
上記ブームを駆動する油圧シリンダと
を備え、
上記旋回用油圧モータは上記高圧側のアクチュエータであり、
上記油圧シリンダは上記低圧側のアクチュエータである。

上記実施形態によれば、上記旋回用油圧モータは高圧側のアクチュエータであるので、旋回用油圧モータで生じた余剰なエネルギを回生できる。

また、上記油圧シリンダは低圧側のアクチュエータであるので、油圧シリンダで生じた余剰なエネルギを回生できる。

本発明の建設機械によれば、開閉弁開放制御部は、回生エネルギ比較判定部によって、高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きいと判定されたとき、開閉弁が開放するように、開閉弁を制御するので、高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流するようにして、発電機で生成される回生エネルギを増やすことができる。

また、開閉弁閉鎖制御部は、回生エネルギ比較判定部によって、高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きくないと判定されたとき、開閉弁が閉鎖するように、開閉弁を制御するので、高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流しないようにして、発電機で生成される回生エネルギが減るのを防ぐことができる。

図１は本発明の一実施形態の油圧ショベルの概略斜視図である。図２は上記油圧ショベルの運転室の概略構成図である。図３は上記油圧ショベルの回路図である。図４は上記油圧ショベルの電磁弁の開閉制御を説明するためのフローチャートである。図５は戻り油を合流させる方が有利な場合を説明するための図である。図６は戻り油を合流させる方が有利な他の場合を説明するための図である。図７は戻り油を合流させない方が有利な場合を説明するための図である。図８は戻り油を合流させない方が有利な他の場合を説明するための図である。

以下、本発明の建設機械を図示の実施形態により詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態の油圧ショベルの概略斜視図である。

上記油圧ショベルは、前方および後方に向って走行可能な下部走行体１と、この下部走行体１に搭載された上部旋回体２と、上部旋回体２を旋回させる旋回用油圧モータ３(図３に示す)とを備えている。なお、上部旋回体２は旋回体の一例である。

上記下部走行体１は、それぞれが独立に駆動可能な左側駆動部４および右側駆動部５を有している。また、下部走行体１の前部には、ブレードシリンダ７で駆動されるブレード６が取り付けられている。

上記上部旋回体２には作業アーム９が搭載されている。この作業アーム９は、上部旋回体２から径方向外方に延びている。また、作業アーム９は、ブーム１０、アーム１１、バケット１２、ブームシリンダ１３、ブームオフセットシリンダ１４、アームシリンダ１５およびバケットシリンダ１６を含んでいる。なお、ブームシリンダ１３は油圧シリンダの一例である。

上記ブーム１０の一端部は上部旋回体２に回動可能に取り付けられている。一方、ブーム１０の他端部には、アーム１１の一端部が回動可能に取り付けられている。そして、アーム１１の他端部にはバケット１２が回動可能に取り付けられている。これらのブーム１０、アーム１１およびバケット１２は、ブームシリンダ１３、ブームオフセットシリンダ１４、アームシリンダ１５およびバケットシリンダ１６によって回動駆動される。

図２は、上記上部旋回体２に設けられた運転室２３の概略構成図である。

上記運転室２３には運転座席２４が設置されており、運転者はその運転座席２４に座って、左レバー２５、右レバー２６、別レバー２９、アクセルペダル３０、シフトペダル３１、第１走行レバー２７および第２走行レバー２８を操作する。なお、右レバー２６は操作レバーの一例である。

より詳しく説明すると、上記運転者が右レバー２６を矢印Ｆ１，Ｂ１方向へ操作すると、上部旋回体２に対してブーム１０が回動する。また、上記運転者が右レバー２６を矢印Ｌ１，Ｒ１方向へ操作すると、アーム１１に対してバケット１２が回動する。

また、上記運転者が左レバー２５を矢印Ｆ２，Ｂ２方向へ操作すると、ブーム１０に対してアーム１１が回動する。また、上記運転者が左レバー２５を矢印Ｌ２，Ｒ２方向へ操作すると、下部走行体１に対して上部旋回体２が旋回する。

また、上記運転者が、第１走行レバー２７を矢印Ｆ３，Ｂ３方向へ操作すると、下部走行体１の左側駆動部４のみが駆動する一方、第２走行レバー２８を矢印Ｆ４，Ｂ４方向へ操作すると、下部走行体１の右側駆動部５のみが駆動する。

また、上記運転者が別レバー２９を矢印Ｆ５，Ｂ５方向へ操作すると、下部走行体１に対してブレード６が上下方向に移動する。

また、上記運転者がアクセルペダル３０を踏むと、上部旋回体２内に搭載されたエンジン４３(図３に示す)の出力が増加する。このエンジン４３は、運転者がアクセルペダル３０を踏んでないと、アイドル状態となる。

また、上記運転者がシフトペダル３１を踏みながら、左レバー２５を矢印Ｌ２，Ｒ２方向へ操作すると、下部走行体１に対して上部旋回体２が極低速で旋回する。一方、上記運転者がシフトペダル３１を踏まないで、左レバー２５を同様に操作すると、下部走行体１に対して上部旋回体２が通常速度で旋回する。

図３は上記油圧ショベルの回路図である。

上記油圧ショベルは、上部旋回体２の旋回方向を切り換えるための６ポート３位置の方向切換バルブ４１と、旋回用油圧モータ３に作動油を送る油圧ポンプ４２と、油圧ポンプ４２を駆動するエンジン４３とを備えている。

上記油圧ポンプ４２は、ギアポンプ、トロコイドポンプ、ベーンポンプ等の油圧ポンプであり、油タンク４４から作動油を吸入して吐出する。

上記方向切換バルブ４１は、第１配管５１を介して油圧ポンプ４２に接続されていると共に、第２，第３配管５２，５３を介して旋回用油圧モータ３に接続されている。この方向切換バルブ４１は第１，第２パイロット圧受部４１ａ，４１ｂを有する。第１パイロット圧受部４１ａは、第１パイロット配管６１を介してパイロットバルブ４５に接続されている。一方、第２パイロット圧受部４１ｂは、第２パイロット配管６２を介してパイロットバルブ４５に接続されている。これらの第１，第２パイロット圧受部４１ａ，４１ｂがパイロット圧を受けることによって、方向切換バルブ４１の位置は、図中の中立位置から右旋回位置(図中の右側の位置)または左旋回位置(図中の左側の位置)に切り換わるようになっている。また、パイロットバルブ４５は、図示しないパイロットポンプに接続されている。

上記中立位置では、第１ポートＰ１と第４ポートＰ４が互いに連通し、かつ、第２ポートＰ２、第３ポートＰ３、第５ポートＰ５および第６ポートＰ６が遮断状態になる。このとき、油圧ポンプ４２が吐出した作動油は、第１，第４ポートＰ１，Ｐ４を通過した後、第４，第５配管５４，５５を流れて油タンク４４に戻る。

上記右旋回位置では、第２ポートＰ２と第６ポートＰ６が互いに連通し、かつ、第３ポートＰ３と第５ポートＰ５が互いに連通し、かつ、第１ポートＰ１および第４ポートＰ４が遮断状態になる。このとき、油圧ポンプ４２が吐出した作動油は、第２，第６ポートＰ２，Ｐ６を通過した後、第３配管５３を流れて旋回用油圧モータ３に供給される。

上記左旋回位置では、第２ポートＰ２と第５ポートＰ５が互いに連通し、かつ、第３ポートＰ３と第６ポートＰ６が互いに連通し、かつ、第１ポートＰ１および第４ポートＰ４が遮断状態になる。このとき、油圧ポンプ４２が吐出した作動油は、第２，第５ポートＰ２，Ｐ５を通過した後、第２配管５２を流れて旋回用油圧モータ３に供給される。

上記第１配管５１には第１チェックバルブ３９が設けられている。この第１チェックバルブ３９と油圧ポンプ４２の間には第６配管５６の一端が接続されている。そして、第６配管５６にはリリーフバルブ４０が設けられている。これにより、第１配管５１内の作動油の圧力は所定値を超えないようにしている。

上記第２配管５２には第７，第８配管５７，５８の一端が接続され、第３配管５３には第７，第８配管５７，５８の他端が接続されている。第７配管５７には、旋回用油圧モータ３の背圧を制御する第１，第２シーケンスバルブ４６，４７が設けられている。一方、第８配管５８には、第８配管５８内の作動油の流れを一方向に規制する第２，第３チェックバルブ４８，４９が設けられている。

上記第１シーケンスバルブ４６は、第７配管５７を介して第２配管５２に接続される流入口と、この流入口から流入した作動油を吐出する吐出口とを有している。この吐出口から吐出された作動油は第９配管５９へ流れる。なお、第９配管５９は高圧回路の一例である。

上記第２シーケンスバルブ４７は、第７配管５７を介して第３配管５３に接続される流入口と、この流入口から流入した作動油が流出する流出口とを有している。この流出口から流出した作動油は第９配管５９へ流れる。

また、上記油圧ショベルは、回生用油圧モータ７１、発電機７２、インバータ７３、蓄電装置７４、第１回生用リリーフバルブ７６、流量センサ７７、第２回生用リリーフバルブ７８、回転数センサ８２および制御装置１０１を備えている。なお、第１回生用リリーフバルブ７６は高圧リリーフバルブの一例であり、第２回生用リリーフバルブ７８は低圧リリーフバルブの一例である。

上記回生用油圧モータ７１の上流側には、旋回用油圧モータ３からの高圧の戻り油が流れる第９配管５９の一端が接続されている。この第９配管５９の一端は第１シーケンスバルブ４６と第２シーケンスバルブ４７との間に接続されている。一方、第９配管５９の他端は回生用油圧モータ７１の流入口に接続されている。また、回生用油圧モータ７１を通過した戻り油は、第１０配管６３によって油タンク４４へ案内される。

上記発電機７２は、回生用油圧モータ７１で駆動される。これにより、上記回生用油圧モータ７１を通過する戻り油の運動エネルギが電気エネルギに変換される。

上記インバータ７３は、発電機７２に接続され、発電機７２に供給する電流の周波数を制御する。この周波数を変更することにより、発電機７２の回転数またはトルクを制御して、発電機７２の発電量が調整される。

上記蓄電装置７４は、インバータ７３を介して発電機７２に接続され、発電機７２で発電された電気を蓄える。この電気は図示しない電気装置に使用されて、省エネルギ効果が得られるようになっている。

上記第１回生用リリーフバルブ７６は第１１配管６５に設けられている。この第１１配管６５の一端は、第１，第２シーケンスバルブ４６，４７の吐出口と回生用油圧モータ７１の流入口との間に接続されている。これにより、第９配管５９内の戻り油の圧力は所定値を超えないようにしている。すなわち、第１回生用リリーフバルブ７６は第９配管５９内の圧力を所定値未満に規制する。

上記流量センサ７７は、第１２配管６４に設けられている。また、流量センサ７７は、ブームシリンダ１３から第３シーケンスバルブ８０を介して油タンク４４へ向かう戻り油の流量を検出し、検出した戻り油の流量を示す信号を制御装置１０１へ送出する。

上記第２回生用リリーフバルブ７８は、流量センサ７７の下流側に位置するように、第１２配管６４に設けられている。これにより、第１２配管６４内の戻り油の圧力は所定値を超えないようにしている。すなわち、第２回生用リリーフバルブ７８は第１２配管６４内の圧力を所定値未満に規制する。なお、上記所定値は、第１回生用リリーフバルブ７６の圧力の規制に係る所定値よりも低くなるように設定されている。別の言い方をすれば、第２回生用リリーフバルブ７８による圧力の規制値は、第１回生用リリーフバルブ７６による圧力の規制値よりも低くなるように設定されている。

上記第１２配管６４には、流量センサ７７の上流側に位置するように、第３シーケンスバルブ８０が設けられている。また、第１２配管６４は、第１３配管８１を介して第９配管５９に接続されている。この第１３配管８１には開閉可能な電磁弁７９が設けられている。電磁弁７９が開放すると、第１２配管６４内の低圧の戻り油と第９配管５９内の高圧の戻り油とが合流する。このとき、第９配管５９内の高圧の戻り油の圧力は、第２回生用リリーフバルブ７８により、第１２配管６４内の低圧の戻り油の圧力まで減圧される。一方、電磁弁７９が閉鎖すると、第１２配管６４内の低圧の戻り油は第９配管５９内の高圧の戻り油と合流しない。すなわち、電磁弁７９は、第９配管５９と第１２配管６４との間を開閉するものである。なお、電磁弁７９は開閉弁の一例である。

上記回転数センサ８２は、回生用油圧モータ７１の回転数を検出し、検出した回生用油圧モータ７１の回転数を示す信号を制御装置１０１に送出する。

上記制御装置１０１は、右レバー２６の操作量を検出する操作量検出部１０１ａと、第１計算部１０１ｂと、第２計算部１０１ｃとを有して、電磁弁７９を開閉制御する。なお、操作量検出部１０１ａおよび第１，第２計算部１０１ｂ，１０１ｃはソフトウェアまたはハードウェアで構成されている。

上記第１計算部１０１ｂは、電磁弁７９が閉鎖されている状態で、発電機７２のトルク指令値から算出される高圧の戻り油の圧力と、回転数センサ８２が検出する回生用油圧モータ７１の回転数とに基づいて、後述する「Ｒ_Ｈ×Ｐ_Ｈ」を計算する。

上記第２計算部１０１ｃは、電磁弁７９が閉鎖されている状態で、操作量検出部１０１ａが検出する右レバー２６の操作量と、回転数センサ８２が検出する回生用油圧モータ７１の回転数と、流量センサ７７が検出した低圧の戻り油の流量とに基づいて、後述する「Ｒ_Ｌ＋Ｈ×Ｐ_Ｌ＋Ｈ」を計算する。

以下、図４のフローチャートを用いて、電磁弁７９の開閉制御について説明する。なお、上記開閉制御がスタートする前、電磁弁７９は閉鎖している。すなわち、電磁弁７９は通常閉鎖している。

上記開閉制御がスタートすると、まず、ステップＳ１で、ブーム１０が操作されたか否かを判定する。このステップＳ１で、ブーム１０が操作されていないと判定すると、ステップＳ１１で、電磁弁７９の閉鎖を維持して、上記開閉制御はエンドになる。

次に、ステップＳ２で、「Ｒ_Ｈ×Ｐ_Ｈ＜Ｒ_Ｌ＋Ｈ×Ｐ_Ｌ＋Ｈ」の式を満たすか否かを判定する。このステップＳ２で、「Ｒ_Ｈ×Ｐ_Ｈ＜Ｒ_Ｌ＋Ｈ×Ｐ_Ｌ＋Ｈ」の式を満たさないと判定されると、ステップＳ１１で、電磁弁７９の閉鎖を維持して、高圧の戻り油のみ回生用油圧モータ７１に供給されるようにして、上記開閉制御はエンドになる。一方、ステップＳ２で、「Ｒ_Ｈ×Ｐ_Ｈ＜Ｒ_Ｌ＋Ｈ×Ｐ_Ｌ＋Ｈ」の式を満たすと判定されると、次のステップＳ３に進む。

上記「Ｒ_Ｈ×Ｐ_Ｈ」は、第１計算部１０１ｂによって計算される。一方、「Ｒ_Ｌ＋Ｈ×Ｐ_Ｌ＋Ｈ」は、第２計算部１０１ｃによって計算される。

上記Ｒ_Ｈは、電磁弁７９が閉鎖しているときに回転数センサ８２が検出する回生用油圧モータ７１の回転数を意味する。

上記Ｐ_Ｈは、電磁弁７９が閉鎖しているときに発電機７２のトルク指令値から算出される高圧の戻り油の圧力を意味する。

上記Ｒ_Ｌ＋Ｈは、電磁弁７９が開放したときに得られるであろう回生用油圧モータ７１の回転数を意味する。この回生用油圧モータ７１の回転数は、電磁弁７９が閉鎖しているときに回転数センサ８２が検出する回生用油圧モータ７１の回転数と、電磁弁７９が閉鎖しているときに流量センサ７７が検出する低圧の戻り油の流量とに基づいて計算される。

上記Ｐ_Ｌ＋Ｈは、電磁弁７９が開放したときに回生用油圧モータ７１に供給されるであろう戻り油の圧力を意味する。この戻り油の圧力は、電磁弁７９が閉鎖しているときに操作量検出部１０１ａが検出した操作量に基づいて計算される。

最後に、ステップＳ３で、電磁弁７９を開放させて、高圧の戻り油と低圧の戻り油とが合流して、回生用油圧モータ７１に供給されるようにして、上記開閉制御はエンドになる。

本実施形態において、ステップＳ２は回生エネルギ比較判定部の一例で、ステップＳ３は開閉弁開放制御部の一例で、ステップＳ１１は開閉弁閉鎖制御部の一例である。

ここで、図５〜図８を用いて、高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させる方が有利な場合と、高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させない方が有利な場合とについて説明する。なお、図５〜図８において、戻り油が持つエネルギは、四角形の面積に対応する。また、上記四角形の縦は圧力に対応する。一方、上記四角形の横は流量に対応する。例えば、上記四角形の縦が長ければ、戻り油の圧力は高い。

まず、図５に示すように、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油との圧力差が小さい場合、高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させると、高圧の戻り油は減圧されて、回生しないエネルギ(斜線部の面積に対応するエネルギ)が生じるが、この回生しないエネルギは小さい。したがって、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させた方が、回生するエネルギ(二点鎖線で囲まれた四角形の合計面積に対応するエネルギ)は大きくなるので、有利となる。ただし、上記低圧の戻り油の流量が少ないと、高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させた方が、不利となることがある。

次に、図６に示すように、上記高圧の戻り油の流量が少ない場合、高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させると、高圧の戻り油は減圧されるため、回生しないエネルギ(斜線部の面積に対応するエネルギ)が生じるが、この回生しないエネルギは小さい。したがって、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させた方が、回生するエネルギ(二点鎖線で囲まれた四角形の合計面積に対応するエネルギ)は大きくなるので、有利となる。ただし、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油との圧力差が大きいと、高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させた方が、不利となることがある。

次に、図７に示すように、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油との圧力差が大きい場合、高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させないとき、回生しないエネルギ(斜線部の面積に対応するエネルギ)は小さい。したがって、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させない方が、回生するエネルギ(二点鎖線で囲まれた四角形の合計面積に対応するエネルギ)は大きくなるので、有利となる。ただし、上記低圧の戻り油の流量が多いとき、高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させない方が、不利となることがある。

次に、図８に示すように、上記低圧の戻り油の流量が少ない場合、高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させないとき、回生しないエネルギ(斜線部の面積に対応するエネルギ)は小さい。したがって、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させない方が、回生するエネルギ(二点鎖線で囲まれた四角形の合計面積に対応するエネルギ)は大きくなるので、有利となる。ただし、上記高圧の戻り油と低圧の戻り油との圧力差が小さいとき、高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させない方が、不利となることがある。

このような認識に基づき、本発明者らは、ステップＳ２のＲ_Ｈ×Ｐ_Ｈ＜Ｒ_Ｌ＋Ｈ×Ｐ_Ｌ＋Ｈの式を導き出した。この式が満たされる場合、高圧の戻り油と戻り油とを合流させると、回生エネルギを大きくすることができる。一方、上記式が満たされない場合、高圧の戻り油と低圧の戻り油とを合流させると、回生エネルギが小さくなってしまう。

したがって、上記式が満たされる場合、電磁弁７９を開放させることにより、発電機７２で生成される回生エネルギを増やすことができる一方、上記式が満たされない場合、電磁弁７９を閉鎖させることにより、発電機７２で生成せれる回生エネルギが減るのを防ぐことができる。その結果、上記回生エネルギの生成効率を向上させることができる。

また、上記高圧の戻り油は、旋回用油圧モータ３からの戻り油であるので、旋回用油圧モータ３で生じた余剰なエネルギを回生できる。

また、上記低圧の戻り油は、ブームシリンダ１３からの戻り油であるので、ブームシリンダ１３で生じた余剰なエネルギを回生できる。

また、上記ステップＳ２の判定は、Ｒ_Ｈ×Ｐ_Ｈ＜Ｒ_Ｌ＋Ｈ×Ｐ_Ｌ＋Ｈの式を用いるので、信頼性が高い。

上記実施形態において、インバータ７３および制御装置１０１を無くしても、回生エネルギは得られる。

上記実施形態では、旋回用油圧モータ３からの高圧の戻り油に対して、ブームシリンダ１３からの低圧の戻り油が合流できるようにしていたが、ブームオフセットシリンダ１４、アームシリンダ１５およびバケットシリンダ１６のうちの少なくとも一つからの低圧の戻り油も合流できるようにしてもよい。

上記実施形態では、Ｒ_Ｌ＋Ｈは、回転数センサ８２によって検出された回生用油圧モータ７１の回転数と、流量センサ７７によって検出された流量とに基づいて算出されていたが、旋回用油圧モータ３からの高圧の戻り油を減圧してブームシリンダ１３からの低圧の戻り油と合流させたときの回生用油圧モータ７１の最大回転数としてもよい。

上記実施形態では、電磁弁７９が閉鎖しているときに操作量検出部１０１ａが検出した操作量に基づいて計算された値をＰ_Ｌ＋Ｈとして用いていたが、第１２配管６４に圧力センサを接続し、電磁弁７９が閉鎖しているときに上記圧力センサが検出した圧力値をＰ_Ｌ＋Ｈとして用いてもよい。

上記実施形態では、旋回用油圧モータ３からの高圧の戻り油に対して、ブームシリンダ１３からの低圧の戻り油が合流できるようにしていたが、リリーフバルブ４０からの高圧の戻り油に対して、ブームシリンダ１３からの低圧の戻り油が合流できるようにしてもよい。すなわち、第６配管５６に、リリーフバルブ４０の下流側に位置するように回生用油圧モータを設け、リリーフバルブ４０からの高圧の戻り油にブームシリンダ１３からの低圧の戻り油が合流できるようにしてもよい。

上記実施形態では、高圧の戻り油の圧力は、発電機７２のトルク指令値から算出されていたが、第９配管５９に接続した圧力センサで検出されるようにしてもよい。

本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記実施形態と上述の複数の変形例とを適宜組み合わせたものを、本発明の一実施形態としてもよい。

２上部旋回体
９作業アーム
１０ブーム
１１アーム
１２バケット
１３ブームシリンダ
１４ブームオフセットシリンダ
１５アームシリンダ
１６バケットシリンダ
２６右レバー
５９第９配管
６４第１１配管
７５圧力センサ
７７流量センサ
７９電磁弁
８２回転数センサ
１０１制御装置
１０１ａ操作量検出部

Claims

回生用油圧モータ（７１）と、
上記回生用油圧モータ（７１）の回転数を検出する回転数センサ（８２）と、
上記回生用油圧モータ（７１）で駆動される発電機(７２)と、
上記回生用油圧モータ（７１）の上流側に接続され、高圧の戻り油が流れる高圧回路（５９）と、
上記高圧回路（５９）の圧力を規制する高圧リリーフ弁(７６)と、
低圧の戻り油が流れる低圧回路(６４)と、
上記高圧回路（５９）と上記低圧回路(６４)との間を開閉する開閉弁(７９)と、
上記低圧回路(６４)の圧力を規制する低圧リリーフ弁(７８)と、
上記開閉弁(７９)を制御する制御装置(１０１)と
を備え、
上記制御装置(１０１)は、
上記高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、上記高圧の戻り油と上記低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きいか否かを判定する回生エネルギ比較判定部(Ｓ２)と、
上記回生エネルギ比較判定部(Ｓ２)によって、上記高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、上記高圧の戻り油と上記低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きいと判定されたとき、上記開閉弁(７９)が開放するように、上記開閉弁(７９)を制御する開閉弁開放制御部(Ｓ３)と、
上記回生エネルギ比較判定部(Ｓ２)によって、上記高圧の戻り油で得られるエネルギに比べて、上記高圧の戻り油と上記低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギが大きくないと判定されたとき、上記開閉弁(７９)が閉鎖するように、上記開閉弁(７９)を制御する開閉弁閉鎖制御部(Ｓ１１)と
を有し、
上記高圧の戻り油で得られるエネルギは、
上記開閉弁(７９)が閉鎖しているときに上記回転数センサ(８２)が検出する上記回生用油圧モータ(７１)の回転数と、上記高圧回路(５９)を流れる上記高圧の戻り油の圧力との積であり、
上記高圧の戻り油と上記低圧の戻り油とが合流して得られるエネルギは、
上記開閉弁(７９)が開放したときに上記回転数センサ(８２)が検出するであろう回転数と、上記開閉弁(７９)が開放したときに上記回生用油圧モータ(７１)に供給されるであろう戻り油の圧力との積であることを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
複数のアクチュエータ(３，１３)を備え、
上記高圧の戻り油は、上記複数のアクチュエータのうちの高圧側のアクチュエータ(３)からの戻り油であり、
上記低圧の戻り油は、上記複数のアクチュエータのうちの低圧側のアクチュエータ(１３)からの戻り油であることを特徴とする建設機械。
請求項２に記載の建設機械において、
旋回体(２)と、
上記旋回体(２)を旋回させる旋回用油圧モータ(３)と、
一端部が上記旋回体(２)に回動可能に取り付けられたブーム(１０)と、
上記ブーム(１０)を駆動する油圧シリンダ(１３)と
を備え、
上記旋回用油圧モータ(３)は上記高圧側のアクチュエータ(３)であり、
上記油圧シリンダ(１３)は上記低圧側のアクチュエータ(１３)であることを特徴とする建設機械。