WO2026028702A1 - 作業機械 - Google Patents

作業機械

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WO2026028702A1
WO2026028702A1 PCT/JP2025/023664 JP2025023664W WO2026028702A1 WO 2026028702 A1 WO2026028702 A1 WO 2026028702A1 JP 2025023664 W JP2025023664 W JP 2025023664W WO 2026028702 A1 WO2026028702 A1 WO 2026028702A1
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WO
WIPO (PCT)
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hydrogen
boom
tank
rotating body
upper rotating
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/JP2025/023664
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English (en)
French (fr)
Inventor
謙一 寺内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kobelco Construction Machinery Co Ltd filed Critical Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Publication of WO2026028702A1 publication Critical patent/WO2026028702A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids

Definitions

  • the present invention relates to a work machine.
  • Patent Document 1 discloses a work machine equipped with an upper rotating body including a counterweight and an energy storage system including a fuel cell, at least a portion of which is installed as part of the counterweight.
  • the fuel cell is a hydrogen fuel cell
  • the energy source is hydrogen
  • the work machine needs to be equipped with a hydrogen tank for storing hydrogen.
  • the present invention aims to provide a work machine that can be equipped with a hydrogen tank.
  • a work machine comprising: a lower running body; an upper rotating body mounted on the lower running body so as to be rotatable relative to the lower running body; a work device connected to the upper rotating body and capable of performing work operations that are relative movements with respect to the upper rotating body; a power source mounted on the upper rotating body and generating power using hydrogen as fuel; and a hydrogen supply system that supplies hydrogen to the power source.
  • the hydrogen supply system includes a hydrogen tank that stores hydrogen, and the hydrogen tank is mounted on the work device.
  • FIG. 1 is a side view of a work machine according to a first embodiment of the present invention, with a tank cover and a fill port cover removed from a work device of the work machine.
  • FIG. 2 is a side view of the work machine according to the first embodiment, with the tank cover and the fill port cover attached to the work device.
  • FIG. 2 is a rear view of the body of the work machine according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a drive system of the work machine according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a boom of a work machine according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view of a work machine according to a third embodiment of the present invention.
  • Figures 1 to 3 show a work machine 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the work machine 1 illustrated in Figures 1 to 3 is a crawler-type shovel.
  • the work machine according to the present invention is not limited to shovels. Examples of work machines other than shovels include demolition machines, loading and unloading machines, and agricultural machines.
  • the work machine 1 comprises a lower traveling body 10, an upper rotating body 20, a work device 30, a drive system 40 shown in FIG. 4, and a hydrogen supply system HS.
  • the lower traveling body 10 and the upper rotating body 20 constitute the body of the work machine.
  • the lower running body 10 is capable of running on the ground.
  • the lower running body 10 illustrated in Figure 3 includes a running frame 11 that supports the upper rotating body 20 and a pair of running devices 12.
  • the traveling frame 11 includes a central frame 11A and a pair of crawler frames 11B.
  • the upper rotating body 20 is connected to the central frame 11A.
  • the pair of crawler frames 11B are arranged on both sides of the central frame 11A in the width direction of the lower traveling body.
  • the width direction of the lower traveling body is a direction perpendicular to the fore-and-aft direction of the lower traveling body, which is a direction parallel to the traveling direction in which the lower traveling body 10 travels.
  • the pair of crawler frames 11B are integrally connected to both ends of the central frame 11A in the width direction of the lower traveling body, i.e., the left and right ends.
  • the pair of traveling devices 12 operate to enable the undercarriage 10 to travel on the ground.
  • the pair of traveling devices 12 illustrated in Figures 1 to 3 are so-called crawler types and are supported by the pair of crawler frames 11B, respectively.
  • Each of the pair of traveling devices 12 includes a front idler, a sprocket, an upper roller, a lower roller, and a crawler.
  • the front idler is located in front of the crawler frame 11B in the fore-and-aft direction of the undercarriage.
  • the sprocket is located behind the crawler frame 11B in the fore-and-aft direction of the undercarriage.
  • the upper roller is located above the crawler frame 11B and between the front idler and the sprocket in the fore-and-aft direction of the undercarriage.
  • the lower roller is located below the crawler frame 11B and between the front idler and the sprocket in the fore-and-aft direction of the undercarriage.
  • the crawler is looped around the front idler, the sprocket, the upper roller, and the lower roller.
  • the upper rotating body 20 includes a revolving frame 24, a cab 21, and a machinery room 22.
  • the revolving frame 24 is disposed on top of the undercarriage 10 and is connected to the undercarriage 10, specifically the central frame 11A, so as to be revolvable around an axis longitudinal to the undercarriage 10, i.e., the central axis of revolving shown in Figure 4.
  • the cab 21 is mounted on the front of the revolving frame 24 in the fore-and-aft direction of the upper rotating body.
  • the cab 21 includes a driver's seat and operating unit (not shown), and an operator seated in the driver's seat can operate the operating unit to move the work machine 1.
  • the fore-and-aft direction of the upper rotating body is the fore-and-aft direction as seen from the operator seated in the driver's seat.
  • the machinery room 22 is mounted on the rear of the revolving frame 24 and houses part of the drive system 40.
  • the working device 30 is connected to the upper rotating body 20 so that it can perform work operations.
  • the work operations are movements relative to the upper rotating body 20 and are movements for performing work.
  • the working device 30 includes a boom 31, an arm 32, and a tip attachment 33.
  • the boom 31 is arranged on the rotating frame 24 so as to be aligned with the cab 21 in the width direction of the upper rotating body.
  • the width direction of the upper rotating body is a direction perpendicular to the fore-and-aft direction of the upper rotating body and the rotation central axis.
  • the boom 31 has a boom base end and a boom tip end.
  • the boom base end is rotatably connected to the upper rotating body 20 so that the boom 31 can perform a hoisting operation.
  • the boom tip end is the end opposite the boom base end.
  • the hoisting operation is an operation in which the boom 31 rotates relative to the upper rotating body 20 so that the boom tip moves up and down.
  • the arm 32 has an arm base end and an arm tip end on the opposite side.
  • the arm base end is connected to the boom tip end so that the arm 32 can rotate up and down relative to the boom 31.
  • the tip attachment 33 constitutes the tip of the working device 30.
  • the tip attachment 33 is connected to the tip of the arm 32 so that it can rotate up and down relative to the arm 32.
  • the tip attachment 33 shown in FIG. 1 is a bucket.
  • the working operation is composed of at least one of the raising and lowering operation of the boom 31, the rotation of the arm 32, and the rotation of the tip attachment 33.
  • the working device 30 is equipped with a group of work actuators 44B for respectively moving the boom 31, the arm 32, and the tip attachment 33.
  • the group of work actuators 44B is included in the drive system 40.
  • the group of work actuators 44B includes a boom cylinder 46, an arm cylinder 47, and a tip attachment cylinder 48, each of which is an extendable and retractable hydraulic cylinder.
  • the boom cylinder 46 extends and retracts to cause the boom 31 to perform the raising and lowering operation relative to the upper rotating body 20.
  • the arm cylinder 47 extends and retracts to cause the arm 32 to perform a rotational operation relative to the boom 31.
  • the tip attachment cylinder 48 extends and retracts to cause the tip attachment 33 to perform a rotational operation relative to the arm 32.
  • the drive system 40 is a system that hydraulically drives each of the multiple movable parts of the work machine 1. As shown in FIG. 4, the drive system 40 includes a power source 41, a hydraulic pump 42, a control valve unit 43, an actuator group 44 consisting of multiple actuators, and a hydraulic oil tank 45, and the power source 41, the hydraulic pump 42, the control valve unit 43, and the hydraulic oil tank 45 are housed within the machine room 22.
  • the power source 41 generates power to drive the working pump 42.
  • the power source 41 according to the first embodiment is configured to generate electricity using hydrogen as fuel and drive the working pump 42 with the generated electricity.
  • the power source 41 includes a hydrogen fuel cell 41A and an electric motor 41B.
  • the hydrogen fuel cell 41A generates electricity by reacting hydrogen, supplied as fuel by the hydrogen supply system HS, with oxygen in the air.
  • the electric motor 41B is driven by the electricity generated by the hydrogen fuel cell 41A, thereby driving the working pump 42.
  • the electric motor 41B has an output shaft that is rotated by the electricity, and the output shaft is connected to the rotary shaft of the working pump 42. Therefore, the working pump 42 is driven by driving the electric motor 41B, i.e., by rotating the output shaft.
  • a preferred example of the electric motor 41B is a three-phase motor including an inverter.
  • the inverter performs current control to control the rotation of the output shaft. Specifically, the inverter converts the direct current supplied from the hydrogen fuel cell 41A into three-phase alternating current, and the output shaft of the electric motor 41B is rotated by the three-phase alternating current.
  • the power source 41 may further include a secondary battery (a so-called battery).
  • the power source 41 may include a hydrogen engine instead of the hydrogen fuel cell 41A and the electric motor 41B, and the hydrogen engine is an internal combustion engine that generates power directly by burning hydrogen.
  • the hydraulic pump 42 is a hydraulic pump that is driven by the power source 41 to supply hydraulic oil from the hydraulic oil tank 45 to the multiple actuators in the actuator group 44 through the control valve unit 43.
  • the control valve unit 43 includes a plurality of control valves, each corresponding to a respective one of the actuators included in the actuator group 44. Each of the control valves opens and closes to control the supply of hydraulic oil to the actuator and the return of hydraulic oil from the actuator, in accordance with the operation applied to the operating unit by an operator in the cab 21.
  • the multiple actuators in the actuator group 44 operate to move multiple movable parts of the work machine 1 by supplying hydraulic oil controlled by the control valve.
  • the multiple actuators include a swing motor 44A, the work actuator group 44B, and a pair of travel motors 44C.
  • the swing motor 44A is a hydraulic motor for swinging the upper swing body 20 relative to the lower traveling body 10.
  • the work actuator group 44B includes the boom cylinder 46, the arm cylinder 47, and the tip attachment cylinder 48.
  • the pair of traveling motors 44C are hydraulic motors for driving the pair of traveling devices 12, and are connected to the sprockets to rotate the sprockets.
  • the hydrogen supply system HS supplies hydrogen as fuel to the power source 41.
  • the hydrogen supply system HS includes a hydrogen tank 50, a hydrogen receiving section 51, a pressure reducing valve 52, a tank cover 54, a fill port cover 56, a hydrogen filling line 60, a high-pressure supply line 62, and a low-pressure supply line 64.
  • the hydrogen tank 50 stores hydrogen to be supplied to the power source 41.
  • the hydrogen tank 50 is, for example, cylindrical.
  • a feature of the work machine 1 is that the hydrogen tank 50 is mounted on the work device 30. Specifically, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, the hydrogen tank 50 is fixed to the outer surface of the boom 31.
  • the outer surface is the surface of the boom 31 that faces the side opposite the operator's cab 21 (the front side in FIG. 1) of both side surfaces that face in the width direction of the upper rotating body.
  • the hydrogen tank 50 is arranged so as to be located to the side of the outer surface of the boom 31.
  • the hydrogen tank 50 is attached to the outer surface, for example, via a jig that protrudes from the outer surface of the boom 31 outward in the width direction of the upper rotating body (the side opposite the cab 21).
  • the hydrogen tank 50 fixed to this outer surface is out of the field of view of the operator sitting in the cab 21. This prevents the hydrogen tank 50 from getting in the way of the operator operating the work machine 1.
  • the hydrogen tank 50 shown in FIG. 1 is positioned such that the length direction of the hydrogen tank 50 is roughly aligned with the boom length direction, which is the length direction of the boom 31, i.e., the direction from the boom base end toward the boom tip end of the boom 31, so the entire length of the hydrogen tank 50 is unlikely to be out of the field of view of the operator sitting in the cab 21.
  • the hydrogen tank 50 illustrated in FIG. 1 is positioned closer to the boom base end than to the middle position of the boom 31 in the boom length direction, which reduces the possibility of the hydrogen tank 50 coming into contact with an obstacle or the like during the work operation of the work device 30.
  • the hydrogen tank 50 is prevented from colliding with an obstacle and being damaged.
  • the hydrogen tank 50 mounted on the working device 30 be lightweight.
  • a lightweight hydrogen tank 50 made from carbon fiber reinforced plastic and glass fiber reinforced plastic is suitable. This is because the heavier the working device 30, the lower the lifting performance of the tip attachment 33 (for example, the allowable lifting weight of the shovel).
  • the hydrogen receiving unit 51 receives hydrogen to be filled and stored in the hydrogen tank 50.
  • the hydrogen receiving unit 51 is also mounted on the work device 30. Specifically, the hydrogen receiving unit 51 is located at or near the boom tip of the boom 31.
  • the hydrogen receiving unit 51 has a hydrogen filling port 51a, which is a receiving port (receptacle) that receives the nozzle of a hydrogen dispenser installed at a hydrogen refueling location.
  • the hydrogen filling line 60 is positioned so that hydrogen received by the hydrogen receiving section 51 from the hydrogen dispenser through the hydrogen filling port 51a can be filled into the hydrogen tank 50 through the hydrogen filling line 60.
  • the hydrogen filling line 60 illustrated in Figures 1 and 2 is positioned to extend along the outer surface of the boom 31 from the hydrogen receiving section 51 located at or near the tip of the boom to the hydrogen tank 50 located at or near the base of the boom, and is fixed to the outer surface.
  • the hydrogen filling line 60 is preferably constructed from high-pressure piping with high pressure resistance. This is because hydrogen flows through the hydrogen filling line 60 at a pressure as high as the hydrogen filling pressure in the hydrogen tank 50 (e.g., approximately 70 MPa). Therefore, the hydrogen filling line 60 is required to have high strength to achieve the high pressure resistance, and it is also necessary to consider preventing deformation or breakage due to the stress that occurs. Therefore, the hydrogen filling line 60 is preferably constructed from stainless steel piping with a diameter of, for example, 3/8 inch or more.
  • the hydrogen receiving section 51 disposed near the boom tip can be positioned at a height accessible to an operator from the ground when the work device 30 is in the boom-lowered position shown in FIG. 1.
  • the boom-lowered position is a position in which the boom 31 is lowered so that the boom tip approaches the ground, the arm 32 is rotated in the arm-pulling direction so that the arm 32 approaches the ventral surface of the boom 31, i.e., the surface that faces downward when the boom 31 is lowered, and the tip attachment 33 is rotated in the scooping direction relative to the arm 32 so that the tip attachment 33 is positioned between the boom 31 and the arm 32 in the vertical direction.
  • an operator on the ground can easily insert the nozzle of the hydrogen dispenser into the hydrogen filling port 51a to fill the hydrogen tank 50 with hydrogen.
  • the pressure reducing valve 52 is a regulator that reduces the pressure of the hydrogen supplied from the hydrogen tank 50 to the power source 41 to a level that can be used in the hydrogen fuel cell 41A of the power source 41.
  • the pressure reducing valve 52 is mounted on the work device 30, along with the hydrogen tank 50 and the hydrogen receiving unit 51. In the example shown in Figure 1, the pressure reducing valve 52 is located near the base end of the boom, near the hydrogen inlet and outlet of the hydrogen tank 50.
  • the high-pressure supply line 62 and the low-pressure supply line 64 constitute a hydrogen supply line, which allows hydrogen to be supplied from the hydrogen tank 50 to the power source 41 through the hydrogen supply line; specifically, the high-pressure hydrogen discharged from the hydrogen tank 50 is depressurized by the pressure reducing valve 52 before being supplied to the power source 41.
  • the high-pressure supply line 62 forms a hydrogen supply path from the hydrogen tank 50 to the pressure reducing valve 52.
  • the high-pressure supply line 62 illustrated in FIG. 1 is arranged so that it branches off from the hydrogen filling line 60 in the immediate vicinity of the hydrogen tank 50 and leads to the pressure reducing valve 52.
  • the high-pressure supply line 62 carries hydrogen at a high pressure equivalent to the pressure of the hydrogen filled in the hydrogen tank 50 (e.g., approximately 70 MPa). Therefore, like the hydrogen filling line 60, the high-pressure supply line 62 is preferably constructed of stainless steel piping with a diameter of, for example, 3/8 inch or more.
  • the low-pressure supply line 64 forms a hydrogen supply path from the pressure reducing valve 52 to the power source 41.
  • the low-pressure supply line 64 allows hydrogen to be supplied to the power source 41 through the low-pressure supply line 64 after being reduced in pressure by the pressure reducing valve 52. Since the pressure reducing valve 52 is mounted on the boom 31 and the power source 41 is mounted on the upper rotating body 20, the low-pressure supply line 64 connecting the two is arranged to straddle the boom 31 and the upper rotating body 20. Therefore, it is preferable that the low-pressure supply line 64 be configured to flexibly bend in response to the raising and lowering movement of the boom 31 relative to the upper rotating body 20.
  • the low-pressure supply line 64 does not require high pressure resistance. Therefore, the low-pressure supply line 64 can be constructed from flexible piping that is highly flexible and can be easily bent (e.g., a hose compatible with hydrogen gas).
  • the pressure reducing valve 52 mounted on the boom 31 allows the low-pressure supply line 64 located downstream thereof to be constructed from flexible piping, thereby enabling hydrogen to be supplied appropriately from the hydrogen tank 50 to the power source 41 regardless of the movement of the boom 31 relative to the upper rotating body 20.
  • the tank cover 54 shown in Figure 2 is removably attached to an appropriate location on the work device 30, or in the first embodiment, to the outer surface of the boom 31 near the boom base end, so as to cover the hydrogen tank 50 and the pressure reducing valve 52.
  • the tank cover 54 prevents foreign matter such as mud, dust, and rainwater from adhering to the hydrogen tank 50 and the pressure reducing valve 52, and also prevents the hydrogen tank 50 and the pressure reducing valve 52 from being exposed to direct sunlight.
  • the fill port cover 56 is removably attached to an appropriate location on the work device 30, or in the first embodiment, to the outer surface of the boom 31 near the boom tip, so as to cover the hydrogen fill port 51a.
  • the fill port cover 56 prevents foreign matter such as mud, dust, and rainwater from adhering to the hydrogen fill port 51a, and also prevents the hydrogen fill port 51a from being exposed to direct sunlight.
  • the work machine 1 allows the hydrogen tank 50 to be mounted on the work device 30 so as not to interfere with work performed by the work device 30. Furthermore, unlike the upper rotating body 20 which is equipped with multiple heat sources (for example, the hydrogen fuel cell 41A, the electric motor 41B, and an inverter which controls the drive of the electric motor 41B), the work device 30 is not equipped with such a heat source, and therefore the hydrogen tank 50 mounted on the work device 30 is less susceptible to being affected by heat from such heat sources.
  • the upper rotating body 20 which is equipped with multiple heat sources (for example, the hydrogen fuel cell 41A, the electric motor 41B, and an inverter which controls the drive of the electric motor 41B)
  • the work device 30 is not equipped with such a heat source, and therefore the hydrogen tank 50 mounted on the work device 30 is less susceptible to being affected by heat from such heat sources.
  • Figure 5 shows a boom 31 according to the second embodiment.
  • the boom 31 constitutes a working device of a work machine, and the configuration of this working device is equivalent to the configuration of the working device 30 according to the first embodiment.
  • the boom 31 shown in Figure 5 has a curved shape that is convex upward in a position between the boom base end (left end in Figure 5) 31a and the boom tip end (right end in Figure 5) 31b in a side view, and at least a portion of the boom 31 (substantially the entire boom 31 in Figure 5) is hollow and surrounds an internal space.
  • a hydrogen tank, hydrogen receiving section, and pressure reducing valve which are components of a hydrogen supply system, are arranged within the internal space, and are equivalent to the hydrogen tank 50, hydrogen receiving section 51, and pressure reducing valve 52, respectively, in the first embodiment.
  • the arrangement of the hydrogen tank, hydrogen receiving section, and pressure reducing valve 52 according to the second embodiment is the same as that of the hydrogen tank 50, hydrogen receiving section 51, and pressure reducing valve 52 according to the first embodiment, except that they are located inside the boom 31. That is, in the internal space of the boom 31 according to the second embodiment, the hydrogen tank is located at a position closer to the boom base end 31a than the midpoint in the longitudinal direction of the boom 31, preferably at or near the boom base end 31a; the hydrogen receiving section is located at a position closer to the boom tip end 31b than the midpoint, preferably at or near the boom tip end 31b; and the pressure reducing valve is located near the hydrogen inlet/outlet of the hydrogen tank.
  • the hydrogen supply system according to the second embodiment also includes a hydrogen filling line, a high-pressure supply line, and a low-pressure supply line similar to the hydrogen filling line 60, the high-pressure supply line 62, and the low-pressure supply line 64 according to the first embodiment, and of these, the entire hydrogen filling line, the entire high-pressure supply line, and a portion of the low-pressure supply line are housed within the internal space of the boom 31, while the other portion of the low-pressure supply line is led out to the outside of the boom 31 as an outlet portion 64d.
  • an insertion port 31c connecting the inside and outside of the boom 31 is formed in the rear side wall (upper wall in Figure 5) near the boom base end 31a of the boom 31, and a gas pipe constituting the low-pressure supply line is inserted into this insertion port 31c.
  • the outlet portion 64d is arranged to extend from the insertion port 31c to a power source mounted on the upper rotating body of the work machine. At least the outlet portion 64d of the low-pressure supply line is made of flexible piping that can bend in response to the raising and lowering movement of the boom 31 relative to the upper rotating body.
  • a fill port window 31e is formed in the side wall of the boom 31, which opens the hydrogen fill port of the hydrogen receiving section to the side, and a fill port door 58 is attached to the boom 31 for opening and closing the window 31e.
  • the work machine according to the second embodiment is equipped with the fill port door 58, which can be switched between an open state and a closed state, and is configured such that in the open state the fill port door 58 opens the hydrogen fill port to the outside of the boom 31, allowing the nozzle of the hydrogen dispenser or the like to be inserted into the hydrogen fill port, while in the closed state the fill port door 58 covers the hydrogen fill port.
  • the hydrogen tank, hydrogen receiving portion, and pressure reducing valve are housed in the internal space of the boom 31, preventing foreign matter such as mud, dust, and rainwater from adhering to the hydrogen tank, hydrogen receiving portion, and pressure reducing valve, and preventing the hydrogen tank, hydrogen receiving portion, and pressure reducing valve from being exposed to direct sunlight.
  • the hydrogen tank can be mounted on the work device so as not to interfere with work performed by the work device, including the boom 31.
  • Figure 6 shows a work machine 1 according to the third embodiment.
  • the components of the work machine 1 are equivalent to the components of the work machine 1 according to the first embodiment, except for the following points. That is, the hydrogen supply system HS of the work machine 1 according to the third embodiment further includes a connection switching unit 66 arranged midway along the low-pressure supply line 64, as shown in Figure 6.
  • the connection switching unit 66 is located between an upstream line 64a, which is the upstream portion of the low-pressure supply line 64, and a downstream line 64b, which is the downstream portion of the low-pressure supply line 64.
  • the upstream line 64a is the portion of the low-pressure supply line 64 upstream of the connection switching unit 66, i.e., the portion from the pressure reducing valve 52 to the connection switching unit 66
  • the downstream line 64b is the portion of the low-pressure supply line 64 downstream of the connection switching unit 66, i.e., the portion from the connection switching unit 66 to the power source.
  • connection switching unit 66 can be switched between a connected state and a disconnected state. In the connected state, the connection switching unit 66 connects the upstream line 64a and the downstream line 64b to each other, and in the disconnected state, it releases the connection, i.e., it separates the upstream line 64a and the downstream line 64b.
  • connection switching unit 66 can be configured as a general hydrogen gas coupler.
  • the coupler includes a plug and a socket into which the plug is detachably inserted, with the plug attached to either the downstream end of the upstream line 64a or the upstream end of the downstream line 64b, and the socket attached to the other.
  • the connection switching unit 66 enters the connected state, and when the plug is removed from the socket, the connection switching unit 66 enters the disconnected state.
  • the coupler is preferably a gas-blocking type that has the function of blocking the escape of hydrogen gas in the disconnected state.
  • sealing plugs for sealing in the hydrogen gas may be attached to the plug and socket, respectively, in the disconnected state.
  • connection switching unit 66 allows, for example, the hydrogen tank 50 of the hydrogen supply system HS shown in Figure 6 to be used in combination with a different aircraft hydrogen tank.
  • the vehicle hydrogen tank is mounted on the vehicle body of the work machine. That is, the vehicle hydrogen tank is mounted on at least one of the upper rotating body 20 and the lower running body 10.
  • the vehicle hydrogen tank may be either the vehicle hydrogen tank 57A or the vehicle hydrogen tank 57B shown in FIG. 6.
  • the vehicle hydrogen tank 57A is housed in the machine room 22 included in the upper rotating body 20.
  • the vehicle hydrogen tank 57B is housed inside the running frame 11 included in the lower running body 10, for example, inside the central frame 11A.
  • the hydrogen tank 50 and the aircraft hydrogen tank can be used together, for example, by normally using hydrogen stored in the aircraft tank and using hydrogen from the hydrogen tank 50 of the hydrogen supply system HS in an emergency when the hydrogen in the aircraft tank runs out.
  • the connection switching unit 66 can be set to the disconnected state to disconnect the hydrogen tank 50 from the power source 41.
  • the low-pressure supply line 64 is separated into the upstream line 64a connected to the pressure reducing valve 52 mounted on the work device 30 and the downstream line 64b connected to the power source 41 mounted on the upper rotating structure 20. This prevents stress from occurring in the gas piping that constitutes the low-pressure supply line 64 due to movement of the boom 31 relative to the upper rotating structure 20, and suppresses deterioration of the gas piping due to this stress.
  • connection switching unit 66 can be set to the connected state to supply hydrogen from the hydrogen tank 50 to the power source 41.
  • the connection switching unit 66 can be set to the connected state to supply emergency hydrogen from the hydrogen tank 50 of the hydrogen supply system HS to the power source 41. In this case, too, there is no need to operate the work device 30 relative to the upper rotating body 20 during the movement, so stress in the gas piping that makes up the low-pressure supply line 64 is suppressed.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above.
  • the hydrogen tank 50, the hydrogen receiving portion 51, and the pressure reducing valve 52 according to the third embodiment may also be housed in the internal space of the boom 31, as in the second embodiment.
  • the location where the hydrogen tank is mounted in the work device is not limited to the outer surface of the boom 31 shown in FIG. 1 and the internal space of the boom 31 shown in FIG. 5.
  • Other examples of locations where the hydrogen tank can be placed include the outer surface of the boom 31 at or near the tip of the boom, the internal space of the boom 31 at or near the tip of the boom, the outer surface of the arm 32 at or near the tip of the arm, and the internal space of the arm 32.
  • the hydrogen tank 50 may be located on either the side of the boom 31 or arm 32 that is closer to the cab 21, i.e., the inner side, or on the back surface of the boom 31 or arm 32 (the upper surface in the position shown in Figure 1).
  • a work machine capable of being equipped with a hydrogen tank.
  • the work machine comprises a lower running body, an upper rotating body mounted on the lower running body so as to be rotatable relative to the lower running body, a work device connected to the upper rotating body and capable of performing work operations relative to the upper rotating body, a power source mounted on the upper rotating body and generating power using hydrogen as fuel, and a hydrogen supply system supplying hydrogen to the power source.
  • the hydrogen supply system includes a hydrogen tank for storing hydrogen, and the hydrogen tank is mounted on the work device.
  • the hydrogen supply system preferably includes a pressure reducing valve and a low-pressure supply line.
  • the pressure reducing valve is mounted on the work device and reduces the pressure of the hydrogen supplied from the hydrogen tank to the power source.
  • the low-pressure supply line is arranged across the work device and the upper rotating body so that hydrogen reduced in pressure by the pressure reducing valve can be supplied to the power source through the low-pressure supply line.
  • the combination of the pressure reducing valve and the low-pressure supply line enables hydrogen to be supplied to the power source at an appropriate pressure. Furthermore, because the hydrogen flowing through the low-pressure supply line is reduced in pressure by the pressure reducing valve, the strength required of the components constituting the low-pressure supply line is low.
  • the hydrogen supply system further includes a connection switching unit interposed between the upstream line and downstream line of the low-pressure supply line, and that the connection switching unit be switchable between a connection state in which the upstream line and downstream line are connected to each other, and a connection disconnection state in which the connection is disconnected.
  • the upstream line is the portion of the low-pressure supply line upstream of the connection switching unit
  • the downstream line is the portion of the low-pressure supply line downstream of the connection switching unit.
  • the connection switching unit allows hydrogen to be supplied from the hydrogen tank through the low-pressure supply line to the power source, and in the connection disconnection state, the connection switching unit allows the hydrogen tank and the pressure reducing valve to be disconnected from the power source.
  • the work machine further includes an onboard hydrogen tank that stores hydrogen and is a tank different from the hydrogen tank, to switch the tank to be used between the hydrogen tank and the onboard tank.
  • the onboard hydrogen tank is mounted on the upper rotating body or the undercarriage.
  • the hydrogen supply system further includes a hydrogen receiving unit including a hydrogen filling port, and a hydrogen filling line.
  • the hydrogen receiving unit receives hydrogen to be stored in the hydrogen tank through the hydrogen filling port.
  • the hydrogen filling line interconnects the hydrogen receiving unit and the hydrogen tank so that the hydrogen received in the hydrogen receiving unit can be filled into the hydrogen tank through the hydrogen filling line.
  • the hydrogen receiving unit and the hydrogen filling line enable the hydrogen tank to be replenished with hydrogen as needed.
  • the work device when the work device includes a boom having a boom base end and a boom tip end opposite the boom base end, and the boom base end is connected to the upper rotating body so that the boom can be raised and lowered relative to the upper rotating body, it is preferable that the hydrogen receiving section be located at or near the boom tip. This allows workers on the ground to easily access the hydrogen filling port by positioning the work device so that the boom tip is in a low position.
  • the hydrogen tank be located at or near the base end of the boom. This prevents the moment required to move the boom from increasing due to the weight of the hydrogen tank.
  • the hydrogen filling line is located along the boom from the hydrogen receiving section to the hydrogen tank, making it possible to fill the hydrogen tank with hydrogen from the hydrogen receiving section using a compact structure.
  • the hydrogen tank be arranged on the outer surface of the boom.
  • the outer surface is the side of the boom that faces away from the cab, and the two sides are the sides of the boom that face in the width direction.
  • the hydrogen tank may be disposed within the interior space, thereby preventing the hydrogen tank from obstructing the view of the operator in the cab.

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Abstract

提供されるのは、水素タンクを搭載することが可能な作業機械（１）である。作業機械（１）は、下部走行体（１０）と、旋回可能に下部走行体（１０）に搭載される上部旋回体（２０）と、上部旋回体（２０）に対する相対的な動作である作業動作を行うことが可能な作業装置（３０）と、水素を燃料として用いることにより動力を生成する動力源（４１）と、動力源（４１）に水素を供給する水素供給系（ＨＳ）と、を備える。動力源（４１）は上部旋回体（２０）に搭載される。水素供給系（ＨＳ）は水素を貯蔵する水素タンク（５０）を含み、水素タンク（５０）は作業装置（３０）に搭載される。

Description

作業機械
　本発明は、作業機械に関する。
　特許文献１は、カウンタウエイトを含む上部旋回体と、燃料電池を含むエネルギー貯蔵システムと、を備えた作業機械を開示し、前記エネルギー貯蔵システムの少なくとも一部は前記カウンタウエイトの一部として設置される。
　前記燃料電池が水素燃料電池である場合、エネルギー源は水素であり、よって作業機械は水素を貯蔵する水素タンクを搭載する必要がある。
特開２０１４－９５８９号公報
　本発明は、水素タンクが搭載されることが可能な作業機械を提供することを目的とする。
　提供されるのは作業機械であり、前記作業機械は、下部走行体と、前記下部走行体に対して旋回可能となるように前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に連結され、前記上部旋回体に対する相対的な動作である作業動作を行うことが可能な作業装置と、前記上部旋回体に搭載され、水素を燃料として用いることにより動力を生成する動力源と、前記動力源に水素を供給する水素供給系と、を備える。前記水素供給系は水素を貯蔵する水素タンクを含み、前記水素タンクが前記作業装置に搭載される。
本発明の第１実施形態に係る作業機械の側面図であり、前記作業機械の作業装置からタンクカバー及び充填口カバーが取り外されている。 前記第１実施形態に係る前記作業機械の側面図であり、前記作業装置に前記タンクカバー及び前記充填口カバーが取付けられている。 前記第１実施形態に係る前記作業機械の機体の背面図である。 前記第１実施形態に係る作業機械の駆動系を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る作業機械のブームを示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る作業機械の側面図である。
　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
　図１～図３は、本発明の第１実施形態に係る作業機械１を示す。図１～図３に例示される前記作業機械１はクローラー型のショベルである。しかし、本発明に係る作業機械はショベルに限定されない。ショベル以外の作業機械の例は、解体機、荷役機械及び農業機械を含む。
　前記作業機械１は、下部走行体１０と、上部旋回体２０と、作業装置３０と、図４に示される駆動系４０と、水素供給系ＨＳと、を備える。前記下部走行体１０及び前記上部旋回体２０は前記作業機械の機体を構成する。
　前記下部走行体１０は、地面上を走行することが可能である。図３に例示される前記下部走行体１０は、前記上部旋回体２０を支持する走行フレーム１１と、一対の走行装置１２と、を含む。
　図２に示されるように、前記走行フレーム１１は、中央フレーム１１Ａと、一対のクローラーフレーム１１Ｂと、を含む。前記中央フレーム１１Ａに前記上部旋回体２０が連結される。前記一対のクローラーフレーム１１Ｂは、下部走行体幅方向において前記中央フレーム１１Ａの両側に配置される。前記下部走行体幅方向は、下部走行体前後方向に直交する方向であり、前記下部走行体前後方向は、前記下部走行体１０が走行する方向である走行方向と平行な方向である。前記一対のクローラーフレーム１１Ｂは、前記下部走行体幅方向における前記中央フレーム１１Ａの両端部、すなわち左右両端部、とそれぞれ一体につながっている。
　前記一対の走行装置１２は、前記下部走行体１０が地面上を走行することを可能にするように動作する。図１～図３に例示される前記一対の走行装置１２は、所謂クローラータイプであり、前記一対のクローラーフレーム１１Ｂによってそれぞれ支持される。前記一対の走行装置１２のそれぞれは、フロントアイドラと、スプロケットと、アッパーローラと、ロアローラと、クローラーと、を含む。前記フロントアイドラは、前記下部走行体前後方向において前記クローラーフレーム１１Ｂの前側に位置する。前記スプロケットは、前記下部走行体前後方向において前記クローラーフレーム１１Ｂの後側に位置する。前記アッパーローラは、前記クローラーフレーム１１Ｂの上側でかつ前記下部走行体前後方向において前記フロントアイドラと前記スプロケットとの間に位置する。前記ロアローラは、前記クローラーフレーム１１Ｂの下側でかつ前記下部走行体前後方向において前記フロントアイドラと前記スプロケットとの間に位置する。前記クローラーは、前記フロントアイドラ、前記スプロケット、前記アッパーローラ及び前記ロワローラの周囲に掛け渡される。
　前記上部旋回体２０は、図１～図３に示すように、旋回フレーム２４と、運転室２１と、機械室２２と、を含む。前記旋回フレーム２４は、前記下部走行体１０の上に配置され、前記下部走行体１０に対して縦方向の軸、すなわち図４に示される旋回中心軸、の回りに旋回可能となるように、前記下部走行体１０、詳しくは前記中央フレーム１１Ａ、に連結される。前記運転室２１は、上部旋回体前後方向において前記旋回フレーム２４の前部上に搭載される。前記運転室２１は、図示されない運転席及び操作部を含み、前記運転席に着座したオペレータが前記操作部に前記作業機械１を動かすための操作を与えることが可能である。前記上部旋回体前後方向は、前記運転席に着座したオペレータから視た前後方向である。前記機械室２２は、前記旋回フレーム２４の後部上に搭載され、前記駆動系４０の一部を収容する。
　前記作業装置３０は、作業動作を行うことが可能となるように前記上部旋回体２０に連結される。前記作業動作は、前記上部旋回体２０に対する相対的な動作であって作業を行うための動作である。
　前記作業装置３０は、ブーム３１と、アーム３２と、先端アタッチメント３３と、を含む。
　前記ブーム３１は、前記旋回フレーム２４上で前記運転室２１と上部旋回体幅方向に並ぶように配置される。前記上部旋回体幅方向は前記上部旋回体前後方向及び前記旋回中心軸のそれぞれと直交する方向である。前記ブーム３１は、ブーム基端部とブーム先端部とを有する。前記ブーム基端部は、前記ブーム３１が起伏動作を行うことが可能となるように、前記上部旋回体２０に回動可能に連結される。前記ブーム先端部は、前記ブーム基端部と反対側の端部である。前記起伏動作は、前記ブーム先端部が上下するように前記ブーム３１が前記上部旋回体２０に対して相対的に回動する動作である。
　前記アーム３２は、アーム基端部とその反対側のアーム先端部とを有する。前記アーム基端部は、前記アーム３２が前記ブーム３１に対して上下方向に回動することが可能となるように前記ブーム先端部に連結される。
　前記先端アタッチメント３３は、前記作業装置３０の先端部を構成する。前記先端アタッチメント３３は、前記アーム３２に対して上下方向に回動可能となるように前記アーム先端部に連結される。図１に例示される前記先端アタッチメント３３は、バケットである。前記作業動作は、前記ブーム３１の前記起伏動作、前記アーム３２の前記回動、及び前記先端アタッチメント３３の回動の少なくとも一つによって構成される。
　前記作業装置３０には、前記ブーム３１、前記アーム３２及び前記先端アタッチメント３３をそれぞれ動かすための作業アクチュエータ群４４Ｂが取付けられる。前記作業アクチュエータ群４４Ｂは、前記駆動系４０に含まれる。前記作業アクチュエータ群４４Ｂは、図１に示されるように、ブームシリンダー４６、アームシリンダー４７及び先端アタッチメントシリンダー４８を含み、それぞれは伸縮可能な油圧シリンダーである。前記ブームシリンダー４６は、前記ブーム３１に前記上部旋回体２０に対する前記起伏動作を行わせるように伸縮する。前記アームシリンダー４７は、前記アーム３２に前記ブーム３１に対する回動動作を行わせるように伸縮する。前記先端アタッチメントシリンダー４８は、前記先端アタッチメント３３に前記アーム３２に対する回動動作を行わせるように伸縮する。
　前記駆動系４０は、前記作業機械１の複数の可動部位をそれぞれ油圧により動かす系である。図４に示すように、前記駆動系４０は、動力源４１と、作動ポンプ４２と、コントロールバルブユニット４３と、複数のアクチュエータからなるアクチュエータ群４４と、作動油タンク４５と、を含み、前記動力源４１、前記作動ポンプ４２、前記コントロールバルブユニット４３及び前記作動油タンク４５は前記機械室２２内に収容される。
　前記動力源４１は、前記作動ポンプ４２を駆動するための動力を発生させる。前記第１実施形態に係る前記動力源４１は、水素を燃料として用いることにより電力を生成し、その生成された電力により前記作動ポンプ４２を駆動するように、構成される。図３に示されるように、前記動力源４１は水素燃料電池４１Ａと電動モータ４１Ｂとを含む。前記水素燃料電池４１Ａは、前記水素供給系ＨＳによって供給される燃料としての水素を空気中の酸素と反応させ、これにより電力を生成する。前記電動モータ４１Ｂは、前記水素燃料電池４１Ａにより生成された電力により駆動され、これにより前記作動ポンプ４２を駆動する。具体的に、前記電動モータ４１Ｂは、前記電力によって回転させられる出力軸を有し、前記出力軸が前記作動ポンプ４２の回転軸に接続されている。従って、前記電動モータ４１Ｂの駆動、すなわち前記出力軸の回転駆動、によって前記作動ポンプ４２が駆動される。
　前記電動モータ４１Ｂの好ましい例は、インバータを含む三相モータである。前記インバータは、前記出力軸の回転を制御するための電流制御を行う。具体的に、前記インバータは、前記水素燃料電池４１Ａから供給される直流電流を三相交流電流に変換し、前記三相交流電流によって前記電動モータ４１Ｂの出力軸が回転させられる。
　前記動力源４１は、二次電池（いわゆる、バッテリ）をさらに含んでもよい。
　前記動力源４１の具体的な構成は、様々に変形可能である。例えば、前記動力源４１は、前記水素燃料電池４１Ａ及び前記電動モータ４１Ｂに代えて水素エンジンを含んでもよく、前記水素エンジンは、水素を燃焼させて直接的に動力を生成する内燃機関である。
　前記作動ポンプ４２は、油圧ポンプであり、前記動力源４１により駆動されることにより、前記作動油タンク４５内の作動油を前記コントロールバルブユニット４３を通じて前記アクチュエータ群４４における前記複数のアクチュエータに供給する。
　前記コントロールバルブユニット４３は、複数のコントロールバルブを含み、前記複数のコントロールバルブは前記アクチュエータ群４４に含まれる前記複数のアクチュエータにそれぞれ対応する。前記コントロールバルブのそれぞれは、前記運転室２１内でオペレータにより前記操作部に与えられた操作に従って前記アクチュエータへの作動油の供給及び前記アクチュエータからの作動油の戻りを制御するように開閉動作をする。
　前記アクチュエータ群４４における前記複数のアクチュエータは、前記コントロールバルブによって制御される作動油の供給により前記作業機械１の複数の可動部位をそれぞれ動かすように動作する。具体的に、前記複数のアクチュエータは、旋回モータ４４Ａと、前記作業アクチュエータ群４４Ｂと、一対の走行モータ４４Ｃと、を含む。
　前記旋回モータ４４Ａは、前記下部走行体１０に対して前記上部旋回体２０を旋回させるための油圧モータである。前記作業アクチュエータ群４４Ｂは、上述のように、前記ブームシリンダー４６、前記アームシリンダー４７及び前記先端アタッチメントシリンダー４８を含む。前記一対の走行モータ４４Ｃは、前記一対の走行装置１２を駆動するための油圧モータであり、前記スプロケットに連結されて当該スプロケットを回転駆動する。
　前記水素供給系ＨＳは、前記動力源４１に燃料である水素を供給する。具体的に、前記水素供給系ＨＳは、水素タンク５０と、水素受入れ部５１と、減圧弁５２と、タンクカバー５４と、充填口カバー５６と、水素充填ライン６０と、高圧供給ライン６２と、低圧供給ライン６４と、を含む。
　前記水素タンク５０は、前記動力源４１に供給されるための水素を貯蔵する。前記水素タンク５０は、例えば円筒状をなす。
　前記作業機械１の特徴として、前記水素タンク５０は前記作業装置３０に搭載される。具体的に、前記第１実施形態では、図１に示すように、前記ブーム３１の外側面に前記水素タンク５０が固定される。前記外側面は、前記ブーム３１において前記上部旋回体幅方向を向く両側面のうち前記運転室２１と反対の側（図１では手前側）を向く面である。
　前記水素タンク５０は、前記ブーム３１の前記外側面の側方に位置するように配置されている。前記水素タンク５０は、例えば、前記ブーム３１の前記外側面から前記上部旋回体幅方向における外側（前記運転室２１と反対の側）に張り出した治具を介して前記外側面に取り付けられている。
　前記ブーム３１の前記外側面は、前記運転室２１の反対側に位置するため、当該外側面に固定される前記水素タンク５０は前記運転室２１に搭乗しているオペレータの視界には入らない。このことは、前記水素タンク５０が前記作業機械１を操作する前記オペレータの邪魔になることを防ぐ。特に、図１に示される前記水素タンク５０は、当該水素タンク５０の長さ方向が前記ブーム３１の長さ方向であるブーム長さ方向、すなわち、前記ブーム３１の前記ブーム基端部から前記ブーム先端部に向かう方向、と略合致する姿勢で配置されているので、当該水素タンク５０の全長に亘って前記運転室２１に搭乗しているオペレータの視界に入りにくい。
　また、図１に例示される前記水素タンク５０は、前記ブーム長さ方向における前記ブーム３１の中間位置よりも前記ブーム基端部に近い位置に配置されており、このことは、前記作業装置３０の前記作業動作に伴って前記水素タンク５０が障害物等に接触する可能性を低減させる。すなわち、前記水素タンク５０は、前記ブーム長さ方向において前記中間位置よりも前記ブーム基端部に近い位置に配置されることにより、当該水素タンク５０が障害物に衝突して破損することが抑止される。
　このように前記作業装置３０に搭載される前記水素タンク５０は、小さい重量を有することが、好ましい。例えば、前記水素タンク５０は、炭素繊維強化プラスチックとガラス繊維強化プラスチックとにより形成された軽量タイプのものが好適である。前記作業装置３０の重量が大きいほど、前記先端アタッチメント３３のリフトに関する性能、例えばショベルの許容掬い上げ重量、が低下するためである。
　前記水素受入れ部５１は、前記水素タンク５０に充填されて貯蔵されるための水素を受け入れる。前記水素受入れ部５１も前記作業装置３０に搭載される。具体的に、前記水素受入れ部５１は、前記ブーム３１の前記ブーム先端部またはその近傍に配置される。前記水素受入れ部５１は、水素充填口５１ａを有し、前記水素充填口５１ａは、水素補給場所に設置される水素ディスペンサーのノズルを受け入れる受入口（レセプタクル）である。
　前記水素充填ライン６０は、前記水素ディスペンサーから前記水素充填口５１ａを通じて前記水素受入れ部５１に受け入れられた水素が前記水素充填ライン６０を通じて前記水素タンク５０に充填されることが可能となるように、配置される。具体的に、図１及び図２に例示される前記水素充填ライン６０は、前記ブーム先端部又はその近傍に配置された前記水素受入れ部５１から前記ブーム基端部又はその近傍に配置された前記水素タンク５０に至るまで前記ブーム３１の前記外側面に沿って延びるように配置されて当該外側面に固定される。
　前記水素充填ライン６０は、好ましくは耐圧性能の高い高圧配管により構成される。前記水素充填ライン６０には、前記水素タンク５０における水素の充填圧力（例えば、約７０ＭＰａ）と同じ高い圧力を有する水素が流れるためである。従って、前記水素充填ライン６０には、前記の高い耐圧性能を実現するための高い強度が求められるとともに、発生する応力による変形や破損を防ぐことも考慮される必要がある。したがって、前記水素充填ライン６０は、例えば、３／８インチ以上の直径を有するステンレス鋼製の配管により構成されることが好ましい。
　前記のように前記ブーム先端部の近傍に配置された前記水素受入れ部５１は、前記作業装置３０が図１に示されるようなブーム下げ姿勢にあるときに地上からオペレータ等がアクセス可能な高さに位置することが可能である。前記ブーム下げ姿勢は、前記ブーム先端部が地上に近づくように前記ブーム３１が倒伏し、前記アーム３２が前記ブーム３１の腹面、すなわち前記ブーム３１が倒伏した状態で下を向く面、に近づくように前記アーム３２がアーム引き方向に回動させられ、前記先端アタッチメント３３が上下方向において前記ブーム３１と前記アーム３２との間に位置するように前記先端アタッチメント３３が前記アーム３２に対して掬い方向に回動させられた姿勢である。この姿勢において、作業者は、前記水素タンク５０への水素の充填のために前記水素ディスペンサーのノズルを前記水素充填口５１ａに差し込む作業を地上で容易に行うことができる。
　前記減圧弁５２は、前記水素タンク５０から前記動力源４１に供給される水素を前記動力源４１の前記水素燃料電池４１Ａで使用されることが可能な圧力まで減圧するレギュレーターである。前記減圧弁５２は、前記水素タンク５０及び前記水素受入れ部５１と同様に前記作業装置３０に搭載される。図１に示される例では、前記減圧弁５２は前記ブーム基端部に近い位置であって前記水素タンク５０の水素出入り口の近傍に配置されている。
　前記高圧供給ライン６２及び前記低圧供給ライン６４は、水素供給ラインを構成し、前記水素供給ラインは、当該水素供給ラインを通じて前記水素タンク５０から前記動力源４１に水素が供給されること、具体的には、前記水素タンク５０から排出される高圧水素が前記減圧弁５２において減圧された後に前記動力源４１に供給されること、を許容する。
　前記高圧供給ライン６２は、前記水素タンク５０から前記減圧弁５２に至るまでの水素供給経路を形成する。具体的に、図１に例示される前記高圧供給ライン６２は、前記水素タンク５０のすぐ近傍において前記水素充填ライン６０から分岐して前記減圧弁５２に至るように配置されている。
　前記高圧供給ライン６２には、前記水素充填ライン６０と同様、前記水素タンク５０に充填される水素の圧力（例えば、約７０ＭＰａ）と同等の高い圧力を有する水素が流れる。したがって、前記水素充填ライン６０と同様に、前記高圧供給ライン６２は、例えば、３／８インチ以上の直径を有するステンレス鋼製の配管により構成されることが好ましい。
　一方、前記低圧供給ライン６４は、前記減圧弁５２から前記動力源４１に至るまでの水素供給経路を形成する。すなわち、前記低圧供給ライン６４は、前記減圧弁５２により減圧された後の水素が前記低圧供給ライン６４を通じて前記動力源４１に供給されることを可能にする。前記減圧弁５２は前記ブーム３１に搭載される一方、前記動力源４１は前記上部旋回体２０に搭載されているので、両者を接続する前記低圧供給ライン６４は前記ブーム３１と前記上部旋回体２０とに跨るように配置されている。従って、前記低圧供給ライン６４は、前記上部旋回体２０に対する前記ブーム３１の起伏動作に対応して柔軟に曲がるように構成されることが、好ましい。
　前記低圧供給ライン６４には、前記減圧弁５２により低減された低い圧力を有する水素しか流れないため、当該低圧供給ライン６４に高い耐圧性能は要求されない。したがって、前記低圧供給ライン６４は、柔軟性が高く容易に曲がることが可能なフレキシブルな配管（例えば、水素ガス対応のホース）により構成されることが可能である。すなわち、前記ブーム３１に搭載された前記減圧弁５２は、その下流側に配置される前記低圧供給ライン６４が前記フレキシブルな配管により構成されることを可能にし、これにより、前記上部旋回体２０に対する前記ブーム３１の動きにかかわらず前記水素タンク５０から前記動力源４１まで好適に水素が供給されることを可能にする。
　図２に示される前記タンクカバー５４は、前記水素タンク５０及び前記減圧弁５２を覆うように、前記作業装置３０の適当な部位、前記第１実施形態では前記ブーム基端部の近傍における前記ブーム３１の前記外側面、に脱着可能に装着される。前記タンクカバー５４は、このように前記水素タンク５０及び前記減圧弁５２を覆うことにより、当該水素タンク５０及び当該減圧弁５２に泥、埃、雨水といった異物が付着するのを防ぐとともに、前記水素タンク５０及び前記減圧弁５２が直射日光に曝されるのを防ぐことができる。
　前記充填口カバー５６は、前記水素充填口５１ａを覆うように、前記作業装置３０の適当な部位、前記第１実施形態では前記ブーム先端部の近傍における前記ブーム３１の前記外側面に脱着可能に装着される。前記充填口カバー５６は、このように前記水素充填口５１ａを覆うことにより、当該水素充填口５１ａに泥、埃、雨水等の異物が付着するのを防ぐとともに、前記水素充填口５１ａが直射日光に曝されるのを防ぐことができる。
　以上説明した第１実施形態に係る前記作業機械１は、前記前記水素タンク５０が作業装置３０による作業の邪魔にならないように当該作業装置３０に搭載されることを可能にする。また、複数の熱源（例えば、前記水素燃料電池４１Ａ、前記電動モータ４１Ｂ、及び、当該電動モータ４１Ｂの駆動制御を行うインバータ）が搭載される前記上部旋回体２０と異なり、前記作業装置３０にはそのような熱源が搭載されないので、当該作業装置３０に搭載される前記水素タンク５０は、前記のような熱源からの熱による影響を受けることが抑制される。
　次に、図５を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、前記第２実施形態に係るブーム３１を示す。前記ブーム３１は、作業機械の作業装置を構成し、当該作業装置の構成は前記第１実施形態に係る前記作業装置３０の構成と同等である。
　図５に示される前記ブーム３１は、側面視でブーム基端部（図５では左端部）３１ａとブーム先端部（図５では右端部）３１ｂとの間の位置で上側に凸となるように湾曲した形状を有するとともに、前記ブーム３１の少なくとも一部（図５ではブーム３１の略全体）が内部空間を囲む中空状をなす。前記第２実施形態では、前記内部空間内に水素供給系の構成要素である水素タンク、水素受入れ部及び減圧弁が配置され、これらは前記第１実施形態に係る前記水素タンク５０、前記水素受入れ部５１及び前記減圧弁５２とそれぞれ同等である。
　前記第２実施形態に係る前記水素タンク、前記水素受入れ部及び前記減圧弁５２の配置は、これらが前記ブーム３１の内部に位置する点を除き、前記第１実施形態に係る前記水素タンク５０、前記水素受入れ部５１及び前記減圧弁５２の配置と同様である。すなわち、前記第２実施形態に係る前記ブーム３１の前記内部空間において、前記水素タンクは、前記ブーム３１の長さ方向における中間位置よりも前記ブーム基端部３１ａに近い位置、好ましくは前記ブーム基端部３１ａまたはその近傍の位置、に配され、前記水素受入れ部は前記中間位置よりも前記ブーム先端部３１ｂに近い位置、好ましくは前記ブーム先端部３１ｂまたはその近傍の位置、に配され、前記減圧弁は前記水素タンクの水素出入り口の近傍に位置している。
　前記第２実施形態に係る前記水素供給系も、前記第１実施形態に係る前記水素充填ライン６０、前記高圧供給ライン６２及び前記低圧供給ライン６４と同様の水素充填ライン、高圧供給ライン及び低圧供給ラインを含み、このうち前記水素充填ラインの全体、前記高圧供給ラインの全体及び前記低圧供給ラインの一部が前記ブーム３１の前記内部空間に収容される一方、前記低圧供給ラインの他の部分が導出部分６４ｄとして前記ブーム３１の外部に導出されている。具体的に、前記ブーム３１における前記ブーム基端部３１ａの近傍部分の背面側壁（図５では上側壁）に前記ブーム３１の内部と外部とを連通する挿通口３１ｃが形成され、当該挿通口３１ｃに前記低圧供給ラインを構成するガス配管が挿通されている。前記導出部分６４ｄは、前記挿通口３１ｃから前記作業機械の上部旋回体に搭載される動力源まで延在するように配索される。前記低圧供給ラインの少なくとも前記導出部分６４ｄは、前記上部旋回体に対する前記ブーム３１の起伏動作に対応して曲がることが可能なフレキシブル配管により構成される。
　一方、前記ブーム３１の側壁には、前記水素受入れ部の水素充填口を側方に開放する充填口窓３１ｅが形成されるとともに、前記ブーム３１には前記窓３１ｅを開閉するための充填口扉５８が取付けられている。すなわち、前記第２実施形態に係る前記作業機械は、開状態と閉状態とに切替可能な前記充填口扉５８を備え、前記充填口扉５８は、前記開状態において前記水素充填口を前記ブーム３１の外部に開放して当該水素充填口に前記水素ディスペンサーのノズル等を差し込むことを可能にする一方、前記閉状態において前記水素充填口を覆うように、構成されている。
　以上説明した前記第２実施形態に係る作業装置では、前記水素タンク、前記水素受入れ部及び前記減圧弁が前記ブーム３１の前記内部空間に収容されているので、当該水素タンク、水素受入れ部及び減圧弁に泥、埃、雨水等の異物が付着することが防がれるとともに、前記水素タンク、前記水素受入れ部及び前記減圧弁が直射日光に曝されることが、防がれる。また、前記水素タンクは、前記ブーム３１を含む前記作業装置による作業の邪魔にならないように当該作業装置に搭載されることが可能である。
　次に、図６を参照しながら、本発明の第３実施形態について説明する。
　図６は、前記第３実施形態に係る作業機械１を示す。前記作業機械１の構成要素は、次の点を除き、前記第１実施形態に係る前記作業機械１の構成要素と同等である。すなわち、前記第３実施形態に係る前記作業機械１の水素供給系ＨＳは、図６に示されるように低圧供給ライン６４の途中に配される接続切替部６６をさらに含む。前記接続切替部６６は、前記低圧供給ライン６４の上流側部分である上流側ライン６４ａと前記低圧供給ライン６４の下流側部分である下流側ライン６４ｂとの間に介在する。前記上流側ライン６４ａは、前記低圧供給ライン６４において前記接続切替部６６よりも上流側の部分、すなわち減圧弁５２から前記接続切替部６６に至るまでの部分であり、前記下流側ライン６４ｂは、前記低圧供給ライン６４において前記接続切替部６６よりも下流側の部分、すなわち前記接続切替部６６から動力源に至るまでの部分である。
　前記接続切替部６６は、接続状態と接続解除状態との切替られることが可能である。前記接続切替部６６は、前記接続状態では前記上流側ライン６４ａと前記下流側ライン６４ｂとの相互の接続を行い、前記接続解除状態では前記接続を解除する、すなわち前記上流側ライン６４ａと前記下流側ライン６４ｂとを切り離す。
　例えば、前記接続切替部６６は、一般的な水素ガス用のカプラにより構成されることが可能である。前記カプラは、プラグと、当該プラグが脱着可能に差し込まれるソケットと、を含み、前記プラグが前記上流側ライン６４ａの下流側端部及び前記下流側ライン６４ｂの上流側端部の何れか一方に取付けられ、前記ソケットが他方に取付けられる。前記プラグが前記ソケットに差し込まれることにより前記接続切替部６６は前記接続状態となり、前記ソケットから前記プラグが抜かれることにより前記接続切替部６６が前記接続解除状態になる。前記カプラは、前記接続解除状態において水素ガスの噴出を遮断する機能を有するガス遮断型のものであることが、好ましい。あるいは、前記接続解除状態において前記プラグ及び前記ソケットのそれぞれに前記水素ガスを封止するための封止栓が装着されてもよい。
　前記接続切替部６６は、例えば、図６に示される前記水素供給系ＨＳの水素タンク５０と、これとは異なる機体水素タンクと、が併用されることを可能にする。
　前記機体水素タンクは、前記作業機械の機体に搭載される。すなわち、前記機体水素タンクは、前記上部旋回体２０及び前記下部走行体１０の少なくとも一方に搭載される。例えば、前記機体水素タンクは、図６に示される機体水素タンク５７Ａ及び機体水素タンク５７Ｂのうちのいずれであってもよい。前記機体水素タンク５７Ａは、前記上部旋回体２０に含まれる前記機械室２２内に収容される。前記機体水素タンク５７Ｂは、前記下部走行体１０に含まれる前記走行フレーム１１の内部、例えば前記中央フレーム１１Ａの内部、に収容される。
　前記水素タンク５０と前記機体水素タンクとの併用は、例えば、通常は前記機体側タンクに貯蔵された水素を用い、当該機体側タンクの水素がなくなった非常時に前記水素供給系ＨＳの前記水素タンク５０の水素を使用するといったことが可能である。この場合、前記機体側タンクの水素の使用時すなわち通常時に前記接続切替部６６を前記接続解除状態にすることにより、前記水素タンク５０を前記動力源４１から切り離すことが可能である。このように、前記接続解除状態では、前記低圧供給ライン６４が、作業装置３０に搭載された前記減圧弁５２とつながる前記上流側ライン６４ａと、前記上部旋回体２０に搭載される前記動力源４１とつながる前記下流側ライン６４ｂとに切り離されるので、前記上部旋回体２０に対する前記ブーム３１の動作によって前記低圧供給ライン６４を構成するガス配管に応力が発生することを抑制し、当該応力に起因する前記ガス配管の劣化を抑えることができる。
　一方、非常時には前記接続切替部６６を前記接続状態にして前記水素タンク５０から前記動力源４１に水素を供給することが可能である。例えば、前記機体側タンクの水素がなくなって前記作業機械１が水素補給場所まで移動する間は前記接続切替部６６を前記接続状態にして前記水素供給系ＨＳの前記水素タンク５０から前記動力源４１に非常用の水素を供給することができる。この場合も、前記移動の間は前記上部旋回体２０に対して前記作業装置３０を相対的に動作させる必要がないので、前記低圧供給ライン６４を構成するガス配管における応力の発生は抑えられる。
　本発明は、以上説明した実施形態に限定されない。
　例えば、前記第３実施形態に係る前記水素タンク５０、前記水素受入れ部５１及び前記減圧弁５２も、前記第２実施形態と同様に前記ブーム３１の内部空間に収容されてもよい。
　また、作業装置において水素タンクが搭載される場所は、図１に示される前記ブーム３１の外側面及び図５に示される前記ブーム３１の内部空間に限定されない。前記水素タンクが配置されることが可能な場所の他の例は、前記ブーム３１におけるブーム先端部またはその近傍におけるブームの外側面、前記ブーム３１におけるブーム先端部またはその近傍における前記内部空間、前記アーム３２の前記アーム先端部またはその近傍における前記アーム３２の外側面、および前記アーム３２の内部空間を含む。
　また、前記水素タンク５０が前記運転室２１に搭乗しているオペレータの視界に入ることが許容される場合は、前記ブーム３１または前記アーム３２の両側面のうち前記運転室２１に近い側の側面、すなわち内側面、及び前記ブーム３１または前記アーム３２の背面（図１に示される姿勢では上面）の何れに前記水素タンク５０が配置されていてもよい。
　以上述べたように、水素タンクが搭載されることが可能な作業機械が、提供される。前記作業機械は、下部走行体と、前記下部走行体に対して旋回可能となるように前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に連結され、前記上部旋回体に対する相対的な動作である作業動作を行うことが可能な作業装置と、前記上部旋回体に搭載され、水素を燃料として用いることにより動力を生成する動力源と、前記動力源に水素を供給する水素供給系と、を備える。前記水素供給系は水素を貯蔵する水素タンクを含み、前記水素タンクが前記作業装置に搭載される。
　前記水素供給系は、具体的には、減圧弁と低圧供給ラインとを含むことが、好ましい。前記減圧弁は、前記作業装置に搭載され、前記水素タンクから前記動力源に供給される水素を減圧する。前記低圧供給ラインは、前記減圧弁により減圧された水素が前記低圧供給ラインを通じて前記動力源に供給されることを可能にするように前記作業装置と前記上部旋回体とに跨って配置される。前記減圧弁と前記低圧供給ラインとの組み合わせは、前記動力源に適当な圧力で水素が供給されることを可能にする。また、前記低圧供給ラインに流れる水素は前記減圧弁により減圧されているので、当該低圧供給ラインを構成する部材に求められる強度は低い。
　この場合、前記水素供給系は、前記低圧供給ラインの上流側ラインと下流側ラインとの間に介在する接続切替部をさらに含み、前記接続切替部は、前記上流側ラインと下流側ラインとの相互の接続を行う接続状態と前記接続を解除する接続解除状態とに切替可能であることが、好ましい。前記上流側ラインは前記低圧供給ラインにおいて前記接続切替部よりも上流側の部分であり、前記下流側ラインは前記低圧供給ラインにおいて前記接続切替部よりも下流側の部分である。前記接続切替部は、前記接続状態において前記水素タンクから前記低圧供給ラインを通じて前記動力源に水素が供給されることを可能にする一方、前記接続解除状態において前記動力源から前記水素タンク及び前記減圧弁が切り離されることを可能にする。
　このことは、例えば、前記作業機械が前記水素タンクと異なるタンクであって水素を貯蔵する機体水素タンクをさらに備える場合に、使用されるべきタンクを前記水素タンクと前記機体側タンクとの間で切り替えることを可能にする。前記機体水素タンクは、前記上部旋回体または前記下部走行体に搭載される。
　前記水素供給系は、水素充填口を含む水素受入れ部と、水素充填ラインと、をさらに含むことが、好ましい。前記水素受入れ部は前記水素タンクに貯蔵されるための水素を前記水素充填口を通じて受入れる。前記水素充填ラインは前記水素受入れ部に受け入れられた前記水素が前記水素充填ラインを通じて前記水素タンクに充填されることを可能にするように前記水素受入れ部と前記水素タンクとを相互に接続する。前記水素受入れ部及び前記水素充填ラインは、前記水素タンクに適宜水素が補給されることを可能にする。
　具体的に、前記作業装置がブーム基端部及びブーム基端部と反対側の端部であるブーム先端部とを含むブームを含み、前記ブームが前記上部旋回体に対して起伏動作をすることが可能となるように前記ブーム基端部が前記上部旋回体に連結される場合、前記水素受入れ部は前記ブーム先端部またはその近傍に配置されることが、好ましい。このことは、前記作業装置の姿勢を前記ブーム先端部が低い姿勢にすることにより、地上の作業員が前記水素充填口に容易にアクセスすることを可能にする。
　一方、前記水素タンクは前記ブーム基端部又は前記ブーム基端部の近傍に配置されることが、好ましい。このことは、前記ブームを動かすために必要なモーメントが前記水素タンクの重量によって増加するのを抑制することができる。この場合、前記水素充填ラインは、前記水素受入れ部から前記水素タンクに至るまで前記ブームに沿うように配置されることにより、コンパクトな構造で前記水素受入れ部から前記水素タンクに水素が充填されることを可能にする。
　より具体的に、前記上部旋回体が運転室を含み、前記ブームは前記運転室と前記上部旋回体の幅方向に並ぶように配置される場合、前記水素タンクは前記ブームの外側面上に配置されることが、好ましい。前記外側面は前記ブームの両側面のうち前記運転室と反対の側を向く面であり、前記両側面は前記幅方向を向く前記ブームの側面である。このように前記外側面上に配置されることにより、前記水素タンクは、運転室に搭乗するオペレータの視界の妨げとなることが防がれる。
　あるいは、前記ブームが内部空間を囲む部分を含む場合、前記水素タンクは前記内部空間内に配置されてもよい。この場合も、前記水素タンクは、運転室に搭乗するオペレータの視界の妨げとなることが防がれる。

 

Claims (9)

  1. 　作業機械であって、前記作業機械は、
    　下部走行体と、
    　前記下部走行体に対して旋回可能となるように前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、
    　前記上部旋回体に連結され、前記上部旋回体に対する相対的な動作である作業動作を行うことが可能な作業装置と、
    　前記上部旋回体に搭載され、水素を燃料として用いることにより動力を生成する動力源と、
    　前記動力源に水素を供給する水素供給系と、を備え、前記水素供給系は水素を貯蔵する水素タンクを含み、前記水素タンクが前記作業装置に搭載される、作業機械。
  2. 　請求項１に記載の作業機械であって、前記水素供給系は、前記作業装置に搭載され、前記水素タンクから前記動力源に供給される水素を減圧する減圧弁と、低圧供給ラインと、を含み、前記低圧供給ラインは、前記減圧弁により減圧された水素が前記低圧供給ラインを通じて前記動力源に供給されることを可能にするように前記作業装置と前記上部旋回体とに跨って配置される、作業機械。
  3. 　請求項２に記載の作業機械であって、前記水素供給系は、前記低圧供給ラインの上流側ラインと下流側ラインとの間に介在する接続切替部をさらに含み、前記接続切替部は、前記上流側ラインと下流側ラインとの相互の接続を行う接続状態と前記接続を解除する接続解除状態とに切替可能であり、前記上流側ラインは前記低圧供給ラインにおいて前記接続切替部よりも上流側の部分であり、前記下流側ラインは前記低圧供給ラインにおいて前記接続切替部よりも下流側の部分である、作業機械。
  4. 　請求項３に記載の作業機械であって、前記水素タンクと異なるタンクであって水素を貯蔵する機体水素タンクをさらに備え、前記機体水素タンクは前記上部旋回体又は前記下部走行体に搭載される、作業機械。
  5. 　請求項１～４の何れかに記載の作業機械であって、前記水素供給系は、水素充填口を含む水素受入れ部と、水素充填ラインと、をさらに含み、前記水素受入れ部は前記水素タンクに貯蔵されるための水素を前記水素充填口を通じて受入れ、前記水素充填ラインは前記水素受入れ部に受け入れられた前記水素が前記水素充填ラインを通じて前記水素タンクに充填されることを可能にするように前記水素受入れ部と前記水素タンクとを相互に接続する、作業機械。
  6. 　請求項５に記載の作業機械であって、前記作業装置は、ブーム基端部及びブーム基端部と反対側の端部であるブーム先端部とを含むブームを含み、前記ブームが前記上部旋回体に対して起伏動作をすることが可能となるように前記ブーム基端部が前記上部旋回体に連結され、前記水素受入れ部は前記ブーム先端部またはその近傍に配置される、作業機械。
  7. 　請求項６に記載の作業機械であって、前記水素タンクは前記ブーム基端部又は前記ブーム基端部の近傍に配置され、前記水素充填ラインは、前記水素受入れ部から前記水素タンクに至るまで前記ブームに沿うように配置される、作業機械。
  8. 　請求項６又は７に記載の作業機械であって、前記上部旋回体は運転室を含み、前記ブームは前記運転室と前記上部旋回体の幅方向に並ぶように配置され、前記水素タンクは前記ブームの外側面上に配置され、前記外側面は前記ブームの両側面のうち前記運転室と反対の側を向く面であり、前記両側面は前記幅方向を向く前記ブームの側面である、作業機械。
  9. 　請求項６又は７に記載の作業機械であって、前記ブームは内部空間を囲む部分を含み、前記水素タンクは前記内部空間内に配置される、作業機械。
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