建設機械
【課題】外部からの異物の侵入を防止すると共に蓄電手段を好適に空冷する。
【解決手段】ハウス部の開口部６０Ａ及び開口部６０Ｂに金網７２，７１がそれぞれ設けられることによって、ハウス部の開口部６０Ａ，６０Ｂからキャパシタボックス８０内への異物の侵入を防止することができる。また、開口部６０Ａと吸気ダクト４０との間を接続する接続部にインシュレーション７６が設けられると共に、開口部６０Ｂと排気ダクト３９との間を接続する接続部にインシュレーション７５が設けられることにより、ハウス部内に収容されるエンジン等の他の装置で発生する熱が、接続部を通してキャパシタボックス８０内のキャパシタ１９に伝わることを防止しキャパシタ１９の温度上昇を抑制しつつ、ファン４３によりケーシング内に形成された冷却風流路によってキャパシタ１９を好適に空冷することができる。
【解決手段】ハウス部の開口部６０Ａ及び開口部６０Ｂに金網７２，７１がそれぞれ設けられることによって、ハウス部の開口部６０Ａ，６０Ｂからキャパシタボックス８０内への異物の侵入を防止することができる。また、開口部６０Ａと吸気ダクト４０との間を接続する接続部にインシュレーション７６が設けられると共に、開口部６０Ｂと排気ダクト３９との間を接続する接続部にインシュレーション７５が設けられることにより、ハウス部内に収容されるエンジン等の他の装置で発生する熱が、接続部を通してキャパシタボックス８０内のキャパシタ１９に伝わることを防止しキャパシタ１９の温度上昇を抑制しつつ、ファン４３によりケーシング内に形成された冷却風流路によってキャパシタ１９を好適に空冷することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの駆動により発電する発電機を備え、この発電機により発電された電力を用いることによりエンジンの駆動を補助する所謂ハイブリッドシステムを備えるハイブリッド型建設機械が開発されている。このような建設機械では、エンジンの駆動によって発電された電力を蓄電する蓄電手段が設けられる。この蓄電手段としては、具体的には例えば大容量のキャパシタを用いたキャパシタモジュール等が用いられるが、駆動や減速を頻繁に繰り返す建設機械では、キャパシタに対する負荷が非常に大きく、キャパシタの発熱量の増大による劣化が速いため、キャパシタを冷却することで劣化を抑制する種々の技術が検討されており、例えば、特許文献１では、キャパシタを取り付けて固定する板に冷却水を流す冷却流路を設けることによってキャパシタを冷却する構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８７０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、キャパシタ等の蓄電手段を冷却する方法としては特許文献１記載の水冷による方法のほか、空冷による方法を用いることができる。建設機械において蓄電手段を空冷する方法の一例としては、建設機械のボディに開口を設け、ボディ内のファン等の冷却手段によって外気を吸気することによってボディ内に冷却風流路を形成し、この冷却風流路に蓄電手段を配置する方法が一般的に用いられる。
【０００５】
しかしながら、建設機械は運転時以外も屋外に放置しておく場合が多いため、ボディに開口を設けることによって虫や鳥等の生物及び土埃等の異物がボディ内に侵入しやすく、ボディ内にこれらの異物が侵入すると、蓄電手段や冷却手段が損傷するおそれがある。特に、建設機械を屋外に長時間放置している間に、例えば鳥がボディ内に巣を作ったりすると、これらの除去が困難となる。
【０００６】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、外部からの異物の侵入を防止すると共に蓄電手段を好適に空冷することができる建設機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る建設機械は、エンジンと、エンジンの駆動により発電を行う発電手段と、発電手段により発電された電力を蓄電する蓄電手段と、蓄電手段からの電力により駆動する電動駆動手段とを備えた建設機械において、通気口を有し、蓄電手段を収容したケーシングと、一端が外部に連通すると共に他端が通気口に連通する開口部を有し、ケーシングを収容したボディと、ケーシング内に設けられ、ボディの開口部及びケーシングの通気口を通して、外気を冷却風としてケーシング内に流すための冷却風通路を形成する冷却手段と、を備え、ボディの開口部には、冷却風が通風可能な網状部材が設けられ、ボディの開口部とケーシングの通気口とを接続する接続部には、当該接続部を気密に断熱する断熱部材が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
上記の建設機械によれば、ボディの開口部に網状部材が設けられることによって、ボディの開口部からケーシング内部への異物の侵入を防止することができる。さらに、ボディの開口部とケーシングの通気口とを接続する接続部に、当該接続部を気密に断熱する断熱部材が設けられていることによって、ボディ内に収容されるエンジン等の他の装置で発生する熱が、ボディの開口部とケーシングの通気口との間の接続部を通してケーシング内の蓄電手段に伝わることを防止し蓄電手段の温度上昇を抑制しつつ、冷却手段によりケーシング内に形成された冷却風流路によって蓄電手段を好適に空冷することができる。
【０００９】
ここで、開口部と通気口とにはそれぞれルーバーが設けられ、開口部のルーバーと通気口のルーバーとは冷却風の流れ方向に沿って互いに反対方向に傾斜している態様であることが好ましい。
【００１０】
上記のように開口部のルーバーと通気口のルーバーとが冷却風の流れ方向に沿って互いに反対方向に傾斜していることで、降雨による雨水や洗車による高圧洗浄水が開口部及び通気口を介して浸入することを防止できる。
【００１１】
また、開口部のルーバー及び通気口のルーバーの少なくとも一方は、冷却風の流れ方向に沿って角度の調整が可能である態様としてもよい。
【００１２】
上記のように、開口部のルーバー及び通気口のルーバーの少なくとも一方の角度の調整を可能とすることで、例えば、天候の変化や周囲の環境の変化に応じてルーバーの角度を最適とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、外部からの異物の侵入を防止すると共に蓄電手段を好適に空冷することができる建設機械が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る建設機械の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２中の蓄電手段の内部構成を示す回路図である。
【図４】図１中の旋回体のハウス部を示す斜視図である。
【図５】ハウス部内に蓄電手段のキャパシタボックスを設置した状態を示す断面図である。
【図６】ハウス部の右前部のドアを開け図５中のルーバーが露出した状態を車両の前方右側から見た斜視図である。
【図７】さらに他の実施形態に係る建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による建設機械の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る建設機械の外観を示す斜視図である。この実施形態の建設機械は、所謂ハイブリッド型建設機械であり、その一例としてのリフティングマグネット車両を示すものである。
【００１７】
図１に示すように、リフティングマグネット車両１は、無限軌道を含む走行機構２と、走行機構２の上部に旋回機構３を介して回動自在に搭載された旋回体４とを備えている。旋回体４には、ブーム５と、ブーム５の先端にリンク接続されたアーム６と、アーム６の先端にリンク接続されたリフティングマグネット７とが取り付けられている。このリフティングマグネット７は、鋼材などの吊荷Ｇを磁力により吸着して捕獲するための設備である。ブーム５、アーム６及びリフティングマグネット７は、各々ブームシリンダ８、アームシリンダ９及びバケットシリンダ１０によって油圧駆動される。
【００１８】
また、旋回体４には、リフティングマグネット７の位置や励磁動作及び釈放動作を操作する操作者を収容するための運転室４ａや、油圧を発生するための動力源であるエンジン１１（図２参照）といった動力源等を収容したハウス部（ボディ）４ｂが設けられている。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンで構成される。
【００１９】
図２は、図１に示す建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図であり、構成は所謂パラレル方式と称されるものである。なお、図２では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。また、図３は、図２中の蓄電手段１２０の内部構成を示す図である。
【００２０】
図２に示すように、リフティングマグネット車両１は電動発電機（発電手段）１２及び変速機１３を備えており、エンジン１１及び電動発電機１２の回転軸は、共に変速機１３の入力軸に接続されることにより互いに連結されている。エンジン１１の負荷が大きいときには、電動発電機１２がこのエンジン１１を作業要素として駆動することによりエンジン１１の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機１２の駆動力が変速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。一方、エンジン１１の負荷が小さいときには、エンジン１１の駆動力が変速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電を行う。
【００２１】
電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnetic）モータによって構成される。電動発電機１２の駆動と発電との切り替えは、リフティングマグネット車両１における電気系統の駆動制御を行うコントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。
【００２２】
変速機１３の出力軸にはメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されており、メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。コントロールバルブ１７は、リフティングマグネット車両１における油圧系の制御を行う装置である。このコントロールバルブ１７には、図１に示した走行機構２を駆動するための左右の油圧モータ２ａ，２ｂの他、ブームシリンダ８、アームシリンダ９及びバケットシリンダ１０が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ１７は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。
【００２３】
電動発電機１２の電気的な端子には、インバータ回路１８Ａの出力端が接続されている。インバータ回路１８Ａの入力端には、蓄電手段１２０が接続されている。蓄電手段１２０は、図３に示すように、直流母線であるＤＣバス１１０、昇降圧コンバータ１００及びキャパシタ１９を備えている。すなわち、インバータ回路１８Ａの入力端は、ＤＣバス１１０を介して昇降圧コンバータ１００の入力端に接続されている。昇降圧コンバータ１００の出力端には、キャパシタ１９が接続されている。キャパシタ１９は、ここでは、多数のセルを有する構成とされている。なお、キャパシタに代えてバッテリを用いることもできる。
【００２４】
図２に戻って、インバータ回路１８Ａは、コントローラ３０からの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。すなわち、インバータ回路１８Ａが電動発電機１２を電動（アシスト）運転させる際には、必要な電力をキャパシタ１９と昇降圧コンバータ１００からＤＣバス１１０を介して電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２を発電運転させる際には、電動発電機１２により発電された電力をＤＣバス１１０及び昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に充電する。なお、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧値、キャパシタ電圧値及びキャパシタ電流値に基づき、コントローラ３０によって行われる。これにより、ＤＣバス１１０を、予め定められた一定電圧値に蓄電された状態に維持することができる。
【００２５】
また、蓄電手段１２０のＤＣバス１１０には、インバータ回路２０Ｂを介して図１に示したリフティングマグネット７が接続されている。リフティングマグネット７は、金属物を磁気的に吸着させるための磁力を発生する電磁石を含んでおり、インバータ回路２０Ｂを介してＤＣバス１１０から電力が供給される。インバータ回路２０Ｂは、コントローラ３０からの指令に基づき、電磁石をオンにする際には、リフティングマグネット７へ要求された電力をＤＣバス１１０より供給する。また、電磁石をオフにする場合には、回生された電力をＤＣバス１１０に供給する。
【００２６】
さらに、蓄電手段１２０には、インバータ回路２０Ａが接続されている。インバータ回路２０Ａの一端には作業用電動機としての旋回用電動機（交流電動機；電動駆動手段）２１が接続されており、インバータ回路２０Ａの他端は蓄電手段１２０のＤＣバス１１０に接続されている。旋回用電動機２１は、旋回体４を旋回させる図１に示した旋回機構３の動力源である。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３及び旋回減速機２４が接続される。
【００２７】
旋回用電動機２１が力行運転を行う際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が旋回減速機２４にて増幅され、旋回体４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体４の慣性回転により、旋回減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させる。旋回用電動機２１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号によりインバータ回路２０Ａによって交流駆動される。旋回用電動機２１としては、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータが好適である。
【００２８】
レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出する。レゾルバ２２が回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構３の回転角度及び回転方向が導出される。メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ３０からの指令によって、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構３に機械的に伝達する減速機である。
【００２９】
なお、ＤＣバス１１０には、インバータ回路１８Ａ，２０Ａ，２０Ｂを介して、電動発電機１２、旋回用電動機２１及びリフティングマグネット７が接続されているため、電動発電機１２で発電された電力がリフティングマグネット７又は旋回用電動機２１に直接的に供給される場合もあり、リフティングマグネット７で回生された電力が電動発電機１２又は旋回用電動機２１に供給される場合もあり、さらに、旋回用電動機２１で回生された電力が電動発電機１２又はリフティングマグネット７に供給される場合もある。
【００３０】
パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続されている。操作装置２６は、旋回用電動機２１、走行機構２、ブーム５、アーム６及びリフティングマグネット７を操作するための操作装置であり、操作者によって操作される。操作装置２６には、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７が接続され、また、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９が接続される。操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を操作者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されると共に、圧力センサ２９によって検出される。
【００３１】
圧力センサ２９は、操作装置２６に対して旋回機構３を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、コントローラ３０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御に用いられる。
【００３２】
コントローラ３０は、本実施形態における制御回路を構成する。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。また、コントローラ３０の電源は、キャパシタ１９とは別のバッテリ（例えば２４Ｖ車載バッテリ）である。コントローラ３０は、圧力センサ２９から入力される信号のうち、旋回機構３を旋回させるための操作量を表す信号を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。また、コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（アシスト運転及び発電運転の切り替え）、リフティングマグネット７の駆動制御（励磁と消磁の切り替え）、並びに、昇降圧コンバータ１００を駆動制御することによるキャパシタ１９の充放電制御を行う。
【００３３】
ここで、本実施形態における昇降圧コンバータ１００について詳細に説明する。図３に示すように、昇降圧コンバータ１００は、昇降圧型のスイッチング制御方式を備えており、リアクトル１０１、トランジスタ１００Ｂ，１００Ｃを有する。トランジスタ１００Ｂは昇圧用のスイッチング素子であり、トランジスタ１００Ｃは降圧用のスイッチング素子である。トランジスタ１００Ｂ，１００Ｃは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）によって構成され、互いに直列に接続されている。
【００３４】
具体的には、トランジスタ１００Ｂのコレクタとトランジスタ１００Ｃのエミッタとが相互に接続され、トランジスタ１００Ｂのエミッタはキャパシタ１９の負側端子およびＤＣバス１１０の負側配線に接続され、トランジスタ１００ＣのコレクタはＤＣバス１１０の正側配線に接続されている。そして、リアクトル１０１は、その一端がトランジスタ１００Ｂのコレクタ及びトランジスタ１００Ｃのエミッタに接続されると共に、他端がキャパシタ１９の正側端子に接続されている。トランジスタ１００Ｂ，１００Ｃのゲートには、コントローラ３０からＰＷＭ電圧が印加される。
【００３５】
なお、トランジスタ１００Ｂのコレクタとエミッタとの間には、整流素子であるダイオード１００ｂが逆方向に並列接続されている。同様に、トランジスタ１００Ｃのコレクタとエミッタとの間には、ダイオード１００ｃが逆方向に並列接続されている。トランジスタ１００Ｃのコレクタとトランジスタ１００Ｂのエミッタとの間（すなわち、ＤＣバス１１０の正側配線と負側配線との間）には、ＤＣバス１１０において平滑用のコンデンサ１１０ａが接続される。コンデンサ１１０ａは、昇降圧コンバータ１００からの出力電圧、電動発電機１２からの発電電圧や旋回用電動機２１からの回生電圧を平滑化する。
【００３６】
このような構成を備える昇降圧コンバータ１００において、直流電力をキャパシタ１９からＤＣバス１１０へ供給する際には、コントローラ３０からの指令によってトランジスタ１００ＢのゲートにＰＷＭ電圧が印加される。そして、トランジスタ１００Ｂのオン／オフに伴ってリアクトル１０１に発生する誘導起電力がダイオード１００ｃを介して伝達され、この電力がコンデンサ１１０ａにより平滑化される。また、直流電力をＤＣバス１１０からキャパシタ１９へ供給する際には、コントローラ３０からの指令によってトランジスタ１００ＣのゲートにＰＷＭ電圧が印加されると共に、トランジスタ１００Ｃから出力される電流がリアクトル１０１により平滑化される。
【００３７】
続いて、旋回体４について説明する。図４は、旋回体４のハウス部（ボディ）４ｂを示す斜視図である。以下、ハウス部４ｂの構成の説明においては、特に断らない限り、前後左右はリフティングマグネット車両１を基準としている。図４に示すように、ハウス部４ｂは、平面視において略コの字状を成すように構成され、コの字を構成する開放部が前方を向くように配置されている。ここで、ハウス部４ｂにおいて、車両における右前部分（図４の図示左手前部分）を右前部Ｒｆ、右後ろ部分（図４の図示左奥部分）を右後部Ｒｒ、左前部分（図４の図示右手前部分）を左前部Ｌｆ、左後ろ部分（図４の図示右奥部分）を左後部Ｌｒ、及び右前部Ｒｆと左前部Ｌｆとの間の部分を中央部Ｃと呼ぶ。
【００３８】
このようなハウス部４ｂの左前部Ｌｆに対応して、図１に示す運転室４ａが設けられ、中央部Ｃには、ブーム５の基端が上下動可能に取り付けられる。そして、ハウス部４ｂを有する旋回体４は、中央部Ｃの下部に設けられた旋回用電動機２１（図２参照）により上下方向の軸心回りに回転し、すなわち、旋回方向Ｄに沿って左右に旋回する。右前部Ｒｆには、メンテナンス作業用のステップ３１及び手摺り３２が設けられている。
【００３９】
右前部Ｒｆ内には、図２に示した蓄電手段１２０、インバータ回路１８Ａ，２０Ａ，２０Ｂ、及びコントローラ３０が設置されている。右前部Ｒｆの左右面下部には各々窓部が形成されており、右面の窓部３４（図５参照）と左面の窓部３３との間には、蓄電手段１２０のキャパシタ１９が設置されている。すなわち、左右面の窓部３４，３３は、キャパシタ１９を冷却するための空気を左右方向に通すための通風口として形成されている。キャパシタ１９を含む右前部Ｒｆの構成についての詳細は後述する。
【００４０】
図４の左後部Ｌｒ内には、エンジン用ラジエタ、オイルクーラ、インタークーラ、燃料クーラ、ハイブリッドシステム用ラジエタ（ハイブリッド用ラジエタ）、運転室４ａのエアコンディショナ用熱交換器（エアコン用コンデンサ）、（いずれも図示せず）といった冷却器が設置されている。
【００４１】
さらに、左後部Ｌｒから右後部Ｒｒにかけて、すなわち天板を構成するエンジンフードＨの下方には、図２に示したエンジン１１、変速機１３、電動発電機１２、及びメインポンプ１４等が設置されている。エンジン１１にはファン（図示せず）が接続されており、エンジンの回転に伴いファンが回転することにより、左前部Ｌｆの左側面に設けられた通気口４６から左後部Ｌｒ内に向けて空気が流れ、左後部Ｌｒ内に設置された上記の各冷却器が冷却される。また、右後部Ｒｒ内には、上記の電動発電機１２及びメインポンプ１４を収容するポンプ室（図示せず）が形成されている。
【００４２】
中央部Ｃには、ブーム５を上下動可能に挟むようにして支持する枠体である所謂Ａフレーム４７、及びブームシリンダ８の基端が取り付けられる枠体であるブームシリンダフレーム４８が設けられている。Ａフレーム４７の後方近傍には、旋回用電動機２１（図２参照）が配置されている。
【００４３】
次に、図５及び図６を参照しながら、キャパシタ１９を含む右前部Ｒｆの構成について説明する。図５は、右前部Ｒｆの下部に設置されたキャパシタ１９等を前方から見た断面図である。図５には、ハウス部４ｂの底部を形成する骨格部材である底部フレームＢａと、底部フレームＢａの周縁（図５では左側）において立設された外周フレームＢｂと、から構成されるベースフレームＢが示されている。また、図６は、ハウス部４ｂの右前部のドア６１を開け図５中のルーバー３６が露出した状態を車両の前方右側から見た斜視図である。
【００４４】
図５及び図６に示すように、右前部Ｒｆの右面には、片開き式のドア６１が取り付けられ、このドア６１に外部に連通する窓部３４が設けられると共に、この窓部３４の周縁部からハウス部４ｂの内側方向に水平に延びる窓枠６２が設けられ、この窓枠６２により囲まれた領域であって窓部３４よりも内側にルーバー３６が設けられ、また、右前部Ｒｆの左面には、ハウス部４ｂの外壁に外部に連通する窓部３３が設けられると共に、この窓部３３の周縁部の側面６３からハウス部４ｂの内側方向に水平に延びる窓枠６４が設けられ、この窓枠６４により囲まれた領域であって窓部３３よりも内側にルーバー３５が設けられている。
【００４５】
そして、ルーバー３５，３６の間には、キャパシタ１９を含むキャパシタボックス８０が、台座１５５及び防振ゴム１５６を介して底部フレームＢａ上に設置されている。キャパシタ１９は、上段及び下段に各々多数のセル４１を並設し纏めたもので、上段のセル４１の集合体により上段モジュール４５が、下段のセル４１の集合体により下段モジュール４５が各々構成され、これらのモジュール４５，４５を、左右方向に通気可能に外枠で囲い補強したものがキャパシタボックス８０である。
【００４６】
キャパシタボックス８０の右側（図５では左側）には、吸気ダクト（通気口）４０が接続されると共に、吸気ダクト４０内の上流側の端部にはルーバー３８が設けられている。また、キャパシタボックス８０の左側（図５では右側）端部には、上下段のセル４１，４１のそれぞれに対応して、冷却風を図示左から右へと流すためのファン（冷却手段）４３，４３が設けられ、さらに、左側（図５では右側）には、排気ダクト（通気口）３９が接続されると共に、排気ダクト３９内の下流側の端部にはルーバー３７が設けられている。そして、窓枠６２が、吸気ダクト４０に接続される開口部６０Ａを形成し、窓枠６４が、排気ダクト３９に接続される開口部６０Ｂを形成する。また、キャパシタボックス８０、吸気ダクト４０及び排気ダクト３９により、ケーシングが構成されている。
【００４７】
そして、吸気ダクト４０内には、上段モジュール４５と下段モジュール４５との間の上流側端部と、ルーバー３８の下流側端部とを連結し、吸気ダクト４０内を上下に仕切る仕切壁４４が設けられている。この仕切壁４４は、上下に並設されたルーバー３８に対して正対せずに下方にずれて配置された下段のモジュール４５に対しても、上段のモジュール４５と同量の冷却風を分配するためのものであり、上側の入口（ルーバー３８の出口）での流量より下側の入口での流量が大きくなるように、水平では無く冷却風の流れ方向に対して下方に傾斜する構成とされている。
【００４８】
吸気側のルーバー３６は、図示左から右へと流れる冷却風の流れ方向に対して下方に傾斜し、これより下流の吸気ダクト４０内のルーバー３８は、ルーバー３６とは反対に上方に傾斜している。さらに、排気ダクト３９内のルーバー３７は、冷却風の流れ方向に対して下方に傾斜し、これより下流の排気側のルーバー３５は、ルーバー３７とは反対に上方に傾斜している。このようなルーバーの構成により、キャパシタボックス８０内に対する防水が図られている。
【００４９】
また、上記のように、キャパシタボックス８０は底部フレームＢａ上に設置されているため、その設置位置は、右面の窓部３４及び左面の窓部３３に対して低くなっている。このため、吸気ダクト４０及び排気ダクト３９は、上下非対称な形状をなしている。すなわち、吸気ダクト４０及び排気ダクト３９は、両側のルーバー３８，３７からキャパシタボックス８０に向かうにつれて、下方に広がる形状とされている。
【００５０】
そして、吸気側のルーバー３６と吸気ダクト４０内のルーバー３８との間であって開口部６０Ａには金網（網状部材）７２が設けられると共に、排気ダクト３９内のルーバー３７と排気側のルーバー３５との間であって開口部６０Ｂには金網７１が設けられる。この金網７２，７１は、それぞれ開口部６０Ａ，６０Ｂのハウス部４ｂ側に取り付けられ、その網目の大きさは、冷却風が通風可能であり、且つ、虫や鳥等の生物及び土埃等が外部からキャパシタボックス８０内に入ることを防止する大きさとされる。具体的には、吸気側の金網７２は、下側の窓枠６２に設けられたレール６５に沿って窓枠６２の内面にガイドされ固定部材６６，６７により窓枠６２に対して固定されることで、ドア６１に設けられた窓部３４の窓枠６２を塞ぐように取り付けられる一方で、窓枠６２のレール６５に沿って図５における紙面垂直方向にスライド可能とされて窓枠６２に対して着脱可能であり、排気側の金網７１は、ハウス部４ｂの側面６３に設けられた窓部３３の窓枠６４を塞ぐように取り付けられる。
【００５１】
また、開閉可能とされ、上流側の開口部６０Ａを形成する窓部３４の窓枠６２と、キャパシタボックス８０に対する吸気ダクト４０とを接続する接続部には、この接続部を気密に断熱するインシュレーション（断熱部材）７６が取り付けられ、下流側の開口部６０Ｂを形成する窓部３３の窓枠６４と、キャパシタボックス８０に対する排気ダクト３９とを接続する接続部には、この接続部を気密に断熱するインシュレーション（断熱部材）７５が取り付けられる。このインシュレーション７５，７６は、例えばゴム製のスポンジ様の材料からなりキャパシタボックス８０側に取り付けられる。
【００５２】
なお、ここでは、キャパシタボックス８０、吸気ダクト４０、排気ダクト３９、窓部３４、窓部３３等は右前部Ｒｆに設置されることとしたが、左前部Ｌｆにおいて運転室４ａの下方に設置されていてもよい。
【００５３】
上記の構成を有するリフティングマグネット車両１によれば、ファン４３が回転することによってハウス部４ｂの窓部３４、窓枠６２を通しハウス部４ｂ内に吸気された外気は、冷却風として、吸気ダクト４０内を流れてキャパシタボックス８０内に導入され、キャパシタボックス８０内の各セル４１に接触することで各セル４１を冷却した後、下流側の排気ダクト３９、窓枠６２、窓部３３を経てハウス部４ｂの外部に排出される。
【００５４】
そして、本実施形態に係るリフティングマグネット車両１では、ハウス部４ｂの開口部６０Ａ及び開口部６０Ｂに金網７１，７２がそれぞれ設けられることによって、ハウス部４ｂの開口部６０Ａ，６０Ｂからキャパシタボックス８０内への異物の侵入を防止することができる。そして、ハウス部４ｂの開口部６０Ａと吸気ダクト４０との間を接続する接続部にインシュレーション７６が設けられると共に、ハウス部４ｂの開口部６０Ｂと排気ダクト３９との間を接続する接続部にインシュレーション７５が設けられることにより、ハウス部４ｂ内に収容されるエンジン等の他の装置で発生する熱が、接続部を通してキャパシタボックス８０内のキャパシタ１９に伝わることを防止しキャパシタ１９の温度上昇を抑制しつつ、ファン４３によりケーシング内に形成された冷却風流路によってキャパシタ１９を好適に空冷することができる。
【００５５】
また、開口部６０Ａのルーバー３６と吸気ダクト４０のルーバー３８とが冷却風の流れ方向（図５の左右方向）に沿って互いに反対方向に傾斜し、且つ、開口部６０Ｂのルーバー３５と排気ダクト３９のルーバー３７とが冷却風の流れ方向（図５の左右方向）に沿って互いに反対方向に傾斜していることで、降雨による雨水や洗車による高圧洗浄水が開口部６０Ａ，６０Ｂ及び吸気ダクト４０、排気ダクト３９を介して浸入することを防止できる。
【００５６】
図７は、さらに他の実施形態に係る建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図である。
【００５７】
図７に示す構成は、所謂シリーズ方式と称されるもので、図２に示すパラレル方式の構成において、変速機１３とメインポンプ１４とを連結する構成に代えて、ポンプ用電動機１４０及びインバータ１８Ｄを別途設け、エンジン１１の全ての動力を一旦電気エネルギに変換して、各種の駆動要素を駆動するものである。
【００５８】
具体的には、インバータ１８Ｄは、蓄電手段１２０のＤＣバス１１０（図３参照）と電気的に接続されると共に、コントローラ３０により制御される。また、インバータ１８Ｄの出力端は、ポンプ用電動機１４０に接続されており、ポンプ用電動機１４０は、インバータ１８Ｄにより駆動制御される。また、ポンプ用電動機１４０においてメインポンプ１４により発電された電力は、回生エネルギとしてインバータ１８Ｄを経て蓄電手段１２０に供給される。
【００５９】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好適であるとして、リフティングマグネットタイプのハイブリッド型建設機械に対する適用を述べているが、ショベルやホイルローダ、クレーン等の他の建設機械に対しても適用可能である。
【００６０】
また、上記実施形態では、金網７１，７２は虫や鳥等の生物や土埃がキャパシタボックス８０内に侵入することを防止することができる網目の大きさである場合について述べているが、例えば、外部の生物や土埃とは異なる異物がキャパシタボックス８０に侵入することが問題となる場合には、金網７１，７２に代えて防塵ネット等の網状部材を開口部に取り付ける構成とすることもできる。
【００６１】
また、上記実施形態では、吸気側のルーバー３６，３８及び排気側のルーバー３５，３７はそれぞれ傾斜角が固定されている場合について説明しているが、通気側のルーバー３６，３８の少なくとも一方及び排気側のルーバー３５，３７の少なくとも一方の角度の調整を可能としてもよく、この場合、例えば、天候の変化や周囲の環境の変化に応じてこれらのルーバーの角度を最適とすることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…リフティングマグネット車両、４…旋回体、４ｂ…ハウス部、１１…エンジン、１２…電動発電機（発電手段）、１３…変速機、１４…メインポンプ（ポンプ）、２１…旋回用電動機（電動駆動手段）、３５，３６，３７，３８…ルーバー、３８…排気ダクト、４０…吸気ダクト（通気口）、４３…ファン（冷却手段）、６０Ａ，６０Ｂ…開口部、７１，７２…金網（網状部材）、７５，７６…インシュレーション（断熱部材）、８０…キャパシタボックス、１２０…蓄電手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの駆動により発電する発電機を備え、この発電機により発電された電力を用いることによりエンジンの駆動を補助する所謂ハイブリッドシステムを備えるハイブリッド型建設機械が開発されている。このような建設機械では、エンジンの駆動によって発電された電力を蓄電する蓄電手段が設けられる。この蓄電手段としては、具体的には例えば大容量のキャパシタを用いたキャパシタモジュール等が用いられるが、駆動や減速を頻繁に繰り返す建設機械では、キャパシタに対する負荷が非常に大きく、キャパシタの発熱量の増大による劣化が速いため、キャパシタを冷却することで劣化を抑制する種々の技術が検討されており、例えば、特許文献１では、キャパシタを取り付けて固定する板に冷却水を流す冷却流路を設けることによってキャパシタを冷却する構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８７０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、キャパシタ等の蓄電手段を冷却する方法としては特許文献１記載の水冷による方法のほか、空冷による方法を用いることができる。建設機械において蓄電手段を空冷する方法の一例としては、建設機械のボディに開口を設け、ボディ内のファン等の冷却手段によって外気を吸気することによってボディ内に冷却風流路を形成し、この冷却風流路に蓄電手段を配置する方法が一般的に用いられる。
【０００５】
しかしながら、建設機械は運転時以外も屋外に放置しておく場合が多いため、ボディに開口を設けることによって虫や鳥等の生物及び土埃等の異物がボディ内に侵入しやすく、ボディ内にこれらの異物が侵入すると、蓄電手段や冷却手段が損傷するおそれがある。特に、建設機械を屋外に長時間放置している間に、例えば鳥がボディ内に巣を作ったりすると、これらの除去が困難となる。
【０００６】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、外部からの異物の侵入を防止すると共に蓄電手段を好適に空冷することができる建設機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る建設機械は、エンジンと、エンジンの駆動により発電を行う発電手段と、発電手段により発電された電力を蓄電する蓄電手段と、蓄電手段からの電力により駆動する電動駆動手段とを備えた建設機械において、通気口を有し、蓄電手段を収容したケーシングと、一端が外部に連通すると共に他端が通気口に連通する開口部を有し、ケーシングを収容したボディと、ケーシング内に設けられ、ボディの開口部及びケーシングの通気口を通して、外気を冷却風としてケーシング内に流すための冷却風通路を形成する冷却手段と、を備え、ボディの開口部には、冷却風が通風可能な網状部材が設けられ、ボディの開口部とケーシングの通気口とを接続する接続部には、当該接続部を気密に断熱する断熱部材が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
上記の建設機械によれば、ボディの開口部に網状部材が設けられることによって、ボディの開口部からケーシング内部への異物の侵入を防止することができる。さらに、ボディの開口部とケーシングの通気口とを接続する接続部に、当該接続部を気密に断熱する断熱部材が設けられていることによって、ボディ内に収容されるエンジン等の他の装置で発生する熱が、ボディの開口部とケーシングの通気口との間の接続部を通してケーシング内の蓄電手段に伝わることを防止し蓄電手段の温度上昇を抑制しつつ、冷却手段によりケーシング内に形成された冷却風流路によって蓄電手段を好適に空冷することができる。
【０００９】
ここで、開口部と通気口とにはそれぞれルーバーが設けられ、開口部のルーバーと通気口のルーバーとは冷却風の流れ方向に沿って互いに反対方向に傾斜している態様であることが好ましい。
【００１０】
上記のように開口部のルーバーと通気口のルーバーとが冷却風の流れ方向に沿って互いに反対方向に傾斜していることで、降雨による雨水や洗車による高圧洗浄水が開口部及び通気口を介して浸入することを防止できる。
【００１１】
また、開口部のルーバー及び通気口のルーバーの少なくとも一方は、冷却風の流れ方向に沿って角度の調整が可能である態様としてもよい。
【００１２】
上記のように、開口部のルーバー及び通気口のルーバーの少なくとも一方の角度の調整を可能とすることで、例えば、天候の変化や周囲の環境の変化に応じてルーバーの角度を最適とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、外部からの異物の侵入を防止すると共に蓄電手段を好適に空冷することができる建設機械が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る建設機械の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２中の蓄電手段の内部構成を示す回路図である。
【図４】図１中の旋回体のハウス部を示す斜視図である。
【図５】ハウス部内に蓄電手段のキャパシタボックスを設置した状態を示す断面図である。
【図６】ハウス部の右前部のドアを開け図５中のルーバーが露出した状態を車両の前方右側から見た斜視図である。
【図７】さらに他の実施形態に係る建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による建設機械の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る建設機械の外観を示す斜視図である。この実施形態の建設機械は、所謂ハイブリッド型建設機械であり、その一例としてのリフティングマグネット車両を示すものである。
【００１７】
図１に示すように、リフティングマグネット車両１は、無限軌道を含む走行機構２と、走行機構２の上部に旋回機構３を介して回動自在に搭載された旋回体４とを備えている。旋回体４には、ブーム５と、ブーム５の先端にリンク接続されたアーム６と、アーム６の先端にリンク接続されたリフティングマグネット７とが取り付けられている。このリフティングマグネット７は、鋼材などの吊荷Ｇを磁力により吸着して捕獲するための設備である。ブーム５、アーム６及びリフティングマグネット７は、各々ブームシリンダ８、アームシリンダ９及びバケットシリンダ１０によって油圧駆動される。
【００１８】
また、旋回体４には、リフティングマグネット７の位置や励磁動作及び釈放動作を操作する操作者を収容するための運転室４ａや、油圧を発生するための動力源であるエンジン１１（図２参照）といった動力源等を収容したハウス部（ボディ）４ｂが設けられている。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンで構成される。
【００１９】
図２は、図１に示す建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図であり、構成は所謂パラレル方式と称されるものである。なお、図２では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。また、図３は、図２中の蓄電手段１２０の内部構成を示す図である。
【００２０】
図２に示すように、リフティングマグネット車両１は電動発電機（発電手段）１２及び変速機１３を備えており、エンジン１１及び電動発電機１２の回転軸は、共に変速機１３の入力軸に接続されることにより互いに連結されている。エンジン１１の負荷が大きいときには、電動発電機１２がこのエンジン１１を作業要素として駆動することによりエンジン１１の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機１２の駆動力が変速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。一方、エンジン１１の負荷が小さいときには、エンジン１１の駆動力が変速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電を行う。
【００２１】
電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnetic）モータによって構成される。電動発電機１２の駆動と発電との切り替えは、リフティングマグネット車両１における電気系統の駆動制御を行うコントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。
【００２２】
変速機１３の出力軸にはメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されており、メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。コントロールバルブ１７は、リフティングマグネット車両１における油圧系の制御を行う装置である。このコントロールバルブ１７には、図１に示した走行機構２を駆動するための左右の油圧モータ２ａ，２ｂの他、ブームシリンダ８、アームシリンダ９及びバケットシリンダ１０が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ１７は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。
【００２３】
電動発電機１２の電気的な端子には、インバータ回路１８Ａの出力端が接続されている。インバータ回路１８Ａの入力端には、蓄電手段１２０が接続されている。蓄電手段１２０は、図３に示すように、直流母線であるＤＣバス１１０、昇降圧コンバータ１００及びキャパシタ１９を備えている。すなわち、インバータ回路１８Ａの入力端は、ＤＣバス１１０を介して昇降圧コンバータ１００の入力端に接続されている。昇降圧コンバータ１００の出力端には、キャパシタ１９が接続されている。キャパシタ１９は、ここでは、多数のセルを有する構成とされている。なお、キャパシタに代えてバッテリを用いることもできる。
【００２４】
図２に戻って、インバータ回路１８Ａは、コントローラ３０からの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。すなわち、インバータ回路１８Ａが電動発電機１２を電動（アシスト）運転させる際には、必要な電力をキャパシタ１９と昇降圧コンバータ１００からＤＣバス１１０を介して電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２を発電運転させる際には、電動発電機１２により発電された電力をＤＣバス１１０及び昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に充電する。なお、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧値、キャパシタ電圧値及びキャパシタ電流値に基づき、コントローラ３０によって行われる。これにより、ＤＣバス１１０を、予め定められた一定電圧値に蓄電された状態に維持することができる。
【００２５】
また、蓄電手段１２０のＤＣバス１１０には、インバータ回路２０Ｂを介して図１に示したリフティングマグネット７が接続されている。リフティングマグネット７は、金属物を磁気的に吸着させるための磁力を発生する電磁石を含んでおり、インバータ回路２０Ｂを介してＤＣバス１１０から電力が供給される。インバータ回路２０Ｂは、コントローラ３０からの指令に基づき、電磁石をオンにする際には、リフティングマグネット７へ要求された電力をＤＣバス１１０より供給する。また、電磁石をオフにする場合には、回生された電力をＤＣバス１１０に供給する。
【００２６】
さらに、蓄電手段１２０には、インバータ回路２０Ａが接続されている。インバータ回路２０Ａの一端には作業用電動機としての旋回用電動機（交流電動機；電動駆動手段）２１が接続されており、インバータ回路２０Ａの他端は蓄電手段１２０のＤＣバス１１０に接続されている。旋回用電動機２１は、旋回体４を旋回させる図１に示した旋回機構３の動力源である。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３及び旋回減速機２４が接続される。
【００２７】
旋回用電動機２１が力行運転を行う際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が旋回減速機２４にて増幅され、旋回体４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体４の慣性回転により、旋回減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させる。旋回用電動機２１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号によりインバータ回路２０Ａによって交流駆動される。旋回用電動機２１としては、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータが好適である。
【００２８】
レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出する。レゾルバ２２が回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構３の回転角度及び回転方向が導出される。メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ３０からの指令によって、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構３に機械的に伝達する減速機である。
【００２９】
なお、ＤＣバス１１０には、インバータ回路１８Ａ，２０Ａ，２０Ｂを介して、電動発電機１２、旋回用電動機２１及びリフティングマグネット７が接続されているため、電動発電機１２で発電された電力がリフティングマグネット７又は旋回用電動機２１に直接的に供給される場合もあり、リフティングマグネット７で回生された電力が電動発電機１２又は旋回用電動機２１に供給される場合もあり、さらに、旋回用電動機２１で回生された電力が電動発電機１２又はリフティングマグネット７に供給される場合もある。
【００３０】
パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続されている。操作装置２６は、旋回用電動機２１、走行機構２、ブーム５、アーム６及びリフティングマグネット７を操作するための操作装置であり、操作者によって操作される。操作装置２６には、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７が接続され、また、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９が接続される。操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を操作者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されると共に、圧力センサ２９によって検出される。
【００３１】
圧力センサ２９は、操作装置２６に対して旋回機構３を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、コントローラ３０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御に用いられる。
【００３２】
コントローラ３０は、本実施形態における制御回路を構成する。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。また、コントローラ３０の電源は、キャパシタ１９とは別のバッテリ（例えば２４Ｖ車載バッテリ）である。コントローラ３０は、圧力センサ２９から入力される信号のうち、旋回機構３を旋回させるための操作量を表す信号を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。また、コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（アシスト運転及び発電運転の切り替え）、リフティングマグネット７の駆動制御（励磁と消磁の切り替え）、並びに、昇降圧コンバータ１００を駆動制御することによるキャパシタ１９の充放電制御を行う。
【００３３】
ここで、本実施形態における昇降圧コンバータ１００について詳細に説明する。図３に示すように、昇降圧コンバータ１００は、昇降圧型のスイッチング制御方式を備えており、リアクトル１０１、トランジスタ１００Ｂ，１００Ｃを有する。トランジスタ１００Ｂは昇圧用のスイッチング素子であり、トランジスタ１００Ｃは降圧用のスイッチング素子である。トランジスタ１００Ｂ，１００Ｃは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）によって構成され、互いに直列に接続されている。
【００３４】
具体的には、トランジスタ１００Ｂのコレクタとトランジスタ１００Ｃのエミッタとが相互に接続され、トランジスタ１００Ｂのエミッタはキャパシタ１９の負側端子およびＤＣバス１１０の負側配線に接続され、トランジスタ１００ＣのコレクタはＤＣバス１１０の正側配線に接続されている。そして、リアクトル１０１は、その一端がトランジスタ１００Ｂのコレクタ及びトランジスタ１００Ｃのエミッタに接続されると共に、他端がキャパシタ１９の正側端子に接続されている。トランジスタ１００Ｂ，１００Ｃのゲートには、コントローラ３０からＰＷＭ電圧が印加される。
【００３５】
なお、トランジスタ１００Ｂのコレクタとエミッタとの間には、整流素子であるダイオード１００ｂが逆方向に並列接続されている。同様に、トランジスタ１００Ｃのコレクタとエミッタとの間には、ダイオード１００ｃが逆方向に並列接続されている。トランジスタ１００Ｃのコレクタとトランジスタ１００Ｂのエミッタとの間（すなわち、ＤＣバス１１０の正側配線と負側配線との間）には、ＤＣバス１１０において平滑用のコンデンサ１１０ａが接続される。コンデンサ１１０ａは、昇降圧コンバータ１００からの出力電圧、電動発電機１２からの発電電圧や旋回用電動機２１からの回生電圧を平滑化する。
【００３６】
このような構成を備える昇降圧コンバータ１００において、直流電力をキャパシタ１９からＤＣバス１１０へ供給する際には、コントローラ３０からの指令によってトランジスタ１００ＢのゲートにＰＷＭ電圧が印加される。そして、トランジスタ１００Ｂのオン／オフに伴ってリアクトル１０１に発生する誘導起電力がダイオード１００ｃを介して伝達され、この電力がコンデンサ１１０ａにより平滑化される。また、直流電力をＤＣバス１１０からキャパシタ１９へ供給する際には、コントローラ３０からの指令によってトランジスタ１００ＣのゲートにＰＷＭ電圧が印加されると共に、トランジスタ１００Ｃから出力される電流がリアクトル１０１により平滑化される。
【００３７】
続いて、旋回体４について説明する。図４は、旋回体４のハウス部（ボディ）４ｂを示す斜視図である。以下、ハウス部４ｂの構成の説明においては、特に断らない限り、前後左右はリフティングマグネット車両１を基準としている。図４に示すように、ハウス部４ｂは、平面視において略コの字状を成すように構成され、コの字を構成する開放部が前方を向くように配置されている。ここで、ハウス部４ｂにおいて、車両における右前部分（図４の図示左手前部分）を右前部Ｒｆ、右後ろ部分（図４の図示左奥部分）を右後部Ｒｒ、左前部分（図４の図示右手前部分）を左前部Ｌｆ、左後ろ部分（図４の図示右奥部分）を左後部Ｌｒ、及び右前部Ｒｆと左前部Ｌｆとの間の部分を中央部Ｃと呼ぶ。
【００３８】
このようなハウス部４ｂの左前部Ｌｆに対応して、図１に示す運転室４ａが設けられ、中央部Ｃには、ブーム５の基端が上下動可能に取り付けられる。そして、ハウス部４ｂを有する旋回体４は、中央部Ｃの下部に設けられた旋回用電動機２１（図２参照）により上下方向の軸心回りに回転し、すなわち、旋回方向Ｄに沿って左右に旋回する。右前部Ｒｆには、メンテナンス作業用のステップ３１及び手摺り３２が設けられている。
【００３９】
右前部Ｒｆ内には、図２に示した蓄電手段１２０、インバータ回路１８Ａ，２０Ａ，２０Ｂ、及びコントローラ３０が設置されている。右前部Ｒｆの左右面下部には各々窓部が形成されており、右面の窓部３４（図５参照）と左面の窓部３３との間には、蓄電手段１２０のキャパシタ１９が設置されている。すなわち、左右面の窓部３４，３３は、キャパシタ１９を冷却するための空気を左右方向に通すための通風口として形成されている。キャパシタ１９を含む右前部Ｒｆの構成についての詳細は後述する。
【００４０】
図４の左後部Ｌｒ内には、エンジン用ラジエタ、オイルクーラ、インタークーラ、燃料クーラ、ハイブリッドシステム用ラジエタ（ハイブリッド用ラジエタ）、運転室４ａのエアコンディショナ用熱交換器（エアコン用コンデンサ）、（いずれも図示せず）といった冷却器が設置されている。
【００４１】
さらに、左後部Ｌｒから右後部Ｒｒにかけて、すなわち天板を構成するエンジンフードＨの下方には、図２に示したエンジン１１、変速機１３、電動発電機１２、及びメインポンプ１４等が設置されている。エンジン１１にはファン（図示せず）が接続されており、エンジンの回転に伴いファンが回転することにより、左前部Ｌｆの左側面に設けられた通気口４６から左後部Ｌｒ内に向けて空気が流れ、左後部Ｌｒ内に設置された上記の各冷却器が冷却される。また、右後部Ｒｒ内には、上記の電動発電機１２及びメインポンプ１４を収容するポンプ室（図示せず）が形成されている。
【００４２】
中央部Ｃには、ブーム５を上下動可能に挟むようにして支持する枠体である所謂Ａフレーム４７、及びブームシリンダ８の基端が取り付けられる枠体であるブームシリンダフレーム４８が設けられている。Ａフレーム４７の後方近傍には、旋回用電動機２１（図２参照）が配置されている。
【００４３】
次に、図５及び図６を参照しながら、キャパシタ１９を含む右前部Ｒｆの構成について説明する。図５は、右前部Ｒｆの下部に設置されたキャパシタ１９等を前方から見た断面図である。図５には、ハウス部４ｂの底部を形成する骨格部材である底部フレームＢａと、底部フレームＢａの周縁（図５では左側）において立設された外周フレームＢｂと、から構成されるベースフレームＢが示されている。また、図６は、ハウス部４ｂの右前部のドア６１を開け図５中のルーバー３６が露出した状態を車両の前方右側から見た斜視図である。
【００４４】
図５及び図６に示すように、右前部Ｒｆの右面には、片開き式のドア６１が取り付けられ、このドア６１に外部に連通する窓部３４が設けられると共に、この窓部３４の周縁部からハウス部４ｂの内側方向に水平に延びる窓枠６２が設けられ、この窓枠６２により囲まれた領域であって窓部３４よりも内側にルーバー３６が設けられ、また、右前部Ｒｆの左面には、ハウス部４ｂの外壁に外部に連通する窓部３３が設けられると共に、この窓部３３の周縁部の側面６３からハウス部４ｂの内側方向に水平に延びる窓枠６４が設けられ、この窓枠６４により囲まれた領域であって窓部３３よりも内側にルーバー３５が設けられている。
【００４５】
そして、ルーバー３５，３６の間には、キャパシタ１９を含むキャパシタボックス８０が、台座１５５及び防振ゴム１５６を介して底部フレームＢａ上に設置されている。キャパシタ１９は、上段及び下段に各々多数のセル４１を並設し纏めたもので、上段のセル４１の集合体により上段モジュール４５が、下段のセル４１の集合体により下段モジュール４５が各々構成され、これらのモジュール４５，４５を、左右方向に通気可能に外枠で囲い補強したものがキャパシタボックス８０である。
【００４６】
キャパシタボックス８０の右側（図５では左側）には、吸気ダクト（通気口）４０が接続されると共に、吸気ダクト４０内の上流側の端部にはルーバー３８が設けられている。また、キャパシタボックス８０の左側（図５では右側）端部には、上下段のセル４１，４１のそれぞれに対応して、冷却風を図示左から右へと流すためのファン（冷却手段）４３，４３が設けられ、さらに、左側（図５では右側）には、排気ダクト（通気口）３９が接続されると共に、排気ダクト３９内の下流側の端部にはルーバー３７が設けられている。そして、窓枠６２が、吸気ダクト４０に接続される開口部６０Ａを形成し、窓枠６４が、排気ダクト３９に接続される開口部６０Ｂを形成する。また、キャパシタボックス８０、吸気ダクト４０及び排気ダクト３９により、ケーシングが構成されている。
【００４７】
そして、吸気ダクト４０内には、上段モジュール４５と下段モジュール４５との間の上流側端部と、ルーバー３８の下流側端部とを連結し、吸気ダクト４０内を上下に仕切る仕切壁４４が設けられている。この仕切壁４４は、上下に並設されたルーバー３８に対して正対せずに下方にずれて配置された下段のモジュール４５に対しても、上段のモジュール４５と同量の冷却風を分配するためのものであり、上側の入口（ルーバー３８の出口）での流量より下側の入口での流量が大きくなるように、水平では無く冷却風の流れ方向に対して下方に傾斜する構成とされている。
【００４８】
吸気側のルーバー３６は、図示左から右へと流れる冷却風の流れ方向に対して下方に傾斜し、これより下流の吸気ダクト４０内のルーバー３８は、ルーバー３６とは反対に上方に傾斜している。さらに、排気ダクト３９内のルーバー３７は、冷却風の流れ方向に対して下方に傾斜し、これより下流の排気側のルーバー３５は、ルーバー３７とは反対に上方に傾斜している。このようなルーバーの構成により、キャパシタボックス８０内に対する防水が図られている。
【００４９】
また、上記のように、キャパシタボックス８０は底部フレームＢａ上に設置されているため、その設置位置は、右面の窓部３４及び左面の窓部３３に対して低くなっている。このため、吸気ダクト４０及び排気ダクト３９は、上下非対称な形状をなしている。すなわち、吸気ダクト４０及び排気ダクト３９は、両側のルーバー３８，３７からキャパシタボックス８０に向かうにつれて、下方に広がる形状とされている。
【００５０】
そして、吸気側のルーバー３６と吸気ダクト４０内のルーバー３８との間であって開口部６０Ａには金網（網状部材）７２が設けられると共に、排気ダクト３９内のルーバー３７と排気側のルーバー３５との間であって開口部６０Ｂには金網７１が設けられる。この金網７２，７１は、それぞれ開口部６０Ａ，６０Ｂのハウス部４ｂ側に取り付けられ、その網目の大きさは、冷却風が通風可能であり、且つ、虫や鳥等の生物及び土埃等が外部からキャパシタボックス８０内に入ることを防止する大きさとされる。具体的には、吸気側の金網７２は、下側の窓枠６２に設けられたレール６５に沿って窓枠６２の内面にガイドされ固定部材６６，６７により窓枠６２に対して固定されることで、ドア６１に設けられた窓部３４の窓枠６２を塞ぐように取り付けられる一方で、窓枠６２のレール６５に沿って図５における紙面垂直方向にスライド可能とされて窓枠６２に対して着脱可能であり、排気側の金網７１は、ハウス部４ｂの側面６３に設けられた窓部３３の窓枠６４を塞ぐように取り付けられる。
【００５１】
また、開閉可能とされ、上流側の開口部６０Ａを形成する窓部３４の窓枠６２と、キャパシタボックス８０に対する吸気ダクト４０とを接続する接続部には、この接続部を気密に断熱するインシュレーション（断熱部材）７６が取り付けられ、下流側の開口部６０Ｂを形成する窓部３３の窓枠６４と、キャパシタボックス８０に対する排気ダクト３９とを接続する接続部には、この接続部を気密に断熱するインシュレーション（断熱部材）７５が取り付けられる。このインシュレーション７５，７６は、例えばゴム製のスポンジ様の材料からなりキャパシタボックス８０側に取り付けられる。
【００５２】
なお、ここでは、キャパシタボックス８０、吸気ダクト４０、排気ダクト３９、窓部３４、窓部３３等は右前部Ｒｆに設置されることとしたが、左前部Ｌｆにおいて運転室４ａの下方に設置されていてもよい。
【００５３】
上記の構成を有するリフティングマグネット車両１によれば、ファン４３が回転することによってハウス部４ｂの窓部３４、窓枠６２を通しハウス部４ｂ内に吸気された外気は、冷却風として、吸気ダクト４０内を流れてキャパシタボックス８０内に導入され、キャパシタボックス８０内の各セル４１に接触することで各セル４１を冷却した後、下流側の排気ダクト３９、窓枠６２、窓部３３を経てハウス部４ｂの外部に排出される。
【００５４】
そして、本実施形態に係るリフティングマグネット車両１では、ハウス部４ｂの開口部６０Ａ及び開口部６０Ｂに金網７１，７２がそれぞれ設けられることによって、ハウス部４ｂの開口部６０Ａ，６０Ｂからキャパシタボックス８０内への異物の侵入を防止することができる。そして、ハウス部４ｂの開口部６０Ａと吸気ダクト４０との間を接続する接続部にインシュレーション７６が設けられると共に、ハウス部４ｂの開口部６０Ｂと排気ダクト３９との間を接続する接続部にインシュレーション７５が設けられることにより、ハウス部４ｂ内に収容されるエンジン等の他の装置で発生する熱が、接続部を通してキャパシタボックス８０内のキャパシタ１９に伝わることを防止しキャパシタ１９の温度上昇を抑制しつつ、ファン４３によりケーシング内に形成された冷却風流路によってキャパシタ１９を好適に空冷することができる。
【００５５】
また、開口部６０Ａのルーバー３６と吸気ダクト４０のルーバー３８とが冷却風の流れ方向（図５の左右方向）に沿って互いに反対方向に傾斜し、且つ、開口部６０Ｂのルーバー３５と排気ダクト３９のルーバー３７とが冷却風の流れ方向（図５の左右方向）に沿って互いに反対方向に傾斜していることで、降雨による雨水や洗車による高圧洗浄水が開口部６０Ａ，６０Ｂ及び吸気ダクト４０、排気ダクト３９を介して浸入することを防止できる。
【００５６】
図７は、さらに他の実施形態に係る建設機械の電気系統や油圧系統等の内部構成を示すブロック図である。
【００５７】
図７に示す構成は、所謂シリーズ方式と称されるもので、図２に示すパラレル方式の構成において、変速機１３とメインポンプ１４とを連結する構成に代えて、ポンプ用電動機１４０及びインバータ１８Ｄを別途設け、エンジン１１の全ての動力を一旦電気エネルギに変換して、各種の駆動要素を駆動するものである。
【００５８】
具体的には、インバータ１８Ｄは、蓄電手段１２０のＤＣバス１１０（図３参照）と電気的に接続されると共に、コントローラ３０により制御される。また、インバータ１８Ｄの出力端は、ポンプ用電動機１４０に接続されており、ポンプ用電動機１４０は、インバータ１８Ｄにより駆動制御される。また、ポンプ用電動機１４０においてメインポンプ１４により発電された電力は、回生エネルギとしてインバータ１８Ｄを経て蓄電手段１２０に供給される。
【００５９】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好適であるとして、リフティングマグネットタイプのハイブリッド型建設機械に対する適用を述べているが、ショベルやホイルローダ、クレーン等の他の建設機械に対しても適用可能である。
【００６０】
また、上記実施形態では、金網７１，７２は虫や鳥等の生物や土埃がキャパシタボックス８０内に侵入することを防止することができる網目の大きさである場合について述べているが、例えば、外部の生物や土埃とは異なる異物がキャパシタボックス８０に侵入することが問題となる場合には、金網７１，７２に代えて防塵ネット等の網状部材を開口部に取り付ける構成とすることもできる。
【００６１】
また、上記実施形態では、吸気側のルーバー３６，３８及び排気側のルーバー３５，３７はそれぞれ傾斜角が固定されている場合について説明しているが、通気側のルーバー３６，３８の少なくとも一方及び排気側のルーバー３５，３７の少なくとも一方の角度の調整を可能としてもよく、この場合、例えば、天候の変化や周囲の環境の変化に応じてこれらのルーバーの角度を最適とすることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…リフティングマグネット車両、４…旋回体、４ｂ…ハウス部、１１…エンジン、１２…電動発電機（発電手段）、１３…変速機、１４…メインポンプ（ポンプ）、２１…旋回用電動機（電動駆動手段）、３５，３６，３７，３８…ルーバー、３８…排気ダクト、４０…吸気ダクト（通気口）、４３…ファン（冷却手段）、６０Ａ，６０Ｂ…開口部、７１，７２…金網（網状部材）、７５，７６…インシュレーション（断熱部材）、８０…キャパシタボックス、１２０…蓄電手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンの駆動により発電を行う発電手段と、前記発電手段により発電された電力を蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段からの電力により駆動する電動駆動手段とを備えた建設機械において、
通気口を有し、前記蓄電手段を収容したケーシングと、
一端が外部に連通すると共に他端が前記通気口に連通する開口部を有し、前記ケーシングを収容したボディと、
前記ケーシング内に設けられ、前記ボディの前記開口部及び前記ケーシングの前記通気口を通して、外気を冷却風として前記ケーシング内に流すための冷却風通路を形成する冷却手段と、
を備え、
前記ボディの前記開口部には、前記冷却風が通風可能な網状部材が設けられ、
前記ボディの前記開口部と前記ケーシングの前記通気口とを接続する接続部には、当該接続部を気密に断熱する断熱部材が設けられている
ことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記開口部と前記通気口とにはそれぞれルーバーが設けられ、
前記開口部のルーバーと前記通気口のルーバーとは前記冷却風の流れ方向に沿って互いに反対方向に傾斜している
ことを特徴とする請求項１記載の建設機械。
【請求項３】
前記開口部のルーバー及び前記通気口のルーバーの少なくとも一方は、前記冷却風の流れ方向に沿って角度の調整が可能である
ことを特徴とする請求項２記載の建設機械。
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンの駆動により発電を行う発電手段と、前記発電手段により発電された電力を蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段からの電力により駆動する電動駆動手段とを備えた建設機械において、
通気口を有し、前記蓄電手段を収容したケーシングと、
一端が外部に連通すると共に他端が前記通気口に連通する開口部を有し、前記ケーシングを収容したボディと、
前記ケーシング内に設けられ、前記ボディの前記開口部及び前記ケーシングの前記通気口を通して、外気を冷却風として前記ケーシング内に流すための冷却風通路を形成する冷却手段と、
を備え、
前記ボディの前記開口部には、前記冷却風が通風可能な網状部材が設けられ、
前記ボディの前記開口部と前記ケーシングの前記通気口とを接続する接続部には、当該接続部を気密に断熱する断熱部材が設けられている
ことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記開口部と前記通気口とにはそれぞれルーバーが設けられ、
前記開口部のルーバーと前記通気口のルーバーとは前記冷却風の流れ方向に沿って互いに反対方向に傾斜している
ことを特徴とする請求項１記載の建設機械。
【請求項３】
前記開口部のルーバー及び前記通気口のルーバーの少なくとも一方は、前記冷却風の流れ方向に沿って角度の調整が可能である
ことを特徴とする請求項２記載の建設機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２０６３７（Ｐ２０１１−２０６３７Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６９２５０（Ｐ２００９−１６９２５０）
【出願日】平成２１年７月１７日（２００９．７．１７）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１７日（２００９．７．１７）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
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