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公開番号2025060273
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023170925
出願日2023-09-29
発明の名称作業機械
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
主分類E02F 9/00 20060101AFI20250403BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】燃料電池の過温によるシステム異常を防止するとともに、作業機械の快適性および作業継続性を維持する。
【解決手段】燃料電池の冷却システム31は、冷媒を循環させる冷凍サイクル回路300と、燃料電池30を冷却するための冷却水を循環させる冷却水循環回路400と、を有する。冷却水循環回路400は、空気と冷却水との間で熱交換を行うラジエータ410と、低圧冷媒と冷却水との間で熱交換を行うチラー368と、を含む。冷凍サイクル回路300は、低圧冷媒をHVAC蒸発器358に流通させる第一流路357と、低圧冷媒をチラー368に流通させる第二流路と、を有し、車体コントローラの冷却制御部は、冷却水循環回路400における冷却水の水温に基づいて、第一流路と第二流路にそれぞれ流れる低圧冷媒の流量を制御する。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池と、
電力を充放電可能な蓄電装置と、
前記燃料電池から供給される電力を用いて駆動する電動モータと、
前記電動モータの駆動力を用いて動作する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出される作動油により駆動される油圧アクチュエータと、
前記燃料電池を少なくとも含む冷却対象物を冷却する冷却システムと、
前記冷却システムを制御する制御装置と、を備え、
前記冷却システムは、冷媒を循環させる冷凍サイクル回路と、前記燃料電池を冷却するための冷却水を循環させる冷却水循環回路と、を有し、
前記冷凍サイクル回路は、コンプレッサ、膨張弁および空調用熱交換器を含み、前記コンプレッサにより冷媒を圧縮した高圧冷媒と、前記膨張弁により前記冷媒を減圧した低圧冷媒とを循環させ、前記空調用熱交換器により空気と前記低圧冷媒との間で熱交換を行って前記空気を冷却することが可能であり、
前記冷却水循環回路は、空気と前記冷却水との間で熱交換を行う第一熱交換器と、前記低圧冷媒と前記冷却水との間で熱交換を行う第二熱交換器と、を含み、
前記第一熱交換器と前記第二熱交換器とは、前記冷却水循環回路において直列に配置され、
前記冷凍サイクル回路は、前記低圧冷媒を前記空調用熱交換器に流通させる第一流路と、前記低圧冷媒を前記第二熱交換器に流通させる第二流路と、を有し、
前記制御装置は、前記冷却水循環回路における前記冷却水の水温に基づいて、前記第一流路と前記第二流路にそれぞれ流れる前記低圧冷媒の流量を制御する
ことを特徴とする作業機械。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記水温が上昇するほど、前記第二流路を流れる前記低圧冷媒の流量を増加させるとともに、前記第一流路を流れる前記低圧冷媒の流量を低下させる
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記水温が所定の閾値未満の場合には、前記第二流路を流れる前記低圧冷媒の流量を０とする
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記水温が所定の閾値以上の場合には、前記第二流路を流れる前記低圧冷媒の流量を所定の最大流量とし、前記第一流路を流れる前記低圧冷媒の流量を所定の最小流量とする
ことを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項４に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記水温が前記閾値よりも高い所定の警告温度を超えた場合には、前記水温が上昇するほど、前記電動モータの回転速度を減少させるとともに、前記油圧ポンプの傾転角を小さくする
ことを特徴とする作業機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策として、脱炭素社会の実現に向けた様々な取り組みが行われている。こうした取り組みの一環として、建設機械等の作業機械の分野においても、従来のエンジンに代わる電気駆動方式の要求が高まってきている。
【０００３】
電気駆動方式の作業機械の一例として、充放電可能な蓄電装置を搭載し、この蓄電装置に蓄積された電力を用いてモータを駆動させるものが知られている。しかしながら、乗用車等の一般車両とは異なり、作業機械では動作中にかかる負荷が平均的に高いため、蓄電装置を用いて電気駆動方式の作業機械を実現するためには、蓄電装置の容量を大きく確保する必要がある。蓄電装置の大容量化はコストや重量の増加につながるため、蓄電装置を用いた電気駆動方式の作業機械では、コストや重量の点で課題があった。
【０００４】
また、商用電源等の外部電源から供給される電力を用いることで、大容量の蓄電装置を搭載することなく動作可能な電気駆動方式の作業機械も知られている。しかしながら、作業機械が使用される現場は、必ずしも電源環境等のインフラ設備が整っているとは限らない。そのため、現場環境によっては作業機械に電源を供給することができず、その結果、作業機械を動作させることが不可能となる場合がある。
【０００５】
そこで、上記のような課題を解決するため、電源として燃料電池を搭載し、この燃料電池から供給される電力を用いてモータを駆動することで動作する作業機械が有望視されている。こうした移動体用電源への燃料電池の適用は、主に乗用車分野で先行している。
【０００６】
ところで燃料電池では、蓄電装置として使用されることが多いリチウムイオンバッテリ等と同様に、熱による性能劣化が生じる。一方、燃料電池は発電時に熱を発生するため、燃料電池の冷却には高い冷却性能が必要となる。そこで、燃料電池の冷却システムでは、一般的な水冷式エンジン車と同様に、冷却水を用いた水冷方式の採用が検討されている。この場合、燃料電池の性能劣化が生じないように、水冷式エンジンと比べて目標冷却水温をより低温、例えば６０℃程度に設定する必要がある。
【０００７】
車両用の冷却システムに関して、例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１には、電池を冷却する冷却水を循環させる冷却水循環回路と、空気と冷却水との間で熱交換を行う第一熱交換器と、冷凍サイクル回路の低圧冷媒と冷却水との間で熱交換を行うチラーとしての第二熱交換器と、冷却水に含まれる不純物イオンを取り除くイオン交換器と、を備え、熱交換器及び第二熱交換器は、冷却水循環回路に直列に配置されており、イオン交換器は、冷却水循環回路における第二熱交換器の下流側に配置されている電池冷却システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２０－１１１０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
油圧ショベルに代表される作業機械において燃料電池を電源として使用するには、従来のエンジン駆動による作業機械と同等の作業が可能となるように、燃料電池の大出力化が必要である。また、前述のように燃料電池の冷却システムでは、従来の水冷式エンジンにおける冷却システムよりも高い冷却性能が必要とされる。これらのシステム要求を実現するためには、ラジエータの大型化やファンの風量増加によるラジエータの放熱性能の向上が有効である。しかしながら、搭載レイアウト上の制約からラジエータの大型化には限界があり、ファンの風量増加は騒音の増大を招くとともに、消費電力の増加が課題となる。このため、従来の水冷方式のようなラジエータによる熱交換のみでは対応が難しい。
【００１０】
そこで、ラジエータの大型化やファンの風量増加を伴わずに燃料電池の放熱性能を向上させるため、特許文献１に記載のようなチラーを併用した冷却システムを、燃料電池の冷却システムに適用することが有望視される。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、冷却水の温度に応じて第一熱交換器から流通する冷却水をチラーに流通するか否かを切り替えており、このような冷却水の流通先の切り替えによって生じるエアコン性能への影響等が考慮されていない。そのため、作業機械を操作するオペレータの快適性を損なう可能性があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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