特許ウォッチ

公開番号2025110332
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-28
出願番号2024004209
出願日2024-01-15
発明の名称建設機械
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人開知
主分類H01M 8/04746 20160101AFI20250718BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池の劣化を防ぎつつ、空気排出経路を乾燥させることができる建設機械を提供する。
【解決手段】ショベルは、圧縮機40で圧縮されて冷却器41で冷却された空気を燃料電池28へ供給する空気供給経路42と、燃料電池28で使用された空気を外部へ排出する空気排出経路43と、空気供給経路42から分岐されて燃料電池28を迂回し、空気排出経路43に合流されるバイパス経路44と、空気供給経路42、空気排出経路43、及びバイパス経路44にそれぞれ設けられた空気供給弁45、空気排出弁46、及びバイパス弁47と、燃料電池コントローラ30とを備える。燃料電池コントローラ30は、空気排出経路43を乾燥させる乾燥運転を実行する場合、空気供給弁45及び空気排出弁46を閉じ、バイパス弁47を開き、且つ、燃料電池28が発電する場合よりも冷却器41に供給される冷却水の水量を少なく制限する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池と、
空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された空気を冷却する冷却器と、
前記冷却器に冷却水を供給する冷却水ポンプと、
前記冷却器で冷却された空気を前記燃料電池へ供給する空気供給経路と、
前記燃料電池で使用された空気を外部へ排出する空気排出経路とを備えた建設機械において、
前記空気供給経路から分岐されて前記燃料電池を迂回し、前記空気排出経路に合流されるバイパス経路と、
前記空気供給経路における前記バイパス経路の分岐点より下流側に設けられた空気供給弁と、
前記空気排出経路における前記バイパス経路の合流点より上流側に設けられた空気排出弁と、
前記バイパス経路に設けられたバイパス弁と、
前記空気供給弁、前記空気排出弁、前記バイパス弁、及び前記冷却水ポンプを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記燃料電池が発電する場合、前記空気供給弁及び前記空気排出弁を開き、前記バイパス弁を閉じ、且つ、前記冷却器に前記冷却水を供給するように前記冷却水ポンプを駆動し、
前記空気排出経路を乾燥させる乾燥運転を実行する場合、前記空気供給弁及び前記空気排出弁を閉じ、前記バイパス弁を開き、且つ、前記燃料電池が発電する場合よりも前記冷却器に供給される前記冷却水の水量を少なく制限することを特徴とする建設機械。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の建設機械において、
前記空気排出経路における前記バイパス経路の合流点より下流側で分岐され、空気から分離された水を排出する水排出経路と、
前記水排出経路に設けられた水排出弁とを備え、
前記制御装置は、前記乾燥運転を実行する場合、前記水排出弁を閉じることを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械において、
前記空気排出経路の出口は、前記燃料電池と前記空気排出経路との接続部より上側に配置されたことを特徴とする建設機械。
【請求項４】
請求項１に記載の建設機械において、
外気の温度を検出する温度センサを備え、
前記制御装置は、前記温度センサで検出された温度が所定の温度閾値以下である場合、前記乾燥運転を実行することを特徴とする建設機械。
【請求項５】
請求項４に記載の建設機械において、
前記建設機械の動作を禁止するロック状態と前記建設機械の動作を許可するロック解除状態とに切換えるロック装置を備え、
前記制御装置は、
前記温度センサで検出された温度が前記温度閾値以下であり、且つ、前記燃料電池の発電時間が所定の第１の時間閾値以上である場合、前記乾燥運転を実行し、
前記温度センサで検出された温度が前記温度閾値以下であり、且つ、前記燃料電池の発電時間が前記第１の時間閾値未満であると共に、前記第１の時間閾値より小さい第２の時間閾値以上であり、且つ、前記ロック装置が前記ロック状態である場合、前記乾燥運転を実行することを特徴とする建設機械。
【請求項６】
請求項５に記載の建設機械において、
前記第１の時間閾値及び前記第２の時間閾値は、前記温度センサで検出された温度の低下に応じて減少するように設定されることを特徴とする建設機械。
【請求項７】
請求項４に記載の建設機械において、
前記建設機械の動作を禁止するロック状態と前記建設機械の動作を許可するロック解除状態とに切換えるロック装置と、
前記空気排出経路の圧力を検出する圧力センサとを備え、
前記制御装置は、
前記温度センサで検出された温度が前記温度閾値以下であり、且つ、前記圧力センサで検出された圧力が予め設定された第１の圧力閾値以上である場合、前記乾燥運転を実行し、
前記温度センサで検出された温度が前記温度閾値以下であり、且つ、前記圧力センサで検出された圧力が前記第１の圧力閾値未満であると共に、前記第１の圧力閾値より小さい第２の圧力閾値以上であり、且つ、前記ロック装置が前記ロック状態である場合、前記乾燥運転を実行することを特徴とする建設機械。
【請求項８】
請求項１に記載の建設機械において、
前記建設機械の動作を禁止するロック状態と前記建設機械の動作を許可するロック解除状態とに切換えるロック装置を備え、
前記制御装置は、前記ロック装置が前記ロック状態である場合、前記乾燥運転を実行することを特徴とする建設機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を搭載した建設機械に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、例えば水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電するものであり、燃料電池で使用された空気を排出する空気排出経路が付設されている。空気排出経路は、化学反応で生成された水が残留する可能性があり、更に、氷点下のような低温環境下にさらされて、残留した水が凍結する可能性がある。そのため、空気排出経路が閉塞して、燃料電池の発電効率の低下や故障を引き起こす可能性がある。
【０００３】
特許文献１は、燃料電池を搭載した自動車を開示する。特許文献１では、燃料電池の運転停止前、外気温度に関する所定の条件が満たされれば、燃料電池及び空気排出経路に空気を流す残水掃気処理を実行する。これにより、空気排出経路等に残留する水を取り除く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－９１８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
建設機械は、平地だけでなく傾斜地でも稼動する等の理由から、燃料電池を搭載した建設機械においては、空気排出経路に水が残留しやすく、その残留量も多くなりやすい。そのため、仮に、特許文献１に記載の残水掃気処理を実行しても、空気排出経路が十分に乾燥しない可能性がある。詳しく説明すると、特許文献１に記載の残水掃気処理では、燃料電池及び空気排出経路に空気を流して、燃料電池及び空気排出経路の両方を乾燥させる。そのため、燃料電池が過度に乾燥して劣化しないように残水掃気処理を制限する必要があり、空気排出経路に多くの水が残留した場合には、空気排出経路が十分に乾燥しない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池の劣化を防ぎつつ、空気排出経路を乾燥させることができる建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料電池と、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気を冷却する冷却器と、前記冷却器に冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却器で冷却された空気を前記燃料電池へ供給する空気供給経路と、前記燃料電池で使用された空気を外部へ排出する空気排出経路とを備えた建設機械において、前記空気供給経路から分岐されて前記燃料電池を迂回し、前記空気排出経路に合流されるバイパス経路と、前記空気供給経路における前記バイパス経路の分岐点より下流側に設けられた空気供給弁と、前記空気排出経路における前記バイパス経路の合流点より上流側に設けられた空気排出弁と、前記バイパス経路に設けられたバイパス弁と、前記空気供給弁、前記空気排出弁、前記バイパス弁、及び前記冷却水ポンプを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記燃料電池が発電する場合、前記空気供給弁及び前記空気排出弁を開き、前記バイパス弁を閉じ、且つ、前記冷却器に前記冷却水を供給するように前記冷却水ポンプを駆動し、前記空気排出経路を乾燥させる乾燥運転を実行する場合、前記空気供給弁及び前記空気排出弁を閉じ、前記バイパス弁を開き、且つ、前記燃料電池が発電する場合よりも前記冷却器に供給される前記冷却水の水量を少なく制限する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃料電池の劣化を防ぎつつ、空気排出経路を乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の第１の実施形態におけるショベルの構造を表す側面図である。
本発明の第１の実施形態におけるショベルの旋回体に搭載された機器を表す上面図である。
図２の矢視III－IIIによる断面図である。
本発明の第１の実施形態における駆動システムの構成を表す概略図である。
本発明の第１の実施形態における燃料電池システムの構成を表す概略図であり、発電運転の状態を示す。
本発明の第１の実施形態における燃料電池システムの構成を表す概略図であり、乾燥運転の状態を示す。
本発明の第１の実施形態における乾燥運転の制御手順を表すフローチャートである。
比較例における燃料電池システムの構成を表す概略図であり、乾燥運転の状態を示す。
本発明の第２の実施形態における燃料電池システムの構成を表す概略図であり、乾燥運転の状態を示す。
本発明の第２の実施形態における乾燥運転の制御手順を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許