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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025058759
(43)【公開日】2025-04-09
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 9/00 20060101AFI20250402BHJP
E02F 9/18 20060101ALI20250402BHJP
H01M 8/00 20160101ALI20250402BHJP
H01M 8/04007 20160101ALI20250402BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20250402BHJP
B60L 50/70 20190101ALI20250402BHJP
B60L 58/33 20190101ALI20250402BHJP
【ＦＩ】
E02F9/00 C
E02F9/18
H01M8/00 Z
H01M8/04007
H01M8/04 Z
B60L50/70
B60L58/33
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023168894
(22)【出願日】2023-09-28
(71)【出願人】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002365
【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】太田 泰典
(72)【発明者】
【氏名】荒川 貴文
(72)【発明者】
【氏名】中本 拓志
(72)【発明者】
【氏名】福士 幸治
(72)【発明者】
【氏名】桑岡 謙太
(72)【発明者】
【氏名】吉田 肇
【テーマコード（参考）】
2D015
5H125
5H127
【Ｆターム（参考）】
2D015FA02
5H125AA12
5H125AC07
5H125BD02
5H125BD12
5H125EE33
5H125FF22
5H125FF26
5H127AB01
5H127AB29
5H127AC09
5H127AC14
5H127BA02
5H127BA22
5H127BB02
5H127CC07
5H127DC55
5H127DC90
5H127EE01
(57)【要約】
【課題】作業機械の運転終了時に、運転者に対し、パージ処理が実行されていることを、より確実に認識させることができる作業機械を提供することができる。
【解決手段】自機の左右方向の一方、かつ、前方に設けられた運転室８と、動力源となる電動モータ２３に供給される電力を生成する燃料電池２１と、燃料電池２１を冷却する燃料電池用冷却システム７０と、備え、燃料電池用冷却システム７０は、自機の左右方向の一方、かつ、運転室８の後ろに配置されていることを特徴とする作業機械。
【選択図】図４
【解決手段】自機の左右方向の一方、かつ、前方に設けられた運転室８と、動力源となる電動モータ２３に供給される電力を生成する燃料電池２１と、燃料電池２１を冷却する燃料電池用冷却システム７０と、備え、燃料電池用冷却システム７０は、自機の左右方向の一方、かつ、運転室８の後ろに配置されていることを特徴とする作業機械。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自機の左右方向の一方、かつ、前方に設けられた運転室と、
動力源となる電動モータに供給される電力を生成する燃料電池と、
前記燃料電池を冷却する第１の冷却装置と、を備え
前記第１の冷却装置は、自機の左右方向の一方、かつ、前記運転室の後ろに配置されていることを特徴とする作業機械。
動力源となる電動モータに供給される電力を生成する燃料電池と、
前記燃料電池を冷却する第１の冷却装置と、を備え
前記第１の冷却装置は、自機の左右方向の一方、かつ、前記運転室の後ろに配置されていることを特徴とする作業機械。
【請求項2】
前記第１の冷却装置は、前記運転室に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１記載の作業機械。
【請求項3】
前記第１の冷却装置は、第１の熱交換器と前記第１の熱交換器と対面して配置されて前記第１の熱交換器に冷却風を送風する複数の第１の冷却ファンとを有し、
前記複数の第１の冷却ファンは、自機の側面に沿って配置されていることを特徴とする請求項２記載の作業機械。
前記複数の第１の冷却ファンは、自機の側面に沿って配置されていることを特徴とする請求項２記載の作業機械。
【請求項4】
自機の後端には、カウンタウエイトが設けられており、
前記第１の冷却装置は、第１の熱交換器と前記第１の熱交換器と対面して配置されて前記第１の熱交換器に冷却風を送風する第１の冷却ファンとを有し、
前記第１の冷却ファンは、自機の前後方向において、前記運転室と前記カウンタウエイトとの間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の作業機械。
前記第１の冷却装置は、第１の熱交換器と前記第１の熱交換器と対面して配置されて前記第１の熱交換器に冷却風を送風する第１の冷却ファンとを有し、
前記第１の冷却ファンは、自機の前後方向において、前記運転室と前記カウンタウエイトとの間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の作業機械。
【請求項5】
前記電動モータを冷却させる第２の冷却装置をさらに備え、
前記第１の冷却装置は、第１の熱交換器と前記第１の熱交換器と対面して配置されて前記第１の熱交換器に冷却風を送風する第１の冷却ファンとを有し、
前記第２の冷却装置は、第２の熱交換器と前記第２の熱交換器と対面して配置されて前記第２の熱交換器に冷却風を送風する第２の冷却ファンとを有し、
前記第１の冷却ファンは、自機の左右方向の一方に配置されると共に、自機の前記左右方向の一方の側面側から外気を取り込み、
前記第２の冷却ファンは、自機の左右方向の他方、かつ、前記第１の冷却ファンと対向して配置されると共に、自機の前記左右方向の他方の側面側から外気を取り込むことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
前記第１の冷却装置は、第１の熱交換器と前記第１の熱交換器と対面して配置されて前記第１の熱交換器に冷却風を送風する第１の冷却ファンとを有し、
前記第２の冷却装置は、第２の熱交換器と前記第２の熱交換器と対面して配置されて前記第２の熱交換器に冷却風を送風する第２の冷却ファンとを有し、
前記第１の冷却ファンは、自機の左右方向の一方に配置されると共に、自機の前記左右方向の一方の側面側から外気を取り込み、
前記第２の冷却ファンは、自機の左右方向の他方、かつ、前記第１の冷却ファンと対向して配置されると共に、自機の前記左右方向の他方の側面側から外気を取り込むことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
【請求項6】
自機の後端には、カウンタウエイトが設けられており、
前記カウンタウエイトには、前記第１の冷却ファンおよび前記第２の冷却ファンにより取り込まれた外気を排出するための開口が設けられていることを特徴とする請求項５記載の作業機械。
前記カウンタウエイトには、前記第１の冷却ファンおよび前記第２の冷却ファンにより取り込まれた外気を排出するための開口が設けられていることを特徴とする請求項５記載の作業機械。
【請求項7】
前記燃料電池のパージ処理が実行されているときの前記第１の冷却ファンの駆動は、前記燃料電池から発生する発電電力により駆動されることを特徴とする請求項３記載の作業機械。
【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。本発明は、特に燃料電池を備え、燃料電池により発生する電力により駆動する作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
昨今、環境に配慮する観点から、燃料電池が搭載された作業機械が用いられつつある。一般に燃料電池は、水素のイオン化を促進するために燃料電池の内部を加湿状態としておくことが必要である。また、発電の際に水を生成するため、排水経路に水分が残留することがある。しかしながら、これらの残留水分は，氷点下などの低温環境下において凍結してしまうおそれがあり、システム停止時には残留水分を除去する必要がある。
【0003】
特許文献１には、建設機械について開示されている。この建設機械は、本体部と、該本体部を走行する走行装置との間に設けられ、本体部を旋回する第１旋回部と、本体部に接続された作業装置と、第１旋回部とは異なる第２旋回部により旋回可能な収容部と、を備える。収容部は、水素を貯蔵する水素タンクと水素タンクから供給される水素により発電を行う燃料電池とを収容し、本体部には、作業装置を駆動する油圧装置が配置されている。
特許文献２には、電力を出力する電源システムについて開示されている。電源システムは、プロトン伝導性を有する電解質層と、該電解質層に接合される水素透過性金属層とを備える燃料電池と、燃料電池のアノード側に、水素を含有する燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、を備える。また、電源システムは、燃料電池のアノード側に、水素を含有しないパージガスを供給するパージガス供給部と、燃料電池における発電の停止後に、パージガス供給部を駆動して、燃料電池内の燃料ガスを、パージガスによって置き換えるパージ制御部とを備える。
特許文献２には、電力を出力する電源システムについて開示されている。電源システムは、プロトン伝導性を有する電解質層と、該電解質層に接合される水素透過性金属層とを備える燃料電池と、燃料電池のアノード側に、水素を含有する燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、を備える。また、電源システムは、燃料電池のアノード側に、水素を含有しないパージガスを供給するパージガス供給部と、燃料電池における発電の停止後に、パージガス供給部を駆動して、燃料電池内の燃料ガスを、パージガスによって置き換えるパージ制御部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２２－１８０５６５号公報
【特許文献2】国際公開第２００５／０４３６６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
燃料電池が搭載された作業機械では、燃料電池の停止の際に、燃料電池の内部や排水経路の残留水分を除去するパージ処理を行い、低温環境下における凍結防止を行う必要がある。
パージ処理は、作業機械の運転終了時、すなわちキーオフ後に実施されるものであるが、停止処理の一部として必要に応じて実行される。一方、作業機械では、バッテリの消耗防止、盗難防止、車体メンテナンスの安全性向上等を目的とし、バッテリからの電力の供給ラインを手動で遮断して、システム電源供給源を遮断する場面が存在する。
しかしながら、運転者が作業終了後にパージ処理が実行されていることに気付かず、システム電源供給源を遮断してしまうと、パージ処理が中断され、燃料電池内部や排出経路に残留水分が残ってしまうことがある。この場合、低温環境下では凍結により、以降の燃料電池の起動性を損なうおそれがある。
本発明は、作業機械の運転終了時に、運転者に対し、パージ処理が実行されていることを、より確実に認識させることができる作業機械を提供することを目的とする。
パージ処理は、作業機械の運転終了時、すなわちキーオフ後に実施されるものであるが、停止処理の一部として必要に応じて実行される。一方、作業機械では、バッテリの消耗防止、盗難防止、車体メンテナンスの安全性向上等を目的とし、バッテリからの電力の供給ラインを手動で遮断して、システム電源供給源を遮断する場面が存在する。
しかしながら、運転者が作業終了後にパージ処理が実行されていることに気付かず、システム電源供給源を遮断してしまうと、パージ処理が中断され、燃料電池内部や排出経路に残留水分が残ってしまうことがある。この場合、低温環境下では凍結により、以降の燃料電池の起動性を損なうおそれがある。
本発明は、作業機械の運転終了時に、運転者に対し、パージ処理が実行されていることを、より確実に認識させることができる作業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】
【0006】
上記の課題を解決するため本発明は、自機の左右方向の一方、かつ、前方に設けられた運転室と、動力源となる電動モータに供給される電力を生成する燃料電池と、燃料電池を冷却する第１の冷却装置と、備え、第１の冷却装置は、自機の左右方向の一方、かつ、運転室の後ろに配置されていることを特徴とする作業機械である。この場合、作業機械の運転終了時に、運転者に対し、パージ処理が実行されていることを、より確実に認識させることができる作業機械を提供することができる。
【0007】
ここで、第１の冷却装置は、運転室に隣接して配置するようにできる。この場合、運転者に電動ファンや電動水ポンプの作動音を認識させやすくすることができる。
また、第１の冷却装置は、第１の熱交換器と第１の熱交換器と対面して配置されて第１の熱交換器に冷却風を送風する複数の第１の冷却ファンとを有し、複数の第１の冷却ファンは、自機の側面に沿って配置されるようにできる。この場合、外気を取り込みやすくなる。また、第１の冷却ファンが複数になっても、それぞれの第１の冷却ファンで外気を取り込むことができる。
またさらに、自機の後端には、カウンタウエイトが設けられており、第１の冷却装置は、第１の熱交換器と第１の熱交換器と対面して配置されて第１の熱交換器に冷却風を送風する第１の冷却ファンとを有し、第１の冷却ファンは、自機の前後方向において、運転室とカウンタウエイトとの間に配置されるようにできる。この場合、第１の冷却ファンの作動音が運転者に聞こえやすくなる。
また、電動モータを冷却させる第２の冷却装置をさらに備え、第１の冷却装置は、第１の熱交換器と第１の熱交換器と対面して配置されて第１の熱交換器に冷却風を送風する第１の冷却ファンとを有し、第２の冷却装置は、第２の熱交換器と第２の熱交換器と対面して配置されて第２の熱交換器に冷却風を送風する第２の冷却ファンとを有し、第１の冷却ファンは、自機の左右方向の一方に配置されると共に、自機の左右方向の一方の側面側から外気を取り込み、第２の冷却ファンは、自機の左右方向の他方、かつ、第１の冷却ファンと対向して配置されると共に、自機の左右方向の他方の側面側から外気を取り込むようにできる。この場合、冷却性能を悪化させるリサーキュレーションを抑制することができる。
そして、自機の後端には、カウンタウエイトが設けられており、カウンタウエイトには、第１の冷却ファンおよび第２の冷却ファンにより取り込まれた外気を排出するための開口が設けられるようにできる。この場合、自機の後方から熱風を排出しやすくなる。
さらに、燃料電池のパージ処理が実行されているときの、第１の冷却ファンの駆動は、燃料電池から発生する発電電力により駆動されるようにできる。この場合、燃料電池の排熱により、燃料電池内部や接続配管に残留する水分を車外へ排出することができる。
また、第１の冷却装置は、第１の熱交換器と第１の熱交換器と対面して配置されて第１の熱交換器に冷却風を送風する複数の第１の冷却ファンとを有し、複数の第１の冷却ファンは、自機の側面に沿って配置されるようにできる。この場合、外気を取り込みやすくなる。また、第１の冷却ファンが複数になっても、それぞれの第１の冷却ファンで外気を取り込むことができる。
またさらに、自機の後端には、カウンタウエイトが設けられており、第１の冷却装置は、第１の熱交換器と第１の熱交換器と対面して配置されて第１の熱交換器に冷却風を送風する第１の冷却ファンとを有し、第１の冷却ファンは、自機の前後方向において、運転室とカウンタウエイトとの間に配置されるようにできる。この場合、第１の冷却ファンの作動音が運転者に聞こえやすくなる。
また、電動モータを冷却させる第２の冷却装置をさらに備え、第１の冷却装置は、第１の熱交換器と第１の熱交換器と対面して配置されて第１の熱交換器に冷却風を送風する第１の冷却ファンとを有し、第２の冷却装置は、第２の熱交換器と第２の熱交換器と対面して配置されて第２の熱交換器に冷却風を送風する第２の冷却ファンとを有し、第１の冷却ファンは、自機の左右方向の一方に配置されると共に、自機の左右方向の一方の側面側から外気を取り込み、第２の冷却ファンは、自機の左右方向の他方、かつ、第１の冷却ファンと対向して配置されると共に、自機の左右方向の他方の側面側から外気を取り込むようにできる。この場合、冷却性能を悪化させるリサーキュレーションを抑制することができる。
そして、自機の後端には、カウンタウエイトが設けられており、カウンタウエイトには、第１の冷却ファンおよび第２の冷却ファンにより取り込まれた外気を排出するための開口が設けられるようにできる。この場合、自機の後方から熱風を排出しやすくなる。
さらに、燃料電池のパージ処理が実行されているときの、第１の冷却ファンの駆動は、燃料電池から発生する発電電力により駆動されるようにできる。この場合、燃料電池の排熱により、燃料電池内部や接続配管に残留する水分を車外へ排出することができる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、作業機械の運転終了時に、運転者に対し、パージ処理が実行されていることを、より確実に認識させることができる作業機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施の形態における作業機械の全体構成について示した図である。
【図2】油圧ショベルのシステム構成について示した図である。
【図3】本実施の形態の作業機械の燃料電池用冷却システムの説明図である。
【図4】本実施形態の油圧ショベルの旋回体の上面図である。
【図5】本実施形態の油圧ショベルの旋回体の左側面図である。
【図6】本実施形態の油圧ショベルの旋回体の右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【0011】
＜作業機械の全体構成の説明＞
図１は、本実施の形態における作業機械の全体構成について示した図である。
図示する作業機械は、油圧ショベル１００である。ただし、作業機械はこれに限られるものではなく、ホイールローダ、ブルドーザ、クレーン車などの建設機械とすることができる。また、作業機械は、伐倒機、造材機、トラクタ、林内作業車、集材機などの農業機械とすることもできる。
図１は、本実施の形態における作業機械の全体構成について示した図である。
図示する作業機械は、油圧ショベル１００である。ただし、作業機械はこれに限られるものではなく、ホイールローダ、ブルドーザ、クレーン車などの建設機械とすることができる。また、作業機械は、伐倒機、造材機、トラクタ、林内作業車、集材機などの農業機械とすることもできる。
【0012】
油圧ショベル１００は、左右一対の履体１，２を備えた走行体３と、走行体３の上に取り付けられ、自機の一例としての旋回体４と、旋回体４の一端に回転自在にピン結合されたブーム５と、ブーム５の一端に回転自在にピン結合されたアーム６と、アーム６の一端に回転自在にピン結合されたバケット７とを備えている。
さらに、油圧ショベル１００は、旋回体４上であって自機の左右方向の一方、かつ、前方に設けられた運転室８と、後述する電動モータ２３やメインポンプ３１（図２参照）を格納する機械室９と、自機の後端に設けられるカウンタウエイト１０と、履体１、２を駆動する走行モータ１１、１２と、ブーム５を駆動する左右一対のブームシリンダ１４、１５と、アーム６を駆動するアームシリンダ１６と、バケット７を駆動するバケットシリンダ１７とを備えている。
このとき、主な作業腕体はブーム５とアーム６とバケット７に相当し、ブームシリンダ１４、１５、アームシリンダ１６、およびバケットシリンダ１７のそれぞれの伸縮によってこれらの作業腕体機構の姿勢が決定される。
さらに、油圧ショベル１００は、旋回体４上であって自機の左右方向の一方、かつ、前方に設けられた運転室８と、後述する電動モータ２３やメインポンプ３１（図２参照）を格納する機械室９と、自機の後端に設けられるカウンタウエイト１０と、履体１、２を駆動する走行モータ１１、１２と、ブーム５を駆動する左右一対のブームシリンダ１４、１５と、アーム６を駆動するアームシリンダ１６と、バケット７を駆動するバケットシリンダ１７とを備えている。
このとき、主な作業腕体はブーム５とアーム６とバケット７に相当し、ブームシリンダ１４、１５、アームシリンダ１６、およびバケットシリンダ１７のそれぞれの伸縮によってこれらの作業腕体機構の姿勢が決定される。
【0013】
図２は、油圧ショベル１００のシステム構成について示した図である。
走行モータ１１、１２及び旋回モータ１３は、いずれも油圧モータとして同様の構成を有しているため、以下では旋回モータ１３を例に挙げて説明し、走行モータ１１、１２についてはその説明を割愛する。同様に、ブームシリンダ１４、１５、アームシリンダ１６、及びバケットシリンダ１７は、いずれも油圧シリンダとして同様の構成を有しているため、以下ではアームシリンダ１６を例に挙げて説明し、ブームシリンダ１４、１５及びバケットシリンダ１７についてはその説明を割愛する。したがって、図２では、アームシリンダ１６及び旋回モータ１３に係る油圧回路構成のみを図示しており、その他の油圧アクチュエータの図示を省略している。
走行モータ１１、１２及び旋回モータ１３は、いずれも油圧モータとして同様の構成を有しているため、以下では旋回モータ１３を例に挙げて説明し、走行モータ１１、１２についてはその説明を割愛する。同様に、ブームシリンダ１４、１５、アームシリンダ１６、及びバケットシリンダ１７は、いずれも油圧シリンダとして同様の構成を有しているため、以下ではアームシリンダ１６を例に挙げて説明し、ブームシリンダ１４、１５及びバケットシリンダ１７についてはその説明を割愛する。したがって、図２では、アームシリンダ１６及び旋回モータ１３に係る油圧回路構成のみを図示しており、その他の油圧アクチュエータの図示を省略している。
【0014】
油圧ショベル１００は、システム構成として、電動機器を動作させる電力回路２０と、油圧を発生させる油圧回路３０と、電力回路２０や油圧回路３０の動作を制御するための操作を行う操作系４０と、水素を貯蔵する水素タンク５０と、低電圧の電力回路である低電圧回路６０と、燃料電池を冷却する燃料電池用冷却システム７０とを備える。
【0015】
油圧回路３０は、メインポンプ３１及びパイロットポンプ３２と、作動油を貯蔵する作動油タンク３３と、旋回体４を駆動する旋回モータ１３と、旋回モータ１３に係る作動油の流れを制御する第１方向制御弁３４と、アームシリンダ１６に係る作動油の流れを制御する第２方向制御弁３５等が設けられている。
メインポンプ３１は、電動モータ２３によって駆動される可変容量型の油圧ポンプである。このメインポンプ３１は、作動油タンク３３から作動油を吸入し、第１方向制御弁３４及び第２方向制御弁３５を介して旋回モータ１３及びアームシリンダ１６にそれぞれ作動油を供給する。なお、本実施の形態では、メインポンプ３１には可変容量型の油圧ポンプが用いられているが、これに限らず、固定容量型の油圧ポンプを用いてもよい。
パイロットポンプ３２は、電動モータ２３によって駆動される固定容量型の油圧ポンプである。このパイロットポンプ３２は、作動油タンク３３から作動油を吸入し、第１方向制御弁３４の一対の受圧室３４Ａ、３４Ｂ及び第２方向制御弁３５の一対の受圧室３５Ａ、３５Ｂにそれぞれ供給する。
油圧回路３０には、さらに、メインポンプ３１の吐出圧の上限を規定するメインリリーフ弁３６と、パイロットポンプ３２の吐出圧の上限を規定するパイロットリリーフ弁３７と、第２方向制御弁と作動油タンク３３との間の管路を開閉する開閉弁３８とを含んで構成されている。
メインポンプ３１は、電動モータ２３によって駆動される可変容量型の油圧ポンプである。このメインポンプ３１は、作動油タンク３３から作動油を吸入し、第１方向制御弁３４及び第２方向制御弁３５を介して旋回モータ１３及びアームシリンダ１６にそれぞれ作動油を供給する。なお、本実施の形態では、メインポンプ３１には可変容量型の油圧ポンプが用いられているが、これに限らず、固定容量型の油圧ポンプを用いてもよい。
パイロットポンプ３２は、電動モータ２３によって駆動される固定容量型の油圧ポンプである。このパイロットポンプ３２は、作動油タンク３３から作動油を吸入し、第１方向制御弁３４の一対の受圧室３４Ａ、３４Ｂ及び第２方向制御弁３５の一対の受圧室３５Ａ、３５Ｂにそれぞれ供給する。
油圧回路３０には、さらに、メインポンプ３１の吐出圧の上限を規定するメインリリーフ弁３６と、パイロットポンプ３２の吐出圧の上限を規定するパイロットリリーフ弁３７と、第２方向制御弁と作動油タンク３３との間の管路を開閉する開閉弁３８とを含んで構成されている。
【0016】
運転室８内には、操作系４０として、作業モード選択スイッチ４１や後述する電動モータ２３の回転数を設定するモータコントロールダイヤル４２、操作レバー４３Ａ，４３Ｂ、および車体コントローラ４５等が設けられている。
操作レバー４３Ａ，４３Ｂは、各々の旋回モータ１３およびアームシリンダ１６に対応しており、例えば、操作量に応じた電気的な操作信号（レバー信号Ｌｖ）を出力する電気レバーが用いられる。車体コントローラ４５には、操作レバー４３Ａ，４３Ｂのレバー信号Ｌｖが入力され、電磁比例弁３４ａ，３４ｂおよび電磁比例弁３５ａ，３５ｂに対し、レバー信号Ｌｖに応じた指令信号を出力することで、第１方向制御弁３４、第２方向制御弁３５の切換方向とストローク量を制御する。同時に、メインポンプ３１のレギュレータ３１Ｒに対し、レバー信号Ｌｖやポンプ吐出圧センサ３１Ｓ、電動モータ回転数センサ（図示せず）等に応じた指令信号を出力することで、ポンプ容量（吐出流量）を制御する。このような構成により、操作レバー４３Ａ，４３Ｂによって、各油圧アクチュエータが所望の動作を行う。
操作レバー４３Ａ，４３Ｂは、各々の旋回モータ１３およびアームシリンダ１６に対応しており、例えば、操作量に応じた電気的な操作信号（レバー信号Ｌｖ）を出力する電気レバーが用いられる。車体コントローラ４５には、操作レバー４３Ａ，４３Ｂのレバー信号Ｌｖが入力され、電磁比例弁３４ａ，３４ｂおよび電磁比例弁３５ａ，３５ｂに対し、レバー信号Ｌｖに応じた指令信号を出力することで、第１方向制御弁３４、第２方向制御弁３５の切換方向とストローク量を制御する。同時に、メインポンプ３１のレギュレータ３１Ｒに対し、レバー信号Ｌｖやポンプ吐出圧センサ３１Ｓ、電動モータ回転数センサ（図示せず）等に応じた指令信号を出力することで、ポンプ容量（吐出流量）を制御する。このような構成により、操作レバー４３Ａ，４３Ｂによって、各油圧アクチュエータが所望の動作を行う。
【0017】
第１方向制御弁３４は、センターバイパス型の方向制御弁であり、旋回モータ１３を正回転させる第１切換位置３４Ｌと、メインポンプ３１と作動油タンク３３とを連通させて作動油を作動油タンク３３へ直接戻す中立位置３４Ｎと、旋回モータ１３を逆回転させる第２切換位置３４Ｒとを有している。第１方向制御弁３４は、一対の受圧室３４Ａ，３４Ｂにそれぞれ作用するパイロット圧に応じて内部のスプールがストロークすることにより、第１切換位置３４Ｌ、中立位置３４Ｎ、及び第２切換位置３４Ｒのいずれかに切り換わる構成になっている。これにより、メインポンプ３１から旋回モータ１３へ供給される作動油の流量及び方向（流れ）が制御される。
【0018】
第２方向制御弁３５は、第１方向制御弁３４と同様にセンターバイパス型の方向制御弁であり、アームシリンダ１６のロッド１６Ｃを縮ませる第１切換位置３５Ｌと、メインポンプ３１と作動油タンク３３とを連通させて作動油を作動油タンク３３へ直接戻す中立位置３５Ｎと、アームシリンダ１６のロッド１６Ｃを伸長させる第２切換位置３５Ｒとを有している。第２方向制御弁３５は、第１方向制御弁３４と同様に、一対の受圧室３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ作用するパイロット圧に応じて内部のスプールがストロークすることにより、第１切換位置３５Ｌ、中立位置３５Ｎ、及び第２切換位置３５Ｒのいずれかに切り換わる構成になっている。これにより、メインポンプ３１からアームシリンダ１６へ供給される作動油の流量及び方向（流れ）が制御される。
【0019】
開閉弁３８は、指令電流の大きさに比例して開度が調整される電磁比例弁であって、車体コントローラ４５からの指令電流の大きさに比例して開口面積が調整される。このため、非操作状態や、油圧アクチュエータ負荷が小さい時にも、メインポンプ３１の圧力を自在に設定可能な構成となっている。
【0020】
電力回路２０は、燃料電池２１と、インバータ２２と、二次電池２５と、昇圧コンバータ２８と、高電圧ＤＣＤＣコンバータ２９とを備え、電動モータ２３および種々な電動補機（図示せず）が接続されている。
油圧ショベル１００は、メインポンプ３１を電動モータ２３によって駆動することで動作する。即ち、電動モータ２３は、動力源である。この場合、水素タンク５０から水素を供給される燃料電池２１により発電電力を用い、電動モータ２３を駆動している。即ち、燃料電池２１は、電動モータ２３に供給する電力を生成する。
油圧ショベル１００は、メインポンプ３１を電動モータ２３によって駆動することで動作する。即ち、電動モータ２３は、動力源である。この場合、水素タンク５０から水素を供給される燃料電池２１により発電電力を用い、電動モータ２３を駆動している。即ち、燃料電池２１は、電動モータ２３に供給する電力を生成する。
【0021】
燃料電池２１の出力は電圧によって制御されるため、燃料電池電圧とシステム電圧（例えば６５０Ｖ）との間で電圧変換が必要となるが、燃料電池２１に設けられた昇圧コンバータ２８により昇圧することで電動モータ２３の定格電圧に対応している。
インバータ２２は、昇圧コンバータ２８で昇圧された直流電圧（システム電圧）を交流電圧に変換して、電動モータ２３を回転数制御する。
高電圧ＤＣＤＣコンバータ２９は、システム電圧を降圧して二次電池２５を充電、あるいは、二次電池２５の電圧をシステム電圧にまで昇圧してインバータ２２に供給する双方向の電圧変換器である。
二次電池２５は、燃料電池２１が発電した余剰電力を用いて蓄電可能であり、電動モータ２３を含む負荷に電力供給する電源としても機能する。ここで二次電池２５は、充放電可能な蓄電装置であればよく、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池で構成することが可能である。なお、二次電池２５には、二次電池２５の電圧、電流、および残存容量（ＳＯＣ（State Of Charge））等の動作状態を検知するためのバッテリセンサ（図示せず）が設けられている。
インバータ２２は、昇圧コンバータ２８で昇圧された直流電圧（システム電圧）を交流電圧に変換して、電動モータ２３を回転数制御する。
高電圧ＤＣＤＣコンバータ２９は、システム電圧を降圧して二次電池２５を充電、あるいは、二次電池２５の電圧をシステム電圧にまで昇圧してインバータ２２に供給する双方向の電圧変換器である。
二次電池２５は、燃料電池２１が発電した余剰電力を用いて蓄電可能であり、電動モータ２３を含む負荷に電力供給する電源としても機能する。ここで二次電池２５は、充放電可能な蓄電装置であればよく、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池で構成することが可能である。なお、二次電池２５には、二次電池２５の電圧、電流、および残存容量（ＳＯＣ（State Of Charge））等の動作状態を検知するためのバッテリセンサ（図示せず）が設けられている。
【0022】
車体コントローラ４５は、油圧ショベル１００の全体システムを統括する上位コントローラであって、油圧回路３０の電磁比例弁３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂや下位コントローラ（燃料電池コントローラ４７、バッテリコントローラ４６）、低電圧ＤＣＤＣコンバータ６３、インバータ２２等に適切な指令値を出力する。
これらのコントローラは、鉛バッテリ６１を含む、低電圧回路６０（例えば、２４Ｖ）に接続されている。低電圧回路６０には、低電圧ＤＣＤＣコンバータ６３が接続されており、電力回路２０からの電力を用いて、安定した低電圧を生成している。
鉛バッテリ６１は、ディスコネクトスイッチ６２を介して、低電圧回路６０に接続されており、鉛バッテリの消耗防止、盗難防止、車体メンテナンスの安全性向上等を目的とし、システム電源供給源を遮断することが可能な構成としている。さらに、キースイッチ６４は車体コントローラ４５に接続され、車体動作の起動および停止をさせている。
これらのコントローラは、鉛バッテリ６１を含む、低電圧回路６０（例えば、２４Ｖ）に接続されている。低電圧回路６０には、低電圧ＤＣＤＣコンバータ６３が接続されており、電力回路２０からの電力を用いて、安定した低電圧を生成している。
鉛バッテリ６１は、ディスコネクトスイッチ６２を介して、低電圧回路６０に接続されており、鉛バッテリの消耗防止、盗難防止、車体メンテナンスの安全性向上等を目的とし、システム電源供給源を遮断することが可能な構成としている。さらに、キースイッチ６４は車体コントローラ４５に接続され、車体動作の起動および停止をさせている。
【0023】
水素タンク５０は、燃料電池２１で使用する水素を貯蔵する。水素タンク５０は、例えば、金属や樹脂等からなる耐圧容器である。また、水素タンク５０は、水素を適切な圧力にする圧縮機（コンプレッサ）、水素を冷却するプレクーラ、水素の流量の調整を行う水素用バルブなどを備えていてもよい。
【0024】
図３は、本実施の形態の作業機械の燃料電池用冷却システム７０の説明図である。
燃料電池用冷却システム７０は、燃料電池２１を冷却する第１の冷却装置の一例である。燃料電池用冷却システム７０は、燃料電池用冷却水の循環経路である燃料電池用冷却回路７１と、熱交換器である燃料電池（ＦＣ）用ラジエータ７２と、燃料電池用ラジエータ７２中の燃料電池用冷却水を冷却する電動ファン７３ａと、燃料電池用冷却水を送り出す電動水ポンプ７４と、燃料電池用冷却水からイオンを取り除く燃料電池イオン交換器７５と、燃料電池用冷却水の温度を測定する水温センサ７６，７７，７８とを備える。本実施の形態で、燃料電池用ラジエータ７２は、第１の熱交換器の一例であり、電動ファン７３ａは、第１の熱交換器と対面して配置されて第１の熱交換器に冷却風を送風する第１の冷却ファンの一例である。
燃料電池用冷却システム７０は、燃料電池２１を冷却する第１の冷却装置の一例である。燃料電池用冷却システム７０は、燃料電池用冷却水の循環経路である燃料電池用冷却回路７１と、熱交換器である燃料電池（ＦＣ）用ラジエータ７２と、燃料電池用ラジエータ７２中の燃料電池用冷却水を冷却する電動ファン７３ａと、燃料電池用冷却水を送り出す電動水ポンプ７４と、燃料電池用冷却水からイオンを取り除く燃料電池イオン交換器７５と、燃料電池用冷却水の温度を測定する水温センサ７６，７７，７８とを備える。本実施の形態で、燃料電池用ラジエータ７２は、第１の熱交換器の一例であり、電動ファン７３ａは、第１の熱交換器と対面して配置されて第１の熱交換器に冷却風を送風する第１の冷却ファンの一例である。
【0025】
燃料電池２１には、燃料電池用冷却回路７１が接続され、電動水ポンプ７４により燃料電池用冷却水を循環させている。循環経路には、燃料電池用ラジエータ７２が設けられ、電動ファン７３ａにより燃料電池用冷却水を冷却している。さらに、燃料電池用冷却回路７１の絶縁性を維持するため、燃料電池イオン交換器７５により、燃料電池用冷却水に含有するイオン濃度が高くならないようにしている。燃料電池用冷却システム７０は、循環経路中に設けた水温センサ７６，７７，７８や、燃料電池２１内の温度センサ（図示せず）のセンサ情報を基に、車体コントローラ４５が制御している。水温センサ７６は、燃料電池２１を冷却した燃料電池用冷却水の出口温度を測定する。水温センサ７６により測定された温度により、主に電動ファン７３ａの回転数を制御する。これにより、燃料電池用ラジエータ７２への風量を調整できる。水温センサ７７は、燃料電池用ラジエータ７２により冷却された燃料電池用冷却水の出口温度を測定する。水温センサ７７により測定された温度により、燃料電池用ラジエータ７２を通らず、燃料電池イオン交換器７５を通るバイパス流路の影響を見ることができる。水温センサ７８は、燃料電池２１に流入する燃料電池用冷却水の入口温度を測定する。水温センサ７８により測定された温度により、主に電動水ポンプ７４の回転数を制御する。これにより、燃料電池用冷却回路７１を循環する燃料電池用冷却水の循環水量を調整できる。
【0026】
図４は、本実施形態の油圧ショベル１００の旋回体４の上面図である。また、図５は、本実施形態の油圧ショベル１００の旋回体４の左側面図である。さらに、図６は、本実施形態の油圧ショベル１００の旋回体４の右側面図である。図４～６では、本実施形態の説明が容易となるように、カバー類を除外し、構成部品が見える構成としている。
【0027】
旋回体４には、燃料電池２１と、燃料電池２１と電気的に接続されたインバータ２２と、電動モータ２３とが設けられている。電動モータ２３とメインポンプ３１は機械的に連結され、メインポンプ３１から吐出される作動油が、運転者の操作に応じ、油圧アクチュエータ（旋回モータ１３やアームシリンダ１６等）に分配されることにより油圧ショベル１００としての所望の動作を可能としている。旋回体４には、二次電池２５がさらに設けられ、燃料電池２１とインバータ２２、二次電池２５と高電圧ケーブル（図示せず）によって接続され、電力回路２０を構成している。
【0028】
旋回体４の後部、およびカウンタウエイト１０の前方に高圧水素を充填した水素タンク５０が設置されている。このような構成とすることで、後方からの対物衝撃に対し、カウンタウエイト１０が水素タンク５０を保護している。水素タンク５０と燃料電池２１は水素配管（図示せず）によって接続され、燃料電池２１に水素を供給可能としている。
【0029】
作動油タンク３３後方の旋回体４の右外縁には、オイルクーラ８１、電動機器用ラジエータ８２、補機用ラジエータ８３が設置される。一方、運転室８後方の旋回体４の左外縁には燃料電池２１を冷却する燃料電池用ラジエータ７２が設置される。ここで燃料電池用ラジエータ７２は、大きな冷却性能が求められるため、図５に示すように３個で構成されているが、冷却性能が満足されるものであれば、その個数が限定されるものではない。また、燃料電池用ラジエータ７２中の燃料電池用冷却水を冷却する電動ファン７３ａは、図５に示すように６個設けられるが、同様に冷却性能が満足されるものであれば、その個数が限定されるものではない。
【0030】
オイルクーラ８１は、メインポンプ３１や作動油タンク３３等を含む油圧回路３０に接続され、作動油を冷却する。電動機器用ラジエータ８２は、インバータ２２、電動モータ２３、二次電池２５等の高電圧機器冷却水回路（図示せず）に接続され、これらを循環する冷却水を冷却する。補機用ラジエータ８３は燃料電池２１に内蔵されている過給機等の冷却水回路（図示せず）に接続され、これらを循環する冷却水を冷却する。
オイルクーラ８１、電動機器用ラジエータ８２、補機用ラジエータ８３は、燃料電池用ラジエータ７２と同様、それぞれ個別に電動ファン８１Ｆ、電動ファン７３ｂ、電動ファン７３ｃを備える。電動ファン８１Ｆおよび電動ファン７３ｂは、図６に示すようにそれぞれ２個設けられる。また、電動ファン７３ｃは、図６に示すように１個設けられる。
電動機器用ラジエータ８２、補機用ラジエータ８３、冷却水回路、電動ファン７３ｂ、電動ファン７３ｃは、電動モータ２３を冷却させる第２の冷却装置の一例である。またこのうち、電動機器用ラジエータ８２、補機用ラジエータ８３は、第２の熱交換器の一例である。さらに、これらに備えられる電動ファン７３ｂ、電動ファン７３ｃは、電動機器用ラジエータ８２、補機用ラジエータ８３と対面して配置されて第２の熱交換器に冷却風を送風する第２の冷却ファンの一例である。
オイルクーラ８１、電動機器用ラジエータ８２、補機用ラジエータ８３は、燃料電池用ラジエータ７２と同様、それぞれ個別に電動ファン８１Ｆ、電動ファン７３ｂ、電動ファン７３ｃを備える。電動ファン８１Ｆおよび電動ファン７３ｂは、図６に示すようにそれぞれ２個設けられる。また、電動ファン７３ｃは、図６に示すように１個設けられる。
電動機器用ラジエータ８２、補機用ラジエータ８３、冷却水回路、電動ファン７３ｂ、電動ファン７３ｃは、電動モータ２３を冷却させる第２の冷却装置の一例である。またこのうち、電動機器用ラジエータ８２、補機用ラジエータ８３は、第２の熱交換器の一例である。さらに、これらに備えられる電動ファン７３ｂ、電動ファン７３ｃは、電動機器用ラジエータ８２、補機用ラジエータ８３と対面して配置されて第２の熱交換器に冷却風を送風する第２の冷却ファンの一例である。
【0031】
図２に戻り、本実施の形態のシステム動作を説明する。運転者が運転室８内のキースイッチ６４をＯＮ操作すると車体コントローラ４５が起動する。車体コントローラ４５は、インバータ２２、低電圧ＤＣＤＣコンバータ６３、バッテリコントローラ４６、燃料電池コントローラ４７を起動させ、さらに、バッテリコントローラ４６が、二次電池２５や高電圧ＤＣＤＣコンバータ２９を、燃料電池コントローラ４７が、燃料電池２１や、昇圧コンバータ２８、水素タンク５０に接続される水素用バルブ（図示せず）を起動する。
車体コントローラ４５は、作業モード選択スイッチ４１、モータコントロールダイヤル４２の設定や、操作レバー４３Ａ，４３Ｂのレバー信号Ｌｖに従い、燃料電池２１の発電、電動モータ２３の駆動や、油圧回路３０等の制御を開始する。
車体コントローラ４５は、作業モード選択スイッチ４１、モータコントロールダイヤル４２の設定や、操作レバー４３Ａ，４３Ｂのレバー信号Ｌｖに従い、燃料電池２１の発電、電動モータ２３の駆動や、油圧回路３０等の制御を開始する。
【0032】
一方、運転者が運転室８内のキースイッチ６４をＯＦＦ操作すると、車体コントローラ４５は、インバータ２２を停止処理することで、電動モータ２３を停止する。次に、燃料電池コントローラ４７は、燃料電池２１内部や接続配管に残留する水分を車外に排出するパージ処理を実行する。
【0033】
パージ処理には燃料電池の発電を必要とし、燃料システムのみならず、発電電力の充電および消費に関連する機器を作動させる。詳細には燃料電池２１、水素タンク５０、昇圧コンバータ２８と、燃料電池コントローラ４７により燃料電池２１を発電させるが、このとき、反応水素に対する必要空気供給量を意図的に下げ、燃料電池２１の排熱を増やすことで、燃料電池２１内部や接続配管に残留する水分を車外へ排出する。パージ処理によって発生する発電電力は、電力回路２０を介し、二次電池２５に充電することも可能であるが、燃料電池用冷却システム７０を起動させる必要があるため、パージ処理時に燃料電池２１から発生する発電電力の少なくとも一部は、低電圧ＤＣＤＣコンバータ６３および低電圧回路６０を介し、燃料電池用冷却システム７０の電動ファン７３ａや電動水ポンプ７４を駆動するのに使用される。これは、燃料電池２１のパージ処理が実行されているときの、電動ファン７３ａの駆動は、燃料電池２１から発生する発電電力により駆動される、と言うこともできる。また、パージ処理が終了するまで燃料電池用冷却システム７０の電動ファン７３ａや電動水ポンプ７４は駆動される。
【0034】
したがって、パージ処理が実行されている間には、燃料電池用冷却システム７０の電動ファン７３ａや電動水ポンプ７４が駆動されているため、運転者は、運転室８を出た時、運転室８の後方に位置する燃料電池用ラジエータ７２を冷却する電動ファン７３ａや電動水ポンプ７４の作動音によって、パージ処理中であることを認識することが可能である。なお、特に電動ファン７３ａの作動音は大きいため、運転者にパージ処理中であることを認識させるのに有効である。このため、運転者がディスコネクトスイッチ６２をＯＦＦすることによる、パージ処理の中断を抑制できる。
【0035】
また、本実施の形態では、運転者に電動ファン７３ａや電動水ポンプ７４の作動音を認識させやすくするため、燃料電池用冷却システム７０を配置する位置を、図４に示すようにする。
即ち、燃料電池用ラジエータ７２や電動ファン７３ａを含む燃料電池用冷却システム７０を、自機の左右方向の一方、かつ、運転室８の後方（後ろ）に配置する。さらに、燃料電池用冷却システム７０は、運転室８に隣接して配置する。これにより、電動ファン７３ａや電動水ポンプ７４の作動音が運転者に聞こえやすくなる。なおここで、「前方」は、運転者が通常の使用状態で旋回体４に乗車するときに向く方向であり、「後方」は、前方とは逆の方向である。
即ち、燃料電池用ラジエータ７２や電動ファン７３ａを含む燃料電池用冷却システム７０を、自機の左右方向の一方、かつ、運転室８の後方（後ろ）に配置する。さらに、燃料電池用冷却システム７０は、運転室８に隣接して配置する。これにより、電動ファン７３ａや電動水ポンプ７４の作動音が運転者に聞こえやすくなる。なおここで、「前方」は、運転者が通常の使用状態で旋回体４に乗車するときに向く方向であり、「後方」は、前方とは逆の方向である。
【0036】
また、図４に示すように、燃料電池用ラジエータ７２および電動ファン７３ａは、旋回体４の一方の側面側に配される。この場合、電動ファン７３ａは、自機の左右方向の一方に配置されると共に、自機の左右方向の一方の側面側から外気を取り込む。これにより、外気を取り込みやすくなる。また、電動ファン７３ａは、複数設けられ、それぞれの電動ファン７３ａは、旋回体４の側面に沿って配置されている。電動ファン７３ａを複数設けることで、燃料電池用ラジエータ７２に大きな冷却性能が求められるときでも冷却性能が確保される。また、それぞれの電動ファン７３ａを、旋回体４の側面に沿って配置することで、電動ファン７３ａが複数になっても、それぞれの電動ファン７３ａで外気を取り込むことができる。なお、「一方」は、運転者が通常の使用状態で旋回体４に乗車するときに左方向となる方向であり、「他方」は、右方向となる方向である。
【0037】
さらに、図４に示すように、電動機器用ラジエータ８２、補機用ラジエータ８３、およびこれらを冷却する電動ファン７３ｂおよび電動ファン７３ｃは、旋回体４の他方の側面側に、燃料電池用ラジエータ７２に対し燃料電池２１を挟み対向して配される。これらの電動ファン７３ｂおよび電動ファン７３ｃは、自機の左右方向の他方、かつ、電動ファン７３ａと対向して配置されると共に、自機の左右方向の他方の側面側から外気を取り込み、燃料電池２１側に送り出す。一方、燃料電池用ラジエータ７２を冷却する電動ファン７３ａは、自機の左右方向の一方に配置されると共に、自機の左右方向の一方の側面側から外気を取り込み、燃料電池２１側に送り出す。これにより、各ラジエータから送り出された熱風は、旋回体４の中央付近で衝突するとともに、カウンタウエイト１０側に方向を転換し、旋回体４の後方から排出される。これにより、各ラジエータ下流の熱風が他のラジエータ上流に回り込み、冷却性能を悪化させるリサーキュレーションが生じにくくなる。なお、カウンタウエイト１０には、電動ファン７３ａ～７３ｃにより取り込まれた外気を排出するための開口が設けられている。
【0038】
またさらに、図４に示すように、電動ファン７３ａは、旋回体４の前後方向において、運転室８とカウンタウエイト１０との間に配置されている。これにより、電動ファン７３ａから発する音は、カウンタウエイト１０があるため、後方には出にくいが、旋回体４の側面や前面に対しては出やすくなる。これにより、電動ファン７３ａの作動音が運転者に聞こえやすくなる。
【0039】
以上、本実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、種々の変更または改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【0040】
８…運転室、１０…カウンタウエイト、２１…燃料電池、２３…電動モータ、７０…燃料電池用冷却システム、７１…燃料電池用冷却回路、７２…燃料電池用ラジエータ、７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，８１Ｆ…電動ファン、８２…電動機器用ラジエータ、８３…補機用ラジエータ、１００…油圧ショベル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】