(57)【要約】【課題】駆動基板（11，12）と制御基板（13）とコンデンサ（14）を収納したハイブリッド式の建設機械用コントロールボックスの大型化を防止する。【解決手段】コントロールボックスの筐体（20）を中空の本体部（21）と中空の脚部（22）とを一体に形成し、脚部（22）の中にフィルムコンデンサ（14）を収納する。【選択図】図３
2014020109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧駆動と電力駆動が併用される建設機械に設けられ、
電力駆動回路を構成する駆動基板（11，12）と、制御回路を構成する制御基板（13）と、コンデンサ（14）とが収納される筐体（20）を有する建設機械用コントロールボックスであって、
上記筐体（20）は、中空の本体部（21）と、該本体部（21）と一体的に形成された中空の脚部（22）とを備え、
上記脚部（22）の中に上記コンデンサであるフィルムコンデンサ（14）が収納されていることを特徴とする建設機械用コントロールボックス。
【請求項２】
請求項１において、
上記脚部（22）は上記本体部（21）の両端部から下方に延出していることを特徴とする建設機械用コントロールボックス。
【請求項３】
請求項２において、
上記本体部（21）の底壁面（21a）に駆動基板（11，12）のパワーモジュール（11a，12a）が配置され、
該本体部（21）の下面に上記パワーモジュール（11a，12a）を冷却する冷却部（25）が設けられていることを特徴とする建設機械用コントロールボックス。
【請求項４】
請求項３において、
上記冷却部（25）は、冷却用の液体が流通する冷却流体流路（26）を備えていることを特徴とする建設機械用コントロールボックス。
【請求項５】
請求項４において、
上記冷却部（25）は、本体部（21）の底面に形成された溝部（25a）と、該溝部（25a）を覆うように本体部（21）の底面に固定されるカバー（25b）とを有することを特徴とする建設機械用コントロールボックス。
【請求項６】
請求項３において、
上記冷却部（25）は、冷却用の空気が周囲を通過する空冷フィン（25c）を備えていることを特徴とする建設機械用コントロールボックス。
【請求項７】
請求項３において、
上記制御基板（13）と駆動基板（11，12）とが上下に重ねられて配置されていることを特徴とする建設機械用コントロールボックス。
【請求項８】
請求項７において、
上記駆動基板（11，12）の上方に制御基板（13）が配置され、駆動基板（11，12）のパワーモジュール（11a，12a）が上記本体部（21）の冷却部（25）に熱的に接触するように配置されていることを特徴とする建設機械用コントロールボックス。
【請求項９】
請求項７において、
上記制御基板（13）と駆動基板（11，12）の間にノイズ遮蔽板（15）が設けられていることを特徴とする建設機械用コントロールボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械用コントロールボックスに関し、特に、コントロールボックスを小型化する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、バックホーなどの建設機械において、油圧ポンプを駆動するエンジンをアシストモータでアシストするようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。アシストモータは、油圧回路の作動油で動作する発電機により駆動され、その出力が例えば上記油圧ポンプの入力として利用されるようになっている。
【０００３】
この種の建設機械では、上記アシストモータを駆動する電力駆動回路を構成する駆動基板、電子デバイスの動作を制御する制御基板、及び回生エネルギを蓄える大容量のコンデンサ等の蓄電器が収納されたコントロールボックスが設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／１１７７４８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記コンデンサにはフィルムコンデンサを用いるのが好ましい。電解コンデンサは振動に弱く、振動の大きな建設機械で用いると損傷する可能性が高いためである。
【０００６】
一方、フィルムコンデンサは、電解コンデンサと比較して単位容積当たりの静電容量が小さい。そこで、フィルムコンデンサの容量をできるだけ大きくしてコントロールボックスに搭載するためには、コントロールボックス内に収納容積の比較的大きなコンデンサ用の空間を確保する必要があるが、そのためには、コントロールボックスが大型化するおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動基板と制御基板とコンデンサが収納された建設機械用コントロールボックスの大型化を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、
油圧駆動と電力駆動が併用される建設機械に設けられ、
電力駆動回路を構成する駆動基板（11，12）と、制御回路を構成する制御基板（13）と、コンデンサ（14）とが収納される筐体（20）を有する建設機械用コントロールボックスを前提としている。
【０００９】
そして、この建設機械用コントロールボックスは、
上記筐体（20）が、中空の本体部（21）と、該本体部（21）と一体的に形成された中空の脚部（22）とを備え、
上記脚部（22）の中に上記コンデンサ（14）であるフィルムコンデンサ（14）が収納されていることを特徴としている。
【００１０】
この第１の発明では、電力駆動回路と制御回路を動作させることにより、建設機械において油圧駆動とともに電力駆動を併用することができる。ここで、この第１の発明では、電力駆動に用いられるコンデンサ（14）がフィルムコンデンサ（14）であり、中空の脚部（22）にフィルムコンデンサ（14）を収納しているので、コントロールボックスの内部の空間を有効に利用してフィルムコンデンサ（14）を配置できる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、
上記脚部（22）が上記本体部（21）の両端部から下方に延出していることを特徴としている。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、
上記本体部（21）の底壁面（21a）に駆動基板（11，12）のパワーモジュール（11a，12a）が配置され、
該本体部（21）の下面に上記パワーモジュール（11a，12a）を冷却する冷却部（25）が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、
上記冷却部（25）が、冷却用の液体が流通する冷却流体流路（26）を備えていることを特徴としている。
【００１４】
第５の発明は、第４の発明において、
上記冷却部（25）が、本体部（21）の底面に形成された溝部（25a）と、該溝部（25a）を覆うように本体部（21）の底面に固定されるカバー（25b）とを有することを特徴としている。
【００１５】
この第４，第５の発明では、冷却部（25）の冷却流体流路（26）を流れる冷却用の液体により、パワーモジュール（11a，12a）が冷却される。
【００１６】
第６の発明は、第３の発明において、
上記冷却部（25）が、冷却用の空気が周囲を通過する空冷フィン（25c）を備えていることを特徴としている。
【００１７】
この第６の発明では、空冷フィン（25c）の周囲を流れる冷却用の空気により、パワーモジュール（11a，12a）が冷却される。
【００１８】
第７の発明は、第３の発明において、
上記制御基板（13）と駆動基板（11，12）とが上下に重ねられて配置されていることを特徴としている。
【００１９】
第８の発明は、第７の発明において、
上記駆動基板（11，12）の上方に制御基板（13）が配置され、駆動基板（11，12）のパワーモジュール（11a，12a）が上記本体部（21）の冷却部（25）に熱的に接触するように配置されていることを特徴としている。
【００２０】
第９の発明は、第７の発明において、
上記制御基板（13）と駆動基板（11，12）の間にノイズ遮蔽板（15）が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電力駆動に用いられるコンデンサ（14）をフィルムコンデンサ（14）にして、中空の脚部（22）にそのフィルムコンデンサ（14）を収納したことにより、コントロールボックスの内部の空間を有効に利用してフィルムコンデンサ（14）を配置できるようにしている。そして、フィルムコンデンサ（14）が電解コンデンサ（14）に比べて振動に強いうえ、脚部（22）に収納することで大容量化が可能になるから、油圧駆動と電力駆動が併用される建設機械のコントロールボックスを大型化せずに実用化することが可能になる。
【００２２】
上記第２，第３の発明によれば、コントロールボックス内の空間をより有効に利用できるので、建設機械用コントロールボックスの大型化をさらに防止する効果を得ることができる。
【００２３】
上記第４の発明によれば、本体部（21）の両側から突出する脚部（22）の間に冷却用流体が流れる冷却部（25）を設けることにより、空間を有効に利用して冷却部（25）を配置できる。
【００２４】
上記第５の発明によれば、本体部（21）の底面に形成された溝部（25a）と、該溝部（25a）を覆うように本体部（21）の底面に固定されるカバー（25b）とから、冷却部（25）を比較的小さなスペースに効率的に配置できる。
【００２５】
上記第６の発明によれば、本体部（21）の両側から突出する脚部（22）の間に冷却部（25）として空冷フィン（25c）を設けることにより、空間を有効に利用して冷却部（25）を配置できる。
【００２６】
上記第７の発明によれば、制御基板（13）と駆動基板（11，12）を上下に重ねて配置することにより、コントロールボックス内のスペースを有効に利用できる。
【００２７】
上記第８の発明によれば、放熱量の小さな制御基板（13）を放熱量の大きな駆動基板（11，12）の上方に配置し、駆動基板（11，12）のパワーモジュール（11a，12a）が上記本体部（21）の冷却部（25）に熱的に接触するようにしているので、パワーモジュール（11a，12a）を効率よく冷却することができる。
【００２８】
上記第９の発明によれば、制御基板（13）と駆動基板（11，12）の間にノイズ遮蔽板（15）をスペース効率よく配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るコントロールボックスの斜視図である。
【図２】図２は、図１のコントロールボックスの背面図である。
【図３】図３は、図１のコントロールボックスの中央縦断面図である。
【図４】図４は、筐体の底面に設けられている溝部の外形図である。
【図５】図５は、蓋板を外した状態でのコントロールボックスの平面図である。
【図６】図６は、蓋板と制御基板を外した状態でのコントロールボックスの平面図である。
【図７】図７は、実施形態の変形例に係るコントロールボックスの背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
本発明の実施形態は、建設機械用コントロールボックス（10）に関するものである。このコントロールボックス（10）は、油圧駆動と電力駆動が併用されるハイブリッド型のバックホー（図示せず）に用いられるコントロールボックス（10）である。上記バックホーは、詳細は図示していないが、油圧ポンプや油圧シリンダ等の油圧アクチュエータと、電動機等の電動アクチュエータとを備えている。上記電動機は、油圧回路の作動油で動作する発電機（図示せず）により駆動される。
【００３２】
図１はコントロールボックス（10）の斜視図、図２は背面図、図３は中央縦断面図である。このコントロールボックス（10）には、電動アクチュエータの電力駆動回路（インバータ回路）を構成する一対の駆動基板（11，12）と、電動アクチュエータの動作を制御する制御基板（13）と、上記発電機で得られる回生エネルギを蓄えるコンデンサ（14）とが収納されている。また、コントロールボックス（10）内には、ノイズ遮蔽板（15）と一対のブスバー（16a，16b）も収納されている。
【００３３】
コントロールボックス（10）は、筐体（20）と蓋板（30）とを有している。筐体（20）は、中空の本体部（21）と、この本体部（21）と一体的に形成された中空の脚部（22）とを備えている。本体部（21）は図の上下方向に厚さの薄い直方体形状に形成され、脚部（22）は図における上記本体部（21）の左右両端から下方に延出している。逆に言うと、本体部（21）は、脚部（22）に対しては、筐体（20）の中央下部に凹部（23）を形成するように凹んでいる。
【００３４】
上記コントロールボックス（10）の筐体（20）は、鋳造により本体部（21）と脚部（22）が一体成形された金属部品である。本体部（21）は上げ底状で凹部（23）を形成しているため、本体部（21）の底壁面（21a）は脚部（22）の底壁面（22a）よりも高い位置に形成されている。筐体（20）は図の上面側が開放され、本体部（21）に形成されている中空部分（S1）と脚部（22）に形成されている中空部分（S2）は互いに連通している。筐体（20）の下端の四隅には、脚部（22）をバックホーに固定するための取り付け金具（24）が設けられている。
【００３５】
上記蓋板（30）は板金部品であり、本体部（21）の上端開口を閉塞するように構成されている。蓋板（30）は、ボルトによって筐体（20）に取り付けられている。
【００３６】
図３に示すように、本体部（21）の中空部の底部には駆動基板（11，12）が配置されている。駆動基板（11，12）は、その下方に配置されているパワーモジュール（11a，12a）と接続されていて、各パワーモジュール（11a，12a）が上記本体部（21）の底壁面（21a）と接している。本体部（21）の底壁面（21a）には、上記パワーモジュール（11a，12a）を冷却するための冷却部（25）が設けられており、パワーモジュール（11a，12a）が上記底壁面（21a）を介して冷却部（25）と熱的に接触している。
【００３７】
図４は筐体（20）を部分的に示す底面図である。冷却部（25）は、本体部（21）の底壁面（21a）における筐体（20）の外面側に形成された溝部（25a）と、この溝部（25a）を覆うように本体部（21）の底壁面（21a）に固定される図３のカバー（25b）とを有している。上記溝部（25a）とカバー（25b）の間には、冷却用液体が導入される冷却流体流路（26）が形成されている。また、上記溝部（25a）には、後述する流入ポート（29a）から流出ポート（29b）へ冷却用流体をガイドするガイドフィン（26a）が設けられている。
【００３８】
上記冷却部（25）は、上記凹部（23）に設けられている。したがって、筐体（20）をバックホーに設置した状態で、冷却部（25）はバックホーの設置面から離れた状態となる。
【００３９】
上記駆動基板（11，12）の上方には、所定の間隔を隔てて制御基板（13）が配置されている。また、制御基板（13）と駆動基板（11，12）の間には、電力駆動回路のノイズを遮断するためのノイズ遮蔽板（15）が設けられている。
【００４０】
上記脚部（22）の中空部分（S2）には、上記コンデンサ（14）が収納されている。コンデンサ（14）にはフィルムコンデンサ（14）が用いられている。以上説明した本実施形態における電装部品等の配置を要約すると、コントロールボックス（10）には、筐体（20）の上方から下方へ順に、制御基板（13）、ノイズ遮蔽板（15）、駆動基板（11，12）、及び冷却部（25）が配置され、これらの基板等の両側にフィルムコンデンサ（14）が位置していることになる。
【００４１】
図１及び図２に示すように、コントロールボックス（10）の筐体（20）の背面（27）には、上方から下方へ順に、ケーブルポート（28）として、制御基板（13）用の信号ケーブル（17b）を通す信号ケーブルポート（28a）と、駆動基板（11，12）用の電力ケーブル（17a）を通す電力ケーブルポート（28b）とが設けられ、さらに、上記冷却部（25）に配管ないしチューブ（図示せず）を接続するための配管接続ポート（29）として上記流入ポート（29a）と流出ポート（29b）が設けられている。上記各ケーブルポート（28）と上記配管接続ポート（29）は、コントロールボックス（10）の筐体（20）の同じ面に設けられている。
【００４２】
図５は、蓋板（30）を外した状態でのコントロールボックス（10）の平面図、図６は、蓋板（30）と制御基板（13）を外した状態でのコントロールボックス（10）の平面図である。上記駆動基板（11，12）には、両基板（11，12）同士を接続するケーブルが接続される基板間インターフェース（11b，12b）や、電力ケーブル（17a）が接続される外部インターフェース（11c，12c）が設けられている。上記制御基板（13）には、第１および第２のＣＰＵ（13a，13b），基板間インターフェース（13c，13d），外部インターフェース（13e）などが設けられている。この外部インターフェース（13e）には上記信号ケーブル（17b）が接続される。
【００４３】
上記フィルムコンデンサ（14）と上記各駆動基板（11，12）は、ブスバー（16a，16b）により接続されている。ブスバー（16a，16b）は、互いに重ね合わされて、フィルムコンデンサ（14）および筐体（20）の本体部（21）の底壁面（21a）の上方に配置されている。
【００４４】
−運転動作−
本実施形態のコントロールボックス（10）が設けられるハイブリッド式のバックホーは、油圧回路の作動油で発電機が駆動され、その回生エネルギにより電動機が駆動される。そして、電動機の出力が油圧ポンプ等の油圧アクチュエータを駆動するのに利用される。
【００４５】
具体的には、電力ケーブル（17a）から駆動基板（11，12）に電力を供給し、同時に信号ケーブル（17b）から制御基板（13）に信号を送信して、電動機がインバータ駆動される。このとき、発電機により得られる回生エネルギは電動機の駆動に供されるとともに、フィルムコンデンサ（14）にも蓄えられる。
【００４６】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、電力駆動に用いられるコンデンサ（14）をフィルムコンデンサ（14）にして、中空の脚部（22）にフィルムコンデンサ（14）を収納したことにより、コントロールボックス（10）の内部の空間を有効に利用してフィルムコンデンサ（14）を配置できるようにしている。そして、フィルムコンデンサ（14）が電解コンデンサ（14）に比べて振動に強いうえ、脚部（22）に収納することで大容量化が可能になるから、油圧駆動と電力駆動が併用される建設機械のコントロールボックス（10）を大型化せずに実用化することが可能になる。
【００４７】
また、本実施形態では、上記本体部（21）の両端部から下方に延出している脚部（22）の内部空間にフィルムコンデンサ（14）を配置するとともに、冷却部（25）が設けられる本体部（21）の底壁面（21a）に駆動基板（11，12）のパワーモジュール（11a，12a）を配置して、コントロールボックス（10）内の空間をより有効に利用できるようにしているので、建設機械用コントロールボックス（10）の大型化をさらに防止する効果を得ることができる。
【００４８】
さらに、本実施形態では、本体部（21）の両側から突出する脚部（22）の間に冷却部（25）を設けることにより、空間を有効に利用して冷却部（25）を配置できるし、本体部（21）の底面に形成された溝部（25a）と、該溝部（25a）を覆うように本体部（21）の底面に固定されるカバー（25b）とから、冷却部（25）を比較的小さなスペースに効率的に配置できる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、制御基板（13）と駆動基板（11，12）を上下に間隔をあけて重ねて配置するようにしているので、コントロールボックス（10）内のスペースを有効に利用できる。特に、放熱量の小さな制御基板（13）を放熱量の大きな駆動基板（11，12）の上方に配置し、駆動基板（11，12）のパワーモジュール（11a，12a）が上記本体部（21）の冷却部（25）に熱的に接触するようにしているので、パワーモジュール（11a，12a）を効率よく冷却することができる。また、本実施形態によれば、制御基板（13）と駆動基板（11，12）の間にノイズ遮蔽板（15）をスペース効率よく配置することができるから、制御の精度が高いコントロールボックス（10）を小型化できる構成を実現できる。
【００５０】
−実施形態の変形例−
図７に示す本発明の変形例に係るコントロールボックス（10）は、冷却部（25）を空冷式に構成した例である。このコントロールボックス（10）では、筐体（20）の本体部（21）の下面に、冷却用の空気が周囲を通過する空冷フィン（25c）が設けられている。このように構成しても、パワーモジュール（11a，12a）を冷却することが可能である。また、本体部（21）の両側から突出する脚部（22）の間に冷却部（25）として空冷フィン（25c）を設けることにより、空間を有効に利用して冷却部（25）を配置できるから、コントロールボックス（10）が大型化するのを防止するのに効果的である。
【００５１】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００５２】
例えば、上記実施形態では、本発明に係るコントロールボックス（10）をバックホーに適用した例を説明したが、このコントロールボックス（10）は、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを備えたハイブリッド式の建設機械であれば、バックホー以外のものに適用してもよい。
【００５３】
また、コントロールボックス（10）の内部のフィルムコンデンサ（14）を除く部品の配置、冷却部（25）の配置、溝部（25a）やカバー（26b）の形状などは、上記実施形態に限定されず、変更してもよい。
【００５４】
要するに、本発明では、脚部（22）の中にフィルムコンデンサ（14）を収納する構成を採用している限り、他の構成は適宜変更してもよい。
【００５５】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上説明したように、本発明は、建設機械用コントロールボックスを小型化する技術にについて有用である。
【符号の説明】
【００５７】
10  建設機械用コントロールボックス
11  駆動基板
11a パワーモジュール
12  駆動基板
12a パワーモジュール
13  制御基板
14  フィルムコンデンサ
15  ノイズ遮蔽板
20  筐体
21  本体部
21a 底壁面
22  脚部
25  冷却部
25a 溝部
25b カバー
25c 空冷フィン
26  冷却流体流路
【図１】
2014020109.tif 000003
【図２】
2014020109.tif 000004
【図３】
2014020109.tif 000005
【図４】
2014020109.tif 000006
【図５】
2014020109.tif 000007
【図６】
2014020109.tif 000008
【図７】
2014020109.tif 000009