(57)【要約】【課題】  ガス圧力を油圧に変換する部分の構造を簡単にして設備費も安くし、しかもエネルギーの変換効率を高める。【解決手段】  ガスボンベ１に貯蔵された圧縮天然ガスの一部を減圧弁２の入口側から分岐して圧力変換器１０の第１圧力室１３に導き、このガス圧力によりピストン１２を押し込んで第２圧力室１４内の作動油を加圧し、この作動油圧力をリモコン弁２２の一次油圧源として外部に取出すようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮ガスを燃料とする原動機を備えた建設機械において、上記圧縮ガスを減圧する減圧弁の入口側に分岐管路が接続されるとともに、この分岐管路に圧力変換器が設けられ、この圧力変換器は、上記圧縮ガスが導入される第１圧力室と、加圧対象となる油が充填される第２圧力室と、上記第１圧力室の圧力を受けて上記第２圧力室を加圧する方向に作動する隔壁とによって構成され、かつ、上記第２圧力室の油の圧力を外部に取出す油圧取出し管路が設けられたことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
請求項１記載の建設機械において、チューブ内に隔壁としてのピストンが設けられ、このピストンの片側に第１圧力室、反対側に第２圧力室が形成されてシリンダ構造の圧力変換器が構成されたことを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項１または２記載の建設機械において、圧力変換器の第２圧力室に作動油が充填され、油圧取出し管路によりこの作動油の圧力を油圧アクチュエータ回路における制御用の油圧源として外部に取出すように構成されたことを特徴とする建設機械。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の建設機械において、隔壁の作動時に第１圧力室内のガスを減圧弁の出口側に抜くガス抜き管路が設けられる一方、油タンクから第２圧力室に油を補充する油補充管路が設けられ、かつ、上記ガス抜き管路に、上記第１圧力室から出たガスを減圧する補助減圧弁が設けられた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】
本発明は圧縮天然ガス等の圧縮ガスを燃料とする原動機が搭載された建設機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー対策や環境対策の観点から、自動車のみならずショベル等の建設機械においても原動機燃料として圧縮天然ガス等の圧縮ガスを用いることが検討されている。
【０００３】
燃料として圧縮天然ガス(ＣＮＧ)を用いる場合で説明すると、圧縮天然ガス(以下、単にガスという)はガスボンベに２０Mpa程度の高圧で貯蔵され、このガスボンベから出たガスが、減圧弁によりエンジン燃料に適した圧力(０．４Mpa程度)まで減圧されてエンジンに供給される。
【０００４】
ところが、この場合の問題点として、大気圧よりも遥かに高いガス圧力を減圧弁で減圧し、その圧力エネルギーの多くを熱エネルギーとして無駄に捨てる構成であるため、エネルギーの使用効率が悪くなる。
【０００５】
一方、ガスの圧力エネルギーを有効利用する技術として、減圧部に膨張タービンを加え、ガス圧力でこの膨張タービンを回して油圧ポンプを駆動し、発生した油圧を油圧回路に利用する技術が提案されている(特許文献１参照)
【特許文献１】特開平８−１９３５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この公知技術によると、減圧部に膨張タービンを付加する構成であるため、減圧部の構造が複雑で大がかりとなり、設備費も高くなる。
【０００７】
しかも、ガス圧力を膨張タービンの回転力に変換して油圧ポンプを駆動する構成であって、ガス圧力を油圧力に変換するまでに膨張タービンと油圧ポンプが介在するため、変換時のエネルギーロスが大きくなり、ガス圧力を有効利用するという所期の目的が十分に果たされないという欠点がある。
【０００８】
そこで本発明は、ガス圧力を油圧に変換する部分の構造が簡単で設備費も安くてすみ、しかもエネルギーの変換効率を高めることができる建設機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、圧縮ガスを燃料とする原動機を備えた建設機械において、上記圧縮ガスを減圧する減圧弁の入口側に分岐管路が接続されるとともに、この分岐管路に圧力変換器が設けられ、この圧力変換器は、上記圧縮ガスが導入される第１圧力室と、加圧対象となる油が充填される第２圧力室と、上記第１圧力室の圧力を受けて上記第２圧力室を加圧する方向に作動する隔壁とによって構成され、かつ、上記第２圧力室の油の圧力を外部に取出す油圧取出し管路が設けられたものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、チューブ内に隔壁としてのピストンが設けられ、このピストンの片側に第１圧力室、反対側に第２圧力室が形成されてシリンダ構造の圧力変換器が構成されたものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、圧力変換器の第２圧力室に作動油が充填され、油圧取出し管路によりこの作動油の圧力を油圧アクチュエータ回路における制御用の油圧源として外部に取出すように構成されたものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、隔壁の作動時に第１圧力室内のガスを減圧弁の出口側に抜くガス抜き管路が設けられる一方、油タンクから第２圧力室に油を補充する油補充管路が設けられ、かつ、上記ガス抜き管路に、上記第１圧力室から出たガスを減圧する補助減圧弁が設けられたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、圧力変換器においてガス圧力で油(請求項３では作動油)を直接加圧して取出すため、膨張タービンを用いる公知技術と比較して構造が簡単・小型で設備費も安くてすむ。
【００１４】
また、圧力変換部分が小型である(とくに請求項２の発明では嵩張らない筒状のシリンダとして構成できる)ことから、既存の建設機械、なかでも油圧ショベルのような設置スペースに余裕のない建設機械に容易に搭載できる。
【００１５】
しかも、ガスの圧力を直接、油の圧力に変換するため、エネルギー変換ロスが少なく、ガス圧力の変換効率が良いものとなる。
【００１６】
さらに、請求項４の発明によると、隔壁の作動時に、第１圧力室のガスがガス抜き管路により減圧弁の出口側(原動機側)に抜かれることによって同圧力室の圧力が下がり、油タンクから油補充管路を通じて第２圧力室内に油が補充されるため、圧力だけでなく一定の小流量を求められる油圧源(たとえばリモコン弁の一次圧源)として使用できる。
【００１７】
この場合、ガス抜き管路に補助減圧弁を設けているため、高圧ガスが直接原動機に供給されるおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は圧縮天然ガスを燃料とするエンジンによって油圧ポンプを駆動するシステムの全体構成を示す。
【００１９】
同図に示すように、ガスボンベ１に２０Mpa程度の高圧で貯蔵された圧縮天然ガス(以下、単にガスという)は、主減圧弁２でエンジン燃料に適した圧力である０．４Mpa程度まで減圧された後、エンジン３に供給される。
【００２０】
エンジン３は上記ガスを燃料として運転され、このエンジン３によって油圧ポンプ４が駆動される。
【００２１】
この油圧ポンプ４から吐出された圧油は、油圧パイロット式のコントロールバルブ５を介して油圧アクチュエータ６に送られ、同アクチュエータ６を作動させた後、作動油タンク７に戻される。
【００２２】
この建設機械においては、ガスボンベ１と主減圧弁２とをつなぐ高圧ガス管路８に分岐管路９が接続され、この分岐管路９に圧力変換器１０が設けられている。
【００２３】
この圧力変換器１０は、円筒状のチューブ１１内にピストン１２がチューブ軸方向にストローク作動可能に設けられたシリンダ構造とされ、ピストン１２の片側にガスボンベ１からの高圧ガスが導入される第１圧力室１３、反対側に作動油が充填される第２圧力室１４がそれぞれ形成されている。
【００２４】
１５は第１圧力室１３内に設けられた加圧バネで、高圧ガスのガス圧力とこの加圧バネ１６のバネ力とによりピストン１２が第２圧力室１４側(図右側)に押し込まれて作動油が加圧される。
【００２５】
一方、第２圧力室１４には作動油補充管路１６が接続され、同圧力室１４からの作動油の流出に伴い、その流出分の作動油が作動油タンク７からこの作動油補充管路１６を通って第２圧力室１４に補充される。
【００２６】
１７は作動油補充管路１６において作動油タンク７から第２圧力室１４に向かう油の流れのみを許容するチェック弁である。
【００２７】
また、圧力変換器１０におけるチューブ１１の中間部にガス抜き管路１８が接続され、このガス抜き管路１８が補助減圧弁１９を介して主減圧弁２の出口側管路(低圧ガス管路)２０に合流接続されている。
【００２８】
一方、圧力変換器１０の第２圧力室１４に油圧取出し管路２１が接続され、同圧力室１４内の作動油の圧力が油圧源としてこの油圧取出し管路２１によって外部に取出される。２２は油圧取出し管路２１を開閉する電磁弁である。
【００２９】
この油圧取出し管路２１は、コントロールバルブ５を制御するリモコン弁２３の一次側に接続され、取出された作動油圧力がリモコン弁２３の一次圧(制御用の油圧源)として供給される。
【００３０】
この構成において、エンジン１９に供給されるガスの一部が主減圧弁２の入り口側から圧力変換器１０の第１圧力室１３に導入され、このガス圧力によりピストン１２が押し込まれて第２圧力室１４内の作動油が加圧される。
【００３１】
すなわち、ガス圧力が直接、作動油圧力に変換され、この作動油圧力が油圧源として外部に取出される。
【００３２】
従って、膨張タービンを用いる公知技術と比較して、構造が遥かに簡単・小型で設備費も安くてすむ。
【００３３】
また、小型であることから、既存の建設機械、なかでも油圧ショベルのような設置スペースに余裕のない建設機械に容易に搭載できる。
【００３４】
とくにこの実施形態では、圧力変換器１０が、チューブ１１内にピストン１２を設けたシリンダ構造とされ、全体が筒状で嵩張らないため、小型ショベルのような小型建設機械にも搭載することが可能となる。
【００３５】
しかも、ガス圧力を直接油圧力に変換するため、ガス圧力を膨張タービンの回転力に変え、さらに油圧ポンプを駆動する公知技術と比較してエネルギー変換ロスが遥かに少なく、ガス圧力の変換効率が良いものとなる。
【００３６】
圧力変換器１０のピストン１２は、第１圧力室１３に導入されるガスの圧力によって第２圧力室１４側にストローク作動し、導入ガス圧が一定値を超えたとき(ピストン１２が所定ストローク作動したとき)にガス抜き管路１８が第１圧力室１３に連通する。
【００３７】
これにより、第１圧力室１３内のガスがこのガス抜き管路１８に抜き出される。このガスは、補助減圧弁１９により減圧された上で低圧ガス管路２０に流入し、主減圧弁２で減圧されたガスと合流してエンジン３に送られる。
【００３８】
一方、このガス抜き作用によって第１圧力室１３内の圧力が低下するため、ピストン１２が原位置に戻ると同時に、作動油補充管路１６を通じて作動油タンク４から第２圧力室１４に作動油が吸い上げられる。
【００３９】
また、第１圧力室１３に新たなガスが導入されて再びピストン１２が押し込まれ、以後、この作用が繰り返されることにより、第２圧力室１４の作動油が一定圧力に保持されながら必要量ずつ外部に取出される。
【００４０】
他の実施形態
(１)  上記実施形態では、圧力変換器１０における第２圧力室１４の作動油圧力をリモコン弁２３の一次圧として使用する構成を例示したが、これ以外に制御用油圧源として広く利用することができる。
【００４１】
また、制御用油圧源に限らず、たとえばグリース等の潤滑油を潤滑が必要な部分(ピン連結部分等)に向けて自動的に押し出す自動油さし装置の圧源としても利用することができる。
【００４２】
この場合、圧力変換器１０の第２圧力室１４に潤滑油を充填し、これをピストン１２で押し出す構成をとればよい。また、この潤滑油押し出し作用を必要時のみに行なわせるために、分岐管路９に開閉弁を設けてもよい。
【００４３】
(２)  上記実施形態では、圧力変換器１０を、円筒状のチューブ１１内にピストン１２を設けてその両側に第１、第２両圧力室１３,１４を形成したシリンダ構造としたが、容器内に隔膜を設け、第１圧力室に導入されるガス圧によりこの隔膜を拡張変形させて第２圧力室内の油を加圧する構成をとってもよい。
【００４４】
(３)  本発明は天然ガス以外の圧縮ガス(ＬＰガス、水素等)を燃料とするエンジンを用いる建設機械にも適用することができる。
【００４５】
また、燃料電池機関においても、貯蔵された燃料ガスを改質器に入れる前に減圧するため、本発明はこの燃料電池機関を原動機とする建設機械にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】図１の一部を拡大した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ガスボンベ
２  減圧弁
３  原動機としてのエンジン
４  油圧ポンプ
６  油圧アクチュエータ
７  作動油タンク
９  分岐管路
１０  圧力変換器
１１  圧力変換器のチューブ
１２  隔壁としてのピストン
１３  第１圧力室
１４  第２圧力室
１６  作動油補充管路
１７  チェック弁
１８  ガス抜き管路
２１  油圧取出し管路
【図１】
2005256535.tif 000003
【図２】
2005256535.tif 000004