JP2007230464A - Cargo vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池をエネルギ源とする荷役車両に関する。 The present invention relates to a cargo handling vehicle using a fuel cell as an energy source.
クリーンなエネルギ源として燃料電池が注目されている。燃料電池をエネルギ源とする自動車である燃料電池車は、燃料電池を冷却する冷却システムを有している。冷却システムは、燃料電池を冷却するための冷却液を循環させるポンプや冷却液を冷却するラジエータを含んでいる。エンジンを有するエンジン自動車においては、エンジンを冷却するための冷却液の温度と外気温との差が大きく、ラジエータの冷却効率が高くなっている。しかしながら、燃料電池車においては、燃料電池を冷却するための冷却液の温度と外気温との差がエンジン自動車と比較して小さく、ラジエータの冷却効率が低くなっている。このため、燃料電池車のラジエータは、容量の大きい冷却ファンを有し、この冷却ファンからの送風と燃料電池車が走行することによって発生する走行風とによって冷却液を冷却する。 Fuel cells are attracting attention as a clean energy source. BACKGROUND ART A fuel cell vehicle that is an automobile that uses a fuel cell as an energy source has a cooling system that cools the fuel cell. The cooling system includes a pump for circulating a coolant for cooling the fuel cell and a radiator for cooling the coolant. In an engine vehicle having an engine, the difference between the temperature of the coolant for cooling the engine and the outside air temperature is large, and the cooling efficiency of the radiator is high. However, in the fuel cell vehicle, the difference between the temperature of the coolant for cooling the fuel cell and the outside air temperature is smaller than that of the engine vehicle, and the cooling efficiency of the radiator is low. For this reason, the radiator of the fuel cell vehicle has a cooling fan with a large capacity, and the coolant is cooled by the air blown from the cooling fan and the traveling wind generated when the fuel cell vehicle travels.
荷役車両においては、一般自動車のように高速で走行することがほとんど無く、さらに、主に走行停止時に荷物のハンドリング作業を行うため、ラジエータにおいて走行風による冷却効果を得ることが難しい。そこで、荷役車両が燃料電池をエネルギ源とする場合には、ラジエータが有する冷却ファンを大型化したり、冷却ファンの数を増やしたり、冷却ファンをより高速に回転させたりすることによって、冷却ファンの容量をさらに大きくすることが考えられる。しかしながら、冷却ファンを大型化したり、冷却ファンの数を増やしたりすると、冷却システムが大型化することになる。また、冷却ファンをより高速に回転させると、騒音が大きくなる。さらに、いずれの場合においても冷却システムの消費電力が大きくなる。 A cargo handling vehicle rarely travels at a high speed like a general automobile. Further, since handling of a load is mainly performed when traveling is stopped, it is difficult to obtain a cooling effect by traveling wind in a radiator. Therefore, when a cargo handling vehicle uses a fuel cell as an energy source, the size of the cooling fan of the radiator is increased, the number of cooling fans is increased, or the cooling fans are rotated at a higher speed. It is conceivable to further increase the capacity. However, when the size of the cooling fan is increased or the number of cooling fans is increased, the cooling system is increased in size. Further, when the cooling fan is rotated at a higher speed, noise increases. Furthermore, in any case, the power consumption of the cooling system increases.
一方、荷役車両において、コントローラなどの発熱体を熱容量の大きいカウンタウェイトに熱伝導剤を介して接続することによって、発熱体を冷却する技術が知られている(特許文献1参照)。 On the other hand, in cargo handling vehicles, a technique for cooling a heating element by connecting a heating element such as a controller to a counterweight having a large heat capacity via a thermal conductive agent is known (see Patent Document 1).
しかしながら、燃料電池はセルの温度を発電に適切な温度に均一に保つため、その内部において冷却液が循環するようになっている。さらに燃料電池は、外部との電気絶縁性(高電圧安全)を保つため、電気絶縁体を介してケース内に収容されている。このような構成のため、上記特許文献1に記載された技術のように、燃料電池を直接熱容量体に近接配置する冷却方法は取れない。 However, in the fuel cell, in order to keep the cell temperature uniformly at a temperature suitable for power generation, the coolant circulates inside the fuel cell. Further, the fuel cell is housed in the case via an electrical insulator in order to maintain electrical insulation (high voltage safety) from the outside. Due to such a configuration, a cooling method in which the fuel cell is directly arranged close to the heat capacity body as in the technique described in Patent Document 1 cannot be taken.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の冷却システムの省電力化、低騒音化及び小型化を図ることができる荷役車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a cargo handling vehicle that can achieve power saving, noise reduction, and downsizing of a fuel cell cooling system.
本発明に係る荷役車両は、燃料電池をエネルギ源とする荷役車両であって、前記燃料電池を冷却するための冷却液を冷却するラジエータと、車体の一部を形成している部材である熱容量体と、前記冷却液の通過経路が形成されており、前記通過経路内の前記冷却液から前記熱容量体への熱伝導経路を形成している放熱体とを備えていることを特徴とする。 A cargo handling vehicle according to the present invention is a cargo handling vehicle that uses a fuel cell as an energy source, a radiator that cools a coolant for cooling the fuel cell, and a heat capacity that is a member that forms part of the vehicle body. And a radiator that forms a heat conduction path from the cooling liquid in the passage to the heat capacity body.
本発明によると、ラジエータと熱容量体に放熱する放熱体とで冷却液を冷却するため、ラジエータのみで冷却液を冷却する場合と比較して、ラジエータの冷却ファンの回転数を低くしたり、冷却ファンを小型化したりすることができる。これにより、燃料電池の冷却システムの省電力化、低騒音化及び小型化を図ることができる。 According to the present invention, the cooling liquid is cooled by the radiator and the heat radiating body that radiates heat to the heat capacity body. The fan can be downsized. As a result, it is possible to achieve power saving, noise reduction, and size reduction of the fuel cell cooling system.
本発明においては、前記冷却液が、前記燃料電池から前記放熱体の前記通過経路を経由して前記ラジエータに到達し、前記ラジエータで冷却された後に再び前記燃料電池に供給されることが好ましい。これによると、最終的にラジエータで冷却された冷却液が燃料電池に供給されることになるため、燃料電池に供給される冷却液の温度をラジエータによって正確に調整することができる。 In the present invention, it is preferable that the coolant reaches the radiator from the fuel cell via the passage of the radiator and is supplied to the fuel cell again after being cooled by the radiator. According to this, since the coolant finally cooled by the radiator is supplied to the fuel cell, the temperature of the coolant supplied to the fuel cell can be accurately adjusted by the radiator.
また、本発明においては、前記熱容量体が、カウンタウェイトであってもよい。これによると、熱容量の大きいカウンタウェイトを利用して、放熱体内の冷却液を効率よく冷却することができる。 In the present invention, the heat capacity body may be a counterweight. According to this, it is possible to efficiently cool the coolant in the radiator using a counterweight having a large heat capacity.
このとき、本発明においては、前記ラジエータが冷却ファンを有しており、前記カウンタウェイトが、前記冷却ファンからの排気経路が形成される通風孔を有しており、前記放熱体が放熱フィンを有しており、前記放熱フィンが、前記排気経路内に配置されていることが好ましい。これによると、冷却ファンからの排気により放熱フィンが効率よく冷却されるため、放熱体内の冷却液をさらに効率よく冷却することができる。 At this time, in the present invention, the radiator has a cooling fan, the counterweight has a ventilation hole in which an exhaust path from the cooling fan is formed, and the radiator has a radiation fin. It is preferable that the heat dissipating fins are disposed in the exhaust path. According to this, since the radiating fin is efficiently cooled by the exhaust from the cooling fan, the coolant in the radiating body can be cooled more efficiently.
または、本発明においては、前記熱容量体及び前記放熱体の少なくともいずれかが放熱フィンを有していてもよい。これによると、放熱フィンにより、放熱体内の冷却液を効率よく冷却することができる。 Alternatively, in the present invention, at least one of the heat capacity body and the heat radiating body may have a heat radiating fin. According to this, the cooling liquid in the radiator can be efficiently cooled by the radiation fins.
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について図面を参照しつつ説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る荷役車両であるフォークリフト1の側面図である。図2は、フォークリフト1の背面図である。図1及び図2に示すように、フォークリフト1は、例えば、前輪駆動・後輪操舵の四輪車として構成されている。そして、このフォークリフト1の前部には、荷の昇降動作を行うためのリフト装置2と、リフト装置2の前後傾動作を行うためのティルト装置3とが備えられている。フォークリフト1の後部には、カウンタウェイト(熱容量体)4が備えられている。カウンタウェイト4は、車体の一部を形成している部材であり、フォークリフト1の必須構成物である。また、カウンタウェイト4には、車体前方から後方に貫通する貫通孔が形成されている。この貫通孔が、後述するラジエータ6の冷却ファン62からの排気経路42が形成される通風孔41となっている。さらに、フォークリフト1は、燃料電池5と、燃料電池5を冷却するための冷却システム8とを有している。
FIG. 1 is a side view of a forklift 1 that is a cargo handling vehicle according to the present embodiment. FIG. 2 is a rear view of the forklift 1. As shown in FIGS. 1 and 2, the forklift 1 is configured as, for example, a front wheel drive / rear wheel steering four-wheel vehicle. A front part of the forklift 1 is provided with a
燃料電池5は、フォークリフト1を駆動するためのエネルギ源であり、車体の底部近傍に配置されている。また、燃料電池5は、その内部において燃料電池5を冷却するための冷却液が循環するようになっている。冷却システム8は、ラジエータ6とヒートシンク(放熱体)7と冷却液を循環させるための図示しないウォータポンプとを有している。ウォータポンプは燃料電池5とヒートシンク7との間(ホース81)に設けられている。ラジエータ6は、燃料電池5を冷却するための冷却液を冷却するものであり、ラジエータ本体61と冷却ファン62とを有している。ラジエータ本体61内には、冷却液が通過する図示しない冷却管が配設されており、カウンタウェイト4の通風孔41の開口部と対向するように配置されている。また、ラジエータ本体61には、冷却管内の冷却液の温度を検知するための温度センサ21(図6参照)が取り付けられている。温度センサ21は、例えば熱電対で構成されている。冷却ファン62は、ラジエータ本体61の冷却管を冷却するものであり、ラジエータ本体61と通風孔41との間に配置されている。冷却ファン62が駆動されると、車体内の空気がラジエータ本体61を通過し通風孔41を介して外部に排気される。このとき、上述したように、通風孔41内に排気経路42が形成される。また、後述するように、ラジエータ6における冷却液の温度が、温度制御装置10(図6参照)によって制御されている。
The
次に、ヒートシンク7について図3及び図4をさらに参照しつつ説明する。図3は、ヒートシンク7の上面図(図1及び図2中上方から見た図)である。図4は、図2に示すIV−IV線に係るヒートシンク7の断面図である。ヒートシンク7は、燃料電池5を冷却するための冷却液を冷却するものである。また、図1及び図2に示すように、ヒートシンク7は、ヒートシンク本体71と多数の放熱フィン73とを有しており、カウンタウェイト4の通風孔41内に設置されている。ヒートシンク本体71は、直方体形状を有するとともに、図4に示すように、その内部に冷却液が通過する通過経路72が形成されている。通過経路72は、ヒートシンク本体71内全域を循環するように形成されており、連続したS字形状を有している。また、ヒートシンク本体71は、アルミニウム合金などの熱伝導性の高い金属により形成されており、通過経路72内の冷却液からカウンタウェイト4への熱伝導経路が形成されるように、カウンタウェイト4と密着するように設置されている。つまり、通過経路72内の冷却液の熱がカウンタウェイト4に放熱されることによって、冷却液が冷却される。なお、ヒートシンク本体71は熱伝導シートなど熱伝導率の高い部材を介してカウンタウェイト4上に設置されていてもよい。
Next, the
放熱フィン73は、ヒートシンク本体71の熱を大気に放熱するものであり、図2及び図3に示すように、ヒートシンク本体71の上面(カウンタウェイト4と接する面の反対側の面)に配置されている。したがって、放熱フィン73が、通風孔41内に形成される排気経路42内に配置されている。また、放熱フィン73は、排気経路42に沿って延在する板形状を有しているとともに、延在方向に直交する方向に配列している。放熱フィン73の表面には、延在方向に沿って形成された図示しない多数の細溝が形成されている。これにより、放熱フィン73の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることができる。
The
燃料電池5とヒートシンク7とがホース81で接続されており、ヒートシンク7とラジエータ6とがホース82で接続されており、ラジエータ6と燃料電池5とがホース83で接続されている。そして、ウォータポンプで駆動されることによって、冷却液が、ホース81〜83を介して燃料電池5、ラジエータ6及びヒートシンク7内を循環する。
The
次に、図5を参照しつつ、冷却システム8における冷却液の流れについて説明する。図5は、冷却システム8における冷却液の流れを示す図である。図5に示すように、冷却システム8においては、燃料電池5内の冷却液が、ホース81を介してヒートシンク7に到達する。ヒートシンク7に到達した冷却液は、通過経路72を経由しつつ冷却された後、ホース82を介してラジエータ6に到達する。ラジエータ6に到達した冷却液は、冷却ファン62によって冷却された後、ホース83を介して再び燃料電池5に供給される。
Next, the flow of the coolant in the
次に、図6を参照しつつ、ラジエータ6における冷却液の温度を制御する温度制御装置10について説明する。図6は温度制御装置10の機能ブロック図である。図6に示すように、温度制御装置10は、冷却液温度検知部11と、冷却液温度制御部12と、冷却ファン制御部13とを有している。冷却液温度検知部11は、温度センサ21から出力された電圧値に基づいて冷却液の温度を検知するものである。冷却液温度制御部12は、ラジエータ6内における冷却液の温度を制御するものである。具体的には、冷却液温度制御部12は、冷却液温度検知部11の検知結果に基づいて、冷却液が所定の温度になるような冷却ファン62の回転速度を決定する。冷却ファン制御部13は、冷却液温度制御部12が決定した回転速度で回転するように冷却ファン62を制御するものである。このように、温度制御装置10が冷却ファン62の回転数を制御することによって、ラジエータ6における冷却液の温度を制御することができる。
Next, the
以上説明した本実施形態によると、ラジエータ6と、ヒートシンク7とで冷却液を冷却するため、ラジエータ6のみで冷却液を冷却する場合と比較して、ラジエータ6の冷却ファン62の回転数を低くしたり、冷却ファン62を小型化したりすることができる。これにより、冷却システム8の省電力化、低騒音化及び小型化を図ることができる。フォークリフト1においては、燃料電池5が車体の底部近傍に設置されているが、重量物である燃料電池5が底部近傍に設置されることによって、フォークリフト1の低重心化を図ることができる。
According to the present embodiment described above, since the coolant is cooled by the
また、燃料電池5を冷却する冷却液が、燃料電池5からヒートシンク7の通過経路72を経由してラジエータ6に到達し、ラジエータ6で冷却された後に再び燃料電池5に供給される。つまり、最終的にラジエータ6で冷却された冷却液が燃料電池5に供給される。また、温度制御装置10により、ラジエータ6内の冷却液が所定の温度となるように冷却ファン62の回転数が制御されている。このため、燃料電池5に供給される冷却液の温度を冷却ファン62によって正確に調整することができる。
Further, the coolant for cooling the
さらに、ヒートシンク7が熱容量の大きいカウンタウェイト4を利用して冷却液を冷却するため、ヒートシンク7内の冷却液を効率よく冷却することができる。また、フォークリフト1の必須構成物であるカウンタウェイト4を冷却に利用することにより、新たに熱容量の大きい重量物を備える必要がなくなる。このため、冷却システム8のコストや重量の低減を図ることができる。
Furthermore, since the
加えて、ヒートシンク7の放熱フィン73が、カウンタウェイト4の通風孔41内に形成される排気経路42内に配置されているため、冷却ファン62からの排気により放熱フィン73が効率よく冷却される。これにより、ヒートシンク7内の冷却液をさらに効率よく冷却することができる。
In addition, since the radiating
次に、本実施形態に係る変形例について図7を参照しつつ説明する。図7は、本実施形態に係る変形例であるフォークリフト101の部分側面図である。上述した実施形態においては、ヒートシンク7がカウンタウェイト4の通風孔41内に設置されているが、ヒートシンク7はカウンタウェイト4の任意の場所に設置されていてもよい。例えば、図7に示すように、ヒートシンク7がカウンタウェイト104上に設置されていてもよい。なお、ラジエータ6における冷却ファン62からの排気がフォークリフト101の側面から排出されている。これにより、通風孔41が形成されていないカウンタウェイト104を有するフォークリフト101にも対応することができる。
Next, a modification according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a partial side view of a
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のような発明を実施することもできる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. For example, the following invention can be implemented.
(1)上記実施形態では、冷却システム8において、冷却液が、燃料電池5からヒートシンク7の通過経路72を経由してラジエータ6に到達し、ラジエータ6で冷却された後に再び燃料電池5に供給される構成であるが、冷却液の流れはこれに限定されるものではない、例えば、冷却液が、燃料電池5からラジエータ6で冷却された後に、ヒートシンク7の通過経路72を経由して再び燃料電池5に供給される構成であってもよい。
(1) In the above embodiment, in the
(2)また、上記実施形態では、ヒートシンク7が、通過経路72内の冷却液からカウンタウェイト4、104への熱伝導経路が形成されるように設置される構成であるが、ヒートシンク7が、通過経路72内の冷却液から車体の底板など車体を構成する他の熱容量体への熱伝導経路が形成されるように設置される構成であってもよい。
(2) In the above embodiment, the
(3)さらに、上記実施形態では、ヒートシンク7が放熱フィン73を有する構成であるが、放熱フィン73を有さない構成であってもよい。また、カウンタウェイト4、104が放熱フィンを有していてもよい。
(3) Furthermore, in the said embodiment, although the
(4)また、上記実施形態では、冷却液温度制御部12が、冷却液温度検知部11の検知結果に基づいて、冷却液が所定の温度になるような冷却ファン62の回転速度を決定し、冷却ファン制御部13が、決定された回転速度で回転するように冷却ファン62を制御する構成となっているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、冷却液温度制御部が、冷却液温度検知部11の検知結果に基づいて、冷却液が所定の温度になるような冷却ファン62の回転速度及び図示しないウォータポンプにおける冷却液を流す量を決定し、冷却ファン制御部13が、決定された回転速度で回転するように冷却ファン62を制御するとともに、別途設けられたポンプ制御部が、決定された量で冷却液が流れるようにウォータポンプを制御する構成であってもよい。
(4) In the above embodiment, the
(5)さらに、上記実施形態では、ラジエータ6が冷却ファン62を有する構成となっているが、ラジエータが冷却ファンを有さない構成であってもよい。このとき、冷却液温度制御部が、冷却液温度検知部11の検知結果に基づいて、冷却液が所定の温度になるようなウォータポンプにおける冷却液を流す量を決定し、ポンプ制御部が、決定された量で冷却液が流れるようにウォータポンプを制御してもよい。また、ラジエータのラジエータ本体内に形成された冷却液の循環経路を切替可能とし、冷却液温度制御部が、冷却液が所定の温度になるようなラジエータ本体における循環経路を決定し、決定された循環経路となるようにラジエータ本体を制御してもよい。
(5) Furthermore, in the said embodiment, although the
(6)加えて、上記実施形態では、フォークリフト1に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、スキッドステアローダなど他の荷役車両についても適用可能である。 (6) In addition, in the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the forklift 1 has been described. However, the present invention is also applicable to other cargo handling vehicles such as a skid steer loader.
1、101 フォークリフト(荷役車両)
4、104 カウンタウェイト(熱容量体)
5 燃料電池
6 ラジエータ
7 ヒートシンク(放熱体)
8 冷却システム
10 温度制御装置
11 冷却液温度検知部
12 冷却液温度制御部
13 冷却ファン制御部
21 温度センサ
41 通風孔
42 排気経路
61 ラジエータ本体
62 冷却ファン
71 ヒートシンク本体
72 通過経路
73 放熱フィン
81〜83 ホース
1, 101 Forklift (loading vehicle)
4, 104 Counterweight (heat capacity body)
5
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記燃料電池を冷却するための冷却液を冷却するラジエータと、
車体の一部を形成している部材である熱容量体と、
前記冷却液の通過経路が形成されており、前記通過経路内の前記冷却液から前記熱容量体への熱伝導経路を形成している放熱体とを備えていることを特徴とする荷役車両。 A cargo handling vehicle using a fuel cell as an energy source,
A radiator for cooling a coolant for cooling the fuel cell;
A heat capacity body which is a member forming a part of the vehicle body;
A cargo handling vehicle, comprising: a passage through which the coolant passes; and a heat radiator that forms a heat conduction path from the coolant to the heat capacity body in the passage.
前記カウンタウェイトが、前記冷却ファンからの排気経路が形成される通風孔を有しており、
前記放熱体が放熱フィンを有しており、
前記放熱フィンが、前記排気経路内に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の荷役車両。 The radiator has a cooling fan;
The counterweight has a vent hole in which an exhaust path from the cooling fan is formed;
The radiator has a radiating fin;
The cargo handling vehicle according to claim 3, wherein the heat dissipating fins are disposed in the exhaust path.
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