JP2009149145A - バッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】清浄な空気を冷却用空気としてバッテリーに供給し得るという条件を満たしつつ、バッテリー配置の自由度を高めることが可能なバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置を提供すること。
【解決手段】エンジン２および高電圧バッテリー３に清浄な空気を供給するためのエアクリーナー１と、高電圧バッテリー３を収容するバッテリーケース１８に取り付けられた冷却ファン４と、一端がエアクリーナー１に接続すると共に２つの分岐した他端のうち一方がエンジン２に接続し他方が冷却ファン４を介してバッテリー（バッテリーケース１８）に接続する吸気ダクト１２とを備えたバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置５０。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの吸気用空気およびバッテリーの冷却用空気として、エンジンおよびバッテリーに清浄な空気を供給するためのバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置に関する。

一般に、乗用車においてエンジンの始動や電装品への電力供給のために用いられる１２Ｖの低電圧バッテリーはエンジンルーム内に格納されることが多い。特許文献１には、車体前部のエンジンルーム内に仕切壁を設け、この仕切壁により要冷却部品であるバッテリーを格納する隔室を区画形成し、この隔室と車外側とを連通させる外気導入口を設けた自動車のエンジンルーム構造について開示されている。そして、仕切壁により仕切られた隔室にバッテリーを格納することで、エンジンルーム一般部の熱的影響からバッテリーを保護すると共にエンジンの吸気により走行状態によらず冷却が可能であるとしている。

また、ハイブリッド車などに搭載される高電圧バッテリーを車両の後部座席の下面に設けた高電圧バッテリー収納室に格納する高電圧バッテリーの冷却構造に関する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された高電圧バッテリーの冷却構造は、車両の後部座席の下面に設けた高電圧バッテリー収納室の一角を区画板で区画して冷却空気導入室とすることなどにより、高温のバッテリーケースから外部に輻射された熱により暖められた空気が冷却空気導入室に入り込めないようにして、比較的低温の冷却空気により高電圧バッテリーを効率よく冷却しようとするものである。

特開昭６３−１９５０２１号公報 特開２００２−１６６７２８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された自動車のエンジン吸気による冷却では、エンジン回転数やスロットル開度により風量が変化するため、バッテリに対し適切な冷却が行えない。また、特許文献１に記載されたエンジンルーム構造においては、車外から取り入れた外気を直接バッテリーに接触させているが、外気には水分や多くの塵芥を含んでいる場合がある。一方、ハイブリッド車などに搭載されるバッテリーは、その高電圧化が図られているものが多い。したがって、外気を直接バッテリーに接触させることは高電圧化されたバッテリーからの漏電などのおそれが懸念される。対策として、水分や塵芥を除去するための濾過装置であるエアクリーナーをさらに搭載することも考えられるが、エンジンルーム内に、高電圧バッテリーおよび高電圧バッテリー冷却空気用のエアクリーナーをいずれも格納することはスペース上難しい。
一方、上記特許文献２に記載された高電圧バッテリーの冷却構造においては、自動車の後部座席下を高電圧バッテリーの格納空間として利用し、高電圧バッテリーの冷却用空気は、外気に比して水分や塵芥が少ない車室内の空気を用いている。しかしながら、フォークリフト、ショベルカーなどの産業車両の場合には、車室を有さない構造のものが多いため、バッテリー冷却用の空気として外気を直接利用せざるを得ず、清浄な空気を冷却用空気として高電圧バッテリーに供給できる態様で高電圧バッテリーを車両内部スペースに格納することはスペース状の問題から容易でない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、清浄な空気を冷却用空気としてバッテリーに供給し得るという条件を満たしつつ、バッテリー配置の自由度を高めることが可能なバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明は、エンジンおよびバッテリーに清浄な空気を供給するためのエアクリーナーと、一端が前記エアクリーナーに接続し、他端を２つに分岐し、分岐した一方を前記エンジンに接続し、他方を前記バッテリーに接続する吸気ダクトと、を備えていることを特徴とする、バッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置である。

この構成によると、エンジンの吸気用エアクリーナーとバッテリーの冷却用エアクリーナーとを共用とするようにしたため、バッテリー冷却用空気のみのためのエアクリーナーを、エンジン吸気用のエアクリーナーとは別に車両に搭載する必要はなく、その分、バッテリー配置に係る必要スペースを抑えることができ、且つバッテリー冷却用の空気を清浄化することも可能となる。すなわち、エンジンの吸気用エアクリーナーとバッテリーの冷却用エアクリーナーとを共用とすることにより、清浄な空気を冷却用空気としてバッテリーに供給し得るという条件を満たしつつ、バッテリー配置の自由度を高めることも可能となる。

また好適には、前記バッテリーに近接して配置され、前記バッテリーに空気を供給するための冷却ファンを備えていることである。この構成によると、エンジン吸気量によらず、冷却ファンの作動により強制的に冷却用空気を吸気ダクトに導入してバッテリーを冷却することができる。

さらに好適には、前記エンジンおよびバッテリーに供給される空気が車外より取り込む外気であることである。この構成によると、エンジンが収容されたエンジンルーム内の空気に比して外気は一般に低温であるため、外気をバッテリーに供給することで、バッテリーの冷却効率を向上させることができる。

さらに好適には、前記エンジンに接続する側の前記他端は、エンジン付属のエンジン吸気用エアクリーナーを介して当該エンジンに接続することである。乗用車用のエンジンでは、エンジン吸気用のエアクリーナーとスロットルとが一体化されていることが多い。この構成によると、例えば、産業車両に乗用車用エンジンを転用した場合においても清浄な空気をバッテリに供給することができる。

さらに好適には、前記バッテリーは、ハイブリッド車用のバッテリーであることである。ハイブリッド車用のバッテリーは、エンジンの始動や電装品への電力供給のために用いられる１２Ｖ低電圧バッテリーに比して高電圧、大容量であるため、発熱量も大きく大型である。また、一般に高性能で充放電の頻度も高い。この構成によると、ハイブリッド車用のバッテリーを保護するために、清浄な空気を冷却用空気としてバッテリーに供給し得るという条件を満たしつつ、且つハイブリッド車用の大型バッテリーにおけるバッテリー配置の自由度を高めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
まず、図１に基づき、本発明に係るバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置（以下、空気供給装置と呼ぶ）を備えたフォークリフト１００についてその概略構成を説明し、その後、図１および図２に基づき、本発明の第１実施形態に係る空気供給装置５０についてその構成を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る空気供給装置５０を備えたフォークリフト１００を例示する模式側面図である。図２は、図１に示す空気供給装置５０を説明するためのブロック図である。

図１に示すフォークリフト１００は、エンジン２および電気モータ（不図示）を動力源とするハイブリッド車として構成されている。さらに詳しくは、エンジン２で発電を行い、車両の駆動力はその電力で回転する電気モータのみによって得られるシリーズハイブリッド車として構成されている。そして、このフォークリフト１００には、一対のアウタマスト５とその間に昇降可能に配置されたインナマスト（不図示）とが設けられている。インナマストには、その上部にスプロケット（不図示）に掛装されたチェーン（不図示）を介してフォーク６が昇降可能に吊り下げられている。アウタマスト５は、フォークリフト１００の機台１０に対して、ティルトシリンダ（不図示）を介して傾動可能に連結されている。フォーク６は、リフトシリンダ（不図示）が駆動されてインナマストが上下動することにより昇降するようになっている。フォークリフト１００の後部には、フォーク６で持ち上げた荷との重量バランスをとるためのカウンターウェイト７が設けられている。また、このフォークリフト１００のエンジンの種類としては、ガソリンエンジン、LPGエンジン、ディーゼルエンジンが挙げられる。

図１に示すように、フォークリフト１００には、運転座席１５の下に位置するエンジン室１４内に、エンジン２およびエアクリーナー１が格納されている。また、フォークリフト１００進行方向においては運転座席１５と、ハンドル１７などが配置されたフォークリフト１００の操作部１６との間に、鉛直方向においては機台１０上部に、つまり、運転者が足をおく部分、或いはその近傍にバッテリー格納室１３が設けられている。そして、バッテリー格納室１３内には、ハイブリッド車用の高電圧バッテリー３を収容したバッテリーケース１８が格納されている。また、バッテリーケース１８には高電圧バッテリー３に冷却用空気を供給するための冷却ファン４が取り付けられている。高電圧バッテリー３は、たとえばニッケル水素バッテリーである。尚、高電圧バッテリー３と高電圧バッテリー３を収容するバッテリーケース１８とを総称してバッテリーと呼んでいる。

また、フォークリフト１００の後部に取り付けられたリアピラー９の上部には、空気導入口１９が設けられている。そして、空気導入口１９から導入された空気をリアピラー９内部を経由してエアクリーナー１へ導くための吸気ダクト１１が、リアピラー９下部およびエンジン室１４内のエアクリーナー１に接続されている。そして、エアクリーナー１で清浄化された空気を、エンジン２および高電圧バッテリー３に導くための吸気ダクト１２が、エアクリーナー１から２つに分岐して一方がエンジン２に接続し、他方が冷却ファン４を介してバッテリーケース１８（バッテリー）に接続している。尚、空気導入口１９の位置は必ずしも、リアピラー９の上部に限られるものではない。リアピラー９以外の部分に空気導入口１９を設けてもよい。

次に、図２に示すブロック図も加えて、本実施形態に係る空気供給装置５０について説明する。図１および図２に示すように、本実施形態に係る空気供給装置５０は、エンジン２および高電圧バッテリー３に清浄な空気を供給するためのエアクリーナー１と、一端がリアピラー９の下部に接続すると共に他端がエアクリーナー１に接続する吸気ダクト１１と、高電圧バッテリー３を収容するバッテリーケース１８に取り付けられた（高電圧バッテリー３に近接して配置された）冷却ファン４と、一端がエアクリーナー１に接続すると共に２つの分岐した他端のうち一方がスロットル２ａを介してエンジン２に接続し他方が冷却ファン４を介してバッテリー（バッテリーケース１８）に接続する吸気ダクト１２とを備えている。尚、図２に示すブロック図においては、冷却ファン４を高電圧バッテリー３の上流側に配置しているが、冷却ファン４を高電圧バッテリー３の下流側に配置してもよい。

エンジン２内のピストンの作動、および冷却ファン４の作動により、空気導入口１９から導入された外気（空気）は、エアクリーナー１に到達し、エアクリーナー１で外気に含まれる水分や塵芥が除去される。そして、水分や塵芥が除去され清浄化された空気は、エンジン２側と高電圧バッテリー３側（バッテリーケース１８側）とに分岐する吸気ダクト１２を経由して２つに分けられ、エンジン２および高電圧バッテリー３（バッテリーケース１８）に供給される。スロットル２ａを通ってエンジン２に供給された空気は、燃料噴射装置（不図示）によりエンジン２に供給された燃料ガスと混ざり合ったのち燃焼してエンジン２を駆動する。一方、冷却ファン４に吸引されて高電圧バッテリー３（バッテリーケース１８）に供給された空気は、高温になった高電圧バッテリー３を冷却し、暖かくなった空気は、排気ダクト（不図示）を経由して排出される。

ここで、本実施形態においては、バッテリー冷却用空気を清浄化するためのみのエアクリーナーを設けず、エアクリーナー１と、エンジン２および高電圧バッテリー３間の吸気ダクトを、一端がエアクリーナー１に接続すると共に２つの分岐した他端のうち一方がエンジン２に接続し他方がバッテリー（バッテリーケース１８）に接続する吸気ダクト１２となるよう構成することにより、エンジンの吸気用エアクリーナーとバッテリーの冷却用エアクリーナーとを共用としている。このため、バッテリー冷却用空気のみのためのエアクリーナーを、エンジン吸気用のエアクリーナーとは別にフォークリフト１００に搭載する必要はなく、その分、高電圧バッテリー３（バッテリーケース１８）の配置に係る必要スペースを抑えることができると共に、バッテリー冷却用の空気を清浄化することも可能となっている。すなわち、一般に、車室を有さず車両内部スペースが少なくなる関係上、外気を導入せざるを得ない構造となることが多いハイブリッドシステムを採用したフォークリフト１００であっても、上述したように、エンジン２の吸気用エアクリーナーと高電圧バッテリー３の冷却用エアクリーナーとを共用とすることにより、清浄な空気を冷却用空気としてバッテリーに供給し得るという条件を満たしつつ、バッテリー配置の自由度を高めることも可能となる。また、フォークリフト１００などの産業車両は、塵芥などを空気に多く含むという悪い環境化で使用されることが多く、この観点からもエアクリーナーを共用として、エアクリーナーを通した空気を冷却用空気として高電圧バッテリー３に供給することが好ましい。また、特に小型の産業車両においては、ハイブリッドシステムを搭載することにより車両内部スペースが少なくなるため、エアクリーナーを共用してバッテリー配置の自由度を高めることは好ましい。

また、エンジン２の吸気用エアクリーナーと高電圧バッテリー３の冷却用エアクリーナーとを共用とすることで、エアクリーナーの数量を減らすことができ、製造コスト低減にも寄与する。さらに、外気を高電圧バッテリー３に供給することで、エンジン２が収容されたエンジン室１４内の空気に比して外気は一般に低温であるため、高電圧バッテリー３の冷却効率を向上させることができている。

（第２実施形態）
次に、図３および図４に基づき、本発明の第２実施形態に係る空気供給装置５１についてその構成を説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る空気供給装置５１を備えたフォークリフト１０１を例示する模式側面図である。図４は、図３に示す空気供給装置５１を説明するためのブロック図である。尚、本実施形態の説明においては、図１および図２に示した構成部と同様の構成部については、同一の符号を付し、その説明を適宜省略することとする。

図３および図４に示すように、本実施形態に係るフォークリフト１０１には、そのリアピラー９上部に、吸引される外気に含まれる水分や塵芥を除去するための（空気を清浄化するための）プレクリーナー８が取り付けられている。また、運転座席１５の下に位置するエンジン室１４内に格納されたフォークリフト１０１のエンジン２’は、乗用車用のエンジンを転用したものであって、そのエンジン２’は、吸気用エアクリーナーとスロットルとが一体化されたエンジン吸気用エアクリーナー２ｂを付属している。また、フォークリフト１０１には、一端がリアピラー９上部のプレクリーナー８に接続すると共に２つの分岐した他端のうち一方がエンジン２’付属のエンジン吸気用エアクリーナー２ｂを介してエンジン２’に接続し他方が冷却ファン４を介してバッテリー（バッテリーケース１８）に接続する吸気ダクト１２’が設けられている。吸気ダクト１２’は、リアピラー９内部、エンジン室１４内部、およびバッテリー格納室１３内部に形成されている。尚、エンジン付属のエンジン吸気用エアクリーナーは、必ずしも吸気用エアクリーナーとスロットルとが一体化された形態のものである必要はない。

すなわち、本実施形態に係る空気供給装置５１は、エンジン２’および高電圧バッテリー３に清浄な空気を供給するためのプレクリーナー８（エアクリーナー）と、バッテリー格納室１３内のバッテリーケース１８に取り付けられた（高電圧バッテリー３に近接して配置された）冷却ファン４と、上述の吸気ダクト１２’とからなる。リアピラー９上部に取り付けられたプレクリーナー８を、エンジン２’の吸気用エアクリーナーと高電圧バッテリー３の冷却用エアクリーナーとの共用のエアクリーナーとしている（共通化している）点が本実施形態と第１実施形態との主な相違点である。

フォークリフト１０１などの産業車両に乗用車用エンジンを転用した場合、上述のように、乗用車用エンジンは吸気用エアクリーナーとスロットルとが一体化されたなどの形態で吸気用エアクリーナー２ｂを付属している場合が多く、エアクリーナーを共通化することが難しい。しかしながら、本実施形態によると、プレクリーナー８、および２つに分岐する上述の吸気ダクト１２’を設けることでエアクリーナーを共通化でき、フォークリフト１０１などの産業車両に乗用車用エンジンを容易に転用することが可能となる。また、本実施形態においては、リアピラー９上部に取り付けられたプレクリーナー８を介して空気を高電圧バッテリー３へ送るため、高い位置で外気（空気）を吸い込むことができる。その結果、路面で熱せられた高温の空気を吸うことがなく、比較的低温の空気を高電圧バッテリー３に供給することができ、より高電圧バッテリー３の冷却効率を向上させることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の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に変更して実施することが可能なものである。例えば、次のように変更して実施することもできる。

（１）上記実施形態では、ハイブリッド車として、シリーズハイブリッド車を例にとって説明したが、車両の駆動力がエンジン、電気モータそれぞれ単独か、またはエンジンおよび電気モータ両方から同時に得られるパラレルハイブリッド車や、シリーズ方式とパラレル方式の両機構をもち、運転条件によって最適な動力を選択するシリーズ・パラレルハイブリッド車であっても、本発明を適用することができる。尚、必ずしもハイブリッド車である必要はなく、上記実施形態では高電圧のニッケル水素バッテリーを搭載したハイブリッド車を例示したが、エンジンの始動や電装品への電力供給のために用いられる１２Ｖの低電圧鉛バッテリーなどのバッテリーを搭載した車両であっても本発明を適用することができる。

（２）上記実施形態では、産業車両であるフォークリフトを例にとって説明したが、ショベルカー、クレーン車などの各種産業車両、ならびに乗用車であっても本発明を適用することができる。

（３）上記実施形態では、高電圧バッテリー３（バッテリーケース１８）を、運転者の足元付近に設けられたバッテリー格納室１３に格納している例を示したが、例えばフォークリフト１００の後部に設けられたカウンターウェイト７上にバッテリー格納室を設け、その中に高電圧バッテリー３（バッテリーケース１８）を格納してもよい。

本発明の第１実施形態に係るバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置を備えたフォークリフトを例示する模式側面図である。 図１に示すバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置を説明するためのブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置を備えたフォークリフトを例示する模式側面図である。 図３に示すバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１：エアクリーナー
２：エンジン
３：高電圧バッテリー
４：冷却ファン
８：プレクリーナー（エアクリーナー）
１２：吸気ダクト
５０、５１：バッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置
１００、１０１：フォークリフト

Claims (5)

1. エンジンおよびバッテリーに清浄な空気を供給するためのエアクリーナーと、
   一端が前記エアクリーナーに接続し、他端を２つに分岐し、分岐した一方を前記エンジンに接続し、他方を前記バッテリーに接続する吸気ダクトと、
   を備えていることを特徴とする、バッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置。
2. 前記バッテリーに近接して配置され、前記バッテリーに空気を供給するための冷却ファンを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置。
3. 前記エンジンおよびバッテリーに供給される空気が外気であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置。
4. 前記エンジンに接続する側の前記他端は、エンジン付属のエンジン吸気用エアクリーナーを介して当該エンジンに接続することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置。
5. 前記バッテリーは、ハイブリッド車用のバッテリーであることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のバッテリー冷却用兼エンジン吸気用空気供給装置。

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