JP3775653B2 - バッテリの補水装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バッテリを構成する複数個のバッテリセルに補水するバッテリの補水装置に関し、特に自動補水を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、荷役車両であるフォークリフトの駆動用バッテリは、バッテリセルと、これらのバッテリセルを収容したバッテリケースとを備え、車両本体に搭載されて各部の駆動用電源として使用される。そして、各バッテリセルは、容器内に充填された電解液及びこの電解液中に浸漬されたプラス、マイナス電極をそれぞれ備え、例えば、１個のバッテリセル当り２Ｖ、２４個のバッテリセルを備える場合、直列接続による合計で４８Ｖの端子電圧を発生する。
【０００３】
この種のバッテリでは、保守の良否によってその寿命が大きく左右され、特に補水は非常に重要であり、バッテリの消耗に伴う液切れが生じたときに、サルフェーションと呼ばれる充電不能現象に陥ってしまうためである。そこで、バッテリの長寿命化を図るために、精製水を適宜補給することが行われている。
【０００４】
このような補水は、従来、各バッテリセルについて１個ずつその給水口の蓋を開けて精製水を補充するか、或いは、精製水を充填したタンクを所定の給水場の高所に設置しておき、このタンクと各バッテリセルの給水口とを給水管により接続し、タンクの位置エネルギを利用して各バッテリセルへの補水を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のバッテリへの補水はあくまで手動により行われるため、作業が非常に面倒で時間がかかり、作業者の負担が大きくなるという問題点があった。また、補水すべき時期であるかどうかを把握できないため、補水の時期が遅れることによって、バッテリの故障を招き、フォークリフトの動作に支障をきたすおそれもあった。
【０００６】
そこで、本発明は、バッテリの補水を自動的に行え、作業者の負担を軽減できるバッテリの補水装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、容器内に充填された電解液及びこの電解液中に浸漬された電極をそれぞれ備え、バッテリを構成する複数個のバッテリセルに補水するバッテリの補水装置において、精製水が充填され給水管により前記各バッテリセルに接続された給水タンクと、前記各バッテリセルのうち予め選定された代表セルに設けられ前記電解液の液面が満杯状態から所定量低下したことを検知して検知信号を出力する液面センサと、前記給水タンクから前記各バッテリセルに前記精製水を送給する給水ポンプと、前記液面センサからの前記検知信号により前記給水ポンプを駆動し前記検知信号の出力停止により前記給水ポンプの駆動を停止する制御手段と、前記給水ポンプと前記各バッテリセルとの間に設けられ前記代表セル以外の前記バッテリセルに前記給水ポンプからの前記精製水を順次に補水した後に前記代表セルに補水する給水切換手段とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、代表セルの電解液液面が満杯状態から所定量低下すると、液面センサによりこの低下が検知されて給水ポンプが作動し、給水切換手段により、各バッテリセルのうち代表セル以外のバッテリセルに給水ポンプからの精製水が順次に補給され、これらのセルへの補水が完了した後に代表セルへの補水が行われ、液面センサからの検知信号の出力停止により給水ポンプが作動停止する。そのため、代表セルの液面センサの働きによってバッテリの補水を自動的に開始して停止することができ、従来のように補水の時期を逸することもなく、しかも自動的に補水が行われることから、従来に比べて作業者の負担を大幅に軽減することができる。
【０００９】
また、本発明は、前記給水切換手段が、前記各バッテリセルの前記容器の給水口を開閉自在にそれぞれ設けられ前記電解液の液面が満杯状態になったときに前記容器の給水口を閉塞する止水弁機構と、入水口が元給水管により前記給水タンクに接続され２個の出水口のうち一方が代表給水管により前記代表セルに接続され他方が分流給水管により前記代表セル以外の前記バッテリセルに接続され前記分流給水管の圧力上昇により前記入水口を前記他方の出水口から前記一方の出水口に切り換え接続する方向制御弁とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
このような構成によれば、代表セル以外のバッテリセルへの補水が開始する際には、これら代表セル以外のバッテリセルの止水弁機構は動作せずに給水口は開放されているため、分流給水管の圧力は低いままであり、方向制御弁の入水口は代表セル以外のバッテリセル側の分流給水管に接続された出水口側に切り換わっており、この状態で補水が進むと、代表セル以外のバッテリセルの液面上昇に伴って止水弁機構により各々の給水口が順次閉塞される。
【００１１】
そして、代表セル以外の全てのバッテリセルの給水口が閉塞されると、分流給水管の圧力が上昇し、これにより方向制御弁の入水口が代表セル側の代表給水管に接続された出水口側に切り換え接続されるため、最後に代表セルへの補水が開始され、代表セルの液面上昇に伴って止水弁機構によりその給水口が閉塞されると共に、液面センサからの検知信号の出力が停止されて給水ポンプの駆動が停止される。
【００１２】
そのため、全てのバッテリセルへの補水が完了した時点で自動的にポンプを停止して補水を終了することができ、補水の開始から終了まで作業者の手を煩わせることがない。
【００１３】
また、本発明は、前記止水弁機構が、前記電解液の液面に浮遊して配設されたフロートと、前記電解液の液面の上下に伴う前記フロートの上下動により、前記給水口を開閉する弁体とを備えていることを特徴としている。
【００１４】
このような構成によれば、電解液の液面が低下するとフロートが下動し、フロートの下動に伴って弁体により給水口が開放され、補水により電解液の液面が上昇するとフロートが上動し、フロートの上動に伴って弁体により給水口が閉塞されるため、各バッテリセルの電解液液面が満杯状態になった時点で、自動的に給水口を閉塞することができ、過剰な補水を防止することができる。
【００１５】
また、本発明は、前記分流給水管の途中に形成された複数の分岐口に、前記代表セル以外の前記バッテリセルそれぞれの前記給水口がそれぞれ接続されていることを特徴としている。
【００１６】
このような構成によれば、分流給水管の各分岐口に代表セル以外のバッテリセルそれぞれの給水口をそれぞれ接続することで、分流給水管に送給される給水タンクからの精製水を、給水タンクに近いバッテリセルから順次に充填することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記液面センサからの前記検知信号の出力により予め設定された第１設定時間の計時を開始する第１タイマカウンタを備え、前記制御手段は、前記第１タイマカウンタによる計時終了時点で前記液面センサからの前記検知信号の出力が停止しないときに異常と判断し、前記給水ポンプの作動を停止させることを特徴としている。
【００１８】
このような構成によれば、例えば第１カウンタにより計時される第１設定時間として給水ポンプの駆動開始からすべてのバッテリセルへの補水を完了するのに十分な時間に設定しておくことにより、第１タイマカウンタの計時が終了した時点で液面センサからの検知信号の出力が停止していなければ、給水タンクの精製水不足や給水ポンプの故障、水漏れなどの何らかの異常が発生していると判断でき、このような場合に給水ポンプを停止することで、異常の拡大や給水ポンプの無駄な動作を防止することができる。
【００１９】
また、本発明は、前記制御手段が異常と判断したとき警報を発する警報手段を備えていることを特徴としている。このような構成によれば、警報手段の警報により、作業者は何らかの異常が発生して給水ポンプが停止状態にあることを容易に知ることができる。
【００２０】
また、本発明は、前記液面センサからの前記検知信号の出力停止により予め設定された第２設定時間の計時を開始する第２タイマカウンタを備え、前記制御手段は、前記第１タイマカウンタの計時終了までに前記液面センサからの前記検知信号が出力停止したときに、前記第２タイマカウンタによる計時の間、前記給水ポンプの駆動を継続し、前記第２タイマカウンタの計時終了により前記給水ポンプの駆動を停止することを特徴としている。
【００２１】
このような構成によれば、第２タイマカウンタの計時の間、給水ポンプの駆動を継続させることで、代表セルの電解液の液面を満杯状態にすることができる。
【００２２】
また、本発明は、前記給水ポンプが作動中であることを報知する報知手段を備えていることを特徴としている。このような構成によれば、作業者は報知手段の報知により、給水ポンプが作動してバッテリへの補水を知ることができる。
【００２３】
また、本発明は、前記バッテリが、前記各バッテリセルを収容して荷役車両に搭載されるバッテリケースを備えていることを特徴としている。このような構成によれば、荷役車両の駆動に使用するバッテリを自動的に補水することができ、荷役車両の運転者はバッテリの液面状況を気にすることなく荷役作業に専念する
ことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
この発明を荷役車両であるカウンタバランス型フォークリフトに適用した場合の第１実施形態について図１ないし図７を参照して説明する。但し、図１はカウンタバランス型フォークリフトの斜視図、図２は一部の概略構成の説明図、図３は液面センサの一部の正面図、図４は液面センサの動作説明図、図５は止水弁機構の断面図、図６は止水弁機構の一部の動作説明用断面図、図７は方向制御弁の動作説明用断面図である。
【００２５】
第１実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフトは、例えば図１に示すように構成されている。即ち、図１に示すように、カウンタバランス型フォークリフト１は、運転席２が設けられた車体３と、車体３の前部に配設された一対のマスト４と、両マスト４にリフトブラケット５をそれぞれ介して配設される一対のフォーク６とにより構成されている。
【００２６】
更に、図１に示すように、運転席２の足元のフロア部８には、アクセルペダル９及びブレーキペダル１０が車体３の内部から突出して配設され、運転席２の後部には座席１２が設けられ、この座席１２下方の車体３内部に走行モータや油圧モータ等の駆動用電源である４８Ｖのバッテリ（図１では図示省略）が収容されている。
【００２７】
ここで、図２に示すように、金属製のバッテリケース１３Ａ内に、２４個のバッテリセル１３Ｂが収納されて上記したバッテリ１３が構成されており、各バッテリセル１３Ｂは、それぞれ樹脂容器内に電解液が充填され、この電解液中にプラス電極及びマイナス電極が浸漬されて形成されている。そして、図１に示すように、バッテリケース１３Ａの上面を開閉自在に閉塞する蓋板１４に座席１２が取り付けられ、車体３の座席１２下方の車体３内部にバッテリ１３が収容されている。
【００２８】
また、カウンタバランス型フォークリフト１には、バッテリ１３に自動的に補水するために、以下に詳述するような補水装置が設けられている。
【００２９】
即ち、この補水装置は、図２に示すように、精製水が充填され各バッテリセル１３Ｂに接続された給水タンク２１と、各バッテリセル１３Ｂのうち予め選定された１個の代表セルＲＳに取り付けられこの代表セルＲＳの電解液の液面が満杯状態から予め定められた所定量だけ低下したことを検知して検知信号を出力する液面センサと、この液面センサからの検知信号により作動して給水タンク２１から全てのバッテリセル１３Ｂへの精製水の送給を開始し検知信号の出力停止により作動停止する給水ポンプ２２と、この給水ポンプ２２と各バッテリセル１３Ｂとの間に設けられ代表セルＲＳ以外のバッテリセル（以下、これらを分流セルＳＳと称する）に給水ポンプ２２からの精製水を順次に補水した後に代表セルＲＳに補水する給水切換手段２３と、運転席２等に配設され給水ポンプ２２が作動中であることを報知するＬＥＤなどの発光手段或いはブザー等から成る報知部（報知手段に相当）とを備えている。尚、液面センサからの検知信号は、図示しないＣＰＵ等から成る制御部（制御手段に相当）に入力され、この制御部により液面センサからの検知信号の出力、出力停止が認識されて給水ポンプ２２の作動制御が行われる。
【００３０】
ところで、例えば図３に示すように、上記した液面センサ２５は、代表セルＲＳの容器に形成されたセンサ取付口（図示せず）に開閉自在に取り付けられるキャップ２５Ａと、このキャップ２５Ａを貫通した絶縁性の導入チューブ２５Ｂと、この導入チューブ２５Ｂ内を導入されて導入チューブ２５Ｂの下端から露出された先端が電解液中に挿入される検知電極２５Ｃとを備えている。
【００３１】
この検知電極２５Ｃが、代表セルＲＳの容器内の電解液中に浸漬されたプラス電極とマイナス電極との間に挟まれるように電解液中に挿入される。このとき、代表セルＲＳの電解液の液面が満杯状態から予め設定された所定量だけ低下したところに検知電極２５Ｃの露出先端が位置するように、導入チューブ２５Ｂの長さ及び検知電極２５Ｃの長さが調整されている。但し、この場合における「所定量」とは、電解液の液面がサルフェーションを生じるまで低下した状態よりも遙かに高い液面位置までの低下量であって、満杯状態よりも少し液面位置が下がった程度の量に設定するのが望ましい。
【００３２】
そして、代表セルＲＳの電解液の液面が満杯状態であれば、図４（ａ）に示すように、検知電極２５Ｃの先端は電解液中に浸かっているため、検知電極２５Ｃはマイナス電極よりも高い電解液電位を有する。一方、図４（ｂ）に示すように、電解液の液面が満杯状態（図４（ｂ）中の１点鎖線）から所定量Δｄだけ低下すれば、検知電極２５Ｃの先端が電解液から露出するため、検知電極２５Ｃの電解液電位がなくなって電解液液面の低下が検知され、この電解液電位のゼロが検知信号として出力される。
【００３３】
また、上記した給水切換手段２３は、図５及び図６に示すような止水弁機構２８と、方向制御弁３０とを備えている。
【００３４】
止水弁機構２８は、図５に示すように、各バッテリセル１３Ｂの容器の給水口部分に取り付けられる本体２８Ａと、この本体２８Ａに取り付けられ分流給水管（図示せず）の途中に形成された複数の分岐口に接続される分岐接続体２８Ｂと、本体２８Ａに結合され分岐接続体２８Ｂを介して分流給水管の分岐口とバッテリセル１３Ｂの給水口とを連通する連通口２８Ｃが内部に形成された支持体２８Ｄと、支持体２８Ｄに支持され電解液に浮遊して配設され電解液の液面の上下に伴って上下動するフロート２８Ｅと、支持体２８Ｄ内に収容されフロート２８Ｅの上下動により支持体２８Ｄ内の連通口２８Ｃを開閉する弁体２８Ｆとを備えている。
【００３５】
このような止水弁機構２８は、バッテリセル１３Ｂの容器内の電解液液面が満杯状態のときにはフロート２８Ｅが上動して連通口２８Ｃを閉塞するため、分流給水管の分岐口とバッテリセル１３Ｂの給水口とは連通されず、バッテリセル１３Ｂの給水口が閉塞状態となって分流給水管を介した精製水が補充されることはない。
【００３６】
一方、バッテリセル１３Ｂの容器内の電解液液面が満杯状態から低下すると、フロート２８Ｅが下動して連通口２８Ｃを開放するため、分流給水管の分岐口とバッテリセル１３Ｂの給水口とが連通され、バッテリセル１３Ｂの給水口が開放状態となって分流給水管を介した精製水の補充が可能な状態になる。
【００３７】
尚、図６（ａ），（ｂ）に示すように、連通口２８Ｃ周辺の弁体受部２８Ｇの外周面がほぼ球面状に形成されているため、図６（ａ）に示すようにフロート２８Ｅの上動により弁体２８Ｆが傾斜せずに上動する場合は勿論のこと、図６（ｂ）に示すように、フロート２８Ｅの上動により弁体２８Ｆが傾斜したまま上動しても、弁体２８Ｆは連通口２８Ｃ周縁の弁体受部２８Ｇに隙間なく当接することができ、弁体２８Ｆによって連通口２８Ｃを確実に閉塞することができる。
【００３８】
次に、方向制御弁３０は、図２に示すように、元給水管３２により入水口が給水ポンプ２２に接続され２個の出水口のうち一方が分流給水管３３により代表セルＲＳ以外のバッテリセル１３Ｂである各分流セルＳＳに接続された分流弁３４と、一方のポートが分流弁３４の他方の出水口に接続され他方のポートが代表給水管３６を介して代表セルＲＳに接続された２ポート２位置の切換弁３７とにより構成されている。
【００３９】
ところで、図２に示すように、代表セルＲＳはバッテリケース１３Ａ内の一側中央に配置され、この代表セルＲＳと同じ列方向に配設された各分流セルＳＳの給水口が１本の中央給水管３６Ａにより接続され、行方向に配列された各分流セルＳＳの給水口が支給水管３６Ｂにより接続され、中央給水管３６Ａが上記した分流給水管３３に接続されている。このような接続にすることで、中央給水管３６Ａから各支給水管３６Ｂに均等に素早く精製水が送給され、各バッテリセル１３Ｂへの補水を迅速に行うことができる。
【００４０】
このとき、切換弁３７の切換入力は分流給水管３３の水圧であり、図７（ａ）に示すように、この水圧によって切換弁３７を構成する弁部材３７Ａに加わる力がばね部材３７Ｂの付勢力よりも小さいと、弁部材３７Ａがばね部材３７Ｂの付勢力によって閉塞方向に付勢され、切換弁３７は閉じた状態となり、分流給水管３３の水圧によって切換弁３７を構成する弁部材３７Ａに加わる力がばね部材３７Ｂの付勢力よりも大きくなると、図７（ｂ）に示すように、弁部材３７Ａが水圧によりばね部材３７Ｂの付勢力に抗して開放方向に付勢され、切換弁３７は開いた状態となる。
【００４１】
次に、このような補水装置の動作について説明する。いま、代表セルＲＳの電解液の液面が満杯状態から所定量だけ低下すると、液面センサ２５によりこの液面低下が検知されて電解液電位“ゼロ”に相当する検知信号が出力され、給水ポンプ２２が制御部によって自動的に作動開始される。
【００４２】
そして、給水ポンプ２２が作動開始したときには、切換弁３７を開状態に切り換えるほど分流給水管３３の水圧が高くないことから、図７（ａ）に示すように、切換弁３７は閉じた状態であり、給水ポンプ２２の作動によって給水タンク２１の精製水は、分流弁３４から分流給水管３３を介して各分流セルＳＳに送給され、給水ポンプ２２に近い上流側の分流セルＳＳから補水が行われていく。
【００４３】
続いて、各分流セルＳＳへの補水が順次完了すると、上記した止水弁機構２８の動作によって各分流セルＳＳの給水口が順次閉塞され、分流給水管３３の水圧が上昇するため、図７（ｂ）に示すように、切換弁３７は開いた状態に切り換わり、給水ポンプ２２の作動によって給水タンク２１の精製水は、分流弁３４から代表給水管３６を介して代表セルＲＳに送給され、最後に代表セルＲＳへの補水が行われる。
【００４４】
更に、代表セルＲＳの補水が完了すると、止水弁機構２８の動作により代表セルＲＳの給水口が閉塞されると共に、液面センサ２５による電解液電位がゼロでなくなり、上記した電解液電位“ゼロ”に相当する検知信号の出力が停止されるため、給水ポンプ２２が制御部によって自動的に作動停止される。
【００４５】
従って、第１実施形態によれば、代表セルＲＳに設けた液面センサ２５の働きにより、バッテリ１３の補水を自動的に開始すると共に停止することができるため、従来のようにバッテリ１３の補水の時期を逸してしまうことを防止できる。
【００４６】
しかも、自動的にバッテリ１３の補水が行われることから、従来に比べて作業者の負担を大幅に軽減することができ、フォークリフト１の運転者はバッテリ１３の液面状況を気にすることなく荷役作業に専念することができる。
【００４７】
また、各バッテリセル１３Ｂに止水弁機構２８を設けたため、各バッテリセル１３Ｂの電解液液面が満杯状態になった時点で、自動的に給水口を閉塞することができ、過剰な補水を防止することができる。
【００４８】
更に、作業者は報知部の報知により、給水ポンプ２２が作動してバッテリ１３への補水が自動的に行われていることを容易に知ることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
この発明を荷役車両であるカウンタバランス型フォークリフトに適用した場合の第２実施形態について図８ないし図１０を参照して説明する。但し、図８は液面センサの動作説明図、図９は制御系のブロック図、図１０は動作説明用のフローチャートである。尚、本実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフト及び補水装置の基本的な構成は、上記した第１実施形態と同じであるため、以下では、図１ないし図７も参照しつつ、主として第１実施形態と相違する点について説明する。
【００５０】
本実施形態においても、代表セルＲＳに液面センサ２５を設けるが、ここでは、図８に示すように、液面センサ２５の検知電極２５Ｃの先端は、第１実施形態の場合（図４参照）に比べて深く電解液中に挿入されている。そのため、代表セルＲＳの電解液の液面が、図８中の破線に示すように、満杯状態（図８中の１点鎖線）から予め設定されたΔｅ（＞Δｄ；図４参照）まで低下したところに、検知電極２５Ｃの露出先端が位置するように、導入チューブ２５Ｂの長さ及び検知電極２５Ｃの長さが調整されている。こうすることで、代表セルＲＳの電解液液面が満杯の状態から低下し、液面センサ２５から検知信号が出力されるまでの時間間隔を長くでき、補水の頻度を第１実施形態の場合よりも減らすようにしている。但し、Δｅだけ低下した電解液の液面は、サルフェーションを生じるまで低下した状態よりもまだ十分に高い液面位置である。
【００５１】
続いて、補水装置の制御系の構成について説明すると、図９に示すように、代表セルＲＳの電解液の液面が低下し、液面センサ２５からＣＰＵ等から成る制御部４０（制御手段に相当）に電解液電位“ゼロ”の検知信号が出力され、制御部４０により、給水ポンプ２２が駆動されて給水タンク２１から各バッテリセル１３Ｂへの精製水が送給開始される。それと同時に、制御部４０により第１タイマカウンタ４１が制御されて第１タイマカウンタ４１により第１設定時間ｔ１（例えば、３分）の計時が開始される。このときの第１設定時間ｔ１は、給水ポンプ２２を駆動開始してから、全てのバッテリセル１３Ｂへの補水を完了するのに十分な時間に設定しておくのが望ましい。更に、給水ポンプ２２が駆動されている間、制御部４０により、例えばＬＥＤから成る報知部４３が制御されてそのＬＥＤが点灯し、給水ポンプ２２の作動中が報知される。
【００５２】
また、第１タイマカウンタ４１が第１設定時間ｔ１の計時を終了すると、その時点で液面センサ２５からの検知信号の出力があるかどうかが制御部４０により判断され、検知信号の出力が継続して停止されないときには、制御部４０により、給水タンク２１の精製水不足や給水ポンプ２２の故障、各給水管における水漏れなどの何らかの異常が発生していると判断され、制御部４０により警報部４４（警報手段に相当）が制御されて異常発生を知らせる警報が発せられる。尚、この場合の警報部４４にはブザーやＬＥＤを用いて聴覚や視覚に訴えるようにすればよく、その他にフォークリフト１に既設の液晶ディスプレイを兼用して警報メッセージを表示するようにしても構わない。
【００５３】
また、第１タイマカウンタ４１による第１設定時間ｔ１の計時終了までに、制御部４０により液面センサ２５からの検知信号の出力停止が検知されたときには、制御部４０により、第１タイマカウンタ４１がリセットされると共に、第２タイマカウンタ４２が制御されて第２設定時間ｔ２（＜ｔ１）の計時が開始され、給水ポンプ２２の駆動が継続されて代表セルＲＳへの補水が第２設定時間ｔ２の時間継続される。このときの第２設定時間ｔ２は、第１タイマカウンタ４１による第１設定時間ｔ１の計時終了時点から、給水ポンプ２２の継続駆動により、図８に示すように代表セルＲＳの電解液の液面をΔｆだけ上昇させて満杯状態にするのに十分な時間に設定するのが望ましく、予め実験的にｔ２の最適値を求めておけばよい。
【００５４】
次に、一連の動作について図１０のフローチャートを参照して説明する。いま、図１０に示すように、代表セルＲＳの電解液の液面が低下し、液面センサ２５から電解液電位ゼロの検知信号が出力されると（Ｓ１）、制御部４０によりバッテリセル１３Ｂの液面が低下して精製水の補給が必要と判断され、制御部４０により、給水ポンプ２２の駆動が開始されて給水タンク２１から給水切換手段２３を介してバッテリセル１３Ｂへ精製水の補水が開始されると同時に、第１タイマカウンタ４１による第１設定時間ｔ１の計時が開始される（Ｓ２）。
【００５５】
このとき、給水ポンプ２２の作動開始直後には、分流給水管３３の水圧が高くないことから切換弁３７は閉じた状態にあるので、精製水は、代表セルＲＳ以外の分流セルＳＳであって給水タンク２１の近い上流側の分流セルＳＳから補水が開始される。
【００５６】
そして、制御部４０により液面センサ２５から検知信号の出力があるか否かの判定がなされ（Ｓ３）、この判定結果がＹＥＳであれば、第１タイマカウンタ４１による第１設定時間ｔ１の計時が終了したか否かの判定がなされ（Ｓ４）、この判定結果がＮＯであればステップＳ３に戻り、ステップＳ３の判定結果がＮＯであるときには、各分流セルＳＳへの補水が終了して代表セルＲＳにも正常に補水が行われ、代表セルＲＳにおいて液面センサ２５の検知電極２５Ｃが電解液中に漬かった状態となって、電解液電位ゼロの検知信号の出力はないと判断できるため、制御部４０により第１タイマカウンタ４１がリセットされた後（Ｓ５）、制御部４０により第２タイマカウンタ４２が制御されて第２タイマカウンタ４２による第２設定時間ｔ２の計時が開始される（Ｓ６）。
【００５７】
その後、第２タイマカウンタ４２による第２設定時間ｔ２の計時が終了したか否かの判定がなされ（Ｓ７）、この判定結果がＮＯであれば判定結果がＹＥＳになるまでこの判定が繰り返され、判定結果がＹＥＳになれば、第２設定時間ｔ２の給水ポンプ２２の継続駆動によって、上記したように代表セルＲＳの液面が満杯状態となっているため、制御部４０により給水ポンプ２２の駆動が停止され（Ｓ８）、その後動作は終了する。
【００５８】
一方、上記したステップＳ４の判定結果がＹＥＳ、つまり第１設定時間ｔ１の経過時点で液面センサ２５からの検知信号が依然として出力されているときには、本来なら、代表セルＲＳにも正常に補水が行われ、代表セルＲＳにおいて液面センサ２５の検知電極２５Ｃが電解液中に漬かった状態となって、電解液電位ゼロの検知信号の出力が停止されるべきであるにもかかわらず、給水タンク２１の精製水不足や給水ポンプの故障、水漏れなどの何らかの異常が発生し、検知信号が出力され続けていると判断できるため、制御部４０により警報部４４が制御されて異常が発生している旨の警報が発せられると共に（Ｓ９）、ステップＳ８に移行して制御部４０により給水ポンプ２２の駆動が停止されて無駄な給水動作が強制停止される。
【００５９】
従って、第２実施形態によれば、第１タイマカウンタ４１の第１設定時間ｔ１計時終了時点で、代表セルＲＳに設けた液面センサ２５が検知信号の出力を停止しないときに、制御部４０により何らかの異常が発生していると判断し、給水ポンプ２２が停止されてバッテリ１３への補水が停止されるため、異常の拡大や給水ポンプの無駄な動作を防止することができる。
【００６０】
しかも、制御部４０が異常と判断したとき、警報部４４により警報が発せられるので、作業者は警報部４４の警報により何らかの異常が発生して給水ポンプ２２が停止状態にあることを容易に知ることができる。
【００６１】
また、第２タイマカウンタ４２による第２設定時間ｔ２計時の間、給水ポンプ２２の駆動が継続されるため、代表セルＲＳの液面を確実に満杯状態にすることができる。
【００６２】
なお、上記した両実施形態では、方向制御弁３０を分流弁３４及び切換弁３７により構成した場合について説明したが、方向制御弁３０は、入水口及び２個の出水口を有する３ポート２位置型のものであってもよい。要するに、方向制御弁３０の入水口が元給水管３２により給水タンク２１に接続され２個の出水口のうち一方が代表給水管３６により代表セルＲＳに接続され他方が分流給水管３３により代表セルＲＳ以外のバッテリセルである各分流セルＳＳに接続され分流給水管３３の圧力上昇により入水口を他方の出水口から一方の出水口に切り換え接続する構成であればよい。
【００６３】
また、上記した両実施形態では、液面センサ２５として、検知電極２５Ｃを備えたものを使用した場合について説明したが、液面センサ２５はこのような構成に限定されるものではなく、例えばフロート式もしくは静電容量式等であってもよいのは勿論である。つまり、液面センサとして、代表セルＲＳの電解液の液面が満杯状態から予め定めた所定量だけ低下したことを検知できれば、どのような構成であってもよい。
【００６４】
更に、上記した両実施形態では、給水ポンプ２２が作動中であることを報知する報知部を設けた場合について説明したが、このような報知部は必ずしも設けなくてもよい。
【００６５】
また、上記した第２実施形態では、補水中の異常警報を発する警報部４４を設けた場合について説明したが、このような警報部は必ずしも設ける必要はない。
【００６６】
更に、上記した両実施形態では、本発明をカウンタバランス型フォークリフト１に適用した場合について説明したが、カウンタバランス型に限らず、その他のフォークリフトをはじめとする荷役車両、或いはバッテリを動力源とする電気自動車やその他の電気車両にも本発明を適用できるのはいうまでもなく、このような場合においても上記した第１、第２実施形態と同等の効果を得ることが可能である。
【００６７】
また、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、代表セルの電解液液面が満杯状態から所定量低下すると、液面センサによりこの低下が検知されて給水ポンプが作動し、給水切換手段により、各バッテリセルのうち代表セル以外のバッテリセルに給水ポンプからの精製水が順次に補給され、これらのセルへの補水が完了した後に代表セルへの補水が行われ、液面センサからの検知信号の出力停止により給水ポンプが作動停止するため、代表セルの液面センサの働きによってバッテリの補水を自動的に開始して停止することができ、従来のように補水の時期を逸することもなく、しかも自動的に補水が行われることから、従来に比べて作業者の負担を大幅に軽減することが可能な補水装置を提供することができる。更に、液面センサは代表セルのみの１個で良いので、他のセルに余分なセンサを設ける必要がなく、簡単な構成で自動補水を実現できるものである。
【００６９】
また、請求項２に記載の発明によれば、代表セル以外のバッテリセルに補水した後、最後に代表セルに補水し、全てのバッテリセルへの補水が完了した時点で自動的にポンプを停止して補水を終了することが可能になり、補水の開始から終了まで作業者の手を煩わせることがない。
【００７０】
また、請求項３に記載の発明によれば、電解液の液面が低下するとフロートが下動し、フロートの下動に伴って弁体により給水口が開放され、補水により電解液の液面が上昇するとフロートが上動し、フロートの上動に伴って弁体により給水口が閉塞されるため、各バッテリセルの電解液液面が満杯状態になった時点で、自動的に給水口を閉塞することができ、過剰な補水を防止することが可能になる。
【００７１】
また、請求項４に記載の発明によれば、分流給水管の各分岐口に代表セル以外のバッテリセルそれぞれの給水口をそれぞれ接続することで、分流給水管に送給される給水タンクからの精製水を、給水タンクに近いバッテリセルから順次に充填することが可能になる。
【００７２】
また、請求項５に記載の発明によれば、例えば第１カウンタにより計時される第１設定時間として給水ポンプの駆動開始からすべてのバッテリセルへの補水を完了するのに十分な時間に設定しておくことにより、第１タイマカウンタの計時が終了した時点で液面センサからの検知信号の出力が停止していなければ、精製水不足や給水ポンプの故障、水漏れなどの何らかの異常が発生していると判断でき、このような場合に給水ポンプを停止することで、異常の拡大や給水ポンプの無駄な動作を防止することが可能になる。
【００７３】
また、請求項６に記載の発明によれば、警報手段の警報により、作業者は何らかの異常が発生して給水ポンプが停止状態にあることを容易に知ることが可能になる。
【００７４】
また、請求項７に記載の発明によれば、第２タイマカウンタの計時の間、給水ポンプの駆動を継続させることで、代表セルの液面を満杯状態にすることが可能になる。
【００７５】
また、請求項８に記載の発明によれば、作業者は報知手段の報知により、給水ポンプが作動してバッテリへの補水を知ることが可能になる。
【００７６】
また、請求項９に記載の発明によれば、荷役車両の駆動に使用するバッテリを自動的に補水することができ、荷役車両の運転者はバッテリの液面状況を気にすることなく荷役作業に専念することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフトの斜視図
である。
【図２】 この発明の第１実施形態における一部の概略構成の説明図である。
【図３】 この発明の第１実施形態における液面センサの一部の正面図である。
【図４】 この発明の第１実施形態における液面センサの動作説明図である。
【図５】 この発明の第１実施形態における止水弁機構の断面図である。
【図６】 この発明の第１実施形態における止水弁機構の一部の動作説明用断面図である
。
【図７】 この発明の第１実施形態における方向制御弁の動作説明用断面図である。
【図８】 この発明の第２実施形態における液面センサの動作説明図である。
【図９】 この発明の第２実施形態における制御系のブロック図である。
【図１０】 この発明の第２実施形態における動作説明用フローチャートである。
【符号の説明】
１ カウンタバランス型フォークリフト（荷役車両）
１３ バッテリ
１３Ｂ バッテリセル
ＲＳ 代表セル
ＳＳ 分流セル
２１ 給水タンク
２２ 給水ポンプ
２３ 給水切換手段
２５ 液面センサ
２８ 止水弁機構
３０ 方向制御弁
３２ 元給水管
３３ 分流給水管
３４ 分流弁
３６ 代表給水管
３７ 切換弁
４１ 第１タイマカウンタ
４２ 第２タイマカウンタ
４３ 報知部
４４ 警報部
【発明の属する技術分野】
この発明は、バッテリを構成する複数個のバッテリセルに補水するバッテリの補水装置に関し、特に自動補水を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、荷役車両であるフォークリフトの駆動用バッテリは、バッテリセルと、これらのバッテリセルを収容したバッテリケースとを備え、車両本体に搭載されて各部の駆動用電源として使用される。そして、各バッテリセルは、容器内に充填された電解液及びこの電解液中に浸漬されたプラス、マイナス電極をそれぞれ備え、例えば、１個のバッテリセル当り２Ｖ、２４個のバッテリセルを備える場合、直列接続による合計で４８Ｖの端子電圧を発生する。
【０００３】
この種のバッテリでは、保守の良否によってその寿命が大きく左右され、特に補水は非常に重要であり、バッテリの消耗に伴う液切れが生じたときに、サルフェーションと呼ばれる充電不能現象に陥ってしまうためである。そこで、バッテリの長寿命化を図るために、精製水を適宜補給することが行われている。
【０００４】
このような補水は、従来、各バッテリセルについて１個ずつその給水口の蓋を開けて精製水を補充するか、或いは、精製水を充填したタンクを所定の給水場の高所に設置しておき、このタンクと各バッテリセルの給水口とを給水管により接続し、タンクの位置エネルギを利用して各バッテリセルへの補水を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のバッテリへの補水はあくまで手動により行われるため、作業が非常に面倒で時間がかかり、作業者の負担が大きくなるという問題点があった。また、補水すべき時期であるかどうかを把握できないため、補水の時期が遅れることによって、バッテリの故障を招き、フォークリフトの動作に支障をきたすおそれもあった。
【０００６】
そこで、本発明は、バッテリの補水を自動的に行え、作業者の負担を軽減できるバッテリの補水装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、容器内に充填された電解液及びこの電解液中に浸漬された電極をそれぞれ備え、バッテリを構成する複数個のバッテリセルに補水するバッテリの補水装置において、精製水が充填され給水管により前記各バッテリセルに接続された給水タンクと、前記各バッテリセルのうち予め選定された代表セルに設けられ前記電解液の液面が満杯状態から所定量低下したことを検知して検知信号を出力する液面センサと、前記給水タンクから前記各バッテリセルに前記精製水を送給する給水ポンプと、前記液面センサからの前記検知信号により前記給水ポンプを駆動し前記検知信号の出力停止により前記給水ポンプの駆動を停止する制御手段と、前記給水ポンプと前記各バッテリセルとの間に設けられ前記代表セル以外の前記バッテリセルに前記給水ポンプからの前記精製水を順次に補水した後に前記代表セルに補水する給水切換手段とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、代表セルの電解液液面が満杯状態から所定量低下すると、液面センサによりこの低下が検知されて給水ポンプが作動し、給水切換手段により、各バッテリセルのうち代表セル以外のバッテリセルに給水ポンプからの精製水が順次に補給され、これらのセルへの補水が完了した後に代表セルへの補水が行われ、液面センサからの検知信号の出力停止により給水ポンプが作動停止する。そのため、代表セルの液面センサの働きによってバッテリの補水を自動的に開始して停止することができ、従来のように補水の時期を逸することもなく、しかも自動的に補水が行われることから、従来に比べて作業者の負担を大幅に軽減することができる。
【０００９】
また、本発明は、前記給水切換手段が、前記各バッテリセルの前記容器の給水口を開閉自在にそれぞれ設けられ前記電解液の液面が満杯状態になったときに前記容器の給水口を閉塞する止水弁機構と、入水口が元給水管により前記給水タンクに接続され２個の出水口のうち一方が代表給水管により前記代表セルに接続され他方が分流給水管により前記代表セル以外の前記バッテリセルに接続され前記分流給水管の圧力上昇により前記入水口を前記他方の出水口から前記一方の出水口に切り換え接続する方向制御弁とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
このような構成によれば、代表セル以外のバッテリセルへの補水が開始する際には、これら代表セル以外のバッテリセルの止水弁機構は動作せずに給水口は開放されているため、分流給水管の圧力は低いままであり、方向制御弁の入水口は代表セル以外のバッテリセル側の分流給水管に接続された出水口側に切り換わっており、この状態で補水が進むと、代表セル以外のバッテリセルの液面上昇に伴って止水弁機構により各々の給水口が順次閉塞される。
【００１１】
そして、代表セル以外の全てのバッテリセルの給水口が閉塞されると、分流給水管の圧力が上昇し、これにより方向制御弁の入水口が代表セル側の代表給水管に接続された出水口側に切り換え接続されるため、最後に代表セルへの補水が開始され、代表セルの液面上昇に伴って止水弁機構によりその給水口が閉塞されると共に、液面センサからの検知信号の出力が停止されて給水ポンプの駆動が停止される。
【００１２】
そのため、全てのバッテリセルへの補水が完了した時点で自動的にポンプを停止して補水を終了することができ、補水の開始から終了まで作業者の手を煩わせることがない。
【００１３】
また、本発明は、前記止水弁機構が、前記電解液の液面に浮遊して配設されたフロートと、前記電解液の液面の上下に伴う前記フロートの上下動により、前記給水口を開閉する弁体とを備えていることを特徴としている。
【００１４】
このような構成によれば、電解液の液面が低下するとフロートが下動し、フロートの下動に伴って弁体により給水口が開放され、補水により電解液の液面が上昇するとフロートが上動し、フロートの上動に伴って弁体により給水口が閉塞されるため、各バッテリセルの電解液液面が満杯状態になった時点で、自動的に給水口を閉塞することができ、過剰な補水を防止することができる。
【００１５】
また、本発明は、前記分流給水管の途中に形成された複数の分岐口に、前記代表セル以外の前記バッテリセルそれぞれの前記給水口がそれぞれ接続されていることを特徴としている。
【００１６】
このような構成によれば、分流給水管の各分岐口に代表セル以外のバッテリセルそれぞれの給水口をそれぞれ接続することで、分流給水管に送給される給水タンクからの精製水を、給水タンクに近いバッテリセルから順次に充填することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記液面センサからの前記検知信号の出力により予め設定された第１設定時間の計時を開始する第１タイマカウンタを備え、前記制御手段は、前記第１タイマカウンタによる計時終了時点で前記液面センサからの前記検知信号の出力が停止しないときに異常と判断し、前記給水ポンプの作動を停止させることを特徴としている。
【００１８】
このような構成によれば、例えば第１カウンタにより計時される第１設定時間として給水ポンプの駆動開始からすべてのバッテリセルへの補水を完了するのに十分な時間に設定しておくことにより、第１タイマカウンタの計時が終了した時点で液面センサからの検知信号の出力が停止していなければ、給水タンクの精製水不足や給水ポンプの故障、水漏れなどの何らかの異常が発生していると判断でき、このような場合に給水ポンプを停止することで、異常の拡大や給水ポンプの無駄な動作を防止することができる。
【００１９】
また、本発明は、前記制御手段が異常と判断したとき警報を発する警報手段を備えていることを特徴としている。このような構成によれば、警報手段の警報により、作業者は何らかの異常が発生して給水ポンプが停止状態にあることを容易に知ることができる。
【００２０】
また、本発明は、前記液面センサからの前記検知信号の出力停止により予め設定された第２設定時間の計時を開始する第２タイマカウンタを備え、前記制御手段は、前記第１タイマカウンタの計時終了までに前記液面センサからの前記検知信号が出力停止したときに、前記第２タイマカウンタによる計時の間、前記給水ポンプの駆動を継続し、前記第２タイマカウンタの計時終了により前記給水ポンプの駆動を停止することを特徴としている。
【００２１】
このような構成によれば、第２タイマカウンタの計時の間、給水ポンプの駆動を継続させることで、代表セルの電解液の液面を満杯状態にすることができる。
【００２２】
また、本発明は、前記給水ポンプが作動中であることを報知する報知手段を備えていることを特徴としている。このような構成によれば、作業者は報知手段の報知により、給水ポンプが作動してバッテリへの補水を知ることができる。
【００２３】
また、本発明は、前記バッテリが、前記各バッテリセルを収容して荷役車両に搭載されるバッテリケースを備えていることを特徴としている。このような構成によれば、荷役車両の駆動に使用するバッテリを自動的に補水することができ、荷役車両の運転者はバッテリの液面状況を気にすることなく荷役作業に専念する
ことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
この発明を荷役車両であるカウンタバランス型フォークリフトに適用した場合の第１実施形態について図１ないし図７を参照して説明する。但し、図１はカウンタバランス型フォークリフトの斜視図、図２は一部の概略構成の説明図、図３は液面センサの一部の正面図、図４は液面センサの動作説明図、図５は止水弁機構の断面図、図６は止水弁機構の一部の動作説明用断面図、図７は方向制御弁の動作説明用断面図である。
【００２５】
第１実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフトは、例えば図１に示すように構成されている。即ち、図１に示すように、カウンタバランス型フォークリフト１は、運転席２が設けられた車体３と、車体３の前部に配設された一対のマスト４と、両マスト４にリフトブラケット５をそれぞれ介して配設される一対のフォーク６とにより構成されている。
【００２６】
更に、図１に示すように、運転席２の足元のフロア部８には、アクセルペダル９及びブレーキペダル１０が車体３の内部から突出して配設され、運転席２の後部には座席１２が設けられ、この座席１２下方の車体３内部に走行モータや油圧モータ等の駆動用電源である４８Ｖのバッテリ（図１では図示省略）が収容されている。
【００２７】
ここで、図２に示すように、金属製のバッテリケース１３Ａ内に、２４個のバッテリセル１３Ｂが収納されて上記したバッテリ１３が構成されており、各バッテリセル１３Ｂは、それぞれ樹脂容器内に電解液が充填され、この電解液中にプラス電極及びマイナス電極が浸漬されて形成されている。そして、図１に示すように、バッテリケース１３Ａの上面を開閉自在に閉塞する蓋板１４に座席１２が取り付けられ、車体３の座席１２下方の車体３内部にバッテリ１３が収容されている。
【００２８】
また、カウンタバランス型フォークリフト１には、バッテリ１３に自動的に補水するために、以下に詳述するような補水装置が設けられている。
【００２９】
即ち、この補水装置は、図２に示すように、精製水が充填され各バッテリセル１３Ｂに接続された給水タンク２１と、各バッテリセル１３Ｂのうち予め選定された１個の代表セルＲＳに取り付けられこの代表セルＲＳの電解液の液面が満杯状態から予め定められた所定量だけ低下したことを検知して検知信号を出力する液面センサと、この液面センサからの検知信号により作動して給水タンク２１から全てのバッテリセル１３Ｂへの精製水の送給を開始し検知信号の出力停止により作動停止する給水ポンプ２２と、この給水ポンプ２２と各バッテリセル１３Ｂとの間に設けられ代表セルＲＳ以外のバッテリセル（以下、これらを分流セルＳＳと称する）に給水ポンプ２２からの精製水を順次に補水した後に代表セルＲＳに補水する給水切換手段２３と、運転席２等に配設され給水ポンプ２２が作動中であることを報知するＬＥＤなどの発光手段或いはブザー等から成る報知部（報知手段に相当）とを備えている。尚、液面センサからの検知信号は、図示しないＣＰＵ等から成る制御部（制御手段に相当）に入力され、この制御部により液面センサからの検知信号の出力、出力停止が認識されて給水ポンプ２２の作動制御が行われる。
【００３０】
ところで、例えば図３に示すように、上記した液面センサ２５は、代表セルＲＳの容器に形成されたセンサ取付口（図示せず）に開閉自在に取り付けられるキャップ２５Ａと、このキャップ２５Ａを貫通した絶縁性の導入チューブ２５Ｂと、この導入チューブ２５Ｂ内を導入されて導入チューブ２５Ｂの下端から露出された先端が電解液中に挿入される検知電極２５Ｃとを備えている。
【００３１】
この検知電極２５Ｃが、代表セルＲＳの容器内の電解液中に浸漬されたプラス電極とマイナス電極との間に挟まれるように電解液中に挿入される。このとき、代表セルＲＳの電解液の液面が満杯状態から予め設定された所定量だけ低下したところに検知電極２５Ｃの露出先端が位置するように、導入チューブ２５Ｂの長さ及び検知電極２５Ｃの長さが調整されている。但し、この場合における「所定量」とは、電解液の液面がサルフェーションを生じるまで低下した状態よりも遙かに高い液面位置までの低下量であって、満杯状態よりも少し液面位置が下がった程度の量に設定するのが望ましい。
【００３２】
そして、代表セルＲＳの電解液の液面が満杯状態であれば、図４（ａ）に示すように、検知電極２５Ｃの先端は電解液中に浸かっているため、検知電極２５Ｃはマイナス電極よりも高い電解液電位を有する。一方、図４（ｂ）に示すように、電解液の液面が満杯状態（図４（ｂ）中の１点鎖線）から所定量Δｄだけ低下すれば、検知電極２５Ｃの先端が電解液から露出するため、検知電極２５Ｃの電解液電位がなくなって電解液液面の低下が検知され、この電解液電位のゼロが検知信号として出力される。
【００３３】
また、上記した給水切換手段２３は、図５及び図６に示すような止水弁機構２８と、方向制御弁３０とを備えている。
【００３４】
止水弁機構２８は、図５に示すように、各バッテリセル１３Ｂの容器の給水口部分に取り付けられる本体２８Ａと、この本体２８Ａに取り付けられ分流給水管（図示せず）の途中に形成された複数の分岐口に接続される分岐接続体２８Ｂと、本体２８Ａに結合され分岐接続体２８Ｂを介して分流給水管の分岐口とバッテリセル１３Ｂの給水口とを連通する連通口２８Ｃが内部に形成された支持体２８Ｄと、支持体２８Ｄに支持され電解液に浮遊して配設され電解液の液面の上下に伴って上下動するフロート２８Ｅと、支持体２８Ｄ内に収容されフロート２８Ｅの上下動により支持体２８Ｄ内の連通口２８Ｃを開閉する弁体２８Ｆとを備えている。
【００３５】
このような止水弁機構２８は、バッテリセル１３Ｂの容器内の電解液液面が満杯状態のときにはフロート２８Ｅが上動して連通口２８Ｃを閉塞するため、分流給水管の分岐口とバッテリセル１３Ｂの給水口とは連通されず、バッテリセル１３Ｂの給水口が閉塞状態となって分流給水管を介した精製水が補充されることはない。
【００３６】
一方、バッテリセル１３Ｂの容器内の電解液液面が満杯状態から低下すると、フロート２８Ｅが下動して連通口２８Ｃを開放するため、分流給水管の分岐口とバッテリセル１３Ｂの給水口とが連通され、バッテリセル１３Ｂの給水口が開放状態となって分流給水管を介した精製水の補充が可能な状態になる。
【００３７】
尚、図６（ａ），（ｂ）に示すように、連通口２８Ｃ周辺の弁体受部２８Ｇの外周面がほぼ球面状に形成されているため、図６（ａ）に示すようにフロート２８Ｅの上動により弁体２８Ｆが傾斜せずに上動する場合は勿論のこと、図６（ｂ）に示すように、フロート２８Ｅの上動により弁体２８Ｆが傾斜したまま上動しても、弁体２８Ｆは連通口２８Ｃ周縁の弁体受部２８Ｇに隙間なく当接することができ、弁体２８Ｆによって連通口２８Ｃを確実に閉塞することができる。
【００３８】
次に、方向制御弁３０は、図２に示すように、元給水管３２により入水口が給水ポンプ２２に接続され２個の出水口のうち一方が分流給水管３３により代表セルＲＳ以外のバッテリセル１３Ｂである各分流セルＳＳに接続された分流弁３４と、一方のポートが分流弁３４の他方の出水口に接続され他方のポートが代表給水管３６を介して代表セルＲＳに接続された２ポート２位置の切換弁３７とにより構成されている。
【００３９】
ところで、図２に示すように、代表セルＲＳはバッテリケース１３Ａ内の一側中央に配置され、この代表セルＲＳと同じ列方向に配設された各分流セルＳＳの給水口が１本の中央給水管３６Ａにより接続され、行方向に配列された各分流セルＳＳの給水口が支給水管３６Ｂにより接続され、中央給水管３６Ａが上記した分流給水管３３に接続されている。このような接続にすることで、中央給水管３６Ａから各支給水管３６Ｂに均等に素早く精製水が送給され、各バッテリセル１３Ｂへの補水を迅速に行うことができる。
【００４０】
このとき、切換弁３７の切換入力は分流給水管３３の水圧であり、図７（ａ）に示すように、この水圧によって切換弁３７を構成する弁部材３７Ａに加わる力がばね部材３７Ｂの付勢力よりも小さいと、弁部材３７Ａがばね部材３７Ｂの付勢力によって閉塞方向に付勢され、切換弁３７は閉じた状態となり、分流給水管３３の水圧によって切換弁３７を構成する弁部材３７Ａに加わる力がばね部材３７Ｂの付勢力よりも大きくなると、図７（ｂ）に示すように、弁部材３７Ａが水圧によりばね部材３７Ｂの付勢力に抗して開放方向に付勢され、切換弁３７は開いた状態となる。
【００４１】
次に、このような補水装置の動作について説明する。いま、代表セルＲＳの電解液の液面が満杯状態から所定量だけ低下すると、液面センサ２５によりこの液面低下が検知されて電解液電位“ゼロ”に相当する検知信号が出力され、給水ポンプ２２が制御部によって自動的に作動開始される。
【００４２】
そして、給水ポンプ２２が作動開始したときには、切換弁３７を開状態に切り換えるほど分流給水管３３の水圧が高くないことから、図７（ａ）に示すように、切換弁３７は閉じた状態であり、給水ポンプ２２の作動によって給水タンク２１の精製水は、分流弁３４から分流給水管３３を介して各分流セルＳＳに送給され、給水ポンプ２２に近い上流側の分流セルＳＳから補水が行われていく。
【００４３】
続いて、各分流セルＳＳへの補水が順次完了すると、上記した止水弁機構２８の動作によって各分流セルＳＳの給水口が順次閉塞され、分流給水管３３の水圧が上昇するため、図７（ｂ）に示すように、切換弁３７は開いた状態に切り換わり、給水ポンプ２２の作動によって給水タンク２１の精製水は、分流弁３４から代表給水管３６を介して代表セルＲＳに送給され、最後に代表セルＲＳへの補水が行われる。
【００４４】
更に、代表セルＲＳの補水が完了すると、止水弁機構２８の動作により代表セルＲＳの給水口が閉塞されると共に、液面センサ２５による電解液電位がゼロでなくなり、上記した電解液電位“ゼロ”に相当する検知信号の出力が停止されるため、給水ポンプ２２が制御部によって自動的に作動停止される。
【００４５】
従って、第１実施形態によれば、代表セルＲＳに設けた液面センサ２５の働きにより、バッテリ１３の補水を自動的に開始すると共に停止することができるため、従来のようにバッテリ１３の補水の時期を逸してしまうことを防止できる。
【００４６】
しかも、自動的にバッテリ１３の補水が行われることから、従来に比べて作業者の負担を大幅に軽減することができ、フォークリフト１の運転者はバッテリ１３の液面状況を気にすることなく荷役作業に専念することができる。
【００４７】
また、各バッテリセル１３Ｂに止水弁機構２８を設けたため、各バッテリセル１３Ｂの電解液液面が満杯状態になった時点で、自動的に給水口を閉塞することができ、過剰な補水を防止することができる。
【００４８】
更に、作業者は報知部の報知により、給水ポンプ２２が作動してバッテリ１３への補水が自動的に行われていることを容易に知ることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
この発明を荷役車両であるカウンタバランス型フォークリフトに適用した場合の第２実施形態について図８ないし図１０を参照して説明する。但し、図８は液面センサの動作説明図、図９は制御系のブロック図、図１０は動作説明用のフローチャートである。尚、本実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフト及び補水装置の基本的な構成は、上記した第１実施形態と同じであるため、以下では、図１ないし図７も参照しつつ、主として第１実施形態と相違する点について説明する。
【００５０】
本実施形態においても、代表セルＲＳに液面センサ２５を設けるが、ここでは、図８に示すように、液面センサ２５の検知電極２５Ｃの先端は、第１実施形態の場合（図４参照）に比べて深く電解液中に挿入されている。そのため、代表セルＲＳの電解液の液面が、図８中の破線に示すように、満杯状態（図８中の１点鎖線）から予め設定されたΔｅ（＞Δｄ；図４参照）まで低下したところに、検知電極２５Ｃの露出先端が位置するように、導入チューブ２５Ｂの長さ及び検知電極２５Ｃの長さが調整されている。こうすることで、代表セルＲＳの電解液液面が満杯の状態から低下し、液面センサ２５から検知信号が出力されるまでの時間間隔を長くでき、補水の頻度を第１実施形態の場合よりも減らすようにしている。但し、Δｅだけ低下した電解液の液面は、サルフェーションを生じるまで低下した状態よりもまだ十分に高い液面位置である。
【００５１】
続いて、補水装置の制御系の構成について説明すると、図９に示すように、代表セルＲＳの電解液の液面が低下し、液面センサ２５からＣＰＵ等から成る制御部４０（制御手段に相当）に電解液電位“ゼロ”の検知信号が出力され、制御部４０により、給水ポンプ２２が駆動されて給水タンク２１から各バッテリセル１３Ｂへの精製水が送給開始される。それと同時に、制御部４０により第１タイマカウンタ４１が制御されて第１タイマカウンタ４１により第１設定時間ｔ１（例えば、３分）の計時が開始される。このときの第１設定時間ｔ１は、給水ポンプ２２を駆動開始してから、全てのバッテリセル１３Ｂへの補水を完了するのに十分な時間に設定しておくのが望ましい。更に、給水ポンプ２２が駆動されている間、制御部４０により、例えばＬＥＤから成る報知部４３が制御されてそのＬＥＤが点灯し、給水ポンプ２２の作動中が報知される。
【００５２】
また、第１タイマカウンタ４１が第１設定時間ｔ１の計時を終了すると、その時点で液面センサ２５からの検知信号の出力があるかどうかが制御部４０により判断され、検知信号の出力が継続して停止されないときには、制御部４０により、給水タンク２１の精製水不足や給水ポンプ２２の故障、各給水管における水漏れなどの何らかの異常が発生していると判断され、制御部４０により警報部４４（警報手段に相当）が制御されて異常発生を知らせる警報が発せられる。尚、この場合の警報部４４にはブザーやＬＥＤを用いて聴覚や視覚に訴えるようにすればよく、その他にフォークリフト１に既設の液晶ディスプレイを兼用して警報メッセージを表示するようにしても構わない。
【００５３】
また、第１タイマカウンタ４１による第１設定時間ｔ１の計時終了までに、制御部４０により液面センサ２５からの検知信号の出力停止が検知されたときには、制御部４０により、第１タイマカウンタ４１がリセットされると共に、第２タイマカウンタ４２が制御されて第２設定時間ｔ２（＜ｔ１）の計時が開始され、給水ポンプ２２の駆動が継続されて代表セルＲＳへの補水が第２設定時間ｔ２の時間継続される。このときの第２設定時間ｔ２は、第１タイマカウンタ４１による第１設定時間ｔ１の計時終了時点から、給水ポンプ２２の継続駆動により、図８に示すように代表セルＲＳの電解液の液面をΔｆだけ上昇させて満杯状態にするのに十分な時間に設定するのが望ましく、予め実験的にｔ２の最適値を求めておけばよい。
【００５４】
次に、一連の動作について図１０のフローチャートを参照して説明する。いま、図１０に示すように、代表セルＲＳの電解液の液面が低下し、液面センサ２５から電解液電位ゼロの検知信号が出力されると（Ｓ１）、制御部４０によりバッテリセル１３Ｂの液面が低下して精製水の補給が必要と判断され、制御部４０により、給水ポンプ２２の駆動が開始されて給水タンク２１から給水切換手段２３を介してバッテリセル１３Ｂへ精製水の補水が開始されると同時に、第１タイマカウンタ４１による第１設定時間ｔ１の計時が開始される（Ｓ２）。
【００５５】
このとき、給水ポンプ２２の作動開始直後には、分流給水管３３の水圧が高くないことから切換弁３７は閉じた状態にあるので、精製水は、代表セルＲＳ以外の分流セルＳＳであって給水タンク２１の近い上流側の分流セルＳＳから補水が開始される。
【００５６】
そして、制御部４０により液面センサ２５から検知信号の出力があるか否かの判定がなされ（Ｓ３）、この判定結果がＹＥＳであれば、第１タイマカウンタ４１による第１設定時間ｔ１の計時が終了したか否かの判定がなされ（Ｓ４）、この判定結果がＮＯであればステップＳ３に戻り、ステップＳ３の判定結果がＮＯであるときには、各分流セルＳＳへの補水が終了して代表セルＲＳにも正常に補水が行われ、代表セルＲＳにおいて液面センサ２５の検知電極２５Ｃが電解液中に漬かった状態となって、電解液電位ゼロの検知信号の出力はないと判断できるため、制御部４０により第１タイマカウンタ４１がリセットされた後（Ｓ５）、制御部４０により第２タイマカウンタ４２が制御されて第２タイマカウンタ４２による第２設定時間ｔ２の計時が開始される（Ｓ６）。
【００５７】
その後、第２タイマカウンタ４２による第２設定時間ｔ２の計時が終了したか否かの判定がなされ（Ｓ７）、この判定結果がＮＯであれば判定結果がＹＥＳになるまでこの判定が繰り返され、判定結果がＹＥＳになれば、第２設定時間ｔ２の給水ポンプ２２の継続駆動によって、上記したように代表セルＲＳの液面が満杯状態となっているため、制御部４０により給水ポンプ２２の駆動が停止され（Ｓ８）、その後動作は終了する。
【００５８】
一方、上記したステップＳ４の判定結果がＹＥＳ、つまり第１設定時間ｔ１の経過時点で液面センサ２５からの検知信号が依然として出力されているときには、本来なら、代表セルＲＳにも正常に補水が行われ、代表セルＲＳにおいて液面センサ２５の検知電極２５Ｃが電解液中に漬かった状態となって、電解液電位ゼロの検知信号の出力が停止されるべきであるにもかかわらず、給水タンク２１の精製水不足や給水ポンプの故障、水漏れなどの何らかの異常が発生し、検知信号が出力され続けていると判断できるため、制御部４０により警報部４４が制御されて異常が発生している旨の警報が発せられると共に（Ｓ９）、ステップＳ８に移行して制御部４０により給水ポンプ２２の駆動が停止されて無駄な給水動作が強制停止される。
【００５９】
従って、第２実施形態によれば、第１タイマカウンタ４１の第１設定時間ｔ１計時終了時点で、代表セルＲＳに設けた液面センサ２５が検知信号の出力を停止しないときに、制御部４０により何らかの異常が発生していると判断し、給水ポンプ２２が停止されてバッテリ１３への補水が停止されるため、異常の拡大や給水ポンプの無駄な動作を防止することができる。
【００６０】
しかも、制御部４０が異常と判断したとき、警報部４４により警報が発せられるので、作業者は警報部４４の警報により何らかの異常が発生して給水ポンプ２２が停止状態にあることを容易に知ることができる。
【００６１】
また、第２タイマカウンタ４２による第２設定時間ｔ２計時の間、給水ポンプ２２の駆動が継続されるため、代表セルＲＳの液面を確実に満杯状態にすることができる。
【００６２】
なお、上記した両実施形態では、方向制御弁３０を分流弁３４及び切換弁３７により構成した場合について説明したが、方向制御弁３０は、入水口及び２個の出水口を有する３ポート２位置型のものであってもよい。要するに、方向制御弁３０の入水口が元給水管３２により給水タンク２１に接続され２個の出水口のうち一方が代表給水管３６により代表セルＲＳに接続され他方が分流給水管３３により代表セルＲＳ以外のバッテリセルである各分流セルＳＳに接続され分流給水管３３の圧力上昇により入水口を他方の出水口から一方の出水口に切り換え接続する構成であればよい。
【００６３】
また、上記した両実施形態では、液面センサ２５として、検知電極２５Ｃを備えたものを使用した場合について説明したが、液面センサ２５はこのような構成に限定されるものではなく、例えばフロート式もしくは静電容量式等であってもよいのは勿論である。つまり、液面センサとして、代表セルＲＳの電解液の液面が満杯状態から予め定めた所定量だけ低下したことを検知できれば、どのような構成であってもよい。
【００６４】
更に、上記した両実施形態では、給水ポンプ２２が作動中であることを報知する報知部を設けた場合について説明したが、このような報知部は必ずしも設けなくてもよい。
【００６５】
また、上記した第２実施形態では、補水中の異常警報を発する警報部４４を設けた場合について説明したが、このような警報部は必ずしも設ける必要はない。
【００６６】
更に、上記した両実施形態では、本発明をカウンタバランス型フォークリフト１に適用した場合について説明したが、カウンタバランス型に限らず、その他のフォークリフトをはじめとする荷役車両、或いはバッテリを動力源とする電気自動車やその他の電気車両にも本発明を適用できるのはいうまでもなく、このような場合においても上記した第１、第２実施形態と同等の効果を得ることが可能である。
【００６７】
また、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、代表セルの電解液液面が満杯状態から所定量低下すると、液面センサによりこの低下が検知されて給水ポンプが作動し、給水切換手段により、各バッテリセルのうち代表セル以外のバッテリセルに給水ポンプからの精製水が順次に補給され、これらのセルへの補水が完了した後に代表セルへの補水が行われ、液面センサからの検知信号の出力停止により給水ポンプが作動停止するため、代表セルの液面センサの働きによってバッテリの補水を自動的に開始して停止することができ、従来のように補水の時期を逸することもなく、しかも自動的に補水が行われることから、従来に比べて作業者の負担を大幅に軽減することが可能な補水装置を提供することができる。更に、液面センサは代表セルのみの１個で良いので、他のセルに余分なセンサを設ける必要がなく、簡単な構成で自動補水を実現できるものである。
【００６９】
また、請求項２に記載の発明によれば、代表セル以外のバッテリセルに補水した後、最後に代表セルに補水し、全てのバッテリセルへの補水が完了した時点で自動的にポンプを停止して補水を終了することが可能になり、補水の開始から終了まで作業者の手を煩わせることがない。
【００７０】
また、請求項３に記載の発明によれば、電解液の液面が低下するとフロートが下動し、フロートの下動に伴って弁体により給水口が開放され、補水により電解液の液面が上昇するとフロートが上動し、フロートの上動に伴って弁体により給水口が閉塞されるため、各バッテリセルの電解液液面が満杯状態になった時点で、自動的に給水口を閉塞することができ、過剰な補水を防止することが可能になる。
【００７１】
また、請求項４に記載の発明によれば、分流給水管の各分岐口に代表セル以外のバッテリセルそれぞれの給水口をそれぞれ接続することで、分流給水管に送給される給水タンクからの精製水を、給水タンクに近いバッテリセルから順次に充填することが可能になる。
【００７２】
また、請求項５に記載の発明によれば、例えば第１カウンタにより計時される第１設定時間として給水ポンプの駆動開始からすべてのバッテリセルへの補水を完了するのに十分な時間に設定しておくことにより、第１タイマカウンタの計時が終了した時点で液面センサからの検知信号の出力が停止していなければ、精製水不足や給水ポンプの故障、水漏れなどの何らかの異常が発生していると判断でき、このような場合に給水ポンプを停止することで、異常の拡大や給水ポンプの無駄な動作を防止することが可能になる。
【００７３】
また、請求項６に記載の発明によれば、警報手段の警報により、作業者は何らかの異常が発生して給水ポンプが停止状態にあることを容易に知ることが可能になる。
【００７４】
また、請求項７に記載の発明によれば、第２タイマカウンタの計時の間、給水ポンプの駆動を継続させることで、代表セルの液面を満杯状態にすることが可能になる。
【００７５】
また、請求項８に記載の発明によれば、作業者は報知手段の報知により、給水ポンプが作動してバッテリへの補水を知ることが可能になる。
【００７６】
また、請求項９に記載の発明によれば、荷役車両の駆動に使用するバッテリを自動的に補水することができ、荷役車両の運転者はバッテリの液面状況を気にすることなく荷役作業に専念することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフトの斜視図
である。
【図２】 この発明の第１実施形態における一部の概略構成の説明図である。
【図３】 この発明の第１実施形態における液面センサの一部の正面図である。
【図４】 この発明の第１実施形態における液面センサの動作説明図である。
【図５】 この発明の第１実施形態における止水弁機構の断面図である。
【図６】 この発明の第１実施形態における止水弁機構の一部の動作説明用断面図である
。
【図７】 この発明の第１実施形態における方向制御弁の動作説明用断面図である。
【図８】 この発明の第２実施形態における液面センサの動作説明図である。
【図９】 この発明の第２実施形態における制御系のブロック図である。
【図１０】 この発明の第２実施形態における動作説明用フローチャートである。
【符号の説明】
１ カウンタバランス型フォークリフト（荷役車両）
１３ バッテリ
１３Ｂ バッテリセル
ＲＳ 代表セル
ＳＳ 分流セル
２１ 給水タンク
２２ 給水ポンプ
２３ 給水切換手段
２５ 液面センサ
２８ 止水弁機構
３０ 方向制御弁
３２ 元給水管
３３ 分流給水管
３４ 分流弁
３６ 代表給水管
３７ 切換弁
４１ 第１タイマカウンタ
４２ 第２タイマカウンタ
４３ 報知部
４４ 警報部
Claims (9)
- 容器内に充填された電解液及びこの電解液中に浸漬された電極をそれぞれ備え、バッテリを構成する複数個のバッテリセルに補水するバッテリの補水装置において、
精製水が充填され給水管により前記各バッテリセルに接続された給水タンクと、
前記各バッテリセルのうち予め選定された代表セルに設けられ前記電解液の液面が満杯状態から所定量低下したことを検知して検知信号を出力する液面センサと、
前記給水タンクから前記各バッテリセルに前記精製水を送給する給水ポンプと、
前記液面センサからの前記検知信号により前記給水ポンプを駆動し前記検知信号の出力停止により前記給水ポンプの駆動を停止する制御手段と、
前記給水ポンプと前記各バッテリセルとの間に設けられ前記代表セル以外の前記バッテリセルに前記給水ポンプからの前記精製水を順次に補水した後に前記代表セルに補水する給水切換手段とを備えていることを特徴とするバッテリの補水装置。 - 前記給水切換手段が、前記各バッテリセルの前記容器の給水口を開閉自在にそれぞれ設けられ前記電解液の液面が満杯状態になったときに前記容器の給水口を閉塞する止水弁機構と、入水口が元給水管により前記給水タンクに接続され２個の出水口のうち一方が代表給水管により前記代表セルに接続され他方が分流給水管により前記代表セル以外の前記バッテリセルに接続され前記分流給水管の圧力上昇により前記入水口を前記他方の出水口から前記一方の出水口に切り換え接続する方向制御弁とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリの補水装置。
- 前記止水弁機構が、前記電解液の液面に浮遊して配設されたフロートと、前記電解液の液面の上下に伴う前記フロートの上下動により、前記給水口を開閉する弁体とを備えていることを特徴とする請求項２に記載のバッテリの補水装置。
- 前記分流給水管の途中に形成された複数の分岐口に、前記代表セル以外の前記バッテリセルそれぞれの前記給水口がそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項２または３に記載のバッテリの補水装置。
- 前記液面センサからの前記検知信号の出力により予め設定された第１設定時間の計時を開始する第１タイマカウンタを備え、
前記制御手段は、前記第１タイマカウンタによる計時終了時点で前記液面センサからの前記検知信号の出力が停止しないときに異常と判断し、前記給水ポンプの作動を停止させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のバッテリの補水装置。 - 前記制御手段が異常と判断したとき警報を発する警報手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載のバッテリの補水装置。
- 前記液面センサからの前記検知信号の出力停止により予め設定された第２設定時間の計時を開始する第２タイマカウンタを備え、
前記制御手段は、前記第１タイマカウンタの計時終了までに前記液面センサからの前記検知信号が出力停止したときに、前記第２タイマカウンタによる計時の間、前記給水ポンプの駆動を継続し、前記第２タイマカウンタの計時終了により前記給水ポンプの駆動を停止することを特徴とする請求項５または６に記載のバッテリの補水装置。 - 前記給水ポンプが作動中であることを報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のバッテリの補水装置。
- 前記バッテリが、前記各バッテリセルを収容して荷役車両に搭載されるバッテリケースを備えていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のバッテリの補水装置。
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