JP4349808B2

JP4349808B2 - 作業機械に搭載のバッテリ予熱方法およびその装置

Info

Publication number: JP4349808B2
Application number: JP2003002466A
Authority: JP
Inventors: 伸二広瀬; 和志中田; 雅彦谷川
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-01-08
Also published as: JP2004214150A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として極低温地域で使用されるブルドーザ，油圧ショベルなどの作業機械に搭載されるバッテリの始動機能を、円滑に発揮できるようにするバッテリの予熱方法に関し、詳しくはエンジンのクーラントヒータを利用して、合理的にバッテリの予熱を行えるようにする作業機械に搭載のバッテリ予熱方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
寒冷地、特に極低温になる地域で使用されるブルドーザ，油圧ショベルなどの建設機械にあっては、その始業時にエンジンの起動を行うとき、通常気候の地域とは異なり、−３０℃以下の状態になり、この状態ではバッテリの機能が停止してスタータを起動することができない。そのために、バッテリが機能し得る状態にする必要がある。言換えると、建設機械に低温始動が可能な手段を具備させておくことが必須要件となる。
【０００３】
従来、低温始動可能にする手段としては、エンジン搭載部に外部から温風を吹き込んでエンジン搭載部の周りの温度を高めるような方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。または、予め作業機械のエンジン周りにダクトを配管して、始動時のみ配置するロケットヒータと称されるガス燃焼機による燃焼ガスを前記ダクトによってオイルパンやバッテリの搭載部に高温ガスを導いて、その高温ガスを吹き付けることにより加温する方式が採用されている。このほかに、エンジン周りの要所にバンドヒータを固縛して外部から電流を流して加熱するような方式がある（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実公昭５３−１４８３２号公報
【特許文献２】
米国特許第６２３２５７７号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１による方式では、エンジン周りを囲って温風機による温風で加温するものであるから、低温でも比較的温度の高い地域では可能であっても極低温（−３０℃以下）ともなると、その加温時間が非常に長くなって実用的でないという問題点がある。
【０００６】
また、前述のエンジン周りに予めダクトを配管しておいて、始動時にロケットヒータを設置し、ダクトに接続して燃焼ガスをエンジン周りの要所に供給して加熱する方式では、前記特許文献１によって知られる方式に較べて効果的ではあるが、次のような課題がある。すなわち、予め配管されるダクトは、エンジン部に繋がる各種の装置機器やそれらを支持する構造物を交わして配置する必要があるので構造が複雑になるという問題がある。また、燃焼ガスをダクト内に流して加熱することになるので、固体と流体との接触による加熱であるから熱伝導効率が非常に悪い。しかも、燃焼ガス中に有害成分（亜硫酸ガスなど）が混在するので、ダクトの腐食が激しく長期使用に耐えない。さらに、高温ガスであることから火災の恐れがある、など多くの問題点がある。
【０００７】
一方、特許文献２による方式では、電気ヒータを使用するので、前述のような高温ガスを熱媒体とするものに較べて有利であるが、発熱させるための電源を別途用意しなければならず、電力供給源が近くにないと全く使用できないという問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、極低温地域で使用される作業機械に搭載されるクーラントヒータを利用して始動時にバッテリの機能を無理なく発揮できるようにする作業機械に搭載のバッテリ予熱方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、第１発明による作業機械に搭載のバッテリ予熱方法は、
作業機械の走行体の一方の上部を覆うフェンダー上に設置される冷媒加熱機からエンジン周りへの加熱媒体の一部を分岐して、脱着可能に接続される可撓性の分岐配管で前記走行体の他方の上部を覆うフェンダー上に設置される加熱盤に循環可能に接続し、前記加熱盤上にバッテリを配置して、前記加熱媒体を前記加熱盤に循環供給してバッテリを加熱することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、作業機械に搭載されているエンジン周りの冷媒を加熱する冷媒加熱機を利用し、そのエンジン周りへの加熱された媒体（加熱媒体）の一部を分岐して、脱着可能に接続される可撓性の分岐配管で前記走行体の他方の上部を覆うフェンダー上に配置された加熱盤に循環可能に接続して、冷媒加熱機で熱せられた加熱媒体を加熱盤に循環供給し、バッテリを底部から加熱するようにされるので、液体−固体の熱交換となり、熱伝達効率が従来のように気体−固体の熱交換に較べて各段に高められ、比較的短時間でバッテリが機能する状態まで予熱することができるのである。また、加熱媒体が管内を循環して熱伝達が行えるので、周辺機器を損傷させることもない。そして、エンジン周りのメンテナンスなどで配管が邪魔になるときには、接続部で取外しても復元時には接続部の継ぎ手を接続すればよく、その取扱いが容易である。なお、前記冷媒加熱機の起動時にはバッテリの僅かな起電力で加熱機を起動させることが可能であるので、支障はない。
【００１１】
また、本発明によれば、作業機械の走行体上部での両サイドを利用して設置される冷媒加熱機とバッテリとを可撓性の分岐配管でもって接続して、加熱された熱媒体をバッテリの加熱盤に供給するので固定的な配管を必要とせず、車体上に配列される動力伝達機構やその他の機器上を交わして合理的に配管することができる。しかも、可撓性の配管を後付できるので、組立作業やメンテナンスに際しても無理なく処置することができ、必要不可欠な構成を簡単にできるという効果が得られる。
【００１２】
次に、第２発明による作業機械に搭載のバッテリの予熱装置は、
作業機械の走行体上部に設置される冷媒加熱機からエンジン周りへの冷媒加熱配管を分岐して、脱着可能に接続される可撓性の分岐配管を車体上の適所に設置されるバッテリの加熱盤と循環可能に接続し、前記加熱盤は上面を平坦にして内部に熱媒体が循環移動する加熱媒体流通路を有し、前記加熱盤上面に載置されるバッテリを底面から加熱する構成であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明によれば、冷媒加熱機からエンジン周りへの冷媒加熱配管を分岐してバッテリ搭載部に設置する加熱盤に可撓性の配管を接続し、その加熱盤の内部で熱媒体を循環移動させて平坦な上面に搭載されるバッテリを底面から加熱するようにされているので、バッテリを安定状態に支持できて、予熱時には熱交換条件を有効にして予熱時間を短縮できるという効果が得られる。また、冷媒加熱機から可撓性の配管で接続されるので、従来のガス加熱による配管（ダクト）と比較して取扱いが容易になるという利点を有する。
【００１４】
前記バッテリの加熱盤は、底面が断熱材で被われるとともに、車体への取付部を有し、この取付部と加熱媒体流通路とが分離された構造であるのがよい（第３発明）。こうすると、加熱操作時に設置部での車体側（フェンダー側）への熱伝達を遮断して、加熱媒体流通路を流れる熱媒による搭載バッテリへの伝熱効果を高め、予熱時間の短縮を図ることができる。また、断熱材を付された取付部によって車体側へ装着されるので、その断熱材がクッションの役目も兼ねてバッテリを保護する効果も得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による作業機械に搭載のバッテリ予熱方法の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
この実施形態は、ブルドーザに適用された場合について説明する。
【００１７】
図１には本発明に係る作業機械に搭載のバッテリ予熱方法が適用されるブルドーザの平面図が示されている。図２には低温始動時の予熱手段の概要図が、図３には実施形態の冷媒加熱機とバッテリとの位置関係を表わす平面図が、図４にはバッテリの加熱盤の実施形態を表わす平面図（ａ）とバッテリ搭載状態を併記した（ａ）におけるＡ−Ａ視拡大断面図（ｂ）が、それぞれ示されている。
【００１８】
このバッテリ予熱方法が適用されるブルドーザ１は、車体２の両側に履帯３，３がそれぞれ配置されて、車体２の前部に搭載されるエンジン４から動力伝達機構５（トルクコンバータ，トランスミッション，ステアリング機構）を経由して駆動される履帯式走行装置を備え、車体２の後方上部に運転室６が設けられている。車体２の前方位置には左右両側に配される一対のフレーム７，７によってブレード８が配置され、チルトシリンダ９，９と起伏シリンダ１０，１０によってそのブレード８を操作できるようにされている。なお、後部にはリッパ装置１１が付設されており、リッパ作業を行なえるようにされている。
【００１９】
このような構成のブルドーザ１で寒冷地仕様の機種においては、始動時にエンジン４を予熱してから起動するための予熱手段を必要としている。そのために、車体２の両側に配設される履帯３，３の上側位置で一方のフェンダー１２上部にクーラントヒータ１５（本発明の冷媒加熱機に相当する）が搭載されている。このクーラントヒータ１５は、周知構造のもので、全体を構成するシェルの内部に図示されない燃焼器と熱交換コイルが組み込まれ、その燃焼器のバーナーでオイルを燃焼させて熱交換コイルで温水を生成させ、これを付属するポンプ１６で配管１７，１７'、１７"を通じてエンジン４部の冷却水（温水）を循環させ、低温時におけるエンジン周りの機器を運転可能な温度に上昇させるようにする構成のものである。
【００２０】
また、前記エンジン４の始動時に駆動やその他の電源用のバッテリ１８についても始動時予熱する必要がある（極寒冷地では気温が−３０℃以下になってエンジンを停止するとバッテリが機能しない）。そのために、図２および図３で示されるように、前記クーラントヒータ１５の搭載位置と反対側のフェンダー１２'上部に搭載されるバッテリ１８に対する予熱手段が設けられる。この実施形態では、バッテリ１８に対する予熱手段として、前記クーラントヒータ１５から送り出される加熱された媒体（温水）をエンジン周りに供給される配管から分岐（後述）してその一部を配管によって、バッテリ１８の搭載部に設置される加熱盤２０に接続されている。
【００２１】
前記バッテリの加熱盤２０は、図４で示されるように、上面にバッテリ１８を載置できる面積の受け板２１の下面にジャケット２２（本発明の加熱媒体流通路に相当）を一体に付設された構造で、ジャケット２２の温水出入口２４，２５にクーラントヒータ１５と繋がる配管（ホース２８，２８'）が接続されるように構成されている。前記ジャケット２２部分は内部に仕切２３が設けられ、搭載されるバッテリ１８に対して伝熱効果が高められるように所要の断面の通路が形成されている。また、加熱盤２０の受け板２１上面は平坦にされ、前記ジャケット２２の周囲に沿って下面に複数の取付座２６（本発明の取付部に相当）が配置され、それら取付座２６の中央に車体への取付孔２６ａが設けられている。加熱盤２０は、車体２のフェンダー１２'上に断熱材２７、もしくは弾性材からなるスペーサ３０（いわゆるマウントゴム）を介して取付孔２６ａ部でボルト３１にて締結されている。加熱盤２０およびその上面に載置されるバッテリ１８は、内側に断熱材２７を貼着されたカバー２９で覆われ、そのカバー２９はフェンダー１２'上に載置されている。
【００２２】
前記バッテリの加熱盤２０とクーラントヒータ１５とは、ヒータの温水出口１５ａに接続される配管の分岐継ぎ手１９を介して供給側および戻り側ともに、ホース２８，２８'によって着脱可能に接続される。なお、図中符号１３は、ヒータの下部に位置する排気口１５ｄからエンジン４のオイルパン４ａを加熱するように接続されている排気ダクトである。１４はクーラントヒータ用オイルタンク、１４'はフィルター、１４ａは燃料油配管である。
【００２３】
このように構成される本実施形態では、極寒冷地でブルドーザを始動させる準備手段として、まずクーラントヒータ１５を起動する。このクーラントヒータ１５の起動時には、燃焼器（図示せず）へヒータ用オイルタンク１４から燃料油を供給して燃焼作動させる。同時に付属のポンプ１６を作動させて冷媒（正常運転時のエンジン周りの冷却水）を熱交換コイル部に送り込む。このクーラントヒータ１５において加熱された冷媒（以下、温水という）は、ヒータの温水出口１５ａ（冷媒出口）から分岐継ぎ手１９を経てエンジン周りの加熱個所（エンジンのジャケット，ヒューエルストレーナ４ｂなど）へ供給されると同時に、分岐されてホース２８を経てバッテリの加熱盤２０のジャケット２２に供給される。それぞれの機器を加熱した温水の戻りは各配管１７'、１７"、ホース２８'を経てヒータ１５へ戻され、再び加熱されて各部に供給され、このようにして温水を循環して運転可能な温度に達するまで加熱を続ける。
【００２４】
前記加熱盤２０に供給される温水は、分岐継ぎ手１９部からホース２８によって動力伝達機構の上部を越えて加熱盤２０の温水入口２４に供給され、ジャケット２２内を巡って温水出口２５から戻りのホース２８'によってヒータ１５に戻され再加熱される。加熱盤２０ではジャケット２２内の流通路を温水が流動することによって受け板２１が加熱され、その上面に搭載されるバッテリ１８を底部から加熱することになる。前記ジャケット２２は外周面（受け板２１より下側の表面）を断熱材２７によって覆われているので、受け板２１側に積極的に熱伝達されて上側に位置するバッテリ１８を暖めることになる。この加熱盤２０における受け板２１は、バッテリ１８の底面のほぼ全体と接触して熱伝達が行われるので、有効に予熱操作が行われる。
【００２５】
所要時間前記予熱操作が継続され、エンジン周りが始動可能な温度に達すると、バッテリ１８も同様にして機能を発揮できる状態に達する。こうなると、クーラントヒータ１５による加熱操作を停止してエンジン４を始動させ、準備運転を行って各部機器の温度を運転可能な状態に維持させて通常運転に移行させる。
【００２６】
この実施形態では、クーラントヒータ１５によって加熱される温水は、約８０℃に加熱されて循環供給されるので、ヒータ１５側からバッテリ１８の加熱盤２０までを繋ぐ配管にホース２８，２８'を使用するが、温度的に大きな影響を受けないので、長期間の使用に耐えることができる。また、ホースを使用することで、動力伝達部のメンテナンス時やこの予熱手段のメンテナンスに際しては、接続部で連結を解くことにより簡単に取外して所要の作業を行うことができる。したがって、従来のダクトを設置して燃焼ガスを用いて予熱する方式と比較して各段に取扱操作が簡素化されるという効果がある。
【００２７】
以上の説明では、ブルドーザに適用されたものについて記載したが、極寒冷地仕様の油圧ショベルにおいても、そのバッテリの予熱に採用することが可能であり、本発明の技術的範囲に属するものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る作業機械に搭載のバッテリ予熱方法が適用されるブルドーザの平面図である。
【図２】図２は、低温始動時の予熱手段の概要図である。
【図３】図３は、実施形態の冷媒加熱機とバッテリとの位置関係を表わす平面図である。
【図４】図４は、バッテリの加熱盤の実施形態を表わす平面図（ａ）とバッテリ搭載状態を併記した（ａ）におけるＡ−Ａ視拡大断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１ブルドーザ
２車体
４エンジン
１２，１２' フェンダー
１４ヒータ用オイルタンク
１５クーラントヒータ
１６ポンプ
１７，１７'、１７" 配管
１８バッテリ
１９分岐継ぎ手
２０加熱盤
２１加熱盤の受け板
２２ジャケット
２３仕切
２４ジャケットの温水入口
２５ジャケットの温水出口
２６取付座
２６ａ取付孔
２７断熱材
２８，２８' ホース
２９カバー
３０スペーサ

Claims

作業機械の走行体の一方の上部を覆うフェンダー上に設置される冷媒加熱機からエンジン周りへの加熱媒体の一部を分岐して、脱着可能に接続される可撓性の分岐配管で前記走行体の他方の上部を覆うフェンダー上に設置される加熱盤に循環可能に接続し、前記加熱盤上にバッテリを配置して、前記加熱媒体を前記加熱盤に循環供給してバッテリを加熱することを特徴とする作業機械に搭載のバッテリ予熱方法。
作業機械の走行体上部に設置される冷媒加熱機からエンジン周りへの冷媒加熱配管を分岐して、脱着可能に接続される可撓性の分岐配管を車体上の適所に設置されるバッテリの加熱盤と循環可能に接続し、前記加熱盤は上面を平坦にして内部に熱媒体が循環移動する加熱媒体流通路を有し、前記加熱盤上面に載置されるバッテリを底面から加熱する構成であることを特徴とする作業機械に搭載のバッテリ予熱装置。
前記バッテリの加熱盤は、底面が断熱材で被われるとともに、車体への取付部を有し、この取付部と加熱媒体流通路とが分離された構造である請求項２に記載の作業機械に搭載のバッテリ予熱装置。