JP5190221B2 - バッテリ液補水装置の圧力スイッチ取付構造 - Google Patents

Description

この発明は、バッテリに補水タンクのバッテリ液を補水する装置に使用する圧力スイッチの取付構造に関する。

たとえばバッテリ駆動のフォークリフトにあっては、搭載しているバッテリの充電／放電の繰り返し頻度が多いことから、最低でも１週間に１回程度は補水作業が必要である。この補水作業は、周知のようにバッテリの各セルの液面レベルが一定になるように各セルごとにバッテリ液である精製水を補充する必要があり、フォークリフトの保守作業のなかで最も煩わしい作業である。

そこでたとえば特許文献１では、バッテリ液を貯留する補水タンクと電動の補水ポンプとを車両に搭載し、補水タンクのバッテリ液を補水ポンプで圧送し、補水チューブを介してバッテリの各セルに供給している。そして補水ポンプの補水圧力を検出する圧力スイッチを設け、補水圧力が大きくなって圧力スイッチがオンしたことをもってバッテリの満水状態を判定して、補水ポンプの作動を停止している。
特開２００１−２１０３１２号公報

しかしながら、前述した従来の装置では、経時的に圧力スイッチの検出精度が悪くなる、ということが本件発明者によって見出された。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、圧力スイッチの検出精度が悪化することを防止可能なバッテリ液補水装置の圧力スイッチ取付構造を提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、モータによって少なくとも走行又は荷役作業を行う産業車両に搭載されるバッテリ(２５)に、補水タンク(２１)のバッテリ液を補水する装置に使用する圧力スイッチ(２４)の取付構造であって、前記補水タンク(２１)に貯留するバッテリ液を前記バッテリ(２５)に供給する補水通路(２３)の途中から分岐し、内部に空気層を封じる分岐通路(２６，２７)を備え、前記圧力スイッチ(２４)は、前記補水通路(２３)よりも高い位置であって、前記分岐通路(２７)内の空気層を介してその分岐通路(２７)に取り付けられ、前記空気層の長さは、下限長さが、補水時のバッテリ液が前記圧力スイッチに接触しないことから定められる圧力スイッチの防錆条件によって設定され、上限長さが止水時の止水圧力から設定される、ことを特徴とする。

本発明によれば、補水通路よりも高い位置であって、分岐通路の内部に封じられる空気層を介してその分岐通路に、圧力スイッチを取り付けるので、バッテリ液が圧力スイッチに直接接触することがない。そのため万一バッテリ液に不純物が混入していても、その不純物が圧力スイッチに接触することがなく、不純物に影響されない。またバッテリ液が圧力スイッチに直接接触することがないので、圧力スイッチの防錆性能も向上できる。

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明によるバッテリ液補水装置の圧力スイッチ取付構造を使用するバッテリ式産業車両を説明する図である。

バッテリ液補水装置２０は、たとえば図１に示すようなバッテリ駆動のフォークリフト１０に搭載される。

フォークリフト１０の車体フレーム１１にインストルメントパネル１２やフロアボード１３などが載置され、さらにフロアボード１３の上に運転席１４が設置されている。バッテリ液補水装置２０は、このようなフォークリフトのフロアボード１３の下に格納されている。

図２は、フォークリフトのキャビン前部を右斜上後方から見た図である。

車両前方のインストルメントパネル１２に、補水タンク２１が取り付けられている。補水タンク２１には、補水ポンプ２２ａとその駆動源である電動モータ２２ｂとが予め一体のものとしてユニット化されたポンプユニット２２が付帯されている。ポンプユニット２２から圧送される液水は、補水チューブ２３を流れて不図示のバッテリに送られる。

図３は、本発明によるバッテリ液補水装置の圧力スイッチの使用方法を説明するための回路図である。

バッテリ液補水装置２０の構成は、上述の通りであるが、この装置の回路構成について説明する。

補水タンク２１に貯留されているバッテリ液は、電動モータ２２ｂによって駆動される補水ポンプ２２ａによってバッテリ２５に供給される。

充電スイッチ３１がオンされると、この信号をコントローラ５０が受信する。するとコントローラ５０は、タイマスイッチ３２をオンする。これによって電動モータ２２ｂが起動し補水ポンプ２２ａを駆動する。すると補水タンク２１に貯留されたバッテリ液(蒸留水)がバッテリ２５に供給される。

一括補水スイッチの止水弁が閉じられ、補水チューブ２３の内圧が所定圧を超えると圧力スイッチ２４がオンする。この信号をコントローラ５０が受信する。するとコントローラ５０は、タイマスイッチ３２をオフする。これによって電動モータ２２ｂへの電力供給が中止され、電動モータ２２ｂが停止し、バッテリ２５への補水が終了する。

図４は、本発明によるバッテリ液補水装置の圧力スイッチの取付位置を示す図である。

従来より、バッテリ液を貯留する補水タンクと電動の補水ポンプとを車両に搭載し、補水タンクのバッテリ液を補水ポンプで圧送し、補水チューブを介してバッテリの各セルに供給している。そして補水圧力が大きくなって圧力スイッチがオンしたことをもってバッテリの満水状態を判定して、補水ポンプの作動を停止している。しかしながらこのような従来装置では、経時的に圧力スイッチの検出精度が悪くなっていた。本件発明者による鋭意研究の結果、その原因が補水したバッテリ液に混入していた不純物(コンタミ；contamination)に起因することであるが知見された。そこで本発明は、バッテリ液に不純物が混入していても、その不純物に影響されない圧力スイッチ取付構造を提案する。

まず圧力スイッチ２４を、フロアボード１３の下方に配置した。このように圧力スイッチ２４をフロアボード１３の下方に配置することで、圧力スイッチ２４に万一何らかの不具合が生じた場合であっても、運転席１４を取り外してフロアボード１３を開くことで、圧力スイッチ２４を簡単にメンテナンスすることが可能になる。

また圧力スイッチ２４を、ステンレス製コネクタ２８、圧力スイッチ取付配管２７及び三方管２６を介して補水チューブ２３に連設する。補水チューブ２３の内部には、バッテリ液が充満されているが、圧力スイッチ取付配管２７には空気層が形成されるようにした。すなわち補水チューブ２３の内圧が上昇すると、圧力スイッチ取付配管２７の内部の液面が上昇し、空気層が減少する(すなわち空気体積Ｖaが減少する)。この空気体積Ｖaの減少によって空気圧Ｐが高まり、空気圧Ｐが所定圧を超えたら圧力スイッチ２４がオンするようにしたのである。なお図４では三方管２６はＴ状であり、圧力スイッチ取付配管２７は、補水チューブ２３に対して垂直方向に延設されており、バッテリ液の液面が上昇しても、液面が圧力スイッチ２４に接触し難くなっている。

図５は、圧力スイッチ取付配管２７の長さの設定方法を説明する図である。

圧力スイッチ取付配管２７の長さＬは、以下のように設定する。

すなわち、圧力スイッチ取付配管２７の長さＬが短すぎると、バッテリ液の液面が上昇したときに、液面が圧力スイッチ２４に接触して濡らすおそれがある。したがって、圧力スイッチ取付配管２７の長さＬは、液面が上昇しても、その液面が圧力スイッチ２４に接触しない程度の長さとした。具体的には、バッテリ液の液面が上昇しても、５ｍｍ程度のクリアランスを確保できていれば、液面が圧力スイッチ２４に接触することがない、ということが経験的に確認されている。

そして補水していないときの圧力スイッチ取付配管２７の内部の空気にかかる圧力は、１．４ｋＰａ程度である。補水動作し、補水チューブ２３の内圧が上昇すると、圧力スイッチ取付配管２７の内部の水面が上昇し、空気体積Ｖaが減少し、空気圧Ｐaが上昇する。この空気圧Ｐaが圧力スイッチ２４で検出される。止水時の圧力(すなわち圧力スイッチ２４の作動圧)は、１５ｋＰａである。

ボイルの法則により、圧力スイッチ２４が作動するときは、空気体積が初期体積に比して約１／１０に圧縮されている。

したがって、圧力スイッチ２４が作動するときにバッテリ液の液面から圧力スイッチ２４まで５ｍｍ程度のクリアランスを確保するには、圧力スイッチ取付配管２７の長さＬを５ｃｍ程度にすればよい。このように圧力スイッチ取付配管２７の長さＬの下限値は圧力スイッチ２４にバッテリ液の液面が接触しないこと、すなわち防錆条件から設定したのである。

その一方で、圧力スイッチ取付配管２７の長さＬが長すぎると、圧力スイッチ２４の検出圧と、補水チューブ２３の実際の内圧との乖離が大きくなってしまうおそれがある。

たとえば圧力スイッチ取付配管２７の半径ｒ＝１０ｃｍとし、高さｈ_bまでバッテリ液が圧力スイッチ取付配管２７に入ってくる場合を考える。

このとき、圧力スイッチ取付配管２７に存在するバッテリ液の体積Ｖbは次式(１)で表される。

そしてバッテリ液(蒸留水)の比重をＳＧとすると圧力スイッチ取付配管２７に存在するバッテリ液の質量Ｍbは次式(２)で表される。

この質量Ｍbが下方に作用する圧力Ｐbは、圧力スイッチ取付配管２７の断面積で除して次式(３)で表される。ただしｇは重力加速度である。

上述の通り、圧力スイッチ２４の作動圧は、１５ｋＰａであるが、そのとき補水チューブ２３には、圧力スイッチ２４の作動圧(１５ｋＰａ)のみならず、圧力スイッチ取付配管２７に存在するバッテリ液による圧力もかかるのである。補水チューブ２３やその他の補水系から液漏れ等の発生しない耐圧は２０ｋＰａ程度であることが経験上確認されている。そこで圧力スイッチ取付配管２７に存在するバッテリ液による圧力は、５ｋＰａ程度(すなわち耐圧２０ｋＰａと作動圧１５ｋＰａとの差圧)にとどめなければならない。

したがって上式(３)よりｈ_bが約５０ｃｍであることが分かる。

またこのときの圧力スイッチ取付配管２７の長さをＬすると、液面がｈ_b＝５０ｃｍ上昇したときの空気層の長さＬ−ｈ_b＝(Ｌ−５０)ｃｍである。

上述の通り、補水していないときの圧力スイッチ取付配管２７の内部の空気にかかる圧力は１．４ｋＰａ程度であり、圧力スイッチ２４の作動圧は１５ｋＰａであるので、次式(４)が成立する。

この式(４)よりＬ＝５５ｃｍであることが分かる。このように圧力スイッチ取付配管２７の長さＬの上限値は止水時の止水圧力から設定されるのである。

本実施形態によれば、圧力スイッチ２４は、補水チューブ２３よりも高い位置であって、圧力スイッチ取付配管２７の内部に封じられる空気層を介してその圧力スイッチ取付配管２７に取り付けられる。そのため圧力スイッチ２４は、バッテリ液に直接接触することがないので、万一バッテリ液に不純物が混入していても、その不純物が圧力スイッチに接触することがなく、不純物に影響されない。圧力スイッチ取付配管２７の長さは、最大でも止水時の止水圧力を満足でき、補水チューブ２３やその他の補水系から液漏れ等を生じないのである。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。

例えば、上記説明において示した数値は一例に過ぎず、この数値に拘束されるものではない。

また上記説明においては、産業車両としてフォークリフトを例示したが、これも一例に過ぎず、たとえばローリフトなどであってもよい。

本発明によるバッテリ液補水装置の圧力スイッチ取付構造を使用するバッテリ式産業車両を説明する図である。 フォークリフトのキャビン前部を右斜上後方から見た図である。 本発明によるバッテリ液補水装置の圧力スイッチの使用方法を説明するための回路図である。 本発明によるバッテリ液補水装置の圧力スイッチの取付位置を示す図である。 圧力スイッチ取付配管の長さの設定方法を説明する図である。

符号の説明

１０ フォークリフト
１１ 車体フレーム
１２ インストルメントパネル
１３ フロアボード
１４ 運転席
２０ バッテリ液補水装置
２１ 補水タンク
２２ ポンプユニット
２２ａ 補水ポンプ
２２ｂ 電動モータ
２３ 補水チューブ(補水通路)
２４ 圧力スイッチ
２５ バッテリ
２６ 三方管(分岐通路)
２７ 圧力スイッチ取付配管(分岐通路)
２８ ステンレス製コネクタ

Claims (4)

1. モータによって少なくとも走行又は荷役作業を行う産業車両に搭載されるバッテリに、補水タンクのバッテリ液を補水する装置に使用する圧力スイッチの取付構造であって、
   前記補水タンクに貯留するバッテリ液を前記バッテリに供給する補水通路の途中から分岐し、内部に空気層を封じる分岐通路を備え、
   前記圧力スイッチは、前記補水通路よりも高い位置であって、前記分岐通路内の空気層を介してその分岐通路に取り付けられ、
   前記空気層の長さは、下限長さが、補水時のバッテリ液が前記圧力スイッチに接触しないことから定められる圧力スイッチの防錆条件によって設定され、上限長さが止水時の止水圧力から設定される、
   ことを特徴とするバッテリ液補水装置の圧力スイッチ取付構造。
2. 前記分岐通路は、前記補水通路に対して垂直方向に延設される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ液補水装置の圧力スイッチ取付構造。
3. 前記圧力スイッチ及び分岐通路は、運転席の床下に上下方向に配置される、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバッテリ液補水装置の圧力スイッチ取付構造。
4. 前記圧力スイッチは、バッテリ液の補水動作の終了時期を判定するためのセンサである、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のバッテリ液補水装置の圧力スイッチ取付構造。

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