(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【0012】
図1は、本発明の実施形態の建設機械10の説明図である。
【0013】
建設機械10は、車体12に回動自在に取付けられるブーム13と、ブーム13の先端部に設けられ、ブーム13に対して回動自在に取付けられるアーム14と、アーム14の先端部に設けられ、アーム14に対して回動自在に取付けられるバケット15と、車体12を前後進させるクローラ16と、を備える。
【0014】
ブーム13、アーム14及びバケット15は、それぞれ、アクチュエータ21、22及び23により駆動される。アクチュエータ21は、ブーム13を上下動作する。アクチュエータ22は、アーム14を前後動作する。アクチュエータ23は、バケット15を回転動作する。これらアクチュエータ21、22及び23は、例えば油圧により動作する油圧シリンダによって構成される。制御装置50は、例えば油圧制御回路を備え、アクチュエータ21、22及び23に供給する油圧をそれぞれ制御することによってアクチュエータ21、22及び23の動作を制御する。
【0015】
車体12には、オペレータ(操縦者)が搭乗する運転室11が備えられる。運転室11には、オペレータが建設機械10に動作を指示するマニピュレータ40、制御装置50、空調装置60が備えられる。
【0016】
車体12には、バッテリ装置20が搭載されている。バッテリ装置20には、
図2及び
図3で後述するようにバッテリ120と冷却ファン220とが収容されている。
【0017】
車体12には、建設機械10の駆動力源としてのエンジン70が備えられている。エンジン70の動作は、制御装置50によって制御される。エンジン70の動力は、発電機80を発電することにより回生され、発電された電力によってバッテリ装置20が充電される。バッテリ装置20に充電された電力は、モータ等の駆動装置によってエンジン70や油圧回路等の動力をアシストすることができる。
【0018】
次に、本実施形態の建設機械10に搭載されるバッテリ装置20の構成を説明する。
【0019】
図2及び
図3は、本実施形態のバッテリ装置20の構造を示す説明図である。
図2はバッテリ装置20のケース110の斜視図であり、
図3はケース110にバッテリ120が収容されている状態を示す斜視図である。なお、
図2及び
図3では、ケース110の上面は省略している。
【0020】
バッテリ装置20は、粉塵や風雨の影響を防ぐために、
図2に示すような箱型のケース110の内部に、
図3で示すようにバッテリ120が収容されて構成される。
【0021】
バッテリ装置20は、ケース110と、ケース110に収容されるバッテリ120と、バッテリ120に空気を流通させる冷却ファン220と、を備える。
【0022】
ケース110には、一つの吸気口111と、二つの排気口112a、112bとが形成される。吸気口111は、ケース110の周囲を構成する壁部のうちの一方の壁部(第1の壁部)110aの長手方向の中心でやや下側にオフセットして形成される。排気口112a及び排気口112bは、壁部110aに向かい合う位置の壁部(第2の壁部)110bに、壁部110bの中心から互いに距離を隔てて形成されている。
【0023】
吸気口111は、吸気ダクト210が接続される。吸気ダクト210は、
図1に示すように運転室11に連結しており、後述するように運転室11の内部の空気をバッテリ装置20内に導く。また、吸気口111には、フィルタ151が備えられている。フィルタ151は、吸気ダクト210を介して吸気口111からケース110の内部に流入する空気に含まれる粉塵等を除去する。
【0024】
排気口112a、112bは、それぞれ冷却ファン220a、220bを備える。冷却ファン220a、220bは、制御装置50によってその動作が制御される。冷却ファン220a、220bが動作したときに、排気口112a、112bからケース110内部の空気を排出する。これにより、運転室11内部からの空気が吸気口111を介して、ケース110内に導入される。
【0025】
冷却ファン220a、220bと排気口112a、112bとの間には、それぞれフィルタ152a、152bが備えられる。フィルタ152a、152bは、例えば冷却ファン220a、220bが停止しているときに排気口112a、112bから粉塵等がケース110の内部に進入することを防止する。なお、フィルタ151、フィルタ152a、152bは、例えば不織布によって構成される。
【0026】
図3に示すように、バッテリ装置20には、バッテリ120が収容されている。バッテリ120は、複数のバッテリセル122によって構成される。バッテリセル122は、略平板状の形状を有しており、
図3に示すように、複数のバッテリセル122がケース110において吸気口111側の壁部110aから排気口側の壁部110bへと向かう方向に平板の長手方向が配向するように、整列して配置される。
【0027】
バッテリ120において、バッテリセル122は、壁部110a及び壁部110bから一定の距離を隔てて収容される。また、個々のバッテリセル122は、隣り合うバッテリセル122とは一定の隙間を置いて配置され、この隙間が、バッテリ120に空気が流通するスリット121を形成する。このようにバッテリ120にスリット121が形成されていることにより、吸気口111から流入した空気が、バッテリ120に形成されたスリット121を通過した後、排気口112a及び112bに設けられた冷却ファン220a及び22bによってケース110の外部に排出される。
【0028】
特に、ケース110において、吸気口111から導入された空気は、バッテリ120に形成されたスリット121の方向に対して斜め方向の先に存在する排気口112a、112bへと向かう。これにより、吸気口111から導入された空気は、バッテリ120に形成された各スリット121に満遍なく向かうようになるので、バッテリ120に均一に空気が通過する。
【0029】
図4は、本実施形態のバッテリ装置20の説明図であり、
図2における矢視Aでの斜視図を示す。
【0030】
バッテリ装置20のケース110の背面側(壁部110bの外側)には、排気口112a、112bを覆う排気カバー200が備えられる。
【0031】
排気カバー200は、排気口112a、112bの周囲をケース110の外周側から囲み、排気を下方へと導く。排気カバー200が排気口112a、112bを囲み、排気を下方へ導くことによって、上方から滴下する雨水が排気口112a、112bからケース110の内部に進入することが防止される。
【0032】
排気カバー200は、冷却ファン220a、220bによって排気口112a、112bから排出される空気を、壁部110bの下方へと屈曲させて排出する。
【0033】
排気カバー200は、排気口112a、112bの上方で壁部110bと線状に接合して、下方へと壁部110bと離反する方向に傾斜して延設される傾斜部211と、傾斜部211の途中から屈曲して壁部110bと略平行に下方へと延設される垂直部212と、垂直部212の途中から屈曲して壁部110bと近接する方向へと延設される返し部213と、から成るカバー部材201と、カバー部材201の左右方向から壁部110bに略垂直に立設され、カバー部材201と壁部110bとを閉塞する一対の側部230a、230bと、から構成される。
【0034】
返し部213は、カバー部材201において水平よりも斜め下方方向に傾斜して設けられる。また、返し部213の下側端部は、壁部110bと所定の距離を有しており、返し部213の下端部、側部230a、230bの下端部及び壁部110bとによって囲繞される開口部240が、排気カバー200の下端部に向けて開口している。この開口部240が、冷却ファン220a、220bによって排気口112a、112bから排出される空気を、ケース110の外部へと排出する。なお、排気カバー200の内部には、後述するように返し板250が備えられている。
【0035】
図5は、本実施形態の排気カバー200の説明図であり、
図2におけるB−B断面図を示す。
【0036】
排気カバー200は、前述のように、カバー部材201と、カバー部材201の左右方向から壁部110bに略垂直に立設される一対の側部230a、230bと、から構成される。また、カバー部材201は、傾斜部211と、垂直部212と、返し部213とによって構成される。
【0037】
カバー部材201に囲まれた壁部110bの外側には、返し板250が立設して備えられている。返し板250は、カバー部材201の内側に、排気口112a、112bよりも下方に向かって、水平よりも斜め下方方向に傾斜して設けられる。返し板250は、壁部110bから立設し、側部230aと側部230bとにそれぞれ接合される。
【0038】
この返し板250は次のような位置に配置され、排気口112a、112bからの排気を妨げず、開口部240からの水滴が排気口112a、112bに達することを防ぐように構成される。
【0039】
返し板250の下側端部とカバー部材201の内面の距離をXとし、開口部240における排気カバー200の返し部213と壁部110bとの距離をYとしたときに、XとYは、少なくとも同一、または、YよりもXが大きく形成される。この構成により、排気カバー200の内部での開口面積、すなわち、返し板250の下側端部とこの下側端部に対向するカバー部材201の内面とによって囲まれる部分の面積は、排気口112a、112bの総開口面積と等しい、または大きくなる。従って、排気口112a、112bからの排出される空気は、排出するに従って開口面積が拡大するので、排圧が高くなることがなく、排出された空気が、抵抗なく開口部240から排気される。
【0040】
また、カバー部材201の返し部213の下側端部と、排気口112a、112bとを線分(
図5の一点鎖線で示す)で結んだとき、この直線に返し板250が介在するように、返し板250が配置されている。
【0041】
この構成により、後述するように、風雨等によって水滴が排気カバー200の開口部240から排気カバー200の内部に飛散したとしても、返し板250によって邪魔されて、排気口112a、112bに水滴が飛散することが妨げられる。
【0042】
このように、排気口112a、112bの外側に排気カバー200を設けることによって、ケース110の外部から、排気口112a、112bに、風雨、水滴が直接進入することが防止される。
【0043】
例えば、ケース110に風雨があった場合について説明する。
【0044】
ケース110の上方から降雨があった場合は、排気カバー200に降雨の水滴が滴下する。この水滴は、重力により排気カバー200の傾斜部211、垂直部212を伝って下方へと流下する。垂直部212の下端には返し部213が壁部110b側に屈曲しているので、水滴の大部分は、垂直部212と返し部213との境で下方に落下する。
【0045】
一部の水滴は、返し部213を伝わって、開口部240の下端部で下方に落下する。このときバッテリ装置20に対して風が吹き付けた場合は、開口部240の下端部の水滴は、風によりその一部が排気カバー200の内部に飛散する。
【0046】
このとき、前述のように、返し部213の下側端部と、排気口112a、112bとの間に返し板250が位置するように返し板250が形成されているので、排気カバー200の内部に飛散した水滴は、返し板250に付着する。返し板250は下方に傾斜しているので、やがて下方と流下して、返し板250の下側端部から下方に落下する。
【0047】
このような構造により、風雨があった場合にも、排気カバー200の外面を流下する水滴は、返し部213によって下方へと落下する。また、風等の影響により水滴が開口部240から排気カバー200の内面に飛散したとしても、排気口112a、112bに達することがないので、ケース110の内部に水滴が進入することがなく、バッテリ120の絶縁性に影響を与えることを防ぐことができる。
【0048】
また、水滴が排気口112a、112bに達することがないので、フィルタ152a、152bに水滴が付着することによるフィルタ152a、152bの性能が低下して粉塵等がケース110に進入しやすくなることが防止できる。
【0049】
なお、ここでは風雨による水滴の飛散を例に説明したが、例えば散水や水洗浄等によって建設機械10に水滴が飛散する場合にも同様に、返し部213と、返し板250との構成によって、水滴が排気口112a、112bに達することを防止する。
【0050】
次に、ケース110の組立て方法について説明する。
【0051】
ケース110は、
図2で前述したように、吸気口111が形成された壁部110aと、二つの排気口112a、112bとが形成された壁部110bとを含む箱型形状を有している。これらは例えば防錆性の金属板等によって構成される。
【0052】
これら壁部110a、110bと、左右の壁部110c、110dと、底部110eとを、互いに溶接等によって接合して、箱型のケース110が組立てられる。
【0053】
次に、排気カバー200の組立て方法を説明する。
【0054】
図6は、本実施形態の排気カバー200の組立て方法を示す説明図である。
【0055】
排気カバー200は、前述したように、傾斜部211、垂直部212及び返し部213を有するカバー部材201と、側部230a、230bと、返し板250と、から構成される。
【0056】
これらカバー部材201と、側部230a、230bと、返し板250と、は、予め規定のサイズに切断された後、カバー部材201については、傾斜部211、垂直部212及び返し部213の折り曲げ加工が行われている(
図6(A))。
【0057】
次に、カバー部材201の両端側に、側部230a、230bを、例えば溶接等によって接合する(
図6(B))。カバー部材201に側部230a、230bを接合した後、返し板250の両端部を、側部230a、230bの内面に溶接等によって接合する(
図6(C))。
【0058】
これらの処理により、排気カバー200が組立てられる。
【0059】
次に、排気カバー200をケース110に接合する。前述のように組立てられた排気カバー200を、ケース110の壁部110bの所定の位置に溶接等によって接合する。接合は、カバー部材201の上端部、側部230a、230bそれぞれの端部、及び、返し板250の端部で、壁部110bとの間で行われる。
【0060】
このような処理によって、ケース110が組立てられる。
【0061】
なお、ケース110の上面は、バッテリ120や冷却ファン220等をケース内に配置した後、ボルト等の手法によって接合される。
【0062】
以上のように本発明の実施形態のバッテリ装置20は、駆動力源としてのエンジン70と発電機80とによって発電された電力を蓄電する建設機械のバッテリ装置20であって、バッテリ120と、壁部110aに形成され、外部から導入される空気が通過する吸気口111と、壁部110aに対向する壁部110bに形成され、吸気口111から導入された空気を外部へと排出する排気口112a、112bと、壁部111bの外側に形成され、排気口112a、112bの周囲を囲むと共に、排気口112a、112bから排出される空気を下方に導く開口部240を有する排気カバー200とを有するケースと、を備えて構成されている。
【0063】
この排気カバー200は、開口部240に向かうに従って壁部110bへと近づく返し部213と、排気カバー200の内部で壁部110bの外側から開口部240に向かって傾斜して設けられる返し板250とを備える。
【0064】
このように、排気カバー200が排気を下方へと導くので、上方から滴下する雨水の水滴が排気口112a、112bに進入することが防止される。また、風によりバッテリ装置20へと水滴が飛散したときにも、排気カバー200の返し部213によって水滴が排気カバー200に進入することが抑制される。また、排気カバー200の内部に進入した水滴は、返し板213によって排気口112a、112bに到達することが妨げられる。このような構成により、水滴が排気口112a、112bからケース110の内部に進入することが防止されるので、バッテリ120や冷却ファン220等の電子部品に水滴が付着することによる影響を防止できる。
【0065】
特に、ケース110の内部に水滴が進入することを防止するので、バッテリ120について、放熱板等を介した間接的な冷却ではなく、冷却ファンによる直接的な冷却を行うことができるようになるので、バッテリ120の冷却性能が向上し、バッテリ120の作動効率を向上できる。
【0066】
なお、返し部213及び返し板250の傾斜角度は、返し部213については、ケース110の側方からの水滴の飛散を遮ると共に水滴を下方に滴下させるのに適切な角度(例えば水平方向に対して60度)に設定され、返し板250については、開口部240から進入する下方からの水滴の飛散を遮ると共に水滴を下方に滴下させるのに適切な角度(例えば水平方向に対して30度)とする。
【0067】
また、排気カバー200の内側には、返し部213の下側端部と、排気口112a、112bとの間の線分に介在する返し板250が配置されている。この構成により、開口部240から排気口112a、112bが直接視認できない(直線の経路がない)ため、開口部240から排気口112a、112bに水滴が飛散することを防止できる。
【0068】
また、開口部240の開口面積は排気口112a、112bの総開口面積以上に形成されるので、排気口112a、112bから排出される空気は抵抗を受けることなく開口部240から排出される。
【0069】
また、吸気口111には、運転室11に連通する吸気ダクト210が接続され、運転室11の室内の空気が吸気口111を通過してケース110内に導入されるので、空調装置60によって適温に調節された運転室11の空気をバッテリ装置20内に導入することにより、バッテリ120の温度が規定の温度範囲を超えて上昇または下降することを抑えることができる。また、運転室11は密閉されており、建設機械10の外部と比較して粉塵が少ないので、バッテリ装置20に導入される空気に粉塵等が混入することを防止して、バッテリ120の不具合を予防することができる。
【0070】
また、排気カバー200を構成するカバー部材201と、側部230a、230bと、返し板250と、は平板の板金から折り曲げ加工されており、これらカバー部材201と、側部230a、230bと、返し板250とを溶接等によって接合することで排気カバー200が構成されるので、複雑な曲面を形成する必要がなく、組み立て工程が増加することがないので、コストを大幅に増加させることなく、水滴がケース110の内部に進入することを防止できる構造を追加することができる。
【0071】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。