(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池をエネルギ源とする荷役車両であって、
前記燃料電池を冷却するための冷却液を冷却するラジエータと、
車体の一部を形成している部材である熱容量体と、
前記冷却液の通過経路が形成されており、前記通過経路内の前記冷却液から前記熱容量体への熱伝導経路を形成している放熱体とを備えており、
前記冷却液が、前記燃料電池から前記放熱体の前記通過経路を経由して前記ラジエータに到達し、前記ラジエータで冷却された後に再び前記燃料電池に供給されることを特徴とする荷役車両。
【請求項２】
前記熱容量体が、カウンタウェイトであることを特徴とする請求項１に記載の荷役車両。
【請求項３】
前記ラジエータが冷却ファンを有しており、
前記カウンタウェイトが、前記冷却ファンからの排気経路が形成される通風孔を有しており、
前記放熱体が放熱フィンを有しており、
前記放熱フィンが、前記排気経路内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の荷役車両。
【請求項４】
前記熱容量体及び前記放熱体の少なくともいずれかが放熱フィンを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷役車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池をエネルギ源とする荷役車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーンなエネルギ源として燃料電池が注目されている。燃料電池をエネルギ源とする自動車である燃料電池車は、燃料電池を冷却する冷却システムを有している。冷却システムは、燃料電池を冷却するための冷却液を循環させるポンプや冷却液を冷却するラジエータを含んでいる。エンジンを有するエンジン自動車においては、エンジンを冷却するための冷却液の温度と外気温との差が大きく、ラジエータの冷却効率が高くなっている。しかしながら、燃料電池車においては、燃料電池を冷却するための冷却液の温度と外気温との差がエンジン自動車と比較して小さく、ラジエータの冷却効率が低くなっている。このため、燃料電池車のラジエータは、容量の大きい冷却ファンを有し、この冷却ファンからの送風と燃料電池車が走行することによって発生する走行風とによって冷却液を冷却する。
【０００３】
荷役車両においては、一般自動車のように高速で走行することがほとんど無く、さらに、主に走行停止時に荷物のハンドリング作業を行うため、ラジエータにおいて走行風による冷却効果を得ることが難しい。そこで、荷役車両が燃料電池をエネルギ源とする場合には、ラジエータが有する冷却ファンを大型化したり、冷却ファンの数を増やしたり、冷却ファンをより高速に回転させたりすることによって、冷却ファンの容量をさらに大きくすることが考えられる。しかしながら、冷却ファンを大型化したり、冷却ファンの数を増やしたりすると、冷却システムが大型化することになる。また、冷却ファンをより高速に回転させると、騒音が大きくなる。さらに、いずれの場合においても冷却システムの消費電力が大きくなる。
【０００４】
一方、荷役車両において、コントローラなどの発熱体を熱容量の大きいカウンタウェイトに熱伝導剤を介して接続することによって、発熱体を冷却する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】実開平５−５６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、燃料電池はセルの温度を発電に適切な温度に均一に保つため、その内部において冷却液が循環するようになっている。さらに燃料電池は、外部との電気絶縁性（高電圧安全）を保つため、電気絶縁体を介してケース内に収容されている。このような構成のため、上記特許文献１に記載された技術のように、燃料電池を直接熱容量体に近接配置する冷却方法は取れない。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の冷却システムの省電力化、低騒音化及び小型化を図ることができる荷役車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００８】
本発明に係る荷役車両は、燃料電池をエネルギ源とする荷役車両であって、前記燃料電池を冷却するための冷却液を冷却するラジエータと、車体の一部を形成している部材である熱容量体と、前記冷却液の通過経路が形成されており、前記通過経路内の前記冷却液から前記熱容量体への熱伝導経路を形成している放熱体とを備えており、前記冷却液が、前記燃料電池から前記放熱体の前記通過経路を経由して前記ラジエータに到達し、前記ラジエータで冷却された後に再び前記燃料電池に供給されることを特徴とする。
【０００９】
本発明によると、ラジエータと熱容量体に放熱する放熱体とで冷却液を冷却するため、ラジエータのみで冷却液を冷却する場合と比較して、ラジエータの冷却ファンの回転数を低くしたり、冷却ファンを小型化したりすることができる。これにより、燃料電池の冷却システムの省電力化、低騒音化及び小型化を図ることができる。また、最終的にラジエータで冷却された冷却液が燃料電池に供給されることになるため、燃料電池に供給される冷却液の温度をラジエータによって正確に調整することができる。
【００１１】
また、本発明においては、前記熱容量体が、カウンタウェイトであってもよい。これによると、熱容量の大きいカウンタウェイトを利用して、放熱体内の冷却液を効率よく冷却することができる。
【００１２】
このとき、本発明においては、前記ラジエータが冷却ファンを有しており、前記カウンタウェイトが、前記冷却ファンからの排気経路が形成される通風孔を有しており、前記放熱体が放熱フィンを有しており、前記放熱フィンが、前記排気経路内に配置されていることが好ましい。これによると、冷却ファンからの排気により放熱フィンが効率よく冷却されるため、放熱体内の冷却液をさらに効率よく冷却することができる。
【００１３】
または、本発明においては、前記熱容量体及び前記放熱体の少なくともいずれかが放熱フィンを有していてもよい。これによると、放熱フィンにより、放熱体内の冷却液を効率よく冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る荷役車両であるフォークリフト１の側面図である。図２は、フォークリフト１の背面図である。図１及び図２に示すように、フォークリフト１は、例えば、前輪駆動・後輪操舵の四輪車として構成されている。そして、このフォークリフト１の前部には、荷の昇降動作を行うためのリフト装置２と、リフト装置２の前後傾動作を行うためのティルト装置３とが備えられている。フォークリフト１の後部には、カウンタウェイト（熱容量体）４が備えられている。カウンタウェイト４は、車体の一部を形成している部材であり、フォークリフト１の必須構成物である。また、カウンタウェイト４には、車体前方から後方に貫通する貫通孔が形成されている。この貫通孔が、後述するラジエータ６の冷却ファン６２からの排気経路４２が形成される通風孔４１となっている。さらに、フォークリフト１は、燃料電池５と、燃料電池５を冷却するための冷却システム８とを有している。
【００１６】
燃料電池５は、フォークリフト１を駆動するためのエネルギ源であり、車体の底部近傍に配置されている。また、燃料電池５は、その内部において燃料電池５を冷却するための冷却液が循環するようになっている。冷却システム８は、ラジエータ６とヒートシンク（放熱体）７と冷却液を循環させるための図示しないウォータポンプとを有している。ウォータポンプは燃料電池５とヒートシンク７との間（ホース８１）に設けられている。ラジエータ６は、燃料電池５を冷却するための冷却液を冷却するものであり、ラジエータ本体６１と冷却ファン６２とを有している。ラジエータ本体６１内には、冷却液が通過する図示しない冷却管が配設されており、カウンタウェイト４の通風孔４１の開口部と対向するように配置されている。また、ラジエータ本体６１には、冷却管内の冷却液の温度を検知するための温度センサ２１（図６参照）が取り付けられている。温度センサ２１は、例えば熱電対で構成されている。冷却ファン６２は、ラジエータ本体６１の冷却管を冷却するものであり、ラジエータ本体６１と通風孔４１との間に配置されている。冷却ファン６２が駆動されると、車体内の空気がラジエータ本体６１を通過し通風孔４１を介して外部に排気される。このとき、上述したように、通風孔４１内に排気経路４２が形成される。また、後述するように、ラジエータ６における冷却液の温度が、温度制御装置１０（図６参照）によって制御されている。
【００１７】
次に、ヒートシンク７について図３及び図４をさらに参照しつつ説明する。図３は、ヒートシンク７の上面図（図１及び図２中上方から見た図）である。図４は、図２に示すIV−IV線に係るヒートシンク７の断面図である。ヒートシンク７は、燃料電池５を冷却するための冷却液を冷却するものである。また、図１及び図２に示すように、ヒートシンク７は、ヒートシンク本体７１と多数の放熱フィン７３とを有しており、カウンタウェイト４の通風孔４１内に設置されている。ヒートシンク本体７１は、直方体形状を有するとともに、図４に示すように、その内部に冷却液が通過する通過経路７２が形成されている。通過経路７２は、ヒートシンク本体７１内全域を循環するように形成されており、連続したＳ字形状を有している。また、ヒートシンク本体７１は、アルミニウム合金などの熱伝導性の高い金属により形成されており、通過経路７２内の冷却液からカウンタウェイト４への熱伝導経路が形成されるように、カウンタウェイト４と密着するように設置されている。つまり、通過経路７２内の冷却液の熱がカウンタウェイト４に放熱されることによって、冷却液が冷却される。なお、ヒートシンク本体７１は熱伝導シートなど熱伝導率の高い部材を介してカウンタウェイト４上に設置されていてもよい。
【００１８】
放熱フィン７３は、ヒートシンク本体７１の熱を大気に放熱するものであり、図２及び図３に示すように、ヒートシンク本体７１の上面（カウンタウェイト４と接する面の反対側の面）に配置されている。したがって、放熱フィン７３が、通風孔４１内に形成される排気経路４２内に配置されている。また、放熱フィン７３は、排気経路４２に沿って延在する板形状を有しているとともに、延在方向に直交する方向に配列している。放熱フィン７３の表面には、延在方向に沿って形成された図示しない多数の細溝が形成されている。これにより、放熱フィン７３の表面積が大きくなり、放熱効果を向上させることができる。
【００１９】
燃料電池５とヒートシンク７とがホース８１で接続されており、ヒートシンク７とラジエータ６とがホース８２で接続されており、ラジエータ６と燃料電池５とがホース８３で接続されている。そして、ウォータポンプで駆動されることによって、冷却液が、ホース８１〜８３を介して燃料電池５、ラジエータ６及びヒートシンク７内を循環する。
【００２０】
次に、図５を参照しつつ、冷却システム８における冷却液の流れについて説明する。図５は、冷却システム８における冷却液の流れを示す図である。図５に示すように、冷却システム８においては、燃料電池５内の冷却液が、ホース８１を介してヒートシンク７に到達する。ヒートシンク７に到達した冷却液は、通過経路７２を経由しつつ冷却された後、ホース８２を介してラジエータ６に到達する。ラジエータ６に到達した冷却液は、冷却ファン６２によって冷却された後、ホース８３を介して再び燃料電池５に供給される。
【００２１】
次に、図６を参照しつつ、ラジエータ６における冷却液の温度を制御する温度制御装置１０について説明する。図６は温度制御装置１０の機能ブロック図である。図６に示すように、温度制御装置１０は、冷却液温度検知部１１と、冷却液温度制御部１２と、冷却ファン制御部１３とを有している。冷却液温度検知部１１は、温度センサ２１から出力された電圧値に基づいて冷却液の温度を検知するものである。冷却液温度制御部１２は、ラジエータ６内における冷却液の温度を制御するものである。具体的には、冷却液温度制御部１２は、冷却液温度検知部１１の検知結果に基づいて、冷却液が所定の温度になるような冷却ファン６２の回転速度を決定する。冷却ファン制御部１３は、冷却液温度制御部１２が決定した回転速度で回転するように冷却ファン６２を制御するものである。このように、温度制御装置１０が冷却ファン６２の回転数を制御することによって、ラジエータ６における冷却液の温度を制御することができる。
【００２２】
以上説明した本実施形態によると、ラジエータ６と、ヒートシンク７とで冷却液を冷却するため、ラジエータ６のみで冷却液を冷却する場合と比較して、ラジエータ６の冷却ファン６２の回転数を低くしたり、冷却ファン６２を小型化したりすることができる。これにより、冷却システム８の省電力化、低騒音化及び小型化を図ることができる。フォークリフト１においては、燃料電池５が車体の底部近傍に設置されているが、重量物である燃料電池５が底部近傍に設置されることによって、フォークリフト１の低重心化を図ることができる。
【００２３】
また、燃料電池５を冷却する冷却液が、燃料電池５からヒートシンク７の通過経路７２を経由してラジエータ６に到達し、ラジエータ６で冷却された後に再び燃料電池５に供給される。つまり、最終的にラジエータ６で冷却された冷却液が燃料電池５に供給される。また、温度制御装置１０により、ラジエータ６内の冷却液が所定の温度となるように冷却ファン６２の回転数が制御されている。このため、燃料電池５に供給される冷却液の温度を冷却ファン６２によって正確に調整することができる。
【００２４】
さらに、ヒートシンク７が熱容量の大きいカウンタウェイト４を利用して冷却液を冷却するため、ヒートシンク７内の冷却液を効率よく冷却することができる。また、フォークリフト１の必須構成物であるカウンタウェイト４を冷却に利用することにより、新たに熱容量の大きい重量物を備える必要がなくなる。このため、冷却システム８のコストや重量の低減を図ることができる。
【００２５】
加えて、ヒートシンク７の放熱フィン７３が、カウンタウェイト４の通風孔４１内に形成される排気経路４２内に配置されているため、冷却ファン６２からの排気により放熱フィン７３が効率よく冷却される。これにより、ヒートシンク７内の冷却液をさらに効率よく冷却することができる。
【００２６】
次に、本実施形態に係る変形例について図７を参照しつつ説明する。図７は、本実施形態に係る変形例であるフォークリフト１０１の部分側面図である。上述した実施形態においては、ヒートシンク７がカウンタウェイト４の通風孔４１内に設置されているが、ヒートシンク７はカウンタウェイト４の任意の場所に設置されていてもよい。例えば、図７に示すように、ヒートシンク７がカウンタウェイト１０４上に設置されていてもよい。なお、ラジエータ６における冷却ファン６２からの排気がフォークリフト１０１の側面から排出されている。これにより、通風孔４１が形成されていないカウンタウェイト１０４を有するフォークリフト１０１にも対応することができる。
【００２７】
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は、上述した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な変更が可能なものである。例えば、次のような発明を実施することもできる。
【００２９】
（１）上記実施形態では、ヒートシンク７が、通過経路７２内の冷却液からカウンタウェイト４、１０４への熱伝導経路が形成されるように設置される構成であるが、ヒートシンク７が、通過経路７２内の冷却液から車体の底板など車体を構成する他の熱容量体への熱伝導経路が形成されるように設置される構成であってもよい。
【００３０】
（２）さらに、上記実施形態では、ヒートシンク７が放熱フィン７３を有する構成であるが、放熱フィン７３を有さない構成であってもよい。また、カウンタウェイト４、１０４が放熱フィンを有していてもよい。
【００３１】
（３）また、上記実施形態では、冷却液温度制御部１２が、冷却液温度検知部１１の検知結果に基づいて、冷却液が所定の温度になるような冷却ファン６２の回転速度を決定し、冷却ファン制御部１３が、決定された回転速度で回転するように冷却ファン６２を制御する構成となっているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、冷却液温度制御部が、冷却液温度検知部１１の検知結果に基づいて、冷却液が所定の温度になるような冷却ファン６２の回転速度及び図示しないウォータポンプにおける冷却液を流す量を決定し、冷却ファン制御部１３が、決定された回転速度で回転するように冷却ファン６２を制御するとともに、別途設けられたポンプ制御部が、決定された量で冷却液が流れるようにウォータポンプを制御する構成であってもよい。
【００３２】
（４）さらに、上記実施形態では、ラジエータ６が冷却ファン６２を有する構成となっているが、ラジエータが冷却ファンを有さない構成であってもよい。このとき、冷却液温度制御部が、冷却液温度検知部１１の検知結果に基づいて、冷却液が所定の温度になるようなウォータポンプにおける冷却液を流す量を決定し、ポンプ制御部が、決定された量で冷却液が流れるようにウォータポンプを制御してもよい。また、ラジエータのラジエータ本体内に形成された冷却液の循環経路を切替可能とし、冷却液温度制御部が、冷却液が所定の温度になるようなラジエータ本体における循環経路を決定し、決定された循環経路となるようにラジエータ本体を制御してもよい。
【００３３】
（５）加えて、上記実施形態では、フォークリフト１に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、スキッドステアローダなど他の荷役車両についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る一実施形態であるフォークリフトの側面図である。
【図２】図１に示すフォークリフトの背面図である。
【図３】図１に示すヒートシンクの上面図である。
【図４】図２に示すIV−IV線に係るヒートシンクの断面図である。
【図５】図１に示す冷却システムにおける冷却液の流れを示した図である。
【図６】図１に示すラジエータにおける冷却液の温度を制御する温度制御装置の機能ブロック図である。
【図７】本発実施形態の変形例に係るフォークリフトの部分側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、１０１    フォークリフト（荷役車両）
４、１０４    カウンタウェイト（熱容量体）
５     燃料電池
６     ラジエータ
７     ヒートシンク（放熱体）
８     冷却システム
１０   温度制御装置
１１   冷却液温度検知部
１２   冷却液温度制御部
１３   冷却ファン制御部
２１   温度センサ
４１   通風孔
４２   排気経路
６１   ラジエータ本体
６２   冷却ファン
７１   ヒートシンク本体
７２   通過経路
７３   放熱フィン
８１〜８３    ホース
【図１】
0004811057.tif 000002
【図２】
0004811057.tif 000003
【図３】
0004811057.tif 000004
【図４】
0004811057.tif 000005
【図５】
0004811057.tif 000006
【図６】
0004811057.tif 000007
【図７】
0004811057.tif 000008