JP2002033108A - 絶縁性を考慮した燃料電池の冷却 - Google Patents
絶縁性を考慮した燃料電池の冷却Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池システムの絶縁性を比較的容易に高
めることのできる技術を提供する。 【解決手段】 燃料電池２０を冷却するための冷却装置
は、燃料電池２０を直接冷却する第１の強制循環冷却系
３０と、第１の強制循環冷却系３０とは独立した第２の
強制循環冷却系５０と、第１および第２の強制循環冷却
系とそれぞれ熱交換を行う中間冷却系４０とを備えてい
る。中間冷却系４０は、容器４２中に冷却材としての電
気絶縁性液体ＩＣＬが収容されたものである。
めることのできる技術を提供する。 【解決手段】 燃料電池２０を冷却するための冷却装置
は、燃料電池２０を直接冷却する第１の強制循環冷却系
３０と、第１の強制循環冷却系３０とは独立した第２の
強制循環冷却系５０と、第１および第２の強制循環冷却
系とそれぞれ熱交換を行う中間冷却系４０とを備えてい
る。中間冷却系４０は、容器４２中に冷却材としての電
気絶縁性液体ＩＣＬが収容されたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池の冷却
技術に関する。
技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素と酸素の電気化学反応を利用して発
電を行う燃料電池は、次世代のエネルギ源として期待さ
れている。燃料電池の運転時（発電時）には、電気化学
反応に伴ってかなりの熱が発生する。そこで、通常の燃
料電池システムは、燃料電池を冷却するための冷却装置
を備えている。
電を行う燃料電池は、次世代のエネルギ源として期待さ
れている。燃料電池の運転時（発電時）には、電気化学
反応に伴ってかなりの熱が発生する。そこで、通常の燃
料電池システムは、燃料電池を冷却するための冷却装置
を備えている。
【０００３】燃料電池システムの冷却装置としては、例
えば本出願人により開示された特開平８−１８４８７７
号公報に記載されたものが知られている。この装置で
は、水とエチレングリコールとを含む不凍液を含む冷却
材を用いて燃料電池を冷却している。
えば本出願人により開示された特開平８−１８４８７７
号公報に記載されたものが知られている。この装置で
は、水とエチレングリコールとを含む不凍液を含む冷却
材を用いて燃料電池を冷却している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、水とエチレン
グリコールとを含む不凍液は、電気の良導体なので、上
述した従来の技術では燃料電池システムの絶縁性を十分
なレベルに保つことが困難な場合があった。
グリコールとを含む不凍液は、電気の良導体なので、上
述した従来の技術では燃料電池システムの絶縁性を十分
なレベルに保つことが困難な場合があった。
【０００５】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたものであり、燃料電池システムの絶縁性
を比較的容易に高めることのできる技術を提供すること
を目的とする。
ためになされたものであり、燃料電池システムの絶縁性
を比較的容易に高めることのできる技術を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を達成するために、本発明の燃料電池システム
は、燃料電池と、前記燃料電池を冷却するための冷却装
置と、を備えている。前記冷却装置は、前記燃料電池内
を通る循環路に冷却材を強制循環させることによって前
記燃料電池を冷却する第１の強制循環冷却系を少なくと
も備えているとともに、前記冷却装置内で使用されてい
る少なくとも１種類の冷却材として電気絶縁性液体が用
いられている。
記目的を達成するために、本発明の燃料電池システム
は、燃料電池と、前記燃料電池を冷却するための冷却装
置と、を備えている。前記冷却装置は、前記燃料電池内
を通る循環路に冷却材を強制循環させることによって前
記燃料電池を冷却する第１の強制循環冷却系を少なくと
も備えているとともに、前記冷却装置内で使用されてい
る少なくとも１種類の冷却材として電気絶縁性液体が用
いられている。
【０００７】この燃料電池システムでは、燃料電池の冷
却装置において電気絶縁性の冷却材を用いているので、
燃料電池を外部と電気的に絶縁することが容易である。
従って、燃料電池システムの絶縁性を比較的容易に高め
ることが可能である。
却装置において電気絶縁性の冷却材を用いているので、
燃料電池を外部と電気的に絶縁することが容易である。
従って、燃料電池システムの絶縁性を比較的容易に高め
ることが可能である。
【０００８】前記冷却装置は、さらに、前記第１の強制
循環冷却系とは独立した第２の強制循環冷却系と、前記
第１および第２の強制循環冷却系とそれぞれ熱交換を行
う中間冷却系と、を有していてもよい。このとき、前記
中間冷却系の冷却材として、前記電気絶縁性液体を使用
してもよい。
循環冷却系とは独立した第２の強制循環冷却系と、前記
第１および第２の強制循環冷却系とそれぞれ熱交換を行
う中間冷却系と、を有していてもよい。このとき、前記
中間冷却系の冷却材として、前記電気絶縁性液体を使用
してもよい。
【０００９】この構成では、中間冷却系の冷却材として
電気絶縁性液体を使用するので、第１と第２の強制循環
冷却系に関しては、電気的な絶縁性を考慮する必要がな
い。従って、燃料電池システムの絶縁性を比較的容易に
高めることが可能である。
電気絶縁性液体を使用するので、第１と第２の強制循環
冷却系に関しては、電気的な絶縁性を考慮する必要がな
い。従って、燃料電池システムの絶縁性を比較的容易に
高めることが可能である。
【００１０】前記中間冷却系は、前記電気絶縁性液体を
収容する容器を有しており、前記電気絶縁性液体は、前
記容器の中で自然循環しつつ前記第１および第２の強制
循環冷却系とそれぞれ熱交換を行うようにしてもよい。
収容する容器を有しており、前記電気絶縁性液体は、前
記容器の中で自然循環しつつ前記第１および第２の強制
循環冷却系とそれぞれ熱交換を行うようにしてもよい。
【００１１】この構成では、中間冷却系の構成が単純に
なるという効果がある。
なるという効果がある。
【００１２】前記電気絶縁性液体は、前記容器の中で前
記第１の強制循環冷却系から与えられる熱によって沸騰
することが許容されているようにしてもよい。
記第１の強制循環冷却系から与えられる熱によって沸騰
することが許容されているようにしてもよい。
【００１３】沸騰熱伝達を利用すると、電気絶縁性液体
への熱伝達率が高くなるので、冷却効率を高めることが
可能である。
への熱伝達率が高くなるので、冷却効率を高めることが
可能である。
【００１４】前記第１および第２の強制循環冷却系は、
前記中間冷却系の中において前記電気絶縁性液体との熱
交換を促進するための熱交換促進部をそれぞれ備えてい
るようにしてもよい。
前記中間冷却系の中において前記電気絶縁性液体との熱
交換を促進するための熱交換促進部をそれぞれ備えてい
るようにしてもよい。
【００１５】この構成では、中間冷却系における冷却効
率をさらに高めることが可能である。
率をさらに高めることが可能である。
【００１６】前記第２の強制循環冷却系は、外気に熱を
放出するための放熱部を備えているようにしてもよい。
放出するための放熱部を備えているようにしてもよい。
【００１７】この構成では、第２の強制循環冷却系にお
ける冷却効率を高めることが可能である。
ける冷却効率を高めることが可能である。
【００１８】前記電気絶縁性液体は不凍性を有すること
が好ましい。
が好ましい。
【００１９】この構成では、燃料電池システムの運転可
能な温度範囲を広げることが可能である。
能な温度範囲を広げることが可能である。
【００２０】前記電気絶縁性液体は、フッ素系不活性液
体または絶縁油を含むものとすることができる。
体または絶縁油を含むものとすることができる。
【００２１】フッ素系不活性液体や絶縁油は、電気絶縁
性で不凍性なので、電気絶縁性の冷却材として好まし
い。
性で不凍性なので、電気絶縁性の冷却材として好まし
い。
【００２２】なお、本発明は、種々の態様で実現するこ
とが可能であり、例えば、燃料電池システムや、燃料電
池の冷却システム、冷却方法等の態様で実現することが
できる。
とが可能であり、例えば、燃料電池システムや、燃料電
池の冷却システム、冷却方法等の態様で実現することが
できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて以下の順序で説明する。 Ａ．第１実施例： Ｂ．第２実施例： Ｃ．第３実施例： Ｄ．変形例
例に基づいて以下の順序で説明する。 Ａ．第１実施例： Ｂ．第２実施例： Ｃ．第３実施例： Ｄ．変形例
【００２４】Ａ．第１実施例：図１は、本発明の第１実
施例としての燃料電池システム１００の構成を示す説明
図である。この燃料電池システム１００は、燃料電池２
０と、燃料電池２０を冷却するための冷却装置（冷却シ
ステム）とを備えている。冷却装置は、燃料電池２０を
直接冷却する第１の強制循環冷却系３０と、第１の強制
循環冷却系と熱交換を行う中間冷却系４０と、中間冷却
系と熱交換を行う第２の強制循環冷却系５０と、燃料電
池システムの全体を制御するためのコントローラ６０
と、を有している。燃料電池２０と第１の強制循環冷却
系３０と中間冷却系４０は、燃料電池ケース２２内に収
納されている。
施例としての燃料電池システム１００の構成を示す説明
図である。この燃料電池システム１００は、燃料電池２
０と、燃料電池２０を冷却するための冷却装置（冷却シ
ステム）とを備えている。冷却装置は、燃料電池２０を
直接冷却する第１の強制循環冷却系３０と、第１の強制
循環冷却系と熱交換を行う中間冷却系４０と、中間冷却
系と熱交換を行う第２の強制循環冷却系５０と、燃料電
池システムの全体を制御するためのコントローラ６０
と、を有している。燃料電池２０と第１の強制循環冷却
系３０と中間冷却系４０は、燃料電池ケース２２内に収
納されている。
【００２５】第１の強制循環冷却系３０は、燃料電池２
０と中間冷却系４０の熱交換容器４２との間を循環する
循環路３１を有している。この循環路３１には、ポンプ
３２と、温度センサ３３とが設けられている。コントロ
ーラ６０は、温度センサ３３で測定された冷却材温度に
応じてポンプ３２の回転を制御する。循環路３１は金属
製のパイプであり、中間冷却系４０の容器と循環路３１
との間は絶縁材３４で電気的に絶縁されている。但し、
容器４０の外側では、循環路３１を絶縁材料で形成する
ことも可能であり、この場合には絶縁材３４は不要であ
る。循環路３１のうちで、容器４０の内部を通過する配
管には、熱交換を促進する熱交換促進部としての複数の
フィン３５が設けられている。第１の強制循環冷却系３
０を循環する第１の冷却材ＣＬ１としては、例えば水と
エチレングリコールとを含む不凍液が使用される。
０と中間冷却系４０の熱交換容器４２との間を循環する
循環路３１を有している。この循環路３１には、ポンプ
３２と、温度センサ３３とが設けられている。コントロ
ーラ６０は、温度センサ３３で測定された冷却材温度に
応じてポンプ３２の回転を制御する。循環路３１は金属
製のパイプであり、中間冷却系４０の容器と循環路３１
との間は絶縁材３４で電気的に絶縁されている。但し、
容器４０の外側では、循環路３１を絶縁材料で形成する
ことも可能であり、この場合には絶縁材３４は不要であ
る。循環路３１のうちで、容器４０の内部を通過する配
管には、熱交換を促進する熱交換促進部としての複数の
フィン３５が設けられている。第１の強制循環冷却系３
０を循環する第１の冷却材ＣＬ１としては、例えば水と
エチレングリコールとを含む不凍液が使用される。
【００２６】第２の強制循環冷却系５０は、外気に熱を
放出するための放熱部としてのラジエータ５８を有して
いる。また、ラジエータ５８と中間冷却系４０の熱交換
容器４２との間を循環する循環路５１を有している。こ
の循環路５１にも、ポンプ５２と、温度センサ５３とが
設けられている。循環路５１は金属製のパイプであり、
中間冷却系４０の容器と循環路５１との間は絶縁材５４
で電気的に絶縁されている。但し、容器４０の外側で
は、循環路５１を絶縁材料で形成することも可能であ
り、この場合には絶縁材５４は不要である。循環路５１
のうちで、容器４０の内部を通過する配管には、複数の
フィン５５が設けられている。第２の強制循環冷却系５
０を循環する第２の冷却材ＣＬ２としても、例えば水と
エチレングリコールとを含む不凍液が使用される。
放出するための放熱部としてのラジエータ５８を有して
いる。また、ラジエータ５８と中間冷却系４０の熱交換
容器４２との間を循環する循環路５１を有している。こ
の循環路５１にも、ポンプ５２と、温度センサ５３とが
設けられている。循環路５１は金属製のパイプであり、
中間冷却系４０の容器と循環路５１との間は絶縁材５４
で電気的に絶縁されている。但し、容器４０の外側で
は、循環路５１を絶縁材料で形成することも可能であ
り、この場合には絶縁材５４は不要である。循環路５１
のうちで、容器４０の内部を通過する配管には、複数の
フィン５５が設けられている。第２の強制循環冷却系５
０を循環する第２の冷却材ＣＬ２としても、例えば水と
エチレングリコールとを含む不凍液が使用される。
【００２７】なお、第２の強制循環冷却系５０は、第１
の強制循環冷却系３０とは独立している。ここで、「独
立している」という意味は、互いの循環路が直接的には
接触していないことを意味する。第１と第２の強制循環
冷却系３０，５０を互いに独立した構成としたのは、以
下で説明する電気的な絶縁性向上のためである。
の強制循環冷却系３０とは独立している。ここで、「独
立している」という意味は、互いの循環路が直接的には
接触していないことを意味する。第１と第２の強制循環
冷却系３０，５０を互いに独立した構成としたのは、以
下で説明する電気的な絶縁性向上のためである。
【００２８】中間冷却系４０は、密封された熱交換容器
４２の中に冷却材ＩＣＬが収容されたものであり、熱交
換容器４２には冷却材ＩＣＬの温度を測定するための温
度センサ４４が設けられている。第１の強制循環冷却系
３０の第１の冷却材ＣＬ１は、燃料電池２０内の図示し
ない冷却通路を通って燃料電池２０を冷却し、中間冷却
系４０の熱交換容器４２内において冷却材ＩＣＬに熱を
伝達する。冷却材ＩＣＬは、熱交換容器４２中で自然循
環（対流）している。この冷却材ＩＣＬの熱は、第２の
強制循環冷却系５０の第２の冷却材ＣＬ２に伝達され、
ラジエータ５８から外部に放出される。
４２の中に冷却材ＩＣＬが収容されたものであり、熱交
換容器４２には冷却材ＩＣＬの温度を測定するための温
度センサ４４が設けられている。第１の強制循環冷却系
３０の第１の冷却材ＣＬ１は、燃料電池２０内の図示し
ない冷却通路を通って燃料電池２０を冷却し、中間冷却
系４０の熱交換容器４２内において冷却材ＩＣＬに熱を
伝達する。冷却材ＩＣＬは、熱交換容器４２中で自然循
環（対流）している。この冷却材ＩＣＬの熱は、第２の
強制循環冷却系５０の第２の冷却材ＣＬ２に伝達され、
ラジエータ５８から外部に放出される。
【００２９】中間冷却系４０の冷却材ＩＣＬは、電気絶
縁性液体である。ここで、「電気絶縁性液体」とは、体
積抵抗率が室温で約１０12Ω・ｍ以上の液体を意味す
る。但し、体積抵抗率は高い方が好ましく、特に約１０
16Ω・ｍ以上であることが好ましい。第１と第２の強制
循環冷却系の循環路３１，５１同士は、電気絶縁性の冷
却材ＩＣＬによって絶縁されている。すなわち、第２の
強制循環冷却系５０は、燃料電池２０から電気的に絶縁
されている。従って、第１と第２の強制循環冷却系３
０，５０の冷却材ＣＬ１，ＣＬ２として電気伝導性の不
凍液を用いても、燃料電池システム１００の電気絶縁性
が損なわれることが無い。なお、以下では、中間冷却系
４０の冷却材ＩＣＬを単に「絶縁性冷却材ＩＣＬ」と呼
ぶ。
縁性液体である。ここで、「電気絶縁性液体」とは、体
積抵抗率が室温で約１０12Ω・ｍ以上の液体を意味す
る。但し、体積抵抗率は高い方が好ましく、特に約１０
16Ω・ｍ以上であることが好ましい。第１と第２の強制
循環冷却系の循環路３１，５１同士は、電気絶縁性の冷
却材ＩＣＬによって絶縁されている。すなわち、第２の
強制循環冷却系５０は、燃料電池２０から電気的に絶縁
されている。従って、第１と第２の強制循環冷却系３
０，５０の冷却材ＣＬ１，ＣＬ２として電気伝導性の不
凍液を用いても、燃料電池システム１００の電気絶縁性
が損なわれることが無い。なお、以下では、中間冷却系
４０の冷却材ＩＣＬを単に「絶縁性冷却材ＩＣＬ」と呼
ぶ。
【００３０】絶縁性冷却材ＩＣＬは、さらに、不凍性で
あることが好ましい。ここで、「不凍性」とは、０℃で
凍結しない性質を意味する。図１の燃料電池システム１
００では、３種類の冷却材ＣＬ１，ＩＣＬ，ＣＬ２とし
ていずれも不凍性の液体を用いているので、寒冷地にお
いても冷却材が凍結する心配が無いという利点がある。
あることが好ましい。ここで、「不凍性」とは、０℃で
凍結しない性質を意味する。図１の燃料電池システム１
００では、３種類の冷却材ＣＬ１，ＩＣＬ，ＣＬ２とし
ていずれも不凍性の液体を用いているので、寒冷地にお
いても冷却材が凍結する心配が無いという利点がある。
【００３１】なお、絶縁性冷却材ＩＣＬとしては、例え
ば、フッ素系不活性液体である住友スリーエム社製のフ
ロリナート（Fluorinert，商標）や、絶縁油を用いるこ
とが可能である。特に、フッ素系不活性液体は、化学的
に極めて安定であり、また、熱伝達特性にも優れている
という利点がある。
ば、フッ素系不活性液体である住友スリーエム社製のフ
ロリナート（Fluorinert，商標）や、絶縁油を用いるこ
とが可能である。特に、フッ素系不活性液体は、化学的
に極めて安定であり、また、熱伝達特性にも優れている
という利点がある。
【００３２】図１の例では絶縁性冷却材ＩＣＬが熱交換
容器４２中で自然循環しているが、熱交換容器４２内で
絶縁性冷却材ＩＣＬを沸騰させるようにしてもよい。絶
縁性冷却材ＩＣＬを熱交換容器４２中で沸騰させると、
絶縁性冷却材ＩＣＬへの熱伝達率が高くなるので、熱交
換容器４２中における冷却効率を高めることが可能であ
る。この結果、第１と第２の強制循環冷却系３０，５０
の熱交換容器４２内における配管長やフィン３５，５５
の表面積を低減することができ、熱交換容器４２のサイ
ズを縮小することが可能である。また、熱交換容器４２
のサイズが小さくなるので、絶縁性冷却材ＩＣＬの使用
量を低減することができる。特にフッ素系不活性液体は
高価なので、この効果が顕著である。
容器４２中で自然循環しているが、熱交換容器４２内で
絶縁性冷却材ＩＣＬを沸騰させるようにしてもよい。絶
縁性冷却材ＩＣＬを熱交換容器４２中で沸騰させると、
絶縁性冷却材ＩＣＬへの熱伝達率が高くなるので、熱交
換容器４２中における冷却効率を高めることが可能であ
る。この結果、第１と第２の強制循環冷却系３０，５０
の熱交換容器４２内における配管長やフィン３５，５５
の表面積を低減することができ、熱交換容器４２のサイ
ズを縮小することが可能である。また、熱交換容器４２
のサイズが小さくなるので、絶縁性冷却材ＩＣＬの使用
量を低減することができる。特にフッ素系不活性液体は
高価なので、この効果が顕著である。
【００３３】このような沸騰熱伝達を利用する場合に
は、熱交換容器４２内部の上方に空間が設けられて、絶
縁性冷却材ＩＣＬの液面が確保される。また、ポンプ３
２，５２は、温度センサ３３，４４，５３で測定された
温度に基づいて、絶縁性冷却材ＩＣＬが沸騰状態になる
ように制御される。絶縁性冷却材ＩＣＬとしては、その
沸点が、第１の冷却材ＣＬ１の最高許容温度よりも低い
ものが選択される。なお、第１の冷却材ＣＬ１の最高許
容温度は、通常は燃料電池２０の最高許容温度から決定
される。例えば、第１の冷却材ＣＬ１の最高許容温度が
約１００℃の場合には、絶縁性冷却材ＩＣＬの沸点も約
１００℃未満に設定される。また、室温においては、絶
縁性冷却材ＩＣＬは液体であることが好ましい。従っ
て、沸騰熱伝達を利用する場合には、絶縁性冷却材ＩＣ
Ｌの沸点は、室温よりも高く、かつ、約１００℃未満で
あることが好ましい。
は、熱交換容器４２内部の上方に空間が設けられて、絶
縁性冷却材ＩＣＬの液面が確保される。また、ポンプ３
２，５２は、温度センサ３３，４４，５３で測定された
温度に基づいて、絶縁性冷却材ＩＣＬが沸騰状態になる
ように制御される。絶縁性冷却材ＩＣＬとしては、その
沸点が、第１の冷却材ＣＬ１の最高許容温度よりも低い
ものが選択される。なお、第１の冷却材ＣＬ１の最高許
容温度は、通常は燃料電池２０の最高許容温度から決定
される。例えば、第１の冷却材ＣＬ１の最高許容温度が
約１００℃の場合には、絶縁性冷却材ＩＣＬの沸点も約
１００℃未満に設定される。また、室温においては、絶
縁性冷却材ＩＣＬは液体であることが好ましい。従っ
て、沸騰熱伝達を利用する場合には、絶縁性冷却材ＩＣ
Ｌの沸点は、室温よりも高く、かつ、約１００℃未満で
あることが好ましい。
【００３４】なお、上述のような特定の範囲の沸点を有
する絶縁性冷却材ＩＣＬを用いた場合には、温度に基づ
くポンプ３２，５２の制御を行わずに、ポンプ３２，５
２を定常運転することも可能である。このときには、温
度センサ３２，４４，５３のうちの少なくとも一部を省
略することができる。
する絶縁性冷却材ＩＣＬを用いた場合には、温度に基づ
くポンプ３２，５２の制御を行わずに、ポンプ３２，５
２を定常運転することも可能である。このときには、温
度センサ３２，４４，５３のうちの少なくとも一部を省
略することができる。
【００３５】以上のように、第１実施例の燃料電池シス
テム１００では、２つの強制循環冷却系３０，５０を独
立させ、また、その間に絶縁性冷却材ＩＣＬを用いた中
間冷却系４０を設けたので、高い絶縁性を得ることが可
能である。
テム１００では、２つの強制循環冷却系３０，５０を独
立させ、また、その間に絶縁性冷却材ＩＣＬを用いた中
間冷却系４０を設けたので、高い絶縁性を得ることが可
能である。
【００３６】Ｂ．第２実施例：図２は、第２実施例の燃
料電池システム１１０の構成を示す説明図である。この
燃料電池システム１１０は、中間冷却系が図１に示した
第１実施例と異なるだけであり、他の構成は第１実施例
と同じである。第２実施例の中間冷却系４０ａの容器４
２ａは、第１の強制循環冷却系３０の循環路３１が通過
する第１の熱交換室４５ａと、第２の強制循環冷却系５
０の循環路５１が通過する第２の熱交換室４５ｂとを有
しており、それらの間が配管部４６ａ，４６ｂで接続さ
れている。また、一方の配管部４６ａには、ポンプ４８
が設けられている。このポンプ４８が運転されると、絶
縁性冷却材ＩＣＬが容器４２ａ内を強制循環する。
料電池システム１１０の構成を示す説明図である。この
燃料電池システム１１０は、中間冷却系が図１に示した
第１実施例と異なるだけであり、他の構成は第１実施例
と同じである。第２実施例の中間冷却系４０ａの容器４
２ａは、第１の強制循環冷却系３０の循環路３１が通過
する第１の熱交換室４５ａと、第２の強制循環冷却系５
０の循環路５１が通過する第２の熱交換室４５ｂとを有
しており、それらの間が配管部４６ａ，４６ｂで接続さ
れている。また、一方の配管部４６ａには、ポンプ４８
が設けられている。このポンプ４８が運転されると、絶
縁性冷却材ＩＣＬが容器４２ａ内を強制循環する。
【００３７】第２実施例の燃料電池システム１１０も、
第１実施例と同様に高い絶縁性を得ることが可能であ
る。また、第２実施例では、絶縁性冷却材ＩＣＬが強制
循環するので、第１実施例のように自然循環する場合に
比べて絶縁性冷却材への熱伝達率が高くなる。この結
果、燃料電池２０の冷却効率を高めることが可能であ
る。但し、強制循環のためのポンプ４８の動力が必要と
なるので、エネルギの節約という観点からは、第２実施
例よりも第１実施例の方が好ましい。また、燃料電池シ
ステムのサイズの点からも第１実施例の方が好ましい。
第１実施例と同様に高い絶縁性を得ることが可能であ
る。また、第２実施例では、絶縁性冷却材ＩＣＬが強制
循環するので、第１実施例のように自然循環する場合に
比べて絶縁性冷却材への熱伝達率が高くなる。この結
果、燃料電池２０の冷却効率を高めることが可能であ
る。但し、強制循環のためのポンプ４８の動力が必要と
なるので、エネルギの節約という観点からは、第２実施
例よりも第１実施例の方が好ましい。また、燃料電池シ
ステムのサイズの点からも第１実施例の方が好ましい。
【００３８】Ｃ．第３実施例：図３は、第３実施例の燃
料電池システム１２０の構成を示す説明図である。この
燃料電池システム１２０は、第１および第２実施例と異
なり、中間冷却系や第２の強制循環冷却系を有しておら
ず、第１の強制循環冷却系のみを備えている。
料電池システム１２０の構成を示す説明図である。この
燃料電池システム１２０は、第１および第２実施例と異
なり、中間冷却系や第２の強制循環冷却系を有しておら
ず、第１の強制循環冷却系のみを備えている。
【００３９】この第１の強制循環冷却系３０ａは、ラジ
エータ３８を有しており、また、ラジエータ３８と燃料
電池２０との間を循環する循環路３１ａを有している。
この循環路３１ａには、ポンプ３２と、温度センサ３３
とが設けられている。循環路３１は金属製のパイプであ
り、燃料電池２０と循環路３１ａとの間には、絶縁材で
形成された継ぎ手８０が設けられている。また、冷却材
としては第１実施例で説明した絶縁性冷却材ＩＣＬが使
用されている。なお、循環路３１ａを絶縁材料で形成し
た場合には、絶縁性の継ぎ手８０は不要である。
エータ３８を有しており、また、ラジエータ３８と燃料
電池２０との間を循環する循環路３１ａを有している。
この循環路３１ａには、ポンプ３２と、温度センサ３３
とが設けられている。循環路３１は金属製のパイプであ
り、燃料電池２０と循環路３１ａとの間には、絶縁材で
形成された継ぎ手８０が設けられている。また、冷却材
としては第１実施例で説明した絶縁性冷却材ＩＣＬが使
用されている。なお、循環路３１ａを絶縁材料で形成し
た場合には、絶縁性の継ぎ手８０は不要である。
【００４０】第３実施例では、燃料電池２０と循環路３
１ａの配管との間が絶縁されており、また、絶縁性冷却
材ＩＣＬが使用されているので、ラジエータ３８は燃料
電池２０から電気的に絶縁されている。従って、第１お
よび第２実施例と同様に、燃料電池システムに関して高
い絶縁性を得ることが可能である。また、第１および第
２実施例に比べてシステムの構成が単純であるという利
点もある。但し、絶縁性冷却材ＩＣＬとして、上述した
フロリナートのような高価な液体を使用する場合には、
図１に示した第１実施例の方が絶縁性冷却材ＩＣＬの量
が少なくて済むので、第３実施例よりも好ましい。
１ａの配管との間が絶縁されており、また、絶縁性冷却
材ＩＣＬが使用されているので、ラジエータ３８は燃料
電池２０から電気的に絶縁されている。従って、第１お
よび第２実施例と同様に、燃料電池システムに関して高
い絶縁性を得ることが可能である。また、第１および第
２実施例に比べてシステムの構成が単純であるという利
点もある。但し、絶縁性冷却材ＩＣＬとして、上述した
フロリナートのような高価な液体を使用する場合には、
図１に示した第１実施例の方が絶縁性冷却材ＩＣＬの量
が少なくて済むので、第３実施例よりも好ましい。
【００４１】Ｄ．変形例：なお、この発明は上記の実施
例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々の態様において実施することが
可能であり、例えば次のような変形も可能である。
例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々の態様において実施することが
可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４２】Ｄ１．変形例１：上述した各種の実施例か
ら理解できるように、燃料電池２０の冷却装置（冷却シ
ステム）の構成としては、複数の冷却系を有するもの
や、１つの冷却系のみを有するものなどの種々の構成を
採用することが可能である。一般には、燃料電池の冷却
装置は、燃料電池を冷却する第１の強制循環冷却系を少
なくとも備えていればよく、また、冷却装置内で使用さ
れている少なくとも１種類の冷却材として、電気絶縁性
液体が用いられていればよい。
ら理解できるように、燃料電池２０の冷却装置（冷却シ
ステム）の構成としては、複数の冷却系を有するもの
や、１つの冷却系のみを有するものなどの種々の構成を
採用することが可能である。一般には、燃料電池の冷却
装置は、燃料電池を冷却する第１の強制循環冷却系を少
なくとも備えていればよく、また、冷却装置内で使用さ
れている少なくとも１種類の冷却材として、電気絶縁性
液体が用いられていればよい。
【図１】本発明の第１実施例としての燃料電池システム
の構成を示す説明図。
の構成を示す説明図。
【図２】第２実施例の燃料電池システムの構成を示す説
明図。
明図。
【図３】第３実施例の燃料電池システムの構成を示す説
明図。
明図。
２０…燃料電池 ２２…燃料電池ケース ３０，３０ａ…第１の強制循環冷却系 ３１…循環路 ３２…温度センサ ３２…ポンプ ３３…温度センサ ３４…絶縁材 ３５…フィン ３８…ラジエータ ４０，４０ａ…中間冷却系 ４２，４２ａ…熱交換容器 ４４…温度センサ ４５ａ…第１の熱交換室 ４５ｂ…第２の熱交換室 ４６ａ，４６ｂ…配管部 ４８…ポンプ ５０…第２の強制循環冷却系 ５１…循環路 ５２…ポンプ ５３…温度センサ ５４…絶縁材 ５５…フィン ５８…ラジエータ ６０…コントローラ ８０…継ぎ手 １００…燃料電池システム １１０…燃料電池システム １２０…燃料電池システム ＣＬ１…第１の冷却材 ＣＬ２…第２の冷却材 ＩＣＬ…絶縁性冷却材
Claims (8)
- 【請求項１】 燃料電池システムであって、 燃料電池と、 前記燃料電池を冷却するための冷却装置と、を備えてお
り、 前記冷却装置は、前記燃料電池内を通る循環路に冷却材
を強制循環させることによって前記燃料電池を冷却する
第１の強制循環冷却系を少なくとも備えているととも
に、前記冷却装置内で使用されている少なくとも１種類
の冷却材として電気絶縁性液体が用いられていることを
特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料電池システムであっ
て、 前記冷却装置は、さらに、 前記第１の強制循環冷却系とは独立した第２の強制循環
冷却系と、 前記第１および第２の強制循環冷却系とそれぞれ熱交換
を行う中間冷却系と、を有しており、 前記中間冷却系の冷却材として、前記電気絶縁性液体が
使用されている、燃料電池システム。 - 【請求項３】 請求項２記載の燃料電池システムであっ
て、 前記中間冷却系は、前記電気絶縁性液体を収容する容器
を有しており、 前記電気絶縁性液体は、前記容器の中で自然循環しつつ
前記第１および第２の強制循環冷却系とそれぞれ熱交換
を行う、燃料電池システム。 - 【請求項４】 請求項３記載の燃料電池システムであっ
て、 前記電気絶縁性液体は、前記容器の中で前記第１の強制
循環冷却系から与えられる熱によって沸騰することが許
容されている、燃料電池システム。 - 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれかに記載の燃
料電池システムであって、 前記第１および第２の強制循環冷却系は、前記中間冷却
系の中において前記電気絶縁性液体との熱交換を促進す
るための熱交換促進部をそれぞれ備えている、燃料電池
システム。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の燃
料電池システムであって、 前記第２の強制循環冷却系は、外気に熱を放出するため
の放熱部を備えている、燃料電池システム。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の燃
料電池システムであって、 前記電気絶縁性液体は不凍性を有する、燃料電池システ
ム。 - 【請求項８】 請求項７記載の燃料電池システムであっ
て、 前記電気絶縁性液体は、フッ素系不活性液体または絶縁
油を含む、燃料電池システム。
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|---|---|---|---|
| JP2000213910A JP4345205B2 (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 絶縁性を考慮した燃料電池の冷却 |
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|---|---|---|---|
| JP2000213910A JP4345205B2 (ja) | 2000-07-14 | 2000-07-14 | 絶縁性を考慮した燃料電池の冷却 |
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|---|---|
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| JP2002033108A5 JP2002033108A5 (ja) | 2006-03-09 |
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| WO2005006475A1 (ja) * | 2003-07-11 | 2005-01-20 | Shishiai-Kabushikigaisha | 燃料電池用冷却液組成物 |
| WO2005061259A1 (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Honda Motor Co., Ltd. | 燃料電池車 |
| JPWO2005006475A1 (ja) * | 2003-07-11 | 2006-08-24 | シーシーアイ株式会社 | 燃料電池用冷却液組成物 |
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| EP1473791A1 (en) * | 2003-05-02 | 2004-11-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell power generator |
| JP2005315467A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Denso Corp | 熱交換器 |
| US8658326B2 (en) | 2004-09-08 | 2014-02-25 | Prestone Products Corporation | Heat transfer system, fluid, and method |
| NZ553674A (en) * | 2004-09-08 | 2010-12-24 | Honeywell Int Inc | Corrosion inhibitors, corrosion inhibiting heat transfer fluids, and the use thereof |
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| CA2579118C (en) * | 2004-09-08 | 2012-12-04 | Honeywell International Inc. | Non-conductive colored heat transfer fluids |
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| JP2020009550A (ja) * | 2018-07-03 | 2020-01-16 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の冷却システム |
| JP7338596B2 (ja) * | 2020-09-17 | 2023-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 非水冷却液組成物及び冷却システム |
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- 2000-07-14 JP JP2000213910A patent/JP4345205B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
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- 2001-07-13 EP EP01117118A patent/EP1172873B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-07-13 US US09/903,751 patent/US6730425B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-07-13 DE DE60130521T patent/DE60130521T2/de not_active Expired - Fee Related
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