JP2002067708A - 冷却システム - Google Patents

冷却システム

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JP2002067708A
JP2002067708A JP2000259401A JP2000259401A JP2002067708A JP 2002067708 A JP2002067708 A JP 2002067708A JP 2000259401 A JP2000259401 A JP 2000259401A JP 2000259401 A JP2000259401 A JP 2000259401A JP 2002067708 A JP2002067708 A JP 2002067708A
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JP
Japan
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air
heat exchanger
radiator
pressurized
condenser
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JP2000259401A
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English (en)
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Shigeki Okochi
大河内  隆樹
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラジエータ120を大きくすることなく、ラ
ジエータ120の冷却能力を高める。 【解決手段】 高圧空気発生装置130にてコンデンサ
110にて熱交換していない空気を吸入し、その吸入し
た空気を加圧してラジエータ120に向けて噴射する。
これにより、高圧空気発生装置130から噴射された加
圧空気により、コンデンサ110を通過して昇温された
空気を下方側に押し出すように転向させることができる
ので、コンデンサ110を通過して昇温された空気の多
くがラジエータ120に供給されてしまうことを防止し
つつ、コンデンサ110にて熱交換していない(昇温さ
れていない)温度の低い空気をラジエータ120に供給
することができるので、冷却水と冷却空気との温度差を
大きくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器を用いた
冷却システムに関するもので、特に、燃料電池(FCス
タック)を用いた電気自走車に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術】空調装置(冷凍サイクル)内を循環する
冷媒の温度が約60℃であるのに対して、内燃機関(エ
ンジン)を冷却する冷却水の温度は110℃程度である
ので、内燃機関(エンジン)を動力源とする車両では、
空調装置用のコンデンサを冷却水を冷却するラジエータ
より空気流れ上流側に配設している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、現在、電気
自動車用に開発されている燃料電池として、高分子電解
質型燃料電池では、燃料電池を冷却する冷却水の温度を
約80℃以下に管理しなければならない。このため、従
来のごとく、単純にコンデンサの下流側にラジエータを
配設すると、コンデンサにて昇温された冷却空気がラジ
エータに供給されるため、冷却水と冷却空気との温度差
が小さくなってしまい、ラジエータの冷却能力が低下
し、冷却水の温度を80℃以下に管理することが難し
い。
【0004】この問題に対しては、ラジエータを大きく
して冷却能力を増大させるという手段が考えられるが、
この手段では、車両への搭載性が低下してしまう。
【0005】本発明は、上記点に鑑み、コンデンサとラ
ジエータとのごとく、温度の異なる流体が流通する2種
の熱交換器を空気流れに対して直列に配設した場合にお
いて、下流側に配設された熱交換器の大型化を抑制しつ
つ、下流側に配設された熱交換器の冷却能力を向上させ
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項1に記載の発明では、第1流体と
空気とを熱交換して第1流体を冷却する第1熱交換器
(110)と、第1熱交換器より空気流れ下流側に配設
され、第1流体より温度の高い第2流体と空気とを熱交
換して第2流体を冷却する第2熱交換器(120)と、
第1熱交換器(110)にて熱交換していない空気を吸
入し、その吸入した空気を加圧して第2熱交換器(12
0)に向けて噴射する空気加圧噴射手段(130)とを
備えることを特徴とする。
【0007】これにより、空気加圧噴射手段(130)
から噴射された加圧空気により、第1熱交換器(11
0)を通過して昇温された空気を押し出すように転向さ
せることができる。
【0008】このため、第1熱交換器(110)を通過
して昇温された空気の多くが第2熱交換器(120)に
供給されてしまうことを防止しつつ、第1熱交換器(1
10)にて熱交換していない(昇温されていない)温度
の低い空気を第2熱交換器(120)に供給することが
できるので、第2流体と冷却空気との温度差を大きくす
ることができる。
【0009】また、加圧空気が第2熱交換器(120)
に向けて噴射されるので、空気が乱流状態となって第2
熱交換器(120)を通過し、第2熱交換器(120)
と空気との熱伝達率が大きくなる。
【0010】さらに、第1熱交換器(110)を通過し
て昇温された空気(以下、この空気を加熱空気と呼
ぶ。)は、空気加圧噴射手段(130)から噴射された
加圧空気により押し出すように転向させられるので、加
熱空気は加圧空気により絞られたようになり、その流速
を上昇させて第2熱交換器(120)に流入する。した
がって、加熱空気は、乱流状態となって第2熱交換器
(120)を通過するので、第2熱交換器(120)と
空気との熱伝達率が大きくなる。
【0011】以上に述べたように、本発明に係る冷却シ
ステムでは、第2熱交換器(120)を大きくすること
なく、第2熱交換器(120)の冷却能力を高めること
ができる。
【0012】請求項2に記載の発明では、空気加圧噴射
手段(130)は、第1熱交換器(110)を通過して
第2熱交換器(120)に向けて流通する空気の流通方
向と略平行な方向に加圧した空気を噴射するためのノズ
ル管(132)を有していることを特徴とする。
【0013】これにより、第2熱交換器(120)に流
入する空気(加圧空気)の流速を大きくすることができ
るので、第2熱交換器(120)と空気との熱伝達率を
さらに大きくすることができ、第2熱交換器(120)
の冷却能力をさらに高めることができる。
【0014】請求項3に記載の発明では、第1熱交換器
(110)は、車両用冷凍サイクル内を循環する冷媒を
冷却する放熱器であり、第2熱交換器(120)は、車
両の燃料電池の温度を調節する熱媒体を冷却するラジエ
ータであることを特徴とする。
【0015】これにより、ラジエータ(120)を大き
くすることなく、ラジエータ(120)の冷却能力を高
めることができる。
【0016】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
【0017】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)本実施形態は、
本発明に係る冷却システムを高分子電解質型燃料電池
(以下、FCスタックと呼ぶ。)を用いた電気自動車に
適用したものであって、図1は本実施形態に係る冷却シ
ステム100の模式図である。
【0018】図1中、110は車両用空調装置(蒸気圧
縮式冷凍サイクル)のコンデンサ(第1熱交換器)であ
り、120はFCスタック(図示せず。)内を循環して
FCスタックの温度を調節する冷却水(熱媒体)を冷却
するラジエータ(第2熱交換器)である。そして、コン
デンサ110及びラジエータ120は、ラジエータ12
0がコンデンサ110より空気流れ下流側に位置するよ
うに車両前端部に搭載されている。
【0019】なお、コンデンサ110は、車両用空調装
置(蒸気圧縮式冷凍サイクル)の高圧側で圧縮機(図示
せず。)から吐出された冷媒を冷却凝縮させるものであ
り、コンデンサ110に流入する冷媒の温度は約60℃
である。一方、ラジエータ120に流入する冷却水の温
度は約80℃である。
【0020】また、130はコンデンサ110の上方側
に位置して、コンデンサ110にて熱交換していない空
気を吸入し、その吸入した空気を加圧してラジエータ1
20に向けて噴射する高圧空気発生装置(空気加圧噴射
手段)である。
【0021】なお、本実施形態では、高圧空気発生装置
130は、電動モータ(図示せず。)により駆動される
ターボ式のエアポンプ(JIS B 0132 番号1
028参照)及びポンプから吐出される加圧された空気
(以下、この空気を加圧空気と呼ぶ。)をラジエータ1
20のコア面に向けて噴射するためのノズル131等か
ら構成されている。
【0022】因みに、ラジエータ120のコア面とは、
冷却水が流通するチューブ(図示せず。)及びチューブ
間に配設されて冷却水と空気との熱交換を促進するフィ
ン(本実施形態では、波状のコルゲートフィン)からな
る略矩形状の熱交換コアのうち、空気の流通方向と交差
する面を言う。
【0023】次に、本実施形態の特徴を述べる。
【0024】コンデンサ110にて熱交換していない空
気を吸入し、その吸入した空気を加圧してラジエータ1
20に向けて噴射する高圧空気発生装置130を有して
いるので、高圧空気発生装置130から噴射された加圧
空気により、コンデンサ110を通過して昇温された空
気を(本実施形態では、下方側に)押し出すように転向
させることができる。
【0025】このため、コンデンサ110を通過して昇
温された空気の多くがラジエータ120に供給されてし
まうことを防止しつつ、コンデンサ110にて熱交換し
ていない(昇温されていない)温度の低い空気をラジエ
ータ120に供給することができるので、冷却水と冷却
空気との温度差を大きくすることができる。
【0026】また、加圧空気が熱交換コアに向けて噴射
されるので、空気が乱流状態となって熱交換コアを通過
し、熱交換コア(フィン)と空気との熱伝達率が大きく
なる。
【0027】さらに、コンデンサ110を通過して昇温
された空気(以下、この空気を加熱空気と呼ぶ。)は、
高圧空気発生装置130から噴射された加圧空気により
(本実施形態では、下方側に)押し出すように転向させ
られるので、加熱空気は加圧空気により絞られたように
なり、その流速を上昇させてラジエータ120に流入す
る。したがって、加熱空気は、乱流状態となって熱交換
コアを通過するので、熱交換コア(フィン)と空気との
熱伝達率が大きくなる。
【0028】以上に述べたように、本実施形態に係る冷
却システムでは、ラジエータ120を大きくすることな
く、ラジエータ120の冷却能力を高めることができ
る。
【0029】(第2実施形態)本実施形態は、図2、3
に示すように、コンデンサ110を通過してラジエータ
120に向けて流通する空気の流通方向(走行動圧の方
向)と略平行な方向に加圧空気を噴射するためのノズル
管132を高圧空気発生装置130に設けたものであ
る。
【0030】次に、本実施形態の特徴を述べる。
【0031】第1実施形態では、高圧空気がコンデンサ
110を通過してラジエータ120に向けて流通する空
気の流通方向と略直交する方向(上下方向)に高圧空気
を噴射していたのに対して、本実施形態では、コンデン
サ110を通過してラジエータ120に向けて流通する
空気の流通方向(走行動圧の方向)と略平行な方向に加
圧空気を噴射するので、ラジエータ120に流入する空
気(加圧空気)の流速を第1実施形態よりも大きくする
ことができる。
【0032】したがって、熱交換コア(フィン)と空気
との熱伝達率をさらに大きくすることができるので、ラ
ジエータ120の冷却能力をさらに高めることができ
る。
【0033】(その他の実施形態)第1実施形態では、
高圧空気発生装置130をコンデンサ110の上方側に
配設して加圧空気を下方側に向けて噴射したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば高圧空気発生
装置130をコンデンサ110の下方側に配設して加圧
空気を上方側に向けて噴射してもよい。
【0034】また、上述の実施形態では、高圧空気はラ
ジエータ120の特定部位にのみ噴射されていたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、高圧空気がラジ
エータ120(コア面)の略全面に噴射されるようにし
てもよい。
【0035】また、上述の実施形態では、電動モータに
より駆動されるターボ式のエアポンプにより空気を加圧
したが、空気を加圧する加圧手段はこれに限定されるも
のではなく、例えば動力を必要としないディフィーザや
その他の形式のエアポンプであってもよい。
【0036】また、上述の実施形態では、FCスタック
を有する電気自動車であったが、本発明の用途はこれに
限定されるものではなく、その他用途にも適用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る冷却システムの模
式図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る冷却システムの模
式図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る冷却システムの正
面図である。
【符号の説明】
100…冷却システム、110…コンデンサ、120…
ラジエータ、130…高圧空気発生装置。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1流体と空気とを熱交換して前記第1
    流体を冷却する第1熱交換器(110)と、 前記第1熱交換器より空気流れ下流側に配設され、前記
    第1流体より温度の高い第2流体と空気とを熱交換して
    前記第2流体を冷却する第2熱交換器(120)と、 前記第1熱交換器(110)にて熱交換していない空気
    を吸入し、その吸入した空気を加圧して前記第2熱交換
    器(120)に向けて噴射する空気加圧噴射手段(13
    0)とを備えることを特徴とする冷却システム。
  2. 【請求項2】 前記空気加圧噴射手段(130)は、前
    記第1熱交換器(110)を通過して前記第2熱交換器
    (120)に向けて流通する空気の流通方向と略平行な
    方向に加圧した空気を噴射するためのノズル管(13
    2)を有していることを特徴とする請求項1に記載の冷
    却システム。
  3. 【請求項3】 前記第1熱交換器(110)は、車両用
    冷凍サイクル内を循環する冷媒を冷却する放熱器であ
    り、 前記第2熱交換器(120)は、車両の燃料電池の温度
    を調節する熱媒体を冷却するラジエータであることを特
    徴とする請求項1又は2に記載の冷却システム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102105699A (zh) * 2008-12-05 2011-06-22 三菱重工业株式会社 车辆用热交换模块及具有该模块的车辆
US8967307B2 (en) 2011-11-07 2015-03-03 Hyundai Motor Company Cooling apparatus for vehicle
KR20180067118A (ko) * 2016-12-12 2018-06-20 현대자동차주식회사 상호 연계형 쿨링 시스템 및 이를 적용한 환경차량

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Legal Events

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Effective date: 20071106