JP2004022190A - 燃料電池の冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コンプレッサ11の空気取り入れ口であるコンプレッサ吸気口12と、換気ファン16の空気取り入れ口である換気ファン吸気口17とをラジエータ3の空冷方向における下流側に配置する。燃料電池1の発電のためにコンプレッサ11が空気を吸気し、換気ファン16が燃料電池ボックス2の換気のために空気を吸気すると、その吸気した空気がラジエータ3の放熱面を通過してラジエータ3を通流する冷却水を冷却する。この冷却された冷却水が燃料電池1を冷却する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池を用いる自動車の燃料電池を冷却する燃料電池の冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の燃料電池を用いる自動車において、発電により発熱している燃料電池を冷却する場合は、ラジエータを用いて冷却している。特に、低速走行時や停車時に燃料電池の冷却をする場合は、ラジエータの空冷方向における下流側に備えられたラジエータ冷却用ファンを用いて空気を吸入し、その空気がラジエータを通過して冷却媒体を冷却し、この冷却された冷却媒体が燃料電池に備えられている通流路を通流することによって燃料電池を冷却している。
【0003】
また、燃料電池を冷却することは重要であり、従来から、燃料電池の冷却効率を向上させるために、複数のラジエータ冷却用ファンを用いて冷却効率の向上を図り、又は、ラジエータ冷却用ファンの大型化やファンの回動出力を上げることにより燃料電池の冷却効率の向上を図っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の燃料電池の冷却装置は、そのラジエータ冷却用ファンの増設、大型化や回動出力を上げる等を行うと、燃料電池が発電した電力を余計に消費するという問題があった。また、ラジエータ冷却用ファンの増設、大型化は、車輌の重量を増大させ、燃料電池が発電した電力を余計に消費するという問題があった。また、この余計な消費電力を補うために、DCDCコンバータやインバータを介して、燃料電池が発電する電力を増大させなければならないという問題があった。
【0005】
そこで本発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、燃料電池を用いる自動車の燃料電池の冷却効率を向上させる燃料電池の冷却装置を提供することを主たる目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記問題を解決するために、第1の発明の燃料電池の冷却装置は、アノードへ水素を供給し、カソードへ空気を供給して発電を行う燃料電池を冷却するラジエータを備える燃料電池の冷却装置において、前記ラジエータの空冷方向における下流側に、前記燃料電池のカソードへ空気を供給するコンプレッサの空気取り入れ口を配置し、コンプレッサが前記カソードへ供給する空気が前記ラジエータを通過して、前記燃料電池の冷却を補助するように構成したことを特徴とする。
【0007】
ここで、ラジエータの空冷方向における下流側とは、空気がラジエータを通過し終えるときのラジエータの空気通過面及びラジエータの空気通過面付近をいう。
【0008】
第1の発明の燃料電池の冷却装置では、コンプレッサが燃料電池のカソードへ送る空気を発電するために吸入する場合、ラジエータの空冷方向における下流側に配置されるコンプレッサの空気取り入れ口から空気を吸入するので、ラジエータの放熱面を空気が通過してラジエータを通流する冷却媒体を冷却する。この冷却された冷却媒体が燃料電池を通流することにより燃料電池を冷却する。
【0009】
ここで、冷却媒体とは、燃料電池を冷却するものであって、空気等の気体や、水や不凍液として用いられるエチレン・グリコール、メチル・アルコールなどの液体を用いることができる。
【0010】
また、第2の発明の燃料電池の冷却装置は、アノードへ水素を供給し、カソードへ空気を供給して発電を行う燃料電池を冷却するラジエータを備える燃料電池の冷却装置において、前記ラジエータの空冷方向における下流側に、前記燃料電池を収納する燃料電池ボックスの換気ファンの空気取り入れ口を配置し、換気ファンが前記燃料電池ボックスに取り入れる空気が前記ラジエータを通過して、前記燃料電池の冷却を補助するように構成したことを特徴とする。
【0011】
第2の発明の燃料電池の冷却装置では、換気ファンが燃料電池ボックスを換気する空気を吸入する場合、ラジエータの空冷方向における下流側に配置される換気ファンの空気取り入れ口から空気を吸入するので、ラジエータの放熱面を空気が通過してラジエータを通流する冷却媒体を冷却する。この冷却された冷却媒体が燃料電池を通流することにより燃料電池を冷却する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。参照する図面において、図1は、本発明の実施の形態に係る燃料電池の冷却装置を示す模式図である。なお、本発明の実施の形態において用いる冷却媒体を水(以下、「冷却水」という。)として説明する。
【0013】
ここで、図1に示すように、ラジエータ3と燃料電池1とは、冷却水を循環させることができるように通流路6で連結されている。そして、冷却水を強制的に循環させるために循環ポンプ(P)4が通流路6に備えられており、かつ、冷却水の温度を測定して冷却水の通流路6を変更する温調器(TH)5が通流路6に備えられている。このラジエータ3を通流して冷却された冷却水を燃料電池1に設けられた通流路6に通流させることにより燃料電池1の冷却を行う。
【0014】
本発明の実施の形態に係る燃料電池の冷却装置10は、コンプレッサ(C)11の空気取り入れ口(以下、「コンプレッサ吸気口」という。)12と、換気ファン16の空気取り入れ口(以下、「換気ファン吸気口」という。)17と、を主要部として構成されている。
【0015】
コンプレッサ11のコンプレッサ吸気口12は、コンプレッサ11に接続されているコンプレッサ吸気路13Aにより延長され、ラジエータ3の空冷方向における下流側に配置されている。このコンプレッサ吸気路13Aは、その途中にエアクリーナ(A/C)14を備え、燃料電池1やコンプレッサ11の配置に応じて、空気を吸入する吸気路を変形させることができる。コンプレッサ11と燃料電池1との間にはコンプレッサ中継吸気路13Bを設けており、発電のためにコンプレッサ11が吸気する空気を燃料電池1のカソードに供給することができるようになっている。また、燃料電池排気路15は、コンプレッサ11が供給する空気の通流するコンプレッサ中継吸気路13Bよりも下流側に設けられており、燃料電池1が発電のために用いた空気を排気できるようになっている。
【0016】
また、換気ファン16の換気ファン吸気口17は、換気ファン16に接続されている換気ファン吸気路18Aにより延長され、ラジエータ3の空冷方向における下流側に配置されている。この換気ファン吸気路18Aは、燃料電池ボックス2や換気ファン14の配置に応じて変形することができる。換気ファン16と燃料電池ボックス2との間には、換気ファン中継吸気路18Bが設けられており、燃料電池ボックス2内を換気するために換気ファン16が吸気する空気を燃料電池ボックス2内に供給することができるようになっている。燃料電池ボックス排気路19は、換気ファン16が供給する空気の通流する換気ファン中継吸気路18Bよりも下流側に設けられており、燃料電池ボックス2内を換気する空気を排気することができるようになっている。
【0017】
そして、ラジエータ3の空冷方向における下流側には、ラジエータ冷却用ファン20が設けられており、このラジエータ冷却用ファン20が吸気する空気によりラジエータ3を通流する冷却水を冷却することができるようになっている。このラジエータ冷却用ファン20が配置されていないラジエータ3の空冷方向における下流側の範囲に、コンプレッサ11のコンプレッサ吸気口12と換気ファン16の換気ファン吸気口17とを配置し、ラジエータ冷却用ファン20による燃料電池の冷却を補助することができるようになっている。
【0018】
コンプレッサ11により吸気される空気は、燃料電池1を発電させるために燃料電池1の図示しないアノードへの水素の供給と同時に、燃料電池1の図示しないカソードへ供給される。このとき、コンプレッサ11のコンプレッサ吸気口12がラジエータ3の空冷方向における下流側に配置されているため、コンプレッサ11により吸気する空気がラジエータ3の放熱面を通過して、ラジエータ3を通流する冷却水を冷却することができるようになっている。
【0019】
また、換気ファン16により吸気される空気は、燃料電池ボックス2内の換気をするために燃料電池ボックス2に供給される。このとき、換気ファン16の換気ファン吸気口17がラジエータ3の空冷方向における下流側に配置されているため、換気ファン16により吸気する空気がラジエータ3の放熱面を通過して、ラジエータ3を通流する冷却水を冷却することができるようになっている。
【0020】
すなわち、ラジエータ3の空冷方向における下流側に備えられているラジエータ冷却用ファン20と同様に、コンプレッサ11のコンプレッサ吸気口12と換気ファン16の換気ファン吸気口17とをラジエータ3の空冷方向における下流側に配置しているので、燃料電池1の発電のために行われる燃料電池1のカソードへの空気の供給と燃料電池ボックス2の換気のための空気の供給により、ラジエータ冷却用ファン20を補助して、ラジエータ3を通流する冷却水を効率よく冷却することができるので、燃料電池1の冷却効率を向上させることができるようになっている。また、このように燃料電池の冷却効率が向上することで、ラジエータ冷却用ファンを小型化することができる。
【0021】
以上、本発明について、好適な実施形態の一例を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能である。
【0022】
例えば、図示しないが、ラジエータ3の空冷方向における下流側のラジエータ冷却ファン20の冷却効果が小さい個所に、コンプレッサ11のコンプレッサ吸気口12及び換気ファン16の換気ファン吸気口17を設けることができる。つまり、ラジエータ3の空冷方向における下流側の四隅の範囲や、四隅の範囲を繋いだ環状範囲に、コンプレッサ11のコンプレッサ吸気口12及び換気ファン16の換気ファン吸気口17を設けることができる。
【0023】
【発明の効果】
したがって、本発明の請求項1に記載の燃料電池の冷却装置によれば、従来の燃料電池を用いる自動車に備えられているコンプレッサを燃料電池の冷却に用いることで燃料電池が発電する電力を余計に消費することがなく、かつ、燃料電池の冷却効率を向上させることができる。
【0024】
また、本発明の請求項2に記載の燃料電池の冷却装置によれば、従来の燃料電池を用いる自動車に備えられている換気ファンを燃料電池の冷却に用いることで、従来から消費していた電力量で燃料電池の冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る燃料電池の冷却装置を示す模式図である。
【符号の説明】
1 燃料電池
2 燃料電池ボックス
3 ラジエータ
4 循環ポンプ
5 温調器
6 通流路
10 燃料電池の冷却装置
11 コンプレッサ
12 コンプレッサ吸気口
13A コンプレッサ吸気路
13B コンプレッサ中継吸気路
14 エアクリーナ
15 燃料電池排気路
16 換気ファン
17 換気ファン吸気口
18A 換気ファン吸気路
18B 換気ファン中継吸気路
19 燃料電池ボックス排気路
20 ラジエータ冷却用ファン
Claims (2)
- アノードへ水素を供給し、カソードへ空気を供給して発電を行う燃料電池を冷却するラジエータを備える燃料電池の冷却装置において、
前記ラジエータの空冷方向における下流側に、前記燃料電池のカソードへ空気を供給するコンプレッサの空気取り入れ口を配置し、
コンプレッサが前記カソードへ供給する空気が前記ラジエータを通過して、前記燃料電池の冷却を補助するように構成したことを特徴とする燃料電池の冷却装置。 - アノードへ水素を供給し、カソードへ空気を供給して発電を行う燃料電池を冷却するラジエータを備える燃料電池の冷却装置において、
前記ラジエータの空冷方向における下流側に、前記燃料電池を収納する燃料電池ボックスの換気ファンの空気取り入れ口を配置し、
換気ファンが前記燃料電池ボックスに取り入れる空気が前記ラジエータを通過して、前記燃料電池の冷却を補助するように構成したことを特徴とする燃料電池の冷却装置。
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