JP2006327325A - 燃料電池車両の冷却装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 少ない配置スペースに複数のラジエータを容易に配置し、燃料電池及び駆動モータを効率良く冷却すること。
【解決手段】 燃料電池車両の冷却装置２６は、燃料電池と、走行用動力を発生する駆動モータと、燃料電池を冷却する第１ラジエータ３１と、駆動モータを冷却する第２ラジエータ４１とを備える。第１・第２ラジエータの通風開口の大きさＷ１，Ｗ２及びＨ１，Ｈ２を互いにほぼ同一に設定するとともに、第１ラジエータの放熱面積Ａ１に対して第２ラジエータの放熱面積Ａ２を小さく設定した。燃料電池車両の前部に第２ラジエータを配置するとともに、第２ラジエータの後面に第１ラジエータを隣接させて配置し、第１・第２ラジエータ間の周囲をシール部材でシールした。第１・第２ラジエータに共用するラジエータ空冷用ファンを、第１ラジエータの後部に取付けた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、燃料電池車両における燃料電池と、この燃料電池の電力を受けて走行用動力を発生する駆動モータとを冷却する、冷却装置の改良技術に関する。
近年、燃料電池車両の開発に伴い、燃料電池及び駆動モータを冷却する冷却装置の開発が進められている。燃料電池の運転温度は、駆動モータの運転温度よりも高温である。これに対処するために、燃料電池及び駆動モータを互いに独立して冷却する技術が、開発されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−３１５５１３公報
特許文献１による従来の冷却装置を、次の図７に基づいて説明する。図７は従来の燃料電池車両の冷却装置の系統図である。
従来の燃料電池車両の冷却装置１００は、燃料電池１０１を冷却水で冷却する第１冷却ライン１１０と、駆動モータ１０２を冷却水で冷却する第２冷却ライン１２０とを、互いに独立させたというものである。駆動モータ１０２は、燃料電池１０１の電力を受けて走行用動力を発生するものである。
このような冷却装置１００は、冷却風の流れに対して、第１冷却ライン１１０の第１ラジエータ１１１を第２冷却ライン１２０の第２ラジエータ１２１の下流に配置するとともに、第１・第２ラジエータ１１１，１２１を冷却する複数のラジエータ空冷用ファン１１２，１１２を第１ラジエータ１１１の直後に配置した構成である。第１・第２冷却ライン１１０，１２０は、冷却水を循環させる冷却水ポンプ１１３，１２３を備える。
なお、互いに独立している第１冷却ライン１１０と第２冷却ライン１２０との間は、２個の三方弁１３１，１３２をＯＮからＯＦＦへ切り替えることにより、各バイパスライン１３３，１３４を介して連通させることができる。また、第２冷却ライン１２０は、制御装置１３５及びコンプレッサ用インタークーラ１３６をも冷却することができる。
特に、燃料電池１０１を固体高分子型の燃料電池とした場合には、その運転温度は７０〜９０℃と、内燃機関の運転温度と比較して低く、外気温度との温度差が小さいため、放熱量を大きくするためには、燃料電池のための冷却水（冷媒）を冷却する第１ラジエータ１１１は大型にならざるを得ない。大型の第１ラジエータ１１１を燃料電池車両の狭いスペースに配置するには改良の余地がある。
しかも、燃料電池１０１と駆動モータ１０２との運転温度は、それぞれ別々に制御することが望まれている。従って、駆動モータ１０２のための冷却水（冷媒）を冷却する第２ラジエータ１２１は、第１ラジエータ１１１とは別に必要である。このため、燃料電池１０１及び駆動モータ１０２を、互いに別々に効率良く冷却する技術が求められている。
本発明は、少ない配置スペースに複数のラジエータを容易に配置できるとともに、燃料電池及び駆動モータを効率良く冷却できる技術を提供することを課題とする。
請求項１に係る発明は、燃料電池と、この燃料電池の電力を受けて走行用動力を発生する駆動モータと、燃料電池のための冷媒を冷却する第１ラジエータと、駆動モータのための冷媒を冷却する第２ラジエータとを備えた燃料電池車両の冷却装置において、
第１・第２ラジエータの通風開口の大きさを互いにほぼ同一に設定するとともに、第１・第２ラジエータの放熱面積を互いに異ならせ、
第１・第２ラジエータを前後に隣接させ、その隣接面の間をシール部材にてシールするとともに、燃料電池車両の前部に配置し、
第１・第２ラジエータに共用するラジエータ空冷用ファンを設けることで、第１・第２ラジエータに冷却風を供給するように構成したことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１において、燃料電池の運転温度を駆動モータの運転温度よりも高温に設定するとともに、第１ラジエータを第２ラジエータの後方に配置したことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、燃料電池と、この燃料電池の電力を受けて走行用動力を発生する駆動モータと、燃料電池のための冷媒を冷却する第１ラジエータと、駆動モータのための冷媒を冷却する第２ラジエータとを備えた燃料電池車両の冷却装置において、
第１・第２ラジエータの通風開口の大きさを互いにほぼ同一に設定するとともに、第１ラジエータに備えた放熱用フィンのピッチに対して、第２ラジエータに備えた放熱用フィンのピッチを大きく設定することで、第１ラジエータの放熱面積に対して第２ラジエータの放熱面積を小さく設定し、
燃料電池車両の前部に第２ラジエータを配置するとともに、この第２ラジエータの後面に第１ラジエータを隣接させて配置し、これら第１・第２ラジエータ間の周囲をシール部材にてシールし、
第１・第２ラジエータに共用するラジエータ空冷用ファンを、第１ラジエータの後部に取付けることで、第１・第２ラジエータに冷却風を供給するように構成したことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１、請求項２又は請求項３において、第１・第２ラジエータの前に、車室の空調のための冷媒を冷却する第３ラジエータを配置し、この第３ラジエータの通風開口の大きさを第１・第２ラジエータの通風開口とほぼ同一に設定し、ラジエータ空冷用ファンが、第３ラジエータに冷却風を供給するファンを兼ねたことを特徴とする。
請求項１に係る発明では、第１・第２ラジエータの通風開口の大きさを互いにほぼ同一に設定するとともに、第１・第２ラジエータの放熱面積を互いに異ならせ、第１・第２ラジエータを前後に隣接させたものである。従って、（１）放熱量が大きい燃料電池のための冷媒を冷却する第１ラジエータの、通風開口の大きさ及び放熱面積を確保した上で、（２）放熱量が小さい駆動モータのための冷媒を冷却する第２ラジエータの通風開口の大きさを、第１ラジエータの通風開口の大きさに合わせて設定するとともに、（３）第２ラジエータの放熱面積を、駆動モータの放熱量に応じた大きさに設定することができる。
すなわち、第１・第２ラジエータの通風開口の大きさを互いにほぼ同一に設定するとともに、第１・第２ラジエータの放熱面積をそれぞれ最適な大きさとなるように個別に設定することができる。このため、第１・第２ラジエータを前後に隣接させたにもかかわらず、第１・第２ラジエータを通過する冷却風の圧力損失（通風抵抗）が極力低減するように設定することができる。
さらには、第１・第２ラジエータの通風開口の大きさを、互いにほぼ同一に設定したので、第１・第２ラジエータを前後に隣接させることによって、その隣接面の間をシール部材で確実に且つ容易にシールすることができる。この結果、第１・第２ラジエータ同士の間から冷却風の漏洩を防止することができる。
さらには、燃料電池車両の前部に第１・第２ラジエータを配置したので、燃料電池車両を走行させたときの走行風を有効利用することができる。
このようにした結果、第１・第２ラジエータで放熱に必要な冷却風の風量を十分に確保することができる。
しかも、第１・第２ラジエータを前後に隣接させたので、ラジエータの配置スペースを抑制することができる。このため、燃料電池車両の前部の狭いスペースに第１・第２ラジエータを容易に配置することができる。
従って、少ない配置スペースに複数のラジエータを容易に配置できるとともに、燃料電池及び駆動モータを効率良く冷却することができる。
さらにまた、第１・第２ラジエータに冷却風を供給するラジエータ空冷用ファンを、第１・第２ラジエータで共用したので、一層の省スペース化を図ることができる。
請求項２に係る発明では、第１ラジエータを第２ラジエータの後方に配置したので、第２ラジエータの冷却性能が第１ラジエータの放熱の影響を受けることはない。しかも、燃料電池の運転温度よりも駆動モータの運転温度が低温である。このため、第２ラジエータの冷却能力を低減させることができる。
請求項３に係る発明では、第１・第２ラジエータの通風開口の大きさを互いにほぼ同一に設定するとともに、第１ラジエータに備えた放熱用フィンのピッチに対して、第２ラジエータに備えた放熱用フィンのピッチを大きく設定することで、第１ラジエータの放熱面積に対して第２ラジエータの放熱面積を小さく設定したものである。従って、（１）放熱量が大きい燃料電池のための冷媒を冷却する第１ラジエータの、通風開口の大きさ及び放熱面積を確保した上で、（２）放熱量が小さい駆動モータのための冷媒を冷却する第２ラジエータの通風開口の大きさを、第１ラジエータの通風開口の大きさに合わせて設定するとともに、（３）第２ラジエータの放熱面積を、駆動モータの放熱量に応じた大きさに設定することができる。
すなわち、第１・第２ラジエータの通風開口の大きさを互いにほぼ同一に設定するとともに、第１・第２ラジエータの放熱面積がそれぞれ最適な大きさとなるように、第１・第２ラジエータにおける放熱用フィンのピッチを、個別に設定することができる。このため、燃料電池車両の前部に第２ラジエータを配置するとともに、この第２ラジエータの後面に第１ラジエータを隣接させて配置したにもかかわらず、第１・第２ラジエータを通過する冷却風の圧力損失（通風抵抗）が極力低減するように設定することができる。
さらには、第１・第２ラジエータの通風開口の大きさを、互いにほぼ同一に設定したので、第１・第２ラジエータを前後に隣接させることによって、第１・第２ラジエータ間の周囲をシール部材で確実に且つ容易にシールすることができる。この結果、第１・第２ラジエータ同士の間から冷却風の漏洩を防止することができる。
さらには、燃料電池車両の前部に第１・第２ラジエータを配置したので、燃料電池車両を走行させたときの走行風を有効利用することができる。
このようにした結果、第１・第２ラジエータで放熱に必要な冷却風の風量を十分に確保することができる。
しかも、第１・第２ラジエータを前後に隣接させたので、ラジエータの配置スペースを抑制することができる。このため、燃料電池車両の前部の狭いスペースに第１・第２ラジエータを容易に配置することができる。
従って、少ない配置スペースに複数のラジエータを容易に配置できるとともに、燃料電池及び駆動モータを効率良く冷却することができる。
さらにまた、第１・第２ラジエータに冷却風を供給するラジエータ空冷用ファンを、第１・第２ラジエータで共用するとともに、第１ラジエータの後部に取付けたので、一層の省スペース化を図ることができる。
請求項４に係る発明では、第１・第２ラジエータの前に、車室の空調のための冷媒を冷却する第３ラジエータを配置したので、燃料電池車両の前部の狭いスペースに、第１・第２ラジエータと共に第３ラジエータを容易に配置することができる。
さらには、第３ラジエータの通風開口の大きさを、第１・第２ラジエータの通風開口とほぼ同一に設定したので、第３ラジエータを第１・第２ラジエータに隣接させることによって、第３ラジエータと第１・第２ラジエータとの間の周囲を、シール部材で確実に且つ容易にシールすることができる。この結果、第３ラジエータと第１・第２ラジエータとの間から冷却風の漏洩を防止することができる。
このようにした結果、第１・第２・第３ラジエータで放熱に必要な冷却風の風量を十分に確保することができる。
さらにまた、ラジエータ空冷用ファンが、第３ラジエータに冷却風を供給するファンを兼ねたので、第３ラジエータのための空冷用ファンを別個に設ける必要はない。このため、一層の省スペース化を図ることができる。
本発明を実施するための最良の形態を、添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は運転者から見た方向に従い、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌは左側、Ｒは右側、ＣＬは車幅中心（車体中心、車幅中心線）を示す。
図１は本発明に係る燃料電池車両の模式図である。燃料電池車両１０は、車室１１の空調（少なくとも冷房又は冷暖房）を行う空調装置１２を備えるとともに、車体後部に２個の水素タンク２１，２１及びキャパシタ（蓄電池）２２を備え、車体中央の床下に燃料電池２３を備え、車体前部のパワープラント収容室１３に駆動モータ２４、エアポンプ２５及び冷却装置２６を備えた、燃料電池搭載自動車である。
燃料電池２３は、固体高分子型の燃料電池を複数枚積層したスタックからなり、エアポンプ２５から空気が供給されるとともに、水素タンク２１，２１から水素が供給されることにより、空気中の酸素と水素を電気化学反応をさせることで電気を発生させるものであり、システムボックス（燃料電池ケース）２７に内蔵されている。燃料電池２３によって発電した電気の一部は一時的にキャパシタ２２に蓄えられ、燃料電池２３の出力が不足するときなどに、キャパシタ２２から駆動モータ２４に電力が供給される。
駆動モータ２４は、燃料電池２３やキャパシタ２２の電力を受けて走行輪２８の走行用動力を発生する電動モータであり、変速機を備える。
図２は本発明に係る燃料電池車両の冷却装置の系統図である。図２に示すように、冷却装置２６は、燃料電池２３を冷媒で冷却する第１冷却ライン３０と、駆動モータ２４を冷媒で冷却する第２冷却ライン４０と、空調装置１２を冷媒で冷却する第３冷却ライン５０と、ラジエータ空冷用ファン６１とからなる。これらの冷却ライン３０，４０，５０は互いに独立している。冷媒は例えば冷却水である。
第１冷却ライン３０は、燃料電池２３と第１ラジエータ３１との間を冷媒が循環可能に、第１配管３２で接続した系統であり、冷媒を循環させる第１冷却ポンプ３３を備える。第１ラジエータ３１は、燃料電池２３からの放熱を冷媒を介して熱交換することで、大気に放出するものである。
第２冷却ライン４０は、駆動モータ２４と第２ラジエータ４１との間を冷媒が循環可能に、第２配管４２で接続した系統であり、冷媒を循環させる第２冷却ポンプ４３を備える。第２ラジエータ４１は、駆動モータ２４からの放熱を冷媒を介して熱交換することで、大気に放出するものである。
第３冷却ライン５０は、空調装置１２に内蔵されたエバポレータ（図示せず）とコンプレッサ５１と第３ラジエータ５２との間を、冷媒が循環可能に第３配管５３で接続した、一般的な蒸気圧縮式冷凍方式の冷房系統である。第３ラジエータ５２は、コンプレッサ５１で圧縮された高温高圧のガス状の冷媒と熱交換することで、冷媒からの放熱を大気に放出するものである。なお、第３ラジエータ５２は、二酸化炭素（ＣＯ２）を用いた空調装置にも適用することができる。
ラジエータ空冷用ファン６１は、第１・第２ラジエータ３１，４１に冷却風Ｗｉを供給するために第１・第２ラジエータ３１，４１に共用した単一のファンである。このラジエータ空冷用ファン６１は、第３ラジエータ５２に冷却風Ｗｉを供給するファンを兼ねている。
通常状態において、燃料電池２３の運転温度（放熱温度）Ｔｅ１は８０〜９０℃であり、駆動モータ２４の運転温度Ｔｅ２は６０〜７０℃である。空調装置１２の冷房時において、コンプレッサ５１の運転温度Ｔｅ３は５０〜５５℃である。
このように、燃料電池２３の運転温度Ｔｅ１を駆動モータ２４の運転温度Ｔｅ２よりも高温に設定するとともに、駆動モータ２４の運転温度Ｔｅ２をコンプレッサ５１の運転温度Ｔｅ３よりも高温に設定した（Ｔｅ１＞Ｔｅ２＞Ｔｅ３）。
図１及び図２に示すように、第３ラジエータ５２、第２ラジエータ４１、第１ラジエータ３１及びラジエータ空冷用ファン６１は、燃料電池車両１０の前部に、前から後方へこの順に隣接して配列することで、燃料電池車両１０に搭載したものである。
つまり、燃料電池車両１０の前部に第２ラジエータ４１を配置し、この第２ラジエータ４１の後方に第１ラジエータ３１を配置し、この第１ラジエータ３１の後方にラジエータ空冷用ファン６１を配置し、一方、第２ラジエータ４１の前方に第３ラジエータ５２を配置した。
図３は本発明に係る冷却装置の第１・第２・第３ラジエータの概要図である。図３に示すように、第１ラジエータ３１は、ヘッダ等の枠３４と、この枠３４によって囲まれたコア３５と、枠３４における上端面の左右から上方へ延びた上部支持ピン３６，３６と、枠３４における下端面の左右から下方へ延びた下部支持ピン３７，３７とからなる。コア３５は、多数の冷媒用チューブ３８・・・と、これらの冷媒用チューブ３８・・・の外周面に一体的に設けた多数の放熱用フィン３９・・・（以下、「第１放熱用フィン３９・・・」と言う。）とからなる。
第１ラジエータ３１に備えた第１放熱用フィン３９・・・の形状は、コルゲート状又はプレート状である。第１放熱用フィン３９・・・のピッチはＰ１である。第１放熱用フィン３９・・・の放熱面積、すなわち、第１ラジエータ３１の放熱面積はＡ１である。
第１ラジエータ３１の通風開口の大きさ、すなわち、コア３５の大きさは高さＨ１、幅Ｗ１である。コア３５の奥行きはＴ１である。第１ラジエータ３１の通風開口の面積、すなわち、コア３５の面積Ａ１は乗算式「Ａ１＝Ｈ１×Ｗ１」で求めることができる。
第２ラジエータ４１は、ヘッダ等の枠４４と、この枠４４によって囲まれたコア４５と、枠４４における上端面の左右から上方へ延びた上部支持ピン４６，４６と、枠４４における下端面の左右から下方へ延びた下部支持ピン４７，４７とからなる。コア４５は、多数の冷媒用チューブ４８・・・と、これらの冷媒用チューブ４８・・・の外周面に一体的に設けた多数の放熱用フィン４９・・・（以下、「第２放熱用フィン４９・・・」と言う。）とからなる。
第２ラジエータ４１に備えた第２放熱用フィン４９・・・の形状は、コルゲート状又はプレート状である。第２放熱用フィン４９・・・のピッチはＰ２である。第２放熱用フィン４９・・・の放熱面積、すなわち、第２ラジエータ４１の放熱面積はＡ２である。
第２ラジエータ４１の通風開口の大きさ、すなわち、コア４５の大きさは高さＨ２、幅Ｗ２である。コア４５の奥行きはＴ２である。第２ラジエータ４１の通風開口の面積、すなわち、コア４５の面積Ａ２は乗算式「Ａ２＝Ｈ２×Ｗ２」で求めることができる。
第３ラジエータ５２は、ヘッダ等の枠５４と、この枠５４によって囲まれたコア５５と、枠５４における上端面の左右から上方へ延びた上部支持ピン５６，５６と、枠５４における下端面の左右から下方へ延びた下部支持ピン５７，５７とからなる。コア５５は、多数の冷媒用チューブ５８・・・と、これらの冷媒用チューブ５８・・・の外周面に一体的に設けた多数の放熱用フィン５９・・・（以下、「第３放熱用フィン５９・・・」と言う。）とからなる。
第３ラジエータ５２に備えた第３放熱用フィン５９・・・の形状は、コルゲート状又はプレート状である。第３放熱用フィン５９・・・のピッチはＰ３である。第３放熱用フィン５９・・・の放熱面積、すなわち、第３ラジエータ５２の放熱面積はＡ３である。
第３ラジエータ５２の通風開口の大きさ、すなわち、コア５５の大きさは高さＨ３、幅Ｗ３である。コア５５の奥行きはＴ３である。第３ラジエータ５２の通風開口の面積、すなわち、コア５５の面積Ａ３は乗算式「Ａ３＝Ｈ３×Ｗ３」で求めることができる。
第１ラジエータ３１、第２ラジエータ４１及び第３ラジエータ５２は、通風開口の大きさを、互いにほぼ同一に設定した。つまり、高さはＨ１≒Ｈ２≒Ｈ３であり、幅はＷ１≒Ｗ２≒Ｗ３である。
また、第１ラジエータ３１の奥行きＴ１は第３ラジエータ５２の奥行きＴ３よりも大きく、第３ラジエータ５２の奥行きＴ３は第２ラジエータ４１の奥行きＴ２よりも大きい（Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２）。
さらにまた、第１放熱用フィン３９・・・のピッチＰ１よりも第３放熱用フィン５９・・・のピッチＰ３が大きく、第３放熱用フィン５９・・・のピッチＰ３よりも第２放熱用フィン４９・・・のピッチＰ２が大きい（Ｐ１＜Ｐ３＜Ｐ２）。
ところで、放熱面積Ａ１，Ａ２，Ａ３は、各放熱用フィン３９，４９，５９のピッチＰ１，Ｐ２，Ｐ３の大きさに応じて決まる。つまり、ピッチが「Ｐ１＜Ｐ３＜Ｐ２」の関係なので、放熱面積は「Ａ１＞Ａ３＞Ａ２」の関係になる。例えば、第１放熱用フィン３９・・・のピッチＰ１に対して、第２放熱用フィン４９・・・のピッチＰ２を大きく設定する（Ｐ１＜Ｐ２）ことで、第１ラジエータ３１の放熱面積Ａ１に対して第２ラジエータ４１の放熱面積Ａ２を小さく設定した（Ａ１＞Ａ２）。
図４は本発明に係る燃料電池車両の前部を左側方から見た断面図である。図５は本発明に係る車体前部の左のコーナ部分の第１・第２・第３ラジエータの分解図である。図６は本発明に係る車体前部の左のコーナ部分の第１・第２・第３ラジエータの部分組立図である。
図４及び図５に示すように、燃料電池車両１０における車体７０の前部は、車体前部の両側で車体前後に延びた左右のフロントサイドフレーム７１（左のみを示す。以下同じ。）と、左右のフロントサイドフレーム７１の車幅方向外側で且つ上方で車体前後に延びた左右のフロントアッパメンバ７２と、左右のフロントサイドフレーム７１の前端間に掛け渡したフロントバンパビーム７３と、左右のフロントサイドフレーム７１の前端部に接合したフロントバルクヘッド７４と、フロントバルクヘッド７４の上部コーナから後方へ延びて左右のフロントアッパメンバ７２に接合した左右のアッパサイドメンバ７５とを主要な構成とした、モノコックボディである。
フロントアッパメンバ７２は、図示せぬフロントピラーから前下方へ傾きつつ延び、その前端が下方へ湾曲しつつ延びた部材である。
フロントバルクヘッド７４は正面視略矩形状の枠体であって、左右のフロントサイドフレーム７１の前部下方で車幅方向に延びたロアクロスメンバ７６と、ロアクロスメンバ７６の両端近傍から上方へ延びた左右のサイドステイ７７と、これらのサイドステイ７７の上端に接合するべく車幅方向に延びたアッパクロスメンバ７８とからなる。
ロアクロスメンバ７６は、左右のフロントアッパメンバ７２の下端間に掛け渡したクロスメンバであり、第１・第２・第３ラジエータ３１，４１，５２の下部を支持する支持部材の役割を果たす。左右のサイドステイ７７は、左右のフロントサイドフレーム７１の前部にそれぞれ接合した部材である。
図４に示すように、燃料電池車両１０は、車体７０の前面を覆うバンパフェイス８１と、車体７０の前下面を覆うアンダカバー８２と、車体７０の前上部の開口を開閉可能に覆うフード８３とを備える。このようにして、車体７０前部にパワープラント収容室１３を形成することができる。
バンパフェイス８１は、下端部を後方へ延ばして下部カバー部８１ａを形成し、下部カバー部８１ａの後端部をロアクロスメンバ７６の下面に重ねてクリップやビス等の締付け部材８４で取外し可能に取付けたものである。このバンパフェイス８１は前面に、冷却風Ｗｉ（走行風を含む）を導入するための導風口８１ｂ，８１ｂを有する。
アンダカバー８２は、前端部をロアクロスメンバ７６の下面に重ねて、バンパフェイス８１の後端部と共に、ロアクロスメンバ７６に締付け部材８４で取付けたものである。
次に、第１・第２・第３ラジエータ３１，４１，５２の配置並びに取付構造について説明する。
図４〜図６に示すように、第１・第２・第３ラジエータ３１，４１，５２は、フロントバルクヘッド７４の位置又はその近傍の位置で、互いに前後方向に隣接させて配置し、しかも、駆動モータ２４（図４参照）よりも前方に配置したものである。なお、図４に示すように、車体７０はサブフレーム８５を介して、駆動モータ２４を取付けたものである。
より詳しく述べると、図４に示すように、最前部の第３ラジエータ５２の後面５２ａに第２ラジエータ４１を隣接させて配置し、この第２ラジエータ４１の後面４１ａに第１ラジエータ３１を隣接させて配置し、第３ラジエータ５２と第２ラジエータ４１との間及び第１・第２ラジエータ３１，４１間の周囲を、それぞれシール部材９１，９２でシールした。
つまり、第３ラジエータ５２と第２ラジエータ４１とを前後に隣接させ、その隣接面の間をシール部材９１にてシールするとともに、第１・第２ラジエータ３１，４１を前後に隣接させ、その隣接面の間をシール部材９２にてシールした。従って、第２・第３ラジエータ４１，５２同士の間や、第１・第２ラジエータ３１，４１同士の間からの、冷却風Ｗｉの漏洩を防止できる。
さらに、図５及び図６に示すように、第１・第２・第３ラジエータ３１，４１，５２は、下端部をロアクロスメンバ７６に直接に取付けるとともに、上端部を連結部材９３によってアッパクロスメンバ７８に取付けた構成である。
具体的には、それぞれの下部支持ピン３７，４７，５７を、下のマウント用ブッシュ９４・・・を介してロアクロスメンバ７６の複数の支持用孔７６ａ・・・に嵌合することで、第１・第２・第３ラジエータ３１，４１，５２の下端部をロアクロスメンバ７６にて支える構成である。
連結部材９３は、鋼板のプレス成形品からなる平板状の部材であり、アッパクロスメンバ７８の左右両端部に上から重ねて複数のボルト９５・・・にて取り外し可能に取付けるものである。この連結部材９３は上下貫通した３個の支持用孔９３ａ・・・を有する。
それぞれの上部支持ピン３６，４６，５６を、上のマウント用ブッシュ９６・・・を介して連結部材９３の支持用孔９３ａ・・・に嵌合するとともに、連結部材９３をアッパクロスメンバ７８に取付けることで、第１・第２・第３ラジエータ３１，４１，５２の上端部をアッパクロスメンバ７８に取り外し可能に取付けた構成である。
このような取付け構造であるから、車体７０にて第１・第２・第３ラジエータ３１，４１，５２を十分に支えることができる。
なお、第１・第２・第３ラジエータ３１，４１，５２の下端部は、上述の上端部と同様の構成にしてもよい。
次に、上記構成の冷却装置２６の作用について説明する。
図１に示すように、ラジエータ空冷用ファン６１を駆動することにより、燃料電池車両１０の前方から内部に冷却風Ｗｉを取り入れることができる。さらには、燃料電池車両１０を前進走行させることで、燃料電池車両１０の前方から内部に走行風（冷却風Ｗｉの一部）を取り入れることができる。
冷却風Ｗｉは第３ラジエータ５２、第２ラジエータ４１、第１ラジエータ３１の順に通過することで、それぞれ冷媒と熱交換した後に、ラジエータ空冷用ファン６１によって外部に排出される。従って、図２に示すように、それぞれの冷媒を介して燃料電池２３の運転温度Ｔｅ１、駆動モータ２４の運転温度Ｔｅ２及びコンプレッサ５１の運転温度Ｔｅ３を、適切な温度で維持することができる。
以上の説明をまとめると、次の通りである。
図２及び図３に示すように、冷却装置２６は、燃料電池２３、駆動モータ２４、第１ラジエータ３１及び第２ラジエータ４１を備え、第１ラジエータ３１の通風開口の大きさＨ１，Ｗ１と第２ラジエータ４１の通風開口の大きさＨ２，Ｗ２とを互いにほぼ同一に設定するとともに、第１・第２ラジエータ３１，４１の放熱面積Ａ１，Ａ２を互いに異ならせ、第１・第２ラジエータ３１，４１を前後に隣接させたものである。
つまり、冷却装置２６は、第１・第２ラジエータ３１，４１の通風開口の大きさを互いにほぼ同一に設定するとともに、第１ラジエータ３１に備えた第１放熱用フィン３９・・・のピッチＰ１に対して、第２ラジエータ４１に備えた第２放熱用フィン４９のピッチＰ２を大きく設定することで、第１ラジエータ３１の放熱面積Ａ１に対して第２ラジエータ４１の放熱面積Ａ２を小さく設定したものである。
従って、（１）放熱量が大きい燃料電池２３のための冷媒を冷却する第１ラジエータ３１の、通風開口の大きさ及び放熱面積Ａ１を確保した上で、（２）放熱量が小さい駆動モータ２４のための冷媒を冷却する第２ラジエータ４１の通風開口の大きさを、第１ラジエータ３１の通風開口の大きさに合わせて設定するとともに、（３）第２ラジエータ４１の放熱面積Ａ２を、駆動モータ２４の放熱量に応じた大きさに設定することができる。
すなわち、第１・第２ラジエータ３１，４１の通風開口の大きさを互いにほぼ同一に設定するとともに、第１・第２ラジエータ３１，４１の放熱面積Ａ１，Ａ２がそれぞれ最適な大きさとなるように、第１・第２ラジエータ３１，４１における放熱用フィン３９，４９のピッチＰ１，Ｐ２を、個別に設定することができる。このため、燃料電池車両１０（図１参照）の前部に第２ラジエータ４１を配置するとともに、この第２ラジエータ４１の後面に第１ラジエータ３１を隣接させて配置したにもかかわらず、第１・第２ラジエータ３１，４１を通過する冷却風Ｗｉの圧力損失（通風抵抗）が極力低減するように設定することができる。
さらには、第１・第２ラジエータ３１，４１の通風開口の大きさを、互いにほぼ同一に設定したので、第１・第２ラジエータ３１，４１を前後に隣接させることによって、第１・第２ラジエータ３１，４１間の周囲をシール部材９２（図２参照）で確実に且つ容易にシールすることができる。この結果、第１・第２ラジエータ３１，４１同士の間から冷却風Ｗ１の漏洩を防止することができる。
さらには、図１に示すように、燃料電池車両１０の前部に第１・第２ラジエータ３１，４１を配置したので、燃料電池車両１０を走行させたときの走行風を有効利用することができる。
このようにした結果、第１・第２ラジエータ３１，４１で放熱に必要な冷却風Ｗｉの風量を十分に確保することができる。
しかも、第１・第２ラジエータ３１，４１を前後に隣接させたので、ラジエータ３１，４１の配置スペースを抑制することができる。このため、燃料電池車両１０の前部の狭いスペースに第１・第２ラジエータ３１，４１を容易に配置することができる。
従って、少ない配置スペースに複数のラジエータ３１，４１を容易に配置できるとともに、燃料電池２３及び駆動モータ２４を効率良く冷却することができる。
さらにまた、第１・第２ラジエータ３１，４１に冷却風Ｗｉを供給するラジエータ空冷用ファン６１を、第１・第２ラジエータ３１，４１で共用するとともに、第１ラジエータ３１の後部に取付けたので、一層の省スペース化を図ることができる。
さらに冷却装置２６は、第１ラジエータ３１を第２ラジエータ４１の後方に配置したので、第２ラジエータ４１の冷却性能が第１ラジエータ３１の放熱の影響を受けることはない。しかも、図２に示すように、燃料電池２３の運転温度Ｔｅ１よりも駆動モータ２４の運転温度Ｔｅ２が低温である。このため、第２ラジエータ４１の冷却能力を低減させることができる。
さらに冷却装置２６は、図１に示すように、第１・第２ラジエータ３１，４１の前に車室１１の第３ラジエータ５２を配置したので、燃料電池車両１０の前部の狭いスペースに、第１・第２ラジエータ３１，４１と共に第３ラジエータ５２を容易に配置することができる。
さらには、図２及び図３に示すように、第３ラジエータ５２の通風開口の大きさＨ３，Ｗ３を、第１・第２ラジエータ３１，４１の通風開口とほぼ同一に設定したので、第３ラジエータ５２を第１・第２ラジエータ３１，４１に隣接させることによって、第３ラジエータ５２と第１・第２ラジエータ３１，４１との間の周囲を、シール部材９１（図２参照）で確実に且つ容易にシールすることができる。この結果、第３ラジエータ５２と第１・第２ラジエータ３１，４１との間から冷却風Ｗｉの漏洩を防止することができる。
このようにした結果、第１・第２・第３ラジエータ３１，４１，５２で放熱に必要な冷却風Ｗｉの風量を十分に確保することができる。
さらにまた、ラジエータ空冷用ファン６１が、第３ラジエータ５２に冷却風Ｗｉを供給するファンを兼ねたので、第３ラジエータ５２のための空冷用ファンを別個に設ける必要はない。このため、一層の省スペース化を図ることができる。
なお、本発明の実施の形態において、シール部材９１，９２の形状、寸法、材質、取付構造は任意である。
本発明の冷却装置２６は、燃料電池車両１０に搭載された燃料電池２３及び駆動モータ２４を効率良く冷却するものに好適である。
本発明に係る燃料電池車両の模式図である。 本発明に係る燃料電池車両の冷却装置の系統図である。 本発明に係る冷却装置の第１・第２・第３ラジエータの概要図である。 本発明に係る燃料電池車両の前部を左側方から見た断面図である。 本発明に係る車体前部の左のコーナ部分の第１・第２・第３ラジエータの分解図である。 本発明に係る車体前部の左のコーナ部分の第１・第２・第３ラジエータの部分組立図である。 従来の燃料電池車両の冷却装置の系統図である。
符号の説明
１０…燃料電池車両、１１…車室、２３…燃料電池、２４…駆動モータ、２６…冷却装置、３１…第１ラジエータ、３９…第１ラジエータに備えた放熱用フィン、４１…第２ラジエータ、４９…第２ラジエータに備えた放熱用フィン、５２…第３ラジエータ、６１…ラジエータ空冷用ファン、９１，９２…シール部材、Ａ１…第１ラジエータの放熱面積、Ａ２…第２ラジエータの放熱面積、Ａ３…第３ラジエータの放熱面積、Ｈ１，Ｗ１…第１ラジエータの通風開口の大きさ、Ｈ２，Ｗ２…第２ラジエータの通風開口の大きさ、Ｈ３，Ｗ３…第３ラジエータの通風開口の大きさ、Ｐ１…第１ラジエータに備えた放熱用フィンのピッチ、Ｐ２…第２ラジエータに備えた放熱用フィンのピッチ、Ｐ３…第３ラジエータに備えた放熱用フィンのピッチ、Ｔｅ１…燃料電池の運転温度、Ｔｅ２…駆動モータの運転温度、Ｔｅ３…第３ラジエータの運転温度、Ｗｉ…冷却風。

Claims (4)

  1. 燃料電池と、この燃料電池の電力を受けて走行用動力を発生する駆動モータと、前記燃料電池のための冷媒を冷却する第１ラジエータと、前記駆動モータのための冷媒を冷却する第２ラジエータとを備えた燃料電池車両の冷却装置において、
    前記第１・第２ラジエータの通風開口の大きさを互いにほぼ同一に設定するとともに、第１・第２ラジエータの放熱面積を互いに異ならせ、
    前記第１・第２ラジエータを前後に隣接させ、その隣接面の間をシール部材にてシールするとともに、前記燃料電池車両の前部に配置し、
    前記第１・第２ラジエータに共用するラジエータ空冷用ファンを設けることで、第１・第２ラジエータに冷却風を供給するように構成したことを特徴とする燃料電池車両の冷却装置。
  2. 前記燃料電池の運転温度を前記駆動モータの運転温度よりも高温に設定するとともに、前記第１ラジエータを前記第２ラジエータの後方に配置したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池車両の冷却装置。
  3. 燃料電池と、この燃料電池の電力を受けて走行用動力を発生する駆動モータと、前記燃料電池のための冷媒を冷却する第１ラジエータと、前記駆動モータのための冷媒を冷却する第２ラジエータとを備えた燃料電池車両の冷却装置において、
    前記第１・第２ラジエータの通風開口の大きさを互いにほぼ同一に設定するとともに、前記第１ラジエータに備えた放熱用フィンのピッチに対して、前記第２ラジエータに備えた放熱用フィンのピッチを大きく設定することで、第１ラジエータの放熱面積に対して第２ラジエータの放熱面積を小さく設定し、
    前記燃料電池車両の前部に前記第２ラジエータを配置するとともに、この第２ラジエータの後面に前記第１ラジエータを隣接させて配置し、これら第１・第２ラジエータ間の周囲をシール部材にてシールし、
    前記第１・第２ラジエータに共用するラジエータ空冷用ファンを、前記第１ラジエータの後部に取付けることで、第１・第２ラジエータに冷却風を供給するように構成したことを特徴とする燃料電池車両の冷却装置。
  4. 前記第１・第２ラジエータの前に、車室の空調のための冷媒を冷却する第３ラジエータを配置し、この第３ラジエータの通風開口の大きさを第１・第２ラジエータの通風開口とほぼ同一に設定し、前記ラジエータ空冷用ファンは、前記第３ラジエータに冷却風を供給するファンを兼ねたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の燃料電池車両の冷却装置。
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