JP2011025861A - Cooling device for power unit - Google Patents

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Manabu Kawabata
学 河端
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately control the amount of heat dissipation by a heat exchanger. <P>SOLUTION: A cooling device 50 for a power unit includes the heat exchanger 43 incorporating a power generation section for generating power into a power unit, and cooling water vapor and air from the power generation section; a cooling fan 44 for generating cooling wind supplied to the heat exchanger 43; and an exhaust duct 52 for guiding the cooling wind by connecting the heat exchanger 43 and the cooling fan 44. The exhaust duct 52 is composed of resin, and is attachedly supported by a metal support frame 46. The heat exchanger 43 and the cooling fan 44 are attached to an inlet opening 59 and an outlet opening 60 disposed on both sides of the exhaust duct 52, respectively, and are supported by a support frame 46 through the exhaust duct 52. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電力ユニットの冷却装置に係り、特に発電部を備えた電力ユニットにおいて、熱交換器及び冷却ファンを有する電力ユニットの冷却装置に関する。   The present invention relates to a power unit cooling apparatus, and more particularly, to a power unit cooling apparatus having a heat exchanger and a cooling fan in a power unit including a power generation unit.

現在販売されているハンドル型電動車椅子車両は、電動モータを駆動するための電力がバッテリから供給されるものがほとんどであるが、近年、燃料電池にて発生した電力を電動モータへ供給する燃料電池搭載型の車両が開発されている。   Most of the handle-type electric wheelchair vehicles currently sold are supplied with electric power for driving the electric motor from the battery, but in recent years, the fuel cell for supplying electric power generated by the fuel cell to the electric motor. On-board vehicles have been developed.

燃料電池は、電気化学反応により電力を発生するが、この反応に伴い発熱するため、燃料電池からは、高温の水蒸気を含んだ排ガスが排出されることになる。一方、特にダイレクトメタノール型燃料電池システムでは、燃料となるメタノールは希釈されて燃料電池へ供給されるが、この希釈用に上記排ガス中の水が利用される。   The fuel cell generates electric power by an electrochemical reaction, and generates heat along with this reaction. Therefore, exhaust gas containing high-temperature water vapor is discharged from the fuel cell. On the other hand, in the direct methanol fuel cell system, methanol as a fuel is diluted and supplied to the fuel cell, and the water in the exhaust gas is used for this dilution.

そこで、燃料電池からの排ガス(空気、水蒸気など)を熱交換器内に流動させ、この熱交換器へ冷却ファンから冷却風を送風させる冷却装置を備えたダイレクトメタノール型燃料電池システムを有する小型電動車両が特許文献1に開示されている。この冷却装置により排ガス中の水蒸気が凝縮されて水が生成される。   Therefore, a small electric motor having a direct methanol fuel cell system provided with a cooling device for flowing exhaust gas (air, water vapor, etc.) from the fuel cell into the heat exchanger and blowing cooling air from the cooling fan to the heat exchanger. A vehicle is disclosed in Patent Document 1. This cooling device condenses water vapor in the exhaust gas to produce water.

特開2008−74201号公報JP 2008-74201 A

ところが、特許文献1に記載の冷却装置では、熱交換器が、車体フレームに固着された金属製の支持部材に直接取り付けられているので、この支持部材を介して熱交換器の熱が放熱され、または熱交換器へ熱が吸熱されてしまう。このため、熱交換器の放熱量を冷却ファンの作動による冷却風量によって正確に制御できず、希釈用の水が生成され過ぎて溢水したり、生成水が不足して燃料の希釈が不適切となり燃料電池システムが停止してしまう恐れがある。   However, in the cooling device described in Patent Document 1, since the heat exchanger is directly attached to the metal support member fixed to the vehicle body frame, the heat of the heat exchanger is radiated through the support member. Or heat is absorbed into the heat exchanger. For this reason, the amount of heat released from the heat exchanger cannot be accurately controlled by the amount of cooling air generated by the operation of the cooling fan, so that dilution water is generated too much and overflows, or the generated water is insufficient and dilution of fuel becomes inappropriate. The fuel cell system may stop.

また、冷却ファンからの冷却風が熱交換器の全面に均一に当たらない場合があり、この場合には、熱交換器の冷却効率が低下してしまい、熱交換器を大型化しなければ冷却性能を確保できない恐れがある。   In addition, the cooling air from the cooling fan may not be uniformly applied to the entire surface of the heat exchanger. In this case, the cooling efficiency of the heat exchanger will be reduced, and the cooling performance will not be increased unless the heat exchanger is enlarged. There is a risk that it cannot be secured.

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、熱交換器による放熱量を正確に制御できる電力ユニットの冷却装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a cooling device for a power unit capable of accurately controlling the amount of heat released by a heat exchanger, in consideration of the above-described circumstances.

本発明は、電力を発生する発電部が電力ユニットに備えられ、この発電部からの流体を冷却する熱交換器と、この熱交換器への冷却風を発生する冷却ファンと、前記熱交換器と前記冷却ファンを連結して冷却風を案内するダクトと、を有する電力ユニットの冷却装置において、前記ダクトは樹脂にて構成されると共に、金属製の支持枠体に取り付けられて支持され、前記熱交換器及び前記冷却ファンは、前記ダクトの両側に設けられた開口部に取り付けられ、このダクトを介して前記支持枠体に支持されたことを特徴とするものである。   According to the present invention, a power generation unit that generates electric power is provided in an electric power unit, a heat exchanger that cools fluid from the power generation unit, a cooling fan that generates cooling air to the heat exchanger, and the heat exchanger And a duct for connecting the cooling fan to guide the cooling air, and the duct is made of resin and supported by being attached to a metal support frame, The heat exchanger and the cooling fan are attached to openings provided on both sides of the duct, and are supported by the support frame body through the duct.

本発明によれば、熱交換器は、熱伝導率の高い金属製の支持枠体に接触するのではなく、熱伝導率の低い樹脂製のダクトに接触し、このダクトを介して前記支持枠体に支持される。このため、熱交換器が支持枠体から熱的に絶縁されることになるので、この熱交換器による放熱量を、冷却ファンの作動による冷却風量によって正確に制御できる。   According to the present invention, the heat exchanger does not contact the metal support frame having a high thermal conductivity, but contacts the resin duct having a low thermal conductivity, and the support frame is interposed through the duct. Supported by the body. For this reason, since the heat exchanger is thermally insulated from the support frame, the amount of heat released by the heat exchanger can be accurately controlled by the amount of cooling air generated by the operation of the cooling fan.

本発明に係る電力ユニットの冷却装置における一実施形態が適用された燃料電池搭載電動車両を示す全体側面図。1 is an overall side view showing an electric vehicle equipped with a fuel cell to which an embodiment of a cooling device for an electric power unit according to the present invention is applied. 図1の車体カバー内部の動力室における電力ユニットを示す斜視図。The perspective view which shows the electric power unit in the power chamber inside the vehicle body cover of FIG. 図2の電力ユニットにおける一部(冷却装置)を拡大して示す斜視図。The perspective view which expands and shows a part (cooling device) in the electric power unit of FIG. 図3の冷却装置を示す正面図。The front view which shows the cooling device of FIG. 図3の冷却装置を示す平面図。The top view which shows the cooling device of FIG. 図3の冷却装置を示す水平断面図。FIG. 4 is a horizontal sectional view showing the cooling device of FIG. 3. 燃料電池システムのシステム構成を示す構成図。The block diagram which shows the system configuration | structure of a fuel cell system.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る電力ユニットの冷却装置における一実施形態が適用された燃料電池搭載電動車両を示す全体側面図である。   FIG. 1 is an overall side view showing an electric vehicle equipped with a fuel cell to which an embodiment of a cooling device for an electric power unit according to the present invention is applied.

図1に示す燃料電池搭載電動車両としてのハンドル型電動車椅子車両10は、車両の前端部に左右一対の前輪11が、車両の後端部に左右一対の後輪12がそれぞれ設けられ、車両前部に、運転者用の足載せ部としての低床の足載せフロア13が、車両後部に運転シート14がそれぞれ設置され、この運転シート14の下方に、車体カバー15で覆われた空間に電力ユニット16(図2)を収容した動力室17が設けられて構成される。   A handle type electric wheelchair vehicle 10 as an electric vehicle equipped with a fuel cell shown in FIG. 1 is provided with a pair of left and right front wheels 11 at the front end of the vehicle and a pair of left and right rear wheels 12 at the rear end of the vehicle. A low floor footrest floor 13 as a footrest portion for the driver is installed in the section, and a driving seat 14 is installed at the rear of the vehicle. Electricity is supplied to the space covered by the vehicle body cover 15 below the driving seat 14. A power chamber 17 accommodating the unit 16 (FIG. 2) is provided and configured.

図1に示す足載せフロア13は、運転シート14に着座した一人の運転者が足を揃えて置くことが可能になるようにフラット形状に形成されている。また、運転シート14は、背もたれ付きの椅子型に構成される。   The footrest floor 13 shown in FIG. 1 is formed in a flat shape so that a single driver sitting on the driving seat 14 can place his / her feet together. The driving seat 14 is configured as a chair with a backrest.

電力ユニット16は、図2に示すように、燃料電池システム18及び二次電池19を有するハイブリッド型に構成される。この電力ユニット16は、燃料電池システム18にて発生した電力(電気エネルギー)と、この電力を蓄電した二次電池19からの電力を、電動モータを具備した駆動ユニット20(図1)へ供給して後輪12を駆動する。   As shown in FIG. 2, the power unit 16 is configured in a hybrid type having a fuel cell system 18 and a secondary battery 19. The electric power unit 16 supplies electric power (electric energy) generated in the fuel cell system 18 and electric power from the secondary battery 19 storing the electric power to a drive unit 20 (FIG. 1) equipped with an electric motor. Then, the rear wheel 12 is driven.

上述のハンドル型電動車椅子車両10の車体フレーム21はプラットフォーム型の車体フレームであり、車幅方向に左右一対配置されたメインフレーム22と、このメインフレーム22間に架設される複数本のビーム部材23(図2)とを有して構成される。また、メインフレーム22の中央前側には、足載せフロア13用のフロア部材24が、この一対のメインフレーム22間に架設される。更に、メインフレーム22の後部には、湾曲形状に形成されたシートパイプ25が跨設され、このシートパイプ25の中央頂部に、運転シート14を支持するシートポスト26が取り付けられている。   The vehicle body frame 21 of the handle type electric wheelchair vehicle 10 described above is a platform-type vehicle body frame, and includes a main frame 22 arranged in a pair of left and right in the vehicle width direction, and a plurality of beam members 23 installed between the main frames 22. (FIG. 2). Further, a floor member 24 for the footrest floor 13 is installed between the pair of main frames 22 on the center front side of the main frame 22. Further, a seat pipe 25 formed in a curved shape is straddled at the rear portion of the main frame 22, and a seat post 26 that supports the operation seat 14 is attached to the center top portion of the seat pipe 25.

このように構成された車体フレーム21の前端部に前輪11が、図1に示すように、前輪懸架装置(不図示)、及びステアリングポスト27を備えるステアリング機構によって左右に操舵可能に枢支される。ステアリングポスト27は、運転者の足元を覆うレッグシールド28内を上方へ向かって延び、その上端部に操向ハンドル29が回転一体に設けられる。前輪11は、ステアリングポスト27を介して操向ハンドル29により左右に操舵される。   As shown in FIG. 1, the front wheel 11 is pivotally supported at the front end portion of the vehicle body frame 21 thus configured by a steering mechanism including a front wheel suspension device (not shown) and a steering post 27 so as to be steerable to the left and right. . The steering post 27 extends upward in a leg shield 28 that covers the driver's feet, and a steering handle 29 is integrally provided at the upper end thereof. The front wheel 11 is steered left and right by a steering handle 29 via a steering post 27.

車体フレーム21の後端部に設けられたピボットブラケット30に、駆動ユニット20の前端部が上下方向にスイング自在に枢着されると共に、この駆動ユニット20は、クッションユニット31によって車体フレーム21のシートパイプ25に弾性的に支持される。この駆動ユニット20は、電動モータ及びギアケース(共に図示せず)を備える。   A front end portion of the drive unit 20 is pivotally attached to a pivot bracket 30 provided at the rear end portion of the vehicle body frame 21 so as to be swingable in the vertical direction. The drive unit 20 is seated on the seat of the vehicle body frame 21 by a cushion unit 31. The pipe 25 is elastically supported. The drive unit 20 includes an electric motor and a gear case (both not shown).

さて、運転シート14の下方に配置された動力室17の電力ユニット16(図2)は燃料電池システム18を有するが、この燃料電池システム18はダイレクトメタノール型燃料電池システムである。ダイレクトメタノール型燃料電池システムは、メタノールを燃料として、発電部としての燃料電池(ダイレクトメタノール型燃料電池)の負極へ直接投入して電気エネルギーを発生させるものである。   The power unit 16 (FIG. 2) of the power chamber 17 disposed below the operation seat 14 has a fuel cell system 18, which is a direct methanol fuel cell system. In the direct methanol fuel cell system, methanol is used as a fuel and is directly input to the negative electrode of a fuel cell (direct methanol fuel cell) as a power generation unit to generate electric energy.

このダイレクトメタノール型燃料電池システムを、図7を用いて説明する。燃料電池としてのセルスタック32の負極に燃料を、正極に空気(酸素)をそれぞれ供給することにより、当該セルスタック32において電気化学反応が行われて電力が発生すると共に、負極に二酸化炭素が、正極に水が生ずる。   This direct methanol fuel cell system will be described with reference to FIG. By supplying fuel to the negative electrode of the cell stack 32 as a fuel cell and supplying air (oxygen) to the positive electrode, an electrochemical reaction occurs in the cell stack 32 to generate electric power, and carbon dioxide is applied to the negative electrode. Water is generated at the positive electrode.

燃料系については、燃料タンク33に貯溜された燃料(例えばメタノール54%水溶液)は、燃料ポンプ34によって循環タンク35へ供給され、この循環タンク35内で水により最適濃度(例えばメタノール3%水溶液)まで希釈される。この希釈された燃料は、燃料フィルタ(不図示)にて不純物が除去された後に、循環ポンプ37によってセルスタック32の負極へ送り込まれる。   As for the fuel system, the fuel (for example, 54% methanol aqueous solution) stored in the fuel tank 33 is supplied to the circulation tank 35 by the fuel pump 34, and the optimum concentration (for example, 3% methanol aqueous solution) is obtained by water in the circulation tank 35. Diluted to The diluted fuel is sent to the negative electrode of the cell stack 32 by the circulation pump 37 after impurities are removed by a fuel filter (not shown).

セルスタック32の出力特性は燃料濃度に大きく影響されるため、循環タンク35内の燃料濃度(メタノール水溶液濃度)が監視され、この濃度情報に基づき水ポンプ38及び燃料ポンプ34の駆動が制御されて、水タンク39から水が、燃料タンク33から燃料が循環タンク35内へそれぞれ供給されて、この循環タンク35内の燃料濃度が最適濃度になるように調整される。   Since the output characteristics of the cell stack 32 are greatly influenced by the fuel concentration, the fuel concentration (methanol aqueous solution concentration) in the circulation tank 35 is monitored, and the driving of the water pump 38 and the fuel pump 34 is controlled based on this concentration information. Water is supplied from the water tank 39 and fuel is supplied from the fuel tank 33 into the circulation tank 35, and the fuel concentration in the circulation tank 35 is adjusted to an optimum concentration.

また、セルスタック32の負極出口から排出された未反応燃料と、電気化学反応により発生した二酸化炭素等は、金属イオン吸着フィルタ40を経て循環タンク35へ導かれ、未反応燃料は燃料として再利用され、二酸化炭素は水タンク39へ導入される。金属イオン吸着フィルタ40は未反応燃料(メタノール水溶液)中の金属イオンを吸着して除去し、これによりセルスタック32の発電効率の低下を防止する。   Further, unreacted fuel discharged from the negative electrode outlet of the cell stack 32 and carbon dioxide generated by the electrochemical reaction are led to the circulation tank 35 through the metal ion adsorption filter 40, and the unreacted fuel is reused as fuel. Then, the carbon dioxide is introduced into the water tank 39. The metal ion adsorption filter 40 adsorbs and removes metal ions in the unreacted fuel (aqueous methanol solution), thereby preventing the power generation efficiency of the cell stack 32 from being lowered.

空気系については、エアフィルタ41にて空気中の不純物が除去され、コンプレッサ42にてセルスタック32の正極へ空気(酸素)が圧送される。セルスタック32の正極出口からは、未反応の空気と、電気化学反応により生成された水とが排出される。   Regarding the air system, impurities in the air are removed by the air filter 41, and air (oxygen) is pumped to the positive electrode of the cell stack 32 by the compressor 42. From the positive electrode outlet of the cell stack 32, unreacted air and water generated by the electrochemical reaction are discharged.

ここで、セルスタック32の最適運転温度は70℃〜80℃程度と比較的高温であるため、生成水の多くは水蒸気の状態となっている。循環タンク35にて燃料(メタノール)を希釈するためには、生成水を水の状態にして水タンク39に貯溜する必要がある。そこで、セルスタック32の正極出口の未反応空気と水蒸気を熱交換器43へ導入し、この熱交換器43へ冷却ファン44の作動で冷却風を導くことにより、これらの未反応空気および水蒸気を冷却し、水蒸気を凝集させて生成水の回収率を高めている。この回収した生成水が、上述の如く燃料の希釈に利用される。   Here, since the optimum operating temperature of the cell stack 32 is relatively high, such as about 70 ° C. to 80 ° C., most of the generated water is in the state of water vapor. In order to dilute the fuel (methanol) in the circulation tank 35, it is necessary to make the produced water into a water state and store it in the water tank 39. Therefore, unreacted air and water vapor at the positive electrode outlet of the cell stack 32 are introduced into the heat exchanger 43, and the cooling air is guided to the heat exchanger 43 by the operation of the cooling fan 44. Cooling and coagulating water vapor increase the recovery rate of product water. This recovered product water is used for diluting the fuel as described above.

熱交換器43により冷却された未反応空気及び水蒸気と、水タンク39に排出された二酸化炭素は、水タンク39内で混合され、排気フィルタ45により有害成分が除去された後に大気中へ排出される。   Unreacted air and water vapor cooled by the heat exchanger 43 and carbon dioxide discharged to the water tank 39 are mixed in the water tank 39, and harmful components are removed by the exhaust filter 45, and then discharged to the atmosphere. The

上述のような構成の燃料電池システム18を含む電力ユニット16の構成部品のレイアウトを以下に説明する。   The layout of the components of the power unit 16 including the fuel cell system 18 configured as described above will be described below.

図1及び図2に示すように、電力ユニット16では、動力室17において、シートパイプ25を境にして車両進行方向の前側に上述の燃料電池システム18が配置され、後側に二次電池19と、データロガー47と、燃料電池システム18を制御する燃料電池システムコントローラ48とが配置されている。データロガー47には、車両運転時における燃料電池システム18の状態に関するデータが格納されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the power unit 16, the fuel cell system 18 described above is disposed in the power chamber 17 on the front side in the vehicle traveling direction with the seat pipe 25 as a boundary, and the secondary battery 19 on the rear side. A data logger 47 and a fuel cell system controller 48 for controlling the fuel cell system 18 are arranged. The data logger 47 stores data relating to the state of the fuel cell system 18 during vehicle operation.

燃料電池システム18では、動力室17の前側下部にセルスタック32、循環タンク35、金属イオン吸着フィルタ40及び水タンク39(図2には不図示)等が配置される。更に、燃料電池システム18では、動力室17の前側上部に、エアフィルタ41、コンプレッサ42、排気フィルタ45、循環ポンプ37、水ポンプ38及び冷却装置50(つまり熱交換器43、冷却ファン44、吸入ダクト51、排出ダクト52(共に後述))等が配置されている。これら動力室17の前側上部に配置されるコンプレッサ42、排気フィルタ45及び冷却装置50等の機器は、車体フレーム21に取り付けられた支持枠体46によりこの車体フレーム21に支持される。   In the fuel cell system 18, a cell stack 32, a circulation tank 35, a metal ion adsorption filter 40, a water tank 39 (not shown in FIG. 2) and the like are disposed at the lower front side of the power chamber 17. Further, in the fuel cell system 18, an air filter 41, a compressor 42, an exhaust filter 45, a circulation pump 37, a water pump 38, and a cooling device 50 (that is, a heat exchanger 43, a cooling fan 44, an intake port) are disposed on the upper front side of the power chamber 17. A duct 51, a discharge duct 52 (both will be described later) and the like are arranged. Devices such as the compressor 42, the exhaust filter 45, and the cooling device 50 disposed on the upper front side of the power chamber 17 are supported on the vehicle body frame 21 by a support frame body 46 attached to the vehicle body frame 21.

一方、図1に示すように、燃料タンク33は、レッグシールド28内のステアリングポスト27の前方空間に配置され、車両前後方向の寸法が小さく、車両上下及び左右方向の寸法が大きな板形状に構成されている。符号49は、この燃料タンク33への燃料供給口である。   On the other hand, as shown in FIG. 1, the fuel tank 33 is disposed in a space in front of the steering post 27 in the leg shield 28 and is configured in a plate shape having a small size in the vehicle front-rear direction and a large size in the vehicle vertical and horizontal directions. Has been. Reference numeral 49 denotes a fuel supply port to the fuel tank 33.

前記冷却装置50は、前述の如く、セルスタック32(図7)の正極から排出された空気及び水蒸気を冷却し、水蒸気を凝縮して水として回収するものであり、図3〜図5に示すように、熱交換器43、冷却ファン44、吸入ダクト51及び排出ダクト52を有して構成される。ここで、図1に示すように、車体カバー15には、運転者用の足載せフロア13側の前壁53に冷却風取入口55が、車両幅方向の側壁54に冷却風排出口56がそれぞれ形成されている。   As described above, the cooling device 50 cools the air and water vapor discharged from the positive electrode of the cell stack 32 (FIG. 7), condenses the water vapor, and recovers it as water, as shown in FIGS. Thus, the heat exchanger 43, the cooling fan 44, the suction duct 51, and the discharge duct 52 are configured. Here, as shown in FIG. 1, the vehicle body cover 15 has a cooling air intake 55 on the front wall 53 on the side of the footrest floor 13 for the driver, and a cooling air discharge port 56 on the side wall 54 in the vehicle width direction. Each is formed.

図3〜図5に示す前記熱交換器43は、セルスタック32から排出された水蒸気及び空気を内部に流す間に、冷却ファン44の作動による冷却風(図3、図5、図6に矢印Aで示す)を用いて冷却するものである。また、前記冷却ファン44は、上記冷却風を発生するものである。   The heat exchanger 43 shown in FIG. 3 to FIG. 5 has cooling air generated by the operation of the cooling fan 44 (arrows in FIG. 3, FIG. 5, and FIG. 6) while the steam and air discharged from the cell stack 32 flow inside. A) is used for cooling. The cooling fan 44 generates the cooling air.

前記吸入ダクト51は、合成樹脂製で箱形状に形成され、車両前方側に吸入開口部57が形成され、車両幅方向の一側に流出開口部58が形成される。吸入開口部57が車体カバー15の冷却風取入口55に、流出開口部58が熱交換器43にそれぞれ対向して配置される。従って、冷却ファン44の作動により、外気が車体カバー15の冷却風取入口55から冷却風として取り込まれ、図6に示すように、吸入ダクト51内を吸入開口部57から流出開口部58へ向かって直交する方向に流れる。   The suction duct 51 is made of a synthetic resin and has a box shape. A suction opening 57 is formed on the front side of the vehicle, and an outflow opening 58 is formed on one side in the vehicle width direction. The suction opening 57 is disposed opposite to the cooling wind intake 55 of the vehicle body cover 15 and the outflow opening 58 is opposed to the heat exchanger 43. Therefore, by the operation of the cooling fan 44, the outside air is taken in as cooling air from the cooling air intake 55 of the vehicle body cover 15, and travels through the suction duct 51 from the suction opening 57 to the outflow opening 58 as shown in FIG. Flowing in a direction perpendicular to the

図3〜図5に示すように、前記排出ダクト52は、合成樹脂製で箱形状に形成され、車両幅方向の一方の片側に第1開口部としての流入開口部59が、他方の片側に第2開口部としての排出開口部60がそれぞれ形成される。排出ダクト52の底面側には結合部61が設けられ、この結合部61が、金属製の前記支持枠体46にボルト等を用いて取り付けられることで、排出ダクト52が支持枠体46に固定して支持される。そして、この排出ダクト52の流入開口部59に熱交換器43が、排出開口部60に冷却ファン44が、それぞれボルト等で固定されて取り付けられる。従って、これらの熱交換器43及び冷却ファン44は、合成樹脂製の排出ダクト52を介して金属製の支持枠体46に支持される。   As shown in FIGS. 3 to 5, the discharge duct 52 is made of a synthetic resin and formed in a box shape, and an inflow opening 59 as a first opening is formed on one side in the vehicle width direction, and on the other side. A discharge opening 60 is formed as a second opening. A connecting portion 61 is provided on the bottom surface side of the discharge duct 52, and the connecting portion 61 is attached to the support frame body 46 made of metal using a bolt or the like, so that the discharge duct 52 is fixed to the support frame body 46. To be supported. The heat exchanger 43 is attached to the inflow opening 59 of the discharge duct 52, and the cooling fan 44 is fixed to the discharge opening 60 by bolts or the like. Accordingly, the heat exchanger 43 and the cooling fan 44 are supported by the metal support frame 46 via the synthetic resin discharge duct 52.

この取り付け状態で、排出ダクト52は熱交換器43と冷却ファン44とを連結し、冷却ファン44は、車体カバー15の冷却風排出口56(図1)に対応して配置される。従って、冷却風44の作動により、吸入ダクト51から熱交換器43内へ流れて熱交換により温度上昇した冷却風は、熱交換器43から排出ダクト52に案内されて冷却ファン44へ向かって流れ、車体カバー15の冷却風排出口56から車両側方へ排出される。   In this attached state, the discharge duct 52 connects the heat exchanger 43 and the cooling fan 44, and the cooling fan 44 is disposed corresponding to the cooling air discharge port 56 (FIG. 1) of the vehicle body cover 15. Therefore, the cooling air that has flowed from the suction duct 51 into the heat exchanger 43 and increased in temperature by heat exchange by the operation of the cooling air 44 is guided from the heat exchanger 43 to the discharge duct 52 and flows toward the cooling fan 44. The air is discharged from the cooling air outlet 56 of the vehicle body cover 15 to the side of the vehicle.

排出ダクト52の流入開口部59は、熱交換器43の側面形状に対応して長方形状に形成される。また、排出ダクト52の排出開口部60は、冷却ファン44の側面形状に対応して正方形状または円形状に形成される。従って、流入開口部59は、排出開口部60よりも大きな開口部面積に構成される。更に、図6に示すように、排出ダクト52の内部には、流入開口部59から排出開口部60へ向かって延びる複数枚の仕切り板62A、62B、62Cが、流入開口部59と排出開口部60の全領域に、所定間隔(例えば略等間隔)で配設される。これらの仕切り板62A、62B、62Cは、排出ダクト52の鉛直方向に沿って延在して立設される。   The inflow opening 59 of the discharge duct 52 is formed in a rectangular shape corresponding to the side shape of the heat exchanger 43. Further, the discharge opening 60 of the discharge duct 52 is formed in a square shape or a circular shape corresponding to the side shape of the cooling fan 44. Therefore, the inflow opening 59 is configured to have a larger opening area than the discharge opening 60. Further, as shown in FIG. 6, a plurality of partition plates 62 </ b> A, 62 </ b> B, 62 </ b> C extending from the inflow opening 59 toward the discharge opening 60 are provided inside the discharge duct 52. All the 60 regions are arranged at a predetermined interval (for example, substantially equal intervals). These partition plates 62 </ b> A, 62 </ b> B, 62 </ b> C are erected so as to extend along the vertical direction of the discharge duct 52.

これらの仕切り板62A、62B、62Cと排出ダクト52の側壁とによって、排出ダクト52内の空間は、熱交換器43から冷却ファン44へ向かう複数の流路63A、63B、63C、63Dに分割される。これらの流路63A〜63Dの流路断面積は、例えば略同一に形成される。このように排出ダクト52内に複数枚の仕切り板62A、62B、62Cが設けられて、排出ダクト52内に流路63A、63B、63C、63Dが形成されることにより、各流路63A〜63Dを流れる冷却風の流れが整流化される。と同時に、熱交換器43において、冷却ファン44に対向しないで外れた部分A2(図5)からも、冷却ファン44に対向した部分A1(図5)と同様に、これらの部分A1、A2を流れた冷却風が冷却ファン44に同様に案内されて吸引される。   By these partition plates 62A, 62B, and 62C and the side wall of the discharge duct 52, the space in the discharge duct 52 is divided into a plurality of flow paths 63A, 63B, 63C, and 63D from the heat exchanger 43 to the cooling fan 44. The The flow path cross-sectional areas of these flow paths 63A to 63D are formed substantially the same, for example. As described above, a plurality of partition plates 62A, 62B, and 62C are provided in the discharge duct 52, and the flow paths 63A, 63B, 63C, and 63D are formed in the discharge duct 52, whereby each of the flow paths 63A to 63D. The flow of the cooling air flowing through is rectified. At the same time, in the heat exchanger 43, from the portion A2 (FIG. 5) that has been removed without facing the cooling fan 44, these portions A1 and A2 are moved in the same manner as the portion A1 (FIG. 5) facing the cooling fan 44. The flowing cooling air is guided and sucked in the same manner by the cooling fan 44.

以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果(1)〜(4)を奏する。   With the configuration as described above, according to the present embodiment, the following effects (1) to (4) are achieved.

(1)合成樹脂製の排出ダクト52が金属製の支持枠体46に取り付けられて支持され、熱交換器43及び7冷却ファン44がこの排出ダクト52に取り付けられ、この排出ダクト52を介して支持枠体46に支持されている。このように、熱交換器43は、熱伝導率の高い金属製の支持枠体46に接触するのではなく、熱伝導率の低い樹脂製の排出ダクト52に接触し、この排出ダクト52を介して支持枠体46に支持される。このため、熱交換器43が支持枠体46から熱的に絶縁されることになるので、この熱交換器43による放熱量を、冷却ファン44の作動による冷却風量のみによって正確に制御できる。従って、ダイレクトメタノール型の燃料電池システム18においては、熱交換器43にて凝縮されて燃料(メタノール)の希釈用に使用される生成水の凝縮量を正確に制御できるので、生成水の不足による燃料電池システム18の停止や、過剰による水タンク39からの溢水を防止できる。   (1) A synthetic resin exhaust duct 52 is attached to and supported by a metal support frame 46, and a heat exchanger 43 and a seven cooling fan 44 are attached to the exhaust duct 52. It is supported by the support frame 46. In this way, the heat exchanger 43 does not contact the metal support frame 46 having a high thermal conductivity, but contacts the resin discharge duct 52 having a low thermal conductivity. And supported by the support frame 46. For this reason, since the heat exchanger 43 is thermally insulated from the support frame 46, the heat radiation amount by the heat exchanger 43 can be accurately controlled only by the cooling air amount by the operation of the cooling fan 44. Accordingly, in the direct methanol fuel cell system 18, the amount of product water condensed in the heat exchanger 43 and used for diluting the fuel (methanol) can be accurately controlled. Stopping of the fuel cell system 18 and overflow from the water tank 39 due to excess can be prevented.

(2)排出ダクト52内には、熱交換器43側の流入開口部59から冷却ファン44側の排出開口部60へ向かって延びる複数枚の仕切り板62A、62B、62Cが、流入開口部59、排出開口部60のそれぞれの全領域に所定間隔で形成されて、流路63A、63B、63C、63Dが排出ダクト52内に形成されている。このため、冷却ファン44の作動により、熱交換器43内を流れた冷却風は、これらの各流路63A〜63Dを通って同様に冷却ファン44に吸引される。この結果、冷却風の流路断面積が長方形状である熱交換器43の全体へ均一に冷却風を供給できるので、熱交換器43の冷却効率が向上し、この熱交換器43を小型化できる。   (2) In the discharge duct 52, a plurality of partition plates 62A, 62B, and 62C extending from the inflow opening 59 on the heat exchanger 43 side toward the discharge opening 60 on the cooling fan 44 side are provided with the inflow opening 59. The flow paths 63A, 63B, 63C, and 63D are formed in the discharge duct 52 at predetermined intervals in the entire areas of the discharge openings 60. For this reason, the cooling air that has flowed through the heat exchanger 43 by the operation of the cooling fan 44 is similarly sucked into the cooling fan 44 through the flow paths 63A to 63D. As a result, since the cooling air can be uniformly supplied to the entire heat exchanger 43 having a rectangular flow passage cross-sectional area, the cooling efficiency of the heat exchanger 43 is improved and the heat exchanger 43 is downsized. it can.

(3)排出ダクト52内に形成される仕切り板62A、62B、62Cが排出ダクト52の鉛直方向に延在して設けられている。従って、これらの仕切り板62A〜62Cが補強メンバーとなるので、排出ダクト52の剛性を高めることができ、この排出ダクト52の耐久性を向上させることができる。   (3) Partition plates 62 </ b> A, 62 </ b> B, 62 </ b> C formed in the discharge duct 52 are provided extending in the vertical direction of the discharge duct 52. Therefore, since these partition plates 62A to 62C serve as reinforcing members, the rigidity of the discharge duct 52 can be increased, and the durability of the discharge duct 52 can be improved.

(4)車体カバー15には、足載せフロア13側の前壁53に冷却風取入口55が、側壁54に冷却風排出口56がそれぞれ開口されたので、熱交換器43を通過して温度上昇した冷却風が冷却風排出口56を通って車両側方へ排出される。従って、温度上昇した冷却風が運転者に直接当たらないので、運転者に不快感を生じさせることがない。また、車体カバー15の冷却風排出口56に対応して冷却ファン44が車両側方に配置されたので、この冷却ファン44の騒音が運転者に直接伝達されることを防止できる。   (4) The vehicle body cover 15 has a cooling air intake 55 on the front wall 53 on the side of the footrest floor 13 and a cooling air discharge port 56 on the side wall 54. The rising cooling air is discharged to the side of the vehicle through the cooling air discharge port 56. Therefore, since the cooling air whose temperature has risen does not directly hit the driver, the driver does not feel uncomfortable. Further, since the cooling fan 44 is disposed on the side of the vehicle corresponding to the cooling air discharge port 56 of the vehicle body cover 15, it is possible to prevent the noise of the cooling fan 44 from being directly transmitted to the driver.

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, this invention is not limited to this.

例えば、本実施の形態では、燃料電池システム18がダイレクトメタノール型燃料電池システムの場合を述べたが、他の燃料電池システム、例えばメタノール改質型燃料電池システムに適用してもよい。また、本実施の形態では、車両がハンドル型電動車椅子車両10の場合を述べたが、他の燃料電池搭載電動車両に適用してもよい。   For example, although the case where the fuel cell system 18 is a direct methanol fuel cell system has been described in the present embodiment, the present invention may be applied to other fuel cell systems, for example, a methanol reforming fuel cell system. Further, in the present embodiment, the case where the vehicle is the handle type electric wheelchair vehicle 10 has been described, but the present invention may be applied to other fuel cell mounted electric vehicles.

10 ハンドル型電動車椅子車両(燃料電池搭載電動車両)
13 足載せフロア(足載せ部)
14 運転シート
15 車体カバー
16 電力ユニット
18 燃料電池システム
32 セルスタック(発電部)
43 熱交換器
44 冷却ファン
50 冷却装置
52 排出ダクト
53 前壁
54 側壁
55 冷却風取入口
56 冷却風排出口
59 流入開口部
60 排出開口部
61 結合部
62A、62B、62C 仕切り板
10 Handle-type electric wheelchair vehicle (electric vehicle equipped with fuel cell)
13 Foot rest floor (foot rest)
14 Driving seat 15 Car body cover 16 Electric power unit 18 Fuel cell system 32 Cell stack (power generation unit)
43 Heat exchanger 44 Cooling fan 50 Cooling device 52 Exhaust duct 53 Front wall 54 Side wall 55 Cooling air inlet 56 Cooling air outlet 59 Inlet opening 60 Outlet opening 61 Coupling parts 62A, 62B, 62C Partition plate

Claims (6)

電力を発生する発電部が電力ユニットに備えられ、
この発電部からの流体を冷却する熱交換器と、この熱交換器への冷却風を発生する冷却ファンと、前記熱交換器と前記冷却ファンを連結して冷却風を案内するダクトと、を有する電力ユニットの冷却装置において、
前記ダクトは樹脂にて構成されると共に、金属製の支持枠体に取り付けられて支持され、
前記熱交換器及び前記冷却ファンは、前記ダクトの両側に設けられた開口部に取り付けられ、このダクトを介して前記支持枠体に支持されたことを特徴とする電力ユニットの冷却装置。
A power generation unit that generates power is provided in the power unit,
A heat exchanger that cools the fluid from the power generation unit, a cooling fan that generates cooling air to the heat exchanger, and a duct that guides the cooling air by connecting the heat exchanger and the cooling fan. In the cooling device of the power unit having
The duct is made of resin and supported by being attached to a metal support frame,
The electric power unit cooling apparatus, wherein the heat exchanger and the cooling fan are attached to openings provided on both sides of the duct and are supported by the support frame through the duct.
前記ダクトは、熱交換器側の第1開口部が、冷却ファン側の第2開口部よりも大きな面積に形成され、このダクト内には、前記第1開口部から前記第2開口部へ延びる仕切り板が、前記第1開口部と前記第2開口部のそれぞれの全領域に複数枚、所定間隔に配設されたことを特徴とする請求項1に記載の電力ユニットの冷却装置。 The duct has a first opening on the heat exchanger side having a larger area than the second opening on the cooling fan side, and extends from the first opening to the second opening in the duct. 2. The power unit cooling device according to claim 1, wherein a plurality of partition plates are arranged at predetermined intervals in each of the first opening and the second opening. 前記仕切り板は、ダクトの鉛直方向に延在して設けられたことを特徴とする請求項2に記載の電力ユニットの冷却装置。 The cooling device for a power unit according to claim 2, wherein the partition plate is provided so as to extend in a vertical direction of the duct. 前記電力ユニットは、一人の運転者が着座する運転シートの下方で車体カバーに囲まれた空間内に収納され、前記発電部が発電した電力により走行可能な電動車両に搭載されたものであることを特徴とする請求項1に記載の電力ユニットの冷却装置。 The electric power unit is housed in a space surrounded by a vehicle body cover below a driving seat on which a single driver is seated, and is mounted on an electric vehicle capable of traveling with electric power generated by the power generation unit. The cooling device for a power unit according to claim 1. 前記発電部がダイレクトメタノール型燃料電池であることを特徴とする請求項4に記載の電力ユニットの冷却装置。 5. The power unit cooling apparatus according to claim 4, wherein the power generation unit is a direct methanol fuel cell. 前記車体カバーには、運転者の足載せ部側の前壁に冷却風取入口が、車両幅方向の側壁に冷却風排出口がそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項4に記載の電力ユニットの冷却装置。 5. The electric power according to claim 4, wherein the vehicle body cover is formed with a cooling air inlet on a front wall on a driver's footrest side and a cooling air outlet on a side wall in a vehicle width direction. Unit cooling device.
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