JP2021141055A - 燃料電池車両の冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】過給吸気を冷却する冷却部の腐食を抑制することが可能な燃料電池車両の冷却システムを提供する。【解決手段】冷却システム５０は、過給機１４を有する燃料電池車両１０に設けられ、過給機１４により過給された過給吸気を冷却する冷却システムである。冷却システム５０は、燃料電池スタック１１を冷却するための第１冷却水が循環する第１冷却回路３０と、第１冷却水とは異なる第２冷却水が循環する第２冷却回路４０と、第１冷却回路３０に設けられ、第１冷却水と過給吸気との間で熱交換を行うことにより過給吸気を冷却する第１冷却部８１と、第２冷却回路に設けられ、第２冷却水と過給吸気との間で熱交換を行うことにより過給吸気を冷却する第２冷却部８２と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、燃料電池車両の冷却システムに関する。

従来、下記の非特許文献１に記載の冷却システムがある。この冷却システムは燃料電池車両に搭載されている。燃料電池車両には、燃料電池スタックに導入される吸気を過給する過給機と、燃料電池スタックを冷却する冷却回路とが設けられている。冷却回路には、空気との熱交換により冷却水を冷却するラジエータが設けられている。冷却回路では、ラジエータにより冷却された冷却水が燃料電池スタックを循環することにより燃料電池スタックが冷却される。過給機により過給された吸気は吸気通路を通じて燃料電池スタックに導入される。吸気通路には、過給吸気を冷却するための冷却部が設けられている。冷却部には、冷却回路を循環する冷却水が流れている。冷却部は、その内部を流れる冷却水と、吸気通路を流れる過給吸気との間で熱交換を行うことにより過給吸気を冷却する。

根本和幸、ＦＣＶ向け水素循環ポンプ＆ウォーターポンプ用インバーターの開発、豊田自動織機技報、２０１５．１０、ＮＯ．６６、ｐ．２１−２５

過給機により過給された吸気は高温であるため、その高温の過給吸気をそのまま燃料電池スタックに導入すると、燃料電池スタックが損傷する可能性がある。そのため、非特許文献１に記載の冷却システムのように冷却部により過給吸気を冷却することにより、燃料電池スタックの熱による損傷を抑制することができる。

ところで、燃料電池車両は現在、小型車に展開されている一方、中型車や大型車に展開されていないという実情がある。燃料電池車両は、例えばエンジン車両と比較すると低排気及び低燃費であるという特徴がある。そのため、近年の排気や燃費の規制の厳格化に伴い、将来的に燃料電池車両が中型車や大型車にも展開される可能性が高いと考えられる。中型車や大型車に燃料電池車両を展開する場合、その動力源であるモータの出力を一層向上させる必要がある。モータの出力を向上させるためには、モータに電力を供給する燃料電池スタックの発電量を増加させる必要がある。また、燃料電池スタックの発電量を増加させつつ、その小型化も満足させようとすると、燃料電池スタックの体格に対する発電量の比率を増加させる必要がある。これらを満足させるためには乗用車と同等の車両性能を中型車や大型車において担保する必要があるため、その実現が非常に困難なものとなっている。発明者らは、燃料電池スタックの小型化と発電量の増加とを両立させることが可能な手段の一つとして、より過給された吸気を燃料電池スタックに供給することを検討している。

一方、過給機により吸気を更に過給する場合、高温高圧の過給吸気が冷却部に導入されるようになる。したがって、冷却部では高温高圧の過給吸気と冷却水との間で熱交換が行われるため、冷却部において冷却水が流出する部分を流出口とすると、冷却部の流出口付近で冷却水が沸騰する可能性がある。燃料電池スタックの冷却水には、通常、防錆剤が含まれていない冷却水が用いられている。発明者らの実験等によると、このような防錆剤が含まれていない冷却水が沸騰すると、アルミニウムに溶解型腐食が発生することが確認されている。この知見に基づいて、発明者らは、仮に過給機をアルミニウム合金により形成した場合、その冷却部の冷却水が沸騰することにより冷却部の流出口付近が腐食するという潜在的な課題があることを見出した。

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過給吸気を冷却する冷却部の腐食を抑制することが可能な燃料電池車両の冷却システムを提供することにある。

上記課題を解決する燃料電池車両の冷却システムは、燃料電池スタック（１１）に導入される吸気を過給する過給機（１４）を有する燃料電池車両（１０）に設けられ、過給機により過給された過給吸気を冷却する冷却システムである。冷却システムは、燃料電池スタックを冷却するための第１冷却水が循環する第１冷却回路（３０）と、第１冷却水とは異なる第２冷却水が循環する第２冷却回路（４０）と、第１冷却回路に設けられ、第１冷却水と過給吸気との間で熱交換を行うことにより過給吸気を冷却する第１冷却部（８１）と、第２冷却回路に設けられ、第２冷却水と過給吸気との間で熱交換を行うことにより過給吸気を冷却する第２冷却部（８２）と、を備える。

また、上記課題を解決する他の燃料電池車の冷却システムは、燃料電池スタック（１１）に導入される吸気を過給する過給機（１４）を有する燃料電池車両に設けられ、過給機により過給された過給吸気を冷却する冷却システムである。冷却システムは、燃料電池スタックを冷却するための冷却水が循環する冷却回路（３０）と、冷却回路に設けられ、冷却水と過給吸気との間で熱交換を行うことにより過給吸気を冷却する第１冷却部（８１）及び第２冷却部（８２）と、を備える。

これらの構成によれば、第１冷却部だけでなく第２冷却部でも過給吸気を冷却することができるため、冷却部が一つだけの場合と比較すると、各冷却部が過給吸気から吸収すべき熱量を減少させることができる。換言すれば、過給吸気から吸収すべき熱量を第１冷却部及び第２冷却部に分散させることができる。これにより、各冷却部を流れる冷却水が沸騰し難くなるため、冷却水の沸騰に起因する冷却部の腐食を抑制することができる。

なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、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。

本開示の燃料電池車両の冷却システムによれば、過給吸気を冷却する冷却部の腐食を抑制できる。

図１は、第１実施形態の燃料電池車両及び冷却システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態のインタークーラの分解斜視構造を示す斜視図である。 図３は、第１実施形態のインタークーラにおける第１プレート片の平面構造を示す平面図である。 図４は、第１実施形態の変形例のインタークーラにおける第１プレート片の平面構造を示す平面図である。 図５は、第１実施形態の変形例のインタークーラにおける第１プレート片の平面構造を示す平面図である。 図６は、第２実施形態の燃料電池車両及び冷却システムの概略構成を示すブロック図である。 図７は、第２実施形態の第１変形例の燃料電池車両及び冷却システムの概略構成を示すブロック図である。 図８は、第２実施形態の第２変形例の燃料電池車両及び冷却システムの概略構成を示すブロック図である。 図９は、第２実施形態の第３変形例の燃料電池車両及び冷却システムの概略構成を示すブロック図である。 図１０は、第３実施形態の冷却システムの概略構成を示すブロック図である。 図１１は、第３実施形態の第１変形例の冷却システムの概略構成を示すブロック図である。 図１２は、第３実施形態の第２変形例の冷却システムの概略構成を示すブロック図である。

以下、燃料電池車両の冷却システムの実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
はじめに、第１実施形態の燃料電池車両の冷却システムについて説明する。

図１に示されるように、本実施形態の燃料電池車両１０は、燃料電池スタック１１と、燃料タンク１２と、バルブ１３と、過給機１４と、インタークーラ１５と、第１冷却回路３０と、第２冷却回路４０とを備えている。
燃料電池スタック１１には、燃料タンク１２から燃料供給管１７を通じて燃料ガスが供給されるとともに、吸気管１８を通じて空気が供給される。燃料タンク１２には、燃料ガスとして、例えば高圧の水素が充填されている。燃料電池スタック１１は、積層して配置される複数のセルにより構成されている。燃料電池スタック１１では、燃料供給管１７を通じて供給される燃料ガスがアノードガスとして、また吸気管１８を通じて供給される空気に含まれる酸素がカソードガスとして用いられる。燃料電池スタック１１は、アノードガスとしての燃料ガスとカソードガスとしての酸素との化学反応に基づき発電する。燃料電池スタック１１において発電に寄与しなかった燃料及び空気は燃料排出管１９及び排気管２０を通じてそれぞれ排出される。

バルブ１３は燃料供給管１７の途中に設けられている。バルブ１３の開閉により燃料タンク１２から燃料電池スタック１１に燃料が供給されている状態と燃料の供給が停止されている状態とを切り替えることが可能である。
過給機１４は吸気管１８の途中に設けられている。過給機１４は吸気管１８を流れる吸気を過給する。過給機１４により過給された吸気はインタークーラ１５を通じて燃料電池スタック１１に導入される。吸気を過給することにより、燃料電池スタック１１に供給される実質的な空気量を増加させることができるため、燃料電池スタック１１の発電量を増加させることができる。

インタークーラ１５は、吸気管１８において過給機１４よりも吸気の流れ方向の下流に配置されている。インタークーラ１５には、第１冷却回路３０を循環する第１冷却水と、第２冷却回路４０を循環する第２冷却水とが供給されている。インタークーラ１５は、吸気管１８を流れる過給吸気と第１冷却水及び第２冷却水とを熱交換させることにより過給吸気を冷却する。これにより、過給機１４を通じて過給された高温高圧の吸気をインタークーラ１５において冷却して燃料電池スタック１１に供給することができる。

第１冷却回路３０は、燃料電池スタック１１を第１冷却水により冷却するための回路である。第１冷却水は、いわゆるＦＣＣ（Fuel Cell Coolant）である。ＦＣＣには、通常、防錆剤を含まない冷却水が用いられる。第１冷却回路３０では、ラジエータ３１、ポンプ３２、及び燃料電池スタック１１が環状に接続されるとともに、燃料電池スタック１１に対してインタークーラ１５が並列に接続されている。

ラジエータ３１は、その内部を流れる第１冷却水と、その外部を流れる外気との間で熱交換を行うことにより第１冷却水を冷却する。ラジエータ３１により冷却された第１冷却水はポンプ３２に吸入される。
ポンプ３２は、ラジエータ３１を通じて冷却された第１冷却水を所定のポンプ圧で圧送することにより、第１冷却回路３０の各要素に冷却水を循環させる。ポンプ３２から吐出される第１冷却水は燃料電池スタック１１及びインタークーラ１５にそれぞれ供給される。燃料電池スタック１１の内部を第１冷却水が流れることにより、燃料電池スタック１１が冷却される。燃料電池スタック１１及びインタークーラ１５において熱を吸収することにより温度の上昇した第１冷却水はラジエータ３１に戻されることで再度冷却される。

第２冷却回路４０は、燃料電池車両１０に搭載されるインバータ４３を第２冷却水により冷却するための回路である。第２冷却水は、いわゆるＬＣＣ（Long Life Coolant）である。ＬＣＣには、通常、防錆剤を含む冷却水が用いられる。インバータ４３は、車載バッテリに充電されている直流電力を交流電力に変換して電動モータに供給する。電動モータは、燃料電池車両１０の走行用の動力源として用いられている。第２冷却回路４０は、環状に接続されたラジエータ４１、ポンプ４２、インバータ４３、及びインタークーラ１５を備えている。第２冷却回路４０では、その冷却対象であるインバータ４３とインタークーラ１５とが直列の関係で配置されている。

ラジエータ４１は、その内部を流れる第２冷却水と、その外部を流れる外気との間で熱交換を行うことにより第２冷却水を冷却する。ラジエータ４１により冷却された第２冷却水はポンプ４２に吸入される。
ポンプ４２は、ラジエータ４１を通じて冷却された第１冷却水を所定のポンプ圧で圧送することにより、第２冷却回路４０の各要素に冷却水を循環させる。ポンプ４２から吐出される第２冷却水はインバータ４３に供給される。インバータ４３の内部を第２冷却水が流れることにより、インバータ４３が冷却される。また、インバータ４３を通過した第２冷却水はインタークーラ１５を通過した後にラジエータ４１に戻されることで再度冷却される。

燃料電池車両１０では、第１冷却回路３０及び第２冷却回路４０により冷却システム５０が構成されている。なお、本実施形態の燃料電池車両１０では、インバータ４３よりも燃料電池スタック１１の方が高温であるため、第２冷却回路４０を循環する第２冷却水の温度よりも、第１冷却回路３０を循環する第１冷却水の温度の方が高い。

次に、図２及び図３を参照して、インタークーラ１５の具体的な構造について説明する。
図２に示されるインタークーラ１５は、温度の異なる第１冷却水と第２冷却水の２系統の冷却水が流れる、いわゆる２温式の熱交換器である。インタークーラ１５は、熱交換コア部６０と、かしめプレート７０，７１と、タンク７２，７３と、ダクトケース７４とを備えている。インタークーラ１５の各構成要素は基本的にはアルミニウム合金により形成されている。

熱交換コア部６０は略直方体状に形成されている。熱交換コア部６０は過給吸気と冷却水との間で熱交換を行う部分である。熱交換コア部６０は、複数の流路形成プレート部材６１により構成されている。
複数の流路形成プレート部材６１は、図中に矢印Ｚで示される方向に所定の間隔を空けて積層配置されている。各流路形成プレート部材６１は、板状の第１プレート片６１０及び第２プレート片６１１を接合させることで構成されている。各流路形成プレート部材６１の間に形成される隙間には、図中に矢印Ｙで示される方向に過給吸気が流れる。矢印Ｙで示される方向は、矢印Ｚで示される方向に直交する方向である。

以下では、矢印Ｚで示される方向を「プレート積層方向Ｚ」と称し、矢印Ｙで示される方向を「吸気流れ方向Ｙ」と称する。また、プレート積層方向Ｚ及び吸気流れ方向Ｙの両方に直交する方向Ｘは熱交換コア部６０の長手方向となっている。そのため、矢印Ｘで示される方向を「熱交換部長手方向Ｘ」と称する。

図３に示されるように、第１プレート片６１０は板状の部材からなる。第１プレート片６１０には第１凹部６１０ａ及び第２凹部６１０ｂが形成されている。第１凹部６１０ａは、熱交換部長手方向Ｘにおける第１プレート片６１０の一端部から他端部まで直線状に延びるように形成されており、いわゆるＩフローの形状を有している。

第２凹部６１０ｂは、第１凹部６１０ａに対して吸気流れ方向Ｙの下流側に配置されている。第２凹部６１０ｂは、熱交換部長手方向Ｘに直線状に延びるように形成される２つの直線部Ｗ１２１，Ｗ１２２と、それらの一端部を連通するように形成される転向部Ｗ１２３とを備えており、いわゆるＵフローの形状を有している。

図３に示される第１プレート片６１０には、図２に示されるように第２プレート片６１１が組み付けられる。これにより、第１プレート片６１０の第１凹部６１０ａと第２プレート片６１１とにより第１流路Ｗ１１が形成されるとともに、第１プレート片６１０の第２凹部６１０ｂと第２プレート片６１１とにより第２流路Ｗ１２が形成される。

図２に示されるように、熱交換コア部６０には、各流路形成プレート部材６１の第１流路Ｗ１１の一端部を連通するように第１分配タンク空間Ｔ１１がプレート積層方向Ｚに延びるように形成されるとともに、各流路形成プレート部材６１の第１流路Ｗ１１の他端部を連通するように第１集合タンク空間Ｔ１２がプレート積層方向Ｚに延びるように形成されている。また、熱交換コア部６０には、各流路形成プレート部材６１の第２流路Ｗ１２の一端部を連通するように第２分配タンク空間Ｔ２１がプレート積層方向Ｚに延びるように形成されるとともに、各流路形成プレート部材６１の第２流路Ｗ１２の他端部を連通するように第２集合タンク空間Ｔ２２がプレート積層方向Ｚに延びるように形成されている。

ダクトケース７４は、２つの板材を組み付けることで構成される筒状の部材であって、熱交換コア部６０の周囲を囲うように配置されている。ダクトケース７４には、熱交換コア部６０の第１分配タンク空間Ｔ１１に連通される第１流入パイプ７４０、及び熱交換コア部６０の第１集合タンク空間Ｔ１２に連通される第１流出パイプ７４１が設けられている。また、ダクトケース７４には、熱交換コア部６０の第２分配タンク空間Ｔ２１に連通される第２流入パイプ７４２、及び熱交換コア部６０の第２集合タンク空間Ｔ２２に連通される第２流出パイプ７４３が設けられている。

流入側かしめプレート７０は、ダクトケース７４の一端に形成される開口部分の外縁に固定されている。この流入側かしめプレート７０に流入側タンク７２がかしめられることにより、流入側タンク７２が流入側かしめプレート７０を介してダクトケース７４に固定されている。流出側かしめプレート７１は、ダクトケース７４の他端に形成される開口部分の外縁に固定されている。この流出側かしめプレート７１に流出側タンク７３がかしめられることにより、流出側タンク７３が流出側かしめプレート７１を介してダクトケース７４に固定されている。

このような構成からなるインタークーラ１５では、図１に示される第１冷却回路３０の第１冷却水が第１流入パイプ７４０に流入するとともに、第２冷却回路４０の第２冷却水が第２流入パイプ７４２に流入する。第１流入パイプ７４０に流入した第１冷却水は第１分配タンク空間Ｔ１１を通じて各流路形成プレート部材６１の第１流路Ｗ１１に分配される。これにより第１流路Ｗ１１には図３に矢印で示されるように第１冷却水が流れる。各流路形成プレート部材６１の第１流路Ｗ１１を流れた第１冷却水は第１集合タンク空間Ｔ１２にて集められた後、第１流出パイプ７４１から排出される。また、第２流入パイプ７４２に流入した第２冷却水は第２分配タンク空間Ｔ２１を通じて各流路形成プレート部材６１の第２流路Ｗ１２に分配される。これにより第２流路Ｗ１２には図３に矢印で示されるように第２冷却水が流れる。各流路形成プレート部材６１の第２流路Ｗ１２を流れた第２冷却水は第２集合タンク空間Ｔ２２にて集められた後、第２流出パイプ７４３から排出される。

また、インタークーラ１５では、流入側タンク７２の開口部７２ａに過給吸気が流入する。流入側タンク７２に流入した過給吸気は、ダクトケース７４の内部において各流路形成プレート部材６１の間に形成される隙間を流れて流出側タンク７３に流入した後、流出側タンク７３の開口部７３ａから排出される。各流路形成プレート部材６１の隙間を過給吸気が流れる際に、各流路形成プレート部材６１の第１流路Ｗ１１を流れる第１冷却水と過給吸気との間で熱交換が行われるとともに、各流路形成プレート部材６１の第２流路Ｗ１２を流れる第２冷却水と過給吸気との間で熱交換が行われることにより、過給吸気が冷却される。

図２に示されるように、インタークーラ１５では、熱交換コア部６０において第１流路Ｗ１１が形成されている部分により、第１冷却水と過給吸気との間で熱交換を行うことにより過給吸気を冷却する第１冷却部８１が構成されている。また、熱交換コア部６０において第２流路Ｗ１２が形成されている部分により、第２冷却水と過給吸気との間で熱交換を行うことにより過給吸気を冷却する第２冷却部８２が構成されている。図２に示されるように、第１冷却部８１は、吸気流れ方向Ｙにおいて第２冷却部８２よりも上流側に配置されている。本実施形態では、第１流路Ｗ１１が、第１冷却部８１において過給吸気と熱交換可能な部分に設けられ、第１冷却水が流れる流路に相当する。また、第２流路Ｗ１２が、第２冷却部８２において過給吸気と熱交換可能な部分に設けられ、第２冷却水が流れる流路に相当する。

以上説明した本実施形態の冷却システム５０によれば、以下の（１）〜（３）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）本実施形態の冷却システム５０では、インタークーラ１５の第１冷却部８１だけでなく第２冷却部８２でも過給吸気を冷却することができるため、冷却部が一つだけの場合と比較すると、各冷却部８１，８２が過給吸気から吸収すべき熱量を減少させることができる。換言すれば、過給吸気から吸収すべき熱量を第１冷却部８１及び第２冷却部８２に分散させることができる。これにより、各冷却部８１，８２を流れる冷却水が沸騰し難くなる。そのため、冷却水の沸騰に起因するインタークーラ１５の腐食を抑制することができる。特に、第１冷却部８１には、防錆剤を含まない第１冷却水が流れているため、上記の「発明が解決しようとする課題」で説明した通り、第１冷却水が沸騰した際に腐食し易い。本実施形態の冷却システム５０では、このような第１冷却水の沸騰に起因する第１冷却部８１の腐食を特に効果的に抑制することができる。

（２）冷却システム５０では、第１冷却部８１及び第２冷却部８２が一体化されたインタークーラ１５が用いられている。このような構成によれば、第１冷却部８１及び第２冷却部８２が別々に設けられている場合と比較すると、部品点数の増加を回避することができる。

（３）第１冷却部８１は、吸気流れ方向Ｙにおいて第２冷却部８２よりも上流側に配置されている。この構成によれば、より高温の第１冷却水が流れる第１冷却部８１において過給吸気の粗熱を取り除いた後、その粗熱が取り除かれた過給吸気が、より低温の第２冷却水が流れる第２冷却部８２において冷却されるようになる。これにより、より効果的に過給吸気を冷却することが可能となる。

（変形例）
次に、第１実施形態の冷却システム５０の変形例について説明する。
本変形例のインタークーラ１５では、第１プレート片６１０が図４に示されるように形成されている。図４に示されるように、この第１プレート片６１０の第２凹部６１０ｂは、熱交換部長手方向Ｘに直線状に延びるように形成される２つの直線部Ｗ１２１，Ｗ１２２と、各直線部の両端部をそれぞれ連通するように形成される連通部Ｗ１２４，Ｗ１２５とを備えている。一方の直線部Ｗ１２１の両端部には、第２分配タンク空間Ｔ２１を形成するための貫通孔と、第１連通空間Ｔ２３を形成するための貫通孔とがそれぞれ形成されている。熱交換コア部６０では、第１連通空間Ｔ２３が各流路形成プレート部材６１の直線部Ｗ１２１の一端部を連通するようにプレート積層方向Ｚに延びるように形成されている。他方の直線部Ｗ１２２の両端には、第２連通空間Ｔ２４を形成するための貫通孔と、第２集合タンク空間Ｔ２２を形成するための貫通孔とが形成されている。熱交換コア部６０では、第２連通空間Ｔ２４が各流路形成プレート部材６１の直線部Ｗ１２２の一端部を連通するようにプレート積層方向Ｚに延びるように形成されている。

本変形例のインタークーラ１５では、図４に矢印で示されるように第２流路Ｗ１２に第２冷却水が流れる。すなわち、第２分配タンク空間Ｔ２１から第２流路Ｗ１２に流入した第２冷却水は、直線部Ｗ１２１を流れるものと、連通部Ｗ１２４を通じて直線部Ｗ１２２を流れるものとに分かれる。したがって、第２冷却水は直線部Ｗ１２１及び直線部Ｗ１２２を並列に流れる。直線部Ｗ１２１を流れた冷却水は連通部Ｗ１２５を通じて第２集合タンク空間Ｔ２２に流入する。また、直線部Ｗ１２２を流れた冷却水も第２集合タンク空間Ｔ２２に流入する。したがって、本実施形態のインタークーラ１５では、第２流路Ｗ１２が第１流路Ｗ１１と同様にＩフローの形状を有している。

このように、本実施形態のインタークーラ１５では、第１流路Ｗ１１が、第１冷却水が転向することなく流れる流路構造を有するとともに、第２流路Ｗ１２が、第２冷却水が転向することなく流れる流路構造を有している。これにより、図３に示されるように第２流路Ｗ１２がＵフローの形状を有している場合と比較すると、第２冷却水の通水抵抗を減少させることができる。結果として、図１に示されるポンプ４２の出力を低下させることができるため、例えばポンプ４２を小型化することが可能となる。

なお、第１流路Ｗ１１における第１冷却水の流れ方向は、例えば図５に示されるように逆方向であってもよい。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の冷却システム５０について説明する。以下、第１実施形態の冷却システム５０との相違点を中心に説明する。

図６に示されるように、本実施形態の冷却システム５０では、第２冷却回路４０にオイルクーラ４４が更に配置されている。燃料電池車両１０では、その動力源である電動モータの温度が所定温度以上にならないように、例えばトランスアクスルケース内のオイルを冷却媒体として用いることにより電動モータの冷却を行うことがある。オイルクーラ４４は、この電動モータの冷却性能を確保するためのオイルと、第２冷却回路４０を循環する第２冷却水との間で熱交換を行うことにより、オイルを冷却する。オイルクーラ４４は、インタークーラ１５に対して第２冷却水の流れ方向の下流側に配置されている。本実施形態では、電動モータが、燃料電池車両に搭載される機器に相当する。

以上説明した本実施形態の冷却システム５０によれば、以下の（４）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
（４）オイルクーラ４４によりオイルを冷却することができるため、電動モータの冷却性能を確保することができる。また、燃料電池車両１０の始動時には、インバータ４３及びインタークーラ１５を流れることにより温度の上昇した第２冷却水をオイルクーラ４４に供給することができるため、より早期にオイルを昇温させることができる。これにより、電動モータのフリクションロスを低減できるため、燃料電池車両１０の燃費を改善することができる。

（第１変形例）
次に、第２実施形態の冷却システム５０の第１変形例について説明する。
図７に示されるように、本変形例の第２冷却回路４０では、インバータ４３とインタークーラ１５との間にオイルクーラ４４が配置されている。また、インタークーラ１５に対して第２冷却水の流れ方向の下流側にはヒータコア４５が配置されている。ヒータコア４５は、燃料電池車両１０に搭載される空調装置の構成要素の一つである。空調装置は、空調ダクト内を流れる空調空気を加熱又は冷却するとともに、この加熱又は冷却された空調空気を車室内に送風することにより車室内の暖房又は冷房を行う装置である。ヒータコア４５は、空調ダクトに設けられ、空調ダクト内を流れる空調空気と第２冷却水との間で熱交換を行うことにより空調空気を加熱する。

このような構成によれば、インバータ４３、オイルクーラ４４、及びインタークーラ１５を流れることにより加熱された第２冷却水をヒータコア４５に供給できるため、高温の第２冷却水を熱源として空調装置の暖房機能に活用することができる。
（第２変形例）
次に、第２実施形態の冷却システム５０の第２変形例について説明する。

図８に示されるように、本変形例の第２冷却回路４０は、インバータ４３を冷却するための冷却回路とは別のものであって、インタークーラ１５に第２冷却水を供給するための専用の回路となっている。このような構成によれば、インバータ４３を冷却するための冷却回路と、インタークーラ１５を冷却するための第２冷却回路４０とが独立しているため、インバータ４３の冷却回路の熱バランスを崩すことなく、過給吸気を冷却することができる。

（第３変形例）
次に、第２実施形態の冷却システム５０の第３変形例について説明する。
図９に示されるように、本変形例の冷却システム５０では、第１冷却回路３０にヒータコア４５が設けられている点で、図７に示される冷却システム５０と異なる。

このような構成であっても、第２実施形態の冷却システム５０と同一又は類似の作用及び効果を奏することができる。
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の冷却システム５０について説明する。以下、第１実施形態の冷却システム５０との相違点を中心に説明する。

図１０に示されるように、本実施形態の冷却システム５０は一つの冷却回路３０のみを有している。冷却回路３０は、燃料電池スタック１１、インタークーラ１５、メインラジエータ３１、及びポンプ３２の他、第１サブラジエータ３３及び第２サブラジエータ３４を有している。本実施形態では、メインラジエータ３１、第１サブラジエータ３３、及び第２サブラジエータ３４が熱交換部に相当する。

ポンプ３２は主流路Ｗ２１に配置されている。ポンプ３２は、主流路Ｗ２１を流れる冷却水を吸入して圧送する。主流路Ｗ２１の下流側の部分は２つの流路Ｗ２２０，Ｗ２２１に分岐している。一方の分岐流路Ｗ２２０には燃料電池スタック１１が配置されている。他方の分岐流路Ｗ２２１は流路Ｗ２２２，Ｗ２２３に更に分岐している。これらの分岐流路Ｗ２２２，Ｗ２２３にはインタークーラ１５の第１冷却部８１及び第２冷却部８２がそれぞれ配置されている。本実施形態のインタークーラ１５では、第１冷却部８１及び第２冷却部８２のそれぞれの流路幅に差異を設けることにより、第２冷却部８２を流れる冷却水の流速よりも、第１冷却部８１を流れる冷却水の流速の方が速くなっている。分岐流路Ｗ２２０，Ｗ２２２，Ｗ２２３のそれぞれの下流側の部分は互いに合流して主流路Ｗ２３に接続されている。

主流路Ｗ２３の下流側の部分は３つの流路Ｗ２４０〜Ｗ２４２に分岐している。分岐流路Ｗ２４０〜Ｗ２４２にはメインラジエータ３１、第１サブラジエータ３３、及び第２サブラジエータ３４がそれぞれ配置されている。
メインラジエータ３１は、例えば燃料電池車両１０のグリル開口部の後方に配置されている。メインラジエータ３１は、その内部を流れる冷却水と、グリル開口部から取り込まれる空気との間で熱交換を行うことにより、分岐流路Ｗ２４０を流れる冷却水を冷却する。

第１サブラジエータ３３及び第２サブラジエータ３４は、メインラジエータ３１よりも小型のラジエータであり、メインラジエータ３１の設置スペースよりも狭いスペースに配置することが可能である。第１サブラジエータ３３及び第２サブラジエータ３４は、例えば燃料電池車両１０のタイヤハウスに配置される。第１サブラジエータ３３は、その内部を流れる冷却水と、タイヤハウスを流れる空気との間で熱交換を行うことにより、分岐流路Ｗ２４１を流れる冷却水を冷却する。同様に、第２サブラジエータ３４は、その内部を流れる冷却水と、タイヤハウスを流れる空気との間で熱交換を行うことにより、分岐流路Ｗ２４２を流れる冷却水を冷却する。

分岐流路Ｗ２４０〜２４２のそれぞれの下流側の部分は、互いに合流して主流路Ｗ２１に接続されている。
次に、本実施形態の冷却システム５０の動作例について説明する。

本実施形態の冷却システム５０では、各ラジエータ３１，３３，３４で冷却された冷却水が分岐流路Ｗ２４０〜Ｗ２４２のそれぞれの下流側の部分で合流して主流路Ｗ２１に流入する。主流路Ｗ２１を流れる冷却水は、主流路２１の下流側の部分で分岐流路Ｗ２２０，Ｗ２２１にそれぞれ分配される。一方の分岐流路Ｗ２２０に分配された冷却水は燃料電池スタック１１の冷却に利用される。他方の分岐流路Ｗ２２１に分配された冷却水は、分岐流路Ｗ２２１の下流側の部分で分岐流路Ｗ２２２，Ｗ２２３に更に分配される。分岐流路Ｗ２２２，Ｗ２２３に分配された冷却水はインタークーラ１５の第１冷却部８１及び第２冷却部８２にそれぞれ流入することにより、過給吸気の冷却に利用される。

このように、本実施形態の冷却システム５０は、各ラジエータ３１，３３，３４で冷却された冷却水を燃料電池スタック１１、インタークーラ１５の第１冷却部８１、及び第２冷却部８２に並列に分配する流路Ｗ２１，Ｗ２２０〜Ｗ２２２を有する。このような構成であっても、上記の（１）に示される作用及び効果を得ることができる。

また、インタークーラ１５では、上述の通り、第２冷却部８２を流れる冷却水の流速よりも、第１冷却部８１を流れる冷却水の流速の方が速い。そのため、第１冷却部８１では、高温の過給吸気との熱交換により冷却水の温度が上がり易いものの、沸騰する前に冷却水が第１冷却部８１を通過することができる。よって、冷却水の沸騰に起因する第１冷却部の腐食を、より的確に抑制することができる。

（第１変形例）
次に、第３実施形態の冷却システム５０の第１変形例について説明する。
図１１に示されるように、本変形例の冷却システム５０では、主流路Ｗ２１の下流側の部分で分岐された流路Ｗ２２０，Ｗ２２１のうち、一方の分岐流路Ｗ２２０に燃料電池スタック１１が配置され、他方の分岐流路Ｗ２２１にインタークーラ１５の第２冷却部８２が配置されている。

分岐流路Ｗ２２０の下流側の部分は流路Ｗ２２４，２２５に更に分岐している。一方の分岐流路Ｗ２２４にはインタークーラ１５の第１冷却部８１が配置されている。分岐流路Ｗ２２１，Ｗ２２４，Ｗ２２５のそれぞれの下流側の部分は、互いに合流して主流路Ｗ２３に接続されている。

次に、本変形例の冷却システム５０の動作例について説明する。
本変形例の冷却システム５０では、主流路Ｗ２１を流れる冷却水が主流路２１の下流側の部分で分岐流路Ｗ２２０，Ｗ２２１にそれぞれ分配される。一方の分岐流路Ｗ２２０に分配された冷却水は燃料電池スタック１１の冷却に利用される。他方の分岐流路Ｗ２２１に分配された冷却水は、インタークーラ１５の第２冷却部８２に流入することにより、過給吸気の冷却に利用される。

燃料電池スタック１１の冷却に利用された冷却水は、分岐流路Ｗ２２０の下流側の部分で分岐流路Ｗ２２４，Ｗ２２５に更に分配される。一方の分岐流路Ｗ２２４に分配された冷却水は、インタークーラ１５の第１冷却部８１に流入することにより、過給吸気の冷却に利用される。他方の分岐流路Ｗ２２５は、分岐流路Ｗ２２０を流れる冷却水のうち、インタークーラ１５の第１冷却部８１に供給することができない余剰分の冷却水を流すための流路である。

このように、本変形例の冷却システム５０は、各ラジエータ３１，３３，３４で冷却された冷却水を燃料電池スタック１１及びインタークーラ１５の第２冷却部８２に並列に分配する流路Ｗ２１，Ｗ２２０，Ｗ２２１と、燃料電池スタック１１を通過した冷却水をインタークーラ１５の第１冷却部８１に流す流路Ｗ２２４とを有する。このような構成であっても、上記の（１）に示される作用及び効果を得ることができる。

また、本変形例の冷却システム５０では、分岐流路Ｗ２２１を介してインタークーラ１５の第２冷却部８２に供給される冷却水の流量と比較すると、分岐流路Ｗ２２０を介して燃料電池スタック１１に供給される冷却水の流量の方が大きい。結果的に、インタークーラ１５の第２冷却部８２に供給される冷却水の流量よりも、第１冷却部８１に供給される冷却水の流量の方が大きくなる。これにより、第１冷却部８１では、高温の過給吸気と冷却水との間で熱交換が行われたとしても、冷却水が沸騰し難い。よって、冷却水の沸騰に起因する第１冷却部の腐食を、より的確に抑制することができる。

（第２変形例）
次に、第３実施形態の冷却システム５０の第２変形例について説明する。
図１２に示されるように、本変形例の冷却システム５０では、ポンプ３２が主流路Ｗ２５に配置されている。主流路Ｗ２５の下流側の部分は２つの流路Ｗ２６，Ｗ２７に分岐している。一方の分岐流路Ｗ２６には第２サブラジエータ３４、インタークーラ１５の第２冷却部８２が順に配置されている。他方の分岐流路Ｗ２７の下流側の部分は流路Ｗ２７０，Ｗ２７１に更に分岐している。一方の分岐流路Ｗ２７０にはメインラジエータ３１が配置されている。他方の分岐流路Ｗ２７１には第１サブラジエータ３３が配置されている。本実施形態では、メインラジエータ３１及び第１サブラジエータ３３が第１熱交換部に相当し、第２サブラジエータ３４が第２熱交換部に相当する。

分岐流路Ｗ２７０，Ｗ２７１のそれぞれの下流側の部分は互いに合流して流路Ｗ２８に接続されている。流路Ｗ２８の下流側の部分は流路Ｗ２８０，Ｗ２８１に分岐している。一方の分岐流路Ｗ２８０には燃料電池スタック１１が配置されている。他方の分岐流路Ｗ２８１にはインタークーラ１５の第１冷却部８１が配置されている。分岐流路Ｗ２８０，Ｗ２８１のそれぞれの下流側の部分は互いに合流して流路Ｗ２９に接続されている。流路Ｗ２９及び流路Ｗ２６のそれぞれの下流側の部分は互いに合流して主流路Ｗ２５に接続されている。

なお、サブラジエータ３３，３４の大きさよりもメインラジエータ３１の大きさの方が大きいため、サブラジエータ３３，３４を流れる冷却水の流速よりも、メインラジエータ３１を流れる冷却水の流速の方が速い。そのため、冷却水の流速が速いメインラジエータ３１では、サブラジエータ３３，３４と比較すると、空気との熱交換量の少ない冷却水が下流側に流れ易い。結果的に、冷却システム５０では、第２サブラジエータ３４の下流側の冷却水の温度よりも、流路Ｗ２８を流れる冷却水の温度の方が高くなっている。換言すれば、インタークーラ１５の第２冷却部８２に流入する冷却水の温度よりも、第１冷却部８１に流入する冷却水の温度の方が高くなっている。また、インタークーラ１５では、第２冷却部８２を流れる冷却水の流速よりも、第１冷却部８１を流れる冷却水の流速の方が速くなっている。

次に、本実施形態の冷却システム５０の動作例について説明する。
本変形例の冷却システム５０では、主流路Ｗ２５を流れる冷却水は、主流路Ｗ２５の下流側の部分で分岐流路Ｗ２６，Ｗ２７にそれぞれ分配される。一方の分岐流路Ｗ２６に分配された冷却水は、第２サブラジエータ３４を流れることにより冷却された後、インタークーラ１５の第２冷却部８２に流入することで過給吸気の冷却に利用される。他方の分岐流路Ｗ２７に分配された冷却水は分岐流路Ｗ２７０，Ｗ２７１に更に分配される。一方の分岐流路Ｗ２７０に分配された冷却水は、メインラジエータ３１において冷却される。他方の分岐流路Ｗ２７１に分配された冷却水は、第１サブラジエータ３３において冷却される。

メインラジエータ３１及び第１サブラジエータ３３のそれぞれで冷却された冷却水は、流路Ｗ２８で合流した後、分岐流路Ｗ２８０，Ｗ２８１にそれぞれ分配される。一方の分岐流路Ｗ２８０に分配された冷却水は燃料電池スタック１１の冷却に利用される。他方の分岐流路Ｗ２８１に分配された冷却水は、インタークーラ１５の第１冷却部８１に流入することにより過給吸気の冷却に利用される。

このように、本変形例の冷却システム５０は、メインラジエータ３１及び第１サブラジエータ３３において冷却された冷却水をインタークーラ１５の第１冷却部８１及び燃料電池スタック１１に並列に分配する流路Ｗ２８，Ｗ２８０，Ｗ２８１と、第２サブラジエータ３４において冷却された冷却水をインタークーラ１５の第２冷却部８２に流す流路Ｗ２６とを有する。このような構成であっても、上記の（１）に示される作用及び効果を得ることができる。

また、本変形例のインタークーラ１５では、第２冷却部８２を流れる冷却水の流速よりも、第１冷却部８１を流れる冷却水の流速の方が速い。そのため、第１冷却部８１では、高温の過給吸気との熱交換により冷却水の温度が上がり易いものの、沸騰する前に冷却水が第１冷却部８１を通過することができる。よって、冷却水の沸騰に起因する第１冷却部の腐食を、より的確に抑制することができる。

＜他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第２実施形態の冷却システム５０では、第２冷却回路４０に、オイルクーラ４４やヒータコア４５とは異なる熱交換器が更に設けられていてもよい。

・各実施形態の冷却システム５０では、第１冷却部８１及び第２冷却部８２が一体化されたインタークーラ１５に代えて、第１冷却部８１に対応した熱交換器と、第２冷却部８２に対応した熱交換器とが別々に設けられていてもよい。
・第１冷却部８１は、吸気流れ方向Ｙにおいて第２冷却部８２よりも下流側に配置されていてもよい。

・第１冷却部８１を流れる第１冷却水の温度は、第２冷却部８２を流れる第２冷却水の温度よりも高いため、第１実施形態の冷却システム５０のように、第１冷却部８１が吸気流れ方向Ｙにおいて第２冷却部８２よりも上流側に配置されている場合、第１冷却部８１を流れる第１冷却水が沸騰し易い懸念がある。そのため、第１冷却部８１は、吸気流れ方向Ｙにおいて第２冷却部８２よりも下流側に配置されていてもよい。この構成によれば、より温度の低い第２冷却水が流れる第２冷却部８２で過給吸気が冷却された後に、その冷却された過給吸気が第１冷却部８１を流れるため、第１冷却部を流れる第１冷却水が沸騰し難くなる。よって、第１冷却水の沸騰に起因する第１冷却部８１の腐食をより効果的に抑制することができる。

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Ｗ１１：第１流路
Ｗ１２：第２流路
Ｗ２１：主流路（流路、第１流路）
Ｗ２６：分岐流路（第２流路）
Ｗ２８：流路（第１流路）
Ｗ２２０：分岐流路（流路、第１流路）
Ｗ２２１：分岐流路（流路、第１流路）
Ｗ２２２：分岐流路（流路）
Ｗ２２４：分岐流路（第２流路）
Ｗ２８０，Ｗ２８１：分岐流路（第１流路）
１０：燃料電池車両
１１：燃料電池スタック
１４：過給機
３０：第１冷却回路
３１：ラジエータ（熱交換部、第１熱交換部）
３３：第１サブラジエータ（熱交換部、第１熱交換部）
３４：第２サブラジエータ（熱交換部、第２熱交換部）
４０：第２冷却回路
４４：オイルクーラ
４５：ヒータコア
４３：インバータ
５０：冷却システム
８１：第１冷却部
８２：第２冷却部

Claims (12)

1. 燃料電池スタック（１１）に導入される吸気を過給する過給機（１４）を有する燃料電池車両（１０）に設けられ、前記過給機により過給された過給吸気を冷却する冷却システムであって、
   前記燃料電池スタックを冷却するための第１冷却水が循環する第１冷却回路（３０）と、
   前記第１冷却水とは異なる第２冷却水が循環する第２冷却回路（４０）と、
   前記第１冷却回路に設けられ、前記第１冷却水と前記過給吸気との間で熱交換を行うことにより前記過給吸気を冷却する第１冷却部（８１）と、
   前記第２冷却回路に設けられ、前記第２冷却水と前記過給吸気との間で熱交換を行うことにより前記過給吸気を冷却する第２冷却部（８２）と、を備える
   燃料電池車両の冷却システム。
2. 前記第１冷却部及び前記第２冷却部が一体化されている
   請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記第２冷却回路には、前記燃料電池車両に搭載される機器を流れるオイルと前記第２冷却水との間で熱交換を行うことによりオイルを冷却するオイルクーラ（４４）が設けられている
   請求項１又は２に記載の冷却システム。
4. 前記第１冷却回路には、車室内に送風される空調空気と前記第１冷却水との間で熱交換を行うことにより空調空気を加熱するヒータコア（４５）が設けられている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却システム。
5. 前記第２冷却回路には、車室内に送風される空調空気と前記第２冷却水との間で熱交換を行うことにより空調空気を加熱するヒータコア（４５）が設けられている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却システム。
6. 前記第２冷却回路は、前記燃料電池車両に搭載されるモータに用いられるインバータに前記第２冷却水を循環させることにより前記インバータ（４３）を冷却するものであって、
   前記第１冷却部は、前記過給吸気の流れ方向において前記第２冷却部よりも上流側に配置されている
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷却システム。
7. 前記第２冷却回路は、前記燃料電池車両に搭載されるモータに用いられるインバータに前記第２冷却水を循環させることにより前記インバータ（４３）を冷却するものであって、
   前記第１冷却部は、前記過給吸気の流れ方向において前記第２冷却部よりも下流側に配置されている
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷却システム。
8. 前記第１冷却部において前記過給吸気と熱交換可能な部分に設けられ、前記第１冷却水が流れる流路を第１流路（Ｗ１１）とし、
   前記第２冷却部において前記過給吸気と熱交換可能な部分に設けられ、前記第２冷却水が流れる流路を第２流路（Ｗ１２）とするとき、
   前記第１流路は、前記第１冷却水が転向することなく流れる流路構造を有し、
   前記第２流路は、前記第２冷却水が転向することなく流れる流路構造を有している
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷却システム。
9. 燃料電池スタック（１１）に導入される吸気を過給する過給機（１４）を有する燃料電池車両に設けられ、前記過給機により過給された過給吸気を冷却する冷却システムであって、
   前記燃料電池スタックを冷却するための冷却水が循環する冷却回路（３０）と、
   前記冷却回路に設けられ、前記冷却水と前記過給吸気との間で熱交換を行うことにより前記過給吸気を冷却する第１冷却部（８１）及び第２冷却部（８２）と、を備える
   燃料電池車両の冷却システム。
10. 前記冷却回路に設けられ、空気との熱交換により冷却水を冷却する熱交換部（３１，３３，３４）を更に備え、
    前記冷却回路は、
    前記熱交換部において冷却された冷却水を前記燃料電池スタック、前記第１冷却部、及び前記第２冷却部に並列に分配する流路（Ｗ２１，Ｗ２２０〜Ｗ２２２）を有する
    請求項９に記載の燃料電池車両の冷却システム。
11. 前記冷却回路に設けられ、空気との熱交換により冷却水を冷却する熱交換部（３１，３３，３４）を更に備え、
    前記冷却回路は、
    前記熱交換部において冷却された冷却水を前記燃料電池スタック及び前記第２冷却部に並列に分配する第１流路（Ｗ２１，Ｗ２２０，Ｗ２２１）と、
    前記燃料電池スタックを通過した冷却水を前記第１冷却部に流す第２流路（Ｗ２２４）と、を備える
    請求項９に記載の燃料電池車両の冷却システム。
12. 前記冷却回路において並列に設けられ、空気との熱交換により冷却水を冷却する第１熱交換部（３１，３３）及び第２熱交換部（３４）を更に備え、
    前記冷却回路は、
    前記第１熱交換部において冷却された冷却水を前記第１冷却部及び前記燃料電池スタックに並列に分配する第１流路（Ｗ２８，Ｗ２８０，Ｗ２８１）と、
    前記第２熱交換部において冷却された冷却水を前記第２冷却部に流す第２流路（Ｗ２６）と、を有する
    請求項９に記載の燃料電池車両の冷却システム。

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