JP2021169817A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷却対象のそれぞれに適した温度の熱媒体を供給することのできる冷却システム、を提供する。【解決手段】冷却システム１０が搭載される車両ＭＶには、冷却対象であるインタークーラー３１０及びインバーター３２０がそれぞれ搭載されている。冷却システム１０は、空気との熱交換により熱媒体の温度を低下させる低温用サブラジエータ２１０及び低温用メインラジエータ２２０を備える。冷却システム１０は、インタークーラー３１０には、低温用サブラジエータ２１０及び低温用メインラジエータ２２０の両方を通った熱媒体が供給され、インバーター３２０には、低温用サブラジエータ２１０を通り且つ低温用メインラジエータ２２０を通らなかった熱媒体が供給されるように構成されている。【選択図】図１

Description

本開示は冷却システムに関する。

例えば車両には、車両の各部を冷却するための冷却システムが搭載される。例えば、ターボチャージャーを搭載する内燃機関を有する車両の場合には、内燃機関や過給空気等が冷却システムによって冷却される。また、回転電機を有する電動車両の場合には、回転電機やインバーター等が冷却システムによって冷却される。冷却システムは、冷却水などの熱媒体を車両内で循環させることにより、内燃機関等の冷却対象を冷却する。冷却対象から熱を奪い高温となった熱媒体は、ラジエータを通る際において空気との熱交換によりその温度を低下させた後、再び冷却対象の冷却に供される。

一般に、冷却システムにおいて熱媒体が循環する経路は、内燃機関のような比較的高温の冷却対象を冷却するための高温用経路と、インバーターのような比較的低温の冷却対象を冷却するための低温用経路に分けて構成されることが多い。

下記特許文献１には、インタークーラーと、空調用のコンデンサと、のそれぞれを、低温用経路を循環する熱媒体によって冷却する構成の冷却システムについて記載されている。このように、低温用経路においては、当該経路に沿って複数の冷却対象が配置され、これらが共通の熱媒体によって冷却されるのが一般的となっている。

米国特許出願公開第２０１５／０２７５７４２号明細書

上記特許文献１に記載されている冷却システムでは、低温用経路を構成する熱媒体の流路の途中が２つに分岐しており、一方の流路にインタークーラーが配置され、他方の流路のコンデンサが配置されている。つまり、冷却対象である２つの機器が、熱媒体の流路において互いに並列となるように配置されている。このような構成においては、一方の冷却対象に流入する熱媒体の温度と、他方の冷却対象に流入する熱媒体の温度とが、互いに同一の温度となる。

しかしながら、冷却対象である機器の適温範囲は、機器ごとに異なるのが一般的である。例えば車両において、過給空気は、インタークーラーによって冷却し温度を下げるほど内燃機関の出力性能を向上させ得る一方で、インバーターは、温度を下げ過ぎると正常に動作し得なくなってしまう。この例において、それぞれの機器に到達する熱媒体の温度（つまり共通の温度）を設定するにあたっては、インバーターが正常に動作し得る範囲の温度に設定する必要がある。この場合、インタークーラーについては、更に温度を下げてその性能を向上させる余地があるにも拘らず、インバーターに合わせた温度の熱媒体をインタークーラーに供給しなければならない。このため、車両の各部を、それぞれ最適な効率で冷却することは難しい。

このように、従来の冷却システムにおいては、冷却対象のそれぞれに適した温度の熱媒体を供給することに関し、更なる改良の余地があった。

本開示は、冷却対象のそれぞれに適した温度の熱媒体を供給することのできる冷却システム、を提供することを目的とする。

本開示に係る冷却システムの１つの態様は、車両（ＭＶ）用の冷却システム（１０）である。冷却システムが設けられる車両には、冷却対象である第１被冷却部（３１０）及び第２被冷却部（３２０）がそれぞれ搭載されている。この冷却システムは、空気との熱交換により熱媒体の温度を低下させる第１熱交換部（２１０）及び第２熱交換部（２２０）を備えており、第１被冷却部には、第１熱交換部及び第２熱交換部の両方を通った熱媒体が供給され、第２被冷却部には、第１熱交換部を通り且つ第２熱交換部を通らなかった熱媒体が供給されるように構成されている。

本開示に係る冷却システムのもう１つの態様は、燃料電池装置（ＦＣＳ）用の冷却システム（２０）である。冷却システムが設けられる燃料電池装置には、冷却対象である第１被冷却部（７３１）及び第２被冷却部（ＣＳ）がそれぞれ搭載されている。この冷却システムは、空気との熱交換により熱媒体の温度を低下させる第１熱交換部（７１０）及び第２熱交換部（７２０）を備えており、第１被冷却部には、第１熱交換部及び第２熱交換部の両方を通った熱媒体が供給され、第２被冷却部には、第１熱交換部を通り且つ第２熱交換部を通らなかった熱媒体が供給されるように構成されている。

上記いずれの構成においても、第１被冷却部に供給される熱媒体は、第１熱交換部を通る際に冷却されて温度を低下させた後、第２熱交換部を通る際に再び冷却されて更に温度を低下させてから、第１被冷却部に到達する。一方、第２被冷却部に供給される熱媒体は、第１熱交換部を通る際に冷却されて温度を低下させた後、第２熱交換部を通ることなく第２被冷却部に到達する。このため、第１被冷却部に供給される熱媒体の温度は、第２被冷却部に供給される熱媒体の温度よりも低くなる。

上記構成の冷却システムによれば、冷却対象である被冷却部ごとに、到達する熱媒体の温度を異ならせることが可能となる。このため、例えば、車両用のインタークーラーのように可能な限り低温で動作させるべき機器を第１被冷却部として配置し、車両用のインバーターのように中程度の温度で動作させるべき機器を第２被冷却部として配置すれば、冷却対象であるそれぞれの機器に、適した温度の熱媒体を供給することができる。

本開示によれば、冷却対象のそれぞれに適した温度の熱媒体を供給することのできる冷却システム、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る冷却システム、及び当該冷却システムを搭載した車両の構成を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る冷却システムの構成を模式的に示す図である。 図３は、第２実施形態に係る冷却システムが備える、熱交換器の構成を模式的に示す図である。 図４は、第２実施形態の変形例に係る冷却システムが備える、熱交換器の構成を模式的に示す図である。 図５は、第３実施形態に係る冷却システムの構成を模式的に示す図である。 図６は、第４実施形態に係る冷却システムの構成を模式的に示す図である。 図７は、第５実施形態に係る冷却システムの構成を模式的に示す図である。 図８は、第６実施形態に係る冷却システムが備える、インタークーラーの構成を模式的に示す図である。 図９は、比較例係る冷却システム、及び当該冷却システムを搭載した車両の構成を模式的に示す図である。 図１０は、第７実施形態に係る冷却システムの構成を模式的に示す図である。 図１１は、第８実施形態に係る冷却システムの構成を模式的に示す図である。 図１２は、第９実施形態に係る冷却システムの構成を模式的に示す図である。 図１３は、比較例に係る冷却システムの構成を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。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実施形態について説明する。本実施形態に係る冷却システム１０は、車両ＭＶに搭載され、車両ＭＶの各部を冷却するためのシステムとして構成されている。図１には、車両ＭＶ及び冷却システム１０の構成が模式的に示されている。

図１を参照しながら、車両ＭＶの構成について先ず説明する。車両ＭＶは、内燃機関ＥＧ及び回転電機ＭＧの両方を備えたハイブリッド車両として構成されている。図１では、車両ＭＶを上方側から見た上で、その内部構成が模式的に図示されている。同図における下側が車両の前方側であり、上側が車両の後方側である。以下では、図１に表記される方向に基づいて、「右」や「左」等の語を用いる。

内燃機関ＥＧは、燃料を内部で燃焼させることにより、車両ＭＶの走行用の駆動力を生じさせる装置である。車両ＭＶには、内燃機関ＥＧに対して過給された空気を送り込むためのターボチャージャー（不図示）等が搭載されている。内燃機関ＥＧ及びこれを動作させるためのシステムが、図１においてはエンジンシステムＥＧＳとして模式的に示されている。エンジンシステムＥＧＳには、内燃機関ＥＧやターボチャージャーの他、インタークーラー３１０が含まれている。インタークーラー３１０は、後述の冷却システム１０を循環する冷却水により、内燃機関ＥＧに供給される高温の空気を予め冷却するための装置である。つまり、インタークーラー３１０は、冷却システム１０の冷却対象の一つとなっている。

回転電機ＭＧは、所謂モータージェネレータであって、バッテリから供給される電力により、車両ＭＶの走行用の駆動力を生じさせる装置である。回転電機ＭＧ及びこれを動作させるためのシステムが、図１においてはＥＶシステムＥＶＳとして模式的に示されている。ＥＶシステムＥＶＳには、回転電機ＭＧやバッテリの他、インバーター３２０が含まれている。インバーター３２０は、バッテリからの電力を電力変換し、これを回転電機ＭＧに供給するための装置である。

回転電機ＭＧ及びインバーター３２０は、いずれも、動作中においてその温度を上昇させる。そこで、回転電機ＭＧ及びインバーター３２０は、上記のインタークーラー３１０と共に、冷却システム１０の冷却対象となっている。ＥＶシステムＥＶＳは、上記のエンジンシステムＥＧＳと共に、車両ＭＶの幅方向に沿って並ぶように配置される。

続いて、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る冷却システム１０の構成について説明する。尚、図２には、図１に示される構成のうち、冷却システム１０において冷却水が循環する経路のみを抜き出して更に模式化した図が示されている。

冷却システム１０は、配管１００と、ウォーターポンプ２５０と、低温用サブラジエータ２１０と、低温用メインラジエータ２２０と、を備えている。

配管１００は、熱媒体である冷却水を循環させるための配管である。配管１００は、冷却システム１０の冷却対象である各機器を冷却水が通るように、車両ＭＶの内部において引き回されている。本実施形態では先に述べたように、インタークーラー３１０とインバーター３２０とのそれぞれが冷却システム１０の冷却対象となっており、供給される冷却水によって冷却される。インタークーラー３１０は、本実施形態における「第１被冷却部」に該当する。インバーター３２０は、本実施形態における「第２被冷却部」に該当する。尚、本実施形態では、上記のようにインバーター３２０と共に回転電機ＭＧも冷却されるので、回転電機ＭＧ及びインバーター３２０の両方を「第２被冷却部」と解してもよい。

尚、配管１００を通り循環する熱媒体は、本実施形態のように冷却水であってもよいが、冷却水以外の流体であってもよい。

ウォーターポンプ２５０は、配管１００に沿って冷却水が循環するように、冷却水を送り出すためのポンプである。ウォーターポンプ２５０は、車両ＭＶの前方右側部分にあるタイヤハウスの前方となる位置に配置されている。その結果、ウォーターポンプ２５０は、車両ＭＶの内部のうち、右側端部寄りとなる位置に配置されている。

尚、ウォーターポンプ２５０が配置される位置は、冷却水を送り出して循環させることができる位置であれば、上記とは異なる位置であってもよい。例えば、配管１００のうち、低温用メインラジエータ２２０とインタークーラー３１０との間となる位置に、ウォーターポンプ２５０が配置されていてもよい。また、冷却システム１０に設けられるウォーターポンプ２５０の数は、２つ以上であってもよい。

低温用サブラジエータ２１０は、冷却システム１０を循環する冷却水を、空気との熱交換によって冷却しその温度を低下させるための熱交換器である。低温用サブラジエータ２１０は、配管１００のうち、冷却水の流れる方向に沿ってウォーターポンプ２５０よりも下流側となる位置に配置されている。低温用サブラジエータ２１０は、本実施形態における「第１熱交換部」に該当する。

低温用メインラジエータ２２０は、上記の低温用サブラジエータ２１０と同様に、冷却システム１０を循環する冷却水を、空気との熱交換によって冷却しその温度を低下させるための熱交換器である。低温用メインラジエータ２２０は、配管１００のうち、冷却水の流れる方向に沿って低温用サブラジエータ２１０よりも更に下流側となる位置に配置されている。低温用メインラジエータ２２０は、本実施形態における「第２熱交換部」に該当する。

図１に示されるように、低温用メインラジエータ２２０の近傍となる位置には、コンデンサ２３０と、高温用ラジエータ５１０と、がそれぞれ配置されている。これらは、車両ＭＶの前方側から取り込まれた空気の流れる方向に沿って、３つ並ぶように配置されている。

コンデンサ２３０は、車両ＭＶに設けられた空調装置（不図示）の一部であって、空気との熱交換によって冷媒を凝縮させるための熱交換器である。

高温用ラジエータ５１０は、内燃機関ＥＧを通り高温となった冷却水を、空気との熱交換によって冷却しその温度を低下させるための熱交換器である。図１においては、高温用ラジエータ５１０と内燃機関ＥＧとの間で冷却水が循環する経路の図示が省略されている。当該経路は、内燃機関ＥＧのような比較的高温の機器を冷却するための「高温用回路」に該当するものである。尚、低温用メインラジエータ２２０等を通り冷却水が循環する経路は、比較的低温の機器を冷却するための「低温用回路」に該当するものである。

低温用サブラジエータ２１０と低温用メインラジエータ２２０との間となる位置において、配管１００は、配管１０１と配管１０２の２つに分岐している。一方の配管１０１の途中となる位置には、先に述べた低温用メインラジエータ２２０が配置されている。配管１０１のうち、冷却水の流れる方向に沿って低温用メインラジエータ２２０よりも下流側となる位置には、第１被冷却部であるインタークーラー３１０が配置されている。

もう一方の配管１０２の途中となる位置には、第２被冷却部であるインバーター３２０が配置されている。配管１０１の下流側端部と、配管１０２の下流側端部とは、いずれもウォーターポンプ２５０に向かう配管１００へと繋がっている。

以上の構成により、ウォーターポンプ２５０から送り出された冷却水は、先ず低温用サブラジエータ２１０を通る際においてその温度を低下させる。その後、冷却水の一部は配管１０２を通ってインバーター３２０に到達し、インバーター３２０の冷却に供される。残りの冷却水は、配管１０１を通って低温用メインラジエータ２２０に到達し、低温用メインラジエータ２２０を通る際において更にその温度を低下させる。その後、当該冷却水はインタークーラー３１０に到達し、インタークーラー３１０の冷却に供される。

よく知られているように、インタークーラー３１０は、内燃機関ＥＧに供給される高温の空気を冷却しその密度を高めておくためのものである。従って、インタークーラー３１０に供給される冷却水の温度は、低ければ低いほど好ましい。

本実施形態に係る冷却システム１０は、低温用サブラジエータ２１０（第１熱交換部）及び低温用メインラジエータ２２０（第２熱交換部）の両方を通り十分に低温となった冷却水が、第１被冷却部であるインタークーラー３１０に供給されるように構成されている。これにより、インタークーラー３１０における過給用空気の冷却を十分に行うことができる。

インバーター３２０は、先に述べたように、動作中においてその温度を上昇させるので、配管１０２を通る冷却水によって冷却される。ただし、インバーター３２０が冷却され過ぎてしまうと、内部のパワーカード等が正常に動作し得ない状態になってしまうことがある。従って、インバーター３２０の温度は、低ければ低いほど好ましいのではなく、一定の適温範囲内に収めておくことが好ましい。回転電機ＭＧについても同様である。回転電機ＭＧが冷却され過ぎてしまうと、回転電機ＭＧの内部においてオイルの粘度が大きくなり、回転電機ＭＧの動作が妨げられてしまう可能性がある。従って、回転電機ＭＧの温度も、低ければ低いほど好ましいのではなく、上記と同じ適温範囲内に収めておくことが好ましい。

本実施形態に係る冷却システム１０は、低温用サブラジエータ２１０（第１熱交換部）を通り、低温用メインラジエータ２２０（第２熱交換部）を通らなかった冷却水が、第２被冷却部であるインバーター３２０に供給されるように構成されている。このため、インバーター３２０に供給される冷却水の温度は、インタークーラー３１０に供給される冷却水の温度に比べると高くなる。その結果、インバーター３２０の温度を、上記の適温範囲に収めることが可能となる。

尚、配管１００のうち、低温用サブラジエータ２１０の下流側において配管１０１と配管１０２とに分岐する部分には、分岐具１１０が配置されている。分岐具１１０の内部には、配管１０１へと流出する冷却水と、配管１０２へと流出する冷却水と、の割合を調整するための弁体（不図示）が配置されている。当該弁体の開度を予め調整しておくことで、インバーター３２０に供給される冷却水の流量を調整し、インバーター３２０の温度を上記適温範囲に収めることができる。

本実施形態の構成の利点を説明するために、比較例に係る冷却システム１０Ａの構成について、図９を参照しながら説明する。この比較例では、ウォーターポンプ２５０が配置されている位置、及び、配管１００の構成において、図１の第１実施形態と異なっている。

この比較例では、ウォーターポンプ２５０が、車両ＭＶの前方左側部分にあるタイヤハウスの近傍となる位置に配置されている。その結果、ウォーターポンプ２５０は、車両ＭＶの内部のうち、左側端部寄りとなる位置に配置されている。冷却水の流れる方向に沿ってウォーターポンプ２５０よりも下流側となる位置では、配管１００が、配管１０１と配管１０２の２つに分岐している。一方の配管１０１の途中となる位置には、インタークーラー３１０が配置されている。他方の配管１０２の途中となる位置には、インバーター３２０が配置されている。配管１０１の下流側端部と、配管１０２の下流側端部とは、いずれも低温用サブラジエータ２１０に向かう配管１００へと繋がっている。低温用サブラジエータ２１０から排出された冷却水は、ウォーターポンプ２５０へと戻る。

このような構成においては、インタークーラー３１０及びインバーター３２０が、冷却水の流路において互いに並列となるように配置されている。このため、インタークーラー３１０に流入する冷却水の温度と、インバーター３２０に流入する冷却水の温度とが、互いに同一の温度となってしまう。

しかしながら、車両ＭＶに搭載される機器の適温範囲は、機器ごとに異なるのが一般的である。先に述べたように、インタークーラー３１０は、冷却し温度を下げるほどその性能を発揮し得る一方で、インバーター３２０は、温度を下げ過ぎると正常に動作し得なくなってしまう。比較例の構成において、それぞれの機器に到達する冷却水の温度（つまり共通の温度）を設定するにあたっては、インバーター３２０が正常に動作し得る範囲の温度に設定する必要がある。この場合、インタークーラー３１０については、更に温度を下げてその性能を向上させる余地があるにも拘らず、インバーター３２０に合わせた温度の冷却水をインタークーラー３１０に供給しなければならない。このため、車両ＭＶの各部を、それぞれ最適な効率で冷却することは難しくなってしまう。

これに対し本実施形態に係る冷却システム１０では、先に述べた通り、第１被冷却部であるインタークーラー３１０に供給される冷却水の温度と、第２被冷却部であるインバーター３２０に供給される冷却水の温度と、を互いに異ならせることができる。冷却対象であるそれぞれの機器ごとに、適した温度の冷却水を供給することで、全体の冷却効率を比較例に比べて高めることが可能となる。

また、図９に示されるような比較例の構成においては、配管１００のうちウォーターポンプ２５０からインバーター３２０に至るまでの部分が、車両ＭＶの幅方向に沿って長くなってしまう傾向がある。特に、ＥＶシステムＥＶＳとエンジンシステムＥＧＳとが、車両ＭＶの幅方向に沿って並ぶように配置される構成においては、比較例に係る構成を採用すると、配管１００の上記部分が長くなってしまう傾向がある。

これに対し、図１に示される本実施形態の構成においては、配管１００のうちウォーターポンプ２５０からインバーター３２０に至るまでの部分が、図９の構成に比べて短くなる。このため、例えば、高温用回路と低温用回路との両方を備え、複雑な配管１００が必要となる構成においては、本実施形態の構成を採用することで、配管１００の長さを一部において短くすることが可能となる。その結果、通水抵抗が小さくなるので、ウォーターポンプ２５０の動作負荷を低減することも可能となる。更に、配管１００が短くなることに伴い、冷却システム１０を循環する冷却水の総量が少なくなるので、各ラジエータにより冷却水の温度を低下させることが容易となる。

本実施形態では、内燃機関ＥＧに供給される空気の温度を低下させるためのインタークーラー３１０が第１被冷却部となり、回転電機ＭＧに電力を供給するためのインバーター３２０が第２被冷却部となっている。しかしながら、第１被冷却部や第２被冷却部としては、それぞれ、本実施形態の例とは異なる機器を採用することもできる。例えば、回転電機ＭＧに電力を供給するバッテリが、第２被冷却部となっている構成としてもよい。また、複数の機器を組み合わせたものが、第１被冷却部や第２被冷却部となっている構成としてもよい。

特に、バッテリのように床下に配置される機器が被冷却部となる構成においては、冷却水を循環させるための配管の引き回しが複雑になる傾向がある。このため、本実施形態と同様の構成を採用し配管長を抑制することの効果が大きい。

本実施形態では、冷却システム１０の搭載される車両ＭＶが、内燃機関ＥＧと回転電機ＭＧの両方を備えたハイブリッド車両として構成されている。このような態様に替えて、例えば、内燃機関ＥＧのみの駆動力で走行する従来型の車両に、冷却システム１０が搭載されてもよい。また、回転電機ＭＧのみの駆動力で走行する電気自動車に、冷却システム１０が搭載されてもよい。

第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。本実施形態では、低温用サブラジエータ２１０及び低温用メインラジエータ２２０の構成において、第１実施形態と異なっている。

本実施形態に係る冷却システム１０は、第１実施形態における低温用サブラジエータ２１０及び低温用メインラジエータ２２０に替えて、図３に示される熱交換器２００を備えている。本実施形態では、車両ＭＶのうち図１において低温用メインラジエータ２２０が配置されていた位置に、図３の熱交換器２００が配置されている。

熱交換器２００は、タンク２０１、２０２と、不図示のチューブ及びコルゲートフィンを備えている。熱交換器２００では、これらの構成部品の全体がろう接により一体となっている。

タンク２０１、２０２はいずれも、熱媒体である冷却水を一時的に貯えるための容器である。これらは略円柱形状の細長い容器として形成されており、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で配置されている。タンク２０１、２０２は、水平方向に沿って互いに離間した位置に配置されている。

タンク２０１とタンク２０２との間は、複数のチューブによって接続されている。それぞれのチューブはその長手方向を水平方向に沿わせた状態で、上下方向に並ぶように積層配置されている。タンク２０１の内部空間と、タンク２０２の内部空間との間は、それぞれのチューブによって接続されている。また、それぞれのチューブの間には、コルゲートフィンが配置されている。つまり、タンク２０１とタンク２０２との間では、複数のチューブ及びコルゲートフィンが、上下方向に交互に並ぶように積層配置されている。

冷却水は、それぞれのチューブの内側に形成された流路を通って流れる際に、外側を通る空気との熱交換によって冷却される。複数のチューブ及びコルゲートフィンが積層配置されている部分は、冷却水と空気との間で熱交換が行われる「熱交換コア部」に該当する。熱交換コア部のうち、後述のセパレータ２０３よりも上方側の部分のことを、以下では「熱交換コア部２０４」とも称する。また、熱交換コア部のうち、セパレータ２０３よりも下方側の部分のことを、以下では「熱交換コア部２０５」とも称する。

タンク２０２には、入口部２０６と出口部２０７が設けられている。入口部２０６は、タンク２０２のうち上方側部分に設けられている。出口部２０７は、タンク２０２のうち下方側部分に設けられている。タンク２０２の内部のうち、入口部２０６よりも下方側であり且つ出口部２０７よりも上方側となる位置には、セパレータ２０３が設けられている。タンク２０２の内部空間は、セパレータ２０３によって上下に分けられている。

タンク２０１には、出口部２０８が設けられている。出口部２０８は、タンク２０１のうち上方側部分に設けられている。

図示は省略するが、本実施形態の冷却システム１０では、ウォーターポンプ２５０から伸びる配管１００が、熱交換器２００の入口部２０６に接続されている。また、熱交換器２００の出口部２０７には、インタークーラー３１０へと伸びる配管が接続されている。更に、熱交換器２００の出口部２０８には、インバーター３２０へと伸びる配管が接続されている。本実施形態の冷却システム１０では、第１実施形態の分岐具１１０は設けられていない。

ウォーターポンプ２５０から送り出された冷却水は、本実施形態では、入口部２０６からタンク２０２の内部へと先ず供給される。当該冷却水は、図３において矢印ＡＲ１で示されるように、熱交換コア部２０４に配置されたそれぞれのチューブを通って、タンク２０１のうちセパレータ２０３よりも上方側の部分へと流入する。

冷却水は、上記のように熱交換コア部２０４を通る際に、空気との熱交換により冷却され、その温度を低下させる。熱交換コア部２０４からタンク２０１に流入した冷却水の一部は、出口部２０８から排出され、インバーター３２０へと供給される。

タンク２０１に流入した冷却水の残部は、図３において矢印ＡＲ２で示されるように、タンク２０１の内部を下方側に向かって流れて、セパレータ２０３よりも下方側の部分へと流入する。その後、冷却水は、図３において矢印ＡＲ３で示されるように、熱交換コア部２０５に配置されたそれぞれのチューブを通って、タンク２０２のうちセパレータ２０３よりも下方側の部分へと流入する。

冷却水は、上記のように熱交換コア部２０５を通る際に、空気との熱交換により再び冷却され、その温度を更に低下させる。熱交換コア部２０５からタンク２０２に流入した冷却水は、出口部２０７から排出され、インタークーラー３１０へと供給される。

以上のように、本実施形態に係る冷却システム１０では、熱交換コア部２０４及び熱交換コア部２０５の両方を通り十分に低温となった冷却水が、出口部２０７から排出され、第１被冷却部であるインタークーラー３１０に供給される。また、熱交換コア部２０４を通り、熱交換コア部２０５を通らなかった冷却水が、出口部２０８から排出され、インバーター３２０に供給される。

熱交換コア部２０４は、第１実施形態の低温用サブラジエータ２１０と同様に機能するものであるから、本実施形態における「第１熱交換部」に該当する。また、熱交換コア部２０５は、第１実施形態の低温用メインラジエータ２２０と同様に機能するものであるから、本実施形態における「第２熱交換部」に該当する。本実施形態では、第１熱交換部である熱交換コア部２０４と、第２熱交換部である熱交換コア部２０５とが、互いに一体の熱交換器２００として構成されている。このような態様でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

このように、「第１熱交換部」及び「第２熱交換部」は、第１実施形態のように、それぞれが互いに別体の熱交換器として構成され、冷却システム１０において互いに離れた位置に配置されていてもよいのであるが、本実施形態のように、両者が互いに一体の熱交換器２００として構成されていてもよい。

また、第１熱交換部及び第２熱交換部に加えて、冷却システム１０において追加の熱交換器が別途設けられているような態様としてもよい。例えば、本実施形態の構成において、ウォーターポンプ２５０と入口部２０６との間を繋ぐ配管の途中となる位置に、サブラジエータを別途設けた構成としてもよい。このような構成においては、ウォーターポンプ２５０から送り出された冷却水は、先ず上記のサブラジエータを通る際においてその温度を予め低下させた後、入口部２０６から熱交換器２００へと供給されることとなる。このような構成により、熱交換器２００の負荷を低減することができる。

また、本実施形態の構成においては、熱交換器２００のタンク２０１が、第１実施形態における分岐具１１０と同様の機能を発揮することとなる。これにより、分岐具１１０を削減して部品コストを抑制することも可能となる。

尚、第１熱交換部と第２熱交換部とが「互いに一体」の熱交換器になっている構成とは、本実施形態のような、第１熱交換部及び第２熱交換部の全体がろう接により一体不可分とされている構成に限定されない。例えば、第１熱交換部である低温用サブラジエータ２１０と、第２熱交換コア部である低温用メインラジエータ２２０とが、ボルトの締結等によって互いに固定され、これにより一体となっている構成であってもよい。

第２実施形態の変形例について説明する。図４に示されるように、この変形例では、タンク２０１の内部のうち、セパレータ２０３と同じ高さとなる位置に、セパレータ２０３Ａが設けられている。タンク２０１の内部空間は、セパレータ２０３Ａによって上下に分けられている。

また、タンク２０１には出口部２０９が設けられている。出口部２０９は、出口部２０８と同様に、タンク２０１からの冷却水の出口として設けられている。出口部２０９は、タンク２０１のうち、セパレータ２０３Ａよりも下方側となる位置に設けられている。

出口部２０８から伸びる配管１０３、及び、出口部２０９から伸びる配管１０４は、いずれも、分岐具１１０と同様に構成された分岐具１１０Ａへと接続されている。分岐具１１０Ａと、不図示のインバーター３２０との間は、配管１０５によって接続されている。

このような構成の変形例においては、熱交換コア部２０４を通った冷却水の全てが、出口部２０８から一旦排出される。その後、当該冷却水の一部は、分岐具１１０Ａから配管１０５を通ってインバーター３２０へと向かうこととなる。残りの冷却水は、分岐具１１０Ａから配管１０４を通って熱交換コア部２０５へと供給される。その後、当該冷却水は、出口部２０７から排出されてインタークーラー３１０へと向かうこととなる。

このように、第１熱交換部と第２熱交換部とが互いに一体の熱交換器２００となっている構成において、タンク２０１が、第１実施形態における分岐具１１０と同様の機能を発揮しない構成とすることも可能である。

第３実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図５は、本実施形態に係る冷却システム１０において冷却水が循環する経路を、図２と同様の方法により模式的に示したものである。同図に示されるように、本実施形態に係る冷却システム１０では、配管１００のうち、低温用サブラジエータ２１０の下流側において配管１０１と配管１０２とに分岐する部分に、分岐具１１０に替えて流量調整弁４１０が配置されている。流量調整弁４１０は、外部からの信号に応じてその開度を調整することにより、配管１０１と配管１０２とに分配される冷却水の比率を変化させるものである。

流量調整弁４１０の開度は制御装置４００によって調整される。制御装置４００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムであって、冷却システム１０の全体を統括制御する装置である。

配管１００のうち、低温用サブラジエータ２１０と流量調整弁４１０との間となる位置には、温度センサ４２０が設けられている。温度センサ４２０は、当該位置における冷却水の温度を測定するためのセンサである。温度センサ４２０で測定された温度を示す信号は、制御装置４００へと入力される。

冷却システム１０を冷却水が循環しているときに、制御装置４００は、温度センサ４２０で測定された冷却水の温度に基づいて、流量調整弁４１０の開度を調整する処理を行う。具体的には、制御装置４００は、冷却水の温度が高くなる程、低温用メインラジエータ２２０を介してインタークーラー３１０へと流入する冷却水の流量が大きくなるよう、流量調整弁４１０の開度を調整する。

何らかの原因でインタークーラー３１０の温度が上昇し、それに伴い温度センサ４２０で測定された温度が上昇すると、上記のように、インタークーラー３１０へと流入する冷却水の流量を大きくする処理が行われる。これにより、インタークーラー３１０の温度を適正な温度に保つことが可能となる。

尚、温度センサ４２０が設けられる位置は、インタークーラー３１０における冷却水の温度を直接的又は間接的に測定し得る位置であれば、上記とは異なる位置であってもよい。例えば、配管１００のうちインタークーラー３１０の近傍となる位置に、温度センサ４２０が設けられていてもよい。また、流量調整弁４１０が設けられる位置は、インタークーラー３１０に流入する冷却水の流量を調整し得る位置であれば、上記とは異なる位置であってもよい。例えば、配管１００のうち、インタークーラー３１０を通った冷却水と、インバーター３２０を通った冷却水と、が互いに合流する位置に、流量調整弁４１０が設けられていてもよい。

第４実施形態について説明する。以下では、上記の第３実施形態（図５）と異なる点について主に説明し、第４実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図６は、本実施形態に係る冷却システム１０において冷却水が循環する経路を、図２や図５と同様の方法により模式的に示したものである。同図に示されるように、本実施形態に係る冷却システム１０では、配管１００のうち、低温用サブラジエータ２１０の下流側において配管１０１と配管１０２とに分岐する部分に、第１実施形態のような分岐具１１０や、第３実施形態のような流量調整弁４１０が配置されていない。

本実施形態では、配管１００のうち、上記の分岐部分とインバーター３２０との間となる位置に、電磁開閉弁４１１が設けられている。電磁開閉弁４１１は、外部からの信号に応じてその開閉を切り換えることのできる開閉弁である。電磁開閉弁４１１の開閉動作は制御装置４００によって制御される。

冷却システム１０を冷却水が循環しているときに、制御装置４００は、温度センサ４２０で測定された冷却水の温度に基づいて、電磁開閉弁４１１の動作を制御する。具体的には、制御装置４００は、冷却水の温度が所定温度を超えると、電磁開閉弁４１１を閉状態とする処理を行う。また、制御装置４００は、冷却水の温度が上記の所定温度以下になると、電磁開閉弁４１１を開状態とする処理を行う。このような制御によっても、先に述べた第３実施形態と同様に、インタークーラー３１０の温度を適正な温度に保つことが可能となる。本実施形態でも、電磁開閉弁４１１の位置や温度センサ４２０の位置は、適宜変更することが可能である。

第５実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。本実施形態では、内燃機関ＥＧから伸びる排気配管のうち、インタークーラー３１０が設けられる部分の構成において、第１実施形態と異なっている。

図７は、本実施形態に係る冷却システム１０において冷却水が循環する経路を、図２と同様の方法により模式的に示したものである。本実施形態において、ウォーターポンプ２５０から送り出された冷却水が循環する経路、すなわち、冷却システム１０のうち低温用回路に該当する経路の構成は、図２に示される構成と同一である。この低温用回路のことを、以下では「低温用回路１１」とも称する。

本実施形態に係る冷却システムは、低温用回路１１に対し、図７に示されるような高温用回路１２を加えたものとして構成されている。高温用回路１２は、内燃機関ＥＧを冷却するように冷却水を循環させるものであって、配管５００と、ウォーターポンプ５２０と、高温用ラジエータ５１０と、を備えている。

配管５００は、低温用回路１１の配管１００と同様に、熱媒体である冷却水を循環させるための配管である。配管５００は、高温用回路１２における冷却対象である内燃機関ＥＧを冷却水が通るように、車両ＭＶの内部において引き回されている。

ウォーターポンプ５２０は、配管５００に沿って冷却水が循環するように、冷却水を送り出すためのポンプである。

高温用ラジエータ５１０は、内燃機関ＥＧを通り高温となった冷却水を、空気との熱交換によって冷却しその温度を低下させるための熱交換器である。第１実施形態（図１）と同様に、高温用ラジエータ５１０は、低温用メインラジエータ２２０の近傍となる位置に配置されている。

ウォーターポンプ５２０によって冷却水の送り出しが行われているときには、高温用ラジエータ５１０には、内燃機関ＥＧを通り高温となった冷却水が供給される。冷却水は、高温用ラジエータ５１０を通る際にその温度を低下させた後、再び内燃機関ＥＧの冷却に供される。

図７においては、内燃機関ＥＧに空気を供給するための吸気配管ＩＰと、内燃機関ＥＧから排ガスを排出するための排気配管ＥＰと、が示されている。低温用回路１１の一部であるインタークーラー３１０は、吸気配管ＩＰの途中となる位置に設けられている。吸気配管ＩＰの内部には、内燃機関ＥＧに空気を供給するための吸気流路が形成されている。

吸気配管ＩＰのうち、空気の流れる方向、すなわち吸気流れ方向に沿ってインタークーラー３１０よりも上流側となる位置、すなわち、第１被冷却部よりも上流側となる位置には、インタークーラー５３０が設けられている。インタークーラー５３０は、インタークーラー３１０と同様に、供給される空気の温度を冷却水との熱交換により予め低下させるための熱交換器である。

配管５００には、内燃機関ＥＧを迂回するようにバイパス配管５０１が設けられている。バイパス配管５０１の一端は、配管５００のうち高温用ラジエータ５１０と内燃機関ＥＧとの間となる位置に接続されている。バイパス配管５０１の他端は、配管５００のうち内燃機関ＥＧとウォーターポンプ５２０との間となる位置に接続されている。このバイパス配管５０１は、上記のインタークーラー５３０を通るように構成されている。このため、高温用ラジエータ５１０を通った後の冷却水は、その一部が内燃機関ＥＧに供給され、他の一部がバイパス配管５０１を介してインタークーラー５３０に供給される。インタークーラー５３０では、吸気配管ＩＰを通る空気と、バイパス配管５０１を通る冷却水との間で熱交換が行わることとなる。

吸気配管ＩＰを通り内燃機関ＥＧに向かう空気は、先ず、上流側のインタークーラー５３０において冷却水により冷却され、その温度を低下させる。その後、下流側のインタークーラー３１０において冷却水により再び冷却され、その温度を更に低下させる。このような構成によれば、インタークーラー３１０において空気から奪うべき熱量が少なくなる。このため、低温用回路１１における熱負荷を低減し、低温用回路１１を循環する冷却水の温度を下げることが可能となる。

尚、低温用回路１１を循環する冷却水の温度が下がると、冷却水の粘度が上昇し、冷却水を循環させる際の通水抵抗は増大する。しかしながら、本実施形態の構成によれば、先に述べたように、配管の長さを短くし通水抵抗を従来よりも小さくすることができるので、冷却水の粘度上昇が問題になることは無い。

このように、本実施形態に係る冷却システムでは、内燃機関ＥＧに空気を供給するための流路（つまり吸気配管ＩＰ）の途中となる位置であって、供給される空気の流れる方向（つまり吸気流れ方向）に沿ってインタークーラー３１０（つまり第１被冷却部）よりも上流側となる位置に、冷却水との熱交換により、供給される空気の温度を予め低下させるインタークーラー５３０が配置されている。インタークーラー５３０は、冷却システム１０が有する高温用回路１２の冷却対象であって、本実施形態における「第３被冷却部」に該当する。このような構成においても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

尚、本実施形態においても、第２実施形態（図３）と同様に、第１熱交換部と第２熱交換部とが「互いに一体」の熱交換器２００となっている構成を組み合わせて採用することが可能である。

第６実施形態について説明する。以下では、上記の第５実施形態（図７）と異なる点について主に説明し、第５実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態でも、第５実施形態と同様に、吸気配管ＩＰにインタークーラー３１０とインタークーラー５３０とが設けられている。ただし、本実施形態においては、インタークーラー３１０とインタークーラー５３０とがそれぞれ別体の熱交換器として構成されているのではなく、両者が一体の熱交換器として構成されている。つまり、インタークーラー３１０とインタークーラー５３０とが一体となり、これらが一つの「インタークーラー」として機能するように構成されている。このように一体となったインタークーラーのことを、以下では「インタークーラー６００」とも称する。

図８に示されるように、インタークーラー６００は、ケース６０１と、タンク６０２、６０３と、を備えている。

ケース６０１は、金属により形成された略矩形の容器である。ケース６０１は、後に説明するように、内燃機関ＥＧに供給される空気と冷却水との間の熱交換が、その内部で行われる部分である。ケース６０１の内側を空気が流れる方向は、図８において下方側から上方側へと向かう方向となっている。

タンク６０２は、空気の流れる方向に沿って、ケース６０１の下流側部分に接続されている筒状の部材である。タンク６０２は、過給される空気の流れる方向に沿って下流側に行く程、内部の流路が狭くなるようなテーパー状に形成されている。タンク６０２のうちケース６０１とは反対側の端部には、吸気配管ＩＰのうち下流側部分が接続されている。

タンク６０３は、空気の流れる方向に沿って、ケース６０１の上流側部分に接続されている筒状の部材である。タンク６０３は、過給される空気の流れる方向に沿って上流側に行く程、内部の流路が狭くなるようなテーパー状に形成されている。タンク６０３のうちケース６０１とは反対側の端部には、吸気配管ＩＰのうち上流側部分が接続されている。

ケース６０１の内部には、複数のプレート部材（不図示）が、図８の紙面奥行き方向に沿って並ぶように配置されている。互いに隣り合うプレート部材の間には、冷却水の流れる冷却水流路と、空気の流れる空気流路とが、図８の紙面奥行き方向に沿って交互に並ぶように形成されている。ケース６０１の内部では、冷却水流路を流れる冷却水と、空気流路を流れる空気との間で熱交換が行われる。

先ず、吸気配管ＩＰを通る空気の流れについて説明する。空気は、タンク６０３を通ってケース６０１に流入した後、上記のように複数形成された空気流路のそれぞれに分配供給される。その後、空気流路のそれぞれから排出された空気は、タンク６０２において再び合流した後、吸気配管ＩＰを通って内燃機関ＥＧへと供給される。

続いて、ケース６０１における冷却水の流れについて説明する。ケース６０１には、第１水入口部３１１と、第１水出口部３１３と、第２水入口部５３１と、第２水出口部５３３と、が設けられている。

それぞれのプレート部材の間に形成された冷却水流路は、図８において示される点線ＤＬを間に挟んで、図８の上下２つに分かれるように形成されている。インタークーラー６００のうち、点線ＤＬよりもタンク６０２側の部分では、第１水入口部３１１から供給された冷却水が、矢印で示されるようにＵターンする経路でそれぞれの冷却水流路を通った後、第１水出口部３１３から外部へと排出される。

尚、それぞれのプレート部材には、第１水入口部３１１から流入した冷却水が紙面奥側へ向かって流れるように、貫通穴３１２が形成されている。冷却水は、貫通穴３１２を紙面奥側に向かって流れながら、プレート部材間に形成されたそれぞれの冷却水流路へと分配される。

同様に、それぞれのプレート部材には、冷却水流路を通った後の冷却水が、紙面手前側の第１水出口部３１３へ向かって流れるように、貫通穴３１４が形成されている。冷却水は、貫通穴３１４を紙面手前側に向かって流れた後、第１水出口部３１３から外部へと排出される。

第１水入口部３１１には、低温用メインラジエータ２２０を通った後の冷却水が供給される。また。第１水出口部３１３から排出される冷却水は、ウォーターポンプ２５０に向かって流れる。このため、ケース６０１のうち点線ＤＬよりもタンク６０２側の部分は、第５実施形態（図７）におけるインタークーラー３１０として機能する部分となっている。当該部分は、本実施形態における「第１被冷却部」に該当する。

インタークーラー６００のうち、点線ＤＬよりもタンク６０３側の部分では、第２水入口部５３１から供給された冷却水が、矢印で示されるような直線状の経路でそれぞれの冷却水流路を通った後、第２水出口部５３３から外部へと排出される。

尚、それぞれのプレート部材には、第２水入口部５３１から流入した冷却水が紙面奥側へ向かって流れるように、貫通穴５３２が形成されている。冷却水は、貫通穴５３２を紙面奥側に向かって流れながら、プレート部材間に形成されたそれぞれの冷却水流路へと分配される。

同様に、それぞれのプレート部材には、冷却水流路を通った後の冷却水が、紙面手前側の第２水出口部５３３へ向かって流れるように、貫通穴５３４が形成されている。冷却水は、貫通穴５３４を紙面手前側に向かって流れた後、第２水出口部５３３から外部へと排出される。

第２水入口部５３１には、高温用ラジエータ５１０及びウォーターポンプ５２０を通りバイパス配管５０１へと流入した冷却水が供給される。また。第２水出口部５３３から排出される冷却水は、バイパス配管５０１を通り配管５００へと合流した後、高温用ラジエータ５１０に向かって流れる。このため、ケース６０１のうち点線ＤＬよりもタンク６０３側の部分は、第５実施形態（図７）におけるインタークーラー５３０として機能する部分となっている。当該部分は、本実施形態における「第３被冷却部」に該当する。

このように、本実施形態では、インタークーラー３１０として機能する第１被冷却部、及び、インタークーラー５３０として機能する第３被冷却部が、互いに一体のインタークーラー６００として構成されている。このような態様であっても、第５実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

第７実施形態について説明する。本実施形態に係る冷却システム２０は、燃料電池装置ＦＣＳに搭載され、燃料電池装置ＦＣＳの各部を冷却するためのシステムとして構成されている。図１０には、燃料電池装置ＦＣＳ及び冷却システム２０の構成が模式的に示されている。

燃料電池装置ＦＣＳは、例えば車両に搭載され、当該車両の走行に必要な電力を生成する装置として用いられる。また、燃料電池装置ＦＣＳは、例えば一般の住宅に設置され、当該住宅で消費される電力を生成する装置として用いられてもよい。

燃料電池装置ＦＣＳは、セルスタックＣＳと、供給配管ＩＰ１と、排気配管ＥＰ１と、を有している。

セルスタックＣＳは、水素等の燃料と空気とを反応させることにより電力を生じさせるものである。セルスタックＣＳには、上記の反応を生じさせるための不図示のセルが複数設けられている。このようなセルとしては、例えばＳＯＦＣやＰＥＦＣ等、様々な種類のセルを用いることができる。

セルスタックＣＳにおいては、発電に伴って熱が発生するので、セルスタックＣＳの温度が上昇する。そこで、セルスタックＣＳには、後述の冷却システム２０を循環する冷却水の一部が供給される。これにより、セルスタックＣＳは冷却され、その温度は発電に適した温度に保たれる。このように、セルスタックＣＳは、冷却システム２０の冷却対象の一つとなっている。

供給配管ＩＰ１は、セルスタックＣＳに空気を供給するための配管である。当該空気は、所謂酸化剤ガスとして用いられ、セルスタックＣＳにおける発電に供される。供給配管ＩＰ１の上流側には、不図示の過給機が設けられている。供給配管ＩＰ１には、過給機により圧縮され高温となった空気が供給される。

供給配管ＩＰ１の途中となる位置には、インタークーラー７３１が設けられている。インタークーラー７３１は、後述の冷却システム２０を循環する冷却水により、供給配管ＩＰ１を流れる高温の空気を冷却するための装置である。つまり、インタークーラー７３１は、セルスタックＣＳに供給される空気の温度を、セルスタックＣＳに到達する前において予め低下させるための装置である。このように、インタークーラー７３１は、冷却システム２０の冷却対象の一つとなっている。

排気配管ＥＰ１は、セルスタックＣＳにおける反応で生じた排ガスを、外部に導いて排出するための配管である。

引き続き図１０を参照しながら、本実施形態に係る冷却システム２０の構成について説明する。冷却システム２０は、配管７００と、ウォーターポンプ７５０と、高温用メインラジエータ７１０と、高温用サブラジエータ７２０と、を備えている。

配管７００は、熱媒体である冷却水を循環させるための配管である。配管７００は、冷却システム２０の冷却対象である各機器を冷却水が通るように、燃料電池装置ＦＣＳにおいて引き回されている。本実施形態では先に述べたように、セルスタックＣＳとインタークーラー７３１とのそれぞれが冷却システム２０の冷却対象となっており、供給される冷却水によって冷却される。インタークーラー７３１は、本実施形態における「第１被冷却部」に該当する。セルスタックＣＳは、本実施形態における「第２被冷却部」に該当する。

尚、配管７００を通り循環する熱媒体は、本実施形態のように冷却水であってもよいが、冷却水以外の流体であってもよい。

ウォーターポンプ７５０は、配管７００に沿って冷却水が循環するように、冷却水を送り出すためのポンプである。尚、冷却システム２０に設けられるウォーターポンプ７５０の数は、２つ以上であってもよい。

高温用メインラジエータ７１０は、冷却システム２０を循環する冷却水を、空気との熱交換によって冷却しその温度を低下させるための熱交換器である。高温用メインラジエータ７１０は、配管７００のうち、冷却水の流れる方向に沿ってウォーターポンプ７５０よりも下流側となる位置に配置されている。高温用メインラジエータ７１０は、本実施形態における「第１熱交換部」に該当する。

高温用サブラジエータ７２０は、上記の高温用メインラジエータ７１０と同様に、冷却システム２０を循環する冷却水を、空気との熱交換によって冷却しその温度を低下させるための熱交換器である。高温用サブラジエータ７２０は、配管７００のうち、冷却水の流れる方向に沿って高温用メインラジエータ７１０よりも更に下流側となる位置に配置されている。高温用サブラジエータ７２０は、本実施形態における「第２熱交換部」に該当する。

配管７００に沿って冷却水が循環する経路は、セルスタックＣＳのような比較的高温の機器を冷却するための「高温用回路」に該当するものである。尚、燃料電池装置ＦＣＳには、比較的低温の機器を冷却するための「低温用回路」も設けられているのであるが、図１０においてはその図示が省略されている。「比較的低温の機器」としては、例えば、セルスタックＣＳで生じた電力を変換するインバーター等が挙げられる。

高温用メインラジエータ７１０と高温用サブラジエータ７２０との間となる位置において、配管７００は、配管７０１と配管７０２の２つに分岐している。一方の配管７０１の途中となる位置には、先に述べた高温用サブラジエータ７２０が配置されている。配管７０１のうち、冷却水の流れる方向に沿って高温用サブラジエータ７２０よりも下流側となる位置には、第１被冷却部であるインタークーラー７３１が配置されている。

もう一方の配管７０２の途中となる位置には、第２被冷却部であるセルスタックＣＳが配置されている。配管７０１の下流側端部と、配管７０２の下流側端部とは、いずれもウォーターポンプ７５０に向かう配管７００へと繋がっている。

以上の構成により、ウォーターポンプ７５０から送り出された冷却水は、先ず高温用メインラジエータ７１０を通る際においてその温度を低下させる。その後、冷却水の一部は配管７０２を通ってセルスタックＣＳに到達し、セルスタックＣＳの冷却に供される。残りの冷却水は、配管７０１を通って高温用サブラジエータ７２０に到達し、高温用サブラジエータ７２０を通る際において更にその温度を低下させる。その後、当該冷却水はインタークーラー７３１に到達し、インタークーラー７３１の冷却に供される。

よく知られているように、インタークーラー７３１は、セルスタックＣＳに供給される高温の空気を冷却しその密度を高めておくためのものである。インタークーラー７３１の温度は、発電中におけるセルスタックＣＳの温度よりも低い方が好ましい。

本実施形態に係る冷却システム２０は、高温用メインラジエータ７１０（第１熱交換部）及び高温用サブラジエータ７２０（第２熱交換部）の両方を通り低温となった冷却水が、第１被冷却部であるインタークーラー７３１に供給されるように構成されている。これにより、インタークーラー７３１における過給用空気の冷却を十分に行うことができる。

セルスタックＣＳは、先に述べたように、発電中において発熱しその温度を上昇させるので、配管７０２を通る冷却水によって冷却される。ただし、セルスタックＣＳが冷却され過ぎてしまうと、セルスタックＣＳの発電性能が低下したり、セルの一部が破損してしまったりする可能性がある。従って、セルスタックＣＳの温度は、低ければ低いほど好ましいのではなく、一定の適温範囲内に収めておくことが好ましい。セルスタックＣＳが、低温用回路ではなく高温用回路によって冷却されるのは、このような理由による。

本実施形態に係る冷却システム２０は、高温用メインラジエータ７１０（第１熱交換部）を通り、高温用サブラジエータ７２０（第２熱交換部）を通らなかった冷却水が、第２被冷却部であるセルスタックＣＳに供給されるように構成されている。このため、セルスタックＣＳに供給される冷却水の温度は、インタークーラー７３１に供給される冷却水の温度に比べると高くなる。その結果、セルスタックＣＳの温度を、上記の適温範囲に収めることが可能となる。

本実施形態の構成の利点を説明するために、比較例に係る冷却システム２０Ａの構成について、図１３を参照しながら説明する。冷却システム２０Ａは、低温用回路２１と高温用回路２２とを備えており、図１３においてはその両方が図示されている。

低温用回路２１は、燃料電池装置ＦＣＳのうち、比較的低温の機器を冷却するための回路である。低温用回路２１は、配管１００と、ウォーターポンプ２５０と、低温用ラジエータ２１０Ａと、を備えている。

配管１００は、熱媒体である冷却水を循環させるための配管である。配管１００は、冷却システム２０の冷却対象である各機器を冷却水が通るように、燃料電池装置ＦＣＳにおいて引き回されている。図１３においては、当該冷却機器としてインバーター８１０が図示されている。インバーター８１０は、セルスタックＣＳで生じた電力を変換する電力変換器である。ウォーターポンプ２５０は、配管１００に沿って冷却水が循環するように、冷却水を送り出すためのポンプである。低温用ラジエータ２１０Ａは、冷却システム２０Ａのうち低温用回路２１を循環する冷却水を、空気との熱交換によって冷却しその温度を低下させるための熱交換器である。

高温用回路２２は、図１０に示される本実施形態の高温用回路と同様に、セルスタックＣＳやインタークーラー７３１を冷却するための回路である。図１０と図１３とを対比すると明らかなように、この比較例では、配管７００の構成において第７実施形態と異なっている。

本実施形態では、高温用メインラジエータ７１０を通過した冷却水の全てが、下流側の高温用サブラジエータ７２０を通るように構成されている。

冷却水の流れる方向に沿って高温用サブラジエータ７２０よりも下流側となる位置では、配管７００が、配管７０１と配管７０２の２つに分岐している。一方の配管７０１の途中となる位置には、インタークーラー７３１が配置されている。他方の配管７０２の途中となる位置には、セルスタックＣＳが配置されている。配管７０１の下流側端部と、配管７０２の下流側端部とは、いずれもウォーターポンプ７５０に向かう配管７００へと繋がっている。

このような構成の比較例においては、インタークーラー７３１及びセルスタックＣＳが、冷却水の流路において互いに並列となるように配置されている。このため、インタークーラー７３１に流入する冷却水の温度と、セルスタックＣＳに流入する冷却水の温度とが、互いに同一の温度となってしまう。

しかしながら、燃料電池装置ＦＣＳに搭載される機器の適温範囲は、機器ごとに異なるのが一般的である。先に述べたように、インタークーラー７３１の温度は、発電中におけるセルスタックＣＳの温度よりも低い方が好ましい。このため、比較例の構成においては、燃料電池装置ＦＣＳの各部を、それぞれ最適な効率で冷却することは難しい。

これに対し、図１０に示される本実施形態の構成では、先に述べたように、セルスタックＣＳに供給される冷却水の温度を、インタークーラー７３１に供給される冷却水の温度よりも高くすることができる。つまり、燃料電池装置ＦＣＳの各部を、それぞれ最適な効率で冷却することができる。

また、図１３に示される比較例の構成においては、比較的小型の高温用サブラジエータ７２０において、冷却水の流量が大きくなる。このため、高温用サブラジエータ７２０の強度面に関するロバスト性が低下し、更には通水抵抗が大きくなり過ぎてしまうという問題もある。

これに対し、図１０に示される本実施形態の構成では、高温用メインラジエータ７１０を通過した冷却水の全部ではなく一部のみが、高温用サブラジエータ７２０を通過する。高温用サブラジエータ７２０を通る冷却水の流量が抑制されるので、強度面に関するロバスト性を確保することができ、通水抵抗を低減することもできる。

第８実施形態について説明する。以下では、上記の第７実施形態と異なる点について主に説明し、第７実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１１には、本実施形態に係る燃料電池装置ＦＣＳ及び冷却システム２０の構成が模式的に示されている。同図に示されるように、本実施形態の供給配管ＩＰ１のうち、空気の流れる方向に沿ってインタークーラー７３１よりも下流側となる位置には、インタークーラー７３２が設けられている。インタークーラー７３２は、インタークーラー７３１と同様に、供給される空気の温度を冷却水との熱交換により予め低下させるための熱交換器である。

本実施形態では、配管７０１のうち高温用サブラジエータ７２０よりも下流側となる位置に、インタークーラー７３１ではなくインタークーラー７３２が配置されている。

本実施形態の配管７０２は、途中で配管７０３と配管７０４の２つに分岐している。本実施形態のセルスタックＣＳは、配管７０３の途中となる位置に配置されている。本実施形態のインタークーラー７３１は、配管７０４の途中となる位置に配置されている。配管７０１の下流側端部と、配管７０４の下流側端部とは、いずれも配管７０５へと繋がっている。配管７０５の下流側端部と、配管７０３の下流側端部とは、いずれもウォーターポンプ７５０に向かう配管７００へと繋がっている。

以上の構成により、ウォーターポンプ７５０から送り出された冷却水は、先ず高温用メインラジエータ７１０を通る際においてその温度を低下させる。その後、冷却水の一部は配管７０２を通った後に、セルスタックＣＳ及びインタークーラー７３１のそれぞれに到達し、各部の冷却に供される。残りの冷却水は、配管７０１を通って高温用サブラジエータ７２０に到達し、高温用サブラジエータ７２０を通る際において更にその温度を低下させる。その後、当該冷却水はインタークーラー７３２に到達し、インタークーラー７３２の冷却に供される。このように、インタークーラー７３１を通る冷却水の温度は、インタークーラー７３２を通る冷却水の温度よりも高くなる。

供給配管ＩＰ１を通り燃料電池装置ＦＣＳに向かう空気は、先ず、上流側のインタークーラー７３１において高温の冷却水により冷却され、その温度を低下させる。その後、下流側のインタークーラー７３２において低温の冷却水により再び冷却され、その温度を更に低下させる。このような構成によれば、供給配管ＩＰ１を通る空気の温度に合わせて、インタークーラー７３１、７３２によって段階的に当該空気を冷却することができる。これにより、セルスタックＣＳに過給される空気を効率的に冷却することができる。

インタークーラー７３２は、本実施形態における「第１被冷却部」に該当する。セルスタックＣＳ及びインタークーラー７３１は、本実施形態における「第２被冷却部」に該当する。以上のような構成の本実施形態においても、第７実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

第９実施形態について説明する。以下では、上記の第８実施形態と異なる点について主に説明し、第７実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１２には、本実施形態に係る燃料電池装置ＦＣＳ及び冷却システム２０の構成が模式的に示されている。図１２では、比較例の構成を示す図１３と同様に、冷却システム２０が備える低温用回路２１と高温用回路２２の両方が図示されている。

低温用回路２１は、配管１００と、ウォーターポンプ２５０と、低温用メインラジエータ２１１と、低温用サブラジエータ２２１と、を備えている。

配管１００は、熱媒体である冷却水を循環させるための配管である。配管１００は、冷却システム２０の冷却対象である各機器を冷却水が通るように、燃料電池装置ＦＣＳにおいて引き回されている。図１２においては、当該冷却機器としてインバーター８１０が図示されている。インバーター８１０は、セルスタックＣＳで生じた電力を変換する電力変換器である。ウォーターポンプ２５０は、配管１００に沿って冷却水が循環するように、冷却水を送り出すためのポンプである。

低温用メインラジエータ２１１は、冷却システム２０のうち低温用回路２１を循環する冷却水を、空気との熱交換によって冷却しその温度を低下させるための熱交換器である。低温用メインラジエータ２１１は、本実施形態における「第１熱交換部」に該当する。

低温用サブラジエータ２２１は、上記の低温用メインラジエータ２１１と同様に、冷却システム２０を循環する冷却水を、空気との熱交換によって冷却しその温度を低下させるための熱交換器である。低温用サブラジエータ２２１は、配管１００のうち、冷却水の流れる方向に沿って低温用メインラジエータ２１１よりも更に下流側となる位置に配置されている。低温用サブラジエータ２２１は、本実施形態における「第２熱交換部」に該当する。

低温用メインラジエータ２１１と低温用サブラジエータ２２１との間となる位置において、配管１００は、配管１０１と配管１０２の２つに分岐している。一方の配管１０１の途中となる位置には、先に述べた低温用サブラジエータ２２１が配置されている。配管１０１のうち、冷却水の流れる方向に沿って低温用サブラジエータ２２１よりも下流側となる位置には、冷却対象であるインバーター８１０が配置されている。

もう一方の配管１０２の途中となる位置には、インタークーラー７３２が配置されている。配管１０１の下流側端部と、配管１０２の下流側端部とは、いずれもウォーターポンプ２５０に向かう配管１００へと繋がっている。

本実施形態の高温用回路２２には、第８実施形態のように２つの熱交換器（高温用メインラジエータ７１０、高温用サブラジエータ７２０）が設けられているのではなく、単一の高温用ラジエータ７１１のみが設けられている。高温用ラジエータ７１１は、第８実施形態における高温用メインラジエータ７１０と同様に、冷却システム２０を循環する冷却水を、空気との熱交換によって冷却しその温度を低下させるための熱交換器である。

冷却水の流れる方向に沿って高温用ラジエータ７１１よりも下流側となる位置では、配管７００が、配管７０１と配管７０２の２つに分岐している。一方の配管７０１の途中となる位置には、インタークーラー７３１が配置されている。他方の配管７０２の途中となる位置には、セルスタックＣＳが配置されている。配管７０１の下流側端部と、配管７０２の下流側端部とは、いずれもウォーターポンプ７５０に向かう配管７００へと繋がっている。

以上の構成により、ウォーターポンプ２５０から送り出された冷却水は、先ず低温用メインラジエータ２１１を通る際においてその温度を低下させる。その後、冷却水の一部は配管１０２を通った後に、インタークーラー７３２に到達し、インタークーラー７３２の冷却に供される。残りの冷却水は、配管１０１を通って低温用サブラジエータ２２１に到達し、低温用サブラジエータ２２１を通る際において更にその温度を低下させる。その後、当該冷却水はインバーター８１０に到達し、インバーター８１０の冷却に供される。このように、インバーター８１０を通る冷却水の温度は、インタークーラー７３２を通る冷却水の温度よりも低くなる。

インバーター８１０の動作に適した温度は、インタークーラー７３２の適正温度よりも低い。このため、本実施形態によれば、インバーター８１０及びインタークーラー７３２のそれぞれを、適正な温度の冷却水によって個別に冷却することができる。

インバーター８１０は、本実施形態における「第１被冷却部」に該当する。インタークーラー７３２は、本実施形態における「第２被冷却部」に該当する。以上のような構成の本実施形態においても、第８実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、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およびその配置、条件、形状などは、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。

ＭＶ：車両
ＦＣＳ：燃料電池装置
ＣＳ：セルスタック
１０：冷却システム
２０：冷却システム
２１０：低温用サブラジエータ
２２０：低温用メインラジエータ
３１０：インタークーラー
３２０：インバーター
７１０：高温用メインラジエータ
７２０：高温用サブラジエータ
７３１：インタークーラー

Claims (9)

1. 車両（ＭＶ）用の冷却システム（１０）であって、
   前記車両には、冷却対象である第１被冷却部（３１０）及び第２被冷却部（３２０）がそれぞれ搭載されており、
   空気との熱交換により熱媒体の温度を低下させる第１熱交換部（２１０）及び第２熱交換部（２２０）を備え、
   前記第１被冷却部には、前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部の両方を通った熱媒体が供給され、
   前記第２被冷却部には、前記第１熱交換部を通り且つ前記第２熱交換部を通らなかった熱媒体が供給されるように構成されている冷却システム。
2. 前記車両は、走行用の駆動力を生じさせるための内燃機関（ＥＧ）を有しており、
   前記第１被冷却部は、前記内燃機関に供給される空気の温度を低下させるためのインタークーラーである、請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記内燃機関に空気を供給するための吸気流路の途中となる位置であって、吸気流れ方向に沿って前記第１被冷却部よりも上流側となる位置には、
   熱媒体との熱交換により、過給される空気の温度を予め低下させる第３被冷却部（５３０）が配置されている、請求項２に記載の冷却システム。
4. 前記第１被冷却部及び前記第３被冷却部が、互いに一体の前記インタークーラー（６００）として構成されている、請求項３に記載の冷却システム。
5. 前記車両は、走行用の駆動力を生じさせるための回転電機（ＭＧ）を有しており、
   前記第２被冷却部は、前記回転電機に電力を供給するためのインバーターである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷却システム。
6. 前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とが、互いに一体の熱交換器（２００）として構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷却システム。
7. 燃料電池装置（ＦＣＳ）用の冷却システム（２０）であって、
   前記燃料電池装置には、冷却対象である第１被冷却部（７３１）及び第２被冷却部（ＣＳ）がそれぞれ搭載されており、
   空気との熱交換により熱媒体の温度を低下させる第１熱交換部（７１０）及び第２熱交換部（７２０）を備え、
   前記第１被冷却部には、前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部の両方を通った熱媒体が供給され、
   前記第２被冷却部には、前記第１熱交換部を通り且つ前記第２熱交換部を通らなかった熱媒体が供給されるように構成されている冷却システム。
8. 前記燃料電池装置は、セルスタック（ＣＳ）と、前記セルスタックに供給される空気の温度を低下させるためのインタークーラー（７３１）と、を有しており、
   前記第１被冷却部は前記インタークーラーであり、前記第２被冷却部は前記セルスタックである、請求項７に記載の冷却システム。
9. 前記燃料電池装置は、セルスタックと、前記セルスタックに供給される空気の温度を低下させるためのインタークーラー（７３２）と、前記セルスタックで生じた電力を変換するインバーター（８１０）と、を有しており、
   前記第１被冷却部は前記インバーターであり、前記第２被冷却部は前記インタークーラーである、請求項７に記載の冷却システム。

Images