(57)【要約】【課題】本発明は、燃料電池車両の冷却装置について、放熱器の放熱性能を向上させるとともに冷却水通路の構造を簡素化して車両への搭載性を高めることを目的としている。【解決手段】このため、燃料電池と第１放熱器間の冷却水用第１冷却通路と、燃料電池以外と第２放熱器間の冷却水用第２冷却通路を形成し、第１放熱器をフロントバンパ後方かつ車幅方向中央部に配設し、第２放熱器を構成する一対の放熱器を第１放熱器の車幅方向側部かつフロントバンパの車幅方向側部の湾曲部に囲まれる空間に配設し、第１、第２放熱器をフロントバンパ開口部からの冷却風によって冷却する燃料電池車両の冷却装置において、車両を上方から見た場合、各第２放熱器をフロントバンパ内側面に沿って湾曲させ、各第２放熱器の車幅方向内側端部を冷却水配管で連結し、冷却水を一方の第２放熱器の車幅方向外側端部から他方の第２放熱器の車幅方向外側部に向けて一方向に流す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と第１放熱器との間で冷却水を循環させる第１冷却通路と、燃料電池以外の電気機器と第２放熱器との間で冷却水を循環させる第２冷却通路を夫々独立に形成し、前記第１放熱器をフロントバンパの後方かつ車幅方向中央部に配設し、前記第２放熱器を一対の放熱器で構成してこれらの放熱器を第１放熱器の車幅方向側部かつフロントバンパの車幅方向側部の湾曲部に囲まれる空間に配設し、前記第１放熱器及び第２放熱器をフロントバンパに設けられた開口部から導入される冷却風によって冷却する燃料電池車両の冷却装置において、車両を上方から見た場合、各第２放熱器をフロントバンパの内側面に沿って湾曲させるとともに各第２放熱器の車幅方向内側端部を冷却水配管で連結し、冷却水を一方の第２放熱器の車幅方向外側端部から他方の第２放熱器の車幅方向外側部に向けて一方向に流すことを特徴とする燃料電池車両の冷却装置。
【請求項２】
前記第２放熱器のうち、冷却水の流れ方向で上流側に位置する第２放熱器にのみ冷却ファンを取り付けることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の冷却装置。
【請求項３】
前記第２放熱器の車幅方向内側端部を第１放熱器より車両前方に突出させ、各第２放熱器の間を連絡する冷却水配管を第１放熱器の車両前方側に配設したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の冷却装置。
【請求項４】
前記第１放熱器の車両前方側に車幅方向に延びるバンパメンバが配設され、第２放熱器の間を連絡する冷却水配管を車両上下方向でバンパメンバと重なる位置に配設することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池車両の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料電池車両の冷却装置に係り、特に車両の前部に配設される放熱器の放熱性能の向上を図る燃料電池車両の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ところで、従来の燃料電池車両では、燃料電池本体を冷却する第１冷却通路と、モータやインバータなどの電気機器を冷却する第２冷却通路とを夫々独立させたものがある。このようにする主な理由は、第１冷却通路を流れる冷却水には極低導電率が要求されているためである。
一方、燃料電池はそれ以外の電気機器と比べて発熱量が大きく、第１冷却通路に配設される第１放熱器を第２冷却通路に配設される第２放熱器より大きくする必要がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６８１９３号公報
【特許文献２】特開２００５−７５２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の燃料電池車両において、上述の特許文献１に記載のように、第１放熱器を、放熱面積を確保し易いフロントバンパの後方かつ車幅方向中央部に配設し、第２放熱器を２つに分割して第１放熱器の車幅方向両側部かつフロントバンパの車幅方向側部の湾曲部に囲まれた空間内に配設することが考えられる。
しかし、上記のような狭い空間内に第２放熱器を配設する場合、平面的な形状の放熱器では必要な放熱面積を確保することが困難になるとともに、第２放熱器をフロントバンパの開口部から離れた冷却風の当たり難い位置に配設しなければならず、第２放熱器の放熱性能が低下するという不都合がある。
また、上述の特許文献１に記載のように、第２の冷却流路の冷却水通路に分岐点と合流点とを設け、分岐点と合流点とを連絡する２つの冷却水通路に夫々第２放熱器を並列に配設する場合には、分岐点及び合流点によって冷却水通路の構造が複雑になり、車両への搭載性が悪くなるという不都合がある。
更に、第２放熱器を冷却ファンで冷却する場合、２つの第２放熱器へ流入する冷却水の温度が略等しい温度となるため、両方の第２放熱器に冷却ファンを装着しないと放熱性能を大幅に向上させることが困難であるという不都合がある。
【０００５】
この発明は、燃料電池車両の冷却装置について、放熱器の放熱性能を向上させるとともに冷却水通路の構造を簡素化して車両への搭載性を高めることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、燃料電池と第１放熱器との間で冷却水を循環させる第１冷却通路と、燃料電池以外の電気機器と第２放熱器との間で冷却水を循環させる第２冷却通路を夫々独立に形成し、前記第１放熱器をフロントバンパの後方かつ車幅方向中央部に配設し、前記第２放熱器を一対の放熱器で構成してこれらの放熱器を第１放熱器の車幅方向側部かつフロントバンパの車幅方向側部の湾曲部に囲まれる空間に配設し、前記第１放熱器及び第２放熱器をフロントバンパに設けられた開口部から導入される冷却風によって冷却する燃料電池車両の冷却装置において、車両を上方から見た場合、各第２放熱器をフロントバンパの内側面に沿って湾曲させるとともに各第２放熱器の車幅方向内側端部を冷却水配管で連結し、冷却水を一方の第２放熱器の車幅方向外側端部から他方の第２放熱器の車幅方向外側部に向けて一方向に流すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上詳細に説明した如くこの発明によれば、燃料電池と第１放熱器との間で冷却水を循環させる第１冷却通路と、燃料電池以外の電気機器と第２放熱器との間で冷却水を循環させる第２冷却通路を夫々独立に形成し、第１放熱器をフロントバンパの後方かつ車幅方向中央部に配設し、第２放熱器を一対の放熱器で構成してこれらの放熱器を第１放熱器の車幅方向側部かつフロントバンパの車幅方向側部の湾曲部に囲まれる空間に配設し、第１放熱器及び第２放熱器をフロントバンパに設けられた開口部から導入される冷却風によって冷却する燃料電池車両の冷却装置において、車両を上方から見た場合、各第２放熱器をフロントバンパの内側面に沿って湾曲させるとともに各第２放熱器の車幅方向内側端部を冷却水配管で連結し、冷却水を一方の第２放熱器の車幅方向外側端部から他方の第２放熱器の車幅方向外側部に向けて一方向に流す。
従って、車両を上方から見た場合、各第２放熱器をフロントバンパの内側面に沿って湾曲させるとともに各第２放熱器の車幅方向内側端部を冷却水配管で連結したため、狭い空間内に配設される第２放熱器の寸法を拡大して放熱面積を最大限に確保できる。
また、第２放熱器及び冷却水配管を冷却風を受けやすい車両の前面部に配設することができ、第２放熱器の冷却効果を向上させることができる。
更に、冷却水を一方の第２放熱器の車幅方向外側端部から他方の第２放熱器の車幅方向外側部に向けて一方向に流すことで、冷却水通路を分岐させて２つの第２放熱器を並列に配設する構造と比べて冷却水通路の分岐及び合流箇所を減らして冷却水通路の構造を簡素化し、車両への搭載性を高めることができる。
以上の構造によって、燃料電池車両に搭載される第２放熱器の放熱性能を向上させるとともに冷却水通路の構造を簡素化して車両への搭載性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
図１〜図４はこの発明の実施例を示すものである。
図１〜図３において、１は燃料電池車両である。
この燃料電池車両１の車体２は、図１〜図３に示す如く、車両前後方向に延びる一対のサイドフレーム、つまりレフトサイドフレーム３とライトサイドフレーム４とを有している。
また、これらのレフトサイドフレーム３及びライトサイドフレーム４の前部の外側部位に左右の前輪５、６が夫々配設される一方、前記レフトサイドフレーム３及びライトサイドフレーム４の前方部位にはフロントバンパ７が配設される。
そして、前記燃料電池車両１の前部にはエンジンルーム８が形成される。
【００１０】
また、図１〜図３に示す如く、このエンジンルーム８内に長手方向が車幅方向に指向するように燃料電池９を車幅方向中央部に横置き状態に搭載し、この燃料電池９の前方において、前記フロントバンパ７の後方かつ車幅方向中央部に第１放熱器１０を配設する一方、前記燃料電池９の後方にモータ１１やインバータ（「動力制御装置」ともいう。）１２などからなる電気機器１３を順次配設する。そして、インバータ１２の後方にはウォータポンプ１４を配設する。
【００１１】
更に、前記第１放熱器１０の後部に冷却ファン１５を配設する。
そして、第１放熱器１０の車幅方向側部かつ前記フロントバンパ７の車幅方向側部の湾曲部、例えば左側湾曲部１６に囲まれる左側空間１７と、右側湾曲部１８に囲まれる右側空間１９との夫々に一対の第２放熱器２０を配設する。
つまり、前記左側空間１７に左側第２放熱器２１を配設する一方、前記右側空間１９には右側第２放熱器２２を配設する。
【００１２】
また、前記燃料電池９と前記第１放熱器１０との間で冷却水を循環させる第１冷却通路２３と、前記燃料電池９以外の電気機器１３と前記第２放熱器２０との間で冷却水を循環させる第２冷却通路２４を夫々独立に形成する。
そして、前記第１放熱器１０及び第２放熱器２０をフロントバンパ７に設けられた開口部２５から導入される冷却風によって冷却するように、前記燃料電池車両１の冷却装置２６を構成する。
【００１３】
このとき、前記燃料電池車両１を上方から見た場合、各第２放熱器２０、つまり左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２をフロントバンパ７の内側面に沿って湾曲させるとともに、各第２放熱器２０である左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２の車幅方向内側端部を冷却水配管２７で連結し、冷却水を一方の第２放熱器、例えば左側第２放熱器２１の車幅方向外側端部から他方の第２放熱器、例えば右側第２放熱器２２の車幅方向外側部に向けて一方向に流すように構成する。
詳述すれば、前記フロントバンパ７は、図１及び図２に示す如く、車幅方向両側部が車両後方へ湾曲しており、このフロントバンパ７の車幅方向中央部と車幅方向両側部の左側湾曲部１６と右側湾曲部１８とに夫々冷却風を導入する前記開口部２５が形成されている。
つまり、この開口部２５は、前記フロントバンパ７の車幅方向中央部に形成される中央開口部２８と、フロントバンパ７の車幅方向左側部の左側湾曲部１６において左側エアガイド部２９に形成される左側開口部３０と、フロントバンパ７の車幅方向右側部の右側湾曲部１８において右側エアガイド部３１に形成される右側開口部３２とからなる。
これらの左側エアガイド部２９及び右側エアガイド部３１は、図２に示す如く、前記フロントバンパ７の左右両側の左側開口部３０及び右側開口部３２の車幅方向外側部にフロントバンパ７の表面から段差状に突出して形成されることにより、第２放熱器２０である左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２の前面部に沿って車幅方向に流れる走行風を捕捉して左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２を通過させることができる。これによって、第２放熱器２０である左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２を通過する冷却風の風量を増加させることができる。
そして、前記フロントバンパ７の車幅方向中央部に形成される中央開口部２８の後方には、前記エンジンルーム８の一部を形成するラジエータコアサポートメンバ３３によって前記第１放熱器１０が配設される。
このとき、前記第１放熱器１０は、図１及び図３に示す如く、上端側が下端側に比べて車両後方に位置するように、傾斜した状態の配設される。
また、前記フロントバンパ７の車幅方向左側部の左側湾曲部１６に形成される左側開口部３０の後方には、前記左側第２放熱器２１が配設されるとともに、フロントバンパ７の車幅方向右側部の右側湾曲部１８に形成される右側開口部３２の後方には、前記右側第２放熱器２２が配設される。
【００１４】
このとき、第２放熱器２０である左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２は、前記フロントバンパ７の内周壁に沿って湾曲する形状に形成されているため、平面的な形状の放熱器に比べて放熱面積を拡大できるとともに、フロントバンパ７の左側湾曲部１６及び右側湾曲部１８に夫々形成される左側開口部３０及び右側開口部３２に近接した位置に配設でき、左側開口部３０及び右側開口部３２に流入する冷却風を受け易い構造である。
また、前記左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２を湾曲させたことにより、左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２の夫々の後方空間を拡大させることができ、左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２を通過した冷却風を車両後方へスムーズに排出することができる。
【００１５】
ここで、前記燃料電池車両１の冷却装置２６の冷却水経路について説明する。
前記燃料電池９と前記第１放熱器１０との間で冷却水を循環させる第１冷却通路２３は、図１に示す如く、第１放熱器１０の右側に位置する冷却水出口３４と前記燃料電池９の入口側に設けられる燃料電池用ウォータポンプ３５とを連絡する第１−１通路２３ａと、前記燃料電池９と第１放熱器１０の左側に位置する冷却水入口３６とを連絡する第１−２通路２３ｂとからなる。
つまり、前記第１放熱器１０内の冷却水は、この第１放熱器１０の右側に位置する冷却水出口３４から第１−１通路２３ａを介して燃料電池用ウォータポンプ３５に至り、この燃料電池用ウォータポンプ３５及び前記燃料電池９から第１−２通路２３ｂを介して第１放熱器１０の左側に位置する冷却水入口３６に流れる。
これにより、前記第１放熱器１０内の冷却水が、前記フロントバンパ７の車幅方向中央部に形成される中央開口部２８から導入される冷却風によって冷却され、この冷却された冷却水が第１冷却通路２３を利用して前記燃料電池９のみを冷却するため、前記燃料電池９を確実に冷却することができ、燃料電池９の性能維持を図ることができる。
【００１６】
また、前記燃料電池９以外の電気機器１３と前記第２放熱器２０との間で冷却水を循環させる第２冷却通路２４は、図１及び図３に示す如く、前記左側第２放熱器２１の下部に形成される左側冷却水出口３７と前記右側第２放熱器２２の下部に形成される右側冷却水入口３８とを連絡する第２−１通路２４ａと、右側第２放熱器２２の上部に形成される右側冷却水出口３９と前記ウォータポンプ１４とを連絡する第２−２通路２４ｂと、このウォータポンプ１４と前記電気機器１３であるインバータ１２とを連絡する第２−３通路２４ｃと、このインバータ１２と前記モータ１１とを連絡する第２−４通路２４ｄと、このモータ１１と前記左側第２放熱器２１の上部に形成される左側冷却水入口４０とを連絡する第２−５通路２４ｅとからなる。
つまり、前記左側第２放熱器２１内の冷却水は、この左側第２放熱器２１の下部に形成される左側冷却水出口３７から第２−１通路２４ａを介して前記右側第２放熱器２２の下部に形成される右側冷却水入口３８に至り、右側第２放熱器２２の上部に形成される右側冷却水出口３９から第２−２通路２４ｂを介してウォータポンプ１４に流れる。
このウォータポンプ１４に流れた冷却水は、第２−３通路２４ｃを介して電気機器１３であるインバータ１２に至り、このインバータ１２から第２−４通路２４ｄを介してモータ１１に流れる。
そして、このモータ１１に流れた冷却水は、第２−５通路２４ｅを介して前記左側第２放熱器２１の上部に形成される左側冷却水入口４０に流れる。
このとき、この左側第２放熱器２１の左側冷却水入口４０に冷却水が流入する際に、図１に示す如く、前記左側第２放熱器２１の左側冷却水入口４０近傍に取り付けられる後述する冷却ファン４１の取付位置を通過する。
これにより、前記第２放熱器２０である左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２内の冷却水が、前記フロントバンパ７の車幅方向両側部の左側湾曲部１６及び右側湾曲部１８に夫々形成される左側開口部３０及び右側開口部３２から導入される冷却風によって冷却され、この冷却された冷却水が第２冷却通路２４を利用して前記インバータ１２や前記モータ１１などからなる電気機器１３を順次冷却するため、電気機器１３を確実に冷却することができ、電気機器１３の性能維持を図ることができる。
【００１７】
そして、前記第２冷却通路２４において、前記左側第２放熱器２１の下部に形成される左側冷却水出口３７と前記右側第２放熱器２２の下部に形成される右側冷却水入口３８とを連絡、つまり左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２の車幅方向内側端部を連絡するする第２−１通路２４ａ部分を前記冷却水配管２７で連結している。
これにより、左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２、そして、冷却水配管２７を冷却風を受け易い前記燃料電池車両１の前面部に配設することができ、第２放熱器２０である左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２の冷却効果を向上させることができる。
【００１８】
また、冷却水を一方の第２放熱器である右側第２放熱器２２の車幅方向外側端部たる右側冷却水出口３９から他方の第２放熱器である左側第２放熱器２１の車幅方向外側部たる左側冷却水入口４０に向けて一方向に流すように、前記第２冷却通路２４の第２−２通路２４ｂ〜第２−５通路２４ｅを利用して循環させている。
これにより、冷却水を一方の第２放熱器である左側第２放熱器２１の車幅方向外側端部たる左側冷却水入口４０から他方の第２放熱器である右側第２放熱器２２の車幅方向外側端部たる右側冷却水出口３９に向けて一方向に流すことで、冷却水通路を分岐させて２つの第２放熱器を並列に配設する構造と比べて冷却水通路の分岐及び合流箇所を減らして冷却水通路の構造を簡素化し、車両への搭載性を向上することができる。
【００１９】
更に、前記第２放熱器２０のうち、冷却水の流れ方向で上流側に位置する第２放熱器、例えば左側第２放熱器２１にのみ前記冷却ファン４１を取り付ける。
つまり、図１及び図３に示す如く、前記左側第２放熱器２１の後方空間かつ前記左側の前輪５を区画するホイルハウスインナーパネル４２の前側であって、車幅方向外側部たる左側冷却水入口４０近傍に前記冷却ファン４１を取り付けるものである。
これにより、冷却水の温度を２つの第２放熱器２０である左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２によって段階的に低下させるとともに、冷却水流れ方向上流側に配設されて温度の高い冷却水が流入する第２放熱器である左側第２放熱器２１を冷却ファン４１で冷却することによって、冷却ファン４１の数を削減しつつ第２放熱器２０である左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２の放熱性能を向上させることができる。
【００２０】
更にまた、前記第２放熱器２０である左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２の車幅方向内側端部を前記第１放熱器１０より車両前方に突出させ、各第２放熱器２０である左側第２放熱器２１と右側第２放熱器２２との間を連絡する前記冷却水配管２７を第１放熱器１０の車両前方側に配設した。
つまり、第１放熱器１０を、上端部が下端部よりも車両後方に位置するように車幅方向中央部に傾斜した状態に配設した際に、図１に示す如く、この第１放熱器１０の下端部よりも前記左側第２放熱器２１の左側冷却水出口３７と右側第２放熱器２２の右側冷却水入口３８とを車両前方に位置させるものである。
そして、第２放熱器２０である左側第２放熱器２１と右側第２放熱器２２との間を連絡する前記冷却水配管２７を第１放熱器１０の車両前方側、つまり図１及び図３に示す如く、第１放熱器１０の下端部よりも車両前方側に配設する。
これにより、第２放熱器２０である左側第２放熱器２１と右側第２放熱器２２との間を連絡する冷却水配管２７が第１放熱器１０を通過した冷却風で加熱されることを防止でき、第１放熱器１０に比べて温度が低い冷却水が循環する左側第２放熱器２１及び右側第２放熱器２２の放熱性能を向上させることができる。
【００２１】
また、前記第１放熱器１０の車両前方側に車幅方向に延びるバンパメンバ４３が配設され、第２放熱器２０である左側第２放熱器２１と右側第２放熱器２２との間を連絡する冷却水配管２７を車両上下方向でバンパメンバ４３と重なる位置に配設する。
つまり、前記バンパメンバ４３は、図３及び図４に示す如く、アッパバンパメンバ４４とロアバンパメンバ４５とからなり、アッパバンパメンバ４４を前記冷却水配管２７の上方部位に位置させ、車両上下方向でバンパメンバ４３、つまりロアバンパメンバ４５と重なる位置に配設する。
また、ロアバンパメンバ４５は、図４（ｂ）に示す如く、断面く字状に湾曲させて形成して車両前方に湾曲中心を突出させ、図４（ａ）及び（ｂ）に示す如く、ロアバンパメンバ４５の開放側である後方に前記冷却水配管２７を位置させ、車両前後方向でも前記バンパメンバ４３、つまりロアバンパメンバ４５と重なる位置に配設する。
これにより、第１放熱器１０へ流れる冷却風を妨げない位置に冷却水配管２７を配設することによって、第１放熱器１０の放熱性能を向上させることができる。
また、車両前面部を車幅方向に延びる冷却水配管２７の前側をロアバンパメンバ４５によって車両前後方向で重なるように設けたため、前記燃料電池車両１の衝突時に冷却水配管２７を保護できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施例を示す燃料電池車両の前部の概略平面図である。
【図２】燃料電池車両の前方斜視図である。
【図３】フロントバンパを取り外した状態の燃料電池車両の前方斜視図である。
【図４】燃料電池車両の前部に配設される放熱器を示し、（ａ）は燃料電池車両の前部に配設される第１放熱器及び第２放熱器の概略正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  燃料電池車両
２  車体
３  レフトサイドフレーム
４  ライトサイドフレーム
７  フロントバンパ
９  燃料電池
１０  第１放熱器
１３  電気機器
１５  冷却ファン
１６  左側湾曲部
１７  左側空間
１８  右側湾曲部
１９  右側空間
２０  第２放熱器
２１  左側第２放熱器
２２  右側第２放熱器
２３  第１冷却通路
２４  第２冷却通路
２５  開口部
２７  冷却水配管
２８  中央開口部
３０  左側開口部
３２  右側開口部
４１  冷却ファン
４３  バンパメンバ
【図１】
2010012961.tif 000003
【図２】
2010012961.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010012961.tif 000006