(57)【要約】【課題】  放熱器を通過する風を干渉させずに燃料電池用冷媒放熱器及び冷房用冷媒放熱器の放熱効率を高めることができる。【解決手段】  燃料電池用放熱器冷却システム１２では、車両床面１８に対して垂直に燃料電池ラジエータ４０及び補機類ラジエータ５６が配置され、車両床面１８に対して平行に冷房用冷媒放熱器５０が配置されている。冷却ファン６２は、燃料電池ラジエータ４０の強制風通過部４０ａと冷房用冷媒放熱器５０と補機類ラジエータ５６とのすべてに外気を強制的に通過可能なように車両床面１８に対して傾斜して配置されている。冷房用冷媒放熱器５０及び冷却ファン６２は燃料電池ラジエータ４０よりも車両前側に且つフロントバンパ１７の裏側近傍に配置されている。この燃料電池用放熱器冷却システム１２では、それぞれの放熱器を通過しようとする風が他の放熱器によって暖められることも妨げられることもない。【選択図】        図２
2006076380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床面に対して略垂直に配置され風が通過することにより燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒を放熱する燃料電池用冷媒放熱器と、
前記燃料電池用冷媒放熱器の下方であって前記床面に対して略平行に配置され風が通過することにより冷房用冷媒を放熱する冷房用冷媒放熱器と、
少なくとも前記冷房用冷媒放熱器に外気を強制的に通過させる冷却ファンと、
を備えた燃料電池用放熱器冷却システム。
【請求項２】
走行風に対向して配置され風が通過することにより燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒を放熱する燃料電池用冷媒放熱器と、
前記燃料電池用冷媒放熱器の下方であって床面に対して略平行に配置され風が通過することにより冷房用冷媒を放熱する冷房用冷媒放熱器と、
少なくとも前記冷房用冷媒放熱器に外気を強制的に通過させる冷却ファンと、
を備えた燃料電池用放熱器冷却システム。
【請求項３】
前記燃料電池用冷媒放熱器は、前記冷却ファンによる風が通過する強制風通過部と、前記強制風が通過せず車両走行時に生じる走行風が通過する走行風通過部とを有している、
請求項１又は２に記載の燃料電池用放熱器冷却システム。
【請求項４】
前記冷却ファンは、前記燃料電池用冷媒放熱器と前記冷房用冷媒放熱器に共通化された機器であり、該燃料電池用冷媒放熱器と該冷房用冷媒放熱器との両方に外気を強制的に通過可能なように前記床面に対して傾斜して配置されている、
請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用放熱器冷却システム。
【請求項５】
床面に対して略垂直に配置され風が通過することにより燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒を放熱する燃料電池用冷媒放熱器と、
前記燃料電池用冷媒放熱器の下方であって前記床面に対して略平行に配置され風が通過することにより冷房用冷媒を放熱する冷房用冷媒放熱器と、
風の流れに対して前記燃料電池用冷媒放熱器又は前記冷房用冷媒放熱器と並列に配置され該風が通過することにより燃料電池の補機類を冷却する補機類用冷媒を放熱させる補機類用冷媒放熱器と、
少なくとも前記冷房用冷媒放熱器と補機類用冷媒放熱器とに外気を強制的に通過させる冷却ファンと、
を備えた燃料電池用放熱器冷却システム。
【請求項６】
走行風に対向して配置され風が通過することにより燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒を放熱する燃料電池用冷媒放熱器と、
前記燃料電池用冷媒放熱器の下方であって床面に対して略平行に配置され風が通過することにより冷房用冷媒を放熱する冷房用冷媒放熱器と、
風の流れに対して前記燃料電池用冷媒放熱器又は前記冷房用冷媒放熱器と並列に配置され該風が通過することにより燃料電池の補機類を冷却する補機類用冷媒を放熱させる補機類用冷媒放熱器と、
少なくとも前記冷房用冷媒放熱器と補機類用冷媒放熱器とに外気を強制的に通過させる冷却ファンと、
を備えた燃料電池用放熱器冷却システム。
【請求項７】
前記燃料電池用冷媒放熱器は、前記冷却ファンによる風が通過する強制風通過部と、前記強制風が通過せず車両走行時に生じる走行風が通過する走行風通過部とを有している、
請求項５又は６に記載の燃料電池用放熱器冷却システム。
【請求項８】
前記冷却ファンは、前記燃料電池用冷媒放熱器と前記冷房用冷媒放熱器と前記補機類用冷媒放熱器とに共通化された機器であり、該燃料電池用冷媒放熱器と該冷房用冷媒放熱器と該補機類用冷媒放熱器とのすべてに外気を強制的に通過可能なように前記床面に対して傾斜して配置されている、
請求項５〜７のいずれかに記載の燃料電池用放熱器冷却システム。
【請求項９】
前記冷房用冷媒放熱器は、前記燃料電池用冷媒放熱器よりも車両前側に配置され、
前記冷却ファンは、フロントバンパの裏側近傍に配置されている、
請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池用放熱器冷却システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池用放熱器冷却システムを搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用放熱器冷却システム及びそれを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池用放熱器冷却システムとしては、風の流れに対して上流側に冷房用冷媒を放熱する放熱器を、下流側に燃料電池を流通する冷媒を放熱する放熱器を直列に配置し、放熱器を通過していない空気を下流側の放熱器の上部前方から加圧して噴射する高圧空気発生装置を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載されたシステムでは、上流側の放熱器を通過した風と高圧空気発生装置による加圧空気とにより下流側の放熱器を放熱させる。したがって、下流側の放熱器の冷却能力を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００２−６７７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この特許文献１に記載された燃料電池用放熱器冷却システムでは、下流側の放熱器の上部前方から加圧空気を噴射するため、この加圧空気の流れと下流側の放熱器を通過する風の流れとが干渉する問題があった。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、放熱器を通過する風を干渉させずに燃料電池用冷媒放熱器及び冷房用冷媒放熱器の放熱効率を高めることができる燃料電池用放熱器冷却システムを提供することを目的の一つとする。また、そのような燃料電池用放熱器冷却システムを搭載した車両を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
即ち本発明の燃料電池用放熱器冷却システムは、
床面に対して略垂直に配置され風が通過することにより燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒を放熱する燃料電池用冷媒放熱器と、
前記燃料電池用冷媒放熱器の下方であって前記床面に対して略平行に配置され風が通過することにより冷房用冷媒を放熱する冷房用冷媒放熱器と、
少なくとも前記冷房用冷媒放熱器に外気を強制的に通過させる冷却ファンと、
を備えたものである。
【０００７】
この燃料電池用放熱器冷却システムでは、燃料電池用冷媒放熱器は、走行風を受けやすいように配置されているため、走行風によって効率的に冷却される。一方、冷房用冷媒放熱器は、高速走行時であっても低速走行時であっても冷房用冷媒を冷却する必要性に大差はないため、走行風ではなく冷却ファンの強制風によって冷却される。また、冷房用冷媒放熱器は、燃料電池用冷媒放熱器の下方に配置されているため、燃料電池用冷媒放熱器を通過する風を妨げず、この冷房用冷媒放熱器を通過する風が燃料電池用冷媒放熱器によっても妨げられない。また、冷房用冷媒放熱器は、燃料電池用冷媒放熱器と略垂直に配置されているため、燃料電池用冷媒放熱器と冷房用冷媒放熱器とを風の流れに対して直列に配置した構成に比べ、燃料電池用冷媒放熱器を通過しようとする風が冷房用冷媒放熱器によって暖められることがなく、冷房用冷媒放熱器を通過しようとする風が燃料電池用冷媒放熱器によって暖められることもない。したがって、放熱器を通過する風を干渉させずに燃料電池用冷媒放熱器及び冷房用冷媒放熱器の放熱効率を高めることができる。
【０００８】
ここで、「外気を強制的に通過させる」とは、共通の冷却ファンにより燃料電池用冷媒放熱器及び冷房用冷媒放熱器へ外気を強制的に通過させる場合や、個別の冷却ファンにより燃料電池用冷媒放熱器及び冷房用冷媒放熱器へ外気を強制的に通過させる場合を含む。また「燃料電池用冷媒」としては、例えば液体冷媒（水、油など）や気体冷媒（空気など）などが挙げられ、「冷房用冷媒」としては、例えば代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ、ＣＯ2及びＨＣなど）が挙げられる。
【０００９】
あるいは、本発明の燃料電池用放熱器冷却システムは、
走行風に対向して配置され風が通過することにより燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒を放熱する燃料電池用冷媒放熱器と、
前記燃料電池用冷媒放熱器の下方であって床面に対して略平行に配置され風が通過することにより冷房用冷媒を放熱する冷房用冷媒放熱器と、
少なくとも前記冷房用冷媒放熱器に外気を強制的に通過させる冷却ファンと、
を備えたものとしてもよい。
【００１０】
こうしても、燃料電池用冷媒放熱器は、走行風によって効率的に冷却され、放熱器を通過する風を干渉させずに燃料電池用冷媒放熱器及び冷房用冷媒放熱器の放熱効率を高めることができる。なお、冷房用冷媒放熱器は、走行風に対して略平行に配置されていてもよい。
【００１１】
本発明の燃料電池用放熱器冷却システムにおいて、前記燃料電池用冷媒放熱器は、前記冷却ファンによる風が通過する強制風通過部と、前記強制風が通過せず車両走行時に生じる走行風が通過する走行風通過部とを有していてもよい。こうすれば、走行風が少なくなる低速走行時（停車時も含む）には強制風通過部により強制風を利用して放熱が可能であり、走行風が多くなる高速走行時には走行風通過部により走行風を利用して放熱が可能になる。
【００１２】
本発明の燃料電池用放熱器冷却システムにおいて、前記冷却ファンは、前記燃料電池用冷媒放熱器と前記冷房用冷媒放熱器に共通化された機器であり、該燃料電池用冷媒放熱器と該冷房用冷媒放熱器との両方に外気を強制的に通過可能なように前記床面に対して傾斜して配置されていてもよい。こうすれば、個別の冷却ファンにより燃料電池用冷媒放熱器と冷房用冷媒放熱器とに強制風を通過させる場合に比べて、構成を簡略化することができる。
【００１３】
本発明の燃料電池用放熱器冷却システムは、
床面に対して略垂直に配置され風が通過することにより燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒を放熱する燃料電池用冷媒放熱器と、
前記燃料電池用冷媒放熱器の下方であって前記床面に対して略平行に配置され風が通過することにより冷房用冷媒を放熱する冷房用冷媒放熱器と、
風の流れに対して前記燃料電池用冷媒放熱器又は前記冷房用冷媒放熱器と並列に配置され該風が通過することにより燃料電池の補機類を冷却する補機類用冷媒を放熱させる補機類用冷媒放熱器と、
少なくとも前記冷房用冷媒放熱器と補機類用冷媒放熱器とに外気を強制的に通過させる冷却ファンと、
を備えたものとしてもよい。
【００１４】
この燃料電池用放熱器冷却システムでは、燃料電池用冷媒放熱器は、走行風を受けやすいように配置されているため、走行風によって効率的に冷却される。冷房用冷媒放熱器は、高速走行時であっても低速走行時であっても冷房用冷媒を冷却する必要性に大差はないため、走行風ではなく冷却ファンの強制風によって冷却される。また、冷房用冷媒放熱器は、燃料電池用冷媒放熱器の下方に配置されているため、燃料電池用冷媒放熱器を通過する風を妨げず、この冷房用冷媒放熱器を通過する風が燃料電池用冷媒放熱器によっても妨げられない。補機類用冷媒放熱器は、低速走行時など走行風を受けにくいときでも放熱の必要があるため、冷却ファンの強制風によって冷却される。また、冷房用冷媒放熱器は、燃料電池用冷媒放熱器と略垂直に配置され、補機類用冷媒放熱器はこれらの放熱器のどちらかと並列に配置されているため、燃料電池用冷媒放熱器、冷房用冷媒放熱器及び補機類用冷媒放熱器のうちいずれかの放熱器を風の流れに対して直列に配置した構成に比べ、それぞれの放熱器を通過しようとする風が他の放熱器によって暖められることがない。したがって、放熱器を通過する風を干渉させずに燃料電池用冷媒放熱器、冷房用冷媒放熱器及び補機類用冷媒放熱器の放熱効率を高めることができる。
【００１５】
ここで、「外気を強制的に通過させる」とは、共通の冷却ファンにより燃料電池用冷媒放熱器、冷房用冷媒放熱器及び補機類用冷媒放熱器へ外気を強制的に通過させる場合や、個別の冷却ファンにより燃料電池用冷媒放熱器、冷房用冷媒放熱器及び補機類用冷媒放熱器へ外気を強制的に通過させる場合を含む。また、「燃料電池の補機類」とは、例えば燃料電池の発電及び発電された電力の駆動力への変換に用いるものなどが挙げられ、このうち、燃料電池の発電に用いる補機類としては、酸化ガス供給器、燃料ガスポンプなどが挙げられ、発電された電力の駆動力への変換に用いる補機類としては、駆動用モータ、インバータ、コンバータなどが挙げられる。また、「補機類用冷媒」としては、例えば液体冷媒（水、油など）や気体冷媒（空気など）などが挙げられる。
【００１６】
あるいは、本発明の燃料電池用放熱器冷却システムは、
走行風に対向して配置され風が通過することにより燃料電池を冷却する燃料電池用冷媒を放熱する燃料電池用冷媒放熱器と、
前記燃料電池用冷媒放熱器の下方であって床面に対して略平行に配置され風が通過することにより冷房用冷媒を放熱する冷房用冷媒放熱器と、
風の流れに対して前記燃料電池用冷媒放熱器又は前記冷房用冷媒放熱器と並列に配置され該風が通過することにより燃料電池の補機類を冷却する補機類用冷媒を放熱させる補機類用冷媒放熱器と、
少なくとも前記冷房用冷媒放熱器と補機類用冷媒放熱器とに外気を強制的に通過させる冷却ファンと、
を備えたものとしてもよい。
【００１７】
こうしても、燃料電池用冷媒放熱器は、走行風によって効率的に冷却され、放熱器を通過する風を干渉させずに燃料電池用冷媒放熱器、冷房用冷媒放熱器及び補機類用冷媒放熱器の放熱効率を高めることができる。なお、冷房用冷媒放熱器は、走行風に対して略平行に配置されていてもよい。
【００１８】
本発明の燃料電池用放熱器冷却システムにおいて、前記燃料電池用冷媒放熱器は、前記冷却ファンによる風が通過する強制風通過部と、前記強制風が通過せず車両走行時に生じる走行風が通過する走行風通過部とを有していてもよい。こうすれば、走行風が少なくなる低速走行時には強制風通過部により強制風を利用して放熱が可能であり、走行風が多くなる高速走行時には走行風通過部により走行風を利用して放熱が可能になる。
【００１９】
本発明の燃料電池用放熱器冷却システムにおいて、前記冷却ファンは、前記燃料電池用冷媒放熱器と前記冷房用冷媒放熱器と前記補機類用冷媒放熱器とに共通化された機器であり、該燃料電池用冷媒放熱器と該冷房用冷媒放熱器と該補機類用冷媒放熱器とのすべてに外気を強制的に通過可能なように前記床面に対して傾斜して配置されていてもよい。こうすれば、個別の冷却ファンにより燃料電池用冷媒放熱器と冷房用冷媒放熱器と補機類用冷媒放熱器とに強制風を通過させる場合に比べて、構成を簡略化することができる。
【００２０】
本発明の燃料電池用放熱器冷却システムにおいて、前記冷房用冷媒放熱器は、前記燃料電池用冷媒放熱器よりも車両前側に配置され、前記冷却ファンは、フロントバンパの裏側近傍に配置されていてもよい。こうすれば、走行風が通過しにくいフロントバンパ裏近傍の空間を有効利用することができる。
【００２１】
本発明の車両は、上述した種々の態様のいずれかの燃料電池用放熱器冷却システムを搭載したものである。本発明の燃料電池用放熱器冷却システムは、放熱器を通過する風を干渉させずに燃料電池用冷媒放熱器及び冷房用冷媒放熱器の放熱効率を高めることができるから、これを搭載した車両も同様の効果を奏するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００２３】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は燃料電池搭載車両１０の構成の概略を示すブロック図であり、図２は燃料電池用放熱器冷却システム１２の概略断面図である。まず、燃料電池搭載車両１０の概略構成について図１を用いて説明する。燃料電池搭載車両１０は、所定の電気化学反応により発電する燃料電池２１が複数積層された燃料電池スタック２０と、電力を蓄電又は放電可能な蓄電装置３４と、電力により駆動輪１９，１９を駆動させる駆動用モータ３５と、システム全体をコントロールするパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）３０と、冷房用冷媒、燃料電池スタック２０及び燃料電池スタック２０の補機類を冷却する燃料電池用放熱器冷却システム１２とを備える。
【００２４】
燃料電池スタック２０は、周知の固体高分子電解質型の燃料電池２１を複数積層したスタック構造を有し、高電圧電源（数百Ｖ）として機能する。燃料電池スタック２０の各燃料電池２１では、水素ボンベ２２及び水素ポンプ２４によって水素ガス（燃料ガス）がアノードに供給され、エアコンプレッサである空気供給器２６から圧力が調節された圧縮空気（酸化ガス）中の酸素がカソードに供給され、所定の電気化学反応が進行することにより起電力が生じる。なお、反応しなかった余剰水素は水素ポンプ２４に送られ燃料ガスとして再利用される。
【００２５】
蓄電装置３４は、ニッケル水素蓄電池を複数個直列に接続した構造を有し高電圧電源（数百Ｖ）として機能する。この蓄電装置３４は、ＰＣＵ３０の制御によって、車両の始動時に駆動用モータ３５を駆動したり、加速時に駆動用モータ３５をアシストしたり、その他の補機類などに電力を供給したりする。また、この蓄電装置３４は、減速回生時に駆動用モータ３５から回生電力を回収したり、負荷に応じて燃料電池スタック２０によって充電されたりする。なお、この蓄電装置３４は、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）などでもよい。
【００２６】
駆動用モータ３５は、三相同期モータであり、車両後方に配置され、燃料電池スタック２０の出力する直流電流がＰＣＵ３０によって三相交流に変換されて供給され回転駆動力を発生する。この駆動用モータ３５によって発生した駆動力は、駆動軸１４及びディファレンシャルギア１６を介して最終的には、駆動輪１９，１９に出力され、燃料電池搭載車両１０を走行させる。
【００２７】
ＰＣＵ３０は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成されたコントローラ部３１と  燃料電池スタック２０や蓄電装置３４の高電圧直流電流と駆動用モータ３５の交流電流との変換を行うインバータ部３２とを備えている。このＰＣＵ３０のコントローラ部３１は、駆動用モータ３５の負荷や蓄電装置３４の蓄電量に応じて、燃料電池スタック２０で発生した電力を駆動用モータ３５や蓄電装置３４に供給したり、蓄電装置３４に蓄積された電力を駆動用モータ３５に供給したりする制御を行う。また、減速時や制動時等において、駆動用モータ３５から得られる回生電力を蓄電装置３４に供給する。このＰＣＵ３０は、入出力ポート（図示せず）を備え、後述の冷却用コントローラ６０からの各種制御信号などが入力ポートを介してコントローラ部３１に入力され、コントローラ部３１からの各種制御信号などが出力ポートを介して冷却用コントローラ６０に出力されている。
【００２８】
燃料電池用放熱器冷却システム１２は、燃料電池スタック２０を冷却する燃料電池用冷媒を放熱させる燃料電池ラジエータ４０（本発明の燃料電池用冷媒放熱器に相当する）と、冷房用冷媒を放熱させる冷房用冷媒放熱器５０と、燃料電池スタック２０の補機類を冷却する補機類用冷媒を放熱させる補機類ラジエータ５６（本発明の補機類用冷媒放熱器に相当する）と、強制的に外気を通過させる冷却ファン６２と、燃料電池システムの冷却を制御する冷却用コントローラ６０とを備える。
【００２９】
燃料電池ラジエータ４０は、風が通過することにより燃料電池スタック２０を循環する燃料電池用冷媒を放熱させるものである。ここでは、燃料電池用冷媒として冷却水を用いている。燃料電池ラジエータ４０には、燃料電池ラジエータ４０から燃料電池スタック２０の内部を経由し燃料電池ラジエータ４０へ燃料電池用冷媒を循環させる燃料電池用冷媒流路４１が接続されている。この燃料電池用冷媒流路４１には、循環ポンプ４２が設けられ、この循環ポンプ４２により所定量の燃料電池用冷媒（例えば５０〜１５０Ｌ／分など）が循環される。また、燃料電池用冷媒流路４１には、燃料電池スタック２０の入口の上流近傍に燃料電池用冷媒温センサ３７が配設されている。この燃料電池用冷媒温センサ３７は、燃料電池用冷媒温Ｔｆを検出し冷却用コントローラ６０に出力する。
【００３０】
冷却ファン６２は、燃料電池ラジエータ４０と冷房用冷媒放熱器５０と補機類ラジエータ５６とに共通化された機器であり、燃料電池ラジエータ４０の強制風通過部４０ａ（図２参照）と冷房用冷媒放熱器５０と補機類ラジエータ５６とのすべてに外気を強制的に通過させるプロペラ式の樹脂製のファンである。この冷却ファン６２は、ファン用モータ６３によって回転駆動される。
【００３１】
冷房用冷媒放熱器５０は、風が通過することにより車両室内を冷房する冷房用冷媒を放熱させるものである。ここでは、冷房用冷媒としてＣＯ2を用いている。この冷房用冷媒放熱器５０には、車両室内への送風を冷房用冷媒により冷却するエバポレータ５２が配管によって接続され、この冷房用冷媒放熱器５０とエバポレータ５２とを冷房用冷媒が循環し、放熱・冷却を繰り返すことによって車両室内への送風を冷却して冷房を行う。なお、冷房用冷媒はＣＯ2以外の代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａやＨＣなど）を用いてもよい。
【００３２】
補機類ラジエータ５６は、燃料電池スタック２０の発電及び燃料電池スタック２０で発電された電力の駆動力への変換に用いる補機類を冷却する補機類用冷媒を通風により放熱させるものである。この燃料電池スタック２０の発電に用いる補機類は、空気供給器２６であり、駆動力への変換に用いる補機類は、ＰＣＵ３０、駆動用モータ３５である。ここでは、補機類用冷媒として冷却水を用いている。補機類ラジエータ５６には、補機類ラジエータ５６から補機類（ＰＣＵ３０、空気供給器２６及び駆動用モータ３５）を経由し補機類ラジエータ５６へ補機類用冷媒を循環させる補機類用冷媒流路５７が接続され、その補機類用冷媒流路５７に設けられた循環ポンプ５８によって所定量の補機類用冷媒（例えば５〜１０Ｌ／分など）が循環される。また、補機類用冷媒流路５７には、補機類ラジエータ５６の下流に補機類用冷媒温センサ３８が配設されている。この補機類用冷媒温センサ３８は、補機類用冷媒温Ｔａを検出し冷却用コントローラ６０に出力する。
【００３３】
冷却用コントローラ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭにより構成されたコントローラであり、燃料電池スタック２０、燃料電池スタック２０の補機類及び冷房用冷媒の冷却の制御を行う。この冷却用コントローラ６０は、入出力ポート（図示せず）を備え、燃料電池用冷媒温センサ３７からの燃料電池用冷媒温Ｔｆ、補機類用冷媒温センサ３８からの補機類用冷媒温Ｔａ及びＰＣＵ３０からの信号などが入力ポートを介して入力され、循環ポンプ４２への駆動信号、循環ポンプ５８への駆動信号、ファン用モータ６３への駆動信号及びＰＣＵ３０への信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００３４】
次に、燃料電池用放熱器冷却システム１２の配置構成について図２を用いて詳細に説明する。燃料電池用放熱器冷却システム１２では、車両床面１８に対して垂直になるように燃料電池ラジエータ４０が配置され、この燃料電池ラジエータ４０の下側に補機類ラジエータ５６が配置されている。この燃料電池ラジエータ４０と補機類ラジエータ５６とは、走行風に対して並列に且つ走行風に対向して配置されている。この補機類ラジエータ５６の走行風の上流側の下側端面５６ａの近傍に冷房用冷媒放熱器５０が車両床面１８及び走行風に対して平行に且つ燃料電池ラジエータ４０よりも車両前側に配置されている。この冷房用冷媒放熱器５０は、車両前方に位置するフロントバンパ１７の裏側の下方に配置されている。冷却ファン６２は、燃料電池ラジエータ４０よりも車両前側に燃料電池ラジエータ４０の強制風通過部４０ａと冷房用冷媒放熱器５０と補機類ラジエータ５６とのすべてに外気を強制的に通過可能なように車両床面１８に対して傾斜して配置されている。この冷却ファン６２は、フロントバンパ１７の裏側近傍に配置されている。なお、冷房用冷媒放熱器５０及び補機類ラジエータ５６は、低速走行時など走行風が少ないときでも車両室内の冷房や燃料電池スタック２０の発電に伴う補機類の駆動による放熱の必要があるため、放熱面の全体に冷却ファン６２による強制風が通過するようになっている。
【００３５】
燃料電池ラジエータ４０は、冷却ファン６２による強制風が通過する強制風通過部４０ａと、強制風が通過せず車両走行時に生じる走行風が通過する走行風通過部４０ｂとに仕切られている。ここで、燃料電池ラジエータ４０は、走行風が少ない低速走行時（停車時を含む）には、燃料電池スタック２０の補機類やアクセサリ類（冷房やオーディオなど）などへの電力供給分の放熱が必要である。したがって、強制風通過部４０ａの放熱面は、走行風が少ない低速走行時での燃料電池スタック２０の発電による熱を冷却ファン６２の強制風により十分放熱可能な大きさに定められている。また、走行風通過部４０ｂの放熱面は、燃料電池ラジエータ４０の放熱面全体から強制風通過部４０ａの放熱面を除いた残りの部分として定められている。なお、走行風が通過しやすくなるように、この走行風通過部４０ｂの上流近傍及び下流近傍には通風抵抗となるものは配置していない。
【００３６】
次に、こうして構成された本実施例の燃料電池搭載車両１０の燃料電池用放熱器冷却システム１２の動作について説明する。燃料電池搭載車両１０が起動すると、まず、冷却用コントローラ６０は、所定量の燃料電池用冷媒及び補機類用冷媒が循環するように循環ポンプ４２及び循環ポンプ５８を作動させる。次に、冷却用コントローラ６０は、所定のファン駆動条件が成立しているときには冷却ファン６２を回転駆動させる。所定のファン駆動条件は、例えば冷房のスイッチがオンされているとき、燃料電池用冷媒温Ｔｆが所定の上限温度（例えば７０〜８０℃）を超えたとき、補機用冷媒温Ｔａが所定の上限温度（例えば６０〜７０℃）を超えたときなどが挙げられ、これらのいずれかを満たした場合に成立する。また、上記ファン駆動条件のいずれも満たさなくなったときには、冷却用コントローラ６０は、冷却ファン６２の回転駆動を停止させる。冷却ファン６２が回転駆動すると、冷房用冷媒放熱器５０と補機類ラジエータ５６と燃料電池ラジエータ４０の強制風通過部４０ａに強制的に外気が通過し、冷房用冷媒、燃料電池用冷媒及び補機用冷媒がそれぞれの放熱器で放熱する。
【００３７】
具体的には、燃料電池搭載車両１０の低速走行時は、冷却ファン６２の強制風により各放熱器を放熱させる。一方、高速走行時には、燃料電池スタック２０の駆動モータ３５への電力供給分の発電により燃料電池ラジエータ４０の放熱量が大きくなるが、多くの走行風が走行風通過部４０ｂを通過するようになるため、この走行風により燃料電池ラジエータ４０が十分に放熱する。このとき、冷房用冷媒放熱器５０及び補機類ラジエータ５６は、冷却ファン６２の強制風により十分放熱する。なお、燃料電池用冷媒温Ｔｆ又は補機類用冷媒温Ｔａが高いほど冷却ファン６２の回転数が高くなるように制御してもよい。こうすればより適切に冷房用冷媒放熱器５０、燃料電池ラジエータ４０及び補機類ラジエータ５６を放熱させることができる。
【００３８】
以上詳述した本実施例の燃料電池用放熱器冷却システム１２によれば、車両床面１８に対して垂直に配置された燃料電池ラジエータ４０の強制風通過部４０ａと、燃料電池ラジエータ４０の下方であって車両床面１８に対して平行に配置された冷房用冷媒放熱器５０と、風の流れに対して燃料電池ラジエータ４０と並列に配置された補機類ラジエータ５６とに冷却ファン６２により外気を強制的に通過させて各放熱器を放熱する。このとき、燃料電池ラジエータ４０は、走行風を受けやすいように配置しているため、走行風によって効率的に冷却される。冷房用冷媒放熱器５０は、高速走行時であっても低速走行時であっても冷房用冷媒を冷却する必要性に大差はないため、走行風ではなく冷却ファン６２の強制風によって冷却されるようになっている。また、冷房用冷媒放熱器５０は、燃料電池ラジエータ４０の下方に配置されているため、燃料電池ラジエータ４０を通過する風を妨げず、且つこの冷房用冷媒放熱器５０を通過する風が燃料電池ラジエータ４０によっても妨げられない。補機類ラジエータ５６は、低速走行時など走行風を受けにくいときでも放熱の必要があるため、風の流れに対して燃料電池ラジエータ４０と並列に配置し、冷却ファン６２の強制風によって冷却される。また、冷房用冷媒放熱器５０は、燃料電池ラジエータ４０と垂直に配置され、補機類ラジエータ５６は燃料電池ラジエータ４０と並列に配置されているため、燃料電池ラジエータ４０、冷房用冷媒放熱器５０及び補機類ラジエータ５６のうちいずれかの放熱器を風の流れに対して直列に配置した構成に比べ、それぞれの放熱器を通過しようとする風が他の放熱器によって暖められることがない。したがって、放熱器を通過する風を干渉させずに燃料電池ラジエータ４０、冷房用冷媒放熱器５０及び補機類ラジエータ５６の放熱効率を高めることができる。また、この結果、これらの放熱器のいずれかを直列に配置した構成に比べて放熱器自体の大きさを小型化することができる。
【００３９】
また、燃料電池ラジエータ４０は、冷却ファン６２による風が通過する強制風通過部４０ａと、強制風が通過せず車両走行時に生じる走行風が通過する走行風通過部４０ｂとを有しているため、走行風が少なくなる低速走行時（停車時も含む）には強制風通過部４０ａにより強制風を利用して放熱が可能であり、走行風が多くなる高速走行時には走行風通過部４０ｂにより走行風を利用して放熱が可能になる。
【００４０】
更に、冷却ファン６２は、燃料電池ラジエータ４０と冷房用冷媒放熱器５０と補機類ラジエータ５６とに共通化された機器であり、燃料電池ラジエータ４０と冷房用冷媒放熱器５０と補機類ラジエータ５６とのすべてに外気を強制的に通過可能なように車両床面１８に対して傾斜して配置されているため、個別の冷却ファンにより燃料電池ラジエータ４０と冷房用冷媒放熱器５０と補機類ラジエータ５６とに強制風を通過させる場合に比べて、構成を簡略化することができる。
【００４１】
更にまた、冷房用冷媒放熱器５０は、走行風に対して燃料電池ラジエータ４０の上流側に配置され、冷却ファン６２は、フロントバンパ１７の裏側近傍に配置されているため、走行風が通過しにくいフロントバンパ１７の裏近傍の空間を有効利用することができる。
【００４２】
そして、燃料電池ラジエータ４０の強制風通過部４０ａと冷房用冷媒放熱器５０と補機類ラジエータ５６とを通過して暖められた強制風が燃料電池スタック２０やＰＣＵ３０などの機器に当たらずに車両下方に抜けるため、暖められた強制風によりこれらの機器を再度暖めてしまうことがない。
【００４３】
なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００４４】
例えば、上述した実施例では、燃料電池ラジエータ４０よりも車両前側に車両床面１８に対して平行に冷房用冷媒放熱器５０を配置し、燃料電池ラジエータ４０よりも車両前側に冷却ファン６２を配置するとしたが、図３に示す燃料電池用放熱器冷却システム１２Ｂのように、燃料電池ラジエータ４０よりも車両後側に車両床面１８に対して平行に冷房用冷媒放熱器５０Ｂを配置し、燃料電池ラジエータ４０よりも車両後側に冷却ファン６２Ｂを配置してもよい。こうしても、放熱器を通過する風を干渉させずに燃料電池ラジエータ４０、冷房用冷媒放熱器５０及び補機類ラジエータ５６の放熱効率を高めることができる。
【００４５】
また、上述した実施例では、冷房用冷媒放熱器５０を燃料電池ラジエータ４０及び補機類ラジエータ５６の近傍に配置し、共通化された冷却ファン６２により燃料電池ラジエータ４０、冷房用冷媒放熱器５０及び補機類ラジエータ５６へ外気を強制的に通過させるとしたが、図４に示す燃料電池用放熱器冷却システム１２Ｃのように、冷房用冷媒放熱器５０Ｃ及び補機類ラジエータ５６Ｃを燃料電池ラジエータ４０から離れた場所に車両床面１８に対して平行に配置し、燃料電池ラジエータ４０へ強制風を通過させる冷却ファン６２と、冷房用冷媒放熱器５０Ｃ及び補機類ラジエータ５６Ｃへ強制風を通過させる冷却ファン６２Ｃとによりそれぞれの放熱器に個別に外気を強制的に通過させるとしてもよい。こうしても、放熱器を通過する風を干渉させずに燃料電池ラジエータ４０、冷房用冷媒放熱器５０Ｃ及び補機類ラジエータ５６Ｃの放熱効率を高めることができる。
【００４６】
更にまた、上述した実施例では、燃料電池ラジエータ４０は、強制風通過部４０ａ及び走行風通過部４０ｂを有するものとしたが、走行風通過部４０ｂを有さず、強制風通過部４０ａのみを有するものとしてもよいし、強制風通過部４０ａを有さず、走行風通過部４０ｂのみを有するものとしてもよい。こうしても、燃料電池ラジエータ４０は、車両床面に対して垂直に配置され走行風を受けやすく、放熱器を通過する風を干渉させずに燃料電池ラジエータ４０、冷房用冷媒放熱器５０及び補機類ラジエータ５６の放熱効率を高めることができる。
【００４７】
そして、上述した実施例では、車両床面１８に対して垂直に複数の放熱器（燃料電池ラジエータ４０及び補機類ラジエータ５６）を配置するとしたが、例えば車両床面１８に対して垂直に１つの放熱器（燃料電池ラジエータ４０）を配置してもよい。また、上述した実施例では、車両床面１８に対して平行に１つの放熱器（冷房用冷媒放熱器５０のみ）を配置するとしたが、例えば車両床面１８に対して平行に且つ通過する風に対して並列に複数の放熱器（冷房用冷媒放熱器５０及び補機類ラジエータ５６など）を配置してもよい。なお、これらの場合であっても、燃料電池ラジエータ４０は、放熱量が車速に依存するため、車両床面１８に対して垂直に配置し走行風を受けやすい構成とすることが好ましい。
【００４８】
そして更にまた、上述した実施例では燃料電池用放熱器冷却システム１２を燃料電池搭載車両１０（自動車）に適用したが、燃料電池ラジエータ４０及び冷房用冷媒放熱器５０を備えるものであれば特に限定されず、列車、船舶及び航空機などに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施例の燃料電池搭載車両１０の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】本実施例の燃料電池用放熱器冷却システム１２の概略断面図である。
【図３】別の実施例の燃料電池用放熱器冷却システム１２Ｂの概略断面図である。
【図４】別の実施例の燃料電池用放熱器冷却システム１２Ｃの概略断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  燃料電池搭載車両、１２，１２Ｂ，１２Ｃ  燃料電池用放熱器冷却システム、１４  駆動軸、１６  ディファレンシャルギア、１７  フロントバンパ、１８  車両床面、１９  駆動輪、２０  燃料電池スタック、２１  燃料電池、２２  水素ボンベ、２４  水素ポンプ、２６  空気供給器、３０  ＰＣＵ、３１  コントローラ部、３２  インバータ部、３４  蓄電装置、３５  駆動用モータ、３７  燃料電池用冷媒温センサ、３８  補機類用冷媒温センサ、４０  燃料電池ラジエータ、４０ａ  強制風通過部、４０ｂ  走行風通過部、４１  燃料電池用冷媒流路、４２  循環ポンプ、５０，５０Ｂ，５０Ｃ  冷房用冷媒放熱器、５２  エバポレータ、５６，５６Ｃ  補機類ラジエータ、５６ａ  下側端面、５７  補機類用冷媒流路、５８  循環ポンプ、６０  冷却用コントローラ、６２，６２Ｂ，６２Ｃ  冷却ファン、６３  ファン用モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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