(57)【要約】【課題】  車両用熱交換装置として、冷却が要求される部品から冷媒へ放熱する抜熱量の低減および騒音低減の双方の両立を図る。【解決手段】  熱交換器１５に、燃料電池に供給する空気が流通する空気流路３を接続する。熱交換器１５は、空気を冷却する冷媒が流通し、この冷媒は、空気を冷却して熱を受けた後、ラジエータ１９で放熱する。熱交換器１５は、その外壁部の車両前方側に金属板２７を設ける一方、同後方側に発泡材２９を設ける。ラジエータ１９側から空気が流れてくる車両前方側に金属板２７を設けることで、冷却効率を高め、一方その後方側に発泡材２９を設けることで、その後方に位置する車室への遮音効果を高める。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流れが発生する場所に介在する車両用熱交換装置において、外壁部を構成する部材として、少なくとも前記空気流れを受ける側となる第１部材と、この第１部材以外のその他の第２部材とをそれぞれ有し、前記第１部材を、前記第２部材に比較して熱伝導性を高くする一方、前記第２部材を、前記第１部材に比較して遮音性を高くすることを特徴とする車両用熱交換装置。
【請求項２】
前記空気流れが発生する場所は、空気を強制的に発生させる空気流れ発生手段の車両後方であることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換装置。
【請求項３】
前記空気流れが発生する場所は、車両走行により空気流れが発生することを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換装置。
【請求項４】
前記第２部材を車室に対応する側に配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用熱交換装置。
【請求項５】
燃料電池に供給する空気が流通する配管を備えて前記空気を冷却する車両用熱交換装置であって、前記配管を接続する部位に前記第２部材を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両用熱交換装置。
【請求項６】
燃料電池に供給する空気が流通する配管を備えて前記空気を冷却する車両用熱交換装置であって、表面が相対的に高温となる前記空気の流入側を、相対的に大きな空気流れが発生している部位に配置し、表面が相対的に低温となる前記空気の流出側を、相対的に小さな空気流れが発生している部位に配置することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両用熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気流れが発生する場所に介在する車両用熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車の排出ガスによる大気汚染や二酸化炭素による地球温暖化の問題に対処するため、クリーンな排気および高効率のエネルギ変換を可能とする燃料電池を搭載した燃料電池車両が注目されている。
【０００３】
燃料電池車両は、その環境性能とともに内燃機関を不要とすることによる静粛性も注目されており、従来の自動車よりも高い静粛性が求められている。ここで、問題となっている主な騒音発生源として、燃料電池に空気を供給する部品、すなわちコンプレッサ、サイレンサ、アフタクーラ、およびそれらを接続する配管が挙げられる。そして、これらの部品からの放射音を低減するために、遮音材を表面に巻くことが有効である。
【０００４】
一方で、燃料電池車両は内燃機関に比較してシステム構成が複雑であり、構成部品が多く、それらの冷却要求度が高いことが問題となっており、冷却要求、すなわち各構成部品から冷媒への抜熱量を低減することが求められている。抜熱量低減には、構成部品から大気への放熱を効率よく行うことが対策の一つとしてある。
【０００５】
以上から、燃料電池車両用における空気系部品の遮音材には、遮音することと大気への放熱を妨げないこととの相反する要求がある。
【０００６】
このような遮音性能と大気への放熱性能を鑑みたものとしては、例えば下記特許文献１に自動車用オイルパンにて、浅底部と深底部に二部に分かれたオイルパンの遮音構造として、深底部の側面のみを遮音することで、全体を覆う場合に比較して９０％以上の遮音性能が得られるという知見がある。
【特許文献１】特開平８−２５４１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来では、遮音性能と大気への放熱性能を鑑みたものとして自動車用オイルパンにおいて知られているが、燃料電池車両においては、その特有の問題点を考慮した構造、すなわち大気への放熱効果に着目した遮音構造が必要とされている。
【０００８】
そこで、本発明は、車両用熱交換装置として、冷却が要求される部品から冷媒へ放熱する抜熱量の低減および騒音低減の双方の両立を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、空気流れが発生する場所に介在する車両用熱交換装置において、外壁部を構成する部材として、少なくとも前記空気流れを受ける側となる第１部材と、この第１部材以外のその他の第２部材とをそれぞれ有し、前記第１部材を、前記第２部材に比較して熱伝導性を高くする一方、前記第２部材を、前記第１部材に比較して遮音性を高くすることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、空気流れを受ける側に、熱伝導性を高くした第１部材を配置することで、冷媒への抜熱量を低減させる一方、第１部材以外のその他の第２部材を、遮音性を高くすることで、遮音性能を高めることができ、冷却が要求される部品から冷媒へ放熱する抜熱量の低減および騒音低減の双方の両立を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる車両用熱交換装置を備えた燃料電池用空気供給装置のシステム構成図である。燃料電池１には、空気流路３と水素流路５とをそれぞれ接続して、これら各流路３，５により空気および水素の供給を受けて燃料電池１は発電する。
【００１３】
空気流路３を流れる空気は、消音手段である樹脂製エアダクト７から導入されて吸入時の騒音を低減させた後、ケミカルフィルタ９によって窒素酸化物や硫黄酸化物などの不純物を除去し、空気圧縮機１１に送られる。
【００１４】
空気圧縮機１１で加圧した空気は、別の騒音低減装置であるサイレンサ１３によって圧力脈動を低減させた後、車両用熱交換装置である熱交換器１５によって適切な温度に調整して燃料電池１に供給する。
【００１５】
ここで、発熱部品である空気圧縮機６，燃料電池１および熱交換器１５は、冷媒流路１７を流れる冷媒である冷却水によって冷却する。この冷却水は、上記した各部品から受熱した後、ラジエータ１９を介して大気へ放熱することによって冷却される。
【００１６】
図２は、上記図１に示した燃料電池用空気供給装置の車両２０への搭載例を示す、車両前部の簡略化した側面図である。なお、図２中の矢印ＦＲで示す方向が車両前方であり、この図２では、図１における主な構成要素のみ図示している。
【００１７】
燃料電池１などの燃料電池車両特有の部品以外の部品は、基本的に内燃機関搭載車と同様の配置であり、搭乗者２１の乗車位置も同様である。燃料電池１は、搭乗者２１の足元に設置する。燃料電池１を除く主な部品は、内燃機関搭載車のエンジンルームに相当する車両前部の空間２３に搭載する。
【００１８】
ラジエータ１９の車両後方近傍には、空気流れ発生手段としてのラジエータファン２５を設置し、ラジエータファン２５により、車両前方から同後方へ向かう空気流れを強制的に発生させる。すなわち、空気流れが発生する場所は、空気を強制的に発生させる空気流れ発生手段の車両後方である。また、この空気流れが発生する場所は、車両走行により空気流れが発生する場所でもある。
【００１９】
図３は、熱交換器１５の簡略化した斜視図で、熱交換器１５の車両前方側にラジエータ１９が位置している。この熱交換器１５の外壁部を構成する部材として、空気流れを受ける側に第１部材としてのアルミニウム製の金属板２７を設けるとともに、金属板２７以外のその他の部位に、第２部材としてのウレタン製の発泡材２９を設けている。なお、図３では、冷却水が流れる配管は省略している。
【００２０】
発泡材２９を設けた部位には、一方が空気入口、他方が空気出口となる空気流路３を接続している。すなわち、空気が流通する配管である空気流路３を接続する部位に、第２部材である発泡材２９を設けている。
【００２１】
上記した第１部材である金属板２７は、第２部材である発泡材２９に比較して熱伝導性が高く、第２部材である発泡材２９は、第１部材である金属板２７に比較して遮音性が高くなっている。そして、遮音性が高い発泡材２９は、車室３１に対応する側に配置している。
【００２２】
このように、ラジエータファン２５の車両後方側に熱交換器１５を設置するとともに、熱交換器１５の空気流れを受ける側に熱伝導性が高い金属板２７を配置することによって、熱交換器１５の発熱を、ラジエータファン２５からの空気流れ、および車両走行中に発生する空気流れへ、金属板２７を介して積極的に放熱させることができ、空冷効果が効率的に得られて冷媒である冷却水への抜熱量増加を抑えることができる。
【００２３】
その結果、内燃機関に比較してシステム構成が複雑で冷却要求度が高い燃料電池車両であっても、冷却が必要な各種部品に対する冷却を効率よく行うことができる。
【００２４】
これと同時に、熱交換器１５における、車室３１内への騒音発生の原因となる空気流路３を接続する部分に遮音性の高い発泡材２９を配置し、かつこの発泡材２９を車室３１に対応する側に配置することで、車室３１内に対する遮音効果を高めることができる。
【００２５】
図４は、本発明の第２の実施形態を示す、前記図３に対応する斜視図であり、ここでの熱交換器１５０は、空気が流通する配管としての空気流路３０を車両前後方向両側に接続し、かつ車両前方側に吸気口３０ａを、同後方側に排気口３０ｂをそれぞれ接続している。
【００２６】
そして、吸気口３０ａを接続した側に、第１部材としてのアルミニウム製の金属板２７０を設けるとともに、その他の部位、すなわち排気口３０ｂを接続した側に、第２部材としてのウレタン製の発泡材２９０を設けている。
【００２７】
上記した熱交換器１５０における吸気口３０ａ側は、空気圧縮機１１によって加圧された空気が供給される側であって表面が相対的に高温となる部分であり、この高温部分を空気流れが相対的に大きい車両前方側に配置する。一方、熱交換器１５０における排気口３０ｂ側は、熱交換後の空気が流れる側であって表面が相対的に低温となる部分であり、この低温部分を空気流れが相対的に小さい車両後方側に配置する。
【００２８】
上記した第２の実施形態においては、前記した第１の実施形態と同様に、熱交換器１５０の発熱を、ラジエータファン２５からの空気流れ、および車両走行中に発生する空気流れへ、金属板２７０を介して積極的に放熱させることができ、空冷効果が効率的に得られて冷媒である冷却水への抜熱量増加を抑えることができる。
【００２９】
その際、本実施形態では、表面が高温となる吸気口３０ａ側を、空気流れが相対的に大きい部位である空気流れの上流側に配置することで、この高温部分を効率よく空気流れに放熱することができる。
【００３０】
これと同時に、熱交換器１５０における、車室３１内への騒音発生の原因となる空気流路３０の排気口３０ｂを接続する部分に遮音性の高い発泡材２９０を配置し、かつこの発泡材２９０を車室３１に対応する側に配置することで、車室３１内に対する遮音効果を高めることができる。
【００３１】
なお、上記した第１，第２の各実施形態における金属板２７，２７０と発泡材２９，２９０の配置関係は、熱交換器１５に限らず、他の空気供給系における車両用熱交換装置を備える空気圧縮機１１や燃料電池１に適用することで、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる車両用熱交換装置を備えた燃料電池用空気供給装置のシステム構成図である。
【図２】図１に示した燃料電池用空気供給装置の車両への搭載例を示す、車両前部の簡略化した側面図である。
【図３】図１に示した燃料電池用空気供給装置に使用する熱交換器の簡略化した斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す、図３に対応する斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  燃料電池
３  空気流路（燃料電池に供給する空気が流通する配管）
１５  熱交換器（車両用熱交換装置）
２０  車両
２５  ラジエータファン（空気流れ発生手段）
２７，２７０  金属板（第１部材）
２９，２９０  発泡材（第２部材）
３１  車室  
【図１】
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【図２】
2006205761.tif 000004
【図３】
2006205761.tif 000005
【図４】
2006205761.tif 000006