(57)【要約】【課題】燃料電池を用いる自動車の燃料電池の冷却効率を向上させる。【解決手段】コンプレッサ１１の空気取り入れ口であるコンプレッサ吸気口１２と、換気ファン１６の空気取り入れ口である換気ファン吸気口１７とをラジエータ３の空冷方向における下流側に配置する。燃料電池１の発電のためにコンプレッサ１１が空気を吸気し、換気ファン１６が燃料電池ボックス２の換気のために空気を吸気すると、その吸気した空気がラジエータ３の放熱面を通過してラジエータ３を通流する冷却水を冷却する。この冷却された冷却水が燃料電池１を冷却する。【選択図】　　　　図１
2004022190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードへ水素を供給し、カソードへ空気を供給して発電を行う燃料電池を冷却するラジエータを備える燃料電池の冷却装置において、
前記ラジエータの空冷方向における下流側に、前記燃料電池のカソードへ空気を供給するコンプレッサの空気取り入れ口を配置し、
コンプレッサが前記カソードへ供給する空気が前記ラジエータを通過して、前記燃料電池の冷却を補助するように構成したことを特徴とする燃料電池の冷却装置。
【請求項２】
アノードへ水素を供給し、カソードへ空気を供給して発電を行う燃料電池を冷却するラジエータを備える燃料電池の冷却装置において、
前記ラジエータの空冷方向における下流側に、前記燃料電池を収納する燃料電池ボックスの換気ファンの空気取り入れ口を配置し、
換気ファンが前記燃料電池ボックスに取り入れる空気が前記ラジエータを通過して、前記燃料電池の冷却を補助するように構成したことを特徴とする燃料電池の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池を用いる自動車の燃料電池を冷却する燃料電池の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料電池を用いる自動車において、発電により発熱している燃料電池を冷却する場合は、ラジエータを用いて冷却している。特に、低速走行時や停車時に燃料電池の冷却をする場合は、ラジエータの空冷方向における下流側に備えられたラジエータ冷却用ファンを用いて空気を吸入し、その空気がラジエータを通過して冷却媒体を冷却し、この冷却された冷却媒体が燃料電池に備えられている通流路を通流することによって燃料電池を冷却している。
【０００３】
また、燃料電池を冷却することは重要であり、従来から、燃料電池の冷却効率を向上させるために、複数のラジエータ冷却用ファンを用いて冷却効率の向上を図り、又は、ラジエータ冷却用ファンの大型化やファンの回動出力を上げることにより燃料電池の冷却効率の向上を図っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の燃料電池の冷却装置は、そのラジエータ冷却用ファンの増設、大型化や回動出力を上げる等を行うと、燃料電池が発電した電力を余計に消費するという問題があった。また、ラジエータ冷却用ファンの増設、大型化は、車輌の重量を増大させ、燃料電池が発電した電力を余計に消費するという問題があった。また、この余計な消費電力を補うために、ＤＣＤＣコンバータやインバータを介して、燃料電池が発電する電力を増大させなければならないという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、燃料電池を用いる自動車の燃料電池の冷却効率を向上させる燃料電池の冷却装置を提供することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記問題を解決するために、第１の発明の燃料電池の冷却装置は、アノードへ水素を供給し、カソードへ空気を供給して発電を行う燃料電池を冷却するラジエータを備える燃料電池の冷却装置において、前記ラジエータの空冷方向における下流側に、前記燃料電池のカソードへ空気を供給するコンプレッサの空気取り入れ口を配置し、コンプレッサが前記カソードへ供給する空気が前記ラジエータを通過して、前記燃料電池の冷却を補助するように構成したことを特徴とする。
【０００７】
ここで、ラジエータの空冷方向における下流側とは、空気がラジエータを通過し終えるときのラジエータの空気通過面及びラジエータの空気通過面付近をいう。
【０００８】
第１の発明の燃料電池の冷却装置では、コンプレッサが燃料電池のカソードへ送る空気を発電するために吸入する場合、ラジエータの空冷方向における下流側に配置されるコンプレッサの空気取り入れ口から空気を吸入するので、ラジエータの放熱面を空気が通過してラジエータを通流する冷却媒体を冷却する。この冷却された冷却媒体が燃料電池を通流することにより燃料電池を冷却する。
【０００９】
ここで、冷却媒体とは、燃料電池を冷却するものであって、空気等の気体や、水や不凍液として用いられるエチレン・グリコール、メチル・アルコールなどの液体を用いることができる。
【００１０】
また、第２の発明の燃料電池の冷却装置は、アノードへ水素を供給し、カソードへ空気を供給して発電を行う燃料電池を冷却するラジエータを備える燃料電池の冷却装置において、前記ラジエータの空冷方向における下流側に、前記燃料電池を収納する燃料電池ボックスの換気ファンの空気取り入れ口を配置し、換気ファンが前記燃料電池ボックスに取り入れる空気が前記ラジエータを通過して、前記燃料電池の冷却を補助するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
第２の発明の燃料電池の冷却装置では、換気ファンが燃料電池ボックスを換気する空気を吸入する場合、ラジエータの空冷方向における下流側に配置される換気ファンの空気取り入れ口から空気を吸入するので、ラジエータの放熱面を空気が通過してラジエータを通流する冷却媒体を冷却する。この冷却された冷却媒体が燃料電池を通流することにより燃料電池を冷却する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。参照する図面において、図１は、本発明の実施の形態に係る燃料電池の冷却装置を示す模式図である。なお、本発明の実施の形態において用いる冷却媒体を水（以下、「冷却水」という。）として説明する。
【００１３】
ここで、図１に示すように、ラジエータ３と燃料電池１とは、冷却水を循環させることができるように通流路６で連結されている。そして、冷却水を強制的に循環させるために循環ポンプ（Ｐ）４が通流路６に備えられており、かつ、冷却水の温度を測定して冷却水の通流路６を変更する温調器（ＴＨ）５が通流路６に備えられている。このラジエータ３を通流して冷却された冷却水を燃料電池１に設けられた通流路６に通流させることにより燃料電池１の冷却を行う。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る燃料電池の冷却装置１０は、コンプレッサ（Ｃ）１１の空気取り入れ口（以下、「コンプレッサ吸気口」という。）１２と、換気ファン１６の空気取り入れ口（以下、「換気ファン吸気口」という。）１７と、を主要部として構成されている。
【００１５】
コンプレッサ１１のコンプレッサ吸気口１２は、コンプレッサ１１に接続されているコンプレッサ吸気路１３Ａにより延長され、ラジエータ３の空冷方向における下流側に配置されている。このコンプレッサ吸気路１３Ａは、その途中にエアクリーナ（Ａ／Ｃ）１４を備え、燃料電池１やコンプレッサ１１の配置に応じて、空気を吸入する吸気路を変形させることができる。コンプレッサ１１と燃料電池１との間にはコンプレッサ中継吸気路１３Ｂを設けており、発電のためにコンプレッサ１１が吸気する空気を燃料電池１のカソードに供給することができるようになっている。また、燃料電池排気路１５は、コンプレッサ１１が供給する空気の通流するコンプレッサ中継吸気路１３Ｂよりも下流側に設けられており、燃料電池１が発電のために用いた空気を排気できるようになっている。
【００１６】
また、換気ファン１６の換気ファン吸気口１７は、換気ファン１６に接続されている換気ファン吸気路１８Ａにより延長され、ラジエータ３の空冷方向における下流側に配置されている。この換気ファン吸気路１８Ａは、燃料電池ボックス２や換気ファン１４の配置に応じて変形することができる。換気ファン１６と燃料電池ボックス２との間には、換気ファン中継吸気路１８Ｂが設けられており、燃料電池ボックス２内を換気するために換気ファン１６が吸気する空気を燃料電池ボックス２内に供給することができるようになっている。燃料電池ボックス排気路１９は、換気ファン１６が供給する空気の通流する換気ファン中継吸気路１８Ｂよりも下流側に設けられており、燃料電池ボックス２内を換気する空気を排気することができるようになっている。
【００１７】
そして、ラジエータ３の空冷方向における下流側には、ラジエータ冷却用ファン２０が設けられており、このラジエータ冷却用ファン２０が吸気する空気によりラジエータ３を通流する冷却水を冷却することができるようになっている。このラジエータ冷却用ファン２０が配置されていないラジエータ３の空冷方向における下流側の範囲に、コンプレッサ１１のコンプレッサ吸気口１２と換気ファン１６の換気ファン吸気口１７とを配置し、ラジエータ冷却用ファン２０による燃料電池の冷却を補助することができるようになっている。
【００１８】
コンプレッサ１１により吸気される空気は、燃料電池１を発電させるために燃料電池１の図示しないアノードへの水素の供給と同時に、燃料電池１の図示しないカソードへ供給される。このとき、コンプレッサ１１のコンプレッサ吸気口１２がラジエータ３の空冷方向における下流側に配置されているため、コンプレッサ１１により吸気する空気がラジエータ３の放熱面を通過して、ラジエータ３を通流する冷却水を冷却することができるようになっている。
【００１９】
また、換気ファン１６により吸気される空気は、燃料電池ボックス２内の換気をするために燃料電池ボックス２に供給される。このとき、換気ファン１６の換気ファン吸気口１７がラジエータ３の空冷方向における下流側に配置されているため、換気ファン１６により吸気する空気がラジエータ３の放熱面を通過して、ラジエータ３を通流する冷却水を冷却することができるようになっている。
【００２０】
すなわち、ラジエータ３の空冷方向における下流側に備えられているラジエータ冷却用ファン２０と同様に、コンプレッサ１１のコンプレッサ吸気口１２と換気ファン１６の換気ファン吸気口１７とをラジエータ３の空冷方向における下流側に配置しているので、燃料電池１の発電のために行われる燃料電池１のカソードへの空気の供給と燃料電池ボックス２の換気のための空気の供給により、ラジエータ冷却用ファン２０を補助して、ラジエータ３を通流する冷却水を効率よく冷却することができるので、燃料電池１の冷却効率を向上させることができるようになっている。また、このように燃料電池の冷却効率が向上することで、ラジエータ冷却用ファンを小型化することができる。
【００２１】
以上、本発明について、好適な実施形態の一例を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能である。
【００２２】
例えば、図示しないが、ラジエータ３の空冷方向における下流側のラジエータ冷却ファン２０の冷却効果が小さい個所に、コンプレッサ１１のコンプレッサ吸気口１２及び換気ファン１６の換気ファン吸気口１７を設けることができる。つまり、ラジエータ３の空冷方向における下流側の四隅の範囲や、四隅の範囲を繋いだ環状範囲に、コンプレッサ１１のコンプレッサ吸気口１２及び換気ファン１６の換気ファン吸気口１７を設けることができる。
【００２３】
【発明の効果】
したがって、本発明の請求項１に記載の燃料電池の冷却装置によれば、従来の燃料電池を用いる自動車に備えられているコンプレッサを燃料電池の冷却に用いることで燃料電池が発電する電力を余計に消費することがなく、かつ、燃料電池の冷却効率を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の請求項２に記載の燃料電池の冷却装置によれば、従来の燃料電池を用いる自動車に備えられている換気ファンを燃料電池の冷却に用いることで、従来から消費していた電力量で燃料電池の冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池の冷却装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１　燃料電池
２　燃料電池ボックス
３　ラジエータ
４　循環ポンプ
５　温調器
６　通流路
１０　燃料電池の冷却装置
１１　コンプレッサ
１２　コンプレッサ吸気口
１３Ａ　コンプレッサ吸気路
１３Ｂ　コンプレッサ中継吸気路
１４　エアクリーナ
１５　燃料電池排気路
１６　換気ファン
１７　換気ファン吸気口
１８Ａ　換気ファン吸気路
１８Ｂ　換気ファン中継吸気路
１９　燃料電池ボックス排気路
２０　ラジエータ冷却用ファン
【図１】
2004022190.tif 000003