(57)【要約】【課題】本発明は、冷却水ポンプの設置位置を変更し、専用の空調装置のヒータ容量を小さくして、消費電力の低減の空調システムの小型化を図ることを目的としている。【解決手段】このため、燃料電池スタックと、車両駆動用補機と、前記燃料スタックあるいは車両駆動用補機の少なくとも一方を冷却し、冷却水ポンプとラジエータとを設けた冷却系システムとを備えた車両用冷却装置において、前記冷却水ポンプを車室内に設置している。【選択図】図１
2005119600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックと、車両駆動用補機と、前記燃料スタックあるいは車両駆動用補機の少なくとも一方を冷却し、冷却水ポンプとラジエータとを設けた冷却系システムとを備えた車両用冷却装置において、前記冷却水ポンプを車室内に設置したことを特徴とする車両用冷却装置。
【請求項２】
前記冷却水ポンプは、フロントシート下に設けられることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車両用冷却装置に係り、特に冷却水ポンプの設置位置を変更し、専用の空調装置のヒータ容量を小さくして消費電力の低減と空調システムの小型化を図る車両用冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される燃料電池システムにおいて、燃料電池は、例えば、固体高分子型燃料電池からなり、この固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜（「陽イオン交換膜」ともいう。）からなる電解質膜の両側に夫々アノード側電極及びカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持することにより構成されている。
【０００３】
この種の燃料電池は、通常、電解質（「電解質膜」ともいう。）・電極構造体及びセパレータを所定数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
【０００４】
また、前記燃料電池システムにおいては、大気中の空気が酸化ガスとして取り込まれ、燃料電池に供給される。供給された酸化ガスは、燃料電池内において、触媒を利用した電気化学反応に供された後、酸素オフガスとして排出される。排出された酸素オフガスは、その後、車両外の大気中に排気される。
【０００５】
そして、前記燃料電池システムにおいては、燃料電池スタックを冷却するための冷却水を外気と熱交換させるラジエータを設けている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２７６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来、燃料電池システムを搭載した車両においては、燃料電池スタック及び駆動用モータやインバータ、コンバータ等からなる車両駆動用補機から排出される熱量が、内燃機関よりも少ないものである。
【０００８】
この結果、燃料電池システムを搭載した車両において、内燃機関のものと同様な空調環境を得ようとすると、空調システムを大型化する必要があるとともに、消費電力も大きくなり、コストが大となって、経済的に不利であるという不都合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、燃料電池スタックと、車両駆動用補機と、前記燃料スタックあるいは車両駆動用補機の少なくとも一方を冷却し、冷却水ポンプとラジエータとを設けた冷却系システムとを備えた車両用冷却装置において、前記冷却水ポンプを車室内に設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、燃料電池スタックと、車両駆動用補機と、燃料スタックあるいは車両駆動用補機の少なくとも一方を冷却し、冷却水ポンプとラジエータとを設けた冷却系システムとを備えた車両用冷却装置において、冷却水ポンプを車室内に設置したので、冷却水ポンプによって、車両を推進する装置から排出される熱量が少ない燃料電池システムを搭載した車両において、熱源として車室内を暖めることが可能であり、専用の空調装置のヒータ容量を小さくすることができるため、消費電力の低減と空調システムの小型化を実現することができるとともに、内燃機関を搭載する車両と比較して、車両を推進させるための装置及び配管の量が多いので、一部を車室内に設置できることによって、ボディサイズの小さい車両においてもスペースを有効活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上述の如く発明したことにより、冷却水ポンプを車室内に設置し、冷却水ポンプを熱源として車室内を暖め、専用の空調装置のヒータ容量を小さくし、消費電力の低減と空調システムの小型化を実現するとともに、内燃機関を搭載する車両と比較して、車両を推進させるための装置及び配管の量の一部を車室内に設置し、ボディサイズの小さい車両においてもスペースを有効活用している。
【実施例】
【００１２】
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。
【００１３】
図１〜図４はこの発明の実施例を示すものである。図１及び図２において、２は車両、４は燃料電池システムである。
【００１４】
この燃料電池システム４は、燃料電池スタック６と、図示しない水素系システムと、図示しない空気系システムと、冷却系システム８とを有している。
【００１５】
前記燃料電池スタック６は、通常、電解質（「電解質膜」ともいう。）・電極構造体及びセパレータを所定数だけ積層している。
【００１６】
そして、前記車両２のフロントルーム１０内に、燃料電池スタック６及び駆動用モータやインバータ、コンバータ等からなる車両駆動用補機、例えばモータ１２とを配設し、燃料電池スタック６あるいはモータ１２の少なくとも一方、この実施例においては、燃料電池スタック６のみを冷却する前記冷却系システム８を設ける。
【００１７】
この冷却系システム８は、図２及び図３に示す如く、前記燃料電池スタック６と、この燃料電池スタック６に下流側端部が連絡する第１冷却水通路１４−１と、冷却水を循環させ、第１冷却水通路１４−１を介して燃料電池スタック６に冷却水を供給する冷却水ポンプ１６と、前記燃料電池スタック６の下流側端部に連絡する第２冷却水通路１４−２と、この第２冷却水通路１４−２を介して、前記燃料電池スタック６の下流側に連絡されるラジエータ１８と、このラジエータ１８を前記冷却水ポンプ１６に連絡させる第３冷却水通路１４−３と、第１〜第３冷却水通路１４−１、１４−２、１４−３に対して通路断面積が小で、且つ冷却水ポンプ１６を迂回するバイパス通路たる第４冷却水通路１４−４と、この第４冷却水通路１４−４の途中部位に配設されるリザーブタンク２０とを有している。
【００１８】
前記冷却系システム８の高さ位置関係について説明すると、図４に示す如く、前記冷却水ポンプ１６とラジエータ１８の下端とを同一高さ位置とし、ラジエータ１８よりも高い位置に前記燃料電池スタック６を位置させ、最上高さ位置には前記リザーブタンク２０を配置する。
【００１９】
このリザーブタンク２０には、冷却水内に混入する空気を自動的に抜くことのできるデガス機構（図示せず）を設ける。このリザーブタンク２０部分において冷却水内に混入する空気を自動的に抜くことによって、特別な空気抜きライン設ける必要がないとともに、空気抜き作業も不要となり、この空気抜き作業を行うことなく冷却水の補充等のメンテナンスを行うことができるという利点がある。
【００２０】
このとき、前記冷却水ポンプ１６を車室２２内に設置する構成とする。
【００２１】
詳述すれば、図１及び図２に示す如く、前記車両２の車室２２内のフロア２４上に、運転席側、例えば車両右側に位置する第１フロントシート２６と、助手席側、例えば車両左側に位置する第２フロントシート２８とを設けた際に、前記冷却水ポンプ１６を助手席側の第２フロントシート２８下に位置させるものである。
【００２２】
ここで、前記冷却系システム８の平面的な位置関係について説明する。
【００２３】
先ず、前記車両２のフロントルーム１０内において、図２に示す如く、車両２の左側に燃料電池スタック６を配設するとともに、車両２の右側にモータ１２を配設し、このモータ１２の車両前方に前記ラジエータ１８を配設し、前記燃料電池スタック６の左側には前記リザーブタンク２０を配設する。
【００２４】
また、前記車両２の車室２２内においては、図２に示す如く、前記冷却水ポンプ１６を車両２の左側に配設される助手席側の第２フロントシート２８下に設ける。
【００２５】
そして、前記冷却水ポンプ１６の出入口に連絡する第１冷却水通路１４−１及び第３冷却水通路１４−３は、前記車両２の車室２２内からフロア２４を貫通し、図示しない床下を車両前方に指向するように配設する。
【００２６】
前記第１〜第４冷却水通路１４−１、１４−２、１４−３、１４−４内を流れる冷却水温度は、６０〜８０度である。
【００２７】
なお、符号３０は、前記車両２の後方に搭載される、前記燃料電池システム４の燃料用タンクである。
【００２８】
次に作用を説明する。
【００２９】
前記冷却水ポンプ１６が駆動されると、図２に示す如く、冷却水ポンプ１６は、第３冷却水通路１４−３を介して、上流のラジエータ１８側から熱交換後の冷却水を取り込むとともに、第１冷却水通路１４−１を介して、下流の前記燃料電池スタック６側に冷却水を供給する。
【００３０】
この燃料電池スタック６を通過した冷却水は、第２冷却水通路１４−２を介して、前記ラジエータ１８に戻される。
【００３１】
そしてこのとき、前記リザーブタンク２０は、図２に示す如く、第４冷却水通路１４−４によって、第１〜第３冷却水通路１４−１、１４−２、１４−３中を流れる冷却水量を一定に保つとともに、冷却水内に混入する空気を、デガス機構（図示せず）により自動的に抜いている。
【００３２】
これにより、前記車両２の車室２２内に設置した前記冷却水ポンプ１６によって、車両２を推進する装置から排出される熱量が少ない燃料電池システムを搭載した車両２において、熱源として車室２２内を暖めることが可能であり、専用の空調装置のヒータ容量を小さくすることができるため、消費電力の低減と空調システムの小型化を実現することができる。
【００３３】
また、内燃機関を搭載する車両と比較して、車両を推進させるための装置及び配管の量が多いので、一部を車室２２内に設置できることにより、ボディサイズの小さい車両においてもスペースを有効活用することができるものである。
【００３４】
更に、前記冷却水ポンプ１６を助手席側の第２フロントシート２８下に設けたことにより、乗員の下半身を主に暖房することができ、効率のよい空調装置を実現することができる。
【００３５】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００３６】
例えば、この発明の実施例においては、冷却水ポンプを車室内に設ける際に、車両左側に位置する助手席側の第２フロントシート下に前記冷却水ポンプを設ける構成としたが、診療右側に位置する運転席側の第１フロントシート下や足下部位、あるいはリヤシート下等に冷却水ポンプを設ける特別構成とすることも可能である。
【００３７】
さすれば、車室内の余剰部位を利用して冷却水ポンプを配設でき、ボディサイズの小さい車両におけるスペースの有効利用を図ることができるとともに、冷却水ポンプが熱源として機能することとなり、消費電力の低減と空調システムの小型化とに寄与し得るものである。
【００３８】
また、この発明の実施例においては、前記冷却水ポンプを熱源とするために、車室内、特に助手席側の第２フロントシート下に冷却水ポンプを設ける構成としたが、冷却水ポンプ以外にも、熱源となりうる部品をフロントシート下や足下部位等に配置する特別構成とすることも可能である。
【００３９】
すなわち、冷却水ポンプ以外にも、熱源となりうる部品を車室内に配置することによって、熱源によって車室内を暖めることが可能となり、空調装置のヒータ能力を低く設定することができ、ヒータ消費電力の抑制に寄与し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施例を示す車両の概略左側面図である。
【図２】車両の概略平面図である。
【図３】冷却系システムの平面的な位置関係を示す図である。
【図４】冷却系システムの高さ位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
２  車両
４  燃料電池システム
６  燃料電池スタック
８  冷却系システム
１０  フロントルーム
１２  モータ
１４−１  第１冷却水通路
１４−２  第２冷却水通路
１４−３  第３冷却水通路
１４−４  第４冷却水通路
１６  冷却水ポンプ
１８  ラジエータ
２０  リザーブタンク
２２  車室
２４  フロア
２６  運転席側の第１フロントシート
２８  助手席側の第２フロントシート
３０  燃料用タンク
【図１】
2005119600.tif 000003
【図２】
2005119600.tif 000004
【図３】
2005119600.tif 000005
【図４】
2005119600.tif 000006