(57)【要約】【課題】  冷却装置において腐食を低減する。【解決手段】  冷却装置１００において、冷却水流路２００の一部を覆うようにコイル３００を形成する。このコイル３００は、電源部４００によって通電され、周囲に磁界を発生させる。この磁界によって、冷却水流路２００内部を流れる冷却水内の酸素が冷却水流路２００の内壁に引き寄せられ、自己保護性を有する黒錆の膜が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体との熱交換によって発熱体を冷却することが可能な冷却装置であって、
前記冷却媒体の流路となる管状部材と、
導電性のコイルと、
前記コイルに通電する通電手段と
を具備し、
前記コイルは、前記通電手段により通電された際に発生する磁力線のうち少なくとも一部が前記管状部材を通過するように設けられている
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記コイルは、内部空間に前記管状部材の少なくとも一部を含むように巻回されてなる
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記巻回されるコイルの中心軸は、前記管状部材の中心軸と異なる
ことを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記巻回されるコイルの中心軸は、前記管状部材の中心軸と交差する
ことを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記通電手段は、前記発熱体が始動する際に前記コイルに通電する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記発熱体は、自動車の動力源である
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の冷却装置と、
前記発熱体を含んでなる燃料電池と
を具備することを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置及び燃料電池システムの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、配管に冷却水を通過させ、発熱体と冷却水との間で熱交換を行うことによって発熱体を冷却する冷却装置がある。係る冷却装置においては、配管が腐食して冷却効率が劣化することがあり、特許文献１には、そのような腐食を防止可能な技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載された技術によれば、エンジンとラジエータとを連結するゴムホースの外周面上に、一対の永久磁石が相互に対向するように取り付けられており、この永久磁石から発生する磁力によりゴムホース内部を循環する冷却液を活性化することによって、ゴムホース内の腐食を防止することが可能であるとされている。また、このように固体磁石を使用して冷却装置の腐食を防止する技術は、他にも提案されている（例えば、特許文献２又は非特許文献１参照）。
【０００４】
尚、係る従来の技術とは異なり、冷却液の溶存酸素濃度を調節することによって冷却装置の腐食を防止しようとする技術も提案されている（例えば、特許文献３又は４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８０８３３号公報
【特許文献２】特公平７−２６５３８号公報
【特許文献３】特開平１−２６４１７９号公報
【特許文献４】特開平３−１８７１５９号公報
【非特許文献１】実開平１−９７０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した各種従来技術においては、例えば以下の如き問題が生じ得る。
【０００７】
内部に十分に磁力の影響が及ぶように配管を永久磁石で覆う場合、配管が太くなって冷却装置の設置上の制約が大きくなる。また、冷却液中の溶存酸素濃度を調整する場合には、配管とは異なる部分に別途酸素濃度を調整するための手段を講じる必要が生じるため、冷却装置の全体的な規模が大きくなり易い。即ち、従来の冷却装置では、コンパクトな構成で腐食を低減することが実質上不可能であるという技術的な問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成で腐食を低減することが可能な冷却装置及び燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明に係る冷却装置は、冷却媒体との熱交換によって発熱体を冷却することが可能な冷却装置であって、前記冷却媒体の流路となる管状部材と、導電性のコイルと、前記コイルに通電する通電手段とを具備し、前記コイルは、前記通電手段により通電された際に発生する磁力線のうち少なくとも一部が前記管状部材を通過するように設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る「発熱体」とは、典型的には物理的、電気的、又は化学的な原因によって発熱する物体、装置、又はシステムであり、例えば、車のエンジン、当該エンジン周辺の部品若しくは部材、又は燃料電池等の発電装置を指す。但し、常態において発熱を伴わないにも拘らず、何らかの冷却を必要とする物体、装置、又はシステムであっても、冷却前は冷却後と比較して相対的に発熱しているのであり、その意味では単に何らかの冷却を必要とするもの全てが本発明に係る「発熱体」の範疇である。
【００１１】
また、本発明に係る「冷却媒体」とは、このような発熱体との熱交換によって発熱体を冷却することが可能なものを総称し、例えば、水道水や工業用水等の水、何らかの物質が添加若しくは溶解された水、又は何らかの化学処理が施された水、等である。但し、係る熱交換が可能な限りにおいて、冷却媒体は水に限定されない。例えば、水以外の液体、気体或いは流体等であってもよい。
【００１２】
本発明に係る冷却装置によれば、その動作時には、冷却媒体が管状部材内部を通って発熱体に直接的又は間接的に接触し、発熱体との間で熱交換が行われ、発熱体が冷却される。
【００１３】
ここで、本発明に係る「管状部材」とは、係る冷却媒体の流路となり得る限りその材質は自由であってよいが、機械強度や温度に対する耐性の観点から金属材料が好適に使用される。尚、管状部材の形状は、直線状であっても、一部又は全体が蛇行していてもよいし、部分的な管状部材が、継ぎ手等の結合部材又は溶接等により連結されて一つの管状部材として形成されていてもよい。
【００１４】
一方、金属性の管状部材であれば特に、経時的に何らかの腐食が発生する。例えば、管状部材の構成材料が純鉄又は炭素鋼等の鉄鋼材料であり、冷却媒体が水や何らかの水溶液等である場合には、Ｆｅ２Ｏ３やＦｅＯＯＨ等に代表される無水又は含水酸化物（以降、適宜「赤錆」と称する）が管状部材の内壁に生成、付着する。赤錆は付着性が弱く、且つその膜質が不均一であるため進行性の腐食が起こり易いとされている。従って、このように赤錆が生成した場合には、時間の経過と共に管状部材の内部が部分的に閉塞して冷却効率が低下する。また、冷却媒体の流通経路上に、冷却媒体の浄化用のフィルタ等が設けられている場合には係るフィルタが目詰まりして冷却媒体の流通効率が低下する。冷却媒体がポンプやコンプレッサ等で循環利用されている場合にはその循環効率が低下する。更には、このように部分的な閉塞によって冷却媒体の流量が変化すると、管状部材内部における冷却媒体の流れは、部分的に所謂「層流」から「乱流」へ変化し、一層腐食が進行し易くなる場合もある。
【００１５】
然るに、本発明に係る冷却装置によれば、その動作時には、例えば電源、バッテリ、電池、及び制御装置などの一部又は全てを含んでなる通電手段によって、コイルが通電され、それに伴って当該コイルの周囲に磁界が発生する。このコイルは、例えば管状部材の周囲に巻回される等して、係る磁界の状態（強さ及び方向）を表す磁力線が管状部材の少なくとも一部を通過するように形成されている。尚、このように管状部材にコイルを巻回する際、コイルは、管状部材に密着して巻回されていても、管状部材と一定又は不定の距離を隔てて巻回されていてもよい。更には、管状部材の外壁部分と端部が対面するように設けられていてもよい。
【００１６】
一般に、強磁界中においては、２価鉄イオン（Ｆｅ２＋）から３価鉄イオン（Ｆｅ３＋）への酸化が促進されるとされている。従って、管状部材が例えば鉄鋼材料からなる場合、この３価鉄イオンによって、管状部材内壁には、Ｆｅ３Ｏ４、即ちマグネタイト型酸化物（以降、適宜「黒錆」と称する）が生成される。この黒錆は、膜質が緻密であり、且つ鉄鋼材料との密着性が良好であるため、自己防食性を有しており、腐食の進行が停止、或いは明らかに低減される。従って、本発明に係る冷却装置によれば、コンパクトな構成で管状部材内壁の腐食を低減することが可能となるのである。
【００１７】
尚、ここで述べられる「低減される」とは、このような腐食防止のための施策を何ら講じない場合と比較して、腐食の進行がその規模によらず改善されることを表す趣旨である。
【００１８】
尚、前述の「強磁界」とは、比較対象との比較に基づいて明確に規定された磁界の大きさではなく、あくまで定性的な意味合いでの「強磁界」である。従って、本発明において、コイルへの通電量は、実験的、経験的、或いはシミュレーション等に基づいて、管状部材内壁に、例えば黒錆等の腐食防止に役立つ物質が生成されるに足る磁界が生じるような値に予め設定されている。
【００１９】
尚、係る黒錆等の生成に寄与する酸素は、予め管状部材内部に存在していているか、又は冷却媒体中に存在しているのであるが、管状部材内部において磁束密度の変化率が大きい部位程より多く引き付けられると考えられる。この観点から言えば、例えば、コイルが、管状部材と中心軸を等しくして巻回されている場合、コイルの両端部に相当する場所以外は磁束密度が一定であるから、酸素を引き付ける効果は薄いと考えられる。しかしながら、このような場合であっても、例えば、コイルの両端部等、明らかに黒錆が生成し易い部位は存在する。従って、その部位においては、明らかな腐食低減の効果を得ることが可能である。また、このように管状部材の一部位に黒錆が生成されたとしても、管状部材内部の冷却媒体の流れが層流であれば、黒錆を冷却媒体の流れ方向にある程度拡散させることも可能である。
【００２０】
尚、通電手段がコイルに通電を行うタイミング及びその期間は何ら限定されない。例えば、コイルに対して常時通電を行ってもよいし、予め規定されるタイミングで通電を開始又は停止してもよい。更には、コイルに通電すべきか否かを、予め実験、経験或いはシミュレーション等に基づいて判定することが可能である場合には、そのようなタイミングで通電が開始又は停止されてもよい。
【００２１】
本発明に係る冷却装置の一の態様では、前記コイルは、内部に前記管状部材の少なくとも一部を含むように巻回される。
【００２２】
このように管状部材の少なくとも一部を含むようにコイルが巻回される場合には、コイルの設置箇所を別途に用意する必要が生じないため、優れた設置効率を実現することが可能である。尚、ここで述べられる「管状部材の少なくとも一部を含むように」とは、管状部材全体がコイルに覆われていても、管状部材の一部位が覆われていても、又は、複数のコイルによって、管状部材における相互に異なる部位が断続的に覆われていてもよい趣旨である。また、コイルと管状部材との間には、何らかの目的で、例えばシート状や管状の誘電体、金属体、弾性体等の他の部材が介在してもよい。或いは、何も介在しなくてもよく、直接巻回されてもよい。後者の方が設置効率を高める上で有利である。
【００２３】
また、このように巻回されるコイルを備える形態では、前記巻回されるコイルの中心軸は、前記管状部材の中心軸と異なっていてもよい。更には、前記巻回されるコイルの中心軸は、前記管状部材の中心軸と交差していてもよい。
【００２４】
コイルを管状部材に巻回する場合、典型的にはコイルの中心軸（即ち、巻回軸）と管状部材の中心軸とが等しければコイルを簡便に巻回することが可能である（管状部材に直接コイルを巻回する場合も含まれる）。しかしながら、管状部材内部に磁界を作用させ得る限りにおいて、コイルは如何に巻回されていようと構わない。コイルの中心軸と管状部材の中心軸とが異なる、即ち、管状部材内部の冷却媒体の流通方向と直交する断面で見た場合にコイルが偏心していてもよい。また、コイルの中心軸が管状部材の中心軸と交差していてもよい。この場合には、係る流通方向に沿った断面で見た場合に、コイルが相対的に傾くこととなり、磁束密度を管状部材の内壁で変化させ易くなる。また、管状部材内壁における所望の部位に比較的に強い磁界を作用させることも容易に可能である。
【００２５】
本発明に係る冷却装置の他の態様では、前記通電手段は、前記発熱体が始動する際に前記コイルに通電する。
【００２６】
ここで述べられる「発熱体が始動する際」とは、例えば、冷却装置が自動車のエンジン、又はエンジンと置換し得る何らかの動力源の冷却に使用される場合、典型的には係るエンジン又は動力源の始動タイミングである。しかしながら、本発明に係る「始動する際」とは、このような厳密に始動する時刻に限定されない。例えば、何らかの物理的、電気的、又は化学的要因に起因して近未来的に発熱体が発熱すると予測又は推測される場合には、そのような予測又は推測に基づいた時刻であってもよい。この場合、通電手段は、例えばバッテリ等の電源に加えて、電源の出力を制御するマイコン等の制御手段を含んでもよく、該制御手段により、発熱体の始動が検知された際に、電源からコイルへの通電を開始すればよい。
【００２７】
本発明に係る冷却装置の他の態様では、前記発熱体は、自動車の動力源である。
【００２８】
自動車の動力源とは、例えばエンジンやモータなどであるが、これらの腐食を低減するためのコイルの設置スペースは自動車内では極限られている。従って、コンパクトな構成で管状部材内壁の腐食を低減することが可能な本発明に係る冷却装置は極めて好適である。
【００２９】
また、上述した課題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、上述したいずれかの冷却装置と、前記発熱体を含んでなる燃料電池とを具備することを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る「燃料電池」とは、電解質膜を挟持するアノード電極及びカソード電極において生じる電気化学反応によって起電力を得る態様を有するものを総称し、例えば、固体高分子型燃料電池の一セル、又は当該セルが積層されたスタックを指す。
【００３１】
このような燃料電池は、起電力を得るための電気化学的な反応の際に発熱を伴うため、アノード電極、カソード電極、又は個々のセルを相互に隔離するセパレータ等は、夫々発熱体の一例となり得る。尚、燃料電池全体を発熱体と考えてもよい。
【００３２】
一方、燃料電池においては、セパレータに冷却媒体の流路が形成されることが多い。この場合には、本発明に係る管状部材は、例えばこのセパレータの冷却媒体流路と連通する配管の少なくとも一部として規定されてもよい。尚、燃料電池の少なくとも一部である発熱体を冷却可能であって、且つ燃料電池の動作を阻害しない限りにおいて、本発明に係る管状部材の態様は自由である。
【００３３】
このような燃料電池システムによれば、上述した如き本発明に係る冷却装置の作用によって管状部材内壁の腐食を低減可能であると共に、アノード電極に供給される燃料ガスとカソード電極に供給される酸化剤ガスとを電気化学的に反応させた際に得られる起電力の一部を、通電手段を介してコイルに供給することが可能となるので極めて効率的である。
【００３４】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態により明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る冷却装置の構成について説明する。ここに、図１は、冷却装置１００のブロック図である。
【００３６】
図１において、冷却装置１００は、工業用装置１０を冷却可能に構成された装置である。
【００３７】
工業用装置１０は、本発明に係る「発熱体」の一例であり、工場内等に常設された装置である。工業用装置１０は、その内部において発熱を伴うプロセスが行われており、その動作中には比較的に高温となるように構成されている。
【００３８】
工業用装置１０は、流入口１１、排出口１２、及び循環器１３を備える。
【００３９】
流入口１１は、後述する冷却水の入口であり、排出口１２はその出口である。流入口１１及び排出口１２は、工業用装置１０内部において図示せぬ配管で繋がっている。また、この配管は、工業用装置１０内部の発熱部位を取り囲むように配設されており、流入口１１から流入した冷却水が、発熱部位と配管壁を介して間接的に熱交換を行うことが可能であると共に、当該熱交換後の高温の冷却水を排出口１２より排出することが可能に構成されている。
【００４０】
循環器１３は、例えば、コンプレッサ等の加圧器であり、流入口１１から流入する冷却水を排出口１２へ向かって圧送することが可能である。循環器１３は、工業用装置１０の動作期間中において、常に冷却水を循環させることが可能なように構成されている。
【００４１】
冷却装置１００は、冷却水流路２００、コイル３００、及び電源部４００を備える。
【００４２】
冷却水流路２００は、本発明に係る「管状部材」の一例であり、本発明に係る「冷却媒体」の一例たる冷却水を流通させるための流路である。冷却水流路２００は、純鉄で形成された管状の配管であり、その一端は工業用装置１０の流入口１１に、他端は工業用装置１０の排出口１２に夫々接続されている。即ち、図１において、冷却水流路２００は、工業用装置１０を介した一つの循環路として構成されている。
【００４３】
尚、冷却水流路２００を構成する材料は、純鉄に限定されない。例えば、ステンレススチール等の炭素鋼であってもよいし、他の金属材料であってもよい。
【００４４】
コイル３００は、本発明に係る「導電性のコイル」の一例であり、導電性が良好な金属材料、例えば、銅やクロム等で構成されたコイルである。ここで、図２を参照してコイル３００の詳細な構成を説明する。ここに、図２は、コイル３００の拡大図である。
【００４５】
図２において、コイル３００は、冷却水流路２００の一部分を覆うように巻回されている。即ち、コイル３００は、本発明に係る「内部空間に管状部材の少なくとも一部を含むように巻回」されたコイルの一例である。コイル３００の巻回の中心軸は、冷却水流路３００におけるコイル３００に覆われた部分の中心軸と共通であり、コイル３００の直径は、冷却水流路２００の直径よりも若干大きくなっている。
【００４６】
図１に戻り、電源部４００は、本発明に係る「通電手段」の一例であり、コイル３００に直流電流を流すための電源として機能する。電源部４００は、コイル３００に対し、図２における矢線方向に電流を供給可能に構成されている。
＜実施形態の動作＞
次に、以上の構成を有する冷却装置１００の動作について説明する。
＜冷却動作の説明＞
始めに、引き続き図１を参照して、工業用装置１０を冷却するための動作について説明する。
【００４７】
冷却装置１００において、冷却水流路２００内を流れる冷却水は、工業用装置１０の動作中は循環器１３により絶えず冷却水流路２００内を循環駆動されている。この際、冷却水は、流入口１１より工業用装置１０内に導かれ、配管中を流れる過程において工業用装置１０内の発熱部位から熱を奪い取って発熱部位を冷却すると共に高温の冷却水となる。この高温の冷却水は、循環器１３によって排出口１２に向かって圧送され、排出口１２より排出される。
【００４８】
排出された高温の冷却水は、冷却水流路２００内を流動する過程で自然に冷却され、再び流入口１１より工業用装置１０内に導かれる。工業用装置１０の動作中は、絶えずこのようにして冷却水は循環駆動され、工業用装置１０の発熱部位が冷却される。
【００４９】
尚、高温の冷却水が通過する冷却水流路２００には、例えば、クーリングファン等が設けられ、強制的に高温の冷却水が冷却されてもよい。また、循環する過程で蒸発する等して冷却水が不足した場合に備え、冷却装置１００には、図示せぬ冷却水の供給源が更に備わっていてもよい。
＜腐食低減動作の説明＞
一方、既に述べたように、冷却水流路２００内に赤錆に代表される如き沈殿物、付着物、又は浮遊物が存在することは、冷却装置１００の冷却効率が低下するために好ましくない。更に冷却水流路２００の腐食が進行性であれば（厳密には、進行速度が無視できない程速い場合には）、冷却水流路２００自体の損傷を招く恐れもある。そこで、本実施形態では、以下に説明するように冷却水流路２００の腐食を低減させている。
【００５０】
以下、図３及び図４を参照して、本実施形態に係る腐食低減動作について説明する。ここに、図３及び図４は、いずれも冷却水流路２００におけるコイル３００の配設部位の断面図である。特に、図３は、コイル３００の一端部付近について、模式的な磁力線を併記したものであり、図４は、黒錆３１０の模式的な生成過程を併記したものである。
【００５１】
本実施形態において、コイル３００は、常時通電されている。図３において、コイル３００が通電されると、コイル３００の周囲には磁界が発生する。磁界の方向を示す磁力線は、図示するようにコイル３００の形成空間（冷却水流路２００においてコイル３００に覆われている部位）では、冷却水流路２００に沿った向きであり、それ以外の空間では放射状に広がっている。尚、磁力線は透磁率が異なる空間では不連続となるが、図３においては、便宜的に磁力線が磁束線と同等であるとし、以降、適宜「磁束線」なる表現を使用することとする。
【００５２】
このように放射状に磁束線が広がる部位においては、当然ながら冷却水流路２００中における磁束密度は部位毎に変化する。冷却水中に溶存する酸素は、この磁界によって、磁束密度の変化が大きい部位により多く引き寄せられるため、冷却水流路２００の内壁において図中点線で囲む領域に比較的に集中する。
【００５３】
図４において、冷却水流路２００の内壁には、この引き寄せられた酸素によって黒錆が生成する。この際、始めに、図４（ａ）に示す如く、磁束密度の変化度に対応した領域に限定して黒錆が発生する。この黒錆は、時間の経過と共に冷却水の流れる方向（図中白矢線の向き）に拡散し、図４（ｂ）に示す如く、一定の範囲内で冷却水流路２００の内壁を覆うこととなる。この黒錆の生成された部位においては、腐食は進行しない、又は問題となる程度には進行しないため、冷却水流路２００の腐食が低減される。
【００５４】
尚、実施形態において、電源部４００から印加される電圧、並びに、コイル３００の材質、線径、巻数及びピッチ等、コイル３００の特性は、係る黒錆が生成されるに十分な磁界が生じるように、予め実験的、経験的、或いはシミュレーション等によって決定されている。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態に係る冷却装置１００によれば、冷却水流路２００を覆うコイル３００に電流を流すだけで、冷却水流路２００の内壁に自己防食性の黒錆膜を生成させることが可能であり、コンパクトな構成で冷却水流路２００の腐食を低減することが可能である。
【００５６】
尚、例えばこのような通電によって磁界を生成するのではなく、永久磁石によって同様の効果を得ようした場合、永久磁石は高温になる程磁性が低下するため、高温で使用すると腐食防止の効果が充分に得られない虞がある。然るに本実施形態に係る冷却装置１００では管状部材たる冷却水流路２００に直接接触せずにコイル３００が巻回されており、発熱体たる工業用装置１０によって生じる高温の影響を直接受けることがない。従って、磁性が低下する虞がなく、高温による腐食防止効果の低減の虞がないので極めて安定な且つ優れた腐食防食効果を発揮する。
＜第２実施形態＞
第１実施形態に係る冷却装置１００においては、コイル３００は常時通電されていたが、例えば、本発明に係る冷却装置が自動車等の移動体に搭載される場合には、常時コイル３００に通電しておくことは困難である。第２実施形態では、このような場合に好適な冷却装置について説明する。
【００５７】
始めに、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る冷却装置の構成について説明する。ここに、図５は、冷却装置５００のブロック図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
図５において、冷却装置５００は、燃料電池システム２０の一部である燃料電池スタック２１を冷却可能に構成された装置である。
【００５９】
燃料電池システム２０は、燃料電池スタック２１、循環器２４、及びバッテリ２５を備えた、本発明に係る「燃料電池システム」の一例である。
【００６０】
燃料電池スタック２１は、本発明に係る「発熱体」の他の一例であり、固体高分子型燃料電池のセル（不図示）が複数積層されてなる。個々のセルは、セパレータ（不図示）と称される部材によって相互に隔離されており、このセパレータの内部には、燃料電池スタック２１を冷却するための冷却水流路（不図示）が形成されている。
【００６１】
燃料電池スタック２１は、流入口２２及び排出口２３を備える。流入口２２及び排出口２３は、第１実施形態に係る流入口１１及び排出口１２と役割的には同等であり、冷却水の入口及び出口として機能する。この流入口２２及び排出口２３は、燃料電池スタック２１内部において、前述のセパレータ内の冷却水流路と連通している。また、循環器２４も、第１実施形態における循環器１３と同様に、冷却水流路２００内を流動する冷却水を流入口２２から排出口２３に向かって圧送するために設けられている。
【００６２】
バッテリ２５は、燃料電池スタック２１で生成された余剰な起電力を蓄積可能に構成された蓄電池であると共に、後述する通電部６２０と電気的に接続され、コイル３００に対する電圧供給源として機能する。尚、燃料電池スタック２１は、外部入力される始動又は停止命令に従って、始動又は停止するように構成されている。
【００６３】
冷却装置５００は、冷却水流路２００、コイル３００、及び通電制御部６００を備える。即ち、冷却装置５００は、上述の冷却装置１００と比較して、電源部４００の代わりに通電制御部６００を備える点で異なっている。
【００６４】
通電制御部６００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１０、及び通電部６２０を備える。
【００６５】
ＣＰＵ６１０は、通電部６２０を制御することが可能に構成されると共に、燃料電池スタック２１に入力される始動及び停止命令を検出することが可能に構成されている。
【００６６】
通電部６２０は、燃料電池システム２０におけるバッテリ２５と電気的に接続されたスイッチングユニットであり、ＣＰＵ６１０の制御に従って、内蔵するスイッチ（不図示）の開閉動作を実行することが可能に構成されている。係るスイッチが開放されるとコイル３００への通電は遮断され、スイッチが閉鎖されるとコイル３００への通電が開始される。
【００６７】
上記構成を有する冷却装置５００における、冷却動作及び腐食低減動作の基本原理は第１実施形態と同様であり、説明を省略する。ここでは、図６を参照して、上記構成を有する冷却装置５００における通電動作について説明する。ここに、図６は、ＣＰＵ６１０が実行する通電処理のフローチャートである。
【００６８】
図６において、ＣＰＵ６１０は、一定のクロックタイミング毎に、燃料電池スタック２１に外部入力される信号を監視し（ステップＳ３１）、燃料電池スタック２１に始動命令が入力されたか否かを判別する（ステップＳ３２）。係る始動命令が検出されない場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は始動命令の有無を監視し続けると共に、始動命令が入力された場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）には、通電部６２０にコイル３００への通電を開始する指示を出す。この指示に従って、通電部６２０は、内部スイッチを閉鎖して、バッテリ２５からコイル３００への通電を開始する（ステップＳ３３）。
【００６９】
コイル３００への通電が開始されると、ＣＰＵ６１０は、燃料電池スタック２１の停止を指示する停止命令の有無を判別する（ステップＳ３４）。ＣＰＵ６１０は、停止命令が検出されない場合には（ステップＳ３４：ＮＯ）、ＣＰＵ６１０はコイル３００への通電を続行すると共に、停止命令が検出された場合には（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、通電部６２０を制御して、通電部６２０の内部スイッチを開放し、コイル３００への通電を停止させて（ステップＳ３５）、通電処理が終了する。
【００７０】
このように、本実施形態において、冷却装置５００の動作期間は、発熱体である燃料電池スタック２１の動作期間と連動しており、冷却水が循環駆動される期間のみ、コイル３００に通電することが可能となっている。また、コイル３００へ通電するための電源は、燃料電池システム２０の一部であるバッテリ２５と共通化されており、特別にコイル３００に通電するための電源を必要としないので効率的である。
【００７１】
また、例えば、この燃料電池システム２０が、自動車の動力源など冷却装置の設置スペースが限られる状況下で使用される場合、冷却装置５００がコンパクトに構成されているため極めて好適である。
【００７２】
尚、コイル３００に通電するタイミング及び期間は上述の実施形態のものに限定されない。例えば、コイル３００は、冷却水の導電率が、冷却水供給路２００内部の腐食を促進させ得る程度に高まった際に通電されてもよい。
【００７３】
尚、コイル３００に通電される量（印加電圧又は電流）は、常に一定でなくともよい。当該量が大きい程コイル３００によって生成される磁界は強くなるから、黒錆の生成効果も高まる。従って、例えば、何らかの方法によって冷却水流路２００内の腐食の程度が判定され得る場合には、それに対応してコイル３００への通電量を変化させてもよい。
＜変形例＞
尚、冷却水流路とコイルとの相対的な位置関係は、上述の実施形態に示したものに限定されない。例えば、図７に例示する形態を採ることも可能である。ここに、図７は、本発明の変形例に係るコイル３２０及び３３０の模式図である。尚、図７において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７４】
図７において、本発明に係るコイルは、冷却水流路２００の中心軸２００ａに対して傾いた軸３２０ａを中心軸として巻回されたコイル３２０であってもよい（図７（ａ））。コイル３２０が形成された場合、冷却水流路２００とコイル３２０との距離は、コイル３２０の形成空間内において徐々に変化する。従って、冷却水流路２００内部では、コイル３２０と近接している部位程磁界が強まって、黒錆の生成量及び生成速度に変化が生じる。従って、例えば、冷却水流路２００に、継ぎ手等の接続部材が設けられた部位や溶接部位等、腐食し易い部位がある場合には、係る部位をコイル３２０と近接させて腐食を効率的に防止することも可能である。
【００７５】
更に、本発明に係るコイルは、形成空間内に冷却水流路２００を含まず、コイルの中心軸が冷却水流路２００の中心軸と直交したコイル３３０であってもよい（図７（ｂ））。コイルは、通電されると、その端部から放射状に磁力線（磁束線）が生じるから、冷却水流路２００においてコイル３３０と対面する部位付近は磁束密度の変化率が激しくなり、酸素が引き付けられ易くなる。即ち、当該部位付近では黒錆を効率良く生成することが可能となる。従って、コイル３２０と同様に、コイル３３０と対面する部位を冷却水流路２００における腐食し易い部位と対応させることによって、効果的に冷却水流路２００の腐食を低減させることが可能となる。
【００７６】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う冷却装置及び燃料電池システムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷却装置１００のブロック図である。
【図２】冷却装置１００におけるコイル３００の拡大図である。
【図３】冷却水流路２００におけるコイル３００の配設部位の断面図である。
【図４】冷却水流路２００におけるコイル３００の配設部位の断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る冷却装置５００のブロック図である。
【図６】冷却装置５００においてＣＰＵ６１０が実行する通電処理のフローチャートである。
【図７】本発明の変形例に係るコイル３２０及び３３０の模式図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０…工業用装置、１１…流入口、１２…排出口、１３…循環器、２０…燃料電池システム、２１…燃料電池スタック、２２…流入口、２３…排出口、２４…バッテリ、１００…冷却装置、２００…冷却水流路、３００…コイル、３１０…黒錆、３２０…コイル、３３０…コイル、４００…電源部、５００…冷却装置、６００…通電制御部、６１０…ＣＰＵ、６２０…通電部。
【図１】
2005351560.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005351560.tif 000007
【図６】
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【図７】
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