(57)【要約】【課題】水素供給モジュール（ＦＰＳ）において、外部表面の流動剥離点をハウジング体の後端部に後退させ、冷却効果を増大させ、均一な温度偏差を得ることができる水素再循環装置のブロワーハウジングを提供する。【解決手段】本発明による水素再循環装置のブロワーハウジングは、水素供給モジュール（ＦＰＳ）の内部に設置されるハウジング体の外周部に冷却フィンを形成し、該冷却フィンは、空気の流動方向と平行となるように水平配列され、温度偏差を減少させて最高温度点を下げる構成とした。このブロワーハウジングは、空気の流動方向と平行で水平に配列された冷却フィンに加えて、空気が流入されるＦＰＳ入口側に向けた電源供給部、外周から一定間隔を置いて両側に設置され、流動剥離点をハウジング体の後端部に後退させる案内羽根を含む。【選択図】図３
2009054560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素供給モジュール（ＦＰＳ）の内部に設置されるハウジング体の外周部に冷却フィンを形成し、前記冷却フィンは、空気の流動方向と平行となるように水平配列される形態で形成され、温度偏差を減少させて最高温度点を下げるようにすることを特徴とする燃料電池車両用水素再循環装置のブロワーハウジング。
【請求項２】
前記冷却フィンは、円筒形のハウジング体と同心円状に配置され、上下長さ方向に沿って上下に一定間隔を置いて水平に配列される多数個の円形フィンを組立てた形態からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両用水素再循環装置のブロワーハウジング。
【請求項３】
前記ハウジング体は、空気が流入される水素供給モジュール（ＦＰＳ）入口側に向かって位置させた電源供給部を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両用水素再循環装置のブロワーハウジング。
【請求項４】
前記ハウジング体は、その外周と一定間隔を維持して両側に設置され流動剥離点をその後端部に後退させる案内羽根を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両用水素再循環装置のブロワーハウジング。
【請求項５】
前記案内羽根は、ブラケット上に支持され、ハウジング体の外周と同一間隔を維持するように、ハウジング体と同一の曲率で曲げられて曲線形の板体となっていることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池車両用水素再循環装置のブロワーハウジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池車両用水素再循環装置のブロワーハウジングに係り、より詳細には、水素を回収して圧縮し、再びスタックに供給する燃料電池車両の水素再循環装置において駆動源として使用されるブロワーの改善されたハウジング体の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素再循環装置は、ブロワーモータを利用し、水素を回収して圧縮し、再びスタックに供給する装置である。
【０００３】
共用分配器の水素側は、スタック内部の生成水および外部の加湿水により非常に高い相対湿度を維持しており、実際にスタック内部では、実験により立証されているが、大量の凝縮が発生している。
【０００４】
凝縮水が適切に除去されずにスタックに再び入る場合、反応気体の供給を妨害して有効反応地域の面積を減らすため、運転に深刻な影響を与える。
【０００５】
凝縮水の完璧な除去は、現在燃料電池車両の商用化のために必須であり、冷始動を可能とするか否かに直結する非常に重要な問題である。
【０００６】
すなわち、燃料電池の作動停止後、システム内に水が残っていると、システムの正常運転を妨害することになるからである。
【０００７】
水素再循環装置においても、このような生成凝縮水を防止しなければならない。水素を圧縮してスタックに供給する際、温度変化による凝縮水の生成を最小化するため、再循環装置の温度偏差は均一にしなければならない。また、冷却フィンを通して熱の放出を行なう場合、ハウジング体の温度分布を均一に分布させるように設計しなければならない。
【０００８】
従来の技術においては、水素供給モジュール（Ｆｕｅｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）であるＦＰＳ１５は、冷却フィンに対して内部の空気の流動が考慮されていないため、冷却効率が著しく落ちたものとなり、温度偏差も大きい値を持つ。冷却フィン１１は、例えばハウジング体１０の外部に設置するように設計されている。（図１参照）
【０００９】
図２は、従来の技術を適用してＦＰＳ内部の熱伝達をＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｉｏｎａｌ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ）解析した写真である。
【００１０】
従来の水素再循環装置の冷却フィンは、ハウジング体に取り付けられるが、空気の流れの垂直方向に配列されているため、熱放出効果が少なく、内部で発熱された熱を外部に排出する時、流動による冷却効果を期待することが難しい。
【００１１】
従って、空気の流動の下流方向に位置するハウジング体の後端部では、部分的に温度が高くなり、内部モータの絶縁フィルムの耐久性に深刻な影響を及ぼす。
【００１２】
さらに、冷却フィンの配列により流動が停滞する点が多数生成され、それによりハウジング体の表面での流動剥離点が前側に移動してしまう。これは冷却設計が充分とは言えない。
【特許文献１】特開２００３−２２３９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、空気の流動方向に沿った冷却フィンを適用し、ハウジング体の外部表面の流動剥離点をハウジング体の後端部に後退させることにより、冷却効果を増大させ、均一な温度偏差を有する水素再循環装置のブロワーハウジングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明による燃料電池車両用水素再循環装置のブロワーハウジングは、水素供給モジュール（ＦＰＳ）の内部に設置されるハウジング体の外周部に冷却フィンを形成し、前記冷却フィンは、空気の流動方向と平行となるように水平配列される形態で形成され、温度偏差を減少させて最高温度点を下げるようにすることを特徴とする。
前記冷却フィンは、円筒形のハウジング体と同心円状に配置され、上下長さ方向に沿って上下に一定間隔で、水平に配列された多数個の円形フィンからなることを特徴とする。
前記ハウジング体は、空気が流入される水素供給モジュール（ＦＰＳ）入口側に向かって位置させた電源供給部を含むことを特徴とする。
前記ハウジング体は、その外周と一定間隔を維持して両側に設置され、流動剥離点をその後端部に後退させる案内羽根を含むことを特徴とする。
前記案内羽根は、ブラケット上に支持され、ハウジング体の外周と同一間隔を維持するように、ハウジング体と同一の曲率で曲げられて曲線形の板体となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による水素再循環装置のブロワーハウジングは、冷却性能の向上のため、流動方向と水平な冷却フィンを設計することにより、温度偏差を減少させ、最高温度点を下げることができる。また、効果的な放熱設計が可能である。
【００１６】
また、シリコンラバーが多量に分布する電源供給部を空気流入部の前端に向かって位置させたことで、冷却効果を高めることができる。
【００１７】
さらにまた、案内羽根の設置を通してブラケットによる流動剥離点をハウジング体の後端部に後退させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して、本発明のブロワーハウジングを詳しく説明する。
【実施例】
【００１９】
本発明は、水素供給モジュールであるＦＰＳ内部の流動および熱放出を考慮した条件で、均一な温度分布を維持して凝縮水の生成を防止し、内部の熱の増加を防止して、装置の耐久性と信頼性を確保するための改善されたハウジングを含む。
【００２０】
空気の流動を考慮した冷却フィンの向上と、流動剥離点を後退させ、冷却効果を増大させることのできる構造を含む。
【００２１】
まず、空気の流動を考慮した冷却フィンの構成は次のとおりである。
【００２２】
従来のハウジング体の場合、冷却フィンが流動の方向と垂直に配列されているため冷却効果が低く、冷却フィンの位置で流動停滞点が生じる。そのため、冷却フィンの効果を期待することは難しい。
【００２３】
従って、ＦＰＳ空気フィルターを通過して流入する空気を通して、再循環装置の放熱を助けるために、流動を考慮して、冷却フィンを流動方向と平行に配列し、ハウジング体の位置を既存対比１８０°回転させ、再循環装置内部のシリコンラバーが多数分布されているハウジング体後端部、すなわち、電源供給装置が設置されている部分を空気流入部側に向かって位置させる。これにより内部の絶縁フィルムの冷却を助ける。
【００２４】
図３に示すように、ＦＰＳ１５の内部に設置されるハウジング体１０の外周部には、空気の流動方向と平行となるように、水平に配列される形態の冷却フィン１１が形成される。
【００２５】
冷却フィン１１は、円筒形のハウジング体１０と同心円状に配置され、上下長さ方向に沿って、上下に一定間隔を置いて、水平に配列される多数個の円形フィンの組立形態からなる。
【００２６】
さらに、ハウジング体１０に具備される電源供給部１２は、空気が流入されるＦＰＳ１５の入口側に向かって位置させる。
【００２７】
図５に、このような冷却フィンおよび電源供給部の構成をＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｉｏｎａｌ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ）解析した結果を示す。
【００２８】
ハウジングの最高温度を従来の技術に比べて下げることができ、過熱を防止すべき地点の効果的な冷却が可能である。
【００２９】
さらに、流動方向と平行に冷却フィンを位置させ、流動による冷却効果を増大させている。
【００３０】
次に、流動剥離点を後退させ、冷却効果を増大させる構成を次に示す。
【００３１】
ＦＰＳの空気フィルターを通して流入される冷却のための空気は、排気ファンを通してＦＰＳの後端に排出される。すなわち、空気は、ＦＰＳ内部の部品の間を通過し、発熱した部品の熱を吸収して排出される。
【００３２】
この時、再循環装置の流動剥離により、再循環装置の後端部に流動停滞点および渦流生成が生じて冷却性能が落ちる。そこで、このような流動剥離を防止するため案内羽根を設置した。
【００３３】
再循環装置の後端部に設置された案内羽根は、流動剥離点が再循環装置から後退するため冷却性能の低下が防止できる。
【００３４】
さらに、案内羽根は、再循環装置周辺の空気の流動をすみやかに誘導するので、再循環装置の温度分布はより均一なものとなる。
【００３５】
ハウジング体１０の両側に、案内羽根１３がハウジング本体１０の外周から一定間隔を離してブラケット１４に支持されて設置される。この時、案内羽根１３は、ハウジング体１０の外周に配置されて、ハウジング体１０とは同一の間隔を維持し、ハウジング体１０と同一の曲率で曲げられた曲線形の板体からなる。
【００３６】
図４に示すように、ＣＦＤ解析の結果から、その結果を確認することができ、案内羽根により流動剥離点が後退して空気の流動による冷却が増加し、再循環装置の温度偏差が減少することを確認できる。
【００３７】
このように、凝縮水の生成を防止するため、再循環装置のブロワーハウジングは均一な温度分布を持っていなければならない。内部絶縁フィルムおよびモータ装置の耐久性の向上のため、摩擦などにより発生された熱を効果的に排出し、ＦＰＳ内部の流動方向を考慮した冷却フィンの設計を行わなければならない。
【００３８】
さらに、シリコンラバーが多数分布した電力供給側を、冷却空気の流入部に位置させると、より効果的な冷却が可能である。
【００３９】
例えば、再循環装置のブロワーモータの駆動のために、動力を供給する部分（シリコンラバーが多数分布）を流動の前面部に位置させ、冷却フィンを流れと平行な方向に配置する。
【００４０】
さらに、再循環装置の後端部に案内羽根を設置し、流れが再循環装置周辺を流れるように誘導する。
【００４１】
この場合、流体の慣性により案内羽根に沿って再循環装置の後端部を冷却し、温度偏差が減少する。
【００４２】
案内羽根は流体の慣性効果を与えるために必須的な部分である。
【００４３】
このような配置により、再循環装置は温度偏差による凝縮水の生成を防止することができ、効果的な冷却により内部のモータおよび絶縁フィルムが過熱されることを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、燃料電池車両用水素再循環装置のブロワーハウジングに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】燃料電池車両の水素供給モジュール（ＦＰＳ）および従来のブロワーハウジングの斜視図である。
【図２】従来の水素供給モジュール（ＦＰＳ）の内部の熱伝達をＣＦＤ解析した写真である。
【図３】燃料電池車両の水素供給モジュール（ＦＰＳ）と、本発明の一実施例であるブロワーハウジングの斜視図である。
【図４】本発明の技術を適用した水素供給モジュール（ＦＰＳ）内部の熱伝達をＣＦＤ解析した写真である。案内羽根を設けた場合の例である。（Ａ）、（Ｂ）は左上の図での断面の位置を示している。
【図５】本発明の技術を適用した水素供給モジュール（ＦＰＳ）内部の熱伝達をＣＦＤ解析した写真である。案内羽根がない場合の例である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    ハウジング体
１１    冷却フィン
１２    電源供給部
１３    案内羽根
１４    ブラケット
１５    ＦＰＳ（水素供給モジュール）
【図１】
2009054560.tif 000003
【図２】
2009054560.tif 000004
【図３】
2009054560.tif 000005
【図４】
2009054560.tif 000006
【図５】
2009054560.tif 000007