冷却システム
【課題】熱交換器の放熱効率を向上させる技術を提供すること。
【解決手段】移動体用の冷却システムであって、第１の熱交換器と、第２の熱交換器と、第１の流路形成部と、第２の流路形成部と、ファンと、第１の連通路形成部と、を備え、第２の流路形成部は、第２の流路形成部の開口を開閉する第１の開閉部を備え、第１の連通路形成部は、一端が、第２の流路形成部の、第２の熱交換器と第１の開閉部との間に接続されると共に、他端が、第１の流路形成部の、第１の熱交換器よりも第１の流路形成部内を流通する空気の流れの下流に接続されていることを特徴とする冷却システム。
【解決手段】移動体用の冷却システムであって、第１の熱交換器と、第２の熱交換器と、第１の流路形成部と、第２の流路形成部と、ファンと、第１の連通路形成部と、を備え、第２の流路形成部は、第２の流路形成部の開口を開閉する第１の開閉部を備え、第１の連通路形成部は、一端が、第２の流路形成部の、第２の熱交換器と第１の開閉部との間に接続されると共に、他端が、第１の流路形成部の、第１の熱交換器よりも第１の流路形成部内を流通する空気の流れの下流に接続されていることを特徴とする冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体用の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を備える車両では、従来、燃料電池用の熱交換器、空調用の熱交換器、電子部品（例えば、モータ、インバータ等）用の熱交換器を備えている。このように、複数の熱交換器を備える場合、従来、走行風の流れ方向に沿って直列に重ねて、これらの熱交換器を配置していた。
【０００３】
このように、複数の熱交換器を重ねて配置すると、熱交換器内を流通する冷却媒体を冷却するための風が、１つの熱交換器を通過する度に、加熱されて空気の温度が上昇するため、風の下流側に配置された熱交換器の放熱効率が低下する。なお、このような問題は、車両に搭載される冷却システムに限らず、他の移動体に搭載される、熱交換器を複数備える冷却システムに共通する問題であった。
【０００４】
そこで、例えば、燃料電池用の熱交換器と、空調用の熱交換器を、重ならないように配置すると共に、熱交換器に空気を通過させるためのファンの配置を工夫して、熱交換器の放熱効率を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０７６３８０号公報
【特許文献２】特開２００５−１２６０２９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、熱交換器を配置する空間の大きさや、熱交換器の大きさによっては、上記のような熱交換器の配置をとることができない場合がある。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、熱交換器の放熱効率を向上させる、他の技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］ 少なくとも第１の熱交換器と、第２の熱交換器と、を備える、移動体用の冷却システムであって、
前記移動体内に流入する空気を、前記第１の熱交換器を通過して流通させる第１の流路形成部と、
前記移動体内に流入する空気を、前記第２の熱交換器を通過して流通させる第２の流路形成部と、
前記第１の流路形成部内に、前記移動体外の空気を強制的に流入させるファンと、
前記第１の流路形成部と、前記第２の流路形成部と、を連通する第１の連通路形成部と、
を備え、
前記第２の流路形成部は、
前記第２の流路形成部の開口を開閉する第１の開閉部を備え、
前記第１の連通路形成部は、
一端が、前記第２の流路形成部の、前記第２の熱交換器と前記第１の開閉部との間に接続されると共に、他端が、前記第１の流路形成部の、前記第１の熱交換器よりも前記第１の流路形成部内を流通する空気の流れの下流に接続されていることを特徴とする冷却システム。
【０００９】
適用例１の冷却システムによれば、第１の熱交換器と第２の熱交換器とを、重ねて配置していないため、各熱交換器の放熱効率を向上させることができる。また、第１の流路形成部と第２の流路形成部とが、第１の連通路形成部によって連通されており、かつ第２の流路形成部の開口を開閉できる開閉部を備えるため、第２の流路形成部の開口が閉塞されている場合には、１つのファンによって、外気を第１、２の流路形成部両方に流入させることができるため、コストアップを抑制することができる。
【００１０】
［適用例２］ 適用例１に記載の冷却システムにおいて、
前記ファンは、
前記第１の流路形成部内において、前記第１の連通路形成部の前記他端が接続されている箇所よりも、前記空気の流れの下流に配置されると共に、
前記第２の流路形成部内において、
前記第２の熱交換器は、前記第１の開閉部よりも前記第２の流路形成部内を流通する空気の流れの上流に配置されることを特徴とする冷却システム。
【００１１】
適用例２の冷却システムでは、ファンが第１の熱交換器よりも、空気の流れの下流に配置されているため、外気を吸引することにより、容易に、一つのファンで、第１、２の流路形成部両方に、空気を流入させることができる。
【００１２】
［適用例３］ 適用例１または２に記載の冷却システムにおいて、
前記開閉部は、
前記移動体の外部から前記第２の流路形成部内に流入する空気の圧力により、前記空気の流路を開ける、ラム圧弁であることを特徴とする冷却システム。
【００１３】
このようにすると、移動体の外部から前記第２の流路形成部内に流入する空気の圧力を利用して、第２の流路形成部を開口させることができるため、構成を簡単にすることができる。
【００１４】
［適用例４］ 適用例１ないし３のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
前記第１の連通路形成部は、
前記第２の流路形成部が開口している場合には、前記第１の流路形成部と前記第２の流路形成部との連通を遮断する遮断部を備えることを特徴とする冷却システム。
【００１５】
このようにすると、第２の流路形成部が開口している場合には、第１の連通路形成部が閉塞されるため、第１の連通路形成部が開いている場合に比べて、ファンによって第１の流通路形成部内に流入される空気の量を増やすことができる。したがって、第１の流路形成部内に配置される熱交換器の放熱効率をさらに向上させることができる。
【００１６】
［適用例５］ 適用例１ないし４のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
前記移動体は、
燃料電池および前記燃料電池用の補機類を備え、
前記第１の熱交換器は、前記燃料電池用の熱交換器であり、
前記第２の熱交換器は、前記補機類用の熱交換器であることを特徴とする冷却システム。
【００１７】
［適用例６］ 適用例１ないし５のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
第３の熱交換器をさらに備え、
前記第３の熱交換器は、前記第１の流路形成部内に配置されることを特徴とする冷却システム。
【００１８】
このようにすると、１つのファンによって、第１〜３の熱交換器全てに空気を流通させることができる。
【００１９】
［適用例７］ 適用例６に記載の冷却システムにおいて、
前記移動体は、冷房システムを備え、
前記第３の熱交換器は、前記冷房システム用の熱交換器であることを特徴とする冷却システム。
【００２０】
［適用例８］ 適用例１ないし５のいずれかに記載の冷却システムにおいて、
第３の熱交換器と、
前記移動体内に流入する空気を、前記第３の熱交換器を通過して流通させる第３の流路形成部と、
前記第１の流路形成部と、前記第３の流路形成部と、を連通する第２の連通路形成部と、
をさらに備え、
前記第３の流路形成部は、
前記第３の流路形成部の開口を開閉する第２の開閉部を備え、
前記第２の連通路形成部は、
一端が、前記第３の流路形成部の、前記第３の熱交換器と前記第２の開閉部との間に接続されると共に、他端が、前記第１の流路形成部の、前記第１の熱交換器よりも前記第１の流路形成部内を流通する空気の流れの下流に接続されていることを特徴とする冷却システム。
【００２１】
このようにすると、第１〜３の熱交換器それぞれが、互いに重ならないように配置され、かつ、１つのファンで、３つの熱交換器に空気を通過させることができるため、コストアップを抑えて、放熱効率を向上させることができる。
【００２２】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、冷却システム、その冷却システムを備える燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した移動体等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
Ａ．第１の実施例：
Ａ１．実施例の構成：
図１は、本発明の第１の実施例としての冷却システム１００Ａの構成を示す説明図である。本実施例において、冷却システム１００Ａは、燃料電池車１０００に搭載されている。燃料電池車１０００は、燃料電池(図示しない)を主電源、２次電池(図示しない)を補助電源として、モータ(図示しない)を駆動し、モータの駆動力によって走行する車両である。図１は、燃料電池車１０００を上から見た図であり、車両の前側の一部が記載されている。以下、各部の配置を説明する場合には、車両内の運転者を基準にして「前」「後」「左」「右」という方向を示すものとする。燃料電池車１０００には、図１において、破線で示すように、外気を車両内に流入させるための通風孔１０２０が設けられている。図示するように、走行中は、走行風が、自然に、通風孔１０２０を介して、車両内に流入する。
【００２４】
図示するように、冷却システム１００Ａは、燃料電池ラジエータ１０と、冷房用コンデンサ２０と、補機類用ラジエータ３０と、第１の流路形成部４０と、第２の流路形成部５０と、連通路形成部６０と、ファン７０と、を主に備える。燃料電池ラジエータ１０は、燃料電池を冷却する冷却水を放熱させるものである。冷房用コンデンサ２０は、冷房用の冷媒を凝縮させるものである。冷房用コンデンサ２０には、冷媒を気化させるエバポレータ（図示しない）が配管によって接続され、冷房用コンデンサ２０とエバポレータとを冷媒が循環し、気化・凝縮を繰り返すことによって、燃料電池車１０００の車室内の熱を吸収し、車室外へ放出して車室内の冷房を行なう。
【００２５】
補機類用ラジエータ３０は、燃料電池の発電に用いる補機類、および燃料電池で発電された電力の駆動力への変換に用いる補機類を冷却する冷却水を、放熱させるものである。燃料電池の発電に用いる補機類とは、例えば、水素ポンプ（図示しない）、エアコンプレッサ（図示しない）等であり、駆動力への変換に用いる補機とは、例えば、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）、モータ（図示しない）等である。
【００２６】
ファン７０は、第１の流路形成部４０内へ、外気を強制的に導入する樹脂製のファンであり、図示しないモータによって回転駆動される。ファン７０は、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０、補機類用ラジエータ３０の温度、および走行風の状態、燃料電池、冷房、補機類の状態等に応じて、その運転、停止等が、ＰＣＵの備えるＥＣＵ（電子制御装置：図示しない）によって、制御されている。
【００２７】
第１の流路形成部４０は、樹脂製の空洞の部材であり、燃料電池車１０００内に流入する外気を、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過して流通させるための流路を形成する。第１の流路形成部４０内には、前方に冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０が、その順に配置され、後方に７０が配置されている。
【００２８】
第２の流路形成部５０は、樹脂製の空洞の部材であり、燃料電池車１０００内に流入する外気を、補機類用ラジエータ３０を通過して流通させるための流路を形成する。第２の流路形成部５０内には、前方に補機類用ラジエータ３０が配置されている。
【００２９】
第２の流路形成部５０の後端の構成について、図２に基づいて説明する。図２は、図１におけるＸ部を拡大して示す拡大図である。図２では、第２の流路形成部５０を左側から見た様子を示している。第２の流路形成部５０は、図２に示すように、筒状を成す筒状部５２と、筒状部５２の後端を閉塞させるラム圧弁５４と、を備える。ラム圧弁５４は、弁部５５と、弁部５５を回転させるための軸部５６と、を備える。燃料電池車１０００が停止している間は、走行風がないため、弁部５５は自重により、筒状部５２の後端の開口を塞いでいる。燃料電池車１０００が走行中は、通風孔１０２０を介して走行風が筒状部５２に流入するため、走行風の圧力（いわゆる、ラム圧）により、弁部５５が、軸部５６を軸にして回転し（図２に、そのときの弁部５５の位置を破線で示す。）筒状部５２の後端が開口される。
【００３０】
連通路形成部６０は、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０とを連通する連通路を形成する樹脂製の部材である。連通路形成部６０は、図１に示すように、その一端が、第１の流路形成部４０における燃料電池ラジエータ１０とファン７０との間に接続され、他端が、第２の流路形成部５０の補機類用ラジエータ３０とラム圧弁５４との間に接続されている。なお、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０、連通路形成部６０は、一体的に形成されている。
【００３１】
図３は、第２の流路形成部５０と連通路形成部６０の接続部付近を拡大して示す説明図である。図示するように、連通路形成部６０は、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０との連通を遮断する遮断部６２を備える。図示するように、遮断部６２は、第２の流路形成部５０と連通路形成部６０の接続部分の開口を閉塞する弁部６３と、弁部６３を回転させる軸部６４と、を備える。燃料電池車１０００の走行中等、走行風がある場合には、遮断部６２は、補機類用ラジエータ３０を通過して流通する空気の流れによって、第２の流路形成部５０と連通路形成部６０との連通を遮断する。
【００３２】
本実施例における冷房用コンデンサ２０または燃料電池ラジエータ１０が、請求項における第１の熱交換器に、補機類用ラジエータ３０が、請求項における第２の熱交換器に、それぞれ相当する。また、本実施例における連通路形成部６０が請求項における第１の連通路形成部に、ラム圧弁５４が請求項における開閉部に、それぞれ、相当する。
【００３３】
Ａ２．実施例の動作：
次に、本実施例の冷却システム１００Ａにおける空気の流れについて、図１〜３に基づいて、説明する。燃料電池車１０００の停止中、または、低速走行時、上記したように、走行風が第２の流路形成部５０内に流入しないため、第２の流路形成部５０の備えるラム圧弁５４により、第２の流路形成部５０の後端が閉塞されている（図１）。そのような場合、ファン７０によって、外気が強制的に車両内に吸引されると、外気は、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過して、第１の流路形成部４０内を流通すると共に、補機類用ラジエータ３０を通過して、第２の流路形成部５０から連通路形成部６０を通って第１の流路形成部４０に流入して、ファン７０によって、第１の流路形成部４０の外へ出される。
【００３４】
このとき、図３（ａ）に示すように、ファン７０によって吸引される空気の流れにより、連通路形成部６０が備える遮断部６２の、弁部６３が軸部６４を軸にして回転し、第２の流路形成部５０から連通路形成部６０への空気の流路が開かれる。すなわち、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０とが連通される。
【００３５】
一方、燃料電池車１０００の走行中は、上記したように、走行風が第２の流路形成部５０内に流入するため、ラム圧によりラム圧弁５４が開いている（図３（ｂ））。そのため、走行風が補機類用ラジエータ３０を通過し、第２の流路形成部５０内を流通して、第２の流路形成部５０から出ていく。このとき、ラム圧により、遮断部６２の弁部６３が軸部６４を軸にして前記と逆に回転し、図３（ｂ）に示すように、連通路形成部６０を塞ぐ。
【００３６】
連通路形成部６０が塞がれていると、第２の流路形成部５０から第１の流路形成部４０へ、空気が流入しない。すなわち、ファン７０により吸引される外気は、全て、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過して、第１の流路形成部４０に導入されるため、連通路形成部６０により第２の流路形成部５０と第１の流路形成部４０とが連通している場合に比べて、第１の流路形成部４０内に導入される風量を増加させることができる。
【００３７】
Ａ３．実施例の効果：
本実施例の冷却システム１００Ａの効果を、従来の冷却システムと比較して説明する。図６、７は、従来の冷却システム１００Ｐの構成を示す説明図である。冷却システム１００Ｐは、第１の実施例と同様に燃料電池車１０００に搭載されている。図６は、燃料電池車１０００を上から見た図であり、車両の前側の一部が記載されている。図７は、燃料電池車１０００を左側から見た図であり、車両の前側の一部が記載されている。
【００３８】
従来の冷却システム１００Ｐは、燃料電池ラジエータ１０と、冷房用コンデンサ２０と、補機類用ラジエータ３０と、ファンシュラウド４０Ｐと、ファン７０と、を備える。従来の冷却システム１００Ｐの構成のうち、第１の実施例と同一の構成には、同一の符号を付し、その説明を省略する。冷却システム１００Ｐでは、図６に示すように、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０、補機類用ラジエータ３０が車両の前後方向に重ねて配置されている。図７に示すように、補機類用ラジエータ３０は、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０に比べて小さいため、全てが重なってはいないが、一部では、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０、補機類用ラジエータ３０が重なっている。したがって、その部分においては、燃料電池車１０００内に流入する外気は、補機類用ラジエータ３０を通過する際に、温められ、また、冷房用コンデンサ２０を通過する際に温められるため、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０における放熱効率が低下していた。
【００３９】
これに対し、本実施例の冷却システム１００Ａでは、補機類用ラジエータ３０が燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０の横に並べて配置されているため、補機類用ラジエータ３０を通過することによる、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過する空気の温度上昇がない。したがって、放熱効率を向上させることができる。また、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０とが、連通路形成部６０によって連通されているため、燃料電池車１０００の停止中など、走行風が自然に燃料電池車１０００内に流入しない場合でも、１つのファンによって、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０の両方に、外気を導入することができる。
【００４０】
Ｂ．第２の実施例：
Ｂ１．実施例の構成：
図４は、本実施例の冷却システム１００Ｂの構成を示す説明図である。冷却システム１００Ｂの構成については、第１の実施例と異なる部分のみを説明し、第１の実施例と同様の構成については、第１の実施例と同じ符号を用い、その説明を省略する。本実施例において、冷却システム１００Ｂは、第１の実施例と同様に、燃料電池車１０００に搭載されている。
【００４１】
図４に示すように、本実施例の冷却システム１００Ｂは、冷却システム１００Ａの構成に加え、さらに、補機類用ラジエータ３２と、第３の流路形成部８０と、連通路形成部９０と、を備える。すなわち、本実施例の冷却システムＢは、補機類用ラジエータを、２つ備える。本実施例における補機類用ラジエータ３２が、請求項における第３の熱交換器に、連通路形成部９０が、請求項における第２の連通路形成部に、それぞれ、相当する。
【００４２】
第３の流路形成部８０は、第２の流路形成部５０と同様に、樹脂製の空洞の部材であり、燃料電池車１０００内に流入する外気を、補機類用ラジエータ３２を通過して流通させるための流路を形成する。第３の流路形成部８０内には、第２の流路形成部５０と同様に、前方に補機類用ラジエータ３２が配置され、後端には、ラム圧弁８４を備える。ラム圧弁８４の構成は、第２の流路形成部５０の備えるラム圧弁５４と同様である。
【００４３】
連通路形成部９０は、第１の流路形成部４０と第３の流路形成部８０とを連通する連通路を形成する樹脂製の部材である。連通路形成部９０は、図４に示すように、その一端が、第１の流路形成部４０における燃料電池ラジエータ１０とファン７０との間に接続され、他端が、第３の流路形成部８０の補機類用ラジエータ３２とラム圧弁８４との間に接続されている。そして、連通路形成部９０は、第１の流路形成部４０と第３の流路形成部８０との連通を遮断する遮断部(図示しない)を備える。連通路形成部９０の備える遮断部の構成は、第１の実施例における連通路形成部６０の備える遮断部６２と同様である。なお、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０、連通路形成部６０、第３の流路形成部８０、連通路形成部９０は、一体的に形成されている。
【００４４】
Ｂ２．実施例の動作：
本実施例の冷却システム１００Ｂにおける空気の流れについて、図４に基づいて説明する。第３の流路形成部８０の備えるラム圧弁８４の動きは、第１の実施例における第２の流路形成部５０の備えるラム圧弁５４と同様である。燃料電池車１０００の停止中、または、低速走行時は、上記したように、走行風が第２の流路形成部５０、第３の流路形成部８０内に流入しないため、ラム圧弁５４により、第２の流路形成部５０の後端が閉塞されて、同様に、ラム圧弁８４により、第３の流路形成部８０の後端が閉塞されている（図４）。そのような場合、ファン７０によって、外気が強制的に車両内に吸引されるため、外気は、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過して、第１の流路形成部４０内を流通すると共に、補機類用ラジエータ３０を通過して、第２の流路形成部５０から連通路形成部６０を通って第１の流路形成部４０に流入し、また、補機類用ラジエータ３２を通過して、第３の流路形成部８０から連通路形成部９０を通って第１の流路形成部４０に流入する。そして、ファン７０によって、第１の流路形成部４０の外へ出される。
【００４５】
このとき、ファン７０によって吸引される空気の流れにより、連通路形成部９０が備える遮断部が、第１の実施例における遮断部６２と同様の動きをして、第２の流路形成部５０から連通路形成部９０への空気の流路が開かれる。すなわち、第１の流路形成部４０と第３の流路形成部８０とが連通される。
【００４６】
一方、燃料電池車１０００の走行中は、上記したように、走行風が第２の流路形成部５０、第３の流路形成部８０内に流入するため、ラム圧によりラム圧弁５４、ラム圧弁８４が開いている。そのため、走行風が補機類用ラジエータ３０を通過し、第２の流路形成部５０内を流通して、第２の流路形成部５０から出ていく。同様に、走行風が補機類用ラジエータ３２を通過し、第３の流路形成部８０内を流通して、第３の流路形成部８０から出ていく。このとき、第１の実施例と同様に、遮断部６２が連通路形成部６０を塞ぎ、遮断部が連通路形成部９０を塞ぐ。
【００４７】
連通路形成部６０、９０が塞がれていると、第２の流路形成部５０および連通路形成部９０から第１の流路形成部４０へ、空気が流入しない。すなわち、ファン７０により吸引される外気は、全て、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過して、第１の流路形成部４０に導入されるため、連通路形成部６０により第２の流路形成部５０、第３の流路形成部８０と第１の流路形成部４０とが連通している場合に比べて、冷房用コンデンサ２０および燃料電池ラジエータ１０を通過する風量を、増加させることができる。
【００４８】
Ｂ３．実施例の効果：
本実施例における冷却システム１００Ｂでは、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０、第３の流路形成部８０を、備えている。また、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０が、第１の流路形成部４０内に配置されており、補機類用ラジエータ３０が第２の流路形成部５０内に、補機類用ラジエータ３２が第３の流路形成部８０内に、それぞれ、配置されているため、補機類用ラジエータ３０、３２が燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０の横に並べて配置されており、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０、補機類用ラジエータ３０、３２が、重ねて配置されていないため、補機類用ラジエータ３０、３２を通過することによる、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過する空気の温度上昇がない。したがって、第１の実施例と同様に、放熱効率を向上させることができる。
【００４９】
また、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０、第１の流路形成部４０と第３の流路形成部８０が、それぞれ連通されているため、燃料電池車１０００の停止中など、走行風が自然に燃料電池車１０００内に流入しない場合でも、１つのファンによって、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０、第３の流路形成部８０の全てに、外気を導入することができる。
【００５０】
Ｃ．第３の実施例：
図５は、本実施例の冷却システム１００Ｃの構成を示す説明図である。冷却システム１００Ｃの構成については、第１の実施例と異なる部分のみを説明し、第１の実施例と同様の構成については、第１の実施例と同じ符号を用い、その説明を省略する。本実施例において、冷却システム１００Ｃは、第１の実施例と同様に、燃料電池車１０００に搭載されている。
【００５１】
図５に示すように、本実施例の冷却システム１００Ｃが第１の実施例の冷却システム１００Ａと異なる点は、ファン７０が、第１の流路形成部４０内において、冷房用コンデンサ２０よりも前側に配置されていること、連通路形成部６０が、ファン７０と冷房用コンデンサ２０の間で第１の流路形成部４０に接続されていること、および第２の流路形成部５０Ｃの構成が異なることである。
【００５２】
第２の流路形成部５０Ｃは、第１の実施例と同様に、樹脂製の空洞の部材であり、燃料電池車１０００内に流入する外気を、補機類用ラジエータ３０を通過して流通させるための流路を形成する。しかしながら、本実施例における第２の流路形成部５０Ｃは、筒状部の前端を閉塞させるラム圧弁５４を備えている。そして、第２の流路形成部５０Ｃ内には、後方に補機類用ラジエータ３０が配置されている。
【００５３】
本実施例では、ファン７０が、第１の流路形成部４０内において、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０よりも前方に配置されているため、ファン７０によって、外気を強制的に、第１の流路形成部４０内に押し込む。燃料電池車１０００が停車中など、ラム圧弁５４により第２の流路形成部５０の前端が閉塞されている場合には、ファン７０によって、外気が強制的に、第１の流路形成部４０内に押し込まれると、ファン７０の後方は圧力が高いので、連通路形成部６０を介して、外気が第２の流路形成部５０内に流入し、補機類用ラジエータ３０を通過する。したがって、第１の実施例と同様に、１つのファンによって、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０の両方に、外気を導入することができるため、コストアップを抑制しつつ、放熱効率を向上させることができる。
【００５４】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５５】
（１）上記第１の実施例において、第１の流路形成部４０内に、燃料電池ラジエータ１０と、冷房用コンデンサ２０とを重ねて配置し、連通路形成部６０内に補機類用ラジエータ３０を配置するものを示したが、熱交換器の配置は、この配置に限定されない。また、熱交換器の個数も、上記した実施例の個数に限定されない。複数の熱交換器を備える冷却システムにおいて、全ての熱交換器を重ねて配置するのではなく、複数のブロックに分けて、配置するようにすればよい。そのような場合には、各ブロックを覆う、流路形成部を形成し、それらの流路形成部を連通路形成部を介して連通させ、全ての流路形成部に連通する流路形成部内に、ファンを備えることにより、上記した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
（２）また、上記第２の実施例において、燃料電池ラジエータ１０と、冷房用コンデンサ２０と、補機類用ラジエータ３０、３２を備えるものを示したが、例えば、第１の実施例と同様に、補機類用ラジエータ３２を備えない場合に、冷房用コンデンサ２０を、第３の流路形成部８０内に配置してもよい。このようにすると、各流路形成部４０、５０、８０内に、それぞれ、一つずつ、熱交換器が配置され、全ての熱交換器が重ならないため、第１の実施例より、さらに、放熱効率を向上させることができる。
【００５７】
（３）上記第１の実施例において、連通路形成部６０が、遮断部６２を備えるものを示したが、遮断部６２を備えない構成にしてもよい。このようにしても、従来の構成に比べて、放熱効率を上げることができ、１つのファンで、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０の両方に空気を流通させることができる。
【００５８】
（４）上記第１の実施例において、ラム圧弁５４は、ラム圧により、筒状部５２の後端を開口しているが、ラム圧により、開閉させるものに限定されない。例えば、車速が速い場合には、筒状部５２の後端を開口させ、車速が遅い（または、停止）場合には、筒状部５２の後端を閉塞させるように、制御される開閉部を備えるようにしてもよい。このようにしても、上記した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
（５）また、上記第１の実施例において、遮断部６２は、第２の流路形成部５０内の空気の流れにより、連通路形成部６０を開閉させるものを示したが、車速に応じて開閉させるように制御するようにしてもよい。ファン７０により、第２の流路形成部５０内に空気を流通させる必要がある場合には、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０とが連通され、必要がないときには、その連通を遮断するようにすればよい。
【００６０】
（６）上記した第１の実施例において、冷却システム１００Ａが燃料電池車１０００に搭載される場合を例示したが、ガソリンエンジン車等の他の動力源を搭載する車両、さらに、列車、船舶、航空機等、種々の移動体に搭載されるものでもよい。そのような移動体に搭載される冷却システムであっても、同様の効果を得ることができる。
【００６１】
（７）上記した第３の実施例において、ファン７０が、第１の流路形成部４０内において、冷房用コンデンサ２０よりも前側に配置されている構成の冷却システム１００Ｃを示したが、ファン７０が、第１の流路形成部４０内において、冷房用コンデンサ２０よりも前側に配置されている場合に、第２の流路形成部の構成および連通路形成部６０の配置を、例えば、図８に示すようにしてもよい。図８は、第３の実施例の変形例の冷却システム１００Ｄの構成を示す説明図である。変形例の冷却システム１００Ｄは、第３の実施例における第２の流路形成部５０Ｃの代わりに、第１の実施例における第２の流路形成部５０を用い、連通路形成部６０が、燃料電池ラジエータ１０の後ろ側で第１の流路形成部４０に接続されている。すなわち、第２の流路形成部５０は、筒状部の後端を閉塞させるラム圧弁５４を備えており、補機類用ラジエータ３０は、第２の流路形成部５０内の前方に配置されている。
【００６２】
このようにすると、ファン７０が、第１の流路形成部４０内において、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０よりも前方に配置されているため、ファン７０によって、外気を強制的に、第１の流路形成部４０内に押し込む。燃料電池車１０００が停車中など、ラム圧弁５４により第２の流路形成部５０の後端が閉塞されている場合には、ファン７０によって、外気が強制的に、第１の流路形成部４０内に押し込まれると、第１の流路形成部４０内の燃料電池ラジエータ１０よりも後ろ側が負圧になるため、外気が補機類用ラジエータ３０を通過し、連通路形成部６０を介して、第１の流路形成部４０に流入する。したがって、第３の実施例と同様に、１つのファンによって、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０の両方に、外気を導入することができるため、第３の実施例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施例としての冷却システム１００Ａの構成を示す説明図である。
【図２】図１におけるＸ部を拡大して示す拡大図である。
【図３】第２の流路形成部５０と連通路形成部６０の接続部付近を拡大して示す説明図である。
【図４】第２の実施例としての冷却システム１００Ｂの構成を示す説明図である。
【図５】第３の実施例としての冷却システム１００Ｃの構成を示す説明図である。
【図６】従来の冷却システム１００Ｐの構成を示す説明図である。
【図７】従来の冷却システム１００Ｐの構成を示す説明図である。
【図８】第３の実施例の変形例の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…燃料電池ラジエータ
２０…冷房用コンデンサ
３０…補機類用ラジエータ
３２…補機類用ラジエータ
４０…流路形成部
４０…第１の流路形成部
４０Ｐ…ファンシュラウド
５０、５０Ｃ…第２の流路形成部
５２…筒状部
５４…ラム圧弁
５５…弁部
５６…軸部
６０…連通路形成部
６２…遮断部
６３…弁部
６４…軸部
７０…ファン
８０…第３の流路形成部
８４…ラム圧弁
９０…連通路形成部
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｐ…冷却システム
１０００…燃料電池車
１０２０…通風孔
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体用の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を備える車両では、従来、燃料電池用の熱交換器、空調用の熱交換器、電子部品（例えば、モータ、インバータ等）用の熱交換器を備えている。このように、複数の熱交換器を備える場合、従来、走行風の流れ方向に沿って直列に重ねて、これらの熱交換器を配置していた。
【０００３】
このように、複数の熱交換器を重ねて配置すると、熱交換器内を流通する冷却媒体を冷却するための風が、１つの熱交換器を通過する度に、加熱されて空気の温度が上昇するため、風の下流側に配置された熱交換器の放熱効率が低下する。なお、このような問題は、車両に搭載される冷却システムに限らず、他の移動体に搭載される、熱交換器を複数備える冷却システムに共通する問題であった。
【０００４】
そこで、例えば、燃料電池用の熱交換器と、空調用の熱交換器を、重ならないように配置すると共に、熱交換器に空気を通過させるためのファンの配置を工夫して、熱交換器の放熱効率を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０７６３８０号公報
【特許文献２】特開２００５−１２６０２９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、熱交換器を配置する空間の大きさや、熱交換器の大きさによっては、上記のような熱交換器の配置をとることができない場合がある。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、熱交換器の放熱効率を向上させる、他の技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］ 少なくとも第１の熱交換器と、第２の熱交換器と、を備える、移動体用の冷却システムであって、
前記移動体内に流入する空気を、前記第１の熱交換器を通過して流通させる第１の流路形成部と、
前記移動体内に流入する空気を、前記第２の熱交換器を通過して流通させる第２の流路形成部と、
前記第１の流路形成部内に、前記移動体外の空気を強制的に流入させるファンと、
前記第１の流路形成部と、前記第２の流路形成部と、を連通する第１の連通路形成部と、
を備え、
前記第２の流路形成部は、
前記第２の流路形成部の開口を開閉する第１の開閉部を備え、
前記第１の連通路形成部は、
一端が、前記第２の流路形成部の、前記第２の熱交換器と前記第１の開閉部との間に接続されると共に、他端が、前記第１の流路形成部の、前記第１の熱交換器よりも前記第１の流路形成部内を流通する空気の流れの下流に接続されていることを特徴とする冷却システム。
【０００９】
適用例１の冷却システムによれば、第１の熱交換器と第２の熱交換器とを、重ねて配置していないため、各熱交換器の放熱効率を向上させることができる。また、第１の流路形成部と第２の流路形成部とが、第１の連通路形成部によって連通されており、かつ第２の流路形成部の開口を開閉できる開閉部を備えるため、第２の流路形成部の開口が閉塞されている場合には、１つのファンによって、外気を第１、２の流路形成部両方に流入させることができるため、コストアップを抑制することができる。
【００１０】
［適用例２］ 適用例１に記載の冷却システムにおいて、
前記ファンは、
前記第１の流路形成部内において、前記第１の連通路形成部の前記他端が接続されている箇所よりも、前記空気の流れの下流に配置されると共に、
前記第２の流路形成部内において、
前記第２の熱交換器は、前記第１の開閉部よりも前記第２の流路形成部内を流通する空気の流れの上流に配置されることを特徴とする冷却システム。
【００１１】
適用例２の冷却システムでは、ファンが第１の熱交換器よりも、空気の流れの下流に配置されているため、外気を吸引することにより、容易に、一つのファンで、第１、２の流路形成部両方に、空気を流入させることができる。
【００１２】
［適用例３］ 適用例１または２に記載の冷却システムにおいて、
前記開閉部は、
前記移動体の外部から前記第２の流路形成部内に流入する空気の圧力により、前記空気の流路を開ける、ラム圧弁であることを特徴とする冷却システム。
【００１３】
このようにすると、移動体の外部から前記第２の流路形成部内に流入する空気の圧力を利用して、第２の流路形成部を開口させることができるため、構成を簡単にすることができる。
【００１４】
［適用例４］ 適用例１ないし３のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
前記第１の連通路形成部は、
前記第２の流路形成部が開口している場合には、前記第１の流路形成部と前記第２の流路形成部との連通を遮断する遮断部を備えることを特徴とする冷却システム。
【００１５】
このようにすると、第２の流路形成部が開口している場合には、第１の連通路形成部が閉塞されるため、第１の連通路形成部が開いている場合に比べて、ファンによって第１の流通路形成部内に流入される空気の量を増やすことができる。したがって、第１の流路形成部内に配置される熱交換器の放熱効率をさらに向上させることができる。
【００１６】
［適用例５］ 適用例１ないし４のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
前記移動体は、
燃料電池および前記燃料電池用の補機類を備え、
前記第１の熱交換器は、前記燃料電池用の熱交換器であり、
前記第２の熱交換器は、前記補機類用の熱交換器であることを特徴とする冷却システム。
【００１７】
［適用例６］ 適用例１ないし５のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
第３の熱交換器をさらに備え、
前記第３の熱交換器は、前記第１の流路形成部内に配置されることを特徴とする冷却システム。
【００１８】
このようにすると、１つのファンによって、第１〜３の熱交換器全てに空気を流通させることができる。
【００１９】
［適用例７］ 適用例６に記載の冷却システムにおいて、
前記移動体は、冷房システムを備え、
前記第３の熱交換器は、前記冷房システム用の熱交換器であることを特徴とする冷却システム。
【００２０】
［適用例８］ 適用例１ないし５のいずれかに記載の冷却システムにおいて、
第３の熱交換器と、
前記移動体内に流入する空気を、前記第３の熱交換器を通過して流通させる第３の流路形成部と、
前記第１の流路形成部と、前記第３の流路形成部と、を連通する第２の連通路形成部と、
をさらに備え、
前記第３の流路形成部は、
前記第３の流路形成部の開口を開閉する第２の開閉部を備え、
前記第２の連通路形成部は、
一端が、前記第３の流路形成部の、前記第３の熱交換器と前記第２の開閉部との間に接続されると共に、他端が、前記第１の流路形成部の、前記第１の熱交換器よりも前記第１の流路形成部内を流通する空気の流れの下流に接続されていることを特徴とする冷却システム。
【００２１】
このようにすると、第１〜３の熱交換器それぞれが、互いに重ならないように配置され、かつ、１つのファンで、３つの熱交換器に空気を通過させることができるため、コストアップを抑えて、放熱効率を向上させることができる。
【００２２】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、冷却システム、その冷却システムを備える燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した移動体等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
Ａ．第１の実施例：
Ａ１．実施例の構成：
図１は、本発明の第１の実施例としての冷却システム１００Ａの構成を示す説明図である。本実施例において、冷却システム１００Ａは、燃料電池車１０００に搭載されている。燃料電池車１０００は、燃料電池(図示しない)を主電源、２次電池(図示しない)を補助電源として、モータ(図示しない)を駆動し、モータの駆動力によって走行する車両である。図１は、燃料電池車１０００を上から見た図であり、車両の前側の一部が記載されている。以下、各部の配置を説明する場合には、車両内の運転者を基準にして「前」「後」「左」「右」という方向を示すものとする。燃料電池車１０００には、図１において、破線で示すように、外気を車両内に流入させるための通風孔１０２０が設けられている。図示するように、走行中は、走行風が、自然に、通風孔１０２０を介して、車両内に流入する。
【００２４】
図示するように、冷却システム１００Ａは、燃料電池ラジエータ１０と、冷房用コンデンサ２０と、補機類用ラジエータ３０と、第１の流路形成部４０と、第２の流路形成部５０と、連通路形成部６０と、ファン７０と、を主に備える。燃料電池ラジエータ１０は、燃料電池を冷却する冷却水を放熱させるものである。冷房用コンデンサ２０は、冷房用の冷媒を凝縮させるものである。冷房用コンデンサ２０には、冷媒を気化させるエバポレータ（図示しない）が配管によって接続され、冷房用コンデンサ２０とエバポレータとを冷媒が循環し、気化・凝縮を繰り返すことによって、燃料電池車１０００の車室内の熱を吸収し、車室外へ放出して車室内の冷房を行なう。
【００２５】
補機類用ラジエータ３０は、燃料電池の発電に用いる補機類、および燃料電池で発電された電力の駆動力への変換に用いる補機類を冷却する冷却水を、放熱させるものである。燃料電池の発電に用いる補機類とは、例えば、水素ポンプ（図示しない）、エアコンプレッサ（図示しない）等であり、駆動力への変換に用いる補機とは、例えば、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）、モータ（図示しない）等である。
【００２６】
ファン７０は、第１の流路形成部４０内へ、外気を強制的に導入する樹脂製のファンであり、図示しないモータによって回転駆動される。ファン７０は、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０、補機類用ラジエータ３０の温度、および走行風の状態、燃料電池、冷房、補機類の状態等に応じて、その運転、停止等が、ＰＣＵの備えるＥＣＵ（電子制御装置：図示しない）によって、制御されている。
【００２７】
第１の流路形成部４０は、樹脂製の空洞の部材であり、燃料電池車１０００内に流入する外気を、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過して流通させるための流路を形成する。第１の流路形成部４０内には、前方に冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０が、その順に配置され、後方に７０が配置されている。
【００２８】
第２の流路形成部５０は、樹脂製の空洞の部材であり、燃料電池車１０００内に流入する外気を、補機類用ラジエータ３０を通過して流通させるための流路を形成する。第２の流路形成部５０内には、前方に補機類用ラジエータ３０が配置されている。
【００２９】
第２の流路形成部５０の後端の構成について、図２に基づいて説明する。図２は、図１におけるＸ部を拡大して示す拡大図である。図２では、第２の流路形成部５０を左側から見た様子を示している。第２の流路形成部５０は、図２に示すように、筒状を成す筒状部５２と、筒状部５２の後端を閉塞させるラム圧弁５４と、を備える。ラム圧弁５４は、弁部５５と、弁部５５を回転させるための軸部５６と、を備える。燃料電池車１０００が停止している間は、走行風がないため、弁部５５は自重により、筒状部５２の後端の開口を塞いでいる。燃料電池車１０００が走行中は、通風孔１０２０を介して走行風が筒状部５２に流入するため、走行風の圧力（いわゆる、ラム圧）により、弁部５５が、軸部５６を軸にして回転し（図２に、そのときの弁部５５の位置を破線で示す。）筒状部５２の後端が開口される。
【００３０】
連通路形成部６０は、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０とを連通する連通路を形成する樹脂製の部材である。連通路形成部６０は、図１に示すように、その一端が、第１の流路形成部４０における燃料電池ラジエータ１０とファン７０との間に接続され、他端が、第２の流路形成部５０の補機類用ラジエータ３０とラム圧弁５４との間に接続されている。なお、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０、連通路形成部６０は、一体的に形成されている。
【００３１】
図３は、第２の流路形成部５０と連通路形成部６０の接続部付近を拡大して示す説明図である。図示するように、連通路形成部６０は、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０との連通を遮断する遮断部６２を備える。図示するように、遮断部６２は、第２の流路形成部５０と連通路形成部６０の接続部分の開口を閉塞する弁部６３と、弁部６３を回転させる軸部６４と、を備える。燃料電池車１０００の走行中等、走行風がある場合には、遮断部６２は、補機類用ラジエータ３０を通過して流通する空気の流れによって、第２の流路形成部５０と連通路形成部６０との連通を遮断する。
【００３２】
本実施例における冷房用コンデンサ２０または燃料電池ラジエータ１０が、請求項における第１の熱交換器に、補機類用ラジエータ３０が、請求項における第２の熱交換器に、それぞれ相当する。また、本実施例における連通路形成部６０が請求項における第１の連通路形成部に、ラム圧弁５４が請求項における開閉部に、それぞれ、相当する。
【００３３】
Ａ２．実施例の動作：
次に、本実施例の冷却システム１００Ａにおける空気の流れについて、図１〜３に基づいて、説明する。燃料電池車１０００の停止中、または、低速走行時、上記したように、走行風が第２の流路形成部５０内に流入しないため、第２の流路形成部５０の備えるラム圧弁５４により、第２の流路形成部５０の後端が閉塞されている（図１）。そのような場合、ファン７０によって、外気が強制的に車両内に吸引されると、外気は、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過して、第１の流路形成部４０内を流通すると共に、補機類用ラジエータ３０を通過して、第２の流路形成部５０から連通路形成部６０を通って第１の流路形成部４０に流入して、ファン７０によって、第１の流路形成部４０の外へ出される。
【００３４】
このとき、図３（ａ）に示すように、ファン７０によって吸引される空気の流れにより、連通路形成部６０が備える遮断部６２の、弁部６３が軸部６４を軸にして回転し、第２の流路形成部５０から連通路形成部６０への空気の流路が開かれる。すなわち、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０とが連通される。
【００３５】
一方、燃料電池車１０００の走行中は、上記したように、走行風が第２の流路形成部５０内に流入するため、ラム圧によりラム圧弁５４が開いている（図３（ｂ））。そのため、走行風が補機類用ラジエータ３０を通過し、第２の流路形成部５０内を流通して、第２の流路形成部５０から出ていく。このとき、ラム圧により、遮断部６２の弁部６３が軸部６４を軸にして前記と逆に回転し、図３（ｂ）に示すように、連通路形成部６０を塞ぐ。
【００３６】
連通路形成部６０が塞がれていると、第２の流路形成部５０から第１の流路形成部４０へ、空気が流入しない。すなわち、ファン７０により吸引される外気は、全て、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過して、第１の流路形成部４０に導入されるため、連通路形成部６０により第２の流路形成部５０と第１の流路形成部４０とが連通している場合に比べて、第１の流路形成部４０内に導入される風量を増加させることができる。
【００３７】
Ａ３．実施例の効果：
本実施例の冷却システム１００Ａの効果を、従来の冷却システムと比較して説明する。図６、７は、従来の冷却システム１００Ｐの構成を示す説明図である。冷却システム１００Ｐは、第１の実施例と同様に燃料電池車１０００に搭載されている。図６は、燃料電池車１０００を上から見た図であり、車両の前側の一部が記載されている。図７は、燃料電池車１０００を左側から見た図であり、車両の前側の一部が記載されている。
【００３８】
従来の冷却システム１００Ｐは、燃料電池ラジエータ１０と、冷房用コンデンサ２０と、補機類用ラジエータ３０と、ファンシュラウド４０Ｐと、ファン７０と、を備える。従来の冷却システム１００Ｐの構成のうち、第１の実施例と同一の構成には、同一の符号を付し、その説明を省略する。冷却システム１００Ｐでは、図６に示すように、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０、補機類用ラジエータ３０が車両の前後方向に重ねて配置されている。図７に示すように、補機類用ラジエータ３０は、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０に比べて小さいため、全てが重なってはいないが、一部では、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０、補機類用ラジエータ３０が重なっている。したがって、その部分においては、燃料電池車１０００内に流入する外気は、補機類用ラジエータ３０を通過する際に、温められ、また、冷房用コンデンサ２０を通過する際に温められるため、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０における放熱効率が低下していた。
【００３９】
これに対し、本実施例の冷却システム１００Ａでは、補機類用ラジエータ３０が燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０の横に並べて配置されているため、補機類用ラジエータ３０を通過することによる、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過する空気の温度上昇がない。したがって、放熱効率を向上させることができる。また、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０とが、連通路形成部６０によって連通されているため、燃料電池車１０００の停止中など、走行風が自然に燃料電池車１０００内に流入しない場合でも、１つのファンによって、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０の両方に、外気を導入することができる。
【００４０】
Ｂ．第２の実施例：
Ｂ１．実施例の構成：
図４は、本実施例の冷却システム１００Ｂの構成を示す説明図である。冷却システム１００Ｂの構成については、第１の実施例と異なる部分のみを説明し、第１の実施例と同様の構成については、第１の実施例と同じ符号を用い、その説明を省略する。本実施例において、冷却システム１００Ｂは、第１の実施例と同様に、燃料電池車１０００に搭載されている。
【００４１】
図４に示すように、本実施例の冷却システム１００Ｂは、冷却システム１００Ａの構成に加え、さらに、補機類用ラジエータ３２と、第３の流路形成部８０と、連通路形成部９０と、を備える。すなわち、本実施例の冷却システムＢは、補機類用ラジエータを、２つ備える。本実施例における補機類用ラジエータ３２が、請求項における第３の熱交換器に、連通路形成部９０が、請求項における第２の連通路形成部に、それぞれ、相当する。
【００４２】
第３の流路形成部８０は、第２の流路形成部５０と同様に、樹脂製の空洞の部材であり、燃料電池車１０００内に流入する外気を、補機類用ラジエータ３２を通過して流通させるための流路を形成する。第３の流路形成部８０内には、第２の流路形成部５０と同様に、前方に補機類用ラジエータ３２が配置され、後端には、ラム圧弁８４を備える。ラム圧弁８４の構成は、第２の流路形成部５０の備えるラム圧弁５４と同様である。
【００４３】
連通路形成部９０は、第１の流路形成部４０と第３の流路形成部８０とを連通する連通路を形成する樹脂製の部材である。連通路形成部９０は、図４に示すように、その一端が、第１の流路形成部４０における燃料電池ラジエータ１０とファン７０との間に接続され、他端が、第３の流路形成部８０の補機類用ラジエータ３２とラム圧弁８４との間に接続されている。そして、連通路形成部９０は、第１の流路形成部４０と第３の流路形成部８０との連通を遮断する遮断部(図示しない)を備える。連通路形成部９０の備える遮断部の構成は、第１の実施例における連通路形成部６０の備える遮断部６２と同様である。なお、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０、連通路形成部６０、第３の流路形成部８０、連通路形成部９０は、一体的に形成されている。
【００４４】
Ｂ２．実施例の動作：
本実施例の冷却システム１００Ｂにおける空気の流れについて、図４に基づいて説明する。第３の流路形成部８０の備えるラム圧弁８４の動きは、第１の実施例における第２の流路形成部５０の備えるラム圧弁５４と同様である。燃料電池車１０００の停止中、または、低速走行時は、上記したように、走行風が第２の流路形成部５０、第３の流路形成部８０内に流入しないため、ラム圧弁５４により、第２の流路形成部５０の後端が閉塞されて、同様に、ラム圧弁８４により、第３の流路形成部８０の後端が閉塞されている（図４）。そのような場合、ファン７０によって、外気が強制的に車両内に吸引されるため、外気は、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過して、第１の流路形成部４０内を流通すると共に、補機類用ラジエータ３０を通過して、第２の流路形成部５０から連通路形成部６０を通って第１の流路形成部４０に流入し、また、補機類用ラジエータ３２を通過して、第３の流路形成部８０から連通路形成部９０を通って第１の流路形成部４０に流入する。そして、ファン７０によって、第１の流路形成部４０の外へ出される。
【００４５】
このとき、ファン７０によって吸引される空気の流れにより、連通路形成部９０が備える遮断部が、第１の実施例における遮断部６２と同様の動きをして、第２の流路形成部５０から連通路形成部９０への空気の流路が開かれる。すなわち、第１の流路形成部４０と第３の流路形成部８０とが連通される。
【００４６】
一方、燃料電池車１０００の走行中は、上記したように、走行風が第２の流路形成部５０、第３の流路形成部８０内に流入するため、ラム圧によりラム圧弁５４、ラム圧弁８４が開いている。そのため、走行風が補機類用ラジエータ３０を通過し、第２の流路形成部５０内を流通して、第２の流路形成部５０から出ていく。同様に、走行風が補機類用ラジエータ３２を通過し、第３の流路形成部８０内を流通して、第３の流路形成部８０から出ていく。このとき、第１の実施例と同様に、遮断部６２が連通路形成部６０を塞ぎ、遮断部が連通路形成部９０を塞ぐ。
【００４７】
連通路形成部６０、９０が塞がれていると、第２の流路形成部５０および連通路形成部９０から第１の流路形成部４０へ、空気が流入しない。すなわち、ファン７０により吸引される外気は、全て、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過して、第１の流路形成部４０に導入されるため、連通路形成部６０により第２の流路形成部５０、第３の流路形成部８０と第１の流路形成部４０とが連通している場合に比べて、冷房用コンデンサ２０および燃料電池ラジエータ１０を通過する風量を、増加させることができる。
【００４８】
Ｂ３．実施例の効果：
本実施例における冷却システム１００Ｂでは、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０、第３の流路形成部８０を、備えている。また、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０が、第１の流路形成部４０内に配置されており、補機類用ラジエータ３０が第２の流路形成部５０内に、補機類用ラジエータ３２が第３の流路形成部８０内に、それぞれ、配置されているため、補機類用ラジエータ３０、３２が燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０の横に並べて配置されており、燃料電池ラジエータ１０、冷房用コンデンサ２０、補機類用ラジエータ３０、３２が、重ねて配置されていないため、補機類用ラジエータ３０、３２を通過することによる、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０を通過する空気の温度上昇がない。したがって、第１の実施例と同様に、放熱効率を向上させることができる。
【００４９】
また、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０、第１の流路形成部４０と第３の流路形成部８０が、それぞれ連通されているため、燃料電池車１０００の停止中など、走行風が自然に燃料電池車１０００内に流入しない場合でも、１つのファンによって、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０、第３の流路形成部８０の全てに、外気を導入することができる。
【００５０】
Ｃ．第３の実施例：
図５は、本実施例の冷却システム１００Ｃの構成を示す説明図である。冷却システム１００Ｃの構成については、第１の実施例と異なる部分のみを説明し、第１の実施例と同様の構成については、第１の実施例と同じ符号を用い、その説明を省略する。本実施例において、冷却システム１００Ｃは、第１の実施例と同様に、燃料電池車１０００に搭載されている。
【００５１】
図５に示すように、本実施例の冷却システム１００Ｃが第１の実施例の冷却システム１００Ａと異なる点は、ファン７０が、第１の流路形成部４０内において、冷房用コンデンサ２０よりも前側に配置されていること、連通路形成部６０が、ファン７０と冷房用コンデンサ２０の間で第１の流路形成部４０に接続されていること、および第２の流路形成部５０Ｃの構成が異なることである。
【００５２】
第２の流路形成部５０Ｃは、第１の実施例と同様に、樹脂製の空洞の部材であり、燃料電池車１０００内に流入する外気を、補機類用ラジエータ３０を通過して流通させるための流路を形成する。しかしながら、本実施例における第２の流路形成部５０Ｃは、筒状部の前端を閉塞させるラム圧弁５４を備えている。そして、第２の流路形成部５０Ｃ内には、後方に補機類用ラジエータ３０が配置されている。
【００５３】
本実施例では、ファン７０が、第１の流路形成部４０内において、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０よりも前方に配置されているため、ファン７０によって、外気を強制的に、第１の流路形成部４０内に押し込む。燃料電池車１０００が停車中など、ラム圧弁５４により第２の流路形成部５０の前端が閉塞されている場合には、ファン７０によって、外気が強制的に、第１の流路形成部４０内に押し込まれると、ファン７０の後方は圧力が高いので、連通路形成部６０を介して、外気が第２の流路形成部５０内に流入し、補機類用ラジエータ３０を通過する。したがって、第１の実施例と同様に、１つのファンによって、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０の両方に、外気を導入することができるため、コストアップを抑制しつつ、放熱効率を向上させることができる。
【００５４】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５５】
（１）上記第１の実施例において、第１の流路形成部４０内に、燃料電池ラジエータ１０と、冷房用コンデンサ２０とを重ねて配置し、連通路形成部６０内に補機類用ラジエータ３０を配置するものを示したが、熱交換器の配置は、この配置に限定されない。また、熱交換器の個数も、上記した実施例の個数に限定されない。複数の熱交換器を備える冷却システムにおいて、全ての熱交換器を重ねて配置するのではなく、複数のブロックに分けて、配置するようにすればよい。そのような場合には、各ブロックを覆う、流路形成部を形成し、それらの流路形成部を連通路形成部を介して連通させ、全ての流路形成部に連通する流路形成部内に、ファンを備えることにより、上記した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
（２）また、上記第２の実施例において、燃料電池ラジエータ１０と、冷房用コンデンサ２０と、補機類用ラジエータ３０、３２を備えるものを示したが、例えば、第１の実施例と同様に、補機類用ラジエータ３２を備えない場合に、冷房用コンデンサ２０を、第３の流路形成部８０内に配置してもよい。このようにすると、各流路形成部４０、５０、８０内に、それぞれ、一つずつ、熱交換器が配置され、全ての熱交換器が重ならないため、第１の実施例より、さらに、放熱効率を向上させることができる。
【００５７】
（３）上記第１の実施例において、連通路形成部６０が、遮断部６２を備えるものを示したが、遮断部６２を備えない構成にしてもよい。このようにしても、従来の構成に比べて、放熱効率を上げることができ、１つのファンで、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０の両方に空気を流通させることができる。
【００５８】
（４）上記第１の実施例において、ラム圧弁５４は、ラム圧により、筒状部５２の後端を開口しているが、ラム圧により、開閉させるものに限定されない。例えば、車速が速い場合には、筒状部５２の後端を開口させ、車速が遅い（または、停止）場合には、筒状部５２の後端を閉塞させるように、制御される開閉部を備えるようにしてもよい。このようにしても、上記した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
（５）また、上記第１の実施例において、遮断部６２は、第２の流路形成部５０内の空気の流れにより、連通路形成部６０を開閉させるものを示したが、車速に応じて開閉させるように制御するようにしてもよい。ファン７０により、第２の流路形成部５０内に空気を流通させる必要がある場合には、第１の流路形成部４０と第２の流路形成部５０とが連通され、必要がないときには、その連通を遮断するようにすればよい。
【００６０】
（６）上記した第１の実施例において、冷却システム１００Ａが燃料電池車１０００に搭載される場合を例示したが、ガソリンエンジン車等の他の動力源を搭載する車両、さらに、列車、船舶、航空機等、種々の移動体に搭載されるものでもよい。そのような移動体に搭載される冷却システムであっても、同様の効果を得ることができる。
【００６１】
（７）上記した第３の実施例において、ファン７０が、第１の流路形成部４０内において、冷房用コンデンサ２０よりも前側に配置されている構成の冷却システム１００Ｃを示したが、ファン７０が、第１の流路形成部４０内において、冷房用コンデンサ２０よりも前側に配置されている場合に、第２の流路形成部の構成および連通路形成部６０の配置を、例えば、図８に示すようにしてもよい。図８は、第３の実施例の変形例の冷却システム１００Ｄの構成を示す説明図である。変形例の冷却システム１００Ｄは、第３の実施例における第２の流路形成部５０Ｃの代わりに、第１の実施例における第２の流路形成部５０を用い、連通路形成部６０が、燃料電池ラジエータ１０の後ろ側で第１の流路形成部４０に接続されている。すなわち、第２の流路形成部５０は、筒状部の後端を閉塞させるラム圧弁５４を備えており、補機類用ラジエータ３０は、第２の流路形成部５０内の前方に配置されている。
【００６２】
このようにすると、ファン７０が、第１の流路形成部４０内において、冷房用コンデンサ２０、燃料電池ラジエータ１０よりも前方に配置されているため、ファン７０によって、外気を強制的に、第１の流路形成部４０内に押し込む。燃料電池車１０００が停車中など、ラム圧弁５４により第２の流路形成部５０の後端が閉塞されている場合には、ファン７０によって、外気が強制的に、第１の流路形成部４０内に押し込まれると、第１の流路形成部４０内の燃料電池ラジエータ１０よりも後ろ側が負圧になるため、外気が補機類用ラジエータ３０を通過し、連通路形成部６０を介して、第１の流路形成部４０に流入する。したがって、第３の実施例と同様に、１つのファンによって、第１の流路形成部４０、第２の流路形成部５０の両方に、外気を導入することができるため、第３の実施例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施例としての冷却システム１００Ａの構成を示す説明図である。
【図２】図１におけるＸ部を拡大して示す拡大図である。
【図３】第２の流路形成部５０と連通路形成部６０の接続部付近を拡大して示す説明図である。
【図４】第２の実施例としての冷却システム１００Ｂの構成を示す説明図である。
【図５】第３の実施例としての冷却システム１００Ｃの構成を示す説明図である。
【図６】従来の冷却システム１００Ｐの構成を示す説明図である。
【図７】従来の冷却システム１００Ｐの構成を示す説明図である。
【図８】第３の実施例の変形例の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…燃料電池ラジエータ
２０…冷房用コンデンサ
３０…補機類用ラジエータ
３２…補機類用ラジエータ
４０…流路形成部
４０…第１の流路形成部
４０Ｐ…ファンシュラウド
５０、５０Ｃ…第２の流路形成部
５２…筒状部
５４…ラム圧弁
５５…弁部
５６…軸部
６０…連通路形成部
６２…遮断部
６３…弁部
６４…軸部
７０…ファン
８０…第３の流路形成部
８４…ラム圧弁
９０…連通路形成部
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｐ…冷却システム
１０００…燃料電池車
１０２０…通風孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の熱交換器と、第２の熱交換器と、を備える、移動体用の冷却システムであって、
前記移動体内に流入する空気を、前記第１の熱交換器を通過して流通させる第１の流路形成部と、
前記移動体内に流入する空気を、前記第２の熱交換器を通過して流通させる第２の流路形成部と、
前記第１の流路形成部内に、前記移動体外の空気を強制的に流入させるファンと、
前記第１の流路形成部と、前記第２の流路形成部と、を連通する第１の連通路形成部と、
を備え、
前記第２の流路形成部は、
前記第２の流路形成部の開口を開閉する第１の開閉部を備え、
前記第１の連通路形成部は、
一端が、前記第２の流路形成部の、前記第２の熱交換器と前記第１の開閉部との間に接続されると共に、他端が、前記第１の流路形成部の、前記第１の熱交換器よりも前記第１の流路形成部内を流通する空気の流れの下流に接続されていることを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却システムにおいて、
前記ファンは、
前記第１の流路形成部内において、前記第１の連通路形成部の前記他端が接続されている箇所よりも、前記空気の流れの下流に配置されると共に、
前記第２の流路形成部内において、
前記第２の熱交換器は、前記第１の開閉部よりも前記第２の流路形成部内を流通する空気の流れの上流に配置されることを特徴とする冷却システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷却システムにおいて、
前記開閉部は、
前記移動体の外部から前記第２の流路形成部内に流入する空気の圧力により、前記第２の流路形成部を開口させる、ラム圧弁であることを特徴とする冷却システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
前記第１の連通路形成部は、
前記第２の流路形成部が開口している場合には、前記第１の流路形成部と前記第２の流路形成部との連通を遮断する遮断部を備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
前記移動体は、
燃料電池および前記燃料電池用の補機類を備え、
前記第１の熱交換器は、前記燃料電池用の熱交換器であり、
前記第２の熱交換器は、前記補機類用の熱交換器であることを特徴とする冷却システム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
第３の熱交換器をさらに備え、
前記第３の熱交換器は、前記第１の流路形成部内に配置されることを特徴とする冷却システム。
【請求項７】
請求項６に記載の冷却システムにおいて、
前記移動体は、冷房システムを備え、
前記第３の熱交換器は、前記冷房システム用の熱交換器であることを特徴とする冷却システム。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれかに記載の冷却システムにおいて、
第３の熱交換器と、
前記移動体内に流入する空気を、前記第３の熱交換器を通過して流通させる第３の流路形成部と、
前記第１の流路形成部と、前記第３の流路形成部と、を連通する第２の連通路形成部と、
をさらに備え、
前記第３の流路形成部は、
前記第３の流路形成部の開口を開閉する第２の開閉部を備え、
前記第３の流路形成部内において、
前記第２の連通路形成部は、
一端が、前記第３の流路形成部の、前記第３の熱交換器と前記第２の開閉部との間に接続されると共に、他端が、前記第１の流路形成部の、前記第１の熱交換器よりも前記第１の流路形成部内を流通する空気の流れの下流に接続されていることを特徴とする冷却システム。
【請求項１】
少なくとも第１の熱交換器と、第２の熱交換器と、を備える、移動体用の冷却システムであって、
前記移動体内に流入する空気を、前記第１の熱交換器を通過して流通させる第１の流路形成部と、
前記移動体内に流入する空気を、前記第２の熱交換器を通過して流通させる第２の流路形成部と、
前記第１の流路形成部内に、前記移動体外の空気を強制的に流入させるファンと、
前記第１の流路形成部と、前記第２の流路形成部と、を連通する第１の連通路形成部と、
を備え、
前記第２の流路形成部は、
前記第２の流路形成部の開口を開閉する第１の開閉部を備え、
前記第１の連通路形成部は、
一端が、前記第２の流路形成部の、前記第２の熱交換器と前記第１の開閉部との間に接続されると共に、他端が、前記第１の流路形成部の、前記第１の熱交換器よりも前記第１の流路形成部内を流通する空気の流れの下流に接続されていることを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却システムにおいて、
前記ファンは、
前記第１の流路形成部内において、前記第１の連通路形成部の前記他端が接続されている箇所よりも、前記空気の流れの下流に配置されると共に、
前記第２の流路形成部内において、
前記第２の熱交換器は、前記第１の開閉部よりも前記第２の流路形成部内を流通する空気の流れの上流に配置されることを特徴とする冷却システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷却システムにおいて、
前記開閉部は、
前記移動体の外部から前記第２の流路形成部内に流入する空気の圧力により、前記第２の流路形成部を開口させる、ラム圧弁であることを特徴とする冷却システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
前記第１の連通路形成部は、
前記第２の流路形成部が開口している場合には、前記第１の流路形成部と前記第２の流路形成部との連通を遮断する遮断部を備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
前記移動体は、
燃料電池および前記燃料電池用の補機類を備え、
前記第１の熱交換器は、前記燃料電池用の熱交換器であり、
前記第２の熱交換器は、前記補機類用の熱交換器であることを特徴とする冷却システム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷却システムにおいて、
第３の熱交換器をさらに備え、
前記第３の熱交換器は、前記第１の流路形成部内に配置されることを特徴とする冷却システム。
【請求項７】
請求項６に記載の冷却システムにおいて、
前記移動体は、冷房システムを備え、
前記第３の熱交換器は、前記冷房システム用の熱交換器であることを特徴とする冷却システム。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれかに記載の冷却システムにおいて、
第３の熱交換器と、
前記移動体内に流入する空気を、前記第３の熱交換器を通過して流通させる第３の流路形成部と、
前記第１の流路形成部と、前記第３の流路形成部と、を連通する第２の連通路形成部と、
をさらに備え、
前記第３の流路形成部は、
前記第３の流路形成部の開口を開閉する第２の開閉部を備え、
前記第３の流路形成部内において、
前記第２の連通路形成部は、
一端が、前記第３の流路形成部の、前記第３の熱交換器と前記第２の開閉部との間に接続されると共に、他端が、前記第１の流路形成部の、前記第１の熱交換器よりも前記第１の流路形成部内を流通する空気の流れの下流に接続されていることを特徴とする冷却システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１２６１９１（Ｐ２００９−１２６１９１Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９９７６０（Ｐ２００７−２９９７６０）
【出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１９日（２００７．１１．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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