JP2005096706A - Cooling system of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の冷却システムに関するもので、電気自動車に適用して有効である。 The present invention relates to a vehicle cooling system and is effective when applied to an electric vehicle.
例えば、燃料電池を電源とする電気自動車では、燃料電池を冷却するラジエータを車両の床下に搭載している。 For example, in an electric vehicle using a fuel cell as a power source, a radiator for cooling the fuel cell is mounted under the floor of the vehicle.
ところで、高速走行時、登坂時および加速時等の高負荷運転時には、燃料電池の温度が運転上限温度を超えてしまうおそれがあるので、ラジエータの冷却能力を更に高める必要がある。 By the way, during high-load operation such as during high-speed driving, climbing, and acceleration, the temperature of the fuel cell may exceed the upper operating temperature limit. Therefore, it is necessary to further increase the cooling capacity of the radiator.
また、現在、車両用として実用化されている固体高分子電解質型の燃料電池は、その運転上限温度が約８０℃であるので、いわゆるエンジン等の内燃機関用の運転上限温度と比べて大気との温度差が小さいので、ラジエータにて十分な冷却能力を得るには、多量の冷却風を必要とする。 In addition, since the solid polymer electrolyte type fuel cell currently in practical use for vehicles has an operating upper limit temperature of about 80 ° C., it is less than the operating upper limit temperature for an internal combustion engine such as an engine. Therefore, a large amount of cooling air is required to obtain sufficient cooling capacity in the radiator.
一方、車両には、ラジエータ以外の放熱用熱交換器として、空調装置の室外熱交換器（放熱器）等が搭載されており、燃料電池用のラジエータを、内燃機関用のラジエータと同様に、単純に室外熱交換器の空気流れ下流側に配置すると、室外熱交換器が放熱することで、冷却風温度が上昇するので、燃料電池を冷却した冷却水と冷却風との温度差が十分に確保できないので、十分なラジエータ放熱能力を得ることができない。 On the other hand, the vehicle is equipped with an outdoor heat exchanger (heat radiator) of an air conditioner as a heat exchanger for heat dissipation other than the radiator, and the radiator for the fuel cell is similar to the radiator for the internal combustion engine, If it is simply placed on the downstream side of the air flow of the outdoor heat exchanger, the outdoor heat exchanger dissipates heat and the cooling air temperature rises, so there is a sufficient temperature difference between the cooling water that cooled the fuel cell and the cooling air. Since it cannot ensure, sufficient radiator heat dissipation capability cannot be obtained.
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な車両用の冷却システムを提供し、第２には、ラジエータや空調装置の室外熱交換器等の放熱用熱交換器の放熱能力（冷却能力）を十分に発揮させることを目的とする。 In view of the above points, the present invention firstly provides a new cooling system for vehicles different from the conventional one, and secondly, a heat exchanger for heat dissipation such as an outdoor heat exchanger of a radiator or an air conditioner. The purpose is to fully demonstrate the heat dissipation capacity (cooling capacity).
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、車両用空調装置の室外熱交換器（４）、および車両用空調装置以外の車両搭載機器（１）を冷却した冷却水と空気とを熱交換して車外へ放熱するラジエータ（３）が搭載された車両の冷却システムであって、室外熱交換器（４）に供給される冷却風の冷却風経路とラジエータ（３）に供給される冷却風の冷却風経路とが互いに独立して設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the outdoor heat exchanger (4) of the vehicle air conditioner and the vehicle-mounted equipment (1) other than the vehicle air conditioner are cooled. A cooling system for a vehicle equipped with a radiator (3) for exchanging heat between cooling water and air to dissipate heat to the outside of the vehicle, wherein a cooling air path and a radiator for the cooling air supplied to the outdoor heat exchanger (4) The cooling air path of the cooling air supplied to 3) is provided independently of each other.
これにより、温度の低い冷却風を室外熱交換器（４）およびラジエータ（３）の両熱交換器に供給することができるので、ラジエータ（３）や室外熱交換器（４）の放熱能力（冷却能力）を十分に発揮させることができ、室外熱交換器（４）およびラジエータ（３）の両熱交換器が大型化してしまうことを防止できる。 Thereby, since the cooling air with low temperature can be supplied to both the heat exchangers of the outdoor heat exchanger (4) and the radiator (3), the heat radiation capacity of the radiator (3) and the outdoor heat exchanger (4) ( (Cooling capacity) can be sufficiently exerted, and it is possible to prevent both the outdoor heat exchanger (4) and the radiator (3) from becoming large.
請求項２に記載の発明では、車両用空調装置の室外熱交換器（４）、および車両用空調装置以外の車両搭載機器（１）を冷却した冷却水を冷却するラジエータ（３）が搭載された車両の冷却システムであって、室外熱交換器（４）とラジエータ（３）とは、冷却風の流れに対して並列に配置されていることを特徴とする。
In invention of
これにより、温度の低い冷却風を室外熱交換器（４）およびラジエータ（３）の両熱交換器に供給することができるので、ラジエータ（３）や室外熱交換器（４）の放熱能力（冷却能力）を十分に発揮させることができ、室外熱交換器（４）およびラジエータ（３）の両熱交換器が大型化してしまうことを防止できる。 Thereby, since the cooling air with low temperature can be supplied to both the heat exchangers of the outdoor heat exchanger (4) and the radiator (3), the heat radiation capacity of the radiator (3) and the outdoor heat exchanger (4) ( (Cooling capacity) can be sufficiently exerted, and it is possible to prevent both the outdoor heat exchanger (4) and the radiator (3) from becoming large.
請求項３に記載の発明では、室外熱交換器（４）に供給される冷却風の取り入れ口（４ｂ、４ｃ）と、ラジエータ（３）に供給される冷却風の取り入れ口（３ｂ）とが、車両の前後方向にずれていることを特徴とするものである。
In the invention described in
請求項４に記載の発明では、ラジエータ（３）に供給される冷却風の取り入れ口（３ｂ）は、車両の前方側に向けて開口していることを特徴とする。
The invention according to
これにより、走行風圧（ラム圧）を利用して多量の冷却風をラジエータ（３）に供給することができる。 Accordingly, a large amount of cooling air can be supplied to the radiator (3) using the traveling wind pressure (ram pressure).
請求項５に記載の発明では、ラジエータ（３）に供給される冷却風の取り入れ口（３ｂ）は、車両の前端側にて車両の前方側に向けて開口していることを特徴とする。
The invention according to
これにより、走行風圧（ラム圧）を確実に利用して多量の冷却風をラジエータ（３）に供給することができる。 Accordingly, a large amount of cooling air can be supplied to the radiator (3) by reliably using the traveling wind pressure (ram pressure).
請求項６に記載の発明では、室外熱交換器（４）に供給される冷却風の取り入れ口と、ラジエータ（３）に供給される冷却風の取り入れ口とが、車両の前後方向において略同位置に位置していることを特徴とするものである。
In the invention described in
請求項７に記載の発明では、室外熱交換器（４）およびラジエータ（３）が、車両の前後方向において略同位置に位置していることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項８に記載の発明では、室外熱交換器（４）とラジエータ（３）とが、車両の前後方向にずれていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項９に記載の発明では、冷媒を臨界圧力以上まで加圧した状態で冷媒を冷却する車両用空調装置の室外熱交換器（４）、および車両用空調装置以外の車両搭載機器（１）を冷却した冷却水と空気とを熱交換して冷却水を冷却するラジエータ（３）が搭載された車両の冷却システムであって、室外熱交換器（４）とラジエータ（３）とは、冷却風の流れに対して直列に配置され、さらに、冷却風の流通方向から見て、室外熱交換器（４）とラジエータ（３、９）とが重なって冷却風が室外熱交換器（４）およびラジエータ（３、９）を通過する部分と、冷却風の流通方向から見て室外熱交換器（４）とラジエータ（３、９）とが重なっておらず、冷却風が室外熱交換器（４）およびラジエータ（３、９）のうちいずれか一方のみを通過する部分とが存在することを特徴とする。
In invention of
これにより、上流側の熱交換器にて加熱された冷却風により下流の熱交換器の熱交換が阻害されてしまうことを防止でき得る。 Thereby, it can prevent that the heat exchange of a downstream heat exchanger will be inhibited by the cooling air heated with the upstream heat exchanger.
請求項１０に記載の発明では、室外熱交換器（４）およびラジエータ（３、９）は、そのコア面が車両前後方向に対して傾斜した状態で配置されていることを特徴とする。
The invention according to
これにより、室外熱交換器（４）およびラジエータ（３、９）を通過した冷却風が、例えば燃料電池等の大きな障害物に衝突することなく下流側に流れるので、冷却風流れが阻害されてしまうことを防止できる。 As a result, the cooling air that has passed through the outdoor heat exchanger (4) and the radiators (3, 9) flows downstream without colliding with a large obstacle such as a fuel cell. Can be prevented.
したがって、冷却風量を増大させることができるとともに、冷却風流れの阻害に起因する車両の空気抵抗（Ｃｄ）を小さくすることができる。 Therefore, the amount of cooling air can be increased, and the air resistance (Cd) of the vehicle due to the inhibition of the cooling air flow can be reduced.
請求項１１に記載の発明では、水素と酸素との化学反応を利用して電力を発生させる燃料電池（１）と、燃料電池（１）に供給する水素を高圧状態で蓄える水素タンク（２）と、水素タンク（２）に蓄えられた高圧の水素を所定圧力に減圧して燃料電池（１）に供給する減圧供給手段（１０）とを有し、減圧供給手段（１０）は、室外熱交換器（４）およびラジエータ（３）のうち少なくとも一方の熱交換器を通過した空気中に晒されていることを特徴とする。 In the invention described in claim 11, a fuel cell (1) that generates electric power by utilizing a chemical reaction between hydrogen and oxygen, and a hydrogen tank (2) that stores hydrogen to be supplied to the fuel cell (1) in a high-pressure state. And reduced pressure supply means (10) for reducing the high pressure hydrogen stored in the hydrogen tank (2) to a predetermined pressure and supplying it to the fuel cell (1). The reduced pressure supply means (10) It is exposed to the air that has passed through at least one of the exchanger (4) and the radiator (3).
これにより、減圧供給手段（１０）およびその周辺の機器の温度が過度に低下して氷結する等の作動不良が発生してしまうことを未然に防止でき得る。 As a result, it is possible to prevent the occurrence of malfunction such as the temperature of the reduced pressure supply means (10) and the peripheral devices being excessively lowered and freezing.
請求項１２に記載の発明では、冷却風の取り入れ口（１１）が車両の前端部に設けられ、冷却用熱交換器（３、４）を通過した後の冷却風を排出する排出口（１２）が、フロントウインドガラス（７）の下部近傍に設けられていることを特徴とする。 In the twelfth aspect of the present invention, a cooling air intake (11) is provided at the front end of the vehicle, and a discharge port (12 for discharging the cooling air after passing through the cooling heat exchanger (3, 4)). ) Is provided in the vicinity of the lower portion of the front window glass (7).
これにより、排出口を地面に向けて開口させた場合と異なり、排出口（１２）から排出される冷却風が、地面の障害物に衝突してその流れが拘束されることがないので、冷却風の排出効率が向上する。 Thus, unlike the case where the discharge port is opened toward the ground, the cooling air discharged from the discharge port (12) does not collide with an obstacle on the ground and the flow is not restricted. Wind discharge efficiency is improved.
したがって、冷却風の通風系における通風抵抗が低下するので、冷却風量が増大するとともに、冷却風流れの阻害に起因する車両の空気抵抗（Ｃｄ）を小さくすることができる。 Therefore, since the ventilation resistance in the ventilation system of cooling air decreases, the amount of cooling air increases and the air resistance (Cd) of the vehicle due to the inhibition of the cooling air flow can be reduced.
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 Incidentally, the reference numerals in parentheses of each means described above are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る車両の冷却システムを燃料電池を電源とする電気自動車に適用したものであって、図１は本実施形態に係る車両の冷却システム（電気自動車用冷却システム）の特徴を示す図である。
(First embodiment)
In this embodiment, a vehicle cooling system according to the present invention is applied to an electric vehicle using a fuel cell as a power source. FIG. 1 shows a vehicle cooling system (electric vehicle cooling system) according to this embodiment. It is a figure which shows the characteristic.
なお、燃料電池１は、水素と酸素との化学反応を利用して電力を発生させるもので、本実施形態に係る電気自動車では、固体高分子電解質型の燃料電池を採用するとともに、燃料電池１に供給する高圧の水素を複数本の水素タンク２内に充填して蓄えている。
The
ラジエータ３は、燃料電池１で発生した熱を回収した冷却水と空気とを熱交換して冷却水を冷却する放熱用の熱交換器であり、ラジエータファン３ａはラジエータ３に冷却風を送風する送風機である。
The
室外熱交換器４は車両用空調装置用の冷媒熱交換器であり、この室外熱交換器４にて冷媒と室外空気とを熱交換する。そして、室外熱交換器用ファン４ａは、室外熱交換器４に熱交換用空気を送風する送風である。
The
因みに、本実施形態では、ラジエータファン３ａおよび室外熱交換器用ファン４ａは、共に空気が回転軸方向を流れる軸流ファン（ＪＩＳ Ｂ ０１３２番号１０１２等参照）を採用している。
Incidentally, in the present embodiment, both the
なお、車両用空調装置として、本実施形態では、冷媒の蒸発作用を利用して吸熱するとともに、その蒸発した気相冷媒を圧縮機にて圧縮して高温として吸熱した熱を放熱させる蒸気圧縮式冷凍機を採用するとともに、冷媒流れを切り換えることにより、冷房運転と暖房運転とを切り換えることができる、いわゆるヒートポンプ式の空調装置を採用している。 As an air conditioner for a vehicle, in this embodiment, a vapor compression type that absorbs heat by utilizing the evaporating action of the refrigerant and releases the heat absorbed as a high temperature by compressing the evaporated gas-phase refrigerant with a compressor. A so-called heat pump type air conditioner that can switch between a cooling operation and a heating operation by switching the refrigerant flow while employing a refrigerator is employed.
このため、室外熱交換器４は、冷房運転時には、室内に吹き出す空気から吸熱した熱を放熱する放熱器として稼動し、暖房運転時には室外空気から吸熱する蒸発器（吸熱器）として機能する。
For this reason, the
また、本実施形態では、冷媒として、二酸化炭素を採用しているので、空調負荷、つまり冷房時にあっては冷房負荷、暖房時にあっては暖房負荷が大きいときには、圧縮機の吐出圧を冷媒の臨界圧力以上として、所望の空調能力を得ている。 In the present embodiment, carbon dioxide is used as the refrigerant. Therefore, when the air conditioning load, that is, the cooling load during cooling, or the heating load during heating, is large, the discharge pressure of the compressor is reduced. Above the critical pressure, the desired air conditioning capacity is obtained.
ところで、ラジエータ３は、そのコア面が車両前後方向に向くように車両前端側に搭載されているとともに、この車両前端側に搭載されたラジエータ３に供給される冷却風を取り入れるラジエータ空気取り入れ口３ｂが、車両前端部にて車両前方側に向けて開口している。
By the way, the
そして、ラジエータ空気取り入れ口３ｂから取り込まれた冷却風は、ラジエータ３を通過した後、前輪５の車軸（図示せず）周りの穴等から床下の車室外に排出される。
The cooling air taken in from the
なお、車両前端部には、車両前方側から衝突力を受ける梁状のバンパーリーンフォース（図示せず。）が車両幅方向、つまり水平方向に延びて配置されているので、ラジエータ空気取り入れ口３ｂは、バンパーリーンフォースを挟んで上下両側に設けられている。
Since a beam-like bumper lean force (not shown) that receives a collision force from the front side of the vehicle is disposed at the front end of the vehicle so as to extend in the vehicle width direction, that is, in the horizontal direction, the radiator
一方、室外熱交換器４は、そのコア面が車両前後方向に向くように後部座席（図示せず。）より車両後方側に搭載されているとともに、この車両後端側に搭載された室外熱交換器４に供給される冷却風の取り入れ口４ｂ、４ｃが、ラジエータ空気取り入れ口３ｂと独立して設けられている。
On the other hand, the
ここで、室外熱交換器取り入れ口４ｂは、後輪６近傍の車両側面にて開口しているとともに、樹脂製の通気ダクト４ｄを介して室外熱交換器４のコア面と連通している。室外熱交換器取り入れ口４ｃは、フロントウインドガラス７の下部近傍にて車両前方側に向けて開口しているとともに、樹脂製の通気ダクト４ｅを介して室外熱交換器４のコア面と連通している。
Here, the outdoor
なお、通気ダクト４ｅは、車室（キャビン）の床下部に配置されて、車両前方側に設けられた室外熱交換器取り入れ口４ｃと車両後方側に配置された室外熱交換器４とを繋いでいる。
The ventilation duct 4e is disposed at the lower floor of the passenger compartment (cabin), and connects the outdoor
そして、室外熱交換器取り入れ口４ｂ、４ｃから取り込まれた冷却風は、通風ダクト４ｄ、４ｅを介して室外熱交換器４に供給されて室外熱交換器４にて冷媒との熱交換を終えた後、車両後部側に設けられたバンパーリーンフォース近傍の排出口４ｆから車室外に排出される。
And the cooling air taken in from the outdoor
因みに、ラジエータ３または室外熱交換器４のコア面とは、ラジエータ３や室外熱交換器４を構成するチューブの長手方向、および巨視的な冷却風流れの方向と直交する仮想の面であり、「ラジエータ３または室外熱交換器４のコア面が車両前後方向に向く」とは、コア面と直交する方向が車両前後方向と一致または平行となる状態を言う。
Incidentally, the core surface of the
次に、本実施形態の作用効果を述べる。 Next, the function and effect of this embodiment will be described.
本実施形態では、ラジエータ空気取り入れ口３ｂから取り込まれた冷却風は、ラジエータ３を通過した後、前輪５の車軸周りの穴等から床下の車室外に排出され、一方、外熱交換器取り入れ口４ｂ、４ｃから取り込まれた冷却風は、通風ダクト４ｄ、４ｅを介して室外熱交換器４に供給されて室外熱交換器４にて冷媒との熱交換を終えた後、車両後部側に設けられたバンパーリーンフォース近傍の排出口４ｆから車室外に排出されるので、室外熱交換器４に供給される冷却風の冷却風経路とラジエータ３に供給される冷却風の冷却風経路とが互いに独立して設けられていることとなる。
In this embodiment, the cooling air taken in from the
つまり、本実施形態では、室外熱交換器４に供給される冷却風の取り入れ口４ｂ、４ｃと、ラジエータ３に供給される冷却風の取り入れ口３ｂとが、車両の前後方向にずれた状態で、室外熱交換器４とラジエータ３とが冷却風の流れに対して並列に配置されていることとなる。
That is, in the present embodiment, the cooling
したがって、他の放熱器用熱交換器で加熱されていない温度の低い冷却風を室外熱交換器４およびラジエータ３の両熱交換器に供給することができるので、ラジエータ３や室外熱交換器４の放熱能力（冷却能力）を十分に発揮させることができ、室外熱交換器４およびラジエータ３の両熱交換器が大型化してしまうことを防止できる。
Therefore, since the cooling air with the low temperature which is not heated with the other heat exchanger for radiators can be supplied to both the
なお、図２は、ラジエータ３の前に室外熱交換器４等の他の放熱器用熱交換器を配置したときの試験結果（破線のグラフ）と、ラジエータ３の前に室外熱交換器４等の他の放熱器用熱交換器を配置しないときの試験結果（実線のグラフ）とを示すものであり、この試験結果から明らかなように、風量を１．２５ｍ３/Ｓとした場合においては、ラジエータ３の前に室外熱交換器４等の他の放熱器用熱交換器を配置しないと、ラジエータ３の前に室外熱交換器４等の他の放熱器用熱交換器を配置したときに比べて熱交換量が約４０％上昇する。
2 shows a test result (a broken line graph) when another heat exchanger for radiators such as the
したがって、同一熱量の放熱が必要な場合には、風量およびコア面積に余裕が発生するので、風量低減または熱交換器の小型化を図ることができ得る。 Therefore, when heat radiation with the same amount of heat is required, there is a margin in the air volume and the core area, so that it is possible to reduce the air volume or downsize the heat exchanger.
また、ラジエータ空気取り入れ口３ｂは車両の前方側に向けて開口しているので、走行風圧（ラム圧）を利用して多量の冷却風をラジエータ３に供給することができる。したがって、ラジエータファン３ａの消費動力、つまりラジエータファン３ａを駆動する電動モータ（図示せず。）の消費電力を低減することができる。
Further, since the
延いては、燃料電池１の発電負荷が増大することを抑制して燃料電池１の温度上昇を抑制しながら、燃料電池１を十分に冷却することができる。
As a result, it is possible to sufficiently cool the
また、本実施形態では、ラジエータ空気取り入れ口３ｂは、車両の前端側にて車両の前方側に向けて開口しているので、車両の後方側にて車両の前方側に向けて開口している場合に比べて、大きな走行風圧がラジエータ空気取り入れ口３ｂに作用する。
Further, in the present embodiment, the radiator
したがって、より確実に多量の冷却風をラジエータ３に供給することができるので、より一層燃料電池１を十分に冷却することができる。
Accordingly, since a large amount of cooling air can be supplied to the
ところで、燃料電池１は、走行用の電動モータに電力を供給するものであるので、走行負荷が大きくなるほど発熱量が増大し、逆に走行負荷が小さくなるほど発熱量が減少する。
By the way, since the
また、走行風圧は、車速が増大して走行負荷が増大したときに大きくなり、逆に、車速が減少して走行負荷が減少したときに小さくなる。 The traveling wind pressure increases when the vehicle speed increases and the traveling load increases, and conversely decreases when the vehicle speed decreases and the traveling load decreases.
したがって、本実施形態にごとく、ラジエータ空気取り入れ口３ｂを前方側に向けて開口させれば、ラジエータ３に供給される冷却風量が、走行負荷に応じて増減する燃料電池１の発熱量に対応するように自動的に増減するので、ラジエータ３を効率よく機能させることができる。
Therefore, as in the present embodiment, if the
なお、室外熱交換器取り入れ口４ｂ、４ｃには走行風風圧が作用し難く、冷却風量が走行状態によって極端に大きく変化しない。しかし、車両用空調装置の空調負荷は、車両の走行状態、つまり走行負荷に余り大きく影響を受けず、主に外気温度や日射量等に影響を受ける。極端な例を考えると、空調装置は停車時でも使用できる必要がある。
Note that the traveling wind pressure is unlikely to act on the outdoor
したがって、走行風圧を利用しやすい部位に、優先的に、ラジエータ空気取り入れ口３ｂを配置して、相対的に走行風風圧が作用し難く部位に室外熱交換器取り入れ口４ｂ、４ｃを設けることは合理的である。
Accordingly, the
また、複数の放熱用熱交換器（この場合は、ラジエータ３および室外熱交換器４）を冷却風流れに対して直列に配置した場合に比べて、冷却風の通風系における通風抵抗が低下するので、冷却風量が増大するとともに、冷却風流れの阻害に起因する車両の空気抵抗（Ｃｄ）を小さくすることができる。
Moreover, compared with the case where the several heat exchanger for thermal radiation (in this case, the
（第２実施形態）
第１実施形態では、室外熱交換器４のコア面が車両前後方向に向くように室外熱交換器４および室外熱交換器用ファン４ａを配置したが、本実施形態は、図３に示すように、室外熱交換器４のコア面が車両前後方向に対して傾くように室外熱交換器４および室外熱交換器用ファン４ａを配置したものである。
(Second Embodiment)
In 1st Embodiment, although the
これにより、車両後方側の居住空間または積載空間を第１実施形態に比べて大きくすることができる。 Thereby, the living space or the loading space on the vehicle rear side can be increased as compared with the first embodiment.
（第３実施形態）
第１、２実施形態では、室外熱交換器用ファン４ａとして軸流ファンを採用したが、本実施形態は、図４に示すように、室外熱交換器用ファン４ａとして、空気が羽根車内を回転軸と直交する断面内を通り抜ける横流ファン（ＪＩＳ Ｂ ０１３２番号１０１７等参照）を採用したものである。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, an axial fan is employed as the outdoor
これにより、車両後方側の居住空間または積載空間を上述の実施形態に比べて大きくすることができる。 Thereby, the living space or loading space on the vehicle rear side can be increased as compared with the above-described embodiment.
（第４実施形態）
上述の実施形態では、ラジエータ空気取り入れ口３ｂと室外熱交換器取り入れ口４ｂ、４ｃとが、車両前後方向においてずれていたが、本実施形態は、図５に示すように、ラジエータ空気取り入れ口および室外熱交換器取り入れ口を共に車両前端部に配置して１つの取り入れ口８とすることにより、車両の前後方向においてラジエータ空気取り入れ口および室外熱交換器取り入れ口を同位置に配置するとともに、室外熱交換器４とラジエータ３とを冷却風の流れに対して同位置にて並列に配置したものである。
(Fourth embodiment)
In the above-described embodiment, the
また、図５中、サブラジエータ９は、走行用の電動モータおよびこの電動モータの駆動電流を制御するインバータ回路等を冷却する冷却水と空気とを熱交換するものである。 In FIG. 5, the sub-radiator 9 exchanges heat between cooling water and air for cooling the electric motor for traveling and the inverter circuit for controlling the drive current of the electric motor.
そして、サブラジエータ９の放熱量が小さく、熱交換後の冷却風温度上昇が２℃程度とわずかなので、本実施形態では、搭載性を優先してサブラジエータ９を室外熱交換器４およびラジエータ３の冷却風流れ上流側に配置している。
And since the amount of heat radiation of the
また、本実施形態では、燃料電池１、室外熱交換器４およびラジエータ３を車室の床下に配置して取り入れ口８から排出口９ａに至る冷却風通路全て車室の床下に設けるとともに、排出口９ａ近傍に、軸流ファン方式のラジエータファン３ａおよび室外熱交換器用ファン４ａを配置している。
In the present embodiment, the
また、取り入れ口８から排出口９ａに至る冷却風通路の排出口９ａ側にて接続された床下空間に水素タンク２を搭載するとともに、この水素タンク２が搭載された床下空間の後方側に空気の第２の排出口９ｂを設けて、レギュレータ１０周りを室外熱交換器４およびラジエータ３のうち少なくとも一方の熱交換器を通過した空気が流れるようにしている。
In addition, the
なお、レギュレータ１０とは、水素タンク２に蓄えられた高圧の水素を所定圧力に減圧して燃料電池１に供給する減圧供給手段をなすものである。
The
以上に述べたように本実施形態においても、記室外熱交換器４とラジエータ３とは、冷却風の流れに対して並列に配置されているので、室外熱交換器４およびラジエータ３に温度の低い冷却風を室外熱交換器４およびラジエータ３の両熱交換器に供給することができ、ラジエータ３や室外熱交換器４の放熱能力（冷却能力）を十分に発揮させることができる。
As described above, also in the present embodiment, the
ところで、水素タンク２内の水素は、非常に高い圧力（例えば、３５ＭＰａ）で水素タンク２に充填されているので、レギュレータ１０では、この高圧の水素を所定圧力まで減圧する。
By the way, since the hydrogen in the
このため、この減圧する際に高圧水素が膨脹して温度が低下するため、レギュレータ１０およびその周辺の機器の温度が過度に低下して氷結する等の作動不良が発生するおそれがある。
For this reason, when the pressure is reduced, the high-pressure hydrogen expands and the temperature is lowered, so that the
これに対して、本実施形態では、室外熱交換器４およびラジエータ３のうち少なくとも一方の熱交換器を通過して温度が上昇した空気中にレギュレータ１０等が晒されているので、レギュレータ１０およびその周辺の機器の温度が過度に低下して氷結する等の作動不良が発生してしまうことを未然に防止できる。
On the other hand, in the present embodiment, the
（第５実施形態）
本実施形態は、第４実施形態の変形例である。具体的には、第４実施形態では、室外熱交換器４およびラジエータ３の空気流れ下流側に燃料電池１を配置したのに対して、本実施形態では、図６に示すように、燃料電池１の空気流れ下流側であって、ラジエータファン３ａおよび室外熱交換器用ファン４ａの吸入側近傍に室外熱交換器４およびラジエータ３を配置したものである。
(Fifth embodiment)
This embodiment is a modification of the fourth embodiment. Specifically, in the fourth embodiment, the
したがって、本実施形態においても、ラジエータ３や室外熱交換器４の放熱能力（冷却能力）を十分に発揮させながら、レギュレータ１０およびその周辺の機器の温度が過度に低下して氷結する等の作動不良が発生してしまうことを未然に防止できる。
Therefore, also in this embodiment, the operation of the
因みに、本実施形態では、ラジエータ３のコア面および室外熱交換器４のコア面を水平面に対して傾けて、大きなコア面積を確保しながら、ラジエータ３および室外熱交換器４を収納する床下空間の高さが高くなることを抑制している。
By the way, in this embodiment, the core surface of the
（第６実施形態）
本実施形態は、第４実施形態の変形例である。具体的には、第４実施形態では、排出口９ａが燃料電池１より車両後方側に設けられていたが、本実施形態では、図７に示すように、排出口９ａが燃料電池１より車両前方側に設けたものである。
(Sixth embodiment)
This embodiment is a modification of the fourth embodiment. Specifically, in the fourth embodiment, the
これにより、取り入れ口８から排出口９ａに至る冷却風通路が短くなるので、第４実施形態に比べて燃料電池１等のその他機器の搭載スペースを拡大することができる。
As a result, the cooling air passage from the
つまり、本実施形態では、本実施形態においても、ラジエータ３や室外熱交換器４の放熱能力（冷却能力）を十分に発揮させながら、燃料電池１等のその他機器の搭載スペースを拡大することができる。
That is, in this embodiment, the mounting space for other devices such as the
なお、本実施形態では、レギュレータ１０が室外熱交換器４およびラジエータ３のうち少なくとも一方の熱交換器を通過した空気中に晒されていないので、レギュレータ１０を熱交換器を通過した空気にて加熱できないが、レギュレータ１０を燃料電池１の近傍に配置することにより、燃料電池１から放射される輻射熱によりレギュレータ１０を加熱して、レギュレータ１０およびその周辺の機器の温度が過度に低下して氷結する等の作動不良が発生してしまうことを未然に防止している。
In the present embodiment, since the
また、本実施形態においても、ラジエータ３のコア面および室外熱交換器４のコア面を水平面に対して傾けて、大きなコア面積を確保しながら、ラジエータ３および室外熱交換器４を収納する床下空間の高さが高くなることを抑制している。
Also in the present embodiment, the core surface of the
なお、図７はラジエータファン３ａ、室外熱交換器用ファン４ａを配置しているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。大型のファン１台としてもよい。
In FIG. 7, the
（第７実施形態）
本実施形態は、第６実施形態の変形例である。具体的には、第６実施形態では、ラジエータ３と室外熱交換器４とが、車両幅方向に並んで空気流れに対して並列配置されていたが、本実施形態では、図８に示すように、ラジエータ３と室外熱交換器４とが、車両前後方向に並んで空気流れに対して並列配置されたものである。
(Seventh embodiment)
This embodiment is a modification of the sixth embodiment. Specifically, in the sixth embodiment, the
このとき、本実施形態では、走行風圧による冷却風が、室外熱交換器４よりラジエータ３により多く供給されるように、ラジエータ３を室外熱交換器４より車両前方側に配置している。
At this time, in the present embodiment, the
これにより、ラジエータ３や室外熱交換器４の放熱能力（冷却能力）を十分に発揮させながら、走行風圧を利用してラジエータ３を効率よく機能させることができる。
Thereby, the
（第８実施形態）
上述の実施形態では、ラジエータ３と室外熱交換器４とが冷却風流れに対して並列に配置されていたが、本実施形態は、本実施形態は、図９に示すように、ラジエータ３と室外熱交換器４とが冷却風流れに対して直列に配置したものである。
(Eighth embodiment)
In the above-described embodiment, the
しかし、ラジエータ３と室外熱交換器４とが冷却風流れに対して単純に直列に配置すると、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、燃料電池１を冷却した冷却水と冷却風との温度差が小さくなるので、ラジエータ３にて十分な冷却能力を得ることができない。
However, when the
そこで、本実施形態では、サブラジエータ９、ラジエータ３および室外熱交換器４に供給される冷却空気の流れ、並びにこの冷却空気と熱交換する各媒体の温度および流れの向きが、下流の熱交換器の熱交換を阻害しないようにしたものである。以下、その配置関係を具体的に述べる。
Therefore, in the present embodiment, the flow of the cooling air supplied to the
図１０は、サブラジエータ９、ラジエータ３および室外熱交換器４に流入する流体の温度、サブラジエータ９、ラジエータ３および室外熱交換器４から流出する流体の温度、並びにサブラジエータ９、ラジエータ３および室外熱交換器４内を流れる流体の巨視的な流通方向を示す模式図である。
FIG. 10 shows the temperature of the fluid flowing into the
そして、ラジエータ３に流入する冷却水の温度は約８０℃であり、流出温度は約６０℃である。サブラジエータ９に流入する冷却水の温度は、ラジエータ３に流入する冷却水の温度より低く約６５℃であり、流出温度は約５０℃である。
And the temperature of the cooling water which flows into the
また、本実施形態に係る車両用空調装置では、室外熱交換器４に流入する冷媒の圧力を冷媒の臨界圧力以上としているので、室外熱交換器４で冷媒は凝縮することなく、温度を低下させながらそのエンタルピを低下させ、入口冷媒温度は約１４０℃であり、出口冷媒温度は約４０℃である。
Moreover, in the vehicle air conditioner according to the present embodiment, the pressure of the refrigerant flowing into the
また、室外熱交換器４における冷媒の温度低下率、つまり入口温度と出口温度との温度差は、冷却水（本実施形態では、エチレングリコール系の不凍液が混合された水）を冷却するサブラジエータ９およびラジエータ３に比べて大きい。
Further, the temperature decrease rate of the refrigerant in the
つまり、サブラジエータ９と室外熱交換器４とを比べると、入口温度は、室外熱交換器４の方が高くなるものの、出口温度はサブラジエータ９の方が高くなり、ラジエータ３と室外熱交換器４とを比べると、入口温度は、室外熱交換器４の方が高くなるものの、出口温度はラジエータ３の方が高くなり、サブラジエータ９とラジエータ３とを比べると、入口温度および出口温度ともにラジエータ３の方が高くなる。
That is, when the
そこで、本実施形態では、冷却風の流通方向から見て、室外熱交換器４とラジエータ３とが重なって冷却風が室外熱交換器４およびラジエータ３を通過する部分と、冷却風の流通方向から見て室外熱交換器４とラジエータ３とが重なっておらず、冷却風が室外熱交換器４のみを通過する部分とを設けることにより、室外熱交換器４のうちラジエータ３より高い温度の部位を通過した空気がラジエータ３を通過せずに排気口９側に流れ、室外熱交換器４のうちラジエータ３より低い温度の部位を通過した空気がラジエータ３を通過するように、ラジエータ３および室外熱交換器４を配置している。
Therefore, in this embodiment, when viewed from the flow direction of the cooling air, the
同様に、冷却風の流通方向から見て、室外熱交換器４とサブラジエータ９とが重なって冷却風が室外熱交換器４およびサブラジエータ９を通過する部分と、冷却風の流通方向から見て室外熱交換器４とサブラジエータ９とが重なっておらず、冷却風が室外熱交換器４のみを通過する部分とを設けることにより、室外熱交換器４のうちサブラジエータ９より温度が低くなる部位にサブラジエータ９を通過していない空気が供給され、室外熱交換器４のうちサブラジエータ９より温度が高くなる部位にのみサブラジエータ９を通過した空気が供給されるように、サブラジエータ９および室外熱交換器４を配置している。
Similarly, when viewed from the flow direction of the cooling air, the
これにより、下流の熱交換器、つまりサブラジエータ９から見た室外熱交換器４、および室外熱交換器４から見たラジエータ３に温度の高い冷却風が供給されてしまうことを防止できるので、下流の熱交換器の熱交換を阻害してしまうことを防止できる。
Thereby, it is possible to prevent the cooling air having a high temperature from being supplied to the downstream heat exchanger, that is, the
また、本実施形態では、サブラジエータ９、室外熱交換器４およびラジエータ３のコア面を車両の前後方向に対して傾斜させることにより、サブラジエータ９、室外熱交換器４およびラジエータ３を通過する冷却風の主流方向を車両の前後方向に対して斜めとなるようにしている。
In the present embodiment, the core surfaces of the
これにより、サブラジエータ９、室外熱交換器４およびラジエータ３を通過した冷却風が燃料電池１等の大きな障害物に衝突することなく下流側に流れるので、冷却風流れが阻害されてしまうことを防止できる。
As a result, the cooling air that has passed through the
したがって、冷却風量を増大させることができるとともに、冷却風流れの阻害に起因する車両の空気抵抗（Ｃｄ）を小さくすることができる。 Therefore, the amount of cooling air can be increased, and the air resistance (Cd) of the vehicle due to the inhibition of the cooling air flow can be reduced.
（第９実施形態）
本実施形態は、図１１に示すように、冷却風の取り入れ口１１を車両の前端部のフロントグリル部およびエプロン部に設け、かつ、冷却風を排出する排出口１２をフロントウインドガラス７の下部近傍、つまりフリントウインドウシールの根元部手前に設けたものである。
(Ninth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, a cooling air intake 11 is provided in the front grill and apron of the front end of the vehicle, and an exhaust 12 for discharging the cooling air is provided at the lower part of the
これにより、排出口を地面に向けて開口させた上述の実施形態と異なり、排出口１２から排出される冷却風が、地面の障害物に衝突してその流れが拘束されることがないので、冷却風の排出効率が向上する。 Thereby, unlike the above-described embodiment in which the discharge port is opened toward the ground, the cooling air discharged from the discharge port 12 does not collide with an obstacle on the ground and the flow thereof is restricted. Cooling air discharge efficiency is improved.
したがって、冷却風の通風系における通風抵抗が低下するので、冷却風量が増大するとともに、冷却風流れの阻害に起因する車両の空気抵抗（Ｃｄ）を小さくすることができる。 Therefore, since the ventilation resistance in the ventilation system of cooling air decreases, the amount of cooling air increases and the air resistance (Cd) of the vehicle due to the inhibition of the cooling air flow can be reduced.
なお、図１１では、ラジエータ３と室外熱交換器４とが空気流れに直列となるように配置されているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。
In FIG. 11, the
（その他の実施形態）
特許請求の範囲に記載された減圧供給手段は、上述の実施形態に示されたレギュレータ１０に限定されるものではない。
(Other embodiments)
The decompression supply means described in the claims is not limited to the
上述の実施形態では、燃料電池を電源とする電気自動車に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to an electric vehicle using a fuel cell as a power source, but the application of the present invention is not limited to this.
また、上述の実施形態では、二酸化炭素を冷媒とする空調装置であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、フロンを冷媒とする空調装置であってもよい。 Moreover, in the above-mentioned embodiment, although it was the air conditioner which uses a carbon dioxide as a refrigerant | coolant, this invention is not limited to this, For example, the air conditioner which uses a refrigerant | coolant as a refrigerant | coolant may be sufficient.
また、上述の実施形態では、冷却される車両搭載機器として燃料電池のみに本発明を適用したが、本発明において冷却対象は燃料電池のみに限定されるものではなく、駆動モータ、インバータ等に適用可能である。 In the above-described embodiment, the present invention is applied only to the fuel cell as a vehicle-mounted device to be cooled. However, in the present invention, the cooling target is not limited to the fuel cell, and is applied to a drive motor, an inverter, and the like. Is possible.
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as long as it matches the gist of the invention described in the claims.
１…燃料電池、２…水素タンク、３…ラジエータ、３ａ…ラジエータファン、
３ｂ…ラジエータ空気取り入れ口、４…室外熱交換器、
４ａ…室外熱交換器用ファン、４ｂ、４ｃ…室外熱交換器取り入れ口、
４ｄ、４ｅ…通気ダクト、４ｆ…排出口。
1 ... Fuel cell, 2 ... Hydrogen tank, 3 ... Radiator, 3a ... Radiator fan,
3b ... Radiator air intake, 4 ... Outdoor heat exchanger,
4a: outdoor heat exchanger fan, 4b, 4c: outdoor heat exchanger intake port,
4d, 4e ... ventilation duct, 4f ... discharge port.
Claims (12)
前記室外熱交換器（４）に供給される冷却風の冷却風経路と前記ラジエータ（３）に供給される冷却風の冷却風経路とが互いに独立して設けられていることを特徴とする車両の冷却システム。 Heat exchange is performed between the outdoor heat exchanger (4) that exchanges heat between the refrigerant and air of the vehicle air conditioner and dissipates heat to the outside of the vehicle, and the cooling water that cools the vehicle-mounted equipment (1) other than the vehicle air conditioner. And a vehicle cooling system equipped with a radiator (3) that dissipates heat to the outside of the vehicle,
A cooling air path for cooling air supplied to the outdoor heat exchanger (4) and a cooling air path for cooling air supplied to the radiator (3) are provided independently of each other. Cooling system.
前記室外熱交換器（４）と前記ラジエータ（３）とは、冷却風の流れに対して並列に配置されていることを特徴とする車両の冷却システム。 A vehicle cooling system equipped with an outdoor heat exchanger (4) of a vehicle air conditioner and a radiator (3) that cools cooling water that has cooled a vehicle-mounted device (1) other than the vehicle air conditioner. ,
The outdoor heat exchanger (4) and the radiator (3) are arranged in parallel with the flow of cooling air, the vehicle cooling system.
前記室外熱交換器（４）と前記ラジエータ（３）とは、冷却風の流れに対して直列に配置され、
さらに、冷却風の流通方向から見て、前記室外熱交換器（４）と前記ラジエータ（３、９）とが重なって冷却風が前記室外熱交換器（４）および前記ラジエータ（３、９）を通過する部分と、冷却風の流通方向から見て前記室外熱交換器（４）と前記ラジエータ（３、９）とが重なっておらず、冷却風が前記室外熱交換器（４）および前記ラジエータ（３、９）のうちいずれか一方のみを通過する部分とが存在することを特徴とする車両の冷却システム。 An outdoor heat exchanger (4) of a vehicle air conditioner that cools the refrigerant in a state in which the refrigerant is pressurized to a critical pressure or higher, and cooling water and air that cools a vehicle-mounted device (1) other than the vehicle air conditioner. A vehicle cooling system equipped with a radiator (3) for exchanging heat to cool cooling water,
The outdoor heat exchanger (4) and the radiator (3) are arranged in series with respect to the flow of cooling air,
Further, when viewed from the flow direction of the cooling air, the outdoor heat exchanger (4) and the radiator (3, 9) overlap with each other so that the cooling air flows into the outdoor heat exchanger (4) and the radiator (3, 9). And the outdoor heat exchanger (4) and the radiator (3, 9) do not overlap with each other when viewed from the flow direction of the cooling air, so that the cooling air flows to the outdoor heat exchanger (4) and the A vehicle cooling system characterized in that there is a portion that passes through only one of the radiators (3, 9).
前記燃料電池（１）に供給する水素を高圧状態で蓄える水素タンク（２）と、
前記水素タンク（２）に蓄えられた高圧の水素を所定圧力に減圧して前記燃料電池（１）に供給する減圧供給手段（１０）とを有し、
前記減圧供給手段（１０）は、前記室外熱交換器（４）および前記ラジエータ（３）のうち少なくとも一方の熱交換器を通過した空気中に晒されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の車両の冷却システム。 A fuel cell (1) for generating electric power by utilizing a chemical reaction between hydrogen and oxygen;
A hydrogen tank (2) for storing hydrogen to be supplied to the fuel cell (1) in a high pressure state;
Pressure reducing supply means (10) for reducing the high pressure hydrogen stored in the hydrogen tank (2) to a predetermined pressure and supplying it to the fuel cell (1);
The said pressure reduction supply means (10) is exposed to the air which passed at least one heat exchanger among the said outdoor heat exchanger (4) and the said radiator (3), The thru | or 1 characterized by the above-mentioned. The vehicle cooling system according to any one of 10.
冷却用熱交換器（３、４）を通過した後の冷却風を排出する排出口（１２）が、フロントウインドガラス（７）の下部近傍に設けられていることを特徴とする車両の冷却システム。 A cooling air intake (11) is provided at the front end of the vehicle,
A cooling system for a vehicle, characterized in that an outlet (12) for discharging cooling air after passing through the cooling heat exchanger (3, 4) is provided in the vicinity of the lower portion of the front window glass (7). .
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-
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