燃料电池用冷却装置以及安装有该冷却装置的车辆制造方法及图纸

在连接在散热器（４０）上的冷却水流路（４１）上，形成有冷却水从散热器（４０）经由燃料电池组（２０）向散热器（４０）循环的燃料电池用流路（４１ａ），和与燃料电池用流路（４１ａ）并联设置、冷却水从散热器（４０）经由发热机器组（１３）（ＰＣＵ（３０）的逆变器部（３２）、空气供给器（２６）、热交换器（２７）以及驱动用电机（３５））向散热器（４０）循环的发热机器用流路（４１ｂ）。在该发热机器用流路（４１ｂ）上，从散热量较小的发热机器组（１３）开始按顺序在冷却水的流通方向上串联配置。在逆变器部（３２）上设有两面冷却机构，在热交换器（２７）上设有空气冷却机构，在驱动用电机（３５）上设有油冷机构，即使用温度比通常高的冷却水进行冷却，也可以确保稳定的工作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料电池用冷却装置以及安装有该冷却装置的车辆。
技术介绍
以往，作为燃料电池用冷却装置，提出下述方案，其具备对燃料电池进行冷却的第1制冷剂流通的第1制冷剂流路，对发热机器组(发热机器类如驱动用电机等)进行冷却的第2制冷剂流通的第2制冷剂流路，和对配置在第2制冷剂流路内的第2制冷剂进行冷却的散热器，在第1制冷剂和第2制冷剂之间通过热交换器进行热交换(例如，参照特开2000-323146号公报)。该公报所记载的装置，在通过第2制冷剂对发热机器组进行冷却之后，在第2制冷剂和第1制冷剂之间进行热交换，通过热交换后的第1制冷剂对燃料电池进行冷却，并通过散热器对由这些机器的冷却而变热的第2制冷剂的热量进行散热。因此，可以用1个散热器来冷却燃料电池以及发热机器组。
技术实现思路
但是，在上述公报所述的装置中，必须具有在第1制冷剂和第2制冷剂之间进行热交换的热交换器、第1制冷剂流路以及第2制冷剂流路2个独立的流路，必须在各个流路上具有使制冷剂循环的循环泵等，所以构成燃料电池系统的部件等变得很多。本专利技术是鉴于这样的问题而完成的，其目的之一在于提供一种使结构简单化，可以进行燃料电池系统的冷却的燃料电池用冷却装置。另外，其目的之一在于提供一种安装有这样的燃料电池用冷却装置的车辆。本专利技术的冷却装置，为达成上述目的的至少一部分，采取下面的技术方案。本专利技术的燃料电池用冷却装置，其具备燃料电池，其通过燃料气体与氧化气体的电化学反应进行发电；发热机器组，其与上述燃料电池分开，在工作时发热；制冷剂流路，其形成为，制冷剂循环、对上述燃料电池以及上述发热机器组进行冷却；和散热器，其连接在上述制冷剂流路上，散发上述制冷剂的热量。在该燃料电池用冷却装置中，通过共同的制冷剂由1个散热器对燃料电池以及发热机器组散热从而进行冷却。从而，与在燃料电池以及发热机器组上分别具备不同的制冷剂以及散热器的装置相比，可以使结构简单化从而进行燃料电池系统的冷却。这里，所谓“发热机器组”，可以是例如燃料电池的发电所用的辅机类(提供燃料气体或氧化气体的辅机类等)，也可以是由燃料电池所产生的电力的转换时所用的辅机类(电压转换、交流·直流转换或频率转换所用的辅机类，或者从电力向热量的转换或从电力向驱动力的转换所用的辅机类等)。另外，所谓“对发热机器组进行冷却”，除了包括冷却发热机器组本身的情况以外，还包括冷却发热机器所操作的对象物(例如氧化气体供给器所提供的氧化气体等)。在本专利技术的燃料电池用冷却装置中，在上述发热机器组中，包括多个发热机器，在上述制冷剂流路上，也可以根据各自的工作允许温度来配置上述燃料电池以及上述多个发热机器。这样一来，根据工作允许温度来配置发热机器以及燃料电池，可以将燃料电池以及发热机器控制在工作允许温度的范围内。此时，在上述制冷剂流路上，至少对于上述多个发热机器，从工作允许温度较低的发热机器开始按顺序串联配置在制冷剂的流通方向上。这里，所谓“工作允许温度”，只要设为发热机器、燃料电池可以稳定工作的温度即可。在本专利技术的燃料电池用冷却装置中，在上述发热机器组中，包括多个发热机器，在上述制冷剂流路上，也可以根据各自的散热量来配置上述燃料电池以及上述多个发热机器。这样一来，可以根据散热量来配置燃料电池以及发热机器而进行冷却。此时，在上述制冷剂流路上，至少对于上述多个发热机器，从散热量较小的发热机器开始按顺序串联配置在制冷剂的流通方向上。在本专利技术的燃料电池用冷却装置中，也可以在上述制冷剂流路上，设置有制冷剂从上述散热器经由上述燃料电池向上述散热器循环的燃料电池用流路，和与该燃料电池用流路并联设置、制冷剂从上述散热器经由上述发热机器组向上述散热器循环的1个或以上的发热机器用流路。这样一来，与在制冷剂的流通方向上串联配置燃料电池和发热机器组从而使制冷剂流通的情况相比，发热机器组不会使要流过燃料电池的制冷剂变热，燃料电池不会使要流过发热机器组的制冷剂变热，所以容易分别冷却燃料电池以及发热机器组的制冷剂。在本专利技术的燃料电池用冷却装置中，在上述发热机器组中，包括多个发热机器，在上述发热机器用流路上，也可以将上述多个发热机器从工作允许温度较低的发热机器开始按顺序串联配置在制冷剂的流通方向上。这样一来，先从工作允许温度较低的发热机器开始进行冷却，所以容易将发热机器组维持在工作允许温度的范围内。在本专利技术的燃料电池用冷却装置中，在上述发热机器组中，包括多个发热机器，在上述发热机器用流路上，也可以将上述多个发热机器从散热量较小的发热机器开始按顺序串联配置在制冷剂的流通方向上。这样一来，由于在制冷剂流通的上游配置散热量较小的发热机器，所以其下游处的制冷剂的温度不会变得过高。从而，可以尽可能抑制制冷剂冷却发热机器所产生的温度上升，从而冷却从制冷剂的上游配置到下游的发热机器。在本专利技术的燃料电池用冷却装置中，在上述发热机器组中，也可以包括通过半导体芯片对由上述燃料电池所发出的电力进行转换的电力转换器。电力转换器(例如逆变器、DC-DC转换器以及升压转换器(变压器)等)的半导体芯片，如果超过工作可能的温度，就无法工作，所以必须通过制冷剂以及散热器进行温度控制从而进行冷却。从而，在电力转换器中使用本专利技术的意义较高。在本专利技术的燃料电池用冷却装置中，上述电力转换器也可以具备两面冷却机构，该两面冷却机构通过上述制冷剂从上述半导体芯片的两面直接或间接地夺取热量，进行上述半导体芯片的冷却。这样一来，由于对半导体芯片的两面进行冷却，所以与冷却半导体芯片的单面的情况相比，可以充分地冷却，即使用温度比通常高的制冷剂进行冷却，也可以确保电力转换器的稳定的工作。另外，在本专利技术的燃料电池用冷却装置中，上述电力转换器也可以具备沸腾冷却机构，该沸腾冷却机构通过相可变介质气化，从上述半导体芯片夺取热量，并通过上述制冷剂从该气化了的相可变介质夺取热量，进行上述半导体芯片的冷却。这样一来，可以利用相可变介质沸腾时的蒸发潜热来充分冷却半导体芯片，所以即使用温度比通常高的制冷剂进行冷却，也可以确保电力转换器的稳定的工作。在本专利技术的燃料电池用冷却装置中，在上述发热机器组中，也可以包括向上述燃料电池提供上述氧化气体的氧化气体供给器。氧化气体供给器，有时具备电机，该电机工作时的发热比较大，必须通过制冷剂以及散热器进行温度控制而进行冷却。从而，在氧化气体供给器中使用本专利技术的意义较高。在本专利技术的燃料电池用冷却装置中，上述氧化气体供给器也可以具备热交换器，该热交换器通过上述制冷剂从上述氧化气体夺取热量，进行上述氧化气体的冷却。来自氧化气体供给器的氧化气体，在受到压缩时温度会升高，如果在高温的状态下直接提供给燃料电池，则燃料电池内部的部件会由于热量而熔化损坏(熔损)。因此，来自氧化气体供给器的氧化气体，必须通过制冷剂以及散热器进行温度控制而进行冷却。从而，在进行氧化气体的冷却的热交换器中使用本专利技术的意义较高。此时，上述热交换器，也可以通过上述制冷剂与上述氧化气体多次热交换，从而进行上述氧化气体的冷却。这样一来，在氧化气体与制冷剂之间进行多次热交换，可以充分地冷却氧化气体，所以即使用温度比通常高的制冷剂冷却氧化气体，也可以确保燃料电池的稳定的发电。在本专利技术的燃料电池用冷却装置中，在上述发热机器组中，也可以包括产生驱动力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池用冷却装置，其特征在于：包括：通过燃料气体与氧化气体的电化学反应进行发电的燃料电池；与上述燃料电池分开、工作时发热的发热机器组；形成为制冷剂循环而对上述燃料电池以及上述发热机器组进行冷却的制冷剂流路；和　 　连接于上述制冷剂流路、散发上述制冷剂的热量的散热器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：星润，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]