專利名稱：燃料電池用冷卻裝置以及安裝有該冷卻裝置的車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池用冷卻裝置以及安裝有該冷卻裝置的車輛。
背景技術(shù)：
以往，作為燃料電池用冷卻裝置，提出下述方案，其具備對(duì)燃料電池進(jìn)行冷卻的第1制冷劑流通的第1制冷劑流路，對(duì)發(fā)熱機(jī)器組(發(fā)熱機(jī)器類如驅(qū)動(dòng)用電機(jī)等)進(jìn)行冷卻的第2制冷劑流通的第2制冷劑流路，和對(duì)配置在第2制冷劑流路內(nèi)的第2制冷劑進(jìn)行冷卻的散熱器，在第1制冷劑和第2制冷劑之間通過(guò)熱交換器進(jìn)行熱交換(例如，參照特開2000-323146號(hào)公報(bào))。該公報(bào)所記載的裝置，在通過(guò)第2制冷劑對(duì)發(fā)熱機(jī)器組進(jìn)行冷卻之后，在第2制冷劑和第1制冷劑之間進(jìn)行熱交換，通過(guò)熱交換后的第1制冷劑對(duì)燃料電池進(jìn)行冷卻，并通過(guò)散熱器對(duì)由這些機(jī)器的冷卻而變熱的第2制冷劑的熱量進(jìn)行散熱。因此，可以用1個(gè)散熱器來(lái)冷卻燃料電池以及發(fā)熱機(jī)器組。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述公報(bào)所述的裝置中，必須具有在第1制冷劑和第2制冷劑之間進(jìn)行熱交換的熱交換器、第1制冷劑流路以及第2制冷劑流路2個(gè)獨(dú)立的流路，必須在各個(gè)流路上具有使制冷劑循環(huán)的循環(huán)泵等，所以構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)的部件等變得很多。
本發(fā)明是鑒于這樣的問(wèn)題而完成的，其目的之一在于提供一種使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，可以進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)的冷卻的燃料電池用冷卻裝置。另外，其目的之一在于提供一種安裝有這樣的燃料電池用冷卻裝置的車輛。
本發(fā)明的冷卻裝置，為達(dá)成上述目的的至少一部分，采取下面的技術(shù)方案。
本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置，其具備燃料電池，其通過(guò)燃料氣體與氧化氣體的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電；發(fā)熱機(jī)器組，其與上述燃料電池分開，在工作時(shí)發(fā)熱；制冷劑流路，其形成為，制冷劑循環(huán)、對(duì)上述燃料電池以及上述發(fā)熱機(jī)器組進(jìn)行冷卻；和散熱器，其連接在上述制冷劑流路上，散發(fā)上述制冷劑的熱量。
在該燃料電池用冷卻裝置中，通過(guò)共同的制冷劑由1個(gè)散熱器對(duì)燃料電池以及發(fā)熱機(jī)器組散熱從而進(jìn)行冷卻。從而，與在燃料電池以及發(fā)熱機(jī)器組上分別具備不同的制冷劑以及散熱器的裝置相比，可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化從而進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)的冷卻。這里，所謂“發(fā)熱機(jī)器組”，可以是例如燃料電池的發(fā)電所用的輔機(jī)類(提供燃料氣體或氧化氣體的輔機(jī)類等)，也可以是由燃料電池所產(chǎn)生的電力的轉(zhuǎn)換時(shí)所用的輔機(jī)類(電壓轉(zhuǎn)換、交流·直流轉(zhuǎn)換或頻率轉(zhuǎn)換所用的輔機(jī)類，或者從電力向熱量的轉(zhuǎn)換或從電力向驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)換所用的輔機(jī)類等)。另外，所謂“對(duì)發(fā)熱機(jī)器組進(jìn)行冷卻”，除了包括冷卻發(fā)熱機(jī)器組本身的情況以外，還包括冷卻發(fā)熱機(jī)器所操作的對(duì)象物(例如氧化氣體供給器所提供的氧化氣體等)。
在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，包括多個(gè)發(fā)熱機(jī)器，在上述制冷劑流路上，也可以根據(jù)各自的工作允許溫度來(lái)配置上述燃料電池以及上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器。這樣一來(lái)，根據(jù)工作允許溫度來(lái)配置發(fā)熱機(jī)器以及燃料電池，可以將燃料電池以及發(fā)熱機(jī)器控制在工作允許溫度的范圍內(nèi)。此時(shí)，在上述制冷劑流路上，至少對(duì)于上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器，從工作允許溫度較低的發(fā)熱機(jī)器開始按順序串聯(lián)配置在制冷劑的流通方向上。這里，所謂“工作允許溫度”，只要設(shè)為發(fā)熱機(jī)器、燃料電池可以穩(wěn)定工作的溫度即可。
在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，包括多個(gè)發(fā)熱機(jī)器，在上述制冷劑流路上，也可以根據(jù)各自的散熱量來(lái)配置上述燃料電池以及上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器。這樣一來(lái)，可以根據(jù)散熱量來(lái)配置燃料電池以及發(fā)熱機(jī)器而進(jìn)行冷卻。此時(shí)，在上述制冷劑流路上，至少對(duì)于上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器，從散熱量較小的發(fā)熱機(jī)器開始按順序串聯(lián)配置在制冷劑的流通方向上。
在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，也可以在上述制冷劑流路上，設(shè)置有制冷劑從上述散熱器經(jīng)由上述燃料電池向上述散熱器循環(huán)的燃料電池用流路，和與該燃料電池用流路并聯(lián)設(shè)置、制冷劑從上述散熱器經(jīng)由上述發(fā)熱機(jī)器組向上述散熱器循環(huán)的1個(gè)或以上的發(fā)熱機(jī)器用流路。這樣一來(lái)，與在制冷劑的流通方向上串聯(lián)配置燃料電池和發(fā)熱機(jī)器組從而使制冷劑流通的情況相比，發(fā)熱機(jī)器組不會(huì)使要流過(guò)燃料電池的制冷劑變熱，燃料電池不會(huì)使要流過(guò)發(fā)熱機(jī)器組的制冷劑變熱，所以容易分別冷卻燃料電池以及發(fā)熱機(jī)器組的制冷劑。
在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，包括多個(gè)發(fā)熱機(jī)器，在上述發(fā)熱機(jī)器用流路上，也可以將上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器從工作允許溫度較低的發(fā)熱機(jī)器開始按順序串聯(lián)配置在制冷劑的流通方向上。這樣一來(lái)，先從工作允許溫度較低的發(fā)熱機(jī)器開始進(jìn)行冷卻，所以容易將發(fā)熱機(jī)器組維持在工作允許溫度的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，包括多個(gè)發(fā)熱機(jī)器，在上述發(fā)熱機(jī)器用流路上，也可以將上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器從散熱量較小的發(fā)熱機(jī)器開始按順序串聯(lián)配置在制冷劑的流通方向上。這樣一來(lái)，由于在制冷劑流通的上游配置散熱量較小的發(fā)熱機(jī)器，所以其下游處的制冷劑的溫度不會(huì)變得過(guò)高。從而，可以盡可能抑制制冷劑冷卻發(fā)熱機(jī)器所產(chǎn)生的溫度上升，從而冷卻從制冷劑的上游配置到下游的發(fā)熱機(jī)器。
在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，也可以包括通過(guò)半導(dǎo)體芯片對(duì)由上述燃料電池所發(fā)出的電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換的電力轉(zhuǎn)換器。電力轉(zhuǎn)換器(例如逆變器、DC-DC轉(zhuǎn)換器以及升壓轉(zhuǎn)換器(變壓器)等)的半導(dǎo)體芯片，如果超過(guò)工作可能的溫度，就無(wú)法工作，所以必須通過(guò)制冷劑以及散熱器進(jìn)行溫度控制從而進(jìn)行冷卻。從而，在電力轉(zhuǎn)換器中使用本發(fā)明的意義較高。
在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，上述電力轉(zhuǎn)換器也可以具備兩面冷卻機(jī)構(gòu)，該兩面冷卻機(jī)構(gòu)通過(guò)上述制冷劑從上述半導(dǎo)體芯片的兩面直接或間接地奪取熱量，進(jìn)行上述半導(dǎo)體芯片的冷卻。這樣一來(lái)，由于對(duì)半導(dǎo)體芯片的兩面進(jìn)行冷卻，所以與冷卻半導(dǎo)體芯片的單面的情況相比，可以充分地冷卻，即使用溫度比通常高的制冷劑進(jìn)行冷卻，也可以確保電力轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定的工作。另外，在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，上述電力轉(zhuǎn)換器也可以具備沸騰冷卻機(jī)構(gòu)，該沸騰冷卻機(jī)構(gòu)通過(guò)相可變介質(zhì)氣化，從上述半導(dǎo)體芯片奪取熱量，并通過(guò)上述制冷劑從該氣化了的相可變介質(zhì)奪取熱量，進(jìn)行上述半導(dǎo)體芯片的冷卻。這樣一來(lái)，可以利用相可變介質(zhì)沸騰時(shí)的蒸發(fā)潛熱來(lái)充分冷卻半導(dǎo)體芯片，所以即使用溫度比通常高的制冷劑進(jìn)行冷卻，也可以確保電力轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定的工作。
在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，也可以包括向上述燃料電池提供上述氧化氣體的氧化氣體供給器。氧化氣體供給器，有時(shí)具備電機(jī)，該電機(jī)工作時(shí)的發(fā)熱比較大，必須通過(guò)制冷劑以及散熱器進(jìn)行溫度控制而進(jìn)行冷卻。從而，在氧化氣體供給器中使用本發(fā)明的意義較高。
在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，上述氧化氣體供給器也可以具備熱交換器，該熱交換器通過(guò)上述制冷劑從上述氧化氣體奪取熱量，進(jìn)行上述氧化氣體的冷卻。來(lái)自氧化氣體供給器的氧化氣體，在受到壓縮時(shí)溫度會(huì)升高，如果在高溫的狀態(tài)下直接提供給燃料電池，則燃料電池內(nèi)部的部件會(huì)由于熱量而熔化損壞(熔損)。因此，來(lái)自氧化氣體供給器的氧化氣體，必須通過(guò)制冷劑以及散熱器進(jìn)行溫度控制而進(jìn)行冷卻。從而，在進(jìn)行氧化氣體的冷卻的熱交換器中使用本發(fā)明的意義較高。此時(shí)，上述熱交換器，也可以通過(guò)上述制冷劑與上述氧化氣體多次熱交換，從而進(jìn)行上述氧化氣體的冷卻。這樣一來(lái)，在氧化氣體與制冷劑之間進(jìn)行多次熱交換，可以充分地冷卻氧化氣體，所以即使用溫度比通常高的制冷劑冷卻氧化氣體，也可以確保燃料電池的穩(wěn)定的發(fā)電。
在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，也可以包括產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)用電機(jī)。驅(qū)動(dòng)用電機(jī)(例如安裝在車輛上的驅(qū)動(dòng)用電機(jī)等)，工作時(shí)的發(fā)熱比較大，所以必須通過(guò)制冷劑以及散熱器進(jìn)行溫度控制而進(jìn)行冷卻。從而，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)中使用本發(fā)明的意義較高。
在本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置中，上述驅(qū)動(dòng)用電機(jī)，也可以具備對(duì)該驅(qū)動(dòng)用電機(jī)的內(nèi)部進(jìn)行油冷的油冷機(jī)構(gòu)。這樣一來(lái)，可以對(duì)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)的內(nèi)部進(jìn)行油冷從而充分冷卻驅(qū)動(dòng)用電機(jī)，所以即使用溫度比通常高的制冷劑進(jìn)行冷卻，也可以確保驅(qū)動(dòng)用電機(jī)的穩(wěn)定的工作。
本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置，其具備燃料電池，其通過(guò)燃料氣體與氧化氣體的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電；電力轉(zhuǎn)換器，其通過(guò)半導(dǎo)體芯片對(duì)由上述燃料電池所發(fā)出的電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換；氧化氣體供給器，其向上述燃料電池提供上述氧化氣體；驅(qū)動(dòng)用電機(jī)，其產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力；制冷劑流路，其形成為，制冷劑循環(huán)，從而冷卻上述燃料電池、上述電力轉(zhuǎn)換器、上述氧化氣體供給器以及上述驅(qū)動(dòng)用電機(jī)；和散熱器，其連接在上述制冷劑流路上，散發(fā)上述制冷劑的熱量。
在該燃料電池用冷卻裝置中，通過(guò)共同的制冷劑由1個(gè)散熱器對(duì)燃料電池、電力轉(zhuǎn)換器、氧化氣體供給器以及驅(qū)動(dòng)用電機(jī)進(jìn)行散熱從而進(jìn)行冷卻。從而，與在燃料電池和這些機(jī)器上分別具備不同的制冷劑以及散熱器的裝置相比，可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化從而進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)的冷卻。另外，電力轉(zhuǎn)換器、氧化氣體供給器、驅(qū)動(dòng)用電機(jī)以及制冷劑流路，也可以利用上述的裝置。
本發(fā)明的車輛，是安裝有上述的各種方式中的任意一種燃料電池用冷卻裝置的車輛。本發(fā)明的燃料電池用冷卻裝置，可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化從而進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)的冷卻，安裝有該燃料電池用冷卻裝置的車輛也可以起到同樣的效果。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的安裝有燃料電池的車輛的結(jié)構(gòu)的大概的框圖；圖2是本實(shí)施例的兩面冷卻機(jī)構(gòu)50的俯視圖；圖3是圖2的A-A剖面圖；圖4是本實(shí)施例的空氣冷卻機(jī)構(gòu)27a的說(shuō)明圖；圖5是本實(shí)施例的油冷機(jī)構(gòu)60的說(shuō)明圖；圖6是圖5的B-B剖面圖；圖7是沸騰冷卻機(jī)構(gòu)70的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
接下來(lái)，使用實(shí)施例對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說(shuō)明。
基于

本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是安裝有燃料電池的車輛的框圖。安裝有燃料電池的車輛10具備燃料電池組20，其通過(guò)由氫氣罐22以及氫氣泵24提供的氫氣(燃料氣體)和從空氣供給器26提供的空氣(氧化氣體)中的氧氣的電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)電；蓄電裝置34，其可以儲(chǔ)存或放出電力；驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，其通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪18、18；功率控制單元(PCU)30，其對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行控制；和冷卻裝置12，其進(jìn)行燃料電池組20以及發(fā)熱機(jī)器組13的冷卻。該冷卻裝置12具備散熱器40，其對(duì)工作時(shí)發(fā)熱的發(fā)熱機(jī)器組13以及燃料電池組20的冷卻水進(jìn)行散熱；和冷卻用控制器37，其對(duì)燃料電池系統(tǒng)的冷卻進(jìn)行控制。首先，從冷卻裝置12的各結(jié)構(gòu)開始進(jìn)行說(shuō)明。
散熱器40，配置在車輛前方，通過(guò)通風(fēng)使在燃料電池組20和工作時(shí)發(fā)熱的燃料電池系統(tǒng)的發(fā)熱機(jī)器組13(PCU30的逆變器部32、空氣供給器26、熱交換器27以及驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35)中循環(huán)的冷卻水的熱量散熱。在散熱器40上，連接有使冷卻水循環(huán)的冷卻水流路41。在該冷卻水流路41上，形成有冷卻水從散熱器40經(jīng)由燃料電池組20向散熱器40循環(huán)的燃料電池用流路41a，和冷卻水從散熱器40經(jīng)由發(fā)熱機(jī)器組13向散熱器40循環(huán)的發(fā)熱機(jī)器用流路41b。發(fā)熱機(jī)器用流路41b，與燃料電池用流路41a并聯(lián)設(shè)置。在該發(fā)熱機(jī)器用流路41b上，從散熱量較小的開始按順序在冷卻水的流通方向上串聯(lián)配置PCU30的逆變器部32、熱交換器27、空氣供給器26以及驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35。在該發(fā)熱機(jī)器用流路41b的入口附近，配設(shè)有節(jié)流閥43，形成為如果規(guī)定量的冷卻水(例如100L/分等)在燃料電池用流路41a中流通，則會(huì)有一定比例的量的冷卻水(例如10L/分等)流通。在冷卻水流路41上，設(shè)有循環(huán)泵42，冷卻水通過(guò)該循環(huán)泵42而循環(huán)。另外，在冷卻水流路41上，在散熱器40的下游設(shè)有冷卻水溫傳感器44，檢測(cè)冷卻水溫Tf。該冷卻水溫傳感器44，與冷卻用控制器37電連接。
在通過(guò)散熱器40的風(fēng)的下游，配置有冷卻風(fēng)扇46。冷卻風(fēng)扇46，是強(qiáng)制地使大氣向散熱器40通風(fēng)的樹脂制的風(fēng)扇，由圖未示的電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。該冷卻風(fēng)扇46，經(jīng)由PCU30通過(guò)冷卻用控制器37驅(qū)動(dòng)控制。
冷卻用控制器37，是由CPU、ROM、RAM構(gòu)成的控制器，進(jìn)行燃料電池組20的冷卻的控制。在該冷卻用控制器37上，電連接有車速傳感器38。該冷卻用控制器37，具備輸入/輸出端口(圖未示)，來(lái)自冷卻水溫傳感器44的信號(hào)、來(lái)自車速傳感器38的信號(hào)等經(jīng)由輸入端口輸入。另外，冷卻用控制器37，經(jīng)由該輸入/輸出端口而與PCU30電連接，進(jìn)行各種控制信號(hào)、數(shù)據(jù)的交換。另外，冷卻用控制器37，將給冷卻風(fēng)扇46的驅(qū)動(dòng)信號(hào)等經(jīng)由冷卻用控制器37的輸出端口輸出給PCU30，通過(guò)來(lái)自PCU30的電力提供來(lái)驅(qū)動(dòng)控制這些機(jī)器。
PCU30具備控制部31，其由以微型計(jì)算機(jī)為中心的邏輯電路構(gòu)成；和逆變器部32，其進(jìn)行燃料電池組20或蓄電裝置34的高壓直流電流與驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的交流電流的轉(zhuǎn)換。該P(yáng)CU30的控制部31，根據(jù)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的負(fù)載或蓄電裝置34的蓄電量，進(jìn)行將由燃料電池組20產(chǎn)生的電力提供給驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35或蓄電裝置34，或者將蓄電裝置34所儲(chǔ)存的電力提供給驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的控制。另外，在減速時(shí)或制動(dòng)時(shí)等時(shí)候，將從驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35得到的再生電力提供給蓄電裝置34。該P(yáng)CU30，具備輸入/輸出端口(圖未示)，來(lái)自冷卻用控制器37的各種控制信號(hào)等經(jīng)由輸入端口輸入到控制部31。
逆變器部32，是電力轉(zhuǎn)換器，其通過(guò)由作為功率晶體管的半導(dǎo)體芯片32a(例如IGBT元件等)構(gòu)成的3相橋電路，進(jìn)行直流電流與3相交流電流的轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)換所提供的電力的電壓。該逆變器部32，與PCU30的控制部31電連接，由控制部31所控制。圖2是收納有逆變器部32的半導(dǎo)體芯片32a的逆變器盒32b的俯視圖，圖3表示圖2的A-A剖面圖。該逆變器部32，如圖2以及圖3所示，具備通過(guò)冷卻水從半導(dǎo)體芯片32a的兩面奪取帶走熱量而進(jìn)行冷卻的兩面冷卻機(jī)構(gòu)50。該兩面冷卻機(jī)構(gòu)50具備冷卻水管51，其與發(fā)熱機(jī)器用流路41b連接，冷卻水在其中流通；夾持板54，從兩側(cè)夾持被配設(shè)在半導(dǎo)體芯片32a的兩面上的冷卻水管51；固定用具55，其對(duì)夾持板54進(jìn)行固定；和連接部52、53，其對(duì)冷卻水管51以及發(fā)熱機(jī)器用流路41b進(jìn)行連接。另外，在半導(dǎo)體芯片32a與冷卻水管51的接觸面上，為了提高熱傳導(dǎo)性，涂布有硅脂。在該冷卻水管51的內(nèi)部，形成有即使被夾壓保持，也可以保持冷卻水在流通孔51a內(nèi)流通的保持壁部51b。該逆變器部32，發(fā)熱量較小，工作允許溫度比較低。另外，工作允許溫度，被規(guī)定為發(fā)熱機(jī)器組13和燃料電池組20可以穩(wěn)定工作的溫度。
蓄電裝置34，具有將多個(gè)鎳氫蓄電池串聯(lián)連接的構(gòu)造，作為高壓電源(數(shù)百V)而起作用。該蓄電裝置34，根據(jù)PCU30的控制，在車輛的起動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，或者在加速時(shí)輔助驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，或者向發(fā)熱機(jī)器組13等提供電力。另外，該蓄電裝置34，在減速再生時(shí)從驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35回收再生電力，或者根據(jù)負(fù)載而由燃料電池組20充電。另外，該蓄電裝置34，也可以是電偶極子層電容器(雙電荷層電容器)(電容器)。
燃料電池組20，具有將周知的固體高分子電解質(zhì)型的燃料電池21的單體電池(單格電池)多個(gè)層疊起來(lái)的組構(gòu)造，作為高壓電源(數(shù)百V)而起作用。在燃料電池組20的各單體電池中，來(lái)自氫氣罐22的氫氣在氫氣泵24中調(diào)節(jié)壓力·流量，然后提供給陽(yáng)極，來(lái)自空氣供給器26壓力被調(diào)節(jié)后的壓縮空氣被提供給陰極，進(jìn)行規(guī)定的電化學(xué)反應(yīng)，由此產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。另外，沒(méi)有反應(yīng)完全的剩余氫氣被輸送給氫氣泵24，作為燃料氣體而再利用。在該燃料電池組20中，為了發(fā)揮較高的發(fā)電效率，必須將燃料電池組20的冷卻水的溫度控制為規(guī)定的溫度(例如80℃)進(jìn)行冷卻。該規(guī)定的溫度為，比不具備兩面冷卻機(jī)構(gòu)50、后述的空氣冷卻機(jī)構(gòu)27a以及油冷機(jī)構(gòu)60等發(fā)熱機(jī)器用冷卻機(jī)構(gòu)時(shí)的發(fā)熱機(jī)器組13的冷卻水的溫度高的溫度。
空氣供給器26，是通過(guò)圖未示的電機(jī)使空氣壓縮并提供給空氣供給管26a的壓縮機(jī)。在從該空氣供給器26提供的壓縮空氣所流通的空氣供給管26a上，如圖4所示，設(shè)有熱交換器27，可以對(duì)壓縮后變?yōu)楦邷氐目諝膺M(jìn)行冷卻，然后提供給燃料電池組20。在該熱交換器27上，形成有在壓縮空氣的流通方向上進(jìn)行多次熱交換同時(shí)冷卻水在其中流通的空氣冷卻機(jī)構(gòu)27a。如果高溫的空氣進(jìn)入燃料電池組20，則構(gòu)成燃料電池21的部件會(huì)熔化損壞，所以該壓縮空氣的工作允許溫度為較低的溫度。另外，該壓縮空氣的散熱量比較小。另外，空氣供給器26的電機(jī)，發(fā)熱量比較大，所以在電機(jī)的外部形成了冷卻水流通的發(fā)熱機(jī)器用流路41b，可以通過(guò)冷卻水進(jìn)行冷卻。該電機(jī)的工作允許溫度為較高的溫度。
驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，為3相同步電機(jī)，燃料電池組20所輸出的直流電流通過(guò)PCU30轉(zhuǎn)換為3相交流并被提供，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。由該驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸14以及差速器16，最終輸出給驅(qū)動(dòng)輪18、18，使安裝有燃料電池的車輛10行駛。圖5是與驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的長(zhǎng)度方向垂直的面的剖面圖，圖6是圖5的B-B剖面圖。該驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，如圖5以及圖6所示，具備定子35b，其固定在電機(jī)盒35b上，由線圈纏繞而成；線圈端部35c，其作為纏繞在定子35b上的線圈的兩端部，電機(jī)軸35e，其配置在定子35b的半徑方向內(nèi)側(cè)，并被可以旋轉(zhuǎn)地保持在電機(jī)盒35b上；轉(zhuǎn)子35d，其整體地形成在電機(jī)軸35e的外周；和油冷機(jī)構(gòu)60，其使用絕緣性的油來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的內(nèi)部進(jìn)行油冷。在轉(zhuǎn)子35d的外周附近，以N極S極交替的方式配置有永磁體35f(參照?qǐng)D5)。驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的油冷機(jī)構(gòu)60，是使定子35b與油接觸從而進(jìn)行定子35b的冷卻的機(jī)構(gòu)，形成有油流路61。在該油流路61上，設(shè)有通過(guò)油泵64(參照?qǐng)D1)向電機(jī)盒35a的上部提供油的供給口61a。油流路61，以從供給口61a提供的油不與轉(zhuǎn)子36d接觸的方式，在電機(jī)內(nèi)部成為油套部61c。油不與轉(zhuǎn)子36d接觸地在該油套部61c內(nèi)流通，并與線圈端部35c和定子35b接觸。另外，在電機(jī)盒35a的下部設(shè)有將流通過(guò)油套部61c的油排出的排出口61b。然后，從供給口61a提供的油冷卻定子35b后從排出口61b排出，從而循環(huán)。另外，在電機(jī)盒35a上，設(shè)有在其外壁的下部連接在發(fā)熱機(jī)器用流路41b上、冷卻水在電機(jī)的長(zhǎng)度方向上流通的水套部35g。這樣，經(jīng)由油將由定子35b所產(chǎn)生的熱量傳遞給電機(jī)盒35a，并通過(guò)在形成在下部的水套部35g內(nèi)流通的冷卻水來(lái)冷卻該電機(jī)盒35a的熱量。該驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，由于對(duì)車輛進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所以發(fā)熱量較大，工作允許溫度比較高。另外，這里使油與定子35b的整體接觸，但也可以使油與定子35b的一部分(例如線圈端部35c等)接觸。
接下來(lái)，對(duì)這樣構(gòu)成的本實(shí)施例的安裝有燃料電池的車輛10的冷卻裝置12的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在安裝有燃料電池的車輛10起動(dòng)后，首先，冷卻用控制器37，使循環(huán)泵42工作，以使規(guī)定量的冷卻水(例如100L/分等)在燃料電池用流路41a中流通，并使使油在驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35中循環(huán)的油泵64工作。接下來(lái)，冷卻用控制器37，獲取冷卻水溫Tf、車輛的車速v，在冷卻水溫Tf超過(guò)規(guī)定的溫度(例如80℃)時(shí)，基于冷卻水溫Tf、車速v對(duì)使冷卻風(fēng)扇46旋轉(zhuǎn)的電壓V進(jìn)行設(shè)定，并通過(guò)設(shè)定后的電壓V對(duì)冷卻風(fēng)扇46進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。這里，電壓V被設(shè)定為，冷卻水溫Tf以及車速v越高，電壓越高。即，設(shè)定為，燃料電池組20的發(fā)熱越大，通過(guò)散熱器40的風(fēng)量越大。另一方面，在冷卻水溫Tf為規(guī)定的溫度以下時(shí)，為了不對(duì)冷卻水進(jìn)行冷卻，冷卻用控制器37切換閥門(圖未示)，以使冷卻水在設(shè)置在冷卻水流路41上的、可以避免冷卻水通過(guò)散熱器40的迂回流路(圖未示)中循環(huán)。
這里，在循環(huán)泵42工作，規(guī)定量的冷卻水(例如100L/分等)在燃料電池用流路41a中流通時(shí)，由節(jié)流閥43調(diào)節(jié)的量的冷卻水(例如10L/分等)會(huì)在發(fā)熱機(jī)器用流路41b中流通。首先，冷卻水在兩面冷卻機(jī)構(gòu)50的冷卻水管51中流通，從兩側(cè)冷卻逆變器部32的半導(dǎo)體芯片32a。由于該半導(dǎo)體芯片32a的發(fā)熱量比較小，所以將半導(dǎo)體芯片32a下游的冷卻水的溫度上升抑制得比較小。接下來(lái)，冷卻水在熱交換器27的空氣冷卻機(jī)構(gòu)27a中流通，在提供給燃料電池組20的壓縮空氣與冷卻水之間進(jìn)行多次熱交換，從而冷卻壓縮空氣。加下來(lái)，冷卻水冷卻提供該壓縮空氣的空氣供給器26的電機(jī)。該空氣供給器26的發(fā)熱量比較大。然后，冷卻水在驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的水套部35g中流通，從而冷卻驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35。此時(shí)，油通過(guò)油泵64在驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的內(nèi)部循環(huán)，由定子35b所產(chǎn)生的熱量經(jīng)由油傳遞給電機(jī)盒35a，通過(guò)冷卻水冷卻該電機(jī)盒35a的熱量。該驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，由于驅(qū)動(dòng)車輛，所以發(fā)熱量較大。冷卻這些發(fā)熱機(jī)器組13而變熱的冷卻水，與冷卻燃料電池組20而變熱的冷卻水合流。然后，該冷卻水由在散熱器40中通過(guò)的風(fēng)散熱冷卻。
根據(jù)安裝有上面詳細(xì)說(shuō)明的本實(shí)施例的冷卻裝置12的安裝有燃料電池的車輛10，通過(guò)共同的冷卻水由1個(gè)散熱器40對(duì)燃料電池組20以及發(fā)熱機(jī)器組13散熱從而進(jìn)行冷卻，所以與在燃料電池組20以及發(fā)熱機(jī)器組13上分別具備不同的制冷劑以及散熱器的裝置相比，可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化從而進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)的冷卻。另外，在冷卻水流路41上，形成有冷卻水從散熱器40經(jīng)由燃料電池組20向散熱器40循環(huán)的燃料電池用流路41a，和與燃料電池用流路41a并聯(lián)設(shè)置、冷卻水從散熱器40經(jīng)由發(fā)熱機(jī)器組13向散熱器40循環(huán)的發(fā)熱機(jī)器用流路41b，所以與在冷卻水的流通方向上串聯(lián)配置燃料電池組20和發(fā)熱機(jī)器組13從而使冷卻水流通的情況相比，發(fā)熱機(jī)器組13不會(huì)使要流過(guò)燃料電池組20的冷卻水變熱，燃料電池組20不會(huì)使要流過(guò)發(fā)熱機(jī)器組13的冷卻水變熱，所以容易分別冷卻燃料電池組20以及發(fā)熱機(jī)器組13的冷卻水。
另外，發(fā)熱機(jī)器組13的散熱量，其順序?yàn)镻CU30的逆變器部32＜熱交換器27＜空氣供給器26＜驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，在發(fā)熱機(jī)器用流路41b上，從發(fā)熱機(jī)器組13中散熱量較小的開始按順序在冷卻水的流通方向上串聯(lián)配置PCU30的逆變器部32、熱交換器27、空氣供給器26以及驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，所以在冷卻水流通的上游配置散熱量較小的發(fā)熱機(jī)器，其下游處的冷卻水的溫度不會(huì)變得過(guò)高，可以盡可能抑制由于冷卻水冷卻發(fā)熱機(jī)器所產(chǎn)生的冷卻水的溫度上升，從而冷卻從冷卻水的上游配置到下游的發(fā)熱機(jī)器組13。
進(jìn)而，在發(fā)熱機(jī)器組13中，還包括通過(guò)半導(dǎo)體芯片32a對(duì)由燃料電池組20產(chǎn)生的電力進(jìn)行變換的逆變器部32。逆變器部32的半導(dǎo)體芯片32a，如果超過(guò)工作可能的溫度就無(wú)法工作，必須通過(guò)制冷劑以及散熱器進(jìn)行溫度控制從而進(jìn)行冷卻，從而，在逆變器部32中使用本發(fā)明的意義較高。另外，逆變器部32，具備通過(guò)冷卻水從半導(dǎo)體芯片32a的兩面奪取熱量而進(jìn)行半導(dǎo)體芯片32a的冷卻的兩面冷卻機(jī)構(gòu)，所以與冷卻半導(dǎo)體芯片的單面的情況相比，可以充分地冷卻，即使用溫度比通常高的冷卻水進(jìn)行冷卻，也可以確保逆變器部32的穩(wěn)定的工作。
另外，在發(fā)熱機(jī)器組13中，還包括向燃料電池組20提供壓縮空氣的空氣供給器26?？諝夤┙o器26所具備的電機(jī)，工作時(shí)的發(fā)熱比較大，必須通過(guò)制冷劑以及散熱器進(jìn)行溫度控制而進(jìn)行冷卻，所以在空氣供給器26中使用本發(fā)明的意義較高。另外，空氣供給器26，具備通過(guò)冷卻水奪取壓縮空氣的熱量而進(jìn)行壓縮空氣的冷卻的熱交換器27。壓縮空氣，溫度會(huì)升高，如果在高溫的狀態(tài)下直接將其提供給燃料電池組20，則燃料電池組20內(nèi)部的部件會(huì)由于熱量而熔化損壞。因此，來(lái)自空氣供給器26的壓縮空氣，必須通過(guò)制冷劑以及散熱器進(jìn)行溫度控制而進(jìn)行冷卻。所以，在熱交換器27中使用本發(fā)明的意義較高。此時(shí)，熱交換器27，在壓縮空氣與冷卻水之間進(jìn)行多次熱交換，從而可以充分冷卻壓縮空氣，所以即使用溫度比通常高的冷卻水冷卻壓縮空氣，也可以確保燃料電池組20的穩(wěn)定的發(fā)電。
而且，在發(fā)熱機(jī)器組13中，還包括產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35。驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，工作時(shí)的發(fā)熱比較大，所以必須通過(guò)制冷劑以及散熱器進(jìn)行溫度控制而進(jìn)行冷卻，所以在驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35中使用本發(fā)明的意義較高。另外，驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，具備對(duì)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的內(nèi)部進(jìn)行油冷的油冷機(jī)構(gòu)60，所以可以對(duì)驅(qū)動(dòng)用電機(jī)的內(nèi)部進(jìn)行油冷從而充分冷卻驅(qū)動(dòng)用電機(jī)，即使用溫度比通常高的冷卻水進(jìn)行冷卻，也可以確保驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的穩(wěn)定的工作。
另外，本發(fā)明當(dāng)然并不僅限于上述的實(shí)施例，只要在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)，可以以各種的方式實(shí)施。
例如，在上述的實(shí)施例中，通過(guò)兩面冷卻機(jī)構(gòu)50來(lái)冷卻半導(dǎo)體芯片32a，其中所述兩面冷卻機(jī)構(gòu)50通過(guò)冷卻水從半導(dǎo)體芯片32a的兩面奪取熱量從而進(jìn)行冷卻，但也可以通過(guò)如圖7所示的沸騰冷卻機(jī)構(gòu)70來(lái)冷卻半導(dǎo)體芯片32a，其中所述沸騰冷卻機(jī)構(gòu)70利用氯氟烴替代物(例如HFC-134a等)來(lái)作為相可變介質(zhì)。具體地說(shuō)，沸騰冷卻機(jī)構(gòu)70，由以可以導(dǎo)熱的方式固定半導(dǎo)體芯片32a的沸騰冷卻容器71構(gòu)成。在該沸騰冷卻容器71上，形成有收納氯氟烴替代物的介質(zhì)收納部71b，和與發(fā)熱機(jī)器用流路41b連接、冷卻水在其中流通的流通孔71a。然后，通過(guò)氯氟烴替代物氣化從而從半導(dǎo)體芯片32a奪取熱量，在發(fā)熱機(jī)器用流路41b中流通的冷卻水在流通孔71a中流通，從而從該氣化后的氯氟烴替代物奪取熱量，由此使氯氟烴替代物冷凝，同時(shí)冷卻半導(dǎo)體芯片32a。這樣一來(lái)，利用氯氟烴替代物沸騰時(shí)的蒸發(fā)潛熱可以充分冷卻半導(dǎo)體芯片32a，所以即使用溫度比通常高的冷卻水進(jìn)行冷卻，也可以確保逆變器部32的穩(wěn)定的工作。另外，這里，設(shè)成了在半導(dǎo)體芯片32a的單面固定沸騰冷卻容器71，但也可以設(shè)成在半導(dǎo)體芯片32a的兩面固定沸騰冷卻容器71的兩面沸騰冷卻機(jī)構(gòu)。這樣一來(lái)，可以進(jìn)一步冷卻半導(dǎo)體芯片32a。另外，將相可變介質(zhì)設(shè)為氯氟烴替代物，但也可以設(shè)為水等。
另外，在上述的實(shí)施例中，與燃料電池用流路41a并聯(lián)地設(shè)置發(fā)熱機(jī)器用流路41b，在該發(fā)熱機(jī)器用流路41b上配置發(fā)熱機(jī)器組13，但也可以不設(shè)置發(fā)熱機(jī)器用流路41b，而在燃料電池用流路41a相對(duì)于冷卻水串聯(lián)地配置燃料電池組20以及發(fā)熱機(jī)器組13。這樣一來(lái)，可以使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單化地進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)的冷卻。此時(shí)，發(fā)熱機(jī)器組13，可以根據(jù)發(fā)熱機(jī)器的工作允許溫度而配置在冷卻水流路41上，也可以根據(jù)發(fā)熱機(jī)器的散熱量而配置在冷卻水流路41上。
進(jìn)而，在上述的實(shí)施例中，與燃料電池用流路41a并聯(lián)地設(shè)置1個(gè)發(fā)熱機(jī)器用流路41b，在該發(fā)熱機(jī)器用流路41b上，在冷卻水的流通方向上串聯(lián)配置多個(gè)發(fā)熱機(jī)器，但也可以與燃料電池用流路41a并聯(lián)地設(shè)置多個(gè)發(fā)熱機(jī)器用流路41b，在各個(gè)流路上單獨(dú)地配置發(fā)熱機(jī)器。這樣一來(lái)，與在冷卻水的流通方向上串聯(lián)配置多個(gè)發(fā)熱機(jī)器的情況相比，一方的發(fā)熱機(jī)器不會(huì)使要流通過(guò)另一方的發(fā)熱機(jī)器的冷卻水變熱，所以容易對(duì)發(fā)熱機(jī)器組的冷卻水分別進(jìn)行冷卻。另外，雖然在多個(gè)發(fā)熱機(jī)器用流路41b上單獨(dú)地配置發(fā)熱機(jī)器，但也可以考慮發(fā)熱機(jī)器的散熱量和工作允許溫度，適當(dāng)選擇發(fā)熱機(jī)器，并單獨(dú)或串聯(lián)地將其配置在各發(fā)熱機(jī)器用流路上。
另外，在上述的實(shí)施例中，在發(fā)熱機(jī)器用流路41b上，從發(fā)熱機(jī)器組13中散熱量較小的發(fā)熱機(jī)器開始按順序在冷卻水的流通方向上串聯(lián)配置，但也可以在發(fā)熱機(jī)器用流路41b上，從發(fā)熱機(jī)器組13中工作允許溫度較低的發(fā)熱機(jī)器開始按順序在冷卻水的流通方向上串聯(lián)配置。具體地說(shuō)，在發(fā)熱機(jī)器組13的工作允許溫度為熱交換器27＜逆變器部32＜空氣供給器26＜驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的順序時(shí)，也可以從發(fā)熱機(jī)器用流路41b的上游到下游，按照熱交換器27、逆變器部32、空氣供給器26以及驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35的順序配置。這樣一來(lái)，由于從工作允許溫度較低的發(fā)熱機(jī)器開始先冷卻，所以容易將發(fā)熱機(jī)器組13維持在工作允許溫度的范圍內(nèi)?；蛘?，考慮發(fā)熱機(jī)器組13的工作允許溫度以及散熱量，將發(fā)熱機(jī)器的下游的冷卻水的溫度上升抑制得比較小，而且以可以將發(fā)熱機(jī)器冷卻到發(fā)熱機(jī)器的工作允許溫度內(nèi)的方式適當(dāng)確定，將發(fā)熱機(jī)器組13從上游到下游配置在發(fā)熱機(jī)器用流路41b上。這樣，也很容易充分冷卻發(fā)熱機(jī)器組13，從而將其維持在工作允許溫度的范圍內(nèi)。另外，在本實(shí)施例中，即使考慮工作允許溫度以及散熱量，結(jié)果也是基于實(shí)施例中所采用的散熱量的配置順序。
而且，在上述的實(shí)施例中，在發(fā)熱機(jī)器組13中包括PCU30的逆變器部32、空氣供給器26、熱交換器27以及驅(qū)動(dòng)用電機(jī)35，但只要是由于工作而發(fā)熱的機(jī)器即可，例如也可以包括蓄電裝置34、氫氣泵24等，或者也可以包括DC-DC轉(zhuǎn)換器、使蓄電裝置的電壓升壓的升壓轉(zhuǎn)換器(變壓器)等。
另外，在上述的實(shí)施例中，將冷卻裝置12應(yīng)用于安裝有燃料電池的車輛10(汽車)，但并不特別限定于此，也可以應(yīng)用于火車、船舶以及飛機(jī)等之中，或者也可以應(yīng)用于住宅、發(fā)電站等的發(fā)電系統(tǒng)之中。
本發(fā)明以2004年6月10日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)2004-172697號(hào)為優(yōu)先權(quán)主張的基礎(chǔ)，包括其所有的內(nèi)容。
本發(fā)明可以利用于使用燃料電池的各種工業(yè)，例如汽車、火車、船舶、飛機(jī)等車輛相關(guān)工業(yè)，以及采用組裝有燃料電池的熱電同時(shí)供給系統(tǒng)(熱電聯(lián)產(chǎn))的住宅·發(fā)電工業(yè)、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)等精密機(jī)器相關(guān)工業(yè)等。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池用冷卻裝置，其特征在于包括通過(guò)燃料氣體與氧化氣體的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池；與上述燃料電池分開、工作時(shí)發(fā)熱的發(fā)熱機(jī)器組；形成為制冷劑循環(huán)而對(duì)上述燃料電池以及上述發(fā)熱機(jī)器組進(jìn)行冷卻的制冷劑流路；和連接于上述制冷劑流路、散發(fā)上述制冷劑的熱量的散熱器。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，包括多個(gè)發(fā)熱機(jī)器；在上述制冷劑流路上，根據(jù)各自的工作允許溫度配置有上述燃料電池以及上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，在上述制冷劑流路上，至少將上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器從工作允許溫度較低的發(fā)熱機(jī)器開始按順序串聯(lián)配置在制冷劑的流通方向上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，包括多個(gè)發(fā)熱機(jī)器；在上述制冷劑流路上，根據(jù)各自的發(fā)熱量配置有上述燃料電池以及上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器。
5.如權(quán)利要求4所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，在上述制冷劑流路上，至少將上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器從散熱量較小的發(fā)熱機(jī)器開始按順序串聯(lián)配置在制冷劑的流通方向上。
6.如權(quán)利要求1～5中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，在上述制冷劑流路上，形成有制冷劑從上述散熱器經(jīng)由上述燃料電池向上述散熱器循環(huán)的燃料電池用流路，和與該燃料電池用流路并聯(lián)設(shè)置、制冷劑從上述散熱器經(jīng)由上述發(fā)熱機(jī)器組向上述散熱器循環(huán)的1個(gè)或以上的發(fā)熱機(jī)器用流路。
7.如權(quán)利要求6所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，包括多個(gè)發(fā)熱機(jī)器；在上述發(fā)熱機(jī)器用流路上，上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器從工作允許溫度較低的發(fā)熱機(jī)器開始按順序串聯(lián)配置在制冷劑的流通方向上。
8.如權(quán)利要求6或7所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，包括多個(gè)發(fā)熱機(jī)器；在上述發(fā)熱機(jī)器用流路上，上述多個(gè)發(fā)熱機(jī)器從散熱量較小的發(fā)熱機(jī)器開始按順序串聯(lián)配置在制冷劑的流通方向上。
9.如權(quán)利要求1～8中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，包括通過(guò)半導(dǎo)體芯片對(duì)由上述燃料電池所發(fā)出的電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換的電力轉(zhuǎn)換器。
10.如權(quán)利要求9所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，上述電力轉(zhuǎn)換器具備兩面冷卻機(jī)構(gòu)，該兩面冷卻機(jī)構(gòu)通過(guò)上述制冷劑從上述半導(dǎo)體芯片的兩面直接或間接地奪取熱量，進(jìn)行上述半導(dǎo)體芯片的冷卻。
11.如權(quán)利要求9或10所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，上述電力轉(zhuǎn)換器具備沸騰冷卻機(jī)構(gòu)，該沸騰冷卻機(jī)構(gòu)通過(guò)相可變介質(zhì)氣化，從上述半導(dǎo)體芯片奪取熱量，并通過(guò)上述制冷劑從該氣化了的相可變介質(zhì)奪取熱量，進(jìn)行上述半導(dǎo)體芯片的冷卻。
12.如權(quán)利要求1～11中的任意一項(xiàng)所述所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，包括向上述燃料電池提供上述氧化氣體的氧化氣體供給器。
13.如權(quán)利要求12所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，上述氧化氣體供給器具備熱交換器，該熱交換器通過(guò)上述制冷劑從上述氧化氣體奪取熱量，進(jìn)行上述氧化氣體的冷卻。
14.如權(quán)利要求13所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，上述熱交換器中，上述制冷劑與上述氧化氣體多次熱交換，從而進(jìn)行上述氧化氣體的冷卻。
15.如權(quán)利要求1～14中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，在上述發(fā)熱機(jī)器組中，包括產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)用電機(jī)。
16.如權(quán)利要求15所述的燃料電池用冷卻裝置，其特征在于，上述驅(qū)動(dòng)用電機(jī)具備對(duì)該驅(qū)動(dòng)用電機(jī)的內(nèi)部進(jìn)行油冷的油冷機(jī)構(gòu)。
17.一種車輛，其中，安裝有如權(quán)利要求1～16中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池用冷卻裝置。
全文摘要
在連接在散熱器(40)上的冷卻水流路(41)上，形成有冷卻水從散熱器(40)經(jīng)由燃料電池組(20)向散熱器(40)循環(huán)的燃料電池用流路(41a)，和與燃料電池用流路(41a)并聯(lián)設(shè)置、冷卻水從散熱器(40)經(jīng)由發(fā)熱機(jī)器組(13)(PCU(30)的逆變器部(32)、空氣供給器(26)、熱交換器(27)以及驅(qū)動(dòng)用電機(jī)(35))向散熱器(40)循環(huán)的發(fā)熱機(jī)器用流路(41b)。在該發(fā)熱機(jī)器用流路(41b)上，從散熱量較小的發(fā)熱機(jī)器組(13)開始按順序在冷卻水的流通方向上串聯(lián)配置。在逆變器部(32)上設(shè)有兩面冷卻機(jī)構(gòu)，在熱交換器(27)上設(shè)有空氣冷卻機(jī)構(gòu)，在驅(qū)動(dòng)用電機(jī)(35)上設(shè)有油冷機(jī)構(gòu)，即使用溫度比通常高的冷卻水進(jìn)行冷卻，也可以確保穩(wěn)定的工作。
文檔編號(hào)F28F3/12GK1965434SQ200580018519
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者星潤(rùn) 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社