JP2002117876A - 燃料電池の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却液流路に介設されたイオン交換器の寿命
を低下することなく燃料電池の暖機を的確に促進する。 【解決手段】 １次冷却液は、１次冷却液流路１２によ
り燃料電池１と１次熱交換器１１との間を循環し、１次
冷却液流路１２に介設されたイオン交換器２２によりイ
オンが吸着される。一方、２次冷却液は、通常、２次冷
却液流路１６により１次熱交換器１１と２次熱交換器１
５との間を循環し、１次冷却液と熱交換した後、大気と
熱交換する。そして、燃料電池１の冷態時には、２次冷
却液は２次熱交換器１５をバイパスして２次熱交換器バ
イパス流路１６Ａを循環し、２次冷却液流路１６に介設
されたヒータ２４により加熱される。その結果、１次冷
却液は、加熱された２次冷却液と熱交換して加熱され、
燃料電池１の暖機を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素と酸素の化学
反応により発電する燃料電池の冷却装置に関し、詳しく
は、燃料電池の暖機促進機能を有する燃料電池の冷却装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、従来のエンジンに替えて走行用モ
ータを搭載する各種の電気自動車が開発されている。こ
の種の電気自動車の一つとして、例えばＰＥＭＦＣ（Pr
oton Exchange Membrane Fuel Cell）と略称される水素
イオン交換膜型燃料電池（以下、ＰＥＭ型燃料電池とい
う。）を走行用モータの電源として搭載する燃料電池自
動車の開発が急速に進められている。

【０００３】前記ＰＥＭ型燃料電池は、発電単位である
セルを多数積層した構造のスタックとして構成されてお
り、各セルは、水素供給路を有するアノード側セパレー
タと酸素供給路を有するカソード側セパレータとの間に
ＭＥＡ（Membrane ElectrodeAssembly）と略称される膜
・電極接合体を挟み込んだ構造を有している。このＭＥ
Ａは、ＰＥＭ（Proton Exchange Membrane）と略称され
る固体高分子材料の水素イオン交換膜の片面にアノード
側電極触媒層およびガス拡散層が順次積層され、前記Ｐ
ＥＭ（水素イオン交換膜）の他の片面にカソード側電極
触媒層およびガス拡散層が順次積層されて構成されてい
る。

【０００４】この種のＰＥＭ型燃料電池では、水素ガス
が前記水素供給路をアノード入口側からアノード出口側
へ向って流通し、酸素を含む加湿された空気が前記酸素
供給路をカソード入口側からカソード出口側へ向って流
通すると、各セルのアノード側から水素イオンが湿潤状
態のＭＥＡのＰＥＭ（水素イオン交換膜）を透過してカ
ソード側へ移動することにより、各セルが１Ｖ程度の起
電力を発生し、全体として６０ｋＷ程度の出力が得られ
る。この場合、ＰＥＭ型燃料電池は、例えば７０〜８０
℃程度の温度環境において最も安定した出力状態が得ら
れる。そこで、このような発電メカニズムを有するＰＥ
Ｍ型燃料電池には、加湿された空気を過給機等によりカ
ソード入口側へ圧送する空気供給系、水素ガスをイジェ
クタによりアノード入口側へ供給する水素ガス供給系、
適温範囲に維持するために冷却液を循環させる冷却系な
どが付設されて燃料電池システムが構成されている。

【０００５】ここで、前記燃料電池システムの冷却系
は、一般に、気液式の熱交換器であるラジエータと燃料
電池との間に冷却液が循環する冷却液流路を設けて構成
される。この場合、燃料電池の液絡現象を防止するた
め、冷却液としては導電性の無い、すなわちイオン分の
無い冷却液を使用している。また、燃料電池システムの
運転に伴って冷却液に発生するイオンを吸収するため、
前記冷却液流路には、通常、イオン交換器が設けられて
いる。

【０００６】一方、燃料電池の冷態時にこれを暖機する
ため、前記冷却液流路には、ラジエータを迂回して冷却
液を循環させるバイパス流路と、このバイパス流路を冷
却液の温度に応じて切り換えるサーモスタットバルブ
（温調器）とが設けられている。そして、この種の燃料
電池システムの冷却系においては、燃料電池の暖機を促
進するため、前記冷却液流路に電気ヒータを介設して冷
却液を加熱することも行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池の
暖機を促進するために冷却液を電気ヒータによって加熱
すると、冷却液は電気ヒータの表面に接触する部分が局
所的に高温化する。この場合、冷却液としては導電性の
無いエチレングリコール系の水溶液を使用しているが、
この水溶液も局部的に高温化すると熱分解してイオンを
発生する。このため、冷却液流路に設けられたイオン交
換器は、前記水溶液の熱分解により発生するイオンを吸
着するために負担が増大し、その寿命が低下するという
問題が発生する。

【０００８】そこで、本発明は、冷却液流路に介設され
たイオン交換器の寿命を低下することなく燃料電池の暖
機を的確に促進することができる燃料電池の冷却装置を
提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する手
段として、本発明に係る燃料電池の冷却装置は、燃料電
池と液液式の１次熱交換器との間で１次冷却液を循環可
能とさせる１次冷却液流路と、前記１次熱交換器と気液
式の２次熱交換器との間で２次冷却液を循環可能とさせ
る２次冷却液流路とを備え、前記１次冷却液流路には、
１次冷却液中の溶出イオンを吸着するイオン交換器を設
け、前記２次冷却液流路には、燃料電池の冷態時に２次
冷却液を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする。

【００１０】本発明に係る燃料電池の冷却装置では、１
次冷却液が１次冷却液流路により燃料電池と１次熱交換
器との間を循環し、１次冷却液流路に介設されたイオン
交換器により１次冷却液中のイオンが吸着される。一
方、２次冷却液は、通常、２次冷却液流路により１次熱
交換器と２次熱交換器との間を循環し、１次冷却液と熱
交換した後、大気と熱交換する。そして、燃料電池の冷
態時には、２次冷却液が加熱手段により加熱されるた
め、１次冷却液は、加熱された２次冷却液と熱交換して
加熱され、燃料電池の暖機を促進する。

【００１１】本発明の燃料電池の冷却装置において、前
記２次冷却液流路が温調器により開閉される２次熱交換
器バイパス流路を備えていると、燃料電池の冷態時に
は、２次冷却液が２次熱交換器バイパス流路により２次
熱交換器を迂回して循環する。このため、加熱手段によ
り加熱された２次冷却液が保温され、燃料電池の暖機が
一層促進される。

【００１２】また、前記加熱手段が１次冷却液流路の１
次冷却液または２次冷却液流路の２次冷却液の温度に応
じてオン・オフ制御される電気ヒータであると、燃料電
池の暖機を的確に制御できるので好ましい。

【００１３】なお、前記燃料電池は、通常、固体高分子
型燃料電池に属するＰＥＭ型燃料電池であるが、他の型
式の燃料電池であってもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る燃料電池の冷却装置の実施の形態を説明する。参照す
る図面において、図１は一実施形態に係る燃料電池の冷
却装置を備えた燃料電池システムの構成図である。

【００１５】一実施形態に係る燃料電池の冷却装置を備
えた燃料電池システムは、図１に示すように、燃料電池
（ＦＣ）１に空気供給系２、空気排出系３、水素供給系
４および冷却系５が付設された燃料電池システムであっ
て、燃料電池自動車に走行用モータ（ＥＶＭ）６の駆動
電源として搭載される。

【００１６】前記燃料電池１は、発電単位であるセルが
多数積層された構造のＰＥＭ型燃料電池であり、例えば
７０〜８０℃程度の温度環境において、最も安定した出
力状態が得られる。この燃料電池１は、出力電流制御装
置（ＤＣ／ＤＣ）７を介してバッテリ８および駆動ユニ
ット（ＰＤＵ）９に給電するように回路構成されてい
る。そして、この駆動ユニット９が少なくとも前記走行
用モータ６を駆動制御するように回路構成されている。
なお、図示を省略したが、この燃料電池１は、燃料電池
自動車の客室の床下に配設された燃料電池ボックス内に
収容されている。

【００１７】前記空気供給系２は、燃料電池１のカソー
ド入口側に空気（酸素）を供給する。このため、空気供
給系２には、その上流側から下流側へ向かって消音器２
Ａ、エアフィルタ（Ａ／Ｆ）２Ｂ、過給機（Ｓ／Ｃ）２
Ｃ、インタークーラ２Ｄが配設されている。前記過給機
２Ｃの駆動モータ２Ｅは、前記駆動ユニット９により駆
動制御されるように回路構成されている。なお、前記空
気排出系３は燃料電池１のカソード出口側から空気と共
に反応水を排出する。

【００１８】前記水素供給系４は、燃料電池１のアノー
ド側に水素ガスを循環供給する。このため、水素供給系
４には、その上流側から下流側へ向かって水素タンク４
Ａ、制御弁４Ｂ、イジェクタ４Ｃが配設されており、燃
料電池１から回収された水素ガスが前記イジェクタ４Ｃ
に還流されるように構成されている。

【００１９】ここで、一実施形態の燃料電池の冷却装置
を構成する前記冷却系５は、燃料電池１を直接的に冷却
可能な１次冷却系として、１次温調器１０の流路切換状
態に応じて液液式の１次熱交換器１１またはこれを迂回
する１次熱交換器バイパス流路１２Ａと燃料電池１との
間で１次冷却液を１次循環ポンプ１３により循環させる
１次冷却液流路１２を備えている。また、前記冷却系５
は、燃料電池１を間接的に冷却可能な２次冷却系とし
て、２次温調器１４の流路切換状態に応じて気液式の２
次熱交換器１５またはこれを迂回する２次熱交換器バイ
パス流路１６Ａと前記１次熱交換器１１との間で２次冷
却液を２次循環ポンプ１７により循環させる２次冷却液
流路１６を備えている。

【００２０】前記１次冷却液流路１２側の１次温調器１
０は、１次熱交換器１１の１次冷却液出口側から燃料電
池１の入口側へ向かう１次冷却液流路１２の循環往路１
２Ｂと前記１次熱交換器バイパス流路１２Ａとの合流点
に介設されたサーモスタットバルブからなる。この１次
温調器１０は、１次冷却液の温度が少なくとも７０℃未
満では、前記１次熱交換器バイパス流路１２Ａを前記循
環往路１２Ｂの下流側に連通させ、１次冷却液の温度が
例えば８０℃に達すると、前記循環往路１２Ｂの上流側
と下流側とを連通させる。

【００２１】一方、前記２次冷却液流路１６側の２次温
調器１４は、２次熱交換器１５の出口側から１次熱交換
器１１の２次冷却液入口側へ向かう２次冷却液流路１６
の循環往路１６Ｂと前記２次熱交換器バイパス流路１６
Ａとの合流点に介設されたサーモスタットバルブからな
る。この２次温調器１４は、２次冷却液の温度が少なく
とも５５℃未満では、前記２次熱交換器バイパス流路１
６Ａを前記循環往路１６Ｂの下流側に連通させ、２次冷
却液の温度が例えば６５℃に達すると、前記循環往路１
６Ｂの上流側と下流側とを連通させる。

【００２２】前記１次熱交換器１１は、１次冷却液流路
１２の１次冷却液と２次冷却液流路１６の２次冷却液と
の間で熱交換させる液液式の熱交換器であり、前記１次
冷却液を図１の右向きに流通させ、前記２次冷却液を図
１の左向きに流通させる。一方、前記２次熱交換器１５
は、電動冷却ファン１８が付設された空冷式、すなわ
ち、外気と２次冷却液との間で熱交換させる気液式の熱
交換器であり、２次冷却液流路１６を循環する２次冷却
液を車両の走行風または電動冷却ファン１８の送風によ
って冷却する。

【００２３】前記１次冷却液流路１２は、燃料電池１の
出口側から温度センサ（Ｓ）１９、前記１次循環ポンプ
１３を経由して１次熱交換器１１の１次冷却液入口側へ
向かう循環復路１２Ｃを備えている。この循環復路１２
Ｃの１次循環ポンプ１３より下流側からは、前記１次熱
交換器バイパス流路１２Ａが分岐している。一方、前記
２次冷却液流路１６は、１次熱交換器１１の２次冷却液
出口側から前記空気供給系２のインタークーラ２Ｄ、切
換弁２０、車室暖房用のヒータコア２１を経由して２次
熱交換器１５の入口側へ向かう循環復路１６Ｃを備えて
いる。この循環復路１６Ｃには、前記切換弁２０からヒ
ータコア２１を迂回してその下流側に連通するヒータコ
アバイパス流路１６Ｄが設けられている。

【００２４】前記１次冷却液流路１２および２次冷却液
流路１６は、燃料電池１の液絡現象を防止するため、絶
縁性が高くイオンの溶出し難い配管材、例えばステンレ
ス鋼管、合成樹脂管などで構成されている。また、１次
冷却液流路１２を流通する１次冷却液および２次冷却液
流路１６を流通する２次冷却液としては、導電率が低く
維持された純水またはエチレングリコール系の水溶液が
使用される。なお、前記２次冷却液としては、導電率を
考慮する必要がないので、ＬＬＣ（Long LifeCoolant）
と略称される一般的な不凍液を使用することもできる。

【００２５】前記１次循環ポンプ１３および２次循環ポ
ンプ１７は、前記駆動ユニット９により作動が制御され
る図示しない駆動モータによりそれぞれ回転駆動され
る。１次循環ポンプ１３は、前記１次冷却液流路１２に
おける１次熱交換器バイパス流路１２Ａの分岐点より上
流側の循環復路１２Ｃに配設され、２次循環ポンプ１７
は、前記２次冷却液流路１６における２次温調器１４よ
り下流側の循環往路１６Ｂに配設されている。これら１
次循環ポンプ１３および２次循環ポンプ１７の流量比
は、例えば１次熱交換器１１における１次冷却液入口側
での１次冷却液の温度が８０℃、１次冷却液出口側での
１次冷却液の温度が７０℃、２次熱交換器１５における
入口側での２次冷却液の温度が６５℃、出口側での２次
冷却液の温度が５５℃となるように設定される。

【００２６】一実施形態の燃料電池の冷却装置におい
て、前記１次冷却液流路１２には、１次冷却液中の溶出
イオンを吸着するイオン交換器２２と、前記１次温調器
１０を迂回して１次冷却液を１次熱交換器１１と燃料電
池１との間で循環可能とさせる１次温調器バイパス流路
１２Ｅと、この１次温調器バイパス流路１２Ｅに介設さ
れて燃料電池１の冷態時に開かれる開閉弁２３とが設け
られている。

【００２７】前記イオン交換器２２は、例えばイオン交
換樹脂を内蔵したコンパクトな構造を有し、１次冷却液
流路１２の循環往路１２Ｂと循環復路１２Ｃとの間を連
通する連通路１２Ｄに介設されている。また、前記１次
温調器バイパス流路１２Ｅは、前記１次熱交換器１１の
１次冷却液出口側と１次温調器１０の下流側の循環往路
１２Ｂとの間に設けられている。さらに、前記開閉弁２
３は、前記１次温調器１０と同様のサーモスタットバル
ブからなり、１次冷却液の温度が少なくとも７０℃未満
では、１次温調器バイパス流路１２Ｅを開き、１次冷却
液の温度が７０℃に達すると、１次温調器バイパス流路
１２Ｅを閉じるように構成されている。

【００２８】また、一実施形態の燃料電池の冷却装置に
おいて、前記２次冷却液流路１６には、燃料電池１の冷
態時に２次冷却液を加熱するヒータ２４が暖機促進用の
加熱手段として設けられている。このヒータ２４は、２
次冷却液流路１６の管路に設けられた適宜のボス部にネ
ジ込み装着可能な構造を有し、前記１次熱交換器１１の
直上流側に配置して循環往路１６Ｂに介設されている。
このヒータ２４は、前記１次冷却液流路１２の循環復路
１２Ｃに介設された温度センサ１９の検出信号によりオ
ン・オフ制御される電気ヒータであり、例えば温度セン
サ１９の検出温度が７５℃未満ではオンして２次冷却液
を加熱し、温度センサ１９の検出温度が７５℃に達する
とオフして２次冷却液の加熱を停止する。

【００２９】以上のように構成された一実施形態の燃料
電池の冷却装置においては、前記駆動ユニット（ＰＤ
Ｕ）９が図示しない駆動モータを起動することにより、
１次冷却系の１次循環ポンプ１３および２次冷却系の２
次循環ポンプ１７がそれぞれ作動を開始する。そして、
１次冷却液および２次冷却液がそれぞれ１次冷却液流路
１２および２次冷却液流路１６を所定の流量比で循環す
る。

【００３０】その際、燃料電池（ＦＣ）１の冷態時に
は、１次冷却液流路１２を循環する１次冷却液の温度が
７０℃未満であるため、１次温調器１０は１次熱交換器
バイパス流路１２Ａを循環往路１２Ｂの下流側に連通
し、開閉弁２３は１次温調器バイパス流路１２Ｅを開い
ている。このため、１次冷却液流路１２の低温の１次冷
却液は、１次循環ポンプ１３から循環復路１２Ｃ、１次
熱交換器１１、１次温調器バイパス流路１２Ｅ、循環往
路１２Ｂ、燃料電池１、循環復路１２Ｃを経由して１次
循環ポンプ１３へと循環する。

【００３１】一方、燃料電池１の冷態時には、２次冷却
液流路１６を循環する２次冷却液の温度が５５℃未満で
あるため、２次温調器１４は２次熱交換器バイパス流路
１６Ａを循環往路１６Ｂの下流側に連通している。この
ため、２次冷却液流路１６の２次冷却液は、２次循環ポ
ンプ１７から循環往路１６Ｂ、ヒータ２４、１次熱交換
器１１、循環復路１６Ｃ、インタークーラ２Ｄ、切換弁
２０、ヒータコアバイパス流路１６Ｄ、循環復路１６
Ｃ、２次熱交換器バイパス流路１６Ａ、２次温調器１
４、循環往路１６Ｂを経由して２次循環ポンプ１７へと
循環する。

【００３２】ここで、燃料電池１の冷態時には、１次冷
却液流路１２の循環復路１２Ｃに介設された温度センサ
１９の検出温度に基づき、２次冷却液流路１６の循環往
路１６Ｂに介設されたヒータ２４がオンして発熱し、２
次冷却液を１次熱交換器１１の２次冷却液入口側で加熱
する。このため、１次冷却液流路１２側の低温の１次冷
却液と、２次冷却液流路１６側のヒータ２４により加熱
された高温の２次冷却液とが１次熱交換器１１を介して
熱交換するのであり、１次冷却液は迅速に昇温して燃料
電池１の暖機を促進する。また、２次冷却液流路１６の
２次冷却液は、ヒータ２４による加熱に加えてインター
クーラ２Ｄを冷却する過程で吸熱するため、迅速に高温
化するのであり、１次熱交換器１１を介して１次冷却液
をより迅速に昇温させて燃料電池１の暖機を一層促進さ
せることができる。

【００３３】燃料電池１の暖機が完了し、１次冷却液流
路１２の１次温調器バイパス流路１２Ｅを流通する１次
冷却液の温度が例えば７０℃に達すると、開閉弁２３が
１次温調器バイパス流路１２Ｅを閉じる。このとき、１
次温調器１０は１次熱交換器バイパス流路１２Ａを循環
往路１２Ｂの下流側に連通したままである。このため、
１次冷却液流路１２の１次冷却液は、１次循環ポンプ１
３から循環復路１２Ｃ、１次熱交換器バイパス流路１２
Ａ、１次温調器１０、循環往路１２Ｂ、燃料電池１、循
環復路１２Ｃを経由して１次循環ポンプ１３へと循環す
る。こうして、１次冷却液は、燃料電池１を冷却する過
程で吸熱し、徐々に温度上昇する。

【００３４】また、燃料電池１の暖機が完了した状態に
おいて、１次冷却液流路１２の循環復路１２Ｃを流通す
る１次冷却液の温度が例えば７５℃に達すると、温度セ
ンサ１９の検出温度に基づき、２次冷却液流路１６側の
前記ヒータ２４がオフして２次冷却液の加熱を停止す
る。しかしながら、２次冷却液流路１６を循環する２次
冷却液の温度が５５℃未満のときは、２次冷却液流路１
６の２次温調器１４は２次熱交換器バイパス流路１６Ａ
を循環往路１６Ｂの下流側に連通したままである。この
ため、２次冷却液流路１６の２次冷却液は、燃料電池１
の冷態時と同様に循環して保温される。

【００３５】ここで、燃料電池１の暖機完了後、１次冷
却液流路１２の１次温調器１０を流通する１次冷却液の
温度が設定温度である例えば８０℃を超えると、１次温
調器１０が循環往路１２Ｂの上流側と下流側とを連通す
る。このため、１次冷却液は、１次循環ポンプ１３から
循環復路１２Ｃ、１次熱交換器１１、循環往路１２Ｂ、
１次温調器１０、循環往路１２Ｂ、燃料電池１、循環復
路１２Ｃを経由して１次循環ポンプ１３へと循環する。

【００３６】一方、燃料電池１の暖機完了後、２次冷却
液流路１６の２次温調器１４を流通する２次冷却液の温
度が設定温度である例えば６５℃を超えると、２次温調
器１４が循環往路１６Ｂの上流側と下流側とを連通す
る。このため、２次冷却液は、２次循環ポンプ１７から
循環往路１６Ｂ、ヒータ２４、１次熱交換器１１、循環
復路１６Ｃ、インタークーラ２Ｄ、切換弁２０、ヒータ
コアバイパス流路１６Ｄ、循環復路１６Ｃ、２次熱交換
器１５、循環往路１６Ｂ、２次温調器１４、循環往路１
６Ｂを経由して２次循環ポンプ１７へと循環する。

【００３７】従って、この場合、燃料電池１を冷却して
吸熱した１次冷却液と、２次熱交換器１５により放熱し
て冷却された２次冷却液とが１次熱交換器１１を介して
熱交換するようになり、１次冷却液は２次冷却液によっ
て冷却される。その結果、１次冷却液の温度は、１次熱
交換器１１の１次冷却液入口側で８０℃程度に維持さ
れ、１次熱交換器１１の１次冷却液出口側では７０℃程
度に冷却されるのであり、その循環により燃料電池１を
継続的に冷却する。

【００３８】一実施形態の燃料電池の冷却装置において
は、燃料電池１の液絡防止用のイオン交換器２２が１次
冷却液中の溶出イオンを吸着するように１次冷却液流路
１２側に配設され、燃料電池１の暖機促進用のヒータ２
４が２次冷却液を加熱するように２次冷却液流路１６側
に配設されているため、ヒータ２４の発熱によって１次
冷却液が局所的に高温化することがない。従って、１次
冷却液としてエチレングリコール系の水溶液を使用して
も、この水溶液がヒータ２４により熱分解してイオンを
溶出することはなく、イオン交換器２２の寿命を低下さ
せることがない。

【００３９】また、前記２次冷却液流路１６が燃料電池
システムの空気供給系２を構成するインタークーラ２Ｄ
から吸熱するように構成されているため、前記ヒータ２
４による加熱に加えてインタークーラ２Ｄからの吸熱に
より２次冷却液を迅速に昇温させることができ、燃料電
池１の暖機を一層促進させることができる。

【００４０】なお、一実施形態の燃料電池の冷却装置に
おいては、２次熱交換器１５の熱容量および２次循環ポ
ンプ１７の流量を増大させることにより、前記過給機
（Ｓ／Ｃ）２Ｃの駆動モータ２Ｅ、走行用モータ（ＥＶ
Ｍ）６、駆動ユニット（ＰＤＵ）９等を２次冷却液によ
って冷却することもできる。この場合、２次冷却液流路
１６における２次循環ポンプ１７の下流側の循環往路１
６Ｂと、例えばインタークーラ２Ｄの下流側の循環復路
１６Ｃとの間に二点鎖線で示すような冷却流路１６Ｅを
設ける。そして、前記駆動モータ２Ｅ、走行用モータ
６、駆動ユニット９にそれぞれ設けられた各ウォータジ
ャケット（図示省略）に前記冷却流路１６Ｅを介して２
次冷却液を流通させる。

【００４１】本発明に係る燃料電池の冷却装置におい
て、燃料電池の冷態時に２次冷却液を加熱する加熱手段
としては、前記実施形態のヒータ２４やインタークーラ
２Ｄに限らず、他の熱源を使用することもできる。例え
ば、燃料電池システムの水素供給系４の水素ガスの一部
を適宜の燃焼器により燃焼させ、その燃焼熱により２次
冷却液を加熱するように構成してもよい。燃料電池シス
テムがメタノールと水の混合液を原燃料として水素を生
成する改質器を備えている場合には、前記メタノールを
適宜の燃焼器により燃焼させ、その燃焼熱により２次冷
却液を加熱するように構成してもよい。

【００４２】また、燃料電池システムが水素吸蔵合金を
備えている場合には、水素ガスの吸蔵・放出に伴う発
熱、吸熱反応により発生する反応熱を熱源として２次冷
却液を加熱するように構成してもよい。この場合、前記
反応熱を蓄熱する適宜の蓄熱手段を設け、この蓄熱手段
により必要時に２次冷却液を加熱するように構成しても
よい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る燃料
電池の冷却装置では、１次冷却液が１次冷却液流路によ
り燃料電池と１次熱交換器との間を循環し、１次冷却液
流路に介設されたイオン交換器により１次冷却液中のイ
オンが吸着される。一方、２次冷却液は、通常、２次冷
却液流路により１次熱交換器と２次熱交換器との間を循
環し、１次冷却液と熱交換した後、大気と熱交換する。
そして、燃料電池の冷態時には、２次冷却液が加熱手段
により加熱されるため、１次冷却液は、加熱された２次
冷却液と熱交換して加熱される。すなわち、本発明の燃
料電池の冷却装置によれば、燃料電池の冷態時におい
て、低温の１次冷却液と加熱手段により加熱された高温
の２次冷却液とが１次熱交換器を介して熱交換されるの
であり、１次冷却液を迅速に昇温して燃料電池の暖機を
促進することができる。

【００４４】また、本発明の燃料電池の冷却装置におい
ては、燃料電池の液絡現象防止用のイオン交換器が１次
冷却液中のイオンを吸着するように１次冷却液流路側に
配設され、燃料電池の暖機促進用の加熱手段が２次冷却
液を加熱するように２次冷却液流路側に配設されている
ため、加熱手段によって１次冷却液が局所的に高温化す
ることがない。従って、本発明の燃料電池の冷却装置に
よれば、１次冷却液としてエチレングリコール系の水溶
液を使用しても、この水溶液が加熱手段により熱分解し
てイオンを発生することがなく、イオン交換器の寿命を
低下させることがない。

【００４５】本発明の燃料電池の冷却装置において、前
記２次冷却液流路が温調器により開閉される２次熱交換
器バイパス流路を備えている場合、燃料電池の冷態時に
は、２次冷却液が２次熱交換器バイパス流路により２次
熱交換器を迂回して循環する。このため、加熱手段によ
り加熱された２次冷却液を保温することができ、燃料電
池の暖機を一層促進することができる。

【００４６】また、本発明の燃料電池の冷却装置によれ
ば、燃料電池を冷却する１次冷却液の温度より２次冷却
液の温度を低く管理することが可能であるため、燃料電
池自動車用の走行モータやその駆動ユニット等を２次冷
却液よって冷却することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池の冷却装置
を備えた燃料電池システムの構成図である。

【符号の説明】

１ ：燃料電池 ５ ：冷却系 １０ ：１次温調器 １１ ：１次熱交換器 １２ ：１次冷却液流路 １２Ａ：１次熱交換器バイパス流路 １２Ｂ：１次温調器バイパス流路 １４ ：２次温調器 １５ ：２次熱交換器 １６ ：２次冷却液流路 ２２ ：イオン交換器 ２４ ：ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今関 光晴 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H027 AA06 CC06 KK48 MM16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料電池と液液式の１次熱交換器との間
   で１次冷却液を循環可能とさせる１次冷却液流路と、前
   記１次熱交換器と気液式の２次熱交換器との間で２次冷
   却液を循環可能とさせる２次冷却液流路とを備え、前記
   １次冷却液流路には、１次冷却液中の溶出イオンを吸着
   するイオン交換器を設け、前記２次冷却液流路には、燃
   料電池の冷態時に２次冷却液を加熱する加熱手段を設け
   たことを特徴とする燃料電池の冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された燃料電池の冷却装
   置であって、前記２次冷却液流路は、温調器により開閉
   される２次熱交換器バイパス流路を備えていることを特
   徴とする燃料電池の冷却装置。