JP2008080995A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】第１熱交換器の空気流れ下流に第２熱交換器を配置した冷却システムであって、第１熱交換器に、第１熱交換器を通過した空気の温度が第２熱交換器で冷却される第２流体よりも高くなる高温領域が存在する冷却システムにおいて、第２熱交換器の冷却性能を向上させる。
【解決手段】第２熱交換器２の構造を、第２流体と空気との熱交換が行われる第２熱交換コア部２ａのうち、高温領域を通過した空気が流入する領域Ｂでの熱交換性能を、第２熱交換コア部２ａの他の領域での熱交換性能よりも低い構造とした。具体的には、第２熱交換器２がチューブ２１およびフィン２２で構成されているとき、例えば、領域Ｂにおいて、フィンを省略したり、フィンピッチを他の領域よりも荒くしたり、チューブおよびフィンを樹脂材料で構成されたコート材でコーティングしたりする。
【選択図】図３

Description

本発明は、第１熱交換器の空気流れ下流に第２熱交換器を配置した構成の冷却システムに関するものである。

異なる熱媒体をそれぞれ空気と熱交換させることで、各熱媒体を冷却する第１、第２熱交換器を有する冷却システムとして、第１熱交換器の空気流れ下流に第２熱交換器を配置した冷却システムがある（例えば、特許文献１参照）。この冷却システムは、第１熱交換器内で第１流体と空気とを熱交換させて、第１流体を冷却した後、第２熱交換器内で第１熱交換器を通過した空気と第２流体とを熱交換させて、第２流体を冷却するものである。第２熱交換器で交換された後の第２流体の温度が、第１熱交換器で熱交換された後の第１流体よりも高いため、第１熱交換器の空気流れ下流に第２熱交換器が配置される。このように、第１、第２熱交換器を空気流れ方向で直列配置した場合、空気経路や空気を送風する送風ファンを共有できるという利点がある。

また、他の冷却システムとして、空気流れに対して垂直な方向に第１、第２熱交換器を配置した冷却システムがある（例えば、特許文献２参照）。この冷却システムでは、上記の冷却システムとは異なり、一方の熱交換器を通過した空気が、他方の熱交換器が入らないようになっている。このため、このように第１、第２熱交換器を空気流れ方向で並列に配置した場合では、各熱交換器を効率的に機能させることができるという利点がある。

そして、前者と後者の冷却システムを比較すると、後者では、風流れに垂直な方向、特に、高さ方向でのサイズが大きくなるため、車両や船舶等に搭載する場合、前者よりも大きな搭載スペースが必要となる。したがって、搭載性の観点では、前者の方が好ましい。
特開２００２−６７７０８号公報 特開２００５−３２９８１８号公報

しかし、前者の冷却システムにおいては、本発明者の調査結果より、以下の理由で、第２熱交換器の冷却性能が低下する場合があることがわかった。

すなわち、第１熱交換器において、第１流体と空気との熱交換が行われる第１熱交換コア部のうち、第１熱交換器を通過した空気の温度が、第２熱交換器が冷却する第２流体よりも高くなる高温領域が存在する場合がある。

この場合、第２熱交換器のうち、第２流体と空気との熱交換が行われる第２熱交換コア部のうち、第１熱交換器の高温領域を通過した空気が流入する領域では、第２流体が冷却されるどころか、加熱されてしまう。これが、第２熱交換器の冷却性能を低下させる原因であることがわかった。

例えば、燃料電池を動力源とする燃料電池自動車の冷却システムでは、第１熱交換器として、車室内の冷房を行うための冷凍サイクル内を循環する冷媒の熱を放熱する放熱器が用いられ、第２熱交換器として、燃料電池との間で冷却水を循環させ、冷却水を介して、燃料電池で発生した熱を放熱するラジエータが用いられる。

ここで、固体高分子電解質型の燃料電池を用いた場合では、効率や膜の耐熱温度から80℃以下で運転されるため、燃料電池の冷却液も８０℃以下にする必要がある。

これに対して、空調装置（冷凍サイクル）の運転時では、空調装置の負荷が大きい場合や、４０℃等のように外気温が高い場合や、低速走行時のように風流れが悪い場合等では、放熱器を通過する空気の温度が高くなり、これらの条件によっては、放熱器の冷媒入口近傍を通過する空気の温度が８０℃以上になる場合があることを確認した。

このとき、ラジエータを流れる冷却水は、冷却されず、逆に、加熱されてしまう。このような現象は、放熱器とラジエータの間隔が狭く、放熱器を通過した空気同士がラジエータに流入する前に混合されない場合に発生する。

また、上記した問題は、燃料電池自動車に限らず、内燃機関（エンジン）を動力源とする自動車等においても生じる。内燃機関を冷却する冷却水の温度は、通常、１００℃であるところ、条件によっては、空調用の放熱器の冷媒入口近傍を通過する空気の温度が１００℃以上になる場合があるからである。

なお、上記した問題の対策として、図６に示すように、第１、第２熱交換器を配置することが考えられる。すなわち、第１熱交換器１の高温領域を通過した空気が、第２熱交換器２に流れ込まないように、第１、第２熱交換器を風流れに対して垂直な方向（例えば、高さ方向）で相対的にずらして配置することが考えられる。しかしながら、この場合、背景技術の欄で説明した後者の冷却システム（例えば、特許文献２参照）と同様に、風流れに垂直な方向での冷却システムのサイズが大きくなり、搭載性が悪化するため、好ましくない。なお、図６は、第１、第２熱交換器の配置例であり、図６では、図１と同様の構成部に図１と同一の符号を付している。

本発明は、上記点に鑑み、第１熱交換器の空気流れ下流に第２熱交換器を配置した冷却システムであって、第１熱交換器に、第１熱交換器を通過した空気の温度が第２熱交換器で冷却される第２流体よりも高くなる高温領域が存在する冷却システムにおいて、第２熱交換器の冷却性能を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１熱交換器が、第１流体と空気との熱交換が行われる第１熱交換コア部（１ａ）のうち、第１熱交換器を通過した空気の温度が、第２流体よりも高くなる高温領域（Ａ）を有している場合、第２熱交換器は、第２流体と空気との熱交換が行われる第２熱交換コア部（２ａ）のうち、高温領域を通過した空気が流入する領域（Ｂ）での熱交換性能が、第２熱交換コア部の他の領域での熱交換性能よりも低くなっていることを第１の特徴としている。

また、本発明は、第１熱交換器が、第１流体と空気との熱交換が行われる第１熱交換コア部（１ａ）のうち、第１熱交換器を通過した空気の温度が、第２流体よりも高くなる高温領域（Ａ）を有している場合、第２熱交換器は、第２流体と空気との熱交換が行われる第２熱交換コア部（２ａ）のうち、高温領域に対向する領域（Ｂ）の熱交換性能が、第２熱交換コア部の他の領域での熱交換性能よりも低くなっていることを第２の特徴としている。

このように、第２熱交換コア部のうち、例えば、高温領域に対向する領域のように、高温領域を通過した空気が流入する領域の熱交換性能を、第２熱交換コア部の他の領域での熱交換性能よりも低くすることで、第１熱交換器の高温領域を通過した空気が第２熱交換器に流入しても、その空気によって第２熱交換器内を流れる第２流体が加熱される影響を小さくできる。一方、第２熱交換コア部のうちの他の領域の構造を、例えば、従来と同様の構造とすることで、この領域において、従来と同様に、第２流体を冷却できる。

したがって、本発明によれば、第１、第２熱交換器が空気流れ方向で、単に、直列に配置された構成の従来の冷却システムと比較して、第２熱交換器の全体の冷却性能を向上させることができる。

具体的には、上記した高温領域は、例えば、第１熱交換器の第１熱交換コア部（１ａ）のうち、第１流体が流入する入口（１５）の近傍領域である。

また、第２熱交換コア部のうち、他の領域よりも熱交換性能が低くなっている領域（Ｂ）の構成としては、例えば、フィンが除去された状態としたり、フィンピッチを他の領域よりも粗くしたり、チューブおよびフィンの表面を、チューブおよびフィンを構成する材料よりも熱伝導率が低い材料（２７）でコーティングしたりすることができる。

なお、フィンピッチとは、例えば、コルゲートフィンの場合、隣り合う頂点間の距離であり、プレートフィンの場合、隣り合うプレートフィンの距離のことである。

また、熱伝導率が低い材料（２７）としては、例えば、樹脂材料を用いることが好ましい。

また、本発明は、第１熱交換器として、車室内の冷房を行うための冷凍サイクル内を循環する冷媒の熱を放熱する放熱器（１）を用い、第２熱交換器として、車両に搭載された燃料電池で発生した熱を放熱するラジエータ（２）を用いる冷却システムに適用した場合に、特に、有効である。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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。

（第１実施形態）
本実施形態では、本発明にかかる冷却システムを、燃料電池を動力源として走行する電気自動車（燃料電池自動車）に適用した場合を例として説明する。図１に、本発明の第１実施形態における冷却システムの模式図を示す。

図１に示すように、燃料電池自動車では、例えば、車両前端部に、第１熱交換器としての放熱器１と、第２熱交換器としてのラジエータ２と、ファンシュラウド３と、ファン４と、ファン用モータ５と、燃料電池スタックケース６とが搭載される。

燃料電池スタックケース６の内部には、図示しないが、固体高分子電解質型の燃料電池が設置されている。図示しない水素供給装置および空気供給装置から、それぞれ、水素および空気が燃料電池に供給されることにより、燃料電池が発電を行い、発電した電力が図示しない駆動用モータに供給されることで、燃料電池自動車が走行する。

そして、本実施形態の冷却システムは、主に、放熱器１と、ラジエータ２と、ファンシュラウド３と、ファン４と、ファン用モータ５とによって構成されており、例えば、エンジンコンパートメントに位置する燃料電池スタックケース６の前に配置される。

ここで、放熱器１は、車室内の冷房を行うための空調装置（冷凍サイクル）に用いられる熱交換器であって、冷凍サイクル内を循環する第１流体としての冷媒の熱を、空気と熱交換することにより、放熱するものである。なお、放熱器１は、冷媒として、例えば、ＨＦＣ−１３４ａのようなフロンが用いられる場合に、コンデンサと呼ばれ、超臨界領域を使うために二酸化炭素のような冷媒を用いる場合に、ガスクーラーと呼ばれるものである。

放熱器１で、冷却された冷媒は、冷凍サイクルにおいて、図示しない膨張弁により減圧された後、エバポレータに導入され、その後、図示しないコンプレッサにより昇圧されて、再び、放熱器１に導入される。

ラジエータ２は、燃料電池スタックケース６内の燃料電池の発電反応に伴い発生した熱を、燃料電池の冷却回路内を流れる冷却水を介して、放熱する熱交換器であり、第２流体としての冷却水と空気とを熱交換して、冷却水を冷却する。なお、冷却回路は、図示しないが、冷却水通路を構成する冷却ホース、ウォーターポンプおよびサーモスタット等によって、構成される。

また、ラジエータ２は、放熱器１の空気流れの下流に配置されており、本実施形態では、放熱器１を通過した空気の全てが、ラジエータ２に流入するようになっている。

ファンシュラウド３は、ファン４による送風効率を向上させるために、ラジエータ２の空気流れ下流側に設けられるものである。

ファン４およびファン用モータ５は、放熱器１およびラジエータ２に空気を導入するためのものである。ファン用モータ５によって、ファン４が駆動されることで、図中の矢印のように、放熱器１およびラジエータ２に空気が導入される。特に、車両の走行中では、ファン４およびラム圧（走行圧）によって、放熱器１およびラジエータ２に、空気が導入される。なお、ファンシュラウド３、ファン４およびファン用モータ５は、省略可能である。

次に、放熱器１とラジエータ２の構造について説明する。図２に、放熱器１およびラジエータ２を空気流れの上流側からみたときの放熱器１およびラジエータ２の正面図を示し、図３に、ラジエータ２を空気流れの上流側からみたときのラジエータ２の正面図を示す。

図２に示すように、放熱器１は、冷媒が横向きに流れ、ＵターンするマルチフローＵ字タイプである。具体的には、放熱器１は、所定間隔をもって、平行に積層された複数本のチューブ１１と、それらのチューブ１１間に配置されたフィン１２と、チューブ１１の長手方向両端に設けられた第１、第２タンク１３、１４とを備えている。

チューブ１１は、その内部に冷媒が流れる流路を構成するものである。フィン１２は、各チューブ１１の外壁面に設けられ、チューブ１１の外部を流れる空気とチューブ１１の内部を流れる冷媒との熱交換を促進させるものであり、例えば、空気流れ方向での断面形状が、波形状のコルゲートフィンが用いられる。放熱器１において、チューブ１１とフィン１２とが配置されており、チューブ１１の周囲を流れる空気とチューブ１１内を流れる冷媒との間で熱交換が行われる領域が、第１熱交換コア部１ａである。本実施形態では、第１熱交換コア部１ａは、略矩形形状となっている。

第１、第２タンク１３、１４は、各チューブ１１を流れる冷媒が、分配もしく収集されるタンクである。本実施形態では、図中左側に位置する第１タンク１３の下方に、冷媒入口１５が設けられており、上方に冷媒出口１６が設けられている。このため、図２中の矢印のように、冷媒は、冷媒入口１５から第１タンク１３の下半分側に流入し、チューブ１１内を図中右方向に向かって、第２タンク１４の下半分側に流れた後、第２タンク１４の上半分側から、図中左方向に向かって、第１タンク１３の上半分側に流れ、冷媒出口１６から流出する。このように、冷媒の流れる方向は、上側と下側で異なっており、冷媒の通路が上下で２つに分けられている。

車室内の冷房のために冷凍サイクルが使用されているときでは、図示しないコンプレッサから吐出された冷媒は、例えば、１００〜１３０℃になるため、放熱器１の冷媒入口１５側での冷媒温度は、例えば、１００〜１３０℃であり、放熱器１の冷媒出口１６側での冷媒温度は、例えば、４０〜５０℃である。

なお、ラジエータ２を通過する冷却水の温度が８０℃程度であるため、放熱器１はラジエータ２の風上に配置される。これとは逆に、ラジエータ２を放熱器１の風上に配置した場合、冷媒が十分に冷却できなくなり、冷房能力およびサイクル効率が低下してしまうからである。

また、図２、３に示すように、ラジエータ２は、冷却水が上部から入り、下部から出るいわゆるダウンフロータイプである。具体的には、ラジエータ２は、所定間隔をもって、平行に積層された複数本のチューブ２１と、それらのチューブ２１間に配置されたフィン２２と、チューブ２１の長手方向両端に設けられた第１、第２タンク２３、２４とを備えている。

チューブ２１は、その内部に冷媒が流れる流路を構成するものである。フィン２２は、各チューブ２１の外壁面に設けられ、チューブ２１の外部を流れる空気とチューブ２１の内部を流れる冷媒との熱交換を促進させるものであり、例えば、空気流れ方向での断面形状が、波形状のコルゲートフィンが用いられる。ラジエータ２では、チューブ２１が配置されており、チューブ２１の周囲を流れる空気とチューブ２１内を流れる冷媒との間で熱交換が行われる領域が、第２熱交換コア部２ａである。本実施形態では、第２熱交換コア部２ａは、略矩形形状となっている。

第１、第２タンク２３、２４は、各チューブ１１を流れる冷媒が、分配もしく収集されるタンクである。ラジエータ２の上側に位置する第１タンク２３に、冷却水入口２５が設けられ、ラジエータ２の下側に位置する第２タンク２４に冷却水出口２６が設けられている。このため、冷却水は、冷却水入口２５から第１タンク２３に流入し、各チューブ２１を下方向に流れて、第２タンク２４で収集され、冷却水出口２６から流出する。このとき、図２に示すように、ラジエータ２の冷却水入口２５側での冷却水温度は、例えば、８０℃であり、冷却水出口２６側での冷却水温度は、例えば、７０℃である。

ここで、冷凍サイクルの運転時においては、放熱器１の第１熱交換コア部１ａを通過した空気の温度には温度分布があり、図２に示すように、第１熱交換器１ａのうち、冷媒入口１５の近傍領域Ａを通過した空気の温度は、冷凍サイクルの負荷、外気温、風流れ等の条件によっては、８０℃を越える場合がある。なお、この近傍領域Ａの範囲は、第１熱交換コア部１ａのうち、冷媒入口１５に隣接する領域から所定距離離れた範囲であり、諸条件によって、変動する。例えば、第１熱交換コア部１ａのうち、第１、第２タンク１３、１４の中間地点よりも冷媒入口１５が設けられているタンク側の領域である。

そこで、本実施形態では、図３に示すように、ラジエータ２の第２熱交換コア部２ａのうち、放熱器１の領域Ａを通過した空気が流れ込む領域Ｂにおいて、フィン２２が除去された状態となっている。すなわち、領域Ｂでは、チューブ２１の外壁面にフィン２２が設けられておらず、第２熱交換コア部２ａのうち、領域Ｂを除く領域と比較して、熱交換性能が低下している。ラジエータ２における領域Ｂの位置は、例えば、放熱器１の領域Ａに対向する位置（図２において、放熱器１の領域Ａをラジエータ２に投影したときの位置）である。なお、領域Ｂの範囲は、放熱器１の領域Ａの範囲が最も広くなるような厳しい条件（冷凍サイクルの負荷、外気温、風流れ等）のときを基準にして決定される。

このように、本実施形態では、ラジエータ２の構造を、第２熱交換コア部２ａのうち、放熱器１の領域Ａを通過した空気が流入する領域Ｂにおいて、フィンを除去した構造とすることで、領域Ｂでの熱交換性能を、第２熱交換コア部２ａの他の領域での熱交換性能よりも低くしている。

これにより、放熱器１の領域Ａを通過した８０℃よりも高温の空気によって、ラジエータ２内を流れる冷却水が加熱される影響を小さくできる。一方、第２熱交換コア部２ａのうちの他の領域では、例えば、５０℃程度の空気が流入するので、冷却水を冷却できる。

したがって、本実施形態によれば、放熱器１とラジエータ２とが、単に、空気流れ方向で直列に配置された構成の従来の冷却システムと比較して、ラジエータ２全体の冷却性能を向上させることができる。

なお、冷凍サイクルが停止しているときでは、冷媒は循環しないことから、放熱器１の内部に、１００〜１３０℃といった高温冷媒は流入しない。このため、領域Ａを通過した空気は、加熱されないため、領域Ａを通過した空気の温度は、外気温と同等であり、ラジエータに流入される冷却水の温度（例えば、８０℃）に対して、外気温が（例えば、４０℃であっても）十分に低いことから、本実施形態のように、領域Ｂでの熱交換性能を他の領域より低下させても、ラジエータ２の冷却性能に問題はない。

また、ラジエータ２の構造は、上記したように、従来のラジエータ２に対して、フィンを部分的に省略した構造であり、チューブ等の他の構造については変更しなくても良い。すなわち、本実施形態では、ラジエータ２において、従来の構造をできるだけ維持しつつ、部分的に熱交換性能を低下させている
したがって、本実施形態のラジエータ２は、従来のラジエータの製造工程に対して、フィンの長さを変更、例えば、短くすることで、製造可能である。したがって、本実施形態によれば、低コストにラジエータ２を製造できるメリット、すなわち、製造コストを従来と同程度に抑えることができるメリットがある。

（第２実施形態）
図４に、本実施形態におけるラジエータ２の空気流れの上流側からみたときの正面図を示す。本実施形態は、第１実施形態の冷却システムに対して、ラジエータ２の領域Ｂの構造を変更したものである。以下では、この変更点について説明する。

本実施形態では、ラジエータ２の領域Ｂにおけるフィンピッチｆｐ１を、第２熱交換コア部２ａ中の他の領域でのフィンピッチｆｐ２よりも荒くしている。ここで、フィンピッチｆｐとは、フィン２２の空気流れ方向での断面形状が、一方側と他方側に交互に凸部２２ａが位置する波形状であるコルゲートフィンの場合、同一側で隣り合う凸部２２ａの中心同士の距離を意味する。

このように、領域Ｂでのフィンピッチｆｐ１を荒くすることでも、領域Ｂの熱交換性能を、第２熱交換コア部２ａの他の領域での熱交換性能よりも低くすることができるので、本実施形態も第１実施形態と同様の効果を有している。なお、本実施形態のラジエータ２の構造も、第１実施形態と同様に、フィン２２の仕様、特に、フィンピッチの大きさを変更するだけなので、基本的には、従来のラジエータの製造工程に対して大きく変更する必要はない。したがって、低コストにラジエータ２を製造できるメリット、すなわち、製造コストを従来と同程度に抑えることができるメリットがある。

また、本実施形態と第１実施形態におけるラジエータ２同士を比較したとき、本実施形態では、領域Ｂにフィン２２を配置しているのに対して、第１実施形態では、領域Ｂにフィンを配置していない。フィン２２はチューブ２１の補強部材としての役割もあることから、本実施形態の方が、第１実施形態よりもラジエータ２の強度が高いという点で優れている。

（第３実施形態）
図５に、本実施形態におけるラジエータ２の空気流れの上流側からみたときの正面図を示す。本実施形態は、第１実施形態の冷却システムに対して、ラジエータ２の領域Ｂの構造を変更したものである。以下では、この変更点について説明する。

本実施形態では、ラジエータ２の領域Ｂでの構造を、第２熱交換コア部２ａの他の領域と同様の構造としたまま、すなわち、チューブ２１とフィン２２の形状は、第２熱交換コア部２ａの全域で同一としたままで、領域Ｂにおいてのみ、樹脂材料で構成されたコート材２７により、チューブ２１およびフィン２２をコーティングしている。コート材２７としては、例えば、フッ素系樹脂を採用できる。なお、コーティングについては、ラジエータ２が組み付けられた後に、液状のコート材２７を吹き付けることで、チューブ２１およびフィン２２をコート材２７でコーティングすることができる。

コート材２７は、チューブ２１とフィン２２を構成する金属材料と比較して、熱伝導率が低い樹脂材料で構成されているため、領域Ｂでは、第２熱交換コア部２ａの他の領域と比較して、チューブ２１とフィン２２の熱抵抗が増加している。したがって、本実施形態によっても、領域Ｂの熱交換性能を、第２熱交換コア部２ａの他の領域での熱交換性能よりも低くすることができるので、本実施形態も第１実施形態と同様の効果を有している。

また、本実施形態によれば、コート材２７を除く、ラジエータ２の基本的な構成については、従来のラジエータと同じものを採用できることから、従来のラジエータの製造工程をそのまま活用できるメリットがある。

また、コート材２７によるコーティングは、ラジエータ２の製造後に行うことから、コーティング領域を任意に変更することが容易である。したがって、本実施形態によれば、車種に応じて簡単に、コーティング領域を変更できるというメリットがある。

なお、コート材２７としては、チューブ２１とフィン２２の熱抵抗を増加できる材料であれば、樹脂材料以外の材料を採用することも可能である。すなわち、チューブ２１とフィン２２を構成する材料、例えば、アルミニウム等の金属よりも、熱伝導率が低い材料、例えば、セラミックス材料を採用できる。ただし、コート材２７が厚過ぎると空気側の圧力損失が増加するので注意する必要がある。

（他の実施形態）
（１）上記した各実施形態では、ラジエータ２における領域Ｂの位置を、放熱器１の領域Ａに対向する位置とする場合を例として説明したが、領域Ａを通過した空気が流れ込む位置が放熱器１の領域Ａに対向する位置からずれている場合では、放熱器１の領域Ａに対向する位置からずらしても良い。

（２）上記した各実施形態では、ラジエータ２のフィン２２として、コルゲートフィンを採用した場合を例として説明したが、コルゲートフィンに限らず、他の形状のフィンを採用することもできる。例えば、プレートフィンを採用することもできる。この場合におけるフィンピッチとは、隣り合うプレートフィン同士の距離を意味する。

（３）上記した各実施形態では、放熱器１として、冷媒が水平方向に流れるマルチフローＵ字タイプのものを採用する場合を例として説明したが、他のタイプのものを採用することもできる。また、ラジエータ２として、冷却水が鉛直方向に流れるダウンフロータイプのものを採用する場合を例として説明したが、他のタイプのものを採用することもできる。 例えば、図２中の放熱器１およびラジエータ２を同一方向に９０度回転させた配置として、冷媒および冷却水の流れる方向を変更させても良い。

また、放熱器１の構造は任意に変更可能であり、ラジエータ２の構造についても、フィン・チューブ型の構造であれば、他の構造に変更することもできる。放熱器１として、いかなるタイプのものを採用しても、第１熱交換コア部１ａのうち、冷媒入口近傍領域が、高温の空気が通過する領域Ａとなるため、その領域Ａの位置に応じて、ラジエータ２の領域Ｂを決定すればよい。

（４）上記した各実施形態では、燃料電池自動車に搭載される冷却システムを例として説明したが、冷凍サイクル用熱交換器と、燃料電池用熱交換器とを有する冷却システムが用いられている用途であれば、他の用途においても、本発明の冷却システムを適用できる。

また、燃料電池用熱交換器（上記した各実施形態におけるラジエータ２に相当）の代わりに、内燃機関（エンジン）用熱交換器を用いる内燃機関を有する車両の冷却システムに本発明を適用できる。例えば、内燃機関に用いられる冷却水の温度は１００℃であるが、放熱器１を通過した空気の温度が１００℃を越える場合もあり、この場合に、本発明が有効となる。

すなわち、本発明は、第１流体と空気とを熱交換して第１流体を冷却する第１熱交換器と、第１熱交換器よりも空気流れの下流側に配置され、第１流体よりも高温である第２流体と第１熱交換器を通過した空気とを熱交換して、第２流体を冷却する第２熱交換器とを備える冷却システム全般に、適用可能である。

なお、図１に示すように、燃料電池自動車において、エンジンコンパートメント内に配置された燃料電池スタックケース６の体格が大きいほど、放熱器１およびラジエータ２の風流れ性が悪く、放熱器１の通過後の風温が上昇する傾向にあるため、本発明は、燃料電池自動車に搭載される冷却システムに対して、特に有効である。

本発明の第１実施形態における冷却システムの模式図である。 図１中の放熱器１およびラジエータ２を空気流れの上流側からみたときの正面図である。 図１中のラジエータ２を空気流れの上流側からみたときの正面図である。 本発明の第２実施形態におけるラジエータ２を空気流れの上流側からみたときの正面図である。 本発明の第３実施形態におけるラジエータ２を空気流れの上流側からみたときの正面図である。 本発明が解決しようとする課題を説明するための冷却システムの模式図である。

符号の説明

１…放熱器、２…ラジエータ、６…燃料電池スタックケース、
２１…チューブ、２２…フィン、２７…コート材。

Claims (8)

1. 第１流体と空気とを熱交換して、前記第１流体を冷却する第１熱交換器（１）と、
   前記第１熱交換器よりも空気流れの下流側に配置され、前記第１熱交換器を通過した空気と第２流体とを熱交換して、前記第２流体を冷却する第２熱交換器（２）とを備え、
   前記第２熱交換器で交換された後の前記第２流体の温度が、前記第１熱交換器で熱交換された後の前記第１流体よりも高い冷却システムにおいて、
   前記第１熱交換器は、前記第１流体と空気との熱交換が行われる第１熱交換コア部（１ａ）のうち、前記第１熱交換器を通過した空気の温度が、前記第２流体よりも高くなる高温領域（Ａ）を有しており、
   前記第２熱交換器は、前記第２流体と空気との熱交換が行われる第２熱交換コア部（２ａ）のうち、前記高温領域を通過した空気が流入する領域（Ｂ）での熱交換性能が、第２熱交換コア部の他の領域での熱交換性能よりも低くなっていることを特徴とする冷却システム。
2. 第１流体と空気とを熱交換して、前記第１流体を冷却する第１熱交換器（１）と、
   前記第１熱交換器よりも空気流れの下流側に配置され、前記第１熱交換器を通過した空気と第２流体とを熱交換して、前記第２流体を冷却する第２熱交換器（２）とを備え、
   前記第２熱交換器で交換された後の前記第２流体の温度が、前記第１熱交換器で熱交換された後の前記第１流体よりも高い冷却システムにおいて、
   前記第１熱交換器は、前記第１流体と空気との熱交換が行われる第１熱交換コア部（１ａ）のうち、前記第１熱交換器を通過した空気の温度が、前記第２流体よりも高くなる高温領域（Ａ）を有しており、
   前記第２熱交換器は、前記第２流体と空気との熱交換が行われる第２熱交換コア部（２ａ）のうち、前記高温領域に対向する領域（Ｂ）の熱交換性能が、前記第２熱交換コア部の他の領域での熱交換性能よりも低くなっていることを特徴とする冷却システム。
3. 前記高温領域は、前記第１熱交換器の第１熱交換コア部（１ａ）のうち、前記第１流体が流入する入口（１５）の近傍領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却システム。
4. 前記第２熱交換器の前記第２熱交換コア部（２ａ）は、内部に前記第２流体が流れるチューブ（２１）と、前記チューブの外壁面に設けられ、前記チューブの外部を流れる空気と前記チューブの内部を流れる第２流体との熱交換を促進させるフィン（２２）とを有して構成されており、
   前記第２熱交換コア部のうち、前記他の領域よりも熱交換性能が低くなっている領域（Ｂ）では、前記フィンが除去された状態であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷却システム。
5. 前記第２熱交換器の前記第２熱交換コア部（２ａ）は、内部に前記第２流体が流れるチューブ（２１）と、前記チューブの外壁面に設けられ、前記チューブの外部を流れる空気と前記チューブの内部を流れる第２流体との熱交換を促進させるフィン（２２）とを有して構成されており、
   前記第２熱交換コア部のうち、前記熱交換性能が低くなっている領域（Ｂ）では、前記フィンピッチが前記他の領域よりも粗くなっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷却システム。
6. 前記第２熱交換器の前記第２熱交換コア部（２ａ）は、内部に前記第２流体が流れるチューブ（２１）と、前記チューブの外壁面に設けられ、前記チューブの外部を流れる空気と前記チューブの内部を流れる第２流体との熱交換を促進させるフィン（２２）とを有して構成されており、
   前記第２熱交換コア部（２ａ）のうち、前記熱交換性能が低くなっている領域（Ｂ）では、前記チューブおよび前記フィンの表面が、前記チューブおよび前記フィンを構成する材料よりも熱伝導率が低い材料（２７）でコーティングされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷却システム。
7. 前記熱伝導率が低い材料（２７）として、樹脂材料を用いることを特徴とする請求項６に記載の冷却システム。
8. 前記第１熱交換器は、車室内の冷房を行うための冷凍サイクル内を循環する冷媒の熱を放熱する放熱器（１）であり、
   前記第２熱交換器は、車両に搭載された燃料電池で発生した熱を放熱するラジエータ（２）であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の冷却システム。

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