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JP2007038950A - Air conditioning system for vehicles equipped with fuel cells - Google Patents

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JP2007038950A
JP2007038950A JP2005227507A JP2005227507A JP2007038950A JP 2007038950 A JP2007038950 A JP 2007038950A JP 2005227507 A JP2005227507 A JP 2005227507A JP 2005227507 A JP2005227507 A JP 2005227507A JP 2007038950 A JP2007038950 A JP 2007038950A
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JP
Japan
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passage
cooling water
fuel cell
heating
cooling
Prior art date
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Application number
JP2005227507A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryuichi Miyano
竜一 宮野
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
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Abstract

【課題】本発明は、システムに必要な機器からの廃熱を利用し、新たな熱源を設けることのない燃料電池を搭載した車両の空調装置を実現することを目的としている。
【解決手段】このため、暖房手段と、コンプレッサと、冷却機能部と加熱機能部を有する冷却器とを備えた燃料電池を搭載した車両の空調装置において、冷却水通路は、燃料電池の冷却水排出側と冷却器を連結する連絡通路と、冷却器と冷却水ポンプを連結する通路途中に3つの並列通路とを備え、3つの通路は、暖房手段と連結する第1の通路と、冷却水冷却用ラジエータと連結する第2の通路と、第2の通路をバイパスする第3の通路とから構成され、第1の通路の暖房手段より冷却器側に開閉弁を設け、冷却水を第2と第3の通路の一方にだけ流す切換弁を設け、開閉弁は冷却水温が第1設定値より高くかつ暖房使用時に開放され、切換弁は暖房使用状態でかつ冷却水温の値に応じて切り換えられる。
【選択図】図1
An object of the present invention is to realize an air conditioner for a vehicle equipped with a fuel cell that uses waste heat from equipment necessary for the system and does not provide a new heat source.
Therefore, in a vehicle air conditioner equipped with a fuel cell including a heating unit, a compressor, and a cooler having a cooling function unit and a heating function unit, the cooling water passage is provided with cooling water for the fuel cell. A communication passage connecting the discharge side and the cooler, and three parallel passages in the middle of the passage connecting the cooler and the cooling water pump, the three passages being a first passage connected to the heating means, and a cooling water The second passage connected to the cooling radiator and the third passage bypassing the second passage are provided with an opening / closing valve on the cooler side of the heating means of the first passage, and the cooling water is supplied to the second passage. And a switching valve that flows only in one of the third passages, the open / close valve is opened when the cooling water temperature is higher than the first set value and heating is used, and the switching valve is switched according to the cooling water temperature value in the heating usage state It is done.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は燃料電池を搭載した車両の空調装置に係り、特に燃料電池を搭載したシステムに必要な機器からの廃熱を利用し、新たな熱源を設けることのない燃料電池を搭載した車両の空調装置に関するものである。   The present invention relates to an air conditioner for a vehicle equipped with a fuel cell, and in particular, an air conditioner for a vehicle equipped with a fuel cell that uses waste heat from equipment necessary for a system equipped with a fuel cell and does not provide a new heat source. It relates to the device.

車両に搭載される燃料電池、例えば固体高分子電解質膜型燃料電池は、水素を主成分とする燃料ガスと酸素を含有する酸化剤ガスを用いて電気化学反応により発電するものである。前記電気化学反応の結果、排出される物質は水のみであり、クリーンな発電装置として注目されている。   A fuel cell mounted on a vehicle, for example, a solid polymer electrolyte membrane fuel cell, generates electricity by an electrochemical reaction using a fuel gas mainly containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen. As a result of the electrochemical reaction, water is the only substance that is discharged, and has attracted attention as a clean power generator.

特許第3141606号公報Japanese Patent No. 3141606 特開2004−243829号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-243829 特開2003−118396号公報JP 2003-118396 A

ところで、従来の燃料電池を搭載した車両の空調装置において、通常、四輪自動車においては、冬季の暖房及びデフロストの熱源として内燃機関の廃熱を利用している。   By the way, in a vehicle air conditioner equipped with a conventional fuel cell, usually, in a four-wheeled vehicle, waste heat from an internal combustion engine is used as a heat source for winter heating and defrost.

しかし、燃料電池を搭載した車両においては、廃熱温度が内燃機関と比較して低く(約60度±10度)、熱源として不十分となる。   However, in a vehicle equipped with a fuel cell, the waste heat temperature is lower than that of the internal combustion engine (about 60 degrees ± 10 degrees), and it becomes insufficient as a heat source.

改質システム等を持たない純水素型の場合には、その傾向は特に顕著となる。   In the case of a pure hydrogen type that does not have a reforming system or the like, the tendency is particularly remarkable.

このような問題を解決するものとして、補助熱源を追加する方策がある。例えば、上述の特許文献1では、バーナ加熱を用いている。   As a solution to such a problem, there is a method of adding an auxiliary heat source. For example, in the above-mentioned Patent Document 1, burner heating is used.

しかし、このように新たに熱源を追加したのでは、暖房時の車両効率を低下させ、燃費を低下させてしまうという不都合がある。   However, when a new heat source is added in this way, there is an inconvenience that the vehicle efficiency during heating is lowered and the fuel consumption is lowered.

また、上述の特許文献2では、空調の除湿のために利用している。   Moreover, in the above-mentioned patent document 2, it utilizes for the dehumidification of an air conditioning.

更に、上述の特許文献3では、熱源として利用することも考えられている。   Furthermore, in above-mentioned patent document 3, utilizing as a heat source is also considered.

しかし、このような場合には、冷却用ラジエータと圧縮空気冷却用クーラとを一体化した特別な部品を用意する必要があるという不都合がある。   However, in such a case, there is an inconvenience that it is necessary to prepare a special part in which the cooling radiator and the compressed air cooling cooler are integrated.

この発明の目的は、燃料電池を搭載したシステムに必要な機器からの廃熱を利用し、新たな熱源を設けることのない燃料電池を搭載した車両の空調装置を実現するにある。   An object of the present invention is to realize a vehicle air conditioner equipped with a fuel cell that uses waste heat from equipment necessary for a system equipped with a fuel cell and does not provide a new heat source.

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、燃料電池を冷却するための冷却水通路から排出される熱を熱源として用いた暖房手段と、前記燃料電池へ供給する空気を圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサに圧縮された空気を冷却する冷却機能部と、空気を冷却するときに排出される熱により前記冷却水通路内の冷却水を加熱する加熱機能部とを有する冷却器とを備えた燃料電池を搭載した車両の空調装置において、前記冷却水通路は、前記燃料電池の冷却水排出側と前記冷却器とを連結する連絡通路と、冷却器と冷却水ポンプとを連結する通路の途中に3つの並列通路とを備え、3つの通路は、前記暖房手段と連結する第1の通路と、冷却水冷却用ラジエータと連結する第2の通路と、この第2の通路をバイパスする第3の通路とから構成され、前記第1の通路の暖房手段より冷却器側に開閉弁を設け、冷却水が、前記第2の通路と前記第3の通路とのいずれか一方にしか流れないように切り換える切換弁を設け、前記開閉弁は、冷却水温が第1設定値より高く、かつ暖房使用時に開放されるとともに、前記切換弁は、暖房使用状態で、かつ冷却水温の値に応じて切り換えられることを特徴とする。   Therefore, in order to eliminate the above disadvantages, the present invention provides heating means using heat discharged from a cooling water passage for cooling the fuel cell as a heat source, and a compressor for compressing air supplied to the fuel cell. And a cooler having a cooling function part for cooling the air compressed by the compressor and a heating function part for heating the cooling water in the cooling water passage by heat discharged when the air is cooled. In a vehicle air conditioner equipped with a fuel cell, the cooling water passage includes a communication passage connecting the cooling water discharge side of the fuel cell and the cooler, and a passage connecting the cooler and the cooling water pump. The three passages include a first passage connected to the heating means, a second passage connected to the cooling water cooling radiator, and a third passage bypassing the second passage. Through And an on-off valve is provided on the cooler side of the heating means of the first passage, and the cooling water is switched so as to flow only to one of the second passage and the third passage. A switching valve is provided, and the on-off valve has a cooling water temperature higher than the first set value and is opened when heating is used, and the switching valve is switched in a heating use state and according to the value of the cooling water temperature. It is characterized by.

以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、燃料電池を冷却するための冷却水通路から排出される熱を熱源として用いた暖房手段と、燃料電池へ供給する空気を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサに圧縮された空気を冷却する冷却機能部と、空気を冷却するときに排出される熱により冷却水通路内の冷却水を加熱する加熱機能部とを有する冷却器とを備えた燃料電池を搭載した車両の空調装置において、冷却水通路は、燃料電池の冷却水排出側と冷却器とを連結する連絡通路と、冷却器と冷却水ポンプとを連結する通路の途中に3つの並列通路とを備え、3つの通路は、暖房手段と連結する第1の通路と、冷却水冷却用ラジエータと連結する第2の通路と、第2の通路をバイパスする第3の通路とから構成され、第1の通路の暖房手段より冷却器側に開閉弁を設け、冷却水が、第2の通路と第3の通路とのいずれか一方にしか流れないように切り換える切換弁を設け、開閉弁は、冷却水温が第1設定値より高く、かつ暖房使用時に開放されるとともに、切換弁は、暖房使用状態で、かつ冷却水温の値に応じて切り換えられることにより、冷却水温の値に応じて弁の切換を制御しているので、冷却器から廃熱されて熱源を暖房用熱源と燃料電池を暖機する機能とに適切に振り分けることが可能であるとともに、燃料電池を搭載したシステムに必要な機器からの廃熱を利用しているため、新たな熱源を設ける必要がなく、これによってシステムの簡素化と、エネルギ消費の観点からの効率を高めることが可能である。   As described above in detail, according to the present invention, heating means using heat discharged from the cooling water passage for cooling the fuel cell as a heat source, a compressor for compressing air supplied to the fuel cell, and a compressor Equipped with a fuel cell comprising a cooling function part for cooling the air compressed in the air and a cooler having a heating function part for heating the cooling water in the cooling water passage by the heat discharged when cooling the air In the vehicle air conditioner, the cooling water passage includes a communication passage connecting the cooling water discharge side of the fuel cell and the cooler, and three parallel passages in the middle of the passage connecting the cooler and the cooling water pump. The three passages include a first passage connected to the heating means, a second passage connected to the cooling water cooling radiator, and a third passage bypassing the second passage, Passage heating means An on-off valve is provided on the side of the cooler, a switching valve is provided to switch the cooling water so that it flows only to one of the second passage and the third passage. Higher than the value and opened when heating is used, and the switching valve is switched according to the cooling water temperature value by switching according to the cooling water temperature value in the heating usage state. Therefore, it is possible to properly distribute the heat source that has been waste heat from the cooler to the heating heat source and the function to warm up the fuel cell, and use the waste heat from the equipment required for the system equipped with the fuel cell Therefore, it is not necessary to provide a new heat source, which can simplify the system and increase the efficiency from the viewpoint of energy consumption.

上述の如く発明したことにより、開閉弁を、冷却水温が第1設定値より高く、かつ暖房使用時に開放させるとともに、切換弁を、暖房使用状態で、かつ冷却水温の値に応じて切り換え、冷却水温の値に応じて弁の切換を制御し、冷却器から廃熱されて熱源を暖房用熱源と燃料電池を暖機する機能とに適切に振り分けるとともに、燃料電池を搭載したシステムに必要な機器からの廃熱を利用しているため、新たな熱源を設ける必要がなく、これによってシステムの簡素化と、エネルギ消費の観点からの効率を高めている。   By inventing as described above, the on-off valve is opened when the cooling water temperature is higher than the first set value and heating is used, and the switching valve is switched according to the value of the cooling water temperature in the heating use state. Valve switching is controlled according to the value of the water temperature, and the heat source that is waste heat from the cooler is properly assigned to the heating heat source and the function to warm up the fuel cell, and the equipment required for the system equipped with the fuel cell Since the waste heat from is used, it is not necessary to provide a new heat source, thereby improving the efficiency from the viewpoint of simplification of the system and energy consumption.

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1〜図3はこの発明の実施例を示すものである。図2において、2は燃料電池を搭載した車両の空調装置、4は燃料電池である。   1 to 3 show an embodiment of the present invention. In FIG. 2, 2 is an air conditioner for a vehicle equipped with a fuel cell, and 4 is a fuel cell.

前記空調装置2は、図2に示す如く、燃料電池4を冷却するための冷却水通路6から排出される熱を熱源として用いた暖房手段8と、前記燃料電池4へ供給する空気を圧縮するコンプレッサ10と、このコンプレッサ10に圧縮された空気を冷却する冷却機能部と、空気を冷却するときに排出される熱により前記冷却水通路6内の冷却水を加熱する加熱機能部とを有する冷却器12とを備えている。   As shown in FIG. 2, the air conditioner 2 compresses air supplied to the fuel cell 4 and heating means 8 using heat discharged from a cooling water passage 6 for cooling the fuel cell 4 as a heat source. Cooling having a compressor 10, a cooling function part that cools the air compressed by the compressor 10, and a heating function part that heats the cooling water in the cooling water passage 6 using heat discharged when the air is cooled. And a container 12.

そして、前記暖房手段8は、ヒータコア14と、このヒータコア14に送風する送風機16とからなる。   The heating means 8 includes a heater core 14 and a blower 16 that blows air to the heater core 14.

また、前記コンプレッサ10の上流側に、図2に示す如く、空気を導入する空気導入通路18を接続して設けるとともに、コンプレッサ10の下流側には、圧縮された圧縮空気を前記燃料電池4に導入する圧縮空気導入通路20を接続して設ける。   Further, as shown in FIG. 2, an air introduction passage 18 for introducing air is connected to the upstream side of the compressor 10 and the compressed compressed air is supplied to the fuel cell 4 on the downstream side of the compressor 10. A compressed air introduction passage 20 to be introduced is connected and provided.

つまり、前記燃料電池4を搭載した車両においては、燃料電池4の出力密度を向上させるために圧縮空気を供給するが、コンプレッサ10よる断熱圧縮によって圧縮直後には180度以上の高温となるため、前記燃料電池4への供給時にはコンプレッサ10にて圧縮された圧縮空気を適正な温度、例えば60度±10度に冷却する必要がある。   In other words, in a vehicle equipped with the fuel cell 4, compressed air is supplied to improve the output density of the fuel cell 4, but because of the adiabatic compression by the compressor 10, the temperature becomes 180 degrees or more immediately after compression, When the fuel cell 4 is supplied, it is necessary to cool the compressed air compressed by the compressor 10 to an appropriate temperature, for example, 60 degrees ± 10 degrees.

これに対処すべく前記コンプレッサ10の直下流部位に前記冷却器12を配設する。この冷却器12は、コンプレッサ10に圧縮された空気を冷却する冷却機能部と空気を冷却するときに排出される熱により前記冷却水通路6内の冷却水を加熱する加熱機能部とを有し、熱交換器として機能している。   In order to cope with this, the cooler 12 is disposed immediately downstream of the compressor 10. The cooler 12 includes a cooling function unit that cools the air compressed by the compressor 10 and a heating function unit that heats the cooling water in the cooling water passage 6 using heat discharged when the air is cooled. It functions as a heat exchanger.

更に、前記冷却水通路6は、前記燃料電池4の冷却水排出側と前記冷却器12とを連結する連絡通路22と、冷却器12と冷却水ポンプ24とを連結する通路の途中に3つの並列通路26とを備え、3つの通路である並列通路26は、前記暖房手段8と連結する第1の通路28と、冷却水冷却用ラジエータ30と連結する第2の通路32と、この第2の通路32をバイパスする第3の通路34とから構成され、前記第1の通路28の暖房手段8より冷却器12側に開閉弁36を設け、冷却水が、前記第2の通路32と前記第3の通路34とのいずれか一方にしか流れないように切り換える切換弁38を設け、前記開閉弁36は、冷却水温が第1設定値より高く、かつ暖房使用時に開放されるとともに、前記切換弁38は、暖房使用状態で、かつ冷却水温の値に応じて切り換えられる構成とする。   Further, the cooling water passage 6 includes three communication passages 22 connecting the cooling water discharge side of the fuel cell 4 and the cooler 12, and three passages connecting the cooler 12 and the cooling water pump 24. The parallel passage 26, which is a three passage, includes a first passage 28 that is connected to the heating means 8, a second passage 32 that is connected to the cooling water cooling radiator 30, and the second passage 32. And a third passage 34 that bypasses the passage 32 of the first passage 28. An opening / closing valve 36 is provided on the cooler 12 side of the heating means 8 of the first passage 28, and cooling water is supplied to the second passage 32 and the third passage 34. A switching valve 38 for switching so as to flow only to one of the third passages 34 is provided, and the on-off valve 36 is opened when the cooling water temperature is higher than the first set value and heating is used, and the switching is performed. When the valve 38 is in a heating use state, A configuration that is switched according to the value of the coolant temperature.

詳述すれば、前記冷却水通路6は、前記燃料電池4の冷却水排出側と前記冷却器12とを連結する連絡通路22と、冷却器12と冷却水ポンプ24とを連結する3つの並列通路26である第1〜第3の通路28、32、34と、冷却ポンプ24と前記燃料電池4の冷却水供給側とを連結する供給通路40とからなる。   More specifically, the cooling water passage 6 includes three parallel passages connecting the cooling water discharge side of the fuel cell 4 and the cooling device 12, and connecting the cooling device 12 and the cooling water pump 24. The first to third passages 28, 32 and 34, which are the passage 26, and the supply passage 40 that connects the cooling pump 24 and the coolant supply side of the fuel cell 4.

この供給通路40の途中に、水温センサ42を設ける。なお、符号44は、前記冷却水冷却用ラジエータ30に設けられるラジエータ用送風機である。   A water temperature sensor 42 is provided in the middle of the supply passage 40. Reference numeral 44 denotes a radiator blower provided in the cooling water cooling radiator 30.

そして、前記開閉弁36は、冷却水温TWが第1設定値、例えば第1閾値Tth1のより高く、かつ暖房使用時に開放される。   The on-off valve 36 is opened when the cooling water temperature TW is higher than a first set value, for example, the first threshold value Tth1, and heating is used.

また、前記切換弁38は、bポートとcポートとを接続して第2の通路32を使用可能とするとともに、aポートとbポートとを接続して第2の通路32をバイパスする第3の通路34を使用可能とするa〜cポートを有する三方弁からなる。   The switching valve 38 connects the b port and the c port to enable the second passage 32, and connects the a port and the b port to bypass the second passage 32. It comprises a three-way valve having ports a through c that allow the passage 34 to be used.

このとき、前記切換弁38は、暖房使用状態で、かつ冷却水温TWの値に応じて、つまり、冷却水温TWが設定値である第2閾値Tth2より高い場合に、bポートとcポートとを接続して第2の通路32を使用可能として、前記冷却器12と第2の通路32とが連通するように切り換えられる。   At this time, the switching valve 38 switches between the b port and the c port according to the value of the cooling water temperature TW, that is, when the cooling water temperature TW is higher than the second threshold value Tth2, which is a set value. The second passage 32 can be connected and used, and the cooler 12 and the second passage 32 are switched to communicate with each other.

更に、前記切換弁38は、冷却水温TWが第2閾値Tth2より低い場合には、aポートとbポートとを接続して第2の通路32をバイパスする第3の通路34を使用可能とするように切り換えられる。   Further, when the coolant temperature TW is lower than the second threshold value Tth2, the switching valve 38 can use the third passage 34 that connects the a port and the b port and bypasses the second passage 32. Are switched as follows.

なお、上述した第1設定値である第1閾値Tth1及び設定値である第2閾値Tth2には、図3に示す如く、ヒステリシス特性を持たせる。このようにヒステリシス特性を持たせることによって、頻繁に動作が切り替わることを防止するものである。   The first threshold value Tth1 that is the first set value and the second threshold value Tth2 that is the set value are given hysteresis characteristics as shown in FIG. Thus, by providing the hysteresis characteristic, frequent switching of the operation is prevented.

つまり、このヒステリシス特性で温度低下時には、図3の(3)位置の状態で冷却水温TWが第2閾値Tth2以下となった場合に、図3の(2)位置の状態に冷却系を切り換えるとともに、いずれの動作中も冷却水温TWが第1閾値Tth1以下となった場合には、前記開閉弁36を閉鎖させ、かつ前記切換弁38を切り換えてaポートとbポートとを接続して第2の通路32をバイパスする第3の通路34を使用可能とし、冷却系からの放熱を最小限に抑えるようにする。   In other words, when the temperature drops due to this hysteresis characteristic, when the cooling water temperature TW becomes equal to or lower than the second threshold value Tth2 in the state of (3) in FIG. 3, the cooling system is switched to the state of (2) in FIG. When the cooling water temperature TW becomes equal to or lower than the first threshold value Tth1 during any operation, the on-off valve 36 is closed and the switching valve 38 is switched to connect the a port and b port to the second port. A third passage 34 that bypasses the passage 32 can be used to minimize heat dissipation from the cooling system.

ここで、前記冷却水通路6内の冷却水の流れについて追記すると、図2に示す如く、前記燃料電池4から排出された冷却水は、連絡通路22を経て冷却器12に至る。   Here, if the flow of the cooling water in the cooling water passage 6 is additionally described, the cooling water discharged from the fuel cell 4 reaches the cooler 12 through the communication passage 22 as shown in FIG.

この冷却器12においては、冷却機能部とによってコンプレッサ10で圧縮された空気を冷却し、加熱機能部とによって空気を冷却するときに排出される熱により前記冷却水通路6内の冷却水を加熱する、いわゆる熱交換が行われ、加熱された冷却水は、並列通路26である第1〜第3の通路28、32、34に至る。   In this cooler 12, the air compressed by the compressor 10 is cooled by the cooling function unit, and the cooling water in the cooling water passage 6 is heated by the heat discharged when the air is cooled by the heating function unit. The so-called heat exchange is performed, and the heated cooling water reaches the first to third passages 28, 32, 34 which are the parallel passages 26.

第1の通路28の途中に配設される前記開閉弁36が開放状態にある場合には、第1の通路28内を冷却水が流れることとなる。このとき、冷却水は、前記暖房手段8を構成するヒータコア14を通過し、前記冷却水ポンプ24に至る。   When the on-off valve 36 disposed in the middle of the first passage 28 is in an open state, the cooling water flows in the first passage 28. At this time, the cooling water passes through the heater core 14 constituting the heating means 8 and reaches the cooling water pump 24.

また、前記切換弁38によって、bポートとcポートとを接続して第2の通路32を使用可能とすると、第2の通路32内を冷却水が流れることとなる。このとき、冷却水は、冷却水冷却用ラジエータ30を通過し、前記冷却水ポンプ24に至る。   Further, if the second port 32 can be used by connecting the b port and the c port by the switching valve 38, the cooling water flows in the second passage 32. At this time, the cooling water passes through the cooling water cooling radiator 30 and reaches the cooling water pump 24.

更に、前記切換弁38によって、aポートとbポートとを接続して第2の通路32をバイパスする第3の通路34を使用可能とすると、第2の通路32の代わりに第3の通路34内を冷却水が流れることとなる。このとき、冷却水は、直接前記冷却水ポンプ24に至る。   Further, when the switching valve 38 enables the use of the third passage 34 that connects the a port and the b port and bypasses the second passage 32, the third passage 34 is used instead of the second passage 32. Cooling water will flow inside. At this time, the cooling water reaches the cooling water pump 24 directly.

そして、冷却水ポンプ24に到達した冷却水は、前記供給通路40に至り、前記水温センサ42を経て、前記燃料電池4に供給されることとなる。   Then, the coolant that has reached the coolant pump 24 reaches the supply passage 40 and is supplied to the fuel cell 4 through the water temperature sensor 42.

次に、図1の燃料電池を搭載した車両の空調装置の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。   Next, the operation will be described along the control flowchart of the air conditioner for the vehicle equipped with the fuel cell of FIG.

制御用プログラムがスタートしてシステムが起動(102)すると、第1閾値Tth1を55度に設定するとともに、第2閾値Tth2を60度に設定(104)し、前記開閉弁36を閉鎖状態とするとともに、三方弁からなる前記切換弁38をaポートとbポートとを接続して第2の通路32をバイパスする第3の通路34を使用可能な状態とする(106)。   When the control program is started and the system is started (102), the first threshold value Tth1 is set to 55 degrees, the second threshold value Tth2 is set to 60 degrees (104), and the on-off valve 36 is closed. At the same time, the switching valve 38 formed of a three-way valve is connected to the a port and the b port so that the third passage 34 that bypasses the second passage 32 can be used (106).

そして、冷却水温TWが第1閾値Tth1以上であるか否かの判断(108)に移行し、この判断(108)がNOの場合には、第1閾値Tth1を55度に設定(110)し、後述するフェール発生か否かの判断(132)に移行し、判断(108)がYESの場合には、第1閾値Tth1を50度に設定(112)し、暖房要求があるか否か、つまり暖房使用時であるか否かの判断(114)に移行する。   Then, the process proceeds to a determination (108) as to whether or not the coolant temperature TW is equal to or higher than the first threshold Tth1, and when the determination (108) is NO, the first threshold Tth1 is set to 55 degrees (110). Then, the process proceeds to determination (132) of whether or not a failure has occurred, which will be described later. If determination (108) is YES, the first threshold value Tth1 is set to 50 degrees (112) and whether there is a heating request, That is, the process proceeds to the determination (114) of whether or not heating is being used.

この暖房要求があるか否か、つまり暖房使用時であるか否かの判断(114)において、暖房使用時でない「off」の場合には、前記開閉弁36を閉鎖状態とするとともに、前記切換弁38を切り換えてbポートとcポートとを接続して第2の通路32を使用可能な状態とし(116)、暖房使用時である「on」の場合には、冷却水温TWが第2閾値Tth2以上であるか否かの判断(118)に移行する。   In the determination (114) of whether or not there is a heating request, that is, whether or not heating is being used, if the heating is not used, the on-off valve 36 is closed and the switching is performed. The valve 38 is switched to connect the b-port and the c-port so that the second passage 32 can be used (116). When the heater is turned on, the cooling water temperature TW is set to the second threshold value. The process proceeds to determination (118) of whether or not Tth2 or more.

前記開閉弁36を閉鎖状態とするとともに、前記切換弁38を切り換えてbポートとcポートとを接続して第2の通路32を使用可能な状態とする処理(116)の後には、ポンプ送水量やファンである前記ラジエータ用送風機44の風量を調整して冷却水温TWを65度まで上昇させ、この冷却水温TWを維持(120)し、後述するフェール発生か否かの判断(132)に移行する。   After the process (116) in which the on-off valve 36 is closed and the switching valve 38 is switched to connect the b-port and the c-port so that the second passage 32 can be used. The cooling water temperature TW is raised to 65 degrees by adjusting the amount of water and the air flow of the radiator blower 44 as a fan, and this cooling water temperature TW is maintained (120). Transition.

また、冷却水温TWが第2閾値Tth2以上であるか否かの判断(118)においては、判断(118)がNOの場合には、第2閾値Tth2を60度に設定(122)し、判断(118)がYESの場合には、第2閾値Tth2を55度に設定(124)する。   Further, in the determination (118) of whether or not the coolant temperature TW is equal to or higher than the second threshold Tth2, if the determination (118) is NO, the second threshold Tth2 is set to 60 degrees (122), and the determination is made. If (118) is YES, the second threshold Tth2 is set to 55 degrees (124).

そして、第2閾値Tth2を60度に設定する処理(122)の後に、前記開閉弁36を開放状態とするとともに、前記切換弁38を切り換えてaポートとbポートとを接続して第2の通路32をバイパスする第3の通路34を使用可能な状態とし(126)、後述するフェール発生か否かの判断(132)に移行する。   Then, after the process (122) for setting the second threshold Tth2 to 60 degrees, the on-off valve 36 is opened, and the switching valve 38 is switched to connect the a port and the b port. The third passage 34 that bypasses the passage 32 is made available (126), and the process proceeds to the determination (132) of whether or not a failure occurs, which will be described later.

更に、第2閾値Tth2を55度に設定する処理(124)の後には、前記開閉弁36を開放状態とするとともに、前記切換弁38を切り換えてbポートとcポートとを接続して第2の通路32を使用可能な状態とし(128)、ポンプ送水量やファンである前記ラジエータ用送風機44の風量を調整して冷却水温TWを65度まで上昇させ、この冷却水温TWを維持(120)し、フェール発生か否かの判断(132)に移行する。   Further, after the processing (124) for setting the second threshold value Tth2 to 55 degrees, the on-off valve 36 is opened, and the switching valve 38 is switched to connect the b port and the c port. The passage 32 can be used (128), and the cooling water temperature TW is increased to 65 degrees by adjusting the pump water supply amount and the air volume of the radiator blower 44, which is a fan, and the cooling water temperature TW is maintained (120). Then, the process proceeds to the determination (132) of whether or not a failure has occurred.

このフェール発生か否かの判断(132)において、判断(132)がYESの場合には、フェール処理(134)を行い、後述する制御用プログラムを終了させるシステムの停止(140)に移行し、判断(132)がNOの場合には、車両が停止状態にあるか否かの判断(136)に移行する。   In the determination (132) of whether or not a failure has occurred, if the determination (132) is YES, a fail process (134) is performed, and the system shifts to a system stop (140) for terminating a control program described later. If the determination (132) is NO, the process proceeds to determination (136) as to whether or not the vehicle is stopped.

そして、この車両が停止状態にあるか否かの判断(136)において、判断(136)がNOの場合には、第2閾値Tth2が55度以上であるか否かの判断(138)に移行し、判断(136)がYESの場合には、後述する制御用プログラムを終了させるシステムの停止(140)に移行する。   In the determination (136) of whether or not the vehicle is in a stopped state, if the determination (136) is NO, the process proceeds to the determination (138) of whether or not the second threshold Tth2 is 55 degrees or more. If the determination (136) is YES, the process proceeds to a system stop (140) for terminating a control program described later.

第2閾値Tth2が55度以上であるか否かの判断(138)において、判断(138)がYESの場合には、前記開閉弁36を閉鎖状態とするとともに、三方弁からなる前記切換弁38をaポートとbポートとを接続して第2の通路32をバイパスする第3の通路34を使用可能な状態とする処理(106)に戻り、判断(138)がNOの場合には、冷却水温TWが第1閾値Tth1以上であるか否かの判断(108)に戻る。   In the determination (138) of whether or not the second threshold Tth2 is 55 degrees or more, if the determination (138) is YES, the on-off valve 36 is closed and the switching valve 38 formed of a three-way valve is used. Is returned to the processing (106) in which the third passage 34 for connecting the a port and the b port to bypass the second passage 32 is usable, and if the determination (138) is NO, the cooling is performed. The process returns to the determination (108) of whether or not the water temperature TW is equal to or higher than the first threshold value Tth1.

これにより、前記冷却水通路6は、前記燃料電池4の冷却水排出側と前記冷却器12とを連結する連絡通路22と、冷却器12と冷却水ポンプ24とを連結する通路の途中に3つの並列通路26とを備え、3つの通路である並列通路26は、前記暖房手段8と連結する第1の通路28と、冷却水冷却用ラジエータ30と連結する第2の通路32と、この第2の通路32をバイパスする第3の通路34とから構成され、前記第1の通路28の暖房手段8より冷却器12側に開閉弁36を設け、冷却水が、前記第2の通路32と前記第3の通路34とのいずれか一方にしか流れないように切り換える切換弁38を設け、前記開閉弁36は、冷却水温が第1設定値より高く、かつ暖房使用時に開放されるとともに、前記切換弁38は、暖房使用状態で、かつ冷却水温の値に応じて切り換えられることによって、冷却水温の値に応じて弁の切換を制御しているので、冷却器12から廃熱された熱源を暖房用熱源と燃料電池4を暖機する機能とに適切に振り分けることが可能であるとともに、燃料電池4を搭載したシステムに必要な機器からの廃熱を利用しているため、新たな熱源を設ける必要がなく、これによってシステムの簡素化と、エネルギ消費の観点からの効率を高めることが可能である。   As a result, the cooling water passage 6 is arranged in the middle of the passage 22 connecting the cooling water discharge side of the fuel cell 4 and the cooler 12 and the passage connecting the cooler 12 and the cooling water pump 24. The parallel passage 26, which is three passages, includes a first passage 28 connected to the heating means 8, a second passage 32 connected to the cooling water cooling radiator 30, and the second passage 32. And a third passage 34 that bypasses the second passage 32, an on-off valve 36 is provided on the cooler 12 side of the heating means 8 of the first passage 28, and the cooling water is connected to the second passage 32. A switching valve 38 for switching so as to flow only to one of the third passages 34 is provided, and the on-off valve 36 is opened when the cooling water temperature is higher than the first set value and heating is used. The switching valve 38 is in a heating use state. In addition, since the switching of the valve is controlled according to the value of the cooling water temperature by switching according to the value of the cooling water temperature, the heat source waste heat from the cooler 12 is used as a heating heat source and the fuel cell 4 is heated. Since the waste heat from the equipment necessary for the system equipped with the fuel cell 4 is used, it is not necessary to provide a new heat source. It is possible to improve efficiency from the viewpoint of simplification and energy consumption.

また、前記切換弁38は、冷却水温TWが設定値である第2閾値Tth2より高い場合に、bポートとcポートとを接続して第2の通路32を使用可能として、前記冷却器12と第2の通路32とが連通するように切り換えられることにより、暖房用に冷却水を使用しても、冷却水温が高いときには、通路を切り換えるだけで放熱量を制御することが可能である。   Further, when the cooling water temperature TW is higher than the second threshold value Tth2, which is a set value, the switching valve 38 connects the b port and the c port and enables the use of the second passage 32. By switching so as to communicate with the second passage 32, even if the cooling water is used for heating, when the cooling water temperature is high, it is possible to control the heat radiation amount only by switching the passage.

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various application modifications are possible.

例えば、この発明の実施例においては、切換弁として、単純な切替式の三方弁を使用する構成としたが、この三方弁の代わりに、調整型の弁を使用する構成とすることも可能である。   For example, in the embodiment of the present invention, a simple switching type three-way valve is used as the switching valve, but an adjustment type valve can be used instead of the three-way valve. is there.

さすれば、調整型の弁によって、冷却水の温度調整をより一層細かく制御することができるものである。   Then, the temperature adjustment of the cooling water can be controlled more finely by the adjustment type valve.

この発明の実施例を示す燃料電池を搭載した車両の空調装置の制御用フローチャートである。It is a flowchart for control of the air conditioner of the vehicle carrying the fuel cell which shows the Example of this invention. ヒステリシス特性を示す図である。It is a figure which shows a hysteresis characteristic. 燃料電池を搭載した車両の空調装置のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a vehicle air conditioner equipped with a fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

2 燃料電池を搭載した車両の空調装置、
4 燃料電池
6 冷却水通路
8 暖房手段
10 コンプレッサ
12 冷却器
14 ヒータコア
16 送風機
18 空気導入通路
20 圧縮空気導入通路
22 連絡通路
24 冷却水ポンプ
26 並列通路
28 第1の通路
30 冷却水冷却用ラジエータ
32 第2の通路
34 第3の通路
36 開閉弁
38 切換弁
40 供給通路
42 水温センサ
44 ラジエータ用送風機
2 Vehicle air conditioners equipped with fuel cells,
4 Fuel Cell 6 Cooling Water Passage 8 Heating Means 10 Compressor 12 Cooler 14 Heater Core 16 Blower 18 Air Introduction Passage 20 Compressed Air Introduction Passage 22 Communication Passage 24 Cooling Water Pump 26 Parallel Passage 28 First Passage 30 Cooling Water Cooling Radiator 32 Second passage 34 Third passage 36 On-off valve 38 Switching valve 40 Supply passage 42 Water temperature sensor 44 Radiator blower

Claims (2)

燃料電池を冷却するための冷却水通路から排出される熱を熱源として用いた暖房手段と、前記燃料電池へ供給する空気を圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサに圧縮された空気を冷却する冷却機能部と、空気を冷却するときに排出される熱により前記冷却水通路内の冷却水を加熱する加熱機能部とを有する冷却器とを備えた燃料電池を搭載した車両の空調装置において、前記冷却水通路は、前記燃料電池の冷却水排出側と前記冷却器とを連結する連絡通路と、冷却器と冷却水ポンプとを連結する通路の途中に3つの並列通路とを備え、3つの通路は、前記暖房手段と連結する第1の通路と、冷却水冷却用ラジエータと連結する第2の通路と、この第2の通路をバイパスする第3の通路とから構成され、前記第1の通路の暖房手段より冷却器側に開閉弁を設け、冷却水が、前記第2の通路と前記第3の通路とのいずれか一方にしか流れないように切り換える切換弁を設け、前記開閉弁は、冷却水温が第1設定値より高く、かつ暖房使用時に開放されるとともに、前記切換弁は、暖房使用状態で、かつ冷却水温の値に応じて切り換えられることを特徴とする燃料電池を搭載した車両の空調装置。   Heating means using heat discharged from a cooling water passage for cooling the fuel cell as a heat source, a compressor for compressing air supplied to the fuel cell, and a cooling function unit for cooling the air compressed by the compressor And an air conditioner for a vehicle equipped with a fuel cell comprising: a cooler having a heating function unit that heats the cooling water in the cooling water passage by heat discharged when cooling air; The passage includes a communication passage that connects the cooling water discharge side of the fuel cell and the cooler, and three parallel passages in the middle of the passage that connects the cooler and the cooling water pump. The first passage connected to the heating means, the second passage connected to the cooling water cooling radiator, and the third passage bypassing the second passage, the heating of the first passage Colder than means An on-off valve is provided on the vessel side, and a switching valve is provided for switching so that the cooling water flows only to one of the second passage and the third passage. The on-off valve has a cooling water temperature of the first temperature. An air conditioner for a vehicle equipped with a fuel cell, wherein the air conditioner is higher than a set value and is opened when heating is used, and the switching valve is switched according to a cooling water temperature value in a heating use state. 前記切換弁は、冷却水温の値が設定値より高いときに、冷却器と第2の通路とが連通するように切り換えられることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池を搭載した車両の空調装置。   2. The vehicle equipped with the fuel cell according to claim 1, wherein the switching valve is switched so that the cooler communicates with the second passage when the value of the coolant temperature is higher than a set value. Air conditioner.
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