JP2001349681A - Boiling cooling system - Google Patents

Boiling cooling system

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JP2001349681A
JP2001349681A JP2000166993A JP2000166993A JP2001349681A JP 2001349681 A JP2001349681 A JP 2001349681A JP 2000166993 A JP2000166993 A JP 2000166993A JP 2000166993 A JP2000166993 A JP 2000166993A JP 2001349681 A JP2001349681 A JP 2001349681A
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Japan
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evaporator
valve
pressure
temperature
cooling system
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Japanese (ja)
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Yutaka Tazaki
豊 田崎
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a system by employing only one condenser for cooling a plurality of cooling objects having different demanded cooling characteristics. SOLUTION: The boiling cooling system comprises an evaporator 1a provided for a cooling object A, an evaporator 1b provided for a cooling object B, and one condenser 2 for cooling to liquefy gas-phase refrigerants from the evaporators 1a, 1b wherein a controller 20 regulates the pressure at the gas- phase parts of the evaporators 1a, 1b by controlling the opening of pressure regulation valves 4a, 4b. Since the temperature of the cooling objects A, B can be controlled independently, demanded cooling characteristics of the cooling objects A, B can be satisfied respectively using one condenser.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は沸騰冷却システムに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a boiling cooling system.

【0002】[0002]

【従来の技術】冷媒の気化熱を利用して対象物の冷却を
行う沸騰冷却システムが提案されている(特開平6-8852
3号等)。このようなシステムにおいては、冷媒が蒸発
するときに冷媒が冷却対象物から熱を大量に吸収するこ
とから、冷媒を液相のまま循環させる一般的な冷却方式
に比べて高い冷却効果が期待できる。
2. Description of the Related Art A boiling cooling system for cooling an object using heat of vaporization of a refrigerant has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 6-8852).
No. 3). In such a system, since the refrigerant absorbs a large amount of heat from the object to be cooled when the refrigerant evaporates, a higher cooling effect can be expected as compared with a general cooling method in which the refrigerant is circulated in the liquid phase. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとしている問題点】このようなシス
テムにおいては、冷却対象物から熱を吸収して気化した
冷媒は、凝縮器において冷却、液化され、ポンプ等で冷
却対象物に対応して設けられる蒸発器に再び送り込まれ
る。
In such a system, the refrigerant which has absorbed heat from the object to be cooled and vaporized is cooled and liquefied in a condenser, and provided in correspondence with the object to be cooled by a pump or the like. Again into the evaporator.

【0004】しかしながら、従来の沸騰冷却システムで
は、要求冷却特性、例えば目標とすする温度が異なる複
数の対象物を冷却する場合、各対象物の蒸発器に異なる
温度の冷媒を供給する必要があり、冷却対象物の数に応
じた数の凝縮器、冷却ファン等を備える必要があった。
複数の凝縮器、冷却ファンを設けることはシステムの複
雑化、製造コスト増の原因となる。
However, in the conventional boiling cooling system, when cooling a plurality of objects having different required cooling characteristics, for example, a target temperature, it is necessary to supply a refrigerant having a different temperature to an evaporator of each object. It is necessary to provide a number of condensers, cooling fans and the like in accordance with the number of objects to be cooled.
Providing a plurality of condensers and cooling fans increases the complexity of the system and increases the manufacturing cost.

【0005】本発明は、かかる従来技術の技術的課題を
鑑みてなされたもので、要求冷却特性が異なる複数の冷
却対象物を冷却する場合に凝縮器を一つにし、システム
を簡素化することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned technical problems of the related art, and provides a single condenser for cooling a plurality of cooling objects having different required cooling characteristics, thereby simplifying the system. With the goal.

【0006】[0006]

【問題点を解決するための手段】第1の発明は、要求温
度特性の異なる第1の冷却対象物と第2の冷却対象物を
冷却するための沸騰冷却システムにおいて、第1の冷却
対象物に対して設けられた第1の蒸発器と、第2の冷却
対象物に対して設けられた第2の蒸発器と、第1の蒸発
器で気相となった冷媒と第2の蒸発器で気相となった冷
媒とを冷却液化する一つの凝縮器と、第1の蒸発器の気
相部圧力と第2の蒸発器の気相部圧力をそれぞれ独立し
て調整する気相部圧力調整手段とを備えたことを特徴と
するものである。
A first aspect of the present invention relates to a boiling cooling system for cooling a first cooling object and a second cooling object having different required temperature characteristics. , A second evaporator provided for a second object to be cooled, a refrigerant in a gas phase in the first evaporator, and a second evaporator A condenser for cooling and liquefying the refrigerant which has become a gas phase in the above, and a gas phase pressure for independently adjusting the gas phase pressure of the first evaporator and the gas phase pressure of the second evaporator And adjusting means.

【0007】第2の発明は、第1の発明において、第1
の蒸発器と凝縮器とを連通する通路にバルブを備え、気
相部圧力調整手段がバルブの開度を制御することで第1
の蒸発器の気相部圧力を調整することを特徴とするもの
である。
[0007] The second invention is the first invention according to the first invention.
A valve is provided in a passage communicating between the evaporator and the condenser, and the gas-phase-portion pressure adjusting means controls the opening of the valve so that the first valve is opened.
The pressure in the gas phase of the evaporator is adjusted.

【0008】第3の発明は、第2の発明において、第1
の冷却対象物の温度を検出する手段を備え、気相部圧力
調整手段が検出された冷却対象物温度に応じてバルブの
開度を制御することを特徴とするものである。
[0008] The third invention is the second invention, wherein the first
Means for detecting the temperature of the object to be cooled, and the gas phase pressure adjusting means controls the opening of the valve in accordance with the detected temperature of the object to be cooled.

【0009】第4の発明は、第2の発明において、第1
の蒸発器とバルブの間の気相部圧力を検出する手段を備
え、気相部圧力調整手段が検出された気相部圧力に応じ
てバルブの開度を制御することを特徴とするものであ
る。
A fourth invention is the second invention, wherein the first invention
Means for detecting the gas phase pressure between the evaporator and the valve, wherein the gas phase pressure adjusting means controls the opening degree of the valve according to the detected gas phase pressure. is there.

【0010】第5の発明は、第2の発明において、バル
ブの上流側と下流側との圧力差を検出する手段を備え、
気相部圧力調整手段が、検出された圧力差に応じてバル
ブの開度を制御することを特徴とするものである。
In a fifth aspect based on the second aspect, there is provided means for detecting a pressure difference between an upstream side and a downstream side of the valve,
The gas-phase-portion pressure adjusting means controls the opening degree of the valve according to the detected pressure difference.

【0011】第6の発明は、第2の発明において、バル
ブと凝縮器の間にバルブ側から凝縮器側への流れのみを
許容する一方向弁を設けたことを特徴とするものであ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the second aspect, a one-way valve is provided between the valve and the condenser, which allows only a flow from the valve side to the condenser side.

【0012】第7の発明は、第6の発明において、一方
向弁が設けられる第1の冷却対象物の制御温度範囲が第
2の冷却対象物の制御温度範囲よりも狭いことを特徴と
するものである。
According to a seventh aspect, in the sixth aspect, the control temperature range of the first cooling object provided with the one-way valve is smaller than the control temperature range of the second cooling object. Things.

【0013】第8の発明は、第2の発明において、バル
ブと凝縮器の間に負圧を導入する手段を備えたことを特
徴とするものである。
According to an eighth aspect, in the second aspect, a means for introducing a negative pressure between the valve and the condenser is provided.

【0014】第9の発明は、第1の発明において、記第
1の蒸発器と凝縮器とを連通する通路に設けられた冷媒
蒸気を過熱する手段及び過熱蒸気によって回転するター
ビンと、タービンに接続された回転電機とを備え、気相
部圧力調整手段が、タービンの回転速度を回転電機を用
いて制御することで第1の蒸発器の気相部圧力を調整す
ることを特徴とするものである。
According to a ninth aspect, in the first aspect, means for superheating refrigerant vapor provided in a passage communicating the first evaporator and the condenser, a turbine rotated by the superheated vapor, and a turbine A rotary electric machine connected thereto, wherein the gas phase pressure adjusting means adjusts the gas phase pressure of the first evaporator by controlling the rotation speed of the turbine using the rotary electric machine. It is.

【0015】第10の発明は、第9の発明を燃料電池ス
タックと電機部品を備えた燃料電池車に適用し、第1の
冷却対象物を燃料電池スタックとし、第2の冷却対象物
を電機部品としたこと特徴とするものである。
According to a tenth aspect, the ninth aspect is applied to a fuel cell vehicle having a fuel cell stack and electric parts, wherein a first object to be cooled is a fuel cell stack, and a second object to be cooled is an electric motor. The feature is that it is a part.

【0016】第11の発明は、第10の発明において、
冷媒蒸気を過熱する手段が改質器で発生する一酸化炭素
を処理する触媒燃焼器の排ガスの熱エネルギを用いて冷
媒蒸気を過熱することを特徴とするものである。
According to an eleventh aspect, in the tenth aspect,
It is characterized in that the means for superheating the refrigerant vapor superheats the refrigerant vapor using the heat energy of the exhaust gas of the catalytic combustor for processing carbon monoxide generated in the reformer.

【0017】第12の発明は、第10の発明において、
燃料電池スタックの空気極に供給する空気を加圧するコ
ンプレッサをタービンで駆動することを特徴とするもの
である。
According to a twelfth aspect, in the tenth aspect,
A compressor for pressurizing air supplied to an air electrode of a fuel cell stack is driven by a turbine.

【0018】第13の発明は、第12の発明において、
コンプレッサの回転速度が目標とする回転速度となるよ
うに回転電機をモータあるいは発電機として使用するこ
とを特徴とするものである。
According to a thirteenth aspect, in the twelfth aspect,
The rotary electric machine is used as a motor or a generator so that the rotation speed of the compressor becomes a target rotation speed.

【0019】[0019]

【作用及び効果】要求冷却特性の異なる複数の冷却対象
物を冷却する場合、従来は各冷却対象物の蒸発器毎に凝
縮器を設ける必要があったが、本発明に係る沸騰冷却シ
ステムでは、各冷却対象物の温度は蒸発器の気相部圧力
を調整することによって行われるので、各蒸発器に異な
る温度の冷媒を供給する必要が無くなり、凝縮器、冷却
ファン等を各蒸発器で共有することができる(第1の発
明)。これにより、複数の凝縮器を設ける従来のシステ
ムに比べてシステム構成を簡素化でき、製造コストを低
減することができる。
In order to cool a plurality of cooling objects having different required cooling characteristics, conventionally, it was necessary to provide a condenser for each evaporator of each cooling object, but in the boiling cooling system according to the present invention, Since the temperature of each cooling object is adjusted by adjusting the gas phase pressure of the evaporator, there is no need to supply a refrigerant at a different temperature to each evaporator, and the condenser, cooling fan, etc. are shared by each evaporator. (First invention). Thereby, the system configuration can be simplified as compared with a conventional system provided with a plurality of condensers, and the manufacturing cost can be reduced.

【0020】気相部圧力の調整は、例えば、蒸発器と凝
縮器とを連通する通路に設けられたバルブ(バタフライ
バルブ、ソレノイドバルブ等)の開度(またはデューテ
ィ比)を制御することによって行われる(第2の発
明)。これにより、例えば冷却対象物の温度が高いとき
にはバルブ開度を大側に制御し、蒸発器の気相部圧力を
下げれば、蒸発器における冷媒の気化が促進され、冷却
対象物の温度を下げることができる(第3の発明)。
The adjustment of the pressure in the gas phase is performed, for example, by controlling the opening (or duty ratio) of a valve (butterfly valve, solenoid valve, etc.) provided in a passage connecting the evaporator and the condenser. (Second invention). Thus, for example, when the temperature of the object to be cooled is high, the valve opening is controlled to a large side, and if the gas phase pressure of the evaporator is reduced, vaporization of the refrigerant in the evaporator is promoted, and the temperature of the object to be cooled is reduced. (Third invention).

【0021】あるいは、気相部圧力は冷却対象物の温度
に対応して変化することから、気相部圧力に応じてバル
ブ開度を制御し、冷却対象物の温度を制御するようにし
てもよい(第4の発明)。
Alternatively, since the gas phase pressure changes according to the temperature of the object to be cooled, the valve opening may be controlled according to the gas phase pressure to control the temperature of the object to be cooled. Good (fourth invention).

【0022】また、バルブの上流側と下流側との圧力差
が小さいときは冷媒の循環速度が遅くなり、冷却対象物
の温度が目標温度に到達するまでに時間がかかるが、バ
ルブ開度を圧力差に応じて補正するようにすれば、圧力
差が小さいときであっても冷却対象物の温度を速やかに
目標温度に近づけることができる(第5の発明)。
When the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the valve is small, the circulation speed of the refrigerant becomes slow, and it takes time for the temperature of the object to be cooled to reach the target temperature. If the correction is made according to the pressure difference, the temperature of the object to be cooled can be quickly brought close to the target temperature even when the pressure difference is small (fifth invention).

【0023】また、バルブと凝縮器の間に一方向弁を設
ければ、他方の冷却対象物の温度が高温となってその蒸
発器から凝縮器内に高圧の冷媒蒸気が流れ込み、凝縮器
内の圧力が高くなっても、それがバルブと一方向弁の間
に流れ込むのを防止することができる(第6の発明)。
これにより、バルブの上流側と下流側の圧力差を常に大
きく保つことができ、冷却対象物を速やかに目標温度に
近づけることが可能となる。なお、このような一方向弁
は、好ましくは、冷却対象物の制御温度範囲が狭く、速
やかに目標温度に近づける必要がある方に設けられる
(第7の発明)。
If a one-way valve is provided between the valve and the condenser, the temperature of the other object to be cooled becomes high, and high-pressure refrigerant vapor flows from the evaporator into the condenser, and Can be prevented from flowing between the valve and the one-way valve even if the pressure of the air becomes high (sixth invention).
Thus, the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the valve can always be kept large, and the object to be cooled can be quickly brought close to the target temperature. It is to be noted that such a one-way valve is preferably provided in a place where the control temperature range of the object to be cooled is narrow and it is necessary to quickly approach the target temperature (seventh invention).

【0024】また、バルブと凝縮器の間に真空タンク等
の負圧導入手段を設ければ、冷却対象物の温度を速やか
に目標温度に近づける必要がある場合はバルブの下流側
に負圧を導入し、バルブの上流側と下流側の圧力差を大
きくすることができる(第8の発明)。
If a negative pressure introducing means such as a vacuum tank is provided between the valve and the condenser, if it is necessary to quickly bring the temperature of the object to be cooled to the target temperature, a negative pressure is applied to the downstream side of the valve. By introducing, the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the valve can be increased (eighth invention).

【0025】なお、蒸発器の気相部圧力の調整は、蒸発
器と凝縮器の間に蒸気を過熱する手段と、タービンとを
設け、タービンの回転速度を回転電機を用いて制御する
ことによっても可能である(第9の発明)。
The pressure in the gas phase of the evaporator is adjusted by providing a means for heating the steam between the evaporator and the condenser and a turbine, and controlling the rotation speed of the turbine using a rotating electric machine. Is also possible (ninth invention).

【0026】さらに、このような沸騰冷却システムは例
えば燃料電池車(FCV)に適用することができ、この
場合、第1の冷却対象物を燃料電池スタック、第2の冷
却対象物を駆動用モータ等の電機部品とすることができ
る(第10の発明)。
Further, such a boiling cooling system can be applied to, for example, a fuel cell vehicle (FCV). In this case, the first cooling object is a fuel cell stack, and the second cooling object is a driving motor. (10th invention).

【0027】また、燃料電池車に適用した場合、タービ
ンを駆動するための過熱蒸気を、改質器触媒燃焼器の排
ガスの熱エネルギを用いて生成するようにすれば、シス
テムの効率を高めることができる(第11の発明)。
Further, when applied to a fuel cell vehicle, the efficiency of the system can be improved by generating superheated steam for driving the turbine by using the thermal energy of the exhaust gas of the reformer catalytic combustor. (Eleventh invention).

【0028】さらに、燃料電池スタックの空気極に送る
空気を加圧するコンプレッサを蒸気圧力調整用のタービ
ンで駆動するようにすれば、コンプレッサの駆動エネル
ギが不要になり(第12の発明)、また、コンプレッサ
の回転速度制御を上記タービンに接続された回転電機を
用いて行えば、システムの効率をさらに高めることがで
きる(第13の発明)。
Further, if the compressor for pressurizing the air sent to the air electrode of the fuel cell stack is driven by the turbine for adjusting the steam pressure, the driving energy of the compressor becomes unnecessary (twelfth invention). If the rotation speed of the compressor is controlled using the rotating electric machine connected to the turbine, the efficiency of the system can be further improved (a thirteenth invention).

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき本発明の
実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0030】図1は本発明に係る沸騰冷却システムの概
略構成を示したものである。この冷却システムは管理温
度の異なる2つの冷却対象物A及びBを冷却するための
ものであり、冷却対象物A、Bの内部(あるいはその近
傍)にはそれぞれ蒸発器1a、1bが設けられている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a boiling cooling system according to the present invention. This cooling system is for cooling two objects to be cooled A and B having different management temperatures. Evaporators 1a and 1b are provided inside (or near) the objects to be cooled A and B, respectively. I have.

【0031】蒸発器1a、1bはそれぞれ連通管3a、
3b及び連通管7a、7bによって凝縮器2と接続され
て閉じた系を構成し、冷媒Cが蒸発器1a、1bと凝縮
器2との間を相変化しながら循環するようになってい
る。
The evaporators 1a and 1b are respectively connected to communication pipes 3a,
3b and the communication pipes 7a and 7b are connected to the condenser 2 to form a closed system, and the refrigerant C circulates between the evaporators 1a and 1b and the condenser 2 while changing the phase.

【0032】ここで蒸発器1aの気相側と凝縮器2の気
相側とを接続する連通管3aには圧力調整弁4aと、そ
れをバイパスするパイパス通路5aとが設けられてお
り、バイパス通路5aにはリリーフバルブ6aが設けら
れている。また、蒸発器1aの液相側と凝縮器2の液相
側とを接続する連通管7aには凝縮器2から蒸発器1a
に冷媒Cを送る量を制御する電制ポンプ8aが設けられ
ている。
The communication pipe 3a connecting the gaseous side of the evaporator 1a and the gaseous side of the condenser 2 is provided with a pressure regulating valve 4a and a bypass passage 5a for bypassing the pressure regulating valve 4a. A relief valve 6a is provided in the passage 5a. In addition, a communication pipe 7a connecting the liquid side of the evaporator 1a and the liquid phase side of the condenser 2 has a condenser 2 from the evaporator 1a.
Is provided with an electronically controlled pump 8a for controlling the amount of refrigerant C to be sent.

【0033】同様に、蒸発器1bの気相側と凝縮器2の
気相側とを接続する連通管3bには圧力調整弁4b、パ
イパス通路5bが設けられており、バイパス通路5aに
はリリーフバルブ6bが設けられている。また、蒸発器
1bの液相側と凝縮器2の液相側とを接続する連通管7
bには電制ポンプ8bが設けられている。
Similarly, a pressure regulating valve 4b and a bypass passage 5b are provided in a communication pipe 3b connecting the gaseous side of the evaporator 1b and the gaseous side of the condenser 2, and a relief passage is provided in the bypass passage 5a. A valve 6b is provided. A communication pipe 7 connecting the liquid side of the evaporator 1b and the liquid side of the condenser 2 is provided.
b is provided with an electronic control pump 8b.

【0034】また、蒸発器1a、1bには蒸発容器の壁
温を検出するための壁温センサ10a、10b、冷媒の
液面レベルを検出する液面センサ11a、11bが設け
られており、液面センサ11a、11bは液面レベルが
所定レベルに達するとON信号を出力する。
The evaporators 1a and 1b are provided with wall temperature sensors 10a and 10b for detecting the wall temperature of the evaporation container and liquid level sensors 11a and 11b for detecting the liquid level of the refrigerant. The surface sensors 11a and 11b output an ON signal when the liquid level reaches a predetermined level.

【0035】また、蒸発器1aと圧力調整弁4aの間、
蒸発器1bと圧力調整弁4bの間にはそれぞれ蒸発器1
a、1bの気相部分の圧力(圧力調整弁4a、4bの上
流側圧力)を検出するための圧力センサ12a、12b
が設けられており、凝縮器2には気相部分の圧力(圧力
調整弁4a、4bの下流側圧力)を検出する圧力センサ
15と、凝縮器2を冷却するための冷却ファン16が設
けられている。さらに、冷却対象物A、Bにはそれぞれ
対象物の温度を検出する温度センサ17a、17bが設
けられている。
Further, between the evaporator 1a and the pressure regulating valve 4a,
An evaporator 1 is provided between the evaporator 1b and the pressure regulating valve 4b.
pressure sensors 12a, 12b for detecting the pressures of the gaseous phase portions a, 1b (upstream pressures of the pressure regulating valves 4a, 4b)
The condenser 2 is provided with a pressure sensor 15 for detecting the pressure in the gas phase (downstream pressures of the pressure regulating valves 4a and 4b) and a cooling fan 16 for cooling the condenser 2. ing. Further, the cooling objects A and B are provided with temperature sensors 17a and 17b for detecting the temperatures of the objects, respectively.

【0036】コントローラ20はマイクロプロセッサ、
メモリ、入出力インターフェース等で構成され、上記壁
温センサ10a、10b、液面センサ11a、11b、
圧力センサ12a、12b、15、温度センサ17a、
17bからの信号の他、アクセル操作量信号、圧力調整
弁4a、4bの開度信号、電制ポンプ8a、8bの回転
速度信号、冷却ファン16の回転速度信号等が入力され
る。コントローラ20は、これら各種信号に基づき冷却
対象物A、Bの冷却状態をそれぞれ判断し、冷却対象物
A、Bの温度が目標温度となるように圧力調整弁4a、
4b、電制ポンプ8a、8b等を制御する。
The controller 20 is a microprocessor,
The wall temperature sensors 10a and 10b, the liquid level sensors 11a and 11b,
Pressure sensors 12a, 12b, 15, temperature sensor 17a,
In addition to the signal from 17b, the accelerator operation amount signal, the opening degree signals of the pressure regulating valves 4a and 4b, the rotation speed signals of the electronically controlled pumps 8a and 8b, the rotation speed signal of the cooling fan 16, and the like are input. The controller 20 determines the cooling state of each of the cooling objects A and B based on these various signals, and controls the pressure regulating valves 4a and 4b so that the temperatures of the cooling objects A and B become the target temperatures.
4b, and control the electronically controlled pumps 8a and 8b.

【0037】具体的には、コントローラ20は、液面セ
ンサ11aの出力に基づき電制ポンプ8aを制御して蒸
発器1aの液面レベルを一定に制御する。さらに、温度
センサ17aの出力に基づき対象物Aの温度が目標温度
よりも低いと判断したときは圧力調節弁4aの開度を大
きくして蒸発器1aの気相部の圧力を下げ、冷媒の気化
を促進して対象物Aの温度を低下させる。逆に、対象物
Aの温度が目標温度よりも高いと判断したときは圧力調
整弁4aの開度を絞って蒸発器1aの気相部分の圧力を
上昇させ、冷媒の気化を抑制して対象物Aの温度を上昇
させる。
Specifically, the controller 20 controls the electric pump 8a based on the output of the liquid level sensor 11a to control the liquid level of the evaporator 1a to be constant. Further, when it is determined based on the output of the temperature sensor 17a that the temperature of the object A is lower than the target temperature, the opening of the pressure control valve 4a is increased to reduce the pressure of the gas phase of the evaporator 1a, and The vaporization is promoted to lower the temperature of the object A. Conversely, when it is determined that the temperature of the target A is higher than the target temperature, the opening of the pressure regulating valve 4a is narrowed to increase the pressure in the gaseous phase portion of the evaporator 1a, thereby suppressing the vaporization of the refrigerant and the target. The temperature of the object A is increased.

【0038】冷却対象物Bに関しても同様の制御が行わ
れ、コントローラ20は液面センサ11bの出力に基づ
き蒸発器1bの液面レベルを制御するとともに、温度セ
ンサ17bの出力に基づき圧力調節弁4bの開度を調節
し、対象物Bの温度を目標温度に制御する。
The same control is performed for the object B to be cooled. The controller 20 controls the liquid level of the evaporator 1b based on the output of the liquid level sensor 11b, and controls the pressure control valve 4b based on the output of the temperature sensor 17b. Is adjusted, and the temperature of the object B is controlled to the target temperature.

【0039】図2はコントローラ20が行う温度制御の
内容を示したフローチャートである。これは冷却対象物
Aの温度を目標温度に制御するためのものであるが、冷
却対象物Bについても同様の温度制御が行われるものと
する。
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of the temperature control performed by the controller 20. This is for controlling the temperature of the cooling target A to the target temperature, and the same temperature control is also performed for the cooling target B.

【0040】これついて説明すると、まず、ステップS
1ではシステムの運転状態(液面センサ11aの出力、
対象物Aの温度Ta及び圧力調整弁4aの開度θa)が
読み込まれる。
To explain this, first, in step S
In 1, the operation state of the system (the output of the liquid level sensor 11a,
The temperature Ta of the object A and the opening degree θa) of the pressure regulating valve 4a are read.

【0041】次に、ステップS2からS4では液面セン
サ11aがONか否かが判断される。そして、センサ1
1aがONの時は液面レベルを低下させるべく電制ポン
プ8aを停止させ(S4)、逆にOFFの時は液面レベ
ルを上昇させるべく電制ポンプ8bを駆動し(S3)、
蒸発器1aにおける液面レベルが一定に保たれるように
する。
Next, in steps S2 to S4, it is determined whether or not the liquid level sensor 11a is ON. And sensor 1
When 1a is ON, the electronic control pump 8a is stopped to lower the liquid level (S4), and when OFF, the electronic pump 8b is driven to increase the liquid level (S3).
The liquid level in the evaporator 1a is kept constant.

【0042】ステップS5では対象物Aの温度Taと目
標温度T0aとの温度差ΔTaが演算され、ステップS
6では温度差ΔTaの大きさが所定値dTtha以上か
否かが判断される。判断の結果、温度差ΔTaの大きさ
が所定値dTtha以上の場合は対象物温度Taと目標
温度T0aのずれが大きいのでステップS7以降に進
み、対象物温度Taを目標温度T0aに近づけるべく圧
力調整弁4aの開度調整を行う。
In step S5, a temperature difference ΔTa between the temperature Ta of the object A and the target temperature T0a is calculated, and in step S5,
At 6, it is determined whether the magnitude of the temperature difference ΔTa is equal to or greater than a predetermined value dTtha. As a result of the determination, when the magnitude of the temperature difference ΔTa is equal to or more than the predetermined value dTtha, the difference between the target temperature Ta and the target temperature T0a is large, so the process proceeds to step S7 and thereafter, and the pressure adjustment is performed so that the target temperature Ta approaches the target temperature T0a. The opening of the valve 4a is adjusted.

【0043】ステップS7では温度差ΔTaの大きさに
基づき図3に示すテーブルを参照して開度補正量Δθa
が演算され、温度差ΔTaがゼロよりも大きい場合、即
ち対象物温度Taが目標温度T0aよりも高い場合はス
テップS9に進んで圧力調整弁4aの開度が大側に補正
される。これに対し、温度差ΔTaがゼロよりも小さい
場合、即ち対象物の温度Taが目標温度T0aよりも低
い場合はステップS10に進んで圧力調整弁4aの開度
が小側に補正される。
In step S7, based on the magnitude of the temperature difference ΔTa, referring to the table shown in FIG. 3, the opening correction amount Δθa
Is calculated, and when the temperature difference ΔTa is larger than zero, that is, when the target object temperature Ta is higher than the target temperature T0a, the process proceeds to step S9, and the opening of the pressure regulating valve 4a is corrected to a large side. On the other hand, when the temperature difference ΔTa is smaller than zero, that is, when the temperature Ta of the object is lower than the target temperature T0a, the process proceeds to step S10, and the opening of the pressure regulating valve 4a is corrected to a small side.

【0044】なお、ステップS6で温度差ΔTaが所定
値dTthaよりも小さいと判断された場合は冷却対象
物の温度Taが目標温度Ta0近傍にあるので、ステッ
プS11に進んで前回の圧力調整弁開度θaを維持す
る。
If it is determined in step S6 that the temperature difference ΔTa is smaller than the predetermined value dTtha, the temperature Ta of the object to be cooled is close to the target temperature Ta0. Degree θa is maintained.

【0045】次に、このような制御を行うことによる作
用について説明する。
Next, the effect of performing such control will be described.

【0046】この実施形態においては、冷却対象物の冷
却は蒸発器(1a、1b)における冷媒の気化熱を利用
して行われるので、冷却対象物の冷却効果は蒸発器内に
おける冷媒の気化のし易さに左右される。すなわち、冷
媒が気化しやすいときはそれだけ多くの気化熱が対象物
から奪われるので冷却効果は高まり、逆に気化しにくい
ときは対象物から奪われる気化熱が少なくなるので冷却
効果は低くなる。
In this embodiment, the object to be cooled is cooled by utilizing the heat of vaporization of the refrigerant in the evaporator (1a, 1b). Therefore, the cooling effect of the object to be cooled is reduced by the vaporization of the refrigerant in the evaporator. Depends on how easy it is to do. That is, when the refrigerant is easy to vaporize, more heat of vaporization is taken from the object, so that the cooling effect is enhanced. Conversely, when it is difficult to vaporize, the heat of vapor taken away from the object is reduced, and the cooling effect is reduced.

【0047】そのため、本発明では冷却対象物の温度が
目標温度よりも高いときは圧力調整弁(4a、4b)が
開かれ、蒸発器における圧力を下げて気化が促進され、
逆に目標温度よりも低いときは圧力調整弁が開かれ、蒸
発器における圧力を上昇させて冷媒の気化が抑制され
る。
Therefore, in the present invention, when the temperature of the object to be cooled is higher than the target temperature, the pressure regulating valves (4a, 4b) are opened, the pressure in the evaporator is reduced, and the vaporization is promoted.
Conversely, when the temperature is lower than the target temperature, the pressure regulating valve is opened, and the pressure in the evaporator is increased to suppress the vaporization of the refrigerant.

【0048】この結果、冷却対象物を目標温度に制御す
ることができるが、冷却対象物の温度制御は気相部分の
圧力制御によって行われ、蒸発器に送られる冷媒の温度
とは関係なく行われるので、図1に示すように冷却対象
物がA、Bと複数あり、それらの目標温度が行っていて
も、凝縮器は冷却対象物A、Bで共通のものを用いるこ
とができる。
As a result, the object to be cooled can be controlled to the target temperature. However, the temperature of the object to be cooled is controlled by controlling the pressure of the gas phase, and the temperature is controlled independently of the temperature of the refrigerant sent to the evaporator. Therefore, as shown in FIG. 1, there are a plurality of cooling objects A and B, and a common condenser can be used for the cooling objects A and B even when their target temperatures are maintained.

【0049】このように、本発明を適用することによっ
て凝縮器を一つにまとめることができるので、複数の凝
縮器を設ける場合に比べてシステムを簡略化でき、製造
にかかるコストも抑えることもできる。特に、本システ
ムを車両に適用する場合にはシステムの容積が小さくな
ることから搭載性の点で有利である。
As described above, by applying the present invention, the condensers can be integrated into one, so that the system can be simplified as compared with the case where a plurality of condensers are provided, and the manufacturing cost can be reduced. it can. In particular, when the present system is applied to a vehicle, the volume of the system is reduced, which is advantageous in terms of mountability.

【0050】さらに、凝縮器を一つにまとめた場合、冷
却対象物それぞれに凝縮器を設けた場合に比べて凝縮器
に必要とされる容量を小さくできるという利点もある。
すなわち、凝縮器を対象物毎に設けた場合、凝縮器はそ
れぞれ対象物の最大放熱量に対応した容量を備えている
必要があるが、凝縮器を一つにした場合は対象物の放熱
量の和の最大値に対応した容量をもっていればよいの
で、図4に示すように各対象物の放熱量のピークとなる
負荷がずれている場合は、冷却対象物それぞれに凝縮器
を設けた場合に比べて凝縮器の全容量を小さくできる
((A+B)max≦Amax+Bmax)。
Further, when the condensers are integrated into one, there is an advantage that the capacity required for the condenser can be reduced as compared with the case where the condensers are provided for the respective objects to be cooled.
In other words, when a condenser is provided for each object, each condenser must have a capacity corresponding to the maximum amount of heat radiation of the object, but when one condenser is used, the amount of heat radiation of the object It is sufficient if the load corresponding to the peak of the heat radiation amount of each object is shifted as shown in FIG. 4 if the condenser corresponding to the maximum value of the sum of The total capacity of the condenser can be reduced as compared with ((A + B) max ≦ Amax + Bmax).

【0051】なお、ここでは冷却対象物が2つの場合を
示したが、冷却対象物が3つ以上の場合も同様の構成を
採用することによって凝縮器を一つにまとめることがで
きる。
Although the case where there are two objects to be cooled is shown here, the condenser can be integrated into one by adopting the same configuration when there are three or more objects to be cooled.

【0052】また、ここでは圧力調整弁4a、4bとし
てバタフライバルブが設けられているが、必要に応じて
ソレノイドバルブ等を設けることもできる。この場合は
デューティ比を制御することによって気相部圧力を調整
することになる。
Although the butterfly valves are provided here as the pressure regulating valves 4a and 4b, a solenoid valve or the like may be provided if necessary. In this case, the gas phase pressure is adjusted by controlling the duty ratio.

【0053】さらに、ここでは検出された冷却対象物温
度に基づき対象物温度が目標温度となるように温度制御
を行っているが、圧力センサ12a、12bで検出され
る蒸発器の気相部分の圧力に応じて温度制御を行うよう
にしてもよい。対象物温度が高いと気相部圧力が上昇
し、逆に対象物温度が低いと気相部圧力が下降するの
で、圧力調整弁上流の圧力に応じて圧力調節弁4a、4
bの開度を制御しても、対象物温度を目標温度に制御す
ることができる。
Further, here, the temperature is controlled based on the detected temperature of the cooling object so that the temperature of the object becomes the target temperature. However, the temperature of the gas phase portion of the evaporator detected by the pressure sensors 12a and 12b is controlled. Temperature control may be performed according to the pressure. When the temperature of the target is high, the gas phase pressure increases, and when the temperature of the target is low, the gas phase pressure decreases.
Even if the opening degree of b is controlled, the target object temperature can be controlled to the target temperature.

【0054】続いて、第2の実施の形態について説明す
る。
Next, a second embodiment will be described.

【0055】この実施形態は圧力調整弁の開度補正量の
演算方法が第1の実施形態と異なる。以下、第1の実施
形態と異なる部分を中心に説明する。
This embodiment is different from the first embodiment in the method of calculating the opening correction amount of the pressure regulating valve. Hereinafter, a description will be given mainly of a portion different from the first embodiment.

【0056】図5はコントローラ20が行う温度制御の
内容を示したフローチャートで、図2に示したものに代
えて実行される。ここでは冷却対象物Aの温度制御につ
いてのみ示すが、冷却対象物Bについても同様の温度制
御が行われる。
FIG. 5 is a flowchart showing the contents of the temperature control performed by the controller 20, which is executed in place of the one shown in FIG. Here, only the temperature control of the cooling target A is shown, but the same temperature control is performed for the cooling target B as well.

【0057】各ステップにおける処理について説明する
と、まず、ステップS21では先の実施形態同様に運転
状態が読み込まれるが、ここでは液面センサ11aの出
力、対象物Aの温度Ta及び圧力調整弁4aの開度θa
に加え、圧力調整弁4aの上流側の圧力Pua、下流側
の圧力Pdaも読み込まれる。そして、ステップS22
からS24では液面センサ11aの出力に基づき電制ポ
ンプ8aが制御され、蒸発器1aにおける液面レベルが
一定に保たれる。
The operation in each step will be described. First, in step S21, the operation state is read in the same manner as in the previous embodiment. Here, the output of the liquid level sensor 11a, the temperature Ta of the object A and the pressure control valve 4a Opening θa
In addition, the pressure Pua on the upstream side and the pressure Pda on the downstream side of the pressure regulating valve 4a are read. Then, step S22
In steps S24 to S24, the electronic control pump 8a is controlled based on the output of the liquid level sensor 11a, and the liquid level in the evaporator 1a is kept constant.

【0058】ステップS25では対象物Aの温度Taと
その目標温度T0aの温度差ΔTaが演算され、ステッ
プS26では温度差ΔTaと所定値dTthaの比較が
行われる。そして、温度差ΔTaが所定値dTthaを
越えている場合はステップS27以降に進み圧力調整弁
4aの開度が制御されるが、この際、上記温度差ΔTa
に加えて圧力調整弁4aの上流側と下流側の圧力差ΔP
a(=Pua−Pda)も考慮して圧力調整弁開度θa
の補正量Δθaが演算される(ステップS7)。
In step S25, a temperature difference ΔTa between the temperature Ta of the object A and its target temperature T0a is calculated, and in step S26, the temperature difference ΔTa is compared with a predetermined value dTtha. When the temperature difference ΔTa exceeds the predetermined value dTtha, the process proceeds to step S27 and the opening of the pressure regulating valve 4a is controlled. At this time, the temperature difference ΔTa
And the pressure difference ΔP between the upstream side and the downstream side of the pressure regulating valve 4a.
a (= Pua−Pda) in consideration of the pressure regulating valve opening θa.
Is calculated (step S7).

【0059】具体的には、補正量Δθaは温度差ΔTa
と圧力差ΔPaに基づき図6に示すマップを参照して演
算され、温度差ΔTaが大きくなるほど、また圧力差Δ
Paが小さくなるほど補正量Δθaとして大きな値が演
算され、それに基づき圧力調整弁4aの開度が制御され
る(ステップS28からS30)。
Specifically, the correction amount Δθa is determined by the temperature difference ΔTa
Is calculated with reference to the map shown in FIG. 6 based on the pressure difference ΔPa and the temperature difference ΔTa.
As Pa decreases, a larger value is calculated as the correction amount Δθa, and the opening of the pressure regulating valve 4a is controlled based on the larger value (steps S28 to S30).

【0060】したがって、この実施形態においても、先
の実施形態と同様に、冷却対象物の温度が目標温度より
も高いときは圧力調整弁(4a、4b)が閉じられ、逆
に、目標温度よりも低いときは圧力調整弁が開かれ、冷
却対象物の温度が制御されるのであるが、圧力調整弁の
上流側と下流側の圧力差が小さいときは圧力調整弁が大
きく開かれる。これにより、圧力差が小さい場合であっ
ても冷媒の循環量が増大され、冷却対象物の温度を目標
値に速やかに近づけることができる。
Therefore, in this embodiment, as in the previous embodiment, when the temperature of the object to be cooled is higher than the target temperature, the pressure regulating valves (4a, 4b) are closed, and conversely, when the temperature of the object to be cooled is lower than the target temperature. When the pressure is too low, the pressure regulating valve is opened to control the temperature of the object to be cooled. However, when the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the pressure regulating valve is small, the pressure regulating valve is widely opened. Thereby, even if the pressure difference is small, the circulation amount of the refrigerant is increased, and the temperature of the object to be cooled can be quickly brought close to the target value.

【0061】また、図7は第3の実施形態を示したもの
である。
FIG. 7 shows a third embodiment.

【0062】この実施形態は、圧力調整弁4aの下流側
に、上流から下流への流れのみを許容する一方向弁30
aが設けられている点で第1の実施形態と相違する。
In this embodiment, a one-way valve 30 that allows only a flow from upstream to downstream is provided downstream of the pressure regulating valve 4a.
The difference from the first embodiment is that a is provided.

【0063】このような一方向弁30aを設けることに
より、冷却対象物Bが高温となって蒸発器1bで大量の
蒸気が発生し、凝縮器2の内部が高圧になったとして
も、その高圧が圧力調整弁4aと一方向弁30aとの間
に流れ込むことは無くなり、圧力調整弁4aと一方向弁
30aとの間を低圧に維持することが可能となる。これ
により、圧力調整弁4aの上流と下流の圧力差ΔPを常
に大きくとることができ、冷却対象物Aの温度をより早
く目標温度に到達させることが可能となる。
By providing such a one-way valve 30a, even if the object B to be cooled has a high temperature and a large amount of steam is generated in the evaporator 1b and the inside of the condenser 2 has a high pressure, the high pressure Does not flow between the pressure regulating valve 4a and the one-way valve 30a, and the pressure between the pressure regulating valve 4a and the one-way valve 30a can be maintained at a low pressure. As a result, the pressure difference ΔP between the upstream side and the downstream side of the pressure regulating valve 4a can always be increased, and the temperature of the cooling target A can reach the target temperature more quickly.

【0064】なお、この一方向弁は冷却対象物の温度許
容幅(図2におけるdTtha)が小さい側(ここでは
対象物A側)に設けられるが、対象物A、Bの両側に設
けるようにしてもよい。
The one-way valve is provided on the side where the allowable temperature range (dTtha in FIG. 2) of the object to be cooled is small (here, the object A side), but is provided on both sides of the objects A and B. You may.

【0065】また、図8は第4の実施形態を示したもの
である。
FIG. 8 shows a fourth embodiment.

【0066】この実施形態は、負圧源(例えばエンジン
の吸気管)に接続された真空タンク31と、負圧導入弁
32とを備え、負圧導入弁32を開くことによって圧力
調整弁4aとチェックバルブ30aとの間に負圧を導入
可能にした点で第3の実施形態と相違する。
This embodiment includes a vacuum tank 31 connected to a negative pressure source (for example, an intake pipe of an engine), and a negative pressure introducing valve 32. When the negative pressure introducing valve 32 is opened, the pressure regulating valve 4a is opened. The third embodiment differs from the third embodiment in that a negative pressure can be introduced between the third embodiment and the check valve 30a.

【0067】このような負圧導入手段を圧力調整弁4a
の下流に設けることにより、急激な負荷上昇などにより
冷却対象物を素早く冷却する必要があるときには、負圧
導入弁32を開いて負圧を導入すれば、圧力調整弁4a
前後の圧力差ΔPが大きくなり、冷却対象物Aの温度を
より早く目標温度に到達させることができる。
Such a negative pressure introducing means is connected to the pressure regulating valve 4a.
When it is necessary to quickly cool the object to be cooled due to a sudden increase in load or the like, by opening the negative pressure introducing valve 32 and introducing a negative pressure, the pressure regulating valve 4a is provided.
The pressure difference ΔP before and after becomes large, and the temperature of the cooling object A can reach the target temperature more quickly.

【0068】また、図9は第5の実施形態を示したもの
である。
FIG. 9 shows a fifth embodiment.

【0069】この実施形態は、第1の実施形態における
圧力調整弁4aに代えて冷媒蒸気を受けて回転するター
ビン35と、そのタービン35を回転速度制御するため
の回転電機36とを備え、さらに、タービン35の上流
側に蒸発器1aからの飽和蒸気を過熱して過熱蒸気とす
るための過熱装置37を備えている点で相違する。
In this embodiment, instead of the pressure regulating valve 4a in the first embodiment, there is provided a turbine 35 which rotates by receiving refrigerant vapor, and a rotary electric machine 36 for controlling the rotation speed of the turbine 35. And a superheater 37 for superheating the saturated steam from the evaporator 1a into superheated steam on the upstream side of the turbine 35.

【0070】このような構成としても、回転電機36を
用いてタービン35の回転速度を調節することによって
蒸発器1aの気相部分の圧力を調節することができるの
で、先の実施形態同様に冷却対象物の温度を制御するこ
とができる。
Even in such a configuration, the pressure of the gas phase portion of the evaporator 1a can be adjusted by adjusting the rotation speed of the turbine 35 using the rotating electric machine 36. The temperature of the object can be controlled.

【0071】なお、この場合、凝縮器2の圧力が高くな
るので冷却対象物B側に一方向弁30bが設けられる。
また、この構成は蒸発器の発熱量が大きい側(ここでは
冷却対象物A側)に採用されるが、対象物A、Bの両方
でこの構成としても良い。
In this case, since the pressure of the condenser 2 increases, a one-way valve 30b is provided on the cooling object B side.
Further, this configuration is adopted on the side where the amount of heat generated by the evaporator is large (here, the cooling object A side), but this configuration may be used for both the objects A and B.

【0072】また、図10は図9に示したシステムをメ
タノール改質式燃料電池車(FCV)に適用した例を示
したものである(第6の実施形態)。図9に示したシス
テムに対応する構成要素には同一の引用番号を付してあ
る。
FIG. 10 shows an example in which the system shown in FIG. 9 is applied to a methanol reforming fuel cell vehicle (FCV) (sixth embodiment). Components corresponding to the system shown in FIG. 9 are given the same reference numerals.

【0073】この車両においては、改質器41において
メタノールを改質して得られる水素を、複数の燃料電池
セルからなる燃料電池スタック42の燃料極43に供給
するとともに、燃料電池スタック42の空気極44に空
気を供給することで発電が行われ、この発電された電力
によって電機モータ(モータ/発電機)45が駆動され
る。改質の過程で発生する一酸化炭素は触媒改質器47
において浄化される。
In this vehicle, hydrogen obtained by reforming methanol in the reformer 41 is supplied to the fuel electrode 43 of the fuel cell stack 42 composed of a plurality of fuel cells, and the air in the fuel cell stack 42 is Electric power is generated by supplying air to the poles 44, and the generated electric power drives an electric motor (motor / generator) 45. The carbon monoxide generated during the reforming process is converted into the catalytic reformer 47.
Purified in

【0074】ここでは図9に示したシステムにおける冷
却対象物A、Bをそれぞれ燃料電池スタック42と、電
気モータ45及びそれを制御するパワー制御ユニット4
6とし、運転時に高温となるこれらの冷却を行ってい
る。コントローラ20はそれらの温度が運転条件に応じ
て設定される目標温度となるように、それぞれタービン
回転速度、圧力調整弁開度を制御する。
Here, the objects A and B to be cooled in the system shown in FIG. 9 are respectively transferred to the fuel cell stack 42, the electric motor 45 and the power control unit 4 for controlling the electric motor 45.
6, which is cooled down during operation. The controller 20 controls the turbine rotation speed and the opening of the pressure regulating valve, respectively, so that those temperatures become target temperatures set according to the operating conditions.

【0075】また、タービン35を駆動するための過熱
蒸気は、燃料電池スタック42の発熱により飽和状態と
なった冷媒を、触媒燃焼器47により排気される高温の
排気ガスで過熱し生成される(過熱装置37に相当)。
The superheated steam for driving the turbine 35 is generated by superheating the refrigerant, which has been saturated by the heat generated by the fuel cell stack 42, with the high-temperature exhaust gas exhausted by the catalytic combustor 47. (Corresponds to the superheater 37).

【0076】また、燃料電池スタッ42は高圧で運転さ
れるほど効率がよいことから、空気極44へ供給される
空気はコンプレッサ50によって加圧されるが、コンプ
レッサ50をタービン35と同軸的に設け、タービン3
5によって駆動する構成とすれば、コンプレッサ50を
駆動する手段が不要になり、また、コンプレッサ50に
動エネルギを供給する必要も無いので、熱効率を向上さ
せることができる。
Since the efficiency of the fuel cell stack 42 is higher as it is operated at a higher pressure, the air supplied to the air electrode 44 is pressurized by the compressor 50. The compressor 50 is provided coaxially with the turbine 35. , Turbine 3
With the configuration driven by 5, the means for driving the compressor 50 becomes unnecessary, and there is no need to supply kinetic energy to the compressor 50, so that the thermal efficiency can be improved.

【0077】なお、基本的に燃料電池スタック42の発
熱量とコンプレッサ50の要求供給空気量(目標回転速
度)は比例関係にあるが、回転電機36をOFFとした
場合の負荷過渡条件においては、目標回転速度と実回転
速度との間にタイムラグや過不足が生じてしまう。そこ
で、図11に示すように回転電機36をモータあるいは
発電機として使用し、コンプレッサ50の回転速度を目
標とする回転速度に制御するようにすれば、システムの
効率をさらに高めることができる。
Although the heat generation amount of the fuel cell stack 42 and the required supply air amount (target rotation speed) of the compressor 50 are basically in a proportional relationship, in a load transient condition when the rotating electric machine 36 is turned off, A time lag or excess or deficiency occurs between the target rotation speed and the actual rotation speed. Therefore, by using the rotating electric machine 36 as a motor or a generator as shown in FIG. 11 and controlling the rotating speed of the compressor 50 to a target rotating speed, the efficiency of the system can be further enhanced.

【0078】図12はこの場合にコントローラ20が行
う回転電機の切り換え制御の内容を示したものである。
これによれば、回転電機36の回転速度Nと目標回転速
度N0の速度差ΔNが許容変動幅cよりも大きいか否か
が判断され(S51からS53)、大きいと判断された
場合は速度差ΔNの正負に応じて回転電機36の機能が
モータあるいは発電機に切り換えられ、速度差ΔNが吸
収される(S54からS56)。
FIG. 12 shows the contents of the switching control of the rotating electric machine performed by the controller 20 in this case.
According to this, it is determined whether or not the speed difference ΔN between the rotation speed N of the rotary electric machine 36 and the target rotation speed N0 is larger than the allowable variation width c (S51 to S53). The function of the rotating electric machine 36 is switched to a motor or a generator according to the sign of ΔN, and the speed difference ΔN is absorbed (S54 to S56).

【0079】以上本発明の実施の形態について説明した
が、ここで示した構成は本発明が適用可能な構成の例を
示したものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものでは
ない。本発明は要求冷却特性が異なる複数の冷却対象物
を冷却する沸騰冷却システムに対して広く適用すること
ができ、システムの簡素化、低コスト化といった効果が
期待できる。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the configuration shown here is merely an example of a configuration to which the present invention can be applied, and does not limit the scope of the present invention. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a boiling cooling system that cools a plurality of objects to be cooled having different required cooling characteristics, and effects such as system simplification and cost reduction can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る沸騰冷却システムの概略構成図で
ある。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a boiling cooling system according to the present invention.

【図2】温度制御の内容を示したフローチャートであ
る。
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of temperature control.

【図3】圧力調整弁の開度補正量を算出するためのマッ
プである。
FIG. 3 is a map for calculating an opening correction amount of a pressure regulating valve.

【図4】凝縮器を各蒸発器毎に設けた場合、凝縮器を一
つにまとめた場合それぞれについて凝縮器に必要とされ
る容量を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing the capacity required for a condenser when a condenser is provided for each evaporator and when the condensers are combined into one.

【図5】本発明の第2の実施形態を示したフローチャー
トである。
FIG. 5 is a flowchart showing a second embodiment of the present invention.

【図6】第2の実施形態において圧力調整弁の開度補正
量を算出するためのマップである。
FIG. 6 is a map for calculating an opening correction amount of a pressure regulating valve in a second embodiment.

【図7】本発明の第3の実施形態の概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施形態の概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施形態の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6の実施形態の概略構成図であ
る。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a sixth embodiment of the present invention.

【図11】回転電機の制御内容を説明するための図であ
る。
FIG. 11 is a diagram for explaining control contents of the rotating electric machine.

【図12】回転電機の切り換え制御の内容を示したフロ
ーチャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing the contents of switching control of the rotating electric machine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b 蒸発器 2 凝縮器 4a、4b 圧力調整弁 8a、8b 電制ポンプ 11a、11b 液面センサ 12a、12b 圧力センサ 15 圧力センサ 17a、17b 温度センサ 20 コントローラ 30a、30b 一方向弁 31 真空タンク 32 負圧導入弁 35 タービン 36 回転電機 37 過熱装置 41 改質器 42 燃料電池スタック 45 電気モータ 46 パワー制御ユニット 47 触媒燃焼器 50 コンプレッサ 1a, 1b Evaporator 2 Condenser 4a, 4b Pressure control valve 8a, 8b Electrically controlled pump 11a, 11b Liquid level sensor 12a, 12b Pressure sensor 15 Pressure sensor 17a, 17b Temperature sensor 20 Controller 30a, 30b One-way valve 31 Vacuum tank 32 Negative pressure introduction valve 35 Turbine 36 Rotating electric machine 37 Superheater 41 Reformer 42 Fuel cell stack 45 Electric motor 46 Power control unit 47 Catalytic combustor 50 Compressor

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】要求温度特性の異なる第1の冷却対象物と
第2の冷却対象物を冷却するための沸騰冷却システムに
おいて、 前記第1の冷却対象物に対して設けられた第1の蒸発器
と、 前記第2の冷却対象物に対して設けられた第2の蒸発器
と前記第1の蒸発器で気相となった冷媒と前記第2の蒸
発器で気相となった冷媒とを冷却液化する一つの凝縮器
と、 前記第1の蒸発器の気相部圧力と前記第2の蒸発器の気
相部圧力をそれぞれ独立して調整する気相部圧力調整手
段と、を備えたことを特徴とする沸騰冷却システム。
1. A boiling cooling system for cooling a first cooling object and a second cooling object having different required temperature characteristics, wherein a first evaporation provided for the first cooling object. A second evaporator provided for the second object to be cooled, a refrigerant in a gaseous phase in the first evaporator, and a refrigerant in a gaseous phase in the second evaporator. A condenser for cooling and liquefying the gas, and a gas-phase pressure adjusting means for independently adjusting a gas-phase pressure of the first evaporator and a gas-phase pressure of the second evaporator. A boiling cooling system.
【請求項2】前記第1の蒸発器と凝縮器とを連通する通
路にバルブを備え、 前記気相部調整制御手段は、前記バルブの開度を制御す
ることで前記第1の蒸発器の気相部圧力を調整すること
を特徴とする請求項1に記載の沸騰冷却システム。
2. A control device comprising: a valve in a passage communicating the first evaporator and the condenser; wherein the gas-phase-portion adjustment control means controls an opening degree of the valve to control the first evaporator. 2. The boiling cooling system according to claim 1, wherein the pressure in the gas phase is adjusted.
【請求項3】前記第1の冷却対象物の温度を検出する手
段を備え、 前記気相部圧力調整手段は、検出された冷却対象物温度
に応じて前記バルブの開度を制御することを特徴とする
請求項2に記載の沸騰冷却システム。
3. A device for detecting the temperature of the first object to be cooled, wherein the gas phase pressure adjusting means controls the opening of the valve according to the detected temperature of the object to be cooled. The boiling cooling system according to claim 2, characterized in that:
【請求項4】前記第1の蒸発器とバルブの間の気相部圧
力を検出する手段を備え、 前記気相部圧力調整手段は、検出された気相部圧力に応
じて前記バルブの開度を制御することを特徴とする請求
項2に記載の沸騰冷却システム。
4. A means for detecting a gas phase pressure between the first evaporator and a valve, wherein the gas phase pressure adjusting means opens and closes the valve in accordance with the detected gas phase pressure. The boiling cooling system according to claim 2, wherein the degree is controlled.
【請求項5】前記バルブの上流側と下流側との圧力差を
検出する手段を備え、 前記気相部圧力調整手段は、前記検出された圧力差に応
じて前記バルブの開度を制御することを特徴とする請求
項2に記載の沸騰冷却システム。
5. A means for detecting a pressure difference between an upstream side and a downstream side of the valve, wherein the gas phase pressure adjusting means controls an opening degree of the valve according to the detected pressure difference. 3. The boiling cooling system according to claim 2, wherein:
【請求項6】前記バルブと凝縮器の間に前記バルブ側か
ら凝縮器側への流れのみを許容する一方向弁を設けたこ
とを特徴とする請求項2に記載の沸騰冷却システム。
6. The boiling cooling system according to claim 2, wherein a one-way valve is provided between the valve and the condenser to allow only a flow from the valve side to the condenser side.
【請求項7】一方向弁が設けられる前記第1の冷却対象
物の制御温度範囲が前記第2の冷却対象物の制御温度範
囲よりも狭いことを特徴とする請求項6に記載の沸騰冷
却システム。
7. The boiling cooling according to claim 6, wherein the control temperature range of the first cooling object provided with the one-way valve is narrower than the control temperature range of the second cooling object. system.
【請求項8】前記バルブと凝縮器の間に負圧を導入する
手段を備えたことを特徴とする請求項2に記載の沸騰冷
却システム。
8. A boiling cooling system according to claim 2, further comprising means for introducing a negative pressure between said valve and a condenser.
【請求項9】前記第1の蒸発器と凝縮器とを連通する通
路に設けられた冷媒蒸気を過熱する手段及び過熱蒸気に
よって回転するタービンと、 前記タービンに接続された回転電機と、を備え、 前記気相部圧力調整手段は、前記タービンの回転速度を
前記回転電機を用いて制御することで前記第1の蒸発器
の気相部圧力を調整することを特徴とする請求項1に記
載の沸騰冷却システム。
9. A device provided in a passage communicating between the first evaporator and the condenser for superheating refrigerant vapor, a turbine rotating by the superheated vapor, and a rotating electric machine connected to the turbine. The gas-phase part pressure adjusting means adjusts a gas-phase part pressure of the first evaporator by controlling a rotation speed of the turbine by using the rotating electric machine. Boiling cooling system.
【請求項10】燃料電池スタックと電機部品を備えた燃
料電池車に適用され、 前記第1の冷却対象物を前記燃料電池スタックとし、前
記第2の冷却対象物を前記電機部品としたこと特徴とす
る請求項9に記載の沸騰冷却システム。
10. A fuel cell vehicle having a fuel cell stack and electric parts, wherein the first object to be cooled is the fuel cell stack, and the second object to be cooled is the electric part. The boiling cooling system according to claim 9, wherein:
【請求項11】前記冷媒蒸気を過熱する手段は、改質器
触媒燃焼器の排ガスの熱エネルギを用いて冷媒蒸気を過
熱することを特徴とする請求項10に記載の沸騰冷却シ
ステム。
11. The boiling cooling system according to claim 10, wherein said means for superheating the refrigerant vapor superheats the refrigerant vapor using thermal energy of exhaust gas from a reformer catalytic combustor.
【請求項12】前記燃料電池スタックの空気極に供給す
る空気を加圧するコンプレッサを前記タービンで駆動す
ることを特徴とする請求項10に記載の沸騰冷却システ
ム。
12. The boiling cooling system according to claim 10, wherein a compressor that pressurizes air supplied to an air electrode of the fuel cell stack is driven by the turbine.
【請求項13】前記コンプレッサの回転速度が目標とす
る回転速度となるように前記回転電機をモータあるいは
発電機として使用することを特徴とする請求項12に記
載の沸騰冷却システム。
13. The boiling cooling system according to claim 12, wherein the rotating electric machine is used as a motor or a generator so that a rotation speed of the compressor becomes a target rotation speed.
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