JP2007038952A - Air conditioner of vehicle mounted with fuel cell - Google Patents

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Ryuichi Miyano
竜一 宮野
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/00392—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for electric vehicles having only electric drive means

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve fuel consumption by simplifying a system, reducing cost, shortening heating time of a fuel cell and enhancing efficiency from the viewpoint of energy consumption, in an air conditioner of a vehicle mounted with the fuel cell. <P>SOLUTION: A cooling water passage is provided with a communicating passage for connecting the fuel cell and a catalystic combustor, and three parallel passages in midway of a communicating passage for connecting the catalystic combustor and a pump for cooling water. The three parallel passages are constituted of the first passage connected to a heating means, the second passage for bypassing the first passage and the third passage connected to a radiator for cooling cooling water. A first selector valve is provided to connect either one of the first passage and the second passage to the catalystic combustor. A second selector valve is provided to connect either one of the second passage and the third passage and the pump for cooling water. The first selector valve is opened when the temperature of the cooling water is higher than a set value and heating is used. The second selector valve is switched in the heating using state and according to a value of the temperature of the cooling water. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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、特に燃料電池を冷却する冷却水の熱を熱源として車両暖房する暖房手段が備えられた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 more particularly to an air conditioner for a vehicle equipped with a fuel cell equipped with heating means for heating the vehicle using heat of cooling water for cooling the fuel cell as a heat source. is there.

四輪自動車等の車両においては、冬季の暖房熱源及びデフロスタ熱源として内燃機関の排熱を利用している。しかし、燃料電池車においては、排熱温度がピーク時においても内燃機関の場合と比較して低く（約６０℃±１０℃）、熱源として不十分となり、また、燃料電池の暖機が完了するまでの時間も内燃機関の場合と比較して長くなり、乗員が不快に感じる時間が長くなるという問題があった。その傾向は、改質システム等の熱源となり得る部品を持たない純水素型の場合に、特に顕著になっている。   In vehicles such as four-wheeled vehicles, exhaust heat from an internal combustion engine is used as a heating heat source and a defroster heat source in winter. However, in the fuel cell vehicle, the exhaust heat temperature is lower than that in the case of the internal combustion engine even at the peak time (about 60 ° C. ± 10 ° C.), which is insufficient as a heat source, and the warming up of the fuel cell is completed. The time until the time is longer than that in the case of the internal combustion engine, and there is a problem that the time that the passenger feels uncomfortable becomes longer. This tendency is particularly noticeable in the case of a pure hydrogen type that does not have parts that can be a heat source such as a reforming system.

即ち、車両には、図４に示す如く、燃料電池システム２０２と空調装置２０４と冷却装置２０６とが搭載されている。   That is, the vehicle is equipped with a fuel cell system 202, an air conditioner 204, and a cooling device 206 as shown in FIG.

燃料電池システム２０２には、アノード（水素極）に供給された水素とカソード（空気極）に供給された空気との化学反応によって発電する燃料電池２０８と、燃料電池２０８に水素を導く水素供給通路２１０と、燃料電池２０８に空気を導く空気供給通路２１２と、燃料電池２０８から排出された排出ガスを導くガス排出通路２１４とが備えられている。また、燃料電池システム２０２には、ガス排出通路２１４の途中に設けられて前記排出ガスをパージするように開放動作される排出用パージ弁２１６と、排出用パージ弁２１６よりも燃料電池２０８側のガス排出通路２１４の途中と水素供給通路２１０の途中とを連結して前記排出ガス中の未反応水素である水素ガスの一部を導く水素ガス循環通路２１８と、水素ガス循環通路２１８の途中に設けられてガス排出通路２１４の前記水素ガスを水素供給通路２１０に圧送する水素ガス循環ポンプ２２０とが備えられている。更に、燃料電池システム２０２には、排出用パージ弁２１６よりも燃料電池２０８から離れた側のガス排出通路２１４に連結した希釈用空気導入通路２２２と、この希釈用空気導入通路２２２の途中に設けられて希釈用空気を導入するように開放動作される希釈用空気開閉弁２２４と、排出用パージ弁２１６と希釈用空気開閉弁２２４との間のガス排出通路２１４に連結して排出用パージ弁２１６からパージされた水素ガスと希釈用空気導入通路２２２から導入された希釈用空気とが混じった混合ガスを導く混合ガス排出通路２２６とが備えられている。   The fuel cell system 202 includes a fuel cell 208 that generates power through a chemical reaction between hydrogen supplied to an anode (hydrogen electrode) and air supplied to a cathode (air electrode), and a hydrogen supply passage that introduces hydrogen to the fuel cell 208. 210, an air supply passage 212 that guides air to the fuel cell 208, and a gas discharge passage 214 that guides exhaust gas discharged from the fuel cell 208. The fuel cell system 202 includes a discharge purge valve 216 that is provided in the middle of the gas discharge passage 214 and is opened so as to purge the exhaust gas, and is closer to the fuel cell 208 than the discharge purge valve 216. In the middle of the hydrogen gas circulation passage 218, a hydrogen gas circulation passage 218 that connects the middle of the gas discharge passage 214 and the middle of the hydrogen supply passage 210 to guide part of the hydrogen gas that is unreacted hydrogen in the exhaust gas. A hydrogen gas circulation pump 220 that is provided and pressure-feeds the hydrogen gas in the gas discharge passage 214 to the hydrogen supply passage 210 is provided. Further, the fuel cell system 202 is provided with a dilution air introduction passage 222 connected to the gas discharge passage 214 on the side farther from the fuel cell 208 than the discharge purge valve 216, and in the middle of the dilution air introduction passage 222. The purge air on / off valve 224 that is opened to introduce the dilution air is connected to the gas discharge passage 214 between the purge purge valve 216 and the dilution air on / off valve 224. A mixed gas discharge passage 226 that guides a mixed gas in which the hydrogen gas purged from 216 and the dilution air introduced from the dilution air introduction passage 222 are mixed is provided.

この燃料電池システム２０２は、いわゆる水素循環型であり、アノード（水素極）に水素が入り込んで、水素濃度の低下が起こり、この水素濃度の低下が所定値以上になったときに、さらに空気で希釈した後で水素ガスを外気へ放出する構成である。   This fuel cell system 202 is a so-called hydrogen circulation type, and when hydrogen enters the anode (hydrogen electrode) to cause a decrease in the hydrogen concentration. In this configuration, hydrogen gas is discharged to the outside after dilution.

空調装置２０４は、暖房手段２２８を備えている。この暖房手段２２８は、ヒータコア２３０と、このヒータコア２３０に送風するヒータコア側送風機２３２とからなり、燃料電池２０８を冷却するための後述の冷却水通路２３８から排出される冷却水の熱を熱源として用いるものである。   The air conditioner 204 includes heating means 228. The heating means 228 includes a heater core 230 and a heater core side blower 232 that blows air to the heater core 230, and uses the heat of cooling water discharged from a cooling water passage 238 to cool the fuel cell 208 as a heat source. Is.

冷却装置２０６は、冷却水を冷却する冷却水冷却用のラジエータ２３４と、このラジエータ２３４に送風するラジエータ側送風機２３６とを備えている。   The cooling device 206 includes a cooling water cooling radiator 234 that cools cooling water, and a radiator-side blower 236 that blows air to the radiator 234.

燃料電池２０８と冷却装置２０６とは、冷却水通路２３８で連結している。この冷却水通路２３８は、ラジエータ２３４と燃料電池２０８の冷却水導入側部２４０とを連結する供給側冷却水通路２４２と、燃料電池２０８の冷却水排出側部２４４とラジエータ２３４とを連結する排出側冷却水通路２４６とからなる。この冷却水通路２３８内を流れる冷却水は、燃料電池２０８の発電時に発生する熱を回収して燃料電池２０８を冷却する等で燃料電池２０８を適正な温度に保持するためにラジエータ２３４及び燃料電池２０８を経て循環されるものである。   The fuel cell 208 and the cooling device 206 are connected by a cooling water passage 238. The cooling water passage 238 includes a supply side cooling water passage 242 that connects the radiator 234 and the cooling water introduction side portion 240 of the fuel cell 208, and a discharge that connects the cooling water discharge side portion 244 of the fuel cell 208 and the radiator 234. Side cooling water passage 246. The cooling water flowing in the cooling water passage 238 collects the heat generated during the power generation of the fuel cell 208 and cools the fuel cell 208 to keep the fuel cell 208 at an appropriate temperature. It is circulated through 208.

供給側冷却水通路２４２の途中には、ラジエータ２３４の冷却水を燃料電池２０８に圧送する冷却水用ポンプ２４８が設けられている。排出側冷却水通路２４６は、ラジエータ２３４に接続している。また、排出側冷却水通路２４６には、燃料電池２０８から排出された冷却水の温度を検出する水温センサ２５０が設けられている。   In the middle of the supply-side cooling water passage 242, a cooling water pump 248 that pumps the cooling water of the radiator 234 to the fuel cell 208 is provided. The discharge side cooling water passage 246 is connected to the radiator 234. Further, a water temperature sensor 250 that detects the temperature of the cooling water discharged from the fuel cell 208 is provided in the discharge-side cooling water passage 246.

排出側冷却水通路２４６の途中の接続部２５２と供給側冷却水通路２４２の途中の接続部２５４とは、第一並列通路２５６で連通している。この第一並列通路２５６には、排出側冷却水通路２４６の途中の接続部２５２側から順次に、開閉弁２５８とヒータコア２３０とが設けられている。   A connection portion 252 in the middle of the discharge-side cooling water passage 246 and a connection portion 254 in the middle of the supply-side cooling water passage 242 communicate with each other through the first parallel passage 256. The first parallel passage 256 is provided with an on-off valve 258 and a heater core 230 sequentially from the connection portion 252 side in the middle of the discharge side cooling water passage 246.

また、排出側冷却水通路２４６の途中で前記接続部２５２よりもラジエータ２３４側の接続部２６０には、第二並列通路２６２の一端が接続している。この第二並列通路２６２の他端は、供給側冷却水通路２４２の途中で前記接続部２５４とラジエータ２３４との間に介設された切換弁（三方弁）２６４に接続している。   One end of the second parallel passage 262 is connected to the connection portion 260 on the radiator 234 side of the connection portion 252 in the middle of the discharge side cooling water passage 246. The other end of the second parallel passage 262 is connected to a switching valve (three-way valve) 264 interposed between the connecting portion 254 and the radiator 234 in the middle of the supply side cooling water passage 242.

従来、燃料電池を搭載した車両には、熱交換器により回収された発生熱が不足するとき、この不足分を冷却液循環系に配設された補助バーナの生成熱により補うものがある。
また、燃料電池を搭載した車両の暖房システムには、冷却水循環系の貯水タンクにヒータを内蔵し、始動冷機時に、燃料電池からヒータに電力を供給し、ヒータによって冷却水を加熱することにより燃料電池の暖機を促進するものがある。
更に、燃料電池を搭載した車両の暖房装置には、低温始動時等で冷却水温度を低い場合に、ヒータコアを冷却水の循環から切り離し、燃焼式ヒータで燃料電池ユニットを加熱し、ヒータコアからの放熱を防止し、燃焼式ヒータで燃料電池ユニットだけを加熱し、短時間で予加熱するものがある。
特許第３１４１６０６号公報 特開平７−９４２０２号公報 特開２００２−１２７７３４号公報 Conventionally, in vehicles equipped with fuel cells, when the heat generated by the heat exchanger is insufficient, there is a vehicle that compensates for this shortage with the heat generated by the auxiliary burner disposed in the coolant circulation system.
In addition, in a vehicle heating system equipped with a fuel cell, a heater is built in a water storage tank of a cooling water circulation system, and power is supplied from the fuel cell to the heater during start-up and the fuel is heated by the heater. Some promote battery warm-up.
Furthermore, in a vehicle heating device equipped with a fuel cell, when the cooling water temperature is low, such as at a low temperature start, the heater core is disconnected from the circulation of the cooling water, the fuel cell unit is heated with a combustion heater, There is one that prevents heat dissipation, heats only the fuel cell unit with a combustion heater, and preheats in a short time.
Japanese Patent No. 3141606 JP-A-7-94202 JP 2002-127734 A

しかしながら、上述したように、燃料電池を搭載した車両において、バーナやヒータ等の加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おそれがある。   However, as described above, if a heating source such as a burner or a heater is added to a vehicle equipped with a fuel cell, the vehicle efficiency during heating may be reduced, and the fuel consumption may be reduced.

このため、空調装置には、プロトン交換膜の電気浸透現象を車室内の温度調整に利用したものがある。
また、水素を循環させないで未反応の水素ガスを排出してしまう燃料電池用の暖房装置には、未反応水素である水素ガスを触媒燃焼器により燃焼させるものがある。
特開２００１−２４８８６４号公報 特開２００３−２４３００９号公報 For this reason, some air conditioners utilize the proton exchange membrane electroosmosis for temperature adjustment in the passenger compartment.
Some heating devices for fuel cells that discharge unreacted hydrogen gas without circulating hydrogen use a catalytic combustor to burn hydrogen gas that is unreacted hydrogen.
JP 2001-248864 A JP 2003-243209 A

ところで、従来、水素循環型又はデッドエンド型の燃料電池車においては、破棄される水素量が減少してしまうので、そのまま適用したのでは十分な熱量を確保することができず、また、上記の特許文献３、５に示すように、新たな熱源を追加する方法以外に冷却水系統を冷却水温度に応じて制御することで放熱を必要な場所だけに限定するという方法も採られているが、制御弁及び水ポンプの数が増えるため、システムの複雑化を招き、コストアップしてしまうという不都合があった。   By the way, in the conventional hydrogen circulation type or dead-end type fuel cell vehicle, the amount of discarded hydrogen is reduced, so that it is not possible to secure a sufficient amount of heat if it is applied as it is. As shown in Patent Documents 3 and 5, in addition to the method of adding a new heat source, a method of limiting the heat radiation to only a necessary place by controlling the cooling water system according to the cooling water temperature is also adopted. Since the number of control valves and water pumps is increased, the system is complicated and the cost is increased.

また、アノード（水素極）に水素が入り込んで、水素濃度の低下が起こり、この水素濃度の低下が所定値以上になったときに、さらに空気で希釈した後で水素ガスを外気へ放出、つまり、水素ガスを直接排出してしまう型ほどではないが、このときには、燃料である水素を無駄に捨ていることになり、改善が望まれていた。   In addition, when hydrogen enters the anode (hydrogen electrode) and the hydrogen concentration decreases and the hydrogen concentration decreases to a predetermined value or more, hydrogen gas is released to the outside air after further dilution with air, that is, Although it is not as much as a type that directly discharges hydrogen gas, at this time, hydrogen as a fuel is wasted, and an improvement has been desired.

そこで、この発明は、燃料電池車において、燃料電池から排出された熱源を利用して冷却水を加熱し、この加熱された冷却水により車両暖房と燃料電池の暖機とを行わせ、新たな熱源を不要としてシステムの簡素化及びコストの低廉化を図り、また、燃料電池の暖機時間を短縮し、更に、エネルギ効率を高めて燃費の向上を図ることを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a new fuel cell vehicle in which cooling water is heated using a heat source discharged from the fuel cell, and vehicle heating and fuel cell warm-up are performed by the heated cooling water. An object is to simplify the system and reduce the cost by eliminating the need for a heat source, to shorten the warm-up time of the fuel cell, and to improve the fuel efficiency by increasing the energy efficiency.

この発明は、燃料電池を冷却するための冷却水通路から排出される冷却水の熱を熱源として用いる暖房手段を備え、前記燃料電池から排出される水素ガスを燃焼させる燃焼機能部とこの水素ガスの燃焼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が設けられた触媒燃焼器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部と前記触媒燃焼器の前記加熱機能部とを連結する連絡通路と前記触媒燃焼器の前記加熱機能部と冷却水用ポンプとを連結する連絡通路の途中に３つの並列通路とを備え、この３つの並列通路は前記暖房手段に連結する第一の通路とこの第一の通路をバイパスする第二の通路と冷却水冷却用ラジエータに連結する第三の通路とから構成され、前記第一の通路と前記第二の通路とのいずれか一方の通路と前記触媒燃焼器とを連結する第一切換弁を設け、前記第二の通路と前記第三の通路とのいずれか一方の通路と前記冷却水用ポンプとを連結する第二切換弁を設け、前記第一切換弁は冷却水温度が設定値よりも高く且つ暖房使用時に開放され、前記第二切換弁は暖房使用状態で且つ冷却水温度の値に応じて切り換えられることを特徴とする。   The present invention comprises a heating function that uses the heat of the cooling water discharged from the cooling water passage for cooling the fuel cell as a heat source, and combusts the hydrogen gas discharged from the fuel cell, and the hydrogen gas. In a vehicle air conditioner equipped with a fuel cell equipped with a catalytic combustor provided with a heating function part for heating the cooling water in the cooling water passage by combustion of the cooling water passage, the cooling water passage is the cooling water of the fuel cell A communication passage connecting the discharge side portion and the heating function portion of the catalytic combustor, and three parallel passages in the middle of the communication passage connecting the heating function portion of the catalytic combustor and the cooling water pump. The three parallel passages are composed of a first passage connected to the heating means, a second passage bypassing the first passage, and a third passage connected to the cooling water cooling radiator. One passage A first switching valve is provided to connect any one of the second passages and the catalytic combustor, and either one of the second passage or the third passage and the cooling water. A first switching valve is connected to the pump for heating, and the first switching valve is opened when the cooling water temperature is higher than a set value and heating is used, and the second switching valve is in a heating usage state and has a cooling water temperature. It is characterized by being switched according to the value.

この発明の燃料電池を搭載した車両の空調装置は、冷却水温度の値に応じて切換弁の切り換えを制御するので、触媒燃焼器から排出された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となり、また、燃料電池を搭載したシステムに必要な機器からの排熱を利用しているため、新たな熱源を設ける必要がなく、これにより、システムの簡素化及びコストの低廉化を図り、更に、燃料電池の暖機時間を短縮し、しかも、エネルギ消費の観点からの効率を高めて燃費を向上することができる。   The vehicle air conditioner equipped with the fuel cell according to the present invention controls switching of the switching valve in accordance with the value of the coolant temperature, so that the heat source discharged from the catalyst combustor is used to warm up the heating heat source and the fuel cell. It is possible to appropriately distribute the functions, and because it uses the waste heat from the equipment required for the system equipped with the fuel cell, there is no need to provide a new heat source, thereby simplifying the system In addition, the cost can be reduced, the warm-up time of the fuel cell can be shortened, and the fuel efficiency can be improved by increasing the efficiency from the viewpoint of energy consumption.

この発明は、触媒燃焼器から排出された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、また、新たな熱源を不要とする目的を、冷却水温度の値に応じて切換弁の切り換えを制御し、燃料電池を搭載したシステムに必要な機器からの排熱を利用して実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。 The present invention appropriately distributes the heat source discharged from the catalyst combustor to the heating heat source and the function of warming up the fuel cell, and has the purpose of eliminating the need for a new heat source according to the value of the cooling water temperature. This is achieved by controlling the switching of the switching valve and utilizing the exhaust heat from the equipment required for the system equipped with the fuel cell.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail and specifically 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。   1 to 3 show an embodiment of the present invention.

図１において、２は車載用の燃料電池システム、４は空調装置、６は冷却装置である。   In FIG. 1, 2 is an in-vehicle fuel cell system, 4 is an air conditioner, and 6 is a cooling device.

燃料電池システム２には、アノード（水素極）に供給された水素とカソード（空気極）に供給された空気との化学反応によって発電する燃料電池８と、燃料電池８に水素を導く水素供給通路１０と、燃料電池８に空気を導く空気供給通路１２と、燃料電池８から排出された排出ガスを導くガス排出通路１４とが備えられている。また、燃料電池システム２には、ガス排出通路１４の途中に設けられて排出ガスをパージするように開放動作される排出用パージ弁１６と、排出用パージ弁１６よりも燃料電池８側のガス排出通路１４の途中と水素供給通路１０の途中とを連結して前記排出ガス中の未反応水素である水素ガスの一部を導く水素ガス循環通路１８と、水素ガス循環通路１８の途中に設けられてガス排出通路１４の前記水素ガスを水素供給通路１０に圧送する水素ガス循環ポンプ２０とが備えられている。更に、燃料電池システム２には、排出用パージ弁１６よりも燃料電池８から離れた側のガス排出通路１４に連結した希釈用空気導入通路２２と、希釈用空気導入通路２２の途中に設けられて希釈用空気を導入するように開放動作される希釈用空気開閉弁２４と、排出用パージ弁１６と希釈用空気開閉弁２４との間のガス排出通路１４に連結して排出用パージ弁１６からパージされた水素ガスと希釈用空気導入通路２２から導入された希釈用空気とが混じった混合ガスを導く混合ガス排出通路２６とが備えられている。   The fuel cell system 2 includes a fuel cell 8 that generates electricity by a chemical reaction between hydrogen supplied to an anode (hydrogen electrode) and air supplied to a cathode (air electrode), and a hydrogen supply passage that guides hydrogen to the fuel cell 8. 10, an air supply passage 12 that guides air to the fuel cell 8, and a gas discharge passage 14 that guides exhaust gas discharged from the fuel cell 8. Further, the fuel cell system 2 includes a discharge purge valve 16 provided in the middle of the gas discharge passage 14 and operated to purge the exhaust gas, and a gas closer to the fuel cell 8 than the discharge purge valve 16. Provided in the middle of the hydrogen gas circulation passage 18 and the hydrogen gas circulation passage 18 that connect the middle of the discharge passage 14 and the middle of the hydrogen supply passage 10 to guide part of the hydrogen gas that is unreacted hydrogen in the exhaust gas. And a hydrogen gas circulation pump 20 that pumps the hydrogen gas in the gas discharge passage 14 to the hydrogen supply passage 10. Further, the fuel cell system 2 is provided in the middle of the dilution air introduction passage 22 and the dilution air introduction passage 22 connected to the gas discharge passage 14 on the side farther from the fuel cell 8 than the discharge purge valve 16. The discharge purge valve 16 is connected to a dilution air on / off valve 24 that is opened to introduce dilution air and a gas discharge passage 14 between the discharge purge valve 16 and the dilution air on / off valve 24. And a mixed gas discharge passage 26 for introducing a mixed gas in which the hydrogen gas purged from the gas and the dilution air introduced from the dilution air introduction passage 22 are mixed.

この燃料電池システム２は、いわゆる水素循環型であり、アノード（水素極）に窒素ガスが入り込んで、水素濃度の低下が起こり、この水素濃度の低下が所定値以上になったときに、さらに空気で希釈した後で水素ガスを外気へ放出する構成である。   This fuel cell system 2 is a so-called hydrogen circulation type, and nitrogen gas enters the anode (hydrogen electrode) to cause a decrease in the hydrogen concentration. When the decrease in the hydrogen concentration reaches a predetermined value or more, the air further This is a configuration in which hydrogen gas is discharged to the outside air after being diluted with the above.

空調装置４は、暖房手段２８と触媒燃焼器３０とを備えている。   The air conditioner 4 includes a heating means 28 and a catalytic combustor 30.

暖房手段２８は、ヒータコア３２と、このヒータコア３２に送風するヒータコア側送風機３４とからなり、燃料電池８を冷却するための後述の冷却水通路４４から排出される冷却水の熱を熱源として用いるものである。   The heating means 28 includes a heater core 32 and a heater core side blower 34 that blows air to the heater core 32, and uses the heat of cooling water discharged from a cooling water passage 44 described later for cooling the fuel cell 8 as a heat source. It is.

触媒燃焼器３０は、混合ガス排出通路２６の途中に配設されている。   The catalytic combustor 30 is disposed in the middle of the mixed gas discharge passage 26.

この触媒燃焼器３０は、前段側で、燃料電池８から排出された水素ガスと希釈用空気とを含んだ混合ガスを燃焼する燃焼機能部３６と、後段側で、この混合ガスの燃焼による燃焼熱によって冷却水通路４４内の冷却水を加熱する加熱機能部（熱交換器）３８とを一体的にして構成されている。燃焼機能部３６は、例えば、触媒を担持させた拡散層内で水素ガスをトラップして化学反応させることにより、水素ガスを燃焼する。この燃焼機能部３６における水素ガスの燃焼は、その化学反応により燃焼熱を発生し、通常の燃焼と比較して緩やかな反応であり且つ導入する希釈用空気により排出される水素ガスを希釈するので、燃料（ガソリン）の燃焼ヒータと比較しても、その取り扱いが簡単で且つ不具合なく行わせることができる。そして、加熱機能部３８は、その燃焼機能部３６で発生した燃焼熱により暖房手段２８に送る冷却水通路４４内の冷却水を加熱する。   The catalytic combustor 30 includes a combustion function unit 36 that burns a mixed gas containing hydrogen gas discharged from the fuel cell 8 and dilution air on the front side, and combustion by combustion of the mixed gas on the rear side. A heating function unit (heat exchanger) 38 that heats the cooling water in the cooling water passage 44 by heat is integrally formed. The combustion function part 36 burns hydrogen gas, for example, by trapping and reacting with hydrogen gas in a diffusion layer carrying a catalyst. The combustion of the hydrogen gas in the combustion function unit 36 generates combustion heat due to its chemical reaction, and is a slow reaction compared to normal combustion, and dilutes the hydrogen gas discharged by the dilution air to be introduced. Compared with a fuel (gasoline) combustion heater, it can be handled easily and without any problems. The heating function unit 38 heats the cooling water in the cooling water passage 44 that is sent to the heating means 28 by the combustion heat generated by the combustion function unit 36.

冷却装置６は、冷却水を冷却する冷却水冷却用のラジエータ４０と、このラジエータ４０に送風するラジエータ側送風機４２とを備えている。   The cooling device 6 includes a cooling water cooling radiator 40 that cools the cooling water, and a radiator-side blower 42 that blows air to the radiator 40.

冷却装置６と燃料電池８とは、冷却水を循環させる冷却水通路４４で連結している。この冷却水通路４４は、ラジエータ４０と燃料電池８の冷却水導入側部４６とを連結する供給側冷却水通路４８と、燃料電池８の冷却水排出側部５０とラジエータ４０とを連結する排出側冷却水通路５２とからなる。この冷却水通路４４内を流れる冷却水は、燃料電池８の発電時に発生する熱を回収して燃料電池８を冷却する等で燃料電池８を適正な温度に保持するためにラジエータ４０及び燃料電池８を経て循環されるものである。   The cooling device 6 and the fuel cell 8 are connected by a cooling water passage 44 that circulates the cooling water. The cooling water passage 44 is a supply-side cooling water passage 48 that connects the radiator 40 and the cooling water introduction side portion 46 of the fuel cell 8, and a discharge that connects the cooling water discharge side portion 50 of the fuel cell 8 and the radiator 40. Side cooling water passage 52. The cooling water flowing in the cooling water passage 44 collects heat generated during power generation of the fuel cell 8 and cools the fuel cell 8 to keep the fuel cell 8 at an appropriate temperature. It is circulated through 8.

供給側冷却水通路４８の途中には、ラジエータ４０の冷却水を燃料電池８に圧送する冷却水用ポンプ５４が設けられている。また、排出側冷却水通路５２は、燃料電池８の冷却水排出側部５０から触媒燃焼器３０の加熱機能部３８内を通過してラジエータ４０に接続している。   In the middle of the supply-side cooling water passage 48, a cooling water pump 54 that pumps the cooling water of the radiator 40 to the fuel cell 8 is provided. Further, the discharge-side cooling water passage 52 is connected to the radiator 40 from the cooling water discharge side portion 50 of the fuel cell 8 through the heating function portion 38 of the catalytic combustor 30.

これにより、冷却水通路４４は、燃料電池８の冷却水排出側部５０と触媒燃焼器３０の加熱機能部３８とを連結する連絡通路としての燃料電池側連絡通路５６と、触媒燃焼器３０の加熱機能部３０と冷却水用ポンプ５４とを連結する連絡通路としてのポンプ側連絡通路５８とを備えている。燃料電池側連絡通路５６には、燃料電池８から排出された冷却水の温度を検出する水温センサ６０が設けられている。   Thereby, the cooling water passage 44 is connected to the fuel cell side communication passage 56 as a communication passage connecting the cooling water discharge side portion 50 of the fuel cell 8 and the heating function portion 38 of the catalytic combustor 30, and the catalytic combustor 30. A pump side communication passage 58 is provided as a communication passage connecting the heating function unit 30 and the cooling water pump 54. The fuel cell side communication passage 56 is provided with a water temperature sensor 60 that detects the temperature of the cooling water discharged from the fuel cell 8.

ポンプ側連絡通路５８の途中には、３つの並列通路６２が設けられる。この３つの並列通路６２は、暖房手段２８のヒータコア３２に連結する第一の通路６２−１と、この第一の通路６２−１をバイパスする第二の通路６２−２と、ラジエータ４０に連結する第三の通路６２−３とから構成される。   Three parallel passages 62 are provided in the middle of the pump side communication passage 58. The three parallel passages 62 are connected to the first passage 62-1 connected to the heater core 32 of the heating means 28, the second passage 62-2 bypassing the first passage 62-1 and the radiator 40. And a third passage 62-3.

即ち、触媒燃焼器３０の加熱機能部３８よりもラジエータ４０側のポンプ側連絡通路５８の途中の接続部６４に主通路６６の一端側が接続し、この主通路６６の他端側には第一切換弁（切換弁１）６８が設けられている。この第一切換弁６８は、三方弁からなり、中央側のポートａに主通路６６の他端側を接続するとともに、一側のポートｂに第一の通路６２−１の一端側を接続し且つ他側のポートｃに第二の通路６２−２の一端側を接続し、第一の通路６２−１と第二の通路６２−２とのいずれか一方の通路と触媒燃焼器３０の加熱機能部３８とを連結する。第一の通路６２−１は、ヒータコア３２内を通過して、他端側がラジエータ４０と冷却水用ポンプ５４との間の供給側冷却水通路４８の接続部７０に接続している。第二の通路６２−２は、他端側がラジエータ４０と前記第一の通路６２−１の他端側を接続した接続部７０よりもラジエータ４０側の供給側冷却水通路４８の途中に設けた第二切換弁（切換弁２）７２に接続している。この第二切換弁７２は、三方弁からなり、中央側のポートａに冷却水用ポンプ５４側からの供給側冷却水通路４８の端部４８Ａを接続するとともに、一側のポートｂにラジエータ４０側からの供給側冷却水通路４８の端部４８Ｂを接続し且つ他側のポートｃに第二の通路６２−２の他端側を接続し、第二の通路６２−２と第三の通路６２−３とのいずれか一方の通路と冷却水用ポンプ５４とを連結する。第三の通路６２−３は、前記接続部６４とラジエータ４０とを連結している。   That is, one end side of the main passage 66 is connected to the connection portion 64 in the middle of the pump side communication passage 58 on the radiator 40 side of the heating function portion 38 of the catalyst combustor 30, and the other end side of the main passage 66 is connected to the first side. A switching valve (switching valve 1) 68 is provided. The first switching valve 68 is a three-way valve, and connects the other end side of the main passage 66 to the port a on the central side, and connects one end side of the first passage 62-1 to the port b on the one side. In addition, one end of the second passage 62-2 is connected to the port c on the other side, and either the first passage 62-1 or the second passage 62-2 and the catalyst combustor 30 are heated. The functional unit 38 is connected. The first passage 62-1 passes through the heater core 32, and the other end is connected to the connection portion 70 of the supply-side cooling water passage 48 between the radiator 40 and the cooling water pump 54. The other end side of the second passage 62-2 is provided in the middle of the supply side cooling water passage 48 on the side of the radiator 40 from the connecting portion 70 connecting the radiator 40 and the other end side of the first passage 62-1. The second switching valve (switching valve 2) 72 is connected. The second switching valve 72 is a three-way valve, and connects the end portion 48A of the supply side cooling water passage 48 from the cooling water pump 54 side to the port a on the center side, and the radiator 40 to the port b on one side. The other end side of the second passage 62-2 is connected to the port c on the other side, and the second passage 62-2 and the third passage are connected. One of the passages 62-3 and the cooling water pump 54 are connected. The third passage 62-3 connects the connecting portion 64 and the radiator 40.

第一、第二切換弁６８、７２は、制御手段７４に連絡している。この制御手段７４は、水温センサ６０に接続し、冷却水温度が設定値よりも高く且つ暖房使用時に第一切換弁６２−１を開放制御（ａ−ｂ）するとともに、暖房使用状態で且つ冷却水温度の値に応じて第二切換弁６２−２を切換制御する。このように、冷却水通路４４の冷却水の温度の値に応じて各切換弁６８、７２を切換制御することにより、放熱を最低限に抑えることができるものである。   The first and second switching valves 68 and 72 are in communication with the control means 74. This control means 74 is connected to the water temperature sensor 60 and controls the opening of the first switching valve 62-1 (ab) when the cooling water temperature is higher than the set value and heating is used, and is also used in the heating use state and cooled. The second switching valve 62-2 is switch-controlled according to the water temperature value. In this way, by switching control of the switching valves 68 and 72 according to the value of the temperature of the cooling water in the cooling water passage 44, heat radiation can be suppressed to a minimum.

また、第二切換弁６２−２は、冷却水温度の値が設定値よりも高いときに、触媒燃焼器３０と第三の通路６２−３とを連結（ａ−ｂ）するように、制御手段７４によって切り換えられる。   The second switching valve 62-2 is controlled so as to connect (ab) the catalytic combustor 30 and the third passage 62-3 when the value of the coolant temperature is higher than the set value. It is switched by means 74.

制御手段７４においては、図２に示すように、冷却水温度（Ｔｗ）の前記設定値として、第一閾値（Ｔｔｈ１）と第二閾値（Ｔｔｈ２）とが設定されている。この第一閾値（Ｔｔｈ１）と第二閾値（Ｔｔｈ２）とには、暖房要求時において、冷却水温度（Ｔｗ）の上昇と冷却水温度（Ｔｗ）の低下とで、第一、第二切換弁６８、７２の動作が頻繁に切り換わるのを防止するように、ヒステリシス特性がもたらされている。   In the control means 74, as shown in FIG. 2, a first threshold value (Tth1) and a second threshold value (Tth2) are set as the set values of the coolant temperature (Tw). The first threshold value (Tth1) and the second threshold value (Tth2) include the first and second switching valves when the cooling water temperature (Tw) increases and the cooling water temperature (Tw) decreases when the heating is requested. Hysteresis characteristics are provided to prevent frequent switching of 68, 72 operations.

図２に示すように、第一閾値（Ｔｔｈ１）は、初期状態から冷却水温度（Ｔｗ）が上昇する場合に、第一高温側閾値（高温側：Ｈ１＝５５℃）であり、冷却水温度（Ｔｗ）がこの第一高温側閾値（Ｈ１）に達すると、冷却系を（２）の状態とさせ、一方、この冷却系が（２）の状態で冷却水温度（Ｔｗ）が低下する場合には、前記第一高温側閾値（Ｈ１）よりも低い第一低温側閾値（低温側：Ｌ１＝５０℃）となり、よって、第一高温側閾値（Ｈ１）と第一低温側閾値（Ｌ１）との間でヒステリシス特性がもたらされている。また、第二閾値（Ｔｔｈ２）は、冷却系の（２）の状態で冷却水温度（Ｔｗ）が上昇する場合に、前記第一高温側閾値（Ｈ１）よりも高温値の第二高温側閾値（高温側：Ｈ２＝６０℃）であり、冷却水温度（Ｔｗ）がこの第二高温側閾値（Ｈ２）に達すると、冷却系を（３）の状態とさせ、一方、この冷却系が（３）の状態で冷却水温度（Ｔｗ）が低下する場合には、前記第二高温側閾値（Ｈ２）よりも低い第二低温側閾値（低温側：Ｌ２＝５５℃）となり、よって、第二高温側閾値（Ｈ２）と第二低温側閾値（Ｌ２）との間でヒステリシス特性がもたらされている。   As shown in FIG. 2, the first threshold value (Tth1) is a first high temperature side threshold value (high temperature side: H1 = 55 ° C.) when the cooling water temperature (Tw) increases from the initial state, and the cooling water temperature. When (Tw) reaches the first high temperature side threshold value (H1), the cooling system is set to the state (2), while the cooling water temperature (Tw) is lowered while the cooling system is in the state (2). Is a first low temperature side threshold value (low temperature side: L1 = 50 ° C.) lower than the first high temperature side threshold value (H1), and therefore, the first high temperature side threshold value (H1) and the first low temperature side threshold value (L1). Hysteresis characteristics are provided between the two. The second threshold value (Tth2) is a second high temperature side threshold value that is higher than the first high temperature side threshold value (H1) when the coolant temperature (Tw) rises in the state (2) of the cooling system. (High temperature side: H2 = 60 ° C.) When the cooling water temperature (Tw) reaches the second high temperature side threshold (H2), the cooling system is set to the state (3), while the cooling system is ( When the cooling water temperature (Tw) decreases in the state of 3), the second low temperature side threshold value (low temperature side: L2 = 55 ° C.) is lower than the second high temperature side threshold value (H2). Hysteresis characteristics are provided between the high temperature side threshold value (H2) and the second low temperature side threshold value (L2).

従って、図２に示すように、冷却水温度（Ｔｗ）の上昇時には、冷却系が初期状態で冷却水温度（Ｔｗ）が第二閾値としての第一高温側閾値（高温側：Ｈ１）以上になったら、冷却系を（２）の状態に切り換え、そして、この冷却系が（２）の状態で冷却水温度（Ｔｗ）が第二閾値としての第二高温側閾値（高温側：Ｈ２）以上になったら、冷却系を（３）の状態に切り換える。一方、冷却水温度（Ｔｗ）の低下時には、冷却系が（３）の状態で冷却水温度（Ｔｗ）が第二閾値としての第二低温側閾値（Ｌ２）以下となったら、冷却系を（２）の状態に切り換え、そして、この冷却系が（２）の状態で冷却水温度（Ｔｗ）が第一閾値としての第一低温側閾値（低温側：Ｌ１）以上になったら、冷却系を初期状態に切り換える。また、いずれの動作中においても、冷却水温度（Ｔｗ）が第一閾値以下となったら、第一切換弁６８においてポートａとポートｃとを連結（ａ−ｃ）するとともに、第二切換弁７２においてポートａとポートｂとを連結（ａ−ｂ）し、これにより、冷却系からの放熱を最小限に抑制する。   Therefore, as shown in FIG. 2, when the cooling water temperature (Tw) rises, the cooling system is in the initial state and the cooling water temperature (Tw) is equal to or higher than the first high temperature side threshold value (high temperature side: H1) as the second threshold value. Then, the cooling system is switched to the state (2), and when the cooling system is in the state (2), the cooling water temperature (Tw) is equal to or higher than the second high temperature side threshold value (high temperature side: H2). Then, the cooling system is switched to the state (3). On the other hand, when the cooling water temperature (Tw) is lowered, the cooling system is (3) and the cooling water temperature (Tw) is equal to or lower than the second low temperature side threshold (L2) as the second threshold. 2) When the cooling system is in the state (2) and the cooling water temperature (Tw) is equal to or higher than the first low temperature side threshold (low temperature side: L1) as the first threshold, the cooling system is switched to 2). Switch to the initial state. In any operation, when the cooling water temperature (Tw) becomes equal to or lower than the first threshold value, the first switching valve 68 connects the ports a and c (ac), and the second switching valve. At 72, ports a and b are connected (ab), thereby minimizing heat dissipation from the cooling system.

また、図１に示すように、制御手段７４には、水温センサ６０及び第一、第二切換弁６８、７２の他に、排出用パージ弁１６と水素ガス循環ポンプ２０と希釈用空気開閉弁２４とヒータコア側送風機３４とラジエータ側送風機４２と冷却水用ポンプ５４とが連絡している。   As shown in FIG. 1, in addition to the water temperature sensor 60 and the first and second switching valves 68 and 72, the control means 74 includes a discharge purge valve 16, a hydrogen gas circulation pump 20, a dilution air on-off valve. 24, the heater core side blower 34, the radiator side blower 42, and the cooling water pump 54 communicate with each other.

次に、この実施例の作用を、図３のフローチャートに基づいて説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described based on the flowchart of FIG.

図３に示すように、車両が起動して制御手段７４のプログラムが起動すると（ステップ１０２）、第一閾値（Ｔｔｈ１）を高温側の５５℃に設定（Ｔｔｈ１＝５５℃）するとともに、第二閾値（Ｔｔｈ２）を高温側の６０℃に設定（Ｔｔｈ２＝６０℃）する（ステップ１０４）。この車両が起動したときに、触媒燃焼器３０内の温度が触媒の活性化する数百度まで上昇し、これによる熱と水素ガスが触媒燃焼する際の温度とによって混合ガスの温度が上昇し、このように高温となった混合ガスの熱を加熱機能部（熱交換器）３８で回収し、ヒータコア３２側への冷却水通路４４内の冷却水の温度を上昇させる。この加熱機能部３８で熱が回収された混合ガスは、外気に排出される。   As shown in FIG. 3, when the vehicle is started and the program of the control means 74 is started (step 102), the first threshold value (Tth1) is set to 55 ° C. on the high temperature side (Tth1 = 55 ° C.) and the second The threshold value (Tth2) is set to 60 ° C. on the high temperature side (Tth2 = 60 ° C.) (step 104). When this vehicle is started, the temperature in the catalytic combustor 30 rises to several hundred degrees when the catalyst is activated, and the temperature of the mixed gas rises due to the heat and the temperature at which hydrogen gas is catalytically burned, The heat of the mixed gas that has become high in this way is recovered by the heating function section (heat exchanger) 38, and the temperature of the cooling water in the cooling water passage 44 toward the heater core 32 is raised. The mixed gas from which heat has been recovered by the heating function unit 38 is discharged to the outside air.

そして、この車両の起動時には、熱量が不足しているので、第一切換弁６８において、ポートａとポートｃとを連結（ａ−ｃ）して主通路６６と第二の通路６２−２とを連結し、また、第二切換弁７２において、ポートａとポートｃとを連結（ａ−ｃ）して供給側冷却水通路４８の冷却水用ポンプ５４側と第二の通路６２−２とを連結し（ステップ１０６）、放熱を防止する。この状態においては、触媒燃焼器３０の排熱が冷却水の温度上昇に寄与することになり、また、冷却水がヒータコア３２やラジエータ４０を通らなく放熱がないことから、燃料電池８の暖機時間を短縮することができる。   Since the amount of heat is insufficient at the start of the vehicle, the first switching valve 68 connects the port a and the port c (ac) to connect the main passage 66 and the second passage 62-2. In the second switching valve 72, the port a and the port c are connected (ac), and the cooling water pump 54 side of the supply side cooling water passage 48 and the second passage 62-2 are connected. Are connected (step 106) to prevent heat dissipation. In this state, the exhaust heat of the catalytic combustor 30 contributes to an increase in the temperature of the cooling water, and since the cooling water does not pass through the heater core 32 and the radiator 40 and does not radiate heat, the fuel cell 8 is warmed up. Time can be shortened.

次いで、水温センサ６０で検出された冷却水温度の値（Ｔｗ）が第一閾値（Ｔｔｈ１）以上か否かを判断、つまり、Ｔｗ≧Ｔｔｈ１を判断する（ステップ１０８）。   Next, it is determined whether or not the value (Tw) of the cooling water temperature detected by the water temperature sensor 60 is equal to or higher than the first threshold value (Tth1), that is, Tw ≧ Tth1 is determined (step 108).

このステップ１０８がＮＯの場合には、第一閾値（Ｔｔｈ１）を、Ｔｔｈ１＝５５℃に設定する（ステップ１１０）。   If this step 108 is NO, the first threshold value (Tth1) is set to Tth1 = 55 ° C. (step 110).

一方、このステップ１０８がＹＥＳの場合には、第一閾値（Ｔｔｈ１）を、Ｔｔｈ１＝５０℃に設定し（ステップ１１２）、乗員によって空調系の暖房が要求されているか否かを判断する（ステップ１１４）。   On the other hand, if this step 108 is YES, the first threshold value (Tth1) is set to Tth1 = 50 ° C. (step 112), and it is determined whether or not heating of the air conditioning system is requested by the occupant (step 112). 114).

このステップ１１４で、暖房が要求されていなく、オフ（ＯＦＦ）の場合には、第一切換弁６８において、ポートａとポートｃとを連結（ａ−ｃ）して主通路６６と第二の通路６２−２とを連結し、また、第二切換弁７２において、ポートａとポートｂとを連結（ａ−ｂ）して供給側冷却水通路４８の冷却水用ポンプ５４側と第三の通路６２−３とを連通する（ステップ１１６）。この場合、ラジエータ４０には、冷却水が通って放熱がある。そして、冷却水用ポンプ５４の送水量や各送風機３４、４２の風量を調整し、冷却水温度を適正温度の６５℃に上昇し且つ維持する（ステップ１１８）。   If heating is not requested in this step 114 and is OFF (OFF), the first switching valve 68 connects the port a and the port c (ac) to connect the main passage 66 and the second passage. The passage 62-2 is connected, and in the second switching valve 72, the port a and the port b are connected (ab), and the cooling water pump 54 side of the supply side cooling water passage 48 and the third switching valve 72 are connected. The passage 62-3 is communicated (step 116). In this case, the radiator 40 radiates heat through the cooling water. Then, the water flow rate of the cooling water pump 54 and the air flow rates of the blowers 34 and 42 are adjusted, and the cooling water temperature is raised to an appropriate temperature of 65 ° C. and maintained (step 118).

一方、前記ステップ１１４で、暖房が要求され、オン（ＯＮ）の場合には、水温センサ６０で検出された冷却水温度の値（Ｔｗ）が第二閾値（Ｔｔｈ２）以上か否かを判断、つまり、Ｔｗ≧Ｔｔｈ２を判断する（ステップ１２０）。   On the other hand, if heating is requested and is turned on in step 114, it is determined whether or not the coolant temperature value (Tw) detected by the water temperature sensor 60 is greater than or equal to the second threshold (Tth2). That is, Tw ≧ Tth2 is determined (step 120).

このステップ１２０がＮＯの場合には、第二閾値（Ｔｔｈ２）を、Ｔｔｈ２＝６０℃（高温側）に設定し（ステップ１２２）、第一切換弁６８において、ポートａとポートｂとを連結（ａ−ｂ）して主通路６６と第一の通路６２−１とを連結し、また、第二切換弁７２において、ポートａとポートｃとを連結（ａ−ｃ）して供給側冷却水通路４８の冷却水用ポンプ５４側と第二の通路６２−２とを連結する（ステップ１２４）。この場合、ヒータコア３２には、冷却水が通って放熱がある。   When this step 120 is NO, the second threshold value (Tth2) is set to Tth2 = 60 ° C. (high temperature side) (step 122), and the first switching valve 68 connects the port a and the port b ( a-b) to connect the main passage 66 and the first passage 62-1 and, in the second switching valve 72, connect the ports a and c (ac) to supply-side cooling water. The cooling water pump 54 side of the passage 48 is connected to the second passage 62-2 (step 124). In this case, the cooling water passes through the heater core 32 to release heat.

前記ステップ１２０がＹＥＳの場合には、第二閾値（Ｔｔｈ２）を、Ｔｔｈ２＝５５℃（低温側）に設定し（ステップ１２６）、第一切換弁６８において、ポートａとポートｂとを連結して主通路６６と第一の通路６２−１とを連結（ａ−ｂ）し、また、第二切換弁７２において、ポートａとポートｂとを連結（ａ−ｂ）して供給側冷却水通路４８の冷却水用ポンプ５４側と供給側冷却水通路５４のラジエータ４０側とを連結する（ステップ１２８）。この場合、ヒータコア３２及びラジエータ４０には、冷却水が通って放熱がある。そして、冷却水用ポンプ５４の送水量や各送風機３４、４２の風量を調整し、冷却水温度を適正温度の６５℃に上昇し且つ維持する（ステップ１３０）。   When the step 120 is YES, the second threshold value (Tth2) is set to Tth2 = 55 ° C. (low temperature side) (step 126), and the first switching valve 68 connects the port a and the port b. The main passage 66 and the first passage 62-1 are connected (ab), and the port a and the port b are connected (ab) in the second switching valve 72 to supply-side cooling water. The cooling water pump 54 side of the passage 48 is connected to the radiator 40 side of the supply side cooling water passage 54 (step 128). In this case, the cooling water passes through the heater core 32 and the radiator 40 to release heat. Then, the water supply amount of the cooling water pump 54 and the air flow rates of the blowers 34 and 42 are adjusted, and the cooling water temperature is raised to an appropriate temperature of 65 ° C. and maintained (step 130).

そして、前記ステップ１１０、１１８、１２４、１３０の処理後は、故障（フェール）が発生したか否かを判断する（ステップ１３２）。   Then, after the processing of steps 110, 118, 124, and 130, it is determined whether or not a failure has occurred (step 132).

このステップ１３２がＮＯの場合には、車両が停止したか否かを判断する（ステップ１３４）。   If this step 132 is NO, it is determined whether or not the vehicle has stopped (step 134).

このステップ１３４がＮＯの場合には、第一閾値（Ｔｔｈ１）が高温側の５５℃以上か否かを判断、つまり、Ｔｔｈ１≧５５℃を判断する（ステップ１３６）。   If this step 134 is NO, it is determined whether or not the first threshold value (Tth1) is 55 ° C. or higher on the high temperature side, that is, Tth1 ≧ 55 ° C. is determined (step 136).

このステップ１３６がＹＥＳの場合には、前記ステップ１０６に戻し、一方、このステップ１３６がＮＯの場合には、前記ステップ１０８に戻す。   When this step 136 is YES, it returns to the said step 106, and when this step 136 is NO, it returns to the said step 108.

一方、前記ステップ１３２がＹＥＳの場合には、故障（フェール）処理を行う（ステップ１３８）。   On the other hand, if step 132 is YES, a failure process is performed (step 138).

そして、前記ステップ１３４がＹＥＳの場合、及び、前記ステップ１３８の処理後は、プログラムを停止する（ステップ１４０）。   If step 134 is YES, and after the process of step 138, the program is stopped (step 140).

この結果、冷却水通路４４は、燃料電池８の冷却水排出側部５０と触媒燃焼器３０の加熱機能部３８とを連結する連絡通路としての燃料電池側連絡通路５６と、触媒燃焼器３０の加熱機能部３０と冷却水用ポンプ５４とを連結する連絡通路としてのポンプ側連絡通路５８とを備え、また、このポンプ側連絡通路５８の途中には３つの並列通路６２を備えている。この３つの並列通路６２は、暖房手段２８のヒータコア３２に連結する第一の通路６２−１と、この第一の通路６２−１をバイパスする第二の通路６２−２と、ラジエータ４０に連結する第三の通路６２−３とから構成される。そして、第一の通路６２−１と第二の通路６２−２とのいずれか一方の通路と触媒燃焼器３０とを連結する第一切換弁６８が設けられ、第二の通路６２−２と第三の通路６２−３とのいずれか一方の通路と冷却水用ポンプ５４とを連結する第二切換弁７２が設けられ、第一切換弁６８は、冷却水温度が設定値としての第二閾値（Ｔｔｈ２）よりも高く且つ暖房使用時に開放（ａ−ｂ）され、第二切換弁７２は、暖房使用状態で且つ冷却水温度の値に応じて切り換えられる。   As a result, the cooling water passage 44 includes a fuel cell side communication passage 56 as a communication passage connecting the cooling water discharge side portion 50 of the fuel cell 8 and the heating function portion 38 of the catalytic combustor 30, and the catalytic combustor 30. A pump side communication passage 58 as a communication passage for connecting the heating function unit 30 and the cooling water pump 54 is provided, and three parallel passages 62 are provided in the middle of the pump side communication passage 58. The three parallel passages 62 are connected to the first passage 62-1 connected to the heater core 32 of the heating means 28, the second passage 62-2 bypassing the first passage 62-1 and the radiator 40. And a third passage 62-3. And the 1st switching valve 68 which connects any one path | route of the 1st channel | path 62-1 and the 2nd channel | path 62-2, and the catalyst combustor 30 is provided, and the 2nd channel | path 62-2 is provided. A second switching valve 72 that connects any one of the third passages 62-3 and the cooling water pump 54 is provided, and the first switching valve 68 is configured so that the cooling water temperature is a second value as a set value. It is higher than the threshold value (Tth2) and is opened (ab) when heating is used, and the second switching valve 72 is switched according to the value of the cooling water temperature in the heating use state.

これにより、冷却水温度の値に応じて各切換弁６８、７２の切り換えを制御しているので、触媒燃焼器３０から排出された熱源を暖房用熱源と燃料電池８を暖機する機能とに適切に振り分けることが可能となり、また、燃料電池８を搭載したシステムに必要な機器からの排熱を利用しているため、新たな熱源を設ける必要がなく、システムの簡素化及びコストの低廉化を図り、更に、燃料電池８の暖機時間を短縮し、しかも、エネルギ消費の観点からのエネルギ効率を高めて燃費を向上することができる。   Thereby, since switching of each switching valve 68 and 72 is controlled according to the value of the cooling water temperature, the heat source discharged from the catalytic combustor 30 is used as a heating heat source and a function for warming up the fuel cell 8. It is possible to appropriately distribute, and since exhaust heat from equipment necessary for the system equipped with the fuel cell 8 is used, there is no need to provide a new heat source, and the system is simplified and the cost is reduced. Furthermore, the warm-up time of the fuel cell 8 can be shortened, and the energy efficiency from the viewpoint of energy consumption can be improved to improve the fuel efficiency.

また、第二切換弁７２は、冷却水温度の値が設定値としての第二閾値（Ｔｔｈ２）よりも高いときに触媒燃焼器３０と第三の通路６２−３とが連結するように切り換えられることにより（ａ−ｂ）、暖房用に冷却水を使用しても、冷却水温度が高いときには、各通路を切り換えるだけで放熱量を制御することができる。   The second switching valve 72 is switched so that the catalytic combustor 30 and the third passage 62-3 are connected when the value of the coolant temperature is higher than the second threshold value (Tth2) as a set value. Accordingly, even if the cooling water is used for heating, when the cooling water temperature is high, the amount of heat radiation can be controlled only by switching each passage.

なお、この発明においては、排出用パージ弁の開閉動作により水素ガスのパージを頻繁に行わせることにより、燃料電池の暖機時間の短縮及び強力な熱源を確保させることも可能である。   In the present invention, it is possible to shorten the warm-up time of the fuel cell and secure a strong heat source by frequently purging the hydrogen gas by opening and closing the discharge purge valve.

また、切換弁として、単純な切換式の三方弁を用いたが、調整型の調整弁を用いて冷却水の温度をより細かく制御することも可能である。   Further, although a simple switching type three-way valve is used as the switching valve, the temperature of the cooling water can be controlled more finely by using an adjusting type regulating valve.

冷却水温度の値に応じて切換弁の切り換えを制御し、また、燃料電池を搭載したシステムに必要な機器からの排熱を利用することを、他の装置にも適用することができる。   Control of switching of the switching valve according to the value of the cooling water temperature, and utilization of exhaust heat from equipment necessary for a system equipped with a fuel cell can be applied to other devices.

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. FIG. 第一、第二閾値のヒステリシス特性を示す図である。It is a figure which shows the hysteresis characteristic of a 1st, 2nd threshold value. 車両の空調装置の制御のフローチャートである。It is a flowchart of control of the air conditioner of a vehicle. 従来における車両の空調装置のシステム構成図である。It is a system block diagram of the conventional vehicle air conditioner.

符号の説明Explanation of symbols

２ 燃料電池システム
４ 空調装置
６ 冷却装置
８ 燃料電池
１４ ガス排出通路
１６ 排出用パージ弁
１８ 水素ガス循環通路
２０ 水素ガス循環ポンプ
２２ 希釈用空気導入通路
２４ 希釈用空気開閉弁
２６ 混合ガス排出通路
２８ 暖房手段
３０ 触媒燃焼器
３６ 燃焼機能部
３８ 加熱機能部
４０ ラジエータ
４４ 冷却水通路
４８ 供給側冷却水通路
５２ 排出側冷却水通路
５４ 冷却水用ポンプ
５６ 燃料電池側連絡通路
５８ ポンプ側連絡通路
６０ 水温センサ
６２ 並列通路
６２−１ 第一の通路
６２−２ 第二の通路
６２−３ 第三の通路
６８ 第一切換弁
７２ 第二切換弁
７４ 制御手段 2 Fuel Cell System 4 Air Conditioner 6 Cooling Device 8 Fuel Cell 14 Gas Discharge Passage 16 Discharge Purge Valve 18 Hydrogen Gas Circulation Passage 20 Hydrogen Gas Circulation Pump 22 Dilution Air Introduction Passage 24 Dilution Air Open / Close Valve 26 Mixed Gas Discharge Passage 28 Heating means 30 Catalytic combustor 36 Combustion function section 38 Heating function section 40 Radiator 44 Cooling water passage 48 Supply side cooling water passage 52 Discharge side cooling water passage 54 Cooling water pump 56 Fuel cell side communication passage 58 Pump side communication passage 60 Water temperature Sensor 62 Parallel passage 62-1 First passage 62-2 Second passage 62-3 Third passage 68 First switching valve 72 Second switching valve 74 Control means

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冷却水の熱を熱源として用いる暖房手段を備え、前記燃料電池から排出される水素ガスを燃焼させる燃焼機能部とこの水素ガスの燃焼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が設けられた触媒燃焼器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部と前記触媒燃焼器の前記加熱機能部とを連結する連絡通路と前記触媒燃焼器の前記加熱機能部と冷却水用ポンプとを連結する連絡通路の途中に３つの並列通路とを備え、この３つの並列通路は前記暖房手段に連結する第一の通路とこの第一の通路をバイパスする第二の通路と冷却水冷却用ラジエータに連結する第三の通路とから構成され、前記第一の通路と前記第二の通路とのいずれか一方の通路と前記触媒燃焼器とを連結する第一切換弁を設け、前記第二の通路と前記第三の通路とのいずれか一方の通路と前記冷却水用ポンプとを連結する第二切換弁を設け、前記第一切換弁は冷却水温度が設定値よりも高く且つ暖房使用時に開放され、前記第二切換弁は暖房使用状態で且つ冷却水温度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 of cooling water discharged from a cooling water passage for cooling the fuel cell as a heat source, a combustion function unit for burning hydrogen gas discharged from the fuel cell, and the combustion of the hydrogen gas In a vehicle air conditioner equipped with a fuel cell equipped with a catalytic combustor provided with a heating function unit for heating cooling water in the cooling water passage, the cooling water passage is connected to a cooling water discharge side portion of the fuel cell. Three parallel passages are provided in the middle of the communication passage connecting the heating function portion of the catalyst combustor and the communication passage connecting the heating function portion of the catalyst combustor and the cooling water pump. The parallel passage is composed of a first passage connected to the heating means, a second passage bypassing the first passage, and a third passage connected to the cooling water cooling radiator, Said second A first switching valve for connecting any one of the passages and the catalytic combustor, and one of the second passage and the third passage and the cooling water pump. There is provided a second switching valve to be connected, and the first switching valve is opened when heating temperature is higher than a set value and the second switching valve is in a heating use state and according to the value of the cooling water temperature. A vehicle air conditioner equipped with a fuel cell, characterized in that it can be switched. 前記第二切換弁は、冷却水温度の値が設定値よりも高いときに前記触媒燃焼器と前記第三の通路とが連結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 fuel according to claim 1, wherein the second switching valve is switched so that the catalytic combustor and the third passage are connected when a value of a cooling water temperature is higher than a set value. Air conditioner for vehicles equipped with batteries.
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