JP2007099032A

JP2007099032A - 空調車両

Info

Publication number: JP2007099032A
Application number: JP2005289953A
Authority: JP
Inventors: Junko Takao; 淳子高尾
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2007-04-19

Abstract

【課題】安全性の高い空調車両を提供することを目的とする。
【解決手段】冷凍車両１は、冷凍室５内を冷却するための冷却装置１２、および冷却装置１２を作動させる電力供給をする燃料電池装置１７を備えている。エンジン１１に接続された排気管６、および燃料電池装置１７の電池ユニット１９は、冷凍室５の下方に配置されており、排気管６は後輪ＲＷの前方であって、車両１の右側に配置され、電池ユニット１９は後輪ＲＷの後方であって、車両１の左側に取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部を冷却可能な収容室を備えた空調車両に関する。

燃料電池を電源として、冷却装置を駆動する冷凍車両に関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。これは、エンジンを駆動することにより走行する車両で、荷台に搭載した燃料電池の発電によって、冷却装置の冷却ファンおよびコントローラを作動させ、また、インバータによって交流電圧に変換した後、コンプレッサを駆動している。この構成を有することにより、停車時にエンジンを停止していても、燃料電池による発電により冷却装置を駆動できるとともに、停車中は、排気ガスおよび騒音を発生させることなく、環境にもよい冷凍車両にすることができる。
特開平６−１３７７３５号公報（第１図）

ここで燃料電池は、電池ユニットにボンベから水素が供給されるものであり、高温を発生するエンジンを使用する車両に搭載する場合には、その安全性のために、装置周囲の熱環境を考慮する必要がある。しかしながら、冷却装置への電力供給用として燃料電池を搭載した空調車両において、具体的に燃料電池の車両上のレイアウトに言及した従来技術はなかった。本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、安全性の高い空調車両を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、少なくとも後輪上に配置され、内部を冷却可能な収容室と、該収容室を冷却するための冷却装置と、前記冷却装置を作動させるための電力を供給する燃料電池装置と、前記収容室の下方へと延びた排気管が連結され、走行するために駆動される内燃機関とを備えた空調車両において、前記燃料電池装置に含まれ、水素が供給されて発電を行う電池ユニットは、前記収容室の下方に配置され、前記排気管が、その幅方向の一側に配置されるとともに、前記電池ユニットは、幅方向の他側に配置されたことを特徴とする空調車両とした。

請求項２の発明は、前記排気管と前記電池ユニットは、前記後輪を挟んで互いに前後に配置されていることを特徴とする請求項１記載の空調車両とした。

請求項３の発明は、前記排気管は前記後輪の前方に配置されるとともに、前記左右の後輪間には、前記収容室を支持する一対のフレームが設けられ、前記電池ユニットへ水素を供給するボンベは、前記排気管の後方に位置するように、前記収容室の下方において前記フレーム間に配置され、前記排気管と前記ボンベとの間には断熱板が設けられたことを特徴とする請求項２記載の空調車両とした。

請求項４の発明は、前記冷却装置の圧縮機は前記収容室の下方に設けられるとともに、その幅方向において、前記電池ユニットと対向するように、前記電池ユニットの反対側に配置されたことを特徴とする請求項２または請求項３記載の空調車両とした。

請求項５の発明は、前記燃料電池装置は、前記内燃機関の停止時にのみ発電することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空調車両とした。

＜請求項１の発明＞
燃料電池装置に含まれ、水素が供給されて発電を行う電池ユニットは、収容室の下方に配置され、排気管が、その幅方向の一側に配置されるとともに、電池ユニットは、幅方向の他側に配置された構成としたことにより、高温となる排気管と水素ガスが供給される電池ユニットが、車両の幅方向において、互いに反対側に配置されて、双方間に間隔が設けられるため、電池ユニットが高温にさらされることなく、安全性を向上させることができる。また、電池ユニットが収容室の下方に配置されているため、車両が低重心となり、安定性を向上させることができる。

＜請求項２の発明＞
排気管と電池ユニットは、後輪を挟んで互いに前後に配置されている構成としたことにより、排気管と電池ユニットが、車両の幅方向に加えて、前後方向にも離れて配置されるとともに、双方の間に後輪が介在するため、排気管からの熱が電池ユニットへ伝わり難く、いっそう安全性を向上させることができる。

＜請求項３の発明＞
排気管は後輪の前方に配置されるとともに、左右の後輪間には、収容室を支持する一対のフレームが設けられ、電池ユニットへ水素を供給するボンベは、排気管の後方に位置するように、収容室の下方においてフレーム間に配置され、排気管とボンベとの間には断熱板が設けられた構成としたことにより、水素を貯蔵するボンベがフレーム間に配置されているため、車両の衝突時に破損する危険を低減することができる。また、断熱板によって遮断され、排気管からの熱がボンベへ伝わり難く、更に、安全性を向上させることができる。

＜請求項４の発明＞
冷却装置の圧縮機は収容室の下方に設けられるとともに、その幅方向において、電池ユニットと対向するように、電池ユニットの反対側に配置された構成としたことにより、車両の幅方向の重量バランスを向上させることができるとともに、圧縮機を電池ユニットの比較的近くに配置できるため、双方間の電気的損失を低減できる。

＜請求項５の発明＞
燃料電池装置は、内燃機関の停止時にのみ発電する構成としたことにより、燃料電池装置の作動時間を低減し、その耐久性を向上させることができる。

本発明の実施形態を図１乃至図４によって説明する。説明中、図１および図２において、左方が本発明の空調車両に該当する冷凍車両１の前方である。最初に、本実施形態による冷凍システム１０について、図４に基づいて説明する。車両１のエンジン１１は、車両１を走行させるために、石油系の燃料を燃焼させて駆動される、通常の内燃機関である。エンジン１１のクランクシャフト（図示せず）には、後述する冷凍室５の内部を冷却するための冷却装置１２を構成するメインコンプレッサ１３が、図示しない電磁クラッチを介して、断続可能に連結されている。これにより、メインコンプレッサ１３はエンジン１１の回転により駆動可能とされ、冷却装置１２中の冷媒を圧縮する。

メインコンプレッサ１３には、コンデンサ１４が接続されており、これにメインコンプレッサ１３によって圧縮された冷媒が供給されて凝縮される。更に、コンデンサ１４にはエバポレータ１５が接続されており、これには、コンデンサ１４において凝縮された冷媒が導入される。エバポレータ１５に供給された冷媒は、周囲の空気との間で熱交換を行い、蒸発することにより空気を冷却する。その後、冷媒はメインコンプレッサ１３へ環流され、再び圧縮される。

燃料電池装置１７は、冷却装置１２を作動させて、後述するサブコンプレッサ１６を駆動するための電力を供給し、水素ガスがボンベに封入されたボンベユニット１８、ボンベユニット１８から水素ガスの供給を受ける電池ユニット１９および電池ユニット１９を制御するコントローラ２０とによって構成されている。また、コントローラ２０には、これを操作するためのコントロールパネル２１が電気的に接続されている。

スタックを含んだ電池ユニット１９は、ボンベユニット１８から水素ガスが供給されることにより、発電を行う。電池ユニット１９には、インバータ２２を介して電動モータ２３が電気的に接続されており、電池ユニット１９により発生された直流電流が、インバータ２２によって交流電流に変換された後、電動モータ２３へと印加され、電動モータ２３を駆動する。電動モータ２３は、冷却装置１２のサブコンプレッサ１６に連結されており、電動モータ２３の作動により、サブコンプレッサ１６はメインコンプレッサ１３と同様に、冷却装置１２の冷媒を圧縮してコンデンサ１４へと供給する。尚、サブコンプレッサ１６は、本発明の圧縮機に該当する。また、電動モータ２３には、更に、変圧器を含んだ電源ボックス２４が接続されており、３相２００Ｖの市中電源を、適正な電圧に低下させて電動モータ２３に供給する。

冷却装置１２は、車両１の走行中は、燃料電池装置１７によってサブコンプレッサ１６を駆動する、もしくは、エンジン１１によってメインコンプレッサ１３を駆動して冷却を行う。また、車両１の停車中は、市中電源の無い場所においては、燃料電池装置１７から電力を供給し、サブコンプレッサ１６を駆動して冷却し、市中電源のある場所においては、電源ボックス２４から交流電力を供給し、サブコンプレッサ１６を駆動して冷却を行う。

次に、図１乃至図３に基づいて、本実施形態による冷凍車両１上における、各構成の取付配置について説明する。車両１は、キャビン２の下方にエンジン１１（図１乃至図３において図示せず）が搭載された、一般的にキャブオーバタイプと呼ばれるトラック車両である。キャビン２内には、上述したコントロールパネル２１が運転者によって操作可能に設置されている。エンジン１１の後方には、上述したメインコンプレッサ１３が取り付けられている（図１および図２示）。

車両１の左右の後輪ＲＷの間には、後述する冷凍室５を支持する強度部材であるフレーム３が設けられている。フレーム３は、前後方向に平行に延びた一対のサイドメンバ３ｓ間を、複数のクロスメンバ３ｃが連結して形成されており、前輪ＦＷおよび後輪ＲＷと接続されている。フレーム３上には、積荷を冷凍しながら収容する冷凍室５（本発明の収容室に該当する）が支持されており、後輪ＲＷ上に配置されている。エンジン１１に連結された排気管６は、マフラー６ｓを含んでおり、エンジン１１から冷凍室５の下方へと延びている。排気管６は、車両１の幅方向の右側であって、後輪ＲＷの前方に取り付けられており、車両１の側方へ排気を放出している（図１示）。

一方、電池ユニット１９は冷凍室５の下方に配置され、排気管６とは反対に、車両１の幅方向の左側で、後輪ＲＷの後方に取り付けられている。これにより、排気管６と電池ユニット１９は、後輪ＲＷを挟んで互いに前後に配置されている。また、コントローラ２０は冷凍室５の下方において、車両１の幅方向の左側で、後輪ＲＷの前方に取り付けられている。また、電源ボックス２４も冷凍室５の下方に取り付けられ、車両１の幅方向の右側であって、冷凍室５の前端部に配置されている。

一対のボンベを有するボンベユニット１８も冷凍室５の下方に配置され、フレーム３の一対のサイドメンバ３ｓとクロスメンバ３ｃとによって、取り囲まれるように取り付けられている（図１示）。ボンベユニット１８は排気管６よりも後方に位置しており、排気管６とボンベユニット１８との間には、排気管６からの熱がボンベユニット１８に伝わらないように遮蔽する断熱板７が立設されている。断熱板７について、その材質、構造等は特に限定されるものではなく、セラミックス、ガラス繊維、あるいは合成樹脂等の熱伝導性の低い材質、構造等を有するものであれば、あらゆるものが適用可能である。

サブコンプレッサ１６、電動モータ２３およびインバータ２２を収容したコンプレッサユニット８も冷凍室５の下方に取り付けられ、車両１の幅方向において、電池ユニット１９と対向するように、反対側である幅方向の右側後端に配置されている。

コンデンサ１４は冷凍室５の前壁の上方部に取り付けられ、コンデンサ１４と接続されるエバポレータ１５は、冷凍室５内の空気にさらされるように、室内の上方に固定されている（図２示）。上述したように、エバポレータ１５内に供給された冷媒は、冷凍室５内の空気との間で熱交換を行い、冷凍室５内を冷却する。上述したように、本実施形態においては、冷凍室５内の冷却は、エンジン１１によってメインコンプレッサ１３を駆動する方法、燃料電池装置１７からの電力によってサブコンプレッサ１６を駆動する方法、および交流電源を使用してサブコンプレッサ１６を駆動する方法のうちの一つを選択することが可能である。

本実施形態によれば、燃料電池装置１７に含まれ、ボンベユニット１８から水素が供給されて発電を行う電池ユニット１９は、冷凍室５の下方に配置され、排気管６が、車両１の幅方向の右側に配置されるとともに、電池ユニット１９は、幅方向の左側に配置された構成としたことにより、高温となる排気管６と水素ガスが供給される電池ユニット１９が、車両の幅方向において、互いに反対側に配置されて、双方間に間隔が設けられるため、電池ユニット１９が高温にさらされることなく、安全性を向上させることができる。また、電池ユニット１９が冷凍室５の下方に配置されているため、冷凍室５の容積を大きくできるとともに、車両１が低重心となり、安定性を向上させることができる。

また、排気管６と電池ユニット１９は、後輪ＲＷを挟んで（双方の間に後輪ＲＷを介在させて）互いに前後に配置されている構成としたことにより、排気管６と電池ユニット１９が、車両１の幅方向に加えて、前後方向にも離れて配置されるとともに、双方の間に後輪ＲＷが介在するため、排気管６からの熱が電池ユニット１９へ伝わり難く、いっそう安全性を向上させることができる。

また、排気管６は後輪ＲＷの前方に配置されるとともに、左右の後輪ＲＷ間には、冷凍室５を支持する一対のフレーム３が設けられ、ボンベユニット１８は、排気管６の後方に位置するように、冷凍室５の下方においてフレーム３のサイドメンバ３ｓおよびクロスメンバ３ｃ間に配置され、排気管６とボンベユニット１８との間には断熱板７が設けられた構成とした。これにより、水素を貯蔵するボンベユニット１８がフレーム３間に配置されているため、車両１の衝突時に破損する危険を低減することができる。また、断熱板７によって遮断され、排気管６からの熱がボンベユニット１８へ伝わり難く、更に、安全性を向上させることができる。

また、コンプレッサユニット８、コントローラ２０および電源ボックス２４も冷凍室５の下方に設けられているため、車両１の安定性をいっそう向上させることができる。また、コンプレッサユニット８は、その幅方向において、電池ユニット１９と対向するように、右側後端に配置された構成としたことにより、車両１の幅方向の重量バランスを向上させることができるとともに、コンプレッサユニット８を電池ユニット１９の比較的近くに配置できるため、双方間の電気的損失を低減できる。

また、冷却装置１２は、エンジン１１によってメインコンプレッサ１３が駆動される場合と、燃料電池装置１７から電力を供給してサブコンプレッサ１６が作動される場合とを選択することが可能であって、燃料電池装置１７を、エンジン１１の停止時にのみ発電させて、サブコンプレッサ１６を駆動する構成とすれば、燃料電池装置１７およびコンプレッサユニット８の作動時間を低減し、それらの耐久性を向上させることができる。また、エンジン１１のアイドリング状態を低減し、二酸化炭素の削減に寄与することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）本発明による空調車両には、冷凍車両のみでなく、冷蔵車両あるいはキャンピングカー等の空調可能な空間を有する車両も含まれる。
（２）エバポレータは冷凍室内の後方に取り付けてもよい。
（３）電池ユニットを車両の右側に取り付け、排気管およびコンプレッサユニットを左側に取り付けてもよい。
（４）メインコンプレッサを備えずに、車両走行中は、燃料電池装置によってサブコンプレッサを駆動して冷凍室を冷却し、車両の停車中は、燃料電池装置あるいは市中電源によって、サブコンプレッサを駆動して冷凍室を冷却してもよい。

本実施形態による空調車両の平面図である。図１に示した空調車両の側面図である。図１に示した空調車両の後面図である。本実施形態による冷凍システムを示すブロック図である。

符号の説明

１…冷凍車両
３…フレーム
５…冷凍室
６…排気管
７…断熱板
８…コンプレッサユニット
１１…エンジン
１２…冷却装置
１３…メインコンプレッサ
１６…サブコンプレッサ
１７…燃料電池装置
１８…ボンベユニット
１９…電池ユニット
ＲＷ…後輪

Claims

少なくとも後輪上に配置され、内部を冷却可能な収容室と、
該収容室を冷却するための冷却装置と、
前記冷却装置を作動させるための電力を供給する燃料電池装置と、
前記収容室の下方へと延びた排気管が連結され、走行するために駆動される内燃機関とを備えた空調車両において、
前記燃料電池装置に含まれ、水素が供給されて発電を行う電池ユニットは、前記収容室の下方に配置され、前記排気管が、その幅方向の一側に配置されるとともに、前記電池ユニットは、幅方向の他側に配置されたことを特徴とする空調車両。
前記排気管と前記電池ユニットは、前記後輪を挟んで互いに前後に配置されていることを特徴とする請求項１記載の空調車両。
前記排気管は前記後輪の前方に配置されるとともに、前記左右の後輪間には、前記収容室を支持する一対のフレームが設けられ、前記電池ユニットへ水素を供給するボンベは、前記排気管の後方に位置するように、前記収容室の下方において前記フレーム間に配置され、前記排気管と前記ボンベとの間には断熱板が設けられたことを特徴とする請求項２記載の空調車両。
前記冷却装置の圧縮機は前記収容室の下方に設けられるとともに、その幅方向において、前記電池ユニットと対向するように、前記電池ユニットの反対側に配置されたことを特徴とする請求項２または請求項３記載の空調車両。
前記燃料電池装置は、前記内燃機関の停止時にのみ発電することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空調車両。