JP2014108676A - Heat energy recovery/utilization system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はバッテリ等で発生した熱を有効利用するための熱エネルギー回収・利用システムに関する。 The present invention relates to a thermal energy recovery / use system for effectively using heat generated in a battery or the like.
従来から、各種装置・機器から発生した熱を回収する方法や、また回収した熱を利用する方法が提案されている。
例えば、特許文献１には発熱性電子部品としてのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をハイドロフルオロエーテルに浸漬してＩＧＢＴを冷却するための構造及び方法が記載されている。
また、例えば、特許文献２及び特許文献３には、自動車のモータやインバータからの排熱を室内暖房に利用するための方法及び装置が記載されている。特許文献４には、燃料電池からの排熱を、ランキンサイクルを用いて電気エネルギーに変換して再利用するシステムが記載されている。
Conventionally, methods for recovering heat generated from various apparatuses and devices and methods for using the recovered heat have been proposed.
For example, Patent Document 1 describes a structure and method for cooling an IGBT by immersing an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) as a heat-generating electronic component in hydrofluoroether.
Further, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3 describe a method and an apparatus for using exhaust heat from a motor or an inverter of an automobile for indoor heating. Patent Document 4 describes a system in which waste heat from a fuel cell is converted into electrical energy using a Rankine cycle and reused.
エネルギー効率を向上させるためには、これまでは未利用で排出していた熱エネルギーを回収し再利用することが求められるが、上記従来技術は発熱源として比較的高熱の装置からの熱回収を目的としており、バッテリから発生する熱には着目されていない。さらに特許文献１に記載の技術ではＩＧＢＴを冷却するのみで、熱を回収して再利用する技術は検討されていない。特許文献２〜４において提案される技術の多くは水（冷却水）または油（潤滑油等）を用いて間接的に熱回収するシステムである。また、特許文献２〜４の技術では、ハイブリッド自動車や電気自動車、および燃料電池車などに利用されるバッテリは冷却されるだけで、排熱は再利用されていない。 In order to improve the energy efficiency, it is required to recover and reuse the heat energy that has been discharged until now. However, the above-mentioned conventional technology does not recover heat from a relatively hot device as a heat source. It is intended and does not focus on the heat generated from the battery. Furthermore, in the technique described in Patent Document 1, a technique for recovering and reusing heat only by cooling the IGBT has not been studied. Many of the technologies proposed in Patent Documents 2 to 4 are systems for indirectly recovering heat using water (cooling water) or oil (lubricating oil or the like). Moreover, in the techniques of Patent Documents 2 to 4, batteries used in hybrid vehicles, electric vehicles, fuel cell vehicles, and the like are only cooled, and exhaust heat is not reused.
本発明の目的はより多くの排熱を回収し、熱を必要とする機関や装置、設備へ熱を移動させ再利用するシステムを提供することで、装置の総合エネルギー効率を向上させ、省エネルギーに貢献することである。特にこれまで未利用だったバッテリからの熱エネルギーを直接回収し、再利用するシステムを提供することである。 The object of the present invention is to improve the overall energy efficiency of the device and save energy by providing a system that recovers more waste heat and transfers the heat to an engine, device, or facility that requires heat for reuse. To contribute. In particular, it is to provide a system that directly recovers and reuses heat energy from batteries that have not been used so far.
本発明者は、バッテリの未利用熱を含フッ素溶媒を媒体として回収し、離れた場所に熱を移動させることで、エネルギーの総合効率を向上させるシステムを見出した。すなわち本発明は以下の熱エネルギー回収・利用システムに関する。
〔１〕 車両用バッテリと、前記バッテリを収容するバッテリ容器と、前記バッテリ容器に満たされた含フッ素溶媒と、前記含フッ素溶媒を移送する配管と、前記配管に接続されたクッションタンクと、を備え、
前記バッテリで発生した熱を前記含フッ素溶媒で回収し、前記含フッ素溶媒を前記クッションタンクへ移送し、前記クッションタンク内の前記含フッ素溶媒を、加熱を要する装置へ移送する、熱エネルギー回収・利用システム。
〔２〕 前記含フッ素溶媒が、不燃性であり、かつ電気伝導率が１０−２μＳ／ｃｍ以下である、上記〔１〕に記載の熱エネルギー回収・利用システム。
〔３〕 前記バッテリの他に、インバータを前記含フッ素溶媒に浸漬する上記〔１〕または〔２〕に記載の熱エネルギー回収・利用システム。
〔４〕 前記加熱を要する装置が、車両のシート、車内暖房装置、ガラス曇り止め装置、ウィンドウォッシャ装置、及びヘッドライトケースの曇り止め装置の少なくとも１種である上記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の熱エネルギー回収・利用システム。
〔５〕 前記含フッ素溶媒が、ＣＦ３ＣＦ２ＣＨＣｌ２、ＣＣｌＦ２ＣＦ２ＣＨＣｌＦ、ＣＦ３ＣＨ２ＯＣＦ２ＣＨＦ２、ＣＦ３（ＣＦ２）３ＯＣＨ３、（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２ＯＣＨ３、（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ−（ＣＦ２ＣＦ３）ＯＣＨ３、及びＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ３からなる群より選ばれる少なくとも１種である上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の熱エネルギー回収・利用システム。
〔６〕 上記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の熱エネルギー回収・利用システムを有する車両。
The present inventor has found a system that improves the overall efficiency of energy by recovering unused heat of a battery using a fluorinated solvent as a medium and transferring the heat to a remote location. That is, the present invention relates to the following thermal energy recovery / use system.
[1] A vehicle battery, a battery container for housing the battery, a fluorinated solvent filled in the battery container, a pipe for transferring the fluorinated solvent, and a cushion tank connected to the pipe. Prepared,
The heat generated in the battery is recovered with the fluorine-containing solvent, the fluorine-containing solvent is transferred to the cushion tank, and the fluorine-containing solvent in the cushion tank is transferred to a device that requires heating. Usage system.
[2] The thermal energy recovery / use system according to [1], wherein the fluorine-containing solvent is nonflammable and has an electric conductivity of 10 −2 μS / cm or less.
[3] The thermal energy recovery / utilization system according to [1] or [2], wherein the inverter is immersed in the fluorine-containing solvent in addition to the battery.
[4] The above-mentioned [1] to [3], wherein the device requiring heating is at least one of a vehicle seat, an interior heating device, a glass anti-fog device, a window washer device, and a headlight case anti-fog device. The thermal energy recovery / use system according to any one of the above.
[5] The fluorine-containing solvent is CF 3 CF 2 CHCl 2 , CClF 2 CF 2 CHClF, CF 3 CH 2 OCF 2 CHF 2 , CF 3 (CF 2 ) 3 OCH 3 , (CF 3 ) 2 CFCF 2 OCH 3 Any one of [1] to [4] above, which is at least one selected from the group consisting of: (CF 3 ) 2 CFCF- (CF 2 CF 3 ) OCH 3 , and CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 3 Thermal energy recovery and utilization system described in Crab.
[6] A vehicle having the thermal energy recovery / use system according to any one of [1] to [5].
本発明によれば従来は熱回収が難しかったバッテリからの熱回収・利用が可能となり、車両のエネルギー総合効率の向上に寄与することができる。 According to the present invention, it is possible to recover and use heat from a battery, which has conventionally been difficult to recover heat, and contribute to an improvement in the overall energy efficiency of the vehicle.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する装置、部材、またはその配置は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することができる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the apparatus, member, or arrangement | positioning demonstrated below does not limit this invention, It can change suitably within the range of the meaning of this invention.
図１及び図２では本発明の熱エネルギー回収・利用システム（以下「本発明のシステム」とも記載する。）をハイブリッド自動車に応用した例を示している。
動力源にモータを用いる車両、いわゆるハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池車（以降、本明細書ではこれらの車両を総称して「ｘＥＶ」とも記載する。）には、動力源またはエネルギーの一時貯留のためのバッテリ部１１、モータ部１３、そしてバッテリ部１１から出力された直流エネルギーを交流エネルギーに変換しモータ部１３に供給するインバータ部１２が装備されている。インバータ部１２には一般的に半導体、特にパワー半導体と呼ばれる電子部品が使用されており、発熱量の大きいＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が主に使用されている。また、ハイブリッド自動車１０には他の動力源としてエンジン部１４が装備されている。
1 and 2 show an example in which the thermal energy recovery / use system of the present invention (hereinafter also referred to as “system of the present invention”) is applied to a hybrid vehicle.
Vehicles using a motor as a power source, so-called hybrid vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles (hereinafter, these vehicles are also collectively referred to as “xEV”) are temporarily stored in the power source or energy. A
本発明のシステムでは、バッテリ部１１で発生した熱を、クッションタンク２０へ移送し、クッションタンク２０から、加熱を要する各種装置へと供給することで熱を再利用する。また本発明では、バッテリ以外の装置・機器で発生した熱を同様に回収し利用してもよい。例えば、図１及び図２のハイブリッド自動車１０では、バッテリ部１１に加え、インバータ部１２、及びモータ部１３で発生した熱を、熱回収配管Ｋ１２、Ｋ２２、Ｋ３２のそれぞれを通じて本発明に係るクッションタンク２０へ移送する。
また、多くのｘＥＶでは減速時の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生ブレーキシステム（図示せず）を具備しており、この回生システムも作動時に発熱するので、この熱を同様に回収してもよい。
In the system of the present invention, the heat generated in the
Many xEVs also have a regenerative braking system (not shown) that converts kinetic energy during deceleration into electrical energy, and this regenerative system also generates heat during operation. Good.
回収された熱は、図１及び図２に示すように、クッションタンク２０から、熱利用配管Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３、Ｈ２４、Ｈ２５のそれぞれを通じて、フロントガラス（ドアガラス）部３１、ヘッドライトケース部３２、ラジエータ部３３、シート部３４、及びウィンドウォッシャ部３５の各種装置へと供給される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the recovered heat passes from the
次に、各装置での熱回収方法を説明する。
図３にバッテリでの熱回収方法を示す。バッテリ部１１は、複数のバッテリ１１Ｂと、バッテリ１１Ｂを収容するバッテリ容器１１Ｋと、バッテリ容器１１Ｋに接続する配管１１ＩＮ，１１ＯＵＴとを備え、バッテリ容器１１Ｋには熱媒体として本発明で使用される含フッ素溶媒Ｗが満たされている。含フッ素溶媒Ｗは配管１１ＩＮから流入し、バッテリ１１Ｂと接触しながらバッテリ１１Ｂで発生した熱を回収して配管１１ＯＵＴからクッションタンク２０へと移送される。このように、バッテリを熱媒体に浸漬することで、バッテリ１１Ｂからの排熱を直接的に回収することができ、これにより効率的な熱回収が可能となり、バッテリ１１Ｂ間の距離を小さくしても各バッテリ１１Ｂの温度制御が容易となる。また、後述のとおり本発明の含フッ素溶媒は電気伝導率が極めて小さくかつ不燃性であるため、漏電のおそれがなく、事故等の不測の事態が発生した場合であっても、熱媒体起因の火災を回避することができる。
なお、バッテリコネクタ１１Ｃはバッテリ容器１１Ｋの外部に露出しているため、含フッ素溶媒Ｗが接触するおそれはない。
Next, a heat recovery method in each apparatus will be described.
FIG. 3 shows a heat recovery method using a battery. The
In addition, since the battery connector 11C is exposed to the outside of the
図４に、インバータでの熱回収方法を示す。インバータ部１２は、ベース１２Ｂとベース１２Ｂ上に設置されるチップ１２Ｃ、接合層１２ＤＣＢ、銅箔１２Ｆ、ハンダ１２Ｈ、ワイヤ１２Ｗ等が、含フッ素溶媒Ｗで満たされたケース１２Ｋ内に浸漬されている。ただし、端子１２Ｔはケース１２Ｋの外部に露出している。ケース１２Ｋには含フッ素溶媒Ｗを移動するために配管１２ＩＮ，１２ＯＵＴが接続されており、含フッ素溶媒Ｗは配管１２ＩＮから流入し、チップ１２Ｃ等と接触しながらチップ１２Ｃ等で発生した熱を回収して配管１２ＯＵＴからクッションタンク２０へと移送される。
FIG. 4 shows a heat recovery method in the inverter. In the
図５に、モータでの熱回収方法を示す。モータ部１３は、モータ１３Ｍが含フッ素溶媒Ｗで満たされたケース１３Ｋ内に収容され、モータシャフト１３Ｓは含フッ素溶媒Ｗと接触しないためにケース１３Ｋ外に露出している。ケース１３Ｋには含フッ素溶媒Ｗを移動するために配管１３ＩＮ，１３ＯＵＴが接続されており、含フッ素溶媒Ｗは配管１３ＩＮから流入し、モータ１３Ｍと接触しながらモータ１３Ｍで発生した熱を回収して配管１３ＯＵＴからクッションタンク２０へと移送される。
FIG. 5 shows a heat recovery method using a motor. The
バッテリ部１１、インバータ部１２、モータ部１３で発生した熱を吸収して加熱された含フッ素溶媒Ｗは、クッションタンク２０へと移送され、貯留される。本発明に係るクッションタンク２０は図６に示すように、加熱された含フッ素溶媒Ｗを貯留するタンク２０Ｔを有し、加熱された含フッ素溶媒Ｗがタンク２０Ｔに流入するための配管２０Ｌと、含フッ素溶媒Ｗがタンク２０Ｔから流出するための配管２０Ｊとが接続されている。また、タンク２０Ｔには液面や温度等を感知するための各種センサ２０Ｓが接続されており、センサ２０Ｓは車両総合システム（ＥＣＵ）５０によって管理されている。配管２０Ｌは、図３〜５に示した配管１１ＯＵＴ〜１３ＯＵＴと連結しており、配管２０Ｊは、後述する配管３１ＩＮ〜３５ＩＮと連結している。配管２０Ｊは熱を供給する装置ごとに分岐し、分岐ごとに制御バルブＢ１を備えており、利用先の各種装置への熱（含フッ素溶媒）の移動はＥＣＵからの電気信号によって各制御バルブＢ１が開閉されることで実現できる。フロントガラス（ドアガラス）部３１、ヘッドライトケース部３２、ラジエータ部３３、シート部３４、及びウィンドウォッシャ部３５といった排熱利用装置が加熱を要するか否かを、ＥＣＵが監視し、加熱を要すると判断されたとき、対応する制御バルブＢ１を開放して加熱された含フッ素溶媒Ｗを配管２０Ｊから各種装置へと移送することで、回収された熱エネルギーが再利用される。また、熱利用先の各種装置にも温度センサ（図示せず）が配置され、これらの信号もＥＣＵ５０に送信される。
The fluorine-containing solvent W heated by absorbing heat generated in the
配管２０Ｈは、後述する配管３１ＯＵＴ〜３５ＯＵＴと、タンク２０Ｔとを連結している。配管３１ＯＵＴ〜３５ＯＵＴは各種装置に接続され、熱交換を経た冷却状態の含フッ素溶媒Ｗを移送する管体である。冷却状態の含フッ素溶媒Ｗが配管１１ＩＮ〜１３ＩＮに移動することで、再びバッテリ等の熱を回収するために移送される。配管３１ＯＵＴ〜３５ＯＵＴはまた、三方弁Ｂ２によりタンク２０Ｔ、配管１１ＩＮ〜１３ＩＮとも連結される。これにより、熱利用がある場合は制御バルブＢ１を開き三方弁Ｂ２を閉じ、熱利用がない場合は制御バルブＢ１を閉じ三方弁Ｂ２を開くように制御することができ、熱利用の有無に応じてタンク２０Ｔ内に貯留される含フッ素溶媒Ｗ量を調節することができる。
The
各種装置での熱利用が不要の場合は、クッションタンク２０に装備された熱電変換素子２０Ｐによって、熱エネルギーが電気エネルギーに変換されて、コントロールスイッチ２０Ａでの制御下で、バッテリ部１１に充電される。熱電変換素子２０Ｐは特に限定されないが、例えばゼーベック効果を利用したものが挙げられ、具体的には、酸化物系材料、Ｂｉ２Ｔｅ３系、Ｍｇ２Ｓｉ系、ＰｂＴｅ系、Ｚｎ４Ｓｂ３系、ＳｉＧｅ系等の素子が利用できる。
When it is not necessary to use heat in various devices, the heat energy is converted into electric energy by the
次に、各種装置における熱利用方法を説明する。
図７（Ａ）及び（Ｂ）はフロントガラス（ドアガラス）での熱利用方法を示し、図７（Ａ）はフロントガラス（ドアガラス）部３１の平面図、図７（Ｂ）はフロントガラス部３１の断面図である。フロントガラス部３１は、フロントガラス３１Ｆとパイプ３１Ｐを備え、加熱された含フッ素溶媒Ｗがクッションタンク２０からパイプ３１Ｐ内に移送され、熱交換することで、フロントガラスの融雪や曇り止めが可能となる。
Next, heat utilization methods in various apparatuses will be described.
FIGS. 7A and 7B show the heat utilization method in the windshield (door glass), FIG. 7A is a plan view of the windshield (door glass)
図８はヘッドライトケースでの熱利用方法を示す。ヘッドライトＨＬの周囲にはパイプ３２Ｐが配置され、パイプ３２Ｐは含フッ素溶媒を移送する配管３２ＩＮと配管３２ＯＵＴが接続されている。クッションタンク２０から移送される加熱状態の含フッ素溶媒Ｗは、配管３２ＩＮから流入し、パイプ３２Ｐ内を移動しながら熱交換することでヘッドライトケースの融雪や曇り止めとして利用できる。熱交換後の含フッ素溶媒Ｗは配管３２ＯＵＴから流出して再びクッションタンク２０へ返送される。
FIG. 8 shows a heat utilization method in the headlight case. A
図９はシートでの熱利用方法を示す。シート部３４は、シート３４Ｓと、シート３４Ｓの背面と底面にそれぞれ備えられた背部３４Ｂ及び座部３４Ｃとを有する。背部３４Ｂ及び座部３４Ｃはその内部が空洞の扁平ケースになっており、配管３４ＩＮと配管３４ＯＵＴが接続されることで、含フッ素溶媒が移動できる。クッションタンク２０から移送される加熱状態の含フッ素溶媒Ｗは、配管３４ＩＮから流入し、背部３４Ｂ及び座部３４Ｃ内を移動しながら熱交換することで、シート３４Ｓが加温され、熱エネルギーをシートヒータとして利用できる。熱交換後の含フッ素溶媒Ｗは配管３４ＯＵＴから流出して再びクッションタンク２０へ返送される。
FIG. 9 shows a heat utilization method in the sheet. The
図１０（Ａ）及び（Ｂ）はウィンドウォッシャでの熱利用方法を示す。ウィンドウォッシャ部３５は、一般的に、ウォッシャ液ＷＷで満たされたタンク３５Ｔと、タンク内の液面を感知する液面センサ３５Ｓと、ノズル３５Ｎと、タンク３５Ｔとノズル３５Ｎとを連結するパイプ３５Ｋを有する。パイプ３５Ｋに設置されたポンプ３５Ｐにより、タンク３５Ｔ内のウォッシャ液ＷＷが移動してノズル３５Ｎから噴出される。本発明では、ウォッシャ液Ｗと接触するようにタンク３５Ｔ内に熱交換パイプ３５Ｅが設置される。熱交換効率を高めるために、熱交換パイプ３５Ｅはらせん状であることが好ましい。クッションタンク２０から移送される加熱状態の含フッ素溶媒Ｗが配管３５ＩＮから流入して熱交換パイプ３５Ｅ内を移動しながら熱交換することで、熱エネルギーを冬季の融雪に利用することができる。熱交換後の含フッ素溶媒Ｗは配管３５ＯＵＴから流出して再びクッションタンク２０へ返送される。
FIGS. 10A and 10B show a heat utilization method in a window washer. The
上記のように、本発明のシステムによれば、これまで未利用だった車両用バッテリから効率的に熱を回収し、再利用することができる。
従来、特許文献１のようにインバータを構成するＩＧＢＴをハイドロフルオロエーテルに浸漬して冷却する技術は検討されていたが、バッテリを浸漬することが検討されていなかった。これは、インバータの作動時の発熱量と比較して、バッテリの充放電時の発熱量は低く、従来の空冷方式で冷却可能であったためと推察される。さらにインバータは故障しない限り交換の必要がないが、バッテリは走行距離等に応じて交換する必要があり、交換の作業が繁雑なためと推察される。さらに、近年ｘＥＶに搭載されるバッテリの高容量化が進んでおり、これに伴い充放電時の発熱量が増加する傾向にある。また、車両内スペースの有効活用のためにバッテリ間の距離を小さくする検討が進んでいるが、空冷方式による冷却が困難になる。本発明によれば、含フッ素溶媒が有する電気絶縁性や不燃性により漏電や溶媒起因の火災のおそれがなく、またバッテリケースとの一体化構造により、交換の作業が簡単な、熱回収・利用システムが達成できる。
As described above, according to the system of the present invention, heat can be efficiently recovered from a vehicle battery that has not been used so far and reused.
Conventionally, as in Patent Document 1, a technique for immersing and cooling an IGBT constituting an inverter in hydrofluoroether has been studied, but immersing a battery has not been studied. This is presumably because the amount of heat generated during charging / discharging of the battery was lower than the amount of heat generated during operation of the inverter, and cooling was possible with the conventional air cooling method. Furthermore, the inverter does not need to be replaced unless it fails, but the battery needs to be replaced according to the travel distance or the like, and it is assumed that the replacement work is complicated. Furthermore, in recent years, the capacity of batteries mounted on xEV has been increased, and accordingly, the amount of heat generated during charging and discharging tends to increase. In addition, studies have been made to reduce the distance between the batteries in order to effectively use the space in the vehicle, but cooling by the air cooling method becomes difficult. According to the present invention, there is no risk of electric leakage or fire caused by the solvent due to the electrical insulation and nonflammability of the fluorine-containing solvent, and the heat recovery and utilization is simple due to the integrated structure with the battery case. The system can be achieved.
本発明では熱媒体として含フッ素溶媒が用いられる。含フッ素系溶媒とは、分子中にフッ素原子を少なくとも１つ以上含有する鎖式飽和・不飽和・単環式炭化水素であり、ＣＦＣ、ＨＣＦＣ、ＰＦＣ、ＰＦＰＥ、ＨＦＰＥ、ＨＦＯ、ＣＦＯ、ＨＣＦＯなどが例示できる。含フッ素溶媒は、バッテリと接触しても分解及び発火しないように、不燃性であり、かつ電気伝導率が１０−２μＳ／ｃｍ以下であることが好ましい。ここで、本明細書で用いられる不燃性とは、２００２年版の米国試験材料協会（ＡＳＴＭ）規格Ｅ−６８１に従って判定されるように不燃性であると判定される、化合物または組成物を指す。また、環境保護の観点から、地球温暖化係数ＧＷＰ（ＣＯ２を１とした１００年積算値）が好ましくは８００以下、より好ましくは５００以下、さらに好ましくは１５０以下である。さらに、使用時に凝固または沸騰が起こらないように凝固点は好ましくは−１０℃以下、より好ましくは−２０℃以下、さらに好ましくは−３０℃以下であり、沸点は好ましくは５０℃以上、より好ましくは７０℃以上、さらに好ましくは１００℃以上である。
含フッ素溶媒の種類は上記を満たせば特に限定されないが、車両の特性によって適切な溶媒を選定することができる。例えば発熱量の大きい車両の場合は沸点の高い溶媒を選定してシステム稼働時に溶媒が沸騰して気化するのを防止することができる。溶媒が気化すると熱を回収する能力が低下するために気化を防止することが好ましい。含フッ素溶媒の具体例としては、下記表１にも示すように、ＣＦ３ＣＦ２ＣＨＣｌ２、ＣＣｌＦ２ＣＦ２ＣＨＣｌＦ、ＣＦ３ＣＨ２ＯＣＦ２ＣＨＦ２、ＣＦ３（ＣＦ２）３ＯＣＨ３、（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２ＯＣＨ３、（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ−（ＣＦ２ＣＦ３）ＯＣＨ３、ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ３などを例示できるが、本発明はこれらに限定されない。
In the present invention, a fluorine-containing solvent is used as the heat medium. A fluorine-containing solvent is a chain saturated / unsaturated / monocyclic hydrocarbon containing at least one fluorine atom in the molecule, such as CFC, HCFC, PFC, PFPE, HFPE, HFO, CFO, HCFO, etc. Can be illustrated. The fluorine-containing solvent is preferably nonflammable and has an electric conductivity of 10 −2 μS / cm or less so that it does not decompose and ignite even when it comes into contact with the battery. As used herein, non-flammability refers to a compound or composition that is determined to be non-flammable as determined in accordance with the 2002 edition of the American Society for Testing and Materials (ASTM) Standard E-681. From the viewpoint of environmental protection, the global warming potential GWP (100-year integrated value with CO 2 as 1) is preferably 800 or less, more preferably 500 or less, and even more preferably 150 or less. Further, the freezing point is preferably −10 ° C. or lower, more preferably −20 ° C. or lower, further preferably −30 ° C. or lower, and the boiling point is preferably 50 ° C. or higher, more preferably so that solidification or boiling does not occur during use. 70 ° C or higher, more preferably 100 ° C or higher.
Although the kind of fluorine-containing solvent will not be specifically limited if the above is satisfy | filled, an appropriate solvent can be selected with the characteristic of a vehicle. For example, in the case of a vehicle with a large calorific value, a solvent having a high boiling point can be selected to prevent the solvent from boiling and vaporizing during system operation. Since the ability to recover heat decreases when the solvent is vaporized, it is preferable to prevent vaporization. Specific examples of the fluorine-containing solvent include CF 3 CF 2 CHCl 2 , CClF 2 CF 2 CHClF, CF 3 CH 2 OCF 2 CHF 2 , CF 3 (CF 2 ) 3 OCH 3 , as shown in Table 1 below. (CF 3 ) 2 CFCF 2 OCH 3 , (CF 3 ) 2 CFCF— (CF 2 CF 3 ) OCH 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 3 and the like can be exemplified, but the present invention is not limited thereto. .
熱媒体である含フッ素溶媒を移送する各配管には、放熱を最小限にすることが求められる。したがって、鉄やステンレス、アルミなどの金属製、ポリエチレンやポリプロピレン、塩化ビニル、シリコン、ＥＰＤＭ、フッ素樹脂、フッ素ゴムなどの非金属材料のいずれも用いることができるが、放熱を抑えるために金属よりは非金属などの熱伝導率の低い材料が好ましい。また、配管表面からの放熱を抑制するために配管表面に断熱処理をすることがより好ましい。断熱処理の方法としては、配管表面を断熱材で覆う方法が挙げられる。断熱材としては例えば、ウレタン、グラスウール、アルミナ／シリカ系ウール及びペレット・チップ・粉末があげられる。また断熱材を利用せずとも、配管を二重構造として内部を真空または減圧することによって断熱性を向上させることができる。
含フッ素溶媒を貯留するクッションタンクも配管と同様に断熱処理をすることが好ましく、図６に示すようにタンク２０Ｔの表面を断熱材２０Ｚで覆う等の措置をとる。ただし、熱電変換素子２０Ｐをタンク２０Ｔの表面に装備する場合には、熱電変換素子２０Ｐが接触する部分は断熱処理をしないことが好ましい。
Each pipe for transferring a fluorinated solvent as a heat medium is required to minimize heat dissipation. Therefore, any of non-metallic materials such as iron, stainless steel, aluminum, polyethylene, polypropylene, vinyl chloride, silicon, EPDM, fluororesin, fluororubber, etc. can be used. A material having a low thermal conductivity such as a nonmetal is preferred. Moreover, in order to suppress the heat radiation from the pipe surface, it is more preferable to insulate the pipe surface. Examples of the heat insulation method include a method of covering the pipe surface with a heat insulating material. Examples of the heat insulating material include urethane, glass wool, alumina / silica wool, and pellets, chips, and powder. Even without using a heat insulating material, the heat insulating property can be improved by making the pipe into a double structure and vacuuming or depressurizing the inside.
The cushion tank that stores the fluorinated solvent is preferably heat-insulated similarly to the piping, and measures such as covering the surface of the
また、本発明のシステムに用いる含フッ素溶媒のシール材としては含フッ素溶媒による膨潤や溶解を防止する観点からエチレンプロピレンゴム（特にＥＰＤＭ）等の非フッ素系材料が好ましい。 In addition, the fluorine-containing solvent sealing material used in the system of the present invention is preferably a non-fluorine-based material such as ethylene propylene rubber (particularly EPDM) from the viewpoint of preventing swelling and dissolution by the fluorine-containing solvent.
本発明の副次的効果として、バッテリを充放電効率の高い温度領域で作動させることが可能である。この場合、バッテリ以外の装置または機関から回収した熱をバッテリに移動させることで実現できる。 As a secondary effect of the present invention, it is possible to operate the battery in a temperature range with high charge / discharge efficiency. In this case, it is realizable by moving the heat | fever collect | recovered from apparatuses or engines other than a battery to a battery.
本発明のシステムは、バス、トラックなどの大型車両、ブルドーザー、クレーンなどの建設用等の特殊車両、自家用普通乗用車、電車、列車等などの、各種車両に加え、航空機、船舶などにも適用が可能である。また、本発明のシステムは、車両のみならず、冷却を必要とする電子機器、例えば、スーパーコンピュータ等にも適用が可能である。 The system of the present invention can be applied to various vehicles such as large vehicles such as buses and trucks, special vehicles for construction such as bulldozers and cranes, ordinary passenger cars for private use, trains, trains, etc., as well as aircraft and ships. Is possible. The system of the present invention can be applied not only to vehicles but also to electronic devices that require cooling, such as supercomputers.
１０ ハイブリッド自動車
１１ バッテリ部
１２ インバータ部
１３ モータ部
２０ クッションタンク
３１ フロントガラス（ドアガラス）
３２ ヘッドライトケース
３３ ラジエータ
３４ シート
３５ ウィンドウォッシャ
５０ 車両総合システム（ＥＣＵ）
Ｋ１２，Ｋ２２，Ｋ３２ 熱回収配管
Ｈ２１，Ｈ２２，Ｈ３２，Ｈ２４，Ｈ２５ 熱利用配管
Ｗ 含フッ素溶媒
DESCRIPTION OF
32
K12, K22, K32 Heat recovery piping H21, H22, H32, H24, H25 Heat utilization piping W Fluorinated solvent
Claims (6)
前記バッテリで発生した熱を前記含フッ素溶媒で回収し、前記含フッ素溶媒を前記クッションタンクへ移送し、前記クッションタンク内の前記含フッ素溶媒を、加熱を要する装置へ移送する、熱エネルギー回収・利用システム。 A vehicle battery, a battery container for housing the battery, a fluorinated solvent filled in the battery container, a pipe for transferring the fluorinated solvent, and a cushion tank connected to the pipe,
The heat generated in the battery is recovered with the fluorine-containing solvent, the fluorine-containing solvent is transferred to the cushion tank, and the fluorine-containing solvent in the cushion tank is transferred to a device that requires heating. Usage system.
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Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 2012-11-30 JP JP2012263059A patent/JP2014108676A/en active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104409794A (en) * | 2014-11-19 | 2015-03-11 | 奇瑞汽车股份有限公司 | Temperature management device of power battery pack of electric automobile, as well as manufacture method and application method thereof |
| KR20210056471A (en) * | 2019-11-08 | 2021-05-20 | 한국생산기술연구원 | Electric Vehicle Having Rankine Cycle Having Flow Distributor |
| KR20210056469A (en) * | 2019-11-08 | 2021-05-20 | 한국생산기술연구원 | Electric Vehicle Having Rankine Cycle |
| KR102303947B1 (en) * | 2019-11-08 | 2021-09-27 | 한국생산기술연구원 | Electric Vehicle Having Rankine Cycle Having Flow Distributor |
| KR102303945B1 (en) * | 2019-11-08 | 2021-09-27 | 한국생산기술연구원 | Electric Vehicle Having Rankine Cycle |
| US11845361B2 (en) | 2019-11-08 | 2023-12-19 | Korea Institute Of Industrial Technology | Electric vehicle including Rankine cycle |
| CN113173056A (en) * | 2020-01-24 | 2021-07-27 | 丰田自动车株式会社 | Vehicle with a steering wheel |
| CN113173056B (en) * | 2020-01-24 | 2024-04-23 | 丰田自动车株式会社 | Vehicle with a vehicle body having a vehicle body support |
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