JP2016199210A - 温調システムおよび温調方法ならびに触媒ヒーター - Google Patents
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Abstract
Description
このように電気自動車等としての能力(航続距離等)の低下を防ぎつつ、各部を効率良く温めることができる。
また、車室を暖めるものであれば、寒冷地等でもいち早く快適な温度にまで上昇させることができる。
さらには、ヒートポンプ循環路に上記触媒ヒーターを配置して、温め開始時に冷媒の補助加熱に用いるので、触媒ヒーターによって冷媒の温度を底上げすることができ、従来よりも各部を早く温めることができる。このように温度調節において効率的であるし、触媒ヒーターで冷媒を補助加熱する分、冷媒を温めるのに要する圧縮機等への二次電池等の電力消費をより一層抑えることができる。
また補助加熱に用いる程度であるので、触媒ヒーター自体も簡易で小型のものを用いることもできるし、ヒートポンプ循環路に組み入れるのも容易である。
このように電気自動車等としての能力の低下を防ぎつつ、各部の温度を効率良く温めることができる。
また、車室を暖める場合、寒冷地等でもいち早く快適な温度にまで上昇させることができる。
図1に本発明の温調システムを組み込んだ電気自動車の一例の概略を示す。
ここでは温調システム1を、二次電池を搭載した電気自動車に搭載した場合を例に挙げて説明するが、その他ハイブリッド車(特には電気で駆動させる割合が高いもの)、燃料電池(および二次電池)を搭載した燃料電池自動車とすることもできる。
なお、図1では、モーター室4は自動車2の下部に設けられているが、これに限定されず、他の条件に応じて適切な位置に設けることができる。
温調システム1は、冷媒10と該冷媒10を循環させるヒートポンプ循環路11とを有している。そして、ヒートポンプ循環路11には、冷媒10を圧縮する圧縮機12と、該圧縮機12で圧縮された冷媒10と自動車各部との間で熱交換を行う凝縮器13と、該凝縮器13で熱交換が行われた冷媒10を減圧させる膨張弁14と、該膨張弁14で減圧させられた冷媒10を気化させる蒸発器15とが順に配置されている。
凝縮器13では、圧縮機12で圧縮されて温度上昇した冷媒10の熱エネルギーを自動車各部、すなわち、例えば空調ダクト8や送液管9との間で適切に熱交換できるように熱交換器を備えたものとすることができる。また、送液管9を別個に設けるのではなく、ヒートポンプ循環路11を二次電池6などの加温対象まで伸ばして巻き回した構成を凝縮器13とすることもできる。
また、蒸発器15においても、膨張弁14で急激に圧力を下げてさらに温度が下がった冷媒10に、例えば自動車外部(外気等)、あるいは後述するように触媒ヒーターからの排気ガスの熱エネルギーを熱交換により与え、冷媒10を気化させる熱交換器を備えたものとすることができる。
これらの圧縮機12、凝縮器13、膨張弁14、蒸発器15は特に限定されず、例えば従来のヒートポンプ方式のシステムで用いられていたものと同様のものとすることができる。
触媒ヒーター16は、少なくとも、触媒17(触媒17を担持した触媒体18)、燃料タンク19、酸化性ガス供給ライン20とからなっている。図3に示すように、自動車外部に通じており、外気(酸化性ガス)を取り込めるようになっている酸化性ガス供給ライン20が配置されており、該酸化性ガス供給ライン20の内部には触媒体18が配設されている。また、酸化性ガス供給ライン20の内部には燃料タンク19から燃料を供給できるようになっている。この燃料の供給手段は特に限定されず、弁等を用いることができる。酸化性ガスと燃料とが適度に混合し、触媒17上で反応して触媒燃焼が生じるように、燃料の供給、酸化性ガスの供給のための構造を適宜決定することができる。
ここでは図1−3のような本発明の温調システム1を用い、一例として車室3内を暖房する場合について説明する。
まず、触媒ヒーター16を作動させ、酸化性ガスを酸化性ガス供給ライン20に供給するとともに燃料タンク19から上述したような燃料を供給し、燃料を触媒17上で触媒燃焼させる。この触媒燃焼で発生した熱エネルギーを用い、熱交換によってヒートポンプ循環路11内の冷媒10を補助加熱する。冷媒10を例えば10℃程度上昇させることができる。
先の触媒ヒーター16の働き(補助加熱)によって、触媒ヒーター16を配置していない場合に比べ、より大きな熱エネルギーを冷媒20が有しており、そのより大きな熱エネルギーを空調ダクト8内の空気へ与えることができるため、車室3をより早く所定の温度にまで暖房することができる。
寒冷地などの気温が低い地域においては、二次電池6も冷えて温度が下がってしまっている。このように二次電池6の温度が低下していると、放電温度特性も良好ではなく、外気温が高い状況に比べて十分な電圧を得られにくくなり、そのため十分な電力をモーター7に供給しにくくなる。特に始動時において、スムーズに走行し始めるのが難しい。
そのため、単にヒートポンプ機構を用いただけの従来の場合に比べ、よりスムーズな始動が可能になり、効率的である。
5…車輪、 6…二次電池、 7…モーター、 8…空調ダクト、
9…送液管、 10…冷媒、 11…ヒートポンプ循環路、
12…圧縮機、 13…凝縮器、 14…膨張弁、 15…蒸発器、
16…触媒ヒーター、 17…触媒、 18…触媒体、
19…燃料タンク、 20…酸化性ガス供給ライン。
Claims (7)
- 車輪をモーターで駆動させるための二次電池または燃料電池を搭載したモーター室と、人が乗るための車室を備えた自動車において、該自動車に組み込まれ、自動車各部の温度を調節する温調システムであって、
前記温調システムは、冷媒を用いてヒートポンプ方式で前記自動車各部の温度を温める機能を有しており、前記冷媒と、該冷媒を循環させるヒートポンプ循環路とを備えており、
該ヒートポンプ循環路には、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された冷媒と前記自動車各部との間で熱交換を行う凝縮器と、該凝縮器で熱交換が行われた冷媒を減圧させる膨張弁と、該膨張弁で減圧させられた冷媒を気化させる蒸発器とが順に配置されており、
前記蒸発器と前記圧縮機との間には、触媒と、該触媒に燃料を供給する燃料タンクと、前記触媒に酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給ラインとを備えた触媒ヒーターがさらに配置されており、
該触媒ヒーターは、前記触媒に前記燃料と前記酸化性ガスを供給することにより熱を発生するものであり、該発生した熱により、前記蒸発器で気化されて前記圧縮機へ送られる冷媒を補助加熱可能なものであることを特徴とする温調システム。 - 前記燃料が、メタノール、エタノール、ガソリン、灯油、軽油、水素、メタン、プロパン、LPGのうちのいずれか1つ以上であることを特徴とする請求項1に記載の温調システム。
- 前記温度を調節する自動車各部は、前記二次電池、前記車室のうちのいずれか1つ以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の温調システム。
- 車輪をモーターで駆動させるための二次電池または燃料電池を搭載したモーター室と、人が乗るための車室を備えた自動車の各部の温度を調節する温調方法であって、
前記自動車各部の温度を、冷媒を用いてヒートポンプ方式で温める方法であり、
前記自動車に、前記冷媒と、該冷媒を循環させるヒートポンプ循環路とを備え、該ヒートポンプ循環路には、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された冷媒と前記自動車各部との間で熱交換を行う凝縮器と、該凝縮器で熱交換が行われた冷媒を減圧させる膨張弁と、該膨張弁で減圧させられた冷媒を気化させる蒸発器とを順に配置し、
前記蒸発器と前記圧縮機との間には、触媒と、該触媒に燃料を供給する燃料タンクと、前記触媒に酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給ラインとを備えた触媒ヒーターをさらに配置し、
前記自動車各部の温度を温めるとき、温め開始時に、前記触媒ヒーターにおいて、前記触媒に前記燃料と前記酸化性ガスを供給することにより熱を発生させて、該発生した熱により、前記蒸発器で気化されて前記圧縮機へ送られる冷媒を補助加熱することを特徴とする温調方法。 - 前記燃料を、メタノール、エタノール、ガソリン、灯油、軽油、水素、メタン、プロパン、LPGのうちのいずれか1つ以上とすることを特徴とする請求項4に記載の温調方法。
- 前記温度を調節する自動車各部を、前記二次電池、前記車室のうちのいずれか1つ以上とすることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の温調方法。
- 二次電池または燃料電池によって車輪をモーターで駆動させる自動車に組み込まれる触媒ヒーターであって、
前記触媒ヒーターは、
触媒と、該触媒に燃料を供給する燃料タンクと、前記触媒に酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給ラインとを備えており、
前記触媒に前記燃料と前記酸化性ガスを供給することにより熱を発生するものであり、
前記自動車の各部の温度をヒートポンプ方式で調節するため冷媒を循環させるヒートポンプ循環路に着脱可能に取り付けられて、該ヒートポンプ循環路内の冷媒を、前記発生した熱により補助加熱可能なものであることを特徴とする触媒ヒーター。
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