JP4110993B2

JP4110993B2 - 燃料電池

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Publication number: JP4110993B2
Application number: JP2003032276A
Authority: JP
Inventors: 紳二小川; 幸彦武田; 章山中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2023-02-10
Also published as: JP2004241357A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両搭載用の燃料電池に係わり、より特別には燃料電池の暖機運転可能な冷却システム（装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料電池はその低公害性、効率等の面から注目されており、車両のエネルギ源としても開発されつつある。車両において、その駆動源として燃料電池が使用される場合には、車両停止時からの始動において素速く燃料電池自体を所定の稼動適正温度まで暖機することが必要である。
停止時における従来の燃料電池の温度の経時変化の例を図４に示す。図４で示すように、特に冬季等の低気温時において、燃料電池の温度は停止時に、適正運転温度より甚だしく低下する。従って、燃料電池の再起動時に短時間で燃料電池の温度を上昇するためには大きなエネルギが必要である。
【０００３】
車両搭載用の燃料電池の暖機システムとしてヒータにより燃料電池の冷却水を温めるシステム（装置）（例えば、特許文献１参照）が、従来技術において提案されている。この燃料電池を利用したシステムは通常運転時は効率が良く優れたシステムであるが、低温下で停止させておいた場合、再起動時に燃料電池の運転温度まで加熱するために膨大なエネルギーが必要となり短時間で起動することが困難、また、効率が悪化するという問題が生じている。
また、燃料電池用の別の暖機システム（例えば、特許文献２参照）も提案されている。
【特許文献１】
特開平第７−９４２０２号（第３頁）
【特許文献２】
特開第２０００−１９５５３３号（第４頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の燃料電池の暖機システムにおいては種々の問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、燃料電池の停止（後の再起動）時において、熱交換装置を介して空調システムのヒートポンプサイクルを利用して、燃料電池を効率良く暖機するか又は断続的に暖機することにより、燃料電池を短時間で効率良く再起動可能である燃料電池を提供する。即ち、停止時に冷やさない等により、燃料電池の迅速な暖機が可能であり、始動時間の短縮が可能である燃料電池を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の形態では、上述した目的を達成するために、車両用燃料電池は、前記燃料電池のスタック本体を冷却するための冷却回路を具備する。前記冷却回路において熱交換装置が追加的に具備されており、前記熱交換装置には、車両の空調装置用のヒートポンプサイクルが接続されることにより、前記冷却回路と前記ヒートポンプサイクルとの間で、熱交換装置を介して熱交換できる。ヒートポンプサイクルは、気体の冷媒を圧縮するコンプレッサと、冷房運転時にコンプレッサの下流に設置されていて圧縮された冷媒を冷却する室外熱交換器と、冷房運転時に前記室外熱交換器の下流に設置される絞りと、冷房運転時に絞りの下流に設置されていて車両室内に送る空気と熱交換する空調用熱交換器と、前記コンプレッサと前記室外熱交換器と前記絞りと前記空調用熱交換器を連絡する冷媒配管とを具備する。熱交換装置はヒートポンプサイクルの冷媒配管において、コンプレッサと室外熱交換器との間に設置される。ヒートポンプサイクルの冷媒配管路において、四方弁と、第１の切り替え弁とが更に具備される。四方弁が、熱交換装置と室外熱交換器との間の冷媒配管路、及び空調用熱交換器とコンプレッサとの間の冷媒配管路に共に介在して接続するように設置されており、四方弁は、コンプレッサから出る冷媒の流れを、冷房運転時にはその後室外熱交換器へ導き、暖房運転時にはその後空調用熱交換器へ導くように冷媒配管路を切り替え可能であり、第１の切り替え弁が、コンプレッサと熱交換装置とを連絡する冷媒配管路に具備されており、第１の切り替え弁から出て熱交換装置をバイパスする、第１のバイパスが熱交換装置と四方弁とを連絡する冷媒配管路に接続する。
【０００６】
この様に構成することにより、再起動時にヒートポンプサイクルを利用して、効率良く燃料電池を暖機すること、又は燃料電池が停止している間に、燃料電池を断続的にヒートポンプサイクルで加熱し、再起動可能な温度に保つことにより、短時間で効率良く再起動できる。
【０００７】
本発明の請求項２の形態では、上記請求項１の形態において、前記冷却回路には、放熱用のラジエータと、冷却水循環ポンプと、温度センサとが具備されることを特徴とする。
本形態によれば、燃料電池の冷却回路の構成をより具体化する形態を開示する。
【０００８】
本発明の請求項３の形態では、上記請求項２の形態において、該燃料電池は、その制御のための制御装置を更に具備しており、前記制御装置は前記温度センサの検知した温度により、少なくとも前記ヒートポンプサイクルを制御して前記ヒートポンプサイクルから供給される前記熱交換装置への熱量を制御することを特徴とする。
本形態によれば、燃料電池の冷却回路の構成に具備された温度センサにより、燃料電池の効率良い暖機、短時間で効率良い再起動、空調装置の効率的な補助等のために、燃料電池及びヒートポンプサイクルを確実に制御可能である。
【０００９】
本発明の請求項４の形態では、車両用燃料電池は、燃料電池のスタック本体を冷却するための冷却回路を具備する。冷却回路において熱交換装置が追加的に具備されており、熱交換装置には、車両の空調装置用のヒートポンプサイクルが接続されることにより、冷却回路とヒートポンプサイクルとの間で、熱交換装置を介して熱交換できる。冷却回路には、放熱用のラジエータと、冷却水循環ポンプと、温度センサとが具備される。該燃料電池は、その制御のための制御装置を更に具備しており、制御装置は温度センサの検知した温度により、少なくともヒートポンプサイクルを制御してヒートポンプサイクルから供給される熱交換装置への熱量を制御する。前記ヒートポンプサイクルは、気体の冷媒を圧縮するコンプレッサと、冷房運転時に前記コンプレッサの下流に設置されていて圧縮された冷媒を冷却する室外熱交換器と、冷房運転時に前記室外熱交換器の下流に設置される絞りと、冷房運転時に前記絞りの下流に設置されていて車両室内に送る空気と熱交換する空調用熱交換器と、前記コンプレッサと前記室外熱交換器と前記絞りと前記空調用熱交換器を連絡する冷媒配管とを具備する。前記熱交換装置は前記ヒートポンプサイクルの冷媒配管において、前記コンプレッサと前記室外熱交換器との間に設置される。前記ヒートポンプサイクルの冷媒配管路において、四方弁と、第１の切り替え弁とが更に具備される。前記四方弁が、前記熱交換装置と前記室外熱交換器との間の冷媒配管路、及び前記空調用熱交換器と前記コンプレッサとの間の冷媒配管路に共に介在して接続するように設置されており、前記四方弁は、前記コンプレッサから出る冷媒の流れを、冷房運転時にはその後前記室外熱交換器へ導き、暖房運転時にはその後前記空調用熱交換器へ導くように冷媒配管路を切り替え可能であり、前記第１の切り替え弁が、前記コンプレッサと前記熱交換装置とを連絡する冷媒配管路に具備されており、前記第１の切り替え弁から出て前記熱交換装置をバイパスする、第１のバイパスが前記熱交換装置と前記四方弁とを連絡する冷媒配管路に接続する。制御装置は温度センサの検知した温度により、四方弁及び第１の切り替え弁を制御して、ヒートポンプサイクルにおいて熱交換装置を流れる冷媒流量を制御する。
【００１０】
本発明の請求項５の形態では、上記請求項３の形態において、前記制御装置は前記温度センサの検知した温度により、前記四方弁及び前記第１の切り替え弁を制御して、前記ヒートポンプサイクルにおいて前記熱交換装置を流れる冷媒流量を制御することを特徴とする。
本形態によれば、前記請求項３の形態の構成をより具体化する形態を開示する。
【００１１】
本発明の請求項６の形態では、上記請求項１から５の形態のいずれか一項において、前記ヒートポンプサイクルの冷媒配管路において、第２の切り替え弁と、前記第２の切り替え弁から出る第２のバイパスと、第３の切り替え弁と、前記第３の切り替え弁から出る第３のバイパスとが更に具備される。前記第２の切り替え弁は前記コンプレッサの吸込側と前記四方弁との間の冷媒配管路に設置されており、前記第２のバイパスは、前記第２の切り替え弁から出て、前記第１の切り替え弁と前記熱交換装置とを連絡する冷媒配管路に接続しており、前記第３の切り替え弁は、前記第１のバイパスの前記ヒートポンプサイクルの冷媒配管路への接続部と前記熱交換装置との間の冷媒配管路に設置されており、前記第３のバイパスは、前記第３の切り替え弁から出て、前記第２の切り替え弁と前記コンプレッサとを連絡する冷媒配管路に接続することを特徴とする。
本形態によれば、燃料電池とヒートポンプサイクルを具備する空調装置間で、熱のやり取りを可能にすることで、お互いの冷房又は冷却、及び暖房又は暖機機能を補助して、効率的な冷却／冷房、暖機／暖房を実現可能な形態を具体的に開示する。
【００１２】
本発明の請求項７の形態では、上記請求項６の形態において、前記ヒートポンプサイクルから前記熱交換装置に冷房用冷媒を供給して、燃料電池の前記ラジエータの能力不足時に、燃料電池の冷却をヒートポンプサイクルの冷却能力で補助することを特徴とする。
本形態によれば、燃料電池の前記ラジエータの能力不足時等に、燃料電池の冷却をヒートポンプ（空調用の）サイクルの冷却能力で補助して、ヒートポンプサイクルを有効に活用し、燃料電池のラジエータを小型化することが可能である。
【００１３】
本発明の請求項８の形態では、上記請求項６の形態において、車両室内の前記ヒートポンプサイクルによる暖房時において、燃料電池の廃熱を前記熱交換装置を介して前記ヒートポンプサイクルに供給して暖房に利用することを特徴とする。
本形態によれば、車室内の暖房時に、燃料電池の廃熱の空調への有効利用を可能にする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の装置を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る自動車用の燃料電池の冷却システム（装置）の第１の実施の形態の概略的な構成の概要を図解的に示す。
【００１５】
図１を参照すると、本実施の形態の燃料電池の冷却系２と空調システム（装置）２０が熱交換装置５を介して接続されている。冷却系２には、冷却水が通されており、この冷却水は冷却水循環ポンプ３により燃料電池に送られ、通常（冷却）運転時においては燃料電池１を冷却するように熱交換して、冷却水の温度は上昇し、更に冷却水はラジエータ４を通されて、ここで外気と熱交換して放熱して冷却され、再度冷却水循環ポンプ３により吸引されて、冷却水は冷却系２を循環する。本実施の形態においては冷却系２において、冷却水循環ポンプ３の吐出側と燃料電池１との間に熱交換装置５が具備されており、熱交換装置５には車両の空調システム（装置）２０のヒートポンプサイクル６が接続されており、冷却水はヒートポンプサイクル６により加熱されることが出来るように構成される。また冷却系２には温度センサ１４が具備されており、温度センサ１４は本実施の形態においては、燃料電池１の出口側の冷却系２に設置されており、冷却系２の燃料電池１の出口側の冷却水温度信号をＥＣＵ（制御装置）１３に送る。
ここで、冷却水は不凍液であっても良く、水以外の冷媒であっても良い。
【００１６】
一方、空調システム２０は、ヒートポンプサイクル６を具備しており、本実施の形態においてはこのヒートポンプサイクル６において、気体の冷媒を圧縮するコンプレッサ７と、通常（冷房）運転時に冷媒を冷却する室外熱交換器９と、冷媒を膨張させて冷媒の気化に寄与する絞り８と、通常（冷房）運転時にエバポレータとして作用して冷媒を気化させ車室内空気を冷却する空調用熱交換器１０とを図１に示すように更に具備する。冷房運転時においてコンプレッサ７により圧縮された冷媒は上記の装置の順でヒートポンプサイクル６を流れ、空調用熱交換器１０において車室内空気を冷却して冷房を行う。
【００１７】
ヒートポンプサイクル６において熱交換装置５は、コンプレッサ７の吐出側と室外熱交換器９との間に具備される。四方弁１１は、熱交換装置５と室外熱交換器９との間、及び空調用熱交換器１０とコンプレッサ７との間に、介在するように設置される。従って四方弁１１には、コンプレッサ７の吐出側からの冷媒配管と、室外熱交換器９からの冷媒配管と、コンプレッサ７の吸入側からの冷媒配管と、空調用熱交換器１０からの冷媒配管とが接続する。従って四方弁１１は後に詳しく説明するように、通常運転である冷房運転と、暖房運転とでヒートポンプサイクル６を切り替える働きをする。四方弁１１については、電磁式又は空気式等の遠隔作動式のものが好ましいが、その他の種々の形式のものであっても良い。
【００１８】
ヒートポンプサイクル６において、第１の切り替え弁１２と、第１のバイパス２１とが更に具備される。第１の切り替え弁１２は、コンプレッサ７の吐出側と熱交換装置５との間に設置されており、第１の切り替え弁１２から出る第１のバイパス２１は、燃料電池１の冷却系２への連絡のための熱交換装置５をバイパスする。熱交換装置５をバイパスした第１のバイパス２１は図１に示すように、熱交換装置５と四方弁１１とを連絡するヒートポンプサイクル６の管路に接続する。従って熱交換装置５は、第１の切り替え弁１２と四方弁１１との間に配置されている。
冷媒については種々のものが使用可能である。
【００１９】
冷却系２及び空調システム２０の構成機器、即ちラジエータ４、熱交換装置５、コンプレッサ７、室外熱交換器９、空調用熱交換器１０、絞り８、四方弁１１等について、それぞれ各種の既知なタイプの装置が使用可能であり、それらのタイプ等を限定するものではない。
【００２０】
次に、本実施の形態の作動について説明する。
先ず図１の燃料電池１の停止後の始動時の暖機運転時において、燃料電池１を暖機して、その温度を最適な稼動温度まで上昇させるために、冷却系２の冷却水が使用され、この場合において冷却水は暖機冷媒として使用される。冷却水は冷却水循環ポンプ３により燃料電池に送られ、燃料電池１と熱交換するが、本実施の形態においては熱交換装置５が、上記のように燃料電池１の前で冷却系２において具備されている。熱交換装置５には空調システム２０のヒートポンプサイクル６の冷媒が導入されており、冷媒はコンプレッサ７により圧縮された直後の高圧高温状態であるので、この冷媒により熱交換装置５において冷却系２の冷却水を加熱することが出来る。熱交換装置５において加熱された冷却水（加熱冷媒）は燃料電池１に供給され、燃料電池１を加熱し暖機する。
【００２１】
空調システム２０の暖房運転時において、四方弁１１はコンプレッサ７の吐出側と空調用熱交換器１０とを連絡するように設定され、コンプレッサ７の吸入側は室外熱交換器９に接続する。コンプレッサ７は気体の冷媒を断熱圧縮し、冷媒は高圧高温となり、空調用熱交換器１０において車室内空気を加熱して暖房を行う。
【００２２】
本実施の形態においては、燃料電池１の通常運転が終了し停止モードになった場合に、燃料電池１の温度は低下する。図３に示す燃料電池１の温度の時間変化の図において、燃料電池１の温度が所定値より下がったことを温度センサ１４により検知し、その温度信号をＥＣＵ１３に送信することにより、ＥＣＵ１３は、空調システム２０を運転するよう制御し、ヒートポンプサイクル６の第１の切り替え弁１２を調整することにより、高温の冷媒を熱交換装置５に供給して、冷却系２の冷却水を加熱して燃料電池１を暖機するように制御する。この際冷却水循環ポンプ３はもちろん運転されている。冷却系２がラジエータ４をバイパスする経路を具備して、冷却水がラジエータ４をバイパスしても良い。この際ＥＣＵ１３は、四方弁１１についても上記の暖房運転の状態に設定するように制御する（但し冷房運転においても同様の暖機運転は可能であるので、空調システム２０の運転状態に応じて四方弁１１は設定される）。
この時、車室内が暖房中であれば冷媒を分配し、暖房停止中であれば第１のバイパス２１を閉鎖して、熱交換装置５に全量を流すように第１の切り替え弁１２を切り替えて制御する。車室内が冷房中であっても同様の運転は可能である。
燃料電池１の温度が所定値に上昇したことを、温度センサ１４により冷却水温度を検知して、ＥＣＵ１３は暖機運転を終了する。この場合第１の切り替え弁１２は、第１のバイパス２１を全開して熱交換装置５への管路を閉じるので、ヒートポンプサイクル６の冷媒は全量が、熱交換装置５をバイパスして流れる。または、必要に応じて空調システム２０（ヒートポンプサイクル６）は停止される。燃料電池１の停止モード時においてはこの様な暖機運転を繰り返す。
コンプレッサ７、冷却水循環ポンプ３等へのエネルギ、電力供給は２次電池によって実施されても良く、別のエネルギ源により実施されても良い。
【００２３】
上記のごとくＥＣＵ１３により、燃料電池１の停止モードにおいて冷却系２及びヒートポンプサイクル６が制御されるので、図４に示す従来の燃料電池１の温度の経時変化のように燃料電池１の温度が極端に低下した状態で、燃料電池１を始動するのではなく、図３のように燃料電池１の温度は所定値付近より下がらないように制御されるので、燃料電池１の始動時において少ないエネルギで短時間に再起動が可能になる。
【００２４】
本発明の第２の実施の形態を図２に示しており、ここでは上記第１の実施の形態において、第２の切り替え弁１５と、第２のバイパス２２と、第３の切り替え弁１６と、第３のバイパス２３とを追加した構成である。この様に構成することにより、車室内の暖房時において、燃料電池１の廃熱を利用して空調システム２０（ヒートポンプサイクル６）の暖房を補助することが可能になり、更に燃料電池１の通常運転時にラジエータ４の冷却能力が不足した場合等に、空調システム２０（ヒートポンプサイクル６）の冷却能力を利用して熱交換装置５を介して燃料電池１の冷却を補助することが可能である。
ここでは図２を参照すると、図１に開示される第１の実施の形態の要素部分と同じ又は同様である図２の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。
【００２５】
図２に示すヒートポンプサイクル６において、第２の切り替え弁１５と、前記第２の切り替え弁から出る第２のバイパス２２と、第３の切り替え弁１６と、前記第３の切り替え弁から出る第３のバイパス２３とが、第１の実施の形態に加えて具備される。図２に示すように、前記第２の切り替え弁１５は、コンプレッサ７の吸引側と四方弁１１との間の冷媒管路に設置されており、第２のバイパス２２は、第２の切り替え弁１５から出て、第１の切り替え弁１２と前記熱交換装置５とを連絡する冷媒管路に接続される。第３の切り替え弁１６は、熱交換装置５と第１のバイパス２１の接続部との間に設置される。第３のバイパス１５は、第３の切り替え弁１６から出て、第２の切り替え弁１５とコンプレッサ７とを連絡する冷媒管路に接続しており、即ちコンプレッサ７の吸入側に接続する。
【００２６】
次に、本実施の形態の作動について説明する。
図２の燃料電池１の通常運転時において、車室内の暖房時に燃料電池１の廃熱を熱交換装置５を介してヒートポンプサイクル６に供給する。この場合、ヒートポンプサイクル６において、第２の切り替え弁１５を調整して第２のバイパス２２に冷媒の全量又は一部を流し、熱交換装置５において冷却系２の冷却水によりヒートポンプサイクル６の冷媒を加熱する。加熱された冷媒は、熱交換装置５を出た後に第３の切り替え弁１６を調整することにより、全量が第３のバイパス２３を通りコンプレッサ７の吸入側に戻り、コンプレッサ７に吸引されて圧縮される。第１の切り替え弁１２は、第１のバイパス２１への経路を開けて、冷媒の全量を四方弁１１へ流す。
【００２７】
また図２の燃料電池１の通常運転時において、ラジエータ４の冷却能力が不足した場合に、車室内の冷房時に熱交換装置５を介してヒートポンプサイクル６により燃料電池１の冷却を補助することが出来る。この場合、ヒートポンプサイクル６において、第２の切り替え弁１５を調整して第２のバイパス２２に低温の冷媒の全量又は一部を流し、熱交換装置５において冷却系２の冷却水をヒートポンプサイクル６の冷媒により冷却する。冷却された冷却水は、熱交換装置５を出た後に燃料電池１に供給されて燃料電池１を冷却する。この場合のヒートポンプサイクル６における第２の切り替え弁１５，第３の切り替え弁１６，第１の切り替え弁１２の設定は上記の場合と同様である。
【００２８】
次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の第１の実施の形態の燃料電池により以下の効果が期待できる。
・燃料電池の停止（後の再起動）時において、熱交換装置を介して空調システムのヒートポンプサイクルを利用して、燃料電池を効率良く暖機するか又は断続的に暖機することにより、燃料電池を短時間で効率良く再起動可能である。
【００２９】
本発明の第２の実施の形態の燃料電池用の冷却装置により、上記第１の実施の形態の効果に加えて、以下の効果が期待できる。
・車室内の暖房時において、燃料電池の廃熱を利用して空調システム２０の暖房を補助することが可能である。
・燃料電池の通常運転時にラジエータの冷却能力が不足した場合等に、空調システム（ヒートポンプサイクル）の冷却能力を利用して熱交換装置を介して燃料電池の冷却を補助することが可能である。
【００３０】
上記実施例に示す冷却回路の構成は、基本的なものを示しており、保守、安全、制御、機能上から種々の追加の構成要素が追加的に具備されても良く、また構成機器及び要素の位置又は順序を一部を変えて構成されても良く、この様な変形形態は当業者には明らかである。
【００３１】
上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る燃料電池の第１の実施の形態の概略的な構成を図解的に示す。
【図２】図２は、本発明に係る燃料電池の第２の実施の形態の概略的な構成を図解的に示す。
【図３】図３は、本発明の燃料電池の停止時における、燃料電池の温度の経時変化の好適な例を示す。
【図４】図４は、従来の燃料電池の停止時における、燃料電池の温度の経時変化の例を示す。
【符号の説明】
１…燃料電池
２…冷却系
３…冷却水循環ポンプ
４…ラジエータ
５…熱交換装置
６…ヒートポンプサイクル
７…コンプレッサ
８…絞り
９…室外熱交換器
１０…空調用熱交換器
１１…四方弁
１２…第１の切り替え弁
１３…ＥＣＵ（制御装置）
１４…温度センサ
２０…空調システム（装置）
２１…第１のバイパス

Claims

車両用燃料電池において、この燃料電池は、
前記燃料電池のスタック本体を冷却するための冷却回路を具備しており、
前記冷却回路において熱交換装置が追加的に具備されており、
前記熱交換装置には、車両の空調装置用のヒートポンプサイクルが接続されることにより、前記冷却回路と前記ヒートポンプサイクルとの間で前記熱交換装置を介して熱交換することができ、
前記ヒートポンプサイクルは、
気体の冷媒を圧縮するコンプレッサと、
冷房運転時に前記コンプレッサの下流に設置されていて圧縮された冷媒を冷却する室外熱交換器と、
冷房運転時に前記室外熱交換器の下流に設置される絞りと、
冷房運転時に前記絞りの下流に設置されていて車両室内に送る空気と熱交換する空調用熱交換器と、
前記コンプレッサと前記室外熱交換器と前記絞りと前記空調用熱交換器を連絡する冷媒配管と、
を具備しており、
前記熱交換装置は前記ヒートポンプサイクルの冷媒配管において、前記コンプレッサと前記室外熱交換器との間に設置されており、
前記ヒートポンプサイクルの冷媒配管路において、四方弁と、第１の切り替え弁と、が更に具備されており、
前記四方弁が、前記熱交換装置と前記室外熱交換器との間の冷媒配管路、及び前記空調用熱交換器と前記コンプレッサとの間の冷媒配管路に共に介在して接続するように設置されており、前記四方弁は、前記コンプレッサから出る冷媒の流れを、冷房運転時にはその後前記室外熱交換器へ導き、暖房運転時にはその後前記空調用熱交換器へ導くように冷媒配管路を切り替え可能であることと、
前記第１の切り替え弁が、前記コンプレッサと前記熱交換装置とを連絡する冷媒配管路に具備されており、前記第１の切り替え弁から出て前記熱交換装置をバイパスする、第１のバイパスが前記熱交換装置と前記四方弁とを連絡する冷媒配管路に接続することと、
を特徴とする車両用燃料電池。
前記冷却回路には、放熱用のラジエータと、冷却水循環ポンプと、温度センサと、が具備されることを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池。
該燃料電池は、その制御のための制御装置を更に具備しており、
前記制御装置は前記温度センサの検知した温度により、少なくとも前記ヒートポンプサイクルを制御して前記ヒートポンプサイクルから供給される前記熱交換装置への熱量を制御することを特徴とする請求項２に記載の車両用燃料電池。
車両用燃料電池において、この燃料電池は、
前記燃料電池のスタック本体を冷却するための冷却回路を具備しており、
前記冷却回路において熱交換装置が追加的に具備されており、
前記熱交換装置には、車両の空調装置用のヒートポンプサイクルが接続されることにより、前記冷却回路と前記ヒートポンプサイクルとの間で前記熱交換装置を介して熱交換することができ、
前記冷却回路には、放熱用のラジエータと、冷却水循環ポンプと、温度センサと、が具備されており、
該燃料電池は、その制御のための制御装置を更に具備しており、
前記制御装置は前記温度センサの検知した温度により、少なくとも前記ヒートポンプサイクルを制御して前記ヒートポンプサイクルから供給される前記熱交換装置への熱量を制御しており、
前記ヒートポンプサイクルは、
気体の冷媒を圧縮するコンプレッサと、
冷房運転時に前記コンプレッサの下流に設置されていて圧縮された冷媒を冷却する室外熱交換器と、
冷房運転時に前記室外熱交換器の下流に設置される絞りと、
冷房運転時に前記絞りの下流に設置されていて車両室内に送る空気と熱交換する空調用熱交換器と、
前記コンプレッサと前記室外熱交換器と前記絞りと前記空調用熱交換器を連絡する冷媒配管と、
を具備しており、
前記熱交換装置は前記ヒートポンプサイクルの冷媒配管において、前記コンプレッサと前記室外熱交換器との間に設置されており、
前記ヒートポンプサイクルの冷媒配管路において、四方弁と、第１の切り替え弁と、が更に具備されており、
前記四方弁が、前記熱交換装置と前記室外熱交換器との間の冷媒配管路、及び前記空調用熱交換器と前記コンプレッサとの間の冷媒配管路に共に介在して接続するように設置されており、前記四方弁は、前記コンプレッサから出る冷媒の流れを、冷房運転時にはその後前記室外熱交換器へ導き、暖房運転時にはその後前記空調用熱交換器へ導くように冷媒配管路を切り替え可能であり、
前記第１の切り替え弁が、前記コンプレッサと前記熱交換装置とを連絡する冷媒配管路に具備されており、前記第１の切り替え弁から出て前記熱交換装置をバイパスする、第１のバイパスが前記熱交換装置と前記四方弁とを連絡する冷媒配管路に接続しており、
前記制御装置は前記温度センサの検知した温度により、前記四方弁及び前記第１の切り替え弁を制御して、前記ヒートポンプサイクルにおいて前記熱交換装置を流れる冷媒流量を制御することを特徴とする車両用燃料電池。
前記制御装置は前記温度センサの検知した温度により、前記四方弁及び前記第１の切り替え弁を制御して、前記ヒートポンプサイクルにおいて前記熱交換装置を流れる冷媒流量を制御することを特徴とする請求項３に記載の車両用燃料電池。
前記ヒートポンプサイクルの冷媒配管路において、
第２の切り替え弁と、
前記第２の切り替え弁から出る第２のバイパスと、
第３の切り替え弁と、
前記第３の切り替え弁から出る第３のバイパスと、が更に具備されており、
前記第２の切り替え弁は前記コンプレッサの吸込側と前記四方弁との間の冷媒配管路に設置されており、
前記第２のバイパスは、前記第２の切り替え弁から出て、前記第１の切り替え弁と前記熱交換装置とを連絡する冷媒配管路に接続しており、
前記第３の切り替え弁は、前記第１のバイパスの前記ヒートポンプサイクルの冷媒配管路への接続部と前記熱交換装置との間の冷媒配管路に設置されており、
前記第３のバイパスは、前記第３の切り替え弁から出て、前記第２の切り替え弁と前記コンプレッサとを連絡する冷媒配管路に接続する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用燃料電池。
前記ヒートポンプサイクルから前記熱交換装置に冷房用冷媒を供給して、燃料電池の前記ラジエータの能力不足時に、燃料電池の冷却をヒートポンプサイクルの冷却能力で補助することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池用の冷却装置。
車両室内の前記ヒートポンプサイクルによる暖房時において、燃料電池の廃熱を前記熱交換装置を介して前記ヒートポンプサイクルに供給して、暖房に利用することを特徴とする請求項６に記載の車両用燃料電池。