JP4590833B2 - 冷却システムを備える移動体 - Google Patents
冷却システムを備える移動体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4590833B2 JP4590833B2 JP2003200830A JP2003200830A JP4590833B2 JP 4590833 B2 JP4590833 B2 JP 4590833B2 JP 2003200830 A JP2003200830 A JP 2003200830A JP 2003200830 A JP2003200830 A JP 2003200830A JP 4590833 B2 JP4590833 B2 JP 4590833B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- outside air
- hydrogen
- cooled
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
- B60H1/32—Cooling devices
- B60H1/3202—Cooling devices using evaporation, i.e. not including a compressor, e.g. involving fuel or water evaporation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、水素貯蔵タンクを備え、この水素貯蔵タンクに貯蔵した水素を消費する水素消費装置に設けられた冷却システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池などの水素消費装置に供給する水素を貯蔵するために、水素吸蔵合金を備える水素貯蔵タンクを用いる構成が知られている。水素吸蔵合金では、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させる際には発熱反応が進行し、水素吸蔵合金から水素を放出させる際には吸熱反応が進行する。そのため、従来から、水素吸蔵合金において水素の吸蔵・放出を行なう際には、水素貯蔵タンクの冷却あるいは加熱を行なって、水素の吸蔵・放出を促進する方法が採用されている。例えば、特許文献1には、水素放出時には、加熱した空気を水素貯蔵タンクの周囲に送気し、水素吸蔵時には、水素貯蔵タンクを冷却可能となるように温度調節した空気を水素貯蔵タンクの周囲に送気する構成が開示されている。
【0003】
同様に、高圧の水素ガスを貯蔵する水素貯蔵タンクにおいても、水素充填時には温度上昇が起こり、水素取り出し時には温度低下が起こる場合がある。すなわち、特許文献2に記載されているように、水素充填時には水素貯蔵タンク内で水素ガスが断熱圧縮されることで温度上昇が起こり、水素放出時には水素貯蔵タンク内で水素ガスが断熱膨張することで温度低下が起こる。
【特許文献1】
特開2002−252008号公報
【特許文献2】
特開2002−181295号公報
【特許文献3】
特開平7−99057号公報
【特許文献4】
特開2002−373690号公報
【特許文献5】
特開平4−163860号公報
【特許文献6】
特開平2−204120号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水素消費装置を備えるシステム全体でのエネルギ効率については充分な検討が行なわれていなかった。特に、水素消費装置の駆動時、すなわち水素貯蔵タンクから水素を放出させる際に、システム全体のエネルギ効率を向上させる技術が望まれていた。
【0005】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、水素貯蔵タンクから水素を取り出して水素消費装置を駆動する際に、システム全体のエネルギ効率を向上させる技術を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的を達成するために、本発明は、水素を貯蔵する水素貯蔵タンクと第1の高温部とを備え、前記水素貯蔵タンクに貯蔵した水素を消費する水素消費装置に設けられた冷却システムであって、
前記水素貯蔵タンクからの水素放出に伴う前記水素貯蔵タンクの温度低下を利用して、外気を冷却する外気冷却部と、
前記外気冷却部が冷却した冷却外気を用いて、前記第1の高温部を冷却する第1の冷却部と
を備えることを要旨とする。
【0007】
以上のように構成された本発明の冷却システムによれば、水素貯蔵タンクからの水素放出に伴う水素貯蔵タンクの温度低下により冷却した外気を用いて、水素消費装置が備える第1の高温部を冷却するため、第1の高温部を冷却するために要するエネルギを削減することができる。そのため、冷却システムを設けた水素消費装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【0008】
本発明の冷却システムにおいて、前記第1の冷却部は、前記冷却外気とは独立して前記第1の高温部を冷却する独立冷却部を備えることとしても良い。
【0009】
このような構成とすれば、冷却外気を用いて第1の高温部を冷却することにより、独立冷却部で消費するエネルギ量を抑えることができると共に、第1の高温部で放熱すべき熱量が増大するときにも、独立冷却部を用いることで、充分に第1の高温部を冷却することができる。
【0010】
また、本発明の冷却システムにおいて、前記第1の冷却部は、前記冷却外気と、前記第1の高温部を冷却するための冷媒との間で熱交換を行なわせる熱交換器を備えることとしても良い。
【0011】
このような構成とすれば、第1の高温部が、冷却外気の流路から離れた場所に設置されていても、冷却外気を用いて第1の高温部を冷却する動作を、効率よく行なうことができる。
【0012】
このような本発明の冷却システムにおいて、前記水素消費装置が備える前記第1の高温部は、燃料電池であることとしても良い。
【0013】
このような構成とすれば、冷却外気を用いて燃料電池を冷却することで、燃料電池を備える燃料電池システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【0014】
また、本発明の冷却システムにおいて、さらに、
第2の高温部と、
前記冷却外気を用いて前記第2の高温部を冷却する第2の冷却部と
を備え、
前記第1の冷却部と前記第2の冷却部とは、前記冷却外気の流れに対して直列に配設されていることとしても良い。
【0015】
このような場合には、特に、第1の高温部と第2の高温部のうちで放熱量が少ない方を上流側に配設すれば、第1の高温部と第2の高温部のそれぞれにおいて冷却の動作を良好に行なうことができるため、好ましい。
【0016】
あるいは、本発明の冷却システムにおいて、さらに、
前記冷却外気を用いて、前記第1の高温部とは異なる第2の高温部を冷却する第2の冷却部と、
前記外気冷却部が排出する前記冷却外気を、前記第1の冷却部と前記第2の冷却部とに分配供給する冷却外気分配部と
を備えることとしても良い。
【0017】
このような構成とすれば、第1の冷却部と第2の冷却部の両方に対して、充分に低温である冷却外気を供給することができる。特に、それぞれの冷却部に供給する冷却外気量を制御可能とするならば、それぞれの高温部の冷却状態を、より所望の状態に近づけることが可能となる。
【0018】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、冷却システムを搭載する移動体などの形態で実現することが可能である。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.電気自動車10の全体構成:
B.冷却システム18の構成:
C.第2実施例:
D.変形例:
【0020】
A.電気自動車10の全体構成:
図1は、本発明の好適な実施例である電気自動車10の要部の構成を表わす説明図である。また、図2は、電気自動車10の概略構成を表わすブロック図である。電気自動車10は、燃料電池システム15を備えており、燃料電池システム15が有する燃料電池30を主要な電源として用いている。本実施例の電気自動車10は、電気自動車10の屋上部に設けた冷却システム18(図1参照)に特徴があるが、最初に図2に基づいて電気自動車10の全体構成について説明する。
【0021】
燃料電池システム15は、燃料電池30、水素貯蔵タンク31、エアコンプレッサ36および冷却装置40を備えている。燃料電池30としては種々の種類のものを適用可能であるが、本実施例では、燃料電池30として固体高分子型燃料電池を用いている。この燃料電池30は、複数の単セルを積層したスタック構造を有している。
【0022】
水素貯蔵タンク31は、内部に水素吸蔵合金を備えており、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって水素を貯蔵する。水素吸蔵合金が水素を放出する際には吸熱反応が進行するが、本実施例の水素貯蔵タンク31は、水素放出時には、上記吸熱反応を利用して、水素貯蔵タンク31の周囲の外気を冷却可能となっている。すなわち、水素放出時には、吸熱反応によって外気よりも低温となる水素吸蔵合金によって、水素貯蔵タンク31の周囲の外気が冷却される。このように、水素吸蔵合金における吸熱反応を利用して外気を冷却可能となるように、水素貯蔵タンク31は、熱伝導性の高い金属材料、例えばアルミニウム合金やステンレス鋼によって形成されている。あるいは、水素貯蔵タンク31として、金属製の容器の外周面に炭素繊維などの強化繊維を巻き付けて強度を確保したタンクを用いることとしても良い。また、外周部に強化繊維層を備えるタンクを用いる場合には、この強化繊維層に溶融金属を含浸させて、強化繊維層の熱伝導率を向上させる構成も好適である。
【0023】
水素貯蔵タンク31に貯蔵された水素ガスは、水素ガス供給路32に放出されて、燃料電池30のアノードに供給される。アノードから排出されるアノード排ガスは、アノード排ガス路33に導かれて再び水素ガス供給路32に流入する。このように、アノード排ガス中の残余の水素ガスは、流路内を循環して再度電気化学反応に供される。アノード排ガスを循環させるために、アノード排ガス路33には、水素ポンプ35が設けられている。また、アノード排ガス路33から分岐して、開閉弁を備える流路が設けられており、これらは排ガス排出部34を形成している。排ガス排出部34の開閉弁を開状態としてアノード排ガスの一部を外部に排出することで、水素ガスを燃料電池30に循環させることによって水素ガス中で水素以外の不純物(水蒸気や窒素など)の濃度が上昇しすぎるのを防いでいる。
【0024】
エアコンプレッサ36は、外部から空気を取り込んで圧縮し、圧縮した空気を、酸化ガスとして、酸化ガス供給路37を介して燃料電池30のカソードに供給する。この酸化ガス供給路37において、カソードに供給する空気を加湿するための加湿器をさらに設けることとしても良い。
【0025】
冷却装置40は、燃料電池30内部を通過するように形成された冷却水流路43と、ラジエータ42と、ポンプ44とを備えている。ポンプ44を駆動することで、冷却水流路43内で冷却水を循環させることができる。燃料電池30では、電気化学反応の進行と共に熱が生じるため、発電中は、燃料電池30内に冷却水を循環させ、この冷却水をラジエータ42で冷却することによって、燃料電池30を冷却して動作温度を所定の範囲内に保っている。ラジエータ42は、冷却ファン41を備えており、この冷却ファン41を駆動することで、ラジエータ42における冷却水の冷却を促進することができる。
【0026】
電気自動車10は、燃料電池30の他に、補助電源としての2次電池52を備えている。2次電池52は、DC/DCコンバータ50を介して燃料電池30と並列に接続されている。また、燃料電池30と2次電池52とを接続する回路には、負荷の一つである駆動モータ56が接続されている。この駆動モータ56は、駆動インバータ54を介して燃料電池30および/または2次電池52から電力の供給を受ける。駆動インバータ54は、これらの直流電源から三相交流電源を生成して、車両駆動用のモータ56に供給し、駆動モータ56の回転数とトルクとを制御する。駆動モータ56の出力軸は、回転数を調節して動力を伝える減速ギヤ57を介して車両駆動軸58に接続している。
【0027】
ここで、2次電池52は、その残存容量が所定値以下になると、燃料電池30によって充電される。また、また、電気自動車10の制動時(車両の走行時に運転者がブレーキを踏み込む動作を行なったとき)には、駆動モータ56を発電機として用いて、生じた電力によって2次電池52を充電することができる。なお、電源である燃料電池30および2次電池52から電力を供給される負荷としては、上記駆動モータ56の他に、燃料電池補機や、車両補機や、車両の空調装置が挙げられる。燃料電池補機とは、既述した水素ポンプ35、エアコンプレッサ36、ポンプ44、ラジエータ42の冷却ファン41および配管に設けられた弁など、燃料電池30の発電に伴って駆動される機器をいう。車両補機とは、電気自動車10が備える電子部品や照明装置をいう。
【0028】
電気自動車10は、さらに、図示しない制御装置を備えている。この制御装置は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、燃料電池システム15をはじめとする電気自動車10の各部の動きを制御する。
【0029】
B.冷却システム18の構成:
図1に示すように、電気自動車10には、その屋上部に冷却システム18が配設されている。冷却システム18は、3つの小部屋、すなわちタンク室20、コンデンサ室22およびラジエータ室24を備えており、これらの小部屋は、電気自動車10の前方側からこの順に設けられている。タンク室20とコンデンサ室22とは、ダクト26によって連通されている。また、コンデンサ室22とラジエータ室24とはダクト28によって連通されている。さらに、タンク室20の前方壁面には、タンク室20と外部とを連通させる外気導入口21が設けられている。また、ラジエータ室24の後方壁面には、ラジエータ室24と外部とを連通させる外気排出口25が設けられている。そのため、電気自動車10の走行時には、外気導入口21からタンク室20内に外気が走行風として流入し、流入した外気は、タンク室20、ダクト26、コンデンサ室22、ダクト28、ラジエータ室24の順に通過して、外気排出口25から外部に排出される。
【0030】
タンク室20は、内部に水素貯蔵タンク31を収納している。本実施例の電気自動車10は、水素貯蔵タンク31として5本のタンクを備えている。これら5本の水素貯蔵タンク31は、タンク室20内で、互いに平行となるように横に並べて配設されている。
【0031】
コンデンサ室22は、電気自動車10の空調装置が備えるコンデンサ60を収納している。コンデンサ60は、図示しないコンプレッサやエバポレータと共に、冷房のための冷凍サイクルを実現する。冷凍サイクルでは、エバポレータにおいて車内の空気と冷媒とが熱交換することによって、車内の空気が冷やされると共に、冷媒は昇温してガス化する。このガス化した冷媒は、コンプレッサによって加圧されてコンデンサ60に供給される。コンデンサ60では、ガス化した高温の加圧冷媒は、外気と熱交換することによって降温して液化する。液化した冷媒は、再びエバポレータに送られて車内空気の冷却に用いられる。このように、コンデンサ60は、冷媒を空冷するための装置である。なお、コンデンサ室22には、コンデンサ60に加えて、上記冷凍サイクルで用いるコンプレッサをさらに配設することとしても良い。コンプレッサは、冷媒を圧縮する動作に伴って昇温するが、コンデンサ室22内に配設することで、コンデンサ60と共に空冷することが可能となる。
【0032】
ラジエータ室24は、燃料電池システム15が備える冷却装置40に設けられたラジエータ42を収納している。ラジエータ42では、燃料電池30を冷却するための冷媒が外気と熱交換することによって冷却される。なお、図1は、電気自動車10の屋上部における主要な構成要素の配置を説明するものであり、各部を接続する配管などの記載は省略している。
【0033】
冷却システム18は、取り込んだ外気をタンク室20内で冷却し、冷却した外気を用いて、コンデンサ60およびラジエータ42を通過する冷媒の冷却を行なう。このような冷却の動作は、以下のように行なわれる。既述したように、電気自動車10の走行中には、走行風によって外気導入口21からタンク室20内へと外気が流入する。このとき、駆動用電源として燃料電池30を用い、水素貯蔵タンク31から水素を取り出す場合には、水素吸蔵合金から水素が放出されるのに伴って吸熱反応が進行するため、タンク室20内に流入した空気は、水素貯蔵タンク31と熱交換することで冷却される。タンク室20内で冷却された外気は、下流側へ流れて、コンデンサ室22およびラジエータ室24を通過して、外部に放出される。このように、冷却された外気がコンデンサ室22およびラジエータ室24を通過することで、コンデンサ60およびラジエータ42を通過する冷媒の冷却が行なわれる。なお、上記のように外気と熱交換を行なうことで、水素貯蔵タンク31内の水素吸蔵合金は熱を与えられ、水素吸蔵合金から水素が放出される動作が促進される。
【0034】
以上のように構成された本実施例の電気自動車10によれば、水素吸蔵合金が水素を放出する際に進行する吸熱反応により冷却した外気を用いてコンデンサ60およびラジエータ42を冷却するため、コンデンサ60およびラジエータ42を冷却するために要するエネルギを削減することができ、燃料電池システム15あるいは電気自動車10全体のエネルギ効率を向上させることができる。例えば、このようにタンク室20内で冷却した冷却外気を用いない場合には、ラジエータ42を通過する冷媒を冷却するためには、冷却ファン41を駆動する必要があるが、冷却外気を用いることで、冷却ファン41を駆動するために要するエネルギを削減する、あるいは不要とすることが可能となる。コンデンサ60においても同様に、上記冷却外気を用いない場合には別途冷却ファンを設ける必要があるが、冷却外気を用いることで、冷却ファンを駆動するために要するエネルギを削減する、あるいは不要とすることが可能となる。特に、電気自動車10の走行中は、タンク室20からラジエータ室24までの外気の流れが走行風により生じるため、外気を取り込み流通させるためにエネルギを消費する必要がなく、エネルギ効率をさらに向上させることができる。
【0035】
なお、電気自動車10の停車中に燃料電池システム15を駆動する場合には、ラジエータ42に併設した冷却ファン41を駆動することによって、外気導入口21からの外気の取り込みを行なえばよい。このように、冷却ファン41を駆動して外気を取り込む場合にも、冷却外気によってコンデンサ60およびラジエータ42を冷却する動作を同様に行なうことができる。これによって、電気自動車10の停車中にも、ラジエータ42やコンデンサ60を冷却するために消費するエネルギを削減することが可能となる。なお、停車中に外気を取り込むためには冷却ファン41等を駆動する必要があるが、この場合にも、冷却外気を用いずに冷却ファン41単独でラジエータ42を冷却する場合に比べて、冷却ファン41が消費するエネルギ量は少なくて済む。そのため、走行風を利用しない場合であっても、水素貯蔵タンク31との熱交換で冷却した冷却外気を用いることで、システム全体のエネルギ効率を向上する効果を得ることができる。
【0036】
また、本実施例の冷却システム18によれば、タンク室20に対して、コンデンサ室22、ラジエータ室24の順に直列に接続しているため、冷却効率を向上させることができる。すなわち、タンク室20内で冷却した冷却外気を用いる際に、放熱量の少ないコンデンサ60を先に冷却し、その後、放熱量の多きラジエータ42を冷却しているため、コンデンサ60とラジエータ42との双方で、充分な冷却効率を確保することができる。
【0037】
ここで、水素貯蔵タンク31において、外周部に伝熱フィンを設け、周囲を流れる外気との間の熱交換を促進する構成も好ましい。すなわち、水素貯蔵タンク31の外周部に、アルミニウムなど伝熱性に優れた材料で形成されるとともに、水素貯蔵タンク31内部の水素吸蔵合金と熱的に接続している伝熱フィンを設けるならば、タンク室20内に流入した外気を冷却する効率を向上させることができる。さらに、このような伝熱フィンを設けることで、水素貯蔵タンク31内の水素吸蔵合金が降温するのを抑える効果が増すため、水素吸蔵合金から水素を放出させる動作を促進する効果を高めることができる。
【0038】
あるいは、水素貯蔵タンク31によって外気を冷却する動作を、所定の冷媒を介して行なうこととしても良い。すなわち、タンク室20内に熱交換器を配設し、この熱交換器と水素貯蔵タンク31内との間で冷媒を循環させることとしても良い。上記熱交換器において、水素貯蔵タンク31内を通過することで冷却された冷媒と、外気との間で熱交換を行なわせることで、外気を冷却することができる。
【0039】
C.第2実施例:
上記実施例では、タンク室20とコンデンサ室22とラジエータ室24とは互いに連通していることとしたが、異なる構成としても良い。例えば、ダクト26および/またはダクト28に開閉自在なダンパを設け、ダンパによって外気の流れを遮断可能としても良い。また、タンク室20以外に外気導入口を設けても良く、ラジエータ室24以外に外気排出口を設けても良い。図3に、第2実施例の冷却システム118の構成を示す。冷却システム118は、図1と同様の電気自動車において冷却システム18に代えて設けられている。図3において冷却システム18と共通する構成要素に同じ参照番号を付すことで、これらについての詳しい説明は省略する。冷却システム118は、ダクト26にダンパ27を備え、ダクト28にダンパ29を備えている。また、タンク室20の後方壁面には、開閉自在であって、開口時にはタンク室20内と外部とを連通させる外気排出口65が設けられている。また、コンデンサ室22の前方壁面には、開閉自在であって、開口時にはコンデンサ室22内と外部とを連通させる外気導入口66が設けられており、後方壁面には、同じく開口時にはコンデンサ室22内と外部とを連通させる外気排出口67が設けられている。また、ラジエータ室24の前方壁面には、開閉自在であって、開口時にはラジエータ室24内と外部とを連通させる外気導入口68が設けられている。さらに、タンク室20内にはファン62が設けられており、コンデンサ室22内にはファン64が設けられている。なお、図3では、ファン62、64は、それぞれ水素貯蔵タンク31あるいはコンデンサ60の上流側に設けているが、下流側に設けることとしても良い。このような第2実施例の冷却システム118では、ダンパ27、28を開状態にすると共に、外気導入口66、68および外気排出口65、67を閉状態にすると、第1実施例の冷却システム18と同様の動作を行なうことができる。以下、冷却システム118において採用可能なその他の動作形態について説明する。
【0040】
第2実施例の冷却システム118における燃料電池システム15の起動時の様子を図4に示す。燃料電池システム15の起動時には、冷却システム118では、ダンパ27を開状態として、ダンパ29を閉状態とする。なお、以下の説明では、開状態のダンパについては図示を省略している。また、外気排出口67を開状態とすると共に、外気導入口66、68および外気排出口65を閉状態とする。これにより、外気導入口21から導入された外気は、タンク室20、ダクト26、コンデンサ室22を通過した後、外気排出口67から外部に排出される。このとき、ラジエータ室24では、積極的な外気の流通は行なわれない。
【0041】
このような構成とすれば、燃料電池システム15の起動時には、ラジエータ42に冷却外気が流入しないため、ラジエータ42を流れる燃料電池の冷媒が積極的に冷却されることがない。したがって、燃料電池30は速やかに昇温することができ、冷却外気に起因して燃料電池30の暖気時間が長引くことがない。また、このとき、コンデンサ60は、タンク室20で冷却された冷却外気によって冷却されるため、車両の冷房を効率良く行なうことが可能となる。
【0042】
なお、このような燃料電池システム15の起動時において、2次電池52を駆動用電源として用いるならば、燃料電池30から充分な電力が得られなくても電気自動車10の走行を開始することができる。電気自動車10を走行させる場合には、走行風を利用して、タンク室20およびコンデンサ室22に外気を流通させることができる。燃料電池システム15の起動時に、電気自動車10を走行させない場合には、ファン62およびファン64の少なくとも一方を駆動して、外気導入口21から外気を取り込めばよい。
【0043】
また、冷却システム118において、さらに、開閉自在であって、開口時にはタンク室20内と車内とを連通させる冷気導入口69を設けることとしても良い。このような構成とすれば、タンク室20で冷却した冷却外気を直接車内に流入させて、車内の冷房を行なうことができる。タンク室20内で冷却した冷却外気を用いて冷房を行なう様子を図5(A)に示す。タンク室20内で冷却した冷却外気を用いて冷房を行なう場合には、冷気導入口69を開状態とすると共に、例えば、ダンパ27、29を閉状態とし、外気導入口66および外気排出口65、67を閉状態とすることができる。このような場合には、タンク室20内で冷却された冷却外気は、すべて冷房に用いられる。このとき、車両が走行中であれば、走行風を利用してラジエータ42の冷却を行なえば良く、車両停止中であれば、冷却ファン41を駆動してラジエータ42の冷却を行なえば良い。また、燃料電池システム15の暖機中であれば、外気導入口68を閉状態として、ラジエータ室24への外気の流入を遮断すればよい。
【0044】
あるいは、タンク室20内で冷却した冷却外気を用いて冷房を行なう場合に、タンク室20内で冷却した冷却外気の一部はコンデンサ室22に導入して、冷凍サイクルを利用した冷房を同時に行なうこととしても良い。このような動作を行なう様子を図5(B)に示す。ここでは、ダンパ27、29は開状態とし、外気排出口65、67および外気導入口66は閉状態としている。このような状態で冷気導入口69の開度を調節すれば、冷却外気の一部で直接冷房を行なうこと共に、残りの冷却外気を用いてコンデンサ60およびラジエータ42を冷却することができる。なお、このとき、ラジエータ42の冷却は、上流側から供給される冷却外気だけを用いても良いが、図5(B)に示すように、さらに外気導入口68を開状態とすると共に冷却ファン41を駆動して、ラジエータ42の冷却を促進することとしても良い。
【0045】
あるいは、タンク室20内で冷却した冷却外気はすべて直接冷房に用いると共に、冷凍サイクルを利用した冷房をさらに行なうこととしても良い。このような動作を行なう様子を図6(A)に示す。ここでは、ダンパ27、29は閉状態としている。また、外気排出口65は閉状態にすると共に、外気導入口66、68および外気排出口67は開状態にしている。このような状態で冷気導入口69を開状態とすれば、タンク室20内で冷却された冷却外気を車内に導入して冷房を行なうことができる。また、必要に応じてファン64、41を駆動することで、コンデンサ60およびラジエータ42の冷却をそれぞれ個別に行なうことができる。
【0046】
また、本実施例の冷却システム118によれば、水素貯蔵タンク31において水素漏れが生じたときに、漏れた水素を速やかに排出して、タンク室20内に水素が溜まるのを防止することが可能となる。タンク室20内を掃気して、漏れた水素を排出する様子を図6(B)に示す。図6(B)に示すように、外気排出口65を開状態としてファン62を駆動することで、タンク室20内に外気を流通させ、タンク室20内を掃気して、速やかに水素を排出することができる。ここで、外気排出口65は、タンク室20の後方壁面の上部に設けられているため、空気よりも軽い水素を排出する動作を効果的に行なうことができる。水素貯蔵タンク31からの水素漏れを検知するために、タンク室20内に水素センサを設ける場合には、例えば、図6(B)にセンサ70aと示すように、タンク室20の天井部内壁面に設けることとしても良いし、センサ70bと示すように、外気排出口65の近傍に設けることとしても良い。
【0047】
D.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0048】
D1.変形例1:
水素貯蔵タンク31は、水素吸蔵合金を備えていれば良く、さらに他種の吸蔵・吸着材を備えていても良い。例えば、水素吸蔵合金に加えて、活性炭やカーボンナノチューブをさらに備えることとしても良い。水素放出時に吸熱反応が進行して、取り込んだ外気を冷却可能であれば、本発明を適用することができる。
【0049】
D2.変形例2:
また、冷却システムにおいて、水素貯蔵合金を備える水素貯蔵タンクに代えて、高圧ガスの状態で水素を貯蔵する水素貯蔵タンクを備えることとしても良い。高圧水素タンクを用いる場合にも、水素を放出する際にタンク内で水素が断熱膨張することにより温度低下するため、このようなタンク内の温度低下を利用して外気を冷却することができる。水素放出に伴う温度低下を利用して外気を冷却可能であれば、本発明を適用することができる。
【0050】
D3.変形例3:
冷却システム18、118では、外気を冷却するタンク室20に対して、コンデンサ室22とラジエータ室24とは、互いに直列に接続しているが、並列に接続することとしても良い。すなわち、タンク室20内で冷却した冷却外気の一部はコンデンサ室22に導入し、残りの冷却外気はラジエータ室24に導入することとしても良い。このような構成とすれば、ラジエータ42を冷却するために、より温度が低い冷却外気を用いることが可能となる。特に、コンデンサ室22とラジエータ室24とのそれぞれに導入する冷却外気量を調節可能とすれば、コンデンサ60とラジエータ42の各々の冷却状態を、より所望の状態に近づける制御を行なうことができる。
【0051】
D4.変形例4:
冷却システム18、118では、冷却外気を用いてラジエータ42を冷却することで、燃料電池システム15が備える高温部である燃料電池30を、冷媒を介して冷却しているが、燃料電池システム15が備える他の高温部を冷却することとしても良い。例えば、燃料電池30に酸化ガスを供給するエアコンプレッサ36を、冷却外気の流路に配設することとしても良い。これにより、空気を圧縮する動作に伴って昇温するエアコンプレッサ36を、冷却外気によって冷却することができる。あるいは、燃料電池システム15において、アノード排ガスやカソード排ガスの流路に、排ガス中の水蒸気を除去するための気液分離器を配設する場合には、この気液分離器を冷却外気の流路に配設することとしても良い。これにより、冷却外気によって排ガスを冷却して、排ガス中の水蒸気の凝縮を促進することができる。あるいは、水素ポンプ35やポンプ44を、冷却外気を用いて冷却することとしても良い。このように、水素を放出する水素貯蔵タンクとの熱交換によって冷却した冷却外気を用いて、燃料電池システム15が備える高温部を冷却することで、高温部の冷却に要するエネルギを削減し、システム全体のエネルギ効率を向上させる同様の効果を得ることができる。
【0052】
D5.変形例5:
冷却システム18、118では、燃料電池システム15が備える高温部を冷却外気を用いて冷却する際に、冷媒を介して冷却しているが、異なる構成としても良い。例えば、燃料電池システム15が備える高温部であるエアコンプレッサ36を冷却する場合には、冷却外気の流路に配設した熱交換器とエアコンプレッサ36との間で冷媒を循環させて冷却を行なっても良いが、冷却外気の流路中にエアコンプレッサ36を配設して、これを直接冷却することとしても良い。
【0053】
D6.変形例6:
第1および第2実施例では、冷却外気によって冷却される高温部を備える水素消費装置は燃料電池システムとしたが、異なる水素消費装置に本発明を適用することも可能である。本発明を適用可能な水素消費装置として、例えば水素エンジンを備える水素エンジンシステムを挙げることができる。水素エンジンに供給する水素を貯蔵する水素貯蔵タンクからの水素放出に伴う温度低下を利用することで、既述した実施例と同様にして外気を冷却することができる。このとき、冷却外気の流路に、水素エンジンの冷却液を冷却するラジエータを配設すれば、水素消費装置の高温部である水素エンジンを、冷却外気を用いて冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電気自動車10の要部の構成を表わす説明図である。
【図2】電気自動車10の概略構成を表わすブロック図である。
【図3】第2実施例の冷却システム118の構成を示す説明図である。
【図4】冷却システム118における燃料電池システム15の起動時の様子を表わす説明図である。
【図5】タンク室20内で冷却した冷却外気を用いて冷房を行なう様子を表わす説明図である。
【図6】冷却システム118における他の動作形態を表わす説明図である。
【符号の説明】
10…電気自動車
15…燃料電池システム
18、118…冷却システム
20…タンク室
21…外気導入口
22…コンデンサ室
24…ラジエータ室
25…外気排出口
26、28…ダクト
27、29…ダンパ
30…燃料電池
31…水素貯蔵タンク
32…水素ガス供給路
33…アノード排ガス路
34…排ガス排出部
35…水素ポンプ
36…エアコンプレッサ
37…酸化ガス供給路
40…冷却装置
41…冷却ファン
42…ラジエータ
43…冷却水流路
44…ポンプ
50…DC/DCコンバータ
54…駆動インバータ
56…駆動モータ
57…減速ギヤ
58…車両駆動軸
60…コンデンサ
62、64…ファン
65、67…外気排出口
66、68…外気導入口
69…冷気導入口
70a、70b…センサ
Claims (6)
- 移動体であって、
前記移動体の屋上部に設けられ、前記移動体の室内とは区画された空間が内部に形成されると共に、前記空間に外気が流入する外気導入口、および、流入した前記外気が前記空間から前記移動体外部へと流出する外気排出口を有する冷却システム収納部と、
前記冷却システム収納部内に収納され、前記移動体の駆動エネルギを発生する装置に供給する燃料である水素を貯蔵する水素貯蔵タンクと、
前記冷却システム収納部内に収納され、前記移動体に搭載される第1の高温部を冷却するための第1の冷却部と
を備え、
前記移動体の走行時には、前記空間内における前記外気導入口から前記外気排出口への外気の流れが、走行風によって生じ、
前記水素タンクは、前記空間における外気の流れ方向に対して、前記第1の冷却部よりも上流側に配置され、
前記第1の冷却部は、前記水素貯蔵タンクからの水素放出に伴う前記水素貯蔵タンクの温度低下を利用して冷却した冷却外気を用いて、前記第1の高温部を冷却する
移動体。 - 請求項1記載の移動体であって、
前記第1の高温部は、前記駆動エネルギを発生する装置であって、
前記第1の冷却部は、前記冷却外気と、前記駆動エネルギを発生する装置を冷却するための冷媒との間で熱交換を行なわせる熱交換器を備える
移動体。 - 請求項2記載の移動体であって、
前記駆動エネルギを発生する装置である前記第1の高温部は、燃料電池である
移動体。 - 請求項1ないし3いずれか記載の移動体であって、さらに、
第2の高温部と、
前記冷却システム収納部内に収納されて、前記冷却外気を用いて前記第2の高温部を冷却すると共に、前記第1の冷却部よりも放熱量の少ない第2の冷却部と
を備え、
前記第1の冷却部は、前記第2の冷却部よりも、前記冷却外気の流れに対して下流側に配設されている
移動体。 - 請求項2または3いずれか記載の移動体であって、さらに、
前記冷却システム収納部内に収納されて、前記冷却外気を用いて前記移動体の室内温度調整用の冷媒を冷却する第2の冷却部を備え、
前記第1の冷却部と前記第2の冷却部とは、前記第2の冷却部を経由した前記冷却外気が前記第1の冷却部に供給されるように、前記冷却外気の流れに対して直列に配設されている
移動体。 - 請求項4または5記載の移動体であって、
前記第1の高温部は、燃料電池であり、
前記燃料電池の起動時に、前記冷却システム収納部における前記第2の冷却部から前記第1の冷却部への前記冷却外気の流れを遮断すると共に、前記第2の冷却部を経由した前記冷却外気を前記システム収納部外へと排出させる冷却外気流れ変更部をさらに備える
移動体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003200830A JP4590833B2 (ja) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | 冷却システムを備える移動体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003200830A JP4590833B2 (ja) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | 冷却システムを備える移動体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005044551A JP2005044551A (ja) | 2005-02-17 |
JP4590833B2 true JP4590833B2 (ja) | 2010-12-01 |
Family
ID=34261082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003200830A Expired - Fee Related JP4590833B2 (ja) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | 冷却システムを備える移動体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4590833B2 (ja) |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9694651B2 (en) | 2002-04-29 | 2017-07-04 | Bergstrom, Inc. | Vehicle air conditioning and heating system providing engine on and off operation |
US6889762B2 (en) | 2002-04-29 | 2005-05-10 | Bergstrom, Inc. | Vehicle air conditioning and heating system providing engine on and engine off operation |
US7798892B2 (en) * | 2005-08-31 | 2010-09-21 | Siemens Industry, Inc. | Packaging method for modular power cells |
JP5138889B2 (ja) * | 2005-12-28 | 2013-02-06 | 株式会社エクォス・リサーチ | 燃料電池システム |
KR101233320B1 (ko) | 2006-02-28 | 2013-02-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템 |
JP5306621B2 (ja) * | 2007-09-12 | 2013-10-02 | 高砂熱学工業株式会社 | 電力供給システム |
KR101148260B1 (ko) * | 2008-10-30 | 2012-05-21 | 삼성전기주식회사 | 연료전지 시스템 |
US8302997B2 (en) | 2010-11-01 | 2012-11-06 | Ford Global Technologies, Llc | Vehicle fuel storage system |
JP5556772B2 (ja) * | 2011-08-31 | 2014-07-23 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池を搭載した移動体 |
EP2969613B1 (en) | 2013-03-13 | 2018-08-08 | Bergstrom, Inc. | Air conditioning system utilizing heat recovery ventilation for fresh air supply and climate control |
WO2014160458A1 (en) * | 2013-03-13 | 2014-10-02 | Bergstrom, Inc. | Air conditioning system utilizing thermal capacity from expansion of compressed fluid |
CN105873778A (zh) | 2013-11-04 | 2016-08-17 | 博格思众公司 | 低轮廓空调系统 |
JP6306397B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2018-04-04 | Jxtgエネルギー株式会社 | 水素ステーション |
US9783024B2 (en) | 2015-03-09 | 2017-10-10 | Bergstrom Inc. | System and method for remotely managing climate control systems of a fleet of vehicles |
US10006684B2 (en) | 2015-12-10 | 2018-06-26 | Bergstrom, Inc. | Air conditioning system for use in vehicle |
US9874384B2 (en) | 2016-01-13 | 2018-01-23 | Bergstrom, Inc. | Refrigeration system with superheating, sub-cooling and refrigerant charge level control |
US10589598B2 (en) | 2016-03-09 | 2020-03-17 | Bergstrom, Inc. | Integrated condenser and compressor system |
US10081226B2 (en) | 2016-08-22 | 2018-09-25 | Bergstrom Inc. | Parallel compressors climate system |
US10562372B2 (en) | 2016-09-02 | 2020-02-18 | Bergstrom, Inc. | Systems and methods for starting-up a vehicular air-conditioning system |
US10675948B2 (en) | 2016-09-29 | 2020-06-09 | Bergstrom, Inc. | Systems and methods for controlling a vehicle HVAC system |
US10369863B2 (en) | 2016-09-30 | 2019-08-06 | Bergstrom, Inc. | Refrigerant liquid-gas separator with electronics cooling |
US10724772B2 (en) | 2016-09-30 | 2020-07-28 | Bergstrom, Inc. | Refrigerant liquid-gas separator having an integrated check valve |
US11448441B2 (en) | 2017-07-27 | 2022-09-20 | Bergstrom, Inc. | Refrigerant system for cooling electronics |
US11420496B2 (en) | 2018-04-02 | 2022-08-23 | Bergstrom, Inc. | Integrated vehicular system for conditioning air and heating water |
JP7189112B2 (ja) | 2019-11-05 | 2022-12-13 | トヨタ自動車株式会社 | 貨物車両 |
GB202216969D0 (en) * | 2022-11-14 | 2022-12-28 | Vantastec Ltd | Vehicle comprising an electrical power generating system |
WO2024105937A1 (ja) * | 2022-11-16 | 2024-05-23 | 日本国土開発株式会社 | 移動装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04122209U (ja) * | 1991-04-18 | 1992-11-02 | 三菱自動車工業株式会社 | 車両用空気調和装置 |
JPH07186711A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 水素燃料自動車 |
JPH08111223A (ja) * | 1994-10-07 | 1996-04-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 非常用電力供給システム |
WO1997027637A1 (fr) * | 1996-01-22 | 1997-07-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Systeme de pile a combustible |
JPH10148415A (ja) * | 1996-11-15 | 1998-06-02 | Denso Corp | 冷房装置 |
JP2000340242A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-12-08 | Tokyo Gas Co Ltd | 燃料電池の排熱利用ヒートポンプ式水素精製装置 |
JP2003291655A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用電池冷却システム |
JP2004333027A (ja) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Denso Corp | 空調装置 |
-
2003
- 2003-07-24 JP JP2003200830A patent/JP4590833B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04122209U (ja) * | 1991-04-18 | 1992-11-02 | 三菱自動車工業株式会社 | 車両用空気調和装置 |
JPH07186711A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 水素燃料自動車 |
JPH08111223A (ja) * | 1994-10-07 | 1996-04-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 非常用電力供給システム |
WO1997027637A1 (fr) * | 1996-01-22 | 1997-07-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Systeme de pile a combustible |
JPH10148415A (ja) * | 1996-11-15 | 1998-06-02 | Denso Corp | 冷房装置 |
JP2000340242A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-12-08 | Tokyo Gas Co Ltd | 燃料電池の排熱利用ヒートポンプ式水素精製装置 |
JP2003291655A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用電池冷却システム |
JP2004333027A (ja) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Denso Corp | 空調装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005044551A (ja) | 2005-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4590833B2 (ja) | 冷却システムを備える移動体 | |
US7921662B2 (en) | Hydrogen tank cooling device and cooling method in hydrogen fuel automobile, and hydrogen fuel automobile | |
US6357541B1 (en) | Circulation apparatus for coolant in vehicle | |
US8119300B2 (en) | Air conditioning control system | |
US6394210B2 (en) | Temperature controller for vehicular battery | |
CN113442679B (zh) | 一种工程机械及集成热管理系统 | |
JP4341356B2 (ja) | 燃料電池システム | |
WO2014034061A1 (ja) | 車両用熱管理システム | |
JP7518737B2 (ja) | 車両用ヒートポンプシステム | |
JP3312161B2 (ja) | 水素燃料自動車 | |
CN216033622U (zh) | 集成式热管理系统及车辆 | |
JP2022098411A (ja) | モビリティ統合熱管理システム | |
CN212171867U (zh) | 一种新能源汽车集成式热管理机组 | |
JP2003252019A (ja) | 車両空調装置 | |
JP4382584B2 (ja) | 冷却装置及びそれを搭載した車両 | |
CN116745169A (zh) | 用于电动车辆的热管理系统及电动车辆 | |
JP2021163700A (ja) | 燃料電池システム | |
JPH0749037A (ja) | 水素燃料自動車 | |
JP2005096706A (ja) | 車両の冷却システム | |
CN217730155U (zh) | 一种带集成电池水冷半顶置式纯电空调机组 | |
JP6712400B2 (ja) | 車両用空気調温システム | |
CN218241985U (zh) | 电池冷却系统及搅拌车 | |
CN218702613U (zh) | 一种热管理系统及电动车辆 | |
CN217259486U (zh) | 一种新能源车辆一体式热管理系统 | |
CN216354434U (zh) | 锂电池热管理单元及锂电池热管理系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060607 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100209 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100408 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100511 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100702 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100817 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100830 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130924 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130924 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |