JP5835873B2 - Temperature control system - Google Patents
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Description
本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド(ガソリンエンジン+電気)車、燃料電池自動車のように、二次電池や燃料電池を利用して車輪をモーターで駆動させる自動車の各部の温度を調節するシステムに関する。 The present invention relates to a system for adjusting the temperature of each part of an automobile in which wheels are driven by a motor using a secondary battery or a fuel cell, such as an electric vehicle, a hybrid (gasoline engine + electric) vehicle, and a fuel cell vehicle. .
近年、環境問題の一つとして二酸化炭素の増加が挙げられている。二酸化炭素は地球温暖化の要因の一つとして挙げられており、その発生、例えば自動車等から排出されるガス量を抑制しようとしている。 In recent years, an increase in carbon dioxide has been cited as one of the environmental problems. Carbon dioxide is cited as one of the causes of global warming, and it is trying to suppress the generation, for example, the amount of gas discharged from automobiles and the like.
そこで、二酸化炭素を排出しない、あるいは、従来品に比べて二酸化炭素の発生を抑制可能な電気自動車やハイブリッド車、燃料電池自動車など(以下、電気自動車等と呼ぶ)の開発に期待が寄せられている(特許文献1参照)。 Therefore, there are high expectations for the development of electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, etc. (hereinafter referred to as electric vehicles) that do not emit carbon dioxide or can suppress the generation of carbon dioxide compared to conventional products. (See Patent Document 1).
これらの電気自動車等は、上記のように環境問題への対策として有効なものであるが、一方で自動車自体の性能に関して問題点が挙げられている。 These electric vehicles and the like are effective as measures against environmental problems as described above, but on the other hand, there are problems regarding the performance of the vehicles themselves.
例えば、寒冷地など気温が低くなると、その電気自動車等の始動が比較的スムーズに行われなくなってしまう。また、走行自体の能力も低下してしまう。 For example, when the temperature is low, such as in a cold district, the electric vehicle or the like cannot be started relatively smoothly. Moreover, the capability of traveling itself will also fall.
また、寒冷地においては座席等が冷えてしまっている。そこで、この座席等を温めることが考えられるが、そのために二次電池に充電した電力をヒーター等で消費してしまうと、その分だけ、これらの電気自動車等の航続距離が落ちてしまう。そのため、二次電池であれば充電頻度も高くなり、電池自体のライフも短くなる。燃料電池においても燃料の消費が早くなる。 In cold areas, the seats are cold. Therefore, it is conceivable to warm the seat and the like. However, if the electric power charged in the secondary battery is consumed by a heater or the like, the cruising distance of these electric vehicles or the like is reduced accordingly. Therefore, if it is a secondary battery, charge frequency will become high and the life of battery itself will also become short. Fuel consumption is also accelerated in fuel cells.
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、このような寒冷地等における問題の原因は、自動車各部の温度が低下していることにあると想到した。そこで、本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、電気自動車等において、寒冷地等においても自動車としての能力の低下を防ぐことができ、快適に走行等させることができるように自動車各部の温度を調節可能なシステムを提供することを目的とする。 As a result of intensive studies, the present inventors have conceived that the cause of such problems in cold regions and the like is that the temperature of each part of the automobile is decreasing. Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and in an electric vehicle or the like, it is possible to prevent a decrease in the ability as a vehicle even in a cold region or the like, and it is possible to travel comfortably. An object of the present invention is to provide a system capable of adjusting the temperature of each part of an automobile.
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも、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、少なくとも、触媒と該触媒に燃料を供給するための燃料タンクとを備えた1つ以上の触媒ヒーターと、液媒体を有しており、前記液媒体が、前記触媒ヒーターにより発生する熱を利用して加温されるとともに前記自動車各部に対して循環することにより、自動車各部の温度を調節するものであることを特徴とする温調システムを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides at least a motor room equipped with a secondary battery or a fuel cell for driving wheels by a motor and a vehicle room for a person to ride, And a temperature control system for adjusting the temperature of each part of the automobile, wherein the temperature control system includes at least one catalyst heater including a catalyst and a fuel tank for supplying fuel to the catalyst; The liquid medium is heated by using heat generated by the catalyst heater and circulates to each part of the automobile to adjust the temperature of each part of the automobile. A temperature control system is provided.
このように、本発明の温調システムによって、電気自動車等において自動車各部の温度を簡便に調節することができる。それによって、寒冷地など外気温が低い場合においても、自動車としての能力が低下するのを防ぐことができるし、座席等を含めた車室内環境の改善を図ることが可能である。 Thus, the temperature control system of the present invention can easily adjust the temperature of each part of the automobile in an electric vehicle or the like. As a result, even when the outside air temperature is low, such as in a cold region, it is possible to prevent the ability of the automobile from being lowered, and it is possible to improve the vehicle interior environment including the seat and the like.
自動車各部の温度を調節するにあたっては、触媒ヒーターおよび液媒体だけで済むので、ヒーター等のために二次電池等の電力を消費する必要を極めて抑制することができる。そして、その分、従来よりも車輪の駆動に電力をまわすことができ、航続距離を伸ばすことができる。 Since only the catalyst heater and the liquid medium are required to adjust the temperature of each part of the automobile, the necessity of consuming electric power such as a secondary battery for the heater or the like can be extremely suppressed. As a result, it is possible to use more power for driving the wheel than before, and to extend the cruising distance.
また、車輪の駆動に電力をより多くまわすことができるため、二次電池の充電の頻度を従来に比べて減らすことができ、電池自体のライフを延ばすことができるし、燃料電池においても、車輪駆動以外のための燃料の消費を抑制することができる。 Moreover, since more electric power can be used for driving the wheel, the frequency of charging the secondary battery can be reduced compared to the conventional case, and the life of the battery itself can be extended. The consumption of fuel for other than driving can be suppressed.
このとき、前記触媒ヒーターにより発生する熱を前記液媒体に伝えるための熱交換器をさらに備えたものとすることができる。 At this time, a heat exchanger for transferring heat generated by the catalyst heater to the liquid medium can be further provided.
このように、熱交換器をさらに備えていれば、触媒ヒーターにより発生する熱を効率良く液媒体に伝えて加温することができる。したがって、自動車各部を効率的に温めることが可能になる。 As described above, if the heat exchanger is further provided, the heat generated by the catalyst heater can be efficiently transmitted to the liquid medium and heated. Therefore, it becomes possible to warm each part of a car efficiently.
また、特には、前記温度が調節される自動車各部は、少なくとも前記二次電池とするのが好ましい。
寒冷地等において二次電池自体の温度が低下すると、電圧が低くなり、車輪を駆動させるモーターへの電力が小さくなり効率が悪くなってしまう。しかしながら、本発明のように、加温された液媒体によって少なくとも二次電池の温度を調節可能な温調システムを備えていれば、二次電池の温度の低下を防ぐことができ、モーターへの十分な電力を確保することができ、スムーズな始動、走行を行うことが可能である。
In particular, it is preferable that each part of the automobile whose temperature is adjusted be at least the secondary battery.
When the temperature of the secondary battery itself decreases in a cold district or the like, the voltage decreases, and the power to the motor that drives the wheels decreases, resulting in poor efficiency. However, as in the present invention, if a temperature control system capable of adjusting at least the temperature of the secondary battery with a heated liquid medium is provided, a decrease in the temperature of the secondary battery can be prevented, and Sufficient electric power can be secured, and smooth starting and running can be performed.
さらには、前記温度が調節される自動車各部には、人が座る座席が含まれているものとすることができる。
このようなものであれば、加温された液媒体によって、座席を個別に温めることができるので冬季においても快適であるとともに、これにより車の航続距離が短くなることもない。
Furthermore, each part of the automobile in which the temperature is adjusted may include a seat on which a person sits.
In such a case, the seat can be individually heated by the heated liquid medium, so that it is comfortable even in winter, and this does not shorten the cruising distance of the vehicle.
また、前記触媒ヒーターは、前記座席内に小型化されて配置されており、触媒ヒーターにより発生する熱によって、さらに前記座席が温められるものとすることができる。
このように、触媒ヒーターにより発生する熱自体で座席を温められるものであれば、一層効率良く温めることができる。
Further, the catalyst heater may be arranged in a small size in the seat, and the seat may be further warmed by heat generated by the catalyst heater.
As described above, if the seat can be heated by the heat generated by the catalyst heater itself, it can be heated more efficiently.
また、前記燃料はメタノールとすることができる。
触媒ヒーターの燃料としてメタノールはよく用いられており、例えば従来の触媒ヒーターを用いることができる。
The fuel may be methanol.
Methanol is often used as the fuel for the catalyst heater. For example, a conventional catalyst heater can be used.
また、前記自動車は、空調用ダクトと空調用ファンをさらに備えており、前記空調用ダクトは、車室に形成された、車室内の空気を吸気するための吸気口と車室内に空気を送風するための送風口につながれており、該空調用ダクト内に前記空調用ファンが配設されており、車室内の空気が空調用ファンにより前記吸気口から吸気されて、空調用ダクトを通して前記送風口から送風されて循環可能とされ、前記触媒ヒーターにより発生する熱を利用して、前記空調用ダクト内に吸気された空気を調和して車室内に送風することにより前記車室内の空気を調和するものとすることができる。 The automobile further includes an air-conditioning duct and an air-conditioning fan, and the air-conditioning duct blows air into the passenger compartment and an air inlet formed in the passenger compartment for sucking in the air in the passenger compartment. The air conditioning fan is disposed in the air conditioning duct, and the air in the passenger compartment is sucked from the air inlet by the air conditioning fan and passes through the air conditioning duct. The air in the passenger compartment is circulated and can be circulated, and the air generated in the air conditioning duct is harmonized and blown into the passenger compartment by using the heat generated by the catalyst heater to harmonize the air in the passenger compartment. Can be.
従来では空調においてPTCヒーターに二次電池等の電力を消費する必要があったが、本発明ではその必要性を極力抑え、しかも外気温に左右されることなく効率良く、車室内の空気を調和することが可能である。このため、空調のヒーターのために二次電池等の電力を消費する必要を抑制することができ、その分、航続距離を伸ばすことができる。そして、二次電池の充電頻度や電池自体のライフ、燃料電池の燃料の消費を抑制することができる。 Conventionally, it has been necessary to consume power such as a secondary battery for the PTC heater in air conditioning, but in the present invention, the necessity is suppressed as much as possible, and the air in the passenger compartment is harmonized efficiently without being influenced by the outside temperature. Is possible. For this reason, it is possible to suppress the necessity of consuming electric power from the secondary battery or the like for the air conditioning heater, and the cruising distance can be extended accordingly. In addition, the charging frequency of the secondary battery, the life of the battery itself, and the fuel consumption of the fuel cell can be suppressed.
このとき、前記空調用ダクト内に、前記触媒ヒーターの触媒が挿入されており、前記触媒ヒーターにより発生する熱によって、前記空調用ダクト内に吸気された空気が暖められて車室内に送風され、車室内が暖房されるものとすることができる。 At this time, the catalyst of the catalyst heater is inserted into the air conditioning duct, and the air sucked into the air conditioning duct is heated by the heat generated by the catalyst heater and blown into the vehicle interior, The vehicle interior can be heated.
このようなものであれば、触媒ヒーターから発生した熱を効率良く空調用ダクト内に吸気された空気に伝えることができ、効果的に車室内を暖房することが可能である。 If it is such, the heat which generate | occur | produced from the catalyst heater can be efficiently transmitted to the air suck | inhaled in the air-conditioning duct, and it can heat a vehicle interior effectively.
あるいは、前記触媒ヒーターは、前記触媒に接続された熱伝導体をさらに有し、前記空調用ダクト内に、前記触媒ヒーターの熱伝導体が挿入されており、前記触媒ヒーターにより発生する熱によって、前記熱伝導体を介して、前記空調用ダクト内に吸気された空気が暖められて車室内に送風され、車室内が暖房されるものとすることができる。 Alternatively, the catalyst heater further includes a heat conductor connected to the catalyst, and the heat conductor of the catalyst heater is inserted into the air conditioning duct, and by heat generated by the catalyst heater, The air sucked into the air conditioning duct is heated through the heat conductor and blown into the passenger compartment, and the passenger compartment is heated.
このようなものであれば、車室内が暖房されるに伴って、触媒ヒーターから排出されるもの(例えば水)が、直接、空調用ダクトを通して車室内に送られることを防止することができる。 If it is such, it can prevent that what is discharged | emitted from a catalyst heater (for example, water) is directly sent into a vehicle interior through an air conditioning duct as a vehicle interior is heated.
また、前記空調用ダクトは、人が座る座席内に通されており、前記触媒ヒーターにより発生する熱によって、前記空調用ダクト内に吸気された空気が暖められることで、さらに前記座席が個別に温められるものとすることができる。 The air-conditioning duct is passed through a seat where a person sits, and the air sucked into the air-conditioning duct is warmed by heat generated by the catalyst heater, so that the seat is individually separated. It can be warmed.
このようなものであれば、暖められた空調用ダクト内の空気で、座席をさらに温めることができるので好ましい。 Such a configuration is preferable because the seat can be further warmed by the air in the heated air-conditioning duct.
また、前記触媒ヒーターは、前記触媒を担持するセラミックスまたはステンレス製の担体をさらに有し、前記送風口を通して、前記担体から遠赤外線が輻射されることで人が暖められるものとすることができる。 The catalyst heater may further include a ceramic or stainless steel carrier that supports the catalyst, and a person is warmed by radiating far-infrared rays from the carrier through the air blowing port.
このようなものであれば、担体から輻射される遠赤外線によって人をさらに暖めることが可能となるので好ましい。 Such a case is preferable because it is possible to further warm the person by far infrared rays radiated from the carrier.
また、前記自動車は、冷媒を収容する冷媒室をさらに有して前記車室内を冷房する機能を具備しており、前記空調用ダクトは前記冷媒室内を通っており、冷媒室内の冷媒が前記触媒ヒーターにより加熱され、ヒートポンプ方式によって、前記空調用ダクト内に吸気された空気が冷やされて車室内に送風され、車室内が冷房されるものとすることができる。 In addition, the automobile further includes a refrigerant chamber that contains a refrigerant and has a function of cooling the vehicle interior, the air conditioning duct passes through the refrigerant chamber, and the refrigerant in the refrigerant chamber is the catalyst. The air heated by the heater and sucked into the air conditioning duct by the heat pump method is cooled and blown into the vehicle interior, and the vehicle interior can be cooled.
このようなものであれば、触媒ヒーターにより加熱され気化した冷媒が、冷えて一旦凝結し、その後、ヒートポンプ方式で、その凝結した冷媒が空調用ダクト内の空気から熱を奪って再度気化することによって、空調用ダクト内の空気を冷やすことができる。そしてその結果、車室内を冷房することが可能である。 In such a case, the refrigerant heated and vaporized by the catalyst heater cools and condenses once, and then the condensed refrigerant takes heat from the air in the air conditioning duct and vaporizes again by a heat pump system. Thus, the air in the air conditioning duct can be cooled. As a result, the passenger compartment can be cooled.
このとき、前記冷媒はHFO−1234yf、HFO−1234zf、およびそれらの異性体、二酸化炭素のいずれかであるのが好ましい。
冷媒がこのようなものであれば、地球温暖化係数が低く環境にやさしい。
At this time, it is preferable that the refrigerant is any one of HFO-1234yf, HFO-1234zf, isomers thereof, and carbon dioxide.
If the refrigerant is such, it has a low global warming potential and is environmentally friendly.
このとき、前記自動車は、ダイレクトメタノール型燃料電池をさらに備えており、前記空調用ファンは、前記ダイレクトメタノール型燃料電池で駆動可能なものであるのが好ましい。
さらには、前記ダイレクトメタノール型燃料電池は、メタノールの供給源として、前記触媒ヒーターの前記燃料タンクを共用するものとすることができる。
In this case, it is preferable that the automobile further includes a direct methanol fuel cell, and the air conditioning fan can be driven by the direct methanol fuel cell.
Furthermore, the direct methanol fuel cell may share the fuel tank of the catalyst heater as a methanol supply source.
空調用ファンがダイレクトメタノール型燃料電池で駆動可能なものであれば、空調用ファンを駆動させるのに二次電池等の電力を消費する必要性をなくすことができるため、電池の充電頻度、さらには電池のライフ、航続距離の改善をより一層図ることが可能である。
さらにメタノールの供給源として、触媒ヒーターの燃料タンクを共用するのであれば、効率良く空調システムを作動させることができるし、ダイレクトメタノール型燃料電池のための新たな燃料タンクも設ける必要がないため、重量やスペースの面でより優れたものとなる。
If the air conditioning fan can be driven by a direct methanol fuel cell, it is possible to eliminate the need to consume power such as a secondary battery to drive the air conditioning fan. The battery life and cruising range can be further improved.
Furthermore, if the fuel tank of the catalyst heater is shared as the methanol supply source, the air conditioning system can be operated efficiently, and there is no need to provide a new fuel tank for the direct methanol fuel cell. It will be better in terms of weight and space.
また、前記車室の屋根には、太陽電池をさらに備えており、前記空調用ファンは、前記太陽電池で駆動可能なものとすることができる。
このようなものであれば、空調用ファンを駆動させるための二次電池等の電力を必要とせず、太陽電池により空調用ファンを駆動させることができ、二次電池の充電頻度・ライフ、航続距離を改善することができる。
The roof of the passenger compartment may further include a solar cell, and the air conditioning fan may be driven by the solar cell.
If this is the case, it is possible to drive the air-conditioning fan by a solar battery without the need for electric power such as a secondary battery for driving the air-conditioning fan. The distance can be improved.
さらに、前記自動車は、前記空調用ファンに回転を伝達する機構を有する外気用ファンと、外気が通過可能な外気用ダクトをさらに備えており、該外気用ダクト内に前記外気用ファンは配設されており、前記外気用ダクトを走行時に通過する外気によって前記外気用ファンが回転されて、該外気用ファンの回転が伝達されることで前記空調用ファンが回転可能なものとすることができる。 The automobile further includes an outside air fan having a mechanism for transmitting rotation to the air conditioning fan, and an outside air duct through which the outside air can pass, and the outside air fan is disposed in the outside air duct. The outside air fan is rotated by outside air that passes through the outside air duct during travel, and the rotation of the outside air fan is transmitted, so that the air conditioning fan can rotate. .
このようなものであれば、空調用ファンを駆動させるための二次電池等の電力を必要とせず、走行時のラム圧により空調用ファンを駆動させることができ、二次電池の充電頻度・ライフ、航続距離を改善することができる。 If this is the case, it is possible to drive the air-conditioning fan with the ram pressure during traveling without the need for electric power such as a secondary battery for driving the air-conditioning fan. Life and cruising range can be improved.
本発明の温調システムであれば、電気自動車等において、寒冷地等においても自動車等の各部の温度を簡便に調節することができ、それによって自動車等の能力の低下を防止し、快適な環境下で走行等させることができる。また、自動車各部を温めるにあたって二次電池等の電力の消費を極力抑えることができ、自動車の航続距離を伸ばしたり、電池のライフを伸ばすことができる。 With the temperature control system of the present invention, the temperature of each part of an automobile can be easily adjusted even in a cold region, etc. in an electric vehicle etc., thereby preventing a decrease in the ability of the automobile etc. and a comfortable environment It can be run underneath. In addition, the power consumption of the secondary battery and the like can be suppressed as much as possible when warming each part of the automobile, and the cruising distance of the automobile can be extended and the life of the battery can be extended.
以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来における電気自動車等では、寒冷地など気温が低い場合において始動が比較的スムーズに行われなかったり、走行自体の能力に低下がみられていた。
本発明者らが鋭意研究を重ねたところ、まず、この自動車としての能力の低下は、その外気温の低さにより二次電池自体の温度が低下していることに原因があることを見出した。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
In a conventional electric vehicle or the like, when the air temperature is low such as in a cold region, the start-up is not performed relatively smoothly, or the ability of the running itself is reduced.
As a result of extensive research by the present inventors, it was first found that the decrease in the capability of the automobile was caused by the temperature of the secondary battery itself being lowered due to the low outside air temperature. .
ここで電池の放電温度特性について説明する。
図12に電池の放電温度特性の一例を示す。縦軸が電圧、横軸が放電容量を表しており、充電後に一定の電流値で放電を行い続けた場合の電圧と放電容量の関係が示されている。環境温度が−20℃、0℃、20℃の場合についてそれぞれ示した。
Here, the discharge temperature characteristics of the battery will be described.
FIG. 12 shows an example of the discharge temperature characteristic of the battery. The vertical axis represents the voltage, and the horizontal axis represents the discharge capacity. The relationship between the voltage and the discharge capacity when discharging is continued at a constant current value after charging is shown. The cases where the environmental temperature is −20 ° C., 0 ° C., and 20 ° C. are shown.
環境温度が低いほど当然電池の温度も低く、また、図12からわかるように、環境温度が低い(電池の温度が低い)ほど放電中におけるセル電圧が低いことがわかる。 Naturally, the lower the environmental temperature, the lower the temperature of the battery, and as can be seen from FIG. 12, the lower the environmental temperature (the lower the temperature of the battery), the lower the cell voltage during discharge.
したがって、電気自動車等の二次電池において、寒冷地などの外気温が低く二次電池の温度も低い状況だと、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に供給しにくくなる。すなわち、このように寒冷地等においては、始動時や走行時において能力が低下すると考えられる。
また、寒冷地等においては車室内や座席等も冷えており、車室内の環境も良いとは言えない。
Therefore, in a secondary battery such as an electric vehicle, when the outside air temperature is low and the temperature of the secondary battery is low, such as in a cold region, it becomes difficult to obtain a sufficient voltage as compared with the situation where the outside air temperature is high, and therefore sufficient. It becomes difficult to supply power to the motor. In other words, in cold districts and the like, it is considered that the capacity is reduced at the time of starting and running.
Further, in cold districts and the like, the passenger compartment and seats are also cooled, and the environment in the passenger compartment cannot be said to be good.
一方、上記の二次電池の温度や車室内の環境を改善するため、それらの各部を温める際に、二次電池自体からの電力を用いてしまっては航続距離等に影響が出てしまう。 On the other hand, in order to improve the temperature of the secondary battery and the environment in the passenger compartment, the cruising distance or the like will be affected if the power from the secondary battery itself is used when each part is heated.
そこで本発明者らは、二次電池からの電力に大きくたよることなく、特には二次電池や座席等の自動車各部の温度を調節可能な温調システムを電気自動車等に組み込めば、寒冷地等での自動車としての性能の低下の防止や、運転時等の車室内環境の改善を図ることができることを見出し、本発明を完成させた。 Therefore, the present inventors have incorporated a temperature control system that can adjust the temperature of each part of the automobile, such as the secondary battery and the seat, into the electric vehicle or the like without depending largely on the power from the secondary battery. The present invention has been completed by discovering that it is possible to prevent a decrease in the performance of the automobile as a vehicle and to improve the vehicle interior environment during driving.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1に本発明の温調システム1の一例の概略を示す。なお、図1では、本発明の温調システム1が組み込まれた自動車2を合わせて図示している。
また、ここでは自動車2は二次電池を搭載した電気自動車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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 shows an outline of an example of the
In addition, here, the
自動車2は人が乗るための車室3の他、モーター室4、車輪5を備えており、モーター室4内には二次電池6およびモーター7が搭載されている。車輪5は、二次電池6によってモーター7を回転させることで駆動させることができる。
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。
The
In FIG. 1, the
そして、このような自動車2に組み込まれた本発明の温調システム1の構成としては、送液管8、ポンプ9、触媒ヒーター10、液媒体11が挙げられる。
送液管8は環状になっており、温調する自動車各部(二次電池6や座席12(図5参照)等)を経由して配設されている。該送液管8内には液媒体11が収容されており、送液管8を通じて、ポンプ9によって自動車各部を液媒体11が循環可能になっている。
And as a structure of the
The
また、触媒ヒーター10が配設されており、該触媒ヒーター10によって発生する熱を利用して、送液管8内の液媒体11が加温されるよう構成されている。そして、このように循環可能に送液管8内を流れる液媒体11が加温されることにより、加温された液媒体11が二次電池6や座席12等の自動車各部を循環し、それらの温度を調節することができる。
In addition, a
以下、本発明の温調システム1の各部についてさらに詳述する。
まず、触媒ヒーター10についてさらに説明する。
図2は、触媒ヒーターから発生する熱を利用して液媒体を加温する仕組みの一例を示すものである。
Hereinafter, each part of the
First, the
FIG. 2 shows an example of a mechanism for heating the liquid medium using heat generated from the catalyst heater.
触媒ヒーター10は、触媒13が担持された担体(触媒体14)と燃料タンク15を有している。触媒体14と燃料タンク15の間には、燃料供給管16と、燃料の他に酸化性ガス(例えば空気)が透過可能な燃料透過膜17が配設されており、これらを通して燃料タンク15内の燃料を触媒13を有する触媒体14へ供給可能になっている。
The
触媒13としては、例えば、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、鉄、ルテニウム、モリブデン、タングステン、スズ、ニオブ系あるいはチタン系の酸化物に炭素および窒素を配合したもの、及びそれらの組合せからなるものが挙げられるが、特にこれらに限定されない。この他、一般的に触媒ヒーターで用いられる触媒を用いることができる。
また、形状も特に限定されないが、表面積を大きくし、反応効率を上げるために、例えば1〜100nmの微粒子のものを用いると好ましい。
Examples of the catalyst 13 include platinum, palladium, rhodium, iridium, nickel, iron, ruthenium, molybdenum, tungsten, tin, niobium-based or titanium-based oxides mixed with carbon and nitrogen, and combinations thereof. Examples thereof are not limited to these. In addition, a catalyst generally used in a catalyst heater can be used.
Also, the shape is not particularly limited, but in order to increase the surface area and increase the reaction efficiency, it is preferable to use fine particles of 1 to 100 nm, for example.
担体としては、例えば、アルミナ、シリカ、ゼオライト等のセラミック系、アルミニウム、ステンレス等の金属系、または、硝子繊維、ポリイミド、PTFE等のものが挙げられるが、特にこれらに限定されない。この他、一般的に触媒ヒーターで用いられる担体を用いることができる。
なお、特には、例えばアルミナ系やジルコニア系のファインセラミックス、ステンレス、炭化珪素、カーボン等を担体とすることで、後述するような遠赤外線を輻射するものとすることができる。
また、形状も特に限定されないが、例えば、効率を考慮してハニカム状のものを用いることができる。
Examples of the carrier include ceramics such as alumina, silica, and zeolite, metals such as aluminum and stainless steel, glass fibers, polyimide, PTFE, and the like, but are not particularly limited thereto. In addition, a carrier generally used in a catalyst heater can be used.
In particular, by using, for example, alumina-based or zirconia-based fine ceramics, stainless steel, silicon carbide, carbon or the like as a carrier, it is possible to radiate far infrared rays as described later.
Also, the shape is not particularly limited, but for example, a honeycomb-shaped one can be used in consideration of efficiency.
これらの触媒13、担体は、使用する燃料等に応じて適宜決定することができる。条件に応じて、触媒13、担体を選択し、例えば触媒13を担体に均一にコーティングすることにより、適切な触媒体14を用意することができる。
These catalyst 13 and carrier can be appropriately determined according to the fuel to be used. An
また、燃料タンク15は使用する燃料を適切に貯蔵することができるものであれば良い。大きさや形状等は、自動車2の内部のスペースに応じて適宜決定することができる。
Moreover, the
そして、燃料は、例えば、水素やメタノール、エタノール等のアルコール類、プロパン、ブタン等の炭化水素類などが挙げられるが、これらに限定されず、その都度、適切なものを用意することができる。特にはメタノールであれば、触媒ヒーターの燃料としてよく用いられているので好ましい。 Examples of the fuel include hydrogen, alcohols such as methanol and ethanol, and hydrocarbons such as propane and butane. However, the fuel is not limited thereto, and an appropriate fuel can be prepared each time. In particular, methanol is preferable because it is often used as a fuel for catalyst heaters.
また、燃料供給管16の形状、数等は特に限定されない。適切に燃料を触媒体14に供給することができれば良い。
燃料透過膜17としては、触媒ヒーター10の温度が高温になるため、例えば、耐熱温度の高いセラミックフィルターやグラスウール、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、シリコーンゴムなどが挙げられる。これ以外にも、その都度適切なものを用意することができる。このような燃料透過膜17を配設すれば、燃料は燃料透過膜17を浸透して拡散するため、触媒体14に均一に燃料を供給することができる。
Further, the shape, number, etc. of the fuel supply pipe 16 are not particularly limited. It suffices if fuel can be appropriately supplied to the
As the fuel
ここで、触媒ヒーターから発生する熱を利用して液媒体を加温する仕組み(熱交換器18)は特に限定されず、触媒ヒーターから液媒体へ効率良く熱を伝えることができれば良い。例えば一般的な熱交換器を用いることができる。
図2に示す形態では、触媒体14に空気等の酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給管19が配設されており、触媒ヒーター10の触媒13を有する触媒体14は酸化性ガス供給管19内に配設されている。
Here, the mechanism (heat exchanger 18) for heating the liquid medium using heat generated from the catalyst heater is not particularly limited as long as heat can be efficiently transferred from the catalyst heater to the liquid medium. For example, a general heat exchanger can be used.
In the form shown in FIG. 2, an oxidizing
なお、酸化性ガス供給管19は触媒体14の上流および下流で例えば車外へ通じており、触媒体14に供給する空気等の酸化性ガスは、ファン等を用いて、例えば車外から取り入れることができる。また、触媒13上での反応に使用されなかった酸化性ガスや、反応で生成された水(発生した熱により水蒸気となっている)は車外へ排出することができる。
The oxidizing
そして、触媒体14の下流付近において、酸化性ガス供給管19に対して送液管8を巻回するように設けられている。あるいは逆に、送液管8に対して酸化性ガス供給管19を巻回することもできる。
In the vicinity of the downstream side of the
自動車各部を温めるとき、酸化性ガス供給管19内を通る空気が、触媒体14中の触媒13上へ供給されて、燃料タンク15から供給された燃料と反応する。これによって熱が発生する。そして、触媒ヒーター10から発生した熱や、それによって温められた酸化性ガス供給管19内の空気からの熱により、巻回された送液管8を通して液媒体11が加温される。
このようにして加温された液媒体11が自動車各部へと送液されることにより、自動車各部を温め、温度調節することができる。
When each part of the automobile is warmed, the air passing through the oxidizing
The liquid medium 11 heated in this way is sent to each part of the automobile, so that each part of the automobile can be warmed and the temperature can be adjusted.
また、図3に、熱交換器の他の一例を示す。図3に示すように、この熱交換機18の形態では、触媒ヒーター10はさらに熱伝導体20を有している。該熱伝導体20は触媒13を有する触媒体14に接続されており、送液管8内に挿入されている。この熱伝導体20は材質や形状等、特に限定されず、触媒13上で発生した熱を効率良く送液管8内の液媒体11に伝えることができるものを用いれば良い。
一方、触媒体14は送液管8の外に配設されており、触媒体14に空気等の酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給管19が別個に設けられている。
FIG. 3 shows another example of the heat exchanger. As shown in FIG. 3, in the form of the
On the other hand, the
自動車各部を温めるとき、燃料タンク15から燃料を、酸化性ガス供給管19から空気等を触媒体14に供給して反応させ、熱を発生させる。この発生した熱が熱伝導体20に伝熱され、この熱伝導体20を介して送液管8内の液媒体11が温められ、それによって自動車各部が温められる。
When each part of the automobile is warmed, fuel is supplied from the
次に、液媒体11について説明する。
液媒体11は、例えば、シリコーンオイル、フッ素系オイル、エチレングリコール等が挙げられるが、これらに限定されない。凝固等しにくく、効率良く、触媒ヒーター10により発生する熱を受け取り、自動車各部に伝えることができるものであれば良い。
Next, the liquid medium 11 will be described.
Examples of the liquid medium 11 include, but are not limited to, silicone oil, fluorine-based oil, and ethylene glycol. Any material may be used as long as it is difficult to solidify and the like, and can efficiently receive heat generated by the
また、ポンプ9も特に限定されず、例えば従来からある一般的なものを用いることができる。液媒体11を適切に自動車各部に送液することができればよく、配置位置、数等に関しても限定されず、その都度決定することが可能である。
Further, the
次に、送液管8について述べる。
送液管8は、温度調節が必要な自動車各部に配設されていれば良く、その形状、本数等は特に限定されない。どこに送液管8を配設するかは、適宜決定することができる。
Next, the
The
なお、二次電池6に対して配設されていると特に好ましい。このとき、送液管8の配設の仕方としては、二次電池6の周囲を巻回するようにして配設することができる。図1、4に二次電池に対して送液管8を配設した場合の一例を示す。当然これに限定されず、二次電池6自体の温度を効率良く、適切に調節できる他の配設の仕方とすることができる。
It is particularly preferable that the battery is disposed with respect to the
このように二次電池6に対して送液管8を配設し、加温された液媒体11で二次電池6の温度を調節(加温)できるのであれば、寒冷地等においても二次電池6の温度をある程度の温度(例えば20℃)に維持することができ、図12の−20℃、0℃のグラフのように見られるような電圧の低下、電力の低下を防ぐことができる。したがって、モーターに対して十分に電力を与えることができ、スムーズな始動や走行を行うことができ、自動車としての性能の低下を防ぐことが可能である。
As described above, if the
また、座席12内に送液管8を配設した場合の例を図5に示す。このように座席12内に配設することで、加温された液媒体11によって座席12を温めることができる。弁等を適切に設けることで、各々の座席12を個別に温めることが可能である。
FIG. 5 shows an example in which the
また、図5に示すように、触媒ヒーター10を上記座席12内に配設することで、その触媒ヒーター10により発生した熱自体により座席を温めることも可能である。例えば、小型化した触媒ヒーター10を座席12内に複数配設することで、座席12の各位置をより効率的に温めることができる。座席12内に配設する触媒ヒーター10の数、大きさ等は特に限定されない。
なお、この例では、酸化性ガス供給管19内に触媒体14が配設されており、該酸化性ガス供給管19に対して送液管8が巻回されている。
In addition, as shown in FIG. 5, by disposing the
In this example, the
また、図6に本発明の温調システムの他の一例を示す。
図6に示すように、液媒体11で温調するのに加えて、さらに、触媒ヒーターを利用して車室3内の空調を行う仕組みを設けることもできる。この場合、自動車2内に空調用ダクト21や空調用ファン22が配設されている。車室3には、車室3内の空気を吸気するための吸気口23や、車室3内に空気を送風するための送風口24が形成されており、これらの吸気口23や送風口24は空調用ダクト21とつながっている。
FIG. 6 shows another example of the temperature control system of the present invention.
As shown in FIG. 6, in addition to controlling the temperature with the liquid medium 11, it is also possible to provide a mechanism for air-conditioning the
また、空調用ファン22は空調用ダクト21内に配設されており、この空調用ファン22を回転させることで、吸気口23から車室3内の空気を吸気し、空調用ダクト21を通して送風口24から車室3内に空気を送風可能になっている。
このような仕組みにより、車室3内の空気を循環することができる。
The
With such a mechanism, the air in the
また、触媒ヒーター10によって発生する熱を利用して、空調用ダクト21内の空気が調和されるよう構成されている。そして、このように循環可能に空調用ダクト21内を流れる空気が調和されることにより、車室3内の空気を調和することができる。
Further, the air generated in the
ここで、触媒ヒーター10を用いた車室3内の暖房の仕組みについて例を挙げて説明する。なお、当然、本発明はこれに限定されず、触媒ヒーター10を用いた他の車室3内の暖房の仕組みとすることができる。
図7に示すように、この例では、触媒ヒーター10の触媒13を有する触媒体14は空調用ダクト21内に配設されている。この場合、酸化性ガスは空調用ダクト21内を流れる車室3内からの空気である。なお、このとき、送液管8は、空調用ダクト21に対して巻回するように配設することができる(図6参照)が、当然これに限定されない。
車室3内を暖房する場合、空調用ファン22によって吸気口23から吸気され、空調用ダクト21内を通る空気が、触媒体14中の触媒13上へ供給されて、燃料タンク15から供給された燃料と反応する。これによって熱が発生する。そして、発生した熱により、空調用ダクト21内の空気が暖められ、送風口24から送風されて車室3内が暖房される。
Here, the heating mechanism in the
As shown in FIG. 7, in this example, the
When the interior of the
図8に、触媒ヒーターを用いた車室内の暖房の仕組みの他の一例を示す。図8に示すように、この例では、触媒ヒーター10はさらに熱伝導体20を有しており、空調用ダクト21内に挿入されている。上記熱伝導体20は材質や形状等、特に限定されず、触媒13上で発生した熱を効率良く空調用ダクト21内の空気に伝えることができるものを用いれば良い。
FIG. 8 shows another example of a mechanism for heating the passenger compartment using a catalyst heater. As shown in FIG. 8, in this example, the
一方、触媒体14は空調用ダクト21の外に配設されており、触媒体14に空気等の酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給管19が別個に設けられている。なお、酸化性ガス供給管19は触媒体14の上流および下流で例えば車外へ通じており、触媒体14に供給する空気等の酸化性ガスは、別個に配設したファン等を用いて車外から取り入れることができる。また、触媒13上での反応に使用されなかった酸化性ガスや、反応で生成された水(発生した熱により水蒸気となっている)は車外へ排出される。
なお、このとき、送液管8は、酸化性ガス供給管19や空調用ダクト21に対して巻回するように配設することができるが、当然これに限定されない。
On the other hand, the
At this time, the
暖房の際には、燃料タンク15から燃料を、酸化性ガス供給管19から空気等を触媒体14に供給して反応させ、熱を発生させる。この発生した熱が熱伝導体20に伝熱され、この熱伝導体20を介して空調用ダクト21内の空気が暖められ、それによって車室3内を暖房することができる。
During heating, fuel is supplied from the
また、例えば、図7に示すような場合に担体をセラミックスまたはステンレス製等のものとし、触媒ヒーター10を送風口24の近傍に配置することによって、暖房時に、触媒ヒーター10により発生した熱で空調用ダクト21内の空気を暖めるとともに、上記担体から送風口24を通して輻射される遠赤外線によって、車室3内の人をさらに暖めることが可能である。
Further, for example, in the case shown in FIG. 7, the carrier is made of ceramics or stainless steel, and the
次に、触媒ヒーター10を用いた車室3内の冷房の仕組みについて一例を挙げて説明する。
図9に示すように、自動車2には、冷媒25を収容する冷媒室26がさらに配設されており、該冷媒室26内を空調用ダクト21が挿通している。また、触媒ヒーター10(特に触媒体14)が、冷媒室26の近傍に配置されている。
Next, an example of the cooling mechanism in the
As shown in FIG. 9, the
冷媒25としては、地球温暖化係数の低いフッ素系冷媒HFO−1234yfやHFO−1234zf、およびそれらの異性体、R−134aなどのフッ素系冷媒、二酸化炭素、アンモニア、炭化水素系などが挙げられる。この他、一般的に使用される冷媒を用いることができる。
また、冷媒室26の大きさや形状、冷媒室26を挿通する空調用ダクト21の配置等は特に限定されないが、後述するように、ヒートポンプ方式によって空調用ダクト21内の空気が冷やされるように適宜決定することができる。
さらには、触媒ヒーター10の配置も特に限定されないが、例えば、冷媒25が溜まっている冷媒室26の底付近に配置することができる。このような位置であれば、触媒ヒーター10によって効率良く冷媒25を加熱し、気化させることができる。
Examples of the refrigerant 25 include fluorine-based refrigerants HFO-1234yf and HFO-1234zf having a low global warming potential and isomers thereof, fluorine-based refrigerants such as R-134a, carbon dioxide, ammonia, and hydrocarbons. In addition, a commonly used refrigerant can be used.
The size and shape of the
Furthermore, although the arrangement of the
冷房の際には、触媒ヒーター10の触媒体14に燃料および酸化性ガスが供給され、反応により熱が発生する。この熱によって冷媒室26内の冷媒25が気化する。気化した冷媒25は、その後冷えて、例えば冷媒室26内上方に配置された空調用ダクト21付近で凝結するものの、空調用ダクト21内の空気から熱を奪い、再度気化する。このようなヒートポンプ方式によって、空調用ダクト21内の空気を冷やして車室3内を冷房することができる。
なお、当然この例に限定されず、触媒ヒーター10を用いた他の冷房の仕組みとすることができる。
During cooling, fuel and an oxidizing gas are supplied to the
Of course, the present invention is not limited to this example, and other cooling mechanisms using the
なお、暖房および冷房の空調に使用する触媒ヒーター10は、全体で複数の触媒ヒーター10を、暖房用あるいは冷房用として、それぞれ別個独立して配設することができる。
また、逆に、1つ(あるいは複数)の触媒ヒーター10を用意し、暖房用および冷房用として兼用して配設することも可能である。例えば、図8、9に示す例を組み合わせ、1つの触媒ヒーター10を、熱伝導体20を介して空調用ダクト21内の空気を暖めるのに使用することができる一方で、冷媒25を加熱し、ヒートポンプ方式によって空調用ダクト21内の空気を冷やすのに使用することもできる。この場合、暖房とするか冷房とするかは、空調用ダクト21を分岐しておき、いずれのダクトを流通するかを切り換えるようにすれば良い。
さらには、触媒ヒーター10は、液媒体11を加温するのにも、空調用と兼用することも、別個独立して有するようにすることもできる。
In addition, the
Conversely, it is also possible to prepare one (or a plurality of)
Furthermore, the
次に、空調用ダクト21についてさらに説明する。
空調用ダクト21は、吸気口23と送風口24とつながれて、車室3内の空気が循環可能となっており、触媒ヒーター10により、内部の空気が調和されるように配設されていれば良い。
吸気口23や送風口24の数や配置は特に限定されない。空調用ダクト21の形状や本数等も特に限定されず、車室3内の空気の循環・調和が効率良く行われるように、条件に応じて適宜決定することができる。
Next, the
The
The number and arrangement of the
例えば、暖房のための空調用ダクトと冷房のための空調用ダクトを別個に用意し、吸気口23や送風口24の付近でこれらが合流するよう配設することができる。弁等を用いて、暖房時あるいは冷房時に適切な方向へ空気が流れるようにすることができる。
あるいは、暖房用と冷房用とで1本の空調用ダクトを共有することもできる。この場合、省スペースとすることができる。
また、さらに車外とつなげて、外気と車室3内とで空気のやり取りを行うことも可能である。
For example, an air-conditioning duct for heating and an air-conditioning duct for cooling may be prepared separately and arranged so as to merge in the vicinity of the
Alternatively, one air conditioning duct can be shared for heating and cooling. In this case, space can be saved.
Further, it is possible to connect the outside of the vehicle and exchange air between the outside air and the
さらには、空調用ダクト21を座席内に通すことができる。この場合、例えば、図5において、酸化性ガス供給管19の代わりに空調用ダクト21を設ければ良い。
Furthermore, the
次に、空調用ファンについてさらに説明する。
車室3内の空気が、吸気口23から吸気され、空調用ダクト21を通して送風口24から送風されるように、他の各部の条件に応じて、適切な形状、数の空調用ファン22を空調用ダクト21内の適切な位置に配設することができる。例えば、従来と同様の形状のものを用いることができる。
Next, the air conditioning fan will be further described.
Depending on the conditions of other parts,
この空調用ファン22を回転駆動させる手段は特に限定されず、二次電池6を用いることもできるが、好ましくは、例えば以下に示す例のような別個の手段を具備することにより、二次電池6の電力を空調のために消費させることを防ぐことができる。すなわち、二次電池6の電力を、車輪5の駆動のためにより多く費やすことができ、走行距離を一層伸ばすことが可能になる。
The means for rotationally driving the air-
まず、図6に示すように、例えば自動車2の車室3の屋根に太陽電池27を配設し、該太陽電池27から空調用ファン22に電力を供給することができる。この太陽電池27の大きさ、配置等は必要な電力に応じて適宜決定することができる。
First, as shown in FIG. 6, for example, a
また、図6に示すように、ダイレクトメタノール型燃料電池28をさらに配設し、これを用いて空調用ファン22を回転駆動させることができる。この場合、触媒ヒーター10の燃料としてメタノールを用いるのであれば、ダイレクトメタノール型燃料電池28のメタノールの供給源として、触媒ヒーター10の燃料タンク15を共用させることも可能である。ダイレクトメタノール型燃料電池28と触媒ヒーター10とで燃料タンク15を共用することで、新たな燃料タンクを用意する必要がなくなり、その分、重量を軽くすることができるし、省スペースとすることが可能である。
Further, as shown in FIG. 6, a direct
さらには、走行時(特に高速走行時)には外気のラム圧を利用して空調用ファン22を回転駆動させる方法が挙げられる。図10に、ラム圧を利用した空調用ファンの回転の仕組みの一例を示す。
図10に示す回転の仕組みは、空調用ファン22の他、外気用ファン29と、該外気用ファン29が内部に配設された外気用ダクト30を有している。外気用ダクト30は車外につながっており、外気が内部を通過可能になっている。また、外気用ファン29は、傘歯車等を用いて自身の回転を空調用ファン22に伝達する機構を有している。
すなわち、走行時には外気が外気用ダクト30内に入り込み、外気用ダクト内を通過し、内部の外気用ファン29がラム圧によって回転し、この外気用ファン29の回転が伝達機構で伝達されることで、空調用ファン22が回転する仕組みになっている。
Furthermore, a method of rotating the air-
The rotation mechanism shown in FIG. 10 includes an outside air fan 29 in addition to the
That is, outside air enters the outside air duct 30 during traveling, passes through the outside air duct, the inside outside air fan 29 is rotated by the ram pressure, and the rotation of the outside air fan 29 is transmitted by the transmission mechanism. Thus, the
外気用ファン29の、空調用ファン22に回転を伝達する機構は特に限定されず、空調用ファン22に回転を伝達できるものであれば良い。
例えば、図10では単純に傘歯車を用いて外気用ファン29の回転を空調用ファン22に伝達している。また、空調用ファン22および外気用ファン29は共に水車状のファンであり、互いに軸心を共有した同軸とすることもできる。すなわち、外気用ファン29がラム圧で回転することで、同軸の空調用ファン22が回転可能な機構である。
The mechanism for transmitting the rotation of the outside air fan 29 to the
For example, in FIG. 10, the rotation of the outside air fan 29 is simply transmitted to the
あるいは、別個に蓄電池が配設され、該蓄電池に外気用ファン29が接続されており、外気用ファン29がラム圧で回転することにより蓄電池に蓄電され、これを用いて空調用ファン22を回転させるような機構とすることも可能である。
当然、これらに限定されず、その都度、適切な回転機構を用意することができる。
Alternatively, a storage battery is separately provided, and an external air fan 29 is connected to the storage battery, and the external air fan 29 is rotated by the ram pressure to be stored in the storage battery, and this is used to rotate the
Of course, it is not limited to these, and an appropriate rotation mechanism can be prepared each time.
本発明においては、停車時や低速走行時には、太陽電池27やダイレクトメタノール型燃料電池28を用いて空調用ファン22を回転駆動させ、高速走行時には外気用ファン29等からなる上記仕組みを用いて空調用ファン22を回転駆動させることができる。また、これらを適宜組み合わせて同時に用いることで、より安定的に空調用ファン22を回転駆動させることも可能である。
In the present invention, the air-
以上のように、このような空調機構をさらに備えていれば、触媒ヒーター10によって発生する熱を利用することによって、車室3内の空気を調和(暖房および冷房)することも可能である。
触媒ヒーター10を用いるので、従来の電気自動車等のPTCヒーターのように二次電池6の電力を空調に消費させることを防ぎ、航続距離を従来に比べて格段に伸ばすことが可能である。したがって、二次電池の充電頻度を低減させることができ、電池自体のライフも延ばすことができる。
燃料電池自動車であれば、空調に費やす電力をなくすことができるので、車輪駆動以外のために燃料電池の燃料が減少するのを防ぎ、航続距離を伸ばすことができる。
As described above, if such an air-conditioning mechanism is further provided, the air in the
Since the
In the case of a fuel cell vehicle, the power consumed for air conditioning can be eliminated, so that the fuel cell fuel can be prevented from decreasing for purposes other than wheel driving, and the cruising distance can be extended.
また、外気から熱をくみ上げるヒートポンプ方式の空調システムでは、例えば寒冷地での暖房は効率が著しく低い。しかし、上記空調機構を備えた触媒ヒーター10を用いた本発明の温調システム1であれば、外気温に左右されず、効率良く、安定して車室3内の暖房等の空調も行うことができる。
In addition, in a heat pump type air conditioning system that draws heat from the outside air, for example, heating in a cold region is extremely inefficient. However, if the
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
二次電池について、外気温が−20℃、0℃の環境下でそれぞれ放電して放電特性を調べた。
このとき、図1に示す触媒ヒーター10を有する本発明の温調システム1を用い、触媒ヒーターからの熱を利用して液媒体を加温し、二次電池を予め温めておいた。さらには同様に温めながら所定の電流を放電させ続けて放電特性を調べた。
なお、外気温が20℃のときと同じ温度になるように二次電池を温めた。また、触媒ヒーター10の燃料としてメタノールを用いた。
このようにして得られた、外気温が−20℃、0℃の場合の放電特性を図11に示す。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
Example 1
The secondary battery was discharged in an environment where the outside air temperature was −20 ° C. and 0 ° C., and the discharge characteristics were examined.
At this time, using the
In addition, the secondary battery was heated so that it might become the same temperature as when external temperature is 20 degreeC. In addition, methanol was used as a fuel for the
FIG. 11 shows the discharge characteristics obtained in this way when the outside air temperature is −20 ° C. and 0 ° C.
なお、比較のために外気温が20℃の場合の放電特性を一緒に示す。この外気温が20℃の場合の放電特性の調査方法は、二次電池の温度の調節を行わなかったこと以外は上記と同様の手順である。 For comparison, the discharge characteristics when the outside air temperature is 20 ° C. are also shown. The method for investigating the discharge characteristics when the outside air temperature is 20 ° C. is the same procedure as above except that the temperature of the secondary battery is not adjusted.
図11から分かるように、本発明の温調システムによって二次電池を温めることにより、外気温が−20℃や0℃といった場合であっても、外気温が20℃のときとほぼ同様の電圧、そして電力を得ることが可能である。 As can be seen from FIG. 11, by heating the secondary battery by the temperature control system of the present invention, even when the outside air temperature is -20 ° C or 0 ° C, the voltage is almost the same as when the outside air temperature is 20 ° C. , And it is possible to get power.
この結果、本発明の温調システム1を備えた電気自動車等であれば、寒冷地等であっても外気温が20℃のときのようにモーターに十分な電力を簡便に供給することができ、従来のような始動時や走行時の能力の低下を防止することができる。しかも、この場合、二次電池を温めるのに、一切、二次電池の電力を使用していないので、航続距離への影響はない。
As a result, if it is an electric vehicle etc. provided with the
(比較例1)
本発明の温調システム1を用いることなく二次電池を温めないまま、それ以外は実施例と同様にして、二次電池について、外気温が−20℃、0℃の環境下でそれぞれ放電して放電特性を調べた。
(Comparative Example 1)
Without using the
この結果、図12と同様の放電特性が得られた。すなわち、外気温が20℃の場合と比較して0℃では電圧の低下が見られた。−20℃の場合はさらに電圧が低くなっている。したがって、十分な電圧が得られにくくなる。
そのため、本発明の温調システム1を備えていない電気自動車等では、寒冷地など外気温が低い場合、十分な電力が比較的得られにくくなり、始動や走行がスムーズに行われなくなってしまう。
As a result, the same discharge characteristics as in FIG. 12 were obtained. That is, a voltage drop was observed at 0 ° C. as compared to the case where the outside air temperature was 20 ° C. In the case of −20 ° C., the voltage is further lowered. Therefore, it becomes difficult to obtain a sufficient voltage.
For this reason, in an electric vehicle or the like that does not include the
(実施例2)
図6に示すような本発明の温調システム1を用意し(なお、図5のように、別個に用意した座席内に送液管を通した)、外気0℃の環境下で、本発明の温調システム1を用い、二次電池および座席を温めるとともに車室と同程度の空間を所定時間暖房して一定温度(20℃)に保つ実験を行った。
(Example 2)
A
この結果、実施例1と同様に二次電池を温めることができ、また座席も十分に温めることができた。さらには、空調用ファンの回転駆動のため二次電池の電力を少量使用したが、上記空間を20℃の一定温度に32時間保つことができた。 As a result, the secondary battery could be warmed as in Example 1, and the seat could be warmed sufficiently. Furthermore, although a small amount of power from the secondary battery was used to drive the air conditioning fan, the space could be maintained at a constant temperature of 20 ° C. for 32 hours.
(比較例2)
実施例2と同様の二次電池を用意し、本発明の温調システム1を使用せず、従来法のように二次電池を利用したPTCヒーターを用いる以外は、実施例2と同様にして暖房を行った。
(Comparative Example 2)
A secondary battery similar to that of Example 2 was prepared, and the
この結果、20℃一定に6時間保つことができたが、暖房するにあたってPTCヒーターに二次電池の電力が3割程度使用された。 As a result, the temperature could be kept constant at 20 ° C. for 6 hours, but about 30% of the power of the secondary battery was used for the PTC heater for heating.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
1…本発明の温調システム、 2…自動車、 3…車室、 4…モーター室、
5…車輪、 6…二次電池、 7…モーター、 8…送液管、
9…ポンプ、 10…触媒ヒーター、 11…液媒体、 12…座席、
13…触媒、 14…触媒体、 15…燃料タンク、 16…燃料供給管、
17…燃料透過膜、 18…熱交換器、
19…酸化性ガス供給管、 20…熱伝導体、
21…空調用ダクト、 22…空調用ファン、 23…吸気口、
24…送風口、 25…冷媒、 26…冷媒室、 27…太陽電池、
28…ダイレクトメタノール型燃料電池、 29…外気用ファン、
30…外気用ダクト。
DESCRIPTION OF
5 ... wheel, 6 ... secondary battery, 7 ... motor, 8 ... liquid feed pipe,
9 ... Pump, 10 ... Catalyst heater, 11 ... Liquid medium, 12 ... Seat,
13 ... Catalyst, 14 ... Catalyst body, 15 ... Fuel tank, 16 ... Fuel supply pipe,
17 ... Fuel permeable membrane, 18 ... Heat exchanger,
19 ... oxidizing gas supply pipe, 20 ... heat conductor,
21 ... Duct for air conditioning, 22 ... Fan for air conditioning, 23 ... Intake port,
24 ... Air outlet, 25 ... Refrigerant, 26 ... Refrigerant chamber, 27 ... Solar cell,
28 ... Direct methanol fuel cell, 29 ... Fan for outside air,
30 ... Duct for outside air.
Claims (11)
前記温調システムは、少なくとも、触媒と該触媒に燃料を供給するための燃料タンクとを備えた1つ以上の触媒ヒーターと、液媒体を有しており、
前記液媒体が、前記触媒ヒーターにより発生する熱を利用して加温されるとともに前記自動車各部に対して循環することにより、自動車各部の温度を調節するものであり、
前記温度が調節される自動車各部は、少なくとも前記二次電池と人が座る座席が含まれており、
かつ、前記二次電池の温度を調節するための触媒ヒーターとは別の触媒ヒーターが前記座席内に配置されており、該別の触媒ヒーターにより発生する熱によって、前記座席が温められるものであることを特徴とする温調システム。 At least in a motor vehicle equipped with a secondary battery for driving wheels by a motor and a vehicle compartment for a person to ride, a temperature control system incorporated in the vehicle and adjusting the temperature of each part of the vehicle There,
The temperature control system includes at least one catalyst heater including a catalyst and a fuel tank for supplying fuel to the catalyst, and a liquid medium.
The liquid medium is heated using heat generated by the catalyst heater and circulates with respect to each part of the automobile, thereby adjusting the temperature of each part of the automobile.
Each part of the automobile in which the temperature is adjusted includes at least the secondary battery and a seat on which a person sits,
In addition, a catalyst heater different from the catalyst heater for adjusting the temperature of the secondary battery is disposed in the seat, and the seat is warmed by heat generated by the other catalyst heater. A temperature control system characterized by that.
前記空調用ダクトは、車室に形成された、車室内の空気を吸気するための吸気口と車室内に空気を送風するための送風口につながれており、該空調用ダクト内に前記空調用ファンが配設されており、車室内の空気が空調用ファンにより前記吸気口から吸気されて、空調用ダクトを通して前記送風口から送風されて循環可能とされ、
前記触媒ヒーターにより発生する熱を利用して、前記空調用ダクト内に吸気された空気を調和して車室内に送風することにより前記車室内の空気を調和するものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の温調システム。 The automobile further includes an air conditioning duct and an air conditioning fan,
The air conditioning duct is connected to an air inlet for intake of air in the passenger compartment and an air outlet for blowing air into the passenger compartment formed in the passenger compartment, and the air conditioning duct is disposed in the air conditioning duct. A fan is provided, and air in the passenger compartment is sucked from the air inlet by the air conditioning fan, and is circulated by being blown from the air outlet through the air conditioning duct.
The heat generated by the catalyst heater is used to harmonize the air sucked into the air conditioning duct and blow it into the passenger compartment to harmonize the air in the passenger compartment. The temperature control system according to any one of claims 1 to 3 .
前記外気用ダクトを走行時に通過する外気によって前記外気用ファンが回転されて、該外気用ファンの回転が伝達されることで前記空調用ファンが回転可能なものであることを特徴とする請求項4から請求項10のいずれか一項に記載の温調システム。 The automobile further includes an outside air fan having a mechanism for transmitting rotation to the air conditioning fan, and an outside air duct through which the outside air can pass, and the outside air fan is disposed in the outside air duct. And
The outside air duct is rotated outside air fan by the outside air passing through during running, claims wherein the air-conditioning fan by the rotation of the external air fan is transmitted to, characterized in that rotatable The temperature control system according to any one of claims 4 to 10 .
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