JPH037613A - 燃料電池を動力源とした車両の空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料電池を動力源とした車両の空調装置に関す
るものである。

［従来の技術］ カークーラ、カーエアコン等の空調装置の冷凍サイクル
においては、第２図に示すように圧縮機１で冷媒カスを
圧縮し、圧縮された高圧、高温のガスをコンデンサ２に
導いて凝縮させ、凝縮した冷媒を受液器（レシーバ）３
に導き、膨張弁４で膨張させた後、低圧低温冷媒として
蒸発器（エバポレータ）５に供給する。そして、蒸発器
５の部分において外部空気との熱交換が行われて冷媒が
蒸発し、蒸発器５で蒸発した冷媒カスが再び圧縮機１に
帰還されて前記のようなサイクルを繰返すようになって
いる。

コンデンサ２は通常は冷却ファンにより冷却されてはい
るが、冷媒の凝縮温度が高く、コンデンサ２の内部圧力
は極めて高圧となっている。コンデンサ２の内部圧力が
一定圧力以上となるとコンデンサの破損等に至るため、
コンデンサ２の内部圧力を一定圧力より低く保つ必要が
ある。これを達成する手段として、コンデンサ２の内部
圧力が所定圧力以上となった場合に安全弁か働き冷媒を
外部に放出する方法もあるか、冷奴か外部に放出されて
無駄になるという問題がある。そこで、タンクに貯留し
た水をコンデンサ２に吹き付けてコンデンサ２の冷却を
行う方法が提案されている。

又、蒸発器５に生じる凝縮水をコンデンサ２の冷却水と
して使用する方法も提案されている。（実開昭４８−７
９６５０号公報）。

一方、近年自動車の増加に伴う大気汚染及び騒音が公害
問題として大きくなっており、これらの公害の無い電気
自動車が提案され、一部実用化されている。電気自動車
の電源として化学電池、太陽電池、燃料電池が考えられ
る。このうち水素を燃料とする燃料電池では全体として
次式の反応が起こって廃水が生じる。

Ｈ２＋（１／２）０２→Ｈ２０（廃水）［発明が解決し
ようとする課題］ コンデンサに冷却水を吹付け、その蒸発を利用してコン
デンサを冷却する場合には冷却水は再使用できず、給水
タンクに水を補充する必要があり面倒である。そｌ〜て
、水の補充周期を長くしようとすると給水タンクを大き
くする必要があり、給水タンクの占める容積が大きくな
るという不都合がある。又、蒸発器で凝縮した水を冷却
水として使用する場合にも、外気の条件により凝縮水の
量か変動し、コンデンサで使用する冷却水の量か不足し
、やはり補充が必要となる。一方、燃料電池で生じる廃
水は特に使用用途か無く、そのままなれ流したり、タン
クに溜めて廃棄される。

本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的は空調装置のコンデンサ冷却用水を特別に補充
する必要のない、燃料電池を動力源とした車両の空調装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するために本発明においては、燃料電
池を動力源とじな車両において、空調装置の冷凍サイク
ル内に介在するコンデンサの冷却用水を貯留する給水タ
ンクと、前記燃料電池で生ずる廃水を前記給水タンクに
導く輸送パイプと、前記コンデンサの外側に冷却用水を
吹き付けるノズルと、該ノズルに前記給水タンクの水を
導くパイプとを備えた。

［作用］ 本発明の空調装置では車両の動力源としての燃料電池で
生じた廃水が給水タンクに蓄えられ、蓄えられた水が空
調装置のコンデンサの冷却用水として使用されるので、
コンデンサの冷却用水として十分な量の水の補充か自動
的に行われる。

［実線例］ 以下、本発明を具体化した一実緒例を第１図に従って説
明する。燃料電池６としてはリン酸型燃料電池が使用さ
れている。リン酸型燃料電池は燃料極（負極）７と、酸
素極（正極）８と両極７８間に配置された電解質９から
構成され、燃料極７には燃料供給源（例えば水素吸蔵合
金、燃料改質装置）１０から水素１１が供給される。又
、酸素極８には空気が供給され、空気中に含まれる酸素
１２が酸素［Ｃ８においてｔ極反応に使用されるように
なっている。又、燃料極７で使用されながっな残存水素
１１は燃料供給源１０に戻されるようになっている。燃
料極７及び酸素極８の電極には白金系触媒が担持された
炭素電極が使用され、電解質９にはリン酸が使用されて
いる。

酸素極８側には反応で生じた廃水１３を外部に導く廃水
輸送パイプ１４の−・端が接続され、廃水輸送パイプ１
４の他端は給水タンク１５に接続されている。又、コン
デンサ２の近傍に配設された冷却ファン１６の上方には
冷却水噴射ノズル１７が配設され、冷却水噴射ノズル１
７と給水タンク１５とは途中にポンプ１８が設けられた
パイプ１９により接続されている。

第１図にはリン酸型燃料電池６が単電池としての概念図
で表されているが、リン酸型燃料電池の単電池の実用電
圧は０．７Ｖ前後であり、単電池のままでは自動車用の
動力源どして使用できない。

従って、実際は自動車（車両）の動力源としての所定の
出力とするために複数の単電池をセパレータを介１−て
電気的に直列に接続して、いわゆる電池スタックを構成
１−た状態で使用される。

次に前記のように構成された装置の作用を説明する。自
動車の運転時に燃料電池で発電が行われ、燃料極７及び
酸素［Ｃ８でそれぞれ次式の反応か起こる。

燃料＠：　Ｈ２＋２０Ｈ−’２　Ｈ２０−ｈ　２　ｅ酸
素極：　Ｃ１／２）０２−トＨ２０＋２ｅ−→２０Ｈそ
して５全体として次式の反応が起こって廃水１３が生じ
る６ Ｈ２＋（１／２）Ｏ□→Ｈ２０（廃水）燃料電池の作動
により生じた廃水１３は逐次廃水輸送パイプ１４を経て
給水タンク１５内に貯留される。

そして、空調装置が作動されるとポンプ１８も同時に駆
動されて給水タンク１５内の水がパイプ１９を経て冷却
水噴射ノズル１７からコンデンサ２に噴射され、コンデ
ンサ２は冷却ファン１６と吹き付けられた冷却水の両者
の作用により冷却される。蒸発器５のｉａ水を集めて冷
却水として使用する場合には外気の条件（特に湿度）に
より凝縮水の量が変動し、外気の条件によってはコンデ
ンサ２で使用する冷却水の量が不足する事態が発生し、
タンクへの水の補充が必要となる。しかしこの装置では
外気の条件と無関係に生じる燃料電池６の廃水を冷却水
に使用しているため、給水タンク１５には常にコンデン
サ２の冷却に必要な量の冷却水が確保され、給水タンク
１５への他からの水の補充が不要となる。

ガソリンエンジンを搭載した自動車が実際の走行時に取
出せる最大出力はエンジンの最大出力の０．６３倍程度
であり、この値にトランスミッションにおける損失１０
％を差し引いた値すなわち最大出力の０，５７倍が車輪
を動かずために使用できる出力となる。従って、最大出
力１００馬力のガソリンエンジン自動車と同じ駆動力を
持つ電気自動車には５７馬力すなわち約４３ｋＷの出力
の電動機が必要となる。電動機の定格電圧を１００Ｖと
仮定した場合は、電流１は４３０Ａ／ｈとなる。４３Ｏ
Ａ／ｈの電流で電気分解できる水の量は約２８９ｃｃで
あり、４３０Ａ／ｈの電流を燃料電池で得るなめには理
論的には約２８９ｃｃの廃水が生じる。実際の燃料電池
の効率は４０％程度であるため、１時間に生じる廃水の
量は７２２ｃｃとなる。従って、燃料電池の廃水だけで
」−分冷却水をまかなえる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、燃料電池としてリン酸型燃料電池に代えてアル
カリ型、溶融炭酸塩型あるいは固体電解質型の燃料電池
を使用したり、ポンプ１８を空調装置の作動時に常に駆
動する代わりにコンデンサ２内の圧力に対応する圧力を
検出してコンデンサ２内の圧力が所定圧力以上となった
場合のみポンプ１８を駆動して冷却水噴射ノズル１７が
ら冷却水を噴射するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば車両の動力源に使
用される燃料電池の廃水が空調装置のコンデンサの冷却
水として使用されるため、外気の状態と無関係に給水タ
ンクに常に所定量の水が補充されるので、従来装置と異
なり冷却水を他から給水タンクに補充する必要がなく、
しかも給水タンクの小型化を図ることがで、きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した一実施例の概略図、第２図
は空調装置の冷凍サイクルの概略図である。 圧縮機１、コンデンサ２、蒸発器５、燃料電池６、燃料
極（負極）７、酸素極（正極）８、燃料供給源１０、水
素１１、酸素１２、廃水１３、廃水輸送パイプ１４、給
水タンク１５、冷却水噴射ノズル１７゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃料電池を動力源とした車両において、空調装置の
   冷凍サイクル内に介在するコンデンサの冷却用水を貯留
   する給水タンクと、前記燃料電池で生ずる廃水を前記給
   水タンクに導く輸送パイプと、前記コンデンサの外側に
   冷却用水を吹き付ける、ノズルと、該ノズルに前記給水
   タンクの水を導くパイプとを備えた燃料電池を動力源と
   した車両の空調装置。