JP2005178524A - Heat pump device having fuel cell heating function - Google Patents

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Yukihiko Takeda
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat pump device having a function of heating a fuel cell by utilizing the refrigerant heat when purging water remaining in the fuel cell, and having a fuel cell heating function capable of preventing degradation of the heating capacity of the fuel cell when the outside air temperature is low. <P>SOLUTION: The heat pump device performs the purging operation to reduce water remaining in a cell when a fuel cell 12 is stopped, and when a fuel cell temperature sensor 9r detects that the temperature is not higher than the predetermined temperature T1 during the purging operation, a compressor 17 disposed in a refrigerant circulation path 37 is driven, the heat of the high-temperature and high-pressure refrigerant by the compressor 17 is radiated to cooling water in a water-changing heat exchanger 24. Then, the refrigerant is turned to be low-temperature and low-pressure by a decompressor 23, and the heat is absorbed from air flowing into a room by an indoor heat exchanger 19. An indoor/outdoor air changing door 28 introduces air in the room into a case 26, and the heat of the air in the room is absorbed to the indoor heat exchanger 19. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水素と酸素との電気化学反応により発電する燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置に関するもので、車両、船舶等の移動体用燃料電池、あるいは家庭用燃料電池に適用して有効である。   The present invention relates to a heat pump device having a heating function of a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and is effective when applied to a fuel cell for a moving body such as a vehicle or a ship, or a household fuel cell. is there.

従来、燃料電池が停止する前に燃料電池内に空気または燃料ガスを流して水分を押し流す、いわゆるパージ時に加熱部が燃料電池を加熱し、燃料電池のセルの温度を高くして燃料電池内の相対湿度を下げることにより、水分の除去を短時間で行うものが特許文献１にて知られている。   Conventionally, a heating unit heats a fuel cell during so-called purging by flowing air or a fuel gas into the fuel cell before the fuel cell stops, so that the temperature of the fuel cell is increased. Patent Document 1 discloses that moisture is removed in a short time by lowering the relative humidity.

この従来例１の燃料電池加熱装置は、燃料電池を冷却する冷却水が循環する冷却水回路と、この冷却水回路から分岐する分岐回路と、分岐回路に配置されて冷却水を加熱する加熱部と、冷却水を冷却水回路と分岐回路とで切替える回路切替弁とを備えている。   The conventional fuel cell heating device of Example 1 includes a cooling water circuit in which cooling water for cooling the fuel cell circulates, a branch circuit branched from the cooling water circuit, and a heating unit arranged in the branch circuit for heating the cooling water. And a circuit switching valve for switching the cooling water between the cooling water circuit and the branch circuit.

これによると、パージ時に回路切替弁が分岐回路に冷却水を流し、分岐回路の加熱部で加熱された冷却水が燃料電池を加熱する。これにより、パージ時の燃料電池内の相対湿度を下げて水分の除去を短時間で行うことができる。また、燃料電池内に凍結する水分が少ない状態で燃料電池を停止するため、当然に燃料電池の再起動時の温度が凍結温度であっても、燃料電池を起動（発電）することができる。しかし、従来例１では燃料電池加熱のために分岐回路、回路切替弁および加熱部を配置しなければならない。   According to this, at the time of purging, the circuit switching valve causes the cooling water to flow through the branch circuit, and the cooling water heated by the heating part of the branch circuit heats the fuel cell. Thereby, the relative humidity in the fuel cell at the time of purging can be lowered, and water can be removed in a short time. In addition, since the fuel cell is stopped in a state where the amount of water frozen in the fuel cell is small, naturally the fuel cell can be started (power generation) even if the temperature at the time of restarting the fuel cell is the freezing temperature. However, in Conventional Example 1, a branch circuit, a circuit switching valve, and a heating unit must be disposed for heating the fuel cell.

この問題を解消した燃料電池の加熱装置として、図５の特許文献２のように室内を空調するヒートポンプを利用して、燃料電池の暖機（加熱）を行うものが知られている。この従来例２のヒートポンプ装置は、冷媒循環経路３７、圧縮機１７、切替弁２１、室内熱交換器１９、減圧器２２、室外熱交換器１８および室内熱交換器１９等により構成されている。   As a fuel cell heating apparatus that solves this problem, there is known a device that warms up (heats) a fuel cell using a heat pump that air-conditions a room as in Patent Document 2 in FIG. The heat pump device of the conventional example 2 includes a refrigerant circulation path 37, a compressor 17, a switching valve 21, an indoor heat exchanger 19, a decompressor 22, an outdoor heat exchanger 18, an indoor heat exchanger 19, and the like.

また、従来例２の燃料電池１２には発電時に発熱する燃料電池１２を最適温度に維持するため、放熱器１４ａ、１４ｂと燃料電池１２との間で冷却水を循環させる第１、第２冷却水循環経路１５ａ、１５ｂが備えられている。さらに、この第２冷却水循環経路１５ｂの冷却水と冷媒循環経路３７の冷媒とを熱交換させる水冷媒熱交換器２４が、冷媒循環経路３７中の切替弁２１と圧縮機１７の間の部位に配置されている。   In addition, in the fuel cell 12 of the conventional example 2, in order to maintain the fuel cell 12 that generates heat during power generation at an optimum temperature, first and second cooling in which cooling water is circulated between the radiators 14 a and 14 b and the fuel cell 12. Water circulation paths 15a and 15b are provided. Further, a water / refrigerant heat exchanger 24 for exchanging heat between the cooling water in the second cooling water circulation path 15 b and the refrigerant in the refrigerant circulation path 37 is provided at a portion between the switching valve 21 and the compressor 17 in the refrigerant circulation path 37. Has been placed.

この従来例２では、図５のように冷媒を圧縮機１７→水冷媒熱交換器２４→切替弁２１→室内熱交換器１９→減圧器２２→室外熱交換器１８→切替弁２１→圧縮機１７の順に流すことにより、圧縮機１７で高温高圧となった冷媒が水冷媒熱交換器２４で第２冷却水循環経路１５ｂの冷却水を加熱する。さらに、加熱された冷却水が燃料電池１２内の循環中に燃料電池１２に熱を伝えるため、燃料電池１２を加熱することができる。
特開２００２−２４６０５４号公報 特開２００２−９８４３０号公報 In this conventional example 2, as shown in FIG. 5, the refrigerant is converted into the compressor 17 → the water / refrigerant heat exchanger 24 → the switching valve 21 → the indoor heat exchanger 19 → the decompressor 22 → the outdoor heat exchanger 18 → the switching valve 21 → the compressor. By flowing in the order of 17, the refrigerant that has become high temperature and high pressure in the compressor 17 heats the cooling water in the second cooling water circulation path 15b in the water refrigerant heat exchanger 24. Furthermore, since the heated cooling water transfers heat to the fuel cell 12 during circulation in the fuel cell 12, the fuel cell 12 can be heated.
JP 2002-246054 A JP 2002-98430 A

しかし、従来例２の加熱装置は燃料電池１２が凍結するような外気温が低い（凍結温度０℃以下）場合には、冷媒が室外熱交換器１８において空気（外気）から吸熱できる熱量が少なくなる。このため、ヒートポンプがサイクル外に与えることができる熱量、つまり水冷媒熱交換器２４において冷媒が冷却水に与える熱量も少なくなる。したがって、冷媒の熱による冷却水、つまり燃料電池１２の加熱能力が低下してしまう。   However, when the outside air temperature at which the fuel cell 12 freezes is low (freezing temperature 0 ° C. or less), the heating device of the conventional example 2 has a small amount of heat that the refrigerant can absorb from the air (outside air) in the outdoor heat exchanger 18. Become. For this reason, the amount of heat that the heat pump can provide outside the cycle, that is, the amount of heat that the refrigerant gives to the cooling water in the water-refrigerant heat exchanger 24 also decreases. Therefore, the cooling water by the heat of the refrigerant, that is, the heating capacity of the fuel cell 12 is lowered.

本発明は、上記点に鑑み、パージ時に冷媒の熱を利用して燃料電池を加熱する機能を有するヒートポンプ装置において、外気温が低い場合における加熱能力の低下を防止することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to prevent a decrease in heating capacity when the outside air temperature is low in a heat pump device having a function of heating the fuel cell using the heat of the refrigerant during purging.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置において、車両用の燃料電池（１２）の温度を検出する温度検出手段（９ｇ、９ｒ）と、燃料電池（１２）を冷却する冷却水の循環経路（１５ａ、１５ｂ）と、
ヒートポンプサイクルの冷媒を圧縮する圧縮機（１７）と、圧縮機（１７）の冷媒吐出側部位に配置され、冷媒が冷却水を加熱する水冷媒熱交換器（２４）と、ヒートポンプサイクルの低圧側回路に配置され、車室内の空気から冷媒が吸熱して蒸発する室内熱交換器（１９）とを備え、
燃料電池（１２）は、車両停止動作に伴って内部の水分を除去するパージ運転を行うようになっており、さらに、パージ運転時に温度検出手段（９ｇ、９ｒ）が所定温度（Ｔ１）以下を検出した場合には、圧縮機（１７）を駆動するようになっていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in the heat pump device having the heating function of the fuel cell, the temperature detection means (9g, 9r) for detecting the temperature of the vehicle fuel cell (12); A cooling water circulation path (15a, 15b) for cooling the fuel cell (12);
A compressor (17) that compresses the refrigerant of the heat pump cycle, a water refrigerant heat exchanger (24) that is disposed in a refrigerant discharge side portion of the compressor (17), and the refrigerant heats the cooling water, and a low pressure side of the heat pump cycle An indoor heat exchanger (19) that is arranged in a circuit and absorbs and evaporates refrigerant from the air in the passenger compartment,
The fuel cell (12) is configured to perform a purge operation for removing internal moisture in accordance with the vehicle stop operation. Further, during the purge operation, the temperature detection means (9g, 9r) does not exceed a predetermined temperature (T1). If detected, the compressor (17) is driven.

これによると、パージ運転時に温度検出手段（９ｇ、９ｒ）が所定温度（Ｔ１）以下を検出した場合には、圧縮機（１７）が駆動してヒートポンプが室内熱交換器（１９）において車室内の空気から吸熱する。一方、水冷媒熱交換器（２４）では圧縮機（１７）から吐出された高温高圧の冷媒が冷却水循環経路（１５ａ、１５ｂ）の冷却水を加熱する。そして、この冷却水の熱が冷却水循環経路（１５ａ、１５ｂ）中の燃料電池（１２）に伝わることにより燃料電池（１２）が加熱される。   According to this, when the temperature detection means (9g, 9r) detects the predetermined temperature (T1) or less during the purge operation, the compressor (17) is driven and the heat pump is installed in the vehicle interior in the indoor heat exchanger (19). Absorbs heat from the air. On the other hand, in the water refrigerant heat exchanger (24), the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor (17) heats the cooling water in the cooling water circulation path (15a, 15b). The heat of the cooling water is transmitted to the fuel cell (12) in the cooling water circulation path (15a, 15b), thereby heating the fuel cell (12).

したがって、ヒートポンプが外気の温度が低い場合であっても外気より温度の高い室内の空気から吸熱できるため、水冷媒熱交換器（２４）においてより多くの熱で冷却水を加熱できる。つまり、冷却水の加熱能力の低下を防止することができる。   Therefore, since the heat pump can absorb heat from indoor air having a higher temperature than the outside air even when the temperature of the outside air is low, the cooling water can be heated with more heat in the water / refrigerant heat exchanger (24). That is, it is possible to prevent the cooling water from being heated.

ここで、パージとは燃料電池（１２）に燃料ガス（水素）または空気（酸素）を過剰に供給して、燃料電池（１２）内部の水分を押し流し、最終的には残留水分を少なくすることである。   Here, purging refers to excessively supplying fuel gas (hydrogen) or air (oxygen) to the fuel cell (12) to flush away moisture inside the fuel cell (12), and finally reducing residual moisture. It is.

また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置において、パージ運転時に温度検出手段（９ｇ、９ｒ）が所定温度（Ｔ１）より高い温度を検出した場合には、ヒートポンプによる燃料電池（１２）の加熱を行わずにパージ運転のみを行っても、燃料電池（１２）内部の温度が高く、つまり電池内部の相対湿度が下がっているため、短時間で燃料電池（１２）内部の水分を除去することができる。   Moreover, in the heat pump device having the heating function of the fuel cell according to claim 1, as in the invention according to claim 2, the temperature detecting means (9g, 9r) is a temperature higher than a predetermined temperature (T1) during the purge operation. Is detected, even if only the purge operation is performed without heating the fuel cell (12) by the heat pump, the temperature inside the fuel cell (12) is high, that is, the relative humidity inside the cell is lowered. The water inside the fuel cell (12) can be removed in a short time.

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置において、パージ運転時に燃料電池（１２）の発電作動を継続させれば、燃料電池（１２）の発電電力でパージ運転時の加熱に使用する電動部品等を駆動することができる。   Moreover, in the heat pump device having the heating function of the fuel cell according to claim 1 or 2 as in the invention according to claim 3, if the power generation operation of the fuel cell (12) is continued during the purge operation, the fuel The electric parts used for heating at the time of the purge operation can be driven by the generated power of the battery (12).

また、請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置において、車室内へ流れる空気の通路を形成する空調用のケース（２６）を備え、室内熱交換器（１９）をケース（２６）内に配置すれば、室内熱交換器（１９）において冷媒と車室内へ流れる空気とを熱交換させることができる。これにより、室内空気からの吸熱専用の吸熱器を配置しなくても、冷媒と車室内へ流れる空気とを熱交換して室内空間を空調する室内熱交換器（１９）に室内の空気から吸熱させることができる。   Moreover, in the heat pump device having the heating function of the fuel cell according to any one of claims 1 to 3, as in the invention according to claim 4, the air-conditioning air passage that forms a passage for air flowing into the vehicle interior is provided. If the case (26) is provided and the indoor heat exchanger (19) is arranged in the case (26), heat can be exchanged between the refrigerant and the air flowing into the vehicle interior in the indoor heat exchanger (19). As a result, the heat absorption from the indoor air to the indoor heat exchanger (19) for air-conditioning the indoor space by exchanging heat between the refrigerant and the air flowing into the passenger compartment is possible without arranging a heat absorber dedicated to the heat absorption from the indoor air. Can be made.

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置において、車室内へ流れる空気の通路を形成する空調用のケース（２６）と、ケース（２６）内に導入される空気を、車室内の空気と車室外の空気とに切替える内外気切替ドア（２８）と、ケース（２６）の空気流れ最下流部位に配置され、車室内へ空気を吹き出す開口部（３０、３１、３２）とを備え、
室内熱交換器（１９）は、内外気切替ドア（２８）の空気流れ下流側部位に配置されており、パージ運転時に内外気切替ドア（２８）は、ケース（２６）内に車室内の空気を導入するようになっていることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the heat pump device having the heating function of the fuel cell according to any one of the first to third aspects, an air conditioning case that forms a passage for air flowing into the vehicle interior ( 26), the inside / outside air switching door (28) for switching the air introduced into the case (26) into the air inside the vehicle compartment and the air outside the vehicle compartment, and the air flow downstream of the case (26). And openings (30, 31, 32) for blowing air into the passenger compartment,
The indoor heat exchanger (19) is disposed at the downstream side of the air flow of the inside / outside air switching door (28), and the inside / outside air switching door (28) is placed inside the case (26) during the purge operation. It is characterized by introducing.

これによると、パージ運転時に内外気切替ドア（２８）がケース（２６）内に車室内の空気を導入するため、具体的にケース（２６）内の室内熱交換器（１９）に車室内空気から吸熱させることができる。そして、パージ時以外でヒートポンプが車室内を空調する時には、内外気切替ドア（２８）により車室内または車室外の空気を任意にケース（２６）内に導入し、この空気と冷媒とを室内熱交換器（１９）で熱交換させることができる。   According to this, since the inside / outside air switching door (28) introduces the air in the passenger compartment into the case (26) during the purge operation, specifically, the air in the passenger compartment is introduced into the indoor heat exchanger (19) in the case (26). Can absorb heat. When the heat pump air-conditions the interior of the vehicle except when purging, air inside or outside the vehicle is arbitrarily introduced into the case (26) by the inside / outside air switching door (28), and this air and refrigerant are transferred to the indoor heat. Heat can be exchanged in the exchanger (19).

また、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置において、ケース（２６）内において、室内熱交換器（１９）の空気流れ下流側部位に配置され、冷却水の熱によりケース内（２６）の空気を加熱する温水ヒータ（１４ｂ）と、ケース（２６）内の空気が加熱される温水ヒータ（１４ｂ）側の通路とケース（２６）内の空気が温水ヒータ（１４ｂ）をバイパスする通路を開閉するドア手段（２７）とを備え、
パージ運転時にドア手段（２７）は温水ヒータ（１４ｂ）側の通路を全閉するようになっていることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the heat pump device having the heating function of the fuel cell according to the fifth aspect, the heat pump device is disposed in the downstream portion of the indoor heat exchanger (19) in the case (26). A hot water heater (14b) for heating the air in the case (26) by the heat of the cooling water, a passage on the hot water heater (14b) side where the air in the case (26) is heated, and the case (26) Door means (27) for opening and closing a passage for air to bypass the hot water heater (14b),
During the purge operation, the door means (27) is characterized in that the passage on the hot water heater (14b) side is fully closed.

ところで、パージ運転時には水冷媒熱交換器（２４）で冷却水循環経路（１５ａ、１５ｂ）の冷却水が加熱され、さらに加熱された冷却水が冷却水循環経路（１５ａ、１５ｂ）中の燃料電池（１２）に熱を伝えている。この時、冷却水が燃料電池（１２）以外で熱を奪われる（放熱する）と燃料電池（１２）を加熱する熱量が少なくなる。   By the way, during the purge operation, the cooling water in the cooling water circulation path (15a, 15b) is heated by the water / refrigerant heat exchanger (24), and the heated cooling water is further supplied to the fuel cell (12 in the cooling water circulation path (15a, 15b)). ) At this time, if the cooling water is deprived of heat other than the fuel cell (12) (dissipates heat), the amount of heat for heating the fuel cell (12) decreases.

しかし、請求項６では、パージ運転時にドア手段（２７）が水ヒータ（１４ｂ）側の通路を全閉しており、ケース（２６）内の全ての空気が温水ヒータ（１４ｂ）をバイパスするようになっている。つまり、温水ヒータ（１４ｂ）で熱交換する空気が無い、言い換えると冷却水が放熱しないようにしているため、燃料電池（１２）を加熱する熱量の減少を防止することができ、燃料電池の加熱能力の低下を防止できる。   However, in claim 6, the door means (27) fully closes the water heater (14b) side passage during the purge operation, so that all the air in the case (26) bypasses the hot water heater (14b). It has become. That is, since there is no air to exchange heat with the hot water heater (14b), in other words, the cooling water is prevented from radiating heat, it is possible to prevent a decrease in the amount of heat for heating the fuel cell (12), and to heat the fuel cell. Capability can be prevented from decreasing.

また、請求項７に記載の発明では、請求項５または６に記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置において、開口部は、空調空気を車窓に向けて吹き出すデフロスタ開口部（３０）、乗員の上半身に向けて吹き出すフェイス開口部（３１）および乗員の足元に向けて吹き出すフット開口部（３２）であり、
デフロスタ開口部（３０）、フェイス開口部（３１）およびフット開口部（３２）を開閉する吹出モード切替機構（３３、３４、３５）を備え、
パージ運転時に吹出しモード切替機構（３３、３４、３５）は、デフロスタ開口部（３０）またはフェイス開口部（３１）を開口状態とするようになっていることを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, in the heat pump device having the fuel cell heating function according to the fifth or sixth aspect, the opening includes a defroster opening (30) for blowing out conditioned air toward the vehicle window, and an occupant A face opening (31) that blows out toward the upper body of the body and a foot opening (32) that blows out toward the feet of the passenger,
A blow mode switching mechanism (33, 34, 35) for opening and closing the defroster opening (30), the face opening (31) and the foot opening (32);
The blow mode switching mechanism (33, 34, 35) is characterized in that the defroster opening (30) or the face opening (31) is in the open state during the purge operation.

ところで、一般的には内外気切替ドア（２８）が車室内の空気をケース（２６）まで導く時の車室内空気の吸込み口は、乗員の足元に配置されることが多い。この時、燃料電池（１２）のパージをして乗員の足元のフット開口部（３２）から室内熱交換器（１９）で吸熱された空気を吹き出すと、吹き出した空気がすぐに吸込み口からケース（２６）に送られるため、車室内の空気の熱がケース（２６）内の室内熱交換器（１９）に吸熱されにくくなる。   By the way, in general, the air inlet for the passenger compartment air when the inside / outside air switching door (28) guides the passenger compartment air to the case (26) is often arranged at the foot of the passenger. At this time, when the fuel cell (12) is purged and the air absorbed by the indoor heat exchanger (19) is blown out from the foot opening (32) at the foot of the occupant, the blown air is immediately discharged from the suction port to the case. Since it is sent to (26), the heat of the air in the passenger compartment is less likely to be absorbed by the indoor heat exchanger (19) in the case (26).

しかし、請求項７では、パージ運転時には吹出しモード切替機構（３３、３４、３５）がデフロスタ開口部（３０）またはフェイス開口部（３１）から室内熱交換器（１９）で吸熱された空気を吹き出す。このため、車室内の空気をデフロスタ開口部（３０）またはフェイス開口部（３１）と車室内空気の吸込み口との間で大きく循環させることができ、より多くの車室内の空気の熱を室内熱交換器（１９）に吸熱させることができる。   However, in the seventh aspect, during the purge operation, the blowing mode switching mechanism (33, 34, 35) blows out the air absorbed by the indoor heat exchanger (19) from the defroster opening (30) or the face opening (31). . For this reason, the air in the vehicle interior can be circulated greatly between the defroster opening (30) or the face opening (31) and the air intake of the vehicle interior, and more heat of the air in the vehicle interior can be The heat exchanger (19) can absorb heat.

また、請求項８に記載の発明のように、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置において、ヒートポンプの冷媒として二酸化炭素を使用してもよい。   Moreover, in the heat pump apparatus having the heating function of the fuel cell according to any one of claims 1 to 7, as in the invention according to claim 8, carbon dioxide may be used as a refrigerant of the heat pump.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置を電気自動車用燃料電池に適用したものであり、図１は本実施形態の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置の模式図である。 (First embodiment)
In this embodiment, a heat pump device having a heating function of a fuel cell according to the present invention is applied to a fuel cell for an electric vehicle. FIG. 1 is a schematic diagram of a heat pump device having a heating function of a fuel cell according to this embodiment. It is.

本実施形態では、電気自動車を走行用電動モータ（図示せず）の駆動により走行させており、この電動モータ駆動のための電力は、酸素と水素とを化学反応させることにより発電する燃料電池（ＦＣスタック）１２から供給されている。本実施形態では、比較的低温（例えば６０〜８０℃）で効率良く発電動作する高分子膜電解質タイプの燃料電池１２を採用している。   In this embodiment, an electric vehicle is driven by driving a driving electric motor (not shown), and the electric power for driving the electric motor is a fuel cell that generates electricity by chemically reacting oxygen and hydrogen ( (FC stack) 12. In the present embodiment, the polymer membrane electrolyte type fuel cell 12 that efficiently generates power at a relatively low temperature (for example, 60 to 80 ° C.) is employed.

酸素は、空気中の酸素が使用されており、酸素供給流路１０のエアポンプ１０ａにより燃料電池１２に供給される。水素は図示しない水素タンクに高圧状態で蓄えられており、水素供給流路１１の水素バルブ１１ａを開閉することにより燃料電池１２に供給される。なお、燃料である水素の消費を抑えるために発電反応で使用されなかった水素を再び燃料電池１２に供給する循環経路および水素ポンプを備えてもよい。   As oxygen, oxygen in the air is used, and is supplied to the fuel cell 12 by the air pump 10 a of the oxygen supply flow path 10. Hydrogen is stored in a high-pressure state in a hydrogen tank (not shown), and is supplied to the fuel cell 12 by opening and closing the hydrogen valve 11a of the hydrogen supply passage 11. In addition, in order to suppress consumption of hydrogen as a fuel, a circulation path and a hydrogen pump for supplying again hydrogen that has not been used in the power generation reaction to the fuel cell 12 may be provided.

ところで、燃料電池１２の発電時には電気エネルギと共に熱が発生する。効率よく発電させるためには、燃料電池１２を冷却して適切な温度（本実施形態では約８０℃）に維持する必要がある。そのため、本実施形態には燃料電池１２と、冷却水の熱を放熱する放熱器１４ａ、１４ｂとの間で冷却水を循環させる２つの冷却水循環経路１５ａ、１５ｂが備えられている。   By the way, when the fuel cell 12 generates power, heat is generated together with electric energy. In order to generate power efficiently, the fuel cell 12 needs to be cooled and maintained at an appropriate temperature (about 80 ° C. in the present embodiment). Therefore, the present embodiment is provided with two cooling water circulation paths 15a and 15b for circulating the cooling water between the fuel cell 12 and the radiators 14a and 14b that radiate the heat of the cooling water.

より詳しく述べると、冷却水は第１冷却水循環経路１５ａでは、燃料電池１２と高温になった冷却水から外気に熱を放熱する放熱器であるラジエータ１４ａとの間を循環する。一方、冷却水は第２冷却水循環経路１５ｂでは、燃料電池１２と高温になった冷却水が車室内への空気を加熱する温水ヒータ１４ｂとの間を循環している。ラジエータ１４ａおよび温水ヒータ１４ｂは、高温になった冷却水と空気とを熱交換する熱交換器であり、周知の車両用エンジン冷却水を冷却するラジエータとほぼ同様の構造を持っている。   More specifically, the cooling water circulates in the first cooling water circulation path 15a between the fuel cell 12 and the radiator 14a, which is a radiator that radiates heat from the high-temperature cooling water to the outside air. On the other hand, in the second cooling water circulation path 15b, the cooling water circulates between the fuel cell 12 and the hot water heater 14b that heats the air into the passenger compartment. The radiator 14a and the hot water heater 14b are heat exchangers for exchanging heat between the cooling water and the air that have become high in temperature, and have substantially the same structure as a well-known radiator for cooling the vehicle engine cooling water.

なお、本実施形態では車両が低速走行している時など、ラジエータ１４ａへの風量が足りない場合にラジエータ１４ａに送風する室外送風機１３を備えている。また、ラジエータ１４ａと後述する室外熱交換器１８は略平行となるように配置されており、室外熱交換器１８もラジエータ１４ａとともに室外送風機１３から送風を受けるようになっている。   In addition, in this embodiment, when the vehicle is traveling at a low speed, the outdoor blower 13 that blows air to the radiator 14a when the air volume to the radiator 14a is insufficient is provided. Further, the radiator 14a and an outdoor heat exchanger 18 to be described later are arranged so as to be substantially parallel to each other, and the outdoor heat exchanger 18 also receives air from the outdoor blower 13 together with the radiator 14a.

さらに、第２循環経路１５ｂのうち、燃料電池１２と温水ヒータ１４ｂとの間の部位には、水冷媒熱交換器２４が配置されている。この水冷媒熱交換器２４については後述する。また、冷却水循環経路１５ａ、１５ｂのうち燃料電池１２への冷却水入口（流入）側部位には、冷却水を循環させる循環手段である電動式水ポンプ１６が配置されている。   Further, a water refrigerant heat exchanger 24 is disposed in a portion of the second circulation path 15b between the fuel cell 12 and the hot water heater 14b. The water refrigerant heat exchanger 24 will be described later. In addition, an electric water pump 16 that is a circulating means for circulating the cooling water is disposed in a portion of the cooling water circulation paths 15a and 15b on the cooling water inlet (inflow) side to the fuel cell 12.

次に本実施形態の車両用空調装置を図１に基づいて説明すると、本実施形態ではヒートポンプを使用して空調を行っており、このヒートポンプには冷媒が循環する冷媒循環経路３７が備えられている。そして、この冷媒循環経路３７には、電動圧縮機１７、水冷媒熱交換器２４、切替弁２１、減圧器２２、２３、２つの熱交換器１８、１９、内部熱交換器２０およびアキュムレータ２５が配置されている。   Next, the vehicle air conditioner of this embodiment will be described with reference to FIG. 1. In this embodiment, air conditioning is performed using a heat pump, and this heat pump is provided with a refrigerant circulation path 37 through which a refrigerant circulates. Yes. The refrigerant circulation path 37 includes an electric compressor 17, a water refrigerant heat exchanger 24, a switching valve 21, decompressors 22 and 23, two heat exchangers 18 and 19, an internal heat exchanger 20, and an accumulator 25. Has been placed.

電動圧縮機１７は冷媒循環経路３７の冷媒を吸入圧縮するポンプ手段であり、本実施形態では電動圧縮機１７にインバータ制御方式の電動圧縮機を採用している。なお、本実施形態では二酸化炭素を冷媒として使用している。   The electric compressor 17 is a pump unit that sucks and compresses the refrigerant in the refrigerant circulation path 37. In this embodiment, an inverter-controlled electric compressor is adopted as the electric compressor 17. In this embodiment, carbon dioxide is used as the refrigerant.

室外熱交換器１８は、冷媒循環経路３７の冷媒と室外空気とを熱交換する熱交換器であり、室内熱交換器１９は室内に吹き出す空気と冷媒循環経路３７の冷媒とを熱交換する熱交換器である。内部熱交換器２０は電動圧縮機１７に吸引される低圧冷媒と第１減圧器２２で減圧される前の高圧冷媒とを熱交換する熱交換器である。   The outdoor heat exchanger 18 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant in the refrigerant circulation path 37 and the outdoor air, and the indoor heat exchanger 19 is heat that exchanges heat between the air blown into the room and the refrigerant in the refrigerant circulation path 37. It is an exchanger. The internal heat exchanger 20 is a heat exchanger that exchanges heat between the low-pressure refrigerant sucked into the electric compressor 17 and the high-pressure refrigerant before being decompressed by the first decompressor 22.

切替弁２１は電動圧縮機１７から吐出される高圧冷媒を室外熱交換器１８側に循環させる場合（後述の冷房運転モード）と室内熱交換器１９側に循環させる場合（後述の暖房運転モード）とを切り替えるバルブである。第１減圧器２２および第２減圧器２３は、電気式のアクチュエータにより圧力損失が殆ど発生しない全開状態から冷媒を減圧膨脹させる所定開度まで連続的に絞り開度を変化させることができるようになっている。   The switching valve 21 circulates high-pressure refrigerant discharged from the electric compressor 17 to the outdoor heat exchanger 18 side (cooling operation mode described later) and circulates to the indoor heat exchanger 19 side (heating operation mode described later). It is a valve that switches between. The first pressure reducer 22 and the second pressure reducer 23 can continuously change the throttle opening from a fully open state in which almost no pressure loss is generated by an electric actuator to a predetermined opening for decompressing and expanding the refrigerant. It has become.

水冷媒熱交換器２４は、電動圧縮機１７から吐出される高温高圧の冷媒と燃料電池１２から流出した冷却水のうち、温水ヒータ１４ｂに供給される冷却水とを熱交換する熱交換器である。なお、図１では、水冷媒熱交換器２４において冷媒と冷却水とは並行流となっているが、実際の水冷媒熱交換器２４では、両者を対向流として熱交換効率を高めている。   The water-refrigerant heat exchanger 24 is a heat exchanger that exchanges heat between the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the electric compressor 17 and the cooling water supplied from the fuel cell 12 to the hot water heater 14b. is there. In FIG. 1, the refrigerant and the cooling water are in parallel flow in the water refrigerant heat exchanger 24, but in the actual water refrigerant heat exchanger 24, heat exchange efficiency is enhanced by using both as a counterflow.

また、アキュムレータ２５は、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、気相冷媒を電動圧縮機１７の吸入側に供給するものである。   The accumulator 25 separates the refrigerant into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant, stores the surplus refrigerant as a liquid phase refrigerant, and supplies the gas phase refrigerant to the suction side of the electric compressor 17.

ところで、空調ケーシング２６は室内に吹き出す空気の通路を形成しており、空調ケーシング２６内には室内熱交換器１９が収納されている。この空調ケーシング２６内のうち室内熱交換器１９よりも空気流れ下流側部位には、冷却水を熱源として室内に吹き出す空気を加熱する温水ヒータ１４ｂが配置されている。   By the way, the air conditioning casing 26 forms a passage for air blown into the room, and the indoor heat exchanger 19 is accommodated in the air conditioning casing 26. In the air conditioning casing 26, a hot water heater 14b that heats the air blown into the room by using cooling water as a heat source is disposed at a downstream side of the indoor heat exchanger 19 in the air flow.

また、エアミックスドア２７は、室内熱交換器１９を通過した空気のうち温水ヒータ１４ｂを通過して加熱される温風と温水ヒータ１４ｂを迂回して流れる冷風との風量割合を調節することにより室内に吹き出す空気の温度を調節するものである。   Moreover, the air mix door 27 adjusts the air volume ratio between the warm air heated through the hot water heater 14b and the cold air flowing around the hot water heater 14b in the air that has passed through the indoor heat exchanger 19. It adjusts the temperature of the air blown into the room.

また、空調ケーシング２６の空気流れ最上流側の部位には、空調ケーシング２６内に導入する空気を室内空気と室外空気とで切替える内外気切換ドア２８および室内に空気を送風する室内送風機２９が配置されている。一方、空調ケーシング２６の空気流れ最下流側の部位には、車室内へ空調空気を吹出す開口部であるデフロスタ開口部３０、フェイス開口部３１およびフット開口部３２が形成されている。   Further, at the most upstream side of the air conditioning casing 26, an indoor / outdoor air switching door 28 for switching the air introduced into the air conditioning casing 26 between indoor air and outdoor air and an indoor fan 29 for blowing air into the room are arranged. Has been. On the other hand, a defroster opening 30, a face opening 31, and a foot opening 32, which are openings for blowing conditioned air into the passenger compartment, are formed in a part of the air conditioning casing 26 on the most downstream side of the air flow.

ここで、デフロスタ開口部３０は空調空気を車両前面ガラス内面に向けて吹き出すためのものである。また、フェイス開口部３１は空調空気を乗員の上半身に向けて吹き出すためのものである。さらに、フット開口部３２は空調空気を乗員の足元に向けて吹き出すためのものである。さらにまた、各開口部３０、３１、３２には、空調空気が吹き出す開口部３０、３１、３２を選択開閉するための吹出モード切換機構であるデフロスタドア３３、フェイス３４およびフットドア３５が配置されている。なお、これらのドア３３、３４、３５は図示しないアクチュエータおよびリンク機構により開閉動作する。   Here, the defroster opening 30 is for blowing the conditioned air toward the inner surface of the vehicle front glass. The face opening 31 is for blowing out the conditioned air toward the upper body of the occupant. Further, the foot opening 32 is for blowing out the conditioned air toward the feet of the passengers. Furthermore, a defroster door 33, a face 34, and a foot door 35, which are blowing mode switching mechanisms for selectively opening and closing the openings 30, 31, 32 from which the conditioned air blows, are arranged in the openings 30, 31, 32, respectively. Yes. The doors 33, 34, and 35 are opened and closed by an actuator and a link mechanism (not shown).

次に本実施形態の電子部品を図１と図２を使用して説明すると、本実施形態には電動圧縮機１７から吐出する冷媒の温度を検出する吐出冷媒温度センサ９ａ、電動圧縮機１７から吐出する冷媒の圧力検出する吐出冷媒圧力センサ９ｂ、水冷媒熱交換器２４から流出する冷媒の温度を検出する中間熱交換器冷媒温度センサ９ｃ、室外熱交換器１８から流出する冷媒の温度を検出する室外熱交換器冷媒温度センサ９ｄ、室内熱交換器１９から流出した冷媒の圧力を検出する室内熱交換器冷媒圧力センサ９ｅ、室内熱交換器１９から流出した冷媒の温度を検出する室内熱交換器冷媒温度センサ９ｆ、水冷媒熱交換器２４に流入する冷却水の温度を検出する水温センサ９ｇ、車室外空気温度を検出する外気温センサ９ｈ、車室外空気の相対湿度を検出する外気湿度センサ９ｊ、室内空気温度を検出する内気温センサ９ｋ、室内に注がれる日射を検出する日射センサ９ｍ、車室内空気の相対湿度を検出する内気湿度センサ９ｎ、室内熱交換器１９通過直後の空気温度を検出する室内熱交換器空気温度センサ９ｐおよび燃料電池１２の温度を検出する燃料電池温度センサ９ｒが配置されている。   Next, the electronic component of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In this embodiment, the discharge refrigerant temperature sensor 9 a that detects the temperature of the refrigerant discharged from the electric compressor 17, and the electric compressor 17 Discharge refrigerant pressure sensor 9b for detecting the pressure of the refrigerant to be discharged, intermediate heat exchanger refrigerant temperature sensor 9c for detecting the temperature of the refrigerant flowing out from the water refrigerant heat exchanger 24, and detecting the temperature of the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 18 The outdoor heat exchanger refrigerant temperature sensor 9d, the indoor heat exchanger refrigerant pressure sensor 9e for detecting the pressure of the refrigerant flowing out from the indoor heat exchanger 19, and the indoor heat exchange for detecting the temperature of the refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 19. Refrigerant temperature sensor 9f, water temperature sensor 9g for detecting the temperature of the cooling water flowing into the water / refrigerant heat exchanger 24, outside air temperature sensor 9h for detecting the outside air temperature of the passenger compartment, and detecting the relative humidity of the outside air of the passenger compartment Outdoor air humidity sensor 9j, indoor air temperature sensor 9k for detecting indoor air temperature, solar radiation sensor 9m for detecting solar radiation poured into the room, indoor air humidity sensor 9n for detecting the relative humidity of vehicle interior air, passing through the indoor heat exchanger 19 An indoor heat exchanger air temperature sensor 9p for detecting the air temperature immediately after that and a fuel cell temperature sensor 9r for detecting the temperature of the fuel cell 12 are arranged.

そして、これらの電子部品９ａ〜９ｒの検出値は電子制御装置（ＥＣＵ）３６に入力される。この入力値に基づいて電子制御装置３６は、室外送風機１３、電動式水ポンプ１６の送水量、電動圧縮機１７の回転数、切替弁２１の流路、両減圧器２２、２３の絞り開度、エアミックスドア２７のドア開度、内外気切換ドア２８、室内送風機２９の送風量および吹出モード切換機構３３、３４、３５を制御する。   The detected values of these electronic components 9 a to 9 r are input to an electronic control unit (ECU) 36. On the basis of this input value, the electronic control unit 36 controls the outdoor blower 13, the amount of water supplied by the electric water pump 16, the number of revolutions of the electric compressor 17, the flow path of the switching valve 21, and the throttle openings of both decompressors 22 and 23. The door opening degree of the air mix door 27, the inside / outside air switching door 28, the air volume of the indoor blower 29, and the blowing mode switching mechanisms 33, 34, and 35 are controlled.

なお、本実施形態のエアポンプ１０ａ、水素バルブ１１ａ、室外送風機１３、電動式水ポンプ１６、電動圧縮機１７、切替弁２１、両減圧器２２、２３、エアミックスドア２７、内外気切換ドア２８、室内送風機２９および吹出モード切換機構３３、３４、３５は、燃料電池１２の発電した電力により駆動されている。また、簡単のためにＥＣＵ３６を１つとして説明したが、燃料電池１２の制御を燃料電池ＥＣＵが行い、ヒートポンプの制御をエアコンＥＣＵが行ってもよい。   In addition, the air pump 10a, the hydrogen valve 11a, the outdoor blower 13, the electric water pump 16, the electric compressor 17, the switching valve 21, the pressure reducers 22, 23, the air mix door 27, the inside / outside air switching door 28 of the present embodiment, The indoor blower 29 and the blowing mode switching mechanisms 33, 34, and 35 are driven by electric power generated by the fuel cell 12. In addition, for the sake of simplicity, the description has been given with one ECU 36, but the fuel cell ECU may control the fuel cell 12, and the air conditioner ECU may control the heat pump.

次に、上記構成において第１実施形態の作動を説明する。本実施形態では、燃料電池が凍結することによる問題を解消するため、パージにより燃料電池１２内部の水分を少なくしている。この作動を図１、図３および図４を用いて説明すると、まずＥＣＵ３６はメインスイッチ９ｓｗがＯＦＦの信号を受けると制御をスタートさせる（Ｓ１００）。次にＥＣＵは燃料電池温度センサ９ｒが所定温度Ｔ１温度以上を検知しているか否かを判断する（Ｓ１１０）。ここで、所定温度Ｔ１は前述の燃料電池１２の発電に適切な温度（本実施形態では約８０℃）以下でパージ時の水分の除去に時間が掛かる温度（本実施形態では約２０℃）である。   Next, the operation of the first embodiment in the above configuration will be described. In the present embodiment, in order to solve the problem caused by freezing of the fuel cell, the moisture in the fuel cell 12 is reduced by purging. This operation will be described with reference to FIGS. 1, 3 and 4. First, the ECU 36 starts control when the main switch 9sw receives an OFF signal (S100). Next, the ECU determines whether or not the fuel cell temperature sensor 9r detects a temperature equal to or higher than a predetermined temperature T1 (S110). Here, the predetermined temperature T1 is a temperature (about 20 ° C. in this embodiment) that is less than the temperature suitable for power generation of the fuel cell 12 (about 80 ° C. in the present embodiment) and takes time to remove moisture during purging. is there.

燃料電池温度センサ９ｒの検知温度Ｔ１が所定温度以上の場合には、ＥＣＵ３６はＳ１２０の処理を行う。燃料電池温度センサ９ｒの検知温度Ｔ１が所定温度以下の場合は後述する。Ｓ１２０では、燃料電池１２の空気供給（吸気）流路１０のエアポンプ１０ａにより、発電に必要な量以上の空気を流して燃料電池１２内の水滴を押し流し、燃料電池１２内の水分を少なくする、いわゆるパージを行っている。本実施形態では、パージはほぼ空気のみで行うが燃料電池１２内の形状によっては空気のみでは水分を除去できない場合もあり得る。この時、一時的に水素供給流路１１の水素バルブ１１ａを開放して水素極側の水分を押し流してもよい。   When the detected temperature T1 of the fuel cell temperature sensor 9r is equal to or higher than the predetermined temperature, the ECU 36 performs the process of S120. A case where the detected temperature T1 of the fuel cell temperature sensor 9r is equal to or lower than a predetermined temperature will be described later. In S120, the air pump 10a of the air supply (intake) flow path 10 of the fuel cell 12 causes air to flow more than the amount necessary for power generation to push away water droplets in the fuel cell 12 to reduce moisture in the fuel cell 12. A so-called purge is performed. In the present embodiment, the purge is performed only with air, but depending on the shape in the fuel cell 12, moisture may not be removed with air alone. At this time, the hydrogen valve 11a of the hydrogen supply channel 11 may be temporarily opened to push away moisture on the hydrogen electrode side.

また、本実施形態ではパージ開始後、一定時間経過すればパージが完了したとみなしてパージを終了している。しかし、パージ時間を一定とせずに例えば燃料電池１２が低温時には長く、高温時には短く等、燃料電池１２の温度により時間を変化させてもよい。また、燃料電池１２に湿度センサ（図示せず）を配置してパージ終了を判定してもよい。パージが完了するとＳ１４０へと進み、燃料電池（ＦＣ）を停止する。   Further, in the present embodiment, the purge is terminated by assuming that the purge is completed after a certain time has elapsed after the purge is started. However, the time may be changed depending on the temperature of the fuel cell 12 without making the purge time constant, for example, the fuel cell 12 is long when the temperature is low and short when the temperature is high. Further, a humidity sensor (not shown) may be disposed in the fuel cell 12 to determine the end of purge. When the purge is completed, the process proceeds to S140, and the fuel cell (FC) is stopped.

ところで、燃料電池温度センサ９ｒの検知温度Ｔ１が所定温度以下の場合はＥＣＵ３６はＳ１３０の処理を行う。Ｓ１３０では、上述のパージ動作に加えて燃料電池１２の加熱動作を行う。この時の作動を図１および図５を用いて説明すると、まず電動圧縮機１７を起動させて、高温高圧となった冷媒を水冷媒熱交換器２４に流入させる。水冷媒熱交換器２４では、第２循環経路の冷却水が冷媒により加熱されて高温となる。いいかえると、冷媒の熱が冷却水に奪われている。   By the way, when the detected temperature T1 of the fuel cell temperature sensor 9r is equal to or lower than the predetermined temperature, the ECU 36 performs the process of S130. In S130, the fuel cell 12 is heated in addition to the purge operation described above. The operation at this time will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 5. First, the electric compressor 17 is started, and the refrigerant having a high temperature and high pressure flows into the water refrigerant heat exchanger 24. In the water-refrigerant heat exchanger 24, the cooling water in the second circulation path is heated by the refrigerant and becomes high temperature. In other words, the heat of the refrigerant is taken away by the cooling water.

この冷却水は電動水ポンプ１６により第２循環経路１５ｂを循環し、燃料電池１２内を循環中に燃料電池１２に熱を伝えることにより、燃料電池１２を加熱している。この時、切替弁２１および減圧器２２、２３は後述の暖房運転モード時と同様の作動をしている。水冷媒熱交換器２４から流出した冷媒は、所定の絞り開度となった第２減圧器２３で減圧されて低温となる。その後、冷媒は室内熱交換器１９に流入する。   This cooling water circulates through the second circulation path 15 b by the electric water pump 16 and heats the fuel cell 12 by transferring heat to the fuel cell 12 while circulating in the fuel cell 12. At this time, the switching valve 21 and the pressure reducers 22 and 23 operate in the same manner as in the heating operation mode described later. The refrigerant that has flowed out of the water-refrigerant heat exchanger 24 is depressurized by the second decompressor 23 having a predetermined throttle opening, and becomes low temperature. Thereafter, the refrigerant flows into the indoor heat exchanger 19.

この時、室内送風機２９は室内熱交換器１９に送風する状態となっている。送風される空気は、内外気切替ドア２８が内気（外気吸入口を閉じた状態、図１参照）導入状態となっているため、車室内の空気である。この車室内の空気は、本実施形態のように燃料電池１２が凍結するような低温時（図４中ＴＬ）には、使用者が室内を暖房するため外気よりも温度が高くなっている（図４中のＴＡ）。   At this time, the indoor blower 29 is in a state of blowing air to the indoor heat exchanger 19. The air to be blown is air in the vehicle interior because the inside / outside air switching door 28 is in the inside air (a state in which the outside air inlet is closed, see FIG. 1). The air in the passenger compartment is at a higher temperature than the outside air at a low temperature (TL in FIG. 4) at which the fuel cell 12 is frozen as in this embodiment, because the user heats the room (in FIG. 4). TA in FIG.

この室内空気と室内熱交換器１９に流入した低温冷媒が、室内熱交換器１９において熱交換を行う。いいかえると、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発している。その後、冷媒は全開状態の第１減圧器２２を通過して、室外熱交換器１８に流入する。この時、車両は当然に停止状態、かつ室外熱交換器１８に送風する室外送風機１３が停止状態となっているので、室外熱交換器１８への空気流れが無く、室外熱交換器１８ではほとんど熱交換が行われない。室外熱交換器１８を通過した冷媒は、アキュムレータ２５を経て圧縮機１７に再び流入する。   This indoor air and the low-temperature refrigerant flowing into the indoor heat exchanger 19 exchange heat in the indoor heat exchanger 19. In other words, the refrigerant absorbs heat from the room air and evaporates. Thereafter, the refrigerant passes through the first decompressor 22 in the fully opened state and flows into the outdoor heat exchanger 18. At this time, the vehicle is naturally in a stopped state and the outdoor blower 13 that blows air to the outdoor heat exchanger 18 is in a stopped state. Therefore, there is no air flow to the outdoor heat exchanger 18, and the outdoor heat exchanger 18 has almost no air flow. There is no heat exchange. The refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 18 flows again into the compressor 17 via the accumulator 25.

なお、温水ヒータ１４ｂのエアミックスドア２７は温水ヒータ１４ｂで熱交換する室内空気が無い全閉状態になっており、デフロスタ開口部３０またはフェイス開口部３１が開口（デフロスタドア３３またはフェイスドア３４の開度１００％）状態になっている。   The air mix door 27 of the hot water heater 14b is in a fully closed state where there is no room air to exchange heat with the hot water heater 14b, and the defroster opening 30 or the face opening 31 is opened (the defroster door 33 or the face door 34). Opening degree 100%).

本実施形態では、上述のように燃料電池１２の過熱を防止する冷却水とヒートポンプを使用した車両用空調装置を利用してパージ時に燃料電池１２の加熱を行ったが、この車両用空調装置は、燃料電池１２の暖機のために備えられているのではなく、本来、電気自動車の車室内の空調を行うものである。そこで、メインスイッチ９ｓｗがＯＮしている時の車両用空調装置の作動を説明する。   In the present embodiment, as described above, the fuel cell 12 is heated at the time of purging using the vehicle air conditioner using the cooling water and the heat pump that prevents the fuel cell 12 from being overheated. It is not provided for warming up the fuel cell 12, but is originally intended to air-condition the interior of the electric vehicle. Therefore, the operation of the vehicle air conditioner when the main switch 9sw is ON will be described.

１．冷房運転モード
この運転モードは、外気温センサ９ｈ、内気温センサ９ｋおよび日射センサ９ｍの検出値ならびに乗員が設定入力した希望室内温度（設定温度）等に基づいて算出された目標吹出温度ＴＡＯが所定温度以下のときに実行される。ＥＣＵ３６は切替弁２１を切替駆動し、その後電動圧縮機１７を駆動して冷媒を電動圧縮機１７→水冷媒熱交換器２４→第２減圧器２３→切替弁２１→室外熱交換器１８→内部熱交換器２０→第１減圧器２２→室内熱交換器１９→切替弁２１→アキュムレータ２５→内部熱交換器２０→電動圧縮機１７の順で循環させている。 1. Cooling operation mode In this operation mode, the target air temperature TAO calculated based on the detected values of the outside air temperature sensor 9h, the inside air temperature sensor 9k and the solar radiation sensor 9m, the desired indoor temperature (set temperature) set and input by the occupant, etc. is predetermined. It is executed when the temperature is below. The ECU 36 switches the switching valve 21 and then drives the electric compressor 17 to drive the refrigerant to the electric compressor 17 → water refrigerant heat exchanger 24 → second decompressor 23 → switching valve 21 → outdoor heat exchanger 18 → internal. The heat exchanger 20, the first pressure reducer 22, the indoor heat exchanger 19, the switching valve 21, the accumulator 25, the internal heat exchanger 20, and the electric compressor 17 are circulated in this order.

このとき、エアミックスドア２７は温水ヒータ１４ｂのコア面を閉じて温水ヒータ１４ｂに流れ込む風量を０としている。また、第２減圧器２３は冷媒が減圧されないように第２減圧器２３の絞り開度を全開とする。これと同時に、第１減圧器２２は吐出冷媒圧力センサ９ｂでの検出圧力が室外熱交換器冷媒温度センサ９ｄによって決定される目標高圧圧力Ｐｏとなるように第１減圧器２２の絞り開度を制御する。これにより、冷媒は室内熱交換器１９では室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発し、その熱を水冷媒熱交換器２４および室外熱交換器１８にて放熱する。   At this time, the air mix door 27 closes the core surface of the hot water heater 14b and sets the air volume flowing into the hot water heater 14b to zero. The second decompressor 23 fully opens the throttle opening of the second decompressor 23 so that the refrigerant is not decompressed. At the same time, the first pressure reducer 22 reduces the throttle opening of the first pressure reducer 22 so that the pressure detected by the discharged refrigerant pressure sensor 9b becomes the target high pressure Po determined by the outdoor heat exchanger refrigerant temperature sensor 9d. Control. Thus, the refrigerant absorbs heat from the air blown into the room and evaporates in the indoor heat exchanger 19, and the heat is radiated by the water-refrigerant heat exchanger 24 and the outdoor heat exchanger 18.

なお、エアミックスドア２７により温水ヒータ１４ｂのコア面が閉じられているので、冷媒が室内熱交換器１９で吸熱した熱のうち水冷媒熱交換器２４で放熱した熱は、室内に吹き出す空気中に放出されることなく、ラジエータ１４ａに放熱される。   In addition, since the core surface of the hot water heater 14b is closed by the air mix door 27, the heat radiated by the water refrigerant heat exchanger 24 among the heat absorbed by the refrigerant in the indoor heat exchanger 19 is in the air blown out into the room Without being discharged to the radiator 14a.

ちなみに、目標高圧圧力Ｐｏとは蒸気圧縮式冷凍機の成績係数が略最大となる圧力であり、この目標高圧圧力Ｐｏは高圧側での放熱能力によって変化するため、冷房運転時では、室外熱交換器冷媒温度センサ９ｄの検出温度に基づいて決定する。また、室内熱交換器空気温度センサ９ｐの検出温度が目標吹出温度ＴＡＯとなるように電動圧縮機１７の回転数が制御される。   Incidentally, the target high pressure Po is a pressure at which the coefficient of performance of the vapor compression refrigerator is substantially maximized, and this target high pressure Po changes depending on the heat radiation capacity on the high pressure side. Therefore, during the cooling operation, outdoor heat exchange is performed. It is determined based on the temperature detected by the refrigerant temperature sensor 9d. Moreover, the rotation speed of the electric compressor 17 is controlled so that the detected temperature of the indoor heat exchanger air temperature sensor 9p becomes the target blowing temperature TAO.

２．暖房運転モード
この運転モードは、冷房運転とは逆に目標吹出温度ＴＡＯが所定温度以上のときに実行される。ＥＣＵ３６は切替弁２１を切替駆動し、その後電動圧縮機１７を駆動して冷媒を、電動圧縮機１７→水冷媒熱交換器２４→第２減圧器２３→切替弁２１→室内熱交換器１９→第１減圧器２２→内部熱交換器２０→室外熱交換器１８→切替弁２１→アキュムレータ２５→電動圧縮機１７の順に循環させる。 2. Heating operation mode This operation mode is executed when the target blowing temperature TAO is equal to or higher than a predetermined temperature, contrary to the cooling operation. The ECU 36 switches and drives the switching valve 21, and then drives the electric compressor 17 to supply refrigerant to the electric compressor 17 → the water / refrigerant heat exchanger 24 → the second decompressor 23 → the switching valve 21 → the indoor heat exchanger 19 → The first decompressor 22 → the internal heat exchanger 20 → the outdoor heat exchanger 18 → the switching valve 21 → the accumulator 25 → the electric compressor 17 is circulated in this order.

このとき、エアミックスドア２７は室内への空気を温水ヒータ１４ｂへ導く開状態となっている。また、第２減圧器２３は冷媒が減圧されないように第２減圧器２３の絞り開度を全開とする。同時に、第１減圧器２２は室内熱交換器冷媒圧力センサ９ｅでの検出圧力が室内熱交換器冷媒温度センサ９ｆによって決定される目標高圧圧力Ｐｏとなるように第１減圧器２２の絞り開度を制御する。これにより、冷媒は室外熱交換器１８にて室外空気から吸熱して蒸発し、その熱を水冷媒熱交換器２４および室内熱交換器１９にて放熱する。このため、室内に吹き出す空気は室内熱交換器１９および温水ヒータ１４ｂにて加熱されて室内に吹き出される。   At this time, the air mix door 27 is in an open state that guides indoor air to the hot water heater 14b. The second decompressor 23 fully opens the throttle opening of the second decompressor 23 so that the refrigerant is not decompressed. At the same time, the first pressure reducer 22 has a throttle opening degree of the first pressure reducer 22 such that the pressure detected by the indoor heat exchanger refrigerant pressure sensor 9e becomes the target high pressure Po determined by the indoor heat exchanger refrigerant temperature sensor 9f. To control. Thereby, the refrigerant absorbs heat from the outdoor air by the outdoor heat exchanger 18 and evaporates, and the heat is radiated by the water refrigerant heat exchanger 24 and the indoor heat exchanger 19. For this reason, the air blown into the room is heated by the indoor heat exchanger 19 and the hot water heater 14b and blown into the room.

また、温水ヒータ１４ｂに供給される冷却水（温水）は、燃料電池１２および水冷媒熱交換器２４にて加熱されており、温水ヒータ１４ｂに供給される冷却水の温度は水冷媒熱交換器２４の加熱能力で決定されることから、本実施形態では温水ヒータ１４ｂに供給される冷却水の温度が目標吹出温度ＴＡＯに温水ヒータ１４ｂでの熱交換効率γを乗じた目標水温ＴＷＯ（＝ＴＡＯ×γ）となるように電動圧縮機１７の回転数を制御している。   Moreover, the cooling water (hot water) supplied to the hot water heater 14b is heated by the fuel cell 12 and the water refrigerant heat exchanger 24, and the temperature of the cooling water supplied to the hot water heater 14b is the water refrigerant heat exchanger. Therefore, in this embodiment, the temperature of the cooling water supplied to the hot water heater 14b is obtained by multiplying the target water temperature TAO by the heat exchange efficiency γ in the hot water heater 14b. The number of rotations of the electric compressor 17 is controlled so as to satisfy (xγ).

具体的には、目標水温ＴＷＯと水温センサ９ｇの検出温度との温度差および温度差の変化率からファジー理論に基づいて電動圧縮機１７の回転数変化量Δｆを決定するものである。なお、内部熱交換器２０の電動圧縮機１７側および第１減圧器２２側には、共に減圧後の冷媒が流れるため、実質的に熱交換が行われない。   Specifically, the rotational speed change amount Δf of the electric compressor 17 is determined from the temperature difference between the target water temperature TWO and the temperature detected by the water temperature sensor 9g and the change rate of the temperature difference based on fuzzy theory. In addition, since the refrigerant | coolant after pressure reduction flows into the electric compressor 17 side and the 1st pressure reduction device 22 side of the internal heat exchanger 20, heat exchange is not substantially performed.

ちなみに、目標水温ＴＷＯと水温センサ９ｇの検出温度との温度差が所定温度以下のとき、または水温センサ９ｇの検出温度が目標水温ＴＷＯ以上であるときには、電動圧縮機１７を停止して温水ヒータ１４ｂに流入する冷却水を加熱することは行わない。   Incidentally, when the temperature difference between the target water temperature TWO and the detected temperature of the water temperature sensor 9g is equal to or lower than the predetermined temperature, or when the detected temperature of the water temperature sensor 9g is equal to or higher than the target water temperature TWO, the electric compressor 17 is stopped and the hot water heater 14b. The cooling water flowing into the tank is not heated.

３．第１除湿暖房モード
この運転モードは、室外空気温度（外気温センサ９ｈの検出温度）が所定温度（例えば、２０℃）以上で空調負荷が比較的に小さいときであって、目標吹出温度ＴＡＯが所定温度以上のときに実行される。ＥＣＵ３６は切替弁２１を切替駆動し、その後電動圧縮機１７を駆動して冷媒を冷房運転時と同様な経路で循環させる。 3. First Dehumidifying Heating Mode This operation mode is when the outdoor air temperature (detected temperature of the outside air temperature sensor 9h) is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 20 ° C.) and the air conditioning load is relatively small, and the target blowing temperature TAO is It is executed when the temperature is higher than a predetermined temperature. The ECU 36 switches and drives the switching valve 21 and then drives the electric compressor 17 to circulate the refrigerant through the same path as in the cooling operation.

具体的には、電動圧縮機１７→水冷媒熱交換器２４→第２減圧器２３→切替弁２１→室外熱交換器１８→内部熱交換器２０→第１減圧器２２→室内熱交換器１９→切替弁２１→アキュムレータ２５→電動圧縮機１７の順である。   Specifically, the electric compressor 17 → the water / refrigerant heat exchanger 24 → the second pressure reducer 23 → the switching valve 21 → the outdoor heat exchanger 18 → the internal heat exchanger 20 → the first pressure reducer 22 → the indoor heat exchanger 19 → Switching valve 21 → accumulator 25 → electric compressor 17 in this order.

このとき、エアミックスドア２７は室内への空気を温水ヒータ１４ｂへ導いている開状態となっている。また、第２減圧器２３の絞り開度を調節することにより室外熱交換器１８での冷媒からの放熱量を調節し、第１減圧器２２の絞り開度を調節することにより室内熱交換器１９の冷媒温度を調節して冷却除湿量を調節する。ちなみに、電動圧縮機１７の制御は、冷房運転時と同じである。   At this time, the air mix door 27 is in an open state that guides the indoor air to the hot water heater 14b. Further, the amount of heat released from the refrigerant in the outdoor heat exchanger 18 is adjusted by adjusting the throttle opening of the second decompressor 23, and the indoor heat exchanger is adjusted by adjusting the throttle opening of the first decompressor 22. The refrigerant | coolant dehumidification amount is adjusted by adjusting 19 refrigerant | coolant temperature. Incidentally, the control of the electric compressor 17 is the same as in the cooling operation.

これによると、水冷媒熱交換器２４にて冷却水を介して間接的に室内に吹き出す空気を加熱するとともに、室内熱交換器１９にて冷媒を蒸発させて室内に吹き出す空気を冷却することができるので、室内熱交換器１９にて除湿冷却された空気が温水ヒータ１４ｂにて再加熱されるため、除湿しながら暖房を行うことができる。   According to this, it is possible to heat the air blown into the room indirectly through the cooling water in the water / refrigerant heat exchanger 24 and to cool the air blown out into the room by evaporating the refrigerant in the indoor heat exchanger 19. Since the air dehumidified and cooled by the indoor heat exchanger 19 is reheated by the hot water heater 14b, heating can be performed while dehumidifying.

４．第２除湿暖房モード
この運転モードは、室外空気温度（外気温センサ９ｈの検出温度）が所定温度（例えば、２０℃）未満で空調負荷が比較的に大きいときであって、目標吹出温度ＴＡＯが所定温度以上のときに実行される。ＥＣＵ３６は切替弁２１を切替駆動し、その後電動圧縮機１７を駆動して冷媒を暖房運転時と同様な経路で循環させる。 4). Second Dehumidifying Heating Mode This operation mode is when the outdoor air temperature (detected temperature of the outside air temperature sensor 9h) is less than a predetermined temperature (for example, 20 ° C.) and the air conditioning load is relatively large, and the target blowing temperature TAO is It is executed when the temperature is higher than a predetermined temperature. The ECU 36 switches and drives the switching valve 21 and then drives the electric compressor 17 to circulate the refrigerant through the same path as in the heating operation.

具体的には、電動圧縮機１７→水冷媒熱交換器２４→第２減圧器２３→切替弁２１→室内熱交換器１９→第１減圧器２２→内部熱交換器２０→室外熱交換器１８→切替弁２１→アキュムレータ２５→電動圧縮機１７の順である。   Specifically, the electric compressor 17 → the water refrigerant heat exchanger 24 → the second pressure reducer 23 → the switching valve 21 → the indoor heat exchanger 19 → the first pressure reducer 22 → the internal heat exchanger 20 → the outdoor heat exchanger 18 → Switching valve 21 → accumulator 25 → electric compressor 17 in this order.

このとき、エアミックスドア２７は室内への空気を温水ヒータ１４ｂへ導いている開状態となっている。また、第２減圧器２３の絞り開度を調節することにより室内熱交換器１９の冷媒温度を調節して冷却除湿量を調節し、第１減圧器２２の絞り開度を調節することにより室外熱交換器１８での冷媒の吸熱量を調節する。ちなみに、電動圧縮機１７の制御は、暖房運転時と同じである。   At this time, the air mix door 27 is in an open state that guides the indoor air to the hot water heater 14b. Further, by adjusting the throttle opening of the second pressure reducer 23, the refrigerant temperature of the indoor heat exchanger 19 is adjusted to adjust the cooling dehumidification amount, and by adjusting the throttle opening of the first pressure reducer 22, the outdoor opening is adjusted. The amount of heat absorbed by the refrigerant in the heat exchanger 18 is adjusted. Incidentally, the control of the electric compressor 17 is the same as in the heating operation.

これにより、水冷媒熱交換器２４を介して間接的に室内に吹き出す空気を加熱するとともに、室内熱交換器１９にて冷媒を蒸発（冷媒に吸熱）させて室内に吹き出す空気を冷却することができ、さらに室内熱交換器１９では除湿冷却された空気が温水ヒータ１４ｂにて再加熱されるため、除湿しながら暖房を行うことができる。   Thus, the air blown into the room indirectly through the water-refrigerant heat exchanger 24 is heated, and the air blown into the room is cooled by evaporating the refrigerant (absorbing heat into the refrigerant) in the indoor heat exchanger 19. Further, in the indoor heat exchanger 19, since the dehumidified and cooled air is reheated by the hot water heater 14b, heating can be performed while dehumidifying.

５．エアミックスモード
本実施形態に係る空調装置は、原則的に温水ヒータ１４ｂのコア面を全閉または全開とした状態で、電動圧縮機１７の回転数および減圧器２２、２３の絞り開度を調節することにより室内に吹き出す空気の温度を調節するが、例えば冷房運転から暖房運転に切り替わった直後等の過渡期や目標吹出温度ＴＡＯが急変したときには、エアミックスドア２７の開度を調節することにより室内に吹き出す空気の温度を調節する。 5). Air mix mode The air conditioner according to the present embodiment adjusts the rotational speed of the electric compressor 17 and the throttle openings of the decompressors 22 and 23 in a state where the core surface of the hot water heater 14b is fully closed or fully opened in principle. By adjusting the opening of the air mix door 27, the temperature of the air blown into the room is adjusted. Adjust the temperature of the air blown into the room.

具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが急変したときには、目標吹出温度ＴＡＯと室内熱交換器空気温度センサ９ｐの検出温度ＴＥとの温度差（ＴＡＯ−ＴＥ）と、温水ヒータ１４ｂを通過した直後の空気温度ＴＧＯと室内熱交換器空気温度センサ９ｐの検出温度ＴＥとの温度差（ＴＡＧ−ＴＥ）との比（＝（ＴＡＯ−ＴＥ）／（ＴＡＧ−ＴＥ））に基づいてエアミックスドア２７の開度を調節する。   Specifically, when the target outlet temperature TAO suddenly changes, the temperature difference (TAO-TE) between the target outlet temperature TAO and the detected temperature TE of the indoor heat exchanger air temperature sensor 9p and immediately after passing through the hot water heater 14b. Based on the ratio (= (TAO-TE) / (TAG-TE)) of the temperature difference (TAG-TE) between the air temperature TGO and the detected temperature TE of the indoor heat exchanger air temperature sensor 9p, the air mix door 27 Adjust the opening.

次に、第１実施形態による作用効果を列挙すると、（１）パージ時に燃料電池温度センサ９ｒが所定温度Ｔ１以下を検知した場合には、電動圧縮機１７を駆動して水冷媒熱交換器２４で高温高圧の冷媒が冷却水を介して燃料電池１２を加熱するため、パージ時の燃料電池１２内の相対湿度が低下し、水分の除去を短時間で行うことができる。一方、パージ運転時に温度検出手段９ｒが所定温度Ｔ１より高い温度を検出した場合には、発電により燃料電池１２内部の温度が高くなっている。この時は、ヒートポンプによる燃料電池１２の加熱を行わずにパージ運転のみを行うため、無駄な加熱作動を防止することができる。   Next, the actions and effects according to the first embodiment will be listed. (1) When the fuel cell temperature sensor 9r detects a predetermined temperature T1 or less at the time of purging, the electric compressor 17 is driven and the water / refrigerant heat exchanger 24 is driven. Since the high-temperature and high-pressure refrigerant heats the fuel cell 12 through the cooling water, the relative humidity in the fuel cell 12 at the time of purging is reduced, and moisture can be removed in a short time. On the other hand, when the temperature detection means 9r detects a temperature higher than the predetermined temperature T1 during the purge operation, the temperature inside the fuel cell 12 is increased by power generation. At this time, since only the purge operation is performed without heating the fuel cell 12 by the heat pump, useless heating operation can be prevented.

（２）室内熱交換器１９が室内の空気から吸熱するため、ヒートポンプが冷却水を加熱する能力の低下を防止することができる。   (2) Since the indoor heat exchanger 19 absorbs heat from the air in the room, it is possible to prevent a decrease in the ability of the heat pump to heat the cooling water.

パージ時には、内外気切替ドア２８がケース２６内に室内の空気を導入する。この室内の空気は、水冷媒熱交換器２４で冷却水を加熱した後減圧器２３で低温低圧となった冷媒に、室内熱交換器１９で吸熱される。これにより、ヒートポンプは外気の温度が低い場合であっても外気より温度の高い室内の空気から吸熱でき、水冷媒熱交換器２４においてより多くの熱で冷却水を加熱できる。つまり、従来例２のようにヒートポンプが室外熱交換器１８から吸熱する場合に比べて冷却水の加熱能力の低下を防止することができる。   When purging, the inside / outside air switching door 28 introduces indoor air into the case 26. The indoor air is absorbed by the indoor heat exchanger 19 by the refrigerant that has been cooled to low temperature and low pressure by the decompressor 23 after the cooling water is heated by the water / refrigerant heat exchanger 24. Thereby, even when the temperature of the outside air is low, the heat pump can absorb heat from indoor air having a temperature higher than that of the outside air, and the cooling water can be heated with more heat in the water / refrigerant heat exchanger 24. That is, as compared with the case where the heat pump absorbs heat from the outdoor heat exchanger 18 as in the conventional example 2, it is possible to prevent the cooling water from being reduced in heating capacity.

図５中の点線は室外の空気（温度ＴＬ）から吸熱する場合であり、実線は室内熱交換器１９が室内の空気（温度ＴＡ）から吸熱する場合である。当然に温度が低い室外空気から吸熱するには、より冷媒を低温低圧として室内熱交換器１９で蒸発させなければならない。しかし、本実施形態では上述のように室内熱交換器１９が室内空気から吸熱するため、蒸発後に冷媒を高温高圧とするための電動圧縮機１７の駆動時間も短くなり、ヒートポンプサイクルの効率も高くする事ができる。   The dotted line in FIG. 5 is the case where heat is absorbed from the outdoor air (temperature TL), and the solid line is the case where the indoor heat exchanger 19 absorbs heat from the indoor air (temperature TA). Naturally, in order to absorb heat from outdoor air having a low temperature, the refrigerant must be evaporated at the indoor heat exchanger 19 at a lower temperature and lower pressure. However, in the present embodiment, the indoor heat exchanger 19 absorbs heat from the indoor air as described above, so that the driving time of the electric compressor 17 for making the refrigerant high temperature and high pressure after evaporation is shortened, and the efficiency of the heat pump cycle is also high. I can do it.

また、図４は車両運転時および車両停止時の車室内の温度の変化を示しており、当然に車両停止時の室温ＴＡは外気温ＴＬまで低下していく。つまり、室内の熱は活用されずに外気に放熱されている。本発明では、室内熱交換器１９が室内の空気から吸熱し、その熱で燃料電池１２を加熱してパージ時間を短縮しているため、元々活用されていなかった車室内の熱（図中斜線部）を有効に使用することができる。   FIG. 4 shows changes in the temperature in the passenger compartment when the vehicle is operating and when the vehicle is stopped. Naturally, the room temperature TA when the vehicle is stopped decreases to the outside temperature TL. That is, indoor heat is radiated to the outside air without being utilized. In the present invention, the indoor heat exchanger 19 absorbs heat from the air in the room and heats the fuel cell 12 with the heat to shorten the purge time. Part) can be used effectively.

（３）パージ時に所定温度Ｔ１以下を検知した場合には、内外気切替ドア２８がケース２６内に室内の空気を導入し、ケース２６内に配置された室内熱交換器１９が室内の空気から吸熱するため、室内空気から吸熱するための専用の吸熱器を不要とすることができる。   (3) When a predetermined temperature T1 or less is detected during purging, the inside / outside air switching door 28 introduces indoor air into the case 26, and the indoor heat exchanger 19 disposed in the case 26 removes air from the indoor air. Since heat is absorbed, a dedicated heat absorber for absorbing heat from room air can be dispensed with.

（４）パージにより燃料電池１２の水分を少なくしてから燃料電池１２が停止するため、凍結温度時でも燃料電池１２を起動することができる。さらに、パージ時にも燃料電池１２が発電するため、加熱のために駆動する電子部品を燃料電池１２の発電電力により駆動させることができる。   (4) Since the fuel cell 12 stops after the moisture of the fuel cell 12 is reduced by purging, the fuel cell 12 can be started even at the freezing temperature. Furthermore, since the fuel cell 12 generates power even during the purge, the electronic components that are driven for heating can be driven by the generated power of the fuel cell 12.

ところで、本実施形態のように電動部品を燃料電池自身の発電電力で駆動する燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置において、燃料電池が凍結温度以下にならないように加熱装置を起動して燃料電池の凍結を防止する方法がある。しかし、凍結温度で長時間燃料電池を停止させた場合には、たびたび加熱装置が駆動するため、燃料電池の凍結防止のために消費する燃料が増えてしまう。   By the way, in the heat pump device having the heating function of the fuel cell that drives the electric component with the generated power of the fuel cell itself as in this embodiment, the heating device is started so that the fuel cell does not become below the freezing temperature. There are ways to prevent freezing. However, when the fuel cell is stopped for a long time at the freezing temperature, the heating device is frequently driven, so that the amount of fuel consumed for preventing the fuel cell from freezing increases.

また、凍結した燃料電池の再起動時に加熱装置が起動可能温度まで燃料電池を加熱する方法もある。しかし、凍結温度ではそもそも燃料電池が起動しないため、凍結時に加熱装置を駆動するには、蓄電池などの補助電源が必要となってしまう。   There is also a method of heating the fuel cell to a temperature at which the heating device can be activated when the frozen fuel cell is restarted. However, since the fuel cell does not start at the freezing temperature, an auxiliary power source such as a storage battery is required to drive the heating device during freezing.

本実施形態では、パージにより燃料電池１２内の水分を少なくしてから燃料電池１２が停止するため、凍結温度時でも燃料電池１２を起動することができる。したがって、燃料電池１２を凍結温度で長時間燃料電池を停止させた場合であっても、燃料電池１２が凍結温度以下にならないように加熱する必要が無いため、凍結防止に要する燃料の消費を無くすことができる。   In this embodiment, since the fuel cell 12 is stopped after the moisture in the fuel cell 12 is reduced by purging, the fuel cell 12 can be started even at the freezing temperature. Therefore, even when the fuel cell 12 is stopped at the freezing temperature for a long time, it is not necessary to heat the fuel cell 12 so that it does not fall below the freezing temperature. be able to.

さらに、凍結温度であっても燃料電池１２が起動できるため、加熱装置、いいかえると、加熱装置を構成するヒートポンプおよび冷却水循環経路に配置される電子部品（等）を燃料電池１２のみの発電電力で駆動できる。つまり、これらの電子部品を駆動するための補助電源が無くてよい。   Furthermore, since the fuel cell 12 can be activated even at a freezing temperature, the heating device, in other words, the heat pump constituting the heating device and the electronic components (etc.) arranged in the cooling water circulation path can be generated by the power generated only by the fuel cell 12. Can drive. That is, there is no need for an auxiliary power source for driving these electronic components.

なお、本実施形態ではパージ運転中も燃料電池１２が発電しているため、パージ運転中も電子部品を燃料電池１２の発電電力で駆動することができる。   In this embodiment, since the fuel cell 12 generates power even during the purge operation, the electronic components can be driven by the generated power of the fuel cell 12 even during the purge operation.

（５）パージ時に燃料電池を加熱する時には、温水ヒータ１４ｂのエアミックスドア２７が全閉状態となるため、燃料電池１２を加熱する熱量の減少を防止することができる。   (5) When the fuel cell is heated at the time of purging, the air mix door 27 of the hot water heater 14b is in a fully closed state, so that it is possible to prevent a decrease in the amount of heat for heating the fuel cell 12.

パージ運転時には水冷媒熱交換器２４で冷却水循環経路１５ａ、１５ｂの冷却水が加熱され、さらに加熱された冷却水が冷却水循環経路１５ａ、１５ｂ中の燃料電池１２に熱を伝えている。この時、冷却水が燃料電池１２以外で熱を奪われる放熱すると燃料電池１２を加熱する熱量が少なくなる。   During the purge operation, the cooling water in the cooling water circulation paths 15a and 15b is heated by the water / refrigerant heat exchanger 24, and the heated cooling water transfers heat to the fuel cells 12 in the cooling water circulation paths 15a and 15b. At this time, if the cooling water dissipates heat other than the fuel cell 12, the amount of heat for heating the fuel cell 12 decreases.

本実施形態では、エアミックスドア２７が全閉状態となり、温水ヒータ１４ｂで熱交換する空気が無い、つまり冷却水が放熱しないようにしているため、燃料電池１２を加熱する熱量の減少を防止することができ、燃料電池の加熱能力の低下を防止できる。   In the present embodiment, the air mix door 27 is fully closed, and there is no air to exchange heat with the hot water heater 14b, that is, the cooling water is prevented from radiating heat, thereby preventing a reduction in the amount of heat for heating the fuel cell 12. This can prevent a decrease in the heating capacity of the fuel cell.

（６）パージ時に燃料電池を加熱する時には、デフロスタ開口部３０またはフェイス開口部３１から、室内熱交換器１９で吸熱された空気を吹き出すため、より多くの室内の空気の熱を室内熱交換器１９に吸熱させることができる。   (6) When the fuel cell is heated at the time of purging, the air absorbed by the indoor heat exchanger 19 is blown out from the defroster opening 30 or the face opening 31, so that more indoor air heat is removed from the indoor heat exchanger. 19 can absorb heat.

一般的には内外気切替ドア２８が室内の空気をケース２６内に導く時の室内の空気の吸込み口は、乗員の足元に配置されることが多い。この時、パージ運転をして乗員の足元のフット開口部３２から室内熱交換器１９で吸熱された空気を吹き出すと、吹き出した空気がすぐに吸込み口からケース２６に送られるため、室内の空気の熱がケース２６内の室内熱交換器１９に吸熱されにくくなる。   In general, the indoor air intake door when the indoor / outdoor air switching door 28 guides indoor air into the case 26 is often arranged at the foot of the passenger. At this time, when the purge operation is performed and the air absorbed by the indoor heat exchanger 19 is blown out from the foot opening 32 at the foot of the occupant, the blown air is immediately sent to the case 26 from the suction port. This heat is less likely to be absorbed by the indoor heat exchanger 19 in the case 26.

本実施形態では、パージ時に燃料電池１２を加熱する時にはデフロスタドア３３またはフェイスドア３４の開度が１００％となり、デフロスタ開口部３０またはフェイス開口部３１から室内熱交換器１９で吸熱された空気を吹き出す。このため、室内の空気をデフロスタ開口部３０またはフェイス開口部３１と室内空気の吸込み口との間で大きく循環させることができ、より多くの室内の空気の熱を室内熱交換器１９に吸熱させることができる。   In this embodiment, when the fuel cell 12 is heated at the time of purging, the opening degree of the defroster door 33 or the face door 34 becomes 100%, and the air absorbed by the indoor heat exchanger 19 from the defroster opening 30 or the face opening 31 is removed. Blow out. For this reason, indoor air can be largely circulated between the defroster opening 30 or the face opening 31 and the indoor air suction port, and the indoor heat exchanger 19 absorbs more heat from the indoor air. be able to.

（７）燃料電池１２の暖機のために特別に部品を追加することなく燃料電池１２を暖機することができる。より詳しく述べると、本実施形態のようなヒートポンプを使用した車両用空調装置では、電動圧縮機１７で圧縮された高温高圧の冷媒が発生する。一方、燃料電池１２には発電時の過熱を防止する冷却水の循環経路１５ａ、１５ｂが備えられている。本実施形態には、後述する作用効果（９）を発揮させるために、電動圧縮機１７からの吐出冷媒（高温高圧）と冷却水とを熱交換させる水冷媒熱交換器２４が配置されている。   (7) The fuel cell 12 can be warmed up without adding any special parts for warming up the fuel cell 12. More specifically, in a vehicle air conditioner using a heat pump as in this embodiment, high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the electric compressor 17 is generated. On the other hand, the fuel cell 12 includes cooling water circulation paths 15a and 15b for preventing overheating during power generation. In the present embodiment, a water refrigerant heat exchanger 24 for exchanging heat between the refrigerant discharged from the electric compressor 17 (high temperature and high pressure) and the cooling water is disposed in order to exhibit the effect (9) described later. .

そして、燃料電池１２の暖機時には電動圧縮機１７の駆動により冷媒を高温高圧にし、水冷媒熱交換器２４で冷媒が循環経路１５ａ、１５ｂの冷却水を加熱する。さらに、この冷却水が燃料電池１２内の循環中に燃料電池１２に熱を伝えることにより、燃料電池１２を加熱、つまり暖機することができる。したがって、特別な部品や構成要素を追加せずに燃料電池１２の加熱（暖機）を行うことができる。   When the fuel cell 12 is warmed up, the refrigerant is heated to high temperature and high pressure by driving the electric compressor 17, and the refrigerant heats the cooling water in the circulation paths 15 a and 15 b in the water / refrigerant heat exchanger 24. Furthermore, the cooling water transfers heat to the fuel cell 12 during circulation in the fuel cell 12, whereby the fuel cell 12 can be heated, that is, warmed up. Therefore, the fuel cell 12 can be heated (warmed up) without adding any special parts or components.

（８）水冷媒熱交換器２４を冷媒流れにおいて電動圧縮機１７の次に配置し、電動圧縮機１７での圧縮により冷媒経路中で最も高温高圧となった冷媒が流入するようにしたため、より早く冷却水の加熱、つまり燃料電池１２の加熱（暖機）を行うことができる。   (8) Since the water-refrigerant heat exchanger 24 is arranged next to the electric compressor 17 in the refrigerant flow so that the refrigerant having the highest temperature and pressure in the refrigerant path flows in due to compression by the electric compressor 17, more The cooling water can be quickly heated, that is, the fuel cell 12 can be heated (warmed up).

（９）第２除湿モードを備えているため、外気温度が低く空調負荷が大きいときであっても、十分な暖房能力を発揮させながら、室内に吹き出す空気を除湿することができる。本実施形態において第１除湿運転時には、冷媒の圧力が室内熱交換器１９で最も低圧となるのに対して、第２除湿運転時では、室内熱交換器１９では室外熱交換器１８より高圧となる。   (9) Since the second dehumidifying mode is provided, even when the outside air temperature is low and the air conditioning load is large, the air blown into the room can be dehumidified while exhibiting sufficient heating capacity. In the present embodiment, during the first dehumidifying operation, the pressure of the refrigerant is the lowest in the indoor heat exchanger 19, whereas in the second dehumidifying operation, the indoor heat exchanger 19 has a higher pressure than the outdoor heat exchanger 18. Become.

したがって、第２除湿運転時では、室内熱交換器１９の温度を室外熱交換器１８の温度より高く設定することができるので、室内熱交換器１９をフロストしないような温度（例えば、２℃〜３℃）に制御しても室外熱交換器１８にて室外空気から吸熱させることができ、室外熱交換器１８および室内熱交換器１９で吸熱された熱が水冷媒熱交換器２４、つまり温水ヒータ１４ｂから室内に吹き出す空気中に放出される。   Therefore, at the time of the second dehumidifying operation, the temperature of the indoor heat exchanger 19 can be set higher than the temperature of the outdoor heat exchanger 18, so that the temperature at which the indoor heat exchanger 19 is not frosted (for example, 2 ° C to 2 ° C). 3), the heat can be absorbed from the outdoor air by the outdoor heat exchanger 18, and the heat absorbed by the outdoor heat exchanger 18 and the indoor heat exchanger 19 is the water / refrigerant heat exchanger 24, that is, hot water. The air is discharged from the heater 14b into the room.

一方、第１除湿運転時では、室内熱交換器１９が最も低圧側に位置するので、室外熱交換器１８の温度が室内熱交換器１９より高くなり、外気温度が０℃程度の場合には、室外熱交換器１８の温度が室外空気温度より高くなるため、室外熱交換器１８は、吸熱器として稼動することなく、放熱器として稼動してしまう。   On the other hand, in the first dehumidifying operation, since the indoor heat exchanger 19 is located on the lowest pressure side, the temperature of the outdoor heat exchanger 18 is higher than that of the indoor heat exchanger 19, and the outside air temperature is about 0 ° C. Since the temperature of the outdoor heat exchanger 18 becomes higher than the outdoor air temperature, the outdoor heat exchanger 18 operates as a radiator without operating as a heat absorber.

以上に述べたように、本実施形態では、外気温度が低く空調負荷が大きいときには、第２除湿運転とすることで、十分な暖房能力を発揮させながら、室内に吹き出す空気を除湿することができる。また、外気温度が比較的に高く空調負荷が小さいときには、第１除湿運転とすることで、十分な暖房能力を発揮させながら、室内に吹き出す空気を除湿することができる。   As described above, in the present embodiment, when the outside air temperature is low and the air conditioning load is large, by performing the second dehumidifying operation, the air blown into the room can be dehumidified while exhibiting sufficient heating capacity. . When the outside air temperature is relatively high and the air conditioning load is small, the first dehumidifying operation can dehumidify the air blown into the room while exhibiting sufficient heating capacity.

（第２実施形態）
第１実施形態では、燃料電池１２停止後に車室内の乗員の有無に関わらず、燃料電池１２のパージを行う例を示したが、上述のようにパージ時には車室内へは室内熱交換器１９で吸熱された後の冷風が吹き出す。本実施形態では、これにより乗員が不快に感じることを防止するためにＥＣＵ３６に運転席ドアセンサの信号を入力し、乗員が下車したことを確認した後にパージを行っている（図６参照）。 (Second Embodiment)
In the first embodiment, the fuel cell 12 is purged regardless of the presence or absence of passengers in the vehicle interior after the fuel cell 12 is stopped. However, as described above, the interior of the vehicle interior is replaced by the indoor heat exchanger 19 during the purge. Cold air blows out after being absorbed. In this embodiment, in order to prevent the passenger from feeling uncomfortable, a signal from the driver's seat door sensor is input to the ECU 36, and purging is performed after confirming that the passenger has got off (see FIG. 6).

これにより、外気が凍結温度以下で寒い時に乗員に冷風があたる事による乗員の不快感を無くすことができる。なお、乗員の下車の確認方法としては、例えば人感センサを用いる方法などがある。また、単にメインスイッチ９ｓｗをＯＦＦした後、所定時間経過すれば乗員が下車したものと推定して、乗員に冷風を吹き付ける確率を低くするものであってもよい。また、前述のセンサによる方法と所定時間経過させる方法を組み合わせてもよいのは当然である。   Thereby, when the outside air is cold below the freezing temperature, it is possible to eliminate the discomfort of the occupant due to the cold air hitting the occupant. In addition, as a confirmation method of a passenger | crew's unveiling, there exists a method using a human sensor, for example. Alternatively, it may be assumed that if a predetermined time elapses after the main switch 9sw is turned off, it is estimated that the occupant got off, and the probability of blowing cold air to the occupant may be reduced. Of course, the above-described sensor method and the method of allowing a predetermined time to pass may be combined.

なお、第２実施形態においても第１実施形態で列挙した（１）〜（９）の効果を発揮することができる。   In addition, also in 2nd Embodiment, the effect of (1)-(9) enumerated in 1st Embodiment can be exhibited.

（他の実施形態）
上述の第１、第２実施形態では、空気によりパージを行った例を示したが、燃料供給（吸気）流路１１に設けられたバルブ１１ａを開放して燃料ガスでパージを行ってもよい。また、特開２００２−２４６０５３号公報のように燃料電池１２内の残留水分量が減少するにしたがって燃料電池１２の発電電力を減少させてもよい。また、特開２００２−２０８４２２号公報のように、酸素供給流路１０または水素供給流路１１において、空気または燃料ガス（水素）の水分を分離する水分分離手段を配置し、乾燥ガスに燃料電池１２内の水分を含有させて、このガスを燃料電池から排出することにより燃料電池内の水分を除去してもよい。 (Other embodiments)
In the first and second embodiments described above, an example of purging with air has been shown. However, the valve 11a provided in the fuel supply (intake) channel 11 may be opened to perform purging with fuel gas. . Further, as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-246053, the generated power of the fuel cell 12 may be reduced as the residual water content in the fuel cell 12 decreases. Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-208422, in the oxygen supply flow path 10 or the hydrogen supply flow path 11, a water separation means for separating the water or the moisture of the fuel gas (hydrogen) is disposed, and the fuel cell is used as the dry gas. The moisture in the fuel cell may be removed by containing moisture in the fuel cell 12 and discharging this gas from the fuel cell.

また、第１、第２実施形態では、燃料電池１２を電源とする電気自動車に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、車室内を空調するヒートポンプを備えていれば燃料電池の発電電力を他の目的に利用するものにも適用することができる。   Moreover, although the example which applied this invention to the electric vehicle which uses the fuel cell 12 as a power supply was shown in 1st, 2nd embodiment, this invention is not limited to this, The heat pump which air-conditions a vehicle interior If it is provided, it can apply also to what utilizes the electric power generated of a fuel cell for other purposes.

また、第１、第２実施形態では、燃料電池温度センサ９ｒが直接的に行っている燃料電池１２の温度の検出を、冷却水循環経路１５ａ、１５ｂ中に配置した水温センサ９ｇにより間接的に行い燃料電池温度センサ９ｒを無くしてもよい。この時、電動水ポンプ１６の起動により循環経路１５ａ、１５ｂ内の冷却水を循環させ、水温センサ９ｇが配置されている配管（温度が低下しやすい）と燃料電池１２（温度が低下しにくい）との温度差が少なくなるようにしてもよい。   In the first and second embodiments, the temperature of the fuel cell 12 directly detected by the fuel cell temperature sensor 9r is indirectly detected by the water temperature sensor 9g disposed in the cooling water circulation paths 15a and 15b. The fuel cell temperature sensor 9r may be eliminated. At this time, the cooling water in the circulation paths 15a and 15b is circulated by the activation of the electric water pump 16, and the piping in which the water temperature sensor 9g is arranged (the temperature is likely to decrease) and the fuel cell 12 (the temperature is difficult to decrease). And the temperature difference between the two may be reduced.

また、第１、第２実施形態では、パージ完了までヒートポンプが燃料電池１２を加熱する例を示したが、加熱により燃料電池１２が所定温度（例えば、前述の発電適切温度８０℃）に達したことを燃料電池温度センサ９ｒ等が検知した時に加熱を終了するようにしてもよい。   In the first and second embodiments, an example in which the heat pump heats the fuel cell 12 until the purge is completed is shown. However, the fuel cell 12 reaches a predetermined temperature (for example, the above-described appropriate power generation temperature of 80 ° C.) by heating. The heating may be terminated when the fuel cell temperature sensor 9r or the like detects this.

また、第１、第２実施形態では、電子部品を燃料電池１２の発電電力で駆動する例を示し、パージ終了後に燃料電池１２の発電をＯＦＦとした。しかし、電子部品を燃料電池１２以外の電源で駆動すれば、メインスイッチ９ｓｗＯＦＦと同時またはＯＦＦ後に燃料電池１２の発電を停止し、その後にパージ運転を行ってもよい。   In the first and second embodiments, an example in which the electronic component is driven by the generated power of the fuel cell 12 is shown, and the power generation of the fuel cell 12 is turned off after the purge is completed. However, if the electronic component is driven by a power source other than the fuel cell 12, the power generation of the fuel cell 12 may be stopped simultaneously with or after the main switch 9swOFF is turned off, and then the purge operation may be performed.

また、第２実施形態では、パージ時のみ燃料電池１２を加熱した例を示したが、メインスイッチ９ｓｗＯＦＦ後、パージ開始までの間に燃料電池１２の加熱を開始してもよい。また、この時、パージ開始前に加熱が完了してしまう場合も考えられる。   In the second embodiment, the fuel cell 12 is heated only during the purge. However, the heating of the fuel cell 12 may be started after the main switch 9swOFF until the purge is started. At this time, heating may be completed before purging is started.

また、第１実施形態では、燃料電池１２の発電に適切な温度が約８０℃の例を示したが、燃料電池１２の発電効率が落ちない温度であればよい。   In the first embodiment, an example in which the temperature suitable for power generation of the fuel cell 12 is about 80 ° C. has been shown, but any temperature that does not lower the power generation efficiency of the fuel cell 12 may be used.

また、第１実施形態では、第１除湿暖房運転と第２除湿暖房運転とを有していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも第２除湿暖房運転を備えていればよい。   Moreover, in 1st Embodiment, although it had 1st dehumidification heating operation and 2nd dehumidification heating operation, this invention is not limited to this, If it has at least 2nd dehumidification heating operation, Good.

また、第１実施形態では、第１除湿運転時に第２減圧器２３にて室外熱交換器１８に流入する冷媒を減圧したが、空調負荷によっては第２減圧器２３にて冷媒を減圧しなくてもよい。   In the first embodiment, the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 18 is decompressed by the second decompressor 23 during the first dehumidifying operation, but the refrigerant is not decompressed by the second decompressor 23 depending on the air conditioning load. May be.

また、上述の、第１実施形態では、第２除湿運転時に第１減圧器２２にて室外熱交換器１８に流入する冷媒を減圧したが、空調負荷によっては第１減圧器２２にて冷媒を減圧しなくてもよい。   Further, in the first embodiment described above, the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 18 is decompressed by the first decompressor 22 during the second dehumidifying operation. However, depending on the air conditioning load, the refrigerant is delivered by the first decompressor 22. It is not necessary to reduce the pressure.

また、上述の、第１、第２実施形態の内部熱交換器２０を廃止してもよい。   Moreover, you may abolish the internal heat exchanger 20 of the above-mentioned 1st, 2nd embodiment.

本発明の第１実施形態に係る車両用燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置を示した模式図であり、パージ時の状態を示している。It is the schematic diagram which showed the heat pump apparatus which has a heating function of the fuel cell for vehicles concerning 1st Embodiment of this invention, and has shown the state at the time of purge. 第１実施形態の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置の電子制御ブロック図である。It is an electronic control block diagram of the heat pump apparatus which has a heating function of the fuel cell of a 1st embodiment. 第１実施形態のＥＣＵの制御を示す流れ図である。It is a flowchart which shows control of ECU of 1st Embodiment. 第１実施形態に係る燃料電池車両の車室内の温度変化を示した図である。It is the figure which showed the temperature change in the vehicle interior of the fuel cell vehicle which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態のパージ時における冷媒のモリエル線図である。It is a Mollier diagram of a refrigerant at the time of purging of a 1st embodiment. 第２実施形態の時間と燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置の作動との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time of 2nd Embodiment, and the action | operation of the heat pump apparatus which has a heating function of a fuel cell. 特許文献２の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the heat pump apparatus which has a heating function of the fuel cell of patent document 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

９ｇ…水温センサ（温度検出手段）、９ｒ…燃料電池温度センサ（温度検出手段）、
１２…燃料電池、１４ｂ…温水ヒータ、１５ａ、１５ｂ…冷却水循環経路、
１７…圧縮機、１９…室内熱交換器、２４…水冷媒熱交換器、２６…ケース、
２７…エアミックスドア（ドア手段）、２８…内外気切替ドア、
３０…デフロスタ開口部（開口部）、３１…フェイス開口部（開口部）、
３２…フット開口部（開口部）、３３…デフロスタドア（吹出モード切替機構）、
３４…フェイスドア（吹出モード切替機構）、
３５…フットドア（吹出モード切替機構）。
9g: water temperature sensor (temperature detection means), 9r: fuel cell temperature sensor (temperature detection means),
12 ... Fuel cell, 14b ... Hot water heater, 15a, 15b ... Cooling water circulation path,
17 ... Compressor, 19 ... Indoor heat exchanger, 24 ... Water refrigerant heat exchanger, 26 ... Case,
27 ... Air mix door (door means), 28 ... Inside / outside air switching door,
30 ... Defroster opening (opening), 31 ... Face opening (opening),
32 ... Foot opening (opening), 33 ... Defroster door (blowing mode switching mechanism),
34 ... Face door (blowing mode switching mechanism),
35 ... Foot door (blowing mode switching mechanism).

Claims (8)

車両用の燃料電池（１２）の温度を検出する温度検出手段（９ｇ、９ｒ）と、
前記燃料電池（１２）を冷却する冷却水の循環経路（１５ａ、１５ｂ）と、
ヒートポンプサイクルの冷媒を圧縮する圧縮機（１７）と、
前記圧縮機（１７）の冷媒吐出側部位に配置され、冷媒が前記冷却水を加熱する水冷媒熱交換器（２４）と、
前記ヒートポンプサイクルの低圧側回路に配置され、車室内の空気から冷媒が吸熱して蒸発する室内熱交換器（１９）とを備え、
前記燃料電池（１２）は、車両停止動作に伴って内部の水分を除去するパージ運転を行うようになっており、
さらに、前記パージ運転時に前記温度検出手段（９ｇ、９ｒ）が所定温度（Ｔ１）以下を検出した場合には、前記圧縮機（１７）を駆動するようになっていることを特徴とする燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置。 Temperature detecting means (9g, 9r) for detecting the temperature of the vehicle fuel cell (12);
A cooling water circulation path (15a, 15b) for cooling the fuel cell (12);
A compressor (17) for compressing the refrigerant of the heat pump cycle;
A water-refrigerant heat exchanger (24) that is disposed at a refrigerant discharge side portion of the compressor (17) and in which the refrigerant heats the cooling water;
An indoor heat exchanger (19) disposed in the low-pressure side circuit of the heat pump cycle, in which refrigerant absorbs heat from the air in the passenger compartment and evaporates;
The fuel cell (12) is configured to perform a purge operation for removing moisture inside the vehicle when the vehicle stops.
Further, the fuel cell is characterized in that the compressor (17) is driven when the temperature detecting means (9g, 9r) detects a temperature equal to or lower than a predetermined temperature (T1) during the purge operation. A heat pump device having a heating function. 前記パージ運転時に前記温度検出手段（９ｇ、９ｒ）が所定温度（Ｔ１）より高い温度を検出した場合には、前記パージ運転のみを行うようになっていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置。 The purge operation only is performed when the temperature detection means (9g, 9r) detects a temperature higher than a predetermined temperature (T1) during the purge operation. A heat pump device having a heating function for a fuel cell. 前記燃料電池（１２）は、前記パージ運転時に発電作動を継続するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置。 The heat pump device having a fuel cell heating function according to claim 1 or 2, wherein the fuel cell (12) is configured to continue the power generation operation during the purge operation. 前記車室内へ流れる空気の通路を形成する空調用のケース（２６）を備え、
前記室内熱交換器（１９）は、前記ケース（２６）内に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置。 An air conditioning case (26) that forms a passage for air flowing into the vehicle compartment;
The heat pump device having a fuel cell heating function according to any one of claims 1 to 3, wherein the indoor heat exchanger (19) is disposed in the case (26). 前記車室内へ流れる空気の通路を形成する空調用のケース（２６）と、
前記ケース（２６）内に導入される空気を、前記車室内の空気と車室外の空気とに切替える内外気切替ドア（２８）と、
前記ケース（２６）の空気流れ最下流部位に配置され、前記車室内へ空気を吹き出す開口部（３０、３１、３２）とを備え、
前記室内熱交換器（１９）は、前記内外気切替ドア（２８）の空気流れ下流側部位に配置されており、
前記パージ運転時に前記内外気切替ドア（２８）は、前記ケース（２６）内に前記車室内の空気を導入するようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置。 An air conditioning case (26) that forms a passage for air flowing into the passenger compartment;
An inside / outside air switching door (28) for switching the air introduced into the case (26) between the air inside the vehicle compartment and the air outside the vehicle compartment;
The case (26) is disposed at the most downstream portion of the air flow, and includes openings (30, 31, 32) for blowing air into the vehicle interior,
The indoor heat exchanger (19) is arranged at a downstream side portion of the air flow of the inside / outside air switching door (28),
The inside / outside air switching door (28) introduces air in the vehicle compartment into the case (26) during the purge operation. The heat pump apparatus which has a heating function of the fuel cell of description. 前記ケース（２６）内において、前記室内熱交換器（１９）の空気流れ下流側部位に配置され、前記冷却水の熱により前記ケース内（２６）の空気を加熱する温水ヒータ（１４ｂ）と、
前記ケース（２６）内の空気が加熱される前記温水ヒータ（１４ｂ）側の通路と前記ケース（２６）内の空気が前記温水ヒータ（１４ｂ）をバイパスする通路を開閉するドア手段（２７）とを備え、
前記パージ運転時に前記ドア手段（２７）は温水ヒータ（１４ｂ）側の通路を全閉するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置。 In the case (26), a hot water heater (14b) that is disposed in the downstream portion of the air flow of the indoor heat exchanger (19) and heats the air in the case (26) by the heat of the cooling water;
A passage on the side of the hot water heater (14b) where the air in the case (26) is heated, and door means (27) for opening and closing a passage where the air in the case (26) bypasses the hot water heater (14b); With
6. A heat pump apparatus having a heating function for a fuel cell according to claim 5, wherein the door means (27) fully closes the passage on the hot water heater (14b) side during the purge operation. 前記開口部は、空調空気を車窓に向けて吹き出すデフロスタ開口部（３０）、乗員の上半身に向けて吹き出すフェイス開口部（３１）および乗員の足元に向けて吹き出すフット開口部（３２）であり、
前記デフロスタ開口部（３０）、前記フェイス開口部（３１）および前記フット開口部（３２）を開閉する吹出モード切替機構（３３、３４、３５）を備え、
前記パージ運転時に前記吹出しモード切替機構（３３、３４、３５）は、デフロスタ開口部（３０）またはフェイス開口部（３１）を開口状態とするようになっていることを特徴とする請求項５または６に記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置。 The opening is a defroster opening (30) that blows air-conditioned air toward the vehicle window, a face opening (31) that blows out toward the passenger's upper body, and a foot opening (32) that blows out toward the feet of the passenger,
A blowing mode switching mechanism (33, 34, 35) for opening and closing the defroster opening (30), the face opening (31) and the foot opening (32);
The blowout mode switching mechanism (33, 34, 35) is configured to open the defroster opening (30) or the face opening (31) during the purge operation. 6. A heat pump device having a heating function of the fuel cell according to 6. 前記ヒートポンプは、冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置。

The heat pump apparatus having a heating function for a fuel cell according to any one of claims 1 to 7, wherein the heat pump uses carbon dioxide as a refrigerant.

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