車両の空調装置
【課題】車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入をより安定して行うことのできる車両両の空調装置を提供する。
【解決手段】燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２へと燃料電池冷却水を導入するための導入口１２と、ヒーター用冷却水回路２を通った燃料電池冷却水を燃料電池用冷却水回路１に導出するための導出口１３とを、冷却水を一方の対象として熱交換が行われる熱交換部及び燃料電池用ウォーターポンプ３を間に挟むことなく連続して設けるようにした。
【解決手段】燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２へと燃料電池冷却水を導入するための導入口１２と、ヒーター用冷却水回路２を通った燃料電池冷却水を燃料電池用冷却水回路１に導出するための導出口１３とを、冷却水を一方の対象として熱交換が行われる熱交換部及び燃料電池用ウォーターポンプ３を間に挟むことなく連続して設けるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載熱源を通過して冷却水を循環させる車載熱源用冷却水回路を備える車両の空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池で発電を行うとともに、発電した電力で動作するモーターを駆動源として走行する燃料電池車の開発が進められている。そして従来、例えば特許文献１に見られるように、燃料電池の排熱を車室内の暖房に利用する車両の空調装置が提案されている。
【０００３】
図４は、そうした従来の空調装置の設けられた燃料電池車の冷却系の構成を示している。同図に示すように、この燃料電池車には、燃料電池５０と、冷却水を循環させるためのウォーターポンプ５０ａと、放熱により冷却水を冷却するラジエーター５１とを通る燃料電池用冷却水回路５２が設けられている。またこの車両の冷却系には、ラジエーター５１の設けられたラジエーター水路５３を迂回して冷却水を流すバイパス通路５４に、冷却水の熱で温風を形成するヒーターコア５５が設けられている。すなわち、この従来の空調装置では、ヒーターコア５５に流す冷却水を、燃料電池用冷却水回路５２のラジエーター５１の上流から導入するとともに、ヒーターコア５５を通過した後の冷却水を燃料電池用冷却水回路５２のラジエーター５１の下流に導出するように冷却水回路が形成されている。
【０００４】
また、この車両の冷却系には、燃料電池５０を通過した冷却水をラジエーター水路５３とバイパス通路５４とに分配する三方弁５６が設けられている。更にこの冷却系には、バイパス通路５４を流れる冷却水のうち、ヒーターコア５５を通る冷却水の流量とヒーターコア５５を迂回する冷却水の流量との流量比をコントロールする制御弁５７が設けられてもいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１５５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした従来の燃料電池車の冷却系では、燃料電池の廃熱が多いときには、ラジエーター水路５３が開き、ラジエーター５１に冷却水が流されるようになる。このときのヒーターコア５５には、燃料電池用冷却水回路５２のラジエーター５１上流に設けられた導入口５８を通じて導入された冷却水が流され、またヒーターコア５５を通過した冷却水は、ラジエーター５１の下流に設けられた導出口（三方弁５６）を通じて燃料電池用冷却水回路５２に戻されるようになる。すなわち、この空調装置の燃料電池用冷却水回路５２では、ヒーターコア５５の冷却水の導入口５８と導出口（三方弁５６）とが、ラジエーター５１を挟むように設けられている。
【０００７】
こうした構成の冷却系では、ラジエーター５１通過時の流動抵抗により、燃料電池用冷却水回路５２の導入口５８部分と導出口（三方弁５６）部分との間に大きい圧力差が生じるようになる。また燃料電池用冷却水回路５２の冷却水の流量は、燃料電池５０の発熱状況に応じて大幅に変更されるようになっている。燃料電池用冷却水回路５２の導入口５８部分と導出口（三方弁５６）部分との間に大きい圧力差が存在すると、その圧力差によってヒーターコア５５に冷却水が流入するようになる。こうした圧力差に基づく冷却水の流入量は、燃料電池用冷却水回路５２の冷却水の流量に大きく依存する。したがって、導入口５８、導出口（三方弁５６）との間に圧力差が存在すると、燃料電池用冷却水回路５２の冷却水の流量の変化に応じてヒーターコア５５に流入する冷却水の流量が変動してしまうようになる。そしてその結果、車室内の暖房性能を安定して維持することができなくなってしまうようになる。
【０００８】
なおこうした問題は、車載熱源を通過して冷却水を循環させる車載熱源用冷却水回路と、ヒーターコアを通過して冷却水を循環させるヒーター用冷却水回路とが独立に設けられ、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入を行う車両の空調装置に概ね共通したものとなっている。
【０００９】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入をより安定して行うことのできる車両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】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、車載熱源を通過して冷却水を循環させる車載熱源用冷却水回路を備える車両に適用される空調装置において、下記の各構成を備えるようにしている。すなわち、請求項１に記載の車両の空調装置は、
・車載熱源用冷却水回路とは独立して設けられるとともに、冷却水の熱で温風を形成するヒーターコアを通過して冷却水を循環させるヒーター用冷却水回路。
・車載熱源用冷却水回路に設けられて、同車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路へと冷却水を導入するための導入口。
・車載熱源用冷却水回路に設けられて、ヒーター用冷却水回路から車載熱源用冷却水回路へと冷却水を導出するための導出口。
・上記導入口及び導出口が、冷却水を一方の対象として熱交換が行われる熱交換部、ウォーターポンプを間に挟むことなく連続して設けられること。
を具備している。
【００１１】
上記車両の空調装置は、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路に冷却水を取り込むための導入口と、ヒーター用冷却水回路から車載熱源用冷却水回路へと冷却水を戻すための導出口とを備えている。ここで熱交換部は、通常、熱の交換効率を高めるため、水路が幾重にも曲折して形成されており、その内部での冷却水の流動抵抗が大きく、その前後には圧力差が生じる。更に、ウォーターポンプの前後にも大きい圧力差が生じる。そのため、導入口と導出口との間に熱交換部、ウォーターポンプ及び分岐部が介在されると、導入口を通じて車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路へと導入される冷却水の流量に無視し得ない変動を生じさせる程度に、導入口・導出口間の圧力差が大きくなる。
【００１２】
その点、本発明の車両の空調装置では、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路に冷却水を取り込むための導入口と、ヒーター用冷却水回路から車載熱源用冷却水回路へと冷却水を戻すための導出口とが、熱交換部やウォーターポンプを間に挟むことなく連続して設けられている。そのため、導入口、導出口間の圧力差を小さくすることができ、その圧力差に起因した、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入量の変動が抑えられるようになる。したがって、請求項１の車両の空調装置では、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入をより安定して行うことができるようになる。
【００１３】
ちなみに、ここでの車載熱源とは、車両の駆動系の構成要素であって、その作動に応じて発熱するものを指す。こうした車載熱源としては、エンジン車のエンジンや、電気自動車又はハイブリッド車の走行用モーターやインバーター、燃料電池車の燃料電池などが挙げられる。
【００１４】
なお、車載熱源にて加熱された冷却水をヒーター用冷却水回路に送りたいのであれば、請求項２によるように、車載熱源の冷却水流れ方向における下流側に、導入口及び導出口を設けるようにすると良い。
【００１５】
また導入口を通じた車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入を、状況に応じて禁止、許容するようにしたければ、請求項３によるように、導入口を通じた車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入を禁止、許容する切替弁を備えるようにすると良い。
【００１６】
ちなみに、車載熱源の暖機には時間が掛り、また車両では、車載熱源による発電が間欠的に行われるため、車載熱源にて生成される熱だけでは、暖房に必要な熱を十分に賄えないことがある。そうした場合にも、請求項４によるように、ヒーター用冷却水回路のヒーターコアの冷却水流れ方向上流側に設けられて、通電に応じて冷却水を加熱する電気ヒーターを備えるようにすれば、車載熱源の廃熱が不十分なときにも好適に暖房を行うことが可能となる。また請求項５によるように、ヒーターコアの温風流れ方向下流側に設けられて、ヒーターコアを通過した空気を加熱する空気加熱ヒーターを備えるようにしても、車載熱源の廃熱が不十分なときにも好適に暖房を行うことができるようになる。
【００１７】
なお本発明の車両の空調装置は、請求項６によるように、燃料電池を車載熱源として搭載する車両に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空調装置の適用される車両の冷却系の構成を模式的に示した略図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る空調装置の適用される車両の冷却系の構成を模式的に示した略図。
【図３】同実施形態の暖房機構の構成を模式的に示した略図。
【図４】従来の空調装置の適用される車両の冷却系の構成を模式的に示した略図。
【図５】導入口、導出口の配置を変更した第１実施形態の空調装置の変形例についてその構成を模式的に示した略図。
【図６】導入口、導出口の配置を変更した第１実施形態の空調装置のもう一つの変形例についてその構成を模式的に示した略図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の車両の空調装置を具体化した第１の実施の形態を、図１を参照して詳細に説明する。なお本実施の形態は、車載熱源として燃料電池を備える燃料電池車に適用される空調装置として本発明を具体化したものとなっている。
【００２０】
図１は、本実施の形態の空調装置の適用される車両の冷却系の構成を示している。同図に示すように、この車両の冷却系は大きくは、次の２つの冷却水回路を、すなわち燃料電池用冷却水回路１とヒーター用冷却水回路２とを備えている。
【００２１】
燃料電池用冷却水回路１は、燃料電池を冷却するための冷却水（燃料電池冷却水）を同回路に循環させるための燃料電池用ウォーターポンプ３を備えている。冷却水を加圧して吐出する燃料電池用ウォーターポンプ３の下流には、燃料電池４が設置されている。また燃料電池用冷却水回路１は、燃料電池４の下流において、次の２つの冷却水路に、すなわちラジエーター水路５とバイパス水路６とに分岐された分岐部１６が形成されている。ラジエーター水路５には、放熱により冷却水を冷却するラジエーター７が設置されている。そしてラジエーター水路５とバイパス水路６との合流部には、両水路を流れる冷却水の流量比を可変とする燃料電池用の流量調整弁８が設けられている。
【００２２】
一方、ヒーター用冷却水回路２は、暖房用の温水を同回路に循環させるためのヒーター用ウォーターポンプ９を備えている。なお、ヒーター用冷却水回路２を循環される暖房用の温水は、燃料電池用冷却水回路１を循環される燃料電池冷却水と同じものとなっている。暖房用温水を加圧して吐出するヒーター用ウォーターポンプ９の下流には、電熱で冷却水を加熱する電気ヒーター１０と、暖房用温水の熱で車室に送風される空気を温めるヒーターコア１１とが設けられている。
【００２３】
以上のように構成された燃料電池用冷却水回路１とヒーター用冷却水回路２とは、２つの接続水路１２ａ，１３ａにより接続されている。そして接続水路１２ａを通じて燃料電池用冷却水回路１を流れる燃料電池冷却水がヒーター用冷却水回路２に導入され、接続水路１３ａを通じてヒーター用冷却水回路２を流れた暖房用温水が燃料電池用冷却水回路１へと導出されるようになっている。なお、燃料電池用冷却水回路１に設けられて、同燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２へと冷却水を導入するための導入口１２、すなわち燃料電池用冷却水回路１と接続水路１２ａとの接続部は、燃料電池４の下流に設けられている。また燃料電池用冷却水回路１に設けられて、ヒーター用冷却水回路２から燃料電池用冷却水回路１へと冷却水を導出するための導出口１３、すなわち燃料電池用冷却水回路１と接続水路１３ａとの接続部は、上記導入口１２の更に下流側に設けられている。ちなみに、導入口１２と導出口１３との間には、冷却水を一方の対象として熱交換が行われる熱交換部（ラジエーター７など）やウォーターポンプ３を間に挟むことなく連続して設けられている。
【００２４】
一方、ヒーター用冷却水回路２においては、上記２つの接続水路１２ａ，１３ａは、ヒーター用ウォーターポンプ９の上流側にてそれぞれ接続されている。そしてヒーター用冷却水回路２と接続水路１２ａとの接続部には、ヒーターコア１１とヒーター用ウォーターポンプ９とを接続した状態と、接続水路１２ａとヒーター用ウォーターポンプ９とを接続した状態とを切り替える暖房用三方弁１４が設けられている。
【００２５】
この暖房用三方弁１４がヒーターコア１１とヒーター用ウォーターポンプ９とを接続した状態では、ヒーター用冷却水回路２は、燃料電池用冷却水回路１から切り離された状態となる。すなわち、このときのヒーター用冷却水回路２では、ヒーター用ウォーターポンプ９から、電気ヒーター１０及びヒーターコア１１を通り、再びヒーター用ウォーターポンプ９に戻る循環サイクルが形成されるようになる。
【００２６】
一方、暖房用三方弁１４が接続水路１２ａとヒーター用ウォーターポンプ９とを接続した状態では、ヒーター用ウォーターポンプ９には、導入口１２及び接続水路１２ａを通じて、燃料電池４を通過した燃料電池冷却水が導入されるようになる。またその燃料電池冷却水は、電気ヒーター１０及びヒーターコア１１を通り、接続水路１３ａと導出口１３とを通って再び燃料電池用冷却水回路１に戻るようになる。すなわち、このときには、ヒーター用冷却水回路２と燃料電池用冷却水回路１とを跨いだ、一つの大きな循環サイクルが形成されるようになる。
【００２７】
なお上述したように、こうした本実施の形態の空調装置の燃料電池用冷却水回路１には、導入口１２と導出口１３とが、熱交換部やウォーターポンプ３、上記分岐部１６を間に挟むことなく連続して設けられている。そのため、導入口１２と導出口１３との間には、圧力差が殆ど生じないようになる。圧力差がなければ、燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入量は、ヒーター用ウォーターポンプ９の冷却水吸入量のみにより決定されるようになる。したがって、燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への燃料電池冷却水の導入を、そうした圧力差に起因した水量変動を殆ど被ることなく、安定して行うことができるようになる。
【００２８】
なお、こうした本実施の形態では、暖房用三方弁１４が、導入口１２を通じた燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入を禁止、許容する切替弁に相当する構成となっている。また本実施の形態では、燃料電池４が上記車載熱源に、燃料電池用冷却水回路１が上記車載熱源用冷却水回路に、それぞれ対応した構成となっている。
【００２９】
以上の本実施の形態の車両の空調装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施の形態の車両の空調装置は、燃料電池４を通過して冷却水を循環させる燃料電池用冷却水回路１を備える車両に適用されるものとなっている。そして本実施の形態の空調装置は、次の各構成を備えている。すなわち、本実施の形態の車両の空調装置は、
・燃料電池用冷却水回路１とは独立して設けられるとともに、冷却水の熱で温風を形成するヒーターコア１１を通過して冷却水を循環させるヒーター用冷却水回路２。
・燃料電池用冷却水回路１に設けられて、同燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２へと冷却水を導入するための導入口１２。
・燃料電池用冷却水回路１に設けられて、ヒーター用冷却水回路２から燃料電池用冷却水回路１へと冷却水を導出するための導出口１３。
・上記導入口１２及び導出口１３が、冷却水を一方の対象として熱交換が行われる熱交換部及び燃料電池用ウォーターポンプ３を間に挟むことなく連続して設けられること。
を具備している。こうした本実施の形態では、顕著な圧力差を生み出す介在物が導入口１２と導出口１３と間に存在しないため、導入口１２、導出口１３間の圧力差を小さくすることができる。そのため、そうした圧力差に起因した、燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入量の変動が抑えられるようになる。したがって、本実施の形態の車両の空調装置によれば、燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入をより安定して行うことができるようになる。
【００３０】
（２）本実施の形態の車両の空調装置は、燃料電池４の冷却水流れ方向における下流側に、導入口１２及び導出口１３を設けるようにしている。そのため、燃料電池４にて加熱された冷却水をヒーター用冷却水回路２に送ることができ、燃料電池４の廃熱を利用した暖房を効率的に行うことができるようになる。
【００３１】
（３）本実施の形態の車両の空調装置は、導入口１２を通じた燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入を禁止、許容する暖房用三方弁１４を備えるようにしている。そのため、導入口１２を通じた燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入を、状況に応じて禁止、許容することができるようになる。例えば燃料電池冷却水の温度が暖房用温水の温度よりも高ければ、ヒーター用冷却水回路２に燃料電池冷却水を導入し、逆に低ければ、ヒーター用冷却水回路２への燃料電池冷却水の導入を禁止するといった水路切替が可能となる。
【００３２】
（４）本実施の形態の車両の空調装置は、ヒーター用冷却水回路２のヒーターコア１１の冷却水流れ方向上流側に設けられて、通電に応じて冷却水を加熱する電気ヒーター１０を備えるようにしている。燃料電池の暖機には時間が掛り、また車両では、燃料電池による発電が間欠的に行われるため、燃料電池の廃熱だけでは、暖房に必要な熱を十分に賄えないことがある。そうした場合にも、上記のような電気ヒーター１０を設ければ、燃料電池４の廃熱が不十分なときにも好適に暖房を行うことが可能となる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の車両の空調装置を具体化した第２の実施の形態を、図２及び図３を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施の形態にあって、上記実施の形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３４】
図２は、本実施の形態の空調装置の適用される車両の冷却系の構成を示している。同図に示すように、この車両の冷却系は、ヒーター用冷却水回路２のヒーターコア１１の上流に冷却水加熱用の電気ヒーター１０が設けられていない点を除けば、第１の実施の形態におけるものと同じとなっている。そうした冷却水加熱用の電気ヒーター１０の代りとして、本実施の形態では、その暖房機構の構成を図３に示すように、空気加熱ヒーター１５を設けるようにしている。この空気加熱用の空気加熱ヒーター１５は、ヒーターコア１１の温風流れ方向下流側に設けられて、ヒーターコア１１を通過した空気を加熱するものとなっている。なお空気加熱ヒーター１５としては、ヒートポンプサイクルを利用したヒーターや、通電に応じて発熱する電気ヒーターなどを採用することができる。
【００３５】
こうした本実施の形態の車両の空調装置でも、上記（１）〜（３）の効果を奏することができる。更に本実施の形態では、次の効果を奏することができる。
（５）本実施の形態では、ヒーターコア１１の温風流れ方向下流側に設けられて、通電に応じて温風を加熱する空気加熱用の空気加熱ヒーター１５を備えるようにしている。燃料電池の暖機には時間が掛り、また車両では、燃料電池４による発電が間欠的に行われるため、燃料電池４の廃熱だけでは、暖房に必要な熱を十分に賄えないことがある。そうした場合にも、上記のような空気加熱用の空気加熱ヒーター１５を設けるようにすれば、燃料電池４の廃熱が不十分なときにも好適に暖房を行うことができるようになる。
【００３６】
なお、上記各実施の形態は以下のように変更して実施することもできる。
・第１の実施の形態では、ヒーター用冷却水回路２のヒーターコア１１の冷却水流れ方向上流側に、通電に応じて冷却水を加熱する電気ヒーター１０を設けるようにしている。もっとも、ヒーターコア１１に流入する冷却水を十分に加熱できるのであれば、そうした電気ヒーター１０をヒーターコア１１の冷却水流れ方向下流側に設けるようにしても良い。
【００３７】
・第２の実施の形態では、ヒーターコア１１の温風流れ方向下流側に、ヒーターコア１１を通過した空気を加熱する空気加熱ヒーター１５を設けるようにしていた。もっとも、車室内に送風される空気を十分に加熱できるのであれば、そうした空気加熱ヒーター１５をヒーターコア１１の温風流れ方向上流側に設けるようにしても良い。
【００３８】
・第１の実施の形態では、ヒーターコア１１に導入される冷却水を必要に応じて加熱する電気ヒーター１０を設けるようにしているが、電気ヒーター１０に代えて、ヒートポンプ等の他の加熱手段を設けるようにしても良い。
【００３９】
・上記実施の形態での導入口１２及び導出口１３の配置は、ラジエーター７等の熱交換部やウォーターポンプ３が間に挟まれないようにしさえすれば、任意適宜に変更することができる。例えばウォーターポンプ３の上流側に、導入口１２及び導出口１３を連続して配置するようにしても良い。また導入口１２及び導出口１３が十分に近接して配置されるのであれば、図５や図６のような導入口１２及び導出口１３の配置も可能である。例えば図５の構成では、導入口１２と導出口１３との間においてバイパス水路６が分岐されている。また図６の構成では、導入口１２と導出口１３との間においてラジエーター水路５が分岐されている。ただし、いずれにおいても、導入口１２と導出口１３との間には、ラジエーター７のような熱交換部やウォーターポンプ３は介在されておらず、導入口１２と導出口１３との間に顕著な圧力差が生じないようになっている。このように顕著な圧力差を生み出す介在物が間に存在しないように導入口１２と導出口１３とを近接して配置しさえすれば、導入口１２、導出口１３間の圧力差を十分に小さくすることができる。そしてそうした圧力差に起因した冷却水の導入量の変動を抑え、燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入をより安定して行うことができるようになる。
【００４０】
・上記実施の形態では、冷却水加熱用の電気ヒーター１０や空気加熱用の空気加熱ヒーター１５を設け、燃料電池４の廃熱が少ないときの暖房能力の不足を電気エネルギーで補うようにしていた。もっとも、上記のような電気エネルギーによる暖房能力の補填を行わずとも、十分な暖房性能を確保できるのであれば、これらの電気ヒーター１０、１５は割愛するようにしても良い。
【００４１】
・上記実施の形態では、暖房用三方弁１４により、導入口１２を通じた燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への燃料電池冷却水の導入を禁止、許容するようにしていた。こうした燃料電池冷却水の導入及びその禁止を、三方弁以外の切替弁、例えばサーモスタットなどにより行うようにしても良い。また燃料電池冷却水の導入の禁止、許容を切り替え可能であれば、そうした切替弁の設置位置も、ヒーター用冷却水回路２と接続水路１２ａとの接続部以外の位置、例えばヒーター用冷却水回路２と接続水路１３ａとの接続部、導入口１２や導出口１３の設置位置、接続水路１２ａ、１３ａの途中などに変更しても良い。
【００４２】
・単に燃料電池冷却水の導入及びその禁止の切り替えだけでなく、燃料電池冷却水の導入量をコントロールするような制御弁を、上記暖房用三方弁１４の代りとして設けるようにしても良い。
【００４３】
・導入口１２を通じた燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への燃料電池冷却水の導入を明確に禁止、許容する必要が無いのであれば、上記のような切替弁や制御弁は割愛するようにしても良い。その場合にも、両ウォーターポンプ３、９の作動量の制御により、接続水路１２ａ、１３ａの燃料電池用冷却水回路１側とヒーター用冷却水回路２側との圧力関係を変化させることで、導入口１２を通じた燃料電池冷却水の導入状況をある程度にコントロールすることが可能である。
【００４４】
・上記実施の形態では、燃料電池４の冷却水流れ方向における下流側に、導入口１２及び導出口１３を設けるようにしていたが、次の条件を満す限りにおいて、導入口１２及び導出口１３の設置位置を変更するようにしても良い。すなわち、冷却水を一方の対象として熱交換が行われるラジエーターやヒーターコアのような熱交換部、ウォーターポンプ及び上記分岐部１６を間に挟むことなく導入口１２と導出口１３とが連続して設けられるのであれば、導入口１２及び導出口１３の設置位置は適宜に変更しても良い。例えば燃料電池用ウォーターポンプ３と燃料電池４との間の部分や燃料電池用の流量調整弁８と燃料電池用ウォーターポンプ３との間の部分に導入口１２と導出口１３とを設けることとしても、圧力差に起因した燃料電池冷却水の導入量の変動を抑えることは可能である。
【００４５】
・上記実施形態では、車載熱源として燃料電池を備える燃料電池車に適用される空調装置として本発明を具体化した場合を説明したが、燃料電池以外の車載熱源を備える車両にも本発明の空調装置を適用することは可能である。例えば車載熱源としてエンジンを備えるエンジン車や車載熱源として走行用モーターやインバーターを備える電気自動車又はハイブリッド車などで用いられる空調装置にも、本発明の適用が可能である。すなわち、車両の駆動系の構成要素であって、その作動に応じて発熱する車載熱源を搭載する車両に採用される空調装置であれば、本発明の適用により、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水導入の安定化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１…燃料電池用冷却水回路（車載熱源用冷却水回路）、２…ヒーター用冷却水回路、３…燃料電池用ウォーターポンプ、４…燃料電池（車載熱源）、５…ラジエーター水路、６…バイパス水路、７…ラジエーター、８…燃料電池用の流量調整弁、９…ヒーター用ウォーターポンプ、１０…電気ヒーター、１２…導入口、１３…導出口、１２ａ，１３ａ…接続水路、暖房用三方弁（切替弁）、１５…空気加熱ヒーター、１６…分岐部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載熱源を通過して冷却水を循環させる車載熱源用冷却水回路を備える車両の空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池で発電を行うとともに、発電した電力で動作するモーターを駆動源として走行する燃料電池車の開発が進められている。そして従来、例えば特許文献１に見られるように、燃料電池の排熱を車室内の暖房に利用する車両の空調装置が提案されている。
【０００３】
図４は、そうした従来の空調装置の設けられた燃料電池車の冷却系の構成を示している。同図に示すように、この燃料電池車には、燃料電池５０と、冷却水を循環させるためのウォーターポンプ５０ａと、放熱により冷却水を冷却するラジエーター５１とを通る燃料電池用冷却水回路５２が設けられている。またこの車両の冷却系には、ラジエーター５１の設けられたラジエーター水路５３を迂回して冷却水を流すバイパス通路５４に、冷却水の熱で温風を形成するヒーターコア５５が設けられている。すなわち、この従来の空調装置では、ヒーターコア５５に流す冷却水を、燃料電池用冷却水回路５２のラジエーター５１の上流から導入するとともに、ヒーターコア５５を通過した後の冷却水を燃料電池用冷却水回路５２のラジエーター５１の下流に導出するように冷却水回路が形成されている。
【０００４】
また、この車両の冷却系には、燃料電池５０を通過した冷却水をラジエーター水路５３とバイパス通路５４とに分配する三方弁５６が設けられている。更にこの冷却系には、バイパス通路５４を流れる冷却水のうち、ヒーターコア５５を通る冷却水の流量とヒーターコア５５を迂回する冷却水の流量との流量比をコントロールする制御弁５７が設けられてもいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１５５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした従来の燃料電池車の冷却系では、燃料電池の廃熱が多いときには、ラジエーター水路５３が開き、ラジエーター５１に冷却水が流されるようになる。このときのヒーターコア５５には、燃料電池用冷却水回路５２のラジエーター５１上流に設けられた導入口５８を通じて導入された冷却水が流され、またヒーターコア５５を通過した冷却水は、ラジエーター５１の下流に設けられた導出口（三方弁５６）を通じて燃料電池用冷却水回路５２に戻されるようになる。すなわち、この空調装置の燃料電池用冷却水回路５２では、ヒーターコア５５の冷却水の導入口５８と導出口（三方弁５６）とが、ラジエーター５１を挟むように設けられている。
【０００７】
こうした構成の冷却系では、ラジエーター５１通過時の流動抵抗により、燃料電池用冷却水回路５２の導入口５８部分と導出口（三方弁５６）部分との間に大きい圧力差が生じるようになる。また燃料電池用冷却水回路５２の冷却水の流量は、燃料電池５０の発熱状況に応じて大幅に変更されるようになっている。燃料電池用冷却水回路５２の導入口５８部分と導出口（三方弁５６）部分との間に大きい圧力差が存在すると、その圧力差によってヒーターコア５５に冷却水が流入するようになる。こうした圧力差に基づく冷却水の流入量は、燃料電池用冷却水回路５２の冷却水の流量に大きく依存する。したがって、導入口５８、導出口（三方弁５６）との間に圧力差が存在すると、燃料電池用冷却水回路５２の冷却水の流量の変化に応じてヒーターコア５５に流入する冷却水の流量が変動してしまうようになる。そしてその結果、車室内の暖房性能を安定して維持することができなくなってしまうようになる。
【０００８】
なおこうした問題は、車載熱源を通過して冷却水を循環させる車載熱源用冷却水回路と、ヒーターコアを通過して冷却水を循環させるヒーター用冷却水回路とが独立に設けられ、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入を行う車両の空調装置に概ね共通したものとなっている。
【０００９】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入をより安定して行うことのできる車両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】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、車載熱源を通過して冷却水を循環させる車載熱源用冷却水回路を備える車両に適用される空調装置において、下記の各構成を備えるようにしている。すなわち、請求項１に記載の車両の空調装置は、
・車載熱源用冷却水回路とは独立して設けられるとともに、冷却水の熱で温風を形成するヒーターコアを通過して冷却水を循環させるヒーター用冷却水回路。
・車載熱源用冷却水回路に設けられて、同車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路へと冷却水を導入するための導入口。
・車載熱源用冷却水回路に設けられて、ヒーター用冷却水回路から車載熱源用冷却水回路へと冷却水を導出するための導出口。
・上記導入口及び導出口が、冷却水を一方の対象として熱交換が行われる熱交換部、ウォーターポンプを間に挟むことなく連続して設けられること。
を具備している。
【００１１】
上記車両の空調装置は、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路に冷却水を取り込むための導入口と、ヒーター用冷却水回路から車載熱源用冷却水回路へと冷却水を戻すための導出口とを備えている。ここで熱交換部は、通常、熱の交換効率を高めるため、水路が幾重にも曲折して形成されており、その内部での冷却水の流動抵抗が大きく、その前後には圧力差が生じる。更に、ウォーターポンプの前後にも大きい圧力差が生じる。そのため、導入口と導出口との間に熱交換部、ウォーターポンプ及び分岐部が介在されると、導入口を通じて車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路へと導入される冷却水の流量に無視し得ない変動を生じさせる程度に、導入口・導出口間の圧力差が大きくなる。
【００１２】
その点、本発明の車両の空調装置では、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路に冷却水を取り込むための導入口と、ヒーター用冷却水回路から車載熱源用冷却水回路へと冷却水を戻すための導出口とが、熱交換部やウォーターポンプを間に挟むことなく連続して設けられている。そのため、導入口、導出口間の圧力差を小さくすることができ、その圧力差に起因した、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入量の変動が抑えられるようになる。したがって、請求項１の車両の空調装置では、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入をより安定して行うことができるようになる。
【００１３】
ちなみに、ここでの車載熱源とは、車両の駆動系の構成要素であって、その作動に応じて発熱するものを指す。こうした車載熱源としては、エンジン車のエンジンや、電気自動車又はハイブリッド車の走行用モーターやインバーター、燃料電池車の燃料電池などが挙げられる。
【００１４】
なお、車載熱源にて加熱された冷却水をヒーター用冷却水回路に送りたいのであれば、請求項２によるように、車載熱源の冷却水流れ方向における下流側に、導入口及び導出口を設けるようにすると良い。
【００１５】
また導入口を通じた車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入を、状況に応じて禁止、許容するようにしたければ、請求項３によるように、導入口を通じた車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水の導入を禁止、許容する切替弁を備えるようにすると良い。
【００１６】
ちなみに、車載熱源の暖機には時間が掛り、また車両では、車載熱源による発電が間欠的に行われるため、車載熱源にて生成される熱だけでは、暖房に必要な熱を十分に賄えないことがある。そうした場合にも、請求項４によるように、ヒーター用冷却水回路のヒーターコアの冷却水流れ方向上流側に設けられて、通電に応じて冷却水を加熱する電気ヒーターを備えるようにすれば、車載熱源の廃熱が不十分なときにも好適に暖房を行うことが可能となる。また請求項５によるように、ヒーターコアの温風流れ方向下流側に設けられて、ヒーターコアを通過した空気を加熱する空気加熱ヒーターを備えるようにしても、車載熱源の廃熱が不十分なときにも好適に暖房を行うことができるようになる。
【００１７】
なお本発明の車両の空調装置は、請求項６によるように、燃料電池を車載熱源として搭載する車両に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空調装置の適用される車両の冷却系の構成を模式的に示した略図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る空調装置の適用される車両の冷却系の構成を模式的に示した略図。
【図３】同実施形態の暖房機構の構成を模式的に示した略図。
【図４】従来の空調装置の適用される車両の冷却系の構成を模式的に示した略図。
【図５】導入口、導出口の配置を変更した第１実施形態の空調装置の変形例についてその構成を模式的に示した略図。
【図６】導入口、導出口の配置を変更した第１実施形態の空調装置のもう一つの変形例についてその構成を模式的に示した略図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の車両の空調装置を具体化した第１の実施の形態を、図１を参照して詳細に説明する。なお本実施の形態は、車載熱源として燃料電池を備える燃料電池車に適用される空調装置として本発明を具体化したものとなっている。
【００２０】
図１は、本実施の形態の空調装置の適用される車両の冷却系の構成を示している。同図に示すように、この車両の冷却系は大きくは、次の２つの冷却水回路を、すなわち燃料電池用冷却水回路１とヒーター用冷却水回路２とを備えている。
【００２１】
燃料電池用冷却水回路１は、燃料電池を冷却するための冷却水（燃料電池冷却水）を同回路に循環させるための燃料電池用ウォーターポンプ３を備えている。冷却水を加圧して吐出する燃料電池用ウォーターポンプ３の下流には、燃料電池４が設置されている。また燃料電池用冷却水回路１は、燃料電池４の下流において、次の２つの冷却水路に、すなわちラジエーター水路５とバイパス水路６とに分岐された分岐部１６が形成されている。ラジエーター水路５には、放熱により冷却水を冷却するラジエーター７が設置されている。そしてラジエーター水路５とバイパス水路６との合流部には、両水路を流れる冷却水の流量比を可変とする燃料電池用の流量調整弁８が設けられている。
【００２２】
一方、ヒーター用冷却水回路２は、暖房用の温水を同回路に循環させるためのヒーター用ウォーターポンプ９を備えている。なお、ヒーター用冷却水回路２を循環される暖房用の温水は、燃料電池用冷却水回路１を循環される燃料電池冷却水と同じものとなっている。暖房用温水を加圧して吐出するヒーター用ウォーターポンプ９の下流には、電熱で冷却水を加熱する電気ヒーター１０と、暖房用温水の熱で車室に送風される空気を温めるヒーターコア１１とが設けられている。
【００２３】
以上のように構成された燃料電池用冷却水回路１とヒーター用冷却水回路２とは、２つの接続水路１２ａ，１３ａにより接続されている。そして接続水路１２ａを通じて燃料電池用冷却水回路１を流れる燃料電池冷却水がヒーター用冷却水回路２に導入され、接続水路１３ａを通じてヒーター用冷却水回路２を流れた暖房用温水が燃料電池用冷却水回路１へと導出されるようになっている。なお、燃料電池用冷却水回路１に設けられて、同燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２へと冷却水を導入するための導入口１２、すなわち燃料電池用冷却水回路１と接続水路１２ａとの接続部は、燃料電池４の下流に設けられている。また燃料電池用冷却水回路１に設けられて、ヒーター用冷却水回路２から燃料電池用冷却水回路１へと冷却水を導出するための導出口１３、すなわち燃料電池用冷却水回路１と接続水路１３ａとの接続部は、上記導入口１２の更に下流側に設けられている。ちなみに、導入口１２と導出口１３との間には、冷却水を一方の対象として熱交換が行われる熱交換部（ラジエーター７など）やウォーターポンプ３を間に挟むことなく連続して設けられている。
【００２４】
一方、ヒーター用冷却水回路２においては、上記２つの接続水路１２ａ，１３ａは、ヒーター用ウォーターポンプ９の上流側にてそれぞれ接続されている。そしてヒーター用冷却水回路２と接続水路１２ａとの接続部には、ヒーターコア１１とヒーター用ウォーターポンプ９とを接続した状態と、接続水路１２ａとヒーター用ウォーターポンプ９とを接続した状態とを切り替える暖房用三方弁１４が設けられている。
【００２５】
この暖房用三方弁１４がヒーターコア１１とヒーター用ウォーターポンプ９とを接続した状態では、ヒーター用冷却水回路２は、燃料電池用冷却水回路１から切り離された状態となる。すなわち、このときのヒーター用冷却水回路２では、ヒーター用ウォーターポンプ９から、電気ヒーター１０及びヒーターコア１１を通り、再びヒーター用ウォーターポンプ９に戻る循環サイクルが形成されるようになる。
【００２６】
一方、暖房用三方弁１４が接続水路１２ａとヒーター用ウォーターポンプ９とを接続した状態では、ヒーター用ウォーターポンプ９には、導入口１２及び接続水路１２ａを通じて、燃料電池４を通過した燃料電池冷却水が導入されるようになる。またその燃料電池冷却水は、電気ヒーター１０及びヒーターコア１１を通り、接続水路１３ａと導出口１３とを通って再び燃料電池用冷却水回路１に戻るようになる。すなわち、このときには、ヒーター用冷却水回路２と燃料電池用冷却水回路１とを跨いだ、一つの大きな循環サイクルが形成されるようになる。
【００２７】
なお上述したように、こうした本実施の形態の空調装置の燃料電池用冷却水回路１には、導入口１２と導出口１３とが、熱交換部やウォーターポンプ３、上記分岐部１６を間に挟むことなく連続して設けられている。そのため、導入口１２と導出口１３との間には、圧力差が殆ど生じないようになる。圧力差がなければ、燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入量は、ヒーター用ウォーターポンプ９の冷却水吸入量のみにより決定されるようになる。したがって、燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への燃料電池冷却水の導入を、そうした圧力差に起因した水量変動を殆ど被ることなく、安定して行うことができるようになる。
【００２８】
なお、こうした本実施の形態では、暖房用三方弁１４が、導入口１２を通じた燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入を禁止、許容する切替弁に相当する構成となっている。また本実施の形態では、燃料電池４が上記車載熱源に、燃料電池用冷却水回路１が上記車載熱源用冷却水回路に、それぞれ対応した構成となっている。
【００２９】
以上の本実施の形態の車両の空調装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施の形態の車両の空調装置は、燃料電池４を通過して冷却水を循環させる燃料電池用冷却水回路１を備える車両に適用されるものとなっている。そして本実施の形態の空調装置は、次の各構成を備えている。すなわち、本実施の形態の車両の空調装置は、
・燃料電池用冷却水回路１とは独立して設けられるとともに、冷却水の熱で温風を形成するヒーターコア１１を通過して冷却水を循環させるヒーター用冷却水回路２。
・燃料電池用冷却水回路１に設けられて、同燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２へと冷却水を導入するための導入口１２。
・燃料電池用冷却水回路１に設けられて、ヒーター用冷却水回路２から燃料電池用冷却水回路１へと冷却水を導出するための導出口１３。
・上記導入口１２及び導出口１３が、冷却水を一方の対象として熱交換が行われる熱交換部及び燃料電池用ウォーターポンプ３を間に挟むことなく連続して設けられること。
を具備している。こうした本実施の形態では、顕著な圧力差を生み出す介在物が導入口１２と導出口１３と間に存在しないため、導入口１２、導出口１３間の圧力差を小さくすることができる。そのため、そうした圧力差に起因した、燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入量の変動が抑えられるようになる。したがって、本実施の形態の車両の空調装置によれば、燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入をより安定して行うことができるようになる。
【００３０】
（２）本実施の形態の車両の空調装置は、燃料電池４の冷却水流れ方向における下流側に、導入口１２及び導出口１３を設けるようにしている。そのため、燃料電池４にて加熱された冷却水をヒーター用冷却水回路２に送ることができ、燃料電池４の廃熱を利用した暖房を効率的に行うことができるようになる。
【００３１】
（３）本実施の形態の車両の空調装置は、導入口１２を通じた燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入を禁止、許容する暖房用三方弁１４を備えるようにしている。そのため、導入口１２を通じた燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入を、状況に応じて禁止、許容することができるようになる。例えば燃料電池冷却水の温度が暖房用温水の温度よりも高ければ、ヒーター用冷却水回路２に燃料電池冷却水を導入し、逆に低ければ、ヒーター用冷却水回路２への燃料電池冷却水の導入を禁止するといった水路切替が可能となる。
【００３２】
（４）本実施の形態の車両の空調装置は、ヒーター用冷却水回路２のヒーターコア１１の冷却水流れ方向上流側に設けられて、通電に応じて冷却水を加熱する電気ヒーター１０を備えるようにしている。燃料電池の暖機には時間が掛り、また車両では、燃料電池による発電が間欠的に行われるため、燃料電池の廃熱だけでは、暖房に必要な熱を十分に賄えないことがある。そうした場合にも、上記のような電気ヒーター１０を設ければ、燃料電池４の廃熱が不十分なときにも好適に暖房を行うことが可能となる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の車両の空調装置を具体化した第２の実施の形態を、図２及び図３を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施の形態にあって、上記実施の形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３４】
図２は、本実施の形態の空調装置の適用される車両の冷却系の構成を示している。同図に示すように、この車両の冷却系は、ヒーター用冷却水回路２のヒーターコア１１の上流に冷却水加熱用の電気ヒーター１０が設けられていない点を除けば、第１の実施の形態におけるものと同じとなっている。そうした冷却水加熱用の電気ヒーター１０の代りとして、本実施の形態では、その暖房機構の構成を図３に示すように、空気加熱ヒーター１５を設けるようにしている。この空気加熱用の空気加熱ヒーター１５は、ヒーターコア１１の温風流れ方向下流側に設けられて、ヒーターコア１１を通過した空気を加熱するものとなっている。なお空気加熱ヒーター１５としては、ヒートポンプサイクルを利用したヒーターや、通電に応じて発熱する電気ヒーターなどを採用することができる。
【００３５】
こうした本実施の形態の車両の空調装置でも、上記（１）〜（３）の効果を奏することができる。更に本実施の形態では、次の効果を奏することができる。
（５）本実施の形態では、ヒーターコア１１の温風流れ方向下流側に設けられて、通電に応じて温風を加熱する空気加熱用の空気加熱ヒーター１５を備えるようにしている。燃料電池の暖機には時間が掛り、また車両では、燃料電池４による発電が間欠的に行われるため、燃料電池４の廃熱だけでは、暖房に必要な熱を十分に賄えないことがある。そうした場合にも、上記のような空気加熱用の空気加熱ヒーター１５を設けるようにすれば、燃料電池４の廃熱が不十分なときにも好適に暖房を行うことができるようになる。
【００３６】
なお、上記各実施の形態は以下のように変更して実施することもできる。
・第１の実施の形態では、ヒーター用冷却水回路２のヒーターコア１１の冷却水流れ方向上流側に、通電に応じて冷却水を加熱する電気ヒーター１０を設けるようにしている。もっとも、ヒーターコア１１に流入する冷却水を十分に加熱できるのであれば、そうした電気ヒーター１０をヒーターコア１１の冷却水流れ方向下流側に設けるようにしても良い。
【００３７】
・第２の実施の形態では、ヒーターコア１１の温風流れ方向下流側に、ヒーターコア１１を通過した空気を加熱する空気加熱ヒーター１５を設けるようにしていた。もっとも、車室内に送風される空気を十分に加熱できるのであれば、そうした空気加熱ヒーター１５をヒーターコア１１の温風流れ方向上流側に設けるようにしても良い。
【００３８】
・第１の実施の形態では、ヒーターコア１１に導入される冷却水を必要に応じて加熱する電気ヒーター１０を設けるようにしているが、電気ヒーター１０に代えて、ヒートポンプ等の他の加熱手段を設けるようにしても良い。
【００３９】
・上記実施の形態での導入口１２及び導出口１３の配置は、ラジエーター７等の熱交換部やウォーターポンプ３が間に挟まれないようにしさえすれば、任意適宜に変更することができる。例えばウォーターポンプ３の上流側に、導入口１２及び導出口１３を連続して配置するようにしても良い。また導入口１２及び導出口１３が十分に近接して配置されるのであれば、図５や図６のような導入口１２及び導出口１３の配置も可能である。例えば図５の構成では、導入口１２と導出口１３との間においてバイパス水路６が分岐されている。また図６の構成では、導入口１２と導出口１３との間においてラジエーター水路５が分岐されている。ただし、いずれにおいても、導入口１２と導出口１３との間には、ラジエーター７のような熱交換部やウォーターポンプ３は介在されておらず、導入口１２と導出口１３との間に顕著な圧力差が生じないようになっている。このように顕著な圧力差を生み出す介在物が間に存在しないように導入口１２と導出口１３とを近接して配置しさえすれば、導入口１２、導出口１３間の圧力差を十分に小さくすることができる。そしてそうした圧力差に起因した冷却水の導入量の変動を抑え、燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への冷却水の導入をより安定して行うことができるようになる。
【００４０】
・上記実施の形態では、冷却水加熱用の電気ヒーター１０や空気加熱用の空気加熱ヒーター１５を設け、燃料電池４の廃熱が少ないときの暖房能力の不足を電気エネルギーで補うようにしていた。もっとも、上記のような電気エネルギーによる暖房能力の補填を行わずとも、十分な暖房性能を確保できるのであれば、これらの電気ヒーター１０、１５は割愛するようにしても良い。
【００４１】
・上記実施の形態では、暖房用三方弁１４により、導入口１２を通じた燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への燃料電池冷却水の導入を禁止、許容するようにしていた。こうした燃料電池冷却水の導入及びその禁止を、三方弁以外の切替弁、例えばサーモスタットなどにより行うようにしても良い。また燃料電池冷却水の導入の禁止、許容を切り替え可能であれば、そうした切替弁の設置位置も、ヒーター用冷却水回路２と接続水路１２ａとの接続部以外の位置、例えばヒーター用冷却水回路２と接続水路１３ａとの接続部、導入口１２や導出口１３の設置位置、接続水路１２ａ、１３ａの途中などに変更しても良い。
【００４２】
・単に燃料電池冷却水の導入及びその禁止の切り替えだけでなく、燃料電池冷却水の導入量をコントロールするような制御弁を、上記暖房用三方弁１４の代りとして設けるようにしても良い。
【００４３】
・導入口１２を通じた燃料電池用冷却水回路１からヒーター用冷却水回路２への燃料電池冷却水の導入を明確に禁止、許容する必要が無いのであれば、上記のような切替弁や制御弁は割愛するようにしても良い。その場合にも、両ウォーターポンプ３、９の作動量の制御により、接続水路１２ａ、１３ａの燃料電池用冷却水回路１側とヒーター用冷却水回路２側との圧力関係を変化させることで、導入口１２を通じた燃料電池冷却水の導入状況をある程度にコントロールすることが可能である。
【００４４】
・上記実施の形態では、燃料電池４の冷却水流れ方向における下流側に、導入口１２及び導出口１３を設けるようにしていたが、次の条件を満す限りにおいて、導入口１２及び導出口１３の設置位置を変更するようにしても良い。すなわち、冷却水を一方の対象として熱交換が行われるラジエーターやヒーターコアのような熱交換部、ウォーターポンプ及び上記分岐部１６を間に挟むことなく導入口１２と導出口１３とが連続して設けられるのであれば、導入口１２及び導出口１３の設置位置は適宜に変更しても良い。例えば燃料電池用ウォーターポンプ３と燃料電池４との間の部分や燃料電池用の流量調整弁８と燃料電池用ウォーターポンプ３との間の部分に導入口１２と導出口１３とを設けることとしても、圧力差に起因した燃料電池冷却水の導入量の変動を抑えることは可能である。
【００４５】
・上記実施形態では、車載熱源として燃料電池を備える燃料電池車に適用される空調装置として本発明を具体化した場合を説明したが、燃料電池以外の車載熱源を備える車両にも本発明の空調装置を適用することは可能である。例えば車載熱源としてエンジンを備えるエンジン車や車載熱源として走行用モーターやインバーターを備える電気自動車又はハイブリッド車などで用いられる空調装置にも、本発明の適用が可能である。すなわち、車両の駆動系の構成要素であって、その作動に応じて発熱する車載熱源を搭載する車両に採用される空調装置であれば、本発明の適用により、車載熱源用冷却水回路からヒーター用冷却水回路への冷却水導入の安定化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１…燃料電池用冷却水回路（車載熱源用冷却水回路）、２…ヒーター用冷却水回路、３…燃料電池用ウォーターポンプ、４…燃料電池（車載熱源）、５…ラジエーター水路、６…バイパス水路、７…ラジエーター、８…燃料電池用の流量調整弁、９…ヒーター用ウォーターポンプ、１０…電気ヒーター、１２…導入口、１３…導出口、１２ａ，１３ａ…接続水路、暖房用三方弁（切替弁）、１５…空気加熱ヒーター、１６…分岐部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載熱源を通過して冷却水を循環させる車載熱源用冷却水回路を備える車両に適用される空調装置であって、
前記車載熱源用冷却水回路とは独立して設けられるとともに、冷却水の熱で温風を形成するヒーターコアを通過して冷却水を循環させるヒーター用冷却水回路と、
前記車載熱源用冷却水回路に設けられて、同冷却水回路から前記ヒーター用冷却水回路へと冷却水を導入するための導入口と、
前記車載熱源用冷却水回路に設けられて、前記ヒーター用冷却水回路から前記車載熱源用冷却水回路へと冷却水を導出するための導出口と、
前記導入口及び前記導出口が、冷却水を一方の対象として熱交換が行われる熱交換部やウォーターポンプを間に挟むことなく連続して設けられることと、
を備える車両の空調装置。
【請求項２】
前記導入口及び前記導出口は、前記車載熱源の冷却水流れ方向における下流側に設けられる
請求項１に記載の車両の空調装置。
【請求項３】
前記導入口を通じた前記車載熱源用冷却水回路から前記ヒーター用冷却水回路への冷却水の導入を禁止、許容する切替弁を備える
請求項１又は２に記載の車両の空調装置。
【請求項４】
前記ヒーター用冷却水回路の前記ヒーターコアの冷却水流れ方向上流側に設けられて、通電に応じて冷却水を加熱する電気ヒーターを備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の空調装置。
【請求項５】
前記ヒーターコアの温風流れ方向下流側に設けられて、前記ヒーターコアを通過した空気を加熱する空気加熱ヒーターを備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の空調装置。
【請求項６】
前記車載熱源は、燃料電池である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の空調装置。
【請求項１】
車載熱源を通過して冷却水を循環させる車載熱源用冷却水回路を備える車両に適用される空調装置であって、
前記車載熱源用冷却水回路とは独立して設けられるとともに、冷却水の熱で温風を形成するヒーターコアを通過して冷却水を循環させるヒーター用冷却水回路と、
前記車載熱源用冷却水回路に設けられて、同冷却水回路から前記ヒーター用冷却水回路へと冷却水を導入するための導入口と、
前記車載熱源用冷却水回路に設けられて、前記ヒーター用冷却水回路から前記車載熱源用冷却水回路へと冷却水を導出するための導出口と、
前記導入口及び前記導出口が、冷却水を一方の対象として熱交換が行われる熱交換部やウォーターポンプを間に挟むことなく連続して設けられることと、
を備える車両の空調装置。
【請求項２】
前記導入口及び前記導出口は、前記車載熱源の冷却水流れ方向における下流側に設けられる
請求項１に記載の車両の空調装置。
【請求項３】
前記導入口を通じた前記車載熱源用冷却水回路から前記ヒーター用冷却水回路への冷却水の導入を禁止、許容する切替弁を備える
請求項１又は２に記載の車両の空調装置。
【請求項４】
前記ヒーター用冷却水回路の前記ヒーターコアの冷却水流れ方向上流側に設けられて、通電に応じて冷却水を加熱する電気ヒーターを備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の空調装置。
【請求項５】
前記ヒーターコアの温風流れ方向下流側に設けられて、前記ヒーターコアを通過した空気を加熱する空気加熱ヒーターを備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の空調装置。
【請求項６】
前記車載熱源は、燃料電池である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−９８６７０（Ｐ２０１１−９８６７０Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５５４１３（Ｐ２００９−２５５４１３）
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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