(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、車輪をモーターで駆動させるための二次電池を搭載したモーター室と、人が乗るための車室を備えた自動車において、該自動車に組み込まれ、自動車各部の温度を調節する温調システムであって、
前記温調システムは、少なくとも、触媒と該触媒に燃料を供給するための燃料タンクとを備えた１つ以上の触媒ヒーターと、液媒体を有しており、
前記液媒体が、前記触媒ヒーターにより発生する熱を利用して加温されるとともに前記自動車各部に対して循環することにより、自動車各部の温度を調節するものであり、
前記温度が調節される自動車各部は、少なくとも前記二次電池と人が座る座席が含まれており、
かつ、前記二次電池の温度を調節するための触媒ヒーターとは別の触媒ヒーターが前記座席内に配置されており、該別の触媒ヒーターにより発生する熱によって、前記座席が温められるものであることを特徴とする温調システム。
【請求項２】
前記触媒ヒーターにより発生する熱を前記液媒体に伝えるための熱交換器をさらに備えたものであることを特徴とする請求項１に記載の温調システム。
【請求項３】
前記燃料はメタノールであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の温調システム。
【請求項４】
前記自動車は、空調用ダクトと空調用ファンをさらに備えており、
前記空調用ダクトは、車室に形成された、車室内の空気を吸気するための吸気口と車室内に空気を送風するための送風口につながれており、該空調用ダクト内に前記空調用ファンが配設されており、車室内の空気が空調用ファンにより前記吸気口から吸気されて、空調用ダクトを通して前記送風口から送風されて循環可能とされ、
前記触媒ヒーターにより発生する熱を利用して、前記空調用ダクト内に吸気された空気を調和して車室内に送風することにより前記車室内の空気を調和するものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の温調システム。
【請求項５】
前記空調用ダクトは、人が座る座席内に通されており、前記触媒ヒーターにより発生する熱によって、前記空調用ダクト内に吸気された空気が暖められることで、さらに前記座席が個別に温められるものであることを特徴とする請求項４に記載の温調システム。
【請求項６】
前記自動車は、冷媒を収容する冷媒室をさらに有して前記車室内を冷房する機能を具備しており、前記空調用ダクトは分岐しており、いずれの空調用ダクトを流通するかを切り換え可能であり、分岐した冷房用の空調用ダクトは前記冷媒室内を通っており、冷媒室内の冷媒が前記触媒ヒーターにより加熱され、ヒートポンプ方式によって、前記冷房用の空調用ダクト内に吸気された空気が冷やされて車室内に送風され、車室内が冷房されるものであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の温調システム。
【請求項７】
前記冷媒はＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｆ、およびそれらの異性体、二酸化炭素のいずれかであることを特徴とする請求項６に記載の温調システム。
【請求項８】
前記自動車は、ダイレクトメタノール型燃料電池をさらに備えており、前記空調用ファンは、前記ダイレクトメタノール型燃料電池で駆動可能なものであることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の温調システム。
【請求項９】
前記燃料はメタノールであり、かつ、前記ダイレクトメタノール型燃料電池は、メタノールの供給源として、前記触媒ヒーターの前記燃料タンクを共用するものであることを特徴とする請求項８に記載の温調システム。
【請求項１０】
前記車室の屋根には、太陽電池をさらに備えており、前記空調用ファンは、前記太陽電池で駆動可能なものであることを特徴とする請求項４から請求項９のいずれか一項に記載の温調システム。
【請求項１１】
前記自動車は、前記空調用ファンに回転を伝達する機構を有する外気用ファンと、外気が通過可能な外気用ダクトをさらに備えており、該外気用ダクト内に前記外気用ファンは配設されており、
前記外気用ダクトを走行時に通過する外気によって前記外気用ファンが回転されて、該外気用ファンの回転が伝達されることで前記空調用ファンが回転可能なものであることを特徴とする請求項４から請求項１０のいずれか一項に記載の温調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド（ガソリンエンジン＋電気）車、燃料電池自動車のように、二次電池や燃料電池を利用して車輪をモーターで駆動させる自動車の各部の温度を調節するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の一つとして二酸化炭素の増加が挙げられている。二酸化炭素は地球温暖化の要因の一つとして挙げられており、その発生、例えば自動車等から排出されるガス量を抑制しようとしている。
【０００３】
そこで、二酸化炭素を排出しない、あるいは、従来品に比べて二酸化炭素の発生を抑制可能な電気自動車やハイブリッド車、燃料電池自動車など（以下、電気自動車等と呼ぶ）の開発に期待が寄せられている（特許文献１参照）。
【０００４】
これらの電気自動車等は、上記のように環境問題への対策として有効なものであるが、一方で自動車自体の性能に関して問題点が挙げられている。
【０００５】
例えば、寒冷地など気温が低くなると、その電気自動車等の始動が比較的スムーズに行われなくなってしまう。また、走行自体の能力も低下してしまう。
【０００６】
また、寒冷地においては座席等が冷えてしまっている。そこで、この座席等を温めることが考えられるが、そのために二次電池に充電した電力をヒーター等で消費してしまうと、その分だけ、これらの電気自動車等の航続距離が落ちてしまう。そのため、二次電池であれば充電頻度も高くなり、電池自体のライフも短くなる。燃料電池においても燃料の消費が早くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１４７１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、このような寒冷地等における問題の原因は、自動車各部の温度が低下していることにあると想到した。そこで、本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、電気自動車等において、寒冷地等においても自動車としての能力の低下を防ぐことができ、快適に走行等させることができるように自動車各部の温度を調節可能なシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも、車輪をモーターで駆動させるための二次電池または燃料電池を搭載したモーター室と、人が乗るための車室を備えた自動車において、該自動車に組み込まれ、自動車各部の温度を調節する温調システムであって、前記温調システムは、少なくとも、触媒と該触媒に燃料を供給するための燃料タンクとを備えた１つ以上の触媒ヒーターと、液媒体を有しており、前記液媒体が、前記触媒ヒーターにより発生する熱を利用して加温されるとともに前記自動車各部に対して循環することにより、自動車各部の温度を調節するものであることを特徴とする温調システムを提供する。
【００１０】
このように、本発明の温調システムによって、電気自動車等において自動車各部の温度を簡便に調節することができる。それによって、寒冷地など外気温が低い場合においても、自動車としての能力が低下するのを防ぐことができるし、座席等を含めた車室内環境の改善を図ることが可能である。
【００１１】
自動車各部の温度を調節するにあたっては、触媒ヒーターおよび液媒体だけで済むので、ヒーター等のために二次電池等の電力を消費する必要を極めて抑制することができる。そして、その分、従来よりも車輪の駆動に電力をまわすことができ、航続距離を伸ばすことができる。
【００１２】
また、車輪の駆動に電力をより多くまわすことができるため、二次電池の充電の頻度を従来に比べて減らすことができ、電池自体のライフを延ばすことができるし、燃料電池においても、車輪駆動以外のための燃料の消費を抑制することができる。
【００１３】
このとき、前記触媒ヒーターにより発生する熱を前記液媒体に伝えるための熱交換器をさらに備えたものとすることができる。
【００１４】
このように、熱交換器をさらに備えていれば、触媒ヒーターにより発生する熱を効率良く液媒体に伝えて加温することができる。したがって、自動車各部を効率的に温めることが可能になる。
【００１５】
また、特には、前記温度が調節される自動車各部は、少なくとも前記二次電池とするのが好ましい。
寒冷地等において二次電池自体の温度が低下すると、電圧が低くなり、車輪を駆動させるモーターへの電力が小さくなり効率が悪くなってしまう。しかしながら、本発明のように、加温された液媒体によって少なくとも二次電池の温度を調節可能な温調システムを備えていれば、二次電池の温度の低下を防ぐことができ、モーターへの十分な電力を確保することができ、スムーズな始動、走行を行うことが可能である。
【００１６】
さらには、前記温度が調節される自動車各部には、人が座る座席が含まれているものとすることができる。
このようなものであれば、加温された液媒体によって、座席を個別に温めることができるので冬季においても快適であるとともに、これにより車の航続距離が短くなることもない。
【００１７】
また、前記触媒ヒーターは、前記座席内に小型化されて配置されており、触媒ヒーターにより発生する熱によって、さらに前記座席が温められるものとすることができる。
このように、触媒ヒーターにより発生する熱自体で座席を温められるものであれば、一層効率良く温めることができる。
【００１８】
また、前記燃料はメタノールとすることができる。
触媒ヒーターの燃料としてメタノールはよく用いられており、例えば従来の触媒ヒーターを用いることができる。
【００１９】
また、前記自動車は、空調用ダクトと空調用ファンをさらに備えており、前記空調用ダクトは、車室に形成された、車室内の空気を吸気するための吸気口と車室内に空気を送風するための送風口につながれており、該空調用ダクト内に前記空調用ファンが配設されており、車室内の空気が空調用ファンにより前記吸気口から吸気されて、空調用ダクトを通して前記送風口から送風されて循環可能とされ、前記触媒ヒーターにより発生する熱を利用して、前記空調用ダクト内に吸気された空気を調和して車室内に送風することにより前記車室内の空気を調和するものとすることができる。
【００２０】
従来では空調においてＰＴＣヒーターに二次電池等の電力を消費する必要があったが、本発明ではその必要性を極力抑え、しかも外気温に左右されることなく効率良く、車室内の空気を調和することが可能である。このため、空調のヒーターのために二次電池等の電力を消費する必要を抑制することができ、その分、航続距離を伸ばすことができる。そして、二次電池の充電頻度や電池自体のライフ、燃料電池の燃料の消費を抑制することができる。
【００２１】
このとき、前記空調用ダクト内に、前記触媒ヒーターの触媒が挿入されており、前記触媒ヒーターにより発生する熱によって、前記空調用ダクト内に吸気された空気が暖められて車室内に送風され、車室内が暖房されるものとすることができる。
【００２２】
このようなものであれば、触媒ヒーターから発生した熱を効率良く空調用ダクト内に吸気された空気に伝えることができ、効果的に車室内を暖房することが可能である。
【００２３】
あるいは、前記触媒ヒーターは、前記触媒に接続された熱伝導体をさらに有し、前記空調用ダクト内に、前記触媒ヒーターの熱伝導体が挿入されており、前記触媒ヒーターにより発生する熱によって、前記熱伝導体を介して、前記空調用ダクト内に吸気された空気が暖められて車室内に送風され、車室内が暖房されるものとすることができる。
【００２４】
このようなものであれば、車室内が暖房されるに伴って、触媒ヒーターから排出されるもの（例えば水）が、直接、空調用ダクトを通して車室内に送られることを防止することができる。
【００２５】
また、前記空調用ダクトは、人が座る座席内に通されており、前記触媒ヒーターにより発生する熱によって、前記空調用ダクト内に吸気された空気が暖められることで、さらに前記座席が個別に温められるものとすることができる。
【００２６】
このようなものであれば、暖められた空調用ダクト内の空気で、座席をさらに温めることができるので好ましい。
【００２７】
また、前記触媒ヒーターは、前記触媒を担持するセラミックスまたはステンレス製の担体をさらに有し、前記送風口を通して、前記担体から遠赤外線が輻射されることで人が暖められるものとすることができる。
【００２８】
このようなものであれば、担体から輻射される遠赤外線によって人をさらに暖めることが可能となるので好ましい。
【００２９】
また、前記自動車は、冷媒を収容する冷媒室をさらに有して前記車室内を冷房する機能を具備しており、前記空調用ダクトは前記冷媒室内を通っており、冷媒室内の冷媒が前記触媒ヒーターにより加熱され、ヒートポンプ方式によって、前記空調用ダクト内に吸気された空気が冷やされて車室内に送風され、車室内が冷房されるものとすることができる。
【００３０】
このようなものであれば、触媒ヒーターにより加熱され気化した冷媒が、冷えて一旦凝結し、その後、ヒートポンプ方式で、その凝結した冷媒が空調用ダクト内の空気から熱を奪って再度気化することによって、空調用ダクト内の空気を冷やすことができる。そしてその結果、車室内を冷房することが可能である。
【００３１】
このとき、前記冷媒はＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｆ、およびそれらの異性体、二酸化炭素のいずれかであるのが好ましい。
冷媒がこのようなものであれば、地球温暖化係数が低く環境にやさしい。
【００３２】
このとき、前記自動車は、ダイレクトメタノール型燃料電池をさらに備えており、前記空調用ファンは、前記ダイレクトメタノール型燃料電池で駆動可能なものであるのが好ましい。
さらには、前記ダイレクトメタノール型燃料電池は、メタノールの供給源として、前記触媒ヒーターの前記燃料タンクを共用するものとすることができる。
【００３３】
空調用ファンがダイレクトメタノール型燃料電池で駆動可能なものであれば、空調用ファンを駆動させるのに二次電池等の電力を消費する必要性をなくすことができるため、電池の充電頻度、さらには電池のライフ、航続距離の改善をより一層図ることが可能である。
さらにメタノールの供給源として、触媒ヒーターの燃料タンクを共用するのであれば、効率良く空調システムを作動させることができるし、ダイレクトメタノール型燃料電池のための新たな燃料タンクも設ける必要がないため、重量やスペースの面でより優れたものとなる。
【００３４】
また、前記車室の屋根には、太陽電池をさらに備えており、前記空調用ファンは、前記太陽電池で駆動可能なものとすることができる。
このようなものであれば、空調用ファンを駆動させるための二次電池等の電力を必要とせず、太陽電池により空調用ファンを駆動させることができ、二次電池の充電頻度・ライフ、航続距離を改善することができる。
【００３５】
さらに、前記自動車は、前記空調用ファンに回転を伝達する機構を有する外気用ファンと、外気が通過可能な外気用ダクトをさらに備えており、該外気用ダクト内に前記外気用ファンは配設されており、前記外気用ダクトを走行時に通過する外気によって前記外気用ファンが回転されて、該外気用ファンの回転が伝達されることで前記空調用ファンが回転可能なものとすることができる。
【００３６】
このようなものであれば、空調用ファンを駆動させるための二次電池等の電力を必要とせず、走行時のラム圧により空調用ファンを駆動させることができ、二次電池の充電頻度・ライフ、航続距離を改善することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の温調システムであれば、電気自動車等において、寒冷地等においても自動車等の各部の温度を簡便に調節することができ、それによって自動車等の能力の低下を防止し、快適な環境下で走行等させることができる。また、自動車各部を温めるにあたって二次電池等の電力の消費を極力抑えることができ、自動車の航続距離を伸ばしたり、電池のライフを伸ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の温調システムの一例を示す概略図である。
【図２】触媒ヒーターから発生する熱を利用して液媒体を加温する仕組みの一例を示す説明図である。
【図３】触媒ヒーターから発生する熱を利用して液媒体を加温する仕組みの他の一例を示す説明図である。
【図４】二次電池を温める仕組みの一例を示す説明図である。
【図５】座席を温める仕組みの一例を示す説明図である。
【図６】本発明の温調システムの他の一例を示す概略図である。
【図７】触媒ヒーターを用いた車室内の暖房の仕組みの一例を示す説明図である。
【図８】触媒ヒーターを用いた車室内の暖房の仕組みの他の一例を示す説明図である。
【図９】触媒ヒーターを用いた車室内の冷房の仕組みの一例を示す説明図である。
【図１０】ラム圧を利用した空調用ファンの回転の仕組みの一例を示す説明図である。
【図１１】実施例、比較例における電池の放電温度特性を示すグラフである。
【図１２】電池の放電温度特性の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来における電気自動車等では、寒冷地など気温が低い場合において始動が比較的スムーズに行われなかったり、走行自体の能力に低下がみられていた。
本発明者らが鋭意研究を重ねたところ、まず、この自動車としての能力の低下は、その外気温の低さにより二次電池自体の温度が低下していることに原因があることを見出した。
【００４０】
ここで電池の放電温度特性について説明する。
図１２に電池の放電温度特性の一例を示す。縦軸が電圧、横軸が放電容量を表しており、充電後に一定の電流値で放電を行い続けた場合の電圧と放電容量の関係が示されている。環境温度が−２０℃、０℃、２０℃の場合についてそれぞれ示した。
【００４１】
環境温度が低いほど当然電池の温度も低く、また、図１２からわかるように、環境温度が低い（電池の温度が低い）ほど放電中におけるセル電圧が低いことがわかる。
【００４２】
したがって、電気自動車等の二次電池において、寒冷地などの外気温が低く二次電池の温度も低い状況だと、外気温が高い状況に比べて十分な電圧を得られにくくなり、そのため十分な電力をモーターに供給しにくくなる。すなわち、このように寒冷地等においては、始動時や走行時において能力が低下すると考えられる。
また、寒冷地等においては車室内や座席等も冷えており、車室内の環境も良いとは言えない。
【００４３】
一方、上記の二次電池の温度や車室内の環境を改善するため、それらの各部を温める際に、二次電池自体からの電力を用いてしまっては航続距離等に影響が出てしまう。
【００４４】
そこで本発明者らは、二次電池からの電力に大きくたよることなく、特には二次電池や座席等の自動車各部の温度を調節可能な温調システムを電気自動車等に組み込めば、寒冷地等での自動車としての性能の低下の防止や、運転時等の車室内環境の改善を図ることができることを見出し、本発明を完成させた。
【００４５】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に本発明の温調システム１の一例の概略を示す。なお、図１では、本発明の温調システム１が組み込まれた自動車２を合わせて図示している。
また、ここでは自動車２は二次電池を搭載した電気自動車を例に挙げて説明するが、その他ハイブリッド車（特には電気で駆動させる割合が高いもの）、燃料電池（および二次電池）を搭載した燃料電池自動車とすることもできる。
【００４６】
自動車２は人が乗るための車室３の他、モーター室４、車輪５を備えており、モーター室４内には二次電池６およびモーター７が搭載されている。車輪５は、二次電池６によってモーター７を回転させることで駆動させることができる。
なお、図１では、モーター室４は自動車２の下部に設けられているが、これに限定されず、他の条件に応じて適切な位置に設けることができる。
【００４７】
そして、このような自動車２に組み込まれた本発明の温調システム１の構成としては、送液管８、ポンプ９、触媒ヒーター１０、液媒体１１が挙げられる。
送液管８は環状になっており、温調する自動車各部（二次電池６や座席１２（図５参照）等）を経由して配設されている。該送液管８内には液媒体１１が収容されており、送液管８を通じて、ポンプ９によって自動車各部を液媒体１１が循環可能になっている。
【００４８】
また、触媒ヒーター１０が配設されており、該触媒ヒーター１０によって発生する熱を利用して、送液管８内の液媒体１１が加温されるよう構成されている。そして、このように循環可能に送液管８内を流れる液媒体１１が加温されることにより、加温された液媒体１１が二次電池６や座席１２等の自動車各部を循環し、それらの温度を調節することができる。
【００４９】
以下、本発明の温調システム１の各部についてさらに詳述する。
まず、触媒ヒーター１０についてさらに説明する。
図２は、触媒ヒーターから発生する熱を利用して液媒体を加温する仕組みの一例を示すものである。
【００５０】
触媒ヒーター１０は、触媒１３が担持された担体（触媒体１４）と燃料タンク１５を有している。触媒体１４と燃料タンク１５の間には、燃料供給管１６と、燃料の他に酸化性ガス（例えば空気）が透過可能な燃料透過膜１７が配設されており、これらを通して燃料タンク１５内の燃料を触媒１３を有する触媒体１４へ供給可能になっている。
【００５１】
触媒１３としては、例えば、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、鉄、ルテニウム、モリブデン、タングステン、スズ、ニオブ系あるいはチタン系の酸化物に炭素および窒素を配合したもの、及びそれらの組合せからなるものが挙げられるが、特にこれらに限定されない。この他、一般的に触媒ヒーターで用いられる触媒を用いることができる。
また、形状も特に限定されないが、表面積を大きくし、反応効率を上げるために、例えば１〜１００ｎｍの微粒子のものを用いると好ましい。
【００５２】
担体としては、例えば、アルミナ、シリカ、ゼオライト等のセラミック系、アルミニウム、ステンレス等の金属系、または、硝子繊維、ポリイミド、ＰＴＦＥ等のものが挙げられるが、特にこれらに限定されない。この他、一般的に触媒ヒーターで用いられる担体を用いることができる。
なお、特には、例えばアルミナ系やジルコニア系のファインセラミックス、ステンレス、炭化珪素、カーボン等を担体とすることで、後述するような遠赤外線を輻射するものとすることができる。
また、形状も特に限定されないが、例えば、効率を考慮してハニカム状のものを用いることができる。
【００５３】
これらの触媒１３、担体は、使用する燃料等に応じて適宜決定することができる。条件に応じて、触媒１３、担体を選択し、例えば触媒１３を担体に均一にコーティングすることにより、適切な触媒体１４を用意することができる。
【００５４】
また、燃料タンク１５は使用する燃料を適切に貯蔵することができるものであれば良い。大きさや形状等は、自動車２の内部のスペースに応じて適宜決定することができる。
【００５５】
そして、燃料は、例えば、水素やメタノール、エタノール等のアルコール類、プロパン、ブタン等の炭化水素類などが挙げられるが、これらに限定されず、その都度、適切なものを用意することができる。特にはメタノールであれば、触媒ヒーターの燃料としてよく用いられているので好ましい。
【００５６】
また、燃料供給管１６の形状、数等は特に限定されない。適切に燃料を触媒体１４に供給することができれば良い。
燃料透過膜１７としては、触媒ヒーター１０の温度が高温になるため、例えば、耐熱温度の高いセラミックフィルターやグラスウール、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、シリコーンゴムなどが挙げられる。これ以外にも、その都度適切なものを用意することができる。このような燃料透過膜１７を配設すれば、燃料は燃料透過膜１７を浸透して拡散するため、触媒体１４に均一に燃料を供給することができる。
【００５７】
ここで、触媒ヒーターから発生する熱を利用して液媒体を加温する仕組み（熱交換器１８）は特に限定されず、触媒ヒーターから液媒体へ効率良く熱を伝えることができれば良い。例えば一般的な熱交換器を用いることができる。
図２に示す形態では、触媒体１４に空気等の酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給管１９が配設されており、触媒ヒーター１０の触媒１３を有する触媒体１４は酸化性ガス供給管１９内に配設されている。
【００５８】
なお、酸化性ガス供給管１９は触媒体１４の上流および下流で例えば車外へ通じており、触媒体１４に供給する空気等の酸化性ガスは、ファン等を用いて、例えば車外から取り入れることができる。また、触媒１３上での反応に使用されなかった酸化性ガスや、反応で生成された水（発生した熱により水蒸気となっている）は車外へ排出することができる。
【００５９】
そして、触媒体１４の下流付近において、酸化性ガス供給管１９に対して送液管８を巻回するように設けられている。あるいは逆に、送液管８に対して酸化性ガス供給管１９を巻回することもできる。
【００６０】
自動車各部を温めるとき、酸化性ガス供給管１９内を通る空気が、触媒体１４中の触媒１３上へ供給されて、燃料タンク１５から供給された燃料と反応する。これによって熱が発生する。そして、触媒ヒーター１０から発生した熱や、それによって温められた酸化性ガス供給管１９内の空気からの熱により、巻回された送液管８を通して液媒体１１が加温される。
このようにして加温された液媒体１１が自動車各部へと送液されることにより、自動車各部を温め、温度調節することができる。
【００６１】
また、図３に、熱交換器の他の一例を示す。図３に示すように、この熱交換機１８の形態では、触媒ヒーター１０はさらに熱伝導体２０を有している。該熱伝導体２０は触媒１３を有する触媒体１４に接続されており、送液管８内に挿入されている。この熱伝導体２０は材質や形状等、特に限定されず、触媒１３上で発生した熱を効率良く送液管８内の液媒体１１に伝えることができるものを用いれば良い。
一方、触媒体１４は送液管８の外に配設されており、触媒体１４に空気等の酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給管１９が別個に設けられている。
【００６２】
自動車各部を温めるとき、燃料タンク１５から燃料を、酸化性ガス供給管１９から空気等を触媒体１４に供給して反応させ、熱を発生させる。この発生した熱が熱伝導体２０に伝熱され、この熱伝導体２０を介して送液管８内の液媒体１１が温められ、それによって自動車各部が温められる。
【００６３】
次に、液媒体１１について説明する。
液媒体１１は、例えば、シリコーンオイル、フッ素系オイル、エチレングリコール等が挙げられるが、これらに限定されない。凝固等しにくく、効率良く、触媒ヒーター１０により発生する熱を受け取り、自動車各部に伝えることができるものであれば良い。
【００６４】
また、ポンプ９も特に限定されず、例えば従来からある一般的なものを用いることができる。液媒体１１を適切に自動車各部に送液することができればよく、配置位置、数等に関しても限定されず、その都度決定することが可能である。
【００６５】
次に、送液管８について述べる。
送液管８は、温度調節が必要な自動車各部に配設されていれば良く、その形状、本数等は特に限定されない。どこに送液管８を配設するかは、適宜決定することができる。
【００６６】
なお、二次電池６に対して配設されていると特に好ましい。このとき、送液管８の配設の仕方としては、二次電池６の周囲を巻回するようにして配設することができる。図１、４に二次電池に対して送液管８を配設した場合の一例を示す。当然これに限定されず、二次電池６自体の温度を効率良く、適切に調節できる他の配設の仕方とすることができる。
【００６７】
このように二次電池６に対して送液管８を配設し、加温された液媒体１１で二次電池６の温度を調節（加温）できるのであれば、寒冷地等においても二次電池６の温度をある程度の温度（例えば２０℃）に維持することができ、図１２の−２０℃、０℃のグラフのように見られるような電圧の低下、電力の低下を防ぐことができる。したがって、モーターに対して十分に電力を与えることができ、スムーズな始動や走行を行うことができ、自動車としての性能の低下を防ぐことが可能である。
【００６８】
また、座席１２内に送液管８を配設した場合の例を図５に示す。このように座席１２内に配設することで、加温された液媒体１１によって座席１２を温めることができる。弁等を適切に設けることで、各々の座席１２を個別に温めることが可能である。
【００６９】
また、図５に示すように、触媒ヒーター１０を上記座席１２内に配設することで、その触媒ヒーター１０により発生した熱自体により座席を温めることも可能である。例えば、小型化した触媒ヒーター１０を座席１２内に複数配設することで、座席１２の各位置をより効率的に温めることができる。座席１２内に配設する触媒ヒーター１０の数、大きさ等は特に限定されない。
なお、この例では、酸化性ガス供給管１９内に触媒体１４が配設されており、該酸化性ガス供給管１９に対して送液管８が巻回されている。
【００７０】
また、図６に本発明の温調システムの他の一例を示す。
図６に示すように、液媒体１１で温調するのに加えて、さらに、触媒ヒーターを利用して車室３内の空調を行う仕組みを設けることもできる。この場合、自動車２内に空調用ダクト２１や空調用ファン２２が配設されている。車室３には、車室３内の空気を吸気するための吸気口２３や、車室３内に空気を送風するための送風口２４が形成されており、これらの吸気口２３や送風口２４は空調用ダクト２１とつながっている。
【００７１】
また、空調用ファン２２は空調用ダクト２１内に配設されており、この空調用ファン２２を回転させることで、吸気口２３から車室３内の空気を吸気し、空調用ダクト２１を通して送風口２４から車室３内に空気を送風可能になっている。
このような仕組みにより、車室３内の空気を循環することができる。
【００７２】
また、触媒ヒーター１０によって発生する熱を利用して、空調用ダクト２１内の空気が調和されるよう構成されている。そして、このように循環可能に空調用ダクト２１内を流れる空気が調和されることにより、車室３内の空気を調和することができる。
【００７３】
ここで、触媒ヒーター１０を用いた車室３内の暖房の仕組みについて例を挙げて説明する。なお、当然、本発明はこれに限定されず、触媒ヒーター１０を用いた他の車室３内の暖房の仕組みとすることができる。
図７に示すように、この例では、触媒ヒーター１０の触媒１３を有する触媒体１４は空調用ダクト２１内に配設されている。この場合、酸化性ガスは空調用ダクト２１内を流れる車室３内からの空気である。なお、このとき、送液管８は、空調用ダクト２１に対して巻回するように配設することができる（図６参照）が、当然これに限定されない。
車室３内を暖房する場合、空調用ファン２２によって吸気口２３から吸気され、空調用ダクト２１内を通る空気が、触媒体１４中の触媒１３上へ供給されて、燃料タンク１５から供給された燃料と反応する。これによって熱が発生する。そして、発生した熱により、空調用ダクト２１内の空気が暖められ、送風口２４から送風されて車室３内が暖房される。
【００７４】
図８に、触媒ヒーターを用いた車室内の暖房の仕組みの他の一例を示す。図８に示すように、この例では、触媒ヒーター１０はさらに熱伝導体２０を有しており、空調用ダクト２１内に挿入されている。上記熱伝導体２０は材質や形状等、特に限定されず、触媒１３上で発生した熱を効率良く空調用ダクト２１内の空気に伝えることができるものを用いれば良い。
【００７５】
一方、触媒体１４は空調用ダクト２１の外に配設されており、触媒体１４に空気等の酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給管１９が別個に設けられている。なお、酸化性ガス供給管１９は触媒体１４の上流および下流で例えば車外へ通じており、触媒体１４に供給する空気等の酸化性ガスは、別個に配設したファン等を用いて車外から取り入れることができる。また、触媒１３上での反応に使用されなかった酸化性ガスや、反応で生成された水（発生した熱により水蒸気となっている）は車外へ排出される。
なお、このとき、送液管８は、酸化性ガス供給管１９や空調用ダクト２１に対して巻回するように配設することができるが、当然これに限定されない。
【００７６】
暖房の際には、燃料タンク１５から燃料を、酸化性ガス供給管１９から空気等を触媒体１４に供給して反応させ、熱を発生させる。この発生した熱が熱伝導体２０に伝熱され、この熱伝導体２０を介して空調用ダクト２１内の空気が暖められ、それによって車室３内を暖房することができる。
【００７７】
また、例えば、図７に示すような場合に担体をセラミックスまたはステンレス製等のものとし、触媒ヒーター１０を送風口２４の近傍に配置することによって、暖房時に、触媒ヒーター１０により発生した熱で空調用ダクト２１内の空気を暖めるとともに、上記担体から送風口２４を通して輻射される遠赤外線によって、車室３内の人をさらに暖めることが可能である。
【００７８】
次に、触媒ヒーター１０を用いた車室３内の冷房の仕組みについて一例を挙げて説明する。
図９に示すように、自動車２には、冷媒２５を収容する冷媒室２６がさらに配設されており、該冷媒室２６内を空調用ダクト２１が挿通している。また、触媒ヒーター１０（特に触媒体１４）が、冷媒室２６の近傍に配置されている。
【００７９】
冷媒２５としては、地球温暖化係数の低いフッ素系冷媒ＨＦＯ−１２３４ｙｆやＨＦＯ−１２３４ｚｆ、およびそれらの異性体、Ｒ−１３４ａなどのフッ素系冷媒、二酸化炭素、アンモニア、炭化水素系などが挙げられる。この他、一般的に使用される冷媒を用いることができる。
また、冷媒室２６の大きさや形状、冷媒室２６を挿通する空調用ダクト２１の配置等は特に限定されないが、後述するように、ヒートポンプ方式によって空調用ダクト２１内の空気が冷やされるように適宜決定することができる。
さらには、触媒ヒーター１０の配置も特に限定されないが、例えば、冷媒２５が溜まっている冷媒室２６の底付近に配置することができる。このような位置であれば、触媒ヒーター１０によって効率良く冷媒２５を加熱し、気化させることができる。
【００８０】
冷房の際には、触媒ヒーター１０の触媒体１４に燃料および酸化性ガスが供給され、反応により熱が発生する。この熱によって冷媒室２６内の冷媒２５が気化する。気化した冷媒２５は、その後冷えて、例えば冷媒室２６内上方に配置された空調用ダクト２１付近で凝結するものの、空調用ダクト２１内の空気から熱を奪い、再度気化する。このようなヒートポンプ方式によって、空調用ダクト２１内の空気を冷やして車室３内を冷房することができる。
なお、当然この例に限定されず、触媒ヒーター１０を用いた他の冷房の仕組みとすることができる。
【００８１】
なお、暖房および冷房の空調に使用する触媒ヒーター１０は、全体で複数の触媒ヒーター１０を、暖房用あるいは冷房用として、それぞれ別個独立して配設することができる。
また、逆に、１つ（あるいは複数）の触媒ヒーター１０を用意し、暖房用および冷房用として兼用して配設することも可能である。例えば、図８、９に示す例を組み合わせ、１つの触媒ヒーター１０を、熱伝導体２０を介して空調用ダクト２１内の空気を暖めるのに使用することができる一方で、冷媒２５を加熱し、ヒートポンプ方式によって空調用ダクト２１内の空気を冷やすのに使用することもできる。この場合、暖房とするか冷房とするかは、空調用ダクト２１を分岐しておき、いずれのダクトを流通するかを切り換えるようにすれば良い。
さらには、触媒ヒーター１０は、液媒体１１を加温するのにも、空調用と兼用することも、別個独立して有するようにすることもできる。
【００８２】
次に、空調用ダクト２１についてさらに説明する。
空調用ダクト２１は、吸気口２３と送風口２４とつながれて、車室３内の空気が循環可能となっており、触媒ヒーター１０により、内部の空気が調和されるように配設されていれば良い。
吸気口２３や送風口２４の数や配置は特に限定されない。空調用ダクト２１の形状や本数等も特に限定されず、車室３内の空気の循環・調和が効率良く行われるように、条件に応じて適宜決定することができる。
【００８３】
例えば、暖房のための空調用ダクトと冷房のための空調用ダクトを別個に用意し、吸気口２３や送風口２４の付近でこれらが合流するよう配設することができる。弁等を用いて、暖房時あるいは冷房時に適切な方向へ空気が流れるようにすることができる。
あるいは、暖房用と冷房用とで１本の空調用ダクトを共有することもできる。この場合、省スペースとすることができる。
また、さらに車外とつなげて、外気と車室３内とで空気のやり取りを行うことも可能である。
【００８４】
さらには、空調用ダクト２１を座席内に通すことができる。この場合、例えば、図５において、酸化性ガス供給管１９の代わりに空調用ダクト２１を設ければ良い。
【００８５】
次に、空調用ファンについてさらに説明する。
車室３内の空気が、吸気口２３から吸気され、空調用ダクト２１を通して送風口２４から送風されるように、他の各部の条件に応じて、適切な形状、数の空調用ファン２２を空調用ダクト２１内の適切な位置に配設することができる。例えば、従来と同様の形状のものを用いることができる。
【００８６】
この空調用ファン２２を回転駆動させる手段は特に限定されず、二次電池６を用いることもできるが、好ましくは、例えば以下に示す例のような別個の手段を具備することにより、二次電池６の電力を空調のために消費させることを防ぐことができる。すなわち、二次電池６の電力を、車輪５の駆動のためにより多く費やすことができ、走行距離を一層伸ばすことが可能になる。
【００８７】
まず、図６に示すように、例えば自動車２の車室３の屋根に太陽電池２７を配設し、該太陽電池２７から空調用ファン２２に電力を供給することができる。この太陽電池２７の大きさ、配置等は必要な電力に応じて適宜決定することができる。
【００８８】
また、図６に示すように、ダイレクトメタノール型燃料電池２８をさらに配設し、これを用いて空調用ファン２２を回転駆動させることができる。この場合、触媒ヒーター１０の燃料としてメタノールを用いるのであれば、ダイレクトメタノール型燃料電池２８のメタノールの供給源として、触媒ヒーター１０の燃料タンク１５を共用させることも可能である。ダイレクトメタノール型燃料電池２８と触媒ヒーター１０とで燃料タンク１５を共用することで、新たな燃料タンクを用意する必要がなくなり、その分、重量を軽くすることができるし、省スペースとすることが可能である。
【００８９】
さらには、走行時（特に高速走行時）には外気のラム圧を利用して空調用ファン２２を回転駆動させる方法が挙げられる。図１０に、ラム圧を利用した空調用ファンの回転の仕組みの一例を示す。
図１０に示す回転の仕組みは、空調用ファン２２の他、外気用ファン２９と、該外気用ファン２９が内部に配設された外気用ダクト３０を有している。外気用ダクト３０は車外につながっており、外気が内部を通過可能になっている。また、外気用ファン２９は、傘歯車等を用いて自身の回転を空調用ファン２２に伝達する機構を有している。
すなわち、走行時には外気が外気用ダクト３０内に入り込み、外気用ダクト内を通過し、内部の外気用ファン２９がラム圧によって回転し、この外気用ファン２９の回転が伝達機構で伝達されることで、空調用ファン２２が回転する仕組みになっている。
【００９０】
外気用ファン２９の、空調用ファン２２に回転を伝達する機構は特に限定されず、空調用ファン２２に回転を伝達できるものであれば良い。
例えば、図１０では単純に傘歯車を用いて外気用ファン２９の回転を空調用ファン２２に伝達している。また、空調用ファン２２および外気用ファン２９は共に水車状のファンであり、互いに軸心を共有した同軸とすることもできる。すなわち、外気用ファン２９がラム圧で回転することで、同軸の空調用ファン２２が回転可能な機構である。
【００９１】
あるいは、別個に蓄電池が配設され、該蓄電池に外気用ファン２９が接続されており、外気用ファン２９がラム圧で回転することにより蓄電池に蓄電され、これを用いて空調用ファン２２を回転させるような機構とすることも可能である。
当然、これらに限定されず、その都度、適切な回転機構を用意することができる。
【００９２】
本発明においては、停車時や低速走行時には、太陽電池２７やダイレクトメタノール型燃料電池２８を用いて空調用ファン２２を回転駆動させ、高速走行時には外気用ファン２９等からなる上記仕組みを用いて空調用ファン２２を回転駆動させることができる。また、これらを適宜組み合わせて同時に用いることで、より安定的に空調用ファン２２を回転駆動させることも可能である。
【００９３】
以上のように、このような空調機構をさらに備えていれば、触媒ヒーター１０によって発生する熱を利用することによって、車室３内の空気を調和（暖房および冷房）することも可能である。
触媒ヒーター１０を用いるので、従来の電気自動車等のＰＴＣヒーターのように二次電池６の電力を空調に消費させることを防ぎ、航続距離を従来に比べて格段に伸ばすことが可能である。したがって、二次電池の充電頻度を低減させることができ、電池自体のライフも延ばすことができる。
燃料電池自動車であれば、空調に費やす電力をなくすことができるので、車輪駆動以外のために燃料電池の燃料が減少するのを防ぎ、航続距離を伸ばすことができる。
【００９４】
また、外気から熱をくみ上げるヒートポンプ方式の空調システムでは、例えば寒冷地での暖房は効率が著しく低い。しかし、上記空調機構を備えた触媒ヒーター１０を用いた本発明の温調システム１であれば、外気温に左右されず、効率良く、安定して車室３内の暖房等の空調も行うことができる。
【実施例】
【００９５】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
二次電池について、外気温が−２０℃、０℃の環境下でそれぞれ放電して放電特性を調べた。
このとき、図１に示す触媒ヒーター１０を有する本発明の温調システム１を用い、触媒ヒーターからの熱を利用して液媒体を加温し、二次電池を予め温めておいた。さらには同様に温めながら所定の電流を放電させ続けて放電特性を調べた。
なお、外気温が２０℃のときと同じ温度になるように二次電池を温めた。また、触媒ヒーター１０の燃料としてメタノールを用いた。
このようにして得られた、外気温が−２０℃、０℃の場合の放電特性を図１１に示す。
【００９６】
なお、比較のために外気温が２０℃の場合の放電特性を一緒に示す。この外気温が２０℃の場合の放電特性の調査方法は、二次電池の温度の調節を行わなかったこと以外は上記と同様の手順である。
【００９７】
図１１から分かるように、本発明の温調システムによって二次電池を温めることにより、外気温が−２０℃や０℃といった場合であっても、外気温が２０℃のときとほぼ同様の電圧、そして電力を得ることが可能である。
【００９８】
この結果、本発明の温調システム１を備えた電気自動車等であれば、寒冷地等であっても外気温が２０℃のときのようにモーターに十分な電力を簡便に供給することができ、従来のような始動時や走行時の能力の低下を防止することができる。しかも、この場合、二次電池を温めるのに、一切、二次電池の電力を使用していないので、航続距離への影響はない。
【００９９】
（比較例１）
本発明の温調システム１を用いることなく二次電池を温めないまま、それ以外は実施例と同様にして、二次電池について、外気温が−２０℃、０℃の環境下でそれぞれ放電して放電特性を調べた。
【０１００】
この結果、図１２と同様の放電特性が得られた。すなわち、外気温が２０℃の場合と比較して０℃では電圧の低下が見られた。−２０℃の場合はさらに電圧が低くなっている。したがって、十分な電圧が得られにくくなる。
そのため、本発明の温調システム１を備えていない電気自動車等では、寒冷地など外気温が低い場合、十分な電力が比較的得られにくくなり、始動や走行がスムーズに行われなくなってしまう。
【０１０１】
（実施例２）
図６に示すような本発明の温調システム１を用意し（なお、図５のように、別個に用意した座席内に送液管を通した）、外気０℃の環境下で、本発明の温調システム１を用い、二次電池および座席を温めるとともに車室と同程度の空間を所定時間暖房して一定温度（２０℃）に保つ実験を行った。
【０１０２】
この結果、実施例１と同様に二次電池を温めることができ、また座席も十分に温めることができた。さらには、空調用ファンの回転駆動のため二次電池の電力を少量使用したが、上記空間を２０℃の一定温度に３２時間保つことができた。
【０１０３】
（比較例２）
実施例２と同様の二次電池を用意し、本発明の温調システム１を使用せず、従来法のように二次電池を利用したＰＴＣヒーターを用いる以外は、実施例２と同様にして暖房を行った。
【０１０４】
この結果、２０℃一定に６時間保つことができたが、暖房するにあたってＰＴＣヒーターに二次電池の電力が３割程度使用された。
【０１０５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１０６】
１…本発明の温調システム、  ２…自動車、  ３…車室、  ４…モーター室、
５…車輪、  ６…二次電池、  ７…モーター、  ８…送液管、
９…ポンプ、  １０…触媒ヒーター、  １１…液媒体、  １２…座席、
１３…触媒、  １４…触媒体、  １５…燃料タンク、  １６…燃料供給管、
１７…燃料透過膜、  １８…熱交換器、
１９…酸化性ガス供給管、  ２０…熱伝導体、
２１…空調用ダクト、  ２２…空調用ファン、  ２３…吸気口、
２４…送風口、  ２５…冷媒、  ２６…冷媒室、  ２７…太陽電池、
２８…ダイレクトメタノール型燃料電池、  ２９…外気用ファン、
３０…外気用ダクト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005835873.tif 000008
【図８】
0005835873.tif 000009
【図９】
0005835873.tif 000010
【図１０】
0005835873.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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