(57)【要約】【課題】燃料電池の排水を有効活用し、できるだけ簡便な装置で、車両の凍結したガラスをできるだけ短時間で効率的に解氷できる車両用解氷装置を提供する。【解決手段】燃料電池１３を搭載した電動車両用の解氷装置であって、前記燃料電池からの排水を保温した状態で貯蔵する保温タンク２０と、前記保温タンク２０からの温水を解氷液としてウィンドウに噴射する噴射手段と、ウインドウウォッシャー液を貯蔵するウィンドウウォッシャータンクと、を備え、噴射手段は、保温タンクからの温水とウィンドウウォッシャータンクからのウィンドウウォッシャー液とを切換又は混合して噴射するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を搭載した電動車両用の解氷装置であって、
前記燃料電池からの排水を保温した状態で貯蔵する保温タンクと、
前記保温タンクからの温水を解氷液としてウィンドウに噴射する噴射手段と、
ウィンドウウォッシャー液を貯蔵するウィンドウウォッシャータンクと、
を備え、
前記噴射手段は、前記保温タンクからの温水と前記ウィンドウウォッシャータンクからの前記ウインドウウォッシャー液とを切換又は混合して噴射する
ことを特徴とする電動車両の解氷装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両用の解氷装置において、
前記噴射手段は、ウィンドウウォッシャー液噴射用のノズルから前記解氷液を噴射する
ことを特徴とする電動車両用の解氷装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動車両用の解氷装置において、
前記ウィンドウが凍結したか否かを検出する凍結検出手段を具備し、
前記ウィンドウウォッシャー液の噴射要求があった際に、前記凍結検出手段が凍結を検出したことを条件として、前記噴射手段が前記解氷液を噴射する
ことを特徴とする電動車両用の解氷装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動車両用の解氷装置において、
前記凍結検出手段が凍結を検出し、前記噴射手段が前記解氷液を噴射する場合、ウィンドウウォッシャー液の噴射とは異なる解凍液噴射モードで噴射する
ことを特徴とする電動車両用の解氷装置。
【請求項５】
請求項３に記載の電動車両用の解氷装置において、
前記凍結検出手段が凍結を検出し、前記噴射手段が前記解氷液を噴射した場合、ワイパーの動作を凍結モードにする
ことを特徴とする電動車両用の解氷装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の電動車両用の解氷装置において、
前記保温タンクからの温水とウィンドウウォッシャータンクからのウィンドウウォッシャー液とを切換又は混合する切換又は混合弁が前記保温タンクの出口に設けられ、前記ウィンドウウォッシャータンクからの配管が前記切換又は混合弁に接続され且つ該切換又は混合弁には噴射用配管が接続され、前記噴射手段による噴射が停止する場合には、前記噴射用配管内は前記ウィンドウウォッシャータンクからのウィンドウウォッシャー液で満たすようにする
ことを特徴とする電動車両用の解氷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を備える電動車両用の解氷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（以下、ＦＣと称する）を用いて発電し、その電気エネルギーを用いてモータを駆動し走行するようにした燃料電池自動車が既に存在する。
【０００３】
一般的な燃料電池自動車は、ＦＣと共に小容量の２次電池を搭載するが、基本的には走行に必要なエネルギーの大部分をＦＣからの出力に頼る。一方で、大容量のバッテリを備えるとともに、このバッテリへの交流商業電源からの充電（Plug-in）機能を有して、基本的に電気自動車（ＥＶ）として走行し、ＦＣをレンジエクステンダーとして使用する自動車が想定される。
【０００４】
このような電動車両に搭載される燃料電池からは、８０℃〜１３０℃といった温度範囲の水が排出されるので、この排熱および排水をエネルギー回収・利用することが検討されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、燃料電池から排出される高温水を一時、エネルギー貯蔵タンクに貯え、それを熱源としてランキンエンジンを稼働し、さらに残った高温水は、給湯・暖房、寒冷地における燃料電池スタック凍結防止などに利用し、温度が低下した後、一部ランキンエンジンの冷却水にも利用し、最終的には、低温水となって外部へ排出するということが提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、燃料電池の空気極から排出される空気排ガス中の水蒸気を凝縮して燃料極及び空気極へ供給する水素と空気を加湿する加湿器へ供給する水分回収器を備えた燃料電池システムにおいて、水分回収器の配水管をウィンドウウォッシャー液タンクに接続することが提案されている。
【０００７】
一方、寒冷地においては、車両のフロントガラスやリアガラスの着氷を溶解するための装置が提案されており、例えば、ウィンドウウォッシャー液を電磁誘導により加熱する加熱装置を搭載したもの（特許文献３参照）、フロントガラスの上部に流体吐出ユニットを設けてフロントガラスの凍結を未然に防止する又は凍結を解氷するものが提案されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−６０５５０号公報
【特許文献２】特開２００５−１０８５２９号公報
【特許文献３】特開２０１３−１１６６５７号公報
【特許文献４】特開２０１３−１９９１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、何れの場合も特別な装置を搭載する必要があり、また、動作させるためにバッテリの電力を使用しなければならない。
そこで、本発明は、上述した課題に鑑み、燃料電池の排水を有効活用し、できるだけ簡便な装置で、車両の凍結したガラスをできるだけ短時間で効率的に解氷できる電動車両用の解氷装置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】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、燃料電池を搭載した電動車両用の解氷装置であって、前記燃料電池からの排水を保温した状態で貯蔵する保温タンクと、前記保温タンクからの温水を解氷液としてウィンドウに噴射する噴射手段と、ウィンドウウォッシャー液を貯蔵するウィンドウウォッシャータンクとを備え、前記噴射手段は、前記保温タンクからの温水と前記ウィンドウウォッシャータンクからの前記ウィンドウウォッシャー液とを切換又は混合して噴射することを特徴とする電動車両用の解氷装置にある。
【００１１】
かかる態様によれば、燃料電池の排水を有効活用し、保温タンクを設けるだけで、保温タンクに貯蔵された温水が解氷液としてウィンドウに噴射されるので、比較的容易に解氷を行うことができる。そして、解氷液は、その温度が高すぎる場合には、ウィンドウウォッシャー液と混合して適温にして噴射され、凍結状態によってはウィンドウウォッシャー液を噴射することが可能となる。これにより、状況に応じて適切な温度の解氷液を供給することができるようになる。
【００１２】
かかる態様では、解氷液は、解氷液の温度が高すぎる場合には、ウィンドウウォッシャー液と混合して適温にして噴射し、凍結状態によってはウィンドウウォッシャー液を噴射する。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の電動車両用の解氷装置において、前記噴射手段は、ウィンドウウォッシャー液噴射用のノズルから前記解氷液を噴射することを特徴とする電動車両用の解氷装置にある。
【００１４】
かかる態様では、ウィンドウウォッシャー液と同様なノズルから切換噴射され、特別な噴射ノズルを設ける必要はない。
【００１５】
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の電動車両用の解氷装置において、前記ウィンドウが凍結したか否かを検出する凍結検出手段を具備し、前記ウィンドウウォッシャー液の噴射要求があった際に、前記凍結検出手段が凍結を検出したことを条件として、前記噴射手段が前記解氷液を噴射することを特徴とする電動車両用の解氷装置にある。
【００１６】
かかる態様では、凍結検出手段による検出により、ウィンドウウォッシャー液を出す操作により、解氷液を噴射することができる。
【００１７】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の電動車両用の解氷装置において、前記凍結検出手段が凍結を検出し、前記噴射手段が前記解氷液を噴射する場合、ウィンドウウォッシャー液の噴射とは異なる解凍液噴射モードで噴射することを特徴とする電動車両用の解氷装置にある。
【００１８】
かかる態様では、ウィンドウウォッシャー液の噴射とは異なる解凍液噴射モード、すなわち、噴射量を多くしたりするなどのモードで噴射することができる。
【００１９】
本発明の第５の態様は、第３の態様に記載の電動車両用の解氷装置において、前記凍結検出手段が凍結を検出し、前記噴射手段が前記解氷液を噴射した場合、ワイパーの動作を凍結モードにすることを特徴とする電動車両用の解氷装置にある。
【００２０】
かかる態様では、解氷モードにおいては、解氷液を噴射した後、ワイパーを直ぐに動作させないようにしたり、場合によっては解氷を検出した後、ワイパーの動作を行うようにする。
【００２１】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様に記載の電動車両用の解氷装置において、前記保温タンクからの温水とウィンドウウォッシャータンクからのウィンドウウォッシャー液とを切換又は混合する切換又は混合弁が前記保温タンクの出口に設けられ、前記ウィンドウウォッシャータンクからの配管が前記切換又は混合弁に接続され且つ該切換又は混合弁には噴射用配管が接続され、前記噴射手段による噴射が停止する場合には、前記噴射用配管内は前記ウィンドウウォッシャータンクからのウィンドウウォッシャー液で満たすようにすることを特徴とする電動車両用の解氷装置にある。
【００２２】
かかる態様では、解氷液を噴射した後、解氷液とウィンドウウォッシャー液との切換を行う切換又は混合弁から噴射ノズルまでの噴射用配管内は、ウィンドウウォッシャー液に置換されるので、噴射用配管内の凍結が防止される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の電動車両用の解氷装置は、燃料電池の排水を有効活用し、保温タンクを設けるだけで、保温タンクに貯蔵された温水が解氷液としてウィンドウに噴射されるので、比較的容易に解氷を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１に係る電動車両用の解氷装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る電動車両用の解氷装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る電動車両用の解氷装置の概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る電動車両用の解氷装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態２に係る電動車両用の解氷装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施形態１）
本発明の一実施形態に係る電動車両用の解氷装置が搭載された電動車両の概略構成を示す。本実施形態の電動車両は、ＦＣと共に小容量の２次電池を搭載した燃料電池車両か、ＦＣをレンジエクステンダーとして使用する充電（Plug-in）電気自動車（ＥＶ）である。
【００２６】
図１〜図３に基づいて本発明の電動車両の解氷装置の概略構成を説明する。図１は、概略平面図、図２は、概略側面図、図３は、概略正面図である。
これらの図面に示すように、解氷装置は、ウィンドウウォッシャー液を貯蔵するウォッシャータンク１１とは別に、保温タンク１２を具備し、保温タンク１２には、燃料電池１３の排水系に接続する配水管１４が接続されている。
【００２７】
配水管１４には、燃料電池１３の空気極から排出される空気排ガス中の水蒸気を凝縮した排水が排出されるようになっており、配水管１４に介装された弁１５を開閉することにより必要な量だけが保温タンク１２に導入されるように制御されている。また、保温タンク１２には、排出管１６が接続され、排出管１６には開閉可能な弁１７が介装されている。
【００２８】
このような構成により、保温タンク１２には、燃料電池１３からの、例えば、８０℃以上の排水が解氷液として貯蔵される。また、保温タンク１２には、図示しない温度計が設けられており、温度が所定温度、例えば、５０℃以下になった場合に、排出管１６から排出し、新たな排水を導入するようにし、保温タンク１２には、常に所定温度以上の温水が貯蔵されるようになっている。なお、温度管理しなくても、新たな排水が排出された場合に、常に新たな排水を置換するようにしてもよい。
【００２９】
保温タンク１２に配水管１４から流れてくる排水は、燃料電池１３から排出される排水の全てでもよいが、必要な分だけ分岐して流れるようにすればよく、この場合には、残りの排水は、他の排熱、排水利用装置で利用するようにすればよい。
【００３０】
また、保温タンク１２は、真空二重構造など、断熱構造により保温性を高めたものであり、例えば、丸一日程度の保温性を有するのが好ましい。すなわち、停車後、翌朝の解氷作業に使用できる程度に保温されているのが好ましい。
【００３１】
保温タンク１２には、噴射用管１８が接続され、噴射用管１８は、噴射ノズル１９に接続されている。また、噴射用管１８の途中には、切換、混合を行う弁２０が設けられており、弁２０には、ウォッシャータンク１１からの配管２１が接続されている。これにより、弁２０を介して、保温タンク２０からの解氷液と、ウォッシャータンク１１からのウォッシャー液とが切換、又は適宜の割合で混合できるようになっており、噴射ノズル１９からは、解氷液、又は解氷液にウォッシャー液が適宜の割合で混合された解氷液、又はウォッシャー液が噴射できるようになっている。なお、解氷液やウィンドウ液を送液するためのポンプが設けられているが、図示は省略する。よって、解氷液を噴射する噴射手段は、噴射用管１８、噴射ノズル１９、図示しないポンプなどによって構成される。
【００３２】
ここで、噴射ノズル１９は、解氷用に、例えば、フロントガラス又はリアガラスなどのウィンドウの上部に別途設けられたノズルであってもよいが、ウォッシャー液を噴射するノズルと兼用であってもよい。本実施形態では、ウォッシャー液を噴射するノズルと兼用となっている。
【００３３】
何れにしても、解氷モードの場合には、噴射ノズル１９からは、解氷液、又は解氷液にウォッシャー液が適宜の割合で混合されて適宜温度調整された解氷液が噴射され、解氷液の貯蔵が無い場合、又は凍結状態が軽度な場合などにはウォッシャー液が噴射される。
【００３４】
なお、噴射ノズル１９が解氷液専用のノズルの場合には、ウォッシャータンク１１には、ウォッシャー液を噴射する図示しないノズルが別途設けられていることになる。
また、噴射用管１８の周囲には、解氷液の凍結を防止するための断熱材２２が設けられている。
以上説明した解氷装置の制御は、電動車両の制御装置３０により行われ、弁１５、１７、２０や図示しないポンプなどが制御されるようになっている。
【００３５】
このような解氷装置での解氷作業は、解氷モードの開始、すなわち、解氷ボタンなどによる指示によるか、又はウィンドウウォッシャー液の噴射を行う操作指示によって行う。ウィンドウウォッシャー液の噴射を行う操作指示によって解氷モードとなり、解氷液を自動的に噴射する場合には、凍結状態を検出する必要がある。
【００３６】
本実施形態では、電動車両の制御装置内に凍結状態を検出する凍結検出手段３１を具備する。凍結検出手段３１は、温度センサ、レインセンサ、ウィンドウを撮影するカメラなどを介してウィンドウの凍結状態を検出するものであり、ウィンドウが凍結状態か否かを判断する。
【００３７】
このような解氷装置の動作の一例を図４に示す。
図４に示すように、凍結検出手段３１は、フロントガラスなどのウィンドウが凍結状態か否かを判断する（ステップＳ１）。凍結状態でない場合には（ステップＳ１、Ｎｏ）そのまま終了し、凍結状態の場合には（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、ステップＳ２に移行し、噴射用管１８に介装された弁２０を、保温タンク１２からの解氷液が噴射されるように制御する。ここで、保温タンク１２内の解氷液の温度が高すぎて、ウィンドウのパッキンなどを劣化させる可能性がある場合には、適量のウィンドウウォッシャー液を混合するように弁２０を制御し、例えば、６０℃程度の解氷液とする。
そして、ウォッシャー液を噴射するとの操作があった場合(ステップＳ３）、解氷液を一定量噴射し（ステップＳ４）、その後、ワイパーを所定回数駆動する（ステップＳ５）。
【００３８】
ここで、解氷液の噴射は、ウォッシャー液の噴射モードとは異なるモードで行うのが好ましく、解氷が効率的に行われるように、噴射するのが好ましい。例えば、ウォッシャー液よりは量を多くし、間欠的に数度噴射するようにする。また、ステップＳ５での解氷液の噴射後のワイパーの動作は、解氷液の噴射後、一定時間をおいて、解氷が行われた後に行うのが好ましい。また、一回の解氷液の噴射では解氷できない場合には、場合によっては、凍結検出手段３１によりウィンドウの解氷状態を確認し、解氷液を再度噴射するようにしてもよい。何れにしても、解氷が行われるまで、ステップＳ５のワイパーの駆動は行わないのが好ましい。
【００３９】
また、凍結検出手段３１により凍結の種類、例えば、雪か氷かなどが判断できる場合には、凍結の種類に応じて、解凍液の噴射温度、噴射方法を変更してもよい。
【００４０】
なお、本実施形態では、噴射用管１８は、その中に残存した解氷液が、その後、凍結しないように、断熱材２２が設けられているが、解氷液の噴射を終了した後、ウォッシャー液を噴射して、噴射ノズル１９までの解氷液をウォッシャー液と置換しておくのが好ましい。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態の解氷装置によれば、保温タンク１２をウォッシャータンク１１とは別に設け、保温タンク１２に燃料電池１３からの排水を貯蔵しておくだけで、特別に電力を消費することなく、高温の解氷液を貯蔵することができ、凍結時のウィンドウの解氷作業を行うことができる。
【００４２】
（実施形態２）
図５には、実施形態２に係る解氷装置の概略構成を示す。なお、実施形態１と同様な部材には、同一符号を付して、重複する説明は省略する。
図５の解氷装置は、弁２０Ａを噴射用管１８の保温タンク１２との接続部に設け、この弁２０Ａにウォッシャー液の配管２１Ａを接続したものである。なお、本実施形態では、実施形態１で噴射用管１８の周囲に設けた断熱材２２を省いている。
【００４３】
基本的な動作は、実施形態１と同様であるが、本実施形態では、解氷液を噴射し、解氷作業が終了した場合、ウォッシャー液を噴射し、噴射用管１８内に残存した解氷液をウォッシャー液と置換し、噴射用管１８内での解氷液の凍結を防止する。これにより、断熱材を設ける必要が無く、また、凍結をより確実に防止することができる。
【００４４】
（その他）
以上説明した実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各種部材の配置、各種配管の配置、弁の配置など特に限定されるものではない。保温タンク１２は、走行中の風が直接当たらない場所に配置するのが好ましく、例えば、ウォッシャータンク１１の後方に配置するのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、電動車両の制御装置の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１１  ウォッシャータンク
１２  保温タンク
１３  燃料電池
１４  配水管
１５、１７、２０、２０Ａ  弁
１６  排出管
１８  噴射用管
１９  噴射ノズル
２１  配管
２２  断熱材
３０  制御装置
３１  凍結検出手段
【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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