氢燃料汽车的氢罐冷却装置、氢罐冷却方法以及氢燃料汽车制造方法及图纸

氢燃料汽车具有流动有能够与驱动部进行热交换、并且能够供给到氢罐的热媒管中的热媒体的热媒流路。制冷装置具有将冷媒气体压缩的压缩机、冷凝器、蒸发器、以及冷媒循环回路。氢燃料汽车具备从冷媒循环回路分支、以使膨胀的冷媒液绕过蒸发器而被吸入到压缩机中的旁通流路。切换部能够切换为冷媒液经过蒸发器被吸入到压缩机中的状态、和在蒸发器中迂回而在旁通流路中流动的状态。氢吸藏材料冷却部使用在旁通流路中流动的冷媒液将氢吸藏材料冷却。因而，与在氢填充时使用车载的散热器及风扇将氢罐冷却的情况相比能够缩短氢填充时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氢燃料汽车的氢罐冷却装置、氢罐冷却方法以及氢燃料汽车
本专利技术涉及氢燃料汽车的氢罐冷却装置、氢罐冷却方法以及氢燃料汽车。详细地讲，本专利技术涉及在搭载有内装有氢吸藏材料的氢罐、和制冷装置的氢燃料汽车中、与以往相比能够在较短时间中将氢填充到氢罐中的技术。
技术介绍
近年来，抑制地球温暖化的意识提高，特别是以降低从车辆排出的二氧化碳为目的，燃料电池电动汽车及氢发动机汽车等、以氢为燃料的氢燃料汽车的开发在积极地开展。氢燃料汽车一般搭载填充有氢气的氢罐作为氢供给源。作为氢的储存及输送的方法，着眼于在某个温度及压力的条件下吸藏氢而成为氢化物、在需要时在另一个温度及压力的条件下释放氢的所谓的“氢吸藏合金”的金属的使用。使用氢吸藏合金的氢罐由于能够通过相同的容积储存更多的氢，所以受到关注。氢气向氢罐的填充是通过相当于汽油站或LP气体站的称作氢站的设备进行的。例如，氢站具备由多条高压储气瓶构成的氢主容器、和将从氢主容器供给的氢填充到车辆的氢罐中的分配器(填充机)。并且，在将设于分配器的软管的前端上的连接器连结在上述氢罐的填充口上的状态下，通过氢主容器与氢罐的压力差将氢气填充到氢罐中。在将氢气填充到氢罐中时，由于氢罐内的温度变高，所以如果不一边将氢罐冷却一边填充氢气，则填充要花费时间。此外，在使氢吸藏在氢吸藏合金中而提高氢的填充量的情况下，由于氢吸藏合金的氢吸藏反应是放热反应，所以如果不进行冷却则氢吸藏反应不能顺利地进行。在搭载有内置氢吸藏合金的氢罐的燃料电池汽车中，考虑使用将燃料电池冷却后的热媒体作为用来在从氢吸藏合金释放氢时将氢吸藏合金加热的热媒体、并且使用相同的热媒体也作为用来在使氢吸藏在氢吸藏合金中时将氢吸藏合金冷却的热媒体的系统。在该系统中，热-->媒体的冷却是通过装备在燃料电池汽车中的散热器进行冷却。并且，在燃料电池的运转时通过将燃料电池冷却后的热媒体将氢吸藏合金加热而顺利地进行氢的释放，在氢向氢罐填充时，停止燃料电池的运转，将由散热器冷却后的热媒体不用于燃料电池的冷却，而用于氢吸藏合金的冷却。在此情况下，在燃料电池的运转时，能够顺利地进行热媒体的燃料电池的冷却及氢吸藏合金的加热。但是，在使氢吸藏到氢吸藏合金中的情况下，即在氢向氢罐填充时，如果想要在短时间(例如5分钟以内)以高压(例如35MPa)填充大量(例如5kg)的氢，则通过一般的车载用的散热器及风扇，从氢吸藏合金的放热及气体压缩热的外部释放能力不足。在氢燃料汽车中，也与以内燃机作为发动机的汽车同样，装备有空调装置或制冷装置的比例较多。特许文献1公开了具备具有将压缩的冷媒气体凝缩的冷凝器及将膨胀的冷媒液蒸发的蒸发器的制冷装置、和设在内置氢吸藏合金的罐内而形成热冷媒流路的一部分的热交换装置的氢燃料汽车。上述热交换装置具有配设在内置氢吸藏合金的罐内的第1热交换器、和配设在由上述制冷装置冷却的被冷却空气的通路以及将制冷装置的冷凝器冷却的冷却空气的通路的至少一个中的第2热交换器。该氢燃料汽车设有与制冷装置独立的热交换装置，伴随着来自氢吸藏合金的氢释放的氢吸藏合金的冷热通过第1热交换器传递给热交换装置的冷媒，被传递给该冷媒的冷热通过第2热交换器传递给制冷装置的被冷却空气或将制冷装置的冷凝器冷却的空气。即，通过利用氢吸藏合金的冷热，减少了制冷装置的能量消耗。此外，特许文献2公开了具备热媒体循环系统、将该热媒体冷却的冷却部、和将该热媒体加热的加热部的车载用氢吸藏合金系统。热媒体循环系统使热媒体对搭载在车辆中的氢吸藏合金循环而在该热媒体与上述氢吸藏合金之间进行热交换。该车载用氢吸藏合金系统分别在将氢填充到上述氢吸藏合金中时使上述冷却部、在使氢从上述氢吸藏合金释放时使上述加热部有选择地动作。在使一般的车载用的散热器及风扇(例如冷却水流量60L/min，风速：最大2m/s)动作的状态下、在外气温度30℃下将氢填充到氢罐中的情况下，在氢罐从空的状态开始经过5分钟时，只能填充满罐氢量的约85％(4.25kg)。为了在5分钟将95％(4.75kg)以上的氢填-->充到氢罐中，需要使风扇风速为6m/s以上。但是，在将能输出该风速的风扇搭载在燃料电池汽车中的情况下，需要较大的设置空间，并且是将除了氢填充时以外能力过剩的风扇装备到了燃料电池汽车中。在特许文献1中，记载了将伴随着从内置氢吸藏合金的罐内的氢吸藏合金的氢释放的氢吸藏合金的冷热用于将制冷装置的被冷却空气或冷却制冷装置的冷凝器的空气冷却的技术。但是，在特许文献1中，关于在短时间内对内置氢吸藏合金的罐进行氢填充则没有任何记载。特许文献2的目的是能够在将氢吸藏合金搭载在车辆中的状态(车载的状态)下进行氢的填充。但是，特许文献2关于与使用车载的散热器及风扇将氢罐冷却的情况相比在短时间内进行氢的填充的本申请的目的则并没有任何记载。特许文献1：特开平7-186711号公报特许文献2：特开2000-88196号公报
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在氢填充时与使用车载的散热器及风扇将氢罐冷却的情况相比能够缩短氢填充时间的氢燃料汽车中的氢罐冷却装置。进而，本专利技术提供氢罐冷却方法及氢燃料汽车。为了达到上述目的，本专利技术提供一种氢燃料汽车中的氢罐冷却装置。上述氢燃料汽车包含收容氢吸藏材料并内置热交换器的氢罐。上述热交换器包含热媒体流动的热媒管。驱动部使用从上述氢罐供给的氢作为燃料，来驱动车辆。上述氢燃料汽车具备：热媒流路，流动有能够与上述驱动部进行热交换、并且能够供给到上述热媒管中的热媒体；散热器，用来将流过上述热媒流路的热媒体冷却；制冷装置，具有将冷媒气体压缩的压缩机、将压缩的冷媒气体凝缩的冷凝器、使膨胀的冷媒液蒸发的蒸发器、以及冷媒循环回路。在上述冷媒循环回路中设有上述压缩机、冷凝器及蒸发器。上述氢燃料汽车具备从上述冷媒循环回路分支、以使膨胀的冷媒液绕过上述蒸发器而被吸入到上述压缩机中的旁通流路。切换部能够切换为上述冷媒液经过上述蒸发器被吸入到上述压缩机中的状态、和在上述蒸发器中迂回而在上述旁通流路中流动的状态。氢吸藏材料冷却部使用在上述旁通流路中流动的冷媒液将上述氢吸藏材料冷却。-->本专利技术还提供一种向搭载在氢燃料汽车中的氢罐填充氢时的氢罐冷却方法。上述氢燃料汽车具备流动有用来将上述氢罐冷却的热媒体的热媒流路、将流到上述热媒流路中的热媒体冷却的散热器、和制冷装置。上述冷却方法具备：在向上述氢罐填充氢时、为了对上述散热器吹风而驱动风扇并驱动上述制冷装置的步骤；使用上述制冷装置的冷媒来辅助上述氢罐的冷却的步骤。本专利技术还提供一种氢燃料汽车。该氢燃料汽车具备：氢罐，收容氢吸藏材料并内置热交换器，上述热交换器包含热媒体流动的热媒管；驱动部，使用从上述氢罐供给的氢作为燃料，来驱动车辆；热媒流路，流动有能够与上述驱动部进行热交换、并且能够供给到上述热媒管中的热媒体；散热器，用来将流过上述热媒流路的热媒体冷却。制冷装置具有将冷媒气体压缩的压缩机、将压缩的冷媒气体凝缩的冷凝器、使膨胀的冷媒液蒸发的蒸发器、以及冷媒循环回路。在上述冷媒循环回路中设有上述压缩机、冷凝器及蒸发器。旁通流路从上述冷媒循环回路分支，以使膨胀的冷媒液绕过上述蒸发器而被吸入到上述压缩机中。切换部能够切换为上述冷媒液经过上述蒸发器被吸入到上述压缩机中的状态、和在上述蒸发器中迂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢罐冷却装置，是氢燃料汽车中的氢罐冷却装置，包括：氢罐，收容氢吸藏材料并内置热交换器，上述热交换器包含热媒体流动的热媒管；驱动部，使用从上述氢罐供给的氢作为燃料，来驱动车辆；热媒流路，流动有能够与上述驱动部进行热 交换、并且能够供给到上述热媒管中的热媒体；散热器，用来将流过上述热媒流路的热媒体冷却；制冷装置，具有将冷媒气体压缩的压缩机、将压缩的冷媒气体凝缩的冷凝器、使膨胀的冷媒液蒸发的蒸发器、以及冷媒循环回路，在上述冷媒循环回路中设有 上述压缩机、冷凝器及蒸发器；其特征在于，具备：旁通流路，从上述冷媒循环回路分支，以使膨胀的冷媒液绕过上述蒸发器而被吸入到上述压缩机中；切换部，能够切换为上述冷媒液经过上述蒸发器被吸入到上述压缩机中的状态、和绕过上述蒸 发器而在上述旁通流路中流动的状态；氢吸藏材料冷却部，使用在上述旁通流路中流动的冷媒液将上述氢吸藏材料冷却。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-11-18 334042/20041.一种氢罐冷却装置，是氢燃料汽车中的氢罐冷却装置，包括：氢罐，收容氢吸藏材料并内置热交换器，上述热交换器包含热媒体流动的热媒管；驱动部，使用从上述氢罐供给的氢作为燃料，来驱动车辆；热媒流路，流动有能够与上述驱动部进行热交换、并且能够供给到上述热媒管中的热媒体；散热器，用来将流过上述热媒流路的热媒体冷却；制冷装置，具有将冷媒气体压缩的压缩机、将压缩的冷媒气体凝缩的冷凝器、使膨胀的冷媒液蒸发的蒸发器、以及冷媒循环回路，在上述冷媒循环回路中设有上述压缩机、冷凝器及蒸发器；其特征在于，具备：旁通流路，从上述冷媒循环回路分支，以使膨胀的冷媒液绕过上述蒸发器而被吸入到上述压缩机中；切换部，能够切换为上述冷媒液经过上述蒸发器被吸入到上述压缩机中的状态、和绕过上述蒸发器而在上述旁通流路中流动的状态；氢吸藏材料冷却部，使用在上述旁通流路中流动的冷媒液将上述氢吸藏材料冷却。2.如权利要求1所述的氢罐冷却装置，上述氢吸藏材料冷却部在流过上述旁通流路的冷媒液与流过上述热媒流路的热媒体之间进行热交换。3.如权利要求1所述的氢罐冷却装置，上述氢吸藏材料冷却部包含设在上述氢罐内的冷媒管；流过上述旁通流路的冷媒液流过上述冷媒管。4.如权利要求3所述的氢罐冷却装置，上述氢吸藏材料冷却部包含具有内侧管和外侧管的双层管，上述热媒管是内侧管及外侧管的一个，上述冷媒管是另一个。5.如权利要求4所述的氢罐冷却装置，上述内侧管的一部分连接在上述外侧管上。6.如权利要求1～5中任一项所述的氢罐冷却装置，上述压缩机是容量可...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保秀人，森大五郎，
申请(专利权)人：株式会社丰田自动织机，丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]