JP2005178524A - 燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料電池内の残留水分をパージする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、外気温が低い場合の燃料電池の加熱能力低下を防止できる燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置の提供を目的とする
【解決手段】 燃料電池１２を停止する時にセル内の残留水分を少なくするパージ動作をするようにし、この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以下の作動をする。冷媒循環経路３７に配置された圧縮機１７を駆動し、圧縮機１７で高温高圧となった冷媒に水交換熱交換器２４で冷却水に放熱させ、その後減圧器２３で冷媒を低温低圧として室内熱交換器１９で室内へ流れる空気から吸熱させる。この時、内外気切替ドア２８が室内の空気をケース２６内に導入し、室内熱交換器１９に室内の空気から吸熱させる。
【選択図】 図１

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

（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）。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 第１実施形態のＥＣＵの制御を示す流れ図である。 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。 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。 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。 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。

符号の説明

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）。

Claims (8)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
   
   

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