(57)【要約】【課題】燃料電池システムおよび他システムそれぞれに組み込まれ、互いに連結／遮断可能な二つの冷媒回路を備える冷媒回路システムにおいて、連結に伴う燃料電池システム内の絶縁抵抗の急低下を防止でき得る冷媒回路システムを提供する。【解決手段】冷媒回路システム１０は、燃料電池システムで利用される冷媒の流れを制御する電池用冷媒回路１２と、空調システム１１０で利用される冷媒の流れを制御する空調用冷媒回路１３と、を備える。電池用冷媒回路１２に設けられた電池用冷媒流路１４にはイオン交換器１８が設けられており、空調用冷媒回路１３に設けられた空調用冷媒流路３０にはイオン濃度（ひいては導電率）を検出するイオン濃度検出器３８が設けられている。制御部は、イオン濃度検出器３８で検出された検出結果に基づいて、両流路間に設けられた接続弁４０の動作を制御し、両流路を連結または遮断する。【選択図】図１
2010192141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムで利用される冷媒の流れを制御する電池用冷媒回路と、他システムで利用される冷媒の流れを制御する他システム用冷媒回路と、を備えた冷媒回路システムであって、
電池用冷媒回路に設けられた電池用冷媒流路と他システム用冷媒回路に設けられた他システム用冷媒流路とを遮断する遮断状態と、前記電池用冷媒流路と他システム用冷媒流路とを連結する連結状態と、に切り替え可能な接続弁と、
電池用冷媒回路または他システム用冷媒回路の一方に設けられ、当該一方の冷媒流路に流れる冷媒からイオンを除去するイオン交換器と、
電池用冷媒回路または他システム用冷媒回路の他方に設けられ、当該他方の冷媒流路に流れる冷媒の導電率を検出する導電率検出器と、
少なくとも、前記導電率検出器で検出された検出結果に基づいて、前記接続弁の動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする冷媒回路システム。
【請求項２】
請求項１に記載の冷媒回路システムであって、
前記イオン交換器は、前記電池用冷媒回路に設けられ、
前記導電率検出器は、前記他システム用冷媒回路に設けられる、
ことを特徴とする冷媒回路システム。
【請求項３】
請求項２に記載の冷媒回路システムであって、
前記制御手段は、遮断状態において前記導電率検出器で検出された他システム用冷媒回路に流れる冷媒の導電率が予め規定された上限値を越えた場合には、連結状態にするべく接続弁を駆動する、ことを特徴とする冷媒回路システム。
【請求項４】
請求項３に記載の冷媒回路システムであって、
前記上限値は、電池用冷媒流路と他システム用冷媒流路とを連結した際に、燃料電池とグランドとの絶縁抵抗値を規定の基準値以上に保ち得る値である、ことを特徴とする冷媒回路システム。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の冷媒回路システムであって、
前記他システム用冷媒回路は、空調に利用され、ヒータコアを有する空調用冷媒回路である、ことを特徴とする冷媒回路システム。
【請求項６】
請求項５に記載の冷媒回路システムであって、
前記導電率検出器は、前記ヒータコアの下流側に設けられる、ことを特徴とする冷媒回路システム。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか１項に記載の冷媒回路システムであって、
前記制御手段は、遮断状態から連結状態に移行する場合には、前記導電率検出器で検出された他システム用冷媒回路に流れる冷媒の導電率に応じて、前記接続弁の開閉量を制御することで、前記他システム用冷媒流路から前記電池用冷媒流路に流入する単位時間当たりの冷媒量を調整する、ことを特徴とする冷媒回路システム。
【請求項８】
請求項２から７のいずれか１項に記載の冷媒回路システムであって、
前記制御手段は、遮断状態から連結状態に移行する場合には、遮断状態において前記導電率検出器で検出された他システム用冷媒回路に流れる冷媒の導電率に応じて、前記接続弁を間欠的に開閉するとともに当該開閉の間隔を調整することで、前記他システム用冷媒流路から前記電池用冷媒流路に流入する単位時間当たりの冷媒量を調整する、ことを特徴とする冷媒回路システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに利用される冷媒が通る電池用冷媒回路と、他システム（例えば空調システム）に利用される冷媒が通る他システム用冷媒回路と、が連結または遮断可能に接続された冷媒回路システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に与える影響が少ないことから、車両などの動力源として燃料電池の採用が考えられている。燃料電池は、例えば燃料電池スタックのアノード側に水素等の燃料ガスを供給し、カソード側に酸素を含む酸化ガス、例えば空気を供給し、電解質膜を通しての反応によって必要な電力を取り出す。この反応のために燃料電池は発熱する。この発熱は、電池温度の上昇、ひいては、発電効率や部品寿命の低下等を招くめ、従来から、燃料電池システムには、燃料電池を冷却するための冷媒が通る冷媒回路が設けられている。そして、この冷媒回路に流れる冷媒により燃料電池を冷却（熱交換）するとともに、当該燃料電池との熱交換で温度上昇した冷媒を冷媒回路途中に設けられたラジエータ等で冷却するようになっている。
【０００３】
ここで、こうした燃料電池システムが搭載される車両等には、燃料電池システム以外にも冷媒回路を有するシステム、例えば、空調システムなどが設けられている。近年、熱量の有効活用などを目的として、こうした他システムの冷媒回路と、燃料電池システムの冷媒回路と、を連結自在とする技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、燃料電池冷却系と空調冷却系との間で冷媒を共通化して協調制御を行う協調冷却システムが開示されている。この協調冷却システムでは、暖房時のように空調冷却系システムにおいて高温冷媒が必要な場合は、燃料電池冷却系と空調冷却系とを連結し、燃料電池により加熱された冷媒が空調冷却系に流れ込むようにしている。また、空調冷却系システムにおいて高温冷媒が不要な場合であっても、空調冷却系の冷媒のイオン濃度の過度な上昇を防止するために、適宜、燃料電池冷却系と空調冷却系とを連結し、空調冷却系の冷媒がイオン交換器を有する燃料電池冷却系に流れ込むようにしている。連結後は、イオン交換器に搭載されたイオン濃度検出器でイオン濃度をモニタリングし、このイオン濃度が所定の基準値以下となれば、両冷却系を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３０４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の技術は、燃料電池冷却系に流れる冷媒のイオン濃度しかモニタリングしていないという問題があった。すなわち、特許文献１記載の技術では、イオン濃度は、イオン交換器と一体となったイオン濃度検出器で検出している。ここで、通常、イオン交換器は、相対的にイオン量が多くなりがちな燃料電池側に設けざるを得なかった。そのため、結果として、当該イオン交換器と一体化されたイオン濃度検出器も燃料電池側に設けられることになり、燃料電池側のイオン濃度しかモニタリングできなかった。
【０００７】
この場合、空調冷却系の冷媒のイオン濃度が不明であるため、場合によっては、空調冷却系の冷媒のイオン濃度が非常に高いにも関わらず、当該空調冷却系と燃料電池冷却系とが連結されてしまうことがあった。この場合、イオン濃度が非常に高い空調冷却系の冷媒が、燃料電池冷却系に流入することになり、燃料電池冷却系の冷媒のイオン濃度の急激な上昇（ひいては、燃料電池部品とグラウンドとの絶縁抵抗の急激な低下）を招く恐れがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、連結に伴う絶縁抵抗の急低下を防止でき得る回路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】
本発明の冷媒回路システムは、燃料電池システムで利用される冷媒の流れを制御する電池用冷媒回路と、他システムで利用される冷媒の流れを制御する他システム用冷媒回路と、を備えた冷媒回路システムであって、電池用冷媒回路に設けられた電池用冷媒流路と他システム用冷媒回路に設けられた他システム用冷媒流路とを遮断する遮断状態と、前記電池用冷媒流路と他システム用冷媒流路とを連結する連結状態と、に切り替え可能な接続弁と、電池用冷媒回路または他システム用冷媒回路の一方に設けられ、当該一方の冷媒流路に流れる冷媒からイオンを除去するイオン交換器と、電池用冷媒回路または他システム用冷媒回路の他方に設けられ、当該他方の冷媒流路に流れる冷媒の導電率を検出する導電率検出器と、少なくとも、前記導電率検出器で検出された検出結果に基づいて、前記接続弁の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
好適な態様では、前記イオン交換器は、前記電池用冷媒回路に設けられ、前記導電率検出器は、前記他システム用冷媒回路に設けられる。この場合において、前記制御手段は、遮断状態において前記導電率検出器で検出された他システム用冷媒回路に流れる冷媒の導電率が予め規定された上限値を越えた場合には、連結状態にするべく接続弁を駆動する、ことが望ましい。前記上限値は、電池用冷媒流路と他システム用冷媒流路とを連結した際に、燃料電池とグランドとの絶縁抵抗値を規定の基準値以上に保ち得る値である、ことが望ましい。
【００１１】
他の好適な態様では、前記他システム用冷媒回路は、空調に利用され、ヒータコアを有する空調用冷媒回路である。この場合、前記導電率検出器は、前記ヒータコアの下流側に設けられる、ことが望ましい。
【００１２】
他の好適な態様では、前記制御手段は、遮断状態から連結状態に移行する場合には、前記導電率検出器で検出された他システム用冷媒回路に流れる冷媒の導電率に応じて、前記接続弁の開閉量を制御することで、前記他システム用冷媒流路から前記電池用冷媒流路に流入する単位時間当たりの冷媒量を調整する。
【００１３】
他の好適な態様では、前記制御手段は、遮断状態から連結状態に移行する場合には、遮断状態において前記導電率検出器で検出された他システム用冷媒回路に流れる冷媒の導電率に応じて、前記接続弁を間欠的に開閉するとともに当該開閉の間隔を調整することで、前記他システム用冷媒流路から前記電池用冷媒流路に流入する単位時間当たりの冷媒量を調整する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、イオン交換器が設けられていないほうの冷媒回路に導電率検出器が設けられており、当該導電率検出器での検出結果に応じて接続弁の駆動が制御されている。したがって、イオン交換器が設けられていない回路側の冷媒の導電率が過度に高くなったまま放置されることが防止され、ひいては、連結に伴う絶縁抵抗の急低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態である冷媒回路システムの概略構成図である。
【図２】遮断状態における流路構成を示す図である。
【図３】連結状態における流路構成を示す図である。
【図４】遮断／連結に伴う導電率変化の一例を示すグラフである。
【図５】接続弁等の制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】連結直前における空調側導電率と連結直後における電池側導電率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である冷媒回路システム１０の概略構成図である。この冷媒回路システム１０は、冷媒の流れを制御するシステムで、車両に搭載される燃料電池システムおよび空調システム１１０に組み込まれる。この冷媒回路システム１０について詳説する前に、まず、当該冷媒回路システム１０が組み込まれる燃料電池システムおよび空調システム１１０について簡単に説明する。
【００１７】
燃料電池システムは、燃料電池スタック（以下「ＦＣスタック」と略す）１００を駆動するためのシステムである。ＦＣスタック１００は、電解質膜の両側に触媒電極層を配置したＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）の両外側にセパレータを配置して挟持した単電池（セル）を複数積層したものである。
【００１８】
燃料電池システムには、このＦＣスタック１００のカソード側に水素ガス等の燃料ガスを、アノード側に圧縮空気などの酸化ガスを供給するガス供給系（図示せず）が設けられている。電力が必要な場合、燃料電池システムの制御部（図示せず）は、このガス供給系を駆動して、ＦＣスタック１００のカソード側に水素ガス等の燃料ガスを、アノード側に圧縮空気などの酸化ガスを供給させる。燃料ガスおよび酸化ガスが供給されると、ＦＣスタック１００内で電解質膜を通しての電気化学反応が起こり、ＦＣスタック１００が発電する。燃料電池システムの制御部は、この発電により得られる電力を取り出し、適宜、利用する。
【００１９】
ここで、このＦＣスタック１００の発電に伴い、熱が生じることが知られている。かかる発熱によりＦＣスタック１００の温度が過度に上昇すると、発電効率の低下や、ＦＣスタック１００の寿命低下などといった問題を招く。そこで、従来から、燃料電池システムには、ＦＣスタック１００を冷却するための電池用冷媒回路１２が組み込まれている。
【００２０】
電池用冷媒回路１２は、後述する空調用冷媒回路１３と協動して冷媒回路システム１０を構成するものであり、ＦＣスタック１００の温度調整を行う冷媒の流れを制御する回路である。この電池用冷媒回路１２は、冷媒が流れる電池用冷媒流路１４ａ，１４ｂ，１４ｃ（以下、特に区別しない場合は添字のアルファベットは省略する）や、当該電池用冷媒流路１４の経路上に設けられた冷媒ポンプ１６やラジエータ２２、イオン交換器１８、切替弁２０などを備えているが、その詳細な構成については後に詳説する。
【００２１】
次に、空調システム１１０について簡単に説明する。空調システム１１０は、車室を空調するためのシステムで、主に車室を冷房するエアコン回路５０と、主に車室を暖房する空調用冷媒回路１３と、に大別される。
【００２２】
空調用冷媒回路１３は、既述した電池用冷媒回路１２と協動して冷媒回路システム１０を構成するもので、冷媒が流れる空調用冷媒流路３０や、空調用冷媒流路３０の経路上に設けられたヒータコア３６や電気ヒータ３４、冷媒ポンプ３２などを有している。この空調用冷媒回路１３の構成の詳細についても後に説明するが、基本的には、加熱された冷媒が持つ熱をヒータコア３６で放熱することにより車室内を暖房する仕組みとなっている。
【００２３】
エアコン回路５０は、冷却冷媒（電池用冷媒流路および空調用冷媒流路に流れる冷媒とは別）が流れるエアコン用冷媒流路５２や、当該エアコン用冷媒流路５２の経路上に設けられたコンデンサ５４や膨張弁５６、エバポレータ５８、電動コンプレッサ６０などを備えている。冷房実行時、冷却冷媒は、電動コンプレッサ６０によって圧縮され、高温高圧の気化したガス状となる。この高温高圧の冷却冷媒は、コンデンサ５４により液化され、放熱される。膨張弁５６は、この液化した冷却冷媒を、急激に減圧することにより霧状にする。エバポレータ５８は、この霧状の冷却冷媒を気化させることにより、このエバポレータ５８を通過する空気を冷却する。この冷却された空気が車室内に流れ込むことにより、車室の冷房が図られる。
【００２４】
次に、この燃料電池システムおよび空調システム１１０に組み込まれる冷媒回路システム１０について説明する。冷媒回路システム１０は、冷媒の流れを制御するシステムで、既述した電池用冷媒回路１２や空調用冷媒回路１３、および、制御部（図示せず）などを備えている。なお、この冷媒回路システム１０で取り扱う冷媒は、熱が伝達でき、ＦＣスタック１００やヒータコア３６との間で熱交換できるのであれば特に限定されず、気体、液体のいずれであってもよい。したがって、例えば、５０％濃度のエチレングリコール水溶液などを、この冷媒回路システムにおける冷媒として用いることができる。
【００２５】
制御部は、電池用冷媒回路１２や空調用冷媒回路１３等に設けられた弁２０，４０や冷媒ポンプ１６，３２等の動作を制御するものであるが、その具体的な制御内容は後に詳説する。なお、この制御部は、冷媒回路システム１０専用のものでもよいし、燃料電池システムの駆動を制御する電池用の制御部などを冷媒回路システム１０の制御部として利用してもよい。
【００２６】
電池用冷媒回路１２は、既述したとおり、ＦＣスタック１００の温度を調整するために燃料電池システムに組み込まれる回路で、電池用冷媒流路１４、冷媒ポンプ１６、ラジエータ２２、イオン交換器１８、切替弁２０などを備えている。電池用冷媒流路１４は、さらに、主流路１４ａ、バイパス流路１４ｂ、イオン交換用流路１４ｃなどに大別できる。主流路１４ａは、ＦＣスタック１００とラジエータ２２との間で循環する流路である。この主流路１４ａに沿って流れる冷媒がラジエータ２２によって冷却された後、ＦＣスタック１００に到達し、ＦＣスタック１００との間で熱交換することにより、ＦＣスタック１００の冷却が図られる。ＦＣスタック１００との熱交換により加熱された冷媒は、再度、ラジエータ２２に到り、冷却されるようになっている。
【００２７】
バイパス流路１４ｂは、ラジエータ２２の上流位置において主流路１４ａから分岐し、ラジエータ２２の下流位置において主流路１４ａに合流する。別の見方をすれば、このバイパス流路１４ｂは、ラジエータ２２を通過させることなく冷媒を循環させるための流路である。このバイパス流路１４ｂと主流路１４ａとの合流点には、切替弁２０が設けられており、当該切替弁２０の動作に応じて、冷媒の経路が、ラジエータ側またはバイパス流路側に切り替えられるようになっている。ＦＣスタック１００の積極的な冷却が不要な場合、例えば、ＦＣスタック１００の停止時や起動直後などは、このバイパス流路１４ｂに冷媒を流すことにより、ＦＣスタック１００が過度に温度低下することが防止される。
【００２８】
イオン交換用流路１４ｃは、ＦＣスタック１００の上流側において主流路１４ａから分岐し、ＦＣスタック１００の下流側において主流路１４ａに合流する流路である。別の見方をすれば、イオン交換用流路１４ｃは、ＦＣスタック１００と並列に設けられた流路といえる。このイオン交換用流路１４ｃには、冷媒中に存在するイオンを除去、ひいては、冷媒の導電率低下を図るイオン交換器１８が設けられている。イオン交換用流路１４ｃに流れ込んだ冷媒は、イオン交換器１８によりイオン除去（導電率低下）した後に、主流路１４ａに戻される。
【００２９】
ここで、イオン交換器１８を設ける理由について簡単に説明する。従来から、燃料電池システムでは、ＦＣスタック１００の温度を調節するために、電池用冷媒流路１４に沿って冷媒を循環させているが、この電池用冷媒流路１４を構成する部品からイオンが徐々に溶出することが知られている。この徐々に溶出するイオンを放置しておくと、冷媒の導電率が徐々に向上し、最終的には、ＦＣスタック１００とグランドと間の絶縁抵抗が過度に低下するという問題があった。かかる問題を避けるために、電池用冷媒流路１４にイオン交換器１８を設置し、冷媒中のイオンの除去を図っている。なお、本実施形態では、ＦＣスタック１００とイオン交換器１８とを並列に接続しているが、ＦＣスタック１００とイオン交換器１８とを直列に接続、すなわち、イオン交換器１８を主流路１４ａ上に設置するようにしてもよい。また、このイオン交換器１８は、冷媒中のイオンを除去できればよく、イオン濃度の検出機能等は無くてもよい。
【００３０】
冷媒ポンプ１６は、冷媒を循環させるポンプで、制御部により駆動制御される。制御部は、ＦＣスタック１００の冷却が必要な場合や、冷媒中のイオン除去が必要な場合には、当該冷媒ポンプ１６を駆動し、冷媒を流路１４に沿って循環させる。
【００３１】
次に、空調用冷媒回路１３について説明する。空調用冷媒回路１３は、既述したとおり、空調システム１１０の一部を構成するもので、主に車室を暖房するための回路である。この空調用冷媒回路１３には、冷媒が流れる空調用冷媒流路３０や、冷媒ポンプ３２、電気ヒータ３４、ヒータコア３６、および、イオン濃度検出器３８などが設けられている。空調用冷媒流路３０は、分岐路などは有しておらず、単一の環状流路を形成している。電気ヒータ３４は、この空調用冷媒流路３０に流れる冷媒を加熱する熱源として機能するもので、その駆動は制御部により制御される。ヒータコア３６は、電気ヒータ３４の近傍下流側に設けられており、加熱された冷媒との間で熱交換を行い、当該熱交換で得られる熱を車室内に放熱する。この放熱により車室内の暖房が図られる。
【００３２】
イオン濃度検出器３８は、空調用冷媒流路３０に流れる冷媒のイオン濃度を検出するものである。ここで検出されたイオン濃度は、制御部に出力される。制御部は、得られたイオン濃度に基づいて、冷媒の導電率（あるいは電気抵抗値）を算出し、この導電率に基づいて後述する接続弁４０の駆動を制御するが、これについては後に詳説する。なお、本実施形態ではイオン濃度を検出しているが、最終的に冷媒の導電率または電気抵抗値を得ることができるのであれば、イオン濃度に代えて他のパラメータ、たとえば、冷媒の電気抵抗値や導電率そのものを検出するようにしてもよい。また、本実施形態では、イオン濃度検出器３８をヒータコア３６の下流側に設置しているが、当然、他の位置、例えば、ヒータコア３６の上流位置などにイオン濃度検出器３８を設置してもよい。ただし、イオンは、ヒータコア３６から溶出することが多く、ヒータコア３６の近傍下流側が最もイオン濃度（導電率）が高くなりやすいことを考慮すると、イオン濃度検出器３８は、ヒータコア３６の下流側（すなわちイオン濃度が最も高くなる位置）に設けることが望ましいといえる。
【００３３】
以上のような構成の電池用冷媒回路１２よび空調用冷媒回路１３は、適宜、連結／遮断自在となっている。すなわち、電池用冷媒流路１４および空調用冷媒流路３０は、第一、第二接続流路４２，４４を介して接続されている。また、第一接続流路４２と空調用冷媒流路３０との合流点には、三方弁である接続弁４０が設けられており、当該接続弁４０の状態切替に応じて、電池用冷媒流路１４および空調用冷媒流路３０が連結または遮断するようになっている。換言すれば、接続弁４０は、電池用冷媒流路１４および空調用冷媒流路３０を連結する連結状態と、電池用冷媒流路１４および空調用冷媒流路３０を遮断（分離）する遮断状態と、に切替可能となっている。
【００３４】
図２，３は、それぞれ、接続弁４０を遮断状態または連結状態とした場合の冷媒回路システム１０の状態を示す図である。遮断状態の場合、第一接続流路４２から空調用冷媒流路３０への流れが禁止されるとともに、空調用冷媒流路３０に沿った冷媒の循環（図１において破線矢印で示す流れ）が許容される。この場合、電池用冷媒流路１４および空調用冷媒流路３０は、図２に図示するように、互いに独立した別個の流路として機能する。
【００３５】
一方、連結状態の場合には、第一接続流路４２から空調用冷媒流路３０への流れが許容されるとともに、空調用冷媒流路３０に沿った冷媒の循環（図１において破線矢印で示す流れ）が禁止される。この場合、電池用冷媒流路１４および空調用冷媒流路３０は、図３に図示するように、互いが連結した、一つの大きな流路として機能する。
【００３６】
制御部は、この接続弁４０の動作を制御する。具体的には、制御部は、ＦＣスタック１００の発電時に生じる廃熱を暖房に利用する場合、接続弁４０を連結状態とする。すなわち、既述したとおり、ＦＣスタック１００は、発電に伴い熱（廃熱）も生じる。この廃熱は、通常、冷媒で運搬され、ラジエータ２２で除去される。しかし、暖房実行時には、このＦＣスタック１００の廃熱は、除去するのではなく、暖房に利用することが得策であると言える。したがって、ＦＣスタック１００の廃熱発生時（すなわちＦＣスタック１００発電時）であって暖房実行時、制御部は、接続弁４０を連結状態にする。連結状態になり、図３に図示するような流路構成になると、ＦＣスタック１００の廃熱により加熱された冷媒が、空調用冷媒流路３０に流れ込むことになる。そして、この廃熱により加熱された冷媒を暖房に利用することで、電気ヒータ３４での加熱量、ひいては、消費電力などを低減できる。その結果、二つの冷媒流路１４，３０を連結しない場合に比して、冷媒回路システム１０全体で消費する電力を低減できる。
【００３７】
ここで、上述したように、ＦＣスタック１００の廃熱を暖房に利用すると消費電力を低減できるため、従来から空調用冷媒流路３０と電池用冷媒流路１４とを連結／遮断自在とする技術は多数提案されていた。こうした従来技術の多くでは、暖房をしない場合には、空調用冷媒流路３０と電池用冷媒流路１４とを遮断していた。しかしながら、かかる構成とした場合、夏季などには両流路１４，３０の遮断状態が長期間続くことになる。この場合、電池用冷媒流路１４では、ＦＣスタック１００を作動させるたびに冷媒ポンプ１６が作動し、ひいては、イオン交換器１８によるイオン除去が図られるため問題はない。一方、空調用冷媒流路３０では、暖房等が長期間なされないと、長期間、冷媒の循環が生じないことになる。この場合、ヒータコア３６などの各種部品から溶出したイオンが冷媒中に蓄積されてしまい、冷媒の導電率が過度に上昇してしまうことがあった。この状態を放置しておくと、次回、両流路１４，３０を連結した際に、導電率が過度に高い冷媒が、空調用冷媒流路３０から電池用冷媒流路１４に流れ込み、電池用冷媒流路１４に流れる冷媒の導電率が急激に上昇することになる。そして、結果として、ＦＣスタック１００とグランドとの間の絶縁抵抗の急激な低下を招く恐れがあった。これについて図４を用いて簡単に説明する。
【００３８】
図４は、二つの流路１４，３０の遮断／連結に伴う導電率の変化の一例を示すグラフである。この図４において、二つの流路１４，３０は、時刻ｔ０に遮断され、時刻ｔ１に連結されるものとする。また、太実線は電池用冷媒流路１４に流れる冷媒の導電率（以下「電池側導電率Ｃｂ」という）の変化を、細実線は空調用冷媒流路３０に流れる冷媒の導電率（以下「空調側導電率Ｃａ」という）の変化を示している。
【００３９】
この図４から明らかなとおり、遮断状態になったとしても、電池側導電率Ｃｂは殆ど変化しない。これは、電池用冷媒流路１４に設けられたイオン交換器１８により、冷媒中のイオンが適宜、除去されているためである。一方、空調用冷媒流路３０にはイオン交換器１８は設けられていないため、遮断状態になった後（すなわち、イオン交換器１８が設けられている電池用冷媒流路１４と分離された後）には、空調側導電率Ｃａが徐々に増加する。
【００４０】
この空調側導電率Ｃａが高くなった時刻ｔ１に、両流路１４，３０を連結したとする。この場合、導電率が低い電池側の冷媒が空調用冷媒流路３０に流れ込むため、空調側導電率Ｃａは急激に低下する。また、同時に、導電率が高い空調側の冷媒が電池用冷媒流路１４に流れ込むため、電池側導電率Ｃｂは急激に増加する。そして、両方の冷媒が混ざり合った後は、イオン交換器１８の作用により、導電率が徐々に低下していくことになる。
【００４１】
ここで、通常、ＦＣスタック１００とグランドとの間の絶縁抵抗値を問題ない範囲に収めるために、電池側導電率Ｃｂの上限値である電池側上限値Ｃｂ＿ｍａｘが、事前に規定されている。イオン交換器１８は、電池側導電率Ｃｂを電池側上限値Ｃｂ＿ｍａｘ以下に保つことが出来得る能力のものが選択される。しかしながら、既述したように、導電率が過度に上昇した空調側の冷媒が電池用冷媒流路１４に流れ込むと、イオン交換器１８の能力が追いつかず、連結直後の電池側導電率Ｃｂが電池側上限値Ｃｂ＿ｍａｘを超過し、結果として絶縁抵抗が基準値を下回る場合があった。
【００４２】
こうした問題に対処するために、特許文献１には、暖房が不要な場合でも、適宜、二つの冷媒流路を連結し、冷媒中のイオン濃度の上昇を抑制する技術が開示されている。しかし、この特許文献１では、冷媒ポンプの停止時間の長さ等に基づいて、連結状態に移行するタイミングを決定しているに過ぎず、適切なタイミングで連結状態に移行しているとは言い難かった。そして、結果として、上述したような絶縁抵抗の急激な低下という問題が生じる場合があった。また、特許文献１では、電池用冷媒流路にしかイオン濃度検出器を設けていないため、空調用冷媒流路におけるイオン濃度（導電率）は検出できないという問題があった。ここで、電池用冷媒流路には、イオン交換器が設けられているため、空調用冷媒流路に比してイオン濃度が過度に上昇する可能性は低く、イオン濃度を検出すべき必要性は低いといえる。
【００４３】
こうした従来技術の問題を解決するために、本実施形態では、空調用冷媒回路１３にイオン濃度検出器３８を設け、空調用冷媒流路３０に流れる冷媒のイオン濃度、ひいては、導電率を検出している。そして、この検出された導電率に基づいて接続弁４０等の駆動を制御している。以下、この空調側導電率Ｃａに基づく接続弁４０等の駆動制御について詳説する。
【００４４】
図５は、本実施形態における接続弁４０等の駆動制御の流れを示すフローチャートである。制御部は、定期的に空調側導電率Ｃａを検出する（Ｓ１０）。すなわち、制御部は、空調用冷媒流路３０に設置されたイオン濃度検出器３８で検出されたイオン濃度を定期的に取得し、この取得したイオン濃度に基づいて空調側導電率Ｃａを算出する。ここで、この空調側導電率Ｃａのモニタリングは、夏季のように暖房が不要な時期であっても、車両が起動している（イグニッションスイッチをオンにしている）限り、常に行うことが望ましい。後の説明するとおり、常にモニタリングすることにより、空調側導電率が過度に上昇したまま放置されることが防止され、ひいては、遮断状態から連結状態に移行した際における絶縁抵抗の急低下を防止できためである。
【００４５】
空調側導電率Ｃａが得られれば、続いて、当該得られた空調側導電率Ｃａが、予め、規定された空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘを超過しているか否かを判断する（Ｓ１２）。ここで、空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘは、遮断状態から連結状態に移行した際に、電池側導電率Ｃｂが電池側上限値Ｃｂ＿ｍａｘを超過しない値であり、各流路１４，３０の冷媒量比率などに基づいて予め規定される値である。
【００４６】
具体的に、この空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘの決定について図６を参照して説明する。図６は、連結直前における空調側導電率Ｃａ１（図４参照）と、連結直後における電池側導電率Ｃｂ１（図４参照）と、の関係を示す図である。図６において、横軸は、連結直前における空調側導電率Ｃａ１であり、縦軸は、連結直後における電池側導電率Ｃｂ１を示している。
【００４７】
図４を用いて説明したとおり、通常、遮断状態における電池側導電率Ｃｂの値は、ほぼ一定であり、かつ、二つの流路１４，３０に流れる冷媒量の比率も、ほぼ一定である。したがって、連結直後における電池側導電率Ｃｂ１は、この図６に図示するように、通常、連結直前における空調側導電率Ｃａ１に、ほぼ比例することになる。
【００４８】
空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘは、この二つの導電率Ｃａ１，Ｃｂ１の関係に基づいて設定される。具体的には、空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘは、Ｃｂ１＝Ｃｂ＿ｍａｘとなる場合における空調側導電率Ｃａ１＊以下の値が設定される。なお、空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘは、Ｃａ１＊以下であれば特に限定されないが、空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘが過度に小さいと、後述するステップＳ１６〜Ｓ２２のフローが頻出することになり、制御を煩雑にする。そこで、空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘは、遮断状態における空調側導電率Ｃａの上昇率なども考慮して、過度に小さくない値（例えば、Ｃａ１＊≧Ｃａ＿ｍａｘ＞０．５×Ｃａ１＊程度）に設定することが望ましい。
【００４９】
再び、図５に戻り、接続弁４０等の制御について説明する。検出された空調側導電率Ｃａが、空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘ以下である場合には、現在の状態で何ら問題がないということになるため、ステップＳ１０に戻り、空調側導電率Ｃａの定期的なモニタリングを継続する。
【００５０】
一方、検出された空調側導電率Ｃａが空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘを超過している場合、制御部は、続いて、接続弁４０の状態が連結状態か否かを判断する（Ｓ１４）。判断の結果、連結状態である場合には、ステップＳ１０に戻り、空調側導電率Ｃａの定期的なモニタリングを継続する。一方、判断の結果、接続弁が遮断状態、すなわち、空調用冷媒流路３０と電池用冷媒流路１４とが分離した状態である場合には、接続弁４０を連結状態にし、両流路１４，３０を連結する（Ｓ１６）。また、各流路１４，３０に設置された冷媒ポンプ１６，３２を所定回転数で作動させ、冷媒を循環させる（Ｓ１８）。
【００５１】
この循環より、空調側の冷媒が電池用冷媒流路１４に流入する。この流入により電池側導電率Ｃｂは、一時的に上昇する。しかしながら、このとき電池用冷媒流路１４に流入する空調側の冷媒の導電率Ｃａは、空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘを僅かに超過した程度であるため、当該空調側の冷媒が電池用冷媒流路１４に流入したとしても、電池側導電率Ｃｂが電池側上限値Ｃｂ＿ｍａｘを超過する恐れは殆ど無く、ひいては、絶縁抵抗が急激に低下する恐れも殆どない。また、循環に伴い、一部の冷媒が、イオン交換器１８を通過することになり、イオンの除去が図られるため、やはり、導電率の低下が図られる。
【００５２】
冷媒ポンプ１６，３２の作動後、予め規定された時間が経過すれば、制御部は、冷媒ポンプ１６，３２の駆動を停止する（Ｓ２０）。また、接続弁４０を遮断状態に切り替え、空調用冷媒流路３０と電池用冷媒流路１４とを分離する（Ｓ２２）。そして、ステップＳ１０に戻り、空調側導電率Ｃａの定期的なモニタリングを再開する。
【００５３】
以上の説明から明らかなとおり、本実施形態では、暖房が不要な場合であっても、空調側導電率Ｃａが、空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘを超過した場合には、空調用冷媒流路３０および電池用冷媒流路１４を連結し、冷媒の循環を図っている。これにより、空調側導電率Ｃａが過度に上昇しているにもかかわらず遮断状態のまま放置されるということが効果的に防止される。そして、結果として、遮断状態から連結状態への移行時における電池側導電率Ｃｂの急激な上昇、ひいては、絶縁抵抗の急激な低下を効果的に防止できる。
【００５４】
なお、上記説明では、空調側導電率Ｃａが空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘを超過した場合には、即座に連結状態に移行しているが、徐々に連結状態に移行するようにしてもよい。具体的には、空調用冷媒流路３０から電池用冷媒流路１４へ流入する単位時間当たりの冷媒量が、完全連結状態に比して小さくなるように、接続弁４０を構成する弁体の開閉量を調整するようにしてもよい。あるいは、空調用冷媒流路３０から電池用冷媒流路１４へ流入する単位時間当たりの冷媒量が、完全連結状態に比して小さくなるように、間欠的に連結状態（すなわち連結状態と遮断状態を所定周期で繰り返す）にしてもよい。いずれにしても、空調用冷媒流路３０から電池用冷媒流路１４へ流入する単位時間当たりの冷媒量を完全連結状態よりも低く抑えることで、電池側導電率Ｃｂの上昇率を低減することができ、ひいては、絶縁抵抗が所定基準以下となることが防止される。
【００５５】
さらに、空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘに対する空調側導電率Ｃａの超過量ΔＣａ（ΔＣａ＝Ｃａ−Ｃａ＿ｍａｘ）に応じて、空調用冷媒流路３０から電池用冷媒流路１４へ流入する単位時間当たりの冷媒量を調整するようにしてもよい。すなわち、車両の起動中（イグニッションスイッチがオンの間）には、定期的に空調側導電率Ｃａが検出され、当該空調側導電率Ｃａが空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘを超過した場合には、連結状態に移行するため、超過量ΔＣａが過度に大きくなることはない。しかし、車両が、長時間、停止（イグニッションスイッチがオフ）した場合には、空調側導電率Ｃａのモニタリング等は検出できないため、空調側導電率Ｃａが過度に上昇したまま放置されることがある。この状態で、車両を起動すると、空調側導電率Ｃａが検出されることになるが、この時点における空調側導電率Ｃａは、空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘを超過しているため、連結状態に移行する。しかし、長時間放置され、導電率が過度に上昇した空調側の冷媒が電池用冷媒流路１４に一気に流入すると、電池側導電率Ｃｂの急激な上昇、ひいては、絶縁抵抗の急激な低下を招く。そこで、空調側上限値Ｃａ＿ｍａｘに対する空調側導電率Ｃａの超過量ΔＣａが大きいほど、空調用冷媒流路３０から電池用冷媒流路１４へ流入する単位時間当たりの冷媒量が小さくなるように、接続弁４０を構成する弁体の開閉量や、弁体の開閉間隔等を調整することが望ましい。かかる構成とすれば、車両を長時間停止した場合、換言すれば、空調側導電率Ｃａの検出が長時間できなかった場合でも、電池側導電率Ｃｂの急激な上昇、ひいては、絶縁抵抗の急激な抵抗を防止することができる。
【００５６】
また、上述の説明では、電池用冷媒回路１２に、連結／遮断される冷媒回路として空調用冷媒回路１３を例示しているが、車両に搭載される冷媒回路であれば他の冷媒回路、例えば、電気部品（インバータや走行用モータ、ＰＣＵなど）を調温するための冷媒回路を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０  冷媒回路システム、１２  電池用冷媒回路、１３  空調用冷媒回路、１４  電池用冷媒流路、１６，３２  冷媒ポンプ、１８  イオン交換器、２０  切替弁、２２  ラジエータ、３０  空調用冷媒流路、３４  電気ヒータ、３６  ヒータコア、３８  イオン濃度検出器、４０  接続弁、４２，４４  接続流路、５０  エアコン回路、５２  エアコン用冷媒流路、５４  コンデンサ、５６  膨張弁、５８  エバポレータ、６０  電動コンプレッサ、１００  ＦＣスタック、１１０  空調システム。
【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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