(57)【要約】【課題】冷却用回路において冷却液注入位置を最高位置に設定できない場合であっても、冷却用回路及び空調用回路においてエア抜きを効率的に実施できる空調システムを提供する。【解決手段】制御装置は、エア抜きモードの設定時に、冷却用ポンプ及び空調用ポンプを停止し、連携モードを実施するように切換手段を制御した後、第１バルブと第２バルブを開放する指令を報知する。さらにタンクに対して冷却液を補給する指令を報知した後、両方のバルブを閉鎖する指令を報知する。両方のバルブが閉鎖した状態で、両方のポンプを所定時間運転してから停止する。両方のポンプが停止した状態でタンクの水位が所定水位よりも低い場合は、タンクに冷却液を補給する指令を報知した後、両方のポンプを所定時間運転してから停止する。両方のポンプが停止した状態でタンクの水位が所定水位以上である場合は、エア抜きモードを終了する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体（１２）を冷却する冷却液が流れる冷却用回路であって、冷却液を循環させる冷却用ポンプ（１３）を有する冷却用回路（１；１０１）と、
空気を加熱する空調用熱交換器（２６）に供給する冷却液が流れる空調用回路であって、冷却液を循環させる空調用ポンプ（２４）を有する空調用回路（２；１０２）と、
前記冷却用回路と前記空調用回路とを連通させた状態の連携モードと前記冷却用回路と前記空調用回路とを切り離した状態の独立モードと、に切り換える切換手段（２３）と、
前記冷却用回路を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能な第１バルブ（７１；１７１）と、
前記空調用回路を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能な第２バルブ（７２；１７２）と、
前記冷却用回路を構成する通路において前記第１バルブ及び前記第２バルブよりも低い位置に設置され、前記冷却用回路を構成する通路と連通し、冷却液を補給可能に構成されるタンク（７０；１７０）と、
前記切換手段の作動を制御して前記連携モードの運転と前記独立モードの運転とを少なくとも実施するとともに、前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプの作動を制御する制御装置（５）と、
を備え、
前記制御装置は、エア抜きモードが設定された場合に、
前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプを停止し、前記連携モードを実施するように前記切換手段を制御し、前記第１バルブと前記第２バルブを開放する指令を報知し、さらに前記タンクに対して冷却液を補給する指令を報知した後、前記第１バルブと前記第２バルブを閉鎖する指令を報知し、
前記第１バルブと前記第２バルブが閉鎖した状態で、前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプを所定時間運転してから停止し、
前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプが停止した状態で前記タンクの水位が所定水位よりも低いときには、前記タンクに対して冷却液を補給する指令を報知した後、前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプを所定時間運転してから停止し、
前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプが停止した状態で前記タンクの水位が所定水位以上であるときには、前記エア抜きモードを終了することを特徴とする空調システム。
【請求項２】
発熱体（１２）を冷却する冷却液が流れる冷却用回路であって、冷却液を循環させる冷却用ポンプ（１３）を有する冷却用回路（１０１）と、
空気を加熱する空調用熱交換器（２６）に供給する冷却液が流れる空調用回路であって、冷却液を循環させる空調用ポンプ（２４）を有する空調用回路（１０２）と、
前記冷却用回路と前記空調用回路とを連通させた状態の連携モードと前記冷却用回路と前記空調用回路とを切り離した状態の独立モードと、に切り換える切換手段（２３）と、
前記冷却用回路を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能な第１バルブ（１７１）と、
前記空調用回路を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能な第２バルブ（１７２）と、
前記冷却用回路を構成する通路において前記第１バルブ及び前記第２バルブよりも低い位置に設置され、前記冷却用回路を構成する通路と連通し、冷却液を補給可能に構成されるタンク（１７０）と、
前記タンクへ冷却液を補給する状態と補給しない状態とに切換え可能な補給手段（７４）と、
前記切換手段の作動を制御して前記連携モードの運転と前記独立モードの運転とを少なくとも実施するとともに、前記第１バルブ、前記第２バルブ、前記補給手段、前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプのそれぞれの作動を制御する制御装置（５）と、
を備え、
前記制御装置は、エア抜きモードが設定された場合に、
前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプを停止し、前記連携モードを実施するように前記切換手段を制御し、前記第１バルブと前記第２バルブを開放するように制御し、さらに前記タンクに対して冷却液を補給するように前記補給手段を制御した後、前記第１バルブと前記第２バルブを閉鎖するように制御し、
前記第１バルブと前記第２バルブが閉鎖した状態で、前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプを所定時間運転してから停止し、
前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプが停止した状態で前記タンクの水位が所定水位よりも低いときには、前記タンクに対して冷却液を補給するように前記補給手段を制御した後、前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプを所定時間運転してから停止し、
前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプが停止した状態で前記タンクの水位が所定水位以上であるときには、前記エア抜きモードを終了することを特徴とする空調システム。
【請求項３】
前記第１バルブは、前記第２バルブよりも高い位置に設置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調システム。
【請求項４】
発熱体（１２）を冷却する冷却液が流れる冷却用回路であって、冷却液を循環させる冷却用ポンプ（１３）を有する冷却用回路（１）と、
空気を加熱する空調用熱交換器（２６）に供給する冷却液が流れる空調用回路であって、冷却液を循環させる空調用ポンプ（２４）を有する空調用回路（２）と、
前記冷却用回路と前記空調用回路とを連通させた状態の連携モードと前記冷却用回路と前記空調用回路とを切り離した状態の独立モードと、に切り換える切換手段（２３）と、
前記冷却用回路を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能な第１バルブ（１７１）と、
前記空調用回路を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能な第２バルブ（１７２）と、
前記冷却用回路を構成する通路において前記第１バルブ及び前記第２バルブよりも低い位置に設置され、前記冷却用回路を構成する通路と連通し、冷却液を補給可能に構成されるタンク（１７０）と、
を備える空調システムの冷却液補給方法であって、
前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプを停止し、前記連携モードを実施するように前記切換手段を切り換え、前記第１バルブと前記第２バルブを開放し、さらに前記タンクに対して冷却液を補給した後、前記第１バルブと前記第２バルブを閉鎖する第１の工程と、
前記第１バルブと前記第２バルブが閉鎖した状態で、前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプを所定時間運転してから停止する第２の工程と、
前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプが停止した状態で前記タンクの水位が、前回の冷却液補給後に比べて低下した場合は、前記タンクに対して冷却液を補給した後、前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプを所定時間運転してから停止する再補給工程と、
前記冷却用ポンプ及び前記空調用ポンプが停止した状態で前記タンクの水位が前回の冷却液補給後に比べて低下していない場合は、冷却液の補給を終了する終了確認工程と、
を備えることを特徴とする空調システムの冷却液補給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体を冷却する冷却液が流通する冷却用回路と、冷却用回路の冷却液を流通させて空調に用いる空調用回路とを備える空調システム及び空調システムの冷却液補給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、エンジンを冷却するための冷却水を流通させる電動ポンプを有する冷却回路において、冷却回路に設けられたエア抜き部へ冷却水を流すエア抜きモードを実施して冷却回路からのエア抜きを行う冷却装置を開示する。この冷却装置は、電動ポンプを通常通り駆動する通常モードとエア抜きモードとの間でモード切り換えを行う。リザーブタンクは、エンジンからの出口部分に繋がる通路、エアの停滞しやすい部分である熱交換器の最上部に繋がる通路、熱交換器の下流部分に繋がる通路、のそれぞれに接続されている。
【０００３】
エア抜きモードでは、電動ポンプの吐出量を少なくなるように制御すると、冷却回路のエアの流れやすい箇所に停滞したエアがリザーブタンクに流されて集められる。また、電動ポンプの吐出量を多くなるように制御すると、冷却回路のエアの流れにくい箇所に停滞したエアがリザーブタンクに流されて集められる。このようにエア抜きモードでは、電動ポンプの吐出量をパターンにしたがって変化させることで、冷却回路内のエアを効果的にリザーブタンクに集めることができる。
【０００４】
特許文献２は、電気自動車のモータやインバータを冷却するための冷却水を流通させる電動ポンプを有する冷却回路において、冷却水を排水した後、注水口から冷却水を再び注水する際に、自動で電動ポンプの制御を行うことが開示されている。キースイッチをＩＧＯＦＦからＩＧＯＮに変更して３０秒保持されると、電動ポンプの間欠動作（１０秒運転、５秒停止の繰り返し）が自動的に開始され、この間欠動作が５分間繰り返される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８０１６０号公報
【特許文献２】特開２００８−１５７１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１によると、冷却回路における特定の箇所とリザーブタンクとを配管等で接続する構造が必要であるため、搭載スペース上の制約によって、リザーブタンクを所望の場所に設置できないことがある。また、冷却回路におけるエアの挙動を電動ポンプによる流量調整によって制御してリザーブタンクへ集めることは、実際には容易に実現できることではない。
【０００７】
前述の特許文献２は、注水口から注水された冷却水を吸入するために、電動ポンプを注水口の下方に設置することが必要である。しかしながら、リザーブタンクの位置を冷却回路において最も高い位置（以下、最高位という）に設置することが困難で搭載スペースに制約がある場合には、電動ポンプを所望の箇所に設置することは難しい。
【０００８】
また、エンジン等を冷却する冷却回路とヒータコアで暖房熱を回収する空調用回路とを接続することで、冷却回路の冷却水の廃熱を暖房に利用するシステムに特許文献２の技術を適用したとしても、単純な間欠運転だけでは確実なエア抜きを実施できない。
【０００９】
本発明は前述の問題に鑑みてなされ、冷却用回路において冷却液注入位置を最高位置に設定できない場合であっても、冷却用回路及び空調用回路においてエア抜きを効率的に実施できる空調システム及び空調システムの冷却液補給方法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】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
開示された空調システムに係る発明のひとつは、発熱体（１２）を冷却する冷却液が流れる冷却用回路であって、冷却液を循環させる冷却用ポンプ（１３）を有する冷却用回路（１；１０１）と、空気を加熱する空調用熱交換器（２６）に供給する冷却液が流れる空調用回路であって、冷却液を循環させる空調用ポンプ（２４）を有する空調用回路（２；１０２）と、冷却用回路と空調用回路とを連通させた状態の連携モードと冷却用回路と空調用回路とを切り離した状態の独立モードと、に切り換える切換手段（２３）と、冷却用回路を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能な第１バルブ（７１；１７１）と、空調用回路を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能な第２バルブ（７２；１７２）と、冷却用回路を構成する通路において第１バルブ及び第２バルブよりも低い位置に設置され、冷却用回路を構成する通路と連通し、冷却液を補給可能に構成されるタンク（７０；１７０）と、切換手段の作動を制御して連携モードの運転と独立モードの運転とを少なくとも実施するとともに、冷却用ポンプ及び空調用ポンプの作動を制御する制御装置（５）と、を備える。
【００１２】
制御装置は、エア抜きモードが設定された場合に、冷却用ポンプ及び空調用ポンプを停止し、連携モードを実施するように切換手段を制御し、第１バルブと第２バルブを開放する指令を報知し、さらにタンクに対して冷却液を補給する指令を報知した後、第１バルブと第２バルブを閉鎖する指令を報知する。
【００１３】
制御装置は、第１バルブと第２バルブが閉鎖した状態で、冷却用ポンプ及び空調用ポンプを所定時間運転してから停止する。制御装置は、冷却用ポンプ及び空調用ポンプが停止した状態でタンクの水位が所定水位よりも低いときには、タンクに対して冷却液を補給する指令を報知した後、冷却用ポンプ及び空調用ポンプを所定時間運転してから停止する。
【００１４】
制御装置は、冷却用ポンプ及び空調用ポンプが停止した状態でタンクの水位が所定水位以上であるときには、エア抜きモードを終了することを特徴とする。
【００１５】
この開示発明によれば、バルブよりも低い位置のタンクからの注水と冷却水の循環とを繰り返すことにより、エアを低い位置から高い位置のバルブ側に移動させることができる。したがって、この発明の空調システムによれば、部品搭載スペースの制約により、注水可能なタンクを回路の限定された場所にしか設置できない場合でも効率的なエア抜きを実現できる。さらに、制御装置によって、バルブ開放、閉鎖、注水を効率的なタイミングで促すため、作業者の作業ミスを低減し、確実かつ効率的なエア抜きを実施できる。また、冷却用回路、空調用回路のそれぞれに備えるエア抜き用のバルブ、冷却液駆動用のポンプ、両方の回路を連携する切換手段を効果的に制御することによって、回路中のエアをバルブ側に確実に移動させることができる。
【００１６】
以上によれば、冷却用回路において冷却液注入位置を最高位置に設定できない場合であっても、冷却用回路及び空調用回路においてエア抜きを効率的に実施できる空調システムを提供できる。
【００１７】
また、開示された空調システムに係る発明のひとつによれば、制御装置は、エア抜きモードが設定された場合に、冷却用ポンプ及び空調用ポンプを停止し、連携モードを実施するように切換手段を制御し、第１バルブと第２バルブを開放するように制御し、さらにタンクに対して冷却液を補給するように補給手段を制御した後、第１バルブと第２バルブを閉鎖するように制御する。
【００１８】
制御装置は、第１バルブと第２バルブが閉鎖した状態で、冷却用ポンプ及び空調用ポンプを所定時間運転してから停止する。制御装置は、冷却用ポンプ及び空調用ポンプが停止した状態でタンクの水位が所定水位よりも低いときには、タンクに対して冷却液を補給するように補給手段を制御した後、冷却用ポンプ及び空調用ポンプを所定時間運転してから停止する。
【００１９】
制御装置は、冷却用ポンプ及び空調用ポンプが停止した状態でタンクの水位が所定水位以上であるときには、エア抜きモードを終了することを特徴とする。
【００２０】
この開示発明によれば、バルブよりも低い位置のタンクからの注水と冷却水の循環とを繰り返すことにより、エアを低い位置から高い位置のバルブ側に移動させる空調システムを提供できる。したがって、この空調システムによれば、部品搭載スペースの制約により、注水可能なタンクを回路の限定された場所にしか設置できない場合でも効率的なエア抜きを自動運転によって実現できる。以上によれば、エア抜きモードを設定する指示を行えば、作業者のバルブ開放及び閉鎖、注水等の作業を要することなく、確実かつ効率的なエア抜きを実施できる。
【００２１】
また、開示された発明は、発熱体（１２）を冷却する冷却液が流れる冷却用回路であって、冷却液を循環させる冷却用ポンプ（１３）を有する冷却用回路（１）と、空気を加熱する空調用熱交換器（２６）に供給する冷却液が流れる空調用回路であって、冷却液を循環させる空調用ポンプ（２４）を有する空調用回路（２）と、冷却用回路と空調用回路とを連通させた状態の連携モードと冷却用回路と空調用回路とを切り離した状態の独立モードと、に切り換える切換手段（２３）と、冷却用回路を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能な第１バルブ（１７１）と、空調用回路を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能な第２バルブ（１７２）と、冷却用回路を構成する通路において第１バルブ及び第２バルブよりも低い位置に設置され、冷却用回路を構成する通路と連通し、冷却液を補給可能に構成されるタンク（１７０）と、を備える空調システムの冷却液補給方法に係る発明である。
【００２２】
この空調システムの冷却液補給方法は、冷却用ポンプ及び空調用ポンプを停止し、連携モードを実施するように切換手段を切り換え、第１バルブと第２バルブを開放し、さらにタンクに対して冷却液を補給した後、第１バルブと第２バルブを閉鎖する第１の工程と、
第１バルブと第２バルブが閉鎖した状態で、冷却用ポンプ及び空調用ポンプを所定時間運転してから停止する第２の工程と、
冷却用ポンプ及び空調用ポンプが停止した状態でタンクの水位が、前回の冷却液補給後に比べて低下した場合は、タンクに対して冷却液を補給した後、冷却用ポンプ及び空調用ポンプを所定時間運転してから停止する再補給工程と、
冷却用ポンプ及び空調用ポンプが停止した状態でタンクの水位が前回の冷却液補給後に比べて低下していない場合は、冷却液の補給を終了する終了確認工程と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
この開示発明によれば、バルブよりも低い位置のタンクからの注水と冷却水の循環とを、タンクの水位をチェックしながら繰り返すことにより、エアを低い位置から高い位置のバルブ側に移動させることができる。さらに再補給工程の後に終了確認工程を行うことにより、適正な補給を実施しつつ、適切なタイミングで冷却液の補給を終了させることができる。したがって、この空調システムの冷却液補給方法の発明によれば、部品搭載スペースの制約により、注水可能なタンクを回路の限定された場所にしか設置できない場合でも効率的なエア抜きを実現できる方法を実現できる。以上によれば、冷却用回路において冷却液注入位置を最高位置に設定できない場合であっても、冷却用回路及び空調用回路においてエア抜きを効率的に実施できる空調システムの冷却液補給方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一例である第１実施形態の空調システムの概要構成を示す構成図である。
【図２】第１実施形態の空調システムの作動に関するブロック図である。
【図３】第１実施形態の空調システムにおける注水方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】第２実施形態の空調システムにおける注水手順を説明するための工程図である。
【図５】第３実施形態の空調システムの概要構成を示す構成図である。
【図６】第３実施形態の空調システムの作動に関するブロック図である。
【図７】第３実施形態の空調システムにおける注水方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。
【００２６】
（第１実施形態）
開示する発明に含まれる空調システムは、発熱する発熱体からの廃熱を利用して暖房出力を補完するシステムである。発熱体には、内燃機関、燃料電池、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される充放電可能な二次電池、インバータ装置、モータ等が含まれる。以下に説明する第１実施形態の空調システム１００は、発熱体の一例としての燃料電池（Fuel Cell）を有し、燃料電池からの供給電力を用いて駆動する走行用モータを有する燃料電池自動車に搭載されるシステムである。
【００２７】
空調システム１００は、燃料電池スタック１２を流れる冷却液が循環する燃料電池冷却回路１（以下、ＦＣ回路１ともいう）と、燃料電池自動車の空調に用いられる冷却液が流れる空調用回路２と、制御装置５と、を備える。冷却液には、例えば、水、不凍液等の液体を用いることができる。以下に、冷却液を冷却水として説明する。
【００２８】
第１実施形態の空調システム１００について、図１〜図３を参照して説明する。ＦＣ回路１は、冷却液との一例である冷却水が循環する循環通路１０に、燃料電池スタック１２、ポンプ１３、ラジエータ１５、バイパス通路１１、切換弁１４、及び温度センサ６０、６１、６２、６３（電池用温度センサ）等を備えて構成される。さらにＦＣ回路１は、循環通路１０やバイパス通路１１を構成する配管、回路に設けられる機器の中で最も高い位置に設置されるバルブ７１を備える冷却用回路である。
【００２９】
ＦＣ回路１は、冷却水を注水可能な注入口を有するタンク７０を備える。タンク７０は、冷却水を貯留可能な容器であり、重力の作用を利用して気体と液体とを分離する気液分離可能な容器でもある。バルブ７１は、ＦＣ回路１における最高位に位置し、冷却水通路に対して上方に延びる管路を開放状態と閉鎖状態とに変更できる第１バルブである。バルブ７１は、手動によってまたは通電状態の制御によって、開放状態、閉鎖状態に設定される。したがって、タンク７０は、ＦＣ回路１においてバルブ７１よりも低い位置に設置されている。バルブ７１は、人が手動で弁を開放することでＦＣ回路１の通路を大気に対して開放する状態にし、人が手動で弁を閉めることで大気からＦＣ回路１を遮断する状態にする。バルブ７１は、開放状態において、ＦＣ回路１中の空気を、回路を構成する通路及び機器から排出可能なエア抜きバルブである。
【００３０】
燃料電池スタック１２は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池を有するユニットである。燃料電池スタック１２は、例えば、プラス極とマイナス極との間に高分子電解質膜が挟まれてなるセルが複数直列に接続されて形成され、ケーシング内に収容されている。また、燃料電池自動車は、燃料電池へ空気を供給する空気供給装置、燃料電池へ水素を供給する水素供給装置、及び燃料電池から電力の供給を受ける負荷、例えば、インバータ、二次電池等を備える。燃料電池は、発電効率確保のために一定温度、例えば８０℃以下に維持される必要がある。燃料電池スタック１２のケーシング内には、冷却水が流通できるようになっており、流通する冷却水によって、燃料電池の運転中の温度が一定温度以下に調節されうる。
【００３１】
ポンプ１３は、電動モータによって駆動される電動式の流体機械であり、冷却用ポンプである。ポンプ１３は、配管によって形成される循環通路１０におけるラジエータ１５やバイパス通路１１に冷却水を循環させる流体駆動手段である。ラジエータ１５は、燃料電池によって温度上昇した冷却水を冷却する放熱用熱交換器であり、例えば、車両前部のグリル後方となるエンジンルーム内に設けられている。また、ラジエータ１５の前方には、車両用空調装置４のコンデンサ３１が積層して設けられている。ラジエータ１５の後方には、送風機が設けられている。ラジエータ１５は、この送風機によって供給される空気によって冷却水を冷却して、冷却水の放熱が促進される。
【００３２】
バイパス通路１１は、循環通路１０において、ラジエータ１５をバイパスする通路を構成する。バイパス通路１１は、ラジエータ１５の入口側で循環通路１０から分岐して、ラジエータ１５の出口側で循環通路１０に合流するように、ラジエータ１５と並列の関係に設けられる。
【００３３】
切換弁１４は、ＦＣ回路１における冷却水の流路をラジエータ１５側、またはバイパス通路１１側に切り換える流路切換手段であり、循環通路１０からバイパス通路１１が分岐する分岐点に設けられている。切換弁１４は、内部のバルブによってラジエータ１５側を開きバイパス通路１１側を閉じることで冷却水がラジエータ１５を流通する場合とバイパス通路１１側を開きラジエータ１５側を閉じることで冷却水がバイパス通路１１を流通する場合とに切換可能である。
【００３４】
切換弁１４の内部のバルブの開閉は、制御装置５によって制御される。また、バルブの開度は、制御装置５によって可変に制御される。また、バルブの開度を制御することで、ラジエータ１５を通る冷却水の量とバイパス通路１１を通る冷却水の量との比を制御することもできる。バルブの開度は、例えば、温度センサ６１の検出温度が所定の閾値以下の場合は冷却水がバイパス通路１１を通るように制御され、検出温度が閾値を超える場合は冷却水温度が高いほどラジエータ１５を通る冷却水の量を多くするように制御される。また、切換弁１４には、冷却水の温度に応じて内部のバルブの開度が変化するサーモスタット式を用いてもよい。
【００３５】
ＦＣ回路１には、燃料電池スタック１２への流入口付近、流出口付近に、それぞれ、冷却水の温度を検出する温度センサ６０、温度センサ６１が設けられる。さらに、ラジエータ１５への流入口付近、流出口付近に、それぞれ、冷却水の温度を検出する温度センサ６２、温度センサ６３が設けられる。温度センサ６０、６１、６２、６３は、それぞれ、燃料電池へ流入する冷却水の温度、燃料電池から流出する冷却水の温度、ラジエータ１５へ流入する冷却水の温度、ラジエータ１５から流出する冷却水の温度を検出し、制御装置５に出力する。
【００３６】
以上の構成により、ＦＣ回路１において、ポンプ１３が運転されると、燃料電池スタック１２を通過した冷却水は、ラジエータ１５及びバイパス通路１１の少なくとも一方を通って再び燃料電池スタック１２へ送られる。ラジエータ１５を通過した冷却水は、ラジエータ１５における放熱によって冷却された後、燃料電池の温度調整を行う。
【００３７】
空調用回路２は、冷却水が循環する循環通路２０に、ポンプ２４、ヒータ装置２５、ヒータコア２６、三方弁２３、及び温度センサ６４、６５（空調用温度センサ）等を備えて構成される。空調用回路２は、接続用通路２１、２２によって、ＦＣ回路１に接続されている。ポンプ２４は、冷却水を循環通路２０に流通させる流体駆動手段であり、空調用ポンプである。
【００３８】
ヒータコア２６は、冷却水を加熱源として空調ケース４ａ内の空気通路４０を流通する空気を加熱する空調用熱交換器である。ヒータコア２６は、空調ケース４ａ内においてエバポレータ３４の下流側に設けられている。ヒータコア２６は、複数のチューブ内部に冷却水流路が形成され、この冷却水流路に冷却水が流れると、ヒータコア２６は、冷却水の熱をチューブの周囲を通過する空気に放出して加熱し、車室へ送られる暖房のために空気を暖める。ヒータ装置２５は、ヒータコア２６へ流れ込む冷却水を補完的に加熱できる加熱手段であり、通電により発熱して冷却水を加熱する。制御装置５は、例えば、ヒータ装置２５の発熱量を直流電力のデューティ制御によって調節することができる。
【００３９】
三方弁２３は、ＦＣ回路１と空調用回路２とを切り離した状態の独立モード運転と、ＦＣ回路１と空調用回路２とを連通させた状態の連携モード運転と、を切り換え可能な切換手段である。ＦＣ回路１と空調用回路２とを切り離した状態では、三方弁２３において、循環通路１０から循環通路２０へ冷却水が流れ込む経路（接続用通路２２）は閉じられ、ＦＣ回路１の冷却水は、空調用回路２には流入せず循環通路１０を循環する。つまり、図１において実線矢印で示すように、独立モード運転では、循環通路１０を流れる冷却水と循環通路２０を流れる冷却水とが混合することなく、ＦＣ回路１及び空調用回路２のそれぞれにおいて冷却水が独立して循環する。
【００４０】
ＦＣ回路１と空調用回路２とを連携させた状態では、三方弁２３において、循環通路１０から循環通路２０へ冷却水が流れ込む経路（接続用通路２２）は開かれ、ポンプ２４の入口側とヒータコア２６の出口側とを接続する経路は閉じられる。燃料電池を流出した冷却水の少なくとも一部は、図１の破線矢印で示すように、循環通路１０から接続用通路２２を通じて循環通路２０へ流入し、ヒータ装置２５及びヒータコア２６を通過した後、接続用通路２１を通じて循環通路１０に戻る。そして、ラジエータ１５またはバイパス通路１１を通って燃料電池に送られる。連携モード運転では、燃料電池から熱を奪って温められた冷却水がヒータコア２６を通るため、燃料電池の廃熱を利用して車室に送られる空気を温めることができる。
【００４１】
さらに空調用回路２は、循環通路２０や接続用通路２１、２２を構成する配管、回路に設けられる機器の中で最も高い位置に設置されるバルブ７２を備える。バルブ７２は、空調用回路２における最高位に位置し、冷却水通路に対して上方に延びる管路を開放状態と閉鎖状態とに変更できる第２バルブである。バルブ７２は、手動によってまたは通電状態の制御によって、開放状態、閉鎖状態に設定される。
【００４２】
バルブ７２は、ＦＣ回路１に設けたバルブ７１に対して、高い位置に設置されてもよいし、低い位置に設置されてもよい。また、バルブ７２は、ＦＣ回路１に設けたタンク７０に対して、高い位置に設置される。したがって、タンク７０は、バルブ７１及びバルブ７２に対して、低い位置に設置される。バルブ７２は、人が手動で弁を開放することで空調用回路２の通路を大気に対して開放する状態にし、人が手動で弁を閉めることで大気から空調用回路２を遮断する状態にする。バルブ７２は、開放状態において、空調用回路２中の空気を、回路を構成する通路及び機器から排出可能なエア抜きバルブである。
【００４３】
次に、冷凍サイクル３の概要を説明する。冷凍サイクル３は、車室内の空調を行うために冷媒が循環するサイクルである。冷凍サイクル３は、環状に構成される冷媒通路に、電動のコンプレッサ３０、コンデンサ３１、内部熱交換器３２、減圧装置３３及びエバポレータ３４等が設けられて構成される。冷凍サイクル３を構成する各機器のうち、エバポレータ３４は、パワーコントロールユニットやモータが搭載される駆動機器ルームと車室内とを仕切る仕切り壁７とインストルメントパネルとの間の空間に設けられる。例えば、他の機器は、駆動機器ルーム内に設けられる。
【００４４】
コンプレッサ３０は、電動モータによって駆動されて、サイクル内の冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する電動式の流体機械であり、例えば作動回転数に応じて冷媒の吐出量が調節されるようになっている。コンプレッサ３０の作動回転数及び冷媒吐出量は、バッテリ等から供給される電力がインバータによって調整されることで制御される。インバータによる電力調整は、制御装置５によって制御される。
【００４５】
コンデンサ３１は、コンプレッサ３０から吐出される冷媒と外部の空気とを熱交換する熱交換器である。コンデンサ３１は、凝縮した液冷媒と蓄えるモジュレータタンクを有する。減圧装置３３は、コンデンサ３１から流出した冷媒を減圧する。減圧装置３３は、通路開度が固定された固定式の絞り部でもよいし、制御装置５によって絞り開度が制御されるものでもよい。エバポレータ３４は、減圧装置３３によって減圧された冷媒と空調ケース４ａの空気通路４０を流通する空気との間で熱交換して空気を冷却して空調する熱交換器である。エバポレータ３４は、空調ケース４ａ内で通路全体を横断するように設けられる。内部熱交換器３２は、減圧装置３３によって減圧される前の冷媒とエバポレータ３４で蒸発した冷媒とを熱交換する。エバポレータ３４で蒸発した冷媒は、減圧装置３３によって減圧される前の冷媒によって加熱されてからコンプレッサ３０に吸入される。
【００４６】
また、空調ケース４ａの内部には、エバポレータ３４よりも上流側に、空気を送風する送風機４１が設けられ、ヒータコア２６よりも下流側に、空気を補完的に加熱できるＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ４２が設けられている。また、温度センサ６６は、ヒータコア２６により温められる空気の温度（ヒータコア流入空気温度）を検出し、制御装置５に出力する。したがって、送風機４１によって車外または車室内から取り込まれた空気は、空気通路４０を流通する間に、エバポレータ３４、ヒータコア２６、ＰＴＣヒータ４２によって温度調整された後、設定された吹出しモードにしたがって車室内へ供給される。
【００４７】
制御装置５は、演算処理や制御処理を行うＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、及びＩ／Ｏポート（入力／出力回路）等の機能を含んで構成されるマイクロコンピュータを備えている。制御装置５は、各温度センサ６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６からの信号、空調装置の運転を指令する空調用の操作部５２からの信号等が入力される入力回路を備える。操作部５２は、例えば、インストルメントパネル等に一体的に設置された操作パネル上のスイッチである。
【００４８】
制御装置５は、故障発生か否かを判定する演算回路部であり、入力部に入力された各種信号に基づく各種情報と演算プロプラム等を用いた所定の演算や判定を実行する判定部５０を備える。制御装置５は、判定部５０による判定結果に応じて、ポンプ１３、２４、ヒータ装置２５の運転、停止を制御し、三方弁２３の開度位置を制御する作動制御部５１を備える。作動制御部５１は、各種機器の作動や表示部５３の表示状態を制御する出力回路を構成する。表示部５３は、例えば、インストルメントパネル等に一体的に設置された表示画面である。
【００４９】
また、判定部５０は、温度センサ６３によって取得した燃料電池スタック１２の出口冷却水温が、所定の暖房活用温度を超える場合は連携モードにし、暖房活用温度以下である場合は独立モードにすることを決定する。作動制御部５１は、決定結果に応じて生成した制御信号を、三方弁２３に対して出力して三方弁２３を制御し、ＦＣ回路１と空調用回路２とについて、切り離し状態（独立モード）または連通した状態（連携モード）を実施する。
【００５０】
また、制御装置５は、空調ＥＣＵと同様の機能を有するものであり、車両用空調装置４への当該供給電力を制御することによって、車両用空調装置４の空調機能部品の出力を制御することができる。空調機能部品には、コンプレッサ３０、室内用の送風機４１、内外気切換ドア、エアミックスドア、吹出しモード切換ドア等が含まれる。制御装置５には、乗員が操作可能な操作部５２からの信号が入力される。乗員は操作部５２を操作することにより、自動の空調運転を実施する信号を制御装置５に対して送信できる。また、乗員は操作部５２を操作することにより、車室内の設定温度を設定することができる。
【００５１】
制御装置５には、空調制御に関する各種信号、例えば、内気センサ、外気センサ、日射センサ、吐出温度センサ、吐出圧力センサ、蒸発器温度センサ等の空調制御用のセンサ群の各検出信号、及び自動運転における設定温度の信号等が入力される。制御装置５は、これらの検出信号と空調制御プログラムとを用いて各種演算、処理を行い、各モードドア用のアクチュエータ、送風機４１のブロワモータのモータ駆動回路、コンプレッサ３０の電圧制御等へ制御信号を出力する。
【００５２】
次に、空調システム１００における注水の手順について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。空調システム１００では、ＦＣ回路１や空調用回路２における空気を抜くエア抜きモードにおいて注水が行われる。エア抜きモードは、例えば、メンテナンス時、部品交換時等に行われる注水モードでもある。エア抜きモードは、例えば、操作部５２において所定の操作を行った場合に設定されるモードである。
【００５３】
空調システム１００は、操作部５２の操作によってエア抜きモードが設定されると、図３に示す注水の手順にしたがって実施されるエア抜きモードを開始する。制御装置５は、操作部５２から、エア抜きモードの実施を指令する信号を取得すると、作動制御部５１は、ステップ１０で、ＦＣ回路１のポンプ１３と空調用回路２のポンプ２４とを停止するように制御する。さらに作動制御部５１は、ステップ１１で、連携モードに設定するために、ＦＣ回路１と空調用回路２とを連通させる開度位置に三方弁２３を制御する。さらにこのとき、ＦＣ回路１に含まれる通路がすべて連通する状態となるように切換弁１４の開度位置を制御する。これにより、連携モードに設定されるので、ＦＣ回路１と空調用回路２とを構成する通路に冷却水を行き渡らせることが可能な状態に設定できる。
【００５４】
次にステップ１２で、作動制御部５１は、表示部５３を制御してバルブ７１とバルブ７２を開放する旨の開放指令を表示部５３に表示する。この表示部５３に表示された空気抜きバルブの開放指令に促されて、作業者は、バルブ７１とバルブ７２について開放する動作を実施する。これにより、バルブ７１とバルブ７２とにおいて、冷却水通路が大気に対して開放されることになる。
【００５５】
次にステップ１３で、作動制御部５１は、表示部５３を制御してタンク７０に対して注水を行う旨の注水指令を表示部５３に表示する。この表示部５３に表示された注水指令に促されて、作業者は、タンク７０の内部に水を満水位置まで入れる動作を実施する。これにより、タンク７０を介して回路内に水を補給することができる。
【００５６】
次にステップ１４で、作動制御部５１は、表示部５３を制御してバルブ７１とバルブ７２を閉じる旨の閉鎖指令を表示部５３に表示する。この表示部５３に表示された空気抜きバルブの閉鎖指令に促されて、作業者は、バルブ７１とバルブ７２について閉じる動作を実施する。これにより、回路内に水が満たされた状態で、冷却水通路が大気に対して遮断されることになる。
【００５７】
次に作動制御部５１は、ステップ１５で、ＦＣ回路１のポンプ１３と空調用回路２のポンプ２４とを運転するように制御する。この運転は、あらかじめ定めた時間継続する。これにより、回路内に存在する空気がポンプ１３とポンプ２４による強制駆動によって、流動し、バルブ７１、バルブ７２側に移動して集まってくる。回路内の空気は、高いところに移動する性質があるため、各回路の最高位に設けられるバルブ７１、バルブ７２に集まり、そこから回路中の他の部位に容易には移動しない。
【００５８】
作動制御部５１は、ポンプ１３とポンプ２４とを所定時間運転した後、ステップ１６で停止する。次に判定部５０は、ステップ１７で、ポンプを再運転する条件が成立するか否かを判定する。このポンプ再運転条件は、ステップ１６でポンプ１３及びポンプ２４を停止した状態で、タンク７０の水位が満水位置よりも低下している場合には成立するものである。これは、ステップ１５でのポンプ１３及びポンプ２４の運転によって、回路内に存在する空気が最高位に位置するバルブ７１やバルブ７２に移動した状況を示している。つまり、バルブ側に移動した空気の容積分、回路にはタンク７０の水が入るため、タンクの水位が低下したのである。
【００５９】
この場合は、ステップ１７でポンプ再運転条件が成立していると判定して、ステップ１８で、作動制御部５１は、表示部５３を制御してタンク７０に対して注水を行う旨の注水指令を表示部５３に表示する。この表示部５３に表示された注水指令に促されて、作業者は、タンク７０の内部に再び水を満水位置まで入れる動作を実施する。そして、ステップ１５に戻り、再びポンプ１３とポンプ２４を所定時間運転した後停止し、ステップ１７の判定処理を実行する。
【００６０】
また、タンク７０の水位が満水位置を維持している場合には、ステップ１５の運転によって、回路からバルブ側に移動した空気がないため、ポンプ再運転条件は不成立となり、エア抜きが完了したことになる。この場合は、ステップ１７でポンプ再運転条件が不成立であると判定して、注水、すなわちエア抜きモードを終了する。
【００６１】
次に、第１実施形態の空調システム１００がもたらす作用効果について説明する。空調システム１００によれば、ＦＣ回路１は発熱体を冷却する冷却液が流れる冷却用回路であって、冷却液を循環させる冷却用のポンプ１３を有する。空調用回路２は、空気を加熱する空調用熱交換器に供給する冷却液が流れる回路であって、冷却液を循環させる空調用のポンプ２４を有する。空調システム１００は、ＦＣ回路１と空調用回路２とを連通させた状態の連携モードとＦＣ回路１と空調用回路２とを切り離した状態の独立モードと、に切り換える切換手段を備える。空調システム１００は、第１バルブ７１、第２バルブ７２、タンク７０を備える。
【００６２】
第１バルブ７１は、ＦＣ回路１を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能なバルブである。第２バルブ７２は、空調用回路２を構成する通路において最も高い位置に設置され、大気に対して開閉可能なバルブである。タンク７０は、ＦＣ回路１を構成する通路において第１バルブ７１及び第２バルブ７２よりも低い位置に設置され、ＦＣ回路１を構成する通路と連通し、冷却液を補給可能に構成される液溜め部である。空調システム１００の制御装置５は、切換手段の作動を制御して連携モードの運転と独立モードの運転とを少なくとも実施するとともに、ポンプ１３及びポンプ２４の作動を制御する。
【００６３】
制御装置５は、エア抜きモードが設定された場合に、ポンプ１３及びポンプ２４を停止し、連携モードを実施するように切換手段を制御する。さらに制御装置５は、第１バルブ７１と第２バルブ７２を開放する指令を報知し、さらにタンク７０に対して冷却液を補給する指令を報知した後、第１バルブ７１と第２バルブ７２を閉鎖する指令を報知する。
【００６４】
制御装置５は、第１バルブ７１と第２バルブ７２が閉鎖した状態で、ポンプ１３及びポンプ２４を所定時間運転してから停止する。制御装置５は、ポンプ１３及びポンプ２４が停止した状態でタンク７０の水位が所定水位よりも低いときには、タンク７０に対して冷却液を補給する指令を報知した後、ポンプ１３及びポンプ２４を所定時間運転してから停止する。制御装置５は、ポンプ１３及びポンプ２４が停止した状態でタンク７０の水位が所定水位以上であるときには、エア抜きモードを終了する。
【００６５】
回路に対して注水可能なタンクは、エア抜きを行うためには回路において最も高い位置に設置することが好ましいが、実際には、周辺の機器との関係や搭載スペースの関係で都合の良い場所に設置できる状況は少ない。さらに、冷却用回路を流れる冷却水と空調用回路に流通させて空調利用する場合には、経路の長い配管等を限られたスペースに配置するため、タンクの置き場所は一層限定されることになる。このために、タンクを回路において最高位に設置することは困難である。そこで、空調システム１００は、この特有の課題を解決することができる。
【００６６】
すなわち、空調システム１００によれば、第１バルブ７１や第２バルブ７２よりも低い位置のタンク７０からの注水と冷却水の循環とを繰り返す。これにより、エアを低い位置から高い位置のバルブ側に移動させることを可能とする。したがって、この空調システム１００によれば、注水可能なタンク７０を回路における限定された場所にしか設置できない場合でも効率的なエア抜きを実施できる。さらに、制御装置５の働きにより、バルブ開放、閉鎖、注水を効率的なタイミングで作業者に対して促すことができるため、作業者の作業ミスを低減し、確実かつ効率的にエア抜きを実施するように誘導できる。また、ＦＣ回路１、空調用回路２のそれぞれに備えるエア抜き用のバルブ、冷却液駆動用のポンプ、両方の回路を連携する切換手段を効果的に制御するため、回路中のエアをバルブ側に確実に移動させることに寄与する。
【００６７】
さらに、第１バルブ７１は、第２バルブ７２よりも高い位置に設置されていることが好ましい。この構成によると、空調用回路２は第１バルブ７１よりも低い位置にあることになるため、連携モードで両方のポンプを所定時間運転すれば、空調用回路２に存在していたエアをＦＣ回路１に移動させることができる。したがって、空調用回路２からのエア抜きを迅速に完了することができ、次のポンプ再運転時には、独立モードに設定してポンプ１３だけを運転することにより、ＦＣ回路１だけに冷却水を循環させてエア抜きを実施することができる。このように、エア抜きの対象となる通路を短くできるため、エア抜きモードをより短時間で終了させることに寄与する。また、エア抜きに要する消費エネルギを抑制することにも寄与する。
【００６８】
（第２実施形態）
第２実施形態では、メンテナンス時、部品交換時等に実施される注水方法の手順について説明する。図４は、第２実施形態の空調システムにおける注水手順を示した工程図である。第２実施形態で説明しない空調システム１００の構成は、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏するものである。また、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００６９】
第２実施形態で説明するエア抜きモードは、例えば、メンテナンス時、部品交換時等に、作業者が行う注水方法である。メンテナンス時、部品交換時等に、作業者は、操作部５２の操作によってエア抜きモードが設定する。エア抜きモードを設定すると、作業者は、図４に示す手順にしたがって注水方法を実行する。
【００７０】
まず、作動制御部５１は、ステップ２０で、ＦＣ回路１のポンプ１３と空調用回路２のポンプ２４とを停止する。さらに作動制御部５１は、ステップ２１で、連携モードを設定するために、ＦＣ回路１と空調用回路２とを連通させる開度位置に三方弁２３を制御する。さらにこのとき、ＦＣ回路１の通路がすべて連通する状態となるように切換弁１４の開度位置を制御する。これにより、連携モードに設定されるので、ＦＣ回路１と空調用回路２とを構成する通路に冷却水を行き渡らせることが可能となる。
【００７１】
次に作業者は、バルブ７１とバルブ７２について開放する動作を実施する（ステップ２２）。これにより、バルブ７１とバルブ７２とにおいて、冷却水通路が大気に対して開放される。次に作業者は、タンク７０の内部に水を満水位置まで入れる動作を実施する（ステップ２３）。これにより、タンク７０を介して回路内に水を補給する。次に作業者は、バルブ７１とバルブ７２について閉じる動作を実施する（ステップ２４）。これにより、回路内に水が満たされた状態で、冷却水通路が大気に対して遮断される。
【００７２】
次に作動制御部５１は、ステップ１５で、ＦＣ回路１のポンプ１３と空調用回路２のポンプ２４とを運転するように制御する。この運転は、あらかじめ定めた時間継続する。これにより、回路内に存在する空気がポンプ１３とポンプ２４による強制駆動によって、流動し、バルブ７１、バルブ７２側に移動して集まってくる。回路内の空気は、高いところに移動する性質があるため、各回路の最高位に設けられるバルブ７１、バルブ７２に集まり、そこから回路中の他の部位に容易には移動しない。
【００７３】
次に作動制御部５１は、ステップ２５でポンプ１３とポンプ２４とを所定時間運転した後、ステップ２６で停止する。次に作業者は、ポンプ１３及びポンプ２４が停止した状態で、タンク７０の水位が満水位置よりも低下しているか否かを目視で判断する（ステップ２７）。
【００７４】
作業者は、タンク７０の水位が満水位置よりも低下していると判断した場合は、タンク７０の内部に再び水を満水位置まで入れる（ステップ２８）。そして、ステップ２５に戻り、再びポンプ１３とポンプ２４を所定時間運転した後停止し、ステップ２７の判断を行う。また、作業者は、タンク７０の水位が満水位置を維持していると判断すると、ポンプ１３とポンプ２４の所定時間の運転によって、回路からバルブ側に移動した空気がないため、エア抜きが完了したことになる。この場合は、注水工程、すなわちエア抜きモードを終了する。
【００７５】
また、第２実施形態の注水方法では、ステップ２０、ステップ２１、ステップ２５、ステップ２６の動作を制御装置５が実行するのではなく、作業者が手動操作に行うようにしてもよい。
【００７６】
第２実施形態の空調システム１００の冷却液補給方法は、第１の工程、第２の工程、再補給工程、終了確認工程と、を備えて構成される。第１の工程では、冷却用のポンプ１３及び空調用のポンプ２４を停止し、連携モードを実施するように切換手段を切り換え、第１バルブ７１と第２バルブ７２を開放し、さらにタンク７０に対して冷却液を補給した後、第１バルブ７１と第２バルブ７２を閉鎖する。第２の工程では、第１バルブ７１と第２バルブ７２が閉鎖した状態で、ポンプ１３及びポンプ２４を所定時間運転してから停止する。
【００７７】
再補給工程では、ポンプ１３及びポンプ２４が停止した状態でタンク７０の水位が、前回の冷却液補給後に比べて低下した場合は、タンク７０に対して冷却液を補給した後、ポンプ１３及びポンプ２４を所定時間運転してから停止する。終了確認工程では、ポンプ１３及びポンプ２４が停止した状態でタンク７０の水位が前回の冷却液補給後に比べて低下していない場合は、冷却液の補給を終了する。
【００７８】
この方法によれば、第１バルブ７１及び第２バルブ７２よりも低い位置のタンク７０からの注水と冷却水の循環とを、タンク７０の水位をチェックしながら繰り返す。再補給工程の繰り返しにより、両方の回路中に存在するエアを、徐々にかつ確実に低い位置から高い位置のバルブ側に移動させることを可能にする。さらに再補給工程の後に終了確認工程を行うことにより、無駄な補給を防いで、適切に冷却液の補給を終了させることを可能とする。したがって、この冷却液補給方法によれば、注水可能なタンク７０を回路における限定された場所にしか設置できない場合でも確実かつ効率的なエア抜きを実施できる。
【００７９】
（第３実施形態）
第３実施形態では、自動で注水を実施する空調システム２００、自動注水の処理手順について、図５〜図７を参照して説明する。図５及び図６において、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品及び第２実施形態で説明しない構成は、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏するものである。第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみ説明する。
【００８０】
図５及び図６に示すように、ＦＣ回路１０１は、タンク１７０を備える。タンク１７０は、タンク７０と同様に冷却水を貯留可能な容器であり、重力の作用を利用して気体と液体とを分離する気液分離可能な容器でもある。タンク１７０は、制御装置５に対してその水位レベルを出力する水位センサ機能を有する。タンク１７０には、水を注水可能な注入口を有する注水容器７３が配管によって接続されている。
【００８１】
タンク１７０と注水容器７３戸を接続する配管には、配管内部の通路を開閉可能な開閉弁７４が設けられている。開閉弁７４は、例えば、制御装置５によって通電状態に制御されたときに通路を開放し、非通電状態に制御されたときに通路を閉鎖するように構成される。あらかじめ注水容器７３に水を投入しておくことにより、注水容器７３内の水は、開閉弁７４が開放状態に制御されたときにタンク１７０に蓄えられ、ポンプ１３やポンプ２４の運転によってＦＣ回路１０１や空調用回路１０２へ流入しうる。したがって、開閉弁７４は、タンク１７０へ冷却水を補給する状態と補給しない状態とに、切換え可能な補給手段を構成する。
【００８２】
バルブ１７１は、ＦＣ回路１０１における最高位に位置し、冷却水通路に対して上方に延びる管路を開放状態と閉鎖状態とに変更できる弁である。バルブ１７１は、制御装置５によって通電状態が制御されることによって、開放状態、閉鎖状態に設定される。タンク１７０は、ＦＣ回路１０１においてバルブ１７１よりも低い位置に設置されている。バルブ１７１は、弁が開放されることでＦＣ回路１０１の通路を大気に対して開放する状態にし、弁が閉められることで大気からＦＣ回路１０１を遮断する状態にする。バルブ１７１は、開放状態において、ＦＣ回路１０１中の空気を、回路を構成する通路及び機器から排出可能なエア抜きバルブである。
【００８３】
さらに空調用回路１０２は、循環通路２０や接続用通路２１、２２を構成する配管、回路に設けられる機器の中で最も高い位置に設置されるバルブ１７２を備える。バルブ１７２は、空調用回路１０２における最高位に位置し、冷却水通路に対して上方に延びる管路を開放状態と閉鎖状態とに変更できる弁である。バルブ１７２は、制御装置５によって通電状態が制御されることによって、開放状態、閉鎖状態に設定される。
【００８４】
バルブ１７２は、ＦＣ回路１０１に設けたバルブ１７１に対して、高い位置に設置されてもよいし、低い位置に設置されてもよい。また、バルブ１７２は、ＦＣ回路１０１に設けたタンク１７０に対して、高い位置に設置される。したがって、タンク１７０は、バルブ１７１及びバルブ１７２に対して、低い位置に設置される。バルブ１７２は、弁が開放されることで空調用回路１０２の通路を大気に対して開放する状態にし、弁が閉められることで大気から空調用回路１０２を遮断する状態にする。バルブ１７２は、開放状態において、空調用回路１０２中の空気を、回路を構成する通路及び機器から排出可能なエア抜きバルブである。
【００８５】
次に、空調システム２００における自動注水の手順について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。空調システム２００は、前述の実施形態で説明した注水方法を自動で行うことができる。
【００８６】
空調システム２００は、操作部５２の操作によってエア抜きモードが設定されると、図７に示す処理にしたがって実施される自動注水を開始する。制御装置５は、操作部５２から、エア抜きモードの実施を指令する信号を取得すると、作動制御部５１は、ステップ３０で、ＦＣ回路１０１のポンプ１３と空調用回路１０２のポンプ２４とを停止するように制御する。さらに作動制御部５１は、ステップ３１で、連携モードに設定するために、ＦＣ回路１０１と空調用回路１０２とを連通させる開度位置に三方弁２３を制御する。さらにこのとき、ＦＣ回路１０１に含まれる通路がすべて連通する状態となるように切換弁１４の開度位置を制御する。これにより、連携モードに設定されるので、ＦＣ回路１０１と空調用回路１０２とを構成する通路に冷却水を行き渡らせることが可能な状態に設定できる。
【００８７】
次にステップ３２で、作動制御部５１は、バルブ１７１とバルブ１７２を開放するように制御する。この処理により、バルブ１７１とバルブ１７２とにおいて、冷却水通路が大気に対して開放されることになる。
【００８８】
次にステップ３３で、作動制御部５１は、開閉弁７４を開放状態に制御してタンク１７０に対して注水を行う処理を実行する。開閉弁７４が開放状態に制御されると、注水容器７３にあらかじめ貯められている水が流下してタンク１７０内に流入するため、タンク１７０を介して回路内に水を補給することができる。
【００８９】
次にステップ３４で、作動制御部５１は、バルブ１７１とバルブ１７２を閉じるように制御する。この処理により、回路内に水が満たされた状態で、冷却水通路が大気に対して遮断されることになる。
【００９０】
次に作動制御部５１は、ステップ３５で、ＦＣ回路１０１のポンプ１３と空調用回路１０２のポンプ２４とを運転するように制御する。この運転は、あらかじめ定めた時間継続する。この処理により、回路内に存在する空気がポンプ１３とポンプ２４による強制駆動によって、流動し、バルブ１７１、バルブ１７２側に移動して集まってくる。回路内の空気は、高いところに移動するため、各回路の最高位に設けられるバルブ１７１、バルブ１７２に集まり、そこから回路中の他の部位に容易には移動しない。
【００９１】
作動制御部５１は、ポンプ１３とポンプ２４とを所定時間運転した後、ステップ３６で停止する。次に判定部５０は、ステップ３７で、ポンプを再運転する条件が成立するか否かを判定する。ステップ３６でポンプ１３及びポンプ２４を停止した状態で、タンク１７０において検出される水位が満水位置よりも低下している場合には、ステップ３７でポンプ再運転条件が成立していると判定する。この場合には、ステップ３８で、作動制御部５１は、開閉弁７４を開放状態に制御してタンク１７０に対して注水を行う処理を実行する。
【００９２】
そして、ステップ３５に戻り、再びポンプ１３とポンプ２４を所定時間運転した後停止し、ステップ３７の判定処理を実行する。
【００９３】
また、タンク１７０の水位が満水位置を維持している場合には、ステップ３５の運転によって、回路からバルブ側に移動した空気がないため、ポンプ再運転条件は不成立となり、エア抜きが完了したことになる。この場合は、ステップ３７でポンプ再運転条件が不成立であると判定して、自動注水、すなわちエア抜きモードを終了する。
【００９４】
次に、第３実施形態の空調システム２００がもたらす作用効果について説明する。空調システム２００によれば、制御装置５は、エア抜きモードが設定された場合に、ポンプ１３及びポンプ２４を停止し、連携モードを実施するように三方弁２３を制御する。さらに制御装置５は、第１バルブ７１と第２バルブ７２を開放するように制御し、さらにタンク７０に対して冷却液を補給するように開閉弁７４を制御した後、第１バルブ７１と第２バルブ７２を閉鎖するように制御する。
【００９５】
制御装置５は、第１バルブ７１と第２バルブ７２が閉鎖した状態で、ポンプ１３及びポンプ２４を所定時間運転してから停止する。制御装置５は、ポンプ１３及びポンプ２４が停止した状態でタンク７０の水位が所定水位よりも低いときには、タンク７０に対して冷却液を補給するように開閉弁７４を制御した後、ポンプ１３及びポンプ２４を所定時間運転してから停止する。制御装置５は、ポンプ１３及びポンプ２４が停止した状態でタンク７０の水位が所定水位以上であるときには、エア抜きモードを終了する。
【００９６】
これによれば、第１バルブ７１や第２バルブ７２よりも低い位置のタンク７０からの注水と冷却水の循環とを繰り返す。これにより、部品搭載スペースの制約により、注水可能なタンク７０を回路の限定された場所にしか設置できない場合でも効率的なエア抜きを自動運転によって実現できる。この自動注水運転によれば、エア抜きモードを設定する指示をすることにより、作業者のバルブ開放及び閉鎖、注水等の作業を要することなく、確実かつ効率的なエア抜きを提供できる。
【００９７】
（他の実施形態）
以上、開示された発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。
【００９８】
前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００９９】
前述の実施形態において、ステップ１３、ステップ１４、ステップ１７において、作動制御部５１は、表示部５３を制御して、対応する指令を表示部５３に表示するが、この態様に限定されない。作動制御部５１は、対応する指令を音声によって作業者に報知するようにしてもよい。
【０１００】
前述の実施形態において、制御装置５は、ポンプ２４、三方弁２３を制御する作動制御部５１と、ポンプの再運転条件が成立か不成立かを判定する判定部５０と、を備える装置であるが、作動制御部５１と判定部５０とは別々の装置に搭載される構成でもよい。すなわち、作動制御部５１の機能を有する制御装置と判定部５０の機能を有する制御装置とが、一つの装置を構成することに限定されない。
【０１０１】
また、前述の実施形態の制御装置５は、空調ＥＣＵと一体である共通の制御装置であってもよいし、または空調ＥＣＵそのものであってもよい。また、制御装置５は、空調ＥＣＵとは別体の制御装置であって、空調ＥＣＵと通信可能に構成される制御装置であってもよい。
【０１０２】
また、前述の実施形態におけるエア抜きモードについて、定期的に、ポンプ１３及びポンプ２４によって駆動される冷却水の流量を変更するようにしてもよい。例えば、所定の使用時間が経過すれば、ポンプ１３及びポンプ２４による冷却水の流量を変更することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１、１０１…燃料電池冷却回路（冷却用回路）、  ２、１０２…空調用回路、
５…制御装置、  １２…燃料電池スタック（発熱体）
１３…ポンプ（冷却用ポンプ）、  ２３…三方弁（切換手段）
２４…ポンプ（空調用ポンプ）、  ２６…ヒータコア（空調用熱交換器）
７０、１７０…タンク
７１、１７１…バルブ（第１バルブ）、  ７２、１７２…バルブ（第２バルブ）
【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】
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