空調システム、該システムに用いられる空調ポンプの空回り判定システム
【課題】空調回路に配置された空調ポンプにおける空回りの発生を低減させる技術を提供することを第１の目的とする。
【解決手段】空調システムは、冷却ポンプを有する冷却回路と、空調ポンプを有する空調回路と、冷却回路と空調回路との間で冷媒が流通する連結状態と、冷却回路と空調回路との間で冷媒が流通しない非連結状態と、を切り替え可能な切替部と、当該空調システムを制御する制御部とを備える。制御部は、空調ポンプに空回りが発生したと判定した場合、又は、空回りが発生し得る所定の条件が満たされる場合は、連結状態において、空調ポンプを駆動させつつ、燃料電池の発電状態にかかわらず冷却ポンプを所定値以上の回転数で駆動させる。
【解決手段】空調システムは、冷却ポンプを有する冷却回路と、空調ポンプを有する空調回路と、冷却回路と空調回路との間で冷媒が流通する連結状態と、冷却回路と空調回路との間で冷媒が流通しない非連結状態と、を切り替え可能な切替部と、当該空調システムを制御する制御部とを備える。制御部は、空調ポンプに空回りが発生したと判定した場合、又は、空回りが発生し得る所定の条件が満たされる場合は、連結状態において、空調ポンプを駆動させつつ、燃料電池の発電状態にかかわらず冷却ポンプを所定値以上の回転数で駆動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システム、該システムに用いられる空調ポンプの空回り判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池を搭載した車両において、燃料電池の廃熱を車室内の温度調節の熱源に利用する技術が知られている。例えば、燃料電池が途中に配置された第１温水回路（「冷却回路」ともいう。）を流れる冷却水をヒータコアが配置された第２温水回路（「空調回路」ともいう。）に供給し、ヒータコアにより温度調節された空気を車室内に送風する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６３２００号公報
【特許文献２】特開２００２−１２７７３４号公報
【特許文献３】特開２００８−１８４９９６号公報
【特許文献４】特開２００８−０５７３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、空調回路に配置された空調ポンプは、冷却回路に配置された冷却ポンプに比べ、ポンプの容量が小さい。このため、空調回路や冷却回路のエア（気泡）が空調ポンプに混入した場合、空調ポンプに空回りが発生する場合があった。また、空調ポンプで一旦空回りが発生すると、空調ポンプの容量では混入したエアを抜くことが困難な場合があった。さらには、空回りが発生しても、発生自体を判定することが困難な場合があった。
【０００５】
従って、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、空調回路に配置された空調ポンプにおける空回りの発生を低減させる技術を提供することを第１の目的とする。また、空調ポンプに空回りが発生した場合でも容易に該空回りを解消させる技術を提供することを第２の目的とする。さらには、空調ポンプに空回りが発生したかどうかを容易に判定できる技術を提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することができる。
【０００７】
[適用例１]空調システムであって、冷媒を循環させるための冷却ポンプを有する冷却回路であって、燃料電池を冷却するための冷却回路と、冷媒を循環させるための空調ポンプを有する空調回路であって、室内に送風する空気の温度調節に利用される熱源が配置された空調回路と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通する連結状態と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通しない非連結状態と、を切り替え可能な切替部と、当該空調システムを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記空調ポンプに空回りが発生したと判定した場合、又は、空回りが発生し得る所定の条件が満たされる場合は、前記連結状態において、前記空調ポンプを駆動させつつ、前記燃料電池の発電状態にかかわらず前記冷却ポンプを所定値以上の回転数で駆動させる、空調システム。
【０００８】
適用例１の空調システムによれば、冷却ポンプを用いて冷却回路から空調回路へ送液することで、空調ポンプに混入したエア（気泡）を抜くことができる。これにより、空調ポンプの空回りの発生を低減することができる。また、空調ポンプに空回りが発生した場合でも、容易に空回りを解消することができる。
【０００９】
［適用例２］適用例１に記載の空調システムであって、前記所定の条件は、前記制御部が前記室内に空気を送風する空調要求を受け付けて前記空調ポンプの駆動を開始させることを一部の条件として含む、空調システム。
空調要求により空調ポンプの駆動を開始させる場合、空調回路中に滞留していたエアが空調ポンプに混入し、空回りが発生する可能性がある。適用例２の空調システムによれば、空調ポンプの駆動を開始させた後の空調ポンプの空回りの発生を低減することができる。
【００１０】
［適用例３］適用例１に記載の空調システムであって、前記所定の条件は、前記制御部が前記非連結状態から前記連結状態に切り替えることを一部の条件として含む、空調システム。
非連結状態から連結状態に切り替えると、冷却回路中のエアが空調回路に侵入し、空調ポンプにエアが混入し、空回りが発生する可能性がある。適用例３の空調システムによれば、非連結状態から連結状態に切り替える場合における空調ポンプの空回りの発生を低減することができる。
【００１１】
［適用例４］適用例１に記載の空調システムであって、前記熱源を通過する前の前記冷媒である前段冷媒の温度を測定するための第１の温度センサと、前記熱源を通過した後の前記冷媒である後段冷媒の温度を測定するための第２の温度センサと、を備え、
前記制御部は、前記第１と第２の温度センサの測定値に基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である測定温度差を算出し、前記熱源の熱量と、前記空調ポンプの回転数とに基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である推定温度差を算出し、前記測定温度差と前記推定温度差とに基づいて、前記空調ポンプに空回りが発生しているかどうかを判定する、空調システム。
適用例４の空調システムによれば、測定温度差と推定温度差に基づいて空調回路中を冷媒が流れているかどうかを検知することができる。これにより、空調回路中を冷媒が流れていない場合は、空調ポンプに空回りが発生したと容易に判定することができる。
【００１２】
［適用例５］空調回路に配置され、冷媒を前記空調回路に循環させるための空調ポンプの空回り判定システムであって、室内に送風する空気の温度調節に利用される熱源であって、前記空調回路に配置された熱源と、前記熱源を通過する前の前記冷媒である前段冷媒の温度を測定するための第１の温度センサと、前記熱源を通過した後の前記冷媒である後段冷媒の温度を測定するための第２の温度センサと、当該空回り判定システムを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１と第２の温度センサの測定値に基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である測定温度差を算出し、前記熱源の熱量と、前記空調ポンプの回転数とに基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である推定温度差を算出し、前記測定温度差と前記推定温度差とに基づいて、前記空調ポンプに空回りが発生しているかどうかを判定する、空回り判定システム。
【００１３】
適用例５の空回り判定システムによれば、測定温度差と推定温度差に基づいて空調回路中を冷媒が流れているかどうかを検知することができる。これにより、空調回路中を冷媒が流れていない場合は、空調ポンプに空回りが発生したと容易に判定することができる。
【００１４】
［適用例６］適用例５に記載の空回り判定システムであって、前記制御部は、前記測定温度差と前記推定温度差との差が所定の閾値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、前記測定温度差と前記推定温度差との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
空調ポンプの回転数に応じた流量が空調回路に流れている場合は、測定温度差と推定温度差との差は殆ど生じない。よって、適用例６の空回り判定システムによれば、所定の閾値よりも測定温度差と推定温度差との差が大きい場合は、空調回路中に冷媒が流れていないため空調ポンプに空回りが発生していると判定することができる。
【００１５】
［適用例７］適用例５に記載の空回り判定システムであって、前記制御部は、前記空調ポンプの回転数を変化させ、前記変化前の前記測定温度差と、前記変化後の前記測定温度差との差である測定変化値を算出し、前記変化前の前記推定温度差と、前記変化後の前記推定温度差との差である推定変化値を算出し、前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
適用例７の空回り判定システムによれば、空調ポンプの回転数の変化前後の測定温度差の差である測定変化値と、変化前後の推定温度差の差である推定変化値とを比較することで、温度センサの計測誤差による空回り判定の誤判定を低減することができる。
【００１６】
［適用例８］適用例５に記載の空回り判定システムであって、前記制御部は、前記熱源の熱量を変化させ、前記変化前の前記測定温度差と、前記変化後の前記測定温度差との差である測定変化値を算出し、前記変化前の前記推定温度差と、前記変化後の前記推定温度差との差である推定変化値を算出し、前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
適用例８の空回り判定システムによれば、熱源の熱量の変化前後の測定温度差の差である測定変化値と、変化前後の推定温度差の差である推定変化値とを比較することで、温度センサの計測誤差による空回り判定の誤判定を低減することができる。
【００１７】
［適用例９］適用例５乃至適用例８のいずれか１つに記載の空回り判定システムであって、前記熱源が、前記空調回路を流れる冷媒を加熱する加熱機器を有している場合は、前記制御部は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定した場合に、前記加熱機器による冷媒の加熱を停止させる、空回り判定システム。
適用例９の空回り判定システムによれば、空調回路中の冷媒を過度に加熱することを防止することができる。これにより、冷媒の蒸発を防止し、空調回路中でのエアの発生を抑制することができる。
【００１８】
［適用例１０］適用例５乃至適用例９のいずれか１つに記載の空回り判定システムを備えた空調システムであって、冷媒を循環させるための冷却ポンプを有する冷却回路であって、燃料電池を冷却するための冷却回路と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通する連結状態と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通しない非連結状態と、を切り替え可能な切替部と、空調システムを制御する空調制御部と、を備え、前記空回り判定システムが前記空調ポンプに空回りが発生したと判定した場合は、前記空調制御部は、連結状態において、前記燃料電池の発電状態にかかわらず前記冷却ポンプを所定値以上の回転数で駆動させる、空調システム。
適用例１０の空回り判定システムによれば、冷却ポンプを用いて空調回路に送液することで空調ポンプに混入したエアを抜くことができる。これにより、空調ポンプの空回りを解消することができる。
【００１９】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、上述した空調システムとしての構成のほか、上述したいずれかの空調システムを備えた移動体又は家屋、空調システムの制御方法等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例としての空調システム１の構成を示す図である。
【図２】空調駆動開始時の空調システム１の動作を示すフローチャートである。
【図３】初期エア抜き動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】空調駆動中の空調システム１の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１態様の空回り判定のフローチャートである。
【図６】第２態様の空回り判定のフローチャートである。
【図７】ステップＳ１９０，Ｓ１９２について説明するための図である。
【図８】連結開始時の空調システム１の動作を示すフローチャートである。
【図９】第２変形例の空回り判定のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ｂ．変形例：
【００２２】
Ａ．実施例：
Ａ−１：システムの構成：
図１は、本発明の実施例としての空調システム１の構成を示す図である。本実施例の空調システム１は、燃料電池スタック１００（単に「ＦＣ１００」ともいう。）と、燃料電池スタック１００を冷却するための冷却水が循環する冷却回路１０と、車室内４０の空調に利用される冷却水が循環する空調回路２０と、第１と第２の連通流路２１６，２１８と、バルブＶ３と、空調システム１の運転を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御装置）３０とを主に備える。冷却回路１０を構成する配管は、空調回路２０を構成する配管よりも内径が大きい。本実施例の場合、冷却回路１０を構成する配管の内径はΦ３０ｍｍ、空調回路２０を構成する配管の内径はΦ１７ｍｍとしている。
【００２３】
図示は省略するが、空調システム１は、燃料ガスとしての水素を給排する水素給排系と、酸化剤ガスとしての空気を給排する空気給排系とを備える。水素給排系は、燃料電池スタック１００のアノードに水素を供給すると共に、燃料電池スタック１００から排出されるアノード排ガスをシステム１の外部へ排出する。空気給排系は、燃料電池スタック１００のカソードに空気を供給すると共に、燃料電池スタック１００から排出されるカソード排ガスをシステム１の外部へ排出する。
【００２４】
燃料電池スタック１００は、比較的小型で発電効率に優れる固体高分子型燃料電池であり、燃料ガスとしての純水素と、酸化剤ガスとしての空気に含まれる酸素が、各電極において電気化学反応を起こすことによって起電力を得るものである。燃料電池スタック１００は、セパレータ（図示しない）を介在させて単セル（図示しない）を複数積層したスタック構造を成し、その積層数は、燃料電池スタック１００に要求される出力に応じて任意に設定可能である。
【００２５】
冷却回路１０は、第１の冷却流路１２０と、第２の冷却流路１２６と、第３の冷却流路１２８とを備える。冷却回路１０は、バルブＶ１の弁の開度を調整することで、第１の冷却流路１２０の出口側流路１２４から第２の冷却流路１２６へ流入する冷却水と、出口側流路１２４から第３の冷却流路１２８へ流入する冷却水との流量比を調整する。
【００２６】
第１の冷却流路１２０は、燃料電池スタック１００を途中に配置している。また、第１の冷却流路１２０は、燃料電池スタック１００に流入する冷却水が流れる入口側流路１２２と、燃料電池スタック１００から流出する冷却水が流れる出口側流路１２４とを有する。すなわち、冷却回路１０は、燃料電池スタック１００を通過する冷却水を循環させるための循環流路である。
【００２７】
入口側流路１２２は、冷却回路１０内に冷却水を循環させるためのウォーターポンプＷＰ１（以下、「ＦＣポンプＷＰ１」ともいう。）と、温度センサ１３０とを配置している。ＦＣポンプＷＰ１の容量は、後述する空調回路２０に配置されたウォーターポンプＷＰ２の容量よりも大きい。本実施例の場合、ＦＣポンプＷＰ１は、最大流量１５０Ｌ／ｍｉｎの容量を有する。温度センサ１３０は、入口側流路１２２の部分のうち、燃料電池スタック１００の冷却水入口近傍に配置されている。また、出口側流路１２４の部分のうち、燃料電池スタック１００の冷却水出口近傍には温度センサ１３２が配置されている。温度センサ１３０は、主に、燃料電池スタック１００の冷却水入口の冷却水温度を測定するために用いられる。温度センサ１３２は、主に、燃料電池スタック１００の冷却水出口の冷却水温度を測定するために用いられる。ここで、ＦＣポンプＷＰ１が課題を解決するための手段に記載の「冷却ポンプ」に相当する。
【００２８】
第２の冷却流路１２６は、第１の冷却流路１２０の両端に接続されている。第２の冷却流路１２６は、冷却水を冷却するためのラジエータ１１０と、温度センサ１３４とを有する。ＥＣＵ３０は、温度センサ１３４の測定値に基づいて、ファン１１２の運転を制御することで第２の冷却流路１２６を流れる冷却水の温度を調節する。
【００２９】
第３の冷却流路１２８は、出口側流路１２４を流れる冷却水を第２の冷却流路１２６を通過させることなく入口側流路１２２に流入させるためのバイパス流路である。
【００３０】
空調回路２０は、第１の空調用流路２１０と、第１の空調用流路２１０の両端に接続されている第２の空調用流路２１４とを有する。この第１の空調用流路２１０と第２の空調用流路２１４とにより冷却水の循環流路を形成することが可能となっている。
【００３１】
第１の空調用流路２１０は、電気ヒータ２０２と、熱交換器としてのヒータコア２００と、ウォーターポンプＷＰ２（以下、「空調ポンプＷＰ２」ともいう。）と、２つの温度センサ２３０，２３２とを配置している。また、第１の空調用流路２１０は、ヒータコア２００に流入する冷却水が流れる入口側空調流路２１２と、ヒータコア２００を流れた冷却水が流出する出口側空調流路２１３とを有する。空調ポンプＷＰ２は、最大流量１０Ｌ／ｍｉｎの容量を有する。温度センサ２３０は、ヒータコア２００を通過する前の冷却水の温度（「ヒータコア入口水温」ともいう。）を測定する。また、温度センサ２３２は、ヒータコア２００を通過した後の冷却水の温度（「ヒータコア出口水温」ともいう。）を測定する。ここで、電気ヒータ２０２とヒータコア２００が課題を解決するための手段に記載の「熱源」に相当する。
【００３２】
空調システム１は、２つの連通流路２１６、２１８により、冷却回路１０中の冷却水が空調回路２０に流入し、流入した冷却水が空調回路２０を流れ、再び冷却回路１０に流入することが可能となっている。すなわち、空調システム１は、冷却回路１０と空調回路２０との間で冷却水が流通する連結状態と、冷却回路１０と空調回路２０との間で冷却水が流通しない非連結状態とを有する。この２つの状態の切り替えは、第１の連通流路２１６と第１の空調用流路２１０と第２の空調用流路２１４との接続地点に設けられたバルブＶ３の弁の開閉を切り替えることで行われる。ここで、バルブＶ３が課題を解決するための手段に記載の「切替部」に相当する。
【００３３】
ヒータコア２００は、通風ダクト２４内に設置されており、通風ダクト２４の上流側に設置された送風機としてのブロア２２０から吹き出す空気を加熱する。具体的には、ヒータコア２００内部を流れる冷却水と、ブロア２２０からヒータコア２００に向かって吹き出された空気との間で熱交換を行う。熱交換された空気は、通風ダクト２４から移動体の内部である車室内４０に送られる。なお、通風ダクト２４のヒータコア２００よりも上流側には、ヒータコア２００へ送風される空気の温度を測定する温度センサ（図示せず）が配置されている。
【００３４】
ＥＣＵ３０は、ユーザにより設定された目標車室内温度、現在の車室内温度、現在の車室外温度等に応じて、空調ポンプＷＰ２の回転数（「回転速度」ともいう。）及びブロア２２０の回転数（「回転速度」ともいう。）を制御することでヒータコア２００の放熱量を調節する。すなわち、ＥＣＵ３０は、空調側の暖房要求に応じて空調システム１の運転を実行する。
【００３５】
車室内４０には温度設定器４０１が配置され、ユーザが温度設定器４０１に目標とする車室内温度を設定する。また、温度設定器４０１は、車室内４０を暖房する暖房モードを有効にする暖房スイッチ（図示せず）が配置されており、ユーザにより暖房スイッチがＯＮされると、ＥＣＵ３０が温度設定器４０１からの空調要求を受信し、空調回路２０を用いた暖房運転を行う。また、温度設定器４０１を用いてユーザが設定した車室内温度は、ＥＣＵ３０に出力信号として送られ、暖房運転の際の各種アクチュエータの制御に利用される。
【００３６】
電気ヒータ２０２は、ヒータコア２００で熱交換する冷却水の熱量が不足している場合に、ヒータコア２００へ流入する冷却水を加温するために用いられる。例えば、空調システム１が非連結状態にある場合は、燃料電池スタック１００の廃熱を利用できないため、暖房要求に応じてヒータコア２００に流入する冷却水を加温する。
【００３７】
温度センサ２３０は、ヒータコア２００に流入する冷却水の温度を測定する。また、温度センサ２３２は、ヒータコア２００を通過した冷却水の温度を測定する。２つの温度センサ２３０，２３２により測定された温度は、出力信号としてＥＣＵ３０に送信され、空調システム１の制御に利用される。
【００３８】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ３１０と、メモリ３２０と、入出力ポート３３０とを主に備える。入出力ポート３３０は、各種アクチュエータや各種センサとＥＣＵ３０とを制御用信号線を介して接続している。ここで、各種アクチュエータとしては、例えば、ファン１１２、ウォーターポンプＷＰ１，ＷＰ２、電気ヒータ２０２、ブロア２２０、バルブＶ１，Ｖ３がある。また、各種センサとしては、例えば、温度センサ１３０，１３２，１３４，２３０，２３２、温度設定器４０１がある。
【００３９】
メモリ３２０には、ＣＰＵ３１０により実行される各種プログラムが記録されている。ＣＰＵ３１０は、メモリ３２０に記録されている各種プログラムを用いて、空調システム１の運転を制御する。例えばＣＰＵ３１０は、メモリ３２０に記録されている各種プログラムを用いて、ＦＣポンプＷＰ１と空調ポンプＷＰ２の回転数、電気ヒータ２０２とヒータコア２００の熱量（発熱量及び放熱量）、及び、バルブＶ３の開閉を制御する。また、ＣＰＵ３１０は、ポンプＷＰ１の空回りの発生を判定する。空回りの判定方法の詳細は後述する。
【００４０】
Ａ−２．空調駆動開始時の空調システムのフロー：
図２は、空調駆動開始時の空調システム１の動作を示すフローチャートである。空調システム１の起動中は、ＥＣＵ３０は、温度設定器４０１からの空調要求の有無を監視している。温度設定器４０１からの空調要求が無い場合は、空調要求の有無の監視を継続する。一方、温度設定器４０１の暖房スイッチがＯＮされると、ＥＣＵ３０は温度設定器４０１から空調要求を受信し（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１０が初期エア抜き動作を実行する（ステップＳ１４）。初期エア抜き動作の実行後、空調回路２０の各種アクチュエータを駆動させ車室内４０に温風を送る（ステップＳ１６）。
【００４１】
図３は、初期エア抜き動作を説明するためのフローチャートである。初期エア抜き動作を実行する際には、空調システム１が連結状態であるかどうかをＣＰＵ３１０が判断する（ステップＳ１４０）。空調システム１が連結状態である場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）には、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰを駆動させると共に、ＦＣポンプＷＰ１を所定回転数以上で所定時間駆動させる（ステップＳ１４２）。こうすることで、ＦＣポンプＷＰ１により空調回路２０へ強制的に送液し、空調ポンプＷＰ２のエア抜きを実行する。なお、ＦＣポンプＷＰ１によってより多くの冷却水を強制的に空調回路２０に送液するために、出口側流路１２４（図１）であって第１の連通流路２１６が接続された地点よりも下流側に出口側流路１２４の流路抵抗を可変できる抵抗可変機構を設けても良い。すなわち、ステップＳ１４２を実行する際には、抵抗可変機構を制御し出口側流路１２４の流路抵抗を高くすることで、冷却回路１０から空調回路２０により多くの冷却水を送液する。ここで、抵抗可変機構としては、例えば仕切り弁などのバルブを用いることができる。
【００４２】
ステップＳ１４２についてさらに詳述する。燃料電池スタック１００の通常発電時においては、ＦＣポンプＷＰ１は燃料電池スタック１００の発熱量に応じて回転数が制御されている。しかしながら、ステップＳ１４２では、燃料電池スタック１００の発電状態にかかわらず、ＦＣポンプＷＰ１は所定回転数以上で所定時間駆動する。例えば、燃料電池スタック１００が発電していない場合や、燃料電池スタック１００の発電量が小さく燃料電池スタック１００の温度が低い（例えば５０℃以下）場合であっても、ステップＳ１４２は実行される。ここで、ステップＳ１４２でＦＣポンプＷＰ１を駆動させる所定時間は、ＦＣポンプＷＰ１を所定回転数以上で駆動させた後、該回転数によって送液される冷却水が空調ポンプＷＰ２に到達するまでの時間以上を設定する。本実施例の場合、所定時間は１０秒に設定している。
【００４３】
ステップＳ１４２で駆動されるＦＣポンプＷＰ１の所定回転数は、冷却回路１０から空調回路２０へ送液することで空調ポンプＷＰ２に混入したエアを抜くことができる程度の流量を、空調ポンプＷＰ２に送液できるように設定する。例えば、空調ポンプＷＰ２の最大容量以上の流量を送液できる回転数以上でＦＣポンプＷＰ１を駆動させる。好ましくは、空調ポンプＷＰ２の最大容量の２倍以上の流量を送液する回転数以上でＦＣポンプＷＰ１を駆動させる。こうすることで、出口側流路１２４から第１の空調用流路２１０により多くの冷却水が強制的に流入することから、より確実に空調ポンプＷＰ２のエア抜きを行うことができる。なお、ステップＳ１４２において、空調ポンプＷＰ２の回転数は特に限定されるものではないが、最大容量を送液できる回転数で駆動させることが好ましい。これにより、エア抜きをより確実に実行することができる。
【００４４】
一方、空調システム１が非連結状態である場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）には、ＣＰＵ３１０はバルブＶ３（図１）の開閉を制御して空調システム１を非連結状態から連結状態に切り替える（ステップＳ１４４）。その後、ステップＳ１４２と同様、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰを駆動させると共に、ＦＣポンプＷＰ１を所定回転数以上で所定時間駆動させる（ステップＳ１４６）。ステップＳ１４６の実行後、ＣＰＵ３１０は、バルブＶ３の開閉を制御して空調システム１を連結状態から非連結状態に切り替えて（ステップＳ１４８）、初期エア抜き動作を終了する。
【００４５】
空調要求により空調ポンプＷＰ２の駆動を開始させる場合、空調回路２０中に滞留していたエアが空調ポンプに混入し、空回りが発生する場合がある。しかしながら上記フローでは、空調要求により空調ポンプＷＰ２を駆動させる際には、初期エア抜き動作を実行する。よって、空調ポンプＷＰ２の駆動を開始させた後の空調ポンプＷＰ２の空回りの発生を低減することができる。また、空調システム１の冷却回路１０に配置されたＦＣポンプＷＰ１を用いることで、エア抜き動作を実行している為、エア抜きのための機器を別途設ける必要がなく、空調システム１のコストを低減させつつ、エア抜き動作を容易に実行できる。
【００４６】
Ａ−３．空調駆動中の空調システムのフロー：
図４は、空調駆動中の空調システム１の動作を示すフローチャートである。図４を用いて、空調を駆動中の空調システム１の動作を説明する。すなわち、図４は、図２のステップＳ１２〜Ｓ１６が実行された後の、空調システム１の動作を説明するためのフローチャートである。
【００４７】
空調の駆動後、ＣＰＵ３１０は所定時間毎に空回り判定を実行し、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた冷却水が空調回路２０に流れているかどうかを判断する（ステップＳ１８）。ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量が空調回路２０に流れていることを検知した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）は、所定時間後に再度ステップＳ１８を実行する。なお、空回り判定は、後述する複数の判定態様のいずれかを用いて実行される。
【００４８】
一方、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量が空調回路２０に流れていないことを検知した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）は、電気ヒータ２０２による加熱動作を停止する（ステップＳ１９）。これにより、空調回路２０の冷却水が局所的に加熱され蒸発することを防止し、空調回路２０のエアの発生を低減することができる。
【００４９】
加熱動作の停止後に、ＣＰＵ３１０はエア抜き動作を実行する（ステップＳ２０）。なお、ステップＳ２０で実行するエア抜き動作は、初期エア抜き動作（図３）と同様の工程が実行される。
【００５０】
エア抜き動作の実行後に、ＣＰＵ３１０は、空調要求に応じた電気ヒータ２０２による加熱動作を再開する（ステップＳ２１）。次に、所定時間の間隔をあけずに（すなわち、ステップＳ２１の直後に）、空回り判定を再度実行し、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量が空調回路２０に流れているかどうかを判断する（ステップＳ２２）。これは、ステップＳ２０におけるエア抜き動作の実行により、空調ポンプＷＰ２が正常に機能したかどうかを確認するためである。なお、ステップＳ２２で実行する空回り判定の内容は、ステップＳ１８で実行する空回り判定と同様であり、詳細は後述する。
【００５１】
ステップＳ２２で再度、空回り判定を実行し、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量が空調回路２０に冷媒が流れていないことを検知した場合（ステップＳ２２：ＮＯ）は、ＣＰＵ３１０は、空調要求にかかわらず空調ポンプＷＰ２の回転を停止し、空調の動作を停止する（ステップＳ２４）。これは、エア噛みによる空回り以外の理由で空調ポンプＷＰ２が正常に機能していないとＣＰＵ３１０が判断したためによる。
【００５２】
一方、ステップＳ２２で再度、空回り判定を実行し、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量が空調回路２０に冷媒が流れていることを検知した場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）は、空調要求に応じた空調の動作を継続させる（ステップＳ２６）。
【００５３】
このように、空調システム１は、空回りが発生していると判定した場合は、冷却回路１０のＦＣポンプＷＰ１を利用することでエア抜き動作を実行している。これにより、エア抜きのための機器を別途設ける必要がなく、空調システム１のコストを低減させることができる。以下では、本実施例の空調システム１が実行する空回り判定の態様を説明する。
【００５４】
Ａ−３−１．第１態様の空回り判定の動作フロー：
図５は、第１態様の空回り判定のフローチャートである。ＣＰＵ３１０は、温度センサ２３０，２３２（図１）の測定値に基づき冷却水のヒータコア２００の出入り口温度差△Ｔａ１（以下「測定温度差△Ｔａ１」ともいう。）を算出する（ステップＳ１８０）。また、ＣＰＵ３１０は、ヒータコア２００への送風温度及びヒータコア２００への送風量に関するデータと、既知のヒータコア２００の性能に関するデータに基づいてヒータコア２００の放熱量を算出する。そして、算出した放熱量と空調ポンプＷＰ２の回転数に基づいて、冷却水のヒータコア２００の出入り口の温度差△Ｔｂ１を算出する（ステップＳ１８２）。この出入り口温度差△Ｔｂ１を、以下では「推定温度差△Ｔｂ１」ともいう。推定温度差△Ｔｂ１は具体的には以下の式（１）を用いて算出する。
Ｑ＝Ｃ×ｍ×△Ｔｂ１ （１）
ここで、Ｑはヒータコアの放熱量（ｋＷ）、Ｃは空調回路２０を流れる冷却水の比熱（ｋＪ／ｇ・℃）、ｍは空調ポンプＷＰ２の回転数に基づき算出した空調回路２０を流れる冷却水の流量（ｋｇ／ｓ）である。なお、ステップＳ１８０とステップＳ１８２の順番はこれに限定されるものではなく、ステップＳ１８２を先に実行しても良い。
【００５５】
測定温度差△Ｔａ１及び推定温度差ΔＴｂ１を算出した後、ＣＰＵ３１０は推定温度差△Ｔｂ１と測定温度差△Ｔａ１との差が、所定の閾値ＳＶよりも大きいかどうかを判断する（ステップＳ１８４）。
【００５６】
推定温度差△Ｔｂ１と測定温度差△Ｔａ１との差が、所定の閾値ＳＶよりも大きい場合（ステップＳ１８４：ＹＥＳ）は、所定流量（空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量）の冷却水が空調回路２０に流れていないため、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していると判定する（ステップＳ１８６）。
【００５７】
一方、推定温度差△Ｔｂ１と測定温度差△Ｔａ１との差が、所定の閾値ＳＶ以下の場合（ステップＳ１８４：ＮＯ）は、空調回路２０に所定流量（空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量）の冷却水が流れているため、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していないと判定する（ステップＳ１８６）。すなわち、空調回路２０に空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた所定流量の冷却水が流れている場合は、推定温度差△Ｔｂ１と測定温度差ΔＴａ１との差は殆ど生じない。換言すれば、推定温度差△Ｔｂ１と測定温度差△Ｔａ１との差が大きい場合は、空調ポンプＷＰ２を回転させているにもかかわらず所定流量の冷却水が空調回路２０中を流れていないことになる。これによりＣＰＵ３１０は、冷却水が流れていることを検知した場合は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していないと判定し、冷却水が流れていないことを検知した場合は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していると判定することができる。なお、空回り判定を精度良く行うために、所定の閾値ＳＶは、１０℃以下に設定することが好ましく、本態様の場合、所定の閾値ＳＶは５℃に設定している。
【００５８】
以上のように、空調動作中の空調システム１が実行する第１態様の空回り判定は、測定温度差△Ｔａ１と推定温度差△Ｔｂ１に基づいて空調回路２０に所定流量の冷却水が流れているかどうかを検知することで、空調ポンプＷＰ２の空回りの発生を容易に判定することができる。
【００５９】
Ａ−３−２．第２態様の空回り判定の動作フロー：
図６は、第２態様の空回り判定のフローチャートである。ＣＰＵ３１０は、空回り判定を行う場合、空調要求にかかわらず空調ポンプＷＰ２の回転数を所定量変化させる（ステップＳ１９０）。次に、ＣＰＵ３１０は、温度センサ２３０，２３２（図１）の測定値に基づき、回転数を変化させる前のヒータコア２００の出入り口温度差△Ｔｃ１と、回転数を変化させた後のヒータコア２００の出入り口温度差△Ｔｃ２との差ΔＴｃ３（以下、「測定変化値△Ｔｃ３」ともいう。）を算出する（ステップＳ１９２）。以下にステップＳ１９０，Ｓ１９２の詳細について図７を用いて説明する。
【００６０】
図７は、ステップＳ１９０，Ｓ１９２について説明するための図である。図７（ａ）は、空調ポンプＷＰ２の回転数の時間変化を示す図であり、図７（ｂ）は、ヒータコア２００の出入り口温度の時間変化を示す図である。第２態様の空回り判定を行う場合、ＣＰＵ３１０は、所定の時間ｔ１において、空調ポンプＷＰ２の回転数を回転数Ｒ２から、１／２の回転数である回転数Ｒ１へとステップ状に変化させる。また、ＣＰＵ３１０は、温度センサ２３０，２３２の測定値に基づき、回転数変化前のヒータコア２００の出入り口温度差△Ｔｃ１と、回転数を変化させた後、所定時間経過後の時間ｔ２でのヒータコア２００の出入り口温度差△Ｔｃ２との差（以下、「測定変化値」ともいう。）△Ｔｃ３を算出する。なお、時間ｔ２以降は、空調要求に応じて空調ポンプＷＰ２の回転数は制御される。
【００６１】
図６に戻って第２態様の空回り判定の説明を更に行う。ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２の回転数とヒータコア２００の放熱量に基づき、空調ポンプＷＰ２の回転数の変化前における推定温度差△Ｔｄ１と、変化後における推定温度差△Ｔｄ２を算出する。そして、推定温度差△Ｔｄ１と推定温度差△Ｔｄ２との差（以下、「推定変化値」ともいう。）△Ｔｄ３を算出する（ステップＳ１９４）。なお、ステップＳ１９２とステップＳ１９４の順番はこれに限定されるものではなく、ステップＳ１９４を先に実行しても良い。
【００６２】
次に、ＣＰＵ３１０は推定変化値△Ｔｄ３と測定変化値△Ｔｃ３との差が、所定の閾値ＳＶよりも大きいかどうかを判断する（ステップＳ１９６）。推定変化値△Ｔｄ３と測定変化値Ｔｃ３との差が、所定の閾値ＳＶよりも大きい場合（ステップＳ１９６：ＹＥＳ）は、空調回路２０に所定流量の冷却水が流れていないため、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していると判定する（ステップＳ１９８）。
【００６３】
一方、推定変化値△Ｔｄ３と測定変化値Ｔｃ３との差が、所定の閾値ＳＶ以下の場合（ステップＳ１９６：ＮＯ）は、空調回路２０に所定流量の冷却水が流れているため、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していないと判定する（ステップＳ２００）。なお、所定の閾値ＳＶは、第１態様の空回り判定と同様に１０℃以下に設定することが好ましく、本態様の場合、所定の閾値ＳＶは５℃に設定している。
【００６４】
以上のように、空調動作中の空調システム１が実行する第２態様の空回り判定は、測定変化値△Ｔｃ３と推定変化値△Ｔｄ３に基づいて空調回路２０に所定流量の冷却水が流れているかどうかを検知するため、温度センサの計測誤差による空回り判定の誤判定を低減することができる。これにより、第１態様の空回り判定に比べ、精度よく空回り判定を行うことができる。また、空調ポンプＷＰ２の回転数をステップ状に変化させることで、緩やかに回転数を変化させる場合に比べ、変化後の測定温度差△Ｔｃ２をより早くに取得できるため、空回り判定の動作をより短時間で実行することができる。
【００６５】
Ａ−４．連結開始時の空調システムのフロー：
図８は、連結開始時の空調システム１の動作を示すフローチャートである。このフローは、空調システム１が非連結状態おいて空調が駆動している場合の動作フローである。ＣＰＵ３１０は、空調システム１を非連結状態から連結状態に切り替え可能かどうかを判断する。具体的には、温度センサ１３２（図１）により測定される燃料電池スタック１００から流出する冷却水の温度（以下、「ＦＣ出口水温」ともいう。）が所定値以上の場合は切り替え可能と判断する。ここで、ＦＣ出口水温の所定値は、燃料電池スタック１００から流出する冷却水を空調回路２０の熱源として有効に利用できる最低温度以上（例えば５０℃以上）の範囲で設定可能であり、ここでは、所定値を６０℃に設定している。
【００６６】
ＣＰＵ３１０は、連結状態に切り替えできないと判断した場合（ステップＳ３０：ＮＯ）は、繰り返しステップＳ３０を実行する。一方、ＣＰＵ３１０は、連結状態に切り替え可能と判断した場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）は、燃料電池スタック１００の発電状態にかかわらずＦＣポンプＷＰ１を所定回転数以上で所定時間駆動させる（ステップＳ３２）。こうすることで、ＦＣポンプＷＰ１により空調回路２０へ強制的に送液し、空調ポンプＷＰ２のエア抜きを行うことができる。なお、ステップＳ３２で駆動されるＦＣポンプＷＰ１の所定回転数や、所定回転数での駆動時間は、初期エア抜き動作のステップＳ１４２，Ｓ１４６（図３）と同様の内容である。また、ステップＳ３２の実行中は、エア抜きをより確実に実行するために、空調ポンプＷＰ２は最大容量の回転数で駆動させることが好ましい。
【００６７】
ステップＳ３２の後、ＣＰＵ３１０は、バルブＶ３（図１）の弁の開閉を切り替えて、空調システム１を非連結状態から連結状態に切り替える（ステップＳ３４）。
【００６８】
空調システム１を非連結状態から連結状態に切り替えた場合、冷却回路１０中のエアが空調ポンプＷＰ２に混入し、空回りが発生する場合がある。しかしながら上記フローでは、非連結状態から連結状態に切り替える際には、ＦＣポンプＷＰ１を用いて空調ポンプＷＰ２のエア抜きを実行している。よって、非連結状態から連結状態に切り替えた後の空調ポンプＷＰ２の空回りの発生を低減させることができる。
【００６９】
Ｂ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、特許請求の範囲の独立項に記載した要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、本発明の上記実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７０】
Ｂ−１．第１変形例：
実施例の第１態様の空回り判定（図５）では、ヒータコア２００の前後の冷却水の温度を用いて空回り判定を実行していたが、これに限定されるものではなく空調回路２０に配置される各種熱源の前後の冷却水温度を利用して第１態様の空回り判定を実行することができる。例えば、ヒータコア２００に代えて電気ヒータ２０２の出入り口の測定温度差と推定温度差に基づいて空回り判定を実行しても良い。このようにしても、空調回路２０に配置された電気ヒータ２０２を利用して空調ポンプＷＰ２の空回りの発生を容易に判定することができる。
【００７１】
Ｂ−２．第２変形例：
図９は、第２変形例の空回り判定のフローチャートである。実施例の第２態様の空回り判定（図６）と異なる点は、空調ポンプＷＰの回転数を変化させることに代えて電気ヒータ２０２の発熱量を変化させた点である。空調システム１の構成は実施例と同様の構成（図１）であるため、説明を省略する。
【００７２】
ＣＰＵ３１０は、空調要求にかかわらず電気ヒータ２０２の発熱量を所定量変化させる（ステップＳ１９０ａ）。例えば、発熱量を２倍にステップ状に変化させる。次に、ＣＰＵ３１０は、温度センサ１３２，２３０（図１）の測定値に基づき、発熱量を変化させる前の電気ヒータ２０２の出入り口温度差△Ｔｅ１と、発熱量を変化させた後の電気ヒータ２０２の出入り口温度差△Ｔｅ２との差△Ｔｅ３（以下、「測定変化値△Ｔｅ３」ともいう）を算出する（ステップＳ１９２ａ）。なお、測定変化値△Ｔｅ３を算出した後は、電気ヒータ２０２の発熱量は空調要求に応じて変化させる。
【００７３】
また、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２の回転数と電気ヒータ２０２の発熱量に基づき、空調ポンプＷＰ２の回転数の変化前における推定温度差△Ｔｆ１と、変化後における推定温度差△Ｔｆ２を算出し、推定温度差△Ｔｆ１と推定温度差△Ｔｆ２との差（以下、「推定変化値」ともいう。）△Ｔｆ３を算出する（ステップＳ１９４ａ）。なお、ステップＳ１９２ａとステップＳ１９４ａの順番はこれに限定されるものではなく、ステップＳ１９４ａを先に実行しても良い。
【００７４】
次いで、ＣＰＵ３１０は、推定変化値△Ｔｆ３と測定変化値△Ｔｅ３との差が、所定の閾値ＳＶよりも大きいかどうかを判断する（ステップＳ１９６ａ）。推定変化値△Ｔｆ３と測定変化値△Ｔｅ３との差が、所定の閾値ＳＶより大きい場合（ステップＳ１９６ａ：ＹＥＳ）は、第２態様の空回り判定（図６）と同様に、ＣＰＵ３１０は空回りが発生していると判定する（ステップＳ１９８ａ）。一方で、推定変化値△Ｔｆ３と測定変化値△Ｔｅ３との差が、所定の閾値ＳＶ以下の場合（ステップＳ１９６ａ：ＮＯ）は、第２態様の空回り判定（図６）と同様に、ＣＰＵ３１０は空回りが発生していないと判定する（ステップＳ２００ａ）。
【００７５】
このように、熱源である電気ヒータ２０２の発熱量を変化させることで容易に空調ポンプＷＰ２の空回りの発生を判定することができる。また、第２態様の空回り判定と同様に、温度センサの計測誤差による空回り判定の誤判定を低減することができる。
【００７６】
Ｂ−３．第３変形例：
上記実施例の第２態様の空回り判定（図６）では、空調ポンプＷＰ２の回転数を変化させて、ヒータコア２００の出入り口温度の差である測定変化値△Ｔｃ３と推定変化値△Ｔｄ３によって空回り判定を行っていたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、空調回路２０に配置された電気ヒータ２０２とヒータコア２００のいずれか一つの熱量（放熱量又は発熱量）を所定量変化させ、電気ヒータ２０２の入口（前段）と、ヒータコア２００の出口（後段）との推定変化値と測定変化値との差により空回り判定を行っても良い。すなわち、空調回路２０に配置された熱源の一つの熱量（放熱量又は発熱量）を空調要求にかかわらず変化させ、熱源の前段に位置する冷却水と後段に位置する冷却水の測定変化値と推定変化値との差が所定の閾値ＳＶよりも大きいかどうかを判定しても良い。このようにしても、第２態様の空回り判定と同様に、精度よく空回り判定を行うことができる。
【００７７】
Ｂ−４．第４変形例：
上記実施例では、ＦＣポンプＷＰ１は最大流量１５０Ｌ／ｍｉｎの容量を有し、空調ポンプＷＰ２は最大流量１０Ｌ／ｍｉｎの容量を有していたが、特にこれに限定されるものではない。ＦＣポンプＷＰ１の最大流量が、空調ポンプＷＰ２の最大流量以上である空調システム１に本発明のエア抜き動作は適用することができる。なお好ましくは、ＦＣポンプＷＰ２の最大流量が空調ポンプＷＰ２の最大流量の２倍以上であることが好ましく、１０倍以上であることがさらに好ましい。こうすることで、確実にＦＣポンプＷＰ１を利用して空調ポンプＷＰ２に混入したエアを抜くことができる。
【００７８】
Ｂ−５．第５変形例：
上記実施例では、空調システム１が車両に搭載される場合を例に挙げて説明を行ったが、各種移動体に搭載された空調システム１に本発明を適用することができる。例えば、列車、船舶、航空機の各種移動体に本発明に係る空調システム１を適用できる。さらには、移動体に限らず、家屋の空調の熱源として燃料電池スタック１００の廃熱を利用するシステムにも本発明の空調システム１を適用することができる。
【００７９】
Ｂ−６．第６変形例：
上記実施例では、ＥＣＵ３０は燃料電池スタック１００を有する冷却回路１０と、車室内４０に送風に利用される空調回路２０の双方の制御に利用されていたが、冷却回路１０を制御するためのＥＣＵと、空調回路２０を制御するためのＥＣＵとをそれぞれ設けても良い。この場合、各ＥＣＵ間で必要な情報（温度センサ１３２の測定値等）を通信する。
【００８０】
Ｂ−７．第７変形例：
上記実施例では、暖房の熱源として燃料電池スタック１００の廃熱と電気ヒータ２０２とヒータコア２００とを利用可能であったが、暖房の熱源に利用可能な熱源は特にこれに限定されるものではない。例えば、通風ダクト２４内にヒートポンプや空気加熱ヒータ等の熱交換器を設けても良い。
【００８１】
Ｂ−８．第８変形例：
上記実施例では、冷媒として冷却水を用いたが、特にこれに限定されるものではなく各種液体を冷媒として用いることができる。例えば、冷媒として水にエチレングリコールなどを添加した不凍液を用いても良い。
【００８２】
Ｂ−９．第９変形例：
上記実施例では、燃料電池スタック１００として固体高分子型燃料電池を用いたが、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物形燃料電池等、種々の燃料電池を用いることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１…空調システム
１０…冷却回路
２０…空調回路
２４…通風ダクト
３０…ＥＣＵ
４０…車室内
１００…燃料電池スタック
１１０…ラジエータ
１１２…ファン
１２０…第１の冷却流路
１２２…入口側流路
１２４…出口側流路
１２６…第２の冷却流路
１２８…第３の冷却流路
１３０…温度センサ
１３２…温度センサ
１３４…温度センサ
２００…ヒータコア
２０２…電気ヒータ
２１０…第１の空調用流路
２１２…入口側空調流路
２１３…出口側空調流路
２１４…第２の空調用流路
２１６…第１の連通流路
２１８…第２の連通流路
２２０…ブロア
２３０…温度センサ
２３２…温度センサ
３１０…ＣＰＵ
３２０…メモリ
３３０…入出力ポート
４０１…温度設定器
Ｖ１…バルブ
Ｖ３…バルブ
ＷＰ１…ＦＣポンプ
ＷＰ２…空調ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システム、該システムに用いられる空調ポンプの空回り判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池を搭載した車両において、燃料電池の廃熱を車室内の温度調節の熱源に利用する技術が知られている。例えば、燃料電池が途中に配置された第１温水回路（「冷却回路」ともいう。）を流れる冷却水をヒータコアが配置された第２温水回路（「空調回路」ともいう。）に供給し、ヒータコアにより温度調節された空気を車室内に送風する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６３２００号公報
【特許文献２】特開２００２−１２７７３４号公報
【特許文献３】特開２００８−１８４９９６号公報
【特許文献４】特開２００８−０５７３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、空調回路に配置された空調ポンプは、冷却回路に配置された冷却ポンプに比べ、ポンプの容量が小さい。このため、空調回路や冷却回路のエア（気泡）が空調ポンプに混入した場合、空調ポンプに空回りが発生する場合があった。また、空調ポンプで一旦空回りが発生すると、空調ポンプの容量では混入したエアを抜くことが困難な場合があった。さらには、空回りが発生しても、発生自体を判定することが困難な場合があった。
【０００５】
従って、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、空調回路に配置された空調ポンプにおける空回りの発生を低減させる技術を提供することを第１の目的とする。また、空調ポンプに空回りが発生した場合でも容易に該空回りを解消させる技術を提供することを第２の目的とする。さらには、空調ポンプに空回りが発生したかどうかを容易に判定できる技術を提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することができる。
【０００７】
[適用例１]空調システムであって、冷媒を循環させるための冷却ポンプを有する冷却回路であって、燃料電池を冷却するための冷却回路と、冷媒を循環させるための空調ポンプを有する空調回路であって、室内に送風する空気の温度調節に利用される熱源が配置された空調回路と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通する連結状態と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通しない非連結状態と、を切り替え可能な切替部と、当該空調システムを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記空調ポンプに空回りが発生したと判定した場合、又は、空回りが発生し得る所定の条件が満たされる場合は、前記連結状態において、前記空調ポンプを駆動させつつ、前記燃料電池の発電状態にかかわらず前記冷却ポンプを所定値以上の回転数で駆動させる、空調システム。
【０００８】
適用例１の空調システムによれば、冷却ポンプを用いて冷却回路から空調回路へ送液することで、空調ポンプに混入したエア（気泡）を抜くことができる。これにより、空調ポンプの空回りの発生を低減することができる。また、空調ポンプに空回りが発生した場合でも、容易に空回りを解消することができる。
【０００９】
［適用例２］適用例１に記載の空調システムであって、前記所定の条件は、前記制御部が前記室内に空気を送風する空調要求を受け付けて前記空調ポンプの駆動を開始させることを一部の条件として含む、空調システム。
空調要求により空調ポンプの駆動を開始させる場合、空調回路中に滞留していたエアが空調ポンプに混入し、空回りが発生する可能性がある。適用例２の空調システムによれば、空調ポンプの駆動を開始させた後の空調ポンプの空回りの発生を低減することができる。
【００１０】
［適用例３］適用例１に記載の空調システムであって、前記所定の条件は、前記制御部が前記非連結状態から前記連結状態に切り替えることを一部の条件として含む、空調システム。
非連結状態から連結状態に切り替えると、冷却回路中のエアが空調回路に侵入し、空調ポンプにエアが混入し、空回りが発生する可能性がある。適用例３の空調システムによれば、非連結状態から連結状態に切り替える場合における空調ポンプの空回りの発生を低減することができる。
【００１１】
［適用例４］適用例１に記載の空調システムであって、前記熱源を通過する前の前記冷媒である前段冷媒の温度を測定するための第１の温度センサと、前記熱源を通過した後の前記冷媒である後段冷媒の温度を測定するための第２の温度センサと、を備え、
前記制御部は、前記第１と第２の温度センサの測定値に基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である測定温度差を算出し、前記熱源の熱量と、前記空調ポンプの回転数とに基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である推定温度差を算出し、前記測定温度差と前記推定温度差とに基づいて、前記空調ポンプに空回りが発生しているかどうかを判定する、空調システム。
適用例４の空調システムによれば、測定温度差と推定温度差に基づいて空調回路中を冷媒が流れているかどうかを検知することができる。これにより、空調回路中を冷媒が流れていない場合は、空調ポンプに空回りが発生したと容易に判定することができる。
【００１２】
［適用例５］空調回路に配置され、冷媒を前記空調回路に循環させるための空調ポンプの空回り判定システムであって、室内に送風する空気の温度調節に利用される熱源であって、前記空調回路に配置された熱源と、前記熱源を通過する前の前記冷媒である前段冷媒の温度を測定するための第１の温度センサと、前記熱源を通過した後の前記冷媒である後段冷媒の温度を測定するための第２の温度センサと、当該空回り判定システムを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１と第２の温度センサの測定値に基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である測定温度差を算出し、前記熱源の熱量と、前記空調ポンプの回転数とに基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である推定温度差を算出し、前記測定温度差と前記推定温度差とに基づいて、前記空調ポンプに空回りが発生しているかどうかを判定する、空回り判定システム。
【００１３】
適用例５の空回り判定システムによれば、測定温度差と推定温度差に基づいて空調回路中を冷媒が流れているかどうかを検知することができる。これにより、空調回路中を冷媒が流れていない場合は、空調ポンプに空回りが発生したと容易に判定することができる。
【００１４】
［適用例６］適用例５に記載の空回り判定システムであって、前記制御部は、前記測定温度差と前記推定温度差との差が所定の閾値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、前記測定温度差と前記推定温度差との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
空調ポンプの回転数に応じた流量が空調回路に流れている場合は、測定温度差と推定温度差との差は殆ど生じない。よって、適用例６の空回り判定システムによれば、所定の閾値よりも測定温度差と推定温度差との差が大きい場合は、空調回路中に冷媒が流れていないため空調ポンプに空回りが発生していると判定することができる。
【００１５】
［適用例７］適用例５に記載の空回り判定システムであって、前記制御部は、前記空調ポンプの回転数を変化させ、前記変化前の前記測定温度差と、前記変化後の前記測定温度差との差である測定変化値を算出し、前記変化前の前記推定温度差と、前記変化後の前記推定温度差との差である推定変化値を算出し、前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
適用例７の空回り判定システムによれば、空調ポンプの回転数の変化前後の測定温度差の差である測定変化値と、変化前後の推定温度差の差である推定変化値とを比較することで、温度センサの計測誤差による空回り判定の誤判定を低減することができる。
【００１６】
［適用例８］適用例５に記載の空回り判定システムであって、前記制御部は、前記熱源の熱量を変化させ、前記変化前の前記測定温度差と、前記変化後の前記測定温度差との差である測定変化値を算出し、前記変化前の前記推定温度差と、前記変化後の前記推定温度差との差である推定変化値を算出し、前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
適用例８の空回り判定システムによれば、熱源の熱量の変化前後の測定温度差の差である測定変化値と、変化前後の推定温度差の差である推定変化値とを比較することで、温度センサの計測誤差による空回り判定の誤判定を低減することができる。
【００１７】
［適用例９］適用例５乃至適用例８のいずれか１つに記載の空回り判定システムであって、前記熱源が、前記空調回路を流れる冷媒を加熱する加熱機器を有している場合は、前記制御部は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定した場合に、前記加熱機器による冷媒の加熱を停止させる、空回り判定システム。
適用例９の空回り判定システムによれば、空調回路中の冷媒を過度に加熱することを防止することができる。これにより、冷媒の蒸発を防止し、空調回路中でのエアの発生を抑制することができる。
【００１８】
［適用例１０］適用例５乃至適用例９のいずれか１つに記載の空回り判定システムを備えた空調システムであって、冷媒を循環させるための冷却ポンプを有する冷却回路であって、燃料電池を冷却するための冷却回路と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通する連結状態と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通しない非連結状態と、を切り替え可能な切替部と、空調システムを制御する空調制御部と、を備え、前記空回り判定システムが前記空調ポンプに空回りが発生したと判定した場合は、前記空調制御部は、連結状態において、前記燃料電池の発電状態にかかわらず前記冷却ポンプを所定値以上の回転数で駆動させる、空調システム。
適用例１０の空回り判定システムによれば、冷却ポンプを用いて空調回路に送液することで空調ポンプに混入したエアを抜くことができる。これにより、空調ポンプの空回りを解消することができる。
【００１９】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、上述した空調システムとしての構成のほか、上述したいずれかの空調システムを備えた移動体又は家屋、空調システムの制御方法等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例としての空調システム１の構成を示す図である。
【図２】空調駆動開始時の空調システム１の動作を示すフローチャートである。
【図３】初期エア抜き動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】空調駆動中の空調システム１の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１態様の空回り判定のフローチャートである。
【図６】第２態様の空回り判定のフローチャートである。
【図７】ステップＳ１９０，Ｓ１９２について説明するための図である。
【図８】連結開始時の空調システム１の動作を示すフローチャートである。
【図９】第２変形例の空回り判定のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ｂ．変形例：
【００２２】
Ａ．実施例：
Ａ−１：システムの構成：
図１は、本発明の実施例としての空調システム１の構成を示す図である。本実施例の空調システム１は、燃料電池スタック１００（単に「ＦＣ１００」ともいう。）と、燃料電池スタック１００を冷却するための冷却水が循環する冷却回路１０と、車室内４０の空調に利用される冷却水が循環する空調回路２０と、第１と第２の連通流路２１６，２１８と、バルブＶ３と、空調システム１の運転を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御装置）３０とを主に備える。冷却回路１０を構成する配管は、空調回路２０を構成する配管よりも内径が大きい。本実施例の場合、冷却回路１０を構成する配管の内径はΦ３０ｍｍ、空調回路２０を構成する配管の内径はΦ１７ｍｍとしている。
【００２３】
図示は省略するが、空調システム１は、燃料ガスとしての水素を給排する水素給排系と、酸化剤ガスとしての空気を給排する空気給排系とを備える。水素給排系は、燃料電池スタック１００のアノードに水素を供給すると共に、燃料電池スタック１００から排出されるアノード排ガスをシステム１の外部へ排出する。空気給排系は、燃料電池スタック１００のカソードに空気を供給すると共に、燃料電池スタック１００から排出されるカソード排ガスをシステム１の外部へ排出する。
【００２４】
燃料電池スタック１００は、比較的小型で発電効率に優れる固体高分子型燃料電池であり、燃料ガスとしての純水素と、酸化剤ガスとしての空気に含まれる酸素が、各電極において電気化学反応を起こすことによって起電力を得るものである。燃料電池スタック１００は、セパレータ（図示しない）を介在させて単セル（図示しない）を複数積層したスタック構造を成し、その積層数は、燃料電池スタック１００に要求される出力に応じて任意に設定可能である。
【００２５】
冷却回路１０は、第１の冷却流路１２０と、第２の冷却流路１２６と、第３の冷却流路１２８とを備える。冷却回路１０は、バルブＶ１の弁の開度を調整することで、第１の冷却流路１２０の出口側流路１２４から第２の冷却流路１２６へ流入する冷却水と、出口側流路１２４から第３の冷却流路１２８へ流入する冷却水との流量比を調整する。
【００２６】
第１の冷却流路１２０は、燃料電池スタック１００を途中に配置している。また、第１の冷却流路１２０は、燃料電池スタック１００に流入する冷却水が流れる入口側流路１２２と、燃料電池スタック１００から流出する冷却水が流れる出口側流路１２４とを有する。すなわち、冷却回路１０は、燃料電池スタック１００を通過する冷却水を循環させるための循環流路である。
【００２７】
入口側流路１２２は、冷却回路１０内に冷却水を循環させるためのウォーターポンプＷＰ１（以下、「ＦＣポンプＷＰ１」ともいう。）と、温度センサ１３０とを配置している。ＦＣポンプＷＰ１の容量は、後述する空調回路２０に配置されたウォーターポンプＷＰ２の容量よりも大きい。本実施例の場合、ＦＣポンプＷＰ１は、最大流量１５０Ｌ／ｍｉｎの容量を有する。温度センサ１３０は、入口側流路１２２の部分のうち、燃料電池スタック１００の冷却水入口近傍に配置されている。また、出口側流路１２４の部分のうち、燃料電池スタック１００の冷却水出口近傍には温度センサ１３２が配置されている。温度センサ１３０は、主に、燃料電池スタック１００の冷却水入口の冷却水温度を測定するために用いられる。温度センサ１３２は、主に、燃料電池スタック１００の冷却水出口の冷却水温度を測定するために用いられる。ここで、ＦＣポンプＷＰ１が課題を解決するための手段に記載の「冷却ポンプ」に相当する。
【００２８】
第２の冷却流路１２６は、第１の冷却流路１２０の両端に接続されている。第２の冷却流路１２６は、冷却水を冷却するためのラジエータ１１０と、温度センサ１３４とを有する。ＥＣＵ３０は、温度センサ１３４の測定値に基づいて、ファン１１２の運転を制御することで第２の冷却流路１２６を流れる冷却水の温度を調節する。
【００２９】
第３の冷却流路１２８は、出口側流路１２４を流れる冷却水を第２の冷却流路１２６を通過させることなく入口側流路１２２に流入させるためのバイパス流路である。
【００３０】
空調回路２０は、第１の空調用流路２１０と、第１の空調用流路２１０の両端に接続されている第２の空調用流路２１４とを有する。この第１の空調用流路２１０と第２の空調用流路２１４とにより冷却水の循環流路を形成することが可能となっている。
【００３１】
第１の空調用流路２１０は、電気ヒータ２０２と、熱交換器としてのヒータコア２００と、ウォーターポンプＷＰ２（以下、「空調ポンプＷＰ２」ともいう。）と、２つの温度センサ２３０，２３２とを配置している。また、第１の空調用流路２１０は、ヒータコア２００に流入する冷却水が流れる入口側空調流路２１２と、ヒータコア２００を流れた冷却水が流出する出口側空調流路２１３とを有する。空調ポンプＷＰ２は、最大流量１０Ｌ／ｍｉｎの容量を有する。温度センサ２３０は、ヒータコア２００を通過する前の冷却水の温度（「ヒータコア入口水温」ともいう。）を測定する。また、温度センサ２３２は、ヒータコア２００を通過した後の冷却水の温度（「ヒータコア出口水温」ともいう。）を測定する。ここで、電気ヒータ２０２とヒータコア２００が課題を解決するための手段に記載の「熱源」に相当する。
【００３２】
空調システム１は、２つの連通流路２１６、２１８により、冷却回路１０中の冷却水が空調回路２０に流入し、流入した冷却水が空調回路２０を流れ、再び冷却回路１０に流入することが可能となっている。すなわち、空調システム１は、冷却回路１０と空調回路２０との間で冷却水が流通する連結状態と、冷却回路１０と空調回路２０との間で冷却水が流通しない非連結状態とを有する。この２つの状態の切り替えは、第１の連通流路２１６と第１の空調用流路２１０と第２の空調用流路２１４との接続地点に設けられたバルブＶ３の弁の開閉を切り替えることで行われる。ここで、バルブＶ３が課題を解決するための手段に記載の「切替部」に相当する。
【００３３】
ヒータコア２００は、通風ダクト２４内に設置されており、通風ダクト２４の上流側に設置された送風機としてのブロア２２０から吹き出す空気を加熱する。具体的には、ヒータコア２００内部を流れる冷却水と、ブロア２２０からヒータコア２００に向かって吹き出された空気との間で熱交換を行う。熱交換された空気は、通風ダクト２４から移動体の内部である車室内４０に送られる。なお、通風ダクト２４のヒータコア２００よりも上流側には、ヒータコア２００へ送風される空気の温度を測定する温度センサ（図示せず）が配置されている。
【００３４】
ＥＣＵ３０は、ユーザにより設定された目標車室内温度、現在の車室内温度、現在の車室外温度等に応じて、空調ポンプＷＰ２の回転数（「回転速度」ともいう。）及びブロア２２０の回転数（「回転速度」ともいう。）を制御することでヒータコア２００の放熱量を調節する。すなわち、ＥＣＵ３０は、空調側の暖房要求に応じて空調システム１の運転を実行する。
【００３５】
車室内４０には温度設定器４０１が配置され、ユーザが温度設定器４０１に目標とする車室内温度を設定する。また、温度設定器４０１は、車室内４０を暖房する暖房モードを有効にする暖房スイッチ（図示せず）が配置されており、ユーザにより暖房スイッチがＯＮされると、ＥＣＵ３０が温度設定器４０１からの空調要求を受信し、空調回路２０を用いた暖房運転を行う。また、温度設定器４０１を用いてユーザが設定した車室内温度は、ＥＣＵ３０に出力信号として送られ、暖房運転の際の各種アクチュエータの制御に利用される。
【００３６】
電気ヒータ２０２は、ヒータコア２００で熱交換する冷却水の熱量が不足している場合に、ヒータコア２００へ流入する冷却水を加温するために用いられる。例えば、空調システム１が非連結状態にある場合は、燃料電池スタック１００の廃熱を利用できないため、暖房要求に応じてヒータコア２００に流入する冷却水を加温する。
【００３７】
温度センサ２３０は、ヒータコア２００に流入する冷却水の温度を測定する。また、温度センサ２３２は、ヒータコア２００を通過した冷却水の温度を測定する。２つの温度センサ２３０，２３２により測定された温度は、出力信号としてＥＣＵ３０に送信され、空調システム１の制御に利用される。
【００３８】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ３１０と、メモリ３２０と、入出力ポート３３０とを主に備える。入出力ポート３３０は、各種アクチュエータや各種センサとＥＣＵ３０とを制御用信号線を介して接続している。ここで、各種アクチュエータとしては、例えば、ファン１１２、ウォーターポンプＷＰ１，ＷＰ２、電気ヒータ２０２、ブロア２２０、バルブＶ１，Ｖ３がある。また、各種センサとしては、例えば、温度センサ１３０，１３２，１３４，２３０，２３２、温度設定器４０１がある。
【００３９】
メモリ３２０には、ＣＰＵ３１０により実行される各種プログラムが記録されている。ＣＰＵ３１０は、メモリ３２０に記録されている各種プログラムを用いて、空調システム１の運転を制御する。例えばＣＰＵ３１０は、メモリ３２０に記録されている各種プログラムを用いて、ＦＣポンプＷＰ１と空調ポンプＷＰ２の回転数、電気ヒータ２０２とヒータコア２００の熱量（発熱量及び放熱量）、及び、バルブＶ３の開閉を制御する。また、ＣＰＵ３１０は、ポンプＷＰ１の空回りの発生を判定する。空回りの判定方法の詳細は後述する。
【００４０】
Ａ−２．空調駆動開始時の空調システムのフロー：
図２は、空調駆動開始時の空調システム１の動作を示すフローチャートである。空調システム１の起動中は、ＥＣＵ３０は、温度設定器４０１からの空調要求の有無を監視している。温度設定器４０１からの空調要求が無い場合は、空調要求の有無の監視を継続する。一方、温度設定器４０１の暖房スイッチがＯＮされると、ＥＣＵ３０は温度設定器４０１から空調要求を受信し（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１０が初期エア抜き動作を実行する（ステップＳ１４）。初期エア抜き動作の実行後、空調回路２０の各種アクチュエータを駆動させ車室内４０に温風を送る（ステップＳ１６）。
【００４１】
図３は、初期エア抜き動作を説明するためのフローチャートである。初期エア抜き動作を実行する際には、空調システム１が連結状態であるかどうかをＣＰＵ３１０が判断する（ステップＳ１４０）。空調システム１が連結状態である場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）には、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰを駆動させると共に、ＦＣポンプＷＰ１を所定回転数以上で所定時間駆動させる（ステップＳ１４２）。こうすることで、ＦＣポンプＷＰ１により空調回路２０へ強制的に送液し、空調ポンプＷＰ２のエア抜きを実行する。なお、ＦＣポンプＷＰ１によってより多くの冷却水を強制的に空調回路２０に送液するために、出口側流路１２４（図１）であって第１の連通流路２１６が接続された地点よりも下流側に出口側流路１２４の流路抵抗を可変できる抵抗可変機構を設けても良い。すなわち、ステップＳ１４２を実行する際には、抵抗可変機構を制御し出口側流路１２４の流路抵抗を高くすることで、冷却回路１０から空調回路２０により多くの冷却水を送液する。ここで、抵抗可変機構としては、例えば仕切り弁などのバルブを用いることができる。
【００４２】
ステップＳ１４２についてさらに詳述する。燃料電池スタック１００の通常発電時においては、ＦＣポンプＷＰ１は燃料電池スタック１００の発熱量に応じて回転数が制御されている。しかしながら、ステップＳ１４２では、燃料電池スタック１００の発電状態にかかわらず、ＦＣポンプＷＰ１は所定回転数以上で所定時間駆動する。例えば、燃料電池スタック１００が発電していない場合や、燃料電池スタック１００の発電量が小さく燃料電池スタック１００の温度が低い（例えば５０℃以下）場合であっても、ステップＳ１４２は実行される。ここで、ステップＳ１４２でＦＣポンプＷＰ１を駆動させる所定時間は、ＦＣポンプＷＰ１を所定回転数以上で駆動させた後、該回転数によって送液される冷却水が空調ポンプＷＰ２に到達するまでの時間以上を設定する。本実施例の場合、所定時間は１０秒に設定している。
【００４３】
ステップＳ１４２で駆動されるＦＣポンプＷＰ１の所定回転数は、冷却回路１０から空調回路２０へ送液することで空調ポンプＷＰ２に混入したエアを抜くことができる程度の流量を、空調ポンプＷＰ２に送液できるように設定する。例えば、空調ポンプＷＰ２の最大容量以上の流量を送液できる回転数以上でＦＣポンプＷＰ１を駆動させる。好ましくは、空調ポンプＷＰ２の最大容量の２倍以上の流量を送液する回転数以上でＦＣポンプＷＰ１を駆動させる。こうすることで、出口側流路１２４から第１の空調用流路２１０により多くの冷却水が強制的に流入することから、より確実に空調ポンプＷＰ２のエア抜きを行うことができる。なお、ステップＳ１４２において、空調ポンプＷＰ２の回転数は特に限定されるものではないが、最大容量を送液できる回転数で駆動させることが好ましい。これにより、エア抜きをより確実に実行することができる。
【００４４】
一方、空調システム１が非連結状態である場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）には、ＣＰＵ３１０はバルブＶ３（図１）の開閉を制御して空調システム１を非連結状態から連結状態に切り替える（ステップＳ１４４）。その後、ステップＳ１４２と同様、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰを駆動させると共に、ＦＣポンプＷＰ１を所定回転数以上で所定時間駆動させる（ステップＳ１４６）。ステップＳ１４６の実行後、ＣＰＵ３１０は、バルブＶ３の開閉を制御して空調システム１を連結状態から非連結状態に切り替えて（ステップＳ１４８）、初期エア抜き動作を終了する。
【００４５】
空調要求により空調ポンプＷＰ２の駆動を開始させる場合、空調回路２０中に滞留していたエアが空調ポンプに混入し、空回りが発生する場合がある。しかしながら上記フローでは、空調要求により空調ポンプＷＰ２を駆動させる際には、初期エア抜き動作を実行する。よって、空調ポンプＷＰ２の駆動を開始させた後の空調ポンプＷＰ２の空回りの発生を低減することができる。また、空調システム１の冷却回路１０に配置されたＦＣポンプＷＰ１を用いることで、エア抜き動作を実行している為、エア抜きのための機器を別途設ける必要がなく、空調システム１のコストを低減させつつ、エア抜き動作を容易に実行できる。
【００４６】
Ａ−３．空調駆動中の空調システムのフロー：
図４は、空調駆動中の空調システム１の動作を示すフローチャートである。図４を用いて、空調を駆動中の空調システム１の動作を説明する。すなわち、図４は、図２のステップＳ１２〜Ｓ１６が実行された後の、空調システム１の動作を説明するためのフローチャートである。
【００４７】
空調の駆動後、ＣＰＵ３１０は所定時間毎に空回り判定を実行し、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた冷却水が空調回路２０に流れているかどうかを判断する（ステップＳ１８）。ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量が空調回路２０に流れていることを検知した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）は、所定時間後に再度ステップＳ１８を実行する。なお、空回り判定は、後述する複数の判定態様のいずれかを用いて実行される。
【００４８】
一方、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量が空調回路２０に流れていないことを検知した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）は、電気ヒータ２０２による加熱動作を停止する（ステップＳ１９）。これにより、空調回路２０の冷却水が局所的に加熱され蒸発することを防止し、空調回路２０のエアの発生を低減することができる。
【００４９】
加熱動作の停止後に、ＣＰＵ３１０はエア抜き動作を実行する（ステップＳ２０）。なお、ステップＳ２０で実行するエア抜き動作は、初期エア抜き動作（図３）と同様の工程が実行される。
【００５０】
エア抜き動作の実行後に、ＣＰＵ３１０は、空調要求に応じた電気ヒータ２０２による加熱動作を再開する（ステップＳ２１）。次に、所定時間の間隔をあけずに（すなわち、ステップＳ２１の直後に）、空回り判定を再度実行し、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量が空調回路２０に流れているかどうかを判断する（ステップＳ２２）。これは、ステップＳ２０におけるエア抜き動作の実行により、空調ポンプＷＰ２が正常に機能したかどうかを確認するためである。なお、ステップＳ２２で実行する空回り判定の内容は、ステップＳ１８で実行する空回り判定と同様であり、詳細は後述する。
【００５１】
ステップＳ２２で再度、空回り判定を実行し、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量が空調回路２０に冷媒が流れていないことを検知した場合（ステップＳ２２：ＮＯ）は、ＣＰＵ３１０は、空調要求にかかわらず空調ポンプＷＰ２の回転を停止し、空調の動作を停止する（ステップＳ２４）。これは、エア噛みによる空回り以外の理由で空調ポンプＷＰ２が正常に機能していないとＣＰＵ３１０が判断したためによる。
【００５２】
一方、ステップＳ２２で再度、空回り判定を実行し、空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量が空調回路２０に冷媒が流れていることを検知した場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）は、空調要求に応じた空調の動作を継続させる（ステップＳ２６）。
【００５３】
このように、空調システム１は、空回りが発生していると判定した場合は、冷却回路１０のＦＣポンプＷＰ１を利用することでエア抜き動作を実行している。これにより、エア抜きのための機器を別途設ける必要がなく、空調システム１のコストを低減させることができる。以下では、本実施例の空調システム１が実行する空回り判定の態様を説明する。
【００５４】
Ａ−３−１．第１態様の空回り判定の動作フロー：
図５は、第１態様の空回り判定のフローチャートである。ＣＰＵ３１０は、温度センサ２３０，２３２（図１）の測定値に基づき冷却水のヒータコア２００の出入り口温度差△Ｔａ１（以下「測定温度差△Ｔａ１」ともいう。）を算出する（ステップＳ１８０）。また、ＣＰＵ３１０は、ヒータコア２００への送風温度及びヒータコア２００への送風量に関するデータと、既知のヒータコア２００の性能に関するデータに基づいてヒータコア２００の放熱量を算出する。そして、算出した放熱量と空調ポンプＷＰ２の回転数に基づいて、冷却水のヒータコア２００の出入り口の温度差△Ｔｂ１を算出する（ステップＳ１８２）。この出入り口温度差△Ｔｂ１を、以下では「推定温度差△Ｔｂ１」ともいう。推定温度差△Ｔｂ１は具体的には以下の式（１）を用いて算出する。
Ｑ＝Ｃ×ｍ×△Ｔｂ１ （１）
ここで、Ｑはヒータコアの放熱量（ｋＷ）、Ｃは空調回路２０を流れる冷却水の比熱（ｋＪ／ｇ・℃）、ｍは空調ポンプＷＰ２の回転数に基づき算出した空調回路２０を流れる冷却水の流量（ｋｇ／ｓ）である。なお、ステップＳ１８０とステップＳ１８２の順番はこれに限定されるものではなく、ステップＳ１８２を先に実行しても良い。
【００５５】
測定温度差△Ｔａ１及び推定温度差ΔＴｂ１を算出した後、ＣＰＵ３１０は推定温度差△Ｔｂ１と測定温度差△Ｔａ１との差が、所定の閾値ＳＶよりも大きいかどうかを判断する（ステップＳ１８４）。
【００５６】
推定温度差△Ｔｂ１と測定温度差△Ｔａ１との差が、所定の閾値ＳＶよりも大きい場合（ステップＳ１８４：ＹＥＳ）は、所定流量（空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量）の冷却水が空調回路２０に流れていないため、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していると判定する（ステップＳ１８６）。
【００５７】
一方、推定温度差△Ｔｂ１と測定温度差△Ｔａ１との差が、所定の閾値ＳＶ以下の場合（ステップＳ１８４：ＮＯ）は、空調回路２０に所定流量（空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた流量）の冷却水が流れているため、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していないと判定する（ステップＳ１８６）。すなわち、空調回路２０に空調ポンプＷＰ２の回転数に応じた所定流量の冷却水が流れている場合は、推定温度差△Ｔｂ１と測定温度差ΔＴａ１との差は殆ど生じない。換言すれば、推定温度差△Ｔｂ１と測定温度差△Ｔａ１との差が大きい場合は、空調ポンプＷＰ２を回転させているにもかかわらず所定流量の冷却水が空調回路２０中を流れていないことになる。これによりＣＰＵ３１０は、冷却水が流れていることを検知した場合は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していないと判定し、冷却水が流れていないことを検知した場合は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していると判定することができる。なお、空回り判定を精度良く行うために、所定の閾値ＳＶは、１０℃以下に設定することが好ましく、本態様の場合、所定の閾値ＳＶは５℃に設定している。
【００５８】
以上のように、空調動作中の空調システム１が実行する第１態様の空回り判定は、測定温度差△Ｔａ１と推定温度差△Ｔｂ１に基づいて空調回路２０に所定流量の冷却水が流れているかどうかを検知することで、空調ポンプＷＰ２の空回りの発生を容易に判定することができる。
【００５９】
Ａ−３−２．第２態様の空回り判定の動作フロー：
図６は、第２態様の空回り判定のフローチャートである。ＣＰＵ３１０は、空回り判定を行う場合、空調要求にかかわらず空調ポンプＷＰ２の回転数を所定量変化させる（ステップＳ１９０）。次に、ＣＰＵ３１０は、温度センサ２３０，２３２（図１）の測定値に基づき、回転数を変化させる前のヒータコア２００の出入り口温度差△Ｔｃ１と、回転数を変化させた後のヒータコア２００の出入り口温度差△Ｔｃ２との差ΔＴｃ３（以下、「測定変化値△Ｔｃ３」ともいう。）を算出する（ステップＳ１９２）。以下にステップＳ１９０，Ｓ１９２の詳細について図７を用いて説明する。
【００６０】
図７は、ステップＳ１９０，Ｓ１９２について説明するための図である。図７（ａ）は、空調ポンプＷＰ２の回転数の時間変化を示す図であり、図７（ｂ）は、ヒータコア２００の出入り口温度の時間変化を示す図である。第２態様の空回り判定を行う場合、ＣＰＵ３１０は、所定の時間ｔ１において、空調ポンプＷＰ２の回転数を回転数Ｒ２から、１／２の回転数である回転数Ｒ１へとステップ状に変化させる。また、ＣＰＵ３１０は、温度センサ２３０，２３２の測定値に基づき、回転数変化前のヒータコア２００の出入り口温度差△Ｔｃ１と、回転数を変化させた後、所定時間経過後の時間ｔ２でのヒータコア２００の出入り口温度差△Ｔｃ２との差（以下、「測定変化値」ともいう。）△Ｔｃ３を算出する。なお、時間ｔ２以降は、空調要求に応じて空調ポンプＷＰ２の回転数は制御される。
【００６１】
図６に戻って第２態様の空回り判定の説明を更に行う。ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２の回転数とヒータコア２００の放熱量に基づき、空調ポンプＷＰ２の回転数の変化前における推定温度差△Ｔｄ１と、変化後における推定温度差△Ｔｄ２を算出する。そして、推定温度差△Ｔｄ１と推定温度差△Ｔｄ２との差（以下、「推定変化値」ともいう。）△Ｔｄ３を算出する（ステップＳ１９４）。なお、ステップＳ１９２とステップＳ１９４の順番はこれに限定されるものではなく、ステップＳ１９４を先に実行しても良い。
【００６２】
次に、ＣＰＵ３１０は推定変化値△Ｔｄ３と測定変化値△Ｔｃ３との差が、所定の閾値ＳＶよりも大きいかどうかを判断する（ステップＳ１９６）。推定変化値△Ｔｄ３と測定変化値Ｔｃ３との差が、所定の閾値ＳＶよりも大きい場合（ステップＳ１９６：ＹＥＳ）は、空調回路２０に所定流量の冷却水が流れていないため、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していると判定する（ステップＳ１９８）。
【００６３】
一方、推定変化値△Ｔｄ３と測定変化値Ｔｃ３との差が、所定の閾値ＳＶ以下の場合（ステップＳ１９６：ＮＯ）は、空調回路２０に所定流量の冷却水が流れているため、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２に空回りが発生していないと判定する（ステップＳ２００）。なお、所定の閾値ＳＶは、第１態様の空回り判定と同様に１０℃以下に設定することが好ましく、本態様の場合、所定の閾値ＳＶは５℃に設定している。
【００６４】
以上のように、空調動作中の空調システム１が実行する第２態様の空回り判定は、測定変化値△Ｔｃ３と推定変化値△Ｔｄ３に基づいて空調回路２０に所定流量の冷却水が流れているかどうかを検知するため、温度センサの計測誤差による空回り判定の誤判定を低減することができる。これにより、第１態様の空回り判定に比べ、精度よく空回り判定を行うことができる。また、空調ポンプＷＰ２の回転数をステップ状に変化させることで、緩やかに回転数を変化させる場合に比べ、変化後の測定温度差△Ｔｃ２をより早くに取得できるため、空回り判定の動作をより短時間で実行することができる。
【００６５】
Ａ−４．連結開始時の空調システムのフロー：
図８は、連結開始時の空調システム１の動作を示すフローチャートである。このフローは、空調システム１が非連結状態おいて空調が駆動している場合の動作フローである。ＣＰＵ３１０は、空調システム１を非連結状態から連結状態に切り替え可能かどうかを判断する。具体的には、温度センサ１３２（図１）により測定される燃料電池スタック１００から流出する冷却水の温度（以下、「ＦＣ出口水温」ともいう。）が所定値以上の場合は切り替え可能と判断する。ここで、ＦＣ出口水温の所定値は、燃料電池スタック１００から流出する冷却水を空調回路２０の熱源として有効に利用できる最低温度以上（例えば５０℃以上）の範囲で設定可能であり、ここでは、所定値を６０℃に設定している。
【００６６】
ＣＰＵ３１０は、連結状態に切り替えできないと判断した場合（ステップＳ３０：ＮＯ）は、繰り返しステップＳ３０を実行する。一方、ＣＰＵ３１０は、連結状態に切り替え可能と判断した場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）は、燃料電池スタック１００の発電状態にかかわらずＦＣポンプＷＰ１を所定回転数以上で所定時間駆動させる（ステップＳ３２）。こうすることで、ＦＣポンプＷＰ１により空調回路２０へ強制的に送液し、空調ポンプＷＰ２のエア抜きを行うことができる。なお、ステップＳ３２で駆動されるＦＣポンプＷＰ１の所定回転数や、所定回転数での駆動時間は、初期エア抜き動作のステップＳ１４２，Ｓ１４６（図３）と同様の内容である。また、ステップＳ３２の実行中は、エア抜きをより確実に実行するために、空調ポンプＷＰ２は最大容量の回転数で駆動させることが好ましい。
【００６７】
ステップＳ３２の後、ＣＰＵ３１０は、バルブＶ３（図１）の弁の開閉を切り替えて、空調システム１を非連結状態から連結状態に切り替える（ステップＳ３４）。
【００６８】
空調システム１を非連結状態から連結状態に切り替えた場合、冷却回路１０中のエアが空調ポンプＷＰ２に混入し、空回りが発生する場合がある。しかしながら上記フローでは、非連結状態から連結状態に切り替える際には、ＦＣポンプＷＰ１を用いて空調ポンプＷＰ２のエア抜きを実行している。よって、非連結状態から連結状態に切り替えた後の空調ポンプＷＰ２の空回りの発生を低減させることができる。
【００６９】
Ｂ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、特許請求の範囲の独立項に記載した要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、本発明の上記実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７０】
Ｂ−１．第１変形例：
実施例の第１態様の空回り判定（図５）では、ヒータコア２００の前後の冷却水の温度を用いて空回り判定を実行していたが、これに限定されるものではなく空調回路２０に配置される各種熱源の前後の冷却水温度を利用して第１態様の空回り判定を実行することができる。例えば、ヒータコア２００に代えて電気ヒータ２０２の出入り口の測定温度差と推定温度差に基づいて空回り判定を実行しても良い。このようにしても、空調回路２０に配置された電気ヒータ２０２を利用して空調ポンプＷＰ２の空回りの発生を容易に判定することができる。
【００７１】
Ｂ−２．第２変形例：
図９は、第２変形例の空回り判定のフローチャートである。実施例の第２態様の空回り判定（図６）と異なる点は、空調ポンプＷＰの回転数を変化させることに代えて電気ヒータ２０２の発熱量を変化させた点である。空調システム１の構成は実施例と同様の構成（図１）であるため、説明を省略する。
【００７２】
ＣＰＵ３１０は、空調要求にかかわらず電気ヒータ２０２の発熱量を所定量変化させる（ステップＳ１９０ａ）。例えば、発熱量を２倍にステップ状に変化させる。次に、ＣＰＵ３１０は、温度センサ１３２，２３０（図１）の測定値に基づき、発熱量を変化させる前の電気ヒータ２０２の出入り口温度差△Ｔｅ１と、発熱量を変化させた後の電気ヒータ２０２の出入り口温度差△Ｔｅ２との差△Ｔｅ３（以下、「測定変化値△Ｔｅ３」ともいう）を算出する（ステップＳ１９２ａ）。なお、測定変化値△Ｔｅ３を算出した後は、電気ヒータ２０２の発熱量は空調要求に応じて変化させる。
【００７３】
また、ＣＰＵ３１０は、空調ポンプＷＰ２の回転数と電気ヒータ２０２の発熱量に基づき、空調ポンプＷＰ２の回転数の変化前における推定温度差△Ｔｆ１と、変化後における推定温度差△Ｔｆ２を算出し、推定温度差△Ｔｆ１と推定温度差△Ｔｆ２との差（以下、「推定変化値」ともいう。）△Ｔｆ３を算出する（ステップＳ１９４ａ）。なお、ステップＳ１９２ａとステップＳ１９４ａの順番はこれに限定されるものではなく、ステップＳ１９４ａを先に実行しても良い。
【００７４】
次いで、ＣＰＵ３１０は、推定変化値△Ｔｆ３と測定変化値△Ｔｅ３との差が、所定の閾値ＳＶよりも大きいかどうかを判断する（ステップＳ１９６ａ）。推定変化値△Ｔｆ３と測定変化値△Ｔｅ３との差が、所定の閾値ＳＶより大きい場合（ステップＳ１９６ａ：ＹＥＳ）は、第２態様の空回り判定（図６）と同様に、ＣＰＵ３１０は空回りが発生していると判定する（ステップＳ１９８ａ）。一方で、推定変化値△Ｔｆ３と測定変化値△Ｔｅ３との差が、所定の閾値ＳＶ以下の場合（ステップＳ１９６ａ：ＮＯ）は、第２態様の空回り判定（図６）と同様に、ＣＰＵ３１０は空回りが発生していないと判定する（ステップＳ２００ａ）。
【００７５】
このように、熱源である電気ヒータ２０２の発熱量を変化させることで容易に空調ポンプＷＰ２の空回りの発生を判定することができる。また、第２態様の空回り判定と同様に、温度センサの計測誤差による空回り判定の誤判定を低減することができる。
【００７６】
Ｂ−３．第３変形例：
上記実施例の第２態様の空回り判定（図６）では、空調ポンプＷＰ２の回転数を変化させて、ヒータコア２００の出入り口温度の差である測定変化値△Ｔｃ３と推定変化値△Ｔｄ３によって空回り判定を行っていたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、空調回路２０に配置された電気ヒータ２０２とヒータコア２００のいずれか一つの熱量（放熱量又は発熱量）を所定量変化させ、電気ヒータ２０２の入口（前段）と、ヒータコア２００の出口（後段）との推定変化値と測定変化値との差により空回り判定を行っても良い。すなわち、空調回路２０に配置された熱源の一つの熱量（放熱量又は発熱量）を空調要求にかかわらず変化させ、熱源の前段に位置する冷却水と後段に位置する冷却水の測定変化値と推定変化値との差が所定の閾値ＳＶよりも大きいかどうかを判定しても良い。このようにしても、第２態様の空回り判定と同様に、精度よく空回り判定を行うことができる。
【００７７】
Ｂ−４．第４変形例：
上記実施例では、ＦＣポンプＷＰ１は最大流量１５０Ｌ／ｍｉｎの容量を有し、空調ポンプＷＰ２は最大流量１０Ｌ／ｍｉｎの容量を有していたが、特にこれに限定されるものではない。ＦＣポンプＷＰ１の最大流量が、空調ポンプＷＰ２の最大流量以上である空調システム１に本発明のエア抜き動作は適用することができる。なお好ましくは、ＦＣポンプＷＰ２の最大流量が空調ポンプＷＰ２の最大流量の２倍以上であることが好ましく、１０倍以上であることがさらに好ましい。こうすることで、確実にＦＣポンプＷＰ１を利用して空調ポンプＷＰ２に混入したエアを抜くことができる。
【００７８】
Ｂ−５．第５変形例：
上記実施例では、空調システム１が車両に搭載される場合を例に挙げて説明を行ったが、各種移動体に搭載された空調システム１に本発明を適用することができる。例えば、列車、船舶、航空機の各種移動体に本発明に係る空調システム１を適用できる。さらには、移動体に限らず、家屋の空調の熱源として燃料電池スタック１００の廃熱を利用するシステムにも本発明の空調システム１を適用することができる。
【００７９】
Ｂ−６．第６変形例：
上記実施例では、ＥＣＵ３０は燃料電池スタック１００を有する冷却回路１０と、車室内４０に送風に利用される空調回路２０の双方の制御に利用されていたが、冷却回路１０を制御するためのＥＣＵと、空調回路２０を制御するためのＥＣＵとをそれぞれ設けても良い。この場合、各ＥＣＵ間で必要な情報（温度センサ１３２の測定値等）を通信する。
【００８０】
Ｂ−７．第７変形例：
上記実施例では、暖房の熱源として燃料電池スタック１００の廃熱と電気ヒータ２０２とヒータコア２００とを利用可能であったが、暖房の熱源に利用可能な熱源は特にこれに限定されるものではない。例えば、通風ダクト２４内にヒートポンプや空気加熱ヒータ等の熱交換器を設けても良い。
【００８１】
Ｂ−８．第８変形例：
上記実施例では、冷媒として冷却水を用いたが、特にこれに限定されるものではなく各種液体を冷媒として用いることができる。例えば、冷媒として水にエチレングリコールなどを添加した不凍液を用いても良い。
【００８２】
Ｂ−９．第９変形例：
上記実施例では、燃料電池スタック１００として固体高分子型燃料電池を用いたが、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物形燃料電池等、種々の燃料電池を用いることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１…空調システム
１０…冷却回路
２０…空調回路
２４…通風ダクト
３０…ＥＣＵ
４０…車室内
１００…燃料電池スタック
１１０…ラジエータ
１１２…ファン
１２０…第１の冷却流路
１２２…入口側流路
１２４…出口側流路
１２６…第２の冷却流路
１２８…第３の冷却流路
１３０…温度センサ
１３２…温度センサ
１３４…温度センサ
２００…ヒータコア
２０２…電気ヒータ
２１０…第１の空調用流路
２１２…入口側空調流路
２１３…出口側空調流路
２１４…第２の空調用流路
２１６…第１の連通流路
２１８…第２の連通流路
２２０…ブロア
２３０…温度センサ
２３２…温度センサ
３１０…ＣＰＵ
３２０…メモリ
３３０…入出力ポート
４０１…温度設定器
Ｖ１…バルブ
Ｖ３…バルブ
ＷＰ１…ＦＣポンプ
ＷＰ２…空調ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調システムであって、
冷媒を循環させるための冷却ポンプを有する冷却回路であって、燃料電池を冷却するための冷却回路と、
冷媒を循環させるための空調ポンプを有する空調回路であって、室内に送風する空気の温度調節に利用される熱源が配置された空調回路と、
前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通する連結状態と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通しない非連結状態と、を切り替え可能な切替部と、
当該空調システムを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記空調ポンプに空回りが発生したと判定した場合、又は、空回りが発生し得る所定の条件が満たされる場合は、前記連結状態において、前記空調ポンプを駆動させつつ、前記燃料電池の発電状態にかかわらず前記冷却ポンプを所定値以上の回転数で駆動させる、空調システム。
【請求項２】
請求項１に記載の空調システムであって、
前記所定の条件は、前記制御部が前記室内に空気を送風する空調要求を受け付けて前記空調ポンプの駆動を開始させることを一部の条件として含む、空調システム。
【請求項３】
請求項１に記載の空調システムであって、
前記所定の条件は、前記制御部が前記非連結状態から前記連結状態に切り替えることを一部の条件として含む、空調システム。
【請求項４】
請求項１に記載の空調システムであって、
前記熱源を通過する前の前記冷媒である前段冷媒の温度を測定するための第１の温度センサと、
前記熱源を通過した後の前記冷媒である後段冷媒の温度を測定するための第２の温度センサと、を備え、
前記制御部は、
前記第１と第２の温度センサの測定値に基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である測定温度差を算出し、
前記熱源の熱量と、前記空調ポンプの回転数とに基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である推定温度差を算出し、
前記測定温度差と前記推定温度差とに基づいて、前記空調ポンプに空回りが発生しているかどうかを判定する、空調システム。
【請求項５】
空調回路に配置され、冷媒を前記空調回路に循環させるための空調ポンプの空回り判定システムであって、
室内に送風する空気の温度調節に利用される熱源であって、前記空調回路に配置された熱源と、
前記熱源を通過する前の前記冷媒である前段冷媒の温度を測定するための第１の温度センサと、
前記熱源を通過した後の前記冷媒である後段冷媒の温度を測定するための第２の温度センサと、
当該空回り判定システムを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１と第２の温度センサの測定値に基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である測定温度差を算出し、
前記熱源の熱量と、前記空調ポンプの回転数とに基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である推定温度差を算出し、
前記測定温度差と前記推定温度差とに基づいて、前記空調ポンプに空回りが発生しているかどうかを判定する、空回り判定システム。
【請求項６】
請求項５に記載の空回り判定システムであって、
前記制御部は、
前記測定温度差と前記推定温度差との差が所定の閾値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、
前記測定温度差と前記推定温度差との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
【請求項７】
請求項５に記載の空回り判定システムであって、
前記制御部は、
前記空調ポンプの回転数を変化させ、
前記変化前の前記測定温度差と、前記変化後の前記測定温度差との差である測定変化値を算出し、
前記変化前の前記推定温度差と、前記変化後の前記推定温度差との差である推定変化値を算出し、
前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、
前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
【請求項８】
請求項５に記載の空回り判定システムであって、
前記制御部は、
前記熱源の熱量を変化させ、
前記変化前の前記測定温度差と、前記変化後の前記測定温度差との差である測定変化値を算出し、
前記変化前の前記推定温度差と、前記変化後の前記推定温度差との差である推定変化値を算出し、
前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、
前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の空回り判定システムであって、
前記熱源が、前記空調回路を流れる冷媒を加熱する加熱機器を有している場合は、
前記制御部は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定した場合に、前記加熱機器による冷媒の加熱を停止させる、空回り判定システム。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項９のいずれか１項に記載の空回り判定システムを備えた空調システムであって、
冷媒を循環させるための冷却ポンプを有する冷却回路であって、燃料電池を冷却するための冷却回路と、
前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通する連結状態と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通しない非連結状態と、を切り替え可能な切替部と、
空調システムを制御する空調制御部と、を備え、
前記空回り判定システムが前記空調ポンプに空回りが発生したと判定した場合は、前記空調制御部は、連結状態において、前記燃料電池の発電状態にかかわらず前記冷却ポンプを所定値以上の回転数で駆動させる、空調システム。
【請求項１】
空調システムであって、
冷媒を循環させるための冷却ポンプを有する冷却回路であって、燃料電池を冷却するための冷却回路と、
冷媒を循環させるための空調ポンプを有する空調回路であって、室内に送風する空気の温度調節に利用される熱源が配置された空調回路と、
前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通する連結状態と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通しない非連結状態と、を切り替え可能な切替部と、
当該空調システムを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記空調ポンプに空回りが発生したと判定した場合、又は、空回りが発生し得る所定の条件が満たされる場合は、前記連結状態において、前記空調ポンプを駆動させつつ、前記燃料電池の発電状態にかかわらず前記冷却ポンプを所定値以上の回転数で駆動させる、空調システム。
【請求項２】
請求項１に記載の空調システムであって、
前記所定の条件は、前記制御部が前記室内に空気を送風する空調要求を受け付けて前記空調ポンプの駆動を開始させることを一部の条件として含む、空調システム。
【請求項３】
請求項１に記載の空調システムであって、
前記所定の条件は、前記制御部が前記非連結状態から前記連結状態に切り替えることを一部の条件として含む、空調システム。
【請求項４】
請求項１に記載の空調システムであって、
前記熱源を通過する前の前記冷媒である前段冷媒の温度を測定するための第１の温度センサと、
前記熱源を通過した後の前記冷媒である後段冷媒の温度を測定するための第２の温度センサと、を備え、
前記制御部は、
前記第１と第２の温度センサの測定値に基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である測定温度差を算出し、
前記熱源の熱量と、前記空調ポンプの回転数とに基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である推定温度差を算出し、
前記測定温度差と前記推定温度差とに基づいて、前記空調ポンプに空回りが発生しているかどうかを判定する、空調システム。
【請求項５】
空調回路に配置され、冷媒を前記空調回路に循環させるための空調ポンプの空回り判定システムであって、
室内に送風する空気の温度調節に利用される熱源であって、前記空調回路に配置された熱源と、
前記熱源を通過する前の前記冷媒である前段冷媒の温度を測定するための第１の温度センサと、
前記熱源を通過した後の前記冷媒である後段冷媒の温度を測定するための第２の温度センサと、
当該空回り判定システムを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１と第２の温度センサの測定値に基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である測定温度差を算出し、
前記熱源の熱量と、前記空調ポンプの回転数とに基づいて、前記前段冷媒と前記後段冷媒の温度差である推定温度差を算出し、
前記測定温度差と前記推定温度差とに基づいて、前記空調ポンプに空回りが発生しているかどうかを判定する、空回り判定システム。
【請求項６】
請求項５に記載の空回り判定システムであって、
前記制御部は、
前記測定温度差と前記推定温度差との差が所定の閾値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、
前記測定温度差と前記推定温度差との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
【請求項７】
請求項５に記載の空回り判定システムであって、
前記制御部は、
前記空調ポンプの回転数を変化させ、
前記変化前の前記測定温度差と、前記変化後の前記測定温度差との差である測定変化値を算出し、
前記変化前の前記推定温度差と、前記変化後の前記推定温度差との差である推定変化値を算出し、
前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、
前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
【請求項８】
請求項５に記載の空回り判定システムであって、
前記制御部は、
前記熱源の熱量を変化させ、
前記変化前の前記測定温度差と、前記変化後の前記測定温度差との差である測定変化値を算出し、
前記変化前の前記推定温度差と、前記変化後の前記推定温度差との差である推定変化値を算出し、
前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定値より大きい場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定し、
前記測定変化値と前記推定変化値との差が所定の閾値以下の場合は、前記空調ポンプに空回りが発生していないと判定する、空回り判定システム。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の空回り判定システムであって、
前記熱源が、前記空調回路を流れる冷媒を加熱する加熱機器を有している場合は、
前記制御部は、前記空調ポンプに空回りが発生していると判定した場合に、前記加熱機器による冷媒の加熱を停止させる、空回り判定システム。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項９のいずれか１項に記載の空回り判定システムを備えた空調システムであって、
冷媒を循環させるための冷却ポンプを有する冷却回路であって、燃料電池を冷却するための冷却回路と、
前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通する連結状態と、前記冷却回路と前記空調回路との間で冷媒が流通しない非連結状態と、を切り替え可能な切替部と、
空調システムを制御する空調制御部と、を備え、
前記空回り判定システムが前記空調ポンプに空回りが発生したと判定した場合は、前記空調制御部は、連結状態において、前記燃料電池の発電状態にかかわらず前記冷却ポンプを所定値以上の回転数で駆動させる、空調システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０５８９（Ｐ２０１２−２０５８９Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５７５１１（Ｐ２０１０−１５７５１１）
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]