JP2017145973A - 熱輸送システム - Google Patents

Abstract

【課題】熱輸送性能を確保しつつ、熱媒体の不凍機能を担保することが可能な熱輸送システムを提供する。【解決手段】液体の熱媒体が流動する流路１１〜１６と、流路１１〜１６に熱媒体を流動させる熱媒体流動部２３、２４と、流路１１、１２に配置され、熱媒体と熱交換を行う熱交換器２６、３５と、流路１３〜１６に配置され、熱媒体によって冷却および加熱の少なくとも一方が行われる熱交換対象機器３３、３４、４０とを備える熱輸送システムにおいて、熱媒体は、水と、水に対して凝固点降下を発現させる第１溶質と、ポリフェノール類に基づく第２溶質とを含んでいる。第２溶質は、水に対する溶解度よりも第１溶質に対する溶解度の方が大きくなっており、かつ、熱媒体における含有量が水の含有量および第１溶質の含有量よりも少ない。【選択図】図１

Description

本発明は、液体の熱媒体を用いて熱輸送を行う熱輸送システムに関する。

エネルギ変換システムを備える車両等においては、エネルギ変換の際に発生した熱を熱媒体によって輸送し、系外に放出する熱輸送システムが設けられている場合が多い。熱媒体としては液体が通常用いられるが、この液体は寒冷地での使用を考慮して不凍機能を付加する必要がある。

特許文献１には、熱媒体として用いられる水に、凝固点降下剤であるエチレングリコールを混合することが記載されている。要求される不凍機能を担保するために、エチレングリコールは、水に半分程度混合する場合が多い。

特許文献２には、水に界面活性剤を微量混合し、界面活性剤によって水の過冷却を促進して、不凍機能を担保することが記載されている。

特開２０１４−２０２８０号公報 特開２０１３−３２４５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、凝固点降下現象によって不凍機能を担保する場合には、下記の問題が生じる。すなわち、凝固点降下剤として用いられるエチレングリコールは、要求される凝固点が低いほど、濃度を高くする必要がある。エチレングリコール濃度を高くすると、熱物性の悪化や粘度の増大を招く。この結果、熱交換器や配管等の体格が大きくなり、熱媒体を流動させるために要する動力が大きくなる。

また、特許文献２に記載のように、界面活性剤によって水の過冷却を促進して、不凍機能を担保する場合には、下記の問題が生じる。すなわち、過冷却は準安定状態であるため、系内の熱的揺らぎに起因して氷核生成が生じる可能性が大きい。熱的揺らぎは、例えばシステムにおける機械的または熱的な外乱に基づいて発生し得る。このような外乱によって水の過冷却状態が解除されると、凍結が進行する。つまり、界面活性剤による過冷却促進のみでは、熱媒体の不凍機能を充分に担保することが困難である。

本発明は上記点に鑑み、熱輸送性能を確保しつつ、熱媒体の不凍機能を担保することが可能な熱輸送システムを提供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、液体の熱媒体が流動する流路（１１〜１６）と、流路に熱媒体を流動させる熱媒体流動部（２３、２４）と、流路に配置され、熱媒体と熱交換を行う熱交換器（２６、３５）と、流路に配置され、熱媒体によって冷却および加熱の少なくとも一方が行われる熱交換対象機器（３３、３４、４０）と、を備え、熱媒体は、水と、水に対して凝固点降下を発現させる第１溶質と、ポリフェノール類に基づく第２溶質とを含んでおり、第２溶質は、水に対する溶解度よりも第１溶質に対する溶解度の方が大きくなっており、かつ、熱媒体における含有量が水の含有量および第１溶質の含有量よりも少ないことを特徴としている。

これにより、熱媒体中に第２溶質としてポリフェノール類を含有させることで、第１溶質の濃度が同一であっても、凝固点を大幅に低下させることができる。また、同じ凝固点を得るためには、熱媒体中に第２溶質としてポリフェノール類を含有させることにより、第１溶質の濃度を大幅に低減させることができる。

また、第１溶質の濃度低減に伴って熱媒体中の水の割合を増加させることができるため、熱媒体の熱物性を改善することができ、粘度を低下させることができる。また、熱媒体中に含有させる第２の溶質は微量であるため、熱媒体の熱物性に悪影響を与えることを極力抑制できる。この結果、熱交換器や配管等の体格が大きくなることを抑制でき、熱媒体を流動させるために要する動力が大きくなることを回避できる。

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。

車両用熱管理システムの全体構成図である。 車両用熱管理システムにおける電気制御部を示すブロック図である。 車両用熱管理システムの第１作動モードを示す全体構成図である。 車両用熱管理システムの第２作動モードを示す全体構成図である。 車両用熱管理システムの第３作動モードを示す全体構成図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の熱輸送システムを車両用熱管理システムに適用している。図１に示す車両用熱管理システム１０は、車両が備える各種熱交換対象機器（すなわち、冷却または加熱を要する機器）を適切な温度に冷却するために用いられる。

本実施形態では、熱管理システム１０を、エンジン（すなわち、内燃機関）および走行用モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。

本実施形態のハイブリッド自動車は、車両の走行負荷や電池の蓄電残量等に応じてエンジンを作動あるいは停止させて、エンジンおよび走行用電動モータの双方から駆動力を得て走行する走行状態（すなわち、ＨＶ走行）や、エンジンを停止させて走行用電動モータのみから駆動力を得て走行する走行状態（すなわち、ＥＶ走行）等を切り替えることができる。これにより、車両走行用の駆動源としてエンジンのみを有する車両と比較して燃費を向上させることができる。

本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源から供給された電力を、車両に搭載された電池に充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。

エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができ、電池に蓄えられた電力は、走行用モータのみならず、冷却システムを構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。

図１に示すように、熱管理システム１０は、多数本の流路１１〜１６、第１切替弁２１、第２切替弁２２、第１、第２ポンプ２３、２４、およびラジエータ２６等を備えている。なお、エンジンおよび走行用モータ等は図示を省略している。

流路１１〜１６は、冷却水が流れる冷却水流路である。冷却水は、熱媒体としての流体である。冷却水については、後で詳細に説明する。

多数本の流路１１〜１６は、一端側が第１切替弁２１に互いに並列に接続され、他端側が第２切替弁２２に互いに並列に接続されている。第１切替弁２１および第２切替弁２２は、ポンプ２３、２４が配置された流路１１、１２と残余の流路１３〜１６とを任意に連通させることが可能になっている。

第１切替弁２１は、冷却水が流入出する６個の流入出口２１ａ〜２１ｆを有している。第１切替弁２１は、各流入出口２１ａ〜２１ｆ同士の連通状態を切り替える第１切替部である。第１切替弁２１の流入出口２１ａ〜２１ｆには、多数本の流路１１〜１６の一端側が接続されている。

第２切替弁２２も、冷却水が流入出する６個の流入出口２２ａ〜２２ｆを有している。第２切替弁２２は、各流入出口２２ａ〜２２ｆ同士の連通状態を切り替える第２切替部である。第２切替弁２２の流入出口２２ａ〜２２ｆには、多数本の流路１１〜１６の他端側が接続されている。

図１に示すように、第１流路１１には、第１ポンプ２３とラジエータ２６とが直列に配置されている。第２流路１２には、第２ポンプ２４とチラー３５が直列に配置されている。

第１ポンプ２３および第２ポンプ２４はいずれも、冷却水を第２切替弁２２側から吸入して第１切替弁２１側に吐出するように配置されている。なお、第１、第２ポンプ２３が本発明の熱媒体流動部に相当している。

ラジエータ２６は、冷却水と車室外空気（以下、外気と言う。）とを熱交換することによって冷却水の熱を外気に放熱させる放熱器（空気熱媒体熱交換器）である。図示を省略しているが、ラジエータ２６は車両の最前部に配置されている。

ラジエータ２６への外気の送風は室外送風機（図示せず）によって行われる。車両の走行時にはラジエータ２６に走行風が当たるようになっている。

チラー３５は、冷凍サイクル４１の低圧冷媒（低温冷媒）と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を冷却する冷却水冷却用熱交換器（熱媒体冷却部）である。

冷凍サイクル４１は、蒸気圧縮式冷凍機である。本例では、冷凍サイクル４１の冷媒としてフロン系冷媒が用いられているので、冷凍サイクル４１は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。

冷凍サイクル４１は、低圧側熱交換器であるチラー３５、高圧側熱交換器であるコンデンサ３７の他、圧縮機４２、および第２膨張弁４４を有している。

圧縮機４２は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機であり、気相冷媒を吸入して圧縮して吐出する。圧縮機４２は、プーリー、ベルト等を介してエンジンにより回転駆動されるようになっていてもよい。圧縮機４２から吐出された高温高圧の気相冷媒は、コンデンサ３７で送風空気（冷却水以外の熱媒体）と熱交換することによって吸熱されて凝縮する。

膨張弁４４は、コンデンサ３７で凝縮された液相冷媒を減圧膨張させる減圧部である。膨張弁４４で減圧膨張された冷媒は、チラー３５で冷却水と熱交換することによって冷却水から吸熱して蒸発する。チラー３５で蒸発した気相冷媒は圧縮機４２に吸入されて圧縮される。

チラー３５では冷凍サイクル４１の低圧冷媒によって冷却水を冷却するので、外気によって冷却水を冷却するラジエータ２６と比較して冷却水を低い温度まで冷却することが可能である。具体的には、ラジエータ２６では冷却水を外気の温度よりも低い温度まで冷却することができないのに対し、チラー３５では冷却水を外気の温度よりも低い温度まで冷却することが可能である。

第３流路１３には、クーラコア３６が配置されている。クーラコア３６は、チラー３５で冷却された冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させて送風空気を冷却する空気冷却用熱交換器（すなわち、空気熱媒体熱交換器）である。

第４流路１４には、熱交換対象機器であるＥＧＲクーラ３３が配置されている。ＥＧＲクーラ３３は、エンジンの吸気側に戻されるエンジン排気ガス（以下、排気と言う。）と冷却水とを熱交換して排気を冷却する排気冷却水熱交換器（すなわち、排気熱媒体熱交換器）である。

第５流路１５には、熱交換対象機器である電池４０が配置されている。電池４０は、出力低下、充電効率低下および劣化防止等の理由から１０〜４０℃程度の温度に維持されるのが好ましい。電池４０の図示しない電池用流路に冷却水が流れることによって、電池４０が冷却される。

第６流路１６には、熱交換対象機器であるインバータ３４が配置されている。インバータ３４は、電池から供給された直流電力を交流電力に変換して走行用モータに出力する電力変換装置であり、パワーコントロールユニットを構成している。

次に、熱管理システム１０の電気制御部を図２に基づいて説明する。制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された第１ポンプ２３、第２ポンプ２４、圧縮機４２、第１切替弁２１の電動アクチュエータ５６、および第２切替弁２２の電動アクチュエータ５７等の作動を制御する制御部である。

制御装置６０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものであるが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（すなわち、ハードウェアおよびソフトウェア）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。

制御装置６０の入力側には、内気センサ６１、外気センサ６２、日射センサ６３、湿度センサ６４、エンジン水温センサ６５および電池監視ユニット６６等の検出信号が入力される。

内気センサ６１は、車室の内気温を検出する内気温度検出部である。外気センサ６２は、車室の外気温を検出する外気温度検出部である。日射センサ６３は、車室内の日射量を検出する日射量検出部である。湿度センサ６４は、車室内の湿度を検出する湿度検出部である。

エンジン温度センサ６５は、エンジンの冷却水の温度を検出するエンジン温度検出部である。電池監視ユニット６６は、電池４０における複数部位の温度を検出する電池温度検出部である。より具体的には、電池監視ユニット６６は、電池４０を構成する各セルの温度等を検出する。

制御装置６０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル６８に設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネル６８に設けられた各種空調操作スイッチとしては、エアコンスイッチ、オートスイッチ、風量設定スイッチ、車室内温度設定スイッチ等が設けられている。

エアコンスイッチは、空調（すなわち、冷房または暖房）の作動・停止を切り替えるスイッチである。オートスイッチは、空調の自動制御を設定または解除するスイッチである。風量設定スイッチは、室内送風機の風量を設定するスイッチである。車室内温度設定スイッチは、乗員の操作によって車室内目標温度を設定する目標温度設定部である。

冷却水は、第１溶質としてエチレングリコールを含むエチレングリコール水溶液である。エチレングリコールは、凝固点降下剤として用いられる。

冷却水には、第２溶質としてポリフェノール類が含まれている。ポリフェノール類は、エチレングリコール水溶液に溶解可能な物質である。ポリフェノール類は、水に対する溶解度よりも、エチレングリコールに対する溶解度の方が大きくなっている。また、冷却水中のポリフェノール類の含有量は、水の量およびエチレングリコールの量の何れよりも少量である。

本実施形態では、ポリフェノール類として、オリゴノールを用いている。オリゴノールは、高分子量のポリフェノールポリマーを低分子化したポリフェノール・オリゴマーである。ポリフェノールポリマーはエチレングリコール水溶液に不溶であるが、これを低分子化したオリゴノールはエチレングリコール水溶液に可溶となっている。オリゴノールには、カテキン類の単量体、２量体、３量体、 ４量体、５量体、６量体、７量体、および８量体の１種類以上が含まれている。

冷却水には、エチレングリコールが２５〜３０％の範囲内で含まれている。冷却水中のエチレングリコール濃度が高いほど、熱物性が悪化し、粘度が増大する。このため、流路１１〜１６、ポンプ２３、２４、ラジエータ２６等の体格の増大を抑制するために、冷却水中のエチレングリコール濃度を３０％以下とすることが望ましい。

また、上述のように、第２溶質として用いられるオリゴノールは、水に対する溶解度よりも、エチレングリコールに対する溶解度の方が大きくなっている。つまり、冷却水中のエチレングリコール濃度が高いほど、オリゴノールの溶解度を大きくすることができる。このため、オリゴノールの溶解度を確保するために、冷却水中のエチレングリコール濃度を２５％以上とすることが望ましい。

冷却水中には、オリゴノールが０．５〜１％の範囲内で含まれている。冷却水中のオリゴノール濃度が０．５％未満であると、凝固点を降下させる効果が低い。このため、冷却水の不凍機能を担保するために、冷却水中のオリゴノール濃度を０．５％以上とすることが望ましい。

また、冷却水中のオリゴノール濃度が１％より大きいと、冷却水にオリゴノールが溶解しにくくなり、オリゴノールの一部が固体のまま存在する可能性がある。このような場合には、固体状のオリゴノールを起点として冷却水が凝固しやすくなり、凝固点を降下させる効果が低くなる。このため、冷却水にオリゴノールを確実に溶解させるために、冷却水中のオリゴノール濃度を１％以下とすることが望ましい。

冷却水中のエチレングリコール濃度を２５％とし、オリゴノール濃度を０．５％とした場合は、冷却水の凝固点は−３５℃となる。冷却水中にエチレングリコールのみを含有させた場合には、エチレングリコール濃度５０％で凝固点は−３５℃となり、エチレングリコール濃度２５％で凝固点は−１５℃となる。

冷却水中のエチレングリコール濃度が２５％の場合には、冷却水中にオリゴノールを含有させることで、凝固点を−１５℃から−３５℃に低下させることができる。つまり、冷却水中のエチレングリコール濃度が同一であれば、冷却水中にオリゴノールを含有させることにより、凝固点を大幅に低下させることができる。

また、冷却水の凝固点が−３５℃の場合には、冷却水中にオリゴノールを含有させることにより、エチレングリコール濃度を５０％から２５％に低減させることができる。つまり、要求される凝固点が同じであれば、冷却水中にオリゴノールを含有させることにより、エチレングリコール濃度を大幅に低減させることができる。

上述した第１切替弁２１は、流入出口２１ａ〜２１ｆ同士の連通状態を３種類の状態に切り替え可能な構造になっている。第２切替弁２２も、流入出口２２ａ〜２２ｆ同士の連通状態を３種類の状態に切り替え可能な構造になっている。

図３は、第１切替弁２１および第２切替弁２２が第１状態に切り替えられたときの冷却システム１０の作動（すなわち、第１モード）を示している。

第１状態では、第１切替弁２１は、流入出口２１ａを流入出口２１ｄ、２１ｅ、２１ｆと連通させ、流入出口２１ｂを流入出口２１ｃと連通させる。これにより、第１切替弁２１は、図３の一点鎖線矢印に示すように流入出口２１ａから流入した冷却水を流入出口２１ｄ、２１ｅ、２１ｆから流出させ、図３の実線矢印に示すように流入出口２１ｂから流入した冷却水を流入出口２１ｃから流出させる。

第１状態では、第２切替弁２２は、流入出口２２ｄ、２２ｅ、２２ｆを流入出口２２ａと連通させ、流入出口２２ｃを流入出口２２ｂと連通させる。これにより、第２切替弁２２は、図３の一点鎖線矢印に示すように流入出口２２ｄ、２２ｅ、２２ｆから流入した冷却水を流入出口２２ａから流出させ、図３の実線矢印に示すように流入出口２２ｃから流入した冷却水を流入出口２２ｂから流出させる。

図４は、第１切替弁２１および第２切替弁２２が第２状態に切り替えられたときの冷却システム１０の作動（すなわち、第２モード）を示している。

第２状態では、第１切替弁２１は、流入出口２１ａを流入出口２１ｄ、２１ｆと連通させ、流入出口２１ｂを流入出口２１ｃ、２１ｅと連通させる。これにより、第１切替弁２１は、図４の一点鎖線矢印に示すように流入出口２１ａから流入した冷却水を流入出口２１ｄ、２１ｆから流出させ、図４の実線矢印に示すように流入出口２１ｂから流入した冷却水を流入出口２１ｃ、２１ｅから流出させる。

第２状態では、第２切替弁２２は、流入出口２２ｃ、２２ｅを流入出口２２ｂと連通させ、流入出口２２ｄ、２２ｆを流入出口２２ａと連通させる。これにより、第２切替弁２２は、図４の一点鎖線矢印に示すように流入出口２２ｄ、２２ｆから流入した冷却水を流入出口２２ａから流出させ、図４の実線矢印に示すように流入出口２２ｃ、２２ｅから流入した冷却水を流入出口２２ｂから流出させる。

図５は、第１切替弁２１および第２切替弁２２が第３状態に切り替えられたときの冷却システム１０の作動（すなわち、第３モード）を示している。

第３状態では、第１切替弁２１は、流入出口２１ａを流入出口２１ｄと連通させ、流入出口２１ｂを流入出口２１ｃ、２１ｅ、２１ｆと連通させる。これにより、第１切替弁２１は、図５の一点鎖線矢印に示すように流入出口２１ａから流入した冷却水を流入出口２１ｄから流出させ、図５の実線矢印に示すように流入出口２１ｂから流入した冷却水を流入出口２１ｃ、２１ｅ、２１ｆから流出させる。

第３状態では、第２切替弁２２は、流入出口２２ｄを流入出口２２ａと連通させ、流入出口２２ｃ、２２ｅ、２２ｆを流入出口２２ｂと連通させる。これにより、第２切替弁２２は、図５の一点鎖線矢印に示すように流入出口２２ｄから流入した冷却水を流入出口２２ａから流出させ、図４の実線矢印に示すように流入出口２２ｃ、２２ｅ、２２ｆから流入した冷却水を流入出口２２ｂから流出させる。

次に、上記構成を備えた熱管理システム１０の作動を説明する。例えば、制御装置６０は、外気センサ６２で検出された外気温が１５℃以下である場合、図３に示す第１モードを実施し、外気センサ６２で検出された外気温が１５℃超４０℃未満である場合、図４に示す第２モードを実施し、外気センサ６２で検出された外気温が４０℃以上である場合、図５に示す第３モードを実施する。

第１モードでは、制御装置６０は、第１切替弁２１および第２切替弁２２を図３に示す第１状態に切り替えるとともに第１ポンプ２３、第２ポンプ２４および圧縮機４２を作動させる。これにより、第１ポンプ２３、電池４０、インバータ３４、ＥＧＲクーラ３３およびラジエータ２６によって第１冷却水回路（中温冷却水回路）が構成され、第２ポンプ２４、チラー３５およびクーラコア３６によって第２冷却水回路（低温冷却水回路）が構成される。なお、第１冷却水回路が本発明の第１の熱輸送回路に相当し、第２冷却水回路が本発明の第２の熱輸送回路に相当している。

すなわち、図３の一点鎖線矢印に示すように、第１ポンプ２３から吐出した冷却水は第１切替弁２１で電池４０、インバータ３４およびＥＧＲクーラ３３に分岐し、電池４０、インバータ３４およびＥＧＲクーラ３３を並列に流れた冷却水は第２切替弁２２で集合してラジエータ２６を流れて第１ポンプ２３に吸入される。

一方、図３の実線矢印に示すように、第２ポンプ２４から吐出した冷却水はチラー３５を流れ、第１切替弁２１を経てクーラコア３６を流れ、第２切替弁２２を経て第２ポンプ２４に吸入される。

このように、第１モードでは、ラジエータ２６で冷却された中温冷却水が電池４０、インバータ３４およびＥＧＲクーラ３３を流れ、チラー３５で冷却された低温冷却水がクーラコア３６を流れる。

このため、中温冷却水によって電池、インバータおよび排気ガスが冷却され、低温冷却水によって車室内への送風空気が冷却される。例えば、外気温が１５℃程度の場合、ラジエータ２６で外気によって冷却された中温冷却水は２５℃程度になるので、中温冷却水によって電池４０、インバータ３４および排気ガスを十分に冷却することができる。チラー３５で冷凍サイクル４１の低圧冷媒によって冷却された低温冷却水は０℃程度になるので、低温冷却水によって車室内への送風空気を十分に冷却することができる。

第１モードでは、電池４０、インバータ３４および排気ガスを外気によって冷却するので、電池４０、インバータ３４および排気ガスを冷凍サイクル４１の低圧冷媒で冷却する場合に比べて省エネルギー化を図ることができる。

第２モードでは、制御装置６０は、第１切替弁２１および第２切替弁２２を図４に示す第２状態に切り替えるとともに第１ポンプ２３、第２ポンプ２４および圧縮機４２を作動させる。

これにより、第１ポンプ２３、インバータ３４、ＥＧＲクーラ３３およびラジエータ２６によって第１冷却水回路（中温冷却水回路）が構成され、第２ポンプ２４、チラー３５、クーラコア３６および電池４０によって第２冷却水回路（低温冷却水回路）が構成される。

すなわち、図４の一点鎖線矢印に示すように、第１ポンプ２３から吐出した冷却水は第１切替弁２１でインバータ３４およびＥＧＲクーラ３３に分岐し、インバータ３４およびＥＧＲクーラ３３を並列に流れた冷却水は第２切替弁２２で集合してラジエータ２６を流れて第１ポンプ２３に吸入される。

一方、図４の実線矢印に示すように、第２ポンプ２４から吐出した冷却水はチラー３５を流れ、第１切替弁２１でクーラコア３６および電池４０に分岐し、クーラコア３６および電池４０を並列に流れた冷却水は第２切替弁２２で集合して第２ポンプ２４に吸入される。

すなわち、第２モードでは、ラジエータ２６で冷却された中温冷却水がインバータ３４およびＥＧＲクーラ３３を流れ、チラー３５で冷却された低温冷却水がクーラコア３６および電池４０を流れる。

このため、中温冷却水によってインバータ３４および排気ガスが冷却され、低温冷却水によって車室内への送風空気および電池４０が冷却される。例えば、外気温が２５℃程度の場合、ラジエータ２６で外気によって冷却された中温冷却水は４０℃程度になるので、中温冷却水によってインバータ３４および排気ガスを十分に冷却することができる。

チラー３５で冷凍サイクル４１の低圧冷媒によって冷却された低温冷却水は０℃程度になるので、低温冷却水によって車室内への送風空気および電池４０を十分に冷却することができる。

このように、第２モードでは、電池４０を冷凍サイクル４１の低圧冷媒で冷却するので、外気温が高いために外気では電池を十分に冷却できない場合であっても電池を十分に冷却することができる。

第３モードでは、制御装置６０は、第１切替弁２１および第２切替弁２２を図５に示す第３状態に切り替えるとともに第１ポンプ２３、第２ポンプ２４および圧縮機４２を作動させる。これにより、第１ポンプ２３、ＥＧＲクーラ３３およびラジエータ２６によって第１冷却水回路（中温冷却水回路）が構成され、第２ポンプ２４、チラー３５、クーラコア３６、電池４０およびインバータ３４によって第２冷却水回路（低温冷却水回路）が構成される。

すなわち、図５の一点鎖線矢印に示すように、第１ポンプ２３から吐出した冷却水は第１切替弁２１を経てＥＧＲクーラ３３を流れ、第２切替弁２２を経てラジエータ２６を流れて第１ポンプ２３に吸入される。

一方、図５の実線矢印に示すように、第２ポンプ２４から吐出した冷却水はチラー３５を流れ、第１切替弁２１でクーラコア３６、電池４０およびインバータ３４に分岐し、クーラコア３６、電池４０およびインバータ３４を並列に流れた冷却水は第２切替弁２２で集合して第２ポンプ２４に吸入される。

したがって、第３モードでは、ラジエータ２６で冷却された中温冷却水がＥＧＲクーラ３３を流れ、チラー３５で冷却された低温冷却水がクーラコア３６、電池４０およびインバータ３４を流れる。

このため、ラジエータ２６で冷却された冷却水によって排気ガスが冷却され、チラー３５で冷却された冷却水によって車室内への送風空気、電池４０およびインバータ３４が冷却される。例えば、外気温が４０℃程度の場合、ラジエータ２６で外気によって冷却された中温冷却水は５０℃程度になるので、中温冷却水によって排気ガスを十分に冷却することができる。

チラー３５で冷凍サイクル４１の低圧冷媒によって冷却された低温冷却水は０℃程度になるので、低温冷却水によって車室内への送風空気、電池４０およびインバータ３４を十分に冷却することができる。

このように、第３モードでは、電池４０およびインバータ３４を冷凍サイクル４１の低圧冷媒で冷却するので、外気温が非常に高いために外気では電池４０およびインバータ３４を十分に冷却できない場合であっても電池４０およびインバータ３４を十分に冷却することができる。

以上説明した本実施形態によれば、エチレングリコールを含有する冷却水にポリフェノール類として微量のオリゴノールを含有させることで、エチレングリコール濃度が同一であっても、凝固点を大幅に低下させることができる。また、同じ凝固点を得るためには、冷却水中にオリゴノールを含有させることにより、エチレングリコール濃度を大幅に低減させることができる。

エチレングリコール濃度の低減に伴って冷却水中の水の割合を増加させることができるため、冷却水の熱物性を改善することができ、かつ、粘度を低下させることができる。また、冷却水中に含有させるオリゴノールは微量であるため、冷却水の熱物性に悪影響を与えることを極力抑制できる。この結果、流路１１〜１６、ポンプ２３、２４、ラジエータ２６等の体格の増大を抑制することができる。

また、本実施形態では、複数の流路１１〜１６に、複数の熱交換対象機器３３、３４、３６と、複数の熱交換器２６、３４と、複数のポンプ２３、２４とが配置され、切替弁２１、２２によって独立した複数の熱輸送回路を形成可能となっている。このような複雑な流路構成を備えるシステムでは、冷却水の粘度の影響が大きくなる。このため、複雑な流路構成を備えるシステムにおいて、本実施形態による粘度を低減可能な冷却水を用いた場合には、特に大きな効果が得ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。

（１）上記実施形態では、第１溶質としてエチレングリコールを用いたが、これに限らず、第１溶質としてエチレングリコール以外の凝固点降下剤を用いてもよい。例えば、第１溶質として、プロピレングリコール、エタノールあるいはメタノール等を用いることができる。

（２）上記実施形態では、第２溶質としてカテキン類を用いたが、これに限らず、カテキン類以外のポリフェノール類を用いてもよい。

（３）熱交換対象機器として種々の機器を用いることができる。例えば、乗員が着座するシートに内蔵されて冷却水によりシートを冷却・加熱する熱交換器を熱交換対象機器として用いてもよい。熱交換対象機器の個数は、複数個（２個以上）であるならば何個でもよい。

（４）上記実施形態において、コンデンサ３７を冷却水が流動する流路に配置し、冷却水と冷凍サイクル４１の高圧冷媒（高温冷媒）とを熱交換させることによって、冷却水を加熱するように構成してもよい。この場合には、コンデンサ３７は本発明の熱交換器に相当する。

（５）上記実施形態では、本発明の熱輸送システムをハイブリッド自動車に適用した例を示したが、エンジンを備えず走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車や、燃料電池を走行用エネルギー発生手段とする燃料電池自動車等に本発明を適用してもよい。

１１〜１６ 流路
２１、２２ 第１、第２切替弁（第１、第２切替部）
２３、２４ 第１、第２ポンプ（熱媒体流動部）
２６ ラジエータ（熱交換器）
３３ ＥＧＲクーラ（熱交換対象機器）
３４ インバータ（熱交換対象機器）
３５ チラー（熱交換器）
４０ 電池（熱交換対象機器）

Claims (7)

1. 液体の熱媒体が流動する流路（１１〜１６）と、
   前記流路に前記熱媒体を流動させる熱媒体流動部（２３、２４）と、
   前記流路に配置され、前記熱媒体と熱交換を行う熱交換器（２６、３５）と、
   前記流路に配置され、前記熱媒体によって冷却および加熱の少なくとも一方が行われる熱交換対象機器（３３、３４、４０）と、を備え、
   前記熱媒体は、水と、前記水に対して凝固点降下を発現させる第１溶質と、ポリフェノール類に基づく第２溶質とを含んでおり、
   前記第２溶質は、前記水に対する溶解度よりも前記第１溶質に対する溶解度の方が大きくなっており、かつ、前記熱媒体における含有量が前記水の含有量および前記第１溶質の含有量よりも少ない熱輸送システム。
2. 前記第１溶質は、エチレングリコールであり、
   前記第２溶質は、前記ポリフェノール類として、カテキン類の単量体、２量体、３量体、 ４量体、５量体、６量体、７量体、および８量体の１種類以上が含まれている請求項１に記載の熱輸送システム。
3. 前記熱媒体における前記第１溶質の濃度は、３０％以下である請求項１または２に記載の熱輸送システム。
4. 前記熱媒体における前記第１溶質の濃度は、２５％以上である請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱輸送システム。
5. 前記熱媒体における前記第２溶質の濃度は、０．５％以上である請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱輸送システム。
6. 前記熱媒体における前記第２溶質の濃度は、１％以下である請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱輸送システム。
7. 前記流路、前記熱媒体流動部、前記熱交換器および前記熱交換対象機器は、それぞれ複数設けられ、
   前記複数の熱媒体流動部は、それぞれ前記複数の流路のいずれかに配置され、前記複数の熱交換器は、それぞれ前記複数の流路のいずれかに配置され、前記複数の熱交換対象機器は、それぞれ前記複数の流路のいずれかに配置され、
   さらに、前記複数の流路の接続状態を切り替え、前記複数の流路同士を選択的に連通させる切替部（２１、２２）を備え、
   前記切替部は、前記複数の熱交換器のうち第１の熱交換器と、前記複数の熱交換対象機器のうち第１の熱交換対象機器とが連通した第１の熱輸送回路と、前記複数の熱交換器のうち第２の熱交換器と、前記複数の熱交換対象機器のうち第２の熱交換対象機器とが連通した第２の熱輸送回路とを形成可能であり、
   前記第１の熱輸送回路および前記第２の熱輸送回路のそれぞれに、前記熱媒体流動部が配置されている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の熱輸送システム。

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