WO2020158867A1

WO2020158867A1 - 熱輸送媒体および車両用熱マネジメントシステム

Info

Publication number: WO2020158867A1
Application number: PCT/JP2020/003445
Authority: WO
Inventors: 卓哉布施; 伸矢笠松; 稲垣　孝治; 竜太小早川; 沙織中島
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2020-08-06
Also published as: CN113365867A; US20210355362A1; JP2020125384A; DE112020000619T5

Abstract

充放電に伴い発熱する車両走行用の電池（４）から受けた熱を輸送する液状の熱輸送媒体（１４）は、液状の基材と、基材に相溶するオルトケイ酸エステルと、基材に分散するイオン吸着材とを含む。イオン吸着材は、複数の固体粒子（１５）で構成され、かつ、熱輸送媒体中に存在する陰イオンと陽イオンとの少なくとも一方のイオンを吸着する。

Description

熱輸送媒体および車両用熱マネジメントシステム

関連出願への相互参照

　本出願は、２０１９年２月１日に出願された日本特許出願番号２０１９－１７１８６号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。

　本開示は、熱輸送媒体およびそれを用いた車両用熱マネジメントシステムに関するものである。

　特許文献１には、車両用熱マネジメントシステムが開示されている。このシステムは、走行用モータに電力を供給する車両走行用の電池と、電池から受けた熱を輸送する液状の熱輸送媒体と、電池との熱交換によって熱輸送媒体に受熱させる受熱部と、冷凍サイクルの冷媒との熱交換によって熱輸送媒体を放熱させる熱交換器とを備える。このシステムでは、電池の熱が熱輸送媒体を介して冷凍サイクルの冷媒に伝達されることによって、電池が冷却される。

特開２０１５－１３１５９７号公報

　上記のシステムでは、熱輸送媒体の導電率が高い場合、漏れた熱輸送媒体が電池に触れると、液絡が生じる。このため、熱輸送媒体の導電率は低いことが望まれる。
　そこで、本発明者は、この熱輸送媒体として、液状の基材と、オルトケイ酸エステルとを含むものを用いることを検討した。オルトケイ酸エステルは、イオン性防錆剤の代わりに含まれている。これによれば、イオン性防錆剤が含まれる従来の熱輸送媒体と比較して、イオン性防錆剤の含有量を減らすことができる。または、熱輸送媒体にイオン性防錆剤が含まれないようにすることができる。このため、イオン性防錆剤が含まれる従来の熱輸送媒体と比較して、熱輸送媒体の導電率を低くすることができる。

　しかしながら、熱輸送媒体が使用され続けると、熱輸送媒体が酸になり、熱輸送媒体中にイオンが発生する。熱輸送媒体が酸になる理由としては、熱輸送媒体が熱分解されたり、熱輸送媒体に空気中の二酸化炭素が含まれたりすることが挙げられる。また、熱輸送媒体が使用され続けると、熱輸送媒体の流路を形成する流路形成部材およびその付着物からイオンが熱輸送媒体に溶出する。このように、時間の経過とともに、熱輸送媒体中でイオンが増大する。熱輸送媒体の導電率が上昇する。よって、熱輸送媒体の導電率を低く抑えることができないという課題が本発明者によって見出された。

　本開示は、時間が経過しても熱輸送媒体の導電率を低く抑えることができる熱輸送媒体および車両用熱マネジメント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、本開示の１つの観点によれば、
　充放電に伴い発熱する車両走行用の電池から受けた熱を輸送する液状の熱輸送媒体は、液状の基材と、基材に相溶するオルトケイ酸エステルと、基材に分散するイオン吸着材とを含む。

　イオン吸着材は、複数の固体粒子で構成され、かつ、熱輸送媒体中に存在する陰イオンと陽イオンとの少なくとも一方のイオンを吸着する。

　これによれば、イオン性防錆剤が含まれる従来の熱輸送媒体と比較して、イオン性防錆剤の含有量を減らすことができる。または、熱輸送媒体にイオン性防錆剤が含まれないようにすることができる。このため、イオン性防錆剤が含まれる従来の熱輸送媒体と比較して、熱輸送媒体の導電率を低くすることができる。

　さらに、これによれば、熱輸送媒体中でイオンが増大しても、増大したイオンをイオン吸着材によって吸着することができる。このため、熱輸送媒体中のイオンの増大を抑制することができる。よって、時間が経過しても熱輸送媒体の導電率を低く抑えることができる。

　また、別の観点によれば、
　車両に搭載される車両用熱マネジメントシステムは、
　充放電に伴い発熱する車両走行用の電池と、
　電池から受けた熱を輸送する液状の熱輸送媒体と、
　電池との熱交換によって熱輸送媒体を受熱させる受熱部と、
　熱交換媒体との熱交換によって熱輸送媒体を放熱させる熱交換器とを備え、
　熱輸送媒体は、液状の基材と、基材に相溶するオルトケイ酸エステルと、基材に分散するイオン吸着材とを含み、
　イオン吸着材は、複数の固体粒子で構成され、かつ、熱輸送媒体中に存在する陰イオンと陽イオンとの少なくとも一方であって、熱交換器から熱輸送媒体に溶出した熱交換器由来のイオンを吸着する。

　また、熱輸送媒体の導電率の上昇は、熱交換器からのイオンの溶出の影響が大きいことが本発明者によって見出された。この車両用熱マネジメントシステムによれば、熱輸送媒体中で熱交換器から溶出したイオンが増大しても、増大したイオンをイオン吸着材によって吸着することができる。このため、熱輸送媒体中のイオンの増大を抑制することができる。よって、時間が経過しても熱輸送媒体の導電率を低く抑えることができる。

　なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態における車両用熱マネジメントシステムの全体構成を示す模式図であり、熱輸送媒体が流れる状態が第１状態のときの熱輸送媒体の流れを示す図である。第１実施形態における車両用熱マネジメントシステムの全体構成を示す模式図であり、熱輸送媒体が流れる状態が第２状態のときの熱輸送媒体の流れを示す図である。第１実施形態における熱輸送媒体の模式図である。第１実施形態、第２実施形態および比較例のそれぞれの熱輸送媒体の導電率の測定結果である。第４実施形態の効果を説明するための図であり、流路形成部の断面を示す模式図である。第４実施形態の効果を説明するための図であり、流路形成部の断面を示す模式図である。

　以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

　（第１実施形態）
　図１に示す車両用熱マネジメントシステム１０は、電動車両に搭載される。以下では、車両用熱マネジメントシステム１０は、単に、システム１０と呼ばれる。電動車両は、走行用電動モータ２から車両走行用の駆動力を得る。電動車両としては、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、電動２輪等が挙げられる。電動車両の車輪数や車両用途は限定されない。電動車両には、走行用電動モータ２と、電池４、インバータ６が搭載されている。

　走行用電動モータ２は、電池４から供給された電力を車両走行用の動力に変換するとともに、減速時に車両の動力を電力に変換するモータジェネレータである。走行用電動モータ２は、動力と電力との変換に伴い発熱する。

　電池４は、走行用電動モータ２に電力を供給する車両走行用の電池である。電池４は、車両減速時に走行用電動モータ２から供給される電力を充電する。電池４は、車両停車時に外部電源（すなわち、商用電源）から供給される電力の充電が可能である。電池４は、充放電に伴い発熱する。

　インバータ６は、電池４から走行用電動モータ２へ供給される電力を直流から交流へ変換する電力変換装置である。また、インバータ６は、走行用電動モータ２から電池４へ充電される電力を交流から直流へ変換する。インバータ６は、電力の変換に伴い発熱する。

　システム１０は、走行用電動モータ２、電池４、インバータ６等の熱を管理する。システム１０は、電池４と、熱輸送媒体１４と、受熱部１６と、冷媒熱交換器１８と、空気熱交換器２０と、オイル熱交換器２２と、インバータ熱交換器２４と、流路切替部２８と、第１ポンプ３０と、第２ポンプ３２と、ホース３４とを備える。

　熱輸送媒体１４は、電池４から受けた熱を輸送する。熱輸送媒体１４は、使用状態において液状であり、相変化しない。熱輸送媒体１４の詳細については、後述する。

　受熱部１６は、電池４との熱交換によって熱輸送媒体１４を受熱させる。受熱部１６を構成する部材を介して、電池４から熱輸送媒体１４へ熱が移動する。なお、電池４が熱輸送媒体１４に浸漬され、電池４から熱輸送媒体１４へ直に熱が移動するように、受熱部１６が構成されていてもよい。

　冷媒熱交換器１８は、熱交換媒体としての冷凍サイクルの冷媒４８との熱交換によって熱輸送媒体１４を放熱させる熱交換器である。空気熱交換器２０は、熱交換媒体としての車両の外部の空気２１との熱交換によって、熱輸送媒体１４を放熱させる熱交換器である。図示しない送風機の作動によって、空気熱交換器２０に空気２１が供給される。

　オイル熱交換器２２は、走行用電動モータ２から熱を受けたオイル３６との熱交換によって、熱輸送媒体１４を受熱させる熱交換器である。オイル熱交換器２２は、オイル３６が流れる配管３８を介して、走行用電動モータ２のオイル流路部と接続されている。

　インバータ熱交換器２４は、インバータ６との熱交換によって、熱輸送媒体１４を受熱させる熱交換器である。受熱部１６、冷媒熱交換器１８、空気熱交換器２０、オイル熱交換器２２およびインバータ熱交換器２４のそれぞれでは、熱輸送媒体１４と接触する部分が、アルミニウムを含む部材で構成されている。

　第１ポンプ３０および第２ポンプ３２は、熱輸送媒体１４を送る流体機械である。ホース３４は、熱輸送媒体１４が流れる流路を形成する流路形成部材である。

　受熱部１６と、冷媒熱交換器１８と、空気熱交換器２０と、オイル熱交換器２２と、インバータ熱交換器２４と、流路切替部２８と、第１ポンプ３０と、第２ポンプ３２とは、ホース３４によって接続されている。これによって、熱輸送媒体１４が循環して流れる熱輸送媒体回路１２が形成されている。

　具体的には、受熱部１６と、流路切替部２８と、第１ポンプ３０と、冷媒熱交換器１８とが環状に接続されている。さらに、流路切替部２８と、インバータ熱交換器２４と、オイル熱交換器２２と、空気熱交換器２０と、第２ポンプ３２とが環状に接続されている。

　流路切替部２８は、熱輸送媒体１４が流れる状態として、第１状態と、第２状態とを切り替える。第１状態は、図１に示すように、第１ポンプ３０、冷媒熱交換器１８、受熱部１６、第１ポンプ３０の順に、熱輸送媒体１４が循環して流れ、かつ、この流れとは別に、第２ポンプ３２、インバータ熱交換器２４、オイル熱交換器２２、空気熱交換器２０、第２ポンプ３２の順に熱輸送媒体１４が循環して流れる状態である。第２状態は、図２に示すように、第１ポンプ３０、冷媒熱交換器１８、受熱部１６、インバータ熱交換器２４、オイル熱交換器２２、空気熱交換器２０、第２ポンプ３２、第１ポンプ３０の順に、熱輸送媒体１４が循環して流れる状態である。

　また、図１に示すように、システム１０は、圧縮機４２と、冷媒放熱器４４と、膨張弁４６とを備える。これらの機器４２、４４、４６および冷媒熱交換器１８は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成している。これらの機器４２、４４、４６および冷媒熱交換器１８は、冷媒４８が流れる配管５０によって接続されている。

　圧縮機４２は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。冷媒放熱器４４は、冷媒４８と図１、２に示す車両の外部の空気４５との熱交換によって、冷媒４８を放熱させる熱交換器である。図示しない送風機の作動によって、冷媒放熱器４４に車両の外部の空気４５が供給される。膨張弁４６は、冷媒４８を減圧膨張させる。冷媒熱交換器１８は、冷媒４８と熱輸送媒体１４との熱交換によって、冷媒４８を吸熱させる吸熱器でもある。

　本実施形態のシステム１０では、熱輸送媒体１４を放熱させる放熱器として冷媒熱交換器１８のみを用いての電池４の第１冷却と、熱輸送媒体１４を放熱させる放熱器として冷媒熱交換器１８と空気熱交換器２０との両方を用いての電池４の第２冷却とのそれぞれの実施が可能である。

　（電池４の第１冷却）
　この場合、図１に示すように、熱輸送媒体回路１２では、流路切替部２８は、熱輸送媒体１４が流れる状態を第１状態とする。冷媒放熱器４４へ車両の外部の空気４５が供給される。

　第１ポンプ３０が作動することによって、受熱部１６、冷媒熱交換器１８の順に、熱輸送媒体１４が循環する。このとき、受熱部１６で、熱輸送媒体１４は電池４から熱を受ける。冷媒熱交換器１８で、熱輸送媒体１４は熱を冷媒４８へ放出する。これにより、電池４が冷却される。一方、冷媒４８は、冷媒放熱器４４で、車両の外部の空気４５へ熱を放出する。

　また、第２ポンプ３２が作動することによって、インバータ熱交換器２４、オイル熱交換器２２、空気熱交換器２０の順に、熱輸送媒体１４が循環する。このとき、インバータ熱交換器２４で、熱輸送媒体１４はインバータ６から熱を受ける。オイル熱交換器２２で、熱輸送媒体１４はオイル３６から熱を受ける。空気熱交換器２０で、熱輸送媒体１４は熱を空気２１へ放出する。これにより、インバータ６および走行用電動モータ２が冷却される。

　（電池４の第２冷却）
　この場合、図２に示すように、熱輸送媒体回路１２では、流路切替部２８は、第２状態とする。冷媒放熱器４４へ車両の外部の空気４５が供給される。

　第１ポンプ３０と第２ポンプ３２とが作動することによって、受熱部１６、インバータ熱交換器２４、オイル熱交換器２２、空気熱交換器２０、冷媒熱交換器１８の順に、熱輸送媒体１４が循環する。このとき、熱輸送媒体１４は、電池４、インバータ６およびオイル３６から熱を受ける。熱輸送媒体１４は、冷媒熱交換器１８で熱を冷媒４８へ放出し、かつ、空気熱交換器２０で熱を空気２１へ放出する。これにより、電池４、インバータ６および走行用電動モータ２が冷却される。

　次に、本実施形態の熱輸送媒体１４について説明する。熱輸送媒体１４は、液状の基材と、オルトケイ酸エステルと、イオン吸着材とを含み、イオン性防錆剤を含まない。

　基材は、熱輸送媒体１４のベースとなる材料である。液状の基材とは、使用状態で液体の状態であることを意味する。基材としては、凝固点降下剤が添加された水が用いられる。水が用いられるのは、水は熱容量が大きく、安価であり、粘性が低いからである。凝固点降下剤が水に添加されるのは、環境温度が氷点下であっても液体の状態を確保するためである。凝固点降下剤は、水に溶解し、水の凝固点を降下させる。凝固点降下剤としては、有機アルコール、例えば、アルキレングリコールまたはその誘導体が用いられる。アルキレングリコールとしては、例えば、モノエチレングリコール、モノプロピレングリコール、ポリグリコール、グリコールエーテル、グリセリンが単独または混合物として用いられる。凝固点降下剤としては、有機アルコールに限らず、無機塩等が用いられてもよい。

　オルトケイ酸エステルは、基材に相溶する。オルトケイ酸エステルは、熱輸送媒体１４に防錆の機能を持たせるための化合物である。オルトケイ酸エステルが熱輸送媒体１４に含まれることで、熱輸送媒体１４は防錆の機能を有する。このため、熱輸送媒体１４にイオン性防錆剤が含まれなくてもよい。

　オルトケイ酸エステルとしては、下記の一般式で示される化合物が用いられる。

　一般式において、置換基Ｒ^１～Ｒ^４は、同じ又は異なり、かつ、炭素数１～２０のアルキル置換基、炭素数２～２０のアルケニル置換基、炭素数１～２０のヒドロキシアルキル置換基、置換又は非置換の炭素数６～１２のアリール置換基及び／又は式－（ＣＨ_２－ＣＨ_２－Ｏ）ｎ－Ｒ^５のグリコールエーテル－置換基を表す。Ｒ^５は、水素又は炭素数１～５のアルキルを表す。ｎは、１～５の数を表す。

　オルトケイ酸エステルの典型的な例は、純粋なテトラアルコキシシラン、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ（ｎ－プロポキシ）シラン、テトラ（イソプロポキシ）シラン、テトラ（ｎ－ブトキシ）シラン、テトラ（ｔ－ブトキシ）シラン、テトラ（２－エチルブトキシ）シラン、又はテトラ（２－エチルヘキソキシ）シラン、並びにさらにテトラフェノキシシラン、テトラ（２－メチルフェノキシ）シラン、テトラビニルオキシシラン、テトラアリルオキシシラン、テトラ（２－ヒドロキシエトキシ）シラン、テトラ（２－エトキシエトキシ）シラン、テトラ（２－ブトキシエトキシ）シラン、テトラ（１－メトキシ－２－プロポキシ）シラン、テトラ（２－メトキシエトキシ）シラン又はテトラ［２－［２－（２－メトキシエトキシ）エトキシ］エトキシ］シランである。

　オルトケイ酸エステルとしては、上記の一般式において、置換基Ｒ^１～Ｒ^４は、同じであり、かつ、炭素数１～４のアルキル置換基又は式－（ＣＨ_２－ＣＨ_２－Ｏ）ｎ－Ｒ^５のグリコールエーテル置換基を表し、Ｒ^５は水素、メチル又はエチルを表し、ｎは１、２又は３の数を表す化合物が用いられることが好ましい。

　オルトケイ酸エステルは、熱輸送媒体１４の全体に対するケイ素の濃度が１～１００００質量ｐｐｍとなるように、熱輸送媒体１４に含まれる。このケイ素の濃度は、１質量ｐｐｍ以上２０００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、このケイ素の濃度は、２０００質量ｐｐｍより高く１００００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。

　上記のオルトケイ酸エステルは、市販されているか又は１当量のテトラメトキシシランを、４当量の相応する長鎖アルコール又はフェノールで簡単にエステル交換し、メタノールを留去することにより製造可能である。なお、熱輸送媒体１４には、オルトケイ酸エステルに加えて、防錆剤としてのアゾール誘導体が含まれていてもよい。

　イオン吸着材は、基材に分散する。イオン吸着材は、熱輸送媒体１４と一緒に、熱輸送媒体回路１２を流れる。図３に示すように、イオン吸着材は、複数の固体粒子１５で構成される。複数の固体粒子１５のそれぞれは、イオン交換体であるイオン交換樹脂で構成される。イオン交換樹脂は、合成樹脂の骨格と、骨格に導入されたイオン交換基とを含む有機イオン交換体である。骨格は、三次元的な網目構造である。イオン交換基は、イオン交換が可能な基である。イオン交換基は、交換目的のイオンとの交換により、イオンを放出する。

　本実施形態では、複数の固体粒子１５として、陽イオン交換樹脂で構成されたものと、陰イオン交換樹脂で構成されたものとの両方が用いられる。陽イオン交換樹脂は、イオン交換樹脂としては、骨格に導入された陽イオンを交換目的の陽イオンと交換する。骨格に導入された陽イオンは、水素イオンである。陰イオン交換樹脂は、骨格に導入された陰イオンを交換目的の陰イオンと交換する。骨格に導入された陰イオンは、水酸化物イオンである。

　複数の固体粒子１５のそれぞれの粒子径は、１００ｎｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。１００ｎｍ以上とすることで、イオンを吸着した複数の固体粒子１５の流動性を、イオン単独での流動性よりも低くすることができる。これにより、複数の固体粒子１５がイオンを吸着することで、導電率を低下させることができる。５０μｍ以下とすることで、熱輸送媒体１４が流れる流路に生じる目詰まりを抑制することができる。

　次に、本実施形態の作用効果について説明する。

　本実施形態の熱輸送媒体１４は、凝固点降下剤が添加された水と、オルトケイ酸エステルとを含み、イオン性防錆剤を含まない。これによればイオン性防錆剤が含まれないため、熱輸送媒体１４にイオン系防錆剤が含まれる場合と比較して、熱輸送媒体１４の導電率を低くすることができる。具体的には、熱輸送媒体１４の導電率を、５０μＳ／ｃｍ以下、好ましくは、１μＳ／ｃｍ以上５μＳ／ｃｍ以下にすることができる。

　しかしながら、本実施形態と異なり、熱輸送媒体１４にイオン吸着材が含まれていない場合、熱輸送媒体回路１２を熱輸送媒体１４が流れ続けると、種々の要因によって、時間の経過とともに、熱輸送媒体１４中でイオンが増大する。このため、熱輸送媒体１４の導電率が上昇する。よって、熱輸送媒体１４の導電率を低く抑えることができない。

　この熱輸送媒体１４の導電率の上昇は、冷媒熱交換器１８を構成する部材に付着するフラックスからのイオンの溶出の影響が最も大きいことが本発明者によって見出された。具体的には、冷媒熱交換器１８は、プレート積層型の熱交換器である。プレート同士の接合にろう材が用いられる。冷媒熱交換器１８には、多くのろう材とフラックスとが用いられる。冷媒熱交換器１８を構成する部材であるプレートには、フラックスが付着している。熱輸送媒体１４が冷媒熱交換器１８を流れる際に、フラックスが熱輸送媒体１４に溶出する。このため、熱輸送媒体１４にイオン吸着材が含まれていない場合、フラックスから生成した陽イオンと陰イオンとが熱輸送媒体１４に多く含まれる。

　冷媒熱交換器１８を構成する部材がアルミニウムを含む場合、フラックスとしてＫＦが用いられる。この場合、フラックスから生成した陽イオンと陰イオンとは、カリウムイオンとフッ化物イオンとである。本実施形態では、カリウムイオンとフッ化物イオンとが、冷媒熱交換器１８から熱輸送媒体に溶出した熱交換器由来のイオンに相当する。

　そこで、本実施形態の熱輸送媒体１４は、イオン吸着材を含む。このイオン吸着材は、カリウムイオンとフッ化物イオンの両方を吸着する。

　具体的には、複数の固体粒子１５のうち一部の固体粒子は、イオン交換基として水素イオンを有する陽イオン交換樹脂で構成される。このため、この一部の固体粒子は、熱輸送媒体１４中のカリウムイオンを吸着して、水素イオンを熱輸送媒体１４中へ放出する。このように、熱輸送媒体１４中のカリウムイオンと固体粒子中の水素イオンとが交換される。

　また、複数の固体粒子１５のうち他の一部の固体粒子は、イオン交換基として水酸化物イオンを有する陰イオン性交換樹脂で構成される。このため、この他の一部の固体粒子は、熱輸送媒体１４中のフッ化物イオンを吸着して、水酸化物イオンを熱輸送媒体１４中へ放出する。このように、熱輸送媒体１４中のフッ化物イオンと固体粒子中の水酸化物イオンとが交換される。熱輸送媒体１４中に放出された水素イオンと水酸化物イオンとは、反応して水になる。

　これにより、熱輸送媒体１４中にカリウムイオンとフッ化物イオンとの両方のイオンが溶出しても、両方のイオンをイオン吸着材によって吸着することができる。このため、熱輸送媒体１４にイオン吸着材が含まれていない場合と比較して、熱輸送媒体１４中のイオンの増大を抑制することができる。よって、時間が経過しても熱輸送媒体１４の導電率を低く抑えることができる。

　図４は、本実施形態の熱輸送媒体１４の効果を確認した実験結果を示している。この実験では、熱輸送媒体１００ｍｌと、ＫＦ５０ｍｇと、陰イオン交換樹脂で構成された複数の固体粒子１．８ｇと、陽イオン交換樹脂で構成された複数の固体粒子０．８ｇとを用意した。用意した熱輸送媒体は、水と、凝固点降下剤と、オルトケイ酸エステルとを含み、イオン性防錆剤を含まない。

　熱輸送媒体にＫＦを添加した。これにより、フラックスから生成したカリウムイオンと、フッ化物イオンが熱輸送媒体中に存在する状態を再現した。さらに、陰イオン交換樹脂で構成された複数の固体粒子と、陽イオン交換樹脂で構成された複数の固体粒子とを、熱輸送媒体に添加した。この熱輸送媒体を４５℃で５５日間保持した。保持後の熱輸送媒体の導電率を測定した。

　また、本実施形態の比較例として、ＫＦが添加され、陰イオン交換樹脂で構成された複数の固体粒子と、陽イオン交換樹脂で構成された複数の固体粒子とが添加されていない熱輸送媒体を、４５℃で５５日間保持した。保持後の熱輸送媒体の導電率を測定した。

　図４に示すように、比較例の熱輸送媒体では、保持後の導電率は、ＫＦが添加される前の初期の導電率よりも、大きく上昇している。これに対して、本実施形態の熱輸送媒体では、保持後の導電率は、比較例の熱輸送媒体よりも低い。初期の導電率からの導電率の上昇が抑制されていることが確認された。

　なお、本実施形態において、イオン吸着材が吸着するイオンは、カリウムイオン、フッ化物イオンに限られない。フラックスがＫＦ以外の化合物の場合でも、イオン吸着材は、フラックスから生成した陽イオンと陰イオンの両方を吸着することができる。また、イオン吸着材は、他の要因によって熱輸送媒体１４中に存在する他の陽イオンおよび陰イオンを吸着することができる。他の陽イオンとしては、冷媒熱交換器１８、空気熱交換器２０、オイル熱交換器２２等の熱交換器を構成する部材から溶出した金属イオンが挙げられる。他の陰イオンとしては、熱輸送媒体１４に空気中の二酸化炭素が含まれることで生じた炭酸イオンが挙げられる。これによっても、熱輸送媒体１４中のイオンの増大を抑制することができる。よって、時間が経過しても熱輸送媒体１４の導電率を低く抑えることができる。

　また、本実施形態の熱輸送媒体１４によれば、複数の固体粒子１５は、骨格が合成樹脂からなるイオン交換樹脂で構成されている。骨格が合成樹脂であるので、複数の固体粒子１５を製造する際に、製造しやすい。また、骨格が合成樹脂であるので、複数の固体粒子１５の製造の際に、固体粒子のサイズ調整が容易である。また、骨格が合成樹脂であるので、骨格が無機材料等の合成樹脂以外の材料からなる場合と比較して、製造コストを低く抑えることができる。

　また、本実施形態では、複数の固体粒子１５として、陽イオン交換樹脂で構成されたものと、陰イオン交換樹脂で構成されたものとの両方が用いられている。しかしながら、複数の固体粒子１５として、同じ骨格に陽イオンと陰イオンの両方が予め導入されたイオン交換樹脂で構成されたものが用いられてもよい。

　また、本実施形態では、熱輸送媒体１４に、イオン性防錆剤が含まれない。しかしながら、熱輸送媒体１４の導電率が低ければ、熱輸送媒体１４に、イオン性防錆剤が含まれていてもよい。すなわち、熱輸送媒体１４にオルトケイ酸エステルが含まれることで、イオン性防錆剤が含まれる従来の熱輸送媒体と比較して、イオン性防錆剤の含有量を減らすことができる。このため、イオン性防錆剤が含まれる従来の熱輸送媒体と比較して、熱輸送媒体の初期の導電率を低くすることができる。

　（第２実施形態）
　本実施形態では、複数の固体粒子１５として、陰イオン交換樹脂で構成されたものが用いられる。陽イオン交換樹脂で構成されたものは、用いられない。これ以外のシステム１０の構成は、第１実施形態と同じである。

　本実施形態によれば、熱輸送媒体１４中の陰イオンをイオン吸着材によって吸着することができる。このため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

　図４に、第２実施形態の熱輸送媒体１４の効果を確認した実験結果が示されている。図４中の第２実施形態の導電率は、ＫＦと、陰イオン交換樹脂で構成された複数の固体粒子とが添加された熱輸送媒体を、４５℃で５５日間保持した後の熱輸送媒体の導電率である。図４に示すように、第２実施形態の熱輸送媒体の導電率は、比較例の熱輸送媒体よりも低い。

　なお、本実施形態において、イオン吸着材が吸着するイオンは、熱交換器由来のイオンに限られない。イオン吸着材は、他の要因によって熱輸送媒体中に存在する他の陰イオンを吸着することができる。他の陰イオンとしては、熱輸送媒体に空気中の二酸化炭素が含まれることで生じた炭酸イオンが挙げられる。

　（第３実施形態）
　本実施形態では、複数の固体粒子１５として、陽イオン交換樹脂で構成されたものが用いられる。陽イオン交換樹脂で構成されたものは、用いられない。これ以外のシステム１０の構成は、第１実施形態と同じである。

　冷媒熱交換器１８にフラックスが付着していない場合でも、熱輸送媒体回路１２を熱輸送媒体１４が流れ続けると、冷媒熱交換器１８を構成する部材から熱輸送媒体１４にイオンが溶出する。例えば、冷媒熱交換器１８を構成する部材がＡｌを含む場合、冷媒熱交換器１８を構成する部材から熱輸送媒体１４にＡｌイオンが溶出する。これが、熱輸送媒体１４の導電率の上昇の要因であることが、本発明者によって見出された。

　本実施形態によれば、このＡｌイオンをイオン吸着材によって吸着することができる。このため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態では、Ａｌイオンが、熱交換器から熱輸送媒体に溶出した熱交換器由来のイオンに相当する。

　なお、本実施形態において、イオン吸着材が吸着するイオンは、熱交換器由来のイオンに限られない。イオン吸着材は、他の要因によって熱輸送媒体１４中に存在する他の陽イオンを吸着することができる。

　（第４実施形態）
　本実施形態では、熱輸送媒体１４は、下記の式（I）、（II）または（III）で示されるＳｉ化合物をさらに含む。

　式（I）中のＲ^１～Ｒ^３は、互いに同じまたは異なり、式中のＳｉと直接結合する酸素を含まない基を表す。式（I）中のＺは、式中のＳｉと直接結合する酸素を含む基を表す。式中のＳｉと直接結合する酸素を含まない基は、水溶性と非水溶性のどちらであってもよい。式中のＳｉと直接結合する酸素を含まない基は、酸素を含まない基または式中のＳｉと直接結合していない酸素を含む基である。

　酸素を含まない基としては、非置換または一部が置換された炭化水素基等が挙げられる。炭化水素基は、飽和または不飽和、環状、側鎖、直鎖、いずれか、もしくはそれらの組み合わせでも良い。炭化水素基としては、炭素数１～２０のアルキル基、炭素数２～２０のアルケニル基、炭素数６～１２のアリール基等が挙げられる。

　炭化水素基の一部が置換されたものとしては、炭化水素基の一部の水素がハロゲンまたは擬ハロゲンに置換されたものが挙げられる。ハロゲンとしては、塩素、フッ素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。擬ハロゲンは、ハロゲン原子に類似した性質を持つ原子団である。擬ハロゲンとしては、チオシアネート、ＣＮ等が挙げられる。炭化水素基の一部が置換されたものとしては、例えば、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_ｍ（ＣＨ_２）_ｎが挙げられる。ｍ、ｎは、整数を表す。

　式中のＳｉと直接結合していない酸素を含む基としては、アルデヒド基、カルボニル基、カルボキシル基、ニトロ基、スルホ基、エステル結合を含む基、エーテル結合を含む基等が挙げられる。

　Ｚは、Ｏ－Ｒ^４で表される基である。Ｒ^４は、水素または炭化水素基等である。この炭化水素基には、非置換のものだけでなく、一部が置換されたものが含まれる。炭化水素基としては、炭素数１～２０のアルキル基、炭素数２～２０のアルケニル基、炭素数６～１２のアリール基等が挙げられる。Ｒ^４は、酸素を含む基であってもよい。

　式（II）中のＲ^１、Ｒ^２は、互いに同じまたは異なり、式中のＳｉと直接結合する酸素を含まない基を表す。式（II）中のＺ^１、Ｚ^２は、互いに同じまたは異なり、式中のＳｉと直接結合する酸素を含む基を表す。式中のＳｉと直接結合する酸素を含まない基の説明は、式（I）での説明と同じである。

　Ｚ^１は、Ｏ－Ｒ^４で表される基である。Ｚ^２は、Ｏ－Ｒ^５で表される基である。Ｒ^４、Ｒ^５は、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ^４、Ｒ^５は、水素または炭化水素基等である。この炭化水素基には、非置換のものだけでなく、一部が置換されたものが含まれる。炭化水素基としては、炭素数１～２０のアルキル基、炭素数２～２０のアルケニル基、炭素数６～１２のアリール基等が挙げられる。Ｒ^４、Ｒ^５は、酸素を含む基であってもよい。

　式（III）中のＲは、式中のＳｉと直接結合する酸素を含まない非水溶性の基を表す。式（III）中のＺ^１、Ｚ^２、Ｚ^３は、互いに同じまたは異なり、式中のＳｉと直接結合する酸素を含む基を表す。

　非水溶性の基とは、極性が無い基であり、水分子と水和しない基のことである。式中のＳｉと直接結合する酸素を含まない基は、酸素を含まない基または式中のＳｉと直接結合していない酸素を含む基である。式中のＳｉと直接結合していない酸素を含む基の説明は、式（I）での説明と同じである。

　式中のＳｉと直接結合する酸素を含まない非水溶性の基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基など）、不飽和炭化水素基（例えば、ビニル基、アリル基、メチレン基など）、環状炭化水素基（例えば、シクロヘキシル基、フェニル基など）が挙げられる。これらの基には、非置換のものだけでなく、一部が置換されたものが含まれる。

　一部が置換されたものとしては、一部の水素がハロゲンまたは擬ハロゲンに置換されたものが挙げられる。ハロゲンとしては、塩素、フッ素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。擬ハロゲンは、ハロゲン原子に類似した性質を持つ原子団である。擬ハロゲンとしては、チオシアネート、ＣＮ等が挙げられる。一部が置換されたものとしては、例えば、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_ｍ（ＣＨ_２）_ｎが挙げられる。ｍ、ｎは、整数を表す。

　Ｚ^１は、Ｏ－Ｒ^４で表される基である。Ｚ^２は、Ｏ－Ｒ^５で表される基である。Ｚ^３は、Ｏ－Ｒ^６で表される基である。Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６は、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６は、水素または炭化水素基等である。この炭化水素基には、非置換のものだけでなく、一部が置換されたものが含まれる。炭化水素基としては、炭素数１～２０のアルキル基、炭素数２～２０のアルケニル基、炭素数６～１２のアリール基等が挙げられる。Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６は、酸素を含む基であってもよい。

　式（I）、式（II）または式（III）で示されるＳｉ化合物は、例えば、オルトケイ酸エステルを経由して製造される。

　式（I）、式（II）および式（III）で示されるＳｉ化合物のいずれか１つのみが、熱輸送媒体に含まれる場合に限られない。式（I）、式（II）および式（III）で示されるＳｉ化合物の２つ以上が、熱輸送媒体に含まれていてもよい。

　ここで、式（I）、式（II）または式（III）で示されるＳｉ化合物が含まれず、オルトケイ酸エステルが含まれる熱輸送媒体を用いた場合、図５に示すように、オルトケイ酸エステルを前駆体としたＳｉを含む化合物６２が、流路形成部６０の表面に結合する。流路形成部６０は、熱輸送媒体が流れる流路を形成する部分である。流路形成部６０としては、例えば、冷媒熱交換器１８等の熱交換器のうち熱輸送媒体の流路を形成する部分等が挙げられる。この化合物６２が流路形成部６０の表面を覆うことで、流路形成部６０の表面が熱輸送媒体に触れることによる流路形成部６０の劣化を抑制することができる。

　しかしながら、流路形成部６０の表面に、この化合物６２で覆われない部分が生じる。この化合物６２で覆われない部分は、熱輸送媒体に触れることによって劣化が生じる。この劣化によって、流路形成部６０を構成する部材から熱輸送媒体１４にイオンが溶出する。

　より詳細に説明すると、オルトケイ酸エステルの分子は、Ｓｉ原子に４つの酸素原子が直接結合している。これらの酸素原子に、別の原子または基が結合している。オルトケイ酸エステルの分子は、この酸素原子の部分で、Ｓｉを含む部分とそれ以外の部分とに分解される。分解後のＳｉを含む部分に、他のものが新たに結合する。すなわち、この酸素原子の部分で、加水分解、縮合重合等の反応が生じる。

　このため、オルトケイ酸エステルを含む熱輸送媒体を用いた場合では、オルトケイ酸エステルの分子中の４つの酸素原子のうち１つの酸素原子の部分が加水分解される。これによって、オルトケイ酸エステルは、Ｓｉを含む部分とそれ以外の部分とに分解される。分解後のＳｉを含む部分が有する水酸基と、流路形成部６０の表面に存在する水酸基とにおいて、脱水縮合が生じる。これにより、分解後のＳｉを含む部分は、流路形成部６０の表面に結合する。分解後のＳｉを含む部分が、オルトケイ酸エステルを前駆体とした化合物６２である。

　流路形成部６０の表面に結合した化合物６２に、熱輸送媒体中の別のオルトケイ酸エステルを前駆体とした化合物６２が新たに結合する。このため、流路形成部６０の表面には、オルトケイ酸エステルを前駆体とした化合物６２で覆われない部分が生じる。この化合物６２で覆われない部分は、熱輸送媒体に触れることによって劣化が生じる。

　これに対して、本実施形態によれば、熱輸送媒体１４は、オルトケイ酸エステルに加えて、式（I）、式（II）または式（III）で示されるＳｉ化合物を含む。このＳｉ化合物の分子は、３つ以下の酸素元素がＳｉ原子に直接結合している。このため、このＳｉ化合物の分子も、酸素原子の部分で分解し、図６に示すように、分解後のＳｉを含む部分６４が流路形成部６０の表面に結合する。分解後のＳｉを含む部分６４が、熱輸送媒体中のＳｉ化合物を前駆体とする化合物６４である。

　そして、このＳｉ化合物の分子は、オルトケイ酸エステルと比較して、Ｓｉ原子に直接結合する酸素原子の数が少なく、分解と結合の化学反応が生じる部分が少ない。このため、オルトケイ酸エステルと比較して、熱輸送媒体中のＳｉ化合物を前駆体とする化合物６４が、流路形成部６０の表面に結合している化合物６４に結合せず、流路形成部６０の表面に結合することを増やすことができる。換言すると、熱輸送媒体中に存在する分子の数を同じとして比較した場合、オルトケイ酸エステルよりも、流路形成部６０の表面に結合する化合物６４の数を多くすることができる。

　よって、本実施形態によれば、式（I）、式（II）または式（III）で示されるＳｉ化合物を含まず、オルトケイ酸エステルを含む熱輸送媒体を用いる場合と比較して、流路形成部６０の表面のうち化合物６２、６４で覆われない部分を少なくすることができる。これにより、この場合と比較して、流路形成部６０からのイオンの溶出を抑制することができる。このため、時間が経過しても熱輸送媒体の導電率を低く抑えることができる。

　（他の実施形態）
　（１）第１実施形態等では、イオン吸着材は、熱輸送媒体１４中の陽イオンを吸着すると同時に、水素イオンを熱輸送媒体１４中に放出する。しかしながら、イオン吸着材は、水素イオン以外の陽イオンを放出するものであってもよい。この場合、放出される陽イオンは、吸着される陽イオンが熱輸送媒体１４に存在する場合と比較して、熱輸送媒体１４の導電率を低下させることができるものであればよい。すなわち、放出される陽イオンは、吸着される陽イオンよりも電気陰性度が低いものであればよい。

　また、第１実施形態等では、イオン吸着材は、熱輸送媒体１４中の陰イオンを吸着すると同時に、水酸化物イオンを熱輸送媒体１４中に放出する。しかしながら、イオン吸着材は、水酸化物イオン以外の陰イオンを放出するものであってもよい。この場合、放出される陰イオンは、吸着される陰イオンが熱輸送媒体１４に存在する場合と比較して、熱輸送媒体１４の導電率を低下させることができるものであればよい。すなわち、放出される陰イオンは、吸着される陽イオンよりも電気陰性度が低いものであればよい。

　（２）上記各実施形態では、複数の固体粒子１５は、イオン交換樹脂で構成されている。しかしながら、複数の固体粒子１５は、他の有機イオン交換体で構成されていてもよい。また、複数の固体粒子１５は、他のイオン交換体、すなわち、無機イオン交換体で構成されていてもよい。無機イオン交換体としては、ゼオライト、コロイダルシリカ等が挙げられる。

　（３）上記各実施形態では、イオン吸着材は、イオン交換体で構成されている。しかしながら、イオン吸着材は、イオンを交換しないで、イオンを吸着するものであってもよい。

　（４）上記各実施形態では、オイル熱交換器２２は、走行用電動モータ２から熱を受けたオイル３６との熱交換によって、熱輸送媒体１４を受熱させる熱交換器である。しかしながら、オイル熱交換器２２は、熱交換媒体としてのオイルとの熱交換によって熱輸送媒体を放熱させる熱交換器であってもよい。

　（５）本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

　（まとめ）
　上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、充放電に伴い発熱する車両走行用の電池から受けた熱を輸送する液状の熱輸送媒体は、液状の基材と、基材に相溶するオルトケイ酸エステルと、基材に分散するイオン吸着材とを含む。イオン吸着材は、複数の固体粒子で構成され、かつ、熱輸送媒体中に存在する陰イオンと陽イオンとの少なくとも一方のイオンを吸着する。

　また、第２の観点によれば、イオン吸着材は、陰イオンと陽イオンとの両方を吸着する。

　これによれば、熱輸送媒体中で陰イオンと陽イオンとの両方のイオンが増大しても、両方のイオンをイオン吸着材によって吸着することができる。このため、イオン吸着材が陰イオンと陽イオンとの一方のイオンのみを吸着する場合と比較して、熱輸送媒体中のイオンの増大を抑制することができる。よって、時間が経過しても熱輸送媒体の導電率をより低く抑えることができる。

　また、第３の観点によれば、複数の固体粒子は、骨格が合成樹脂からなるイオン交換樹脂で構成される。

　これによれば、骨格が合成樹脂であるので、複数の固体粒子を製造する際に、製造しやすい。また、骨格が合成樹脂であるので、複数の固体粒子の製造の際に、固体粒子のサイズ調整が容易である。また、骨格が合成樹脂であるので、骨格が無機材料等の合成樹脂以外の材料からなる場合と比較して、製造コストを低く抑えることができる。

　また、第４の観点によれば、熱輸送媒体は、式（I）、（II）または（III）で示されるＳｉ化合物をさらに含む。

　これによれば、オルトケイ酸エステルとＳｉ化合物とのうちオルトケイ酸エステルのみが含まれる場合と比較して、熱輸送媒体が流れる流路を形成する流路形成部材からのイオンの溶出を抑制することができる。このため、時間が経過しても熱輸送媒体の導電率を低く抑えることができる。

　また、第５の観点によれば、車両に搭載される車両用熱マネジメントシステムは、充放電に伴い発熱する車両走行用の電池と、電池から受けた熱を輸送する液状の熱輸送媒体と、電池との熱交換によって熱輸送媒体を受熱させる受熱部と、熱交換媒体との熱交換によって熱輸送媒体を放熱させる熱交換器とを備える。熱輸送媒体は、液状の基材と、基材に相溶するオルトケイ酸エステルと、基材に分散するイオン吸着材とを含む。イオン吸着材は、複数の固体粒子で構成され、かつ、熱輸送媒体中に存在する陰イオンと陽イオンとの少なくとも一方であって、熱交換器から熱輸送媒体に溶出した熱交換器由来のイオンを吸着する。

　また、第６の観点によれば、熱交換器を構成する部材には、ろう付け用のフラックスが付着している。熱交換器由来のイオンは、フラックスから生成した陽イオンと陰イオンの両方である。

　熱輸送媒体の導電率の上昇は、熱交換器を構成する部材に付着するフラックスからのイオンの溶出の影響が最も大きいことが本発明者によって見出された。このため、これによれば、最も効果的に導電率の上昇を抑制することができる。

　また、第７の観点によれば、熱交換媒体は、空気、オイルまたは冷凍サイクルの冷媒である。このような熱交換媒体と熱交換させる熱交換器を用いることができる。

Claims

　充放電に伴い発熱する車両走行用の電池（４）から受けた熱を輸送する液状の熱輸送媒体（１４）であって、
　液状の基材と、
　前記基材に相溶するオルトケイ酸エステルと、
　前記基材に分散するイオン吸着材とを含み、
　前記イオン吸着材は、複数の固体粒子（１５）で構成され、かつ、前記熱輸送媒体中に存在する陰イオンと陽イオンとの少なくとも一方のイオンを吸着する、熱輸送媒体。
　前記イオン吸着材は、前記陰イオンと前記陽イオンとの両方を吸着する、請求項１に記載の熱輸送媒体。
　前記複数の固体粒子は、骨格が合成樹脂からなるイオン交換樹脂で構成される、請求項１または２に記載の熱輸送媒体。
　前記熱輸送媒体は、下記の式（I）、（II）または（III）で示されるＳｉ化合物をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱輸送媒体。

（式（I）中のＲ^１～Ｒ^３は、互いに同じまたは異なり、式中のＳｉと直接結合する酸素を含まない基を表す。式（I）中のＺは、式中のＳｉと直接結合する酸素を含む基を表す。）

（式（II）中のＲ^１、Ｒ^２は、互いに同じまたは異なり、式中のＳｉと直接結合する酸素を含まない基を表す。式（II）中のＺ^１、Ｚ^２は、互いに同じまたは異なり、式中のＳｉと直接結合する酸素を含む基を表す。）

（式（III）中のＲは、式中のＳｉと直接結合する酸素を含まない非水溶性の基を表す。式（III）中のＺ^１、Ｚ^２、Ｚ^３は、互いに同じまたは異なり、式中のＳｉと直接結合する酸素を含む基を表す。）
　車両に搭載される車両用熱マネジメントシステムであって、
　充放電に伴い発熱する車両走行用の電池（４）と、
　前記電池から受けた熱を輸送する液状の熱輸送媒体（１４）と、
　前記電池との熱交換によって前記熱輸送媒体を受熱させる受熱部（１６）と、
　熱交換媒体との熱交換によって前記熱輸送媒体を放熱させる熱交換器（１８）とを備え、
　前記熱輸送媒体は、液状の基材と、前記基材に相溶するオルトケイ酸エステルと、前記基材に分散するイオン吸着材とを含み、
　前記イオン吸着材は、複数の固体粒子（１５）で構成され、かつ、前記熱輸送媒体中に存在する陰イオンと陽イオンとの少なくとも一方であって、前記熱交換器から前記熱輸送媒体に溶出した熱交換器由来のイオンを吸着する、車両用熱マネジメントシステム。
　前記熱交換器を構成する部材には、ろう付け用のフラックスが付着しており、
　前記熱交換器由来のイオンは、前記フラックスから生成した陽イオンと陰イオンの両方である、請求項５に記載の車両用熱マネジメントシステム。
　前記熱交換媒体は、空気、オイルまたは冷凍サイクルの冷媒である、請求項５または６に記載の車両用熱マネジメントシステム。