JP2014201148A - Vehicle heat management system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に用いられる熱管理システムに関するものである。 The present invention relates to a heat management system used in a vehicle.
従来、特許文献１には、電気自動車のバッテリ温度制御装置が記載されている。この従来技術は、バッテリに冷却液を循環させる冷却液循環回路と、ヒートポンプ式の冷媒循環回路とを備え、バッテリを急速充電する場合、バッテリの温度が規定温度以下のときにはバッテリ加温モードによる温度制御が実行されるようになっている。 Conventionally, Patent Document 1 describes a battery temperature control device for an electric vehicle. This prior art includes a coolant circulation circuit that circulates coolant in the battery and a heat pump refrigerant circulation circuit. When the battery is rapidly charged, the temperature in the battery heating mode is used when the battery temperature is below a specified temperature. Control is to be executed.
このバッテリ加温モードにおいては、外気を熱源とするヒートポンプによって冷却液を加熱し、ひいてはバッテリを加温する。具体的には、冷媒循環回路では、コンプレッサで高温高圧化された冷媒が、熱交換器を通過するときに冷却液循環回路を流れる冷却液と熱交換して冷却され、コンデンサを通過するときに外気から熱を奪って昇温する。一方、熱交換器で冷媒と熱交換して加熱された冷却液はバッテリに供給され、バッテリを加温する。 In this battery warming mode, the coolant is heated by a heat pump using outside air as a heat source, and the battery is thereby warmed. Specifically, in the refrigerant circulation circuit, when the high-temperature and high-pressure refrigerant is cooled by the heat exchange with the coolant flowing through the coolant circulation circuit when passing through the heat exchanger, The temperature rises by taking heat from the outside air. On the other hand, the coolant heated by exchanging heat with the refrigerant in the heat exchanger is supplied to the battery and warms the battery.
上記従来技術によると、外気温度が非常に低い条件（例えば−２０℃）では外気から吸熱しても冷媒の圧力が低く、比容積が大きい（密度が小さい）ため、コンプレッサにて十分な冷媒流量が得られず、十分な放熱能力が得られない。 According to the above-described prior art, under conditions where the outside air temperature is very low (for example, −20 ° C.), the refrigerant pressure is low and the specific volume is large (the density is small) even if heat is absorbed from the outside air. Cannot be obtained, and sufficient heat dissipation capability cannot be obtained.
すなわち、極低外気温の条件では、外気から吸熱するためには、冷媒の温度が外気温よりも低くなる必要がある。そのため、冷媒の密度が極めて低くなるので、冷凍サイクルのコンプレッサにて冷媒を十分に汲み上げることができなくなる。 That is, under the extremely low outside air temperature conditions, the refrigerant temperature needs to be lower than the outside air temperature in order to absorb heat from the outside air. Therefore, since the density of the refrigerant becomes extremely low, the refrigerant cannot be sufficiently pumped by the compressor of the refrigeration cycle.
そのため、要求される熱量をバッテリに投入することができなくなり、結果としてバッテリの加温に非常に長い時間を要してしまう。また、バッテリの加温に長時間を要すると、外気から吸熱する吸熱用熱交換器に着霜が生じてしまい、外気から吸熱することができなくなって、バッテリを加温することができなくなってしまうおそれがある。 Therefore, the required amount of heat cannot be input to the battery, and as a result, it takes a very long time to warm the battery. In addition, if the battery is heated for a long time, frost formation occurs in the heat-absorbing heat exchanger that absorbs heat from the outside air, so that the heat cannot be absorbed from the outside air, and the battery cannot be heated. There is a risk that.
そこで、上記従来技術では、バッテリ加温モードにおいて外気温度が非常に低い場合、冷媒循環回路のヒートポンプサイクル運転を停止し、燃焼式ヒータを運転するように制御することによって、燃焼式ヒータで冷却液を加熱して、バッテリを加温するようにしている。しかしながら、上記従来技術では、燃焼式ヒータを設けているので、構成が複雑化し、車両への搭載性が悪化するという問題がある。 Therefore, in the above prior art, when the outside air temperature is very low in the battery heating mode, the heat pump cycle operation of the refrigerant circulation circuit is stopped and the combustion heater is operated to control the coolant in the combustion heater. To heat the battery. However, in the above prior art, since the combustion heater is provided, there is a problem that the configuration becomes complicated and the mounting property on the vehicle is deteriorated.
本発明は上記点に鑑みて、低外気温時において加熱対象機器を早期に加熱できるようにすることを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to enable early heating of a device to be heated at a low outside air temperature.
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
熱媒体が循環する第１熱媒体回路（Ｃ１）および第２熱媒体回路（Ｃ２）と、
第１熱媒体回路（Ｃ１）に配置され、熱媒体を吸入して吐出する第１ポンプ（１１）と、
第２熱媒体回路（Ｃ２）に配置され、熱媒体を吸入して吐出する第２ポンプ（１２）と、
第１熱媒体回路（Ｃ１）に配置され、熱媒体と外気とを熱交換して熱媒体に外気の熱を吸熱させる熱媒体外気熱交換器（１３）と、
第１熱媒体回路（Ｃ１）に配置され、熱媒体と冷凍サイクル（２１）の低圧側冷媒とを熱交換して低圧側冷媒に熱媒体の熱を吸熱させる低圧側熱交換器（１４）と、
第２熱媒体回路（Ｃ２）に配置され、熱媒体と冷凍サイクル（２１）の高圧側冷媒とを熱交換して高圧側冷媒の熱を熱媒体に放熱させる高圧側熱交換器（１５）と、
第２熱媒体回路（Ｃ２）に配置され、熱媒体によって加熱される加熱対象機器（１６）と、
第１熱媒体回路（Ｃ１）と第２熱媒体回路（Ｃ２）とが連結されない非連結モードと、高圧側熱交換器（１５）から流出した熱媒体が低圧側熱交換器（１４）を流れるように第１熱媒体回路（Ｃ１）と第２熱媒体回路（Ｃ２）とが連結される連結モードとを切り替える連結切替手段（１８、１９、５５、５６）とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1,
A first heat medium circuit (C1) and a second heat medium circuit (C2) in which the heat medium circulates;
A first pump (11) disposed in the first heat medium circuit (C1) and sucking and discharging the heat medium;
A second pump (12) disposed in the second heat medium circuit (C2) and sucking and discharging the heat medium;
A heat medium outside air heat exchanger (13) disposed in the first heat medium circuit (C1) and exchanging heat between the heat medium and the outside air so that the heat medium absorbs the heat of the outside air;
A low pressure side heat exchanger (14) disposed in the first heat medium circuit (C1) and exchanging heat between the heat medium and the low pressure side refrigerant of the refrigeration cycle (21) to absorb the heat of the heat medium to the low pressure side refrigerant; ,
A high pressure side heat exchanger (15) disposed in the second heat medium circuit (C2), for exchanging heat between the heat medium and the high pressure side refrigerant of the refrigeration cycle (21) to dissipate heat of the high pressure side refrigerant to the heat medium; ,
A heating target device (16) disposed in the second heat medium circuit (C2) and heated by the heat medium;
The non-connected mode in which the first heat medium circuit (C1) and the second heat medium circuit (C2) are not connected, and the heat medium flowing out from the high pressure side heat exchanger (15) flows through the low pressure side heat exchanger (14). As described above, it is characterized by comprising connection switching means (18, 19, 55, 56) for switching the connection mode in which the first heat medium circuit (C1) and the second heat medium circuit (C2) are connected.
これによると、連結モードでは、低圧側熱交換器（１４）と高圧側熱交換器（１５）との間で同じ熱媒体が循環するので、冷凍サイクル（２１）の圧縮機（２２）の仕事分を熱媒体の昇温に利用することができる。 According to this, since the same heat medium circulates between the low-pressure side heat exchanger (14) and the high-pressure side heat exchanger (15) in the connection mode, the work of the compressor (22) of the refrigeration cycle (21). Minutes can be used for heating the heating medium.
さらに、連結モードでは、高圧側熱交換器（１５）で加熱された熱媒体が低圧側熱交換器（１４）を流れるので、外気で冷却された熱媒体が低圧側熱交換器（１４）を流れる場合と比較して、低圧側熱交換器（１４）を流れる熱媒体の温度を上昇させることができる。そのため、低圧側熱交換器（１４）を流れる冷媒の温度も上昇させることができるので、冷凍サイクル（２１）の圧縮機（２２）に吸入される冷媒の密度を高めることができ、ひいては、圧縮機（２２）の仕事を増やすことができる。 Furthermore, in the connection mode, the heat medium heated by the high-pressure side heat exchanger (15) flows through the low-pressure side heat exchanger (14), so that the heat medium cooled by the outside air passes through the low-pressure side heat exchanger (14). Compared with the case where it flows, the temperature of the heat medium which flows through the low pressure side heat exchanger (14) can be raised. Therefore, since the temperature of the refrigerant flowing through the low-pressure side heat exchanger (14) can also be increased, the density of the refrigerant sucked into the compressor (22) of the refrigeration cycle (21) can be increased, and as a result The work of the machine (22) can be increased.
したがって、低外気温時において加熱対象機器（１６）を早期に加熱することができる。 Therefore, the heating target device (16) can be heated at an early stage when the outside temperature is low.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明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、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
（第１実施形態）
以下、第１実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１に示す車両用熱管理システム１０は、車両が備える各種機器や車室内を適切な温度に調整するために用いられる。
(First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. The vehicle
本実施形態では、熱管理システム１０を、エンジン（内燃機関）および走行用電動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。
In the present embodiment, the
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（商用電源）から供給された電力を、車両に搭載された電池（車載バッテリ）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。 The hybrid vehicle of the present embodiment is configured as a plug-in hybrid vehicle that can charge power supplied from an external power source (commercial power source) when the vehicle is stopped to a battery (vehicle battery) mounted on the vehicle. As the battery, for example, a lithium ion battery can be used.
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、走行用電動モータのみならず、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。 The driving force output from the engine is used not only for driving the vehicle but also for operating the generator. And the electric power generated by the generator and the electric power supplied from the external power source can be stored in the battery, and the electric power stored in the battery is not only the electric motor for running but also the electric motor constituting the cooling system. Supplied to various in-vehicle devices such as type components.
図１に示すように、熱管理システム１０は、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、ラジエータ１３、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５、ヒータコア１６、第１切替弁１８および第２切替弁１９を備えている。
As shown in FIG. 1, the
第１ポンプ１１および第２ポンプ１２は、冷却水（熱媒体）を吸入して吐出する電動ポンプである。冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンまたはナノ流体を含む液体、または不凍化液体が用いられている。
The
ラジエータ１３は、冷却水と外気とを熱交換する熱交換器（熱媒体外気熱交換器）であり、冷却水の温度が外気の温度よりも高い場合、冷却水の熱を外気に放熱させる放熱器として機能し、冷却水の温度が外気の温度よりも低い場合、外気の熱を冷却水に吸熱させる吸熱器として機能する。
The
ラジエータ１３の冷却水入口側は、第１ポンプ１１の冷却水吐出側に接続されている。室外送風機２０は、ラジエータ１３へ外気を送風する電動送風機である。ラジエータ１３および室外送風機２０は車両の最前部に配置されている。このため、車両の走行時にはラジエータ１３に走行風を当てることができる。
The cooling water inlet side of the
冷却水冷却器１４は、冷凍サイクル２１の低圧側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低圧側熱交換器（熱媒体冷却器）である。冷却水冷却器１４は、冷凍サイクル２１の蒸発器を構成している。
The cooling
冷凍サイクル２１は、圧縮機２２、凝縮器としての冷却水加熱器１５、膨張弁２３、および蒸発器としての冷却水冷却器１４を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル２１では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、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。
The
圧縮機２２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、冷凍サイクル２１の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。冷却水加熱器１５は、圧縮機２２から吐出された高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる高圧側熱交換器（熱媒体加熱器）である。
The
膨張弁２３は、冷却水加熱器１５で凝縮された液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。冷却水冷却器１４は、膨張弁２３で減圧膨張された低圧冷媒と冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器である。冷却水冷却器１４で蒸発した気相冷媒は圧縮機２２に吸入されて圧縮される。
The
ヒータコア１６は、車室内への送風空気と冷却水とを熱交換させて車室内への送風空気を加熱する加熱用熱交換器（加熱対象機器）である。図示を省略しているが、ヒータコア１６は、室内空調ユニットのケーシングに収容されている。ケーシングには、ヒータコア１６へ内気または外気を送風する室内送風機（電動送風機）も収容されている。
The
冷却水によって加熱される加熱対象機器として、ヒータコア１６以外に電池用熱交換器を備えていてもよい。電池用熱交換器は、冷却水と空気とを熱交換させる熱交換器であり、電池用熱交換器で熱交換された空気が電池に導風されることによって電池が冷却または加熱されるようになっている。
In addition to the
また、電池用熱交換器の代わりに電池自体が設けられていてもよい。電池は、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。 Further, the battery itself may be provided instead of the battery heat exchanger. The battery is preferably maintained at a temperature of about 10 to 40 ° C. for reasons such as a decrease in output, a decrease in charge efficiency, and prevention of deterioration.
第１ポンプ１１は、第１ポンプ用流路３１に配置されている。第１ポンプ用流路３１において第１ポンプ１１の吐出側には、ラジエータ１３が配置されている。第２ポンプ１２は、第２ポンプ用流路３２に配置されている。
The
冷却水冷却器１４は、冷却水冷却器用流路３４に配置されている。冷却水加熱器１５は、冷却水加熱器用流路３５に配置されている。ヒータコア１６は、ヒータコア用流路３６に配置されている。
The cooling
第１ポンプ用流路３１、第２ポンプ用流路３２、冷却水冷却器用流路３４、冷却水加熱器用流路３５およびヒータコア用流路３６は、第１切替弁１８および第２切替弁１９に接続されている。
The first
第１切替弁１８および第２切替弁１９は、冷却水の流れを切り替える流れ切替手段である。第１切替弁１８は、冷却水の入口として２つの入口を有し、冷却水の出口として３つの出口を有している。第２切替弁１９は、冷却水の出口として２つの出口を有し、冷却水の入口として３つの入口を有している。
The
第１切替弁１８の第１入口には、第１ポンプ用流路３１の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第１入口には、ラジエータ１３の冷却水出口側が接続されている。
One end of the first
第１切替弁１８の第２入口には、第２ポンプ用流路３２の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第２入口には、第２ポンプ１２の冷却水吐出側が接続されている。
One end of the second
第１切替弁１８の第１出口には、冷却水冷却器用流路３４の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第１出口には、冷却水冷却器１４の冷却水入口側が接続されている。
One end of the cooling water
第１切替弁１８の第２出口には、冷却水加熱器用流路３５の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第２出口には、冷却水加熱器１５の冷却水入口側が接続されている。
One end of the
第１切替弁１８の第３出口には、ヒータコア用流路３６の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第３出口には、ヒータコア１６の冷却水入口側が接続されている。
One end of the heater
第２切替弁１９の第１出口には、第１ポンプ用流路３１の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第１出口には、第１ポンプ１１の冷却水吸入側が接続されている。
The other end of the first
第２切替弁１９の第２出口には、第２ポンプ用流路３２の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第２出口には、第２ポンプ１２の冷却水吸入側が接続されている。
The other end of the second
第２切替弁１９の第１入口には、冷却水冷却器用流路３４の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第１入口には、冷却水冷却器１４の冷却水出口側が接続されている。
The other end of the cooling water
第２切替弁１９の第２入口には、冷却水加熱器用流路３５の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第２入口には、冷却水加熱器１５の冷却水出口側が接続されている。
The other end of the
第２切替弁１９の第３入口には、ヒータコア用流路３６の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第３入口には、ヒータコア１６の冷却水出口側が接続されている。
The other end of the heater
第１切替弁１８は、２つの入口と３つの出口との連通状態を任意または選択的に切り替え可能な構造になっている。第２切替弁１９も、２つの出口と３つの入口との連通状態を任意または選択的に切り替え可能な構造になっている。
The
第１切替弁１８および第２切替弁１９の構造例を簡単に説明すると、第１切替弁１８および第２切替弁１９は、外殻をなすケースと、ケースに収容された弁体とを備え、ケースの所定の位置に冷却水の入口および出口が形成され、弁体が回転操作されることによって冷却水の入口と出口との連通状態が変化するようになっている。
The structure example of the
第１切替弁１８の弁体および第２切替弁１９の弁体は、共通の電動モータによって回転駆動される。第１切替弁１８の弁体および第２切替弁１９の弁体は、別個の電動モータによって独立して回転駆動されるようになっていてもよい。
The valve body of the
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４０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１１、第２ポンプ１２、圧縮機２２、切替弁用電動モータ４１等の作動を制御する制御手段である。
Next, the electric control part of the
切替弁用電動モータ４１は、第１切替弁１８の弁体と第２切替弁１９の弁体とを駆動する切替弁駆動手段である。
The switching valve
制御装置４０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手段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（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手段を構成している。
The
本実施形態では、特に切替弁用電動モータ４１の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）を切替制御手段４０ａとする。もちろん、切替制御手段４０ａを制御装置４０に対して別体で構成してもよい。
In the present embodiment, the configuration (hardware and software) for controlling the operation of the
本実施形態では、特に第１ポンプ１１および第２ポンプ１２の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）をポンプ制御手段４０ｂとする。もちろん、ポンプ制御手段４０ｂを制御装置４０に対して別体で構成してもよい。
In the present embodiment, a configuration (hardware and software) that controls the operation of the
制御装置４０の入力側には、第１水温センサ４２、第２水温センサ４３、冷媒温度センサ４４等のセンサ群の検出信号が入力される。
Detection signals of sensor groups such as the first
第１水温センサ４２は、第１冷却水回路Ｃ１の冷却水温度（例えば、冷却水冷却器１４から流出した冷却水の温度）を検出する検出手段（第１熱媒体温度検出手段）である。第２水温センサ４３は、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（例えば、冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度）を検出する検出手段（第２熱媒体温度検出手段）である。
The first
冷媒温度センサ４４は、冷凍サイクル２１の冷媒温度（例えば、圧縮機２２に吸入される冷媒温度）を検出する検出手段（冷媒温度検出手段）である。 The refrigerant temperature sensor 44 is detection means (refrigerant temperature detection means) for detecting the refrigerant temperature of the refrigeration cycle 21 (for example, the refrigerant temperature sucked into the compressor 22).
次に、上記構成における作動を説明する。制御装置４０が第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、圧縮機２２、切替弁用電動モータ４１等の作動を制御することによって、図３に示す第１作動モード、図４に示す第２作動モード、および図５に示す第３作動モードに切り替えられる。
Next, the operation in the above configuration will be described. The
図３に示す第１作動モードは、例えば外気温度が低く（例えば−２０℃以下）、かつ冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度が所定温度以下（例えば−１５℃以下）の場合に実施される。
The first operation mode shown in FIG. 3 is, for example, when the outside air temperature is low (for example, −20 ° C. or lower) and the temperature of the cooling water flowing into the cooling
第１作動モードでは、第１切替弁１８および第２切替弁１９は、第１ポンプ用流路３１を冷却水冷却器用流路３４と接続させ、第２ポンプ用流路３２を冷却水加熱器用流路３５と接続させ、ヒータコア用流路３６を閉じる。
In the first operation mode, the
これにより、第１ポンプ１１、ラジエータ１３および冷却水冷却器１４によって第１冷却水回路Ｃ１（第１熱媒体回路）が構成され、第２ポンプ１２および冷却水加熱器１５によって第２冷却水回路Ｃ２（第２熱媒体回路）が構成される。
Thus, the first cooling water circuit C1 (first heat medium circuit) is configured by the
第１冷却水回路Ｃ１では、図３の太一点鎖線矢印に示すように、第１ポンプ１１から吐出された冷却水はラジエータ１３および冷却水冷却器１４を流れて第１ポンプ１１に吸入される。第２冷却水回路Ｃ２では、図３の太実線矢印に示すように、第２ポンプ１２から吐出された冷却水は冷却水加熱器１５を流れて第２ポンプ１２に吸入される。
In the first cooling water circuit C1, the cooling water discharged from the
第１冷却水回路Ｃ１では、冷却水冷却器１４で冷却された低温冷却水がラジエータ１３を流れるので、ラジエータ１３で冷却水が外気から吸熱する。そして、ラジエータ１３にて外気から吸熱した冷却水は、冷却水冷却器１４で冷凍サイクル２１の冷媒と熱交換して放熱する。したがって、冷却水冷却器１４では、冷凍サイクル２１の冷媒が冷却水を介して外気から吸熱する。
In the first cooling water circuit C1, the low-temperature cooling water cooled by the cooling
冷却水冷却器１４にて外気から吸熱した冷媒は、冷却水加熱器１５にて第２冷却水回路Ｃ２の冷却水と熱交換するので、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水が加熱される。すなわち、外気の熱を第２冷却水回路Ｃ２の冷却水へ汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。
The refrigerant that has absorbed heat from the outside air in the cooling
このとき、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量を極少量にする。換言すれば、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量を、第１冷却水回路Ｃ１における冷却水の流量よりも少なくする。 At this time, the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 is made extremely small. In other words, the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 is made smaller than the flow rate of the cooling water in the first cooling water circuit C1.
具体的には、制御装置４０が第２ポンプ１２のポンプ回転数を極めて低く抑えたり、第２ポンプ１２を間欠運転したりすることによって、第２ポンプ１２の冷却水吐出能力を極小能力にする。
Specifically, the
第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量が極少量になると、熱伝達率が低下するため熱伝達するのに大きな温度差が必要となる。その結果、図６のモリエル線図（実線）に示すように、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量が多い場合（図６の二点鎖線）と比較して冷凍サイクル２１の高圧が上昇するので、冷却水加熱器１５における冷却水加熱能力を高めて第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度を早く上昇させることができる。
When the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 becomes extremely small, a large temperature difference is required to transfer the heat because the heat transfer rate decreases. As a result, as shown in the Mollier diagram (solid line) in FIG. 6, the high pressure of the
なお、図６中、符号Ｔ１は、第１冷却水回路Ｃ１の冷却水温度を示し、符号Ｔ２は、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度を示している。第１作動モードにおいて、制御装置４０は、第２ポンプ１２を停止するようにしてもよい。
In FIG. 6, reference numeral T1 indicates the cooling water temperature of the first cooling water circuit C1, and reference numeral T2 indicates the cooling water temperature of the second cooling water circuit C2. In the first operation mode, the
第１作動モードでは、第２冷却水回路Ｃ２において冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるので、冷却水がヒータコア１６で放熱しない。そのため、冷却水がヒータコア１６を流れる場合と比較して第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度をさらに早く上昇させることができる。
In the first operation mode, the cooling water flows in the second cooling water circuit C <b> 2 bypassing the
第１作動モードでは、第１冷却水回路Ｃ１と第２冷却水回路Ｃ２とが連結されない。したがって、第１作動モードを非連結モードと表現することができる。 In the first operation mode, the first cooling water circuit C1 and the second cooling water circuit C2 are not connected. Therefore, the first operation mode can be expressed as a disconnected mode.
図４に示す第２作動モードは、例えば冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度が所定温度以下（例えば−１５℃以下）の場合に実施される。
The second operation mode illustrated in FIG. 4 is performed, for example, when the temperature of the cooling water flowing into the cooling
第２作動モードでは、第１切替弁１８および第２切替弁１９は、第２ポンプ用流路３２を冷却水冷却器用流路３４および冷却水加熱器用流路３５と接続させ、第１ポンプ用流路３１およびヒータコア用流路３６を閉じる。
In the second operation mode, the
これにより、第２ポンプ１２、冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５によって第２冷却水回路Ｃ２（高温冷却水回路）が構成される。
Thereby, the 2nd cooling water circuit C2 (high temperature cooling water circuit) is comprised by the
第２冷却水回路Ｃ２では、図４の太実線矢印に示すように、第２ポンプ１２から吐出された冷却水は冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５を流れて第２ポンプ１２に吸入される。
In the second cooling water circuit C2, the cooling water discharged from the
第２冷却水回路Ｃ２では、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水が冷却水冷却器１４を流れて冷媒に吸熱される。これにより、圧縮機２２の仕事分の熱を第２冷却水回路Ｃ２の冷却水に投入して、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度を上昇させることができる。
In the second cooling water circuit C2, the cooling water heated by the cooling
第２作動モードでは、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水から吸熱するので、図７のモリエル線図（一点鎖線）に示すように、ラジエータ１３で外気から吸熱する場合（図７の二点鎖線）と比較して冷凍サイクル２１の低圧を高くすることができる。そのため、圧縮機２２が吸入する冷媒の密度を上げることができるので、圧縮機２２が大きな仕事をすることができる。
In the second operation mode, heat is absorbed from the cooling water heated by the cooling
さらに、第２作動モードでは、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量を少量にする。換言すれば、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量を、第１冷却水回路Ｃ１における冷却水の流量よりも少なくする。具体的には、冷却水加熱器用流路３５の開度が小さくなるように、制御装置４０が第１切替弁１８および第２切替弁１９の作動を制御する。
Further, in the second operation mode, the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 is made small. In other words, the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 is made smaller than the flow rate of the cooling water in the first cooling water circuit C1. Specifically, the
これにより、第１作動モードと同様に、図７のモリエル線図（実線）に示すように、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量が多い場合（図７の一点鎖線）と比較して冷凍サイクル２１の高圧が上昇するので、冷却水加熱器１５における冷却水加熱能力を高めて第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度を早く上昇させることができる。
As a result, as in the first operation mode, as shown in the Mollier diagram (solid line) in FIG. 7, the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 is large (the one-dot chain line in FIG. 7). Since the high pressure of the
なお、図７中、符号Ｔ１は、第１冷却水回路Ｃ１の冷却水温度を示し、符号Ｔ２は、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度を示している。 In FIG. 7, symbol T1 indicates the coolant temperature of the first coolant circuit C1, and symbol T2 indicates the coolant temperature of the second coolant circuit C2.
第２作動モードでは、冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れ、冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れる。換言すれば、熱管理システム１０は、冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れるようにする第１バイパス手段と、冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるようにする第２バイパス手段とを備えている。
In the second operation mode, the cooling water flows bypassing the
第２作動モードでは、第２冷却水回路Ｃ２において冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れるので、冷却水がラジエータ１３で放熱しない。そのため、冷却水がラジエータ１３を流れる場合と比較して第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度をさらに早く上昇させることができる。
In the second operation mode, the cooling water flows in the second cooling water circuit C <b> 2 bypassing the
第２作動モードでは、第２冷却水回路Ｃ２において冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるので、冷却水がヒータコア１６で放熱しない。そのため、冷却水がヒータコア１６を流れる場合と比較して第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度をさらに早く上昇させることができる。
In the second operation mode, the cooling water flows in the second cooling water circuit C <b> 2 bypassing the
第２作動モードでは、第１冷却水回路Ｃ１と第２冷却水回路Ｃ２とが連結される。したがって、第２作動モードを連結モードと表現することができる。 In the second operation mode, the first cooling water circuit C1 and the second cooling water circuit C2 are connected. Therefore, the second operation mode can be expressed as a connection mode.
図５に示す第３作動モードは、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（例えば冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度）が所定温度（例えば−１５℃）を上回った場合に実施される。 The third operation mode shown in FIG. 5 is performed when the cooling water temperature of the second cooling water circuit C2 (for example, the temperature of the cooling water flowing into the cooling water heater 15) exceeds a predetermined temperature (for example, −15 ° C.). Is done.
第３作動モードでは、第１切替弁１８および第２切替弁１９は、第２ポンプ用流路３２を冷却水冷却器用流路３４、冷却水加熱器用流路３５およびヒータコア用流路３６と接続させ、第１ポンプ用流路３１を閉じる。
In the third operation mode, the
これにより、第２ポンプ１２、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５およびヒータコア１６によって第２冷却水回路Ｃ２（高温冷却水回路）が構成される。
Accordingly, the
第２冷却水回路Ｃ２では、図５の太実線矢印に示すように、第２ポンプ１２から吐出された冷却水は冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５およびヒータコア１６を流れて第２ポンプ１２に吸入される。
In the second cooling water circuit C2, the cooling water discharged from the
これにより、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水がヒータコア１６を流れるので、ヒータコア１６を暖機することができる。
Thereby, since the cooling water heated with the cooling
第３作動モードでは、第１冷却水回路Ｃ１と第２冷却水回路Ｃ２とが連結される。したがって、第３作動モードを連結モードと表現することができる。 In the third operation mode, the first cooling water circuit C1 and the second cooling water circuit C2 are connected. Therefore, the third operation mode can be expressed as a connection mode.
ここで、第１作動モードから第２作動モードへの切替条件について説明する。本実施形態では、第１作動モード時に第２冷却水回路Ｃ２の冷却水に投入できる熱量Ｑ１よりも、第２作動モード時に第２冷却水回路Ｃ２の冷却水に投入できる熱量Ｑ２の方が大きくなると推定される場合、第１作動モードから第２作動モードに切り替える。 Here, the switching condition from the first operation mode to the second operation mode will be described. In the present embodiment, the amount of heat Q2 that can be input to the cooling water of the second cooling water circuit C2 in the second operation mode is greater than the amount of heat Q1 that can be input to the cooling water of the second cooling water circuit C2 in the first operation mode. When it is estimated that it becomes, it switches from the 1st operation mode to the 2nd operation mode.
例えば、第１作動モード時（ヒートポンプ運転時）に第２冷却水回路Ｃ２の冷却水に投入できる熱量Ｑ１は以下の数式Ｆ１で表され、第２作動モード時に第２冷却水回路Ｃ２の冷却水に投入できる熱量Ｑ２は以下の数式Ｆ２で表される。
Ｑ１＝ΔＩＬ１×ρ１×Ｎｃ×Ｖｃ×ηｃ×Ａ１ …（Ｆ１）
Ｑ２＝ΔＩＬ２×ρ２×Ｎｃ×Ｖｃ×ηｃ×Ａ２ …（Ｆ２）
但し、ΔＩＬ１、ΔＩＬ１は圧縮機２２のエンタルピ差、ρ１、ρ２は圧縮機２２が吸入する冷媒の密度、Ｎｃは圧縮機２２の回転数、Ｖｃは圧縮機２２の吸入容積、ηｃ１、ηｃ２は圧縮機２２の体積効率、Ａ１、Ａ２は冷凍サイクル２１（ヒートポンプサイクル）の成績係数（ＣＯＰ）である。
For example, the amount of heat Q1 that can be input to the cooling water in the second cooling water circuit C2 in the first operation mode (during heat pump operation) is expressed by the following formula F1, and the cooling water in the second cooling water circuit C2 in the second operation mode. The amount of heat Q2 that can be input to the is expressed by the following formula F2.
Q1 = ΔIL1 × ρ1 × Nc × Vc × ηc × A1 (F1)
Q2 = ΔIL2 × ρ2 × Nc × Vc × ηc × A2 (F2)
Where ΔIL1 and ΔIL1 are enthalpy differences of the
図８に示すように、圧縮機２２が吸入する冷媒の密度ρ（飽和ガス密度）は冷媒温度に応じて変化する。図９に示すように、冷凍サイクル２１（ヒートポンプサイクル）の成績係数Ａ（ＣＯＰ）は外気温に応じて変化する。
As shown in FIG. 8, the density ρ (saturated gas density) of the refrigerant sucked by the
ここで、第１作動モードと第２作動モードとでＮｃ、Ｖｃは一定であり、ηｃの変化量は十分に小さい（ほとんど変化しない）。第２作動モード時は、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水から吸熱して、同じ第２冷却水回路Ｃ２の冷却水に熱を戻すサイクルとなるので、Ａ２（ＣＯＰ）は１となる。 Here, Nc and Vc are constant in the first operation mode and the second operation mode, and the amount of change in ηc is sufficiently small (almost does not change). In the second operation mode, A2 (COP) is set to 1 because heat is absorbed from the cooling water of the second cooling water circuit C2 and heat is returned to the cooling water of the same second cooling water circuit C2.
そうすると、ΔＩＬ１とΔＩＬ２とが等しい（ΔＩＬ１＝ΔＩＬ２）と仮定した場合、以下の数式Ｆ３を満たす場合、熱量Ｑ１よりも熱量Ｑ２の方が大きくなると推定される。
ρ２＞Ａ１×ρ１ …（Ｆ３）
したがって、第１作動モード時にこの数式Ｆ３を満たしたら、第２作動モードに切り替えるようにする。
Then, assuming that ΔIL1 and ΔIL2 are equal (ΔIL1 = ΔIL2), it is estimated that the amount of heat Q2 is larger than the amount of heat Q1 when the following formula F3 is satisfied.
ρ2> A1 × ρ1 (F3)
Therefore, when the mathematical formula F3 is satisfied in the first operation mode, the operation mode is switched to the second operation mode.
例えば、数式Ｆ３におけるＡ１は、外気温と図９のグラフとに基づいて算出する。数式Ｆ３におけるρ１は、第１作動モード時における第１冷却水回路Ｃ１の冷却水温度（例えば冷却水冷却器１４から流出した冷却水の温度）と図８のグラフとに基づいて算出する。すなわち、第１作動モード時における第１冷却水回路Ｃ１の冷却水温度から圧縮機２２が吸入する冷媒の温度を推定し、推定した冷媒温度と図８のグラフとに基づいて吸入冷媒密度ρ１を算出する。
For example, A1 in Formula F3 is calculated based on the outside air temperature and the graph of FIG. Ρ1 in Formula F3 is calculated based on the cooling water temperature (for example, the temperature of the cooling water flowing out from the cooling water cooler 14) of the first cooling water circuit C1 in the first operation mode and the graph of FIG. That is, the temperature of the refrigerant sucked by the
数式Ｆ３におけるρ２は、第１作動モード時における第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度）と図８のグラフとに基づいて算出する。すなわち、第１冷却水回路Ｃ１の冷却水温度（例えば冷却水冷却器１４から流出した冷却水の温度）が第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度）と同じになったと仮定して、圧縮機２２が吸入する冷媒の温度を推定し、推定した冷媒温度と図８のグラフとに基づいて吸入冷媒密度ρ２を算出する。
Ρ2 in Formula F3 is calculated based on the cooling water temperature (the temperature of the cooling water flowing into the cooling water heater 15) of the second cooling water circuit C2 in the first operation mode and the graph of FIG. That is, the cooling water temperature of the first cooling water circuit C1 (for example, the temperature of the cooling water flowing out from the cooling water cooler 14) is the cooling water temperature of the second cooling water circuit C2 (the cooling water flowing into the cooling water heater 15). The temperature of the refrigerant sucked by the
第１作動モードから第２作動モードへの切替条件の他の例として、第１作動モードの実施中、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の温度が所定温度以上になった場合、第２作動モードに切り替えるようにしてもよい。 As another example of the condition for switching from the first operation mode to the second operation mode, when the temperature of the cooling water in the second cooling water circuit C2 becomes a predetermined temperature or higher during the execution of the first operation mode, the second operation is performed. You may make it switch to a mode.
本実施形態では、第１冷却水回路Ｃ１と第２冷却水回路Ｃ２とが連結されない第１作動モードと、冷却水加熱器１５から流出した冷却水が冷却水冷却器１４を流れるように第１冷却水回路Ｃ１と第２冷却水回路Ｃ２とが連結される第２、第３モードとが切り替えられる。
In the present embodiment, the first operation mode in which the first cooling water circuit C1 and the second cooling water circuit C2 are not connected, and the first cooling water flowing out from the cooling
これによると、第２、第３作動モードでは、冷却水冷却器１４と冷却水加熱器１５との間で同じ冷却水が循環するので、冷凍サイクル２１の圧縮機２２の仕事分を冷却水の昇温に利用することができる。このため、低外気温時においてヒータコア１６を早期に加熱することができ、ひいては車室内を早期に暖房することができる。
According to this, since the same cooling water circulates between the cooling
さらに、第２、第３作動モードでは、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水が冷却水冷却器１４を流れるので、外気で冷却された冷却水が冷却水冷却器１４を流れる場合と比較して、冷却水冷却器１４を流れる冷却水の温度を上昇させることができる。そのため、冷却水冷却器１４を流れる冷媒の温度も上昇させることができるので、冷凍サイクル２１の圧縮機２２に吸入される冷媒の密度を高めることができ、ひいては、圧縮機２２の仕事を増やすことができる。
Furthermore, in the second and third operation modes, the cooling water heated by the cooling
したがって、低外気温時においてヒータコア１６を早期に加熱することができ、ひいては車室内を早期に暖房することができる。
Therefore, the
本実施形態では、ヒータコア１６を加熱する必要がある場合、第１作動モードを実施した後に第２、第３作動モードを実施する。
In this embodiment, when it is necessary to heat the
具体的には、第１作動モードから第２作動モードへの切り替えを、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の温度に関連する物理量ρ２に基づいて行う。 Specifically, switching from the first operation mode to the second operation mode is performed based on the physical quantity ρ2 related to the temperature of the cooling water in the second cooling water circuit C2.
より具体的には、第１作動モードから第２作動モードへの切り替えを、物理量ρ２と閾値Ａ１×ρ１との比較結果に基づいて行う。より具体的には、閾値Ａ１×ρ１を外気温度に基づいて決定する。 More specifically, switching from the first operation mode to the second operation mode is performed based on a comparison result between the physical quantity ρ2 and the threshold value A1 × ρ1. More specifically, the threshold value A1 × ρ1 is determined based on the outside air temperature.
より具体的には、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の温度に関連する物理量ρ２として、冷却水冷却器１４に第２冷却水回路Ｃ２の冷却水が流入した場合の吸入冷媒密度を用い、吸入冷媒密度ρ２と比較する閾値Ａ１×ρ１として、外気温度に基づく冷凍サイクル２１の成績係数Ａ１と、冷却水冷却器１４に第１冷却水回路Ｃ１の冷却水が流入した場合の吸入冷媒密度ρ１との積を用いる。ここで、吸入冷媒密度とは、冷凍サイクル２１の圧縮機２２が吸入する冷媒の密度のことである。
More specifically, as the physical quantity ρ2 related to the temperature of the cooling water in the second cooling water circuit C2, the suction refrigerant density when the cooling water of the second cooling water circuit C2 flows into the cooling
これにより、冷却水加熱器１５での冷却水への放熱量が極力多くなるように、第１作動モードから第２作動モードへの切り替えを行うことができる。
Thereby, switching from the 1st operation mode to the 2nd operation mode can be performed so that the amount of heat dissipation to the cooling water in cooling
本実施形態では、冷却水加熱器１５を流れる冷却水の時間平均流量が冷却水加熱器１５を流れる冷却水の時間平均流量よりも少なくなるように第１ポンプ１１および第２ポンプ１２の作動を制御する。
In the present embodiment, the operation of the
これによると、冷却水加熱器１５を流れる冷却水の時間平均流量が少なくなるので、冷却水加熱器１５における熱伝達率が低下して、熱伝達するのに大きな温度差が必要となる。その結果、冷凍サイクル２１の高圧が上昇するので、冷却水加熱器１５における冷却水加熱能力を高めて冷却水の温度を早期に上昇させることができ、ひいてはヒータコア１６を早期に加熱することができる。
According to this, since the time average flow rate of the cooling water flowing through the cooling
本実施形態では、第２、第３作動モード時に冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れる。これにより、冷却水から外気への放熱を回避できるので、ヒータコア１６を一層早期に加熱することができる。
In the present embodiment, cooling water flows bypassing the
本実施形態では、第１、第２作動モード時に第２冷却水回路Ｃ２の冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れる。これにより、冷却水からヒータコア１６への放熱を回避できるので、ヒータコア１６を加熱する前に冷却水の昇温を優先的に行うことができる。
In the present embodiment, the cooling water in the second cooling water circuit C2 flows bypassing the
本実施形態では、第１切替弁１８および第２切替弁１９は、第１冷却水回路Ｃ１と第２冷却水回路Ｃ２とが連結されない第１作動モードと、第１冷却水回路Ｃ１と第２冷却水回路Ｃ２とが連結される第２、第３作動モードとを切り替える連結切替手段を構成している。
In this embodiment, the
具体的には、第１切替弁１８には、第１ポンプ１１の冷却水吐出側、第２ポンプ１２の冷却水吐出側、および冷却水冷却器１４の冷却水入口側が互いに並列に接続されており、第２切替弁１９には、第１ポンプ１１の冷却水吸入側、第２ポンプ１２の冷却水吸入側、および冷却水冷却器１４の冷却水出口側が互いに並列に接続されており、第１切替弁１８および第２切替弁１９は、第１作動モードでは冷却水冷却器１４を第１ポンプ１１と接続し、第２、第３作動モードでは冷却水冷却器１４を第２ポンプ１２と接続する。これにより、熱管理システム１０の全体構成を簡素化できる。
Specifically, a cooling water discharge side of the
本実施形態では、ラジエータ１３が第１切替弁１８と第２切替弁１９との間において第１ポンプ１１と直列に配置され、かつ第１切替弁１８および第２切替弁１９のうち少なくとも一方が第１ポンプ１１およびラジエータ１３への熱媒体の流れを遮断可能になっている。
In the present embodiment, the
これにより、第２、第３作動モード時に冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れることができる。
Thereby, the cooling water can flow bypassing the
本実施形態では、第１切替弁１８にヒータコア１６の冷却水入口側が接続され、第２切替弁１９にヒータコア１６の冷却水出口側が接続され、かつ第１切替弁１８および第２切替弁１９のうち少なくとも一方がヒータコア１６への冷却水の流れを遮断可能になっている。
In the present embodiment, the cooling water inlet side of the
これにより、第１、第２作動モード時に冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れることができる。
Thereby, the cooling water can bypass the
（第２実施形態）
本第２実施形態では、図１０に示すように、上記第１実施形態に対して、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５およびラジエータ１３の配置が変更されている。
(Second Embodiment)
In this 2nd Embodiment, as shown in FIG. 10, arrangement | positioning of the cooling
具体的には、冷却水冷却器１４は第１ポンプ用流路３１に配置されており、冷却水加熱器１５は第２ポンプ用流路３２に配置されており、ラジエータ１３はラジエータ用流路３３（第１流路）に配置されている。冷却水冷却器１４は、第１ポンプ１１の吐出側に配置されている。冷却水加熱器１５は第２ポンプ用流路３２に配置されている。
Specifically, the cooling
第１切替弁１８の第１入口には、第１ポンプ用流路３１の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第１入口には、冷却水冷却器１４の冷却水出口側が接続されている。
One end of the first
第１切替弁１８の第２入口には、第２ポンプ用流路３２の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第２入口には、冷却水加熱器１５の冷却水出口側が接続されている。
One end of the second
第１切替弁１８の第１出口には、ラジエータ用流路３３の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第１出口には、ラジエータ１３の冷却水入口側が接続されている。第１切替弁１８の第２出口には、バイパス流路３７（第２流路）の一端が接続されている。
One end of the
第１切替弁１８の第３出口には、ヒータコア用流路３６の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第３出口には、ヒータコア１６の冷却水入口側が接続されている。
One end of the heater
第２切替弁１９の第１出口には、第１ポンプ用流路３１の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第１出口には、第１ポンプ１１の冷却水吸入側が接続されている。
The other end of the first
第２切替弁１９の第２出口には、第２ポンプ用流路３２の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第２出口には、第２ポンプ１２の冷却水吸入側が接続されている。
The other end of the second
第２切替弁１９の第１入口には、ラジエータ用流路３３の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第１入口には、ラジエータ１３の冷却水出口側が接続されている。第２切替弁１９の第２入口には、バイパス流路３７の他端が接続されている。
The other end of the
第２切替弁１９の第３入口には、ヒータコア用流路３６の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第３入口には、ヒータコア１６の冷却水出口側が接続されている。
The other end of the heater
次に、上記構成における作動を説明する。制御装置４０が第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、圧縮機２２、切替弁用電動モータ４１等の作動を制御することによって、図１１に示す第１作動モード、図１２に示す第２作動モード、および図１３に示す第３作動モードに切り替えられる。
Next, the operation in the above configuration will be described. The
図１１に示す第１作動モードは、外気温度が低く（例えば−２０℃以下）、かつ第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（例えば冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度）が所定温度以下（例えば−１５℃以下）の場合に実施される。 In the first operation mode shown in FIG. 11, the outside air temperature is low (for example, −20 ° C. or lower), and the cooling water temperature of the second cooling water circuit C2 (for example, the temperature of the cooling water flowing into the cooling water heater 15) is predetermined. It is carried out when the temperature is not higher than (for example, not higher than −15 ° C.).
第１作動モードでは、第１切替弁１８および第２切替弁１９は、第１ポンプ用流路３１をラジエータ用流路３３と接続させ、第２ポンプ用流路３２をバイパス流路３７と接続させ、ヒータコア用流路３６を閉じる。
In the first operation mode, the
これにより、第１ポンプ１１、冷却水冷却器１４およびラジエータ１３によって第１冷却水回路Ｃ１（低温冷却水回路）が構成され、第２ポンプ１２および冷却水加熱器１５によって第２冷却水回路Ｃ２（高温冷却水回路）が構成される。
Thereby, the 1st cooling water circuit C1 (low temperature cooling water circuit) is comprised by the
第１冷却水回路Ｃ１では、図１１の太一点鎖線矢印に示すように、第１ポンプ１１から吐出された冷却水は冷却水冷却器１４およびラジエータ１３を流れて第１ポンプ１１に吸入される。第２冷却水回路Ｃ２では、図１１の太実線矢印に示すように、第２ポンプ１２から吐出された冷却水は冷却水加熱器１５を流れて第２ポンプ１２に吸入される。
In the first cooling water circuit C1, the cooling water discharged from the
これにより、上記第１実施形態の第１作動モードと同様に、外気の熱を第２冷却水回路Ｃ２の冷却水へ汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。 Thereby, the heat pump driving | operation which pumps the heat of external air to the cooling water of the 2nd cooling water circuit C2 is realizable like the 1st operation mode of the said 1st Embodiment.
このとき、上記第１実施形態の第１作動モードと同様に、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量を極少量にする。換言すれば、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量を、第１冷却水回路Ｃ１における冷却水の流量よりも少なくする。 At this time, similarly to the first operation mode of the first embodiment, the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 is made extremely small. In other words, the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 is made smaller than the flow rate of the cooling water in the first cooling water circuit C1.
これにより、上記第１実施形態の第１作動モードと同様に、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量が多い場合と比較して冷凍サイクル２１の高圧が上昇するので、冷却水加熱器１５における冷却水加熱能力を高めて第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度を早く上昇させることができる。
Thereby, similarly to the first operation mode of the first embodiment, the high pressure of the
第１作動モードでは、第２冷却水回路Ｃ２において冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるので、冷却水がヒータコア１６で放熱しない。そのため、冷却水がヒータコア１６を流れる場合と比較して第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度をさらに早く上昇させることができる。
In the first operation mode, the cooling water flows in the second cooling water circuit C <b> 2 bypassing the
図１２に示す第２作動モードは、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（例えば冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度）が所定温度以下（例えば−１５℃以下）の場合に実施される。 The second operation mode shown in FIG. 12 is performed when the cooling water temperature (for example, the temperature of the cooling water flowing into the cooling water heater 15) of the second cooling water circuit C2 is equal to or lower than a predetermined temperature (for example, −15 ° C. or lower). Is done.
第２作動モードでは、第１切替弁１８および第２切替弁１９は、第１ポンプ用流路３１および第２ポンプ用流路３２をバイパス流路３７と接続させ、ラジエータ用流路３３およびヒータコア用流路３６を閉じる。
In the second operation mode, the
これにより、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５によって第２冷却水回路Ｃ２（高温冷却水回路）が構成される。
Thereby, the
第２冷却水回路Ｃ２では、図１２の太実線矢印に示すように、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２から吐出された冷却水は冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５を流れて第１ポンプ１１および第２ポンプ１２に吸入される。
In the second cooling water circuit C2, the cooling water discharged from the
これにより、上記第１実施形態の第２作動モードと同様に、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水から吸熱するので、ラジエータ１３で外気から吸熱する場合と比較して冷凍サイクル２１の低圧を高くすることができる。そのため、圧縮機２２が吸入する冷媒の密度を上げることができるので、圧縮機２２が大きな仕事をすることができる。
Thus, as in the second operation mode of the first embodiment, heat is absorbed from the cooling water heated by the cooling
さらに、第２作動モードでは、上記第１実施形態の第２作動モードと同様に、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量を少量にする。換言すれば、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量を、第１冷却水回路Ｃ１における冷却水の流量よりも少なくする。具体的には、第２ポンプ用流路３２の開度が小さくなるように、制御装置４０が第１切替弁１８および第２切替弁１９の作動を制御する。または、第２ポンプ１２の冷却水吐出能力を小さくする。
Further, in the second operation mode, similarly to the second operation mode of the first embodiment, the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 is made small. In other words, the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 is made smaller than the flow rate of the cooling water in the first cooling water circuit C1. Specifically, the
これにより、第１作動モードと同様に、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量が多い場合と比較して冷凍サイクル２１の高圧が上昇するので、冷却水加熱器１５における冷却水加熱能力を高めて第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度を早く上昇させることができる。
Accordingly, as in the first operation mode, the high pressure of the
第２作動モードでは、冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れ、冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れる。換言すれば、熱管理システム１０は、冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れるようにする第１バイパス手段と、冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるようにする第２バイパス手段とを備えている。
In the second operation mode, the cooling water flows bypassing the
第２作動モードでは、第２冷却水回路Ｃ２において冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れるので、冷却水がラジエータ１３で放熱しない。そのため、冷却水がラジエータ１３を流れる場合と比較して第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度をさらに早く上昇させることができる。
In the second operation mode, the cooling water flows in the second cooling water circuit C <b> 2 bypassing the
第２作動モードでは、第２冷却水回路Ｃ２において冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるので、冷却水がヒータコア１６で放熱しない。そのため、冷却水がヒータコア１６を流れる場合と比較して第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度をさらに早く上昇させることができる。
In the second operation mode, the cooling water flows in the second cooling water circuit C <b> 2 bypassing the
図１３に示す第３作動モードは、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（例えば冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度）が所定温度（例えば−１５℃）を上回った場合に実施される。 The third operation mode shown in FIG. 13 is performed when the cooling water temperature of the second cooling water circuit C2 (for example, the temperature of the cooling water flowing into the cooling water heater 15) exceeds a predetermined temperature (for example, −15 ° C.). Is done.
第３作動モードでは、第１切替弁１８および第２切替弁１９は、第１ポンプ用流路３１および第２ポンプ用流路３２をバイパス流路３７およびヒータコア用流路３６と接続させ、ラジエータ用流路３３を閉じる。
In the third operation mode, the
これにより、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５およびヒータコア１６によって第２冷却水回路Ｃ２（高温冷却水回路）が構成される。
Thereby, the
第２冷却水回路Ｃ２では、図１３の太実線矢印に示すように、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２から吐出された冷却水は冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５およびヒータコア１６を流れて第１ポンプ１１および第２ポンプ１２に吸入される。
In the second cooling water circuit C2, the cooling water discharged from the
これにより、上記第１実施形態の第３作動モードと同様に、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水がヒータコア１６を流れるので、ヒータコア１６を暖機することができる。
Thereby, since the cooling water heated with the cooling
なお、第１作動モードから第２作動モードへの切替条件については、上記第１実施形態と同様であるので説明を説明する。 The switching condition from the first operation mode to the second operation mode is the same as that in the first embodiment, and will be described.
本実施形態によると、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。 According to this embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained.
本実施形態では、第１切替弁１８には、第１ポンプ１１の冷却水吐出側、第２ポンプ１２の冷却水吐出側、ラジエータ用流路３３の一端側、およびバイパス流路３７の一端側が互いに並列に接続されており、第２切替弁１９には、第１ポンプ１１の冷却水吸入側、第２ポンプ１２の冷却水吸入側、ラジエータ用流路３３の他端側、およびバイパス流路３７の他端側が互いに並列に接続されており、第１切替弁１８および第２切替弁１９は、第１作動モードではラジエータ用流路３３を第１ポンプ１１と接続し、かつバイパス流路３７を第２ポンプ１２と接続し、第２、第３作動モードではバイパス流路３７を第１ポンプ１１および第２ポンプ１２と接続する。これにより、熱管理システム１０の全体構成を簡素化できる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、ラジエータ１３がラジエータ用流路３３に配置されているので、第２、第３作動モード時に冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れることができる。
In the present embodiment, since the
本実施形態では、第１切替弁１８にヒータコア１６の冷却水入口側が接続され、第２切替弁１９にヒータコア１６の冷却水出口側が接続され、かつ第１切替弁１８および第２切替弁１９のうち少なくとも一方がヒータコア１６への冷却水の流れを遮断可能になっている。
In the present embodiment, the cooling water inlet side of the
これにより、第１、第２作動モード時に冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れることができる。
Thereby, the cooling water can bypass the
（第３実施形態）
本第３実施形態では、図１４に示すように、第１冷却水回路Ｃ１を構成する第１循環流路５１と第２冷却水回路Ｃ２を構成する第２循環流路５２とを第１接続流路５３および第２接続流路５４で接続するようになっている。
(Third embodiment)
In the third embodiment, as shown in FIG. 14, a first connection is made between the first
第１循環流路５１および第２循環流路５２は、冷却水が循環して流れる閉じた流路である。第１循環流路５１には、第１ポンプ１１、ラジエータ１３および冷却水冷却器１４がこの順番で配置されている。第２循環流路５２には、第２ポンプ１２、冷却水加熱器１５およびヒータコア１６がこの順番で配置されている。
The
第１循環流路５１のうちラジエータ１３と冷却水冷却器１４との間の部位には、第１接続流路５３の一端および第２接続流路５４の一端が接続されている。第２循環流路５２のうち冷却水加熱器１５およびヒータコア１６との間の部位には、第１接続流路５３の他端および第２接続流路５４の他端が接続されている。
One end of the first
第１接続流路５３と第１循環流路５１との接続部には第１三方弁５５が配置されている。第１三方弁５５は、ラジエータ１３から流出した冷却水が冷却水冷却器１４側へ向かって流れる流路と、ラジエータ１３から流出した冷却水が第１接続流路５３側へ向かって流れる流路とを切り替える流路切替手段である。
A first three-
第２接続流路５４と第２循環流路５２との接続部には第２三方弁５６が配置されている。第２三方弁５６は、冷却水加熱器１５から流出した冷却水がヒータコア１６側へ向かって流れる流路と、冷却水加熱器１５から流出した冷却水が第２接続流路５４側へ向かって流れる流路とを切り替える流路切替手段である。
A second three-
第１循環流路５１には、第１ポンプ１１から吐出された冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れるラジエータバイパス流路５７が接続されている。ラジエータバイパス流路５７と第１循環流路５１との接続部にはラジエータバイパス三方弁５８が配置されている。
A
ラジエータバイパス三方弁５８は、第１ポンプ１１から吐出された冷却水がラジエータ１３側へ向かって流れる流路と、第１ポンプ１１から吐出された冷却水がラジエータバイパス流路５７側へ向かって流れる流路とを切り替える流路切替手段である。
In the radiator bypass three-
第２循環流路５２には、第２ポンプ１２から吐出された冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるヒータコアバイパス流路５９が接続されている。ヒータコアバイパス流路５９と第２循環流路５２との接続部にはヒータコアバイパス三方弁６０が配置されている。
A heater
ヒータコアバイパス三方弁６０は、第２ポンプ１２から吐出された冷却水がヒータコア１６側へ向かって流れる流路と、第２ポンプ１２から吐出された冷却水がヒータコアバイパス流路５９側へ向かって流れる流路とを切り替える流路切替手段である。
In the heater core bypass three-
第１三方弁５５、第２三方弁５６、ラジエータバイパス三方弁５８およびヒータコアバイパス三方弁６０の作動は制御装置４０によって制御される。
The operation of the first three-
次に、上記構成における作動を説明する。制御装置４０が第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、圧縮機２２、第１三方弁５５、第２三方弁５６、ラジエータバイパス三方弁５８およびヒータコアバイパス三方弁６０等の作動を制御することによって、図１５に示す第１作動モード、図１６に示す第２作動モード、および図１７に示す第３作動モードに切り替えられる。
Next, the operation in the above configuration will be described. By controlling the operations of the
図１５に示す第１作動モードは、外気温度が低く（例えば−２０℃以下）、かつ第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（例えば冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度）が所定温度以下（例えば−１５℃以下）の場合に実施される。 In the first operation mode shown in FIG. 15, the outside air temperature is low (for example, −20 ° C. or lower), and the cooling water temperature of the second cooling water circuit C2 (for example, the temperature of the cooling water flowing into the cooling water heater 15) is predetermined. It is carried out when the temperature is not higher than (for example, not higher than −15 ° C.).
第１作動モードでは、第１循環流路５１と第２循環流路５２とが接続されず、第１循環流路５１の冷却水がラジエータ１３を流れ、第２循環流路５２の冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるように、第１三方弁５５、第２三方弁５６、ラジエータバイパス三方弁５８およびヒータコアバイパス三方弁６０が作動する。
In the first operation mode, the first
これにより、第１ポンプ１１、冷却水冷却器１４およびラジエータ１３によって第１冷却水回路Ｃ１（低温冷却水回路）が構成され、第２ポンプ１２および冷却水加熱器１５によって第２冷却水回路Ｃ２（高温冷却水回路）が構成される。
Thereby, the 1st cooling water circuit C1 (low temperature cooling water circuit) is comprised by the
第１冷却水回路Ｃ１では、図１５の太一点鎖線矢印に示すように、第１ポンプ１１から吐出された冷却水は冷却水冷却器１４およびラジエータ１３を流れて第１ポンプ１１に吸入される。第２冷却水回路Ｃ２では、図１５の太実線矢印に示すように、第２ポンプ１２から吐出された冷却水は冷却水加熱器１５を流れて第２ポンプ１２に吸入される。
In the first cooling water circuit C1, the cooling water discharged from the
これにより、上記第１実施形態の第１作動モードと同様に、外気の熱を第２冷却水回路Ｃ２の冷却水へ汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。 Thereby, the heat pump driving | operation which pumps the heat of external air to the cooling water of the 2nd cooling water circuit C2 is realizable like the 1st operation mode of the said 1st Embodiment.
このとき、上記第１実施形態の第１作動モードと同様に、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量を極少量にする。換言すれば、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量を、第１冷却水回路Ｃ１における冷却水の流量よりも少なくする。 At this time, similarly to the first operation mode of the first embodiment, the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 is made extremely small. In other words, the flow rate of the cooling water in the second cooling water circuit C2 is made smaller than the flow rate of the cooling water in the first cooling water circuit C1.
これにより、上記第１実施形態の第１作動モードと同様に、第２冷却水回路Ｃ２における冷却水の流量が多い場合と比較して冷凍サイクル２１の高圧が上昇するので、冷却水加熱器１５における冷却水加熱能力を高めて第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度を早く上昇させることができる。
Thereby, similarly to the first operation mode of the first embodiment, the high pressure of the
第１作動モードでは、第２冷却水回路Ｃ２において冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるので、冷却水がヒータコア１６で放熱しない。そのため、冷却水がヒータコア１６を流れる場合と比較して第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度をさらに早く上昇させることができる。
In the first operation mode, the cooling water flows in the second cooling water circuit C <b> 2 bypassing the
図１６に示す第２作動モードは、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（例えば冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度）が所定温度以下（例えば−１５℃以下）の場合に実施される。 The second operation mode shown in FIG. 16 is performed when the cooling water temperature (for example, the temperature of the cooling water flowing into the cooling water heater 15) of the second cooling water circuit C2 is equal to or lower than a predetermined temperature (for example, −15 ° C. or lower). Is done.
第２作動モードでは、第１循環流路５１と第２循環流路５２とが接続され、第１循環流路５１の冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れ、第２循環流路５２の冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるように、第１三方弁５５、第２三方弁５６、ラジエータバイパス三方弁５８およびヒータコアバイパス三方弁６０が作動する。
In the second operation mode, the
これにより、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５によって第２冷却水回路Ｃ２（高温冷却水回路）が構成される。
Thereby, the
第２冷却水回路Ｃ２では、図１６の太実線矢印に示すように、第１ポンプ１１から吐出された冷却水は第２ポンプ１２に吸入されて吐出され、冷却水加熱器１５および冷却水冷却器１４を流れて第１ポンプ１１に吸入される。
In the second cooling water circuit C2, the cooling water discharged from the
これにより、上記第１実施形態の第２作動モードと同様に、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水から吸熱するので、ラジエータ１３で外気から吸熱する場合と比較して冷凍サイクル２１の低圧を高くすることができる。そのため、圧縮機２２が吸入する冷媒の密度を上げることができるので、圧縮機２２が大きな仕事をすることができる。
Thus, as in the second operation mode of the first embodiment, heat is absorbed from the cooling water heated by the cooling
第２作動モードでは、冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れ、冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れる。換言すれば、冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れるようにする第１バイパス手段と、冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるようにする第２バイパス手段とを備えている。
In the second operation mode, the cooling water flows bypassing the
第１バイパス手段は、ラジエータバイパス流路５７およびラジエータバイパス三方弁５８によって構成されている。第２バイパス手段は、ヒータコアバイパス流路５９およびヒータコアバイパス三方弁６０によって構成されている。
The first bypass means is constituted by a
第２作動モードでは、第２冷却水回路Ｃ２において冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れるので、冷却水がラジエータ１３で放熱しない。そのため、冷却水がラジエータ１３を流れる場合と比較して第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度をさらに早く上昇させることができる。
In the second operation mode, the cooling water flows in the second cooling water circuit C <b> 2 bypassing the
第２作動モードでは、第２冷却水回路Ｃ２において冷却水がヒータコア１６をバイパスして流れるので、冷却水がヒータコア１６で放熱しない。そのため、冷却水がヒータコア１６を流れる場合と比較して第２冷却水回路Ｃ２の冷却水の温度をさらに早く上昇させることができる。
In the second operation mode, the cooling water flows in the second cooling water circuit C <b> 2 bypassing the
図１７に示す第３作動モードは、第２冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（例えば冷却水加熱器１５に流入する冷却水の温度）が所定温度（例えば−１５℃）を上回った場合に実施される。 The third operation mode shown in FIG. 17 is performed when the cooling water temperature (for example, the temperature of the cooling water flowing into the cooling water heater 15) of the second cooling water circuit C2 exceeds a predetermined temperature (for example, −15 ° C.). Is done.
第３作動モードでは、第１循環流路５１と第２循環流路５２とが接続され、第１循環流路５１の冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れ、第２循環流路５２の冷却水がヒータコア１６を流れるように、第１三方弁５５、第２三方弁５６、ラジエータバイパス三方弁５８およびヒータコアバイパス三方弁６０が作動する。
In the third operation mode, the
これにより、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５およびヒータコア１６によって第２冷却水回路Ｃ２（高温冷却水回路）が構成される。
Thereby, the
第２冷却水回路Ｃ２では、図１７の太実線矢印に示すように、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２から吐出された冷却水は冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５およびヒータコア１６を流れて第１ポンプ１１および第２ポンプ１２に吸入される。
In the second cooling water circuit C2, the cooling water discharged from the
これにより、上記第１実施形態の第３作動モードと同様に、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水がヒータコア１６を流れるので、ヒータコア１６を暖機することができる。
Thereby, since the cooling water heated with the cooling
なお、第１作動モードから第２作動モードへの切替条件については、上記第１実施形態と同様であるので説明を説明する。 The switching condition from the first operation mode to the second operation mode is the same as that in the first embodiment, and will be described.
本実施形態によると、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。本実施形態では、第１三方弁５５および第２三方弁５６は、第１冷却水回路Ｃ１と第２冷却水回路Ｃ２とが連結されない第１作動モードと、第１冷却水回路Ｃ１と第２冷却水回路Ｃ２とが連結される第２、第３作動モードとを切り替える連結切替手段を構成している。
According to this embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained. In the present embodiment, the first three-
（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The above embodiments can be combined as appropriate. The above embodiment can be variously modified as follows, for example.
（１）冷却水によって温度調整される温度調整対象機器（冷却対象機器・加熱対象機器）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ってシートを冷却または加熱する熱交換器を温度調整対象機器として用いてもよい。また、温度調整対象機器の個数を適宜変更してもよい。 (1) Various devices can be used as a temperature adjustment target device (cooling target device / heating target device) whose temperature is adjusted by cooling water. For example, a heat exchanger that is built in a seat on which an occupant is seated and that cools or heats the seat with cooling water may be used as the temperature adjustment target device. In addition, the number of temperature adjustment target devices may be changed as appropriate.
（２）上記各実施形態では、温度調整対象機器（冷却対象機器・加熱対象機器）を温度調整するための熱媒体（熱媒体）として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。 (2) In each of the above embodiments, cooling water is used as a heat medium (heat medium) for adjusting the temperature of the temperature adjustment target device (cooling target device / heating target device), but various media such as oil are heated. It may be used as a medium.
熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水（いわゆる不凍液）のように凝固点を低下させる作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。 A nanofluid may be used as the heat medium. A nanofluid is a fluid in which nanoparticles having a particle size of the order of nanometers are mixed. In addition to the effect of lowering the freezing point as in the case of cooling water using ethylene glycol (so-called antifreeze liquid), the following effects can be obtained by mixing the nanoparticles with the heat medium.
すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。 That is, the effect of improving the thermal conductivity in a specific temperature range, the effect of increasing the heat capacity of the heat medium, the effect of preventing the corrosion of metal pipes and the deterioration of rubber pipes, and the heat medium at an extremely low temperature The effect which improves the fluidity | liquidity of can be acquired.
このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。 Such effects vary depending on the particle configuration, particle shape, blending ratio, and additional substance of the nanoparticles.
これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。 According to this, since the thermal conductivity can be improved, it is possible to obtain the same cooling efficiency even with a small amount of heat medium as compared with the cooling water using ethylene glycol.
また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の蓄冷熱量（顕熱による蓄冷熱）を増加させることができる。 Moreover, since the heat capacity of the heat medium can be increased, the amount of heat stored in the heat medium itself (cold heat stored by sensible heat) can be increased.
蓄冷熱量を増せることにより、圧縮機２２を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温調が実施できるため、車両用熱管理システムの省動力化が可能になる。
Even if the
ナノ粒子のアスペクト比は５０以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。 The aspect ratio of the nanoparticles is preferably 50 or more. This is because sufficient thermal conductivity can be obtained. The aspect ratio is a shape index that represents the ratio of the vertical and horizontal dimensions of the nanoparticles.
ナノ粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＣのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Ａｕナノ粒子、Ａｇナノワイヤー、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子（上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体）、およびＡｕナノ粒子含有ＣＮＴなどを用いることができる。 Nanoparticles containing any of Au, Ag, Cu and C can be used. Specifically, Au nanoparticle, Ag nanowire, CNT (carbon nanotube), graphene, graphite core-shell nanoparticle (a structure such as a carbon nanotube surrounding the above atom is included as a constituent atom of the nanoparticle. Particles), Au nanoparticle-containing CNTs, and the like can be used.
（３）上記各実施形態の冷凍サイクル２１では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
(3) In the
また、上記各実施形態の冷凍サイクル２１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が、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
The
（４）上記各実施形態では、車両用冷却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に本発明を適用してもよい。 (4) In each of the above embodiments, an example in which the vehicle cooling system is applied to a hybrid vehicle has been described. However, the present invention is applied to an electric vehicle that does not include an engine and obtains driving force for vehicle traveling from a traveling electric motor. May be.
１１ 第１ポンプ
１２ 第２ポンプ
１３ ラジエータ（熱媒体外気熱交換器）
１４ 冷却水冷却器（低圧側熱交換器）
１５ 冷却水加熱器（高圧側熱交換器）
１６ ヒータコア（加熱対象機器）
１８ 第１切替弁（連結切替手段）
１９ 第２切替弁（連結切替手段）
Ｃ１ 第１冷却水回路（第１熱媒体回路）
Ｃ２ 第２冷却水回路（第２熱媒体回路）
11
14 Cooling water cooler (low pressure side heat exchanger)
15 Cooling water heater (high-pressure side heat exchanger)
16 Heater core (device to be heated)
18 1st switching valve (connection switching means)
19 Second switching valve (connection switching means)
C1 first cooling water circuit (first heat medium circuit)
C2 Second cooling water circuit (second heat medium circuit)
Claims (14)
前記第１熱媒体回路（Ｃ１）に配置され、前記熱媒体を吸入して吐出する第１ポンプ（１１）と、
前記第２熱媒体回路（Ｃ２）に配置され、前記熱媒体を吸入して吐出する第２ポンプ（１２）と、
前記第１熱媒体回路（Ｃ１）に配置され、前記熱媒体と外気とを熱交換して前記熱媒体に前記外気の熱を吸熱させる熱媒体外気熱交換器（１３）と、
前記第１熱媒体回路（Ｃ１）に配置され、前記熱媒体と冷凍サイクル（２１）の低圧側冷媒とを熱交換して前記低圧側冷媒に前記熱媒体の熱を吸熱させる低圧側熱交換器（１４）と、
前記第２熱媒体回路（Ｃ２）に配置され、前記熱媒体と冷凍サイクル（２１）の高圧側冷媒とを熱交換して前記高圧側冷媒の熱を前記熱媒体に放熱させる高圧側熱交換器（１５）と、
前記第２熱媒体回路（Ｃ２）に配置され、前記熱媒体によって加熱される加熱対象機器（１６）と、
前記第１熱媒体回路（Ｃ１）と前記第２熱媒体回路（Ｃ２）とが連結されない非連結モードと、前記高圧側熱交換器（１５）から流出した熱媒体が前記低圧側熱交換器（１４）を流れるように前記第１熱媒体回路（Ｃ１）と前記第２熱媒体回路（Ｃ２）とが連結される連結モードとを切り替える連結切替手段（１８、１９、５５、５６）とを備えることを特徴とする車両用熱管理システム。 The first heat medium circuit (C1) and the second heat medium circuit (C2) in which the heat medium circulates;
A first pump (11) disposed in the first heat medium circuit (C1) and sucking and discharging the heat medium;
A second pump (12) disposed in the second heat medium circuit (C2) and sucking and discharging the heat medium;
A heat medium outside air heat exchanger (13) disposed in the first heat medium circuit (C1) and exchanging heat between the heat medium and outside air to absorb the heat of the outside air into the heat medium;
A low pressure side heat exchanger disposed in the first heat medium circuit (C1) and exchanging heat between the heat medium and the low pressure side refrigerant of the refrigeration cycle (21) to absorb the heat of the heat medium to the low pressure side refrigerant. (14) and
A high pressure side heat exchanger disposed in the second heat medium circuit (C2) and exchanging heat between the heat medium and the high pressure side refrigerant of the refrigeration cycle (21) to dissipate heat of the high pressure side refrigerant to the heat medium. (15) and
A heating target device (16) disposed in the second heat medium circuit (C2) and heated by the heat medium;
The non-connected mode in which the first heat medium circuit (C1) and the second heat medium circuit (C2) are not connected, and the heat medium flowing out from the high pressure side heat exchanger (15) is the low pressure side heat exchanger ( 14) connection switching means (18, 19, 55, 56) for switching a connection mode in which the first heat medium circuit (C1) and the second heat medium circuit (C2) are connected so as to flow through 14). The thermal management system for vehicles characterized by the above-mentioned.
前記切替制御手段（４０ａ）は、
前記物理量（ρ２）として、前記低圧側熱交換器（１４）に前記第２熱媒体回路（Ｃ２）の前記熱媒体が流入した場合の前記吸入冷媒密度を用い、
前記閾値（Ａ１×ρ１）として、前記外気温度に基づく前記冷凍サイクル（２１）の成績係数（Ａ１）と、前記低圧側熱交換器（１４）に前記第１熱媒体回路（Ｃ１）の前記熱媒体が流入した場合の前記吸入冷媒密度（ρ１）との積を用いることを特徴とする請求項５に記載の車両用熱管理システム。 When the density of the refrigerant sucked by the compressor (22) of the refrigeration cycle (21) is the suction refrigerant density,
The switching control means (40a)
As the physical quantity (ρ2), using the suction refrigerant density when the heat medium of the second heat medium circuit (C2) flows into the low pressure side heat exchanger (14),
As the threshold (A1 × ρ1), the coefficient of performance (A1) of the refrigeration cycle (21) based on the outside air temperature and the heat of the first heat medium circuit (C1) to the low-pressure side heat exchanger (14). The vehicle thermal management system according to claim 5, wherein a product of the suction refrigerant density (ρ1) when the medium flows is used.
前記第１ポンプ（１１）の熱媒体吐出側、前記第２ポンプ（１２）の熱媒体吐出側、および前記低圧側熱交換器（１４）の熱媒体入口側が互いに並列に接続された第１切替弁（１８）と、
前記第１ポンプ（１１）の熱媒体吸入側、前記第２ポンプ（１２）の熱媒体吸入側、および前記低圧側熱交換器（１４）の熱媒体出口側が互いに並列に接続された第２切替弁（１９）とを有し、
前記第１切替弁（１８）および前記第２切替弁（１９）は、前記非連結モードでは前記低圧側熱交換器（１４）を前記第１ポンプ（１１）と接続し、前記連結モードでは前記低圧側熱交換器（１４）を前記第２ポンプ（１２）と接続することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。 The connection switching means includes
A first switching in which the heat medium discharge side of the first pump (11), the heat medium discharge side of the second pump (12), and the heat medium inlet side of the low pressure side heat exchanger (14) are connected in parallel to each other. A valve (18);
A second switching in which the heat medium suction side of the first pump (11), the heat medium suction side of the second pump (12), and the heat medium outlet side of the low pressure side heat exchanger (14) are connected in parallel to each other. A valve (19),
The first switching valve (18) and the second switching valve (19) connect the low-pressure side heat exchanger (14) to the first pump (11) in the non-coupled mode, and in the coupled mode, The vehicle thermal management system according to any one of claims 1 to 7, wherein a low-pressure side heat exchanger (14) is connected to the second pump (12).
前記熱媒体外気熱交換器（１３）が前記第１切替弁（１８）と前記第２切替弁（１９）との間において前記第１ポンプ（１１）と直列に配置され、かつ前記第１切替弁（１８）および前記第２切替弁（１９）のうち少なくとも一方が前記第１ポンプ（１１）および前記熱媒体外気熱交換器（１３）への前記熱媒体の流れを遮断可能になっていることによって、前記第１バイパス手段が構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の車両用熱管理システム。 First bypass means (18, 19) for allowing the heat medium to flow bypassing the heat medium outside air heat exchanger (13) during the connection mode;
The heat medium outside air heat exchanger (13) is disposed in series with the first pump (11) between the first switching valve (18) and the second switching valve (19), and the first switching At least one of the valve (18) and the second switching valve (19) can block the flow of the heat medium to the first pump (11) and the heat medium outside air heat exchanger (13). The vehicle thermal management system according to claim 10, wherein the first bypass means is configured.
前記第１ポンプ（１１）の熱媒体吐出側、前記第２ポンプ（１２）の熱媒体吐出側、第１流路（３３）の一端側、および第２流路（３７）の一端側が互いに並列に接続された第１切替弁（１８）と、
前記第１ポンプ（１１）の熱媒体吸入側、前記第２ポンプ（１２）の熱媒体吸入側、前記第１流路（３３）の他端側、および前記第２流路（３７）の他端側が互いに並列に接続された第２切替弁（１９）とを有し、
前記第１切替弁（１８）および前記第２切替弁（１９）は、前記非連結モードでは前記第１流路（３３）を前記第１ポンプ（１１）と接続し、かつ前記第２流路（３７）を前記第２ポンプ（１２）と接続し、前記連結モードでは前記第２流路（３７）を前記第１ポンプ（１１）および前記第２ポンプ（１２）と接続することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。 The connection switching means includes
The heat medium discharge side of the first pump (11), the heat medium discharge side of the second pump (12), one end side of the first flow path (33), and one end side of the second flow path (37) are parallel to each other. A first switching valve (18) connected to
Other than the heat medium suction side of the first pump (11), the heat medium suction side of the second pump (12), the other end side of the first flow path (33), and the second flow path (37) A second switching valve (19) whose end sides are connected in parallel to each other;
The first switching valve (18) and the second switching valve (19) connect the first flow path (33) to the first pump (11) in the non-connected mode, and the second flow path. (37) is connected to the second pump (12), and the second flow path (37) is connected to the first pump (11) and the second pump (12) in the connection mode. The thermal management system for vehicles as described in any one of Claim 1 thru | or 7.
前記熱媒体外気熱交換器（１３）が前記第１流路（３３）に配置されていることによって、前記第１バイパス手段が構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の車両用熱管理システム。 First bypass means for allowing the heat medium to flow bypassing the heat medium outside air heat exchanger (13) during the connection mode;
13. The vehicle according to claim 12, wherein the first bypass means is configured by arranging the heat medium outside air heat exchanger (13) in the first flow path (33). Thermal management system.
前記第１切替弁（１８）に前記加熱対象機器（１６）の熱媒体入口側が接続され、前記第２切替弁（１９）に前記加熱対象機器（１６）の熱媒体出口側が接続され、かつ前記第１切替弁（１８）および前記第２切替弁（１９）のうち少なくとも一方が前記加熱対象機器（１６）への前記熱媒体の流れを遮断可能になっていることによって、前記第２バイパス手段が構成されていることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。 A second bypass means (18, 19) for allowing the heat medium of the second heat medium circuit (C2) to flow bypassing the device to be heated (16);
The heating medium inlet side of the heating target device (16) is connected to the first switching valve (18), the heating medium outlet side of the heating target device (16) is connected to the second switching valve (19), and Since at least one of the first switching valve (18) and the second switching valve (19) can block the flow of the heat medium to the device to be heated (16), the second bypass means The vehicle thermal management system according to any one of claims 10 to 13, wherein the vehicle thermal management system is configured.
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