JP2017048783A - 車両用熱管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを早期に暖機する。【解決手段】エンジン２１を冷却する熱媒体が循環する熱媒体回路１１と、熱媒体を加熱する熱源部２３と、流入する熱媒体が稼動温度Ｔｏ以上であると機能を発揮できるととともに熱媒体を加熱できる機器２４とを備え、エンジン２１の暖機時、熱源部２３で生成された熱がエンジン２１よりも機器２４に優先的に供給される。これによると、エンジン２１の暖機時、熱源部２３で生成された熱がエンジン２１よりも機器２４に優先的に供給されるので、熱源部２３で生成された熱がエンジン２１の暖機に費やされることを抑制できる。そのため、機器２４に流入する熱媒体を早期に所定温度Ｔｏ以上にすることができるので、機器２４の機能を早期に発揮させることができるとともに、機器２４を熱源として熱媒体を早期に加熱できる。その結果、エンジン２１を早期に暖機できる。【選択図】図６

Description

本発明は、車両に用いられる熱管理装置に関する。

従来、特許文献１には、エンジンを暖機する熱源として、冷凍サイクルの高圧冷媒を利用する車両用冷却システムが記載されている。

この従来技術では、第１冷却水回路、第２冷却水回路、水・冷媒熱交換器および切替弁を備えている。第１冷却水回路には、エンジン冷却水が流通する。第２冷却水回路には、第１冷却水回路を流通する冷却水よりも低温の冷却水が流通する。水・冷媒熱交換器は、冷凍サイクルの高圧冷媒と冷却水とを熱交換させる。切替弁は、第１冷却水回路の冷却水、および第２冷却水回路の低温冷却水のいずれかを水・冷媒熱交換器に流入させるように冷却水の流路を切り替える。

エンジン暖機時、切替弁は、第１冷却水回路の冷却水を水・冷媒熱交換器に流入させるように冷却水の流路を切り替える。これにより、冷凍サイクルの高圧冷媒を熱源としてエンジンを暖機できる。

この従来技術では、第２冷却水回路にＥＧＲクーラが設けられている。ＥＧＲクーラは、排気再循環ガスと第２冷却水回路の低温冷却水とを熱交換させて排気再循環ガスを冷却する。

特開２０１０−０６４５２７号公報

ＥＧＲクーラでは、排気再循環ガスによって冷却水が加熱される。そのため、ＥＧＲクーラで加熱された冷却水を暖房等に利用することが可能である。すなわち、排気再循環ガスの熱を暖房等に利用することが可能である。

しかしながら、ＥＧＲクーラに流入する冷却水の温度が低すぎると、ＥＧＲクーラで排気再循環ガスが冷却される際に凝縮水が発生するので腐食が発生しやすくなる。そのため、第２冷却水回路の冷却水の温度がある程度上昇するまではＥＧＲクーラに冷却水を流入させることができない。

したがって、第２冷却水回路の冷却水の温度がある程度上昇するまでは、排気再循環ガスの熱を暖房等に利用できないのみならず、排気ガスをエンジンに再循環させることによる燃費向上効果を得ることもできない。

すなわち、ＥＧＲクーラは、流入する熱媒体が所定温度以上になると機能を発揮可能になるとともに熱媒体を加熱する熱源になる。このような機器に対しては、所定温度以上の熱媒体を早期に流入させることが望ましいのであるが、エンジン暖機時は、エンジン冷却系の熱容量が大きいことから熱媒体の温度を早期に所定温度以上に上昇させるのが困難である。

本発明は上記点に鑑みて、エンジンを早期に暖機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、
エンジン（２１）を冷却する熱媒体が循環する熱媒体回路（１１）と、
熱媒体を加熱する熱源部（２３）と、
流入する熱媒体が所定温度（Ｔｏ）以上であると機能を発揮できるととともに熱媒体を加熱できる機器（２４）とを備え、
エンジン（２１）の暖機時、熱源部（２３）で生成された熱がエンジン（２１）よりも機器（２４）に優先的に供給される。

これによると、エンジン（２１）の暖機時、熱源部（２３）で生成された熱がエンジン（２１）よりも機器（２４）に優先的に供給されるので、熱源部（２３）で生成された熱がエンジン（２１）の暖機に費やされることを抑制できる。

そのため、機器（２４）に流入する熱媒体を早期に所定温度（Ｔｏ）以上にすることができるので、機器（２４）の機能を早期に発揮させることができるとともに、機器（２４）を熱源として熱媒体を早期に加熱できる。その結果、エンジン（２１）を早期に暖機できる。

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。

第１実施形態における車両用熱管理装置を示す全体構成図である。 第１実施形態における室内空調ユニットを示す断面図である。 第１実施形態における車両用熱管理装置の電気制御部を示すブロック図である。 第１実施形態における車両用熱管理装置の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態における車両用熱管理装置の作動モードを示す全体構成図である。 第１実施形態における車両用熱管理装置の他の作動モードを示す全体構成図である。 第１実施形態における車両用熱管理装置の作動結果の一例を示すタイムチャートである。 第２実施形態における車両用熱管理装置の作動モードを示す全体構成図である。 第２実施形態における車両用熱管理装置の作動結果の一例を示すタイムチャートである。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。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。

（第１実施形態）
図１に示す車両用熱管理装置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。

本実施形態では、車両用熱管理装置１０を、エンジン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。

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、走行用電動モータのみならず、車両用熱管理装置１０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。

車両用熱管理装置１０は、冷却水回路１１および冷凍サイクル１２を備えている。冷却水回路１１には冷却水が循環する。冷凍サイクル１２は蒸気圧縮式冷凍機である。

冷却水は、熱媒体としての流体である。例えば、冷却水は、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もしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体である。冷却水回路１１は、熱媒体が循環する熱媒体回路である。

冷却水回路１１は、エンジンポンプ２０、エンジン２１、コンデンサポンプ２２、コンデンサ２３、ＥＧＲクーラ２４、ヒータコア２５、第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９を有している。

エンジンポンプ２０は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。エンジンポンプ２０は、エンジン２１の駆動力をベルトを介して動力伝達することによって駆動されるベルト駆動式ポンプであってもよい。エンジンポンプ２０およびエンジン２１は、エンジン流路３０に直列に配置されている。

コンデンサポンプ２２は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。コンデンサ２３は、冷凍サイクル１２の高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加熱する高圧側熱交換器である。コンデンサ２３は、冷却水を加熱する熱源部である。コンデンサポンプ２２およびコンデンサ２３は、コンデンサ流路３１に直列に配置されている。

車両用熱管理装置１０は、コンデンサ２３の代わりに電気ヒータを備えていてもよい。電気ヒータは、冷却水を加熱する熱源部である。

ＥＧＲクーラ２４は、エンジン２１の吸気側に戻される排気ガスと冷却水とを熱交換して排気ガスを冷却する熱交換器である。

稼動温度Ｔｏ未満の冷却水がＥＧＲクーラ２４に導入されると、ＥＧＲクーラ２４で排気ガスが冷却される際に凝縮水が発生する。そのため、稼動温度Ｔｏ未満の冷却水がＥＧＲクーラ２４に導入されないようにする必要がある。稼動温度Ｔｏは、ＥＧＲクーラ２４が稼動可能になる冷却水温度である。例えば、稼動温度Ｔｏは６０℃である。

稼動温度Ｔｏ以上の冷却水がＥＧＲクーラ２４に導入されると、排気ガスの熱によって冷却水が加熱される。すなわち、ＥＧＲクーラ２４は、流入する冷却水が所定温度Ｔｏ以上であると機能を発揮できるとともに冷却水を加熱できる機器である。

ヒータコア２５は、冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。ヒータコア２５は、車室内を暖房するために用いられる熱交換器である。

ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５は、冷却水の流れにおいて互いに並列に配置されている。

ＥＧＲクーラ２４は、第１切替弁２６および第２切替弁２７を介してエンジン流路３０およびコンデンサ流路３１に接続されている。

ヒータコア２５は、第３切替弁２８および第４切替弁２９を介してエンジン流路３０およびコンデンサ流路３１に接続されている。

第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８、第４切替弁２９は、冷却水の流れを切り替える切替部である。

エンジン流路３０には、エンジン側バイパス流路３２が接続されている。エンジン側バイパス流路３２は、エンジン流路３０の冷却水を、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５をバイパスして循環させる流路である。

コンデンサ流路３１には、コンデンサ側バイパス流路３３が接続されている。コンデンサ側バイパス流路３３は、コンデンサ流路３１の冷却水を、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５をバイパスして循環させる流路である。

車両用熱管理装置１０は、図示しないラジエータと、図示しないサーモスタットとを備えている。ラジエータは、冷却水と外気とを熱交換させる熱交換器である。サーモスタットは冷却水温度応動弁である。冷却水温度応動弁は、温度によって体積変化するサーモワックスによって弁体を変位させて冷却水流路を開閉する機械的機構を備える弁である。

サーモスタットは、冷却水の温度が稼動温度Ｔｏを下回っている場合、ラジエータ側の冷却水流路を閉じてラジエータへの冷却水の流れを遮断し、冷却水の温度が稼動温度Ｔｏを上回っている場合、ラジエータ側の冷却水流路を開いてラジエータへ冷却水を流通させる。

これにより、冷却水の温度が稼動温度Ｔｏを下回っている場合、冷却水から外気への放熱を抑制させて冷却水の昇温を促進する。冷却水の温度が稼動温度Ｔｏを上回っている場合、冷却水から外気へ放熱させて冷却水の過剰な昇温を抑制する。

冷凍サイクル１２は、圧縮機４１、コンデンサ２３、膨張弁４２および蒸発器４３を有している。冷凍サイクル１２の冷媒はフロン系冷媒である。冷凍サイクル１２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である。

圧縮機４１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１２の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。圧縮機４１は、エンジンの駆動力によってエンジンベルトで駆動される可変容量圧縮機であってもよい。

コンデンサ２３は、圧縮機４１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熱交換器である。

膨張弁４２は、コンデンサ２３から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧部である。膨張弁４２は、蒸発器４３出口側冷媒の温度および圧力に基づいて蒸発器４３出口側冷媒の過熱度を検出する感温部を有する温度式膨張弁である。すなわち、膨張弁４２は、蒸発器４３出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように機械的機構によって絞り通路面積を調節する温度式膨張弁である。膨張弁４２は、電気的機構によって絞り通路面積を調節する電気式膨張弁であってもよい。

蒸発器４３は、膨張弁４２で減圧膨張された低圧冷媒と車室内へ送風される空気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。蒸発器４３で蒸発した気相冷媒は圧縮機４１に吸入されて圧縮される。

車両用熱管理装置１０は、蒸発器４３の代わりにチラーを備えていてもよい。チラーは、膨張弁４２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冷却水を冷却する低圧側熱交換器である。

図２に示すように、蒸発器４３およびヒータコア２５は、車両用空調装置の室内空調ユニット５０のケーシング５１に収容されている。ケーシング５１の内部には、空気が流れる空気通路が形成されている。

ケーシング５１内において空気流れ最上流部には、図示しない内外気切替箱および図３に示す室内送風機６１が配置されている。内外気切替箱は、外気と内気とを切替導入する内外気切替部である。外気は車室外の空気である。内気は車室内の空気である。

室内送風機６１は、空気を吸入して送風する送風部である。ケーシング５１内において室内送風機６１の空気流れ下流側には、蒸発器４３およびヒータコア２５が配置されている。ヒータコア２５は、蒸発器４３よりも空気流れ下流側に配置されている。室内送風機６１は、ヒータコア２５における空気の流量を調整する空気流量調整部である。

ケーシング５１内において蒸発器４３の空気流れ下流側には、冷風バイパス通路５２が形成されている。冷風バイパス通路５２は、蒸発器４３通過後の冷風がヒータコア２５を迂回して流れる通路である。

蒸発器４３とヒータコア２５との間には、温度調整手段をなすエアミックスドア５３が配置されている。エアミックスドア５３は、冷風バイパス通路５２とヒータコア２５側の通風路の開度を調整することにより、ヒータコア２５に流入する冷風と冷風バイパス通路５２を通過する冷風との流量割合を調整する流量割合調整部である。

エアミックスドア５３は、ケーシング５１に対して回転可能に支持された回転軸と、回転軸に結合されたドア基板部とを有する回転式ドアである。

ケーシング５１内において、ヒータコア２５を通過した温風と冷風バイパス通路５２を通過した冷風とが混合されて、車室内空間に吹き出される空調風の温度調整がなされる。したがって、エアミックスドア５３の開度位置を調整することによって、空調風の温度を所望温度に調整できる。

ケーシング５１の空気流れ最下流部には、デフロスタ開口部５４、フェイス開口部５５、フット開口部５６Ａおよびリヤフット開口部５６Ｂが形成されている。

デフロスタ開口部５４は、図示しないデフロスタダクトを介して車室内空間に配置された図示しないデフロスタ吹出口に接続されている。デフロスタ吹出口は車室内空間に配置されている。デフロスタ吹出口から車両窓ガラスの内面に向けて空調風が吹き出される。。

フェイス開口部５５は、図示しないフェイスダクトを介して図示しないフェイス吹出口に接続されている。フェイス吹出口は車室内空間に配置されている。フェイス吹出口から乗員の上半身側に向けて空調風が吹き出される。

フット開口部５６Ａは、図示しないフットダクトに接続されている。フットダクトは下方に向かって延びている。フットダクトの先端部のフット吹出口から前席乗員の足元部に向けて空調風が吹き出される。

リヤフット開口部５６Ｂは、図示しないリヤフットダクトに接続されている。リヤフットダクトは車両後方へ延びている。リヤフットダクトの先端部のリヤフット吹出口から後席乗員の足元部に向けて空調風が吹き出される。

デフロスタ開口部５４は、デフロスタドア５７によって開閉される。フェイス開口部５５、フット開口部５６Ａおよびリヤフット開口部５６Ｂは、フェイス・フットドア５８によって開閉される。

フェイス・フットドア５８は、フット通路入口部５９を開閉することによって、フット開口部５６Ａおよびリヤフット開口部５６Ｂを開閉する。フット通路入口部５９は、フェイス開口部５５近傍からフット開口部５６Ａおよびリヤフット開口部５６Ｂに至る空気通路の入口部である。

デフロスタドア５７およびフェイス・フットドア５８は、ケーシング５１に対して回転可能に支持された回転軸と、回転軸に結合されたドア基板部とを有する回転式ドアである。

次に、車両用熱管理装置１０の電気制御部を図３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ている。制御装置６０は、ＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。制御装置６０の出力側には各種制御対象機器が接続されている。制御装置６０は、各種制御対象機器の作動を制御する制御部である。

制御装置６０によって制御される制御対象機器は、エンジンポンプ２０、コンデンサポンプ２２、第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８、第４切替弁２９、圧縮機４１、室内空調ユニット５０のエアミックスドア５３、室内送風機６１等である。

制御装置６０の入力側には、内気温度センサ６２、外気温度センサ６３、日射センサ６４、エンジン水温センサ６５、コンデンサ水温センサ６６、冷媒圧力センサ６７、蒸発器温度センサ６８等のセンサ群の検出信号が入力される。

内気温度センサ６２は、内気の温度を検出する内気温度検出部である。外気温度センサ６３は、外気の温度を検出する外気温度検出部である。日射センサ６４は、車室内の日射量を検出する日射量検出部である。

エンジン水温センサ６５は、エンジン流路３０を流れる冷却水の温度を検出する冷却水温度検出部である。コンデンサ水温センサ６６は、コンデンサ流路３１を流れる冷却水の温度を検出する冷却水温度検出部である。

冷媒圧力センサ６７は、冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出部である。蒸発器温度センサ６８は、蒸発器４３の温度を検出する熱交換器温度検出手段である。例えば、蒸発器温度センサ６８は、蒸発器４３の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタである。蒸発器温度センサ６８は、蒸発器４３を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度センサであってもよい。

制御装置６０の入力側には、操作パネル６９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。例えば、操作パネル６９は、車室内前部の計器盤付近に配置されている。

操作パネル６９に設けられた各種空調操作スイッチは、車室内温度設定スイッチ６９ａ、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチおよび空調停止スイッチ等である。

各スイッチは機械的に押し込むことによって電気接点を導通させる方式のプッシュスイッチでもよいし、静電パネル上の所定の領域に触れることによって反応するタッチスクリーン方式でもよい。

車室内温度設定スイッチ６９ａは、乗員の操作によって車室内目標温度Ｔｓｅｔを設定する目標温度設定手段である。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。エアコンスイッチは、冷房または除湿の作動・停止を切り替えるスイッチである。風量設定スイッチは、室内送風機から送風される風量を設定するスイッチである。空調停止スイッチは、空調を停止させるスイッチである。

制御装置６０は、外気温度と車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯとに基づいて空調モードを決定する。目標吹出温度ＴＡＯは、内気温Ｔｒを速やかに乗員の所望の目標温度Ｔｓｅｔに近づけるために決定される値であって、下記数式Ｆ１により算出される。

ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ …Ｆ１
この数式において、Ｔｓｅｔは車室内温度設定スイッチ６９ａによって設定された車室内の目標温度であり、Ｔｒは内気温度センサ６２によって検出された内気温度であり、Ｔａｍは外気温度センサ６３によって検出された外気温度であり、Ｔｓは日射センサ６４によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

次に、上記構成における作動を説明する。圧縮機４１およびエンジン２１が始動すると、制御装置６０は、図４のフローチャートに示す制御処理を実行する。

まず、ステップＳ１００では、エンジン２１側の冷却水温度およびコンデンサ２３側の冷却水温度がともに稼動温度Ｔｏ未満であるか否かを判定する。エンジン２１側の冷却水温度とは、エンジン水温センサ６５が検出した冷却水温度のことである。コンデンサ２３側の冷却水温度とは、コンデンサ水温センサ６６が検出した温度のことである。

例えば、稼動温度Ｔｏは６０℃である。稼動温度Ｔｏ未満の冷却水がＥＧＲクーラ２４に導入されると、ＥＧＲクーラ２４で排気ガスが冷却される際に凝縮水が発生する。そのため、稼動温度Ｔｏ未満の冷却水がＥＧＲクーラ２４に導入されないようにする必要がある。

ステップＳ１００にてエンジン２１側の冷却水温度およびコンデンサ２３側の冷却水温度がともに稼動温度Ｔｏ未満であると判定した場合、ステップＳ１１０へ進む。例えば、圧縮機４１およびエンジン２１が始動した直後の場合、エンジン２１側の冷却水温度およびコンデンサ２３側の冷却水温度がともに稼動温度Ｔｏ未満になる。

ステップＳ１１０では、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５に冷却水が導入されないように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。換言すれば、ステップＳ１１０では、コンデンサ２３側の冷却水温度が稼動温度Ｔｏ以上である場合と比較して、コンデンサ２３側の冷却水のうちＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５に導入される冷却水の流量が少なくなるように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

具体的には、図５に示すように、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５がエンジン流路３０およびコンデンサ流路３１から遮断されるように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

これにより、エンジン２１側の冷却水は、エンジンポンプ２０、エンジン２１およびエンジン側バイパス流路３２を循環する。コンデンサ２３側の冷却水は、コンデンサポンプ２２、コンデンサ２３およびコンデンサ側バイパス流路３３を循環する。

一方、ステップＳ１００にてエンジン２１側の冷却水温度およびコンデンサ２３側の冷却水温度のうち少なくとも一方が稼動温度Ｔｏ未満でないと判定した場合、ステップＳ１２０へ進む。

ステップＳ１２０では、エンジン２１側の冷却水温度が稼動温度Ｔｏ未満であり且つコンデンサ２３側の冷却水温度が稼動温度Ｔｏ以上であるか否かを判定する。

ステップＳ１２０にてエンジン２１側の冷却水温度が稼動温度Ｔｏ未満であり且つコンデンサ２３側の冷却水温度が稼動温度Ｔｏ以上であると判定した場合、ステップＳ１３０へ進む。例えば、例えば圧縮機４１およびエンジン２１が始動してからある程度の時間が経過した場合、コンデンサ２３側の冷却水温度が稼動温度Ｔｏ以上になる。

ステップＳ１３０では、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５にコンデンサ２３側の冷却水およびエンジン２１側の冷却水が導入されるように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

具体的には、図６に示すように、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５がコンデンサ流路３１に接続されるように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。その後、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５がコンデンサ流路３１およびエンジン側流路３０の両方に接続されるように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

一方、ステップＳ１２０にてエンジン２１側の冷却水温度が稼動温度Ｔｏ未満でないと判定した場合、ステップＳ１４０へ進み、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５にエンジン２１側の冷却水が導入されるように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

具体的には、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５がエンジン側流路３０に接続されるように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

本実施形態における作動結果の一例を図７に示す。図７は、圧縮機４１およびエンジン２１が始動してからの冷却水温度およびエンジン温度の推移を示している。

図７に示すように、圧縮機４１およびエンジン２１が始動した直後では、エンジン２１側の冷却水温度およびコンデンサ２３側の冷却水温度がともに外気相当温度であり、稼動温度Ｔｏ未満である。そのため、図５に示す冷却水回路に切り替えられて、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５に冷却水が導入されない。

これにより、エンジン２１側の冷却水は、エンジン２１からの放熱によって徐々に昇温し、コンデンサ２３側の冷却水は、コンデンサ２３からの放熱によって徐々に昇温する。すなわち、図７に示すように、エンジン２１側の冷却水へエンジン２１から熱が供給され、コンデンサ２３側の冷却水へコンデンサ２３から熱が供給される。

このとき、エンジン２１の熱容量が大きいことから、コンデンサ２３側の冷却水の温度上昇は、エンジン２１側の冷却水の温度上昇よりも早くなる。そのため、コンデンサ２３側の冷却水がエンジン２１側の冷却水よりも先に稼動温度Ｔｏ以上になる。

コンデンサ２３側の冷却水が稼動温度Ｔｏ以上になると、図６に示す冷却水回路に切り替えられて、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５にコンデンサ２３側の冷却水が導入される。

ＥＧＲクーラ２４に導入される冷却水の温度が稼動温度Ｔｏ以上であるので、ＥＧＲクーラ２４で排気ガスが冷却される際に凝縮水が発生することを抑制できる。

ＥＧＲクーラ２４に冷却水が導入されると、ＥＧＲクーラ２４から冷却水に熱が供給される。すなわち、排気ガスの熱がＥＧＲクーラ２４を介して冷却水に供給される。そのため、コンデンサ２３側の冷却水へ供給される熱量が増加する。

ヒータコア２５に冷却水が導入されると、車室内へ送風される空気がヒータコア２５で加熱される。すなわち、車室内が暖房される。このとき、コンデンサ２３から冷却水に供給された熱のみならずＥＧＲクーラ２４から冷却水に供給された熱もヒータコア２５で利用される。そのため、暖房のためにコンデンサ２３から冷却水に供給される熱量を低減できるので、暖房のための圧縮機４１の消費動力を低減できる。

ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５にコンデンサ２３側の冷却水が導入される場合、ヒータコア２５に導入される冷却水の温度がある所定の温度になるように、ＥＧＲクーラ２４に導入される冷却水の流量とヒータコア２５に導入される冷却水の流量とを調整することが望ましい。

その後、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５にコンデンサ２３側の冷却水のみならずエンジン２１側の冷却水も導入されるように冷却水回路が切り替えられる。

これにより、図７に示すように、エンジン２１側の冷却水へコンデンサ２３およびＥＧＲクーラ２４からも熱が供給されるので、エンジン２１側の冷却水が稼動温度Ｔｏ以上に早期に加熱される。そのため、エンジン２１の温度が早期に稼動温度Ｔｏに到達し、エンジン２１が早期に暖機される。

図７の下側のグラフにおける二点鎖線は比較例を示している。この比較例では、圧縮機４１およびエンジン２１が始動した直後から、エンジン２１にコンデンサ２３側の冷却水を導入させる。したがって、エンジン２１およびコンデンサ２３からの放熱によってエンジン２１が暖機される。

これに対し、本実施形態では、コンデンサ２３側の冷却水の温度が稼動温度Ｔｏに達するまでは、エンジン２１からの放熱によってエンジン２１が暖機され、コンデンサ２３からの放熱をエンジン２１の暖機に利用しないので、エンジン２１の温度上昇が比較例よりも遅くなる。

本実施形態においてコンデンサ２３側の冷却水の温度が稼動温度Ｔｏに達した後は、エンジン２１からの放熱に加えてコンデンサ２３およびＥＧＲクーラ２４からの放熱がエンジン２１の暖機に利用されるので、エンジン２１の温度上昇が比較例よりも早くなり、その結果、エンジン２１の早期暖機が可能となる。

本実施形態では、ステップＳ１３０および図６で説明したように、制御装置６０、第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９は、エンジン２１の暖機時、コンデンサ２３で生成された熱がエンジン２１よりもＥＧＲクーラ２４に優先的に供給されるように冷却水の流れを制御する。

これによると、コンデンサ２３で生成された熱がエンジン２１よりもＥＧＲクーラ２４に優先的に供給されるので、コンデンサ２３で生成された熱がエンジン２１の暖機に費やされることを抑制できる。

そのため、ＥＧＲクーラ２４に流入する冷却水を早期に稼動温度Ｔｏ以上にすることができるので、ＥＧＲクーラ２４の機能を早期に発揮させることができるとともに、ＥＧＲクーラ２４を熱源として冷却水を早期に加熱できる。その結果、エンジン２１を早期に暖機できる。

本実施形態では、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５は、冷却水の流れにおいて互いに並列に配置されている。これによると、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５が互いに直列に配置されている場合と比較して、ＥＧＲクーラ２４に流入する冷却水の温度を早期に上昇させることができる。

本実施形態では、第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９は、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５と、エンジン２１およびコンデンサ２３との間における冷却水の循環状態を切り替える。

これによると、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５に対して、エンジン２１で加熱された冷却水が供給される場合と、コンデンサ２３で加熱された冷却水が供給される場合とを切り替えることができる。

本実施形態では、制御装置６０は、コンデンサ水温センサ６６で検出された冷却水の温度が稼動温度Ｔｏ以上になった場合、コンデンサ２３で加熱された冷却水がＥＧＲクーラ２４に導入されるように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

これにより、ＥＧＲクーラ２４に稼動温度Ｔｏ未満の冷却水が流れることを抑制できるので、ＥＧＲクーラ２４で凝縮水が発生することを抑制できる。

本実施形態では、ステップＳ１１０および図５で説明したように、制御装置６０は、コンデンサ水温センサ６６で検出された冷却水の温度が稼動温度Ｔｏ未満である場合、コンデンサ水温センサ６６で検出された冷却水の温度が稼動温度Ｔｏ以上である場合と比較して、コンデンサ２３で加熱された冷却水のうちヒータコア２５を流れる冷却水の流量が少なくなるように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

これによると、コンデンサ２３で加熱された冷却水が稼動温度Ｔｏ未満である場合、コンデンサ２３で加熱された冷却水がヒータコア２５で熱交換されることを抑制できるので、コンデンサ２３で加熱された冷却水を早期に稼動温度Ｔｏ以上に上昇させることができる。

本実施形態では、ステップＳ１３０および図６で説明したように、制御装置６０は、コンデンサ水温センサ６６で検出された冷却水の温度が稼動温度Ｔｏ以上になった場合、コンデンサ２３で加熱された冷却水がＥＧＲクーラ２４に導入されるとともにヒータコア２５にも導入されるように、第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

これによると、コンデンサ２３で加熱された冷却水が稼動温度Ｔｏ以上になった場合、コンデンサ２３で加熱された冷却水のみならずＥＧＲクーラ２４で加熱された冷却水を利用してヒータコア２５で空気を加熱できる。そのため、車室内を暖房するためにコンデンサ２３で消費されるエネルギーを低減できる。換言すれば、圧縮機４１の消費動力を低減できる。

（第２実施形態）
上記実施形態では、エンジン２１側の冷却水温度およびコンデンサ２３側の冷却水温度がともに稼動温度Ｔｏ未満である場合、ＥＧＲクーラ２４およびヒータコア２５に冷却水を導入しないが、本実施形態では、エンジン２１側の冷却水温度およびコンデンサ２３側の冷却水温度がともに稼動温度Ｔｏ未満である場合、図８に示すように、ヒータコア２５にコンデンサ２３側の冷却水を導入する。

具体的には、ヒータコア２５にコンデンサ２３側の冷却水が導入され、ＥＧＲクーラ２４に冷却水が導入されないように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

これにより、圧縮機４１およびエンジン２１が始動した直後から、コンデンサ２３側の冷却水の温度が稼動温度Ｔｏまで上昇するまでの間においても、ヒータコア２５である程度の暖房を行うことができる。

このとき、制御装置６０は、第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９によってヒータコア２５に流入する冷却水の流量を減少させるとともに、室内送風機６１によってヒータコア２５に流入する空気の流量を減少させるのが望ましい。ヒータコア２５の熱交換性能が低下するので、コンデンサ２３側の冷却水の温度を早期に稼動温度Ｔｏまで上昇させることができるからである。

図９の一点鎖線は、ヒータコア２５における冷却水温度の推移を示している。ヒータコア２５における冷却水温度は稼動温度Ｔｏまで上昇する。通常、稼動温度Ｔｏは目標吹出温度ＴＡＯよりも高い温度に設定される。図９の例では、稼動温度Ｔｏは６０℃であり、目標吹出温度ＴＡＯは５０℃である。したがって、ヒータコア２５から吹き出される空気の温度は、目標吹出温度ＴＡＯよりも高くなってしまう。

そこで、制御装置６０がエアミックスドア５３の作動を制御することによって、図９の実線に示すように室内空調ユニット５０から吹き出される空気の温度を目標吹出温度ＴＡＯに近づけるのが望ましい。

本実施形態では、制御装置６０は、コンデンサ水温センサ６６で検出された冷却水の温度が稼動温度Ｔｏに向かって上昇している場合、コンデンサ２３で加熱された冷却水がヒータコア２５に導入されるように第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

これによると、コンデンサ２３で加熱された冷却水が稼動温度Ｔｏ未満であっても、車室内へ送風される空気をヒータコア２５で加熱できる。そのため、車室内の暖房を早期に開始できる。

本実施形態では、制御装置６０は、コンデンサ水温センサ６６で検出された冷却水の温度が稼動温度Ｔｏに向かって上昇している場合、コンデンサ水温センサ６６で検出された冷却水の温度が稼動温度Ｔｏ以上である場合と比較して、ヒータコア２５における空気の流量および冷却水の流量のうち少なくとも一方が減少するように室内送風機６１、第１切替弁２６、第２切替弁２７、第３切替弁２８および第４切替弁２９の作動を制御する。

これによると、ヒータコア２５での熱交換量を抑制できるので、冷却水の温度を稼動温度Ｔｏまで早期に上昇させることができる。しかも、冷凍サイクル１２の高圧側冷媒圧力を上昇できるので、冷却水の温度上昇速度を高めることができる。

本実施形態では、制御装置６０は、コンデンサ水温センサ６６で検出された冷却水の温度が目標吹出温度ＴＡＯを上回っている場合、コンデンサ水温センサ６６で検出された冷却水の温度が目標吹出温度ＴＡＯ以下である場合と比較して、ヒータコア２５に流入する空気の流量の割合が減少し、ヒータコア２５をバイパスして流れる空気の流量の割合が増加するようにエアミックスドア５３の作動を制御する。

これによると、コンデンサ２３で加熱された冷却水の温度が目標吹出温度ＴＡＯよりも高くなっても、車室内へ吹き出される空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯを上回ることを抑制できるので、車室内へ吹き出される空気の温度を適切に調整できる。

（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。

（１）上記各実施形態では、冷却水回路１１を循環する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。

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。

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。

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。

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。

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。

蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機４１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、車両用熱管理装置１０の省動力化が可能になる。

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。

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。

（２）上記各実施形態の冷凍サイクル１２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）上記各実施形態の冷凍サイクル１２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。

１１ 冷却水回路（熱媒体回路）
２１ エンジン
２３ コンデンサ（熱源部）
２４ ＥＧＲクーラ（機器）
２６ 第１切替弁（切替部）
２７ 第２切替弁（切替部）
２８ 第３切替弁（切替部）
２９ 第４切替弁（切替部）
６０ 制御装置（制御部）
６６ コンデンサ水温センサ（温度検出部）

Claims (9)

1. エンジン（２１）を冷却する熱媒体が循環する熱媒体回路（１１）と、
   前記熱媒体を加熱する熱源部（２３）と、
   流入する前記熱媒体が所定温度（Ｔｏ）以上であると機能を発揮できるとともに前記熱媒体を加熱できる機器（２４）とを備え、
   前記エンジン（２１）の暖機時、前記熱源部（２３）で生成された熱が前記エンジン（２１）よりも前記機器（２４）に優先的に供給される車両用熱管理装置。
2. 車室内へ送風される空気と前記熱媒体とを熱交換して前記空気を加熱するヒータコア（２５）を備え、
   前記機器（２４）および前記ヒータコア（２５）は、前記熱媒体の流れにおいて互いに並列に配置されている請求項１に記載の車両用熱管理装置。
3. 前記機器（２４）および前記ヒータコア（２５）と、前記エンジン（２１）および前記熱源部（２３）との間における前記熱媒体の循環状態を切り替える切替部（２６、２７、２８、２９）を備える請求項１または２に記載の車両用熱管理装置。
4. 前記熱源部（２３）で加熱された前記熱媒体の温度を検出する温度検出部（６６）と、
   前記温度検出部（６６）で検出された前記熱媒体の温度が前記所定温度（Ｔｏ）以上になった場合、前記熱源部（２３）で加熱された前記熱媒体が前記機器（２４）に導入されるように前記切替部（２６、２７、２８、２９）の作動を制御する制御部（６０）とを備える請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用熱管理装置。
5. 前記制御部（６０）は、前記温度検出部（６６）で検出された前記熱媒体の温度が前記所定温度（Ｔｏ）に向かって上昇している場合、前記熱源部（２３）で加熱された前記熱媒体が前記ヒータコア（２５）に導入されるように前記切替部（２６、２７、２８、２９）の作動を制御する請求項４に記載の車両用熱管理装置。
6. 前記ヒータコア（２５）における前記空気の流量を調整する空気流量調整部（６１）を備え、
   前記切替部（２６、２７、２８、２９）は、前記ヒータコア（２５）における前記熱媒体の流量を調整可能になっており、
   前記制御部（６０）は、前記温度検出部（６６）で検出された前記熱媒体の温度が前記所定温度（Ｔｏ）に向かって上昇している場合、前記温度検出部（６６）で検出された前記熱媒体の温度が前記所定温度（Ｔｏ）以上である場合と比較して、前記ヒータコア（２５）における前記空気の流量および前記熱媒体の流量のうち少なくとも一方が減少するように前記空気流量調整部（６１）および前記切替部（２６、２７、２８、２９）の作動を制御する請求項５に記載の車両用熱管理装置。
7. 前記ヒータコア（２５）に流入する前記空気と、前記ヒータコア（２５）をバイパスして流れる前記空気との流量割合を調整する流量割合調整部（５３）とを備え、
   前記制御部（６０）は、前記温度検出部（６６）で検出された前記熱媒体の温度が目標温度（ＴＡＯ）を上回っている場合、前記温度検出部（６６）で検出された前記熱媒体の温度が前記目標温度（ＴＡＯ）以下である場合と比較して、前記ヒータコア（２５）に流入する前記空気の流量の割合が減少し、前記ヒータコア（２５）をバイパスして流れる前記空気の流量の割合が増加するように前記流量割合調整部（５３）の作動を制御する請求項５または６に記載の車両用熱管理装置。
8. 前記制御部（６０）は、前記温度検出部（６６）で検出された前記熱媒体の温度が前記所定温度（Ｔｏ）未満である場合、前記温度検出部（６６）で検出された前記熱媒体の温度が前記所定温度（Ｔｏ）以上である場合と比較して、前記熱源部（２３）で加熱された前記熱媒体のうち前記ヒータコア（２５）を流れる前記熱媒体の流量が少なくなるように前記切替部（２６、２７、２８、２９）の作動を制御する請求項４に記載の車両用熱管理装置。
9. 前記制御部（６０）は、前記温度検出部（６６）で検出された前記熱媒体の温度が前記所定温度（Ｔｏ）以上になった場合、前記熱源部（２３）で加熱された前記熱媒体が前記機器（２４）に導入されるとともに前記ヒータコア（２５）にも導入されるように、前記切替部（２６、２７、２８、２９）の作動を制御する請求項４または８に記載の車両用熱管理装置。

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