JP6083304B2

JP6083304B2 - 車両用熱管理システム

Info

Publication number: JP6083304B2
Application number: JP2013077627A
Authority: JP
Inventors: 道夫西川; 梯　伸治; 伸治梯; 憲彦榎本; 加藤　吉毅; 吉毅加藤; 賢吾杉村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: JP2014201148A

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。

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。

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。

特開２００２−３５２８６７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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）とを備え、
連結切替手段（１８、１９）は、連結モードでは、低圧側熱交換器（１４）から流出した熱媒体と高圧側熱交換器（１５）から流出した熱媒体とが合流して低圧側熱交換器（１４）および高圧側熱交換器（１５）に並列に流入するように第１熱媒体回路（Ｃ１）と第２熱媒体回路（Ｃ２）とを連結することを特徴とする。

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。

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。

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。

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システムの全体構成図である。第１実施形態における車両用熱管理システムにおける電気制御部を示すブロック図である。第１実施形態における車両用熱管理システムの第１作動モードを説明する全体構成図である。第１実施形態における車両用熱管理システムの第２作動モードを説明する全体構成図である。第１実施形態における車両用熱管理システムの第３作動モードを説明する全体構成図である。第１実施形態における車両用熱管理システムの第１作動モードを説明するモリエル線図である。第１実施形態における車両用熱管理システムの第２作動モードを説明するモリエル線図である。第１実施形態における車両用熱管理システムの圧縮機吸入冷媒密度と冷媒温度との関係を示すグラフである。第１実施形態における車両用熱管理システムのサイクル成績係数と外気温との関係を示すグラフである。第２実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。第２実施形態における車両用熱管理システムの第１作動モードを説明する全体構成図である。第２実施形態における車両用熱管理システムの第２作動モードを説明する全体構成図である。第２実施形態における車両用熱管理システムの第３作動モードを説明する全体構成図である。第３実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。第３実施形態における車両用熱管理システムの第１作動モードを説明する全体構成図である。第３実施形態における車両用熱管理システムの第２作動モードを説明する全体構成図である。第３実施形態における車両用熱管理システムの第３作動モードを説明する全体構成図である。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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）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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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）

Claims

熱媒体が循環する前記第１熱媒体回路（Ｃ１）および第２熱媒体回路（Ｃ２）と、
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）とを備え、
前記連結切替手段（１８、１９）は、前記連結モードでは、前記低圧側熱交換器（１４）から流出した前記熱媒体と前記高圧側熱交換器（１５）から流出した前記熱媒体とが合流して前記低圧側熱交換器（１４）および前記高圧側熱交換器（１５）に並列に流入するように前記第１熱媒体回路（Ｃ１）と前記第２熱媒体回路（Ｃ２）とを連結することを特徴とする車両用熱管理システム。
前記加熱対象機器（１６）を加熱する必要がある場合、前記非連結モードを実施した後に前記連結モードを実施するように前記連結切替手段（１８、１９）の作動を制御する切替制御手段（４０ａ）を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。
前記切替制御手段（４０ａ）は、前記非連結モードから前記連結モードへの切り替えを、前記第２熱媒体回路（Ｃ２）における前記熱媒体の温度に関連する物理量（ρ２）に基づいて行うことを特徴とする請求項２に記載の車両用熱管理システム。
前記切替制御手段（４０ａ）は、前記非連結モードから前記連結モードへの切り替えを、前記物理量（ρ２）と閾値（Ａ１×ρ１）との比較結果に基づいて行うことを特徴とする請求項３に記載の車両用熱管理システム。
前記切替制御手段（４０ａ）は、前記閾値（Ａ１×ρ１）を外気温度に基づいて決定することを特徴とする請求項４に記載の車両用熱管理システム。
前記冷凍サイクル（２１）の圧縮機（２２）が吸入する前記冷媒の密度を吸入冷媒密度としたとき、
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。
前記高圧側熱交換器（１５）を流れる前記熱媒体の時間平均流量が前記低圧側熱交換器（１４）を流れる前記熱媒体の時間平均流量よりも少なくなるように前記第１ポンプ（１１）および前記第２ポンプ（１２）の作動を制御するポンプ制御手段（４０ｂ）を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。
前記連結モード時に前記熱媒体が前記熱媒体外気熱交換器（１３）をバイパスして流れるようにする第１バイパス手段（１８、１９）を備え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。
前記第２熱媒体回路（Ｃ２）の前記熱媒体が前記加熱対象機器（１６）をバイパスして流れるようにする第２バイパス手段（１８、１９）を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。
前記連結切替手段は、
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。
前記連結モード時に前記熱媒体が前記熱媒体外気熱交換器（１３）をバイパスして流れるようにする第１バイパス手段（１８、１９）を備え、
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。
前記連結切替手段は、
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。
前記連結モード時に前記熱媒体が前記熱媒体外気熱交換器（１３）をバイパスして流れるようにする第１バイパス手段を備え、
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。
前記第２熱媒体回路（Ｃ２）の前記熱媒体が前記加熱対象機器（１６）をバイパスして流れるようにする第２バイパス手段（１８、１９）を備え、
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。