JP7290070B2 - 流体循環システム - Google Patents

Description

本開示は、流体循環システムに関する。

従来、下記の特許文献１に記載の車両の流体循環システムがある。特許文献１に記載の流体循環システムは、熱媒体流路と、バッテリ流路と、車載機器流路と、車載機器バイパス流路とを備えている。熱媒体流路は、環状の流路であり、冷却水が循環している。熱媒体流路には、第１ポンプ、チラー、ラジエータ、及び第１流路切替弁が、冷却水の流れ方向に対して、この並び順で配置されている。バッテリ流路は、第１流路切替弁と、熱媒体流路におけるチラーの下流側の部分とを接続するように設けられている。チラーは、熱媒体流路を流れる冷却水と、車両に搭載される冷凍サイクルを流れる熱媒体との間で熱交換を行う部分である。バッテリ流路には、車両に搭載されるバッテリが配置されている。車載機器流路は、熱媒体流路におけるラジエータの上流側の部分とその下流側の部分とを接続するように設けられている。車載機器流路には、第２ポンプ、インバータ、チャージャ、及びモータジェネレータが、この並び順で配置されている。以下では、便宜上、インバータ、チャージャ、及びモータジェネレータをＰＣＵ（Power Control Unit）系と称する。車載機器バイパス流路は、車載機器流路における第２ポンプの上流側の部分とモータジェネレータの下流側の部分とを接続するように設けられている。車載機器流路と車載機器バイパス流路の下流側の部分との接続部分には第２流路切替弁が設けられている。

第１流路切替弁は三方弁であり、熱媒体流路を流れる冷却水を、バッテリ流路に流す状態と、バッテリ流路に流さない状態とに切り替える。第２流路切替弁も同じく三方弁であり、車載機器流路を流れる冷却水を、車載機器バイパス流路に流す状態と、車載機器バイパス流路に流さない状態とに切り替える。

特許文献１に記載の流体循環システムでは、冷却水によりＰＣＵ系やバッテリが冷却される。また、特許文献１に記載の流体循環システムでは、第１流路切替弁及び第２流路切替弁の切り替え動作を通じて、ＰＣＵ系やバッテリの廃熱を冷却水に吸収した上で、その冷却水の熱を、チラーを介して冷凍サイクルの熱媒体に伝達する流路が形成される。このような流路が形成されることで、ＰＣＵ系やバッテリの廃熱を、熱媒体の加熱源として用いることが可能となっている。

特開２０１９－６６０４９号公報

ところで、特許文献１に記載される流体循環システムのように、複数の流路の切り替えを通じて冷却水の各種流れを実現しようとする場合には、三方弁等の流路を切り替えるための切替弁が複数必要となる場合がある。しかしながら、このような切替弁の個数が増加すると、流体循環システムとしての構造の複雑化が回避できないものとなる。

なお、このような課題は、特許文献１に記載されるような流体循環システムに限らず、複数の流路の切り替えを行う必要のある各種流体循環システムに共通する課題である。
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構造により複数の流路の切り替えを行うことが可能な流体循環システムを提供することにある。

上記課題を解決する流体循環システム(１０）は、第１流路（Ｗ１１）と、第２流路（Ｗ１２）と、第３流路（Ｗ１３）と、第４流路（Ｗ１４）と、第５流路（Ｗ１５）と、流路切替弁（３０）と、を備える。第１流路は、第１発熱機器（２０）が配置され、第１発熱機器と熱交換が行われる流体が流れる。第２流路は、第２発熱機器（２１）が配置され、第２発熱機器と熱交換が行われる流体が流れる。第３流路は、冷熱を発生する冷熱発生部（１５）が配置され、冷熱発生部と熱交換が行われる流体が流れる。第４流路は、第１ラジエータ（１１）が配置され、第１ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる。第５流路は、第２ラジエータ（１２）が配置され、第２ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる。流路切替弁は、第１流路、第２流路、第３流路、第４流路、及び第５流路のそれぞれの一端部が接続される。流路切替弁は、第１流路の接続先を第３流路及び第４流路のいずれかに切り替え可能であるとともに、第２流路の接続先を第３流路及び第５流路のいずれかに切り替え可能であり、且つ第１流路及び第２流路を第３流路に接続することが可能である。第１流路、第２流路、第３流路、第４流路、及び第５流路のそれぞれの他端部は互いに接続されている。

この構成によれば、複数の三方弁を用いることなく、一つの流路切替弁により第１～第５流路の接続状態を上述のように切り替えることができる。これにより、複数の三方弁を一つの流路切替弁に置き換えることが可能であるため、構造を簡素化することができる。
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、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一例である。

本開示によれば、簡素な構造により複数の流路の切り替えを行うことが可能な流体循環システムを提供できる。

図１は、実施形態の流体循環システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、実施形態の流体循環システムの動作例を示すブロック図である。 図３は、実施形態の流路切替弁の斜視構造を示す斜視図である。 図４は、実施形態の流路切替弁の断面構造を模式的に示す図である。 図５は、実施形態の流路切替弁の動作例を示す図である。 図６は、実施形態の流路切替弁の動作例を示す図である。 図７は、実施形態の流路切替弁の動作例を示す図である。 図８は、実施形態の流体循環システムの電気的な構成を示すブロック図である。 図９は、実施形態の流体循環システムの動作例を示すブロック図である。 図１０は、実施形態の流体循環システムの動作例を示すブロック図である。 図１１は、実施形態の流体循環システムの動作例を示すブロック図である。 図１２は、他の実施形態の流体循環システムの概略構成を示すブロック図である。

以下、流体循環システムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図１に示されるように、本実施形態の流体循環システム１０は、車両に搭載される電池２０やＰＣＵ系２１を冷却水により冷却するシステムである。ＰＣＵ系とは、車両に搭載されるトランスアクスルやモータジェネレータ、車両の電力を制御するためのインバータ回路等の電力関連機器を示す。本実施形態では、冷却水が流体に相当し、電池２０が第１発熱機器に相当し、ＰＣＵ系２１が第２発熱機器に相当する。流体循環システム１０は、第１ラジエータ１１と、第２ラジエータ１２と、第１ポンプ１３と、第２ポンプ１４と、チラー１５と、流路切替弁３０とを備えている。また、流体循環システム１０は、それらの要素に冷却水を循環させるための第１～第６流路Ｗ１１～Ｗ１６を備えている。

第１流路Ｗ１１には、電池２０と第１ポンプ１３とが配置されている。第１流路Ｗ１１には、図１に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第１流路Ｗ１１の上流側の部分は第６流路Ｗ１６に接続されている。第１流路Ｗ１１の下流側の部分は流路切替弁３０に接続されている。第１流路Ｗ１１では、当該流路Ｗ１１を流れる冷却水と電池２０との間で熱交換が行われることにより電池２０が冷却される。第１ポンプ１３は、第１流路Ｗ１１における電池２０よりも上流側の部分に配置されている。第１ポンプ１３は、図１に矢印で示される方向の冷却水の流れ、すなわち電池２０から流路切替弁３０に向かう方向の冷却水の流れを形成する。

第２流路Ｗ１２には、ＰＣＵ系２１と第２ポンプ１４とが配置されている。第２流路Ｗ１２には、図１に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第２流路Ｗ１２の上流側の部分は第６流路Ｗ１６に接続されている。第２流路Ｗ１２の下流側の部分は流路切替弁３０に接続されている。第２流路Ｗ１２では、当該流路Ｗ１２を流れる冷却水とＰＣＵ系２１との間で熱交換が行われることによりＰＣＵ系２１が冷却される。第２ポンプ１４は、第２流路Ｗ１２におけるＰＣＵ系２１よりも下流側の部分に配置されている。第２ポンプ１４は、図１に矢印で示される方向の冷却水の流れ、すなわちＰＣＵ系２１から流路切替弁３０に向かう方向の冷却水の流れを形成する。

第３流路Ｗ１３には、チラー１５が配置されている。第３流路Ｗ１３では、図１に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第３流路Ｗ１３の上流側の部分は流路切替弁３０に接続されている。第３流路Ｗ１３の下流側の部分は第６流路Ｗ１６に接続されている。チラー１５は、車両に搭載されるヒートポンプサイクルを循環する熱媒体と、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水との間で熱交換を行う熱交換器として機能する。

ヒートポンプサイクルは、車両の空調装置の構成要素の一つであって、空調装置の空調ダクト内を流れる空調空気と熱媒体との間で熱交換を行うことにより空調空気を冷却又は加熱するシステムである。空調装置は、ヒートポンプサイクルを通じて冷却又は加熱された空調空気を、空調ダクトを通じて車室内に送風することにより、車室内の冷房又は暖房を行う。なお、ヒートポンプサイクルは、空調空気の冷却及び加熱の両方を行うものに限らず、空調空気の冷却のみを行うものであってもよい。ヒートポンプサイクルには、空調空気の冷却のみを行う冷凍サイクルが含まれる。

チラー１５では、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水とヒートポンプサイクルの熱媒体との間で熱交換が行われることにより、熱媒体の冷熱を利用して冷却水が冷却される。このように、チラー１５は、冷却水を冷却することが可能な冷熱を発生する冷熱発生部に相当する。

第４流路Ｗ１４には、第１ラジエータ１１が配置されている。第４流路Ｗ１４では、図２に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第４流路Ｗ１４の上流側の部分は流路切替弁３０に接続されている。第４流路Ｗ１４の下流側の部分は第６流路Ｗ１６に接続されている。第１ラジエータ１１は、内部に冷却水が流れる複数のチューブを有している。第１ラジエータ１１では、複数のチューブのそれぞれの内部を流れる冷却水と、それらの外部を流れる外気との間で熱交換が行われる。このように、第４流路Ｗ１４は、第１ラジエータ１１において外気と熱交換する冷却水が流れる流路である。

第５流路Ｗ１５には、第２ラジエータ１２が配置されている。第５流路Ｗ１５では、図１に矢印で示される方向に冷却水が流れる。第５流路Ｗ１５の上流側の部分は流路切替弁３０に接続されている。第５流路Ｗ１５の下流側の部分は第６流路Ｗ１６に接続されている。第２ラジエータ１２は、第１ラジエータ１１と同様に、内部に冷却水が流れる複数のチューブを有している。第２ラジエータ１２では、複数のチューブのそれぞれの内部を流れる冷却水と、それらの外部を流れる外気との間で熱交換が行われる。このように、第５流路Ｗ１５は、第２ラジエータ１２において外気と熱交換する冷却水が流れる流路である。

第６流路Ｗ１６は、第１流路Ｗ１１における電池２０よりも上流側の部分、第２流路Ｗ１２におけるＰＣＵ系２１よりも上流側の部分、第３流路Ｗ１３におけるチラー１５よりも下流側の部分、第４流路Ｗ１４における第１ラジエータ１１よりも下流側の部分、及び第５流路Ｗ１５における第２ラジエータ１２よりも下流側の部分をそれぞれ連通させる。

なお、以下では、便宜上、第６流路Ｗ１６のうち、第１流路Ｗ１１と第４流路Ｗ１４とを接続している部分を第１流路部分Ｗ１６１と称し、第１流路Ｗ１１と第３流路Ｗ１３とを接続している部分を第２流路部分Ｗ１６２と称し、第３流路Ｗ１３と第２流路Ｗ１２とを接続している部分を第３流路部分Ｗ１６３と称し、第２流路Ｗ１２と第５流路Ｗ１５とを接続している部分を第４流路部分Ｗ１６４と称する。

流路切替弁３０には、第１流路Ｗ１１における電池２０よりも下流側の部分、第２流路Ｗ１２におけるＰＣＵ系２１よりも下流側の部分、第３流路Ｗ１３におけるチラー１５よりも上流側の部分、第４流路Ｗ１４における第１ラジエータ１１よりも上流側の部分、及び第５流路Ｗ１５における第２ラジエータ１２よりも上流側の部分が接続されている。流路切替弁３０は、第１～第５流路Ｗ１１～Ｗ１５のそれぞれの接続状態を切り替える。

図３に示されるように、流路切替弁３０は、本体部３１と、アクチュエータ装置３７とを備えている。
本体部３１は、軸線ｍを中心に有底円筒状に形成されている。本体部３１の外周面には、流入部３２ａ，３２ｂと、流出部３３ａ～３３ｃとが形成されている。以下では、軸線ｍに平行な方向をＺ軸方向と称する。また、Ｚ軸方向のうちの一方向をＺ１方向と称し、その逆方向をＺ２方向と称する。流入部３２ｂ及び流出部３３ａ～３３ｃは、Ｚ軸方向における同一の位置に配置されるとともに、軸線ｍを中心とする周方向において等角度間隔で配置されている。流入部３２ａは、流入部３２ｂが配置されている位置Ｐ１からＺ１方向にずれた位置に配置されている。Ｚ１方向における本体部３１の端部にはアクチュエータ装置３７が取り付けられている。

図４に示されるように、本体部３１の内部には、仕切壁３４，３５が十字状に配置されている。仕切壁３４，３５は、本体部３１の底面からＺ軸方向に延びるように形成されている。仕切壁３４，３５のＺ１方向の上端部は、図３に示される流入部３２ｂの位置と流入部３２ｂの位置との中間に位置している。図４に示されるように、仕切壁３４，３５は、本体部３１の内部に形成される内室３１０を４つの区画室３１１～３１４に区画している。区画室３１１は流出部３３ｃに連通されている。区画室３１２は流入部３２ｂに連通されている。区画室３１３は流出部３３ｂに連通されている。区画室３１４は流出部３３ａに連通されている。

図４に示されるように、本体部３１の内部には、その内周面に対して摺動可能に回転部３６が収容されている。回転部３６は、軸線ｍを中心に円盤状に形成されており、軸線ｍを中心に本体部３１に対して相対回転可能である。回転部３６は、Ｚ１方向における仕切壁３４，３５の上端部に接触するように配置されている。よって、Ｚ１方向における区画室３１１～３１４のそれぞれの開口部は回転部３６により閉塞されている。

回転部３６には、Ｚ軸方向に貫通するように扇形状の切欠き３６０が形成されている。Ｚ１方向における切欠き３６０の開口部は、回転部３６よりもＺ１方向に配置される本体部３１の内部空間を通じて、図３に示される流入部３２ａに連通されている。また、Ｚ２方向における切欠き３６０の開口部は、区画室３１１～３１４の少なくとも一つに連通されている。したがって、流入部３２ａに流入した冷却水は、本体部３１の内部空間及び回転部３６の切欠き３６０を通じて区画室３１１～３１４の少なくとも一つに供給される。

回転部３６には、そのＺ２方向の底面のみに開口するように連通溝３６１が形成されている。連通溝３６１は、回転部３６よりもＺ１方向に配置される本体部３１の内部空間には開口していない。したがって、連通溝３６１には、図３に示される流入部３２ａを通じて冷却水が流入することはない。連通溝３６１は、区画室３１１～３１４のうち、互いに隣り合う２つの区画室を連通させる。

回転部３６は、図３に示されるアクチュエータ装置３７から付与されるトルクに基づいて軸線ｍを中心に回転する。この回転部３６の回転に基づいて、流入部３２ａ，３２ｂ及び流出部３３ａ～３３ｃの接続状態が切り替わる。
具体的には、回転部３６が図４に示される位置に配置されている場合、回転部３６の切欠き３６０は区画室３１１に位置している。したがって、流入部３２ａから流入した冷却水は切欠き３６０及び区画室３１１を通じて流出部３３ｃから排出される。また、回転部３６の連通溝３６１は区画室３１２と区画室３１３との間に配置されている。したがって、流入部３２ｂから流入した冷却水は、区画室３１２、連通溝３６１、及び区画室３１３を通じて流出部３３ｂから排出される。

また、回転部３６が図５に示される位置に配置されている場合、回転部３６の切欠き３６０は区画室３１４に位置している。したがって、流入部３２ａから流入した冷却水は切欠き３６０及び区画室３１４を通じて流出部３３ａから排出される。また、回転部３６の連通溝３６１は区画室３１２と区画室３１３との間に配置されている。したがって、流入部３２ｂから流入した冷却水は、区画室３１２、連通溝３６１、及び区画室３１３を通じて流出部３３ｂから排出される。

さらに、回転部３６が図６に示される位置に配置されている場合、回転部３６の切欠き３６０は区画室３１４に位置している。したがって、流入部３２ａから流入した冷却水は切欠き３６０及び区画室３１４を通じて流出部３３ａから排出される。また、回転部３６の連通溝３６１は区画室３１１と区画室３１２との間に配置されている。したがって、流入部３２ｂから流入した冷却水は、区画室３１２、連通溝３６１、及び区画室３１１を通じて流出部３３ｃから排出される。

また、回転部３６が図７に示される位置に配置されている場合、回転部３６の切欠き３６０は区画室３１１及び区画室３１２に跨がるように配置されている。したがって、流入部３２ａから流入した冷却水は切欠き３６０及び区画室３１１を通じて流出部３３ｃから排出されるとともに、流入部３２ｂから流入した冷却水は区画室３１２、切欠き３６０、及び区画室３１１を通じて流出部３３ｃから排出される。また、回転部３６の連通溝３６１は区画室３１３と区画室３１４との間に配置されている。この場合、流出部３３ａ及び流出部３３ｂが連通溝３６１及び区画室３１３，３１４を介して連通されるが、流出部３３ａと流出部３３ｂとの間を冷却水が流れることはない。

このように、流路切替弁３０では、回転部３６が図４～図７に示されるように回転変位することにより、流入部３２ａ，３２ｂ及び流出部３３ａ～３３ｃの接続状態を変化させることが可能となっている。
図１に示されるように、流路切替弁３０の流入部３２ａ，３２ｂは流体循環システム１０の流路Ｗ１１，Ｗ１２にそれぞれ接続されている。また、流路切替弁３０の流出部３３ａ～３３ｃは流体循環システム１０の流路Ｗ１４，Ｗ１５，Ｗ１３にそれぞれ接続されている。

図８に示されるように、流体循環システム１０は、その動作を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を更に備えている。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵや記憶装置等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されており、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、流体循環システム１０の各種制御を実行する。

ＥＣＵ４０には、流体循環システム１０の制御に用いられる車両の各種状態量を検出するためのセンサ群４１が接続されている。ＥＣＵ４０は、センサ群４１により検出される各種状態量に基づいて第１ポンプ１３、第２ポンプ１４、及び流路切替弁３０のそれぞれの動作を制御することにより、流体循環システム１０を複数の運転モードで動作させる。

次に、流体循環システム１０の動作例について説明する。
本実施形態のＥＣＵ４０は、流体循環システム１０を、第１冷却モード、第２冷却モード、熱回収・冷却モード、熱回収モード、及び暖機モードのいずれかの運転モードで動作させる。各モードの詳細は以下の通りである。

（ａ１）第１冷却モード
第１冷却モードは、チラー１５を利用して電池２０を冷却するとともに、第２ラジエータ１２を利用してＰＣＵ系２１を冷却するモードである。
具体的には、ＥＣＵ４０は、第１冷却モードの際には、流路切替弁３０のアクチュエータ装置３７を制御することにより、流路切替弁３０の回転部３６の位置を、図４に示される位置に設定する。これにより、図１に示されるように、電池２０を通過した冷却水は、第１流路Ｗ１１を通じて流路切替弁３０の流入部３２ａに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ｃから排出されて、第３流路Ｗ１３を通じてチラー１５に供給される。また、ＰＣＵ系２１を通過した冷却水は、第２流路Ｗ１２を通じて流路切替弁３０の流入部３２ｂに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ｂから排出されて、第５流路Ｗ１５を通じて第２ラジエータ１２に供給される。

なお、流路切替弁３０の流出部３３ａは、回転部３６により閉塞されているため、第４流路Ｗ１４には冷却水が流れない。また、第３流路Ｗ１３から第６流路Ｗ１６の第２流路部分Ｗ１６２を通じて第１流路Ｗ１１へ流れる冷却水の流量と、第５流路Ｗ１５から第６流路Ｗ１６の第４流路部分Ｗ１６４を通じて第２流路Ｗ１２へ流れる冷却水の流量とが略同一の流量に調整されている。そのため、第６流路Ｗ１６の第３流路部分Ｗ１６３を介して第２流路部分Ｗ１６２と第４流路部分Ｗ１６４との間を流れるような冷却水の流れは形成されないか、あるいはそのような冷却水の流れが形成され難くなっている。

このような流路が流路切替弁３０により形成されることで、流体循環システム１０では、図１に矢印で示されるような冷却水の流れが形成される。すなわち、「第１ポンプ１３→電池２０→流路切替弁３０→チラー１５→第１ポンプ１３→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第２ポンプ１４→流路切替弁３０→第２ラジエータ１２→ＰＣＵ系２１→第２ポンプ１４→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。この際、チラー１５では、ヒートポンプサイクルを流れる熱媒体と、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水との間で熱交換が行われることにより、冷却水が冷却される。このチラー１５において冷却された冷却水が電池２０に供給されることにより、電池２０が冷却される。このように、チラー１５は、第１冷却モードにおいて、冷却水を冷却するための冷熱を発生する冷熱発生部として機能する。また、第２ラジエータ１２において冷却された冷却水がＰＣＵ系２１に供給されることにより、ＰＣＵ系２１が冷却される。

このように、第１冷却モードでは、チラー１５を利用して電池２０が冷却されるとともに、第２ラジエータ１２を利用してＰＣＵ系２１が冷却される。
（ａ２）第２冷却モード
第２冷却モードは、第１ラジエータ１１を利用して電池２０を冷却するとともに、第２ラジエータ１２を利用してＰＣＵ系２１を冷却するモードである。

具体的には、ＥＣＵ４０は、第２冷却モードの際には、流路切替弁３０のアクチュエータ装置３７を制御することにより、流路切替弁３０の回転部３６の位置を図５に示される位置に設定する。これにより、図２に示されるように、電池２０を通過した冷却水は、第１流路Ｗ１１を通じて流路切替弁３０の流入部３２ａに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ａから排出されて、第４流路Ｗ１４を通じて第１ラジエータ１１に供給される。また、ＰＣＵ系２１を通過した冷却水は、第２流路Ｗ１２を通じて流路切替弁３０の流入部３２ｂに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ｂから排出されて、第５流路Ｗ１５を通じて第２ラジエータ１２に供給される。

なお、流路切替弁３０の流出部３３ｃは、回転部３６により閉塞されているため、第３流路Ｗ１３には冷却水が流れない。また、第４流路Ｗ１４から第６流路Ｗ１６の第１流路部分Ｗ１６１を通じて第１流路Ｗ１１へ流れる冷却水の流量と、第５流路Ｗ１５から第６流路Ｗ１６の第４流路部分Ｗ１６４を通じて第２流路Ｗ１２へ流れる冷却水の流量とが略同一の流量に調整されている。そのため、第６流路Ｗ１６の第２流路部分Ｗ１６２及び第３流路部分Ｗ１６３を介して第１流路部分Ｗ１６１と第４流路部分Ｗ１６４との間を流れるような冷却水の流れは形成されないか、あるいはそのような冷却水の流れが形成され難くなっている。

このような流路が流路切替弁３０により形成されることで、流体循環システム１０では、図２に矢印で示されるような冷却水の流れが形成される。すなわち、「第１ポンプ１３→電池２０→流路切替弁３０→第１ラジエータ１１→第１ポンプ１３→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第２ポンプ１４→流路切替弁３０→第２ラジエータ１２→ＰＣＵ系２１→第２ポンプ１４→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。これにより、第１ラジエータ１１において冷却された冷却水が電池２０に供給されることにより、電池２０が冷却される。また、第２ラジエータ１２において冷却された冷却水がＰＣＵ系２１に供給されることにより、ＰＣＵ系２１が冷却される。

このように、第１冷却モードでは、第１ラジエータ１１を利用して電池２０が冷却されるとともに、第２ラジエータ１２を利用してＰＣＵ系２１が冷却される。
（ａ３）熱回収・冷却モード
熱回収・冷却モードは、第１ラジエータを利用して電池２０を冷却するとともに、ＰＣＵ系２１の廃熱をチラー１５において回収、あるいはＰＣＵ系２１の蓄熱を行うモードである。

具体的には、ＥＣＵ４０は、熱回収・冷却モードの際には、流路切替弁３０のアクチュエータ装置３７を制御することにより、流路切替弁３０の回転部３６の位置を、図６に示される位置に設定する。これにより、図９に示されるように、電池２０を通過した冷却水は、第１流路Ｗ１１を通じて流路切替弁３０の流入部３２ａに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ａから排出されて、第４流路Ｗ１４を通じて第１ラジエータ１１に供給される。また、ＰＣＵ系２１を通過した冷却水は、第２流路Ｗ１２を通じて流路切替弁３０の流入部３２ｂに流入した後、流路切替弁３０の流出部３３ｃから排出されて、第３流路Ｗ１３を通じてチラー１５に供給される。

なお、流路切替弁３０の流出部３３ｂは、回転部３６により閉塞されているため、第５流路Ｗ１５には冷却水が流れない。また、第４流路Ｗ１４から第６流路Ｗ１６の第１流路部分Ｗ１６１を通じて第１流路Ｗ１１へ流れる冷却水の流量と、第３流路Ｗ１３から第６流路Ｗ１６の第３流路部分Ｗ１６３を通じて第２流路Ｗ１２へ流れる冷却水の流量とが略同一の流量に調整されている。そのため、第６流路Ｗ１６の第２流路部分Ｗ１６２を介して第１流路部分Ｗ１６１と第３流路部分Ｗ１６３との間を流れるような冷却水の流れは形成されないか、あるいはそのような冷却水の流れが形成され難くなっている。

このような流路が流路切替弁３０により形成されることで、流体循環システム１０では、図９に矢印で示されるような冷却水の流路が形成される。すなわち、「第１ポンプ１３→電池２０→流路切替弁３０→第１ラジエータ１１→第１ポンプ１３→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第２ポンプ１４→流路切替弁３０→チラー１５→ＰＣＵ系２１→第２ポンプ１４→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。これにより、第１ラジエータ１１において冷却された冷却水が電池２０に供給されることにより、電池２０が冷却される。また、ＰＣＵ系２１の熱を吸収することにより加熱された冷却水がチラー１５に供給されるため、チラー１５において、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水と、ヒートポンプサイクルの熱媒体との間で熱交換が行われることにより、冷却水の熱により熱媒体を加熱することができる。すなわち、ＰＣＵ系２１の廃熱がチラー１５を通じてヒートポンプサイクルの熱媒体により回収される。ヒートポンプサイクルは、加熱されることで温度が上昇した熱媒体と、空調ダクトを流れる空調空気との間で熱交換を行うことにより、空調空気を加熱することができる。このように、チラー１５は、熱回収・冷却モードにおいて、冷却水との熱交換により冷却水の熱を回収する熱回収部として機能する。

なお、ヒートポンプサイクルにおいてチラー１５を循環するような熱媒体の流れが形成されていない場合には、チラー１５において冷却水と熱媒体との間で熱交換が行われないため、ＰＣＵ系２１において加熱された冷却水がそのまま循環することになる。この場合、ＰＣＵ系２１の蓄熱が可能となる。

このように、熱回収・冷却モードでは、第１ラジエータ１１を利用して電池２０が冷却されるとともに、チラー１５におけるＰＣＵ系２１の廃熱の回収、あるいはＰＣＵ系２１の蓄熱が行われる。
（ａ４）熱回収モード
熱回収モードでは、ＰＣＵ系２１の廃熱をチラー１５において回収、あるいはＰＣＵ系２１の蓄熱を行うモードである。

熱回収モードは、上記の熱回収・冷却モードにおいてＥＣＵ４０が第１ポンプ１３を停止させるモードである。これにより、図１０に示されるように、「第２ポンプ１４→流路切替弁３０→チラー１５→ＰＣＵ系２１→第２ポンプ１４→・・・」の順で流れる冷却水の流れのみが形成される。よって、ＰＣＵ系２１の廃熱がチラー１５を通じてヒートポンプサイクルの熱媒体により回収される。

なお、この熱回収モードでも、上記の熱回収・冷却モードと同様に、ヒートポンプサイクルにおいてチラー１５を循環するような熱媒体の流れが形成されていない場合には、ＰＣＵ系２１の蓄熱が可能となる。
このように、熱回収モードでは、チラー１５におけるＰＣＵ系２１の廃熱の回収、あるいはＰＣＵ系２１の蓄熱が行われる。

（ａ５）暖機モード
暖機モードは、ＰＣＵ系２１の廃熱を利用して電池２０の暖機を行うモードである。
具体的には、ＥＣＵ４０は、暖機モードの際には、流路切替弁３０のアクチュエータ装置３７を制御することにより、流路切替弁３０の回転部３６の位置を、図７に示される位置に設定する。これにより、図１１に示されるように、電池２０を通過した冷却水は、第１流路Ｗ１１を通じて流路切替弁３０の流入部３２ａに流入する。また、ＰＣＵ系２１を通過した冷却水は、第２流路Ｗ１２を通じて流路切替弁３０の流入部３２ｂに流入する。流路切替弁３０の流入部３２ａ，３２ｂに流入した冷却水は、流路切替弁３０の流出部３３ｃから排出されて、第３流路Ｗ１３を通じてチラー１５に供給される。

なお、図１１に示される暖機モードでは、ヒートポンプサイクルにおいて、チラー１５を循環するような熱媒体の流れが形成されていない。したがって、チラー１５において、ヒートポンプサイクルの熱媒体と冷却水との間で熱交換が行われることはない。
このような流路が流路切替弁３０により形成されることで、流体循環システム１０では、図１１に矢印で示されるような冷却水の流路が形成される。すなわち、「第１ポンプ１３→電池２０→流路切替弁３０→チラー１５→第１ポンプ１３→・・・」の順で流れる冷却水の流れが形成される。また、「第２ポンプ１４→流路切替弁３０→チラー１５→ＰＣＵ系２１→第２ポンプ１４→・・・」の順で流れる冷却水の流れも形成される。この際、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水は、第６流路Ｗ１６の第２流路部分Ｗ１６２を通じて第１ポンプ１３により第１流路Ｗ１１に吸入されるとともに、第３流路部分Ｗ１６３を通じて第２ポンプ１４により第２流路Ｗ１２に吸入されるため、第４流路Ｗ１４及び第５流路Ｗ１５には、冷却水の流れが形成されないか、あるいは冷却水の流れが形成され難くなっている。このような冷却水の流れにより、ＰＣＵ系２１の熱を吸収することにより加熱された冷却水が電池２０に供給されることで、電池２０を加熱することができる。

このように暖機モードでは、ＰＣＵ系２１の廃熱を利用して電池２０の暖機が行われる。
以上のように、本実施形態の流体循環システム１０では、第１流路Ｗ１１、第２流路Ｗ１２、第３流路Ｗ１３、第４流路Ｗ１４、及び第５流路Ｗ１５のそれぞれの一端部が流路切替弁３０に接続されている。流路切替弁３０は、図１，図２，図９に示されるように、第１流路Ｗ１１の接続先を第３流路Ｗ１３及び第４流路Ｗ１４のいずれかに切り替え可能である。また、流路切替弁３０は、図１，図２，図９，図１０に示されるように、第１流路Ｗ１１の接続先を第３流路Ｗ１３及び第５流路Ｗ１５のいずれかに切り替え可能である。さらに、流路切替弁３０は、図１１に示されるように、第１流路Ｗ１１及び第２流路Ｗ１２の両方を第３流路Ｗ１３に接続することが可能である。このような流路切替弁３０を用いれば、複数の三方弁を用いることなく、一つの流路切替弁３０により第１～第５流路Ｗ１１～Ｗ１５の接続状態を図１，図２，図９～図１１に示されるように切り替えることができる。よって、複数の三方弁を一つの流路切替弁３０に置き換えることが可能であるため、構造を簡素化することができる。

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・図１２に示されるように、第３流路Ｗ１３には、温熱発生部２２が配置されていてもよい。温熱発生部２２は、第３流路Ｗ１３を流れる冷却水との熱交換により冷却水の温度を上昇させることが可能な温熱を生成する部分である。このような温熱発生部２２としては、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータや、ヒートポンプシステムの水冷コンデンサを用いることができる。水冷コンデンサは、ヒートポンプサイクルを循環する熱媒体と、流体循環システム１０を循環する冷却水との間で熱交換を行うことで、熱媒体の熱により冷却水を加熱する熱交換器である。このような構成によれば、温熱発生部２２により冷却水を加熱することができるため、より効果的な電池２０の暖機が可能となる。

・流体循環システム１０における第１～第６流路Ｗ１１～Ｗ１６の配置は適宜変更可能である。例えば第１～第５流路Ｗ１１～Ｗ１５のいずれかを直列に接続してもよい。
・第１発熱機器、第２発熱機器、冷熱発生部、熱回収部、及び温熱発生部としては、車両に搭載される各種機器を用いることができる。例えば、車両に換気熱交換器が搭載されている場合には、これを冷熱発生部や温熱発生部として用いることが可能である。換気熱交換器は、車室内を換気するための空気と冷却水との間で熱交換を行う機器である。例えば空調装置により冷却された空気を車室外に排出する場合には、換気熱交換器において車室内の空気と冷却水との間で熱交換を行うことにより、冷却水を冷却することが可能である。また、車両にチャージャ冷却部が搭載されている場合には、これを温熱発生部として用いることができる。チャージャ冷却部は、バッテリチャージャを冷却する部分であって、バッテリチャージャの熱により冷却水を加熱することが可能である。

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Ｗ１１：第１流路
Ｗ１２：第２流路
Ｗ１３：第３流路
Ｗ１４：第４流路
Ｗ１５：第５流路
１０：流体循環システム
１１：第１ラジエータ
１２：第２ラジエータ
１３：第１ポンプ
１４：第２ポンプ
１５：チラー（冷熱発生部，熱回収部）
２０：電池（第１発熱機器）
２１：ＰＣＵ系（第２発熱機器）
２２：温熱発生部
３０：流路切替弁

Claims (6)

1. 第１発熱機器（２０）が配置され、前記第１発熱機器と熱交換が行われる流体が流れる第１流路（Ｗ１１）と、
   第２発熱機器（２１）が配置され、前記第２発熱機器と熱交換が行われる流体が流れる第２流路（Ｗ１２）と、
   冷熱を発生する冷熱発生部（１５）が配置され、前記冷熱発生部と熱交換が行われる流体が流れる第３流路（Ｗ１３）と、
   第１ラジエータ（１１）が配置され、前記第１ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる第４流路（Ｗ１４）と、
   第２ラジエータ（１２）が配置され、前記第２ラジエータにおいて外気と熱交換が行われる流体が流れる第５流路（Ｗ１５）と、
   前記第１流路、前記第２流路、前記第３流路、前記第４流路、及び前記第５流路のそれぞれの一端部が接続される流路切替弁（３０）と、を備え、
   前記流路切替弁は、前記第１流路の接続先を前記第３流路及び前記第４流路のいずれかに切り替え可能であるとともに、前記第２流路の接続先を前記第３流路及び前記第５流路のいずれかに切り替え可能であり、且つ前記第１流路及び前記第２流路を前記第３流路に接続することが可能であり、
   前記第１流路、前記第２流路、前記第３流路、前記第４流路、及び前記第５流路のそれぞれの他端部は互いに接続されている
   流体循環システム。
2. 前記第１流路に配置され、前記第１発熱機器から前記流路切替弁に向かう方向の流体の流れを形成する第１ポンプ（１３）と、
   前記第２流路に配置され、前記第２発熱機器から前記流路切替弁に向かう方向の流体の流れを形成する第２ポンプ（１４）と、を更に備える
   請求項１に記載の流体循環システム。
3. 前記第１発熱機器は、車両に搭載される電池であり、
   前記第２発熱機器は、前記電池から電力が供給されるモータジェネレータ、及び前記車両の電力を制御するための電力関連機器である
   請求項１又は２に記載の流体循環システム。
4. 前記冷熱発生部は、車室内に送風される空調空気を冷却する空調装置のヒートポンプサイクルを循環する熱媒体の冷熱により、前記第３流路を流れる流体を冷却するチラー（１５）である
   請求項１～３のいずれか一項に記載の流体循環システム。
5. 前記チラーは、前記第３流路を流れる流体と前記熱媒体との熱交換により、流体の温熱を前記熱媒体に吸収させる熱回収部として更に動作する
   請求項４に記載の流体循環システム。
6. 前記第３流路に配置され、前記第３流路を流れる流体との熱交換により前記流体の温度を上昇させることが可能な温熱を生成する温熱発生部（２２）を更に備える
   請求項１～５のいずれか一項に記載の流体循環システム。
   

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