WO2023203942A1 - 熱媒体回路 - Google Patents

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WO2023203942A1
WO2023203942A1 PCT/JP2023/011041 JP2023011041W WO2023203942A1 WO 2023203942 A1 WO2023203942 A1 WO 2023203942A1 JP 2023011041 W JP2023011041 W JP 2023011041W WO 2023203942 A1 WO2023203942 A1 WO 2023203942A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat medium
flow path
temperature
heat
medium flow
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/011041
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宣伯 清水
Original Assignee
サンデン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by サンデン株式会社 filed Critical サンデン株式会社
Publication of WO2023203942A1 publication Critical patent/WO2023203942A1/ja

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant

Definitions

  • the present invention relates to a heat medium circuit used in a thermal management system or the like.
  • Thermal management systems for vehicles are equipped with a heat carrier circuit that circulates a heat carrier, and by exchanging heat with the heated or cooled heat carrier, it controls the temperature of blown air in an air conditioner and the temperature of various temperature-controlled objects. I'm doing a tune-up.
  • the heat medium circuit used in such a thermal management system consists of one circuit in which the heat medium circulates, heated by the heat radiation of the refrigerant, using the refrigerant circuit constituting the heat pump as the heat source, and the other circuit, which is cooled by the heat absorption of the refrigerant. It is provided with another circuit through which the heat medium circulates, and is provided with a flow path switching means for switching whether these circuits are made into independent circuits or connected in series to form a single circuit (see Patent Document 1 below). .
  • the flow path capacity is reduced due to expansion due to heating of the heat medium circulating in an independent circuit and flow path switching, so the amount of heat medium may become large compared to the circuit capacity.
  • a reservoir tank is generally provided in the heat medium circuit to provide an escape route for the expanded heat medium.
  • each independent circuit when the heat medium circuit forms multiple independent circuits by switching the flow paths, simply providing a reservoir tank for each independent circuit causes the problem that the accommodation space for the reservoir tank becomes large, so it is necessary to share one reservoir tank. Even in the case of heat transfer, each independent circuit must have an inflow channel to the reservoir tank and an outflow channel from the reservoir tank, and the more independent circuits there are, the larger the space for accommodating the flow channels in the entire heat transfer circuit. There was a problem with it.
  • an object of the present invention is to suppress an increase in the accommodation space of the entire heat medium circuit when a reservoir tank is provided in the heat medium circuit to manage the amount of heat medium by expansion of the heat medium and switching of flow paths.
  • the heat medium circuit according to one aspect of the present invention includes a high temperature heat medium flow path including a heating section and a first pump that pumps a heat medium to the heating section, a cooling section and a first pump that pumps a heat medium to the cooling section.
  • a low-temperature heat medium flow path including a second pump that supplies the heat medium to the temperature control target; a storage section that stores the heat medium; the high-temperature heat medium flow path and the low-temperature heat transfer path;
  • a heat medium circuit comprising: a flow path switching unit that switches between making the medium flow path and the heat medium flow path to be temperature regulated into independent flow paths or connected flow paths, wherein the storage portion is , includes an inlet connected to the high-temperature heat medium flow path and the temperature-controlled heat medium flow path, and includes an outlet connected to the low-temperature heat medium flow path.
  • the present invention having such characteristics, when a reservoir tank as a storage part is provided in a heat medium circuit and the amount of heat medium is managed by expansion of the heat medium and flow path switching, there is no need for a large number of independent circuits.
  • the entire heat medium circuit can be made more compact, and an increase in housing space can be suppressed.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a thermal management system including a heat medium circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control unit of a thermal management system including a heat medium circuit according to an embodiment of the present invention. It is an explanatory view showing the flow of a heat medium when heating mode M1 is executed in a heat management system including a heat medium circuit according to an embodiment of the present invention. It is an explanatory view showing the flow of a heat medium when heating mode M2 is executed in a heat management system including a heat medium circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the flow of a heat medium when a cooling mode is executed in a thermal management system including a heat medium circuit according to an embodiment of the present invention.
  • a heat medium circuit 10 is mounted on a vehicle, for example, and is applied to a thermal management system 1 that controls the temperature of on-vehicle equipment and air-conditions the interior of a vehicle.
  • the thermal management system 1 includes a refrigerant circuit R serving as a heat source, and a heat medium circuit 10 that circulates a heat medium whose temperature is controlled by heat exchange with the refrigerant.
  • the refrigerant circuit R is a closed circuit in which a compressor 11, a condenser 12, an expansion valve 13, an evaporator 14, and an accumulator 15 are sequentially connected through refrigerant piping, and circulates refrigerant.
  • the refrigerant circuit R may be a circuit including a receiver downstream of the condenser 12, for example.
  • the heat medium circuit 10 includes a high temperature heat medium flow path 20, a low temperature heat medium flow path 30, a temperature control target heat medium flow path 40, a reservoir tank 50 (storage section), and a first flow path switching valve V1 as a flow path switching section. , a second flow path switching valve V2, and a four-way valve 60.
  • the high-temperature heat medium flow path 20 includes a high-temperature heat exchanger 21 (heating section) that is integrated with the condenser 12 in the refrigerant circuit R and performs heat exchange between the heat medium and the refrigerant. While passing through the high-temperature heat exchanger 21, the heat medium becomes hot due to heat radiation of the refrigerant in the condenser 12 in the refrigerant circuit R and circulates.
  • a high-temperature heat exchanger 21 heating section
  • the low-temperature heat medium flow path 30 includes a low-temperature heat exchanger 31 (cooling section) that is integrated with the evaporator 14 in the refrigerant circuit R and performs heat exchange between the heat medium and the refrigerant. While passing through the low-temperature heat exchanger 31, the heat medium cools down to a low temperature due to heat absorption by the refrigerant in the evaporator 14 in the refrigerant circuit R, and circulates.
  • a low-temperature heat exchanger 31 cooling section
  • the temperature-controlled heat medium flow path 40 includes a battery heat exchanger 41 that controls the temperature of the battery in an electric vehicle, a motor heat exchanger 42 that controls the temperature of the driving motor, and an inverter that controls the temperature of the inverter.
  • a PCU heat exchanger 44 for controlling the temperature of the power control unit, and an outdoor heat exchanger 45 are provided.
  • the heat medium is pumped by the third pump P3.
  • a third flow path 403 including the heat exchanger 43 and the PCU heat exchanger 44 is connected via the second flow path switching section V2.
  • the high temperature heat medium flow path 20, the low temperature heat medium flow path 30, and the temperature-controlled heat medium flow path 40 are controlled by the first flow path switching section V1, the second flow path switching section V2, and the four-way valve 60. , are switched to become independent flow paths or connected flow paths.
  • the first flow path switching section V1, the second flow path switching section V2, and the four-way valve 60 are controlled by a control section 100 (see FIG. 2) that controls the refrigerant circuit R and the heat medium circuit 10.
  • the heat medium circuit 10 also includes a first main heat exchange section 81 and a second main heat exchange section 82 arranged in the main air conditioning unit 80, and a first individual heat exchange section 91 and a second main heat exchange section 82 arranged in the individual air conditioning unit 90. 2 individual heat exchange sections 92.
  • the heat medium circuit 10 is provided with a three-way valve 85 on the heat medium upstream side of the second main heat exchange section 82 and on the heat medium upstream side of the first individual heat exchange section 91 and the second individual heat exchange section 92.
  • a three-way valve 95 is provided. By controlling the opening/closing and opening degree of the three-way valve 85 and the three-way valve 95, the inflow of the heat medium into each heat exchanger is controlled.
  • one or both of the high temperature heat medium flow path 20 and the low temperature heat medium flow path 30 have a first main heat exchange section 81, a second main heat exchange section 82,
  • the first channel switching section V1, the second channel switching section V2, and the three-way valves 85, 95 are controlled by the control section 100 so as to be selectively connected to the first individual heat exchange section 91 and the second individual heat exchange section 92. control is performed.
  • the heat medium whose temperature has been adjusted in one or both of the high temperature heat medium flow path 20 and the low temperature heat medium flow path 30 is transferred to the first flow path switching section V1, the second flow path switching section V2, and the three-way valves 85, 95. It flows into the connected heat exchanger among the first main heat exchange section 81, the second main heat exchange section 82, the first individual heat exchange section 91, or the second individual heat exchange section 92 via.
  • each temperature control target heat exchanger (battery heat exchanger 41, motor heat exchanger 42, inverter heat exchanger 43, PCU
  • the high-temperature heat medium in the high-temperature heat medium flow path 20 or the low-temperature heat medium in the low-temperature heat medium flow path 30 is circulated through the temperature-controlled heat medium flow path 40 according to the target temperature of the heat exchanger 44).
  • the first flow path switching section V1, the second flow path switching section V2, and the four-way valve 60 are controlled.
  • the heat medium flowing into the high temperature heat exchanger 21 and heated by the condenser 12 is transferred to the first main heat exchange section disposed in the main air conditioning unit 80 by the first flow path switching section V1. 81 and the second main heat exchange section 82 to heat the air passing through the main air conditioning unit 80.
  • the interior of the vehicle can be heated.
  • the heat medium heated in the high-temperature heat exchanger 21 is transferred to the first individual heat exchanger arranged in the individual air conditioning unit 90 by the first flow path switching section V1 and the three-way valves 85 and 95.
  • the air passing through the individual air conditioning unit 90 is heated by controlling the air to flow through the section 91 and the second individual heat exchange section 92 .
  • heating for each seat can be realized.
  • the heat medium flowing into the low temperature heat exchanger 31 and cooled by the evaporator 14 is transferred to the first main heat exchange section disposed in the main air conditioning unit 80 by the first flow path switching section V1. 81 and the second main heat exchange section 82 to cool the air passing through the main air conditioning unit 80.
  • the main air conditioning unit 80 By supplying air cooled by the main air conditioning unit 80 into the vehicle interior, the interior of the vehicle can be cooled.
  • the heat medium cooled in the low-temperature heat exchanger 31 is transferred to the first individual heat exchanger arranged in the individual air conditioning unit 90 by the first flow path switching section V1 and the three-way valves 85 and 95.
  • the air passing through the individual air conditioning unit 90 is cooled by controlling the air to flow through the section 91 and the second individual heat exchange section 92 . For example, by supplying air cooled by the individual air conditioning unit 90 to a seat selected by the three-way valve 95, cooling for each seat can be realized.
  • the temperature-controlled heat medium flow path 40 by circulating the temperature-controlled heat medium in the high temperature heat medium flow path 20 or the low temperature heat medium flow path 30, a battery heat exchanger 41, a motor heat exchanger 42, The temperature of the inverter heat exchanger 43 and the PCU heat exchanger 44 can be controlled.
  • the reservoir tank 50 has an inlet 52 connected to the high temperature heat medium flow path 20, an inlet 54 connected to the temperature controlled heat medium flow path 40, and an outlet 53 connected to the low temperature heat medium flow path 30. It is equipped with The high temperature heat medium flow path 20 is provided with a connection portion 28 connected to the inlet 52 on the heat medium upstream side of the first pump P1.
  • the temperature-controlled heat medium flow path 40 is provided with a connecting portion 48 connected to the inlet 54 on the downstream side of the heat medium of each temperature-controlled heat exchanger.
  • the low-temperature heat medium flow path 30 is provided with a connection portion 38 connected to the outlet 53 on the heat medium upstream side of the second pump P2.
  • the reservoir tank 50 is connected to the upstream side of the first pump P1 in the high-temperature heat medium flow path 20 through the inlet 52, and connected to the motor in the temperature-controlled heat medium flow path 40 through the inflow port 54. It is connected to the heat medium downstream side of the second pump P2 in the low temperature heat medium flow path 30 through the outlet 53.
  • a relief valve 57 is provided near the inlet 52 on the path from the connection portion 28 to the inlet 52 of the reservoir tank 50.
  • a relief valve 58 is provided near the inlet 54 on the path from the connection part 48 to the inlet 54 of the reservoir tank 50.
  • heat medium circulating in the heat medium circuit 10 water without additives, water mixed with additives such as antifreeze agents and preservatives, or liquid heat medium such as oil may be used. can do.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration of a control unit 100 that controls the thermal management system 1.
  • the control unit 100 is connected via a vehicle communication bus to a vehicle controller (ECU) 200 that controls the entire vehicle, including drive control of the driving motor, inverter, and power control unit, and charge/discharge control of the battery, and transmits and receives information.
  • ECU vehicle controller
  • a microcomputer as an example of a computer including a processor can be applied to both the control unit 100 and the vehicle controller 200.
  • the control unit 100 includes a temperature sensor TC21 that detects the temperature of the heat medium that flows into the high-temperature heat exchanger 21 and is heated by the condenser 12; temperature sensor TC31 that detects the temperature of the heat medium flowing into the first main heat exchange section 81 and second main heat exchange section 82 of the main air conditioning unit 80; A temperature sensor TC90 detects the temperature of the heat medium flowing into the first individual heat exchanger 91 and the second individual heat exchanger 92, and a battery temperature sensor TC41 detects the temperature of the battery (temperature of the battery itself, battery heat exchanger).
  • the motor temperature sensor TC42 detects the temperature of the motor (temperature of the motor itself, temperature of the heat medium flowing into or out of the motor heat exchanger 42).
  • an inverter temperature sensor TC43 that detects the temperature of the inverter (either the temperature of the inverter itself or the temperature of the heat medium flowing into or out of the inverter heat exchanger 43);
  • a PCU temperature sensor TC44 (temperature of either the PCU itself or the temperature of the heat medium flowing into or out of the PCU heat exchanger 44) that detects the temperature of the power control unit is connected.
  • the output of the control section 100 includes the expansion valve 13, the first pump P1, the second pump P2, the third pump P3, the first flow path switching section V1, the second flow path switching section V2, and the three-way valves 85 and 95. , and a four-way valve 60 are connected.
  • the control unit 100 controls these based on the output of each sensor, the settings input at the air conditioning operation unit 300, and information from the vehicle controller 200.
  • thermal management system 1 for example, heating mode, cooling mode, and dehumidification mode for the entire vehicle interior using the main air conditioning unit 80, individual heating mode and individual heating mode for each seat of the vehicle using the individual air conditioning unit 90, Various operating modes can be executed, such as a cooling mode and a temperature control mode that includes cooling or warming up onboard equipment.
  • the refrigerant circuit R of the thermal management system 1 utilizes the heat radiation of the condenser 12 and the heat absorption of the evaporator 14 while appropriately controlling the rotation speed of the compressor 11 by the control unit 100.
  • the temperature of the air supplied to the vehicle interior is adjusted to the target temperature, and the interior of the vehicle is air-conditioned.
  • the refrigerant circulates as follows.
  • the high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 11 radiates heat by exchanging heat with the heat medium passing through the high-temperature heat exchanger 21 in the condenser 12, liquefies and condenses, and becomes a high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant flowing out of the condenser 12 is depressurized and expanded by the expansion valve 13, becomes a low-pressure refrigerant, and flows into the evaporator 14.
  • the low-pressure refrigerant that has flowed into the evaporator 14 is evaporated by exchanging heat with the heat medium passing through the low-temperature heat exchanger 31 in the evaporator 14, becomes a gas refrigerant, flows out of the evaporator 14, and is passed through the accumulator 15. Return to compressor 11.
  • Heating mode M1 In addition to the outdoor heat exchanger 45, the heating mode M1 performs heat exchange for each on-vehicle device such as a battery heat exchanger 41, a motor heat exchanger 42, an inverter heat exchanger 43, and a PCU heat exchanger 44. This is an operating mode that heats the vehicle interior while recovering waste heat generated by various on-vehicle devices by using the heat absorber as a heat absorption source.
  • FIG. 3 shows the flow of the heat medium in the heating mode M1.
  • FIG. 3 regarding the flow of the heat medium, piping through which a high temperature heat medium circulates is shown by a solid black line, and piping through which a low temperature heat medium circulates is shown by a dashed line.
  • the control unit 100 controls the first flow path switching unit V1, the second flow path switching unit V2, the four-way valve 60, the three-way valve 85, and the three-way valve 95, and operates the heat medium in the heat medium circuit 10 as follows. Circulate.
  • the control section 100 controls the first flow path switching section V1, the second flow path switching section V2, and the four-way valve 60 so that the high temperature heat medium flow path 20 becomes an independent flow path, and controls the high temperature heat exchanger 21.
  • the heat medium passed through and heated is circulated to the high temperature heat medium flow path 20. That is, the heat medium heated by passing through the high-temperature heat exchanger 21 flows into the second main heat exchange section 82 via the first flow path switching section V1 and the three-way valve 85, and passes through the main air conditioning unit 80. After exchanging heat with the air, it flows into the first main heat exchange section 81 via the first flow path switching section V1, and exchanges heat with the air passing through the main air conditioning unit 80.
  • the heat medium exiting the first main heat exchange section 81 repeats the circulation by returning to the high temperature heat exchanger 21 by the first pump P1 via the first flow path switching section V1 and the four-way valve 60. Thereby, the vehicle interior can be heated.
  • the heat medium heated by the high-temperature heat exchanger 21 circulates through the high-temperature heat medium flow path 20
  • the heat medium expands due to a rise in temperature, and when the amount of heat medium increases relative to the circuit capacity, the relief valve 57 opens. state, the heat medium flows into the reservoir tank 50 from the inlet 52 via the connection portion 28 and is stored therein.
  • control section 100 controls the first flow path switching section V1, the second flow path switching section V2, and the four-way valve so that the low temperature heat medium flow path 30 and the temperature control target heat medium flow path 40 become connected.
  • 60 to circulate the heat medium that has passed through the low-temperature heat exchanger 31 and been cooled to the low-temperature heat medium flow path 30 and the temperature-controlled heat medium flow path 40. That is, the heat medium that has passed through the low-temperature heat exchanger 31 and has been cooled flows into the outdoor heat exchanger 45 via the first flow path switching section V1 and the second flow path switching section V2, and exchanges heat with the outside air.
  • the heat exchanger 44 for the PCU, the heat exchanger 43 for the inverter, and the heat exchanger 42 for the motor sequentially flow through the second flow path switching section V2.
  • the heat medium which has recovered waste heat by passing through the PCU heat exchanger 44, the inverter heat exchanger 43, and the motor heat exchanger 42 and exchanging heat with each on-vehicle device, passes through the four-way valve 60 and the second stream. Via the path switching section V2, it is pumped by the third pump P3 and flows into the battery heat exchanger 41.
  • the heat medium that has recovered battery waste heat in the battery heat exchanger 41 is returned to the low-temperature heat exchanger 31 by the second pump.
  • each in-vehicle device including the battery heat exchanger 41, motor heat exchanger 42, inverter heat exchanger 43, and PCU heat exchanger 44, together with the outdoor heat exchanger 45, becomes a heat absorption source.
  • the reservoir tank In the flow path where the low-temperature heat medium flow path 30 and the temperature-controlled heat medium flow path 40 are connected, when the temperature of the heat medium decreases and contracts, and the amount of heat medium decreases relative to the circuit capacity, the reservoir tank The heat medium stored in the heat medium 50 flows out from the outlet 53 and flows into the low temperature heat medium flow path 30 via the connecting portion 38 .
  • Heating mode M2 is an operation mode in which the battery is warmed up using waste heat from various other on-vehicle devices, and the vehicle interior is heated using the outdoor heat exchanger 45 as a heat absorption source.
  • FIG. 4 shows the flow of the heat medium in heating mode M2.
  • FIG. 4 regarding the flow of the heat medium, piping through which a high temperature heat medium circulates is shown by a solid black line, and piping through which a low temperature heat medium circulates is shown by a chain line.
  • the solid gray line indicates piping in which a heat medium with a temperature between high and low temperatures circulates.
  • the control unit 100 controls the first flow path switching unit V1, the second flow path switching unit V2, the four-way valve 60, the three-way valve 85, and the three-way valve 95, and operates the heat medium in the heat medium circuit 10 as follows. Circulate.
  • the control section 100 controls the first flow path switching section V1, the second flow path switching section V2, and the four-way valve 60 so that the high temperature heat medium flow path 20 becomes an independent flow path, and controls the high temperature heat exchanger 21.
  • the heat medium passed through and heated is circulated to the high temperature heat medium flow path 20. That is, the heat medium heated by passing through the high-temperature heat exchanger 21 flows into the second main heat exchange section 82 via the first flow path switching section V1 and the three-way valve 85, and passes through the main air conditioning unit 80. After exchanging heat with the air, it flows into the first main heat exchange section 81 via the first flow path switching section V1, and exchanges heat with the air passing through the main air conditioning unit 80.
  • the heat medium exiting the first main heat exchange section 81 repeats the circulation by returning to the high temperature heat exchanger 21 by the first pump P1 via the first flow path switching section V1 and the four-way valve 60. Thereby, the vehicle interior can be heated.
  • the relief valve 57 becomes open and the heat medium is connected. It flows into the reservoir tank 50 from the inlet 52 through the section 28 and is stored therein.
  • the control unit 100 controls the first flow path switching unit V1 so that the low-temperature heat medium flow path 30 and the second flow path 402 including the outdoor heat exchanger 45 among the temperature-controlled heat medium paths are connected to each other.
  • the second flow path switching unit V2 and the four-way valve 60 are controlled to circulate the heat medium that has passed through the low temperature heat exchanger 31 and been cooled to the low temperature heat medium flow path 30 and the second flow path 402. That is, the heat medium that has passed through the low-temperature heat exchanger 31 and has been cooled flows into the outdoor heat exchanger 45 via the first flow path switching section V1 and the second flow path switching section V2, and exchanges heat with the outside air. After that, it returns to the low-temperature heat exchanger 31 by the second pump via the second flow path switching section V2.
  • the outdoor heat exchanger 45 can be used as a heat absorption source.
  • the temperature of the heat medium decreases and contracts, so that the amount of heat medium is reduced relative to the circuit capacity.
  • the heat medium stored in the reservoir tank 50 flows out from the outlet 53 and flows into the low-temperature heat medium flow path 30 via the connection part 38.
  • the control unit 100 controls the first flow path switching portion V1 and the second flow path switching portion V2 so that the first flow path 401 and the third flow path 403 of the temperature-controlled heat medium flow path 40 become independent flow paths. and controls the four-way valve 60 to circulate the heat medium in the first flow path 401 and the second flow path 403 of the heat medium flow path 40 to be temperature controlled. That is, in the temperature-controlled heat medium flow path 40, the heat that has passed through the PCU heat exchanger 44, the inverter heat exchanger 43, and the motor heat exchanger 42 in order and has reached a medium temperature due to the waste heat thereof. The medium is force-fed to the battery heat exchanger 41 by the third pump P3 via the four-way valve 60 and the second flow path switching section V2, thereby warming up the battery.
  • the heat medium whose temperature has decreased by warming up the battery in the battery heat exchanger 41 passes through the PCU heat exchanger 44, the inverter heat exchanger 43, and the motor heat exchanger 42 again, and its temperature decreases. rises. By repeating such circulation, it is possible to warm up the battery while controlling the temperature of other in-vehicle devices.
  • the relief valve 58 In the process of circulating through the first flow path 401 and the second flow path 403 of the temperature-controlled heat medium flow path 40, when the heat medium expands due to temperature rise and the amount of heat medium increases relative to the circuit capacity, the relief valve 58 is in an open state, and the heat medium flows into the reservoir tank 50 from the inlet 54 via the connection portion 48 and is stored therein.
  • the cooling mode in this embodiment is an operation mode in which a cooled heat medium is also introduced into the battery heat exchanger 41 to cool the battery at the same time as cooling the vehicle interior.
  • the outdoor heat exchanger 45 not only radiates heat from the refrigerant circuit R, but also heat exchangers other than the battery heat exchanger 41, such as the motor heat exchanger 42, the inverter heat exchanger 43, and the PCU heat exchanger 44. It also radiates heat from the heat medium that recovers waste heat from each on-vehicle device.
  • FIG. 5 shows the flow of the heat medium in the cooling mode according to this embodiment.
  • piping through which a high temperature heat medium circulates is shown by a solid black line
  • piping through which a low temperature heat medium circulates is shown by a dashed line.
  • the control unit 100 controls the first flow path switching unit V1, the second flow path switching unit V2, the four-way valve 60, the three-way valve 85, and the three-way valve 95, and operates the heat medium in the heat medium circuit 10 as follows. Circulate.
  • the control unit 100 switches the first flow path switching unit so that the low temperature heat medium flow path 30 and the first flow path 401 including the battery heat exchanger 41 among the temperature control target heat medium flow paths 40 are connected.
  • V1 the second flow path switching unit V2, and the four-way valve 60 to circulate the heat medium that has passed through the low temperature heat exchanger 31 and been cooled to the low temperature heat medium flow path 30 and the first flow path 401. That is, the heat medium cooled after passing through the low-temperature heat exchanger 31 flows into the second main heat exchange section 82 via the first flow path switching section V1 and the three-way valve 85, and passes through the main air conditioning unit 80. After exchanging heat with the air, it flows into the first main heat exchange section 81 via the first flow path switching section V1, and exchanges heat with the air passing through the main air conditioning unit 80.
  • the heat medium that has exited the first main heat exchange section 81 is pressure-fed to the battery heat exchanger 41 by the third pump P3 via the first flow path switching section V1 and the second flow path switching section V2.
  • the circulation through the heat exchanger 41 and back to the low temperature heat exchanger 31 by the second pump P2 is repeated. This cools the interior of the vehicle and the battery.
  • control unit 100 controls the first flow path so that the high temperature heat medium flow path 20 and the second flow path 402 and the third flow path 403 of the temperature control target heat medium flow path 40 are connected.
  • the switching unit V1, the second flow path switching unit V2, and the four-way valve 60 By controlling the switching unit V1, the second flow path switching unit V2, and the four-way valve 60, the heat medium that has passed through the high temperature heat exchanger 21 and is heated is transferred to the high temperature heat medium flow path 20, the second flow path 402, and the third flow path 402. It is circulated through the flow path 403.
  • the heat medium heated by passing through the high-temperature heat exchanger 21 flows into the outdoor heat exchanger 45 via the first flow path switching section V1, the four-way valve 60, and the second flow path switching section V2 in this order. , again passes through the second flow path switching section V2 and sequentially flows into the PCU heat exchanger 44, the inverter heat exchanger 43, and the motor heat exchanger 42. Thereafter, the circulation through the four-way valve 60 and back to the high temperature heat exchanger 21 by the first pump P1 is repeated. Thereby, heat radiation from the high temperature heat exchanger 21, the PCU heat exchanger 44, the inverter heat exchanger 43, and the motor heat exchanger 42 is performed by the outdoor heat exchanger 45.
  • the heat medium flows into the reservoir tank 50 and is stored therein.
  • the heat medium flows into the reservoir tank 50 either by the relief valve 57 being opened and the heat medium flowing into the reservoir tank 50 from the inflow port 52 via the connection part 28, or by the relief valve 58 being opened and the heat medium flowing into the reservoir tank 50 from the connection part 28. 48 and then flows into the reservoir tank 50 from the inlet 54.
  • a plurality of heat sources that can be switched to a plurality of independent flow paths or connected flow paths are stored in one reservoir tank (storage section).
  • the medium flow paths two or more inflow paths through which the heat medium flows from the heat medium flow path on the high temperature side, and an outflow path through which the heat medium flows out to the heat medium flow path on the low temperature side are provided.
  • Heat management system 10 Heat medium circuit 11: Compressor, 12: Condenser, 13: Expansion valve, 14: Evaporator, 15: Accumulator 20: High temperature heat medium flow path, 21: High temperature heat exchanger 30: Low temperature Heat medium flow path, 31: Low temperature heat exchanger 28, 38, 48: Connection section 40: Heat medium flow path for temperature control, 41: Heat exchanger for battery, 42: Heat exchanger for motor, 43: Heat for inverter Exchanger, 44: PCU heat exchanger, 45: Outdoor heat exchanger 50: Reservoir tank, 52, 54: Inlet, 53: Outlet, 57, 58: Relief valve 60: Four-way valve 80: Main air conditioning unit, 81: First main heat exchange section, 82: Second main heat exchange section 85, 95: Three-way valve 90: Individual air conditioning unit, 91: First individual heat exchange section, 92: Second individual heat exchange section 100: Control section , 200: Vehicle controller, 300: Air conditioning operation section 401, 402, 403: Flow path R: Refrigerant circuit

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Abstract

本発明は、熱媒体回路に貯留部としてのリザーバタンクを設けて熱媒体の膨張や流路切替による熱媒体量の管理を行うに際して、熱媒体回路全体の収容スペース増大を抑制することを課題とする。　本発明は、加熱部（２１）と当該加熱部へ熱媒体を圧送する第１ポンプ（Ｐ１）とを含む高温熱媒体流路（２０）と、冷却部（３１）と当該冷却部へ熱媒体を圧送する第２ポンプ（Ｐ２）とを含む低温熱媒体流路（３０）と、温調対象に熱媒体を送る温調対象熱媒体流路（４０）と、熱媒体を貯留する貯留部（５０）と、高温熱媒体流路と低温熱媒体流路と温調対象熱媒体流路とをそれぞれ独立流路にするか接続した流路にするかを切替る流路切替部（Ｖ１，Ｖ２，６０）と、を備える熱媒体回路であって、貯留部は、高温熱媒体流路と温調対象熱媒体流路に接続される流入口（５２，５４）を備えると共に、低温熱媒体流路に接続される流出口（５３）を備えることを特徴とする熱媒体回路である。

Description

熱媒体回路
　本発明は、熱管理システムなどで用いられる熱媒体回路に関するものである。
　車両などの熱管理システムは、熱媒体を循環させる熱媒体回路を備えており、加熱または冷却された熱媒体との熱交換で、空調装置における送風空気の温調や各種温調対象物の温調を行っている。
　従来、このような熱管理システムで用いられる熱媒体回路は、ヒートポンプを構成する冷媒回路を熱源として、冷媒の放熱で加熱された熱媒体が循環する一つの回路と、冷媒の吸熱で冷却された熱媒体が循環する他の回路を備え、これらの回路を独立した回路にするか直列に繋いで単一の回路にするかを切替る流路切替手段を備えている（下記特許文献１参照）。
特表２０１２－５０５７９６号公報
　前述した従来技術の熱媒体回路は、独立した回路を循環する熱媒体の加熱による膨張や流路切替によって流路容量が縮小されることで、回路容量に対して熱媒体量が大きくなる場合がある。これに対しては、一般にリザーバタンクを熱媒体回路に設けて、膨張した熱媒体の逃げ道としている。
　しかしながら、熱媒体回路が流路切替によって独立回路を複数形成する場合には、単純に独立回路毎にリザーバタンクを設けるとリザーバタンクの収容スペースが大きくなる問題が生じ、一つのリザーバタンクを共用する場合であっても、独立回路毎にリザーバタンクへの流入流路とリザーバタンクからの流出流路を設けることになり、独立回路が増えるほど、熱媒体回路全体の流路収容スペースが大きくなってしまう問題があった。
　本発明は、このような問題に対処することを課題としている。すなわち、熱媒体回路にリザーバタンクを設けて熱媒体の膨張や流路切替による熱媒体量の管理を行うに際して、熱媒体回路全体の収容スペース増大を抑制すること、が本発明の課題である。
　このような課題を解決するために、本発明の一態様は、以下の構成を具備するものである。
　すなわち、本発明の一態様に係る熱媒体回路は、加熱部と当該加熱部へ熱媒体を圧送する第１ポンプとを含む高温熱媒体流路と、冷却部と当該冷却部へ熱媒体を圧送する第２ポンプとを含む低温熱媒体流路と、温調対象に熱媒体を送る温調対象熱媒体流路と、熱媒体を貯留する貯留部と、前記高温熱媒体流路と前記低温熱媒体流路と前記温調対象熱媒体流路とをそれぞれ独立流路にするか接続した流路にするかを切替る流路切替部と、を備える熱媒体回路であって、前記貯留部は、前記高温熱媒体流路と前記温調対象熱媒体流路に接続される流入口を備えると共に、前記低温熱媒体流路に接続される流出口を備える。
　このような特徴を有する本発明によると、熱媒体回路に貯留部としてのリザーバタンクを設けて熱媒体の膨張や流路切替による熱媒体量の管理を行うに際して、独立回路が多くなる場合であっても、熱媒体回路全体のコンパクト化が可能になり、収容スペースの増大を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る熱媒体回路を含む熱管理システムの概略構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る熱媒体回路を含む熱管理システムの制御部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る熱媒体回路を含む熱管理システムにおける暖房モードＭ１実行時の熱媒体の流れを示す説明図である。 本発明の実施形態に係る熱媒体回路を含む熱管理システムにおける暖房モードＭ２実行時の熱媒体の流れを示す説明図である。 本発明の実施形態に係る熱媒体回路を含む熱管理システムにおける冷房モード実行時の熱媒体の流れを示す説明図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
　図１に示すように、本発明の実施形態に係る熱媒体回路１０は、例えば、車両に搭載され、車載機器の温調や車室内の空調を行う熱管理システム１に適用される。
　熱管理システム１は、熱源となる冷媒回路Ｒと、冷媒との熱交換によって温度管理された熱媒体を循環させる熱媒体回路１０とを備えている。
　図１に示す例では、冷媒回路Ｒは、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、蒸発器１４及びアキュームレータ１５が順次冷媒配管で接続されて構成され、冷媒を循環させる閉回路である。この他、冷媒回路Ｒは、例えば、凝縮器１２の下流にレシーバを備えるような回路であってもよい。
　熱媒体回路１０は、高温熱媒体流路２０、低温熱媒体流路３０、温調対象熱媒体流路４０、リザーバタンク５０（貯留部）、流路切替部としての第１流路切替弁Ｖ１、第２流路切替弁Ｖ２及び四方弁６０を含んで構成されている。
　高温熱媒体流路２０は、冷媒回路Ｒにおける凝縮器１２と一体になって、熱媒体－冷媒の熱交換を行う高温熱交換器２１（加熱部）を備えており、第１ポンプＰ１によって圧送された熱媒体が、高温熱交換器２１を通過する間に冷媒回路Ｒにおける凝縮器１２での冷媒の放熱で高温になって循環する。
　低温熱媒体流路３０は、冷媒回路Ｒにおける蒸発器１４と一体になって、熱媒体－冷媒の熱交換を行う低温熱交換器３１（冷却部）を備えており、第２ポンプＰ２によって圧送された熱媒体が、低温熱交換器３１を通過する間に冷媒回路Ｒにおける蒸発器１４での冷媒の吸熱で低温になって循環する。
　温調対象熱媒体流路４０は、電動車両におけるバッテリの温調を行うバッテリ用熱交換器４１と、走行用モータの温調を行うモータ用熱交換器４２と、インバータの温調を行うインバータ用熱交換器４３と、パワーコントロールユニットの温調を行うＰＣＵ用熱交換器４４と、室外熱交換器４５とを備えている。温調対象熱媒体流路４０において熱媒体は第３ポンプＰ３によって圧送される。
　なお、温調対象熱媒体流路４０では、バッテリ用熱交換器４１を含む第１流路４０１と、室外熱交換器４５を含む第２流路４０２と、モータ用熱交換器４２、インバータ用熱交換器４３及びＰＣＵ用熱交換器４４を含む第３流路４０３とが、第２流路切替部Ｖ２を介して接続されている。第１流路４０１、第２流路４０２、及び第３流路４０３は、第２流路切替部Ｖ２を制御することで、互い独立した流路とすることができるほか、一部又は全部が接続した流路とすることができる。
　熱媒体回路１０では、高温熱媒体流路２０、低温熱媒体流路３０及び温調対象熱媒体流路４０が、第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び四方弁６０により、それぞれ独立した流路又は接続した流路となるように切替えられる。第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び四方弁６０の制御は冷媒回路Ｒ及び熱媒体回路１０を制御する制御部１００（図２参照）によって行われる。
　また、熱媒体回路１０は、主空調ユニット８０に配置された第１主熱交換部８１及び第２主熱交換部８２と、個別空調ユニット９０に配置された第１個別熱交換部９１及び第２個別熱交換部９２とを含んでいる。また、熱媒体回路１０には、第２主熱交換部８２の熱媒体上流側に三方弁８５が設けられるとともに、第１個別熱交換部９１及び第２個別熱交換部９２の熱媒体上流側に三方弁９５が設けられている。三方弁８５及び三方弁９５の開閉や開度を制御することにより、各熱交換器に対する熱媒体の流入が制御される。
　熱媒体回路１０では、高温熱媒体流路２０又は低温熱媒体流路３０の一方又は両方が、空調目的や目標空調温度に応じて第１主熱交換部８１、第２主熱交換部８２、第１個別熱交換部９１及び第２個別熱交換部９２に選択的に接続されるように、制御部１００により第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び三方弁８５，９５の制御が行われる。
　これにより、高温熱媒体流路２０又は低温熱媒体流路３０の一方又は両方において温調された熱媒体が、第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び三方弁８５，９５を経由して第１主熱交換部８１、第２主熱交換部８２、第１個別熱交換部９１又は第２個別熱交換部９２のうち接続された熱交換器に流入する。
　さらに、熱媒体回路１０では、温調対象熱媒体流路４０に含まれる各温調対象用熱交換器（バッテリ用熱交換器４１、モータ用熱交換器４２、インバータ用熱交換器４３、ＰＣＵ用熱交換器４４）の目標温度に応じて、高温熱媒体流路２０の高温の熱媒体又は低温熱媒体流路３０の低温の熱媒体を、温調対象熱媒体流路４０に循環させるように第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び四方弁６０の制御が行われる。
　高温熱媒体流路２０では、高温熱交換器２１に流入して凝縮器１２によって加熱された熱媒体を、第１流路切替部Ｖ１によって主空調ユニット８０に配置された第１主熱交換部８１及び第２主熱交換部８２に流すように制御して、主空調ユニット８０を通過する空気を加熱する。主空調ユニット８０で温められた空気を車室内に供給することで、車室内の暖房を行うことができる。
　また、高温熱媒体流路２０では、高温熱交換器２１において加熱された熱媒体を、第１流路切替部Ｖ１、三方弁８５，９５によって個別空調ユニット９０に配置された第１個別熱交換部９１及び第２個別熱交換部９２に流すように制御して、個別空調ユニット９０を通過する空気を加熱する。個別空調ユニット９０で温められた空気を、例えば、三方弁９５によって選択されたシートに供給することで、シート毎の暖房を実現することができる。
　低温熱媒体流路３０では、低温熱交換器３１に流入して蒸発器１４によって冷却された熱媒体を、第１流路切替部Ｖ１によって主空調ユニット８０に配置された第１主熱交換部８１及び第２主熱交換部８２に流すように制御して、主空調ユニット８０を通過する空気を冷却する。主空調ユニット８０で冷却された空気を車室内に供給することで、車室内の冷房を行うことができる。
　また、低温熱媒体流路３０では、低温熱交換器３１において冷却された熱媒体を、第１流路切替部Ｖ１、三方弁８５，９５によって個別空調ユニット９０に配置された第１個別熱交換部９１及び第２個別熱交換部９２に流すように制御して、個別空調ユニット９０を通過する空気を冷却する。個別空調ユニット９０で冷却された空気を、例えば、三方弁９５によって選択されたシートに供給することで、シート毎の冷房を実現することができる。
　温調対象熱媒体流路４０では、高温熱媒体流路２０又は低温熱媒体流路３０において温調された熱媒体を循環させることで、バッテリ用熱交換器４１、モータ用熱交換器４２、インバータ用熱交換器４３、及びＰＣＵ用熱交換器４４の温調を行うことができる。
　リザーバタンク５０は、高温熱媒体流路２０に接続される流入口５２と、温調対象熱媒体流路４０に接続される流入口５４と、低温熱媒体流路３０に接続される流出口５３とを備えている。
　高温熱媒体流路２０には、第１ポンプＰ１の熱媒体上流側に流入口５２に接続される接続部２８が設けられている。温調対象熱媒体流路４０には、各温調対象用熱交換器の熱媒体下流側に流入口５４に接続される接続部４８が設けられている。また、低温熱媒体流路３０には、第２ポンプＰ２の熱媒体上流側に流出口５３に接続される接続部３８が設けられている。
　すなわち、リザーバタンク５０は、図１に示すように、流入口５２によって高温熱媒体流路２０における第１ポンプＰ１の上流側と接続され、流入口５４によって温調対象熱媒体流路４０におけるモータ用熱交換器４２の熱媒体下流側と接続され、流出口５３によって低温熱媒体流路３０における第２ポンプＰ２の熱媒体上流側に接続される。
　また、接続部２８からリザーバタンク５０の流入口５２に至る経路において、流入口５２の近傍にリリーフ弁５７が設けられている。これにより、高温熱媒体流路２０を循環する熱媒体の温度の上昇により熱媒体が膨張し、高温熱媒体流路２０の回路容量に対して熱媒体量が大きくなった場合に、リリーフ弁５７が開状態となり、高温熱媒体流路２０から熱媒体が流入口５２を介してリザーバタンク５０に流入する。
　同様に、接続部４８からリザーバタンク５０の流入口５４に至る経路において、流入口５４の近傍にリリーフ弁５８が設けられている。これにより、温調対象熱媒体流路４０を循環する熱媒体の温度の上昇により熱媒体が膨張し、温調対象熱媒体流路４０の回路容量に対して熱媒体量が大きくなった場合に、リリーフ弁５８が開状態となり、温調対象熱媒体流路４０から熱媒体が流入口５４を介してリザーバタンク５０に流入する。
　一方、低温熱媒体流路３０を循環する熱媒体の温度が低下して熱媒体が収縮すると、リザーバタンク５０に貯留した熱媒体が流出口５３から流出し、接続部３８を介して低温熱媒体流路３０に流入する。
　なお、熱媒体回路１０を循環する熱媒体としては、添加剤が入っていない水或いは不凍性剤や防腐剤等の添加剤が混合された水、更には油等の液熱媒体などを採用することができる。
　図２に、熱管理システム１の制御を司る制御部１００の概略構成を示す。なお、図２において、本実施形態に係る熱管理システム１による動作に直接関係しない構成については図示及び説明を適宜省略している。
　制御部１００は、走行用モータ、インバータ、パワーコントロールユニットの駆動制御やバッテリの充放電制御を含む車両全般の制御を司る車両コントローラ（ＥＣＵ）２００に車両通信バスを介して接続され、情報の送受信を行う。制御部１００及び車両コントローラ２００には何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例としてのマイクロコンピュータを適用することができる。
　制御部１００には、次の各センサや機器が接続され、これらの各センサ等の出力が入力される。すなわち、制御部１００には、高温熱交換器２１に流入して凝縮器１２によって加熱された熱媒体の温度を検出する温度センサＴＣ２１、低温熱交換器３１に流入して蒸発器１４によって冷却された熱媒体の温度を検出する温度センサＴＣ３１、主空調ユニット８０の第１主熱交換部８１及び第２主熱交換部８２に流入する熱媒体の温度を検出する温度センサＴＣ８０、個別空調ユニット９０の第１個別熱交換部９１及び第２個別熱交換部９２に流入する熱媒体の温度を検出する温度センサＴＣ９０、バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサＴＣ４１（バッテリ自体の温度、バッテリ用熱交換器４１に流入又は流出する熱媒体の温度のうち、いずれかの温度）、モータの温度を検出するモータ温度センサＴＣ４２（モータ自体の温度、モータ用熱交換器４２に流入又は流出する熱媒体の温度のうち、いずれかの温度）、インバータの温度を検出するインバータ温度センサＴＣ４３（インバータ自体の温度、インバータ用熱交換器４３に流入又は流出する熱媒体の温度のうち、いずれかの温度）、及び、パワーコントロールユニットの温度を検出するＰＣＵ温度センサＴＣ４４（ＰＣＵ自体の温度、ＰＣＵ用熱交換器４４に流入又は流出する熱媒体の温度のうち、いずれかの温度）、が接続されている。
　一方、制御部１００の出力には、膨張弁１３，第１ポンプＰ１、第２ポンプＰ２、第３ポンプＰ３、第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２、三方弁８５，９５、及び四方弁６０が接続されている。そして、制御部１００は各センサの出力と空調操作部３００にて入力された設定、車両コントローラ２００からの情報に基づいてこれらを制御する。
　以下、このように構成された熱管理システム１による動作について説明する。本実施形態に係る熱管理システム１では、例えば、主空調ユニット８０を用いた車室内全体に対する暖房モード、冷房モード及び除湿モード、個別空調ユニット９０を用いた車両のシート毎の個別暖房モード及び個別冷房モード、車載機器の冷却又は暖機を含む温調モードなどの様々な動作モードを実行することができる。
　上記した各種動作モードの実行時において、熱管理システム１の冷媒回路Ｒでは、制御部１００により圧縮機１１の回転数等を適宜制御しながら、凝縮器１２の放熱と蒸発器１４の吸熱を利用して車室内に供給される空気を目標温度に調整し、車室内の空調を行う。冷媒回路Ｒにおいて、冷媒は、次のように循環する。
　すなわち、圧縮機１１から吐出された高圧のガス冷媒は、凝縮器１２において高温熱交換器２１を通過する熱媒体と熱交換することにより放熱して液化凝縮し、高圧の液冷媒となる。凝縮器１２から流出した高圧液冷媒は、膨張弁１３によって減圧されて膨張し、低圧冷媒となり、蒸発器１４に流入する。蒸発器１４に流入した低圧冷媒は、蒸発器１４において低温熱交換器３１を通過する熱媒体と熱交換することにより蒸発し、ガス冷媒となって蒸発器１４を流出し、アキュームレータ１５を介して圧縮機１１へ戻る。
　以下、主空調ユニット８０を用いた車室内全体に対する暖房モード及び冷房モードについて説明する。
（暖房モードについて）
　暖房モードの実行時は、高温熱媒体流路２０において、凝縮器１２を通過する冷媒と高温熱交換器２１を通過する熱媒体とを熱交換させて加熱された熱媒体を、主空調ユニット８０の第１主熱交換部８１及び第２主熱交換部８２に導入させる。
　（１）暖房モードＭ１
　暖房モードＭ１は、室外熱交換器４５に加えて、バッテリ用熱交換器４１、モータ用熱交換器４２、インバータ用熱交換器４３及びＰＣＵ用熱交換器４４などの各車載機器用の熱交換器を吸熱源として用いることで、各種車載機器において生じた廃熱を回収しながら、車室内の暖房を行う動作モードである。暖房モードＭ１における熱媒体の流れを図３に示す。
　図３では、熱媒体の流れについて、高温の熱媒体が循環する配管を黒色の実線で示し、低温度の熱媒体が循環する配管を一点鎖線で示している。
　制御部１００は、第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２、四方弁６０、三方弁８５、及び三方弁９５を制御して、熱媒体回路１０において以下のように熱媒体を循環させる。
　制御部１００は、高温熱媒体流路２０を独立した流路となるように第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び四方弁６０を制御して、高温熱交換器２１を通過して加熱された熱媒体を高温熱媒体流路２０に循環させる。すなわち、高温熱交換器２１を通過して加熱された熱媒体は、第１流路切替部Ｖ１及び三方弁８５を経由して第２主熱交換部８２流入し、主空調ユニット８０を通過する空気と熱交換した後に、第１流路切替部Ｖ１を経由して第１主熱交換部８１に流入し、主空調ユニット８０を通過する空気と熱交換する。
　第１主熱交換部８１を出た熱媒体は、第１流路切替部Ｖ１及び四方弁６０を経由して第１ポンプＰ１により高温熱交換器２１に戻る循環を繰り返す。これにより、車室内を暖房することができる。高温熱交換器２１によって加熱された熱媒体が高温熱媒体流路２０を循環する過程において、熱媒体が温度上昇により膨張し、回路容量に対して熱媒体量が多くなると、リリーフ弁５７が開状態となり、熱媒体が接続部２８を経て流入口５２からリザーバタンク５０に流入して貯留される。
　一方、制御部１００は、低温熱媒体流路３０と温調対象熱媒体流路４０とが接続した流路となるように第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び四方弁６０を制御し、低温熱交換器３１を通過して冷却された熱媒体を、低温熱媒体流路３０及び温調対象熱媒体流路４０に循環させる。すなわち、低温熱交換器３１を通過して冷却された熱媒体は、第１流路切替部Ｖ１及び第２流路切替部Ｖ２を経由して室外熱交換器４５に流入し、外気と熱交換した後に第２流路切替部Ｖ２を経由して、ＰＣＵ用熱交換器４４、インバータ用熱交換器４３及びモータ用熱交換器４２に順次流入する。
　ＰＣＵ用熱交換器４４、インバータ用熱交換器４３及びモータ用熱交換器４２を通過して各車載機器と熱交換を行うことにより廃熱を回収した熱媒体は、四方弁６０及び第２流路切換部Ｖ２を経由して、第３ポンプＰ３により圧送され、バッテリ用熱交換器４１に流入する。バッテリ用熱交換器４１においてバッテリの廃熱を回収した熱媒体は、第２ポンプにより低温熱交換器３１に戻る。
　上記循環を繰り返すことで、室外熱交換器４５と共に、バッテリ用熱交換器４１、モータ用熱交換器４２、インバータ用熱交換器４３及びＰＣＵ用熱交換器４４を含む各車載機器を吸熱源として用いることができる。低温熱媒体流路３０と温調対象熱媒体流路４０とが接続された流路において、熱媒体の温度が低下して収縮することで回路容量に対して熱媒体量が少なくなると、リザーバタンク５０に貯留された熱媒体が流出口５３から流出し、接続部３８を経て低温熱媒体流路３０に流入する。
　（２）暖房モードＭ２
　暖房モードＭ２は、バッテリをその他の各種車載機器の廃熱を利用して暖機しつつ、室外熱交換器４５を吸熱源として用いて車室内の暖房運転を行う動作モードである。暖房モードＭ２における熱媒体の流れを図４に示す。
　図４では、熱媒体の流れについて、高温の熱媒体が循環する配管を黒色の実線で示し、低温度の熱媒体が循環する配管を一点鎖線で示している。高温と低温の中間の温度の熱媒体が循環する配管を灰色の実線で示している。
　制御部１００は、第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２、四方弁６０、三方弁８５、及び三方弁９５を制御して、熱媒体回路１０において以下のように熱媒体を循環させる。
　制御部１００は、高温熱媒体流路２０を独立した流路となるように第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び四方弁６０を制御して、高温熱交換器２１を通過して加熱された熱媒体を高温熱媒体流路２０に循環させる。すなわち、高温熱交換器２１を通過して加熱された熱媒体は、第１流路切替部Ｖ１及び三方弁８５を経由して第２主熱交換部８２流入し、主空調ユニット８０を通過する空気と熱交換した後に、第１流路切替部Ｖ１を経由して第１主熱交換部８１に流入し、主空調ユニット８０を通過する空気と熱交換する。
　第１主熱交換部８１を出た熱媒体は、第１流路切替部Ｖ１及び四方弁６０を経由して第１ポンプＰ１により高温熱交換器２１に戻る循環を繰り返す。これにより、車室内を暖房することができる。高温熱交換器２１によって加熱された熱媒体が循環する過程において、熱媒体が温度上昇により膨張し、回路容量に対して熱媒体量が多くなると、リリーフ弁５７が開状態となり、熱媒体が接続部２８を経て流入口５２からリザーバタンク５０に流入して貯留される。
　制御部１００は、低温熱媒体流路３０と温調対象熱媒体路のうち室外熱交換器４５を含む第２流路４０２とが接続した流路となるように第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び四方弁６０を制御し、低温熱交換器３１を通過して冷却された熱媒体を、低温熱媒体流路３０及び第２流路４０２に循環させる。すなわち、低温熱交換器３１を通過して冷却された熱媒体は、第１流路切替部Ｖ１及び第２流路切替部Ｖ２を経由して室外熱交換器４５に流入し、外気と熱交換した後に第２流路切替部Ｖ２を経由して、第２ポンプにより低温熱交換器３１に戻る。
　上記循環を繰り返すことで、室外熱交換器４５を吸熱源として用いることができる。低温熱媒体流路３０と温調対象熱媒体流路４０の第２流路４０２とが接続された流路において、熱媒体の温度が低下して収縮することで回路容量に対して熱媒体量が少なくなると、リザーバタンク５０に貯留された熱媒体が流出口５３から流出し、接続部３８を経て低温熱媒体流路３０に流入する。
　制御部１００は、温調対象熱媒体流路４０の第１流路４０１と第３流路４０３とが独立した流路となるように第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び四方弁６０を制御し、温調対象熱媒体流路４０の第１流路４０１と第２流路４０３とにおいて熱媒体を循環させる。すなわち、温調対象熱媒体流路４０では、ＰＣＵ用熱交換器４４、インバータ用熱交換器４３及びモータ用熱交換器４２を順次通過してそれらの廃熱により中程度の温度となった熱媒体が、四方弁６０及び第２流路切換部Ｖ２を経由して第３ポンプＰ３によってバッテリ用熱交換器４１に圧送されることで、バッテリを暖機する。
　バッテリ用熱交換器４１においてバッテリを暖機することで温度が低下した熱媒体は、再びＰＣＵ用熱交換器４４、インバータ用熱交換器４３及びモータ用熱交換器４２を通過することでその温度が上昇する。このような循環を繰り返すことで、バッテリの暖気を行いつつ、その他の車載機器の温調を行うことができる。
　温調対象熱媒体流路４０の第１流路４０１と第２流路４０３を循環する過程において、熱媒体が温度上昇により膨張し、回路容量に対して熱媒体量が多くなると、リリーフ弁５８が開状態となり、熱媒体が接続部４８を経て流入口５４からリザーバタンク５０に流入して貯留される。
（冷房モードについて）
　冷房モードの実行時は、低温熱媒体流路３０において、蒸発器１４を通過する冷媒と低温熱交換器３１を通過する熱媒体とを熱交換させて冷却された熱媒体を、主空調ユニット８０の第１主熱交換部８１及び第２主熱交換部８２に導入させる。
　本実施形態における冷房モードは、バッテリ用熱交換器４１にも冷却された熱媒体を導入させて車室内の冷房と同時にバッテリの冷却を行う動作モードである。この冷房モードでは、室外熱交換器４５において、冷媒回路Ｒの放熱はもちろん、モータ用熱交換器４２、インバータ用熱交換器４３及びＰＣＵ用熱交換器４４などのバッテリ用熱交換器４１以外の各車載機器の廃熱を回収した熱媒体の放熱も行う。
　本実施形態に係る冷房モードにおける熱媒体の流れを図５に示す。図５では、熱媒体の流れについて、高温の熱媒体が循環する配管を黒色の実線で示し、低温度の熱媒体が循環する配管を一点鎖線で示している。
　制御部１００は、第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２、四方弁６０、三方弁８５、及び三方弁９５を制御して、熱媒体回路１０において以下のように熱媒体を循環させる。
　制御部１００は、低温熱媒体流路３０と温調対象熱媒体流路４０うちバッテリ用熱交換器４１を含む第１流路４０１とを接続した流路となるように第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び四方弁６０を制御し、低温熱交換器３１を通過して冷却された熱媒体を、低温熱媒体流路３０及び第１流路４０１に循環させる。すなわち、低温熱交換器３１を通過して冷却された熱媒体は、第１流路切替部Ｖ１及び三方弁８５を経由して第２主熱交換部８２流入し、主空調ユニット８０を通過する空気と熱交換した後に、第１流路切替部Ｖ１を経由して第１主熱交換部８１に流入し、主空調ユニット８０を通過する空気と熱交換する。
　第１主熱交換部８１を出た熱媒体は、第１流路切替部Ｖ１及び第２流路切換部Ｖ２を経由して第３ポンプＰ３によりバッテリ用熱交換器４１に圧送され、バッテリ用熱交換器４１を通過して第２ポンプＰ２により低温熱交換器３１に戻る循環を繰り返す。これにより、車室内を冷房すると共にバッテリを冷却する。
　低温熱媒体流路３０及び第１流路４０１を循環する熱媒体の温度が下がることにより熱媒体が収縮し、回路容量に対して熱媒体量が少なくなると、リザーバタンク５０に貯留された熱媒体が流出口５３から流出し、接続部３８を介して低温熱媒体流路３０に流入する。
　一方、制御部１００は、高温熱媒体流路２０と温調対象熱媒体流路４０のうち第２流路４０２及び第３流路４０３とを接続した流路となるように、第１流路切替部Ｖ１、第２流路切替部Ｖ２及び四方弁６０を制御して、高温熱交換器２１を通過して加熱された熱媒体を高温熱媒体流路２０、第２流路４０２及び第３流路４０３に循環させる。
　すなわち、高温熱交換器２１を通過して加熱された熱媒体は、第１流路切替部Ｖ１、四方弁６０及び第２流路切替部Ｖ２を順に経由して室外熱交換器４５に流入し、再び第２流路切替部Ｖ２を経由して、ＰＣＵ用熱交換器４４、インバータ用熱交換器４３及びモータ用熱交換器４２に順次流入する。その後、四方弁６０を経て第１ポンプＰ１により再び高温熱交換器２１に戻る循環を繰り返す。これにより、高温熱交換器２１、ＰＣＵ用熱交換器４４、インバータ用熱交換器４３及びモータ用熱交換器４２の放熱を室外熱交換器４５で行う。
　このとき、高温熱媒体流路２０、第２流路４０２及び第３流路４０３を循環する熱媒体が、温度上昇により膨張して、回路容量に対して熱媒体量が多くなった場合、熱媒体がリザーバタンク５０に流入して貯留される。熱媒体のリザーバタンク５０への流入は、リリーフ弁５７が開状態となり、熱媒体が接続部２８を経て流入口５２からリザーバタンク５０に流入するか、あるいは、リリーフ弁５８が開状態となり接続部４８を経て流入口５４からリザーバタンク５０に流入するかの何れかとなる。
　以上説明したように、本発明の実施形態によれば、熱媒体回路において、一つのリザーバタンク（貯留部）に、複数の独立した流路又は接続された流路に切替得可能な複数の熱媒体流路のうち、高温側の熱媒体流路から熱媒体が流入する２以上の流入路と、低温側の熱媒体流路へ流出する流出路とが設けられている。このようにすることで、流路切替によって独立回路が複数形成された場合であっても、独立回路毎にリザーバタンクを設ける必要がなく、熱媒体回路全体の収容スペース増大を抑制しながら、熱媒体量の管理を容易に行うことができる。
　すなわち、熱媒体の加熱による膨張や流路切替によって流路容量が縮小されることで回路容量に対して熱媒体量が大きくなる場合、又は、熱媒体の冷却による収縮や流路切替によって流路容量が拡大されることで回路容量に対して熱媒体量が小さくなる場合において、１つのリザーバタンクとこのリザーバタンクに設けられた複数の流入口及び流出口を用いて、熱媒体回路全体の収容スペース増大を抑制しながら、熱媒体量の管理を行うことができる。
　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
１：熱管理システム
１０：熱媒体回路
１１：圧縮機、１２：凝縮器、１３：膨張弁、１４：蒸発器、１５：アキュームレータ
２０：高温熱媒体流路、２１：高温熱交換器
３０：低温熱媒体流路、３１：低温熱交換器
２８，３８，４８：接続部
４０：温調対象熱媒体流路、４１：バッテリ用熱交換器、４２：モータ用熱交換器、４３：インバータ用熱交換器、４４：ＰＣＵ用熱交換器、４５：室外熱交換器
５０：リザーバタンク、５２，５４：流入口、５３：流出口、５７，５８：リリーフ弁
６０：四方弁
８０：主空調ユニット、８１：第１主熱交換部、８２：第２主熱交換部
８５，９５：三方弁
９０：個別空調ユニット、９１：第１個別熱交換部、９２：第２個別熱交換部
１００：制御部、２００：車両コントローラ、３００：空調操作部
４０１，４０２，４０３：流路
Ｒ：冷媒回路、Ｖ１：第１流路切替部、Ｖ２：第２流路切替部
　
　

Claims (4)

  1. 　加熱部と当該加熱部へ熱媒体を圧送する第１ポンプとを含む高温熱媒体流路と、
    　冷却部と当該冷却部へ熱媒体を圧送する第２ポンプとを含む低温熱媒体流路と、
    　温調対象に熱媒体を送る温調対象熱媒体流路と、
    　熱媒体を貯留する貯留部と、
    　前記高温熱媒体流路と前記低温熱媒体流路と前記温調対象熱媒体流路とをそれぞれ独立流路にするか接続した流路にするかを切替る流路切替部と、を備える熱媒体回路であって、
    　前記貯留部は、前記高温熱媒体流路と前記温調対象熱媒体流路に接続される流入口を備えると共に、前記低温熱媒体流路に接続される流出口を備えることを特徴とする熱媒体回路。
  2. 　前記貯留部の流入口に接続される前記高温熱媒体流路の接続部を前記第１ポンプの上流側に設け、前記貯留部の流出口に接続される前記低温熱媒体流路の接続部を前記第２ポンプの上流側に設けたことを特徴とする請求項１記載の熱媒体回路。
  3. 　前記貯留部の流入口に接続される前記温調対象熱媒体流路の接続部を前記温調対象の下流側に設けたことを特徴とする請求項１記載の熱媒体回路。
  4. 　前記高温熱媒体流路と前記低温熱媒体流路の一方又は両方は、前記流路切替部を経由して空調装置の熱交換部に接続されていることを特徴とする請求項１記載の熱媒体回路。
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