(57)【要約】【課題】低温環境下であっても電力量の消費を抑制しつつ効率的な暖房を行う。【解決手段】第１ラジエータ３２と第１熱交換器２７とを備える第１熱回路３、第２ラジエータ４２と第２熱交換器２２とを備える第２熱回路４、第１及び第２熱回路３及び４を備える冷凍回路２、第１及び第２熱回路３及び４を連結する第１及び第２連結流路８２及び８３、並びに流通状態制御装置８１を備え、第１及び第２連結流路８２及び８３はこれらの間の第１熱回路３の流路にラジエータ３２が配置され且つこれらの間の第２熱回路４の流路にラジエータ４２が配置されるように構成され、流通状態制御装置８１は、第１熱回路３内を循環する熱媒体がラジエータ３２及び４２のうちラジエータ３２のみを通って流れる状態と、第１熱回路３内を循環する熱媒体がラジエータ３２及び４２の両方を通って流れる状態との間で流れの状態を切り換える。【選択図】図１
2020157846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気と熱交換する第１ラジエータと、第１熱交換器と、を備えると共に、これらを通って熱媒体が循環するように構成された第１熱回路と、
大気と熱交換する第２ラジエータと、第２熱交換器と、を備えると共に、これらを通って前記熱媒体が循環するように構成された第２熱回路と、
前記第１熱回路内を循環する熱媒体から冷媒に吸熱させて該冷媒を蒸発させる前記第１熱交換器と、前記冷媒から前記第２熱回路内を循環する熱媒体に熱を放熱させて該冷媒を凝縮させる前記第２熱交換器と、を備えると共に、これらを通って前記冷媒が循環することで冷凍サイクルを実現するように構成された冷凍回路と、
前記第１熱回路と前記第２熱回路とをそれぞれ連結する第１連結流路及び第２連結流路と、
前記熱媒体の流れの状態を切換可能に構成された流通状態制御装置と、
を備え、
前記第１連結流路及び前記第２連結流路は、これらの間の前記第１熱回路の流路に前記第１ラジエータが配置され且つこれらの間の前記第２熱回路の流路に前記第２ラジエータが配置されるように構成され、
前記流通状態制御装置は、前記第１熱回路内を循環する熱媒体が前記第１ラジエータ及び前記第２ラジエータのうち前記第１ラジエータのみを通って流れる状態と、前記第１熱回路内を循環する熱媒体が、並列に位置する前記第１ラジエータ及び前記第２ラジエータの両方を通って流れる状態との間で、前記流れの状態を切り換える、車載温調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車載温調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、冷凍回路と、低温回路と、高温回路と、を備えた車載温調装置が提案されている（例えば、特許文献１）。冷凍回路は、冷媒が循環することで冷凍サイクルを実現するように構成される。低温回路は、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）やモータジェネレータ（ＭＧ）等の発熱機器と熱交換する熱交換器と、低温回路内を循環する冷却水と外気との間で熱交換を行うラジエータと、を有する。高温回路は、高温回路内を循環する冷却水と外気との間で熱交換を行うことにより車両の室内を暖房するヒータコアを有する。
【０００３】
斯かる車載温調装置では、冷凍回路及び低温回路は一つのチラーを共有し、このチラーは低温回路の冷却水から冷凍回路の冷媒へ熱を移動させて、冷媒を蒸発させる。また、冷凍回路及び高温回路は一つのコンデンサを共有し、このコンデンサは冷凍回路の冷媒から高温回路の冷却水へ熱を移動させ、冷媒を凝縮させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１８６９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、斯かる車載温調装置では、車両の室内を暖房する際に、低温回路のラジエータを介して外気熱が冷却水に吸収されて、ヒータコアを介して車室内へその熱が放出される。従って、低温回路のラジエータを流れる冷却水が外気熱を吸収するためには、この冷却水温が外気温よりも低くなるように低温回路の冷却水が冷却される必要がある。
【０００６】
しかし、外気温が低い状態で暖房を行うと、水温が外気温以下になるように低温回路の冷却水が冷却される結果、低温回路の冷却水の粘度が増加する。そのため、低温回路全体を流れる冷却水の流量が低下し、ひいては低温回路のラジエータを流通する冷却水の流量も低下し、ラジエータにおける外気からの吸熱量が低下する。その結果、低温回路のラジエータが外気から十分に熱を吸収できず、低温回路から冷凍回路を介して高温回路に十分な熱が供給されなくなる場合がある。この場合、例えば暖房の効きが遅くなるなど暖房性能が低下する。
【０００７】
また、例えば、高温回路のヒータコアの上流に電気ヒータを搭載し、斯かる低温環境下での暖房時に電気ヒータにより暖房を補うことや、低温回路において冷却水を循環させるポンプとして、高吐出流量のポンプを用いることが考えられる。しかし、電気ヒータや高吐出流量のポンプの使用は、多くの電力量を消費するため、例えば走行距離の低下など電費の悪化を招く。
【０００８】
上記課題に鑑みて、本開示の目的は、低温環境下であっても、電力量の消費を抑制しつつ効率的な暖房を行うことを可能にする車載温調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の要旨は、以下の通りである。
【００１０】
（１）大気と熱交換する第１ラジエータと、第１熱交換器と、を備えると共に、これらを通って熱媒体が循環するように構成された第１熱回路と、大気と熱交換する第２ラジエータと、第２熱交換器と、を備えると共に、これらを通って前記熱媒体が循環するように構成された第２熱回路と、前記第１熱回路内を循環する熱媒体から冷媒に吸熱させて該冷媒を蒸発させる前記第１熱交換器と、前記冷媒から前記第２熱回路内を循環する熱媒体に熱を放熱させて該冷媒を凝縮させる前記第２熱交換器と、を備えると共に、これらを通って前記冷媒が循環することで冷凍サイクルを実現するように構成された冷凍回路と、前記第１熱回路と前記第２熱回路とをそれぞれ連結する第１連結流路及び第２連結流路と、前記熱媒体の流れの状態を切換可能に構成された流通状態制御装置と、を備え、前記第１連結流路及び前記第２連結流路は、これらの間の前記第１熱回路の流路に前記第１ラジエータが配置され且つこれらの間の前記第２熱回路の流路に前記第２ラジエータが配置されるように構成され、前記流通状態制御装置は、前記第１熱回路内を循環する熱媒体が前記第１ラジエータ及び前記第２ラジエータのうち前記第１ラジエータのみを通って流れる状態と、前記第１熱回路内を循環する熱媒体が、並列に位置する前記第１ラジエータ及び前記第２ラジエータの両方を通って流れる状態との間で、前記流れの状態を切り換える、車載温調装置。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、低温環境下であっても、電力量の消費を抑制しつつ効率的な暖房を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、一実施形態に係る車載温調装置を概略的に示す構成図である。
【図２】図２は、車載温調装置を搭載した車両の空調用の空気通路を概略的に示す構成図である。
【図３】図３は、車載温調装置を搭載した車両を概略的に示す図である。
【図４】図４は、停止モードにて車載温調装置が作動している場合の作動状態を示している。
【図５】図５は、冷房モードにて車載温調装置が作動している場合の作動状態を示している。
【図６】図６は、第１暖房モードにて車載温調装置が作動している場合の作動状態を示している。
【図７】図７は、第２暖房モードにて車載温調装置が作動している場合の作動状態を示している。
【図８】図８は、車載温調装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】図９は、暖房モードにおける制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本開示の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１４】
≪車載温調装置の構成≫
図１〜図３を参照して、第一実施形態に係る車載温調装置１の構成について説明する。図１は、車載温調装置１を概略的に示す構成図である。本実施形態では、車載温調装置１は、特にモータによって駆動される電動車両に搭載される。
【００１５】
車載温調装置１は、冷凍回路２、低温回路（第１熱回路）３、高温回路（第２熱回路）４及び制御装置５を備える。
【００１６】
まず、冷凍回路２について説明する。冷凍回路２は、コンプレッサ２１、コンデンサ２２の冷媒配管２２ａ、レシーバ２３、第１膨張弁２４、第２膨張弁２５、エバポレータ２６、チラー２７の冷媒配管２７ａ、第１電磁調整弁２８及び第２電磁調整弁２９を備える。冷凍回路２は、これら構成部品を通って冷媒が循環することで冷凍サイクルを実現するように構成される。冷媒には、例えば、ハイドロフルオロカーボン（例えば、ＨＦＣ−１３４ａ）等、一般的に冷凍サイクルで冷媒として用いられる任意の物質が用いられる。
【００１７】
冷凍回路２は、冷凍基本流路２ａと、エバポレータ流路２ｂと、チラー流路２ｃとに分けられる。エバポレータ流路２ｂとチラー流路２ｃとは、互いに並列に設けられ、それぞれ冷凍基本流路２ａに接続されている。
【００１８】
冷凍基本流路２ａには、冷媒の循環方向において、コンプレッサ２１、コンデンサ２２の冷媒配管２２ａ及びレシーバ２３がこの順番に設けられる。エバポレータ流路２ｂには、冷媒の循環方向において、第１電磁調整弁２８、第１膨張弁２４及びエバポレータ２６の冷媒配管２７ａがこの順番に設けられる。加えて、チラー流路２ｃには、第２電磁調整弁２９、第２膨張弁２５及びチラー２７がこの順番に設けられる。
【００１９】
冷凍基本流路２ａには、第１電磁調整弁２８及び第２電磁調整弁２９の開閉に関わらず冷媒が流れる。冷凍基本流路２ａに冷媒が流れると、冷媒は、コンプレッサ２１、コンデンサ２２の冷媒配管２２ａ及びレシーバ２３の順にこれら構成部品を通って流れる。エバポレータ流路２ｂには、第１電磁調整弁２８が開かれているときに冷媒が流れる。エバポレータ流路２ｂに冷媒が流れると、冷媒は、第１電磁調整弁２８、第１膨張弁２４及びエバポレータ２６の冷媒配管２７ａの順にこれら構成部品を通って流れる。チラー流路２ｃには、第２電磁調整弁２９が開かれているときに冷媒が流れる。チラー流路２ｃに冷媒が流れると、冷媒は、第２電磁調整弁２９、第２膨張弁２５及びチラー２７の順にこれら構成部品を通って流れる。
【００２０】
コンプレッサ２１は、冷媒を圧縮して昇温する圧縮機として機能する。本実施形態では、コンプレッサ２１は、電動式であり、コンプレッサ２１への供給電力が調整されることによりその吐出容量が無段階に変化せしめられるように構成される。コンプレッサ２１では、エバポレータ２６又はチラー２７から流出した低温・低圧であって主にガス状である冷媒が、断熱的に圧縮されることにより、高温・高圧であって主にガス状である冷媒に変化せしめられる。
【００２１】
コンデンサ２２は、冷媒配管２２ａと冷却水配管２２ｂとを備える。コンデンサ２２は、冷媒から高温回路４の冷却水に熱を放出させて冷媒を凝縮させる第２熱交換器の一例である。本実施形態では、コンデンサ２２は、冷媒配管２２ａを流れる冷媒と後述する冷却水配管２２ｂを流れる冷却水との間で熱交換を行い、冷媒からこの冷却水へ熱を移動させる。コンデンサ２２の冷媒配管２２ａは、冷凍サイクルにおいて冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、コンデンサ２２の冷媒配管２２ａでは、コンプレッサ２１から流出した高温・高圧であって主にガス状である冷媒が、等圧的に冷却されることにより、高温・高圧の主に液状の冷媒に変化せしめられる。
【００２２】
レシーバ２３は、コンデンサ２２の冷媒配管２２ａによって凝縮された冷媒を貯留する。また、コンデンサ２２では必ずしも全ての冷媒を液化することができないため、レシーバ２３は気液の分離を行うように構成される。レシーバ２３からはガス状の冷媒が分離された液状の冷媒のみが流出する。なお、冷凍回路２は、レシーバ２３を有する代わりに、コンデンサ２２として気液分離器を内蔵したサブクール式のコンデンサを用いてもよい。
【００２３】
第１膨張弁２４及び第２膨張弁２５は、冷媒を膨張させる膨張器として機能する。第１膨張弁２４及び第２膨張弁２５は、細径の通路を備えると共に、この細径の通路から冷媒を噴霧することで冷媒の圧力を急激に低下させる。第１膨張弁２４は、レシーバ２３から供給された液状の冷媒を、エバポレータ２６内に霧状に噴霧する。同様に、第２膨張弁２５は、レシーバ２３から供給された液状の冷媒を、チラー２７の冷媒配管２７ａ内に霧状に噴霧する。第１膨張弁２４及び第２膨張弁２５では、レシーバ２３から流出した高温・高圧の液状の冷媒が、減圧されて部分的に気化することにより、低温・低圧の霧状の冷媒に変化せしめられる。なお、膨張弁は、過熱度（スーパーヒート）が固定された機械式の膨張弁であってもよいし、過熱度を調整可能な電気式の膨張弁であってもよい。また、冷媒を膨張させて減圧させることができれば、膨張部として、第１膨張弁２４及び第２膨張弁２５の代わりに例えばエジェクタ等の他の装置が用いられてもよい。
【００２４】
エバポレータ２６は、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。具体的には、エバポレータ２６は、エバポレータ２６周りの空気から冷媒へ吸熱させ、冷媒を蒸発させる。したがって、エバポレータ２６では、第１膨張弁２４から流出した低温・低圧の霧状の冷媒が、蒸発することにより、低温・低圧のガス状の冷媒に変化せしめられる。この結果、エバポレータ２６周りの空気が冷却せしめられ、車室内の冷房が行われる。
【００２５】
チラー２７は、冷媒配管２７ａと冷却水配管２７ｂとを備える。チラー２７は、後述する低温回路３の冷却水から冷媒へ吸熱させ、冷媒を蒸発させる第１熱交換器の一例である。本実施形態では、チラー２７は、後述する冷却水配管２７ｂを流れる冷却水と冷媒配管２７ａを流れる冷媒との間で熱交換を行い、この冷却水から冷媒へ熱を移動させる。チラー２７の冷媒配管２７ａは、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。また、チラー２７の冷媒配管２７ａでは、第２膨張弁２５から流出した低温・低圧の霧状の冷媒が、蒸発することにより、低温・低圧のガス状の冷媒に変化せしめられる。この結果、低温回路３の冷却水は冷却せしめられる。
【００２６】
第１電磁調整弁２８及び第２電磁調整弁２９は、冷凍回路２内における冷媒の流通態様を変更するように用いられる。第１電磁調整弁２８の開度が大きくなるほどエバポレータ流路２ｂに流入する冷媒が多くなり、よってエバポレータ２６に流入する冷媒が多くなる。また、第２電磁調整弁２９の開度が大きくなるほどチラー流路２ｃに流入する冷媒が多くなり、よってチラー２７に流入する冷媒が多くなる。なお、本実施形態では、第１電磁調整弁２８は、その開度を調整可能な弁として構成されているが、開いた状態と閉じた状態との間で切り換えられる開閉弁であってもよい。また、第１電磁調整弁２８及び第２電磁調整弁２９の代わりに、冷凍基本流路２ａからの冷媒をエバポレータ流路２ｂのみ、チラー流路２ｃのみ及び／又はその両方に選択的に流入させることができる三方弁が設けられてもよい。したがって、冷凍基本流路２ａからエバポレータ流路２ｂ及びチラー流路２ｃへ流入する流量を調整することができれば、第１電磁調整弁２８及び第２電磁調整弁２９の代わりに如何なる弁が設けられてもよい。
【００２７】
次に、低温回路３について説明する。低温回路３は、第１ポンプ３１、チラー２７の冷却水配管２７ｂ、低温ラジエータ３２、第１三方弁３３、第２三方弁３４、バッテリ熱交換器３５、ＭＧ熱交換器３６及びＰＣＵ熱交換器３７を備える。低温回路３では、これら構成部品を通って冷却水が循環する。なお、冷却水は熱媒体の一例であり、低温回路３内では、冷却水の代わりに任意の他の熱媒体が用いられてもよい。
【００２８】
低温回路３は、低温基本流路３ａと、低温ラジエータ流路３ｂと、高温機器流路３ｃとに分けられる。低温ラジエータ流路３ｂと高温機器流路３ｃとは、互いに並列に設けられ、それぞれ低温基本流路３ａに接続されている。
【００２９】
低温基本流路３ａには、冷却水の循環方向において、第１ポンプ３１、チラー２７の冷却水配管２７ｂ、バッテリ熱交換器３５がこの順番に設けられる。また、低温基本流路３ａには、バッテリ熱交換器３５をバイパスするように設けられたバイパス流路３ｄが接続される。本実施形態では、バイパス流路３ｄは、冷却水の循環方向において、チラー２７とバッテリ熱交換器３５との間に一方の端部が接続され、バッテリ熱交換器３５の下流側に他方の端部が接続される。低温基本流路３ａとバイパス流路３ｄとの接続部には、第１三方弁が設けられる。
【００３０】
また、低温ラジエータ流路３ｂには、低温ラジエータ３２が設けられる。高温機器流路３ｃには、冷却水の循環方向において、ＭＧ熱交換器３６及びＰＣＵ熱交換器３７がこの順番に設けられる。高温機器流路３ｃには、ＭＧやＰＣＵ以外の高温機器と熱交換する熱交換器が設けられてもよい。低温基本流路３ａと低温ラジエータ流路３ｂ及び高温機器流路３ｃとの間には、第２三方弁３４が設けられる。
【００３１】
第１ポンプ３１は、低温回路３内を循環する冷却水を圧送する。本実施形態では、第１ポンプ３１は、電動式のウォータポンプであり、第１ポンプ３１への供給電力が調整されることによりその吐出容量が無段階に変化せしめられるように構成される。
【００３２】
低温ラジエータ３２は、低温回路３内を循環する冷却水と車両１００の外部の空気（外気）との間で熱交換を行う熱交換器である。低温ラジエータ３２は、冷却水の温度が外気の温度よりも高いときには冷却水から外気への放熱を行い、冷却水の温度が外気の温度よりも低いときには外気から冷却水への吸熱を行うように構成される。
【００３３】
第１三方弁３３は、チラー２７の冷却水配管２７ｂから流出した冷却水がバッテリ熱交換器３５とバイパス流路３ｄとの間で選択的に流通せしめられるように構成される。低温基本流路３ａでは、第１三方弁３３がバッテリ熱交換器３５側に設定されているときには、冷却水は、第１ポンプ３１、チラー２７の冷却水配管２７ｂ、バッテリ熱交換器３５の順にこれら構成部品を通って流れる。一方、第１三方弁３３がバイパス流路３ｄ側に設定されているときには、冷却水は、バッテリ熱交換器３５には流通しないため、第１ポンプ３１及びチラー２７のみを通って流れる。
【００３４】
第２三方弁３４は、低温基本流路３ａから流出した冷媒が、低温ラジエータ流路３ｂと高温機器流路３ｃとの間で選択的に流通せしめられるように構成される。第２三方弁３４が低温ラジエータ流路３ｂ側に設定されていると、低温基本流路３ａから流出した冷却水は、低温ラジエータ３２を通って流れる。一方、第２三方弁３４が高温機器流路３ｃ側に設定されていると、低温基本流路３ａから流出した冷却水は、ＭＧ熱交換器３６及びＰＣＵ熱交換器３７の順にこれら構成部品を通って流れる。加えて、第２三方弁３４を冷却水が両方に流れるように設定できる場合には、低温基本流路３ａから流出した冷却水は、その一部が低温ラジエータ３２を通って流れ、残りがＭＧ熱交換器３６及びＰＣＵ熱交換器３７の順にこれら構成部品を通って流れる。
【００３５】
なお、バッテリ熱交換器３５及びバイパス流路３ｄに流入する冷却水の流量を適切に調整することができれば、第１三方弁３３の代わりに、調整弁や開閉弁等の他の調整装置が用いられてもよい。同様に、低温ラジエータ流路３ｂ及び高温機器流路３ｃに流入する冷却水の流量を適切に調整することができれば、第２三方弁３４の代わりに、調整弁や開閉弁等の他の調整装置が用いられてもよい。
【００３６】
バッテリ熱交換器３５は、車両１００のバッテリ（図示せず）と熱交換するように構成される。具体的には、バッテリ熱交換器３５は、例えば、バッテリの周りに設けられた配管を備え、この配管を流れる冷却水とバッテリとの間で熱交換が行われるように構成される。
【００３７】
ＭＧ熱交換器３６は、車両１００のモータジェネレータ（ＭＧ。図示せず）と熱交換するように構成される。具体的には、ＭＧ熱交換器３６は、ＭＧの周りを流れるオイルと冷却水との間で熱交換が行われるように構成される。また、ＰＣＵ熱交換器３７は、車両１００のパワーコントロールユニット（ＰＣＵ。図示せず）と熱交換するように構成される。具体的には、ＰＣＵ熱交換器３７は、ＰＣＵの周りに設けられた配管を備え、この配管を流れる冷却水とバッテリとの間で熱交換が行われるように構成される。
【００３８】
次に、高温回路４について説明する。高温回路４は、第２ポンプ４１、コンデンサ２２の冷却水配管２２ｂ、高温ラジエータ４２、第３三方弁４３、電気ヒータ４４及びヒータコア４５を備える。高温回路４でもこれら構成部品を通って冷却水が循環する。本実施形態では、高温回路４は、低温回路３において用いられる冷却水と同じ冷却水を用いる。
【００３９】
また、高温回路４は、高温基本流路４ａと、高温ラジエータ流路４ｂと、ヒータ流路４ｃとに分けられる。高温ラジエータ流路４ｂとヒータ流路４ｃとは、互いに並列に設けられ、それぞれ高温基本流路４ａに接続されている。
【００４０】
高温基本流路４ａには、冷却水の循環方向において、第２ポンプ４１、コンデンサ２２の冷却水配管２２ｂがこの順番に設けられる。高温ラジエータ流路４ｂには、高温ラジエータ４２が設けられる。また、ヒータ流路４ｃには、冷却水の循環方向において、電気ヒータ４４及びヒータコア４５がこの順番に設けられる。高温基本流路４ａと高温ラジエータ流路４ｂ及びヒータ流路４ｃとの間には、第３三方弁４３が設けられる。
【００４１】
第２ポンプ４１は、高温回路４内を循環する冷却水を圧送する。本実施形態では、第２ポンプ４１は、第１ポンプ３１と同様な、電動式のウォータポンプである。また、高温ラジエータ４２は、低温ラジエータ３２と同様に、高温回路４内を循環する冷却水と外気との間で熱交換を行う熱交換器である。
【００４２】
第３三方弁４３は、コンデンサ２２の冷却水配管２２ｂから流出した冷却水が高温ラジエータ流路４ｂとヒータ流路４ｃとの間で選択的に流通せしめられるように構成される。第３三方弁４３が、高温ラジエータ流路４ｂ側に設定されていると、コンデンサ２２の冷却水配管２２ｂから流出した冷却水は、高温ラジエータ流路４ｂを通って流れる。一方、第３三方弁４３が、ヒータ流路４ｃ側に設定されていると、コンデンサ２２の冷却水配管２２ｂから流出した冷却水は、電気ヒータ４４及びヒータコア４５を通って流れる。なお、高温ラジエータ流路４ｂ及びヒータ流路４ｃに流入する冷却水の流量を適切に調整することができれば、第３三方弁４３の代わりに、調整弁や開閉弁等の他の調整装置が用いられてもよい。
【００４３】
電気ヒータ４４は、冷却水を加熱する加熱器として機能する。電気ヒータ４４は、例えば冷却水が流れる配管の周りに配置された抵抗発熱体を備え、この抵抗発熱体に電力を供給することによって配管内の冷却水が加熱されるように構成される。電気ヒータ４４は、例えば、外気温が極めて低く、その結果、冷凍回路２において冷媒が適切に機能しないような場合に暖房を行う際に用いられる。
【００４４】
ヒータコア４５は、高温回路４内を循環する冷却水とヒータコア４５周りの空気との間で熱交換を行って、車室内の暖房を行うように構成される。具体的には、ヒータコア４５は、冷却水からヒータコア４５周りの空気へ排熱するように構成される。したがって、ヒータコア４５に高温の冷却水が流れると、冷却水の温度が低下すると共に、ヒータコア４５周りの空気が暖められる。
【００４５】
また、図１に示したように、車載温調装置１は、第１連結流路８１と、第２連結流路８２と、切換弁８３と、をさらに備える。
【００４６】
第１連結流路８１及び第２連結流路８２は、低温回路３と高温回路４とをそれぞれ連結する。第１連結流路８１及び第２連結流路８２は、これらの間の低温回路３の流路に低温ラジエータ３２が配置され且つこれらの間の高温回路４の流路に高温ラジエータ４２が配置されるように構成される。本実施形態では、第１連結流路８１は、低温回路３において低温ラジエータ３２よりも上流側の流路と高温回路４において高温ラジエータ４２よりも上流側の流路とを連結する。第２連結流路８２は、低温回路３において低温ラジエータ３２よりも下流側の流路と高温回路４において高温ラジエータ４２よりも下流側の流路とを連結する。第１連結流路８１は、後述するように切換弁８３が開いた状態において、低温回路３を循環する冷却水の一部を高温回路４の高温ラジエータ４２に流通させるように構成される。第２連結流路８２は、後述するように切換弁８３が開いた状態において、低温回路３から第１連結流路８１を介して高温ラジエータ４２を流通した冷却水を、低温回路３に戻すように構成される。
【００４７】
切換弁８３は、第１連結流路８１に配置されている。切換弁８３は、冷却水の流れの状態を制御する流通状態制御装置として機能し、車載温調装置１における冷却水の流れの状態を切換可能に構成される。本実施形態では、切換弁８３は、閉じた状態と開いた状態との間で切り換えられる開閉弁として構成されている。
【００４８】
図２は、車載温調装置１を搭載した車両１００の空調用の空気通路６を概略的に示す構成図である。空気通路６では、図中に矢印で示した方向に空気が流れる。図２に示した空気通路６は、車両１００の外部又は車室の空気吸い込み口に接続されており、空気通路６には制御装置５による制御状態に応じて外気又は車室内の空気が流入する。また、図２に示した空気通路６は、車室内へ空気を吹き出す吹き出し口に接続されており、空気通路６からは制御装置５による制御状態に応じてこのうち任意の吹き出し口に空気が供給される。
【００４９】
図２に示したように、本実施形態の空調用の空気通路６には、空気の流れ方向において、ブロワ６１と、エバポレータ２６と、エアミックスドア６２と、ヒータコア４５とがこの順番に設けられる。
【００５０】
ブロワ６１は、ブロワモータ６１ａとブロワファン６１ｂとを備える。ブロワ６１は、ブロワモータ６１ａによってブロワファン６１ｂが駆動されると、外気又は車室内の空気が空気通路６に流入して、空気通路６を通って空気が流れるように構成される。
【００５１】
エアミックスドア６２は、空気通路６を通って流れる空気のうち、ヒータコア４５を取って流れる空気の流量を調整する。エアミックスドア６２は、空気通路６を流れる全ての空気がヒータコア４５を流れる状態と、空気通路６を流れる全ての空気がヒータコア４５を流れない状態と、その間の状態との間で、空気の流量を調整できるように構成される。
【００５２】
このように構成された空気通路６では、ブロワ６１が駆動されているときに、エバポレータ２６に冷媒が循環されている場合には、空気通路６を通って流れる空気が冷却される。また、ブロワ６１が駆動されているときに、ヒータコア４５に冷却水が循環されていて且つ空気がヒータコア４５を流れるようにエアミックスドア６２が制御されている場合には、空気通路６内を通って流れる空気が暖められる。
【００５３】
図３は、車載温調装置１を搭載した車両１００を概略的に示す図である。図３に示したように、車両１００のフロントグリルの内側に、低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２が配置される。したがって、車両１００が走行しているとき、低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２には、走行風が当たる。また、低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２に隣接してファン７１が設けられる。ファン７１は、駆動されると低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２に風が当たるように構成される。したがって、車両１００が走行していないときでも、ファン７１を駆動することにより、低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２に風を当てることができる。
【００５４】
図１を参照すると、制御装置５は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５１を備える。ＥＣＵ５１は、各種演算を行うプロセッサと、プログラムや各種情報を記憶するメモリと、各種アクチュエータや各種センサと接続されるインタフェースと、を備える。
【００５５】
また、制御装置５は、バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサ５２と、チラー２７の冷却水配管２７ｂから流出した冷却水の温度を検出する第１水温センサ５３と、ヒータコア４５に流入する冷却水の温度を検出する第２水温センサ５４と、を備える。ＥＣＵ５１はこれらセンサに接続され、ＥＣＵ５１にはこれらセンサからの出力信号が入力される。
【００５６】
加えて、ＥＣＵ５１は、車載温調装置１の各種アクチュエータに接続されて、これらアクチュエータを制御する。具体的には、ＥＣＵ５１は、コンプレッサ２１、第１電磁調整弁２８、第２電磁調整弁２９、第１ポンプ３１、第２ポンプ４１、第１三方弁３３、第２三方弁３４、第３三方弁４３、電気ヒータ４４、ブロワモータ６１ａ、エアミックスドア６２、ファン７１及び切換弁８３に接続されて、これらを制御する。
【００５７】
≪車載温調装置の作動≫
次に、図４〜図７を参照して、車載温調装置１の代表的な作動状態について説明する。図４〜図７では、冷媒や冷却水が流れている流路が実線で、冷媒や冷却水が流れていない流路が破線でそれぞれ示されている。また、図中の太い矢印は、熱の移動方向を示している。なお、以下で説明する停止モード及び冷房モードでは、切換弁８３は閉じた状態であるものとする。
【００５８】
図４は、車室の冷房及び暖房のいずれもが作動していない場合の車載温調装置１の作動状態（以下、「停止モード」ともいう）を示している。
【００５９】
図４に示したように、停止モードでは、コンプレッサ２１及び第２ポンプ４１の作動は停止される。したがって、冷凍回路２内では冷媒は循環せず、また、高温回路４内では冷却水は循環しない。一方、停止モードでは、第１ポンプ３１が駆動せしめられる。したがって、低温回路３内では冷却水が循環する。
【００６０】
また、停止モードでは、第１三方弁３３は、冷却水がバッテリ熱交換器３５に流通するように設定される。また、図４に示した例では、第２三方弁３４は、冷却水が低温ラジエータ流路３ｂ及び高温機器流路３ｃの両方に流れるように設定される。しかしながら、第２三方弁３４は、冷却水が低温ラジエータ流路３ｂのみに流れるように設定されてもよい。
【００６１】
この結果、停止モードでは、バッテリ熱交換器３５、ＭＧ熱交換器３６及びＰＣＵ熱交換器３７においてバッテリ、ＭＧ及びＰＣＵの各々の熱が冷却水に移動される。このため、バッテリ、ＭＧ及びＰＣＵが冷却されると共に、冷却水の温度が外気の温度以上に上昇する。その後、冷却水は、低温ラジエータ３２にて外気と熱交換することによって冷却され、再びバッテリ熱交換器３５、ＭＧ熱交換器３６及びＰＣＵ熱交換器３７に流入する。したがって、停止モードでは、バッテリ熱交換器３５、ＭＧ熱交換器３６及びＰＣＵ熱交換器３７にてバッテリ、ＭＧ及びＰＣＵの各々から熱が吸収されると共に低温ラジエータ３２にてその熱が放出される。
【００６２】
図５は、車室の冷房が作動している場合の車載温調装置１の作動状態（以下、「冷房モード」という）を示している。
【００６３】
図５に示したように、冷房モードでは、コンプレッサ２１、第１ポンプ３１及び第２ポンプ４１のいずれもが駆動せしめられる。したがって、冷凍回路２内では冷媒が循環し、低温回路３及び高温回路４内ではそれぞれ冷却水が循環する。また、冷房モードでは、第１電磁調整弁２８が開かれ且つ第２電磁調整弁２９が閉じられる。したがって、エバポレータ２６には冷媒が流通するが、チラー２７には冷媒が流通しない。また、冷房モードでは、第３三方弁４３は、冷却水が高温ラジエータ流路４ｂに流通するように設定される。
【００６４】
この結果、冷房モードでは、エバポレータ２６にて周囲の空気の熱が冷媒に移動されて、周囲の空気が冷却される。一方、コンデンサ２２にて冷媒の熱が高温回路４に移動されて、高温回路４内の冷却水が暖められる。その後、この高温の冷却水が高温ラジエータ４２にて外気と熱交換することによって冷却され、再びコンデンサ２２に流入する。また、バッテリ熱交換器３５、ＭＧ熱交換器３６及びＰＣＵ熱交換器３７においてバッテリ、ＭＧ及びＰＣＵの各々の熱が冷却水に移動され、その後、冷却水は低温ラジエータ３２にて外気と熱交換することによって冷却され、再びバッテリ熱交換器３５、ＭＧ熱交換器３６及びＰＣＵ熱交換器３７に流入する。したがって、冷房モードでは、エバポレータ２６において周囲の空気から熱が吸収され且つバッテリ熱交換器３５、ＭＧ熱交換器３６及びＰＣＵ熱交換器３７にてバッテリ、ＭＧ及びＰＣＵの各々から熱が吸収されると共に高温ラジエータ４２にてその熱が放出される。
【００６５】
なお、冷房モードにおいて、冷房に加えて除湿を行う場合には、第３三方弁４３は、冷却水が高温ラジエータ流路４ｂに加えてヒータコア４５にも流通するように設定される。これにより、空気通路６を通って流れる空気がエバポレータ２６で冷却された後にヒータコア４５にて加熱され、空気の湿度が低下せしめられる。
【００６６】
図６及び図７は、車室の暖房が作動している場合の車載温調装置１の作動状態（以下、「暖房モード」という。特に、図６に示される作動状態を「第１暖房モード」、図７に示される作動状態を「第２暖房モード」という場合もある）を示している。特に、図６は、切換弁８３が閉じた状態の場合を、図７は、切換弁８３が開いた状態の場合を、それぞれ示している。
【００６７】
図６及び図７に示したように、暖房モードでは、コンプレッサ２１、第１ポンプ３１及び第２ポンプ４１のいずれもが作動せしめられる。したがって、冷凍回路２、低温回路３及び高温回路４のいずれにおいても冷媒又は冷却水が循環する。
【００６８】
また、暖房モードでは、第１電磁調整弁２８が閉じられ且つ第２電磁調整弁２９が開かれる。したがって、エバポレータ２６には冷媒は流通せず、チラー２７に冷媒が流通する。また、図６及び図７に示した例では、第２三方弁３４は、冷却水が低温ラジエータ流路３ｂ及び高温機器流路３ｃの両方に流れるように設定される。しかしながら、第２三方弁３４は、冷却水が低温ラジエータ流路３ｂのみに流れるように設定されてもよい。さらに、暖房モードでは、第３三方弁４３は、冷却水がヒータ流路４ｃに流通するように設定される。
【００６９】
この結果、図６及び図７に示した暖房モードでは、チラー２７にて低温回路３内の冷却水の熱が冷媒に移動されて、この冷却水が冷却されてその温度が外気温よりも低い状態にされる。また、コンデンサ２２にて冷媒の熱が高温回路４に移動されて、高温回路４内の冷却水が暖められる。その後、この高温回路４の冷却水がヒータコア４５にてその周りの空気と熱交換することによって冷却され、これに伴って周囲の空気が昇温される。したがって、暖房モードでは、低温ラジエータ３２にて外気から熱が吸収され、ヒータコア４５にてその熱が放出される。
【００７０】
ここで、図６に示される第１暖房モードでは、切換弁８３は閉じられた状態に制御されている。切換弁８３が閉じられた状態では、切換弁８３は、第１連結流路８１における冷却水の流通を遮断する。そのため、第１連結流路８１には、低温回路３内を循環する冷却水が流入しないようになる。
【００７１】
また、第１暖房モードでは、第３三方弁４３、切換弁８３、並びに高温基本流路４ａ及びヒータ流路４ｃ中を循環する冷却水の流れによる水圧により、高温ラジエータ流路４ｂから高温基本流路４ａ及びヒータ流路４ｃ側への冷却水の流通が遮断される。その結果、高温ラジエータ流路４ｂ及び第２連結流路８２中では冷却水の流れがほとんど生じない。そのため、第１暖房モードでは、第１連結流路８１に加え、第２連結流路８２にも、低温回路３内を循環する冷却水が流入しないようになる。その結果、低温回路３内を循環する冷却水は、高温ラジエータ４２を流通せず、低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２のうち低温ラジエータ３２のみを通って流れるようになる。
【００７２】
一方、図７に示される第２暖房モードでは、切換弁８３は開かれた状態に制御されている。切換弁８３が開かれた状態では、切換弁８３は、第１連結流路８１に冷却水を流通させる。そのため、低温回路３を循環する冷却水の一部は、第１連結流路８１に流入して、第１連結流路８１、高温ラジエータ４２及び第２連結流路８２の順で流通する。その結果、低温回路３内を循環する冷却水は、並列に位置する低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２の両方を通って流れるようになる。そのため、低温ラジエータ３２に加えて、高温ラジエータ４２においても外気から熱が吸収される。
【００７３】
以上から、切換弁８３は、低温回路３内を循環する冷却水が低温ラジエータ３２のみを通って流れる状態と、低温回路３内を循環する冷却水が、並列に位置する低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２の両方を通って流れる状態との間で、流れの状態を切り換える、といえる。
【００７４】
第２暖房モードにおいて、高温ラジエータ４２を介して外気から熱を吸収した冷却水は、第２連結流路８２を介して低温回路３内に戻り、低温ラジエータ３２を介して外気から熱を吸収した冷却水と合流する。この合流した冷却水は低温回路３内を循環してチラー２７を流通し、チラー２７を介してその熱が冷媒に移動される。その後、コンデンサ２２にて冷媒の熱が高温回路４の冷却水に移動され、この高温回路４の冷却水がヒータコア４５にてその周りの空気と熱交換する。従って、第２暖房モードでは、低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２の両方のラジエータにて外気から熱が吸収され、ヒータコア４５にてその熱が放出される。
【００７５】
なお、暖房モードにおいて、暖房に加えて除湿を行う場合には、第１電磁調整弁２８が開かれ、冷媒がエバポレータ２６にも流通せしめられる。これにより、空気通路６を通って流れる空気がエバポレータ２６で冷却された後にヒータコア４５にて加熱され、空気の湿度が低下せしめられる。
【００７６】
また、図４〜図７に示した例では、第１三方弁３３は、バッテリ熱交換器３５側に設定されている。しかしながら、第１三方弁３３は、バイパス流路３ｄ側に設定されてもよい。具体的には、バッテリの温度が所定のバッテリ上限温度よりも高いときには第１三方弁３３はバッテリ熱交換器３５側に設定され、バッテリの温度がバッテリ上限温度以下であるときには第１三方弁３３はバイパス流路３ｄ側に設定される。この結果、バッテリの温度が低いときにバッテリがさらに冷却されることが防止される。
【００７７】
≪車載温調装置の制御≫
次に、図８及び図９を参照して、車載温調装置１の制御について説明する。図８は、車載温調装置１の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定の時間間隔毎に実行される。
【００７８】
まず、ステップＳ１１において、車両１００の冷房がＯＦＦになっているか否かが判定される。車両１００の冷房のＯＮ／ＯＦＦは、例えば、ユーザの設定温度や車室内の温度等に基づいて自動的に切り換えられる。ステップＳ１１において冷房がＯＦＦになっていると判定された場合には、ステップＳ１２へと進む。
【００７９】
ステップＳ１２では、車両１００の暖房がＯＦＦになっているか否かが判定される。車両１００の冷房のＯＮ／ＯＦＦも、例えば、ユーザの設定温度や車室内の温度等に基づいて自動的に切り換えられる。ステップＳ１２において暖房がＯＦＦになっていると判定された場合には、ステップＳ１３へと進む。
【００８０】
ステップＳ１３では、図４を用いて説明した停止モードにて車載温調装置１が作動せしめられる。
【００８１】
ステップＳ１２において、車両１００の暖房がＯＮになっていると判定された場合には、ステップＳ１４へと進む。ステップＳ１４では、図６及び図７を用いて説明した暖房モードにて車載温調装置１が作動せしめられる。
【００８２】
ステップＳ１１において、車両１００の冷房がＯＮになっていると判定された場合には、ステップＳ１５へと進む。ステップＳ１５では、図５を用いて説明した冷房モードにて車載温調装置１が作動せしめられる。
【００８３】
各ステップＳ１３〜Ｓ１５の後、本制御ルーチンは終了する。
【００８４】
図９は、暖房モード（図８のステップＳ１４）における制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００８５】
まず、ステップＳ３１において、低温回路３を循環する冷却水の水温Ｔｗが検出される。水温Ｔｗは、例えば、第１水温センサ５３によって検出される。次いで、ステップＳ３２において、水温Ｔｗが、基準温度Ｔｒｅｆよりも低いか否かが判定される。ここで、基準温度Ｔｒｅｆは、それよりも冷却水の温度が低くなると、冷却水の粘度が過剰に高くなり、低温ラジエータ３２が外気から十分に熱を吸収できなくなるような温度又はそれ以上の所定の温度であり、例えば、−２０℃である。
【００８６】
ステップＳ３２において水温Ｔｗが基準温度Ｔｒｅｆよりも低いと判定された場合には、ステップＳ３３へと進む。ステップＳ３３では、切換弁８３が開いた状態になるように制御される。一方、ステップＳ３２において、水温Ｔｗが基準温度Ｔｒｅｆ以上であると判定された場合には、ステップＳ３４へと進む。ステップＳ３４では、切換弁８３が閉じた状態になるように制御される。
【００８７】
各ステップＳ３３及びＳ３４の後、本制御ルーチンは終了して、図８に示される制御ルーチンに戻る。
【００８８】
≪作用・効果≫
次に、本実施形態に係る車載温調装置１の作用・効果について説明する。
【００８９】
上述したように、暖房モードでは、低温回路３内の冷却水の熱が冷媒に移動される結果、低温ラジエータ３２において外気から熱を吸収するように、低温回路３の冷却水の水温が外気温よりも低い状態にされる。しかし、例えば外気温が−１０℃等の極低温環境下で暖房を行うと、その水温が外気温よりも低くなるように冷却水が冷却される結果（例えば水温が−２０℃等）、低温回路３の冷却水の粘度が増加する。その結果、特に低温ラジエータ３２での圧損が増大することにより、低温回路３全体を流れる冷却水の流量が低下し、ひいては低温回路３の低温ラジエータ３２を流通する冷却水の流量も低下し、低温ラジエータ３２における外気からの吸熱量が低下する。
【００９０】
ここで、第１連結流路８１、第２連結流路８２及び切換弁８３が設けられていない場合、低温回路３内を循環する冷却水が低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２のうち低温ラジエータ３２のみにしか流通しない。そのため、低温回路３内の冷却水の温度が低くてその粘度が高くなっているような場合には、低温ラジエータ３２において外気から十分な吸熱量が得られないことがあり、低温回路３から高温回路４に十分な熱が供給されない結果、暖房性能が低下する。
【００９１】
また、例えば、斯かる低温環境下での暖房時に電気ヒータ４４により暖房を補うことや、低温回路３の第１ポンプ３１として高吐出流量のポンプを用いることが考えられる。しかし、電気ヒータ４４や高吐出流量のポンプの使用は、多くの電力量を消費するため、電費の悪化を招く。
【００９２】
これに対して、本実施形態では、切換弁８３が開いた状態に設定されることにより、低温回路３内を循環する冷却水が低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２の両方を通って流れるようになる。そのため、低温ラジエータ３２及び高温ラジエータ４２のラジエータ二つ分の吸熱量が外気から得られる。従って、低温回路３の冷却水の温度が低下しても、低温回路３から高温回路４に十分な熱が供給されないことが抑制される。その結果、電気ヒータ４４の使用が抑制されるとともに、低温回路３の第１ポンプ３１として高吐出流量のポンプを用いる必要性が低減されるため、電費の悪化を抑制することが可能となる。
【００９３】
また、本実施形態によれば、水温Ｔｗが基準温度Ｔｒｅｆ（例えば、−２０℃）よりも低いという特定の場合にのみ切換弁８３が開いた状態に設定されることにより、低温回路３及び高温回路４という異なる熱回路間で冷却水が混ざり合うことを抑制することができる。そのため、例えば、低温回路３及び高温回路４の一方が劣化しているような場合に、その劣化した熱回路における冷却水が他方の熱回路に流入することにより、その他方の熱回路も劣化してしまうなどの事態が生じることを抑制することができる。
【００９４】
また、本実施形態に係る車載温調装置１によれば、車室の暖房及び冷房に加えて、高温機器の冷却も一つの冷凍回路２によって行われる。したがって、冷暖房用と、高温機器の冷却用に別々の冷凍回路２を設ける必要がなく、車載温調装置１の製造コストが低く抑えられ得る。
【００９５】
≪変形例≫
なお、上記実施形態では、水温Ｔｗが基準温度Ｔｒｅｆよりも低いか否かに応じて、切換弁８３の開閉状態が制御されたが、暖房モード時には切換弁８３は常に開いた状態となるように制御されてもよい。この場合、図８のステップＳ１４において、図９における制御ルーチンは行われずに、第２暖房モードにて車載温調装置１が作動せしめられる。
【００９６】
また、上記実施形態では、冷却水の水温Ｔｗが基準温度Ｔｒｅｆよりも低いか否かに基づいて切換弁８３の開閉を制御したが、例えば外気温などの冷却水の粘度に影響を与えるような温度が基準温度Ｔｒｅｆよりも低いか否かに基づいて切換弁８３の開閉を制御してもよい。外気温を用いる場合、基準温度Ｔｒｅｆは、それよりも外気温が低くなると、その外気温に応じて冷却水が冷却される結果、冷却水の粘度が過剰に高くなり、低温ラジエータ３２が外気から十分に熱を吸収できなくなるような温度又はそれ以上の所定の温度であり、例えば、−１０℃である。
【００９７】
以上、本開示に係る好適な実施形態を説明したが、本開示は、これら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００９８】
１    車載温調装置
２    冷凍回路
３    低温回路
４    高温回路
５    制御装置
２２    コンデンサ
２７    チラー
３２    低温ラジエータ
４２    高温ラジエータ
８１    第１連結流路
８２    第２連結流路
８３    切換弁
【図１】
2020157846.tif 000003
【図２】
2020157846.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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