(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却系統及び空調系統の流路が繋がったシステムにおいて、簡易な構成で空気を効果的に温められる熱管理システムを提供する。【解決手段】熱管理システム１は、冷却水が循環可能な第１流路１０と、冷却水を冷却するラジエータ１２と、第１流路１０の第１分岐部１１ａから分岐し、かつ第１流路１０の第１合流部１１ｂに合流しており、ラジエータ１２を通過した冷却水が第１分岐部１１ａを介して流入可能な第２流路２０と、冷却水を加熱するヒータ２３と、ヒータコア２４と、第２流路２０においてヒータコア２４の下流側の第２分岐部２１ａから分岐し、かつ第２流路２０においてヒータコア２４の上流側の第２合流部２１ｂに合流している第３流路３０と、第２分岐部２１ａに設けられ、ヒータコア２４を通過した冷却水の流れる方向を第１合流部１１ｂ及び第２合流部２１ｂの少なくともいずれか一方に切り替える切り替え部４０とを備える。【選択図】図１
2020142549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水が循環可能な第１流路と、
前記第１流路内に設けられ、前記冷却水を冷却するラジエータと、
前記第１流路の第１分岐部から分岐し、かつ前記第１流路の第１合流部に合流しており、前記ラジエータを通過した冷却水が前記第１分岐部を介して流入可能な第２流路と、
前記第２流路内に設けられ、前記冷却水を加熱する加熱部と、
前記第２流路において前記加熱部の下流側に設けられ、前記加熱部によって加熱された前記冷却水によって空気を温めるヒータコアと、
前記第２流路において前記ヒータコアの下流側の第２分岐部から分岐し、かつ前記第２流路において前記ヒータコアの上流側の第２合流部に合流している第３流路と、
前記第２分岐部に設けられ、前記ヒータコアを通過した冷却水の流れる方向を前記第１合流部及び前記第２合流部の少なくともいずれか一方に切り替える切り替え部と、
を備える、熱管理システム。
【請求項２】
前記切り替え部は、前記流れる方向を前記第１合流部にする第１切り替え状態と、前記流れる方向を前記第１合流部及び前記第２合流部にする第２切り替え状態と、前記流れる方向を前記第２合流部にする第３切り替え状態との間で切り替わる、
請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項３】
前記第２流路において前記加熱部と前記ヒータコアの間に設けられ、前記冷却水の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部が検出した前記温度に基づいて、前記切り替え部の切り替え動作を制御する制御部と、を更に備える、
請求項１又は２に記載の熱管理システム。
【請求項４】
前記第２流路において前記第１分岐部と前記第２合流部に間に設けられ、前記冷却水が前記第２合流部から前記第１分岐部へ向かって流れることを規制する逆止弁を更に備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に用いられる熱管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は、ラジエータを通過する冷却水で熱源を冷却する冷却系統と、ヒータコアに冷却水を導くことで車内の空気を温める空調系統とを有する。空調系統には、冷却水を加熱する加熱部が設けられており、加熱部を通過した冷却水がヒータコアへ流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２３４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、冷却系統のラジエータを通過した冷却水が、空調系統のヒータコアを通過した後にラジエータへ戻る（すなわち、循環する）構成となっている。この場合、加熱部で加熱された冷却水がラジエータによって冷却されてしまうため、その後当該冷却水がヒータコアを再度通過しても、空気を十分に温めることができない。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、冷却系統及び空調系統の流路が繋がったシステムにおいて、簡易な構成で空気を効果的に温めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様においては、冷却水が循環可能な第１流路と、前記第１流路内に設けられ、前記冷却水を冷却するラジエータと、前記第１流路の第１分岐部から分岐し、かつ前記第１流路の第１合流部に合流しており、前記ラジエータを通過した冷却水が前記第１分岐部を介して流入可能な第２流路と、前記第２流路内に設けられ、前記冷却水を加熱する加熱部と、前記第２流路において前記加熱部の下流側に設けられ、前記加熱部によって加熱された前記冷却水によって空気を温めるヒータコアと、前記第２流路において前記ヒータコアの下流側の第２分岐部から分岐し、かつ前記第２流路において前記ヒータコアの上流側の第２合流部に合流している第３流路と、前記第２分岐部に設けられ、前記ヒータコアを通過した冷却水の流れる方向を前記第１合流部及び前記第２合流部の少なくともいずれか一方に切り替える切り替え部と、を備える、熱管理システムを提供する。
【０００７】
また、前記切り替え部は、前記流れる方向を前記第１合流部にする第１切り替え状態と、前記流れる方向を前記第１合流部及び前記第２合流部にする第２切り替え状態と、前記流れる方向を前記第２合流部にする第３切り替え状態との間で切り替わることとしてもよい。
【０００８】
また、前記熱管理システムは、前記第２流路において前記加熱部と前記ヒータコアの間に設けられ、前記冷却水の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出した前記温度に基づいて、前記切り替え部の切り替え動作を制御する制御部と、を更に備えることとしてもよい。
【０００９】
また、前記熱管理システムは、前記第２流路において前記第１分岐部と前記第２合流部に間に設けられ、前記冷却水が前記第２合流部から前記第１分岐部へ向かって流れることを規制する逆止弁を更に備えることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷却系統及び空調系統の流路が繋がったシステムにおいて、簡易な構成で空気を効果的に温められるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一の実施形態に係る熱管理システム１の構成の一例を説明するための模式図である。
【図２】切り替え部４０が第１切り替え状態にある際の冷却水の流れを説明するための模式図である。
【図３】切り替え部４０が第２切り替え状態にある際の冷却水の流れを説明するための模式図である。
【図４】切り替え部４０が第３切り替え状態にある際の冷却水の流れを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜熱管理システムの構成＞
本発明の一の実施形態に係る熱管理システム１の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、一の実施形態に係る熱管理システム１の構成の一例を説明するための模式図である。図１では、説明の便宜上、第１流路１０が実線で示され、第２流路２０が破線で示され、第３流路３０が一点鎖線で示されている。
【００１４】
熱管理システム１は、車両（例えばトラック）に搭載されており、冷却水によって熱源を冷却すると共に、冷却水の熱によって車両内の空気を温める。熱管理システム１は、図１に示すように、第１流路１０と、第２流路２０と、第３流路３０と、切り替え部４０と、水温センサー５０と、逆止弁６０と、制御部９０とを有する。
【００１５】
第１流路１０は、冷却水が循環可能な循環流路である。冷却水が第１流路１０を循環する際に、第１流路１０に設けられた熱源が冷却水によって冷却される。すなわち、第１流路１０は、車両の冷却系統を成している。第１流路１０の経路上には、図１に示すように、ラジエータ１２と、ポンプ１３と、水温センサー１４と、過給機１５と、インバーター１６と、モーター１７が設けられている。
【００１６】
ラジエータ１２は、第１流路１０を流れる冷却水を冷却する。ラジエータ１２は、例えば車両の前部に設けられた熱交換器であり、第１流路１０を流れる冷却水と走行風とを熱交換させて冷却水を冷却する。
【００１７】
ポンプ１３は、第１流路１０内で冷却水が循環するように、冷却水を吸い込んで送り出す。ポンプ１３は、第１流路１０においてラジエータ１２の下流側に設けられている。ポンプ１３は、制御部９０からの指令を受けて動作する。
【００１８】
水温センサー１４は、第１流路１０を流れる冷却水の温度を検出する。水温センサー１４は、ここではポンプ１３の下流側に設けられている。水温センサー１４は、検出結果を制御部９０に出力する。
【００１９】
過給機１５、インバーター１６及びモーター１７は、第１流路１０において水温センサー１４の下流側に設けられた熱源であり、第１流路１０を流れる冷却水によって冷却される。なお、熱源としては上記に限定されず、例えば、熱源はエンジンを含んでもよい。
【００２０】
第２流路２０は、図１に示すように、第１流路１０の第１分岐部１１ａから分岐し、かつ第１流路１０の第１合流部１１ｂに合流している流路である。第２流路２０には、ラジエータ１２を通過した冷却水が第１分岐部１１ａを介して流入可能である。第２流路２０を流れる冷却水は、第１合流部１１ｂを介してラジエータ１２へ向かって流れる。冷却水が第２流路２０を流れる際に、冷却水の熱によって車両の車室の空気を温める。すなわち、第２流路２０は、車両の空調系統を成している。第２流路２０の経路上には、図１に示すように、ポンプ２２と、ヒータ２３と、ヒータコア２４が設けられている。
【００２１】
ポンプ２２は、第２流路２０内で冷却水が循環するように、冷却水を吸い込んで送り出す。ポンプ２２は、制御部９０からの指令を受けて動作する。例えば、車室内の暖房がＯＮになった際に、ポンプ２２が動作を開始する。
【００２２】
ヒータ２３は、第２流路２０を流れる冷却水を加熱する加熱部である。ヒータ２３は、第２流路２０においてポンプ２２の下流側に設けられている。ヒータ２３は、制御部９０からの指令を受けて動作する。例えば、暖房がＯＮになると、ヒータ２３は、ポンプ２２と連動して動作する。
【００２３】
ヒータコア２４は、第２流路２０を流れる冷却水と車室内の空気とを熱交換させる熱交換器であり、冷却水の熱で空気を温める。ヒータコア２４は、第２流路２０においてヒータ２３の下流側に設けられている。ヒータコア２４は、ここではヒータ２３によって加熱された冷却水によって空気を温める。冷却水がヒータ２３によって加熱されていることで、車室の空気を高温にしやすくなる。
【００２４】
第３流路３０は、図１に示すように、第２流路２０においてヒータコア２４の下流側の第２分岐部２１ａから分岐し、かつ第２流路２０においてヒータコア２４の上流側の第２合流部２１ｂに合流している接続流路である。第３流路３０を設けることで、ヒータコア２４を通過した冷却水が、第１流路１０を経由せずに第２流路２０へ流れることになる。これにより、ヒータコア２４を通過した冷却水が、第１流路１０のラジエータ１２によって冷却されない。このため、冷却水が再び第２流路２０を流れる際に、ヒータ２３を通過する際に冷却水の温度が上昇することで、ヒータコア２４での空気の温度上昇を促進できる。
【００２５】
切り替え部４０は、図１に示すように、第２流路２０の第２分岐部２１ａに設けられている。切り替え部４０は、ここでは三方電磁弁であり、ポートのＯＮ・ＯＦＦによって冷却水の流れを切り替える。切り替え部４０は、ヒータコア２４を通過した冷却水の流れる方向を第１合流部１１ｂ及び第２合流部２１ｂの少なくともいずれか一方に切り替える。本実施形態では、切り替え部４０は、３つの切り替え状態（第１切り替え状態、第２切り替え状態及び第３切り替え状態）の間で切り替わる。
【００２６】
以下において、図２〜図４を参照しながら、切り替え部４０の３つの切り替え状態での冷却水の流れについて説明する。
図２は、切り替え部４０が第１切り替え状態にある際の冷却水の流れを説明するための模式図である。図３は、切り替え部４０が第２切り替え状態にある際の冷却水の流れを説明するための模式図である。図４は、切り替え部４０が第３切り替え状態にある際の冷却水の流れを説明するための模式図である。図２〜図４では、冷却水の流れが太線で示されている。なお、図２〜図４では、説明の便宜上、制御部９０を省略している。
【００２７】
第１切り替え状態は、図２に示すように、冷却水を第２分岐部２１ａから第１合流部１１ｂへ流す状態である。第１切り替え状態では、第２分岐部２１ａを通過する冷却水の全てが、第１合流部１１ｂへ流れ、その後ラジエータ１２へ向かう。すなわち、第１切り替え状態では、冷却水が第１流路１０及び第２流路２０を循環する。なお、第１流路１０で第１分岐部１１ａを通過する冷却水の一部は第２流路２０へ流れ、残りの冷却水は引き続き第１流路１０を流れる。
【００２８】
第２切り替え状態は、図３に示すように、冷却水を第１合流部１１ｂ及び第２合流部２１ｂへ流す状態である。第２切り替え状態では、第２分岐部２１ａを通過する冷却水の一部が、第１合流部１１ｂへ流れ、その後ラジエータ１２へ向かう。第２分岐部２１ａを通過する冷却水の残りは、第２合流部２１ｂへ流れ、その後ヒータ２３及びヒータコア２４へ向かう（すなわち、冷却水が第２流路２０を循環する）。
【００２９】
第３切り替え状態は、図４に示すように、冷却水を第２合流部２１ｂへ流す状態である。第３切り替え状態では、第２分岐部２１ａを通過する冷却水の全てが、第２合流部２１ｂへ流れ、その後ヒータ２３及びヒータコア２４へ向かう。すなわち、第３切り替え状態では、冷却水が第２流路２０を循環し続ける。このため、第２流路２０を流れる冷却水の熱によって車室の空気が迅速に温まる。例えば、暖房の設定温度が高く車室の空気を早期に温めたい場合に、切り替え部４０は、第３切り替え状態に切り替わる。一方で、暖房の設定温度が高くない場合には、切り替え部４０は、第１切り替え状態又は第２切り替え状態に切り替わる。なお、第３切り替え状態では、第２流路２０内の冷却水の量が減少しないので、第１流路１０の冷却水が第１分岐部１１ａから第２流路２０へ流れ難い。
【００３０】
ところで、車室の暖房がＯＦＦの状態では、第１流路１０のポンプ１３は動作しているが、第２流路２０のポンプ２２は動作していない。このため、ポンプ１３によって冷却水が第１流路１０内を循環する一方で、第２流路２０内での冷却水の流れはほとんど生じない。すなわち、第１分岐部１１ａを通過する冷却水は、引き続き第１流路１０を流れてラジエータ１２へ向かう。
【００３１】
水温センサー５０は、第２流路２０を流れる冷却水の温度を検出する温度検出部である。水温センサー５０は、図１に示すように、第２流路２０においてヒータ２３とヒータコア２４の間に設けられている。水温センサー５０は、ヒータ２３を通過した冷却水の温度を検出する。
【００３２】
逆止弁６０は、図１に示すように、第２流路２０において第１分岐部１１ａと第２合流部２１ｂに間に設けられている。逆止弁６０は、第２流路２０を流れる冷却水の向きを規制するための弁である。具体的には、逆止弁６０は、冷却水が第２合流部２１ｂから第１分岐部１１ａへ向かって流れる（逆流する）ことを規制する。これにより、冷却水が、第３流路３０を介して第２流路２０を適切に循環する。
【００３３】
制御部９０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置（Electric Control Unit）である。制御部９０は、熱管理システム１の動作全体を制御する。例えば、制御部９０は、運転者が暖房をＯＮにすると、ポンプ２２及びヒータ２３を動作させて、ヒータコア２４において冷却水の熱によって車室の空気を温める。
【００３４】
また、制御部９０は、水温センサー５０が検出した冷却水の温度に基づいて、切り替え部４０の切り替え動作を制御する。すなわち、制御部９０は、冷却水の温度に応じて、切り替え部４０を第１切り替え状態（図２）、第２切り替え状態（図３）及び第３切り替え状態（図４）の間で切り替える。例えば、制御部９０は、冷却水の温度が２つの閾値（所定温度を示す第１閾値と、第１閾値よりも温度が高い第２閾値）との関係に応じて、切り替え部４０の切り替え動作を制御する。具体的には、制御部９０は、冷却水の温度が第２閾値よりも高い場合には切り替え部４０を第１切り替え状態にし、冷却水の温度が第１閾値と第２閾値の間の場合には切り替え部４０を第２切り替え状態に、冷却水の温度が第１閾値よりも低い場合には切り替え部４０を第３切り替え状態にする。これにより、冷却水の温度が低い場合には、第３切り替え状態にすることで、冷却水が第２流路２０内を循環し続けるので、冷却水がヒータ２３によって加熱されて温度が早期に上昇しやすい。
【００３５】
なお、上記では、切り替え部４０は、ポートがＯＮ・ＯＦＦすることで冷却水の流れを切り替える電磁弁であることとしたが、これに限定されない。例えば、切り替え部４０は、開度を調整する弁であってもよい。
【００３６】
＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の熱管理システム１は、ラジエータ１２を含む第１流路１０と、第１流路１０の第１分岐部１１ａと第１合流部１１ｂの間を繋いでおり、ヒータコア２４を含む第２流路２０と、第２流路２０の第２分岐部２１ａと第２合流部２１ｂを繋ぐ第３流路３０とを有する。また、熱管理システム１は、第２分岐部２１ａに設けられ、ヒータコア２４を通過した冷却水の流れる方向を第１合流部１１ｂ及び第２合流部２１ｂの少なくともいずれか一方に切り替える切り替え部４０を有する。
切り替え部４０は、例えばヒータコア２４において冷却水の熱で空気を温める度合いに応じて、冷却水の流れる方向を切り替える。具体的には、迅速に空気を温めたい場合には、切り替え部４０が図４に示す第３切り替え状態になることで、冷却水が第２流路２０を循環し続ける（冷却水がラジエータ１２に流れない）。これにより、冷却水の熱によって車室の空気を早期に温めることができる。
【００３７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
【符号の説明】
【００３８】
１    熱管理システム
１０    第１流路
１１ａ    第１分岐部
１１ｂ    第１合流部
１２    ラジエータ
２０    第２流路
２１ａ    第２分岐部
２１ｂ    第２合流部
２３    ヒータ
２４    ヒータコア
３０    第３流路
４０    切り替え部
５０    水温センサー
６０    逆止弁
９０    制御部
【図１】
2020142549.tif 000003
【図２】
2020142549.tif 000004
【図３】
2020142549.tif 000005
【図４】
2020142549.tif 000006