(57)【要約】【課題】専用の加熱装置を用いることなく、１つの熱交換器のみを吸熱用熱交換器とする構成よりも高い暖房能力を確保することができる車両用熱管理装置を得る。【解決手段】車両用熱管理装置１０は、外気との間で熱交換を行うラジエータ２４を備え、冷却水を循環させる冷却水循環路１２と、外気との間で熱交換を行う室外器２６を備え、冷媒を循環させてヒートポンプサイクルにより車室内へ加熱した空気を供給可能とする冷媒循環路１４と、冷却水と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器２２と、ラジエータ２４で外気から吸熱させるように冷却水循環路１２を制御し、かつ、室外器２６で冷媒に外気から吸熱させるように冷媒循環路１４を制御する制御部と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気との間で熱交換を行うラジエータを備え、冷却水を循環させる冷却水循環路と、
外気との間で熱交換を行う室外器を備え、冷媒を循環させてヒートポンプサイクルにより車室内へ加熱した空気を供給可能とする冷媒循環路と、
前記冷却水と前記冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記ラジエータで外気から吸熱させるように前記冷却水循環路を制御可能で、かつ、前記室外器で前記冷媒に外気から吸熱させるように前記冷媒循環路を制御可能な制御部と、
を有する車両用熱管理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ラジエータ及び前記室外器の一方のみを吸熱用熱交換器として機能させるように、前記冷却水循環路及び前記冷媒循環路を制御するモードをさらに備える請求項１に記載の車両用熱管理装置。
【請求項３】
前記冷却水循環路には発熱する電気部品が配置されており、
前記制御部は、前記室外器で前記冷媒に外気から吸熱させ、かつ、前記熱交換器へ前記冷媒が流れないように前記冷媒循環路を制御することで、前記冷却水循環路を流れる前記冷却水を前記電気部品からの熱によって加温させて前記ラジエータの除霜を行う請求項２に記載の車両用熱管理装置。
【請求項４】
前記ラジエータ及び前記室外器への外気の流れを遮断可能なシャッタを備え、
前記ラジエータの除霜を行う際に前記シャッタを閉状態とする請求項３に記載の車両用熱管理装置。
【請求項５】
前記ラジエータは、前記室外器よりも外気の流れの上流側に前記室外器と並んで配置されている請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用熱管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用熱管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、冷却水が循環される冷却ラインと冷媒が循環される冷媒ラインとの間で熱交換が行われる車両用ヒートポンプシステムが開示されている。また、この特許文献１では、冷却ラインに電装品（電気部品）を配置することで、電装品から発生する廃熱を利用して冷却水を加温し、この冷却水と熱交換を行うことで冷媒の温度を上昇させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術では、電装品の廃熱を利用して冷媒の温度を上昇させることで暖房を行うことができるが、より暖房能力を高めるためには、別途ヒータなどの専用の加熱装置を用いる必要がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、専用の加熱装置を用いることなく、１つの熱交換器のみを吸熱用熱交換器とする構成よりも高い暖房能力を確保することができる車両用熱管理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の車両用熱管理装置は、外気との間で熱交換を行うラジエータを備え、冷却水を循環させる冷却水循環路と、外気との間で熱交換を行う室外器を備え、冷媒を循環させてヒートポンプサイクルにより車室内へ加熱した空気を供給可能とする冷媒循環路と、前記冷却水と前記冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と、前記ラジエータで外気から吸熱させるように前記冷却水循環路を制御可能で、かつ、前記室外器で前記冷媒に外気から吸熱させるように前記冷媒循環路を制御可能な制御部と、を有する。
【０００７】
請求項１に記載の車両用熱管理装置では、冷却水を循環させる冷却水循環路には、外気との間で熱交換を行うラジエータが設けられている。一方、冷媒を循環させる冷媒循環路には、外気との間で熱交換を行う室外器が設けられている。また、冷媒循環路は、冷媒を循環させることで、ヒートポンプサイクルによって車室内へ加熱した空気を供給可能としている。さらに、冷却水循環路及び冷媒循環路を制御する制御部を備えている。そして、この制御部は、ラジエータで冷却水に外気から吸熱させ、かつ、室外器で冷媒に外気から吸熱させるように各循環路を制御可能とされている。これにより、ラジエータ及び室外器の両方を吸熱用熱交換器として機能させることができ、１つの熱交換器のみを吸熱用熱交換器とする構成と比較して、高い暖房能力を確保することができる。また、ラジエータ及び室外器を用いるため、他のヒータなどの専用の加熱装置を用いる必要がない。なお、ここでいう「冷却水循環路を制御する」とは、冷却水循環路に設けられた弁などを制御して冷却水の流れを変更することを指し、「冷媒循環路を制御する」とは、冷媒循環路に設けられた弁などを制御して冷媒の流れを変更することを指す。
【０００８】
請求項２に記載の車両用熱管理装置は、請求項１に記載の構成において、前記制御部は、前記ラジエータ及び前記室外器の一方のみを吸熱用熱交換器として機能させるように、前記冷却水循環路及び前記冷媒循環路を制御するモードをさらに備える。
【０００９】
請求項２に記載の車両用熱管理装置では、ラジエータ及び室外器の一方のみを吸熱用熱交換器として機能させるように、制御部によって冷却水循環路及び冷媒循環路が制御される。これにより、高い暖房能力が必要ない場合には、一方のみを吸熱用熱交換として用いることができる。
【００１０】
請求項３に記載の車両用熱管理装置は、請求項２に記載の構成において、前記冷却水循環路には発熱する電気部品が配置されており、前記制御部は、前記室外器で前記冷媒に外気から吸熱させ、かつ、前記熱交換器へ前記冷媒が流れないように前記冷媒循環路を制御することで、前記冷却水循環路を流れる前記冷却水を前記電気部品からの熱によって加温させて前記ラジエータの除霜を行う。
【００１１】
請求項３に記載の車両用熱管理装置では、冷却水を加温させてラジエータの除霜を行うことにより、ラジエータを再び吸熱用熱交換器として利用することができる。また、電気部品の廃熱を利用することで、他の熱源を必要とせず冷却水を加温して除霜を行うことができる。
【００１２】
請求項４に記載の車両用熱管理装置は、請求項３に記載の構成において、前記ラジエータ及び前記室外器への外気の流れを遮断可能なシャッタを備え、前記ラジエータの除霜を行う際に前記シャッタを閉状態とする。
【００１３】
請求項４に記載の車両用熱管理装置では、シャッタを閉状態とすることで、車両の走行時であってもラジエータに走行風が入り込むのを抑制することができる。
【００１４】
請求項５に記載の車両用熱管理装置は、請求項１〜４の何れか１項に記載の構成において、前記ラジエータは、前記室外器よりも外気の流れの上流側に前記室外器と並んで配置されている。
【００１５】
請求項５に記載の車両用熱管理装置では、ラジエータよりも低温となりやすい室外器が先に着霜する。このため、ラジエータを室外器よりも外気の流れの上流側に並べて配置することで、室外器が着霜している状態であっても、ラジエータを通じて室外器へ外気を流入させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、請求項１に記載の車両用熱管理装置によれば、専用の加熱装置を用いることなく、１つの熱交換器のみを吸熱用熱交換器とする構成よりも高い暖房能力を確保することができる、という優れた効果を有する。
【００１７】
請求項２に記載の車両用熱管理装置によれば、必要となる暖房能力に応じて２つの熱交換器を吸熱用熱交換器として機能させるか、１つの熱交換器のみを吸熱用熱交換器として機能させるかを選択することができる、という優れた効果を有する。
【００１８】
請求項３に記載の車両用熱管理装置によれば、一方の熱交換器により暖房運転を継続しながら他方の熱交換器を除霜することができる、という優れた効果を有する。
【００１９】
請求項４に記載の車両用熱管理装置によれば、ラジエータの除霜を効果的に行うことができる、という優れた効果を有する。
【００２０】
請求項５に記載の車両用熱管理装置によれば、ラジエータへの通風の阻害を抑制することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の車両用熱管理装置を示す概略構成図であり、ラジエータ及び室外器の両方による暖房運転時の状態を示す図である。
【図２】第１実施形態の車両用熱管理装置を示す概略構成図であり、室外器のみによる暖房運転時の状態を示す図である。
【図３】第１実施形態の車両用熱管理装置を示す概略構成図であり、ラジエータのみによる暖房運転時の状態を示す図である。
【図４】第１実施形態の車両用熱管理装置を示す概略構成図であり、除湿暖房運転時の状態を示す図である。
【図５】第１実施形態の車両用熱管理装置を示す概略構成図であり、冷房運転時の状態を示す図である。
【図６】第１実施形態の車両用熱管理装置の変形例を示す概略構成図である。
【図７】第１実施形態の車両用熱管理装置の参考例を示す概略構成図である。
【図８】第２実施形態の車両用熱管理装置を示す概略構成図であり、シャッタが開いた状態を示す図である。
【図９】第２実施形態の車両用熱管理装置を示す概略構成図であり、シャッタが閉じた状態を示す図である。
【図１０】第１実施形態に係る車両用熱管理装置の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る車両用熱管理装置１０について、図面を参照して説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲは、車両の前方向を示している。
【００２３】
図１に示されるように、本実施形態に係る車両用熱管理装置１０は、冷却水を循環させる冷却水循環路１２と、冷媒を循環させる冷媒循環路１４とを含んで構成されている。なお、各図において、冷却水又は冷媒が流入可能な流路を実線で示し、冷却水及び冷媒が流入できない流路を破線で示している。
【００２４】
冷却水循環路１２は、配管１２Ａ、配管１２Ｂ、配管１２Ｃ及び配管１２Ｄを含んで構成されている。配管１２Ａの一端部は、三方弁１６に接続されており、配管１２Ａの他端部は熱交換器２２の冷却水流入側に接続されている。また、配管１２Ａの途中には、三方弁１６側から順に、ウォータポンプ(以下、「ＷＰ」と称する。)１８と、電気部品２０が設けられている。ここで、電気部品２０としては、例えばモータジェネレータ、バッテリ、インバータなどがある。
【００２５】
三方弁１６は、配管１２Ａ、配管１２Ｃ及び配管１２Ｄの接続点に位置しており、流路を切り替えることができるように構成されている。また、ＷＰ１８は、パワーユニットを駆動源として動作する機械式のウォータポンプでもよいし、モータを駆動源として動作する電動ウォータポンプでもよい。そして、ＷＰ１８が駆動されることで、図中矢印の方向に冷却水が流れる。このとき、冷却水は、電気部品２０を通過する過程で電気部品２０から発生した熱を吸熱して加温される。
【００２６】
熱交換器２２は、冷却水循環路１２を流れる冷却水と、冷媒循環路１４を流れる冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であり、この熱交換器２２の冷却水流出側には配管１２Ｂの一端部が接続されている。
【００２７】
配管１２Ｂの他端部は、外気との間で熱交換を行うラジエータ２４の冷却水流入側に接続されている。また、配管１２Ｂの途中には、配管１２Ｄの分岐点が設けられている。このため、三方弁１６によって流路が切り替えられると、配管１２Ｂから配管１２Ｄを通じて配管１２Ａに冷却水がながれ、ラジエータ２４へ冷却水が流れないようにすることができる。
【００２８】
ラジエータ２４の冷却水流出側には、配管１２Ｃの一端部が接続されており、この配管１２Ｃの他端部は、三方弁１６に接続されている。
【００２９】
次に、冷媒循環路１４について説明する。冷媒循環路１４は、配管１４Ａ、配管１４Ｂ、配管１４Ｃ、配管１４Ｄ、配管１４Ｅ、配管１４Ｆ、配管１４Ｇ、配管１４Ｈ及び配管１４Ｉを含んで構成されている。配管１４Ａの一端部は、外気との間で熱交換を行う室外器２６の冷媒流出側に接続されており、配管１４Ａの他端部は室内コンデンサ３２の冷媒流入側に接続されている。また、配管１４Ａの途中には、室外器２６側から順に、第１電磁弁２８、コンプレッサ３０が設けられている。
【００３０】
コンプレッサ３０は、冷媒を圧縮する装置であり、このコンプレッサ３０で圧縮された高温高圧の冷媒が配管１４Ａを通って室内コンデンサ３２へ流入されるように構成されている。
【００３１】
また、室外器２６は、ラジエータ２４と並んでラジエータ２４よりも車両後方側に配置されている。そして、この室外器２６の車両後方側には電動ファン４０が設けられている。そして、電動ファン４０が作動することで回転羽が回転して車両前方側からラジエータ２４及び室外器２６へ外気を送風できるように構成されている。このため、ラジエータ２４は、室外器２６よりも外気の流れの上流側に配置されている。
【００３２】
室内コンデンサ３２の冷媒流出側には、配管１４Ｂの一端部が接続されており、この配管１４Ｂの他端部は、室外器２６の冷媒流入側に接続されている。また、配管１４Ｂの途中には、第１膨張弁３６が設けられている。
【００３３】
配管１４Ｂにおける室内コンデンサ３２と第１膨張弁３６との間には、配管１４Ｃの一端部が接続されており、この配管１４Ｃの他端部は、配管１４Ｄに接続されている。また、配管１４Ｃの途中には、第２電磁弁４２が設けられている。
【００３４】
配管１４Ｄの一端部は、配管１４Ｆに接続されており、配管１４Ｄの他端部は、熱交換器２２の冷媒流入側に接続されている。また、配管１４Ｄの途中には、配管１４Ｆ側から順に、逆止弁４８と第２膨張弁５０とが設けられている。そして、配管１４Ｄの逆止弁４８と第２膨張弁５０との間に配管１４Ｃが接続されている。
【００３５】
熱交換器２２の冷媒流出側には配管１４Ｅの一端部が接続されており、配管１４Ｅの他端部は、配管１４Ｇに接続されている。
【００３６】
また、配管１４Ａにおける室外器２６と第１膨張弁３６との間には、配管１４Ｆの一端部が接続されており、配管１４Ｆの他端部は、エバポレータ４７の冷媒流入側に接続されている。また、配管１４Ｆの途中には、配管１４Ａ側から順に、第３電磁弁４４と第３膨張弁４６とが設けられている。
【００３７】
ここで、エバポレータ４７は、ＨＶＡＣ(Heating, Ventilation, and Air Conditioning)ユニット５２内に配置されている。ＨＶＡＣユニット５２は、車室内の空気（内気）を吸入する図示しない第１吸気口と、車室外の空気（外気）を吸入する図示しない第２吸気口とを備えている。
【００３８】
また、ＨＶＡＣユニット５２は、車室内に開口する複数の吹出口５６を備えている。そして、ＨＶＡＣユニット５２内において、エバポレータ４７を挟んで吹出口５６の反対側には、送風機（ブロア）５４が設けられている。送風機５４は、駆動することで回転羽を回転させて第１吸気口又は第２吸気口から空気を吸入し、吹出口５６を介して吹き出させる空気流を生成する。
【００３９】
エバポレータ４７と吹出口５６との間には、室内コンデンサ３２及びエアミックスドア３４が設けられている。室内コンデンサ３２は、内部を冷媒が通過することで放熱する。エアミックスドア３４は、開閉可能に構成されており、開放されることで、室内コンデンサ３２で加熱された空気を吹出口５６へ案内する。一方、エアミックスドア３４が閉塞されることで、室内コンデンサ３２で加熱された空気が遮断される。
【００４０】
エバポレータ４７の冷媒流出側には配管１４Ｇの一端部が接続されており、この配管１４Ｇの他端部は、配管１４Ａにおける第１電磁弁２８とコンプレッサ３０との間に接続されている。
【００４１】
配管１４Ｈは、配管１４Ｃと配管１４Ｆとを連結するように配置されている。具体的には、配管１４Ｈの一端部は、配管１４Ｃにおける配管１４Ｂとの接続部と第２電磁弁４２との間に接続されている。また、配管１４Ｈの他端部は、配管１４Ｆにおける配管１４Ｄとの接続部と第３膨張弁４６との間に接続されている。さらに、配管１４Ｈの途中には、第４電磁弁４５が設けられている。
【００４２】
配管１４Ｂには、第１膨張弁３６を迂回する配管１４Ｉが接続されている。配管１４Ｉの一端部は、配管１４Ｂにおける第１膨張弁３６よりも上流側に接続されており、他端部は配管１４Ｂにおける第１膨張弁３６よりも下流側に接続されている。そして、この配管１４Ｉの途中には、第５電磁弁３８が設けられている。
【００４３】
図１０には、車両に搭載された車載システムのブロック図が示されており、特に車両用熱管理システムに関係する部分が示されている。この図１０に示されるように、車載システムはバス１００を備えており、バス１００には、複数の電子制御ユニットと各種のデバイスが各々接続されている。個々の電子制御ユニットは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、メモリ及び不揮発性の記憶部を含む制御ユニットであり、以下、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)と称する。図１０には、複数のＥＣＵのうち、空調装置の一部を成す空調制御ＥＣＵ１０２と、冷却水管理装置の一部を成す冷却水制御ＥＣＵ１２０とを示している。また図１０には、各種のデバイスのうち、乗員が空調の状態を確認し空調装置に対して指示を入力するための空調操作／表示部１３４が示されている。
【００４４】
空調操作／表示部１３４は、空調装置の作動をオンオフさせるためのスイッチ、車室内の目標温度を設定するためのテンキー、除湿等を指示するためのボタン（例えば「Ａ／Ｃ」と表記されたボタン）を含んでいる。また、空調操作／表示部１３４は、外気導入モード又は内気循環モードに切替えるためのスイッチを含んでいる。
【００４５】
空調制御ＥＣＵ１０２は、ＣＰＵ１０４、メモリ１０６、空調制御プログラム１１０を記憶する不揮発性の記憶部１０８を備えている。空調制御ＥＣＵ１０２は、空調制御プログラム１１０が記憶部１０８から読み出されてメモリ１０６に展開され、メモリ１０６に展開された空調制御プログラム１１０がＣＰＵ１０４によって実行されることで、後述する暖房運転処理を含む空調制御処理を行う。
【００４６】
空調制御ＥＣＵ１０２には、コンプレッサ駆動部１１２、送風機駆動部１１４、ドア駆動部１１６、バルブ駆動部１１８及び電動ファン駆動部１２０が接続されている。コンプレッサ駆動部１１２は、空調制御ＥＣＵ１０２からの指示によりコンプレッサ３０を駆動させる。送風機駆動部１１４は、空調制御ＥＣＵ１０２からの指示により送風機５４を駆動させる。ドア駆動部１１６は、空調制御ＥＣＵ１０２からの指示により、エアミックスドア３４を開閉させる。
【００４７】
バルブ駆動部１１８は、空調制御ＥＣＵ１０２からの指示により、第１膨張弁３６、第２膨張弁５０、第３膨張弁４６、第１電磁弁２８、第２電磁弁４２、第３電磁弁４４、第４電磁弁４５及び第５電磁弁３８を開閉させる。電動ファン駆動部１１９は、空調制御ＥＣＵ１０２からの指示により電動ファン４０を駆動させる。
【００４８】
冷却水制御ＥＣＵ１２０は、ＣＰＵ１２２、メモリ１２４、冷却水制御プログラム１２８を記憶する不揮発性の記憶部１２６を備えている。冷却水制御ＥＣＵ１２０は、冷却水制御プログラム１２８が記憶部１２６から読み出されてメモリ１２４に展開され、メモリ１２４に展開された冷却水制御プログラム１２８がＣＰＵ１２２によって実行されることで、冷却水制御処理を行う。そして、空調制御ＥＣＵ１０２及び冷却水制御ＥＣＵ１２０が本発明の「制御部」に相当する。
【００４９】
冷却水制御ＥＣＵ１２０には、ＷＰ駆動部１３０及び三方弁駆動部１３２が接続されている。ＷＰ駆動部１３０は、冷却水制御ＥＣＵ１２０からの指示によりＷＰ１８を駆動させる。三方弁駆動部１３２は、冷却水制御ＥＣＵ１２０からの指示により三方弁１６を切り替える。
【００５０】
次に、本実施形態の車両用熱管理装置１０による具体的な動作について説明する。
【００５１】
（暖房モード時の動作１）
暖房モード時には、冷却水制御ＥＣＵ１２０は、ＷＰ駆動部１３０を介してＷＰ１８を駆動させる。また、三方弁１６は、配管１２Ａと配管１２Ｃとが連通する状態とされている。このため、図１に示されるように、冷却水は、ＷＰ１８から送出されて、電気部品２０、熱交換器２２、ラジエータ２４、三方弁１６の順に流れて冷却水循環路１２を循環する。
【００５２】
ここで、冷却水循環路１２を循環する冷却水は、熱交換器２２で冷媒へ放熱した後（冷媒へ吸熱させた後）、ラジエータ２４で外気から吸熱し、さらに電気部品２０からも吸熱する。
【００５３】
一方、空調制御ＥＣＵ１０２によってコンプレッサ駆動部１１２を介してコンプレッサ３０が駆動され、バルブ駆動部１１８を介して所定の膨張弁及び電磁弁が開閉される。そして、コンプレッサ３０で圧縮された高温高圧の冷媒は、室内コンデンサ３２で車室内空調用の空気へ放熱する（車室内空調用の空気を加熱する）。ここで、ドア駆動部１１６によってエアミックスドア３４が開かれており、送風機駆動部１１４によって送風機５４が駆動しているため、室内コンデンサ３２で加熱された空気が吹出口５６から車室内へ送風される（図１０参照）。
【００５４】
室内コンデンサ３２を出た冷媒は、配管１４Ｂと配管１４Ｃとに分岐され、配管１４Ｂを流れた冷媒は、第１膨張弁３６で減圧されて低温低圧となり、室外器２６で外気から吸熱して蒸発する。その後、配管１４Ａを流れて第１電磁弁２８を通ってコンプレッサ３０に戻る。このようにして、冷却水循環路１２は、ヒートポンプサイクルにより車室内へ加熱した空気を供給可能とする。
【００５５】
室内コンデンサ３２を出て配管１４Ｃに分岐した冷媒は、第２電磁弁４２及び第２膨張弁５０を通って低温低圧となり、熱交換器２２で冷却水循環路１２を流れる冷却水から吸熱して蒸発し、配管１４Ｅ及び配管１４Ｇを通ってコンプレッサ３０に戻る。
【００５６】
以上のように、図１では、ラジエータ２４と室外器２６の両方で外気から吸熱する運転モードとなるように、冷却水制御ＥＣＵ１２０が冷却水循環路１２を制御し、空調制御ＥＣＵ１０２が冷媒循環路１４を制御する。
【００５７】
（暖房モード時の動作２）
図２に示される暖房モード時には、空調制御ＥＣＵ１０２のバルブ駆動部１１８によって第２電磁弁４２と第３電磁弁４４とが閉じられている。このため、冷媒循環路１４の冷却水が熱交換器２２へ流入しないように制御されている。
【００５８】
このため、冷媒循環路１４では、コンプレッサ３０で圧縮された高温高圧の冷媒は、室内コンデンサ３２で熱交換された後、第１膨張弁３６で減圧されて低温低圧となり、室外器２６へ流入される。また、冷媒は、室外器２６で外気から吸熱された後、室外器２６から流出して第１電磁弁２８を通ってコンプレッサ３０に戻る。
【００５９】
一方、冷却水循環路１２でＷＰ１８から送出された冷却水は、電気部品２０から吸熱するが、熱交換器２２で熱交換されないため、高温の状態でラジエータ２４に流入する。そして高温の冷却水によってラジエータ２４が除霜される。ラジエータ２４から流出した冷却水は、三方弁１６を通ってＷＰ１８に戻る。
【００６０】
以上のように、図２では、室外器２６で冷媒に外気から吸熱する運転モードとなるように空調制御ＥＣＵ１０２が冷媒循環路１４を制御する。また、空調制御ＥＣＵ１０２は、室外器２６で冷媒に外気から吸熱させ、かつ、熱交換器２２へ冷媒が流れないように冷媒循環路１４を制御する。これにより、冷却水循環路１２を流れる冷却水を電気部品２０からの熱によって加温させてラジエータ２４の除霜を行う。すなわち、図２では、室外器２６のみを吸熱用熱交換器として機能させるように、冷却水循環路１２及び冷媒循環路１４が制御される。
【００６１】
（暖房モード時の動作３）
図３に示される暖房モード時は、図２の場合と異なり、熱交換器２２で冷却水と冷媒との熱交換が行われる。一方、室外器２６の除霜を行うように、空調制御ＥＣＵ１０２が冷媒循環路１４を制御する。
【００６２】
具体的には、冷媒循環路１４では、バルブ駆動部１１８を介して第１膨張弁３６が閉弁され、第５電磁弁３８が開弁されている（図１０参照）。このため、コンプレッサ３０で圧縮された高温高圧の冷媒は、室内コンデンサ３２で熱交換された後、配管１４Ｂから第１膨張弁３６を迂回して配管１４Ｉに流れる。そして、高温高圧の冷媒が室外器２６に流れることで、室外器２６の除霜が行われる。室外器２６を出た冷媒は、第３電磁弁４４、逆止弁４８を通って第２膨張弁５０で減圧されて低温低圧となり、熱交換器２２で冷却水から吸熱する。その後、配管１４Ｅ、配管１４Ｇ及び配管１４Ａを流れてコンプレッサ３０に戻る。
【００６３】
一方、冷却水循環路１２でＷＰ１８から送出された冷却水は、熱交換器２２で冷媒へ放熱した後、ラジエータ２４で外気から吸熱し、さらに電気部品２０からも吸熱する。
【００６４】
以上のように、図３では、ラジエータ２４で冷却水に外気から吸熱する運転モードとなるように冷却水制御ＥＣＵ１２０が冷却水循環路１２を制御する。また、空調制御ＥＣＵ１０２は、コンプレッサ３０で圧縮して高温高圧となった冷媒によって室外器２６の除霜を行う。すなわち、図３では、ラジエータ２４のみを吸熱用熱交換器として機能させるように、冷却水循環路１２及び冷媒循環路１４が制御される。
【００６５】
（除湿暖房モード時の動作）
図４に示されるように、除湿暖房モード時には、冷媒循環路１４で室内コンデンサ３２を出た冷媒は、配管１４Ｂと配管１４Ｃとに分岐され、配管１４Ｂを流れた冷媒は、第１膨張弁３６で減圧されて低温低圧となり、室外器２６で外気から吸熱して蒸発する。その後、配管１４Ａを流れて第１電磁弁２８を通ってコンプレッサ３０に戻る。
【００６６】
配管１４Ｃに分岐した冷媒は、第２電磁弁４２及び第２膨張弁５０を通って低温低圧となり、熱交換器２２で冷却水循環路１２を流れる冷却水から吸熱して蒸発し、配管１４Ｅ及び配管１４Ｇを通ってコンプレッサ３０に戻る。
【００６７】
さらに、配管１４Ｃで配管１４Ｈに分岐しており、第４電磁弁４５を通って第３膨張弁４６で減圧された低温低圧の冷媒がエバポレータ４７に流入される。そして、エバポレータ４７から流出した冷媒は、配管１４Ｇを通ってコンプレッサ３０に戻る。これにより、エバポレータ４７でＨＶＡＣユニット５２内の空気が除湿される。
【００６８】
一方、冷却水循環路１２でＷＰ１８から送出された冷却水は、熱交換器２２で冷媒へ放熱した後、ラジエータ２４で外気から吸熱し、さらに電気部品２０からも吸熱する。
【００６９】
以上のように、図４では、車室内の除湿暖房を行うように空調制御ＥＣＵ１０２が冷媒循環路１４を制御し、冷却水制御ＥＣＵ１２０が冷却水循環路１２を制御する。
【００７０】
（冷房モード時の動作）
図５に示されるように、冷房モード時には、空調制御ＥＣＵ１０２は、ドア駆動部１１６を介してエアミックスドア３４が閉塞している（図１０参照）。このため、冷媒循環路１４のコンプレッサ３０で圧縮された高温高圧の冷媒は、室内コンデンサ３２で放熱されずに配管１４Ｂ、配管１４Ｉを通って室外器２６に流入する。そして、室外器２６で外気へ放熱される。
【００７１】
室外器２６を流出した冷媒は、配管１４Ｆと配管１４Ｄへ分岐する。配管１４Ｄへ流れた冷媒は、第３電磁弁４４、逆止弁４８を通って第２膨張弁５０で減圧され、低温低圧となって熱交換器２２で冷却水から吸熱する。熱交換器２２を出た冷媒は、配管１４Ｅ、配管１４Ｇを通ってコンプレッサ３０に戻る。
【００７２】
一方、配管１４Ｆを流れた冷媒は、第３膨張弁４６で減圧されてエバポレータ４７でＨＶＡＣユニット５２内の空気から吸熱する。このため、ＨＶＡＣユニット５２内の空気は熱が奪われた状態で冷風となって吹出口５６から車室内へ送風される。
【００７３】
一方、冷却水制御ＥＣＵ１２０は、三方弁駆動部１３２を介して三方弁１６を切り替えてラジエータ２４へ冷却水が流れないように冷却水循環路１２を制御する（図１０参照）。このため、ＷＰ１８から送出された冷却水は、電気部品２０から吸熱した後、熱交換器２２で冷媒循環路１４の冷媒へ放熱する。そして、熱交換器２２を出た冷却水は、配管１２Ｂから配管１２Ｄへ流れてＷＰ１８に戻る。
【００７４】
以上のように、図５では、車室内へ冷風を送風するように空調制御ＥＣＵ１０２が冷媒循環路１４を制御し、冷却水制御ＥＣＵ１２０が冷却水循環路１２を制御する。
【００７５】
（作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
【００７６】
本実施形態の車両用熱管理装置１０では、図１に示されるように、冷媒循環路１４は、冷媒を循環させることで、ヒートポンプサイクルによって車室内へ加熱した空気を供給可能としている。また、冷却水制御ＥＣＵ１２０は、ラジエータ２４で冷却水に外気から吸熱させるように冷却水循環路１２を制御し、空調制御ＥＣＵ１０２は、室外器２６で冷媒に外気から吸熱させるように冷媒循環路１４を制御する。これにより、ラジエータ２４及び室外器２６の両方を吸熱用熱交換器として機能させることができ、１つの熱交換器のみを吸熱用熱交換器とする構成と比較して、高い暖房能力を確保することができる。また、ラジエータ２４及び室外器２６を用いるため、他のヒータなど専用の加熱装置を用いることなく、高い暖房能力を確保することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、図２に示されるように、室外器２６のみを吸熱用熱交換器として機能させるように、冷却水循環路１２及び冷媒循環路１４を制御することができる。このようにして、高い暖房能力が必要ない場合には、一方の熱交換器のみを吸熱用熱交換として用いることができる。
【００７８】
さらに、図２では、冷却水を加温させてラジエータ２４の除霜を行うことにより、再びラジエータ２４を吸熱用熱交換器として利用することができる。また、このとき電気部品２０の廃熱を利用することで、他の熱源を必要とせずラジエータ２４の除霜を行うことができる。
【００７９】
さらに、本実施形態では、図３に示されるように、ラジエータ２４のみを吸熱用熱交換器として機能させるように、冷却水循環路１２及び冷媒循環路１４が制御することができる。これにより、図２の場合と同様に、高い暖房能力が必要ない場合には、一方の熱交換器のみを吸熱用熱交換として用いることができる。さらに、室外器２６の除霜を行うことにより、再び室外器２６を吸熱用熱交換器として利用することができる。
【００８０】
以上のように、図２及び図３のように制御すれば、必要となる暖房能力に応じて２つの熱交換器（ラジエータ２４、室外器２６）を吸熱用熱交換器として機能させるか、１つの熱交換器のみを吸熱用熱交換器として機能させるかを選択することができる。また、ラジエータ２４及び室外器２６の一方の熱交換器により暖房運転を継続しながら、他方の熱交換器を除霜することができる、
【００８１】
さらにまた、本実施形態では、室外器２６よりもラジエータ２４の方が外気の流れの上流側に配置されており、電動ファン４０を駆動させた際に、ラジエータ２４を通過した外気が室外器２６に流入する構成となっている。ここで、ラジエータ２４よりも低温となりやすい室外器２６が先に着霜する。このため、仮にラジエータ２４を室外器２６よりも外気の流れの下流側に並べて配置した場合、室外器２６が着霜することで、ラジエータ２４への外気の流れを妨げる場合がある。これに対して、本実施形態では、ラジエータ２４を室外器２６よりも外気の流れの上流側に並べて配置することで、室外器２６が着霜している状態であっても、ラジエータを通じて室外器２６へ外気を流入させることができる。すなわち、効率よく高い暖房能力を確保することができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、ラジエータ２４を室外器２６よりも外気の流れの上流側に並べて配置したが、図６の変形例のように逆の配置にしてもよい。
【００８３】
（変形例）
図６に示されるように、本変形例では、ラジエータ２４が室外器２６よりも車両後方側に配置されている。このため、電動ファン４０を駆動させた際に、室外器２６を通過した外気がラジエータ２４へ流入するように構成されている。この変形例では、室外器２６が着霜してラジエータ２４への通風の阻害が確認された場合には、室外器２６の除霜を行えばよい。
【００８４】
＜参考例＞
次に、第１実施形態の参考例に係る車両用熱管理装置６０について、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００８５】
図７に示されるように、車両用熱管理装置６０は、室内コンデンサ３２に替えて、水冷コンデンサ６３が設けられている。水冷コンデンサ６３には、冷却水循環路６２が接続されており、この冷却水循環路６２を流れる冷却水と冷媒循環路１４を流れる冷媒との間で熱交換が行われるように構成されている。
【００８６】
冷却水循環路６２は、ＷＰ６６と水冷コンデンサ６３とを繋ぐ配管６２Ａと、水冷コンデンサ６３からＷＰ６６に戻る配管６２Ｂとを含んで構成されている。また、配管６２Ａの途中には、ヒータコア６８が設けられており、このヒータコア６８は、ＨＶＡＣユニット５２の内部に配置されている。
【００８７】
さらに、ＨＶＡＣユニット５２内には、エアミックスドア３４が設けられている。このエアミックスドア３４は、開閉可能に構成されており、開放されることで、ヒータコア６８で加熱された空気を吹出口５６へ案内する。一方、エアミックスドア３４が閉塞されることで、ヒータコア６８で加熱された空気が遮断される。
【００８８】
一方、配管１２Ｂの途中には、電気ヒータ６４が配置されている。電気ヒータ６４は通電されることで冷却水循環路６２を流れる冷却水を加熱する。
【００８９】
なお、本実施形態におけるブロック図の図示は省略するが、図１０の冷却水制御ＥＣＵ１２０に対して、別の冷却水制御ＥＣＵを備えた構成となっており、この冷却水制御ＥＣＵがＷＰ６６を駆動させるウォータポンプ駆動部を備えている。また、冷却水制御ＥＣＵには、電気ヒータ６４に通電させる電気ヒータ駆動部を備えている。
【００９０】
（暖房モード時の動作）
一例として、暖房モード時の動作について説明する。コンプレッサ３０で圧縮された高温高圧の冷媒は、水冷コンデンサ６３に流入して冷却水循環路６２を流れる冷却水を加熱する。加熱された冷却水は、必要に応じて電気ヒータ６４でさらに加熱されてＷＰ６６から送出され、ヒータコア６８へ流れる。そして、ヒータコア６８でＨＶＡＣユニット５２内の空気を暖める。
【００９１】
ここで、ドア駆動部１１６によってエアミックスドア３４が開かれており、送風機駆動部１１４によって送風機５４が駆動しているため、ヒータコア６８によって室内コンデンサ３２で加熱された空気が吹出口５６から車室内へ送風される。
【００９２】
（作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
【００９３】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、ラジエータ２４及び室外器２６の両方を吸熱用熱交換器として機能させることで、１つの熱交換器のみを吸熱用熱交換器とする構成と比較して、高い暖房能力を確保することができる。また、本参考例では、室内コンデンサ３２に替えて水冷コンデンサ６３を設け、さらに電気ヒータ６４を用いることで必要に応じて冷却水の温度を調整することができ、温度調整を行いやすい。
【００９４】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る車両用熱管理装置７０について、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００９５】
図８に示されるように、本実施形態の車両用熱管理装置７０は、図１の冷却水循環路１２と図７の冷却水循環路６２とが繋がって冷却水循環路７２を構成している。また、冷却水循環路７２は、配管７２Ａ、配管７２Ｂ、配管７２Ｃ、配管７２Ｄ、配管７２Ｅ、配管７２Ｆ、配管７２Ｇ及び配管７２Ｈを含んで構成されている。
【００９６】
配管７２Ａは、三方弁１６からＷＰ１８を通って熱交換器２２の冷却水流入側まで延在されている。ここで、三方弁１６は、配管７２Ａ、配管７２Ｆ及び配管７２Ｇの接続点に位置しており、流路を切り替えることができるように構成されている。そして、熱交換器２２の冷却水流出側からヒータコア６８を通って水冷コンデンサ６３の冷却水流入側まで配管７２Ｂが延在されている。
【００９７】
配管７２Ｃは、水冷コンデンサ６３の冷却水流出側から電気ヒータ６４を通ってＷＰ６６に接続されている。すなわち、冷却水循環路７２は、２つのＷＰを備えている。７２Ｄは、ＷＰ６６と三方弁７４とを繋いている。ここで、三方弁７４は、配管７２Ｄ、配管７２Ｅ及び配管７２Ｈの接続点に位置しており、流路を切り替えることができるように構成されている。
【００９８】
配管７２Ｅは、三方弁７４から電気部品２０を通ってラジエータ２４の冷却水流入側に接続されている。そして、ラジエータ２４の流出側から三方弁１６を通って三方弁１６まで配管７２Ｆが延在されている。
【００９９】
また、本実施形態では、ラジエータ２４及び室外器２６がダクト７６の内部に配置された構造となっている。ダクト７６は、車両前方側に開口部７６Ａが形成された略箱状とされており、この開口部７６Ａに近い方から順に、ラジエータ２４、室外器２６が並んで配置されている。
【０１００】
また、ダクト７６は、複数のシャッタ７８を備えており、これらのシャッタ７８が軸周りに回動することで、開口部７６Ａを開閉できるように構成されている。なお、シャッタ７８は、図示しないシャッタ駆動部によって駆動させるように構成されている。
【０１０１】
（暖房モード時の動作）
一例として、暖房モード時の動作について説明する。なお、図８及び図９では、冷媒循環路１４及び冷却水循環路７２を構成する全ての配管を実線で描いているが、実際には一部の流路のみを流れるように構成されている。
【０１０２】
暖房モード時には、コンプレッサ３０で圧縮された高温高圧の冷媒は、水冷コンデンサ６３に流入して冷却水循環路６２を流れる冷却水を加熱する。水冷コンデンサ６３を出た冷媒は、配管１４Ｂを流れて第１膨張弁３６で減圧されて低温低圧となり、室外器２６で外気から吸熱して蒸発する。
【０１０３】
一方、冷却水循環路７２の水冷コンデンサ６３で冷媒から吸熱した冷却水は、必要に応じて電気ヒータ６４でさらに加熱されてＷＰ６６から送出され、三方弁７４を通って配管７２Ｈ及び配管７２Ｂへと流れ、ヒータコア６８へ流入する。そして、ヒータコア６８でＨＶＡＣユニット５２内の空気を暖める。
【０１０４】
（ラジエータ除霜時の動作）
ラジエータ２４の除霜を行う場合、冷媒循環路１４では、コンプレッサ３０で圧縮された高温高圧の冷媒は、室内コンデンサ３２で熱交換された後、第１膨張弁３６で減圧されて低温低圧となり、室外器２６へ流入される。また、冷媒は、室外器２６で外気から吸熱された後、室外器２６から流出して第１電磁弁２８を通ってコンプレッサ３０に戻る。
【０１０５】
一方、冷却水循環路７２でＷＰ１８から送出された冷却水は、三方弁７４を通って配管７２Ｅへ流れ、電気部品２０から吸熱する。そして、高温の状態でラジエータ２４に流入してラジエータ２４を除霜する。ラジエータ２４から流出した冷却水は、三方弁１６を通ってＷＰ１８に戻る。
【０１０６】
ここで、除湿暖房時には、図９に示されるように、ダクト７６のシャッタ７８が閉じられる。また、電動ファン４０の駆動を停止させる。これにより、車両の走行時にもダクト７６内に走行風が入るのを抑制する。すなわち、本実施形態では、ラジエータの除霜を行う際にシャッタ７８を閉状態とする。
【０１０７】
（作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
【０１０８】
本実施形態では、ラジエータ２４の除霜時にシャッタ７８を閉状態とすることで、車両の走行時であってもラジエータ２４に走行風が入り込むのを抑制することができる。この結果、ラジエータ２４の除霜を効果的に行うことができる。
【０１０９】
なお、本実施形態では、ラジエータ２４を除霜する際の動作について説明したが、室外器２６を除霜する場合も同様である。すなわち、室外器２６の除霜を行う際に、ダクト７６のシャッタ７８を閉じることで、走行風が室外器２６に入り込むのを抑制し、室外器２６の除霜を効果的に行うことができる。
【０１１０】
以上、第１、第２実施形態に係る車両用熱管理装置及び燃料電池車両について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０      車両用熱管理装置
１２      冷却水循環路
１４      冷媒循環路
２０      電気部品
２２      熱交換器
２４      ラジエータ
２６      室外器
６０      車両用熱管理装置
７０      車両用熱管理装置
７２      冷却水循環路
７８      シャッタ
１０２      空調制御ＥＣＵ（制御部）
１２０      冷却水制御ＥＣＵ（制御部）
【図１】
2019199113.tif 000003
【図２】
2019199113.tif 000004
【図３】
2019199113.tif 000005
【図４】
2019199113.tif 000006
【図５】
2019199113.tif 000007
【図６】
2019199113.tif 000008
【図７】
2019199113.tif 000009
【図８】
2019199113.tif 000010
【図９】
2019199113.tif 000011
【図１０】
2019199113.tif 000012