(57)【要約】【課題】ラジエータに供給される熱媒体の流量と、空調装置に供給される熱媒体の流量とを個別に調整することのできる構成としながらも、熱媒体を圧送するポンプの大型化を抑制することのできる熱管理システムを提供する。【解決手段】熱管理システム１０は、一部が凝縮器１１０によって加熱される第１流路５１０と、一部が蒸発器１２０によって冷却される第２流路５２０と、ラジエータ３００に供給される熱媒体が流れる第３流路５３０と、第１流路５１０の一端と、第２流路５２０の一端と、第３流路５３０の一端と、がそれぞれ接続されており、熱媒体が流れる経路を切り替える第１弁装置４１０と、第１流路５１０の他端と、第２流路５２０の他端と、第３流路５３０の他端と、がそれぞれ接続されており、熱媒体が流れる経路を切り替える第２弁装置４２０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される熱管理システム（１０，１０Ａ，１０Ｂ）であって、
凝縮器（１１０）と蒸発器（１２０）とを有する冷凍サイクル（１００）と、
熱媒体が流れる流路であって、その一部が前記凝縮器によって加熱される第１流路（５１０，５１０Ａ，５１０Ｂ）と、
前記第１流路に設けられ、熱媒体を圧送する第１ポンプ（Ｐ１）と、
熱媒体が流れる流路であって、その一部が前記蒸発器によって冷却される第２流路（５２０，５２０Ａ，５２０Ｂ）と、
前記第２流路に設けられ、熱媒体を圧送する第２ポンプ（Ｐ２）と、
車室内に供給される空気を、前記第１流路を通った熱媒体との熱交換、及び前記第２流路を流れた熱媒体との熱交換によって加熱又は冷却する空調装置（２００）と、
前記空調装置を流れた熱媒体と、外気とを熱交換させるラジエータ（３００）と、
前記ラジエータに供給される熱媒体が流れる流路である第３流路（５３０）と、
前記第３流路に設けられ、熱媒体を圧送する第３ポンプ（Ｐ３）と、
前記第１流路の一端と、前記第２流路の一端と、前記第３流路の一端と、がそれぞれ接続されており、熱媒体が流れる経路を切り替える第１弁装置（４１０，４１０Ａ，４１０Ｂ）と、
前記第１流路の他端と、前記第２流路の他端と、前記第３流路の他端と、がそれぞれ接続されており、熱媒体が流れる経路を切り替える第２弁装置（４２０，４２０Ａ，４２０Ｂ）と、
熱管理システムの全体の動作を制御する制御装置（２０）と、を備える熱管理システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１ポンプ、前記第２ポンプ、及び前記第３ポンプのそれぞれの動作を制御することにより、それぞれを通過する熱媒体の流量を個別に調整する、請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項３】
前記空調装置は、
前記第１流路を流れた熱媒体、との熱交換により空気を加熱するヒータコア（２１０）と、
前記第２流路を流れた熱媒体、との熱交換により空気を冷却するクーラコア（２２０）と、を有し、
空気の流れ方向における上流側に前記クーラコアが配置されており、下流側に前記ヒータコアが配置されている、請求項２に記載の熱管理システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記第１弁装置及び前記第２弁装置のそれぞれの動作を制御することにより、
前記第１流路を流れた熱媒体の一部が前記第３流路を流れる放熱状態と、
前記第２流路を流れた熱媒体の一部が前記第３流路を流れる吸熱状態と、を切り替える、請求項３に記載の熱管理システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記空調装置による車室内の冷房が行われるときには前記放熱状態となり、
前記空調装置による車室内の暖房が行われるときには前記吸熱状態となるように、前記第１弁装置及び前記第２弁装置の動作を制御する、請求項４に記載の熱管理システム。
【請求項６】
前記クーラコアにおける空気の除湿と、前記ヒータコアにおける空気の加熱と、が同時に行われている除湿暖房時において、
前記制御装置は、
前記第３ポンプの動作を制御することによって前記ラジエータにおける吸熱量を調整し、これにより前記空調装置の吹出空気温度を目標温度と一致させる制御を行う、請求項５に記載の熱管理システム。
【請求項７】
前記放熱状態において、前記制御装置は、
前記第３ポンプを通過する熱媒体の流量が、前記第１ポンプを通過する熱媒体の流量よりも小さくなるように前記第３ポンプの動作を制御する、請求項４に記載の熱管理システム。
【請求項８】
前記吸熱状態において、前記制御装置は、
前記第３ポンプを通過する熱媒体の流量が、前記第２ポンプを通過する熱媒体の流量よりも小さくなるように前記第３ポンプの動作を制御する、請求項４に記載の熱管理システム。
【請求項９】
前記第１流路において、前記ヒータコアと前記凝縮器とが直列に並ぶように配置されている、請求項３に記載の熱管理システム。
【請求項１０】
前記第２流路において、前記クーラコアと前記蒸発器とが直列に並ぶように配置されている、請求項３に記載の熱管理システム。
【請求項１１】
前記車両に搭載された車載機器を、前記第１流路又は前記第２流路を流れた熱媒体との熱交換によって加熱又は冷却する機器用熱交換器（Ｅ１，Ｅ２）を更に備えた、請求項１に記載の熱管理システム。
【請求項１２】
前記制御装置は、
前記第１弁装置及び前記第２弁装置のうち少なくとも一方の動作を制御することにより、前記機器用熱交換器に供給される熱媒体の流量を調整する、請求項１１に記載の熱管理システム。
【請求項１３】
前記機器用熱交換器に供給される熱媒体が流れる流路である第４流路（５６０，５７０）が、前記第１流路、前記第２流路、及び前記第３流路とは別の流路として設けられており、
前記第４流路の一端は前記第１弁装置に接続され、前記第４流路の他端は前記第２弁装置に接続されている、請求項１２に記載の熱管理システム。
【請求項１４】
前記機器用熱交換器と前記第４流路とが複数組備えられている、請求項１３に記載の熱管理システム。
【請求項１５】
前記第３流路において、前記ラジエータと前記第３ポンプとが直列に並ぶように配置されている、請求項１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、車両に搭載される熱管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルの凝縮器によって加熱された高温の熱媒体と、冷凍サイクルの蒸発器によって冷却された低温の熱媒体と、をそれぞれ車両内で循環させることにより、車両の空調や各種車載機器の冷却等を行う熱管理システムが知られている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１に記載されている熱管理システムでは、空調装置のクーラコアに低温の熱媒体が供給される。空調装置による冷房が行われる際には、当該熱媒体との熱交換により冷却された空気が車室内に吹き出される。また、空調装置のヒータコアには高温の熱媒体が供給される。空調装置による暖房運転が行われる際には、当該熱媒体との熱交換により加熱された空気が車室内に吹き出される。更に、上記熱管理システムの空調装置は、クーラコアによる空気の除湿と、ヒータコアによる空気の加熱とを同時に行う運転、すなわち除湿暖房運転を行うことも可能となっている。
【０００４】
上記熱管理システムでは、空調装置による車室内の空調が行われるとともに、インバータやモータジェネレータのような車載機器の冷却も行われる。それぞれの車載機器には、熱媒体の流路が形成された冷却器が設けられている。車両内を循環する熱媒体の一部が冷却器にも供給されることにより、車載機器の冷却が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２３０８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
除湿暖房運転が行われているときには、クーラコアの除湿性能と、ヒータコアの加熱性能とをそれぞれ適切に発揮させながら、車室内に吹き出される空気の温度を目標温度に一致させる必要がある。本発明の発明者らが検討したところによれば、冷凍サイクルが備えるコンプレッサの回転数を変化させることでヒータコアの表面温度を調整し、吹き出される空気の温度を目標温度に一致させるような制御が、除湿暖房運転には望ましいという知見が得られている。
【０００７】
このとき、コンプレッサの回転数の変化に伴い、クーラコアの表面温度も変化してしまうと、除湿性能が低下する可能性がある。このため、クーラコアの表面温度が適切な温度に保たれるように、ラジエータにおける吸熱量を調整する必要がある。吸熱量は、ラジエータに供給される熱媒の流量を変化させることによって調整することができる。
【０００８】
ところで、上記特許文献１に記載されている熱管理システムは、クーラコアに供給される熱媒体の流量と、ラジエータに供給される熱媒体の流量とが、単一のポンプによって調整される構成となっている。
【０００９】
このため、適切な吸熱量となるように、ラジエータに供給される熱媒体の流量を変化させると、クーラコアに供給される熱媒体の流量も同時に変化してしまう。その結果、クーラコアの表面温度が変化し、そのときの「適切な吸熱量」も変化してしまうので、ラジエータに供給される熱媒体の流量を更に変化させる必要が生じてしまう。その結果、クーラコアの表面温度が不安定になってしまう可能性がある。
【００１０】
このように、従来の熱管理システムにおいては、ラジエータに供給される熱媒体の流量と、空調装置に供給される熱媒体の流量とを個別に調整することができず、空調装置の性能、特に除湿暖房時における性能を安定的に発揮させることが難しい、という問題があった。
【００１１】
このような問題を解決するためには、ラジエータに熱媒体を供給するための流路と、クーラコアに熱媒体を供給するための流路とを、互いに直列ではなく並列に接続することが考えらえられる。具体的には、クーラコアに供給される熱媒体の一部がラジエータにも供給される構成とした上で、ラジエータに熱媒体を供給するための流路の途中に流量調整弁を配置することも考えられる。
【００１２】
しかしながら、その場合には、ラジエータに熱媒体を供給するための流路における圧力損失が大きくなり過ぎてしまう。このため、夏期や冬期のような高負荷時において、ラジエータの吸熱性能等を十分に発揮させるためには、大型のポンプによって熱媒体を圧送する必要が生じる。ただし、大型のポンプが用いられた場合には、熱媒体の流路を形成するホース等の高耐圧化が必要となるなど、ポンプのみならずシステム全体のコストが増加してしまうという問題が生じる。
【００１３】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ラジエータに供給される熱媒体の流量と、空調装置に供給される熱媒体の流量とを個別に調整することのできる構成としながらも、熱媒体を圧送するポンプの大型化を抑制することのできる熱管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明に係る熱管理システムは、車両に搭載される熱管理システム（１０，１０Ａ，１０Ｂ）であって、凝縮器（１１０）と蒸発器（１２０）とを有する冷凍サイクル（１００）と、熱媒体が流れる流路であって、その一部が凝縮器によって加熱される第１流路（５１０，５１０Ａ，５１０Ｂ）と、第１流路に設けられ、熱媒体を圧送する第１ポンプ（Ｐ１）と、熱媒体が流れる流路であって、その一部が蒸発器によって冷却される第２流路（５２０，５２０Ａ，５２０Ｂ）と、第２流路に設けられ、熱媒体を圧送する第２ポンプ（Ｐ２）と、車室内に供給される空気を、第１流路を通った熱媒体との熱交換、及び第２流路を流れた熱媒体との熱交換によって加熱又は冷却する空調装置（２００）と、空調装置を流れた熱媒体と、外気とを熱交換させるラジエータ（３００）と、ラジエータに供給される熱媒体が流れる流路である第３流路（５３０）と、第３流路に設けられ、熱媒体を圧送する第３ポンプ（Ｐ３）と、第１流路の一端と、第２流路の一端と、第３流路の一端と、がそれぞれ接続されており、熱媒体が流れる経路を切り替える第１弁装置（４１０，４１０Ａ，４１０Ｂ）と、第１流路の他端と、第２流路の他端と、第３流路の他端と、がそれぞれ接続されており、熱媒体が流れる経路を切り替える第２弁装置（４２０，４２０Ａ，４２０Ｂ）と、熱管理システムの全体の動作を制御する制御装置（２０）と、を備える。
【００１５】
このような熱管理システムでは、第１流路及び第２流路に対して互いに並列となる位置に、第３流路が接続されている。空調装置に供給される熱媒体の流量は、第１ポンプ又は第２ポンプの回転数によって調整される。一方、ラジエータに供給される熱媒体の流量は、第１ポンプや第２ポンプとは別に設けられた第３ポンプによって調整される。
【００１６】
このため、ラジエータに供給される熱媒体の流量と、空調装置に供給される熱媒体の流量とを、個別に調整することが可能となる。その結果、ラジエータにおける吸熱量や放熱量を確保するための制御と、空調装置から吹き出される空気の温度を目標温度に一致させ且つ安定させるための制御とを、互いに独立に行うことが可能となる。
【００１７】
また、上記熱管理システムでは、空調装置に向けて熱媒体を圧送するポンプとは別に設けられた第３ポンプにより、ラジエータへの熱媒体の圧送が行われる。このように、単一のポンプではなく複数のポンプによって熱媒体の循環が行われるので、それぞれのポンプに求められる負荷が小さくなる。このため、ポンプを大型化させる必要が無い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ラジエータに供給される熱媒体の流量と、空調装置に供給される熱媒体の流量とを個別に調整することのできる構成としながらも、熱媒体を圧送するポンプの大型化を抑制することのできる熱管理システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱管理システムの全体構成を示す図である。
【図２】暖房時又は除湿暖房時における、熱媒体の流れを示す図である。
【図３】冷房時における、熱媒体の流れを示す図である。
【図４】制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る熱管理システムの全体構成を示す図である。
【図８】暖房時又は除湿暖房時における、熱媒体の流れを示す図である。
【図９】冷房時における、熱媒体の流れを示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る熱管理システムの全体構成を示す図である。
【図１１】暖房時又は除湿暖房時における、熱媒体の流れを示す図である。
【図１２】冷房時における、熱媒体の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２１】
本発明の第１実施形態に係る熱管理システム１０の構成について、図１を参照しながら説明する。熱管理システム１０は車両（不図示）に搭載されるものであり、車室内の空調、及び車両に備えられた各種車載機器の冷却等を行うためのシステムとして構成されている。本実施形態では、当該車両は電気自動車である。つまり、内燃機関を有しておらず、回転電機の駆動力によって走行する車両である。
【００２２】
熱管理システム１０は、冷凍サイクル１００と、空調装置２００と、ラジエータ３００と、インバータ冷却器Ｅ１と、電池冷却器Ｅ２と、第１弁装置４１０と、第２弁装置４２０と、制御装置２０と、を備えている。
【００２３】
冷凍サイクル１００は、熱管理システム１０を循環する熱媒体を加熱及び冷却するための装置である。尚、本実施形態においては、上記熱媒体として、エチレングリコールを主成分とする不凍液が用いられている。冷凍サイクル１００は、循環流路１０１と、コンプレッサ１３０と、膨張弁１４０と、凝縮器１１０と、蒸発器１２０と、を有している。
【００２４】
循環流路１０１は、冷凍サイクル１００の冷媒が循環するための流路である。冷媒としては、例えば二酸化炭素が用いられる。
【００２５】
コンプレッサ１３０は、冷媒を圧送して循環流路１０１で循環させるための装置であって、循環流路１０１の途中に設けられている。コンプレッサ１３０の回転数は、後述の制御装置２０によって制御される。つまり、循環流路１０１を循環する冷媒の流量が、制御装置２０によって制御される。
【００２６】
膨張弁１４０は、循環流路１０１の途中に設けられたオリフィスである。循環流路１０１の流路断面積は、膨張弁１４０において局所的に絞られている。このため、コンプレッサ１３０が動作して冷媒が循環しているときには、循環流路１０１のうちコンプレッサ１３０よりも下流側部分おいては冷媒の圧力が高くなっており、循環流路１０１のうちコンプレッサ１３０よりも上流側部分においては冷媒の圧力が低くなっている。
【００２７】
凝縮器１１０は、循環流路１０１のうちコンプレッサ１３０よりも下流側であり、且つ膨張弁１４０よりも上流側となる位置に設けられている。コンプレッサ１３０が動作して循環流路１０１を冷媒が循環しているときには、凝縮器１１０の内部では冷媒が気相から液相へと変化して、その温度を上昇させる。このため、凝縮器１１０は高温となる。
【００２８】
凝縮器１１０の外側には、後述の第１流路５１０を構成する配管の一部が取り付けられている。このため、上記のように凝縮器１１０が高温となっているときには、第１流路５１０の一部が凝縮器１１０によって加熱され、第１流路５１０の内部を流れる熱媒体も加熱される。コンプレッサ１３０の回転数が大きくなるほど、すなわち循環流路１０１を循環する冷媒の流量が大きくなるほど、凝縮器１１０から第１流路５１０に与えられる熱量も大きくなる。
【００２９】
蒸発器１２０は、循環流路１０１のうちコンプレッサ１３０よりも上流側であり、且つ膨張弁１４０よりも下流側となる位置に設けられている。コンプレッサ１３０が動作して循環流路１０１を冷媒が循環しているときには、蒸発器１２０の内部では冷媒が液相から気相へと変化して、その温度を低下させる。このため、蒸発器１２０は低温となる。
【００３０】
蒸発器１２０の外側には、後述の第２流路５２０を構成する配管の一部が取り付けられている。このため、上記のように蒸発器１２０が低温となっているときには、第２流路５２０の一部が蒸発器１２０によって冷却され、第２流路５２０の内部を流れる熱媒体も冷却される。コンプレッサ１３０の回転数が大きくなるほど、すなわち循環流路１０１を循環する冷媒の流量が大きくなるほど、蒸発器１２０によって第２流路５２０から奪われる熱量も大きくなる。
【００３１】
空調装置２００は、空気を加熱又は冷却した後に車室内に吹き出すことで、車室内の空調を行うための装置である。空調装置２００は、ケーシング２０１と、送風機２０２と、ヒータコア２１０と、クーラコア２２０と、を有している。
【００３２】
ケーシング２０１は、空気が通過する流路が内部に形成された容器である。ケーシング２０１のうち空気の吹き出し口側（図１では右側）には、温度センサ２０３が設けられている。温度センサ２０３は、空調装置２００から車室内に吹き出される空気の温度を測定するためのセンサである。温度センサ２０３で測定された温度は、制御装置２０に送信される。
【００３３】
ケーシング２０１には、不図示のエアミックスドアが配置されている。エアミックスドアの動作により、クーラコア２２０を通過した空気がヒータコア２１０を通過することなく吹き出される冷房状態と、クーラコア２２０を通過した空気がヒータコア２１０をも通過してから吹き出される暖房状態と、が切り替えられる。尚、このようなエアミックスドアの構造や動作については公知であるから、その具体的な説明は省略する。
【００３４】
送風機２０２は、車室内に吹き出される空気の流れを作り出すための装置であって、ケーシング２０１のうち空気の入口側（図１では左側）に設けられている。送風機２０２の動作は、制御装置２０によって制御される。送風機２０２が動作すると、送風機２０２から送り出された空気がケーシング２０１の内部を流れた後、車室内に吹き出される。
【００３５】
ヒータコア２１０は、ケーシング２０１内を流れる空気を加熱するための熱交換器である。ヒータコア２１０は、ケーシング２０１の内部のうち吹き出し口の近傍となる位置に配置されている。
【００３６】
ヒータコア２１０には、第１流路５１０を流れて高温となった熱媒体、すなわち、凝縮器１１０によって加熱され高温となった熱媒体が供給される。ヒータコア２１０では、高温の熱媒体と、ケーシング２０１内を流れる空気との熱交換が行われ、これにより空気が加熱される。既に述べたように、コンプレッサ１３０の回転数が大きくなるほど、凝縮器１１０から第１流路５１０に与えられる熱量が大きくなる。これに伴い、ヒータコア２１０を通過する熱媒体の温度が上昇し、空調装置２００から吹き出される空気の温度も上昇する。
【００３７】
クーラコア２２０は、ケーシング２０１内を流れる空気を冷却するための熱交換器である。また、空気がクーラコア２２０を通過する際には、当該空気に含まれる水分が結露する。このため、クーラコア２２０は、ケーシング２０１内を流れる空気を除湿するもの、ともいうことができる。クーラコア２２０は、ケーシング２０１の内部のうち、空気の流れ方向（図１の矢印ＡＲ１で示される方向）においてヒータコア２１０よりも上流側となる位置に配置されている。
【００３８】
クーラコア２２０には、第２流路５２０を流れて低温となった熱媒体、すなわち、蒸発器１２０によって冷却され低温となった熱媒体が供給される。クーラコア２２０では、低温の熱媒体と、ケーシング２０１内を流れる空気との熱交換が行われ、これにより空気が冷却される。既に述べたように、コンプレッサ１３０の回転数が大きくなるほど、蒸発器１２０によって第２流路５２０から奪われる熱量が大きくなる。これに伴い、クーラコア２２０を通過する熱媒体の温度が低下し、ヒータコア２１０に到達する空気の温度も低下する。
【００３９】
クーラコア２２０には、その表面温度を測定するための温度センサ２２１が設けられている。温度センサ２２１によって測定されたクーラコア２２０の表面温度は、制御装置２０に送信される。
【００４０】
ラジエータ３００は、熱管理システム１０を循環する熱媒体と、外気とを熱交換させるための熱交換器である。後に説明するように、第１弁装置４１０や第２弁装置４２０の動作によって、高温の熱媒体がラジエータ３００に供給される放熱状態と、低温の熱媒体がラジエータ３００に供給される吸熱状態と、が切り替えられる。
【００４１】
放熱状態においては、凝縮器１１０及びヒータコア２１０を通り高温となった熱媒体の熱が、外気へと放出される。このため、熱媒体は、ラジエータ３００を通過する際においてその温度を低下させる。空調装置２００により車室内の冷房が行われるときには、放熱状態とされる。
【００４２】
吸熱状態においては、蒸発器１２０及びクーラコア２２０を通り低温となった熱媒体に、外気からの熱が取り込まれる。このため、熱媒体は、ラジエータ３００を通過する際においてその温度を上昇させる。空調装置２００により車室内の暖房が行われるときには、吸熱状態とされる。
【００４３】
ラジエータ３００には、電動ファン３０１が設けられている。電動ファン３０１は、ラジエータ３００を通過する外気の流量を調整するための装置である。電動ファン３０１の回転数は、制御装置２０によって制御される。
【００４４】
インバータ冷却器Ｅ１は、車両に搭載されたインバータ（不図示）の温度を調整するための熱交換器であって、インバータに取り付けられている。インバータは、車両に搭載された蓄電池（不図示）から供給される直流電力を、交流電力に変換して回転電機に供給する電力変換器である。
【００４５】
インバータ冷却器Ｅ１には、第１流路５１０を流れた高温の熱媒体、又は第２流路５２０を流れた低温の熱媒体が供給される。インバータ冷却器Ｅ１により、熱媒体とインバータとの熱交換が行われる。高温の熱媒体がインバータ冷却器Ｅ１に供給されると、インバータが暖機される。低温の熱媒体がインバータ冷却器Ｅ１に供給されると、インバータが冷却される。インバータ冷却器Ｅ１にいずれの熱媒体が供給されるかは、後に説明する第１弁装置４１０等の動作によって切り替えられる。
【００４６】
電池冷却器Ｅ２は、車両に搭載された蓄電池の温度を調整するための熱交換器であって、蓄電池に取り付けられている。蓄電池は、車両の走行に必要な電力を蓄えておくためのものである。
【００４７】
インバータ冷却器Ｅ１と同様に、電池冷却器Ｅ２にも、第１流路５１０を流れた高温の熱媒体、又は第２流路５２０を流れた低温の熱媒体が供給される。電池冷却器Ｅ２により、熱媒体と蓄電池との熱交換が行われる。高温の熱媒体が電池冷却器Ｅ２に供給されると、蓄電池が暖機される。低温の熱媒体が電池冷却器Ｅ２に供給されると、蓄電池が冷却される。電池冷却器Ｅ２にいずれの熱媒体が供給されるかは、第１弁装置４１０等の動作によって切り替えられる。
【００４８】
第１弁装置４１０及び第２弁装置４２０の説明に先立ち、熱管理システム１０において熱媒体が循環する流路について説明する。熱管理システム１０には、熱媒体が流れる流路として、第１流路５１０と、第２流路５２０と、第３流路５３０と、ヒータコア用流路５５０と、クーラコア用流路５４０と、インバータ用流路５６０と、蓄電池用流路５７０と、が設けられている。これらは、いずれも車両の内部に配置された配管によって構成されている。当該配管は、一部が金属によって形成され、一部が樹脂によって形成されている。
【００４９】
第１流路５１０は、内部を流れる熱媒体を凝縮器１１０によって加熱するための流路である。既に述べたように、第１流路５１０を構成する配管の一部は凝縮器１１０の外側に取り付けられている。第１流路５１０のうち、凝縮器１１０よりも上流側となる位置には、第１ポンプＰ１が設けられている。第１ポンプＰ１は、第１流路５１０を熱媒体が流れるよう熱媒体を圧送するためのポンプである。第１ポンプＰ１の回転数は制御装置２０によって制御される。つまり、第１流路５１０を流れて凝縮器１１０を通過する熱媒体の流量が、制御装置２０によって制御される。
【００５０】
第２流路５２０は、内部を流れる熱媒体を蒸発器１２０によって冷却するための流路である。既に述べたように、第２流路５２０を構成する配管の一部は蒸発器１２０の外側に取り付けられている。第２流路５２０のうち、蒸発器１２０よりも上流側となる位置には、第２ポンプＰ２が設けられている。第２ポンプＰ２は、第２流路５２０を熱媒体が流れるよう熱媒体を圧送するためのポンプである。第２ポンプＰ２の回転数は制御装置２０によって制御される。つまり、第２流路５２０を流れて蒸発器１２０を通過する熱媒体の流量が、制御装置２０によって制御される。
【００５１】
第３流路５３０は、ラジエータ３００に供給される熱媒体が流れる流路である。本実施形態では、第３流路５３０の途中にラジエータ３００が設けられている。第３流路５３０のうち、ラジエータ３００よりも上流側となる位置には、第３ポンプＰ３が設けられている。つまり、第３流路５３０において、ラジエータ３００と第３ポンプＰ３とが直列に並ぶように配置されている。第３ポンプＰ３は、第３流路５３０を熱媒体が流れるよう熱媒体を圧送するためのポンプである。第３ポンプＰ３の回転数は制御装置２０によって制御される。つまり、第３流路５３０を流れてラジエータ３００を通過する熱媒体の流量が、制御装置２０によって制御される。
【００５２】
ヒータコア用流路５５０は、ヒータコア２１０に供給される熱媒体が流れる流路である。ヒータコア２１０は、ヒータコア用流路５５０の途中に設けられている。熱媒体は、先に説明した第１流路５１０を流れた後、第１弁装置４１０を経由してヒータコア用流路５５０を流れる。このため、ヒータコア用流路５５０を流れる熱媒体の流量は、第１流路５１０に設けられた第１ポンプＰ１によって調整される。
【００５３】
クーラコア用流路５４０は、クーラコア２２０に供給される熱媒体が流れる流路である。クーラコア２２０は、クーラコア用流路５４０の途中に設けられている。熱媒体は、先に説明した第２流路５２０を流れた後、第１弁装置４１０を経由してクーラコア用流路５４０を流れる。このため、クーラコア用流路５４０を流れる熱媒体の流量は、第２流路５２０に設けられた第２ポンプＰ２によって調整される。
【００５４】
インバータ用流路５６０は、インバータ冷却器Ｅ１に供給される熱媒体が流れる流路である。インバータ冷却器Ｅ１は、インバータ用流路５６０の途中に設けられている。インバータ用流路５６０を流れる熱媒体の流量は、第１弁装置４１０の開度又は第２弁装置４２０の開度によって調整される。
【００５５】
蓄電池用流路５７０は、電池冷却器Ｅ２に供給される熱媒体が流れる流路である。電池冷却器Ｅ２は、蓄電池用流路５７０の途中に設けられている。蓄電池用流路５７０を流れる熱媒体の流量は、第１弁装置４１０の開度又は第２弁装置４２０の開度によって調整される。
【００５６】
第１弁装置４１０は電動式の結合多方弁である。第１弁装置４１０には、熱媒体の入口である開口４１１、４１２と、熱媒体の出口である開口４１３、４１４、４１５、４１６、４１７とが形成されている。開口４１１には、第１流路５１０の下流側端部が接続されている。開口４１２には、第２流路５２０の下流側端部が接続されている。開口４１３には、第３流路５３０の上流側端部が接続されている。開口４１４には、クーラコア用流路５４０の上流側端部が接続されている。開口４１５には、ヒータコア用流路５５０の上流側端部が接続されている。開口４１６には、インバータ用流路５６０の上流側端部が接続されている。開口４１７には、蓄電池用流路５７０の上流側端部が接続されている。
【００５７】
第１流路５１０を流れた後、開口４１１から第１弁装置４１０に流入した高温の熱媒体は、少なくともその一部が開口４１５から排出されて、ヒータコア２１０に供給される。また、第１弁装置４１０は、内部に形成された流路を切り替えることにより、高温の熱媒体の一部を開口４１３からラジエータ３００に供給することもできる。また、高温の熱媒体の一部を開口４１６からインバータ冷却器Ｅ１に供給したり、開口４１７から電池冷却器Ｅ２に供給したりすることもできる。
【００５８】
第２流路５２０を流れた後、開口４１２から第１弁装置４１０に流入した低温の熱媒体は、少なくともその一部が開口４１４から排出されて、クーラコア２２０に供給される。また、第１弁装置４１０は、内部に形成された流路を切り替えることにより、低温の熱媒体の一部を開口４１３からラジエータ３００に供給することもできる。また、低温の熱媒体の一部を開口４１６からインバータ冷却器Ｅ１に供給したり、開口４１７から電池冷却器Ｅ２に供給したりすることもできる。
【００５９】
上記のように、第１弁装置４１０の内部には、高温の熱媒体が流れる流路と、低温の熱媒体が流れる流路とが形成されている。ただし、それぞれの流路は分離されている。このため、第１弁装置４１０の内部において、高温の熱媒体と低温の熱媒体とが合流することはない。
【００６０】
尚、このような第１弁装置４１０の具体的な構成としては、例えば特開２０１３−２３０８０５号公報に記載された切替弁の構成のような、公知の構成を採用し得る。また、電動式の２方弁、３方弁、４方弁等を複数個組み合わせることにより、上記のように機能する第１弁装置４１０が構成されていてもよい。
【００６１】
第２弁装置４２０は、第１弁装置４１０と同様の電動式の結合多方弁である。第２弁装置４２０には、熱媒体の出口である開口４２１、４２２と、熱媒体の入口である開口４２３、４２４、４２５、４２６、４２７とが形成されている。開口４２１には、第１流路５１０の上流側端部が接続されている。開口４２２には、第２流路５２０の上流側端部が接続されている。開口４２３には、第３流路５３０の下流側端部が接続されている。開口４２４には、クーラコア用流路５４０の下流側端部が接続されている。開口４２５には、ヒータコア用流路５５０の下流側端部が接続されている。開口４２６には、インバータ用流路５６０の下流側端部が接続されている。開口４２７には、蓄電池用流路５７０の下流側端部が接続されている。
【００６２】
ヒータコア用流路５５０を流れた後、開口４２５から第２弁装置４２０に流入した高温の熱媒体は、少なくともその一部が開口４２１から排出されて第１流路５１０を流れる。また、ラジエータ３００に高温の熱媒体が供給されているときには、第２弁装置４２０は、内部に形成された流路を切り替えることにより、当該熱媒体を開口４２３から受け入れる。当該熱媒体は、第１流路５１０やヒータコア用流路５５０を流れる熱媒体に合流する。
【００６３】
また、第２弁装置４２０は、インバータ冷却器Ｅ１を流れた高温の熱媒体を開口４２６から受け入れたり、電池冷却器Ｅ２を流れた高温の熱媒体を開口４２７から受け入れたりすることもできる。この場合、当該熱媒体は、第１流路５１０やヒータコア用流路５５０を流れる熱媒体に合流する。
【００６４】
クーラコア用流路５４０を流れた後、開口４２４から第２弁装置４２０に流入した低温の熱媒体は、少なくともその一部が開口４２２から排出されて第２流路５２０を流れる。また、ラジエータ３００に低温の熱媒体が供給されているときには、第２弁装置４２０は、内部に形成された流路を切り替えることにより、当該熱媒体を開口４２３から受け入れる。当該熱媒体は、第２流路５２０やクーラコア用流路５４０を流れる熱媒体に合流する。
【００６５】
また、第２弁装置４２０は、インバータ冷却器Ｅ１を流れた低温の熱媒体を開口４２６から受け入れたり、電池冷却器Ｅ２を流れた低温の熱媒体を開口４２７から受け入れたりすることもできる。この場合、当該熱媒体は、第２流路５２０やクーラコア用流路５４０を流れる熱媒体に合流する。
【００６６】
上記のように、第２弁装置４２０の内部には、高温の熱媒体が流れる流路と、低温の熱媒体が流れる流路とが形成されている。ただし、それぞれの流路は分離されている。このため、第２弁装置４２０の内部において、高温の熱媒体と低温の熱媒体とが合流することはない。
【００６７】
尚、このような第２弁装置４２０の具体的な構成としては、例えば特開２０１３−２３０８０５号公報に記載された切替弁の構成のような、公知の構成を採用し得る。また、電動式の２方弁、３方弁、４方弁等を複数個組み合わせることにより、上記のように機能する第１弁装置４１０が構成されていてもよい。
【００６８】
制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムであって、熱管理システム１０の全体の動作を制御する装置として構成されている。制御装置２０は、これまでに説明した種々の構成機器の動作を制御する。例えば、制御装置２０は、第１ポンプＰ１の回転数、第２ポンプＰ２の回転数、及び第３ポンプＰ３の回転数を、それぞれ個別に調整する。すなわち、それぞれを通過する熱媒体の流量を個別に調整する。また、第１弁装置４１０や第２弁装置４２０の状態を切り替えることにより、熱管理システム１０における熱媒体の流路を切り替える。
【００６９】
熱管理システム１０の全体において熱媒体が流れる経路について説明する。図２に示されるのは、空調装置２００によって車室内の暖房が行われる際における、熱媒体の流れである。図２においては、凝縮器１１０によって加熱された高温の熱媒体が流れる経路が、実線で示されている。また、蒸発器１２０によって冷却された低温の熱媒体が流れる経路が、一点鎖線で示されている。
【００７０】
実線で示されるように、凝縮器１１０から排出された高温の熱媒体は、第１弁装置４１０、ヒータコア２１０、第２弁装置４２０、第１ポンプＰ１を順に流れて、再び凝縮器１１０に戻される。
【００７１】
尚、暖房が行われるような期間、すなわち冬期においては、インバータ等の車載機器が低温となり、始動時等において暖機が必要となることが多い。このため、インバータ等の暖機が必要な際には、インバータ冷却器Ｅ１や電池冷却器Ｅ２にも高温の熱媒体が供給される。つまり、開口４１１から第１弁装置４１０に流入した高温の熱媒体の一部が、インバータ用流路５６０及び蓄電池用流路５７０を流れるように、第１弁装置４１０及び第２弁装置４２０の状態が切り換えられる。
【００７２】
図２においては、当該熱媒体が流れる経路が点線で示されている。尚、インバータ用流路５６０及び蓄電池用流路５７０を熱媒体が流れるときであっても、実線及び一点鎖線で示される熱媒体の流れは維持される。
【００７３】
尚、インバータ用流路５６０における熱媒体の流量は、第１弁装置４１０又は第２弁装置４２０のうち少なくとも一方の動作を制御して、インバータ用流路５６０に繋がる開口（４１６又は４２６）の開度を変化させることにより調整される。
【００７４】
同様に、蓄電池用流路５７０における熱媒体の流量は、第１弁装置４１０又は第２弁装置４２０のうち少なくとも一方の動作を制御して、蓄電池用流路５７０に繋がる開口（４１７又は４２７）の開度を変化させることにより調整される。
【００７５】
一点鎖線で示されるように、蒸発器１２０から排出された低温の熱媒体は、第１弁装置４１０、クーラコア２２０、第２弁装置４２０、第２ポンプＰ２を順に流れて、再び蒸発器１２０に戻される。
【００７６】
また、第１弁装置４１０に流入した低温の熱媒体の一部は、開口４１３から排出された後、第３ポンプＰ３、ラジエータ３００を順に通り、開口４２３から第２弁装置４２０に流入する。当該熱媒体は、第２流路５２０やクーラコア用流路５４０を流れる熱媒体に合流する。
【００７７】
このように、空調装置２００による暖房が行われているときには、低温の熱媒体がラジエータ３００に供給される。ラジエータ３００においては、低温の熱媒体と外気との熱交換が行われ、外気の熱が低温の熱媒体に取り込まれる。つまり、ラジエータ３００では、暖房を行うために必要な熱が外気から取り込まれる。
【００７８】
第２流路を流れた低温の熱媒体の少なくとも一部がラジエータ３００に供給される状態、すなわち図２に示される経路で熱媒体が循環する状態が、先に説明した「吸熱状態」に該当する。
【００７９】
暖房が行われているときには、空調装置２００では、クーラコア２２０との熱交換によって空気が一旦冷却された後、ヒータコア２１０との熱交換によって空気が加熱される。最終的に高温となった空気が、空調装置２００から車室内へと吹き出される。
【００８０】
このとき、クーラコア２２０の温度を除湿に適した温度に維持することにより、効率的な空気の除湿と、空気の加熱とを同時に行うこともできる。このように行われる空調は暖房の一種ではあるが、除湿が成り行きで行われるような暖房と区別するために、以下では、「除湿暖房」とも称する。除湿暖房が行われているときに熱媒体が流れる経路は、図２に示されるものと同一である。除湿暖房の際に実行される制御については、後に説明する。
【００８１】
図３に示されるのは、空調装置２００によって車室内の冷房が行われる際における、熱媒体の流れである。図３においても、凝縮器１１０によって加熱された高温の熱媒体が流れる経路が、実線で示されている。また、蒸発器１２０によって冷却された低温の熱媒体が流れる経路が、一点鎖線で示されている。
【００８２】
実線で示されるように、凝縮器１１０から排出された高温の熱媒体は、第１弁装置４１０、ヒータコア２１０、第２弁装置４２０、第１ポンプＰ１を順に流れて、再び凝縮器１１０に戻される。
【００８３】
また、第１弁装置４１０に流入した高温の熱媒体の一部は、開口４１３から排出された後、第３ポンプＰ３、ラジエータ３００を順に通り、開口４２３から第２弁装置４２０に流入する。当該熱媒体は、第１流路５１０やヒータコア用流路５５０を流れる熱媒体に合流する。
【００８４】
一点鎖線で示されるように、蒸発器１２０から排出された低温の熱媒体は、第１弁装置４１０、クーラコア２２０、第２弁装置４２０、第２ポンプＰ２を順に流れて、再び蒸発器１２０に戻される。
【００８５】
尚、冷房が行われるような期間、すなわち夏期においては、インバータ等の車載機器の温度が上昇しやすく、車載機器の動作に支障をきたす可能性がある。このため、インバータ等の温度が高くなった際には、インバータ冷却器Ｅ１や電池冷却器Ｅ２にも低温の熱媒体が供給される。つまり、開口４１２から第１弁装置４１０に流入した低温の熱媒体の一部が、インバータ用流路５６０及び蓄電池用流路５７０を流れるように、第１弁装置４１０及び第２弁装置４２０の状態が切り換えられる。
【００８６】
図３においては、当該熱媒体が流れる経路が点線で示されている。尚、インバータ用流路５６０及び蓄電池用流路５７０を熱媒体が流れるときであっても、実線及び一点鎖線で示される熱媒体の流れは維持される。
【００８７】
以上のように、空調装置２００による冷房が行われているときには、高温の熱媒体がラジエータ３００に供給される。ラジエータ３００においては、高温の熱媒体と外気との熱交換が行われ、熱媒体の熱が外気に放出される。つまり、ラジエータ３００では、外気に熱を放出することによって車室内の冷房が行われる。
【００８８】
第１流路を流れた高温の熱媒体の少なくとも一部がラジエータ３００に供給される状態、すなわち図３に示される経路で熱媒体が循環する状態が、先に説明した「放熱状態」に該当する。
【００８９】
冷房が行われているときには、空調装置２００では、クーラコア２２０との熱交換によって空気が一旦冷却される。当該空気は、エアミックスドアで案内されることにより、ヒータコア２１０を通ることなく車室内に吹き出される。
【００９０】
図４に示されるのは、これまでに説明した吸熱状態と放熱状態とを切り替えるために、制御装置２０によって実行される処理の流れである。図４に示される一連の処理は、空調装置２００による空調が行われている期間において、所定の周期が経過する毎に繰り返し実行されている。
【００９１】
最初のステップＳ０１では、空調装置２００で行われる空調が冷房か否かが判定される。例えば、車両のフロントパネルに設けられたスイッチ等が操作され、「冷房」が選択されているときには、冷房が行われると判定される。冷房が行われると判定されれば、ステップＳ０２に移行する。
【００９２】
ステップＳ０２では、第１弁装置４１０及び第２弁装置４２０のそれぞれを動作させることにより、図３に示される放熱状態に切り換える。これにより、ラジエータ３００には高温の熱媒が流れるようになり、ラジエータ３００における放熱が行われる。
【００９３】
ステップＳ０１において、冷房が行われると判定されなかった場合、すなわち暖房が行われると判定された場合には、ステップＳ０３に移行する。ステップＳ０３では、第１弁装置４１０及び第２弁装置４２０のそれぞれを動作させることにより、図２に示される吸熱状態に切り換える。これにより、ラジエータ３００には低温の熱媒が流れるようになり、ラジエータ３００における外気からの吸熱が行われる。
【００９４】
図５を参照しながら、空調装置２００による除湿暖房が行われているときに、制御装置２０によって実行される処理の流れについて説明する。図５に示される一連の処理は、除湿暖房が行われている期間において、所定の周期が経過する毎に繰り返し実行されている。
【００９５】
最初のステップＳ１１では、温度センサ２０３で測定された温度、すなわち、空調装置２００から車室内に吹き出される空気の温度(以下、「吹き出し温度」とも称する）が、所定の目標値を下回っているか否かが判定される。当該目標値は、車両のフロントパネルに設けられたスイッチ等の操作によって、車両の運転者により設定された空調の目標温度である。このような態様に替えて、車室内を快適に保つための目標値が、制御装置２０が行う演算によって自動的に設定される態様であってもよい。
【００９６】
ステップＳ１１において、吹き出し温度が目標値を下回っていれば、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、冷凍サイクル１００が備えるコンプレッサ１３０の回転数を増加させる。これにより、凝縮器１１０における発熱量が増加するので、第１流路５１０及びヒータコア用流路５５０を通りヒータコア２１０に到達する熱媒体の温度が上昇する。その結果、吹き出し温度も上昇し、目標値に近づくこととなる。
【００９７】
ステップＳ１１において、吹き出し温度が目標値以上であった場合には、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、吹き出し温度が目標値を超えているか否かが判定される。吹き出し温度が目標値を超えていなかった場合には、吹き出し温度が目標値に一致しているということであるから、図５に示される一連の処理を終了する。
【００９８】
吹き出し温度が目標値を超えていれば、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、冷凍サイクル１００が備えるコンプレッサ１３０の回転数を減少させる。これにより、凝縮器１１０における発熱量が減少するので、第１流路５１０及びヒータコア用流路５５０を通りヒータコア２１０に到達する熱媒体の温度が低下する。その結果、吹き出し温度も低下し、目標値に近づくこととなる。
【００９９】
以上のように、除湿暖房時においては、コンプレッサ１３０の回転数を調整することにより、吹き出し温度を目標値に一致させる制御が行われる。
【０１００】
尚、コンプレッサ１３０の回転数が変化すると、上記のように凝縮器１１０における発熱量が変化するのみならず、蒸発器１２０における吸熱量も変化する。その結果、クーラコア２２０の表面温度が変化してしまい、除湿性能が発揮し得なくなってしまうことが懸念される。
【０１０１】
そこで、本実施形態においては、第３ポンプＰ３の回転数もあわせて調整することにより、クーラコア２２０の表面温度を一定に保つ制御が行われる。その結果として、空調装置２００から吹き出される空気の温度（吹出空気温度）を目標値に一致させる制御が行われることとなる。当該制御のために制御装置２０によって実行される処理の流れを、図６を参照しながら説明する。図６に示される一連の処理は、図５に示される処理と並行して、所定の周期が経過する毎に繰り返し実行されている。
【０１０２】
最初のステップＳ２１では、温度センサ２２１で測定された温度、すなわち、クーラコア２２０の表面温度が、所定の目標値を下回っているか否かが判定される。当該目標値は、クーラコア２２０において除湿性能が適切に発揮される温度として、予め設定されたものである。例えば、クーラコア２２０の表面温度が低すぎる場合には、クーラコア２２０の表面に付着した結露水が凍結して着霜（所謂「フロスト」）が発生し、ケーシング２０１を通過する空気の流れが阻害されてしまう可能性がある。逆に、クーラコア２２０の表面温度が高すぎる場合には、クーラコア２２０の表面に付着した凝縮水が蒸発するので、高湿の空気が車室内に吹き出されてしまう可能性がある。以上のような現象を防止するために、クーラコア２２０の表面温度についての上記目標値は、例えば０℃〜１０℃程度に設定されることが望ましい。
【０１０３】
ステップＳ２１において、クーラコア２２０の表面温度が目標値を下回っていれば、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２では、第３流路５３０に設けられた第３ポンプＰ３の回転数を増加させる。これにより、ラジエータ３００を通過する低温の熱媒体の流量が増加するので、ラジエータ３００において外気から熱媒体に取り込まれる熱量が増加する。その結果、クーラコア２２０の表面温度は上昇し、目標値に近づくこととなる。
【０１０４】
ステップＳ２１において、クーラコア２２０の表面温度が目標値以上であった場合には、ステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３では、クーラコア２２０の表面温度が目標値を超えているか否かが判定される。クーラコア２２０の表面温度が目標値を超えていなかった場合には、クーラコア２２０の表面温度が目標値に一致しているということであるから、図６に示される一連の処理を終了する。
【０１０５】
クーラコア２２０の表面温度が目標値を超えていれば、ステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４では、第３ポンプＰ３の回転数を減少させる。これにより、ラジエータ３００を通過する低温の熱媒体の流量が減少するので、ラジエータ３００において外気から熱媒体に取り込まれる熱量が減少する。その結果、クーラコア２２０の表面温度は低下し、目標値に近づくこととなる。
【０１０６】
このように、除湿暖房が行われているときには、コンプレッサ１３０の回転数によって吹き出し温度の調整を行いながら、第３ポンプＰ３の回転数によってクーラコア２２０の表面温度を調整する。これにより、空調装置２００の除湿性能と暖房性能とを安定して発揮させることができる。
【０１０７】
低温の熱媒体が流れる流路において、仮にクーラコア２２０とラジエータ３００とが直列に配置されていた場合には、クーラコア２２０を流れる熱媒体の流量と、ラジエータ３００を流れる熱媒体の流量とは常に一致することとなる。従って、ラジエータ３００における吸熱量を適切なものとするために、ラジエータ３００を流れる熱媒体の流量の調整が行われると、これに合わせてクーラコア２２０を通過する熱媒体の流量が変化してしまう。
【０１０８】
クーラコア２２０では熱媒体の相変化が生じないので、潜熱変化ではなく顕熱変化が生じている。このため、上記のようにクーラコア２２０を通過する熱媒体の流量が変化すると、それに伴ってクーラコア２２０の表面における温度分布が大きく変化してしまう。その結果、クーラコア２２０の表面温度を目標値に一致させるために、ラジエータ３００を流れる熱媒体の流量を更に変化させる必要が生じる。
【０１０９】
つまり、クーラコア２２０とラジエータ３００とが互いに直列に配置された構成とした場合には、それぞれを流れる熱媒体の流量を個別に調整することができない。クーラコア２２０における熱媒体の最適流量と、ラジエータ３００における熱媒体の最適流量と、は互いに異なっているので、上記構成においては、クーラコア２２０の表面温度が不安定になってしまうという問題が生じることとなる。
【０１１０】
これに対し、本実施形態では、クーラコア２２０とラジエータ３００とが互いに並列に接続されている。具体的には、図１に示されるように、クーラコア２２０が途中に設けられたクーラコア用流路５４０と、ラジエータ３００が途中に設けられた第３流路５３０とが、第１弁装置４１０及び第２弁装置４２０を間に挟んで互いに並列となるよう接続されている。
【０１１１】
このため、図２に示されるように、第２流路５２０及びクーラコア用流路５４０を循環する低温の熱媒体の一部が、第３流路５３０を通ってラジエータ３００に供給される。このような構成においては、クーラコア２２０を流れる熱媒体の流量と、ラジエータ３００を流れる熱媒体の流量と、を互いに一致させる必要が無いので、両者を個別に調整することができる。
【０１１２】
本実施形態では、クーラコア２２０を流れる熱媒体の流量を頻繁に変更する必要が無いので、クーラコア２２０の表面における温度分布の変動が抑制される。また、クーラコア２２０を流れる熱媒体の流量に影響を与えることなく、ラジエータ３００を流れる熱媒体の流量を調整することができるので、ラジエータ３００の吸熱性能を十分に確保することができる。更に、クーラコア２２０を流れる熱媒体の流量に影響を与えることなく、インバータ冷却器Ｅ１等を流れる熱媒体の流量を調整することができるので、車載機器の冷却性能も十分に確保することができる。
【０１１３】
ところで、上記２つの流量を個別に調整するためには、図１の構成において、第３ポンプＰ３を流量調整弁に置き換えてもよいように思われる。そのような構成においては、第２ポンプＰ２の回転数を調整することにより、クーラコア２２０を流れる熱媒体の流量を調整することができる。また、流量調整弁の開度を調整することにより、ラジエータ３００を流れる熱媒体の流量を調整することができる。
【０１１４】
しかしながら、そのような構成においては、単一の第２ポンプＰ２のみによって低温の熱媒体が循環するので、ラジエータ３００に供給される熱媒体の流量が小さくなってしまう。その結果、夏期や冬期のような高負荷時において、ラジエータ３００の吸熱性能等が十分に発揮されなくなってしまう。ラジエータ３００を流れる熱媒体の流量を十分に確保するには、第２ポンプＰ２として大容量のポンプを用いる必要が生じる。
【０１１５】
しかしながら、熱媒体が流れる流路（第１流路５１０等）は複雑である上、車内における引き回しによってその経路も比較的長くなっている。また、流路の途中には第１弁装置４１０やインバータ冷却器Ｅ１等が複数設けられている。その結果、熱媒体が流れる流路における圧力損失は比較的大きくなっている。
【０１１６】
従って、第２ポンプＰ２として大容量のポンプが用いられると、第２ポンプＰ２の吐出側においては熱媒体の圧力が非常に高くなる。このため、高耐圧化が必要となる。一方、第２ポンプＰ２の吸入側においては、熱媒体の圧力が非常に低くなる。このため、例えば第２流路５２０を構成する樹脂配管の一部が、負圧によって潰れてしまう可能性もある。吐出側と吸入側との両方において何らかの対策を講じる必要が生じるので、熱管理システム１０の全体のコストが増加してしまう。
【０１１７】
更に、第２ポンプＰ２として大容量のポンプが用いられた場合には、熱媒体の流量が小さいときにおける運転効率が著しく低下する、という問題も生じる。例えば、春や秋など、空調装置２００への負荷が小さいときには、大容量の第２ポンプＰ２において電力が無駄に消費されてしまうこととなる。
【０１１８】
尚、このような問題は暖房時や除湿暖房時に限られたものではなく、冷房時においても生じるものである。つまり、第３ポンプＰ３を流量調整弁に置き換えた構成とした場合には、特に冷房時において第１ポンプＰ１を大型化する必要が生じてしまう。
【０１１９】
そこで、本実施形態では、ラジエータ３００に供給される熱媒体が通る流路、である第３流路５３０の途中に、第３ポンプＰ３が設けられている。つまり、ラジエータ３００に熱媒体を供給するための専用のポンプとして第３ポンプＰ３が設けられている。このような構成においては、熱媒体の循環が２つのポンプによって分散して行われるので、上記のように大型のポンプを用いる必要が無い。また、熱媒体が通る流路において、局所的に高圧となり過ぎたり、低圧となり過ぎたりすることもないので、高耐圧化等の対策も不要となる。
【０１２０】
尚、本実施形態のように、熱媒体としてエチレングリコールを主成分とする不凍液が用いられる場合には、低温時には熱媒体の粘度が増大し、第３流路５３０等を循環する熱媒体の流量が低下する傾向がある。このため、二つのポンプによって低温の熱媒体を循環させる本実施形態は、冬期において特に大きな効果を発揮する。
【０１２１】
暖房時又は除湿暖房時においては、ラジエータ３００における吸熱量を大きくする必要がある。このため、熱管理システム１０を循環する熱媒体のうち、低温の熱媒体の流量を大きくする必要がある。図２に示されるように、暖房時又は除湿暖房時においては、低温の熱媒体が、第２ポンプＰ２と第３ポンプＰ３の二つによって圧送され循環している。
【０１２２】
また、冷房時においては、ラジエータ３００における放熱量を大きくする必要がある。このため、熱管理システム１０を循環する熱媒体のうち、高温の熱媒体の流量を大きくする必要がある。図３に示されるように、冷房時においては、高温の熱媒体が、第１ポンプＰ１と第３ポンプＰ３の二つによって圧送され循環している。
【０１２３】
このように、本実施形態では、低温の熱媒体又は高温の熱媒体のうち、流量を大きくする必要のある方が、第３ポンプＰ３によって補助的に圧送されるように構成されている。
【０１２４】
尚、吸熱状態となっている暖房時又は除湿暖房時においては、第３ポンプＰ３によって圧送される熱媒体の流量は、第２ポンプＰ２によって圧送される熱媒体の流量よりも小さい。換言すれば、そのような流量となるように、第３ポンプＰ３の回転数が制御装置２０によって制御される。
【０１２５】
同様に、放熱状態となっている冷房時においては、第３ポンプＰ３によって圧送される熱媒体の流量は、第１ポンプＰ１によって圧送される熱媒体の流量よりも小さい。換言すれば、そのような流量となるように、第３ポンプＰ３の回転数が制御装置２０によって制御される。
【０１２６】
いずれの場合であっても、第３ポンプＰ３によって圧送される熱媒体の流量が大きくなり過ぎてしまうと、熱管理システム１０の全体における圧力や流量のバランスが崩れてしまう。第３ポンプＰ３は、あくまで補助的に用いられるポンプである。このため、第３ポンプＰ３によって圧送される熱媒体の流量は、メインのポンプ（つまり第１ポンプＰ１や第２ポンプＰ２）によって圧送される熱媒体の流量よりも、小さくすることが望ましい。
【０１２７】
尚、熱媒体の流路に沿った第１ポンプＰ１と第３ポンプＰ３との距離、及び、熱媒体の流路に沿った第２ポンプＰ２と第３ポンプＰ３との距離が、可能な限り長くなるような位置に、第３ポンプＰ３を配置することが望ましい。流路内における熱媒体の圧力が分散されるので、第３ポンプＰ３を補助的に用いることによる上記効果がより発揮されることとなる。
【０１２８】
本発明の第２実施形態に係る熱管理システム１０Ａについて、図７を参照しながら説明する。本実施形態では、第１流路５１０の途中に空調装置２００のヒータコア２１０が配置されており、第１実施形態におけるヒータコア用流路５５０に対応する流路が存在しない。また、第２流路５２０の途中に空調装置２００のクーラコア２２０が配置されており、第１実施形態におけるクーラコア用流路５４０に対応する流路が存在しない。更に、本実施形態では、第１弁装置４１０Ａと第２弁装置４２０Ａとを繋ぐ共通流路５８０が設けられている。本実施形態では、第１弁装置４１０Ａ及び第２弁装置４２０Ａの構成においても第１実施形態と異なっている。
【０１２９】
本実施形態に係る熱管理システム１０Ａは、以上の点において熱管理システム１０と異なっているが、他の点においては第１実施形態に係る熱管理システム１０と同一である。以下では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１３０】
第１弁装置４１０Ａは、第１弁装置４１０と同様の構成を有する電動式の結合多方弁である。第１弁装置４１０Ａには、熱媒体の入口である開口４１３Ａ、４１８Ａと、熱媒体の出口である開口４１１Ａ、４１２Ａ、４１６Ａ、４１７Ａとが形成されている。開口４１３Ａには、第３流路５３０の下流側端部が接続されている。開口４１８Ａには、共通流路５８０の下流側端部が接続されている。開口４１１Ａには、第１流路５１０の上流側端部が接続されている。開口４１２Ａには、第２流路５２０の上流側端部が接続されている。開口４１６Ａには、インバータ用流路５６０の上流側端部が接続されている。開口４１７Ａには、蓄電池用流路５７０の上流側端部が接続されている。
【０１３１】
本実施形態においても、第１弁装置４１０Ａの内部には、高温の熱媒体が流れる流路と、低温の熱媒体が流れる流路とが形成されている。ただし、それぞれの流路は分離されている。このため、第１弁装置４１０Ａの内部において、高温の熱媒体と低温の熱媒体とが合流することはない。
【０１３２】
第２弁装置４２０Ａは、第２弁装置４２０と同様の構成を有する電動式の結合多方弁である。第２弁装置４２０Ａには、熱媒体の出口である開口４２３Ａ、４２８Ａと、熱媒体の入口である開口４２１Ａ、４２２Ａ、４２６Ａ、４２７Ａとが形成されている。開口４２３Ａには、第３流路５３０の上流側端部が接続されている。開口４２８Ａには、共通流路５８０の上流側端部が接続されている。開口４２１Ａには、第１流路５１０の下流側端部が接続されている。開口４２２Ａには、第２流路５２０の下流側端部が接続されている。開口４２６Ａには、インバータ用流路５６０の下流側端部が接続されている。開口４２７Ａには、蓄電池用流路５７０の下流側端部が接続されている。
【０１３３】
本実施形態においても、第２弁装置４２０Ａの内部には、高温の熱媒体が流れる流路と、低温の熱媒体が流れる流路とが形成されている。ただし、それぞれの流路は分離されている。このため、第２弁装置４２０Ａの内部において、高温の熱媒体と低温の熱媒体とが合流することはない。
【０１３４】
熱管理システム１０Ａの全体において熱媒体が流れる経路について説明する。図８に示されるのは、空調装置２００によって車室内の暖房又は除湿暖房が行われる際における、熱媒体の流れである。図８においては、凝縮器１１０によって加熱された高温の熱媒体が流れる経路が、実線で示されている。また、蒸発器１２０によって冷却された低温の熱媒体が流れる経路が、一点鎖線で示されている。
【０１３５】
実線で示されるように、凝縮器１１０から排出された高温の熱媒体は、ヒータコア２１０、第２弁装置４２０Ａ、共通流路５８０、第１弁装置４１０Ａ、第１ポンプＰ１を順に流れて、再び凝縮器１１０に戻される。インバータ等の車載機器の暖気が必要なときには、インバータ冷却器Ｅ１や電池冷却器Ｅ２にも高温の熱媒体が供給される。つまり、開口４１８Ａから第１弁装置４１０Ａに流入した高温の熱媒体の一部が、インバータ用流路５６０及び蓄電池用流路５７０を流れるように、第１弁装置４１０Ａ及び第２弁装置４２０Ａの状態が切り換えられる。図８においては、当該熱媒体が流れる経路が点線で示されている。尚、インバータ用流路５６０及び蓄電池用流路５７０を熱媒体が流れるときであっても、実線及び一点鎖線で示される熱媒体の流れは維持される。
【０１３６】
一点鎖線で示されるように、蒸発器１２０から排出された低温の熱媒体は、クーラコア２２０、第２弁装置４２０Ａ、第３ポンプＰ３、ラジエータ３００、第１弁装置４１０Ａ、第２ポンプＰ２を順に流れて、再び蒸発器１２０に戻される。
【０１３７】
図９に示されるのは、空調装置２００によって車室内の冷房が行われる際における、熱媒体の流れである。図９においても、凝縮器１１０によって加熱された高温の熱媒体が流れる経路が、実線で示されている。また、蒸発器１２０によって冷却された低温の熱媒体が流れる経路が、一点鎖線で示されている。
【０１３８】
実線で示されるように、凝縮器１１０から排出された高温の熱媒体は、ヒータコア２１０、第２弁装置４２０Ａ、第３ポンプＰ３、ラジエータ３００、第１弁装置４１０Ａ、第１ポンプＰ１を順に流れて、再び凝縮器１１０に戻される。
【０１３９】
一点鎖線で示されるように、蒸発器１２０から排出された低温の熱媒体は、クーラコア２２０、第２弁装置４２０Ａ、共通流路５８０、第１弁装置４１０Ａ、第２ポンプＰ２を順に流れて、再び蒸発器１２０に戻される。インバータ等の車載機器の冷却が必要なときには、インバータ冷却器Ｅ１や電池冷却器Ｅ２にも低温の熱媒体が供給される。つまり、開口４１８Ａから第１弁装置４１０Ａに流入した低温の熱媒体の一部が、インバータ用流路５６０及び蓄電池用流路５７０を流れるように、第１弁装置４１０Ａ及び第２弁装置４２０Ａの状態が切り換えられる。図９においては、当該熱媒体が流れる経路が点線で示されている。尚、インバータ用流路５６０及び蓄電池用流路５７０を熱媒体が流れるときであっても、実線及び一点鎖線で示される熱媒体の流れは維持される。
【０１４０】
以上のように、本実施形態においても、暖房時又は除湿暖房時には、第３流路５３０及びラジエータ３００を低温の熱媒体が流れる。また、冷房時には、第３流路５３０及びラジエータ３００を高温の熱媒体が流れる。いずれの場合でも、ラジエータ３００に供給される熱媒体は第３ポンプＰ３により圧送される。これにより、第１実施形態の場合と同様の効果を奏する。
【０１４１】
更に、本実施形態では、第１流路５１０において、ヒータコア２１０と凝縮器１１０とが直列に並ぶように配置されている。このため、凝縮器１１０によって加熱された高温の熱媒体が、途中で分岐することなくその全てがヒータコア２１０に供給される。これにより、ヒータコア２１０による空気の加熱性能が向上している。
【０１４２】
同様に、本実施形態では、第２流路５２０において、クーラコア２２０と蒸発器１２０とが直列に並ぶように配置されている。このため、蒸発器１２０によって冷却された低温の熱媒体が、途中で分岐することなくその全てがクーラコア２２０に供給される。これにより、クーラコア２２０による空気の冷却性能が向上している。
【０１４３】
尚、第１実施形態、及び第２実施形態のいずれにおいても、第３ポンプＰ３はラジエータ３００よりも上流側となる位置に配置されている。しかしながら、第３ポンプＰ３が配置される位置は、これらとは異なる位置であってもよい。第３ポンプＰ３は、第３流路５３０の途中であれば、どのような位置に配置されていてもよい。
【０１４４】
本発明の第３実施形態に係る熱管理システム１０Ｂについて、図１０を参照しながら説明する。本実施形態では、第３流路５３０にはラジエータ３００が配置されておらず、第３ポンプＰ３のみが配置されている。また、ラジエータ３００は、第３流路５３０とは別に設けられたラジエータ用流路５３１の途中に配置されている。更に本実施形態では、第１弁装置４１０Ｂ及び第２弁装置４２０Ｂの構成においても第１実施形態と異なっている。
【０１４５】
本実施形態に係る熱管理システム１０Ｂは、以上の点において熱管理システム１０と異なっているが、他の点においては第１実施形態に係る熱管理システム１０と同一である。以下では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１４６】
第１弁装置４１０Ｂは、第１弁装置４１０と同様の構成を有する電動式の結合多方弁である。第１弁装置４１０Ｂには、ラジエータ用流路５３１の上流側端部が接続される開口４１９が形成されている。また、第１弁装置４１０Ｂの開口４１３には、第３流路５３０の下流側端部が接続されている。
【０１４７】
本実施形態においても、第１弁装置４１０Ｂの内部には、高温の熱媒体が流れる流路と、低温の熱媒体が流れる流路とが形成されている。ただし、それぞれの流路は分離されている。このため、第１弁装置４１０Ｂの内部において、高温の熱媒体と低温の熱媒体とが合流することはない。
【０１４８】
第２弁装置４２０Ｂは、第２弁装置４２０と同様の構成を有する電動式の結合多方弁である。第２弁装置４２０Ｂには、ラジエータ用流路５３１の下流側端部が接続される開口４２９が形成されている。また、第２弁装置４２０Ｂの開口４２３には、第３流路５３０の上流側端部が接続されている。
【０１４９】
本実施形態においても、第２弁装置４２０Ｂの内部には、高温の熱媒体が流れる流路と、低温の熱媒体が流れる流路とが形成されている。ただし、それぞれの流路は分離されている。このため、第２弁装置４２０Ｂの内部において、高温の熱媒体と低温の熱媒体とが合流することはない。
【０１５０】
熱管理システム１０Ｂの全体において熱媒体が流れる経路について説明する。図１１に示されるのは、空調装置２００によって車室内の暖房又は除湿暖房が行われる際における、熱媒体の流れである。図１１においては、凝縮器１１０によって加熱された高温の熱媒体が流れる経路が、実線で示されている。また、蒸発器１２０によって冷却された低温の熱媒体が流れる経路が、一点鎖線で示されている。
【０１５１】
凝縮器１１０から排出された高温の熱媒体が流れる経路は、実線及び点線で示されるように、図２に示される第１実施形態の場合と同一である。
【０１５２】
低温の熱媒体が流れる経路について説明する。図１１の一点鎖線で示されるように、蒸発器１２０から排出された低温の熱媒体は、第１弁装置４１０Ｂ、クーラコア２２０、第２弁装置４２０Ｂ、第２ポンプＰ２を順に流れて、再び蒸発器１２０に戻される。
【０１５３】
また、第１弁装置４１０Ｂに流入した低温の熱媒体の一部は、開口４１９から排出され、ラジエータ用流路５３１及びラジエータ３００を流れた後、開口４２９から第２弁装置４２０Ｂに流入する。当該熱媒体は、第２流路５２０やクーラコア用流路５４０を流れる熱媒体に合流する。
【０１５４】
更に、第２弁装置４２０Ｂの内部を流れる低温の熱媒体の一部は、開口４２３から排出され、第３流路５３０及び第３ポンプＰ３を流れた後、第１弁装置４１０Ｂに流入する。当該熱媒体は、第２流路５２０やクーラコア用流路５４０を流れる熱媒体に合流する。
【０１５５】
図１２に示されるのは、空調装置２００によって車室内の冷房が行われる際における、熱媒体の流れである。図１２においても、凝縮器１１０によって加熱された高温の熱媒体が流れる経路が、実線で示されている。また、蒸発器１２０によって冷却された低温の熱媒体が流れる経路が、一点鎖線で示されている。
【０１５６】
実線で示されるように、凝縮器１１０から排出された高温の熱媒体は、第１弁装置４１０Ｂ、ヒータコア２１０、第２弁装置４２０Ｂ、第１ポンプＰ１を順に流れて、再び凝縮器１１０に戻される。
【０１５７】
また、第１弁装置４１０Ｂに流入した高温の熱媒体の一部は、開口４１９から排出され、ラジエータ用流路５３１及びラジエータ３００を流れた後、開口４２９から第２弁装置４２０Ｂに流入する。当該熱媒体は、第１流路５１０やヒータコア用流路５５０を流れる熱媒体に合流する。
【０１５８】
更に、第２弁装置４２０Ｂの内部を流れる高温の熱媒体の一部は、開口４２３から排出され、第３流路５３０及び第３ポンプＰ３を流れた後、第１弁装置４１０Ｂに流入する。当該熱媒体は、第１流路５１０やヒータコア用流路５５０を流れる熱媒体に合流する。
【０１５９】
尚、蒸発器１２０から排出された低温の熱媒体が流れる経路は、一点鎖線で示されるように、図３に示される第１実施形態の場合と同一である。
【０１６０】
以上のように、本実施形態では、ラジエータ３００と第３ポンプＰ３とが同一の流路に配置されているのではなく、ラジエータ用流路５３１及び第３流路５３０にそれぞれ配置されている。第３ポンプＰ３によって第３流路５３０を熱媒体が圧送されると、当該熱媒体がラジエータ用流路５３１を流れてラジエータ３００に供給される。つまり、本時獅子形態における第３流路５３０も、ラジエータ３００に供給される熱媒体が流れる流路となっている。このような構成であっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【０１６１】
以上の説明においては、車載機器のうちインバータと蓄電池が、熱媒体によって加熱又は冷却される例について説明した。熱媒体によって加熱又は冷却される車載機器は、インバータや蓄電池以外の機器であってもよい。このような車載機器としては、例えば、モータジェネレータ、トランスアクスル、オイルクーラ、インタークーラ、ＥＧＲクーラ、排気熱回収機、燃料供給配管、吸気経路、排ガス浄化用触媒、スロットルクーラ等が挙げられる。また、熱媒体によって加熱又は冷却される車載機器の数は、これらのうちの１つでもよく、３つ以上でもよい。この場合、車載機器を加熱又は冷却するための機器用熱交換器（本実施形態ではインバータ冷却器Ｅ１、及び電池冷却器Ｅ２）と、当該機器用熱交換器に熱媒体を供給するための配管（本実施形態ではインバータ用流路５６０、及び蓄電池用流路５７０）との組は、車載機器の数だけ設けられることとなる。
【０１６２】
機器用熱交換器は、第１流路５１０の途中や、第２流路５２０の途中に配置してもよい。機器用熱交換器は、車載機器にとっての最適温度を考慮し、適切な場所に配置されればよい。
【０１６３】
ラジエータ３００における吸熱量は、第３ポンプＰ３の回転数のみによって調整されてもよいが、第３ポンプＰ３の回転数と、電動ファン３０１の回転数との両方によって調整されてもよい。また、ラジエータシャッター（不図示）の動作と組み合わせることによって調整されてもよい。
【０１６４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１６５】
１０，１０Ａ，１０Ｂ：熱管理システム
２０：制御装置
１００：冷凍サイクル
１１０：凝縮器
１２０：蒸発器
２００：空調装置
３００：ラジエータ
４１０，４１０Ａ，４１０Ｂ：第１弁装置
４２０，４２０Ａ，４２０Ｂ：第２弁装置
５１０，５１０Ａ，５１０Ｂ：第１流路
５２０，５２０Ａ，５２０Ｂ：第２流路
５３０：第３流路
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
2017094796.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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