JP2023122101A - heat management system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温調対象に熱媒体を循環させて温調する熱マネジメントシステムに関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat management system that regulates temperature by circulating a heat medium to an object to be temperature controlled.
従来より、例えば電動車両(電気自動車、ハイブリッド自動車等)に搭載されるバッテリ(電池)や走行用電動モータ、インバータ等(以下、温調対象と称する)は発熱を生じる。そのため、熱媒体を複数の温調対象に循環させて温調するものや、車室内を空調するためのヒートポンプ回路(冷媒回路)を用い、放熱器で放熱する冷媒(フロン冷媒)と吸熱器内で吸熱する冷媒で熱媒体(水等)を加熱、冷却し、この熱媒体を熱媒体回路で温調対象に循環させることで温調する熱マネジメントシステムが開発されている(例えば、特許文献1、2、3参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a battery (battery), an electric motor for running, an inverter, and the like (hereinafter referred to as a temperature control target) mounted on, for example, an electric vehicle (electric vehicle, hybrid vehicle, etc.) generate heat. Therefore, a heat pump circuit (refrigerant circuit) is used to control the temperature by circulating the heat medium to multiple temperature control targets, or a heat pump circuit (refrigerant circuit) is used to air the vehicle interior. A heat management system has been developed that heats and cools a heat medium (such as water) with a refrigerant that absorbs heat in a heat medium circuit and circulates the heat medium through a temperature control target (for example,
しかしながら、例えば特許文献2や特許文献3の構成では、空調用のヒータコアやクーラコア用の熱交換器に加えて、温調対象用の熱交換器をヒートポンプ回路に設ける必要がある。そこで、例えばクーラコアに循環される熱媒体と、ヒータコアに循環される熱媒体を温調対象にも流すことが考えられるが、温調対象側に流れた熱媒体が、導入された分だけクーラコア側やヒータコア側にそれぞれ戻るとは限らず、偏りが生じて何れかの熱媒体の量が過剰となり、リザーブタンクが満杯になってしまうと云う問題も生じる。
However, in the configurations of
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、熱媒体を温調対象に循環させて温調する際に、安価に温調対象を温調可能となり、且つ、熱媒体の偏りに伴う問題も解消することができる熱マネジメントシステムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such conventional technical problems. It is an object of the present invention to provide a heat management system capable of solving the problem associated with uneven heating medium.
上記課題を解決するために、本発明の熱マネジメントシステムは、温調対象に熱媒体を循環させて温調する熱媒体回路を備えたものであって、熱媒体を温調対象に循環させる循環部を有する温調回路と、熱媒体を加熱する加熱部を有して、当該加熱部により加熱された熱媒体が循環される高温熱媒体回路と、温調回路に接続されると共に、熱媒体を冷却する冷却部を有し、当該冷却部により冷却された熱媒体が循環される低温熱媒体回路と、温調回路から低温熱媒体回路に熱媒体を戻す経路上に設けられ、熱媒体を貯留する貯留部を備え、この貯留部は、高温熱媒体回路を流れる熱媒体が導入されて当該熱媒体を貯留すると共に、高温熱媒体回路に熱媒体を戻す高温側出口を有する高温側貯留室と、温調回路を循環する熱媒体が導入されて当該熱媒体を貯留する温調側貯留室と、高温側貯留室内の熱媒体と温調側貯留室内の熱媒体とが熱交換関係を有した状態で高温側貯留室と温調側貯留室を区画する区画壁を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the heat management system of the present invention includes a heat medium circuit that circulates a heat medium to a temperature control target to control the temperature, and includes a heat medium circuit that circulates the heat medium to the temperature control target. a temperature control circuit having a portion; a high-temperature heat medium circuit having a heating portion for heating a heat medium and through which the heat medium heated by the heating portion is circulated; and a heat medium connected to the temperature control circuit, and a low-temperature heat medium circuit in which the heat medium cooled by the cooling unit is circulated, and a path for returning the heat medium from the temperature control circuit to the low-temperature heat medium circuit, A high-temperature side storage chamber having a high-temperature side outlet for returning the heat medium to the high-temperature heat medium circuit. Then, the heat medium circulating in the temperature control circuit is introduced into the temperature control side storage chamber for storing the heat medium, and the heat medium in the high temperature side storage chamber and the heat medium in the temperature control side storage chamber have a heat exchange relationship. It is characterized by having a partition wall that partitions the high temperature side storage chamber and the temperature adjustment side storage chamber in a state where the storage chamber is closed.
請求項2の発明の熱マネジメントシステムは、上記発明において高温側貯留室は、熱媒体が区画壁に接する熱交換用高温側貯留室と、熱媒体が区画壁とは接しないバイパス用高温側貯留室から構成されており、高温熱媒体回路を流れる熱媒体を熱交換用高温側貯留室に導入するか、バイパス用高温側貯留室に導入するかを切り替える温度調整部を備えたことを特徴とする。
In the heat management system of the invention of
請求項3の発明の熱マネジメントシステムは、上記発明において温度調整部は、高温熱媒体回路を流れる熱媒体の温度が所定値より低い場合に、当該熱媒体を熱交換用高温側貯留室に導入することを特徴とする。
In the heat management system of the invention of
請求項4の発明の熱マネジメントシステムは、上記各発明において貯留部は、低温熱媒体回路を流れる熱媒体が導入されて当該熱媒体を貯留すると共に、温調回路に熱媒体を流入させる低温側出口を有する低温側貯留室を有し、この低温側貯留室と高温側貯留室は、それらの上部において相互に連通されていることを特徴とする。
In the heat management system of the invention of
請求項5の発明の熱マネジメントシステムは、上記発明において低温側貯留室内の熱媒体を温調回路に導入するか否かを切り替えるもう一つの温度調整部を備えたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a heat management system according to the above invention, further comprising another temperature control section for switching whether or not to introduce the heat medium in the low-temperature side storage chamber into the temperature control circuit.
請求項6の発明の熱マネジメントシステムは、上記発明においてもう一つの温度調整部は、温調回路を流れる熱媒体の温度が、所定値以上となった場合に、低温側貯留室から温調回路に熱媒体を導入することを特徴とする。
In the heat management system of the invention of
請求項7の発明の熱マネジメントシステムは、請求項2乃至請求項6の発明において温度調整部は、内部を流れる流体の温度を感知する感温部を有して当該流体の流路を切り替える流路切替弁であることを特徴とする。
The heat management system of the invention of
請求項8の発明の熱マネジメントシステムは、上記各発明において温調対象は車両に搭載されたバッテリ、車両の走行用モータ、若しくは、当該モータを駆動するインバータであることを特徴とする。 A heat management system according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that, in each of the above inventions, the object of temperature regulation is a battery mounted on a vehicle, a motor for running the vehicle, or an inverter that drives the motor.
請求項9の発明の熱マネジメントシステムは、上記各発明において高温熱媒体回路は、加熱部により加熱された熱媒体が循環されて車両の車室内を暖房するためのヒータコアを有し、低温熱媒体回路は、冷却部により冷却された熱媒体が循環されて車両の車室内を冷房するためのクーラコアを有することを特徴とする。
In the heat management system of the invention of
請求項10の発明の熱マネジメントシステムは、上記各発明において冷媒を圧縮する圧縮機と、この圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器と、この放熱器で放熱した冷媒を減圧する減圧部と、この減圧部で減圧された冷媒を吸熱させる吸熱器を有するヒートポンプ回路を備え、放熱器と高温熱媒体回路の加熱部とが熱交換関係に設けられ、吸熱器と低温熱媒体回路の冷却部とが熱交換関係に設けられていることを特徴とする。 The heat management system of the invention of claim 10 comprises a compressor that compresses the refrigerant in each of the above inventions, a radiator that radiates heat from the refrigerant discharged from the compressor, and a decompression unit that decompresses the refrigerant radiated by the radiator. and a heat pump circuit having a heat absorber that absorbs heat from the refrigerant decompressed by the decompression unit, the radiator and the heating unit of the high-temperature heat medium circuit are provided in a heat exchange relationship, and the heat absorber and the low-temperature heat medium circuit are cooled. and are provided in a heat exchange relationship.
本発明によれば、温調対象に熱媒体を循環させて温調する熱マネジメントシステムにおいて、熱媒体を温調対象に循環させる循環部を有する温調回路と、熱媒体を加熱する加熱部を有して、当該加熱部により加熱された熱媒体が循環される高温熱媒体回路と、温調回路に接続されると共に、熱媒体を冷却する冷却部を有し、当該冷却部により冷却された熱媒体が循環される低温熱媒体回路と、温調回路から低温熱媒体回路に熱媒体を戻す経路上に、熱媒体を貯留する貯留部を設け、この貯留部が、高温熱媒体回路を流れる熱媒体が導入されて当該熱媒体を貯留すると共に、高温熱媒体回路に熱媒体を戻す高温側出口を有する高温側貯留室と、温調回路を循環する熱媒体が導入されて当該熱媒体を貯留する温調側貯留室と、高温側貯留室内の熱媒体と温調側貯留室内の熱媒体とが熱交換関係を有した状態で高温側貯留室と温調側貯留室を区画する区画壁を有する構成としたので、貯留部の高温側貯留室内の熱媒体により温調側貯留室内の熱媒体を加熱して温調対象の暖機を行うことができるようになる。また、低温熱媒体回路の熱媒体を温調回路に導入することで、温調対象の冷却も行うことができ、これらにより、温調対象を効果的に温調することが可能となる。 According to the present invention, a heat management system that regulates the temperature by circulating a heat medium to a temperature control target includes a temperature control circuit having a circulation unit that circulates the heat medium to the temperature control target, and a heating unit that heats the heat medium. a high-temperature heat medium circuit in which the heat medium heated by the heating unit is circulated; and a cooling unit connected to the temperature control circuit for cooling the heat medium. A low-temperature heat medium circuit through which the heat medium is circulated, and a reservoir for storing the heat medium are provided on a path for returning the heat medium from the temperature control circuit to the low-temperature heat medium circuit, and the reservoir flows through the high-temperature heat medium circuit. A high-temperature side storage chamber having a high-temperature side outlet for returning the heat medium to the high-temperature heat medium circuit, and a heat medium circulating in the temperature control circuit is introduced and stores the heat medium. A partition wall that separates the high temperature side storage chamber and the temperature adjustment side storage chamber in a state in which the heat medium in the high temperature side storage chamber and the heat medium in the temperature adjustment side storage chamber have a heat exchange relationship. , the heat medium in the high-temperature side storage chamber of the storage section heats the heat medium in the temperature control side storage chamber, thereby warming up the temperature control target. Also, by introducing the heat medium of the low-temperature heat medium circuit into the temperature control circuit, it is possible to cool the temperature control target, thereby enabling the temperature control target to be effectively temperature controlled.
この場合、高温熱媒体回路から温調回路に熱媒体を導入するものではないので、高温熱媒体回路と低温熱媒体回路の間で熱媒体の偏りが生じることもない。特に、温調回路から低温熱媒体回路に熱媒体を戻す経路上に貯留部を設け、この貯留部にて高温熱媒体回路の熱媒体と温調回路の熱媒体を熱交換させる構造であるので、コストの上昇も最小限に抑えることもできる。 In this case, since the heat medium is not introduced from the high-temperature heat-medium circuit to the temperature control circuit, the heat medium is not biased between the high-temperature heat-medium circuit and the low-temperature heat-medium circuit. In particular, the structure is such that a reservoir is provided on the path for returning the heat medium from the temperature control circuit to the low-temperature heat medium circuit, and the heat medium in the high-temperature heat medium circuit and the heat medium in the temperature control circuit are heat-exchanged in this reservoir. , the cost increase can be minimized.
また、請求項2の発明によれば、上記発明に加えて高温側貯留室を、熱媒体が区画壁に接する熱交換用高温側貯留室と、熱媒体が区画壁とは接しないバイパス用高温側貯留室から構成し、高温熱媒体回路を流れる熱媒体を熱交換用高温側貯留室に導入するか、バイパス用高温側貯留室に導入するかを切り替える温度調整部を設けたので、温調対象の加熱が必要な場合には、温度調整部により熱交換用高温側貯留室に高温熱媒体回路の熱媒体を流して温調対象を暖機し、加熱の必要が無い場合にはバイパス用高温側貯留室に高温熱媒体回路の熱媒体を流して、温調対象の過剰な加熱を防止することができるようになる。
According to the invention of
この場合、請求項3の発明の如く温度調整部が、高温熱媒体回路を流れる熱媒体の温度が所定値より低い場合に、当該熱媒体を熱交換用高温側貯留室に導入するようにすれば、温調対象を迅速に暖機することができるようになる。
In this case, when the temperature of the heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit is lower than a predetermined value, the temperature control unit, as in the invention of
また、請求項4の発明の如く貯留部に、低温熱媒体回路を流れる熱媒体が導入されて当該熱媒体を貯留すると共に、温調回路に熱媒体を流入させる低温側出口を有する低温側貯留室を設け、この低温側貯留室と高温側貯留室を、それらの上部において相互に連通させることにより、低温熱媒体回路と高温熱媒体回路で熱媒体の量に偏りが生じた場合にも、貯留部の低温側貯留室と高温側貯留室の間で熱媒体の量を調整することができるようになる。 Further, as in the fourth aspect of the present invention, the heat medium flowing through the low-temperature heat medium circuit is introduced into the storage section to store the heat medium, and the low-temperature side storage has a low-temperature side outlet through which the heat medium flows into the temperature control circuit. A chamber is provided, and the low-temperature side storage chamber and the high-temperature side storage chamber are communicated with each other at their upper portions, so that even if the amount of heat medium is uneven in the low-temperature heat medium circuit and the high-temperature heat medium circuit, It becomes possible to adjust the amount of the heat medium between the low temperature side storage chamber and the high temperature side storage chamber of the storage section.
また、請求項5の発明の如く低温側貯留室内の熱媒体を温調回路に導入するか否かを切り替えるもう一つの温度調整部を設けることで、温調対象の冷却を的確に行うことが可能となる。 Further, by providing another temperature control section for switching whether or not the heat medium in the low-temperature side storage chamber is introduced into the temperature control circuit as in the fifth aspect of the invention, it is possible to accurately cool the object to be temperature controlled. It becomes possible.
この場合、請求項6の発明の如くもう一つの温度調整部が、温調回路を流れる熱媒体の温度が所定値以上となった場合に、低温側貯留室から温調回路に熱媒体を導入するようにすれば、温調対象の過熱を確実に防止することができるようになる。 In this case, when the temperature of the heat medium flowing through the temperature control circuit reaches or exceeds a predetermined value, the other temperature control section introduces the heat medium from the low-temperature storage chamber into the temperature control circuit. By doing so, overheating of the temperature control target can be reliably prevented.
また、温度調整部を請求項7の発明の如く、内部を流れる流体の温度を感知する感温部を有して当該流体の流路を切り替える流路切替弁で構成すれば、電子的な制御も不要となり、システムのコストを削減することが可能となる。 Further, if the temperature control unit is composed of a channel switching valve that has a temperature sensing part that senses the temperature of the fluid flowing inside and switches the channel of the fluid as in the seventh aspect of the invention, electronic control can be performed. is also unnecessary, and the cost of the system can be reduced.
ここで、温調対象としては請求項8の発明の如く例えば電動車両に搭載されたバッテリや、電動車両の走行用電動モータ、当該走行用電動モータを駆動するインバータが考えられる。 Here, as an object to be temperature controlled, for example, a battery mounted on an electric vehicle, an electric motor for running the electric vehicle, and an inverter for driving the electric motor for running can be considered as the object of temperature control.
尚、高温熱媒体回路としては、請求項9の発明の如く加熱部により加熱された熱媒体が循環されて車両の車室内を暖房するためのヒータコアを有するもの、低温熱媒体回路としては、冷却部により冷却された熱媒体が循環されて車両の車室内を冷房するためのクーラコアを有するものが考えられるが、その場合には、請求項10の発明の如く冷媒を圧縮する圧縮機と、この圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器と、この放熱器で放熱した冷媒を減圧する減圧部と、この減圧部で減圧された冷媒を吸熱させる吸熱器を有するヒートポンプ回路を設け、放熱器と高温熱媒体回路の加熱部とを熱交換関係に設けると共に、吸熱器と低温熱媒体回路の冷却部とを熱交換関係に設ける。 The high-temperature heat medium circuit includes a heater core for circulating the heat medium heated by the heating unit to heat the interior of the vehicle, and the low-temperature heat medium circuit includes a cooling It is conceivable to have a cooler core for cooling the interior of the vehicle by circulating the heat medium cooled by the section. a heat pump circuit having a radiator for dissipating heat from the refrigerant discharged from the compressor, a decompression section for decompressing the refrigerant radiated by the radiator, and a heat absorber for absorbing heat from the decompressed refrigerant by the decompression section, and the heating section of the high temperature heat medium circuit are provided in a heat exchange relationship, and the heat absorber and the cooling section of the low temperature heat medium circuit are provided in a heat exchange relationship.
これにより、電動車両の車室内を空調するためのヒートポンプ回路や高温熱媒体回路、低温熱媒体回路を利用して温調対象の温調を行うことができるようになる。また、温調対象を加熱する必要が無い場合には、前述したように高温熱媒体回路を流れる熱媒体は貯留部のバイパス用高温側貯留室を流れるようになるので、ヒータコアにはより高温の熱媒体が循環されるようになり、車室内の暖房も支障無く行えるようになる。更に、温調対象を冷却する必要が無い場合には、前述したように低温熱媒体回路を流れる熱媒体は温調回路に導入されなくなるので、クーラコアにはより低温の熱媒体が循環されるようになり、車室内の冷房も支障無く行えるようになる。 As a result, the heat pump circuit, the high-temperature heat medium circuit, and the low-temperature heat medium circuit for air-conditioning the interior of the electric vehicle can be used to control the temperature of the temperature control target. Further, when there is no need to heat the temperature control target, the heat medium flowing through the high temperature heat medium circuit flows through the bypass high temperature side storage chamber of the storage unit as described above, so that the heater core receives a higher temperature. The heat medium can be circulated, and heating of the passenger compartment can be performed without any trouble. Furthermore, when there is no need to cool the object to be temperature controlled, the heat medium flowing through the low-temperature heat medium circuit is not introduced into the temperature control circuit as described above. It becomes possible to perform air conditioning in the passenger compartment without any trouble.
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
(1)熱マネジメントシステム1の構成
図1は本発明の一実施例の熱マネジメントシステム1の構成を示している。実施例の熱マネジメントシステム1は、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両の車室内を空調すると共に、実施例で採りあげるバッテリ2の他、走行用電動モータやインバータ等の温調対象を温調する車両用空気調和装置であり、ヒートポンプ回路3と、熱媒体回路4と、制御装置6を備えた構成とされている。尚、本出願において、バッテリは燃料電池も含む概念とする。
(1) Configuration of Thermal Management System 1 FIG. 1 shows the configuration of a thermal management system 1 according to an embodiment of the present invention. The thermal management system 1 of the embodiment air-conditions the interior of an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, and also temperature-controls temperature control objects such as a
実施例のヒートポンプ回路3は、冷媒(フロン冷媒)を圧縮する圧縮機7と、この圧縮機7から吐出された冷媒(高温冷媒)を放熱させる放熱器8と、放熱器8で放熱した冷媒を減圧する減圧部としての膨張弁9と、この膨張弁9で減圧された冷媒が蒸発して吸熱する吸熱器11と、アキュムレータ12が冷媒配管により順次環状に接続された冷媒回路を備えており、通常は電動車両のボンネット下の所謂エンジンルームに配設されている。
The
熱媒体回路4は水等の熱媒体が流通する回路であり、この実施例では冷却部13(熱交換器)と、加熱部14(熱交換器)と、クーラコア16と、ヒータコア17と、循環部としての第1~第3ポンプ21~23と、ラジエータ29と、本発明の温度調整部としてのサーモバルブ30及び31と、8つの三方弁32~39と、逆止弁41と、所定容量のリザーブタンクから構成される本発明の貯留部26を備え、それらが後述する如く熱媒体配管で接続されている。
The
尚、実施例の三方弁32~39は三つの接続口を備え、全ての接続口を連通する状態と、それらのうちの二つの接続口のみを連通する状態(合わせて四つの状態)に切り替えることが可能とされた弁装置である。
The three-
この場合、冷却部13の出口は熱媒体配管C1により三方弁32の第1接続口に接続され、三方弁32の第2接続口は熱媒体配管C2により三方弁33の第3接続口に接続されている。三方弁33の第1接続口は熱媒体配管C4によりクーラコア16の入口に接続され、クーラコア16の出口は熱媒体配管C5により三方弁34の第1接続口に接続されている。三方弁34の第2接続口は熱媒体配管C6により三方弁35の第1接続口に接続され、三方弁35の第2接続口は熱媒体配管C7により第1ポンプ21の入口に接続されている。第1ポンプ21の出口は熱媒体配管C8により冷却部13の入口に接続されている。
In this case, the outlet of the cooling
三方弁33の第2接続口は熱媒体配管C10により貯留部26の後述する低温側貯留室61の上部に連通接続されている。低温側貯留室61の底部には低温側出口61A(図3)が形成されており、この低温側出口61Aには熱媒体配管C42の一端が連通接続されている。熱媒体配管C42の他端はサーモバルブ30(温度調整部)の後述するメインバルブポートMVに接続されており、サーモバルブ30の後述するバイパスバルブポートBVは熱媒体配管C11、C12により逆止弁41の入口に接続されている。逆止弁41の出口は熱媒体配管C13により三方弁34の第3接続口に接続されている。この逆止弁41は三方弁34の方向が順方向とされている。
A second connection port of the three-
サーモバルブ30の後述する混合水ポートXVは熱媒体配管C41により第3ポンプ23の入口に接続されており、第3ポンプ23の出口は熱媒体配管C15によりバッテリ2(温調対象)の入口に接続されている。尚、バッテリ2の周囲には入口と出口を有して熱媒体が流れるジャケット構造が構成され、このジャケット構造を介してバッテリ2は熱媒体と熱交換する構成とされている。そして、バッテリ2の入口とはこのジャケット構造の入口であり、バッテリ2の出口、即ち、ジャケット構造の出口は熱媒体配管C16により貯留部26の後述する温調側貯留室63の上部に連通接続されている。この温調側貯留室63の底部には温調側出口63A(図3)が形成されており、この温調側出口63Aは熱媒体配管C46により、熱媒体配管C11と熱媒体配管C12の接続点に接続されている。
A mixed water port XV, which will be described later, of the
サーモバルブ31の後述するバイパスバルブポートBVは、熱媒体配管C48により貯留部26の後述する熱交換用高温側貯留室64の上部に連通接続されている。この熱交換用高温側貯留室64の底部には第1の高温側出口64A(図3)が形成されており、この第1の高温側出口64Aには、熱媒体配管C43の一端が接続されている。サーモバルブ31の後述するメインバルブポートMVは、熱媒体配管C49により貯留部26の後述するバイパス用高温側貯留室66の上部に連通接続されている。
A later-described bypass valve port BV of the
このバイパス用高温側貯留室66と前述した熱交換用高温側貯留室64により、本発明における高温側貯留室65が構成される。また、バイパス用高温側貯留室66の底部には第2の高温側出口66A(図3)が形成されており、この第2の高温側出口66Aには、熱媒体配管C47の一端が接続されている。熱媒体配管C43と熱媒体配管C47の他端は接続されており、この接続点は熱媒体配管C45によりヒータコア17の入口に接続されている。また、サーモバルブ31の後述する混合水ポートXVには熱媒体配管C19が接続されている。
The bypass high temperature
上記第3ポンプ23、熱媒体配管C15、バッテリ2のジャケット構造、熱媒体配管C16、貯留部26の温調側貯留室63、熱媒体配管C46、熱媒体配管C11、サーモバルブ30、熱媒体配管C41で構成される閉ループと、熱媒体配管C10、貯留部26の低温側貯留室61、熱媒体配管C42、熱媒体配管C12、逆止弁41、熱媒体配管C13が本発明における温調回路42を構成している。
The
また、冷却部13、熱媒体配管C1、三方弁32、熱媒体配管C2、三方弁33、熱媒体配管C4、クーラコア16、熱媒体配管C5、三方弁34、熱媒体配管C6、三方弁35、熱媒体配管C7、第1ポンプ21、熱媒体配管C8が、後述する冷房モードでの本発明における低温熱媒体回路43を構成する。熱媒体配管C10、貯留部26の低温側貯留室61、熱媒体配管C42はこの場合の低温熱媒体回路43と温調回路42との接続部を構成する。サーモバルブ30は熱媒体配管C42(接続部)に接続され、低温側貯留室61から温調回路42への低温熱媒体回路43の熱媒体の流入を制御する。
Also, the cooling
また、加熱部14の出口は熱媒体配管C17により三方弁36の第3接続口に接続されている。三方弁36の第1接続口は熱媒体配管C19により前述した如くサーモバルブ31の混合水ポートXVに接続され、サーモバルブ31の後述するメインバルブポートMVは前述した如く熱媒体配管C49により貯留部26のバイパス用高温側貯留室66に接続されている。また、サーモバルブ31の後述するバイパスバルブポートBVは前述した如く熱媒体配管C48により貯留部26の熱交換用高温側貯留室64に接続されている。
Also, the outlet of the
また、前述した如く熱媒体配管C45はヒータコア17の入口に接続されており、ヒータコア17の出口は熱媒体配管C20により三方弁38の第1接続口に接続されている。三方弁38の第2接続口は熱媒体配管C21により第2ポンプ22の入口に接続され、第2ポンプ22の出口は熱媒体配管C22により加熱部14の入口に接続されている。
As described above, the heat medium pipe C45 is connected to the inlet of the
この加熱部14、熱媒体配管C17、三方弁36、熱媒体配管C19、サーモバルブ31、熱媒体配管C48、熱媒体配管C49、貯留部26の熱交換用高温側貯留室64とバイパス用高温側貯留室66、熱媒体配管C43、熱媒体配管C47、熱媒体配管C45、ヒータコア17、熱媒体配管C20、三方弁38、熱媒体配管C21、第2ポンプ22、熱媒体配管C22が本発明における高温熱媒体回路44を構成する。また、サーモバルブ31は、高温熱媒体回路44の熱媒体を、貯留部26の熱交換用高温側貯留室64に導入するか、バイパス用高温側貯留室66に導入するかを切り替える制御を行う。
The
また、三方弁36の第2接続口は熱媒体配管C24により三方弁37の第1接続口に接続されており、三方弁37の第3接続口は熱媒体配管C25によりラジエータ29の入口に接続されている。ラジエータ29の出口は熱媒体配管C26により三方弁39の第2接続口に接続されており、三方弁39の第1接続口は熱媒体配管C27により三方弁38の第3接続口に接続されている。
The second connection port of the three-
更に、三方弁37の第2接続口は熱媒体配管C28により三方弁32の第3接続口に接続されており、三方弁35の第3接続口は熱媒体配管C29により三方弁39の第3接続口に接続されている。冷却部13、熱媒体配管C1、三方弁32、熱媒体配管C28、三方弁37、熱媒体配管C25、ラジエータ29、熱媒体配管C26、三方弁39、熱媒体配管C29、三方弁35、熱媒体配管C7、第1ポンプ21、熱媒体配管C8が、後述する暖房モードでの本発明における低温熱媒体回路43Aを構成することになる。この場合、熱媒体配管C2と熱媒体配管C10、貯留部26の低温側貯留室61、熱媒体配管C42はこの場合の低温熱媒体回路43と温調回路42との接続部を構成する。
Furthermore, the second connection port of the three-
図1において46は、電動車両の車室内に空調用の空気を供給するHVACユニットであり、内部の空気流通路47に送給する空気を内気と外気で切り替える吸込切替ダンパ48と、室内ファン49が設けられている。そして、前述したクーラコア16とヒータコア17は、この室内ファン49の下流側の空気流通路47内に順次配設されている。
In FIG. 1,
(2)貯留部26の構成
ここで、貯留部26の内部を図3と図4に拡大して示す。図中67は熱交換用高温側貯留室64と温調側貯留室63とを区画する区画壁である。区画壁67は貯留部26の底部から天井部まで渡っているので、熱交換用高温側貯留室64と温調側貯留室63との間は熱媒体の流通はないが、区画壁67は熱伝導率の高い素材(金属等)にて構成されており、これにより、高温側貯留室65の熱交換用高温側貯留室64と温調側貯留室63は熱交換関係を有した状態で区画壁67により区画されている。
(2) Configuration of
図中68は低温側貯留室61と温調側貯留室63とを区画する区画壁である。区画壁68も貯留部26の底部から天井部まで渡っているので、低温側貯留室61と温調側貯留室63との間は熱媒体の流通はない。また、区画壁68は断熱素材(硬質樹脂等)にて構成されており、これにより、温調側貯留室63と低温側貯留室61は断熱されている。
図中69は高温側貯留室65内を熱交換用高温側貯留室64とバイパス用高温側貯留室66とに仕切る仕切壁である。この仕切壁69は断熱素材(硬質樹脂等)にて構成されており、貯留部26の底部から起立しているが、天井部までは至っていない。これにより、熱交換用高温側貯留室64とバイパス用高温側貯留室66は断熱されているが、それらの上部では連通している。また、熱交換用高温側貯留室64は区画壁67に面しており、内部の熱媒体は区画壁67に接するが、バイパス用高温側貯留室66は区画壁67には面しておらず、内部の熱媒体は区画壁67に接しない。
実施例の貯留部26は略円筒状を呈しているが、上述した区画壁67は貯留部26の中央部に位置しており、区画壁68と仕切壁69は貯留部26と略同心円の円弧状を呈している(図4)。これにより、温調側貯留室63と熱交換用高温側貯留室64は貯留部26の内側に位置し、低温側貯留室61とバイパス用高温側貯留室66はそれらの外側に位置する。また、低温側貯留室61とバイパス用高温側貯留室66は、区画壁67の延長上に位置する仕切壁71、72により相互に仕切られている。仕切壁71、72は断熱素材(硬質樹脂等)にて構成されており、貯留部26の底部から起立しているが、天井部までは至っていない。これにより、低温側貯留室61と高温側貯留室65(バイパス用高温側貯留室66と熱交換用高温側貯留室64)は相互に断熱されているが、それらの上部では連通している。
Although the
(3)サーモバルブ(温度調整部)30、31の構成
図2は前述したサーモバルブ(温度調整部)30、31の断面図である。サーモバルブ30及び31は基本的には同一の構造であるが、使い方が異なっている。即ち、サーモバルブ30は熱媒体配管C42(温調回路42と低温熱媒体回路43、43Aの接続部分)に接続され、サーモバルブ31は熱媒体配管C19(温調回路42と高温熱媒体回路44の接続部分)に接続されている。
(3) Configuration of Thermovalves (Temperature Control Units) 30 and 31 FIG. 2 is a sectional view of the thermovalves (temperature control units) 30 and 31 described above. The
そして、何れもハウジング51と、メインバルブ52と、バイパスバルブ53と、感温部54と、スプリング56、57を備えている。ハウジング51には、前述したメインバルブポートMV、バイパスバルブポートBV、及び、混合水ポートXVが形成され、更にハウジング51内は混合室58とされている。
Each of them includes a
メインバルブポートMVは開口59を介して混合室58と連通しており、バイパスバルブポートBVは混合室58に連通している。そして、メインバルブ52は感温部54とスプリング56、57の作用により、開口59を開閉すると共に、バイパスバルブ53はバイパスバルブポートBVを開閉する。尚、混合水ポートXVは混合室58と連通している。
Main valve port MV communicates with mixing
感温部54は、メインバルブ52とバイパスバルブ53に接続されており、内部にはワックス(例えば、パラフィンワックス)が内蔵されて伸縮する構造とされている。感温部54は混合室58内の熱媒体の温度により伸縮し、メインバルブ52とバイパスバルブ53を移動させ、開口59とバイパスバルブポートBVの開度を調節する。
The
尚、サーモバルブ31の混合室58内の熱媒体の温度とは、後述する如く混合水ポートXVから流入した熱媒体の温度(高温熱媒体回路44を流れる熱媒体の温度)である。また、サーモバルブ30の混合室58内の熱媒体の温度とは、後述する如くバイパスバルブポートBVから流入した熱媒体の温度、又は、当該熱媒体とメインバルブポートMVから開口59を介して流入した熱媒体が混合された熱媒体の温度であり、何れの混合室58内の熱媒体の温度も温調回路42を流れる熱媒体の温度である。
The temperature of the heat medium in the mixing
サーモバルブ31のメインバルブポートMVには前述した如く熱媒体配管C49が接続されており、バイパスバルブポートBVには熱媒体配管C48が接続され、混合水ポートXVは熱媒体配管C19に接続されている。そして、サーモバルブ31は、混合室58内の熱媒体の温度が所定値T1(例えば、+30℃)より低い場合、メインバルブ52が開口59を閉じ、バイパスバルブ53がバイパスバルブポートBVを開く。これにより、サーモバルブ31は高温熱媒体回路44の熱媒体を混合水ポートXVから混合室58内に導入し、バイパスバルブポートBVから熱媒体配管C48に流すことで、貯留部26の熱交換用高温側貯留室64に高温熱媒体回路44の高温熱媒体を導入する。
The heat medium pipe C49 is connected to the main valve port MV of the
一方、サーモバルブ31は、混合室58内の熱媒体の温度が所定値T1以上になると、メインバルブ52が開口59を開き、バイパスバルブ53がバイパスバルブポートBVを閉じる。これにより、サーモバルブ31は混合水ポートXVから流入した熱媒体を開口59からメインバルブポートMVに流し、熱媒体配管C49に流出させ、貯留部26のバイパス用高温側貯留室66に高温熱媒体回路55の高温熱媒体を導入する。
On the other hand, in the
他方、サーモバルブ30のメインバルブポートMVには前述した如く貯留部26の低温側貯留室61に接続された熱媒体配管C42が接続されており、バイパスバルブポートBVには熱媒体配管C11が接続され、混合水ポートXVには熱媒体配管C41が接続される。そして、混合室58内の熱媒体の温度が前述した所定値T1より高いもう一つの所定値T2(例えば、+40℃)より低い場合、メインバルブ52が開口59を閉じ、バイパスバルブ53がバイパスバルブポートBVを開き、混合室58内の熱媒体の温度が所定値T2以上となると、メインバルブ52が開口59を開き始め、低温側貯留室61から低温熱媒体回路43の熱媒体(後述する低温熱媒体)が混合室58内に導入される設定とされている。尚、サーモバルブ30、31のメインバルブ52については、開口59を閉じている状態でメインバルブポートMVからは僅かながら熱媒体が混合室58に流れる構造とされている。
On the other hand, the main valve port MV of the
以上の構成で、実施例の熱マネジメントシステム1の動作を説明する。
(4)暖房モードとバッテリ2(温調対象)の温調
先ず、制御装置6による暖房モードについて説明する。図1中の各矢印は暖房モードにおける熱媒体の流れ方を示している。暖房モードでは制御装置6は、三方弁32が熱媒体配管C1、C28、C2を連通する状態とし、三方弁33は熱媒体配管C2と熱媒体配管C10のみを連通する状態とする。また、三方弁34は熱媒体配管C6と熱媒体配管C13のみを連通する状態とし、三方弁35は熱媒体配管C6、C7、C29を連通する状態とする。また、三方弁36は熱媒体配管C17と熱媒体配管C19のみを連通する状態とし、三方弁37は熱媒体配管C25と熱媒体配管C28のみを連通する状態とする。また、三方弁39は熱媒体配管C26と熱媒体配管C29のみを連通する状態とし、三方弁38は熱媒体配管C20と熱媒体配管C21のみを連通する状態に切り替える。
The operation of the heat management system 1 of the embodiment with the above configuration will be described.
(4) Heating Mode and Temperature Control of Battery 2 (Temperature Control Target) First, the heating mode by the
そして、圧縮機7、各ポンプ21、22、23、室内ファン49を運転する。これにより、第1ポンプ21から吐出された熱媒体は冷却部13、ラジエータ29を順次経て第1ポンプ21に吸い込まれるかたちで低温熱媒体回路43A内を循環される。また、氷点下の低外気温条件では、サーモバルブ30のバイパスバルブポートBVから混合室58に流入する熱媒体の温度は低いので(所定値T2より低い)、感温部54は係る混合室53内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52により開口59を閉じ、バイパスバルブ3によりバイパスバルブポートBVを開いている。これにより、温調回路42の温調側貯留室63を含む閉ループ内を熱媒体が循環される(図1に矢印で示す)。
Then, the
また、第2ポンプ22から吐出された熱媒体は加熱部14を経てサーモバルブ31に至る。ここで、氷点下の低外気温条件では、サーモバルブ31の混合水ポートXVから混合室58に流入する熱媒体の温度も低いので(所定値T1より低い)、感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52により開口59を閉じ、バイパスバルブ53によりバイパスバルブポートBVを開くので、サーモバルブ31に至った熱媒体は熱媒体配管C48を経て貯留部26の熱交換用高温側貯留室64に導入され、一旦貯留される。
Also, the heat medium discharged from the
貯留部26の熱交換用高温側貯留室64内の熱媒体は、区画壁67を介して温調側貯留室63内の熱媒体と熱交換するので、当該温調側貯留室63内の熱媒体は加熱される。この加熱された熱媒体は、熱媒体配管C46、熱媒体配管C11、サーモバルブ30、熱媒体配管C41を経て第3ポンプ23に吸い込まれる。そして、熱媒体配管C15からバッテリ2に循環されて当該バッテリ2を加熱する。これにより、バッテリ2の暖機が行われることになる。
Since the heat medium in the heat exchange high temperature
貯留部26の熱交換用高温側貯留室64内の熱媒体は、熱媒体配管C43、熱媒体配管C45を経てヒータコア17に流入する。そして、ヒータコア17から流出した熱媒体は、第2ポンプ22に吸い込まれるかたちで高温熱媒体回路44内を循環される。図5の実線矢印はこの状態を示しており、これを熱媒体回路4の第1経路状態とする。
The heat medium in the heat exchange high temperature
圧縮機7が運転されることで放熱器8では冷媒が放熱し、吸熱器11では冷媒が吸熱するので、放熱器8では加熱部14を流れる熱媒体が高温の冷媒により加熱される。この加熱された熱媒体は、前述した如く貯留部26の熱交換用高温側貯留室64に導入され、区画壁67を介して温調側貯留室63の熱媒体を加熱する。そして、温調側貯留室63の熱媒体はバッテリ2に循環されるので、バッテリ2は加熱される。また、貯留部26の熱交換用高温側貯留室64を経た熱媒体は次にヒータコア17に循環されるので、室内ファン49から車室内に送給される空気はヒータコア17により加熱され、これにより車室内の暖房が行われる。
When the
他方、吸熱器11では冷却部13を流れる熱媒体が冷媒により吸熱されて冷却される。この冷却された低温熱媒体はラジエータ29に循環され、外気により暖められる。即ち、外気中の熱を汲み上げる。この汲み上げられた熱はヒートポンプ回路3により放熱器8に搬送され、バッテリ2の加熱や、車室内の暖房に利用されることになる。
On the other hand, in the
運転開始後。高温熱媒体回路44を循環する熱媒体の温度は上昇していく。そして、サーモバルブ31の混合水ポートXVから混合室58内に流入する熱媒体の温度が前述した所定値T1(+30℃)以上まで上昇すると、感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてバイパスバルブ53とメインバルブ52を移動させ、バイパスバルブポートBVを閉じ、開口59を開く。
After starting operation. The temperature of the heat medium circulating in the high temperature
これにより、サーモバルブ31の混合水ポートXVから流入した熱媒体は混合室58内を経て開口59を通過し、メインバルブポートMVから熱媒体配管C49に流出し、貯留部26のバイパス用高温側貯留室66に導入され、一旦貯留される。貯留部26のバイパス用高温側貯留室66内の熱媒体は区画壁67に接していないので、高温熱媒体回路44の熱媒体は熱交換用高温側貯留室64をバイパスして貯留部26内を流れることになり、温調側貯留室63内の熱媒体の加熱は停止される。これにより、バッテリ2の過剰な加熱は防止される。
As a result, the heat medium flowing in from the mixed water port XV of the
貯留部26のバイパス用高温側貯留室66内の熱媒体は、熱媒体配管C47、熱媒体配管C45を経てヒータコア17に流入する。そして、ヒータコア17から流出した熱媒体は、第2ポンプ22に吸い込まれるかたちで高温熱媒体回路44内を循環される。図6、図7の実線矢印はこの状態を示しており、これを熱媒体回路4の第2経路状態とする。
The heat medium in the bypass high-temperature
その後、バッテリ2の自己発熱により温調回路42の閉ループ内を循環される熱媒体の温度は上昇していく。そして、サーモバルブ30のバイパスバルブポートBVから混合室58内に流入する熱媒体の温度が前述した所定値T2(+40℃)以上になると、感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52を移動させ、開口59を開き始める。これにより、低温熱媒体回路43Aを流れる低温熱媒体の一部が、三方弁32で分流され、熱媒体配管C2、三方弁33、熱媒体配管C10、貯留部26の低温側貯留室61、熱媒体配管C42を経てメインバルブポートMVからサーモバルブ30内に入り、開口59から混合室58内に流入し始める(図7中に破線矢印で示す)。
Thereafter, the self-heating of the
開口59から流入した熱媒体は、バイパスバルブポートBVから流入した熱媒体と混合室58内で混合され、混合水ポートXVから熱媒体配管C41に流出する。そして、第3ポンプ23に吸い込まれ、バッテリ2に向けて吐出されるようになる。これにより、バッテリ2には温度が下がった熱媒体が循環されるので、バッテリ2は冷却されるようになる。
The heat medium that has flowed in from the
バッテリ2を経て熱媒体配管C16に流出した熱媒体は、貯留部26の温調側貯留室63、熱媒体配管C46に至る。この熱媒体配管C46からは、もともと温調回路42の閉ループ内を循環していた分の熱媒体が熱媒体配管C11に流れ、熱媒体配管C10を経て低温熱媒体回路43Aから導入された分の熱媒体は、熱媒体配管C12に分流され、逆止弁41、熱媒体配管C13を経て三方弁34に至り、低温熱媒体回路43Aに戻される(図7中破線矢印で示す)。即ち、熱媒体配管C46、熱媒体配管C12、逆止弁41、熱媒体配管C13が温調回路42から低温熱媒体回路43Aに熱媒体を戻す経路となり、貯留部26はこの経路上に設けられていることになる。これを熱媒体回路4の第3経路状態とする。
The heat medium that has flowed out to the heat medium pipe C16 through the
このとき、貯留部26のバイパス用高温側貯留室66には高温熱媒体回路44を流れる熱媒体が貯留されているが、仕切壁68、71、72により両室61、66は断熱されているので、高温熱媒体回路44の熱媒体と低温熱媒体回路43Aの熱媒体が熱交換することは防止、若しくは、最低限に抑えられる。
At this time, the heat medium flowing through the high temperature
尚、上述の如く低温熱媒体回路43Aから導入された低温熱媒体によりバッテリ2が冷却され、サーモバルブ30の混合室58内の熱媒体(混合された熱媒体)の温度が前述した所定値T2より低くなると、感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52により開口59を閉じる。これにより、再び第2経路状態に戻され、熱媒体は温調回路42の閉ループ内を循環するかたちに復帰する。以上のようにしてバッテリ2は最適温度範囲(例えば、+10℃以上、+40℃以下の目標温度)に維持されるようになる。
The
また、前述した如く貯留部26内の低温側貯留室61と高温側貯留室65(熱交換用高温側貯留室64とバイパス用高温側貯留室66)の上部は連通されているので、低温熱媒体回路43Aと高温熱媒体回路44で熱媒体の量に偏りが生じ、低温側貯留室61と高温側貯留室65のうちの何れかの熱媒体が仕切壁71、72を超えた場合は、超えた方の室から他方の室に熱媒体が流入するので、低温側貯留室61と高温側貯留室65において、高温熱媒体回路44と低温熱媒体回路43Aの熱媒体の量は調整されることになる。また、低温側貯留室61と高温側貯留室65の何れかが満杯になってしまうこともなくなる。
Further, as described above, the upper portions of the low temperature
また、熱交換用高温側貯留室64とバイパス用高温側貯留室66も上部で連通されており、熱交換用高温側貯留室64とバイパス用高温側貯留室66のうちの何れか一方の熱媒体が増加して、仕切壁69を超えた場合は、他方に流入するので、何れかの室が満杯になってしまうこともない。
In addition, the heat exchange high temperature
(5)冷房モードとバッテリ(温調対象)2の温調
次に、制御装置6による冷房モードについて説明する。図8中の各矢印は冷房モードにおける熱媒体の流れ方を示している。冷房モードでは制御装置6は、三方弁32が熱媒体配管C1と熱媒体配管C2のみを連通する状態とし、三方弁33は熱媒体配管C2、C4、C10を連通する状態とする。また、三方弁34は熱媒体配管C5、C6、C13を連通する状態とし、三方弁35は熱媒体配管C6と熱媒体配管C7のみを連通する状態とする。また、三方弁36は熱媒体配管C17と熱媒体配管C24のみを連通する状態とし、三方弁37は熱媒体配管C24と熱媒体配管C25のみを連通する状態とする。また、三方弁39は熱媒体配管C26と熱媒体配管C27のみを連通する状態とし、三方弁38は熱媒体配管C27と熱媒体配管C21のみを連通する状態に切り替える。
(5) Cooling Mode and Temperature Control of Battery (Temperature Control Target) 2 Next, the cooling mode by the
そして、圧縮機7、各ポンプ21、22、23、室内ファン49を運転する。これにより、第1ポンプ21から吐出された熱媒体は、冷却部13、クーラコア47を順次経て第1ポンプ21に吸い込まれるかたちで低温熱媒体回路43内を循環される。また、第2ポンプ22から吐出された熱媒体は、加熱部14、ラジエータ29を順次経て第2ポンプ22に吸い込まれるかたちで循環される。
Then, the
一方、圧縮機7が運転されることで前述同様に放熱器8では冷媒が放熱し、吸熱器11では冷媒が吸熱するので、吸熱器11では冷却部13を流れる熱媒体が冷媒により吸熱されて冷却される。この冷却された低温熱媒体はクーラコア16に循環されるので、室内ファン49から車室内に送給される空気はクーラコア16により冷却され、これにより車室内の冷房が行われる。他方、放熱器8では加熱部14を流れる熱媒体が高温の冷媒により加熱される。この加熱された高温熱媒体はラジエータ29に循環され、外気中に放熱する。
On the other hand, when the
運転開始当初は温調回路42内を循環する熱媒体の温度も前述した所定値T2より低いので、第3ポンプ23から吐出された熱媒体はバッテリ(温調対象)2を経て貯留部26の温調側貯留室63に至り、そこからサーモバルブ30を経て再び第3ポンプ23に吸い込まれるかたちで温調回路42の閉ループ内を循環される。即ち、サーモバルブ30はバイパスバルブポートBVから混合室58内に流入する熱媒体の温度に基づき、バイパスバルブ53によりバイパスバルブポートBVを開いた状態に維持し、メインバルブ52により開口59を閉じるので、第3ポンプ23により温調回路42の閉ループ内を熱媒体が循環されることになる。図8中の実線矢印はこの状態を示しており、これを熱媒体回路4の第4経路状態とする。
At the beginning of the operation, the temperature of the heat medium circulating in the
その後、バッテリ2の自己発熱により温調回路42の閉ループ内を循環される熱媒体の温度は上昇していく。そして、サーモバルブ30のバイパスバルブポートBVから混合室58内に流入する熱媒体の温度が前述した所定値T2(+40℃)以上になると、感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52を移動させ、開口59を開き始める。これにより、低温熱媒体回路43を流れる低温熱媒体の一部が、三方弁33で分流され、熱媒体配管C10を経て貯留部26の低温側貯留室61内に導入され、この低温側貯留室61内の低温熱媒体がメインバルブポートMVからサーモバルブ31内に入り、開口59から混合室58内に流入し始める(図8中に破線矢印で示す)。
Thereafter, the self-heating of the
開口59から流入した熱媒体は、サーモバルブ30のバイパスバルブポートBVから流入した熱媒体と混合室58内で混合され、混合水ポートXVから熱媒体配管C41に流出する。そして、第3ポンプ23に吸い込まれ、バッテリ2に向けて吐出されるようになる。これにより、バッテリ2には温度が下がった熱媒体が循環されるので、バッテリ2は冷却されるようになる。
The heat medium flowing from the
バッテリ2を経て熱媒体配管C16に流出し、貯留部26の温調側貯留室63内に入った熱媒体からは、もともと温調回路42の閉ループ内を循環していた分の熱媒体が熱媒体配管C46から熱媒体配管C11に流れ、熱媒体配管C10を経て低温熱媒体回路43から導入された分の熱媒体は、熱媒体配管C12に分流され、逆止弁41、熱媒体配管C13を経て三方弁34に至り、低温熱媒体回路43に戻される(図8中破線矢印で示す)。即ち、熱媒体配管C46、熱媒体配管C12、逆止弁41、熱媒体配管C13が温調回路42から低温熱媒体回路43に熱媒体を戻す経路となり、貯留部26はこの経路上に設けられていることになる。これを熱媒体回路4の第5経路状態とする。
From the heat medium that has flowed out to the heat medium pipe C16 through the
尚、上述の如く低温熱媒体回路43から導入された低温熱媒体によりバッテリ2が冷却され、サーモバルブ30の混合室58内の熱媒体(混合された熱媒体)の温度が前述した所定値T2より低くなると、サーモバルブ30の感温部54は係る混合室58内の熱媒体の温度に基づいてメインバルブ52により開口59を閉じる。これにより、再び第4経路状態に戻され、熱媒体は温調回路42の閉ループ内を循環するかたちに復帰する。以上により、冷房モードにおいても、バッテリ2は最適温度範囲(例えば、+10℃以上、+40℃以下の目標温度)に維持されるようになる。
The
この冷房モードでも、低温側貯留室61内の熱媒体が仕切壁71、72を超える量まで増えた場合は高温側貯留室66に流入することになるので、低温側貯留室61が満杯になってしまうこともなくなる。
Even in this cooling mode, when the amount of heat medium in the low-
次に、図9と図10を参照しながら貯留部26の他の実施例について説明する。尚、各図において図3、図4と同一符号で示すものは、同一若しくは同様の機能を奏するものとする。
(6)貯留部26の構成(その2)
この実施例の場合、温調側貯留室63が貯留部26内に収納されたタンク73内に構成される。このタンク73は熱伝導率の高い素材(金属等)にて構成されており、このタンク73の構成壁が、高温側貯留室65の熱交換用高温側貯留室64内の熱媒体と温調側貯留室63内の熱媒体とが熱交換関係を有した状態で熱交換用高温側貯留室64と温調側貯留室63を区画する本発明の区画壁を構成することになる。この場合も同様に熱交換用高温側貯留室64と温調側貯留室63との間は熱媒体の流通はない。
Next, another embodiment of the
(6) Configuration of Storage Unit 26 (Part 2)
In the case of this embodiment, the temperature control
また、この実施例の場合、同様に略円筒状の貯留部26内は、同心円筒状を呈して貯留部26の底部から起立した仕切壁74により内側と外側とに仕切られ、仕切壁74の内側が熱交換用高温側貯留室64とされ、この熱交換用高温側貯留室64内にタンク73は配設されている(図10)。更に、仕切壁74の外側は仕切壁76、77により二つの室に仕切られており、一方がバイパス用高温側貯留室66、他方が低温側貯留室61とされる。
In the case of this embodiment, similarly, the interior of the substantially cylindrical storing
このような構成により、熱交換用高温側貯留室64はタンク73(区画壁)に面し、内部の熱媒体はタンク73(区画壁)に接するが、バイパス用高温側貯留室66はタンク73(区画壁)には面しておらず、内部の熱媒体はタンク73(区画壁)に接しないことになる。また、低温側貯留室61と温調側貯留室63との間も熱媒体の流通はない。
With such a configuration, the heat exchange high temperature
また、仕切壁74、76、77は断熱素材(硬質樹脂等)にて構成されており、貯留部26の底部から起立しているが、天井部までは至っていない。これにより、熱交換用高温側貯留室64とバイパス用高温側貯留室66は断熱されているが、それらの上部では連通している。また、低温側貯留室61と高温側貯留室65(熱交換用高温側貯留室64、バイパス用高温側貯留室66)は相互に断熱されているが、それらの上部では連通している。また、熱媒体配管C16は貯留部26内に進入してタンク73の上端部に連通接続され、熱媒体配管C46も貯留部26内に進入してタンク73の下端部に連通接続される。その他の構成は図3、図4の場合と同様である。
The
このような貯留部26によっても、貯留部26の熱交換用高温側貯留室64内の熱媒体は、タンク73(区画壁)の構成壁を介して当該タンク73内の温調側貯留室63の熱媒体と熱交換するので、当該温調側貯留室63内の熱媒体は加熱される。そして、この加熱された熱媒体は、前述同様に熱媒体配管C46、熱媒体配管C11、サーモバルブ30、熱媒体配管C41を経て第3ポンプ23に吸い込まれ、熱媒体配管C15からバッテリ2に循環されるので、バッテリ2を加熱し、暖機を行うことができる。
With such a
また、バイパス用高温側貯留室66内の熱媒体についても、タンク73(区画壁)には接していないので、バイパス用高温側貯留室66に高温熱媒体回路44の熱媒体が流入する状態では、温調側貯留室63内の熱媒体の加熱は停止され、バッテリ2の過剰な加熱が防止される。
In addition, since the heat medium in the bypass high temperature
更に、貯留部26内の低温側貯留室61と高温側貯留室65(熱交換用高温側貯留室64とバイパス用高温側貯留室66)の上部は連通されているので、低温側貯留室61と高温側貯留室65のうちの何れかの熱媒体が仕切壁74、76、77を超えた場合は、超えた方の室から他方の室に熱媒体が流入するので、低温側貯留室61と高温側貯留室65において、高温熱媒体回路44と低温熱媒体回路43Aの熱媒体の量は調整されることになる。また、低温側貯留室61と高温側貯留室65の何れかが満杯になってしまうこともなくなる。
Furthermore, since the upper portions of the low temperature
更にまた、熱交換用高温側貯留室64とバイパス用高温側貯留室66も上部で連通されており、熱交換用高温側貯留室64とバイパス用高温側貯留室66のうちの何れか一方の熱媒体が増加して、仕切壁74を超えた場合は、他方に流入するので、何れかの室が満杯になってしまうこともない。
Furthermore, the heat exchange high temperature
以上のように本発明によれば、温調回路42から低温熱媒体回路43、43Aに熱媒体を戻す経路上に、熱媒体を貯留する貯留部26を設け、この貯留部26が、高温熱媒体回路44を流れる熱媒体が導入されて当該熱媒体を貯留すると共に、高温熱媒体回路44に熱媒体を戻す高温側出口64A、66Aを有する高温側貯留室65と、温調回路42を循環する熱媒体が導入されて当該熱媒体を貯留する温調側貯留室63と、高温側貯留室65内の熱媒体と温調側貯留室63内の熱媒体とが熱交換関係を有した状態で高温側貯留室65と温調側貯留室63を区画する区画壁67(タンク73)を有する構成としたので、貯留部26の高温側貯留室65内の熱媒体により温調側貯留室63内の熱媒体を加熱してバッテリ2の暖機を行うことができるようになる。また、低温熱媒体回路43、43Aの熱媒体を温調回路42に導入することで、バッテリ2の冷却も行うことができ、これらにより、バッテリ2を効果的に温調することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the
この場合、高温熱媒体回路44から温調回路42に熱媒体を導入するものではないので、高温熱媒体回路44と低温熱媒体回路43、43Aの間で熱媒体の偏りが生じることもない。特に、温調回路42から低温熱媒体回路43、43Aに熱媒体を戻す経路上に貯留部26を設け、この貯留部26にて高温熱媒体回路44の熱媒体と温調回路42の熱媒体を熱交換させる構造であるので、コストの上昇も最小限に抑えることもできる。
In this case, since the heat medium is not introduced from the high-temperature heat-
また、実施例では高温側貯留室65を、熱媒体が区画壁67(タンク73)に接する熱交換用高温側貯留室64と、熱媒体が区画壁67(タンク73)とは接しないバイパス用高温側貯留室66から構成し、高温熱媒体回路44を流れる熱媒体を熱交換用高温側貯留室64に導入するか、バイパス用高温側貯留室66に導入するかを切り替えるサーモバルブ31を設けたので、バッテリ22の加熱が必要な場合には、サーモバルブ31により熱交換用高温側貯留室64に高温熱媒体回路44の熱媒体を流してバッテリ2を暖機し、加熱の必要が無い場合にはバイパス用高温側貯留室66に高温熱媒体回路44の熱媒体を流して、バッテリ2の過剰な加熱を防止することができるようになる。
In the embodiment, the high temperature
この場合、実施例ではサーモバルブ31が、高温熱媒体回路44を流れる熱媒体の温度が所定値T1より低い場合に、当該熱媒体を熱交換用高温側貯留室64に導入するようにしている。ここで、高温熱媒体回路44の熱媒体の温度が低い場合、温調回路42の熱媒体の温度も低いので、実施例の如く高温熱媒体回路44を流れる熱媒体の温度が所定値T1より低い場合、当該熱媒体を熱交換用高温側貯留室64に導入するようにすれば、バッテリ2の暖機を迅速に行うことができるようになる。
In this case, in this embodiment, the
また、実施例では貯留部26に、低温熱媒体回路43、43Aを流れる熱媒体が導入されて当該熱媒体を貯留すると共に、温調回路42に熱媒体を流入させる低温側出口61Aを有する低温側貯留室61を設け、この低温側貯留室61と高温側貯留室65を、それらの上部において相互に連通させているので、低温熱媒体回路43、43Aと高温熱媒体回路44で熱媒体の量に偏りが生じた場合にも、貯留部26の低温側貯留室61と高温側貯留室65の間で熱媒体の量を調整することができるようになる。
In the embodiment, the heat medium flowing through the low-temperature
また、実施例では低温側貯留室61内の熱媒体を温調回路42に導入するか否かを切り替えるサーモバルブ30を設けているので、バッテリ2の冷却を的確に行うことが可能となる。
Further, in the embodiment, the
この場合、実施例ではサーモバルブ30が、温調回路42を流れる熱媒体の温度が所定値T2以上となった場合に、低温側貯留室61から温調回路42に熱媒体を導入するようにしているので、バッテリ2の過熱を確実に防止することができるようになる。
In this case, in this embodiment, the
また、実施例では温度調整部を、内部を流れる流体の温度を感知する感温部54を有して当該流体の流路を切り替える流路切替弁であるサーモバルブ30、31で構成しているので、電子的な制御も不要となり、システムのコストを削減することが可能となる。
Further, in the embodiment, the temperature control unit is composed of
尚、温調対象としては前述した電動車両に搭載されたバッテリ2や、電動車両の走行用電動モータ、当該走行用電動モータを駆動するインバータが考えられる。
It should be noted that the object of temperature control can be the
また、実施例では高温熱媒体回路44を、加熱部14により加熱された熱媒体が循環されて車両の車室内を暖房するためのヒータコア17を有するものとした。また、低温熱媒体回路43を、冷却部13により冷却された熱媒体が循環されて車両の車室内を冷房するためのクーラコア16を有するものとした。そして、圧縮機7と、放熱器8と、膨張弁9と、吸熱器11を有するヒートポンプ回路3を設け、放熱器8と高温熱媒体回路44の加熱部14とを熱交換関係に設けると共に、吸熱器11と低温熱媒体回路43、43Aの冷却部13とを熱交換関係に設けた。
In the embodiment, the high-temperature
これにより、電動車両の車室内を空調するためのヒートポンプ回路3や高温熱媒体回路44、低温熱媒体回路43、43Aを利用してバッテリ2の温調を行うことができるようになる。また、バッテリ2を加熱する必要が無い場合には、高温熱媒体回路44を流れる熱媒体は温調回路42に流れなくなるので、ヒータコア17にはより高温の熱媒体が循環されるようになり、車室内の暖房も支障無く行えるようになる。更に、バッテリ2を冷却する必要が無い場合には、低温熱媒体回路43を流れる熱媒体はバッテリ42に流れなくなるので、クーラコア16にはより低温の熱媒体が循環されるようになり、車室内の冷房も支障無く行えるようになる。
As a result, the temperature of the
尚、実施例で示した数値や構成は、それらに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。特に、実施例ではサーモバルブが熱媒体の流路を切り替えるようにしているが、本出願においては完全に切り替えずに、少量は双方に流れる場合も含む概念とする。また、実施例では電動車両の車両用空気調和装置を例に取り上げて説明したが、請求項8~請求項10以外の発明ではそれに限らず、熱媒体を循環させて温調対象を温調する各種熱マネジメントシステムに本発明は適用可能である。
It goes without saying that the numerical values and configurations shown in the examples are not limited to them, and can be changed without departing from the scope of the present invention. In particular, in the embodiments, the thermo valve switches the flow path of the heat medium, but in the present application, the concept includes the case where a small amount flows in both directions without completely switching. Further, in the embodiment, the vehicle air conditioner for an electric vehicle was taken as an example, but the inventions other than
1 熱マネジメントシステム
2 バッテリ(温調対象)
3 ヒートポンプ回路
4 熱媒体回路
7 圧縮機
8 放熱器
9 膨張弁(減圧部)
11 吸熱器
13 冷却部
14 加熱部
16 クーラコア
17 ヒータコア
21 第1ポンプ
22 第2ポンプ
23 第3ポンプ(循環部)
26 貯留部
30、31 サーモバルブ(温度調整部)
32~39 三方弁
42 温調回路
43、43A 低温熱媒体回路
44 高温熱媒体回路
61 低温側貯留室
61A 低温側出口
63 温調側貯留室
64 熱交換用高温側貯留室
64A、66A 高温側出口
65 高温側貯留室
66 バイパス用高温側貯留室
67 区画壁
68、69、71、72、74、76、77 仕切壁
73 タンク(区画壁)
1
3
11
26
32 to 39 three-
Claims (10)
前記熱媒体を前記温調対象に循環させる循環部を有する温調回路と、
前記熱媒体を加熱する加熱部を有して、当該加熱部により加熱された前記熱媒体が循環される高温熱媒体回路と、
前記温調回路に接続されると共に、前記熱媒体を冷却する冷却部を有し、当該冷却部により冷却された前記熱媒体が循環される低温熱媒体回路と、
前記温調回路から前記低温熱媒体回路に前記熱媒体を戻す経路上に設けられ、前記熱媒体を貯留する貯留部を備え、
該貯留部は、
前記高温熱媒体回路を流れる前記熱媒体が導入されて当該熱媒体を貯留すると共に、前記高温熱媒体回路に前記熱媒体を戻す高温側出口を有する高温側貯留室と、
前記温調回路を循環する前記熱媒体が導入されて当該熱媒体を貯留する温調側貯留室と、
前記高温側貯留室内の前記熱媒体と前記温調側貯留室内の前記熱媒体とが熱交換関係を有した状態で前記高温側貯留室と前記温調側貯留室を区画する区画壁を有することを特徴とする熱マネジメントシステム。 A heat management system comprising a heat medium circuit that regulates temperature by circulating a heat medium to a temperature control target,
a temperature control circuit having a circulation unit that circulates the heat medium to the temperature control target;
a high-temperature heat medium circuit having a heating unit for heating the heat medium and circulating the heat medium heated by the heating unit;
a low-temperature heat medium circuit connected to the temperature control circuit and having a cooling unit for cooling the heat medium, through which the heat medium cooled by the cooling unit is circulated;
a storage unit provided on a path for returning the heat medium from the temperature control circuit to the low-temperature heat medium circuit and storing the heat medium;
The reservoir is
a high temperature side storage chamber into which the heat medium flowing through the high temperature heat medium circuit is introduced to store the heat medium and having a high temperature side outlet for returning the heat medium to the high temperature heat medium circuit;
a temperature control side storage chamber into which the heat medium circulating in the temperature control circuit is introduced and the heat medium is stored;
A partition wall partitions the high temperature side storage chamber and the temperature control side storage chamber in a state in which the heat medium in the high temperature side storage chamber and the heat medium in the temperature control side storage chamber have a heat exchange relationship. A heat management system characterized by:
前記高温熱媒体回路を流れる前記熱媒体を前記熱交換用高温側貯留室に導入するか、前記バイパス用高温側貯留室に導入するかを切り替える温度調整部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の熱マネジメントシステム。 The high-temperature side storage chamber is composed of a heat exchange high-temperature side storage chamber in which the heat medium is in contact with the partition wall, and a bypass high-temperature side storage chamber in which the heat medium is not in contact with the partition wall,
2. A temperature control unit for switching between introducing the heat medium flowing through the high temperature heat medium circuit into the heat exchange high temperature side storage chamber and introducing it into the bypass high temperature side storage chamber. 2. The thermal management system according to 1.
該低温側貯留室と前記高温側貯留室は、それらの上部において相互に連通されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れかに記載の熱マネジメントシステム。 The storage unit stores the heat medium flowing through the low temperature heat medium circuit and has a low temperature side storage chamber having a low temperature side outlet for flowing the heat medium into the temperature control circuit. ,
4. The heat management system according to claim 1, wherein the low temperature side storage chamber and the high temperature side storage chamber communicate with each other at their upper portions.
前記低温熱媒体回路は、前記冷却部により冷却された前記熱媒体が循環されて車両の車室内を冷房するためのクーラコアを有することを特徴とする請求項1乃至請求項8のうちの何れかに記載の熱マネジメントシステム。 The high-temperature heat medium circuit has a heater core for circulating the heat medium heated by the heating unit to heat the interior of the vehicle,
9. The low-temperature heat medium circuit has a cooler core for circulating the heat medium cooled by the cooling unit to cool the interior of the vehicle. The thermal management system described in .
前記放熱器と前記高温熱媒体回路の前記加熱部とが熱交換関係に設けられ、
前記吸熱器と前記低温熱媒体回路の前記冷却部とが熱交換関係に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のうちの何れかに記載の熱マネジメントシステム。 A compressor that compresses a refrigerant, a radiator that dissipates heat from the refrigerant discharged from the compressor, a decompression section that decompresses the refrigerant that has dissipated heat from the radiator, and a heat absorption of the refrigerant decompressed by the decompression section. a heat pump circuit having a heat absorber that causes
the radiator and the heating portion of the high-temperature heat medium circuit are provided in a heat exchange relationship,
10. The heat management system according to claim 1, wherein said heat absorber and said cooling portion of said low-temperature heat medium circuit are provided in a heat exchange relationship.
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