JP6433403B2 - 車両用熱管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に用いられる熱管理装置に関する。

従来、特許文献１には、冷却水回路にＥＧＲクーラと排気熱回収器とが設けられたエンジン冷却装置が記載されている。

ＥＧＲクーラは、冷却水とＥＧＲガスとの間で熱交換を行うことでＥＧＲガスを冷却する熱交換デバイスである。排気熱回収器は、冷却水と排気ガスとの間で熱交換を行うことで排気熱を回収する熱交換デバイスである。

この従来技術では、冷却水回路にラジエータ回路、ヒータ回路およびバイパス回路が設けられている。ＥＧＲクーラおよび排気熱回収器は、ヒータ回路において互いに並列に配置されている。

冷却水回路には、ラジエータ用サーモスタットおよびヒータ用サーモスタットが設けられている。ラジエータ用サーモスタットおよびヒータ用サーモスタットが冷却水温度に応じて開閉することによって、ラジエータ回路、ヒータ回路およびバイパス回路のそれぞれに対して冷却水が循環する状態と循環しない状態とが切り替えられる。

すなわち、冷却水温度に応じて、ＥＧＲクーラおよび排気熱回収器に冷却水が循環する状態と循環しない状態とが切り替えられる。

特開２０１２−１８４６７１号公報

ＥＧＲクーラでは、排気再循環ガスによって冷却水が加熱される。そのため、ＥＧＲクーラで加熱された冷却水を暖房等に利用することが可能である。すなわち、排気再循環ガスの熱を暖房等に利用することが可能である。

しかしながら、ＥＧＲクーラに流入する冷却水の温度が低すぎると、ＥＧＲクーラで排気再循環ガスが冷却される際に凝縮水が発生するので腐食が発生しやすくなる。そのため、冷却水の温度がある程度上昇するまでは、ＥＧＲクーラに冷却水を流入させることができないので排気再循環ガスの熱を暖房等に利用できないのみならず、冷却水による排気ガスの冷却ができないため、排気ガスをエンジンに再循環させることができずに燃費向上効果を得ることもできない。

すなわち、ＥＧＲクーラは、流入する冷却水が所定温度以上であることが要求され、作動に伴って発熱する。このような機器に対しては、所定温度以上の熱媒体を早期に流入させることが望ましい。

しかるに、上記従来技術では、エンジン冷却系の熱容量が大きいことから、エンジンを暖機している時には熱媒体の温度を早期に所定温度以上に上昇させるのが困難である。

本発明は上記点に鑑みて、流入する熱媒体が所定温度以上であることが要求され、作動に伴って発熱する機器に、所定温度以上の熱媒体を早期に流入させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
熱媒体を加熱する第１熱源（２１）および第２熱源（３１）と、
流入する熱媒体が所定温度以上であることが要求され、作動に伴って発熱する第１発熱機器（２３）と、
作動に伴って発熱する第２発熱機器（２４）と、
第１発熱機器（２３）および第２発熱機器（２４）が配置された発熱機器経路（１１ｃ）と、
第１熱源（２１）が配置された第１熱源経路（１１ａ）と、
第２熱源（３１）が配置された第２熱源経路（１２ａ）と、
発熱機器経路（１１ｃ）と第１熱源経路（１１ａ）とが流体的に接続され且つ発熱機器経路（１１ｃ）と第２熱源経路（１２ａ）とが流体的に接続されない状態と、発熱機器経路（１１ｃ）と第２熱源経路（１２ａ）とが流体的に接続され且つ発熱機器経路（１１ｃ）と第１熱源経路（１１ａ）とが流体的に接続されない状態とを切り替える切替部（２６、４０）とを備える。

これによると、第１熱源（２１）で加熱された熱媒体のみならず、第２熱源（３１）で加熱された熱媒体も第１発熱機器（２３）に導入できる。しかも、第１発熱機器（２３）と第２発熱機器（２４）とが互いに同じ熱媒体経路（１１ｃ）に配置されているので、第１発熱機器（２３）に流入する熱媒体を、第２発熱機器（２４）の発熱を利用して加熱できる。そのため、第１発熱機器（２３）に、所定温度以上の熱媒体を早期に流入させることができる。

例えば、第１熱源（２１）はエンジンである。例えば、第２熱源（３１）は、冷凍サイクル（５０）の高圧側冷媒と熱媒体とを熱交換させる高圧側熱交換器である。例えば、第１発熱機器（２３）は、エンジン（２１）の吸気側に戻される排気ガスと熱媒体とを熱交換させるＥＧＲクーラである。例えば、第２発熱機器（２４）は、エンジン（２１）の排気ガスが持つ熱を熱媒体に回収させる排気熱回収熱交換器である。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

一実施形態における車両用熱管理装置を示す全体構成図である。 一実施形態における車両用熱管理装置の全体構成図であり、エンジン冷却回路とコンデンサ回路とを接続した状態を示している。 一実施形態における車両用熱管理装置の電気制御部を示すブロック図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。図１に示す車両用熱管理装置１０は、車両が備える各種機器や車室内を適切な温度に調整するために用いられる。

本実施形態では、車両用熱管理装置１０を、エンジンおよび走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。

本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源から供給された電力を、車両に搭載された電池に充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。

エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができる。電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、車両用熱管理装置１０を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。

車両用熱管理装置１０は、エンジン冷却回路１１およびコンデンサ回路１２を備えている。エンジン冷却回路１１およびコンデンサ回路１２は、冷却水が循環する冷却水回路である。

冷却水は、熱媒体としての流体である。例えば、冷却水は、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体である。

エンジン冷却回路１１は、エンジン２１を冷却水で冷却するための冷却水回路である。エンジン冷却回路１１は、エンジンポンプ２０、エンジン２１、ヒータコア２２、ＥＧＲクーラ２３、排気熱回収器２４およびラジエータ２５を有している。

エンジン２１は、冷却水を加熱する第１熱源である。エンジンポンプ２０は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。エンジンポンプ２０はベルト駆動式ポンプであってもよい。ベルト駆動式ポンプは、エンジン２１の駆動力がベルトを介して動力伝達されることによって駆動されるポンプである。

ヒータコア２２は、冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内への送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。ヒータコア２２は、車室内を暖房するために用いられる熱交換器である。

エンジンポンプ２０、エンジン２１およびヒータコア２２は、この順番で冷却水が循環するようにエンジン冷却回路１１に直列に配置されている。

ＥＧＲクーラ２３は、エンジン２１の吸気側に戻される排気ガスと冷却水とを熱交換して排気ガスを冷却する熱交換器である。ＥＧＲクーラ２３は、流入する冷却水が所定温度以上であることが要求され、作動に伴って発熱する第１発熱機器である。

排気熱回収器２４は、エンジン２１の排気ガスと冷却水とを熱交換して排気ガスの熱を回収する熱交換器である。排気熱回収器２４は、作動に伴って発熱する第２発熱機器である。

ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４は、冷却水の流れにおいて、ヒータコア２２と並列に配置されている。

ラジエータ２５は、冷却水と車室外の空気（以下、外気と言う。）とを熱交換させる冷却水外気熱交換器である。ラジエータ２５は、冷却水の流れにおいて、ヒータコア２２、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４と並列に配置されている。

エンジン冷却回路１１は、エンジン経路１１ａ、ヒータコア経路１１ｂ、機器経路１１ｃ、ラジエータ経路１１ｄおよびバイパス経路１１ｅを有している。エンジン経路１１ａ、ヒータコア経路１１ｂ、機器経路１１ｃ、ラジエータ経路１１ｄおよびバイパス経路１１ｅはそれぞれ、冷却水が流れる冷却水流路を形成している。

エンジン経路１１ａには、エンジンポンプ２０、エンジン２１および遮断弁２６が直列に配置されている。エンジン経路１１ａは、第１熱源であるエンジン２１が配置された第１熱源経路である。

遮断弁２６は、エンジン経路１１ａの冷却水流路を開閉する電磁弁である。遮断弁２６は、エンジン経路１１ａに冷却水が流れる状態と、エンジン経路１１ａにおける冷却水の流れが遮断される状態とを切り替える遮断部である。遮断弁２６は、エンジン冷却回路１１およびコンデンサ回路１２の流体的な接続状態を切り替える切替部である。

ヒータコア経路１１ｂにはヒータコア２２が配置されている。機器経路１１ｃにはＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４が直列に配置されている。機器経路１１ｃは、発熱機器であるＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４が配置された発熱機器経路である。

ヒータコア経路１１ｂおよび機器経路１１ｃは、互いに並列にエンジン経路１１ａに接続されている。

機器経路１１ｃにおいてＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４は、エンジン冷却回路１１の冷却水流れ方向に、この順番に配置されている。換言すれば、機器経路１１ｃにおいてＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４は、エンジンポンプ２０の冷却水吐出側から冷却水吸入側に向かって、この順番に配置されている。

ラジエータ経路１１ｄにはラジエータ２５およびサーモスタット２７が配置されている。ラジエータ経路１１ｄは、ヒータコア経路１１ｂおよび機器経路１１ｃに対して並列に配置されている。サーモスタット２７は、温度によって体積変化するサーモワックスによって弁体を変位させて冷却水流路を開閉する機械的機構で構成される冷却水温度応動弁である。

バイパス経路１１ｅは、ヒータコア経路１１ｂ、機器経路１１ｃおよびラジエータ経路１１ｄに対して並列に配置されている。バイパス経路１１ｅは、エンジン冷却回路１１の他の経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと比較して流路断面積が小さくなっている。換言すれば、バイパス経路１１ｅは、エンジン冷却回路１１の他の経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと比較して流路抵抗が大きくなっている。

コンデンサ回路１２は、コンデンサポンプ３０およびコンデンサ３１を有している。コンデンサポンプ３０は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。コンデンサポンプ３０はベルト駆動式ポンプであってもよい。

コンデンサ３１は、冷却水を加熱する第２熱源である。コンデンサ３１は、冷凍サイクル５０の高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を加熱する高圧側熱交換器である。

コンデンサ回路１２は、コンデンサ経路１２ａを有している。コンデンサ経路１２ａは、冷却水が流れる冷却水流路を形成している。コンデンサ経路１２ａには、コンデンサポンプ３０およびコンデンサ３１が直列に配置されている。コンデンサ経路１２ａは、第２熱源であるコンデンサ３１を有する第２熱源経路である。

冷凍サイクル５０は、圧縮機５１、コンデンサ３１、膨張弁５２および蒸発器３７を備える蒸気圧縮式冷凍機である。冷凍サイクル５０の冷媒はフロン系冷媒である。冷凍サイクル５０は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルである。

圧縮機５１は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機であり、冷凍サイクル５０の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。圧縮機５１は、エンジンの駆動力によってエンジンベルトで駆動される可変容量圧縮機であってもよい。

コンデンサ３１は、圧縮機５１から吐出された高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。

膨張弁５２は、コンデンサ３１から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧部である。膨張弁５２は感温部を有している。感温部は、蒸発器３７出口側冷媒の温度および圧力に基づいて蒸発器３７出口側冷媒の過熱度を検出する。

すなわち、膨張弁５２は、蒸発器３７出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように機械的機構によって絞り通路面積を調節する温度式膨張弁である。膨張弁５２は、電気的機構によって絞り通路面積を調節する電気式膨張弁であってもよい。

蒸発器３７は、膨張弁５２で減圧膨張された低圧冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器である。蒸発器３７で蒸発した気相冷媒は圧縮機５１に吸入されて圧縮される。

蒸発器３７は、冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を冷却する熱媒体冷却器であってもよい。この場合、熱媒体冷却器で冷却された冷却水と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器を別個に設けることによって、車室内へ送風される空気を冷却することができる。

エンジン冷却回路１１およびコンデンサ回路１２は切替弁４０に接続されている。切替弁４０は、エンジン冷却回路１１およびコンデンサ回路１２の流体的な接続状態を切り替える切替部である。

切替弁４０は、４つのポートを有する四方弁である。切替弁４０の第１ポート４０ａは、ヒータコア経路１１ｂのうちヒータコア２２の冷却水出口側部位に接続されている。切替弁４０の第２ポート４０ｂは、エンジン経路１１ａのうちエンジンポンプ２０の冷却水吸入側部位と機器経路１１ｃとの合流部４１に接続されている。

切替弁４０の第３ポート４０ｃは、コンデンサ経路１２ａのうちコンデンサポンプ３０の冷却水吐出側部位に接続されている。切替弁４０の第４ポート４０ｄは、コンデンサ経路１２ａのうちコンデンサポンプ３０の冷却水吸入側部位に接続されている。

図１は、切替弁４０がエンジン冷却回路１１とコンデンサ回路１２とを流体的に遮断した状態を示している。具体的には、切替弁４０は、第１ポート４０ａと第２ポート４０ｂとを接続し、第３ポート４０ｃと第４ポート４０ｄとを接続している。この状態では、遮断弁２６は、エンジン経路１１ａの冷却水流路を開ける。

これにより、エンジン冷却回路１１では、エンジン２１から流出した冷却水がヒータコア２２と、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４とを並列に流れてエンジン２１に流入する。

換言すれば、エンジン経路１１ａを流出した冷却水がヒータコア経路１１ｂと機器経路１１ｃとを並列に流れてエンジン経路１１ａに流入する。

図２は、切替弁４０がエンジン冷却回路１１とコンデンサ回路１２とを流体的に接続した状態を示している。具体的には、切替弁４０は、第１ポート４０ａと第３ポート４０ｃとを接続し、第２ポート４０ｂと第４ポート４０ｄとを接続している。この状態では、遮断弁２６は、エンジン経路１１ａの冷却水流路を閉じる。

これにより、コンデンサ回路１２では、コンデンサ３１から流出した冷却水が排気熱回収器２４、ＥＧＲクーラ２３、ヒータコア２２の順に直列に流れてコンデンサ３１に流入する。換言すれば、コンデンサ経路１２ａを流出した冷却水が機器経路１１ｃ、ヒータコア経路１１ｂの順に直列に流れてコンデンサ経路１２ａに流入する。

次に、車両用熱管理装置１０の電気制御部を図３に基づいて説明する。制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御装置６０は、ＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。制御装置６０の出力側には各種制御対象機器が接続されている。制御装置６０は、各種制御対象機器の作動を制御する制御部である。

制御装置６０によって制御される制御対象機器は、エンジンポンプ２０、コンデンサポンプ３０、遮断弁２６、切替弁４０および圧縮機５１等である。

制御装置６０の入力側にはセンサ群の検出信号が入力される。センサ群は、エンジン水温センサ６１、コンデンサ水温センサ６２、冷媒温度センサ６３および冷媒圧力センサ６４等である。

エンジン水温センサ６１は、エンジン冷却回路１１の冷却水温度を検出する熱媒体温度検出部である。コンデンサ水温センサ６２は、コンデンサ回路１２の冷却水温度を検出する熱媒体温度検出部である。

冷媒温度センサ６３は、冷凍サイクル５０の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部である。例えば、冷媒温度センサ６３は、圧縮機５１から吐出された冷媒の温度、または圧縮機５１に吸入される冷媒の温度を検出する。

冷媒圧力センサ６４は、冷凍サイクル５０の冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出部である。例えば、冷媒圧力センサ６４は、圧縮機５１から吐出された冷媒の圧力、または圧縮機５１に吸入される冷媒の圧力を検出する。

次に、上記構成における作動を説明する。制御装置６０は、図１に示すように機器経路１１ｃがエンジン経路１１ａに流体的に接続されている状態において、エンジン２１で冷却水を十分に加熱できなくなった場合、またはエンジン２１で冷却水を十分に加熱できなくなると予想される場合、図２に示すように機器経路１１ｃがコンデンサ経路１２ａに流体的に接続されるように切替弁４０および遮断弁２６の作動を制御する。

これにより、エンジン２１で冷却水を十分に加熱できない場合、コンデンサ３１で加熱された冷却水をヒータコア２２、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４に供給できる。

エンジン２１で冷却水を十分に加熱できなくなった場合、またはエンジン２１で冷却水を十分に加熱できなくなると予想される場合とは、エンジン経路１１ａにおける冷却水の温度が所定温度を下回った場合、エンジン経路１１ａにおける冷却水の温度の下降度合いが所定量よりも大きいと判断される場合、およびコンデンサ３１の稼動率が所定値を下回ると判断される場合等のうち少なくとも１つの場合のことである。

制御装置６０は、図２に示すように機器経路１１ｃがコンデンサ経路１２ａに流体的に接続されている状態において、エンジン２１で冷却水を十分に加熱できるようになった場合、またはエンジン２１で冷却水を十分に加熱できるようになると予想される場合、図１に示すように機器経路１１ｃがエンジン経路１１ａに流体的に接続されるように切替弁４０および遮断弁２６の作動を制御する。

これにより、エンジン２１で冷却水を十分に加熱できる場合、エンジン２１で加熱された冷却水をヒータコア２２、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４に供給できる。

エンジン２１で冷却水を十分に加熱できるようになった場合、またはエンジン２１で冷却水を十分に加熱できるようになると予想される場合とは、エンジン経路１１ａにおける冷却水の温度がコンデンサ経路１２ａにおける冷却水の温度よりも所定量以上高くなった場合、エンジン経路１１ａにおける冷却水の温度が所定温度を超えた場合、およびエンジン経路１１ａにおける冷却水の温度の上昇度合いがコンデンサ経路１２ａにおける冷却水の温度の上昇度合いよりも大きいと判断される場合等のうち少なくとも１つの場合のことである。

本実施形態では、遮断弁２６および切替弁４０は、機器経路１１ｃとエンジン経路１１ａとが流体的に接続される状態と、機器経路１１ｃとコンデンサ経路１２ａとが流体的に接続される状態とを切り替える。

これによると、エンジン２１で加熱された冷却水のみならず、コンデンサ３１で加熱された冷却水もＥＧＲクーラ２３に導入できる。しかも、ＥＧＲクーラ２３と排気熱回収器２４とが互いに同じ機器経路１１ｃに配置されているので、ＥＧＲクーラ２３に流入する冷却水を、排気熱回収器２４の発熱を利用して加熱できる。そのため、ＥＧＲクーラ２３に、所定温度以上の冷却水を早期に流入させることができる。

本実施形態では、遮断弁２６および切替弁４０が機器経路１１ｃをエンジン経路１１ａに流体的に接続させている場合、冷却水がエンジン２１、ＥＧＲクーラ２３、排気熱回収器２４の順に流れる。また、遮断弁２６および切替弁４０が機器経路１１ｃをコンデンサ経路１２ａに流体的に接続させている場合、冷却水がコンデンサ３１、排気熱回収器２４、ＥＧＲクーラ２３の順に流れる。

これによると、機器経路１１ｃをエンジン経路１１ａに流体的に接続させている場合、ＥＧＲクーラ２３で加熱された冷却水が排気熱回収器２４に流入するので、排気熱回収器２４の熱交換量を低減でき、冷却水の温度を低減できる。その結果、冷却損割合が減少して排気損割合が増加するのでＥＧＲ率を高めることができる。

ＥＧＲ率とは、エンジン２１の吸気に還流させる排気ガスの量をエンジン２１の吸入空気量で除した数値のことである。

本実施形態では、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４は、機器経路１１ｃにおいて直列に配置されている。遮断弁２６および切替弁４０が機器経路１１ｃをエンジン経路１１ａに流体的に接続させている場合、機器経路１１ｃにおいて冷却水がＥＧＲクーラ２３、排気熱回収器２４の順に流れる。また、遮断弁２６および切替弁４０が機器経路１１ｃをコンデンサ経路１２ａに流体的に接続させている場合、機器経路１１ｃにおいて冷却水が排気熱回収器２４、ＥＧＲクーラ２３の順に流れる。

これによると、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４が直列に配置されているので構成を簡素化できる。機器経路１１ｃがコンデンサ経路１２ａに流体的に接続されている場合、ＥＧＲクーラ２３における冷却水との熱交換効率を下げられるので、ＥＧＲクーラ２３を自身の発熱によって速やかに昇温させることができる。すなわち、ＥＧＲクーラ２３を早期に暖機できる。

本実施形態では、遮断弁２６および切替弁４０は、ヒータコア経路１１ｂが機器経路１１ｃおよびエンジン経路１１ａに流体的に接続される状態と、ヒータコア経路１１ｂが機器経路１１ｃおよびコンデンサ経路１２ａに流体的に接続される状態とを切り替える。

これによると、ＥＧＲクーラ２３の廃熱および排気熱回収器２４の廃熱を車室内の暖房に利用できる。

本実施形態では、遮断弁２６および切替弁４０がヒータコア経路１１ｂと機器経路１１ｃおよびエンジン経路１１ａとを流体的に接続させている場合、機器経路１１ｃとヒータコア経路１１ｂとが並列になる。また、遮断弁２６および切替弁４０がヒータコア経路１１ｂと機器経路１１ｃおよびコンデンサ経路１２ａとを流体的に接続させている場合、機器経路１１ｃとヒータコア経路１１ｂとが直列になる。

これによると、ヒータコア経路１１ｂと機器経路１１ｃおよびエンジン経路１１ａとが流体的に接続されている場合、効率良く熱管理できる。すなわち、エンジン２１で加熱された冷却水は８０℃程度になるが、ヒータコア２２の要求温度は高くても６０℃程度であることから、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４で加熱された冷却水は不要である。冷却水の温度も十分に高いので熱交換効率が大きい。そのため、冷却水の流量を高くする必要がない。したがって、ヒータコア２２は、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４と並列であるのが効率的である。

また、ヒータコア経路１１ｂと機器経路１１ｃおよびコンデンサ経路１２ａとが流体的に接続されている場合、排気熱回収器２４で加熱された冷却水をＥＧＲクーラ２３に流入させることができる。そのため、ＥＧＲクーラ２３に、所定温度以上の冷却水を早期に流入させることができる。ＥＧＲクーラ２３に流入する冷却水が所定温度以上になった後には、排気熱回収器２４で加熱された冷却水を車室内の暖房に利用できる。さらに、コンデンサ３１に流入する冷却水の温度を低くできるので、暖房時の冷凍サイクル５０の効率を高くできる。換言すれば、高ＣＯＰ暖房を実現できる。

本実施形態では、遮断弁２６および切替弁４０がヒータコア経路１１ｂと機器経路１１ｃおよびエンジン経路１１ａとを流体的に接続させている場合、ヒータコア経路１１ｂは、エンジン経路１１ａのうち第１ポンプ２０の吸入側の部位に接続される。遮断弁２６および切替弁４０がヒータコア経路１１ｂと機器経路１１ｃおよびコンデンサ経路１２ａとを流体的に接続させている場合、ヒータコア経路１１ｂは、コンデンサ経路１２ａのうち第２ポンプ３０の吸入側の部位に接続される。

これによると、ヒータコア経路１１ｂと機器経路１１ｃおよびエンジン経路１１ａとが流体的に接続されている場合と、ヒータコア経路１１ｂと機器経路１１ｃおよびコンデンサ経路１２ａとが流体的に接続されている場合とで、ヒータコア２２における冷却水の流れ方向を同じにすることができる。そのため、ヒータコア２２で加熱された空気の温度分布を一定に保つことができるので、暖房時の車室内の温度分布が変動して快適性が損なわれることを抑制できる。

本実施形態では、切替弁４０は、ヒータコア経路１１ｂがエンジン経路１１ａに流体的に接続される状態と、ヒータコア経路１１ｂがコンデンサ経路１２ａに流体的に接続される状態とを切り替える。

これにより、簡素な構成によって、ＥＧＲクーラ２３の廃熱および排気熱回収器２４の廃熱を車室内の暖房に利用できる。

具体的には、切替弁４０は、ヒータコア経路１１ｂがエンジン経路１１ａに流体的に接続される状態と、ヒータコア経路１１ｂがコンデンサ経路１２ａに流体的に接続され且つエンジン経路１１ａとコンデンサ経路１２ａとが流体的に接続される状態とを切り替える。遮断弁２６は、エンジン経路１１ａに冷却水が流れる状態と、エンジン経路１１ａにおける冷却水の流れが遮断される状態とを切り替える。

これにより、ヒータコア２２、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４にエンジン２１で加熱された冷却水が循環する状態と、ヒータコア２２、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４にコンデンサ３１で加熱された冷却水が循環する状態とを簡素な構成によって切り替えることができる。

本実施形態では、制御部６０は、エンジン経路１１ａにおける冷却水の温度に基づいて遮断弁２６および切替弁４０の作動を制御する。

具体的には、制御部６０は、機器経路１１ｃがコンデンサ経路１２ａに流体的に接続されている状態において、エンジン経路１１ａにおける冷却水の温度がコンデンサ経路１２ａにおける冷却水の温度よりも所定量以上高くなった場合、エンジン経路１１ａにおける冷却水の温度が所定温度を超えた場合、およびエンジン経路１１ａにおける冷却水の温度の上昇度合いがコンデンサ経路１２ａにおける冷却水の温度の上昇度合いよりも大きいと判断される場合のうち少なくとも１つの場合、機器経路１１ｃがエンジン経路１１ａに流体的に接続されるように遮断弁２６および切替弁４０の作動を制御する。

これにより、エンジン２１で冷却水を十分に加熱できるようになった場合、またはエンジン２１で冷却水を十分に加熱できるようになると予想される場合、エンジン２１で加熱された冷却水をＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４に導入できる。

具体的には、制御部６０は、機器経路１１ｃがエンジン経路１１ａに流体的に接続されている状態において、エンジン経路１１ａにおける冷却水の温度が所定温度を下回った場合、エンジン経路１１ａにおける冷却水の温度の下降度合いが所定量よりも大きいと判断される場合、またはエンジン２１の稼動率が所定値を下回ると判断される場合のうち少なくとも１つの場合、機器経路１１ｃがコンデンサ経路１２ａに流体的に接続されるように遮断弁２６および切替弁４０の作動を制御する。

これにより、エンジン２１で冷却水を十分に加熱できなくなった場合、またはエンジン２１で冷却水を十分に加熱できなくなると予想される場合、コンデンサ３１で加熱された冷却水をＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４に導入できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。

（１）上記実施形態では、切替弁４０は四方弁であるが、四方弁の代わりに複数の二方弁や三方弁が用いられていてもよい。

（２）上記実施形態では、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４は、機器経路１１ｃに互いに直列に配置されているが、ＥＧＲクーラ２３および排気熱回収器２４は、機器経路１１ｃに互いに並列に配置されていてもよい。

（３）上記実施形態では、エンジン冷却回路１１、コンデンサ回路１２およびチラー回路１３を流れる熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。

熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水（いわゆる不凍液）のように凝固点を低下させる作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。

このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。

これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。

また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の蓄冷熱量を増加させることができる。熱媒体自体の蓄冷熱量とは、顕熱による蓄冷熱の量のことである。

蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機５１を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温調が実施できるため、車両用熱管理装置１０の省動力化が可能になる。

ナノ粒子のアスペクト比は５０以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。

ナノ粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＣのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Ａｕナノ粒子、Ａｇナノワイヤー、ＣＮＴ、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子、およびＡｕナノ粒子含有ＣＮＴなどを用いることができる。ＣＮＴとは、カーボンナノチューブのことである。グラファイトコアシェル型ナノ粒子とは、上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体のことである。

（４）上記実施形態の冷凍サイクル５０では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。

（５）上記実施形態の冷凍サイクル５０は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。

（６）上記実施形態では、冷却水を加熱する第２熱源はコンデンサ３１であるが、冷却水を加熱する第２熱源は、電力を供給されることによって発熱する電気ヒータや、作動に伴って発熱する車載機器を冷却する冷却器であってもよい。

１１ａ エンジン経路（第１熱源経路）
１１ｂ ヒータコア経路
１１ｃ 機器経路（発熱機器経路）
１２ａ コンデンサ経路（第２熱源経路）
２１ エンジン（第１熱源）
２２ ヒータコア
２３ ＥＧＲクーラ（第１発熱機器）
２４ 排気熱回収器（第２発熱機器）
２６ 遮断弁（切替部）
３１ コンデンサ（第２熱源）
４０ 切替弁（切替部）
６０ 制御装置（制御部）

Claims (12)

1. 熱媒体を加熱する第１熱源（２１）および第２熱源（３１）と、
   流入する前記熱媒体が所定温度以上であることが要求され、作動に伴って発熱する第１発熱機器（２３）と、
   作動に伴って発熱する第２発熱機器（２４）と、
   前記第１発熱機器（２３）および前記第２発熱機器（２４）が配置された発熱機器経路（１１ｃ）と、
   前記第１熱源（２１）が配置された第１熱源経路（１１ａ）と、
   前記第２熱源（３１）が配置された第２熱源経路（１２ａ）と、
   前記発熱機器経路（１１ｃ）と前記第１熱源経路（１１ａ）とが流体的に接続され且つ前記発熱機器経路（１１ｃ）と前記第２熱源経路（１２ａ）とが流体的に接続されない状態と、前記発熱機器経路（１１ｃ）と前記第２熱源経路（１２ａ）とが流体的に接続され且つ前記発熱機器経路（１１ｃ）と前記第１熱源経路（１１ａ）とが流体的に接続されない状態とを切り替える切替部（２６、４０）とを備える車両用熱管理装置。
2. 前記切替部（２６、４０）が前記発熱機器経路（１１ｃ）を前記第１熱源経路（１１ａ）に流体的に接続させている場合、前記熱媒体が前記第１熱源（２１）、前記第１発熱機器（２３）、前記第２発熱機器（２４）の順に流れ、
   前記切替部（２６、４０）が前記発熱機器経路（１１ｃ）を前記第２熱源経路（１２ａ）に流体的に接続させている場合、前記熱媒体が前記第２熱源（３１）、前記第２発熱機器（２４）、前記第１発熱機器（２３）の順に流れる請求項１に記載の車両用熱管理装置。
3. 前記第１発熱機器（２３）および前記第２発熱機器（２４）は、前記発熱機器経路（１１ｃ）において直列に配置されており、
   前記切替部（２６、４０）が前記発熱機器経路（１１ｃ）を前記第１熱源経路（１１ａ）に流体的に接続させている場合、前記発熱機器経路（１１ｃ）において前記熱媒体が前記第１発熱機器（２３）、前記第２発熱機器（２４）の順に流れ、
   前記切替部（２６、４０）が前記発熱機器経路（１１ｃ）を前記第２熱源経路（１２ａ）に流体的に接続させている場合、前記発熱機器経路（１１ｃ）において前記熱媒体が前記第２発熱機器（２４）、前記第１発熱機器（２３）の順に流れる請求項２に記載の車両用熱管理装置。
4. 車室内へ送風される空気と前記熱媒体とを熱交換させて前記空気を加熱するヒータコア（２２）と、
   前記ヒータコア（２２）を有するヒータコア経路（１１ｂ）とを備え、
   前記切替部（２６、４０）は、前記ヒータコア経路（１１ｂ）が前記発熱機器経路（１１ｃ）および前記第１熱源経路（１１ａ）に流体的に接続される状態と、前記ヒータコア経路（１１ｂ）が前記発熱機器経路（１１ｃ）および前記第２熱源経路（１２ａ）に流体的に接続される状態とを切り替える請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用熱管理装置。
5. 前記切替部（２６、４０）が前記ヒータコア経路（１１ｂ）と前記発熱機器経路（１１ｃ）および前記第１熱源経路（１１ａ）とを流体的に接続させている場合、前記発熱機器経路（１１ｃ）と前記ヒータコア経路（１１ｂ）とが並列になり、
   前記切替部（２６、４０）が前記ヒータコア経路（１１ｂ）と前記発熱機器経路（１１ｃ）および前記第２熱源経路（１２ａ）とを流体的に接続させている場合、前記発熱機器経路（１１ｃ）と前記ヒータコア経路（１１ｂ）とが直列になる請求項４に記載の車両用熱管理装置。
6. 前記第１熱源経路（１１ａ）の前記熱媒体を吸入する第１ポンプ（２０）と、
   前記第２熱源経路（１２ａ）の前記熱媒体を吸入する第２ポンプ（３０）と、
   前記切替部（２６、４０）が前記ヒータコア経路（１１ｂ）と前記発熱機器経路（１１ｃ）および前記第１熱源経路（１１ａ）とを流体的に接続させている場合、前記ヒータコア経路（１１ｂ）は、前記第１熱源経路（１１ａ）のうち前記第１ポンプ（２０）の吸入側の部位に接続され、
   前記切替部（２６、４０）が前記ヒータコア経路（１１ｂ）と前記発熱機器経路（１１ｃ）および前記第２熱源経路（１２ａ）とを流体的に接続させている場合、前記ヒータコア経路（１１ｂ）は、前記第２熱源経路（１２ａ）のうち前記第２ポンプ（３０）の吸入側の部位に接続される請求項５に記載の車両用熱管理装置。
7. 前記切替部（２６、４０）は、前記ヒータコア経路（１１ｂ）が前記第１熱源経路（１１ａ）に流体的に接続される状態と、前記ヒータコア経路（１１ｂ）が前記第２熱源経路（１２ａ）に流体的に接続される状態とを切り替える切替弁（４０）を有している請求項６に記載の車両用熱管理装置。
8. 前記切替弁（４０）は、前記ヒータコア経路（１１ｂ）が前記第１熱源経路（１１ａ）に流体的に接続される状態と、前記ヒータコア経路（１１ｂ）が前記第２熱源経路（１２ａ）に流体的に接続され且つ前記第１熱源経路（１１ａ）と前記第２熱源経路（１２ａ）とが流体的に接続される状態とを切り替える請求項７に記載の車両用熱管理装置。
9. 前記切替部（２６、４０）は、前記第１熱源経路（１１ａ）に前記熱媒体が流れる状態と、前記第１熱源経路（１１ａ）における前記熱媒体の流れが遮断される状態とを切り替える遮断部（２６）を有している請求項８に記載の車両用熱管理装置。
10. 前記第１熱源経路（１１ａ）における前記熱媒体の温度に基づいて前記切替部（２６、４０）の作動を制御する制御部（６０）を備える請求項１ないし９のいずれか１つに記載の車両用熱管理装置。
11. 前記制御部（６０）は、前記発熱機器経路（１１ｃ）が前記第２熱源経路（１２ａ）に接続されている状態において、前記第１熱源経路（１１ａ）における前記熱媒体の温度が前記第２熱源経路（１２ａ）における前記熱媒体の温度よりも所定量以上高くなった場合、前記第１熱源経路（１１ａ）における前記熱媒体の温度が所定温度を超えた場合、および前記第１熱源経路（１１ａ）における前記熱媒体の温度の上昇度合いが前記第２熱源経路（１２ａ）における前記熱媒体の温度の上昇度合いよりも大きいと判断される場合のうち少なくとも１つの場合、前記発熱機器経路（１１ｃ）が前記第１熱源経路（１１ａ）に流体的に接続されるように前記切替部（２６、４０）の作動を制御する請求項１０に記載の車両用熱管理装置。
12. 前記制御部（６０）は、前記発熱機器経路（１１ｃ）が前記第１熱源経路（１１ａ）に接続されている状態において、前記第１熱源経路（１１ａ）における前記熱媒体の温度が所定温度を下回った場合、前記第１熱源経路（１１ａ）における前記熱媒体の温度の下降度合いが所定量よりも大きいと判断される場合、または前記第１熱源（２１）の稼動率が所定値を下回ると判断される場合のうち少なくとも１つの場合、前記発熱機器経路（１１ｃ）が前記第２熱源経路（１２ａ）に流体的に接続されるように前記切替部（２６、４０）の作動を制御する請求項１０または１１に記載の車両用熱管理装置。

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