WO2020153060A1 - 温度調整装置 - Google Patents

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WO2020153060A1
WO2020153060A1 PCT/JP2019/049725 JP2019049725W WO2020153060A1 WO 2020153060 A1 WO2020153060 A1 WO 2020153060A1 JP 2019049725 W JP2019049725 W JP 2019049725W WO 2020153060 A1 WO2020153060 A1 WO 2020153060A1
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WO
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heat medium
heat
pump
cooling water
temperature
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PCT/JP2019/049725
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English (en)
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Inventor
恒吏 高橋
真野 貴光
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/004Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for vehicles having a combustion engine and electric drive means, e.g. hybrid electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00885Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
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    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/20Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
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    • F01P2005/105Using two or more pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08Cabin heater

Definitions

  • the present disclosure relates to a temperature adjustment device that adjusts the temperature of a temperature adjustment target fluid.
  • Patent Document 1 discloses a temperature adjusting device applied to a vehicle heat utilization device.
  • the temperature control device of Patent Document 1 heats the air blown into the vehicle interior, which is the space to be air-conditioned, to heat the vehicle interior. Therefore, the temperature control target fluid in the temperature control device of Patent Document 1 is blown air.
  • the temperature adjustment device of Patent Document 1 includes a heat medium circulation circuit that circulates cooling water of an internal combustion engine (that is, an engine). Further, an engine cooling water passage, a heater core, a water-refrigerant heat exchanger of a heat pump cycle, a three-way valve, etc. are connected to the heat medium circulation circuit.
  • the heater core is a heating heat exchange unit that heats the blast air by exchanging heat between the cooling water that is the heat medium and the blast air that is the fluid whose temperature is to be adjusted.
  • the heat pump cycle is a temperature adjusting unit that heats the cooling water using the high pressure refrigerant as a heat source.
  • the three-way valve is a switching unit that switches a cooling water flow pattern (in other words, a circuit configuration) in the heat medium circulation circuit.
  • the cooling water is switched to a normal mode pattern in which the cooling water is circulated between the cooling water passage of the engine and the heater core. Further, when the temperature of the cooling water is lower than the predetermined temperature, the heat pump cycle is operated to switch to the warm air mode pattern in which the cooling water is circulated between the water-refrigerant heat exchanger and the heater core.
  • the temperature control device of Patent Document 1 can heat the blown air to achieve heating of the passenger compartment regardless of the operating state of the engine.
  • this type of check valve does not open unless an appropriate differential pressure across the front and back is secured. Therefore, in the heat medium circulation circuit having the check valve, it is difficult to sufficiently remove the air in the heat medium circulation circuit when injecting the cooling water into the heat medium circulation circuit. Furthermore, when the temperature of the blown air is adjusted, if the air remaining in the heat medium circulation circuit moves into the heat exchanger such as the heater core, the heat exchange performance of the heat exchanger such as the heater core is adversely affected. there is a possibility.
  • the present disclosure has an object to provide a temperature adjusting device capable of suppressing air from remaining in a heat medium circulation circuit for circulating a heat medium.
  • a temperature adjusting device includes a heat medium circulation circuit, a main temperature adjusting unit, a sub temperature adjusting unit, a heat exchanging unit, a main pump, a sub pump, and a switch. And a section.
  • the heat medium circulation circuit circulates the heat medium.
  • the main temperature adjusting unit adjusts the temperature of the heat medium.
  • the sub-temperature adjusting unit adjusts the temperature of the heat medium.
  • the heat exchange unit heat-exchanges the heat medium whose temperature has been adjusted with at least one of the main temperature adjustment unit and the sub temperature adjustment unit with the temperature adjustment target fluid, and adjusts the temperature of the temperature adjustment target fluid.
  • the main pump operates at least when the heat medium whose temperature has been adjusted by the main temperature adjusting unit is pressure-fed to the heat exchanging unit.
  • the sub-pump operates at least when the heat medium whose temperature is adjusted by the sub-temperature adjustment unit is pressure-fed to the heat exchange unit.
  • the switching unit switches the circuit configuration of the heat medium circulation circuit to the first pattern, the second pattern, and the third pattern.
  • the first pattern circulates the heat medium pumped by the sub pump between the sub temperature adjustment unit and the heat exchange unit.
  • the second pattern circulates the heat medium pumped by the main pump between the main temperature adjusting unit and the heat exchanging unit.
  • the heat medium pumped by at least one of the main pump and the sub pump is changed to a flow path through which the heat medium flows when switched to the first pattern and the heat medium when switched to the second pattern. It can be supplied to both of the flowing channels.
  • the switching unit since the switching unit is provided, the circuit configuration of the heat medium circulation circuit can be switched to the first pattern and the second pattern even if the heat medium circulation circuit does not have a check valve. ..
  • the temperature of the heat medium can be reliably adjusted by switching between the first pattern and the second pattern according to the temperature adjusting ability of the heat medium of the main temperature adjusting unit and the sub temperature adjusting unit.
  • the temperature of the fluid whose temperature is to be adjusted can be appropriately adjusted in the heat exchange section.
  • the switching unit can switch the circuit configuration of the heat medium circulation circuit to the third pattern.
  • the heat medium can be supplied to both the flow channel in which the heat medium flows when switched to the first pattern and the flow channel in which the heat medium flows when switched to the second pattern.
  • the temperature adjusting device 1 of the present embodiment is applied to a hybrid vehicle that obtains a driving force for traveling from an engine (that is, an internal combustion engine) EG and an electric motor for traveling. Further, the hybrid vehicle of the present embodiment is a so-called plug-in hybrid vehicle capable of charging the battery with the electric power supplied from the external power source (for example, commercial power source) when the vehicle is stopped.
  • the external power source for example, commercial power source
  • the driving mode For this type of plug-in hybrid vehicle, you can switch the driving mode. Specifically, when the remaining battery charge SOC of the battery is equal to or greater than a predetermined reference remaining charge KSOC, the EV traveling mode is set.
  • the EV traveling mode is a traveling mode in which the vehicle travels mainly by the driving force of the traveling electric motor.
  • the HV traveling mode is set.
  • the HV traveling mode is a traveling mode in which the vehicle travels mainly by the driving force of the engine EG.
  • the engine EG is operated to assist the driving electric motor.
  • the traveling electric motor is operated to assist the engine EG.
  • the plug-in hybrid vehicle by switching between the EV traveling mode and the HV traveling mode in this way, it is possible to improve the vehicle fuel consumption as compared with an ordinary vehicle that obtains the driving force for vehicle traveling only from the engine EG.
  • the temperature adjustment device 1 of the present embodiment heats the air blown into the vehicle interior, which is the space to be air-conditioned, to heat the vehicle interior. Therefore, the blown air is the temperature control target fluid of the temperature control device 1.
  • the temperature adjusting device 1 also includes a heat medium circulation circuit 10 that circulates the cooling water of the engine EG that is a heat medium.
  • a solution containing ethylene glycol, dimethylpolysiloxane, a nanofluid or the like, an antifreeze liquid, or the like can be adopted.
  • the heat medium circulation circuit 10 includes a cooling water passage 11 of the engine EG, a three-way valve 13, a water-refrigerant heat exchanger 14a of the heat pump cycle 14, a heater core 15, a first pump 16a, a second pump 16b, a radiator 17, and a thermostat 18. Etc. are connected.
  • the cooling water passage 11 of the engine EG is formed in a cylinder block and a cylinder head that form the engine EG. Therefore, when the cooling water is circulated in the cooling water passage 11 during the operation of the engine EG, the cooling water can absorb the exhaust heat of the engine EG to cool the engine EG.
  • the cooling water is heated by the exhaust heat of the engine EG when flowing through the cooling water passage 11. Therefore, the engine EG of the present embodiment serves as a main temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the cooling water.
  • the cooling water outlet of the cooling water passage 11 is connected to the inlet of the branch portion 12a.
  • the branch portion 12a is formed of a three-way joint.
  • the branch portion 12a branches the flow of the cooling water flowing out from the cooling water passage 11.
  • One inflow/outlet side of the three-way valve 13 is connected to one outflow port of the branch portion 12a.
  • the cooling water inlet side of the radiator 17 is connected to the other outlet of the branch portion 12a.
  • the three-way valve 13 is a switching unit that switches the flow pattern (in other words, circuit configuration) of the cooling water in the heat medium circulation circuit 10.
  • the three-way valve 13 is an electric switching valve that has three inlets and outlets and connects at least two of the three inlets and outlets. The operation of the three-way valve 13 is controlled by a control signal output from the control device 30 described later. The detailed configuration of the three-way valve 13 will be described later.
  • the cooling water inlet side of the water-refrigerant heat exchanger 14a of the heat pump cycle 14 is connected to another inflow/outflow port of the three-way valve 13.
  • the water-refrigerant heat exchanger 14a heats the cooling water by exchanging heat between the high pressure refrigerant of the heat pump cycle 14 and the cooling water.
  • the heat pump cycle 14 is a vapor compression refrigeration cycle including a compressor, a water-refrigerant heat exchanger 14a, an expansion valve, an evaporator and the like.
  • the heat pump cycle 14 of the present embodiment serves as a sub temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the cooling water.
  • the heating capacity of the heat pump cycle 14 is controlled by a control signal output from the control device 30.
  • the cooling water inlet of the heater core 15 is connected to the cooling water outlet of the water-refrigerant heat exchanger 14a.
  • the heater core 15 exchanges heat between the cooling water heated in the cooling water passage 11 of the engine EG or the water-refrigerant heat exchanger 14a of the heat pump cycle 14 and the blown air blown into the vehicle interior from an indoor blower (not shown). To heat the blown air. Therefore, the heater core 15 is a heat exchange part for heating.
  • the cooling water outlet of the heater core 15 is connected to one inlet side of the merging portion 12b.
  • the merging portion 12b is formed of a three-way joint similar to the branching portion 12a.
  • the merging portion 12b merges the flow of the cooling water flowing out from the cooling water outlet of the heater core 15 and the flow of the cooling water flowing out from the cooling water outlet of the radiator 17. Further, the merging unit 12b causes the combined cooling water to flow out to the suction port side of the first pump 16a.
  • the first pump 16a is a water pump that pumps cooling water to the cooling water passage 11 of the engine EG.
  • the first pump 16a is an electric impeller pump that drives an impeller (that is, an impeller) with an electric motor.
  • the number of rotations (pressure feeding capacity) of the first pump 16a is controlled by a control signal output from the control device 30.
  • the first pump 16a does not have a check mechanism that prohibits the cooling water flowing from the discharge port from flowing out from the suction port. Therefore, the first pump 16a simply serves as a cooling water passage when it is not operating. That is, in the non-operating first pump 16a, the cooling water that has flowed in from the discharge port can flow out from the suction port.
  • the cooling water inlet side of the cooling water passage 11 of the engine EG is connected to the discharge port of the first pump 16a. Therefore, the first pump 16a serves as a main pump that operates when at least the cooling water heated in the cooling water passage 11 of the engine EG is pressure-fed to the heater core 15 side.
  • the radiator 17 is an outdoor heat exchanger for exchanging heat between the cooling water flowing out from the other outlet of the branch portion 12a and the outside air. That is, the radiator 17 can radiate the exhaust heat of the engine EG absorbed by the cooling water to the outside air.
  • the radiator 17 has a so-called closed type reserve tank 17a.
  • the radiator 17 is also provided with a water injection port 17b for injecting cooling water into the heat medium circulation circuit 10.
  • the water injection port 17b is arranged at the top of the heat medium circulation circuit 10. Therefore, the cooling water injected from the water injection port 17b flows into the heat medium circulation circuit 10 due to the difference in the lift.
  • the cooling water outlet of the radiator 17 is connected to the other inlet side of the merging portion 12b via a thermostat 18.
  • the thermostat 18 is a flow rate adjusting valve that increases the passage cross-sectional area of the cooling water flow path from the cooling water outlet of the radiator 17 to the confluence portion 12b as the temperature of the cooling water flowing out from the radiator 17 rises.
  • the thermostat 18 is a mechanical mechanism that displaces the valve body by thermowax, the volume of which changes according to the temperature change of the cooling water.
  • the thermostat 18 adjusts the passage cross-sectional area so that the temperature of the cooling water sucked from the radiator 17 side to the first pump 16a approaches a predetermined reference temperature KTw.
  • the thermostat 18 of the present embodiment has a configuration in which the cooling water passage is not completely closed in order to appropriately detect the temperature of the cooling water flowing out from the radiator 17.
  • the heat medium circulation circuit 10 has a parallel passage 10a that guides the cooling water flowing out from the heater core 15 to the other one inflow/outflow side of the three-way valve 13 by bypassing the cooling water passage 11 of the engine EG.
  • the second pump 16b is arranged in the parallel path 10a. The second pump 16b sucks the cooling water flowing out from the heater core 15 and pumps it to the three-way valve 13 side.
  • the basic configuration of the second pump 16b is the same as that of the first pump 16a. Therefore, the second pump 16b simply serves as a cooling water passage when it is not operating. Further, in this embodiment, as the first pump 16a, a pump having a maximum pumping capacity of cooling water larger than that of the second pump 16b is adopted. Therefore, when the first pump 16a and the second pump 16b are rotated at the same rotation speed, the discharge flow rate of the first pump 16a becomes larger than the discharge flow rate of the second pump 16b.
  • the cooling water pumped from the second pump 16b flows into the heater core 15 via the three-way valve 13 and the water-refrigerant heat exchanger 14a. Therefore, the second pump 16b serves as a sub-pump that operates at least when the cooling water heated by the water-refrigerant heat exchanger 14a of the heat pump cycle 14 is pressure-fed to the heater core 15 side.
  • the three-way valve 13 is, as shown in FIG. 1, a cooling water outlet side of the cooling water passage 11 of the engine EG, a cooling water inlet side of the water-refrigerant heat exchanger 14a of the heat pump cycle 14, and one of the parallel passages 10a. Connected to the exit. Then, two or more of these cooling water inlets and outlets are connected.
  • the cooling water outlet of the water-refrigerant heat exchanger 14a is connected to the cooling water inlet side of the heater core 15. Therefore, the three-way valve 13 is indirectly connected to the cooling water inlet side of the heater core 15 via the water-refrigerant heat exchanger 14a.
  • the three-way valve 13 includes a cylindrical rotary valve portion 131, a body portion 132 that houses the rotary valve portion 131, and a drive portion (not shown). doing. 2 to 4 are axially vertical cross sections of the three-way valve 13.
  • the body portion 132 houses the rotary valve portion 131 rotatably around the central axis.
  • the drive unit is an electric actuator (specifically, a stepping motor) that rotates the rotary valve unit 131 around an axis.
  • the drive portion rotationally displaces the rotary valve portion 131 about the axis, as shown in FIG. Can be connected.
  • the cooling water outlet side of the cooling water passage 11 and the cooling water inlet side of the water-refrigerant heat exchanger 14a can be connected.
  • the cooling water outlet of the cooling water passage 11, the cooling water inlet of the water-refrigerant heat exchanger 14a, and one inflow outlet of the parallel passage 10a can be connected to each other.
  • the control device 30 is composed of a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM and the like and its peripheral circuits. Then, various calculations and processing are performed based on the control program stored in the ROM, and the operations of the various controlled devices 13, 14, 16a, 16b and the like connected to the output side are controlled.
  • An engine side temperature sensor 31, a heating unit side temperature sensor 32, etc. are connected to the input side of the control device 30.
  • the detection signals of these sensor groups are input to the control device 30.
  • the engine-side temperature sensor 31 is a temperature detection unit that detects the first temperature T1 at the outlet side of the cooling water passage 11 of the engine EG.
  • the engine side temperature sensor 31 is attached to the engine EG. Therefore, even if the cooling water does not flow through the cooling water passage 11, the temperature of the engine EG can be detected.
  • the heating unit side temperature sensor 32 is a temperature detection unit that detects the second temperature T2 of the cooling water flowing out from the water-refrigerant heat exchanger 14a.
  • an operation panel (not shown) is connected to the input side of the control device 30.
  • An operation signal is input to the control device 30 from an operation switch provided on the operation panel.
  • ⁇ Operation switches include heating switch, air volume setting switch, temperature setting switch, etc.
  • the heating switch is a request unit that requests execution or stop of heating.
  • the air volume setting switch is a setting unit that sets the air volume of the air blown into the vehicle interior.
  • the temperature setting switch is a setting unit that sets the temperature inside the vehicle compartment.
  • control device 30 of the present embodiment is integrally configured with a control unit that controls various control target devices connected to the output side. Therefore, in the control device 30, the configuration (hardware and software) that controls the operation of each control target device serves as a control unit that controls the operation of each control target device.
  • the configuration for controlling the pumping capacity of the first pump 16a constitutes the first pump control unit.
  • the configuration for controlling the pumping capacity of the second pump 16b constitutes a second pump control section.
  • the configuration that controls the operation of the heat pump cycle 14 constitutes a heat pump cycle control unit.
  • the operation of the temperature adjusting device 1 of the present embodiment having the above configuration will be described.
  • the temperature adjustment device 1 of the present embodiment in order to heat the vehicle interior, it is possible to switch between operation in the auxiliary heat source mode and operation in the main heat source mode.
  • the vehicle runs in the EV running mode.
  • the EV traveling mode is a traveling mode in which the vehicle is traveling mainly by the driving force of the traveling electric motor, and therefore the engine EG is rarely operated. Therefore, the first temperature T1 is unlikely to rise when traveling in the EV traveling mode.
  • the control device 30 performs heating in the auxiliary heat source mode when execution of heating of the passenger compartment is requested when the first temperature T1 is lower than the predetermined first reference temperature KT1.
  • the heat pump cycle 14 which is the sub-temperature adjusting unit is operated to perform heating by using the cooling water heated by the water-refrigerant heat exchanger 14a as a heat source.
  • the HV traveling mode is a traveling mode in which the vehicle travels mainly by the driving force of the engine EG. Therefore, when traveling in the HV traveling mode, the first temperature T1 is higher than that in the EV traveling mode.
  • the control device 30 performs heating in the main heat source mode.
  • the heat pump cycle 14 that is the sub temperature adjusting unit is stopped, and heating is performed using the cooling water heated in the cooling water passage 11 of the engine EG that is the main temperature adjusting unit as the heat source.
  • the first reference temperature KT1 is set so that the temperature of the cooling water is a temperature that can be sufficiently used as a heat source for heating the passenger compartment.
  • each operation mode will be described.
  • the control device 30 switches the flow pattern of the cooling water in the heat medium circulation circuit 10 to the first pattern.
  • the controller 30 connects the one inflow/outlet side of the parallel path 10a and the cooling water inlet side of the water-refrigerant heat exchanger 14a so as to connect the three-way valve 13 to each other. Control operation. As a result, the parallel passage 10a is opened, and the cooling water flowing out from the heater core 15 can flow into the parallel passage 10a.
  • control device 30 operates the heat pump cycle 14. At this time, the control device 30 adjusts the heating capacity of the heat pump cycle 14 so that the second temperature approaches the target temperature.
  • the target temperature is determined based on the set temperature set by the occupant using the temperature setting switch, the outside air temperature, and the like, with reference to the control map stored in advance by the control device 30.
  • control device 30 stops the first pump 16a and operates the second pump 16b so as to exert a predetermined pumping capacity. Therefore, in the heat medium circulation circuit 10 of the first pattern, the cooling water pumped from the second pump 16b circulates between the cooling water passage of the water-refrigerant heat exchanger 14a and the heater core 15.
  • the cooling water pumped from the second pump 16b flows into the cooling water passage of the water-refrigerant heat exchanger 14a via the three-way valve 13.
  • the cooling water that has flowed into the cooling water passage of the water-refrigerant heat exchanger 14a is heated by exchanging heat with the high-pressure refrigerant of the heat pump cycle 14.
  • the cooling water heated by the water-refrigerant heat exchanger 14a flows into the heater core 15.
  • the cooling water that has flowed into the heater core 15 exchanges heat with the air blown from the indoor blower to radiate heat. Thereby, the blown air is heated.
  • the cooling water flowing out from the heater core 15 flows into the parallel path 10a, is sucked into the second pump 16b, and is pumped again.
  • the blast air heated by the heater core 15 can be blown into the vehicle interior to heat the vehicle interior even when the engine EG is stopped.
  • FIG. 5 is a drawing corresponding to FIG. 1, and shows the flow of the cooling water by a thick solid line arrow. Further, in FIG. 5, for clarity of illustration, illustration of signal lines and power lines connecting the control device 30 and various control target devices, and signal lines connecting the control device 30 and various sensors is omitted. doing. This also applies to the overall configuration diagram for explaining the following flow pattern.
  • (B) Main heat source mode In the main heat source mode, the control device 30 switches the flow pattern of the cooling water in the heat medium circulation circuit 10 to the second pattern.
  • control device 30 controls the three-way valve 13 to connect the cooling water outlet side of the cooling water passage 11 and the cooling water inlet side of the water-refrigerant heat exchanger 14a. Control operation. As a result, the parallel path 10a is closed.
  • control device 30 stops the heat pump cycle 14. Further, the control device 30 operates the first pump 16a and stops the second pump 16b so as to exert a predetermined pressure feeding capability. Therefore, in the heat medium circulation circuit 10 of the second pattern, the cooling water pumped from the first pump 16a circulates between the cooling water passage 11 of the engine EG and the heater core 15.
  • the cooling water pumped from the first pump 16a flows into the cooling water passage 11 of the engine EG, as shown by the thick solid line in FIG.
  • the cooling water flowing into the cooling water passage 11 of the engine EG absorbs the exhaust heat of the engine EG and its temperature rises. As a result, the engine EG is cooled.
  • the cooling water flowing out from the cooling water passage 11 of the engine EG flows into the cooling water passage of the water-refrigerant heat exchanger 14a via the three-way valve 13.
  • the heat pump cycle 14 is stopped. Therefore, the cooling water flowing into the cooling water passage of the water-refrigerant heat exchanger 14a flows out without being heated.
  • the cooling water flowing out from the water-refrigerant heat exchanger 14a flows into the heater core 15.
  • the cooling water that has flowed into the heater core 15 exchanges heat with the air blown from the indoor blower to radiate heat. Thereby, the blown air is heated.
  • the cooling water that has flowed out of the heater core 15 is sucked into the first pump 16a via the merging portion 12b and is pressure-fed again.
  • the first pump 16a is operating. Therefore, the passage cross-sectional area of the thermostat 18 is adjusted according to the temperature of the cooling water flowing out from the radiator 17. Therefore, a part of the cooling water branched at the branch portion 12a flows into the radiator 17 as shown by the thin arrow in FIG. Then, the temperature of the cooling water that flows out from the radiator 17 and is sucked into the first pump 16a approaches the reference temperature KTw.
  • the blast air heated by the heater core 15 can be blown into the vehicle interior to heat the vehicle interior.
  • the temperature control device 1 of the present embodiment includes the three-way valve 13
  • the flow patterns of the cooling water in the heat medium circulation circuit 10 are set to the first pattern and the second pattern when heating the vehicle interior. You can switch to the pattern and. That is, even if the heat medium circulation circuit 10 does not have a check valve, the flow patterns can be switched.
  • the temperature of the cooling water can be sufficiently utilized as a heat source for heating the passenger compartment. It can be reliably adjusted to the temperature. As a result, the temperature of the blown air can be appropriately adjusted by the heater core 15 regardless of the operating state of the engine EG.
  • the temperature adjusting device 1 of the present embodiment can be operated in the air bleeding mode as the operation mode for injecting the cooling water into the heat medium circulation circuit 10.
  • the air bleeding mode is executed when a service tool (not shown) is connected to a dedicated connector provided in the control device 30. Note that the service tool does not have to be always provided in the vehicle, and may be prepared in a maintenance shop or the like that injects cooling water.
  • the air bleeding mode will be described below.
  • (C) Air bleeding mode First, prior to the air bleeding mode, cooling water is injected from the water injection port 17b of the radiator 17. As described above, the water injection port 17b is arranged at the top of the heat medium circulation circuit 10. Therefore, the injected cooling water flows into almost the entire area of the heat medium circulation circuit 10 due to the difference in head. After that, by connecting the service tool to the dedicated connector, the operation in the air bleeding mode is executed.
  • control device 30 switches the cooling water flow pattern in the heat medium circulation circuit 10 to the third pattern.
  • the controller 30 connects the cooling water outlet of the cooling water passage 11, the cooling water inlet of the water-refrigerant heat exchanger 14a, and one inflow outlet of the parallel passage 10a to each other.
  • the operation of the three-way valve 13 is controlled so that As a result, the parallel passage 10a opens, and the cooling water pumped by the first pump 16a can flow into both the water-refrigerant heat exchanger 14a and the parallel passage 10a.
  • control device 30 stops the heat pump cycle 14. Further, the control device 30 operates the first pump 16a and stops the second pump 16b so as to exert a predetermined pressure feeding capability.
  • the cooling water pumped by the first pump 16a can flow from the three-way valve 13 into the water-refrigerant heat exchanger 14a. Further, the cooling water pumped by the first pump 16a can flow from the three-way valve 13 into the parallel passage 10a. At this time, the cooling water flowing from the three-way valve 13 into the parallel passage 10a flows backward in the parallel passage 10a with respect to the second pattern.
  • the cooling water pumped by the first pump 16a flows through the cooling water when switched to the first pattern, and the cooling water flows when switched to the second pattern. Can be supplied to both of the flow paths.
  • the cooling water injected from the water injection port 17b of the radiator 17 is sucked into the first pump 16a.
  • the cooling water pumped from the first pump 16a flows through the cooling water passage 11 of the engine EG and is branched at the branch portion 12a.
  • One flow of the cooling water branched at the branch portion 12a is further divided by the three-way valve 13.
  • the one cooling water branched by the three-way valve 13 flows in the order of the water-refrigerant heat exchanger 14 a and the heater core 15.
  • the other cooling water branched by the three-way valve 13 flows through the parallel path 10a.
  • the cooling water flowing from the discharge port of the second pump 16b flows backward through the second pump 16b and flows out from the suction port.
  • the cooling water flowing out of the heater core 15 merges with the cooling water flowing out of the parallel path 10a, and is sucked into the first pump 16a via the merging portion 12b.
  • the other cooling water branched at the branch portion 12a flows into the radiator 17.
  • excess cooling water in the heat medium circulation circuit 10 is stored in the reserve tank 17a.
  • the cooling water flowing out from the radiator 17 is sucked into the first pump 16a via the confluence portion 12b.
  • the three-way valve 13 can switch the flow pattern of the cooling water in the heat medium circulation circuit 10 to the third pattern.
  • the cooling water can be simultaneously supplied to both the flow channel through which the cooling water flows when switched to the first pattern and the flow channel through which the cooling water flows when switched to the second pattern.
  • the heat medium circulation circuit 10 of the present embodiment does not have a check valve. Therefore, in the temperature control device 1 of the present embodiment, it is possible to prevent air from remaining in the heat medium circulation circuit 10 when pouring cooling water into the heat medium circulation circuit 10.
  • the temperature control device 1 of the present embodiment is provided with the parallel path 10a and employs the three-way valve 13 that opens and closes the parallel path 10a as the switching unit. According to this, the flow pattern of the cooling water in the heat medium circulation circuit 10 can be reliably switched to the above-described first to third patterns.
  • the flow direction of the cooling water in the parallel path 10a in the first pattern and the flow direction of the cooling water in the parallel path 10a in the third pattern are different directions. Thereby, the flow direction of the cooling water in the heater core 15 in the first pattern and the flow direction of the cooling water in the heater core 15 in the second pattern can be made the same direction.
  • the second pump 16b which serves as a cooling water passage when not in operation is arranged in the parallel passage 10a. Therefore, even if the heat medium circulation circuit 10 is switched between the first pattern and the second pattern in order to heat the vehicle interior, the cooling water does not flow backward through the second pump 16b. That is, when heating the vehicle interior, the second pump 16b does not increase the pressure loss of the cooling water.
  • the first pump 16a one having a maximum pumping capacity larger than that of the second pump 16b is adopted. According to this, when switching to the third pattern, it is possible to pump the cooling water so that the first pump 16a having a high pumping capability is used to cause the second pump 16b to flow backward. Therefore, it is possible to prevent air from remaining in the second pump 16b.
  • the three-way valve 13 having the rotary valve portion 131 is adopted as the switching portion. According to this, even if there is a pressure difference in the cooling water flowing in and out of each of the outflow and outflow ports of the three-way valve 13, the operation of the rotary valve portion 131 is hardly affected. That is, the first to third patterns can be switched without causing an unnecessary increase in driving force.
  • the three-way valve 13 having the rotary valve portion 131 is adopted, it is possible to easily realize a switching portion that connects two or all of the three outflow inlets.
  • the switching unit is changed from the first embodiment.
  • the first opening/closing valve 13a and the second opening/closing valve 13b are used as the switching unit.
  • the first on-off valve 13a and the second on-off valve 13b are electromagnetic valves that are opened and closed by a control voltage output from the control device 30.
  • the first opening/closing valve 13a is arranged in the cooling water passage extending from the branch portion 12a to the connecting portion 12c at one inflow/outlet side of the parallel passage 10a.
  • the connecting portion 12c is formed of a three-way joint similar to the branching portion 12a and the joining portion 12b.
  • the second opening/closing valve 13b is arranged in the cooling water passage extending from the discharge port of the second pump 16b to the connecting portion 12c.
  • Other configurations are similar to those of the first embodiment.
  • the operation of the temperature adjusting device 1 of the present embodiment having the above configuration will be described.
  • the auxiliary heat source mode, the main heat source mode, and the air bleeding mode can be executed.
  • each operation mode will be described.
  • the control device 30 closes the first on-off valve 13a and opens the second on-off valve 13b, as shown in FIG.
  • Other operations are similar to those of the auxiliary heat source mode of the first embodiment. Therefore, even in the auxiliary heat source mode of this embodiment, the flow pattern of the cooling water in the heat medium circulation circuit 10 can be switched to the first pattern.
  • (B) Main heat source mode In the main heat source mode, the control device 30 opens the first on-off valve 13a and closes the second on-off valve 13b, as shown in FIG. Other operations are similar to those in the main heat source mode of the first embodiment. Therefore, even in the main heat source mode of this embodiment, the flow pattern of the cooling water in the heat medium circulation circuit 10 can be switched to the second pattern.
  • (C) Air bleeding mode In the air bleeding mode, the control device 30 opens the first on-off valve 13a and the second on-off valve 13b, as shown in FIG. Other operations are the same as in the air bleeding mode of the first embodiment. Therefore, even in the air bleeding mode of this embodiment, the flow pattern of the cooling water in the heat medium circulation circuit 10 can be switched to the third pattern.
  • the temperature adjusting device 1 of the present embodiment operates in the same manner as the temperature adjusting device 1 described in the first embodiment, and the same effect can be obtained.
  • the second pump 16b is arranged in the cooling water passage extending from the three-way valve 13 to the cooling water inlet of the water-refrigerant heat exchanger 14a.
  • the second pump 16b is arranged so as to suck the cooling water flowing out from the three-way valve 13 and send it to the cooling water inlet side of the water-refrigerant heat exchanger 14a under pressure.
  • the temperature adjusting device 1 of the present embodiment operates in the same manner as the temperature adjusting device 1 described in the first embodiment, and the same effect can be obtained.
  • the second pump 16b may be operated even in the air bleeding mode.
  • the temperature adjusting device 1a is applied to a vehicle air conditioning device 20 shown in the overall configuration diagram of FIG. 14
  • the vehicle air conditioner 20 heats the passenger compartment by using the heat medium heated by the heat pump cycle 14 as a heat source. Further, the vehicle air conditioner 20 cools the vehicle interior by using the heat medium cooled by the heat pump cycle 14 as a cold heat source.
  • the heat pump cycle 14 has a compressor 14d, a water-refrigerant heat exchanger 14a as a radiator, an expansion valve 14b, and a chiller 14c as an evaporator.
  • the compressor 14d is an electric compressor that sucks low-pressure refrigerant, compresses it, and discharges it.
  • the water-refrigerant heat exchanger 14a is a main temperature adjusting unit that heats the heat medium by exchanging heat between the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 14d and the heat medium pumped from the first pump 16a.
  • the expansion valve 14b is a thermal expansion valve that decompresses the high-pressure refrigerant flowing out of the water-refrigerant heat exchanger 14a until it becomes a low-pressure refrigerant.
  • the chiller 14c is a sub-temperature adjusting unit that cools the heat medium by exchanging heat between the low pressure refrigerant decompressed by the expansion valve 14b and the heat medium pumped from the second pump 16b.
  • the heat medium circulation circuit 10 of the present embodiment has the first sub circulation path 101 for circulating the heat medium pumped from the first pump 16a between the water-refrigerant heat exchanger 14a and the heater core 15. There is. Further, the heat medium circulation circuit 10 has a second auxiliary circulation path 102 for circulating the heat medium pumped from the second pump 16b between the chiller 14c and the cooler core 15a.
  • the heater core 15 is a heat exchanger that heats the blown air by exchanging heat between the heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 14a and the blown air blown into the passenger compartment from an indoor blower (not shown).
  • the cooler core 15a is a heat exchanger that cools the blown air by exchanging heat between the heat medium cooled by the chiller 14c and the blown air blown into the vehicle interior from the indoor blower.
  • an outdoor heat exchanger 19 is connected to the first sub circulation path 101 via a three-way valve 13. More specifically, in the heat medium circulation circuit 10, the heat medium flowing out from the water-refrigerant heat exchanger 14a flows into at least one of the heater core 15 and the outdoor heat exchanger 19 via the three-way valve 13. Further, the first pump 16a sucks the heat medium flowing out from at least one of the heater core 15 and the outdoor heat exchanger 19.
  • the outdoor heat exchanger 19 is connected to the second auxiliary circulation path 102 via the second three-way valve 13c. More specifically, in the heat medium circulation circuit 10, the heat medium flowing out from the chiller 14c flows into at least one of the cooler core 15a and the outdoor heat exchanger 19 via the second three-way valve 13c. Further, the second pump 16b sucks the heat medium flowing out from at least one of the cooler core 15a and the outdoor heat exchanger 19.
  • both the first three-way valve 13 and the second three-way valve 13c constitute a switching unit that switches the circuit configuration of the heat medium circulation circuit 10.
  • the basic structure of the outdoor heat exchanger 19 is the same as that of the radiator 17 described in the first embodiment. Therefore, the outdoor heat exchanger 19 is provided with a water injection port 19b for injecting cooling water into the heat medium circulation circuit 10.
  • the water injection port 19b is arranged at the top of the heat medium circulation circuit 10.
  • the vehicle air conditioner 20 of this embodiment can perform heating and cooling of the vehicle interior.
  • the heating mode and the cooling mode will be described below.
  • (A) Heating Mode In the heating mode, the control device 30 operates the heat pump cycle 14. Further, the control device 30 operates both the first pump 16a and the second pump 16b.
  • control device 30 controls the operation of the first three-way valve 13 so that the heat medium pumped from the first pump 16a circulates between the water-refrigerant heat exchanger 14a and the heater core 15. Further, the control device 30 controls the operation of the second three-way valve 13c so that the heat medium pumped from the second pump 16b circulates between the chiller 14c and the outdoor heat exchanger 19.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 14d radiates heat to the heat medium on the side of the first sub circulation path 101, which is pumped from the first pump 16a by the water-refrigerant heat exchanger 14a. As a result, the heat medium on the first sub circulation path 101 side is heated.
  • the heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 14a flows into the heater core 15 via the first three-way valve 13.
  • the heat medium flowing into the heater core 15 exchanges heat with the blown air and radiates heat to the blown air. Thereby, the blown air is heated.
  • the heat medium flowing out from the heater core 15 is sucked into the first pump 16a and again sent under pressure to the water-refrigerant heat exchanger 14a.
  • the low-pressure refrigerant whose pressure has been reduced by the expansion valve 14b absorbs heat from the heat medium on the side of the second auxiliary circulation path 102 that is pressure-fed from the second pump 16b when it is evaporated by the chiller 14c. As a result, the heat medium on the second sub circulation path 102 side is cooled.
  • the heat medium cooled by the chiller 14c flows into the outdoor heat exchanger 19 via the second three-way valve 13c.
  • the heat medium flowing into the outdoor heat exchanger 19 exchanges heat with the outside air and absorbs heat from the outside air. In other words, the outdoor heat exchanger 19 cools the outside air.
  • the heat medium that has flowed out of the outdoor heat exchanger 19 is sucked into the second pump 16b and is again pressure-fed to the chiller 14c.
  • (B) Cooling Mode In the cooling mode, the control device 30 operates the heat pump cycle 14. Further, the control device 30 operates both the first pump 16a and the second pump 16b.
  • control device 30 controls the operation of the first three-way valve 13 so that the heat medium pumped from the first pump 16a circulates between the water-refrigerant heat exchanger 14a and the outdoor heat exchanger 19. To do. Further, the control device 30 controls the operation of the second three-way valve 13c so that the heat medium pumped from the second pump 16b circulates between the chiller 14c and the cooler core 15a.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 14d radiates heat to the heat medium on the first sub circulation path 101 side, which is pumped from the first pump 16a in the water-refrigerant heat exchanger 14a. As a result, the heat medium on the first sub circulation path 101 side is heated.
  • the heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 14a flows into the outdoor heat exchanger 19 via the first three-way valve 13.
  • the heat medium that has flowed into the outdoor heat exchanger 19 exchanges heat with the outside air and radiates heat to the outside air.
  • the outdoor heat exchanger 19 heats the outside air.
  • the heat medium flowing out from the outdoor heat exchanger 19 is sucked into the first pump 16a and is again sent to the water-refrigerant heat exchanger 14a under pressure.
  • the low-pressure refrigerant whose pressure has been reduced by the expansion valve 14b absorbs heat from the heat medium on the side of the second auxiliary circulation path 102 that is pressure-fed from the second pump 16b when it is evaporated by the chiller 14c. As a result, the heat medium on the second sub circulation path 102 side is cooled.
  • the heat medium cooled by the chiller 14c flows into the cooler core 15a via the second three-way valve 13c.
  • the heat medium flowing into the cooler core 15a exchanges heat with the blown air and absorbs heat from the blown air. Thereby, the blown air is cooled.
  • the heat medium flowing out from the cooler core 15a is sucked into the second pump 16b and again sent under pressure to the chiller 14c.
  • the heat absorbed by the heat medium on the second sub circuit 102 side from the blower air in the cooler core 15a is moved to the heat medium on the first sub circuit 101 side by the heat pump cycle 14.
  • the heat transferred to the heat medium on the side of the first sub circulation path 101 is radiated to the outside air by the outdoor heat exchanger 19. Therefore, the air in the vehicle compartment can be cooled by blowing the blast air cooled by the cooler core 15a into the vehicle interior.
  • the flow pattern of the cooling water in the heat medium circulation circuit 10 is switched by the first three-way valve 13 and the second three-way valve 13c to heat and cool the vehicle interior. be able to.
  • the temperature adjusting device 1a of the present embodiment can be operated in the air bleeding mode as in the first embodiment.
  • the heat medium is injected from the water injection port 19b of the outdoor heat exchanger 19 prior to the air bleeding mode.
  • the control device 30 stops the heat pump cycle 14. Further, the control device 30 operates either the first pump 16a or the second pump 16b.
  • control device 30 controls the operation of the first three-way valve 13 so that the heat medium pumped from the first pump 16a flows into both the heater core 15 and the outdoor heat exchanger 19. Further, the control device 30 controls the operation of the second three-way valve 13c so that the heat medium pumped from the second pump 16b flows into both the cooler core 15a and the outdoor heat exchanger 19.
  • the air bleeding mode the heat medium pumped by at least one of the first pump 16a and the second pump 16b is divided into a flow path through which the heat medium flows in the cooling mode and a flow path through which the heat medium flows in the heating mode. It becomes possible to supply to both. Therefore, the air bleeding mode can be performed also in the heat medium circulation circuit 10 of the present embodiment.
  • the outdoor heat exchanger 19 of the present embodiment in the cooling mode, the outside air is heated by the heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 14a which is the main temperature adjusting unit. Can be expressed. Further, in the outdoor heat exchanger 19 of the present embodiment, as described above, it can be said that in the heating mode, the outside air is cooled by the heat medium cooled by the chiller 14c that is the sub-temperature adjusting unit. ..
  • the outside air is the fluid whose temperature is to be adjusted and the outdoor heat exchanger 19 is the heat exchange section.
  • the heat medium circulation circuit 10 in the heating mode is switched to the first pattern in which the heat medium pumped by the second pump 16b is circulated between the chiller 14c and the outdoor heat exchanger 19.
  • the heat medium circulation circuit 10 in the cooling mode is switched to the second pattern in which the heat medium pumped by the first pump 16a is circulated between the water-refrigerant heat exchanger 14a and the outdoor heat exchanger 19. ..
  • the heat medium circulation circuit 10 in the air bleeding mode includes a flow path through which the heat medium flows when the heat medium pumped by at least one of the first pump 16a and the second pump 16b is switched to the first pattern.
  • the second pattern it is switched to the third pattern in which the heat medium can be supplied to both of the flow paths.
  • the temperature of the temperature adjustment target fluid can be adjusted appropriately. Furthermore, it is possible to prevent air from remaining in the heat medium circulation circuit 10 when pouring the heat medium into the heat medium circulation circuit 10.
  • the temperature adjusting devices 1 and 1a according to the present disclosure are used to perform air conditioning in a vehicle, but the application targets of the temperature adjusting devices 1 and 1a are not limited to this.
  • the present invention is widely applicable to a temperature adjustment device that changes the flow pattern of the heat medium in the heat medium circulation circuit 10 in order to adjust the temperature of the temperature adjustment target fluid.
  • the heat pump cycle 14 is adopted as the sub temperature adjusting unit
  • the main temperature adjusting unit and the sub temperature adjusting unit are not limited to those disclosed in the above embodiments.
  • an electric heater that generates heat when supplied with electric power may be used as the sub-temperature adjustment unit of the first embodiment.
  • a Peltier element may be used instead of the heat pump cycle 14. Then, the surface on the heat radiation side may be used as the main temperature adjustment section, and the surface on the heat absorption side may be used as the sub temperature adjustment section. Furthermore, in the fifth embodiment, the chiller 14c serves as the main temperature adjusting unit, the second pump 16b serves as the main pump, the water-refrigerant heat exchanger 14a serves as the sub-temperature adjusting unit, and the first pump 16a serves as the sub-pump. Good.
  • the main temperature adjusting unit and the sub temperature adjusting unit are not limited to those that heat the heat medium.
  • the heat medium may be cooled like the chiller 14c of the fifth embodiment.
  • the operation panel may be provided with a dedicated switch for requesting execution of the air bleeding mode.
  • the air bleeding mode may be executed by a combination of long pressing of existing switches and simultaneous pressing of a plurality of switches.
  • the so-called racing may be performed in which the engine is operated at a relatively low rotation speed during the water injection work or the air bleeding mode described in the above embodiment.

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Abstract

温度調整装置は、熱媒体循環回路(10)と、主温度調整部(EG)と、副温度調整部(14)と、熱交換部(15)と、主ポンプ(16a)と、副ポンプ(16b)と、切替部(13)と、を備える。切替部(13)は、熱媒体循環回路(10)の回路構成を、副ポンプ(16b)によって圧送された熱媒体を、副温度調整部(14)と熱交換部(15)との間で循環させる第1パターンと、主ポンプ(16a)によって圧送された熱媒体を、主温度調整部(EG)と熱交換部(15)との間で循環させる第2パターンとを切り替えることができる。さらに、切替部(13)は、主ポンプ(16a)および副ポンプ(16b)の少なくとも一方によって圧送された熱媒体を、第1パターンに切り替えられた際に熱媒体が流通する流路および第2パターンに切り替えられた際に熱媒体が流通する流路の双方へ供給可能な第3パターンに切り替えることができる。

Description

温度調整装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2019年1月23日に出願された日本特許出願2019-9393号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、温度調整対象流体の温度を調整する温度調整装置に関する。
 従来、特許文献1に、車両用熱利用装置に適用された温度調整装置が開示されている。特許文献1の温度調整装置は、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を加熱して、車室内の暖房を行う。従って、特許文献1の温度調整装置における温度調整対象流体は送風空気である。
 より具体的には、特許文献1の温度調整装置は、内燃機関(すなわち、エンジン)の冷却水を循環させる熱媒体循環回路を備えている。さらに、熱媒体循環回路には、エンジンの冷却水通路、ヒータコア、ヒートポンプサイクルの水-冷媒熱交換器、三方弁等が接続されている。
 ヒータコアは、熱媒体である冷却水と温度調整対象流体である送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する加熱用の熱交換部である。ヒートポンプサイクルは、高圧冷媒を熱源として冷却水を加熱する温度調整部である。三方弁は、熱媒体循環回路における冷却水の流れパターン(換言すると、回路構成)を切り替える切替部である。
 そして、特許文献1の温度調整装置では、冷却水の温度が所定温度以上となっている際には、冷却水をエンジンの冷却水通路とヒータコアとの間で循環させるノーマルモードのパターンに切り替える。また、冷却水の温度が所定温度よりも低くなっている際には、ヒートポンプサイクルを作動させて、冷却水を水-冷媒熱交換器とヒータコアとの間で循環させる暖気モードのパターンに切り替える。
 これにより、特許文献1の温度調整装置では、エンジンの作動状態によらず、送風空気を加熱して車室内の暖房を実現できるようにしている。
特開2007-223418号公報
 ところで、特許文献1の熱媒体循環回路では、暖機モードのパターンに切り替えられた際に、水-冷媒熱交換器にて加熱された冷却水を、エンジンの冷却水通路を迂回させてヒータコアへ流入させる。また、特許文献1の熱媒体循環回路では、ノーマルモードのパターンに切り替えられた際に、エンジンの冷却水通路から流出した全流量の冷却水をヒータコアへ流入させる。
 このようなパターンの切り替えを実現するために、特許文献1の熱媒体循環回路は、エンジンの冷却水通路から流出した冷却水が水-冷媒熱交換器の冷却水出口側へ逆流してしまうことを禁止する逆止弁を備えている。
 しかしながら、この種の逆止弁は、適切な前後差圧が確保されていないと開弁しない。このため、逆止弁を有する熱媒体循環回路では、熱媒体循環回路内に冷却水を注入する際に、熱媒体循環回路内のエアを充分に抜くことが難しい。さらに、送風空気の温度を調整する際に、熱媒体循環回路内に残留したエアがヒータコア等の熱交換器内へ移動してしまうと、ヒータコア等の熱交換器における熱交換性能に悪影響を及ぼす可能性がある。
 本開示は、上記点に鑑み、熱媒体を循環させる熱媒体循環回路内に空気が残留してしまうことを抑制可能な温度調整装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本開示の一態様の温度調整装置は、熱媒体循環回路と、主温度調整部と、副温度調整部と、熱交換部と、主ポンプと、副ポンプと、切替部と、を備える。
 熱媒体循環回路は、熱媒体を循環させる。主温度調整部は、熱媒体の温度を調整する。副温度調整部は、熱媒体の温度を調整する。熱交換部は、主温度調整部および副温度調整部の少なくとも一方で温度調整された熱媒体と温度調整対象流体とを熱交換させて、温度調整対象流体の温度を調整する。主ポンプは、少なくとも主温度調整部にて温度調整された熱媒体を熱交換部へ圧送する際に作動する。副ポンプは、少なくとも副温度調整部にて温度調整された熱媒体を熱交換部へ圧送する際に作動する。
 さらに、切替部は、熱媒体循環回路の回路構成を、第1パターン、第2パターン、および第3パターンに切り替える。
 第1パターンは、副ポンプによって圧送された熱媒体を、副温度調整部と熱交換部との間で循環させる。第2パターンは、主ポンプによって圧送された熱媒体を、主温度調整部と熱交換部との間で循環させる。第3パターンは、主ポンプおよび副ポンプの少なくとも一方によって圧送された熱媒体を、第1パターンに切り替えられた際に熱媒体が流通する流路および第2パターンに切り替えられた際に熱媒体が流通する流路の双方へ供給することができる。
 これによれば、切替部を備えているので、熱媒体循環回路が逆止弁を有していなくても、熱媒体循環回路の回路構成を第1パターンと第2パターンとに切り替えることができる。
 従って、主温度調整部および副温度調整部の熱媒体の温度調整能力に応じて、第1パターンと第2パターンとに切り替えることによって、熱媒体の温度を確実に調整することができる。その結果、熱交換部にて温度調整対象流体の温度を適切に調整することができる。
 さらに、切替部は、熱媒体循環回路の回路構成を第3パターンに切り替えることができる。第3パターンでは、第1パターンに切り替えられた際に熱媒体が流通する流路および第2パターンに切り替えられた際に熱媒体が流通する流路の双方へ供給することができる。
 従って、熱媒体循環回路へ熱媒体を注水する際に、熱媒体循環回路内にエアが残留してしまうことを抑制することができる。
第1実施形態の温度調整装置の全体構成図である。 第1実施形態の三方弁の補助熱源モード時の状態を示す断面図である。 第1実施形態の三方弁の主熱源モード時の状態を示す断面図である。 第1実施形態の三方弁のエア抜きモード時の状態を示す断面図である。 第1実施形態の温度調整装置の補助熱源モード時の冷却水の流れパターンを示す全体構成図である。 第1実施形態の温度調整装置の主熱源モード時の冷却水の流れパターンを示す全体構成図である。 第1実施形態の温度調整装置のエア抜きモード時の冷却水の流れパターンを示す全体構成図である。 第2実施形態の温度調整装置の全体構成図である。 第3実施形態の温度調整装置の全体構成図である。 第3実施形態の温度調整装置の補助熱源モード時の冷却水の流れパターンを示す全体構成図である。 第3実施形態の温度調整装置の主熱源モード時の冷却水の流れパターンを示す全体構成図である。 第3実施形態の温度調整装置のエア抜きモード時の冷却水の流れパターンを示す全体構成図である。 第4実施形態の温度調整装置の全体構成図である。 第5実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。
 以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の実施形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の実施形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
 (第1実施形態)
 図1~図7を用いて、本開示に係る温度調整装置1の第1実施形態を説明する。本実施形態の温度調整装置1は、走行用の駆動力をエンジン(すなわち、内燃機関)EGおよび走行用電動モータから得るハイブリッド車両に適用されている。さらに、本実施形態のハイブリッド車両は、車両停止時に外部電源(例えば、商用電源)から供給された電力をバッテリに充電することのできる、いわゆるプラグインハイブリッド車両である。
 この種のプラグインハイブリッド車両では、走行モードを切り替えることができる。具体的には、バッテリの蓄電残量SOCが予め定めた基準残量KSOC以上になっている際には、EV走行モードとなる。EV走行モードは、主に走行用電動モータの駆動力によって走行する走行モードである。一方、蓄電残量SOCが基準残量KSOCよりも低くなっている際には、HV走行モードとなる。HV走行モードは、主にエンジンEGの駆動力によって走行する走行モードである。
 もちろん、EV走行モードであっても、車両走行負荷が高負荷となった際には、走行用電動モータを補助するためにエンジンEGを作動させる。また、HV走行モードであっても、車両走行負荷が高負荷となった際には、エンジンEGを補助するために走行用電動モータを作動させる。
 プラグインハイブリッド車両では、このようにEV走行モードとHV走行モードとを切り替えることによって、車両走行用の駆動力をエンジンEGのみから得る通常の車両に対して、車両燃費を向上させることができる。
 本実施形態の温度調整装置1は、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を加熱して、車室内の暖房を行う。従って、送風空気は、温度調整装置1の温度調整対象流体である。また、温度調整装置1は、熱媒体であるエンジンEGの冷却水を循環させる熱媒体循環回路10を備えている。冷却水としては、エチレングリコール、ジメチルポリシロキサン、あるいはナノ流体等を含む溶液、不凍液等を採用することができる。
 熱媒体循環回路10には、エンジンEGの冷却水通路11、三方弁13、ヒートポンプサイクル14の水-冷媒熱交換器14a、ヒータコア15、第1ポンプ16a、第2ポンプ16b、ラジエータ17、サーモスタット18等が接続されている。
 エンジンEGの冷却水通路11は、エンジンEGを形成するシリンダブロックおよびシリンダヘッドに形成されている。このため、エンジンEGの作動時に、冷却水通路11に冷却水を流通させると、冷却水にエンジンEGの排熱を吸熱させて、エンジンEGを冷却することができる。
 換言すると、冷却水は、冷却水通路11を流通する際に、エンジンEGの排熱によって加熱される。従って、本実施形態のエンジンEGは、冷却水の温度を調整する主温度調整部となる。
 冷却水通路11の冷却水出口には、分岐部12aの流入口が接続されている。分岐部12aは、三方継手で形成されている。分岐部12aは、冷却水通路11から流出した冷却水の流れを分岐する。分岐部12aの一方の流出口には、三方弁13の1つの流入出口側が接続されている。分岐部12aの他方の流出口には、ラジエータ17の冷却水入口側が接続されている。
 三方弁13は、熱媒体循環回路10における冷却水の流れパターン(換言すると、回路構成)を切り替える切替部である。三方弁13は、3つの流入出口を有し、3つの流入出口のうち少なくとも2つ以上を連通させる電動式の切替弁である。三方弁13は、後述する制御装置30から出力される制御信号によって、その作動が制御される。三方弁13の詳細構成については後述する。
 三方弁13の別の1つの流入出口には、ヒートポンプサイクル14の水-冷媒熱交換器14aの冷却水入口側が接続されている。水-冷媒熱交換器14aは、ヒートポンプサイクル14の高圧冷媒と冷却水とを熱交換させて、冷却水を加熱する。ヒートポンプサイクル14は、圧縮機、水-冷媒熱交換器14a、膨張弁、蒸発器等を有する蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。
 従って、本実施形態のヒートポンプサイクル14は、冷却水の温度を調整する副温度調整部となる。ヒートポンプサイクル14は、制御装置30から出力される制御信号によって加熱能力が制御される。
 水-冷媒熱交換器14aの冷却水出口には、ヒータコア15の冷却水入口側が接続されている。ヒータコア15は、エンジンEGの冷却水通路11あるいはヒートポンプサイクル14の水-冷媒熱交換器14aにて加熱された冷却水と、図示しない室内送風機から車室内へ送風された送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する。従って、ヒータコア15は、加熱用の熱交換部である。
 ヒータコア15の冷却水出口には、合流部12bの一方の流入口側が接続されている。合流部12bは、分岐部12aと同様の三方継手で形成されている。合流部12bは、ヒータコア15の冷却水出口から流出した冷却水の流れとラジエータ17の冷却水出口から流出した冷却水の流れとを合流させる。さらに、合流部12bは、合流させた冷却水を第1ポンプ16aの吸入口側へ流出させる。
 第1ポンプ16aは、冷却水をエンジンEGの冷却水通路11へ圧送する水ポンプである。第1ポンプ16aは、インペラ(すなわち、羽根車)を電動モータにて駆動する電動式の羽根車ポンプである。第1ポンプ16aは、制御装置30から出力される制御信号によって、回転数(圧送能力)が制御される。
 また、第1ポンプ16aは、吐出口から流入した冷却水が吸入口から流出することを禁止する逆止機構を有していない。このため、第1ポンプ16aは、非作動時に単なる冷却水通路となる。つまり、非作動時の第1ポンプ16aでは、吐出口から流入させた冷却水を吸入口から流出させることができる。
 第1ポンプ16aの吐出口には、エンジンEGの冷却水通路11の冷却水入口側が接続されている。従って、第1ポンプ16aは、少なくともエンジンEGの冷却水通路11にて加熱された冷却水をヒータコア15側へ圧送する際に作動する主ポンプとなる。
 ラジエータ17は、分岐部12aの他方の流出口から流出した冷却水と外気とを熱交換させる室外熱交換器である。つまり、ラジエータ17では、冷却水が吸熱したエンジンEGの排熱を外気に放熱させることができる。ラジエータ17は、いわゆる密閉型のリザーブタンク17aを有している。
 また、ラジエータ17には、熱媒体循環回路10へ冷却水を注水するための注水口17bが形成されている。注水口17bは、熱媒体循環回路10の最上位に配置されている。このため、注水口17bから注水された冷却水は、揚程差によって熱媒体循環回路10内へ流入する。
 ラジエータ17の冷却水出口には、サーモスタット18を介して、合流部12bの他方の流入口側が接続されている。サーモスタット18は、ラジエータ17から流出した冷却水の温度上昇に伴って、ラジエータ17の冷却水出口から合流部12bへ至る冷却水流路の通路断面積を増加させる流量調整弁である。サーモスタット18は、冷却水の温度変化に応じ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る機械的機構である。
 サーモスタット18は、ラジエータ17側から第1ポンプ16aへ吸入される冷却水の温度が予め定めた基準温度KTwに近づくように通路断面積を調整している。なお、本実施形態のサーモスタット18は、ラジエータ17から流出した冷却水の温度を適切に検知するために、冷却水通路を完全に閉塞することのない構成になっている。
 さらに、熱媒体循環回路10は、ヒータコア15から流出した冷却水を、エンジンEGの冷却水通路11を迂回させて、三方弁13の別の1つの流入出口側へ導く並行路10aを有している。並行路10aには、第2ポンプ16bが配置されている。第2ポンプ16bは、ヒータコア15から流出した冷却水を吸入して、三方弁13側へ圧送する。
 第2ポンプ16bの基本的構成は、第1ポンプ16aと同様である。このため、第2ポンプ16bは、非作動時に単なる冷却水通路となる。さらに、本実施形態では、第1ポンプ16aとして、冷却水の最大圧送能力が第2ポンプ16bより大きいものを採用している。このため、第1ポンプ16aと第2ポンプ16bとを同一の回転数で回転させると、第1ポンプ16aの吐出流量は第2ポンプ16bの吐出流量よりも多くなる。
 また、第2ポンプ16bから圧送された冷却水は、三方弁13および水-冷媒熱交換器14aを介して、ヒータコア15へ流入する。従って、第2ポンプ16bは、少なくともヒートポンプサイクル14の水-冷媒熱交換器14aにて加熱された冷却水をヒータコア15側へ圧送する際に作動する副ポンプとなる。
 次に、三方弁13の詳細構成について説明する。三方弁13は、図1に示すように、エンジンEGの冷却水通路11の冷却水出口側、ヒートポンプサイクル14の水-冷媒熱交換器14aの冷却水入口側、および並行路10aの一方の流入出口に接続されている。そして、これらの冷却水出入口の2つ以上を接続する。
 なお、本実施形態では、水-冷媒熱交換器14aの冷却水出口がヒータコア15の冷却水入口側に接続されている。従って、三方弁13は、水-冷媒熱交換器14aを介して、間接的にヒータコア15の冷却水入口側に接続されている。
 より具体的には、三方弁13は、図2~図4に示すように、円柱状に形成されたロータリ弁部131、ロータリ弁部131を収容するボデー部132、および図示しない駆動部を有している。なお、図2~図4は、三方弁13の軸方向垂直断面である。
 ロータリ弁部131の内部には、冷却水通路11の冷却水出口、水-冷媒熱交換器14aの冷却水入口、および並行路10aの一方の流入出口を連通させる連通路131aが形成されている。ボデー部132は、ロータリ弁部131を中心軸周りに回転可能に収容している。駆動部は、ロータリ弁部131を軸周りに回転させる電動アクチュエータ(具体的には、ステッピングモータ)である。
 そして、駆動部がロータリ弁部131を軸周りに回転変位させることによって、図2に示すように、並行路10aの一方の流入出口側と水-冷媒熱交換器14aの冷却水入口側とを接続することができる。また、図3に示すように、冷却水通路11の冷却水出口側と水-冷媒熱交換器14aの冷却水入口側とを接続することができる。また、図4に示すように、冷却水通路11の冷却水出口、水-冷媒熱交換器14aの冷却水入口、および並行路10aの一方の流入出口を互いに接続することができる。
 次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。制御装置30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。そして、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器13、14、16a、16b等の作動を制御する。
 制御装置30の入力側には、エンジン側温度センサ31、加熱部側温度センサ32等が接続されている。制御装置30には、これらのセンサ群の検出信号が入力される。
 エンジン側温度センサ31は、エンジンEGの冷却水通路11出口側の部位の第1温度T1を検出する温度検出部である。エンジン側温度センサ31は、エンジンEGに取り付けられている。従って、冷却水が冷却水通路11を流通していなくても、エンジンEGの温度を検知することができる。加熱部側温度センサ32は、水-冷媒熱交換器14aから流出した冷却水の第2温度T2を検出する温度検出部である。
 さらに、制御装置30の入力側には、図示しない操作パネルが接続されている。制御装置30には、操作パネルに設けられた操作スイッチからの操作信号が入力される。
 操作スイッチとしては、暖房スイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ等がある。暖房スイッチは、暖房の実行あるいは停止を要求する要求部である。風量設定スイッチは、車室内へ送風される送風空気の風量を設定する設定部である。温度設定スイッチは、車室内の温度を設定する設定部である。
 なお、本実施形態の制御装置30は、出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものである。従って、制御装置30のうち、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部となる。
 例えば、制御装置30のうち、第1ポンプ16aの圧送能力を制御する構成は、第1ポンプ制御部を構成している。制御装置30のうち、第2ポンプ16bの圧送能力を制御する構成は、第2ポンプ制御部を構成している。制御装置30のうち、ヒートポンプサイクル14の作動を制御する構成は、ヒートポンプサイクル制御部を構成している。
 次に、上記構成の本実施形態の温度調整装置1の作動を説明する。本実施形態の温度調整装置1では、車室内の暖房を行うために、補助熱源モードでの運転と主熱源モードでの運転とを切り替えることができる。
 前述の如く、本実施形態のプラグインハイブリッド車両では、バッテリの蓄電残量SOCが基準残量KSOC以上になっているときには、EV走行モードで走行する。EV走行モードは、主に走行用電動モータの駆動力によって走行する走行モードであるからエンジンEGが作動する機会は少ない。このため、EV走行モードで走行している際には、第1温度T1は上昇しにくい。
 そこで、制御装置30は、第1温度T1が予め定めた第1基準温度KT1より低くなっている際に車室内の暖房の実行が要求された場合は、補助熱源モードでの暖房を行う。補助熱源モードでは、副温度調整部であるヒートポンプサイクル14を作動させて、水-冷媒熱交換器14aにて加熱された冷却水を熱源として暖房を行う。
 その後、EV走行モードが継続されて、バッテリの蓄電残量SOCが基準残量KSOCよりも低くなると、HV走行モードへ切り替えられる。HV走行モードは、主にエンジンEGの駆動力によって走行する走行モードである。このため、HV走行モードで走行している際には、EV走行モードよりも第1温度T1が上昇する。
 そこで、制御装置30は、第1温度T1が第1基準温度KT1以上となっている際に車室内の暖房の実行が要求された場合は、主熱源モードでの暖房を行う。主熱源モードでは、副温度調整部であるヒートポンプサイクル14を停止させて、主温度調整部であるエンジンEGの冷却水通路11にて加熱された冷却水を熱源として暖房を行う。
 なお、第1基準温度KT1は、冷却水の温度が車室内の暖房用の熱源として充分に利用可能な温度となるように設定されている。以下、各運転モードについて説明する。
 (a)補助熱源モード
 補助熱源モードでは、制御装置30が、熱媒体循環回路10における冷却水の流れパターンを第1パターンに切り替える。
 具体的には、制御装置30は、図2に示すように、並行路10aの一方の流入出口側と水-冷媒熱交換器14aの冷却水入口側とを接続するように、三方弁13の作動を制御する。これにより、並行路10aが開き、ヒータコア15から流出した冷却水を並行路10aへ流入させることができる。
 また、制御装置30は、ヒートポンプサイクル14を作動させる。この際、制御装置30は、第2温度が目標温度に近づくように、ヒートポンプサイクル14の加熱能力を調整する。目標温度は、乗員が温度設定スイッチで設定した設定温度、外気温等に基づいて、予め制御装置30が記憶している制御マップを参照して決定される。
 また、制御装置30は、第1ポンプ16aを停止させ、予め定めた圧送能力を発揮するように第2ポンプ16bを作動させる。このため、第1パターンの熱媒体循環回路10では、第2ポンプ16bから圧送された冷却水が、水-冷媒熱交換器14aの冷却水通路とヒータコア15との間で循環する。
 従って、補助熱源モードでは、図5の太実線で示すように、第2ポンプ16bから圧送された冷却水が、三方弁13を介して水-冷媒熱交換器14aの冷却水通路へ流入する。水-冷媒熱交換器14aの冷却水通路へ流入した冷却水は、ヒートポンプサイクル14の高圧冷媒と熱交換して加熱される。
 水-冷媒熱交換器14aにて加熱された冷却水は、ヒータコア15へ流入する。ヒータコア15へ流入した冷却水は、室内送風機から送風された送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が加熱される。ヒータコア15から流出した冷却水は、並行路10aへ流入し、第2ポンプ16bへ吸入されて再び圧送される。
 従って、補助熱源モードでは、エンジンEGが停止していても、ヒータコア15にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出して車室内の暖房を行うことができる。
 なお、図5は、図1に対応する図面であって、冷却水の流れを太実線矢印で示している。また、図5では、図示の明確化のために、制御装置30と各種制御対象機器とを接続する信号線および電力線、並びに、制御装置30と各種センサとを接続する信号線等の図示を省略している。このことは、以下の流れパターンを説明するための全体構成図においても同様である。
 (b)主熱源モード
 主熱源モードでは、制御装置30が、熱媒体循環回路10における冷却水の流れパターンを第2パターンに切り替える。
 具体的には、制御装置30は、図3に示すように、冷却水通路11の冷却水出口側と水-冷媒熱交換器14aの冷却水入口側とを接続するように、三方弁13の作動を制御する。これにより、並行路10aが閉じる。
 また、制御装置30は、ヒートポンプサイクル14を停止させる。また、制御装置30は、予め定めた圧送能力を発揮するように第1ポンプ16aを作動させ、第2ポンプ16bを停止させる。このため、第2パターンの熱媒体循環回路10では、第1ポンプ16aから圧送された冷却水が、エンジンEGの冷却水通路11とヒータコア15との間で循環する。
 従って、主熱源モードでは、図6の太実線で示すように、第1ポンプ16aから圧送された冷却水が、エンジンEGの冷却水通路11へ流入する。エンジンEGの冷却水通路11へ流入した冷却水はエンジンEGの排熱を吸熱して温度上昇する。これにより、エンジンEGが冷却される。
 エンジンEGの冷却水通路11から流出した冷却水は、三方弁13を介して水-冷媒熱交換器14aの冷却水通路へ流入する。主熱源モードでは、ヒートポンプサイクル14が停止している。このため、水-冷媒熱交換器14aの冷却水通路へ流入した冷却水は、加熱されることなく流出する。
 水-冷媒熱交換器14aから流出した冷却水は、ヒータコア15へ流入する。ヒータコア15へ流入した冷却水は、室内送風機から送風された送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が加熱される。ヒータコア15から流出した冷却水は、合流部12bを介して、第1ポンプ16aへ吸入されて再び圧送される。
 また、主熱源モードでは、第1ポンプ16aが作動している。従って、ラジエータ17から流出した冷却水の温度に応じて、サーモスタット18の通路断面積が調整される。このため、分岐部12aにて分岐された冷却水の一部が、図6の細矢印に示すように、ラジエータ17へ流入する。そして、ラジエータ17から流出して第1ポンプ16aへ吸入される冷却水の温度が基準温度KTwに近づく。
 従って、主熱源モードでは、ヒータコア15にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出して車室内の暖房を行うことができる。
 以上の如く、本実施形態の温度調整装置1では、三方弁13を備えているので、車室内の暖房を行う際に、熱媒体循環回路10における冷却水の流れパターンを第1パターンと第2パターンとに切り替えることができる。つまり、熱媒体循環回路10が逆止弁を有していなくても、流れパターンを切り替えることができる。
 従って、エンジンEGの作動状態に応じてヒートポンプサイクル14を作動させ、さらに、第1パターンと第2パターンとに切り替えることによって、冷却水の温度を車室内の暖房用の熱源として充分に利用可能な温度となるように確実に調整することができる。その結果、エンジンEGの作動状態によらず、ヒータコア15にて送風空気の温度を適切に調整することができる。
 ところで、上記の如く送風空気の温度を適切に調整するためには、熱媒体循環回路10に冷却水(すなわち、熱媒体)を注水しておく必要がある。しかしながら、冷却水を注水した際に熱媒体循環回路10内にエアが残留していると、残留したエアがヒータコア等の熱交換器へ移動してヒータコア等の熱交換器における熱交換性能に悪影響を及ぼす可能性がある。
 そこで、本実施形態の温度調整装置1では、熱媒体循環回路10に冷却水を注水するための運転モードとして、エア抜きモードでの運転を行うことができる。エア抜きモードは、制御装置30に設けられた専用コネクタに、図示しないサービスツールが接続されると実行される。なお、サービスツールは、車両に常備されている必要はなく、冷却水の注水作業を行う整備工場等に準備されていればよい。以下、エア抜きモードについて説明する。
 (c)エア抜きモード
 まず、エア抜きモードに先立って、ラジエータ17の注水口17bから冷却水を注水する。前述の如く、注水口17bは、熱媒体循環回路10の最上位に配置されている。このため、注水された冷却水は、揚程差によって熱媒体循環回路10の概ね全域へ流入する。その後、サービスツールを専用コネクタに接続することによって、エア抜きモードでの運転が実行される。
 エア抜きモードでは、制御装置30が、熱媒体循環回路10における冷却水の流れパターンを第3パターンに切り替える。
 具体的には、制御装置30は、図4に示すように、冷却水通路11の冷却水出口、水-冷媒熱交換器14aの冷却水入口、および並行路10aの一方の流入出口を互いに接続するように、三方弁13の作動を制御する。これにより、並行路10aが開き、第1ポンプ16aによって圧送された冷却水を、水-冷媒熱交換器14aおよび並行路10aの双方へ流入させることができる。
 また、制御装置30は、ヒートポンプサイクル14を停止させる。また、制御装置30は、予め定めた圧送能力を発揮するように第1ポンプ16aを作動させ、第2ポンプ16bを停止させる。
 これにより、第3パターンでは、第1ポンプ16aによって圧送された冷却水を、三方弁13から水-冷媒熱交換器14aへ流入させることができる。さらに、第1ポンプ16aによって圧送された冷却水を、三方弁13から並行路10aへ流入させることができる。この際、三方弁13から並行路10aへ流入した冷却水は、第2パターンに対して、並行路10aを逆流する。
 そして、第3パターンでは、第1ポンプ16aによって圧送された冷却水を、第1パターンに切り替えられた際に冷却水が流通する流路、および第2パターンに切り替えられた際に冷却水が流通する流路の双方へ供給することができる。
 従って、エア抜きモードでは、図7の太実線で示すように、ラジエータ17の注水口17bから注水された冷却水が、第1ポンプ16aに吸入される。第1ポンプ16aから圧送された冷却水は、エンジンEGの冷却水通路11を流通して、分岐部12aにて分流される。分岐部12aにて分岐された一方の冷却水の流れは、三方弁13にてさらに分流される。
 三方弁13にて分岐された一方の冷却水は、水-冷媒熱交換器14aおよびヒータコア15の順で流通する。また、三方弁13にて分岐された他方の冷却水は、並行路10aを流通する。この際、第2ポンプ16bは停止しているので、第2ポンプ16bの吐出口から流入した冷却水は、第2ポンプ16b内を逆流して吸入口から流出する。
 ヒータコア15から流出した冷却水は、並行路10aから流出した冷却水は合流し、合流部12bを介して、第1ポンプ16aに吸入される。
 分岐部12aにて分岐された他方の冷却水は、ラジエータ17へ流入する。ラジエータ17へ流入した冷却水のうち、熱媒体循環回路10において余剰となる冷却水は、リザーブタンク17aに蓄えらえる。ラジエータ17から流出した冷却水は、合流部12bを介して、第1ポンプ16aに吸入される。
 以上の如く、本実施形態の温度調整装置1では、三方弁13が熱媒体循環回路10における冷却水の流れパターンを第3パターンに切り替えることができる。第3パターンでは冷却水を第1パターンに切り替えられた際に冷却水が流通する流路および第2パターンに切り替えられた際に冷却水が流通する流路の双方へ同時に供給することができる。
 この際、本実施形態の熱媒体循環回路10は逆止弁を有していない。従って、本実施形態の温度調整装置1では、熱媒体循環回路10へ冷却水を注水する際に、熱媒体循環回路10内にエアが残留してしまうことを抑制することができる。
 また、本実施形態の温度調整装置1では、並行路10aを備え、切替部として、並行路10aを開閉する三方弁13を採用している。これによれば、熱媒体循環回路10における冷却水の流れパターンを、上述した第1~第3パターンに確実に切り替えることができる。
 さらに、第1パターン時の並行路10aにおける冷却水の流れ方向と第3パターン時の並行路10aにおける冷却水の流れ方向とを異なる方向としている。これにより、第1パターン時のヒータコア15における冷却水の流れ方向と第2パターン時のヒータコア15における冷却水の流れ方向とを同一方向とすることができる。
 従って、補助熱源モードにおけるヒータコア15の熱交換性能と主熱源モードにおけるヒータコア15の熱交換性能が変化してしまうことを抑制することができる。
 また、本実施形態の温度調整装置1では、非作動時に冷却水通路となる第2ポンプ16bを並行路10aに配置している。このため、車室内の暖房を行うために、熱媒体循環回路10を第1パターンおよび第2パターンに切り替えても、冷却水が第2ポンプ16bを逆流することがない。つまり、車室内の暖房を行う際に、第2ポンプ16bが冷却水の圧力損失を増加させてしまうことがない。
 また、本実施形態の温度調整装置1では、第1ポンプ16aとして、最大圧送能力が第2ポンプ16bよりも大きいものを採用している。これによれば、第3パターンに切り替えた際に、圧送能力の高い第1ポンプ16aを利用して第2ポンプ16bを逆流させるように冷却水を圧送することができる。従って、第2ポンプ16b内にエアが残留してしまうことも抑制することができる。
 また、本実施形態では、切替部として、ロータリ弁部131を有する三方弁13を採用している。これによれば、三方弁13の各流出入口にて流入出する冷却水に圧力差が生じていても、ロータリ弁部131の作動に影響を与えにくい。すなわち、不必要な駆動力の増加を招くことなく、第1~第3パターンを切り替えることができる。
 さらに、ロータリ弁部131を有する三方弁13を採用しているので、3つの流出入口のうち2つ、あるいは、全てを連通させる切替部を容易に実現することができる。
 (第2実施形態)
 本実施形態では、図8に示すように、温度調整装置1を燃料電池車両に搭載した例を説明する。本実施形態の熱媒体循環回路10には、燃料電池FCの冷却水通路11aが接続されている。本実施形態では、燃料電池FCが主温度調整部となる。その他の基本的構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の温度調整装置1においても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
 (第3実施形態)
 本実施形態では、図9に示すように、第1実施形態に対して、切替部を変更した例を説明する。本実施形態では、切替部として、三方弁13に代えて、第1開閉弁13aおよび第2開閉弁13bを採用している。第1開閉弁13aおよび第2開閉弁13bは、制御装置30から出力される制御電圧によって開閉作動する電磁弁である。
 第1開閉弁13aは、分岐部12aから並行路10aの一方の流入出口の接続部12cへ至る冷却水通路に配置されている。接続部12cは、分岐部12aおよび合流部12bと同様の三方継手で形成されている。第2開閉弁13bは、第2ポンプ16bの吐出口から接続部12cへ至る冷却水通路に配置されている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
 次に、上記構成の本実施形態の温度調整装置1の作動について説明する。本実施形態では、第1実施形態と同様に、補助熱源モード、主熱源モード、およびエア抜きモードを実行することができる。以下、各運転モードについて説明する。
 (a)補助熱源モード
 補助熱源モードでは、制御装置30が、図10に示すように、第1開閉弁13aを閉じ、第2開閉弁13bを開く。その他の作動は、第1実施形態の補助熱源モードと同様である。従って、本実施形態の補助熱源モードにおいても、熱媒体循環回路10における冷却水の流れパターンを第1パターンに切り替えることができる。
 (b)主熱源モード
 主熱源モードでは、制御装置30が、図11に示すように、第1開閉弁13aを開き、第2開閉弁13bを閉じる。その他の作動は、第1実施形態の主熱源モードと同様である。従って、本実施形態の主熱源モードにおいても、熱媒体循環回路10における冷却水の流れパターンを第2パターンに切り替えることができる。
 (c)エア抜きモード
 エア抜きモードでは、制御装置30が、図12に示すように、第1開閉弁13aを開き、第2開閉弁13bを開く。その他の作動は、第1実施形態のエア抜きモードと同様である。従って、本実施形態のエア抜きモードにおいても、熱媒体循環回路10における冷却水の流れパターンを第3パターンに切り替えることができる。
 以上の如く、本実施形態の温度調整装置1は、第1実施形態で説明した温度調整装置1と同様に作動して、同様の効果を得ることができる。
 (第4実施形態)
 本実施形態では、図13に示すように、第1実施形態に対して、第2ポンプ16bの配置態様を変更した例を説明する。本実施形態では、三方弁13から水-冷媒熱交換器14aの冷却水入口へ至る冷却水通路に第2ポンプ16bを配置している。第2ポンプ16bは、三方弁13から流出した冷却水を吸入して、水-冷媒熱交換器14aの冷却水入口側へ圧送するように配置されている。
 その他の構成および作動は、第1実施形態と同様である。本実施形態の温度調整装置1は、第1実施形態で説明した温度調整装置1と同様に作動して、同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態の温度調整装置1では、エア抜きモードにおいても、第2ポンプ16bを作動させてもよい。
 (第5実施形態)
 本実施形態では、温度調整装置1aを、図14の全体構成図に示す車両用空調装置20に適用した例を説明する。車両用空調装置20は、ヒートポンプサイクル14によって加熱された熱媒体を熱源として車室内の暖房を行う。さらに、車両用空調装置20は、ヒートポンプサイクル14によって冷却された熱媒体を冷熱源として車室内の冷房を行う。
 ヒートポンプサイクル14は、第1実施形態で説明したように、圧縮機14d、放熱器としての水-冷媒熱交換器14a、膨張弁14b、蒸発器としてのチラー14cを有している。
 圧縮機14dは、低圧冷媒を吸入し、圧縮して吐出する電動圧縮機である。水-冷媒熱交換器14aは、圧縮機14dから吐出された高圧冷媒と第1ポンプ16aから圧送された熱媒体とを熱交換させて、熱媒体を加熱する主温度調整部である。膨張弁14bは、水-冷媒熱交換器14aから流出した高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる温度式膨張弁である。チラー14cは、膨張弁14bにて減圧された低圧冷媒と第2ポンプ16bから圧送された熱媒体と熱交換させて、熱媒体を冷却する副温度調整部である。
 また、本実施形態の熱媒体循環回路10は、第1ポンプ16aから圧送された熱媒体を水-冷媒熱交換器14aとヒータコア15との間で循環させる第1副循環路101を有している。さらに、熱媒体循環回路10は、第2ポンプ16bから圧送された熱媒体をチラー14cとクーラコア15aとの間で循環させる第2副循環路102を有している。
 ヒータコア15は、水-冷媒熱交換器14aにて加熱された熱媒体と図示しない室内送風機から車室内へ送風された送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する熱交換器である。クーラコア15aは、チラー14cにて冷却された熱媒体と室内送風機から車室内へ送風された送風空気とを熱交換させて、送風空気を冷却する熱交換器である。
 さらに、第1副循環路101には、三方弁13を介して室外熱交換器19が接続されている。より詳細には、熱媒体循環回路10では、水-冷媒熱交換器14aから流出した熱媒体が、三方弁13を介して、ヒータコア15および室外熱交換器19の少なくとも一方に流入する。さらに、第1ポンプ16aは、ヒータコア15および室外熱交換器19の少なくとも一方から流出した熱媒体を吸入する。
 同様に、第2副循環路102には、第2三方弁13cを介して室外熱交換器19が接続されている。より詳細には、熱媒体循環回路10では、チラー14cから流出した熱媒体が、第2三方弁13cを介して、クーラコア15aおよび室外熱交換器19の少なくとも一方に流入する。さらに、第2ポンプ16bは、クーラコア15aおよび室外熱交換器19の少なくとも一方から流出した熱媒体を吸入する。
 なお、以下の説明では、説明の明確化のために、三方弁13を第1三方弁13と記載する。また、第2三方弁13cの基本的構成は、第1三方弁13と同様である。従って、本実施形態では、第1三方弁13および第2三方弁13cの双方によって、熱媒体循環回路10の回路構成を切り替える切替部が構成されている。
 また、室外熱交換器19の基本的構成は、第1実施形態で説明したラジエータ17と同様である。従って、室外熱交換器19には、熱媒体循環回路10へ冷却水を注水するための注水口19bが形成されている。注水口19bは、熱媒体循環回路10の最上位に配置されている。
 次に、本実施形態の車両用空調装置20の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置20では、車室内の暖房および冷房を行うことができる。以下、暖房モードおよび冷房モードについて説明する。
 (a)暖房モード
 暖房モードでは、制御装置30がヒートポンプサイクル14を作動させる。さらに、制御装置30は、第1ポンプ16aおよび第2ポンプ16bの双方を作動させる。
 また、制御装置30は、第1ポンプ16aから圧送された熱媒体が、水-冷媒熱交換器14aとヒータコア15との間で循環するように、第1三方弁13の作動を制御する。また、制御装置30は、第2ポンプ16bから圧送された熱媒体が、チラー14cと室外熱交換器19との間で循環するように、第2三方弁13cの作動を制御する。
 従って、暖房モードでは、圧縮機14dから吐出された高圧冷媒が、水-冷媒熱交換器14aにて、第1ポンプ16aから圧送された第1副循環路101側の熱媒体に放熱する。これにより、第1副循環路101側の熱媒体が加熱される。
 水-冷媒熱交換器14aにて加熱された熱媒体は、第1三方弁13を介して、ヒータコア15へ流入する。ヒータコア15へ流入した熱媒体は送風空気と熱交換して、送風空気へ放熱する。これにより、送風空気が加熱される。ヒータコア15から流出した熱媒体は、第1ポンプ16aに吸入されて、再び水-冷媒熱交換器14aへ圧送される。
 一方、膨張弁14bによって減圧された低圧冷媒は、チラー14cにて蒸発する際に、第2ポンプ16bから圧送された第2副循環路102側の熱媒体から吸熱する。これにより、第2副循環路102側の熱媒体が冷却される。
 チラー14cにて冷却された熱媒体は、第2三方弁13cを介して、室外熱交換器19へ流入する。室外熱交換器19へ流入した熱媒体は外気と熱交換して、外気から吸熱する。換言すると、室外熱交換器19にて外気が冷却される。室外熱交換器19から流出した熱媒体は、第2ポンプ16bに吸入されて、再びチラー14cへ圧送される。
 すなわち、暖房モードでは、第2副循環路102側の熱媒体が外気から吸熱した熱を、ヒートポンプサイクル14によって、第1副循環路101側の熱媒体に移動させる。そして、第1副循環路101側の熱媒体へ移動させた熱をヒータコア15にて送風空気に放熱させている。従って、ヒータコア15にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行うことができる。
 (b)冷房モード
 冷房モードでは、制御装置30がヒートポンプサイクル14を作動させる。さらに、制御装置30は、第1ポンプ16aおよび第2ポンプ16bの双方を作動させる。
 また、制御装置30は、第1ポンプ16aから圧送された熱媒体が、水-冷媒熱交換器14aと室外熱交換器19との間で循環するように、第1三方弁13の作動を制御する。また、制御装置30は、第2ポンプ16bから圧送された熱媒体が、チラー14cとクーラコア15aとの間で循環するように、第2三方弁13cの作動を制御する。
 従って、冷房モードでは、圧縮機14dから吐出された高圧冷媒が、水-冷媒熱交換器14aにて、第1ポンプ16aから圧送された第1副循環路101側の熱媒体に放熱する。これにより、第1副循環路101側の熱媒体が加熱される。
 水-冷媒熱交換器14aにて加熱された熱媒体は、第1三方弁13を介して、室外熱交換器19へ流入する。室外熱交換器19へ流入した熱媒体は外気と熱交換して、外気に放熱する。換言すると、室外熱交換器19にて外気が加熱される。室外熱交換器19から流出した熱媒体は、第1ポンプ16aに吸入されて、再び水-冷媒熱交換器14aへ圧送される。
 一方、膨張弁14bによって減圧された低圧冷媒は、チラー14cにて蒸発する際に、第2ポンプ16bから圧送された第2副循環路102側の熱媒体から吸熱する。これにより、第2副循環路102側の熱媒体が冷却される。
 チラー14cにて冷却された熱媒体は、第2三方弁13cを介して、クーラコア15aへ流入する。クーラコア15aへ流入した熱媒体は送風空気と熱交換して、送風空気から吸熱する。これにより、送風空気が冷却される。クーラコア15aから流出した熱媒体は、第2ポンプ16bに吸入されて、再びチラー14cへ圧送される。
 すなわち、冷房モードでは、第2副循環路102側の熱媒体がクーラコア15aにて送風空気から吸熱した熱を、ヒートポンプサイクル14によって、第1副循環路101側の熱媒体に移動させる。そして、第1副循環路101側の熱媒体へ移動させた熱を、室外熱交換器19にて外気に放熱させている。従って、クーラコア15aにて冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行うことができる。
 以上の如く、本実施形態の車両用空調装置20では、第1三方弁13および第2三方弁13cによって熱媒体循環回路10における冷却水の流れパターン切り替えることで、車室内の暖房および冷房を行うことができる。
 さらに、本実施形態の温度調整装置1aは、第1実施形態と同様にエア抜きモードでの運転を行うことができる。本実施形態では、エア抜きモードに先立って、室外熱交換器19の注水口19bから熱媒体を注水する。エア抜きモードでは、制御装置30がヒートポンプサイクル14を停止させる。さらに、制御装置30は、第1ポンプ16aおよび第2ポンプ16bのいずれか一方を作動させる。
 また、制御装置30は、第1ポンプ16aから圧送された熱媒体が、ヒータコア15および室外熱交換器19の双方へ流入するように、第1三方弁13の作動を制御する。また、制御装置30は、第2ポンプ16bから圧送された熱媒体が、クーラコア15aおよび室外熱交換器19の双方へ流入するように、第2三方弁13cの作動を制御する。
 これにより、エア抜きモードでは、第1ポンプ16aおよび第2ポンプ16bの少なくとも一方によって圧送された熱媒体を、冷房モード時に熱媒体が流通する流路および暖房モード時に熱媒体が流通する流路の双方へ供給することが可能となる。従って、本実施形態の熱媒体循環回路10においてもエア抜きモードを行うことができる。
 ところで、本実施形態の室外熱交換器19では、前述したように、冷房モード時に、主温度調整部である水-冷媒熱交換器14aにて加熱された熱媒体によって外気を加熱していると表現することができる。また、本実施形態の室外熱交換器19では、前述したように、暖房モード時に、副温度調整部であるチラー14cにて冷却された熱媒体によって外気を冷却していると表現することができる。
 つまり、本実施形態では、外気が温度調整対象流体であり、室外熱交換器19が熱交換部であると考えることができる。
 これによれば、暖房モードの熱媒体循環回路10は、第2ポンプ16bによって圧送された熱媒体をチラー14cと室外熱交換器19との間で循環させる第1パターンに切り替えられている。また、冷房モードの熱媒体循環回路10は、第1ポンプ16aによって圧送された熱媒体を水-冷媒熱交換器14aと室外熱交換器19との間で循環させる第2パターンに切り替えられている。
 さらに、エア抜きモードの熱媒体循環回路10は、第1ポンプ16aおよび第2ポンプ16bの少なくとも一方によって圧送された熱媒体を、第1パターンに切り替えられた際に熱媒体が流通する流路および第2パターンに切り替えられた際に熱媒体が流通する流路の双方へ供給可能な第3パターンに切り替えられている。
 従って、本実施形態の温度調整装置1aにおいても、温度調整対象流体の温度を適切に調整することができる。さらに、熱媒体循環回路10へ熱媒体を注水する際に、熱媒体循環回路10内にエアが残留してしまうことを抑制することができる。
 本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
 上述の実施形態では、本開示に係る温度調整装置1、1aを車室内の空調を行うために用いた例を説明したが、温度調整装置1、1aの適用対象はこれに限定されない。温度調整対象流体の温度調整を行うために、熱媒体循環回路10における熱媒体の流れパターンを変化させる温度調整装置に広く適用可能である。
 上述の第1実施形態では、副温度調整部としてヒートポンプサイクル14を採用した例を説明したが、主温度調整部および副温度調整部は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、第1実施形態の副温度調整部として、電力を供給されることによって発熱する電気ヒータを採用してもよい。
 例えば、第5実施形態では、ヒートポンプサイクル14に代えて、ペルチェ素子を用いてもよい。そして、放熱側の面を主温度調整部として利用し、吸熱側の面を副温度調整部として利用してもよい。さらに、第5実施形態では、チラー14cを主温度調整部とし、第2ポンプ16bを主ポンプとするとともに、水-冷媒熱交換器14aを副温度調整部とし、第1ポンプ16aを副ポンプとしてもよい。
 また、主温度調整部および副温度調整部は、熱媒体を加熱するものに限定されない。第5実施形態のチラー14cのように、熱媒体を冷却するものであってもよい。
 上述の実施形態では、制御装置30にサービスツールを接続することによって、エア抜きモードの運転を行う例を説明したが、これに限定されない。例えば、操作パネルにエア抜きモードの実行を要求するための専用スイッチを設けてもよい。さらに、既存のスイッチの長押しや、複数のスイッチの同時押し等の組合せによって、エア抜きモードを実行するようになっていてもよい。
 上述の実施形態で説明した注水作業時あるいはエア抜きモード時に、エンジンを比較的低い回転数で作動させる、いわゆるレーシングを行ってもよい。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  1.  熱媒体を循環させる熱媒体循環回路(10)と、
     前記熱媒体の温度を調整する主温度調整部(EG)と、
     前記熱媒体の温度を調整する副温度調整部(14)と、
     前記主温度調整部および前記副温度調整部の少なくとも一方で温度調整された前記熱媒体と温度調整対象流体とを熱交換させて、前記温度調整対象流体の温度を調整する熱交換部(15)と、
     少なくとも前記主温度調整部にて温度調整された前記熱媒体を前記熱交換部へ圧送する際に作動する主ポンプ(16a)と、
     少なくとも前記副温度調整部にて温度調整された前記熱媒体を前記熱交換部へ圧送する際に作動する副ポンプ(16b)と、
     前記熱媒体循環回路(10)の回路構成を切り替える切替部(13)と、を備え、
     前記切替部は、
     前記副ポンプによって圧送された前記熱媒体を、前記副温度調整部と前記熱交換部との間で循環させる第1パターン、
     前記主ポンプによって圧送された前記熱媒体を、前記主温度調整部と前記熱交換部との間で循環させる第2パターン、
     前記主ポンプおよび前記副ポンプの少なくとも一方によって圧送された前記熱媒体を、前記第1パターンに切り替えられた際に前記熱媒体が流通する流路および前記第2パターンに切り替えられた際に前記熱媒体が流通する流路の双方へ供給可能な第3パターンに切り替える温度調整装置。
  2.  前記熱交換部から流出した前記熱媒体を、前記主温度調整部を迂回させて前記熱交換部の熱媒体入口側へ導く並行路(10a)を備え、
     前記切替部(13)は、
     前記第1パターンでは、前記並行路を開くとともに、前記熱交換部から流出した前記熱媒体を前記並行路へ流入させ、
     前記第2パターンでは、前記並行路を閉じ、
     前記第3パターンでは、前記並行路を開くとともに、前記主ポンプによって圧送された前記熱媒体を前記熱交換部および前記並行路の双方へ流入させることによって、前記主ポンプによって圧送された前記熱媒体を、前記第1パターンに切り替えられた際に前記熱媒体が流通する流路および前記第2パターンに切り替えられた際に前記熱媒体が流通する流路の双方へ供給する請求項1に記載の温度調整装置。
  3.  前記第1パターンに切り替えられた際の前記並行路における前記熱媒体の流れ方向と前記第3パターンに切り替えられた際の前記並行路における前記熱媒体の流れ方向は、異なっている請求項2に記載の温度調整装置。
  4.  前記副ポンプは、前記並行路に配置されており、
     前記主ポンプとして、前記熱媒体の最大圧送能力が前記副ポンプよりも大きいものが採用されている請求項2または3に記載の温度調整装置。
  5.  前記切替部は、前記主温度調整部の熱媒体出口側、前記熱交換部の熱媒体入口側、および前記並行路の一方の流入出口のうち少なくとも2つ以上を連通させる三方弁(13)である請求項2ないし4のいずれか1つに記載の温度調整装置。
  6.  前記切替部は、円柱状のロータリ弁部(131)、および前記ロータリ弁部を中心軸周りに回転可能に収容するボデー部(132)を有し、
     前記ロータリ弁部には、前記主温度調整部の出口、前記熱交換部の入口、および前記並行路の一方の流入出口を互いに連通させる連通路が形成されている請求項5に記載の温度調整装置。
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