JP6303615B2 - 車両用熱管理システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に用いられる熱管理システムに関する。

従来、特許文献１には、ヒートポンプと二次冷却回路とを備える自動車温度調節装置が記載されている。この従来技術では、ヒートポンプは、低温源から熱を奪うとともに、その熱の少なくとも一部を高温源に伝達する圧縮式の主冷媒回路を備えている。二次冷却回路は、冷却剤液体を循環させるためのポンプを有している。

低温源および高温源は、コンプレッサおよび膨張弁によって互いに接続されている。冷媒は、低温源から熱を奪い気化する。コンプレッサは、気化した冷媒を吸い込んで高温源に送る。冷媒は、この高温源で凝縮して冷却される。膨張弁は、高温源で凝縮された冷媒を減圧する。膨張弁で減圧された冷媒は低温源へ送られる。

高温源は、主冷媒回路を二次冷却回路に熱的に結合する冷媒／冷却剤熱交換器を有している。冷媒／冷却剤熱交換器は、主冷媒回路の冷媒と二次冷却回路の冷却剤液体とを熱交換させる。

二次冷却回路は、外部熱交換器に接続可能になっている。外部熱交換器は、二次冷却回路の冷却剤液体と、自動車の外部の空気とを熱交換する。

特表２００４−５１５３９４号公報

上記従来技術では、二次冷却回路が外部熱交換器に接続されている場合、外部熱交換器は、二次冷却回路の冷却剤液体が持つ熱を自動車の外部の空気に放熱することによって、二次冷却回路の冷却剤液体を冷却する。

この作動状態においてコンプレッサ（圧縮機）を停止させる場合、コンプレッサの停止と同時にポンプも停止させると、外部熱交換器による冷却剤液体の冷却が急に停止されるので、冷媒／冷却剤熱交換器が高温のまま保たれてしまう。また、二次冷却回路がエンジン等から熱を受ける場合、冷媒／冷却剤熱交換器および冷却剤液体の温度が上昇してしまう。

冷媒/冷却剤熱交換器が高温のまま保たれてしまうと冷媒/冷却剤熱交換器の冷媒側の圧力も高いままとなり、コンプレッサ起動時は高い圧力の所に吐出することになるので高い起動トルクが必要となり、消費動力が増えてしまう。

また、冷却剤液体の温度が上昇した状態でコンプレッサを再起動すると、冷媒／冷却剤熱交換器において冷媒が高温の冷却材液体と熱交換することとなるので、冷媒の温度および圧力が下がり難くなり、この場合もコンプレッサの消費動力が増加してサイクル効率が悪化してしまうという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、圧縮機を再起動したときのサイクル効率の悪化を抑制す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、
熱媒体を吸入して吐出する第１ポンプ（１２）と、
冷凍サイクル（２２）の冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２３）と、
冷凍サイクル（２２）の高圧側冷媒と、第１ポンプ（１２）によって循環される熱媒体とを熱交換させる高圧側熱交換器（１５）と、
第１ポンプ（１２）によって循環される熱媒体と外気とを熱交換させる熱媒体外気熱交換器（１３）と、
圧縮機（２３）が停止しても第１ポンプ（１２）の作動が継続するように第１ポンプ（１２）の作動を制御するポンプ制御手段（５０ａ）とを備え、
ポンプ制御手段（５０ａ）は、圧縮機（２３）が停止して第１ポンプ（１２）の作動が継続している場合において、熱媒体の温度から外気の温度を減じた差が第１所定値以下になったと判定した場合、第１ポンプ（１２）を停止させる。

これによると、圧縮機（２３）が停止しても第１ポンプ（１２）の作動が継続するので、熱媒体外気熱交換器（１３）で熱媒体を冷却することができる。そのため、圧縮機（２３）が停止した後に熱媒体の温度が高温のまま保たれる、または上昇することを抑制できるので、高圧側熱交換器（１５）の圧力を下げることができる。その結果、圧縮機（２３）を再起動したときに冷媒の温度および圧力が上昇することを抑制できるので、サイクル効率の悪化を抑制できる。

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。

第１実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 第１実施形態の車両用熱管理システムにおける電気制御部を示すブロック図である。 第１実施形態の車両用熱管理システムにおいて冷房運転時の冷却水流れ状態を示す図である。 第１実施形態の車両用熱管理システムにおいて暖房運転時の冷却水流れ状態を示す図である。 第１実施形態の車両用熱管理システムにおいて冷房運転時に実行する制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の車両用熱管理システムにおいて暖房運転時に実行する制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に示す車両用熱管理システム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、車両用熱管理システム１０を、エンジン（内燃機関）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（商用電源）から供給された電力を、車両に搭載された電池（車載バッテリ）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、電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、車両用熱管理システム１０を構成する電気機器に供給される。

図１に示すように、車両用熱管理システム１０は、低温側ポンプ１１、高温側ポンプ１２、ラジエータ１３、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５、温度調整対象機器１６、クーラコア１７、ヒータコア１８、第１切替弁１９および第２切替弁２０を備えている。

低温側ポンプ１１および高温側ポンプ１２は、冷却水（熱媒体）を吸入して吐出する電動ポンプである。冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、冷却水として、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、または不凍液体が用いられている。

ラジエータ１３、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５および温度調整対象機器１６は、冷却水が流通する冷却水流通機器（熱媒体流通機器）である。

ラジエータ１３は、冷却水と外気（車室外空気）とを熱交換する熱交換器（熱媒体外気熱交換器）である。ラジエータ１３は、冷却水の温度が外気の温度よりも高い場合、冷却水の熱を外気に放熱させる放熱器として機能し、冷却水の温度が外気の温度よりも低い場合、冷却水に外気の熱を吸熱させる吸熱器として機能する。

ラジエータ１３には、室外送風機２１によって外気が送風される。室外送風機２１は、ラジエータ１３に外気を送風する外気送風手段であり、電動送風機で構成されている。ラジエータ１３および室外送風機２１は車両の最前部に配置されている。このため、車両の走行時にはラジエータ１３に走行風を当てることができる。

冷却水冷却器１４は、冷却水を冷却する冷却手段である。具体的には、冷却水冷却器１４は、冷凍サイクル２２の低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冷却する低圧側熱交換器である。冷却水冷却器１４の冷却水入口側（熱媒体入口側）は、低温側ポンプ１１の冷却水吐出側（熱媒体吐出側）に接続されている。

冷却水加熱器１５は、冷却水を加熱する加熱手段である。具体的には、冷却水加熱器１５は、冷凍サイクル２２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。冷却水加熱器１５の冷却水入口側（熱媒体入口側）は、高温側ポンプ１２の冷却水吐出側（熱媒体吐出側）に接続されている。

冷凍サイクル２２は、圧縮機２３、冷却水加熱器１５、膨張弁２４および冷却水冷却器１４を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル２２では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、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。

圧縮機２３は、内燃機関（エンジン）からプーリ、ベルト等を介して伝達される回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式圧縮機である。圧縮機２３は、電磁クラッチの断続により圧縮機の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機である。圧縮機２３は、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整することのできる可変容量型圧縮機であってもよい。

冷却水加熱器１５は、圧縮機２３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２４は、冷却水加熱器１５から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。

冷却水冷却器１４は、膨張弁２４で減圧膨張された低圧冷媒と冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。冷却水冷却器１４で蒸発した気相冷媒は圧縮機２３に吸入されて圧縮される。

ラジエータ１３では外気によって冷却水を冷却するのに対し、冷却水冷却器１４では冷凍サイクル２２の低圧冷媒によって冷却水を冷却する。このため、ラジエータ１３では冷却水を外気の温度よりも低い温度まで冷却できないのに対し、冷却水冷却器１４では冷却水を外気の温度よりも低温まで冷却できる。すなわち、冷却水冷却器１４で冷却された冷却水をラジエータ１３に通水することによって、ラジエータ１３で外気から吸熱することができる。

温度調整対象機器１６は、冷却水が流通する流路を有し、冷却水との間で熱授受が行われる熱授受機器である。温度調整対象機器１６の例としては、インバータ、電池、電池温調用熱交換器、走行用電動モータ、エンジン機器、蓄冷熱体、換気熱回収熱交換器、冷却水冷却水熱交換器などが挙げられる。

インバータは、電池から供給された直流電力を交流電圧に変換して走行用電動モータに出力する電力変換装置である。

電池温調用熱交換器は、電池への送風経路に配置され、送風空気と冷却水とを熱交換する熱交換器（空気熱媒体熱交換器）である。

エンジン機器としては、ターボチャージャ、インタークーラ、ＥＧＲクーラ、ＣＶＴウォーマ、ＣＶＴクーラ、排気熱回収器などが挙げられる。

ターボチャージャは、エンジンの吸入空気（吸気）を過給する過給機である。インタークーラは、ターボチャージャで圧縮されて高温になった過給吸気と冷却水とを熱交換して過給吸気を冷却する吸気冷却器（吸気熱媒体熱交換器）である。

ＥＧＲクーラは、エンジンの吸気側に戻されるエンジン排気ガス（排気）と冷却水とを熱交換して排気を冷却する排気冷却水熱交換器（排気熱媒体熱交換器）である。

ＣＶＴウォーマは、ＣＶＴ（無段変速機）を潤滑する潤滑油（ＣＶＴオイル）と冷却水とを熱交換してＣＶＴオイルを加熱する潤滑油冷却水熱交換器（潤滑油熱媒体熱交換器）である。

ＣＶＴクーラは、ＣＶＴオイルと冷却水とを熱交換してＣＶＴオイルを冷却する潤滑油冷却水熱交換器（潤滑油熱媒体熱交換器）である。

排気熱回収器は、排気と冷却水とを熱交換して冷却水に排気の熱を吸熱させる排気冷却水熱交換器（排気熱媒体熱交換器）である。

蓄冷熱体は、冷却水が持つ温熱または冷熱を蓄えるものである。蓄冷熱体の例としては、化学蓄熱材、保温タンク、潜熱型蓄熱体（パラフィンや水和物系の物質）などが挙げられる。

換気熱回収熱交換器は、換気で外に捨てられる熱（冷熱または温熱）を回収する熱交換器である。例えば、換気熱回収熱交換器が、換気で外に捨てられる熱（冷熱または温熱）を回収することによって、冷暖房に必要な動力を低減できる。

冷却水冷却水熱交換器は、冷却水と冷却水とを熱交換する熱交換器である。例えば、冷却水冷却水熱交換器が、車両用熱管理システム１０の冷却水（低温側ポンプ１１または高温側ポンプ１２によって循環される冷却水）と、エンジン冷却回路（エンジン冷却用の冷却水が循環する回路）の冷却水とを熱交換することによって、車両用熱管理システム１０とエンジン冷却回路との間で熱をやり取りできる。

クーラコア１７は、冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させて車室内への送風空気を冷却する空気冷却用熱交換器（空気冷却器）である。したがって、クーラコア１７には、冷却水冷却器１４や冷熱を発生する機器等で冷却された冷却水が流通する。

ヒータコア１８は、車室内への送風空気と冷却水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（空気加熱器）である。したがって、ヒータコア１８には、冷却水加熱器１５や温熱を発生する機器等で加熱された冷却水が流通する。

クーラコア１７およびヒータコア１８には、室内送風機２６によって内気（車室内空気）、外気、または内気と外気との混合空気が送風される。室内送風機２６は、クーラコア１７およびヒータコア１８に空気を送風する送風手段であり、電動送風機で構成されている。

クーラコア１７、ヒータコア１８および室内送風機２６は、車両用空調装置の室内空調ユニット２７のケーシング２８に収容されている。室内空調ユニット２７は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されている。ケーシング２８は、室内空調ユニット２７の外殻を形成している。

ケーシング２８は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。

ケーシング２８内の車室内送風空気流れ最上流側には、内外気切替装置（図示せず）が配置されている。内外気切替装置は、ケーシング２８に内気と外気とを切替導入する内外気導入手段である。

ケーシング２８の空気流れ最下流部には、クーラコア１７およびヒータコア１８で温度調整された空調風を、空調対象空間である車室内へ吹き出す開口部が形成されている。

低温側ポンプ１１は低温側ポンプ用流路３１に配置されている。低温側ポンプ用流路３１において低温側ポンプ１１の冷却水吐出側には、冷却水冷却器１４が配置されている。

高温側ポンプ１２は高温側ポンプ用流路３２に配置されている。高温側ポンプ用流路３２において高温側ポンプ１２の冷却水吐出側には、冷却水加熱器１５が配置されている。

ラジエータ１３はラジエータ用流路３３に配置されている。温度調整対象機器１６は機器用流路３６に配置されている。クーラコア１７はクーラコア用流路３７に配置されている。ヒータコア１８はヒータコア用流路３８に配置されている。

低温側ポンプ用流路３１、高温側ポンプ用流路３２、ラジエータ用流路３３、機器用流路３６、クーラコア用流路３７およびヒータコア用流路３８は、第１切替弁１９および第２切替弁２０に接続されている。

第１切替弁１９および第２切替弁２０は、冷却水の流れを切り替える切替手段（熱媒体流れ切替手段）である。

第１切替弁１９は、冷却水の入口または出口を構成する多数個のポート（第１切替弁ポート）を有する多方弁である。具体的には、第１切替弁１９は、冷却水の入口として第１入口１９ａおよび第２入口１９ｂを有し、冷却水の出口として第１〜第３出口１９ｃ〜１９ｅを有している。

第２切替弁２０は、冷却水の入口または出口を構成する多数個のポート（第２切替弁ポート）を有する多方弁である。具体的には、第２切替弁２０は、冷却水の出口として第１出口２０ａおよび第２出口２０ｂを有し、冷却水の入口として第１〜第３入口２０ｃ〜２０ｅを有している。

第１切替弁１９の第１入口１９ａには、低温側ポンプ用流路３１の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１９の第１入口１９ａには、冷却水冷却器１４の冷却水出口側が接続されている。

低温側ポンプ用流路３１のうち冷却水冷却器１４と第１切替弁１９との間の部位には、クーラコア用流路３７の一端が接続されている。換言すれば、冷却水冷却器１４の冷却水出口側には、クーラコア１７の冷却水入口側が接続されている。

第１切替弁１９の第２入口１９ｂには、高温側ポンプ用流路３２の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１９の第２入口１９ｂには、冷却水加熱器１５の冷却水出口側が接続されている。

第１切替弁１９の第１出口１９ｃには、ラジエータ用流路３３の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１９の第１出口１９ｃには、ラジエータ１３の冷却水入口側が接続されている。

第１切替弁１９の第２出口１９ｄには、機器用流路３６の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１９の第２出口１９ｄには、温度調整対象機器１６の冷却水入口側が接続されている。

第１切替弁１９の第３出口１９ｅには、ヒータコア用流路３８の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１９の第３出口１９ｅには、ヒータコア１８の冷却水入口側が接続されている。

第２切替弁２０の第１出口２０ａには、低温側ポンプ用流路３１の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁２０の第１出口２０ａには、低温側ポンプ１１の冷却水吸入側が接続されている。

第２切替弁２０の第２出口２０ｂには、高温側ポンプ用流路３２の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁２０の第２出口２０ｂには、高温側ポンプ１２の冷却水吸入側が接続されている。

高温側ポンプ用流路３２のうち第２切替弁２０と高温側ポンプ１２との間の部位には、ヒータコア用流路３８の他端が接続されている。換言すれば、高温側ポンプ１２の冷却水吸入側には、ヒータコア１８の冷却水出口側が接続されている。

第２切替弁２０の第１入口２０ｃには、ラジエータ用流路３３の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁２０の第１入口２０ｃには、ラジエータ１３の冷却水出口側が接続されている。

第２切替弁２０の第２入口２０ｄには、機器用流路３６の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁２０の第２入口２０ｄには、温度調整対象機器１６の冷却水出口側が接続されている。

第２切替弁２０の第３入口２０ｅには、クーラコア用流路３７の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁２０の第３入口２０ｅには、クーラコア１７の冷却水出口側が接続されている。

第１切替弁１９は、各入口１９ａ、１９ｂと各出口１９ｃ〜１９ｅとの連通状態を任意または選択的に切り替え可能な構造になっている。第２切替弁２０も、各出口２０ａ、２０ｂと各入口２０ｃ〜２０ｅとの連通状態を任意または選択的に切り替え可能な構造になっている。

具体的には、第１切替弁１９は、ラジエータ１３、温度調整対象機器１６およびヒータコア１８のそれぞれについて、低温側ポンプ１１から吐出された冷却水が流入する状態と、高温側ポンプ１２から吐出された冷却水が流入する状態と、低温側ポンプ１１から吐出された冷却水および高温側ポンプ１２から吐出された冷却水が流入しない状態を切り替える。

第２切替弁２０は、ラジエータ１３、温度調整対象機器１６およびクーラコア１７のそれぞれについて、低温側ポンプ１１へ冷却水が流出する状態と、高温側ポンプ１２へ冷却水が流出する状態と、低温側ポンプ１１および高温側ポンプ１２へ冷却水が流出しない状態とを切り替える。

第１切替弁１９および第２切替弁２０の構造例を簡単に説明すると、第１切替弁１９および第２切替弁２０は、外殻をなすケースと、ケースに収容された弁体とを備え、ケースの所定の位置に冷却水の入口および出口が形成され、弁体が回転操作されることによって冷却水の入口と出口との連通状態が変化するようになっている。

第１切替弁１９の弁体および第２切替弁２０の弁体は、別個の電動モータによって独立して回転駆動される。第１切替弁１９の弁体および第２切替弁２０の弁体は、共通の電動モータによって連動して回転駆動されるようになっていてもよい。

第１切替弁１９は、複数の弁体から構成されていてもよい。第２切替弁２０は、複数の弁体から構成されていてもよい。第１切替弁１９の弁体と第２切替弁２０の弁体とが機械的に連結されていてもよい。第１切替弁１９の弁体と第２切替弁２０の弁体とが一体形成されていてもよい。

低温側ポンプ１１、高温側ポンプ１２、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５、第１切替弁１９、第２切替弁２０、圧縮機２３、膨張弁２４およびリリーフ弁２５は、冷凍サイクルユニット４０を構成している。

冷凍サイクルユニット４０は、低温側ポンプ１１、高温側ポンプ１２、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５、第１切替弁１９、第２切替弁２０、圧縮機２３、膨張弁２４およびリリーフ弁２５を収容する筐体（図示せず）を有している。

冷凍サイクルユニット４０、ラジエータ１３および室外送風機２１は、車両のエンジンルーム内に配置されている。クーラコア１７およびヒータコア１８を収容する室内空調ユニット２７は、車室内の最前部に設けられた計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されている。

次に、車両用熱管理システム１０の電気制御部を図２に基づいて説明する。制御装置５０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、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された低温側ポンプ１１、高温側ポンプ１２、室外送風機２１、圧縮機２３、室内送風機２６、切替弁用電動モータ５１等の作動を制御する制御手段である。

切替弁用電動モータ５１は、第１切替弁１９の弁体と第２切替弁２０の弁体とを駆動する切替弁駆動手段である。本実施形態では、切替弁用電動モータ５１として、第１切替弁１９の弁体駆動用の電動モータと、第２切替弁２０の弁体駆動用の電動モータとが別個に設けられている。

制御装置５０は、その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（ハードウェアおよびソフトウェア）が一体に構成されたものである。

制御装置５０のポンプ制御部５０ａは、低温側ポンプ１１および高温側ポンプ１２の作動を制御するポンプ制御手段である。制御装置５０の外気送風制御部５０ｂは、室外送風機２１の作動を制御することによって外気の送風を制御する外気送風制御手段である。

制御装置５０の圧縮機制御部５０ｃは、圧縮機２３の作動を制御する圧縮機制御手段である。制御装置５０の室内送風機制御部５０ｄは、室内送風機２６の作動を制御する室内送風機制御手段である。

制御装置５０の切替弁制御部５０ｅは、切替弁用電動モータ５１の作動を制御する切替弁制御手段５０ｅである。各制御部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅを制御装置５０に対して別体で構成してもよい。

制御装置５０の入力側には、内気センサ５２、外気センサ５３、第１水温センサ５４、第２水温センサ５５、冷媒温度センサ５６等のセンサ群の検出信号が入力される。

内気センサ５２は、内気温（車室内温度）を検出する検出手段（内気温度検出手段）である。外気センサ５３は、外気温（車室外温度）を検出する検出手段（外気温度検出手段）である。

第１水温センサ５４は、低温側ポンプ用流路３１を流れる冷却水の温度（例えば冷却水冷却器１４から流出した冷却水の温度）を検出する検出手段（第１熱媒体温度検出手段）である。

第２水温センサ５５は、高温側ポンプ用流路３２を流れる冷却水の温度（例えば冷却水加熱器１５から流出した冷却水の温度）を検出する検出手段（第２熱媒体温度検出手段）である。

冷媒温度センサ５６は、冷凍サイクル２２の冷媒温度（例えば圧縮機２３から吐出される冷媒の温度や、冷却水冷却器１４から流出した冷却水の温度）を検出する検出手段（冷媒温度検出手段）である。冷媒温度センサ５６は、必要に応じて、冷凍サイクル２２内に配置される熱交換器に配置されていてもよい。

例えば、内気温、外気温、冷却水温度および冷媒温度を、種々の物理量の検出値に基づいて推定するようにしてもよい。

冷媒温度センサ５６の代わりに、冷凍サイクル２２の冷媒圧力（例えば圧縮機２３から吐出される冷媒の圧力や、冷却水冷却器１４から流出した冷却水の圧力）を検出する冷媒圧力センサが配置されていてもよい。

制御装置５０の入力側には、エアコンスイッチ５７からの操作信号が入力される。エアコンスイッチ５７は、エアコンのオン・オフ（換言すれば冷房のオン・オフ）を切り替えるスイッチであり、車室内の計器盤付近に配置されている。

次に、上記構成における作動を説明する。制御装置５０が低温側ポンプ１１、高温側ポンプ１２、圧縮機２３、切替弁用電動モータ５１等の作動を制御することによって、種々の作動モードに切り替えられる。

例えば、低温側ポンプ用流路３１とラジエータ用流路３３、機器用流路３６、クーラコア用流路３７およびヒータコア用流路３８とのうち少なくとも１つの流路とで低温側冷却水回路（低温側熱媒体回路）が形成され、高温側ポンプ用流路３２とラジエータ用流路３３、機器用流路３６、クーラコア用流路３７およびヒータコア用流路３８のうち少なくとも他の１つの流路とで高温側冷却水回路（高温側熱媒体回路）が形成される。

ラジエータ用流路３３、機器用流路３６、クーラコア用流路３７およびヒータコア用流路３８のそれぞれについて、低温側冷却水回路に接続される場合と、高温側冷却水回路に接続される場合とを状況に応じて切り替えることによって、ラジエータ１３、温度調整対象機器１６、クーラコア１７およびヒータコア１８を状況に応じて適切な温度に調整できる。

すなわち、冷却水冷却器１４と温度調整対象機器１６とが互いに同じ冷却水回路に接続された場合、冷却水冷却器１４で冷却された冷却水によって温度調整対象機器１６を冷却できる。冷却水加熱器１５と温度調整対象機器１６とが互いに同じ冷却水回路に接続された場合、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水によって温度調整対象機器１６を加熱できる。

冷却水冷却器１４とクーラコア１７とが互いに同じ冷却水回路に接続された場合、クーラコア１７によって車室内への送風空気を冷却して、車室内を冷房できる。

冷却水加熱器１５とヒータコア１８とが互いに同じ冷却水回路に接続された場合、ヒータコア１８によって車室内への送風空気を加熱して、車室内を暖房できる。

冷却水冷却器１４とラジエータ１３とが互いに同じ冷却水回路に接続された場合、冷凍サイクル２２のヒートポンプ運転を行うことができる。すなわち、低温側冷却水回路では、冷却水冷却器１４で冷却された冷却水がラジエータ１３を流れるので、ラジエータ１３で冷却水が外気から吸熱する。そして、ラジエータ１３にて外気から吸熱した冷却水は、冷却水冷却器１４で冷凍サイクル２２の冷媒と熱交換して放熱する。したがって、冷却水冷却器１４では、冷凍サイクル２２の冷媒が冷却水を介して外気から吸熱する。

冷却水冷却器１４にて外気から吸熱した冷媒は、冷却水加熱器１５にて高温側冷却水回路の冷却水と熱交換して放熱する。したがって、外気の熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。

冷房運転時における冷却水回路の構成例を図３に示す。冷房運転時には、図３の太一点鎖線に示すように、冷却水冷却器１４とクーラコア１７とが低温側冷却水回路Ｃ１に接続され、図３の太実線に示すように、冷却水加熱器１５とラジエータ１３とが高温側冷却水回路Ｃ２に接続される。

低温側冷却水回路Ｃ１では、冷却水冷却器１４で冷却された冷却水がクーラコア１７を流れるので、クーラコア１７で冷却水が車室内への送風空気から吸熱する。クーラコア１７にて車室内への送風空気から吸熱した冷却水は、冷却水冷却器１４で冷凍サイクル２２の冷媒と熱交換して放熱する。したがって、冷却水冷却器１４では、冷凍サイクル２２の冷媒が冷却水を介して車室内への送風空気から吸熱する。

冷却水冷却器１４にて吸熱した冷媒は、冷却水加熱器１５にて高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水と熱交換して放熱する。冷却水加熱器１５にて冷媒から放熱された冷却水は、ラジエータ１３で外気と熱交換して放熱する。したがって、以下では、図３に示す冷却水流れのモードをラジエータ放熱モードと言う。

暖房運転時における冷却水回路の構成例を図４に示す。暖房運転時には、図４の太実線に示すように、冷却水冷却器１４とラジエータ１３とが低温側冷却水回路Ｃ１に接続され、図４の太一点鎖線に示すように、冷却水加熱器１５とヒータコア１８とが高温側冷却水回路Ｃ２に接続される。

低温側冷却水回路Ｃ１では、冷却水冷却器１４で冷却された冷却水がラジエータ１３を流れるので、ラジエータ１３で冷却水が外気から吸熱する。したがって、以下では、図４に示す冷却水流れのモードをラジエータ吸熱モードと言う。

ラジエータ１３にて外気から吸熱した冷却水は、冷却水冷却器１４で冷凍サイクル２２の冷媒と熱交換して吸熱される。したがって、冷却水冷却器１４では、冷凍サイクル２２の冷媒が冷却水を介して外気から吸熱する。

冷却水冷却器１４にて吸熱した冷媒は、冷却水加熱器１５にて高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水と熱交換して放熱する。冷却水加熱器１５にて冷媒から放熱された冷却水は、ヒータコア１８で車室内への送風空気と熱交換して放熱する。

図３に示すラジエータ放熱モードになっている場合、制御装置５０は、図５のフローチャートに示す制御処理を実施する。この制御処理は、車両のイグニッションスイッチがオフされている状態であっても実施される。

ステップＳ１００では、圧縮機２３が停止状態（オフ）であるか否かを判定する。本実施形態では、圧縮機２３はエンジン駆動式圧縮機であるので、エンジンが停止すると圧縮機２３も停止することとなる。

ステップＳ１００において圧縮機２３が停止状態（オフ）でないと判定した場合、ステップＳ１５０へ進み、高温側ポンプ１２を作動状態（オン）にする。これにより、ラジエータ１３に冷却水が循環するので、ラジエータ１３にて冷却水が外気に放熱する。

一方、圧縮機２３が停止状態（オフ）であると判定した場合、ステップＳ１２０へ進み、高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（高温側水温）が外気温度Ｔａｏｕｔ以下であるか否かを判定する。

高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（高温側水温）が外気温度Ｔａｏｕｔ以下であると判定した場合、ステップＳ１３０へ進み、高温側ポンプ１２を停止状態（オフ）にする。これにより、ラジエータ１３に冷却水が循環しなくなる。続くステップＳ１４０では、室外送風機２１を停止状態（オフ）にする。

一方、ステップＳ１２０において、高温側冷却水回路Ｃ２の冷却水温度（高温側水温）が外気温度Ｔａｏｕｔ以下でないと判定された場合、ステップＳ１５０へ進み、高温側ポンプ１２を作動状態（オン）にする。これにより、ラジエータ１３に冷却水が循環するので、ラジエータ１３にて冷却水が外気に放熱する。

したがって、圧縮機２３が停止しても冷却水の冷却が継続されるので、圧縮機２３が停止した後に冷却水の温度が高温のまま保たれる、または上昇することを抑制できる。そのため、冷却水加熱器１５の圧力を下げることができるので、圧縮機２３を再起動したときに圧縮機の起動トルクを下げることができ、サイクル効率の悪化を抑制できる。

続くステップＳ１６０では、車速が所定速度Ｖｃ以上であるか否かを判定する。所定速度Ｖｃは、ラジエータ１３に当たる走行風が、ラジエータ１３での放熱に必要な風量以上となる車速の下限値である。すなわち、車速が所定速度Ｖｃ以上である場合、ラジエータ１３に当たる走行風が、ラジエータ１３での放熱に必要な風量以上になるので、室外送風機２１でラジエータ１３に外気を送風する必要がない。

車速が所定速度Ｖｃ以上でないと判定した場合、ステップＳ１７０へ進み、室外送風機２１を作動状態（オン）にする。これにより、ラジエータ１３に外気が送風される。

一方、車速が所定速度Ｖｃ以上であると判定した場合、ステップＳ１４０へ進み、室外送風機２１を停止状態（オフ）にする。これにより、ラジエータ１３に当たる走行風が、ラジエータ１３での放熱に必要な風量以上になっている場合、室外送風機２１を停止して室外送風機２１の消費電力を低減できる。

図４に示すラジエータ吸熱モードになっている場合、制御装置５０は、図６のフローチャートに示す制御処理を実施する。この制御処理は、車両のイグニッションスイッチがオフされている状態であっても実施される。

ステップＳ２００では、圧縮機２３が停止状態（オフ）であるか否かを判定する。圧縮機２３が停止状態（オフ）でないと判定した場合、ステップＳ２５０へ進み、低温側ポンプ１１を作動状態（オン）にする。これにより、ラジエータ１３に冷却水が循環するので、ラジエータ１３にて冷却水が外気から吸熱する。

一方、圧縮機２３が停止状態（オフ）であると判定した場合、ステップＳ２２０へ進み、低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水温度（低温側水温）が外気温度Ｔａｏｕｔ以上であるか否かを判定する。

低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水温度（低温側水温）が外気温度Ｔａｏｕｔ以上であると判定した場合、ステップＳ２３０へ進み、低温側ポンプ１１を停止状態（オフ）にする。これにより、ラジエータ１３に冷却水が循環しなくなる。続くステップＳ２４０では、室外送風機２１を停止状態（オフ）にする。

一方、ステップＳ２２０において、低温側冷却水回路Ｃ１の冷却水温度（低温側水温）が外気温度Ｔａｏｕｔ以上でないと判定された場合、ステップＳ２５０へ進み、低温側ポンプ１１を作動状態（オン）にする。これにより、ラジエータ１３に冷却水が循環するので、ラジエータ１３にて冷却水が外気から吸熱する。

したがって、圧縮機２３が停止しても冷却水の吸熱が継続されるので、圧縮機２３が停止した後に冷却水の温度が低温のまま維持されずに昇温させることができる。そのため、圧縮機２３を再起動したときに低圧側熱交換器１４における冷媒と冷却水との温度差が小さくなって冷媒の吸熱量が少なくなることを抑制でき、ひいてはサイクル効率の悪化を抑制できる。

続くステップＳ２６０では、車速が所定速度Ｖｃ以上であるか否かを判定する。所定速度Ｖｃは、ラジエータ１３に当たる走行風が、ラジエータ１３での放熱に必要な風量以上となる車速の下限値である。すなわち、車速が所定速度Ｖｃ以上である場合、ラジエータ１３に当たる走行風が、ラジエータ１３での放熱に必要な風量以上になるので、室外送風機２１でラジエータ１３に外気を送風する必要がない。

車速が所定速度Ｖｃ以上でないと判定した場合、ステップＳ２７０へ進み、室外送風機２１を作動状態（オン）にする。これにより、ラジエータ１３に外気が送風される。

一方、車速が所定速度Ｖｃ以上であると判定した場合、ステップＳ２４０へ進み、室外送風機２１を停止状態（オフ）にする。これにより、ラジエータ１３に当たる走行風が、ラジエータ１３での放熱に必要な風量以上になっている場合、室外送風機２１を停止して室外送風機２１の消費電力を低減できる。

本実施形態では、第１切替弁１９および第２切替弁２０がラジエータ放熱モード（第１循環状態）に切り替えている場合、ポンプ制御部５０ａは、圧縮機２３が停止しても高温側ポンプ１２（第１ポンプ）の作動を継続させる（ステップＳ１５０）。

これによると、圧縮機２３が停止しても高温側ポンプ１２によるラジエータ１３への冷却水の循環が継続されるので、ラジエータ１３で冷却水を冷却することができる。そのため、圧縮機２３が停止した後に冷却水の温度が高温のまま保たれる、または上昇することを抑制できるので、冷却水加熱器１５の圧力を下げることができる。その結果、圧縮機２３を再起動したときに圧縮機の起動トルクを下げることができるので、サイクル効率の悪化を抑制できる。

ポンプ制御部５０ａは、圧縮機２３が停止して高温側ポンプ１２の作動が継続している場合において、冷却水の温度から外気の温度を減じた差が第１所定値（本実施形態では０℃）以下になったと判定した場合、高温側ポンプ１２を停止させる（ステップＳ１３０）。

これにより、圧縮機２３停止後における高温側ポンプ１２の消費動力を小さく抑えることができる。第１所定値は適宜設定可能である。

第１切替弁１９および第２切替弁２０がラジエータ放熱モード（第１循環状態）に切り替えている場合、外気送風制御部５０ｂは、圧縮機２３が停止しても室外送風機２１の作動を継続させる（ステップＳ１７０）。

これによると、圧縮機２３が停止しても室外送風機２１によるラジエータ１３への外気の送風が継続されるので、ラジエータ１３に外気を送風してラジエータ１３における熱交換を促進できる。

外気送風制御部５０ｂは、圧縮機２３が停止して室外送風機２１の作動が継続している場合において、冷却水の温度から外気の温度を減じた差が第１所定値（本実施形態では０℃）以下になったと判定した場合、室外送風機２１を停止させる（ステップＳ１４０）。

これにより、圧縮機２３停止後における室外送風機２１の消費動力を小さく抑えることができる。

本実施形態では、第１切替弁１９および第２切替弁２０がラジエータ吸熱モード（第２循環状態）に切り替えている場合、ポンプ制御部５０ａは、圧縮機２３が停止しても低温側ポンプ１１（第２ポンプ）の作動を継続させる（ステップＳ２５０）。

これによると、圧縮機２３が停止しても低温側ポンプ１１によるラジエータ１３への冷却水の循環が継続されるので、ラジエータ１３で冷却水が外気から吸熱することができる。そのため、圧縮機２３が停止した後に冷却水の温度が低温のまま維持されずに昇温させることができるので、圧縮機２３を再起動したときに低圧側熱交換器１４における冷媒と冷却水との温度差が小さくなって冷媒の吸熱量が少なくなることを抑制でき、ひいてはサイクル効率の悪化を抑制できる。

ポンプ制御部５０ａは、圧縮機２３が停止して低温側ポンプ１１の作動が継続している場合において、外気の温度から冷却水の温度を減じた差が第２所定値（本実施形態では０℃）以下になったと判定した場合、低温側ポンプ１１を停止させる（ステップＳ２３０）。

これにより、圧縮機２３停止後における低温側ポンプ１１の消費動力を小さく抑えることができる。第２所定値は適宜設定可能である。

第１切替弁１９および第２切替弁２０がラジエータ吸熱モード（第２循環状態）に切り替えている場合、外気送風制御部５０ｂは、圧縮機２３が停止しても室外送風機２１の作動を継続させる（ステップＳ２７０）。

これによると、圧縮機２３が停止しても室外送風機２１によるラジエータ１３への外気の送風が継続されるので、ラジエータ１３に外気を送風してラジエータ１３における熱交換を促進できる。

外気送風制御部５０ｂは、圧縮機２３が停止して室外送風機２１の作動が継続している場合において、外気の温度から冷却水の温度を減じた差が第２所定値（本実施形態では０℃）以下になったと判定した場合、室外送風機２１を停止させる（ステップＳ２４０）。

これにより、圧縮機２３停止後における室外送風機２１の消費動力を小さく抑えることができる。

本実施形態では、圧縮機２３は、エンジンが発生する駆動力によって駆動されるようになっている。このような圧縮機２３においては、圧縮機２３停止後に冷媒の圧力上昇を抑制することによって、圧縮機２３を再起動する際の起動トルクを顕著に抑制できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、図７に示すように、上記第１実施形態の冷却水冷却器１４およびクーラコア１７の代わりに、蒸発器６０を備えている。

蒸発器６０は、冷凍サイクル２２の低圧側冷媒と車室内への送風空気とを熱交換させることによって車室内への送風空気を冷却する空気冷却用熱交換器（空気冷媒熱交換器）である。

蒸発器６０は、膨張弁２４で減圧膨張された低圧冷媒と車室内への送風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。蒸発器６０で蒸発した気相冷媒は圧縮機２３に吸入されて圧縮される。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に冷房運転（ラジエータ放熱モード）を行うことができる。

ラジエータ放熱モードになっている場合、制御装置５０は、図５のフローチャートに示す制御処理を実施する。これにより、上記第１実施形態と同様に、圧縮機２３を再起動したときのサイクル効率の悪化を抑制できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。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、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（顕熱による蓄冷熱）を増加させることができる。

蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機２３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、車両用熱管理システム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（カーボンナノチューブ）、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子（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）、およびＡｕナノ粒子含有ＣＮＴなどを用いることができる。

（２）上記実施形態の冷凍サイクル２２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。

また、上記実施形態の冷凍サイクル２２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。

（３）上記実施形態では、圧縮機２３はエンジン駆動式圧縮機であるが、圧縮機２３は、電動モータによって駆動される電動圧縮機であってもよい。

（４）上記実施形態では、車両用熱管理システム１０をハイブリッド自動車に適用した例を示したが、エンジンを備えず走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車や、水素と酸素との反応で電力を得て走行する燃料電池自動車等に車両用熱管理システム１０を適用してもよい。

１１ 低温側ポンプ（第２ポンプ）
１２ 高温側ポンプ（第１ポンプ）
１３ ラジエータ（熱媒体外気熱交換器）
１４ 冷却水冷却器（低圧側熱交換器）
１５ 冷却水加熱器（高圧側熱交換器）
１９ 第１切替弁（切替手段）
２０ 第２切替弁（切替手段）
２１ 室外送風機（外気送風手段）
２２ 冷凍サイクル
２３ 圧縮機
５０ａ ポンプ制御部（ポンプ制御手段）
５０ｂ 外気送風制御部（外気送風制御手段）

Claims (7)

1. 熱媒体を吸入して吐出する第１ポンプ（１２）と、
   冷凍サイクル（２２）の冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２３）と、
   前記冷凍サイクル（２２）の高圧側冷媒と、前記第１ポンプ（１２）によって循環される前記熱媒体とを熱交換させる高圧側熱交換器（１５）と、
   前記第１ポンプ（１２）によって循環される前記熱媒体と外気とを熱交換させる熱媒体外気熱交換器（１３）と、
   前記圧縮機（２３）が停止しても前記第１ポンプ（１２）の作動が継続するように前記第１ポンプ（１２）の作動を制御するポンプ制御手段（５０ａ）とを備え、
   前記ポンプ制御手段（５０ａ）は、前記圧縮機（２３）が停止して前記第１ポンプ（１２）の作動が継続している場合において、前記熱媒体の温度から外気の温度を減じた差が第１所定値以下になったと判定した場合、前記第１ポンプ（１２）を停止させることを特徴とする車両用熱管理システム。
2. 前記熱媒体を吸入して吐出する第２ポンプ（１１）と、
   前記冷凍サイクル（２２）の低圧側冷媒と、前記第２ポンプ（１１）によって循環される前記熱媒体とを熱交換させる低圧側熱交換器（１４）と、
   前記熱媒体外気熱交換器（１３）と前記第１ポンプ（１２）との間で前記熱媒体が循環する第１循環状態と、前記熱媒体外気熱交換器（１３）と前記第２ポンプ（１１）との間で前記熱媒体が循環する第２循環状態とを切り替える切替手段（１９、２０）とを備え、
   前記切替手段（１９、２０）が前記第２循環状態に切り替えている場合、前記ポンプ制御手段（５０ａ）は、前記圧縮機（２３）が停止しても前記第２ポンプ（１１）の作動が継続するように前記第２ポンプ（１１）の作動を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。
3. 前記ポンプ制御手段（５０ａ）は、前記圧縮機（２３）が停止して前記第２ポンプ（１１）の作動が継続している場合において、外気の温度から前記熱媒体の温度を減じた差が第２所定値以下になったと判定した場合、前記第２ポンプ（１１）を停止させることを特徴とする請求項２に記載の車両用熱管理システム。
4. 前記熱媒体外気熱交換器（１３）に外気を送風する外気送風手段（２１）と、
   前記圧縮機（２３）が停止しても前記外気送風手段（２１）の作動が継続するように前記外気送風手段（２１）の作動を制御する外気送風制御手段（５０ｂ）とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。
5. 前記熱媒体外気熱交換器（１３）に外気を送風する外気送風手段（２１）と、
   前記圧縮機（２３）が停止しても前記外気送風手段（２１）の作動が継続するように前記外気送風手段（２１）の作動を制御する外気送風制御手段（５０ｂ）とを備え、
   前記外気送風制御手段（５０ｂ）は、前記圧縮機（２３）が停止して前記外気送風手段（２１）の作動が継続している場合において、前記熱媒体の温度から外気の温度を減じた差が前記第１所定値以下になったと判定した場合、前記外気送風手段（２１）を停止させることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱管理システム。
6. 前記熱媒体外気熱交換器（１３）に外気を送風する外気送風手段（２１）と、
   前記圧縮機（２３）が停止しても前記外気送風手段（２１）の作動が継続するように前記外気送風手段（２１）の作動を制御する外気送風制御手段（５０ｂ）とを備え、
   前記外気送風制御手段（５０ｂ）は、前記圧縮機（２３）が停止して前記外気送風手段
   （２１）の作動が継続している場合において、外気の温度から前記熱媒体の温度を減じた差が前記第２所定値以下になったと判定した場合、前記外気送風手段（２１）を停止させることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱管理システム。
7. 前記圧縮機（２３）は、エンジンが発生する駆動力によって駆動されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用熱管理システム。

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