JP2022178219A - 車載温調システム - Google Patents

Abstract

【課題】二つの態様の暖房を行うことができる簡単な構成の車載温調システムを提供する。
【解決手段】車載温調システム１は、冷媒から熱媒体に放熱させる媒体間熱交換器２２を有すると共に冷凍サイクルを実現するように構成された冷凍回路２と、車室内の暖房に用いられるヒータコア４３と媒体間熱交換器と機関熱回路５とを有する熱回路４と、を有する。熱回路は、機関熱交換器の出口及び媒体間熱交換器の出口とヒータコアの入口とに連通する第１連通路４ａと、機関熱交換器の入口及び媒体間熱交換器の入口とヒータコアの出口とに連通する第２連通路４ｂと、調整弁４５とを有する。調整弁は、冷凍サイクルによって得られた熱を用いて暖房を行うときには、ヒータコアに媒体間熱交換器から熱媒体を流入させる第１状態に制御され、内燃機関から得られた熱を用いて暖房を行うときには、ヒータコアに機関熱回路から熱媒体を流入させる第２状態に制御される。
【選択図】図３

Description

本開示は、車載温調システムに関する。

従来から、内燃機関の排熱によりヒータコアに流入する冷却水を加熱することによって行う暖房（排熱暖房）と、ヒートポンプを利用して斯かる冷却水を加熱することによって行う暖房（ＨＰ暖房）との、二つの態様の暖房を行うことができる車載温調システムが知られている（特許文献１、２）。

特に、特許文献１に記載の車載温調システムは、ヒートポンプの冷媒と熱交換する媒体間熱交換器とヒータコアとを通って冷却水が循環するように構成された熱回路を有する。また、この車載温調システムでは、内燃機関と熱交換する機関熱交換器の出口が、ヒータコアの下流であって媒体間熱交換器上流の上記熱回路の流路と、媒体間熱交換器の下流であってヒータコアの上流の上記熱回路の流路とに連通すると共に、切換弁により機関熱交換器の出口がこれら二つの流路のいずれかに選択的に連通せしめられる。

特開２０２０－１６８９５０号公報 特開２０１６－１３００４５号公報

特許文献１に記載の車載温調システムは、上述したように二つの態様の暖房を行うことはできるものの、機関熱交換器の出口がヒータコアの上流側及び下流側に選択的に連通することができるように構成されており、複雑な構成を有している。

上記課題に鑑みて、本開示の目的は、二つの態様の暖房を行うことができる簡単な構成の車載温調システムを提供することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）冷媒から熱媒体に放熱させて前記冷媒を凝縮させる媒体間熱交換器と前記冷媒に吸熱させて該冷媒を蒸発させる蒸発器とを有すると共に、これらを通って冷媒を循環させることで冷凍サイクルを実現するように構成された冷凍回路と、
車室内の暖房に用いられるヒータコアと、前記媒体間熱交換器と、機関熱回路とを有すると共に、これらを通って熱媒体を循環させ得る熱回路と、
前記熱回路における前記熱媒体の流通状態を制御する制御装置と、を有し、
前記機関熱回路は、前記ヒータコアと前記媒体間熱交換器を通らずに、内燃機関と熱交換する機関熱交換器を通って熱媒体を流通させ、
前記熱回路は、前記機関熱交換器の下流側における前記機関熱回路及び前記媒体間熱交換器の出口と前記ヒータコアの入口とに連通して前記機関熱回路及び前記媒体間熱交換器から前記ヒータコアへ前記熱媒体を流通させる第１連通路と、前記機関熱交換器の上流側における前記機関熱回路及び前記媒体間熱交換器の入口と前記ヒータコアの出口とに連通して前記ヒータコアから前記機関熱回路及び前記媒体間熱交換器へ前記熱媒体を流通させる第２連通路と、前記ヒータコアに流入する熱媒体のうち前記媒体間熱交換器から流出して前記第１連通路を介して前記ヒータコアに流入する熱媒体の流量と前記機関熱回路から流出して前記第１連通路を介して前記ヒータコアに流入する熱媒体の流量との割合を調整する調整弁とを有し、
前記制御装置は、前記冷凍サイクルによって得られた熱を用いて前記ヒータコアによる暖房を行う第１暖房条件が成立しているときには、前記ヒータコアに前記機関熱回路からは熱媒体が流入せずに前記媒体間熱交換器から熱媒体が流入する第１状態に前記調整弁を制御し、前記内燃機関から得られた熱を用いて前記ヒータコアによる暖房を行う第２暖房条件が成立しているときには、前記ヒータコアに前記媒体間熱交換器からは熱媒体が流入せずに前記機関熱回路から熱媒体が流入する第２状態に前記調整弁を制御する、車載温調システム。
（２）前記制御装置は、前記調整弁を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるときには、前記ヒータコアに流入する熱媒体のうち前記機関熱回路から流出した熱媒体の流量の前記媒体間熱交換器から流出した熱媒体の流量に対する割合が段階的に又は連続的に大きくなるように前記調整弁を制御する、上記（１）に記載の車載温調システム。
（３）前記制御装置は、前記ヒータコアの入口における熱媒体の温度と前記機関熱回路内の熱媒体の温度との差が小さくなるにつれて、前記ヒータコアに流入する熱媒体のうち前記機関熱回路から流出した熱媒体の流量の前記媒体間熱交換器から流出した熱媒体の流量に対する割合が大きくなるように前記調整弁を制御する、上記（２）に記載の車載温調システム。
（４）前記第２連通路は、前記ヒータコアの出口に連通する第３通路と、該第３通路に連通すると共に前記媒体間熱交換器の入口及び前記機関熱回路にそれぞれ連通する第１通路及び第２通路とを備え、
前記調整弁は、前記第３通路から前記第１通路へ流入する熱媒体の流量と前記第３通路から前記第２通路へ流入する熱媒体の流量との割合を調整するように構成される、上記（１）～（３）のいずれか１つに記載の車載温調システム。
（５）前記第１連通路は、前記媒体間熱交換器の出口に連通する第４通路と、前記機関熱回路に連通する第５通路と、前記第４通路及び前記第５通路に連通すると共に前記ヒータコアの入口に連通する第６通路とを備え、
前記調整弁は、前記第４通路から前記第６通路へ流入する熱媒体の流量と前記第５通路から前記第６通路へ流入する熱媒体の流量との割合を調整するように構成される、上記（１）～（３）のいずれか１つに記載の車載温調システム。

本開示によれば、二つの態様の暖房を行うことができる簡単な構成の車載温調システムが提供される。

図１は、一つの実施形態に係る車載温調システムを搭載する車両の構成を概略的に示す図である。 図２は、一つの実施形態に係る車載温調システムを概略的に示す構成図である。 図３は、第４三方弁の異なる作動状態を概略的に示す図である。 図４は、車載温調システムを搭載した車両の空調用の空気通路を概略的に示す構成図である。 図５は、暖房要求があり且つ内燃機関が停止している場合の、車載温調システムにおける熱媒体の流通状態（第１暖房モード）を示している。 図６は、暖房要求があり且つ内燃機関が作動している場合の、車載温調システムにおける熱媒体の流通状態（第２暖房モード）を示している。 図７は、第１遷移モードでの、車載温調システムにおける熱媒体の流通状態を示している。 図８は、第２遷移モードでの、車載温調システムにおける熱媒体の流通状態を示している。 図９は、ＥＣＵによる第４三方弁の切替処理の流れを示すフローチャートである。 図１０は、第１変形例に係る車載温調システムを概略的に示す構成図である。 図１１は、第１変形例に係る第４三方弁の異なる作動状態を概略的に示す図である。 図１２は、第２変形例に係る車載温調システムを概略的に示す構成図である。

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜車両の構成＞
図１は、一つの実施形態に係る車載温調システム１を搭載する車両１００の構成を概略的に示す図である。図１では、左側が車両１００の前方、右側が車両１００の後方をそれぞれ示している。図１に示したように、車両１００は、内燃機関１１０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１１２と、動力分割機構１１６と、を有する。加えて、車両１００は、ＭＧ１１２に電気的に接続されたパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１１８と、ＰＣＵ１１８に電気的に接続されたバッテリ１２０と、を備える。

内燃機関１１０は、燃料を機関の内部で燃焼させて、燃焼ガスの熱エネルギを機械的エネルギに変換する原動機である。内燃機関１１０は動力分割機構１１６に接続され、内燃機関１１０の出力は車両１００を駆動したりＭＧ１１２にて発電を行ったりするのに用いられる。

ＭＧ１１２は、電動機及び発電機として機能する。ＭＧ１１２は、動力分割機構１１６に接続され、車両１００を駆動したり、車両１００を制動する際に回生を行ったりするのに用いられる。なお、本実施形態では、車両１００を駆動するモータとして、発電機能を有するＭＧ１１２が用いられているが、発電機能を有さないモータが用いられてもよい。

ＰＣＵ１１８は、バッテリ１２０とＭＧ１１２との間に接続されて、ＭＧ１１２へ供給される電力を制御する。ＰＣＵ１１８は、モータを駆動するインバータ、電圧を制御する昇圧コンバータ、高電圧を降圧するＤＣＤＣコンバータ等の発熱部品を有する。バッテリ１２０は、ＰＣＵ１１８及びＭＧ１１２に接続されて、車両１００を駆動するための電力をＭＧ１１２に供給する。

本実施形態では、内燃機関１１０、ＭＧ１１２及びＰＣＵ１１８は車両１００の前方、すなわち車室よりも前方に配置される。一方、バッテリ１２０は、車両１００の中央、すなわち車室の下方に配置される。

なお、車両１００は、内燃機関１１０及びＭＧ（又はモータ）１１２を備える車両であれば如何なる態様の車両であってもよい。したがって、例えば、車両１００は、内燃機関が発電のみに用いられてモータのみが車両１００の駆動を行うように構成されていてもよい。また、例えば、車両１００は、主に車両１００の駆動用に用いられるＭＧと、主に発電用に用いられるＭＧとの二つのＭＧを有するように構成されてもよい。

＜車載温調システムの構成＞
図１～図３を参照して、一つの実施形態に係る車載温調システム１の構成について説明する。図２は、車載温調システム１を概略的に示す構成図である。車載温調システム１は、冷凍回路２、低温回路３、高温回路４及び制御装置６を備える。冷凍回路２、低温回路３及び高温回路４は、回路の外部との間で熱の授受を行う熱回路として機能する。

≪冷凍回路≫
まず、冷凍回路２について説明する。冷凍回路２は、コンプレッサ２１、コンデンサ２２の冷媒配管２２ａ、レシーバ２３、第１膨張弁２４、第２膨張弁２５、エバポレータ２６、チラー２７の冷媒配管２７ａ、第１電磁調整弁２８及び第２電磁調整弁２９を備える。冷凍回路２は、これら構成部品を通って冷媒が循環することで冷凍サイクルを実現するように構成される。冷媒には、例えば、ハイドロフルオロカーボン（例えば、ＨＦＣ－１３４ａ）等、一般的に冷凍サイクルで冷媒として用いられる任意の物質が用いられる。

また、冷凍回路２は、冷凍基本流路２ａと、エバポレータ流路２ｂと、チラー流路２ｃとを有する。エバポレータ流路２ｂと、チラー流路２ｃとは互いに並列に設けられ、それぞれ冷凍基本流路２ａに接続されている。

冷凍基本流路２ａには、冷媒の循環方向において、コンプレッサ２１、コンデンサ２２の冷媒配管２２ａ及びレシーバ２３がこの順番に設けられる。エバポレータ流路２ｂには、冷媒の循環方向において、第１電磁調整弁２８、第１膨張弁２４及びエバポレータ２６がこの順番に設けられる。加えて、チラー流路２ｃには、第２電磁調整弁２９、第２膨張弁２５及びチラー２７の冷媒配管２７ａがこの順番に設けられる。

コンプレッサ２１は、冷媒を圧縮する圧縮機として機能する。本実施形態では、コンプレッサ２１は、電動式であり、コンプレッサ２１への供給電力が調整されることによりその吐出容量が無段階に変化せしめられるように構成される。コンプレッサ２１では、エバポレータ２６又はチラー２７から流出した低温・低圧であって主にガス状である冷媒が、断熱的に圧縮されることにより、高温・高圧であって主にガス状である冷媒に変化せしめられる。

コンデンサ２２は、冷媒配管２２ａと冷却水配管２２ｂとを有する。コンデンサ２２は、冷媒から、後述する高温回路４の冷却水配管２２ｂを流れる冷却水に放熱させて冷媒を凝縮させる媒体間熱交換器として機能する。見方を変えると、コンデンサ２２は、内燃機関１１０の排熱以外の熱を利用して高温回路４の冷却水を加熱する加熱部として機能する。コンデンサ２２の冷媒配管２２ａは、冷凍サイクルにおいて冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、コンデンサ２２の冷媒配管２２ａでは、コンプレッサ２１から流出した高温・高圧であって主にガス状である冷媒が、等圧的に冷却されることにより、高温・高圧の主に液状の冷媒に変化せしめられる。

レシーバ２３は、コンデンサ２２の冷媒配管２２ａによって凝縮された冷媒を貯留する。また、コンデンサ２２では必ずしも全ての冷媒を液化することができないため、レシーバ２３は気液の分離を行うように構成される。レシーバ２３からはガス状の冷媒が分離された液状の冷媒のみが流出する。

第１膨張弁２４及び第２膨張弁２５は、冷媒を膨張させる膨張器として機能する。これら膨張弁２４、２５は、細径の通路を備えると共に、この細径の通路から冷媒を噴霧することで冷媒の圧力を急激に低下させる。第１膨張弁２４は、レシーバ２３から供給された液状の冷媒を、エバポレータ２６内に霧状に噴霧する。同様に、第２膨張弁２５は、レシーバ２３から供給された液状の冷媒を、チラー２７の冷媒配管２７ａ内に霧状に噴霧する。これら膨張弁２４、２５では、レシーバ２３から流出した高温・高圧の液状の冷媒が、減圧されて部分的に気化することにより、低温・低圧の霧状の冷媒に変化せしめられる。

エバポレータ２６は、冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。具体的には、エバポレータ２６は、エバポレータ２６周りの空気から冷媒へ吸熱させ、冷媒を蒸発させる。したがって、エバポレータ２６では、第１膨張弁２４から流出した低温・低圧の霧状の冷媒が、蒸発することにより、低温・低圧のガス状の冷媒に変化せしめられる。この結果、エバポレータ２６周りの空気は冷却せしめられ、車室内の冷房を行うことができる。

チラー２７は、冷媒配管２７ａと冷却水配管２７ｂとを備える。チラー２７は、後述する低温回路３の冷却水配管２７ｂを流れる冷却水から冷媒へ吸熱させ、冷媒を蒸発させる媒体間熱交換器として機能する。チラー２７の冷媒配管２７ａは、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。また、チラー２７の冷媒配管２７ａでは、第２膨張弁２５から流出した低温・低圧の霧状の冷媒が、蒸発することにより、低温・低圧のガス状の冷媒に変化せしめられる。この結果、低温回路３の冷却水は冷却せしめられる。

第１電磁調整弁２８及び第２電磁調整弁２９は、冷凍回路２内における冷媒の流通態様を変更するように用いられる。第１電磁調整弁２８の開度が大きくなるほどエバポレータ流路２ｂに流入する冷媒が多くなり、よってエバポレータ２６に流入する冷媒が多くなる。また、第２電磁調整弁２９の開度が大きくなるほどチラー流路２ｃに流入する冷媒が多くなり、よってチラー２７に流入する冷媒が多くなる。なお、冷凍基本流路２ａからエバポレータ流路２ｂ及びチラー流路２ｃへ流入する流量を調整することができれば、これら電磁調整弁２８、２９の代わりに如何なる弁が設けられてもよい。

なお、本実施形態では、冷凍回路２は、冷凍回路２内の冷媒から外部へ熱を放出する熱交換器として、コンデンサ２２のみを有する。しかしながら、冷凍回路２は、冷媒から外部（例えば、外気）へ熱を放出する他の熱交換器を有していてもよい。

≪低温回路≫
次に、低温回路３について説明する。低温回路３は、第１ポンプ３１、チラー２７の冷却水配管２７ｂ、低温ラジエータ３２、第１三方弁３３及び第２三方弁３４を備える。加えて、低温回路３は、バッテリ熱交換器３５、ＰＣＵ熱交換器３６及びＭＧ熱交換器３７を備える。低温回路３では、これら構成部品を通って冷却水が循環する。なお、冷却水は第２熱媒体の一例であり、低温回路３内では、冷却水の代わりに任意の他の熱媒体が用いられてもよい。

低温回路３は、低温基本流路３ａと、低温ラジエータ流路３ｂと、発熱機器流路３ｃとを有する。低温ラジエータ流路３ｂと発熱機器流路３ｃとは互いに並列に設けられ、それぞれ低温基本流路３ａに接続されている。

低温基本流路３ａには、冷却水の循環方向において、第１ポンプ３１、チラー２７の冷却水配管２７ｂ、バッテリ熱交換器３５がこの順番に設けられる。また、低温基本流路３ａにはバッテリ熱交換器３５をバイパスするように設けられたバッテリバイパス流路３ｄが接続される。低温基本流路３ａとバッテリバイパス流路３ｄとの接続部には第１三方弁３３が設けられる。

また、低温ラジエータ流路３ｂには、低温ラジエータ３２が設けられる。発熱機器流路３ｃには、冷却水の循環方向において、ＰＣＵ熱交換器３６及びＭＧ熱交換器３７がこの順番に設けられる。発熱機器流路３ｃには、ＰＣＵやＭＧ以外の発熱機器と熱交換する熱交換器が設けられてもよい。低温基本流路３ａと低温ラジエータ流路３ｂ及び発熱機器流路３ｃとの間には第２三方弁３４が設けられる。

第１ポンプ３１は、低温回路３内を循環する冷却水を圧送する。本実施形態では、第１ポンプ３１は、電動式のウォータポンプであり、第１ポンプ３１への供給電力が調整されることによりその吐出容量が無段階に変化せしめられるように構成される。

低温ラジエータ３２は、低温回路３内を循環する冷却水と車両１００の外部の空気（外気）との間で熱交換を行う熱交換器である。低温ラジエータ３２は、冷却水の温度が外気の温度よりも高いときには冷却水から外気への放熱を行い、冷却水の温度が外気の温度よりも低いときには外気から冷却水への吸熱を行うように構成される。

第１三方弁３３は、チラー２７の冷却水配管２７ｂから流出した冷却水をバッテリ熱交換器３５とバッテリバイパス流路３ｄとの間で選択的に流通させるように構成される。第２三方弁３４は、低温基本流路３ａから流出した冷却水を、低温ラジエータ流路３ｂと発熱機器流路３ｃとの間で選択的に流通させるように構成される。

バッテリ熱交換器３５は、車両１００のバッテリ１２０と熱交換するように構成される。ＰＣＵ熱交換器３６は、車両１００のＰＣＵ１１８と熱交換するように構成される。また、ＭＧ熱交換器３７は、車両１００のＭＧ１１２と熱交換するように構成される。

なお、本実施形態では、冷凍回路２及び低温回路３にチラー２７が設けられ、チラー２７は低温回路３の冷却水から冷凍回路２の冷媒へ熱を移動させる媒体間熱交換器として機能する。しかしながら、冷凍回路２には、チラー２７の代わりに、車外の大気中のガスと熱交換し、大気中のガスから冷凍回路２の冷媒へ熱を移動させる熱交換器が設けられてもよい。この場合、車載温調システム１には低温回路３は設けられず、よってバッテリ１２０、ＰＣＵ１１８及びＭＧ１１２の冷却は車載温調システム１以外の機構によって行われる。

≪高温回路≫
次に、高温回路４について説明する。高温回路４は、第２ポンプ４１、コンデンサ２２の冷却水配管２２ｂ、高温ラジエータ４２、ヒータコア４３、第３三方弁４４、第４三方弁４５、及び機関熱回路５を備える。高温回路４でもこれら構成部品を通って冷却水が循環する。なお、この冷却水は第１熱媒体の一例であり、高温回路４内では、冷却水の代わりに任意の他の熱媒体が用いられてもよい。

また、高温回路４は、第１連通路４ａと第２連通路４ｂとを有する。

第１連通路４ａは、後述する機関熱交換器５２の下流側における機関熱回路５及びコンデンサ２２の冷却水配管２２ｂの出口に連通すると共に、ヒータコア４３の入口及び高温ラジエータ４２の入口に連通する。第１連通路４ａは、具体的には、コンデンサ２２の冷却水配管２２ｂの出口に連通するコンデンサ流出通路（第４通路）４ａ１と、機関熱回路５に連通する機関流出通路（第５通路）４ａ２と、コンデンサ流出通路４ａ１及び機関流出通路４ａ２に連通すると共にヒータコア４３の入口に連通するコア流入通路（第６通路）４ａ３と、コア流入通路４ａ３から分岐して高温ラジエータ４２の入口に連通するラジエータ流入通路４ａ４とを有する。したがって、第１連通路４ａは、機関熱回路５から流出した冷却水及びコンデンサ２２から流出した冷却水を、ヒータコア４３及び／又は高温ラジエータ４２に流入させることができる。

第２連通路４ｂは、ヒータコア４３の出口及び高温ラジエータ４２の出口に連通すると共に、機関熱交換器５２の上流側における機関熱回路５及びコンデンサ２２の冷却水配管２２ｂの入口に連通する。第２連通路４ｂは、具体的には、コンデンサ２２の冷却水配管２２ｂの入口に連通するコンデンサ流入通路（第１通路）４ｂ１と、機関熱回路５に連通する機関流入通路（第２通路）４ｂ２と、コンデンサ流入通路４ｂ１及び機関流入通路４ｂ２に連通すると共にヒータコア４３の出口に連通するコア流出通路（第３通路）４ｂ３と、高温ラジエータ４２の出口及びコンデンサ流入通路４ｂ１に連通するラジエータ流出通路４ｂ４とを有する。したがって、第２連通路４ｂは、ヒータコア４３から流出した冷却水及び高温ラジエータ４２から流出した冷却水を機関熱回路５及び／又はコンデンサ２２に流入させることができる。

したがって、本実施形態では、高温回路４は、機関熱交換器５２の下流側における機関熱回路５及びコンデンサ２２の出口とヒータコア４３の入口とに連通して機関熱回路５及びコンデンサ２２からヒータコア４３へ冷却水を流通させる第１連通路４ａと、機関熱交換器５２の上流側における機関熱回路５及びコンデンサ２２の入口とヒータコア４３の出口とに連通してヒータコア４３から機関熱回路５及びコンデンサ２２へ冷却水を流通させる第２連通路とを有する。

第２ポンプ４１は、高温回路４内を循環する冷却水を圧送する。本実施形態では、第２ポンプ４１は、第１ポンプ３１と同様な、電動式のウォータポンプである。特に、本実施形態では、第２ポンプ４１はコンデンサ流入通路４ｂ１に設けられる。また、高温ラジエータ４２は、低温ラジエータ３２と同様に、高温回路４内を循環する冷却水と外気との間で熱交換を行う熱交換器である。

ヒータコア４３は、高温回路４内の冷却水の熱を利用して車室内を暖房するのに用いられる。すなわち、ヒータコア４３は、高温回路４内を循環する冷却水とヒータコア４３周りの空気との間で熱交換を行ってヒータコア４３周りの空気を暖め、その結果、車室内の暖房を行うように構成される。具体的には、ヒータコア４３は、冷却水からヒータコア４３周りの空気へ排熱するように構成される。したがって、ヒータコア４３に高温の冷却水が流れると、冷却水の温度が低下すると共に、ヒータコア４３周りの空気が暖められる。

コア流入通路４ａ３からラジエータ流入通路４ａ４が分岐する分岐部には、第３三方弁４４が設けられる。したがって、第３三方弁４４には、コンデンサ２２から第１連通路４ａのコンデンサ流出通路４ａ１に流出した冷却水及び機関熱回路５から第１連通路４ａの機関流出通路４ａ２に流出した冷却水が流入する。また、第３三方弁４４は、コア流入通路４ａ３同士を連通させる第１連通状態と、コア流入通路４ａ３とラジエータ流入通路４ａ４とを連通させる第２連通状態との間で切り替えられる。第３三方弁４４が第１状態にあるときには、第３三方弁４４に流入した冷却水が全てヒータコア４３に流入する。一方、第３三方弁４４が第２状態にあるときには、第３三方弁４４に流入した冷却水が全て高温ラジエータ４２に流入する。

なお、本実施形態では、第３三方弁４４は、第１状態と第２状態との間で切り替えられるように構成されている。しかしながら、第３三方弁４４は、これら第１状態と第２状態との間の中間状態にも切替可能であってもよい。この場合、第３三方弁は、第３三方弁４４に流入した冷却水のうち、コア流入通路４ａ３を通ってヒータコア４３に流入する冷却水の流量とラジエータ流入通路４ａ４を通って高温ラジエータ４２に流入する流量との割合を調整する。

コア流出通路４ｂ３がコンデンサ流入通路４ｂ１と機関流入通路４ｂ２とに分岐する分岐部には、第４三方弁４５が設けられる。したがって、第４三方弁４５には、ヒータコア４３からコア流出通路４ｂ３に流出した冷却水が流入する。

図３は、第４三方弁４５の異なる作動状態を概略的に示す図である。図３に示したように、第４三方弁４５は、ハウジング４５ａと、ハウジング４５ａ内で回動する弁体４５ｂとを有する。ハウジング４５ａは、コア流出通路４ｂ３に連通する入口Ｘと、コンデンサ流入通路４ｂ１に連通する第１出口Ｙと、機関流入通路４ｂ２に連通する第２出口Ｚとを有する。弁体４５ｂは、ハウジング４５ａ内で回動することにより、入口Ｘと、第１出口Ｙ、第２出口Ｚとの連通状態を変更する。

第４三方弁４５の弁体４５ｂが図３（Ａ）に示した第１状態にあるときには、入口Ｘと第１出口Ｙとが連通せしめられる。したがって、この場合、第４三方弁４５に流入した冷却水（すなわち、ヒータコアから流出した冷却水）は全てコンデンサ流入通路４ｂ１を通ってコンデンサ２２に流入する。一方、第４三方弁４５の弁体４５ｂが図３（Ｂ）に示した第２状態にあるときには、入口Ｘと第２出口Ｚとが連通せしめられる。したがって、この場合、第４三方弁４５に流入した冷却水は全て機関流入通路４ｂ２を通って機関熱回路５に流入する。

また、第４三方弁４５が図３（Ｃ）に示した第３状態にあるときには、入口Ｘと、第１出口Ｙ及び第２出口Ｚの両方とが連通せしめられる。したがって、この場合、第４三方弁４５に流入した冷却水は、コンデンサ流入通路４ｂ１及び機関流入通路４ｂ２の両方に流入する。ただし、入口Ｘから第１出口Ｙへの開口面積が、入口Ｘから第２出口Ｚへの通路の開口面積よりも大きい。したがって、コンデンサ流入通路４ｂ１への流入割合が、機関流入通路４ｂ２への流入割合よりも大きい。

さらに、第４三方弁４５が図３（Ｄ）に示した第４状態にあるときには、入口Ｘと、第１出口Ｙ及び第２出口Ｚの両方とが連通せしめられる。ただし、第４状態では、入口Ｘから第２出口Ｚへの開口面積が入口Ｘから第１出口Ｙへの通路の開口面積よりも大きい。したがって、この場合、第４三方弁４５に流入した冷却水は、コンデンサ流入通路４ｂ１及び機関流入通路４ｂ２の両方に流入するが、機関流入通路４ｂ２への流入割合は、コンデンサ流入通路４ｂ１への流入割合よりも大きい。

以上説明したように、本実施形態では、第４三方弁４５は、コア流出通路４ｂ３からコンデンサ流入通路４ｂ１へ流入する冷却水の流量とコア流出通路４ｂ３から機関流入通路４ｂ２へ流入する冷却水の流量との割合を調整する調整弁として機能する。すなわち、第４三方弁４５は、第４三方弁４５に流入した冷却水のうち、コンデンサ流入通路４ｂ１を通ってコンデンサ２２に流入する流量と機関流入通路４ｂ２を通って機関熱回路５に流入する流量との割合を段階的に調整する調整弁として機能する。換言すると、第４三方弁４５は、ヒータコア４３に流入する冷却水のうち、コンデンサ２２から流出してコンデンサ流出通路４ａ１を介してヒータコア４３に流入する冷却水の流量と、機関熱回路５から流出して機関流出通路４ａ２を介してヒータコア４３に流入する冷却水の流量との割合を調整する調整弁として機能する。

なお、第４三方弁４５は、図３（Ａ）～図３（Ｄ）に示した４段階よりも多い多段階で、コンデンサ２２及び機関熱回路５に流入する冷却水の流量の割合を調整する調整弁であってもよいし、連続的に調整する調整弁であってもよい。また、第４三方弁４５の代わりに、例えば、コンデンサ流入通路４ｂ１及び機関流入通路４ｂ２にそれぞれ設けられた二つの電磁調整弁が、コンデンサ２２及び機関熱回路５に流入する冷却水の流量の割合を段階的に又は連続的に調整する調整弁として用いられてもよい。

≪機関冷却回路≫
次に、機関熱回路５について説明する。機関熱回路５は、内燃機関１１０において生成された熱を放出するために用いられる熱回路である。機関熱回路５は、第３ポンプ５１、機関熱交換器５２、機関ラジエータ５３及びサーモスタッド５４を有する。機関熱回路５では、これら構成部品を通って高温回路４と同じ冷却水が循環する。したがって、機関熱回路５は、コンデンサ２２の冷却水配管２２ｂ、高温ラジエータ４２及びヒータコア４３を通らずに、機関熱交換器５２を通って冷却水を流通させる。

また、機関熱回路５は、機関基本流路５ａと、機関ラジエータ流路５ｂと、機関バイパス流路５ｃとに分けられる。機関ラジエータ流路５ｂと機関バイパス流路５ｃとは互いに並列に設けられ、それぞれ機関基本流路５ａに接続されている。

機関基本流路５ａには、冷却水の循環方向において、第３ポンプ５１、機関熱交換器５２がこの順番に設けられる。機関ラジエータ流路５ｂには機関ラジエータ５３が設けられる。また、機関バイパス流路５ｃには、機関流出通路４ａ２及び機関流入通路４ｂ２が連通する。特に、機関流出通路４ａ２は機関バイパス流路５ｃの上流側部分に連通する。その結果、機関流出通路４ａ２は機関熱交換器５２の出口近傍に連通する。一方、機関流入通路４ｂ２は機関バイパス流路５ｃの下流側部分に連通する。その結果、機関流入通路４ｂ２は機関熱交換器５２の入口近傍に連通する。したがって、機関熱交換器５２は、高温回路４に連通して高温回路４の冷却水が流通するように構成される。機関基本流路５ａと機関ラジエータ流路５ｂ及び機関バイパス流路５ｃとの間にはサーモスタッド５４が設けられる。なお、図２に示した例では、機関流出通路４ａ２は機関バイパス流路５ｃに連通しているが、機関基本流路５ａ等に連通してもよい。

第３ポンプ５１は、機関熱回路５内を循環する冷却水を圧送する。本実施形態では、第３ポンプ５１は、第１ポンプ３１と同様な、電動式のウォータポンプである。また、機関ラジエータ５３は、低温ラジエータ３２と同様に、機関熱回路５内を循環する冷却水と外気との間で熱交換を行う熱交換器である。

機関熱交換器５２は、内燃機関１１０の排熱を利用して冷却水を加熱するのに用いられる。すなわち、機関熱交換器５２は、内燃機関１１０から機関熱回路５内の冷却水に排熱して、冷却水を加熱する。機関熱交換器５２は、内燃機関１１０内での燃料の燃焼に伴って生じた熱を冷却水に排出させることにより、内燃機関１１０が過剰に昇温することを抑制する。機関熱交換器５２は、例えば、内燃機関１１０のシリンダブロックやシリンダヘッド内に設けられた冷却水通路から構成される。

サーモスタッド５４は、機関ラジエータ流路５ｂを通る冷却水の流れを遮断する閉弁状態と、機関ラジエータ流路５ｂを通って冷却水が流れることを許可する開弁状態との間で切り換えられる弁である。サーモスタッド５４は、機関バイパス流路５ｃを通って循環する冷却水の温度が予め設定された温度以上であるときには、機関ラジエータ流路５ｂに冷却水が流れるように開かれる。一方、サーモスタッド５４は、機関バイパス流路５ｃを通って循環する冷却水の温度が予め設定された温度未満であるときには、機関ラジエータ流路５ｂに冷却水が流れないように閉じられる。この結果、機関熱交換器５２に流通する冷却水の温度がほぼ一定に保たれる。

≪空気通路≫
図４は、車載温調システム１を搭載した車両１００の空調用の空気通路７を概略的に示す構成図である。空気通路７では、図中に矢印で示した方向に空気が流れる。図３に示した空気通路７は、車両１００の外部又は車室の空気吸い込み口に接続されており、空気通路７には制御装置６による制御状態に応じて外気又は車室内の空気が流入する。また、図３に示した空気通路７は、車室内へ空気を吹き出す複数の吹き出し口に接続されており、空気通路７からは制御装置６による制御状態に応じてこのうち任意の吹き出し口に空気が供給される。

図４に示したように、本実施形態の空調用の空気通路７には、空気の流れ方向において、ブロワ７１と、エバポレータ２６と、エアミックスドア７２と、ヒータコア４３とがこの順番に設けられる。

ブロワ７１は、ブロワモータ７１ａとブロワファン７１ｂとを備える。ブロワ７１は、ブロワモータ７１ａによってブロワファン７１ｂが駆動されると、外気又は車室内の空気が空気通路７に流入して、空気通路７を通って空気が流れるように構成される。車室の暖房や冷房が要求されている場合には、基本的にブロワファン７１ｂが駆動される。

エアミックスドア７２は、空気通路７を通って流れる空気のうち、ヒータコア４３を通って流れる空気の流量を調整する。エアミックスドア７２は、空気通路７を流れる全ての空気がヒータコア４３を流れる状態と、空気通路７を流れる全ての空気がヒータコア４３を流れない状態と、その間の状態との間で調整できるように構成される。

このように構成された空気通路７では、ブロワ７１が駆動されているときに、エバポレータ２６に冷媒が循環されている場合には、空気通路７を通って流れる空気が冷却される。また、ブロワ７１が駆動されているときに、ヒータコア４３に冷却水が循環されていて且つ空気がヒータコア４３を流れるようにエアミックスドア７２が制御されている場合には、空気通路７内を通って流れる空気が暖められる。

また、図１に示したように、車両１００のフロントグリルの内側に、低温ラジエータ３２、高温ラジエータ４２及び機関ラジエータ５３が配置される。したがって、車両１００が走行しているときにはこれらラジエータ３２、４２、５３には走行風が当たる。また、これらラジエータ３２、４２、５３に隣接してファン７６が設けられる。ファン７６は駆動されるとラジエータ３２、４２、５３に風が当たるように構成される。したがって、車両１００が走行していないときでも、ファン７６を駆動することにより、ラジエータ３２、４２、５３に風を当てることができる。

≪制御装置≫
図２を参照すると、制御装置６は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６１を有する。ＥＣＵ６１は、各種演算を行うプロセッサと、プログラムや各種情報を記憶するメモリと、各種アクチュエータや各種センサと接続されるインタフェースとを備える。

また、制御装置６は、機関基本流路５ａ又は機関バイパス流路５ｃに設けられて、機関熱回路５内の冷却水の温度、特に機関熱交換器５２から流出した冷却水の温度を検出する第１水温センサ６２を備える。加えて、制御装置６は、コア流入通路４ａ３に設けられて、ヒータコア４３に流入する冷却水の温度を検出する第２水温センサ６３を備える。ＥＣＵ６１はこれらセンサに接続され、ＥＣＵ６１にはこれらセンサからの出力信号が入力される。

加えて、制御装置６は、車両１００の室内の温度を検出する室内温度センサ６６と、車両１００の室外の温度を検出する外気温度センサ６７と、ユーザによって操作される操作パネル６８とを備える。ＥＣＵ６１はこれらセンサ及び操作パネル６８に接続され、ＥＣＵ６１にはこれらセンサ及び操作パネル６８からの出力信号が入力される。

ＥＣＵ６１は、センサ６６、６７及び操作パネル６８からの出力信号に基づいて冷房要求や暖房要求の有無を判断する。例えば、ユーザが操作パネル６８の暖房スイッチをＯＮにしている場合には、ＥＣＵ６１は暖房が要求されていると判断する。また、ユーザが操作パネル６８のオートスイッチをＯＮにしている場合には、例えば、ユーザによって設定されている室内温度が室内温度センサ６６によって検出された温度よりも高いときにＥＣＵ６１は暖房が要求されている判断する。

加えて、ＥＣＵ６１は、車載温調システム１の各種アクチュエータに接続されて、これらアクチュエータを制御する。具体的には、ＥＣＵ６１は、コンプレッサ２１、電磁調整弁２８、２９、ポンプ３１、４１、５１、三方弁３３、３４、４４、４５、ブロワモータ７１ａ、エアミックスドア７２及びファン７６に接続されて、これらを制御する。したがって、ＥＣＵ６１は、冷凍回路２、低温回路３、高温回路４（機関熱回路５を含む）における熱媒体（冷媒及び冷却水）の流通状態を制御する制御装置として機能する。

＜車載温調システムの動作＞
次に、図５～図８を参照して、車載温調システム１に対して暖房が要求されている場合における、熱媒体（冷媒及び冷却水）の流通状態について説明する。図５～図８では、冷媒や冷却水が流れている流路が実線で、冷媒や冷却水が流れていない流路が破線でそれぞれ示されている。また、図中の細い矢印は冷媒や冷却水が流れる方向を、図中の太い矢印は熱の移動方向をそれぞれ示している。

≪第１暖房モード≫
図５は、暖房要求があり且つ内燃機関１１０が停止している場合の、車載温調システム１における熱媒体の流通状態を示している（第１暖房モード）。第１暖房モードでは、内燃機関１１０から得られた熱ではなく、冷凍回路２から得られた熱を用いてヒータコア４３による暖房が行われる。

図５に示したように、第１暖房モードでは、冷凍回路２のコンプレッサ２１が作動せしめられると共に、第１電磁調整弁２８が閉じられ且つ第２電磁調整弁２９が開かれる。したがって、冷凍回路２では、エバポレータ２６を通らずにチラー２７を通って冷媒が循環する。なお、第１暖房モードでは、除湿も併せて行うために、第１電磁調整弁２８を開いて、エバポレータ２６にも冷媒を流通させてもよい。

また、第１暖房モードでは、低温回路３の第１ポンプ３１が作動せしめられる。また、第１暖房モードでは、第１三方弁３３は冷却水がバッテリ熱交換器３５に流通するように設定され、第２三方弁３４は冷却水が低温ラジエータ流路３ｂ及び発熱機器流路３ｃの両方に流通するように設定される。この結果、低温回路３では、冷却水が、チラー２７の冷却水配管２７ｂ、低温ラジエータ３２、バッテリ熱交換器３５、ＰＣＵ熱交換器３６、ＭＧ熱交換器３７を通って循環する。なお、第１暖房モードでは、バッテリ１２０、ＰＣＵ１１８及びＭＧ１１２の冷却の必要性に応じて、第１三方弁３３は冷却水がバッテリバイパス流路３ｄに流通するように設定されてもよいし、第２三方弁３４は、冷却水が低温ラジエータ流路３ｂ及び発熱機器流路３ｃのいずれか一方のみに流通するように設定されてもよい。

さらに、第１暖房モードでは、高温回路４の第２ポンプ４１が作動せしめられる。また、第１暖房モードでは、第３三方弁４４は、冷却水がヒータコア４３に流入するように第１状態に設定され、第４三方弁４５は、冷却水がコンデンサ流入通路４ｂ１に流入するように第１状態（図３（Ａ））に設定される。この結果、高温回路４では、冷却水がヒータコア４３とコンデンサ２２の冷却水配管２２ｂとを通って循環する。換言すると、高温回路４では、ヒータコア４３には、冷却水が機関熱回路５からは流入せずにコンデンサ２２から流入する。

この結果、第１暖房モードでは、低温回路３において、低温ラジエータ３２にて外気から冷却水に熱が吸収されると共に、場合によってはバッテリ熱交換器３５、ＰＣＵ熱交換器３６及びＭＧ熱交換器３７においてそれぞれバッテリ１２０、ＰＣＵ１１８及びＭＧ１１２から冷却水に熱が吸収される。そして、チラー２７にて低温回路３の冷却水から冷媒へ熱が移動される。冷凍回路２では、チラー２７にて冷媒に熱が吸収され、コンデンサ２２にて冷媒から高温回路４の冷却水へ熱が移動される。したがって、冷凍回路２は、チラー２７等で吸収した熱をコンデンサ２２で放出するヒートポンプとして機能する。

そして、第１暖房モードでは、高温回路４において、コンデンサ２２にて高温回路４の冷却水に熱が吸収され、ヒータコア４３にてその熱が放出される。したがって、第１暖房モードでは、低温ラジエータ３２にて外気から熱が吸収され、且つ場合によってはバッテリ熱交換器３５、ＰＣＵ熱交換器３６及びＭＧ熱交換器３７においてそれぞれバッテリ１２０、ＰＣＵ１１８及びＭＧ１１２から熱が吸収されると共、ヒータコア４３にてその熱が放出される。換言すると、ヒータコア４３は、冷凍サイクルによって得られた熱を用いて暖房を行う。

≪第２暖房モード≫
図６は、暖房要求があり且つ内燃機関１１０が作動している場合の、車載温調システム１における熱媒体の流通状態を示している（第２暖房モード）。特に、第２暖房モードでは、冷凍回路２から得られた熱ではなく、内燃機関１１０から得られた熱を用いて、ヒータコア４３による暖房が行われる。この場合、車両１００の駆動は基本的に内燃機関１１０によって行われるため、ＭＧ１１２等の冷却は基本的に行わなくてもよい。

図６に示したように、第２暖房モードでは、冷凍回路２のコンプレッサ２１及び第１ポンプ３１は停止される。したがって、冷凍回路２内で冷媒は循環せず、また、低温回路３内で冷却水は循環しない。

なお、第２暖房モードでは、第１ポンプ３１を作動させてもよい。この場合、低温ラジエータ３２及びバッテリ熱交換器３５を通って冷却水が循環せしめられるか、又は低温ラジエータ３２、バッテリ熱交換器３５、ＰＣＵ熱交換器３６、ＭＧ熱交換器３７を通って冷却水が循環せしめられる。これにより、バッテリ熱交換器３５、ＰＣＵ熱交換器３６及びＭＧ熱交換器３７においてバッテリ１２０、ＰＣＵ１１８、ＭＧ１１２から冷却水に熱が吸収されると共に、その熱が低温ラジエータ３２において大気中に放出される。

また、第２暖房モードでは、高温回路４の第２ポンプ４１は停止され、機関熱回路５の第３ポンプ５１は作動せしめられる。また、第３三方弁４４は、冷却水がヒータコア４３に流入するように第１状態に設定され、第４三方弁４５は、冷却水が機関熱回路５に流入するように第２状態（図３（Ｂ））に設定される。この結果、高温回路４では、第３ポンプ５１により、冷却水が機関熱回路５とヒータコア４３とを通って循環する。換言すると、高温回路４では、ヒータコア４３に、コンデンサ２２からは熱媒体が流入せずに、機関熱回路５から熱媒体が流入する。なお、図６に示した例では、冷却水は機関ラジエータ流路５ｂを通って流れていないが、機関熱回路５内の冷却水の温度に応じてサーモスタッド５４が開かれ、機関ラジエータ流路５ｂにも冷却水が流れるようになる。

この結果、第２暖房モードでは、機関熱交換器５２において内燃機関１１０から熱が吸収されると共に、ヒータコア４３にてその熱が放出される。したがって、ヒータコア４３は、内燃機関１１０から得られた熱を用いて暖房を行う。また、第２暖房モードでは、冷凍回路２において冷媒は循環しないため、コンデンサ２２において冷媒から高温回路４の冷却水への放熱は行われず、よって冷凍回路２はヒートポンプとして機能しない。

このように、本実施形態では、第４三方弁４５を切り替えるだけで、ヒータコア４３への冷却水の流入元をコンデンサ２２と機関熱回路５との間で切り替えることができ、よって冷凍サイクル（ヒートポンプ）を利用した暖房と内燃機関１１０の排熱を利用した暖房とを簡単に切り替えることができる。したがって、本実施形態に係る車載温調システム１によれば、簡単な構成で、二つの態様の暖房を行うことができる。

≪遷移モード≫
次に、車載温調システム１の熱媒体の流通状態が図５に示した第１暖房モードから図６に示した第２暖房モードに変化する間における、車載温調システム１における熱媒体の流通状態の変化について説明する。特に、本実施形態では、第１暖房モードから第２暖房モードから変化する間に、流通状態が第１遷移モード、第２遷移モード、第３遷移モードの順に変化する。

図７は、第１遷移モードでの、車載温調システム１における熱媒体の流通状態を示している。図７に示した第１遷移モードは、停止していた内燃機関１１０が冷間始動されたときに採用される流通状態である。

図７からわかるように、車載温調システム１は、第１遷移モードにおいて、基本的に第１暖房モードと同様に作動せしめられる。したがって、高温回路４では、第２ポンプ４１が作動され、第３三方弁４４が第１状態に設定され、第４三方弁が第１状態（図３（Ａ））に設定される。この結果、コンデンサ２２にて冷却水に熱が吸収され、ヒータコア４３にてその熱が放出される。

加えて、第１遷移モードでは、内燃機関１１０の作動に伴って、機関熱回路５の第３ポンプ５１が作動せしめられる。したがって、機関熱回路５内では冷却水が循環する。ただし、第４三方弁４５が第１状態（図３（Ａ））に設定されているため、機関流入通路４ｂ２から機関熱回路５へは冷却水は流入せず、よって機関熱回路５から機関流出通路４ａ２へは冷却水は流出しない。

このように内燃機関１１０の作動に伴って機関熱回路５内で冷却水が循環されると、機関熱交換器５２において内燃機関１１０から熱を吸収する。このため、内燃機関１１０の作動前には低かった機関熱回路５内の冷却水の温度が徐々に上昇する。一方で、機関流出通路４ａ２や機関流入通路４ｂ２には冷却水が流通しない。したがって、機関流出通路４ａ２及び機関流入通路４ｂ２内の冷却水の温度は低いまま維持される。

図８は、第２遷移モードでの、車載温調システム１における熱媒体の流通状態を示している。第２遷移モードは、第１遷移モードによって機関熱回路５内の冷却水の温度が或る程度上昇した後に採用される流通状態である。

第２遷移モードでは、冷凍回路２において、第１暖房モードと同様に冷媒が循環せしめられる。また、第２遷移モードでは、低温回路３の第１ポンプ３１が作動せしめられる。加えて、第２遷移モードでは、第１三方弁３３は冷却水がバッテリバイパス流路３ｄに流通するように設定され、第２三方弁３４は冷却水が低温ラジエータ流路３ｂに流通するように設定される。この結果、低温回路３では、冷却水が、チラー２７の冷却水配管２７ｂ及び低温ラジエータ３２を通って循環する。これは内燃機関１１０によって車両１００が駆動されるため、ＭＧ１１２よって車両１００を駆動する必要がなくなり、よってＰＣＵ１１８、ＭＧ１１２及びバッテリ１２０において基本的に発熱がなく、よってこれらを冷却する必要がないためである。

また、第２遷移モードでは、高温回路４の第２ポンプ４１が作動せしめられる。加えて、第２遷移モードでは、第３三方弁４４は、冷却水がヒータコア４３に流入するように第１状態に設定され、第４三方弁４５は、冷却水がコンデンサ流入通路４ｂ１と機関流入通路４ｂ２との両方に流入するように設定される。特に、第４三方弁４５は、コンデンサ流入通路４ｂ１への流入割合が、機関流入通路４ｂ２への流入割合よりも大きくなるように第３状態に設定される。

したがって、第２遷移モードでは、ヒータコア４３から流出した冷却水の一部はコンデンサ流入通路４ｂ１に流入し、残りの一部は機関流入通路４ｂ２に流入する。このとき、コンデンサ流入通路４ｂ１に流入する流量は、機関流入通路４ｂ２に流入する流量よりも多い。この結果、第２遷移モードでは、ヒータコア４３には、コンデンサ２２からコンデンサ流出通路４ａ１を介して冷却水が流入すると共に、機関熱回路５から機関流出通路４ａ２を介して冷却水が流入する。このとき、コンデンサ２２からヒータコア４３に流入する冷却水の流量は、機関熱回路５からヒータコア４３に流入する冷却水の流量よりも多い。

この結果、ヒータコア４３には、コンデンサ２２にて加熱された多量の冷却水が流入する。加えて、ヒータコア４３には、機関流出通路４ａ２内に滞留していた比較的温度の低い冷却水や、機関熱回路５において十分には加熱されていない冷却水が流入する。しかしながら、機関熱回路５から機関流出通路４ａ２を通って流入する冷却水は少量であるため、コンデンサ２２にて加熱された冷却水は、機関流出通路４ａ２を通ってきた冷却水と合流しても、その温度はそれほど低下しない。したがって、第２遷移モードにおいても、ヒータコア４３には比較的高温の冷却水が流入し、よって効果的に暖房を行うことができる。

第３遷移モードは、基本的に第２遷移モードと同様な熱媒体の流通状態となる。ただし、第３遷移モードでは、高温回路４の第４三方弁４５は、機関流入通路４ｂ２への流入割合が、コンデンサ流入通路４ｂ１への流入割合よりも大きくなるように第４状態に設定される。

したがって、第３遷移モードでも、ヒータコア４３から流出した冷却水の一部はコンデンサ流入通路４ｂ１に流入し、残りの一部は機関流入通路４ｂ２に流入する。このとき、機関流入通路４ｂ２に流入する流量は、コンデンサ流入通路４ｂ１に流入する流量よりも多い。この結果、第３遷移モードでは、ヒータコア４３には、コンデンサ２２からコンデンサ流出通路４ａ１を介して冷却水が流入すると共に、機関熱回路５から機関流出通路４ａ２を介して冷却水が流入する。このとき、機関熱回路５からヒータコア４３に流入する冷却水の流量は、コンデンサ２２からヒータコア４３に流入する冷却水の流量よりも多い。

この結果、ヒータコア４３には、コンデンサ２２にて加熱された高温の冷却水が少量流入する。加えて、ヒータコア４３には、機関熱回路５内の冷却水が多量に流入する。このとき、機関熱回路５内の冷却水は機関熱交換器５２を介して内燃機関１１０によって或る程度加熱されていると共に機関流出通路４ａ２にも比較的高い温度の冷却水が流れている。したがって、機関熱回路５から機関流出通路４ａ２を通ってヒータコア４３に流入する冷却水の温度はそれほど低くはない。しかしながら、斯かる冷却水は、ヒータコア４３において暖房を行うのに十分なほど高温でもない。第３遷移モードでは、このような冷却水がコンデンサ２２によって加熱された冷却水と合流することにより、ヒータコア４３には暖房を行うのに十分なほど高温の冷却水が流入することになる。

したがって、本実施形態では、流通状態を第１暖房モードから第２暖房モードに切り換えるべく第４三方弁４５を第１状態（図３（Ａ））から第２状態（図３（Ｂ））に切り替えるときには、第４三方弁４５は、ヒータコア４３に流入する冷却水のうち機関熱回路５から流出した冷却水の流量のコンデンサ２２から流出した冷却水の流量に対する割合が４段階（第１暖房モード、第２遷移モード、第３遷移モード、第２暖房モードの順）で大きくなるように制御される。この結果、上述したように、流通状態を切り換えるにあたって、ヒータコア４３に流入する冷却水が機関流出通路４ａ２に滞留していた低温の冷却水によって過度に降温されることが抑制され、よってヒータコア４３による暖房効果が一時的に低下することが抑制される。

なお、本実施形態では、流通状態を第１暖房モードから第２暖房モードに切り換えるときに、冷却水の流量の割合を４段階で変化させている。しかしながら、上述したように、第４三方弁４５の代わりに、冷却水の流量の割合を４段階よりも多い多段階又は連続的に調整することができる調整弁が設けられている場合には、流通状態を第１暖房モードから第２暖房モードに切り換えるときに、冷却水の流量の割合を４段階よりも多い多段階又は連続的に変化させてもよい。

＜三方弁の制御＞
上述したように、第４三方弁４５の制御は、ＥＣＵ６１によって行われる。ＥＣＵ６１は、基本的に、冷凍サイクルによって得られた熱を用いてヒータコア４３による暖房を行う第１暖房条件が成立しているときには、車載温調システム１における熱媒体の流通状態を上述した第１暖房モードに制御する。第１暖房条件は、例えば、内燃機関１１０が停止中であるとき、及び内燃機関１１０が作動中であっても機関熱回路５内の冷却水の温度が基準温度（例えば、５０℃）未満であるときに成立する。

また、ＥＣＵ６１は、内燃機関１１０によって得られた熱を用いてヒータコア４３による暖房を行う第２暖房条件が成立しているときには、車載温調システム１における熱媒体の流通状態を上述した第２暖房モードに制御する。第２暖房条件は、例えば、内燃機関１１０が作動中であって且つ機関熱回路５内の冷却水の温度が基準温度以上であるときに成立する。

ただし、ＥＣＵ６１は、車載温調システム１の作動モードが第１暖房モードで作動しているときに第２暖房条件が成立しても、車載温調システム１における熱媒体の流通状態を直ぐに第２暖房モードに切り替えずに、段階的に切替を行う。以下では、図９を参照して、ＥＣＵ６１による第４三方弁４５の切替制御について説明する。図９は、ＥＣＵ６１による第４三方弁４５の切替処理の流れを示すフローチャートである。図示した切替処理は、一定時間間隔毎に実行される。

まず、ＥＣＵ６１は、切替許可フラグがＯＮに設定されているか否かを判定する（ステップＳ１１）。切替許可フラグは、暖房要求があって車載温調システム１における熱媒体の流通状態が第１暖房モードにある状態で、停止していた内燃機関１１０が始動して、機関熱回路５内の冷却水の温度が予め定められた切替開始温度（例えば、５０℃）以上になったときにＯＮに設定されるフラグである。したがって、切替許可フラグがＯＦＦからＯＮに切り替えられるときには、車載温調システム１における熱媒体の流通状態は第１遷移モードになっている。機関熱回路５内の冷却水の温度は、第１水温センサ６２によって検出される。ステップＳ１１において、切替許可フラグがＯＮに設定されていないと判定された場合には、本切替処理による第４三方弁４５の切替は行われない。

ステップＳ１１において切替許可フラグがＯＮに設定されていると判定されたときには、ＥＣＵ６１は、切替完了フラグがＯＮに設定されているか否かを判定する（ステップＳ１２）。切替完了フラグは、第４三方弁４５の切替が完了するとＯＮに設定される。また、切替完了フラグは、例えば、内燃機関１１０が停止されて機関熱回路５内の冷却水の温度が低下することなどにより、第２暖房条件が成立しなくなると、ＯＦＦに設定される。

ステップＳ１２において切替完了フラグがＯＦＦに設定されていると判定されたときには、ＥＣＵ６１は、機関熱回路５内の冷却水の温度からヒータコア４３に流入する冷却水の温度を減算した温度差ΔＴｗが第１基準値Ｔｒｅｆ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。機関熱回路５内の冷却水の温度は第１水温センサ６２によって検出され、ヒータコア４３に流入する冷却水の温度は第２水温センサ６３によって検出される。また、第１基準値Ｔｒｅｆ１は、例えば、それ以上温度差が大きくなると、ヒータコア４３に低温の冷却水が流入して暖房効果が低下するような温度であり、例えば１０℃である。なお、第１基準値Ｔｒｅｆ１は、暖房効果の観点からは小さい方が好ましいものの、小さくし過ぎると冷凍回路２のコンプレッサ２１の停止時期が遅くなるため、これらを考慮して実験的に定められる。

ステップＳ１３において温度差ΔＴｗが第１基準値Ｔｒｅｆ１以上であると判定された場合、すなわちヒータコア４３に流入する冷却水の温度が低いと判定された場合には、ＥＣＵ６１は、第４三方弁４５の作動状態を第３状態に設定する（ステップＳ１４）。したがって、第４三方弁４５は、コンデンサ流入通路４ｂ１への開度が機関流入通路４ｂ２への開度よりも大きくなるように設定される。これにより、車載温調システム１における熱媒体の流通状態は第２遷移モードになる。

一方、ステップＳ１３において温度差ΔＴｗが第１基準値Ｔｒｅｆ１未満であると判定された場合には、ＥＣＵ６１は、温度差ΔＴｗが第２基準値Ｔｒｅｆ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。第２基準値Ｔｒｅｆ２は、第１基準値Ｔｒｅｆ１よりも低い温度であり、例えば５℃である。第２基準値Ｔｒｅｆ２も、暖房効果の観点からは小さい方が好ましいものの、小さくし過ぎると冷凍回路２のコンプレッサ２１の停止時期が遅くなるため、これらを考慮して実験的に定められる。ステップＳ１５において温度差ΔＴｗが第２基準値Ｔｒｅｆ２以上であると判定された場合、すなわちヒータコア４３に流入する冷却水の温度が僅かに低いと判定された場合には、ＥＣＵ６１は、第４三方弁４５の作動状態を第４状態に設定する（ステップＳ１６）。したがって、第４三方弁４５は、コンデンサ流入通路４ｂ１への開度が機関流入通路４ｂ２への開度よりも小さくなるように設定される。これにより、車載温調システム１における熱媒体の流通状態は第３遷移モードになる。一方、ステップＳ１５において温度差ΔＴｗが第２基準値Ｔｒｅｆ２未満であると判定された場合には、ＥＣＵ６１は、切替完了フラグをＯＮに設定する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７において切替完了フラグがＯＮに設定されると、次の切替処理においては、ステップＳ１２において切替完了フラグがＯＮに設定されていると判定され、ＥＣＵ６１は第４三方弁４５の作動状態を第２状態に設定する（ステップＳ１８）。したがって、第４三方弁４５は、コンデンサ流入通路４ｂ１への開度が全閉になり機関流入通路４ｂ２への開度が全開になるように設定される。これにより、車載温調システム１における熱媒体の流通状態は第２暖房モードになる。そして、切替許可フラグ及び切替完了フラグがＯＦＦに設定される（ステップＳ１９）。その後、内燃機関１１０から得られた熱を用いてヒータコア４３による暖房を行う第２暖房条件が成立している間は、第４三方弁４５の作動状態は第２状態に設定され続ける。

以上のように、本実施形態では、ヒータコア４３の入口における冷却水の温度と機関熱回路５内の冷却水の温度との温度差ΔＴｗに応じて第４三方弁４５の作動状態が段階的に切り替えられる。具体的には、温度差ΔＴｗが小さくなるにつれて、ヒータコア４３に流入する冷却水のうち機関熱回路５から流出した冷却水の流量のコンデンサ２２から流出した冷却水の流量に対する割合が段階的に大きくなるように第４三方弁４５が制御される。このように、冷却水の温度に応じて第４三方弁４５を制御することにより、ヒータコア４３による暖房効果を適切に維持しながら暖房態様の切替を行うことができるようになる。なお、暖房効果の一時的な変動を小さくするためには、第１基準値Ｔｒｅｆ１及び第２基準値Ｔｒｅｆ２は小さい方がよいものの、第１基準値Ｔｒｅｆ１及び第２基準値Ｔｒｅｆ２を小さくし過ぎると冷凍回路２を停止させるのが遅れて電力の消費が大きくなることから、第１基準値Ｔｒｅｆ１及び第２基準値Ｔｒｅｆ２はこれらを考慮して実験的に定められる。

なお、本実施形態では、ヒータコア４３の入口における冷却水の温度と機関熱回路５内の冷却水の温度との温度差ΔＴｗに基づいて第４三方弁４５が制御されている。しかしながら、ヒータコア４３による暖房効果を適切に維持することができれば、この温度差ΔＴｗの代わりに、ヒータコア４３に流入する冷却水の温度や、暖房態様の切替開始からの経過時間などに基づいて第４三方弁４５を制御してもよい。

＜変形例＞
次に、図１０～図１２を参照して、車載温調システム１の変形例について説明する。図１０は、第１変形例に係る車載温調システム１を概略的に示す構成図である。図１０に示したように、第１変形例に係る車載温調システム１は、第４三方弁４５’の配置を除いて、基本的に上記実施形態に係る車載温調システム１と同様な構成を有する。

図１０からわかるように、第１変形例では、第４三方弁４５’は、コンデンサ流出通路４ａ１と機関流出通路４ａ２とコア流入通路４ａ３との連通部に設けられる。したがって、第４三方弁４５’には、コンデンサ２２及び機関熱回路５から流出した冷却水が流入すると共に、流入した冷却水はコア流入通路４ａ３へ流出される。

図１１は、本変形例に係る第４三方弁４５’の異なる作動状態を概略的に示す図である。図１１に示したように、本変形例に係る第４三方弁４５’は、基本的に上記実施形態に係る第４三方弁と同様な構成を有する。ただし、本実施形態では、出口Ｘがヒータコア４３に連通するコア流入通路（第６通路）４ａ３に連通すると共に、第１入口Ｙがコンデンサ２２の出口に連通するコンデンサ流出通路（第４通路）４ａ１に、第２入口Ｚが機関流出通路（第５通路）４ａ２に連通する。

したがって、第４三方弁４５’が図１１（Ａ）に示した第１状態にあるときには、ヒータコア４３にはコンデンサ２２から流出した冷却水が流入することになる。また、第４三方弁４５’が図１１（Ｂ)に示した第２状態にあるときには、ヒータコア４３には機関熱回路５から流出した冷却水が流入することになる。また、第４三方弁４５’が図１１（Ｃ）に示した第３状態にあるときには、ヒータコア４３にはコンデンサ２２及び機関熱回路５の両方から流出した冷却水が流入するが、コンデンサ２２から流出した冷却水の方が多く流入する。さらに、第４三方弁４５’が、図１１（Ｄ）に示した第４状態にあるときにも、ヒータコア４３にはコンデンサ２２及び機関熱回路５の両方から流出した冷却水が流入するが、機関熱回路５から流出した冷却水の方が多く流入する。

したがって、本変形例では、第４三方弁４５’は、コンデンサ流出通路４ａ１からコア流入通路４ａ３に流入する冷却水の流量と、機関流出通路４ａ２からコア流入通路４ａ３に流入する冷却水の流量との割合を調整する調整弁として機能する。したがって、本変形例でも、第４三方弁４５’は、ヒータコア４３に流入する冷却水のうち、コンデンサ２２から流出してコンデンサ流出通路４ａ１を介してヒータコア４３に流入する冷却水の流量と、機関熱回路５から流出して機関流出通路４ａ２を介してヒータコア４３に流入する冷却水の流量との割合を調整する調整弁として機能する。

このように構成された第１変形例に係る車載温調システム１においても、暖房態様を切り替えるときには、上記実施形態と同様に、第４三方弁４５’は、第１状態、第３状態、第４状態、第２状態に順に切り替えられることになる。

図１２は、第２変形例に係る車載温調システム１を概略的に示す構成図である。図１２に示したように、第２変形例に係る車載温調システム１は、ラジエータ流入通路４ａ４’及び第３三方弁４４’の配置を除いて、基本的に上記実施形態に係る車載温調システム１と同様な構成を有する。

図１２からわかるように、ラジエータ流入通路４ａ４’は、コア流入通路４ａ３ではなく、コンデンサ流出通路４ａ１に連通する。また、第３三方弁４４’は、コンデンサ流出通路４ａ１からコア流入通路４ａ３への分岐部に設けられる。

このように構成された場合であっても、第４三方弁４５により、ヒータコア４３に流入する冷却水のうち、コンデンサ２２から流出してコンデンサ流出通路４ａ１を介してヒータコア４３に流入する冷却水の流量と、機関熱回路５から流出して機関流出通路４ａ２を介してヒータコア４３に流入する冷却水の流量との割合が調整される。

以上、一つの実施形態及び変形例を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。

１ 車載温調システム
２ 冷凍回路
３ 低温回路
４ 高温回路
２２ コンデンサ
４１ 第２ポンプ
４３ ヒータコア
４４ 第３三方弁
４５ 第４三方弁
５１ 第３ポンプ
５２ 機関熱交換器
６１ ＥＣＵ

Claims (5)

1. 冷媒から熱媒体に放熱させて前記冷媒を凝縮させる媒体間熱交換器と前記冷媒に吸熱させて該冷媒を蒸発させる蒸発器とを有すると共に、これらを通って冷媒を循環させることで冷凍サイクルを実現するように構成された冷凍回路と、
   車室内の暖房に用いられるヒータコアと、前記媒体間熱交換器と、機関熱回路とを有すると共に、これらを通って熱媒体を循環させ得る熱回路と、
   前記熱回路における前記熱媒体の流通状態を制御する制御装置と、を有し、
   前記機関熱回路は、前記ヒータコアと前記媒体間熱交換器を通らずに、内燃機関と熱交換する機関熱交換器を通って熱媒体を流通させ、
   前記熱回路は、前記機関熱交換器の下流側における前記機関熱回路及び前記媒体間熱交換器の出口と前記ヒータコアの入口とに連通して前記機関熱回路及び前記媒体間熱交換器から前記ヒータコアへ前記熱媒体を流通させる第１連通路と、前記機関熱交換器の上流側における前記機関熱回路及び前記媒体間熱交換器の入口と前記ヒータコアの出口とに連通して前記ヒータコアから前記機関熱回路及び前記媒体間熱交換器へ前記熱媒体を流通させる第２連通路と、前記ヒータコアに流入する熱媒体のうち前記媒体間熱交換器から流出して前記第１連通路を介して前記ヒータコアに流入する熱媒体の流量と前記機関熱回路から流出して前記第１連通路を介して前記ヒータコアに流入する熱媒体の流量との割合を調整する調整弁とを有し、
   前記制御装置は、前記冷凍サイクルによって得られた熱を用いて前記ヒータコアによる暖房を行う第１暖房条件が成立しているときには、前記ヒータコアに前記機関熱回路からは熱媒体が流入せずに前記媒体間熱交換器から熱媒体が流入する第１状態に前記調整弁を制御し、前記内燃機関から得られた熱を用いて前記ヒータコアによる暖房を行う第２暖房条件が成立しているときには、前記ヒータコアに前記媒体間熱交換器からは熱媒体が流入せずに前記機関熱回路から熱媒体が流入する第２状態に前記調整弁を制御する、車載温調システム。
2. 前記制御装置は、前記調整弁を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるときには、前記ヒータコアに流入する熱媒体のうち前記機関熱回路から流出した熱媒体の流量の前記媒体間熱交換器から流出した熱媒体の流量に対する割合が段階的に又は連続的に大きくなるように前記調整弁を制御する、請求項１に記載の車載温調システム。
3. 前記制御装置は、前記ヒータコアの入口における熱媒体の温度と前記機関熱回路内の熱媒体の温度との差が小さくなるにつれて、前記ヒータコアに流入する熱媒体のうち前記機関熱回路から流出した熱媒体の流量の前記媒体間熱交換器から流出した熱媒体の流量に対する割合が大きくなるように前記調整弁を制御する、請求項２に記載の車載温調システム。
4. 前記第２連通路は、前記ヒータコアの出口に連通する第３通路と、該第３通路に連通すると共に前記媒体間熱交換器の入口及び前記機関熱回路にそれぞれ連通する第１通路及び第２通路とを備え、
   前記調整弁は、前記第３通路から前記第１通路へ流入する熱媒体の流量と前記第３通路から前記第２通路へ流入する熱媒体の流量との割合を調整するように構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の車載温調システム。
5. 前記第１連通路は、前記媒体間熱交換器の出口に連通する第４通路と、前記機関熱回路に連通する第５通路と、前記第４通路及び前記第５通路に連通すると共に前記ヒータコアの入口に連通する第６通路とを備え、
   前記調整弁は、前記第４通路から前記第６通路へ流入する熱媒体の流量と前記第５通路から前記第６通路へ流入する熱媒体の流量との割合を調整するように構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の車載温調システム。

Images