JP2020104827A - 熱交換器、及び、車両用の熱交換システム - Google Patents

熱交換器、及び、車両用の熱交換システム Download PDF

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Abstract

【課題】熱交換器の小型化を図ること。モータからの排熱を有効利用し得る車両用の熱交換システムを提供すること。【解決手段】一端の隔壁５６から途中の隔壁５５ｍまでは積層方向において第１の流路（第２、４、６層）と第３の流路（第１、３、５、７層）とが交互に配置され、途中の隔壁５６ｍから他端の隔壁５４までは第２の流路（第８、１０、１２層）と第３の流路（第９、１１、１３層）とが交互に配置され、第３の流路（第１、３、５、７層）と第３の流路（第９、１１、１３層）とが連通して連続した流路を形成している熱交換器。内燃機関の冷却に用いられる第１媒体と、トランスミッションの潤滑および／またはモータの冷却に用いられる第３媒体と、の間の熱交換を行う第１熱交換器と、インバータの冷却に用いられる第２媒体と、前記第３媒体と、の間の熱交換を行う第２熱交換器と、を備える車両用の熱交換システム。【選択図】図１３

Description

本発明は、３種の液体間の熱交換を行う熱交換器、及び、ハイブリッド車両等の内燃機関、インバータ、モータ等の熱交換を行う車両用の熱交換システムに関する。
近年、燃費改善の為、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）の採用が拡大している。ＨＥＶは、内燃機関とモータの双方を駆動源として走行するが、これらの排熱の有効利用が更なる燃費改善のために課題となっている。そして、その課題を解決する手段が、種々公開されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１で示されている車両用の熱交換システムでは、エンジンを冷却するエンジン冷却水回路と、直流電流を交流に変換して走行用モータに供給する走行用インバータ及び走行用モータを冷却するＨＶ冷却回路とを備える車両用の熱交換システムにおいて、走行用インバータ及び走行用モータからの排熱を、エンジン冷却水とＨＶ冷却水の熱交換を行ってエンジン冷却水を暖めることで、エンジンの暖気に利用している。
しかしながら、近年の車両用の熱交換システムでは、他にも排熱の種類が増えており、今までのシステムでは排熱利用が十分でない。例えば、モータの出力増加及び小型化に伴うモータからの発熱量の増加に対応して、トランスミッションケース（ギアケース）内において減速機（オートマチックトランスミッション）の潤滑用のＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード＝Automatic Transmission Fluid）を発電用モータや走行用モータにかけてこれらモータを油冷する構成のハイブリッド車両が増えている（例えば、特許文献２参照。）が、当該構成におけるこれらモータからの排熱は、有効利用されていないのが現状である。
ところで、車両において、居住空間の確保や空間配分の最適化の目的で省スペース化が図られており、車両用の各種装置や電装品の小型化の要求がある。したがって、車両用の熱交換システムに用いられる熱交換器についても、小型化が望まれている。
特開２０１１−９８６２８号公報 特開２０１２−４７３０９号公報
本発明は、このような従来技術の問題を解決することを課題とする。即ち、本発明は、発電用モータや走行用モータ等のモータからの排熱を有効利用し得る車両用の熱交換システムを提供することを目的とする。
また、本発明は、熱交換器の小型化を図ることを目的とする。
上記課題を解決するため、熱交換器にかかる本発明の一態様によれば、
積層された複数の隔壁を備え、
前記複数の隔壁は、隣接する隔壁の各組の間に、内燃機関の冷却に用いられる第１媒体が流れる第１の流路と、インバータの冷却に用いられる第２媒体が流れる第２の流路と、トランスミッションの潤滑および／またはモータの冷却に用いられる第３媒体が流れる第３の流路と、を画定し、前記第１の流路、前記第２の流路、及び前記第３の流路は、互いに隔絶されており、
一端の隔壁から途中の隔壁までは前記複数の隔壁の積層方向において前記第１の流路と前記第３の流路とが交互に配置され、前記途中の隔壁から他端の隔壁までは前記積層方向において前記第２の流路と前記第３の流路とが交互に配置され、
前記第１の流路に隣接する前記第３の流路と、前記第２の流路に隣接する前記第３の流路と、が連通して、連続した流路を形成していることを特徴とする熱交換器が提供される。
以上の熱交換器にかかる本発明の一態様によれば、３種の液体間の熱交換を行う、いわゆる三相型の熱交換器について、その機能を維持したまま小型化を図ることができる。当該態様の熱交換器は、以下に説明する車両用の熱交換システムにかかる本発明の一態様において、特に好適に用いられる。
一方、車両用の熱交換システムにかかる本発明の一態様によれば、
内燃機関の冷却に用いられる第１媒体と、トランスミッションの潤滑および／またはモータの冷却に用いられる第３媒体と、の間の熱交換を行う第１熱交換器と、
インバータの冷却に用いられる第２媒体と、前記第３媒体と、の間の熱交換を行う第２熱交換器と、
を備えることを特徴とする車両用の熱交換システムが提供される。
以上の本発明の一態様によれば、始動から内燃機関が駆動する前のＥＶ走行モード等、第１媒体の温度が低い時には、当該第１媒体と第３媒体との間の熱交換を第１熱交換器で行うため、内燃機関の暖気を促進することができる。これにより、トランスミッションおよび／またはモータからの排熱を有効利用することができる。
このとき、前記第３媒体が、前記第1熱交換器を通過した後に前記第２熱交換器を通過するように熱交換システムを構成することが好ましい。第３媒体が、第１熱交換器を通過した後に第２熱交換器を通過するようにすることで、第２熱交換器に供給される第３媒体の温度を予めある程度下げておくことができ、これにより、第２媒体の温度上昇を抑制することができるため、例えば、インバータ用ラジエータの小型化を実現することができる。
また、前記内燃機関を冷却した後の前記第１媒体を、内燃機関用ラジエータを介して前記第１熱交換器に供給する第１経路と、前記第１熱交換器に直接供給する第２経路と、の間の選択的な切り替えを可能とする第１媒体用切替バルブと、
前記第１媒体が所定の高温状態である場合に前記第１経路が選択され、前記第１媒体が所定の高温状態にない場合に前記第２経路が選択されるように、前記第１媒体用切替バルブを制御する制御ユニットを備えることが好ましい。
以上の態様によれば、始動から内燃機関が駆動する前のＥＶ走行モード等、第１媒体の温度が所定の高温状態にない時には、当該第１媒体と第３媒体との間の熱交換を第１熱交換器で行うため、内燃機関の暖気を促進することができる。これにより、モータからの排熱を有効利用することができる。一方、内燃機関が暖まってきて、ＨＶ走行モードに切り替わった場合等、第１媒体の温度が所定の高温状態である時には、内燃機関用ラジエータにより冷却された第１媒体と第３媒体との間の熱交換を第１熱交換器で行うとともに、第２媒体と第３媒体との間の熱交換を第２熱交換器にて行うことで第３媒体の冷却を行うため、第３媒体の熱交換を第１熱交換器及び第２熱交換器で分担して行うことで、第２媒体への負荷が軽減される。そのため、例えば、インバータ用ラジエータへの負担を軽減することができるので、インバータ用ラジエータの小型化に寄与することができる。
また、前記第２熱交換器を通過した第２媒体を、インバータ用ラジエータを介して前記インバータに供給する第３経路と、前記インバータに直接供給する第４経路と、の間の選択的な切り替えを可能とする第２媒体用切替バルブを備え、
前記制御ユニットが、前記第２媒体及び前記第３媒体の少なくともいずれか一方が、それぞれの所定の高温状態であると判定した場合に前記第３経路を選択し、前記第２媒体及び前記第３媒体の少なくともいずれか一方が、それぞれの所定の高温状態にないと判定した場合に前記第４経路を選択するように前記第２媒体用切替バルブを制御することが好ましい。
以上の態様によれば、始動から内燃機関が駆動する前のＥＶ走行モード等、第２媒体及び第３媒体の少なくともいずれか一方が、それぞれの所定の高温状態にない時には、インバータ用ラジエータを介さず、インバータに直接供給して暖められた第２媒体と第３媒体とを第２熱交換器で熱交換する。このようにすることで、第３媒体の昇温を促進し、モータ等の駆動ユニットのフリクション低減に寄与することができる。
一方、第２媒体及び第３媒体の少なくともいずれか一方が、それぞれの所定の高温状態である時には、インバータ用ラジエータで冷却した後の第２媒体でインバータを冷却しているため、第２媒体の温度は低めに抑えられ、その状態で第２媒体と第３媒体とが第２熱交換器で熱交換される。したがって、高温となった第３媒体を効果的に冷却することができる。
さらに、本発明の一態様である既述の三相型の熱交換器を、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の機能を併せ持つ熱交換器として用いることができる。
この場合に、前記第１の流路に前記第１媒体が、前記第２の流路に前記第２媒体が、前記第３の流路に前記第３媒体が、それぞれ流れるようにすればよい。
本発明の一態様である熱交換器を、本発明の一態様である車両用の熱交換システムに用いることとすれば、システムの機能を維持したまま２つの熱交換器を１つにまとめて小型化することができ、延いてはシステムの省スペース化を実現することができる。
なお、前記第３媒体は、トランスミッションの潤滑およびモータの冷却に用いる油であり、自動変速機用フルードであることが好ましい。車両の自動変速機には、油性のＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード＝Automatic Transmission Fluid）あるいはＣＶＴＦ（コンティニュアスリーバリアブルトランスミッションフルード＝Continuously Variable Transmission Fluid）が用いられている。そのため、一般に水性のクーラントが用いられる第１媒体や第２媒体とは別の第３媒体として、ＡＴＦやＣＶＴＦ等の自動変速機用フルードを兼用で利用することで、新たな液体を用いることなく、電気絶縁性に優れた油性の媒体を電気系統のクーラントとして適用することができる。
本発明の車両用の熱交換システムによれば、トランスミッションやモータからの排熱を有効利用し得る車両用の熱交換システムを提供することができる。
また、本発明の熱交換器によれば、小型化を図ることができる。当該本発明の熱交換器は、本発明の車両用の熱交換システムに好適に用いることができる。
本発明の例示である第１の実施形態にかかる車両用の熱交換システムの全体構成を模式的に示すブロック図である。 図１に示す第１の実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、ＥＶ走行モードでの運転の様子を示すブロック図である。 図１に示す第１の実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、ＨＶ走行モードでの運転の様子を示すブロック図である。 図１に示す第１の実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、エンジンの始動からの経過時間と、各回路を循環する媒体及びエンジンの温度との関係を示すグラフである。 本発明の例示である第２の実施形態にかかる車両用の熱交換システムの全体構成を模式的に示すブロック図である。 図５に示す第２の実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、ＥＶ走行モードでの運転の様子を示すブロック図である。 図５に示す第２の実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、インバータ用冷却水の温度が上昇した際におけるＥＶ走行モードでの運転の様子を示すブロック図である。 図５に示す第２の実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、ＨＶ走行モードでの運転の様子を示すブロック図である。 図５に示す第２の実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、エンジンの始動からの経過時間と、各回路を循環する媒体及びエンジンの温度との関係を示すグラフである。 本発明の例示である第３の実施形態にかかる車両用の熱交換システムの全体構成を模式的に示すブロック図である。 図１０に示す第３の実施形態で用いた、本発明の例示である実施形態にかかる熱交換器の斜視図である。 図１０に示す第３の実施形態で用いた、本発明の例示である実施形態にかかる熱交換器の底面図である。 図１０に示す第３の実施形態で用いた、本発明の例示である実施形態にかかる熱交換器の内部構造を説明するための模式構成図である。
以下、まず、本発明の車両用の熱交換システムについて、３つの好ましい実施形態を挙げて具体的に説明する。本発明の熱交換器については、第３の実施形態の中で併せて説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の例示である第１の実施形態にかかる車両用の熱交換システムの全体構成を模式的に示すブロック図である。図１における各矢印の線は、熱交換用の各媒体の循環回路における媒体の流れを示すものである。
図１に示されるように、本実施形態にかかる車両用の熱交換システムは、内燃機関であるエンジン１１の冷却を行うエンジン冷却回路（第１媒体冷却回路）１０と、インバータ２１の冷却を行うためのインバータ冷却回路（第２媒体冷却回路）２０と、減速機（オートマチックトランスミッション）３１や走行用モータ（モータ）３６及び発電用モータ（モータ）３５を内蔵する駆動ユニット３９内のＡＴＦ（自動変速機用フルード）を冷却するためのＡＴＦ冷却回路（第３媒体冷却回路）３０の３つの冷却（循環）回路を備えている。
また、本実施形態にかかる車両用の熱交換システムには、それぞれの冷却回路を流れる媒体（冷却水、ＡＴＦ）の熱を相互に熱交換するための第１熱交換器１及び第２熱交換器２の２つの熱交換器が、２つの回路に跨った状態で備えられている。
エンジン冷却回路１０は、エンジン１１の他、当該エンジン冷却回路１０にエンジン冷却水（第１媒体）を圧送して循環させるためのエンジン用電動ポンプ１２と、カーエアコンの暖房運転時の温風を生成するためのヒーターコア１７と、スロットルバルブを備えたスロットルボディ１８と、循環するエンジン冷却水を放熱により冷却するためのエンジン用ラジエータ（内燃機関用ラジエータ）１３と、エンジン用ラジエータ１３へのエンジン冷却水の供給を入切切り替える水路切替バルブ（第１媒体用切替バルブ）１６と、エンジン１１を冷却したエンジン冷却水の水温を計測する水温計（Ｔ１）１４と、を備えている。当該エンジン冷却回路１０では、図１中の点線の矢印に示す流れに沿ってエンジン冷却水が循環している。
エンジン用電動ポンプ１２より圧送されたエンジン冷却水はまず、第１熱交換器１を経由して、エンジン１１の内部に形成されたウォータージャケットに送られる。ここで、エンジン１１のクーラントとして利用される。エンジン冷却回路１０におけるエンジン１１の下流において、水路は３つに分岐され、ヒーターコア１７、スロットルボディ１８、及び、水路切替バルブ１６に、それぞれ接続されている。
水路切替バルブ１６は、電磁式の方向切替弁であり、エンジン１１を経由した後のエンジン冷却水が、エンジン用ラジエータ１３を経由した後に第１熱交換器１に向かう第１経路Ａと、第１熱交換器１に直接向かう第２経路Ｂと、を選択的に切り替えることができるようになっている。エンジン冷却回路１０に設けられるエンジン用ラジエータ１３は、インバータ冷却回路２０に設けられるインバータ用ラジエータ２３よりも、大型で冷却能力の高いものが採用されている。本実施形態では、第１熱交換器１の手前にエンジン用電動ポンプ１２が配されているため、いずれにしてもエンジン用電動ポンプ１２を介した上で第１熱交換器１に向かっている。
なお、本発明において、冷却回路（エンジン冷却回路１０のみならず、３つ全ての冷却回路）内に液流を生じさせるポンプは、経路中のどこに配されていても構わない。本実施形態において、ポンプが配されている位置は、好適な例示の１つであり、本発明においては特に制限されない。また、本実施形態におけるエンジン冷却回路１０のように、エンジン（内燃機関）１１と第１熱交換器１との間にエンジン用電動ポンプ１２が介在していたとしても、エンジン１１と第２熱交換器２とは直接結合されているとみなし、「内燃機関（エンジン１１）を冷却した後の第１媒体（エンジン冷却水）を、第２熱交換器（２）に直接供給する」状態であるものと解する。
水路切替バルブ１６により選択的に経路Ａまたは経路Ｂを通ったエンジン冷却水は、ヒーターコア１７やスロットルボディ１８を経由したエンジン冷却水と合流した上で、エンジン用電動ポンプ１２に戻るようになっており、エンジン冷却回路１０が閉回路として形成されている。
本実施形態の車両用の熱交換システムは、ＥＣＵ（電子制御ユニット、制御ユニット）４０により制御される。ＥＣＵ４０は、本熱交換システムの制御に係る各種演算処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御用のプログラム及びデータを記憶する読込専用メモリ（ＲＯＭ）と、ＣＰＵの演算結果や外部からの入力情報を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、外部とのデータの入出力を媒介する入出力ポート（Ｉ／Ｏ）と、を備えるコンピューターユニットとして構成されている。
ＥＣＵ４０は、水温計（Ｔ１）１４で計測されたエンジン冷却水温の検出結果が入力ポートから入力される。また、ＥＣＵ４０は、当該検出結果、及び、自らが別途判断したエンジン１１の稼働乃至停止の状況に応じて、出力ポートから水路切替バルブ１６に制御信号が出力され、これを制御することで、本実施形態の車両用の熱交換システムの運転を管理している。
なお、ＥＣＵ４０は、上記の他、インバータ冷却水の温度、駆動ユニット３９内におけるＡＴＦの温度、外気温、車両の走行速度等の検出結果が入力され、これらの条件を加味して、水路切替バルブ１６は勿論のこと、エンジン用電動ポンプ１２、インバータ用電動ポンプ２２、ＡＴＦ用ポンプ３２等の各種装置乃至部品をより精密に制御するようにしてもよい。
インバータ冷却回路２０は、インバータ２１の他、当該インバータ冷却回路２０にインバータ冷却水（第２媒体）を圧送して循環させるためのインバータ用電動ポンプ２２と、インバータ冷却水を放熱により冷却するためのインバータ用ラジエータ２３と、を備えている。当該インバータ冷却回路２０では、図１中の実線の矢印に示す流れに沿ってインバータ冷却水が循環している。即ち、インバータ冷却水は、インバータ用ラジエータ２３→インバータ２１→第２熱交換器２→インバータ用電動ポンプ２２の順に通過するようになっており、インバータ冷却回路２０が閉回路として形成されている。
ＡＴＦ冷却回路３０は、駆動ユニット３９内のＡＴＦ（第３媒体）を、ＡＴＦ用ポンプ３２によって第１熱交換器１及び第２熱交換器２に圧送し、循環させて冷却させる回路である。駆動ユニット３９内には、ＡＴＦ用ポンプ３２、減速機３１、走行用モータ３６、発電用モータ３５等が内蔵されている。
駆動ユニット３９内で、ＡＴＦは、減速機（トランスミッション）３１のいずれかのギアの回転によってかき上げられて減速機３１に供給され、減速機３１の各ギアの潤滑油として機能する。また、ＡＴＦ用ポンプ３２によって汲み上げられたＡＴＦは、ＡＴＦ冷却回路３０に圧送されるほか、走行用モータ３６や発電用モータ３５に流し掛けられるようになっている。減速機３１に供給されたＡＴＦは、ＡＴＦ本来の機能に用いられる。一方、走行用モータ３６や発電用モータ３５に流し掛けられたＡＴＦは、これらのモータを冷却する機能を果たす。
ＡＴＦ冷却回路３０では、図１中の一点鎖線の矢印に示す流れに沿ってＡＴＦが循環している。即ち、ＡＴＦ用ポンプ３２によって、駆動ユニット３９外に汲み出されたＡＴＦは、第１熱交換器１を経由した後に第２熱交換器２を経由し、その後駆動ユニット３９に戻されるようになっており、ＡＴＦ冷却回路３０が閉回路として形成されている。
第１熱交換器１及び第２熱交換器２の２つの熱交換器は、液体−液体間の熱交換を行う熱交換器である。詳しくは、２つの液体の流路同士を熱伝導性の高い素材（例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属）からなる隔壁で隔てて、当該隔壁の間で高温の液体から低温の液体へ熱を伝達させて熱交換する装置である。２つの流路間は、液体が混じり合うことが無いように密閉されており、一方の流路と他方の流路とで異なる液体を通過させ、これら２つの液体の熱交換が為されるようになっている。２つの流路間の隔壁の面積をより広く、また、隔壁の熱伝導性をより高く（薄膜化を含む）することで、熱交換効率を向上させることができる。
これら熱交換器としては、特に制限はなく、液体−液体間の熱交換を行う熱交換器として、従来公知の物を用いることができる。
次に、本実施形態にかかる車両用の熱交換システムの運転の様子を、車両の走行モードごとに説明する。以下は、エンジン１１が停止し、走行用モータ３６のみで走行するＥＶ走行モード、及び、エンジン１１が稼働して発電用モータ３５を駆動し、その電力により走行用モータ３６を稼働させ、走行用モータ３６のみで走行する、または、同様に稼働された走行用モータ３６とエンジン１１の両出力で走行する、ＨＶ走行モードを有するシリーズ・パラレルハイブリッド方式にて実施した例である。
併せて、各回路を循環する媒体の温度変化について、図４のグラフを用いて説明する。なお、図４は、横軸を始動（時間０）からの経過時間、縦軸を各媒体及びエンジン１１の温度として、想定される値をプロットしたグラフである。見易くするために、エンジン冷却水（第１媒体）、インバータ冷却水（第２媒体）、ＡＴＦ（第３媒体）及びエンジン１１の各グラフを縦方向にばらしているが、始動（時間０）時には、これら４つが略同じ温度となっている。
エンジン冷却水の温度は水温計（Ｔ１）１４の温度である。
なお、それぞれのグラフにおける実線が、本実施形態における各温度変化をプロットしたものであり、破線は、第１熱交換器１を設けなかった場合（当該熱交換器の部分で、回路の配管を直結した状態。第２熱交換器２は設けられている。）の各温度変化を参考としてプロットしたものである。
（１）ＥＶ走行モード
図２は、本実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、ＥＶ走行モードでの運転の様子を示すブロック図である。
ＥＶ走行モードでは、ＥＣＵ（電子制御ユニット）４０によりエンジン１１が停止するように制御されている。特に始動時には、エンジン１１及びエンジン冷却水は冷え切った状態になっている。
ＥＣＵ４０は、エンジン冷却水の温度が所定の高温状態となっていなければ第２経路Ｂを選択するように、所定の高温状態となっていれば第１経路Ａを選択するように、水路切替バルブ１６を切り替える。したがって、始動時には、水路切替バルブ１６は第２経路Ｂが選択される。
まず、始動時のＥＶ走行モードでは、始動とともに走行用モータ３６及びインバータ２１が稼働し、これらを冷却するＡＴＦ及びインバータ冷却水が、温度上昇する。また、車両の駆動により減速機３１が回転し、その潤滑の目的で用いられるＡＴＦは、この減速機３１の摩擦熱によっても暖められる。このとき、インバータ冷却回路２０においては、インバータ冷却水が、インバータ２１を冷却することで加熱され、さらに第２熱交換器２でＡＴＦと熱交換され、加熱される。そして、ある程度加熱されたインバータ冷却水は、インバータ用ラジエータ２３で冷却された上で、再びインバータ２１の冷却に供される。その結果、図４（ＥＶ走行モード１）に示されるように、インバータ冷却水は、始動直後は比較的急激に温度上昇するものの、すぐにインバータ２１及びＡＴＦの冷却による加熱と、インバータ用ラジエータ２３による冷却とが均衡し、サチュレートする。
また、ＡＴＦ冷却回路３０においては、走行用モータ３６等で加熱されたＡＴＦが、駆動ユニット３９から圧送され、第１熱交換器１でエンジン冷却水と熱交換され、さらに第２熱交換器２でインバータ冷却水と熱交換され、これら２つの熱交換で冷却されて、駆動ユニット３９に再び戻る。しかし、走行用モータ３６による加熱が優位であり、図４（ＥＶ走行モード）に示されるように、ＡＴＦが比較的急激に温度上昇し、途中でサチュレートする。
一方、エンジン冷却回路１０において、エンジン冷却水は、第１熱交換器１でＡＴＦと熱交換され、暖められた状態でエンジン１１の暖気に供される。そして、エンジン１１を冷却したエンジン冷却水は、水路切替バルブ１６により選択された経路Ｂを通るため、エンジン用ラジエータ１３で冷却されることなく、第１熱交換器１に再び供給される。よって、図４（ＥＶ走行モード）に示されるように、エンジン冷却水及びエンジン１１は、徐々に温度上昇する。
以上のように、始動から間もない、エンジン１１が停止して走行用モータ３６のみで走行している状態では、エンジン１１の冷却に用いられるエンジン冷却水の温度が低いため、ＥＣＵ４０によって、水路切替バルブ１６が第２経路Ｂを選択するように切り替えられる。これにより、エンジン冷却水は、エンジン用ラジエータ１３で冷やされることなく、走行用モータ３６の冷却に用いられるＡＴＦとの間の熱交換が第１熱交換器１で行われ、エンジン１１の暖気を促進することができる。このようにして、走行用モータ３６からの排熱を有効利用することができる。
（２）ＨＶ走行モード
図３は、本実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、ＨＶ走行モードでの運転の様子を示すブロック図である。
ハイブリッド車は、一般に、ＥＶ走行モードである程度走行した後、走行速度が所定以上であったり、バッテリ残量が不十分であったりする等の条件を満たすと、ＨＶ走行モードに切り替わる。ＥＣＵ４０は、水温計１４の水温を受信して、エンジン冷却水が所定の高温状態となっていることを判断する。
ＥＣＵ４０の指令によって、ＨＶ走行モードに切り替わると、エンジン１１が稼働する。一方、エンジン冷却水の温度が所定の高温状態となっているとＥＣＵ４０は、図３に示すように、第１経路Ａを選択するように、水路切替バルブ１６を切り替える。なお、ＨＶ走行モードにおいては、発電用モータ３５についても稼働を開始する。
このとき、インバータ冷却回路２０においては、ＥＶ走行モードの場合と同様、インバータ冷却水がインバータ２１を冷却することで加温され、さらに第２熱交換器２でＡＴＦと熱交換され、より高温のＡＴＦから熱を受け取って加熱されている。ＡＴＦは、駆動ユニット３９内で、走行用モータ３６のみならず、稼働を開始した発電用モータ３５をも冷却する機能を有する。そして、高温状態となったインバータ冷却水は、インバータ用ラジエータ２３で冷却された上で、再びインバータ２１の冷却に供される。その結果、インバータ冷却水は、インバータ２１及び第２熱交換器２による加熱と、インバータ用ラジエータ２３による冷却とが均衡し、図４（ＨＶ走行モード）に示されるように、温度が一定のまま維持される。
また、ＡＴＦ冷却回路３０においては、走行用モータ３６、減速機３１及び発電用モータ３５で加熱されたＡＴＦが、駆動ユニット３９から圧送され、第１熱交換器１でエンジン冷却水と熱交換され、さらに第２熱交換器２でインバータ冷却水と熱交換され、これら２つの熱交換で冷却されて、駆動ユニット３９に再び戻る。後述する通り、エンジン用ラジエータ１３で強力に冷却されたエンジン冷却水による第１熱交換器１での冷却に加え、インバータ用ラジエータ２３で強力に冷却されたインバータ冷却水による第２熱交換器２での冷却が行われるので、走行用モータ３６、減速機３１及び発電用モータ３５による加熱と２つの熱交換器による冷却とが均衡し、図４（ＨＶ走行モード）に示されるように、ＡＴＦは、温度が一定のまま維持される。
一方、エンジン１１は、稼働を開始することにより自ら高熱を発して、図４（ＨＶ走行モード）に示されるように、急激に温度上昇する。これに対抗して、エンジン用ラジエータ１３によりエンジン冷却水が強力に冷却される。
エンジン冷却回路１０において、エンジン冷却水は、エンジン用ラジエータ１３により強力に冷却された後、第１熱交換器１でＡＴＦと熱交換されて暖められた状態で、エンジン１１に供される。
高熱を発するエンジン１１を冷却することによる加熱に加えて第１熱交換器１でのＡＴＦとの熱交換よる加熱が為されても、エンジン用ラジエータ１３による強力な冷却が行われるため、これによる冷却と全二者による加熱とが均衡する。その結果、図４（ＨＶ走行モード）に示されるように、エンジン冷却水は、温度が一定のまま維持される。また、エンジン１１は、エンジン冷却水による冷却で温度上昇が頭打ちとなり、途中から温度が一定のまま維持される。
以上のように、エンジン冷却水とＡＴＦとの間の熱交換を第１熱交換器１で行うとともに、インバータ用ラジエータ２３により冷却され、その後インバータ２１を冷却したインバータ冷却水とＡＴＦとの間の熱交換を第２熱交換器２で行うことで、走行用モータ３６及び発電用モータ３５等で加熱されたＡＴＦの冷却が行われる。このようにして、ＡＴＦの熱交換を第１熱交換器１及び第２熱交換器２で分担して行うことができ、インバータ用ラジエータ２３の負荷を小さくすることができる。したがって、インバータ冷却水のみでインバータ２１とＡＴＦの両方を冷却する場合に比べて、インバータ用ラジエータ２３の小型化を実現することができる。
また、エンジン１１が停止しているとき、エンジン冷却水が、エンジン用ラジエータ１３を介さずにＡＴＦとの間で熱交換が行われることで、効率的にエンジン１１の暖気を行うことができる一方、ＨＶ走行モードとなって、エンジン１１が稼働していて、エンジン冷却水が所定の高温状態のときは、エンジン用ラジエータ１３に供給されることで、効率的に冷却される。
（３）ＥＶ走行モード２（ＨＶ走行モード後）
ハイブリッド車は、一般に、ＨＶ走行モードにおいて減速し、バッテリの残量が十分な時には、ＥＣＵの判断によって、ＥＶ走行モードに切り替わる。本実施形態においても同様である。
ＥＣＵ４０の指令によって、ＨＶ走行モードからＥＶ走行モードに切り替わると、エンジン１１が停止する。すると、エンジン及びエンジン冷却水の温度が低下し、すぐにエンジン冷却水が所定の高温状態ではなくなる。そのため、ＥＣＵ４０は、第２経路Ｂを選択するように、水路切替バルブ１６を切り替える。その結果、本実施形態の車両用の熱交換システムは、「（２）ＥＶ走行モード２」と同様、図２に示される状態となる。
インバータ冷却回路２０においては、ＨＶ走行モードの場合と同様、インバータ冷却水がインバータ２１を冷却することで加温され、さらに第２熱交換器２でＡＴＦと熱交換され、より高温のＡＴＦから熱を受け取って加熱されている。そして、高温状態となったインバータ冷却水は、インバータ用ラジエータ２３で冷却された上で、インバータ２１の冷却に供される。その結果、インバータ冷却水は、「（１）ＥＶ走行モード１」においてサチュレートした状態と同様の熱収支となり、図４（ＥＶ走行モード２）に示されるように、温度が一定のまま維持される。
また、ＡＴＦ冷却回路３０においては、走行用モータ３６等で加熱されたＡＴＦが、駆動ユニット３９から圧送され、第１熱交換器１でエンジン冷却水と熱交換され、さらに第２熱交換器２でインバータ冷却水と熱交換され、これら２つの熱交換で冷却されて、駆動ユニット３９に再び戻る。このとき、インバータ冷却水はインバータ用ラジエータ２３で強力に冷却されていることから、走行用モータ３６による加熱と２つの熱交換器による冷却とが均衡し、図４（ＥＶ走行モード２）に示されるように、ＡＴＦは、温度が一定のまま維持される。
一方、エンジン１１の稼働が停止することで、エンジン１１から新たな排熱は生じない。
エンジン冷却回路１０において、エンジン冷却水は、エンジン用ラジエータ１３を経由せずに、第１熱交換器１でＡＴＦと熱交換されて、エンジン１１に供される。このとき、エンジン冷却水がＡＴＦと熱交換され加温されるため、図４（ＥＶ走行モード２）に示されるように、温度が徐々に低下して行く。これに連れて、エンジン１１についても、温度が徐々に低下していく。
［第２の実施形態］
図５は、本発明の例示である第２の実施形態にかかる車両用の熱交換システムの全体構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態にかかる車両用の熱交換システムは、一部の部材及び経路が追加になることを除けば第１の実施形態にかかる車両用の熱交換システムと同一の構成である。そのため、第１実施形態にかかる車両用の熱交換システムと同一の構成等で同一の機能を有する部材については、図５において図１と同一の符号を付すことで、その説明を省略する。
本実施形態において、インバータ冷却回路２０には、インバータ用電動ポンプ２２の下流に、循環するインバータ冷却水の水温を計測する水温計（Ｔ２）２４と、水路切替バルブ（第２媒体用切替バルブ）２６が配されている。また、ＡＴＦ冷却回路３０には、ＡＴＦ用ポンプ３２の下流に、ＡＴＦ用ポンプ３２によって汲み上げられたＡＴＦの温度を計測する油温計（Ｔ3）３４が配されている。
水路切替バルブ２６は、電磁式の方向切替弁であり、第２熱交換器２を経由した後のインバータ冷却水を、インバータ用ラジエータ２３を介してインバータ２１に供給する第３経路Ｃと、インバータ用ラジエータ２３を介さず直接インバータ２１に供給する第４経路Ｄと、の間の選択的な切り替えを可能とする。それぞれの経路を通ったインバータ冷却水は、インバータ２１の手前で１つになるようになっており、インバータ冷却回路２０が閉回路として形成されている。
本実施形態の車両用の熱交換システムは、ＥＣＵ（電子制御ユニット、制御ユニット）４０により制御される。
ＥＣＵ４０は、水温計（Ｔ１）１４で計測されたエンジン冷却水温、水温計２４で計測されたインバータ用冷却水の温度、及び、油温計３４で計測されたＡＴＦの温度の検出結果が入力ポートから入力される。また、ＥＣＵ４０は、当該検出結果、及び、自らが別途判断したエンジン１１の稼働乃至停止の状況に応じて、出力ポートから水路切替バルブ１６及び水路切替バルブ２６に制御信号が出力し、これを制御することで、本実施形態の車両用の熱交換システムの運転を管理している。
なお、ＥＣＵ４０は、上記の他、外気温、車両の走行速度等の検出結果が入力され、これらの条件を加味して、水路切替バルブ１６及び水路切替バルブ２６は勿論のこと、エンジン用電動ポンプ１２、インバータ用電動ポンプ２２、ＡＴＦ用ポンプ３２等の各種装置乃至部品をより精密に制御するようにしてもよい。
次に、本実施形態にかかる車両用の熱交換システムの運転の様子を、車両の走行モードごとに説明する。以下は、第１の実施形態と同様、ＨＶ走行モードを有するシリーズ・パラレルハイブリッド方式にて実施した例である。併せて、各回路を循環する媒体の温度変化について、第１の実施形態と同様、図９のグラフを用いて説明する。なお、図９は、第１の実施形態で用いた図５と同様にして作成した、第２の実施形態におけるグラフである。
エンジン冷却水の温度は、第１の実施形態と同様である。また、インバータ冷却水の温度は水温計２４による計測結果であり、ＡＴＦの温度は油温計３４による計測結果である。
（１）ＥＶ走行モード
図６は、本実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、ＥＶ走行モードでの運転の様子を示すブロック図である。
ＥＶ走行モードでは、ＥＣＵ４０によりエンジン１１が停止するように制御されている。特に始動時には、エンジン１１及びエンジン冷却水は冷え切った状態になっている。そのため、始動時には、ＥＣＵ４０により、水路切替バルブ１６は第２経路Ｂが選択される。
また、始動時のＥＶ走行モードにおいて、ＥＣＵ４０は、水温計２４及び油温計３４の計測結果を受け取り、インバータ冷却水及びＡＴＦの温度が、それぞれの所定の高温状態にないと判定し、図９に示すように、水路切替バルブ２６について第４経路Ｄを選択するようにシステムを制御する。
まず、始動時のＥＶ走行モードでは、始動とともに走行用モータ３６及びインバータ２１が稼働し、これらを冷却するＡＴＦ及びインバータ冷却水が、温度上昇する。また、車両の駆動により減速機３１が回転し、その潤滑の目的で用いられるＡＴＦは、この減速機３１の摩擦熱によっても暖められる。このとき、インバータ冷却回路２０においては、インバータ冷却水が、インバータ２１を冷却することで加熱され、さらに第２熱交換器２でＡＴＦと熱交換され、加熱される。そして、加熱されたインバータ冷却水は、水路切替バルブ２６により選択された第４の経路Ｄを通って、インバータ用ラジエータ２３を経由せず、再び直接インバータ２１の冷却に供される。その結果、図９（ＥＶ走行モード１）に示されるように、インバータ冷却水が、始動直後は急激に温度上昇する。
また、ＡＴＦ冷却回路３０においては、走行用モータ３６等で加熱されたＡＴＦが、駆動ユニット３９から圧送され、第１熱交換器１でエンジン冷却水と熱交換され、さらに第２熱交換器２でインバータ冷却水と熱交換されて、駆動ユニット３９に再び戻る。このとき、第１熱交換器１では、何ら加熱されることがないエンジン冷却水に比してＡＴＦの方が高温となるが、第２熱交換器２では、インバータ用ラジエータ２３を経由せずにどんどん温度上昇するインバータ冷却水の方がＡＴＦよりも高温となる。したがって、ＡＴＦは、第１熱交換器１でエンジン冷却水と熱交換されて冷却され、次に第２熱交換器２でインバータ冷却水と熱交換されて加熱される。このとき、第２熱交換器２での熱交換による加熱が優位であり、図９（ＥＶ走行モード１）に示されるように、ＡＴＦが急激に温度上昇する。
一方、エンジン冷却回路１０において、エンジン冷却水は、第１熱交換器１でＡＴＦと熱交換され、暖められた状態でエンジン１１の暖気に供される。そして、エンジン１１を暖気した後のエンジン冷却水は、水路切替バルブ１６により選択された経路Ｂを通るため、エンジン用ラジエータ１３で冷却されることなく、第１熱交換器１に再び供給される。よって、図９（ＥＶ走行モード１）に示されるように、エンジン冷却水及びエンジン１１は、徐々に温度上昇する。
以上のように、始動から間もない、エンジン１１が停止して走行用モータ３６のみで走行している状態では、エンジン１１の冷却に用いられるエンジン冷却水の温度が低いため、ＥＣＵ４０によって、水路切替バルブ１６が第２経路Ｂを選択するように切り替えられる。これにより、エンジン冷却水は、エンジン用ラジエータ１３で冷やされることなく、走行用モータ３６の冷却に用いられるＡＴＦとの間の熱交換が第１熱交換器１で行われ、エンジン１１の暖気を促進することができる。このようにして、走行用モータ３６からの排熱等によるＡＴＦの熱を有効利用することができる。
また、始動から間もない状態では、走行用モータ３６や減速機３１等の駆動ユニット３９も十分には暖まっていない。しかし、ＥＶ走行モード１では、インバータ用ラジエータ２３を介さず、インバータ２１に直接供給して暖められたインバータ用冷却水が急激に昇温し、当該昇温したインバータ用冷却水とＡＴＦとを第２熱交換器２で熱交換する。このようにすることで、ＡＴＦの昇温を促進し、走行用モータ３６や減速機３１等の駆動ユニット３９のフリクション低減に寄与することができる。
（２）ＥＶ走行モード２−１（ＨＶ走行モード前）
図７は、本実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、インバータ冷却水の温度が上昇した際におけるＥＶ走行モードでの運転の様子を示すブロック図である。
ＥＶ走行モードで、ＥＣＵ４０は、水温計２４及び油温計３４の計測結果を受け取り、インバータ冷却水及びＡＴＦの温度が所定の高温状態の場合に、図７に示すように、水路切替バルブ２６について第３経路Ｃを選択するようにシステムを制御する。これをＥＶ走行モード２とする。
このとき、インバータ冷却回路２０においては、ＥＶ走行モード１の場合と同様、インバータ冷却水が、インバータ２１を冷却することで加温され、さらに第２熱交換器２でＡＴＦと熱交換され、より高温のＡＴＦから熱を受け取って加熱されている。そして、所定の高温状態となったインバータ冷却水は、第３経路Ｃを通ってインバータ用ラジエータ２３で冷却された上で、インバータ２１の冷却に供される。その結果、図９（ＥＶ走行モード２−１）に示されるように、インバータ冷却水が比較的急激に温度低下し、ある程度下がったところでサチュレートする。
また、ＡＴＦ冷却回路３０においては、走行用モータ３６等で加熱されたＡＴＦが、駆動ユニット３９から圧送され、第１熱交換器１でエンジン冷却水と熱交換され、さらに第２熱交換器２でインバータ冷却水と熱交換され、これら２つの熱交換で冷却されて、駆動ユニット３９に再び戻る。このとき、インバータ冷却水はインバータ用ラジエータ２３で強力に冷却されていることから、走行用モータ３６等による加熱と２つの熱交換器による冷却とが均衡し（やや前者が優位であり）、図９（ＥＶ走行モード２−１）に示されるように、ＡＴＦの温度上昇が頭打ちとなり、ごく僅かな温度上昇となる。
一方、エンジン冷却回路１０において、エンジン冷却水は、第１熱交換器１でＡＴＦと熱交換され暖められた状態で、エンジン１１の暖気に供される。第１熱交換器１でのＡＴＦとの熱交換の方が、影響が大きいため、エンジン冷却水の温度上昇の鈍化はそれほど大きくならない。即ち、図５（ＥＶ走行モード２）に示されるように、エンジン冷却水及びエンジン１１は、ＥＶ走行モード１の時よりも僅かに鈍化するものの徐々に温度上昇する。
インバータ冷却水やＡＴＦの温度が所定の高温状態であるとのＥＣＵ４０による判断は、例えば、所定の閾値となる温度を予め設定しておき、当該設定温度を超えた場合に「高温状態」と判断し、越えなければ「高温状態ではない」と判断することにしてもよいが、これに限定されない。
例えば、上記のように設定温度を決めておき、それを超えた場合に「高温状態」と判断し、温度が下がって「高温状態ではない」と判断する温度を、定めた設定温度よりも低温に別途定める（ヒステリシス状態にする）等、閾値となる温度が１つに定まっていない態様であってもよい。また、インバータ冷却水やＡＴＦの温度以外の様々な情報、例えば、エンジン冷却水の水温、外気温、車両の走行速度等の情報をＥＣＵ４０が受け取り、これらを勘案して総合的に、あるいは、所定の関数計算により、「高温状態」乃至「高温状態ではない」の判断を行うこととしても構わない。
インバータ冷却水やＡＴＦにおける「高温状態」とは、それぞれにおいて判断される指標である。例えば、インバータ冷却水においては、インバータ用ラジエータでの冷却が望まれる状態とすることが望ましい。
なお、本発明において「第２媒体の温度」と云うときは、本実施形態に当て嵌めると、水路切替バルブ２６によって第１熱交換器とインバータ用ラジエータとに経路が分岐後、インバータ２１に流入する手前で合流したインバータ冷却水の温度のことを意味する。
また、本発明において「第３媒体の温度」と云うときは、本実施形態に当て嵌めると、駆動ユニット３９からＡＴＦ用ポンプ３２により汲み出されるＡＴＦの温度のことを意味する。ただし、本実施形態のように、必ずしも、ＡＴＦ用ポンプ３２により汲み出された直後のＡＴＦを測定した温度を基準にしなければならないわけではなく、本実施形態で云えば、駆動ユニット３９のタンク内から第１熱交換器１に供給される前までの間のいずれかの箇所で測定した温度を基準とすればよい。
以上のように、エンジン冷却水とＡＴＦとの間の熱交換を第１熱交換器１で行うとともに、インバータ用ラジエータ２３により冷却され、その後インバータ２１を冷却したインバータ冷却水とＡＴＦとの間の熱交換を第２熱交換器２で行うことで、走行用モータ３４等で加熱されたＡＴＦの冷却が行われる。このようにして、ＡＴＦの熱交換を第１熱交換器１及び第２熱交換器２で分担して行うことができ、インバータ用ラジエータ２３の負荷を小さくすることができる。したがって、インバータ冷却水のみでインバータ２１とＡＴＦの両方を冷却する場合に比べて、インバータ用ラジエータ２３の小型化を実現することができる。
また、ＡＴＦが、第１熱交換器１を経由した後に第２熱交換器２を通過するように構成されているため、第２熱交換器２に供給されるＡＴＦの温度を予めある程度下げておくことができ、これにより、インバータ冷却水の温度上昇を抑制することができ、インバータ用ラジエータ２３の小型化を実現することができる。
（３）ＨＶ走行モード
図８は、本実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、ＨＶ走行モードでの運転の様子を示すブロック図である。
一般に走行速度が所定以上であったり、バッテリ残量が不十分であったりした場合に、ＨＶ走行モードに切り替わる。ＥＣＵ４０は、水温件１４の水温を受信して、エンジン冷却水が所定の高温状態となっていることを判断する。
ＥＣＵ４０の指令によって、ＨＶ走行モードに切り替わると、エンジン１１が稼働する。一方、エンジン冷却水の温度が所定の高温状態となっているとＥＣＵ４０は、図８に示すように、第１経路Ａを選択するように、水路切替バルブ１６を切り替える。なお、ＨＶ走行モードにおいては、発電用モータ３５についても稼働を開始する。
このとき、インバータ冷却回路２０においては、ＥＶ走行モード２の場合と同様、インバータ冷却水がインバータ２１を冷却することで加温され、さらに第２熱交換器２でＡＴＦと熱交換され、より高温のＡＴＦから熱を受け取って加熱されている。ＡＴＦは、駆動ユニット３９内で、走行用モータ３６のみならず、稼働を開始した発電用モータ３５をも冷却する機能を有する。そして、高温状態となったインバータ冷却水は、インバータ用ラジエータ２３で冷却された上で、再びインバータ２１の冷却に供される。その結果、インバータ冷却水は、インバータ２１及び第２熱交換器２による加熱と、インバータ用ラジエータ２３による冷却とが均衡し、図９（ＨＶ走行モード）に示されるように、温度が一定のまま維持される。
また、ＡＴＦ冷却回路３０においては、走行用モータ３６、減速機３１及び発電用モータ３５で加熱されたＡＴＦが、駆動ユニット３９から圧送され、第１熱交換器１でエンジン冷却水と熱交換され、さらに第２熱交換器２でインバータ冷却水と熱交換され、これら２つの熱交換で冷却されて、駆動ユニット３９に再び戻る。後述する通り、エンジン用ラジエータ１３で強力に冷却されたエンジン冷却水による第１熱交換器１での冷却に加え、インバータ用ラジエータ２３で強力に冷却されたインバータ冷却水による第２熱交換器２での冷却が行われるので、走行用モータ３６、減速機３１及び発電用モータ３５による加熱と２つの熱交換器による冷却とが均衡し、図９（ＨＶ走行モード）に示されるように、ＡＴＦは、温度が一定のまま維持される。
一方、エンジン１１は、稼働を開始することにより自ら高熱を発して、図９（ＨＶ走行モード）に示されるように、急激に温度上昇する。これに対抗して、エンジン用ラジエータ１３によりエンジン冷却水が強力に冷却される。
エンジン冷却回路１０において、エンジン冷却水は、エンジン用ラジエータ１３により強力に冷却された後、第１熱交換器１でＡＴＦと熱交換されて暖められた状態で、エンジン１１に供される。
高熱を発するエンジン１１を冷却することによる加熱に加えて第１熱交換器１でのＡＴＦとの熱交換よる加熱が為されても、エンジン用ラジエータ１３による強力な冷却が行われるため、これによる冷却と全二者による加熱とが均衡する。その結果、図９（ＨＶ走行モード）に示されるように、エンジン冷却水は、温度が一定のまま維持される。また、エンジン１１は、エンジン冷却水による冷却で温度上昇が頭打ちとなり、途中から温度が一定のまま維持される。
以上のように、エンジン冷却水とＡＴＦとの間の熱交換を第１熱交換器１で行うとともに、インバータ用ラジエータ２３により冷却され、その後インバータ２１を冷却したインバータ冷却水とＡＴＦとの間の熱交換を第２熱交換器２で行うことで、走行用モータ３６及び発電用モータ３５等で加熱されたＡＴＦの冷却が行われる。このようにして、ＡＴＦの熱交換を第１熱交換器１及び第２熱交換器２で分担して行うことができ、インバータ用ラジエータ２３の負荷を小さくすることができる。したがって、インバータ冷却水のみでインバータ２１とＡＴＦの両方を冷却する場合に比べて、インバータ用ラジエータ２３の小型化を実現することができる。
また、エンジン１１が停止しているとき、エンジン冷却水が、エンジン用ラジエータ１３を介さずにＡＴＦとの間で熱交換が行われることで、効率的にエンジン１１の暖気を行うことができる一方、ＨＶ走行モードとなって、エンジン１１が稼働していて、エンジン冷却水が所定の高温状態のときには、エンジン用ラジエータ１３に供給されることで、効率的に冷却される。
（４）ＥＶ走行モード２−２（ＨＶ走行モード後）
ＥＣＵ４０の指令によって、ＨＶ走行モードからＥＶ走行モードに切り替わると、エンジン１１が停止する。すると、エンジン及びエンジン冷却水の温度が低下し、すぐにエンジン冷却水が所定の高温状態ではなくなる。そのため、ＥＣＵ４０は、第２経路Ｂを選択するように、水路切替バルブ１６を切り替える。その結果、本実施形態の車両用の熱交換システムは、「（２）ＥＶ走行モード２−１」と同様、図７に示される状態となる。
インバータ冷却回路２０においては、ＨＶ走行モードの場合と同様、インバータ冷却水がインバータ２１を冷却することで加温され、さらに第２熱交換器２でＡＴＦと熱交換され、より高温のＡＴＦから熱を受け取って加熱されている。そして、高温状態となったインバータ冷却水は、インバータ用ラジエータ２３で冷却された上で、インバータ２１の冷却に供される。その結果、インバータ冷却水は、「（２）ＥＶ走行モード２−１」以降のサチュレートした状態と同様の熱収支となり、図９（ＥＶ走行モード２−２）に示されるように、温度が一定のまま維持される。
また、ＡＴＦ冷却回路３０においては、走行用モータ３６等で加熱されたＡＴＦが、駆動ユニット３９から圧送され、第１熱交換器１でエンジン冷却水と熱交換され、さらに第２熱交換器２でインバータ冷却水と熱交換され、これら２つの熱交換で冷却されて、駆動ユニット３９に再び戻る。このとき、インバータ冷却水はインバータ用ラジエータ２３で強力に冷却されていることから、走行用モータ３６による加熱と２つの熱交換器による冷却とが均衡し、図９（ＥＶ走行モード２−２）に示されるように、ＡＴＦは、温度が一定のまま維持される。
一方、エンジン１１の稼働が停止することで、エンジン１１から新たな排熱は生じない。
エンジン冷却回路１０において、エンジン冷却水は、エンジン用ラジエータ１３を経由せずに、第１熱交換器１でＡＴＦと熱交換されて、エンジン１１に供される。このとき、エンジン冷却水は、ＡＴＦと熱交換されて加温されるため、図９（ＥＶ走行モード２−２）に示されるように、温度が徐々に低下して行く。これに連れて、エンジン１１についても、温度が徐々に低下して行く。
［第３の実施形態］
図１０は、本発明の例示である第３の実施形態にかかる車両用の熱交換システムの全体構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態にかかる車両用の熱交換システムは、用いる熱交換器の構成が異なることを除けば第２の実施形態にかかる車両用の熱交換システムと同一の構成である。そのため、第２実施形態にかかる車両用の熱交換システムと同一の構成等で同一の機能を有する部材については、図１０において図５と同一の符号を付すことで、その説明を省略する。
本実施形態においては、第２の実施形態における第１熱交換器１及び第２熱交換器２に代えて、これら２つの機能を兼ね備える三相型の熱交換器５を用いる。この熱交換器５は、本発明の例示である実施形態にかかる熱交換器である。図１１に熱交換器５の斜視図を、図１２に熱交換器５の底面図を、図１３に熱交換器５の内部構造を説明するための模式構成図を、それぞれ示す。
熱交換器５は、基台（隔壁の一部）５４の一面に積層された複数の隔壁５５を備え、その最上部に天板（隔壁の一部）５６が積層されてなる。熱交換器５は、平面視で（即ち、「複数の隔壁５５の積層方向の天板５６側から見て」。以下同じ。）およそ正方形となっている。基台５４、複数の隔壁５５及び天板５６は、これらそれぞれが隣接する各組の間に空洞が形成されるように配されて、それぞれ流路を画定している。本実施形態では、図１３に示すように、１２枚の隔壁５５と基台５４及び天板５６により、合計１３層の流路が形成されている。以下、天板５６側から基台５４側に、順に、第１層、第２層・・・第１３層と表記して説明する。
熱交換器５は、第２層、第４層及び第６層が、エンジン冷却水が流れる第１の流路Ｘである。また、第８層、第１０層及び第１２層が、インバータ冷却水が流れる第２の流路Ｙである。そして、残りの奇数番の層が、ＡＴＦが流れる第３の流路Ｚである。即ち、天板（一端の隔壁）５６から中間隔壁５５ｍ（途中の隔壁）までは複数の隔壁５５の積層方向（図１３における上下方向）において第１の流路Ｘと第３の流路Ｚとが交互に配置され、中間隔壁５５ｍから基台（他端の隔壁）５４までは前記積層方向において第２の流路Ｙと第３の流路Ｚとが交互に配置されている。
そして、第１の流路Ｘ、第２の流路Ｙ及び第３の流路Ｚは、互いに隔絶されている。
天板５６には、対角上の２つの角の内側近傍に、エンジン冷却水導入管５１１とエンジン冷却水排出管５１２が取り付けられている。エンジン冷却水導入管５１１及びエンジン冷却水排出管５１２は、それぞれ、熱交換器５内部において隔壁５５が有する冷却水通過穴によって形成される断続的な管５１３，５１４と連通し、天板５６と、中間隔壁５５ｍの２つ手前までの積層された隔壁５５を貫通するように延伸している。
この延伸する断続的な管５１３，５１４は、第３の流路Ｚを構成する第１層、第３層及び第５層を貫通する部分において、これらの層と隔絶されている。一方、第１の流路Ｘを構成する第２層、第４層及び第６層を貫通する部分において管壁が無く、これら各層の流路と連通状態になっている。
したがって、エンジン冷却水導入管５１１からエンジン冷却水を導入すると、断続的な管５１３を通り、第１の流路Ｘを構成する第２層、第４層及び第６層に分かれてこれら各層の流路を流れ、対角側まで進む。そして、これら各層の流路に分かれていたエンジン冷却水が、断続的な管５１４で１つにまとまって、天板５６を貫通するエンジン冷却水排出管５１２から排出されるようになっている。
基台５４には、対角上の２つの角の内側（エンジン冷却水導入管５１１及びエンジン冷却水排出管５１２の取付部と、平面視で重なる位置）に、インバータ冷却水導入口５２１とインバータ冷却水排出口５２２が設けられている。インバータ冷却水導入口５２１及びインバータ冷却水排出口５２２は、それぞれ、熱交換器５内部において隔壁５５が有する冷却水通過穴によって形成される断続的な管５２３，５２４に連通し、当該断続的な管５２３，５２４が、基台５４と、中間隔壁５５ｍの１つ手前までの積層された隔壁５５を貫通するように延伸している。
この断続的な管５２３，５２４は、第３の流路Ｚを構成する第１３層、第１１層及び第９層を貫通する部分において、これらの層と隔絶されている。一方、当該断続的な管５２３，５２４は、第２の流路Ｙを構成する第１２層、第１０層及び第８層を貫通する部分において管壁が無く、これら各層の流路と連通状態になっている。
したがって、インバータ冷却水導入口５２１からインバータ冷却水を導入すると、断続的な管５２３を通り、第２の流路Ｙを構成する第１２層、第１０層及び第８層に分かれてこれら各層の流路を流れ、対角側まで進む。そして、これら各層の流路に分かれていたインバータ冷却水が、断続的な管５２４で１つにまとまって、基台５４に設けられたインバータ冷却水排出口５２２から排出されるようになっている。
天板５６には、さらに、エンジン冷却水導入管５１１及びエンジン冷却水排出管５１２が取り付けられた角以外の２つの角の内の一方の内側近傍に、ＡＴＦ導入管５３１が取り付けられている。ＡＴＦ導入管５３１は、熱交換器５内部において隔壁５５が有するオイル通過穴によって形成される断続的な管５３３を形成しつつ、天板５６と、中間隔壁５５ｍの１つ手前までの積層された隔壁５５を貫通するように延伸している。
この断続的な管５３３は、第１の流路Ｘを構成する第２層、第４層及び第６層を貫通する部分において、これらの層と隔絶されている。一方、第３の流路Ｚを構成する第１層、第３層、第５層及び第７層を貫通する部分において管壁が無く、これら各層の流路と連通状態になっている。
また、基台５４には、さらに、ＡＴＦ導入管５３１の取付部と平面視で重なる位置に、ＡＴＦ排出口５３２が設けられている。ＡＴＦ排出口５３２は、熱交換器５内部において隔壁５５が有するオイル通過穴によって形成される断続的な管５３４に連通し、当該断続的な管５３４が、基台５４と、中間隔壁５５ｍの１つ手前までの積層された隔壁５５を貫通するように延伸している。
この断続的な管５３４は、第２の流路Ｙを構成する第１２層、第１０層及び第８層を貫通する部分において、これらの層と隔絶されている。一方、第３の流路Ｚを構成する第１３層、第１１層及び第９層を貫通する部分において管壁が無く、これら各層の流路と連通状態になっている。
熱交換器５内部において、平面視で、ＡＴＦ導入管５３１及びＡＴＦ排出口５３２と対角となる角（図１１において、天板５６の４つの角の内、いずれの間も接続されていない角）の内側近傍に、天板５６及び基台５４を除き、隔壁５５の全てが有するオイル通過穴によって形成される断続的な管５３５が形成されている。
この断続的な管５３５は、第１の流路Ｘを構成する第２層、第４層及び第６層を貫通する部分、及び、第２の流路Ｙを構成する第８層、第１０層及び第１２層を貫通する部分において、これらの層と隔絶されている。一方、第３の流路Ｚを構成する全ての層を貫通する部分において管壁が無く、これら各層の流路と連通状態になっている。即ち、第１の流路に隣接する第１層、第３層、第５層及び第７層（以下、これらをまとめて「上層」と称する場合がある。）と、第２の流路に隣接する第９層、第１１層及び第１３層（以下、これらをまとめて「下層」と称する場合がある。）と、が連通して、連続した流路が形成された状態になっている。
したがって、ＡＴＦ導入管５３１からＡＴＦを導入すると、第３の流路Ｚを構成する第１層、第３層、第５層及び第７層に分かれてこれら各層の流路を流れ、対角側まで進む。これら各層の流路に分かれていたＡＴＦが、断続的な管５３５で１つにまとまり、基台５４方向へと流れて行く。中間隔壁５５ｍを通り過ぎたＡＴＦは、第３の流路Ｚを構成する第９層、第１１層及び第１３層に分かれてこれら各層の流路を流れ、元の対角側まで進む。そして、これら各層の流路に分かれていたＡＴＦが、断続的な管５３４で１つにまとまって、基台５４に設けられたＡＴＦ排出口５３２から排出されるようになっている。
熱交換器５は、例えば、駆動ユニット３９の壁面に基台５４の４隅に設けられたネジ穴をねじ留めすることにより、車両に取り付けられる。このとき、ねじ留めされる駆動ユニット３９の壁面には、インバータ冷却水導入口５２１、インバータ冷却水排出口５２２及びＡＴＦ排出口５３２のそれぞれと繋がる配管の開口が設けられている。
具体的には、インバータ２１からの配管がインバータ冷却水導入口５２１に繋がり、インバータ用電動ポンプ２２へと向かう配管がインバータ冷却水排出口５２２に繋がり、駆動ユニット３９へと向かう配管がＡＴＦ排出口５３２に繋がっている。これら結合部分は、シール部材で封止され、液漏れしないようになっている。
一方、天板５６に取り付けられた各管にも、それぞれ配管が繋がっている。具体的には、エンジン用電動ポンプ１２からの配管がエンジン冷却水導入管５１１に繋がり、エンジン１１へと向かう配管がエンジン冷却水排出管５１２に繋がり、ＡＴＦ用ポンプ３２からの配管がＡＴＦ導入管５３１に繋がっている。これら管同士の結合部分にも、シーリングが為され、液漏れしないようになっている。
以上のようにして、図１１〜図１３を用いて説明した本実施形態にかかる熱交換器５が、図１０に示す本実施形態にかかる車両用の熱交換システムに組み込まれている。
本実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおいて、熱交換器５は、第２の実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおける第１熱交換器１及び第２熱交換器２の機能を併せ持つものとなっている。即ち、熱交換器５における第１層から第７層までが第１熱交換器１の機能を有し、第８層から第１３層までが第２熱交換器２の機能を有する。また、上層と下層とを連通する断続的な管５３５は、熱交換器５の内部にありながら、第２の実施形態にかかる車両用の熱交換システムにおける第１熱交換器１と第２熱交換器２とを繋ぐ、ＡＴＦ冷却回路３０の一部を構成する配管の機能を有する。
本実施形態にかかる車両用の熱交換システムは、熱交換器の構成が異なる他は、第２の実施形態と、基本的に同一の構成であり、実際に稼働させた状態についても、基本的に同一の運転状況となる。したがって、運転の様子についての説明と、循環する各媒体及びエンジンの温度の推移等についての説明は、第２の実施形態のもので代用することとして、本実施形態では省略する。
本実施形態によれば、第２の実施形態にかかる車両用の熱交換システムの機能を維持したまま、第１熱交換器１及び第２熱交換器２を１つにまとめて小型化することができ、延いてはシステムの省スペース化を実現することができる。また、第２の実施形態で説明した作用並びに効果についても、勿論同様に奏される。
本実施形態にかかる熱交換器５は、平面視でおよそ正方形のものを例示しているが、本発明は当該形状に限られず、各種形状（不定形を含む）のものであっても構わない。例えば、平面視で長方形や長円状等長尺状にすることで、内部を流れる媒体の流路を長くして、熱交換効率を向上させることもできる。この場合に、熱交換させる媒体同士は、対向するように流れるようにすることが好ましい。
本実施形態において、中間隔壁５５ｍに隣接する第７層は、第１の流路Ｘを構成する第６層に隣接する層とし、熱交換器５に導入されたＡＴＦが先に流れる層（上層）としているが、第２の流路Ｙを構成する第８層にも隣接しており、上層を通過した後のＡＴＦが流れる層（下層）として構成しても構わない。この場合には、第６層と第７層との間の隔壁５５が中間隔壁となり、断続的な管５３３は第６層を貫通せず第５層で終わり、断続的な管５３４は第８層を貫通して第７層まで延伸し、連通した状態になる。
本実施形態にかかる熱交換器５は、合計１３層の構成としているが、層の数は何ら限定されない。上層の第１の流路と第３の流路、及び、下層の第２の流路と第３の流路がそれぞれ１層以上（合計４層）以上であればよい。また、上層と下層とで、各層の数に相違があっても構わない。本実施形態では、上層の第１の流路、下層の第２の流路及び第３の流路がそれぞれ３層で、上層の第３の流路が４層構成となっている。層の数が１３層以外であっても、中間隔壁、上層及び下層の意義は、以上で説明したとおりである。
以上、本発明の車両用の熱交換システムについて、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の車両用の熱交換システムは、上記実施形態の構成に限定されるものではない。
たとえば、上記実施形態では、第３媒体が、ＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）である例を挙げたが、本発明はこれに限定されず、走行用モータや発電用モータ等のモータの冷却に用いられる冷却用の媒体であれば、本発明を適用することができる。車両においては、例えば、無段変速機に用いられるＣＶＴＦ（コンティニュアスリーバリアブルトランスミッションフルード）や、その他熱媒体を利用することができるほか、走行用モータ及び発電用モータの冷却専用の媒体であっても構わない。これらの中で、ＡＴＦやＣＶＴＦ等の自動変速機用フルードは、油性であるため絶縁性に優れている他、液量が比較的豊富であり、減速機と走行用モータや発電用モータがレイアウト上近くに配置されることから、本発明における第３媒体として適用することが特に好ましい。
また、各回路における第１熱交換器及び第２熱交換器の配置位置は、上記実施形態の位置に限定されるものではない。例えば、ＡＴＦ冷却回路３０における第１熱交換器１と第２熱交換器２とが逆の位置関係（即ち、ＡＴＦの循環方向が逆方向）であっても構わない（熱交換器５を用いる場合には、第３の実施形態に対して、ＡＴＦの入と出を逆にしても構わない）。勿論、既述の通り、ＡＴＦが、第１熱交換器１を経由した後に第２熱交換器２を通過するように構成されている上記実施形態の構成が、特に好ましい。
なお、本発明において、「第１媒体が所定の高温状態にある」とは、エンジン冷却水等の第１媒体が、車両の運行上の理由（例えば、オーバーヒートしないようにする）等で、ラジエータで冷却して、それ以上高温にならないようにすべき温度、あるいは、当該温度に近い温度になっていることを意味する。
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の熱交換器及び車両用の熱交換システムを適宜改変することができる。このような改変によってもなお、本発明の熱交換器あるいは車両用の熱交換システムの構成を備えている限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。
１：第１熱交換器
２：第２熱交換器
３：第３熱交換器
５：熱交換器
１０：エンジン冷却回路（第１媒体冷却回路）
１１：エンジン（内燃機関）
１２：エンジン用電動ポンプ
１３：エンジン用ラジエータ（内燃機関用ラジエータ）
１４：水温計（Ｔ１）
１６：水路切替バルブ（第１媒体用切替バルブ）
１７：ヒーターコア
１８：スロットルボディ
２０：インバータ冷却回路（第２媒体冷却回路）
２１：インバータ
２２：インバータ用電動ポンプ
２３：インバータ用ラジエータ
２４：水温計（Ｔ2）
２６：水路切替バルブ（第２媒体用切替バルブ）
３０：ＡＴＦ冷却回路（第３媒体冷却回路）
３１：減速機
３２：ＡＴＦ用ポンプ
３４：油温計（Ｔ3）
３５：発電用モータ（モータ）
３６：走行用モータ（モータ）
３９：駆動ユニット
４０：ＥＣＵ（制御ユニット）
５４：基台（他端の隔壁）
５５：隔壁
５５ｍ：中間隔壁（途中の隔壁）
５６：天板（一端の隔壁）
５１１：エンジン冷却水導入管
５１２：エンジン冷却水排出管
５１３，５１４：断続的な管
５２１：インバータ冷却水導入口
５２２：インバータ冷却水排出口
５２３，５２４：断続的な管
５３１：ＡＴＦ導入管
５３２：ＡＴＦ排出口
５３３，５３４，５３５：断続的な管
Ａ：第１経路
Ｂ：第２経路
Ｃ：第３経路
Ｄ：第４経路
Ｘ：第１の流路
Ｙ：第２の流路
Ｚ：第３の流路

Claims (6)

  1. 積層された複数の隔壁を備え、
    前記複数の隔壁は、隣接する隔壁の各組の間に、内燃機関の冷却に用いられる第１媒体が流れる第１の流路と、インバータの冷却に用いられる第２媒体が流れる第２の流路と、トランスミッションの潤滑および／またはモータの冷却に用いられる第３媒体が流れる第３の流路と、を画定し、前記第１の流路、前記第２の流路、及び前記第３の流路は、互いに隔絶されており、
    一端の隔壁から途中の隔壁までは前記複数の隔壁の積層方向において前記第１の流路と前記第３の流路とが交互に配置され、前記途中の隔壁から他端の隔壁までは前記積層方向において前記第２の流路と前記第３の流路とが交互に配置され、
    前記第１の流路に隣接する前記第３の流路と、前記第２の流路に隣接する前記第３の流路と、が連通して、連続した流路を形成していることを特徴とする熱交換器。
  2. 内燃機関の冷却に用いられる第１媒体と、トランスミッションの潤滑および／またはモータの冷却に用いられる第３媒体と、の間の熱交換を行う第１熱交換器と、
    インバータの冷却に用いられる第２媒体と、前記第３媒体と、の間の熱交換を行う第２熱交換器と、
    を備えることを特徴とする車両用の熱交換システム。
  3. 前記第３媒体が、前記第１熱交換器を通過した後に前記第２熱交換器を通過することを特徴とする請求項２に記載の車両用の熱交換システム。
  4. 前記内燃機関を冷却した後の前記第１媒体を、内燃機関用ラジエータを介して前記第１熱交換器に供給する第１経路と、前記第１熱交換器に直接供給する第２経路と、の間の選択的な切り替えを可能とする第１媒体用切替バルブと、
    前記第１媒体が所定の高温状態である場合に前記第１経路が選択され、前記第１媒体が所定の高温状態にない場合に前記第２経路が選択されるように、前記第１媒体用切替バルブを制御する制御ユニットと、
    を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用の熱交換システム。
  5. 前記第２熱交換器を通過した第２媒体を、インバータ用ラジエータを介して前記インバータに供給する第３経路と、前記インバータに直接供給する第４経路と、の間の選択的な切り替えを可能とする第２媒体用切替バルブを備え、
    前記制御ユニットが、前記第２媒体及び前記第３媒体の少なくともいずれか一方が、それぞれの所定の高温状態であると判定した場合に前記第３経路を選択し、前記第２媒体及び前記第３媒体の少なくともいずれか一方が、それぞれの所定の高温状態にないと判定した場合に前記第４経路を選択するように前記第２媒体用切替バルブを制御することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の車両用の熱交換システム。
  6. 前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の機能を併せ持つ熱交換器として、請求項１に記載の熱交換器を用い、
    前記第１の流路に前記第１媒体が、前記第２の流路に前記第２媒体が、前記第３の流路に前記第３媒体が、それぞれ流れるようにすることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の車両用の熱交換システム。
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