(57)【要約】【課題】移動体内で発生する熱の活用効率を向上させる。【解決手段】作動油循環装置１は、車両で用いられる第１作動油を収容する第１収容部１３と、第１作動油と異なる第２作動油を収容する第２収容部１４と、車両の排気熱を回収して第１作動油と熱交換する第１熱回収器１５１と、車両の排気熱を回収して第２作動油と熱交換する第２熱回収器１５２と、第１収容部１３と第１熱回収器１５１との間で第１作動油を循環させるための配管を有する第１循環部と、第２収容部１４と第２熱回収器１５２との間で第２作動油を循環させるための配管を有する第２循環部と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体で用いられる第１作動油を収容する第１収容部と、
前記第１作動油と異なる第２作動油を収容する第２収容部と、
前記移動体の排気熱を回収して前記第１作動油と熱交換する第１熱回収部と、
前記移動体の排気熱を回収して前記第２作動油と熱交換する第２熱回収部と、
前記第１収容部と前記第１熱回収部との間で前記第１作動油を循環させるための配管を有する第１循環部と、
前記第２収容部と前記第２熱回収部との間で前記第２作動油を循環させるための配管を有する第２循環部と、
を有する作動油循環装置。
【請求項２】
前記第１収容部は、トランスミッションオイルとして用いられる前記第１作動油を収容する第１オイル収容部と、ディファレンシャルオイルとして用いられる前記第１作動油を収容する第２オイル収容部と、を有する、
請求項１に記載の作動油循環装置。
【請求項３】
前記第１循環部は、前記トランスミッションオイルとして用いられる前記第１作動油及び前記ディファレンシャルオイルとして用いられる前記第１作動油を同一の配管で循環させる、
請求項２に記載の作動油循環装置。
【請求項４】
前記第１オイル収容部と前記第２オイル収容部とに前記第１作動油を分配する第１分配部をさらに有する、
請求項２又は３に記載の作動油循環装置。
【請求項５】
前記第１分配部が前記第１オイル収容部に前記第１作動油を分配する割合と、前記第２オイル収容部に前記第１作動油を分配する割合とを制御する制御部をさらに有する、
請求項４に記載の作動油循環装置。
【請求項６】
前記第２収容部は、前記第２作動油の一つとしてのエンジンオイルを収容する第３オイル収容部と、前記第２作動油の一つとしてのヒーターオイルを収容する第４オイル収容部と、を有する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の作動油循環装置。
【請求項７】
前記第２循環部は、前記エンジンオイルとして用いられる前記第２作動油及び前記ヒーターオイルとして用いられる前記第２作動油を同一の配管で循環させる、
請求項６に記載の作動油循環装置。
【請求項８】
前記第３オイル収容部と前記第４オイル収容部とに前記第２作動油を分配する第２分配部をさらに有する、
請求項６又は７に記載の作動油循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動油を循環させる作動油循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のトランスミッション作動油を循環させ、自動車内で発生した熱により、トランスミッション作動油を加熱する自動車が知られている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７６８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の自動車においては、エンジンの排気やエンジンの冷却水を熱源としてトランスミッション作動油を加熱することができるが、他の作動油を加熱することが考慮されていなかった。したがって、トランスミッション作動油の加熱に必要な量以上の熱が発生した場合、熱が有効に活用されないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、移動体内で発生する熱の活用効率を向上させることができる作動油循環装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の作動油循環装置は、移動体で用いられる第１作動油を収容する第１収容部と、前記第１作動油と異なる第２作動油を収容する第２収容部と、前記移動体の排気熱を回収して前記第１作動油と熱交換する第１熱回収部と、前記移動体の排気熱を回収して前記第２作動油と熱交換する第２熱回収部と、前記第１収容部と前記第１熱回収部との間で前記第１作動油を循環させるための配管を有する第１循環部と、前記第２収容部と前記第２熱回収部との間で前記第２作動油を循環させるための配管を有する第２循環部と、を有する。
【０００７】
前記第１収容部は、トランスミッションオイルとして用いられる前記第１作動油を収容する第１オイル収容部と、ディファレンシャルオイルとして用いられる前記第１作動油を収容する第２オイル収容部と、を有してもよい。
【０００８】
前記第１循環部は、前記トランスミッションオイルとして用いられる前記第１作動油及び前記ディファレンシャルオイルとして用いられる前記第１作動油を同一の配管で循環させてもよい。
【０００９】
作動油循環装置は、前記第１オイル収容部と前記第２オイル収容部とに前記第１作動油を分配する第１分配部をさらに有してもよい。
【００１０】
作動油循環装置は、前記第１分配部が前記第１オイル収容部に前記第１作動油を分配する割合と、前記第２オイル収容部に前記第１作動油を分配する割合とを制御する制御部をさらに有してもよい。
【００１１】
前記第２収容部は、前記第２作動油の一つとしてのエンジンオイルを収容する第３オイル収容部と、前記第２作動油の一つとしてのヒーターオイルを収容する第４オイル収容部と、を有してもよい。前記第２循環部は、前記エンジンオイルとして用いられる前記第２作動油及び前記ヒーターオイルとして用いられる前記第２作動油を同一の配管で循環させてもよい。
【００１２】
作動油循環装置は、前記第３オイル収容部と前記第４オイル収容部とに前記第２作動油を分配する第２分配部をさらに有してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、移動体内で発生する熱の活用効率を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る作動油循環装置の構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係る作動油循環装置の構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係る作動油循環装置の構成を示す図である。
【図４】第３の実施形態に係る作動油循環装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
［作動油循環装置１の概要］
図１は、第１の実施形態に係る作動油循環装置１の構成を示す図である。作動油循環装置１は、車両等の移動体に設けられており、第１循環部１１と、第２循環部１２と、第１収容部１３と、第２収容部１４と、熱回収部１５と、ポンプ１６と、ポンプ１７と、第１分配器１８と、第２分配器１９と、を有する。図１における実線の矢印は、車両における熱搬送媒体が第１循環部１１及び第２循環部１２を流れる向きを示している。熱搬送媒体は、トランスミッションオイル、ディファレンシャルオイル又はエンジンオイル等の作動油である。本明細書において、熱搬送媒体が第１循環部１１を流れるループを第１熱ループと称し、第２循環部１２を流れるループを第２熱ループと称する場合がある。
【００１６】
第１循環部１１が有する配管により構成される第１熱ループにおいては、第１収容部１３⇒第１熱回収器１５１⇒ポンプ１６⇒第１分配器１８⇒第１収容部１３の順番に熱搬送媒体としての第１作動油が循環する。第２循環部１２が有する配管により構成される第２熱ループにおいては、第２収容部１４⇒第２熱回収器１５２⇒ポンプ１７⇒第２分配器１９⇒第２収容部１４の順番に熱搬送媒体としての第２作動油が循環する。詳細については後述するが、第１熱ループにおいては、第１熱回収器１５１において排気ガスから回収された熱により第１作動油が温められ、第２熱ループにおいては、第２熱回収器１５２において回収された熱により第２作動油が温められる。
【００１７】
このように、作動油循環装置１は、複数の熱ループを有し、それぞれの熱ループ内を作動油が循環する。その結果、排気ガスの熱（以下、排気熱という）が、車両内で用いられる各種の作動油を温めるために活用されるので、排気熱の利用効率を高めることができる。また、作動油を効果的に温めることで、各部の機構が潤滑に動作するので、燃費の向上にもつながる。
【００１８】
［作動油循環装置１の各部の構成］
第１収容部１３は、第１作動油を収容する複数の収容部として、第１オイル収容部１３１及び第２オイル収容部１３２を含んでいる。第１オイル収容部１３１は、トランスミッションの潤滑のために用いられるトランスミッションオイルを収容するオイルパンである。第１オイル収容部１３１に収容されたトランスミッションオイルは、トランスミッションに供給される。第２オイル収容部１３２は、ディファレンシャルオイルを収容するオイルパンである。第２オイル収容部１３２に収容されたディファレンシャルオイルは、ディファレンシャルギアに供給される。本実施形態では、トランスミッションオイルとディファレンシャルオイルとしては、同一の第１作動油が用いられ、第１オイル収容部１３１に収容される第１作動油及び第２オイル収容部１３２に収容される第１作動油は、共に第１循環部１１を循環する。
【００１９】
第２収容部１４は、第１作動油と異なる第２作動油を収容する複数の収容部として、第３オイル収容部１４１及び第４オイル収容部１４２を含んでいる。第３オイル収容部１４１は、エンジンの潤滑のために用いられるエンジンオイルを収容するオイルパンである。第３オイル収容部１４１に収容されたエンジンオイルは、エンジンに供給される。第４オイル収容部１４２は、車両の室内の空気と熱交換をするオイルヒーター用のオイル（以下、ヒーターオイルという）を収容するオイルパンである。第４オイル収容部１４２に収容されたオイルは、室内の空調用のオイルヒーターに供給される。エンジンオイルとヒーターオイルとしては、同一の第２作動油が用いられ、第３オイル収容部１４１に収容される第２作動油及び第４オイル収容部１４２に収容される第２作動油は、共に第２循環部１２を循環する。
【００２０】
熱回収部１５は、排気熱を回収し、第１収容部１３及び第２収容部１４に収容されるオイルとの間で熱交換をするための熱交換器である。熱回収部１５は、第１熱回収器１５１及び第２熱回収器１５２を有する。第１熱回収器１５１は、排気熱を回収して、第１循環部１１を循環する第１作動油との間で熱交換するための熱交換器である。第２熱回収器１５２は、排気熱を回収して、第２循環部１２を循環する第２作動油との間で熱交換をするための熱交換器である。
【００２１】
ポンプ１６は、第１循環部１１内でオイルを循環させるための推力を発生するオイルポンプである。ポンプ１７は、第２循環部１２内でオイルを循環させるための推力を発生するオイルポンプである。本実施形態におけるポンプ１６及びポンプ１７は、エンジンに設けられているポンプとは異なるポンプであるが、ポンプ１７は、エンジンに設けられているポンプであってもよい。
【００２２】
第１分配器１８は、第１オイル収容部１３１と第２オイル収容部１３２とに第１作動油を分配するためのバルブである。第１分配器１８が第１オイル収容部１３１と第２オイル収容部１３２とに第１作動油を分配する割合は、トランスミッションオイルとして第１作動油が必要な量、及びディファレンシャルオイルとして第１作動油が必要な量に基づいて、予め定められている。
【００２３】
第２分配器１９は、第３オイル収容部１４１と第４オイル収容部１４２とに第２作動油を分配するためのバルブである。作動油循環装置１が第３オイル収容部１４１と第４オイル収容部１４２とに第２作動油を分配する割合は、エンジンオイルとして第２作動油が必要な量、及びオイルヒーター用として第２作動油が必要な量に基づいて、予め定められている。
【００２４】
［第１の実施形態の作動油循環装置１による効果］
以上説明したように、第１の実施形態の作動油循環装置１は、第１オイル収容部１３１に収容されるトランスミッションオイルとして用いられる第１作動油、及び第２オイル収容部１３２に収容されるディファレンシャルオイルとして用いられる第１作動油を第１循環部１１で循環させ、第１熱回収器１５１において、排気熱と第１作動油との間で熱交換する。また、作動油循環装置１は、第３オイル収容部１４１に収容されるエンジンオイルとして用いられる第２作動油、及び第４オイル収容部１４２に収容されるヒーターオイルとして用いられる第２作動油を第２循環部１２で循環させ、第２熱回収器１５２において、排気熱と第２作動油との間で熱交換する。このようにすることで、作動油循環装置１は、種類が異なる作動油を温めるために排気熱を有効活用することができる。
【００２５】
＜第２の実施形態＞
図２は、第２の実施形態に係る作動油循環装置２の構成を示す図である。作動油循環装置２は、第１の実施形態の作動油循環装置１における第１分配器１８及び第２分配器１９の代わりに、第１可変分配器２１及び第２可変分配器２２を有する点、及び第１可変分配器２１及び第２可変分配器２２を制御する制御部２３を有する点で第１の実施形態と異なる。また、作動油循環装置２は、温度センサ２４、温度センサ２５、温度センサ２６及び温度センサ２７をさらに有する点でも第１の実施形態と異なる。
【００２６】
温度センサ２４は、第１オイル収容部１３１からトランスミッションに供給された第１作動油の温度を検出する。温度センサ２５は、第２オイル収容部１３２からディファレンシャルギアに供給された第１作動油の温度を検出する。温度センサ２６は、第３オイル収容部１４１からエンジンに供給された第２作動油の温度を検出する。温度センサ２７は、室温を検出する。温度センサ２４、温度センサ２５、温度センサ２６及び温度センサ２７は、検出した温度を制御部２３に通知する。
【００２７】
第１可変分配器２１は、制御部２３の制御に基づいて、流入する第１作動油を第１オイル収容部１３１に分配する割合と第２オイル収容部１３２に分配する割合とを調整可能なバルブである。第２可変分配器２２は、制御部２３の制御に基づいて、流入する第２作動油を第３オイル収容部１４１に分配する割合と第４オイル収容部１４２に分配する割合とを調整可能なバルブである。
【００２８】
制御部２３は、第１可変分配器２１及び第２可変分配器２２における作動油の分配割合を制御する。制御部２３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有している。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、温度センサ２４、温度センサ２５、温度センサ２６及び温度センサ２７から通知された温度、並びに室内の空調の設定温度に基づいて、第１可変分配器２１及び第２可変分配器２２を制御する。
【００２９】
制御部２３は、トランスミッションで用いられる第１作動油の目標温度と温度センサ２４が検出した温度との差（以下、第１温度差という）と、ディファレンシャルギアで用いられる第１作動油の目標温度と温度センサ２５が検出した温度との差（以下、第２温度差という）とに基づいて、第１可変分配器２１を制御してもよい。例えば、制御部２３は、第１温度差が第２温度差よりも大きく、第１オイル収容部１３１の温度を優先的に上昇させる必要がある場合、第１オイル収容部１３１に分配する第１作動油の割合を第２オイル収容部１３２に分配する第１作動油の割合よりも大きくするように第１可変分配器２１を制御する。
【００３０】
この際、制御部２３は、例えば第１可変分配器２１と第１オイル収容部１３１との間に設けられた補助モーター（不図示）を動作させ、第１オイル収容部１３１に供給される第１作動油の流速を上昇させてもよい。このようにすることで、制御部２３は、第１オイル収容部１３１に収容される第１作動油の温度を優先的に上昇させ、トランスミッションで用いられる第１作動油の温度を目標温度に近づけることができる。
【００３１】
なお、制御部２３は、トランスミッションで用いられる第１作動油の目標温度と温度センサ２４が検出した温度との差の大きさに基づいて、第１可変分配器２１における分配割合を決定してもよい。また、制御部２３は、ディファレンシャルギアで用いられる第１作動油の目標温度と温度センサ２５が検出した温度との差の大きさに基づいて、第１可変分配器２１における分配割合を決定してもよい。
【００３２】
また、制御部２３は、例えば、室内の空調の設定温度と温度センサ２７が検出した温度との差が所定の値よりも大きい場合に、第４オイル収容部１４２に分配する第２作動油の割合を第３オイル収容部１４１に分配する第２作動油の割合よりも大きくするように第２可変分配器２２を制御する。このようにすることで、制御部２３は、第４オイル収容部１４２の温度を優先的に上昇させることができる。制御部２３は、室内の空調の設定温度と温度センサ２７が検出した温度との差の大きさに基づいて、第２可変分配器２２における分配割合を決定してもよい。
【００３３】
［第２の実施形態の作動油循環装置２による効果］
以上説明したように、第２の実施形態の作動油循環装置２は、第１可変分配器２１、第２可変分配器２２及び制御部２３を有し、制御部２３が第１可変分配器２１及び第２可変分配器２２における作動油の分配割合を制御する。このようにすることで、作動油循環装置２は、作動油が使用される各部位の温度状態に基づいて、各部位で用いられる作動油を最適な温度に近づけることができる。
【００３４】
＜第３の実施形態＞
図３及び図４は、第３の実施形態に係る作動油循環装置３の構成を示す図である。作動油循環装置３は、蓄熱部３１、バルブ３２、バルブ３３、バルブ３４、バルブ３５、温度センサ３６及び温度センサ３７を有する点で、第２の実施形態に係る作動油循環装置２と異なる。
【００３５】
蓄熱部３１は、車両内の熱を蓄える。蓄熱部３１は、例えば、熱回収部１５において熱交換されて温められた作動油と蓄熱部材との間で熱交換することにより蓄熱する。蓄熱部３１は、第１蓄熱器３１１及び第２蓄熱器３１２を有しており、それぞれ第１作動油及び第２作動油との間で熱交換することにより蓄熱する。
【００３６】
バルブ３２は、制御部２３の制御に基づいて、第１収容部１３から放出された第１作動油を第１熱回収器１５１で熱交換するか、第１収容部１３から放出された第１作動油を第１蓄熱器３１１に供給するかを切り替える。バルブ３３は、制御部２３の制御に基づいて、第２収容部１４から放出された第２作動油を第２熱回収器１５２で熱交換するか、第２収容部１４から放出された第２作動油を第２蓄熱器３１２に供給するかを切り替える。
【００３７】
バルブ３４は、制御部２３の制御に基づいて、第１熱回収器１５１を通過した第１作動油を第１可変分配器２１に供給するか、第１蓄熱器３１１から放出された第１作動油を第１可変分配器２１に供給するかを切り替える。バルブ３５は、制御部２３の制御に基づいて、第２熱回収器１５２を通過した第２作動油を第２可変分配器２２に供給するか、第２蓄熱器３１２から放出された第２作動油を第２可変分配器２２に供給するかを切り替える。
【００３８】
温度センサ３６は、第１収容部１３から放出された第１作動油の温度を検出して、検出した温度を制御部２３に通知する。また、温度センサ３７は、第２収容部１４から放出された第２作動油の温度を検出して、検出した温度を制御部２３に通知する。
【００３９】
制御部２３は、バルブ３２及びバルブ３４を制御することにより、図３に示すように、第１熱回収器１５１において熱交換された第１作動油を循環させるか、図４に示すように、第１蓄熱器３１１から放出された第１作動油を循環させるかを切り替える。また、制御部２３は、バルブ３３及びバルブ３５を制御することにより、図３に示すように、第２熱回収器１５２において熱交換された第２作動油を循環させるか、図４に示すように、第２蓄熱器３１２から放出された第２作動油を循環させるかを切り替える。
【００４０】
制御部２３は、例えば、車両のエンジンが始動してから所定の時間が経過するまでの間、又は排気ガスの温度が所定の閾値よりも低い間は、第１蓄熱器３１１から放出された第１作動油が第１収容部１３に供給され、第２蓄熱器３１２から放出された第２作動油が第２収容部１４に供給されるように、バルブ３２〜バルブ３５を制御する。また、制御部２３は、車両のエンジンが始動してから所定の時間が経過した後、又は排気ガスの温度が所定の閾値以上に上昇した後は、第１熱回収器１５１から放出された第１作動油が第１収容部１３に供給され、第２熱回収器１５２から放出された第２作動油が第２収容部１４に供給されるように、バルブ３２〜バルブ３５を制御する。
【００４１】
制御部２３は、温度センサ３６及び温度センサ３７が検出した温度に基づいて、バルブ３２〜バルブ３５を切り替えてもよい。例えば、制御部２３は、温度センサ３６が検出した第１作動油の温度が所定の閾値未満である場合に、第１作動油が第１熱回収器１５１に流入するように循環させ、温度センサ３６が検出した第１作動油の温度が所定の閾値以上である場合に、第１作動油が第１蓄熱器３１１に流入するように循環させる。また、制御部２３は、温度センサ３７が検出した第２作動油の温度が所定の閾値未満である場合に、第２作動油が第２熱回収器１５２に流入するように循環させ、温度センサ３７が検出した第２作動油の温度が所定の閾値以上である場合に、第２作動油が第２蓄熱器３１２に流入するように循環させる。
【００４２】
このようにすることで、制御部２３は、作動油の温度が低い間は、熱回収部１５において作動油を熱交換することで作動油の温度を迅速に上昇させ、作動油の沸点に基づいて定められた所定の閾値以上になった場合に、作動油の熱の蓄積を開始し、作動油の沸騰を防ぐことができる。
【００４３】
［第３の実施形態の作動油循環装置３による効果］
以上説明したように、作動油循環装置３の制御部２３は、第１作動油が第１熱回収器１５１を含む熱ループを循環するか第１蓄熱器３１１を含む熱ループを循環するかを切り替える。また、制御部２３は、第２作動油が第２熱回収器１５２を含む熱ループを循環するか第２蓄熱器３１２を含む熱ループを循環するかを切り替える。
【００４４】
制御部２３は、第１熱回収器１５１及び第２熱回収器１５２において回収できる排気熱の量が少ない間は、第１蓄熱器３１１及び第２蓄熱器３１２に蓄積された熱により第１作動油及び第２作動油の温度を上昇させる。そして、制御部２３は、第１熱回収器１５１及び第２熱回収器１５２において回収できる排気熱の量が多くなってきた後に、第１熱回収器１５１及び第２熱回収器１５２と熱交換することで、第１作動油及び第２作動油の温度を上昇させる。したがって、第１熱回収器１５１及び第２熱回収器１５２において回収される排気熱、及び第１蓄熱器３１１及び第２蓄熱器３１２に蓄えられた熱を有効活用することができる。
【００４５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、以上の説明においては、移動体が車両である場合について説明したが、移動体は車両に限らず、本発明は、航空機、船舶及び列車等の他の移動体にも適用することができる。また、本発明に係る移動体は、必ずしも移動する機能を有していなくてもよく、内燃機関を有する任意の装置であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１、２、３  作動油循環装置
１１  第１循環部
１２  第２循環部
１３  第１収容部
１４  第２収容部
１５  熱回収部
１６、１７  ポンプ
１８  第１分配器
１９  第２分配器
２１  第１可変分配器
２２  第２可変分配器
２３  制御部
２４、２５、２６、２７  温度センサ
３１  蓄熱部
３２、３３、３４、３５  バルブ
３６、３７  温度センサ
１３１  第１オイル収容部
１３２  第２オイル収容部
１４１  第３オイル収容部
１４２  第４オイル収容部
１５１  第１熱回収器
１５２  第２熱回収器
３１１  第１蓄熱器
３１２  第２蓄熱器  
【図１】
2018159429.tif 000003
【図２】
2018159429.tif 000004
【図３】
2018159429.tif 000005
【図４】
2018159429.tif 000006