(57)【要約】【課題】空調用のヒートポンプに含まれる電動コンプレッサでの消費電力を減らし、走行用動力源の電動機へ供給可能なバッテリの電力を確保すること。【解決手段】バッテリ４から供給される電力によって駆動するモータ・ジェネレータ１を走行用動力源とする車両Ｖｅに適用され、冷媒を圧縮する電動式のコンプレッサを含む空調用のヒートポンプ１０を備え、コンプレッサはバッテリ４の電力によって駆動する車両の熱交換システム１００において、車両Ｖｅに搭載された動力伝達装置２を潤滑する潤滑油と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器２０を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2019051872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリから供給される電力によって駆動する電動機を走行用動力源とする車両に適用され、冷媒を圧縮する電動コンプレッサを含む空調用のヒートポンプを備え、前記電動コンプレッサは前記バッテリの電力によって駆動する車両の熱交換システムにおいて、
前記車両に搭載された動力伝達装置を潤滑する潤滑油と前記冷媒との間で熱交換を行う熱交換部を備える
ことを特徴とする車両の熱交換システム。
【請求項２】
前記バッテリの電力を交流に変換して前記電動機に供給するパワーコントロールユニットと、
前記パワーコントロールユニットを冷却するための冷却水が循環する冷却回路と、をさらに備え、
前記熱交換部は、前記冷却水、前記潤滑油、前記冷媒の三種類の流体間で熱交換を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の熱交換システム。
【請求項３】
前記ヒートポンプは、
室内コンデンサと、
室外コンデンサと、
車室内の暖房時に作動する暖房用膨張弁と、
車室内の冷房時に作動する冷房用膨張弁と、をさらに含み、
前記冷媒は、前記電動コンプレッサから流出した後、前記暖房用膨張弁、前記室外コンデンサ、前記冷房用膨張弁の順に流れ、
前記熱交換部は、前記暖房用膨張弁の下流側かつ前記室外コンデンサの上流側に配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の車両の熱交換システム。
【請求項４】
前記ヒートポンプは、
室内コンデンサと、
室外コンデンサと、
車室内の暖房時に作動する暖房用膨張弁と、
車室内の冷房時に作動する冷房用膨張弁と、をさらに含み、
前記冷媒は、前記電動コンプレッサから流出した後、前記暖房用膨張弁、前記室外コンデンサ、前記冷房用膨張弁の順に流れ、
前記熱交換部は、前記室外コンデンサの下流側かつ前記冷房用膨張弁の上流側に配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の車両の熱交換システム。
【請求項５】
前記ヒートポンプは、
前記熱交換部を迂回するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉する切替弁と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項２から４のうちのいずれか一項に記載の車両の熱交換システム。
【請求項６】
前記切替弁は、車室内の冷房時に前記バイパス通路を閉じる場合と前記バイパス通路を開く場合との間で開閉状態が切り替わる
ことを特徴とする請求項５に記載の車両の熱交換システム。
【請求項７】
前記電動機は、前記動力伝達装置を収容するケースの内部に収容され、
前記潤滑油は、前記ケースの内部で前記電動機を冷却する
ことを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の車両の熱交換システム。
【請求項８】
バッテリから供給される電力によって駆動する電動機を走行用動力源とする車両に適用され、冷媒を圧縮する電動コンプレッサを含む空調用のヒートポンプと、前記バッテリの電力を交流に変換して前記電動機に供給するパワーコントロールユニットと、前記パワーコントロールユニットを冷却するための冷却水が循環する冷却回路と、を備え、前記電動コンプレッサは前記バッテリの電力によって駆動する車両の熱交換システムにおいて、
前記冷却水と前記冷媒との間で熱交換を行う熱交換部を備える
ことを特徴とする車両の熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の熱交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車室内の空調に用いられる熱交換システムとして、車両外部と車両内部との間で熱交換を行うヒートポンプを用いて車室内を空調することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０８４０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のヒートポンプでは、電動コンプレッサによって冷媒を圧縮して冷媒の温度を上昇させるため、電動機を走行用動力源とする車両に適用する場合には、その電動機に供給するためのバッテリ電力の一部を、空調使用時に電動コンプレッサで消費する。そのため、ヒートポンプを用いて車室内を暖房する際、暖房要求を満たすために電動コンプレッサで必要な仕事が大きくなり、電動コンプレッサでの消費電力が増大すると、電動機へ供給できるバッテリの電力が減少し、車両の航続距離が短くなる虞がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、空調用のヒートポンプに含まれる電動コンプレッサでの消費電力を減らし、走行用動力源の電動機へ供給可能なバッテリの電力を確保することができる車両の熱交換システム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】
本発明は、バッテリから供給される電力によって駆動する電動機を走行用動力源とする車両に適用され、冷媒を圧縮する電動コンプレッサを含む空調用のヒートポンプを備え、電動コンプレッサはバッテリの電力によって駆動する車両の熱交換システムにおいて、車両に搭載された動力伝達装置を潤滑する潤滑油と冷媒との間で熱交換を行う熱交換部を備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、動力伝達装置の潤滑油からヒートポンプの冷媒へ熱を移動させることが可能になる。これにより、車室内の暖房時、暖房要求を満たすための電動コンプレッサでの仕事を低減できる。その結果、電動コンプレッサでの消費電力を低減でき、電動機へ供給可能なバッテリの電力を確保できるので、車両の航続距離を延ばすことができる。
【０００８】
バッテリの電力を交流に変換して電動機に供給するパワーコントロールユニットと、パワーコントロールユニットを冷却するための冷却水が循環する冷却回路と、をさらに備え、熱交換部は、冷却水、潤滑油、冷媒の三種類の流体間で熱交換を行ってもよい。
【０００９】
この構成によれば、動力伝達装置の潤滑油の熱に加え、冷却回路内を循環する冷却水の熱をヒートポンプの冷媒に移動させることが可能になる。これにより、車室内の暖房時、暖房要求を満たすための電動コンプレッサでの仕事を低減できる。また、潤滑油、冷却水、冷媒の三種類の流体間での熱交換を一つの熱交換器で実施できる。そのため、システム全体の軽量化および低コスト化を図れる。
【００１０】
ヒートポンプは、室内コンデンサと、室外コンデンサと、車室内の暖房時に作動する暖房用膨張弁と、車室内の冷房時に作動する冷房用膨張弁と、をさらに含み、冷媒は、電動コンプレッサから流出した後、暖房用膨張弁、室外コンデンサ、冷房用膨張弁の順に流れ、熱交換部は、暖房用膨張弁の下流側かつ室外コンデンサの上流側に配置されてもよい。
【００１１】
この構成によれば、暖房時に吸熱過程の冷媒に対して室外コンデンサに流入する前に熱交換器で潤滑油の熱を渡すことが可能になる。これにより、室外コンデンサでの外気の熱に加えて、熱交換器での潤滑油の熱を冷媒に渡すことができる。
【００１２】
ヒートポンプは、室内コンデンサと、室外コンデンサと、車室内の暖房時に作動する暖房用膨張弁と、車室内の冷房時に作動する冷房用膨張弁と、をさらに含み、冷媒は、電動コンプレッサから流出した後、暖房用膨張弁、室外コンデンサ、冷房用膨張弁の順に流れ、熱交換部は、室外コンデンサの下流側かつ冷房用膨張弁の上流側に配置されてもよい。
【００１３】
この構成によれば、暖房時に吸熱過程の冷媒に対して室外コンデンサから流出した後に熱交換器で潤滑油の熱を渡すことが可能になる。これにより、室外コンデンサでの外気の熱に加えて、熱交換器での潤滑油の熱を冷媒に渡すことができる。
【００１４】
ヒートポンプは、熱交換部を迂回するバイパス通路と、バイパス通路を開閉する切替弁と、をさらに備えてもよい。
【００１５】
この構成によれば、冷媒が循環する経路を、熱交換器を経由する経路と、熱交換器を迂回する経路との間で切り替えることが可能になる。
【００１６】
切替弁は、車室内の冷房時にバイパス通路を閉じる場合とバイパス通路を開く場合との間で開閉状態が切り替わってもよい。
【００１７】
この構成によれば、冷房時に切替弁でバイパス通路を閉じることが可能になるため、ヒートポンプの冷媒が熱交換器で潤滑油から受熱することを抑制できる。これにより、冷房効率の低下を抑制することができる。
【００１８】
電動機は、動力伝達装置を収容するケースの内部に収容され、潤滑油は、ケースの内部で電動機を冷却してもよい。
【００１９】
この構成によれば、電動機によって温められた潤滑油の熱を熱交換器でヒートポンプの冷媒に渡すことができる。これにより、熱交換器で冷媒に渡すことができる熱量を多くすることが可能になる。
【００２０】
本発明は、バッテリから供給される電力によって駆動する電動機を走行用動力源とする車両に適用され、冷媒を圧縮する電動コンプレッサを含む空調用のヒートポンプと、バッテリの電力を交流に変換して電動機に供給するパワーコントロールユニットと、パワーコントロールユニットを冷却するための冷却水が循環する冷却回路と、を備え、電動コンプレッサはバッテリの電力によって駆動する車両の熱交換システムにおいて、冷却水と冷媒との間で熱交換を行う熱交換部を備えることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、パワーコントロールユニットの冷却水からヒートポンプの冷媒へ熱を移動させることが可能になる。これにより、車室内の暖房時、暖房要求を満たすための電動コンプレッサでの仕事を低減できる。その結果、電動コンプレッサでの消費電力を低減でき、車両の航続距離を延ばすことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、動力伝達装置を潤滑する潤滑油の熱や、パワーコントロールユニットを冷却するための冷却水の熱を用いて、空調用のヒートポンプを循環する冷媒を温めることができる。そのため、暖房時には吸熱過程の冷媒にそれらの熱を渡すことができるので、電動コンプレッサの仕事を減らすことができ、電動コンプレッサでの消費電力を低減できる。これにより、電動機へ供給可能な電力を確保でき、車両の航続距離を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、第１実施形態の熱交換システムを搭載した車両を模式的に示すスケルトン図である。
【図２】図２は、第１実施形態の熱交換システムを模式的に示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態の変形例における熱交換システムを模式的に示す図である。
【図４】図４は、第２実施形態の熱交換システムを模式的に示す図である。
【図５】図５は、第２実施形態の変形例における熱交換システムを模式的に示す図である。
【図６】図６は、第３実施形態の熱交換システムを模式的に示す図である。
【図７】図７は、第３実施形態の変形例における熱交換システムを模式的に示す図である。
【図８】図８は、第４実施形態の熱交換システムを模式的に示す図である。
【図９】図９は、第４実施形態の変形例における熱交換システムを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態における車両の熱交換システムについて具体的に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の熱交換システム１００を搭載した車両を模式的に示すスケルトン図である。熱交換システム１００は、走行用動力源としてモータ・ジェネレータ（ＭＧ）１を搭載した車両Ｖｅに適用される。車両Ｖｅでは、モータ・ジェネレータ１から出力された動力が動力伝達装置（Ｔ／Ｍ）２を介して駆動輪３に伝達される。モータ・ジェネレータ１は、バッテリ４の電力を消費して動力を出力する電動機として機能し、駆動輪３からの外力を回生する発電機としても機能する。このモータ・ジェネレータ１には、電力を蓄電するバッテリ４が、バッテリ４の電力を交流に変換してモータ・ジェネレータ１に供給するパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）５を介して電気的に接続されている。バッテリ４は、モータ・ジェネレータ１とともに、後述するヒートポンプ１０のコンプレッサ１１に供給される電力を充電するものであり、それらに電力を供給すると充電容量（ＳＯＣ）が減る。動力伝達装置２は、ギヤ機構により構成されたトランスミッションやデファレンシャル機構などを含む。また、図１に示す例では、動力伝達装置２を収容するトランスミッションケース（以下、単に「ケース」という）２ａの内部にモータ・ジェネレータ１が収容されている。このケース２ａ内には、動力伝達装置２を潤滑する潤滑油が含まれる。つまり、動力伝達装置２の潤滑油によってケース２ａ内のモータ・ジェネレータ１を冷却することが可能である。なお、第１実施形態における車両Ｖｅは、モータ・ジェネレータ１のみを走行用動力源とする車両、例えば電気自動車や燃料電池自動車に限らず、モータ・ジェネレータ１およびエンジン（図示せず）を走行用動力源とするハイブリッド車両であってもよい。また、ＰＣＵ５には昇圧を行う昇圧部などの電圧調整部が含まれる。
【００２６】
熱交換システム１００は、車室内の空調に用いられるヒートポンプ１０と、動力伝達装置２の潤滑油とヒートポンプ１０の冷媒との間で熱交換を行う熱交換器２０と、を含んで構成される。ヒートポンプ１０は、車両Ｖｅの外気と空調用の冷媒との間の温度差を用いて車室内の暖房もしくは冷房を行う。熱交換器２０は、ヒートポンプ１０の冷媒が流通可能、かつ動力伝達装置２の潤滑油が流通可能な構造を有するオイルクーラ（Ｏ／Ｃ）である。
【００２７】
図２は、第１実施形態の熱交換システム１００を模式的に示す図である。図２に示すように、熱交換システム１００は、冷媒回路内を循環する冷媒が熱交換器２０を経由するように構成されたヒートポンプ１０を備える。ヒートポンプ１０は、コンプレッサ１１、室内コンデンサ１２、暖房用膨張弁１３、室外コンデンサ１４、熱交換器２０、冷房用膨張弁１５、エバポレータ１６、タンク１７を有する。なお、ヒートポンプ１０に含まれる各要素は冷媒用の管（冷媒通路）を介して連通されている。図２には、点線の矢印で冷媒通路が示されている。そして、ヒートポンプ１０の作動時に循環する冷媒は、コンプレッサ１１、室内コンデンサ１２、暖房用膨張弁１３、室外コンデンサ１４、熱交換器２０、冷房用膨張弁１５、エバポレータ１６、タンク１７の順に流れる。
【００２８】
コンプレッサ１１は、バッテリ４の電力を消費して冷媒を圧縮する電動コンプレッサである。コンプレッサ１１によって冷媒を圧縮すると、冷媒の温度を上昇させることができる。コンプレッサ１１で圧縮された冷媒は室内コンデンサ１２に供給される。
【００２９】
室内コンデンサ１２は、車室内を暖房する際に、車室内の空気とヒートポンプ１０の冷媒との間で熱交換を行う熱交換器である。暖房時には、室内コンデンサ１２内を流通する冷媒の熱を車室内の空気に与える。
【００３０】
暖房用膨張弁１３は、車室内を暖房する際に、室内コンデンサ１２から流出した冷媒を膨張（減圧）させて冷媒の温度を低下させるものである。ヒートポンプ１０の冷媒回路では、室内コンデンサ１２と室外コンデンサ１４との間に暖房用膨張弁１３が配置される。暖房時には、暖房用膨張弁１３によって膨張された冷媒が室外コンデンサ１４に供給される。
【００３１】
室外コンデンサ１４は、ヒートポンプ１０の作動時に、車両Ｖｅの外気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器である。暖房時には、外気の熱を室外コンデンサ１４で集めるよう、室外コンデンサ１４内を流通する冷媒に外気の熱を移動させる。冷房時には、車室内の熱を室外コンデンサ１４で放熱するよう、室外コンデンサ１４内を流通する冷媒の熱を外気に移動させる。室外コンデンサ１４から流出した冷媒は熱交換器２０に供給される。
【００３２】
熱交換器２０は、室外コンデンサ１４と冷房用膨張弁１５との間に配置され、室外コンデンサ１４の下流側を流れる冷媒と動力伝達装置２の潤滑油との間で熱交換を行う。潤滑油の温度は冷媒の温度よりも高温である。暖房時には、室外コンデンサ１４によって外気から熱を受け取った冷媒が熱交換器２０内を流通して潤滑油から熱を受け取り温度上昇する。すなわち、動力伝達装置２の潤滑油がヒートポンプ１０の冷媒によって冷却される。このように、室外コンデンサ１４からコンプレッサ１１に至る経路中に熱交換器２０を設けることによって、暖房時には、室外コンデンサ１４で熱を受け取った後の冷媒に対して潤滑油の熱を与えることが可能である。
【００３３】
冷房用膨張弁１５は、車室内を冷房する際に、室外コンデンサ１４から流出した冷媒を膨張（減圧）させて冷媒の温度を低下させるものである。ヒートポンプ１０の冷媒回路では、室外コンデンサ１４とエバポレータ１６との間であって、熱交換器２０の下流側かつエバポレータ１６の上流側に、冷房用膨張弁１５が配置される。冷房時には、冷房用膨張弁１５で膨張された冷媒（低温・低圧の冷媒）がエバポレータ１６に供給される。
【００３４】
エバポレータ１６は、車室内を冷房する際に、車室内の空気とヒートポンプ１０の冷媒との間で熱交換を行う熱交換器である。冷房時には、エバポレータ１６内を流通する冷媒が車室内の空気から熱を受け取る。
【００３５】
タンク１７は、エバポレータ１６とコンプレッサ１１との間に配置され、コンプレッサ１１に至る前の冷媒を一旦貯留する貯留部として機能する。エバポレータ１６から流出した冷媒はタンク１７を経由して再びコンプレッサ１１に戻る。
【００３６】
ここで、ヒートポンプ１０内を循環する冷媒の温度変化および状態変化について暖房時と冷房時に分けて詳しく説明する。なお、冷房用膨張弁１５およびエバポレータ１６は、冷房時のみに機能する構成であるため、暖房時における冷媒の温度変化および状態変化には関与しない。また、暖房用膨張弁１３および室内コンデンサ１２は、暖房時のみに機能する構成であるため、冷房時における冷媒の温度変化および状態変化には関与しない。さらに、暖房時と冷房時を問わず、タンク１７は冷媒の温度変化および状態変化に関与しない。
【００３７】
暖房時の逆カルノーサイクルにおいて、コンプレッサ１１は圧縮、室内コンデンサ１２は放熱、暖房用膨張弁１３は膨張、室外コンデンサ１４および熱交換器２０は吸熱を行う。吸熱過程の冷媒に着目すると、室外コンデンサ１４で外気から熱を貰った冷媒は熱交換器２０で潤滑油からさらに熱を貰う。これにより、コンプレッサ１１で圧縮される際の冷媒の比エンタルピーは、室外コンデンサ１４での増加分に加えて熱交換器２０での増加分を含む。その結果、室外コンデンサ１４のみで吸熱した場合よりも、コンプレッサ１１での仕事を低減できる。これは、熱交換器２０での比エンタルピーの増加分によって、コンプレッサ１１で圧縮される前の比エンタルピーとコンプレッサ１１で圧縮された後の比エンタルピーとの差分が減るためである。要するに、暖房時にコンプレッサ１１での仕事を減らすためには、コンプレッサ１１の仕事に対して外気だけではなく熱交換器２０から冷媒が吸熱できる熱量が多くなればよいので、熱交換システム１００では室外コンデンサ１４からコンプレッサ１１に至るまでの流通経路に熱交換器２０が設けられている。
【００３８】
冷房時には、コンプレッサ１１は圧縮、室外コンデンサ１４は放熱、冷房用膨張弁１５は膨張、エバポレータ１６は吸熱を行う。コンプレッサ１１で圧縮された冷媒（高温・高圧の冷媒）が室外コンデンサ１４に供給される。室外コンデンサ１４で冷却された冷媒（中温・高圧の冷媒）は、室外コンデンサ１４を流出した後、冷房用膨張弁１５で膨張される。これにより、エバポレータ１６には低温の冷媒が供給されるので、車室内を冷房することができる。
【００３９】
以上説明した通り、第１実施形態によれば、暖房時に吸熱過程で室外コンデンサ１１での吸熱に加えて、動力伝達装置２の潤滑油の熱を冷媒に渡すことができるので、冷媒の受熱量が増加して、コンプレッサ１１の仕事を減らすことができる。コンプレッサ１１での仕事が減ることにより暖房時の消費電力を低減できるので、動力源であるモータ・ジェネレータ１へ供給可能なバッテリ電力を確保でき、車両Ｖｅの航続距離を延ばすことができる。また、潤滑油はケース２ａの内部でモータ・ジェネレータ１を冷却するので、モータ・ジェネレータ１によって温められた潤滑油の熱を熱交換器２０で冷媒に渡すことができる。これにより、熱交換器２０での熱交換量を多くできる。さらに、熱交換器２０で潤滑油を冷媒によって冷却することができ、潤滑油の温度を下げることができるので、動力伝達装置２を収容するケース２ａの内部に収容されたモータ・ジェネレータ１の冷却性能を向上できる。
【００４０】
なお、熱交換システム１００は、暖房時に、吸熱過程の冷媒に対して熱交換器２０による比エンタルピーの増加が可能であればよいので、熱交換器２０は室外コンデンサ１４の前後どちらに配置してもよい。ただし、ヒートポンプ１０は暖房用膨張弁１３と冷房用膨張弁１５を含む冷媒回路であるため、冷房時を考慮して、冷房用膨張弁１５よりも上流側に熱交換器２０が配置される。そこで、第１実施形態の変形例として、室外コンデンサ１４の上流側に熱交換器２０を配置した冷媒回路を図３に示す。
【００４１】
図３は、第１実施形態の変形例における熱交換システム１００を模式的に示す図である。変形例の熱交換システム１００では、熱交換器２０が暖房用膨張弁１３と室外コンデンサ１４との間に配置される。このヒートポンプ１０では、暖房用膨張弁１３で膨張された冷媒が熱交換器２０で熱を受け取った後に室外コンデンサ１４に流入する。そして、室外コンデンサ１４から流出した冷媒はそのまま冷房用膨張弁１５に供給される。
【００４２】
この変形例によれば、第１実施形態と同様に、暖房時で吸熱過程の冷媒に対して室外コンデンサ１４に加えて熱交換器２０で熱を与えることができるので、コンプレッサ１１の仕事を減らすことができる。また、暖房時には、暖房用膨張弁１３で膨張された低温・低圧の冷媒が熱交換器２０に供給されるため、冷媒と潤滑油との温度差が大きくなり熱交換器２０での熱交換量が多くなる。つまり、暖房時の冷媒は潤滑油から多くの熱を受け取ることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の熱交換システム２００を模式的に示す図である。第２実施形態の熱交換システム２００は、ＰＣＵ５を冷却するための冷却水が循環するＰＣＵ冷却回路３０を含み、一つの熱交換器４０で、ヒートポンプ１０の冷媒、動力伝達装置２の潤滑油、ＰＣＵ冷却回路３０の冷却水の三種類の流体間で熱交換を行うように構成される。この熱交換システム２００は、ヒートポンプ１０と、ＰＣＵ冷却回路３０と、冷媒と潤滑油と冷却水との間で熱交換を行う熱交換器４０と、を含んで構成される。なお、第２実施形態の説明では、第１実施形態と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。
【００４４】
ヒートポンプ１０の冷媒回路では、室外コンデンサ１４と冷房用膨張弁１５との間に熱交換器４０が配置される。室外コンデンサ１４から流出した冷媒が熱交換器４０に流入する。
【００４５】
熱交換器４０は、ヒートポンプ１０の冷媒、動力伝達装置２の潤滑油、ＰＣＵ冷却回路３０の冷却水の三種類の流体の間で熱交換を行うことが可能な構造を有する三相型熱交換器である。この熱交換器４０内を流通する冷媒は、潤滑油との間で熱交換を行うとともに、冷却水との間で熱交換を行う。
【００４６】
ＰＣＵ冷却回路３０は、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）３１と、ラジエータ３２と、を含んで構成される。ウォーターポンプ３１は、ＰＣＵ冷却回路３０内で冷却水を循環させる電動ポンプである。ウォーターポンプ３１から吐出された冷却水は熱交換器４０を経由してラジエータ３２に流入する。そして、ラジエータ３２で冷却された冷却水はＰＣＵ５に供給される。これにより、低温の冷却水によってＰＣＵ５を冷却することができる。
【００４７】
第２実施形態における吸熱過程の冷媒に着目すると、室外コンデンサ１４で外気から熱を貰った冷媒は、熱交換器４０で潤滑油とともに冷却水から熱を貰う。そのため、熱交換器４０での比エンタルピーの増加分は潤滑油の熱と冷却水の熱を合わせたものとなる。また、冷却水の温度が潤滑油の温度よりも低い場合、熱交換器４０では冷却水による潤滑油の冷却が行われる。このように、第２実施形態では、冷却水による潤滑油の冷却、潤滑油の熱を冷媒へ移動させる熱移動、冷却水の熱を冷媒へ移動させる熱移動を、一つの熱交換器４０によって実施可能である。
【００４８】
以上説明した通り、第２実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様にコンプレッサ１１の仕事を低減できるとともに、一つの熱交換器４０によって冷媒、潤滑油、冷却水の三種類の流体間での熱交換が可能となるため、熱交換システム２００の軽量化および低コスト化が可能である。さらに、体格の小型化も図れるので、熱交換システム２００の搭載性が向上する。
【００４９】
なお、第２実施形態の熱交換器４０についても、第１実施形態の熱交換器２０と同様に、室外コンデンサ１４の前後どちらに配置してもよい。そこで、第２実施形態の変形例として、室外コンデンサ１４の上流側に熱交換器４０を配置した冷媒回路を図５に示す。
【００５０】
図５に示すように、第２実施形態の変形例における熱交換システム２００では、熱交換器４０が暖房用膨張弁１３と室外コンデンサ１４との間に配置される。このヒートポンプ１０では、暖房用膨張弁１３で膨張された冷媒（低温・低圧の冷媒）が、熱交換器４０で潤滑油の熱および冷却水の熱を受け取った後に室外コンデンサ１４に流入する。そして、室外コンデンサ１４から流出した冷媒はそのまま冷房用膨張弁１５に供給される。
【００５１】
この変形例によれば、第２実施形態と同様に、暖房時で吸熱過程の冷媒に対して室外コンデンサ１４に加えて熱交換器４０で潤滑油の熱と冷却水の熱を与えることができるので、コンプレッサ１１の仕事を減らすことができる。また、暖房時には、暖房用膨張弁１３で膨張された低温・低圧の冷媒が熱交換器４０に供給されるため、冷媒と潤滑油との温度差が大きくなり熱交換器４０での熱交換量が多くなる。暖房時の冷媒は潤滑油と冷却水から多くの熱を受け取ることができる。
【００５２】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態の熱交換システム３００を模式的に示す図である。第３実施形態の熱交換システム３００は、上述した第２実施形態のヒートポンプ１０の冷媒回路中に、熱交換器４０を経由する場合と迂回する場合とを切り替える切替弁１８が設けられる。なお、第３実施形態の説明では、第２実施形態と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。
【００５３】
熱交換システム３００は、ヒートポンプ１０と、ＰＣＵ冷却回路３０と、熱交換器４０と、を含んで構成される。このヒートポンプ１０の冷媒回路内に、室外コンデンサ１４から流出した冷媒が熱交換器４０を経由して冷房用膨張弁１５に至る熱交換ルート（第１経路）と、室外コンデンサ１４から流出した冷媒が熱交換器４０を経由せずに冷房用膨張弁１５に至る迂回ルート（第２経路）とを含む。切替弁１８は、室外コンデンサ１４と冷房用膨張弁１５との間に配置され、第１経路と第２経路とを切り替えるように作動する。
【００５４】
例えば、切替弁１８は、室外コンデンサ１４に連通する冷媒通路に接続される流入口と、熱交換器４０に連通する供給通路に接続される第１流出口と、熱交換器４０を迂回するバイパス通路４１に接続される第２流出口とを有する。ヒートポンプ１０の作動時、切替弁１８の第１流出口と第２流出口はどちらか一方が開く。この切替弁１８では一方の流出口が開く場合には他方の流出口が閉じるので、例えば第２流出口が開きバイパス通路４１が開く場合には熱交換器４０側の供給通路は閉じている。このように、切替弁１８はバイパス通路４１の開閉を切り替える。
【００５５】
暖房時には、切替弁１８はバイパス通路４１を閉じ、冷媒が熱交換器４０を経由する熱交換ルート（第１経路）に設定される。これにより、暖房時の冷媒は、吸熱過程において熱交換器４０で潤滑油と冷却水から熱を受け取ることができる。
【００５６】
冷房時には、切替弁１８がバイパス通路４１を開く場合と、切替弁１８がバイパス通路４１を閉じる場合との間で開閉状態が切り替わる。冷房時に冷媒が熱交換器４０を経由する場合には、熱交換器４０で冷媒の熱を潤滑油および冷却水に移動させることができる。このように、冷房時に熱交換器４０で冷媒の熱を放熱可能になると、室外コンデンサ１４のみで放熱する場合よりも放熱過程での放熱量が多くなるため、コンプレッサ１１で必要な仕事を減らすことができる。冷房時に冷媒が熱交換器４０を迂回してバイパス通路４１を流通する場合には、熱交換器４０で潤滑油の熱および冷却水の熱が冷媒に移動することを防ぐことが可能である。このように、冷房時に熱交換器４０で冷媒が温められることを抑制できるので、エバポレータ１６に流入する冷媒の温度が上昇することを抑制でき、冷房性能の低下を抑制できる。
【００５７】
以上説明した通り、第３実施形態によれば、上述した第２実施形態と同様の効果が得られるとともに、冷房時に切替弁１８がバイパス通路４１を開くことにより、冷媒が潤滑油と冷却水から熱を受け取ることなくエバポレータ１６に流入できるので、冷房性能の低下を抑制できる。さらに、冷房時の放熱過程で放熱可能な構成が室外コンデンサ１４に加えて熱交換器４０を含むので、冷房時に放熱過程の放熱量が多くなり、コンプレッサ１１で必要な仕事を減らすことができる。
【００５８】
なお、第３実施形態の熱交換器４０についても、第２実施形態の熱交換器４０と同様に、室外コンデンサ１４の前後どちらに配置してもよい。そこで、第３実施形態の変形例として、室外コンデンサ１４の上流側に熱交換器４０を配置した冷媒回路を図７に示す。
【００５９】
図７に示すように、第３実施形態の変形例における熱交換システム３００では、熱交換器４０が暖房用膨張弁１３と室外コンデンサ１４との間に配置されるとともに、熱交換器４０と暖房用膨張弁１３との間に配置された切替弁１９と、熱交換器４０を迂回するバイパス通路４２と、を備える。このヒートポンプ１０の冷媒回路内に、コンプレッサ１１で圧縮された冷媒が熱交換器４０を経由して室外コンデンサ１４に至る熱交換ルート（第１経路）と、コンプレッサ１１で圧縮された冷媒が熱交換器４０を経由せずに室外コンデンサ１４に至る迂回ルート（第２経路）とを含む。切替弁１９は、暖房用膨張弁１３に連通する冷媒通路に接続される流入口と、熱交換器４０に連通する供給通路に接続される第１流出口と、熱交換器４０を迂回するバイパス通路４２に接続される第２流出口とを有する。
【００６０】
この変形例では、冷房時に熱交換器４０に供給される冷媒は、コンプレッサ１１で圧縮された高温・高圧の冷媒であるため、その冷媒の温度は潤滑油の温度および冷却水の温度よりも高い。そのため、冷媒に熱交換器４０に冷媒を供給することによって、冷媒の熱を潤滑油および冷却水に移動させることが可能である。一方で、動力伝達装置２が正常に動作可能な温度範囲の上限値として潤滑油の限界温度が設定されるので、熱交換器４０で必要以上に潤滑油が熱を受け取ることは抑制したい。冷房時に潤滑油の温度が所定温度よりも高い場合には、切替弁１９はバイパス通路４２を開き、冷媒は熱交換器４０を迂回して室外コンデンサ１４に供給される。冷房時に潤滑油の温度が所定温度以下の場合には、切替弁１９はバイパス通路４２を閉じ、冷媒は熱交換器４０を経由して室外コンデンサ１４に供給される。
【００６１】
この変形例によれば、第３実施形態と同様に、冷房時に冷房性能の低下を抑制しつつ、コンプレッサ１１の仕事を減らすことができる。さらに、冷房時に室外コンデンサ１４で冷却される前の冷媒を熱交換器４０に供給可能であるため、熱交換器４０での熱交換量（冷媒の放熱量）が多くなり、室外コンデンサ１４の放熱量を少なくすることができる。
【００６２】
（第４実施形態）
図８は、第４実施形態の熱交換システム４００を模式的に示す図である。第４実施形態の熱交換システム４００は、上述した第２実施形態の熱交換器４０の代わりに、冷媒と冷却水との間で熱交換を行う熱交換器５０を備える。つまり、一つの熱交換器５０で、ヒートポンプ１０の冷媒とＰＣＵ冷却回路３０の冷却水の二種類の流体間で熱交換を行う。なお、第４実施形態の説明では、上述した第２実施形態と同様の構成については説明の省略し、その参照符号と引用する。
【００６３】
熱交換システム４００は、ヒートポンプ１０と、ＰＣＵ冷却回路３０と、熱交換器５０と、を含んで構成される。このヒートポンプ１０の冷媒回路では、室外コンデンサ１４と冷房用膨張弁１５との間に熱交換器５０が配置される。室外コンデンサ１４から流出した冷媒が熱交換器５０に流入する。この熱交換器５０内を流通する冷媒は冷却水との間で熱交換を行う。
【００６４】
第４実施形態における吸熱過程の冷媒に着目すると、室外コンデンサ１４で外気から熱を貰った冷媒は、熱交換器５０で冷却水から熱を貰う。そのため、熱交換器５０での比エンタルピーの増加分は冷却水から受け取った熱量となる。このように、第４実施形態では、冷却水の熱を冷媒へ移動させる熱移動が実施可能である。
【００６５】
以上説明した通り、第４実施形態によれば、上述した第２実施形態と同様に、吸熱過程において冷却水の熱を冷媒に渡すことができるので、コンプレッサ１１の仕事を低減できる。コンプレッサ１１の仕事が減ることにより、暖房時のコンプレッサ１１で消費する電力量が減るため、車両Ｖｅの航続距離を延ばすことができる。
【００６６】
なお、第４実施形態の熱交換器５０についても、第２実施形態の熱交換器４０と同様に、室外コンデンサ１４の前後どちらに配置してもよい。そこで、第４実施形態の変形例として、室外コンデンサ１４の上流側に熱交換器５０を配置した冷媒回路を図９に示す。
【００６７】
図９に示すように、第４実施形態の変形例における熱交換システム４００では、熱交換器５０が暖房用膨張弁１３と室外コンデンサ１４との間に配置される。このヒートポンプ１０では、暖房用膨張弁１３で膨張された冷媒（低温・低圧の冷媒）が、熱交換器５０で冷却水の熱を受け取った後に室外コンデンサ１４に流入する。そして、室外コンデンサ１４から流出した冷媒はそのまま冷房用膨張弁１５に供給される。
【００６８】
この変形例によれば、第４実施形態と同様に、暖房時で吸熱過程の冷媒に対して室外コンデンサ１４に加えて熱交換器５０で冷却水の熱を与えることができるので、コンプレッサ１１の仕事を減らすことができる。また、暖房時には、暖房用膨張弁１３で膨張された低温・低圧の冷媒が熱交換器５０に供給されるため、冷媒と冷却水との温度差が大きくなり熱交換器５０での熱交換量が多くなる。つまり、暖房時の冷媒は冷却水から多くの熱を受け取ることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  モータ・ジェネレータ
２  動力伝達装置
１０  ヒートポンプ
１１  コンプレッサ
１２  室内コンデンサ
１３  暖房用膨張弁
１４  室外コンデンサ
１５  冷房用膨張弁
１６  エバポレータ
２０  熱交換器
１００  熱交換システム
【図１】
2019051872.tif 000003
【図２】
2019051872.tif 000004
【図３】
2019051872.tif 000005
【図４】
2019051872.tif 000006
【図５】
2019051872.tif 000007
【図６】
2019051872.tif 000008
【図７】
2019051872.tif 000009
【図８】
2019051872.tif 000010
【図９】
2019051872.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月17日(2018.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
室内コンデンサ１２は、車室内を暖房する際に、車内の空気とヒートポンプ１０の冷媒との間で熱交換を行う熱交換器である。暖房時には、室内コンデンサ１２内を流通する冷媒の熱を車内の空気に与える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
エバポレータ１６は、車室内を冷房する際に、車内の空気とヒートポンプ１０の冷媒との間で熱交換を行う熱交換器である。冷房時には、エバポレータ１６内を流通する冷媒が車内の空気から熱を受け取る。