DE102016113766A1

DE102016113766A1 - Wärmetauscher für fahrzeug

Info

Publication number: DE102016113766A1
Application number: DE102016113766.9A
Authority: DE
Inventors: Daisuke Tokozakura; Kazuya Arakawa; Takahiro Shiina
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2036-07-27
Also published as: US10018102B2; CN106403668A; JP2017026276A; CN106403668B; JP6278009B2; US20170030255A1; DE102016113766B4

Abstract

Ein Wärmetauscher (1) beinhaltet eine Mehrzahl von Platten (10), die so übereinandergestapelt sind, dass sie erste Strömungswege (11), zweite Strömungswege (12), dritte Strömungswege (13), vierte Strömungswege (14) und fünfte Strömungswege (15) bilden. Ein Motorkühlmittel strömt durch die ersten Strömungswege. Ein Motoröl strömt durch die zweiten Strömungswege und die vierten Strömungswege. Ein Getriebeöl strömt durch die dritten Strömungswege und die fünften Strömungswege. Dreifach-Strömungsweganordnungsschichten (21), in denen jeweils erste, zweite und dritte Strömungswege angeordnet sind, und Zweifach-Strömungsweganordnungsschichten (22), in denen jeweils vierte und fünfte Strömungswege angeordnet sind, sind abwechselnd angeordnet, so dass Strömungswege des gleichen Typs in einer Stapelungsrichtung der Platten nicht übereinanderliegen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wärmetauscher für ein Fahrzeug.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Wärmetauscher, die in Fahrzeugen installiert sind, sind bereits bekannt, und sie tauschen Wärme aus zwischen Motorkühlmitteln und Motorölen und Getriebeölen, um Temperaturen dieser Öle anzupassen. Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2013-113578 offenbart einen Fahrzugwärmetauscher, der gestapelte Strömungswege aufweist, durch die jeweils ein Motorkühlmittel, ein Motoröl und ein Getriebeöl strömen, und der einen gegenseitigen Wärmetausch zwischen diesen Fluiden ermöglicht. In diesem Fahrzugwärmetauscher wird ein Wärmetausch ausgeführt zwischen dem Motorkühlmittel und dem Motoröl, und ebenso wird ein Wärmetausch zwischen dem Motorkühlmittel und dem Getriebeöl ausgeführt.
In dem Fahrzeugwärmetauscher, der in JP 2013-113578 A offenbart ist, ist jeder von den Strömungswegen, durch die das Motoröl strömt, und jeder von den Strömungswegen, durch die das Getriebeöl strömt, auf solche Weise angeordnet, dass jeder der Strömungswege des Motorkühlmittels jeweils zwischen ihnen liegt und somit ein Wärmetausch zwischen dem Motorkühlmittel und dem Motoröl und dem Getriebeöl parallel ausgeführt wird. Anders ausgedrückt findet ein Wärmetausch des Motorkühlmittels gleichzeitig mit dem Motoröl und mit dem Getriebeöl statt.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Allgemeinen weist ein Getriebeöl einen höheren Grad an Verlustvariation in Bezug auf eine Öltemperaturvariation auf als ein Motoröl. Der Grad an Verlustvariation bezeichnet einen Grad an Drehmomentverlust eines Motors und eines Getriebes, wenn die Öltemperaturen beispielsweise jeweils um 1°C variieren. Wenn sowohl das Motoröl als auch das Getriebeöl parallel einem Wärmetausch mit dem Motorkühlmittel unterzogen werden, machen sowohl das Motoröl als auch das Getriebeöl eine Verlustvariation entsprechend einer Variation der jeweiligen Öltemperaturen durch. Im Hinblick auf die Kraftstoffeffizienz gibt es Raum für Verbesserungen bei der oben genannten Gestaltung.
Die vorliegende Offenbarung gibt einen Wärmetauscher für ein Fahrzeug an, der in der Lage ist, die Kraftstoffeffizienz eines Antriebsstrangs insgesamt zu erhöhen.
Ein Beispielsaspekt der Erfindung gibt einen Wärmetauscher für ein Fahrzeug an, das einen Motor und ein Getriebe aufweist. Der Wärmetauscher beinhaltet erste Strömungswege, die dafür ausgelegt sind, ein Motorkühlmittel durch die ersten Strömungswege strömen zu lassen; zweite Strömungswege, die dafür ausgelegt sind, ein Motoröl durch die zweiten Strömungswege strömen zu lassen; dritte Strömungswege, die dafür ausgelegt sind, ein Getriebeöl durch die dritten Strömungswege strömen zu lassen; vierte Strömungswege, die dafür ausgelegt sind, das Motoröl, das durch die zweiten Strömungswege geströmt ist, durch die vierten Strömungswege strömen zu lassen; fünfte Strömungswege, die dafür ausgelegt sind, das Getriebeöl, das durch die dritten Strömungswege geströmt ist, durch die fünften Strömungswege strömen zu lassen; mehrere Platten, die dafür ausgelegt sind, die ersten Strömungswege, die zweiten Strömungswege, die dritten Strömungswege, die vierten Strömungswege und die fünften Strömungswege abzutrennen; einen ersten Verbindungsweg, der dafür ausgelegt ist, die zweiten Strömungswege mit den vierten Strömungswegen zu verbinden; und einen zweiten Verbindungsweg, der dafür ausgelegt ist, die dritten Strömungswege mit den fünften Strömungswegen zu verbinden. Die ersten Strömungswege sind dafür ausgelegt, das Motorkühlmittel über die Platten zu einem Wärmetausch mit sowohl dem Motoröl in den vierten Strömungswegen als auch dem Getriebeöl in den fünften Strömungswegen zu bringen. Die vierten Strömungswege sind dafür ausgelegt, das Motorkühlmittel über die Platten zu einem Wärmetausch mit sowohl dem Getriebeöl in den dritten Strömungswegen als auch dem Motorkühlmittel in den ersten Strömungswegen zu bringen. Die fünften Strömungswege sind dafür ausgelegt, das Getriebeöl über die Platten zu einem Wärmetausch mit sowohl dem Motoröl in den zweiten Strömungswegen als auch dem Motorkühlmittel in den ersten Strömungswegen zu bringen. Dreifach-Strömungsweganordnungsschichten, bei denen die ersten Strömungswege, die zweiten Strömungswege und die dritten Strömungswege jeweils in derselben Schicht liegen, und Zweifach-Strömungsweganordnungsschichten, in denen die vierten Strömungswege und die fünften Strömungswege jeweils in derselben Schicht liegen, sind in einer Stapelungsrichtung der Platten jeweils auf solche Weise angeordnet, dass Strömungswege der gleichen Art in der Stapelungsrichtung der Platten nicht übereinanderliegen. Jeder der fünften Strömungswege ist in Strömungsrichtung des Motorkühlmittels in jedem der ersten Strömungswege jeweils oben angeordnet. Jeder der vierten Strömungswege ist in Strömungsrichtung des Motorkühlmittels in jedem der ersten Strömungswege jeweils unten angeordnet. Jeder der dritten Strömungswege ist in Strömungsrichtung des Motoröls in jedem der vierten Strömungswege jeweils oben angeordnet. Jeder der ersten Strömungswege ist in Strömungsrichtung des Motoröls in jedem der vierten Strömungswege jeweils unten angeordnet. Jeder der zweiten Strömungswege ist in Strömungsrichtung des Getriebeöls in jedem der fünften Strömungswege jeweils oben angeordnet. Jeder der ersten Strömungswege ist in Strömungsrichtung des Getriebeöls in jedem der fünften Strömungswege jeweils unten angeordnet.
Gemäß dem Wärmetauscher tauscht das Getriebeöl Wärme mit dem Motorkühlmittel, und dann tauscht das Motorkühlmittel Wärme mit dem Motoröl. Das Getriebeöl weist eine größere Verlustvariation in Bezug auf die Öltemperaturvariation auf als die anderen Fluide. Somit ist es beispielsweise in dem Getriebe während eines Aufwärmens möglich, die Temperatur des Getriebeöls rasch zu erhöhen, wodurch der Getriebeverlust verringert wird und die Kraftstoffeffizienz des Antriebsstrangs insgesamt erhöht wird.
Während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt oder unter hoher Last fährt, macht gemäß der oben beschriebenen Gestaltung das Getriebeöl in jedem der dritten Strömungswege jeweils einen Wärmetausch durch mit dem Motoröl in den vierten Strömungswegen, wodurch die Temperatur des Getriebeöls sinkt; und danach macht das Getriebeöl, dessen Temperatur gesenkt worden ist, in jedem der fünften Strömungswege einen Wärmetausch durch mit dem Motorkühlmittel in den ersten Strömungswegen, dessen Temperatur niedriger ist als die des Motoröls, so dass das Getriebeöl, dessen Temperatur höher ist als die des Motoröls, rasch gekühlt wird, wodurch der Getriebeverlust verringert wird und die Kraftstoffeffizienz des Antriebsstrangs insgesamt erhöht wird.
In dem Wärmetauscher können eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Motorkühlmittel im ersten Strömungsweg und eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Motoröl im vierten Strömungsweg so angeordnet sein, dass die Strömungsrichtung des Motorkühlmittels in jedem von den ersten Strömungswegen und die Strömungsrichtung des Motoröls in jedem von den vierten Strömungswegen zueinander im Gegenstrom sind.
Gemäß der oben beschriebenen Gestaltung kommen in jedem Wärmetauscher in jedem von den ersten Strömungswegen und in jedem von den vierten Strömungswegen die Richtung, in der das Motorkühlmittel strömt, und die Richtung, in der das Motoröl strömt, in Gegenstrom zueinander. Infolgedessen ist es möglich, einen Temperaturunterschied zwischen den Fluiden, die durch die Platten voneinander getrennt sind, größer zu halten als im Falle des Gleichstroms. Somit findet ein effizienter Wärmetausch des Motorkühlmittels mit dem Motoröl statt.
In dem Wärmetauscher können eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Motorkühlmittel im ersten Strömungsweg und eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Getriebeöl im fünften Strömungsweg so angeordnet sein, dass die Strömungsrichtung des Motorkühlmittels in jedem von den ersten Strömungswegen und die Strömungsrichtung des Getriebeöls in jedem von den fünften Strömungswegen zueinander im Gegenstrom sind.
Gemäß der oben beschriebenen Gestaltung kommen in dem Wärmetauscher in jedem von den ersten Strömungswegen und in jedem von den fünften Strömungswegen die Richtung, in der das Motorkühlmittel strömt, und die Richtung, in der das Getriebeöl strömt, in Gegenstrom zueinander. Infolgedessen ist es möglich, einen Temperaturunterschied zwischen den Fluiden, die durch die Platten voneinander getrennt sind, größer zu halten als im Falle des Gleichstroms. Somit findet ein effizienter Wärmetausch zwischen dem Motorkühlmittel und dem Getriebeöl statt.
In dem Wärmetauscher können eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Motoröl im zweiten Strömungsweg und eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Getriebeöl im fünften Strömungsweg so angeordnet sein, dass die Strömungsrichtung des Motoröls in jedem von den zweiten Strömungswegen und die Strömungsrichtung des Getriebeöls in jedem von den fünften Strömungswegen zueinander im Gegenstrom sind.
Gemäß der oben beschriebenen Gestaltung kommen in dem Wärmetauscher in jedem von den zweiten Strömungswegen und in jedem von den fünften Strömungswegen die Richtung, in der das Motoröl strömt, und die Richtung, in der das Getriebeöl strömt, in Gegenstrom zueinander. Infolgedessen ist es möglich, einen Temperaturunterschied zwischen den Fluiden, die durch die Platten voneinander getrennt sind, größer zu halten als im Falle des Gleichstroms. Somit findet ein effizienter Wärmetausch zwischen dem Motoröl und dem Getriebeöl statt.
In dem Wärmetauscher können eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Motoröl im zweiten Strömungsweg und eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Getriebeöl im fünften Strömungsweg so angeordnet sein, dass die Strömungsrichtung des Motoröls in jedem von den zweiten Strömungswegen und die Strömungsrichtung des Getriebeöls in jedem von den fünften Strömungswegen zueinander im Gegenstrom sind.
Gemäß der oben beschriebenen Gestaltung kommen in dem Wärmetauscher in jedem von den vierten Strömungswegen und in jedem von den dritten Strömungswegen die Richtung, in der das Motoröl strömt, und die Richtung, in der das Getriebeöl strömt, in Gegenstrom zueinander. Infolgedessen ist es möglich, einen Temperaturunterschied zwischen den Fluiden, die durch die Platten voneinander getrennt sind, größer zu halten als im Falle des Gleichstroms. Somit findet ein effizienter Wärmetausch zwischen dem Motoröl und dem Getriebeöl statt.
Gemäß dem Wärmetauscher sind die jeweiligen Strömungswege unter Berücksichtigung der Verlustvariation in Bezug auf die jeweilige Öltemperaturvariation des Motoröls und des Getriebeöls angeordnet, und dadurch ist die jeweilige Wärmetauschmenge des Motorkühlmittels, des Motoröls und des Getriebeöls optimiert; daher ist es möglich, den Verlust des Motors und des Getriebes zu verringern und die Kraftstoffeffizienz des Antriebsstrangs insgesamt zu erhöhen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung von als Beispiel dienenden Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen und von denen:
1 Skizzen sind, die auf schematische Weise Gestaltungen eines Wärmetauschers gemäß einer Ausführungsform zeigen, und die von oben nach unten eine Draufsicht, eine Ansicht von vorne und eine Ansicht von unten davon zeigen;
2 Skizzen sind, die auf schematische Weise die Gestaltungen des Wärmetauschers gemäß der Ausführungsform zeigen, und die von links nach rechts eine Rückseitenansicht, eine erste Seitenansicht, eine Ansicht von vorne und eine zweite Seitenansicht davon zeigen;
3 eine Zeichnung ist, die jeden der Wärmetauschvorgänge eines Motorkühlmittels, eines Getriebeöls und eines Motoröls im Wärmetauscher gemäß der Ausführungsform zeigt;
4 ein Graph ist, der jede maximale Temperatur der entsprechenden Fluide zeigt, während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt und bergauf fährt;
5 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen entsprechenden Drehmomentverlusten eines Motors und eines Getriebes in dem Fahrzeug und entsprechenden kinetischen Viskositäten des Motoröls und des Getriebeöls zeigt;
6 ein Graph ist, der jeden Temperaturübergang der entsprechenden Fluide zeigt während einer Kältephase, die einen Zustand angibt, bevor ein Aufwärmen des Motors abgeschlossen worden ist, (während eines Aufwärmens) und während einer Wärmephase, die einen Zustand angibt, nachdem das Aufwärmen des Motors und des Getriebes in dem Fahrzeug abgeschlossen worden ist.
7 eine Zeichnung ist, die schematisch die Strömungsrichtung des Motorkühlmittels in jedem von den ersten Strömungswegen, eine Strömungsrichtung des Motoröls in jedem von den vierten Strömungswegen und eine Strömungsrichtung des Getriebeöls in jedem von den fünften Strömungswegen in dem Wärmetauscher gemäß der Ausführungsform zeigt;
8 eine Zeichnung entlang einer Linie VIII-VIII von 7 ist;
9 eine Zeichnung ist, die schematisch eine Strömungsrichtung des Motoröls in jedem von den zweiten Strömungswegen, eine Strömungsrichtung des Getriebeöls in jedem von den dritten Strömungswegen, eine Strömungsrichtung des Motoröls in jedem von den vierten Strömungswegen und eine Strömungsrichtung des Getriebeöls in jedem von den fünften Strömungswegen in dem Wärmetauscher gemäß der Ausführungsform zeigt;
10 eine Zeichnung entlang einer Linie X-X von 9 ist;
11 Skizzen sind, die eine Breite von jedem Strömungsweg in dem Wärmetauscher gemäß der Ausführungsform zeigen, und die von oben nach unten eine Draufsicht und eine Ansicht von unten davon zeigen; und
12 eine Zeichnung ist, die ein Beispiel für eine Anordnungsposition des Wärmetauschers gemäß der Ausführungsform in dem Fahrzeug zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Wärmetauscher für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 12 beschrieben. Die Ausführungsform ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt. Bestandteile in der folgenden Ausführungsform schließen Bestandteile ein, die von einem Fachmann ohne Schwierigkeit ausgetauscht werden können, oder im Wesentlichen gleiche Bestandteile.
Der Wärmetauscher gemäß der Ausführungsform ist ein sogenannter Dreiphasen-Wärmetauscher, der an einem Fahrzeug installiert ist und der einen gegenseitigen Wärmetausch zwischen drei Arten von Fluiden bewirkt: einem Motorkühlmittel (im Folgenden als Eng-Kühlmittel bezeichnet); einem Motoröl (im Folgenden als Eng-Öl bezeichnet) und einem Getriebeöl (im Folgenden als T/M-Öl bezeichnet). Wie in 1 und 2 zu sehen ist, ist der Wärmetauscher 1 ein Plattenstapel-Wärmetauscher, der durch Stapeln einer Mehrzahl von Platten 10, die aus Metall, beispielsweise Aluminium, bestehen, und Zusammenfügen dieser Platten zu einer Einheit gebildet wird. Ein Fahrzeug, in dem der Wärmetauscher 1 installiert ist, ist beispielsweise ein AT-Fahrzeug, ein CVT-Fahrzeug oder ein HV-Fahrzeug (dies gilt auch für ein „Fahrzeug” in den folgenden Beschreibungen). 1 und 2 zeigen hauptsächlich jeweilige Strömungswege von Fluiden, die im Wärmetauscher 1 einem gegenseitigen Wärmetausch unterzogen werden, und Gestaltungen außer denen der Strömungswege sind gegebenenfalls weggelassen oder vereinfacht dargestellt.
Es wird ein Verlauf jedes Strömungswegs beschrieben. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist im Wärmetauscher 1 die Mehrzahl von Platten 10 so gestapelt, dass sie eine Mehrzahl von Strömungswegen bilden, von denen jeder zwischen jeweils zwei Platten 10 ausgebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind fünf Arten von Strömungswegen angegeben: erste Strömungswege 11, zweite Strömungswege 12, dritte Strömungswege 13, vierte Strömungswege 14 und fünfte Strömungswege 15. Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet der Wärmetauscher 1 einen ersten Verbindungsweg 16, der die zweiten Strömungswege 12 mit den vierten Strömungswegen 14 verbindet, und einen zweiten Verbindungsweg 17, der die dritten Strömungswege 13 mit den fünften Strömungswegen 15 verbindet. Nimmt man eine Ansicht von vorne in 2, das heißt die zweite Zeichnung von rechts, als Bezug, so wird in 2 eine Seite, auf der die zweiten Strömungswege 12 und die fünften Strömungswege 15 angeordnet sind (links in der Zeichnung dieser Ansicht von vorne), als erste Seite definiert und eine Seite, auf der die dritten Strömungswege 13 und die vierten Strömungswege 14 angeordnet sind (rechts in der Zeichnung dieser Ansicht von vorne) wird als eine zweite Seite definiert.
Jeder „Strömungsweg” bezeichnet einen Raum, der von den Platten 10 abgetrennt wird. In der Zeichnung zeigt jeder mit einer abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie gezeichnete Pfeil eine Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels in jedem von den ersten Strömungswegen 11 an, Pfeile, die mit einer durchgezogenen Linie gezeichnet sind, zeigen Strömungsrichtungen F12 bzw. F14 des Eng-Ö1s in jedem von den zweiten Strömungswegen 12 und in jedem von den vierten Strömungswegen 14 an, und Pfeile, die mit unterbrochenen Linien gezeichnet sind, geben Strömungsrichtungen F13 bzw. F15 des T/M-Öls in jedem von den dritten Strömungswegen 13 und in jedem von den fünften Strömungswegen 15 an. Jede „Strömungsrichtung” bezeichnet eine Richtung eines Stroms von einer Einströmöffnung von jede der Strömungswege zu einer Ausströmöffnung davon (siehe 7 und 9, später beschrieben).
Jeder von den ersten Strömungswegen 11, jeder von den zweiten Strömungswegen 12, jeder von den dritten Strömungswegen 13, jeder von den vierten Strömungswegen 14 und jeder von den fünften Strömungswegen 15 ist durch die Platten 10 von den anderen isoliert und abgetrennt, um zu verhindern, dass sich die entsprechenden Fluide, die durch die zugehörigen Strömungswege strömen, miteinander vermischen. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist der Wärmetauscher 1 aus insgesamt zwölf Schichten aufgebaut, und die vierten Strömungswege 14 und die fünften Strömungswege 15 sind in der ersten, der dritten, der fünften, der siebten, der neunten und der elften Schicht von oben jeweils nebeneinander angeordnet, und die ersten Strömungswege 11, die zweiten Strömungswege 12 und die dritten Strömungswege 13 sind in der zweiten, der vierten, der sechsten, der achten, der zehnten und der zwölften Schicht von oben jeweils nebeneinander angeordnet. Der Wärmetauscher 1 ist so gestaltet, dass Strömungswege der gleichen Art in seinem Inneren miteinander in Verbindung stehen, so dass Fluide der gleichen Art in der Stapelungsrichtung der Platten 10 durch ihn hindurch strömen können. Die konkrete Gestaltung der Platten 10 zur Implementierung der oben beschriebenen Strömungswege werden weiter unten beschrieben; zunächst wird im Folgenden die Gestaltung von jedem der Strömungswege beschrieben.
Die ersten Strömungswege 11 sind Strömungswege, durch die das Eng-Kühlmittel strömt. Wie in 2 gezeigt ist, sind die ersten Strömungswege 11 jeweils an einem Teil einer Oberfläche jeder Schicht ausgebildet, wenn der Wärmetauscher 1 in einer Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird, und sind mit einer Fläche ausgebildet, die einer Flächensumme der Fläche der zweiten Strömungswege 12 und der Fläche der dritten Strömungswege 13 jeweils gleich ist. „Fläche” bezeichnet hierin eine Fläche in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10 (das gleiche gilt für eine „Fläche” in den folgenden Beschreibungen).
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist die Platte 10, die den obersten Teil des Wärmetauschers 1 bildet, ausgestattet mit einer ersten Einströmöffnung 111, die zur Einführung des Eng-Kühlmittels von außen (aus dem Motor) in die ersten Strömungswege 11 verwendet wird, und mit einer ersten Ausströmöffnung 112, die zum Abführen des Eng-Kühlmittels aus den ersten Strömungswegen 11 nach außen (zum Motor) verwendet wird. Das aus der ersten Einströmöffnung 111 in den ersten Strömungsweg 11 eingeführte Eng-Kühlmittel strömt in der Stapelungsrichtung der Platten 10 nach unten und wird auf jeden von den ersten Strömungswegen 11 in jeder Schicht (der zweiten, der vierten, der sechsten, der achten, der zehnten und der zwölften Schicht von oben in 1 und 2) aufgeteilt. Das Eng-Kühlmittel strömt durch den ersten Strömungsweg 11 in jeder Schicht und strömt danach in der Stapelungsrichtung der Platten 10 nach oben, um sich wieder zu vereinigen, und strömt aus der ersten Ausströmöffnung 112 aus dem Wärmetauscher 1 hinaus.
Auch wenn dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist jeder erste Strömungsweg 11 in jeder Schicht mit einem Schichtenverbindungsweg versehen, der auf solche Weise ausgebildet ist, dass er durch jeden von den ersten Strömungswegen 11 verläuft, um eine Eng-Ölverbindung zwischen den vierten Strömungswegen 14, die oberhalb und unterhalb jedes ersten Strömungswegs 11 angeordnet sind, zu ermöglichen. Ebenso ist der erste Strömungsweg 11 in jeder Schicht auch mit einem Schichtenverbindungsweg versehen, der auf solche Weise ausgebildet ist, dass er durch den ersten Strömungsweg 11 verläuft, um eine T/M-Ölverbindung zwischen den fünften Strömungswegen 15, die oberhalb und unterhalb jedes ersten Strömungswegs 11 angeordnet sind, zu ermöglichen. Die Schichtenverbindungswege sind Wege, durch die das Eng-Öl in der Stapelungsrichtung in jedem von den ersten Strömungswegen 11 strömt, und die an einer Position ausgebildet sind, die der vierten Ausströmöffnung 142 entspricht, wenn man jeden von den ersten Strömungswegen 11 in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet, und ein Weg auf dem das T/M-Öl in der Stapelungsrichtung strömt, und der an einer Position ausgebildet ist, die der fünften Ausströmöffnung 152 entspricht, wenn jeder von den ersten Strömungswegen 11 in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird (siehe 7).
Die zweiten Strömungswege 12 sind Strömungswege, durch die das Eng-Öl strömt. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist jeder von den zweiten Strömungswege 12 an einem Teil einer Oberfläche jeder Schicht ausgebildet, wenn der Wärmetauscher 1 in einer Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird, und ist mit einer Fläche ausgebildet, die der Fläche von jedem der dritten Strömungswege 13 jeweils gleich ist und die jeweils halb so groß ist wie die Fläche von jedem der vierten Strömungswege 14 oder die Fläche von jedem der der fünften Strömungswege 15.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist die Platte 10, die den obersten Teil des Wärmetauschers 1 bildet, ausgestattet mit einer zweiten Einströmöffnung 121, die zur Einführung des Eng-Öls von außen (aus dem Motor) in die zweiten Strömungswege 12 verwendet wird, und mit einer zweiten Ausströmöffnung 122, die zum Abführen des Eng-Öls aus den zweiten Strömungswegen 12 in den ersten Verbindungsweg 16 verwendet wird. Das aus der zweiten Einströmöffnung 121 in den zweiten Strömungsweg 12 eingeführte Eng-Öl strömt in der Stapelungsrichtung der Platten 10 nach unten und wird auf jeden von den zweiten Strömungswegen 12 in jeder Schicht (der zweiten, der vierten, der sechsten, der achten, der zehnten und der zwölften Schicht von oben in 1 und 2) aufgeteilt. Das Eng-Öl strömt durch den zweiten Strömungsweg 12 in jeder Schicht und strömt danach in der Stapelungsrichtung der Platten 10 nach oben, um sich wieder zu vereinigen, und strömt aus der zweiten Ausströmöffnung 122 aus dem Wärmetauscher 1 hinaus.
Auch wenn dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist jeder von den zweiten Strömungswegen 12 in jeder Schicht mit einem Schichtenverbindungsweg versehen, der auf solche Weise ausgebildet ist, dass er durch den jeweiligen zweiten Strömungsweg 12 verläuft, um eine T/M-Ölverbindung zwischen den fünften Strömungswegen 15, die oberhalb und unterhalb von jedem der zweiten Strömungswege 12 angeordnet sind, zu ermöglichen. Dieser Schichtenverbindungsweg ist ein Weg, durch den das T/M-Öl in der Stapelungsrichtung in jedem von den zweiten Strömungswegen 12 strömt, und ist an einer Stelle ausgebildet, die der fünften Einströmöffnung 151 entspricht, wenn jeder von den zweiten Strömungswegen 12 in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird (siehe 9, später beschrieben).
Die dritten Strömungswege 13 sind Strömungswege, durch die das T/M-Öl strömt. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist jeder von den dritten Strömungswegen 13 auf einem Teil einer Oberfläche jeder Schicht ausgebildet, wenn der Wärmetauscher 1 in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird, und ist mit einer Fläche ausgebildet, die der Fläche von jedem der zweiten Strömungswege 12 gleich ist und die jeweils halb so groß ist wie die Fläche der von jedem der vierten Strömungswege 14 oder die Fläche von jedem der fünften Strömungswege 15.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist die Platte 10, die den obersten Teil des Wärmetauschers 1 bildet, ausgestattet mit einer dritten Einströmöffnung 131, die zur Einführung des T/M-Öls von außen (aus dem Getriebe) in die dritten Strömungswege 13 verwendet wird, und mit einer dritten Ausströmöffnung 132, die zum Abführen des T/M-Öls aus den dritten Strömungswegen 13 in den zweiten Verbindungsweg 17 verwendet wird. Das aus der dritten Einströmöffnung 131 in den dritten Strömungsweg 13 eingeführte T/M-Öl strömt in der Stapelungsrichtung der Platten 10 nach unten und wird auf jeden von den dritten Strömungswegen 13 in jeder Schicht (der zweiten, der vierten, der sechsten, der achten, der zehnten, der zwölften Schicht von oben in 1 und 2) aufgeteilt. Das T/M-Öl strömt durch den dritten Strömungsweg 13 in jeder Schicht und strömt danach in der Stapelungsrichtung der Platten 10 nach oben, um sich wieder zu vereinigen, und strömt aus der dritten Ausströmöffnung 132 zum zweiten Verbindungsweg 17.
Auch wenn dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist jeder von den dritten Strömungswegen 13 in jeder Schicht mit einem Schichtenverbindungsweg versehen, der auf solche Weise ausgebildet ist, dass er jeweils durch einen dritten Strömungsweg 13 verläuft, um eine Eng-Ölverbindung zwischen den vierten Strömungswegen 14, die oberhalb und unterhalb von jedem der dritten Strömungswege 13 angeordnet sind, zu ermöglichen. Dieser Schichtenverbindungsweg ist ein Weg, durch den das Eng-Öl in der Stapelungsrichtung in jedem von den dritten Strömungswegen 13 strömt, und ist an einer Stelle angeordnet, die der vierten Einströmöffnung 141 entspricht, wenn jeder von den dritten Strömungswegen 13 jeweils in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird (siehe 9, später beschrieben).
Die vierten Strömungswege 14 sind Strömungswege, durch die das Eng-Öl, das durch die zweiten Strömungswege 12 geströmt ist, strömt. Wie in 1 gezeigt ist, ist jeder von den vierten Strömungswegen 14 an einem Teil einer Oberfläche jeder Schicht ausgebildet, wenn der Wärmetauscher 1 in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird, und ist mit einer Fläche ausgebildet, die der Fläche von jedem der fünften Strömungswege 15 gleich ist.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist die Platte 10, die den obersten Teil des Wärmetauschers 1 bildet, ausgestattet mit einer vierten Einströmöffnung 141, die zur Einführung des Eng-Öls vom ersten Verbindungsweg 16 in die vierten Strömungswege 14 verwendet wird, und mit einer vierten Ausströmöffnung 142, die zum Abführen des Eng-Öls aus den vierten Strömungswegen 14 nach außen (zum Motor) verwendet wird. Genauer strömt das Eng-Öl, das zuvor in den zweiten Strömungswegen 12 einem Wärmetausch mit dem durch die fünften Strömungswege 15 strömenden T/M-Öl unterzogen worden ist, über den ersten Verbindungsweg 16 in die vierten Strömungswege 14. Das aus der vierten Einströmöffnung 141 in den vierten Strömungsweg 14 eingeführte Eng-Öl strömt in der Stapelungsrichtung der Platten 10 nach unten und wird auf jeden der vierten Strömungswege 14 in jeder Schicht (der ersten, der dritten, der fünften, der siebten, der neunten und der elften Schicht von oben in 1 und 2) aufgeteilt. Das Eng-Öl strömt durch jeden der vierten Strömungswege 14 in jeder Schicht und strömt danach in der Stapelungsrichtung der Platten 10 nach oben, um sich wieder zu vereinigen, und strömt aus der vierten Ausströmöffnung 142 aus dem Wärmetauscher 1 hinaus.
Auch wenn dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist jeder von den vierten Strömungswegen 14 in jeder Schicht mit einem Schichtenverbindungsweg versehen, der auf solche Weise ausgebildet ist, dass er jeweils durch einen vierten Strömungsweg 14 verläuft, um eine Eng-Kühlmittelverbindung zwischen den ersten Strömungswegen 11, die oberhalb und unterhalb von jedem der vierten Strömungswege 14 angeordnet sind, zu ermöglichen. Ebenso ist der vierte Strömungsweg 14 in jeder Schicht mit Schichtenverbindungswegen versehen, die auf solche Weise ausgebildet sind, dass sie durch den vierten Strömungswegen 14 verlaufen, um eine T/M-Ölverbindung zwischen den dritten Strömungswegen 13, die oberhalb und unterhalb von jedem der vierten Strömungswege 14 angeordnet sind, zu ermöglichen. In jedem von den vierten Strömungswegen 14 sind die Schichtenverbindungswege Wege, durch die das Eng-Kühlmittel in der Stapelungsrichtung strömt, und die an einer Stelle angeordnet sind, die der ersten Ausströmöffnung 112 entspricht, wenn jeder von den vierten Strömungswegen 14 in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird (siehe 7, später beschrieben), und Wege, durch die das T/M-Öl in der Stapelungsrichtung strömt, und die an Positionen angeordnet sind, die der dritten Einströmöffnung 131 und der dritten Ausströmöffnung 132 entsprechen, wenn jeder von den vierten Strömungswegen 14 in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird (siehe 9).
Die fünften Strömungswege 15 sind Strömungswege, durch die das T/M-Öl, das durch die dritten Strömungswege 13 geströmt ist, strömt. Wie in 1 gezeigt ist, ist jeder von den fünften Strömungswegen 15 jeweils an einem Teil einer Oberfläche jeder Schicht ausgebildet, wenn der Wärmetauscher 1 in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird, und ist mit einer Fläche ausgebildet, die der Fläche von jedem der vierten Strömungswege 14 gleich ist.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist die Platte 10, die den obersten Teil des Wärmetauschers 1 bildet, ausgestattet mit einer fünften Einströmöffnung 151, die zur Einführung des T/M-Öls vom zweiten Verbindungsweg 17 in die fünften Strömungswege 15 verwendet wird, und mit einer fünften Ausströmöffnung 152, die zum Abführen des T/M-Öls aus den fünften Strömungswegen 15 nach außen (zum Getriebe) verwendet wird. Genauer strömt das T/M-Öl, das zuvor in den dritten Strömungswegen 13 einem Wärmetausch mit dem durch die vierten Strömungswege 14 strömenden Eng-Öl unterzogen worden ist, über den zweiten Verbindungsweg 17 in die fünften Strömungswege 15. Das aus der fünften Einströmöffnung 151 in den fünften Strömungsweg 15 eingeführte T/M-Öl strömt in der Stapelungsrichtung der Platten 10 nach unten und wird auf jeden der fünften Strömungswege 15 in jeder Schicht (der ersten, der dritten, der fünften, der siebten, der neunten und der elften Schicht von oben in 1 und 2) aufgeteilt. Das T/M-Öl strömt durch jeden von den fünften Strömungswegen 15 in jeder Schicht und strömt danach in der Stapelungsrichtung der Platten 10 nach oben, um sich wieder zu vereinigen, und strömt aus der fünften Ausströmöffnung 152 aus dem Wärmetauscher 1 hinaus.
Auch wenn dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist jeder von den fünften Strömungswegen 15 in jeder Schicht mit einem Schichtenverbindungsweg versehen, der auf solche Weise ausgebildet ist, dass er durch jeden von den fünften Strömungswegen 15 verläuft, um eine Eng-Kühlmittelverbindung zwischen den ersten Strömungswegen 11, die oberhalb und unterhalb von jedem der fünften Strömungswege 15 angeordnet sind, zu ermöglichen. Ebenso ist der fünfte Strömungsweg 15 in jeder Schicht mit Schichtenverbindungswegen versehen, die auf solche Weise ausgebildet sind, dass sie durch den fünften Strömungsweg 15 verlaufen, um eine Eng-Ölverbindung zwischen den zweiten Strömungswegen 12, die oberhalb und unterhalb von jedem der fünften Strömungswege 15 angeordnet sind, zu ermöglichen. In jedem von den fünften Strömungswegen 15 sind die Schichtenverbindungswege Wege, durch die das Eng-Kühlmittel in der Stapelungsrichtung strömt, und die an einer Stelle angeordnet sind, die der ersten Einströmöffnung 111 entspricht, wenn jeder von den fünften Strömungswegen 15 in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird (siehe 7, später beschrieben), und Wege, durch die das Eng-Öl in der Stapelungsrichtung strömt, und die an Positionen ausgebildet sind, die der zweiten Einströmöffnung 121 und der zweiten Ausströmöffnung 122 entsprechen, wenn jeder von den fünften Strömungswegen 15 in der Richtung, die orthogonal ist zur Stapelungsrichtung der Platten 10, in der Draufsicht betrachtet wird (siehe 9, später beschrieben).
Der erste Verbindungsweg 16 ist ein Strömungsweg, der dafür ausgelegt ist, die zweiten Strömungswege 12 mit den vierten Strömungswegen 14 zu verbinden. Wie in 1 gezeigt ist, ist der erste Verbindungsweg 16 so vorgesehen, dass er von der zweiten Ausströmöffnung 122 zur vierten Einströmöffnung 141 verläuft, so dass das Eng-Öl, das aus der zweiten Ausströmöffnung 122 strömt, durch den ersten Verbindungsweg 16, aus der vierten Einströmöffnung 141 und in die vierten Strömungswege 14 strömt.
Der zweite Verbindungsweg 17 ist ein Strömungsweg, der dafür ausgelegt ist, die dritten Strömungswege 13 mit den fünften Strömungswegen 15 zu verbinden. Wie in 1 gezeigt ist, ist der zweite Verbindungsweg 17 so vorgesehen, dass er von der dritten Ausströmöffnung 132 zur fünften Einströmöffnung 151 verläuft, so dass das T/M-Öl, das aus der dritten Ausströmöffnung 132 ausströmt, durch den zweiten Verbindungsweg 17 in die fünften Strömungswege 15 der fünften Einströmöffnung 151 strömt.
Im Folgenden werden Anordnungen der jeweiligen Strömungswege beschrieben. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, sind die ersten Strömungswege 11, die zweiten Strömungswege 12 und die dritten Strömungswege 13 jeweils nebeneinander angeordnet in ein und derselben Schicht, die eine andere ist als die Schicht, in der jeder von den vierten Strömungswegen 14 und jeder von den fünften Strömungswegen 15 angeordnet ist. Hierbei ist dieselbe Schicht, in denen die ersten Strömungswege 11, die zweiten Strömungswege 12 und die dritten Strömungswege 13 auf die oben beschriebene Weise jeweils nebeneinander angeordnet sind, als „Dreifach-Strömungsweganordnungsschicht 21” definiert.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, sind die vierten Strömungswege 14 und die fünften Strömungswege jeweils 15 nebeneinander angeordnet in ein und derselben Schicht, die eine andere ist als die Schicht, in der jeder von den ersten Strömungswegen 11, jeder von den zweiten Strömungswegen 12 und jeder von den dritten Strömungswegen 13 angeordnet ist. Hierbei ist dieselbe Schicht, in der die vierten Strömungswege 14 und die fünften Strömungswege 15 jeweils auf die oben beschriebene Weise nebeneinander angeordnet sind, als „Zweifach-Strömungsweganordnungsschicht 22” definiert. In dem Wärmetauscher 1 sind, wie in den Zeichnungen gezeigt, jede Dreifach-Strömungsweganordnungsschicht 21 und jede Zweifach-Strömungsweganordnungsschicht 22 in der Stapelungsrichtung der Platten 10 auf solche Weise abwechselnd angeordnet, dass gleiche Arten von Strömungswegen in der Stapelungsrichtung der Platten 10 nicht übereinanderliegen.
In jeder Dreifach-Strömungsweganordnungsschicht 21 sind die ersten Strömungswege 11, die zweiten Strömungswege 12 und die dritten Strömungswege 13, die jeweils einander benachbart sind, durch die Platten 10 voneinander isoliert; daher wird zwischen dem Eng-Kühlmittel, das durch jeden der ersten Strömungswege 11 strömt, dem Eng-Öl, das durch jeden der zweiten Strömungswege 12 strömt, und dem T/M-Öl, das durch jeden der dritten Strömungswege 13 strömt, kein Wärmetausch ausgeführt. Ebenso sind in jeder Zweifach-Strömungsweganordnungsschicht 22 die vierten Strömungswege 14 und die fünften Strömungswege 15, die einander jeweils benachbart sind, durch die Platten 10 voneinander isoliert; daher wird zwischen dem Eng-Öl, das durch jeden der vierten Strömungswege 14 strömt, und dem T/M-Öl, das durch jeden der fünften Strömungswege 15 strömt, kein Wärmetausch ausgeführt.
Zum Beispiel ist, wie in 2 (Rückseitenansicht) und in der später beschriebenen 7 gezeigt ist, jeder von den ersten Strömungswegen 11 so gestaltet, dass er über die Platten 10 mit einem Teil der vierten Strömungswege 14 und einem Teil der fünften Strömungswege 15 in Kontakt steht. Somit kann das Eng-Kühlmittel in jedem der ersten Strömungswege 11 über die Platten 10 einem gegenseitigen Wärmetausch mit sowohl dem Eng-Öl in den vierten Strömungswegen 14 als auch dem T/M-Öl in den fünften Strömungswegen 15 unterzogen werden.
Wie in 2 (Rückseitenansicht) gezeigt ist, ist im Wärmetauscher 1 jeder von den fünften Strömungswegen 15 in der Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels in jedem der ersten Strömungswege 11 oben angeordnet, und jeder von den vierten Strömungswegen 14 ist in der Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels in jedem der ersten Strömungswege 11 unten angeordnet. Somit wird das Eng-Kühlmittel, das durch jeden der ersten Strömungswege 11 strömt, über die Platten 10 zuerst einem Wärmetausch mit dem T/M-Öl unterzogen, das durch jeden der fünften Strömungswege 15 strömt, und wird danach über die Platten 10 einem Wärmetausch mit dem Eng-Öl unterzogen, das durch jeden der vierten Strömungswege 14 strömt.
„In Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels oben” bezeichnet eine Position auf der Seite, von der aus das Eng-Kühlmittel einströmt, und genauer bezeichnet diese Position eine Position, die auf der Seite der ersten Einströmöffnung 111 liegt, aus der das Eng-Kühlmittel einströmt (siehe 7 für mehr Einzelheiten). „In Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels unten” bezeichnet eine Position auf der Seite, von der aus das Eng-Kühlmittel ausströmt, und genauer bezeichnet diese Position eine Position, die auf der Seite der ersten Ausströmöffnung 112 liegt, aus der das Eng-Kühlmittel ausströmt (siehe 7 für mehr Einzelheiten).
Wie in 2 (zweite Seitenansicht), 7 und 9, die später beschrieben werden, gezeigt ist, ist jeder von den vierten Strömungswegen 14 so gestaltet, dass er über die Platten 10 mit einem gesamten Teil der dritten Strömungswege 13 und einem Teil der ersten Strömungswege 11 in Kontakt steht. Somit kann das Eng-Öl in jedem der vierten Strömungswege 14 über die Platten 10 einem gegenseitigen Wärmetausch mit sowohl dem T/M-Öl in den dritten Strömungswegen 13 als auch dem Eng-Kühlmittel in den ersten Strömungswegen 11 unterzogen werden.
Wie in 2 (zweite Seitenansicht) gezeigt ist, ist im Wärmetauscher 1 jeder von den dritten Strömungswegen 13 in der Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls in jedem der vierten Strömungswege 14 oben angeordnet, und jeder von den ersten Strömungswegen 11 ist in der Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls in jedem der vierten Strömungswege 14 unten angeordnet. Somit wird das Eng-Öl, das durch jeden der vierten Strömungswege 14 strömt, über die Platten 10 zuerst einem Wärmetausch mit dem T/M-Öl unterzogen, das durch jeden der dritten Strömungswege 13 strömt, und wird danach über die Platten 10 einem Wärmetausch mit dem Eng-Kühlmittel unterzogen, das durch jeden der ersten Strömungswege 11 strömt.
„In Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls oben” bezeichnet eine Position auf der Seite, von der aus das Eng-Öl einströmt, und genauer bezeichnet diese Position eine Position, die auf der Seite der vierten Einströmöffnung 141 liegt, aus der das Eng-Öl einströmt (siehe 7 und 9 für mehr Einzelheiten). „In Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls unten” bezeichnet eine Position auf der Seite, von der aus das Eng-Öl ausströmt, und genauer bezeichnet diese Position eine Position, die auf der Seite der vierten Ausströmöffnung 142 liegt, aus der das Eng-Öl ausströmt (siehe 7 und 9 für mehr Einzelheiten).
Wie in 2 (erste Seitenansicht), 7 und 9, die später beschrieben werden, gezeigt ist, ist jeder von den fünften Strömungswegen 15 so gestaltet, dass er über die Platten 10 mit einem gesamten Teil der zweiten Strömungswege 12 und einem Teil der ersten Strömungswege 11 in Kontakt steht. Somit kann das T/M-Öl in jedem der fünften Strömungswege 15 über die Platten 10 einem gegenseitigen Wärmetausch mit sowohl dem Eng-Öl in den zweiten Strömungswegen 12 als auch dem Eng-Kühlmittel in den ersten Strömungswegen 11 unterzogen werden.
Wie in 2 (erste Seitenansicht) gezeigt ist, ist im Wärmetauscher 1 jeder von den zweiten Strömungswegen 12 in der Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls in jedem der fünften Strömungswege 15 oben angeordnet, und jeder von den ersten Strömungswegen 11 ist in der Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls in jedem der fünften Strömungswege 15 unten angeordnet. Somit wird das T/M-Öl, das durch jeden der fünften Strömungswege 15 strömt, über die Platten 10 zuerst einem Wärmetausch mit dem Eng-Öl unterzogen, das durch jeden der zweiten Strömungswege 12 strömt, und wird danach über die Platten 10 einem Wärmetausch mit dem Eng-Kühlmittel unterzogen, das durch jeden der ersten Strömungswege 11 strömt.
„In Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls oben” bezeichnet eine Position auf der Seite, von der aus das T/M-Öl einströmt, und genauer bezeichnet diese Position eine Position, die auf der Seite der fünften Einströmöffnung 151 liegt, aus der das T/M-Öl einströmt (siehe 7 und 9 für mehr Einzelheiten). „In Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls unten” bezeichnet eine Position auf der Seite, von der aus das T/M-Öl ausströmt, und genauer bezeichnet diese Position eine Position, die auf der Seite der fünften Ausströmöffnung 152 liegt, aus der das T/M-Öl ausströmt (siehe 7 und 9 für mehr Einzelheiten).
Die Wärmetauschvorgänge der jeweiligen Fluide in den entsprechenden Strömungswegen des Wärmetauschers 1 sind gemeinsam dargestellt in 3. Genauer wird, wie in dieser Zeichnung gezeigt ist, das T/M-Öl, das aus der T/M-Einheit in jeden der dritten Strömungswege 13 strömt, zuerst einem Wärmetausch mit dem Eng-Öl in jedem der vierten Strömungswege 14 unterzogen. Dann strömt das T/M-Öl aus den dritten Strömungswegen 13 durch den zweiten Verbindungsweg 17 in die fünften Strömungswege 15 und wird danach einem Wärmetausch mit dem Eng-Kühlmittel jedes ersten Strömungswegs 11 unterzogen und danach in die T/M-Einheit zurückgeführt.
Wie in 3 gezeigt ist, wird das Eng-Öl, das aus der Eng-Einheit in jeden der zweiten Strömungswege 12 strömt, zuerst einem Wärmetausch mit dem T/M-Öl in den jedem der fünften Strömungswege 15 unterzogen. Dann strömt das Eng-Öl aus den zweiten Strömungswegen 12 durch den ersten Verbindungsweg 16 in die vierten Strömungswege 14 und wird danach einem Wärmetausch mit dem Eng-Kühlmittel jedes ersten Strömungswegs 11 unterzogen und danach in die Eng-Einheit zurückgeführt. Wie in 3 gezeigt ist, wird das Eng-Kühlmittel, das aus der Eng-Einheit in jeden der ersten Strömungswege 11 strömt, zuerst einem Wärmetausch mit dem T/M-Öl in jedem von den fünften Strömungswegen 15 unterzogen, und anschließend wird das Eng-Kühlmittel einem Wärmetausch mit dem Eng-Öl in jedem von den vierten Strömungswegen 14 unterzogen und dann in die Eng-Einheit zurückgeführt. Auf diese Weise werden im Wärmetauscher 1 drei Arten von Fluiden einem gegenseitigen Wärmetausch unterzogen, während sie durch die fünf Arten von Strömungswegen strömen.
4 zeigt maximale Temperaturen der entsprechenden Fluide, während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt und bergauf fährt. Wie in 4 gezeigt ist, wird die Öltemperatur des T/M-Öls höher als die Öltemperatur des Eng-Öls, während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt oder während es unter hoher Last, beispielsweise bergauf, fährt. Während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt oder während es unter hoher Last fährt, muss das T/M-Öl daher stärker gekühlt werden (eine niedrigere Temperatur haben) als das Eng-Öl; daher muss die zwischen dem Eng-Kühlmittel und dem T/M-Öl ausgetauschte Wärmemenge ebenfalls vergrößert werden. Genauer muss dann, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt oder während es bergauf fährt, die Kühlleistung (die ausgetauschte Wärmemenge) des Eng-Kühlmittels in Bezug auf das T/M-Öl stärker gesteigert werden als in Bezug auf das Eng-Öl. Um dies zu erreichen, wird im Wärmetauscher 1 das Eng-Öl von jedem der vierten Strömungswege 14 zuerst einem Wärmetausch mit dem T/M-Öl der dritten Strömungswege 13 unterzogen, um das T/M-Öl zu kühlen, und danach wird das Eng-Kühlmittel von jedem der ersten Strömungswege 11 einem Wärmetausch mit dem T/M der fünften Strömungswege 15 unterzogen, wodurch das T/M-Öl effizient gekühlt wird.
Wie bereits gesagt, ist der Grad der Verlustvariation in Bezug auf die Öltemperaturvariation zwischen dem Eng-Öl und dem T/M-Öl verschieden. Als Beispiel zeigt 5 jeweilige Beziehungen zwischen dem Verlustdrehmoment und der Öltemperatur in dem Fahrzeug, eine vertikale Achse stellt ein Verlustdrehmoment dar, eine horizontale Achse stellt eine kinetische Viskosität dar, eine durchgezogene Linie stellt eine Beziehung zwischen einer kinetischen Viskosität und einem Verlustdrehmoment im Eng-Öl dar, und eine durchbrochene Linie stellt eine Beziehung zwischen einer kinetischen Viskosität und einem Verlustdrehmoment im T/M-Öl dar. In dieser Zeichnung stellt ΔT_Eng einen Gradienten des Verlustdrehmoments des Motors in Bezug auf die Variation der kinetischen Viskosität dar, und ΔT_T/M stellt einen Gradienten des Verlustdrehmoments des Getriebes in Bezug auf die Variation der kinetischen Viskosität dar.
In 5 stellt die horizontale Achse zwar nicht die Öltemperatur dar, sondern stellt die kinetische Viskosität dar, aber die kinetische Viskosität ist temperaturabhängig; daher kann 5 so betrachtet werden, als würde sie die Verlustvariation in Bezug auf die Variation der Öltemperatur zeigen. (Hohe Öltemperatur) und (Niedrige Öltemperatur), die links und rechts von der horizontalen Achse von 5 angegeben sind, stellen dar, dass die kinetische Viskosität niedriger wird, wenn die Öltemperatur höher wird, und dass die kinetische Viskosität höher wird, wenn die Öltemperatur niedriger wird.
Wie in 5 gezeigt ist, wird sowohl im Motor als auch im Getriebe das Verlustdrehmoment kleiner, wenn die kinetische Viskosität niedriger wird (die Öltemperatur höher wird). Der Gradient des Verlustdrehmoments in Bezug auf die Variation der Öltemperatur weist eine Beziehung ΔT_T/M > ΔT_Eng auf, und daher ist der Gradient des Verlustdrehmoments des Getriebes steiler als der Gradient des Verlustdrehmoments des Motors. Infolgedessen ist es möglich, das Verlustdrehmoment des Motorantriebsstrangs stärker zu verringern, wenn man die Öltemperatur des T/M-Öls beispielsweise um 1°C erhöht, als wenn man die Öltemperatur des Eng-Öls um 1°C erhöht, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird.
6 zeigt jeden Temperaturübergang der entsprechenden Fluide während einer Kaltphase, die einen Zustand angibt, bevor ein Aufwärmen des Motors abgeschlossen worden ist, (während eines Aufwärmens) und während einer Warmphase, die einen Zustand angibt, nachdem das Aufwärmen des Motors und des Getriebes in dem Fahrzeug abgeschlossen worden ist. In 6 zeigt eine durchbrochene Linie einen Zeitpunkt an, zu dem das Aufwärmen abgeschlossen ist. Wie in 6 gezeigt ist, ist vor dem Abschluss der Aufwärmung die Öltemperatur des T/M-Öls niedriger als die Öltemperatur des Eng-Öls. Vor dem Abschluss der Aufwärmung ist es daher nötig, dem Aufwärmen der Öltemperatur des T/M-Öls Vorrang vor der Öltemperatur des Eng-Öls zu geben, und es ist nötig, die zwischen dem Eng-Kühlmittel und dem T/M-Öl ausgetauschte Wärmemenge zu vergrößern.
Wie bereits gesagt, ist es notwendig, sowohl vor als auch nach dem Abschluss der Aufwärmung des Motors und des Getriebes in dem Fahrzeug das T/M-Öl bevorzugt vor dem Eng-Öl zu einem Wärmetausch mit den anderen Fluiden zu bringen, aber in dem Wärmetauscher, der in JP 2013-113578 A vorgeschlagen wird, werden alle Fluide parallel einem Wärmetausch unterzogen und daher ist es nicht möglich, den Wärmetausch zu priorisieren. Um dem zu begegnen, ist der Wärmetauscher 1, wie in 1 und 2 dargestellt, so gestaltet, dass jeder von den fünften Strömungswegen 15 in der Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels in den ersten Strömungswegen 11 oben angeordnet ist, jeder von den vierten Strömungswegen 14 in der Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels in den ersten Strömungswegen 11 unten angeordnet ist, jeder von den dritten Strömungswegen 13 in der Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls in den vierten Strömungswegen 14 oben angeordnet ist, jeder von den ersten Strömungswegen 11 in der Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls in den vierten Strömungswegen 14 unten angeordnet sind, jeder von den zweiten Strömungswegen 12 in der Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls in den fünften Strömungswegen 15 oben angeordnet ist und jeder von den ersten Strömungswegen 11 in der Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls in den fünften Strömungswegen 15 unten angeordnet ist, um das T/M-Öl einem effizienten Wärmetausch mit den anderen Fluiden zu unterziehen.
Auf diese Weise kann der Wärmetauscher 1 das T/M-Öl, das eine höhere Verlustvariation in Bezug auf die Öltemperaturvariation aufweist als die anderen Fluide (das Eng-Kühlmittel und das Eng-Öl), bevorzugt einem Wärmetausch unterziehen, indem er zuerst das Eng-Kühlmittel einem Wärmetausch mit dem T/M-Öl unterzieht und danach das Eng-Kühlmittel einem Wärmetausch mit dem Eng-Öl unterzieht. Somit ist es beispielsweise in dem Getriebe während des Aufwärmens möglich, die Temperatur des T/M-Öls rasch zu erhöhen, wodurch der Getriebeverlust verringert wird und die Kraftstoffeffizienz des Antriebsstrangs insgesamt erhöht wird.
Während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt oder unter hoher Last fährt, macht das T/M-Öl zum Beispiel in jedem der dritten Strömungswege 13 jeweils einen Wärmetausch durch mit dem Eng-Öl in den vierten Strömungswegen 14, um die Temperatur des T/M-Öls zu senken; und danach macht das T/M-Öl, dessen Temperatur gesenkt worden ist, in jedem der fünften Strömungswege 15 einen Wärmetausch durch mit dem Eng-Kühlmittel in den ersten Strömungswegen 11, dessen Temperatur niedriger ist als die des Eng-Öls, so dass das T/M-Öl, dessen Temperatur höher ist als die des Eng-Öls, rasch gekühlt wird, wodurch der Getriebeverlust verringert wird und die Kraftstoffeffizienz des Antriebsstrangs insgesamt erhöht wird.
Die Strömungsrichtung von jedem der Fluide in jedem der Strömungswege wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 7 bis 10 beschrieben. Zum Beispiel zeigen für den Wärmetauscher 1, der in 1 und 2 gezeigt ist, 7 und 8 ausschnittsweise nur jeden von den ersten Strömungswegen 11, jeden von den vierten Strömungswegen 14 und jeden von den fünften Strömungswegen 15, die einander in der Stapelungsrichtung der Platten 10 benachbart sind. Zum Beispiel zeigen für den Wärmetauscher 1, der in 1 und 2 gezeigt ist, 9 und 10 ausschnittsweise nur jeden von den zweiten Strömungswegen 12, jeden von den dritten Strömungswegen 13, jeden von den vierten Strömungswegen 14 und jeden von den fünften Strömungswegen 15, die einander in der Stapelungsrichtung der Platten 10 benachbart sind.
In 7 bis 10 zeigt jeweils ein Pfeil, der mit einer abwechselnd kurz und lang gestrichelten Linie gezeichnet ist, eine Hauptlinie (eine typische Strömungsrichtung) der Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels für den Fall an, dass die erste Einströmöffnung 111 und die erste Ausströmöffnung 112 mit einem kleinsten Abstand verbunden sind. Pfeile mit durchgezogenen Linien zeigen eine Hauptlinie der Strömungsrichtung F12 des Eng-Öls für den Fall, dass die zweite Einströmöffnung 121 und die zweite Ausströmöffnung 122 mit einem kleinsten Abstand verbunden sind, bzw. eine Hauptlinie der Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls für den Fall an, dass die vierte Einströmöffnung 141 und die vierte Ausströmöffnung 142 mit einem kleinsten Abstand verbunden sind. Pfeile mit durchbrochenen Linien zeigen eine Hauptlinie der Strömungsrichtung F13 des T/M-Öls für den Fall, dass die dritte Einströmöffnung 131 und die dritte Ausströmöffnung 132 mit einem kleinsten Abstand verbunden sind, bzw. eine Hauptlinie der Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls für den Fall an, dass die fünfte Einströmöffnung 151 und die fünfte Ausströmöffnung 152 mit einem kleinsten Abstand verbunden sind.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, sind im Wärmetauscher 1 die erste Einströmöffnung 111 und die erste Ausströmöffnung 112 und die vierte Einströmöffnung 141 und die vierte Ausströmöffnung 142 jeweils auf solche Weise ausgebildet, dass die Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels in jedem der ersten Strömungswege 11 und die Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls in jedem der vierten Strömungswege 14 im Gegenstrom zueinander sind.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, bezeichnet der oben genannte „Gegenstrom” einen Zustand, in dem Hauptlinien der jeweiligen Strömungsrichtungen unterschiedlicher Fluide einander schneiden, oder einen Zustand, in dem Hauptlinien der jeweiligen Strömungsrichtungen unterschiedlicher Fluide einander entgegengesetzt sind. Ströme außer dem Gegenstromzustand, das heißt Ströme in einem Zustand, in dem Hauptlinien jeweiliger Strömungsrichtungen unterschiedlicher Fluide einander nicht schneiden, und auch in einem Zustand, in dem die Hauptlinien der jeweiligen Strömungsrichtungen der unterschiedlichen Fluide einander nicht entgegengesetzt sind, werden als „Gleichströme” bezeichnet.
Ob die Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels in jedem der ersten Strömungswege 11 und die Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls in jedem der vierten Strömungswege 14 in Gegenstrom kommen oder nicht, hängt von der Lagebeziehung zwischen der ersten Einströmöffnung 111, der ersten Ausströmöffnung 112, der vierten Einströmöffnung 141 und der vierten Ausströmöffnung 142 ab.
Genauer sind die erste Einströmöffnung 111 und die erste Ausströmöffnung 112, wie in 7 dargestellt, jeweils an diagonalen Eckpositionen ausgebildet, wenn die Platten 10, aus denen jeder von den ersten Strömungswegen 11 besteht, in der Draufsicht betrachtet werden. Die vierte Einströmöffnung 141 und die vierte Ausströmöffnung 142 sind jeweils an diagonalen Eckpositionen ausgebildet, wenn die Platten 10, aus denen jeder der vierten Strömungswege 14 besteht, in der Draufsicht betrachtet werden, und an diesen diagonalen Positionen schneidet die Hauptlinie der Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls die Hauptlinie der Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels, wenn man sie in der Draufsicht betrachtet. Zum Beispiel sind dann, wenn in der Platte 10, die eine Rechteckform aufweist, wie in 7 dargestellt, die erste Einströmöffnung 111 und die erste Ausströmöffnung 112 an irgendwelchen diagonalen Positionen der vier Ecken der Platte 10 ausgebildet sind, die vierte Einströmöffnung 141 und die vierte Ausströmöffnung 142 an diagonalen Positionen der vier Ecken ausgebildet, die nicht mit der ersten Einströmöffnung 111 und der ersten Ausströmöffnung 112 überlagert sind, wenn man sie in der Draufsicht betrachtet.
Auf diese Weise schneidet im Wärmetauscher 1 die Hauptlinie der Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels die Hauptlinie der Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls, so dass die Richtung, in welcher das Eng-Kühlmittel strömt, und die Richtung, in welcher das Eng-Öl strömt, zwischen den ersten Strömungswegen 11 und den vierten Strömungswegen 14 beide im Gegenstrom zueinander sind; daher ist es möglich, den Temperaturunterschied zwischen den Fluiden, die von den Platten 10 voneinander getrennt werden, im Vergleich zum Fall eines Gleichstroms größer zu halten, wodurch ein effizienter Wärmetausch zwischen dem Eng-Kühlmittel und dem Eng-Öl stattfindet.
Wenn beispielsweise die Strömungsrichtungen der jeweiligen Fluide im Gleichstrom sind, wird der Temperaturunterschied zwischen diesen Fluiden auf der Einlassseite (der Seite der Einströmöffnung) jedes Fluids größer, aber der Temperaturunterschied zwischen diesen Fluiden wird zur Auslassseite (zur Seite der Ausströmöffnung) jedes Fluids hin allmählich geringer; daher wird die Wärmetauscheffizienz insgesamt geringer. Wenn dagegen die Richtungen, in denen die jeweiligen Fluide strömen, im Gegenstrom zueinander sind, wie dies in der vorliegenden Erfindung der Fall ist, wird der Temperaturunterschied zwischen diesen Fluiden auf der Einlassseite (der Seite der Einströmöffnung) jedes Fluids und auf der Auslassseite (der Seite der Ausströmöffnung) jedes Fluids konstant; daher ist es möglich, den Temperaturunterschied zwischen diesen Fluiden im Durchschnitt größer zu halten, wodurch die Wärmetauscheffizienz insgesamt größer wird.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, sind im Wärmetauscher 1 die erste Einströmöffnung 111 und die erste Ausströmöffnung 112 und die fünfte Einströmöffnung 151 und die fünfte Ausströmöffnung 152 jeweils so ausgebildet, dass die Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels in jedem der ersten Strömungswege 11 in Bezug auf die Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls in jedem der fünften Strömungswege 15 in den Gegenstrom kommt.
Ob die Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels in jedem der ersten Strömungswege 11 und die Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls in jedem der fünften Strömungswege 15 in Gegenstrom kommen oder nicht, hängt von der Lagebeziehung zwischen der ersten Einströmöffnung 111, der ersten Ausströmöffnung 112, der fünften Einströmöffnung 151 und der fünften Ausströmöffnung 152 ab.
Genauer sind die erste Einströmöffnung 111 und die erste Ausströmöffnung 112, wie in 7 dargestellt, an den diagonalen Eckpositionen ausgebildet, wenn die Platten 10, aus denen jeder von den ersten Strömungswegen 11 besteht, in der Draufsicht betrachtet werden. Die fünfte Einströmöffnung 151 und die fünfte Ausströmöffnung 152 sind an diagonalen Eckpositionen ausgebildet, wenn die Platten 10, aus denen jeder von den fünften Strömungswegen 15 besteht, in der Draufsicht betrachtet werden, und an diesen diagonalen Positionen schneidet die Hauptlinie der Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls die Hauptlinie der Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels, wenn man sie in der Draufsicht betrachtet. Zum Beispiel sind dann, wenn in der Platte 10, die eine Rechteckform aufweist, wie in 7 dargestellt, die erste Einströmöffnung 111 und die erste Ausströmöffnung 112 an irgendwelchen diagonalen Positionen der vier Ecken der Platte 10 ausgebildet sind, die fünfte Einströmöffnung 151 und die fünfte Ausströmöffnung 152 an diagonalen Positionen der vier Ecken ausgebildet, die nicht mit der ersten Einströmöffnung 111 und der ersten Ausströmöffnung 112 überlagert sind, wenn man sie in der Draufsicht betrachtet.
Auf diese Weise schneidet im Wärmetauscher 1 die Hauptlinie der Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels die Hauptlinie der Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls, so dass die Richtung, in welcher das Eng-Kühlmittel strömt, und die Richtung, in welcher das Eng-Öl strömt, zwischen den ersten Strömungswegen 11 und den fünften Strömungswegen 15 beide im Gegenstrom zueinander sind; daher ist es möglich, den Temperaturunterschied zwischen den Fluiden, die von den Platten 10 voneinander getrennt werden, im Vergleich zum Fall eines Gleichstroms größer zu halten, wodurch ein effizienter Wärmetausch zwischen dem Eng-Kühlmittel und dem T/M-Öl stattfindet.
Wie in 9 und 10 dargestellt ist, sind im Wärmetauscher 1 die zweite Einströmöffnung 121 und die zweite Ausströmöffnung 122 und die fünfte Einströmöffnung 151 und die fünfte Ausströmöffnung 152 jeweils auf solche Weise ausgebildet, dass die Strömungsrichtung F12 des Eng-Öls in jedem der zweiten Strömungswege 12 und die Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls in jedem der fünften Strömungswege 15 im Gegenstrom zueinander sind.
Ob die Strömungsrichtung F12 des Eng-Öls in jedem der zweiten Strömungswege 12 und die Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls in jedem der fünften Strömungswege 15 in Gegenstrom kommen oder nicht, hängt von der Lagebeziehung zwischen der zweiten Einströmöffnung 121, der zweiten Ausströmöffnung 122, der fünften Einströmöffnung 151 und der fünften Ausströmöffnung 152 ab.
Genauer sind die zweite Einströmöffnung 121 und die zweite Ausströmöffnung 122, wie in 9 dargestellt, an den diagonalen Eckpositionen ausgebildet, wenn die Platten 10, aus denen jeder von den ersten Strömungswegen 12 besteht, in der Draufsicht betrachtet werden. Die fünfte Einströmöffnung 151 und die fünfte Ausströmöffnung 152 sind an diagonalen Eckpositionen ausgebildet, wenn die Platten 10, aus denen jeder von den fünften Strömungswegen 15 besteht, in der Draufsicht betrachtet werden, und an diesen diagonalen Positionen schneidet die Hauptlinie der Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls die Hauptlinie der Strömungsrichtung F12 des Eng-Öls, wenn man sie in der Draufsicht betrachtet. Zum Beispiel sind dann, wenn in der Platte 10, die eine Rechteckform aufweist, wie in 9 dargestellt, die zweite Einströmöffnung 121 und die zweite Ausströmöffnung 122 an irgendwelchen diagonalen Positionen der vier Ecken der Platte 10 ausgebildet sind, die fünfte Einströmöffnung 151 und die fünfte Ausströmöffnung 152 an diagonalen Positionen der vier Ecken ausgebildet, die nicht mit der zweiten Einströmöffnung 121 und der zweiten Ausströmöffnung 122 überlagert sind, wenn man sie in der Draufsicht betrachtet.
Auf diese Weise schneidet im Wärmetauscher 1 die Hauptlinie der Strömungsrichtung F12 des Eng-Öls die Hauptlinie der Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls, so dass die Richtung, in welcher das Eng-Öl strömt, und die Richtung, in welcher das T/M-Öl strömt, zwischen den zweiten Strömungswegen 12 und den fünften Strömungswegen 15 beide im Gegenstrom zueinander sind; daher ist es möglich, den Temperaturunterschied zwischen den Fluiden, die von den Platten 10 voneinander getrennt werden, im Vergleich zum Fall eines Gleichstroms größer zu halten, wodurch ein effizienter Wärmetausch zwischen dem Eng-Öl und dem T/M-Öl stattfindet.
Wie in 9 und 10 dargestellt ist, sind im Wärmetauscher 1 die vierte Einströmöffnung 141 und die vierte Ausströmöffnung 142 und die dritte Einströmöffnung 131 und die dritte Ausströmöffnung 132 jeweils auf solche Weise ausgebildet, dass die Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls in jedem der vierten Strömungswege 14 und die Strömungsrichtung F13 des T/M-Öls in jedem der dritten Strömungswege 13 im Gegenstrom zueinander sind.
Ob die Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls in jedem der vierten Strömungswege 14 und die Strömungsrichtung F13 des T/M-Öls in jedem der dritten Strömungswege 13 in Gegenstrom kommen oder nicht, hängt von der Lagebeziehung zwischen der vierten Einströmöffnung 141, der vierten Ausströmöffnung 142, der dritten Einströmöffnung 131 und der dritten Ausströmöffnung 132 ab.
Genauer sind die vierte Einströmöffnung 141 und die vierte Ausströmöffnung 142, wie in 9 dargestellt, an den diagonalen Eckpositionen ausgebildet, wenn die Platten 10, aus denen jeder von den vierten Strömungswegen 14 besteht, in der Draufsicht betrachtet werden. Die dritte Einströmöffnung 131 und die dritte Ausströmöffnung 132 sind an diagonalen Eckpositionen ausgebildet, wenn die Platten 10, aus denen jeder von den dritten Strömungswegen 13 besteht, in der Draufsicht betrachtet werden, und an diesen diagonalen Positionen schneidet die Hauptlinie der Strömungsrichtung F13 des T/M-Öls die Hauptlinie der Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls, wenn man sie in der Draufsicht betrachtet. Zum Beispiel sind dann, wenn in der Platte 10, die eine Rechteckform aufweist, wie in 9 dargestellt, die vierte Einströmöffnung 141 und die vierte Ausströmöffnung 142 an irgendwelchen diagonalen Positionen der vier Ecken der Platte 10 ausgebildet sind, die dritte Einströmöffnung 131 und die dritte Ausströmöffnung 132 an diagonalen Positionen der vier Ecken ausgebildet, die nicht mit der vierten Einströmöffnung 141 und der vierten Ausströmöffnung 142 überlagert sind, wenn man sie in der Draufsicht betrachtet.
Auf diese Weise schneidet im Wärmetauscher 1 die Hauptlinie der Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls die Hauptlinie der Strömungsrichtung F13 des T/M-Öls, so dass die Richtung, in welcher das Eng-Öl strömt, und die Richtung, in welcher das T/M-Öl strömt, zwischen den vierten Strömungswegen 14 und den dritten Strömungswegen 13 beide im Gegenstrom zueinander sind; daher ist es möglich, den Temperaturunterschied zwischen den Fluiden, die von den Platten 10 voneinander getrennt werden, im Vergleich zum Fall eines Gleichstroms größer zu halten, wodurch ein effizienter Wärmetausch zwischen dem Eng-Öl und dem T/M-Öl stattfindet.
Was die Flächen der jeweiligen Strömungswege im Wärmetauscher 1 betrifft, so ist es möglich, die Breiten L1 bis L4 der jeweiligen Strömungswege in jeder Schicht zu optimieren, wenn der Wärmetauscher 1 in der Draufsicht betrachtet wird, und zwar abhängig von der in den einzelnen Fluiden benötigten Wärmetauschmenge, wie beispielsweise in 11 dargestellt ist. Wenn zum Beispiel, wie in diesen Zeichnungen dargestellt ist, die Breiten L1 bis L4 der jeweiligen Strömungswege in jeder Schicht so eingestellt werden, dass sie einander gleich sind (L1 = L2 = L3 = L4), ist es möglich, den Wärmetauscher 1 in der Draufsicht gesehen in viereckiger Form zu gestalten, wodurch dessen bessere Einbaubarkeit in das Fahrzeug verbessert wird.
Die konkreten Gestaltungen des Wärmetauschers 1, das heißt die Form und die Stapelungsweise der Platten 10, sind nicht besonders beschränkt, und die Form und die Stapelungsweise der Platten 10 kann geeignet definiert werden, um die Anordnungen der jeweiligen Strömungswege zu schaffen; und ein Beispiel dafür kann den Fall beinhalten, dass schüsselförmige Platten verwendet werden.
In diesem Fall können die folgenden drei Arten von Platten als die Platten 10 verwendet werden: große schüsselförmige Platten, welche die entsprechenden ersten Strömungswege 11, die entsprechenden vierten Strömungswege 14 und die entsprechenden fünften Strömungswege 15 abtrennen; kleine schüsselförmige Platten, welche die entsprechenden zweiten Strömungswege 12 und die entsprechenden dritten Strömungswege 13 abtrennen; und eine flache Platte, die als oberstes Abdeckelement dient, und diese Platten werden kombiniert (gestapelt), um die jeweiligen Strömungswege zu bilden. Als erster Verbindungsweg 16 und als zweiter Verbindungsweg 17 können zum Beispiele Rohre aus Metall, beispielsweise Aluminium, verwendet werden. „Schüsselförmig” bezeichnet hierbei eine Form, bei der eine flache Oberfläche in eine konkave Form gebracht wird, eine Öffnung oberhalb des konkaven Abschnitts ausgebildet ist und eine Bodenfläche und eine Seitenfläche vorhanden sind. Ein Haftmittel wird zwischen den Platten 10 aufgebracht, und diese Platten 10 werden einer Wärmebehandlung oder dergleichen unterzogen, so dass sie zu einer Einheit verbunden werden, um den Wärmetauscher 1 zu bilden.
In dem Wärmetauscher 1, der die oben beschriebene Gestaltung aufweist, sind die jeweiligen Strömungswege unter Berücksichtigung der Verlustvariation in Bezug auf die jeweilige Öltemperaturvariation des Eng-Öls und des T/M-Öls angeordnet, und dadurch sind die jeweiligen Wärmetauschmengen des Eng-Kühlmittels, des Eng-Öls und des T/M-Öls optimiert; daher ist es möglich, den Verlust des Motors und des Getriebes zu verringern und die Kraftstoffeffizienz des Antriebsstrangs insgesamt zu erhöhen.
In dem Wärmetauscher, wie er in JP 2013-113578 A vorgeschlagen ist, sind die einzelnen Strömungswege, durch die das Eng-Öl strömt, die einzelnen Strömungswege, durch die das Eng-Kühlmittel strömt, und die einzelnen Strömungswege, durch die das T/M-Öl strömt, in dieser Reihenfolge gestapelt; somit sind mindestens drei Schichten nötig, um den Wärmetausch zwischen drei Arten von Fluiden auszuführen. Im Gegensatz dazu sind im Wärmetauscher 1 gemäß der vorliegenden Erfindung die ersten Strömungswege 11, durch die das Eng-Kühlmittel strömt, die zweiten Strömungswege 12, durch die das Eng-Ö1 strömt, und die dritten Strömungswege 13, durch das T/M-Öl strömt, jeweils in derselben Schicht angeordnet, und die vierten Strömungswege 14, durch die das Eng-Öl strömt, und die fünften Strömungswege 15, durch die das T/M-Öl strömt, sind jeweils in derselben Schicht angeordnet; dadurch ist es möglich, den Wärmetausch zwischen diesen drei Arten von Fluiden in mindestens zwei Schichten auszuführen. Im Vergleich zu dem Wärmetauscher, wie er in JP 2013-113578 A offenbart ist, ist es somit im Wärmetauscher 1 möglich, die Anzahl der Platten 10, die zur Ausbildung der Strömungswege der jeweiligen Fluide verwendet werden, zu verringern, wodurch die Schichten des Wärmetauschers 1 weniger werden und der Wärmetauscher 1 kompakt gestaltet wird.
In dem Wärmetauscher, wie er in JP 2013-113578 A offenbart ist, wird der Wärmetausch zwischen dem Eng-Kühlmittel, dem Eng-Öl und dem T/M-Öl gleichzeitig ausgeführt, und daher könnten die jeweiligen Wärmetauschmengen dieser Fluide weniger werden, was zu einer Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz führt. Genauer strömt jedes Fluid in den einzelnen Schichten parallel, und daher sinkt die Strömungsrate jedes Fluids in den einzelnen Schichten, und somit wird die Wärmetauschmenge jedes Fluids kleiner. Genauer weist das T/M-Öl eine niedrigere Strömungsrate auf als das Eng-Kühlmittel und das Eng-Öl; daher könnte es im Wärmetauscher des Standes der Technik unmöglich sein, die erforderliche Wärmetauschmenge zu erbringen. Auch wenn die Strömungswege dafür ausgelegt werden, die Wärmetauschmenge zu erbringen, die im T/M-Öl nötig ist, welches die geringste Strömungsrate aufweist, werden im Falle des Wärmetauschers des Standes der Technik die jeweiligen Strömungswege, durch welche die Fluide außer dem T/M-Öl strömen, notwendigerweise entsprechend der Zunahme der Abmessung des Strömungswegs, durch den das T/M-Öl strömt, vergrößert, was zu einer Vergrößerung der Abmessung des gesamten Wärmetauschers führt. Im Gegensatz dazu ist der Wärmetauscher 1 so gestaltet, dass die jeweiligen Strömungswege so angeordnet sind, dass sie die Wärmetauschmenge erbringen, die im T/M-Öl benötigt wird; daher ist es möglich, die Vergrößerung der Abmessung des gesamten Wärmetauschers zu unterdrücken.
In dem Wärmetauscher, wie er in JP 2013-113578 A vorgeschlagen ist, ist es nicht möglich, sämtliche Strömungsrichtungen der jeweiligen Fluide so anzuordnen, dass sie im Gegenstrom zueinander sind, so dass die Strömungsrichtungen von manchen der Fluide in einen Gleichstrom kommen. Im Gegensatz dazu ist in dem Wärmetauscher 1, wie in 2 dargestellt, jeder von den fünften Strömungswegen 15 in der Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels in den ersten Strömungswegen 11 oben angeordnet, ist jeder von den vierten Strömungswegen 14 in der Strömungsrichtung F11 des Eng-Kühlmittels in den ersten Strömungswegen 11 unten angeordnet, ist jeder von den dritten Strömungswegen 13 in der Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls in den vierten Strömungswegen 14 oben angeordnet, ist jeder von den ersten Strömungswegen 11 in der Strömungsrichtung F14 des Eng-Öls in den vierten Strömungswegen 14 unten angeordnet, ist jeder von den zweiten Strömungswegen 12 in der Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls in den fünften Strömungswegen 15 oben angeordnet und ist jeder von den ersten Strömungswegen 11 in der Strömungsrichtung F15 des T/M-Öls in den fünften Strömungswegen 15 unten angeordnet, wodurch sämtliche Strömungsrichtungen der jeweiligen Fluide so angeordnet werden, dass sie im Gegenstrom zueinander sind. Somit können im Wärmetauscher 1 im Vergleich mit dem Wärmetauscher, in dem manche von den Strömungswegen im Gleichstrom angeordnet sind, die jeweiligen Fluide effizienter einem gegenseitigen Wärmetausch unterzogen werden.
In dem herkömmlichen Wärmetauscher, wie er in JP 2013-113578 A vorgeschlagen wird, ist die Anzahl der Platten, aus denen jeder von den Strömungswegen aufgebaut ist, identisch; daher ist es nicht möglich, die Wärmetauschmenge jedes Fluids auf einen optimalen Wert einzustellen, was einen Mangel und einen Überschuss der Wärmetauschmenge bewirkt. Im Gegensatz dazu kann der Wärmetauscher 1 die Wärmetauschmenge jedes Fluids auf einen optimalen Wert einstellen, indem die Positionen, wo sich die einzelnen Strömungswege befinden, geeignet angeordnet werden.
Im Folgenden wird eine Position beschrieben, wo der Wärmetauscher angeordnet wird. Vorzugsweise wird der Wärmetauscher 1 an einer Position im Fahrzeug angeordnet, an der die Strömungsrate des Eng-Kühlmittels höher ist, und er kann zum Beispiel in einem Kühlkörperweg angeordnet werden, wie in 12 gezeigt ist. In dieser Zeichnung sind jeweils ein Zylinderblock 2, ein Zylinderkopf 3, ein Drosselkörper 4, ein Erhitzer 5, ein Kühler 6 und ein Thermostat 7 des Motors im Fahrzeug darstellt. In dieser Zeichnung zeigen Pfeile, die jeweils zwischen zwei benachbarten Bauteilen dargestellt sind, einen Weg an, durch den die einzelnen Fluide (das Eng-Kühlmittel, das Eng-Öl, das T/M-Öl) strömen. Die „Strömungsrate des Eng-Kühlmittels ist höher” bezeichnet den Fall, dass das Eng-Kühlmittel eine durchschnittliche Strömungsrate aufweist, die beispielsweise nicht kleiner ist als 6 l/min.
Wie in 12 gezeigt ist, ist der Wärmetauscher in der Nähe eines Einlasses des Kühlkörpers 6 angeordnet, so dass dem Wärmetauscher 1 mehr Eng-Kühlmittel zugeführt wird, wodurch die Wärmetauschmenge jedes Fluids vergrößert wird. In dem Fall, wo der Wärmetauscher 1 an der in 12 gezeigten Position angeordnet ist, befindet sich der Thermostat 7 in einem geschlossenen Zustand, bevor die Aufwärmung des Motors abgeschlossen worden ist, was bedeutet, dass das Eng-Kühlmittel nicht ausreichend erwärmt wird und somit der Wärmetauscher 1 nicht mit Eng-Kühlmittel beliefert wird und dass kein Wärmetausch zwischen den jeweiligen Fluiden ausgeführt wird. Nach dem Abschluss der Aufwärmung des Motors, das heißt dann, wenn das Eng-Kühlmittel ausreichend erwärmt worden ist, wird dagegen der Thermostat 7 geöffnet, um Eng-Kühlmittel zum Wärmetauscher 1 zu liefern, und somit wird der Wärmetausch zwischen den jeweiligen Fluiden ausgeführt. Wenn der Wärmetauscher 1 an der in 12 gezeigten Position angeordnet wird, ist es daher möglich, einen Wechsel zwischen der Nichtausführung und der Ausführung des Wärmetausches zwischen den jeweiligen Fluiden vor und nach dem Abschluss der Aufwärmung des Motors automatisch auszuführen.
Im Allgemeinen ist es vor Abschluss der Aufwärmung des Motors im Hinblick auf die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz bevorzugt, die Temperatur des Eng-Kühlmittels präferenziell zu erhöhen; daher kann der Wärmetauscher 1, wie in 12 dargestellt, in der Nähe des Einlasses des Kühlkörpers 6 angeordnet werden, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern.
Außer an der oben genannten Position kann der Wärmetauscher 1 auch an einer Position unmittelbar hinter dem Zylinderkopf 3 angeordnet werden, wie von einer Bezugszahl A von 12 angegeben. Die Strömungsrate des Eng-Kühlmittels ist auch an dieser Position hoch genug, um die Wärmetauschmenge jedes Fluids zu verbessern. In diesem Fall können beispielsweise die zweite Einströmöffnung 121 und die zweite Ausströmöffnung 122 direkt am Zylinderkopf 3 montiert sein.
Wie oben beschrieben, wurde konkret die Ausführungsform des Wärmetauschers erläutert, und der Gedanke der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die obigen Beschreibungen beschränkt, sondern ist vielmehr breit innerhalb des Gedankens und des Bereichs der Ansprüche auszulegen. Es versteht sich von selbst, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen und dergleichen auf Basis der Beschreibungen im Gedanken der Erfindung eingeschlossen sein können.
Zum Beispiel wurde in 1 und 2, wie oben beschrieben, erläutert, dass der Wärmetauscher 1, der insgesamt zwölf Schichten aufweist, so gestaltet ist, dass die Dreifach-Strömungsweganordnungsschichten 21 und die Zweifach-Strömungsweganordnungsschichten 22 in der Stapelungsrichtung der Platten 10 abwechselnd angeordnet sind, aber die Anzahl der Schichten des Wärmetauschers 1 kann auch zwölf oder mehr oder zwölf oder weniger sein, solange die Dreifach-Strömungsweganordnungsschichten 21 und die Zweifach-Strömungsweganordnungsschicht 22 abwechselnd angeordnet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013-113578 [0002]
JP 2013-113578 A [0003, 0072, 0099, 0099, 0100, 0101, 0102]

Claims

Wärmetauscher (1) für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug einen Motor und ein Getriebe beinhaltet, wobei der Wärmetauscher (1) aufweist: erste Strömungswege (11), die dafür ausgelegt sind, ein Motorkühlmittel durch die ersten Strömungswege (11) strömen zu lassen; zweite Strömungswege (12), die dafür ausgelegt sind, ein Motoröl durch die zweiten Strömungswege (12) strömen zu lassen; dritte Strömungswege (13), die dafür ausgelegt sind, ein Getriebeöl durch die dritten Strömungswege (13) strömen zu lassen; vierte Strömungswege (14), die dafür ausgelegt sind, das Motoröl, das durch die zweiten Strömungswege (12) geströmt ist, durch die vierten Strömungswege (14) strömen zu lassen; fünfte Strömungswege (15), die dafür ausgelegt sind, das Getriebeöl, das durch die dritten Strömungswege (13) geströmt ist, durch die fünften Strömungswege (15) strömen zu lassen; eine Mehrzahl von Platten (10), die dafür ausgelegt sind, die ersten Strömungswege (11), die zweiten Strömungswege (12), die dritten Strömungswege (13), die vierten Strömungswege (14) und die fünften Strömungswege (15) abzutrennen; einen ersten Verbindungsweg (16), der dafür ausgelegt ist, die zweiten Strömungswege (12) mit den vierten Strömungswegen (14) zu verbinden; und einen zweiten Verbindungsweg (17), der dafür ausgelegt ist, die dritten Strömungswege (13) mit den fünften Strömungswegen (15) zu verbinden; wobei die ersten Strömungswege (11) dafür ausgelegt sind, das Motorkühlmittel über die Platten (10) zu einem Wärmetausch mit sowohl dem Motoröl in den vierten Strömungswegen (14) als auch dem Getriebeöl in den fünften Strömungswegen (15) zu bringen, die vierten Strömungswege (14) dafür ausgelegt sind, das Motorkühlmittel über die Platten (10) zu einem Wärmetausch mit sowohl dem Getriebeöl in den dritten Strömungswegen (13) als auch dem Motorkühlmittel in den ersten Strömungswegen (11) zu bringen, die fünften Strömungswege (15) dafür ausgelegt sind, das Motorkühlmittel über die Platten (10) zu einem Wärmetausch mit sowohl dem Motoröl in den zweiten Strömungswegen (12) als auch dem Motorkühlmittel in den ersten Strömungswegen (11) zu bringen, Dreifach-Strömungsweganordnungsschichten (21), bei denen die ersten Strömungswege (11), die zweiten Strömungswege (12) und die dritten Strömungswege (13) jeweils in derselben Schicht liegen, und Zweifach-Strömungsweganordnungsschichten (22), bei denen die vierten Strömungswege (14) und die fünften Strömungswege (15) jeweils in derselben Schicht liegen, die in einer Stapelungsrichtung der Platten (10) jeweils auf solche Weise angeordnet sind, dass Strömungswege der gleichen Art in der Stapelungsrichtung der Platten (10) nicht übereinanderliegen, jeder von den fünften Strömungswegen (15) in Strömungsrichtung des Motorkühlmittels in den ersten Strömungswegen (11) oben angeordnet ist, jeder von den vierten Strömungswegen (14) in Strömungsrichtung des Motorkühlmittels in den ersten Strömungswegen (11) unten angeordnet ist, jeder von den dritten Strömungswegen (13) in Strömungsrichtung des Motoröls in den vierten Strömungswegen (14) oben angeordnet ist, jeder von den ersten Strömungswegen (11) in Strömungsrichtung des Motoröls in den vierten Strömungswegen (14) unten angeordnet ist, jeder von den zweiten Strömungswegen (12) in Strömungsrichtung des Getriebeöls in den fünften Strömungswegen (15) oben angeordnet ist, und jeder von den ersten Strömungswegen (11) in Strömungsrichtung des Getriebeöls in den fünften Strömungswegen (15) unten angeordnet ist.
Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1, wobei eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Motorkühlmittel im ersten Strömungsweg (11) und eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Motoröl im vierten Strömungsweg (14) so angeordnet sind, dass die Strömungsrichtung des Motorkühlmittels in jedem von den ersten Strömungswegen (11) und die Strömungsrichtung des Motoröls in jedem von den vierten Strömungswegen (14) zueinander im Gegenstrom sind.
Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Motorkühlmittel im ersten Strömungsweg (11) und eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Getriebeöl im fünften Strömungsweg (15) so angeordnet sind, dass die Strömungsrichtung des Motorkühlmittels in jedem von den ersten Strömungswegen (11) und die Strömungsrichtung des Getriebeöls in jedem von den fünften Strömungswegen (15) zueinander im Gegenstrom sind.
Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Motoröl im zweiten Strömungsweg (12) und eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Getriebeöl im fünften Strömungsweg (15) so angeordnet sind, dass die Strömungsrichtung des Motoröls in jedem von den zweiten Strömungswegen (12) und die Strömungsrichtung des Getriebeöls in jedem von den fünften Strömungswegen (15) zueinander im Gegenstrom sind.
Wärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Motoröl im vierten Strömungsweg (14) und eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für das Getriebeöl im dritten Strömungsweg (13) so angeordnet sind, dass die Strömungsrichtung des Motors in jedem von den vierten Strömungswegen (14) und die Strömungsrichtung des Getriebeöls in jedem von den dritten Strömungswegen (13) zueinander im Gegenstrom sind.