DE102018115067A1

DE102018115067A1 - Dreiwegeventil

Info

Publication number: DE102018115067A1
Application number: DE102018115067.9A
Authority: DE
Inventors: Masami Konaka; Hirofumi Kanazawa; Tadao Simizu
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2018-12-27
Also published as: JP2019007567A; US10724645B2; US20180372232A1; JP6956536B2; CN109114259A

Abstract

Ein Dreiwegeventil umfasst einen Einströmdurchlass (20), einen Körper (10) mit einer darin befindlichen Ventilkammer (13), der ein Fluid aus einem Einströmdurchlass (21) des Einströmanschlusses einleitet; einen ersten Ausströmanschluss (25), der einen Ausströmdurchlass (26) hat, der sich mit einem spitzen Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung (L) erstreckt, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt; einen zweiten Ausströmanschluss (30), der einen Ausströmdurchlass (31) hat, der sich von der Ventilkammer mit einem spitzen Winkel bezüglich der Bezugsrichtung erstreckt; sowie ein Ventilelement (35), das in der Ventilkammer angeordnet ist und bewegbar ist, um Strömungsraten des Fluids in dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss einzustellen. Der erste Ausströmanschluss und/oder der zweite Ausströmanschluss umfasst einen Krümmungsabschnitt (27, 32), der den Ausströmdurchlass und einen stromabwärtigen Durchlass (28, 33) so verbindet, dass der stromabwärtige Durchlass der Bezugsrichtung näherkommt als eine Erstreckungsrichtung des Ausströmdurchlasses bezüglich der Bezugsrichtung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dreiwegeventil, das zum Verteilen oder Mischen von Fluid verwendet wird.
HINTERGRUND
Herkömmlicherweise wird ein Dreiwegeventil beispielsweise zum Verteilen oder Mischen von Fluidströmen in einem Kühlsystem verwendet, das Kühlwasser verwendet. Wenn das Dreiwegeventil einen Fluidstrom verteilt, trennt das Dreiwegeventil ein Fluid, das in dieses durch einen einzelnen Einströmanschluss geströmt ist, auf Ausströmanschlüsse auf, die sich in zwei verschiedene Richtungen erstrecken. Dabei bewegt das Dreiwegeventil ein Ventilelement in einer Ventilkammer, um ein Strömungsratenverhältnis des auf die zwei Ausströmanschlüsse verteilten Fluids einzustellen.
Eine solche Technologie bezüglich eines Dreiwegeventils ist aus Patentliteratur 1 ( JP 2001-200941 A , die der US 6,289,913 B1 entspricht) bekannt. Das Dreiwegeventil der Patenliteratur 1 umfasst einen Einlassbefestigungsabschnitt als einen Einströmanschluss sowie einen ersten Auslassbefestigungsabschnitt und einen zweiten Auslassbefestigungsabschnitt als zwei Ausströmanschlüsse, die sich in verschiedene Richtungen erstrecken. Das Dreiwegeventil trennt ein Fluid, das in dieses aus dem Einlassbefestigungsabschnitt geströmt ist, auf den ersten Auslassbefestigungsabschnitt bzw. den zweiten Auslassbefestigungsabschnitt auf.
ZUSAMENNFASSUNG
Bei dem Dreiwegeventil der Patentliteratur 1 hat eine Ventilkammer eine Form eines kreisförmigen Zylinders. Der Einlassbefestigungsabschnitt, der erste Auslassbefestigungsabschnitt und der zweite Auslassbefestigungsabschnitt sind mit gleichmäßigen Abständen in einer Umfangsrichtung der Ventilkammer angeordnet.
Daher kann sich ein Fluidstrom, der durch einen Einlassdurchlass im Einlassbefestigungsabschnitt getreten ist, durch die Ventilkammer in Richtung eines ersten Auslassdurchlasses in dem ersten Auslassbefestigungsabschnitt oder eines zweiten Auslassdurchlasses in dem zweiten Auslassbefestigungsabschnitt stark biegen. Daher kann sich bei dem Dreiwegeventil der Patentliteratur ein Druckverlust beim Durchqueren des Dreiwegeventils in beiden Fällen erhöhen, in dem das Fluid aus dem Einlassdurchlass und aus dem ersten Auslassdurchlass strömt, sowie in dem das Fluid aus dem Einlassdurchlass und aus dem zweiten Auslassdurchlass strömt.
Ferner ist bei dem Dreiwegeventil der Patentliteratur 1 ein Winkel zwischen einer Richtung, in der sich der Einlassdurchlass erstreckt, und einer Richtung, in der sich der erste Auslassdurchlass erstreckt, gleich einem Winkel zwischen der Richtung, in der sich der Einlassdurchlass erstreckt, und einer Richtung, in der sich der zweite Auslassdurchlass erstreckt. Daher ist ein innerer Druckverlust des Dreiwegeventils, wenn das Fluid aus dem ersten Auslassdurchlass ausströmt, äquivalent zu dem, wenn das Fluid aus dem zweiten Auslassdurchlass ausströmt.
Allerdings sind, wenn das Dreiwegeventil tatsächlich verwendet wird, Konfigurationen oder Verwendungen von Strömungskreisläufen, die mit stromabwärtigen Seiten der zwei Ausströmdurchlässe verbunden sind, nicht immer äquivalent zueinander. Anders gesagt, eine Last, die durch eine Konfiguration erforderlich ist, die stromabwärts von einem der Ausströmdurchlässe angeordnet ist, ist meistens von einer Last verschieden, die durch eine Konfiguration erforderlich ist, die stromabwärts des anderen der Ausströmdurchlässe angeordnet ist.
Daher kann es bei einem Dreiwegeventil wie in Patentliteratur 1 erforderlich sein, eine Strömungsdurchlassfläche von einem der Auslassdurchlässe zu erhöhen, um die erforderlichen Lasten der Konfigurationen zu erfüllen, die stromabwärts der entsprechenden Ausströmdurchlässe angeordnet sind. Entsprechend kann eine Größe des Dreiwegeventils groß werden.
Außerdem sind bei dem Dreiwegeventil der Patentliteratur 1 der erste Auslassdurchlass und der zweite Auslassdurchlass so verbunden, dass ein Abstand zwischen ihnen groß wird. Daher sind ein Strömungsdurchlass, der stromabwärts des ersten Auslassdurchlasses ist, und ein Strömungsdurchlass, der stromabwärts des zweiten Auslassdurchlasses ist, grundsätzlich angeordnet, um voneinander weit weg zu sein. Daher kann das Dreiwegeventil der Patentliteratur 1 dazu führen, dass der Bereich groß wird, der durch einen Fluidkreislauf eingenommen wird, der das Dreiwegeventil umfasst.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dreiwegeventil bereitzustellen, das imstande ist einen Druckverlust bei einem Verteilen eines Fluids geeignet einzustellen, und das zum Reduzieren einer Größe beiträgt.
Ein Dreiwegeventil wie in Patentliteratur 1 wird nicht nur zum Verteilen von Fluid in einem Fluidkreislauf verwendet, sondern auch um das Fluid zu mischen. Wenn das Fluid gemischt wird, verändert sich ein innerer Druckverlust in Abhängigkeit von Strömungsraten des Fluids, das durch zwei Einströmanschlüsse einströmt, und kann einen negativen Einfluss auf Konfigurationen verursachen, die stromaufwärts der entsprechenden Einströmanschlüsse sind. Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dreiwegeventil bereitzustellen, das imstande ist, einen Druckverlust bei einem Mischen von Fluid geeignet einzustellen, und das zum Reduzieren einer Größe beiträgt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Dreiwegeventil bereit, das zum Verteilen oder Mischen von Fluidströmen verwendet wird, und wobei das Dreiwegeventil imstande ist, einen Druckverlust bei einem Durchqueren des Dreiwegeventils geeignet einzustellen, und zum Reduzieren einer Größe beizutragen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Dreiwegeventil: einen Einströmanschluss, der einen Einströmdurchlass hat, der eingerichtet ist, ein Fluid in diesen einströmen zu lassen; einen Körper mit einer darin befindlichen Ventilkammer, der eingerichtet ist, das Fluid in diese einzuleiten, das durch den Einströmdurchlass des Einströmanschlusses getreten ist; einen ersten Ausströmanschluss, der einen Ausströmdurchlass hat, der sich mit einem spitzen Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung erstreckt, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt, wobei der erste Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid von der Ventilkammer zu einem vorbestimmten ersten Strömungspfadsystem strömen zu lassen; einen zweiten Ausströmanschluss, der einen Ausströmdurchlass hat, der sich von der Ventilkammer mit einem spitzen Winkel bezüglich der Bezugsrichtung erstreckt, wobei der zweite Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid von der Ventilkammer zu einem zweiten Strömungspfadsystem strömen zu lassen, das von dem ersten Strömungspfadsystem verschieden ist; sowie ein Ventilelement, das in der Ventilkammer angeordnet ist und bewegbar ist, um Strömungsraten des Fluids in dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss einzustellen. Der erste Ausströmanschluss und/oder der zweite Ausströmanschluss umfasst: einen stromabwärtigen Durchlass, der eingerichtet ist, es dem Fluid zu ermöglichen, nach dem Ausströmdurchlass durch diesen zu treten; sowie einen Krümmungsabschnitt, der stromabwärts des Ausströmdurchlasses in einem Fluidstrom angeordnet ist und den Ausströmdurchlass und den stromabwärtigen Durchlass so verbindet, dass der stromabwärtige Durchlass der Bezugsrichtung näherkommt, als es eine Richtung, in der sich der Ausströmdurchlass erstreckt, bezüglich der Bezugsrichtung ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Dreiwegeventil: einen Einströmanschluss, der einen Einströmdurchlass hat, der eingerichtet ist, ein Fluid in diesen einströmen zu lassen; einen Körper mit einer darin befindlichen Ventilkammer, der eingerichtet ist, das Fluid in diese einzuleiten, das durch den Einströmdurchlass des Einströmanschlusses getreten ist; einen ersten Ausströmanschluss, der einen Ausströmdurchlass hat, der sich mit einem spitzen Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung erstreckt, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt, wobei der erste Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid von der Ventilkammer zu einem vorbestimmten ersten Strömungspfadsystem strömen zu lassen; einen zweiten Ausströmanschluss, der einen Ausströmdurchlass hat, der sich von der Ventilkammer mit einem spitzen Winkel bezüglich der Bezugsrichtung erstreckt, wobei der zweite Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid von der Ventilkammer zu einem zweiten Strömungspfadsystem strömen zu lassen, das von dem ersten Strömungspfadsystem verschieden ist; sowie ein Ventilelement, das in der Ventilkammer angeordnet ist und bewegbar ist, um Strömungsraten des Fluids in dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss einzustellen. Ein Druckverlust des ersten Strömungspfadsystems ist größer als ein Druckverlust des zweiten Strömungspfadsystems. Ein erster Winkel zwischen dem Ausströmdurchlass des ersten Ausströmanschlusses und der Bezugsrichtung ist kleiner als ein zweiter Winkel zwischen dem Ausströmdurchlass des zweiten Ausströmanschlusses und der Bezugsrichtung.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Dreiwegeventil: einen Ausströmanschluss, der einen Ausströmdurchlass hat, der eingerichtet ist, ein Fluid aus diesem ausströmen zu lassen; einen Körper mit einer darin befindlichen Ventilkammer, der eingerichtet ist, das Fluid in diese einzuleiten und mit dem Ausströmdurchlass des Ausströmanschlusses verbunden ist; einen ersten Einströmanschluss, der einen Einströmdurchlass hat, der sich mit einem spitzen Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung erstreckt, in der sich der Ausströmdurchlass erstreckt, wobei der erste Einströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid aus einem vorbestimmten ersten Strömungspfadsystem in die Ventilkammer strömen zu lassen; einen zweiten Einströmanschluss, der einen Einströmdurchlass hat, der sich von der Ventilkammer mit einem spitzen Winkel bezüglich der Bezugsrichtung erstreckt, wobei der zweite Einströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid aus einem zweiten Strömungspfadsystem, das von dem ersten Strömungspfadsystem verschieden ist, in die Ventilkammer strömen zu lassen; sowie ein Ventilelement, das in der Ventilkammer angeordnet ist und bewegbar ist, um die Strömungsraten des Fluids aus dem ersten Einströmanschluss und dem zweiten Einströmanschluss einzustellen. Der erste Einströmanschluss und/oder der zweite Einströmanschluss umfasst: einen stromaufwärtigen Durchlass, der eingerichtet ist, es dem Fluid zu ermöglichen, vor dem Einströmdurchlass durch diesen zu treten; sowie einen Krümmungsabschnitt, der stromaufwärts des Einströmdurchlasses in einem Fluidstrom angeordnet ist und den Einströmdurchlass und den stromaufwärtigen Durchlass so verbindet, dass der stromaufwärtige Durchlass der Bezugsrichtung näherkommt, als es eine Richtung, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt, bezüglich der Bezugsrichtung ist.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration des Dreiwegeventils gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 1.
3 ist ein Kreislaufkonfigurationsdiagramm, das einen Kühlwasserkreislauf zeigt, der das Dreiwegeventil gemäß der ersten Ausführungsform umfasst.
4 ist eine Schnittansicht, die eine innere Konfiguration des Dreiwegventils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein erläuterndes Diagramm, das einen Kühlwasserstrom für jeden Verteilungsmodus in dem Kühlwasserkreislauf gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein erläuterndes Diagramm, das Druckverluste in dem ersten Verteilungsmodus und dem zweiten Verteilungsmodus in dem Kühlwasserkreislauf gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein erläuterndes Diagramm, das einen Druckverlust in einem Gleichverteilungsmodus in dem Kühlwasserkreislauf gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist eine Schnittansicht, die eine innere Konfiguration des Dreiwegeventils gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Kreislaufkonfigurationsdiagramm, das einen Kühlwasserkreislauf zeigt, der das Dreiwegeventil gemäß einer dritten Ausführungsform umfasst.
10 ist eine Schnittansicht, die eine innere Konfiguration des Dreiwegeventils gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsformen kann einem Teil, das einem Gegenstand entspricht, der in einer vorstehenden Ausführungsform beschrieben wurde, dasselbe Bezugszeichen zugeordnet werden und eine redundante Erläuterung dieses Teils kann weggelassen werden. Wenn lediglich ein Teil einer Konfiguration in einer Ausführungsform beschrieben ist, kann eine andere vorstehende Ausführungsform auf die anderen Teile der Konfiguration angewandt werden. Die Teile können kombiniert werden, auch wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, auch wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt, dass die Kombination vorteilhaft ist.
(Erste Ausführungsform)
Zunächst wird eine schematische Konfiguration eines Dreiwegeventils 1 gemäß einer ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das Dreiwegeventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist an einem Elektrofahrzeug (Brennstoffzellenfahrzeug) montiert, das unter Verwendung einer Brennstoffzelle 51 als einer Leistungsquelle (Antriebsquelle) fährt. Das Dreiwegeventil 1 stellt einen Teil eines Kühlwasserkreislaufs 50 dar, der zum Kühlen der Brennstoffzelle 51 verwendet wird.
Bei dem Elektrofahrzeug erzeugt die Brennstoffzelle 51 elektrische Spannung unter Verwendung einer chemischen Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff und führt die elektrische Spannung einer Elektrovorrichtung (nicht gezeigt), wie etwa einem ein Fahrzeug antreibenden Elektromotor oder einem Akkumulator, in einem Elektrofahrzeug zu. Die Brennstoffzelle 51 erzeugt Wärme, die mit der chemischen Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff beim Erzeugen der elektrischen Spannung durch die chemische Reaktion verbunden ist.
Der Kühlwasserkreislauf 50 ist ein Kreislauf zum Kühlen der Brennstoffzelle 51, unter Verwendung von Wasser als einem Wärmetauschmedium, die durch die Wärme erwärmt wird, die durch die elektrochemische Reaktion erzeugt wird. Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, hat das Dreiwegeventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform eine Konfiguration, bei der ein Einströmanschluss 20, ein erster Ausströmanschluss 25, ein zweiter Ausströmanschluss 30 mit einer Ventilkammer 13 verbunden sind, die in einem Körper 10 vorgesehen ist. Das Dreiwegeventil 1 ist an einem Verzweigungspunkt eines Stroms des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 angeordnet.
Das Dreiwegeventil 1 bewegt ein Ventilelement 35, das in der Ventilkammer 13 angeordnet ist, um eine Strömungsrate des Kühlwassers, das aus dem ersten Ausströmanschluss 25 ausströmt, sowie eine Strömungsrate des Kühlwassers einzustellen, das aus dem zweiten Ausströmanschluss 30 ausströmt, wobei dadurch der Strom des Kühlwassers in den Kühlwasserkreislauf 50 gekühlt wird.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 3 eine Konfiguration des Kühlwasserkreislaufs 50 beschrieben, in dem das Dreiwegeventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist. Zunächst wird die Brennstoffzelle 51 beschrieben, die durch den Kühlwasserkreislauf 50 gekühlt wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Brennstoffzelle 51 eine Brennstoffzelle (FC-Stapel), die eine elektrische Spannung unter Verwendung einer chemischen Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt, und umfasst eine Festpolymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEFC). Die Brennstoffzelle 51 wird durch Kombinieren vieler Zellen ausgebildet, und wobei jede Zelle ausgebildet ist, in dem eine Elektrolytmembran zwischen einem Paar Elektroden angeordnet ist.
Sauerstoffenthaltende Luft und Wasserstoff werden der Brennstoffzelle 51 durch einen Luftdurchlass und einen Wasserstoffdurchlass (nicht gezeigt) zugeführt. In der Brennstoffzelle 51 treten die folgenden elektrochemischen Reaktionen von Wasserstoff und Sauerstoff aufgrund des zugeführten Sauerstoffs und Wasserstoffs auf, wobei elektrische Spannung erzeugt wird. Nicht umgesetzter Sauerstoff und Wasserstoff, die nicht in diesen elektrochemischen Reaktionen verwendet wurden, werden aus der Brennstoffzelle 51 ausgestoßen. (Anodenseite) H₂ →2H⁺ + 2e^- (Kathodenseite) 2H⁺ + 1/2O₂ + 2e^- → H₂O
Für diese elektrochemischen Reaktionen ist die Elektrolytmembran in der Brennstoffzelle 51 in einem nassen Zustand, wobei sie Feuchtigkeit enthält. Daher werden die Luft und der Wasserstoff befeuchtet, die der Brennstoffzelle 51 zugeführt werden sollen, und wobei diese befeuchteten Gase der Brennstoffzelle 51 zugeführt werden. Entsprechend wird die Elektrolytmembran in der Brennstoffzelle 51 befeuchtet.
In der Brennstoffzelle werden Wärme und Feuchtigkeit durch die elektrochemischen Reaktionen beim Erzeugen von Spannung erzeugt. Unter Berücksichtigung des Spannungserzeugungswirkungsgrades der Brennstoffzelle 51 wird die Brennstoffzelle 51 bei einer konstanten Temperatur (beispielsweise etwa 80 °C) belassen, während sie eine Spannungserzeugung durch die elektrochemischen Reaktionen durchführt. Zusätzlich kann die Elektrolytmembran in der Brennstoffzelle 51 durch eine hohe Temperatur zerstört werden, wenn sie eine vorbestimmte zulässige obere Grenztemperatur übersteigt. Daher wird die Temperatur der Brennstoffzelle 51 unterhalb der zulässigen oberen Grenztemperatur belassen.
Als Nächstes wird die Konfiguration des Kühlwasserkreislaufes 50 zum Kühlen der Brennstoffzelle 51 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in 3 gezeigt ist, ist der Kühlwasserkreislauf 50 eingerichtet, das Kühlwasser als einen Wärmeträger zu der Brennstoffzelle 51, einer Kühlwasserpumpe 55, einem Kühler 56 als einer Kühlvorrichtung und einem Ionentauscher 57 zu zirkulieren.
Der Kühlwasserkreislauf 50 spielt eine Rolle beim Steuern der Temperatur der Brennstoffzelle 51 durch Kühlen der Brennstoffzelle 51. Eine gemischte Lösung aus Ethylenglykol und Wasser kann beispielsweise als das Kühlwasser verwendet werden, das ein Wärmeträger ist, der in dem Kühlwasserkreislauf 50 strömt, um ein Gefrieren bei einer niedrigen Temperatur zu verhindern.
Der Strömungspfad des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst einen Kühlwasserströmungspfad 52, einen kühlerseitigen Strömungspfad 53 und einen Umgehungsströmungspfad 54. Die Brennstoffzelle 51 und die Kühlwasserpumpe 55 sind mit dem Kühlwasserströmungspfad 52 verbunden. Der Kühler 56 ist an dem kühlerseitigen Strömungspfad 53 angeordnet, und der Ionentauscher 57 ist an dem Umgehungsströmungspfad 54 angeordnet.
Bei dem Kühlwasserkreislauf 50 ist eine Endseite des Kühlwasserströmungspfades 52 mit dem Einströmanschluss 20 des Dreiwegeventils 1 verbunden. Eine Endseite des kühlerseitigen Strömungspfades 53 ist mit dem ersten Ausströmanschluss 25 des Dreiwegeventils 1 verbunden und eine Endseite des Umgehungsströmungspfades 54 ist mit dem zweiten Ausströmanschluss 30 des Dreiwegeventils 1 verbunden. Ferner ist eine andere Endseite des Kühlwasserströmungspfades 52 mit einer anderen Endseite des kühlerseitigen Strömungspfades 53 und einer anderen Endseite des Umgehungsströmungspfades 54 verbunden.
Das heißt, der Kühlwasserkreislauf 50 hat einen Zirkulationsströmungspfad, in dem der Kühler 56 und der Ionentauscher 57 parallel verbunden sind, und wobei das Kühlwasser zu diesen zirkuliert wird. Das Dreiwegeventil 1 ist an einem Verzweigungspunkt des Stroms des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 angeordnet.
Der Kühlwasserströmungspfad 52 ist mit einer Innenseite eines Außengehäuses der Brennstoffzelle 51 verbunden. Ein Strömungspfad, durch den das Kühlwasser als ein Wärmeträger strömt, ist in dem Außengehäuse der Brennstoffzelle 51 ausgebildet. Das zirkulierende Kühlwasser steuert (reduziert) eine Temperatur der Brennstoffzelle 51 auf eine vorbestimmte Temperatur oder weniger.
Der kühlerseitige Strömungspfad 53 ist mit dem ersten Ausströmanschluss 25 des Dreiwegeventils 1 verbunden, wobei das Dreiwegeventil 1 mit einem Endabschnitt des Kühlwasserströmungspfades 52 verbunden ist. Der kühlerseitige Strömungspfad 53 ist mit dem Kühler 56 so verbunden, dass das Kühlwasser durch eine Innenseite des Kühlers 56 tritt.
Andererseits ist der Umgehungsströmungspfad 54 mit dem zweiten Ausströmanschluss 30 des Dreiwegeventils verbunden, und wobei der Umgehungsströmungspfad 54 mit dem Ionentauscher 57 so verbunden ist, dass das Kühlwasser durch eine Innenseite des Ionentauschers 57 tritt. Der Umgehungsströmungspfad 54 ist als ein Strömungsdurchlass eingerichtet, der den Kühler 56 in dem Kühlwasserströmungspfad 52 umgeht.
Daher sind die Strömungspfade des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 so verbunden, dass sich das Kühlwasser in den kühlerseitigen Strömungspfad 53 und den Umgehungsströmungspfad 54 an dem Dreiwegeventil 1 verzweigt, und wobei sich dann die verzweigten Kühlwässer miteinander zwischen einer Saugseite der Kühlwasserpumpe 55 und Ausströmseiten des Kühlers 56 und des Ionentauschers 57 vereinen.
In dem Kühlwasserkreislauf 50 ist die Kühlwasserpumpe 55 eine elektrische Strömungsmaschine, die durch einen Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die Kühlwasserpumpe 55 pumpt und zirkuliert durch ihren Betrieb das Kühlwasser in dem Kühlwasserkreislauf 50. Der Betrieb der Kühlwasserpumpe 55 wird durch eine Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) gesteuert, und wobei eine Temperatursteuerung des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 durch eine Steuerung einer Strömungsrate des Kühlwassers durch die Kühlwasserpumpe 55 sowie eine Steuerung einer Menge an Luft, die dem Kühler 56 zugeführt wird, durchgeführt wird.
Der Kühler 56 ist ein Wärmetauscher, der eingerichtet ist, Wärme nach außen abzustrahlen, die in der Brennstoffzelle 51 erzeugt wird. Bei einem Vorgang eines Durchströmens der Brennstoffzelle 51 nimmt das Kühlwasser in dem Kühlwasserströmungspfad 52 Wärme auf, die durch die elektrochemischen Reaktionen verursacht wird, und strömt aus, und strömt in den Kühler 56 über den Kühlwasserströmungspfad 52. Der Kühler 56 führt einen Wärmetausch zwischen dem Kühlwasser und einer Atmosphäre durch, um Wärme des Kühlwassers an die Atmosphäre abzustrahlen. Danach strömt das Kühlwasser aus dem Kühler 56 in Richtung der Brennstoffzelle 51 und zirkuliert durch den Kühlwasserkreislauf 50.
Das heißt, der Kühler 56 strahlt die durch die elektrochemischen Reaktionen der Brennstoffzelle 51 erzeugte Wärme durch den Wärmetausch mit dem Kühlwasser als dem Wärmeträger ab. Ferner ist ein Gebläse (nicht gezeigt) an dem Kühler 56 angeordnet. Das Gebläse bläst eine Außenluft, die ein Wärmetauschziel ist, zu dem Kühler 56, wobei dadurch der Wärmetausch des Kühlwassers in dem Kühler 56 unterstützt wird.
In dem Kühler 56 ist ein Innenströmungspfad ausgebildet, durch den Kühlwasser tritt. Dieser Innenströmungspfad umfasst eine große Anzahl von Strömungspfaden, um einen Wärmetauschwirkungsgrad zwischen dem Kühlwasser und der Außenluft zu erhöhen. Daher hat ein Druckverlust des Kühlers 56 in dem Kühlwasserkreislauf 50 einen vergleichsweise großen Wert.
Der Ionentauscher 57 ist an dem Umgehungsströmungspfad 54 angeordnet und ist eingerichtet, dem Kühlwasser, das in den Umgehungsströmungspfad 54 strömt, zu ermöglichen, durch ein Inneres des Ionentauschers 57 zu treten. Weil der Ionentauscher 57 ein darin eingebautes Ionentauschharz hat, ist das durch das Innere des Ionentauschers 57 tretende Kühlwasser in Kontakt mit dem Ionentauschharz. Ionen in dem Kühlwasser werden durch das Ionentauschharz adsorbiert und aus dem Kühlwasser entfernt, das durch den zweiten Ausströmanschluss 30 getreten ist.
Es ist zu beachten, dass der Druckverlust des Ionentauschers 57 in dem Kühlwasserkreislauf 50 lediglich imstande sein muss, Ionen aus dem Kühlwasser zu adsorbieren und zu entfernen, das durch den Ionentauscher 57 tritt. Daher hat, wie in 6 gezeigt ist, der Druckverlust des Ionentauschers 57 einen kleineren Wert als der des Kühlers 56.
Als Nächstes wird eine bestimmte Konfiguration des Dreiwegeventils 1 gemäß der ersten Ausführungsform im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben. In 4 werden Ströme des Kühlwassers in dem Dreiwegeventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform durch Pfeile F angezeigt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, um einen Strömungsratenausgleich der Kühlwässer in Richtung des Kühlers 56 und in Richtung des Umgehungsströmungsdurchlasses 54 in dem Kühlwasserkreislauf 50 einzustellen, ist das Dreiwegeventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform an dem Verzweigungspunkt angeordnet, an dem sich das Kühlwasser aus dem Kühlwasserströmungspfad 52 in den kühlerseitigen Strömungspfad 53 und den Umgehungsströmungspfad 54 verzweigt.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, hat das Dreiwegeventil 1 eine Konfiguration, bei der der Einströmanschluss 20, der erste Ausströmanschluss 25 und der zweite Ausströmanschluss 30 jeweils mit der Ventilkammer 13 verbunden sind, die in dem Körper 10 ausgebildet ist. Das Dreiwegeventil 1 bewegt das Ventilelement 35 in der Ventilkammer 13, wobei es dadurch imstande ist, eine Strömungsratenverteilung des aus dem Einströmanschluss 20 in Richtung des ersten Ausströmanschlusses 25 und des zweiten Ausströmanschlusses 30 strömenden Kühlwassers einzustellen.
Der Körper 10 stellt eine äußere Hülle des Dreiwegeventils 1 dar und umfasst eine Abdeckung 11, einen Hauptkörper 12 und eine Getriebeabdeckung 14. Auf einer Flächenseite des Hauptkörpers 12 ist eine zylinderförmige Vertiefung ausgebildet, und wobei die Abdeckung 11 an der Öffnung der Vertiefung befestigt ist. Das heißt, die Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1 wird durch ein Inneres der Vertiefung des Hauptkörpers 12 und die Abdeckung 11 begrenzt. Daher ist die Ventilkammer 13 ein zylinderförmiger Raum, der zwischen der Abdeckung 11 und dem Hauptkörper 12 ausgebildet ist.
Der Einströmanschluss 20, der erste Ausströmanschluss 25 und der zweite Ausströmanschluss 30 sind mit der Ventilkammer 13 verbunden, und wobei das Kühlwasser, das durch den Kühlwasserkreislauf 50 zirkuliert, in die Ventilkammer 13 strömen kann und aus dieser ausströmen kann.
Das Ventilelement 35, das eine zylinderförmige Gestalt hat, ist in der Ventilkammer 13 angeordnet. Wie in 2 gezeigt ist, ist das Ventilelement 35 um eine Drehwelle 36 ausgebildet, die entlang der Mitte des Ventilelements 35 ausgebildet ist. Das Ventilelement 35 dreht um die Drehwelle 36 in der Ventilkammer 13, wobei dadurch eine Strömungsdurchlassfläche an dem ersten Ausströmanschluss 25 und eine Strömungsdurchlassfläche an dem zweiten Ausströmanschluss 30 eingestellt werden können.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Getriebeabdeckung 14 an einer Seite des Hauptkörpers 12 befestigt, die von der Abdeckung 11 abgewandt ist. Ein Getriebemechanismusabschnitt 41 ist in einem Raum zwischen dem Hauptkörper 12 und der Getriebeabdeckung 14 angeordnet.
Der Getriebemechanismusabschnitt 41 umfasst mehrere Zahnräder, die hintereinander an dem Hauptkörper 12 befestigt sind. Eines der Zahnräder des Getriebemechanismusabschnitts 41 ist mit einem Endabschnitt der Drehwelle 36 des Ventilelements 35 verbunden und ein anderes der Zahnräder ist mit einer Antriebswelle eines Elektromotors 40 verbunden, der an dem Hauptkörper 12 befestigt ist. Daher kann das Dreiwegeventil 1 eine Antriebskraft des Elektromotors 40 auf die Drehwelle 36 des Ventilelements 35 durch den Getriebemechanismusabschnitt 41 übertragen und das Ventilelement 35 in der Ventilkammer 13 drehen.
Das Dreiwegeventil 1 stellt die Position des Ventilelements 35 in der Ventilkammer 13 ein, indem es einen Betrieb des Elektromotors 40 steuert, der an dem Hauptkörper 12 befestigt ist. Entsprechend ist das Dreiwegeventil 1 imstande, Strömungspfadflächen des ersten Ausströmanschlusses 25 und des zweiten Ausströmanschlusses 30 einzustellen.
Wie in den 1 bis 4 gezeigt ist, hat das Dreiwegeventil 1 den Einströmanschluss 20. Der Einströmanschluss 20 ist in einer kreisförmigen Rohrform ausgebildet, die ein Inneres der Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1 und den Kühlwasserkreislauf 50 verbindet. Der Einströmanschluss 20 erstreckt sich geradlinig in einer vorbestimmten Richtung. Ein Inneres des Einströmanschlusses 20, der eine kreisförmige Rohrform hat, bildet einen Einströmdurchlass 21 aus und führt das Kühlwasser, das durch den Kühlwasserströmungspfad 52 des Kühlwasserkreislaufs 50 strömt, in das Innere der Ventilkammer 13. Der Einströmanschluss 50 fungiert als ein Beispiel eines Einströmanschlusses, der einen Einströmdurchlass hat, durch den ein Fluid strömt, und wobei der Einströmdurchlass 21 als ein Beispiel eines Einströmdurchlasses des Einströmanschlusses fungiert.
In der ersten Ausführungsform wird, wie in 4 gezeigt ist, eine Richtung, in der sich die Mittelachse des Einströmdurchlasses 21 des Einströmanschlusses 20 erstreckt, als eine Bezugsrichtung L bezeichnet. Die Bezugsrichtung L entspricht einer Bezugsrichtung, in der sich der vorstehend beschriebene Einströmdurchlass erstreckt.
Der erste Ausströmanschluss 25 erstreckt sich in einer Richtung, der der Richtung bezüglich der Ventilkammer 13 entgegengesetzt ist, in der sich der Einströmanschluss 20 erstreckt. Der erste Ausströmanschluss 25 ist in einer kreisförmigen Rohrform ausgebildet, die das Innere der Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1 und den Kühlwasserkreislauf 50 verbindet. Der erste Ausströmanschluss 25 umfasst einen ersten Ausströmdurchlass 26, einen Krümmungsabschnitt 27 und einen ersten stromabwärtigen Durchlass 28. Der erste Ausströmanschluss 25 führt das Kühlwasser, das aus der Ventilkammer 13 strömt, zu dem kühlerseitigen Strömungspfad 53 des Kühlwasserkreislaufs 50.
Der erste Ausströmdurchlass 26 ist ein Strömungsdurchlass in dem ersten Ausströmanschluss 25, durch den das Kühlwasser tritt, wenn es aus der Ventilkammer 13 ausströmt. Der erste Ausströmdurchlass 26 erstreckt sich geradlinig in einer Richtung, die von der Bezugsrichtung L des Einströmungsanschlusses 20 verschieden ist. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Erstreckungsrichtung der Mittelachse des ersten Ausströmdurchlasses 26 in dem ersten Ausströmanschluss 25 eine erste Ausströmrichtung LA.
Die erste Ausströmrichtung LA schneidet die Bezugsrichtung L mit einem spitzen Winkel auf der Seite, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich der Einströmanschluss 20 erstreckt. Die erste Ausströmrichtung LA ist mit einem spitzen Winkel von der Bezugsrichtung L geneigt. In der ersten Ausführungsform wird der Winkel zwischen der Bezugsrichtung L und der ersten Ausströmrichtung LA auf der dem Einströmanschluss 20 entgegengesetzten Seite als ein erster Winkel α bezeichnet.
Ein aus einem Gummi gemachtes erstes Dichtungselement 29 ist an einem Endabschnitt des ersten Ausströmdurchlasses 26 angeordnet, der der Ventilkammer 13 gegenüberliegt. Das erste Dichtungselement 29 ist an dem gesamten Öffnungsrand des ersten Ausströmdurchlasses 26 angeordnet, der der Ventilkammer 13 gegenüberliegt. Das erste Dichtungselement 29 ist eingerichtet, um imstande zu sein, mit einer Außenumfangsfläche des Ventilelements 35, das in der Ventilkammer 13 angeordnet ist, in Kontakt gebracht zu werden. Eine Oberflächenbehandlung, wie etwa eine Beschichtung mit einem Fluor-basierten Harz kann auf die Oberfläche des ersten Dichtungselements 29 angewandt werden, um eine Reibung mit dem Ventilelement 35 zu reduzieren.
Daher ist das Dreiwegeventil 1 imstande, das Kühlwasser, das aus der Ventilkammer 13 in Richtung des ersten Ausströmdurchlasses 26 strömt, abzusperren, indem die Position des Ventilelements 35 in der Ventilkammer 13 geändert wird und der gesamte Rand eines Endes des ersten Dichtungselements 29 mit der Außenumfangsfläche des Ventilelements 35 in Kontakt gebracht wird.
Wie in 4 gezeigt ist, ist ein stromabwärtiger Endteil des ersten Ausströmdurchlasses 26 in dem Strom des Kühlwassers angeordnet, um den Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 bezüglich einer Richtung zu überlappen, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kühlwassers ist, das aus dem Einströmanschluss 20 durch den ersten Ausströmanschluss 25 tritt (das heißt, der vertikalen Richtung in 4).
Anders gesagt, ein Teil des ersten Ausströmdurchlasses 26 des ersten Ausströmanschlusses 25, der der Überlappungsbreite W entspricht, die in 4 gezeigt ist, ist auf einer Verlängerungslinie des Einströmdurchlasses 21 des Einströmanschlusses 20 angeordnet, die durch die Ventilkammer 13 verlängert ist.
Daher kann das Dreiwegeventil 1 den Strom des Kühlwassers beruhigen, das aus dem Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 zu dem ersten Ausströmdurchlass 26 des ersten Ausströmanschlusses 25 tritt.
Der Krümmungsabschnitt 27 und der erste stromabwärtige Durchlass 28 sind stromabwärts des ersten Ausströmdurchlasses 26 des ersten Ausströmanschlusses 25 in dem Strom des Kühlwassers angeordnet. Der erste stromabwärtige Durchlass 28 ist ein zylinderförmiger Strömungsdurchlass, der stromabwärts des ersten Ausströmdurchlasses 26 in dem Strom des Kühlwassers angeordnet ist. Der erste stromabwärtige Durchlass 26 erstreckt sich geradlinig von einem stromabwärtigen Endabschnitt des ersten Ausströmdurchlasses 26. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Erstreckungsrichtung der Mittelachse des ersten stromabwärtigen Durchlasses 28 in dem ersten Ausströmanschluss 25 eine erste stromabwärtige Richtung LC.
Der erste stromabwärtige Durchlass 28 führt das Kühlwasser, das durch den ersten Ausströmdurchlass 26 getreten ist, zu einem Äußeren des ersten Ausströmanschlusses 25 (das heißt, dem kühlerseitigen Strömungspfad 53 in dem Kühlwasserkreislauf 50). Der erste stromabwärtige Durchlass 28 entspricht einem stromabwärtigen Durchlass des ersten Ausströmanschlusses.
Der Krümmungsabschnitt 27 ist an dem stromabwärtigen Endabschnitt des ersten Ausströmdurchlasses 26 in dem Strom des Kühlwassers angeordnet. Der Krümmungsabschnitt 27 verbindet den ersten Ausströmdurchlass 26 und den ersten stromabwärtigen Durchlass 28, sodass der erste stromabwärtige Durchlass 28 von dem ersten Ausströmdurchlass 26 aus geneigt ist. Der Krümmungsabschnitt 27 verbindet den ersten Ausströmdurchlass 26 und den ersten stromabwärtigen Durchlass 28, sodass die erste stromabwärtige Richtung LC des ersten stromabwärtigen Durchlasses 28 näher an der Bezugsrichtung L des Einströmdurchlasses 21 ist, als es die erste Ausströmrichtung LA des ersten Ausströmdurchlasses 26 bezüglich der Bezugsrichtung L ist. Anders gesagt, ein spitzer Winkel zwischen der ersten stromabwärtigen Richtung LC und der Bezugsrichtung L ist kleiner als ein spitzer Winkel zwischen der ersten Ausströmrichtung LA und der Bezugsrichtung L.
Wie in 4 gezeigt ist, verbindet der Krümmungsabschnitt 27 den ersten stromabwärtigen Durchlass 28 mit dem ersten Ausströmdurchlass 26, sodass die erste Ausströmrichtung LA des ersten Ausströmdurchlasses 26 die erste stromabwärtige Richtung LC des ersten stromabwärtigen Durchlasses 26 mit einem spitzen Winkel schneidet. In der ersten Ausführungsform wird der Winkel, der zwischen der ersten Ausströmrichtung LA und der ersten stromabwärtigen Richtung LC ausgebildet ist, als ein erster stromabwärtiger Winkel θ bezeichnet.
In der ersten Ausführungsform verbindet der Krümmungsabschnitt 27 den ersten Ausströmdurchlass 26 und den ersten stromabwärtigen Durchlass 28, sodass der erste stromabwärtige Winkel θ denselben Wert hat, wie der erste Winkel α. Infolgedessen ist die erste stromabwärtige Richtung LC des ersten stromabwärtigen Durchlasses 28 parallel zu der Bezugsrichtung L des Einströmdurchlasses 21 des Einströmanschlusses 20. Das heißt, der erste stromabwärtige Durchlass 28 erstreckt sich parallel zu dem Einströmdurchlass 21.
Der zweite Ausströmanschluss 30 erstreckt sich in einer Richtung, die der Richtung bezüglich der Ventilkammer 13 entgegengesetzt ist, in der sich der Einströmanschluss 20 erstreckt. Die Erstreckungsrichtung des zweiten Ausströmanschlusses 30 ist von der des ersten Ausströmanschlusses 25 verschieden. Der zweite Ausströmanschluss 30 ist in einer kreisförmigen Rohrform ausgebildet, die das Innere der Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1 und den Kühlwasserkreislauf 50 verbindet. Der zweite Ausströmanschluss 30 umfasst einen zweiten Ausströmdurchlass 31, einen Krümmungsabschnitt 32 und einen zweiten stromabwärtigen Durchlass 33. Der zweite Ausströmanschluss 30 führt das Kühlwasser, das aus der Ventilkammer 13 ausströmt, zu dem Umgehungsströmungspfad 45 des Kühlwasserkreislaufs 50.
Der zweite Ausströmdurchlass 31 ist ein Strömungsdurchlass in dem zweiten Ausströmanschluss 30, durch den das Kühlwasser tritt, wenn es aus der Ventilkammer 13 ausströmt. Der zweite Ausströmdurchlass 31 erstreckt sich geradlinig in einer Richtung, die von der Bezugsrichtung L des Einströmanschlusses 20 und der ersten Ausströmrichtung LA des ersten Ausströmanschlusses 25 verschieden ist. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Erstreckungsrichtung der Mittelachse des zweiten Ausströmanschlusses 30 in dem zweiten Ausströmdurchlass 31 eine zweite Ausströmrichtung LB.
Die zweite Ausströmrichtung LB schneidet die Bezugsrichtung L mit einem spitzen Winkel auf der Seite, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich der Einströmanschluss 20 erstreckt. Die zweite Ausströmrichtung LB ist bezüglich der Bezugsrichtung L um den spitzen Winkel geneigt. In der ersten Ausführungsform wird der Winkel zwischen der Bezugsrichtung L und der zweiten Ausströmrichtung LB auf der Seite, die dem Einströmanschluss 20 entgegengesetzt ist, als ein zweiter Winkel β bezeichnet. Der zweite Winkel β ist größer als der erste Winkel α des ersten Ausströmanschlusses 25.
Ein zweites aus Gummi gemachtes Dichtungselement 34 ist an einem Endabschnitt des zweiten Ausströmdurchlasses 31 angeordnet, der der Ventilkammer 13 gegenüberliegt. Das zweite Dichtungselement 34 ist an dem gesamten Öffnungsrand des zweiten Ausströmdurchlasses 31 angeordnet, der der Ventilkammer 13 gegenüberliegt. Das zweite Dichtungselement 34 ist eingerichtet, um imstande zu sein, mit der Außenumfangsfläche des Ventilelements 35 in Kontakt gebracht zu werden, das in der Ventilkammer 13 angeordnet ist. Eine Oberflächenbehandlung, wie etwa eine Beschichtung mit einem Fluor-basierten Harz, kann auch auf die Oberfläche des zweiten Dichtungselements 34 angewandt werden, um eine Reibung mit dem Ventilelement 35 zu reduzieren.
Daher ist das Dreiwegeventil 1 imstande, das Kühlwasser, das aus der Ventilkammer 13 in Richtung des zweiten Ausströmdurchlasses 31 strömt, abzusperren, indem es die Position des Ventilelements 35 in der Ventilkammer 13 ändert und den gesamten Rand eines Endes des zweiten Dichtungselements 34 mit der Außenumfangsfläche des Ventilelements 35 in Kontakt bringt.
In dem zweiten Ausströmanschluss 30 sind der Krümmungsabschnitt 32 und der zweite stromabwärtige Durchlass 33 stromabwärts des zweiten Ausströmdurchlasses 31 in einem Strom des Kühlwassers angeordnet. Der zweite stromabwärtige Durchlass 33 ist ein Strömungsdurchlass, der stromabwärts des zweiten Ausströmdurchlasses 31 in einem Strom des Kühlwassers angeordnet ist. Der zweite stromabwärtige Durchlass 33 erstreckt sich geradlinig von einem stromabwärtigen Endabschnitt des zweiten Ausströmdurchlasses 31. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Erstreckungsrichtung der Mittelachse des zweiten stromabwärtigen Durchlasses 33 in dem zweiten Ausströmanschluss 30 eine zweite stromabwärtige Richtung LD.
Der zweite stromabwärtige Durchlass 33 führt das Kühlwasser, das durch den zweiten Ausströmdurchlass 31 getreten ist, zu einem Äußeren des zweiten Ausströmanschlusses 30 (das heißt, dem Umgehungsströmungspfad 54 in dem Kühlwasserkreislauf 50). Der zweite stromabwärtige Durchlass 33 entspricht einem stromabwärtigen Durchlass des zweiten Ausströmanschlusses.
Der Krümmungsabschnitt 32 ist an dem stromabwärtigen Endabschnitt des zweiten Ausströmdurchlasses 31 in dem Strom des Kühlwassers angeordnet. Der Krümmungsabschnitt 32 verbindet den zweiten Ausströmdurchlass 31 und den zweiten stromabwärtigen Durchlass 33 so, dass der zweite stromabwärtige Durchlass 33 bezüglich dem zweiten Ausströmdurchlass 31 geneigt ist. Der Krümmungsabschnitt 32 verbindet den zweiten Ausströmdurchlass 31 und den zweiten stromabwärtigen Durchlass 33, sodass die zweite stromabwärtige Richtung LD des zweiten stromabwärtigen Durchlasses 33 näher an der Bezugsrichtung L des Einströmdurchlasses 21 ist, als es die zweite Ausströmrichtung LB des zweiten Ausströmdurchlasses 31 bezüglich der Bezugsrichtung L ist.
Wie in 4 gezeigt ist, verbindet der Krümmungsabschnitt 32 den zweiten stromabwärtigen Durchlass 33 mit dem zweiten Ausströmdurchlass 31, sodass die zweite Ausströmrichtung LB des zweiten Ausströmdurchlasses 31 die zweite stromabwärtige Richtung LD des zweiten stromabwärtigen Durchlasses 33 mit einem spitzen Winkel schneidet. In der ersten Ausführungsform wird der Winkel, der zwischen der zweiten Ausströmrichtung LB und der zweiten stromabwärtigen Richtung LD ausgebildet ist, als ein zweiter stromabwärtiger Winkel φ bezeichnet.
Infolgedessen erstreckt sich der zweite stromabwärtige Durchlass 33, um näher an dem ersten Ausströmanschluss 25 zu sein, als eine Erstreckungslinie des zweiten Ausströmdurchlasses 31 (das heißt, die zweite Ausströmrichtung LB). Daher kann das Dreiwegeventil 1 verkleinert werden. Ferner, weil es möglich ist, Krümmungspfade mit einem kleinen Abstand dazwischen auf stromabwärtigen Seiten des ersten Ausströmanschlusses 25 und des zweiten Ausströmanschlusses 30 (das heißt, den kühlerseitigen Strömungspfad 53 und den Umgehungsströmungspfad 54) anzuordnen, kann der Bauraum des Kühlwasserkreislaufs 50 reduziert werden.
Eine Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt), die den Betrieb des Elektromotors 40 steuert, ermöglicht es dem Dreiwegeventil 1 das Kühlwasser, das aus dem Einströmanschluss 20 in diesem zu dem ersten Ausströmanschluss 25 und dem zweiten Ausströmanschluss 30 strömt, mit eingestellten Strömungsraten zu verteilen. In der ersten Ausführungsform werden drei Modi: ein erster Verteilungsmodus, ein zweiter Verteilungsmodus und ein Gleichverteilungsmodus als Beispiele eines Verteilungsmodus des Kühlwassers durch das Dreiwegeventil 1 beschrieben.
Wie in 5 gezeigt ist, wird in dem ersten Verteilungsmodus das Kühlwasser so verteilt, dass die gesamte Menge des Kühlwassers, das in dem Kühlwasserkreislauf 50 zirkuliert, durch den ersten Ausströmanschluss 25 und den Kühler 56 tritt. Das heißt, in diesem Fall wird das Ventilelement 35 in der Ventilkammer 13 so gedreht, dass der erste Ausströmdurchlass 26 vollständig offen ist und der zweite Ausströmdurchlass 31 vollständig geschlossen ist.
Der Strom des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 in dem ersten Verteilungsmodus des Dreiwegeventils 1 wird beschrieben. In dem Kühlwasserkreislauf 50 wird das Kühlwasser in dem Kühlwasserströmungspfad 52 durch die Kühlwasserpumpe 55 gepumpt und tritt durch einen Strömungspfad in dem Außengehäuse der Brennstoffzelle 51.
Dabei nimmt das Kühlwasser Wärme aus der Brennstoffzelle 51 auf, die durch die elektrochemischen Reaktionen erzeugt wird, und strömt dann nach außerhalb des Außengehäuses aus. Das Kühlwasser, das aus der Brennstoffzelle 51 ausströmt, strömt aus dem Kühlwasserströmungspfad 52 durch den Einströmanschluss 20 in die Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1 ein.
Hier, in dem ersten Verteilungsmodus, strömt das Kühlwasser aus dem Inneren der Ventilkammer 13 zu dem ersten Ausströmdurchlass 26, dem Krümmungsabschnitt 27 und dem ersten stromabwärtigen Durchlass 28 und strömt dann zu dem kühlerseitigen Strömungspfad 53 aus, weil das Ventilelement 35 den zweiten Ausströmdurchlass 31 vollständig schließt.
Das Kühlwasser, das in den kühlerseitigen Strömungspfad 53 strömt, tritt durch den Kühler 56 und strömt wieder in den Kühlwasserströmungspfad 52. Wenn es durch den Kühler 56 tritt, tauscht das Kühlwasser Wärme mit einer umgebenden Atmosphärenluft um den Kühler 56 aus. Entsprechend wird die Wärme des Kühlwassers an die Atmosphärenluft abgestrahlt. Danach wird das Kühlwasser, das in den Kühlwasserströmungspfad 52 strömt, von einem Sauganschluss der Kühlwasserpumpe 55 eingesaugt und in Richtung der Brennstoffzelle 51 gepumpt.
Infolgedessen zirkuliert das Kühlwasser in dem Kühlwasserkreislauf 50 in dem ersten Verteilungsmodus so, dass das Kühlwasser durch die Brennstoffzelle 51, das Dreiwegeventil 1, den kühlerseitigen Strömungspfad 53 und den Kühler 56 tritt. In der ersten Ausführungsform wird der Strömungspfad des Kühlwassers, das in einem solchen Zustand des Kühlwasserkreislaufs 50 strömt, als ein erstes Strömungspfadsystem bezeichnet.
Der erste Verteilungsmodus ist ein Verteilungsmodus des Dreiwegeventils 1, der durch die Steuerungsvorrichtung gewählt wird, wenn eine Temperatur der Brennstoffzelle 51 eine vorbestimmte Temperatur in Übereinstimmung mit der Leistungserzeugung überschreitet, und die Brennstoffzelle 51 gekühlt werden muss.
Der Druckverlust in dem Kühlwasserkreislauf 50 in dem ersten Verteilungsmodus wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist ein Balkendiagramm, das Druckverluste in entsprechenden Teilen zeigt, wenn die Kühlwasserpumpe 55 in dem Kühlerwasserkreislauf 50 das Kühlwasser bei einer vorbestimmten Bedingung (beispielsweise bei einem vorbestimmten Druck und bei einer Strömungsrate von 200 L/min) pumpt. Das Balkendiagramm drückt entsprechend die Größen der entsprechenden Druckverluste aus.
Der Druckverlust der Brennstoffzelle 51 in dem ersten Verteilungsmodus zeigt einen vorbestimmten Wert, basierend beispielsweise auf einer Form des Strömungspfades in dem Außengehäuse, in einem Zustand, in dem die gesamte Menge des Kühlwassers durch die Brennstoffzelle 51 tritt. Der Druckverlust der Brennstoffzelle 51 in diesem Fall wird als PA definiert. Der Druckverlust eines Rohrs in dem ersten Verteilungsmodus zeigt einen bestimmten Wert, basierend auf den Längen und Konfigurationen des Kühlwasserströmungspfades 52 und des kühlerseitigen Strömungspfades 53. Der Druckverlust des Rohrs in diesem Fall wird als PB definiert.
In dem ersten Verteilungsmodus tritt die gesamte Menge des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 durch den Kühler 56. Ein innerer Strömungspfad des Kühlers 56 umfasst eine große Anzahl von dünnen Strömungspfaden, um einen Wärmetauschwirkungsgrad zwischen dem Kühlwasser, das durch das Innere des Kühlers 56 tritt, und der Außenluft zu erhöhen.
Daher ist ein Wasserströmungswiderstand des Kühlers 56 in dem Kühlwasserkreislauf 50 größer als der des Ionentauschers 57, der mit dem Kühler 56 parallel verbunden ist. Ein Druckverlust des Kühlers 56 in dem ersten Verteilungsmodus zeigt einen größeren Wert (beispielsweise 50 kPa) als der des Ionentauschers 57.
In dem Dreiwegeventil 1 des ersten Verteilungsmodus strömt das Kühlwasser aus dem Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 in das Innere der Ventilkammer 13, und dann tritt die gesamte Menge des Kühlwassers durch den ersten Ausströmdurchlass 26, den Krümmungsabschnitt 27 und den ersten stromabwärtigen Durchlass 28 des ersten Ausströmanschlusses 25.
Wie in 4 gezeigt ist, erstreckt sich der erste Ausströmdurchlass 26 des ersten Ausströmanschlusses 25, um bezüglich dem Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 einen spitzen Winkel zu haben, und wobei die erste Ausströmrichtung LA bezüglich der Bezugsrichtung L um den ersten Winkel α geneigt ist. Daher, gemäß dem Dreiwegeventil 1, kann eine Krümmung von dem Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 in Richtung des ersten Ausströmdurchlasses 26 des ersten Ausströmanschlusses 25 gering belassen werden. Daher kann der Druckverlust beim Strömen von dem Einströmkanal 21 zu dem ersten Ausströmdurchlass 26 reduziert werden.
Ferner ist ein Teil des ersten Ausströmdurchlasses 26 des ersten Ausströmanschlusses 25, der der Überlappungsbreite W entspricht, die in 4 gezeigt ist, auf einer Erstreckungslinie des Einströmdurchlasses 21 des Einströmanschlusses 20 angeordnet, die durch die Ventilkammer 13 verlängert ist. Infolgedessen ist der Teil, der der Überlappungsbreite W entspricht, zwischen dem Einströmkanal 21 und dem ersten Ausströmdurchlass 26 angeordnet. Daher kann der Strom des Kühlwassers, das durch den Einströmdurchlass 21 und den ersten Ausströmdurchlass 26 tritt, ruhiger gemacht werden. Es ist möglich, den Einfluss der Krümmung des Strömungspfades zu unterdrücken und den Druckverlust zu reduzieren.
Ferner sind der Krümmungsabschnitt 27 und der erste stromabwärtige Durchlass 28 an dem stromabwärtigen Ende des ersten Ausströmdurchlasses 26 in dem ersten Ausströmanschluss 25 so angeordnet und verbunden, dass die erste stromabwärtige Richtung LC um einen ersten stromabwärtigen Winkel θ bezüglich der ersten Ausströmrichtung LA geneigt ist. Entsprechend erstreckt sich der erste stromabwärtige Durchlass 28 parallel zu dem Einströmdurchlass 21. Daher ist es möglich, den Strom des Kühlwassers, der aus dem ersten Ausströmanschluss 25 strömt, zu beruhigen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann gemäß dem Dreiwegeventil 1 in dem ersten Verteilungsmodus der Druckverlust, während die gesamte Menge des Kühlwassers aus dem Einströmanschluss 20 zu dem ersten Ausströmanschluss 25 tritt, auf einen kleineren Wert (beispielsweise 20 kPa), als der Druckverlust, während die gesamte Menge des Kühlwassers aus dem Einströmanschluss 20 zu dem zweiten Ausströmanschluss 30 tritt, der nachstehend beschrieben wird, durch Konfigurationen des ersten Ausströmdurchlasses 26, des Krümmungsabschnitts 27 und des ersten stromabwärtigen Durchlasses 28 bezüglich des Einströmdurchlasses 21 reduziert werden.
Als Nächstes wird der zweite Verteilungsmodus des Dreiwegeventils 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in 5 gezeigt ist, wird in dem zweiten Verteilungsmodus das Kühlwasser so verteilt, dass die gesamte Menge des Kühlwassers, die in dem Kühlwasserkreislauf 50 zirkuliert, durch den zweiten Ausströmanschluss 30 und den Ionentauscher 57 tritt. Das heißt, in diesem Fall wird das Ventilelement 35 in der Ventilkammer 13 so gedreht, dass der zweite Ausströmdurchlass 31 vollständig geöffnet wird und der erste Ausströmdurchlass 26 vollständig geschlossen wird.
Der Strom des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 in dem zweiten Verteilungsmodus des Dreiwegeventils 1 wird beschrieben. In dem Kühlwasserkreislauf 50 wird das Kühlwasser in den Kühlwasserströmungspfad 52 durch die Kühlwasserpumpe 55 gepumpt, tritt durch einen Strömungspfad in dem Außengehäuse der Brennstoffzelle 51 und nimmt Wärme von der Brennstoffzelle 51 auf. Das Kühlwasser, das aus dem Außengehäuse der Brennstoffzelle 51 ausströmt, strömt aus dem Kühlwasserströmungspfad 52 durch den Einströmanschluss 20 in die Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1.
Hier, in dem zweiten Verteilungsmodus, strömt das Kühlwasser aus dem Inneren der Ventilkammer 13 zu dem zweiten Ausströmdurchlass 31, dem Krümmungsabschnitt 32 und dem zweiten stromabwärtigen Durchlass 33 und strömt dann zu dem Umgehungsströmungspfad 54 aus, weil das Ventilelement 35 den ersten Ausströmdurchlass 26 vollständig schließt.
Das Kühlwasser, das in den Umgehungsströmungspfad 54 strömt, tritt durch den Ionentauscher 57 und strömt wieder in den Kühlwasserströmungspfad 52. Wenn das Kühlwasser durch den Ionentauscher tritt, werden Ionen in dem Kühlwasser durch das Ionentauschharz adsorbiert, das in dem Ionentauscher 57 eingebaut ist, und aus dem Kühlwasser entfernt.
Danach wird das Kühlwasser, das in dem Kühlwasserströmungspfad 52 strömt, durch einen Sauganschluss der Kühlwasserpumpe 55 eingesaugt und in Richtung der Brennstoffzelle 51 gepumpt. Infolgedessen zirkuliert das Kühlwasser in dem Kühlwasserkreislauf 50 in dem zweiten Verteilungsmodus so, dass das Kühlwasser durch die Brennstoffzelle 51, das Dreiwegeventil 1, den Umgehungsströmungspfad 54 und den Ionentauscher 57 tritt. In der ersten Ausführungsform wird der Strömungspfad des Kühlwassers, das in einem solchen Zustand des Kühlwasserkreislaufs 50 strömt, als ein zweites Strömungspfadsystem bezeichnet.
Das heißt, dieser zweite Verteilungsmodus ist ein Verteilungsmodus, der gewählt wird, wenn der Kühlwasserkreislauf 50 in einem geeigneten Zustand durch Entfernen von Ionen in dem Kühlwasser betrieben wird. In dem zweiten Verteilungsmodus tritt die gesamte Menge des Kühlwassers durch den Umgehungsströmungspfad 54 und den Ionentauscher 57 und tritt nicht durch den Kühler 56.
Daher wird in dem Kühlwasserkreislauf 50 in dem zweiten Verteilungsmodus das Kühlwasser nicht unnötigerweise gekühlt, und es ist möglich, die Brennstoffzelle 51 bei einem Aufwärmbetrieb und einem Unterkühlen der Brennstoffzelle 51 schnell zu erwärmen. Das heißt, der zweite Verteilungsmodus kann als ein Verteilungsmodus betrachtet werden, der bei einem Aufwärmbetrieb und einem Unterkühlen der Brennstoffzelle 51 gewählt wird.
Als Nächstes wird der Druckverlust in dem Kühlwasserkreislauf 50 in dem zweiten Verteilungsmodus unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Der Druckverlust der Brennstoffzelle 51 in dem zweiten Verteilungsmodus zeigt denselben Wert (d.h., PA), wie der Druckverlust in dem ersten Verteilungsmodus, weil die gesamte Menge des Kühlwassers durch die Brennstoffzelle 51 tritt. Auch der Druckverlust des Rohrs in dem zweiten Verteilungsmodus zeigt denselben Wert (d.h., PB), wie in dem ersten Verteilungsmodus.
In dem zweiten Verteilungsmodus tritt die gesamte Menge des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 durch den Ionentauscher 57. Hier ist ein Wasserströmungswiderstand des Ionentauschers 57 kleiner als der des Kühlers 56, der mit dem Ionentauscher 57 parallel verbunden ist. Daher zeigt der Druckverlust des Ionentauschers 57 in dem zweiten Verteilungsmodus einen kleineren Wert (beispielsweise 40 kPa) als der des Kühlers 56.
Bei dem Dreiwegeventil 1 des zweiten Verteilungsmodus strömt das Kühlwasser aus dem Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 in das Innere der Ventilkammer 13, und dann tritt die gesamte Menge des Kühlwassers durch den zweiten Ausströmdurchlass 31, den Krümmungsabschnitt 32 und den zweiten stromabwärtigen Durchlass 33 des zweiten Ausströmanschlusses 30.
Wie in 4 gezeigt ist, erstreckt sich der zweite Ausströmdurchlass 31 des zweiten Ausströmanschlusses 30, um bezüglich des Einströmdurchlasses 21 des Einströmanschlusses 20 einen spitzen Winkel zu haben. Die Krümmung von dem Einströmdurchlass 21 zu dem zweiten Ausströmdurchlass 31 ist schärfer als die Krümmung von dem Einströmdurchlass 21 zu dem ersten Ausströmdurchlass 26. Das heißt, die zweite Ausströmrichtung LB ist bezüglich der Bezugsrichtung L um den zweiten Winkel β geneigt, der ein spitzer Winkel ist, der größer als der erste Winkel α ist.
Daher, gemäß dem Dreiwegeventil 1, kann die Krümmung von dem Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 in Richtung des zweiten Ausströmdurchlasses 31 des zweiten Ausströmanschlusses 30 so gering wie möglich belassen werden. Daher kann der Druckverlust beim Strömen von dem Einströmkanal 21 zu dem zweiten Ausströmdurchlass 31 reduziert werden.
Ferner ist der zweite Ausströmdurchlass 31 des zweiten Ausströmanschlusses 30 so angeordnet, dass der zweite Winkel β zu einem spitzen Winkel wird, der größer als der erste Winkel α ist. Daher kann der Druckverlust beim Strömen von dem Einströmdurchlass 21 zu dem zweiten Ausströmdurchlass 31 auf einen Wert (beispielsweise 30 kPa) festgelegt werden, der größer ist als der Druckverlust beim Strömen von dem Einströmdurchlass 21 zu dem ersten Ausströmdurchlass 26.
Hier ist der erste Ausströmanschluss 25 mit dem Kühler 56 verbunden, der einen großen Wasserdurchtrittswiderstand hat, während der zweite Ausströmanschluss 30 mit dem Ionentauscher 57 verbunden ist, der einen Wasserdurchtrittswiderstand hat, der kleiner ist als der des Kühlers 56.
Daher, wie in 6 gezeigt ist, wird der Druckverlust in dem Strom in Richtung des zweiten Ausströmanschlusses 30 größer gemacht als der Druckverlust in dem Strom in Richtung des ersten Ausströmanschlusses 25. Entsprechend kann der Gesamtdruckverlust des Kühlwasserkreislaufs 50 in dem ersten Verteilungsmodus angepasst werden, um gleich einem Gesamtdruckverlust des Kühlwasserkreislaufs 50 in dem zweiten Verteilungsmodus zu sein.
Ferner sind der Krümmungsabschnitt 32 und der zweite stromabwärtige Durchlass 33 an dem stromabwärtigen Ende des zweiten Ausströmdurchlasses 31 in dem zweiten Ausströmanschluss 30 so angeordnet und verbunden, dass die zweite stromabwärtige Richtung LD um den zweiten stromabwärtigen Winkel φ bezüglich der zweiten Ausströmrichtung LB geneigt ist. Entsprechend erstreckt sich der zweite stromabwärtige Durchlass 33, um näher an der Bezugsrichtung L des Einströmdurchlasses 21 zu sein, als es der zweite Ausströmdurchlass 31 bezüglich der Bezugsrichtung L ist. Daher ist es möglich, den Strom des Kühlwassers zu beruhigen, der aus dem zweiten Ausströmanschluss 30 ausströmt.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem Dreiwegeventil 1 in dem zweiten Verteilungsmodus der Druckverlust, während die gesamte Menge des Kühlwassers aus dem Einströmanschluss 20 zu dem zweiten Ausströmanschluss 30 tritt, größer gemacht werden als der Druckverlust in dem ersten Verteilungsmodus, durch Konfigurationen des zweiten Ausströmdurchlasses 31, des Krümmungsabschnitts 32 und des zweiten stromabwärtigen Durchlasses 33 bezüglich dem Einströmdurchlass 21.
Als Nächstes wird der Gleichverteilungsmodus des Dreiwegeventils 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in 5 gezeigt ist, wird in dem Gleichverteilungsmodus das Kühlwasser so verteilt, dass eine halbe Menge des Kühlwassers, das in dem Kühlwasserkreislauf 50 zirkuliert, durch den ersten Ausströmanschluss 25 und den Kühler 56 tritt, und wobei die verbleibende Hälfte der Menge des Kühlwassers durch den zweiten Ausströmanschluss 30 und den Ionentauscher 57 tritt. Das heißt, in diesem Fall wird das Ventilelement 35 in der Ventilkammer 13 so gedreht, dass die Strömungsrate des Kühlwassers, das in den ersten Ausströmdurchlass 26 strömt, und die Strömungsrate des Kühlwassers, das in den zweiten Ausströmdurchlass 31 strömt, gleich werden.
Der Strom des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 in dem Gleichverteilungsmodus des Dreiwegeventils 1 wird beschrieben. In dem Kühlwasserkreislauf 50 wird das Kühlwasser in dem Kühlwasserströmungspfad 52 durch die Kühlwasserpumpe 55 gepumpt, tritt durch einen Strömungspfad in dem Außengehäuse der Brennstoffzelle 51 und nimmt Wärme der Brennstoffzelle 51 auf. Das Kühlwasser, das aus der Brennstoffzelle 51 strömt, strömt aus dem Kühlwasserströmungspfad 52 durch den Einströmanschluss 20 in die Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1.
Hier, in dem Gleichverteilungsmodus, wird das Ventilelement 35 so gedreht, dass das Kühlwasser in den ersten Ausströmdurchlass 26 und den zweiten Ausströmdurchlass 31 strömt. Daher strömt die Hälfte des Kühlwassers, das in die Ventilkammer 13 aus dem Einströmdurchlass 21 strömt (beispielsweise 100 L/min) in den ersten Ausströmdurchlass 26, und die verbleibende Hälfte (beispielsweise 100 L/min) strömt in den zweiten Ausströmdurchlass 31.
Das Kühlwasser, das in den ersten Ausströmdurchlass 26 strömt, tritt durch den Krümmungsabschnitt 27 und den ersten stromabwärtigen Durchlass 28, und strömt in den kühlerseitigen Strömungspfad 53. Das Kühlwasser, das in den kühlerseitigen Strömungspfad 53 strömt, tritt durch den Kühler 56 und strömt wieder in den Kühlwasserströmungspfad 52. Auch in dem Gleichverteilungsmodus tauscht das Kühlwasser Wärme mit einer Umgebungsatmosphärenluft um den Kühler 56 aus, wenn das Kühlwasser durch den Kühler 56 tritt. Entsprechend wird die Wärme des Kühlwassers an die Atmosphärenluft abgestrahlt.
Andererseits tritt das Kühlwasser, das in den zweiten Ausströmdurchlass 31 strömt, durch den Krümmungsabschnitt 32 und den zweiten stromabwärtigen Durchlass 33 und strömt zu dem Umgehungsströmungspfad 54 aus. Dann tritt das Kühlwasser, das in den Umgehungsströmungspfad 54 strömt, durch den Ionentauscher 57 und verbindet sich wieder mit dem Kühlwasser, das durch den kühlerseitigen Strömungspfad 53 getreten ist, in dem Kühlwasserströmungspfad 52. Auch in dem Gleichverteilungsmodus werden Ionen in dem Kühlwasser durch das Ionentauschharz des Ionentauschers 57 adsorbiert oder aus dem Kühlwasser entfernt, wenn das Kühlwasser durch den Ionentauscher 57 tritt.
Danach wird das Kühlwasser, das in den Kühlwasserströmungspfad 52 strömt, durch die Kühlwasserpumpe 55 in Richtung der Brennstoffzelle 51 gepumpt und zirkuliert in dem Kühlwasserkreislauf 50. Das heißt, in dem Gleichverteilungsmodus gemäß der ersten Ausführungsform, verwendet der Kühlwasserkreislauf 50 das erste Strömungspfadsystem und das zweite Strömungspfadsystem gemeinsam.
Das heißt, dieser Gleichverteilungsmodus ist einer der Verteilungsmodi, der gewählt wird, wenn das Kühlen der Brennstoffzelle 51 durch das Kühlwasser des Kühlwasserkreislaufs 50 und das Entfernen von Ionen, die in dem Kühlwasser des Kühlwasserkreislaufs 50 enthalten sind, parallel ausgeführt werden.
Als Nächstes wird der Druckverlust in dem Kühlwasserkreislauf 50 in dem Gleichverteilungsmodus unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Der Druckverlust der Brennstoffzelle 51 in dem Gleichverteilungsmodus ist PA, ähnlich dem ersten Verteilungsmodus und dem zweiten Verteilungsmodus, weil die gesamte Menge des Kühlwassers durch die Brennstoffzelle 51 in derselben Weise wie in dem ersten Verteilungsmodus und dem zweiten Verteilungsmodus tritt. Auch der Druckverlust des Rohrs in dem Gleichverteilungsmodus ist PB, was derselbe Wert ist, wie in dem ersten Verteilungsmodus und dem zweiten Verteilungsmodus.
In dem Dreiwegeventil 1 des Gleichverteilungsmodus strömt das Kühlwasser in das Innere der Ventilkammer 13 aus dem Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20, und dann tritt beispielsweise die halbe Menge des Kühlwassers durch den ersten Ausströmdurchlass 26 des ersten Ausströmanschlusses 25. Die halbe Menge des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50, die aus dem ersten Ausströmanschluss 25 ausströmt, tritt durch den Kühler 56. Das heißt, in dem Dreiwegeventil 1 in dem Gleichverteilungsmodus, ist der Strom des Kühlwassers, der zu dem ersten Ausströmanschluss 25 verteilt wird, derselbe, wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Verteilungsmodus, bis auf die Strömungsrate des Kühlwassers.
Andererseits tritt die verbleibende Hälfte des Kühlwassers, das durch das Dreiwegeventil 1 in dem Gleichverteilungsmodus verteilt wird, beispielsweise durch den zweiten Ausströmdurchlass 31 des zweiten Ausströmanschlusses 30 aus der Ventilkammer 13 und tritt dann durch den Ionentauscher 57. Das heißt, in dem Dreiwegeventil 1 in dem Gleichverteilungsmodus ist der Strom des Kühlwassers, der zu dem zweiten Ausströmanschluss 30 verteilt wird, derselbe wie bei dem vorstehend beschriebenen zweiten Verteilungsmodus, bis auf die Strömungsrate des Kühlwassers.
Wie in 4 gezeigt ist, erstreckt sich der erste Ausströmdurchlass 26 so, dass die erste Ausströmrichtung LA bezüglich der Bezugsrichtung L des Einströmdurchlasses 21 um den ersten Winkel α geneigt ist. Der zweite Ausströmdurchlass 31 erstreckt sich so, dass die zweite Ausströmrichtung LB bezüglich der Bezugsrichtung L des Einströmdurchlasses 21 um den zweiten Winkel β geneigt ist. Weil der zweite Winkel β größer ist als der erste Winkel α, ist die Krümmung des Kühlwassers, das aus dem Einströmanschluss 20 zu dem zweiten Ausströmdurchlass 31 strömt, schärfer als die Krümmung des Kühlwassers, das aus dem Einströmanschluss 20 zu dem ersten Ausströmdurchlass 26 strömt.
Daher, gemäß dem Dreiwegeventil 1, kann der Druckverlust in dem Strom in Richtung des zweiten Ausströmdurchlasses 31 in dem Gleichverteilungsmodus größer gemacht werden, als der Druckverlust in dem Strom in Richtung des ersten Ausströmdurchlasses 26. Ferner ist der erste Ausströmanschluss 25 mit dem Kühler 56 verbunden, der einen großen Wasserdurchtrittswiderstand hat, während der zweite Ausströmanschluss 30 mit dem Ionentauscher 57 verbunden ist, der einen kleinen Wasserdurchtrittswiderstand hat.
Gemäß dem Dreiwegeventil 1 ist es möglich, den Druckverlust in einem Bereich von dem ersten Ausströmdurchlass 26 zu dem Kühler 56 mit dem Druckverlust in einem Bereich von dem zweiten Ausströmdurchlass 31 zu dem Ionentauscher 57 in Gleichgewicht zu bringen, und es ist möglich, diese zwei Druckverluste einzustellen, um gleich zu sein. Gemäß dem Dreiwegeventil 1 können die Druckverluste in dem Kühlwasserkreislauf 50 der Strömungspfadsysteme in einer parallelen Beziehung geeignet eingestellt werden, um einander gleich zu sein, gemäß der Konfiguration von jedem Strömungspfadsystem.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann gemäß dem Dreiwegeventil 1 der ersten Ausführungsform das Kühlwasser, das aus dem Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 in die Ventilkammer 13 strömt, zu dem ersten Ausströmanschluss 25 und dem zweiten Ausströmanschluss 30 verteilt werden. Es ist möglich, die Strömungsraten des aus dem ersten Ausströmanschluss 25 und dem zweiten Ausströmanschluss 30 ausströmenden Kühlwassers durch Bewegen des Ventilelements 35 in der Ventilkammer 13 einzustellen.
Wie in 4 gezeigt ist, sind der erste Ausströmdurchlass 26, der Krümmungsabschnitt 27 und der erste stromabwärtige Durchlass 28 in dem ersten Ausströmanschluss 25 angeordnet. Der erste stromabwärtige Durchlass 28 ist mit einer stromabwärtigen Seite des ersten Ausströmdurchlasses 26 durch den Krümmungsabschnitt 27 verbunden. Der erste stromabwärtige Durchlass 28 erstreckt sich in einer Richtung, die näher an der Bezugsrichtung L ist, als es die erste Ausströmrichtung LA bezüglich der Bezugsrichtung L ist.
Dies ermöglicht es, die Strömungsrichtung des Kühlwassers, das aus dem ersten Ausströmanschluss 25 ausströmt, näher an die Strömungsrichtung des Kühlwassers zu bringen, das durch den Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 tritt. Daher ist es möglich, den Wasserströmungswiderstand an dem ersten Ausströmanschluss 25 zu reduzieren und den Strom des Kühlwassers zu beruhigen. In dem ersten Ausströmanschluss 25 ist es möglich, den Wasserströmungswiderstand in dem ersten Ausströmanschluss 25 weiter zu reduzieren, weil der erste stromabwärtige Durchlass 28 im Wesentlichen parallel zu dem Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 angeordnet ist.
Ferner sind der zweite Ausströmdurchlass 31, der Krümmungsabschnitt 32 und der zweite stromabwärtige Durchlass 33 in dem zweiten Ausströmanschluss 30 angeordnet. Der zweite stromabwärtige Durchlass 33 ist mit einer stromabwärtigen Seite des zweiten Ausströmdurchlasses 31 durch den Krümmungsabschnitt 32 verbunden. Der zweite stromabwärtige Durchlass 33 erstreckt sich in einer Richtung, die näher an der Bezugsrichtung L ist, als es die zweite Ausströmrichtung LB bezüglich der Bezugsrichtung L ist.
Dies ermöglicht es, die Strömungsrichtung des Kühlwassers, das aus dem zweiten Ausströmanschluss 30 strömt, näher an die Strömungsrichtung des Kühlwassers zu bringen, das durch den Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 strömt. Daher ist es möglich, den Wasserströmungswiderstand an dem zweiten Ausströmanschluss 30 zu reduzieren und den Strom des Kühlwassers zu beruhigen.
Ferner ist der erste stromabwärtige Durchlass 28 mittels des Krümmungsabschnitts 27 in dem ersten Ausströmanschluss 25 verbunden und der zweite stromabwärtige Durchlass 33 ist mittels des Krümmungsabschnitts 32 in dem zweiten Ausströmanschluss 30 verbunden. Daher kann das Dreiwegeventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform einen Spalt zwischen dem ersten stromabwärtigen Durchlass 28 und dem zweiten stromabwärtigen Durchlass 33 reduzieren und kann zum Miniaturisieren des Dreiwegeventils 1 selbst beitragen.
Durch Reduzieren des Spalts zwischen dem ersten stromabwärtigen Durchlass 28 und dem zweiten stromabwärtigen Durchlass 33 können der Abstand zwischen dem Rohr, das mit dem ersten Ausströmanschluss 25 verbunden ist, und dem Rohr, das mit dem zweiten Ausströmanschluss 30 verbunden ist, reduziert werden. Daher kann das Dreiwegeventil 1 ebenfalls zum Miniaturisieren eines Raums zum Anordnen des Kühlwasserkreislaufs 50 beitragen, der ein Fluidkreislauf ist, der das Dreiwegeventil 1 umfasst.
In der ersten Ausführungsform ist der erste Ausströmanschluss 25 des Dreiwegeventils 1 mit dem Kühler 56, der einen großen Druckverlust hat, mittels des kühlerseitigen Strömungspfads 53 verbunden, und der zweite Ausströmanschluss 30 ist mit dem Ionentauscher 57, der einen geringen Druckverlust hat, mittels des Umgehungsströmungspfades 54 verbunden.
Ferner erstreckt sich der erste Ausströmdurchlass 26 des ersten Ausströmanschlusses 25 so, dass die erste Ausströmrichtung LA bezüglich der Bezugsrichtung L um den ersten Winkel α geneigt ist. Der zweite Ausströmdurchlass 31 des zweiten Ausströmanschlusses 30 erstreckt sich so, dass die zweite Ausströmrichtung LB bezüglich der Bezugsrichtung L um den zweiten Winkel β geneigt ist. Weil der zweite Winkel β der spitze Winkel ist, der größer ist als der erste Winkel α, ist der Druckverlust beim Durchlaufen des zweiten Ausströmanschlusses 30 größer als der Druckverlust beim Durchlaufen des ersten Ausströmanschlusses 25.
Daher kann, gemäß dem Dreiwegeventil 1, eine Differenz zwischen dem Druckverlust in einem Fall eines Durchlaufens des Kühlers 56 mittels des ersten Ausströmanschlusses 25 und der Druckverlust in einem Fall eines Durchlaufens des Ionentauschers 57 mittels des zweiten Ausströmanschlusses 30 reduziert werden. Und es ist möglich, das Gleichgewicht des Druckverlusts in dem Strom in Richtung des ersten Ausströmanschlusses 25 und des Druckverlusts in dem Strom in Richtung des zweiten Ausströmanschlusses 30 geeignet einzustellen.
Der stromabwärtige Endteil des ersten Ausströmdurchlasses 26 in dem Strom des Kühlwassers ist so angeordnet, um den Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 bezüglich der Richtung zu überlappen, die senkrecht zu der Strömungsrichtung des Kühlwassers ist, das aus dem Einströmanschluss 20 durch den ersten Ausströmanschluss 25 durchtritt (das heißt, der vertikalen Richtung in 4).
Anders gesagt, der Teil des ersten Ausströmdurchlasses 26 des ersten Ausströmanschlusses 25, der der Überlappungsbreite W entspricht, ist auf der Verlängerungslinie des Einströmdurchlasses 21 des Einströmanschlusses 20 angeordnet, die durch die Ventilkammer 13 verlängert ist. Daher kann der Teil, der der Überlappungsbreite W entspricht, als ein gerader Strömungspfad betrachtet werden. Daher kann das Dreiwegeventil 1 den Strom des Kühlwassers beruhigen, das aus dem Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 zu dem ersten Ausströmdurchlass 26 des ersten Ausströmanschlusses 25 tritt.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform, die von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform verschieden ist, wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ähnlich der ersten Ausführungsform stellt das Dreiwegeventil 1 gemäß der zweiten Ausführungsform einen Teil eines Kühlwasserkreislaufs 50 dar, der zum Kühlen einer Brennstoffzelle 51 eines Elektrofahrzeugs (Brennstoffzellenfahrzeugs) verwendet wird.
Das Dreiwegeventil 1 gemäß der zweiten Ausführungsform hat, ähnlich der ersten Ausführungsform, eine Konfiguration, bei der ein Einströmanschluss 20, ein erster Ausströmanschluss 25 und ein zweiter Ausströmanschluss 30 jeweils mit einer Ventilkammer 13 verbunden sind, die in einem Körper 10 ausgebildet ist. Das Dreiwegeventil 1 bewegt das Ventilelement 35 in der Ventilkammer 13, wobei es dadurch imstande ist, eine Strömungsratenverteilung des Kühlwassers einzustellen, das aus dem Einströmanschluss 20 in Richtung des ersten Ausströmanschlusses 25 und des zweiten Ausströmanschlusses 30 strömt.
Die Grundkonfiguration des Dreiwegeventils 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ist dieselbe wie die der ersten Ausführungsform, bis auf bestimmte Konfigurationen des ersten Ausströmanschlusses 25 und des zweiten Ausströmanschlusses 30. Entsprechend wird hinsichtlich der Grundkonfiguration des Dreiwegeventils 1, der Verbindungsmodi des Dreiwegeventils 1 in dem Kühlwasserkreislauf 50 usw. auf deren Erläuterungen in der ersten Ausführungsform verwiesen. Die bestimmten Konfigurationen des ersten Ausströmanschlusses 25 und des zweiten Ausströmanschlusses 30 gemäß der zweiten Ausführungsform werden beschrieben.
In der nachstehenden Beschreibung bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie die in der ersten Ausführungsform dieselben Konfigurationen, es sei denn, es erfolgt eine bestimmte Erläuterung.
Wie in 8 gezeigt ist, hat das Dreiwegeventil 1 gemäß der zweiten Ausführungsform die Konfiguration, bei der der Einströmanschluss 20, der erste Ausströmanschluss 25 und der zweite Ausströmanschluss 30 mit der Ventilkammer 13 verbunden sind, die in dem Körper 10 ausgebildet ist.
Der Einströmanschluss 20 gemäß der zweiten Ausführungsform ist, ähnlich der ersten Ausführungsform, mit einer kreisförmigen Rohrform ausgebildet, die ein Inneres der Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1 und den Kühlwasserkreislauf 50 verbindet. Der Einströmanschluss 20 erstreckt sich geradlinig in einer vorbestimmten Richtung (das heißt, einer Bezugsrichtung L). Ein Einströmdurchlass 21 ist in dem Einströmanschluss 20 ausgebildet, und wobei der Einströmdurchlass 21 das Kühlwasser, das durch einen Kühlwasserströmungspfad 52 des Kühlwasserkreislaufs 50 strömt, in das Innere der Ventilkammer 13 einleitet.
Der erste Ausströmanschluss 25 gemäß der zweiten Ausführungsform erstreckt sich in einer Richtung, die zu der Richtung bezüglich der Ventilkammer 13 entgegengesetzt ist, in der sich der Einströmanschluss 20 erstreckt. Der zweite Ausströmanschluss 25 ist in einer kreisförmigen Rohrform ausgebildet, die das Innere der Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1 und einen kühlerseitigen Strömungspfad 53 des Kühlwasserkreislaufs 50 verbindet. Der erste Ausströmanschluss 25 umfasst einen ersten Ausströmdurchlass 26. Der erste Ausströmdurchlass 25 bewirkt, dass das Kühlwasser, das aus der Ventilkammer 13 ausströmt, in Richtung des Kühlers 56 durch den kühlerseitigen Strömungspfad 53 strömt.
Wie in 8 gezeigt ist, sind, anders als in der ersten Ausführungsform, der Krümmungsabschnitt 27 und der erste stromabwärtige Durchlass 28 in dem ersten Ausströmanschluss 25 gemäß der zweiten Ausführungsform nicht ausgebildet. Der erste Ausströmdurchlass 26 erstreckt sich geradlinig in einer Richtung (das heißt, einer ersten Ausströmrichtung LA), die von der Bezugsrichtung L des Einströmanschlusses 20 verschieden ist. Auch in der zweiten Ausführungsform schneidet die erste Ausströmrichtung LA die Bezugsrichtung L mit einem spitzen Winkel (das heißt, einem ersten Winkel α) auf der Seite, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich der Einströmanschluss 20 erstreckt. Die erste Ausströmrichtung LA ist bezüglich der Bezugsrichtung L um den ersten Winkel α geneigt.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein erstes aus Gummi gemachtes Dichtungselement 29 an einem Endabschnitt des ersten Ausströmdurchlasses 26 angeordnet, der der Ventilkammer 13 gegenüberliegt. Das erste Dichtungselement 29 ist eingerichtet, um imstande zu sein, mit einer Außenumfangsfläche des Ventilelements 35 in Kontakt gebracht zu werden, das in der Ventilkammer 13 anordnet ist.
Der zweite Ausströmanschluss 30 gemäß der zweiten Ausführungsform erstreckt sich, ähnlich der ersten Ausführungsform, in einer Richtung, die der Richtung entgegensetzt ist, in der sich der Einströmanschluss 20 bezüglich der Ventilkammer 13 erstreckt. Die Erstreckungsrichtung des zweiten Ausströmanschlusses 30 ist von der des ersten Ausströmanschlusses 25 verschieden. Der zweite Ausströmanschluss 30 ist in einer kreisförmigen Rohrform ausgebildet, die das Innere der Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1 und den Umgehungsströmungspfad 54 des Kühlwasserkreislaufs 50 verbindet. Der zweite Ausströmanschluss 30 umfasst einen zweiten Ausströmdurchlass 31. Der zweite Ausströmanschluss 30 bewirkt, dass das Kühlwasser, das aus der Ventilkammer 13 ausströmt, in Richtung des Ionentauschers 57 durch den Umgehungsströmungspfad 54 strömt.
Wie in 8 gezeigt ist, sind, anders als in der ersten Ausführungsform, der Krümmungsabschnitt 32 und der zweite stromabwärtige Durchlass 33 in dem zweiten Ausströmanschluss 30 gemäß der zweiten Ausführungsform nicht ausgebildet. Der zweite Ausströmdurchlass 31 erstreckt sich geradlinig in einer Richtung (das heißt, einer zweiten Ausströmrichtung LB), die von der Bezugsrichtung L des Einströmanschlusses 20 und der ersten Ausströmrichtung LA des ersten Ausströmanschlusses 25 verschieden ist.
Auch in der zweiten Ausführungsform schneidet die zweite Ausströmrichtung LB die Bezugsrichtung L mit einem spitzen Winkel (das heißt, einem zweiten Winkel β), der größer ist als der erste Winkel α, auf der Seite, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich der Einströmanschluss 20 erstreckt. Die zweite Ausströmrichtung LB ist bezüglich der Bezugsrichtung L um den zweiten Winkel β geneigt.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein zweites aus Gummi gemachtes Dichtungselement 34 an einem Endabschnitt des zweiten Ausströmdurchlasses 31 angeordnet, der der Ventilkammer 13 gegenüberliegt. Das zweite Dichtungselement 34 ist eingerichtet, um imstande zu sein, mit einer Außenumfangsfläche des Ventilelements 35 in Kontakt gebracht zu werden, das in der Ventilkammer 13 angeordnet ist.
Mit einer solchen Konfiguration ist auch bei dem Dreiwegeventil 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der erste Winkel α des ersten Ausströmanschlusses 25 auf den spitzen Winkel festgelegt, der kleiner ist als der zweite Winkel β des zweiten Ausströmanschlusses 30. Der Druckverlust in dem Strom in Richtung des zweiten Ausströmanschlusses 25 kann kleiner gemacht werden, als der Druckverlust in dem Strom in Richtung des zweiten Ausströmanschlusses 30.
Der erste Ausströmanschluss 25 des Dreiwegeventils 1 ist mit dem Kühler 56, der einen großen Druckverlust hat, mittels des kühlerseitigen Strömungspfades 53 verbunden und der zweite Ausströmanschluss 30 ist mit dem Ionentauscher 57, der einen kleinen Druckverlust hat, mittels des Umgehungsströmungspfades 54 verbunden.
Daher kann auch bei dem Dreiwegeventil 1 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Differenz zwischen dem Druckverlust in einem Fall eines Durchlaufens des Kühlers 56 mittels des ersten Ausströmanschlusses 25 und dem Druckverlust in einem Fall eines Durchlaufens des Ionentauschers 57 mittels des zweiten Ausströmanschlusses 30 reduziert werden. Daher kann das Dreiwegeventil 1 gemäß der zweiten Ausführungsform das Gleichgewicht des Druckverlusts in dem Strom in Richtung des ersten Ausströmanschlusses 25 und des Druckverlusts in dem Strom in Richtung des zweiten Ausströmanschlusses 30 geeignet einstellen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann gemäß dem Dreiwegeventil 1 der zweiten Ausführungsform das Kühlwasser, das in die Ventilkammer 13 aus dem Einströmdurchlass 21 des Einströmanschlusses 20 strömt, auf den ersten Ausströmanschluss 25 und den zweiten Ausströmanschluss 30 verteilt werden. Es ist möglich, die Strömungsraten des Kühlwassers, das aus dem ersten Ausströmanschluss 25 und dem zweiten Ausströmanschluss 30 ausströmt, durch Bewegen des Ventilelements 35 in der Ventilkammer 13 einzustellen.
Auch in der zweiten Ausführungsform ist der Druckverlust des Kühlers 56, der mit dem ersten Ausströmanschluss 25 verbunden ist, größer als der Druckverlust des Ionentauschers 57, der mit dem zweiten Ausströmanschluss 30 verbunden ist. Weil der erste Winkel α des ersten Ausströmanschlusses 25 kleiner ist als der zweite Winkel β des zweiten Ausströmanschlusses 30, ist der Druckverlust in dem Strom in Richtung des ersten Ausströmanschlusses 25 kleiner als der Druckverlust in dem Strom in Richtung des zweiten Ausströmanschlusses 30 in dem Dreiwegeventil 1.
Daher macht das Dreiwegeventil 1 gemäß der zweiten Ausführungsform den Druckverlust in dem Dreiwegeventil 1 selbst in Richtung des ersten Ausströmanschlusses 25 und in Richtung des zweiten Ausströmanschlusses 30 verschieden. Daher ist es möglich, den Druckverlust in einem Strömungspfadsystem in Richtung des Kühlers 56 durch den ersten Ausströmanschluss 25 und den Druckverlust in einem Strömungspfadsystem in Richtung des Ionentauschers 57 durch den zweiten Ausströmanschluss 30 auszugleichen. Weil sowohl der erste Winkel α als auch der zweite Winkel β spitze Winkel sind, kann das Dreiwegeventil 1 die Druckverluste in dem Dreiwegeventil 1 selbst in Richtung des ersten Ausströmanschlusses 25 und in Richtung des zweiten Ausströmanschlusses 30 reduzieren.
Ferner werden die Größen der Ausströmdurchlässe (das heißt, des ersten Ausströmdurchlasses 26 und des zweiten Ausströmdurchlasses 31) in dem ersten Ausströmanschluss 25 und dem zweiten Ausströmanschluss 30 durch die Konfigurationen der Strömungspfadsysteme, die stromabwärts von diesen angeschlossen sind (beispielsweise die Druckverluste des Kühlers 56 und des Ionentauschers 57), ihre erforderlichen Kapazitäten und dergleichen bestimmt. Daher kann ein Ausgleich zwischen dem Druckverlust des Dreiwegeventils 1 selbst und dem Druckverlust des Strömungspfadsystems, das an jedem Ausströmanschluss angeschlossen ist, eine Notwendigkeit einer Erhöhung der Größe der Ausströmdurchlässe verursachen, die mit den Ausströmanschlüssen verbunden sind, und kann eine Erhöhung der Größe des Dreiwegeventils 1 selbst zur Folge haben.
Diesbezüglich kann gemäß dem Dreiwegeventil 1 der vorliegenden Ausführungsform die Größenbeziehungen zwischen dem ersten Winkel α und dem zweiten Winkel β den Druckverlust in einem Strömungspfadsystem in Richtung des Kühlers 56 durch den ersten Ausströmanschluss 25 und der Druckverlust in einem Strömungspfadsystem in Richtung des Ionentauschers 57 durch den zweiten Ausströmanschluss 30 ausgeglichen werden. Infolgedessen kann das Dreiwegeventil 1 die Größen der Ausströmdurchlässe in dem Dreiwegeventil 1 und dem Kühlwasserkreislauf 50 reduzieren, und kann die Größe des Dreiwegeventils 1 selbst reduzieren.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform, die von jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verschieden ist, wir unter Bezugnahme auf 9 und 10 beschrieben. Ähnlich den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, stellt ein Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform einen Teil eines Kühlwasserkreislaufs 50 dar, der zum Kühlen einer Brennstoffzelle 51 eines Elektrofahrzeugs (Brennstoffzellenfahrzeugs) verwendet wird.
In der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform ist das Dreiwegeventil 1 eingerichtet, das Kühlwasser in dem Kühlwasserkreislauf 50 zu verteilen, aber in der dritten Ausführungsform wird das Dreiwegeventil 1 zum Kombinieren der zwei Ströme des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 verwendet. In 10 sind Ströme des Kühlwassers in dem Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform durch Pfeile F angezeigt.
Das Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform hat, ähnlich den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, eine Konfiguration, bei der ein Ausströmanschluss 20A, ein erster Einströmanschluss 25A und ein zweiter Einströmanschluss 30A jeweils mit einer Ventilkammer 13 verbunden sind, die in einem Körper 10 ausgebildet ist. Das Dreiwegeventil 1 bewegt das Ventilelement 35 in der Ventilkammer 13, wobei es dadurch imstande ist, ein Verhältnis von Strömungsraten des Kühlwassers, das aus dem ersten Einströmanschluss 25A und dem zweiten Einströmanschluss 30A strömt, einzustellen, und eine Strömungsrate des Kühlwassers einzustellen, die aus dem Ausströmanschluss 20A ausströmt.
Als Nächstes wird eine Konfiguration des Kühlwasserkreislaufs 50, bei dem das Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform angeordnet ist, unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Der Kühlwasserkreislauf 50 gemäß der dritten Ausführungsform ist, ähnlich den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, eingerichtet, das Kühlwasser als einen Wärmeträger zu einer Brennstoffzelle 51, einer Kühlwasserpumpe 55, einem Kühler 56 als einer Kühlvorrichtung und einem Ionentauscher 57 zu zirkulieren. Die Konfigurationen der Brennstoffzelle 51, des Kühlers 56 und des Ionentauschers 57 sind ähnlich denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
Der Strömungspfad des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 umfasst einen Kühlwasserströmungspfad 52, einen kühlerseitigen Strömungspfad 53 und einen Umgehungsströmungspfad 54. Die Brennstoffzelle 51 und die Kühlwasserpumpe 55 sind mit dem Kühlwasserströmungspfad 51 verbunden. Der Kühler 56 ist an dem kühlerseitigen Strömungspfad 53 angeordnet und der Ionentauscher 57 ist an dem Umgehungsströmungspfad 54 angeordnet. Das heißt, der Kühlwasserkreislauf 50 hat einen Zirkulationsströmungspfad, bei dem der Kühler 56 und der Ionentauscher 57 parallel verbunden sind und Kühlwasser zu diesen zirkuliert wird.
Wie in 9 gezeigt ist, ist bei dem Kühlwasserkreislauf 50 der dritten Ausführungsform eine Endseite des kühlerseitigen Strömungspfades 53 mit dem ersten Einströmanschluss 25A des Dreiwegeventils 1 verbunden, und eine Endseite des Umgehungsströmungspfades 54 ist mit dem zweiten Einströmanschluss 30A des Dreiwegeventils 1 verbunden. Eine Endseite des Kühlwasserströmungspfades 52 ist mit dem Ausströmanschluss 20A des Dreiwegeventils 1 verbunden.
Das Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform ist an einem Treffpunkt von Strömen des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 angeordnet. Eine andere Endseite des Kühlwasserströmungspfades 52 ist mit einer anderen Endseite des kühlerseitigen Strömungspfades 53 und einer anderen Endseite des Umgehungsströmungsdurchlasses 54 verbunden, wobei dadurch ein Verzweigungspunkt des Stroms des Kühlwassers in dem Kühlwasserkreislauf 50 dargestellt wird.
In dem Kühlwasserkreislauf 50 gemäß der dritten Ausführungsform ist die Kühlwasserpumpe 55 an dem Kühlwasserströmungspfad 52 angeordnet, der den Ausströmanschluss 25A des Dreiwegeventils 1 und die Brennstoffzelle 51 verbindet. Die Kühlwasserpumpe 55 pumpt und zirkuliert das Kühlwasser in dem Kühlwasserkreislauf 50 zu der Brennstoffzelle 51.
Daher, nachdem es durch die Brennstoffzelle 51 getreten ist, verzweigt sich das Kühlwasser in dem Kühlwasserkreislauf 50 von dem Kühlwasserströmungspfad 52 zu dem kühlerseitigen Strömungspfad 53 und dem Umgehungsströmungspfad 54. Das Kühlwasser, das in dem kühlerseitigen Strömungspfad 53 strömt, tritt durch den Kühler 56 und strömt in den ersten Einströmanschluss 25A des Dreiwegeventils 1.
Andererseits tritt das Kühlwasser, das in den Umgehungsströmungsdurchlass 54 strömt, durch den Ionentauscher 57 und strömt in den zweiten Einströmanschluss 30A des Dreiwegeventils 1. Das heißt, bei dem Kühlwasserkreislauf 50 gemäß der dritten Ausführungsform, verbinden sich der Strom des Kühlwassers aus dem kühlerseitigen Strömungspfad 53 und der Strom des Kühlwassers aus dem Umgehungsströmungspfad 54 in dem Dreiwegeventil 1 miteinander.
Als Nächstes wird eine bestimmte Konfiguration des Dreiwegeventils 1 gemäß der dritten Ausführungsform im Einzelnen unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist das Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform an dem Treffpunkt angeordnet, an dem sich der kühlerseitige Strömungspfad 53 und der Umgehungsströmungspfad 54 zu dem Kühlwassersströmungspfad 52 verbinden.
Das Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform ist ähnlich den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eingerichtet, bis auf die Konfigurationen des Ausströmanschlusses 20A, des ersten Einströmanschlusses 25A und des zweiten Einströmanschlusses 30A. Daher sind bei dem Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform die Konfigurationen des Körpers 10, des Ventilelements 35, des Elektromotors 40, des Getriebemechanismusabschnitts 41 und dergleichen dieselben wie die der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, und deren Beschreibungen werden weggelassen.
Wie in 10 gezeigt ist, ist bei dem Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform der Ausströmanschluss 20A mit der Ventilkammer 13 des Körpers 10 verbunden. Der Ausströmanschluss 20A ist in einer kreisförmigen Rohrform ausgebildet, die ein Inneres der Ventilkammer 13 und den Kühlwasserkreislauf 50 verbindet. Der Ausströmanschluss 20A erstreckt sich geradlinig in einer vorbestimmten Richtung.
Ein Inneres des Ausströmanschlusses 20A, der eine kreisförmige Rohrform hat, bildet einen Ausströmdurchlass 21A aus und führt das Kühlwasser, das aus der Ventilkammer 13 ausströmt, zu dem Kühlwasserströmungspfad 53 des Kühlwasserkreislaufs 50. Der Ausströmanschluss 20A fungiert als ein Ausströmanschluss und der Ausströmdurchlass 21A fungiert als ein Ausströmdurchlass, der in dem Ausströmanschluss ausgebildet ist.
In der dritten Ausführungsform wird, wie in 10 gezeigt ist, eine Richtung, in der sich die Mittelachse des Ausströmdurchlasses 21A in dem Ausströmanschluss 20A erstreckt, als eine Bezugsrichtung L bezeichnet. Die Bezugsrichtung L entspricht einer Bezugsrichtung, in der sich der vorstehend beschriebene Ausströmdurchlass erstreckt.
Bei dem Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform erstreckt sich der erste Einströmanschluss 25A in einer Richtung, die der Richtung bezüglich der Ventilkammer 13 entgegengesetzt ist, in der sich der Ausströmanschluss 20A erstreckt. Der erste Einströmanschluss 25A ist in einer kreisförmigen Rohrform ausgebildet, die das Innere der Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1 und den Kühlwasserkreislauf 50 verbindet. Der erste Einströmanschluss 25A umfasst einen ersten Einströmdurchlass 26A, einen Krümmungsabschnitt 27A und einen ersten stromaufwärtigen Durchlass 28A. Der erste Einströmanschluss 25A führt das Kühlwasser, das aus dem kühlerseitigen Strömungspfad 53 des Kühlwasserkreislaufs 50 in das Innere der Ventilkammer 13 strömt.
Der erste Einströmdurchlass 26A ist ein Strömungsdurchlass in dem ersten Einströmanschluss 25A, durch den das Kühlwasser beim Strömen in die Ventilkammer 13 tritt. Der erste Einströmdurchlass 26A erstreckt sich geradlinig in einer Richtung, die von der Bezugsrichtung L des Ausströmanschlusses 20A verschieden ist. Wie in 10 gezeigt ist, ist die Erstreckungsrichtung der Mittelachse des ersten Einströmdurchlasses 26A in dem ersten Einströmanschluss 25A eine erste Einströmrichtung LM.
Die erste Einströmrichtung LM schneidet die Bezugsrichtung L mit einem spitzen Winkel auf der Seite, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich der Ausströmanschluss 20A erstreckt. Die erste Einströmrichtung LM ist bezüglich der Bezugsrichtung L um einen spitzen Winkel geneigt. In der dritten Ausführungsform wird der Winkel zwischen der Bezugsrichtung L und der ersten Einströmrichtung LM auf der Seite, die dem Ausströmanschluss 20A entgegengesetzt ist, als ein erster Winkel α bezeichnet.
Ein erstes aus Gummi gemachtes Dichtungselement 29 ist an einem Endabschnitt des ersten Einströmdurchlasses 26A angeordnet, der der Ventilkammer 13 gegenüberliegt. Daher ist das Dreiwegeventil 1 imstande, das Kühlwasser abzusperren, das aus dem ersten Einströmdurchlass 26A in Richtung der Ventilkammer 13 strömt, indem es die Position des Ventilelements 35 in der Ventilkammer 13 ändert und den gesamten Rand eines Endes des ersten Dichtungselements 29 mit der Außenumfangsfläche des Ventilelements 35 in Kontakt bringt.
Wie in 10 gezeigt ist, ist ein stromaufwärtiger Endteil des ersten Einströmdurchlasses 26A in dem Strom des Kühlwassers angeordnet, um den Ausströmdurchlass 21A des Ausströmanschlusses 20A bezüglich einer Richtung zu überlappen, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kühlwassers ist, das durch den ersten Einströmanschluss 25A in Richtung des Ausströmanschlusses 20A tritt (das heißt, der vertikalen Richtung in 10).
Anders gesagt, der Teil des ersten Einströmdurchlasses 26A des ersten Einströmanschlusses 25A, der einer Überlappungsbreite W entspricht, ist auf der Verlängerungslinie des Ausströmdurchlasses 21A des Ausströmanschlusses 20A angeordnet, die durch die Ventilkammer 13 verlängert ist. Daher kann das Dreiwegeventil 1 den Strom des Kühlwassers beruhigen, der aus dem ersten Einströmdurchlass 26A des ersten Einströmanschlusses 25A zu dem Ausströmdurchlass 21A des Ausströmanschlusses 20A tritt.
Der Krümmungsabschnitt 27A und der erste stromaufwärtige Durchlass 28A sind stromaufwärts des ersten Einströmdurchlasses 26A des ersten Einströmanschlusses 25A in dem Strom des Kühlwassers angeordnet. Der erste stromaufwärtige Durchlass 28A ist ein zylindrischer Strömungsdurchlass, der stromaufwärts des ersten Einströmdurchlasses 26A in dem Strom des Kühlwassers angeordnet ist. Der erste stromaufwärtige Durchlass 28A erstreckt sich geradlinig von einem stromaufwärtigen Endabschnitt des ersten Einströmdurchlasses 26A. Wie in 10 gezeigt ist, ist die Erstreckungsrichtung der Mittelachse des ersten stromaufwärtigen Durchlasses 28A in dem ersten Einströmdurchlass 25A eine erste stromaufwärtige Richtung LO.
Der erste stromaufwärtige Durchlass 28A führt das Kühlwasser, das in diesen von einem Äußeren des ersten Einströmanschlusses 25A strömt (das heißt, dem kühlerseitigen Strömungspfad 53 in dem Kühlwasserkreislauf 50) zu dem ersten Einströmdurchlass 26A. Der erste stromaufwärtige Durchlass 28A entspricht einem stromaufwärtigen Durchlass des ersten Einströmanschlusses.
Der Krümmungsabschnitt 27A ist an dem stromaufwärtigen Endabschnitt des ersten Einströmdurchlasses 26A in einem Strom des Kühlwassers angeordnet. Der Krümmungsabschnitt 27A verbindet den ersten Einströmdurchlass 26A und den ersten stromaufwärtigen Durchlass 28A, sodass der erste stromaufwärtige Durchlass 28A bezüglich des ersten Einströmdurchlasses 26A geneigt ist. Der Krümmungsabschnitt 27A verbindet den ersten Einströmdurchlass 26A und den ersten stromaufwärtigen Durchlass 28A so, dass die erste stromaufwärtige Richtung LO des ersten stromaufwärtigen Durchlasses 28A näher an der Bezugsrichtung L des Ausströmdurchlasses 21A ist, als es die erste Einströmrichtung LM des ersten Einströmdurchlasses 26A bezüglich der Bezugsrichtung L ist.
Wie in 10 gezeigt ist, verbindet der Krümmungsabschnitt 27A den ersten stromaufwärtigen Durchlass 28A mit dem ersten Einströmdurchlass 26A so, dass die erste Einströmrichtung LM des ersten Einströmdurchlasses 26A die erste stromaufwärtige Richtung LO des ersten stromaufwärtigen Durchlasses 28A mit einem spitzen Winkel schneidet. In der dritten Ausführungsform wird der Winkel, der zwischen der ersten Einströmrichtung LM und der ersten stromaufwärtigen Richtung LO ausgebildet ist, als ein erster stromaufwärtiger Winkel X bezeichnet.
In der dritten Ausführungsform verbindet der Krümmungsabschnitt 27A den ersten Einströmdurchlass 26A und den ersten stromaufwärtigen Durchlass 28A, sodass der erste stromaufwärtige Winkel X denselben Wert hat, wie der erste Winkel α. Infolgedessen ist die erste stromaufwärtige Richtung LO des ersten stromaufwärtigen Durchlasses 28A parallel zu der Bezugsrichtung L des Ausströmdurchlasses 21A des Ausströmanschlusses 20A. Das heißt, der erste stromaufwärtige Durchlass 28A erstreckt sich parallel zu dem Ausströmdurchlass 21A.
Bei dem Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform erstreckt sich der zweite Einströmanschluss 30A in einer Richtung, die von der Erstreckungsrichtung des ersten Einströmanschlusses 25A verschieden ist und der Erstreckungsrichtung des Ausströmanschlusses 20 bezüglich der Ventilkammer 13 entgegensetzt ist. Der zweite Einströmanschluss 30A ist in einer kreisförmigen Rohrform ausgebildet, die die Ventilkammer 13 des Dreiwegeventils 1 und den Kühlwasserkreislauf 50 verbindet. Der zweite Einströmanschluss 30A umfasst einen zweiten Einströmdurchlass 31A, einen Krümmungsabschnitt 32A und einen zweiten stromaufwärtigen Durchlass 33A. Der zweite Einströmanschluss 30A führt das Kühlwasser, das aus dem Umgehungsströmungsdurchlass 54 des Kühlwasserkreislaufs 50 ausströmt, in das Innere der Ventilkammer 13.
Der zweite Einströmdurchlass 31A ist ein Strömungsdurchlass in dem zweiten Einströmanschluss 30A, durch den das Kühlwasser tritt, wenn es in die Ventilkammer 13 strömt. Der zweite Einströmdurchlass 31A erstreckt sich geradlinig in einer Richtung, die von der Bezugsrichtung L des Ausströmanschlusses 20A und der ersten Einströmrichtung LM des ersten Einströmanschlusses 25A verschieden ist. Wie in 10 gezeigt ist, ist die Erstreckungsrichtung der Mittelachse des zweiten Einströmdurchlasses 31A in dem zweiten Einströmanschluss 30A eine zweite Einströmrichtung LN.
Die zweite Einströmrichtung LN schneidet die Bezugsrichtung L mit einem spitzen Winkel auf der Seite, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich der Ausströmanschluss 20A erstreckt. Die zweite Einströmrichtung LN ist bezüglich der Bezugsrichtung L mit einem spitzen Winkel geneigt. In der dritten Ausführungsform wird der Winkel zwischen der Bezugsrichtung L und der zweiten Einströmrichtung LN auf der Seite, die dem Ausströmanschluss 20A entgegengesetzt ist, als ein zweiter Winkel β bezeichnet. Der zweite Winkel β ist größer als der erste Winkel α des ersten Einströmanschlusses 25A.
Ein zweites aus Gummi gemachtes Dichtungselement 34 ist an einem Endabschnitt des zweiten Einströmdurchlasses 31A angeordnet, der der Ventilkammer 13 gegenüberliegt. Daher ist das Dreiwegeventil 1 imstande, das Kühlwasser, das aus dem zweiten Einströmdurchlass 31A in Richtung der Ventilkammer 13 strömt, abzusperren, indem es die Position des Ventilelements 35 in der Ventilkammer 13 ändert, und einen gesamten Rand eines Endes des zweiten Dichtungselements 34 mit der Außenumfangsfläche des Ventilelements 35 in Kontakt bringt.
Der Krümmungsabschnitt 32A und der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A sind stromaufwärts des zweiten Einströmdurchlasses 31A des zweiten Einströmanschlusses 30A in einem Strom des Kühlwassers angeordnet. Der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A ist ein zylinderförmiger Strömungsdurchlass, der stromaufwärts des zweiten Einströmdurchlasses 31A in einem Strom des Kühlwassers angeordnet ist. Der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A erstreckt sich geradlinig von einem stromaufwärtigen Endabschnitt des zweiten Einströmdurchlasses 31A. Wie in 10 gezeigt ist, ist die Erstreckungsrichtung der Mittelachse des zweiten stromaufwärtigen Durchlasses 33A in dem zweiten Einströmanschluss 30A eine zweite stromaufwärtige Richtung LP.
Der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A führt das Kühlwasser, das in diesen von einem Äußeren des zweiten Einströmanschlusses 30A strömt (das heißt, dem Umgehungsströmungspfad 54 in dem Kühlwasserkreislauf 50) zu dem zweiten Einströmdurchlass 31A. Der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A entspricht einem stromaufwärtigen Durchlass des zweiten Einströmanschlusses.
Der Krümmungsabschnitt 32A ist an dem stromaufwärtigen Endabschnitt des zweiten Einströmdurchlasses 31A in dem Strom des Kühlwassers angeordnet. Der Krümmungsabschnitt 32A verbindet den zweiten Einströmdurchlass 31A und den zweiten stromaufwärtigen Durchlass 33A so, dass der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A bezüglich des zweiten Einströmdurchlasses 31A geneigt ist. Der Krümmungsabschnitt 32A verbindet den zweiten Einströmdurchlass 31A und den zweiten stromaufwärtigen Durchlass 33A so, dass die zweite stromaufwärtige Richtung LP des zweiten stromaufwärtigen Durchlasse 33A näher an der Bezugsrichtung L des Ausströmdurchlasses 21A ist, als es die zweite Einströmrichtung LN des zweiten Einströmdurchlasses 31A bezüglich der Bezugsrichtung L ist.
Wie in 10 gezeigt ist, verbindet der Krümmungsabschnitt 32A den zweiten stromaufwärtigen Durchlass 33A mit dem zweiten Einströmdurchlass 31A so, dass die zweite Einströmrichtung LN des zweiten Einströmdurchlasses 31A die zweite stromaufwärtige Richtung LP des zweiten stromaufwärtigen Durchlasses 33A mit einem spitzen Winkel schneidet. In der dritten Ausführungsform wird der Winkel, der zwischen der zweiten Einströmrichtung LN und der zweiten stromaufwärtigen Richtung LP ausgebildet ist, als ein zweiter stromaufwärtiger Winkel Y bezeichnet.
Infolgedessen erstreckt sich der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A, um näher an dem ersten Einströmanschluss 25A zu sein, als eine Verlängerungslinie des zweiten Einströmdurchlasses 31A (das heißt, die zweite Einströmrichtung LN). Daher kann das Dreiwegeventil 1 dazu beitragen, kleiner gemacht zu werden. Ferner, weil es möglich ist, die Strömungspfade mit kleinen Abständen dazwischen auf den stromabwärtigen Seiten des ersten Einströmanschlusses 25A und des zweiten Einströmanschlusses 30A anzuordnen (das heißt, dem Kühlerseitigen Strömungspfad 53 und dem Umgehungströmungspfad 54), kann der Bauraum des Kühlwasserkreislaufs 50 reduziert werden.
Mit einer solchen Konfiguration gemäß dem Dreiwegeventil 1 der dritten Ausführungsform können das Kühlwasser, das aus dem ersten Einströmanschluss 25A in dieses einströmt und das Kühlwasser, das aus dem zweiten Einströmanschluss 30A in dieses einströmt, miteinander verbunden werden. Es ist möglich, ein Verhältnis der Strömungsraten der Kühlwässer, die aus dem ersten Einströmanschluss 25A und dem zweiten Einströmanschluss 30A strömen, einzustellen, indem das Ventilelement 35 in der Ventilkammer 13 bewegt wird.
Wie in 10 gezeigt ist, sind der erste Einströmanschluss 26A, der Krümmungsabschnitt 27A und der erste stromaufwärtige Durchlass 28A in dem ersten Einströmanschluss 25A angeordnet. Der erste stromaufwärtige Durchlass 28A ist mit einer stromaufwärtigen Seite des ersten Einströmdurchlasses 26A durch den Krümmungsabschnitt 27A verbunden. Der erste stromaufwärtige Durchlass 28A erstreckt sich in einer Richtung, die der Bezugsrichtung L näher ist, als es die erste Einströmrichtung LM bezüglich des Bezugsrichtung L ist.
Dies ermöglicht es, die Strömungsrichtung des Kühlwassers, das in den ersten Einströmanschluss 25A strömt, näher an die Strömungsrichtung des Kühlwassers zu bringen, die durch den Ausströmdurchlass 21A des Ausströmanschlusses 20A tritt. Daher ist es möglich, den Wasserströmungswiderstand an dem ersten Einströmanschluss 25A zu reduzieren und den Strom des Kühlwassers zu beruhigen. In dem ersten Einströmanschluss 25A ist es möglich, den Wasserströmungswiderstand in dem ersten Einströmanschluss 25A weiter zu reduzieren, weil der erste stromaufwärtige Durchlass 28A im Wesentlichen parallel zu dem Ausströmdurchlass 21A des Ausströmanschlusses 20A angeordnet ist.
Ferner sind der zweite Einströmdurchlass 31A, der Krümmungsabschnitt 32A und der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A in dem zweiten Einströmanschluss 30A angeordnet. Der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A ist mit einer stromaufwärtigen Seite des zweiten Einströmdurchlasses 31A durch den Krümmungsabschnitt 32A verbunden. Der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A erstreckt sich in einer Richtung, die näher an der Bezugsrichtung L ist, als es die zweite Einströmrichtung LN bezüglich der Bezugsrichtung L ist.
Dies ermöglicht es, die Strömungsrichtung des Kühlwassers, das in den zweiten Einströmanschluss 30A strömt, näher an die Strömungsrichtung des Kühlwassers zu bringen, das durch den Ausströmdurchlass 21A des Ausströmanschlusses 20A tritt. Daher ist es möglich, den Wasserströmungswiderstand an dem zweiten Einströmanschluss 30A zu reduzieren und den Strom des Kühlwassers zu beruhigen.
Ferner ist der erste stromaufwärtige Durchlass 28A über den Krümmungsabschnitt 27A in dem ersten Einströmanschluss 25A verbunden, und der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A ist mittels des Krümmungsabschnitts 32A in dem zweiten Einströmanschluss 30A verbunden. Daher kann das Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform einen Spalt zwischen dem ersten stromaufwärtigen Durchlass 28A und dem zweiten stromaufwärtigen Durchlass 33A reduzieren, und kann zur Miniaturisierung des Dreiwegeventils 1 selbst beitragen.
Durch ein Reduzieren des Spalts zwischen dem ersten stromaufwärtigen Durchlass 28A und dem zweiten stromaufwärtigen Durchlass 33A kann ein Abstand zwischen dem Rohr, das mit dem ersten Einströmanschluss 25A verbunden ist, und dem Rohr, das mit dem zweiten Einströmanschluss 30A verbunden ist, reduziert werden. Daher kann das Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform auch zu einer Miniaturisierung eines Raums zum Anordnen des Kühlwasserkreislaufs 50 beitragen, der das Dreiwegeventil 1 umfasst.
In der dritten Ausführungsform ist der erste Einströmanschluss 25A des Dreiwegeventils 1 mit dem Kühler 56, der einen großen Druckverlust hat, mittels des kühlerseitigen Strömungspfades 53 verbunden, und der zweite Einströmanschluss 30A ist mit dem Ionentauscher 57, der einen kleinen Druckverlust hat, mittels des Umgehungsströmungspfades 54 verbunden.
Ferner erstreckt sich der erste Einströmdurchlass 26A des ersten Einströmschlusses 25A so, dass die erste Einströmrichtung LM bezüglich der Bezugsrichtung L um den ersten Winkel α geneigt ist. Der zweite Einströmdurchlass 31A des zweiten Einströmanschlusses 30A erstreckt sich so, dass die zweite Einströmrichtung LN bezüglich der Bezugsrichtung L um den zweiten Winkel β geneigt ist. Weil der zweite Winkel β der spitze Winkel ist, der größer ist als der erste Winkel α, ist der Druckverlust beim Durchlaufen des zweiten Einströmanschlusses 30A größer als der Druckverlust beim Durchlaufen des ersten Einströmanschlusses 25A.
Daher kann bei dem Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform eine Differenz zwischen dem Druckverlust in einem Fall eines Durchlaufens des Kühlers 56 über den ersten Einströmanschluss 25A und dem Druckverlust in einem Fall eines Durchlaufens des Ionentauschers 57 über den zweiten Einströmanschluss 30A reduziert werden. Und es ist möglich, das Gleichgewicht des Druckverlusts in dem Strom in Richtung des ersten Einströmanschlusses 25A und des Druckverlusts in dem Strom in Richtung des zweiten Einströmanschlusses 30A geeignet einzustellen.
Ferner ist der stromaufwärtige Endteil des ersten Einströmdurchlasses 26A in dem Strom des Kühlwassers angeordnet, um den Ausströmdurchlass 21A des Ausströmanschlusses 20A bezüglich einer Richtung zu überlappen, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kühlwassers ist, das durch den ersten Einströmanschluss 25A aus dem Ausströmanschluss 20A tritt (das heißt, der vertikalen Richtung in 10).
Anders gesagt, der Teil des ersten Einströmdurchlasses 26A des ersten Einströmanschlusses 25A, der der Überlappungsbreite W entspricht, ist auf der Verlängerungslinie des Ausströmdurchlasses 21A des Ausströmanschlusses 20A angeordnet, die durch die Ventilkammer 13 verlängert ist. Daher kann ein Teil, der der Überlappungsbreite W entspricht, als ein gerader Strömungspfad betrachtet werden. Daher kann das Dreiwegeventil 1 den Strom des Kühlwassers beruhigen, das aus dem ersten Einströmdurchlass 26A des ersten Einströmanschlusses 25A zu dem Ausströmdurchlass 21A des Ausströmanschlusses 20A tritt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, können gemäß dem Dreiwegeventil 1 der dritten Ausführungsform die Kühlwässer, die aus dem ersten Einströmdurchlass 26A des ersten Einströmanschlusses 25A und dem zweiten Einströmdurchlass 31A des zweiten Einströmanschlusses 30A strömen, in der Ventilkammer 13 miteinander verbunden werden, und können dann aus dem Ausströmdurchlass 21A des Ausströmanschlusses 20A ausströmen. Das Dreiwegeventil 1 bewegt das Ventilelement 35 in der Ventilkammer 13, wobei es dadurch imstande ist, ein Verhältnis von Strömungsraten der Kühlwässer einzustellen, die aus dem ersten Einströmanschluss 25A und dem zweiten Einströmanschluss 30A strömen.
Der erste Einströmdurchlass 26A, der Krümmungsabschnitt 27A und der erste stromaufwärtige Durchlass 28A sind in dem ersten Einströmanschluss 25A angeordnet. Der erste stromaufwärtige Durchlass 28A ist mit einer stromaufwär-tigen Seite des ersten Einströmdurchlasses 26A durch den Krümmungsabschnitt 27A verbunden. Der erste stromaufwärtige Durchlass 28A erstreckt sich in einer Richtung, die näher an der Bezugsrichtung L ist, als es die erste Einströmrichtung LM bezüglich der Bezugsrichtung L ist.
Daher kann das Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform den Strom des Kühlwassers, der aus dem ersten Einströmanschluss 25A in dieses strömt, näher an den Strom des Kühlwassers bringen, der aus dem Ausströmdurchlass 21A des Ausströmanschlusses 20A ausströmt. Das heißt, das Dreiwegeventil 1 kann den Wasserströmungswiderstand an dem ersten Einströmanschluss 25A reduzieren und kann den Strom des Kühlwassers beruhigen.
Ferner sind der zweite Einströmdurchlass 31A, der Krümmungsabschnitt 32A und der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A in dem zweiten Einströmanschluss 30A angeordnet. Der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A ist mit einer stromaufwärtigen Seite des zweiten Einströmdurchlasses 31A durch den Krümmungsabschnitt 32A verbunden. Der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A erstreckt sich in einer Richtung, die näher zu der Bezugsrichtung L ist, als es die zweite Einströmrichtung LN bezüglich der Bezugsrichtung L ist.
Entsprechend kann das Dreiwegeventil 1 den Strom des Kühlwassers, das aus dem zweiten Einströmanschluss 20A in dieses strömt, näher an den Strom des Kühlwassers bringen, das aus dem Ausströmdurchlass 21A des Ausströmanschlusses 20A strömt. Das heißt, das Dreiwegeventil 1 reduziert den Wasserströmungswiederstand an dem zweiten Einströmanschluss 30A und beruhigt dadurch den Strom des Kühlwassers.
Ferner ist der erste stromaufwärtige Durchlass 28A mit dem ersten Einströmdurchlass 26A über den Krümmungsabschnitt 27A in dem ersten Einströmanschluss 25A verbunden, und der zweite stromaufwärtige Durchlass 33A ist mit dem zweiten Einströmdurchlass 31A über den Krümmungsabschnitt 32A in dem zweiten Einströmanschluss 30A verbunden. Daher kann das Dreiwegeventil 1 einen Spalt zwischen dem ersten stromaufwärtigen Durchlass 28A und dem zweiten stromaufwärtigen Durchlass 33A reduzieren und kann zu einer Miniaturisierung des Dreiwegeventils 1 selbst beitragen.
Weil das Dreiwegeventil 1 einen Spalt zwischen dem ersten stromaufwärtigen Durchlass 28A und dem zweiten stromaufwärtigen Durchlass 33A reduziert, kann der Abstand zwischen dem Rohr, das mit dem ersten Einströmanschluss 25A verbunden ist, und dem Rohr, das mit dem zweiten Einströmanschluss 30A verbunden ist, reduziert werden. Daher kann das Dreiwegeventil 1 gemäß der dritten Ausführungsform auch zu einer Miniaturisierung eines Raums zum Anordnen eines Fluidkreislaufs beitragen, der das Dreiwegeventil 1 umfasst.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend basierend auf den Ausführungsformen beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Das heißt, verschiedene Verbesserungen und Abwandlungen können gemacht werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann jede der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beliebig kombiniert werden, oder verschiedene Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind möglich.
(1) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist ein Strömungspfadsystem, das den Kühler 56, der mit dem kühlerseitigen Strömungspfad 53 verbunden ist, als das erste Strömungspfadsystem gegeben, und ein Strömungspfadsystem, das den Ionentauscher 57 umfasst, der mit dem Umgehungsströmungspfad 54 verbunden ist, ist als das zweite Strömungspfadsystem gegeben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Das erste Strömungspfadsystem und das zweite Strömungspfadsystem können verschiedene Kreislaufkonfigurationen verwenden, solange wie die Kreislaufkonfiguration, die mit dem Dreiwegeventil 1 verbunden ist, verschiedene Pfade und Konfigurationen hat.
(2) Wenn es eine Differenz eines Druckverlusts zwischen dem ersten Strömungspfadsystem und dem zweiten Strömungspfadsystem gibt, können der erste Winkel α und der zweite Winkel β unterschiedlich festgelegt werden. Wenn das erste Strömungspfadsystem (das heißt, ein System, das den Kühler 56 umfasst) einen größeren Druckverlust hat als das zweite Strömungspfadsystem (das heißt, ein System, das den Ionentauscher 57 umfasst), können verschiedene Kreislaufkonfigurationen verwendet werden.
Beispielsweise umfasst in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen das zweite Strömungspfadsystem, das mit dem zweiten Ausströmanschluss 30 verbunden ist, den Ionentauscher 57, der mit dem Umgehungsströmungspfad 54 verbunden ist, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Alternativ kann der Ionentauscher 57 entfernt werden und der Umgehungsströmungspfad 54 kann verwendet werden. Ferner ist es, anstatt des Kühlers 56 und des Ionentauschers 57, in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auch möglich, zu einer anderen Komponentenvorrichtung zu wechseln, durch die das Kühlwasser tritt.
(3) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde Kühlwasser zum Kühlen der Brennstoffzelle 51 als das Fluid verwendet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Modus beschränkt. Verschiedene Fluide können verwendet werden, solange wie das Fluid verschiedenen Strömungspfadsystemen durch das Dreiwegeventil 1 zugeführt werden kann und die Verteilung einer Strömungsrate eingestellt werden kann, und wobei ein ATF oder dergleichen ebenfalls verwendet kann.
(4) In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sind der erste Einströmdurchlass 21 und der erste stromaufwärtige Durchlass 28 eingerichtet, um sich parallel zu erstrecken, indem der erste Winkel α und der erste stromabwärtige Winkel θ festgelegt werden, um einander gleich zu sein. Allerdings ist sie nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Der erste stromaufwärtige Winkel θ kann gleich dem ersten Winkel α sein, aber sie müssen nicht notwendigerweise miteinander übereinstimmen und können in angemessener Weise als Reaktion auf ein Erfordernis für eine Kreislaufkonfiguration oder dergleichen geändert werden. Ähnlich ist es auch möglich, den Einströmdurchlass 21 und den zweiten stromabwärtigen Durchlass 33 parallel zu gestalten, indem der zweite Winkel β gleich dem zweiten stromabwärtigen Winkel φ gemacht wird. Dasselbe gilt für das Verhältnis zwischen dem ersten Winkel α und dem ersten stromaufwärtigen Winkel X, dem zweiten Winkel β und dem zweiten stromaufwärtigen Winkel Y in der dritten Ausführungsform.
(5) In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist der erste stromabwärtige Durchlass 28 des ersten Ausströmanschlusses 25 eingerichtet, um die Überlappungsbreite W bezüglich des Einströmdurchlasses 21 des Einströmanschlusses 20 zu haben, aber die vorliegende Ausführungsform ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann der zweite stromabwärtige Durchlass 33 des zweiten Ausströmanschlusses 30 eingerichtet sein, die Überlappungsbreite W bezüglich des Einströmdurchlasses 21 zu haben. Dies gilt auch für die dritte Ausführungsform.
Auch in der zweiten Ausführungsform kann entweder der erste Ausströmdurchlass 26 des ersten Ausströmanschlusses 25 oder der zweite Ausströmdurchlass 31 des zweiten Ausströmanschlusses 30 eine Überlappungsbreite W bezüglich des Einströmdurchlasses 21 des Einströmanschlusses 20 haben.
Gemäß mindestens einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst ein Dreiwegeventil: einen Einströmanschluss, der einen Einströmdurchlass hat, der eingerichtet ist, ein Fluid in diesen einströmen zu lassen; einen Körper mit einer darin befindlichen Ventilkammer, der eingerichtet ist, das Fluid in diese einzuleiten, das durch den Einströmdurchlass des Einströmanschlusses getreten ist; einen ersten Ausströmanschluss, der einen Ausströmdurchlass hat, der sich mit einem spitzen Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung erstreckt, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt, wobei der erste Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid aus der Ventilkammer zu einem vorbestimmten ersten Strömungspfadsystem strömen zu lassen; einen zweiten Ausströmanschluss, der einen zweiten Ausströmdurchlass hat, der sich von einer Ventilkammer mit einem spitzen Winkel bezüglich der Bezugsrichtung erstreckt, wobei der zweite Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid aus der Ventilkammer zu einem zweiten Strömungspfadsystem strömen zu lassen, das von dem ersten Strömungspfadsystem verschieden ist; und ein Ventilelement, das in der Ventilkammer angeordnet ist und bewegbar ist, um Strömungsraten des Fluids in dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss einzustellen. Der erste Ausströmanschluss und/oder der zweite Ausströmanschluss umfasst: einen stromabwärtigen Durchlass, der eingerichtet ist, es dem Fluid zu ermöglichen, nach dem Ausströmdurchlass durch diesen zu treten; sowie einen Krümmungsabschnitt, der stromabwärts des Ausströmdurchlasses in einem Fluidstrom angeordnet ist und den Ausströmdurchlass und den stromabwärtigen Durchlass so verbindet, dass der stromabwärtige Durchlass näher an die Bezugsrichtung kommt, als es eine Richtung, in der sich der Ausströmdurchlass erstreckt, bezüglich der Bezugsrichtung ist.
Gemäß dem Dreiwegeventil kann das Kühlwasser, das aus dem Einströmdurchlass des Einströmanschlusses in die Ventilkammer strömt, auf den ersten Ausströmanschluss und den zweiten Ausströmanschluss verteilt werden. Es ist möglich, die Strömungsraten des Fluids, das aus dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss strömt, durch Bewegen des Ventilelements in der Ventilkammer einzustellen.
Bei dem Dreiwegeventil kann ein Strom des Fluids, der durch den Ausströmdurchlass, den Krümmungsabschnitt und den stromabwärtigen Durchlass tritt, näher an einen Strom des Fluids gebracht werden, der durch den Einströmdurchlass strömt, weil der erste Ausströmanschluss und/oder der zweite Ausströmanschluss mit dem Krümmungsabschnitt und dem stromabwärtigen Durchlass versehen ist. Das heißt, gemäß dem Dreiwegeventil ist es möglich, einen Wasserströmungswiderstand in dem Strom in Richtung des Ausströmanschlusses zu reduzieren, der einen Krümmungsabschnitt und den stromabwärtigen Durchlass hat, wobei es dadurch möglich ist, den Strom des Fluids zu beruhigen, der in Richtung des Ausströmanschlusses strömt.
Zusätzlich ist es gemäß dem Dreiwegeventil möglich, die Erstreckungsrichtung des Ausströmanschlusses so nah wie möglich an die Erstreckungsrichtung des Einströmanschlusses zu bringen, indem der Krümmungsabschnitt und der stromabwärtige Durchlass in dem Ausströmanschluss ausgebildet sind, wobei dadurch zu einer Miniaturisierung des Dreiwegeventils selbst beigetragen wird.
Außerdem ist es gemäß dem Dreiwegeventil möglich, einen Abstand zwischen Rohren, die mit dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss verbunden sind, kleiner zu machen, als den in einem Fall, in dem der Krümmungsabschnitt und der stromabwärtige Durchlass nicht vorgesehen sind. Das heißt, durch Anordnen des Krümmungsabschnitts und des stromabwärtigen Durchlasses in dem ersten Ausströmanschluss und/oder dem zweiten Ausströmanschluss kann das Dreiwegeventil einen Raum zum Anordnen des Fluidkreislaufs reduzieren, der das Dreiwegeventil umfasst.
Gemäß mindestens einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Dreiwegeventil: einen Einströmanschluss, der einen Einströmdurchlass hat, der eingerichtet ist, ein Fluid in diesen einströmen zu lassen; einen Körper mit einer darin ausgebildeten Ventilkammer, der eingerichtet ist, ein Fluid in diese einzuleiten, das durch den Einströmdurchlass des Einströmanschlusses getreten ist; einen ersten Ausströmanschluss, der einen Ausströmdurchlass hat, der sich mit einem spitzen Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung erstreckt, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt, wobei der erste Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid von der Ventilkammer zu einem vorbestimmten ersten Strömungspfadsystem strömen zu lassen; einem zweiten Ausströmanschluss, der einen Ausströmdurchlass hat, der sich von der Ventilkammer mit einem spitzen Winkel bezüglich der Bezugsrichtung erstreckt, wobei der zweite Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Ventil von der Ventilkammer zu einem zweiten Strömungspfadsystem strömen zu lassen, das von dem ersten Strömungspfadsystem verschieden ist; und ein Ventilelement, das in der Ventilkammer angeordnet ist und bewegbar ist, um Strömungsraten des Fluids in dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss einzustellen. Ein Druckverlust des ersten Strömungspfadsystems ist größer als ein Druckverlust des zweiten Strömungspfadsystems. Ein erster Winkel zwischen dem Ausströmdurchlass des ersten Ausströmanschlusses und der Bezugsrichtung ist kleiner als ein zweiter Winkel zwischen dem Ausströmdurchlass des zweiten Ausströmanschlusses und der Bezugsrichtung.
Gemäß dem Dreiwegeventil 1 kann das Kühlwasser, das aus dem Einströmdurchlass des Einströmanschlusses in die Ventilkammer strömt, auf den ersten Ausströmanschluss und den zweiten Ausströmanschluss verteilt werden. Es ist möglich, die Strömungsraten des Fluids, das aus dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss ausströmt, durch Bewegen des Ventilelements in der Ventilkammer einzustellen.
Bei dem Dreiwegeventil ist der Druckverlust des ersten Strömungspfadsystems, das mit dem ersten Ausströmanschluss verbunden ist, größer als der Druckverlust des zweiten Strömungspfadsystems, der mit dem zweiten Ausströmanschluss verbunden ist, und der erste Winkel des ersten Ausströmanschlusses ist kleiner als der zweite Winkel des zweiten Ausströmanschlusses. Hier werden die Druckverluste beim Ausströmen aus dem Ausströmanschluss größer mit einem größeren Winkel zwischen dem Einströmdurchlass des Einströmanschlusses und dem Ausströmdurchlass des Ausströmanschlusses.
Daher macht das Dreiwegeventil 1 die Druckverluste in dem Dreiwegeventil selbst in Richtung des ersten Ausströmanschlusses und in Richtung des zweiten Ausströmanschlusses verschieden. Daher ist es möglich, den Druckverlust in dem ersten Strömungspfadsystem durch den ersten Ausströmanschluss und den Druckverlust in dem zweiten Strömungspfadsystem durch den zweiten Ausströmanschluss auszugleichen. Weil sowohl der erste Winkel als auch der zweite Winkel spitze Winkel sind, kann das Dreiwegeventil die Druckverluste in dem Dreiwegeventil selbst in Richtung des ersten Ausströmanschlusses und in Richtung des zweiten Ausströmanschlusses reduzieren.
Ferner sind die Größen der Ausströmdurchlässe in den Ausströmanschlüssen durch Konfigurationen der Strömungspfadsysteme, die stromabwärts von diesen angeschlossen sind (beispielsweise Druckverluste), ihre erforderlichen Kapazitäten und dergleichen bestimmt. Daher, wenn die Druckverluste in den Strömungspfadsystemen groß sind, können Fälle auftreten, in den die Größen der Ausströmdurchlässe, die mit diesen verbunden sind, erhöht werden, was zu einer Erhöhung einer Größe des Ventils selbst führt.
Diesbezüglich können gemäß dem Dreiwegeventil der erste Winkel und der zweite Winkel den Druckverlust in dem ersten Strömungspfadsystem des ersten Ausströmanschlusses und den Druckverlust in dem zweiten Strömungspfadsystem durch den zweiten Ausströmanschluss ausgleichen. Entsprechend ist es möglich, die Größe der Ausströmdurchlässe zu reduzieren und die Größe des Dreiwegeventils selbst zu reduzieren.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Dreiwegventil: einen Ausströmanschluss, der einen Ausströmdurchlass hat, der eingerichtet ist, ein Fluid aus diesem ausströmen zu lassen; einen Körper mit einer darin befindlichen Ventilkammer, der eingerichtet ist, das Fluid in diese einzuleiten, und wobei sie mit dem Ausströmdurchlass des Ausströmanschlusses verbunden ist; einen ersten Einströmanschluss, der einen Einströmdurchlass hat, der sich mit einem spitzen Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung erstreckt, in der sich der Ausströmdurchlass erstreckt, wobei der erste Einströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid in die Ventilkammer aus einem vorbestimmten ersten Strömungspfadsystem strömen zu lassen; einem zweiten Einströmanschluss, der einen Einströmdurchlass hat, der sich von der Ventilkammer mit einem spitzen Winkel bezüglich der Bezugsrichtung erstreckt, wobei der zweite Einströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid in die Ventilkammer aus einem zweiten Strömungspfadsystem strömen zu lassen, das von dem ersten Strömungspfadsystem verschieden ist; und ein Ventilelement, das in der Ventilkammer angeordnet ist und bewegbar ist, um Strömungsraten des Fluids aus dem ersten Einströmanschluss und dem zweiten Einströmanschluss einzustellen. Der erste Einströmanschluss und/oder der zweite Einströmanschluss umfasst: einen stromaufwärtigen Durchlass, der eingerichtet ist, es dem Fluid zu ermöglichen, vor dem Einströmdurchlass durch diesen zu treten; und einen Krümmungsabschnitt, der stromaufwärts des Einströmdurchlasses in einem Fluidstrom angeordnet ist und den Einströmdurchlass und den stromaufwärtigen Durchlass so verbindet, dass der stromaufwärtige Durchlass der Bezugsrichtung näherkommt, als es eine Richtung, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt, bezüglich der Bezugsrichtung ist.
Gemäß dem Dreiwegeventil kann das Kühlwasser, das aus dem Einströmdurchlass des ersten Einströmanschlusses und des zweiten Einströmanschlusses strömt, miteinander verbunden werden, und kann dann aus dem Ausströmdurchlass des Ausströmanschlusses ausströmen. Es ist möglich, die Strömungsraten des Fluids einzustellen, das aus dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss einströmt, indem das Ventilelement in der Ventilkammer bewegt wird.
Bei dem Dreiwegeventil kann ein Strom des Fluids, das durch den Einströmdurchlass, den Krümmungsabschnitt und den stromaufwärtigen Durchlass tritt, näher an den Strom des Fluids gebracht werden, das durch den Ausströmdurchlass strömt, weil der erste Einströmanschluss und/oder der zweite Einströmanschluss mit dem Krümmungsabschnitt und dem stromaufwärtigen Abschnitt versehen ist. Das heißt, gemäß dem Dreiwegeventil ist es möglich, einen Wasserströmungswiderstand in dem Strom aus dem Einströmanschluss zu reduzieren (das heißt, dem ersten Einströmanschluss und/oder dem zweiten Einströmanschluss), der den Krümmungsabschnitt und den stromaufwärtigen Durchlass hat, und wobei es dadurch möglich ist, den Strom des Fluids zu beruhigen, der aus dem Einströmanschluss strömt.
Zusätzlich ist es gemäß dem Dreiwegeventil möglich, die Erstreckungsrichtung des Einströmanschlusses so nah wie möglich an die Erstreckungsrichtung des Ausströmanschlusses zu bringen, was zu einer Miniaturisierung des Dreiwegeventils selbst beiträgt, indem der Krümmungsabschnitt und der stromaufwärtige Durchlass in dem ersten Einströmanschluss und/oder dem zweiten Einströmanschluss ausgebildet sind.
Außerdem ist es gemäß dem Dreiwegeventil möglich, einen Abstand zwischen Rohren, die mit dem ersten Einströmanschluss und dem zweiten Einströmanschluss verbunden sind, kleiner zu machen als den in einem Fall, in dem der Krümmungsabschnitt und der stromaufwärtige Abschnitt nicht vorgesehen sind. Das heißt, indem der Krümmungsabschnitt und der stromaufwärtige Abschnitt in dem ersten Einströmanschluss und/oder dem zweiten Einströmanschluss angeordnet sind, kann das Dreiwegeventil einen Raum zum Anordnen des Fluidkreislaufs reduzieren, der das Dreiwegeventil enthält.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ihre verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen und Bauweisen beschränkt ist. Im Gegenteil soll die Erfindung verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdecken. Zusätzlich, während verschiedene Elemente der Erfindung in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die beispielhaft sind, sind andere verschiedene Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder ein einzelnes Element enthalten auch innerhalb des Prinzips der Erfindung.
Ein Dreiwegeventil umfasst einen Einströmdurchlass (20), einen Körper (10) mit einer darin befindlichen Ventilkammer (13), der ein Fluid aus einem Einströmdurchlass (21) des Einströmanschlusses einleitet; einen ersten Ausströmanschluss (25), der einen Ausströmdurchlass (26) hat, der sich mit einem spitzen Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung (L) erstreckt, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt; einen zweiten Ausströmanschluss (30), der einen Ausströmdurchlass (31) hat, der sich von der Ventilkammer mit einem spitzen Winkel bezüglich der Bezugsrichtung erstreckt; sowie ein Ventilelement (35), das in der Ventilkammer angeordnet ist und bewegbar ist, um Strömungsraten des Fluids in dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss einzustellen. Der erste Ausströmanschluss und/oder der zweite Ausströmanschluss umfasst einen Krümmungsabschnitt (27, 32), der den Ausströmdurchlass und einen stromabwärtigen Durchlass (28, 33) so verbindet, dass der stromabwärtige Durchlass der Bezugsrichtung näherkommt als eine Erstreckungsrichtung des Ausströmdurchlasses bezüglich der Bezugsrichtung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001200941 A [0003]
US 6289913 B1 [0003]

Claims

Dreiwegeventil, mit: einem Einströmanschluss (20), der einen Einströmdurchlass (21) hat, der eingerichtet ist, ein Fluid in diesen einströmen zu lassen; einem Körper (10), mit einer darin befindlichen Ventilkammer (13), der eingerichtet ist, das Fluid in diese einzuleiten, das durch den Einströmdurchlass des Einströmanschlusses getreten ist; einem ersten Ausströmanschluss (25), der einen Ausströmdurchlass (26) hat, der sich mit einem spitzen Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung (L) erstreckt, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt, wobei der erste Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid von der Ventilkammer zu einem vorbestimmten ersten Strömungspfadsystem (53) strömen zu lassen; einem zweiten Ausströmanschluss (30), der einen Ausströmdurchlass (31) hat, der sich von der Ventilkammer mit einem spitzen Winkel bezüglich der Bezugsrichtung erstreckt, wobei der zweite Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid von der Ventilkammer zu einem zweiten Strömungspfadsystem (54) strömen zu lassen, das von dem ersten Strömungspfadsystem verschieden ist; und einem Ventilelement (35), das in der Ventilkammer angeordnet ist und bewegbar ist, um Strömungsraten des Fluids in dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss einzustellen, wobei der erste Ausströmanschluss und/oder der zweite Ausströmanschluss folgendes umfasst: einen stromabwärtigen Durchlass (28, 33), der eingerichtet ist, es dem Fluid zu ermöglichen, nach dem Ausströmdurchlass durch diesen zu treten; und einen Krümmungsabschnitt (27, 32), der stromabwärts des Ausströmdurchlasses in einem Fluidstrom angeordnet ist und den Ausströmdurchlass und den stromabwärtigen Durchlass so verbindet, dass der stromabwärtige Durchlass der Bezugsrichtung näherkommt, als es eine Richtung, in der sich der Ausströmdurchlass erstreckt, bezüglich der Bezugsrichtung ist.
Dreiwegeventil nach Anspruch 1, wobei ein Druckverlust des ersten Strömungspfadsystems größer ist als ein Druckverlust des zweiten Strömungspfadsystems, und ein erster Winkel (α) zwischen dem Ausströmdurchlass des ersten Ausströmanschlusses und der Bezugsrichtung kleiner ist als ein zweiter Winkel (β) zwischen dem Ausströmdurchlass des zweiten Ausströmanschlusses und der Bezugsrichtung.
Dreiwegeventil, mit: einem Einströmanschluss (20), der einen Einströmdurchlass (21) hat, der eingerichtet ist, ein Fluid in diesen einströmen zu lassen; einem Körper (10), mit einer darin befindlichen Ventilkammer (13), der eingerichtet ist, das Fluid in diese einzuleiten, das durch den Einströmdurchlass des Einströmanschlusses getreten ist; einem ersten Ausströmanschluss (25), der einen Ausströmdurchlass (26) hat, der sich mit einem spitzen Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung (L) erstreckt, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt, wobei der erste Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid von der Ventilkammer zu einem vorbestimmten ersten Strömungspfadsystem (53) strömen zu lassen; einem zweiten Ausströmanschluss (30), der einen Ausströmdurchlass (31) hat, der sich von der Ventilkammer mit einem spitzen Winkel bezüglich der Bezugsrichtung erstreckt, wobei der zweite Ausströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid von der Ventilkammer zu einem zweiten Strömungspfadsystem (54) strömen zu lassen, das von dem ersten Strömungspfadsystem verschieden ist; und einem Ventilelement (35), das in der Ventilkammer angeordnet ist und bewegbar ist, um Strömungsraten des Fluids in dem ersten Ausströmanschluss und dem zweiten Ausströmanschluss einzustellen, wobei ein Druckverlust des ersten Strömungspfadsystems größer ist als ein Druckverlust des zweiten Strömungspfadsystems, und ein erster Winkel (α) zwischen dem Ausströmdurchlass des ersten Ausströmanschlusses und der Bezugsrichtung kleiner ist als ein zweiter Winkel (β) zwischen dem Ausströmdurchlass des zweiten Ausströmanschlusses und der Bezugsrichtung.
Dreiwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Ausströmanschluss und/oder der zweite Ausströmanschluss den Ausströmdurchlass hat, dessen stromabwärtiger Endabschnitt in einem Fluidstrom in dem Ausströmdurchlass sich mit dem Einströmdurchlass in einer Richtung überlappt, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Fluids in dem Ausströmdurchlass ist.
Dreiwegeventil, mit: einem Ausströmanschluss (20A), der einen Ausströmdurchlass (21A) hat, der eingerichtet ist, ein Fluid aus diesem ausströmen zu lassen; einem Körper (10), mit einer darin befindlichen Ventilkammer (13), der eingerichtet ist, ein Fluid in diese einzuleiten, und wobei sie mit dem Ausströmdurchlass des Ausströmanschlusses verbunden ist; einem ersten Einströmanschluss (25A), der einen Einströmdurchlass (26A) hat, der sich mit einem spitzen Winkel bezüglich einer Bezugsrichtung (L) erstreckt, in der sich der Ausströmdurchlass erstreckt, wobei der erste Einströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid in die Ventilkammer aus einem vorbestimmten ersten Strömungspfadsystem (53) einströmen zu lassen; einem zweiten Einströmanschluss (30A), der einen Einströmdurchlass (31A) hat, der sich von der Ventilkammer mit einem spitzen Winkel bezüglich der Bezugsrichtung erstreckt, wobei der zweite Einströmanschluss eingerichtet ist, das Fluid in die Ventilkammer aus einem zweiten Strömungspfadsystem (54) einströmen zu lassen, das von dem ersten Strömungspfadsystem verschieden ist; und einem Ventilelement (35), das in der Ventilkammer angeordnet ist und bewegbar ist, um Strömungsraten des Fluids aus dem ersten Einströmanschluss und dem zweiten Einströmanschluss einzustellen, wobei der erste Einströmanschluss und/oder der zweite Einströmanschluss Folgendes umfasst: einen stromaufwärtigen Durchlass (28A, 33A), der eingerichtet ist, es dem Fluid zu ermöglichen, vor dem Einströmdurchlass durch diesen zu treten; und einen Krümmungsabschnitt (27A, 32A), der stromaufwärts des Einströmdurchlasses in einem Fluidstrom angeordnet ist und den Einströmdurchlass und den stromaufwärtigen Durchlass so verbindet, dass der stromaufwärtige Durchlass der Bezugsrichtung näherkommt, als es eine Richtung, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt, bezüglich der Bezugsrichtung ist.
Dreiwegeventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Winkel zwischen der Bezugsrichtung und der Richtung, in der sich der stromabwärtige Durchlass erstreckt, kleiner ist als der Winkel zwischen der Bezugsrichtung und der Richtung, in der sich der Ausströmdurchlass erstreckt.
Dreiwegeventil nach Anspruch 5, wobei der Winkel zwischen der Bezugsrichtung und der Richtung, in der sich der stromaufwärtige Durchlass erstreckt, kleiner ist als der Winkel zwischen der Bezugsrichtung und der Richtung, in der sich der Einströmdurchlass erstreckt.