DE112020004258T5

DE112020004258T5 - Ventilvorrichtung und Fluid-Zirkulationskreislauf

Info

Publication number: DE112020004258T5
Application number: DE112020004258.8T
Authority: DE
Inventors: Syota Kimura; Hiroki Shimada; Akira Higuchi; Takehito Mizunuma; Takuya Hamada; Ryou Sano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2022-05-25
Also published as: US11940057B2; JP7107291B2; US20220186840A1; CN114402153A; WO2021049223A1; JP2021042809A

Abstract

Eine Ventilvorrichtung (10) enthält ein Strömungspfadausbildungselement (14, 720), das mit zumindest einem Strömungspfadloch (141, 142, 722, 723, 744, 725), durch welches ein Fluid hindurch tritt, vorgesehen ist, und ein Antriebsteil (16), das eine Rotationskraft ausgibt. Die Ventilvorrichtung enthält eine Welle (20, 740), die sich um eine vorbestimmte Achse (CL) durch die Rotationskraft, die von dem Antriebsteil ausgegeben wird, dreht. Die Ventilvorrichtung enthält einen Rotor (22, 750), der eine Gleitfläche (220, 751) enthält, die gleitet, während sie einer Öffnungsoberfläche (140, 721) des Strömungspfadausbildungselements, in welchem das Strömungspfadloch geöffnet ist, zugewandt ist, wobei der Rotor konfiguriert ist, einen Öffnungsgrad des Strömungspfadlochs mit der Drehung der Welle zu erhöhen oder zu verringern. Die Ventilvorrichtung enthält ein Erregungselement (26, 770), das den Rotor in Richtung des Strömungspfadausbildungselements erregt. Die Ventilvorrichtung enthält eine Kopplungsstruktur (24, 28, 32, 760, 780), die konfiguriert ist, die Welle kippbar mit dem Rotor zu koppeln, sodass ein Kontaktzustand zwischen der Gleitfläche und der Öffnungsoberfläche unabhängig von einer Stellung der Welle gehalten wird.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-164851 , eingereicht am 10. September 2019, deren Inhalt hierin vollinhaltlich durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Ventilvorrichtung und einen Fluid-Zirkulationskreislauf, der die Ventilvorrichtung enthält.
Hintergrund
Üblicherweise ist eine Ventilvorrichtung bekannt, bei welcher ein relativer positioneller Zusammenhang bzw. eine relative Lagebeziehung zwischen einer ersten Ventilplatte, die mit einer Welle gekoppelt ist, und einer zweiten Ventilplatte, die nicht drehbar in einem Gehäuse angeordnet ist, verändert ist, um einen Öffnungsgrad eines Strömungspfadlochs, das in der zweiten Ventilplatte ausgebildet ist, zu regulieren (zum Beispiel, siehe Patentliteratur 1).
Literatur zum Stand der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: WO 2017/211311
Kurzfassung der Erfindung
Bei der Ventilvorrichtung, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, sind die Welle und die erste Ventilplatte integral ausgebildet. Wenn die Welle aus irgendeinem Grund geneigt ist, ist die erste Ventilplatte dadurch gemeinsam mit der Welle geneigt, wobei der enge Kontakt einer jeden Ventilplatte beeinträchtigt ist. Solch eine Änderung der Stellung der Welle verursacht eine unbeabsichtigte Fluid-Leckage in der Ventilvorrichtung, was nicht bevorzugt ist. Dies wurde durch intensive Studien der vorliegenden Erfinder herausgefunden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Ventilvorrichtung und einen Fluid-Zirkulationskreislauf vorzusehen, der die Fluid-Leckage infolge einer Änderung in der Stellung einer Welle verhindern kann.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Offenbarung enthält eine Ventilvorrichtung: ein Strömungspfadausbildungselement, das mit zumindest einem Strömungspfadloch vorgesehen ist, durch welches ein Fluid hindurch tritt; ein Antriebsteil, das konfiguriert ist, eine Rotationskraft auszugeben; eine Welle, die konfiguriert ist, durch die Rotationskraft, die von dem Antriebsteil ausgegeben wird, um eine vorbestimmte Achse drehbar zu sein; einen Rotor mit einer Gleitoberfläche bzw. Gleitfläche, die gleitet, während sie einer Öffnungsoberfläche des Strömungspfadausbildungselements, an welchem das Strömungspfadloch geöffnet ist, zugewandt ist, wobei der Rotor konfiguriert ist, einen Öffnungsgrad des Strömungspfadlochs durch die Drehung der Welle zu erhöhen oder zu verringern; ein Erregungselement, das konfiguriert ist, den Rotor in Richtung des Strömungspfadausbildungselements zu erregen; und eine Kopplungsstruktur, die konfiguriert ist, die Welle kippbar (z.B. kippend gekoppelt) an den Rotor zu koppeln und einen Kontaktzustand zwischen der Gleitfläche und der Öffnungsoberfläche unabhängig von einer Stellung der Welle beizubehalten.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Offenbarung enthält ein Fluid-Zirkulationskreislauf eine Mehrzahl an Vorrichtungen, durch welche ein Fluid hindurch tritt, und eine Ventilvorrichtung, die konfiguriert ist, eine Strömungsrate des Fluids, das durch die Mehrzahl von Vorrichtungen hindurch tritt, zu regulieren. Die Ventilvorrichtung enthält: ein Strömungspfadausbildungselement, das mit zumindest einem Strömungspfadloch vorgesehen ist, durch welches das Fluid hindurch tritt; ein Antriebsteil, das konfiguriert ist, eine Rotationskraft auszugeben; eine Welle, die konfiguriert ist, durch die Rotationskraft, die von dem Antriebsteil ausgegeben wird, um eine vorbestimmte Achse drehbar zu sein; ein Rotor mit einer Gleitfläche, die gleitet, während sie einer Öffnungsoberfläche des Strömungspfadausbildungselement, an welchem das Strömungspfadloch geöffnet ist, zugewandt ist, wobei der Rotor konfiguriert ist, einen Öffnungsgrad des Strömungspfadlochs durch die Drehung der Welle zu erhöhen oder zu verringern; ein Erregungselement, das konfiguriert ist, den Rotor in Richtung des Strömungspfadausbildungselements zu erregen und vorzuspannen; und eine Kopplungsstruktur, die konfiguriert ist, die Welle kippbar an den Rotor zu koppeln und einen Kontaktzustand zwischen der Gleitfläche und der Öffnungsoberfläche unabhängig von einer Stellung der Welle beizubehalten.
Wie vorher beschrieben, kann, in einem Fall, in welchem die Kopplungsstruktur, die konfiguriert ist, die Welle kippbar an den Rotor zu koppeln, vorgesehen ist, der enge Kontakt zwischen dem Rotor und dem Strömungspfadausbildungselement sichergestellt werden, selbst wenn die Welle aus irgendeinem Grund geneigt ist. Da der Rotor durch das Erregungselement in Richtung des Strömungspfadausbildungselements gedrückt wird, kann der Rotor zusätzlich an einer Position gehalten werden, an welcher er mit dem Strömungspfadausbildungselement in Kontakt ist. Daher können die Ventilvorrichtung und der Fluid-Zirkulationskreislauf der vorliegenden Offenbarung eine Fluid-Leckage infolge einer Änderung der Stellung oder der Position der Welle verhindern.
Es wird darauf hingewiesen, dass ein Bezugszeichen in Klammern, das an jedem konstituierenden Element und dergleichen angefügt ist, ein Beispiel des Korrespondenzzusammenhangs zwischen dem konstituierenden Element und einem spezifischen konstituierenden Element und dergleichen, die in der Ausführungsform, die später beschrieben wird, beschrieben sind, angibt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Draufsicht einer Ventilvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine schematische Frontansicht der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist eine schematische Ansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie III-III in 1 veranschaulicht.
4 ist eine schematische Ansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in 3 veranschaulicht.
5 ist eine erläuternde Ansicht zum Erläutern eines Erregungselements der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
6 ist eine erläuternde Ansicht zum Erläutern eines Kontaktzustands zwischen einem Rotor und einem Stator.
7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist eine erläuternde Ansicht zum Erläutern der Neigung einer Welle in der Ventilvorrichtung.
9 ist eine erläuternde Ansicht zum Erläutern eines Zusammenhangs zwischen der Neigung der Welle und einem Spalt, der in einem Passabschnitt in der Ventilvorrichtung erzeugt wird.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ventilvorrichtung gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
11 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ventilvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist eine schematische Ansicht, die ein Erregungselement der Ventilvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
13 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ventilvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist eine schematische Ansicht, die ein Erregungselement der Ventilvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
15 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ventilvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
16 ist eine schematische Ansicht, die ein Erregungselement der Ventilvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ventilvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht.
18 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Stator und ein Dichtungselement der Ventilvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht.
19 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ventilvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht.
20 ist eine erläuternde Ansicht zum Erläutern eines Kopplungsabschnitts zwischen einer Welle und einem Rotor einer Ventilvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform.
21 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ventilvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform veranschaulicht.
22 ist eine erläuternde Ansicht zum Erläutern eines Kopplungsabschnitts zwischen einer Welle und einem Rotor der Ventilvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform.
23 ist ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration eines Temperaturregulierungsgeräts gemäß einer achten Ausführungsform.
24 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines hochtemperaturseitigen Schaltventils gemäß der achten Ausführungsform.
25 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines niedertemperaturseitigen Schaltventils gemäß der achten Ausführungsform.
26 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Strömungspfad-Schaltventils gemäß der achten Ausführungsform.
27 ist eine schematische perspektivische Explosionsansicht des Strömungspfad-Schaltventils.
28 ist eine erläuternde Ansicht zum Erläutern einer Durchlasskonfiguration des Strömungspfad-Schaltventils.
29 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Schaltmodus der Durchlasskonfiguration des Strömungspfad-Schaltventils veranschaulicht.
30 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein weiteres Beispiel des Schaltmodus der Durchlasskonfiguration des Strömungspfad-Schaltventils veranschaulicht.
31 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Klimatisierungseinheit gemäß der achten Ausführungsform.
32 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Durchlasskonfiguration des Strömungspfad-Schaltventils in einem Vorrichtungskühlmodus veranschaulicht.
33 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Durchlasskonfiguration des Strömungspfad-Schaltventils in einem Außenluft-Kühlmodus veranschaulicht.
34 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Durchlasskonfiguration des Strömungspfad-Schaltventils in einem Außenluft-Wärmeabsorptionsmodus veranschaulicht.
35 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel einer Kreislaufkonfiguration in einem Abtaumodus veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Bei darauffolgenden Ausführungsformen werden die gleichen oder äquivalente Abschnitte wie die, die in vorangegangenen Ausführungsformen beschrieben wurden, durch die gleichen Bezugszeichen angegeben, wobei die Beschreibung davon ausgespart wird. Wenn nur einige der konstituierenden Elemente bei der Ausführungsformen beschrieben werden, können die konstituierenden Elemente, die in der vorangegangenen Ausführungsform beschrieben wurden, für die anderen konstituierenden Elemente angewandt werden. In den folgenden Ausführungsformen können die Ausführungsformen teilweise miteinander kombiniert werden, solange die Kombinationen nicht explizit beeinträchtigt sind, selbst wenn dies nicht explizit angegeben ist.
Erste Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform wird mit Bezug zu den 1 bis 9 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem eine Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform für ein Fahrzeug-Steuerventil, das in einem Fahrzeug montiert ist, angewandt wird. Obwohl nicht veranschaulicht, wird die Ventilvorrichtung 10, die in 1 veranschaulicht ist, in einem Fluid-Zirkulationskreislauf angewandt, der ein Fluid (bei dem vorliegenden Beispiel Kühlwasser) zu einer Fortbewegungs-Leistungsquelle, einem Radiator und dergleichen zirkuliert, wobei das Fluid, das in dem Fluid-Zirkulationskreislauf zirkuliert, strömt.
Die Ventilvorrichtung 10 kann die Strömungsrate des Fluids in dem Strömungspfad über die Ventilvorrichtung 10 im Fluid-Zirkulationskreislauf erhöhen oder verringern und kann ebenso die Strömung des Fluids im Strömungspfad blockieren. Als Fluid wird beispielsweise LLC verwendet, das Ethylenglykol enthält. LLC ist eine Abkürzung für Kühlmittel mit langer Lebensdauer (long life coolant).
Wie in den 1 und 2 veranschaulicht, weist die Ventilvorrichtung 10 ein Gehäuse 12 auf, das eine äußere Hülle ausbildet. Die Ventilvorrichtung 10 ist aus einem Drei-Wege-Ventil ausgebildet, an welchem ein Einlass 121, in welchen ein Fluid einströmt, ein erster Auslass 122, aus welchem das Fluid ausströmt, und ein zweiter Auslass 123, aus welchen das Fluid ausströmt, in dem Gehäuse 12 vorgesehen sind. Die Ventilvorrichtung 10 fungiert nicht nur als ein Strömungspfad-Schaltventil, sondern fungiert auch als ein Strömungsratenregulierungsventil, das ein Strömungsratenverhältnis zwischen dem Fluid, das von dem Einlass 121 zum ersten Auslass 122 strömt, und dem Fluid, das von dem Einlass 121 zu dem zweiten Auslass 123 strömt, reguliert.
Die Ventilvorrichtung 10 ist als ein Scheibenventil konfiguriert, das einen Ventilschaltbetrieb durch einen scheibenförmigen Ventilkörper ausführt, der um eine Achse CL einer Welle 20, die später beschrieben wird, gedreht wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden verschiedene Konfigurationen und dergleichen mit einer Richtung entlang der Achse CL der Welle 20, die später beschrieben wird, als eine axiale Richtung DRa und mit einer Richtung orthogonal zur axialen Richtung DRa, die sich von der axialen Richtung DRa radial erstreckt, als eine radiale Richtung DRr beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden verschiedene Konfigurationen und dergleichen mit einer Richtung um die Achse CL herum als eine Umfangsrichtung DRc beschrieben.
Wie in 3 veranschaulicht, sind die Ventilvorrichtung 10, ein Stator 14, ein Antriebsteil 16, ein Drehteil 18, ein Erregungselement 26 und dergleichen im Inneren des Gehäuses 12 aufgenommen.
Das Gehäuse 12 ist ein nicht drehbares Element, das sich nicht dreht. Das Gehäuse 12 ist beispielsweise aus einem Harzmaterial oder dergleichen ausgebildet. Das Gehäuse 12 enthält einen zylindrischen Körper mit Boden 120, der sich entlang der axialen Richtung DRa erstreckt, und eine Körperabdeckung 124, die eine Öffnung 120a des Körpers 120 schließt.
Der Körper 120 weist eine Bodenwand 120b, die eine Bodenoberfläche ausbildet, und eine Seitenwand 120c, die die Achse CL umgibt, auf. In der Seitenwand 120c ist ein Einlass 121 an einer Position ausgebildet, die näher an der Öffnung 120a als an der Bodenwand 120b ist, und ein erster Auslass 122 und ein zweiten Auslass 123 sind an Positionen ausgebildet, die näher an der Bodenwand 120b als an der Öffnung 120a sind.
Eine ringförmiger Vorsprung 120d, der vorsteht, sodass er sich der Achse CL annähert, ist im Inneren der Seitenwand 120c ausgebildet. Der Vorsprung 120d ist vorgesehen, um den Stator 14 im Inneren des Körpers 120 anzuordnen. Obwohl nicht veranschaulicht, ist der Vorsprung 120d mit einem Arretierungsstift vorgesehen, wobei der Stift die Bewegung des Stators 14 in der Umfangsrichtung DRc beschränkt. Die Arretierung des Stators 14 kann durch andere Mittel als den Arretierungsstift erreicht werden.
Das Innere des Körpers 120 ist durch den Stator 14 in einem Einlassraum 120e und einen Auslassraum 120f geteilt. Der Einlassraum 120e ist ein Raum, der mit dem Einlass 120 im Inneren des Gehäuses 12 verbunden ist. Der Auslassraum 120f ist ein Raum, der mit dem ersten Auslass 122 und dem zweiten Auslass 123 im Inneren des Gehäuses 12 verbunden ist.
Eine plattenförmige Abtrennung 125, die den Auslassraum 120f in einen ersten Auslassraum 120g und einen zweiten Auslassraum 120h teilt, ist im Inneren des Körpers 120 eingesetzt. Die Abtrennung 125 ist vorgesehen, sodass sie den Auslassraum 120f entlang der radialen Richtung DRr durchquert.
Der Stator 14 ist aus einem scheibenförmigen Element ausgebildet, dessen Dickenrichtung der axialen Richtung DRa entspricht. Der Stator 14 weist eine Öffnungsoberfläche 140 als eine Oberfläche auf, an welcher ein Rotor 22, der später beschrieben wird, gleitet. Die Öffnungsoberfläche 140 ist eine Dichtungsoberfläche, die mit einer Gleitfläche 220 des Rotors 22, der später beschrieben wird, übereinstimmt.
Der Stator 14 ist wünschenswerter Weise aus einem Material ausgebildet, das einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten und einen exzellenten Verschleißwiderstand im Vergleich zum konstituierenden Material des Gehäuses 12 aufweist. Der Stator 14 ist aus einem Material mit hoher Härte hergestellt, das eine höhere Härte als das Gehäuse 12 aufweist. Insbesondere ist der Stator 14 aus Keramik hergestellt. Bei dem Stator 14 kann nur ein Abschnitt, der die Öffnungsoberfläche 140 ausbildet, aus einem Material, wie etwa Keramik, das einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten und einen exzellenten Verschleißwiderstand im Vergleich zu dem konstituierenden Material des Gehäuses 12 aufweist, hergestellt sein.
Der Stator 14 bildet ein Strömungspfadausbildungselement aus, das mit einem Strömungspfadloch, durch welches ein Fluid hindurch tritt, vorgesehen ist. Wie in 4 veranschaulicht, sind ein erstes Strömungspfadloch 141 und ein zweites Strömungspfadloch 142, durch welche das Fluid hindurch tritt, in dem Stator 14 ausgebildet.
Das erste Strömungspfadloch 141 und das zweite Strömungspfadloch 142 sind in dem Stator 14 an Positionen ausgebildet, die von der Achse CL der Welle 20 entfernt sind, sodass sie nicht mit der Achse CL der Welle 20 überlappen. Das erste Strömungspfadloch 141 und das zweite Strömungspfadloch 142 sind sektorförmige (d. h., fächerförmige) Durchgangslöcher, wobei das erste Strömungspfadloch 141 und das zweite Strömungspfadloch 142 als Verbindungspfade zur Verbindung des Einlassraums 120e und des Auslassraum 120f fungieren. Das erste Strömungspfadloch 141 und das zweite Strömungspfadloch 142 sind nicht auf die Sektorform beschränkt, sondern können auch andere Formen, wie etwa eine Kreisform oder eine elliptische Form aufweisen.
Insbesondere ist das erste Strömungspfadloch 141 in einem Abschnitt des Stators 14 vorgesehen, der mit dem ersten Auslassraum 120g übereinstimmt, sodass es mit dem ersten Auslassraum 120g verbunden ist. Das zweite Strömungspfadloch 142 ist an einem Abschnitt des Stators 14 vorgesehen, der mit dem zweiten Auslassraum 120h übereinstimmt, sodass es mit dem zweiten Auslassraum 120h verbunden ist.
Zurück zu 3 ist ein Halteloch 143 zum Halten eines anderen Endabschnitts 20b der Welle 20, die später beschrieben wird, an einem im Wesentlichen zentralen bzw. mittig gelegenen Abschnitt des Stators 14 ausgebildet. Der andere Endabschnitts 20b der Welle 20 ist ein Abschnitt der Welle 20, der in der axialen Richtung DRa entgegengesetzt zu einem Endabschnitts 20a, auf welchen eine Rotationskraft von dem Antriebsteil 16 übertragen wird, ist.
Das Halteloch 143 ist mit einem Lagerteil für das andere Ende 144 vorgesehen, der den anderen Endabschnitt 20b der Welle 20 drehbar trägt. Das Lagerteil für das andere Ende 144 ist aus einem Gleitlager ausgebildet, das den anderen Endabschnitt 20b durch eine glatte Oberfläche aufnimmt. Das Lagerteil für das andere Ende 144 kann aus einem anderen Lager, wie etwa einem Kugellager anstelle des Gleitlagers, ausgebildet sein. In der Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform bilden das Halteloch 143 und das Lagerteil für das andere Ende 144 ein Halteteil aus.
Das Antriebsteil 16 ist eine Vorrichtung zum Ausgeben einer Rotationskraft. Das Antriebsteil 16 enthält einen Motor 161 als eine Antriebsquelle und ein Getriebeteil 162 als ein Leistungsübertragungselement, das die Ausgabe des Motors 161 zur Welle 20 überträgt.
Der Motor 161 ist eine Antriebsquelle, die sich durch Empfangen einer Leistungsversorgung dreht. Als Motor 161 wird beispielsweise ein Servo-Motor oder ein bürstenloser Motor eingesetzt. Der Motor 161 dreht sich in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von einer Ventilsteuervorrichtung 17, die elektrisch mit dem Motor 161 gekoppelt ist.
Die Ventilsteuervorrichtung 17 ist ein Computer mit einem Speicher, der ein nicht transitorisches greifbares Speichermedium ist, einem Prozessor und dergleichen. Die Ventilsteuervorrichtung 17 führt ein Computerprogramm, das in dem Speicher gespeichert ist, durch und führt verschiedene Steuerverarbeitung in Übereinstimmung mit dem Computerprogramm durch.
Das Getriebeteil 162 weist eine Mehrzahl von Zahnrädern auf. Das Getriebeteil 162 überträgt den Rotationsbetrieb des Motors 161 auf das Drehteil 18 durch das Ineinandergreifen der Mehrzahl von Zahnrädern, um das Drehteil 18 zu drehen. Insbesondere überträgt das Getriebeteil 162 den Rotationsbetrieb des Motors 161 auf die Welle 20 des Drehteils 18, um die Welle 20 und den Rotor 22, die das Drehteil 18 ausbilden, zu drehen. Das Getriebeteil 162 der vorliegenden Ausführungsform ist aus einem Getriebemechanismus ausgebildet, der ein Schrägstirnrad oder ein Stirnrad als Zahnrad enthält. Das Getriebeteil 162 ist nicht auf den Getriebemechanismus, der vorher beschrieben wurde, beschränkt, sondern kann beispielsweise durch ein Schneckengetriebe oder ein Schneckenrad als Zahnräder ausgebildet sein.
Bei der Ventilvorrichtung 10 dreht sich das Drehteil 18 durch die Rotationskraft, die von dem Antriebsteil 16 ausgegeben wird, um die Achse CL der Welle 20. Das Drehteil 18 enthält die Welle 20, den Rotor 22 als einen Ventilkörper, sowie ein zwischenliegendes Element 24, das den Rotor 22 mit der Welle 20 koppelt.
Die Welle 20 ist eine Drehwelle, die sich durch die Rotationskraft, die von dem Antriebsteil 16 ausgegeben wird, um eine vorbestimmte Achse CL dreht. Die Welle 20 erstreckt sich entlang der axialen Richtung DRa. Die Welle 20 weist den einen Endabschnitt 20a, auf welchen die Rotationskraft von dem Antriebsteil 16 auf einer Seite in der axialen Richtung DRa übertragen wird, und den anderen Endabschnitt 20b, der sich in der axialen Richtung DRa entgegengesetzt zu dem einen Endabschnitt 20a befindet, auf. Der eine Endabschnitt 20a ist mit dem Getriebeteil 162 gekoppelt. Bei der Welle 20 ist ein Abschnitt zwischen dem einen Endabschnitt 20a und dem anderen Endabschnitt 20b mit dem Rotor 22 über ein zwischenliegendes Element 24 auf eine Weise gekoppelt, sodass er nicht relativ drehbar ist.
Bei der Welle 20 ist ein Endabschnitt 20a durch ein Lagerteil für das eine Ende 126, das in der Körperabdeckung 124 vorgesehen ist, drehbar getragen, wobei der andere Endabschnitt 20b durch das Lagerteil für das andere Ende 144 drehbar getragen ist. Das Lagerteil für das eine Ende 126 ist aus einem Gleitlager ausgebildet, das den einen Endabschnitt 20a an einer glatten Oberfläche aufnimmt. Das Lagerteil für das eine Ende 126 kann aus einem anderen Lager, wie etwa einem Kugellager, anstelle des Gleitlagers, ausgebildet sein.
Die Welle 20 ist kippbar an den Rotor 22 gekoppelt, sodass ein Kontaktzustand zwischen der Öffnungsoberfläche 140 des Stators 14 und der Gleitfläche 220 des Rotors 22 unabhängig von der Stellung der Welle 20 gehalten wird. Details der Kopplungsstruktur (Kopplungselement) zwischen der Welle 20 und dem Rotor 22 werden später beschrieben. „Kippen“ meint das Bewegen auf eine geneigte Weise in eine Richtung bzw. das schräge Bewegen in eine Richtung.
Der Rotor 22 ist ein Ventilkörper, der den Öffnungsgrad des ersten Strömungspfadlochs 141 und den Öffnungsgrad des zweiten Strömungspfadlochs 142 mit der Drehung der Welle 20 erhöht oder verringert. Der Öffnungsgrad des ersten Strömungspfadlochs 141 ist ein Maß dafür, wie weit das erste Strömungspfadloch 141 geöffnet ist, wobei das vollständige Öffnen und das vollständige Schließen des ersten Strömungspfadlochs 141 jeweils als 100 % und 0 % ausgedrückt sind. Das vollständige Öffnen des ersten Strömungspfadlochs 141 ist beispielsweise ein Zustand, in welchem das erste Strömungspfadloch 141 gar nicht durch den Rotor 22 geschlossen ist. Das vollständige Schließen des ersten Strömungspfadlochs 141 ist beispielsweise ein Zustand, in welchem das gesamte erste Strömungspfadloch 141 durch den Rotor 22 geschlossen ist. Der Öffnungsgrad des zweiten Strömungspfadlochs 142 gleich zum Öffnungsgrad des ersten Strömungspfadlochs 141.
Der Rotor 22 ist aus einem scheibenförmigen Element, dessen Dickenrichtung der axialen Richtung DRa entspricht. Der Rotor 22 ist in dem Einlassraum 120e angeordnet, sodass er dem Stator 14 in der axialen Richtung DRa zugewandt ist. Der Rotor 22 weist die Gleitfläche 220 auf, die gleitet, während sie der Öffnungsoberfläche 140 des Stators 14 zugewandt ist. Die Gleitfläche 220 ist eine Dichtungsoberfläche, die die Öffnungsoberfläche 140 des Stators 14 abgedichtet.
Der Rotor 22 ist wünschenswerter Weise aus einem Material ausgebildet, das einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten und einen exzellenten Verschleißwiderstand im Vergleich zu dem konstituierenden Material des Gehäuses 12 aufweist. Der Rotor 22 ist aus einem Material mit hoher Härte hergestellt, dass eine höhere Härte als das Gehäuse 12 aufweist. Insbesondere ist der Rotor 22 aus Keramik hergestellt. Bei dem Rotor 22 kann nur ein Abschnitt, der die Gleitfläche 220 ausbildet, aus einem Material, wie etwa Keramik, ausgebildet sein, das einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten und einen exzellenten Verschleißwiderstand im Vergleich zu dem konstituierenden Material des Gehäuses 12 aufweist.
Ein Rotorloch 221 ist in dem Rotor 22 an einer Position ausgebildet, die exzentrisch bzw. außermittig zur Achse CL der Welt 20 ist. Das Rotorloch 221 ist ein Durchgangsloch, das in der axialen Dichtung DRa durchdringt. Das Rotorloch 221 ist in einem Abschnitt des Rotors 22, der das erste Strömungspfadloch 141 und das zweite Strömungspfadloch 142 in der axialen Richtung DRa zu der Zeit der Drehung um die Achse CL der Welle 20 überlappt, im Rotor ausgebildet.
Bei der Ventilvorrichtung 10 ist das erste Strömungspfadloch 141 geöffnet, wenn der Rotor 22 so gedreht wird, dass das Rotorloch 121 mit dem ersten Strömungspfadloch 141 in der axialen Richtung DRa überlappt. Bei der Ventilvorrichtung 10 ist das zweite Strömungspfadloch 142 geöffnet, wenn der Rotor 22 so gedreht ist, dass das Rotorloch 221 mit dem zweiten Strömungspfadloch 142 in der axialen Richtung DRa überlappt.
Der Rotor 22 ist konfiguriert, sodass er ein Strömungsratenverhältnis des Fluids, das durch das erste Strömungspfadloch 141 hindurch tritt, und des Fluids, das durch das zweite Strömungspfadloch 142 hindurch tritt, regulieren kann. D. h., der Rotor 22 ist so konfiguriert, dass sich der Öffnungsgrad des zweiten Strömungspfadlochs 142 verringert, wenn sich der Öffnungsgrad des ersten Strömungspfadlochs 141 erhöht.
Das zwischenliegende Element 24 bildet einen Teil einer Kopplungsstruktur aus, die den Rotor 22 mit der Welle 20 koppelt. Das zwischenliegende Element 24 fungiert auch als ein Mechanismus zum Verhindern einer Drehung, der die Drehung des Rotors 22 verhindert. Das zwischenliegende Element 24 koppelt den Rotor 22 mit der Welle 20, sodass ein Spalt zwischen dem anderen Endabschnitt 20b und dem Rotor 22 ausgebildet ist. Das zwischenliegende Element 24 ist an einer Position vorgesehen, die in der axialen Richtung DRa näher an dem einen Endabschnitt 20a als der Rotor 22 ist.
Das zwischenliegende Element 24 enthält ein zwischenliegendes zylindrisches Teil 241, das die äußere Peripherie der Welle 20 abdeckt, und einen zwischenliegenden Stift 242, der von dem zwischenliegenden zylindrischen Teil 241 in Richtung des Rotors 22 entlang der axialen Richtung DRa vorsteht. Das zwischenliegende zylindrische Teil 241 ist mit der Welle 20 durch ein Kopplungsmittel, wie etwa eine Presspassung, einen Beschlag, oder durch Bonding, gekoppelt, sodass er integral mit der Welle 20 drehbar ist. Der zwischenliegenden Stift 242 ist ein Element, das die Drehung der Welle 20 auf den Rotor 22 überträgt. Der zwischenliegenden Stift 242 kann in einen Stiftaufnahmeteil 222 gepasst sein, die an der Oberfläche des Rotors 22 entgegengesetzt zur Gleitoberfläche 220 ausgebildet ist.
Das zwischenliegende Element 24, das wie vorher beschrieben konfiguriert ist, ist konfiguriert, um die Drehung des Rotors 22 durch die Einpassung des zwischenliegenden Stifts 242 in den Stiftaufnahmeteil 222 zu verhindern. Der Mechanismus zum Verhindern der Drehung des Rotors 22 ist nicht auf den vorher beschriebenen beschränkt, sondern kann durch andere Mittel erreicht werden.
Das Erregungselement 26 ist ein Element, das den Rotor 22 in Richtung des Stators 14 entsprechend dem Strömungspfadausbildungselement erregt und vorspannt. Wie in 5 veranschaulicht, ist das Erregungselement 26 aus einer spulenförmigen Kompressionsfeder 261 ausgebildet, die mit einer Druckbelastung auf Rotor 22 wirkt. Eine Kompressionsfeder 261 ist ein elastisches Element, das sich in der axialen Richtung DRa der Welle 20 elastisch verformt.
Die Kompressionsfeder 261 ist ausgebildet, in dem sie um die Achse CL der Welt 20 gewunden ist. D. h., die Welle 20 ist im Inneren der Kompressionsfeder 261 angeordnet. Die Kompressionsfeder 261 ist in einem komprimierten Zustand zwischen dem Antriebsteil 16 und dem Rotor 22 angeordnet.
Insbesondere ist die Kompressionsfeder 261 im Inneren des Gehäuses 12 angeordnet, sodass ein Ende der axialen Richtung DRa mit der Körperabdeckung 124 in Kontakt ist und das andere Ende in der axialen Richtung DRa mit dem Rotor 22 in Kontakt ist. Die Kompressionsfeder 261 ist zumindest an einem von dem Rotor 22 und der Körperabdeckung 124 nicht befestigt, sodass sie nicht als eine Torsionsfeder fungiert.
Als Kompressionsfeder 261 wird eine Feder eingesetzt, die an beiden Enden geschlossene Enden aufweist, sodass sie hinsichtlich der Achse CL der Welle 20 kaum geneigt ist. Bei den Federn mit geschlossenen Enden wird der Windungswinkel lediglich von einer Windung am Federende verändert, wobei das Ende eines Federdrahts an der benachbarten Windung befestigt wird, sodass die Anbringung der Feder verbessert ist. Als Kompressionsfeder 261 kann eine Feder eingesetzt werden, die an beiden Enden offene Enden aufweist.
Die Kompressionsfeder 261 drückt den Rotor 22 gegen den Stator 14, wobei ein Kontaktzustand zwischen Öffnungsoberfläche 140 des Stators 14 und der Gleitfläche 220 des Rotors 22 gehalten wird. Dieser Kontaktzustand ist ein Zustand, in welchem die Öffnungsoberfläche 140 des Stators 14 und die Gleitfläche 220 des Rotors 22 in Oberflächenkontakt sind.
Hier ist ein Oberflächenkontakt ein Zustand, in welchem die Öffnungsoberfläche 140 und die Gleitfläche 220 miteinander an drei Punkten in Kontakt sind, die um 90° oder mehr in der Umfangsrichtung DRc voneinander getrennt sind, wobei die Achse CL der Welle 20 in der Mitte ist. Beispielsweise wird der Rotor 22, wie in 6 veranschaulicht, durch die Kompressionsfeder 261 gegen den Stator 14 gedrückt, sodass die Öffnungsoberfläche 140 und die Gleitfläche 220 miteinander an einem ersten Kontakt PI, einem zweiten Kontakt P2 und einem dritten Kontakt P3 in Kontakt sind.
In 6 ist ein Kontaktpunkt, an welchem der Stator 14 und der Rotor 22 miteinander in Kontakt sind, zwischen dem ersten Strömungspfadloch 141 und im zweiten Strömungspfadloch 142 als ein erster Kontakt P1 definiert.
In 6 stellen eine erste virtuelle Line VL1, die den ersten Kontaktpunkt P1 und die Achse CL der Welt 20 durchläuft, und eine zweite virtuelle Line VL2, die orthogonal zur ersten virtuellen Linie VL1 ist und durch die Achse CL der Welle 20 hindurch läuft, eine Teilung in vier Bereiche A1, A2, A3 und A4 her. In 6 ist ein Kontaktpunkt, in welchem der Stator 14 und der Rotor 22 miteinander in Kontakt sind, in einem dritten Bereich A3, mit Ausnahme des ersten Bereichs A1 und des zweiten Bereichs A2, die benachbart zueinander sind, wobei der erste Kontaktpunkt P1 dazwischenliegend angeordnet ist, als der zweite Kontakt P2 definiert und ein Kontaktpunkt, an welchem der Stator 14 und der Rotor 22 miteinander in Kontakt sind, in einem vierten Bereich A4 als der dritte Kontakt P3 definiert. Der erste Kontakt PI, der zweite Kontakt P2 und der dritte Kontakt P3, mit welchen der Stator 14 und der Rotor 22 in Kontakt sind, sind nicht auf die, die in 6 veranschaulicht sind, beschränkt. Der erste Kontakt PI, der zweite Kontakt P2 und der dritte Kontakt P3 können beispielsweise basierend auf einer Last, die von dem Rotor 22 durch das Erregungselement 26 auf den Stator 14 wirkt, definiert sein.
Nachfolgend wird ein Kopplungselement (Kopplungsstruktur) zwischen der Welle 20 und dem Rotor 22 der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug zu 7 beschrieben. 7 ist eine teilvergrößerte Ansicht, bei welcher ein Abschnitt VII in 3 vergrößert ist.
Wie in 7 veranschaulicht, enthält die Kopplungsstruktur zwischen der Welle 20 und dem Rotor 22 eine Passstruktur 28, bei welcher ein Teil der Welle 20 in ein Passloch 223, das im Rotor 22 vorgesehen ist, gepasst ist. Die Passstruktur 28 ist eine Passstruktur, bei welcher ein Teil der Welle 20 mit einem Spalt in das Passloch 223 des Rotors gepasst ist.
Bei der Welle 20 der vorliegenden Ausführungsform bildet ein Teil des anderen Endabschnitts 20b ein Passteil 20c aus, das in ein Passloch 223, das im Rotor 22 vorgesehen ist, gepasst ist. Das Passteil 20c ist ein Abschnitt des anderen Endabschnitts 20b, das den Rotor 22 in der radialen Richtung DRr überlappt.
Das Passloch 223 weist eine Größe auf, bei welcher ein Spalt zwischen dem Passloch und Welle 20 ausgebildet ist, sodass die Welle 20 in einem Zustand, in welchem ein Teil der Welle 20 angebracht bzw. gepasst ist, kippbar ist. D. h., ein Durchmesser Φg des Passlochs 223 ist größer als ein Durchmesser Φs des Passteils 20c der Welle 20 (d. h., Φg > Φs).
Der Spalt zwischen dem Passloch 223 und dem Passteil 20c ist größer als der Spalt zwischen dem Lagerteil für das andere Ende 144, das den Halteteil der Welle 20 ausbildet, und dem Passteil 20c. Insbesondere ist eine Passabmessungsdifferenz ΔΦa, welche eine Differenz zwischen dem Durchmesser Φg des Passlochs 223 und dem Durchmesser Φs des Passteil 20c ist, größer als eine axiale Abmessungsdifferenz ΔΦb, welche eine Differenz zwischen einem Innendurchmesser Φb des Lagerteils für das andere Ende 144 und dem Durchmesser Φg des Passteils 20c ist (d. h., ΔΦa > ΔΦb).
Hier kann beispielsweise in einem Fall, in welchen das Passloch 223 nicht kreisförmig ist, der Durchmesser ®g, der vorher beschrieben wurde, nicht definiert sein. Daher kann beispielsweise in einem Fall, in welchem das Passloch 223 nicht kreisförmig ist, der Durchmesser Φg des Passlochs 223 auf einen Durchmesser eines Kreises eingestellt sein, der eine Querschnittsfläche aufweist, die gleich zu dem des Passlochs 223 ist (d. h., ein äquivalenter Durchmesser), wobei das Größenverhältnis, das vorher beschrieben wurde, eingestellt sein kann. Dies gilt ebenso für das Passteil 20c und das Lagerteil für das andere Ende 144.
Wie in 8 veranschaulicht, können die Welle 20 und der Rotor 22 aus irgendeinem Grund zu einer Zielstellung einer Konstruktion, die durch eine durchgezogene Linie angegeben ist, geneigt sein, wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Beispielfaktoren, die verursachen, dass die Welle 20 und der Rotor 22 geneigt sind, enthalten Abmessungsschwankung in der axialen Richtung DRa der Drehwelle 20 und eine Struktur, bei welcher beide Enden der Welle 20 durch separate Elemente gehalten sind. Bei einer Struktur bei welcher die Montagegenauigkeit zwischen der Körperabdeckung 124 und dem Körper 120 nicht ausreichend ist, wird die relative Position zwischen dem Lagerteil für das eine Ende 126 und dem Lagerteil für das andere Ende 144 in der radialen Richtung DRr verschoben, wobei die Welle 20 geneigt ist.
Um damit umzugehen, ist es denkbar, einen engen Kontakt zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 14 durch Erhöhen einer Druckkraft durch das Erregungselement 26 sicherzustellen, wobei sich jedoch in diesem Fall ein Belastungsdrehmoment erhöht, wenn sich der Gleitwiderstand zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 14 erhöht.
Daher ist ein Teil der Welle 20 bei der Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform in das Passloch 223 des Rotors 22 mit der Passstruktur, bei welcher ein Teil der Welle 20 mit einem Spalt gepasst ist, gepasst. Dies beseitigt die Notwendigkeit, die Druckkraft des Erregungselements 26 zu erhöhen, und ermöglicht ebenso das Verhindern einer Erhöhung des Belastungsdrehmoments.
Wenn ein Maximalwinkel, der in der Konstruktion als ein Neigungswinkel der Welle 20 zulässig ist, als ein Wellenneigungswinkel 0 definiert ist, ist hier ein Maximalwinkel, der in der Konstruktion als ein Neigungswinkel des Rotors 22 zulässig ist, als ein Rotorneigungswinkel α definiert, wobei ein Spalt G zwischen dem Passloch 223 und dem Passteil 20c wünschenswerter Weise die folgende Formel F1 erfüllt. In einem Fall, in welchem der Spalt G zwischen dem Passlochs 223 und dem Pastell 20c die folgende Formel F1 erfüllt, können die Öffnungsoberfläche 140 des Stators 14 und die Gleitfläche 22 des Rotors 22 in Oberflächenkontakt miteinander gebracht werden, selbst wenn die Welle 20 oder der Rotor 22 innerhalb des Konstruktionsbereichs geneigt ist. $G \geq T \times tan (θ - α)$
Ferner kann der Spalt G zwischen dem Passloch 223 und dem Pastteil 20c größer als ein zulässiger Abweichungsbetrag, der als ein Abweichungsbetrag in der radialen Richtung DRr zwischen dem Rotationszentrum des ein Endabschnitts 20a und dem Rotationszentrum des anderen Endabschnitts 20b der Welle 20 zulässig ist, eingestellt sein. Dies macht es auch möglich, den engen Kontakt zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 14 innerhalb des Konstruktionsbereichs sicherzustellen.
Als nächstes wird der Betrieb der Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Bei der Ventilvorrichtung 10 strömt, wie in den 3 und 4 veranschaulicht, das Fluid von dem Einlass 121 in den Einlassraum 120e, wie durch einen Pfeil Fi angegeben ist. Wenn das erste Strömungspfadloch 141 geöffnet ist, strömt das Fluid von dem Einlassraum 120e zum ersten Auslassraum 120g über das erste Strömungspfadloch 141. Das Fluid, das in den ersten Auslassraum 120g strömt, strömt aus dem ersten Auslassraum 120g zu der Außenseite der Ventilvorrichtung 10 über den ersten Auslass 122 aus, wie durch einen Pfeil Flo angegeben ist. In diesem Fall wird die Strömungsrate des Fluids, das durch das erste Strömungspfadloch 141 hindurch tritt, gemäß dem Öffnungsgrad des ersten Strömungspfadlochs 141 bestimmt. D. h., die Strömungsrate des Fluids, das von dem Einlass 121 zum ersten Auslass 122 über das erste Strömungspfadloch 141 strömt, erhöht sich, wenn sich der Öffnungsgrad des ersten Strömungspfadlochs 141 erhöht.
Auf der anderen Seite strömt das Fluid von dem Einlassraum 120e in den zweiten Auslassraum 120h über das zweite Strömungspfadloch 142, wenn das zweite Strömungspfadloch 142 geöffnet ist. Das Fluid, das in den zweiten Auslassraum 120h strömt, strömt aus dem zweiten Auslassraum 120h zur Außenseite der Ventilvorrichtung 10 über den zweiten Auslass 123, wie durch einen Pfeil F2o angegeben ist, aus. In diesem Fall wird die Strömungsrate des Fluids, das durch das zweite Strömungspfadloch 142 hindurch tritt, gemäß dem Öffnungsgrad des zweiten Strömungspfadlochs 142 bestimmt. D. h., die Strömungsrate des Fluids, das von dem Einlass 121 zu dem zweiten Auslass 123 über das zweite Strömungspfadloch 142 strömt, erhöht sich, wenn sich der Öffnungsgrad zweiten Strömungspfadlochs 142 erhöht.
Die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform, die vorher beschrieben wurde, weist eine Kopplungsstruktur auf, die die Welle 20 kippbar mit dem Rotor 22 koppelt. Dadurch ist es möglich, den engen Kontakt zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 14, der das Strömungspfadausbildungselement ausbildet, sicherzustellen, selbst wenn die Welle 20 aus irgendeinem Grund geneigt ist.
In einem Fall, in welchem die Welle 20 lediglich kippbar mit dem Rotor 22 gekoppelt ist, ist die Stellung des Rotors 22 durch den Druck des Fluids definiert. In diesem Fall ist die Stellung des Rotors 22 nicht fest und es wird beispielsweise unzureichend, den engen Kontakt zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 14, der das Strömungspfadausbildungselement ausbildet, sicherzustellen, wenn sich der Druck des Fluids ändert.
Im Gegensatz dazu kann der Rotor 22 bei der Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform in einer Stellung gehalten werden, die mit dem Stator 14 in Kontakt ist, da der Rotor 22 durch das Erregungselement 26 gegen den Stator 14 gedrückt wird.
Wie vorher beschrieben weist die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform einen einzigartigen Effekt auf, dass die Fluid-Leckage infolge einer Änderung der Stellung der Welle 20 durch die organische bzw. dynamische Kopplung zwischen der Kopplungsstruktur und dem Erregungselement 26 verhindert werden kann.
Die Kopplungsstruktur zwischen der Welle 20 und dem Rotor 22 enthält die Passstruktur 28, bei welcher das Passteil 20c der Welle 20 in ein Passloch 223, das in dem Rotor 22 vorgesehen ist, gepasst ist. Das Passloch 223 weist eine Größe auf, bei welcher ein Spalt zwischen dem Passloch 223 und der Welle 20 ausgebildet ist, sodass die Welle 20 in einem Zustand, in welchem das Passteil 20c gepasst ist, kippbar ist. Mit der Passstruktur 28, bei welcher der Spalt zwischen dem Passloch 223 und dem Passteil 20c ausgebildet ist, wird der Kontakt zwischen dem Passloch 223 und dem Passteil 20c verhindert, sodass ein Gleitverlust bzw. eine Gleitabnutzung in der Kopplungsstruktur verringert werden kann, wobei der Verschleißwiderstand sichergestellt werden kann. D. h., die Passstruktur 28 kann eine Gleitabnutzung verringern und den Verschleißwiderstand im Vergleich zu einer Kopplungsstruktur, bei welcher die Elemente wie in einem Gelenk gleiten, sicherstellen.
Ferner ist der Spalt zwischen dem Passloch 223 und dem Passteil 20c größer als der Spalt zwischen dem Lagerteil für das andere Ende 144, das den Halteteil der Welle 20 ausbildet, und dem Passteil 20c. Demzufolge kann der Welle 20 kippbar mit dem Rotor 22 durch die Kopplungsstruktur gekoppelt sein, während die Welle 20 durch das Halteteil der Welle 20 geeignet gehalten wird.
Hier ist das Erregungselement 26 aus einer Kompressionsfeder 261 ausgebildet, die ein elastisches Element ist, das in der axialen Richtung DRa der Welle 20 verformt ist. Dadurch kann eine Last zum Drücken der Gleitfläche 220 des Rotors 22 gegen die Öffnungsoberfläche 140 des Stators 14 ausreichend sichergestellt werden, wobei dadurch ermöglicht wird, den Kontaktzustand zwischen der Gleitfläche 220 und Öffnungsoberfläche 140 zu halten.
Insbesondere ist die Welle 20 im Inneren der Kompressionsfeder 261 angeordnet. Dadurch wird verhindert, dass die Last der Kompressionsfeder 261 auf dem Rotor 22 in der Umfangsrichtung DRc der Welle 20 vorgespannt ist, wobei dadurch ermöglicht wird, den Kontaktzustand zwischen der Gleitfläche 220 und Öffnungsoberfläche 140 zu halten.
Modifikation der ersten Ausführungsform
Bei der Ausführungsform, die vorher beschrieben wurde, wurde das Beispiel veranschaulicht, bei welchem die spulenförmige Kompressionsfeder 261 als das Erregungselement 26 eingesetzt wird, wobei das Erregungselement 26 nicht auf die Kompressionsfeder 261 beschränkt ist. Beispielsweise kann, wie in 10 veranschaulicht, das Erregungselement 26 zum Beispiel als ein zylindrischer und elastischer Körper 262 ausgebildet sein, der in der axialen Richtung DRa der Welle 20 elastisch verformt ist. Der elastische Körper 262 ist beispielsweise aus einem dehnbaren Gummimaterial hergestellt.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform mit Bezug zu den 11 und 12 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform mit hauptsächlichen Abschnitt beschrieben, der sich zur ersten Ausführungsform unterscheidet.
Wie in den 11 und 12 veranschaulicht, ist die Welle 20 mit einem Flanschteil 20d vorgesehen, das in der radialen Richtung DRr der Welle 20 an einer Position vorsteht, die näher an dem einen Endabschnitt 20a als der Rotor 22 ist. Das Flanschteil 20d ist in einer Scheibenform ausgebildet und ist hinsichtlich der Welle 20 so vorgesehen, dass es sich integral mit der Welle 20 dreht. Die Abmessung des äußeren Durchmessers des Flanschteils 20d ist größer als die Abmessung des äußeren Durchmessers der Kompressionsfeder 261.
Die Kompressionsfeder 261 ist in einem komprimierten Zustand zwischen dem Rotor 22 und dem Flanschteil 20d angeordnet, sodass sie sich gemeinsam mit dem Rotor 22 dreht. Insbesondere ist die Kompressionsfeder 261 im Inneren des Gehäuses so angeordnet, dass das eine Ende in der axialen Richtung DRa mit dem Rotor 22 in Kontakt ist. Die Kompressionsfeder 261 ist zumindest an einem von dem Rotor 22 und der Körperabdeckung 124 nicht befestigt, sodass sie nicht als eine Torsionsfeder fungiert.
Die weiteren Konfigurationen sind gleich zu denen der ersten Ausführungsform. Wie bei der ersten Ausführungsform kann die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform Effekte erzielen, die durch eine Konfiguration ähnlich oder gleich zu denen der ersten Ausführungsform gezeigt sind.
Die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ist in einem Zustand angeordnet, in welchem die Kompressionsfeder 261 zwischen dem Rotor 22 und dem Flanschteil 20d komprimiert ist. Dementsprechend dreht sich die Kompressionsfeder 261 integral mit dem Rotor 22 und der Welle 20, sodass eine Gleitabnutzung, die durch das Gleiten der Kompressionsfeder 261 verursacht wird, verringert werden kann oder der Verschleißwiderstand sichergestellt werden kann. Zudem ist es möglich, eine unnötige Kraft, die auf den Rotor 22 in der Umfangsrichtung um die Achse CL der Welle 20 wirkt, zu verhindern, da die Kompressionsfeder 261 nicht als eine Torsionsfeder fungiert.
Modifikation der zweiten Ausführungsform
Bei der Ausführungsform, die vorher beschrieben wurde, wurde das Beispiel veranschaulicht, bei welchen das Flanschteil 20d in einer Scheibenform konfiguriert ist, wobei das Flanschteil 20d nicht auf eine Scheibenform beschränkt ist. Das Flanschteil 20d kann beispielsweise eine polygonale Form aufweisen, solange das Flanschteil 20d das eine Ende der Kompressionsfeder 261 halten kann. Das Flanschteil 20d kann integral mit dem zwischenliegenden Element 24 anstelle mit der Welle 20 vorgesehen sein.
Dritte Ausführungsform
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform mit Bezug zu den 13 und 14 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich ein Abschnitt beschrieben, der sich zur ersten Ausführungsform unterscheidet.
Wie in den 13 und 14 veranschaulicht, enthält die Ventilvorrichtung 10 eine spulenförmige Torsionsfeder 29, die den Rotor 22 auf eine Seite der Umfangsrichtung DRc um die Achse CL der Welle 20 erregt. Die Torsionsfeder 29 ist zwischen dem Antriebsteil 16 und dem Rotor 22 angeordnet. Die Torsionsfeder 29 ist ausgebildet, indem sie um die Achse CL der Welle 20 gewunden ist. Ein Spulendurchmesser D2 der Torsionsfeder 29 ist größer als ein Spulendurchmesser D1 der Kompressionsfeder 261. Die Kompressionsfeder 261 ist im Inneren der Torsionsfeder 29 angeordnet.
Im Unterschied zur Kompressionsfeder 261 ist die Torsionsfeder 29 sowohl an dem Rotor 22, als auch an der Körperabdeckung 124 befestigt. Bei der Torsionsfeder 29 ist eine Endseite in der axialen Richtung DRa an di Körperabdeckung 124 auf eine Weise gekoppelt, dass sie nicht relativ drehbar ist, und die andere Endseite in der axialen Richtung DRa ist an den Rotor 22 auf eine Weise gekoppelt, dass sie nicht relativ drehbar ist. Obwohl verschiedene Verfahren zum Koppeln der Torsionsfeder 29 an den Rotor 22 denkbar sind, ist das Ende der Torsionsfeder 29 beispielsweise an den Rotor 22 gekoppelt, indem es mit einem Befestigungsstift 224, der an dem Rotor 22 befestigt ist, verriegelt ist.
Die Torsionsfeder 29 wird in einem Zustand verwendet, indem sie in der Umfangsrichtung DRc verdreht ist, um eine elastische Verformung zu erzeugen. Die Torsionsfeder 29 erzeugt durch seine eigene elastische Verformung eine Erregungskraft zum Erregen und zum Vorspannen des Rotors 22 auf eine Seite der Umfangsrichtung DRc. Die Torsionsfeder 29 ist lediglich in der Umfangsrichtung DRc verdreht und ist nicht in der axialen Richtung DRa komprimiert.
Hier wird der Zusammenhang zwischen der Last P und dem Auslenkungsbetrag bzw. Biegebetrag δ in der zylindrischen Spulenfeder grundsätzlich durch die folgende Formel F2 ausgedrückt. $P = {G \times d^{4} \times δ} / {8 \times Na \times D^{3}}$
Hier ist in der Formel F2 ein elastischer Koeffizient eines Spulendrahts durch G angegeben, der Durchmesser des Spulendrahts durch d angegeben, der Spulendurchmesser durch D angegeben und die Spulenwindungszahl durch Na angegeben.
Gemäß der Formel F2 erhöht sich die Federkonstante der Spulenfeder, wenn sich der Spulendurchmesser D verringert. Wenn die Federkonstante groß ist, schwankt eine Last, die auf den Rotor 22 wirkt, stark. Eine solche Lastschwankung kann eine Verschlechterung des engen Kontakts zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 14 verursachen.
Im Gegensatz dazu ist eine Windungszahl Na der Kompressionsfeder 261 der vorliegenden Ausführungsform größer als die der Torsionsfeder 29, sodass die Last, die auf den Rotor 22 wirkt, stabilisiert ist. Die Windungszahl Na der Kompressionsfeder 261 ist beispielsweise so eingestellt, dass sie sich erhöht, wenn sich die Differenz zwischen dem Spulendurchmesser der Kompressionsfeder 261 und dem Spulendurchmesser der Torsionsfeder 29 erhöht.
Die anderen Konfigurationen sind gleich zu denen der ersten Ausführungsform. Wie bei der ersten Ausführungsform kann die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform Effekte erzielen, die durch eine Konfiguration ähnlich oder gleich zu der der ersten Ausführungsform gezeigt sind.
Hier kann in einem Fall, in welchem der Rotor 22 und die Welle 20 separat konfiguriert sind, eine relative Positionsabweichung zwischen dem Rotor 22 und der Welle 20 in der Umfangsrichtung DRc auftreten. Eine solche Positionsabweichung ist nicht bevorzugt, da dies eine Fluid-Leckage verursacht.
Im Gegensatz dazu ist es möglich, das Auftreten einer relativen Positionsabweichung zwischen dem Rotor 22 und der Welle 20 in der Umfangsrichtung DRc zu verhindern, wenn der Rotor 22 auf eine Seite in der Umfangsrichtung DRc der Welle 20 durch die Torsionsfeder 29 erregt wird.
Zusätzlich ist es durch Erhöhen der Windungszahl Na der Kompressionsfeder 261 bei einem Spulendurchmesser D1, der kleiner als der Spulendurchmesser D2 der Torsionsfeder 29 ist, möglich, zu verhindern, dass die Federkonstante der Kompressionsfeder 261 übermäßig groß wird. Dadurch kann die Last gegen die Biegung der Kompressionsfeder 261 stabilisiert werden.
Modifikation der dritten Ausführungsform
Bei der dritten Ausführungsform, die vorher beschrieben wurde, wurde das Beispiel veranschaulicht, bei welchem verhindert wird, dass die Federkonstante durch Erhöhen der Windungszahl Na der Kompressionsfeder 261 übermäßig groß wird, wobei die Kompressionsfeder 261 nicht darauf beschränkt ist. Als die Kompressionsfeder 261 kann beispielsweise ein Spulendraht mit einem Durchmesser, der kleiner als der Torsionsfeder 29 ist, eingesetzt werden.
Vierte Ausführungsform
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform mit Bezug zu den 15 und 16 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich ein Abschnitt beschrieben, der sich zur ersten Ausführungsform unterscheidet.
Wie in den 15 und 16 veranschaulicht, ist das Erregungselement 26 aus einem elastischen Element ausgebildet, das mit dem Rotor 22 gekoppelt ist, sodass es nicht nur den Rotor zu dem Stator 14 erregt, sondern auch den Rotor 22 auf eine Seite in der Umfangsrichtung DRc erregt. Insbesondere enthält das Erregungselement 26 eine Kompressionsfeder 261, die konfiguriert ist, auch als eine Torsionsfeder zu fungieren.
Die Kompressionsfeder 261 der vorliegenden Ausführungsform ist sowohl am Rotor 22, als auch an der Körperabdeckung 124 befestigt. Bei der Kompressionsfeder 261 ist eine Endseite in der axialen Richtung DRa an die Körperabdeckung 124 auf eine solche Weise gekoppelt, dass sie nicht relativ drehbar ist, und die andere Endseite der axialen Richtung DRa ist an den Rotor 22 auf eine solche Weise gekoppelt, dass sie nicht relativ drehbar ist. Obwohl verschiedene Verfahren zum Koppeln der Kompressionsfeder 261 an den Rotor 22 denkbar sind, wird das Ende der Kompressionsfeder 261 an den Rotor 22 gekoppelt, indem es beispielsweise an einem Befestigungsstift 225, der an dem Rotor 22 befestigt ist, verriegelt ist.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform wird die Kompressionsfeder 261 in einem Zustand verwendet, in dem sie in der Umfangsrichtung DRc verdreht ist, um eine elastische Verformung zu verursachen. Die Kompressionsfeder 261 erzeugt durch ihre eigene elastische Verformung eine Erregungskraft zum Erregen des Rotors 22 auf eine Seite in der Umfangsrichtung DRc.
Die anderen Konfigurationen sind gleich zu denen der ersten Ausführungsform. Wie bei der ersten Ausführungsform kann die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform Effekte erzielen, die durch eine Konfiguration ähnlich oder gleich zu der der ersten Ausführungsform gezeigt sind.
Bei der Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform weist das elastische Element zusätzlich zu einer Funktion als Kompressionsfeder 261 eine Funktion als Torsionsfeder auf. Daher ist es ohne Erhöhen der Anzahl an Komponenten der Ventilvorrichtung 10 möglich, eine Positionsabweichung zwischen dem Rotor 22 und der Welle 20 in der Umfangsrichtung DRc der Welt 20 zu verhindern, wenn die Stellung des Rotors 22 in einer Stellung gehalten wird, in der er mit dem Stator 14 Kontakt ist.
Fünfte Ausführungsform
Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform mit Bezug zu den 17 und 18 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich ein Abschnitt beschrieben, der sich zur ersten Ausführungsform unterscheidet.
Wie in 17 veranschaulicht, ist bei der Ventilvorrichtung 10 ein Dichtungselement 30 zwischen dem Stator und dem Gehäuse 12 angeordnet. Das Dichtungselement 30 ist zwischen dem Stator 14 und dem Vorsprung 120d des Gehäuses 12 eingefügt. Dies verhindert eine Fluid-Leckage aus dem Spalt zwischen dem Stator 14 und dem Vorsprung 120d des Gehäuses 12.
Das Dichtungselement 30 ist konfiguriert, um in der axialen Richtung DRa elastisch verformbar zu sein. Wie in 18 veranschaulicht, ist das Dichtungselement 30 als ein scheibenförmiges Element ausgebildet, dessen Dickenrichtung der axialen Richtung DRa entspricht. Das Dichtungselement 30 weist einen äußeren Durchmesser auf, der äquivalent zu dem des Stators 14 ist, sodass es den Stator 14 in der axialen Richtung DRa überlappt. Die Dicke des Dichtungselements 30 ist kleiner als die Dicke des Stators 14.
Bei dem Dichtungselement 30 ist ein erstes Durchgangsloch 30a, durch welches einem Fluid ermöglicht wird, hindurch zu treten, in einem Abschnitt ausgebildet, der dem ersten Strömungspfadloch 141 zugewandt ist. Ferner ist in dem Dichtungselement 30 ein zweites Durchgangsloch 30b, durch welches einem Fluid ermöglicht wird, hindurch zu treten, in einem Abschnitt ausgebildet, der dem zweiten Strömungspfadloch 142 zugewandt ist.
Die anderen Konfigurationen sind gleich zu denen der ersten Ausführungsform. Wie bei der ersten Ausführungsform kann die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform Effekte erzielen, die durch eine Konfiguration ähnlich oder gleich zu der der ersten Ausführungsform gezeigt sind.
Bei der Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ist das Dichtungselement 30 zwischen dem Stator 14 und dem Gehäuse 12 angeordnet. Dementsprechend kann die Dichtleistung zwischen dem Stator 14 und dem Gehäuse 12 durch das Dichtungselement 30 sichergestellt werden. Wenn der Druck, der auf den Rotor 22 wirkt, in der Umfangsrichtung DRc variiert, kann der Rotor 22 beispielsweise in einer geneigten Stellung sein. Jedoch kann selbst in diesem Fall der Stator 14, der dem Rotor 22 nachfolgt, infolge der Verformung des Dichtungselements 30 geneigt sein. Wie vorher beschrieben, ist es mit der Konfiguration, bei welcher das Dichtungselement 30 zwischen dem Stator 14 und Gehäuse 12 eingefügt ist, möglich, den engen Kontakt zwischen dem Stator 14 und dem Rotor 22 sicherzustellen und eine Fluid-Leckage in der Ventilvorrichtung 10 ausreichend zu verhindern.
Sechste Ausführungsform
Als nächstes wird eine sechste Ausführungsform mit Bezug zu den 19 und 20 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich ein Abschnitt beschrieben, der sich zur ersten Ausführungsform unterscheidet.
Wie in 19 veranschaulicht, wird ein Universalgelenk 32 als eine Kopplungsstruktur zwischen der Welle 20 und dem Rotor 22 eingesetzt. Das Universalgelenk 32 ist ein Gelenk, das einen Verbindungswinkel ändern kann. Insbesondere koppelt das Universalgelenk 32 die Welle 20 und den Rotor 22, sodass ein Winkel, der zwischen der Gleitfläche 220 des Rotors 22 und der Achse CL der Welle 20 ausgebildet ist, veränderbar ist.
Wie in 20 veranschaulicht, ist das Universalgelenk 32 als ein Kugelgelenk 321 ausgebildet. Das Kugelgelenk 321 enthält einen Kugelzapfen 20e, der an dem anderen Endabschnitt 20b der Welle 20 vorgesehen ist, und eine Gelenkpfanne 226, die an der Oberfläche des Rotors 22 vorgesehen ist. Der Kugelzapfen 20e ist als eine Kugel ausgebildet, die eine Kugeloberfläche aufweist. Die Gelenkpfanne 226 weist eine Innenform auf, die der Kugeloberfläche des Kugelzapfens 20e entspricht, sodass sie mit der Kugeloberfläche des Kugelzapfens 20e kontaktierbar ist. Der Rotor 22 ist gemeinsam mit der Welle 20 über die Reibungskraft, wenn der Zapfen 20e und die Gelenkpfanne 226 miteinander in Kontakt sind, drehbar.
Die anderen Konfigurationen sind gleich zu denen der ersten Ausführungsform. Wie bei der ersten Ausführungsform kann die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform Effekte erzielen, die durch eine Konfiguration ähnlich oder gleich zu der der ersten Ausführungsform gezeigt sind.
Modifikation der sechsten Ausführungsform
Bei dem Kugelgelenk 321 der sechsten Ausführungsform, die vorher beschrieben wurde, wurde das Beispiel veranschaulicht, bei welchem der Kugelzapfen 20e an dem anderen Endabschnitt 20b der Welle 20 vorgesehen ist und die Gelenkpfanne 226 vorgesehen ist, die an der Oberfläche des Rotors 22 vorgesehen ist, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das Kugelgelenk 321 kann beispielsweise eine Gelenkpfanne, die an dem anderen Endabschnitt 20b der Welle 20 vorgesehen ist, und einen Kugelzapfen, der an dem Rotor 22 vorgesehen ist, enthalten.
Siebte Ausführungsform
Als nächstes wird eine siebte Ausführungsform mit Bezug zu den 21 und 22 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich ein Abschnitt beschrieben, der sich zu der sechsten Ausführungsform unterscheidet.
Wie in den 21 und 22 veranschaulicht, ist das Universalgelenk 32 der vorliegenden Ausführungsform aus einem freien Aufnahmeteil 227, der an dem Rotor 22 vorgesehen ist, ausgebildet. Der freie Aufnahmeteil 227 ist ein Durchgangsloch, der den Rotor 22 in der Dickenrichtung durchdringt. Der freie Aufnahmeteil 227 weist eine bogenförmige Oberfläche 227a auf, die einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt, der in Richtung der axialen Richtung DRa vorsteht, aufweist. Der andere Endabschnitt 20b der Welle 20 ist kippbar durch den freien Aufnahmeteil 227 getragen, indem er hauptsächlich in der Umgebung eines Scheitelpunkt 227b der bogenförmigen Oberfläche 227a in Kontakt ist. Der Rotor 22 ist gemeinsam mit der Welle 20 durch eine Reibungskraft zu der Zeit des Kontakts zwischen dem freien Aufnahmeteil 227 und der Welle 20 drehbar.
Die anderen Konfigurationen sind gleich zu denen der ersten Ausführungsform. Wie bei der ersten Ausführungsform kann die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform Effekte erzielen, die durch eine Konfiguration ähnlich oder gleich zu der der ersten Ausführungsform gezeigt sind.
Mit dem Universalgelenk 32 der vorliegenden Ausführungsform kann die Welle 20 mittels dem Vorsehen des freien Aufnahmeteils 227 hinsichtlich des Rotors 22 kippbar sein. Dadurch kann die Kopplungsstruktur zwischen der Welle 20 und dem Rotor 22 mit einer einfachen Struktur erreicht werden.
Achte Ausführungsform
Als nächstes wird eine achte Ausführungsform mit Bezug zu den 23 bis 35 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich ein Teil beschrieben, der sich zu der ersten Ausführungsform unterscheidet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem die Ventilvorrichtung 10, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, für ein Steuerventil, das in einem Temperaturregulierungsgerät 1, das in 23 veranschaulicht ist, montiert ist, verwendet wird.
Das Temperaturregulierungsgerät 1 ist in einem Elektrofahrzeug montiert, das eine Antriebskraft zur Fortbewegung von einem Elektromotor erhält. Das Temperaturregulierungsgerät 1 ist ein Gerät, das die Temperatur einer Belüftungsluft in einer Fahrzeugkabine, welche ein Raum ist, der klimatisiert wird, reguliert und das die Temperatur einer Vielzahl von fahrzeuginternen Vorrichtungen, wie eine Batterie BT in dem Elektrofahrzeug, reguliert. Das Temperaturregulierungsgerät 1 kann als ein Klimagerät mit einer Temperaturregulierungsfunktion für eine fahrzeuginterne Vorrichtung interpretiert werden.
Wie in 23 veranschaulicht, enthält das Temperaturregulierungsgerät 1 eine Kühlkreislaufvorrichtung 200, einen ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300, einen zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400, eine Innenraum-Klimatisierungseinheit 500, eine Steuervorrichtung 600 und dergleichen.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 200 bildet einen Dampfkompressionskühlkreislauf aus. Die Kühlkreislaufvorrichtung 200 enthält einen Kompressor 201, einen Wärmeradiator 202, ein erstes Expansionsventil 204, ein zweites Expansionsventil 205, einen Kühler 206, einen Innenraum-Verdampfer 207, ein Verdampfungsdruckregulierungsventil 208 und dergleichen. Die Kühlkreislaufvorrichtung 200 kann eine Kreislaufkonfiguration von einem Kühlkreislauf gemäß verschiedenen Betriebsmodi, die später beschrieben werden, schalten.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 200 verwendet ein Hydrofluorolefin (HFO) Kühlmittel (zum Beispiel R1234yf) als ein Kühlmittel. Die Kühlkreislaufvorrichtung 200 bildet einen subkritischen Kühlkreislauf aus, in welchem der Maximalwert des Kühlmitteldrucks den kritischen Druck des Kühlmittels nicht überschreitet. Kühlmittelöl (zum Beispiel Polyethylenglycol (PAG) Öl) zum Schmieren der Gleitabschnitte des Kompressors 201 und dergleichen ist in das Kühlmittel eingemischt. Ein Teil des Kühlmittelöls zirkuliert in dem Kühlkreislauf der Kühlkreislaufvorrichtung 200 gemeinsam mit dem Kühlmittel.
Der Kompressor 201 ist eine Vorrichtung, die das angesaugte Kühlmittel komprimiert und abführt. Der Kompressor 201 ist in einer Antriebssystem-Gehäusekammer auf der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet. Die Antriebssystem-Gehäusekammer ist ein Raum, in welchem ein Elektromotor oder dergleichen, der als eine Antriebsquelle zur Fortbewegung dient, angeordnet ist. Die Antriebssystem-Gehäusekammer und das Innere der Fahrzeugkabine sind durch eine Schutzwand voneinander getrennt.
Bei dem Kompressor 201 ist die Kühlmitteleinlassseite des Wärmeradiators 202 mit der Kühlmittelabführungsseite verbunden. Der Wärmeradiator 202 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlmittel, das von dem Kompressor 201 abgeführt wird, und einem Hochtemperatur-Heizmedium, das in dem ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 zirkuliert, austauscht, um Wärme vom Kühlmittel abzuleiten. Der Wärmeradiator 202 fungiert auch als ein heizender Wärmetauscher, der das Hochtemperatur-Heizmedium aufheizt.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 200 setzt einen sogenannten Unterkühlungs-Wärmetauscher als Wärmeradiator 202 ein. D. h., der Wärmetauscher 202 ist mit einem Kondensationsteil 202a, einem Aufnahmeteil 202b und einem Unterkühlungsteil 202c vorgesehen.
Der Kondensationsteil 202a ist ein Kondensations-Wärmetauscherteil, der Wärme zwischen dem Kühlmittel, das von Kompressor 201 abgeführt wird, und dem Hochtemperatur-Heizmedium austauscht, um das Hochdruck-Kühlmittel zu kondensieren. Der Aufnahmeteil 202b ist ein Flüssigkeit-Aufnahmeteil, das das Kühlmittel, das aus dem Kondensationsteil 202a strömt, in Gas und Flüssigkeit trennt und das getrennte flüssigphasige Kühlmittel speichert. Der Unterkühlungsteil 202c ist ein Unterkühlung-Wärmetauscherteil, der Wärme zwischen dem flüssigphasigen Kühlmittel, das aus dem Aufnahmeteil 202b strömt, und dem Hochtemperatur-Heizmedium austauscht, um das flüssigphasige Kühlmittel zu unterkühlen.
Die Kühlmittelverzweigung 203 ist mit der Kühlmittelauslassseite des Wärmeradiators 202 verbunden. Die Kühlmittelverzweigung 203 verzweigt die Strömung des Kühlmittels, das aus dem Wärmeradiator 202 strömt. Die Kühlmittelverzweigung 203 ist eine Drei-Wege-Verbindung, mit drei Zulauföffnungen, die miteinander verbunden sind. Einer der drei Zulauföffnungen der Kühlmittelverzweigung 203 wird als eine Einströmöffnung verwendet und die übrigen zwei werden als Ausströmöffnungen verwendet.
Die Kühlmitteleinlassseite des Kühlers 206 ist mit einer Ausströmöffnung der Kühlmittelverzweigung 203 über ein erstes Expansionsventil 204 verbunden. Die Kühlmitteleinlassseite des Innenraum-Verdampfers 207 ist mit der anderen Ausströmöffnung der Kühlmittelverzweigung 203 über ein zweites Expansionsventil 205 verbunden.
Das erste Expansionsventil 204 ist ein Dekomprimierungsteil, der das Kühlmittel, das aus der einen Ausströmöffnung der Kühlmittelverzweigung 203 ausströmt, dekomprimiert. Das erste Expansionsventil 204 ist ein elektrisch verstellbarer Drosselmechanismus, der einen Ventilkörper, der eine Drosselöffnung ändert, und einen elektrischen Aktuator (zum Beispiel ein Schrittmotor), der den Ventilkörper verschiebt, enthält. Der Betrieb des ersten Expansionsventils 204 wird durch einen Steuerpuls, der von der Steuervorrichtung 600 ausgegeben wird, gesteuert.
Das zweite Expansionsventil 205 ist ein Dekomprimierungsteil, das das Kühlmittel, das aus der anderen Ausströmöffnung der Kühlmittelverzweigung 203 ausströmt, dekomprimiert. Die Basiskonfiguration des zweiten Expansionsventils 205 ist die gleiche wie die des ersten Expansionsventils 204.
Jedes von dem ersten Expansionsventil 204 und dem zweiten Expansionsventil 205 weist eine Vollöffnungsfunktion auf, die als ein einfacher Kühlmitteldurchlass fungiert, währenddessen eine Kühlmittel-Dekomprimierungswirkung und eine Strömungsraten-Regulierungswirkung durch den vollständig geöffneten Ventilöffnungsgrad kaum ausgeübt wird. Ferner weist jedes von dem ersten Expansionsventil 204 und im zweiten Expansionsventil 205 eine Vollschließfunktion zum Schließen des Kältemitteldurchlasses durch einen vollständig geschlossenen Ventilöffnungsgrad auf.
Das erste Expansionsventil 204 und das zweite Expansionsventil 205 können Kühlmittelkreisläufe durch die Vollöffnungsfunktion und die Vollschließfunktion in verschiedene Betriebsmodi schalten. Dementsprechend fungiert jedes von dem ersten Expansionsventil 204 und dem zweiten Expansionsventil 205 auch als ein Kühlmittelkreislauf-Schaltteil, das die Kreislaufkonfiguration der Kühlkreislaufvorrichtung 200 schaltet.
Die Kühlmitteleinlassseite des Kühlers 206 ist mit der Kühlmittelauslassseite des ersten Expansionsventils 204 verbunden. Der Kühler 206 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen einem Niederdruck-Kühlmittel, das durch das erste Expansionsventil 204 dekomprimiert ist, und einem Niedertemperatur-Heizmedium, das in dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 zirkuliert, austauscht. Der Kühler 206 ist ein Verdampferteil, der das Niedertemperatur-Aufheizmedium durch Verdampfen des Niederdruck-Kühlmittels abkühlt, um eine Wärmeabsorptionswirkung auszuüben.
Dadurch ist der Kühler 206 in dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 eine Kühlvorrichtung, die das Niedertemperatur-Heizmedium kühlt. Eine Einströmöffnungsseite einer Kühlmittelanschlussstelle 209 ist mit der Kühlmittelauslassseite des Kühlers 206 verbunden.
Die Kühlmitteleinlassseite des Innenraum-Verdampfers 207 ist mit der Kühlmittelauslassseite des zweiten Expansionsventils 205 verbunden. Der Innenraum-Verdampfer 207 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen einem Niederdruck-Kühlmittel, das durch das zweite Expansionsventil 205 dekomprimiert ist, und einer Ventilationsluft W, die in die Fahrzeugkabine geblasen wird, austauscht. Der Innenraum-Verdampfer 207 ist eine Kühl-Wärmetauschereinheit, die die Ventilationsluft W durch Verdampfen des Niederdruck-Kühlmittels abkühlt, um eine Wärmeabsorptionswirkung auszuüben. Der Innenraum-Verdampfer 207 ist in einem Gehäuse 501 einer Innenraum-Klimatisierungseinheit 500, die später beschrieben wird, angeordnet.
Die Kühlmitteleinlassseite des Verdampfungsdruck-Regulierungsventils 208 ist mit der Kühlmittelauslassseite des Innenraum-Verdampfers 207 verbunden. Das Verdampfungsdruck-Regulierungsventil 208 ist ein Verdampfungsdruck-Regulierungsteil, das den Kühlmittel-Verdampfungsdruck an dem Innenraum-Verdampfer 207 auf dem vorbestimmten Referenzdruck oder höher hält.
Das Verdampfungsdruck-Regulierungsventil 208 ist ein mechanisch verstellbarer Drosselmechanismus, der den Ventilöffnungsgrad mit einer Erhöhung des Drucks auf der Kühlmittelauslassseite des Innenraum-Verdampfers 207 erhöht. Das Verdampfungsdruck-Regulierungsventil 208 hält die Kühlmittel-Verdampfungstemperatur an dem Innenraum-Verdampfer 207, sodass diese gleich oder höher als eine Frostverhinderungstemperatur (zum Beispiel 1 °C), bei welcher Frost an dem Innenraum-Verdampfer 207 verhindert werden kann, ist. Die Kühlmittelauslassseite des Verdampfungsdruck-Regulierungsventils 208 ist mit der anderen Einströmöffnungsseite der Kühlmittelanschlussstelle 209 verbunden.
Die Kühlmittelanschlussstelle 209 verbindet die Strömung des Kühlmittels, das aus dem Kühler 206 ausströmt, und die Strömung des Kühlmittels, das aus dem Verdampfungsdruck-Regulierungsventil 208 ausströmt. Die Kühlmittelanschlussstelle 209 ist eine Drei-Wege-Verbindung ähnlich der Kühlmittelverzweigung 203. Zwei der drei Zulauföffnungen der Kühlmittelanschlussstelle 209 werden als Einströmöffnungen verwendet und die übrige wird als eine Ausströmöffnung verwendet. Die Kühlmittel-Ansaugseite des Kompressors 201 ist mit der Ausströmöffnung der Kühlmittelanschlussstelle 209 verbunden.
Als nächstes wird der erste Fluid-Zirkulationskreislauf 300 beschrieben. Der erste Fluid-Zirkulationskreislauf 300 ist ein Fluid-Zirkulationskreislauf, in welchem ein Hochtemperatur-Heizmedium, welches ein Fluid ist, zirkuliert. Bei dem ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 wird eine wässrige Ethylenglykol-Lösung als das Hochtemperatur-Heizmedium eingesetzt. Bei dem ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 sind eine hochtemperaturseitige Pumpe 301, der Wärmeradiator 202, ein hochtemperaturseitiger Radiator 303, ein Heizkern 304, ein hochtemperaturseitiges Schaltventil 310 und dergleichen angeordnet.
Die Einlassseite eines Heizmedium-Durchlasses 302 des Wärmeradiators 202 ist mit einer Abführungsöffnung der hochtemperaturseitigen Pumpe 301 verbunden. Die hochtemperaturseitige Pumpe 301 pumpt das Hochtemperatur-Heizmedium zum Heizmedium-Durchlass 302 des Wärmeradiators 202. Die hochtemperaturseitige Pumpe 301 ist eine elektrische Pumpe, dessen Drehzahl (d. h. Pumpkapazität) durch eine Steuerspannung, die von der Steuervorrichtung 600 ausgegeben wird, gesteuert wird.
Ein elektrischer Heizer 306 ist auf der Auslassseite des Heizmedium-Durchlasses 302 des zweiten Wärmeradiators 202 angeordnet. Der elektrische Heizer 306 ist eine Heizvorrichtung, die das Hochtemperatur-Heizmedium, das aus dem Heizmedium-Durchlass 302 des zweiten Wärmeradiators 202 ausströmt, aufheizt. Bei dem ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 wird ein Heizer mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC), der ein PTC Element (d. h., ein Thermistor mit positiver Kennlinie) aufweist, als der elektrische Heizer 306 eingesetzt. Der Heizwert des elektrischen Heizers 306 wird durch die Steuerspannung, die von der Steuervorrichtung 600 ausgegeben wird, gesteuert.
Ein Einlass 311 des hochtemperaturseitigen Schaltventils 310 ist mit der stromabwärtigen Seite des elektrischen Heizers 306 verbunden. Das hochtemperaturseitige Schaltventil 310 reguliert ein Strömungsratenverhältnis zwischen dem Hochtemperatur-Heizmedium, das in den hochtemperaturseitigen Radiator 303 strömt, und dem Hochtemperatur-Heizmedium, das in den Heizkern 304 strömt. Das hochtemperaturseitige Schaltventil 310 bildet die Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung aus. Das hochtemperaturseitige Schaltventil 310 ist wie die Ventilvorrichtung 10, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, konfiguriert.
Wie in 24 veranschaulicht, enthält das hochtemperaturseitige Schaltventil 310 einen Einlass 311, in welchen das Hochtemperatur-Heizmedium strömt, einen ersten Auslass 312, von welchem ermöglicht wird, dass das Hochtemperatur-Heizmedium zum hochtemperaturseitigen Radiator 303 ausströmt, und einen zweiten Auslass 313, von welchem ermöglicht wird, dass das Hochtemperatur-Heizmedium zu dem Heizkern 304 ausströmt.
Der erste Auslass 312 ist mit der Fluid-Einlassseite des hochtemperaturseitigen Radiators 303 verbunden und ermöglicht dem Hochtemperatur-Heizmedium, zu dem hochtemperaturseitigen Radiator 303 auszuströmen. Der erste Auslass 312 entspricht dem ersten Auslass 122 bei der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform.
Der zweite Auslass 313 ist mit der Fluid-Einlassseite des Heizkerns 304 verbunden und ermöglicht dem Hochtemperatur-Heizmedium, zum Heizkern 304 auszuströmen. Der zweite Auslass 313 entspricht dem zweiten Auslass 123 bei der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform.
Der Einlass 311 ist mit der Fluid-Auslassseite des hochtemperaturseitigen Radiators 303 und der Fluid-Auslassseite des Heizkerns 304 verbunden, wobei das Hochtemperatur-Heizmedium von dem hochtemperaturseitigen Radiator 303 und dem Heizkern 304 einströmt. Der Einlass 311 entspricht dem Einlass 121 bei der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform.
Das hochtemperaturseitige Schaltventil 310 ist konfiguriert, sodass ein Strömungsratenverhältnis zwischen dem Hochtemperatur-Heizmedium, das durch den hochtemperaturseitigen Radiator 303 hindurch tritt, und dem Hochtemperatur-Heizmedium, das durch den Heizkern 304 hindurch tritt, durch die Rotationsverschiebung des Rotors 22 reguliert wird. Insbesondere wird das Strömungsratenverhältnis des Hochtemperatur-Heizmediums, das durch den hochtemperaturseitigen Radiator 303 hindurch tritt, und des Hochtemperatur-Heizmediums, das durch den Heizkern 304 hindurch tritt, bei dem hochtemperaturseitigen Schaltventil 310 durch Erhöhen oder Verringern des Öffnungsgrads des ersten Strömungspfadlochs 141 und des Öffnungsgrads des zweiten Strömungspfadlochs 142 durch den Rotor 22 reguliert.
Der Betrieb des hochtemperaturseitigen Schaltventils 310 wird durch einen Steuerpuls, der von der Steuervorrichtung 600 ausgegeben wird, gesteuert. Die Steuervorrichtung 600 weist auch eine Funktion als Ventilsteuervorrichtung 17 auf, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.
Zurück zu 23 ist der hochtemperaturseitige Radiator 303 ein Außenraum-Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Hochtemperatur-Heizmedium, das durch den Wärmeradiator 202 und dergleichen aufgeheizt wurde, und Luft von außerhalb der Fahrzeugkabine (d. h. Außenluft OA), die von einem Außenluftgebläse (nicht veranschaulicht) eingeblasen wird, austauscht.
Der hochtemperaturseitige Radiator 303 ist an der Vorderseite der Antriebssystem-Gehäusekammer angeordnet. Während der Fortbewegung des Fahrzeugs kann Bewegungsluft (d. h. Außenluft OA), die in die Antriebssystem-Gehäusekammer über ein Kühlergrill einströmt, gegen den hochtemperaturseitigen Radiator 303 geblasen werden. Eine Einströmöffnungsseite einer hochtemperaturseitigen Anschlussstelle 307 ist mit der Fluid-Auslassseite des hochtemperaturseitigen Radiators 303 verbunden.
Der Heizkern 304 ist ein Innenraum-Wärmetauscher, der die Ventilationsluft W durch Austauschen von Wärme zwischen dem Hochtemperatur-Heizmedium, das durch den Wärmeradiator 202 und dergleichen aufgeheizt wurde, und der Ventilationsluft W, die in den Innenraum geblasen wird, aufheizt. Der Heizkern 304 ist in dem Gehäuse 501 der Innenraum-Klimatisierungseinheit 500 angeordnet. In dem Heizkern 304 wird Ventilationsluft W unter Verwendung der Wärme als eine Wärmequelle, die von dem Kühlmittel in dem Kühler 206 absorbiert wird, aufgeheizt. Die andere Einströmöffnungsseite der hochtemperaturseitigen Anschlussstelle 307 ist mit der Fluid-Auslassseite des Heizkerns 304 verbunden.
Die hochtemperaturseitige Anschlussstelle 307 verbindet die Strömung des Kühlmittels, das aus dem hochtemperaturseitigen Radiator 303 ausströmt, und die Strömung des Kühlmittels, das aus dem Heizkern 304 ausströmt. Die hochtemperaturseitige Anschlussstelle 307 ist eine Drei-Wege-Verbindung ähnlich zur Kühlmittel-Anschlussstelle 209. Die Fluid-Ansaugseite der hochtemperaturseitigen Pumpe 301 ist mit der Fluid-Auslassseite der hochtemperaturseitigen Anschlussstelle 307 über einen hochtemperaturseitigen Reservebehälter 308 verbunden.
Der hochtemperaturseitige Reservebehälter 308 ist ein Speicherteil für ein Hochtemperatur-Heizmedium, das das Hochtemperatur-Heizmedium, welches im ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 überschüssig ist, speichert. In dem ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 wird ein Rückgang der Flüssigkeitsmenge des Hochtemperatur-Heizmediums, das in dem ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 zirkuliert, durch Anordnen des hochtemperaturseitigen Reservebehälters 308 verhindert. Der hochtemperaturseitige Reservebehälter 308 weist eine Heizmedium-Zuführungsöffnung zum Zuführen des Hochtemperatur-Heizmediums auf, wenn die Flüssigkeitsmenge des Hochtemperatur-Heizmediums, das in dem ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 zirkuliert, unzureichend ist.
Als nächstes wird der zweite Fluid-Zirkulationskreislauf 400 beschrieben. Der zweite Fluid-Zirkulationskreislauf 400 ist ein Fluid-Zirkulationskreislauf, in welchem ein Niedertemperatur-Heizmedium, welches ein Fluid ist, zirkuliert. In dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 wird der gleiche Typ von Heizmedium wie das Hochtemperatur-Heizmedium als das Niedertemperatur-Heizmedium eingesetzt.
In dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 sind eine niedertemperaturseitige Pumpe 401, ein Heizmedium-Durchlass 402 des Kühlers 206, ein niedertemperaturseitiger Radiator 403, ein Strömungspfad-Schaltventil 70, ein Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT, ein Kühlwasserdurchlass 406 einer fahrzeuginternen Vorrichtung CE und dergleichen angeordnet.
Die Einlassseite des Niedertemperatur-Heizmedium-Durchlasses 402 des Kühlers 206 ist mit der Fluid-Auslassseite der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 verbunden. Die niedertemperaturseitige Pumpe 401 ist ein Pumpenteil, das das Niedertemperatur-Heizmedium zu dem Heizmedium-Durchlass 402 des Kühlers 206 pumpt. Die Basiskonfiguration der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 ist die gleiche wie die der hochtemperaturseitigen Pumpe 301.
Eine erste Einlass-700A-Seite des Strömungspfad-Schaltventils 70 ist mit der Fluid-Auslassseite des Heizmedium-Durchlasses 402 des Kühlers 206 verbunden. Das Strömungspfad-Schaltventil 70 ist ein Kreislauf-Schaltteil, das die Kreislaufkonfiguration des zweiten-Fluid-Zirkulationskreislaufs 400 schaltet. Das Strömungspfad-Schaltventil 70 ist mit einer Mehrzahl von Einlässen und einer Mehrzahl von Auslässen vorgesehen. Der Kühlwasserdurchlass 405, der niedertemperaturseitige Radiator 403 und dergleichen der Batterie BT sind mit diesen Einlässen und Auslässen verbunden. Die genaue Konfiguration des Strömungspfad-Schaltventils 70 wird später beschrieben.
Die Batterie BT führt Leistung zu der elektrischen fahrzeuginternen Vorrichtung CE, wie etwa einem Elektromotor, zu. Die Batterie BT ist eine zusammengesetzte Batterie, die durch serielles oder paralleles elektrisches Verbinden einer Mehrzahl von Batteriezellen ausgebildet ist. Die Batteriezelle ist als eine Sekundärbatterie ausgebildet, die geladen und entladen werden kann (zum Beispiel Lithiumionen-Batterie). Die Batterie BT ist eine Batterie, bei welcher eine Mehrzahl von Batteriezellen gestapelt und in einer im Wesentlichen rechtwinkligen Parallelepiped-Form angeordnet und in einem speziellen Gehäuse aufgenommen ist.
Bei dieser Art von Batterie BT ist es weniger wahrscheinlich, dass eine chemische Reaktion abläuft, wobei sich die Ausgabe bzw. die Leistung bei einer niedrigen Temperatur verringert. Die Batterie BT erzeugt während des Ladens und Entladens Wärme. Ferner verschlechtert sich die Batterie BT sehr wahrscheinlich bei hohen Temperaturen. Daher wird die Temperatur der Batterie BT wünschenswerter Weise innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs (zum Beispiel 15 °C oder höher und 55 °C oder niedriger) gehalten, in welchem die Lade-Entlade-Kapazität der Batterie BT ausreichend genutzt werden kann.
Der Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT ist in dem speziellen Gehäuse der Batterie BT ausgebildet. Der Kühlwasserdurchlass 405 ist ein Heizmedium-Durchlass zum Austauschen von Wärme zwischen dem Niedertemperatur-Heizmedium und der Batterie BT. Genauer ausgedrückt, ist der Kühlwasserdurchlass 405 ein Heizmedium-Durchlass für das Absorbieren von Wärme, der verursacht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium die Wärme der Batterie BT absorbiert. Daher fungiert die Batterie BT auch als eine Heizvorrichtung, die das Niedertemperatur-Heizmedium in dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 aufheizt.
Die Durchlasskonfiguration des Kühlwasserdurchlasses 405 der Batterie BT ist eine Durchlasskonfiguration, bei welcher eine Mehrzahl von Durchlässen im Inneren des speziellen Gehäuses parallel verbunden ist. Demzufolge ist der Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT ausgebildet, sodass er Wärme aus dem gesamten Bereich der Batterie BT gleichmäßig absorbieren kann. Anders ausgedrückt, ist der Kühlwasserdurchlass 405 ausgebildet, sodass er die Wärme von allen Batteriezellen gleichmäßig absorbiert und die Batteriezellen gleichmäßig kühlt.
Der niedertemperaturseitige Radiator 403 ist ein Auslassraum-Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Niedertemperatur-Heizmedium, das aus einem zweiten Auslass 700D des Strömungspfad-Schaltventils 70 ausströmt, und der Außenluft OA, die von dem Außenluft-Gebläse eingeblasen wird, austauscht. Der niedertemperaturseitige Radiator 403 ist an der Vorderseite der Antriebssystem-Gehäusekammer und an der stromabwärtigen Seite der Außenluftströmung des hochtemperaturseitigen Radiators 303 angeordnet. Daher tauscht der niedertemperaturseitige Radiator 403 Wärme zwischen der Außenluft OA, nachdem diese durch den hochtemperaturseitigen Radiator 303 hindurch getreten ist, und dem Niedertemperatur-Heizmedium aus. Der niedertemperaturseitige Radiator 403 kann integral mit dem hochtemperaturseitigen Radiator 303 ausgebildet sein.
Der Heizmedium-Auslass des hochtemperaturseitigen Radiators 403 ist mit einer Einströmöffnungsseite einer niedertemperaturseitigen Anschlussstelle 407 über einen niedertemperaturseitigen Reservebehälter 408 verbunden.
Der niedertemperaturseitige Reservebehälter 408 ist ein Speicherteil für ein Niedertemperatur-Heizmedium, das das Niedertemperatur-Heizmedium speichert, welches im zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 überschüssig ist. Die Basiskonfiguration des niedertemperaturseitigen Reservebehälters 408 ist die gleiche wie die des hochtemperaturseitigen Reservebehälter 308. Die niedertemperaturseitige Anschlussstelle 407 ist eine Drei-Wege-Verbindung ähnlich zu der hochtemperaturseitigen Anschlussstelle 307 und dergleichen.
Die Fluid-Ansaugseite der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 ist mit der Fluid-Auslassseite der niedertemperaturseitigen Anschlussstelle 407 verbunden. Anders ausgedrückt, ist die niedertemperaturseitige Pumpe 401 in dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 in dem Strömungspfad von der Auslassöffnung der niedertemperaturseitigen Anschlussstelle 407 zu der Fluid-Einlassseite des Heizmedium-Durchlasses 402 des Kühlers 206 angeordnet.
Ein Vorrichtungskühldurchlass 410, in welchem der Kühlwasserdurchlass 406 der fahrzeuginternen Vorrichtung CE angeordnet ist, ist mit dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 verbunden. Der Vorrichtungskühldurchlass 410 ist verbunden, um das Niedertemperatur-Heizmedium auf der stromabwärtigen Seite des niedertemperaturseitigen Reservebehälters 408 und auf der stromaufwärtigen Seite der niedertemperaturseitigen Anschlussstelle 407 wieder zu der Einlassseite des niedertemperaturseitigen Radiators 403 zurückzuführen.
Eine Vorrichtungspumpe 411 ist in dem Vorrichtungskühldurchlass 410 angeordnet. Die Vorrichtungspumpe 411 pumpt das Niedertemperatur-Heizmedium zu dem Kühlwasserdurchlass 406 der fahrzeuginternen Vorrichtung CE. Die Basiskonfiguration der Vorrichtungspumpe 411 ist die gleiche wie die der niedertemperaturseitigen Pumpe 401.
Die fahrzeuginterne Vorrichtung CE ist ein Wärmeerzeuger, der während des Betriebs Wärme erzeugt. Insbesondere ist die fahrzeuginterne Vorrichtung CE ein Elektromotor, ein Inverter, eine Steuervorrichtung für ein fortgeschrittenes Betriebssystem oder dergleichen. Der Elektromotor ist eine fahrzeuginterne Vorrichtung, die eine Antriebskraft zur Fortbewegung ausgibt. Der Inverter ist eine fahrzeuginterne Vorrichtung, die elektrische Leistung zum Elektromotor zuführt. Eine Steuervorrichtung für ein Fahrerassistenzsystem ist eine Steuervorrichtung für ein sogenanntes ADAS. ADAS ist eine Abkürzung für ein Fahrerassistenzsystem (advanced driver assistance system).
Um die fahrzeuginterne Vorrichtung CE geeignet zu betreiben, ähnlich zu Batterie BT, ist es wünschenswert, dass die fahrzeuginterne Vorrichtung CE innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs gehalten wird. Jedoch sind ein geeigneter Temperaturbereich der Batterie BT und ein geeigneter Temperaturbereich der fahrzeuginternen Vorrichtung CE unterschiedlich. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der obere Grenzwert des geeigneten Temperaturbereichs der fahrzeuginternen Vorrichtung CE höher als der obere Grenzwert des geeigneten Temperaturbereichs der Batterie BT.
Der Kühlwasserdurchlass 406, durch welchen dem Niedertemperatur-Heizmedium ermöglicht wird, zu strömen, ist im Inneren eines Gehäuseteils oder eines Gehäuses, das eine äußere Hülle der fahrzeuginternen Vorrichtung CE ausbildet, ausgebildet. Der Kühlwasserdurchlass 406 ist ein Heizmedium-Durchlass zum Absorbieren von Wärme, der verursacht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium Wärme (d. h. Abwärme der fahrzeuginternen Vorrichtung CE) der fahrzeuginternen Vorrichtung CE absorbiert. Der Kühlwasserdurchlass 406 bildet ein Temperaturregulierungsteil aus, der die Temperatur der fahrzeuginternen Vorrichtung CE, welche ein Wärmeerzeuger ist, reguliert.
Ferner ist ein Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 mit dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 verbunden. Der Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 ist ein Heizmedium-Durchlass, der das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem Kühlwasserdurchlass 406 der fahrzeuginternen Vorrichtung CE strömt, wieder zu der Fluid-Einlassseite der Vorrichtungspumpe 411 zurückführt, während der niedertemperaturseitige Radiator 403 und dergleichen umgangen werden. Der Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 bildet einen Umgehungsteil aus, der verursacht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium strömt, während der niedertemperaturseitige Radiator 403, der der Außenraum-Wärmetauscher ist, umgangen wird.
Bei dem Vorrichtungskühldurchlass 410 ist ein Vorrichtungsströmungsratenregulierungsventil 412 auf der stromaufwärtigen Seite des Verbindungsteils mit dem Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 angeordnet. Das Vorrichtungsströmungsratenregulierungsventil 412 ist ein elektrisches Strömungsratenregulierungsventil, das einen Ventilkörper, der eine Querschnittsfläche des Durchlasses des Vorrichtungskühldurchlasses 410 ändert, und einen elektrischen Aktuator (beispielsweise einen Schrittmotor), der den Ventilkörper verschiebt, enthält. Der Betrieb des Vorrichtungsströmungsratenregulierungsventils 412 wird durch einen Steuerpuls, der von der Steuervorrichtung 600 ausgegeben wird, gesteuert.
Ein niedertemperaturseitiges Schaltventil 430 ist an einem Verbindungsteil zwischen dem Vorrichtungskühldurchlass 410 und dem Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 angeordnet. Das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 reguliert ein Strömungsratenverhältnis zwischen dem Niedertemperatur-Heizmedium, das in den niedertemperaturseitigen Radiator 403 einströmt, und dem Niedertemperatur-Heizmedium, das in den Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 einströmt. Das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 bildet die Schaltvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ähnlich zu dem hochtemperaturseitigen Schaltventil 310 aus. Das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 ist so konfiguriert, wie es bei der Ventilvorrichtung 10 bei der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
Wie in 25 veranschaulicht, enthält das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 einen Einlass 431, in welchem das Niedertemperatur-Heizmedium einströmt, einen ersten Auslass 432, von welchem dem Niedertemperatur-Heizmedium ermöglicht wird, zum niedertemperaturseitigen Radiator 403 auszuströmen, und einen zweiten Auslass 433, von welchem dem Niedertemperatur-Heizmedium ermöglicht wird, zu dem Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 auszuströmen.
Der erste Auslass 432 ist mit der Fluid-Einlassseite des niedertemperaturseitigen Radiators 403 verbunden und ermöglicht dem Niedertemperatur-Heizmedium zum niedertemperaturseitigen Radiator 403 auszuströmen. Der erste Auslass 432 entspricht dem ersten Auslass 122 bei der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform.
Der zweite Auslass 433 ist mit der Fluid-Einlassseite des Vorrichtungsumgehungsdurchlasses 420 verbunden und ermöglicht dem Niedertemperatur-Heizmedium zum Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 auszuströmen. Der zweite Auslass 433 entspricht dem zweiten Auslass 123 bei der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform.
Der Einlass 431 ist mit der Fluid-Auslassseite des Kühlwasserdurchlasses 406 der fahrzeuginternen Vorrichtung CE, welcher dem Temperaturregulierungsteil entspricht, verbunden, wobei das Fluid, das durch den Kühlwasserdurchlass 406 hindurch tritt, in den Einlass 431 strömt. Der Einlass 431 entspricht dem Einlass 121 bei der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform.
Das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 ist so konfiguriert, dass ein Strömungsratenverhältnis zwischen dem Niedertemperatur-Heizmedium, das durch den niedertemperaturseitigen Radiator 403 hindurch tritt, und dem Niedertemperatur-Heizmedium, das durch den Vorrichtungsumgehungsdurchlasses 420 hindurch tritt, durch eine Rotationsverschiebung des Rotors 22 reguliert wird. Insbesondere reguliert das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 das Strömungsratenverhältnis des Niedertemperatur-Heizmediums, das durch den niedertemperaturseitigen Radiator 403 hindurch tritt, und dem Niedertemperatur-Heizmedium, das durch den Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 hindurch tritt, durch Erhöhen oder Verringern des Öffnungsgrads des ersten Strömungspfadlochs 141 und des Öffnungsgrads des zweiten Strömungspfadlochs 142 durch den Rotor 22.
Der Betrieb des niedertemperaturseitigen Schaltventils 430 wird durch einen Steuerpuls, der von der Steuervorrichtung 600 ausgegeben wird, gesteuert. Die Steuervorrichtung 600 weist auch eine Funktion als Ventilsteuervorrichtung 17 auf, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.
Zurück zu 23 ist der zweite Fluid-Zirkulationskreislauf 400 mit einem Kurzzirkulation-Heizmedium-Durchlass 440 verbunden, der das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem dritten Auslass 700E des Strömungspfad-Schaltventils 70 ausströmt, zu der anderen Einströmöffnung der niedertemperaturseitigen Anschlussstelle 407 führt.
Als nächstes wird eine genaue Konfiguration des Strömungspfad-Schaltventils 70 mit Bezug zu den 26 und 27 beschrieben. Wie in der perspektivischen Außenansicht von 26 veranschaulicht, weist das Strömungspfad-Schaltventil 70 einen Körper 701 auf, der aus Harz hergestellt ist und in einer zylindrischen Form mit Boden ausgebildet ist. Der Körper 701 ist ein Gehäuse mit einer Mehrzahl von Einlässen, über welche dem Niedertemperatur-Heizmedium ermöglicht wird, einzuströmen, und eine Mehrzahl von Auslässen, über welche dem Niedertemperatur-Heizmedium ermöglicht wird, aus dem Inneren auszuströmen. Insbesondere weist der Körper 701 der vorliegenden Ausführungsform zwei Einlässe und drei Auslässe auf. Daher ist das Strömungspfad-Schaltventil 70 ein Fünf-Wege-Ventil mit fünf Öffnungen.
Insbesondere ist das Strömungspfad-Schaltventil 70 mit dem ersten Einlass 700A und dem zweiten Einlass 700C vorgesehen. Der erste Einlass 700A ist ein Einlass, über welchen dem Niedertemperatur-Heizmedium, welches von der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 gepumpt wird und durch den Heizmedium-Durchlass 402 des Kühlers 206 hindurch getreten ist, ermöglicht wird, einzuströmen. Der zweite Einlass 700C ist ein Einlass, über welchen dem Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT ausströmt, ermöglicht wird, einzuströmen.
Das Strömungspfad-Schaltventil 70 ist mit einem ersten Auslass 700B, dem zweiten Auslass 700D und einem dritten Auslass 700E vorgesehen. Der erste Auslass 700B ist ein Auslass, über welchen dem Niedertemperatur-Heizmedium ermöglicht wird, zu der Fluid-Einlassseite des Kühlwasserdurchlasses 405 der Batterie BT auszuströmen. Der zweite Auslass 700B ist ein Auslass, über welchen dem Niedertemperatur-Heizmedium ermöglicht wird, zu der Fluid-Einlassseite des niedertemperaturseitigen Radiators 403 auszuströmen. Der dritte Auslass 700E ist ein Auslass, über welchen dem Niedertemperatur-Heizmedium ermöglicht wird, zu der Fluid-Einlassseite des Heizmedium-Durchlasses 402 des Kühlers 206 auszuströmen (d. h. zu dem Kurzzirkulation-Heizmedium-Durchlass 440).
Hier ist der Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT in dem Heizmedium-Durchlass von dem ersten Auslass 700B zu dem zweiten Einlass 700C angeordnet. Anders ausgedrückt, ist der Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT in dem Heizmedium-Durchlass von dem ersten Auslass 700B zu dem zweiten Einlass 700C angeordnet. Der zweite Einlass 700C dient als ein Einlass, durch welchen dem Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem Körper 701 über den ersten Auslass 700B ausströmt, ermöglicht wird, wieder in das Innere einzuströmen.
Der Körper 701 des Strömungspfad-Schaltventils 70 ist in einen ersten Körper 711 und einen zweiten Körper 712 geteilt. Der erste Körper 711 und der zweite Körper 712 sind beide in einer zylindrischen Form ausgebildet sowie koaxial angeordnet. Eine Endseite des ersten Körpers 711 ist in der axialen Richtung DRa durch das Deckel-Teil geschlossen, wobei die andere Seite offen ist. Die andere Seite in der axialen Richtung DRa des zweiten Körpers 712 ist durch das Boden-Teil geschlossen, wobei die eine Endseite offen ist.
Ein Stator 720 ist im Inneren des Körpers 701 angeordnet. Der Stator 720 ist nahe einem Verbindungsteil zwischen dem ersten Körper 711 und dem zweiten Körper 712 angeordnet. Eine Mehrzahl von Räumen ist im Inneren des Körpers 701 durch den Stator 720 ausgebildet.
Insbesondere ist ein erster Einlassraum 711a im Inneren des ersten Körpers 711 ausgebildet. Der erste Einlassraum 711a ist ein im Wesentlichen säulenförmiger Raum, der mit dem ersten Einlass 700A verbunden ist. Ein erster Auslassraum 712b, ein zweiter Einlassraum 712c, ein zweiter Auslassraum 712d und ein dritter Auslassraum 712e sind im Inneren des zweiten Körpers 712 ausgebildet. Genauer ausgedrückt, ist eine Mehrzahl von Trennplatten 713, die sich radial von einer Achse CL der Welle 740 erstrecken, im Inneren des zweiten Körpers 712 angeordnet. Die Trennplatten 713 trennen den internen Raum des zweiten Körpers 712 in der Umfangsrichtung DRc in eine Mehrzahl von Räumen.
Der erste Auslassraum 712b ist ein Raum, der mit dem ersten Auslass 700b in Verbindung steht. Der zweite Einlassraum 712c ist ein Raum, der mit dem zweiten Einlass 700c in Verbindung steht. Der zweite Auslassraum 712d ist ein Raum, der mit dem zweiten Auslass 700D in Verbindung steht. Der dritte Auslassraum 712e ist ein Raum, der mit dem dritten Auslass 700E in Verbindung steht.
Jeder von dem ersten Auslassraum 712b, dem zweiten Einlassraum 712c, dem zweiten Auslassraum 712d und dem dritten Auslassraum 712e ist ein säulenförmiger Raum, der im Querschnitt in einer Sektorform (d. h. einer Fächerform) ausgebildet ist und sich in der axialen Richtung DRa erstreckt. Der erste Auslassraum 712b, der dritte Auslassraum 712e, der zweite Einlassraum 712c der zweite Auslassraum 712d sind in dieser Reihenfolge im Uhrzeigersinn angeordnet, wenn sie von der Seite des ersten Körpers 711 aus in der axialen Richtung DRa betrachtet werden. D. h., der zweite Einlassraum 712c ist so angeordnet, dass er sowohl zum zweiten Einlassraum 712d, als auch zum dritten Auslassraum 712e in der Umfangsrichtung DRc benachbart ist.
Der Stator 720 ist ein Element, das dem Stator 14 der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform entspricht. Das konstituierende Material und dergleichen des Stators 720 sind auf die gleiche Weise wie die des Stators 14 der ersten Ausführungsform konfiguriert.
Der Stator 720 ist aus einem scheibenförmigen Element ausgebildet, dessen Dickenrichtung der axialen Richtung DRa entspricht. Der Stator 720 weist eine Öffnungsoberfläche 721 als eine Oberfläche auf, an welcher ein Rotor 750, der später beschrieben wird, gleitet. Die Öffnungsoberfläche 721 ist eine Dichtungsoberfläche, die einer Gleitfläche 751 des Rotors 750, der später beschrieben wird, entspricht.
Der Stator 720 bildet ein Strömungspfadausbildungselement aus, das mit einem Strömungspfadloch vorgesehen ist, durch welches ein Fluid hindurch tritt. Bei dem Stator 720 sind ein erstes Strömungspfadloch 722, ein zweites Strömungspfadloch 723, ein drittes Strömungspfadloch 724 und ein viertes Strömungspfadloch 725 ausgebildet, durch welche ein Fluid hindurch tritt.
Insbesondere ist das erste Strömungspfadloch 722 in einem Abschnitt des Stators 720 vorgesehen, der dem ersten Auslassraum 712b entspricht, um mit dem ersten Auslassraum 712b verbunden zu sein. Das zweite Strömungspfadloch 723 ist in einem Abschnitt des Stators 720 vorgesehen, der dem zweiten Einlassraum 712c entspricht, um mit dem zweiten Einlassraum 712c verbunden zu sein. Das dritte Strömungspfadloch 724 ist in einem Abschnitt des Stators 720 vorgesehen, der dem zweiten Auslassraum 712d entspricht, um mit dem zweiten Auslassraum 712d verbunden zu sein. Das vierte Strömungspfadloch 725 ist in einem Abschnitt des Stators 720 vorgesehen, der dem dritten Auslassraum 712e entspricht, um mit dem dritten Auslassraum 712e verbunden zu sein.
Ein Halteloch 726 zum Halten des anderen Endabschnitts 742 der Welle 740 ist in einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt des Stators 720 ausgebildet. Der andere Endabschnitt 742 der Welle 740 ist ein Abschnitt der Welle 740, der in der axialen Richtung DRa entgegengesetzt zu dem einen Endabschnitts 741 liegt, auf welchen eine Rotationskraft von dem Antriebsteil (nicht veranschaulich) übertragen wird.
Obwohl nicht veranschaulicht, ist das Halteloch 726 mit einem Lagerteil für das andere Ende vorgesehen, das den anderen Endabschnitts 742 der Welle 740 drehbar trägt. Bei dem Strömungsraten-Schaltventil 70 ist ein Halteteil der Welle 740 aus dem Halteloch 726 und dem Lagerteil für das andere Ende (nicht veranschaulich) ausgebildet.
Das Antriebsteil ist eine Vorrichtung zum Ausgeben eine Rotationskraft. Das Antriebsteil ist eine Vorrichtung, die dem Antriebsteil 16 der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform entspricht. Das Antriebsteil der vorliegenden Ausführungsform ist auf die gleiche Weise wie das Antriebsteil 16 der ersten Ausführungsform konfiguriert.
Ein Drehteil 730, welches sich durch eine Rotationskraft, die von dem Antriebsteil ausgegeben wird, dreht, und ein Erregungselement 770 sind im Inneren des Körpers 701 angeordnet. Das Drehteil 730 entspricht dem Drehteil 18 der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform. Das Drehteil 730 enthält die Welle 740, den Rotors 750 als einen Ventilkörper sowie ein zwischenliegendes Element 760, das den Rotors 750 und die Welle 740 koppelt.
Die Welle 740 ist eine Drehwelle, die sich um eine vorbestimmte Achse CL durch die Rotationskraft, die von dem Antriebsteil ausgegeben wird, dreht. Die Welle 740 erstreckt sich entlang der axialen Richtung DRa. Die Welle 740 weist den einen Endabschnitts 741, auf welchen die Rotationskraft von dem Antriebsteil auf das eine Ende in der axialen Richtung DRa übertragen wird, und den anderen Endabschnitts 742, der in der axialen Richtung DRa entgegengesetzt zu dem ein Endabschnitt 741 liegt, auf. Der andere Endabschnitts 742 ist über das zwischenliegende Element 760 mit dem Rotor 750 gekoppelt, sodass er dazu nicht relativ drehbar ist.
Die Welle 740 ist kippbar mit dem Rotor 750 gekoppelt, sodass ein Kontaktzustand zwischen der Öffnungsoberfläche 721 des Stators 720 und der Gleitfläche 751 des Rotors 750 unabhängig von der Stellung der Welle 740 gehalten wird. Die Kopplungsstruktur zwischen der Welle 740 und dem Rotor 750 ist auf die gleiche Weise wie die Kopplungsstruktur zwischen der Welles 20 und dem Rotor 22 der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform konfiguriert. D. h., die Kopplungsstruktur zwischen der Welle 740 und dem Rotor 750 ist aus einer Passstruktur 780 ausgebildet, bei welcher ein Passteil 743 der Welle 740 in ein Passloch 753, das in dem Rotor 750 vorgesehen ist, gepasst ist. Die Passstruktur 780 ist gleich zu der Passstruktur 28 der ersten Ausführungsform, weshalb auf die Beschreibung davon bei der vorliegenden Ausführungsform verzichtet wird.
Der Rotor 750 ist ein Ventilkörper, der den Öffnungsgrad von jedem der Strömungspfadlöcher 722 bis 725, die in dem Stator 720 ausgebildet sind, mit der Drehung der Welle 740 erhöht oder verringert. Der Rotor 750 ist ein Element, das dem Rotor 22 der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform entspricht. Das konstituierende Material und dergleichen des Rotors 750 sind gleich zu denen des Rotors 22 der ersten Ausführungsform konfiguriert.
Der Rotor 750 ist in dem ersten Einlassraum 711a angeordnet, sodass er dem Stator 14 und axialen Richtung DRa zugewandt ist. Der Rotor 750 weist eine Gleitfläche 751 auf, die gleitet, während sie der Öffnungsoberfläche 721 des Stators 720 zugewandt ist. Die Gleitfläche 751 ist eine Dichtungsoberfläche, die die Öffnungsoberfläche 721 des Stators 720 abgedichtet.
Ein Rotorloch 752 ist in dem Rotor 750 an einer Position ausgebildet, die außermittig zur Achse CL der Welle 750 liegt. Das Rotorloch 752 ist ein Durchgangsloch, das in der axialen Richtung DRa durchdringt. Das Rotorloch 752 ist in einem Abschnitt des Rotors 750 ausgebildet, der jedes der Strömungspfadlöcher 722 bis 725 in der axialen Richtung DRa überlappt, wenn der Rotor 750 gedreht wird.
Ein Passloch 753 ist in einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt des Rotors 750 ausgebildet. Das Passloch 753 ist ein Durchgangsloch zum Anbringen des Passteils 743 der Welle 740. Der Durchmesser des Passlochs 753 ist größer als der Durchmesser des Passteils 743.
Das zwischenliegende Element 760 ist ein Element, das den Rotor 750 mit der Welle 740 koppelt, und es bildet einen Teil einer Kopplungsstruktur aus, die den Rotor 750 mit der Welle 740 koppelt. Das zwischenliegende Element 760 ist auf die gleiche Weise wie das zwischenliegende Element 24 der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform konfiguriert.
Das Erregungselement 770 ist ein Element, das den Rotor 22 in Richtung des Stators 14, die dem Strömungspfadausbildungselement entsprechen, erregt. Das Erregungselement 770 ist auf die gleiche Weise wie das Erregungselement 26 der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform konfiguriert.
Das Strömungspfad-Schaltventil 70 der vorliegenden Ausführungsform kann ermöglichen, dass der erste Einlassraum 711a über das Rotorloch 752 und eines von den Strömungspfadlöchern 723, 724, 725 durch drehbares Verschieben des Rotors 750 mit irgendeinem von den ersten Auslassräumen 712b, 712d, 712e verbunden sind. D. h., das Strömungspfad-Schaltventil 70 kann dem Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem ersten Einlass 700A einströmt, ermöglichen, zu irgendeinem der Mehrzahl von Auslässen 700B, 700D, 700E durch drehbares Verschieben des Rotors 750 auszuströmen.
Insbesondere kann das Strömungspfad-Schaltventil 70 ermöglichen, dass der erste Einlassraum 711a mit irgendeinem von dem ersten Auslassraum 712b, dem zweiten Auslassraum 712d und dem dritten Auslassraum 712e durch drehbares Verschieben des Rotors 750 verbunden ist. Dementsprechend kann das Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem ersten Einlass 700A einströmt, zu irgendeiner von der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium aus dem ersten Auslass 700B ausströmt, der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium aus dem zweiten Auslass 700D ausströmt, und der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium aus dem dritten Auslass 700E ausströmt, geschaltet werden.
Bei der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, das das Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem ersten Einlass 700A einströmt, aus dem ersten Auslass 700B ausströmt, wird dem Niedertemperatur-Heizmedium, das in den ersten Einlassraum 711a einströmt, ermöglicht, in der axialen Richtung DRa des Körpers 701 von einer Seite zu der anderen Seite zu strömen. Dies gilt ebenso für die Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den ersten Einlass 700A einströmt, aus dem zweiten Auslass 700d ausströmt, und für die Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den ersten Einlass 700A einströmt, aus dem dritten Auslass 700E ausströmt.
Hier ist, wie in 28 veranschaulicht, die Gleitfläche 751 des Rotors 750 mit einer Verbindungsnut 754 vorgesehen, die ermöglicht, dass benachbarte Räume unter dem zweiten Einlassraum 712c, dem zweiten Auslassraum 712b, dem ersten Auslassraum 712b und im dritten Auslassraum 712e miteinander in Verbindung stehen. Das Rotorloch 752 und die Verbindungsnut 754 sind im Wesentlichen symmetrisch hinsichtlich der Achse CL der Welle 740 angeordnet. D. h., das Rotorloch 752 und die Verbindungsnut 754 sind bei einem Winkel von ca. 180° um die Achse CL der Welle 740 angeordnet.
Dadurch kann dem zweiten Einlassraum 712c ermöglicht werden, mit irgendeinem der Mehrzahl von Auslassräumen über die Verbindungsnut 754 durch drehbares Verschieben des Rotors 750 in Verbindung zu stehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurden der Auslassraum, der mit dem ersten Einlassraum 711 a in Verbindung steht, und der Auslassraum, der mit dem zweiten Einlassraum 712c in Verbindung steht, unterschiedliche Räume, indem die Lagebeziehung zwischen dem Rotorloch 752 und der Verbindungsnut 754 geeignet eingestellt wurde.
Anders ausgedrückt, ist es durch drehbares Verschieben des Rotors 750 möglich, zu der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem zweiten Einlass 700C einströmt, aus irgendeinem der Mehrzahl von Auslässen ausströmt, zu schalten. Der Auslass, von welchem dem Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem zweiten Einlass 700C einströmt, ermöglicht wird, auszuströmen, und der Auslass, von welchem dem Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem ersten Einlass 700A einströmt, auszuströmen, sind unterschiedliche Auslässe.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann insbesondere dem zweitem Einlassraum 712c ermöglicht werden, mit irgendeinem von dem zweiten Auslassraum 712d und im dritten Auslassraum 712e durch drehbares Verschieben des Rotors 750 in Verbindung zu stehen. Dementsprechend kann das Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem zweiten Einlass 700C einströmt, entweder zu der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium aus dem zweiten Auslass 700D ausströmt, oder zu der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium aus dem dritten Auslass 700E ausströmt, geschaltet wird.
Bei der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem zweiten Einlass 700C einströmt, zum zweiten Auslass 700D ausströmt, wird die Strömung des Niedertemperatur-Heizmediums, das in den zweiten Einlassraum 712c in der axialen Richtung DRa der Welle 750 von der anderen Seite zu der einen Seite einströmt, in der Verbindungsnut 754 in der entgegengesetzten Richtung umgeleitet. Demzufolge strömt das Niedertemperatur-Heizmedium in dem zweiten Auslassraum 712d von der einen Seite zu der anderen Seite in der axialen Richtung DRa der Welle 740. Dies gilt ebenso für die Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den zweiten Einlass 700c einströmt, aus dem dritten Auslass 700E ausströmt.
Hier sind der erste Einlassraum 711a und der zweite Einlassraum 712c an entgegengesetzten Seiten des Rotors 750 ausgebildet. Daher ist der Rotor 750 im Inneren des Körpers 701 als ein Gehäuse so angeordnet, dass der Druck Ps1 des ersten Einlassraums 711a und der Druck Ps2 des zweiten Einlassraums 712c in entgegengesetzten Richtungen zueinander wirken.
Wie durch eine fettgedruckte Linie und eine fett gedruckte gestrichelte Linie in 29 angegeben, kann das Strömungspfad-Schaltventil 70, das wie vorher beschrieben konfiguriert ist, zwischen der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, das in das Innere des ersten Einlasses 700A einströmt, aus dem zweiten Auslass 700D ausströmt, und der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium aus dem dritten Auslass 700E ausströmt, schalten.
Wie durch eine fett gedruckte durchgezogene Linie in 30 angegeben, kann das Strömungspfad-Schaltventil 70 ferner ermöglichen, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, das in das Innere von dem ersten Einlass 700A einströmt, aus dem ersten Auslass 700B ausströmt. Wie durch eine fett gedruckte Linie und eine fett gedruckte gestrichelte Linie in 30 angegeben, ist es in diesem Zustand möglich, zwischen der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, das in das Innere von dem zweiten Einlass 700C einströmt, aus dem zweiten Auslass 700D ausströmt, und der Durchlasskonfiguration, die ermöglicht, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem dritten Auslass 700E ausströmt, zu schalten.
Als nächstes wird die Innenraum-Klimatisierungseinheit 500 mit Bezug zu 31 beschrieben. Die Innenraum-Klimatisierungseinheit 500 ist eine Einheit, die die Ventilationsluft W, dessen Temperatur im Temperaturregulierungsgerät 1 geeignet reguliert wird, an eine geeignete Position in der Fahrzeugkabine bläst. Die Innenraum-Klimatisierungseinheit 500 ist im Inneren eines Armaturenbretts an einem vordersten Teil der Fahrzeugkabine angeordnet.
Die Innenraum-Klimatisierungseinheit 500 enthält das Gehäuse 501, das einen Luftdurchlass für die Ventilationsluft W ausbildet. Ein Innenraumgebläse 502, der Innenraum-Verdampfer 207, der Heizkern 304 und dergleichen sind in einem Luftdurchlass, der in dem Gehäuse 501 ausgebildet ist, angeordnet. Das Gehäuse 501 ist aus Harz (zum Beispiel Polypropylen) hergestellt, das einen bestimmten Grad an Elastizität und eine exzellente Festigkeit aufweist.
Eine Innen- und Außenluft-Schaltvorrichtung 503 ist an der stromaufwärtigsten Seite in der Ventilationsluftströmung des Gehäuses 501 angeordnet. Die Innen-und Außenluft-Schaltvorrichtung 503 nimmt das Schalten vor, um Luft im Inneren der Fahrzeugkabine (d. h., Innenraumluft) und Luft außerhalb der Fahrzeugkabine (d. h., Außenluft) in das Gehäuse 501 einzuleiten. Der Betrieb des elektrischen Aktuators zum Antreiben der Innen- und Außenluft-Schaltvorrichtung 503 wird durch ein Steuersignal, das von der Steuervorrichtung 600 ausgegeben wird gesteuert.
Das Innenraumgebläse 502 ist auf der stromabwärtigen Seite der Ventilationsluftströmung der Innen-und Außenluft-Schaltvorrichtung 503 angeordnet. Das Innenraum-Gebläse 502 bläst Luft, die durch die Innen- und Außenluft-Schaltvorrichtung 503 angesaugt wird, in Richtung der Fahrzeugkabine. Das Innenraumgebläse 502 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Ventilator mit einem Elektromotor antreibt. Die Drehzahl (d. h., die Luftförderleistung) des Innenraumgebläses 502 wird durch eine Steuerspannung, die von der Steuervorrichtung 600 ausgegeben wird, gesteuert.
Auf der stromabwärtigen Seite der Ventilationsluftströmung des Innenraumgebläses 502 sind der Innenraum-Verdampfer 207 und der Heizkern 304 in dieser Reihenfolge hinsichtlich der Ventilationsluftströmung angeordnet. D. h., der Innenraum-Verdampfer 207 ist auf der stromaufwärtigen Seite der Ventilationsluftströmung des Heizkerns 304 angeordnet. Ein Kaltluft-Umgehungsdurchlass 505 ist in dem Gehäuse 501 ausgebildet, um zu ermöglichen, dass die Ventilationsluftströmung, die durch den Innenraum-Verdampfer 207 hindurchgetreten ist, zu der stromabwärtigen Seite zu strömen, während der Heizkern 304 umgangen wird.
Eine Luftmischklappe 504 ist auf der stromabwärtigen Seite der Ventilationsluftströmung des Innenraum-Verdampfers 207 und auf der stromaufwärtigen Seite der Ventilationsluftströmung des Heizkerns 304 angeordnet. Die Luftmischklappe 504 reguliert ein Luftvolumenverhältnis bei der Ventilationsluftströmung W, nachdem diese den Innenraum-Verdampfer 207 durchlaufen hat, zwischen dem Volumen an Luft, der ermöglicht wird, durch den Heizkern 304 hindurch zu treten, und dem Volumen an Luft, der ermöglicht wird, durch den Kaltluft-Umgehungsdurchlass 505 hindurch zu treten. Der Betrieb des elektrischen Aktuators zum Antreiben der Luftmisch klappe wird durch ein Steuersignal, das von der Steuervorrichtung 600 ausgegeben wird, gesteuert.
Ein Mischraum 506 zum Mischen der Ventilationsluftströmung W, die durch den Heizkern 304 aufgeheizt wurde, und der Ventilationsluftströmung W, die durch den Kaltluft-Umgehungsdurchlass 505 hindurchgetreten ist und nicht durch den Heizkern 304 aufgeheizt wurde, ist auf der stromabwärtigen Seite der Ventilationsluftströmung des Heizkerns 304 vorgesehen. Ferner ist ein Öffnungsloch (nicht veranschaulicht), durch welches die klimatisierte Luft, die in dem Mischraum 506 gemischt wurde, in die Fahrzeugkabine eingeblasen wird, auf der stromabwärtigsten Seite in der Ventilationsluftströmung des Gehäuses 501 angeordnet.
Daher wird die Temperatur der klimatisierten Luft, die in dem Mischraum 506 gemischt wird, durch die Luftmischklappe 504, die das Luftvolumenverhältnis zwischen dem Volumen von Luft, der ermöglicht wird, durch den Heizkern 304 hindurch zu treten, und dem Volumen an Luft, der ermöglicht wird, durch den Kaltluft-Umgehungsdurchlass 505 hindurch zu treten, reguliert. Dann kann die Temperatur der Ventilationsluft W, die in die Fahrzeugkabine von jedem Öffnungsloch eingelassen wird, reguliert werden.
Als das Öffnungsloch sind ein Öffnungsloch für ein Gesicht, ein Öffnungsloch für einen Fuß und ein Öffnungsloch zum Abtauen vorgesehen (wobei keine davon veranschaulicht sind). Das Öffnungsloch für das Gesicht ist ein Öffnungsloch zum Ausblasen der klimatisierten Luft in Richtung des Oberkörpers des Insassen in der Fahrzeugkabine. Das Öffnungsloch für den Fuß ist ein Öffnungsloch zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung der Füße des Insassen. Das Öffnungsloch zum Abtauen ist ein Öffnungsloch, durch welches die klimatisierte Luft in Richtung der inneren Oberfläche der Frontscheibe des Fahrzeugs geblasen wird.
Eine Gebläsemodus-Schaltklappe (nicht veranschaulicht) ist auf der stromaufwärtigen Seite dieser Öffnungslöcher angeordnet. Die Gebläsemodus-Schaltklappe öffnet und schließt jedes der Öffnungslöcher, um das Öffnungsloch, durch welches die klimatisierte Luft geblasen wird, zu schalten. Der Betrieb des elektrischen Aktuators zum Antreiben der Gebläsemodus-Schaltklappe wird durch ein Steuersignal, das von der Steuervorrichtung 600 ausgegeben wird, gesteuert.
Als nächstes wird ein Überblick zu einer elektrischen Steuervorrichtung des Temperaturregulierungsgeräts 1 beschrieben. Die Steuervorrichtung 600 ist aus einem Mikrocomputer gebildet, der einen Prozessor, einen Speicher und dergleichen und periphere Schaltungen davon enthält. Die Steuervorrichtung 600 führt verschiedene Berechnungen und Verarbeitungen basierend auf einem Luftklimatisierungssteuerprogramm, das in dem Speicher gespeichert ist, aus und steuert Betriebe der verschiedenen Vorrichtungen und dergleichen, die mit der Ausgangsseite verbunden sind. Der Speicher ist ein nicht transitorisches greifbares Speichermedium.
Wie in 23 veranschaulicht, ist eine Steuersensorgruppe 610 zu der Eingangsseite der Steuervorrichtung 600 verbunden. Die Steuersensorgruppe 610 enthält eine Innenluft-Temperaturerfassungsvorrichtung, die eine Fahrzeugkabinentemperatur (Innenraum-Lufttemperatur) Tr erfasst, eine Batterietemperaturerfassungsvorrichtung, die eine Temperatur der Batterie BT erfasst, eine Fahrzeuginterne-Vorrichtungstemperaturerfassungsvorrichtung, die eine Temperatur der fahrzeuginternen Vorrichtung CE erfasst und dergleichen.
Ein Bedienfeld 620 ist mit der Eingangsseite der Steuervorrichtung 600 verbunden. Das Bedienfeld 620 ist beispielsweise mit einem Temperatureinstellteil vorgesehen, dass die Fahrzeugkabinentemperatur und dergleichen einstellt. Ein Erfassungssignal der Sensorgruppe 610 und ein Bediensignal vom Bedienfeld 620 werden in die Steuervorrichtung 600 eingegeben.
Die Steuervorrichtung 600 ist integral mit einer Steuervorrichtung ausgebildet, die die verschiedenen Vorrichtungen, die mit der Ausgangsseite der Steuervorrichtung 600 verbunden sind, steuert. D. h., eine Konfiguration (d. h., Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs von jeder Steuerziel-Vorrichtung bildet eine Steuervorrichtung aus, die den Betrieb von jeder Steuerziel-Vorrichtung steuert. Beispielsweise bildet eine Konfiguration bei der Steuervorrichtung 600, die die Betriebe des hochtemperaturseitigen Schaltventils 310, des niedertemperaturseitigen Schaltventil 430 und des Strömungspfad-Schaltventils 70 steuert, eine Ventilsteuervorrichtung 600a aus. In 23 wurde der Klarheit halber auf die Veranschaulichung der Signalleitungen und der Leistungsversorgungsleitungen, die mit der Steuervorrichtung 600 und den verschiedenen Steuerziel-Vorrichtungen verbunden sind, sowie Signalleitungen, die mit der Steuervorrichtung 600, den verschiedenen Sensoren und dergleichen verbunden sind, verzichtet.
Als nächstes wird der Betrieb des Temperaturregulierungsgeräts 1, das die vorherige Konfiguration aufweist, beschrieben. Das Temperaturregulierungsgerät 1 der vorliegenden Ausführungsform kann zu verschiedenen Betriebsmoden zur Luftklimatisierung in der Fahrzeugkabine und zur Temperaturregulierung der Batterie BT schalten. Insbesondere kann das Temperaturregulierungsgerät 1 zu einem Vorrichtungskühlmodus, einem Außenluft-Kühlmodus und einem Außenluft-Wärmeabsorptionsmodus geschaltet werden. Im Folgenden wird jeder Betrieb beschrieben.
(A) Vorrichtung Kühlmodus
Der Vorrichtungskühlmodus ist ein Betriebsmodus, bei welchem die Kühlkreislaufvorrichtung 200 betrieben wird, um die Luftklimatisierung in der Fahrzeugkabine auszuführen, und die Batterie BT durch das Niedertemperatur-Heizmedium, das durch die Kühlkreislaufvorrichtung 200 gekühlt wird, zu kühlen.
Bei dem Vorrichtungskühlmodus steuert die Steuervorrichtung 600 den Betrieb des Strömungspfad-Schaltventils 70 so, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem ersten Einlass 700A einströmt, aus dem ersten Auslass 700B ausströmt, und das Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem zweiten Einlass 700C einströmt, zu dem dritten Auslass 700E ausströmt.
Daher strömt bei dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 im Vorrichtungskühlmodus, wie in 32 veranschaulicht, das Niedertemperatur-Heizmedium, das von der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 abgeführt wird, in den ersten Einlass 700A des Strömungspfad-Schaltventils 70 über den Heizmedium-Durchlass des Kühlers 206. Dann strömt das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den ersten Einlass 700A einströmt, aus dem ersten Auslass 700B des Strömungspfad-Schaltventils 70 aus und strömt anschließend in den zweiten Einlass 700C des Strömungspfad-Schaltventils 70 über den Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT ein. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den zweiten Einlass 700C einströmt, strömt aus dem dritten Auslass 700E des Strömungspfadloch-Schaltventils 70 aus und wird anschließend wieder in die niedertemperaturseitige Pumpe 401 über den Kurzzirkulation-Heizmedium-Durchlass 440 eingesaugt.
Bei der Kühlkreislaufvorrichtung 200 im Vorrichtungskühlmodus strömt das Hochdruck-Kühlmittel, das von dem Kompressor 201 abgeführt wird, in den Wärmeradiator 202, wenn die Steuervorrichtung 600 den Kompressor 201 betreibt. Die Steuervorrichtung 600 reguliert die Kühlmittelabführungsleistung des Kompressors 201, sodass die Temperatur der Ventilationsluft W, die durch den Innenraum-Verdampfer 207 gekühlt wird, eine Soll-Verdampfungstemperatur TEO wird.
Die Soll-Verdampfungstemperatur TEO ist basierend auf einem Erfassungssignal der Sensorgruppe 610, die mit der Steuervorrichtung 600 verbunden ist, hinsichtlich eines Steuerkennfelds, das vorab in der Steuervorrichtung 600 gespeichert ist, bestimmt. Das Steuerkennfeld ist konfiguriert, sodass die Soll-Verdampfungstemperatur TEO gleich oder höher als eine Frost-Verhinderungstemperatur (zum Beispiel 1°C) ist, um Frost an dem Innenraum-Verdampfer 207 zu verhindern.
Das Kühlmittel, das in den Wärmeradiator 202 einströmt, wird von der hochtemperaturseitigen Pumpe 301 gepumpt und gibt Wärme an das Hochtemperatur-Heizmedium, das durch den Heizmedium-Durchlass 302 strömt, ab, um ein unterkühltes flüssigphasiges Kühlmittel zu werden. Demzufolge wird das Hochtemperatur-Heizmedium, das durch den Heizmedium-Durchlass 302 strömt, aufgeheizt.
Die Strömung des Kühlmittels, das aus dem Wärmeradiator 202 ausströmt, wird an der Kühlmittelverzweigung 203 verzweigt. Ein Kühlmittel, das an der Kühlmittelverzweigung 203 abgezweigt wird, wird durch das erste Expansionsventil 204 im Druck verringert und strömt in den Kühler 206. Die Steuervorrichtung 600 reguliert die Drosselöffnung des ersten Expansionsventils 204, sodass sich die Temperatur des Niedertemperatur-Heizmediums, das aus dem Heizmedium-Durchlass 402 des Kühlers 206 ausströmt, der Soll-Kühltemperatur TBO annähert.
Die Soll-Kühltemperatur TBO ist basierend auf einem Erfassungssignal der Sensorgruppe 610, die mit der Steuervorrichtung 600 verbunden ist, hinsichtlich eines Steuerkennfelds, das vorab in der Steuervorrichtung 600 gespeichert wird, bestimmt. Bei diesem Steuerkennfeld ist die Soll-Kühltemperatur TBO bestimmt, sodass die Temperatur der Batterie BT innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs gehalten wird.
Das Kühlmittel, das in den Kühler 206 einströmt, absorbiert Wärme von dem Niedertemperatur-Heizmedium, das durch den Heizmedium-Durchlass 402 strömt, und verdampft. Demzufolge wird das Niedertemperatur-Heizmedium, das durch den Heizmedium-Durchlass 402 strömt, gekühlt. Das Kühlmittel, das aus dem Kühler 206 ausströmt, strömt in die Kühlmittelanschlussstelle 209.
Das andere Kühlmittel, das an der Kühlmittelverzweigung 203 abgezweigt wird, wird durch das zweite Expansionsventil 205 im Druck verringert und strömt in den Innenraum-Verdampfer 207. Die Steuervorrichtung 600 reguliert die Drosselöffnung des zweiten Expansionsventils 205, sodass sich das Kühlmittel, das in den Kompressor 201 angesaugt wird, einem vorbestimmten Referenzüberhitzungsgrad KSH (zum Beispiel 5 °C) annähert. Dadurch kann die Kühlmittelverdampfungstemperatur im Vorrichtungskühlmodus an dem Innenraum-Verdampfer 207 gleich zu der Kühlmittelverdampfungstemperatur im Kühler 206 sein.
Das Kühlmittel, das in den Innenraum-Verdampfer 207 einströmt, absorbiert Wärme von der Ventilationsluft W, die von dem Innenraumgebläse 502 geblasen wird, und verdampft. Dadurch wird die Ventilationsluft W gekühlt. Das Kühlmittel, das aus dem Innenraum-Verdampfer 207 ausströmt, strömt in die Kühlmittelanschlussstelle 209 über das Verdampfungsdruckregulierungsventil 208. Die Kühlmittelanschlussstelle 209 führt die Strömung des Kühlmittels, das aus dem Innenraum-Verdampfer 207 ausströmt, und die Strömung des Kühlmittels, das aus dem Kühler 206 ausströmt, zusammen und ermöglicht dem zusammen geführten Kühlmittel, zur Ansaugseite des Kompressors 201 auszuströmen.
Bei dem ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 strömt das Hochtemperatur-Heizmedium, das von der hochtemperaturseitigen Pumpe 301 gepumpt wird, in den Heizmedium-Durchlass 302 des Wärmeradiators 202, wenn die Steuervorrichtung 600 die hochtemperaturseitige Pumpe 301 betreibt. Das Hochtemperatur-Heizmedium, das in den Heizmedium-Durchlass 302 einströmt, tauscht Wärme mit dem Hochdruck-Kühlmittel aus, um aufgeheizt zu werden.
Das Hochtemperatur-Heizmedium, das aus dem Wärmeradiator 202 ausströmt, strömt in das hochtemperaturseitige Schaltventil 310 und wird von dem hochtemperaturseitigen Schaltventil 310 in eine Strömung, die in den hochtemperaturseitigen Radiator 303 einströmt, und eine Strömung, die in den Heizkern 304 einströmt, aufgeteilt.
Die Steuervorrichtung 600 steuert den Betrieb des hochtemperaturseitigen Schaltventils 310, sodass sich eine auslassseitige Heizmedium-Temperatur THC, welche die Temperatur des Hochtemperatur-Heizmediums ist, das aus dem Heizkern 304 ausströmt, eine vorbestimmten auslassseitigen Heizmedium-Referenztemperatur KTHC annähert. D. h., die Steuervorrichtung 600 reguliert das hochtemperaturseitige Strömungsratenverhältnis, sodass sich die auslassseitige Heizmedium-Temperatur THC der auslassseitigen Heizmedium-Referenztemperatur KTHC annähert.
In einem Fall, in welchem die auslassseitige Heizmedium-Temperatur THC die auslassseitige Heizmedium-Referenztemperatur KTHC nicht erreicht, selbst wenn die Steuervorrichtung 600 das hochtemperaturseitige Schaltventil 310 steuert, sodass die gesamte Menge des Hochtemperatur-Heizmediums von dem Wärmeradiator 202 zum Heizkern 304 strömt, wird das Hochtemperatur-Heizmedium ferner durch den elektrischen Heizer 306 aufgeheizt. Die Aufheizleistung des elektrischen Heizers 306 wird reguliert, sodass sich die auslassseitige Heizmedium-Temperatur THC der auslassseitigen Heizmedium-Referenztemperatur KTHC annähert.
Das Hochtemperatur-Heizmedium, das in den hochtemperaturseitigen Radiator 303 einströmt, tauscht Wärme mit der Außenluft OA, die von dem Außenluftgebläse geblasen wird, aus, um Wärme abzugeben. Dadurch wird das Hochtemperatur-Heizmedium, das durch den hochtemperaturseitigen Radiator 303 strömt, abgekühlt. Das Hochtemperatur-Heizmedium, das aus dem hochtemperaturseitigen Radiator 303 ausströmt, strömt in die hochtemperaturseitige Anschlussstelle 307.
Auf der anderen Seite tauscht das Hochtemperatur-Heizmedium, das in den Heizkern 304 einströmt, Wärme mit der Ventilationsluft W, die durch den Innenraum-Verdampfer 207 strömt, aus, um Wärme abzugeben. Dementsprechend wird die Ventilationsluft W, die durch den Innenraum-Verdampfer 207 gekühlt wird, wieder aufgeheizt. Ferner reguliert die Steuervorrichtung 600 den Öffnungsgrad der Luftmischklappe 504, sodass sich die Ventilationslufttemperatur der Ventilationsluft W, die in die Fahrzeugkabine geblasen wird, einer Soll-Ventilationsluft TAO annähert.
Das Hochtemperatur-Heizmedium, das aus dem Heizkern 304 ausströmt, strömt in die hochtemperaturseitige Anschlussstelle 307. Die hochtemperaturseitige Anschlussstelle 307 führt das Hochtemperatur-Heizmedium, das aus dem Heizkern 304 ausströmt, und das Hochtemperatur-Heizmedium, das aus dem hochtemperaturseitigen Radiator 303 ausströmt, zusammen und ermöglicht dem zusammen geführten Medium, zu der Fluid-Ansaugseite der hochtemperaturseitigen Pumpe 301 auszuströmen.
Bei dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 strömt das Niedertemperatur-Heizmedium, das von der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 gepumpt wird, in den Heizmedium-Durchlass 402 des Kühlers 206, wenn die Steuervorrichtung 600 die niedertemperaturseitige Pumpe 401 betreibt. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den Kühler 206 einströmt, tauscht Wärme mit dem Niederdruck-Kühlmittel aus, um gekühlt zu werden.
Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem Kühler 206 ausströmt, strömt in das Innere des ersten Einlasses 700A des Strömungspfad-Schaltventils 70 ein und strömt aus dem ersten Auslass 700B aus. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem ersten Auslass 700B ausströmt, strömt in den Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT. Das Heizmedium, das in den Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT einströmt, absorbiert Abwärme der Batterie BT, wenn es durch den Kühlwasserdurchlass 405 strömt. Dadurch wird die Batterie BT gekühlt.
Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT ausströmt, strömt in das Innere des zweiten Einlasses 700C des Strömungspfad-Schaltventils 70 ein und strömt aus dem dritten Auslass 700E aus. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem dritten Auslass 700E ausströmt, wird zur Ansaugseite der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 über den Kurzzirkulation-Heizmedium-Durchlass 440 und die niedertemperaturseitige Anschlussstelle 407 geleitet.
In dem Vorrichtungskühlmodus ermöglicht es der Betrieb, der vorher beschrieben wurde, die Ventilationsluft W, die durch den Innenraum-Verdampfer 207 gekühlt wird, durch den Heizkern 304 wieder aufzuheizen und in die Fahrzeugkabine zu blasen. Zu dieser Zeit kann überschüssige Wärme zum Wiederaufheizen der Ventilationsluft W durch den hochtemperaturseitigen Radiator 303 an die Außenluft abgegeben werden. Dadurch kann die Ventilationsluft W, die auf eine geeignete Temperatur reguliert wird, in die Fahrzeugkabine geblasen werden, um eine angenehme Luftklimatisierung zu erreichen. Ferner wird dem Niedertemperatur-Heizmedium, das durch den Kühler 206 gekühlt wird, in dem Vorrichtungskühlmodus ermöglicht, in den Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT zu strömen, wodurch die Batterie BT gekühlt werden kann.
(B) Außenluft-Kühlmodus
Der Außenluft-Kühlmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem die Kühlkreislaufvorrichtung 200 betrieben wird, um eine Luftklimatisierung in der Fahrzeugkabine auszuführen und die Batterie BT durch das Niedertemperatur-Heizmedium, das durch die Außenluft gekühlt wird, zu kühlen.
In dem Außenluft-Kühlmodus steuert die Steuervorrichtung 600 den Betrieb des Strömungspfad-Schaltventils 70, sodass das Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem ersten Einlass 700A einströmt, aus dem ersten Auslass 700B ausströmt und das Niedertemperatur Heizmedium, das von dem zweiten Einlass 700C einströmt, aus dem zweiten Auslass 700D ausströmt. Die Steuervorrichtung 600 bringt das erste Expansionsventil 204 in einen vollständig geschlossenen Zustand.
Beim zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 im Außenluft-Kühlmodus, strömt daher, wie in 33 veranschaulicht, das Niedertemperatur-Heizmedium, das von der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 abgeführt wird, in den ersten Einlass 700A des Strömungspfad-Schaltventils 70 über den Heizmedium-Durchlass 402 des Kühlers 206. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den ersten Einlass 700A des Strömungspfad-Schaltventils 70 einströmt, strömt aus dem ersten Auslass 700B des Strömungspfad-Schaltventils 70 aus und strömt anschließend in den zweiten Einlass 700C des Strömungspfad-Schaltventils 70 über den Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den zweiten Einlass 700C einströmt, strömt aus dem zweiten Auslass 700D des Strömungspfad-Schaltventils 70 aus und wird anschließend wieder in die niedertemperaturseitige Pumpe 401 über den niedertemperaturseitigen Radiator 403 angesaugt.
Bei der Kühlkreislaufvorrichtung 200 im Außenluft-Kühlmodus wird, wie im Vorrichtungskühlmodus, das Hochdruck-Kühlmittel, das vom Kompressor 201 abgeführt wird, im Wärmeradiator 202 gekühlt, bis das Hochtemperatur-Kühlmittel das unterkühlte flüssigphasige Kühlmittel wird. Ferner wird das Hochtemperatur-Heizmedium, das durch den Heizmedium-Durchlass 302 des Wärmeradiators 202 strömt, aufgeheizt.
Das Kühlmittel, das aus dem Wärmeradiator 202 ausströmt, strömt in die Kühlmittelverzweigung 203. Im Außenluft-Kühlmodus, bei welchem das erste Expansionsventil 204 in einem vollständig geschlossenen Zustand ist, wird das Kühlmittel, das in die Kühlmittelverzweigung 203 einströmt, durch das zweite Expansionsventil 205 im Druck verringert und strömt in den Innenraumverdampfer 207. Wie im Vorrichtungskühlmodus reguliert die Steuervorrichtung 600 die Drosselöffnung des zweiten Expansionsventils 205.
Das Niederdruck-Kühlmittel, das in den Innenraum-Verdampfer 207 eingeströmt ist, absorbiert Wärme von der Ventilationsluft W und verdampft wie im Vorrichtungskühlmodus. Dadurch wird die Ventilationsluft W gekühlt. Das Kühlmittel, das aus dem Innenraum-Verdampfer 207 ausströmt, wird in den Kompressor 201 über das Verdampfungsdruckregulierungsventil 208 und die Kühlmittelanschlussstelle 209 angesaugt.
In dem ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 steuert die Steuervorrichtung 600 den Betrieb der Komponenten wie im Vorrichtungskühlmodus. Demzufolge nähert sich die auslassseitige Heizmedium-Temperatur THC des Hochtemperatur-Heizmediums der auslassseitigen Heizmedium-Referenztemperatur KTHC an.
In dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 strömt das Niedertemperatur-Heizmedium, das von der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 gepumpt wird, in den Heizmedium-Durchlass 402 des Kühlers 206, wenn die Steuervorrichtung 600 die niedertemperaturseitige Pumpe 401 betreibt. Im Außenluft-Kühlmodus, in welchem das erste Expansionsventil 204 in dem vollständig geschlossenen Zustand ist, strömt das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den Heizmedium-Durchlass 402 des Kühlers 206 einströmt, ohne einen Wärmeaustausch mit dem Niederdruck-Kühlmittel aus.
Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem Kühler 206 ausströmt, strömt in das Innere des ersten Einlasses 700A des Strömungspfad-Schaltventils 70 und strömt aus dem ersten Auslass 700B aus. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem ersten Auslass 700B ausströmt, strömt in den Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT. Das Heizmedium, das in den Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT einströmt, absorbiert die Abwärme der Batterie BT, wenn es durch den Kühlwasserdurchlass 405 strömt. Dadurch wird die Batterie BT gekühlt.
Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT ausströmt, strömt in das Innere des zweiten Einlasses 700C des Strömungspfad-Schaltventils 70 aus und strömt aus dem zweiten Auslass 700D aus. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem zweiten Auslass 700D ausströmt, strömt in den niedertemperaturseitigen Radiator 403.
Das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den niedertemperaturseitigen Radiator 403 einströmt, wird von dem Außenluftgebläse geblasen, tauscht Wärme mit der Außenluft OA nach Durchlaufen des hochtemperaturseitigen Radiators 303 aus und gibt Wärme ab. Demzufolge wird das Niedertemperatur-Heizmedium, das durch den niedertemperaturseitigen Radiator 403 strömt, gekühlt. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem niedertemperaturseitigen Radiator 403 ausströmt, wird über die niedertemperaturseitige Anschlussstelle 407 zu der Ansaugseite der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 geführt.
Im Außenluft-Kühlmodus ermöglicht es der Betrieb, wie vorher beschrieben, die Ventilationsluft W, die durch den Innenraum-Verdampfer 207 gekühlt wird, durch den Heizkern 304 wieder aufzuheizen und in die Fahrzeugkabine zu blasen. Daher kann die Ventilationsluft W, die auf eine geeignete Temperatur reguliert wird, wie im Vorrichtungskühlmodus in die Fahrzeugkabine geblasen werden, um eine angenehme Luftklimatisierung zu erreichen. Ferner wird dem Niedertemperatur-Heizmedium, das durch den Wärmeaustausch mit der Außenluft im niedertemperaturseitigen Radiator 403 gekühlt wird, im Außenluft-Kühlmodus ermöglicht, in den Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT zu strömen, wobei die Batterie BT gekühlt werden kann.
Hier kann die Steuervorrichtung 600 ermöglichen, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem ersten Einlass 700A einströmt, aus dem dritten Auslass 700E ausströmt, wenn die Kühlung der Batterie BT im Außenluft-Kühlmodus nicht länger erforderlich ist. Dementsprechend kann das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem Heizmedium-Durchlass 402 des Kühlers 206 ausströmt, zu der Ansaugseite der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 über den Kurzzirkulation-Heizmedium-Durchlass 440 und die niedertemperaturseitige Anschlussstelle 407 zurückgeführt werden.
(C) Außenluft-Wärmeabsorptionsmodus
Der Außenluft-Wärmeabsorptionsmodus ist ein Betriebsmodus zum Heizen des Inneren der Fahrzeugkabine durch ein Betreiben der Kühlkreislaufvorrichtung 200 ohne Kühlen der Batterie BT. Der Außenluft-Wärmeabsorptionsmodus ist ein Betriebsmodus, der bei einer niedrigen Außenlufttemperatur (zum Beispiel, wenn die Temperatur 10 °C oder niedriger ist) durchgeführt wird.
Im Außenluft-Wärmeabsorptionsmodus steuert die Steuervorrichtung 600 den Betrieb des Strömungspfad-Schaltventils 70, sodass das Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem ersten Einlass 700A einströmt, aus dem zweiten Auslass 700D ausströmt. Die Steuervorrichtung 600 bringt das zweite Expansionsventil 205 in den vollständig geschlossenen Zustand. Ferner reguliert die Steuervorrichtung 600 den Öffnungsgrad der Luftmischklappe 504, um den Kaltluft-Umgehungsdurchlass 505 vollständig zu schließen.
Wie in 34 veranschaulicht, strömt in dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 im Außenluft-Kühlmodus daher das Niedertemperatur-Heizmedium, das von der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 abgeführt wird, in den ersten Einlass 700A des Strömungspfad-Schaltventils 70 über den Heizmedium-Durchlass 402 des Kühlers 206. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den ersten Einlass 700A des Strömungspfad-Schaltventils 70 strömt, strömt aus dem zweiten Auslass 700D des Strömungspfad-Schaltventils 70 aus und wird anschließend wieder in die niedertemperaturseitige Pumpe 401 über den niedertemperaturseitigen Radiator 403 angesaugt.
Bei der Kühlkreislaufvorrichtung 200 im Außenluft-Kühlmodus wird, wie im Vorrichtungskühlmodus, das Hochdruck-Kühlmittel, das von dem Kompressor 201 abgeführt wird, gekühlt, bis das Hochdruck-Kühlmittel das unterkühlte flüssigphasige Kühlmittel im Wärmeradiator 202 wird. Ferner wird das Hochtemperatur-Heizmedium, das durch den Heizmedium-Durchlass 302 des Wärmeradiators 202 strömt, aufgeheizt.
Das Kühlmittel, das aus dem Wärmeradiator 202 strömt, strömt in die Kühlmittelverzweigung 203. Im Außenluft-Kühlmodus, in welchem das zweite Expansionsventil 205 im vollständig geschlossenen Zustand ist, wird das Kühlmittel, das in die Kühlmittelverzweigung 203 strömt, durch das erste Expansionsventil 204 im Druck herabgesetzt und strömt in den Kühler 206. Die Steuervorrichtung 600 reguliert die Drosselöffnung des ersten Expansionsventils 204, sodass die Kühlmittelverdampfungstemperatur im Kühler 206 niedriger als die Außenlufttemperatur wird.
Wie in dem Vorrichtungskühlmodus absorbiert das Niederdruck-Kühlmittel, das in den Kühler 206 strömt, Wärme von dem Niedertemperatur-Heizmedium, das durch den Heizmedium-Durchlass 402 strömt, wobei es verdampft. Dementsprechend wird das Niedertemperatur-Heizmedium gekühlt. Das Kühlmittel, das aus dem Kühler 206 ausströmt, wird in den Kompressor 201 über die Kühlmittelanschlussstelle 209 angesaugt.
Bei dem ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 steuert die Steuervorrichtung 600 den Betrieb der Bestandteile wie in dem Vorrichtungskühlmodus. Demzufolge nähert sich die auslassseitige Heizmedium-Temperatur THC des Hochtemperatur-Heizmediums der auslassseitigen Heizmedium-Referenztemperatur KTHC an.
Bei dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 strömt das Niedertemperatur-Heizmedium, das von der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 gepumpt wird, in den Heizmedium-Durchlass 402 des Kühlers 206, wenn die Steuervorrichtung 600 die niedertemperaturseitige Pumpe 401 betreibt. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den Kühler 206 strömt, tauscht Wärme mit dem Niederdruck-Kühlmittel aus, um auf eine Temperatur gekühlt zu werden, die niedriger als die Außenlufttemperatur ist.
Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem Kühler 206 strömt, strömt in das Innere von dem ersten Einlass 700A des Strömungspfad-Schaltventils 70 und strömt aus dem zweiten Auslass 700D aus. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem zweiten Auslass 700D ausströmt, strömt in den niedertemperaturseitigen Radiator 403.
Das Niedertemperatur-Heizmedium, das in den niedertemperaturseitigen Radiator 403 strömt, wird von dem Außenluftgebläse geblasen, tauscht Wärme mit der Außenluft OA nach Durchlaufen des hochtemperaturseitigen Radiators 303 aus und absorbiert Wärme. Demzufolge erhöht sich die Temperatur des Niedertemperatur-Heizmediums, das durch den niedertemperaturseitigen Radiator 403 strömt, sodass sie sich der Außenlufttemperatur annähert. Das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem niedertemperaturseitigen Radiator 403 ausströmt, wird zu der Ansaugseite der niedertemperaturseitigen Pumpe 401 über die niedertemperaturseitige Anschlussstelle 407 geführt.
Im Außenluft-Wärmeabsorptionsmodus ermöglicht es der Betrieb, wie vorher beschrieben, dass die Ventilationsluft W, die durch den Heizkern 304 aufgeheizt wird, in die Fahrzeugkabine geblasen wird. Daher ist es im Außenluft-Wärmeabsorptionsmodus möglich, das Aufheizen des Innenraums der Fahrzeugkabine ohne Kühlen der Batterie BT zu erreichen.
(D) Temperatursteuerung, etc., der fahrzeuginternen Vorrichtung CE
Hier steuert die Steuervorrichtung 600 im Temperaturregulierungsgerät 1 die Betriebe der verschiedenen Steuerziel-Vorrichtungen, sodass die Temperatur der fahrzeuginternen Vorrichtung CE innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs unabhängig von den verschiedenen Betriebsmodi, die vorher beschrieben wurden, gehalten wird. Insbesondere betreibt die Steuervorrichtung 600 die Vorrichtungspumpe 411, sodass eine vorbestimmte Pumpleistung unabhängig von den verschiedenen Betriebsmodi, die vorher beschrieben wurden, vorliegt.
Wenn die Temperatur der fahrzeuginternen Vorrichtung CE gleich oder höher als der obere Referenzgrenzwert wird, wird das Vorrichtungsströmungsratenregulierungsventil 412 auf einen geeigneten Öffnungsgrad eingestellt und das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 zu einer Einstellung geschaltet, bei welcher das Niedertemperatur-Heizmedium des Vorrichtungskühldurchlasses 410 zum niedertemperaturseitigen Radiator 403 strömt. Beispielsweise verschiebt das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 den Rotor 22 zu einer Position, die das erste Strömungspfadloch 141 öffnet und das zweite Strömungspfadloch 142 schließt. Daher kann das Niedertemperatur-Heizmedium, das durch den niedertemperaturseitigen Radiator 403 gekühlt wird, in den Kühlwasserdurchlass 406 der fahrzeuginternen Vorrichtung CE strömen. Demzufolge kann die fahrzeuginterne Vorrichtung CE durch das Niedertemperatur-Heizmedium, das durch die Außenluft gekühlt wurde, gekühlt werden.
Auf der anderen Seite wird das Vorrichtungsströmungsratenregulierungsventil 412 in den vollständig geschlossenen Zustand gebracht, wenn die Temperatur der fahrzeuginternen Vorrichtung CE gleich oder niedriger als der untere Referenzgrenzwert wird, wobei das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 zu einer Einstellung geschaltet wird, bei welcher das Niedertemperatur-Heizmedium des Vorrichtungskühldurchlasses 410 zu dem Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 strömt. Beispielsweise verschiebt das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 den Rotor 22 zu einer Position zum Schließen des ersten Strömungspfadlochs 141 und öffnet das zweite Strömungspfadloch 142. Dadurch kann das Niedertemperatur-Heizmedium, das aus dem Kühlwasserdurchlass 406 der fahrzeuginternen Vorrichtung CE ausströmt, zu der Einlassseite des Kühlwasserdurchlasses 406 erneut über den Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 zurückgeführt werden. Demzufolge kann die fahrzeuginterne Vorrichtung CE durch eine Eigenerwärmung der fahrzeuginternen Vorrichtung CE aufgeheizt werden.
Wenn die Außenlufttemperatur extrem niedrig ist (zum Beispiel 0 °C oder niedriger), kann Frost an der äußeren Oberfläche des niedertemperaturseitigen Radiator 403 ausgebildet sein. Wenn Frost an dem niedertemperaturseitigen Radiator 403 ausgebildet ist, verringert sich der Betrag an Wärme, der von der Außenluft absorbiert wird, wodurch das Temperaturregulierungsgerät 1 nicht geeignet betrieben werden kann.
Daher schaltet das Temperaturregulierungsgerät 1 den Betriebsmodus zum Abtaumodus, wenn eine Frostbedingung für eine Frostausbildung an dem niedertemperaturseitigen Radiator 403 erfüllt ist. Der Abtaumodus ist ein Modus zum Entfernen von Frost, der an dem niedertemperaturseitigen Radiator 403 ausgebildet ist. Die Frostbedingung ist beispielsweise eine Bedingung, die erfüllt ist, wenn eine Temperaturdifferenz des Niedertemperatur-Heizmediums zwischen der Vorderseite und der Rückseite des niedertemperaturseitigen Radiators 403 gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur wird. Die Bedingung ist ein Beispiel und die Frostbedingung kann eine andere Bedingung sein.
Im Abtaumodus betreibt das Temperaturregulierungsgerät 1 die Vorrichtungspumpe 411, sodass eine vorbestimmte Pumpleistung vorliegt. Anschließend stellt das Temperaturregulierungsgerät 1 das Vorrichtungsströmungsratenregulierungsventil 412 auf einen geeigneten Öffnungsgrad ein und schaltet das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 zu einer Einstellung, bei welcher das Niedertemperatur-Heizmedium des Vorrichtungskühldurchlasses 410 zum niedertemperaturseitigen Radiator 403 strömt. Zum Beispiel verschiebt das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 den Rotor 22 zu einer Position, die das erste Strömungspfadloch 141 öffnet und das zweite Strömungspfadloch 142 schließt. Durch das Ermöglichen, dass das Niedertemperatur-Heizmedium, dessen Temperatur während des Durchlaufens des Kühlwasserdurchlasses 406 der fahrzeuginternen Vorrichtung CE angestiegen ist, in den niedertemperaturseitigen Radiator 403 strömt, ist es dementsprechend möglich, Frost, der an dem niedertemperaturseitigen Radiator 403 ausgebildet ist, zu entfernen.
Das Temperaturregulierungsgerät 1, das vorher beschrieben wurde, kann eine angenehme Luftklimatisierung in der Fahrzeugkabine erreichen und die Batterie BT und die fahrzeuginterne Vorrichtung CE durch Schalten in verschiedene Betriebsmodi auf geeignete Temperaturen regulieren.
Das hochtemperaturseitige Schaltventil 310 und das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 der vorliegenden Ausführungsform sind wie bei der Ventilvorrichtung 10, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, konfiguriert. Daher können das hochtemperaturseitige Schaltventil 310 und das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 Effekte, die durch die Ventilvorrichtung 10 dargelegt wurden, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, wie bei der Ventilvorrichtung 10 erzielen.
Insbesondere kann das hochtemperaturseitige Schaltventil 310 das Strömungsratenverhältnis des Hochtemperatur-Heizmediums, das den hochtemperaturseitigen Radiator 303 durchläuft, und des Hochtemperatur-Heizmediums, das den Heizkern 304 durchläuft, durch Erhöhen oder Verringern des Öffnungsgrads des ersten Strömungspfadlochs 141 und des Öffnungsgrads des zweiten Strömungspfadlochs 142 durch den Rotor 22 regulieren.
Hier kann das Strömungsratenverhältnis des Hochtemperatur-Heizmediums, das den hochtemperaturseitigen Radiator 330 durchläuft, und des Hochtemperatur-Heizmediums, das den Heizkern 304 durchläuft, nicht geeignet reguliert werden, wenn die Auflösung der Öffnungsgradsteuerung des hochtemperaturseitigen Schaltventils 310 groß ist, wobei sich die Temperaturschwankung der Ventilationsluft, die in die Fahrzeugkabine geblasen wird, erhöht. In diesem Fall erhöht eine Betriebssteigerung der Luftmischklappe 504 oder dergleichen den Leistungsverbrauch und verschlechtert eine Leistungsverbrauchsrate im Fahrzeug.
Im Gegensatz dazu kann das hochtemperaturseitige Schaltventil 310 der vorliegenden Ausführungsform eine Fluid-Leckage infolge von Änderungen in der Stellung der Welle 20 und des Rotors verhindern, wodurch eine feine Regulierung der Strömungsrate des Hochtemperatur-Heizmediums, das den Heizkern 304 durchläuft, möglich ist. D. h., gemäß dem hochtemperaturseitigen Schaltventil 310 der vorliegenden Ausführungsform, die vorher beschrieben wurde, kann das Problem gelöst werden.
Das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 kann das Strömungsratenverhältnis zwischen dem Niedertemperatur-Heizmedium, das den niedertemperaturseitigen Radiator 403 durchläuft, und dem Niedertemperatur-Heizmedium, das den Vorrichtungsumgehungsdurchlass 420 durchläuft, durch Erhöhen oder Verringern des Öffnungsgrads des ersten Strömungspfadlochs 141 und des Öffnungsgrads des zweiten Strömungspfadlochs 142 durch den Rotor 22 geeignet regulieren.
Zum Beispiel kann die gesamte Menge des Fluids, das durch die fahrzeuginterne Vorrichtung CE aufgeheizt wird, während des Abtaubetriebs geeignet zum niedertemperaturseitigen Radiator 403 geführt werden. Dadurch kann das Abtauen des niedertemperaturseitigen Radiators 403 in einer kurzen Zeitspanne ausgeführt werden, sodass ein Einfluss des Abtaubetriebs auf die Luftklimatisierung in der Fahrzeugkabine und die Vorrichtungstemperatursteuerung hinreichend verhindert werden kann.
Zusätzlich ist es schwierig einen Größenzuwachs zu verursachen, da das Strömungspfad-Schaltventil 70 nicht durch eine Kombination aus einer Mehrzahl von An-Aus-Ventilen, Drei-Wege-Ventilen, oder dergleichen ausgebildet ist. Es ist dadurch möglich, einen Zuwachs in der Größe des zweiten Fluid-Zirkulationskreislaufs 400, für welchen das Strömungspfad-Schaltventil 70 angewandt wird, zu verhindern.
Insbesondere weist das Strömungspfad-Schaltventil 70 eine Konfiguration ähnlich der Ventilvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform auf, wobei die Kopplungsstruktur zwischen der Welle 740 und dem Rotor 750 ähnlich zu der Kopplungsstruktur zwischen der Welle 20 und im Rotor 22 der Ventilvorrichtung 10 konfiguriert ist. Daher kann das Strömungspfad-Schaltventil 70 die Effekte, die durch die Ventilvorrichtung 10, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, dargelegt sind, wie bei der Ventilvorrichtung 10 erzielen. D. h., das Strömungspfad-Schaltventil 70 kann die optimale Verteilung des Niedertemperatur-Heizmediums durch Erhöhen oder Verringern des Öffnungsgrads von jedem Strömungspfadloch 722 bis 725 durch den Rotor 22 erreichen.
Hier erhöht sich im zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 die Temperaturschwankung von jeder Batterie, die die Batterie BT ausbildet, wenn die Verteilung des Niedertemperatur-Heizmediums durch das Strömungspfad-Schaltventil 70 nicht geeignet ausgeführt werden kann. In diesem Fall wird die Verschlechterung der Batterie BT unterstützt, sodass sich die Fahrtreichweite des Fahrzeuges verringert. Es ist denkbar, dass die Batterie unter Berücksichtigung der Verschlechterung der Batterie BT übermäßig groß eingebaut ist, wobei sich in diesem Fall die Initialkosten sehr stark erhöhen.
Im Gegensatz dazu kann das Problem, das vor beschrieben wurde, gelöst werden, da das Strömungspfad-Schaltventil 70 der vorliegenden Ausführungsform die optimale Verteilung des Niedertemperatur-Heizmediums erreicht.
Bei dem Strömungspfad-Schaltventil 70 wirken der Druck im ersten Einlassraum 711a und der Druck im zweiten Einlassraum 712c des Rotors 750 in entgegengesetzte Richtungen zueinander. In dem Strömungspfad-Schaltventil 70 ändert sich dadurch der Druckausgleich, der auf die Vorderseite und die Rückseite des Rotors 750 wirkt, wenn sich der Druck von einem von dem Niedertemperatur-Heizmedium, das in den ersten Einlass 700a einströmt, und dem Niedertemperatur-Heizmedium, das von dem zweiten Einlass 700C einströmt, ändert. Solch eine Änderung im Druckausgleich kann ein Faktor sein, der den engen Kontakt zwischen Rotors 750 und dem Stator 720 behindert.
Im Gegensatz dazu ist das Strömungspfad-Schaltventil 70 der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, sodass der Rotor 750 durch das Erregungselement 770 gegen den Stator 720 gedrückt wird. Daher kann die Stellung des Rotors 750 in einer Stellung gehalten werden, die mit dem Stators 720 in Kontakt ist, selbst wenn sich der Druck des Fluids, das von jedem der Einlässe 700A, 700C einströmt, ändert.
Modifikation der achten Ausführungsform
Bei der achten Ausführungsform, die vorher beschrieben wurde, wurde beschrieben, dass das hochtemperaturseitige Schaltventil 310, das niedertemperaturseitige Schaltventil 430 und das Strömungspfad-Schaltventil 70 ähnliche Konfigurationen zu denen der Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung aufweisen, wobei das Temperaturregulierungsgerät 1 nicht hierauf beschränkt ist. Bei dem Temperaturregulierungsgerät 1 kann zumindest eines von dem hochtemperaturseitigen Schaltventil 310, dem niedertemperaturseitigen Schaltventil 430 und dem Strömungspfad-Schaltventil 70 eine Konfiguration ähnlich zu dem der Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung aufweisen. Die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung ist ebenso für einen Fluid-Zirkulationskreislauf (zum Beispiel die Kühlkreislaufvorrichtung 200) anwendbar, der sich von dem ersten Fluid-Zirkulationskreislauf 300 und dem zweiten Fluid-Zirkulationskreislauf 400 unterscheidet.
Zum Beispiel kann der erste Fluid-Zirkulationskreislauf 300 eine Kreislaufkonfiguration aufweisen, bei welcher der hochtemperaturseitige Radiator 303, der Heizkern 304 und der Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT parallel zur stromabwärtigen Seite der hochtemperaturseitigen Pumpe 301 verbunden sind, sodass die Batterie BT erwärmt werden kann. In diesem Fall kann die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung als ein Strömungspfad-Schaltventil angewandt werden, das die Kreislaufkonfiguration des ersten Fluid-Zirkulationskreislaufs 300 schaltet.
Ein solches Strömungspfad-Schaltventil kann durch ein Vier-Wege-Ventil erreicht werden, das einen Einlass und drei Auslässe aufweist. D. h., das Strömungspfad-Schaltventil enthält einen Einlass, in welchen das Hochtemperatur-Heizmedium einströmt, ein ersten Auslass, von welchem dem Hochtemperatur-Heizmedium ermöglicht wird, zum hochtemperaturseitigen Radiator 303 auszuströmen, einen zweiten Auslass, von welchem dem Hochtemperatur-Heizmedium ermöglicht wird, zu dem Heizkern 304 auszuströmen, und einen dritten Auslass, von welchem dem Hochtemperatur-Heizmedium ermöglicht wird, zum Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT auszuströmen. Das Strömungspfad-Schaltventil ist konfiguriert, sodass ein Strömungsratenverhältnis des Hochtemperatur-Heizmediums, das den hochtemperaturseitigen Radiator 303 durchströmt, des Hochtemperatur-Heizmediums, das den Heizkern 304 durchströmt, und des Hochtemperatur-Heizmediums, das den Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT durchströmt, durch drehbares Verschieben des Rotors 22 reguliert wird.
Bei dem Strömungspfad-Schaltventil wird insbesondere das Strömungsratenverhältnis des Hochtemperatur-Heizmediums, das jeden von dem hochtemperaturseitigen Radiator 303, dem Heizkern 304 und im Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT durchläuft, durch Erhöhen oder Verringern des Öffnungsgrads des ersten Strömungspfadlochs, des Öffnungsgrads des zweiten Strömungspfadlochs und des Öffnungsgrads des dritten Strömungspfadlochs durch den Rotor 22 reguliert. Das erste Strömungspfadloch, das zweite Strömungspfadloch und das dritte Strömungspfadloch sind Strömungspfadlöcher, die in dem Stator 14 ausgebildet sind. Insbesondere ist das erste Strömungspfadloch ein Strömungspfadloch, durch welches das Hochtemperatur-Heizmedium, das in den hochtemperaturseitigen Radiator 303 strömt, hindurch tritt. Das zweite Strömungspfadloch ist ein Strömungspfadloch, durch welches das Hochtemperatur-Heizmedium, das in den Heizkern 403 strömt, hindurch tritt. Das dritte Strömungspfadloch ist ein Strömungspfadloch, durch welches das Hochtemperatur-Heizmedium, das in den Kühlwasserdurchlass 405 der Batterie BT strömt, hindurch tritt.
Bei der achten Ausführungsform, die vorher beschrieben wurde, ist ein Beispiel, bei welchem das Temperaturregulierungsgerät 1 für ein Elektrofahrzeug angewandt wird, beschrieben worden, wobei eine vorgesehene Anwendung des Temperaturregulierungsgeräts 1 nicht auf das Elektrofahrzeug beschränkt ist. Das Temperaturregulierungsgerät 1 kann breitgefächert angewandt werden, zum Beispiel für einen sich bewegenden Körper zusätzlich zu einem Elektrofahrzeug, einer stationären Vorrichtung und dergleichen. Dies gilt ebenso für die Ventilvorrichtungen 10 der ersten bis siebten Ausführungsformen.
Weitere Ausführungsform
Obwohl die repräsentativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorher beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsform beschränkt, sondern kann beispielsweise auf verschiedene Weisen wie folgt modifiziert werden. Die folgende Modifikation der Ventilvorrichtung 10 kann ebenso für das hochtemperaturseitige Schaltventil 310, das niedertemperaturseitige Schaltventil 430, das Strömungspfad-Schaltventil 70 und dergleichen, die in der achten Ausführungsform beschrieben wurden, angewandt werden.
Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen ist es bei der Ventilvorrichtung 10 wünschenswert, dass der eine Endabschnitt 20a der Welle 20 durch das Lagerteil für das eine Ende 126 getragen ist und der andere Endabschnitt 20b der Welle 20 durch das Lagerteil für das andere Ende 144 getragen ist, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise kann die Ventilvorrichtung 10 eine Struktur aufweisen, bei welcher zumindest einer von dem einen Endabschnitt 20a und dem anderen Endabschnitt 20b der Welle 20 nicht durch das Lager getragen ist.
Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen ist es bei der Ventilvorrichtung 10 wünschenswert, dass der Spalt G zwischen dem Passloch 223 des Rotors 22 und dem Passteil 20c der Welle 20 größer als der Spalt zwischen dem Lagerteil für das andere Ende 144 als das Halteteil und dem Passteil 20c ist, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Bei der Ventilvorrichtung 10 kann der Spalt G zwischen dem Passloch 223 des Rotors 22 und dem Passteil 20c der Welle 20 beispielsweise in seiner Größe äquivalent zu dem Spalt zwischen dem Lagerteil für das andere Ende 144 als das Halteteil und dem Passteil 20c sein.
Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen ist es wünschenswert, dass der Stator 14 und der Rotor 22 aus Keramik hergestellt sind, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Der Stator 14 und der Rotor 22 können aus einem Material mit Ausnahme von Keramik hergestellt sein.
Bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen wurde die Vorrichtung, die aus einem Drei-Wege-Ventil, das einen Fluid-Einlass und zwei Fluid-Auslässe aufweist, ausgebildet ist, als die Ventilvorrichtung 10 veranschaulicht, wobei jedoch die Ventilvorrichtung 10 nicht hierauf beschränkt ist. Die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung kann aus einem Drei-Wege-Ventil ausgebildet sein, das zwei Fluid-Einlässe und einen Fluid-Auslass aufweist.
Bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen wurde die Vorrichtung, die aus einem Drei-Wege-Ventil ausgebildet ist, als die Ventilvorrichtung 10 veranschaulicht, wobei jedoch die Ventilvorrichtung 10 nicht auf das Drei-Wege-Ventil beschränkt ist. Die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung kann als ein Fünf-Wege-Ventil wie das Strömungspfad-Schaltventil 70 konfiguriert sein. Die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise als ein Strömungsratenregulierungsventil oder ein An-Aus-Ventil, das einen Fluid-Einlass und einen Fluid-Auslass aufweist, konfiguriert sein. In diesem Fall ist ein Strömungspfadloch im Stator 14 ausgebildet. Die Ventilvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise aus einem Mehr-Wege-Ventil, das einen Fluid-Einlass und drei oder mehr Fluid-Auslässe aufweist, einem Mehr-Wege-Ventil, das drei oder mehr Fluid-Einlässe und einen Fluid-Auslass aufweist, einem Mehr-Wege-Ventil, das eine Mehrzahl von Fluid-Einlässen und eine Mehrzahl von Fluid-Auslässen aufweist, oder dergleichen ausgebildet sein.
Bei der Ventilvorrichtung 10, die vorher bei den Ausführungsformen beschrieben wurde, sind das Gehäuse 12 und der Stator 14 separat konfiguriert, wobei die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Bei der Ventilvorrichtung 10 kann beispielsweise ein Abschnitt, der dem Stator 14 entspricht, integral mit dem Gehäuse 12 ausgebildet sein.
Bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen ist das elastische Element als ein Erregungselement 26 veranschaulicht, wobei jedoch das Erregungselement 26 nicht hierauf beschränkt ist. Das Erregungselement 26 kann aus einem Element mit Ausnahme eines elastischen Elements ausgebildet sein, solange das Element den Rotor 22 gegen den Stator 14 drücken kann. Die Kompressionsfeder 261 ist wünschenswerter Weise so angeordnet, dass sie die Außenseite der Welle 20 umgibt, wobei sie jedoch nicht hierauf beschränkt ist. Die Kompressionsfeder 261 kann beispielsweise um die Welle 20 angeordnet sein.
Bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen wurde das Beispiel veranschaulicht, bei welchem die Ventilvorrichtung 10 mit dem Strömungspfadloch im Stator 14, der separat zum Gehäuse 12 konfiguriert ist, vorgesehen ist, wobei jedoch die Ventilvorrichtung 10 nicht hierauf beschränkt ist. Bei der Ventilvorrichtung 10 kann ein Strömungspfadloch beispielsweise direkt im Gehäuse 12 ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Gleitabschnitt des Gehäuses 12, an welchem der Rotor 22 gleitet, wünschenswerter Weise aus einem Material, wie etwa Keramik, ausgebildet, das einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten und einen exzellenten Verschleißwiderstand im Vergleich zu dem konstituierenden Material des Abschnitts mit Ausnahme des Gleitteils, aufweist.
Es versteht sich von selbst, dass bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen die Elemente, die die Ausführungsformen ausmachen, mit Ausnahme eines Falls, bei welchem explizit angegeben ist, dass die Elemente besonders essenziell sind, und eines Fall, bei welchem die Elemente klarerweise als essenziell für das Prinzip erachtet werden, nicht notwendigerweise essenziell sind.
Bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen ist der numerische Wert nicht auf eine spezifische Zahl beschränkt, solange diese nicht als essenziell spezifiziert oder klarerweise für das Prinzip auf die spezifische Zahl beschränkt ist, wenn ein numerischer Wert, wie etwa die Zahl, ein numerischer Wert, eine Menge oder ein Bereich der konstituierenden Elemente der Ausführungsform erwähnt wird.
Bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen sind die Formen, die Lagebeziehungen und dergleichen nicht darauf beschränkt, wenn auf die Formen, Lagebeziehungen und dergleichen der Bestandteile und dergleichen Bezug genommen wurde, solange diese nicht als essenziell spezifiziert oder klarerweise für das Prinzip auf die spezifischen Formen, Lagebeziehungen und dergleichen beschränkt sind.
(Zusammenfassung)
Gemäß eines ersten Aspekts, der in einigen oder allen Ausführungsformen, die vorher beschrieben wurden, veranschaulicht ist, enthält eine Ventilvorrichtung ein Strömungspfadausbildungselement, ein Antriebsteil, eine Welle, einen Rotor, ein Erregungselement und eine Kopplungsstruktur, die die Welle kippbar mit dem Rotor koppelt.
Gemäß eines zweiten Aspekts enthält die Kopplungsstruktur eine Passstruktur, bei welcher ein Passteil der Welle in ein Passloch, das in dem Rotor vorgesehen ist, gepasst ist. Das Passloch weist eine Größe auf, bei welcher ein Spalt zwischen dem Passloch und der Welle geformt ist, sodass die Welle in einem Zustand, in welchen das Passteil gepasst ist, kippbar ist.
Mit der Passstruktur, bei welcher der Spalt zwischen dem Passloch und dem Passteil ausgebildet ist, wird ein Kontakt zwischen dem Passloch und dem Passteil verhindert, sodass ein Gleitverlust der Kopplungsstruktur verringert werden kann, wobei der Verschleißwiderstand sichergestellt werden kann.
Gemäß eines dritten Aspekts enthält die Welle einen Endabschnitt, auf welchen eine Rotationskraft von dem Antriebsteil übertragen wird, und einen anderen Endabschnitt, der in der axialen Richtung der Welle entgegengesetzt zu dem einen Endabschnitt liegt. Das Strömungspfadausbildungselement ist mit einem Halteteil vorgesehen, das den anderen Endabschnitt hält. Ein Spalt zwischen dem Passloch und dem Passteil ist größer als ein Spalt zwischen dem Halteteil und dem Passteil. Demzufolge kann die Welle durch die Kopplungsstruktur kippbar mit dem Rotor gekoppelt werden, während die Welle durch die Halteteil geeignet gehalten wird.
Gemäß eines vierten Aspekts enthält die Ventilvorrichtung ein Gehäuse, in welchem der Rotor und das Strömungspfadausbildungselement aufgenommen sind. Das Strömungspfadausbildungselement enthält einen scheibenförmigen Stator, der mit dem Strömungspfadloch vorgesehen und in dem Gehäuse angeordnet ist, sodass er nicht drehbar ist, wobei ein Dichtungselement zwischen dem Stator und dem Gehäuse angeordnet ist.
Dabei kann die Abdichtungsfähigkeit zwischen dem Stator und dem Gehäuse durch das Dichtungselement sichergestellt werden. Beispielsweise kann der Rotor in einer geneigten Stellung sein, wenn der Druck, der auf den Rotor wirkt, in der Umfangsrichtung variiert. Jedoch kann der Stator selbst in diesem Fall geneigt sein, indem er dem Rotor infolge der Deformation des Dichtungselements nachfolgt. Wie vorher beschrieben, ist es mit der Konfiguration, bei welcher das Dichtungselement zwischen dem Stator und dem Gehäuse liegt, möglich, den engen Kontakt zwischen dem Stator und dem Rotor sicherzustellen und eine Fluid-Leckage in der Ventilvorrichtung hinreichend zu verhindern.
Gemäß eines fünften Aspekts enthält die Kopplungsstruktur ein Universalgelenk, das die Welle und den Rotor koppelt, sodass ein Winkel, der durch die Gleitfläche und die Achse der Welle ausgebildet ist, veränderbar ist. Mit dem Universalgelenk kann die Welle kippbar mit dem Rotor gekoppelt sein.
Gemäß eines sechsten Aspekts ist das Erregungselement aus einem elastischen Element ausgebildet, das in der axialen Richtung der Welle elastisch verformt ist. Dadurch kann eine Last zum Drücken der Gleitfläche des Rotors gegen die Öffnungsoberfläche des Strömungspfadausbildungselements hinreichend sichergestellt werden, wodurch ermöglicht wird, dass der Kontaktzustand zwischen der Gleitfläche und der Öffnungsoberfläche gehalten wird.
Gemäß eines siebten Aspekts ist das elastische Element aus einer spulenförmigen Kompressionsfeder ausgebildet, die eine Kompressionslast auf den Rotor ausübt. Auf diese Weise kann das elastische Element aus einer Kompressionsfeder ausgebildet sein.
Gemäß eines achten Aspekts ist die Welle im Inneren der Kompressionsfeder angeordnet. Daher wird verhindert, dass die Last der Kompressionsfeder auf den Rotor in der Umfangsrichtung der Welle vorgespannt ist, wodurch ermöglicht wird, dass der Kontaktzustand zwischen der Gleitfläche und der Öffnungsoberfläche gehalten wird.
Gemäß eines neunten Aspekts enthält die Ventilvorrichtung eine spulenförmige Torsionsfeder, die den Rotor auf eine Seite in einer Umfangsrichtung um die Achse der Welle erregt. Die Kompressionsfeder ist im Inneren der Torsionsfeder angeordnet und weist eine größere Windungszahl als die Windungszahl der Torsionsfeder auf.
Wie vorher beschrieben, kann in einem Fall, bei welchem der Rotor und die Welle separat konfiguriert sind, eine Abweichung einer Lagebeziehung zwischen dem Rotor und der Welle in der Umfangsrichtung der Welle auftreten. Eine solche Positionsabweichung ist nicht bevorzugt, da dies eine Fluid-Leckage verursacht.
Im Gegensatz dazu ist es möglich, das Auftreten einer Abweichung einer relativen Position zwischen dem Rotor und der Welle in der Umfangsrichtung zu verhindern, wenn der Rotor auf eine Seite in der Umfangsrichtung der Welle durch die Torsionsfeder erregt ist.
Zudem ist es durch Erhöhen der Windungszahl der Kompressionsfeder, dessen Spulendurchmesser kleiner als der der Torsionsfeder ist, möglich, zu verhindern, dass die Federkonstante der Kompressionsfeder übermäßig groß wird. Dadurch kann die Last gegen die Biegung der Kompressionsfeder stabilisiert werden.
Gemäß eines zehnten Aspekts ist die Welle mit einem Flanschteil vorgesehen, das in der radialen Richtung der Welle vorsteht. Die Kompressionsfeder ist in einem komprimierten Zustand zwischen dem Rotor und dem Flanschteil angeordnet, sodass sie sich gemeinsam mit dem Rotor dreht.
Dies ermöglicht es, den Gleitverlust bei der Kompressionsfeder zu verringern und einen Verschleißwiderstand sicherzustellen. Da die Kompressionsfeder nicht als eine Torsionsfeder fungiert, ist es möglich, zu verhindern, dass eine unnötige Kraft auf den Rotor in der Umfangsrichtung um die Achse der Welle wirkt.
Gemäß eines elften Aspekts ist das Erregungselement aus einem elastischen Element ausgebildet, das mit dem Rotor gekoppelt ist, um den Rotor nicht nur zum Strömungspfadausbildungselement, sondern auch auf eine Seite in der Umfangsrichtung um die Achse der Welle zu erregen.
Das elastische Element weist zusätzlich zu einer Funktion als Kompressionsfeder eine Funktion als eine Torsionsfeder auf. Daher ist es möglich, eine Positionsabweichung zwischen dem Rotor und der Welle in der Umfangsrichtung der Welle zu verhindern, während die Stellung des Rotors in einer Stellung oder einer Position, bei der er mit dem Strömungspfadausbildungselement in Kontakt ist, ohne Erhöhen der Anzahl an Bestandteilen der Ventilvorrichtung gehalten wird.
Gemäß eines zwölften Aspekts wird die Ventilvorrichtung für einen Fluid-Zirkulationskreislauf angewandt, der einen Außenraum-Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Fluid und Luft außerhalb einer Fahrzeugkabine austauscht, und einen Innenraum-Wärmetauscher, der Wärme zwischen Luft, die die Fahrzeugkabine einströmt, und dem Fluid austauscht, enthält. Die Ventilvorrichtung enthält einen ersten Auslass, der mit einer Fluid-Einlassseite des Außenraum-Wärmetauschers verbunden ist und von welchem dem Fluid ermöglicht wird, aus dem Außenraum-Wärmetauscher auszuströmen, und einen zweiten Auslass, der mit einer Fluid-Einlassseite des Innenraum-Wärmetauschers verbunden ist und von welchem dem Fluid ermöglicht wird, aus dem Innenraum-Wärmetauscher auszuströmen. Die Ventilvorrichtung enthält einen Einlass, der mit einer Fluid-Auslassseite des Außenraum-Wärmetauschers und einer Fluid-Auslassseite des Innenraum-Wärmetauschers verbunden ist und in welchen das Fluid von dem Außenraum-Wärmetauscher und dem Innenraum-Wärmetauscher einströmt. Bei der Ventilvorrichtung wird ein Strömungsratenverhältnis zwischen dem Fluid, das innerhalb des Außenraum-Wärmetauschers läuft, und dem Fluid, das innerhalb des Innenraum-Wärmetauschers läuft, durch drehbares Verschieben des Rotors reguliert.
Dadurch kann die Ventilvorrichtung das Strömungsratenverhältnis zwischen dem Fluid, das durch den Außenraum-Wärmetauscher läuft, und dem Fluid, das durch den Innenraum-Wärmetauscher läuft, regulieren. Insbesondere ist es möglich, das Strömungsratenverhältnis in jedem Wärmetauscher genau zu regulieren, da die Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung eine Fluid-Leckage infolge einer Änderung bei der Stellung der Welle verhindern kann.
Beispielsweise kann in einem Fall, in welchen die Temperatur der Luft, die in die Fahrzeugkabine einströmt, durch den Innenraum-Wärmetauscher reguliert wird, die Temperatur der Luft, die in die Fahrzeugkabine einströmt, durch das Regulieren der Strömungsratenverhältnisse im Innenraum-Wärmetauscher und im Außenraum-Wärmetauscher genau reguliert werden.
Gemäß eines dreizehnten Aspekts wird die Ventilvorrichtung für einen Fluid-Zirkulationskreislauf angewandt, der einen Außenraum-Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Fluid und einer Luft außerhalb einer Fahrzeugkabine austauscht, ein Temperaturregulierungsgerät, der eine Temperatur eines Wärmeerzeugers durch das Fluid reguliert, und ein Umgehungsteil, der den Außenraum-Wärmetauscher umgeht und dem Fluid ermöglicht, zu strömen, enthält. Die Ventilvorrichtung enthält einen ersten Auslass, der mit einer Fluid-Einlassseite des Außenraum-Wärmetauschers verbunden ist und von welchem dem Fluid ermöglicht wird, von dem Außenraum-Wärmetauscher auszuströmen, und einen zweiten Auslass, der mit einer Fluid-Einlassseite des Umgehungsteils verbunden ist und von welchem dem Fluid ermöglicht wird, aus dem Umgehungsteil auszuströmen. Die Ventilvorrichtung enthält einen Einlass, der mit einer Fluid-Auslassseite des Temperaturregulierungsteils verbunden ist und in welchem das Fluid von dem Temperaturregulierungsteil einströmt, wobei ein Strömungsratenverhältnis zwischen dem Fluid, das durch den Umgehungsteil läuft, und dem Fluid, das durch den Außenraum-Wärmetauscher läuft, durch drehbares Verschieben des Rotors reguliert wird.
Dadurch kann die Ventilvorrichtung das Strömungsratenverhältnis zwischen dem Fluid, das durch den Außenraum-Wärmetauscher läuft, und dem Fluid, das durch den Umgehungsteil läuft, regulieren. Insbesondere ist es möglich, da die Strömungsratenverhältnisse im Außenraum-Wärmetauscher und dem Umgehungsteil genau zu regulieren, da die Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung eine Fluid-Leckage infolge einer Änderung bei der Stellung der Welle verhindern kann.
Beispielsweise kann die gesamte Menge des Fluids, das durch den Temperaturregulierungsteil aufgeheizt wird, während des Abtaubetriebs auf geeignete Weise zu dem Außenraum-Wärmetauscher geführt werden. Dadurch kann das Abtauchen des Außenraum-Wärmetauschers in einer kurzen Zeitspanne ausgeführt werden, sodass der Einfluss des Abtaubetriebs auf die Luftklimatisierung in der Fahrzeugkabine und die Vorrichtungstemperatursteuerung hinreichend verhindert werden kann.
Gemäß eines vierzehnten Aspekts enthält Ventilvorrichtung einen ersten Einlass, in welchen das Fluid einströmt, einen zweiten Einlass, in welchen das Fluid einströmt, und zumindest einen Auslass, von welchem dem Fluid ermöglicht wird, zur Außenseite auszuströmen. Die Ventilvorrichtung enthält ein Gehäuse, in dessen Inneren ein erster Einlassraum, der mit dem ersten Einlass verbunden ist, und ein zweiter Einlassraum, der mit dem zweiten Einlass verbunden ist, ausgebildet sind. Der Rotor ist im Inneren des Gehäuses angeordnet, sodass ein Druck in dem ersten Einlassraum und ein Druck im zweiten Einlassraum in entgegengesetzte Richtungen zueinander wirken.
Bei der Ventilvorrichtung, die wie vorher beschrieben konfiguriert ist, ändert sich ein Druckausgleich, der auf die Vorderseite und die Rückseite des Rotors wirkt, wenn sich der Druck von einem von dem Fluid, das in den ersten Einlass einströmt, und dem Fluid, das von dem zweiten Einlass einströmt, ändert
Da die Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist, sodass der Rotor durch das Erregungselement gegen das Strömungspfadausbildungselement gedrückt wird, kann der Rotor in einer Position gehalten werden, bei der er mit dem Strömungspfadausbildungselement in Kontakt ist, selbst wenn sich der Druck des Fluids, das von jedem Einlass einströmt, ändert.
Gemäß eines fünfzehnten Aspekts enthält ein Fluid-Zirkulationskreislauf eine Mehrzahl an Vorrichtungen, durch welche ein Fluid hindurch tritt, und eine Ventilvorrichtung, die eine Strömungsrate des Fluids, das durch die Mehrzahl von Vorrichtungen hindurch tritt reguliert. Die Ventilvorrichtung enthält ein Strömungspfadausbildungselement, das mit zumindest einem Strömungspfadloch, durch welches das Fluid hindurch tritt, vorgesehen ist, ein Antriebsteil, das eine Rotationskraft ausgibt, und eine Welle, die sich um eine vorbestimmte Achse durch die Rotationskraft, die von dem Antriebsteil ausgegeben wird, dreht. Die Ventilvorrichtung enthält einen Rotor, der eine Gleitfläche aufweist, die gleitet, während sie einer Öffnungsoberfläche des Strömungspfadausbildungselements, in welchem das Strömungspfadloch geöffnet ist, zugewandt ist, wobei der Rotor einen Öffnungsgrad des Strömungspfadlochs durch die Drehung der Welle erhöht oder verringert, sowie ein Erregungselement, das den Rotor in Richtung des Strömungspfadausbildungselements erregt und vorspannt. Die Ventilvorrichtung enthält eine Kopplungsstruktur, die die Welle kippbar mit dem Rotor koppelt, sodass ein Kontaktzustand zwischen der Gleitfläche und der Öffnungsoberfläche unabhängig von der Stellung der Welle gehalten wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019164851 [0001]
WO 2017/211311 [0004]

Claims

Ventilvorrichtung aufweisend: ein Strömungspfadausbildungselement (14, 720), das mit zumindest einem Strömungspfadloch (141, 142, 722, 723, 724, 725) vorgesehen ist, durch welches ein Fluid hindurch tritt; ein Antriebsteil (16), das konfiguriert ist, eine Rotationskraft auszugeben; eine Welle (20, 740), die konfiguriert ist, um eine vorbestimmte Achse (CL) durch die Rotationskraft, die von dem Antriebsteil ausgegeben wird, drehbar zu sein; einen Rotor (22, 750), der eine Gleitfläche (220, 751) aufweist, die gleitet, während sie einer Öffnungsoberfläche (140, 721) des Strömungspfadausbildungselements, in welchem das Strömungspfadloch öffnet, zugewandt ist, wobei der Rotor konfiguriert ist, einen Öffnungsgrad des Strömungspfadlochs durch die Drehung der Welle zu erhöhen oder zu verringern; ein Erregungselement (26, 770), das konfiguriert ist, den Rotor in Richtung des Strömungspfadausbildungselements zu erregen; und eine Kopplungsstruktur (24, 28, 32, 760, 780), die konfiguriert ist, die Welle kippbar mit dem Router zu koppeln und einen Kontaktzustand zwischen der Gleitfläche und der Öffnungsoberfläche unabhängig von einer Position der Welle zu halten.
Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Kopplungsstruktur eine Passstruktur (28, 780) enthält, bei welcher ein Passteil (20c) der Welle in ein Passloch (223), das im Rotor vorgesehen ist, gepasst ist, und das Passloch eine Größe aufweist, bei welcher ein Spalt zwischen dem Passloch und der Welle ausgebildet ist und die Welle in einem Zustand, in welchem das Passteil angebracht ist, kippbar ist.
Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Welle einen Endabschnitt (20a), auf welchen eine Rotationskraft von dem Antriebsteil übertragen wird, und einen anderen Endabschnitt (20b), der in der axialen Richtung der Welle entgegengesetzt zu dem einen Endabschnitt liegt, enthält, das Strömungspfadausbildungselement mit einem Halteteil (143, 144) vorgesehen ist, der den anderen Endabschnitt hält, und ein Spalt zwischen dem Passloch und dem Passteil größer als ein Spalt zwischen dem Halteteil und dem Passteil ist.
Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, ferner aufweisend ein Gehäuse (12), in welchem der Rotor und das Strömungspfadausbildungselement aufgenommen sind, wobei das Strömungspfadausbildungselement enthält einen scheibenförmige Stator (14), der mit dem Strömungspfadloch vorgesehen ist und in dem Gehäuse angeordnet ist, um nicht drehbar zu sein, und ein Dichtungselement (30), das zwischen dem Stator und dem Gehäuse angeordnet ist.
Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Kopplungsstruktur ein Universalgelenk (32) enthält, das konfiguriert ist, die Welle und den Rotor zu koppeln, und das ermöglicht, dass ein Winkel, der durch die Gleitfläche und die Achse der Welle definiert ist, veränderbar ist.
Ventilvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Erregungselement aus einem elastischen Element (261, 262) hergestellt ist, das in der axialen Richtung der Welle elastisch verformt ist.
Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei das elastische Element aus einer spulenförmigen Kompressionsfeder (261) hergestellt ist, die eine Druckbelastung auf den Rotor ausübt.
Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Welle im Inneren der Kompressionsfeder angeordnet ist.
Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, ferner aufweisend eine spulenförmige Torsionsfeder (29), die den Rotor auf eine Seite in einer Umfangsrichtung um die Achse der Welle erregt, wobei die Kompressionsfeder im Inneren der Torsionsfeder angeordnet ist und eine größere Windungszahl als eine Windungszahl der Torsionsfeder aufweist.
Ventilvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Welle mit einem Flanschteil (20d) vorgesehen ist, das in einer radialen Richtung der Welle vorsteht, und die Kompressionsfeder in einem komprimierten Zustand zwischen dem Rotor und dem Flanschteil angeordnet ist, um gemeinsam mit dem Rotor drehbar zu sein.
Ventilvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Erregungselement aus einem elastischen Element (261) hergestellt ist, das mit dem Rotor gekoppelt ist, um den Rotor nicht nur zum Strömungspfadausbildungselement, sondern auch auf eine Seite in einer Umfangsrichtung um die Achse der Welle zu erregen.
Ventilvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, welche in einem Fluid-Zirkulationskreislauf (300) verwendet wird, welcher enthält einen Außenraum-Wärmetauscher (303) der Wärme zwischen dem Fluid und einer Luft außerhalb einer Fahrzeugkabine austauscht, und einen Innenraum-Wärmetauscher (304), der Wärme zwischen Luft, die in die Fahrzeugkabine einströmt, und dem Fluid austauscht, wobei die Ventilvorrichtung ferner aufweist: einen ersten Auslass (312), der mit einer Fluid-Einlassseite des Außenraum-Wärmetauschers verbunden ist, von welchem das Fluid zum Außenraum-Wärmetauscher ausströmt; einen zweiten Auslass (313), der mit einer Fluid-Einlassseite des Innenraum-Wärmetauschers verbunden ist, und von welchem das Fluid zum Innenraum-Wärmetauscher ausströmt; und einen Einlass (311), der mit einer Fluid-Auslassseite des Außenraum-Wärmetauschers und einer Fluid-Auslassseite des Innenraum-Wärmetauschers verbunden ist, und in welchen das Fluid von dem Außenraum-Wärmetauscher und dem Innenraum-Wärmetauscher einströmt, wobei der Rotor konfiguriert ist, drehbar verschoben zu werden und ein Strömungsratenverhältnis zwischen dem Fluid, das durch den Außenraum-Wärmetauscher läuft, und dem Fluid, das durch den Innenraum-Wärmetauscher läuft, zu regulieren.
Ventilvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, welche in einem Fluid-Zirkulationskreislauf (400) verwendet wird, welcher enthält einen Außenraum-Wärmetauscher (403), der Wärme zwischen dem Fluid und einer Luft außerhalb einer Fahrzeugkabine austauscht, einen Temperaturregulierungsteil (406), der eine Temperatur eines Wärmeerzeugers (CE) durch das Fluid reguliert, und einen Umgehungsteil (420), durch welchen das Fluid strömt, während es den Außenraum-Wärmetauscher umgeht, wobei die Ventilvorrichtung ferner aufweist: einen ersten Auslass (432), der mit einer Fluid-Einlassseite des Außenraum-Wärmetauschers verbunden ist, und von welchem das Fluid zu dem Außenraum-Wärmetauscher ausströmt; einen zweiten Auslass (433), der mit einer Fluid-Einlassseite des Umgehungsteils verbunden ist, und von welchem das Fluid zu dem Umgehungsteil ausströmt; und einen Einlass (431), der mit einer Fluid-Auslassseite des Temperaturregulierungsteils verbunden ist, und in welchen das Fluid von dem Temperaturregulierungsteil einströmt, wobei der Rotor konfiguriert ist, drehbar verschoben zu werden sowie ein Strömungsratenverhältnis zwischen dem Fluid, das durch den Umgehungsteil läuft, und dem Fluid, das durch den Außenraum-Wärmetauscher läuft, zu regulieren.
Ventilvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend: einen ersten Einlass (700A), in welchen das Fluid einströmt; einen zweiten Einlass (700C), in welchen das Fluid einströmt; zumindest einen Auslass (700B, 700D, 700E), von welchem dem Fluid ermöglicht wird, zu der Außenseite auszuströmen; und einen Körper (701), der mit einem ersten Einlassraum (711a), der mit dem ersten Einlass verbunden ist, und einem zweiten Einlassraum (712c), der mit dem zweiten Einlass verbunden ist, im Inneren des Körpers vorgesehen ist, wobei der Rotor im Inneren des Körpers angeordnet ist, sodass ein Druck in dem ersten Einlassraum und ein Druck in dem zweiten Einlassraum in entgegengesetzte Richtungen zueinander wirken.
Fluid-Zirkulationskreislauf aufweisend: eine Mehrzahl von Vorrichtungen (303, 304, 403, BT), durch welche ein Fluid hindurch tritt; und eine Ventilvorrichtung (10, 310, 430, 70), die konfiguriert ist, die Strömungsrate des Fluids, das durch die Mehrzahl von Vorrichtungen hindurch tritt, zu regulieren, wobei die Ventilvorrichtung enthält ein Strömungspfadausbildungselement (14, 720), das mit zumindest einem Strömungspfadloch (141, 142, 722, 723, 724, 725) vorgesehen ist, durch welches das Fluid hindurch tritt, ein Antriebsteil (16), das konfiguriert ist, eine Rotationskraft auszugeben, eine Welle (20, 740), die konfiguriert ist, um eine vorbestimmte Achse (CL) durch die Rotationskraft, die von dem Antriebsteil ausgegeben wird, drehbar zu sein, einen Rotor (22, 750), der eine Gleitfläche (220, 751) aufweist, die gleitet, während sie einer Öffnungsoberfläche (140, 721) des Strömungspfadausbildungselements, in welchem das Strömungspfadloch geöffnet ist, zugewandt ist, wobei der Rotor konfiguriert ist, einen Öffnungsgrad des Strömungspfadlochs mit der Drehung der Welle zu erhöhen oder zu verringern, ein Erregungselement (26, 770), das konfiguriert ist, den Rotor in Richtung des Strömungspfadausbildungselements zu erregen und vorzuspannen, und eine Kopplungsstruktur (24, 28, 32, 760, 780), die konfiguriert ist, die Welle kippbar mit dem Rotor zu koppeln und einen Kontaktzustand zwischen der Gleitfläche und Öffnungsoberfläche unabhängig von einer Position der Welle zu halten.