JP2020133657A - Fluid valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体用バルブ装置に関する。 The present invention relates to a fluid valve device.
流体用バルブ装置として、流体の流通経路を複数の方向に切り替えるものが知られている。当該流体用バルブ装置として、例えば、EV車等に搭載されクーラントの流路を切り替えるものが例示される。 As a fluid valve device, a device that switches a fluid flow path in a plurality of directions is known. Examples of the fluid valve device include those mounted on an EV vehicle or the like and switching the flow path of the coolant.
一般的なEV車にはモータ・インバータ及びバッテリが搭載される。モータ・インバータ及びバッテリは、車両の駆動に伴って発熱するため、この種の車両には、これらを冷却するための車両用冷却システムが配設される。車両用冷却システムはクーラントの流路を有し、当該流路は、モータ・インバータ及びバッテリに加えて、冷却器にも接続される。流路を流通するクーラントが、冷却器と、熱源となるモータ・インバータ及びバッテリと、の間で熱交換することで、モータ・インバータ及びバッテリが冷却される。 A general EV vehicle is equipped with a motor / inverter and a battery. Since the motor / inverter and the battery generate heat as the vehicle is driven, this type of vehicle is provided with a vehicle cooling system for cooling them. The vehicle cooling system has a coolant flow path, which is connected to the cooler in addition to the motor inverter and battery. The coolant flowing through the flow path exchanges heat between the cooler and the motor inverter and battery serving as a heat source, thereby cooling the motor inverter and battery.
モータ・インバータとバッテリとでは制御温度が異なっており、一般的には、バッテリの制御温度の方がモータ・インバータの制御温度よりも低い。このため、通常の使用状態においては、モータ・インバータとバッテリとは、冷却性能の異なる別々の冷却器で冷却されるのが一般的である。
バッテリ用の冷却器としては、ヒートポンプを具備するチラーが例示され、モータ・インバータ用の冷却器としては、空冷式のラジエータが例示される。
The control temperature differs between the motor / inverter and the battery, and in general, the control temperature of the battery is lower than the control temperature of the motor / inverter. Therefore, under normal operating conditions, the motor / inverter and the battery are generally cooled by separate coolers having different cooling performances.
A chiller including a heat pump is exemplified as a cooler for a battery, and an air-cooled radiator is exemplified as a cooler for a motor / inverter.
ところで、EV車の走行状態や環境によっては、モータ・インバータの発熱量が上昇する場合がある。この場合には、冷却性能に優れる冷却器でモータ・インバータを冷却するのが良いと考えられる。このため、一般的な車両用冷却システムでは、モータ・インバータの発熱量が大きく上昇した場合には、流体すなわちクーラントの流通経路を異なる方向に切り替えて、バッテリ用の冷却器によってモータ・インバータを冷却している。 By the way, the amount of heat generated by the motor / inverter may increase depending on the traveling condition and environment of the EV vehicle. In this case, it is considered better to cool the motor / inverter with a cooler having excellent cooling performance. For this reason, in a general vehicle cooling system, when the heat generation amount of the motor / inverter rises significantly, the flow path of the fluid, that is, the coolant is switched in different directions, and the motor / inverter is cooled by the cooler for the battery. are doing.
クーラントの流通経路を異なる方向に切り替えるためには、複数の流路と、当該複数の流路を開閉するための複数のバルブが必要となる。 In order to switch the coolant flow path in different directions, a plurality of flow paths and a plurality of valves for opening and closing the plurality of flow paths are required.
図5及び図6を基に一般的な車両用冷却システムとバルブとの関係を説明する。
先ず、図5及び図6に示される車両用冷却システムでは、バルブは、通常はバッテリBとチラーCとを接続しかつモータ・インバータMとラジエータRとを接続する。また、モータ・インバータMの発熱量が上昇した際にはバッテリB及びモータ・インバータMとチラーCとを接続する。どちらの場合にも、チラーCとバッテリBとは流路pXによって常に接続すれば良く、ラジエータRとモータ・インバータMとは流路pYによって常に接続すれば良い。
The relationship between a general vehicle cooling system and a valve will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
First, in the vehicle cooling system shown in FIGS. 5 and 6, the valve usually connects the battery B and the chiller C, and also connects the motor inverter M and the radiator R. Further, when the heat generation amount of the motor / inverter M increases, the battery B, the motor / inverter M, and the chiller C are connected. In either case, the chiller C and the battery B may always be connected by the flow path pX, and the radiator R and the motor / inverter M may always be connected by the flow path pY.
この種の車両用冷却システムでは、上記した流路pX及び流路pY以外のクーラントの流路としては、バッテリBとチラーCとを接続する流路pA、モータ・インバータMとラジエータRとを接続する流路pB、バッテリBとモータ・インバータMとを接続する流路pC、及び、ラジエータRとチラーCとを接続する流路pDの4つがあれば良いと考えられる。バルブについては、流路pAを開閉するバルブVA、流路pBを開閉するバルブVB、流路pCを開閉するバルブVC、流路pDを開閉するバルブVDの4つがあれば良いと考えられる。 In this type of vehicle cooling system, as the flow path of the coolant other than the above-mentioned flow path pX and flow path pY, the flow path pA connecting the battery B and the chiller C, the motor inverter M and the radiator R are connected. It is considered that there are four flow paths pB, a flow path pC for connecting the battery B and the motor / inverter M, and a flow path pD for connecting the radiator R and the chiller C. As for the valve, it is considered that there are four valves: a valve VA that opens and closes the flow path pA, a valve VB that opens and closes the flow path pB, a valve VC that opens and closes the flow path pC, and a valve VD that opens and closes the flow path pD.
図5に示すように、バルブVA及びバルブVBを開け、バルブVC及びバルブVDを閉じると、流路pAによってバッテリBとチラーCとが接続され、かつ、流路pBによってモータ・インバータMとラジエータRとが接続される。この場合、クーラントは、バッテリBから流路pA→チラーC→流路pXの順に流通してバッテリBに戻る経路と、モータ・インバータMから流路pY→ラジエータR→流路pBの順に流通してモータ・インバータMに戻る経路と、の2系統の経路を流通する。
したがってこの場合には、チラーCによってバッテリBを冷却でき、ラジエータRによってモータ・インバータMを冷却できる。
As shown in FIG. 5, when the valve VA and the valve VB are opened and the valve VC and the valve VD are closed, the battery B and the chiller C are connected by the flow path pA, and the motor inverter M and the radiator are connected by the flow path pB. R is connected. In this case, the coolant flows from the battery B in the order of flow path pA → chiller C → flow path pX and returns to the battery B, and from the motor / inverter M in the order of flow path pY → radiator R → flow path pB. It circulates through two routes, one that returns to the motor / inverter M.
Therefore, in this case, the battery B can be cooled by the chiller C, and the motor inverter M can be cooled by the radiator R.
また、図6に示すように、バルブVC及びバルブVDを開け、バルブVA及びバルブVBを閉じると、流路pCによってバッテリBとモータ・インバータMとが接続され、かつ、流路pDによってラジエータRとチラーCとが接続される。この場合、クーラントは、バッテリBから流路pC→モータ・インバータM→流路pY→ラジエータR→流路pD→チラーC→流路pXの順に流通してバッテリBに戻る経路を流通する。
したがってこの場合には、チラーCによってバッテリB及びモータ・インバータMの両者を冷却できる。
Further, as shown in FIG. 6, when the valve VC and the valve VD are opened and the valve VA and the valve VB are closed, the battery B and the motor inverter M are connected by the flow path pC, and the radiator R is connected by the flow path pD. And the chiller C are connected. In this case, the coolant circulates from the battery B in the order of flow path pC → motor inverter M → flow path pY → radiator R → flow path pD → chiller C → flow path pX and returns to the battery B.
Therefore, in this case, both the battery B and the motor / inverter M can be cooled by the chiller C.
ところで、図5及び図6に示す車両用冷却システムにおいては、バルブVA〜バルブVDの4つのバルブを互いに同期させつつ開閉する必要がある。複数のバルブを同期させる場合、当該複数のバルブを別々に開閉駆動すると、流体用バルブ装置が大型化したり当該流体用バルブ装置に要するコストが高くなったりする問題がある。近年、車両の構成部品については小型化や軽量化が盛んに要求されており、大型な流体用バルブ装置はこの種の要求にそぐわない。 By the way, in the vehicle cooling system shown in FIGS. 5 and 6, it is necessary to open and close the four valves VA to VD while synchronizing them with each other. When a plurality of valves are synchronized, if the plurality of valves are opened and closed separately, there is a problem that the fluid valve device becomes large and the cost required for the fluid valve device increases. In recent years, there has been an active demand for miniaturization and weight reduction of vehicle components, and large fluid valve devices do not meet this type of demand.
ここで、例えば特許文献1に紹介されているようなカム及びステッピングモータを用いると、複数のバルブを個別にかつ同期して動作させ得ると考えられる。
しかしこの場合にも、流路pA〜流路pDの4つの流路は依然として必要であり、流体用バルブ装置の小型化は依然として困難であった。
Here, it is considered that a plurality of valves can be operated individually and synchronously by using, for example, a cam and a stepping motor as introduced in Patent Document 1.
However, even in this case, the four flow paths pA to pD are still required, and it is still difficult to miniaturize the fluid valve device.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、小型化可能な流体用バルブ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a miniaturized fluid valve device.
上記課題を解決する本発明の流体用バルブ装置は、
第1容積室、第2容積室、及び、第3容積室を有し流体の流路となる本体部と、
前記第1容積室に連絡する第1流入路、前記第1容積室に連絡する第1流出路、前記第2容積室に連絡する第2流入路、前記第2容積室に連絡する第2流出路、前記第1容積室と前記第2容積室とを連絡する第1バイパス、前記第2流入路と前記第3容積室とを連絡する第2バイパス、及び、前記第3容積室と前記第1流出路とを連絡する第3バイパスを有する流路部と、
前記第1容積室と前記第1流出路との間を開閉する第1バルブ、前記第2流入路と前記第2容積室との間を開閉する第2バルブ、前記第1容積室と前記第2容積室との間を開閉する第3バルブ、及び、前記第3容積室と前記第2バイパスとの間を開閉する第4バルブを有するバルブ部と、
前記第1バルブ、前記第2バルブ、前記第3バルブ、及び、前記第4バルブを駆動する開閉弁駆動部と、を具備し、
前記開閉弁駆動部は、前記第1バルブを開き、前記第2バルブを開き、前記第3バルブを閉じ、かつ、前記第4バルブを閉じる第1モードと、
前記第1バルブを閉じ、前記第2バルブを閉じ、前記第3バルブを開き、かつ、前記第4バルブを開く第2モードと、を切り替える、流体用バルブ装置。
The fluid valve device of the present invention that solves the above problems
A main body having a first volume chamber, a second volume chamber, and a third volume chamber and serving as a fluid flow path,
A first inflow passage connecting to the first volume chamber, a first outflow passage connecting to the first volume chamber, a second inflow passage connecting to the second volume chamber, and a second outflow connecting to the second volume chamber. A road, a first bypass connecting the first volume chamber and the second volume chamber, a second bypass connecting the second inflow passage and the third volume chamber, and the third volume chamber and the first volume chamber. 1 A flow path portion having a third bypass connecting the outflow path and
A first valve that opens and closes between the first volume chamber and the first outflow passage, a second valve that opens and closes between the second inflow passage and the second volume chamber, the first volume chamber and the first volume chamber. A valve portion having a third valve that opens and closes between the two volume chambers and a fourth valve that opens and closes between the third volume chamber and the second bypass.
The first valve, the second valve, the third valve, and the on-off valve drive unit for driving the fourth valve are provided.
The on-off valve drive unit opens the first valve, opens the second valve, closes the third valve, and closes the fourth valve.
A fluid valve device for switching between a second mode in which the first valve is closed, the second valve is closed, the third valve is opened, and the fourth valve is opened.
本発明の流体用バルブ装置は、小型化可能である。 The fluid valve device of the present invention can be miniaturized.
本発明の流体用バルブ装置は、流体の流通経路を異なる2通りの方向に切り替えるものである。本発明の流体用バルブ装置に流通する流体はクーラントであっても良いし、その他の用途に用いる流体であっても良い。当該流体は液体に限定されず、例えば気体であっても良い。したがって、本発明の流体用バルブ装置は、上記した従来の車両用冷却システムの一部として使用することもできるし、その他の用途に用いることもできる。 The fluid valve device of the present invention switches the fluid flow path in two different directions. The fluid circulated in the fluid valve device of the present invention may be a coolant or a fluid used for other purposes. The fluid is not limited to a liquid, and may be, for example, a gas. Therefore, the fluid valve device of the present invention can be used as a part of the conventional vehicle cooling system described above, or can be used for other purposes.
以下、具体例を挙げて本発明の流体用バルブ装置を説明する。 Hereinafter, the fluid valve device of the present invention will be described with reference to specific examples.
(実施例1)
図1及び図2は実施例1の流体用バルブ装置を模式的に表す説明図である。図3及び図4は、実施例1の流体用バルブ装置を具備する車両用冷却システムを模式的に表す説明図である。
詳しくは、図1及び図3では、実施例1の流体用バルブ装置は第1モードにあり、図2及び図4では、実施例1の流体用バルブ装置は第2モードにある。第1モード及び第2モードについては追って説明する。
(Example 1)
1 and 2 are explanatory views schematically showing the fluid valve device of the first embodiment. 3 and 4 are explanatory views schematically showing a vehicle cooling system including the fluid valve device of the first embodiment.
Specifically, in FIGS. 1 and 3, the fluid valve device of the first embodiment is in the first mode, and in FIGS. 2 and 4, the fluid valve device of the first embodiment is in the second mode. The first mode and the second mode will be described later.
先ず、実施例1の流体用バルブ装置について説明する。
図1に示すように、実施例1の流体用バルブ装置は、本体部1、流路部3、バルブ部6、及び開閉弁駆動部7を有する。
First, the fluid valve device of the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the fluid valve device of the first embodiment has a main body portion 1, a
本体部1は、第1容積室11、第2容積室12、及び第3容積室13を有する。当該本体部1は、主外筒20、第1区画壁21、第2区画壁22及びリッド29によって区画形成される。主外筒20の軸方向は、図1に示す上下方向に一致する。
The main body 1 has a
主外筒20は、軸方向の一端部が開口し他端部が閉じた有底の略円筒状をなす。リッド29は、主外筒20の軸方向の一端部を覆う。第1区画壁21及び第2区画壁22は、主外筒20の内部において、主外筒20の軸方向に配列する。主外筒20の内部は、第1区画壁21及び第2区画壁22によって、主外筒20の軸方向に沿って、第1容積室11、第2容積室12及び第3容積室13の3つの領域に区画される。
The main
第1区画壁21は第2区画壁22の上方に配置され、主外筒20の内部の3つの領域は、上側から下側に向けて、第1容積室11、第2容積室12、第3容積室13の順に配列する。なお、第1区画壁21及び第2区画壁22は略リング状をなし、その中央部には、後述する開閉弁駆動部7のカムシャフト70が挿通されている。
The
リッド29は、軸方向の一端側が閉じ他端側が開口した有底の略円筒状をなす。リッド29は主外筒20と同軸的に配置され、カムシャフト70を駆動するシャフト入力部79を内蔵している。リッド29の軸方向長さは主外筒20の軸方向長さよりも短い。
The
流路部3は、第1流入路31、第1流出路32、第2流入路33、第2流出路34、第1バイパス35、第2バイパス36、及び、第3バイパス37を有する。
The
第1流入路31は、略筒状をなす第1流入筒41の内部に区画形成されている。第1流出路32もまた、略筒状をなす第1流出筒42の内部に区画形成されている。第1流入筒41及び第1流出筒42は、各々、主外筒20における第1容積室11を区画する部分に一体化されている。そして、第1流入路31及び第1流出路32は、各々、第1容積室11に連絡している。
The
第2流入路33は、略筒状をなす第2流入筒43の内部に区画形成されている。第2流出路34もまた、略筒状をなす第2流出筒44の内部に区画形成されている。第2流入筒43及び第2流出筒44は、各々、主外筒20における第2容積室12を区画する部分に一体化されている。そして、第2流入路33及び第2流出路34は、各々、第2容積室12に連絡している。
The
第1区画壁21には、第1容積室11と第2容積室12とを連絡する貫通孔が設けられている。当該貫通孔は第1バイパス35に該当する。したがって第1バイパス35は、第1容積室11と第2容積室12とを連絡する。
The
第2バイパス36は、軸方向の一端部が閉じられ他端が開かれた有底の略筒状をなす第2バイパス筒46の内部に区画形成されている。第2バイパス筒46は、第2流入筒43と略平行に配置されている。
The
第2バイパス筒46における軸方向の他端部は、主外筒20における第3容積室13を区画する部分に一体化され、僅かに主外筒20の内部に入り込んでいる。したがって、当該第2バイパス筒46における軸方向の他端部を通じて、第2バイパス36は第3容積室13に連絡している。
一方、第2バイパス筒46の周壁は、第2流入筒43の周壁に一体化されている。当該一体化された部分には、第2バイパス筒46の周壁と第2流入筒43の周壁とを貫通する貫通穴39が設けられている。したがって、当該貫通穴39を通じて、第2バイパス36は第2流入路33に連絡している。第2バイパス36は、第2流入路33と第3容積室13とを連絡する。
The other end of the
On the other hand, the peripheral wall of the
第3バイパス37は、筒状をなす第3バイパス筒47の内部に区画形成されている。第3バイパス筒47における軸方向の一端部は、主外筒20における第3容積室13を区画する部分に一体化され、第3バイパス37と第3容積室13とは連絡している。また、第3バイパス筒47における軸方向の他端部は、第1流出筒42の周壁に一体化され、第3バイパス37と第1流出路32とは連絡している。
第1流出路32は第3容積室13よりも上側に位置している。したがって、第3バイパス37における第1流出路32側の端部は、第3バイパス37における第3容積室13側の端部よりも上側に位置している。
The
The
バルブ部6は、第1バルブVa、第2バルブVb、第3バルブVc及び第4バルブVdを有する。第1バルブVa〜第4バルブVdは、略同形状のポペット式バルブである。第1バルブVa〜第4バルブVdは、各々、基体60と、弁体61と、基体60と弁体61との間に介装されている付勢要素62と、弁体61を挟んで付勢要素62の逆側にある弁座63と、を有する。弁座63には貫通孔が設けられ、弁体61は当該貫通孔に挿通されるピン状の受圧部64を有する。付勢要素62は、圧縮されて付勢力を蓄積する圧縮コイルばねである。
The
このうち第1バルブVaは、第1流出路32と第1容積室11との間に配設される。
具体的には、第1バルブVaの弁座63は、貫通孔を有する略リング状をなし、第1流出筒42における主外筒20側の端部に一体化されている。第1バルブVaの弁座63は、第1流出路32に露出するともいえる。基体60及び付勢要素62、並びに、弁体61のうち付勢要素62側の部分は、第1流出筒42の内部に配置される。このうち基体60は第1流出筒42に固定されている。付勢要素62及び弁体61については、位置変化又は状態変化可能である。
Of these, the first valve Va is arranged between the
Specifically, the
弁体61のうち受圧部64側の部分は、弁座63の貫通孔に挿通されて、主外筒20の内部、具体的には第1容積室11に配置される。弁体61は、付勢要素62によって、弁座63に着座する方向、すなわち、第1バルブVaが閉じる方向に付勢されている。受圧部64が基体60側、すなわち、第1流出路32側に押圧されると、付勢要素62が圧縮して、弁体61は弁座63から離れる方向、すなわち、第1バルブVaが開く方向に位置変化する。したがって第1バルブVaは、第1流出路32と第1容積室11との間を開閉可能である。
The portion of the
第2バルブVbは、第2流入路33と第2容積室12との間に配設される。
具体的には、第2バルブVbの弁座63は、貫通孔を有する略リング状をなし、第2流入筒43における主外筒20側の端部に一体化されている。第2バルブVbの弁座63は、第2流入路33に露出するともいえる。第2バルブVbの弁体61のうち受圧部64側の部分は、弁座63の貫通孔に挿通されて、主外筒20の内部、具体的には第2容積室12に配置される。第2バルブVbは、第1バルブVaと同様の機序により、第2流入路33と第2容積室12との間を開閉可能する。
The second valve Vb is arranged between the
Specifically, the
第3バルブVcは、第1容積室11と第2容積室12との間に配設される。
具体的には、第3バルブVcの弁座63は、貫通孔を有する略リング状をなし、第1区画壁21に一体化されている。第3バルブVcの弁座63は、第1バイパス35に露出するともいえる。第3バルブVcの弁体61のうち受圧部64側の部分は、弁座63の貫通孔に挿通されて、第1容積室11に配置される。第3バルブVcは、第1バルブVaと同様の機序により、第1容積室11と第2容積室12との間を開閉する。
The third valve Vc is arranged between the
Specifically, the
第4バルブVdは、第3容積室13と第2バイパス36との間に配設される。
具体的には、第4バルブVdの弁座63は、貫通孔を有する略リング状をなし、第2バイパス筒46における主外筒20側の端部に一体化されている。第4バルブVdの弁座63は、第2バイパス36に露出するともいえる。第4バルブVdの弁体61のうち受圧部64側の部分は、弁座63の貫通孔に挿通されて、第3容積室13に配置される。第4バルブVdは、第1バルブVaと同様の機序により、第2バイパス36と第3容積室13との間を開閉する。
The fourth valve Vd is arranged between the
Specifically, the
開閉弁駆動部7は、カムシャフト70、第1カム71、第2カム72及び第3カム73を有する。第1カム71、第2カム72及び第3カム73は、各々、カムシャフト70に一体化されている。
カムシャフト70は、主外筒20の内部に配設される。既述したように、カムシャフト70は、リング状をなす第1区画壁21及び第2区画壁22の中央部に挿通されている。したがって、カムシャフト70と主外筒20とは略同軸的に配置されている。カムシャフト70の軸方向の一端側には、ハンドル状のシャフト入力部79が、カムシャフト70と一体的に設けられている。
The on-off valve drive unit 7 has a
The
シャフト入力部79はリッド29の内部に配置され、リッド29の内部に配置されているその他の部材とともに、ステッピングモータの一部を構成している。リッド29の内部と主外筒20の内部とは図略の隔壁によって区画され、シールされている。
カムシャフト70は、シャフト入力部79を含むステッピングモータによって回転駆動される。当該カムシャフト70に一体化されている第1カム71、第2カム72、及び、第3カム73もまた、当該カムシャフト70と一体的に回転可能である。つまり、カムシャフト70、第1カム71、第2カム72及び第3カム73を有する開閉弁駆動部7は、ステッピングモータによって回転駆動されるといえる。
The
The
第1カム71、第2カム72及び第3カム73は、各々、偏心した略板状をなす。
The
第1カム71は、押圧部Ia及び押圧部Icを有し、第1容積室11に配置される。
押圧部Iaは、第1カム71の径方向端部の一部で構成される。弁体61が弁座63に着座したときの第1バルブVaの受圧部64と、カムシャフト70の軸心Loと、の距離をWa(図略)とする。また、カムシャフト70の軸心Loと押圧部Iaとの距離をW1(図略)とする。当該距離Waと距離W1との関係は、図1に示す第1モードにおいてはW1>Waであり、図2に示す第2モードにおいてはW1≦Waである。したがって、押圧部Iaは、図1に示す第1モードにおいて第1バルブVaの受圧部64を押圧し、図2に示す第2モードにおいては第1バルブVaの受圧部64を押圧しない。
The
The pressing portion Ia is composed of a part of the radial end portion of the
押圧部Icは、第1カム71における、第1区画壁21に対向する側の軸方向端面の一部で構成される。第1カム71のうち、第1区画壁21に背向する側の軸方向端面71sは、カムシャフト70の軸心Loと直交する略平面状をなす。また、第1カム71のうち、第1区画壁21に対向する側の軸方向端面は、第1区画壁21に向けて部分的に突出する。したがって、第1カム71の軸方向厚さは部分的に異なるといえ、押圧部Icは第1カム71の軸方向端面のうち第1区画壁21側に突出する部分だともいえる。
The pressing portion Ic is composed of a part of the axial end surface of the
弁体61が弁座63に着座したときの第3バルブVcの受圧部64と、第1カム71のうち第1区画壁21に背向する側の軸方向端面71sと、の距離をWc(図略)とする。また、第1カム71のうち第1区画壁21に背向する側の軸方向端面71sと、押圧部Icとの距離と、の距離をW3(図略)とする。当該距離Wcと距離W3との関係は、図1に示す第1モードにおいてはW3≦Wcであり、図2に示す第2モードにおいてはW3>Wcである。したがって、押圧部Icは、図2に示す第2モードにおいて第3バルブVcの受圧部64を押圧し、図1に示す第1モードにおいては第3バルブVcの受圧部64を押圧しない。
The distance between the
第2カム72は、押圧部Ibを有し、第2容積室12に配置される。
押圧部Ibは、第2カム72の径方向端部の一部で構成される。弁体61が弁座63に着座したときの第2バルブVbの受圧部64と、カムシャフト70の軸心Loと、の距離をWb(図略)とする。また、カムシャフト70の軸心Loと押圧部Ibとの距離をW2(図略)とする。当該距離Wbと距離W2との関係は、図1に示す第1モードにおいてはW2>Wbであり、図2に示す第2モードにおいてはW2≦Wbである。したがって、押圧部Ibは、図1に示す第1モードにおいて第2バルブVbの受圧部64を押圧し、図2に示す第2モードにおいては第2バルブVbの受圧部64を押圧しない。
The
The pressing portion Ib is composed of a part of the radial end portion of the
第3カム73は、押圧部Idを有し、第3容積室13に配置される。
押圧部Idは、第3カム73の径方向端部の一部で構成される。弁体61が弁座63に着座したときの第4バルブVdの受圧部64と、カムシャフト70の軸心Loと、の距離をWd(図略)とする。また、カムシャフト70の軸心Loと押圧部Idとの距離をW4(図略)とする。当該距離Wdと距離W4との関係は、図1に示す第1モードにおいてはW4≦Wdであり、図2に示す第2モードにおいてはW4>Wdである。したがって、押圧部Idは、図2に示す第2モードにおいて第4バルブVdの受圧部64を押圧し、図1に示す第1モードにおいては第4バルブVdの受圧部64を押圧しない。
The
The pressing portion Id is composed of a part of the radial end portion of the
以下、実施例1の流体用バルブ装置の動作を説明する。 The operation of the fluid valve device of the first embodiment will be described below.
(第1モード)
先ず、図1に示す第1モードでは、開閉弁駆動部7の押圧部Iaが第1バルブVaの受圧部64を押圧し、押圧部Ibが第2バルブVbの受圧部64を押圧し、押圧部Icが第3バルブVcの受圧部64を押圧せず、かつ、押圧部Idが第4バルブVdの受圧部64を押圧しない。したがって、第1モードにおいて、開閉弁駆動部7は第1バルブVa及び第2バルブVbを開き、第3バルブVc及び第4バルブVdを閉じる。
(1st mode)
First, in the first mode shown in FIG. 1, the pressing portion Ia of the on-off valve driving unit 7 presses the
したがって、当該第1モードにおいて、実施例1の流体用バルブ装置には、第1流入路31→第1容積室11→第1流出路32の順に流体が流通する第1経路fr1と、第2流入路33→第2容積室12→第2流出路34の順に流体が流通する第2経路fr2と、が形成される。
Therefore, in the first mode, the fluid valve device of the first embodiment has the first path fr1 in which the fluid flows in the order of the
(第2モード)
ステッピングモータにより開閉弁駆動部7を回転駆動することで、実施例1の流体用バルブ装置は第1モードから第2モードに切り替えられる。
図2に示す第2モードでは、開閉弁駆動部7の押圧部Iaが第1バルブVaの受圧部64を押圧せず、押圧部Ibが第2バルブVbの受圧部64を押圧せず、押圧部Icが第3バルブVcの受圧部64を押圧し、かつ、押圧部Idが第4バルブVdの受圧部64を押圧する。したがって、第2モードにおいて、開閉弁駆動部7は第1バルブVa及び第2バルブVbを閉じ、第3バルブVc及び第4バルブVdを開く。
(Second mode)
By rotationally driving the on-off valve drive unit 7 with the stepping motor, the fluid valve device of the first embodiment can be switched from the first mode to the second mode.
In the second mode shown in FIG. 2, the pressing portion Ia of the on-off valve drive unit 7 does not press the
ところで、図1に示す第1モードにおいて、第2バルブVbが開かれているときには、第2バイパス筒46の周壁と第2流入筒43の周壁とを貫通する貫通穴39が第2バルブVbの弁体61によって閉じられる。
流体用バルブ装置が第1モードから第2モードに切り替えられ、第2バルブVbが閉じられると、第2バルブVbの弁体61が位置変化することで、当該貫通穴39が開かれる。このため、第2モードにおいては第2流入路33と第2バイパス36とが連絡する。
By the way, in the first mode shown in FIG. 1, when the second valve Vb is opened, the through
When the fluid valve device is switched from the first mode to the second mode and the second valve Vb is closed, the
したがって、当該第2モードにおいて、実施例1の流体用バルブ装置には、第1流入路31→第1容積室11→第2容積室12→第2流出路34の順に流体が流通する第3経路fr3と、第2流入路33→第2バイパス36→第3容積室13→第3バイパス37→第1流出路32の順に流体が流通する第4経路fr4と、が形成される。
Therefore, in the second mode, the fluid flows through the fluid valve device of the first embodiment in the order of the
以下、実施例1の流体用バルブ装置を具備する車両用冷却システムについて説明する。当該車両用冷却システムを実施例1の車両用冷却システムと称する。
図3に示すように、実施例1の車両用冷却システムは、実施例1の流体用バルブ装置VSに加えて、クーラント流路r、バッテリB、モータ・インバータM1、モータ・インバータM2、チラーC、ラジエータR、輸液ポンプP1及び輸液ポンプP2を有する。
Hereinafter, a vehicle cooling system including the fluid valve device of the first embodiment will be described. The vehicle cooling system is referred to as the vehicle cooling system of the first embodiment.
As shown in FIG. 3, in the vehicle cooling system of the first embodiment, in addition to the fluid valve device VS of the first embodiment, the coolant flow path r, the battery B, the motor inverter M1, the motor inverter M2, and the chiller C , Radiator R, infusion pump P1 and infusion pump P2.
このうちクーラント流路rは、バッテリBと流体用バルブ装置VSとを接続する流路r1、流体用バルブ装置VSとチラーCとを接続する流路r2、チラーCと輸液ポンプP1を接続する流路r3、輸液ポンプP1とバッテリBとを接続する流路r4、モータ・インバータM1とラジエータRとを接続する流路r5、ラジエータRと流体用バルブ装置VSとを接続する流路r6、流体用バルブ装置VSと輸液ポンプP2とを接続する流路r7、輸液ポンプP2とモータ・インバータM1とを接続する流路r8、ラジエータRとモータ・インバータM2とを接続する流路r9、及び、モータ・インバータM2とラジエータRとを接続する流路r10を有する。なお、流路r10については、より正確には、モータ・インバータM1とラジエータRとを接続する流路r5に接続される。 Of these, the coolant flow path r is a flow path r1 that connects the battery B and the fluid valve device VS, a flow path r2 that connects the fluid valve device VS and the chiller C, and a flow that connects the chiller C and the infusion pump P1. Path r3, flow path r4 connecting the infusion pump P1 and the battery B, flow path r5 connecting the motor inverter M1 and the radiator R, flow path r6 connecting the radiator R and the fluid valve device VS, for fluids. The flow path r7 connecting the valve device VS and the infusion pump P2, the flow path r8 connecting the infusion pump P2 and the motor inverter M1, the flow path r9 connecting the radiator R and the motor inverter M2, and the motor. It has a flow path r10 that connects the inverter M2 and the radiator R. The flow path r10 is more accurately connected to the flow path r5 that connects the motor inverter M1 and the radiator R.
なお、流路r1は流体用バルブ装置VSの第1流入路31に接続され、流路r2は流体用バルブ装置VSの第1流出路32に接続され、流路r6は流体用バルブ装置VSの第2流入路33に接続され、かつ、流路r7は流体用バルブ装置VSの第2流出路34に接続される。
The flow path r1 is connected to the
実施例1の流体用バルブ装置VSが第1モードにあるときの、実施例1の車両用冷却システムにおけるクーラントの流通経路を説明する。 The flow path of the coolant in the vehicle cooling system of the first embodiment when the fluid valve device VS of the first embodiment is in the first mode will be described.
図1に示す第1モードにある流体用バルブ装置VSには、第1流入路31→第1容積室11→第1流出路32の順に流体が流通する第1経路fr1と、第2流入路33→第2容積室12→第2流出路34の順に流体が流通する第2経路fr2と、が形成される。
既述したように、第1流入路31には車両用冷却システムの流路r1が接続され、第1流出路32には車両用冷却システムの流路r2が接続され、第2流入路33には車両用冷却システムの流路r6が接続され、かつ、第2流出路34には車両用冷却システムの流路r7が接続される。したがって、このとき流体用バルブ装置VSは、第1経路fr1によって流路r1と流路r2とを連絡し、第2経路fr2によって流路r6と流路r7とを連絡する。
In the fluid valve device VS in the first mode shown in FIG. 1, a first path fr1 in which fluid flows in the order of a
As described above, the flow path r1 of the vehicle cooling system is connected to the
したがって、図3中の黒矢印で示すように、第1モードにおいては、バッテリBを通過する際にバッテリBを冷却して温められたクーラントは、流路r1→流体用バルブ装置VS→流路r2の順に流通してチラーCに流入する。そして、チラーCで冷却されたクーラントは、流路r3→輸液ポンプP1→流路r4の順に流通してバッテリBに戻される。 Therefore, as shown by the black arrow in FIG. 3, in the first mode, the coolant that has been warmed by cooling the battery B when passing through the battery B is the flow path r1 → the fluid valve device VS → the flow path. It circulates in the order of r2 and flows into the chiller C. Then, the coolant cooled by the chiller C circulates in the order of the flow path r3 → the infusion pump P1 → the flow path r4 and is returned to the battery B.
また、第1モードにおいて、モータ・インバータM1を冷却して温められたクーラントは、流路r5を通じてラジエータRに流入する。また、モータ・インバータM2を冷却して温められたクーラントは、流路r10→流路r5の順に流通してラジエータRに流入する。ラジエータRで冷却されたクーラントの一部は、流路r6→流体用バルブ装置VS→流路r7→輸液ポンプP2→流路r8の順に流通してモータ・インバータM1に戻される。ラジエータRで冷却されたクーラントの残部は、流路r9を通じてモータ・インバータM2に戻される。 Further, in the first mode, the coolant cooled and warmed by the motor inverter M1 flows into the radiator R through the flow path r5. Further, the coolant that has been cooled and warmed by the motor / inverter M2 flows in the order of the flow path r10 → the flow path r5 and flows into the radiator R. A part of the coolant cooled by the radiator R flows in the order of flow path r6 → fluid valve device VS → flow path r7 → infusion pump P2 → flow path r8 and is returned to the motor inverter M1. The rest of the coolant cooled by the radiator R is returned to the motor inverter M2 through the flow path r9.
長時間連続して運転した場合や外気温が高い場合などには、モータ・インバータの温度が高くなり、ラジエータだけではモータ・インバータを充分に冷却し難くなる。図3に示す車両用冷却システムでは、このような場合に、ステッピングモータを駆動して、流体用バルブ装置VSを図1に示す第1モードから図2に示す第2モードに切り替える。 When the motor / inverter is operated continuously for a long time or when the outside air temperature is high, the temperature of the motor / inverter becomes high, and it becomes difficult to sufficiently cool the motor / inverter with the radiator alone. In the vehicle cooling system shown in FIG. 3, in such a case, the stepping motor is driven to switch the fluid valve device VS from the first mode shown in FIG. 1 to the second mode shown in FIG.
図2に示す第2モードにある流体用バルブ装置VSには、第1流入路31→第1容積室11→第2容積室12→第2流出路34の順に流体が流通する第3経路fr3と、第2流入路33→第2バイパス36→第3容積室13→第3バイパス37→第1流出路32の順に流体が流通する第4経路fr4と、が形成される。
したがって、図4に示すように、このとき流体用バルブ装置VSは、第3経路fr3によって流路r1と流路r7とを連絡し、第4経路fr4によって流路r6と流路r2とを連絡する。
In the fluid valve device VS in the second mode shown in FIG. 2, the third path fr3 through which the fluid flows in the order of the
Therefore, as shown in FIG. 4, at this time, the fluid valve device VS communicates the flow path r1 and the flow path r7 by the third path fr3, and connects the flow path r6 and the flow path r2 by the fourth path fr4. To do.
図4中の白矢印で示すように、第2モードにおいては、バッテリBを冷却して温められたクーラントは、流路r1→流体用バルブ装置VS→流路r7→輸液ポンプP2→流路r8→と流通し、モータ・インバータM1に流入する。そして、モータ・インバータM1を冷却して更に温められたクーラントは、流路r5を通じてラジエータRに流入し、ラジエータRにより冷却される。ラジエータR1で冷却されたクーラントの一部は、更に流路r6→流体用バルブ装置VS→流路r2を流通してチラーCに流入し、チラーCによって更に冷却される。チラーで冷却されたクーラントは、流路r3→輸液ポンプP1→流路r4の順に流通してバッテリBに戻される。 As shown by the white arrow in FIG. 4, in the second mode, the coolant warmed by cooling the battery B is flow path r1 → fluid valve device VS → flow path r7 → infusion pump P2 → flow path r8. It circulates as → and flows into the motor / inverter M1. Then, the coolant that has cooled the motor / inverter M1 and is further warmed flows into the radiator R through the flow path r5, and is cooled by the radiator R. A part of the coolant cooled by the radiator R1 further flows through the flow path r6 → the fluid valve device VS → the flow path r2 and flows into the chiller C, and is further cooled by the chiller C. The coolant cooled by the chiller flows in the order of the flow path r3 → the infusion pump P1 → the flow path r4 and is returned to the battery B.
なお、第2モードにおいてモータ・インバータM2を通過した温かいクーラントは、流路r10→流路r5の順に流通してラジエータRに流入して冷却される。そして、当該ラジエータRにて、モータ・インバータM2を通過したクーラントとモータ・インバータM1を通過したクーラントとが合流し、その一部は流路r6を経てチラーCに向かい、チラーCによって更に冷却される。他の一部は流路r9を通じてモータ・インバータM2に戻される。このように、第2モードでは、車両用冷却システムに流通するクーラントの大部分が、チラーCによって冷却される。また、全てのクーラントはラジエータRに流入するため、チラーCを通過したクーラントと、チラーCを通過せずモータ・インバータM2に戻されたクーラントとが、ラジエータRで混ざり合うか、又は、熱交換する。このため、第2モードでは、全てのクーラントが直接的又は間接的にチラーCで冷却され、その結果、モータ・インバータM1及びモータ・インバータM2が充分に冷却される。 The warm coolant that has passed through the motor / inverter M2 in the second mode circulates in the order of the flow path r10 → the flow path r5, flows into the radiator R, and is cooled. Then, at the radiator R, the coolant that has passed through the motor / inverter M2 and the coolant that has passed through the motor / inverter M1 merge, and a part of the coolant goes to the chiller C through the flow path r6 and is further cooled by the chiller C. To. The other part is returned to the motor inverter M2 through the flow path r9. As described above, in the second mode, most of the coolant distributed to the vehicle cooling system is cooled by the chiller C. Further, since all the coolant flows into the radiator R, the coolant that has passed through the chiller C and the coolant that has returned to the motor inverter M2 without passing through the chiller C are mixed or heat exchanged in the radiator R. To do. Therefore, in the second mode, all the coolant is directly or indirectly cooled by the chiller C, and as a result, the motor inverter M1 and the motor inverter M2 are sufficiently cooled.
図1及び図2に示すように、実施例1の流体用バルブ装置は、実質的な流体の流路として、第1流入路31、第1流出路32、第2流入路33、第2流出路34、第1容積室11及び第2容積室12を有し、必要に応じて、これらの流路を、第3容積室13、第1バイパス35、第2バイパス36、又は、第3バイパス37によって適宜連絡するものである。このことにより、実施例1の流体用バルブ装置においては、流路の数や容積の総計を低減でき、かつ、デッドスペースを低減できるために、小型化可能である。また、実施例1の流体用バルブ装置では、流体の流路の一部である第1容積室11〜第3容積室13に第1バルブVa〜第4バルブVdを内蔵し、これらをユニット化している。このことも、流体用バルブ装置の小型化に寄与する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the fluid valve device of the first embodiment has a
なお、本発明の流体用バルブ装置において、開閉弁駆動部7は、バルブ部6、本体部1及び流路部3と別体であっても良いし、ユニット化されていても良い。しかし、流体用バルブ装置を小型化することを考慮すると、これらをユニット化するのが好ましい。本体部1、流路部3、バルブ部6及び開閉弁駆動部7をユニット化する場合、バルブ部6及び開閉弁駆動部7は、本体部1の内部に配設するのが好ましい。
In the fluid valve device of the present invention, the on-off valve drive unit 7 may be separate from the
実施例1の流体用バルブ装置においては、バルブ部6に含まれる第1バルブVa〜第4バルブVdとしてポペット式バルブを用いたが、本発明の流体用バルブ装置におけるバルブ部6は、実施例1の第1バルブVa〜第4バルブVdに限定されず、例えば、電磁弁等であっても良い。
In the fluid valve device of the first embodiment, poppet type valves were used as the first valve Va to the fourth valve Vd included in the
なお、実施例1の流体用バルブ装置において第1バルブVa〜第4バルブVdとして用いたポペット式バルブは、弁体が弁座シート面から直角方向に移動する形式のバルブである。この種のバルブは、簡単な構造であり、かつ、シール性及び動作の信頼性に優れる。したがって、実施例1の流体用バルブ装置では、第1バルブVa〜第4バルブVdとしてポペット式バルブを用い、かつ、流体の流路を上記のように構成することで、シール性及び動作の信頼性を確保しつつ流体用バルブ装置の小型化を実現するといい得る。 The poppet valve used as the first valve Va to the fourth valve Vd in the fluid valve device of the first embodiment is a valve in which the valve body moves in the direction perpendicular to the valve seat surface. This type of valve has a simple structure and is excellent in sealing property and operation reliability. Therefore, in the fluid valve device of the first embodiment, the poppet type valve is used as the first valve Va to the fourth valve Vd, and the fluid flow path is configured as described above, so that the sealing property and the reliability of operation are reliable. It can be said that the miniaturization of the fluid valve device can be realized while ensuring the performance.
本発明の流体用バルブ装置において、第3バイパス筒47における第1流出路32側の端部と、第3バイパス筒47における第3容積室13側の端部の位置関係は、特に限定されず、実施例1の流体用バルブ装置とは異なる位置関係としても良い。例えば、輸液ポンプP1、P2等により第1流出路32と第3容積室13との間で流体圧差を適切に生じさせれば、これらの位置関係は特に考慮しなくても良い。また、例えば、第3バイパス筒47の内部に逆止弁を設けても良い。
In the fluid valve device of the present invention, the positional relationship between the end of the
本発明は、上記し且つ図面に示した実施形態にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。また、実施形態を含む本明細書に示した各構成要素は、それぞれ任意に抽出し組み合わせて実施できる。 The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be appropriately modified and implemented without departing from the gist. In addition, each component shown in the present specification including the embodiment can be arbitrarily extracted and combined.
1:本体部 11:第1容積室
12:第2容積室 13:第3容積室
3:流路部 31:第1流入路
32:第1流出路 33:第2流入路
34:第2流出路 35:第1バイパス
36:第2バイパス 37:第3バイパス
6:バルブ部 Va:第1バルブ
Vb:第2バルブ Vc:第3バルブ
Vd:第4バルブ 61:弁体
63:弁座 62:付勢要素
7:開閉弁駆動部 Ia、Ib、Ic、Id:押圧部
VS:流体用バルブ装置
1: Main body 11: 1st volume chamber 12: 2nd volume chamber 13: 3rd volume chamber 3: Flow path portion 31: 1st inflow passage 32: 1st outflow passage 33: 2nd inflow passage 34: 2nd outflow Road 35: 1st bypass 36: 2nd bypass 37: 3rd bypass 6: Valve part Va: 1st valve Vb: 2nd valve Vc: 3rd valve Vd: 4th valve 61: Valve body 63: Valve seat 62: Bounce element 7: On-off valve drive unit Ia, Ib, Ic, Id: Pressing unit VS: Fluid valve device
Claims (2)
前記第1容積室に連絡する第1流入路、前記第1容積室に連絡する第1流出路、前記第2容積室に連絡する第2流入路、前記第2容積室に連絡する第2流出路、前記第1容積室と前記第2容積室とを連絡する第1バイパス、前記第2流入路と前記第3容積室とを連絡する第2バイパス、及び、前記第3容積室と前記第1流出路とを連絡する第3バイパスを有する流路部と、
前記第1容積室と前記第1流出路との間を開閉する第1バルブ、前記第2流入路と前記第2容積室との間を開閉する第2バルブ、前記第1容積室と前記第2容積室との間を開閉する第3バルブ、及び、前記第3容積室と前記第2バイパスとの間を開閉する第4バルブを有するバルブ部と、
前記第1バルブ、前記第2バルブ、前記第3バルブ、及び、前記第4バルブを駆動する開閉弁駆動部と、を具備し、
前記開閉弁駆動部は、前記第1バルブを開き、前記第2バルブを開き、前記第3バルブを閉じ、かつ、前記第4バルブを閉じる第1モードと、
前記第1バルブを閉じ、前記第2バルブを閉じ、前記第3バルブを開き、かつ、前記第4バルブを開く第2モードと、を切り替える、流体用バルブ装置。 A main body having a first volume chamber, a second volume chamber, and a third volume chamber and serving as a fluid flow path,
A first inflow passage connecting to the first volume chamber, a first outflow passage connecting to the first volume chamber, a second inflow passage connecting to the second volume chamber, and a second outflow connecting to the second volume chamber. A road, a first bypass connecting the first volume chamber and the second volume chamber, a second bypass connecting the second inflow passage and the third volume chamber, and the third volume chamber and the first volume chamber. 1 A flow path portion having a third bypass connecting the outflow path and
A first valve that opens and closes between the first volume chamber and the first outflow passage, a second valve that opens and closes between the second inflow passage and the second volume chamber, the first volume chamber and the first volume chamber. A valve portion having a third valve that opens and closes between the two volume chambers and a fourth valve that opens and closes between the third volume chamber and the second bypass.
The first valve, the second valve, the third valve, and the on-off valve drive unit for driving the fourth valve are provided.
The on-off valve drive unit opens the first valve, opens the second valve, closes the third valve, and closes the fourth valve.
A fluid valve device for switching between a second mode in which the first valve is closed, the second valve is closed, the third valve is opened, and the fourth valve is opened.
前記開閉弁駆動部は、前記弁体を前記弁座から離れる方向に押圧する押圧部を有し、
前記押圧部は、前記第1モードにおいて前記第1バルブの弁体及び前記第2バルブの弁体を押圧し、前記第2モードにおいて前記第3バルブの弁体及び前記第4バルブの弁体を押圧する、請求項1に記載の流体用バルブ装置。 The first valve, the second valve, the third valve, and the fourth valve respectively urge the valve body, the valve seat on which the valve body is seated, and the valve body toward the valve seat. With an urging element,
The on-off valve drive unit has a pressing unit that presses the valve body in a direction away from the valve seat.
The pressing portion presses the valve body of the first valve and the valve body of the second valve in the first mode, and the valve body of the third valve and the valve body of the fourth valve in the second mode. The fluid valve device according to claim 1, which presses.
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