JP7354597B2 - 流路切替弁及び流体循環システム - Google Patents

Description

本開示は、流路切替弁及び流体循環システムに関する。

従来、下記の特許文献１に記載の車両の流体循環システムがある。特許文献１に記載の流体循環システムは、熱媒体流路と、バッテリ流路と、車載機器流路と、車載機器バイパス流路とを備えている。熱媒体流路は、環状の流路であり、冷却水が循環している。熱媒体流路には、第１ポンプ、チラー、ラジエータ、及び第１流路切替弁が、冷却水の流れ方向に対して、この並び順で配置されている。バッテリ流路は、第１流路切替弁と、熱媒体流路におけるチラーの下流側の部分とを接続するように設けられている。チラーは、熱媒体流路を流れる冷却水と、車両に搭載される冷凍サイクルを流れる熱媒体との間で熱交換を行う部分である。バッテリ流路には、車両に搭載されるバッテリが配置されている。車載機器流路は、熱媒体流路におけるラジエータの上流側の部分とその下流側の部分とを接続するように設けられている。車載機器流路には、第２ポンプ、インバータ、チャージャ、及びモータジェネレータが、この並び順で配置されている。以下では、便宜上、インバータ、チャージャ、及びモータジェネレータをＰＣＵ（Power Control Unit）系と称する。車載機器バイパス流路は、車載機器流路における第２ポンプの上流側の部分とモータジェネレータの下流側の部分とを接続するように設けられている。車載機器流路と車載機器バイパス流路の下流側の部分との接続部分には第２流路切替弁が設けられている。

第１流路切替弁は三方弁であり、熱媒体流路を流れる冷却水を、バッテリ流路に流す状態と、バッテリ流路に流さない状態とに切り替える。第２流路切替弁も同じく三方弁であり、車載機器流路を流れる冷却水を、車載機器バイパス流路に流す状態と、車載機器バイパス流路に流さない状態とに切り替える。

特許文献１に記載の流体循環システムでは、冷却水によりＰＣＵ系やバッテリが冷却される。また、特許文献１に記載の流体循環システムでは、第１流路切替弁及び第２流路切替弁の切り替え動作を通じて、ＰＣＵ系やバッテリの廃熱を冷却水に吸収した上で、その冷却水の熱を、チラーを介して冷凍サイクルの熱媒体に伝達する流路が形成される。このような流路が形成されることで、ＰＣＵ系やバッテリの廃熱を、熱媒体の加熱源として用いることが可能となっている。

特開２０１９－６６０４９号公報

ところで、特許文献１に記載される流体循環システムのように、複数の流路の切り替えを通じて冷却水の各種流れを実現しようとする場合には、三方弁等の流路を切り替えるための切替弁が複数必要となる場合がある。しかしながら、このような切替弁の個数が増加すると、流体循環システムとしての構造の複雑化が回避できないものとなる。

なお、このような課題は、特許文献１に記載されるような流体循環システムに限らず、複数の流路の切り替えを行う必要のある各種の流体循環システムに共通する課題である。
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構造により複数の流路の切り替えを行うことが可能な流路切替弁及び流体循環システムを提供することにある。

上記課題を解決する流路切替弁は、本体部（４１）と、切替部（４２）と、を備える。本体部は、所定の軸線に沿って延びるように形成されるとともに、流体を外部から内部に流入させる流入部（４４ａ，４４ｂ）、及び流体を内部から外部に流出させる流出部（４５ａ，４５ｂ，４５ｃ）を有する。切替部は、流入部及び流出部の接続状態を切り替える。本体部は、単数の流入部、及び単数又は複数の流出部が外周面に設けられる流路層（４１１，４１２）を所定の軸線に沿って複数有している。切替部は、複数の流路層のそれぞれにおける流入部及び流出部の接続状態を同時に切り替える。切替部は、異なる流路層にそれぞれ配置される流入部及び流出部を連通させる連通部（４２３）を有している。

また、上記課題を解決する流体循環システムは、第１機器（１２）、第２機器（１３）、及び第３機器（２１）に流体を循環させる流体循環システムであって、流路切替弁を備えている。第１機器は、流路切替弁の第１流入部に接続されている。第２機器は、流路切替弁の第２流出部に接続されている。第３機器は、流路切替弁の第２流入部及び第１流出部に接続されている。流路切替弁の第３流出部は、第２機器と第３機器とを接続する流路に接続されている。

これらの構成によれば、複数の流路層にそれぞれ配置される流入部及び流出部の接続状態を一つの切替部の作動により切り替えることができるため、複数の三方弁を用いる場合と同一又は類似の流路の切り替えが可能となる。よって、複数の三方弁に代えて、上記の構成を有する流路切替弁を用いることにより、構造を簡素化することができる。

なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本開示によれば、簡素な構造により複数の流路の切り替えを行うことが可能な流路切替弁及び流体循環システムを提供できる。

図１は、第１実施形態の流体循環システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態の流路切替弁の第１流路層の断面構造を示す断面図である。 図３は、第１実施形態の流路切替弁の第２流路層の断面構造を示す断面図である。 図４は、第１実施形態の切替部の正面構造を示す正面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ線に沿った断面構造を示す断面図である。 図６は、図４のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面構造を示す断面図である。 図７（Ａ），（Ｂ）は、第１実施形態の流路切替弁の動作例を示す断面図である。 図８（Ａ），（Ｂ）は、第１実施形態の流路切替弁の動作例を示す断面図である。 図９は、第１実施形態の流体循環システムの電気的な構成を示すブロック図である。 図１０は、第１実施形態の流体循環システムの動作例を示すブロック図である。 図１１は、第１実施形態の流体循環システムの動作例を示すブロック図である。 図１２は、第１実施形態の変形例の流路切替弁の第１流路層の断面構造を示す断面図である。 図１３は、第１実施形態の変形例の流路切替弁の第２流路層の断面構造を示す断面図である。 図１４は、第２実施形態の切替部の斜視構造を示す斜視図である。 図１５（Ａ），（Ｂ）は、第２実施形態の流路切替弁の動作例を示す断面図である。 図１６（Ａ），（Ｂ）は、第２実施形態の流路切替弁の動作例を示す断面図である。 図１７（Ａ），（Ｂ）は、第２実施形態の流路切替弁の動作例を示す断面図である。

以下、流路切替弁及び流体循環システムの実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
はじめに、図１に示される第１実施形態の流体循環システム１０及び流路切替弁４０について説明する。

図１に示される本実施形態の流路切替弁４０は車両に搭載されている。流体循環システム１０は、車両のＰＣＵ系２０や電池２１を冷却水により冷却するシステムである。ＰＣＵ系とは、車両に搭載されるトランスアクスルやモータジェネレータ、インバータ回路等の電気機器を示す。本実施形態では、冷却水が流体に相当する。流体循環システム１０は、流路切替弁４０に加え、第１ポンプ１１と、チラー１２と、ラジエータ１３と、リザーブタンク１４と、流調弁１５と、第２ポンプ１６と、開閉弁１７とを備えている。第１ポンプ１１、チラー１２、流路切替弁４０、電池２１、ラジエータ１３、及びリザーブタンク１４は、環状に形成された流路Ｗ１０に設けられている。本実施形態では、チラー１２が第１機器に相当し、ラジエータ１３が第２機器に相当し、電池２１が第３機器に相当する。

第１ポンプ１１は、環状流路Ｗ１０を流れる冷却水を吸入してチラー１２に吐出することにより、冷却水を環状流路Ｗ１０内で循環させる。環状流路Ｗ１０では、図中に矢印で示される方向に、すなわち第１ポンプ１１、チラー１２、流路切替弁４０、電池２１、流路切替弁４０、ラジエータ１３、リザーブタンク１４の順で冷却水が循環している。第１ポンプ１１は、電池２１から供給される電力に基づいて駆動する電動ポンプである。

チラー１２は、車両に搭載されるヒートポンプサイクル１８を循環する熱媒体と、環状流路Ｗ１０を流れる冷却水との間で熱交換を行う熱交換器である。ヒートポンプサイクル１８は、車両の空調装置の構成要素の一つであって、空調装置の空調ダクト内を流れる空調空気と熱媒体との間で熱交換を行うことにより、空調空気を冷却又は加熱するシステムである。空調装置は、ヒートポンプサイクル１８を通じて冷却又は加熱された空調空気を、空調ダクトを通じて車室内に送風することにより、車室内の冷房又は暖房を行う。

流路切替弁４０には流路Ｗ２１～Ｗ２５が接続されている。流路切替弁４０は流路Ｗ２１～Ｗ２５の接続状態を切り替えるために設けられている。
図２に示されるように、流路切替弁４０は、本体部４１と、切替部４２とを備えている。

本体部４１は、軸線ｍを中心に有底円筒状に形成されており、軸線ｍに沿って延びるように形成されている。本体部４１の内部空間は内室４１０を形成している。以下では、便宜上、軸線ｍに平行な方向を上下方向と称する。より詳細には、軸線ｍに平行な方向のうち、本体部４１において底部が形成されている部分から、底部とは逆の部分に向かう方向が上方向に相当し、その逆方向が下方向に相当する。

図２は、軸線ｍに沿った方向における流路切替弁４０の中間部分よりも下方側の部分の軸線ｍに直交する断面構造を示したものである。図３は、軸線ｍに沿った方向における流路切替弁４０の中間部分よりも上方側の部分の軸線ｍに直交する断面構造を示したものである。以下では、図２に示される本体部４１の部位を第１流路層４１１と称し、図３に示される本体部４１の部位を第２流路層４１２と称する。本体部４１は、２つの流路層４１１，４１２を軸線ｍに沿って有している。

図２に示されるように、本体部４１の第１流路層４１１の外周面には、流入部４４ａ及び流出部４５ｂが設けられている。流入部４４ａ及び流出部４５ｂは、軸線ｍを中心とする周方向において９０度だけずれた位置にそれぞれ配置されている。図３に示されるように、本体部４１の第２流路層４１２の外周面には、流入部４４ｂ、及び流出部４５ａ，４５ｃが設けられている。流入部４４ｂは、軸線ｍを中心とする周方向において流出部４５ａと流出部４５ｃとの間に配置されている。流入部４４ｂ及び流出部４５ａは、軸線ｍを中心とする周方向において９０度だけずれた位置に配置されている。同様に、流入部４４ｂ及び流出部４５ｃも、軸線ｍを中心とする周方向において９０度だけずれた位置に配置されている。図２に示される流入部４４ａ、及び図３に示される流出部４５ａは、軸線ｍに平行な方向において互いに対向するように配置されている。図２に示される流出部４５ｂ、及び図３に示される流入部４４ｂも、軸線ｍに平行な方向において互いに対向するように配置されている。本体部４１の内室４１０には流入部４４ａ，４４ｂを通じて冷却水が流入する。内室４１０に流入した冷却水は流出部４５ａ～４５ｃから本体部４１の外部に排出される。

なお、本実施形態では、図２に示される流入部４４ａが第１流入部に相当し、図３に示される流入部４４ｂが第２流入部に相当する。また、図２に示される流出部４５ｂが第１流出部に相当し、図３に示される流出部４５ａが第２流出部に相当し、流出部４５ｃが第３流出部に相当する。

図４に示されるように、切替部４２は、軸線ｍを中心に円柱状に形成されている。切替部４２は、本体部４１の内周面に対して摺動可能に接触するように配置されている。切替部４２は、本体部４１に対して軸線ｍを中心に相対回転可能である。
切替部４２において本体部４１の第１流路層４１１に対応する部分には、第１連通路４２１が形成されている。図５に示されるように、第１連通路４２１は、軸線ｍを中心とする断面形状がＴ字状をなすように形成されており、切替部４２の外周面に３つの開口部を有している。第１連通路４２１は、軸線ｍを中心とした切替部４２の回転に伴って本体部４１の流入部４４ａ及び流出部４５ｂの接続状態を切り替える流路として機能する。

図４に示されるように、切替部４２において本体部４１の第２流路層４１２に対応する部分には、第２連通路４２２が形成されている。図６に示されるように、第２連通路４２２は、軸線ｍを中心とする断面形状がＬ字状をなすように形成されており、切替部４２の外周面に２つの開口部を有している。第２連通路４２２は、軸線ｍを中心とした切替部４２の回転に伴って本体部４１の流入部４４ｂ及び流出部４５ａ，４５ｃの接続状態を切り替える流路として機能する。

図４～図６に示されるように、切替部４２の外周面には、本体部４１の第１流路層４１１から第２流路層４１２に跨がるように第３連通路４２３が更に形成されている。本実施形態では、第３連通路４２３が連通部に相当する。第３連通路４２３は、軸線ｍを中心とする切替部４２の回転に伴って、第１流路層４１１及び第２流路層４１２に形成される流入部４４ａ，４４ｂ及び流出部４５ａ～４５ｃのうち、軸線ｍに平行な方向において対向して配置される流入部及び流出部を連通する流路として機能する。具体的には、第３連通路４２３は、切替部４２の回転に伴って、本体部４１の流入部４４ａ及び流出部４５ａを接続している状態と、流入部４４ｂ及び流出部４５ｂを接続している状態とを切り替えることが可能である。

なお、第１連通路４２１、第２連通路４２２、及び第３連通路４２３のそれぞれは独立した流路として形成されており、互いに連通されていない。
図４に示されるように、流路切替弁４０は、切替部４２を回転させるためのアクチュエータ装置４３を更に備えている。アクチュエータ装置４３は、本体部４１の上端の開口部を閉塞するように本体部４１に一体的に組み付けられている。アクチュエータ装置４３は、モータ等により構成されており、切替部４２の上面に形成される軸部４２４に対して、軸線ｍを中心とする周方向のトルクを付与することにより、切替部４２を回転させる。この切替部４２の回転に伴って第１連通路４２１、第２連通路４２２、及び第３連通路４２３の回転位置が変化することにより、流入部４４ａ，４４ｂと流出部４５ａ～４５ｃとの接続状態が変化する。

具体的には、切替部４２が図２及び図３に示される位置に配置されている場合、流入部４４ａは切替部４２の第１連通路４２１を通じて流出部４５ｂに接続されている。したがって、流入部４４ａから流入した冷却水は流出部４５ｂから排出される。また、流入部４４ｂは第２連通路４２２を通じて流出部４５ａに接続されている。したがって、流入部４４ｂから流入した冷却水は流出部４５ａから排出される。なお、切替部４２の第３連通路４２３には流出部４５ｃのみが接続されているため、流出部４５ｃには冷却水が流れない。

また、切替部４２が、図７（Ａ），（Ｂ）に示される位置に配置されている場合、流入部４４ａは切替部４２の第１連通路４２１を通じて流出部４５ｂに接続されている。したがって、流入部４４ａから流入した冷却水は流出部４５ｂから排出される。また、流入部４４ｂは切替部４２の第２連通路４２２を通じて流出部４５ｃに接続されている。したがって、流入部４４ｂから流入した冷却水は流出部４５ｃから排出される。なお、流出部４５ａは切替部４２により閉塞されているため、流出部４５ａには冷却水が流れない。

さらに、切替部４２が、図８（Ａ），（Ｂ）に示される位置に配置されている場合、流入部４４ａは切替部４２の第３連通路４２３を通じて流出部４５ａに接続されている。したがって、流入部４４ａから流入した冷却水は流出部４５ａから排出される。なお、流入部４４ｂは切替部４２により閉塞されているため、流入部４４ｂに流入する冷却水は流出部４５ａ～４５ｃには流れない。また、切替部４２の第１連通路４２１には流出部４５ｂのみが接続されているため、流出部４５ｂには冷却水が流れない。さらに、切替部４２の第２連通路４２２には流出部４５ｃのみが接続されているため、流出部４５ｃには冷却水が流れない。

このように、本実施形態の流路切替弁４０では、切替部４２が図２，図３，図７及び図８に示されるように回転変位することで、流入部４４ａ，４４ｂと流出部４５ａ～４５ｃとの接続状態を変化させることが可能となっている。
図１に示されるように、流路切替弁４０の流入部４４ａ，４４ｂは、流体循環システム１０の流路Ｗ２１，Ｗ２４にそれぞれ接続されている。また、流路切替弁４０の流出部４５ａ～４５ｃは、流体循環システム１０の流路Ｗ２２，Ｗ２３，Ｗ２５にそれぞれ接続されている。

流路Ｗ２１は環状流路Ｗ１０の一部であって、チラー１２と流路切替弁４０とを接続する流路である。流路Ｗ２２も環状流路Ｗ１０の一部であって、流路切替弁４０とラジエータ１３とを接続する流路である。流路Ｗ２３，Ｗ２４は流路切替弁４０と電池２１とを接続する流路である。流路Ｗ２３は、流路切替弁４０から電池２１に冷却水を供給する流路として用いられる。流路Ｗ２４は、電池２１を通過した冷却水を流路切替弁４０に戻す流路として用いられる。流路Ｗ２３を通じて供給される冷却水と電池２１との間で熱交換が行われることにより電池２１の熱が冷却水に吸収されて、電池２１の冷却が行われる。流路Ｗ２５は、環状流路Ｗ１０における第１ポンプ１１の上流側の部分と流路切替弁４０とを接続する流路である。流路切替弁４０は、図２，図３，図７及び図８に示されるように流入部４４ａ，４４ｂと流出部４５ａ～４５ｃとの接続状態を変化させることで、流体循環システム１０の流路Ｗ２１～Ｗ２５の接続状態を切り替える。

ラジエータ１３は、その内部を流れる冷却水と外気との間で熱交換を行う部分である。ラジエータ１３から吐出される冷却水はリザーブタンク１４に流入する。リザーブタンク１４は、ラジエータ１３から吐出される冷却水を一時的に蓄える。リザーブタンク１４に蓄えられている冷却水は第１ポンプ１１に吸入される。

環状流路Ｗ１０におけるリザーブタンク１４の下流側の部分は、分岐流路Ｗ３０を通じて、ラジエータ１３の上流側の部分に接続されている。分岐流路Ｗ３０には、流調弁１５、第２ポンプ１６、及びＰＣＵ系２０が配置されている。
流調弁１５は、環状流路Ｗ１０におけるリザーブタンク１４の下流側の部分から分岐流路Ｗ３０に流入する冷却水の流量を調整する。

第２ポンプ１６は、分岐流路Ｗ３０を流れる冷却水を吸入してＰＣＵ系２０に吐出することにより、分岐流路Ｗ３０に冷却水を循環させる。分岐流路Ｗ３０では、環状流路Ｗ１０におけるリザーブタンク１４の下流側の部分から流調弁１５、第２ポンプ１６、ＰＣＵ系２０の順で冷却水が循環する。第２ポンプ１６は、電池２１から供給される電力に基づいて駆動する電動ポンプである。

ＰＣＵ系２０を通過した冷却水は、分岐流路Ｗ３０を通じて、環状流路Ｗ１０におけるラジエータ１３の上流側の部分に戻される。冷却水がＰＣＵ系２０を通過する際に、冷却水とＰＣＵ系２０との間で熱交換が行われることによりＰＣＵ系２０の熱が冷却水に吸収されて、ＰＣＵ系２０の冷却が行われる。

分岐流路Ｗ３０には、流調弁１５の下流側の部分と、ＰＣＵ系２０の下流側の部分とを接続するようにバイパス流路Ｗ３１が設けられている。バイパス流路Ｗ３１には、当該流路Ｗ３１を開閉するための開閉弁１７が設けられている。
図９に示されるように、流体循環システム１０は、その動作を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を更に備えている。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵや記憶装置等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されており、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、流体循環システム１０の各種制御を実行する。

ＥＣＵ３０には、流体循環システム１０の制御に用いられる車両の各種状態量を検出するためのセンサ群３１が接続されている。センサ群３１には、電池２１やＰＣＵ系２０の温度を検出する温度センサ等が含まれている。ＥＣＵ３０は、センサ群３１により検出される各種状態量に基づいて第１ポンプ１１、流路切替弁４０、流調弁１５、第２ポンプ１６、及び開閉弁１７のそれぞれの動作を制御することにより、流体循環システム１０を複数の運転モードで動作させる。

次に、流体循環システム１０の動作例について説明する。
ＥＣＵ３０は、ＰＣＵ系２０に関する制御と、チラー１２及び電池２１に関する制御とをそれぞれ独立して行う。はじめに、前者のＰＣＵ系２０に関する制御について説明する。

ＥＣＵ３０は、センサ群３１を通じて検出されるＰＣＵ系２０の温度に基づいて、流調弁１５及び開閉弁１７のそれぞれの開閉状態を変化させることにより、ＰＣＵ系２０の冷却及び暖機を行う。
具体的には、ＥＣＵ３０は、ＰＣＵ系２０の温度が所定の温度閾値以上である場合には、開閉弁１７を閉状態に設定するとともに、流調弁１５の開度を所定の開度に設定する。これにより、環状流路Ｗ１０におけるリザーブタンク１４の下流側の部分から分岐流路Ｗ３０に流入した冷却水は、流調弁１５及び第２ポンプ１６を通じてＰＣＵ系２０に供給される。よって、ＰＣＵ系２０が冷却水により冷却される。

一方、ＥＣＵ３０は、ＰＣＵ系２０の温度が所定の温度閾値未満である場合には、開閉弁１７を開状態に設定するとともに、流調弁１５を閉状態に設定する。これにより、第２ポンプ１６から吐出される冷却水が分岐流路Ｗ３０及びバイパス流路Ｗ３１を環状に循環するようになる。したがって、ＰＣＵ系２０を通過した冷却水は、分岐流路Ｗ３０及びバイパス流路Ｗ３１を通じてＰＣＵ系２０に再び戻されて、ＰＣＵ系２０の熱を吸収する。そのため、分岐流路Ｗ３０及びバイパス流路Ｗ３１を循環する冷却水が徐々に加熱される。よって、ＰＣＵ系２０が暖機される。

このように、ＥＣＵ３０は、流調弁１５及び開閉弁１７のそれぞれの開閉制御を通じてＰＣＵ系２０の冷却及び暖機を行うことで、ＰＣＵ系２０の温度を温度閾値近傍に調整する。
次に、ＥＣＵ３０により実行されるチラー１２及び電池２１に関する制御について説明する。ＥＣＵ３０は、チラー１２及び電池２１に関する制御として、流体循環システム１０の運転モードを、第１電池冷却モード、第２電池冷却モード、及び外気吸熱モードのいずれかに切り替える。各モードの詳細は以下の通りである。

（ａ１）第１電池冷却モード
第１電池冷却モードは、外気により冷却された冷却水を利用して電池２１を冷却するモードである。
具体的には、ＥＣＵ３０は、第１電池冷却モードの際には、流路切替弁４０のアクチュエータ装置４３を制御することにより、流路切替弁４０の切替部４２の位置を、図２及び図３に示される位置に設定する。これにより、図１に示されるように、チラー１２を通過した冷却水は、流路Ｗ２１を通じて流路切替弁４０の流入部４４ａに流入した後、流路切替弁４０の流出部４５ｂから排出されて、流路Ｗ２３を通じて電池２１に供給される。また、電池２１を通過した冷却水は、流路Ｗ２４を通じて流路切替弁４０の流入部４４ｂに流入した後、流路切替弁４０の流出部４５ａから排出されて、流路Ｗ２２を通じてラジエータ１３に供給される。なお、流路切替弁４０では流出部４５ｃに冷却水が流れないため、流路Ｗ２５には冷却水が流れない。

このような流路が流路切替弁４０により形成されることで、流体循環システム１０では、図１に矢印で示されるような冷却水の流れが形成される。すなわち、冷却水は、「第１ポンプ１１→チラー１２→流路切替弁４０→電池２１→流路切替弁４０→ラジエータ１３→リザーブタンク１４→第１ポンプ１１→・・・」の順で流れる。よって、ラジエータ１３において冷却された冷却水が電池２１に供給されることにより、電池２１が冷却される。

なお、図１に示される第１電池冷却モードでは、ヒートポンプサイクル１８において、チラー１２を循環するような熱媒体の流れが形成されていない。よって、ラジエータ１３において冷却された冷却水は、チラー１２を通過する際にヒートポンプサイクル１８の熱媒体と熱交換を行うことなく、電池２１に供給される。

このように、第１電池冷却モードでは、ラジエータ１３において冷却された冷却水を利用して、換言すれば外気により冷却された冷却水を利用して電池２１の冷却が行われる。
（ａ２）第２電池冷却モード
第２電池冷却モードは、ヒートポンプサイクル１８の熱媒体により冷却された冷却水を利用して電池２１を冷却するモードである。

具体的には、ＥＣＵ３０は、第２電池冷却モードの際には、流路切替弁４０のアクチュエータ装置４３を制御することにより、流路切替弁４０の切替部４２の位置を、図７に示される位置に設定する。これにより、図１０に示されるように、チラー１２を通過した冷却水は、流路Ｗ２１を通じて流路切替弁４０の流入部４４ａに流入した後、流路切替弁４０の流出部４５ｂから排出されて、流路Ｗ２３を通じて電池２１に供給される。また、電池２１を通過した冷却水は、流路Ｗ２４を通じて流路切替弁４０の流入部４４ｂに流入した後、流路切替弁４０の流出部４５ｃから排出されて、流路Ｗ２５及び環状流路Ｗ１０を通じて第１ポンプ１１に吸入される。なお、流路切替弁４０では流出部４５ａに冷却水が流れないため、流路Ｗ２２には冷却水が流れない。

このような流路が流路切替弁４０により形成されることで、流体循環システム１０では、図１０に矢印で示されるような流路が形成される。すなわち、冷却水は、「第１ポンプ１１→チラー１２→流路切替弁４０→電池２１→流路切替弁４０→第１ポンプ１１→・・・」の順で流れる。この際、チラー１２では、ヒートポンプサイクル１８を流れる熱媒体と、環状流路Ｗ１０を流れる冷却水との間で熱交換が行われることにより、冷却水が冷却される。このチラー１２において冷却された冷却水が電池２１に供給されることにより、電池２１が冷却される。

このように、第２電池冷却モードでは、チラー１２において冷却された冷却水を利用して、換言すればヒートポンプサイクル１８を循環する熱媒体により冷却された冷却水を利用して電池２１の冷却が行われる。
（ａ３）外気吸熱モード
外気吸熱モードは、外気から冷却水が吸収した熱を利用してヒートポンプサイクル１８の熱媒体を加熱するモードである。

具体的には、ＥＣＵ３０は、外気吸熱モードの際には、流路切替弁４０のアクチュエータ装置４３を制御することにより、流路切替弁４０の切替部４２の位置を、図８に示される位置に設定する。これにより、図１１に示されるように、チラー１２を通過した冷却水は、流路Ｗ２１を通じて流路切替弁４０の流入部４４ａに流入した後、流路切替弁４０の流出部４５ａから排出されて、流路Ｗ２２を通じてラジエータ１３に供給される。なお、流路切替弁４０では流入部４４ｂ、流出部４５ｂ，４５ｃに冷却水が流れないため、流路Ｗ２３～Ｗ２５には冷却水が流れない。

このような流路が流路切替弁４０により形成されることで、流体循環システム１０では、図１１に示されるような流路が形成される。すなわち、冷却水は、「第１ポンプ１１→チラー１２→流路切替弁４０→ラジエータ１３→リザーブタンク１４→第１ポンプ１１→・・・」の順で流れる。これにより、ラジエータ１３において外気の熱を吸収した冷却水がチラー１２に供給される。チラー１２では、環状流路Ｗ１０を通じて供給される冷却水と、ヒートポンプサイクル１８を循環する熱媒体との間で熱交換が行われることにより、冷却水の熱により熱媒体が加熱される。ヒートポンプサイクル１８は、加熱されることにより温度が上昇した熱媒体と、空調ダクトを流れる空調空気との間で熱交換を行うことにより、空調空気を加熱する。

このように、外気吸熱モードでは、ラジエータ１３により加熱された冷却水を利用して、換言すれば外気により加熱された冷却水を利用してヒートポンプサイクル１８の熱媒体の加熱が行われる。
以上説明した本実施形態の流体循環システム１０及び流路切替弁４０によれば、以下の（１），（２）に示される作用及び効果を得ることができる。

（１）切替部４２は、第１流路層４１１における流入部４４ａ及び流出部４５ｂの接続状態、並びに第２流路層４１２における流入部４４ｂ及び流出部４５ａ，４５ｃの接続状態を同時に切り替える。このような構成によれば、第１流路層４１１及び第２流路層４１２にそれぞれ配置される流入部４４ａ，４４ｂ及び流出部４５ａ～４５ｃの接続状態を一つの切替部４２の作動により切り替えることができるため、複数の三方弁を用いる場合と同一又は類似の流路の切り替えが可能となる。よって、複数の三方弁に代えて、本実施形態の構成を有する流路切替弁４０を用いることにより、流体循環システム１０としての構造の簡素化が可能となる。

（２）切替部４２は、異なる流路層４１１，４１２のそれぞれに配置される流入部４４ａ，４４ｂと流出部４５ａ，４５ｂとを連通させる第３連通路４２３を有している。このような構成によれば、異なる流路層４１１，４１２を跨がるような流路を第３連通路４２３により形成することが可能となるため、より複雑な流路を実現することができる。

（変形例）
次に、第１実施形態の流体循環システム１０及び流路切替弁４０の第１変形例について説明する。
図１２に示されるように、本変形例の切替部４２には、流入部４４ａと流出部４５ｂとを連通する流路として、第１連通路４２１に代えて、切欠き４２１ａが形成されている。また、図１３に示されるように、切替部４２には、流入部４４ｂと流出部４５ａ，４５ｃとを連通する流路として、第２連通路４２２に代えて、切欠き４２２ａが形成されている。

図１２及び図１３に示されるような構造を有する切替部４２を用いた場合であっても、第１実施形態の流体循環システム１０及び流路切替弁４０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の流体循環システム１０及び流路切替弁４０について説明する。

本実施形態の流路切替弁４０は、図４に示される切替部４２に代えて、図１４に示される切替部４２が用いられている点で、第１実施形態の流路切替弁４０と異なる。
図１４に示されるように、切替部４２は、円盤部４２６ａ～４２６ｃと、仕切部４２７，４２８とを有している。

円盤部４２６ａ～４２６ｃは、軸線ｍを中心に円盤状に形成されている。円盤部４２６ａ～４２６ｃは、この並び順で、軸線ｍに平行な方向において所定の間隔を有してそれぞれ配置されている。円盤部４２６ａ及び円盤部４２６ｂの間に形成される隙間は、本体部４１の第１流路層４１１に配置されている。円盤部４２６ｂ及び円盤部４２６ｃの間に形成される隙間は、本体部４１の第２流路層４１２に配置されている。

仕切部４２７は、略Ｌ字状に連結される２つの板状部材４２７ａ，４２７ｂにより構成されている。板状部材４２７ａ，４２７ｂは、円盤部４２６ｂを貫通して円盤部４２６ａの底面から円盤部４２６ｃの上面まで延びるように設けられている。板状部材４２７ａ，４２７ｂのそれぞれの上端部は、円盤部４２６ａの底面に接合されている。板状部材４２７ａ，４２７ｂのそれぞれの下端部は、円盤部４２６ｃの上面に接合されている。板状部材４２７ａ，４２７ｂは、軸線ｍから円盤部４２６ａ，４２６ｃのそれぞれの外周面まで延びるように配置されている。

仕切部４２８は、仕切部４２７の板状部材４２７ｂのうち、円盤部４２６ｂ及び円盤部４２６ｃの間に配置される部分における軸線ｍ上に配置される端部を円盤部４２６ｂ及び円盤部４２６ｃの外周面まで延ばすように形成した部分である。
以上のような構造を有する切替部４２では、円盤部４２６ａの底面、円盤部４２６ｂの上面、及び仕切部４２７の外壁面により区画される空間が第１連通路４２１を構成している。また、円盤部４２６ｂの底面、円盤部４２６ｃの上面、仕切部４２７の板状部材４２７ｂの外壁面、及び仕切部４２８により仕切られる空間が第２連通路４２２を構成している。さらに、円盤部４２６ａの底面、円盤部４２６ｃの上面、及び仕切部４２７の内壁面により仕切られる空間が第３連通路４２３を構成している。

なお、円盤部４２６ｂの底面、円盤部４２６ｃの上面、仕切部４２７の板状部材４２７ａの外壁面、及び仕切部４２８により仕切られる空間は不使用空間Ｓとなっている。
アクチュエータ装置４３は、円盤部４２６ａの上面に形成される軸部４２４に対して、軸線ｍを中心とする周方向のトルクを付与することにより、切替部４２を回転させる。この切替部４２の回転に伴って第１連通路４２１、第２連通路４２２、及び第３連通路４２３の回転位置が変化することにより、本体部４１の流入部４４ａ，４４ｂと流出部４５ａ～４５ｃとの接続状態が変化する。

具体的には、切替部４２が図１５（Ａ），（Ｂ）に示される位置に配置されている場合、流入部４４ａは第１連通路４２１を通じて流出部４５ｂに接続されている。したがって、流入部４４ａから流入した冷却水は流出部４５ｂから排出される。また、流入部４４ｂは第２連通路４２２を通じて流出部４５ａに接続されている。したがって、流入部４４ｂから流入した冷却水は流出部４５ｂから排出される。なお、切替部４２の第３連通路４２３には流出部４５ｃのみが接続されているため、流出部４５ｃには冷却水が流れない。

また、切替部４２が、図１６（Ａ），（Ｂ）に示される位置に配置されている場合、流入部４４ａは第１連通路４２１を通じて流出部４５ｂに接続されている。したがって、流入部４４ａから流入した冷却水は流出部４５ｂから排出される。また、流入部４４ｂは切替部４２の第２連通路４２２を通じて流出部４５ｃに接続されている。したがって、流入部４４ｂから流入した冷却水は流出部４５ｃから排出される。なお、流出部４５ａは不使用空間Ｓに接続されているため、流出部４５ａには冷却水が流れない。

さらに、切替部４２が、図１７（Ａ），（Ｂ）に示される位置に配置されている場合、流入部４４ａは第３連通路４２３を通じて流出部４５ａに接続されている。したがって、流入部４４ａから流入した冷却水は流出部４５ａから排出される。なお、流入部４４ｂは不使用空間Ｓに接続されているため、流入部４４ｂに流入する冷却水は流出部４５ａ～４５ｃには流れない。また、切替部４２の第１連通路４２１には流出部４５ｂのみが接続されているため、流出部４５ｂには冷却水が流れない。さらに、切替部４２の第２連通路４２２には流出部４５ｃのみが接続されているため、流出部４５ｃには冷却水が流れない。

このように、本実施形態の流路切替弁４０では、切替部４２が図１５～図１７に示されるように回転変位することで、流入部４４ａ，４４ｂと流出部４５ａ～４５ｃとの接続状態を変化させることが可能となっている。
ＥＣＵ３０は、流体循環システム１０を上記の第１電池冷却モードで動作させる場合には、流路切替弁４０の切替部４２の位置を、図１５に示される位置に設定する。これにより、図１に矢印で示されるように冷却水が流れるようになるため、ラジエータ１３において冷却された冷却水を利用して電池２１を冷却することができる。

また、ＥＣＵ３０は、流体循環システム１０を上記の第２電池冷却モードで動作させる場合には、流路切替弁４０の切替部４２の位置を、図１６に示される位置に設定する。これにより、図１０に矢印で示されるように冷却水が流れるようになるため、チラー１２において冷却された冷却水を利用して電池２１を冷却することができる。

さらに、ＥＣＵ３０は、流体循環システム１０を上記の外気吸熱モードで動作させる場合には、流路切替弁４０の切替部４２の位置を、図１７に示される位置に設定する。これにより、図１１に矢印で示されるように冷却水が流れるようになるため、ラジエータ１３により加熱された冷却水を利用してヒートポンプサイクル１８の熱媒体を加熱することができる。

このように、本実施形態の流体循環システム１０及び流路切替弁４０によれば、第１実施形態の流体循環システム１０及び流路切替弁４０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
＜他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。

・各実施形態の本体部４１は、２つの流路層４１１，４１２を有するものに限らず、３つ以上の流路層を軸線ｍに沿って有するものであってもよい。また、流路層は、本体部４１において単数の流入部、及び単数又は複数の流出部が設けられる部分であればよい。
・流体循環システム１０は、冷却水の循環路に配置される機器として、チラー１２、ラジエータ１３、ＰＣＵ系２０、及び電池２１とは異なる機器を有するものであってもよい。

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：流体循環システム
１２：チラー（第１機器，熱交換器）
１３：ラジエータ（第２機器）
２１：電池（第３機器）
４０：流路切替弁
４１：本体部
４２：切替部
４４ａ：流入部（第１流入部）
４４ｂ：流入部（第２流入部）
４５ａ：流出部（第２流出部）
４５ｂ：流出部（第１流出部）
４５ｃ：流出部（第３流出部）
４１１：第１流路層
４１２：第２流路層
４２３：第３連通路（連通部）

Claims (6)

1. 所定の軸線に沿って延びるように形成されるとともに、流体を外部から内部に流入させる流入部（４４ａ，４４ｂ）、及び流体を内部から外部に流出させる流出部（４５ａ，４５ｂ，４５ｃ）を有する本体部（４１）と、
   前記流入部及び前記流出部の接続状態を切り替える切替部（４２）と、を備え、
   前記本体部は、単数の前記流入部、及び単数又は複数の前記流出部が外周面に設けられる流路層（４１１，４１２）を前記所定の軸線に沿って複数有しており、
   前記切替部は、複数の前記流路層のそれぞれにおける前記流入部及び前記流出部の接続状態を同時に切り替え、
   前記切替部は、異なる流路層にそれぞれ配置される前記流入部及び前記流出部を連通させる連通部（４２３）を有している
   流路切替弁。
2. 前記本体部は、複数の前記流路層として、第１流路層（４１１）及び第２流路層（４１２）を有し、
   前記第１流路層には、１つの前記流入部及び１つの前記流出部が設けられ、
   前記第２流路層には、前記流出部が少なくとも１つ設けられ、
   前記切替部は、
   前記第１流路層の前記流入部が前記第１流路層の前記流出部に接続されている状態と、
   前記第１流路層の前記流入部が前記連通部を介して前記第２流路層の前記流出部に接続されている状態と、を切り替え可能である
   請求項１に記載の流路切替弁。
3. 前記本体部は、複数の前記流路層として、第１流路層及び第２流路層を有し、
   前記第２流路層には、１つの前記流入部及び２つの前記流出部が設けられ、
   前記第１流路層には、前記流入部が設けられ、
   前記切替部は、
   前記第２流路層の前記流入部が前記第２流路層の一方の前記流出部に接続されている状態と、
   前記第２流路層の前記流入部が前記第２流路層の他方の前記流出部に接続されている状態と、
   前記第２流路層の２つの前記流出部のいずれか一方が前記連通部を介して前記第１流路層の前記流入部に接続されている状態と、を切り替え可能である
   請求項１に記載の流路切替弁。
4. 前記本体部は、
   前記流入部として、第１流入部及び第２流入部を有し、
   前記流出部として、第１流出部、第２流出部、及び第３流出部を有するとともに、
   複数の前記流路層として、前記第１流入部及び前記第１流出部が設けられる第１流路層と、前記第２流入部、前記第２流出部、及び前記第３流出部が設けられる第２流路層と、を有し、
   前記切替部は、
   前記第１流入部が前記第１流出部に接続され、且つ前記第２流入部が前記第２流出部に接続されている状態と、
   前記第１流入部が前記第１流出部に接続され、且つ前記第２流入部が前記第３流出部に接続されている状態と、
   前記第１流入部が前記連通部を介して前記第２流出部に接続されている状態と、を切り替え可能である
   請求項１に記載の流路切替弁。
5. 第１機器（１２）、第２機器（１３）、及び第３機器（２１）に流体を循環させる流体循環システムであって、
   請求項４に記載の流路切替弁を備え、
   前記第１機器は、前記流路切替弁の前記第１流入部に接続され、
   前記第２機器は、前記流路切替弁の前記第２流出部に接続され、
   前記第３機器は、前記流路切替弁の前記第２流入部及び前記第１流出部に接続され、
   前記流路切替弁の前記第３流出部は、前記第１機器と前記第２機器とを接続する流路に接続されている
   流体循環システム。
6. 前記第１機器は、車両に搭載されるヒートポンプサイクルを循環する熱媒体と前記流体との間で熱交換を行う熱交換器であり、
   前記第２機器は、車両に搭載されて、外気と前記流体との間で熱交換を行うラジエータであり、
   前記第３機器は、車両に搭載される電池である
   請求項５に記載の流体循環システム。
   

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