特許 6588646 複数の動作モードを伴うマルチポートバルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6588646

(24)【登録日】2019年9月20日

(45)【発行日】2019年10月9日

(54)【発明の名称】複数の動作モードを伴うマルチポートバルブ

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/072 20060101AFI20191001BHJP

   F16K 11/085 20060101ALI20191001BHJP

   F16K 5/04 20060101ALI20191001BHJP

【ＦＩ】

   F16K11/072 Z

   F16K11/085 Z

   F16K5/04 E

【請求項の数】18

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-528320(P2018-528320)

(86)(22)【出願日】2016年12月1日

(65)【公表番号】特表2018-536128(P2018-536128A)

(43)【公表日】2018年12月6日

(86)【国際出願番号】US2016064340

(87)【国際公開番号】WO2017095994

(87)【国際公開日】20170608

【審査請求日】2018年7月27日

(31)【優先権主張番号】62/261,804

(32)【優先日】2015年12月1日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/365,781

(32)【優先日】2016年11月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】510192916

【氏名又は名称】テスラ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】特許業務法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ロシェ，ニコラス アルバート

(72)【発明者】

【氏名】マーダール，ジョセフ ストラトフォード マクスウェル

(72)【発明者】

【氏名】コピッツ，ジャン

(72)【発明者】

【氏名】オドネル，カート レイモンド

【審査官】 谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０６−０２２６７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５５−０３０５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４７−００８５６０（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １１／０７２

Ｆ１６Ｋ １１／０８５

Ｆ１６Ｋ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルブハウジングと、
前記バルブハウジングの少なくとも第１のポート、第２のポート、第３のポート、第４のポート、及び、第５のポートと、
少なくとも一部が前記バルブハウジングの内側に位置されるステムシェルであって、前記ステムシェルは、前記第４のポートを前記第５のポートに連続的に結合させたままの状態で前記第１のポート又は前記第２のポートのいずれかを前記第３のポートに選択的に結合するように構成された第１のチャネル及び第２のチャネルを含み、前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルの各々は、第１の端部及び第２の端部を有し、前記ステムシェルは、マルチポート・マルチモードバルブの１体且つ単一の作動構成要素であり、結合される前記バルブハウジングのポート間の全ての流体流れが前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルを介して前記ステムシェルの内側に発生するように、前記第１のチャネルの各側部と前記第２のチャネルの各側部とが前記ステムシェルによって形成されている、ステムシェルと、
を備えるマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項2】

前記第１のポート及び前記第２のポート間の間隔が前記第３のポート及び前記第４のポート間の間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項3】

前記第１のポート、前記第２のポート、前記第３のポート、前記第４のポート、及び、前記第５のポートが本質的に共通平面内で方向付けられることを特徴とする請求項１に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項4】

前記ポートの幾つかが共通平面内で方向付けられ、少なくとも前記第２のポートが前記共通平面とは異なる方向性を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項5】

前記第２のポートが前記ステムシェルのための回転軸と位置合わせされることを特徴とする請求項４に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項6】

前記ステムシェルは、前記ポート間の異なる結合に対応する位置間で回転できるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項7】

前記ステムシェルが円筒状であることを特徴とする請求項１に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項8】

前記第１のチャネルが第１の弓形を有し、前記第２のチャネルが第２の弓形を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項9】

前記第１の弓形及び第２の弓形が反対方向を向いていることを特徴とする請求項８に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項10】

前記ステムシェルは、前記第１のチャネルの第１の端部が前記第１のポート又は前記第２のポートのいずれかに結合するように、且つ、前記第１のチャネルの第２の端部が前記第５のポートに結合するように構成され、前記第１のチャネルは、前記第１のチャネルの前記第１の端部が前記第１のポートに結合するとき及び前記第１のチャネルの前記第１の端部が前記第２のポートに結合するときのいずれにおいても前記第１のチャネルの前記第２の端部が前記第５のポートに結合するように構成されることを特徴とする請求項８に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項11】

前記ステムシェルは、前記第２のチャネルの第１の端部が前記第３のポートに結合するように構成され、前記第２のチャネルは、前記第１のチャネルの前記第１の端部が前記第１のポートに結合するとき及び前記第１のチャネルの前記第１の端部が前記第２のポートに結合するときのいずれにおいても前記第２のチャネルの前記第１の端部が前記第３のポートに結合するように構成されることを特徴とする請求項１０に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項12】

前記第２のチャネルは、前記第１のチャネルの前記第１の端部が前記第１のポートに結合するとき及び前記第１のチャネルの前記第１の端部が前記第２のポートに結合するときのいずれにおいても前記第２のチャネルの前記第２の端部が前記第４のポートに結合するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項13】

前記第１のポートがラジエータ導管に対応し、前記第２のポートがラジエータバイパス導管に対応することを特徴とする請求項１に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項14】

前記ステムシェルにおける前記第１のポートの幅は、前記ステムシェルにおける前記第３のポート及び前記第４のポートの幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項15】

前記ステムシェルにおける前記第２のポートの幅は、前記ステムシェルにおける前記第３のポート及び前記第４のポートの幅よりも狭いことを特徴とする請求項１４に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項16】

前記ステムシェルは、前記第４のポートが前記第５のポートに連続的に結合されたままの状態で前記第１のポート又は前記第２のポートのいずれかを前記第３のポートに選択的に結合するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項17】

前記ステムシェルは、前記第４のポートが前記第５のポートに連続的に結合されたままの状態で前記第１のポート又は前記第２のポートのいずれかを前記第３のポートに選択的に結合するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチポート・マルチモードバルブ。

【請求項18】

少なくとも第１のポート、第２のポート、第３のポート、第４のポート、及び、第５のポートを有するマルチポート・マルチモードバルブに関して行なわれる方法であって、
前記マルチポート・マルチモードバルブにおいてそのステムシェルを、該ステムシェルの第１のチャネルが前記第１のポートを前記第３のポートに結合するように、及び、前記ステムシェルの第２のチャネルが前記第４のポートを前記第５のポートに結合するように方向付けるステップであって、前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルの各々が第１の端部及び第２の端部を有し、前記ステムシェルが、前記第２のポートを他のいずれのポートにも結合させない、ステップと、
代わりに前記第２のポートを前記第３のポートに結合するための命令に対応する信号を受信するステップと、
前記信号に応じて、前記ステムシェルの前記第２のチャネルが前記第４のポートを前記第５のポートに連続的に結合する状態で、前記ステムシェルの前記第１のチャネルが前記第２のポートを前記第３のポートに結合するように前記ステムシェルを方向付けるステップであって、前記ステムシェルが、前記第１のポートを他のいずれのポートにも結合させず、前記ステムシェルは、前記マルチポート・マルチモードバルブの１体且つ単一の作動構成要素であり、結合される前記バルブハウジングのポート間の全ての流体流れが、前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルを介して前記ステムシェルの内側に発生するように、前記第１のチャネルの各側部と前記第２のチャネルの各側部とが前記ステムシェルによって形成されている、
ステップと、
を含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連特許の相互参照］
本出願は、２０１５年１２月１日に出願された「複数の動作モードを伴うマルチポートバルブ」と題される米国仮出願第６２／２６１，８０４号、及び、２０１６年１１月３０日に出願された「複数の動作モードを伴うマルチポートバルブ」と題される米国実用特許出願第１５／３６５，７８１号の優先権を主張し、これらの出願はいずれも、参照によりそれらの全体が本願に組み入れられるとともに、全ての目的のために本出願の一部を成す。

【0002】

［連邦政府出資の研究又は開発に関する陳述］
適用不可

【0003】

［コンパクトディスクで提出された資料の参照による組み入れ］
適用不可

【背景技術】

【0004】

多くの異なるシステムでは、様々な目的を果たすために流体が導管を通じて輸送される。そのようなタイプのシステムのうちの１つが熱システムであり、この場合、流体は、システムの２つ以上の部分間で熱エネルギーを伝えるために循環されるクーラント及び／又は冷媒であってもよい。電気自動車において、熱システムは、一般に、エネルギー貯蔵装置（例えば、リチウムイオン・バッテリー・パック）、トラクションモータ、他のパワートレイン構成要素、及び、キャビン環境システムを保守する。また、熱システムは、流体を冷却するための構成要素、すなわち、ラジエータ又はチラー、及び／又は、流体を加熱するための構成要素、すなわち、ヒータも含む。

【0005】

この熱システムの一部の動作では、全ての構成要素が冷却を必要とし、このシステムの他の動作では、全ての構成要素が加熱を必要とし、この熱システムの更なる他の動作では、一部の構成要素が加熱を必要とする一方で他の構成要素が冷却を必要とする。したがって、従来のシステム形態では、これらの構成要素の加熱及び冷却の必要性に対応するために、複数の異なる流体経路が使用された。加熱を必要とする構成要素を保守するため、冷却を必要とする構成要素を保守するため、流体を加熱するため、及び／又は、流体を冷却するための流体の経路付けの複雑さに起因して、従来の熱システム形態は、しばしば、流体のための多くの異なるバルブ及びルーティング経路を含んでおり、これらは、高価で複雑であるとともに、故障率が高かった。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】バッテリー駆動の電気自動車の基本的な構成要素を示すブロック図である。

【図2】本開示の一実施形態にしたがって構成されて動作する第１の熱ループ、第２の熱ループ、及び、マルチポート・マルチモードバルブを有する熱システムを示すブロック図である。

【図3】本開示の一実施形態に係る２つの異なる並列モードで動作するマルチポート・マルチモードバルブを示す概略図である。

【図4】本開示の一実施形態に係る並列混合モードで動作するマルチポート・マルチモードバルブを示す概略図である。

【図5】本開示の一実施形態に係る２つの異なる直列モードで動作するマルチポート・マルチモードバルブを示す概略図である。

【図6】本開示の一実施形態に係る直列混合モードで動作するマルチポート・マルチモードバルブを示す概略図である。

【図7】本開示の一実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの透過斜視図である。

【図8】本開示の一実施形態に係る第１の並列モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図である。

【図9】本開示の一実施形態に係る第２の並列モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図である。

【図10】本開示の一実施形態に係る並列混合モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図である。

【図11】本開示の一実施形態に係る第１の直列モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図である。

【図12】本開示の一実施形態に係る第２の直列モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図である。

【図13】本開示の一実施形態に係る直列混合モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図である。

【図14A】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのハウジングの上クラムシェル部を示す斜視図である。

【図14B】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのハウジングの下クラムシェル部を示す斜視図である。

【図15A】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのステムシェルの斜視図である。

【図15B】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのステムシェルのチャネル部の断面斜視図である。

【図15C】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのステムシェルのチャネル部の斜視側面図である。

【図16A】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのポートシールの斜視図である。

【図16B】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの図１６Ａのポートシールの平面図である。

【図16C】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの図１６Ａのポートシールの側面図である。

【図17A】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの第２のポートシールの斜視図である。

【図17B】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの図１７Ａの第２のポートシールの平面図である。

【図17C】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの図１７Ａの第２のポートシールの側面図である。

【図18A】バルブ本体に対するポートの接続を示す本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの斜視図である。

【図18B】そのステムシェルチャネル部を示す本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの斜視切断図である。

【図19A】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの本体の斜視切断図である。

【図19B】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのステムシェルのチャネル部の下面図である。

【図20】本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの第２の実施形態の斜視図である。

【図21】第１の形態における本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの斜視半透視図である。

【図22】第２の形態における本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの斜視半透視図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

この文書は、流体のための入口及び／又は出口としての機能を果たす多数のポートを有するマルチポート・マルチモードバルブについて記載する。流体は、幾つかの実施形態ではクーラントであるが、異なる実施形態では他のタイプの流体であってもよい。マルチポート・マルチモードバルブの幾つかの実施形態は、バルブの動作モードを調整するために単一のアクチュエータを使用する。特に、アクチュエータは、他のポート対間の流れに同時に影響を及ぼすことなく、選択されたポート対間の流体流れを選択的に開閉するために（本明細書中では「ステムシェル」と称される）単一の作動バルブ構成要素を使用することができる。

【0008】

本明細書中の幾つかの例は、電気自動車を言及する。この電気自動車は、車載の蓄積電気エネルギーを使用してトラクションモータに少なくとも部分的に給電する任意の車両を含む。単なる一例として、電気自動車は、（例えば、充電ステーションから）外部プラグを介して又はモータから得られる再生電力を使用して充電され得るバッテリーパックを有するプラグイン車両である。

【0009】

「クーラント」という用語は、本明細書中では、熱エネルギーを伝えるために使用される「流体」を表わすために用いられる。様々なタイプの流体が本明細書中の教示内容と矛盾せずに使用されてもよく、それらの流体のうちの１つが一般にクーラントと称される。 読者は、流体及びクーラントという用語が本開示の構造及びシステムの動作に関して本明細書中で置き換え可能に使用されてもよいことを理解すべきである。

【0010】

図１は、バッテリー駆動電気自動車（電気自動車）１００の基本的な構成要素を示す。電気自動車１００は、少なくとも１つの駆動モータ（トラクションモータ）１０２Ａ及び／又は１０２Ｂ、対応する駆動モータ１０２Ａ及び／又は１０２Ｂに結合される少なくとも１つのギアボックス１０４Ａ及び／又は１０４Ｂ、バッテリー１０６、及び、電子機器１０８を含む。一般に、バッテリー１０６は、電気自動車１００のパワー電子機器に電気を供給し、この電気は、駆動モータ１０２Ａ及び／又は１０２Ｂとギアボックス１０４Ａ及び／又は１０４Ｂとを使用して電気自動車１００を推進させる。電気自動車１００は、本明細書中に記載されないが当業者に知られている多くの他の構成要素を含む。図１の電気自動車１００の構成は４つの車輪を有するように示されるが、異なる電気自動車は４つよりも少ない又は多い車輪を有してもよい。更に、異なるタイプの電気自動車１００は、幾つかあるタイプの車両の中で特に、オートバイ、航空機、トラック、ボート、列車エンジンを含めて、本明細書中に記載される発明概念を組み入れてもよい。

【0011】

また、電気自動車１００は、そのバッテリー１０６、その駆動モータ１０２Ａ及び１０２Ｂ、そのギアボックス１０４Ａ及び１０４Ｂ、その車室、及び、その他の構成要素の温度を制御するために様々な加熱構成要素及び冷却構成要素も含む。これらの加熱構成要素及び冷却構成要素は、バッテリー加熱／冷却流体循環システム１１０、ラジエータ１１２、クーラントヒータ１１４、車室のためのＨＶＡＣシステム１１６、及び、クーラントチラー１１８を含む。これらの加熱構成要素及び冷却構成要素は、配管及びバルブを介して相互結合され、保守される構成要素の温度を調整するために電子制御システムを介して制御される。本開示の様々な実施形態及び教示内容によれば、マルチポート・マルチモードバルブが複数のこれらの加熱構成要素及び冷却構成要素を相互結合する。

【0012】

図２は、本開示の一実施形態にしたがって構成されて動作する第１の熱ループ２０２、第２の熱ループ２０４、及び、マルチポート・マルチモードバルブ２０６を有する熱システム２００を示すブロック図である。マルチポート・マルチモードバルブ２０６は、電気自動車の熱システム２００内で使用できるように配置される。熱システム２００は、少なくとも、ラジエータ２１０、ラジエータバイパス導管２１２、クーラントボトル２１４又は他のリザーバ、バッテリー１０６又は熱給配を必要とする他の構成要素、チラー２２０又は他の熱システムと熱交換を行なう他の熱交換構成要素を含む。

【0013】

単なる例示的な例として、熱システム２００の構造を以下のようにすることができる。ラジエータ２１０、ラジエータバイパス導管２１２、及び、クーラントボトル２１４は全て第１の熱ループ２０２の一部である。例えば、第１の熱ループ２０２は、１つ以上のモータ２１６又は他のドライブトレイン構成要素２０８を含むがこれらに限定されない、第１のクーラントルーティング２１８を介して熱給配を必要とし得る１つ以上の構成要素を通じて経路付けられ得る。すなわち、幾つかの動作モードにおいて、第１の熱ループ２０２は、熱交換が行なわれるモータ構成要素２１６を通じて、その後、周囲空気との熱交換のためのラジエータ２１０を通じて又はラジエータバイパス導管２１２を通じてクーラントを伝える役目を果たす。幾つかの実施では、ラジエータ２１０及びラジエータバイパス導管２１２の両方を通じたクーラントの混合流れが行なわれる。クーラントは、ラジエータ２１０及び／又はラジエータバイパス導管２１２を出た後、クーラントがモータ／ドライブトレインへと再び伝えられる前に、クーラントの熱膨張及び熱収縮に対応するリザーバであるクーラントボトル２１４へと供給され得る。

【0014】

熱システム２００は、モータ構成要素２１６及びドライブトレイン構成要素２０８以外の構成要素を保守する第２の熱ループ２０４を有する。幾つかの実施において、第２の熱ループ２０２は、電気自動車のバッテリー１０６又は他のエネルギー蓄積システム及び／又は車両の車室を保守するＨＶＡＣシステム１１６を熱的に保守する。第２の熱ループ２０４は、前述したバッテリー１０６及びチラー２２０、並びに、ＨＶＡＣシステム１１６及び第２のクーラントルーティング２２４を含む。幾つかの動作モードにおいて、第２の熱ループ２０４は、バッテリー１０６を通じて及び熱交換のためのチラー２２０を通じてクーラントを伝える役目を果たす。幾つかの実施において、第２の熱ループ２０４は、加熱されたクーラントをバッテリー１０６に選択的に供給するためのヒータ２２２を含む。

【0015】

マルチポート・マルチモードバルブ２０６は、流体を異なるモードで選択的に経路付ける。複数の保守される並列モードでは、バルブ２０６が同じ熱ループの構成要素間で流体を経路付け、例えば、クーラントが第１の熱ループ２０２の構成要素間で及び第２の熱ループ２０４の構成要素間で経路付けられる。複数の保守される直列モードでは、バルブ２０６が第１の熱ループ２０２と第２の熱ループ２０４との間でクーラントを経路付ける。マルチポート・マルチモードバルブ２０６のこれらの動作モードについては図３〜図１３及び図２１〜図２２に関連して論じられる。マルチポート・マルチモードバルブ２０６の複数の実施形態の構成については図１４〜図２０に関連して説明される。

【0016】

図３は、本開示の一実施形態に係る２つの異なる並列モードで動作するマルチポート・マルチモードバルブ３００を示す概略図である。バルブ３００は、第１の熱ループ２０２と第２の熱ループ２０４とを互いに選択的に接続する。バルブ３００のこの実施形態は、ポートＡ〜ポートＥのラベルがそれぞれ付された５つのポートを有し、バルブ３００が動作するモードは、これらのポートの何れが互いに接続されるのかに影響を及ぼし得る。特に、バルブポートは以下のシステム構成要素に接続される。

ポート 構成要素又は部品
Ａ ラジエータ
Ｂ ラジエータバイパス
Ｃ クーラントボトル
Ｄ バッテリー
Ｅ チラー

【0017】

前述の例で言及された動作モードは、バルブのための並列動作モードを含むことができる。幾つかの実施において、バルブは、このとき、前述の第１の熱ループ２０２及び第２の熱ループ２０４のそれぞれがクーラントを他方と交換しない別個の循環システムを形成するように配置される。例えば、並列モードにおいて、ポートＤ及びポートＥは、クーラントを第２の熱ループ内で循環させるようにクーラント流路３０２，３０６を介して互いに常に接続される。

【0018】

一方、他の３つのポートは、バルブが並列モードにある間、開放チャネル又は閉鎖チャネルを選択的に有することができる。これは、第１の熱ループ２０２を通じた流体の流れに影響を及ぼし得る。例えば、ポートＡは、クーラント流路３０８を介してラジエータを通じた流体流れをもたらすようにポートＣに接続され得る。他の例として、ポートＢは、クーラント流路３０４を介してラジエータを迂回するようにポートＣに接続され得る。２つの間の組み合わせを使用することができる。

【0019】

上記によれば、図３は、２つの形態、すなわち、フルラジエータ及びラジエータバイパスをそれぞれ示す。これらは、ラジエータを通じた流体流れを表わすそれぞれの矢印と関連付けられる。ここで、フルラジエータ形態に対応する矢印は、ポートＡからポートＣへと向かう矢印３０８と、ポートＤからポートＥへと向かう他の矢印３０６とを含む。これらの矢印は、流体が流れることができる方向を例示し、幾つかの実施では、流体がチャネルのいずれか又は全てにおいて反対方向に流れることができる。

【0020】

ラジエータ・バイパス・モードに対応する矢印は、更に、ポートＢからポートＣへと向かう矢印３０４と、この場合も先と同様に、ポートＤからポートＥへと向かう矢印３０２とを含む。すなわち、フルラジエータ形態からラジエータバイパス形態への切り換えは、ここでは、ポートＣに関する流れに影響を及ぼす（すなわち、ポートＣをポートＡ又はポートＢのいずれかに接続する）が、ポートＤとポートＥとの間の流れを変更しない。並列モード内でのこの形態の変更は、以下で例示されるように単一のアクチュエータを使用して達成され得る。

【0021】

図４は、本開示の一実施形態に係る並列混合モードで動作するマルチポート・マルチモードバルブ４００を示す概略図である。この形態は、矢印４０４及び矢印４０６によって示されるように、ポートＡ及びポートＢの両方をポートＣに接続することを伴う。この例は、それが前述の形態１と形態２との間の混合であるため、混合形態１／２と称される。混合の比率は、ポートＡとポートＢとの間の任意の相対的比率で変化可能である。更に、ポートＤ及びポートＥは、矢印４０２で示されるように、並列モードの他の形態と同様に互いに接続される。すなわち、混合形態は、ポートＤとポートＥとの間の流れに影響を与えることなく、ポートＡ及びポートＢへの／からの相対的な流量の選択的な配分もサポートする。

【0022】

図５は、本開示の一実施形態に係る２つの異なる直列モードで動作するマルチポート・マルチモードバルブ５００を示す概略図である。この例は、前述の例の場合と同じバルブを含む。直列という用語は、モードが前述の第１及び第２の熱ループ間の直列結合を伴うことを示す。例えば、流れを第１の熱ループから第２熱ループへと方向付けるとともに流れを第２の熱ループから第１の熱ループへと方向付けるようにバルブを直列モードで配置できる。これにより、熱ループがクーラントの１つの連続するループとしての役目を果たすことができ、すなわち、このとき、同じクーラントが両方の熱ループを通じて連続的に流れる。

【0023】

前述の例と同様に、このモードはバルブの複数の形態を含むこともできる。図５には、２つの形態、すなわち、フルラジエータ（つまり、形態３）及びラジエータバイパス（つまり、形態４）が示される。ここで、フルラジエータ形態に対応する矢印は、ポートＡからポートＥへと向かう矢印５０４と、ポートＤからポートＣへと向かう他の矢印５０２とを含む。更に、ラジエータ・バイパス・モードに対応する矢印は、ポートＢからポートＥへと向かう矢印５０８と、この場合も先と同様に、ポートＤからポートＣへと向かう矢印５０６とを含む。すなわち、フルラジエータ形態からラジエータバイパス形態への切り換えは、ここでは、ポートＥに関する流れに影響を及ぼす（すなわち、ポートＥをポートＡ又はポートＢのいずれかに接続する）が、ポートＤとポートＣとの間の流れを変更しない。直列モード内でのこの形態の変更は、以下で例示されるように単一のアクチュエータを使用して達成され得る。

【0024】

図６は、本開示の一実施形態に係る直列混合モードで動作するマルチポート・マルチモードバルブ６００を示す概略図である。先の例と同様に、図６は、ここでは、直列モードにある状態での混合の一例を示す。すなわち、この形態は、矢印６０４，６０６によって示されるように、ポートＡ及びポートＢの両方をポートＥに接続することを伴う。この例は、それが前述の形態３と形態４との間の混合であるため、混合形態３／４と称される。混合の比率は、ポートＡとポートＢとの間の任意の相対的比率で変化可能である。更に、ポートＤ及びポートＣは、矢印６０２で示されるように、並列モードの他の形態と同様に互いに接続される。すなわち、混合形態３／４は、ポートＤとポートＣとの間の流れに影響を与えることなく、ポートＡ及びポートＢへの／からの相対的な流量の選択的な配分もサポートする。

【0025】

図７は、本開示の一実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの透過斜視図である。バルブ７００は、ここでは、共通のハブに収束する５つのポートＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及び、Ｅを有する。ポート及びハブは、ここでは、一部の内部構造を明らかにするために部分的に透明な図で示される。ポートは、ここでは、本質的に共通平面内に配置されており、したがって、この例は平面形態を有するものとして特徴付けられる。先の例では、ポートがポートＡ及びポートＢにそれぞれ対応し得る。すなわち、バルブ７００は、ポートの他の対に関する流れに影響を及ぼすことなく、これらのポートに関する流れの選択的な割り当てを−並列モード又は直列モードのいずれかで−もたらすことができる。

【0026】

シャフト７０２は、ハブハウジングから離れるように延びて、ハブハウジング内に位置されるステムシェル７０４に接続される。ステムシェル７０４の例は以下で説明される。シャフト７０２は、ステムシェルを異なる位置に設定するようにいずれかの方向に回転され得る。シャフト７０２の位置は、バルブ７００が並列モードで動作されるか又は直列モードで動作するかどうかに対応し、及び、そのようなモードのいずれかの中のそれぞれの形態に対応する。シャフト７０２は、論理的に制御されるモータアクチュエータなどの任意の適したアクチュエータを使用して制御され得る。幾つかの実施形態では、アクチュエータに適切な入力信号を供給することによって、アクチュエータをいずれかの方向に任意の量だけ回転させることができる。単なる例示的な例として、そのような信号は、アクチュエータによって実行されるべき回転の方向及び量を指定することができ、或いは、信号は単にアクチュエータに所定の形態変更を実行させる（次の所定の形態へと進めさせる）ためのインパルスとしての機能を果たすことができる。

【0027】

図８は、本開示の一実施形態に係る第１の並列モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図８００である。図７において、ステムシェルは、それを貫通して延びる弓形のチャネルを有する。これらのチャネルは、例えば本明細書中で説明されるように、１つ以上のポートから１つ以上の他のポートへの経路をもたらす。ここでは、１つの矢印８０４が、第１のチャネルにおけるポートＡとポートＣとの間の（例えば、ラジエータから冷却ボトルへの）流体流れを概略的に示す。すなわち、ステムシェルの位置は、ここでは、ポートＢの開口を閉鎖する。同様に、他の矢印８０２は、第２のチャネルにおけるポートＤとポートＥとの間の（例えば、バッテリーとチラーとの間の）流れを概略的に示す。したがって、ステムシェルのこの設定は、並列モード内の典型的な第１の形態に対応する。例えば、これは、一方では、第１のクーラントが、ラジエータからクーラントボトルへと循環できるようにし、それから、ラジエータを再び通過する前に熱給配を必要とする１つ以上の構成要素（例えばモータ）を介して循環できるようにし、他方では、第２のクーラントがバッテリーからチラーへと循環できるようにし、その後、最終的にバッテリーに戻ることができるようにする。

【0028】

第１のチャネルは、ポートＡに現在（通常時、ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ）面している第１の端部を有する。断面図で見ると、第１の端部は、基端縁から先端縁まで延在していると言える。更に、ポートＡは、同様に、ステムシェルに最も近いその端部で、基端縁から先端縁まで延在していると言える。現在の形態において、第１のチャネルの第１の端部の先端縁は、ポートＡの先端縁に本質的に当接している。同様に、第１のチャネルの第１の端部の基端縁は、ポートＡの基端縁に本質的に当接している。

【0029】

同様に、第１のチャネルは、ポートＣに現在面している第２の端部を有する。断面図で見ると、第２の端部は、基端縁から先端縁まで延在していると言える。更に、ポートＣは、同様に、ステムシェルに最も近いその端部で、基端縁から先端縁まで延在していると言える。現在の形態において、第１のチャネルの第２の端部の基端縁は、ポートＣの基端縁に現在、本質的に当接している。同様に、第１のチャネルの第２の端部の先端縁は、ポートＣの基端縁と先端縁とのほぼ中間にある。

【0030】

図９は、本開示の一実施形態に係る第２の並列モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図９００である。特に、ステムシェルは、このとき、矢印９０４により示されるべく第１のチャネルが代わりにポートＢをポートＣに接続するように反時計回りに回転されてしまっている。例えば、これは、１つの構成要素（例えば、ラジエータ）を通じて流体を流すことから、代わりにその構成要素を迂回することへの変更を伴うことができる。すなわち、ステムシェルの位置は、ここでは、ポートＡの開口を閉鎖する。一方、この例では、矢印９０２により示されるように、回転がポートＤとポートＥとの相互結合に影響を及ぼさない。すなわち、回転後、第２のチャネルは、前の形態の場合と同様に、依然としてポートＤ及びポートＥのそれぞれの開口と流体連通しており、したがって、流体流れのこの態様は本質的に形態の変更によって影響を受けない。例えば、これは、一方では、第１のクーラントがクーラントボトルに入る前にラジエータを迂回できるようにし、それから、ラジエータを再び迂回する前に熱給配を必要とする１つ以上の構成要素（例えばモータ）を介して流れることができるようにし、他方では、第２のクーラントがバッテリーからチラーへと循環できるようにし、その後、最終的にバッテリーに戻ることができるようにする。

【0031】

ポートＢとポートＣとの間の流体連通を現在もたらすのは第１のチャネルである。ポートＡのために使用されるのと同等の命名法を用いると、ポートＢは、ステムシェルに最も近いその端部が基端縁から先端縁まで延びていると言える。特に、第１のチャネルの第１の端部の先端縁は、現在、ポートＢの先端縁に本質的に当接しており、同様に、第１のチャネルの第１の端部の基端縁は、ポートＢの基端縁に本質的に当接している。一方、第１のチャネルの第２の端部の先端縁は、現在、ポートＣの先端縁に本質的に当接しており、同様に、第１のチャネルの第２の端部の基端縁は、ポートＣの基端縁と先端縁とのほぼ中間にある。

【0032】

図１０は、本開示の一実施形態に係る並列混合モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図１０００である。図１０は、ある割合の混合流を達成するために、前の２つの形態間のどこかの位置にステムシェルを設定する例を示す。ここでは、第１のチャネルの開口の一部がポートＢに面し、開口の他の部分がポートＣに面する。このように、ポートＣは、この例では、矢印１００４，１００６により示されるようにポートＡ及びポートＢを通じてくる流体の混合物を受ける。一方、ポートＤとポートＥとの間の流体流れは、矢印１００２により示されるように形態の変化によって本質的に影響を受けない。

【0033】

図１１は、本開示の一実施形態に係る第１の直列モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図１１００である。図１１は、図７のバルブが直列モードで動作されている例を示す。これは、ステムシェル内の第１のチャネルが代わりにポートＡ及びポートＥのそれぞれの開口に面するとともに第２のチャネルがポートＣ及びポートＤの開口に面するような位置へとステムシェルを回転させることによって達成される。すなわち、ステムシェルの位置は、ここでは、ポートＢの開口を閉鎖する。例えば、これにより、ラジエータ（例えば、第１の熱ループ内）をチラー（例えば、第２の熱ループ内）に結合させることができるとともに、バッテリー（例えば、第２の熱ループ内）をクーラントボトル（例えば、第１の熱ループ内）に結合させることができる。例えば、これは、一方では、クーラントが、ラジエータからチラーへと（すなわち、矢印１１０２により示されるようにポートＡを介してポートＥへと）、それから、バッテリーへと向かい、バッテリーからクーラントボトルへと（すなわち、矢印１１０４により示されるようにポートＤを介してポートＣへと）、その後、熱給配を必要とする１つ以上の構成要素（例えばモータ）を介して最終的にラジエータに戻るように循環できるようにする。

【0034】

図１２は、本開示の一実施形態に係る第２の直列モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図１２００である。図１２は、直列モード内の他の形態のバルブを示す。ステムシェルは、ここでは、ライン１２０２により示されるようにポートＣとポートＤとの間の結合を維持しつつ、ライン１２０４により示されるように第１のチャネルがポートＢとポートＥとを互いに接続するように回転されてしまっている。すなわち、これにより、ラジエータを同時に迂回しつつ第１の熱ループと第２の熱ループとの間の直列結合を保つことができる。

【0035】

図１３は、本開示の一実施形態に係る直列混合モードで動作する図７のマルチポート・マルチモードバルブの切断平面図１３００である。図１３は、最新の２つの形態間の中間設定の一例を示す。すなわち、この形態は、バッテリーとクーラントボトルとの間の結合を維持しつつラジエータ及びラジエータバイパスからの混合割合の流体をチラーへと供給できるようにする。矢印１３０２はポートＤからポートＣへと向かう流体の流れを示し、矢印１３０４はポートＡからポートＥへと向かう流体の流れを示し、また、矢印１３０６はポートＢからポートＥへと向かう流体の流れを示す。

【0036】

図１４Ａ及び図１４Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのハウジングの上クラムシェル部及び下クラムシェル部を示す斜視図である。バルブは、複数の異なる方法で製造されて組み立てられ得る。幾つかの実施は、ポート及び／又はハブを形成するために互いに結合され得るクラムシェルを含む。図１４Ａは上クラムシェルの一例を示し、図１４Ｂは下クラムシェルの一例を示す。意図されたタイプの流体と適合する適切な成形性の任意の材料を使用することができる。幾つかの実施において、クラムシェルは、例えば射出成形プロセスを用いて成形されるプラスチック材料を含むことができる。

【0037】

図１５Ａは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのステムシェルの斜視図である。図１５Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのステムシェルのチャネル部の断面斜視図である。図１５Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのステムシェルのチャネル部の斜視側面図である。

【0038】

図１５Ａ、図１５Ｂ、及び、図１５Ｃは、ステムシェル１５０４及びシャフト１５０２の図を示す。図１５Ａは、ステムシェル７０４及びシャフト７０２の斜視図１５０２を示し、一方、図１５Ｂは、ステムシェル７０４内のそれぞれの弓形のチャネルを例示する断面図１５０４を示す。図１５Ｃは、チャネルのうちの１つの開口を示す側面図１５０６である。ステムシェル１５０４は、射出成形されたプラスチック材料を含むがこれに限定されない任意の適した材料から形成され得る。

【0039】

図１６Ａは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのポートシールの斜視図１６０２である。図１６Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの図１６Ａのポートシールの平面図１６０４である。図１６Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの図１６Ａのポートシールの側面図１６０６である。

【0040】

幾つかの実施では、ポートシールを使用してステムシェルとマルチポート・マルチモードバルブ内のポートとの間をシールすることができる。例えば、このポートシールは、前述の例では、ポートＣ、ポートＤ、及び、ポートＥのそれぞれと共に使用され得る。幾つかの状況において、これらは、それらの流体結合が必ずしも（例えば、並列モード又は直列モードのいずれかの中での）１つの形態から他の形態への切り換えによって影響されないという点で、通常のポートとして特徴付けられ得る。ポートシールは、ステムシェルに対して十分なシールをもたらす任意の適切な材料から製造され得る。

【0041】

図１７Ａは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの第２のポートシールの斜視図１７０２である。図１７Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの図１７Ａの第２のポートシールの平面図１７０４である。図１７Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの図１７Ａの第２のポートシールの側面図１７０６である。幾つかの実施では、ポートシールを使用して、ステムシェルとマルチポート・マルチモードバルブ内の複数のポートとの間をポートシールできる。例えば、このポートシールは、前述の例では、ポートＡ及びポートＢのそれぞれと共に使用され得る。

【0042】

図１８Ａは、バルブ本体に対するポートの接続を示す本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの斜視図である。図１８Ｂは、そのステムシェルチャネル部を示す本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの斜視切断図である。

【0043】

バルブは、本体１８０２、シャフト１８０４、及び、それぞれのポート１８０６を有する。ポートのそれぞれは、当初は、組み立て中に本体に取り付けられる別個の構成要素であってもよい。幾つかの実施では、ポート及び本体の相互フランジが取り付けで使用される。例えば、取り付けは超音波溶接を伴うことができる。バルブは、２つ以上のポートをバルブの任意の他の１つ以上のポートに選択的に結合するためのそれぞれの弓形のチャネルを与えるステムシェル１８０８を有する。

【0044】

図１９Ａは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの本体の斜視切断図１９０２である。図１９Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブのステムシェルのチャネル部の下面図１９０４である。

【0045】

図２０は、本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの第２の実施形態の斜視図２０００である。バルブは、Ａ〜Ｅのラベルがそれぞれ付された多くのポートを有する。単なる一例として、ポートＡをラジエータに結合することができ、ポートＢをラジエータバイパスに結合することができ、ポートＣをクーラントボトルに結合することができ、ポートＤをバッテリーに結合することができ、ポートＥをチラーに結合することができる。ポートの大部分は、典型的なポート２００２など、平面内で方向付けられる。しかしながら、ポートの少なくとも１つは異なる方向を有することができる。幾つかの実施では、ポート２００４を平面に対してほぼ直角などの角度を成して方向付けることができる。例えば、ポートＢは、バルブのステムシェルを回転させるためにシャフトと同軸であってもよい。

【0046】

図２１は、第１の形態における本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの斜視半透明図２１００である。図２１の断面は、幾つかかのポートによって形成される平面を貫いてとられる。すなわち、ポートＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、バルブ本体の内部を明らかにするように断面で示される。バルブは、ハウジング内で（例えば、軸の周りで）回転できるステムシェル２１０６を有する。現在、ステムシェル２１０６は、動作の並列モードに対応する位置へと回転してしまっている。ここでは、形態は、ラジエータ（ポートＡ）をクーラントボトル（ポートＣ）に結合するとともにバッテリー（ポートＤ）をチラー（ポートＥ）に結合することを伴う。特に、ステムシェル内のチャネル２１０２はポートＡとポートＣとを互いに接続し、ステムシェル内の他のチャネル２１０４はポートＤとポートＥとを互いに接続する。一方、ポートＢはその現在の位置でステムシェルにより塞がれる。すなわち、チャネル８０６はその端部の一方がポートＢへ向けて開放してしまっているが、他端部は、現在、他のポートのいずれに向けても開放していない。むしろ、他方の端部はバルブ本体の内面によって閉鎖され得る。このバルブ形態の結果として、動作の現在の並列モードでは、熱システムの第１の熱ループ内の流体がラジエータを通じて流れ、したがって、ラジエータバイパスは、現在、流体の流れのために使用されない。

【0047】

図２２は、第２の形態における本開示の１つ以上の実施形態にしたがって構成されるマルチポート・マルチモードバルブの斜視半透明図２２００である。図２２において、ステムシェルは、ポートＢに向かって開放する流体チャネル２２０４が今やポートＣへ向けても開放しているように回転されてしまっている。幾つかの実施において、これは、少なくとも他の対のポート間の流体流れに著しく影響を及ぼすことなく行なわれる。例えば、チャネル２２０２は今やポートＤとポートＥとを互いに接続することができる。このバルブ形態の結果として、動作の現在の並列モードでは、熱システムの第１の熱ループ内の流体がラジエータを迂回し、したがって、ラジエータは、現在、流体の流れのために使用されない。

【0048】

前述の明細書では、本発明を特定の実施形態に関連して説明してきた。しかしながら、当業者であれば分かるように、本明細書中で開示される様々な実施形態は、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく様々な他の態様で変更され或いはさもなければ実施され得る。したがって、この説明は例示としてみなされるべきであり、開示されるシステム、方法、及び、コンピュータプログラム製品の様々な実施形態を作り出して使用する方法を当業者に教示することを目的とするものである。ここで示されて説明される開示の形態が代表的な実施形態として解釈されるべきであることを理解されたい。同等の要素、材料、プロセス、又は、ステップが、ここで典型的に図示されて説明されるものと置き換えられてもよい。更に、本開示の特定の特徴は、本開示のこの説明の利益を受けた後に当業者に明らかであるように、他の特徴の使用とは無関係に利用されてもよい。

【0049】

本明細書中で説明されるルーチン、方法、ステップ、動作、又は、その一部は、ソフトウェア命令及びファームウェア命令を使用する電子機器、例えば１つ以上のプロセッサを介して実装されてもよい。「プロセッサ」は、データ、信号、又は、他の情報を処理する任意のハードウェアシステム、ハードウェア機構、又は、ハードウェアコンポーネントを含む。プロセッサは、中央処理ユニット、複数の処理ユニット、機能を達成するための専用回路を有するシステム、又は、他のシステムを含む。幾つかの実施形態は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル・ロジック・デバイス、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、光学的、化学的、生物学的、量子的、又は、ナノエンジニアリングされたシステム、コンポーネント、及び、メカニズムを使用することにより、１つ以上のデジタルコンピュータ又はプロセッサにおいてソフトウェアプログラミング又はコードを使用して実施されてもよい。本明細書中で代表的に与えられる開示及び教示に基づき、当業者は、本開示を実施するための他の態様又は方法を理解できる。

【0050】

本明細書中で使用される場合、用語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」、又は、その任意の文脈的変形は、非排他的な包含を網羅するように意図される。例えば、要素のリストを備えるプロセス、製品、物品、又は、装置は、必ずしもそれらの要素だけに限定されるものではなく、そのようなプロセス、製品、物品、又は、装置に明示的に挙げられない又は固有の他の要素を含んでもよい。更に、反対のことが明示的に述べられていなければ、「又は」とは、包括的な又はのことであり、排他的な又はのことではない。例えば、条件「Ａ又はＢ」は、以下のうちのいずれか１つによって満たされる。Ａが真であり（又は存在し）Ｂが偽である（又は存在しない）、Ａが偽であり（又は存在せず）Ｂが真である（又は存在する）、Ａ及びＢの両方が真である（又は存在する）。

【0051】

ステップ、動作、又は、計算は特定の順序で与えられる場合があるが、この順序は異なる実施形態では変更されてもよい。幾つかの実施形態では、複数のステップがこの明細書において逐次的に示されている限り、別の実施形態におけるそのようなステップの幾つかの組み合わせが同時に実行されてもよい。本明細書中で説明される動作のシーケンスは、中断され、一時停止され、逆転され、或いはさもなければ、他のプロセスによって制御され得る。

【0052】

また、図面／図に描かれた要素のうちの１つ以上を特定の用途にしたがって有用であるようにより分離された又は統合された方法で実装することもでき或いは更には特定の場合には動作不能であるように除去する又はレンダリングすることもできるのが分かる。更に、図面／図における任意の信号矢印は、別段に具体的に言及されなければ、単なる例示であるとみなされるべきであり、限定的にみなされるべきでない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図18A】

【図18B】

【図19A】

【図19B】

【図20】

【図21】

【図22】