特開 2024-123707 循環水の回路構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024123707

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】循環水の回路構造

(51)【国際特許分類】

   F01P 7/16 20060101AFI20240905BHJP

   F01P 3/20 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

F01P7/16 A

F01P7/16 504E

F01P3/20 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023031334

(22)【出願日】2023-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】窪田 隆

(72)【発明者】

【氏名】松本 哲平

(57)【要約】

【課題】電動車両に搭載される循環水の回路構造のコストを減らし、且、管内圧力の増加を逃せるようにする。
【解決手段】水が流れて所定部品を冷却する冷却水回路と、水を加熱する加熱ヒータが配設されたヒータ回路と、前記冷却水回路と前記ヒータ回路とを直結させた状態と、前記冷却水回路と前記ヒータ回路とを分断させた状態と、を切り替える４方向バルブと、前記冷却水回路及び前記ヒータ回路のうち一方に配設されたリザーブタンクと、を備え、前記４方向バルブによって前記冷却水回路と前記ヒータ回路とが分断された状態において、前記冷却水回路及び前記ヒータ回路のうち他方の圧力が上昇した際に前記冷却水回路と前記ヒータ回路とを連通させて圧力逃しを行う圧力逃し経路が、該４方向バルブに設けられた循環水の回路構造。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水が流れて所定部品を冷却する冷却水回路と、
水を加熱する加熱ヒータが配設されたヒータ回路と、
前記冷却水回路と前記ヒータ回路とを直結させた状態と、前記冷却水回路と前記ヒータ回路とを分断させた状態と、を切り替える４方向バルブと、
前記冷却水回路及び前記ヒータ回路のうち一方に配設されたリザーブタンクと、を備え、
前記４方向バルブによって前記冷却水回路と前記ヒータ回路とが分断された状態において、前記冷却水回路及び前記ヒータ回路のうち他方の圧力が上昇した際に前記冷却水回路と前記ヒータ回路とを連通させて圧力逃しを行う圧力逃し経路が、前記４方向バルブに設けられた循環水の回路構造。

【請求項2】

前記圧力逃し経路は、前記４方向バルブの外周に沿うように設けられた請求項１に記載の循環水の回路構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、循環水の回路構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＢＥＶ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の電動車両に搭載される循環水の回路構造は、通常時において、水をヒータによって加熱して循環させて車両内の暖房とするヒータ回路と、車両のバッテリ等を冷却するための冷却水回路と、ヒータ回路と冷却水回路とを接続しヒータ回路と冷却水回路とを分断させた状態とする４方向バルブと、リザーブタンクと、を備えているタイプがある。このような循環水の回路構造は、車両環境が低温時の場合には、バッテリ加温のため、ヒータ回路と冷却水回路とを４方向バルブで直結した状態に切り替える。なお、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）では、例えば、水をエンジンで加熱して車両内で循環させる。また、ＢＥＶにおいて、車両のバッテリ等を、回路を流れる水ではなく、冷媒で冷却するタイプもある。

【0003】

例えば、特許文献１に開示されている循環水の回路構造の発明では、独立した冷却水回路を、４方向バルブで独立した状態と連通した状態とに切り換え可能としている。また、例えば、特許文献２又は特許文献３に開示されている発明においては、回路内の水の流れを３方向バルブで制御するとともに、独立した冷却水回路を、リザーブタンクを介して連通させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－２１８１３５号公報

【特許文献2】特開２０１７－１０６４３２号公報

【特許文献3】特開平１０－２６６８５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来、４方向バルブによってヒータ回路と冷却水回路とが独立した状態（分断された状態）にある場合に、ヒータ回路及び冷却水回路を流れる水の温度変化によって上昇した管内圧力をリザーブタンクに逃がすため、ヒータ回路と冷却水回路との間に金属配管やゴムホースを使用して圧力逃し経路が設定されることがある。したがって、配管又はホースのような種々の部品によりコストが増加する。

【0006】

よって、電動車両等に搭載される循環水の回路構造においては、コストを減らし、且、管内圧力を逃すことができるようにするという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための本実施形態の循環水の回路構造は、水が流れて所定部品を冷却する冷却水回路と、水を加熱する加熱ヒータが配設されたヒータ回路と、前記冷却水回路と前記ヒータ回路とを直結させた状態と、前記冷却水回路と前記ヒータ回路とを分断させた状態と、を切り替える４方向バルブと、前記冷却水回路及び前記ヒータ回路のうち一方に配設されたリザーブタンクと、を備え、前記４方向バルブによって前記冷却水回路と前記ヒータ回路とが分断された状態において、前記冷却水回路及び前記ヒータ回路のうち他方の圧力が上昇した際に前記冷却水回路と前記ヒータ回路とを連通させて圧力逃しを行う圧力逃し経路が、前記４方向バルブに設けられている。

【発明の効果】

【0008】

本実施形態の循環水の回路構造によれば、圧力逃し経路が４方向バルブ自体に設けられている。そのため、ヒータ回路及び冷却水回路を流れる水の温度変化によって上昇した回路内圧力（管内圧力）をリザーブタンクに逃がすために、従来のような圧力逃し経路をヒータ回路と冷却水回路との間に配管やホースのような他の部品を用いて配設する必要が無い。したがって、該循環水の回路構造は、圧力逃し経路を形成するための他の部品の分だけ循環水の回路構造を構築するためのコストを減らすことができ、且、４方向バルブによって冷却水回路とヒータ回路とを分断させた状態における管内圧力が上昇した際の圧力逃しも実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、電動車両に搭載される本実施形態の循環水の回路構造、インバータ冷却回路、及びヒートポンプシステムを説明する説明図である。

【図2】図２は、循環水の回路構造の４方向バルブの一例を示す斜視図である。

【図3】図３は、４方向バルブのディスクを示す斜視図である。

【図4】図４は、４方向バルブに設けられた圧力逃し経路を示す斜視図である。

【図5】図５は、循環水の回路構造の別例である縦型の４方向バルブを示す斜視図である。

【図6】図６は、縦型の４方向バルブに設けられた圧力逃し経路を示す斜視図である。

【図7】図７は、縦型の４方向バルブのケースを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に添付図面を参照して、本実施形態の循環水の回路構造１を説明する。本実施形態の循環水の回路構造１は、例えば、ＢＥＶ等の電動車両９に搭載される。循環水の回路構造１は、例えば、冷却水回路３と、ヒータ回路４とを備えている。冷却水回路３は、バッテリ回路とも称される。

【0011】

冷却水回路３は、冷却配管３６でつながれた循環路であり、例えば、電動のウォータポンプ３０（以下、ポンプ３０とする）と、冷却水回路３を流れる水の温度を測定する水温センサ３１と、バッテリ３２と、電子ユニット３３と、チラー３５と、４方向バルブ６とが、上記の順で配設されている。なお、本実施形態において、冷却水回路３が冷却する対象である所定部品はバッテリ３２となっているが、該所定部品はバッテリ３２に限定されない。また、冷却水回路３は、上記構成に限定されない。

【0012】

バッテリ３２は、組電池やその他の電子デバイス等から構成されている。電子ユニット３３は、バッテリ３２の充放電電流を検知する電流センサ、並びに充電、電力変換、及び電力分配の機能を集約したユニットである。ポンプ３０は、例えば、４方向バルブ６とバッテリ３２との間の冷却配管３６に配設される。ポンプ３０は、チラー３５で冷却された冷却水をバッテリ３２に供給するように循環させる駆動源である。４方向バルブ６は、例えば、チラー３５とポンプ３０との間の冷却配管３６に配設される。

【0013】

ヒータ回路４は、ヒータ配管４８でつながれた循環路であり、例えば、電動のウォータポンプ４０（以下、ポンプ４０とする）と、放熱器として機能する水冷コンデンサ４１と、水を加熱する高電圧式の加熱ヒータ４２（以下、ヒータ４２とする）と、４方向バルブ６と、加熱された水で空気を加熱し車両内暖房とする熱交換器であるヒータコア４４と、水温センサ４５と、リザーブタンク４６とが、上記の順で配設されている。なお、ヒータ回路４は、上記構成に限定されない。例えば、本実施形態の循環水の回路構造１において、リザーブタンク４６をヒータ回路４に配設せず、冷却水回路３にリザーブタンクを配設するものとしてもよい。

【0014】

ポンプ４０は、リザーブタンク４６と水冷コンデンサ４１との間のヒータ配管４８に備えられ、ヒータ４２で加熱された水をヒータコア４４に供給するように循環させる駆動源である。水冷コンデンサ４１は、ヒータ回路４内を流れる水の温度を上げる場合に作動する。水温センサ４５は、例えば、ヒータコア４４を通過した水の温度を測定する。

【0015】

リザーブタンク４６は、例えば、密閉型リザーブタンクである。リザーブタンク４６は、例えば、硬質樹脂材等で構成され、内部に形成されたエアスペース４６０によって上昇した管内圧力を吸収する。

【0016】

図２は、図１に示す４方向バルブ６の全体を具体的に示す斜視図である。なお、図２以下においては、Ｘ軸Ｙ軸Ｚ軸直交座標系を用いる。例えば、Ｘ軸Ｙ軸平面は水平面であり、Ｚ軸方向は鉛直方向（上下方向）である。

【0017】

図２に示すように、４方向バルブ６は、例えば、ケース６０と、ケース６０上に着脱可能に固定された蓋６１と、ケース６０内に収容されたディスク６２と、ディスク６２をケース６０内で回転させる回転機構６３と、を備えている。

【0018】

図３は、図２に示すディスク６２のみを示す斜視図である。図４は、図２に示す４方向バルブ６のケース６０から蓋６１を取り外した状態を示す斜視図である。

【0019】

図２、及び図４に示すように、ケース６０は、例えば、略有底円筒状に形成された基部６００を有している。そして、基部６００の側面には、Ｘ軸方向における一方向に延在する第一ポート６０１、Ｙ軸方向における一方向に延在する第三ポート６０３、及びＸ軸方向において第一ポート６０１と反対方向に延在する第四ポート６０４が、基部６００内部の空間とそれぞれ連通するように形成されている。また、基部６００の底面には、Ｚ軸方向における一方向に延在する第二ポート６０２が、基部６００内部の空間と連通するように形成されている。

【0020】

図２～図４に示すディスク６２は、可動弁体であり、例えば、基部６００の円柱状の内部の空間に緩く嵌合できる大きさに形成されている。ディスク６２は、円形板状で例えば上面に回転機構６３が連結される天板６２０と、天板６２０のケース６０の内部側を向く下面に一体的に形成されＺ軸方向に沿って垂下する仕切板６２１と、仕切板６２１の下部側に一体的に接続され図２に示すケース６０の基部６００の底面に接触するリング部６２２とを備えている。リング部６２２は、天板６２０と略同径の平面視円環状に形成されている。図２～図４に示すように、ディスク６２がケース６０に収容されることで、ケース６０の内部に仕切板６２１で仕切られた第一室６２３と第二室６２４とが形成される。

【0021】

４方向バルブ６は、図１に示す状態においては、横向きで示すディスク６２（以下、分断モードのディスク６２とする）によって、第一ポート６０１と第一室６２３と第二ポート６０２とが連通させられており、第三ポート６０３と第二室６２４と第四ポート６０４とが連通させられており、冷却水回路３とヒータ回路４とが分断されている。同様に、図４に示す４方向バルブ６は、ディスク６２が分断モードとなった状態を示している。

【0022】

図１に示す４方向バルブ６のディスク６２が、横向きで示す状態から回転して仮に縦向きで示す状態になると、第一ポート６０１と第一室６２３と第三ポート６０３とが連通し、第二ポート６０２と第二室６２４と第四ポート６０４とが連通した状態となり、冷却水回路３とヒータ回路４とが直結した状態となる。縦向きで表示された場合のディスク６２を、以下、直結モードのディスク６２とする。図２に示す４方向バルブ６は、図１、及び図４とは異なり、ディスク６２が直結モードとなった状態を示している。

【0023】

ケース６０の基部６００の側面の第一ポート６０１、第三ポート６０３、及び第四ポート６０４よりも上側となる位置には、水平方向外側に向かって延出するようにマウントフランジ６０５が形成されている。例えば、図２、及び図４に示す例において、マウントフランジ６０５は、円環の略１／４が切り欠かれた形状となっている。マウントフランジ６０５は、ケース６０と蓋６１との接続部分となる。

【0024】

図４に示すように、マウントフランジ６０５の上面には、円の略３／４の円弧状の溝が、圧力逃し経路６０６として形成されている。圧力逃し経路６０６は、ケース６０の基部６００の円柱状の内部空間に対して、例えば同心円状となるように形成されている。即ち、図４に示す例における圧力逃し経路６０６は、４方向バルブ６の円筒状のケース６０の外周に沿うように設けられている。

【0025】

圧力逃し経路６０６の一端６０６ａ、及び他端６０６ｂは基部６００内部の空間にそれぞれ連通している。即ち、ディスク６２が分断モードとなっている図４において、圧力逃し経路６０６の一端６０６ａは、例えば、第一ポート６０１の上方に位置しつつ、ケース６０内に形成された第一室６２３に連通している。また、図４に示す圧力逃し経路６０６の他端６０６ｂは、例えば、第三ポート６０３の上方に位置しつつ、ケース６０内に形成された第二室６２４に連通している。

【0026】

圧力逃し経路６０６は、例えば、樹脂成型によって４方向バルブ６に設けられている。即ち、圧力逃し経路６０６の長さや断面積は、樹脂成型によって容易に所望の値に設定されることができる。

【0027】

圧力逃し経路６０６は、４方向バルブ６の外周、即ち、有底円筒状の基部６００の外周に沿うように設けられており、例えば、円の３／４の長さに設定されているが、円の３／４以上の長さに設定されていてもよい。なお、圧力逃し経路６０６は、マウントフランジ６０５の上面に例えば１本の溝状に形成されているが、複数本の溝がマウントフランジ６０５の上面に同心円状に並べて形成されていてもよい。圧力逃し経路６０６の長さや断面積は、ヒータ回路４と冷却水回路３との水温差が影響しにくくなるように、循環水の回路構造１の構成に合わせて適宜の値に設定されている。

【0028】

図２に示す回転機構６３は、例えば、モータ６３０、及びモータ６３０を内部に収容するアーム６３１を備えている。モータ６３０は、例えば、パルスモータであるが、サーボモータであってもよい。アーム６３１の下面からは、モータ６３０のシャフトが下方に向かって突き出ている。そして、回転機構６３は、図示しないパルス発振器から供給される駆動パルスによって、モータ６３０が駆動することに伴って、モータ６３０のシャフトに連結されたディスク６２を例えばＺ軸を軸に回転させる。モータ６３０に供給される駆動パルス数によって、原点位置から回転したディスク６２の回転角度が認識可能となる。なお、回転機構６３のモータ６３０が直接ディスク６２に連結されておらず、回転機構６３が図示しないプーリ機構等を介してディスク６２に連結されていてもよい。

【0029】

図２に示す蓋６１は、ケース６０に合わせて平面視略円形に形成された蓋基部６１０と、蓋基部６１０の側面から水平方向外側に向かって延出するように形成された蓋側フランジ６１１と、蓋基部６１０の中央領域にＺ軸方向に沿って貫通形成された図示しないシャフト挿通孔とを有している。蓋側フランジ６１１は、ケース６０のマウントフランジ６０５の形状と合わせるように円環の３／４の円弧形状となっている。そして、図２に示すように、ディスク６２を収容した状態のケース６０のマウントフランジ６０５の上面と蓋６１の蓋側フランジ６１１の下面とを重ね合わせて、図示しないボルト等によってマウントフランジ６０５と蓋側フランジ６１１とが締結固定される。これにより、溝状の圧力逃し経路６０６は、蓋側フランジ６１１に覆われ、圧力逃し経路６０６内の水が４方向バルブ６外に漏れ出てしまうような事態が生じることが防止される。なお、ケース６０と蓋６１とが、熱板溶着、振動溶着、又は接着剤等によって固定されていてもよいし、マウントフランジ６０５と蓋側フランジ６１１との接続部分に、図示しないシーリング等が配設されていてもよい。

【0030】

また、蓋６１の上面に回転機構６３のアーム６３１が接続されるとともに、蓋６１の図示しないシャフト挿通孔にモータ６３０のシャフトが挿通され、該シャフトにケース６０内のディスク６２が連結される。これにより、ディスク６２に回転機構６３の生み出す回転動力が伝達可能となる。

【0031】

なお、ケース６０のマウントフランジ６０５の上面が平坦面であり、蓋側フランジ６１１の下面に溝状の圧力逃し経路が形成されてもよい。また、マウントフランジ６０５の上面及び蓋側フランジ６１１の下面の両面に、溝状の圧力逃し経路が互いに合致するように形成されてもよい。

【0032】

図１に示すように、電動車両９は、循環水の回路構造１の他に、例えば、インバータ冷却回路２と、ヒートポンプシステム７と、を備えている。インバータ冷却回路２は、冷却水回路３、ヒータ回路４、及びヒートポンプシステム７とは別回路で配設されている。インバータ冷却回路２は、配管２５でつながれた循環路であり、配管２５を流れる水の熱を外気との熱交換を通じて放熱するラジエータ２０と、ラジエータ２０に接続されたリザーブタンク２１と、水を循環させる駆動源となるポンプ２２と、配管２５を流れる水の温度を測定する水温センサ２３と、ポンプ２２が回ることで冷却水が送られるインバータ２４と、が配設されている。インバータ２４は、例えば、図示しない走行用モータと直流電流を交流に変換し、走行用モータに供給する。なお、インバータ冷却回路２の構成は、本例に限定されるものではない。

【0033】

図１に示す例えばカーエアコン用のヒートポンプシステム７は、配管７０でつながれた循環路である。ヒートポンプシステム７は、大気と冷媒との熱交換を行う空冷コンデンサ７１と、配管７０内を流れる冷媒を圧縮して循環させる駆動源である電動コンプレッサ７２と、エバポレータ７３と、アキュームレータ（圧力タンク）７４と、チラー７５と、水冷コンデンサ７６と、配管７０の各所に配設された電気式膨張弁７７２と、を備えている。

【0034】

図１に示す循環水の回路構造１は、冷却水回路３とヒータ回路４とに注水が行われることで使用可能な状態となる。注水は、例えば、図１に示す４方向バルブ６によって冷却水回路３とヒータ回路４とが直結された状態（図１に示す４方向バルブ６のディスク６２が縦向きにされた状態）としてから、注水起点であるリザーブタンク４６内に水を注ぎこむ。その後、ポンプ３０、ポンプ４０を稼働させ、冷却水回路３及びヒータ回路４内のエア抜きを行ない、注水を完了させる。

【0035】

注水が完了したヒータ回路４及び冷却水回路３の通常時における水の流れについて、以下に説明する。本実施形態における通常時とは、ヒータ回路４内に加熱した水を循環させて電動車両９の暖房を機能させるとともに、冷却水回路３内に冷却した水を循環させてバッテリ３２等を冷却している状態である。通常時では図１に示すように、４方向バルブ６のディスク６２が分断モードとされ、ヒータ回路４と冷却水回路３とが分断された状態に設定される。

【0036】

ヒータ回路４のポンプ４０が作動することで、ヒータ回路４に注水された水が、水冷コンデンサ４１、ヒータ４２、４方向バルブ６の第四ポート６０４、第二室６２４、４方向バルブ６の第三ポート６０３、ヒータコア４４、及びリザーブタンク４６の順で流れて、ヒータ回路４をヒータ４２により加熱された水が循環する。そして、ヒータコア４４による電動車両９内の暖房が機能する。

【0037】

また、冷却水回路３のポンプ３０が作動することで、冷却水回路３に注水された水が、バッテリ３２、電子ユニット３３、チラー３５、４方向バルブ６の第一ポート６０１、第一室６２３、４方向バルブ６の第二ポート６０２の順で流れて、冷却水回路３を冷却された水が循環し、バッテリ３２が冷却される。

【0038】

例えば、図４に示す圧力逃し経路６０６の流路断面積は、第一ポート６０１及び第二ポート６０２の流路断面積よりもずっと小さく設定されている。そのため、図１に示す冷却水回路３内の圧力が許容された範囲に収まっている状態では、冷却水回路３を循環する冷却された水が、圧力逃し経路６０６に流れ込むことが抑制される。即ち、冷却水回路３の水が、圧力逃し経路６０６を通り図１に示すヒータ回路４内に流れ込むことが抑制される。例えば、圧力逃し経路６０６には、予め水が充満しており新たな水が進入しないため、圧力逃し経路６０６の水が、ヒータ回路４と、回路内圧力が許容される範囲内に収まっている冷却水回路３との熱交換を遮断する壁のような役割を果たす。

【0039】

本実施形態の循環水の回路構造１では、図４に示すように、圧力逃し経路６０６が、４方向バルブ６の外周に沿うように設けられている。そのため、４方向バルブ６は、圧力逃し経路６０６を、スペースを無駄に取らずに所定距離確保することができ、冷却水回路３内の圧力が許容された範囲に収まっている状態では、ヒータ回路４を循環する水と冷却水回路３を循環する水とが混ざってしまうのを防ぐことができる。よって、循環水の回路構造１は、ヒータ回路４の加温効率及び冷却水回路３の冷却効率を高く保つことが可能となる。

【0040】

例えば、冷却された水が循環する冷却水回路３と加熱された水が循環するヒータ回路４とを図１に示すように分断した状態が所定時間続くことで、リザーブタンクが配設されていない冷却水回路３内の圧力が上昇する。そして、冷却水回路３内とヒータ回路４内の圧力を同じにするように冷却水回路３内を循環する水が圧力逃し経路６０６にも流れる。

【0041】

即ち、図１、及び図４に示す第一ポート６０１からケース６０内の第一室６２３に至り第一室６２３から第二ポート６０２に流れる水の一部が、第一室６２３内において圧力逃し経路６０６に一端６０６ａから流れ込む。圧力逃し経路６０６に冷却水回路３を循環していた水が新たに流れて、他端６０６ｂからケース６０の第二室６２４に流れ込み、ヒータ回路４を循環する水と合流する。したがって、図１に示すヒータ回路４のリザーブタンク４６内に冷却水回路３内を循環していた水の一部が新たに流れ込むため、循環水の回路構造１は、リザーブタンク４６によって冷却水回路３の圧力増加を吸収することができる。

【0042】

本実施形態の循環水の回路構造１においては、４方向バルブ６によって冷却水回路３とヒータ回路４とを分断させた状態において、例えば冷却水回路３内の回路内圧力が上昇した際に冷却水回路３とヒータ回路４とを連通させて圧力逃しを行う圧力逃し経路６０６を、４方向バルブ６に設けている。そのため、冷却水回路３内の圧力が許容された範囲に収まるように圧力逃しを行うことができる。したがって、循環水の回路構造１は、冷却水回路３に配設されたバッテリ３２の電子デバイスの流路内圧増加を緩和でき、バッテリ３２の信頼性を向上させる。また、循環水の回路構造１は、バッテリ３２以外の機器も許容内圧に保つことができ、圧力の上昇による循環水の回路構造１の水漏れの発生も抑止できる。さらに、循環水の回路構造１は、冷却水回路３にリザーブタンクを配設せずに済み、且、ヒータ回路４と冷却水回路３との間に、金属配管やゴムホース等で構成される圧力逃し経路を従来のように別途設定する必要が無いため、循環水の回路構造１の構築コストを従来よりも減らせる。

【0043】

次に、図１に示す電動車両９の車両環境が低温時になっている場合等における、循環水の回路構造１内の水の流れについて説明する。冷却水回路３のバッテリ３２を加温するために、４方向バルブ６のディスク６２が図２に示すような直結モードとされ、図１に示す冷却水回路３とヒータ回路４とが直結された状態（図１に示すディスク６２が縦向きにされた状態）となる。

【0044】

図１に示す４方向バルブ６のディスク６２が、図２に示す直結モードとされることで、水がヒータ回路４のポンプ４０、水冷コンデンサ４１、ヒータ４２、４方向バルブ６の第四ポート６０４、第一室６２３、第二ポート６０２、冷却水回路３の冷却配管３６、ポンプ３０、バッテリ３２、電子ユニット３３、チラー３５、４方向バルブ６の第一ポート６０１、第二室６２４、第三ポート６０３、ヒータ回路４のヒータコア４４、リザーブタンク４６の順で、ヒータ回路４から冷却水回路３にわたって循環する。したがって、バッテリ３２は、ヒータ回路４内で加熱された水によって温められる。なお、冷却水回路３とヒータ回路４とが直結されている場合には、チラー３５は、バッテリ３２を加温するために作動させられていない。

【0045】

本実施形態の循環水の回路構造１では、ヒータ回路４と冷却水回路３とが直結されて上記のような加熱された水の循環が行われる場合に、４方向バルブ６において、圧力逃し経路６０６にも水が流れる。これにより、圧力逃し経路６０６は、循環流路として機能し、４方向バルブ６の通水抵抗を軽減することが可能である。

【0046】

図１に示す循環水の回路構造１における４方向バルブは、図２～図４に示す４方向バルブ６に限定されるものではなく、例えば、図５、図６に示す縦型の４方向バルブ６Ａが採用されてもよい。図５は、４方向バルブの別例である縦型の４方向バルブ６Ａを示す斜視図である。また、図６は、縦型の４方向バルブ６Ａに設けられた圧力逃し経路を説明する斜視図である。なお、４方向バルブ６Ａにおいて、４方向バルブ６と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略する。

【0047】

４方向バルブ６Ａは、例えば、ケース６５と、ケース６５上に着脱可能に配設された蓋６６と、ケース６５内に収容されたディスク６７と、蓋６６を介してディスク６７に連結された回転機構６３と、を備えている。

【0048】

ケース６５は、例えば、略有底円筒状に形成された基部６５０を有している。そして、基部６５０の側面には、Ｙ軸方向における一方向に延在する第一ポート６５１、Ｘ軸方向における一方向に延在する第二ポート６５２、Ｘ軸方向において第二ポート６５２と反対方向に延在する第三ポート６５３、及び第一ポート６５１よりも下方となる位置で第一ポート６５１の延在方向と同方向に延在する第四ポート６５４が、基部６５０内部の空間と連通するように配設されている。

【0049】

図５、及び図６に示す第一ポート６５１及び第二ポート６５２は、図１に示す冷却水回路３の冷却配管３６が接続される。また、図５、及び図６に示す第三ポート６５３及び第四ポート６５４は、図１に示すヒータ回路４のヒータ配管４８が接続される。

【0050】

図７は、縦型の４方向バルブ６Ａのケース６５を示す平面図である。図７に示すように、基部６５０の内部に、三つの隔壁６５０ａが設けられる。三つの隔壁６５０ａは、有底円筒状の基部６５０の底からＺ軸方向に突出し、互いに接続されている。三つの隔壁６５０ａは、基部６５０内部の空間を、第二ポート６５２に連通する第二前室６５２ａ、及び第三ポート６５３に連通する第三前室６５３ａ、及び第四ポート６５４に連通する第四前室６５４ａに区画する。第一ポート６５１は、隔壁６５０ａの上端よりも上方に位置する。

【0051】

図５、図６に示すディスク６７は、可動弁体であり、例えば、ケース６５の基部６５０の円柱状の内部の空間に緩く嵌合できる大きさに形成されている。ディスク６７は、円形板状に形成され、図５における例えば上面に回転機構６３が連結される。

【0052】

ディスク６７には、２つの貫通孔６７ａと、凹部６７ｂとが設けられる。２つの貫通孔６７ａは、ディスク６７を厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する。２つの貫通孔６７ａは、互いに隔てられて隣接する。凹部６７ｂは、２つの貫通孔６７ａから隔てられて、ディスク６７の下面から上方へ窪んでいる。図５、及び図６に示す例では、２つの貫通孔６７ａがそれぞれ平面視略扇状に形成され、凹部６７ｂが平面視半円状に形成されており、その中心角側がディスク６７の中心部分に略合致している。

【0053】

ディスク６７は、基部６５０の内部に収容される。ディスク６７は、隔壁６５０ａの上方、且つ第一ポート６５１の下方に位置する。このため、ディスク６７は、基部６５０内部の空間を、第二前室６５２ａ、第三前室６５３ａ、及び第四前室６５４ａを含む下部空間と、第一ポート６５１に連通する第一前室６５１ａとに区画する。第一前室６５１ａは、ディスク６７の上方に位置する。

【0054】

４方向バルブ６Ａは、図５、及び図６に示す状態においては、ディスク６７によって、第一ポート６５１と、第一前室６５１ａと、貫通孔６７ａと、第二前室６５２ａと、第二ポート６５２と、が連通している。また、ディスク６７によって、第四ポート６５４と、第四前室６５４ａと、凹部６７ｂと、第三前室６５３ａと、第三ポート６５３と、が連通している。したがって、図１に示す循環水の回路構造１が、仮に図５、及び図６に示す縦型の４方向バルブ６Ａを備えている場合には、４方向バルブ６Ａが、図５、及び図６に示す状態となっている際に、冷却水回路３とヒータ回路４とが分断された状態となる。

【0055】

ケース６５の基部６５０の側面の上記各ポートよりも上方の位置には、水平方向外側に向かってマウントフランジ６５５が延出するように形成されている。図５、及び図６に示す例において、マウントフランジ６５５は、半円弧形状となっている。マウントフランジ６５５は、ケース６５と蓋６６との接続部分となる。

【0056】

マウントフランジ６５５の上面には、半円弧状の溝が、圧力逃し経路６５６として形成されている。圧力逃し経路６５６は、ケース６５の基部６５０の円柱状の内部空間に対して、例えば同心円状となるように形成されている。そして、圧力逃し経路６５６の一端６５６ａは、例えば、第二ポート６５２の上方に位置しつつ、第一前室６５１ａに連通している。

【0057】

図６に示すように、圧力逃し経路６５６の他端６５６ｂ側は、マウントフランジ６５５から基部６５０の外側面に沿って下るようにダクト状に延在し、例えば、第三ポート６５３に連通している。圧力逃し経路６５６は、例えば、樹脂成型で形成されることで、その長さや断面積を容易に所望の値に設定可能である。

【0058】

本実施形態において、圧力逃し経路６５６は、４方向バルブ６Ａの外周、即ち、ケース６５の有底円筒状の基部６５０の外周に沿うように設けられている。圧力逃し経路６５６の長さや断面積は、図１に示すヒータ回路４と冷却水回路３との水温差の影響が生じにくくなるように、循環水の回路構造１の要求に合わせて適宜の値が設定される。

【0059】

図５に示す蓋６６は、ケース６５に合わせて平面視略円形に形成された蓋基部６６０と、蓋基部６６０の側面から水平方向外側に向かって延出するように形成された蓋側フランジ６６１と、蓋基部６６０の中央にＺ軸方向に貫通形成された図示しないシャフト挿通孔とを有している。蓋側フランジ６６１は、ケース６５のマウントフランジ６５５の形状と合致するように半円弧状に形成されている。

【0060】

ディスク６７を収容した状態のケース６５のマウントフランジ６５５の上面と蓋６６の蓋側フランジ６６１の下面とを重ね合わせて、図示しないボルトによってマウントフランジ６５５と蓋側フランジ６６１とが、例えば締結固定される。また、蓋６６の上面に回転機構６３のアーム６３１が接続されるとともに、蓋６６に貫通形成されるとともにシーリング部材が配設された図示しないシャフト挿通孔をモータ６３０のシャフトが通過して、該シャフトにケース６５内のディスク６７が連結される。これにより、ディスク６７がケース６５内で回転可能な状態となっている。

【0061】

図１に示す循環水の回路構造１が、図５、及び図６に示す縦型の４方向バルブ６Ａを備えている場合における、ヒータ回路４及び冷却水回路３の通常時の水の流れについて、以下に説明する。該通常時では、４方向バルブ６Ａのディスク６７が図５、及び図６に示す分断モードとされ、図１に示すヒータ回路４と冷却水回路３とが分断した状態に設定される。

【0062】

ヒータ回路４では、水冷コンデンサ４１、ヒータ４２、図５、図６に示す４方向バルブ６Ａの第四ポート６５４、第四前室６５４ａ、凹部６７ｂ、第三前室６５３ａ、第三ポート６５３、図１に示すヒータコア４４、及びリザーブタンク４６の順で、加熱された水が循環し、電動車両９内の暖房が機能する。

【0063】

冷却水回路３では、バッテリ３２、電子ユニット３３、チラー３５、図５、図６の４方向バルブ６Ａの第一ポート６５１、第一前室６５１ａ、２つの貫通孔６７ａのうち一方、第二前室６５２ａ、及び第二ポート６５２の順で、冷却された水が循環し、バッテリ３２が冷却される。なお、２つの貫通孔６７ａのうち他方は、隔壁６５０ａによって塞がれている。

【0064】

例えば、図６に示す圧力逃し経路６５６の断面積は、第一ポート６５１、第一前室６５１ａ、貫通孔６７ａ、第二前室６５２ａ、及び第二ポート６５２の断面積等よりも小さく設定されている。そのため、冷却水回路３内の圧力が許容された範囲内に収まっている状態では、冷却水回路３を循環する冷却された水が、ケース６５内の第一前室６５１ａにおいて、圧力逃し経路６５６に流れることが抑制される。また、４方向バルブ６Ａは、圧力逃し経路６５６を、該４方向バルブ６Ａの外周に沿うように設けていることで、スペースを取らずに圧力逃し経路６５６を所定距離確保でき、ヒータ回路４を循環する水と冷却水回路３を循環する水とが混ざることを抑制し、ヒータ回路４及び冷却水回路３の作動効率を高く保てる。

【0065】

冷却された水が循環する冷却水回路３と加熱された水が循環するヒータ回路４とが分断された状態が所定時間続くと、リザーブタンクが設けられていない冷却水回路３内の圧力が上昇する。これに伴って、冷却水回路３内を循環して図５、及び図６に示す第一ポート６５１からケース６５内の第一前室６５１ａに至った水が、貫通孔６７ａに流れるとともに、圧力逃し経路６５６にも一端６５６ａから流れ込む。圧力逃し経路６５６を流れる水は、他端６５６ｂから第三ポート６５３を通過してヒータ回路４を循環する水と合流する。そして、ヒータ回路４のリザーブタンク４６内に冷却水回路３内を循環していた水の一部が入るため、リザーブタンク４６によって冷却水回路３の圧力増加が吸収される。

【0066】

上記のように、循環水の回路構造１は、図２～図４に示す４方向バルブ６に代えて、図５、図６に示す縦型の４方向バルブ６Ａを備えている場合であっても、冷却水回路３の回路内圧力の上昇を緩和でき、バッテリ３２や、バッテリ３２以外の機器も許容内圧に保つことができ、圧力の上昇による循環水の回路構造１の水漏れの発生も抑止できる。また、冷却水回路３にリザーブタンクを配設せずに済み、かつ、ヒータ回路４と冷却水回路３との間に、金属配管やゴムホースを用いた圧力逃し経路を別途設定する必要が無いため、回路構造のコストを従来よりも減らすことができる。

【0067】

図１に示す電動車両９の車両環境が低温時となっている場合には、冷却水回路３のバッテリ３２を加温するために、図５、及び図６に示す４方向バルブ６Ａのディスク６７が、Ｚ軸方向側から見て反時計回り方向に略９０度回転され、直結モードとなる。そして、水がヒータ回路４のポンプ４０、水冷コンデンサ４１、ヒータ４２、４方向バルブ６Ａの第四ポート６５４、第四前室６５４ａ、凹部６７ｂ、第二前室６５２ａ、第二ポート６５２、冷却水回路３の冷却配管３６、ポンプ３０、バッテリ３２、電子ユニット３３、チラー３５、４方向バルブ６Ａの第一ポート６５１、ケース６５内の第一前室６５１ａ、２つの貫通孔６７ａのうち一方、第三前室６５３ａ、第三ポート６５３、ヒータ回路４のヒータコア４４、及びリザーブタンク４６の順で、ヒータ回路４から冷却水回路３にわたって循環する。したがって、バッテリ３２は、ヒータ回路４内で加熱された水によって温められる。

【0068】

上記のように本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0069】

１：循環水の回路構造
２：インバータ冷却回路
３：冷却水回路 ３０：ウォータポンプ ３２：バッテリ ３３：電子ユニット
３５：チラー ３６：冷却配管
４：ヒータ回路 ４０：ウォータポンプ ４１：水冷コンデンサ ４２：加熱ヒータ
４４：ヒータコア ４６：リザーブタンク
４８：ヒータ配管
６：４方向バルブ
６０：ケース ６００：基部 ６０１：第一ポート ６０２：第二ポート
６０３：第三ポート ６０４：第四ポート ６０５：マウントフランジ
６０６：圧力逃し経路
６１：蓋 ６１０：蓋基部 ６１１：蓋側フランジ
６２：ディスク ６２０：天板 ６２１：仕切板 ６２２：リング部 ６２３：第一室
６２４：第二室
６３：回転機構
７：ヒートポンプシステム
９：電動車両
６Ａ：縦型の４方向バルブ ６５６：圧力逃し経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】