(57)【要約】【課題】熱媒体の循環量不足を抑制可能な熱交換装置を提供する。【解決手段】熱交換装置は、熱交換器と、流体輸送装置と、流路２０と、開閉弁５１を用いて熱交換器に流れ込む熱媒体の流速を増減させる流速調整装置５０とを備えている。開閉弁は、第１開閉弁５１ａと、第１開閉弁を回転させる第１駆動部５４ａを備えている。開閉弁は、第１開閉弁の回転軸の軸方向に沿って第１開閉弁と並んだ位置であって、開閉弁に流れ込む熱媒体の流れ方向において第１開閉弁よりも下流に設けられている第２開閉弁５１ｂと、第２開閉弁を駆動する第２駆動部５４ｂとを備えている。開閉弁は、第１開閉弁と第２開閉弁とを接続して一体に回転させる接続部９１を備えている。開閉弁は、第１開閉弁と第２開閉弁とのどちらかが回転不可能な場合に、第１開閉弁と第２開閉弁との接続部による接続を解除する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に熱媒体が流れる熱交換器（３１、３２）と、
前記熱交換器に熱媒体を流す流体輸送装置（７）と、
前記熱交換器と前記流体輸送装置とを接続して熱媒体が流れる流路（２０）と、
前記流路に設けられて、前記流路を開閉する開閉弁（５１、２５１、３５１、４５１）を用いて前記熱交換器に流れ込む熱媒体の流速を増減させる流速調整装置（５０）とを備え、
前記開閉弁は、
第１開閉弁（５１ａ、２５１ａ、３５１ａ、４５１ａ）と、
前記流体輸送装置から送られる熱媒体の流れから力を受けて前記第１開閉弁を回転させる第１駆動部（５４ａ）と、
前記第１開閉弁の回転軸の軸方向に沿って前記第１開閉弁と並んだ位置であって、前記開閉弁に流れ込む熱媒体の流れ方向において前記第１開閉弁よりも下流に設けられている第２開閉弁（５１ｂ、２５１ｂ、３５１ｂ、４５１ｂ）と、
前記開閉弁に流れ込む熱媒体の流れ方向において前記第１駆動部よりも下流に設けられ、前記流体輸送装置から送られる熱媒体の流れから力を受けて前記第２開閉弁を回転させる第２駆動部（５４ｂ）と、
前記第１開閉弁と前記第２開閉弁とを接続して一体に回転させる接続部（９１、２９１）とを備え、
前記開閉弁は、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁とのどちらかが回転不可能な場合に、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁との前記接続部による接続を解除する熱交換装置。
【請求項２】
前記開閉弁は、
前記接続部における接続が解除された場合に、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁とのうち回転可能な前記開閉弁を前記流路に流れる熱媒体の量を制限しない位置で停止させるストッパー（９２）を備えている請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項３】
前記接続部における接続が解除された場合に、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁とのうち回転可能な前記開閉弁が回転を継続する請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項４】
前記第１駆動部と前記第２駆動部とは、駆動力の大きさが異なる請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱交換装置。
【請求項５】
前記第１駆動部による駆動力は、前記第２駆動部による駆動力よりも大きい請求項４に記載の熱交換装置。
【請求項６】
前記第１駆動部と前記第２駆動部とは、前記開閉弁の回転軸に沿って、らせん状に設けた羽根を用いた水車構造であって、
前記第２駆動部は、前記第１駆動部よりも前記開閉弁の回転軸に沿っている長さ寸法が大きい請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱交換装置。
【請求項７】
前記第１開閉弁は、
断面が円弧状の第１弁体（５７ａ）と、
前記第１弁体と一体に設けられ、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁とが接続された通常状態において、前記第２開閉弁に対向している第１対向面（５５ａ）を備え、
前記第２開閉弁は、
断面が円弧状の第２弁体（５７ｂ）と、
前記第２弁体と一体に設けられ、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁とが接続された通常状態において、前記第１開閉弁に対向している第２対向面（５３ｂ）を備え、
前記開閉弁は、互いに対向している前記第１対向面と前記第２対向面との間からの熱媒体の漏出を防ぐためのシール部（３９３）を備えている請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱交換装置。
【請求項８】
前記シール部は、
前記第１対向面から前記第２開閉弁に向かって突出している環状の第１シール部（３９３ａ）と、
前記第２対向面から前記第１開閉弁に向かって突出している環状の第２シール部（３９３ｂ）とを備え、
前記シール部は、前記第１シール部と前記第２シール部とを嵌合して形成されている請求項７に記載の熱交換装置。
【請求項９】
前記接続部は、
傾斜面を有して前記第１開閉弁と一体に回転する第１接続部（９１ａ、２９１ａ）と、
傾斜面を有して前記第２開閉弁と一体に回転する第２接続部（９１ｂ、２９１ｂ）とを備え、
前記第１開閉弁と前記第２開閉弁とが接続された通常状態においては、前記第１接続部と前記第２接続部とが傾斜面同士で接触している請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱交換装置。
【請求項１０】
前記第２開閉弁の高さ寸法は、前記第１開閉弁の高さ寸法よりも小さい請求項１から請求項９のいずれかに記載の熱交換装置。
【請求項１１】
前記流速調整装置は、前記熱交換器に流れ込む熱媒体の流速を周期的に増減させる請求項１から請求項１０のいずれかに記載の熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、複数の同一構成の熱交換器に対して熱源液体をポンプによって供給する配管において、各枝管に設けた流量調整弁の開度制御や各枝管に設けた個別ポンプの制御によって、脈動流を生成している。これにより、熱交換器に対して熱源液体を供給する際のポンプ動力を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−４０６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の構成では、脈動流を生成するために制御弁の開閉状態を制御している。この場合、制御弁において異物を噛み込むなどして制御弁の駆動が強制的に停止してしまうことがある。制御弁が閉じた状態で駆動が強制的に停止してしまうと、閉じた状態の制御弁から先に流体を送ることができなくなる恐れがある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、熱交換装置にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示される１つの目的は、熱媒体の循環量不足を抑制可能な熱交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示された熱交換装置は、内部に熱媒体が流れる熱交換器（３１、３２）と、熱交換器に熱媒体を流す流体輸送装置（７）と、熱交換器と流体輸送装置とを接続して熱媒体が流れる流路（２０）と、流路に設けられて、流路を開閉する開閉弁（５１、２５１、３５１、４５１）を用いて熱交換器に流れ込む熱媒体の流速を増減させる流速調整装置（５０）とを備え、開閉弁は、第１開閉弁（５１ａ、２５１ａ、３５１ａ、４５１ａ）と、流体輸送装置から送られる熱媒体の流れから力を受けて第１開閉弁を回転させる第１駆動部（５４ａ）と、第１開閉弁の回転軸の軸方向に沿って第１開閉弁と並んだ位置であって、開閉弁に流れ込む熱媒体の流れ方向において第１開閉弁よりも下流に設けられている第２開閉弁（５１ｂ、２５１ｂ、３５１ｂ、４５１ｂ）と、開閉弁に流れ込む熱媒体の流れ方向において第１駆動部よりも下流に設けられ、流体輸送装置から送られる熱媒体の流れから力を受けて第２開閉弁を回転させる第２駆動部（５４ｂ）と、第１開閉弁と第２開閉弁とを接続して一体に回転させる接続部（９１、２９１）とを備え、開閉弁は、第１開閉弁と第２開閉弁とのどちらかが回転不可能な場合に、第１開閉弁と第２開閉弁との接続部による接続を解除する。
【０００７】
開示された熱交換装置によると、第１開閉弁と第２開閉弁とのどちらかが回転不可能な場合には、第１開閉弁と第２開閉弁との接続を解除する接続部を備えている。このため、開閉弁をなす第１開閉弁と第２開閉弁とのどちらかの弁装置が異物の噛み込みなどによって強制的に停止された場合であっても、残りの弁装置が熱媒体の循環経路を開いて、熱交換装置の内部に熱媒体を循環させることができる。したがって、熱媒体の循環量不足を抑制可能な熱交換装置を提供できる。
【０００８】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】熱交換装置を示す構成図である。
【図２】流速調整装置を示す分解図である。
【図３】第１開閉弁を示す斜視図である。
【図４】第２開閉弁を示す斜視図である。
【図５】開閉弁の通常状態を示す斜視図である。
【図６】流速調整装置の通常状態を示す断面図である。
【図７】第１開閉弁の通常状態を示す断面図である。
【図８】第２開閉弁の通常状態を示す断面図である。
【図９】開閉弁の第１停止状態を示す斜視図である。
【図１０】第１開閉弁の第１停止状態を示す断面図である。
【図１１】第２開閉弁の第１停止状態を示す断面図である。
【図１２】開閉弁の第２停止状態を示す斜視図である。
【図１３】第１開閉弁の第２停止状態を示す断面図である。
【図１４】第２開閉弁の第２停止状態を示す断面図である。
【図１５】第２実施形態における第１開閉弁を示す斜視図である。
【図１６】第２実施形態における第２開閉弁を示す斜視図である。
【図１７】第２実施形態における開閉弁の通常状態を示す斜視図である。
【図１８】第３実施形態における第１開閉弁を示す斜視図である。
【図１９】第３実施形態における第２開閉弁を示す斜視図である。
【図２０】第３実施形態における開閉弁の通常状態を示す斜視図である。
【図２１】第４実施形態における流速調整装置を示す分解図である。
【図２２】第４実施形態における流速調整装置の通常状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【００１１】
第１実施形態
熱交換装置１は、車両に搭載されて車両の発熱部品を冷却する冷却装置として用いることができる。例えば電気自動車においては、熱交換装置１の内部に冷却水を循環させて、走行用モータや電池パックなどの発熱部品を冷却することができる。また、エンジン駆動の車両においては、熱交換装置１の内部にエンジン冷却水を循環させて、エンジンなどの発熱部品を冷却することができる。あるいは、エンジンで加熱されたエンジン冷却水と空気とを熱交換して車内に温風を送る車両用空調装置などにも用いることができる。ただし、熱交換装置１は、車両に搭載される用途以外にも、家庭用の空調装置やサーバの冷却装置などの熱交換を行う装置に対して広く適用可能である。冷却水やエンジン冷却水は、熱媒体を提供する。
【００１２】
図１において、熱交換装置１は、ラジエータ３とポンプ７と第１熱交換器３１と第２熱交換器３２とそれらをつなぐ流路２０とを備えている。ラジエータ３は、ラジエータ３の内部を流れる冷却水とラジエータ３の周囲の空気とを熱交換して熱媒体である冷却水を冷やす空冷の熱交換器である。熱交換装置１が車両に搭載されている場合には、ラジエータ３が車両の走行風を受けることで熱交換が促進される。
【００１３】
ポンプ７は、電気的に出力を制御可能な電動ウォーターポンプである。ポンプ７は、一定の流速で冷却水を送り出して循環させる。言い換えると、ポンプ７は、冷却水を定常流として循環させる。ポンプ７は、流体輸送装置を提供する。ただし、熱交換装置１は、冷却水などの液体を用いて熱交換させる装置に限られず、空気などの気体を循環させて熱交換を行う装置でもよい。この場合、流体輸送装置としては、送風機などを用いることができる。
【００１４】
流路２０は、第１熱交換器３１に冷却水を導く第１流路２１と、第２熱交換器３２に冷却水を導く第２流路２２とを備えている。流路２０において、第１流路２１と第２流路２２とに分岐する接続箇所には、流速調整装置５０が設けられている。流速調整装置５０の詳細については後述する。流速調整装置５０は、ポンプ７から定常流で送られる冷却水の流れを周期的に減速させて流速の増減を繰り返す流れを生成する機能を有している。言い換えると、流速調整装置５０は、定常流で流れている冷却水を脈動流に変換する脈動流生成機能を有している。流速調整装置５０は、第１流路２１と第２流路２２との２つの経路のどちらに冷却水を流してどちらに冷却水を流さないかを切り替える流路切り替え機能を有している。
【００１５】
熱交換装置１における冷却水の流れについて、第１流路２１を流れる場合を例に以下に説明する。ポンプ７から送られた冷却水は、流路２０を流れて流速調整装置５０に流入する。流速調整装置５０では、第１流路２１と第２流路２２とに流入する冷却水の流速が互いに異なる位相かつ同じ周期で増減される。例えば、流速調整装置５０が第１流路２１を開いて、第２流路２２を閉じている場合には、第１流路２１には冷却水が勢いよく流れるが、第２流路２２には冷却水が流れない。また、流速調整装置５０によって第１流路２１と第２流路２２とが一様に半分ずつ閉じられている場合には、第１流路２１と第２流路２２とに一様に同じ量の冷却水が流入する。ここで、周期的な流速の増減を繰り返す脈動流においては、流速の増加している時間と流速の減少している時間とが同じ長さであって、流速が増加も減少もしない時間を含んだサイクルを規則的に繰り返すこととなる。ただし、流速が増加も減少もしない時間を含まないように流速調整装置５０を構成してもよい。
【００１６】
第１流路２１に流入した冷却水は、第１熱交換器３１を流れて発熱部品を冷却すべく熱交換を行う。第１熱交換器３１は、例えば発熱部品である電池パックと接触しており、第１熱交換器３１の内部を流れる冷却水によって電池パックが直接冷却される。あるいは、第１熱交換器３１は、電池パックに向かって風が流れる風路内に設けられて、第１熱交換器３１の内部を流れる冷却水によって風が冷却される。この冷却された風が電池パックに吹き付けられることで、電池パックが冷却される。第１熱交換器３１による発熱部品の冷却方法は上述した方法に限られず、冷却対象である発熱部品も電池パックに限られない。また、第１熱交換器３１と第２熱交換器３２とは、全体で１つの熱交換器を構成してもよい。
【００１７】
ここで、冷却水は、流速が周期的に増減する脈動流の状態で第１熱交換器３１に流入している。脈動流の状態で第１熱交換器３１に流れ込んだ冷却水は、層流ではなく乱流となって流れやすい。すなわち、規則正しく流線上を運動する流れである層流ではなく、時間的空間的に不規則に運動する流れである乱流となって流れやすい。乱流のように、流れの乱れが大きくなると、配管と熱交換した冷却水は配管から遠ざかるように運動し、配管と熱交換していない冷却水は配管に近づくように運動しやすいため熱伝達が促進される。言い換えると、配管を流れる冷却水の熱分布が配管からの距離によらず一様になりやすいため、熱伝達効率が向上する。したがって、脈動流の状態で冷却水を流すことで第１熱交換器３１での熱交換効率を向上させることができる。
【００１８】
第１熱交換器３１と第２熱交換器３２とで冷却性能や冷却対象が異なる場合には、第１流路２１を流れ出た冷却水の温度と第２流路２２を流れ出た冷却水の温度とが大きく異なる場合がある。第１熱交換器３１を流れた冷却水は、第２熱交換器３２を流れた冷却水と合流して混ざり合い、温度が略均一になる。この時、脈動流の状態で流れていた冷却水が複雑に重ね合わされることで、冷却水の流れは合流前に比べて定常流に近づいた状態となる。その後、冷却水は、定常流に近づいた状態でラジエータ３に流入する。
【００１９】
ラジエータ３では、発熱部品との熱交換により加熱されて温度の上昇した冷却水をラジエータ３の周囲の空気と熱交換する。これにより、ラジエータ３の周囲の空気の温度に近づくように冷却水が冷却される。ラジエータ３で冷却された後、冷却水は、ポンプ７に吸い込まれて再び流路２０を循環して熱交換装置１としての一連の運転を繰り返す。
【００２０】
図２において、流速調整装置５０は、ケース２９と開閉弁５１とを備えている。ケース２９は、内部に開閉弁５１を収納するための形状を設けた直方体形状である。開閉弁５１は、ケース２９の中心部分に収納されることとなる。開閉弁５１は、流路２０の一部をなす第１流路２１と第２流路２２との開度を調整して、それぞれの経路に流れ込む冷却水の量を調整する弁装置である。開閉弁５１は、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとを備えている。第１開閉弁５１ａは、第２開閉弁５１ｂよりも流路２０に近い位置に配置されることとなる。言い換えると、第１開閉弁５１ａは、第２開閉弁５１ｂよりも冷却水の流れの上流側に位置してケース２９の内部に収納されることとなる。
【００２１】
ケース２９には、流路２０と第１流路２１と第２流路２２とのそれぞれの経路をなす配管が接続されている。ケース２９は、流路２０と第１流路２１と第２流路２２とにおいて、内部と外部とが連通している。流路２０は、ケース２９の外部から内部に冷却水を導く入口の機能を果たす。第１流路２１と第２流路２２とは、ケース２９の内部から外部に冷却水を導く出口の機能を果たす。流路２０は、ケース２９の上面の略中央に接続されている。
【００２２】
第１流路２１と第２流路２２とは、ケース２９の側面の略中央に接続されている。第１流路２１と第２流路２２とは、互いに反対側である正対した位置に設けられている。言い換えると、第１流路２１のケース２９側の開口における中心軸と第２流路２２のケース２９側の開口における中心軸とは同軸である。言い換えると、第１流路２１のケース２９側の開口における中心位置から開閉弁５１の回転軸に向かう方向に伸ばした直線の延長線上に、第２流路２２のケース２９側の開口における中心位置が存在する。
【００２３】
図３において、開閉弁５１の一部をなす第１開閉弁５１ａは、樹脂製である。第１開閉弁５１ａは、第１上面部５３ａと第１下面部５５ａとを備えている。第１上面部５３ａと第１下面部５５ａとは互いに平行な面を形成している。第１上面部５３ａは、中央に入口開口５２を備えた円環状である。入口開口５２は、円形の開口である。第１下面部５５ａは、中央に大きな円形の開口を備えた円環状である。第１上面部５３ａの外縁と第１下面部５５ａの外縁とは、同じ大きさである。
【００２４】
第１上面部５３ａと第１下面部５５ａとの間には、断面が円弧状の第１弁体５７ａが設けられている。第１上面部５３ａと第１下面部５５ａと第１弁体５７ａとは、連続する樹脂材料で一体に形成されている。第１弁体５７ａは、第１上面部５３ａの外縁と第１下面部５５ａの外縁とを連結している。第１弁体５７ａは、第１開閉弁５１ａの回転軸の周方向において、９０°にわたって連続して形成されて側壁面をなしている。第１上面部５３ａの外縁と第１下面部５５ａの外縁との間であって、第１弁体５７ａが形成されていない部分は、第１出口開口５６ａが形成されている。したがって、第１開閉弁５１ａの回転軸の周方向において、９０°にわたって第１弁体５７ａが設けられ、残りの２７０°にわたって第１出口開口５６ａが設けられている。言い換えると、第１開閉弁５１ａにおいては、第１弁体５７ａが形成されている部分よりも、第１出口開口５６ａが形成されている部分の方が大きい。
【００２５】
第１開閉弁５１ａは、第１下面部５５ａにおいて、第１開閉弁５１ａの外側に向かって突出している第１接続部９１ａと第１ストッパー９２ａとを備えている。言い換えると、第１接続部９１ａと第１ストッパー９２ａとは、第１下面部５５ａから第１上面部５３ａに向かう向きとは反対側に突出して設けられている。第１接続部９１ａの中心部分と第１ストッパー９２ａの中心部分とは、第１開閉弁５１ａの回転軸の周方向に９０°ずれた位置関係にある。
【００２６】
第１接続部９１ａは、円環状の第１下面部５５ａの内縁から外縁までの全幅にわたって設けられている。第１接続部９１ａは、円弧状の部材である。第１接続部９１ａの長手方向の端面のうち第１ストッパー９２ａからの距離が遠い方の端面は、第１下面部５５ａに対して傾斜した傾斜面をなしており、他方の端面は、第１下面部５５ａに対して直交した垂直面をなしている。第１ストッパー９２ａは、円環状の第１下面部５５ａの内縁から外縁までの全幅にわたって設けられている。第１ストッパー９２ａは、円弧状の部材である。第１ストッパー９２ａの長手方向の端面は、両面とも第１下面部５５ａに対して直交した垂直面をなしている。
【００２７】
第１開閉弁５１ａは、入口開口５２の内側に第１駆動部５４ａを備えている。すなわち、第１上面部５３ａの中央には、第１駆動部５４ａが設けられている。第１駆動部５４ａは、冷却水の流れる方向に対して角度をつけた４枚の羽根を有している。言い換えると、第１駆動部５４ａは、第１開閉弁５１ａの回転軸を中心として羽根をらせん状に形成した形状の回転体である。言い換えると、第１駆動部５４ａは、水車構造である。第１駆動部５４ａは、第１開閉弁５１ａを通過して流れる冷却水の流れの力である流体エネルギーを受けて第１駆動部５４ａと一体である第１開閉弁５１ａを回転駆動させる。すなわち、冷却水が速く流れる場合は、第１駆動部５４ａが速く回転することとなり、第１駆動部５４ａと一体の第１開閉弁５１ａも速く回転する。一方、冷却水が遅く流れる場合は、第１駆動部５４ａが遅く回転することとなり、第１駆動部５４ａと一体の第１開閉弁５１ａも遅く回転する。
【００２８】
第１開閉弁５１ａと第１駆動部５４ａとは、一体に設けられている。言い換えると、第１駆動部５４ａは、第１開閉弁５１ａを構成する一部分として第１開閉弁５１ａに連続して設けられている。ただし、第１開閉弁５１ａと第１駆動部５４ａとは、連続体でなくてもよい。すなわち、第１開閉弁５１ａと第１駆動部５４ａとを別部品で備え、それらの部品を連結するようにして２つの部品を一体に構成してもよい。
【００２９】
第１駆動部５４ａの羽根の角度を流れ方向に対して大きく傾斜させることで、冷却水の流れの力を大きく受けることになり、第１開閉弁５１ａは速く回転する。また、第１駆動部５４ａの羽根を流れ方向に沿って長く設けることで、より多くの冷却水と接触して流れの力を受けることになり、第１開閉弁５１ａは安定して速く回転する。したがって、第１開閉弁５１ａの回転する速さは、第１駆動部５４ａの羽根の形成の仕方によって制御可能である。脈動流の周波数が、２Ｈｚ程度になるように第１駆動部５４ａの回転を調整することが好ましい。ただし、脈動流の周波数は、熱交換を行う用途や、熱交換装置１全体をなす各構成部品の性能などによって適宜最適な値を設定することができる。
【００３０】
図４において、開閉弁５１の一部をなす第２開閉弁５１ｂは、樹脂製である。第２開閉弁５１ｂは、第２上面部５３ｂと第２下面部５５ｂとを備えている。第２上面部５３ｂと第２下面部５５ｂとは互いに平行な面を形成している。第２下面部５５ｂは、中央に大きな円形の開口を備えた円環状である。第２下面部５５ｂは、第１開閉弁５１ａに設けられている第１駆動部５４ａと同様の構成である第２駆動部５４ｂを中央に備えた円環状である。第２上面部５３ｂの外縁と第２下面部５５ｂの外縁とは、同じ大きさである。
【００３１】
第２上面部５３ｂと第２下面部５５ｂとの間には、断面が円弧状の第２弁体５７ｂが設けられている。第２上面部５３ｂと第２下面部５５ｂと第２弁体５７ｂとは、連続する樹脂材料で一体に形成されている。第２弁体５７ｂは、第２上面部５３ｂの外縁と第２下面部５５ｂの外縁とを連結している。第２弁体５７ｂは、第２開閉弁５１ｂの回転軸の周方向において、９０°にわたって連続して形成されて側壁面をなしている。第２上面部５３ｂの外縁と第２下面部５５ｂの外縁との間であって、第２弁体５７ｂが形成されていない部分は、第２出口開口５６ｂが形成されている。したがって、第２開閉弁５１ｂの回転軸の周方向において、９０°にわたって第２弁体５７ｂが設けられ、残りの２７０°にわたって第２出口開口５６ｂが設けられている。言い換えると、第２開閉弁５１ｂにおいては、第２弁体５７ｂが形成されている部分よりも、第２出口開口５６ｂが形成されている部分の方が大きい。
【００３２】
第２開閉弁５１ｂは、第２上面部５３ｂにおいて、第２開閉弁５１ｂの外側に向かって突出している第２接続部９１ｂと第２ストッパー９２ｂとを備えている。言い換えると、第２接続部９１ｂと第２ストッパー９２ｂとは、第２上面部５３ｂから第２下面部５５ｂに向かう向きとは反対側に突出して設けられている。第２接続部９１ｂの中心部分と第２ストッパー９２ｂの中心部分とは、第２開閉弁５１ｂの回転軸の周方向に９０°ずれた位置関係にある。
【００３３】
第２接続部９１ｂは、円環状の第２上面部５３ｂの内縁から外縁までの全幅にわたって設けられている。第２接続部９１ｂは、円弧状の部材である。第２接続部９１ｂの長手方向の端面のうち第２ストッパー９２ｂからの距離が遠い方の端面は、第２上面部５３ｂに対して傾斜した傾斜面をなしており、他方の端面は、第２上面部５３ｂに対して直交した垂直面をなしている。第２ストッパー９２ｂは、円環状の第２上面部５３ｂの内縁から外縁までの全幅にわたって設けられている。第２ストッパー９２ｂは、円弧状の部材である。第２ストッパー９２ｂの長手方向の端面は、両面とも第２上面部５３ｂに対して直交した垂直面をなしている。
【００３４】
第２開閉弁５１ｂは、第２下面部５５ｂの中央に、第２駆動部５４ｂが設けられている。第２駆動部５４ｂは、冷却水の流れる方向に対して角度をつけた４枚の羽根を有している。言い換えると、第２駆動部５４ｂは、第２開閉弁５１ｂの回転軸を中心として羽根をらせん状に形成した形状の回転体である。言い換えると、第２駆動部５４ｂは、水車構造である。第２駆動部５４ｂは、第２開閉弁５１ｂを通過して流れる冷却水の流れの力である流体エネルギーを受けて第２駆動部５４ｂと一体である第２開閉弁５１ｂを回転駆動させる。すなわち、冷却水が速く流れる場合は、第２駆動部５４ｂが速く回転することとなり、第２駆動部５４ｂと一体の第２開閉弁５１ｂも速く回転する。一方、冷却水が遅く流れる場合は、第２駆動部５４ｂが遅く回転することとなり、第２駆動部５４ｂと一体の第２開閉弁５１ｂも遅く回転する。
【００３５】
第２開閉弁５１ｂと第２駆動部５４ｂとは、一体に設けられている。言い換えると、第２駆動部５４ｂは、第２開閉弁５１ｂを構成する一部分として第２開閉弁５１ｂに連続して設けられている。ただし、第２開閉弁５１ｂと第２駆動部５４ｂとは、連続体でなくてもよい。すなわち、第２開閉弁５１ｂと第２駆動部５４ｂとを別部品で備え、それらの部品を連結するようにして２つの部品を一体に構成してもよい。
【００３６】
第２駆動部５４ｂの羽根の角度を流れ方向に対して大きく傾斜させることで、冷却水の流れの力を大きく受けることになり、第２開閉弁５１ｂは速く回転する。また、第２駆動部５４ｂの羽根を流れ方向に沿って長く設けることで、より多くの冷却水と接触して流れの力を受けることになり、第２開閉弁５１ｂは安定して速く回転する。したがって、第２開閉弁５１ｂの回転する速さは、第２駆動部５４ｂの羽根の形成の仕方によって制御可能である。
【００３７】
図５は、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとが接続部９１で適正に接続された通常状態の開閉弁５１を示している。第２開閉弁５１ｂは、第１開閉弁５１ａの回転軸に沿って直列に並んで設けられている。この通常状態においては、第１開閉弁５１ａを駆動する駆動力が接続部９１を介して第２開閉弁５１ｂにも伝達される。すなわち接続部９１は、駆動力の伝達部として機能している状態である。第１開閉弁５１ａの回転軸と第２開閉弁５１ｂの回転軸とは、同軸である。第１下面部５５ａは、第２開閉弁５１ｂと対向する第１対向面を提供している。第２上面部５３ｂは、第１開閉弁５１ａと対向する第２対向面を提供している。言い換えると、第１下面部５５ａと第２上面部５３ｂとは互いに対向している。第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとは接続部９１で接触して互いに接続されて、１つの開閉弁５１を形成している。
【００３８】
開閉弁５１は、第１弁体５７ａと第２弁体５７ｂとからなる弁体５７を備えている。通常状態の開閉弁５１において、第１弁体５７ａと第２弁体５７ｂとは、開閉弁５１の回転軸の周方向にそろった位置である。言い換えると、第１弁体５７ａと第２弁体５７ｂとは、同じタイミングで冷却水の経路を開閉制御して冷却水の流れを制御する。
【００３９】
接続部９１は、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとが隣り合った状態で分離可能に結合している。第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとは、第１接続部９１ａと第２接続部９１ｂとで接触した状態で接続されている。また、第１ストッパー９２ａは、第２開閉弁５１ｂの第２上面部５３ｂと接触している。第２ストッパー９２ｂは、第１開閉弁５１ａの第１下面部５５ａと接触している。
【００４０】
開閉弁５１の通常状態においては、第１接続部９１ａの傾斜面と第２接続部９１ｂの傾斜面とが接触した状態である。通常状態においては、第１ストッパー９２ａは、第２接続部９１ｂや第２ストッパー９２ｂと接触していない。通常状態においては、第２ストッパー９２ｂは、第１接続部９１ａや第１ストッパー９２ａと接触していない。
【００４１】
開閉弁５１の内部に流入した冷却水の一部は、第１開閉弁５１ａから第２開閉弁５１ｂに向かって流れる。すなわち、第１開閉弁５１ａは第２開閉弁５１ｂよりも冷却水の流れの上流に位置している。第１開閉弁５１ａにおいて、第１開閉弁５１ａの内部に冷却水が流れ込む際に、第１駆動部５４ａが冷却水の流れの力を受けて第１開閉弁５１ａを回転駆動させる。また、第２開閉弁５１ｂにおいて、第２開閉弁５１ｂの内側に流れ込んだ冷却水が第２駆動部５４ｂにぶつかることで、第２駆動部５４ｂが冷却水の流れの力を受けて第２開閉弁５１ｂを回転駆動させる。
【００４２】
第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとでは、内部に流れ込む冷却水の量が異なる。すなわち、第２開閉弁５１ｂには、第１開閉弁５１ａを流れた冷却水の一部しか流れ込まない。このため、第２駆動部５４ｂで得られる駆動力は第１駆動部５４ａで得られる駆動力よりも小さくなる。したがって、通常状態においては、第２開閉弁５１ｂの回転駆動力よりも大きな駆動力である第１開閉弁５１ａの回転駆動力が接続部９１を介して第２開閉弁５１ｂに伝達される。これにより、第１開閉弁５１ａが第２開閉弁５１ｂを押しながら回転する。言い換えると、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとが同期した状態で一体に回転する。開閉弁５１が通常状態で回転している場合には、第１接続部９１ａの傾斜面と第２接続部９１ｂの傾斜面とが常に接触した状態で回転する。
【００４３】
図６は、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとが接続部９１で適切に接続された通常状態における流速調整装置５０を示している。ケース２９の内部において、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとは、一本のシャフトによって回転軸が同軸となるように配置されている。第２開閉弁５１ｂは、開閉弁５１に流れ込む冷却水の流れ方向において、第１開閉弁５１ａよりも下流に設けられている。言い換えると、第２開閉弁５１ｂは、第１開閉弁５１ａよりも冷却水の入口側である流路２０から離れた位置に設けられている。
【００４４】
開閉弁５１は、ケース２９の内部に収納された状態では、冷却水の入口側である流路２０から離れる方向にケース２９に押し付けられている。言い換えると、開閉弁５１は、ケース２９において流路２０をなす配管が接続されている面とは接触せず離間している。すなわち、開閉弁５１とケース２９との間には、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとが開閉弁５１の回転軸に沿う方向に離間可能な程度の隙間が形成されている。
【００４５】
弁体５７は、第２流路２２の開口全体を閉塞している。弁体５７の一部をなす第１弁体５７ａは、第２流路２２の開口の半分を閉塞している。弁体５７の一部をなす第２弁体５７ｂは、第２流路２２の開口の半分を閉塞している。ただし、弁体５７は、第１流路２１や第２流路２２を完全には閉塞していない。すなわち、通常状態の開閉弁５１において、第１弁体５７ａと第２弁体５７ｂとの間に接続部９１及びストッパー９２の高さ分の隙間が形成されている。このため、開閉弁５１によって第１流路２１や第２流路２２を閉状態とした場合であっても、完全に冷却水の流れを止めるのではなく、流量を制限した状態で冷却水が流れ続けることとなる。ただし、通常状態の開閉弁５１において、完全に冷却水の流れを止めることが可能なように構成してもよい。
【００４６】
第２駆動部５４ｂにおける上流側から下流側までの長さ寸法Ｌ２は、第１駆動部５４ａにおける上流側から下流側までの長さ寸法Ｌ１よりも大きい。このため、第１駆動部５４ａと第２駆動部５４ｂとに対して、同じ流量の冷却水が流れる場合には、長さ寸法の大きな第２駆動部５４ｂの方が大きな駆動力を得ることができることとなる。ただし、実際には第１駆動部５４ａよりも下流に位置している第２駆動部５４ｂは、第１駆動部５４ａよりも流れる冷却水の量が少ない。第１駆動部５４ａと第２駆動部５４ｂとは、第２駆動部５４ｂで得られる駆動力が第１駆動部５４ａで得られる駆動力よりもわずかに小さくなるように羽根の長さ寸法や羽根の角度などが設定されている。
【００４７】
図７は、通常状態における第１開閉弁５１ａの動作を示している。通常状態において、第２流路２２の開口と第１弁体５７ａとが重なっている。この状態は、第２流路２２の半分について閉じられた半閉状態である。この半閉状態においては、第２流路２２と第１弁体５７ａとの間に回転軸の径方向におけるわずかなクリアランスが設けられているが、略隙間のない状態である。ただし、半閉状態においても最低限の流れが確保できるように第２流路２２と第１弁体５７ａとの間のクリアランスを大きく確保してもよい。
【００４８】
第１流路２１の開口に対して、第１弁体５７ａが重なった場合には、第１流路２１の半閉状態となる。また、第１弁体５７ａが第２流路２２の一部を覆い、第２流路２２の残りの部分が第１出口開口５６ａと重なっている場合には、第２流路２２の絞り状態である。第２流路２２の絞り状態においては、第２流路２２に流れる冷却水の量が開状態に比べると少ないが、閉状態に比べると多い状態である。
【００４９】
第１開閉弁５１ａは、回転することで第１流路２１や第２流路２２を半閉状態や絞り状態や開状態にして、第１流路２１や第２流路２２に流れ込む冷却水の流速を制御している。第１開閉弁５１ａの回転速度が一定であれば、第１流路２１や第２流路２２に流れ込む冷却水の流速を周期的に増減させることができる。
【００５０】
図８は、通常状態における第２開閉弁５１ｂの動作を示している。通常状態において、第２流路２２の開口と第２弁体５７ｂとが重なっている。この状態は、第２流路２２の半分について閉じられた半閉状態である。この半閉状態においては、第２流路２２と第２弁体５７ｂとの間に回転軸の径方向におけるわずかなクリアランスが設けられているが、略隙間のない状態である。ただし、半閉状態においても最低限の流れが確保できるように第２流路２２と第２弁体５７ｂとの間のクリアランスを大きく確保してもよい。
【００５１】
第１流路２１の開口に対して、第２弁体５７ｂが重なった場合には、第１流路２１の半閉状態となる。また、第２弁体５７ｂが第２流路２２の一部を覆い、第２流路２２の残りの部分が第２出口開口５６ｂと重なっている場合には、第２流路２２の絞り状態である。
【００５２】
第２開閉弁５１ｂは、回転することで第１流路２１や第２流路２２を半閉状態や絞り状態や開状態にして、第１流路２１や第２流路２２に流れ込む冷却水の流速を制御している。第２開閉弁５１ｂの回転速度が一定であれば、第１流路２１や第２流路２２に流れ込む冷却水の流速を一定の周波数で周期的に増減させることができる。
【００５３】
第２流路２２が第１弁体５７ａと第２弁体５７ｂとの両方の弁体５７によって閉じられた状態が、第２流路２２に流入可能な冷却水の量が最も制限された閉状態である。言い換えると、第２流路２２が、第１弁体５７ａによって半閉状態となると同時に、第２弁体５７ｂによっても半閉状態となる状態が閉状態である。第２流路２２の閉状態において、第１流路２１の開口は、第１出口開口５６ａ及び第２出口開口５６ｂと重なっており、第１流路２１に冷却水が流入することを妨げる部材のない開状態である。したがって、第１流路２１には、勢いよく冷却水が流れ、第２流路２２には、冷却水があまり流れない状態である。
【００５４】
開閉弁５１は、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとが同期した状態で一体に回転することで、第１流路２１や第２流路２２を周期的に開閉して冷却水の流速を制御する。言い換えると、開閉弁５１は、冷却水の加速と減速とを行う流速調整機能を発揮する。これにより、第１流路２１や第２流路２２を流れる冷却水を脈動流の状態などにして第１熱交換器３１や第２熱交換器３２に送ることができる。
【００５５】
図９は、第１停止状態における開閉弁５１を示している。第１停止状態とは、第１開閉弁５１ａが第１流路２１や第２流路２２を閉塞する位置で強制的に停止した状態である。第１開閉弁５１ａと第１流路２１や第２流路２２との間で異物を噛み込んだ場合などに第１停止状態となることが想定される。
【００５６】
第１停止状態においては、接続部９１による接続状態が解除されている。すなわち、通常状態においては互いに接触状態にあった第１接続部９１ａと第２接続部９１ｂとが、互いに離れた状態である。また、通常状態においては互いに離れていた第１ストッパー９２ａと第２ストッパー９２ｂとが、互いに接触している状態である。この状態においては、第２駆動部５４ｂが流れる冷却水から力を受けても、ストッパー９２の作用によって、回転不可能になっていない第２開閉弁５１ｂが回転駆動されず、自由に回転できない状態である。接続部９１における傾斜面は接続部９１による接続をスムーズに解除するための解除機構として機能している。
【００５７】
第１停止状態においては、第２弁体５７ｂが第１弁体５７ａと同じ側に位置していない。すなわち、通常状態においては第１弁体５７ａから開閉弁５１の回転軸の周方向に回転しない位置にあった第２弁体５７ｂが、開閉弁５１の回転軸の周方向に９０°回転した位置に移動している。
【００５８】
図１０は、第１停止状態における第１開閉弁５１ａの停止位置を示している。異物の噛み込みによって第１弁体５７ａは、第２流路２２を半閉状態とした位置で強制的に停止している。第１開閉弁５１ａは、噛み込みの原因である異物が除去されるなど、停止している原因が取り除かれるまでの間、回転することができない。したがって、第２流路２２の半閉状態が維持される。ただし、第１流路２１については常に開状態が維持される。
【００５９】
図１１は、第１停止状態における第２開閉弁５１ｂの停止位置を示している。第２弁体５７ｂは、第１流路２１と第２流路２２との両方の経路を開状態としている。第２弁体５７ｂは、通常状態のままの位置関係であれば、第１弁体５７ａと同様に第２流路２２を半閉状態とする位置で停止することになる。しかしながら、第２駆動部５４ｂによる駆動力によって第２開閉弁５１ｂのみが開閉弁５１の回転軸の周方向に９０°回動している。これにより、接続部９１での接続が解除され、第２弁体５７ｂは、第１弁体５７ａに対して通常状態よりも開閉弁５１の回転軸の周方向に９０°回転した位置でストッパー９２の作用によって停止している。
【００６０】
第１停止状態においては、第１流路２１が開状態、第２流路２２が半閉状態で開閉弁５１の回転が停止している。このため、２つの冷却水の経路の内、第１流路２１と第２流路２２との両方の経路において、冷却水が流通可能である。したがって、第２流路２２が半閉状態ではなく閉状態になる場合に比べて、多くの冷却水を流通可能である。
【００６１】
図１２は、第２停止状態における開閉弁５１を示している。第２停止状態とは、第２開閉弁５１ｂが第１流路２１や第２流路２２を閉塞する位置で強制的に停止した状態である。第２開閉弁５１ｂと第１流路２１との間で異物を噛み込んだ場合などに第２停止状態となることが想定される。
【００６２】
第２停止状態においては、接続部９１における接続状態が解除されている。すなわち、第１接続部９１ａが第２接続部９１ｂと第２ストッパー９２ｂとの間に嵌った状態である。また、第１ストッパー９２ａが第２接続部９１ｂと接触している状態である。この状態においては、第１駆動部５４ａが流体から力を受けても、接続部９１とストッパー９２との作用によって、第１開閉弁５１ａが回転できない状態である。
【００６３】
第２停止状態においては、第１弁体５７ａが第２弁体５７ｂと同じ側に位置していない。すなわち、通常状態においては第２弁体５７ｂから開閉弁５１の回転軸の周方向に回転しない位置にあった第１弁体５７ａが、開閉弁５１の回転軸の周方向に９０°回転した位置に移動している。
【００６４】
第２開閉弁５１ｂに対する第１開閉弁５１ａの回転は、第１接続部９１ａが第２接続部９１ｂを乗り越えることで引き起こされる。すなわち、第１接続部９１ａは、第２接続部９１ｂに設けられた傾斜面に沿って開閉弁５１の回転軸の周方向及び軸方向に移動する。これにより、第１接続部９１ａが第２接続部９１ｂを乗り越える。この時、第１開閉弁５１ａは、第１駆動部５４ａから第２接続部９１ｂを乗り越えるのに必要な力を得ている。
【００６５】
第１接続部９１ａは、第２接続部９１ｂを乗り越えた後、第２ストッパー９２ｂと接触する。第２ストッパー９２ｂは、第２接続部９１ｂとは異なり第１接続部９１ａと接触する端面が直交面である。このため、第２ストッパー９２ｂを乗り越えるためには、第２接続部９１ｂを乗り越えるよりも大きな力が必要となる。第１駆動部５４ａから得られる駆動力を第２ストッパー９２ｂが乗り越えられない大きさに設定することで、第１接続部９１ａと第２ストッパー９２ｂとが接触した状態で第１開閉弁５１ａを停止させることができる。
【００６６】
第１駆動部５４ａで得られる駆動力が小さく、第２接続部９１ｂを乗り越えられない場合には、第２接続部９１ｂの傾斜面の傾斜を低くなだらかに設定する。これにより、小さな駆動力でも第２接続部９１ｂを乗り越えられるようにできる。一方、第１駆動部５４ａで得られる駆動力が大きく、第２ストッパー９２ｂを乗り越えてしまう場合には、第２ストッパー９２ｂの第２上面部５３ｂからの突出量を大きく設定する。これにより、大きな駆動力でも第２ストッパー９２ｂを乗り越えられないようにできる。
【００６７】
図１３は、第２停止状態における第１開閉弁５１ａの停止位置を示している。第１弁体５７ａは、第１流路２１と第２流路２２との両方の経路を開状態としている。第１弁体５７ａは、通常状態のままの位置関係であれば、第２弁体５７ｂと同様に第２流路２２を半閉状態とする位置で停止することになる。しかしながら、第１駆動部５４ａによる駆動力によって第１開閉弁５１ａのみが開閉弁５１の回転軸の周方向に９０°回動している。これにより、接続部９１での接続が解除され、第１弁体５７ａは、第２弁体５７ｂに対して通常状態よりも開閉弁５１の回転軸の周方向に９０°回転した位置で接続部９１とストッパー９２との作用によって停止している。
【００６８】
図１４は、第２停止状態における第２開閉弁５１ｂの停止位置を示している。異物の噛み込みによって第２弁体５７ｂは、第２流路２２を半閉状態とした位置で強制的に停止している。第２開閉弁５１ｂは、噛み込みの原因である異物が除去されるなど、停止している原因が取り除かれるまでの間、回転することができない。よって、第２流路２２の半閉状態が維持される。ただし、第１流路２１については、常に開状態が維持される。
【００６９】
第２停止状態においては、第１流路２１が開状態、第２流路２２が半閉状態で開閉弁５１の回転が停止している。このため、２つの冷却水の経路の内、第１流路２１と第２流路２２との両方の経路に、冷却水が流通可能である。よって、第２流路２２が半閉状態ではなく閉状態になる場合に比べて、多くの冷却水を流通可能である。
【００７０】
上述した実施形態によると、接続部９１は、通常状態において第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとを接続し、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとのどちらかが回転不可能な場合には、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとの接続を解除している。このため、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとの両方の弁装置が同時に第１流路２１または第２流路２２を閉塞することを抑制しやすい。したがって、開閉弁５１が第１流路２１や第２流路２２を完全に閉塞し続ける閉状態とすることを抑制できる。言い換えると、第１熱交換器３１や第２熱交換器３２に一切冷却水が流れ込まなくなることを防止できる。よって、第１開閉弁５１ａや第２開閉弁５１ｂのどちらかの弁装置が強制的に停止した場合であっても、第１熱交換器３１と第２熱交換器３２との両方に冷却水を流通させることができる。また、異常時においても冷却水の流通経路を大きく確保しやすいため、熱交換装置１の内部が異常な高圧状態になることを防止して、冷却水の流れる配管などが破損することを抑制しやすい。
【００７１】
ストッパー９２は、第１停止状態で接続部９１における接続が解除された場合に、第２開閉弁５１ｂを第１流路２１及び第２流路２２に流れ込む冷却水の量を制限しない位置で停止させている。言い換えると、第１開閉弁５１ａが第２流路２２を半分閉じる半閉状態とした場合に、第２開閉弁５１ｂが第１流路２１及び第２流路２２を開状態とする位置で停止させることができる。このため、ストッパー９２の位置を適切に設定することで、開閉弁５１の一部をなす一方の弁装置が異常停止した場合においても、回転不可能になっていない他方の弁装置を適切な位置で停止させることができる。したがって、熱交換装置１を循環する冷却水の流通量を多く確保することができる。よって、冷却水の循環量が減少することによる熱交換装置１の熱交換能力不足を引き起こしにくい。
【００７２】
第１駆動部５４ａと第２駆動部５４ｂとは、駆動力の大きさが異なる。このため、第１開閉弁５１ａの回転速度と第２開閉弁５１ｂの回転速度とを異なる速度に設定しやすい。すなわち、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとのどちらか一方の回転に他方の回転を同期できる。したがって、通常状態における第１弁体５７ａと第２弁体５７ｂとの位置関係を制御しやすい。よって、開閉弁５１による脈動流の周期などを制御して熱交換装置１の熱交換効率を安定させやすい。
【００７３】
第１駆動部５４ａによる駆動力は、第２駆動部５４ｂによる駆動力よりも大きい。このため、冷却水の流れの力を受けやすい上流に位置する第１駆動部５４ａで大きな駆動力を得て、開閉弁５１を回転駆動させることができる。したがって、第１駆動部５４ａの駆動力よりも第２駆動部５４ｂの駆動力が大きくなるように設計するよりも、第１駆動部５４ａや第２駆動部５４ｂを小型に設計しやすい。
【００７４】
第１駆動部５４ａと第２駆動部５４ｂとは、開閉弁５１の回転軸に沿うようにらせん状に設けた羽根を用いた水車構造であって、第２駆動部５４ｂは、第１駆動部５４ａよりも開閉弁５１の回転軸に沿っている長さ寸法が大きく形成されている。言い換えると、第２駆動部５４ｂにおける上流側から下流側までの長さ寸法Ｌ２は、第１駆動部５４ａにおける上流側から下流側までの長さ寸法Ｌ１よりも大きい。このため、冷却水の流れから力を受けにくい下流側に位置している第２駆動部５４ｂで得られる駆動力を高めることができる。したがって、第１駆動部５４ａで得られる駆動力と第２駆動部５４ｂで得られる駆動力とを同程度の大きさに設定しやすい。よって、第１停止状態において、第２駆動部５４ｂで得られる駆動力が小さすぎるために接続部９１での接続を解除できないといった事態を抑制しやすい。ここで、第２駆動部５４ｂで得られる駆動力を高めるために、羽根の角度を冷却水の流れに対して直交する角度に近づけるように設定してもよい。
【００７５】
第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとが適切に接続された通常状態において、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとが接続部９１の傾斜面同士で接触している。このため、傾斜面同士が互いに押し合うことで、第１開閉弁５１ａの回転と第２開閉弁５１ｂの回転とを同期させることができる。また、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとを強固に接続する場合に比べて小さな力で接続部９１における接続を解除することができる。したがって、第１駆動部５４ａや第２駆動部５４ｂで得られる駆動力が小さくても、接続部９１による接続を解除して、第１開閉弁５１ａまたは第２開閉弁５１ｂをストッパー９２で停止する適切な位置まで回動させることができる。
【００７６】
流速調整装置５０は、第１熱交換器３１と第２熱交換器３２に流れ込む冷却水の流速を周期的に増減させている。このため、ポンプ７を定常流ではなく不規則な流れとした場合など、第１熱交換器３１や第２熱交換器３２に流れ込む冷却水の流速が周期的ではない増減を繰り返す場合に比べて、熱交換装置１全体での熱交換能力を一定に保ちやすい。したがって、熱交換装置１による熱交換能力不足により、十分な冷却ができないといった事態が引き起こされにくい。また、冷却水の流れを流速が周期的に変化する脈動流とすることで、冷却水を定常流で流す場合に比べて、熱交換装置１全体での熱交換能力を高めることができる。
【００７７】
接続部９１は、磁石でもよい。すなわち、通常状態においては、第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとを磁力で接続する。一方、第１停止状態や第２停止状態においては、磁力よりも第１駆動部５４ａまたは第２駆動部５４ｂで得られる駆動力を大きくすることで、接続部９１での磁力による接続状態を解除する。言い換えると、磁石は接続状態の解除機構として機能する。磁力による接続状態が解除された後、第１開閉弁５１ａまたは第２開閉弁５１ｂをストッパー９２で停止する適切な位置まで回動させる。これによると、磁力を用いて第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとを接続できる。このため、第１駆動部５４ａと第２駆動部５４ｂとの駆動力にバラツキがある場合であっても、第１弁体５７ａと第２弁体５７ｂの位置を積極的に近づけて適切な位置関係とすることができる。したがって、通常状態において第１開閉弁５１ａの回転と第２開閉弁５１ｂの回転とを安定して同期させることができる。
【００７８】
第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとが、別々の出口経路を閉塞するように構成してもよい。すなわち、第１流路２１と第２流路２２以外の出口経路を備えて、第１開閉弁５１ａで第１流路２１と第２流路２２との２つの出口経路の開度を制御し、第２開閉弁５１ｂで第１流路２１と第２流路２２以外の出口経路の開度を制御してもよい。これによると、隣り合って設けた第１開閉弁５１ａと第２開閉弁５１ｂとで複数の経路のそれぞれについて冷却水の流れを制御できる。このため、１つの流速調整装置５０の内部で一体に形成された１つの開閉弁５１を用いて、２つの流れを同時に生成できる。したがって、流速調整装置５０を複数設けて複数の流れを生成する場合に比べて、部品点数を削減できる。言い換えると、熱交換装置１を小型化して搭載性を高めやすい。
【００７９】
第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、開閉弁５１がストッパー９２を備えず、第１開閉弁５１ａが強制的に停止した場合に、第２開閉弁５１ｂが回転を継続可能に構成されている。
【００８０】
図１５において、第１開閉弁２５１ａは、第１下面部５５ａに第１接続部２９１ａを備えている。第１接続部２９１ａは、第１下面部５５ａから第１上面部５３ａとは反対側に突出して設けられている。第１接続部２９１ａは、円環状の第１下面部５５ａにおいて、開閉弁２５１の回転軸の周方向に沿って１８０°の角度にわたって形成されている。
【００８１】
第１接続部２９１ａは、円環状の第１下面部５５ａの内縁から外縁までの全幅にわたって設けられている。第１接続部２９１ａは、半円形状の部材である。第１接続部２９１ａの長手方向の端面は、両面とも第１下面部５５ａに対して傾斜した傾斜面をなしている。第１接続部２９１ａの片方の端部と第１弁体５７ａの片方の端部とは、開閉弁２５１の回転軸の軸方向に沿って並んでいる。
【００８２】
図１６において、第２開閉弁２５１ｂは、第２上面部５３ｂに第２接続部２９１ｂを備えている。第２接続部２９１ｂは、第２上面部５３ｂから第２下面部５５ｂとは反対側に突出して設けられている。第２接続部２９１ｂは、円環状の第２上面部５３ｂにおいて、開閉弁２５１の回転軸の周方向に沿って９０°の角度にわたって形成されている。
【００８３】
第２接続部２９１ｂは、円環状の第２上面部５３ｂの内縁から外縁までの全幅にわたって設けられている。第２接続部２９１ｂは、円弧状の部材である。第２接続部２９１ｂの長手方向の端面は、両面とも第２上面部５３ｂに対して傾斜した傾斜面をなしている。第２接続部２９１ｂの端部と第２弁体５７ｂの端部とは、開閉弁２５１の回転軸の軸方向に沿って並んでいる。すなわち、第２接続部２９１ｂと第２弁体５７ｂとは、開閉弁２５１の回転軸の周方向にそろった位置に配置されている。
【００８４】
図１７は、第１開閉弁２５１ａと第２開閉弁２５１ｂとが接続部２９１で適切に接続された通常状態の開閉弁２５１を示している。第１開閉弁２５１ａの回転軸と第２開閉弁２５１ｂの回転軸とは、同軸である。第１開閉弁２５１ａと第２開閉弁２５１ｂとは、接続部２９１で互いに接続されて、１つの開閉弁２５１を形成している。
【００８５】
通常状態の開閉弁２５１において、第１弁体５７ａと第２弁体５７ｂとは、開閉弁２５１の回転軸の周方向にそろった位置である。言い換えると、第１弁体５７ａと第２弁体５７ｂとは、同じタイミングで冷却水の経路を開閉して冷却水の流れを制御する。
【００８６】
接続部２９１は、第１開閉弁２５１ａと第２開閉弁２５１ｂとを隣り合った状態で分離可能に結合している。第１開閉弁２５１ａと第２開閉弁２５１ｂとは、第１接続部２９１ａと第２接続部２９１ｂとが接触した状態で接続されている。開閉弁２５１の通常状態においては、第１接続部２９１ａの傾斜面と第２接続部２９１ｂの傾斜面とが接触した状態である。
【００８７】
第１開閉弁２５１ａが第１流路２１や第２流路２２を閉塞する位置で強制的に停止した第１停止状態においては、回転可能な第２開閉弁２５１ｂのみが回転を継続する。すなわち、開閉弁２５１にはストッパー９２が形成されていないため、第２駆動部５４ｂで得られる駆動力が接続部２９１の傾斜面同士を乗り越える力よりも大きければ、第２開閉弁２５１ｂのみが単独で回転可能である。一方、第２開閉弁２５１ｂが第１流路２１や第２流路２２を閉塞する位置で強制的に停止した第２停止状態においては、回転不可能になっていない第１開閉弁２５１ａのみが単独で回転を継続する。
【００８８】
第１開閉弁２５１ａが第２流路２２を閉塞する位置で強制的に停止した場合を例に開閉弁２５１の動作について、以下に説明する。第１開閉弁２５１ａは、第２流路２２を半閉状態とした位置から動くことができない。一方、第２開閉弁２５１ｂは、第２駆動部５４ｂで得られた駆動力により第１開閉弁２５１ａを冷却水の流れの上流側に押し戻す。これにより、第２接続部２９１ｂが第１接続部２９１ａを乗り越える。ここで、第２開閉弁２５１ｂが回転する度に第２接続部２９１ｂが第１接続部２９１ａを乗り越えることとなる。第２開閉弁２５１ｂは、接続部２９１での接続が解除された状態で第１接続部２９１ａを繰り返し乗り越えながら回転を継続することとなる。
【００８９】
第１開閉弁２５１ａを強制的に停止させている原因が取り除かれた場合には、第１開閉弁２５１ａが再び回転を始める。この時、接続部２９１において、駆動力が大きく速く回転する第１開閉弁２５１ａが第２開閉弁２５１ｂを押しながら回転する。すなわち、第１開閉弁２５１ａと第２開閉弁２５１ｂとは、接続部２９１で適切に接続された通常状態で回転することとなる。
【００９０】
上述した実施形態によると、第１開閉弁２５１ａと第２開閉弁２５１ｂとのうち回転可能な弁装置は、接続部２９１による接続が解除された状態で回転を継続可能である。このため、第１開閉弁２５１ａと第２開閉弁２５１ｂとの両方の弁装置が同時に第１流路２１または第２流路２２を閉塞したまま停止し続けることを抑制しやすい。よって、第１開閉弁２５１ａや第２開閉弁２５１ｂのどちらかの弁装置が強制的に停止した場合であっても、第１熱交換器３１と第２熱交換器３２との両方に冷却水を流通させることができる。また、異常時においても冷却水の流通経路を確保しやすいため、熱交換装置１の内部が異常な高圧状態になることを防止しやすい。
【００９１】
また、強制的に停止させている原因が取り除かれた場合には、第１開閉弁２５１ａと第２開閉弁２５１ｂとが再び接続部２９１で適切に接続された通常状態に復帰できる。このため、熱交換装置１の熱交換性能を安定して発揮させやすい。
【００９２】
接続部２９１は、磁石でもよい。すなわち、通常状態においては、第１開閉弁２５１ａと第２開閉弁２５１ｂとを磁力で接続する。一方、第１停止状態や第２停止状態においては、磁力よりも第１駆動部５４ａまたは第２駆動部５４ｂで得られる駆動力を大きくすることで、接続部２９１での磁力による接続状態を解除して回転不可能になっていない弁装置の回転を継続する。これによると、磁力を用いて第１開閉弁２５１ａと第２開閉弁２５１ｂとを接続できるため、磁力で接続可能な任意の位置に接続部２９１を設けることができる。例えば、第１弁体５７ａと第２弁体５７ｂとにそれぞれ磁石を埋め込んでもよい。この場合、第１弁体５７ａと第２弁体５７ｂとの位置関係を適切に保ちやすい。また、第１開閉弁２５１ａから第１接続部２９１ａが突出しないように構成できる。また、第２開閉弁２５１ｂから第２接続部２９１ｂが突出しないように構成できる。したがって、平坦面をなす第１下面部５５ａと平坦面をなす第２上面部５３ｂとを接触させて、第１開閉弁２５１ａと第２開閉弁２５１ｂとを段差なく接続することができる。
【００９３】
第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、第１開閉弁３５１ａと第２開閉弁３５１ｂとの接触面の外側にシール部３９３を備えている。
【００９４】
図１８において、第１開閉弁３５１ａは、第１下面部５５ａに円環状の第１シール部３９３ａを備えている。第１シール部３９３ａは、第１下面部５５ａから第１上面部５３ａとは反対側に突出して設けられている。第１シール部３９３ａは、第１接続部９１ａや第１ストッパー９２ａよりも開閉弁３５１の回転軸において、径方向の外側に設けられている。第１シール部３９３ａは、第１下面部５５ａの外縁に設けられている。第１シール部３９３ａと第１接続部９１ａとは、開閉弁３５１の回転軸の径方向に隙間ができるように離間して設けられている。第１シール部３９３ａと第１ストッパー９２ａとについても同様に互いに離間して設けられている。第１シール部３９３ａは、円環状の第１下面部５５ａにおいて、開閉弁３５１の回転軸の周方向に沿って全周にわたって連続して形成されている。
【００９５】
図１９において、第２開閉弁３５１ｂは、第２上面部５３ｂに円環状の第２シール部３９３ｂを備えている。第２シール部３９３ｂは、第２上面部５３ｂから第２下面部５５ｂとは反対側に突出して設けられている。第２シール部３９３ｂは、第２接続部９１ｂや第２ストッパー９２ｂよりも開閉弁３５１の回転軸において、径方向の外側に設けられている。第２シール部３９３ｂは、第２上面部５３ｂの外縁よりは内側に設けられている。第２シール部３９３ｂと第２接続部９１ｂとは、開閉弁３５１の回転軸の径方向に隙間なく連続して設けられている。第２シール部３９３ｂと第２ストッパー９２ｂとについても同様に互いに連続して設けられている。第２シール部３９３ｂは、円環状の第２上面部５３ｂにおいて、開閉弁３５１の回転軸の周方向に沿って全周にわたって連続して形成されている。
【００９６】
図２０は、第１開閉弁３５１ａと第２開閉弁３５１ｂとが接続部９１で適切に接続された通常状態の開閉弁３５１を示している。第１開閉弁３５１ａの回転軸と第２開閉弁３５１ｂの回転軸とは、同軸である。第１開閉弁３５１ａと第２開閉弁３５１ｂとは、接続部９１で互いに接続されて、１つの開閉弁３５１を形成している。
【００９７】
通常状態の開閉弁３５１において、円環状の第２シール部３９３ｂは、円環状の第１シール部３９３ａと円弧状の第１接続部９１ａとの間に形成されている隙間に挿入されている。これにより、第１開閉弁３５１ａと第２開閉弁３５１ｂとが嵌合固定されることとなる。
【００９８】
通常状態において、第１シール部３９３ａの内縁と第２シール部３９３ｂの外縁とは、略隙間なく密着した状態である。言い換えると、第１シール部３９３ａと第２シール部３９３ｂとが開閉弁３５１の回転軸の径方向に重なって段差を形成している。これにより、第１シール部３９３ａと第２シール部３９３ｂとは、開閉弁３５１の内側から外側に冷却水が漏出することを防ぐシール部３９３として機能する。ここで、第１停止状態や第２停止状態においても、第１シール部３９３ａと第２シール部３９３ｂとは、略密着した状態を維持する。したがって、シール部３９３は、通常状態以外の状態においてもシール機能を発揮する。
【００９９】
上述した実施形態によると、開閉弁３５１は、第１対向面をなす第１下面部５５ａと第２対向面をなす第２上面部５３ｂとの間からの冷却水の漏出を防ぐためのシール部３９３を備えている。このため、開閉弁３５１からの意図しない冷却水の漏出を抑制できる。したがって、シール部３９３を備えない場合に比べて熱交換装置１の熱交換効率を安定して高めやすい。
【０１００】
シール部３９３は、第１開閉弁３５１ａに設けた第１シール部３９３ａと第２開閉弁３５１ｂに設けた第２シール部３９３ｂとを嵌合させることで形成している。言い換えると、第１シール部３９３ａと第２シール部３９３ｂとが開閉弁３５１の回転軸の径方向に重なってシール機能を発揮する段差が形成されている。このため、第１開閉弁３５１ａと第２開閉弁３５１ｂとが開閉弁３５１の回転軸に沿う方向にわずかに離れて浮き上がった場合であっても、第１シール部３９３ａと第２シール部３９３ｂとの重なり量を超えなければ、シール機能を維持できる。したがって、シール部３９３が安定してシール機能を発揮しやすい。これは、車両のような振動を伴う移動体に熱交換装置１を搭載した場合などに特に有効である。
【０１０１】
シール部３９３は、第１シール部３９３ａと第２シール部３９３ｂとに限られない。例えば、リング状のパッキンを第１開閉弁３５１ａと第２開閉弁３５１ｂとの間に密着するように設けることでシール機能を持たせてもよい。また、第２シール部３９３ｂを第１シール部３９３ａよりも外側に設けて段差を作ることでシール機能を発揮するようにしてもよい。
【０１０２】
第４実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、第２開閉弁４５１ｂは、第１開閉弁４５１ａよりもサイズが小さい。
【０１０３】
図２１において、第１流路２１と第２流路２２とは、ケース２９の側面の略中央よりも冷却水の入口をなす流路２０から離れる方向にずれた位置に接続されている。第１流路２１と第２流路２２とは、互いに正対した位置に設けられている。言い換えると、第１流路２１のケース２９側の開口における中心軸と第２流路２２のケース２９側の開口における中心軸とは一本の軸で一致する。
【０１０４】
第２開閉弁４５１ｂは、第１開閉弁４５１ａよりもサイズが小さい。すなわち、開閉弁４５１をなす２つの弁装置のうち、上流側に位置する第１開閉弁４５１ａよりも下流側に位置する第２開閉弁４５１ｂの方が小さなサイズであって、回転駆動に要する駆動力が小さい。
【０１０５】
図２２において、第２開閉弁４５１ｂの開閉弁４５１の回転軸に沿う方向の高さ寸法Ｈ２は、第１開閉弁４５１ａの開閉弁４５１の回転軸に沿う方向の高さ寸法Ｈ１に比べて小さい。また、第１流路２１と第２流路２２との中心軸は、第１開閉弁４５１ａと第２開閉弁４５１ｂとが重なっている接続部９１の高さ領域に位置している。言い換えると、第１流路２１の開口と第２流路２２の開口とにおいて、第１弁体５７ａで覆う領域の大きさと第２弁体５７ｂで覆う領域の大きさとが略等しくなるように第１流路２１と第２流路２２とが配置されている。
【０１０６】
上述した実施形態によると、第２開閉弁４５１ｂの高さ寸法Ｈ２は、第１開閉弁４５１ａの高さ寸法Ｈ１よりも小さい。このため、第２駆動部５４ｂで得られる駆動力が第１駆動部５４ａで得られる駆動力よりも小さい場合であっても、第２開閉弁４５１ｂを適切に回転駆動することができる。
【０１０７】
他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【符号の説明】
【０１０８】
１  熱交換装置、  ７  ポンプ（流体輸送装置）、  ２０  流路、  ３１  第１熱交換器、  ３２  第２熱交換器、  ５０  流速調整装置、  ５１  開閉弁、  ５１ａ  第１開閉弁、  ５１ｂ  第２開閉弁、  ５３ｂ  第２上面部（第２対向面）、  ５４ａ、  第１駆動部、  ５４ｂ  第２駆動部、  ５５ａ  第１下面部（第１対向面）、  ５７ａ  第１弁体、  ５７ｂ  第２弁体、  ９１  接続部、  ９１ａ  第１接続部、  ９１ｂ  第２接続部、  ９２  ストッパー、  ９２ａ  第１ストッパー、  ９２ｂ  第２ストッパー、  ２５１  開閉弁、  ２５１ａ  第１開閉弁、  ２５１ｂ  第２開閉弁、  ２９１  接続部、  ２９１ａ  第１接続部、  ２９１ｂ  第２接続部、  ３５１  開閉弁、  ３５１ａ  第１開閉弁、  ３５１ｂ  第２開閉弁、  ３９３  シール部、  ３９３ａ  第１シール部、  ３９３ｂ  第２シール部、  ４５１  開閉弁、  ４５１ａ  第１開閉弁、  ４５１ｂ  第２開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2019196712.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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