JP2019158171A - 熱交換器システム - Google Patents

Abstract

【課題】バルブにより流体の全部を熱交換器に対して確実にバイパスさせることが可能な熱交換器システムを提供する。【解決手段】この熱交換器システム１００は、流体ＦＤを内部に流通させて熱交換する熱交換器１と、流体ＦＤが流通する外部流体回路１１０に接続する外部入口２ａおよび外部出口２ｂと、熱交換器１に流体ＦＤを供給する供給口２ｃと、熱交換器１を通過した流体ＦＤを受け入れる戻り口２ｄと、を含むバルブ２と、を備える。バルブ２は、外部入口２ａと供給口２ｃとを接続し、外部出口２ｂと戻り口２ｄとを接続する第１状態Ｐ１と、供給口２ｃおよび戻り口２ｄの少なくとも一方を遮断し、外部入口２ａと外部出口２ｂとを接続する第２状態Ｐ２と、に切替可能に構成されている。【選択図】図６

Description

この発明は、熱交換器システムに関し、特に、熱交換器への流体の流れを切り替えるバルブを備えた熱交換器システムに関する。

従来、バルブを備えた熱交換器システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、熱交換器本体と、熱交換器本体の流路の一部をバイパスして熱交換器の外に冷却対象流体を流出させるためのバイパスバルブとを備えた熱交換器が開示されている。熱交換器本体の流路は、往路と復路とにより構成され、バイパスバルブが閉弁した時、往路に流入した冷却対象流体は、往路を通過して復路に至り、復路の端部から流出する。バイパスバルブが開弁した時、往路に流入した冷却対象流体は、往路の途中でバイパスバルブを通って復路に至り、復路の端部から流出する。バイパスバルブは、圧縮コイルバネによって弁座に付勢された弁体を備えており、差圧によって開弁することにより、バイパスバルブの貫通孔が連通する。

上記特許文献１のバイパス機能は、たとえば低温環境下で、冷却対象流体の温度が低すぎる場合に、冷却対象流体が熱交換器の流路の一部を通ることを省略して、冷却対象流体の温度を早期に高める際に利用される。

国際公開第２０１４／２０７７８４号

しかしながら、上記特許文献１では、開弁時にバイパスバルブの貫通孔が連通するだけなので、開弁時に冷却対象流体がバイパスバルブに流入するだけでなく、冷却対象流体の一部はバイパスバルブを通過せずに閉弁時と同じ経路で流路を流れることになる。そのため、上記特許文献１では、バイパスバルブを開放しても冷却対象流体の一部が閉弁時と同じように冷却されてしまうため、冷却対象流体の温度を高めるのに時間がかかる。

なお、上記特許文献１では熱交換器により流体を冷却しているが、たとえば熱交換器により流体を加熱する場合に、流体の温度が上昇し過ぎるのを抑制するためにバイパスバルブを設ける場合にも、同じ理由からバイパスバルブを開放しても流体の温度上昇を抑制しにくくなる。そこで、バルブを開放させた時（バイパス状態に切り替えたとき）に流体の全部を確実にバイパスさせることが可能な熱交換器システムを構築することが望まれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、バルブにより流体の全部を熱交換器に対して確実にバイパスさせることが可能な熱交換器システムを提供することである。

上記目的を達成するため、この発明による熱交換器システムは、流体を内部に流通させて熱交換する熱交換器と、流体が流通する外部流体回路に接続する外部入口および外部出口と、熱交換器に流体を供給する供給口と、熱交換器を通過した流体を受け入れる戻り口と、を含むバルブと、を備え、バルブは、外部入口と供給口とを接続し、外部出口と戻り口とを接続する第１状態と、供給口および戻り口の少なくとも一方を遮断し、外部入口と外部出口とを接続する第２状態と、に切替可能に構成されている。

この発明による熱交換器システムでは、上記の構成により、第１状態では、外部流体回路からの流体がバルブの外部入口から供給口を介して熱交換器に供給され、熱交換器を通過した流体がバルブの戻り口から外部出口を介して外部流体回路へ送り出される。その結果、熱交換器が外部流体回路に接続されて熱交換器による流体の熱交換が行われる。そして、第２状態では、供給口および戻り口の少なくとも一方が遮断されるため、バルブの外部入口から流入した流体は、熱交換器へ流れ込む（または流れ出す）ことができず、外部出口を介して外部流体回路へ送り出される。これにより、第２状態に切り替えることにより流体を熱交換器に流入させることなくバルブから外部流体回路へ送り出すことができるので、バルブにより流体の全部を熱交換器に対して確実にバイパスさせることができる。

上記発明による熱交換器システムにおいて、好ましくは、バルブは、バルブを流通する流体の温度に応じて第１状態と第２状態とを切り替えるように構成されている。このように構成すれば、冷却用の熱交換器システムにおいて流体の温度が低すぎる場合や、加熱用の熱交換器システムにおいて流体の温度が高すぎる場合に、流体の温度に応じて第２状態に切り替えることにより熱交換器をバイパスさせて、熱交換器による流体の不必要な冷却や加熱を回避できる。その結果、流体の温度が所望の温度範囲から外れた場合に、早期に、流体の温度を所望の温度範囲内まで変化させることができる。

上記発明による熱交換器システムにおいて、好ましくは、バルブは、第１状態と第２状態とを切り替えるように移動する１つの弁体を含む。このように構成すれば、たとえばバルブ内の流路切替に２つ以上の弁体を連動させて動作させるような構成と異なり、１つの弁体を設けるだけの簡素な構成で、第１状態と第２状態との切替を行うことができる。なお、特に航空機に搭載される熱交換器システムなどでは、重量制限やサイズ制限に適合させることが要求されるため、熱交換器システムの構成を簡素化することが可能な上記構成が特に有効である。

この場合、好ましくは、バルブは、外部入口と供給口とを接続する第１通路と、外部出口と戻り口とを接続する第２通路と、第１通路および第２通路を接続して外部入口と外部出口とを連通させる接続通路とを含み、弁体は、接続通路を遮断する位置と、第１通路の接続通路よりも供給口側または第２通路の接続通路よりも戻り口側を遮断する位置と、に選択的に移動することにより、第１状態と第２状態とを切り替える。このように構成すれば、弁体が第１通路を遮断する場合、外部入口から流入した流体は供給口から熱交換器へ流れずに接続通路から外部出口へ流れる。弁体が第２通路を遮断する場合、熱交換器からの流体が戻り口から流通できないため、外部入口から流入した流体は供給口へ流入できずに接続通路から外部出口へ流れる。そのため、第１通路または第２通路のいずれかを遮断することにより、流体が熱交換器をバイパスする第２状態に切り替わる。そのため、第１通路または第２通路と、接続通路とを選択的に遮断するように弁体を構成するだけで、１つの弁体により第１状態と第２状態との切替可能な構成を実現できる。なお、本明細書において遮断するとは、流体が実質的に通過できないようにすることである。実質的に通過できないとは、たとえば不可避的に発生するリークなど、実際上無視できる程度の微小な流量での流体の流れは許容することを意味し、流体の流量を絞るために通路を部分的に遮断することは含まないものとする。

上記バルブが１つの弁体を含む構成において、好ましくは、バルブは、第１状態に切り替えるための第１弁座部と第２状態に切り替えるための第２弁座部との間で弁体が直線移動するポペットバルブであり、弁体は、移動方向の一方表面で第１弁座部と当接し、移動方向の他方表面で第２弁座部と当接するように構成されている。このように構成すれば、単純な構造で弁体のストロークを小さくできるポペットバルブを採用して、第１状態と第２状態との切替が可能となる。また、ポペットバルブでは一般に１つの弁体（ポペット）により１つの通路の開閉しか行われないのに対して、１つの弁体（ポペット）でありながらその両面でそれぞれ弁座部と当接する構成により、第１状態と第２状態との選択的な通路切替（複数の通路の開閉）を１つの弁体（ポペット）により行える。これらの結果、バルブを含む熱交換器システムの小型化および軽量化を図ることができる。

上記バルブが１つの弁体を含む構成において、好ましくは、バルブは、流体の温度に応じて弁体を移動させる感温駆動部を含み、感温駆動部は、弁体の一方表面側と他方表面側との両方において、流体を感温可能に設けられている。このように構成すれば、たとえばバルブ内の外部入口および外部出口などの複数箇所に温度センサを設けて電動アクチュエータなどにより弁体を移動させる構成と比べて、共通の感温駆動部によって、流体の温度に応じて第１状態と第２状態とを切り替える構成を簡素化することができる。

この場合、好ましくは、弁体は、一方表面と他方表面とが形成された板状形状を有し、感温駆動部は、弁体を貫通して一方表面と他方表面とにそれぞれ露出するように設けられている。このように構成すれば、一方表面側と他方表面側との両方で温度を感知可能な感温駆動部を簡素な構成で実現できる。また、板状の弁体を必要最小限の厚みにして感温駆動部を貫通させることにより、感温駆動部および弁体を含むバルブのサイズを極力小さくすることができる。

上記バルブが感温駆動部を含む構成において、好ましくは、弁体は、一方表面および他方表面が形成された中空のケースを含み、感温駆動部は、ケース内に配置されている。このように構成すれば、感温駆動部はケースを介してケースの表面と接触する流体の温度を感知して、弁体（ケース）を移動させることができる。これにより、ケース全体が感温部となり受熱面積を増大させることができるので、容易に感温駆動部の感度を確保することができる。

上記バルブが感温駆動部を含む構成において、好ましくは、感温駆動部は、流体が所定温度以上の場合に第１状態とし、流体が所定温度未満の場合に第２状態とするように弁体を移動させる。このように構成すれば、感温駆動部により、流体の温度が所定温度よりも低い低温環境下で第２状態に切り替え、熱交換器をバイパスさせて流体を外部流体回路に送り出すことにより、流体の温度を早期に高めることが可能となる。流体の温度が所定温度よりも上昇した場合には、感温駆動部により第１状態に切り替え、熱交換器により流体の熱交換ができる。

本発明によれば、上記のように、バルブにより流体の全部を熱交換器に対して確実にバイパスさせることが可能な熱交換器システムを提供することができる。

第１および第２実施形態による熱交換器システムを示した模式的な斜視図である。 図１の熱交換器システムの模式的な側面図である。 熱交換器の流路を平面視で示した模式的な断面図である。 第１状態での熱交換器システムおよび外部流体回路の流体の流れを示したブロック図である。 第２状態での熱交換器システムおよび外部流体回路の流体の流れを示したブロック図である。 第１実施形態における第１状態のバルブの模式的な断面図である。 第１実施形態における第２状態のバルブの模式的な断面図である。 第２実施形態における第１状態のバルブの模式的な断面図である。 第２実施形態における第２状態のバルブの模式的な断面図である。 第１実施形態の変形例によるバルブの模式的な断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
（熱交換器システムの全体構成）
図１〜図５を参照して、第１実施形態による熱交換器システム１００の構成について説明する。図１および図２に示すように、熱交換器システム１００は、熱交換器１と、バルブ２とを備えている。第１実施形態による熱交換器システム１００は、航空機エンジン用の熱交換器システムであり、特に、航空機エンジン内に搭載され、航空機エンジン内の空気流と流体ＦＤ（図２参照）との熱交換を行う空冷式の熱交換器(冷却器)システムとして設けられている。航空機エンジンは、ガスタービンエンジンなど、筒状のケーシング内に外部から取り込んだ空気を利用して推進力を発生するタイプのエンジンであり、ケーシング内に高速の空気流が発生する。

流体ＦＤは、液体である。第１実施形態では、流体ＦＤは、航空機エンジン１１１（図４参照）の潤滑油であり、たとえば、エンジンの潤滑油、エンジンにより駆動させる発電機の潤滑油などである。

熱交換器１は、流体ＦＤを内部に流通させて熱交換する装置である。図１および図２の構成例では、熱交換器１は、航空機エンジン１１１内の湾曲面Ｓ（図２参照）に沿うように設けられ、航空機エンジン１１１内を流れる空気流との熱交換により内部を流通する流体ＦＤを冷却するように構成されている。すなわち、熱交換器１は、サーフェスクーラとして構成されている。サーフェスクーラは、板状のコア部１１の表面に設けた放熱フィン１２に沿って流れる空気流によって、コア部１１の内部を流れる流体ＦＤを冷却するタイプの熱交換器である。熱交換器１は、全体として湾曲した板状形状に形成されている。航空機エンジン内の湾曲面Ｓは、たとえばエンジンのファンケーシングの内周面であるが、空気流にさらされる部位であればエンジン内のどのような部位に設置されてもよい。

熱交換器１は、典型的には、概ね円筒状の湾曲面Ｓに沿って周方向（Ｃ方向）に１／ｎ周（ｎは自然数）程度の長さに設けられる。たとえば、熱交換器１は、１／８周程度の長さに形成されるが、熱交換器１は、航空機エンジン内の湾曲面Ｓの実質的に全周にわたって延びる円環状形状であってもよい。空気流は、概ね航空機エンジン内の軸方向（タービンの回転軸方向）であるＡ方向(図１参照)に沿って流れる。航空機エンジン内の湾曲面Ｓは、必ずしも完全な円筒状曲面にはならないため、その場合の熱交換器１の曲率半径は、軸方向（Ａ方向）の位置によって異なる。

バルブ２は、流体ＦＤの出入口となる複数の開口を有し、流体ＦＤの流通経路を切り替える切替バルブである。バルブ２は、熱交換器１と、流体ＦＤが流通する外部流体回路１１０（図２参照）とを接続するように設けられている。図１および図２では、バルブ２が熱交換器１のヘッダ部１７に設けられている例を示している。バルブ２は、熱交換器１とは別体で設けられて配管などにより接続されていてもよい。バルブ２は、後述するように、流体ＦＤがバルブ２および外部流体回路１１０を通って循環する際に熱交換器１を通過する状態（第１状態）と、流体ＦＤが熱交換器１を通過せずに（バイパスして）バルブ２および外部流体回路１１０を通って循環する状態（第２状態）とに、切り替える機能を有する。すなわち、バルブ２は、熱交換器１を通過する経路と熱交換器１をバイパスする経路とに流体ＦＤの経路を切り替えるバルブである。

図１および図２の例では、熱交換器システム１００には、１つの熱交換器１と、１つのバルブ２とが設けられている。熱交換器１は、流体ＦＤを流通させるコア部１１と、コア部１１の表面（１１ａ、１１ｂ）に設けられた複数の板状の放熱フィン１２とを備える。

コア部１１は、航空機用エンジン内の湾曲面Ｓに沿う湾曲形状を有する。コア部１１は、湾曲面Ｓと対向する第１表面１１ａと、第１表面１１ａとは反対側の第２表面１１ｂとを有する中空板状の形状を有する。コア部１１の内部には、流路１５(図３参照)が形成されている。コア部１１は、第１表面１１ａ側の第１部材１３（図１参照）と、第２表面１１ｂ側の第２部材１４（図１参照）とが、板厚方向に重ね合わされて構成されている。第２部材１４の内表面には、凹部からなる流路１５が形成されており、流路１５内にコルゲートフィン１６（図３参照）が配置されている。

図３に示すように、流路１５は、往路１５ａと復路１５ｂとを含んだ折り返し形状を有する。往路１５ａおよび復路１５ｂは、第２部材１４に形成された周壁１４ａおよび仕切部１４ｂによって区画されている。往路１５ａは、コア部１１の長手方向（Ｃ方向）の一端から他端にわたって延び、復路１５ｂは、コア部１１の長手方向の他端から一端にわたって延びる。往路１５ａと復路１５ｂとは、コア部１１の他端側で連通している。コア部１１の長手方向の一端部に、バルブ２を備えたヘッダ部１７が設けられている。往路１５ａと復路１５ｂとは、ヘッダ部１７において、それぞれバルブ２に接続されている。

コルゲートフィン１６は、流路１５（往路１５ａ、復路１５ｂ）の延びる方向と直交する方向（流路幅方向、Ａ方向）に波状に形成された板状フィンである。コルゲートフィン１６は、厚み方向の両側で第１部材１３および第２部材１４とそれぞれ接合され、流路１５の内部を複数の微細な流路に区画している。なお、コルゲートフィン１６は、流路１５の全体に亘って設けられているが、図３では、図示の都合上一部のみを図示している。

図１に示すように、複数の放熱フィン１２は、第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂにそれぞれ設けられている。各放熱フィン１２は、板状形状を有する。各放熱フィン１２は、各表面（１１ａ、１１ｂ）から略垂直な方向に直立して設けられている。複数の放熱フィン１２は、互いに平行に、略等間隔（略等ピッチ）で設けられている。複数の放熱フィン１２は、コア部１１の短手方向（Ａ方向）に沿って延びている。つまり、複数の放熱フィン１２は、航空機エンジン内の軸方向（Ａ方向）に沿って延びる。

コア部１１は、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン、銅、インコネル(登録商標)などからなる。放熱フィン１２、バルブ２およびヘッダ部１７の主要構造の材質も、コア部１１と同様である。

図４および図５に示すように、バルブ２は、外部流体回路１１０と熱交換器１との間を流体的に接続している。バルブ２は、流体ＦＤの流入口または流出口となる４つの開口部を含む。具体的には、バルブ２は、流体ＦＤが流通する外部流体回路１１０に接続する外部入口２ａおよび外部出口２ｂと、熱交換器１に流体ＦＤを供給する供給口２ｃと、熱交換器１を通過した流体ＦＤを受け入れる戻り口２ｄと、を含む。

外部入口２ａは、外部流体回路１１０から熱交換器システム１００へ流れる流体ＦＤの配管経路に接続される。外部出口２ｂは、熱交換器システム１００から外部流体回路１１０へ流れる流体ＦＤの配管経路に接続される。

外部流体回路１１０は、航空機に設けられ流体ＦＤ（潤滑油）を循環させるための流体回路である。外部流体回路１１０は、図４および図５に示すように、主要構成として航空機エンジン１１１（航空機エンジン内の潤滑油流路）、リザーバタンク１１２、ポンプ１１３を含む。外部流体回路１１０は、航空機エンジン１１１を発熱部として含んでいる。流体ＦＤは、航空機エンジン１１１内を潤滑する過程で航空機エンジン１１１内に発生した熱を吸収し昇温される。流体ＦＤは、リザーバタンク１１２内に貯留される。ポンプ１１３は、リザーバタンク１１２内の流体ＦＤを外部流体回路１１０および熱交換器システム１００の間で循環させる。このように、熱交換器１は、航空機エンジン１１１を含む外部流体回路１１０にバルブ２を介して連通している。

供給口２ｃおよび戻り口２ｄは、ヘッダ部１７（図３参照）において熱交換器１の流路１５（図３参照）と接続されている。供給口２ｃおよび戻り口２ｄは、同一の流路１５の一端と他端とにそれぞれ接続されている。

第１実施形態では、バルブ２は、外部入口２ａと供給口２ｃとを接続し、外部出口２ｂと戻り口２ｄとを接続する第１状態Ｐ１（図４参照）と、戻り口２ｄを遮断し、外部入口２ａと外部出口２ｂとを接続する第２状態Ｐ２（図５参照）と、に切替可能に構成されている。バルブ２は、バルブ２を流通する流体ＦＤの温度に応じて第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２とを切り替えるように構成されている。

〈第１状態〉
図４に示すように、第１状態Ｐ１では、バルブ２は、外部流体回路１１０と熱交換器１とを連通させる。バルブ２は、外部入口２ａと供給口２ｃとの接続により、外部流体回路１１０からの高温の流体ＦＤを外部入口２ａから受け入れ、ポンプ１１３の圧力によって供給口２ｃへ送り出す。流体ＦＤは、供給口２ｃから熱交換器１の流路１５を通って、バルブ２の戻り口２ｄへ流入する。

バルブ２は、外部出口２ｂと戻り口２ｄとの接続により、熱交換器１からの流体ＦＤを戻り口２ｄから受け入れ、ポンプ１１３の圧力によって外部出口２ｂへ送り出す。熱交換器１を通過する過程で冷却された流体ＦＤは、外部流体回路１１０内の配管経路を通って航空機エンジン１１１へ流入する。

このように、第１状態Ｐ１では、リザーバタンク１１２、ポンプ１１３、バルブ２、熱交換器１、バルブ２、航空機エンジン１１１、リザーバタンク１１２、の順番で流体ＦＤが循環する経路が構成される。第１状態Ｐ１は、航空機エンジン１１１によって温められた流体ＦＤを熱交換器１において冷却する通常運転時に切り替えられる切替状態である。

〈第２状態〉
図５に示すように、第２状態Ｐ２では、バルブ２は、熱交換器１を外部流体回路１１０からバイパスさせる。バルブ２は、外部入口２ａと外部出口２ｂとの接続によって、外部流体回路１１０からの流体ＦＤを外部入口２ａから受け入れ、ポンプ１１３の圧力によって外部出口２ｂへ送り出す。この際、戻り口２ｄが遮断されるので、バルブ２内の流体ＦＤは、熱交換器１側へ流れることなく、全て外部出口２ｂから流出する。熱交換器１を通過せずにバルブ２から送り出された流体ＦＤは、外部流体回路１１０内の配管経路を通って航空機エンジン１１１へ流入する。

このように、第２状態Ｐ２では、リザーバタンク１１２、ポンプ１１３、バルブ２、航空機エンジン１１１、リザーバタンク１１２、の順番で流体ＦＤが循環する経路が構成される。第２状態Ｐ２では、流体ＦＤが熱交換器１を通過しないため、航空機エンジン１１１によって温められた流体ＦＤの熱が熱交換器１から外部に排出されない。そのため、第２状態Ｐ２は、低温環境下などで流体ＦＤの温度が低く、熱交換器１をバイパスすることにより流体ＦＤの温度を速やかに上昇させるための低温運転時に切り替えられる切替状態である。

（バルブの構造例）
次に、図６および図７を参照して、バルブ２の具体的な構造例について詳細に説明する。図６において、Ｃ方向のうちバルブ２に対してコア部１１側をＣ１方向とし、Ｃ１方向の反対方向をＣ２方向とする。Ｃ方向と略直交するコア部１１（ヘッダ部１７）の板厚方向をＺ方向とする。

バルブ２は、外部入口２ａと、外部出口２ｂと、供給口２ｃと、戻り口２ｄとの４つの開口部が形成された本体部２１を含む。図６の例では、本体部２１のＣ方向の一方端部（Ｃ２方向端部）に、外部入口２ａおよび外部出口２ｂが開口し、本体部２１のＣ方向の他方端部（Ｃ１方向端部）に、供給口２ｃおよび戻り口２ｄが開口している。外部入口２ａおよび外部出口２ｂは、ヘッダ部１７（図１参照）の外部に開口している。供給口２ｃは、コア部１１において往路１５ａ（図３参照）の一端部と流体接続されている。戻り口２ｄは、コア部１１において復路１５ｂ（図３参照）の一端部と流体接続されている。

本体部２１には、隔壁２１ａによって区画された内部空間として、３つの通路部２２（２２ａ〜２２ｃ）が設けられている。

通路部２２ａは、外部入口２ａから供給口２ｃまでＣ方向に延びている。通路部２２ｂは、外部出口２ｂから本体部２１の中央付近までＣ方向（Ｃ１方向）に延びている。通路部２２ｃは、戻り口２ｄから本体部２１の中央付近までＣ方向（Ｃ２方向）に延びている。通路部２２ａ、２２ｂおよび２２ｃは、この順でＺ方向に並んでいる。つまり、通路部２２ａと通路部２２ｂとが隔壁２１ａを介して隣り合い、通路部２２ｂと通路部２２ｃとが隔壁２１ａを介して隣り合っている。

通路部２２ａと通路部２２ｂとは、本体部２１のＣ方向中央部において、連通孔２３を介して連通している。連通孔２３は、通路部２２ａと通路部２２ｂとの間の隔壁２１ａを、Ｚ方向に貫通している。

通路部２２ｂと通路部２２ｃとは、本体部２１のＣ方向中央部において、連通孔２４を介して連通している。連通孔２４は、通路部２２ｂと通路部２２ｃとの間の隔壁２１ａを、Ｚ方向に貫通している。

連通孔２３と連通孔２４とは、隔壁２１ａをＺ方向に貫通するように、Ｃ方向の同じ位置に形成され、Ｚ方向に対向するように直線状に並んで配置されている。

このような構造により、バルブ２は、外部入口２ａと供給口２ｃとを接続する第１通路３１と、外部出口２ｂと戻り口２ｄとを接続する第２通路３２と、第１通路３１および第２通路３２を接続して外部入口２ａと外部出口２ｂとを連通させる接続通路３３（図７参照）とを含む。

すなわち、図６および図７の例では、第１通路３１は、通路部２２ａにより構成されている。第２通路３２は、通路部２２ｃと、連通孔２４と、通路部２２ｂとにより構成されている。接続通路３３は、連通孔２３により構成されている。

〈弁体〉
バルブ２は、第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２とを切り替えるように移動する１つの弁体２５を含む。弁体２５は、接続通路３３を遮断する位置と、第２通路３２の接続通路３３よりも戻り口２ｄ側を遮断する位置と、に選択的に移動することにより、第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２とを切り替えるように構成されている。

具体的には、バルブ２は、第１状態Ｐ１に切り替えるための第１弁座部２３ａと第２状態Ｐ２に切り替えるための第２弁座部２４ａとの間で弁体２５が直線移動するポペットバルブである。ポペットバルブは、弁体が弁座部に対して直角方向に移動する形式のバルブであり、弁座部に当接して流路の開閉を行う弁体２５は、ポペットとよばれる。

弁体２５は、通路部２２ｂの内部に配置されている。弁体２５は、連通孔２３および２４が形成されたＣ方向中央部に配置されている。つまり、弁体２５は、連通孔２３および２４の各々とＺ方向に対向するように設けられている。弁体２５は、連通孔２３および２４の各々を閉塞可能な外形形状に形成されている。

弁体２５は、Ｚ方向に直線移動可能に構成されている。弁体２５は、Ｚ方向に延びるロッド２６の先端側に接続されている。ロッド２６は、根元部がシリンダ２７内に嵌り込むピストンロッドであり、シリンダ２７内をＺ方向に摺動可能に構成されている。シリンダ２７内には、ロッド２６を伸長方向（Ｚ２方向）へ付勢するばね部材２８が設けられている。

連通孔２３の通路部２２ｂ側の開口縁部には、第１弁座部２３ａが形成されている。第１弁座部２３ａは、連通孔２３の中心に向かって凹状（すり鉢状）に傾斜した傾斜面となっている。同様に、連通孔２４の通路部２２ｂ側の開口縁部には、第２弁座部２４ａが形成されている。第２弁座部２４ａは、連通孔２４の中心に向かって凹状（すり鉢状）に傾斜した傾斜面となっている。

弁体２５は、移動方向（Ｚ方向）の一方表面２５ａで第１弁座部２３ａと当接し、移動方向の他方表面２５ｂで第２弁座部２４ａと当接するように構成されている。弁体２５は、扁平な板状形状を有し、連通孔２３側の一方表面２５ａと、連通孔２４側の他方表面２５ｂとを有する。一方表面２５ａおよび他方表面２５ｂの各周縁部には、それぞれ、対向する弁座部に対応した形状の傾斜面が形成されている。

これにより、弁体２５は、Ｚ方向の一方側（Ｚ２方向）に移動して一方表面２５ａと第１弁座部２３ａとが当接する事によって、連通孔２３を遮断するように構成されている。また、弁体２５は、Ｚ方向の他方側（Ｚ１方向）に移動して、他方表面２５ｂと第２弁座部２４ａとが当接する事によって、連通孔２４を遮断するように構成されている。

〈感温駆動部〉
バルブ２は、流体ＦＤの温度に応じて弁体２５を移動させる感温駆動部２９を含む。感温駆動部２９は、温度に応じて駆動力を発生させる感温式のアクチュエータである。詳細な図示は省略するが、感温駆動部２９は、温度に応じて膨張収縮するワックスを収容したケースと、ワックスの膨張収縮に伴ってケースから進退するピストンロッドとを含んで構成されている。つまり、感温駆動部２９は、予め設定された所定温度を超えると伸長変形（長さが大きくなる）し、所定温度を下回ると収縮変形（長さが小さくなる）するように構成されている。

感温駆動部２９（図６参照）は、弁体２５を支持するロッド２６の一部として設けられている。具体的には、ロッド２６の先端部に感温駆動部２９が設けられ、感温駆動部２９の先端部に弁体２５が設けられている。感温駆動部２９は、Ｚ方向に伸縮するように設けられている。これにより、感温駆動部２９は、伸長変形することにより弁体２５を第１弁座部２３ａへ向けて移動させる。感温駆動部２９（図７参照）は、収縮変形することにより弁体２５を第２弁座部２４ａへ向けて移動させる。

感温駆動部２９は、流体ＦＤが所定温度以上の場合に第１状態Ｐ１とし、流体ＦＤが所定温度未満の場合に第２状態Ｐ２とするように弁体２５を移動させるように構成されている。

すなわち、所定温度以上の流体ＦＤがバルブ２を流通すると、図６に示すように、ワックスの膨張により感温駆動部２９が伸長変形する。その結果、感温駆動部２９は、弁体２５の一方表面２５ａを第１弁座部２３ａに対して当接させると共に押圧し、連通孔２３を閉鎖させる。感温駆動部２９が弁体２５を第１弁座部２３ａに対して押圧する際の反力は、ロッド２６を介してばね部材２８およびシリンダ２７により支持される。これにより、流体ＦＤが所定温度以上の場合に、外部入口２ａと供給口２ｃとが連通し、外部出口２ｂと戻り口２ｄとが連通する第１状態Ｐ１となる。すなわち、第１状態では、第１通路３１と第２通路３２とがそれぞれ連通され、接続通路３３が遮断される。

所定温度未満の流体ＦＤがバルブ２を流通すると、図７に示すように、ワックスの収縮により感温駆動部２９が収縮変形する。その結果、感温駆動部２９は、弁体２５の他方表面２５ｂを第２弁座部２４ａに対して当接させると共に押圧し、連通孔２４を閉鎖させる。感温駆動部２９が弁体２５を第２弁座部２４ａに対して押圧する際の反力は、ロッド２６を引っ張る方向に作用し、ロッド２６が最大ストローク位置に達することでシリンダ２７により支持される。これにより、流体ＦＤが所定温度未満の場合に、戻り口２ｄが遮断され、外部入口２ａと外部出口２ｂとが連通する第２状態Ｐ２となる。すなわち、第２状態Ｐ２では、第２通路３２（第２通路３２の接続通路３３よりも戻り口２ｄ側）が遮断され、接続通路３３が連通される。

なお、第１状態（図６参照）において、ばね部材２８は、バルブ２内に過大な圧力が作用した場合に連通孔２３を開放させるリリーフ機構として機能する。第１状態において、ばね部材２８の付勢力を超える圧力が第１通路３１内に作用すると、ばね部材２８が縮んでロッド２６が弁体２５とともに第１弁座部２３ａから離れる。それにより、外部入口２ａと外部出口２ｂとが連通孔２３を介して連通する接続通路３３が連通して、流体ＦＤの一部が接続通路３３へ流れることにより、過大な圧力が逃がされる。

感温駆動部２９は、弁体２５の一方表面２５ａ側と他方表面２５ｂ側との両方において、流体ＦＤを感温可能に設けられている。第１実施形態では、感温駆動部２９は、弁体２５を貫通して一方表面２５ａと他方表面２５ｂとにそれぞれ露出するように設けられている。感温駆動部２９は、弁体２５を厚み方向（Ｚ方向）に貫通する貫通孔２５ｃ内に嵌合するように設けられている。そして、感温駆動部２９の先端面２９ａが、貫通孔２５ｃから通路部２２ａ側（連通孔２３）に露出している。また、感温駆動部２９は、弁体２５の他方表面２５ｂからロッド２６の先端まで他方側（Ｚ１方向）に突出するように延びる部分を有し、弁体２５よりも通路部２２ｃ側（連通孔２４）に露出している。

感温駆動部２９が伸長変形する第１状態（図６参照）では、感温駆動部２９の根元側部分が連通孔２４内まで突出する。感温駆動部２９の受熱面積は、弁体２５の一方表面２５ａ側よりも他方表面２５ｂ側において大きい。そのため、第１通路３１側でも感温するが、特に熱交換器１を通過した後、戻り口２ｄから第２通路３２を通る流体ＦＤの温度に対する感度が確保されている。

感温駆動部２９は、感温駆動部２９が収縮する第２状態Ｐ２において接続通路３３内に露出する。第２状態Ｐ２では、通路部２２ｃ側は流体ＦＤが流通しないが、感温駆動部２９の先端面２９ａが連通孔２３と対向するように配置される。その結果、バイパス時に接続通路３３を通る流体ＦＤが外部入口２ａから連通孔２３を通った際に感温駆動部２９と接触しやすくなっており、流体ＦＤの温度に対する感度が確保されている。

〈熱交換器システムの動作〉
次に、熱交換器システム１００の動作例を説明する。バルブ２の各部については図６および図７を参照するものとする。外部流体回路１１０の各部については図４および図５を参照するものとする。

まず、航空機エンジン１１１の始動時などに、外部流体回路１１０のポンプ１１３により流体ＦＤが低温の状態で循環を開始し、バルブ２の外部入口２ａに流入する。外部入口２ａに流入した流体ＦＤの温度が所定温度未満となる間、感温駆動部２９が収縮変形して、弁体２５は第２弁座部２４ａに当接する。その結果、バルブ２は第２状態Ｐ２となる。流体ＦＤは熱交換器１側へ流れることなく、接続通路３３を通って外部出口２ｂから外部流体回路１１０に送り出される。そのため、バルブ２が第２状態Ｐ２となる間、流体ＦＤは、外部流体回路１１０を流通する過程で航空機エンジン１１１などから受熱する一方、熱交換器１で積極的な放熱を行うことがないので、効率的に温度が上昇する。

外部入口２ａに流入した流体ＦＤの温度が所定温度以上になると、感温駆動部２９が伸長変形して、弁体２５は第１弁座部２３ａに当接する。その結果、バルブ２は第１状態Ｐ１となる。流体ＦＤは第１通路３１を通って熱交換器１側へ流れる。流体ＦＤは、バルブ２の供給口２ｃを介して往路１５ａ（図３参照）の一端部から流入し、他端部（折り返し部）において復路１５ｂ（図３参照）へ流入し、復路１５ｂの一端部からバルブ２の戻り口２ｄへ戻される。

図１に示したように、コア部１１の外側では、航空機エンジン１１１（図６参照）の稼働に伴って、高速の空気流がコア部１１の表面（１１ａ、１１ｂ）の各放熱フィン１２に沿って通過する。その結果、図３に示したコア部１１の内部（流路１５内）を流れる流体ＦＤと、外部の空気流との間で、コア部１１および各放熱フィン１２を介して熱交換が行われる。つまり、高温の流体ＦＤの熱がコルゲートフィン１６、第１部材１３および第２部材１４を介して各放熱フィン１２に伝達し、各放熱フィン１２から外部の空気流に対して放出される。

熱交換器１において冷却された流体ＦＤは、熱交換器１からバルブ２の第２通路３２を通って外部流体回路１１０へ送り出される。そのため、バルブ２が第１状態Ｐ１となる間、流体ＦＤは、航空機エンジン１１１などから吸収した熱を、熱交換器１で効率的に放熱しながら外部流体回路１１０、バルブ２および熱交換器１を循環する。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記の構成により、第１状態Ｐ１では、熱交換器１が外部流体回路１１０に接続されて熱交換器１による流体ＦＤの熱交換が行われる。第２状態Ｐ２では、戻り口２ｄが遮断されるため、バルブ２の外部入口２ａから流入した流体ＦＤが、外部出口２ｂを介して外部流体回路１１０へ送り出される。これにより、第２状態Ｐ２に切り替えることにより流体ＦＤを熱交換器１に流入させることなくバルブ２から外部流体回路１１０へ送り出すことができるので、バルブ２により流体ＦＤの全部を熱交換器１に対して確実にバイパスさせることができる。

また、バルブ２に、第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２とを切り替えるように移動する１つの弁体２５を設けるので、たとえばバルブ２内の流路切替に２つ以上の弁体を連動させて動作させるような構成と異なり、簡素な構成で、第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２との切替を行うことができる。なお、特に航空機に搭載される熱交換器システム１００では、重量制限やサイズ制限に適合させることが要求されるため、熱交換器システム１００の構成を簡素化することが可能な上記構成が特に有効である。

また、弁体２５が、接続通路３３を遮断する位置と、第２通路３２の接続通路３３よりも戻り口２ｄ側を遮断する位置と、に選択的に移動することにより、第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２とを切り替えるので、第２通路３２と、接続通路３３とを選択的に遮断するように弁体２５を構成するだけで、１つの弁体２５により第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２との切替可能な構成を実現できる。

また、バルブ２をポペットバルブとし、弁体２５が、移動方向の一方表面２５ａで第１弁座部２３ａと当接し、移動方向の他方表面２５ｂで第２弁座部２４ａと当接するので、単純な構造で弁体２５のストロークを小さくできるポペットバルブを採用して、第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２との切替が可能となる。また、ポペットバルブでは一般に１つの弁体（ポペット）により１つの通路の開閉しか行われないのに対して、１つの弁体２５（ポペット）でありながらその両面（２５ａ、２５ｂ）でそれぞれ弁座部（２３ａ、２４ａ）と当接するので、第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２との選択的な通路切替（複数の通路の開閉）を１つの弁体２５により行える。これらの結果、バルブ２を含む熱交換器システム１００の小型化および軽量化を図ることができる。

また、弁体２５の一方表面２５ａ側と他方表面２５ｂ側との両方において、流体ＦＤを感温可能な感温駆動部２９を設けているので、たとえばバルブ内の外部入口２ａおよび外部出口２ｂなどの複数箇所に温度センサを設けて電動アクチュエータなどにより弁体を移動させる構成と比べて、共通の感温駆動部２９によって流体ＦＤの温度に応じて第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２とを切り替える構成を簡素化することができる。

また、弁体２５を貫通して一方表面２５ａと他方表面２５ｂとにそれぞれ露出するように感温駆動部２９を設けているので、一方表面２５ａ側と他方表面２５ｂ側との両方で温度を感知可能な感温駆動部２９を簡素な構成で実現できる。また、板状の弁体２５を必要最小限の厚みにして感温駆動部２９を貫通させることができるので、感温駆動部２９および弁体２５を含むバルブ２のサイズを極力小さくすることができる。

また、バルブ２が、バルブ２を流通する流体ＦＤの温度に応じて第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２とを切り替えるので、流体ＦＤの温度が所望の温度範囲から外れた場合に、早期に、流体ＦＤの温度を所望の温度範囲内まで変化させることができる。

より具体的には、感温駆動部２９が、流体ＦＤの温度が所定温度よりも低い低温環境下で第２状態Ｐ２に切り替えるので、熱交換器１をバイパスさせて流体ＦＤを外部流体回路１１０に送り出すことにより、流体ＦＤの温度を早期に高めることが可能となる。流体ＦＤの温度が所定温度よりも上昇した場合には、感温駆動部２９が第１状態Ｐ１に切り替えるので、熱交換器１により流体ＦＤの熱交換ができる。

また、熱交換器１を、航空機エンジン１１１内の湾曲面Ｓに沿うように設け、航空機エンジン１１１内を流れる空気流との熱交換により内部を流通する流体ＦＤを冷却する構成とするので、航空機エンジン１１１内の湾曲面Ｓ（ファンケーシングの内周面など）に沿うように形成されたサーフェスクーラに対して、冷却対象となる流体ＦＤ（潤滑油）をバルブ２により確実にバイパスさせることが可能な熱交換器システム１００を得ることができる。

［第２実施形態］
図１〜図３、図８および図９を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態による熱交換器システム２００（図１〜図３参照）は、上記第１実施形態とはバルブの構成が異なる例について説明する。なお、第２実施形態において、バルブ２０２以外の構成は上記第１実施形態と同様であるので、同一の符号を用いることとし、説明を省略する。

（バルブ）
第２実施形態の熱交換器システム２００は、図１に示すように、熱交換器１とバルブ２０２とを備える。図８および図９に示すように、バルブ２０２は、第１状態Ｐ１（図８参照）と第２状態Ｐ２（図９参照）とを切り替えるように移動する１つの弁体２１０を含む。なお、第２実施形態のバルブ２０２は、第１実施形態と同様、第１状態Ｐ１に切り替えるための第１弁座部２３ａと第２状態Ｐ２に切り替えるための第２弁座部２４ａとの間で弁体２１０が直線移動するポペットバルブである。

第２実施形態では、弁体２１０は、一方表面２１１ａおよび他方表面２１１ｂが形成された中空のケース２１１を含む。ケース２１１は、一方表面２１１ａおよび他方表面２１１ｂと、側面２１１ｃとを有し、他方表面２１１ｂ側にケース２１１を貫通する挿入孔２１１ｄが設けられている。挿入孔２１１ｄには、ロッド２６の先端部がケース２１１の内周面を摺動可能な状態で挿入されている。

第２実施形態では、感温駆動部２１２は、ケース２１１内に配置されている。すなわち、ケース２１１とロッド２６の先端部とに囲まれた内部空間に、感温駆動部２１２が収容されている。第２実施形態の感温駆動部２１２は、弁体２１０（ケース２１１）の内部にワックスが封入された構成となっており、ロッド２６が感温駆動部２１２のピストンロッドとして機能する。

この構成により、感温駆動部２１２は、弁体２１０の一方表面２１１ａ側と他方表面２１１ｂ側との両方において流体ＦＤを感温可能なだけでなく、弁体２１０（ケース２１１）の全表面からケース２１１を介して流体ＦＤを感温可能である。言い換えると、第２実施形態では、弁体２１０が、第２通路３２または接続通路３３を選択的に閉鎖させる機能に加えて、感温駆動部２１２を膨張または収縮させるために流体ＦＤの熱を感知する感温部としても機能する。ケース２１１は、流体ＦＤの熱を内部の感温駆動部２１２（ワックス）に伝えることが可能な金属などの材料により形成される。

感温駆動部２１２は、流体ＦＤが所定温度以上の場合に第１状態Ｐ１とするように弁体２１０を移動させる。すなわち、所定温度以上の流体ＦＤが弁体２１０と接触すると、弁体２１０の内部の感温駆動部２１２に流体ＦＤの温度が伝わり、感温駆動部２１２を伸長変形させる。ケース２１１内での感温駆動部２１２の伸長変形により、弁体２１０の一方表面２１１ａが連通孔２３に向けて移動して、一方表面２１１ａが第１弁座部２３ａに当接する。その結果、接続通路３３が遮断され、第１状態となる。この結果、外部入口２ａと供給口２ｃとが接続され、外部出口２ｂと戻り口２ｄとが接続される。

感温駆動部２１２は、流体ＦＤが所定温度未満の場合に第２状態Ｐ２とするように弁体２１０を移動させる。すなわち、所定温度未満の流体ＦＤが弁体２１０と接触すると、弁体２１０の内部の感温駆動部２１２に流体ＦＤの温度が伝わり、感温駆動部２１２を収縮変形させる。ケース２１１内での感温駆動部２１２の収縮変形により、弁体２１０の他方表面２１１ｂが連通孔２４に向けて移動して、他方表面２１１ｂが第２弁座部２４ａに当接する。その結果、第２通路３２（第２通路３２の接続通路３３よりも戻り口２ｄ側）が遮断され、第２状態Ｐ２となる。この結果、戻り口２ｄが遮断され、外部入口２ａと外部出口２ｂとが接続される。

第２実施形態の弁体２１０は、第１実施形態の板状の弁体２５と比べると、感温駆動部２１２のストローク分だけＺ方向の寸法が大きくなっている。第２実施形態では、流体ＦＤと接触するケース２１１の外表面の全体から感温駆動部２１２に熱を伝達できるため、感温駆動部２１２の受熱面積が増大している。その結果、第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２とを切り替える際の流体ＦＤの温度に対するバルブ２０２の感度を向上させることが可能である。

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、第１状態Ｐ１では、熱交換器１が外部流体回路１１０に接続されて熱交換器１による流体ＦＤの熱交換が行われる。第２状態Ｐ２では、戻り口２ｄが遮断されるため、バルブ２０２の外部入口２ａから流入した流体ＦＤが、外部出口２ｂを介して外部流体回路１１０へ送り出される。これにより、第２状態Ｐ２に切り替えることにより流体ＦＤを熱交換器１に流入させることなくバルブ２０２から外部流体回路１１０へ送り出すことができるので、バルブ２０２により流体ＦＤの全部を熱交換器１に対して確実にバイパスさせることができる。

また、感温駆動部２１２を、一方表面２１１ａおよび他方表面２１１ｂが形成された弁体２１０のケース２１１内に配置したので、感温駆動部２１２はケース２１１を介してケース２１１の表面と接触する流体ＦＤの温度を感知して、弁体２１０（ケース２１１）を移動させることができる。これにより、ケース２１１全体が感温部となるので、容易に感温駆動部２１２の感度を確保することができる。

第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、サーフェスクーラである熱交換器の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、サーフェスクーラ以外のプレートフィン型熱交換器や、シェルアンドチューブ型熱交換器に適用してもよい。その場合、航空機エンジン内の湾曲面Ｓに沿って熱交換器を設ける必要はなく、熱交換器がエンジン内の所定位置に設置されてもよいし、エンジン内の空気流の一部が分岐して流れるバイパス流路などに熱交換器が設置されてもよい。また、本発明は、航空機の潤滑油を冷却するオイルクーラーとしての熱交換器システム以外の航空機搭載の熱交換器システムや、航空機以外の他の設備に設けられる熱交換器システムに適用してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、流体ＦＤとして、エンジンの潤滑油や発電機の潤滑油などである例を示したが、本発明はこれに限られない。流体ＦＤの種類は特に限定されない。流体ＦＤは、どのような流体であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、高温の流体ＦＤを熱交換器１によって冷却する熱交換器システム１００の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、低温の流体を熱交換器によって昇温する熱交換器システムであってもよい。その場合、たとえば高温環境下で、流体の温度が高すぎる場合などに、流体の温度に応じて第２状態Ｐ２に切り替えれば、熱交換器をバイパスさせて流体を外部流体回路に送り出すことにより、流体の温度を早期に低下させることが可能となる。

また、上記第１および第２実施形態では、流体ＦＤの温度に応じて第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２とを切り替えるバルブ２（２０２）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧力など流体の温度以外の物理量に基づいてバルブの切替を行ってもよいし、制御装置などからの電気信号に基づいてバルブの切替を行ってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、１つの弁体２５（２１０）によって第１状態Ｐ１と第２状態Ｐ２とを切り替える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、バルブが連動して移動する複数の弁体を備えていてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、バルブ２（２０２）をポペットバルブとして構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、バルブは、スプールバルブなど、ポペットバルブ以外の形式のバルブであってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第２状態Ｐ２で弁体２５（２１０）が戻り口２ｄ（第２通路３２の接続通路３３よりも戻り口２ｄ側）を遮断することにより、熱交換器１をバイパスする例を示したが、本発明はこれに限られない。第２状態Ｐ２で弁体２５が供給口２ｃ（第１通路３１の接続通路３３よりも供給口２ｃ側）を遮断することにより、熱交換器１をバイパスしてもよい。たとえば、図１０に示す変形例のように、上記第１実施形態とは外部入口３０２ａと外部出口３０２ｂとの位置が逆で、供給口３０２ｃと戻り口３０２ｄとの位置が逆でもよい。

図１０の場合、通路部２２ｂと通路部２２ｃとを連通させる連通孔３２３に第１弁座部３２３ａが形成され、通路部２２ａと通路部２２ｂとを連通させる連通孔３２４に第２弁座部３２４ａが形成される。第１通路３１は、通路部２２ｂ、連通孔３２３および通路部２２ｃにより構成される。第２通路３２は、通路部２２ａにより構成される。接続通路３３は、連通孔３２４により構成される。第２状態Ｐ２で弁体２５がＺ１方向に移動され、供給口３０２ｃ（第１通路３１の接続通路３３よりも供給口２ｃ側）を遮断する。入口（往路１５ａ）が遮断された熱交換器１には、流体ＦＤが流入できないため、流体ＦＤは、熱交換器１へ流れこむことなく、外部入口３０２ａから接続通路３３を通って外部出口３０２ｂへ流れる。この他、弁体を複数設ける場合には、第２状態Ｐ２で供給口３０２ｃと戻り口３０２ｄとの両方を遮断してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、流体ＦＤの温度に応じて弁体２５（２１０）を移動させる感温駆動部２９（２１２）（感温アクチュエータ）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、流体の温度を検知する感温部と弁体を移動させる駆動部とを別々に設けてもよい。感温部としては、温度センサを用いることができる。駆動部としては、電動モータやソレノイドなどを用いることができる。この場合、感温部の検出温度に応じて駆動部が弁体を移動させればよい。

また、上記第１および第２実施形態では、バルブ２（２０２）がＺ方向に並ぶ通路部２２ａ、２２ｂおよび２２ｃを含み、弁体２５（２１０）がＺ方向に移動する例を示したが、本発明はこれに限られない。通路部の配置や弁体の移動方向は任意である。たとえば通路部２２ａ、２２ｂおよび２２ｃがコア部１１の厚み方向（Ｚ方向）ではなく表面に沿った短手方向（Ａ方向）に並んで配置され、弁体２５が短手方向に移動する構成であってもよい。

１ 熱交換器
２、２０２ バルブ
２ａ、３０２ａ 外部入口
２ｂ、３０２ｂ 外部出口
２ｃ、３０２ｃ 供給口
２ｄ、３０２ｄ 戻り口
２３ａ、３２３ａ 第１弁座部
２４ａ、３２４ａ 第２弁座部
２５、２１０ 弁体
２５ａ、２１１ａ 一方表面
２５ｂ、２１１ｂ 他方表面
２９、２１２ 感温駆動部
３１ 第１通路
３２ 第２通路
３３ 接続通路
１００、２００ 熱交換器システム
１１０ 外部流体回路
１１１ 航空機エンジン
ＦＤ 流体
Ｐ１ 第１状態
Ｐ２ 第２状態
Ｓ 湾曲面

上記目的を達成するため、この発明による熱交換器システムは、航空機に搭載され、流体を内部に流通させて熱交換する熱交換器と、流体が流通する航空機の外部流体回路に接続する外部入口および外部出口と、熱交換器に流体を供給する供給口と、熱交換器を通過した流体を受け入れる戻り口と、を含むバルブと、を備え、バルブは、外部入口と供給口とを接続し、外部出口と戻り口とを接続する第１状態と、供給口および戻り口の少なくとも一方を遮断し、外部入口と外部出口とを接続する第２状態と、に切替可能に構成され、バルブは、移動方向の一方表面で第１弁座部と当接して第１状態に切り替え、移動方向の他方表面で第２弁座部と当接して第２状態に切り替えるように移動する弁体を１つのみ含んでいる。

この発明による熱交換器システムでは、上記の構成により、第１状態では、外部流体回路からの流体がバルブの外部入口から供給口を介して熱交換器に供給され、熱交換器を通過した流体がバルブの戻り口から外部出口を介して外部流体回路へ送り出される。その結果、熱交換器が外部流体回路に接続されて熱交換器による流体の熱交換が行われる。そして、第２状態では、供給口および戻り口の少なくとも一方が遮断されるため、バルブの外部入口から流入した流体は、熱交換器へ流れ込む（または流れ出す）ことができず、外部出口を介して外部流体回路へ送り出される。これにより、第２状態に切り替えることにより流体を熱交換器に流入させることなくバルブから外部流体回路へ送り出すことができるので、バルブにより流体の全部を熱交換器に対して確実にバイパスさせることができる。
また、たとえばバルブ内の流路切替に２つ以上の弁体を連動させて動作させるような構成と異なり、１つの弁体を設けるだけの簡素な構成で、第１状態と第２状態との切替を行うことができる。なお、航空機に搭載される熱交換器システムでは、重量制限やサイズ制限に適合させることが要求されるため、熱交換器システムの構成を簡素化することが可能な上記構成が特に有効である。

上記発明による熱交換器システムにおいて、好ましくは、バルブは、外部入口と供給口とを接続する第１通路と、外部出口と戻り口とを接続する第２通路と、第１通路および第２通路を接続して外部入口と外部出口とを連通させる接続通路とを含み、弁体は、接続通路を遮断する位置と、第１通路の接続通路よりも供給口側または第２通路の接続通路よりも戻り口側を遮断する位置と、に選択的に移動することにより、第１状態と第２状態とを切り替える。このように構成すれば、弁体が第１通路を遮断する場合、外部入口から流入した流体は供給口から熱交換器へ流れずに接続通路から外部出口へ流れる。弁体が第２通路を遮断する場合、熱交換器からの流体が戻り口から流通できないため、外部入口から流入した流体は供給口へ流入できずに接続通路から外部出口へ流れる。そのため、第１通路または第２通路のいずれかを遮断することにより、流体が熱交換器をバイパスする第２状態に切り替わる。そのため、第１通路または第２通路と、接続通路とを選択的に遮断するように弁体を構成するだけで、１つの弁体により第１状態と第２状態との切替可能な構成を実現できる。なお、本明細書において遮断するとは、流体が実質的に通過できないようにすることである。実質的に通過できないとは、たとえば不可避的に発生するリークなど、実際上無視できる程度の微小な流量での流体の流れは許容することを意味し、流体の流量を絞るために通路を部分的に遮断することは含まないものとする。

上記発明による熱交換器システムにおいて、好ましくは、バルブは、第１弁座部と第２弁座部との間で弁体が直線移動するポペットバルブである。このように構成すれば、単純な構造で弁体のストロークを小さくできるポペットバルブを採用して、第１状態と第２状態との切替が可能となる。また、ポペットバルブでは一般に１つの弁体（ポペット）により１つの通路の開閉しか行われないのに対して、１つの弁体（ポペット）でありながらその両面でそれぞれ弁座部と当接する構成により、第１状態と第２状態との選択的な通路切替（複数の通路の開閉）を１つの弁体（ポペット）により行える。これらの結果、バルブを含む熱交換器システムの小型化および軽量化を図ることができる。

上記発明による熱交換器システムにおいて、好ましくは、バルブは、流体の温度に応じて弁体を移動させる感温駆動部を含み、感温駆動部は、弁体の一方表面側と他方表面側との両方において、流体を感温可能に設けられている。このように構成すれば、たとえばバルブ内の外部入口および外部出口などの複数箇所に温度センサを設けて電動アクチュエータなどにより弁体を移動させる構成と比べて、共通の感温駆動部によって、流体の温度に応じて第１状態と第２状態とを切り替える構成を簡素化することができる。

上記目的を達成するため、この発明による熱交換器システムは、航空機に搭載され、流体を内部に流通させて熱交換する熱交換器と、流体が流通する航空機の外部流体回路に接続する外部入口および外部出口と、熱交換器に流体を供給する供給口と、熱交換器を通過した流体を受け入れる戻り口と、を含むバルブと、を備え、バルブは、外部入口と供給口とを接続し、外部出口と戻り口とを接続する第１状態と、供給口および戻り口の少なくとも一方を遮断し、外部入口と外部出口とを接続する第２状態と、に切替可能に構成され、バルブは、移動方向の一方表面で第１弁座部と当接して第１状態に切り替え、移動方向の他方表面で第２弁座部と当接して第２状態に切り替えるように移動する弁体を１つのみ含むとともに、ばね部材により第１弁座部へ向けて付勢されたロッドと、ロッドの先端部に設けられ、流体の温度に応じて弁体を移動させる感温駆動部とを含み、一方表面および他方表面を有する１つのみの弁体が感温駆動部に対して固定的に設けられている。

上記発明による熱交換器システムにおいて、好ましくは、感温駆動部は、弁体の一方表面側と他方表面側との両方において、流体を感温可能に設けられている。このように構成すれば、たとえばバルブ内の外部入口および外部出口などの複数箇所に温度センサを設けて電動アクチュエータなどにより弁体を移動させる構成と比べて、共通の感温駆動部によって、流体の温度に応じて第１状態と第２状態とを切り替える構成を簡素化することができる。

上記バルブが感温駆動部を含む構成において、好ましくは、感温駆動部は、中空のケースを含み、弁体の一方表面および他方表面が、ケースに形成されている。このように構成すれば、感温駆動部はケースを介してケースの表面と接触する流体の温度を感知して、弁体（ケース）を移動させることができる。これにより、ケース全体が感温部となり受熱面積を増大させることができるので、容易に感温駆動部の感度を確保することができる。

Claims (9)

1. 流体を内部に流通させて熱交換する熱交換器と、
   前記流体が流通する外部流体回路に接続する外部入口および外部出口と、前記熱交換器に前記流体を供給する供給口と、前記熱交換器を通過した前記流体を受け入れる戻り口と、を含むバルブと、を備え、
   前記バルブは、
   前記外部入口と前記供給口とを接続し、前記外部出口と前記戻り口とを接続する第１状態と、
   前記供給口および前記戻り口の少なくとも一方を遮断し、前記外部入口と前記外部出口とを接続する第２状態と、に切替可能に構成されている、熱交換器システム。
2. 前記バルブは、前記バルブを流通する前記流体の温度に応じて前記第１状態と前記第２状態とを切り替えるように構成されている、請求項１に記載の熱交換器システム。
3. 前記バルブは、前記第１状態と前記第２状態とを切り替えるように移動する１つの弁体を含む、請求項１または２に記載の熱交換器システム。
4. 前記バルブは、前記外部入口と前記供給口とを接続する第１通路と、前記外部出口と前記戻り口とを接続する第２通路と、前記第１通路および前記第２通路を接続して前記外部入口と前記外部出口とを連通させる接続通路とを含み、
   前記弁体は、前記接続通路を遮断する位置と、前記第１通路の前記接続通路よりも前記供給口側または前記第２通路の前記接続通路よりも前記戻り口側を遮断する位置と、に選択的に移動することにより、前記第１状態と前記第２状態とを切り替える、請求項３に記載の熱交換器システム。
5. 前記バルブは、前記第１状態に切り替えるための第１弁座部と前記第２状態に切り替えるための第２弁座部との間で前記弁体が直線移動するポペットバルブであり、
   前記弁体は、移動方向の一方表面で前記第１弁座部と当接し、移動方向の他方表面で前記第２弁座部と当接するように構成されている、請求項３または４に記載の熱交換器システム。
6. 前記バルブは、前記流体の温度に応じて前記弁体を移動させる感温駆動部を含み、
   前記感温駆動部は、前記弁体の前記一方表面側と前記他方表面側との両方において、前記流体を感温可能に設けられている、請求項５に記載の熱交換器システム。
7. 前記弁体は、前記一方表面と前記他方表面とが形成された板状形状を有し、
   前記感温駆動部は、前記弁体を貫通して前記一方表面と前記他方表面とにそれぞれ露出するように設けられている、請求項６に記載の熱交換器システム。
8. 前記弁体は、前記一方表面および前記他方表面が形成された中空のケースを含み、
   前記感温駆動部は、前記ケース内に配置されている、請求項６に記載の熱交換器システム。
9. 前記感温駆動部は、前記流体が所定温度以上の場合に前記第１状態とし、前記流体が所定温度未満の場合に前記第２状態とするように前記弁体を移動させる、請求項６〜８のいずれか１項に記載の熱交換器システム。

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