(57)【要約】【課題】感温部を用いた簡単な装置構成で流体の温度に応じて主流路及び副流路の両方の流量を調節しながら、主流路の遮断も可能に構成した弁機構を提供する。【解決手段】流体の温度に応じて膨張及び収縮する感温部２４と、感温部２４の膨張及び収縮と連動変位することで主流路３を遮断可能な弁部２５とを備え、主流路３に、弁部２５の閉弁作動によって遮断される主流路３の遮断流路部分を迂回している副流路４を設け、副流路４と主流路３との分岐箇所又は合流箇所に、弁部２５が閉弁作動されたとき感温部２４を経由して通流する状態で流体が副流路４を通流するように感温部２４及び弁部２５が配設される弁機構１１が、弁部２５は、主流路３を遮断可能な第１弁部３２と、主流路３及び副流路４のうちの少なくとも副流路４に流体を通流させながら、感温部２４の膨張及び収縮と連動変位することで副流路４の流量調節が可能な第２弁部３３とを備える。【選択図】図２
2007211715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主流路を通流する流体の温度に応じて膨張及び収縮する感温部と、当該感温部と直接又は間接的に連結され、前記感温部の膨張及び収縮と連動して変位することで前記主流路を遮断可能な弁部とを備え、
前記主流路に、前記弁部の閉弁作動によって遮断される前記主流路の遮断流路部分を迂回している副流路を設け、当該副流路と前記主流路との分岐箇所又は合流箇所に、前記弁部が閉弁作動されたとき前記感温部を経由して通流する状態で流体が前記副流路を通流するように前記感温部及び前記弁部が配設される弁機構であって、
前記弁部は、前記主流路を遮断可能な第１弁部と、前記主流路及び前記副流路のうちの少なくとも前記副流路に流体を通流させながら、前記感温部の膨張及び収縮と連動して変位することで前記副流路における流量を調節可能な第２弁部とを備える弁機構。
【請求項２】
請求項１に記載の弁機構と、
前記主流路及び前記副流路を有し、熱源からの排熱を回収する流体が通流する循環流路と、
前記主流路を通流する流体と熱交換する第１熱交換器と、
前記副流路を通流する流体と熱交換する第２熱交換器と、を備える熱交換システム。
【請求項３】
前記第１弁部は、前記副流路を通流する流体の温度が高くなると前記主流路を遮断するように構成され、前記第２弁部は、前記副流路を通流する流体の温度が高くなると前記副流路の流量を減少又は増加させるように構成され、或いは、
前記第１弁部は、前記副流路を通流する流体の温度が低くなると前記主流路を遮断するように構成され、前記第２弁部は、前記副流路を通流する流体の温度が低くなると前記副流路の流量を減少又は増加させるように構成されている請求項２記載の熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主流路を通流する流体の温度に応じて膨張及び収縮する感温部と、当該感温部と直接又は間接的に連結され、前記感温部の膨張及び収縮と連動して前記主流路を遮断可能な弁部とを備える弁機構及びそれを用いた熱交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された内燃機関などの熱源からの排熱と熱交換する熱交換システムにおいて、排熱を回収した流体としてのエンジン冷却水との間で熱交換を行う熱交換器としては、空調用の暖房手段、ＡＴＦ（変速機潤滑油）ウォーマ、スロットルバルブ用のバルブ加熱手段、オイルクーラ、ＥＧＲクーラなどがある。これらのうちのバルブ加熱手段は、例えば、スロットルバルブ及びその周囲のバルブボディが冷えている場合や、流れ込む空気の温度が低い場合、スロットルバルブに付着している水分（又は流れ込む空気中の水分）などが凍結してスロットルバルブが固着することを防止するために、スロットルバルブ及びその周囲を暖めるものである。
【０００３】
各熱交換器へのエンジン冷却水の供給量の調節は、エンジン冷却水の循環系統の流路途中に設けられた弁機構が行っている。例えば、特許文献１に記載の弁機構は、流路を通流するエンジン冷却水の温度に応じて膨張及び収縮する感温部としてのサーモワックスと、サーモワックスと直接又は間接的に連結され、サーモワックスの膨張及び収縮と連動して変位することで流路を遮断可能に構成される。しかし、一旦流路を遮断してしまうと、感温部の周囲に存在しているエンジン冷却水は滞留するため、実際に通流しているエンジン冷却水は感温部の周囲に流入しなくなる。そのため、特許文献１に記載の弁機構は、実際に通流しているエンジン冷却水の温度に応じた流量の調節を行えなくなる。或いは、特許文献１に記載の弁機構を用いて実際に通流しているエンジン冷却水の温度に応じた流量の調節を行いたいならば、流路が完全に閉じられない構成にして、エンジン冷却水の温度に拘わらず、常時、一定量の流体が流路を通流するように構成する必要がある。但し、上述した熱交換システムに設けられた熱交換器の種類によっては、流体の温度が設定温度以上又は設定温度以下になると、流路を完全に遮断して、熱交換器への流体の供給を停止することが要求されることもある。
【０００４】
例えば、上述したバルブ加熱手段には、エンジンが始動して間もないとき、エンジンの排熱を回収した流体としてのエンジン冷却水の熱量は小さいので、比較的多くの流量のエンジン冷却水を通流させる必要がある。他方で、エンジンが始動してから時間が経過して、エンジン冷却水の温度が上昇したとき、スロットルバルブ等が加熱されすぎると、通流する空気の密度が減少し、空気の充填効率が低下してしまうため、バルブ加熱手段にはエンジン冷却水が供給されないようにすることが好ましい。しかし、上述した構成の弁機構を用いると、常時、一定量のエンジン冷却水がバルブ加熱手段に供給され、スロットルバルブが加熱され続ける。そのため、空気の密度が減少し、エンジンの高出力要求時の充填効率が低下してしまう。
以上のように、流体の温度が設定温度以上又は設定温度以下になると、流路を完全に遮断して流体の供給を停止するべき熱交換器に対して用いることが出来る弁機構が要求されている。
【０００５】
特許文献２には、熱交換システムにおける主流路と副流路との分岐個所に上記感温部及び上記弁部を備える弁機構が設けられた構成が記載されている。この熱交換システムでは、主流路に熱交換器が設けられ、副流路には熱交換器は設けられていない。そして、主流路には流体が常時通流しており、その流体の温度が高くなると副流路を閉弁作動している。つまり、熱交換器へ供給される流体の温度に応じて、その熱交換器へ供給される流体の流量を調節及び遮断することは行われていない。但し、熱交換器を副流路に移設すれば、流体の温度が設定温度以上又は設定温度以下になると、副流路を完全に遮断して熱交換器への流体の供給を停止でき、且つ、その間も主流路には流体は通流しているので、熱交換器へ供給されるであろう流体の温度も継続して監視できる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２９３３６９号公報
【特許文献２】特開２００１−２４８９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
車両に搭載されたエンジンなどの熱源からの排熱と熱交換する熱交換システムでは、空調用の暖房手段、ＡＴＦ（変速機潤滑油）ウォーマ、スロットルバルブ用のバルブ加熱手段、オイルクーラ、ＥＧＲクーラなどの複数の熱交換器が、複数の流路において並列に設けられることがある。そして、各熱交換器への流体の流量は、流体の温度に応じて適宜調節する必要がある。
特許文献２に記載の熱交換システムでは、副流路に熱交換器が設けられた場合には、主流路を通流する流体の温度に応じて、その熱交換器への流体の供給量を調節できる。しかし、主流路及び副流路の両方に熱交換器を設け、主流路を通流する流体の温度に応じて、それら両方の熱交換器への流体の供給量を調節することはできない。
【０００８】
また、上述したサーモワックスの特性を利用した感温部を用いず、電磁バルブ等の電動式の弁機構を用いることで、エンジン冷却水の温度に応じて流量を調節することも可能である。しかし、装置構成が複雑且つ大型になり、更に電力まで必要になる点で問題がある。特に、エンジンルーム内は狭いため、上記電動式の弁機構の設置場所に制約が発生し、エンジン冷却水用の配管の取り回しまで変更しなければならなくなる。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記感温部を用いた簡単な装置構成で流体の温度に応じて主流路及び副流路の両方の流量を調節しながら、主流路の遮断も可能に構成した弁機構及びそれを用いた熱交換システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る弁機構の特徴構成は、主流路を通流する流体の温度に応じて膨張及び収縮する感温部と、当該感温部と直接又は間接的に連結され、前記感温部の膨張及び収縮と連動して変位することで前記主流路を遮断可能な弁部とを備え、
前記主流路に、前記弁部の閉弁作動によって遮断される前記主流路の遮断流路部分を迂回している副流路を設け、当該副流路と前記主流路との分岐箇所又は合流箇所に、前記弁部が閉弁作動されたとき前記感温部を経由して通流する状態で流体が前記副流路を通流するように前記感温部及び前記弁部が配設される弁機構であって、
前記弁部は、前記主流路を遮断可能な第１弁部と、前記主流路及び前記副流路のうちの少なくとも前記副流路に流体を通流させながら、前記感温部の膨張及び収縮と連動して変位することで前記副流路における流量を調節可能な第２弁部とを備える点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、弁部が備える第１弁部は、感温部の膨張及び収縮と連動して変位することで流量を調節可能且つ主流路を遮断可能であり、弁部が備える第２弁部は、主流路及び副流路のうちの少なくとも副流路に流体を通流させながら、感温部の膨張及び収縮と連動して変位することで副流路における流量を調節可能である。つまり、弁部が主流路を遮断したことで主流路内の流体が滞留したとしても、主流路を通流したであろう流体が、感温部を経由して通流する状態で少なくとも副流路には通流する。よって、弁機構は、主流路が遮断されていても、主流路を通流したであろう流体の温度に応じて主流路における流量を調節でき、更に、主流路及び副流路の両方の流量を並行して調節できる。
従って、感温部を用いた簡単な装置構成で流体の温度に応じて主流路及び副流路の両方の流量を調節しながら、主流路の遮断も可能に構成した弁機構を提供できる。
【００１２】
本発明に係る熱交換システムの特徴構成は、上記弁機構と、前記主流路及び前記副流路を有し、熱源からの排熱を回収する流体が通流する循環流路と、前記主流路を通流する流体と熱交換する第１熱交換器と、前記副流路を通流する流体と熱交換する第２熱交換器と、を備える点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、弁機構を通流する流体の温度に応じて、第１熱交換器に供給される流体の流量と第２熱交換器に供給される流体の流量とが調節される。よって、上記弁機構を用いることで、通流する流体の温度に応じて、第１熱交換器が受け取る熱量と、第２熱交換器が受け取る熱量とを調節できる。
【００１４】
本発明に係る熱交換システムの特徴構成は、前記第１弁部は、前記副流路を通流する流体の温度が高くなると前記主流路を遮断するように構成され、前記第２弁部は、前記副流路を通流する流体の温度が高くなると前記副流路の流量を減少又は増加させるように構成され、或いは、
前記第１弁部は、前記副流路を通流する流体の温度が低くなると前記主流路を遮断するように構成され、前記第２弁部は、前記副流路を通流する流体の温度が低くなると前記副流路の流量を減少又は増加させるように構成されている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、第１弁部は、副流路を通流する流体の温度が高くなると主流路を遮断するように構成され、第２弁部は、副流路を通流する流体の温度が高くなると副流路の流量を減少又は増加させるように構成され、或いは、第１弁部は、副流路を通流する流体の温度が低くなると主流路を遮断するように構成され、第２弁部は、副流路を通流する流体の温度が低くなると副流路の流量を減少又は増加させるように構成されることで、主流路及び副流路には様々な種類の熱交換器を設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態に係る弁機構及びそれを用いた熱交換システムについて説明する。
図１は、本発明の弁機構１１を用いた熱交換システムの機能ブロック図である。図１に例示する熱交換システムにおいて、内燃機関としてのエンジン１が熱源として利用される。エンジン１は、自動車などの車両に搭載されたものを利用可能である。エンジン１からの排熱は、エンジン１の内部などを通流する流体としてのエンジン冷却水によって回収される。そして、回収された排熱は、様々な排熱利用装置によって使用される。第１実施形態の熱交換システムでは、エンジン１の排熱を利用する排熱利用装置として、エンジン１のスロットルバルブを加熱するバルブ加熱手段９と、空気を暖める暖房手段１０を備えている。
【００１７】
バルブ加熱手段９は、エンジン１のスロットルバルブ及びその周囲のスロットルボディを加熱するためのものである。具体的には、エンジン１のシリンダ内に空気を導入するとき、外気温が低い場合には（特に空気中の水分が多い場合には）スロットルバルブにおいて水分（導入する空気中に含まれる水分）が付着・凍結し、スロットルバルブとスロットルボディとが固着する可能性がある。その場合、スロットルバルブの制御が行えなくなるため、スロットルバルブとスロットルボディとが固着しないような対策を講じておく必要がある。そのため、第１実施形態の熱交換システムでは、スロットルバルブ及びその周囲のバルブボディを加熱するためのバルブ加熱手段９を設けてある。また、暖房手段１０は、車両の室内を暖房するためのものである。
【００１８】
エンジン１の排熱を回収したエンジン冷却水は、流出路２、６からエンジン１の外部に流出し、第４流路７からエンジン１の内部に流入する。図１に示すように、エンジン冷却水が循環する循環流路Ｃは、流出路２、６、第１流路３、第２流路４、第３流路５及び第４流路７である。或いは、後述するように、循環流路Ｃとしての第５流路８をエンジン冷却水が通流することもある。
【００１９】
流出路２は、第１流路３と第２流路４とに分岐し、その後、再び合流する。第１流路３と第２流路４との合流箇所には弁機構１１が設けられている。第１流路３と第２流路４とが合流した第３流路５は第４流路７に接続される。流出路６から分岐した第５流路８は、第４流路７に接続される。また、第３流路５、流出路６及び第５流路８の合流箇所には、サーモスタット１２とポンプ１３とが設けられている。サーモスタット１２は、エンジン冷却水が設定温度未満のときには、エンジン冷却水が第５流路８を通流しないようにし、エンジン冷却水が設定温度以上のときには、エンジン冷却水が第５流路８を流れるように流路の切換を行う。
ここで、上記第１流路３は本発明の「主流路」に相当し、上記第２流路４は本発明の「副流路」に相当する。
【００２０】
第１流路３には、通流するエンジン冷却水と熱交換する第１熱交換器としてのバルブ加熱手段９が設けられている。このバルブ加熱手段９は、エンジン冷却水が有する熱量を利用して、スロットルバルブ及びその周囲のバルブボディの加熱を行う排熱利用装置である。また、第２流路４には、通流するエンジン冷却水と熱交換する第２熱交換器としての暖房手段１０が設けられている。この暖房手段１０は、エンジン冷却水が有する熱量を利用して空気を暖める排熱利用装置である。以上のように、本実施形態の熱交換システムは、弁機構１１と、第１流路３及び第２流路４を有し、エンジン１からの排熱を回収するエンジン冷却水が通流する循環流路Ｃと、第１流路３を通流するエンジン冷却水と熱交換するバルブ加熱手段９と、第２流路４を通流するエンジン冷却水と熱交換する暖房手段１０とを備えている。
【００２１】
第１流路３と第２流路４との合流箇所に設けられた弁機構１１は、感温部２４と弁部２５とを備えて構成される。図２は、弁機構１１の断面図である。図２に示すように、弁機構１１を構成する筐体２０は、第１流路３に接続され、第１流路３を通流したエンジン冷却水が流入する第１流入口２１と、第２流路４に接続され、第２流路４を通流したエンジン冷却水が流入する第２流入口２２と、第３流路５に接続され、弁機構１１からエンジン冷却水が流出する流出口２３とを備える。第１流入口２１、第２流入口２２及び流出口２３は円筒形状であり、弁機構１１の内部のその他の部位も円筒形状である。また、弁機構１１の筐体２０は複数の部材を組み合わせて構成される。そして、弁機構１１の筐体２０の内部には、少なくとも一部分が温度に応じて膨張及び収縮する感温部２４と、感温部２４と直接又は間接的に連結され、感温部２４の膨張及び収縮と連動して変位する弁部２５とが設けられている。つまり、第１流路３には、弁部２５の閉弁作動によって遮断される第１流路３の遮断流路部分を迂回している第２流路４を設け、その第２流路４と第１流路３との合流箇所に、弁部２５が閉弁作動されたとき感温部２４を経由して通流する状態で流体が第２流路４を通流するように感温部２４及び弁部２５が配設されている。
【００２２】
第１実施形態では、感温部２４は、温度に応じて膨張及び収縮するサーモワックス２７を熱伝導性のワックス収容部２６に収容して構成される。そして、サーモワックス２７は、連結部材２８を用いて軸部材３１と連結される。軸部材３１には、第１流路３を遮断可能な第１弁部３２と、第１流路３及び第２流路４のうちの少なくとも第２流路４に一定量以上のエンジン冷却水を通流させながら、感温部２４の膨張及び収縮と連動して変位することで第２流路４における流量を調節可能に設けられる第２弁部３３とが装着されている。また、円錐状又は円柱状の第１弁部３２は軸部材３１の先端部に装着され、略円盤状の第２弁部３３は軸部材３１の中間部分又は根元部分に装着される。
【００２３】
本実施形態において、ワックス収容部２６と弁機構１１の筐体２０の内壁との間には第２挟持部３５が部分的に設けられ、ワックス収容部２６は第２挟持部３５の挟持力によって弁機構１１の筐体２０の内部で移動できないように固定されている。そして、ワックス収容部２６と弁機構１１の筐体２０の内壁との間に第２挟持部３５が設けられていない部分は隙間が形成されており、エンジン冷却水が通流可能となっている。
また、第２弁部３３と弁機構１１の筐体２０の内壁との間には第１挟持部３４が部分的に設けられているが、第１挟持部３４の挟持力は比較的小さいため、第２弁部３３は弁機構１１の筐体２０の内部でＤ方向に沿って移動可能（第１挟持部３４に対してＤ方向に沿って摺動可能）である。そして、第２弁部３３と弁機構１１の筐体２０の内壁との間に第１挟持部３４が設けられていない部分には隙間が形成されており、エンジン冷却水が通流可能となっている。
【００２４】
サーモワックス２７の温度はワックス収容部２６に接するエンジン冷却水の温度に比例するため、通流するエンジン冷却水の温度が上昇するとサーモワックス２７の温度も上昇し、通流するエンジン冷却水の温度が下降するとサーモワックス２７の温度も下降する。よって、エンジン冷却水の温度が上昇するとサーモワックス２７が膨張して（つまり、感温部２４が膨張して）、軸部材３１はＤ方向に変位する。また、エンジン冷却水の温度が下降するとサーモワックス２７が収縮して（つまり、感温部２４が収縮して）、軸部材３１はＤ方向とは逆方向に変位する。但し、略円盤状の第２弁部３３と第１弁部３２が当接する部位の近傍の筐体２０の内壁との間にはスプリング３０ａが設けられており、弁部２５（第１弁部３２、第２弁部３３及び軸部材３１）をＤ方向とは逆方向に付勢している。尚、第２弁部３３がＤ方向とは逆方向へ変位し過ぎることを規制するストッパ２９がワックス収容部２６には設けられている。また、第２弁部３３と第１弁部３２との間にもスプリング３０ｂが設けられている。
【００２５】
第１弁部３２は、筐体２０の内壁に設けられた弁座としての第１近接部３６との間でエンジン冷却水にとっての第１流路断面積を形成し、第２弁部３３は、筐体２０の内壁に設けられた第２近接部３７との間でエンジン冷却水にとっての第２流路断面積を形成する。第２弁部３３は第２近接部３７よりもＤ方向とは逆方向側に配置されている。軸部材３１がＤ方向に沿って変位したとき、略円錐形状又は略円柱形状に形成された第１弁部３２の平坦面側は第１近接部３６と面接触によって当接可能であるが、第２弁部３３は第２近接部３７に当接不可能である。そして、軸部材３１がＤ方向に変位すると、第１流路３から第３流路５へとエンジン冷却水が通流する際の弁機構１１内の第１流路断面積が狭まり、第２流路４から第３流路５へとエンジン冷却水が通流する際の弁機構１１内の第２流路断面積が狭まる。特に、第１弁部３２が弁座としての第１近接部３６に当接した状態では第１流路断面積は遮断されるが、第２流路４から第３流路５に至るまでの弁機構１１内の第２流路断面積は遮断されない。以上のように、弁部２５は、第１流路３と第２流路４との合流箇所の第１流路３側において第１流路３を遮断可能に設けられている。
【００２６】
図３（ａ）は、エンジン冷却水の温度の変化に応じた第１流入口２１におけるエンジン冷却水の流量の変化を示すグラフであり、図３（ｂ）は、エンジン冷却水の温度の変化に応じた第２流入口２２におけるエンジン冷却水の流量の変化を示すグラフである。つまり、図３（ａ）は、エンジン冷却水の温度の変化に応じた第１弁部３２の作動状態を示すグラフであり、図３（ｂ）は、エンジン冷却水の温度の変化に応じた第２弁部３３の作動状態を示すグラフである。
図２及び図３から分かるように、エンジン冷却水の温度が上昇して設定温度Ａ以上になると、第１流路断面積及び第２流路断面積の減少に伴って、第１流路３から第３流路５に至るエンジン冷却水の流量が徐々に減少し始め、且つ、第２流路４から第３流路５に至るエンジン冷却水の流量が徐々に減少し始める。そして、エンジン冷却水の温度が設定温度Ｂ以上になると第１弁部３２は第１近接部３６に当接し、第１流路断面積が零になることで第１流路３にはエンジン冷却水は通流しなくなる。また、エンジン冷却水の温度が設定温度Ｂ以上になると第２弁部３３は第２近接部３７に対して最も近接し、第２流路断面積が最小になることで第２流路４を通流するエンジン冷却水の流量は最小となる。
【００２７】
このように、エンジン１の始動直後のように、エンジン冷却水がエンジン１の排熱を回収しながらも、その温度が比較的低い状態（エンジン冷却水の温度が設定温度Ａ未満の状態）では、弁機構１１において第１流路断面積及び第２流路断面積の大幅な制限は行われず、第１流路３及び第２流路４には比較的大きな流量のエンジン冷却水が通流することになる。そして、第１流路３及び第２流路４を通流したエンジン冷却水は第３流路５に流れ込み、ポンプ１３によって付勢されてエンジン１に再び流入する。その結果、第１流路３に設けられたバルブ加熱手段９及び第２流路４に設けられた暖房手段１０は、供給されるエンジン冷却水の温度は低いもののその流量が大きいことにより、比較的大きな熱量を受け取ることができる。そして、スロットルバルブの加熱及び暖房が実施される。
また、エンジン冷却水の温度が比較的低い状態であるので、サーモスタット１２は、第５流路８にエンジン冷却水が通流せず、流出路６から直接ポンプ１３にエンジン冷却水が流入するように流路を制御している。
【００２８】
エンジン１の始動から時間が経過してエンジン冷却水の温度が上昇した状態（エンジン冷却水の温度が設定温度Ａ以上であり設定温度Ｂ未満の状態）では、弁機構１１において第１流路断面積及び第２流路断面積が減少し、第１流路３及び第２流路４を通流するエンジン冷却水の流量が減少する。その結果、第１流路３に設けられたバルブ加熱手段９に流入するエンジン冷却水は減少するので、バルブ加熱手段９からスロットルバルブに与えられる熱量は減少し、加熱が抑制されることになる。そして、スロットルバルブが必要以上に加熱されないので、スロットルバルブの近傍の空気の密度は大きいまま確保され、充填効率が悪化することもない。また、第２流路４に設けられた暖房手段１０に流入するエンジン冷却水は減少するものの、その温度は上昇しているので、暖房手段１０はエンジン冷却水から十分な熱量を受け取って暖房に利用することができる。
【００２９】
また、第１流路３及び第２流路４を通流するエンジン冷却水の流量の減少、つまり、流出路２を通流するエンジン冷却水の流量の減少に伴って、エンジン１から流出路６に流出するエンジン冷却水の流量が相対的に増加する。但し、エンジン冷却水の温度は高い状態であるので、エンジン冷却水からの放熱を行う必要がある。本実施形態のサーモスタット１２は、エンジン冷却水の温度の上昇に伴って第５流路８を通流するエンジン冷却水の流量を増加させるように流路を切り換える構成となっている。その結果、エンジン１から流出路６に流出したエンジン冷却水は、第５流路８に設けられたラジエータ１４によって放熱した上で、サーモスタット１２及びポンプ１３を経由してエンジン１に帰還するようになる。
【００３０】
エンジン１の始動から更に時間が経過してエンジン冷却水の温度が更に上昇した状態（エンジン冷却水の温度が設定温度Ｂ以上）では、弁機構１１において第１弁部３２と第１当接部とが当接して第１流路断面積が零になり、第２流路断面積も最小になることで、第１流路３を通流するエンジン冷却水の流量は零になり、第２流路４を通流するエンジン冷却水の流量は最小になる。その結果、第１流路３に設けられたバルブ加熱手段９に流入するエンジン冷却水は零となり、バルブ加熱手段９からスロットルバルブに与えられる熱量は零となる。つまり、スロットルバルブが加熱されないので、スロットルバルブの近傍の空気の密度は大きいまま確保され、充填効率が悪化することもない。また、第２流路４に設けられた暖房手段１０に流入するエンジン冷却水は最小になるものの、その温度は高い状態であるので、暖房手段１０はエンジン冷却水から十分な熱量を受け取って暖房に利用することができる。
【００３１】
以上のように、スロットルバルブを加熱するバルブ加熱手段９に対して、熱媒として第１流路３を通流するエンジン冷却水が供給されることを考慮すると、バルブ加熱手段９によるスロットルバルブの加熱状態を調節するためには、第１流路３を通流するエンジン冷却水の温度に基づいて第１流路３へのエンジン冷却水の流量を調節する必要がある。そして、第１流路３におけるエンジン冷却水の通流を第１弁部３２によって遮断可能に構成しておく必要がある。但し、第１流路３におけるエンジン冷却水の通流が第１弁部３２によって遮断可能に構成すると、第１流路３におけるエンジン冷却水の流量が零になったときには、第１流路３を通流するエンジン冷却水の温度を測定できない。しかし、第１実施形態の弁機構１１を用いた熱交換システムでは、第１流路３から分岐した後、再び第１流路３に合流する第２流路４を通流するエンジン冷却水、つまり、第１流路３を通流したであろうエンジン冷却水が常に感温部２４に供給されている。その結果、第１流路３をエンジン冷却水が通流していても又は通流していなくても、第１流路断面積の大きさが適切に調節されて、バルブ加熱手段９に供給されるエンジン冷却水の流量が調節されることになる。
【００３２】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の熱交換システムは、弁機構が第１流路と第２流路との分岐箇所に設けられる点で、弁機構がそれらの合流箇所に設けられていた第１実施形態と異なっている。つまり、本実施形態の弁機構が備える弁部は、第１流路と第２流路との分岐箇所の第１流路側において第１流路を遮断可能に設けられている。以下に、図４及び図５を参照して第２実施形態の弁機構及び熱交換システムについて説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００３３】
図４は、第２実施形態の熱交換システムの機能ブロック図であり、図５は、弁機構４０の断面図である。図５に示すように、弁機構４０を構成する筐体２０は、流出路２に接続され、流出路２を通流したエンジン冷却水が流入する流入口４１と、第１流路３に接続され、弁機構４０からエンジン冷却水が流出する第１流出口４２と、第２流路４に接続され、弁機構４０からエンジン冷却水が流出する第２流出口４３とを備える。弁機構４０の内部の感温部２４及び弁部２５（第１弁部３２及び第２弁部３３）などの構成は図２に示したものと同様である。流入口４１から弁機構４０の内部に流入したエンジン冷却水は、サーモワックス２７を収容したワックス収容部２６に接し、サーモワックス２７の膨張及び収縮、つまり、感温部２４の膨張及び収縮を引き起こす。サーモワックス２７に接した後のエンジン冷却水は、第１流路３及び第２流路４に分岐されるが、第１弁部３２は、分岐箇所の第１流路３側において第１流路３を遮断可能である。つまり、本実施形態の熱交換システムでは、エンジン冷却水は、第１流路３及び第２流路４のうちの少なくとも第２流路４を通流するように構成されている。そして、第１弁部３２は、感温部２４の膨張及び収縮と連動して変位することで第１流路３を遮断可能であり、第２弁部３３は、少なくとも第２流路４に一定量以上のエンジン冷却水を通流させながら、感温部２４の膨張及び収縮と連動して変位することで第２流路４における流量を調節可能である。
【００３４】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、第１弁部３２は、第２流路４を通流するエンジン冷却水の温度が高くなると第１流路３を遮断するように構成され、第２弁部３３は、第２流路４を通流するエンジン冷却水の温度が高くなると第２流路４の流量を減少させるように構成される場合について説明したが、エンジン冷却水の温度と第１流路３及び第２流路４を通流するエンジン冷却水の流量との関係は改変可能である。
【００３５】
例えば、第１弁部を、第２流路４を通流する流体の温度が高くなると第１流路３を遮断するように構成し、第２弁部を、第２流路４を通流する流体の温度が高くなると第２流路４の流量を増加させるように構成してもよい。図６は、図２に示した第１実施形態の弁機構の改変例である。図６に示した弁機構５０において、軸部材３１に連結された第２弁部５３は第２挟持部５４によって挟持されており、筐体５８の内部に形成された第２近接部５７よりもＤ方向側に配置されている。また、上記実施形態と同様に、軸部材３１は、弁機構５０の内部のエンジン冷却水の温度が上昇するとＤ方向に沿って変位する。その結果、エンジン冷却水の温度が上昇すると、第２弁部５３と第２近接部５７との間隔は広がり、エンジン冷却水が通流可能な第２流路断面積も大きくなる。
【００３６】
以上のように、図６に例示した弁機構５０では、第１弁部３２を、第２流路４を通流する流体の温度が高くなると第１流路３の流量を減少させ、最終的には第１流路３を遮断するように構成し、第２弁部５３を、第２流路４を通流する流体の温度が高くなると第２流路４の流量を増加させるように構成してある。このとき、第１流路３に設けられる第１熱交換器９は、上記実施形態と同様にバルブ加熱手段であればよい。第２流路４に設けられる第２熱交換器１０は、エンジン冷却水の温度が高くなると第２流路４の流量を増加させることが好ましい装置、例えば、オイルクーラやＥＧＲクーラなどであればよい。つまり、エンジン冷却水の温度が上昇する状況ではエンジンオイルや排ガスの温度も上昇しており、エンジンオイルや排ガスを冷却するのに要するエンジン冷却水の流量は増大する。そこで、第２熱交換器１０としてオイルクーラやＥＧＲクーラを設け、エンジン冷却水の温度が高くなるとエンジンオイルや排ガスの冷却性能を増強するように構成すればよい。
【００３７】
或いは、第１弁部を、第２流路４を通流する流体の温度が低くなると第１流路３を遮断するように構成してもよい。このとき、第２弁部は、図２に例示したように、第２流路４を通流する流体の温度が高くなると第２流路４の流量を減少させるように構成するか、或いは、図６に例示したように、第２流路４を通流する流体の温度が高くなると第２流路４の流量を増加させるように構成すればよい。図７は、図６に示した別実施形態の弁機構６０の改変例である。
図７に示す弁機構６０において、軸部材３１に連結された第１弁部６２は、筐体６８の内側に形成された第１近接部６６よりもＤ方向側に配置されている。また、軸部材３１は、弁機構６０の内部のエンジン冷却水の温度が上昇するとＤ方向に沿って変位する。その結果、エンジン冷却水の温度が上昇すると、第１弁部６２と第１近接部６６との間隔は広がり、エンジン冷却水が通流可能な第１流路断面積も大きくなる。逆に、エンジン冷却水の温度が下降すると、第１弁部６２と第１近接部６６との間隔は狭まり、エンジン冷却水が通流可能な第１流路断面積も小さくなる。更に、エンジン冷却水の温度が設定温度未満になると、第１弁部６２と第１近接部６６とが当接して第１流路断面積は零になる（つまり、第１流路３は遮断される）。
このとき、第１流路３に設けられる第１熱交換器９は、エンジン冷却水の温度が高くなると第１流路３の流量を増加させることが好ましい装置、例えば、ＥＧＲクーラ（或いはオイルクーラなど）であればよい。また、第２流路４に設けられる第２熱交換器１０は、エンジン冷却水の温度が高くなると第２流路４の流量を増加させることが好ましい装置、例えば、オイルクーラ（或いはＥＧＲクーラなど）であればよい。
【００３８】
また、図示しないが、第１弁部を、第２流路４を通流する流体の温度が低くなると第１流路３を遮断するように構成し、第２弁部を、第２流路４を通流する流体の温度が高くなると第２流路４の流量を減少させるように構成してもよい。このとき、第１流路３に設けられる第１熱交換器９は、エンジン冷却水の温度が高くなると第１流路３の流量を増加させることが好ましい装置、例えば、ＥＧＲクーラ（或いはオイルクーラなど）であればよい。第２流路４に設けられる第２熱交換器１０は、エンジン冷却水の温度が高くなると第２流路４の流量を減少させることが好ましい装置、例えば、上述した暖房手段やＡＴＦウォーマなどであればよい。
【００３９】
＜２＞
上記実施形態では、熱源がエンジンであり、流体がエンジン冷却水である場合について説明したが、本発明の弁機構及び熱交換システムはその構成に限定されず、他の改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１実施形態の弁機構を用いた熱交換システムの機能ブロック図
【図２】第１実施形態の弁機構の断面図
【図３】（ａ）は、エンジン冷却水の温度の変化に応じた第１流入口におけるエンジン冷却水の流量の変化を示すグラフであり、（ｂ）は、エンジン冷却水の温度の変化に応じた第２流入口におけるエンジン冷却水の流量の変化を示すグラフ
【図４】第２実施形態の弁機構を用いた熱交換システムの機能ブロック図
【図５】第２実施形態の弁機構の断面図
【図６】別実施形態の弁機構の断面図
【図７】別実施形態の弁機構の断面図
【符号の説明】
【００４１】
１  エンジン（内燃機関、熱源）
３  第１流路（主流路）
４  第２流路（副流路）
９  バルブ加熱手段（第１熱交換器）
１０  暖房手段（第２熱交換器）
１１  弁機構
２４  感温部
２５  弁部
３２  第１弁部
３３  第２弁部
Ｃ  循環流路
【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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