車両用暖機システム
【課題】蓄熱装置を備えた車両用暖機システムにおいて、蓄熱材への蓄熱を短時間で効率良く行えるようにする。
【解決手段】エンジン３０の冷却水と熱交換が可能な蓄熱材２０を有する蓄熱装置１０と、該冷却水をラジエター４７に流通させる主流路３５ａとラジエター４７をバイパスするバイパス流路３５ｂとからなるラジエター用循環路（冷却用流路）３５と、主流路３５ａとバイパス流路３５ｂを切り替える電子制御サーモスタット弁（切替弁）３７と、冷却水の温度を検出する水温センサ３８と、冷却水の温度に応じて切替弁３７を作動させるＥＣＵ５０と、を備えた車両用暖機システム１において、冷却水の熱を蓄熱材２０に蓄熱する際、蓄熱完了前は蓄熱完了後よりも冷却水温度が高くなるように切替弁３７の作動温度を設定し、蓄熱材２０への蓄熱を短時間で効率良く行えるようにする。
【解決手段】エンジン３０の冷却水と熱交換が可能な蓄熱材２０を有する蓄熱装置１０と、該冷却水をラジエター４７に流通させる主流路３５ａとラジエター４７をバイパスするバイパス流路３５ｂとからなるラジエター用循環路（冷却用流路）３５と、主流路３５ａとバイパス流路３５ｂを切り替える電子制御サーモスタット弁（切替弁）３７と、冷却水の温度を検出する水温センサ３８と、冷却水の温度に応じて切替弁３７を作動させるＥＣＵ５０と、を備えた車両用暖機システム１において、冷却水の熱を蓄熱材２０に蓄熱する際、蓄熱完了前は蓄熱完了後よりも冷却水温度が高くなるように切替弁３７の作動温度を設定し、蓄熱材２０への蓄熱を短時間で効率良く行えるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関や自動変速機などの早期暖機あるいは車内の即効暖房を行うことができる蓄熱装置を備えた車両用暖機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１、２に示すように、蓄熱により内燃機関（以下、「エンジン」という）や自動変速機の暖機を行う蓄熱装置を備えた車両用暖機システムがある。特許文献１に記載の蓄熱装置（蓄熱タンク）は、エンジンの冷却水を蓄熱媒体として用い、該蓄熱媒体を断熱性の高い容器に収容したものである。また、特許文献２に記載の蓄熱装置は、自動変速機の作動油が流通する流路を、セラミックや酸化マグネシウムなどの高熱容量材からなる蓄熱材層で被覆した構造である。また、これ以外にも、エンジンの冷却水と熱交換を行う蓄熱媒体を備えた蓄熱装置がある。これらの蓄熱装置を備えた暖気システムによれば、車両の運転時に冷却水や作動油の熱を蓄熱媒体に蓄熱しておき、次回の車両始動時にこの蓄熱を利用して、エンジンや自動変速機の早期暖機、あるいは車内の即効暖房などを効果的に行うことが可能となる。
【０００３】
ところで、水冷式エンジンには、エンジンの冷却水をラジエター（冷却用熱交換器）に流通させる冷却用流路が設けられている。該冷却用流路は、ラジエターに連通する主流路とラジエターをバイパスするバイパス流路とからなり、主流路とバイパス流路の分岐点には、これら流路を切り替える切替弁が設置されている。従来の切替弁は、冷却水温度に応じて開閉する機械式サーモスタット弁である。この機械式のサーモスタット弁では、冷却水温度が設定温度以上になると、サーモスタットが作動して主流路が開かれ、ラジエターに冷却水が流通するようになっている。
【特許文献１】特開平１０−７１８３７号公報
【特許文献２】特開２００２−３９３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
機械式サーモスタット弁は、構造上、実際の作動温度にばらつきがあるので、開弁温度は冷却水の沸点に対して比較的余裕を持たせた温度（７０℃〜８０℃程度）に設定されている。この設定温度は、エンジンの運転状態に関係なく常に一定である。また、実際には、設定温度よりも低い温度で開くことも多い。その結果、エンジン運転時の冷却水の温度が設定温度よりも低下してしまう。そうすると、冷却水の熱を蓄熱材に供給するタイプの蓄熱装置において、蓄熱完了までに長時間を要するという問題があった。また、エンジンの運転が短時間の場合には、蓄熱量が少なくなってしまい、蓄熱装置による暖機で得られる燃費向上や車内の即効暖房などの効果が減少してしまうという問題があった。
【０００５】
一方、特許文献１に記載の蓄熱装置は、エンジンの冷却水を蓄熱媒体として用いている。しかし、冷却水は温度が低下すると蓄熱を保持できず、外部に放出してしまう。そのため、装置外に熱が逃げることを防止するために、冷却水の容器に断熱性の高い構造を採用する必要がある。ところが、それにより、蓄熱装置の構造が複雑化して装置が大掛かりになり、車両のコスト高や重量増につながるおそれがあった。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、冷却水の温度を設定温度に正確に調節でき、且つ、従来よりも高い温度に設定できるようにすることで、蓄熱要素への蓄熱を短時間で効率良く行うことができる車両用暖機システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明にかかる車両用暖機システムは、内燃機関（３０）の冷却水と熱交換が可能な蓄熱要素（２０）を有する蓄熱装置（１０）と、内燃機関（３０）の冷却水を冷却用熱交換器（４７）に流通させる主流路（３５ａ）と該冷却用熱交換器（４７）をバイパスするバイパス流路（３５ｂ）とからなる冷却用流路（３５）と、主流路（３５ａ）とバイパス流路（３５ｂ）とを切り替える切替弁（３７）と、冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段（３８）と、冷却水の温度に応じて切替弁（３７）を作動させる制御手段（５０）と、を備え、蓄熱要素（２０）に蓄熱する際、該蓄熱要素（２０）の蓄熱完了を判断し、蓄熱完了前は蓄熱完了後よりも冷却水の温度が高くなるように、切替弁（３７）の作動温度を設定することを特徴とする。なお、ここでの括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
【０００８】
本発明にかかる車両用暖機システムによれば、冷却水の温度に応じて切替弁を作動させる制御手段を備え、蓄熱完了前は蓄熱完了後よりも冷却水の温度が高くなるように設定したので、冷却水の熱を蓄熱要素に短時間で効率良く蓄熱することが可能となる。一方、蓄熱完了後は蓄熱完了前よりも冷却水の温度が低くなるので、冷却水の温度を内燃機関の運転に最適な温度に設定することができる。これにより、燃費の向上、排ガスの浄化が図れる。また、従来の機械式サーモスタット弁と比べて、切替弁を設定温度で正確に作動させることが可能となるので、主流路の開弁温度を冷却水の沸点近くの高い温度に設定できる。また、切替弁の作動温度のばらつきを無くすことができるので、冷却水の温度を正確に調節することが可能となる。これらにより、蓄熱完了に要する時間や蓄熱量を安定させることができる。
【０００９】
また、この車両用暖機システムでは、内燃機関（３０）の運転状態を判断する手段（３８）を備え、蓄熱要素（２０）に蓄熱する際、内燃機関（３０）の運転状態に応じて冷却水の熱を蓄熱要素（２０）に蓄熱可能か否かを判断し、可能な場合には、冷却水の温度が所定温度以上となるように、切替弁（３７）の作動温度を設定してもよい。これによれば、内燃機関の運転に影響が少ない状態であれば、蓄熱可能と判断することができ、その場合に冷却水温を高くすることで、蓄熱要素への蓄熱に要する時間を短縮しながら、内燃機関の運転を最適化することができる。なお、内燃機関の運転状態は、例えば、冷却水の温度あるいは内燃機関のケース温度などで判断することができる。
【００１０】
また、本発明の車両用暖機システムは、内燃機関（３０）の冷却水と熱交換が可能な蓄熱要素（２０）を有する蓄熱装置（１０）と、内燃機関（３０）の冷却水を冷却用熱交換器（４７）に流通させる主流路（３５ａ）と該冷却用熱交換器（４７）をバイパスするバイパス流路（３５ｂ）とからなる冷却用流路（３５）と、主流路（３５ａ）とバイパス流路（３５ｂ）とを切り替える切替弁（３７）と、冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段（３８）と、冷却水の温度に応じて切替弁（３７）を作動させる制御手段（５０）と、を備え、内燃機関（３０）の始動後、冷却水の温度が所定温度に達してから所定時間が経過する前は、それ以降よりも冷却水の温度が高くなるように、切替弁（３７）の作動温度を設定することを特徴とする。これによれば、内燃機関の始動直後に冷却水による蓄熱要素への蓄熱を行う場合において、短時間の運転で蓄熱要素に多くの熱を蓄えることができるようになる。
【００１１】
上記の車両用暖機システムにおいては、蓄熱要素（２０）の蓄熱完了の判断は、冷却水の温度が所定温度以上となり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行うとよい。また、蓄熱要素（２０）の温度が所定温度以上になったことに基づいて行ってもよい。また、蓄熱要素（２０）が変速機（４０）の作動油と熱交換可能である場合は、蓄熱要素（２０）の蓄熱完了の判断は、変速機（４０）の作動油の温度が所定温度以上になったことに基づいて行ってもよい。また、変速機（４０）の作動油の温度が所定温度以上になり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行ってもよい。また、変速機（４０）のケース温度が所定温度以上となったことに基づいて行ってもよい。これらいずれによっても、蓄熱要素の蓄熱完了を適切に判断することが可能となる。
【００１２】
また、蓄熱装置（１０）が備える蓄熱要素（２０）は、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材（２０）からなるものが望ましい。これによれば、液状の蓄熱材が凝固点以下になっても固化せず、蓄熱を保持したまま過冷却状態をとり得る。したがって、外気温が低下しても蓄熱を保持でき、かつ、長期間放置しても蓄熱を安定的に保持できるので、蓄熱材容器の断熱構造を簡素化できる。また、解除手段による過冷却状態の解除により、所望のタイミングで蓄熱材を発熱させることができるので、対象機関の早期暖機や車内の即効暖房をより効果的に行えるようになる。また、上記の蓄熱装置が備える蓄熱要素は、化学変化による熱の吸収・放出が可能な化学蓄熱材（２１）からなるものでもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる車両用暖機システムによれば、冷却水の温度を設定温度に正確に調節でき、且つ、従来よりも高い温度に設定することができるので、蓄熱要素への蓄熱を短時間で効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる蓄熱装置を備えた車両用暖機システムの構成例を示す概略図である。車両用暖機システム１は、蓄熱材２０を有してなる蓄熱装置１０と、エンジン３０の冷却水（ＬＬＣ）を蓄熱装置１０および車内暖房装置４４のヒータコア４５へ循環させる冷却水循環路３１とを備えている。冷却水循環路３１は、エンジン３０に形成された水ジャケット（図示せず）から導出されて、蓄熱装置１０に連通し、蓄熱装置１０の下流側でヒータコア４５を通り、エンジン３０の水ジャケットに再度導入されている。エンジン３０に導入される直前位置には、冷却水ポンプ３２が介装されている。冷却水ポンプ３２は、エンジン３０のクランク軸（図示せず）の回転に連動して駆動するようになっている。蓄熱装置１０は、詳細な構成は後述するが、冷却水循環路３１に連通する第一室１５と、蓄熱材２０を配設した第二室１６とを備えている。また、第二室１６内には、蓄熱材２０の過冷却状態を解除する解除手段（以下、「発核装置」という。）２５と、蓄熱材２０の温度を検出する蓄熱材温度センサ２４が設置されている。なお、符号４０は変速機である。
【００１５】
ヒータコア４５は、詳細な図示は省略するが、車内に臨む空気導入ダクト内に設置されている。空気導入ダクト内には、ヒータコア４５に風を送るための送風ファン４６が組み込まれている。送風ファン４６は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）５０によって作動を制御されるようになっている。ヒータコア４５の送風下流側には、車内に連通する送風ダクトが設けられている。
【００１６】
また、車内のコントロールパネル（図示せず）には、車内暖房用の暖房スイッチ５１、及びデフロスタ吹出口から温風を吹き出すためのデフロスタスイッチ５５が設けられている。暖房スイッチ５１およびデフロスタスイッチ５５のオン／オフ信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。したがって、送風ファン４６は、暖房スイッチ５１やデフロスタスイッチ５５のオン信号に応じて作動し、空気導入ダクトを介して吸い込んだ車内の空気を、ヒータコア４５を通して送風ダクトから再び車内に吹き込むようになっている。また、暖機システム１は、外気温を検出する外気温センサ５４を備えている。外気温センサ５４の検出信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。また、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチという。）５６の操作信号は、ＥＣＵ５０に送られるようになっている。
【００１７】
冷却水循環路３１には、ヒータコア４５をバイパスするバイパス流路３１ｂが設けられている。バイパス流路３１ｂは、冷却水循環路３１における蓄熱装置１０とヒータコア４５の間から分岐して、ヒータコア４５と冷却水ポンプ３２の間に合流している。バイパス流路３１ｂの分岐点には、流通を切り替える切替バルブ３３が設置されている。切替バルブ３３は、ＥＣＵ５０からの信号で開方向が制御されるようになっている。以下では、切替バルブ３３がオフであるというときは、ヒータコア４５側の主流路３１ａが開かれてバイパス流路３１ｂが閉じられ、ヒータコア４５に冷却水が流通する状態を示し、切替バルブ３３がオンであるというときは、ヒータコア４５側の主流路３１ａが閉じられてバイパス流路３１ｂが開かれ、ヒータコア４５に冷却水が流通しない状態を示す。
【００１８】
また、エンジン３０の冷却水をラジエター４７へ循環させるラジエター用循環路（冷却水流路）３５が設けられている。ラジエター用循環路３５は、エンジン３０の水ジャケットから出て、冷却水循環路３１における冷却水ポンプ３２の上流側に合流している。ラジエター用循環路３５には、ラジエター４７に連通する主流路３５ａと、該主流路３５ａをバイパスするバイパス流路３５ｂとが設けられている。ラジエター４７の下流側におけるバイパス流路３５ｂの合流点には、電子制御サーモスタット弁（切替弁）３７が介装されている。電子制御サーモスタット弁３７は、ＥＣＵ５０からの信号で開方向が制御されるようになっている。また、ラジエター用循環路３５には、冷却水の温度を検出する水温センサ３８が組み込まれている。水温センサ３８の検出信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。
【００１９】
図２は、電子制御サーモスタット弁３７の構成例を示す図である。以下では、電子制御サーモスタット弁３７がオフであるというときは、同図（ａ）に示す状態、すなわち、主流路３５ａを開いてバイパス流路３５ｂを閉じた状態を指し、電子制御サーモスタット弁３７がオンであるというときは、同図（ｂ）に示す状態、すなわち、主流路３５ａを閉じてバイパス流路３５ｂを開いた状態を指すものとする。
【００２０】
ＥＣＵ５０は、水温センサ３８で検出した冷却水温が所定温度（例えば１００℃）未満の場合、電子制御サーモスタット弁３７をオンにすることで、バイパス流路３５ｂを開き主流路３５ａを閉じて、冷却水がラジエター４７へ流れないように制御する。一方、冷却水温が所定温度（例えば１１０℃）以上になった場合、電子制御サーモスタット弁３７をオフにすることで、バイパス流路３５ｂを閉じて主流路３５ａを開き、冷却水をラジエター４７へ導くように制御する。
【００２１】
ＥＣＵ５０には、無線により外部機器からの信号を受信可能な受信装置５２が接続されている。これにより、ＥＣＵ５０は、エンジンスタートキー５３に設けたウォームアップスイッチ５３ａのオン／オフ信号を受信できるようになっている。したがって、乗員が車外でエンジンスタートキー５３のウォームアップスイッチ５３ａを操作した場合、それに応じてＥＣＵ５０でその信号が受信され、ＥＣＵ５０は暖機システム１にウォームアップ指令を発することができる。
【００２２】
図３は、蓄熱装置１０の詳細構成を示す図で、（ａ）は、分解斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。蓄熱装置１０は、長手状の筒状体からなる筐体１１と、筐体１１の内部に設置された仕切部材１３とを備えた二重構造になっている。仕切部材１３は複数のフィン１３ａを有している。フィン１３ａは、筐体１１の長手方向に沿って延びる板状で、多数が横方向（短手方向）に所定間隔で配列されている。フィン１３ａの内部には、同図（ｂ）に示すように、仕切部材１３の外側に通じる隙間１３ｂが設けられている。フィン１３ａの隙間１３ｂを含む筐体１１と仕切部材１３の間は、エンジン３０の冷却水が導入される第一室１５になっており、仕切部材１３の内側は、蓄熱材２０が密封状態で充填される第二室１６になっている。
【００２３】
筐体１１の上下端の開口には、蓋部材１４ａ，１４ｂが取り付けられている。また、筐体１１の上端近傍と下端近傍の側面には、それぞれ第一室１５に冷却水を導入する冷却水入口１５ａと、冷却水を導出する冷却水出口１５ｂとが設けられている。
【００２４】
筐体１１は、冷却水に対する防錆性などの耐久性があり、且つ断熱性の良好な材料、例えば、銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料で構成されている。この筐体１１は、図示は省略するが、断熱性を高めるため、内部に真空の断熱層を形成してもよい。また、仕切部材１３は、冷却水、作動油、蓄熱材２０に対する耐久性があり、且つ比較的熱伝導性の高い材料、例えば、ステンレスなどの金属材料で構成するとよい。
【００２５】
蓄熱材２０は、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材であり、凝固点以下になっても液状のままで固化しない性質を有している。このような蓄熱材２０として、例えば、酢酸ナトリウム水和物からなる蓄熱材が挙げられる。酢酸ナトリウム水和物は、後述する解除手段による過冷却状態の解除によって、平衡状態に戻って固化する際に発熱し、温度の低い他の媒体を加熱することができる。
【００２６】
図４は、第二室１６の蓄熱材２０中に設置された発核装置２５を示す概略側面図である。発核装置２５は、蓄熱材２０中に設置された円形平板状の金属バネ部材２６と、金属バネ部材２６に打撃を与えるソレノイド２７とを備えている。ソレノイド２７は、ＥＣＵ５０の指令に応じて動作する。金属バネ部材２６は、同図（ａ）に示す状態において、ソレノイド２７による打撃で中央部２６ａが押圧されると、同図（ｂ）に示すように、該中央部２６ａが反転するようになっている。これにより、蓄熱材２０中に核が生成（発核）され、蓄熱材２０の過冷却状態が解除されて固化が始まる。なお、解除手段としては、蓄熱材２０中に核を生成可能な手段であれば、何れの手段でもよく、上記以外にも、例えば、蓄熱材２０中で金属摩擦あるいは電圧印加などを施す手段であってもよい。
【００２７】
ここでは、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材の代表例として酢酸ナトリウム水和物を挙げたが、他にも、水和塩化合物（化学式としてＭｘ・ｎＨ2Ｏ（ｎ：整数）で表わされるもの）を挙げることができ、Ｎａ2ＳＯ4・１０Ｈ2Ｏ，ＣａＣｌ2・６Ｈ2Ｏを例示することができる。
【００２８】
また、蓄熱材は、化学反応を利用して熱の吸収・放出を行うことができる化学蓄熱材からなるものであってもよい。このような化学蓄熱材として、例えば、ゼオライトからなる蓄熱材がある。図５は、ゼオライトからなる蓄熱材２１を備えた蓄熱装置１０の構成例を示す図である。この場合、蓄熱装置１０は、ゼオライトからなる蓄熱材２１に反応媒体である水２２を供給して化学反応を生じさせる反応媒体供給部２３を備えて構成される。この蓄熱装置１０では、エンジン３０の運転時に、冷却水との熱交換でゼオライト２１を加熱して脱水させ、これにより、蓄熱材２１に蓄熱する。一方、エンジン３０の始動時には、反応媒体供給部２３から蓄熱材２１に水２２を供給して吸着させることで、蓄熱材２１に吸着熱を発生させて冷却水を加熱する。化学蓄熱材としては、ゼオライトの他にも、例えば、シリカゲル・活性炭・生石灰などがあり、化学反応を生じさせる反応媒体としては、水の他にも、エタノール・メタノール・エチレングリコール系不凍液・塩化カルシウム系不凍液などがある。また、化学蓄熱材の例としては、他にも水素吸蔵合金を用いた蓄熱材などが挙げられる。
【００２９】
図６は、上記構成の暖機システム１における運転モードのタイムチャートを示すグラフである。同図に示すように、暖機システム１の運転モードは、モード０からモード３までの４段階に切り替わる。モード０は、エンジン３０が始動する前のモードである。この間にウォームアップ信号が入力されると、ＥＣＵ５０は発核装置２５を作動させて、蓄熱材２０の過冷却状態を解除する。これにより、蓄熱材２０が発熱し、蓄熱装置１０の自己暖機が行われる。モード１は、ＩＧスイッチ５６がオンされてエンジン３０が始動してから、冷却水温度が所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達するまでのモードであり、この間、蓄熱材２０の発熱が冷却水循環路３１を循環する冷却水に供給されることで、蓄熱装置１０によるエンジン３０の暖機が行われる。モード２は、冷却水温度が前記所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達した後、蓄熱材２０への蓄熱が行われるモードである。この間、エンジン３０の冷却水から蓄熱材２０へ熱が供給される。また、エンジン３０の冷却水は、電子制御サーモスタット弁３７の開閉制御によって、所定の温度範囲を維持するように制御（ＤＵＴＹ制御）される。このモード２は、冷却水温が前記の所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達してから所定時間が経過したことで蓄熱材２０への蓄熱が完了したと判断された時点で終了する。モード３は、蓄熱材２０への蓄熱が完了したと判断された後のモードであり、この間、エンジン３０の冷却水は、モード２と同様、電子制御サーモスタット弁３７の開閉制御によって所定の温度範囲を維持するように制御される。そしてここでは、後述するように、蓄熱材２０への蓄熱完了前であるモード２の方が蓄熱完了後であるモード３よりも冷却水の温度が高くなるように、電子制御サーモスタット弁３７の作動温度が設定される。
【００３０】
図７は、暖機システム１の制御手順を示すメインフローである。この制御手順では、まず、後述するモード切替のサブルーチンを実行する（ステップＳＴ１）。その結果に基づき、モード０であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。モード０であれば（Ｙ）、モード０のサブルーチンを実行し（ステップＳＴ３）、モード０でなければ（Ｎ）、モード１か否かを判定する（ステップＳＴ４）。その結果、モード１であれば（Ｙ）、モード１のサブルーチンを実行し（ステップＳＴ５）、モード１でなければ（Ｎ）、モード２か否かを判定する（ステップＳＴ６）。その結果、モード２であれば（Ｙ）、モード２のサブルーチンを実行し（ステップＳＴ７）、モード２でなければ（Ｎ）、モード３のサブルーチンを実行する（ステップＳＴ８）。
【００３１】
図８は、モード切替手順を説明するためのフローチャートである。モード切替では、まず、ＩＧスイッチ５６がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。その結果、ＩＧスイッチ５６がオンでなければ（Ｎ）、モード０をセットする（ステップＳＴ１１）。ＩＧスイッチ５６がオンであれば（Ｙ）、モード２以上か否かを判定し（ステップＳＴ１２）、モード２以上でなければ（Ｎ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより低いか否かを判定し（ステップＳＴ１３）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより低ければ（Ｙ）、モード１をセットする（ステップＳＴ１４）。♯ＴＷ１Ｌの具体例は、１００℃である。また、先のステップＳＴ１２でモード２以上である場合（Ｙ）は、続けてモード２か否かを判定し（ステップＳＴ１５）、モード２である場合（Ｙ）、あるいは先のステップＳＴ１３で冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以上である場合（Ｎ）は、蓄熱材２０への蓄熱が完了したか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。その結果、蓄熱が完了してなければ（Ｎ）、モード２をセットし（ステップＳＴ１７）、蓄熱が完了していれば（Ｙ）、モード３をセットする（ステップＳＴ１８）。また、先のステップＳＴ１５でモード２でない場合（Ｎ）は、モード３をセットする（ステップＳＴ１８）。
【００３２】
図９は、モード０の手順を説明するためのフローチャートである。モード０では、まず、ウォームアップ信号が入力されたか否かを判定する（ステップＳＴ０−１）。この結果、ウォームアップ信号の入力が無い場合（Ｎ）は、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ０−２）。ウォームアップ信号の入力が有る場合（Ｙ）は、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低いか否かを判定する（ステップＳＴ０−３）。♯ＴＷ３の具体例は、６０℃である。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３以上であれば（Ｎ）、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ０−２）。つまり、始動時に冷却水温が十分に高い場合は、蓄熱装置１０によるエンジン３０の暖機は不要であると判断して、蓄熱材２０を発核させず、蓄熱材２０による冷却水の加熱は行わない。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低ければ（Ｙ）、発核装置２５が既にオンしているか否かを判定する（ステップＳＴ０−４）。その結果、発核装置２５がオンしていなければ（Ｎ）、発核装置２５をオンする（ステップＳＴ０−５）。発核装置２５がオンしていれば（Ｙ）、発核装置２５がオンしてから所定時間以内か否かを判定する（ステップＳＴ０−６）。その結果、所定時間以内でなければ（Ｎ）、すなわち発核装置２５がオンしてから所定時間以上が経過していれば、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ０−２）。また、このモード０では、切替バルブ３３はオフにしておき（ステップＳＴ０−７）、電子制御サーモスタット弁３７はオフにしておく（ステップＳＴ０−８）。その後、モード０の手順を終了してメインフローに戻る。
【００３３】
図１０は、モード１の手順を説明するためのフローチャートである。モード１は、イグニッションスイッチ５６のオンによりスタートし、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低いか否かを判定する（ステップＳＴ１−１）。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３以上であれば（Ｎ）、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ１−２）。つまり、始動時に冷却水温がある程度高い場合は、蓄熱装置１０によるエンジン３０の暖機は不要であると判断し、蓄熱材２０による冷却水の加熱を行わない。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低ければ（Ｙ）、発核装置２５が既にオンしているか否かを判定する（ステップＳＴ１−３）。その結果、発核装置２５がオンしていなければ（Ｎ）、発核装置２５をオンする（ステップＳＴ１−４）。発核装置２５がオンしていれば（Ｙ）、発核装置２５がオンしてから所定時間以内か否かを判定する（ステップＳＴ１−５）。その結果、所定時間以内でなければ（Ｎ）、すなわち発核装置２５がオンしてから所定時間以上が経過していれば、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ１−２）。その後、外気温が所定温度以上であり、かつ車内のデフロスタスイッチ５５がオフであるか否かを判定する（ステップＳＴ１−６）。その結果、外気温が所定温度以下、またはデフロスタスイッチ５５がオンである場合（Ｎ）は、切替バルブ３３をオフすることで（ステップＳＴ１−７）、蓄熱装置１０から出た冷却水をヒータコア４５に流通させる。つまりこの場合は、蓄熱装置１０によるエンジン３０の暖機を行いながら、蓄熱装置１０による車内暖房も行う。一方、外気温が所定温度以上であり、かつデフロスタスイッチ５５がオフである場合（Ｙ）は、切替バルブ３３をオンすることで（ステップＳＴ１−８）、蓄熱装置１０から出た冷却水をヒータコア４５には流通させない。つまりこの場合は、エンジン３０の暖機を優先的に行い、車内暖房は行わない。また、モード１では、電子制御サーモスタット弁３７をオンしておき（ステップＳＴ１−９）、ラジエター４７には冷却水を流通させず、冷却水が早期に温まるようにする。その後、モード１の手順を終了してメインフローに戻る。
【００３４】
図１１は、モード２の手順を説明するためのフローチャートである。モード２では、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ２−１）。さらに、切替バルブ３３をオフすることで（ステップＳＴ２−２）、蓄熱装置１０からの冷却水をヒータコア４５に流通させる。そして、電子制御サーモスタット弁３７がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ２−３）。その結果、オンであれば（Ｙ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈより低いか否かを判定する（ステップＳＴ２−４）。♯ＴＷ１Ｈの具体例は、１０５℃である。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈ以上である場合（Ｎ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオフすることで（ステップＳＴ２−６）、ラジエターに冷却水を流通させる。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈより低い場合（Ｙ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオンのままとし（ステップＳＴ２−７）、ラジエター４７に冷却水を流通させない。また、先のステップＳＴ２−３で電子制御サーモスタット弁３７がオフである場合（Ｎ）は、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより高いか否かを判定する（ステップＳＴ２−５）。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより高ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオフのままとし（ステップＳＴ２−６）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以下であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンする（ステップＳＴ２−７）。その後、スタートに戻り上記の手順を反復する。つまり、モード２では、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈ以上に上昇した場合は、ラジエター４７による冷却を行い、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以下に低下した場合は、ラジエター４７による冷却を停止する。これにより、図６に示すように、冷却水温ＴＷが常に♯ＴＷ１Ｌと♯ＴＷ１Ｈの間の範囲内に収まるように制御する。
【００３５】
図１２は、モード３の手順を説明するためのフローチャートである。モード３は、蓄熱材２０の蓄熱が完了したと判断した時点でスタートする。まず、発核装置２５はオフであり（ステップＳＴ３−１）、切替バルブ３３もオフであり（ステップＳＴ３−２）、蓄熱装置１０からの冷却水がヒータコア４５に流通している。そして、電子制御サーモスタット弁３７がオンである否かを判定し（ステップＳＴ３−３）、オンであれば（Ｙ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈより低いか否かを判定する（ステップＳＴ３−４）。♯ＴＷ２Ｈの具体例は、８５℃である。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈ以上である場合（Ｎ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオフする（ステップＳＴ３−６）。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈより低ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンのままとする（ステップＳＴ３−７）。一方、先のステップＳＴ３−４で電子制御サーモスタット弁３７がオンでない場合（Ｎ）は、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｌより高いか否かを判定する（ステップＳＴ３−５）。♯ＴＷ２Ｈの具体例は、８０℃である。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｌより高ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオフし（ステップＳＴ３−６）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以下であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンする（ステップＳＴ３−７）。その後、スタートに戻り上記の手順を反復する。つまり、蓄熱完了後のモード３では、冷却水温は蓄熱完了前のモード２よりも低くてよいため、燃費優先のいわゆる燃費狙い値（♯ＴＷ１Ｌ：８０℃＜ＴＷ＜♯ＴＷ１Ｈ：８５℃）になるように制御する。これにより、冷却水を比較的低い温度に維持でき、燃費向上を図ることができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の車両用暖機システム１によれば、水温センサ３８で検出された冷却水の温度に応じて電子制御サーモスタット弁３７を作動させ、蓄熱材２０への蓄熱完了前は蓄熱完了後よりも冷却水の温度が高くなるようにするので、冷却水の熱を蓄熱材２０に短時間で効率良く蓄熱することが可能となる。また、ラジエター４７への冷却水の流通を設定温度で正確に切り替えることができる。したがって、従来の機械式サーモスタット弁を備えた場合よりも、主流路３５ａの開温度を冷却水の沸点近くの高い温度に設定できる。また、従来の機械式サーモスタット弁の課題であった作動温度のばらつきが無くなるので、冷却水の温度を正確に調節することが可能となる。これにより、蓄熱材２０への蓄熱完了に要する時間や蓄熱量を安定させることができる。一方、蓄熱完了後は冷却水の温度を低くすることで、冷却水の温度をエンジン３０の運転に最適な温度にできる。これにより、燃費の向上や排ガス中の有害物質の低減が図れる。
【００３７】
また、この暖機システム１では、水温センサ３８の検出温度に基づいてエンジン３０の運転状態を判断し、該判断に応じて冷却水の熱を蓄熱材２０に蓄熱可能か否かを判断（モード０からモード１への切替判断）し、可能な場合には、冷却水の温度を高める（♯ＴＷ１Ｌ以上にする）ように電子制御サーモスタット弁３７の作動温度を設定している。したがって、エンジン３０の運転に影響が少ない状態であれば、蓄熱可能と判断することができ、その場合に冷却水温を高くすることで、蓄熱材２０への蓄熱に要する時間を短縮しながら、エンジン３０の運転の最適化を図ることができる。
【００３８】
そして、蓄熱材２０の蓄熱完了の判断は、冷却水の温度が所定温度以上となり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行っている。これにより、蓄熱材２０の蓄熱完了を的確に判断することができる。なお、蓄熱材２０の蓄熱完了の判断は、これ以外にも、蓄熱材温度センサ２４で検出された蓄熱材２０の温度が所定温度以上になったことに基づいて行ってもよい。
【００３９】
また、この車両用暖機システム１では、エンジン３０の始動後、冷却水の温度が所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達してから所定時間が経過する前（モード２以前）は、それ以降（モード３以降）よりも冷却水の温度が高くなるように、電子制御サーモスタット弁３７の作動温度を設定している。したがって、エンジン３０の始動直後に蓄熱材２０への蓄熱を行う際、短時間の運転で蓄熱材２０に多くの熱を蓄えることが可能となる。
【００４０】
さらに、蓄熱装置１０が備える蓄熱材２０は、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材なので、外気温が低下しても蓄熱を保持でき、かつ、長期間放置しても蓄熱を安定的に保持できる。したがって、蓄熱材２０の容器（筐体１１、中間部材１２、仕切部材１３）の断熱構造を簡素化でき、蓄熱装置１０の構成の簡素化、小型化、軽量化を図ることができる。また、発核装置２５による過冷却状態の解除（発核）により、所望のタイミングで蓄熱材２０を発熱させることができるので、エンジン３０の早期暖機、あるいは車内の即効暖房をより効果的に行えるようになる。
【００４１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる車両用暖機システムについて説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項、及び図示する以外の事項については、第１実施形態と同じである。
【００４２】
図１３は、第２実施形態にかかる車両用暖機システムの構成例を示す概略図である。第２実施形態の車両用暖機システム１−２は、自動変速機（ＡＴ）４０の作動油（ＡＴＦ）を蓄熱装置１０−２へ循環させる作動油循環路４１を備えている。また、作動油循環路４１には、作動油を流通させる作動油ポンプ（電動ポンプ）４２と、作動油の温度を検出する油温センサ４３が設置されている。また、自動変速機４０には、該自動変速機４０のケース温度を検出する変速機ケース温度センサ４８が設置されている。油温センサ４３及び変速機ケース温度センサ４８の検出温度は、ＥＣＵ５０に出力される。蓄熱装置１０−２は、冷却水循環路３１に連通する第一室７５と、蓄熱材２０を配設した第二室７６と、作動油循環路４１に連通する第三室７７とを備えている。そして、第二室７６と第三室７７とが隣接して配置され、かつ、第三室７７と第一室７５とが隣接して配置されている。したがって、第二室７６の蓄熱材２０と第三室７７の作動油との間で直接的に熱交換を行え、かつ、第三室７７の作動油と第一室７５の冷却水との間で直接的に熱交換を行えるようになっている。なお、第一室７５の作動油と第二室７６の蓄熱材２０との間でも、第三室７７の作動油を介して間接的に熱交換が行えるようになっている。
【００４３】
図１４は、暖機システム１−２における運転モードのタイムチャートを示すグラフである。同図に示すように、暖機システム１−２の運転モードは、モード０からモード３までの４段階に切り替わる。モード０は、エンジン３０が始動する前のモードである。この間にウォームアップ信号が入力されると、ＥＣＵ５０は発核装置２５を作動させて、蓄熱材２０の過冷却状態を解除する。これにより、蓄熱材２０が発熱し、蓄熱装置１０の自己暖機が行われる。モード１は、ＩＧスイッチ５６がオンされてエンジン３０が始動してから、冷却水温度が所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達するまでのモードであり、この間、蓄熱材２０の発熱が冷却水循環路３１を循環する冷却水及び作動油循環路４１を循環する作動油に供給されることで、蓄熱装置１０によるエンジン３０及び自動変速機４０の暖機が行われる。モード２は、冷却水温度が前記の所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達した後、蓄熱材２０への蓄熱が行われるモードである。この間、エンジン３０の冷却水あるいは自動変速機４０の作動油から蓄熱材２０へ熱が供給される。また、エンジン３０の冷却水は、電子制御サーモスタット弁３７の開閉制御によって、所定の温度範囲を維持するように制御（ＤＵＴＹ制御）される。このモード２は、油温センサ４３で検出された作動油温度ＴＡＴＦが所定温度（♯ＴＡＴＦ１Ｌ）に達したことで蓄熱材２０への蓄熱が完了したと判断された時点で終了する。♯ＴＡＴＦ１Ｌは、一例として１００℃である。モード３は、蓄熱材２０への蓄熱が完了したと判断された後のモードであり、この間、エンジン３０の冷却水は、モード２と同様、電子制御サーモスタット弁３７の開閉制御によって所定の温度範囲を維持するように制御される。この場合、第１実施形態と同様、蓄熱材２０への蓄熱完了前のモード２の方が蓄熱完了後のモード３よりも冷却水の温度が高くなるように、電子制御サーモスタット弁３７の作動温度が設定される。
【００４４】
第２実施形態の車両用暖機システム１−２では、蓄熱材２０の蓄熱完了の判断は、油温センサ４３で検出された自動変速機４０の作動油の温度が所定温度以上になったことに基づいて行われる。これによれば、蓄熱材２０の蓄熱完了を的確に判断できる。また、これ以外にも、蓄熱材２０の蓄熱完了の判断は、自動変速機４０の作動油の温度が所定温度以上になり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行うことも可能である。あるいは、変速機ケース温度センサ４８で検出した自動変速機４０のケース温度が所定温度以上となったことに基づいて行うことも可能である。
【００４５】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる車両用暖機システムの構成例を示す概略図である。
【図２】電子制御サーモスタット弁の構成例を示す図である。
【図３】蓄熱装置の構成例を示す図で、（ａ）は、分解斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】発核装置の構成例を示す図である。
【図５】化学蓄熱材を備えた蓄熱装置の構成例を示す図である。
【図６】暖機システムの運転モードのタイムチャートを示すグラフである。
【図７】暖機システム１の制御手順を示すメインフローである。
【図８】運転モード切替手順を説明するためのフローチャートである。
【図９】モード０の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】モード１の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】モード２の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１２】モード３の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の第２実施形態にかかる車両用暖機システムの構成例を示す概略図である。
【図１４】第２実施形態にかかる暖機システムの運転モードのタイムチャートを示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１，１−２ 車両用暖機システム
１０，１０−２ 蓄熱装置
１１ 筐体
１３ 仕切部材
１５ 第一室
１６ 第二室
２０ 蓄熱材（蓄熱要素）
２１ ゼオライト（化学蓄熱材）
２４ 蓄熱材温度センサ
２５ 発核装置（解除手段）
３０ エンジン（内燃機関）
３１ 冷却水循環路
３２ 冷却水ポンプ
３３ 切替バルブ
３５ ラジエター用循環路（冷却水流路）
３７ 電子制御サーモスタット弁（切替弁）
３８ 水温センサ（冷却水温度検出手段）
４０ 自動変速機
４１ 作動油循環路
４２ 作動油ポンプ
４３ 油温センサ（作動温度検出手段）
４４ 自動変速機ケース温度センサ
４４ 車内暖房装置
４５ ヒータコア
４６ 送風ファン
４７ ラジエター（冷却用熱交換器）
５０ 電子制御ユニット：ＥＣＵ（制御手段）
５１ 暖房用スイッチ
５２ 受信装置
５３ａ ウォームアップスイッチ
５３ エンジンスタートキー
５４ 外気温センサ
５５ デフロスタスイッチ
５６ イグニッションスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関や自動変速機などの早期暖機あるいは車内の即効暖房を行うことができる蓄熱装置を備えた車両用暖機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１、２に示すように、蓄熱により内燃機関（以下、「エンジン」という）や自動変速機の暖機を行う蓄熱装置を備えた車両用暖機システムがある。特許文献１に記載の蓄熱装置（蓄熱タンク）は、エンジンの冷却水を蓄熱媒体として用い、該蓄熱媒体を断熱性の高い容器に収容したものである。また、特許文献２に記載の蓄熱装置は、自動変速機の作動油が流通する流路を、セラミックや酸化マグネシウムなどの高熱容量材からなる蓄熱材層で被覆した構造である。また、これ以外にも、エンジンの冷却水と熱交換を行う蓄熱媒体を備えた蓄熱装置がある。これらの蓄熱装置を備えた暖気システムによれば、車両の運転時に冷却水や作動油の熱を蓄熱媒体に蓄熱しておき、次回の車両始動時にこの蓄熱を利用して、エンジンや自動変速機の早期暖機、あるいは車内の即効暖房などを効果的に行うことが可能となる。
【０００３】
ところで、水冷式エンジンには、エンジンの冷却水をラジエター（冷却用熱交換器）に流通させる冷却用流路が設けられている。該冷却用流路は、ラジエターに連通する主流路とラジエターをバイパスするバイパス流路とからなり、主流路とバイパス流路の分岐点には、これら流路を切り替える切替弁が設置されている。従来の切替弁は、冷却水温度に応じて開閉する機械式サーモスタット弁である。この機械式のサーモスタット弁では、冷却水温度が設定温度以上になると、サーモスタットが作動して主流路が開かれ、ラジエターに冷却水が流通するようになっている。
【特許文献１】特開平１０−７１８３７号公報
【特許文献２】特開２００２−３９３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
機械式サーモスタット弁は、構造上、実際の作動温度にばらつきがあるので、開弁温度は冷却水の沸点に対して比較的余裕を持たせた温度（７０℃〜８０℃程度）に設定されている。この設定温度は、エンジンの運転状態に関係なく常に一定である。また、実際には、設定温度よりも低い温度で開くことも多い。その結果、エンジン運転時の冷却水の温度が設定温度よりも低下してしまう。そうすると、冷却水の熱を蓄熱材に供給するタイプの蓄熱装置において、蓄熱完了までに長時間を要するという問題があった。また、エンジンの運転が短時間の場合には、蓄熱量が少なくなってしまい、蓄熱装置による暖機で得られる燃費向上や車内の即効暖房などの効果が減少してしまうという問題があった。
【０００５】
一方、特許文献１に記載の蓄熱装置は、エンジンの冷却水を蓄熱媒体として用いている。しかし、冷却水は温度が低下すると蓄熱を保持できず、外部に放出してしまう。そのため、装置外に熱が逃げることを防止するために、冷却水の容器に断熱性の高い構造を採用する必要がある。ところが、それにより、蓄熱装置の構造が複雑化して装置が大掛かりになり、車両のコスト高や重量増につながるおそれがあった。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、冷却水の温度を設定温度に正確に調節でき、且つ、従来よりも高い温度に設定できるようにすることで、蓄熱要素への蓄熱を短時間で効率良く行うことができる車両用暖機システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明にかかる車両用暖機システムは、内燃機関（３０）の冷却水と熱交換が可能な蓄熱要素（２０）を有する蓄熱装置（１０）と、内燃機関（３０）の冷却水を冷却用熱交換器（４７）に流通させる主流路（３５ａ）と該冷却用熱交換器（４７）をバイパスするバイパス流路（３５ｂ）とからなる冷却用流路（３５）と、主流路（３５ａ）とバイパス流路（３５ｂ）とを切り替える切替弁（３７）と、冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段（３８）と、冷却水の温度に応じて切替弁（３７）を作動させる制御手段（５０）と、を備え、蓄熱要素（２０）に蓄熱する際、該蓄熱要素（２０）の蓄熱完了を判断し、蓄熱完了前は蓄熱完了後よりも冷却水の温度が高くなるように、切替弁（３７）の作動温度を設定することを特徴とする。なお、ここでの括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
【０００８】
本発明にかかる車両用暖機システムによれば、冷却水の温度に応じて切替弁を作動させる制御手段を備え、蓄熱完了前は蓄熱完了後よりも冷却水の温度が高くなるように設定したので、冷却水の熱を蓄熱要素に短時間で効率良く蓄熱することが可能となる。一方、蓄熱完了後は蓄熱完了前よりも冷却水の温度が低くなるので、冷却水の温度を内燃機関の運転に最適な温度に設定することができる。これにより、燃費の向上、排ガスの浄化が図れる。また、従来の機械式サーモスタット弁と比べて、切替弁を設定温度で正確に作動させることが可能となるので、主流路の開弁温度を冷却水の沸点近くの高い温度に設定できる。また、切替弁の作動温度のばらつきを無くすことができるので、冷却水の温度を正確に調節することが可能となる。これらにより、蓄熱完了に要する時間や蓄熱量を安定させることができる。
【０００９】
また、この車両用暖機システムでは、内燃機関（３０）の運転状態を判断する手段（３８）を備え、蓄熱要素（２０）に蓄熱する際、内燃機関（３０）の運転状態に応じて冷却水の熱を蓄熱要素（２０）に蓄熱可能か否かを判断し、可能な場合には、冷却水の温度が所定温度以上となるように、切替弁（３７）の作動温度を設定してもよい。これによれば、内燃機関の運転に影響が少ない状態であれば、蓄熱可能と判断することができ、その場合に冷却水温を高くすることで、蓄熱要素への蓄熱に要する時間を短縮しながら、内燃機関の運転を最適化することができる。なお、内燃機関の運転状態は、例えば、冷却水の温度あるいは内燃機関のケース温度などで判断することができる。
【００１０】
また、本発明の車両用暖機システムは、内燃機関（３０）の冷却水と熱交換が可能な蓄熱要素（２０）を有する蓄熱装置（１０）と、内燃機関（３０）の冷却水を冷却用熱交換器（４７）に流通させる主流路（３５ａ）と該冷却用熱交換器（４７）をバイパスするバイパス流路（３５ｂ）とからなる冷却用流路（３５）と、主流路（３５ａ）とバイパス流路（３５ｂ）とを切り替える切替弁（３７）と、冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段（３８）と、冷却水の温度に応じて切替弁（３７）を作動させる制御手段（５０）と、を備え、内燃機関（３０）の始動後、冷却水の温度が所定温度に達してから所定時間が経過する前は、それ以降よりも冷却水の温度が高くなるように、切替弁（３７）の作動温度を設定することを特徴とする。これによれば、内燃機関の始動直後に冷却水による蓄熱要素への蓄熱を行う場合において、短時間の運転で蓄熱要素に多くの熱を蓄えることができるようになる。
【００１１】
上記の車両用暖機システムにおいては、蓄熱要素（２０）の蓄熱完了の判断は、冷却水の温度が所定温度以上となり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行うとよい。また、蓄熱要素（２０）の温度が所定温度以上になったことに基づいて行ってもよい。また、蓄熱要素（２０）が変速機（４０）の作動油と熱交換可能である場合は、蓄熱要素（２０）の蓄熱完了の判断は、変速機（４０）の作動油の温度が所定温度以上になったことに基づいて行ってもよい。また、変速機（４０）の作動油の温度が所定温度以上になり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行ってもよい。また、変速機（４０）のケース温度が所定温度以上となったことに基づいて行ってもよい。これらいずれによっても、蓄熱要素の蓄熱完了を適切に判断することが可能となる。
【００１２】
また、蓄熱装置（１０）が備える蓄熱要素（２０）は、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材（２０）からなるものが望ましい。これによれば、液状の蓄熱材が凝固点以下になっても固化せず、蓄熱を保持したまま過冷却状態をとり得る。したがって、外気温が低下しても蓄熱を保持でき、かつ、長期間放置しても蓄熱を安定的に保持できるので、蓄熱材容器の断熱構造を簡素化できる。また、解除手段による過冷却状態の解除により、所望のタイミングで蓄熱材を発熱させることができるので、対象機関の早期暖機や車内の即効暖房をより効果的に行えるようになる。また、上記の蓄熱装置が備える蓄熱要素は、化学変化による熱の吸収・放出が可能な化学蓄熱材（２１）からなるものでもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる車両用暖機システムによれば、冷却水の温度を設定温度に正確に調節でき、且つ、従来よりも高い温度に設定することができるので、蓄熱要素への蓄熱を短時間で効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる蓄熱装置を備えた車両用暖機システムの構成例を示す概略図である。車両用暖機システム１は、蓄熱材２０を有してなる蓄熱装置１０と、エンジン３０の冷却水（ＬＬＣ）を蓄熱装置１０および車内暖房装置４４のヒータコア４５へ循環させる冷却水循環路３１とを備えている。冷却水循環路３１は、エンジン３０に形成された水ジャケット（図示せず）から導出されて、蓄熱装置１０に連通し、蓄熱装置１０の下流側でヒータコア４５を通り、エンジン３０の水ジャケットに再度導入されている。エンジン３０に導入される直前位置には、冷却水ポンプ３２が介装されている。冷却水ポンプ３２は、エンジン３０のクランク軸（図示せず）の回転に連動して駆動するようになっている。蓄熱装置１０は、詳細な構成は後述するが、冷却水循環路３１に連通する第一室１５と、蓄熱材２０を配設した第二室１６とを備えている。また、第二室１６内には、蓄熱材２０の過冷却状態を解除する解除手段（以下、「発核装置」という。）２５と、蓄熱材２０の温度を検出する蓄熱材温度センサ２４が設置されている。なお、符号４０は変速機である。
【００１５】
ヒータコア４５は、詳細な図示は省略するが、車内に臨む空気導入ダクト内に設置されている。空気導入ダクト内には、ヒータコア４５に風を送るための送風ファン４６が組み込まれている。送風ファン４６は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）５０によって作動を制御されるようになっている。ヒータコア４５の送風下流側には、車内に連通する送風ダクトが設けられている。
【００１６】
また、車内のコントロールパネル（図示せず）には、車内暖房用の暖房スイッチ５１、及びデフロスタ吹出口から温風を吹き出すためのデフロスタスイッチ５５が設けられている。暖房スイッチ５１およびデフロスタスイッチ５５のオン／オフ信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。したがって、送風ファン４６は、暖房スイッチ５１やデフロスタスイッチ５５のオン信号に応じて作動し、空気導入ダクトを介して吸い込んだ車内の空気を、ヒータコア４５を通して送風ダクトから再び車内に吹き込むようになっている。また、暖機システム１は、外気温を検出する外気温センサ５４を備えている。外気温センサ５４の検出信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。また、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチという。）５６の操作信号は、ＥＣＵ５０に送られるようになっている。
【００１７】
冷却水循環路３１には、ヒータコア４５をバイパスするバイパス流路３１ｂが設けられている。バイパス流路３１ｂは、冷却水循環路３１における蓄熱装置１０とヒータコア４５の間から分岐して、ヒータコア４５と冷却水ポンプ３２の間に合流している。バイパス流路３１ｂの分岐点には、流通を切り替える切替バルブ３３が設置されている。切替バルブ３３は、ＥＣＵ５０からの信号で開方向が制御されるようになっている。以下では、切替バルブ３３がオフであるというときは、ヒータコア４５側の主流路３１ａが開かれてバイパス流路３１ｂが閉じられ、ヒータコア４５に冷却水が流通する状態を示し、切替バルブ３３がオンであるというときは、ヒータコア４５側の主流路３１ａが閉じられてバイパス流路３１ｂが開かれ、ヒータコア４５に冷却水が流通しない状態を示す。
【００１８】
また、エンジン３０の冷却水をラジエター４７へ循環させるラジエター用循環路（冷却水流路）３５が設けられている。ラジエター用循環路３５は、エンジン３０の水ジャケットから出て、冷却水循環路３１における冷却水ポンプ３２の上流側に合流している。ラジエター用循環路３５には、ラジエター４７に連通する主流路３５ａと、該主流路３５ａをバイパスするバイパス流路３５ｂとが設けられている。ラジエター４７の下流側におけるバイパス流路３５ｂの合流点には、電子制御サーモスタット弁（切替弁）３７が介装されている。電子制御サーモスタット弁３７は、ＥＣＵ５０からの信号で開方向が制御されるようになっている。また、ラジエター用循環路３５には、冷却水の温度を検出する水温センサ３８が組み込まれている。水温センサ３８の検出信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。
【００１９】
図２は、電子制御サーモスタット弁３７の構成例を示す図である。以下では、電子制御サーモスタット弁３７がオフであるというときは、同図（ａ）に示す状態、すなわち、主流路３５ａを開いてバイパス流路３５ｂを閉じた状態を指し、電子制御サーモスタット弁３７がオンであるというときは、同図（ｂ）に示す状態、すなわち、主流路３５ａを閉じてバイパス流路３５ｂを開いた状態を指すものとする。
【００２０】
ＥＣＵ５０は、水温センサ３８で検出した冷却水温が所定温度（例えば１００℃）未満の場合、電子制御サーモスタット弁３７をオンにすることで、バイパス流路３５ｂを開き主流路３５ａを閉じて、冷却水がラジエター４７へ流れないように制御する。一方、冷却水温が所定温度（例えば１１０℃）以上になった場合、電子制御サーモスタット弁３７をオフにすることで、バイパス流路３５ｂを閉じて主流路３５ａを開き、冷却水をラジエター４７へ導くように制御する。
【００２１】
ＥＣＵ５０には、無線により外部機器からの信号を受信可能な受信装置５２が接続されている。これにより、ＥＣＵ５０は、エンジンスタートキー５３に設けたウォームアップスイッチ５３ａのオン／オフ信号を受信できるようになっている。したがって、乗員が車外でエンジンスタートキー５３のウォームアップスイッチ５３ａを操作した場合、それに応じてＥＣＵ５０でその信号が受信され、ＥＣＵ５０は暖機システム１にウォームアップ指令を発することができる。
【００２２】
図３は、蓄熱装置１０の詳細構成を示す図で、（ａ）は、分解斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。蓄熱装置１０は、長手状の筒状体からなる筐体１１と、筐体１１の内部に設置された仕切部材１３とを備えた二重構造になっている。仕切部材１３は複数のフィン１３ａを有している。フィン１３ａは、筐体１１の長手方向に沿って延びる板状で、多数が横方向（短手方向）に所定間隔で配列されている。フィン１３ａの内部には、同図（ｂ）に示すように、仕切部材１３の外側に通じる隙間１３ｂが設けられている。フィン１３ａの隙間１３ｂを含む筐体１１と仕切部材１３の間は、エンジン３０の冷却水が導入される第一室１５になっており、仕切部材１３の内側は、蓄熱材２０が密封状態で充填される第二室１６になっている。
【００２３】
筐体１１の上下端の開口には、蓋部材１４ａ，１４ｂが取り付けられている。また、筐体１１の上端近傍と下端近傍の側面には、それぞれ第一室１５に冷却水を導入する冷却水入口１５ａと、冷却水を導出する冷却水出口１５ｂとが設けられている。
【００２４】
筐体１１は、冷却水に対する防錆性などの耐久性があり、且つ断熱性の良好な材料、例えば、銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料で構成されている。この筐体１１は、図示は省略するが、断熱性を高めるため、内部に真空の断熱層を形成してもよい。また、仕切部材１３は、冷却水、作動油、蓄熱材２０に対する耐久性があり、且つ比較的熱伝導性の高い材料、例えば、ステンレスなどの金属材料で構成するとよい。
【００２５】
蓄熱材２０は、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材であり、凝固点以下になっても液状のままで固化しない性質を有している。このような蓄熱材２０として、例えば、酢酸ナトリウム水和物からなる蓄熱材が挙げられる。酢酸ナトリウム水和物は、後述する解除手段による過冷却状態の解除によって、平衡状態に戻って固化する際に発熱し、温度の低い他の媒体を加熱することができる。
【００２６】
図４は、第二室１６の蓄熱材２０中に設置された発核装置２５を示す概略側面図である。発核装置２５は、蓄熱材２０中に設置された円形平板状の金属バネ部材２６と、金属バネ部材２６に打撃を与えるソレノイド２７とを備えている。ソレノイド２７は、ＥＣＵ５０の指令に応じて動作する。金属バネ部材２６は、同図（ａ）に示す状態において、ソレノイド２７による打撃で中央部２６ａが押圧されると、同図（ｂ）に示すように、該中央部２６ａが反転するようになっている。これにより、蓄熱材２０中に核が生成（発核）され、蓄熱材２０の過冷却状態が解除されて固化が始まる。なお、解除手段としては、蓄熱材２０中に核を生成可能な手段であれば、何れの手段でもよく、上記以外にも、例えば、蓄熱材２０中で金属摩擦あるいは電圧印加などを施す手段であってもよい。
【００２７】
ここでは、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材の代表例として酢酸ナトリウム水和物を挙げたが、他にも、水和塩化合物（化学式としてＭｘ・ｎＨ2Ｏ（ｎ：整数）で表わされるもの）を挙げることができ、Ｎａ2ＳＯ4・１０Ｈ2Ｏ，ＣａＣｌ2・６Ｈ2Ｏを例示することができる。
【００２８】
また、蓄熱材は、化学反応を利用して熱の吸収・放出を行うことができる化学蓄熱材からなるものであってもよい。このような化学蓄熱材として、例えば、ゼオライトからなる蓄熱材がある。図５は、ゼオライトからなる蓄熱材２１を備えた蓄熱装置１０の構成例を示す図である。この場合、蓄熱装置１０は、ゼオライトからなる蓄熱材２１に反応媒体である水２２を供給して化学反応を生じさせる反応媒体供給部２３を備えて構成される。この蓄熱装置１０では、エンジン３０の運転時に、冷却水との熱交換でゼオライト２１を加熱して脱水させ、これにより、蓄熱材２１に蓄熱する。一方、エンジン３０の始動時には、反応媒体供給部２３から蓄熱材２１に水２２を供給して吸着させることで、蓄熱材２１に吸着熱を発生させて冷却水を加熱する。化学蓄熱材としては、ゼオライトの他にも、例えば、シリカゲル・活性炭・生石灰などがあり、化学反応を生じさせる反応媒体としては、水の他にも、エタノール・メタノール・エチレングリコール系不凍液・塩化カルシウム系不凍液などがある。また、化学蓄熱材の例としては、他にも水素吸蔵合金を用いた蓄熱材などが挙げられる。
【００２９】
図６は、上記構成の暖機システム１における運転モードのタイムチャートを示すグラフである。同図に示すように、暖機システム１の運転モードは、モード０からモード３までの４段階に切り替わる。モード０は、エンジン３０が始動する前のモードである。この間にウォームアップ信号が入力されると、ＥＣＵ５０は発核装置２５を作動させて、蓄熱材２０の過冷却状態を解除する。これにより、蓄熱材２０が発熱し、蓄熱装置１０の自己暖機が行われる。モード１は、ＩＧスイッチ５６がオンされてエンジン３０が始動してから、冷却水温度が所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達するまでのモードであり、この間、蓄熱材２０の発熱が冷却水循環路３１を循環する冷却水に供給されることで、蓄熱装置１０によるエンジン３０の暖機が行われる。モード２は、冷却水温度が前記所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達した後、蓄熱材２０への蓄熱が行われるモードである。この間、エンジン３０の冷却水から蓄熱材２０へ熱が供給される。また、エンジン３０の冷却水は、電子制御サーモスタット弁３７の開閉制御によって、所定の温度範囲を維持するように制御（ＤＵＴＹ制御）される。このモード２は、冷却水温が前記の所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達してから所定時間が経過したことで蓄熱材２０への蓄熱が完了したと判断された時点で終了する。モード３は、蓄熱材２０への蓄熱が完了したと判断された後のモードであり、この間、エンジン３０の冷却水は、モード２と同様、電子制御サーモスタット弁３７の開閉制御によって所定の温度範囲を維持するように制御される。そしてここでは、後述するように、蓄熱材２０への蓄熱完了前であるモード２の方が蓄熱完了後であるモード３よりも冷却水の温度が高くなるように、電子制御サーモスタット弁３７の作動温度が設定される。
【００３０】
図７は、暖機システム１の制御手順を示すメインフローである。この制御手順では、まず、後述するモード切替のサブルーチンを実行する（ステップＳＴ１）。その結果に基づき、モード０であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。モード０であれば（Ｙ）、モード０のサブルーチンを実行し（ステップＳＴ３）、モード０でなければ（Ｎ）、モード１か否かを判定する（ステップＳＴ４）。その結果、モード１であれば（Ｙ）、モード１のサブルーチンを実行し（ステップＳＴ５）、モード１でなければ（Ｎ）、モード２か否かを判定する（ステップＳＴ６）。その結果、モード２であれば（Ｙ）、モード２のサブルーチンを実行し（ステップＳＴ７）、モード２でなければ（Ｎ）、モード３のサブルーチンを実行する（ステップＳＴ８）。
【００３１】
図８は、モード切替手順を説明するためのフローチャートである。モード切替では、まず、ＩＧスイッチ５６がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。その結果、ＩＧスイッチ５６がオンでなければ（Ｎ）、モード０をセットする（ステップＳＴ１１）。ＩＧスイッチ５６がオンであれば（Ｙ）、モード２以上か否かを判定し（ステップＳＴ１２）、モード２以上でなければ（Ｎ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより低いか否かを判定し（ステップＳＴ１３）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより低ければ（Ｙ）、モード１をセットする（ステップＳＴ１４）。♯ＴＷ１Ｌの具体例は、１００℃である。また、先のステップＳＴ１２でモード２以上である場合（Ｙ）は、続けてモード２か否かを判定し（ステップＳＴ１５）、モード２である場合（Ｙ）、あるいは先のステップＳＴ１３で冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以上である場合（Ｎ）は、蓄熱材２０への蓄熱が完了したか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。その結果、蓄熱が完了してなければ（Ｎ）、モード２をセットし（ステップＳＴ１７）、蓄熱が完了していれば（Ｙ）、モード３をセットする（ステップＳＴ１８）。また、先のステップＳＴ１５でモード２でない場合（Ｎ）は、モード３をセットする（ステップＳＴ１８）。
【００３２】
図９は、モード０の手順を説明するためのフローチャートである。モード０では、まず、ウォームアップ信号が入力されたか否かを判定する（ステップＳＴ０−１）。この結果、ウォームアップ信号の入力が無い場合（Ｎ）は、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ０−２）。ウォームアップ信号の入力が有る場合（Ｙ）は、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低いか否かを判定する（ステップＳＴ０−３）。♯ＴＷ３の具体例は、６０℃である。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３以上であれば（Ｎ）、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ０−２）。つまり、始動時に冷却水温が十分に高い場合は、蓄熱装置１０によるエンジン３０の暖機は不要であると判断して、蓄熱材２０を発核させず、蓄熱材２０による冷却水の加熱は行わない。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低ければ（Ｙ）、発核装置２５が既にオンしているか否かを判定する（ステップＳＴ０−４）。その結果、発核装置２５がオンしていなければ（Ｎ）、発核装置２５をオンする（ステップＳＴ０−５）。発核装置２５がオンしていれば（Ｙ）、発核装置２５がオンしてから所定時間以内か否かを判定する（ステップＳＴ０−６）。その結果、所定時間以内でなければ（Ｎ）、すなわち発核装置２５がオンしてから所定時間以上が経過していれば、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ０−２）。また、このモード０では、切替バルブ３３はオフにしておき（ステップＳＴ０−７）、電子制御サーモスタット弁３７はオフにしておく（ステップＳＴ０−８）。その後、モード０の手順を終了してメインフローに戻る。
【００３３】
図１０は、モード１の手順を説明するためのフローチャートである。モード１は、イグニッションスイッチ５６のオンによりスタートし、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低いか否かを判定する（ステップＳＴ１−１）。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３以上であれば（Ｎ）、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ１−２）。つまり、始動時に冷却水温がある程度高い場合は、蓄熱装置１０によるエンジン３０の暖機は不要であると判断し、蓄熱材２０による冷却水の加熱を行わない。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低ければ（Ｙ）、発核装置２５が既にオンしているか否かを判定する（ステップＳＴ１−３）。その結果、発核装置２５がオンしていなければ（Ｎ）、発核装置２５をオンする（ステップＳＴ１−４）。発核装置２５がオンしていれば（Ｙ）、発核装置２５がオンしてから所定時間以内か否かを判定する（ステップＳＴ１−５）。その結果、所定時間以内でなければ（Ｎ）、すなわち発核装置２５がオンしてから所定時間以上が経過していれば、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ１−２）。その後、外気温が所定温度以上であり、かつ車内のデフロスタスイッチ５５がオフであるか否かを判定する（ステップＳＴ１−６）。その結果、外気温が所定温度以下、またはデフロスタスイッチ５５がオンである場合（Ｎ）は、切替バルブ３３をオフすることで（ステップＳＴ１−７）、蓄熱装置１０から出た冷却水をヒータコア４５に流通させる。つまりこの場合は、蓄熱装置１０によるエンジン３０の暖機を行いながら、蓄熱装置１０による車内暖房も行う。一方、外気温が所定温度以上であり、かつデフロスタスイッチ５５がオフである場合（Ｙ）は、切替バルブ３３をオンすることで（ステップＳＴ１−８）、蓄熱装置１０から出た冷却水をヒータコア４５には流通させない。つまりこの場合は、エンジン３０の暖機を優先的に行い、車内暖房は行わない。また、モード１では、電子制御サーモスタット弁３７をオンしておき（ステップＳＴ１−９）、ラジエター４７には冷却水を流通させず、冷却水が早期に温まるようにする。その後、モード１の手順を終了してメインフローに戻る。
【００３４】
図１１は、モード２の手順を説明するためのフローチャートである。モード２では、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ２−１）。さらに、切替バルブ３３をオフすることで（ステップＳＴ２−２）、蓄熱装置１０からの冷却水をヒータコア４５に流通させる。そして、電子制御サーモスタット弁３７がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ２−３）。その結果、オンであれば（Ｙ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈより低いか否かを判定する（ステップＳＴ２−４）。♯ＴＷ１Ｈの具体例は、１０５℃である。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈ以上である場合（Ｎ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオフすることで（ステップＳＴ２−６）、ラジエターに冷却水を流通させる。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈより低い場合（Ｙ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオンのままとし（ステップＳＴ２−７）、ラジエター４７に冷却水を流通させない。また、先のステップＳＴ２−３で電子制御サーモスタット弁３７がオフである場合（Ｎ）は、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより高いか否かを判定する（ステップＳＴ２−５）。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより高ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオフのままとし（ステップＳＴ２−６）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以下であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンする（ステップＳＴ２−７）。その後、スタートに戻り上記の手順を反復する。つまり、モード２では、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈ以上に上昇した場合は、ラジエター４７による冷却を行い、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以下に低下した場合は、ラジエター４７による冷却を停止する。これにより、図６に示すように、冷却水温ＴＷが常に♯ＴＷ１Ｌと♯ＴＷ１Ｈの間の範囲内に収まるように制御する。
【００３５】
図１２は、モード３の手順を説明するためのフローチャートである。モード３は、蓄熱材２０の蓄熱が完了したと判断した時点でスタートする。まず、発核装置２５はオフであり（ステップＳＴ３−１）、切替バルブ３３もオフであり（ステップＳＴ３−２）、蓄熱装置１０からの冷却水がヒータコア４５に流通している。そして、電子制御サーモスタット弁３７がオンである否かを判定し（ステップＳＴ３−３）、オンであれば（Ｙ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈより低いか否かを判定する（ステップＳＴ３−４）。♯ＴＷ２Ｈの具体例は、８５℃である。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈ以上である場合（Ｎ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオフする（ステップＳＴ３−６）。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈより低ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンのままとする（ステップＳＴ３−７）。一方、先のステップＳＴ３−４で電子制御サーモスタット弁３７がオンでない場合（Ｎ）は、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｌより高いか否かを判定する（ステップＳＴ３−５）。♯ＴＷ２Ｈの具体例は、８０℃である。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｌより高ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオフし（ステップＳＴ３−６）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以下であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンする（ステップＳＴ３−７）。その後、スタートに戻り上記の手順を反復する。つまり、蓄熱完了後のモード３では、冷却水温は蓄熱完了前のモード２よりも低くてよいため、燃費優先のいわゆる燃費狙い値（♯ＴＷ１Ｌ：８０℃＜ＴＷ＜♯ＴＷ１Ｈ：８５℃）になるように制御する。これにより、冷却水を比較的低い温度に維持でき、燃費向上を図ることができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の車両用暖機システム１によれば、水温センサ３８で検出された冷却水の温度に応じて電子制御サーモスタット弁３７を作動させ、蓄熱材２０への蓄熱完了前は蓄熱完了後よりも冷却水の温度が高くなるようにするので、冷却水の熱を蓄熱材２０に短時間で効率良く蓄熱することが可能となる。また、ラジエター４７への冷却水の流通を設定温度で正確に切り替えることができる。したがって、従来の機械式サーモスタット弁を備えた場合よりも、主流路３５ａの開温度を冷却水の沸点近くの高い温度に設定できる。また、従来の機械式サーモスタット弁の課題であった作動温度のばらつきが無くなるので、冷却水の温度を正確に調節することが可能となる。これにより、蓄熱材２０への蓄熱完了に要する時間や蓄熱量を安定させることができる。一方、蓄熱完了後は冷却水の温度を低くすることで、冷却水の温度をエンジン３０の運転に最適な温度にできる。これにより、燃費の向上や排ガス中の有害物質の低減が図れる。
【００３７】
また、この暖機システム１では、水温センサ３８の検出温度に基づいてエンジン３０の運転状態を判断し、該判断に応じて冷却水の熱を蓄熱材２０に蓄熱可能か否かを判断（モード０からモード１への切替判断）し、可能な場合には、冷却水の温度を高める（♯ＴＷ１Ｌ以上にする）ように電子制御サーモスタット弁３７の作動温度を設定している。したがって、エンジン３０の運転に影響が少ない状態であれば、蓄熱可能と判断することができ、その場合に冷却水温を高くすることで、蓄熱材２０への蓄熱に要する時間を短縮しながら、エンジン３０の運転の最適化を図ることができる。
【００３８】
そして、蓄熱材２０の蓄熱完了の判断は、冷却水の温度が所定温度以上となり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行っている。これにより、蓄熱材２０の蓄熱完了を的確に判断することができる。なお、蓄熱材２０の蓄熱完了の判断は、これ以外にも、蓄熱材温度センサ２４で検出された蓄熱材２０の温度が所定温度以上になったことに基づいて行ってもよい。
【００３９】
また、この車両用暖機システム１では、エンジン３０の始動後、冷却水の温度が所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達してから所定時間が経過する前（モード２以前）は、それ以降（モード３以降）よりも冷却水の温度が高くなるように、電子制御サーモスタット弁３７の作動温度を設定している。したがって、エンジン３０の始動直後に蓄熱材２０への蓄熱を行う際、短時間の運転で蓄熱材２０に多くの熱を蓄えることが可能となる。
【００４０】
さらに、蓄熱装置１０が備える蓄熱材２０は、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材なので、外気温が低下しても蓄熱を保持でき、かつ、長期間放置しても蓄熱を安定的に保持できる。したがって、蓄熱材２０の容器（筐体１１、中間部材１２、仕切部材１３）の断熱構造を簡素化でき、蓄熱装置１０の構成の簡素化、小型化、軽量化を図ることができる。また、発核装置２５による過冷却状態の解除（発核）により、所望のタイミングで蓄熱材２０を発熱させることができるので、エンジン３０の早期暖機、あるいは車内の即効暖房をより効果的に行えるようになる。
【００４１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる車両用暖機システムについて説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項、及び図示する以外の事項については、第１実施形態と同じである。
【００４２】
図１３は、第２実施形態にかかる車両用暖機システムの構成例を示す概略図である。第２実施形態の車両用暖機システム１−２は、自動変速機（ＡＴ）４０の作動油（ＡＴＦ）を蓄熱装置１０−２へ循環させる作動油循環路４１を備えている。また、作動油循環路４１には、作動油を流通させる作動油ポンプ（電動ポンプ）４２と、作動油の温度を検出する油温センサ４３が設置されている。また、自動変速機４０には、該自動変速機４０のケース温度を検出する変速機ケース温度センサ４８が設置されている。油温センサ４３及び変速機ケース温度センサ４８の検出温度は、ＥＣＵ５０に出力される。蓄熱装置１０−２は、冷却水循環路３１に連通する第一室７５と、蓄熱材２０を配設した第二室７６と、作動油循環路４１に連通する第三室７７とを備えている。そして、第二室７６と第三室７７とが隣接して配置され、かつ、第三室７７と第一室７５とが隣接して配置されている。したがって、第二室７６の蓄熱材２０と第三室７７の作動油との間で直接的に熱交換を行え、かつ、第三室７７の作動油と第一室７５の冷却水との間で直接的に熱交換を行えるようになっている。なお、第一室７５の作動油と第二室７６の蓄熱材２０との間でも、第三室７７の作動油を介して間接的に熱交換が行えるようになっている。
【００４３】
図１４は、暖機システム１−２における運転モードのタイムチャートを示すグラフである。同図に示すように、暖機システム１−２の運転モードは、モード０からモード３までの４段階に切り替わる。モード０は、エンジン３０が始動する前のモードである。この間にウォームアップ信号が入力されると、ＥＣＵ５０は発核装置２５を作動させて、蓄熱材２０の過冷却状態を解除する。これにより、蓄熱材２０が発熱し、蓄熱装置１０の自己暖機が行われる。モード１は、ＩＧスイッチ５６がオンされてエンジン３０が始動してから、冷却水温度が所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達するまでのモードであり、この間、蓄熱材２０の発熱が冷却水循環路３１を循環する冷却水及び作動油循環路４１を循環する作動油に供給されることで、蓄熱装置１０によるエンジン３０及び自動変速機４０の暖機が行われる。モード２は、冷却水温度が前記の所定温度（♯ＴＷ１Ｌ）に達した後、蓄熱材２０への蓄熱が行われるモードである。この間、エンジン３０の冷却水あるいは自動変速機４０の作動油から蓄熱材２０へ熱が供給される。また、エンジン３０の冷却水は、電子制御サーモスタット弁３７の開閉制御によって、所定の温度範囲を維持するように制御（ＤＵＴＹ制御）される。このモード２は、油温センサ４３で検出された作動油温度ＴＡＴＦが所定温度（♯ＴＡＴＦ１Ｌ）に達したことで蓄熱材２０への蓄熱が完了したと判断された時点で終了する。♯ＴＡＴＦ１Ｌは、一例として１００℃である。モード３は、蓄熱材２０への蓄熱が完了したと判断された後のモードであり、この間、エンジン３０の冷却水は、モード２と同様、電子制御サーモスタット弁３７の開閉制御によって所定の温度範囲を維持するように制御される。この場合、第１実施形態と同様、蓄熱材２０への蓄熱完了前のモード２の方が蓄熱完了後のモード３よりも冷却水の温度が高くなるように、電子制御サーモスタット弁３７の作動温度が設定される。
【００４４】
第２実施形態の車両用暖機システム１−２では、蓄熱材２０の蓄熱完了の判断は、油温センサ４３で検出された自動変速機４０の作動油の温度が所定温度以上になったことに基づいて行われる。これによれば、蓄熱材２０の蓄熱完了を的確に判断できる。また、これ以外にも、蓄熱材２０の蓄熱完了の判断は、自動変速機４０の作動油の温度が所定温度以上になり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行うことも可能である。あるいは、変速機ケース温度センサ４８で検出した自動変速機４０のケース温度が所定温度以上となったことに基づいて行うことも可能である。
【００４５】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる車両用暖機システムの構成例を示す概略図である。
【図２】電子制御サーモスタット弁の構成例を示す図である。
【図３】蓄熱装置の構成例を示す図で、（ａ）は、分解斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】発核装置の構成例を示す図である。
【図５】化学蓄熱材を備えた蓄熱装置の構成例を示す図である。
【図６】暖機システムの運転モードのタイムチャートを示すグラフである。
【図７】暖機システム１の制御手順を示すメインフローである。
【図８】運転モード切替手順を説明するためのフローチャートである。
【図９】モード０の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】モード１の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】モード２の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１２】モード３の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の第２実施形態にかかる車両用暖機システムの構成例を示す概略図である。
【図１４】第２実施形態にかかる暖機システムの運転モードのタイムチャートを示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１，１−２ 車両用暖機システム
１０，１０−２ 蓄熱装置
１１ 筐体
１３ 仕切部材
１５ 第一室
１６ 第二室
２０ 蓄熱材（蓄熱要素）
２１ ゼオライト（化学蓄熱材）
２４ 蓄熱材温度センサ
２５ 発核装置（解除手段）
３０ エンジン（内燃機関）
３１ 冷却水循環路
３２ 冷却水ポンプ
３３ 切替バルブ
３５ ラジエター用循環路（冷却水流路）
３７ 電子制御サーモスタット弁（切替弁）
３８ 水温センサ（冷却水温度検出手段）
４０ 自動変速機
４１ 作動油循環路
４２ 作動油ポンプ
４３ 油温センサ（作動温度検出手段）
４４ 自動変速機ケース温度センサ
４４ 車内暖房装置
４５ ヒータコア
４６ 送風ファン
４７ ラジエター（冷却用熱交換器）
５０ 電子制御ユニット：ＥＣＵ（制御手段）
５１ 暖房用スイッチ
５２ 受信装置
５３ａ ウォームアップスイッチ
５３ エンジンスタートキー
５４ 外気温センサ
５５ デフロスタスイッチ
５６ イグニッションスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の冷却水と熱交換が可能な蓄熱要素を有する蓄熱装置と、
前記内燃機関の冷却水を冷却用熱交換器に流通させる主流路と該冷却用熱交換器をバイパスするバイパス流路とからなる冷却用流路と、前記主流路と前記バイパス流路を切り替える切替弁と、
前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
前記冷却水の温度に応じて前記切替弁を作動させる制御手段と、
を備え、
前記蓄熱要素に蓄熱する際、該蓄熱要素の蓄熱完了を判断し、蓄熱完了前は蓄熱完了後よりも前記冷却水の温度が高くなるように、前記切替弁の作動温度を設定することを特徴とする車両用暖機システム。
【請求項２】
前記内燃機関の運転状態を判断する手段を備え、
前記蓄熱要素に蓄熱する際、前記内燃機関の運転状態に応じて前記冷却水の熱を蓄熱可能か否かを判断し、可能な場合には、前記冷却水の温度が所定温度以上となるように、前記切替弁の作動温度を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用暖機システム。
【請求項３】
内燃機関の冷却水と熱交換が可能な蓄熱要素を有する蓄熱装置と、
前記内燃機関の冷却水を冷却用熱交換器に流通させる主流路と該冷却用熱交換器をバイパスするバイパス流路とからなる冷却用流路と、前記主流路と前記バイパス流路を切り替える切替弁と、
前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
前記冷却水の温度に応じて前記切替弁を作動させる制御手段と、
を備え、
前記内燃機関の始動後、前記冷却水の温度が所定温度に達してから所定時間が経過する前は、それ以降よりも前記冷却水の温度が高くなるように、前記切替弁の作動温度を設定することを特徴とする車両用暖機システム。
【請求項４】
前記蓄熱要素の蓄熱完了の判断は、前記冷却水の温度が所定温度以上となり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。
【請求項５】
前記蓄熱要素の温度を検出する蓄熱要素温度検出手段を備え、
前記蓄熱要素の蓄熱完了の判断は、前記蓄熱要素の温度が所定温度以上になったことに基づいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。
【請求項６】
前記蓄熱要素は、変速機の作動油と熱交換が可能であり、
前記作動油の温度を検出する作動温度検出手段を備え、
前記蓄熱要素の蓄熱完了の判断は、前記作動油の温度が所定温度以上になったことに基づいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。
【請求項７】
前記蓄熱要素は、変速機の作動油と熱交換が可能であり、
前記作動油の温度を検出する作動温度検出手段を備え、
前記蓄熱要素の蓄熱完了の判断は、前記作動油の温度が所定温度以上になり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。
【請求項８】
前記蓄熱要素は、変速機の作動油と熱交換が可能であり、
前記変速機のケース温度を検出する変速機ケース温度検出手段を備え、
前記蓄熱要素の蓄熱完了の判断は、前記変速機のケース温度が所定温度以上となったことに基づいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。
【請求項９】
前記蓄熱要素は、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材からなり、
前記蓄熱装置は、前記蓄熱要素の過冷却状態を解除する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【請求項１０】
前記蓄熱要素は、化学変化による熱の吸収・放出が可能な化学蓄熱材からなり、
前記蓄熱装置は、前記蓄熱要素に化学変化を生じさせる手段を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【請求項１】
内燃機関の冷却水と熱交換が可能な蓄熱要素を有する蓄熱装置と、
前記内燃機関の冷却水を冷却用熱交換器に流通させる主流路と該冷却用熱交換器をバイパスするバイパス流路とからなる冷却用流路と、前記主流路と前記バイパス流路を切り替える切替弁と、
前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
前記冷却水の温度に応じて前記切替弁を作動させる制御手段と、
を備え、
前記蓄熱要素に蓄熱する際、該蓄熱要素の蓄熱完了を判断し、蓄熱完了前は蓄熱完了後よりも前記冷却水の温度が高くなるように、前記切替弁の作動温度を設定することを特徴とする車両用暖機システム。
【請求項２】
前記内燃機関の運転状態を判断する手段を備え、
前記蓄熱要素に蓄熱する際、前記内燃機関の運転状態に応じて前記冷却水の熱を蓄熱可能か否かを判断し、可能な場合には、前記冷却水の温度が所定温度以上となるように、前記切替弁の作動温度を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用暖機システム。
【請求項３】
内燃機関の冷却水と熱交換が可能な蓄熱要素を有する蓄熱装置と、
前記内燃機関の冷却水を冷却用熱交換器に流通させる主流路と該冷却用熱交換器をバイパスするバイパス流路とからなる冷却用流路と、前記主流路と前記バイパス流路を切り替える切替弁と、
前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
前記冷却水の温度に応じて前記切替弁を作動させる制御手段と、
を備え、
前記内燃機関の始動後、前記冷却水の温度が所定温度に達してから所定時間が経過する前は、それ以降よりも前記冷却水の温度が高くなるように、前記切替弁の作動温度を設定することを特徴とする車両用暖機システム。
【請求項４】
前記蓄熱要素の蓄熱完了の判断は、前記冷却水の温度が所定温度以上となり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。
【請求項５】
前記蓄熱要素の温度を検出する蓄熱要素温度検出手段を備え、
前記蓄熱要素の蓄熱完了の判断は、前記蓄熱要素の温度が所定温度以上になったことに基づいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。
【請求項６】
前記蓄熱要素は、変速機の作動油と熱交換が可能であり、
前記作動油の温度を検出する作動温度検出手段を備え、
前記蓄熱要素の蓄熱完了の判断は、前記作動油の温度が所定温度以上になったことに基づいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。
【請求項７】
前記蓄熱要素は、変速機の作動油と熱交換が可能であり、
前記作動油の温度を検出する作動温度検出手段を備え、
前記蓄熱要素の蓄熱完了の判断は、前記作動油の温度が所定温度以上になり、且つ、所定時間が経過したことに基づいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。
【請求項８】
前記蓄熱要素は、変速機の作動油と熱交換が可能であり、
前記変速機のケース温度を検出する変速機ケース温度検出手段を備え、
前記蓄熱要素の蓄熱完了の判断は、前記変速機のケース温度が所定温度以上となったことに基づいて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。
【請求項９】
前記蓄熱要素は、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材からなり、
前記蓄熱装置は、前記蓄熱要素の過冷却状態を解除する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【請求項１０】
前記蓄熱要素は、化学変化による熱の吸収・放出が可能な化学蓄熱材からなり、
前記蓄熱装置は、前記蓄熱要素に化学変化を生じさせる手段を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【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１４】
【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１４】
【公開番号】特開２００９−２２８４３０（Ｐ２００９−２２８４３０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７１０３９（Ｐ２００８−７１０３９）
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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