車両用暖機システム
【課題】蓄熱材の変質を防止してその性能を維持するとともに、車両で発生する熱を効率的に利用する。
【解決手段】蓄熱材２０を備えた蓄熱装置１０と、エンジン３０と蓄熱装置１０との間で冷却水を循環流通させる冷却水循環路３１及びラジエター用循環路３５と、を備え、冷却水との熱交換による蓄熱材２０の蓄熱・放熱でエンジン３０の暖機を行う車両用暖機システム１において、エンジン３０の排気ガスが流通する排気ガス流路３４と、排気ガスと冷却水との熱交換を行う排気ガス熱交換器６０とを備え、排気ガスと熱交換を行わせた冷却水を蓄熱装置１０に流通させて蓄熱材２０と熱交換を行わせるようにした。高温の排気ガスと蓄熱材２０との直接の熱交換を行わないことで蓄熱材２０の変質を防止しながらも、冷却水を介して排気ガスの熱を蓄熱材２０に蓄熱できるので、熱エネルギーの有効利用が可能となる。
【解決手段】蓄熱材２０を備えた蓄熱装置１０と、エンジン３０と蓄熱装置１０との間で冷却水を循環流通させる冷却水循環路３１及びラジエター用循環路３５と、を備え、冷却水との熱交換による蓄熱材２０の蓄熱・放熱でエンジン３０の暖機を行う車両用暖機システム１において、エンジン３０の排気ガスが流通する排気ガス流路３４と、排気ガスと冷却水との熱交換を行う排気ガス熱交換器６０とを備え、排気ガスと熱交換を行わせた冷却水を蓄熱装置１０に流通させて蓄熱材２０と熱交換を行わせるようにした。高温の排気ガスと蓄熱材２０との直接の熱交換を行わないことで蓄熱材２０の変質を防止しながらも、冷却水を介して排気ガスの熱を蓄熱材２０に蓄熱できるので、熱エネルギーの有効利用が可能となる。
【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（エンジン）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材（蓄熱要素）を備えた蓄熱装置がある。これらの蓄熱装置を備えた暖機システムによれば、車両の運転時に冷却水や作動油の熱を蓄熱材に蓄熱しておき、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。
【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】
【０００３】
ところで、車両に搭載されたエンジンなど機関から排出される排気ガス（燃焼ガス）などの排気には、高温の状態で排出されるものがある。したがって、このような高温の排気が有する熱エネルギーを蓄熱材に蓄熱し、この蓄熱を車両始動時のエンジンや自動変速機の早期暖機に利用できるようにすれば、車両で発生する熱エネルギーの有効利用を促進でき、エネルギー効率の観点から有利である。
【０００４】
しかしながら、上記のような車両用暖機システムに用いられる蓄熱材には、所定温度以上の高温になると変質し、蓄熱作用や放熱作用が衰えてしまうものがある。そのため、エンジンから排出された排気ガスなど高温の排気と蓄熱装置との間で直接熱交換を行うと、排気による高温状態に蓄熱材が曝されることになり、蓄熱材の変質が起こり易くなる。このように蓄熱材が変質して本来の性能を発揮できなくなると、蓄熱装置を備えていても、車両で発生する熱を有効に利用できなってしまう。
【０００５】
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、蓄熱材の変質を防止してその性能を維持しながらも、車両で発生する熱を効率的に利用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】
【０００６】
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、蓄熱要素（２０）を有する蓄熱装置（１０）と、暖機対象機関（３０）と蓄熱装置（１０）との間で熱伝達媒体を循環流通させる熱伝達媒体流路（３１，３５）と、を備え、蓄熱装置（１０）における熱伝達媒体との熱交換による蓄熱要素（２０）の蓄熱・放熱で暖機対象機関（３０）の暖機を行う車両用暖機システム（１）であって、暖機対象機関（３０）から排出された排気が流通する排気流路（３４）と、該排気流路（３４）を流通する排気と熱伝達媒体流路（３１，３５）を流通する熱伝達媒体との間で熱交換を行わせる排気熱交換器（６０）と、を備え、排気熱交換器（６０）で排気と熱交換を行わせた熱伝達媒体を蓄熱装置（１０）に流通させて蓄熱要素（２０）と熱交換を行わせるようにしたことを特徴とする。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。
【０００７】
本発明にかかる車両用暖機システムによれば、排気熱交換器で暖機対象機関から排出された排気と熱交換を行った熱伝達媒体を蓄熱装置に流通させて蓄熱要素と熱交換を行わせるようにしたので、排気と蓄熱要素との間で直接熱交換が行われることが無く、排気が高温の場合でも蓄熱要素が排気で直接加熱されずに済む。したがって、蓄熱要素の過度の温度上昇を抑制して変質を防止できる。これにより、蓄熱要素の本来の性能を維持できる。その一方で、排気が有する熱を一旦熱伝達媒体に供給し、該熱を熱伝達媒体から蓄熱要素に与えるので、高温の排気が有する熱を蓄熱要素に蓄えることができ、車両で発生する熱エネルギーの効率的な利用を促進できる。
【０００８】
また、本発明の車両用暖機システムでは、排気熱交換器で暖機対象機関から排出された排気と熱交換を行った熱伝達媒体が熱伝達媒体流路で暖機対象機関へ循環流通するので、排気により加熱された熱伝達媒体を利用して暖機対象機関の早期暖機を促進することが可能となる。特に、車両の始動時において、温度の低下している熱伝達媒体と高温の排気との熱交換を行えば、熱伝達媒体を迅速に加熱することができるので、暖機対象機関の暖機を迅速に行うことが可能となる。
【０００９】
また、上記の車両用暖機システムでは、蓄熱装置（１０）による暖機に関する動作を制御する制御手段（５０）と、熱伝達媒体流路（３１，３５）を流通する熱伝達媒体の温度を検出する熱伝達媒体温度検出手段（３８）と、を備え、排気熱交換器（６０）内の排気経路（６１）は、排気と熱伝達媒体との熱交換が行われる熱交換経路（６１ａ）と、排気と熱伝達媒体との熱交換が行われない非熱交換経路（６１ｂ）とを有しており、排気熱交換器（６０）には、排気経路（６１）を熱交換経路（６１ａ）と非熱交換経路（６１ｂ）とで切り替える排気経路切替手段（６１ｃ）が設けられており、制御手段（５０）は、蓄熱装置（１０）に流通させる熱伝達媒体の温度が所定温度以上になった場合、排気経路切替手段（６１ｃ）により排気熱交換器（６０）内の排気を非熱交換経路（６１ｂ）へ流通させるとよい。
【００１０】
このように、蓄熱装置に流通させる熱伝達媒体の温度が所定温度以上になった場合、排気熱交換器内の排気を非熱交換経路へ流通させて、排気と熱伝達媒体との熱交換を行わないようにすれば、排気による熱伝達媒体の加熱を停止できるので、熱伝達媒体のさらなる温度上昇を抑制できるとともに、所定温度以上の状態が長時間続くことを回避できる。したがって、高温の熱伝達媒体で蓄熱要素が加熱されて変質することを効果的に防止できる。
【００１１】
さらに、上記の車両用暖機システムでは、熱伝達媒体流路（３５）に、外気との熱交換で熱伝達媒体を冷却する外気冷却器（４７）と、熱伝達媒体を外気冷却器（４７）に流通させる主流路（３５ａ）および外気冷却器（４７）をバイパスして流通させるバイパス流路（３５ｂ）と、熱伝達媒体の流通を主流路（３５ａ）とバイパス流路（３５ｂ）とで切り替える媒体流通切替手段（３７）と、を設け、制御手段（５０）は、蓄熱装置（２０）に流通させる熱伝達媒体の温度が所定温度以上になった場合、媒体流路切替手段（３７）により熱伝達媒体を主流路（３５ａ）へ流通させて外気による冷却を行うようにしてもよい。
【００１２】
このように、蓄熱装置に流通させる熱伝達媒体が所定温度以上になった場合、熱伝達媒体を主流路へ流通させて外気で冷却すれば、熱伝達媒体のさらなる温度上昇を抑制できるとともに、所定温度以上の状態が長時間続くことを回避できる。したがって、高温の熱伝達媒体で蓄熱要素が加熱されて変質することを効果的に防止できる。
【００１３】
また、本発明の車両用暖機システムでは、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、蓄熱装置（１０）が備える蓄熱要素（２０）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。
【００１４】
本発明にかかる車両用暖機システムの一実施態様として、内燃機関（３０）から排出された排気ガスと内燃機関（３０）の冷却水あるいは変速機（４０）の作動油との間で熱交換を行わせる排気ガス熱交換器（６０，６０−２）を備えた車両用暖機システムがある。この車両用暖機システムによれば、内燃機関から排出された排気ガスと内燃機関の冷却水あるいは変速機の作動油との間で熱交換を行い、排気ガスと熱交換を行った冷却水あるいは作動油と蓄熱要素との間でさらに熱交換を行うので、冷却水あるいは作動油を介して排気ガスが有する熱を蓄熱要素に供給できるようになる。また、排気ガスと熱交換を行った冷却水や作動油を内燃機関や変速機に循環流通させるので、車両の始動時などにおいて、内燃機関や変速機の早期暖機を行うことが可能となる。したがって、高温の排気ガスで蓄熱要素が直接加熱されて変質することを防止しながらも、内燃機関の排熱を効率良く利用できるようになる。なお、排気ガス熱交換器で排気ガスと熱交換を行う熱伝達媒体は、内燃機関と蓄熱装置との間で循環流通する冷却水、あるいは変速機と蓄熱装置との間で循環流通する作動油の少なくともいずれかでもよいし、これら冷却水と作動油の両方であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる車両用暖機システムによれば、蓄熱要素の変質を防止して本来の性能を維持できるとともに、車両で発生する熱を有効に利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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（熱伝達媒体流路）３１と、自動変速機（ＡＴ）４０の作動油（ＡＴＦ）を蓄熱装置１０へ循環させる作動油循環路４１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、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、冷却水を循環流通させるための冷却水ポンプ（電動ポンプ）３２が介装されている。冷却水ポンプ３２は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという。）５０によりオン・オフ制御されるようになっている。また、作動油循環路４１には、作動油を循環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。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、作動油循環路４１に連通する第三室１７とを備えている。なお、蓄熱装置１０には、蓄熱材２０の温度を検出する蓄熱材温度センサ３９が設置されている。
【００１７】
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、ＥＣＵ５０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。
【００１８】
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。
【００１９】
冷却水循環路３１における蓄熱装置１０とヒータコア４５の間には、冷却水循環路３１の開閉を切り替える切替バルブ（開閉弁）３３が設置されている。切替バルブ３３は、ＥＣＵ５０からの信号で開閉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、切替バルブ３３が開かれて、蓄熱装置１０及びヒータコア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、切替バルブ３３が閉じられて、蓄熱装置１０及びヒータコア４５に冷却水が流通しない状態を示す。
【００２０】
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（熱伝達媒体流路）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とラジエター４７をバイパスするバイパス流路３５ｂが設けられている。ラジエター４７には、ラジエターフィン（図示せず）に外気を送風するラジエターファン（冷却ファン）４７ａが設置されている。ラジエターファン４７ａは、ＥＣＵ５０の指令で動作するようになっている。ラジエターファン４７ａが作動することにより、ラジエター４７を流通する冷却水が外気で強制的に冷却される。
【００２１】
ラジエター４７の下流側におけるバイパス流路３５ｂの合流部には、電子制御サーモスタット弁（三方弁）３７が介装されている。電子制御サーモスタット弁３７は、ＥＣＵ５０からの信号で開閉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、冷却水の水温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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、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、冷却水をラジエター４７へ導くように制御する。
【００２４】
ＥＣＵ５０には、無線により外部機器と交信が可能な受信装置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／オフ信号を遠隔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、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。
【００２５】
また、車両用暖機システム１には、エンジン３０から排出された排気ガスを流通させる排気ガス流路３４が設けられている。そして、排気ガス流路３４の排気ガスとラジエター用循環路３５の冷却水との間で熱交換を行わせる排気ガス熱交換器６０が設置されている。排気ガス流路３４のエンジン３０と排気ガス熱交換器６０の間には、キャタライザ（触媒）３６が設置されている。排気ガス流路３４における排気ガス熱交換器６０の下流側は、排気ガスを車外に排出するための排気管（図示せず）に連通している。本実施形態の車両用暖機システム１は、排気ガス熱交換器６０でエンジン３０からの排気ガスと熱交換を行った冷却水を蓄熱装置１０に流通させて蓄熱材２０と熱交換を行わせるように構成している。
【００２６】
図３は、排気ガス熱交換器６０の内部構成を示す概略断面図である。排気ガス熱交換器６０は、エンジン３０から排出された排気ガスを流通させる排気ガス流通室６１と、エンジン３０の冷却水を流通させる冷却水流通室６２とを備えている。排気ガス流通室６１の入口は、排気ガス流路３４に連通している。また、排気ガス流通室６１の出口は、排気ガス流路３４を介して上記の排気管に連通している。冷却水流通室６２の入口と出口は、ラジエター用循環路３５に連通している。なお、排気ガス流路３４には、排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ３４ａが設置されている。排気ガス温度センサ３４ａで検出された排気ガス温度のデータは、ＥＣＵ５０に入力されるようになっている。
【００２７】
排気ガス流通室６１は、排気ガス熱交換器６０の中央を貫通するように配置されており、冷却水流通室６２は、排気ガス流通室６１の外周を囲むように配置された環状の流路断面を有している。また、排気ガス流通室６１には、冷却水流通室６２の内周に隣接して配置された主流路（熱交換経路）６１ａと、主流路６１ａの内側で該主流路６１ａと平行に延びるバイパス流路（非熱交換経路）６１ｂとが設けられている。バイパス流路６１ｂは、その外周を主流路６１ａで囲まれており、冷却水流通室６２とは隣接していない。また、排気ガス流通室６１の入口近傍には、主流路６１ａとバイパス流路６１ｂの間で排気ガスの流通を切り替える流路切替弁（排気経路切替手段）６１ｃが設置されている。流路切替弁６１ｃは、ＥＣＵ５０の指令で動作するようになっている。この排気ガス熱交換器６０では、排気ガス流通室６１の主流路６１ａを流通する排気ガスと冷却水流通室６２を流通する冷却水との間で熱交換が行われる。これにより、排気ガスで冷却水が加熱される。一方、排気ガスがバイパス流路６１ｂを流通する場合、排気ガスと冷却水との熱交換は行われない。なお、後述する暖機システム１の制御手順において、排気ガス熱交換器６０がオンであるというときは、流路切替弁６１ｃにより主流路６１ａが開かれてバイパス流路６１ｂが閉じられ、排気ガスが主流路６１ａに流通して冷却水との熱交換が行われる状態を示し、排気ガス熱交換器６０がオフであるというときは、主流路６１ａが閉じられてバイパス流路６１ｂが開かれ、排気ガスがバイパス流路６１ｂに流通して冷却水との熱交換が行われない状態を示すものとする。
【００２８】
図４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該筐体１１よりも若干小径の筒状体からなる中間部材１２と、中間部材１２の内部に設置された仕切部材１３とを備えた三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。筐体１１と中間部材１２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、フィン１３ａの隙間１３ｂを含む中間部材１２と仕切部材１３の間は、自動変速機４０の作動油が導入される第三室１７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。
【００２９】
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。下側の蓋部材１４ａには、第三室１７に作動油を導入する作動油入口１７ａが設けられており、上側の蓋部材１４ｂには、作動油を導出する作動油出口１７ｂが設けられている。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。
【００３０】
この蓄熱装置１０では、第二室１６と第三室１７とが隣接して配置され、かつ、第三室１７と第一室１５とが隣接して配置されている。したがって、第二室１６の蓄熱材２０と第三室１７の作動油との間で直接的に熱交換を行え、かつ、第三室１７の作動油と第一室１５の冷却水との間で直接的に熱交換を行える。なお、第一室１５の作動油と第二室１６の蓄熱材２０との間でも、第三室１７の作動油を介して間接的に熱交換が行える。
【００３１】
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、中間部材１２および仕切部材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。
【００３２】
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。
【００３３】
そして、第二室１６の蓄熱材２０中には、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が設置されている。図５は、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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６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、冷却水や作動油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や作動油を加熱する。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。
【００３６】
図７は、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４までの５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、自動変速機４０の作動油は、エンジン３０の冷却水によって加熱される。モード２は、油温センサ４３で検出された作動油温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。モード４は、ＩＧスイッチ５６がオフされてエンジン３０が停止した後のモードであり、時間の経過とともに冷却水温ＴＷと作動油温ＴＡＴＦが徐々に低下する。なお、図７のタイムチャートに示す冷却水温ＴＷの変化は、作動油温ＴＡＴＦが後述する所定温度（♯ＴＡＴＦ１Ｈ）より低い場合の温度変化を示しており、作動油温ＴＡＴＦがこの所定温度（♯ＴＡＴＦ１Ｈ）以上である場合は、後述するように、モード３において冷却水で作動油を冷却するので、その場合の冷却水温ＴＷの変化は、図７に示すものとは異なる温度変化となる。
【００３７】
図８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か否かを判定する（ステップＳＴ８）。その結果、モード３であれば（Ｙ）、モード３のサブルーチンを実行し（ステップＳＴ９）、モード３でなければ（Ｎ）、モード４のサブルーチンを実行する（ステップＳＴ０）。
【００３８】
図９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）、ＩＧスイッチ５６がオフから所定時間以内か否かを判定し（ステップＳＴ１１）、その結果、所定時間以内であれば（Ｙ）、モード４をセットし（ステップＳＴ１２）、所定時間が経過していれば（Ｎ）、モード０をセットする（ステップＳＴ１３）。一方、ステップＳＴ１０で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ＳＴ１４）、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ＳＴ１５）、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ＳＴ１６）。♯ＴＷ１Ｌの具体例は、１００℃である。また、先のステップＳＴ１４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ＳＴ１７）、モード２である場合（Ｙ）、あるいは先のステップＳＴ１５で冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以上である場合（Ｎ）は、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｌより低いか否かを判定する（ステップＳＴ１８）。♯ＴＡＴＦ１Ｌの具体例は、１００℃である。その結果、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｌより低ければ（Ｙ）、モード２をセットし（ステップＳＴ１９）、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｌ以上であれば（Ｎ）、モード３をセットする（ステップＳＴ２０）。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ＳＴ２０）。
【００３９】
図１０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の入力の有無を判定する（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）。一方、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や自動変速機４０の暖機は不要であると判断して、蓄熱材２０を発核させず、蓄熱装置１０の自己暖機は行わない。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低ければ（Ｙ）、発核装置２５がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ０−４）。その結果、発核装置２５がオフであれば（Ｎ）、発核装置２５をオンする（ステップＳＴ０−５）。発核装置２５がオンであれば（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、モード０では、冷却水ポンプ３２はオフにしておき（ステップＳＴ０−７）、切替バルブ３３はオフにしておき（ステップＳＴ０−８）、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ＳＴ０−９）。また、ラジエターファン４７ａはオフにしておき（ステップＳＴ０−１０）、排気ガス熱交換器６０はオフにしておく（ステップＳＴ０−１１）。その後、モード０の手順を終了してメインフローに戻る。
【００４０】
図１１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では、まず、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十分に高い場合は、蓄熱装置１０によるエンジン３０や自動変速機４０の暖機は不要であると判断し、蓄熱材２０を発核させず、蓄熱材２０による冷却水や作動油の加熱を行わない。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低ければ（Ｙ）、発核装置２５がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ１−３）。その結果、発核装置２５がオンで無ければ（Ｎ）、発核装置２５をオンする（ステップＳＴ１−４）。発核装置２５がオンであれば（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）。続けて、冷却水ポンプ３２をオンし、冷却水循環路３１及びラジエター用循環路３５の冷却水を流通させる（ステップＳＴ１−６）。その後、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がオフであるか否かを判定する（ステップＳＴ１−７）。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ＳＴ１−８）、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による自動変速機４０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ＳＴ１−９）、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、蓄熱装置１０による自動変速機４０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ＳＴ１−１０）、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。ラジエターファン４７ａもオフしておく（ステップＳＴ１−１１）。一方で、排気ガス熱交換器６０をオンにし（ステップＳＴ１−１２）、排気ガスと冷却水との熱交換を行わせる。これにより排気ガスで冷却水を加熱して早期に温めるようにする。その後、モード１の手順を終了してメインフローに戻る。
【００４１】
図１２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）。冷却水ポンプ３２はオンにしておき（ステップＳＴ２−２）、冷却水循環路３１及びラジエター用循環路３５内の冷却水を流通させる。さらに、切替バルブ３３をオフすることで（ステップＳＴ２−３）、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ＳＴ２−４）。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ＳＴ２−５）。♯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４７に冷却水を流通させる。そして、ラジエターファン４７ａをオンし（ステップＳＴ２−７）、外気による冷却水の冷却を行う。また、排気ガス熱交換器６０をオフし（ステップＳＴ２−８）、排気ガスによる冷却水の加熱を停止する。
【００４２】
また、先のステップＳＴ２−４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ＳＴ２−９）。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）、かつラジエターファン４７ａをオンし（ステップＳＴ２−７）、外気による冷却水の冷却を行う。一方、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をオンし（ステップＳＴ２−１０）、かつラジエターファン４７ａをオフし（ステップＳＴ２−１１）、外気による冷却水の冷却を停止する。また、先のステップＳＴ２−５で、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈより低い場合（Ｙ）も、電子制御サーモスタット弁３７をオンし（ステップＳＴ２−１０）、かつラジエターファン４７ａをオフする（ステップＳＴ２−１１）。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７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。そして、モード２の経過が所定時間以内か否かを判断する（ステップＳＴ２−１２）。その結果、モード２が所定時間以上であれば（Ｎ）、排気ガス熱交換機６０をオフする（ステップＳＴ２−８）。また、先のステップＳＴ２−７でラジエターファン４７ａをオンした後も、排気ガス熱交換機６０をオフする（ステップＳＴ２−８）一方、モード２が所定時間以内であれば（Ｙ）、排気ガス熱交換器６０をオンする（ステップＳＴ２−１３）。このように、冷却水温ＴＷが所定温度（ここでは♯ＴＷ１Ｈ）以下で、かつモード２が所定時間以内のとき、排気ガスが有する熱で冷却水を加熱して蓄熱材２０への蓄熱を補助する。その後、モード２の手順を終了してメインフローに戻る。
【００４３】
図１３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では、まず、発核装置２５はオフである（ステップＳＴ３−１）。冷却水ポンプ３２はオンである（ステップＳＴ３−２）。また、切替バルブ３３はオフであり（ステップＳＴ３−３）、蓄熱装置１０から出た冷却水がヒータコア４５に流通している。そして、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｈよりも低いか否かを判定する（ステップＳＴ３−４）。♯ＴＡＴＦ１Ｈの具体例は、１１０℃である。その結果、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｈよりも低ければ（Ｙ）、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ＳＴ３−５）。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ＳＴ３−６）。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈ以上であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオフし（ステップＳＴ３−７）、ラジエターファン４７ａをオンする（ステップＳＴ３−８）。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈより低ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンし（ステップＳＴ３−９）、ラジエターファン４７ａをオフする（ステップＳＴ３−１０）。一方、先のステップＳＴ３−５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♯ＴＷ１Ｌより高いか否かを判定する（ステップＳＴ３−１１）。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をオフし（ステップＳＴ３−７）、ラジエターファン４７ａをオンする（ステップＳＴ３−８）。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をオンし（ステップＳＴ３−９）、ラジエターファン４７ａをオフする（ステップＳＴ３−１０）。つまり、自動変速機４０の作動油温が狙い範囲（ＴＡＴＦ＜♯ＴＡＴＦ１Ｈ：１１０℃）にある場合は、冷却水温をそれ以上低くする必要がないため、該冷却水温を燃費優先のいわゆる燃費狙い値（♯ＴＷ１Ｌ：１００℃＜ＴＷ＜♯ＴＷ１Ｈ：１０５℃）になるように制御する。
【００４４】
一方、先のステップＳＴ３−４において、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｈ以上である場合（Ｎ）は、電子制御サーモスタット弁３７が既にオンしているか否かを判定し（ステップＳＴ３−１２）、オンしていれば（Ｙ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈより低いか否かを判定する（ステップＳＴ３−１３）。♯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をオフし（ステップＳＴ３−１４）、ラジエターファン４７ａをオンする（ステップＳＴ３−１５）。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈより低い場合（Ｙ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオンし（ステップＳＴ３−９）、ラジエターファン４７ａをオフする（ステップＳＴ３−１０）。一方、先のステップＳＴ３−１２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ＳＴ３−１６）。♯ＴＷ２Ｌ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ＳＴ３−１４）、ラジエターファン４７ａをオンする（ステップＳＴ３−１５）。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｌ以下であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンし（ステップＳＴ３−９）、ラジエターファン４７ａをオフする（ステップＳＴ３−１０）。つまり、自動変速機４０の作動油温が狙い範囲（ＴＡＴＦ＜♯ＴＡＴＦ１Ｈ：１１０℃）と比べて高すぎる場合は、エンジン３０の冷却水温を低く抑える必要があるため、該冷却水温を作動油の冷却を優先する温度（♯ＴＷ２Ｌ：８０℃＜ＴＷ＜♯ＴＷ２Ｈ：８５℃）となるように制御する。ステップＳＴ３−８あるいはステップＳＴ３−１５でラジエターファン４７ａをオンした後、またはステップＳＴ３−１０でラジエターファン４７ａをオフした後、排気ガス熱交換器６０をオフする（ステップＳＴ３−１７）。
【００４５】
図１４は、モード４の手順を説明するためのフローチャートである。モード４では、発核装置２５はオフである（ステップＳＴ４−１）。また、切替バルブ３３はオフである（ステップＳＴ４−２）。そして、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３よりも高い温度であるか、またはＩＧスイッチ５６がオフしてから所定時間以内であるか否かを判定する（ステップＳＴ４−３）。その結果、冷却水温が♯ＴＷ３より高い場合、あるいはＩＧスイッチ５６がオフしてから所定時間以内の場合（Ｙ）は、冷却水ポンプ３２をオンのままとし（ステップＳＴ４−４）、冷却水循環路３１及びラジエター用循環路３５の冷却水を流通させておく。また、ラジエターファン４７ａをオンとし（ステップＳＴ４−５）、外気による冷却水の強制冷却を行う。一方、冷却水温が♯ＴＷ３以下であり、かつＩＧスイッチ５６がオフしてから所定時間を経過している場合（Ｎ）は、冷却水ポンプ３２をオフすることで（ステップＳＴ４−６）、冷却水循環路３１及びラジエター用循環路３５の冷却水の流通を停止する。そして、ラジエターファン４７ａをオフし（ステップＳＴ４−７）、外気による冷却水の強制冷却を停止する。また、このモード４では、電子制御サーモスタット弁３７はオフであり（ステップＳＴ４−８）、排気ガス熱交換器６０はオフである（ステップＳＴ４−９）。
【００４６】
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、エンジン３０から排出された排気ガスと蓄熱材２０との間で直接熱交換を行わせるのではなく、排気ガス熱交換器６０でエンジン３０から排出された排気ガスと冷却水との間で熱交換を行わせ、該冷却水を蓄熱装置１０に流通させて蓄熱材２０と熱交換を行わせるようにしたので、高温の排気ガスで蓄熱材２０が直接加熱されずに済む。したがって、蓄熱材２０の過度の温度上昇を抑制して蓄熱材２０が変質することを防止できる。これにより、蓄熱材２０の本来の性能を維持できる。その一方で、排気ガスが有する熱を一旦冷却水に供給し、該熱を冷却水から蓄熱材２０に与えるので、排気ガスが有する熱を蓄熱材２０に蓄えることができるようになり、車両で発生する熱エネルギーの効率的な利用を促進できる。
【００４７】
また、この車両用暖機システム１では、排気ガス熱交換器６０で排気ガスと熱交換を行った冷却水が冷却水循環路３１およびラジエター用循環路３５によりエンジン３０に循環流通するので、排気ガスと熱交換を行った冷却水によりエンジン３０の早期暖機を促進することが可能となる。特に、車両の始動時（モード１）において、温度の低下している冷却水を高温の排気ガスで加熱することで、冷却水を迅速に温めることができるので、エンジン３０の早期暖機を効果的に行うことが可能となる。
【００４８】
また、排気ガス熱交換器６０内の排気ガス流通室（排気経路）６１は、排気ガスと冷却水との熱交換を行う主流路（熱交換経路）６１ａと、排気ガスと冷却水との熱交換を行わないバイパス経路（非熱交換経路）６１ｂとを有しており、排気ガス熱交換器６０には、排気ガスの流通を主流路６１ａとバイパス流路６１ｂとで切り替える流路切替弁（排気経路切替手段）６１ｃが設けられており、ＥＣＵ５０は、蓄熱装置１０に流通させる冷却水の温度が所定温度以上になった場合、流路切替弁６１ｃにより排気ガスをバイパス流路６１ｂへ流通させるようにしている。
【００４９】
このように、本実施形態の車両用暖機システム１では、蓄熱装置１０に流通させる冷却水の温度が所定温度以上になった場合、排気ガスと冷却水との熱交換を行わないようにして、排気ガスによる冷却水の加熱を停止するので、冷却水のさらなる温度上昇を抑制できるとともに、冷却水温度が所定温度以上の状態が長時間続くことを回避できる。したがって、高温の冷却水で蓄熱材２０が加熱されて変質することを効果的に防止できる。なお、ここでは、冷却水の温度が所定温度以上になった場合に流路切替弁６１ｃを切り替えるようにしたが、これ以外にも、排気ガス温度センサ３４ａで検出した排気ガスの温度が所定温度以上になった場合に流路切替弁６１ｃを切り替えるようにしてもよい。
【００５０】
また、この車両用暖機システム１では、冷却水をラジエター（外気冷却器）４７に流通させる主流路３５ａおよびラジエターをバイパスして流通させるバイパス流路３５ｂと、これら主流路３５ａとバイパス流路３５ｂとで冷却水の流通を切り替える電子制御サーモスタット弁（媒体流通切替手段）３７とを設けている。そして、蓄熱装置１０に流通させる冷却水の温度が所定温度以上になった場合、電子制御サーモスタット弁３７により冷却水を主流路３５ａへ流通させて外気で冷却するようにしている。
【００５１】
このように、蓄熱装置１０に流通させる冷却水が所定温度以上になった場合、冷却水をラジエター４７へ流通させて外気で冷却することにより、冷却水のさらなる温度上昇を抑制できるとともに、所定温度以上の状態が長時間続くことを回避できる。したがって、高温の冷却水で蓄熱材２０が加熱されて変質することを効果的に防止できる。
【００５２】
〔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。
【００５３】
図１５は、第２実施形態にかかる車両用暖機システム１−２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、第１実施形態の車両用暖機システム１が備えていた排気ガス熱交換器６０に代えて、他の構成の排気ガス熱交換器６０−２を備えている。本実施形態の排気ガス熱交換器６０−２は、エンジン３０の冷却水だけでなく自動変速機４０の作動油も流通するようになっている。したがって、排気ガス熱交換器６０−２では、エンジン３０から排出される排気ガスとエンジン３０の冷却水及び自動変速機４０の作動油との間で熱交換を行うようになっている。
【００５４】
図１６は、排気ガス熱交換器６０−２の内部構成を示す概略断面図である。排気ガス熱交換器６０−２は、第１実施形態の排気ガス熱交換器６０の構成に加えて、自動変速機４０の作動油を流通させる作動油流通室６３を備えている。作動油流通室６３は、冷却水流通室６２の外周を囲むように配置された環状の流路断面を有している。作動油流通室６３の入口と出口は、作動油循環路４１に連通している。
【００５５】
本実施形態の排気ガス熱交換器６０−２によれば、エンジン３０から排出された排気ガスによりエンジン３０の冷却水を加熱するとともに、自動変速機４０の作動油も加熱することができる。したがって、冷却水だけでなく作動油も介して排気ガスが有する熱を蓄熱材２０に供給できるようになる。また、排気ガスと熱交換を行った作動油は、作動油循環路４１により蓄熱装置１０に供給されるだけでなく、自動変速機４０に循環流通するので、排気ガスで加熱された作動油によって、自動変速機４０の早期暖機を促進することが可能となる。特に、車両の始動時（モード１）において、温度の低下している作動油と排気ガスとの熱交換を行うことで、作動油を迅速に温めることができ、自動変速機４０の暖機を効果的に行うことが可能となる。また、作動油の性状を早期に安定させることができるので、車両始動時の変速ショックを緩和でき、自動変速機４０にかかる負担も軽減することが可能となる。
【００５６】
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。
【００５７】
第１実施形態では、排気ガス熱交換器６０で排気ガスと熱交換を行う熱伝達媒体がエンジン３０の冷却水である場合を説明し、第２実施形態では、排気ガス熱交換器６０−２で排気ガスと熱交換を行う熱伝達媒体がエンジン３０の冷却水と自動変速機４０の作動油との両方である場合を説明したが、これ以外にも、本発明の排気ガス熱交換器で排気ガスと熱交換を行う熱伝達媒体は、変速機の作動油のみであってもよい。その場合は、詳細な図示は省略するが、第１実施形態の排気ガス熱交換器６０に設けた冷却水流通室６２に代えて、作動油が流通する作動油流通室を設ければよい。さらに、本発明の暖機対象機関は、エンジン３０や自動変速機４０以外の機関であってもよいし、暖機対象機関と蓄熱装置との間で循環流通させる熱伝達媒体は、エンジン３０の冷却水あるいは自動変速機４０の作動油以外の媒体であってもよい。一例として、エンジン３０の潤滑油を熱伝達媒体として、蓄熱装置２０とエンジン３０の間で循環流通させ、排気ガス熱交換器６０で排気ガスとの熱交換を行わせてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、暖機対象機関から排出される排気として、エンジン３０から排出される排気ガス（燃焼ガス）を例に挙げたが、本発明の暖機システムで熱伝達媒体と熱交換を行うのに用いる排気は、エンジン３０の排気ガスには限定されず、他の種類の排気であってもよい。例えば、エンジン３０や自動変速機４０を冷却したことで温まった送風などを排気として用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【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】排気ガス熱交換器を示す概略断面図である。
【図４】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５】発核装置の構成例を示す図である。
【図６】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７】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８】暖機システムの制御手順を示すメインフローである。
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】モード４の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１５】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１６】第２実施形態の排気ガス熱交換器を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 車両用暖機システム
１０ 蓄熱装置
２０ 蓄熱材（潜熱蓄熱材）
２１ 蓄熱材（化学蓄熱材）
２５ 発核装置
３０ エンジン（暖機対象機関）
３１ 冷却水循環路（熱伝達媒体流路）
３２ 冷却水ポンプ（電動ポンプ）
３３ 切替バルブ
３４ 排気ガス流路（排気流路）
３４ａ 排気ガス温度センサ
３５ ラジエター用循環路（熱伝達媒体流路）
３５ａ 主流路
３５ｂ バイパス流路
３７ 電子制御サーモスタット弁（媒体流通切替手段）
３８ 水温センサ（熱伝達媒体温度検出手段）
３９ 蓄熱材温度センサ
４０ 自動変速機（暖機対象機関）
４１ 作動油循環路（熱伝達媒体流路）
４３ 油温センサ（熱伝達媒体温度検出手段）
４４ 車内暖房装置
４７ ラジエター（外気冷却器）
４７ａ ラジエターファン
５０ ＥＣＵ（制御手段）
５６ イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）
６０，６０−２ 排気ガス熱交換器（排気熱交換器）
６１ 排気ガス流通室（排気経路）
６１ａ 主流路（熱交換経路）
６１ｂ バイパス流路（非熱交換経路）
６１ｃ 流路切替弁（排気経路切替手段）
６２ 冷却水流通室
６３ 作動油流通室
【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（エンジン）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材（蓄熱要素）を備えた蓄熱装置がある。これらの蓄熱装置を備えた暖機システムによれば、車両の運転時に冷却水や作動油の熱を蓄熱材に蓄熱しておき、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。
【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】
【０００３】
ところで、車両に搭載されたエンジンなど機関から排出される排気ガス（燃焼ガス）などの排気には、高温の状態で排出されるものがある。したがって、このような高温の排気が有する熱エネルギーを蓄熱材に蓄熱し、この蓄熱を車両始動時のエンジンや自動変速機の早期暖機に利用できるようにすれば、車両で発生する熱エネルギーの有効利用を促進でき、エネルギー効率の観点から有利である。
【０００４】
しかしながら、上記のような車両用暖機システムに用いられる蓄熱材には、所定温度以上の高温になると変質し、蓄熱作用や放熱作用が衰えてしまうものがある。そのため、エンジンから排出された排気ガスなど高温の排気と蓄熱装置との間で直接熱交換を行うと、排気による高温状態に蓄熱材が曝されることになり、蓄熱材の変質が起こり易くなる。このように蓄熱材が変質して本来の性能を発揮できなくなると、蓄熱装置を備えていても、車両で発生する熱を有効に利用できなってしまう。
【０００５】
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、蓄熱材の変質を防止してその性能を維持しながらも、車両で発生する熱を効率的に利用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】
【０００６】
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、蓄熱要素（２０）を有する蓄熱装置（１０）と、暖機対象機関（３０）と蓄熱装置（１０）との間で熱伝達媒体を循環流通させる熱伝達媒体流路（３１，３５）と、を備え、蓄熱装置（１０）における熱伝達媒体との熱交換による蓄熱要素（２０）の蓄熱・放熱で暖機対象機関（３０）の暖機を行う車両用暖機システム（１）であって、暖機対象機関（３０）から排出された排気が流通する排気流路（３４）と、該排気流路（３４）を流通する排気と熱伝達媒体流路（３１，３５）を流通する熱伝達媒体との間で熱交換を行わせる排気熱交換器（６０）と、を備え、排気熱交換器（６０）で排気と熱交換を行わせた熱伝達媒体を蓄熱装置（１０）に流通させて蓄熱要素（２０）と熱交換を行わせるようにしたことを特徴とする。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。
【０００７】
本発明にかかる車両用暖機システムによれば、排気熱交換器で暖機対象機関から排出された排気と熱交換を行った熱伝達媒体を蓄熱装置に流通させて蓄熱要素と熱交換を行わせるようにしたので、排気と蓄熱要素との間で直接熱交換が行われることが無く、排気が高温の場合でも蓄熱要素が排気で直接加熱されずに済む。したがって、蓄熱要素の過度の温度上昇を抑制して変質を防止できる。これにより、蓄熱要素の本来の性能を維持できる。その一方で、排気が有する熱を一旦熱伝達媒体に供給し、該熱を熱伝達媒体から蓄熱要素に与えるので、高温の排気が有する熱を蓄熱要素に蓄えることができ、車両で発生する熱エネルギーの効率的な利用を促進できる。
【０００８】
また、本発明の車両用暖機システムでは、排気熱交換器で暖機対象機関から排出された排気と熱交換を行った熱伝達媒体が熱伝達媒体流路で暖機対象機関へ循環流通するので、排気により加熱された熱伝達媒体を利用して暖機対象機関の早期暖機を促進することが可能となる。特に、車両の始動時において、温度の低下している熱伝達媒体と高温の排気との熱交換を行えば、熱伝達媒体を迅速に加熱することができるので、暖機対象機関の暖機を迅速に行うことが可能となる。
【０００９】
また、上記の車両用暖機システムでは、蓄熱装置（１０）による暖機に関する動作を制御する制御手段（５０）と、熱伝達媒体流路（３１，３５）を流通する熱伝達媒体の温度を検出する熱伝達媒体温度検出手段（３８）と、を備え、排気熱交換器（６０）内の排気経路（６１）は、排気と熱伝達媒体との熱交換が行われる熱交換経路（６１ａ）と、排気と熱伝達媒体との熱交換が行われない非熱交換経路（６１ｂ）とを有しており、排気熱交換器（６０）には、排気経路（６１）を熱交換経路（６１ａ）と非熱交換経路（６１ｂ）とで切り替える排気経路切替手段（６１ｃ）が設けられており、制御手段（５０）は、蓄熱装置（１０）に流通させる熱伝達媒体の温度が所定温度以上になった場合、排気経路切替手段（６１ｃ）により排気熱交換器（６０）内の排気を非熱交換経路（６１ｂ）へ流通させるとよい。
【００１０】
このように、蓄熱装置に流通させる熱伝達媒体の温度が所定温度以上になった場合、排気熱交換器内の排気を非熱交換経路へ流通させて、排気と熱伝達媒体との熱交換を行わないようにすれば、排気による熱伝達媒体の加熱を停止できるので、熱伝達媒体のさらなる温度上昇を抑制できるとともに、所定温度以上の状態が長時間続くことを回避できる。したがって、高温の熱伝達媒体で蓄熱要素が加熱されて変質することを効果的に防止できる。
【００１１】
さらに、上記の車両用暖機システムでは、熱伝達媒体流路（３５）に、外気との熱交換で熱伝達媒体を冷却する外気冷却器（４７）と、熱伝達媒体を外気冷却器（４７）に流通させる主流路（３５ａ）および外気冷却器（４７）をバイパスして流通させるバイパス流路（３５ｂ）と、熱伝達媒体の流通を主流路（３５ａ）とバイパス流路（３５ｂ）とで切り替える媒体流通切替手段（３７）と、を設け、制御手段（５０）は、蓄熱装置（２０）に流通させる熱伝達媒体の温度が所定温度以上になった場合、媒体流路切替手段（３７）により熱伝達媒体を主流路（３５ａ）へ流通させて外気による冷却を行うようにしてもよい。
【００１２】
このように、蓄熱装置に流通させる熱伝達媒体が所定温度以上になった場合、熱伝達媒体を主流路へ流通させて外気で冷却すれば、熱伝達媒体のさらなる温度上昇を抑制できるとともに、所定温度以上の状態が長時間続くことを回避できる。したがって、高温の熱伝達媒体で蓄熱要素が加熱されて変質することを効果的に防止できる。
【００１３】
また、本発明の車両用暖機システムでは、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、蓄熱装置（１０）が備える蓄熱要素（２０）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。
【００１４】
本発明にかかる車両用暖機システムの一実施態様として、内燃機関（３０）から排出された排気ガスと内燃機関（３０）の冷却水あるいは変速機（４０）の作動油との間で熱交換を行わせる排気ガス熱交換器（６０，６０−２）を備えた車両用暖機システムがある。この車両用暖機システムによれば、内燃機関から排出された排気ガスと内燃機関の冷却水あるいは変速機の作動油との間で熱交換を行い、排気ガスと熱交換を行った冷却水あるいは作動油と蓄熱要素との間でさらに熱交換を行うので、冷却水あるいは作動油を介して排気ガスが有する熱を蓄熱要素に供給できるようになる。また、排気ガスと熱交換を行った冷却水や作動油を内燃機関や変速機に循環流通させるので、車両の始動時などにおいて、内燃機関や変速機の早期暖機を行うことが可能となる。したがって、高温の排気ガスで蓄熱要素が直接加熱されて変質することを防止しながらも、内燃機関の排熱を効率良く利用できるようになる。なお、排気ガス熱交換器で排気ガスと熱交換を行う熱伝達媒体は、内燃機関と蓄熱装置との間で循環流通する冷却水、あるいは変速機と蓄熱装置との間で循環流通する作動油の少なくともいずれかでもよいし、これら冷却水と作動油の両方であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる車両用暖機システムによれば、蓄熱要素の変質を防止して本来の性能を維持できるとともに、車両で発生する熱を有効に利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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（熱伝達媒体流路）３１と、自動変速機（ＡＴ）４０の作動油（ＡＴＦ）を蓄熱装置１０へ循環させる作動油循環路４１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、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、冷却水を循環流通させるための冷却水ポンプ（電動ポンプ）３２が介装されている。冷却水ポンプ３２は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという。）５０によりオン・オフ制御されるようになっている。また、作動油循環路４１には、作動油を循環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。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、作動油循環路４１に連通する第三室１７とを備えている。なお、蓄熱装置１０には、蓄熱材２０の温度を検出する蓄熱材温度センサ３９が設置されている。
【００１７】
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、ＥＣＵ５０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。
【００１８】
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。
【００１９】
冷却水循環路３１における蓄熱装置１０とヒータコア４５の間には、冷却水循環路３１の開閉を切り替える切替バルブ（開閉弁）３３が設置されている。切替バルブ３３は、ＥＣＵ５０からの信号で開閉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、切替バルブ３３が開かれて、蓄熱装置１０及びヒータコア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、切替バルブ３３が閉じられて、蓄熱装置１０及びヒータコア４５に冷却水が流通しない状態を示す。
【００２０】
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（熱伝達媒体流路）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とラジエター４７をバイパスするバイパス流路３５ｂが設けられている。ラジエター４７には、ラジエターフィン（図示せず）に外気を送風するラジエターファン（冷却ファン）４７ａが設置されている。ラジエターファン４７ａは、ＥＣＵ５０の指令で動作するようになっている。ラジエターファン４７ａが作動することにより、ラジエター４７を流通する冷却水が外気で強制的に冷却される。
【００２１】
ラジエター４７の下流側におけるバイパス流路３５ｂの合流部には、電子制御サーモスタット弁（三方弁）３７が介装されている。電子制御サーモスタット弁３７は、ＥＣＵ５０からの信号で開閉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、冷却水の水温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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、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、冷却水をラジエター４７へ導くように制御する。
【００２４】
ＥＣＵ５０には、無線により外部機器と交信が可能な受信装置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／オフ信号を遠隔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、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。
【００２５】
また、車両用暖機システム１には、エンジン３０から排出された排気ガスを流通させる排気ガス流路３４が設けられている。そして、排気ガス流路３４の排気ガスとラジエター用循環路３５の冷却水との間で熱交換を行わせる排気ガス熱交換器６０が設置されている。排気ガス流路３４のエンジン３０と排気ガス熱交換器６０の間には、キャタライザ（触媒）３６が設置されている。排気ガス流路３４における排気ガス熱交換器６０の下流側は、排気ガスを車外に排出するための排気管（図示せず）に連通している。本実施形態の車両用暖機システム１は、排気ガス熱交換器６０でエンジン３０からの排気ガスと熱交換を行った冷却水を蓄熱装置１０に流通させて蓄熱材２０と熱交換を行わせるように構成している。
【００２６】
図３は、排気ガス熱交換器６０の内部構成を示す概略断面図である。排気ガス熱交換器６０は、エンジン３０から排出された排気ガスを流通させる排気ガス流通室６１と、エンジン３０の冷却水を流通させる冷却水流通室６２とを備えている。排気ガス流通室６１の入口は、排気ガス流路３４に連通している。また、排気ガス流通室６１の出口は、排気ガス流路３４を介して上記の排気管に連通している。冷却水流通室６２の入口と出口は、ラジエター用循環路３５に連通している。なお、排気ガス流路３４には、排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ３４ａが設置されている。排気ガス温度センサ３４ａで検出された排気ガス温度のデータは、ＥＣＵ５０に入力されるようになっている。
【００２７】
排気ガス流通室６１は、排気ガス熱交換器６０の中央を貫通するように配置されており、冷却水流通室６２は、排気ガス流通室６１の外周を囲むように配置された環状の流路断面を有している。また、排気ガス流通室６１には、冷却水流通室６２の内周に隣接して配置された主流路（熱交換経路）６１ａと、主流路６１ａの内側で該主流路６１ａと平行に延びるバイパス流路（非熱交換経路）６１ｂとが設けられている。バイパス流路６１ｂは、その外周を主流路６１ａで囲まれており、冷却水流通室６２とは隣接していない。また、排気ガス流通室６１の入口近傍には、主流路６１ａとバイパス流路６１ｂの間で排気ガスの流通を切り替える流路切替弁（排気経路切替手段）６１ｃが設置されている。流路切替弁６１ｃは、ＥＣＵ５０の指令で動作するようになっている。この排気ガス熱交換器６０では、排気ガス流通室６１の主流路６１ａを流通する排気ガスと冷却水流通室６２を流通する冷却水との間で熱交換が行われる。これにより、排気ガスで冷却水が加熱される。一方、排気ガスがバイパス流路６１ｂを流通する場合、排気ガスと冷却水との熱交換は行われない。なお、後述する暖機システム１の制御手順において、排気ガス熱交換器６０がオンであるというときは、流路切替弁６１ｃにより主流路６１ａが開かれてバイパス流路６１ｂが閉じられ、排気ガスが主流路６１ａに流通して冷却水との熱交換が行われる状態を示し、排気ガス熱交換器６０がオフであるというときは、主流路６１ａが閉じられてバイパス流路６１ｂが開かれ、排気ガスがバイパス流路６１ｂに流通して冷却水との熱交換が行われない状態を示すものとする。
【００２８】
図４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該筐体１１よりも若干小径の筒状体からなる中間部材１２と、中間部材１２の内部に設置された仕切部材１３とを備えた三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。筐体１１と中間部材１２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、フィン１３ａの隙間１３ｂを含む中間部材１２と仕切部材１３の間は、自動変速機４０の作動油が導入される第三室１７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。
【００２９】
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。下側の蓋部材１４ａには、第三室１７に作動油を導入する作動油入口１７ａが設けられており、上側の蓋部材１４ｂには、作動油を導出する作動油出口１７ｂが設けられている。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。
【００３０】
この蓄熱装置１０では、第二室１６と第三室１７とが隣接して配置され、かつ、第三室１７と第一室１５とが隣接して配置されている。したがって、第二室１６の蓄熱材２０と第三室１７の作動油との間で直接的に熱交換を行え、かつ、第三室１７の作動油と第一室１５の冷却水との間で直接的に熱交換を行える。なお、第一室１５の作動油と第二室１６の蓄熱材２０との間でも、第三室１７の作動油を介して間接的に熱交換が行える。
【００３１】
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、中間部材１２および仕切部材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。
【００３２】
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。
【００３３】
そして、第二室１６の蓄熱材２０中には、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が設置されている。図５は、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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６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、冷却水や作動油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や作動油を加熱する。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。
【００３６】
図７は、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４までの５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、自動変速機４０の作動油は、エンジン３０の冷却水によって加熱される。モード２は、油温センサ４３で検出された作動油温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。モード４は、ＩＧスイッチ５６がオフされてエンジン３０が停止した後のモードであり、時間の経過とともに冷却水温ＴＷと作動油温ＴＡＴＦが徐々に低下する。なお、図７のタイムチャートに示す冷却水温ＴＷの変化は、作動油温ＴＡＴＦが後述する所定温度（♯ＴＡＴＦ１Ｈ）より低い場合の温度変化を示しており、作動油温ＴＡＴＦがこの所定温度（♯ＴＡＴＦ１Ｈ）以上である場合は、後述するように、モード３において冷却水で作動油を冷却するので、その場合の冷却水温ＴＷの変化は、図７に示すものとは異なる温度変化となる。
【００３７】
図８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か否かを判定する（ステップＳＴ８）。その結果、モード３であれば（Ｙ）、モード３のサブルーチンを実行し（ステップＳＴ９）、モード３でなければ（Ｎ）、モード４のサブルーチンを実行する（ステップＳＴ０）。
【００３８】
図９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）、ＩＧスイッチ５６がオフから所定時間以内か否かを判定し（ステップＳＴ１１）、その結果、所定時間以内であれば（Ｙ）、モード４をセットし（ステップＳＴ１２）、所定時間が経過していれば（Ｎ）、モード０をセットする（ステップＳＴ１３）。一方、ステップＳＴ１０で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ＳＴ１４）、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ＳＴ１５）、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ＳＴ１６）。♯ＴＷ１Ｌの具体例は、１００℃である。また、先のステップＳＴ１４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ＳＴ１７）、モード２である場合（Ｙ）、あるいは先のステップＳＴ１５で冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以上である場合（Ｎ）は、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｌより低いか否かを判定する（ステップＳＴ１８）。♯ＴＡＴＦ１Ｌの具体例は、１００℃である。その結果、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｌより低ければ（Ｙ）、モード２をセットし（ステップＳＴ１９）、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｌ以上であれば（Ｎ）、モード３をセットする（ステップＳＴ２０）。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ＳＴ２０）。
【００３９】
図１０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の入力の有無を判定する（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）。一方、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や自動変速機４０の暖機は不要であると判断して、蓄熱材２０を発核させず、蓄熱装置１０の自己暖機は行わない。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低ければ（Ｙ）、発核装置２５がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ０−４）。その結果、発核装置２５がオフであれば（Ｎ）、発核装置２５をオンする（ステップＳＴ０−５）。発核装置２５がオンであれば（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、モード０では、冷却水ポンプ３２はオフにしておき（ステップＳＴ０−７）、切替バルブ３３はオフにしておき（ステップＳＴ０−８）、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ＳＴ０−９）。また、ラジエターファン４７ａはオフにしておき（ステップＳＴ０−１０）、排気ガス熱交換器６０はオフにしておく（ステップＳＴ０−１１）。その後、モード０の手順を終了してメインフローに戻る。
【００４０】
図１１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では、まず、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十分に高い場合は、蓄熱装置１０によるエンジン３０や自動変速機４０の暖機は不要であると判断し、蓄熱材２０を発核させず、蓄熱材２０による冷却水や作動油の加熱を行わない。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低ければ（Ｙ）、発核装置２５がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ１−３）。その結果、発核装置２５がオンで無ければ（Ｎ）、発核装置２５をオンする（ステップＳＴ１−４）。発核装置２５がオンであれば（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）。続けて、冷却水ポンプ３２をオンし、冷却水循環路３１及びラジエター用循環路３５の冷却水を流通させる（ステップＳＴ１−６）。その後、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がオフであるか否かを判定する（ステップＳＴ１−７）。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ＳＴ１−８）、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による自動変速機４０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ＳＴ１−９）、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、蓄熱装置１０による自動変速機４０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ＳＴ１−１０）、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。ラジエターファン４７ａもオフしておく（ステップＳＴ１−１１）。一方で、排気ガス熱交換器６０をオンにし（ステップＳＴ１−１２）、排気ガスと冷却水との熱交換を行わせる。これにより排気ガスで冷却水を加熱して早期に温めるようにする。その後、モード１の手順を終了してメインフローに戻る。
【００４１】
図１２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）。冷却水ポンプ３２はオンにしておき（ステップＳＴ２−２）、冷却水循環路３１及びラジエター用循環路３５内の冷却水を流通させる。さらに、切替バルブ３３をオフすることで（ステップＳＴ２−３）、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ＳＴ２−４）。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ＳＴ２−５）。♯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４７に冷却水を流通させる。そして、ラジエターファン４７ａをオンし（ステップＳＴ２−７）、外気による冷却水の冷却を行う。また、排気ガス熱交換器６０をオフし（ステップＳＴ２−８）、排気ガスによる冷却水の加熱を停止する。
【００４２】
また、先のステップＳＴ２−４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ＳＴ２−９）。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）、かつラジエターファン４７ａをオンし（ステップＳＴ２−７）、外気による冷却水の冷却を行う。一方、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をオンし（ステップＳＴ２−１０）、かつラジエターファン４７ａをオフし（ステップＳＴ２−１１）、外気による冷却水の冷却を停止する。また、先のステップＳＴ２−５で、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈより低い場合（Ｙ）も、電子制御サーモスタット弁３７をオンし（ステップＳＴ２−１０）、かつラジエターファン４７ａをオフする（ステップＳＴ２−１１）。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７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。そして、モード２の経過が所定時間以内か否かを判断する（ステップＳＴ２−１２）。その結果、モード２が所定時間以上であれば（Ｎ）、排気ガス熱交換機６０をオフする（ステップＳＴ２−８）。また、先のステップＳＴ２−７でラジエターファン４７ａをオンした後も、排気ガス熱交換機６０をオフする（ステップＳＴ２−８）一方、モード２が所定時間以内であれば（Ｙ）、排気ガス熱交換器６０をオンする（ステップＳＴ２−１３）。このように、冷却水温ＴＷが所定温度（ここでは♯ＴＷ１Ｈ）以下で、かつモード２が所定時間以内のとき、排気ガスが有する熱で冷却水を加熱して蓄熱材２０への蓄熱を補助する。その後、モード２の手順を終了してメインフローに戻る。
【００４３】
図１３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では、まず、発核装置２５はオフである（ステップＳＴ３−１）。冷却水ポンプ３２はオンである（ステップＳＴ３−２）。また、切替バルブ３３はオフであり（ステップＳＴ３−３）、蓄熱装置１０から出た冷却水がヒータコア４５に流通している。そして、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｈよりも低いか否かを判定する（ステップＳＴ３−４）。♯ＴＡＴＦ１Ｈの具体例は、１１０℃である。その結果、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｈよりも低ければ（Ｙ）、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ＳＴ３−５）。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ＳＴ３−６）。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈ以上であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオフし（ステップＳＴ３−７）、ラジエターファン４７ａをオンする（ステップＳＴ３−８）。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈより低ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンし（ステップＳＴ３−９）、ラジエターファン４７ａをオフする（ステップＳＴ３−１０）。一方、先のステップＳＴ３−５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♯ＴＷ１Ｌより高いか否かを判定する（ステップＳＴ３−１１）。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をオフし（ステップＳＴ３−７）、ラジエターファン４７ａをオンする（ステップＳＴ３−８）。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をオンし（ステップＳＴ３−９）、ラジエターファン４７ａをオフする（ステップＳＴ３−１０）。つまり、自動変速機４０の作動油温が狙い範囲（ＴＡＴＦ＜♯ＴＡＴＦ１Ｈ：１１０℃）にある場合は、冷却水温をそれ以上低くする必要がないため、該冷却水温を燃費優先のいわゆる燃費狙い値（♯ＴＷ１Ｌ：１００℃＜ＴＷ＜♯ＴＷ１Ｈ：１０５℃）になるように制御する。
【００４４】
一方、先のステップＳＴ３−４において、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｈ以上である場合（Ｎ）は、電子制御サーモスタット弁３７が既にオンしているか否かを判定し（ステップＳＴ３−１２）、オンしていれば（Ｙ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈより低いか否かを判定する（ステップＳＴ３−１３）。♯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をオフし（ステップＳＴ３−１４）、ラジエターファン４７ａをオンする（ステップＳＴ３−１５）。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈより低い場合（Ｙ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオンし（ステップＳＴ３−９）、ラジエターファン４７ａをオフする（ステップＳＴ３−１０）。一方、先のステップＳＴ３−１２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ＳＴ３−１６）。♯ＴＷ２Ｌ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ＳＴ３−１４）、ラジエターファン４７ａをオンする（ステップＳＴ３−１５）。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｌ以下であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンし（ステップＳＴ３−９）、ラジエターファン４７ａをオフする（ステップＳＴ３−１０）。つまり、自動変速機４０の作動油温が狙い範囲（ＴＡＴＦ＜♯ＴＡＴＦ１Ｈ：１１０℃）と比べて高すぎる場合は、エンジン３０の冷却水温を低く抑える必要があるため、該冷却水温を作動油の冷却を優先する温度（♯ＴＷ２Ｌ：８０℃＜ＴＷ＜♯ＴＷ２Ｈ：８５℃）となるように制御する。ステップＳＴ３−８あるいはステップＳＴ３−１５でラジエターファン４７ａをオンした後、またはステップＳＴ３−１０でラジエターファン４７ａをオフした後、排気ガス熱交換器６０をオフする（ステップＳＴ３−１７）。
【００４５】
図１４は、モード４の手順を説明するためのフローチャートである。モード４では、発核装置２５はオフである（ステップＳＴ４−１）。また、切替バルブ３３はオフである（ステップＳＴ４−２）。そして、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３よりも高い温度であるか、またはＩＧスイッチ５６がオフしてから所定時間以内であるか否かを判定する（ステップＳＴ４−３）。その結果、冷却水温が♯ＴＷ３より高い場合、あるいはＩＧスイッチ５６がオフしてから所定時間以内の場合（Ｙ）は、冷却水ポンプ３２をオンのままとし（ステップＳＴ４−４）、冷却水循環路３１及びラジエター用循環路３５の冷却水を流通させておく。また、ラジエターファン４７ａをオンとし（ステップＳＴ４−５）、外気による冷却水の強制冷却を行う。一方、冷却水温が♯ＴＷ３以下であり、かつＩＧスイッチ５６がオフしてから所定時間を経過している場合（Ｎ）は、冷却水ポンプ３２をオフすることで（ステップＳＴ４−６）、冷却水循環路３１及びラジエター用循環路３５の冷却水の流通を停止する。そして、ラジエターファン４７ａをオフし（ステップＳＴ４−７）、外気による冷却水の強制冷却を停止する。また、このモード４では、電子制御サーモスタット弁３７はオフであり（ステップＳＴ４−８）、排気ガス熱交換器６０はオフである（ステップＳＴ４−９）。
【００４６】
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、エンジン３０から排出された排気ガスと蓄熱材２０との間で直接熱交換を行わせるのではなく、排気ガス熱交換器６０でエンジン３０から排出された排気ガスと冷却水との間で熱交換を行わせ、該冷却水を蓄熱装置１０に流通させて蓄熱材２０と熱交換を行わせるようにしたので、高温の排気ガスで蓄熱材２０が直接加熱されずに済む。したがって、蓄熱材２０の過度の温度上昇を抑制して蓄熱材２０が変質することを防止できる。これにより、蓄熱材２０の本来の性能を維持できる。その一方で、排気ガスが有する熱を一旦冷却水に供給し、該熱を冷却水から蓄熱材２０に与えるので、排気ガスが有する熱を蓄熱材２０に蓄えることができるようになり、車両で発生する熱エネルギーの効率的な利用を促進できる。
【００４７】
また、この車両用暖機システム１では、排気ガス熱交換器６０で排気ガスと熱交換を行った冷却水が冷却水循環路３１およびラジエター用循環路３５によりエンジン３０に循環流通するので、排気ガスと熱交換を行った冷却水によりエンジン３０の早期暖機を促進することが可能となる。特に、車両の始動時（モード１）において、温度の低下している冷却水を高温の排気ガスで加熱することで、冷却水を迅速に温めることができるので、エンジン３０の早期暖機を効果的に行うことが可能となる。
【００４８】
また、排気ガス熱交換器６０内の排気ガス流通室（排気経路）６１は、排気ガスと冷却水との熱交換を行う主流路（熱交換経路）６１ａと、排気ガスと冷却水との熱交換を行わないバイパス経路（非熱交換経路）６１ｂとを有しており、排気ガス熱交換器６０には、排気ガスの流通を主流路６１ａとバイパス流路６１ｂとで切り替える流路切替弁（排気経路切替手段）６１ｃが設けられており、ＥＣＵ５０は、蓄熱装置１０に流通させる冷却水の温度が所定温度以上になった場合、流路切替弁６１ｃにより排気ガスをバイパス流路６１ｂへ流通させるようにしている。
【００４９】
このように、本実施形態の車両用暖機システム１では、蓄熱装置１０に流通させる冷却水の温度が所定温度以上になった場合、排気ガスと冷却水との熱交換を行わないようにして、排気ガスによる冷却水の加熱を停止するので、冷却水のさらなる温度上昇を抑制できるとともに、冷却水温度が所定温度以上の状態が長時間続くことを回避できる。したがって、高温の冷却水で蓄熱材２０が加熱されて変質することを効果的に防止できる。なお、ここでは、冷却水の温度が所定温度以上になった場合に流路切替弁６１ｃを切り替えるようにしたが、これ以外にも、排気ガス温度センサ３４ａで検出した排気ガスの温度が所定温度以上になった場合に流路切替弁６１ｃを切り替えるようにしてもよい。
【００５０】
また、この車両用暖機システム１では、冷却水をラジエター（外気冷却器）４７に流通させる主流路３５ａおよびラジエターをバイパスして流通させるバイパス流路３５ｂと、これら主流路３５ａとバイパス流路３５ｂとで冷却水の流通を切り替える電子制御サーモスタット弁（媒体流通切替手段）３７とを設けている。そして、蓄熱装置１０に流通させる冷却水の温度が所定温度以上になった場合、電子制御サーモスタット弁３７により冷却水を主流路３５ａへ流通させて外気で冷却するようにしている。
【００５１】
このように、蓄熱装置１０に流通させる冷却水が所定温度以上になった場合、冷却水をラジエター４７へ流通させて外気で冷却することにより、冷却水のさらなる温度上昇を抑制できるとともに、所定温度以上の状態が長時間続くことを回避できる。したがって、高温の冷却水で蓄熱材２０が加熱されて変質することを効果的に防止できる。
【００５２】
〔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。
【００５３】
図１５は、第２実施形態にかかる車両用暖機システム１−２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、第１実施形態の車両用暖機システム１が備えていた排気ガス熱交換器６０に代えて、他の構成の排気ガス熱交換器６０−２を備えている。本実施形態の排気ガス熱交換器６０−２は、エンジン３０の冷却水だけでなく自動変速機４０の作動油も流通するようになっている。したがって、排気ガス熱交換器６０−２では、エンジン３０から排出される排気ガスとエンジン３０の冷却水及び自動変速機４０の作動油との間で熱交換を行うようになっている。
【００５４】
図１６は、排気ガス熱交換器６０−２の内部構成を示す概略断面図である。排気ガス熱交換器６０−２は、第１実施形態の排気ガス熱交換器６０の構成に加えて、自動変速機４０の作動油を流通させる作動油流通室６３を備えている。作動油流通室６３は、冷却水流通室６２の外周を囲むように配置された環状の流路断面を有している。作動油流通室６３の入口と出口は、作動油循環路４１に連通している。
【００５５】
本実施形態の排気ガス熱交換器６０−２によれば、エンジン３０から排出された排気ガスによりエンジン３０の冷却水を加熱するとともに、自動変速機４０の作動油も加熱することができる。したがって、冷却水だけでなく作動油も介して排気ガスが有する熱を蓄熱材２０に供給できるようになる。また、排気ガスと熱交換を行った作動油は、作動油循環路４１により蓄熱装置１０に供給されるだけでなく、自動変速機４０に循環流通するので、排気ガスで加熱された作動油によって、自動変速機４０の早期暖機を促進することが可能となる。特に、車両の始動時（モード１）において、温度の低下している作動油と排気ガスとの熱交換を行うことで、作動油を迅速に温めることができ、自動変速機４０の暖機を効果的に行うことが可能となる。また、作動油の性状を早期に安定させることができるので、車両始動時の変速ショックを緩和でき、自動変速機４０にかかる負担も軽減することが可能となる。
【００５６】
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。
【００５７】
第１実施形態では、排気ガス熱交換器６０で排気ガスと熱交換を行う熱伝達媒体がエンジン３０の冷却水である場合を説明し、第２実施形態では、排気ガス熱交換器６０−２で排気ガスと熱交換を行う熱伝達媒体がエンジン３０の冷却水と自動変速機４０の作動油との両方である場合を説明したが、これ以外にも、本発明の排気ガス熱交換器で排気ガスと熱交換を行う熱伝達媒体は、変速機の作動油のみであってもよい。その場合は、詳細な図示は省略するが、第１実施形態の排気ガス熱交換器６０に設けた冷却水流通室６２に代えて、作動油が流通する作動油流通室を設ければよい。さらに、本発明の暖機対象機関は、エンジン３０や自動変速機４０以外の機関であってもよいし、暖機対象機関と蓄熱装置との間で循環流通させる熱伝達媒体は、エンジン３０の冷却水あるいは自動変速機４０の作動油以外の媒体であってもよい。一例として、エンジン３０の潤滑油を熱伝達媒体として、蓄熱装置２０とエンジン３０の間で循環流通させ、排気ガス熱交換器６０で排気ガスとの熱交換を行わせてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、暖機対象機関から排出される排気として、エンジン３０から排出される排気ガス（燃焼ガス）を例に挙げたが、本発明の暖機システムで熱伝達媒体と熱交換を行うのに用いる排気は、エンジン３０の排気ガスには限定されず、他の種類の排気であってもよい。例えば、エンジン３０や自動変速機４０を冷却したことで温まった送風などを排気として用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【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】排気ガス熱交換器を示す概略断面図である。
【図４】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５】発核装置の構成例を示す図である。
【図６】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７】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８】暖機システムの制御手順を示すメインフローである。
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】モード４の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１５】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１６】第２実施形態の排気ガス熱交換器を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 車両用暖機システム
１０ 蓄熱装置
２０ 蓄熱材（潜熱蓄熱材）
２１ 蓄熱材（化学蓄熱材）
２５ 発核装置
３０ エンジン（暖機対象機関）
３１ 冷却水循環路（熱伝達媒体流路）
３２ 冷却水ポンプ（電動ポンプ）
３３ 切替バルブ
３４ 排気ガス流路（排気流路）
３４ａ 排気ガス温度センサ
３５ ラジエター用循環路（熱伝達媒体流路）
３５ａ 主流路
３５ｂ バイパス流路
３７ 電子制御サーモスタット弁（媒体流通切替手段）
３８ 水温センサ（熱伝達媒体温度検出手段）
３９ 蓄熱材温度センサ
４０ 自動変速機（暖機対象機関）
４１ 作動油循環路（熱伝達媒体流路）
４３ 油温センサ（熱伝達媒体温度検出手段）
４４ 車内暖房装置
４７ ラジエター（外気冷却器）
４７ａ ラジエターファン
５０ ＥＣＵ（制御手段）
５６ イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）
６０，６０−２ 排気ガス熱交換器（排気熱交換器）
６１ 排気ガス流通室（排気経路）
６１ａ 主流路（熱交換経路）
６１ｂ バイパス流路（非熱交換経路）
６１ｃ 流路切替弁（排気経路切替手段）
６２ 冷却水流通室
６３ 作動油流通室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱要素を有する蓄熱装置と、暖機対象機関と前記蓄熱装置との間で熱伝達媒体を循環流通させる熱伝達媒体流路と、を備え、
前記蓄熱装置における前記熱伝達媒体との熱交換による前記蓄熱要素の蓄熱・放熱で前記暖機対象機関の暖機を行う車両用暖機システムであって、
前記暖機対象機関から排出された排気が流通する排気流路と、該排気流路を流通する排気と前記熱伝達媒体流路を流通する前記熱伝達媒体との間で熱交換を行わせる排気熱交換器と、を備え、
前記排気熱交換器で前記排気と熱交換を行わせた前記熱伝達媒体を前記蓄熱装置に流通させて前記蓄熱要素と熱交換を行わせるようにした
ことを特徴とする車両用暖機システム。
【請求項２】
前記蓄熱装置による暖機に関する動作を制御する制御手段と、
前記熱伝達媒体流路を流通する前記熱伝達媒体の温度を検出する熱伝達媒体温度検出手段と、を備え、
前記排気熱交換器内の排気経路は、前記排気と前記熱伝達媒体との熱交換が行われる熱交換経路と、前記排気と前記熱伝達媒体との熱交換が行われない非熱交換経路とを有しており、前記排気熱交換器には、前記排気経路を前記熱交換経路と前記非熱交換経路とで切り替える排気経路切替手段が設けられており、
前記制御手段は、前記蓄熱装置に流通させる前記熱伝達媒体の温度が所定温度以上になった場合、前記排気経路切替手段により前記排気熱交換器内の排気を前記非熱交換経路へ流通させる
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】
前記熱伝達媒体流路には、外気との熱交換で前記熱伝達媒体を冷却する外気冷却器と、前記熱伝達媒体を前記外気冷却器に流通させる主流路および前記外気冷却器をバイパスして流通させるバイパス流路と、前記熱伝達媒体の流通を前記主流路と前記バイパス流路とで切り替える媒体流通切替手段と、が設けられており、
前記制御手段は、前記蓄熱装置に流通させる前記熱伝達媒体の温度が所定温度以上になった場合、前記媒体流通切替手段により前記熱伝達媒体を前記主流路へ流通させて外気による冷却を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用暖機システム。
【請求項４】
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３のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【請求項５】
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３のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【請求項６】
前記暖機対象機関は、内燃機関であり、
前記熱伝達媒体流路は、前記内燃機関の冷却水を前記蓄熱装置へ流通させる冷却水流路であり、
前記排気流路は、前記内燃機関から排出された排気ガスを流通させる排気ガス流路であり、
前記排気熱交換器は、前記排気ガスと前記冷却水との間で熱交換を行わせる排気ガス熱交換器である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【請求項７】
前記暖機対象機関には、変速機がさらに含まれており、
前記熱伝達媒体流路には、前記変速機の作動油を前記蓄熱装置へ循環流通させる作動油流路が含まれており、
前記排気ガス熱交換器は、前記排気ガスと前記冷却水および前記作動油との間で熱交換を行わせる
ことを特徴とする請求項６に記載の車両用暖機システム。
【請求項１】
蓄熱要素を有する蓄熱装置と、暖機対象機関と前記蓄熱装置との間で熱伝達媒体を循環流通させる熱伝達媒体流路と、を備え、
前記蓄熱装置における前記熱伝達媒体との熱交換による前記蓄熱要素の蓄熱・放熱で前記暖機対象機関の暖機を行う車両用暖機システムであって、
前記暖機対象機関から排出された排気が流通する排気流路と、該排気流路を流通する排気と前記熱伝達媒体流路を流通する前記熱伝達媒体との間で熱交換を行わせる排気熱交換器と、を備え、
前記排気熱交換器で前記排気と熱交換を行わせた前記熱伝達媒体を前記蓄熱装置に流通させて前記蓄熱要素と熱交換を行わせるようにした
ことを特徴とする車両用暖機システム。
【請求項２】
前記蓄熱装置による暖機に関する動作を制御する制御手段と、
前記熱伝達媒体流路を流通する前記熱伝達媒体の温度を検出する熱伝達媒体温度検出手段と、を備え、
前記排気熱交換器内の排気経路は、前記排気と前記熱伝達媒体との熱交換が行われる熱交換経路と、前記排気と前記熱伝達媒体との熱交換が行われない非熱交換経路とを有しており、前記排気熱交換器には、前記排気経路を前記熱交換経路と前記非熱交換経路とで切り替える排気経路切替手段が設けられており、
前記制御手段は、前記蓄熱装置に流通させる前記熱伝達媒体の温度が所定温度以上になった場合、前記排気経路切替手段により前記排気熱交換器内の排気を前記非熱交換経路へ流通させる
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】
前記熱伝達媒体流路には、外気との熱交換で前記熱伝達媒体を冷却する外気冷却器と、前記熱伝達媒体を前記外気冷却器に流通させる主流路および前記外気冷却器をバイパスして流通させるバイパス流路と、前記熱伝達媒体の流通を前記主流路と前記バイパス流路とで切り替える媒体流通切替手段と、が設けられており、
前記制御手段は、前記蓄熱装置に流通させる前記熱伝達媒体の温度が所定温度以上になった場合、前記媒体流通切替手段により前記熱伝達媒体を前記主流路へ流通させて外気による冷却を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用暖機システム。
【請求項４】
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３のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【請求項５】
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３のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【請求項６】
前記暖機対象機関は、内燃機関であり、
前記熱伝達媒体流路は、前記内燃機関の冷却水を前記蓄熱装置へ流通させる冷却水流路であり、
前記排気流路は、前記内燃機関から排出された排気ガスを流通させる排気ガス流路であり、
前記排気熱交換器は、前記排気ガスと前記冷却水との間で熱交換を行わせる排気ガス熱交換器である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【請求項７】
前記暖機対象機関には、変速機がさらに含まれており、
前記熱伝達媒体流路には、前記変速機の作動油を前記蓄熱装置へ循環流通させる作動油流路が含まれており、
前記排気ガス熱交換器は、前記排気ガスと前記冷却水および前記作動油との間で熱交換を行わせる
ことを特徴とする請求項６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１５】
【図１６】
【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１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−５３８３０（Ｐ２０１０−５３８３０Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２１９３８（Ｐ２００８−２２１９３８）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【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２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【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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