JP2009264157A - 車両用暖機システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱材や作動油の変質を防止してその性能を維持でき、車両で発生する熱を有効に利用することが可能な車両用暖機システムの提供。
【解決手段】蓄熱装置１０と、エンジン３０の冷却水を蓄熱装置１０へ流通させる冷却水循環路３１と、変速機４０の作動油を蓄熱装置１０へ流通させる作動油循環路４１と、を備え、蓄熱装置１０において蓄熱材２０と冷却水と作動油との間の熱移動で蓄熱材２０の蓄熱及び放熱が行われる車両用暖機システム１であって、冷却水温度センサ３８と、冷却水流路３１への冷却水の流通の有無を切り替える切替バルブ３３と、切替バルブ３３を制御するＥＣＵ５０と、を備え、ＥＣＵ５０は、蓄熱材２０が蓄熱完了状態であると判断した後に、冷却水温度が所定温度以上、かつ作動油温度が所定温度以下になった場合、冷却水循環路３１への冷却水の流通を停止するようにした。
【選択図】図１

Description

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。

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。
特開平１０−７１８３７号公報 特開２００２−３９３３５号公報

ところで、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。しかしながら、車両用暖機システムでは、エンジンの発熱で冷却水の温度が所定温度以上に上昇する場合があり、そのような状態で冷却水の熱を蓄熱材に伝達すると、蓄熱材が高温になって変質する可能性がある。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。また一方で、変速機の作動油も所定温度以上の高温状態が継続すると劣化が進むという性質がある。そのため、変速機の作動油が所定温度以上の高温の状態になることも極力防止する必要がある。

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、蓄熱材や作動油の変質を効果的に防止してそれらの性能を維持でき、車両で発生する熱を有効に利用することが可能な車両用暖機システムを提供することにある。

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、内燃機関（３０）の冷却水を蓄熱装置（１０）へ流通させる冷却水流路（３１）と、変速機（４０）の作動油を蓄熱装置（１０）へ流通させる作動油流路（４１）と、を備え、蓄熱装置（１０）において、冷却水と作動油と蓄熱要素（２０）との間の熱移動により蓄熱要素（２０）の蓄熱及び放熱が行われる車両用暖機システムであって、冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段（３８）と、冷却水流路（３１）への冷却水の流通の有無を切り替える切替手段（３３）と、切替手段（３３）を制御する制御手段（５０）と、を備え、制御手段（５０）は、蓄熱要素（２０）の蓄熱状態を判定し、蓄熱が完了していると判断した後に、冷却水温度（ＴＷ）が所定温度（♯ＴＷ３Ｌ）以上、かつ作動油温度（ＴＡＴＦ）が所定温度（♯ＴＡＴＦ１Ｈ）以下になった場合、冷却水流路（３１）への冷却水の流通を停止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。

本発明にかかる車両用暖機システムによれば、冷却水温度が所定温度以上になった場合、冷却水流路への冷却水の流通を停止するので、高温になった冷却水により蓄熱要素が加熱されることを防止できる。したがって、蓄熱要素の温度が上昇して変質することを防止できる。これにより、蓄熱要素の本来の性能を維持できるので、車両で発生する熱を有効に利用することが可能となる。また、本発明にかかる車両用暖機システムでは、作動油温度が所定温度以下になった場合に冷却水流路への冷却水の流通を停止するようにしている。すなわち、作動油温度が所定温度以上の高温であれば、冷却水流路に冷却水を流通させる。これにより、変速機の作動油が所定温度以上の高温になっている場合は、蓄熱装置に流通させた冷却水で作動油を冷却することができる。したがって、作動油温度が上昇した状態が継続することを防止できるので、作動油の劣化が進むことを回避できる。

また、本発明の車両用暖機システムでは、上記のように冷却水温度（ＴＷ）あるいは作動油温度（ＴＡＴＦ）に基づいて冷却水流路（３１）への冷却水の流通の停止を判断する以外にも、蓄熱要素（２０）の温度を検出する蓄熱要素温度検出手段（３９）を備え、蓄熱要素（２０）の温度が所定温度以上となった場合、冷却水流路（３１）への冷却水の流通を停止するようにしてもよい。

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。

本発明にかかる車両用暖機システムによれば、蓄熱要素や作動油の変質を防止して本来の性能を維持でき、車両で発生する熱を有効に利用することが可能となる。

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、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。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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図４は、蓄熱装置１０の他の構成例を示す概念図である。同図に示す蓄熱装置１０は、第一室１５と第二室１６とが隣接して配置され、かつ、第二室１６と第三室１７とが隣接して配置されている。蓄熱装置１０は、このような構成とすることも可能であり、これによれば、冷却水と蓄熱材２０の間で直接的に熱交換を行え、かつ、作動油と蓄熱材２０の間で直接的に熱交換を行える。したがって、蓄熱材２０の蓄熱により、作動油と冷却水の両方を直接的に加熱することが可能となる。なお、この場合も、第一室１５の冷却水と第三室１７の作動油との間では、第三室１７の蓄熱材２０を介して間接的に熱交換を行うことができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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。なお、図７のタイムチャートに示す冷却水温ＴＷの変化は、作動油温度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、作動油温度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。

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のサブルーチンを実行する（ステップＳＴ８）。

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）、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、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｌより低いか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。♯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ＳＴ１７）、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）。

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、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。

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、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ＳＴ１−６）。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ＳＴ１−８）、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、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ＳＴ１−９）、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。

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）。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、モード２の手順を終了してメインフローに戻る。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。

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）。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ＳＴ３−２）。♯ＴＡＴＦ１Ｈの具体例は、１０３℃である。その結果、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｈよりも低ければ（Ｙ）、切替バルブ３３がオフであるか否かを判定する（ステップＳＴ３−３）。切替バルブ３３がオフであれば（Ｙ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３Ｈより低いか否かを判定する（ステップＳＴ３−４）。♯ＴＷ３Ｈの具体例は、１０３℃である。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３Ｈ以上であれば（Ｎ）、切替バルブ３３をオンし（ステップＳＴ３−５）、蓄熱装置１０への冷却水の流通を停止する。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３Ｈより低ければ（Ｙ）、切替バルブ３３をオフし（ステップＳＴ３−６）、蓄熱装置１０に冷却水を流通させる。また、先のステップＳＴ３−３で切替バルブ３３がオンである場合（Ｎ）は、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３Ｌより高いか否かを判定する（ステップＳＴ３−７）。♯ＴＷ３Ｈの具体例は、１０１℃である。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３Ｌより高ければ（Ｙ）、切替バルブ３３をオンし（ステップＳＴ３−５）、蓄熱装置１０への冷却水の流通を停止する。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３Ｌ以下であれば（Ｎ）、切替バルブ３３をオフし（ステップＳＴ３−６）、蓄熱装置１０に冷却水を流通させる。このように、冷却水温ＴＷが所定温度以上の場合は、蓄熱装置１０への冷却水の流通を停止し、冷却水温ＴＷが所定温度以下の場合は、蓄熱装置１０へ冷却水を流通させるようにする。これにより、蓄熱材２０が高温の冷却水で加熱されて変質することを防止できる。

その後、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ＳＴ３−８）。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ＳＴ３−９）。♯ＴＷ１Ｈの具体例は、１０５℃である。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ＳＴ３−１０）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより低ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンする（ステップＳＴ３−１１）。一方、先のステップＳＴ３−８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ＳＴ３−１２）。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ＳＴ３−１０）、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ＳＴ３−１１）。つまり、自動変速機４０の作動油温が狙い範囲（ＴＡＴＦ＜♯ＴＡＴＦ１Ｈ：１０３℃）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。

一方、先のステップＳＴ３−２で作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｈ以上であれば（Ｙ）、切替バルブ３３をオフすることで（ステップＳＴ３−１３）、冷却水を蓄熱装置１０に流通させる。すなわち、作動油温ＴＡＴＦが所定温度（♯ＴＡＴＦ１Ｈ）以上の高温になっている場合には、蓄熱装置１０で冷却水と作動油との熱交換を行い、作動油を冷却する。その後、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ＳＴ３−１４）。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ＳＴ３−１５）。♯ＴＷ２Ｈの具体例は、８５℃である。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈ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ＳＴ３−１６）、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をオンする（ステップＳＴ３−１１）。一方、先のステップＳＴ３−１４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ＳＴ３−１７）。♯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ＳＴ３−１６）、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をオンする（ステップＳＴ３−１１）。つまり、自動変速機４０の作動油温が狙い範囲（ＴＡＴＦ＜♯ＴＡＴＦ１Ｈ：１０３℃）と比べて高すぎる場合は、冷却水を蓄熱装置１０に流通させて、冷却水により作動油を冷却する。このため、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。

このように、蓄熱材２０が蓄熱完了状態であると判断した後のモード３では、冷却水温度ＴＷが所定温度（ここでは１０１℃）以上になった場合、切替バルブ３３オンにして、冷却水循環路３１への冷却水の流通を停止するようになっている。したがって、蓄熱完了後に冷却水が高温になった場合に、該冷却水が蓄熱装置１０へ流通することを防止できるので、蓄熱材２０が高温の冷却水で加熱されて変質することを防止できる。また、モード３では、作動油温ＴＡＴＦが所定温度（ここでは１０３℃）以上である場合には、冷却水温度に関わらず切替バルブ３３をオフにして、冷却水循環路３１へ冷却水を流通させるようにしている。したがって、作動油温ＴＡＴＦが高温になっている場合は、蓄熱装置１０に流通させた冷却水で作動油を冷却することができる。これにより、作動油温ＴＡＴＦが高温になった状態が継続することを防止できるので、作動油の劣化が進むことを回避できる。

なお、モード３のステップＳＴ３−４及びステップＳＴ３−７では、冷却水温ＴＷに基づいて冷却水循環路３１への冷却水の流通の可否を判断するようになっているが、この冷却水温ＴＷに基づく判断以外にも、蓄熱材温度センサ３９で検出した蓄熱材２０の温度が所定温度より高いか否かに基づいて冷却水循環路３１への冷却水の流通の可否を判断することも可能である。すなわち、蓄熱材温度センサ３９で検出した蓄熱材２０の温度を監視し、蓄熱材２０の温度が所定温度より高くなった場合には、切替バルブ３３をオンにして、冷却水循環路３１への冷却水の流通を停止する。

なお、本実施形態では、蓄熱材２０の蓄熱完了の判断は、作動油温ＴＡＴＦが所定温度以上になったことに基づいて行っているが、蓄熱材２０の蓄熱完了の判断は、これ以外の方法で行ってもよく、例えば、冷却水温ＴＷが所定温度（ここでは♯ＴＷ１Ｌ）に到達してからの経過時間や、蓄熱材温度センサ３９で検出した蓄熱材２０の温度などに基づいて判断することも可能である。また、蓄熱及び放熱の際に相変化を伴う潜熱蓄熱材を用いている場合は、蓄熱材２０への蓄熱の際の固相から液相への相変化に伴う体積変化を検出することで、蓄熱完了を判断することも可能である。

また、本実施形態の蓄熱装置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や自動変速機４０の早期暖機、あるいは車内の即効暖房をより効率的に行えるようになる。

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。

本発明の一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。 電子制御サーモスタット弁の構成例を示す図である。 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。 蓄熱装置の他の構成例を示す概略図である。 発核装置の構成例を示す図である。 化学蓄熱材を備えた蓄熱装置の構成例を示す図である。 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。 暖機システムの制御手順を示すメインフローである。 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。 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３の手順を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 車両用暖機システム
１０ 蓄熱装置
１１ 筐体
１２ 中間部材
１３ 仕切部材
１５ 第一室
１６ 第二室
１７ 第三室
２０ 蓄熱材（蓄熱要素）
２１ 蓄熱材（化学蓄熱材）
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（冷却水流路）
３２ 冷却水ポンプ
３３ 切替バルブ（切替手段）
３５ ラジエター用循環路
３７ 電子制御サーモスタット弁
３８ 水温センサ（冷却水温度検出手段）
３９ 蓄熱材温度センサ（蓄熱要素温度検出手段）
４０ 自動変速機
４１ 作動油循環路
４２ 作動油ポンプ
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
５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５１ 暖房用スイッチ
５５ デフロスタスイッチ
５６ イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）

Claims (5)

1. 蓄熱要素を有する蓄熱装置と、
   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と、
   変速機の作動油を前記蓄熱装置へ流通させる作動油流路と、を備え、
   前記蓄熱装置において、前記冷却水と前記作動油と前記蓄熱要素との間の熱移動により前記蓄熱要素の蓄熱及び放熱が行われる車両用暖機システムであって、
   前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、前記作動油の温度を検出する作動油温度検出手段と、
   前記冷却水流路への前記冷却水の流通の有無を切り替える切替手段と、
   前記切替手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記蓄熱要素の蓄熱状態を判定し、蓄熱が完了していると判断した後に、前記冷却水温度が所定温度以上、かつ前記作動油温度が所定温度以下になった場合、前記冷却水流路への前記冷却水の流通を停止することを特徴とする車両用暖機システム。
2. 蓄熱要素を有する蓄熱装置と、
   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と、
   変速機の作動油を前記蓄熱装置へ流通させる作動油流路と、を備え、
   前記蓄熱装置において、前記冷却水と前記作動油と前記蓄熱要素との間の熱移動により前記蓄熱要素の蓄熱及び放熱が行われる車両用暖機システムであって、
   前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
   前記冷却水流路への前記冷却水の流通の有無を切り替える切替手段と、
   前記切替手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記蓄熱要素の蓄熱状態を判定し、蓄熱が完了していると判断した後に、前記冷却水温度が所定温度以上になった場合、前記冷却水流路への前記冷却水の流通を停止することを特徴とする車両用暖機システム。
3. 蓄熱要素を有する蓄熱装置と、
   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と、
   変速機の作動油を前記蓄熱装置へ流通させる作動油流路と、を備え、
   前記蓄熱装置において、前記冷却水と前記作動油と前記蓄熱要素との間の熱移動により前記蓄熱要素の蓄熱及び放熱が行われる車両用暖機システムであって、
   前記蓄熱要素の温度を検出する蓄熱要素温度検出手段と、
   前記冷却水流路への前記冷却水の流通の有無を切り替える切替手段と、
   前記切替手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記蓄熱要素の蓄熱状態を判定し、蓄熱が完了していると判断した後に、前記蓄熱要素の温度が所定温度以上になった場合、前記冷却水流路への前記冷却水の流通を停止することを特徴とする車両用暖機システム。
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。
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。

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