JP2012225223A - 車両用蓄熱式加温装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構成で、車両に装備した機器類の排熱を利用して各機器の暖気や流体類の昇温を効率よく促進できるようにする。
【解決手段】車両のエンジン１０の冷却水の一部をＥＧＲクーラ１６に熱媒体として導入し循環させる熱媒体回路３０に、ＥＧＲクーラ１６の下流部から分岐する第１のバイパス熱媒体回路３１を設け、このバイパス熱媒体回路３１にＥＧＲクーラ１６により加熱された熱媒体を蓄える容量可変式の蓄熱タンク４３を介装し、冷間始動時に、第２のバイパス熱媒体回路３４で熱媒体を流通させ、蓄熱タンク４３内の熱媒体を車両の機器類又は流体類を加温する加温装置５１〜５４に送ると共に加温装置５１〜５４に残存していた熱媒体を一時貯留タンク４４内に送出して、機器類又は流体類を加温する。その後、ＥＧＲクーラ１６により加熱された熱媒体を蓄熱タンク４３に供給し、一時貯留タンク４４内に一時貯留された熱媒体を熱媒体回路３０に戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の機器類の排熱を利用して冷間始動時に車両に装備した機器類の暖機や流体類の昇温を促進できるようにする、車両用蓄熱式加温装置に関するものである。

自動車（単に、車両とも言う）において、冷間始動時には、エンジンを始めとする各機器自体と共に、各機器の作動に欠かせない冷却水や潤滑オイル等の流体類も低温状態になっている。これらの機器類や流体類が低温の場合、機器が適正に作動しない不具合や、機器が作動する際に大きなフリクションを招く不具合が発生する。そこで、機器類の暖機や流体類の昇温を速やかに行なえるようにすることが要望される。特に、車両に装備した機器類の排熱を利用して各機器の暖機や流体類の昇温を促進できるようにすれば、エネルギ効率がよい。

このような技術としては、例えば、特許文献１には、エンジンの暖機をより速やかに行うことを目的としたエンジンの冷却装置が開示されている。この装置は、冷却媒体を保温しながら貯留するように構成された蓄熱タンクを備え、蓄熱タンク内に貯留された暖かい冷却媒体は、エンジン始動の際に、シリンダブロックに導入される。このように導入された暖かい冷却媒体がエンジンを加温するので、エンジン始動の際にシリンダブロックが暖機される（プレヒート）。

さらに、その後、暖機運転終了前に、シリンダブロックから蓄熱タンクに冷却媒体が排出される。これにより、シリンダブロックから冷却媒体への熱の逃げがなくなり、暖機運転が迅速に行われる。
なお、蓄熱タンクに蓄えられる暖かい冷却媒体は、前回のエンジン停止後しばらく経過した状態において、シリンダブロックから蓄熱タンクに排出されたものである。

また、自動車に関するものでもなく、機器類の暖機に関するものでもないが、特許文献２には、発電機を駆動して発電を行なうと共に機関で生じた熱を利用して高温熱水を生成して蓄熱槽に蓄えて熱水又は蒸気を外部へ供給するコジェネレーション用ディーゼルエンジンに関し、ＥＧＲガスの熱を利用して蓄熱槽に蓄えた熱水の温度を高温に保持する技術が開示されている。

この技術では、外部供給の熱水又は蒸気を生成するために外部からの冷水を、ＥＧＲ管路に設けられたＥＧＲガス熱交換器（ＥＧＲクーラ）に導入してＥＧＲガスを冷却すると共に導入した冷水を温め、このやや温まった水をさらにエンジン冷却水熱交換器に導入してエンジン冷却水を冷却すると共に導入したやや温まった水をさらに温め、温められた温水をエンジンの排気を導入した加熱器でさらに加熱し高温にして蓄熱槽に蓄えて、蓄熱槽から外部へ熱水又は蒸気として供給する。

出力電力が小さいが熱水使用量が多い状況下では蓄熱槽の熱水温度が低下するが、この場合に、ＥＧＲ弁を開いてＥＧＲガス熱交換器へのＥＧＲガス流量を増大させれば、熱水温度の低下を抑えることができる。

特開２００８−１２８０３７号公報 実公平７−２９２４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、蓄熱タンクに蓄えられる暖かい冷却媒体は、エンジンのシリンダブロックから排出されたものであり、冷却水を十分に加熱できない場合が考えられる。この点、特許文献２に記載された、ＥＧＲガスの熱を利用して熱水の温度を高温に保持する技術を適用すれば、冷却水を十分に加熱することが可能になる。
しかし、特許文献２の技術では、ＥＧＲクーラ等で加熱して蓄熱槽に蓄える熱水に用いる水は、エンジンの冷却水とは別のものであり、冷却水とは別の流通系統を一方向に流通して蓄熱槽から外部に供給される。車両の機器類の暖機や流体類の昇温を行なうには、冷却水等の冷媒流体（熱媒流体）を閉じた回路で用いるため、特許文献２の技術をそのまま適用することはできない。

本発明は、かかる課題に鑑み創案されたもので、シンプルな構成で、車両に装備した機器類の排熱を利用して各機器の暖気や流体類の昇温を効率よく促進できるようにした、車両用蓄熱式加温装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の車両用蓄熱式加温装置は、車両に装備され熱媒体が循環する熱媒体回路と、前記熱媒体回路に介装され前記熱媒体を放熱する放熱手段と、前記熱媒体回路に介装され前記車両のエンジンの排気と前記熱媒体との間で熱交換を行なう熱交換手段と、前記熱媒体回路に介装され前記熱媒体を前記熱媒体回路内で循環駆動する第１の熱媒体駆動手段と、前記熱媒体回路の前記熱交換手段の下流部と前記放熱手段の上流部との間の回路部分を迂回するように接続された第１のバイパス熱媒体回路と、前記第１のバイパス熱媒体回路に介装され、前記熱交換手段により加熱された前記熱媒体を蓄える容量可変式の蓄熱タンクと、放熱した前記熱媒体を一時貯留する容量可変式の一時貯留タンクと、上流端を前記蓄熱タンクに下流端を前記一時貯留タンクにそれぞれ接続された第２のバイパス熱媒体回路と、前記第２のバイパス熱媒体回路に介装され流通する前記熱媒体により前記車両の機器類又は流体類を加温する加温手段と、前記蓄熱タンク内の前記熱媒体を前記加温手段に供給すると共に前記加温手段に残存していた前記熱媒体を前記一時貯留タンク内に送出するように前記第２のバイパス熱媒体回路で前記熱媒体を循環駆動する第２の熱媒体駆動手段と、前記熱交換手段により加熱された前記熱媒体を前記蓄熱タンクに供給する流路を開通させる第１流路切替手段と、前記一時貯留タンク内に一時貯留された前記熱媒体を前記熱媒体回路に戻す流路を開通させる第２流路切替手段と、をそなえていることを特徴としている。

前記蓄熱タンク及び前記一時貯留タンクは、１つの容器内を可動仕切壁で区画された一体型タンクであることが好ましい。
前記熱媒体は前記エンジンの冷却水であると共に、前記放熱手段は前記冷却水を放熱するラジエータであって、前記ラジエータには、前記冷却水によって前記エンジンを冷却する冷却水循環回路が接続され、前記熱媒体回路は、前記冷却水循環回路の途中から分岐して前記熱交換手段に向かい更に前記ラジエータに戻るように接続されていることが好ましい。

前記熱交換手段は、前記エンジンに装備されたＥＧＲ流路に介装されてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラであることが好ましい。
前記熱交換手段は、前記エンジンの処理済の排気が流通する排気管に装備されることが好ましい。
前記加温手段により加温される前記車両の機器類又は流体類は、前記エンジンのエンジンオイル、前記エンジンに接続されたトランスミッションのトランスミッションオイル、前記トランスミッションからの回転力を駆動輪に配分するデファレンシャルのデファレンシャルオイル、及び、前記車両の空調用ヒータの少なくともいずれかであることが好ましい。

前記第２の熱媒体駆動手段は、前記蓄熱タンクの入出口近傍に設けられた電動ポンプであって、前記第１及び第２流路切替手段は、何れも電磁バルブであって、前記熱媒体回路内における前記熱媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記蓄熱タンク内における前記熱媒体の温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１及び第２の温度検出手段からの検出情報に基づいて、前記第２の熱媒体駆動手段並びに前記第１及び第２流路切替手段を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記エンジンの冷間始動を判定し、該冷間始動時には、前記第１流路切替手段を遮断し前記第２流路切替手段を開放すると共に、前記第２のバイパス熱媒体回路で前記熱媒体が前記循環駆動するように前記第２の熱媒体駆動手段を制御し、前記蓄熱タンク内における前記熱媒体の温度が前記熱媒体回路内における前記熱媒体の温度よりも低い低温状態であることを判定して、該低温状態のときには、前記第１流路切替手段を開放し前記第２流路切替手段を遮断すると共に、前記熱交換手段により加熱された前記熱媒体の前記蓄熱タンクへの供給を許容する或いは前記蓄熱タンクへの供給を加勢するように前記第２の熱媒体駆動手段を制御することが好ましい。

前記熱交換手段が排気処理後の排気流路に設けられると共に前記排気流路に排気のガスを推進剤として前記車両に装備された動力要素を駆動するエキスパンダが介装されていることも好ましい。

本発明の車両用蓄熱式加温装置によれば、熱交換手段により、エンジンの排気と熱媒体との間で熱交換を行なうことにより、排気を冷却し熱媒体を加熱して、加熱された熱媒体を第１のバイパス熱媒体回路にある容量可変式の蓄熱タンクに供給し蓄える。この蓄熱タンク内に蓄えられた加熱された熱媒体は、例えば冷間始動時に、第２の熱媒体駆動手段によって、第２のバイパス熱媒体回路に介装された加温手段に供給すると共に、加温手段に残存していた熱媒体を一時貯留タンク内に送出することにより、熱媒体により車両の機器類又は流体類を加温する。したがって、排気の熱を利用して車両の機器類又は流体類を効率的に加温することができる。また、蓄熱タンクや一時貯留タンクは容量可変式なので、各タンク内への空気の浸入を防止するように構成でき保温効率がよい。

蓄熱タンク及び一時貯留タンクを、１つの容器内を可動仕切壁で区画された一体型タンクとすれば、可動仕切壁を通じて蓄熱タンク及び一時貯留タンクの各容積を効率よく変更でき、また、コンパクトに構成できるため車載性も良い。
熱媒体としてエンジンの冷却水を適用すれば、冷却水のみを用いて、エンジンの冷却、排気の冷却、及び車両の機器類又は流体類の加温を実施することができ、装置をシンプルに効率よく構成することができる。

熱交換手段としてＥＧＲクーラを適用すれば、温度の高い排気（ＥＧＲガス）を用いて、熱媒体の加熱を促進することができ、車両の機器類又は流体類の加温を確実に行なうことができる。
もちろん、熱交換手段を処理済の排気が流通する排気管に装備しても、車両の機器類又は流体類の加温を行なうことができ、且つ、大気に排出される排気の温度を下げることになり、走行する道路周りの温度環境の悪化を防止できる。

冷間始動時に、加温手段によりエンジンオイルやトランスミッションオイルやデファレンシャルのデファレンシャルオイルを加温すれば、機器が作動する際のフリクションを抑制でき、燃費の向上に寄与する。また、車両の空調用ヒータに適用すれば、速やかに暖房を開始することができる。
また、制御手段によって、熱媒体回路内における熱媒体の温度及び蓄熱タンク内における熱媒体の温度に基づいて、熱媒体の流動を制御すれば、加熱された熱媒体の蓄熱タンクへの供給や、蓄熱タンク内に蓄えられた加熱された熱媒体により車両の機器類又は流体類の加温を自動で行なうことができる。

さらに、熱交換手段が排気処理後の排気流路に設けられると共に、排気流路に排気のガスを推進剤として前記車両に装備された動力要素を駆動するエキスパンダが介装されることにより、排気の熱エネルギが小さい場合には、排気の熱エネルギを熱交換手段で主に利用し蓄熱タンクへ供給し、排気の熱エネルギが大きくなれば、排気の熱エネルギをエキスパンダと熱交換手段とで利用し、排気エネルギを効率よく回収することができる。

本発明の第１実施形態にかかる車両用蓄熱式加温装置を示す構成図であり、（ａ）はエンジンの暖機運転時（機器類又は流体類の加温時）を示し、（ｂ）はエンジンの通常運転時（蓄熱タンクへの熱媒体の供給時）を示す。 本発明の第１実施形態にかかる車両用蓄熱式加温装置の各構成要素の車両への配置状態を模式的に示す車両の側面図である。 本発明の第１実施形態にかかる車両用蓄熱式加温装置の構成要素が装備されるＥＧＲクーラを示す模式図である。 本発明の第１実施形態にかかる車両用蓄熱式加温装置にかかる一体型タンク（蓄熱タンク，一時貯留タンク）を上部を破断させて示す斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかる車両用蓄熱式加温装置を示す構成図である。

以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。
なお、これらの実施形態では、車両としてトラックに代表される大型自動車を例示して説明するが、本発明の対象車両はこれに限るものではない。
＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態にかかる車両用蓄熱式加温装置について、図１〜図４を参照して説明する。

本実施形態では、エンジンの冷却水の循環系統に本発明を適用している。
図１に示すように、自動車（車両）に搭載されたエンジン（内燃機関）１０には、ラジエータ（放熱手段）２０を介装された冷却水回路２２が導入されており、ラジエータ２０に放熱され冷却された冷却水は、ポンプ２３に駆動されて、流入路２２ａからエンジン１０のシリンダブロック１１に導入され、シリンダブロック１１内のウォータジャケット１１ａ内を流通してシリンダブロック１１を冷却すると共に自身は加熱されながら、上方のシリンダヘッド１２に上昇して、流路１２ａから流出路２２ｂを経てラジエータ２０へと流出する。流出路２２ｂには、エンジン１０の冷間時には閉鎖するサーモスタットバルブ２４が設けられ、エンジン１０の冷間時にはシリンダブロック１１内での冷却水の流通（循環）は行なわれずエンジン１０の速やかな暖機を促進するようになっている。なお、冷却水はリザーバタンク２１内に備蓄されたものが適宜供給される。

また、エンジン１０には、図１，図２，図３に示すように、排気通路１４から吸気通路１７にわたって設けられたＥＧＲ流路１５と、ＥＧＲ流路１５に介装されたＥＧＲ弁１６ａ及びＥＧＲクーラ１６とからなるＥＧＲ装置が設けられている。ＥＧＲクーラ１６は、流通する排気（ＥＧＲガス）と流通する冷媒（熱媒体）との間で熱交換をして排気（ＥＧＲガス）を冷却する。したがって、ＥＧＲクーラ１６を流通する冷媒は熱交換により加熱される。

本実施形態では、このＥＧＲクーラ１６で用いる冷媒に、エンジン１０の冷却水が適用される構成になっている。
つまり、冷却水回路２２の流入路２２ａから分岐してＥＧＲクーラ１６に向かう冷却水の流路３０ａと、ＥＧＲクーラ１６からラジエータ２０に戻る冷却水の流路３０ｂ，３０ｃとからなる冷媒回路（熱媒体回路）３０が設けられている。

なお、冷却水回路２２のポンプ２３は、この冷媒回路３０内の冷媒である冷却水も循環駆動させるので、本発明の第１の熱媒体駆動手段に相当する。
そして、かかる冷媒回路３０のＥＧＲクーラ１６の直下流の流路３０ｂには、バイパス流路（第１のバイパス熱媒体回路）３１の一端が分岐するように接続され、バイパス流路３１の他端は、ＥＧＲクーラ１６の更に下流の流路（ラジエータ２０の直上流の流路）３０ｃに合流するように接続されている。このバイパス流路３１には、電磁式の第１流路切替バルブ３２と、電動ポンプ（第２の熱媒体駆動手段）３３と、熱媒体貯留タンク４０と、電磁式の第２流路切替バルブ３５とが介装されている。

つまり、バイパス流路３１は、その一端側から流路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの各流路部分を備え、ＥＧＲクーラ１６の直下流の流路３０ｂに近い流路３１ａに流路切替バルブ３２が介装され、これに続く流路３１ｂにポンプ３３が介装され、流路３１ｂとＥＧＲクーラ１６の更に下流の流路３０ｃに合流する流路３１ｃとの間に熱媒体貯留タンク４０が介装され、流路３１ｃに第２流路切替バルブ３５が介装される。

熱媒体貯留タンク４０は、図４に示すように、扇形の横断面を有するタンク本体（タンクケース）４１の内部が、扇形の要の箇所を中心に旋回する可動ベーン（可動仕切壁）４２によって液密に仕切られて、熱媒体としての高温の冷却水を蓄える容量可変式の蓄熱タンク（保温タンク）４３と、放熱後の熱媒体（低温の冷却水）を一時貯留する容量可変式の一時貯留タンク４４との、２つのタンクに区画形成された一体型タンクである。

ここでは、可動ベーン４２は、蓄熱タンク４３と一時貯留タンク４４との圧力差に応じて従動で旋回する。
また、タンク本体４１及び可動ベーン４２は蓄熱タンク４３の保温性を確保するために断熱性の高い材料及び構造を有して構成されている。
さらに、蓄熱タンク４３及び一時貯留タンク４４には、冷却水を入出させる開口部４５，４６がそれぞれ設けられ、それぞれ流路３０ｂ，３０ｃの各端部が接続されている。

そして、このようなバイパス流路３１に更に分岐するように、もう一つのバイパス流路（バイパス熱媒体回路）３４が設けられている。
このバイパス流路３４は、上流端を蓄熱タンク４３に下流端を一時貯留タンク４４にそれぞれ接続されており、その中間部には、車両に装備された機器類及び流体類を加温する加温装置（加温手段）５１，５２，５３，５４が介装されている。なお、バイパス流路３４の上流部は、流路切替バルブ３２に導入され、バイパス流路３４の下流部は、流路切替バルブ３５に導入されている。

加温装置５１は、車室内を暖房する空調用ヒータであり、加温装置５２はオイルパン１３内のエンジンオイルを加温するエンジンオイルヒータであり、加温装置５３はトランスミッションオイルを加温するトランスミッションオイルヒータであり、加温装置５４は駆動輪のデファレンシャルオイル（デフオイル）を加温するデフオイルヒータである。
流路切替バルブ３２は、ＥＧＲクーラ１６から熱媒体貯留タンク４０の蓄熱タンク４３に向かう流路３１ａを開閉すると共に、蓄熱タンク４３から、各加温装置５１，５２，５３，５４に向かうバイパス流路３４を開閉する。特に、各加温装置５１，５２，５３，５４に加温要求があるときには、バイパス流路３４を開放すると同時に流路３１ａを閉鎖し、上記加温要求がない通常時には、流路３１ａを開放すると同時にバイパス流路３４を閉鎖する。なお、かかる連動開閉動作を達成できれば、流路３１ａの開閉とバイパス流路３４の開閉とを別々のバルブで行なっても良い。

流路切替バルブ３５は、一時貯留タンク４４に連通する流路３１ｃとバイパス流路３４の下流端との間を連通状態とし、流路３１ｃとＥＧＲクーラ１６の更に下流の流路（ラジエータ２０の直上流の流路）３０ｃとの間を遮断状態とするモードと、一時貯留タンク４４に連通する流路３１ｃとバイパス流路３４の下流端との間を遮断状態とし、流路３１ｃとＥＧＲクーラ１６の更に下流の流路（ラジエータ２０の直上流の流路）３０ｃとの間を連通状態とするモードとを切り換える。なお、かかる連動開閉動作を達成できれば、流路３１ｃとバイパス流路３４との開閉と、流路３１ｃと３０ｃとの開閉と、を別々のバルブで行なっても良い。

ポンプ３３は、加温要求時には、蓄熱タンク４３に貯留された加熱された冷却水（熱媒体）を蓄熱タンク４３からバイパス流路３４を経て各加温装置５１，５２，５３，５４に向かうように駆動する。このときには、各加温装置５１，５２，５３，５４に残存する冷えた冷却水（熱媒体）はバイパス流路３４を経て一時貯留タンク４４に送られる。また、ポンプ３３は、加温要求がない時には、停止して、ＥＧＲクーラ１６から熱媒体貯留タンク４０の蓄熱タンク４３に向かう冷却水の流れを許容するか、或いは、ＥＧＲクーラ１６から熱媒体貯留タンク４０の蓄熱タンク４３に向かう冷却水の流れを加勢するように作動する。

このような流路切替バルブ３２，３５及びポンプ３３の作動は、コントローラ６１によって制御される。コントローラ６１は、熱媒体回路３０内における冷却水（熱媒体）の温度と、蓄熱タンク４３内における冷却水（熱媒体）の温度とに基づいて、流路切替バルブ３２，３５及びポンプ３３の作動を制御する。
なお、熱媒体回路３０内における冷却水（熱媒体）の温度は、エンジンに付設された図示しない冷却水温度センサ（第１の温度検出手段）の検出情報（冷却水温度情報）をエンジンＥＣＵ６０から伝達されて取得し、蓄熱タンク４３内における冷却水（熱媒体）の温度は、蓄熱タンク４３に付設された温度センサ（第２の温度検出手段）６２の検出情報（保温タンク温度情報）を伝達されて取得する。

コントローラ６１では、エンジン始動時に、冷却水温度Ｔｃを予め設定された閾値Ｔｃ０と比較してエンジン１０が冷間始動であるかを判定する。冷却水温度Ｔｃが閾値Ｔｃ０未満なら冷間始動であると判定し、この冷間始動時には、加温要求があるものとし、流路切替バルブ３２を、バイパス流路３４を開放すると同時に流路３１ａを閉鎖する状態とし、流路切替バルブ３５を、流路３１ｃとバイパス流路３４の下流端との間を連通状態とし流路３１ｃと流路３０ｃとの間を遮断状態とする。そして、ポンプ３３を、蓄熱タンク４３に貯留された加熱された冷却水（熱媒体）を蓄熱タンク４３からバイパス流路３４を経て各加温装置５１，５２，５３，５４に向かうように駆動する。

これにより、車室内を暖房する空調用ヒータ５１、エンジンオイルを加温するエンジンオイルヒータ、トランスミッション４内のトランスミッションオイルを加温するトランスミッションオイルヒータ５３、駆動輪のデファレンシャルオイル（デフオイル）を加温するデフオイルヒータ５４がそれぞれ、蓄熱タンク４３からの高温の冷却水で加温作動して、暖房又は暖機する。

また、コントローラ６１では、エンジン等の暖機完了後に、保温タンク温度Ｔｗと冷却水温度Ｔｃとを比較して、保温タンク温度Ｔｗが冷却水温度Ｔｃよりも低い低温状態のときには、流路切替バルブ３２を、流路３１ａを開放すると同時にバイパス流路３４を閉鎖する状態とし、流路切替バルブ３５を、流路３１ｃとバイパス流路３４の下流端との間を遮断状態とし流路３１ｃと流路３０ｃとの間を連通状態とする。また、ポンプ３３を、ＥＧＲクーラ１６から熱媒体貯留タンク４０の蓄熱タンク４３に向かう冷却水の流れを許容するか、或いは、ＥＧＲクーラ１６から熱媒体貯留タンク４０の蓄熱タンク４３に向かう冷却水の流れを加勢するように作動させる。

これにより、蓄熱タンク４３内に高温の冷却水（熱媒体）が導入されると同時に、一時貯留タンク４４内の冷たい冷却水（熱媒体）が、冷媒回路（熱媒体回路）３０及び冷却水回路２２に送られて各部の冷却に利用される。
本発明の第１実施形態にかかる車両用蓄熱式加温装置は、上述のように構成されているので、ＥＧＲクーラ１６によって、エンジン１０の排気と冷却水（熱媒体）との間で熱交換を行なうことにより、排気を冷却し冷却水を加熱して、加熱された冷却水を容量可変式の蓄熱タンク４３に供給し蓄える。この蓄熱タンク４３内に蓄えられた加熱された冷却水は、冷間始動時に、車室内を暖房する空調用ヒータ５１、エンジンオイルを加温するエンジンオイルヒータ、トランスミッションオイルを加温するトランスミッションオイルヒータ５３、駆動輪のデファレンシャルオイル（デフオイル）を加温するデフオイルヒータ５４のそれぞれに送られて、各加温装置５１〜５４の冷たい冷却水と交換されるため、これらの機器類や流体類が高温の冷却水で速やかに加温される。

これにより、機器の暖機が早期に実施されて機器が作動する際のフリクションを抑制でき、燃費の向上に寄与する。また、車両の空調用ヒータ５１にあっては、速やかに暖房を開始することができる。
蓄熱タンク４３や一時貯留タンク４４は容量可変式なので、各タンク４３，４４内への空気の浸入を防止するように構成でき保温効率がよい。

また、蓄熱タンク４３及び一時貯留タンク４４を、１つの容器内を可動ベーン４２で区画された一体型タンク４０としているので、可動ベーン４２を通じて蓄熱タンク４３及び一時貯留タンク４４の各容積を効率よく変更でき、また、コンパクトに構成できるため車載性も良い。
熱媒体としてエンジン１０の冷却水を適用しているので、冷却水のみを用いて、エンジン１０の冷却、排気（ＥＧＲガス）の冷却、及び車両の機器類又は流体類の加温を実施することができ、装置をシンプルに効率よく構成することができる。

熱交換手段としてＥＧＲクーラ１６を適用しているので、温度の高い排気（ＥＧＲガス）を用いて、熱媒体の加熱を促進することができ、車両の機器類又は流体類の加温を確実に行なうことができる。また、ＥＧＲクーラ１６はエンジン１０の直近に位置するので、デフオイルヒータ５４はプロペラシャフト５と駆動輪である後輪７との間のデファレンシャル６は荷室３の下部にやや離隔するものの、車体１の車室２下に熱交換手段の周りの多くの流路配管を配置できるので、配管も短くシンプルにできる（図２参照）。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態にかかる車両用蓄熱式加温装置について、図５を参照して説明する。
なお、図５において、第１実施形態（図１〜図４）と同様の部材や部位については同一符号を付与し、説明を省略する。
本実施形態では、排気と熱媒体との間で熱交換する熱交換器（熱交換手段）１１６を、排気処理部１８の下流の処理済の排気が流通する排気管のマフラー部１９に装備している。熱媒体及びその回路１３０（１３０ａ〜１３０ｄ），１３１ｂ，１３１ｃ，１３４は、冷却水とは別系統に構成され、放熱手段にはコンデンサ２５が適用され、第１の熱媒体駆動手段にはコンプレッサ２６が適用されている。熱媒体としては、水，エタノール，ＣＯ２等の適宜のものを使用している。

さらに、マフラー部１９にエキスパンダ７０を接続しており、マフラー部１９を流通する排気が高温であれば、この高温の排気を推進剤としてエキスパンダ７０が車両に装備された動力要素７１を駆動するように構成されている。動力要素７１としては、最も汎用性があるのは発電機であり、高温の排気エネルギを発電して電気エネルギとしてバッテリに蓄えることができる。また、動力要素７１としては、車載の動力機器類であれば何れを適用しても良い。

本発明の第２実施形態としての車両用蓄熱式加温装置は、上述のように構成されているので、排気の熱エネルギが小さい場合には、排気の熱エネルギを熱交換器１１６で主に利用し蓄熱タンク４３へ供給し、排気の熱エネルギが大きくなれば、排気の熱エネルギをエキスパンダ７０と熱交換器１１６とで利用し、排気エネルギを効率よく回収することができる。

＜その他＞
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、適宜変更して、又は、組み合わせて実施しうる。

例えば、上記の実施形態では、タンク本体４１内が可動ベーン４２によって仕切られ、蓄熱タンク４３と一時貯留タンク４４とが備えられた一体型タンクの熱媒体貯留タンク４０を適用したが、蓄熱タンク４３と一時貯留タンク４４とを、それぞれ個別の可変容量型タンクで構成しても良い。
また、一体型タンクの熱媒体貯留タンク４０の場合も、扇形の横断面を有するものに限定されない。

さらに、第１実施形態において、熱交換器にＥＧＲクーラを適用したが、熱交換器は排気熱を利用できればこれに限らず、第２実施形態のようにマフラー部１９に熱交換器（熱交換手段）１１６を備えたものでも良い。
さらに、加温する車両の機器類又は流体類（加温対象）として、車室内を暖房する空調用ヒータ５１、エンジンオイルを加温するエンジンオイルヒータ、トランスミッションオイルを加温するトランスミッションオイルヒータ５３、駆動輪のデファレンシャルオイル（デフオイル）を加温するデフオイルヒータ５４を例示したが、これに限らない。

また、加温する条件も、冷間始動時に限らず、寒冷地や寒冷期には始動後であっても、機器類又は流体類の温度が低い状況下であれば、適用することが有効である。

１０ エンジン
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１３ オイルパン
１４ 排気通路
１５ ＥＧＲ流路
１６ ＥＧＲクーラ
１６ａ ＥＧＲ弁
１７ 吸気通路
１８ 排気処理部
１９ 排気管のマフラー部
２０ ラジエータ（放熱手段）
２１ リザーバタンク
２２ 冷却水回路
２３ ポンプ（第１の熱媒体駆動手段）
３０ 冷媒回路（熱媒体回路）
３１ バイパス流路（第１のバイパス熱媒体回路）
３２ 第１流路切替バルブ
３３ 電動ポンプ（第２の熱媒体駆動手段）
３４ バイパス流路（第２のバイパス熱媒体回路）
３５ 第２流路切替バルブ
４０ 熱媒体貯留タンク
４１ タンク本体（タンクケース）
４２ 可動ベーン（可動仕切壁）
４３ 容量可変式の蓄熱タンク（保温タンク）
４４ 容量可変式の一時貯留タンク
５１，５２，５３，５４ 加温装置（加温手段）
６０ エンジンＥＣＵ（第２の温度検出手段）
６１ コントローラ
６２ 温度センサ（第２の温度検出手段）
７０ エキスパンダ
７１ 動力要素

Claims (8)

1. 車両に装備され熱媒体が循環する熱媒体回路と、
   前記熱媒体回路に介装され前記熱媒体を放熱する放熱手段と、
   前記熱媒体回路に介装され前記車両のエンジンの排気と前記熱媒体との間で熱交換を行なう熱交換手段と、
   前記熱媒体回路に介装され前記熱媒体を前記熱媒体回路内で循環駆動する第１の熱媒体駆動手段と、
   前記熱媒体回路の前記熱交換手段の下流部と前記放熱手段の上流部との間の回路部分を迂回するように接続された第１のバイパス熱媒体回路と、
   前記第１のバイパス熱媒体回路に介装され、前記熱交換手段により加熱された前記熱媒体を蓄える容量可変式の蓄熱タンクと、
   放熱した前記熱媒体を一時貯留する容量可変式の一時貯留タンクと、
   上流端を前記蓄熱タンクに下流端を前記一時貯留タンクにそれぞれ接続された第２のバイパス熱媒体回路と、
   前記第２のバイパス熱媒体回路に介装され流通する前記熱媒体により前記車両の機器類又は流体類を加温する加温手段と、
   前記蓄熱タンク内の前記熱媒体を前記加温手段に供給すると共に前記加温手段に残存していた前記熱媒体を前記一時貯留タンク内に送出するように前記第２のバイパス熱媒体回路で前記熱媒体を循環駆動する第２の熱媒体駆動手段と、
   前記熱交換手段により加熱された前記熱媒体を前記蓄熱タンクに供給する流路を開通させる第１流路切替手段と、
   前記一時貯留タンク内に一時貯留された前記熱媒体を前記熱媒体回路に戻す流路を開通させる第２流路切替手段と、をそなえている
   ことを特徴とする、車両用蓄熱式加温装置。
2. 前記蓄熱タンク及び前記一時貯留タンクは、１つの容器内を可動仕切壁で区画された一体型タンクである
   ことを特徴とする、請求項１記載の車両用蓄熱式加温装置。
3. 前記熱媒体は前記エンジンの冷却水であると共に、前記放熱手段は前記冷却水を放熱するラジエータであって、
   前記ラジエータには、前記冷却水によって前記エンジンを冷却する冷却水循環回路が接続され、
   前記熱媒体回路は、前記冷却水循環回路の途中から分岐して前記熱交換手段に向かい更に前記ラジエータに戻るように接続されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両用蓄熱式加温装置。
4. 前記熱交換手段は、前記エンジンに装備されたＥＧＲ流路に介装されてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラである
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用蓄熱式加温装置。
5. 前記熱交換手段は、前記エンジンの処理済の排気が流通する排気管に装備される
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用蓄熱式加温装置。
6. 前記加温手段により加温される前記車両の機器類又は流体類は、前記エンジンのエンジンオイル、前記エンジンに接続されたトランスミッションのトランスミッションオイル、前記トランスミッションからの回転力を駆動輪に配分するデファレンシャルのデファレンシャルオイル、及び、前記車両の空調用ヒータの少なくともいずれかである
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の車両用蓄熱式加温装置。
7. 前記第２の熱媒体駆動手段は、前記蓄熱タンクの入出口近傍に設けられた電動ポンプであって、前記第１及び第２流路切替手段は、何れも電磁バルブであって、
   前記熱媒体回路内における前記熱媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
   前記蓄熱タンク内における前記熱媒体の温度を検出する第２の温度検出手段と、
   前記第１及び第２の温度検出手段からの検出情報に基づいて、前記第２の熱媒体駆動手段並びに前記第１及び第２流路切替手段を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記エンジンの冷間始動を判定し、該冷間始動時には、前記第１流路切替手段を遮断し前記第２流路切替手段を開放すると共に、前記第２のバイパス熱媒体回路で前記熱媒体が前記循環駆動するように前記第２の熱媒体駆動手段を制御し、
   前記蓄熱タンク内における前記熱媒体の温度が前記熱媒体回路内における前記熱媒体の温度よりも低い低温状態であることを判定して、該低温状態のときには、前記第１流路切替手段を開放し前記第２流路切替手段を遮断すると共に、前記熱交換手段により加熱された前記熱媒体の前記蓄熱タンクへの供給を許容する或いは前記蓄熱タンクへの供給を加勢するように前記第２の熱媒体駆動手段を制御する
   ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の車両用蓄熱式加温装置。
8. 前記熱交換手段が排気処理後の排気流路に設けられると共に、
   前記排気流路に排気のガスを推進剤として前記車両に装備された動力要素を駆動するエキスパンダが介装されている
   ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の車両用蓄熱式加温装置。

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