JP6593266B2 - 車両の暖機装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の暖機装置に関するものである。
近年、自動車の燃費向上や快適な車両空調を行うため、自動車のエンジン始動時に早期に暖機を行う早期暖機技術が注目されている。このような技術に関するものとして、車両のエンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、車両のエンジンを通過させずに冷却水を循環させる第２冷却水回路を備えた車両の冷却装置がある（例えば、特許文献１参照）。
この装置は、閉弁時に第１冷却水回路の冷却水の流量を低減するとともに開弁時に第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合させるバルブを設け、第１冷却水回路の冷却水温度が半暖機判定値未満であるときにバルブの開度が小さくなるよう制御される。このようにバルブの開度を小さくし、第１冷却水回路を流れる冷却水の水量を低減させることで早期暖機を促進している。
国際公開第２０１１−０４２９４２号パンフレット
しかしながら、上記特許文献１に記載された装置は、エンジン自体で発生する熱により冷却水を加熱するものであり、エンジンを始動してから冷却水の温度が上昇するまでに比較的長い時間を要するため、十分な早期暖機効果を得ることができないといった問題がある。
本発明は上記問題に鑑みたもので、より効果的に早期暖機を実現できるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車両の暖機装置であって、車両の内燃機関に冷却水を循環させる冷却水回路（１００、２００）と、内燃機関に流入する冷却水の流れに対して抵抗となるよう冷却水回路内に配置され、内燃機関の始動時に内燃機関に流入する冷却水を加熱する暖機部（８）と、を備え、暖機部は、内燃機関の排熱を蓄熱する蓄熱材（８０１）と冷却水とを熱交換させる蓄熱器（８０）を備え、暖機部は、内燃機関に流入する冷却水を、蓄熱器に流す流路と、蓄熱器を迂回させて流すバイパス通路（８１）と、のいずれかに切り替える流路切替部（８２）と、内燃機関の始動時と異なる期間に内燃機関に流入する冷却水をバイパス通路に流すとともに、内燃機関の始動時に内燃機関に流入する冷却水を蓄熱器に流すように流路切替部を制御する切替制御部（３０）と、を備え、切替制御部は、暖機部に流入した冷却水の温度が初期暖機完了閾値よりも低い場合、暖機部に流入した冷却水を蓄熱器に通水するよう流路切替部を制御し、暖機部に流入した冷却水の温度が初期暖機完了閾値以上で、かつ、初期暖機完了閾値より高い暖機完了閾値未満の場合、暖機部に流入した冷却水をバイパス通路に通水するよう流路切替部を制御し、暖機部に流入した冷却水の温度が暖機完了閾値より高く、かつ、内燃機関が動作を停止している場合、暖機部に流入した冷却水を蓄熱器に通水するよう流路切替部を制御する。
このような構成によれば、暖機部は内燃機関に流入する冷却水の流れに対して抵抗となるよう冷却水回路内に配置され、内燃機関の始動時に内燃機関に流入する冷却水を加熱するので、内燃機関に流入する冷却水の流量を抑制しつつ、内燃機関の始動時に内燃機関に流入する冷却水を加熱することができる。すなわち、内燃機関自体で発生する熱により冷却水を加熱するものと比較して、より効果的に早期暖機を実現することができる。
また、上記目的を達成するため、請求項１２に記載の発明は、車両の暖機装置であって、車両の内燃機関に冷却水を循環させる冷却水回路（１００、２００）と、内燃機関に流入する冷却水の流れに対して抵抗となるよう冷却水回路内に配置され、内燃機関の始動時に内燃機関に流入する冷却水を加熱する暖機部（８）と、を備え、暖機部は、内燃機関の排熱を蓄熱する蓄熱材（８０１）と冷却水とを熱交換させる蓄熱器（８０）を備え、蓄熱材は、固液相変化する物質を用いて構成され、暖機部は、蓄熱材の固液相変化に伴う体積変化に応じて内燃機関に流入する冷却水の流量を変化させる。
これにより、より効果的に早期暖機を実現できる。さらに、流路切替部の切替制御を必要としないので、シンプルな構成とすることができる。
また、上記目的を達成するため、請求項１５に記載の発明は、車両の暖機装置であって、車両の内燃機関に冷却水を循環させる冷却水回路（１００、２００）と、内燃機関に流入する冷却水の流れに対して抵抗となるよう冷却水回路内に配置され、内燃機関の始動時に内燃機関に流入する冷却水を加熱する暖機部（８）と、を備え、暖機部は、内燃機関の排熱を蓄熱する蓄熱材（８０１）と冷却水とを熱交換させる蓄熱器（８０）を備え、暖機部は、内燃機関に流入する冷却水を、蓄熱器に流す流路と、蓄熱器を迂回させて流すバイパス通路（８１）と、のいずれかに切り替える流路切替部（８２）と、内燃機関の始動時と異なる期間に内燃機関に流入する冷却水をバイパス通路に流すとともに、内燃機関の始動時に内燃機関に流入する冷却水を蓄熱器に流すように流路切替部を制御する切替制御部（３０）と、を備え、暖機部に流入した冷却水の温度が所定温度以上のときに暖機部に流入した冷却水が蓄熱器およびバイパス通路の両方に通水されるよう構成されている。
これにより、より効果的に早期暖機を実現できる。さらに、暖機部の圧力損失を低減することができ、ウォータポンプのポンプ動力を軽減することもできる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本発明の第１実施形態の車両の暖機装置の冷却水回路の構成を示した図である。 第１実施形態の車両の暖機装置の蓄熱器の概略断面図である。 車両の暖機装置の作動態様を表した図である。 エンジン冷却制御部のフローチャートである。 暖機モードにおける各通路の冷却水の流量を表した図である。 第１冷却モードにおける各通路の冷却水の流量を表した図である。 蓄熱モードにおける各通路の冷却水の流量を表した図である。 第２冷却モードにおける各通路の冷却水の流量を表した図である。 第２実施形態の車両の暖機装置の冷却水回路の構成を示した図である。 第３実施形態の車両の暖機装置の蓄熱器の概略断面図である。 第４実施形態の車両の暖機装置の蓄熱器の概略断面図である。 第４実施形態の車両の暖機装置の蓄熱器の概略断面図である。 第４実施形態の車両の暖機装置の蓄熱器の可動部の外観図である。 第４実施形態の車両の暖機装置の蓄熱器の概略断面図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る車両の暖機装置について、図１〜図８を用いて説明する。本実施形態の車両は、走行用駆動源としての内燃機関であるエンジン１を備える車両として構成されている。また、本車両は、走行停止時にエンジン１が作動を停止するアイドリングストップ機能を有している。図１は、本実施形態の車両の暖機装置の冷却水回路の構成を示している。なお、図１中の太線は、冷却水回路を表している。この暖機装置は、エンジン１の内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路１００と、エンジン１の内部を通らずに且つ排熱回収器２を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路２００とを備えている。
これら第１、第２冷却水回路１００、２００の冷却水は、同一のウォータポンプ３により各々循環可能となっている。このウォータポンプ３は、電動式のポンプであり、外部からの指令に基づき吐出する冷却水の流量を可変とすることができる。本実施形態のウォータポンプ３は、エンジン１が停止中の場合でも第１、第２冷却水回路１００、２００に冷却水を循環させることが可能となっている。
第１冷却水回路１００は、ウォータポンプ３→暖機部８→エンジン１→ラジエータ４を通るメイン経路と、そのラジエータ４を迂回するバイパス経路とに分岐されている。
上記第１冷却水回路１００のメイン経路は、ウォータポンプ３を出た後、暖機部８内で、後述する蓄熱器８０を通過する通路と蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１に分岐している。同通路は、流路切替部８２で再び合流した後、エンジン１→ラジエータ４を通った後、ウォータポンプ３に戻るようになっている。
ウォータポンプ３の冷却水の出口には水温センサ１４が設けられている。水温センサ１４は、ウォータポンプ３から流出して暖機部８に流入する冷却水の温度を検出し、冷却水の温度を示す検出信号を後述するエンジン冷却制御部３０へ出力する。
蓄熱器８０は、図２に示すように、カプセルタイプの蓄熱材８０１と、蓄熱材８０１を収容する筒状の蓄熱容器８０２と、蓄熱容器８０２の外周を覆うように配置された断熱材８０３と、を有している。蓄熱容器８０２および断熱材８０３は、蓄熱材８０１を収納するとともに周囲との間の熱移動を抑制する断熱ケースに相当する。本実施形態の蓄熱材８０１は、固液相変化に伴って発生する潜熱を利用した潜熱蓄熱材を用いている。潜熱蓄熱材としては、例えば、パラフィンワックス系、高級アルコール系、脂肪酸系、ポリエーテル系、多糖質系、無機塩系の物質がある。
蓄熱容器８０２の長手方向一端側の面には、蓄熱容器８０２内に冷却水を流入させる入口８０２ａが設けられ、蓄熱容器８０２の長手方向他端側の面には、蓄熱容器８０２内の冷却水を流出させる出口８０２ｂが設けられている。冷却水は蓄熱容器８０２の入口８０２ａから蓄熱材８０１が収納された蓄熱容器８０２内に流入した後、蓄熱材８０１の隙間を通って蓄熱容器８０２の出口８０２ｂから流出する。
蓄熱器８０は、エンジン１に流入する冷却水の流れに対して抵抗となるよう第１冷却水回路１００内に配置され、蓄熱材８０１と冷却水とを熱交換させる。
流路切替部８２は、ウォータポンプ３から流出した冷却水を、蓄熱器８０に通水させる通路と、蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１のいずれか一方に流れるように切り替える流路切替弁である。本実施形態の流路切替弁８２は、外部からに指令に応じて動作する三方弁により構成されている。
ラジエータ４は、第１冷却水回路１００内の冷却水の熱を外気中に放熱させるためのものである。サーモスタット５は、温度感応式の弁であり、後述するヒータコア６を通過した後の冷却水の温度が規定値（例えば１０５℃）以上となったときに開弁して、ラジエータ４を通じた冷却水の循環を許容する。サーモスタット５は、ヒータコア６通過後の温度が上記規定値未満のときには閉弁し、ラジエータ４を通じた冷却水の循環を禁止する。すなわち、この車両の暖機装置では、ラジエータ４は、サーモスタット５に流入する冷却水の温度が規定値以上となったときに、エンジン１の内部を通った冷却水の熱を放熱させるように能動化される。こうしたラジエータ４の近傍には、余剰の冷却水を貯留するリザーバータンク１３が設置されている。
また、第１冷却水回路１００の上記バイパス経路では、ウォータポンプ３から吐出された冷却水が、暖機部８→エンジン１→ヒータコア６を通ってウォータポンプ３に戻るようになっている。
ヒータコア６は、空気と冷却水との熱交換を通じて車室内に送風される空気を暖める車室内暖房用の熱交換機として機能する。ちなみにヒータコア６は、排熱回収器２により排ガスから回収された熱を利用する熱利用機器でもある。なお、サーモスタット５は、こうしたバイパス経路を通じた冷却水の循環を常時許容するように形成されている。
一方、第２冷却水回路２００は、ウォータポンプ３を出た後、エンジン１のスロットルボディ９を通過する通路とこれを通過しない通路との２つの通路に分岐している。同通路は再び合流した後、ＥＧＲクーラ１０及び上記排熱回収器２を通って、ヒータコア６の上流で上記バイパス通路に合流される。
第２冷却水回路２００に設けられた上記ＥＧＲクーラ１０は、エンジン１の排気系から吸気系へと還流される排気（再循環排気）を冷却する排気冷却用熱交換器ある。また、排熱回収器２は、エンジン１の排ガスと第２冷却水回路２００の冷却水との熱交換を行い、排ガスの熱で冷却水を加熱する加熱用熱交換器である。
こうした車両の暖機装置における上記ウォータポンプ３の吐出する冷却水の流量および流路切替弁８２の切替は、エンジン冷却制御部３０により制御されている。このエンジン冷却制御部３０は、エンジン１の冷却制御に係る各種演算処理を実施するＣＰＵ、制御用のプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果やセンサの検出結果等を一時的に記憶するＲＡＭ、外部との信号の入出力を司るＩ／Ｏを備えた電子制御ユニットとして構成されている。
なお、こうしたエンジン冷却制御部３０には、暖機部８に流入する冷却水の温度を検出する水温センサ１４からの検出信号と、不図示のエンジンＥＣＵからエンジン１が作動中であるか否かを示すエンジン作動信号とが入力される。
エンジン冷却制御部３０は、エンジン１の始動時と異なる期間にエンジン１に流入する冷却水をバイパス路に通水するとともに、エンジン１の始動時にエンジン１に流入する冷却水を蓄熱器８０に通水するように流路切替部８２を制御する切替制御部としても機能する。
次に、本車両の暖機装置の作動態様について図３を用いて説明する。本暖機装置の状態として、エンジン１の状態に応じた４つのモードがある。具体的には、図３に示すように、暖機装置の状態には、暖機モード、第１冷却モード、蓄熱モード、第２冷却モードがある。本車両の暖機装置は、モードに応じて作動態様を切り替える。
エンジン１の始動時で、エンジン１の状態が冷間となっている場合には暖機モードとなるようにする。なお、冷間とは、エンジン１の状態が外気温と同じくらいに冷えている状態をいう。暖機モードでは、エンジン１に通水する冷却水の温度を速やかに上昇させるため、蓄熱器８０へ少量の冷却水を通水し、エンジン１に通水する冷却水の流量を少なくする。なお、暖機モードの場合、サーモスタット５は閉弁し、ラジエータ４を通じた冷却水の循環は禁止される。
また、エンジン１の状態が暖機後、かつ、エンジン１が作動している場合には第１冷却モードとなるようにする。この第１冷却モードでは、エンジン１を十分に冷却するため、蓄熱器８０へ冷却水の通水を停止し、エンジン１に通水する冷却水の流量を多くする。すなわち、蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１へ通水し、エンジン１に通水する冷却水の流量を多くする。なお、第１冷却モードの場合、サーモスタット５は閉弁し、ラジエータ４を通じた冷却水の循環は禁止される。
また、エンジン１の状態が暖機後、かつ、エンジン１が作動停止している場合には蓄熱モードとなるようにする。この蓄熱モードでは、蓄熱器８０を加熱するため、蓄熱器８０へ冷却水を通水し、エンジン１に通水する冷却水の流量を少なくする。
また、エンジン１の状態が要冷却となっている場合には第２冷却モードとなるようにする。この第２冷却モードでは、最大の冷却性能でエンジン１を冷却するため、蓄熱器８０へ冷却水の通水を停止し、エンジン１に通水する冷却水の流量を多くする。すなわち、蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１へ通水し、エンジン１に通水する冷却水の流量を多くする。さらに、第２冷却モードでは、サーモスタット５は開弁し、ラジエータ４を通じた冷却水の循環が実施される。
次に、エンジン冷却制御部３０の処理について図４〜図８に従って説明する。図４は、エンジン冷却制御部３０のフローチャートである。図５は、暖機モードにおける各通路の冷却水の流量を表した図であり、図６は、第１冷却モードにおける各通路の冷却水の流量を表した図である。また、図７は、蓄熱モードにおける各通路の冷却水の流量を表した図であり、図８は、第２冷却モードにおける各通路の冷却水の流量を表した図である。図５〜図８の通路において、太線は流量大、太点線は流量小、細線は流量がないことを表している。エンジン冷却制御部３０は、車両のイグニッションスイッチがオン状態になると、図４に示す処理を実施する。なお、各図面のフローチャートにおける各制御ステップは、エンジン冷却制御部３０が有する各種の機能実現部を構成している。
まず、運転状態の読み取りを行う（Ｓ１００）。具体的には、水温センサ１４からの検出信号を読み取るとともに、不図示のエンジンＥＣＵからエンジン１が作動中であるか否かを示すエンジン作動信号を読み取る。
次に、暖機部８に流入する冷却水の温度が第１閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。暖機部８に流入する冷却水の温度は、水温センサ１４からの検出信号に基づいて特定することができる。なお、第１閾値は、初期暖機完了閾値に相当し、上述したサーモスタット５が開弁する規定値（例えば１０５℃）未満に設定されている。
ここでは、暖機部８に流入する冷却水の温度が第１閾値未満となっているものとする。この場合、Ｓ１０２にてＮＯと判定され、暖機装置の状態は暖機モードとなり、ウォータポンプ３から流出した冷却水を蓄熱器８０に通水させるよう流路切替部８２を制御する（Ｓ１０４）。これにより、ウォータポンプ３から流出した冷却水は蓄熱器８０を通ってエンジン１に流入し、蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１には流れない。
このとき、図５中の太線で示すように、ウォータポンプ３→スロットルボディ９およびスロットルボディ９を迂回する流路→ＥＧＲクーラ１０→排熱回収器２→ヒータコア６を通ってウォータポンプ３に戻る流路に大量の冷却水が流れる。また、蓄熱器８０は、エンジン１に流入する冷却水の流れに対して抵抗となるよう配置されているので、図５中の太点線で示すように、ウォータポンプ３→蓄熱器８０→エンジン１を通ってヒータコア６に流入する流路には少量の冷却水が流れる。このため、エンジン１に流入する冷却水の温度を速やかに上昇させることができる。なお、サーモスタット５は閉弁しているので、図５中の細点線で示すように、ラジエータ４およびリザーバータンク１３を通る流路に冷却水は流れない。
また、暖機部８に流入する冷却水の温度が第１閾値以上になると、Ｓ１０４の判定はＮＯとなり、次に、暖機部８に流入する冷却水の温度が第２閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。なお、第２閾値は、暖機完了閾値に相当する。第２閾値は、初期暖機完了閾値より高い温度で、かつ、上述したサーモスタット５が開弁する規定値（例えば１０５℃）未満に設定されている。
ここで、暖機部８に流入する冷却水の温度が第２閾値未満となっているものとする。この場合、Ｓ１０６にてＮＯと判定され、暖機装置の状態は第１冷却モードとなり、ウォータポンプ３から流出した冷却水を、蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１に通水させるよう流路切替部８２を制御する（Ｓ１０８）。これにより、ウォータポンプ３から流出した冷却水は蓄熱器８０を通ることなく、バイパス通路８１を通ってエンジン１に流入する。
このとき、図６中の太線で示すように、ウォータポンプ３→スロットルボディ９およびスロットルボディ９を迂回する流路→ＥＧＲクーラ１０→排熱回収器２→ヒータコア６を通ってウォータポンプ３に戻る流路には大量の冷却水が流れる。また、図６中の太点線で示すように、ウォータポンプ３→蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１→エンジン１を通ってヒータコア６に流入する流路にも大量の冷却水が流れる。なお、サーモスタット５は閉弁しているので、図５中の細線で示すように、ラジエータ４およびリザーバータンク１３を通る流路に冷却水は流れない。
また、暖機部８に流入する冷却水の温度が第２閾値以上になると、Ｓ１０６の判定はＮＯとなり、次に、エンジン１が作動中か否かを判定する（Ｓ１１０）。ここで、エンジン１が停止している場合、Ｓ１１０にてＮＯと判定され、暖機装置の状態は蓄熱モードとなり、車両のイグニッションスイッチがオフ状態であるか否かを判定する（Ｓ１１４）。ここで、車両のイグニッションスイッチがオン状態の場合、ウォータポンプ３から流出した冷却水を蓄熱器８０に通水させるよう流路切替部８２を制御する（Ｓ１１６）。これにより、ウォータポンプ３から流出した冷却水は蓄熱器８０を通ってエンジン１に流入し、蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１には流れない。
このとき、図７中の太線で示すように、ウォータポンプ３→スロットルボディ９およびスロットルボディ９を迂回する流路→ＥＧＲクーラ１０→排熱回収器２→ヒータコア６を通ってウォータポンプ３に戻る流路には大量の冷却水が流れる。また、図７中の太点線で示すように、ウォータポンプ３→蓄熱器８０→エンジン１を通ってヒータコア６に流入する流路にも大量の冷却水が流れる。したがって、ウォータポンプ３より流出する高温の冷却水によって蓄熱器８０は蓄熱される。つまり、エンジン１より排出された排熱により蓄熱器８０が蓄熱される。なお、サーモスタット５は閉弁しているので、図５中の細点線で示すように、ラジエータ４およびリザーバータンク１３を通る流路に冷却水は流れない。
また、エンジン１が作動すると、Ｓ１１０の判定はＹＥＳとなり、次に、ウォータポンプ３から流出した冷却水を、蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１に通水させるよう流路切替部８２を制御する（Ｓ１１２）。これにより、ウォータポンプ３から流出した冷却水は蓄熱器８０を通ることなく、バイパス通路８１を通ってエンジン１に流入する。なお、ヒータコア６を通過した後の冷却水の温度が規定値（例えば１０５℃）以上となるとサーモスタット５開弁して、ラジエータ４を通じて冷却水が循環する。なお、暖機装置の状態は第２冷却モードとなる。
このとき、図８中の太線で示すように、ウォータポンプ３→スロットルボディ９およびスロットルボディ９を迂回する流路→ＥＧＲクーラ１０→排熱回収器２→ヒータコア６を通ってウォータポンプ３に戻る流路には大量の冷却水が流れる。また、図８中の細線で示すように、蓄熱器８０に冷却水は流れない。
また、車両のイグニッションスイッチがオフ状態になると、Ｓ１１４の判定はＹＥＳとなり、本処理を終了する。
上記した構成によれば、暖機部８はエンジン１に流入する冷却水の流れに対して抵抗となるよう冷却水回路１００、２００内に配置され、エンジン１の始動時にエンジン１に流入する冷却水を加熱するので、エンジン１に流入する冷却水の流量を抑制しつつ、エンジン１の始動時にエンジン１に流入する冷却水を加熱することができる。すなわち、エンジン１自体で発生する熱により冷却水を加熱するものと比較して、より効果的に早期暖機を実現することができる。
また、暖機部８は、エンジン１の排熱を蓄熱する蓄熱材８０１と冷却水とを熱交換させる蓄熱器８０を備えている。このように、エンジン１の排熱を蓄熱する蓄熱材８０１と冷却水とを熱交換させる蓄熱器８０を用いてエンジン１の始動時にエンジン１に流入する冷却水を加熱することができる。
また、暖機部８は、エンジン１に流入する冷却水を、蓄熱器８０に流す流路と、蓄熱器８０を迂回させて流すバイパス通路８１と、のいずれかに切り替える流路切替部８２を備えている、さらに、暖機部８は、エンジン１の始動時と異なる期間にエンジン１に流入する冷却水をバイパス通路に流すとともに、エンジン１の始動時にエンジン１に流入する冷却水を蓄熱器８０に流すように流路切替部８２を制御する切替制御部３０と、を備えている。
したがって、例えば、車両の走行時に、エンジン１に流入する冷却水をバイパス通路に流すようにしてエンジン１を最大限に冷却するとともに、エンジン１の始動時にエンジン１に流入する冷却水を蓄熱器８０に流すようにしてエンジン１に流入する冷却水を加熱することができる。これにより、車両の燃費向上や快適な車両空調を行うこともできる。
また、切替制御部３０は、暖機部８に流入した冷却水の温度が初期暖機完了閾値よりも低い場合、暖機部８に流入した冷却水を蓄熱器８０に通水するよう流路切替部８２を制御する。
これにより、暖機部８に流入した冷却水の温度が初期暖機完了閾値よりも低い場合に、エンジン１に流入する冷却水を蓄熱器８０に流すようにしてエンジン１に流入する冷却水を加熱することができる。
また、切替制御部８２は、暖機部８に流入した冷却水の温度が初期暖機完了閾値以上で、かつ、初期暖機完了閾値より高い暖機完了閾値未満の場合、暖機部８に流入した冷却水をバイパス通路８１に通水するよう流路切替部８２を制御する。
これにより、エンジン１の中温度域で安定的に暖機を完了させることができる。また、エンジン１に流入する冷却水の流量を低下させないようにすることができ、エンジン１に流入する冷却水を蓄熱器８０により必要以上に加熱しないようにすることもできる。
また、切替制御部３０は、暖機部８に流入した冷却水の温度が暖機完了閾値より高く、かつ、内燃機関が動作を停止している場合、暖機部８に流入した冷却水を蓄熱器８に通水するよう流路切替部８２を制御する。
これにより、例えば、アイドリングストップ時のように、エンジン１の冷却の必要性の低いときに、冷却水を蓄熱器８０に通水させてエンジン１の廃熱を利用して蓄熱器に蓄熱させることができる。
また、切替制御部３０は、暖機部８に流入した冷却水の温度が暖機完了閾値より高く、かつ、内燃機関が動作中の場合、暖機部８に流入した冷却水をバイパス通路８１に通水するよう流路切替部８２を制御する。
このように、エンジン１の冷却の必要性の高いときに、エンジン１に流入する冷却水の流量を低下させないようにすることができ、内燃機関を効率的に冷却することもできる。
また、冷却水を冷却するラジエータ４と、蓄熱器８０またはバイパス通路８１に流入する冷却水の温度が規定値以上のときにラジエータ４に冷却水を通水するサーモスタット５と、を備え、暖機完了閾値は、規定値よりも低く設定されている。
このように、暖機完了閾値は、サーモスタット５がラジエータ４に冷却水を通水する規定値よりも低く設定されているので、蓄熱できる熱エネルギーを外部に棄てることなく、蓄熱器に蓄熱させることが可能である。
また、バイパス通路８１を通ってエンジン１に流入する冷却水の流量は、蓄熱器８０を通ってエンジン１に流入する冷却水の流量よりも多くなっている。これにより、エンジン１の冷却性能を低下させないようにすることが可能である。
また、冷却水回路は、エンジン１の内部を通過して冷却水を循環させる第１冷却回路１００と、エンジン１の内部を通過させずに冷却水を循環させる第２冷却回路２００と、を備え、暖機部８は、第１冷却回路内に配置されている。
このように、エンジン１の内部を通過して冷却水を循環させる第１冷却回路とエンジン１の内部を通過させずに冷却水を循環させる第２冷却回路のうち、第１冷却回路内に暖機部を配置することができる。
また、第２冷却回路２００には、エンジン１のスロットルボディ９、エンジン１の排気系から吸気系へと還流される排気を冷却するＲＧＲクーラ１０、エンジン１の排ガスの熱で冷却水を加熱する廃熱回収器２および車室内暖房用のヒータコア６の少なくとも１つが配置されている。そして、暖機部８の蓄熱器８０に冷却水が通水しているときにも、第２冷却回路に所定流量の冷却水が流れるようになっている。これによれば、各廃熱を利用して効率よく蓄熱器８０を蓄熱させることができる。
また、蓄熱器８０は、蓄熱材８０１を収納するとともに周囲との間の熱移動を抑制する断熱ケース８０２、８０３を備え、蓄熱材８０１は、固液相変化または電子相転移によって蓄熱する部材により構成されている。これにより、蓄熱器８０が蓄熱した状態を長期間維持することができる。例えば、前日の走行で蓄熱器が蓄えた熱を翌日まで維持することも可能である。
また、エンジン１が停止中の場合でも冷却水回路１００、２００に冷却水を循環させることが可能なウォータポンプ３を備えているので、エンジン１の動作状態に関わらず蓄熱器に蓄熱させることができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の車両の暖機装置について、図９を用いて説明する。上記第１実施形態では、三方弁を用いて流路切替部８２を構成したが、本実施形態では、２つの二方弁８２ａ、８２ｂを用いて流路切替部８２を構成している。
二方弁８２ａは、暖機部８における蓄熱器８０を通過する通路に設けられ、二方弁８２ｂは、暖機部８における蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１に設けられている。二方弁８２ａ、８２ｂは、それぞれエンジン冷却制御部３０からの制御信号によって作動する。
エンジン冷却制御部３０は、暖機装置の状態が暖機モードおよび蓄熱モードのとき、ウォータポンプ３から流出した冷却水を蓄熱器８０に通水させるよう流路切替部８２を制御する。具体的には、エンジン冷却制御部３０は、ウォータポンプ３から流出した冷却水を蓄熱器８０に通水させるよう二方弁８２ａを開弁させ、二方弁８２ｂを閉弁させる。
また、エンジン冷却制御部３０は、暖機装置の状態が第１冷却モードおよび第２冷却モードのとき、ウォータポンプ３から流出した冷却水を、蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１に通水させるよう流路切替部８２を制御する。具体的には、エンジン冷却制御部３０は、ウォータポンプ３から流出した冷却水を、蓄熱器８０を迂回するバイパス通路８１に通水させるよう二方弁８２ａを閉弁させ、二方弁８２ｂを開弁させる。
なお、暖機部８に流入した冷却水の温度が所定温度以上のときに、暖機部８に流入した冷却水が蓄熱器８０およびバイパス通路８１の両方に通水されるよう構成することもできる。これにより、暖機部８の圧力損失を低減することができ、ウォータポンプ３のポンプ動力を軽減することもできる。
本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の車両の暖機装置について、図１０を用いて説明する。上記第１実施形態の蓄熱器８０は、カプセルタイプの蓄熱材８０１を有しているが、本実施形態の蓄熱器８０は、積層熱交換タイプの蓄熱材８０１を有している。
蓄熱器８０は、複数の積層プレート８０１ａ、複数の積層プレート８０１ａを収容する筒状の蓄熱容器８０２と、蓄熱容器８０２の外周を覆うように配置された断熱材８０３と、を有している。本実施形態の蓄熱材８０１は、固液相変化に伴って発生する潜熱を利用した潜熱蓄熱材を用いている。
積層プレート８０１ａは、チューブ状に形成されており、蓄熱容器８０２内に積層配置されている。蓄熱材８０１は、積層プレート８０１ａの内部に収納されている。
冷却水は蓄熱容器８０２の入口８０２ａから蓄熱材８０１が収納された蓄熱容器８０２内に流入した後、積層プレート８０１ａの隙間を通って蓄熱容器８０２の出口８０２ｂから流出する。
本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態の車両の暖機装置について、図１１を用いて説明する。上記第２実施形態の蓄熱材８０１は、固液相変化に伴って発生する潜熱を利用した潜熱蓄熱材を用いているが、本実施形態の蓄熱材８０１は、物質の反応熱を利用して熱を取り出し、また熱分解して蓄熱する化学蓄熱材を用いている。
蓄熱器８０は、複数の積層プレート８０１ａ、複数の積層プレート８０１ａを収容する筒状の蓄熱容器８０２と、蒸発・凝縮器８０４と、蓄熱容器８０２と蒸発・凝縮器８０４とを連結する配管８０６と、配管８０６を開閉するバルブ８０５と、を有している。本実施形態の積層プレート８０１ａは、化学蓄熱材ケースに相当する。
積層プレート８０１ａは、チューブ状に形成されており、蓄熱容器８０２内に積層配置されている。蓄熱材８０１は、積層プレート８０１ａの内部に収納されている。
冷却水は蓄熱容器８０２の入口８０２ａから蓄熱材８０１が収納された蓄熱容器８０２内に流入した後、積層プレート８０１ａの隙間を通って蓄熱容器８０２の出口８０２ｂから流出する。
上述したように、本実施形態の蓄熱材８０１は、化学蓄熱材を用いている。蓄熱材８０１は、脱水反応に伴って蓄熱し、水和反応に伴って放熱する。
本実施形態の蓄熱材８０１としては、酸化カルシウム／水酸化カルシウム（ＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）２）が採用されている。酸化カルシウムは、アルカリ土類金属酸化物である。蓄熱容器８０２内では、以下に示すように蓄熱、放熱が可逆的に繰り返される。
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ ⇔ Ｃａ（ＯＨ）２
なお、化学蓄熱材としては、酸化カルシウム以外にも、蓄熱、放熱を可逆的に繰り返す材料を用いることができる。
蓄熱容器８０２の外側には、蒸発・凝縮器８０４、配管８０６およびバルブ８０５が配置されている。配管８０６は、蒸発・凝縮器８０４と各積層プレート８０１ａとを連結している。バルブ８０５は、配管８０６の途中に設けられ、各積層プレート８０１ａと蒸発・凝縮器８０４の通路を開閉する。バルブ８０５は、エンジン冷却制御部３０からの制御信号によって作動する。
蒸発・凝縮器８０４は、蓄熱材８０１の反応液である水を蒸発・凝縮器８０４内に貯留しその水を蒸発させる一方で、積層プレート８０１ａから流入した水蒸気を凝縮させる。すなわち、蒸発・凝縮器８０４は、その内部の水または水蒸気と積層プレート８０１ａの外部を流れる流体とを熱交換させる熱交換器である。
蓄熱開始前において、各積層プレート８０１ａにはＣａ（ＯＨ）２状態の蓄熱材８０１が充填されている。この積層プレート８０１ａに外部から廃熱を与え、Ｃａ（ＯＨ）２をＣａＯとＨ２Ｏに分離する脱水反応を進行させる。
このとき、エンジン冷却制御部３０によりバルブ８０５が開弁状態にされると、積層プレート８０１ａ内で発生した水蒸気は、配管８０６およびバルブ８０５を通って蒸発・凝縮器８０４へと移動する。
この水蒸気は、蒸発・凝縮器８０４で凝縮されて液体としての水として蓄えられる。そして、脱水反応が完了するまで、積層プレート８０１ａに廃熱を与え続け、脱水反応完了時にエンジン冷却制御部３０によりバルブ８０５が閉弁状態にされると、ＣａＯとＨ２Ｏは物理的に分離される。すなわち、蒸発・凝縮器８０４には、Ｈ２Ｏが蓄えられ、各積層プレート８０１ａには、ＣａＯが残り、蓄熱状態が維持される。
次に、放熱開始時において、エンジン冷却制御部３０によりバルブ８０５を開弁状態にして、蒸発・凝縮器８０４と各積層プレート８０１ａを連通させる。蒸発・凝縮器８０４では、外部の熱源により水蒸気を発生させ、その水蒸気を配管８０６およびバルブ８０５を介して各積層プレート８０１ａに供給する。このように、蒸発・凝縮器８０４から各積層プレート８０１ａに水蒸気を供給し、積層プレート８０１ａ内でＨ２ＯとＣａＯが結合する水和反応を進行させることで、温熱を発生させる。上記のプロセスを繰り返すことで、可逆的な蓄熱、放熱を実現する。
したがって、エンジン始動時よりも前に、蓄熱材８０１に脱水反応を生じさせておき、エンジン始動時にバルブ８０５を開弁状態にして蓄熱材８０１に水和反応を生じさせることで、エンジン１に流入する冷却水を蓄熱器８０で加熱することができ、早期暖機を実現することが可能となる。
上記したように、蓄熱材８０は、水またはアンモニアとの化学反応により蓄熱および放熱を可逆的に繰り返す化学蓄熱材により構成されている。また、蓄熱器８０は、化学蓄熱材を収納する化学蓄熱材ケース８０１ａと、化学蓄熱材ケース８０１ａの内部と連通する配管８０６と、を備えている。さらに、蓄熱器８０は、配管を介して化学蓄熱材ケース８０１ａの内部と接続され、化学蓄熱材ケース８０１ａの内部において化学蓄熱材から分離した水またはアンモニアを取り出して蒸発凝固させる熱交換器８０４と、を備えている。
これによれば、蓄熱材は、化学蓄熱材と水またはアンモニアとの化学反応により放熱することができるので、内燃機関の始動時に化学反応を生じさせて冷却水を加熱することができる。
また、本実施形態の蓄熱器８０は、化学蓄熱材と水またはアンモニアとの化学反応により放熱することができる。すなわち、本実施形態の蓄熱器８０は、放熱させたいときに蓄熱器８０を放熱器として使用することができる。したがって、上記第１、第２実施形態の蓄熱器８０のような断熱材８０３を備える必要がない。
なお、本実施形態では、化学蓄熱材として、アルカリ土類金属酸化物である酸化カルシウム＋水の反応熱を利用するものを例に示したが、例えば、遷移金属酸化物＋水の反応熱を利用するもの、典型金属酸化物＋水の反応熱を利用するものを採用することもできる。さらに、化学蓄熱材として、アルカリ金属塩化物＋アンモニアの反応熱を利用するもの、アルカリ土類金属塩化物＋アンモニアの反応熱を利用するもの、遷移金属元素塩化物＋アンモニアの反応熱を利用するものを採用することもできる。
（第５実施形態）
本発明の第４実施形態の車両の暖機装置について、図１２〜図１４を用いて説明する。図１２は、蓄熱材８０１が収縮した状態の蓄熱器８０の概略断面図である。図１３は、蓄熱材８０１の可動部材の外観図である。図１４は、蓄熱材８０１が膨張した状態の蓄熱器８０の概略断面図である。
上記第１実施形態の暖機部８は、エンジン冷却制御部３０からの制御信号に応じて流路を切り替える流路切替部８２を用いてウォータポンプ３から流出した冷却水を蓄熱器８０に通水させるかバイパス通路８１に通水させるかの切替を行うようにした。これに対し、本実施形態の暖機部８は、蓄熱材８０１の膨張または収縮を利用してウォータポンプ３から流出した冷却水が蓄熱器８０に流れる流量を調整する。
本実施形態の蓄熱器８０は、カプセルタイプの蓄熱材８０１と、蓄熱材８０１を収容する筒状の蓄熱容器８０２と、蓄熱容器８０２の内部に配置された断熱材８０３と、蓄熱材８０１の体積変化に伴って伸縮する伸縮部８０９と、を有している。さらに、蓄熱器８０は、蓄熱材８０１の体積変化に伴って蓄熱容器８０２の軸方向に移動することが可能な可動部８０８と、蓄熱容器８０２内の長手方向一端側から他端側へ可動部８０８を付勢するスプリング８１０と、を有している。また、蓄熱容器８０２の内部には、筒状のバイパス通路部材８１１が設けられている。バイパス通路部材８１１の内部に、バイパス通路が形成されている。
本実施形態の蓄熱材８０１は、上記第１実施形態の蓄熱材８０１と同じ潜熱蓄熱材により構成されている。蓄熱材８０１は、低温では固体となっており、高温になると液化するとともに膨張して体積が大きくなる。
可動部８０８および伸縮部８０９は、多孔質構造を有する不織布を用いて構成されており、冷却水を透過させることが可能となっている。
可動部８０８は、図１３に示すように、中央に板状部８０８ａが形成された円盤状の部材により構成されている。板状部８０８ａは、冷却水を透過させることができないようになっている。伸縮部８０９は、蛇腹状を成している。伸縮部８０９の一端はバイパス通路部材８１１の一端に固定され、伸縮部８０９の他端は可動部８０８の板状部８０８ａの外縁部に固定されている。
エンジン１の始動時であって、蓄熱器８０に流入する冷却水が外気温と同じくらいに冷えている状態では、蓄熱材８０１は収縮しており、図１２に示すように、伸縮部８０９は縮んだ状態となっている。このとき、蓄熱器８０の入口８０２ａから蓄熱容器８０２内に流入した冷却水は、蓄熱材８０１の隙間を通った後、可動部８０８に滲入して、蓄熱容器８０２の出口８０２ｂへと流れる。なお、バイパス通路部材８１１内に流入した冷却水は、可動部８０８の板状部８０８ａにより可動部８０８を通過することはできない。
次に、エンジン１の始動に伴って蓄熱器８０に流入する冷却水の温度が上昇すると蓄熱材８０１は膨張し、可動部８０８は蓄熱材８０１によりスプリング８１０側へ付勢される。そして、可動部８０８が蓄熱材８０１により付勢される力が、可動部８０８がスプリング８１０により付勢される力を上回ると、図１４に示すように、可動部８０８はスプリング８１０側へ移動し、伸縮部８０９は伸張する。
このとき、蓄熱器８０の入口８０２ａから蓄熱容器８０２内に流入した冷却水は、蓄熱材８０１の隙間を通った後、可動部８０８に滲入して、蓄熱容器８０２の出口８０２ｂへと流れる。さらに、バイパス通路部材８１１内に流入した冷却水は、伸縮部８０９へ滲入した、蓄熱材８０１の隙間を通った後、可動部８０８に滲入して、蓄熱容器８０２の出口８０２ｂへと流れる。したがって、蓄熱材８０１が収縮している場合と比較して、蓄熱器８０に多くの流量の冷却水が流れる。このように、本実施形態の蓄熱器８０は、蓄熱材８０１の体積変化に応じて蓄熱器８０を通過する冷却水の流量を調整することができる。
上記したように、蓄熱材８０は、固液相変化する物質を用いてにより構成され、暖機部８は、蓄熱材８０１の固液相変化に伴う体積変化に応じてエンジン１に流入する冷却水の流量を変化させる。
これにより、上記第１〜第３実施形態のような流路切替部８２の切替制御を必要としないので、シンプルな構成とすることができる。
本実施形態では、上記第１実施形態と共通の構成から奏される同様の効果を上記第１実施形態と同様に得ることができる。
（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、走行用駆動源としてエンジン１を備える車両の暖機装置を例に示したが、例えば、走行用駆動源としてモータとエンジン１とを備えるハイブリッド車の暖機装置として構成することもできる。また、本発明を、アイドリングストップ機能を有していない車両に適用することもできる。
（２）上記第１実施形態では、Ｓ１０２にて、暖機部８に流入する冷却水の温度が第１閾値以上であるか否かを判定するようにした。これに対し、エンジン１から流出する冷却水の温度を検出する温度センサを設け、この温度センサにより検出された温度が初期暖機完了閾値よりも低いか否かを判定するようにしてもよい。
（３）上記第１実施形態では、Ｓ１０６にて、暖機部８に流入する冷却水の温度が第２閾値以上であるか否かを判定するようにした。これに対し、エンジン１から流出する冷却水の温度を検出する温度センサを設け、この温度センサにより検出された温度が初期暖機完了閾値よりも高い暖機完了閾値より低いか否かを判定するようにしてもよい。
（４）上記第１実施形態の蓄熱材８０１は、固液相変化によって蓄熱する潜熱材料により構成したが、例えば、電子相転移によって蓄熱する部材により構成してもよい。電子相転移によって蓄熱する部材としては、例えば、酸化バナジウム系の物質を用いることができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、車両の暖機装置であって、車両の内燃機関に冷却水を循環させる冷却水回路を備えている。さらに、内燃機関に流入する冷却水の流れに対して抵抗となるよう冷却水回路内に配置され、内燃機関の始動時に内燃機関に流入する冷却水を加熱する暖機部と、を備えている。
また、第２の観点によれば、暖機部は、内燃機関の排熱を蓄熱する蓄熱材と冷却水とを熱交換させる蓄熱器を備えている。このように、内燃機関の排熱を蓄熱する蓄熱材と冷却水とを熱交換させる蓄熱器を用いて内燃機関の始動時に内燃機関に流入する冷却水を加熱することができる。
また、第３の観点によれば、暖機部は、内燃機関に流入する冷却水を、蓄熱器に流す流路と、蓄熱器を迂回させて流すバイパス通路と、のいずれかに切り替える流路切替部と、を備えている、さらに、内燃機関の始動時と異なる期間に内燃機関に流入する冷却水をバイパス通路に流すとともに、内燃機関の始動時に内燃機関に流入する冷却水を蓄熱器に流すように流路切替部を制御する切替制御部と、を備えている。
したがって、例えば、車両の走行時に、内燃機関に流入する冷却水をバイパス通路に流すようにして内燃機関を最大限に冷却するとともに、内燃機関の始動時に内燃機関に流入する冷却水を蓄熱器に流すようにして内燃機関に流入する冷却水を加熱することができる。これにより、車両の燃費向上や快適な車両空調を行うこともできる。
また、第４の観点によれば、切替制御部は、暖機部に流入した冷却水の温度が初期暖機完了閾値よりも低い場合、暖機部に流入した冷却水を蓄熱器に通水するよう流路切替部を制御する。
これにより、暖機部に流入した冷却水の温度が初期暖機完了閾値よりも低い場合に、内燃機関に流入する冷却水を蓄熱器に流すようにして内燃機関に流入する冷却水を加熱することができる。
また、第５の観点によれば、切替制御部は、暖機部に流入した冷却水の温度が初期暖機完了閾値以上で、かつ、初期暖機完了閾値より高い暖機完了閾値未満の場合、暖機部に流入した冷却水をバイパス通路に通水するよう流路切替部を制御する。
これにより、内燃機関の中温度域で安定的に暖機を完了させることができる。また、内燃機関に流入する冷却水の流量を低下させないようにすることができ、内燃機関に流入する冷却水を蓄熱器により必要以上に加熱しないようにすることもできる。
また、第６の観点によれば、切替制御部は、暖機部に流入した冷却水の温度が暖機完了閾値より高く、かつ、内燃機関が動作を停止している場合、暖機部に流入した冷却水を蓄熱器に通水するよう流路切替部を制御する。
これにより、例えば、アイドリングストップ時のように、内燃機関の冷却の必要性の低いときに、冷却水を蓄熱器に通水させて内燃機関の廃熱を利用して蓄熱器に蓄熱させることができる。
また、第７の観点によれば、切替制御部は、暖機部に流入した冷却水の温度が暖機完了閾値より高く、かつ、内燃機関が動作中の場合、暖機部に流入した冷却水をバイパス通路に通水するよう流路切替部を制御する。
このように、内燃機関の冷却の必要性の高いときに、内燃機関に流入する冷却水の流量を低下させないようにすることができ、内燃機関を効率的に冷却することができる。
また、第８の観点によれば、冷却水を冷却するラジエータと、蓄熱器またはバイパス通路に流入する冷却水の温度が規定値以上のときにラジエータに冷却水を通水するサーモスタットと、を備え、暖機完了閾値は、規定値よりも低く設定されている。
このように、暖機完了閾値は、サーモスタットがラジエータに冷却水を通水する規定値よりも低く設定されているので、蓄熱できる熱エネルギーを外部に棄てることなく、蓄熱器に蓄熱させることが可能である。
また、第９の観点によれば、バイパス通路を通って内燃機関に流入する冷却水の流量は、蓄熱器を通って内燃機関に流入する冷却水の流量よりも多くなっている。これにより、内燃機関の冷却性能を低下させないようにすることが可能である。
また、第１０の観点によれば、冷却水回路は、内燃機関の内部を通過して冷却水を循環させる第１冷却回路と、内燃機関の内部を通過させずに冷却水を循環させる第２冷却回路と、を備え、暖機部は、第１冷却回路内に配置されている。
このように、内燃機関の内部を通過して冷却水を循環させる第１冷却回路と内燃機関の内部を通過させずに冷却水を循環させる第２冷却回路のうち、第１冷却回路内に暖機部を配置することができる。また、内燃機関の内部を通過する冷却水の流量が暖機部により低減しても、第２冷却回路を流れる冷却水の流量を低下させないようにすることができる。
また、第１１の観点によれば、第２冷却回路には、内燃機関のスロットルボディ、エンジン１の排気系から吸気系へと還流される排気を冷却する排気冷却用熱交換器、エンジン１の排ガスの熱で冷却水を加熱する加熱用熱交換器および車室内暖房用の熱交換機の少なくとも１つが配置されている。そして、暖機部の蓄熱器に冷却水が通水しているときにも、第２冷却回路に所定流量の冷却水が流れるようになっている。これによれば、各廃熱を利用して効率よく蓄熱器８０を蓄熱させることができる。
また、第１２の観点によれば、蓄熱器は、蓄熱材を収納するとともに周囲との間の熱移動を抑制する断熱ケースを備え、蓄熱材は、固液相変化または電子相転移によって蓄熱する物質を用いて構成されている。これにより、蓄熱器が蓄熱した状態を長期間維持することができる。例えば、前日の走行で蓄熱器が蓄えた熱を翌日まで維持することも可能である。
また、第１３の観点によれば、蓄熱材は、水またはアンモニアとの化学反応により蓄熱および放熱を可逆的に繰り返す化学蓄熱材により構成され、蓄熱器は、化学蓄熱材を収納する化学蓄熱材ケースを備えている、さらに、蓄熱材は、化学蓄熱材ケースの内部と連通する配管と、配管を介して化学蓄熱材ケースの内部と接続され、化学蓄熱材ケースの内部において化学蓄熱材から分離した水またはアンモニアを取り出して蒸発凝固させる熱交換器と、を備えている。
これによれば、蓄熱材は、化学蓄熱材と水またはアンモニアとの化学反応により放熱することができるので、内燃機関の始動時に化学反応を生じさせて冷却水を加熱することができる。また、比較的大きな蓄熱量を実現することができる。
また、蓄熱器は、化学蓄熱材と水またはアンモニアとの化学反応により放熱することができる。すなわち、本実施形態の蓄熱器は、放熱させたいときに蓄熱器を放熱器として使用することができる。このため、断熱材を備える必要がない。
また、第１４の観点によれば、蓄熱材は、固液相変化する物質を用いて構成され、暖機部は、蓄熱材の固液相変化に伴う体積変化に応じて内燃機関に流入する冷却水の流量を変化させる。これにより、流路切替部の切替制御を必要としないので、シンプルな構成とすることができる。
また、第１５の観点によれば、内燃機関が停止中の場合でも冷却水回路に冷却水を循環させることが可能なウォータポンプを備えているので、内燃機関の動作状態に関わらず蓄熱器に蓄熱させることができる。
また、第１６の観点によれば、暖機部に流入した冷却水の温度が所定温度以上のときに暖機部に流入した冷却水が蓄熱器およびバイパス通路の両方に通水されるよう構成されている。これにより、暖機部の圧力損失を低減することができ、ウォータポンプのポンプ動力を軽減することもできる。
１ エンジン
３ ウォータポンプ
８ 暖機部
３０ エンジン冷却制御部
８０ 蓄熱器
８２ 流路切替部
８０１ 蓄熱材
８０２ 蓄熱容器
８０３ 断熱材

Claims (15)

  1. 車両の暖機装置であって、
    前記車両の内燃機関に冷却水を循環させる冷却水回路（１００、２００）と、
    前記内燃機関に流入する前記冷却水の流れに対して抵抗となるよう前記冷却水回路内に配置され、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関に流入する前記冷却水を加熱する暖機部（８）と、を備え、
    前記暖機部は、
    前記内燃機関の排熱を蓄熱する蓄熱材（８０１）と前記冷却水とを熱交換させる蓄熱器（８０）を備え、
    前記暖機部は、
    前記内燃機関に流入する前記冷却水を、前記蓄熱器に流す流路と、前記蓄熱器を迂回させて流すバイパス通路（８１）と、のいずれかに切り替える流路切替部（８２）と、
    前記内燃機関の始動時と異なる期間に前記内燃機関に流入する前記冷却水を前記バイパス通路に流すとともに、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関に流入する前記冷却水を前記蓄熱器に流すように前記流路切替部を制御する切替制御部（３０）と、を備え、
    前記切替制御部は、前記暖機部に流入した前記冷却水の温度が初期暖機完了閾値よりも低い場合、前記暖機部に流入した前記冷却水を前記蓄熱器に通水するよう前記流路切替部を制御し、前記暖機部に流入した前記冷却水の温度が前記初期暖機完了閾値以上で、かつ、前記初期暖機完了閾値より高い暖機完了閾値未満の場合、前記暖機部に流入した前記冷却水を前記バイパス通路に通水するよう前記流路切替部を制御し、前記暖機部に流入した前記冷却水の温度が前記暖機完了閾値より高く、かつ、前記内燃機関が動作を停止している場合、前記暖機部に流入した前記冷却水を前記蓄熱器に通水するよう前記流路切替部を制御する車両の暖機装置。
  2. 前記切替制御部は、前記暖機部に流入した前記冷却水の温度が前記暖機完了閾値より高く、かつ、前記内燃機関が動作中の場合、前記暖機部に流入した前記冷却水を前記バイパス通路に通水するよう前記流路切替部を制御する請求項１に記載の車両の暖機装置。
  3. 前記冷却水を冷却するラジエータ（４）と、
    前記蓄熱器または前記バイパス通路に流入する前記冷却水の温度が規定値以上のときに前記ラジエータに前記冷却水を通水するサーモスタット（５）と、を備え、
    前記暖機完了閾値は、前記規定値よりも低く設定されている請求項１または２に記載の車両の暖機装置。
  4. 前記バイパス通路を通って前記内燃機関に流入する前記冷却水の流量は、前記蓄熱器を通って前記内燃機関に流入する前記冷却水の流量よりも多くなっている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両の暖機装置。
  5. 前記冷却水回路は、前記内燃機関の内部を通過して前記冷却水を循環させる第１冷却回路（１００）と、
    前記内燃機関の内部を通過させずに前記冷却水を循環させる第２冷却回路（２００）と、を備え、
    前記暖機部は、前記第１冷却回路内に配置されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両の暖機装置。
  6. 前記第２冷却回路には、前記内燃機関のスロットルボディ（９）、エンジン１の排気系から吸気系へと還流される排気を冷却する排気冷却用熱交換器（１０）、エンジン１の排ガスの熱で冷却水を加熱する加熱用熱交換器（２）および車室内暖房用の熱交換機（６）の少なくとも１つが配置されており、
    前記暖機部の前記蓄熱器に前記冷却水が通水しているときにも、前記第２冷却回路に所定流量の冷却水が流れるようになっている請求項５に記載の車両の暖機装置。
  7. 前記蓄熱器は、前記蓄熱材を収納するとともに周囲との間の熱移動を抑制する断熱ケース（８０２、８０３）を備え、
    前記蓄熱材は、固液相変化または電子相転移によって蓄熱する部材により構成されている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両の暖機装置。
  8. 前記蓄熱材は、水またはアンモニアとの化学反応により蓄熱および放熱を可逆的に繰り返す化学蓄熱材により構成され、
    前記蓄熱器は、前記化学蓄熱材を収納する化学蓄熱材ケース（８０１ａ）と、
    前記化学蓄熱材ケースの内部と連通する配管（８０６）と、
    前記配管を介して前記化学蓄熱材ケースの内部と接続され、前記化学蓄熱材ケースの内部において前記化学蓄熱材から分離した前記水または前記アンモニアを取り出して蒸発凝固させる熱交換器（８０４）と、を備えた請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両の暖機装置。
  9. 前記蓄熱材は、固液相変化する物質を用いて構成され、
    前記暖機部は、前記蓄熱材の固液相変化に伴う体積変化に応じて前記内燃機関に流入する前記冷却水の流量を変化させる請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両の暖機装置。
  10. 前記内燃機関が停止中の場合でも前記冷却水回路に前記冷却水を循環させることが可能なウォータポンプ（３）を備えた請求項１ないし９のいずれか１つに記載の車両の暖機装置。
  11. 前記暖機部に流入した前記冷却水の温度が所定温度以上のときに前記暖機部に流入した前記冷却水が前記蓄熱器および前記バイパス通路の両方に通水されるよう構成されている請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の車両の暖機装置。
  12. 車両の暖機装置であって、
    前記車両の内燃機関に冷却水を循環させる冷却水回路（１００、２００）と、
    前記内燃機関に流入する前記冷却水の流れに対して抵抗となるよう前記冷却水回路内に配置され、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関に流入する前記冷却水を加熱する暖機部（８）と、を備え、
    前記暖機部は、
    前記内燃機関の排熱を蓄熱する蓄熱材（８０１）と前記冷却水とを熱交換させる蓄熱器（８０）を備え、
    前記蓄熱材は、固液相変化する物質を用いて構成され、
    前記暖機部は、前記蓄熱材の固液相変化に伴う体積変化に応じて前記内燃機関に流入する前記冷却水の流量を変化させる車両の暖機装置。
  13. 前記内燃機関が停止中の場合でも前記冷却水回路に前記冷却水を循環させることが可能なウォータポンプ（３）を備えた請求項１２に記載の車両の暖機装置。
  14. 前記暖機部に流入した前記冷却水の温度が所定温度以上のときに前記暖機部に流入した前記冷却水が前記蓄熱器および前記バイパス通路の両方に通水されるよう構成されている請求項１２または１３に記載の車両の暖機装置。
  15. 車両の暖機装置であって、
    前記車両の内燃機関に冷却水を循環させる冷却水回路（１００、２００）と、
    前記内燃機関に流入する前記冷却水の流れに対して抵抗となるよう前記冷却水回路内に配置され、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関に流入する前記冷却水を加熱する暖機部（８）と、を備え、
    前記暖機部は、
    前記内燃機関の排熱を蓄熱する蓄熱材（８０１）と前記冷却水とを熱交換させる蓄熱器（８０）を備え、
    前記暖機部は、
    前記内燃機関に流入する前記冷却水を、前記蓄熱器に流す流路と、前記蓄熱器を迂回させて流すバイパス通路（８１）と、のいずれかに切り替える流路切替部（８２）と、
    前記内燃機関の始動時と異なる期間に前記内燃機関に流入する前記冷却水を前記バイパス通路に流すとともに、前記内燃機関の始動時に前記内燃機関に流入する前記冷却水を前記蓄熱器に流すように前記流路切替部を制御する切替制御部（３０）と、を備え、
    前記暖機部に流入した前記冷却水の温度が所定温度以上のときに前記暖機部に流入した前記冷却水が前記蓄熱器および前記バイパス通路の両方に通水されるよう構成されている車両の暖機装置。
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