WO2012127610A1 - 車両の蓄熱装置 - Google Patents

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heat
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美由紀 後藤
慧 志賀
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Toyota Motor Corp
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a heat storage device for a vehicle.
  • a heat storage device In such a heat storage device, in order to increase the amount of heat stored in the heat storage body while keeping the capacity of the heat storage body small, it is effective to adopt a device capable of performing latent heat storage as the heat storage body.
  • the latent heat storage is heat storage using heat absorption / dissipation of the material that accompanies a change in the state of the material forming the heat storage body (for example, a change between a solid and a liquid).
  • FIG. 6 shows the relationship between the state change of the heat storage body capable of latent heat storage and the temperature change of the heat storage body.
  • the temperature of the heat storage body rises and reaches the melting point T.
  • the heat storage body gradually changes from a solid to a liquid while maintaining the temperature at a substantially constant state.
  • the temperature of a heat storage body will rise again by the provision of the said heat
  • the heat stored in the heat storage body when used for heating the temperature control unit of the vehicle in a state where the heat storage body is liquid, the heat stored in the heat storage body is released.
  • the temperature of the heat storage body decreases from a value higher than the melting point T to the same melting point T.
  • the heat storage body gradually changes from a liquid to a solid while keeping the temperature substantially constant. And when the whole thermal storage body changes to solid, the temperature of a thermal storage body will fall again by the said heat dissipation.
  • the heat storage body when the heat storage body is in a solid state and heat is stored in the heat storage body, the heat storage body is in a sensible heat storage state, and sensible heat storage is performed in the heat storage device.
  • the heat storage body by applying heat to the heat storage body, the heat storage body is in a liquid state, in other words, the heat storage body is in a latent heat storage state, whereby latent heat storage is performed in the heat storage device.
  • the heat storage body is partitioned into a plurality of parts, and when performing heat storage, heat from the heat source of the vehicle is sequentially applied to each partitioned heat storage body. .
  • heat from the heat source of the vehicle is selectively applied to each of the heat storage bodies so that each of the partitioned heat storage bodies is in a latent heat storage state.
  • at least a part of the entire heat storage body can be quickly brought into a latent heat storage state. In this way, if at least a part of the entire heat storage body can be set in the latent heat storage state, the heat storage state holding period in the heat storage device can be extended accordingly.
  • Patent Document 1 when heat is stored in a heat storage body in a heat storage device, at least a part of the entire heat storage body can be quickly brought into a latent heat storage state. However, after starting the heat storage to the heat storage body, until the heat generation from the heat source of the vehicle is stopped, it is possible to set as many heat storage bodies as possible to the latent heat storage state in the heat storage state retention period in the heat storage device. In order to achieve this, the technique of Patent Document 1 has room for further improvement.
  • Patent Document 1 does not describe in detail how to radiate heat from the heat storage body. Patent Document 1 also relates to how to radiate heat from the heat storage body that is intended to extend the heat storage state holding period in the heat storage device. There is room for further improvement in this technology.
  • This invention is made
  • the objective is to provide the thermal storage apparatus of the vehicle which can hold
  • the heat storage body capable of performing latent heat storage by receiving heat from the heat source of the vehicle includes a plurality of types of heat storage materials having different melting points. Heat storage to these plural types of heat storage materials and heat release from each of these heat storage materials are controlled by the control unit.
  • the control unit changes the heat storage method for the plurality of types of heat storage materials or the heat release method from the plurality of types of heat storage materials according to the heat storage amount remaining in the heat storage body. For this reason, when applying heat from a vehicle heat source to a plurality of types of heat storage materials to store heat to the heat storage bodies, the heat storage materials are most efficiently latent heat storage states according to the amount of heat storage remaining in the heat storage bodies.
  • the latent heat storage state of those heat storage materials is maintained in the manner of heat dissipation that continues as long as possible according to the amount of heat storage remaining in the heat storage body. It is also possible to dissipate heat. As described above, by performing heat storage on a plurality of types of heat storage materials and heat radiation from these heat storage materials, the latent heat storage state in the plurality of types of heat storage materials can be maintained over a long period of time.
  • two types of heat storage materials are provided as the plurality of types of heat storage materials.
  • the control unit heats the estimated heat input amount based on the estimated heat input amount from the heat source of the vehicle to the heat storage body and the heat amount remaining in the high-melting-point heat storage material. To determine whether or not latent heat storage with a high melting point heat storage material is possible.
  • the control unit gives priority to that.
  • the control unit was unable to determine whether or not latent heat storage with a high melting point heat storage material was possible, or was determined to be impossible to perform latent heat storage with a high melting point heat storage material.
  • heat storage to the low melting point heat storage material is given priority.
  • heat storage to the heat storage body is performed so that the heat storage material having a high melting point as much as possible is in a latent heat storage state.
  • heat storage to each heat storage material is performed in such a way that the heat storage body is in a latent heat storage state in which heat can be stored most effectively (latent heat storage state in which heat can be stored for the longest time). Can do.
  • the control unit radiates heat preferentially from the sensible heat storage state among a plurality of types of heat storage materials when radiating heat from the heat storage body.
  • heat radiation from the plurality of types of heat storage materials in the heat storage state is performed in a heat dissipation manner that continues the latent heat storage state of these heat storage materials as long as possible.
  • the latent heat storage state in the heat storage materials can be maintained over a long period of time.
  • the control unit is in a sensible heat storage state among a plurality of types of heat storage materials based on a required heat output amount for heating the temperature control unit of the vehicle and a heat storage amount of each of the plurality of types of heat storage materials. It is determined whether or not it is possible to satisfy the required heat output amount only with the heat storage amount of a certain heat storage material. And when it is judged that a control part can satisfy
  • the control unit performs heat dissipation from the heat storage material in the latent heat storage state. Then, necessary heating is performed on the temperature control unit of the vehicle. As described above, the latent heat storage state in the heat storage material is maintained for as long as possible while the necessary heat to the temperature control unit of the vehicle cannot be obtained only by the heat storage amount of the heat storage material in the sensible heat storage state. The necessary heating can be quickly realized by releasing heat from the heat storage material in the heat storage state.
  • the control unit cannot satisfy the required heat output amount for heating the temperature control unit of the vehicle only by the heat storage amount of the heat storage material in the sensible heat storage state among the plurality of types of heat storage materials.
  • heat is radiated only from the heat storage material in the sensible heat storage state to heat the temperature control unit of the vehicle.
  • the control unit enters the latent heat storage state. Heat is also radiated from a certain heat storage material, thereby heating the temperature control unit of the vehicle.
  • the amount of heat output required for heating the temperature control unit of the vehicle varies depending on the fluctuation of the amount of heat directly applied from the heat source of the vehicle to the temperature control unit. For this reason, immediately after it is determined that it is impossible to satisfy the required heat output amount for heating the temperature control unit of the vehicle only with the heat storage amount of the heat storage material in the sensible heat storage state among the plurality of types of heat storage materials, There is also a possibility that the amount of heat directly applied from the heat source of the vehicle to the temperature adjusting unit fluctuates to the increasing side, thereby reducing the required heat output.
  • the control unit performs sensible heat until a predetermined period elapses. Heat release from the heat storage material in the heat storage state is performed. And when it is judged that the above-mentioned is impossible even if the predetermined period elapses, the control unit releases heat from the heat storage material in the latent heat storage state. For this reason, heat release from the heat storage material in the latent heat storage state is performed under a situation where the required heat output is reduced immediately after it is determined that the required heat output cannot be satisfied. It can be avoided that the heat storage material shifts to the sensible heat storage state without meaning.
  • the automobile is provided with a circulation circuit that circulates cooling water (heat medium) that exchanges heat with the engine 1. Circulation of the cooling water in such a circulation circuit is performed using, for example, an electric water pump 2.
  • the cooling water discharged from the water pump 2 passes through the engine 1, the heater core 9, the exhaust heat recovery device 10, and the main passage 3, and then returns to the water pump 2.
  • the heater core 9 is for heating the air blown to the passenger compartment by the air-conditioner mounted on the automobile by the heat of the cooling water when the passenger compartment is heated.
  • the exhaust heat recovery unit 10 is for recovering heat of the exhaust gas by the cooling water through heat exchange between the cooling water passing through the exhaust water and the exhaust gas of the engine 1.
  • the engine 1, the exhaust heat recovery device 10 and the like serve as heat sources, and the heat from such heat sources is transmitted to the cooling water circulating in the circulation circuit.
  • This automobile heat storage device temporarily stores surplus heat from a heat source such as the engine 1 or the exhaust heat recovery unit 10, and the stored heat is a part to be heated in the automobile (hereinafter referred to as a temperature control unit). ) When used for heating.
  • a temperature control unit When used for heating.
  • a bypass passage 4 that bypasses the main passage 3 is provided downstream of the exhaust heat recovery device 10 and upstream of the water pump 2.
  • the bypass passage 4 is provided with a heat storage container 5 insulated from the outside.
  • the heat storage container 5 accommodates a heat storage body capable of performing latent heat storage and capable of causing a supercooling phenomenon.
  • the inside of the heat storage container 5 is partitioned into two storage chambers 5a and 5b. Heat storage materials 6 and 7 are placed in the storage chambers 5a and 5b, respectively. Specifically, the heat storage material 6 having a low melting point is placed in the storage chamber 5a, and the heat storage material 7 having a higher melting point than that of the heat storage material 6 is placed in the storage chamber 5b.
  • the heat storage body accommodated in the heat storage container 5 includes a plurality of types of heat storage materials 6 and 7 having different melting points.
  • the bypass passage 4 is branched to the tributary portions 4a and 4b that pass through the storage chambers 5a and 5b, respectively, upstream of the heat storage container 5. And these branch parts 4a and 4b merge in the downstream of the thermal storage container 5.
  • the heat storage container 5 of the bypass passage 4 allows high-temperature cooling water to flow into the storage chambers 5a and 5b and applies the heat of the cooling water to the heat storage materials 6 and 7, so that the heat storage materials 6 and 7 It stores excess heat from the heat source. Moreover, the heat
  • the branch portion of the bypass passage 4 between the branch portion 4a and the branch portion 4b is switched between the first to fourth switching positions so as to prohibit / permit the flow of the cooling water through the branch portions 4a, 4b.
  • a switching valve 11 is provided. Note that the switching valve 11 switched to any of the first to fourth switching positions functions as follows.
  • the switching valve 11 switched to the first switching position prohibits the flow of cooling water through the branch part 4a and also prohibits the flow of cooling water through the branch part 4b.
  • the switching valve 11 switched to the second switching position permits the circulation of the cooling water through the branch part 4a, while prohibiting the circulation of the cooling water through the branch part 4b.
  • the switching valve 11 switched to the third switching position prohibits the flow of the cooling water through the branch portion 4a, and permits the flow of the cooling water through the branch portion 4b.
  • the switching valve 11 switched to the fourth switching position permits the circulation of the cooling water through the branch part 4a and also permits the circulation of the cooling water through the branch part 4b.
  • the heat storage device includes an electronic control device 21 that executes control of various devices mounted on the automobile.
  • the electronic control unit 21 is a CPU that executes various arithmetic processes related to the above control, a ROM that stores programs and data necessary for the control, a RAM that temporarily stores the arithmetic results of the CPU, etc.
  • the input / output port for inputting / outputting is provided.
  • the electronic control device 21 is connected to the air conditioning control computer 20 that controls the heating of the air in the heater core 9 and the blowing of the heated air into the vehicle interior, and the navigation system 19 mounted on the automobile. Connected via (CAN).
  • the electronic control unit 21 shares necessary information with the air conditioning control computer 20 and the navigation system 19 by mutual communication.
  • a first temperature sensor 22 a that detects the temperature of the low-melting-point heat storage material 6 placed in the storage chamber 5 a of the heat storage container 5.
  • a first inlet water temperature sensor 22b that detects the temperature of the cooling water flowing into the accommodation chamber 5a through the branch portion 4a of the bypass passage 4.
  • a first outlet water temperature sensor 22c that detects the temperature of the cooling water flowing out of the storage chamber 5a through the branch portion 4a of the bypass passage 4.
  • a second temperature sensor 23 a that detects the temperature of the high-melting-point heat storage material 7 placed in the storage chamber 5 b of the heat storage container 5.
  • a second inlet water temperature sensor 23b that detects the temperature of the cooling water flowing into the accommodation chamber 5b through the branch portion 4b of the bypass passage 4.
  • a second outlet water temperature sensor 23c that detects the temperature of the cooling water flowing out of the storage chamber 5b through the branch portion 4a of the bypass passage 4.
  • An engine water temperature sensor 24 that detects the temperature of the cooling water at the outlet of the engine 1 in the circulation circuit.
  • An air flow meter 25 that detects the intake air amount of the engine 1.
  • a rotational speed sensor 26 that detects the rotational speed of the output shaft of the engine 1 (engine rotational speed).
  • An exhaust temperature sensor 27 that detects the exhaust temperature upstream of the catalyst in the exhaust system of the engine 1.
  • Connected to the output port of the electronic control unit 21 are drive circuits for various devices for driving the engine 1, a drive circuit for the water pump 2, a drive circuit for the switching valve 11, and the like.
  • the electronic control unit 21 grasps the engine operating state such as the engine speed and the engine load (the amount of air taken into the combustion chamber 2 per cycle of the engine 1) based on the detection signals input from the various sensors. To do.
  • the electronic control unit 21 outputs a command signal to drive circuits of various devices for driving the engine 1 connected to the output port in accordance with the engine operating state such as the engine load and the engine speed. In this manner, various operation controls such as fuel injection control, ignition timing control, and throttle opening control in the engine 1 are performed through the electronic control unit 21.
  • the electronic control unit 21 also detects the temperature of the cooling water in the circulation circuit, the amount of heat required in the engine 1 and the heater core 9, the heat storage container 5 (heat storage materials 6, 7) based on detection signals input from the various sensors. ) And the amount of heat received from the exhaust heat recovery unit 10 by the cooling water.
  • the electronic control device 21 outputs a command signal to the drive circuit of the water pump 2 and the drive circuit of the switching valve 11 connected to the output port according to the grasped temperature and heat quantity.
  • the drive control of the water pump 2 and the switching control of the switching valve 11 in the heat storage device of the automobile are performed through the electronic control device 21.
  • the electronic control device 21 that performs drive control of the water pump 2 and switching control of the switching valve 11 controls to store heat in the heat storage container 5 (heat storage materials 6 and 7) and to release heat from the heat storage container 5. It functions as a part.
  • the heat storage device when the heat of the cooling water circulating in the circulation circuit can be applied to the heat storage materials 6 and 7 in the heat storage container 5, heat storage to the heat storage materials 6 and 7 is performed. Specifically, the switching valve 11 is switched to the second switching position or the third switching position, whereby the circulation of the cooling water through the branch section 4a or the branch section 4b of the bypass passage 4 is permitted and the high-temperature cooling water is supplied. The air is allowed to flow into the storage chamber 5 a or the storage chamber 5 b of the heat storage container 5 through the branch portion 4 a or the branch portion 4 b of the bypass passage 4.
  • the heat storage container 5 (the heat storage materials 6 and 7) is in a heat storage state (sensible heat storage state or latent heat storage state). Retained.
  • the estimated heat input amount Qin is an estimated value of the amount of heat that can be applied to the heat storage materials 6 and 7 until the end of driving of the automobile.
  • the first heat storage mode is set. That is, as shown in FIG. 2A, if the value obtained by adding the estimated heat input amount Qin to the heat storage amount Q7 of the heat storage material 7 is equal to or greater than the heat storage amount Qs that can bring the heat storage material 7 into a latent heat storage state.
  • the heat storage to the heat storage materials 6 and 7 is performed in the first heat storage mode.
  • the second heat storage mode is performed in which heat storage to the low melting point heat storage material 6 is performed with priority. That is, as shown in FIG. 2B, if the value obtained by adding the estimated heat input amount Qin to the heat storage amount Q7 of the heat storage material 7 is less than the heat storage amount Qs that can make the heat storage material 7 in a latent heat storage state.
  • the heat storage to the heat storage materials 6 and 7 is performed in the second heat storage mode.
  • heat storage to the heat storage container 5 heat storage materials 6 and 7
  • the heat storage materials 6 and 7 are each stored in such a manner that the heat storage materials 6 and 7 are in a latent heat storage state in which heat can be stored most effectively (latent heat storage state in which heat can be stored for the longest time). Heat storage is performed.
  • the temperature of the cooling water circulating in the circulation circuit determines completion of warming up of the engine 1. Therefore, when the cooling water is to be heated, the heat is radiated from the heat storage container 5 (heat storage materials 6 and 7). In addition, the cooling water of the circulation circuit at this time becomes a temperature control part which should be heated using the heat stored in the heat storage container 5 in the automobile.
  • the switching valve 11 is switched to one of the second to fourth switching positions.
  • the low-temperature cooling water passes through at least one of the accommodating chamber 5a and the accommodating chamber 5b.
  • the low-temperature cooling water passes through the storage chambers 5 a and 5 b, heat is transferred from the heat storage materials 6 and 7 to the cooling water through heat exchange between the low-temperature cooling water and the heat storage materials 6 and 7.
  • the heat stored in the heat storage container 5 heat storage materials 6 and 7 is released by causing the cooling water, which has been heated to a high temperature by transferring heat from the heat storage materials 6 and 7, to flow out from the heat storage container 5. Is called.
  • the cooling water circulating in the circulation circuit is heated using the heat stored in the heat storage container 5.
  • the temperature of the heat storage materials 6 and 7 of the heat storage container 5 is lowered as the heat is transferred to the cooling water as described above.
  • the heat storage materials 6 and 7 gradually change into solids.
  • the heat storage materials 6 and 7 change from liquid to solid, the heat storage materials 6 and 7 shift from the latent heat storage state to the sensible heat storage state.
  • the heat storage material 7 having a high melting point is kept as long as possible to store the latent heat. It is preferable to be in a state.
  • the cooling water in order to increase the temperature of the cooling water in the circulation circuit to a determination value for determining completion of warm-up of the engine 1
  • the necessary heat output amount Qout is the amount of heat that needs to be released from the heat storage container 5 in order to raise the temperature of the cooling water in the circulation circuit to the above-described determination value.
  • the first heat radiation mode is performed. That is, by performing heat radiation from the heat storage materials 6 and 7 in the first heat radiation mode, necessary heating is performed on the cooling water (temperature control unit of the automobile) of the circulation circuit.
  • the second heat radiation mode is set in which heat is also radiated from the heat storage material in the latent heat storage state. That is, by performing heat dissipation from the heat storage materials 6 and 7 in the second heat dissipation mode, not only heat dissipation from the heat storage material in the sensible heat storage state but also heat dissipation from the heat storage material in the latent heat storage state is performed. The necessary heating is performed on the cooling water (temperature control part of the automobile) of the circulation circuit through the heat radiation.
  • heat storage materials 6 and 7 when the temperature control unit of the automobile is to be heated using the heat stored in the heat storage container 5 (heat storage materials 6 and 7), in order to release the heat from the heat storage materials 6 and 7 in order to realize the heating. Heat radiation is performed preferentially from the heat storage materials 6 and 7 in the sensible heat storage state. For this reason, heat release from the heat storage container 5 (heat storage materials 6 and 7) is performed in a heat release manner that continues the latent heat storage state of the heat storage materials 6 and 7 as long as possible.
  • heat storage container 5 heat storage materials 6 and 7
  • This heat storage routine is periodically executed through the electronic control device 21 by, for example, a time interruption every predetermined time.
  • S102 it is determined whether or not it is possible to predict driving until the automobile is stopped. Specifically, based on various information from the navigation system 19 operated by the vehicle occupant, it is determined in the system 19 whether or not the destination for the current driving of the vehicle is set. When the destination is set in the navigation system 19, it is determined that it is possible to predict the driving until the automobile is stopped. Thereafter, in S103, an estimated heat input amount Qin is obtained.
  • the estimated heat input Qin is determined by the amount of heat given to the cooling water of the circulation circuit from the heat source of the automobile such as the engine 1 or the exhaust heat recovery device 10 until the operation of the automobile is stopped. With respect to this amount of heat, the travel distance and driving time until the vehicle is stopped are predicted based on the destination and the current position of the current vehicle driving, which is information obtained from the navigation system 19. It can be estimated by referring to the driving history (how to drive) of the automobile recorded in the RAM. And based on the amount of heat given to the cooling water estimated by the travel distance, the driving time, the driving history, etc., it can be given to the heat storage materials 6 and 7 until the end of driving of the automobile. The estimated heat input Qin representing the amount of heat can be obtained.
  • Qs ⁇ Q7 is compared to determine whether the estimated heat input Qin is equal to or greater than“ Qs ⁇ Q7 ”. In other words, it is determined whether or not the heat storage material 7 having a high melting point can be in a latent heat storage state by adding heat corresponding to the estimated heat input amount Qin to the heat storage material 7.
  • the heat storage material 7 can be in a latent heat storage state if heat of the estimated heat input amount Qin is added to the heat storage material 7.
  • the heat storage to the heat storage materials 6 and 7 in the first heat storage mode is performed. Specifically, when the switching valve 11 is switched from the first switching position to the third switching position, the heat of the cooling water in the circulation circuit is applied to the heat storage material 7 and heat storage to the heat storage material 7 is performed. When the high-melting-point heat storage material 7 enters the latent heat storage state, the switching valve 11 is switched from the third switching position to the second switching position.
  • the heat of the cooling water in the circulation circuit is given to the low-melting-point heat storage material 6, and heat storage to the heat storage material 6 is performed.
  • the switching valve 11 is switched to the first switching position, thereby storing the heat.
  • the materials 6 and 7 are held in the heat storage state at that time.
  • the switching valve 11 when the switching valve 11 is switched from the first switching position to the second switching position, the heat of the cooling water in the circulation circuit is applied to the heat storage material 6 and heat storage to the heat storage material 6 is performed.
  • the switching valve 11 When the low melting point heat storage material 6 enters the latent heat storage state, the switching valve 11 is switched from the second switching position to the third switching position. Thereby, the heat of the cooling water in the circulation circuit is given to the heat storage material 7 having a high melting point, and heat storage to the heat storage material 7 is performed.
  • the switching valve 11 When the heat storage material 7 enters the latent heat storage state, or when the operation of the automobile stops before the heat storage material 7 enters the latent heat storage state, the switching valve 11 is switched to the first switching position, thereby The materials 6 and 7 are held in the heat storage state at that time.
  • This heat radiation routine is periodically executed through the electronic control device 21 by, for example, a time interruption every predetermined time.
  • a required heat output amount Qout which is a heat amount that needs to be released from the heat storage container 5 in order to increase the temperature of the cooling water in the circulation circuit to the above-described determination value.
  • the required heat output amount Qout is obtained based on the difference between the cooling water temperature detected by the engine water temperature sensor 24 and the determination value.
  • the heat storage amount Qk of the heat storage materials 6 and 7 in the sensible heat storage state is obtained based on the current heat storage amount Q6 of the heat storage material 6 and the current heat storage amount Q7 of the heat storage material 7.
  • the heat storage amount Q7 is obtained by a method similar to the method described in S105 of the heat storage routine.
  • the heat storage amount Q6 is obtained by using the current temperature of the heat storage material 6 detected by the first temperature sensor 22a, the cumulative value of the amount of heat that has entered and exited the heat storage material 6 so far, and the like. Incidentally, the cumulative value of the amount of heat that has entered and exited the heat storage material 6 so far can be calculated using signals from the first inlet water temperature sensor 22b and the first outlet water temperature sensor 22c.
  • the required heat output amount Qout is compared with the heat storage amount Qk of the heat storage materials 6 and 7 in the sensible heat storage state, and it is determined whether the heat storage amount Qk is larger than the required heat output amount Qout. . In other words, whether or not it is possible to raise the temperature of the cooling water to a determination value for determining completion of warming up of the engine 1 by releasing heat corresponding to the heat storage amount Qk to the cooling water of the circulation circuit. To be judged.
  • the switching valve 11 when only the heat storage material 6 is in the sensible heat storage state and when both the heat storage materials 6 and 7 are in the sensible heat storage state, the switching valve 11 is switched from the first switching position to the second switching position. Thus, heat radiation from the low-melting-point heat storage material 6 to the cooling water of the circulation circuit is performed. When the heat dissipation from the low melting point heat storage material 6 is completed, the switching valve 11 is switched from the second switching position to the third switching position, so that the heat dissipation from the high melting point heat storage material 7 to the cooling water of the circulation circuit is performed. Done.
  • the switching valve 11 When only the high-melting-point heat storage material 7 is in the sensible heat storage state, the switching valve 11 is switched from the first switching position to the third switching position, so that the high-melting-point heat storage material 7 is switched to the cooling water of the circulation circuit. Heat dissipation. When the heat dissipation from the high-melting-point heat storage material 7 is completed, the switching valve 11 is switched from the third switching position to the second switching position, so that the heat dissipation from the low-melting-point heat storage material 6 to the cooling water in the circulation circuit is performed. Done. In addition, in performing heat radiation from the heat storage materials 6 and 7 in the first heat radiation mode, it is also conceivable that both the heat storage materials 6 and 7 are in a latent heat storage state. In this case, it is preferable to radiate heat from the low-melting-point heat storage material 6 to the cooling water in the circulation circuit, and to complete heat radiation from the high-melting-point heat storage material 7 to the cooling water in the circulation circuit.
  • the switching valve 11 Is switched from the first switching position to the fourth switching position, so that heat is dissipated from the low-melting-point heat storage material 6 to the cooling water in the circulation circuit, and from the high-melting-point heat storage material 7 to the cooling water in the circulation circuit. Heat dissipation is also performed.
  • both the heat storage materials 6 and 7 are in a latent heat storage state.
  • the switching valve 11 is switched to the second switching position to radiate heat from the low-melting-point heat storage material 6 to the cooling water in the circulation circuit, and after this is completed, the switching valve 11 is switched to the third switching position. It is preferable to radiate heat from the high melting point heat storage material 7 to the cooling water in the circulation circuit.
  • the heat storage material 7 having a high melting point as much as possible is in a latent heat storage state.
  • the heat storage to the heat storage materials 6 and 7 is performed.
  • the heat storage materials 6 and 7 are each stored in such a manner that the heat storage materials 6 and 7 are in a latent heat storage state in which heat can be stored most effectively (latent heat storage state in which heat can be stored for the longest time).
  • Heat storage is performed. Therefore, the heat storage state of the heat storage container 5 (heat storage materials 6 and 7) can be maintained over a long period.
  • heat storage Heat release is preferentially performed from the materials 6 and 7 in the sensible heat storage state. For this reason, heat release from the heat storage materials 6 and 7 in the heat storage state is performed in a heat release manner that continues the latent heat storage state of the heat storage materials 6 and 7 as long as possible.
  • the latent heat storage state of the heat storage materials 6 and 7 can be maintained for as long as possible.
  • the heat storage state in the heat storage container 5 can be maintained over a long period.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the heat radiation routine of this embodiment.
  • processes S301 to S303, S306 to S307) corresponding to S201 to S206 (FIG. 4) in the heat radiation routine of the first embodiment are performed, and the processes of S304 and S305 are added to that process. Yes.
  • This added processing is for obtaining the required heat output Qout in consideration of heat radiation from the heat source of the automobile to the cooling water of the circulation circuit.
  • the cooling water of the circulation circuit receives heat radiation from the heat source of the automobile such as the engine 1 or the exhaust heat recovery device 10, and the temperature rises accordingly.
  • the required amount of heat output Qout for heating the cooling water (the temperature adjusting unit of the automobile) so as to increase the temperature of the cooling water in the circulation circuit to a determination value for determining completion of warming up of the engine 1 is 1 and the exhaust heat recovery device 10 are affected by heat radiation from the heat source of the automobile to the cooling water. Therefore, it is preferable to obtain the required heat output amount Qout in consideration of such influence in order to improve the accuracy of the required heat output amount Qout.
  • the circulation circuit starts from the automobile heat source such as the engine 1 or the exhaust heat recovery unit 10 in S304.
  • the amount of heat release Qn is obtained as the amount of heat transferred to the cooling water.
  • the amount of heat transferred from the engine 1 to the cooling water is estimated from parameters such as the amount of fuel consumed by the engine 1 and the amount of intake air of the engine 1, and from the exhaust heat recovery unit 10.
  • the amount of heat transferred to the cooling water is estimated from parameters such as the exhaust temperature of the engine 1, the amount of fuel consumed by the engine 1, and the intake air amount of the engine 1.
  • the heat radiation amount Qn is obtained based on the estimated heat amount.
  • the heat release amount Qn is subtracted from the required heat output amount Qout obtained in S302, and the value after the subtraction is set as a new required heat output amount Qout.
  • the required heat output amount Qout decreases as the heat release amount Qn increases. For this reason, as the heat radiation amount Qn increases, the possibility of heat radiation from the heat storage container 5 (heat storage materials 6 and 7) in the first heat radiation mode increases through the processing of S306 to S308. Furthermore, if the heat release amount Qn is equal to or greater than the required heat output amount Qout obtained in S302, the required heat output amount Qout can be satisfied by the heat release amount Qn. In this case, when performing heat radiation from the heat storage container 5 (heat storage materials 6 and 7) in the first heat radiation mode in the process of S307, the necessary heat output amount Qout is already satisfied by the heat radiation amount Qn. 11 is switched to the first switching position, so that the heat release from the heat storage container 5 is prohibited.
  • the following effects can be obtained.
  • the accuracy of the required heat output Qout can be improved by obtaining the required heat output Qout in consideration of heat radiation from the heat source of the automobile to the cooling water of the circulation circuit.
  • heat is radiated from the heat storage container 5 to the cooling water of the circulation circuit so as to satisfy the required heat output Qout with low accuracy, there is a possibility that the heat dissipation is performed wastefully by an error of the required heat output Qout. .
  • the required heat output amount Qout since the accuracy of the required heat output amount Qout can be improved as described above, the required heat output amount that is low in accuracy when performing heat radiation from the heat storage container 5 to the cooling water of the circulation circuit to satisfy the required heat output amount Qout. As in the case where the above heat dissipation is performed to satisfy Qout, it is possible to suppress the heat dissipation being performed wastefully.
  • each said embodiment can also be changed as follows, for example.
  • the required heat output amount Qout for heating the cooling water in the circulation circuit varies depending on the fluctuation of the heat amount directly applied to the cooling water from the heat source of the automobile such as the engine 1 or the exhaust heat recovery device 10. For this reason, immediately after it is determined that it is impossible to satisfy the required heat output amount Qout with only the heat storage amount Qk of the heat storage material in the sensible heat storage state among the heat storage materials 6 and 7, the cooling water is supplied from the heat source of the automobile. There is also a possibility that the amount of heat directly applied to the surface fluctuates to the increase side, thereby reducing the required heat output amount Qout.
  • the latent heat storage is performed even though the necessary heat output Qout can be satisfied only by heat release from the heat storage material in the sensible heat storage state.
  • the heat storage material in the state is radiated and the heat storage material is unnecessarily shifted to the sensible heat storage state.
  • the required heat output amount Qout is the amount of heat to be radiated from the heat storage container 5 in order to increase the temperature of the cooling water in the circulation circuit to a determination value for determining completion of warming up of the engine 1
  • the required heat output amount Qout may be a heat amount to be radiated from the heat storage container 5 in order to increase the temperature of the cooling water to a value necessary for heating the passenger compartment by the air conditioner (heater core 9 or the like).
  • the required heat output amount Qout is reduced to an appropriate temperature.
  • the amount of heat to be radiated from the heat storage container 5 may be set to increase.
  • the motor generator is formed by forming the same circuit so that heat can be exchanged between the refrigerant circulating to cool the motor generator, the inverter and the like and the cooling water circulating through the circulation circuit.
  • an inverter or the like may be used as an automobile heat source for storing heat in the heat storage container 5.
  • the heat storage amount Q6 of the heat storage material 6 In determining the heat storage amount Q6 of the heat storage material 6, some of the first temperature sensor 22a, the first inlet water temperature sensor 22b, and the first outlet water temperature sensor 22c are omitted, and detection values from a small number of sensors are used.
  • the heat storage amount Q6 may be obtained by estimation while being used.
  • the heat storage amount Q7 of the heat storage material 7 In determining the heat storage amount Q7 of the heat storage material 7, some of the second temperature sensor 23a, the second inlet water temperature sensor 23b, and the second outlet water temperature sensor 23c are omitted, and detection values from a small number of sensors are used.
  • the heat storage amount Q7 may be obtained by estimation while being used.
  • the detection value of the first inlet water temperature sensor 22b or the detection value of the second inlet water temperature sensor 23b may be substituted with an estimated value from the detection value of the engine water temperature sensor 24. -Instead of obtaining various information (such as driving time and mileage) for obtaining the estimated heat input Qin based on the information from the navigation system 19, a dedicated setting switch operated by the passenger is provided to The above information may be obtained based on the signal.
  • -It is also possible to use three or more types of heat storage materials having different melting points as the plurality of types of heat storage materials, and selectively store heat to these heat storage materials, or selectively release heat from these heat storage materials.

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Abstract

 融点の異なる複数種類の蓄熱材(6,7)が収容された蓄熱容器(5)への蓄熱を行う際には、可能な限り高融点の蓄熱材(7)が潜熱蓄熱状態となるように蓄熱材(6,7)への蓄熱が行われる。言い換えれば、蓄熱材(6,7)が最も効果的に熱を蓄え得る潜熱蓄熱状態となるような蓄熱の仕方で、蓄熱材(6,7)への蓄熱が行われる。また、循環回路の冷却水を加熱すべく蓄熱容器(5)からの放熱を行う際には、蓄熱材(6,7)のうち顕熱蓄熱状態にあるものから優先的に放熱が行われる。このため、蓄熱状態にある蓄熱容器(5)からの放熱が、蓄熱材(6,7)の潜熱蓄熱状態を可能な限り長く継続される放熱の仕方で行われる。このような放熱の仕方で蓄熱容器(5)からの放熱を行うことで、蓄熱材(6,7)の潜熱蓄熱状態が可能な限り長い期間に亘って保持される。以上により、蓄熱容器(5)の蓄熱状態を長い期間に亘って保持することができる。

Description

車両の蓄熱装置
 本発明は、車両の蓄熱装置に関する。
 自動車等の車両には、同車両の熱源からの余剰の熱を蓄熱体に一時的に蓄えておき、その蓄熱体に蓄えられた熱を車両の温度調節部の加熱に用いるとき等に放出して使用する蓄熱装置が設けられている。こうした蓄熱装置において、上記蓄熱体の容量を小さく抑えつつ同蓄熱体での蓄熱量を大きくするためには、上記蓄熱体として潜熱蓄熱を行うことが可能なものを採用することが有効である。ここで、潜熱蓄熱とは、蓄熱体を形成する材料の状態変化(例えば固体と液体との間での変化)に伴う同材料の吸熱・放熱を利用した蓄熱のことである。
 図6は、潜熱蓄熱が可能な蓄熱体の状態変化と同蓄熱体の温度変化との関係を示している。
 同図から分かるように、蓄熱体が固体である状態のもと、蓄熱体に車両の熱源からの熱を付与すると、同蓄熱体の温度が上昇して融点Tに達する。その後、蓄熱体への熱の付与を続けると、蓄熱体は温度をほぼ一定の状態に保ったまま固体から液体へと徐々に変化してゆく。そして、蓄熱体全体が液体に変化すると、上記熱の付与によって蓄熱体の温度が再び上昇してゆくようになる。
 一方、蓄熱体が液体である状態のもと、蓄熱体に蓄えられた熱を車両の温度調節部の加温に用いる際には、蓄熱体に蓄えられた熱が放出されるようになる。このように蓄熱体からの放熱が行われると、同蓄熱体の温度が融点Tよりも高い値から同融点Tまで低下する。その後、蓄熱体からの放熱を続けると、蓄熱体は温度をほぼ一定の状態に保ったまま液体から固体へと徐々に変化してゆく。そして、蓄熱体全体が固体に変化すると、上記放熱によって蓄熱体の温度が再び低下してゆくようになる。
 ちなみに、蓄熱体が固体の状態で同蓄熱体に熱が蓄えられているときには、蓄熱体が顕熱蓄熱状態となっており、蓄熱装置において顕熱蓄熱が行われていることになる。また、蓄熱体への熱の付与により、同蓄熱体が液体の状態になることで、言い換えれば蓄熱体が潜熱蓄熱状態となることで、蓄熱装置において潜熱蓄熱が行われることとなる。蓄熱装置での蓄熱状態を長い期間に亘って保持するためには、蓄熱体を潜熱蓄熱状態としておくことが好ましい。このため、潜熱蓄熱を行うことが可能な蓄熱体を備えた蓄熱装置では、その蓄熱体を可能な限り潜熱蓄熱状態に保持することが望まれている。
 こうしたことを実現するため、例えば特許文献1では、蓄熱体を複数に仕切るとともに、蓄熱を行う際には仕切られた各蓄熱体に対し車両の熱源からの熱を順番に付与するようにしている。具体的には、仕切られた各蓄熱体を一つずつ潜熱蓄熱状態とするよう、それら蓄熱体に対し選択的に車両の熱源からの熱が付与される。この場合、それら蓄熱体での蓄熱を行うべく同蓄熱体に車両の熱源からの熱を付与する際、蓄熱体全体のうちの少なくとも一部を速やかに潜熱蓄熱状態とすることができる。このように蓄熱体全体のうちの少なくとも一部を潜熱蓄熱状態とすることができれば、その分だけ蓄熱装置における蓄熱状態の保持期間を長くすることが可能になる。
特開平6-185411公報(段落[0046]、図2)
 特許文献1によれば、蓄熱装置における蓄熱体への蓄熱を行うに当たり、その蓄熱体全体のうちの少なくとも一部を速やかに潜熱蓄熱状態とすることができるようにはなる。ただし、蓄熱体への蓄熱を開始した後、車両の熱源からの発熱が停止するまでの間に、可能な限り多くの蓄熱体を潜熱蓄熱状態とすることが蓄熱装置における蓄熱状態の保持期間を長くするうえでより一層好ましく、こうしたことを実現するうえで特許文献1の技術には更なる改善の余地がある。
 また、車両における温度調節部を加熱すべく、蓄熱状態にある蓄熱体からの放熱を行う際の放熱の仕方も、蓄熱装置における蓄熱状態の保持期間に影響を及ぼす。すなわち、蓄熱体からの放熱を行った後、蓄熱体全体のうち潜熱蓄熱状態となる部分が多くなるほど、蓄熱装置における蓄熱状態の保持期間を長くすることが可能になる。しかし、特許文献1には蓄熱体からの放熱の仕方について詳しく述べられておらず、蓄熱装置における蓄熱状態の保持期間を長くすることを意図した蓄熱体からの放熱の仕方に関しても、特許文献1の技術には更なる改善の余地がある。
 本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、蓄熱体の蓄熱状態をより一層長い期間に亘って保持することができる車両の蓄熱装置を提供することにある。
 上記目的を達成するため、本発明に従う車両の蓄熱装置では、車両の熱源からの熱を受けて潜熱蓄熱を行うことの可能な蓄熱体が、融点の異なる複数種類の蓄熱材を含む。これら複数種類の蓄熱材への蓄熱、及び、それら各蓄熱材からの放熱は、制御部により制御される。この制御部は、蓄熱体に残っている蓄熱量に応じて、それら複数種類の蓄熱材への蓄熱の仕方、または複数種類の蓄熱材からの放熱の仕方を変更する。このため、蓄熱体への蓄熱を行うべく車両の熱源からの熱を複数種類の蓄熱材に付与する際、蓄熱体に残っている蓄熱量に応じて、それら蓄熱材が最も効率よく潜熱蓄熱状態となる蓄熱の仕方で同蓄熱を行うことが可能になる。また、蓄熱状態にある複数種類の蓄熱材からの放熱を行う際、蓄熱体に残っている蓄熱量に応じて、それら蓄熱材の潜熱蓄熱状態が可能な限り長く継続される放熱の仕方で同放熱を行うことも可能になる。以上のように複数種類の蓄熱材への蓄熱、及び、それら蓄熱材からの放熱を行うことで、複数種類の蓄熱材における潜熱蓄熱状態を長い期間に亘って保持することができる。
 本発明の一態様では、複数種類の蓄熱材として、低融点の蓄熱材とそれよりも高融点の蓄熱材との二種類の蓄熱材が設けられる。ここで、高融点の蓄熱材を潜熱蓄熱状態とした場合には、低融点の蓄熱材を潜熱蓄熱状態とした場合よりも、効果的に熱を蓄えておくことができる。このため、制御部は、上記蓄熱体への蓄熱を行うに当たり、車両の熱源から蓄熱体への推定入熱量と高融点の蓄熱材に残っている熱量とに基づき、上記推定入熱量分の熱によって高融点の蓄熱材での潜熱蓄熱が可能であるか否かを判断する。そして、制御部は、高融点の蓄熱材での潜熱蓄熱が可能であると判断されたときにはそれを優先して行う。また、制御部は、高融点の蓄熱材での潜熱蓄熱が可能であるか否かの判断が実行できなかったときや、高融点の蓄熱材での潜熱蓄熱が不可能であると判断されたときには低融点の蓄熱材への蓄熱を優先して行う。以上により、可能な限り高融点の蓄熱材が潜熱蓄熱状態となるように蓄熱体への蓄熱が行われる。言い換えれば、蓄熱体が最も効果的に熱を蓄え得る潜熱蓄熱状態(最も長時間に亘って熱を蓄え得る潜熱蓄熱状態)となるような蓄熱の仕方で、各蓄熱材への蓄熱を行うことができる。
 本発明の一態様では、制御部は、蓄熱体からの放熱を行うに当たり、複数種類の蓄熱材のうち顕熱蓄熱状態にあるものから優先的に放熱を行う。これにより、蓄熱状態にある複数種類の蓄熱材からの放熱が、それら蓄熱材の潜熱蓄熱状態を可能な限り長く継続される放熱の仕方で行われるようになる。このような放熱の仕方で複数種類の蓄熱材からの放熱を行うことで、蓄熱材における潜熱蓄熱状態を長い期間に亘って保持することができる。
 本発明の一態様では、制御部は、車両の温度調節部を加熱するための必要出熱量と複数種類の蓄熱材それぞれの蓄熱量とに基づき、複数種類の蓄熱材のうち顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量だけで上記必要出熱量を満たすことが可能であるか否かを判断する。そして、制御部は、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量だけで上記必要出熱量を満たすことが可能であると判断されたときには、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材のみから放熱を行うことで、車両の温度調節部に対し必要な加熱を行う。また、制御部は、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量だけで上記必要出熱量を満たすことが不可能であると判断されたときには、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からも放熱を行うことで、車両の温度調節部に対し必要な加熱を行う。以上により、蓄熱材における潜熱蓄熱状態を可能な限り長い期間に亘って保持しつつ、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量だけで車両の温度調節部に対する必要な加熱を行えないときには、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からも放熱を行って上記必要な加熱を速やかに実現することができる。
 本発明の一態様では、制御部は、複数種類の蓄熱材のうち顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量だけで車両の温度調節部を加熱するための必要出熱量を満たすことが不可能であると判断されたとき、その判断がされてから所定期間が経過するまでは顕蓄熱蓄熱状態にある蓄熱材のみから放熱を行って、車両の温度調節部に対する加熱を行う。そして、制御部は、その所定期間が経過した後にも顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量だけでは上記必要出熱量を満たすことが不可能であると判断されているとき、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からも放熱を行い、それによっても車両の温度調節部に対する加熱を行うようにする。
 ここで、車両の温度調節部を加熱するための必要出熱量は、車両の熱源から上記温度調節部に直接的に付与される熱量の変動によって変わる。このため、複数種類の蓄熱材のうち顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量だけで車両の温度調節部を加熱するための必要出熱量を満たすことが不可能であると判断された直後、車両の熱源から上記温度調節部に直接的に付与される熱量が増大側に変動し、それによって上記必要出熱量が少なくなる可能性もある。このような状況のもとで潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱が行われると、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱のみで上記必要出熱量を満たせるにもかかわらず、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱が行われて同蓄熱材が意味なく顕熱蓄熱状態へと移行してしまうおそれがある。
 しかし、上述したように、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量だけでは上記必要出熱量を満たすことが不可能であると判断された後、所定期間が経過するまでは制御部により顕熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱が行われる。そして、所定期間が経過しても上記不可能であるとの判断がなされているとき、制御部により潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱が行われるようになる。このため、上記必要出熱量を満たすことが不可能であると判断された直後に上記必要出熱量が少なくなるような状況のもとで、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱が行われて同蓄熱材が意味なく顕熱蓄熱状態へと移行してしまうことを回避できる。
第1実施形態における蓄熱装置の全体構成を示す略図。 (a)及び(b)は、蓄熱材における現在の蓄熱量、推定入熱量、及び、同蓄熱材における潜熱蓄熱状態な蓄熱量との関係を示す説明図。 上記蓄熱装置における蓄熱手順を示すフローチャート。 上記蓄熱装置における放熱手順を示すフローチャート。 第2実施形態の蓄熱装置における放熱手順を示すフローチャート。 潜熱蓄熱が可能な蓄熱体の状態変化と同蓄熱体の温度変化との関係を示す説明図。
 [第1実施形態]
 以下、本発明を自動車の蓄熱装置に具体化した第1実施形態について、図1~図4を参照して説明する。
 自動車には、図1に示されるように、エンジン1との間で熱交換を行う冷却水(熱媒体)を循環させる循環回路が設けられている。こうした循環回路での冷却水の循環は、例えば電動式のウォータポンプ2を用いて行われる。循環回路においては、ウォータポンプ2から吐出された冷却水が、エンジン1、ヒータコア9、排熱回収器10、及びメイン通路3を通過した後、上記ウォータポンプ2に戻るようになっている。上記ヒータコア9は、自動車に搭載された空調装置を通じて車室内を暖房する際、同装置により車室に送風される空気を上記冷却水の熱によって暖めるためのものである。上記排熱回収器10は、その内部を通過する冷却水とエンジン1の排気との間での熱交換を通じて同排気の熱を上記冷却水により回収するためのものである。
 自動車では、エンジン1や排熱回収器10等が熱源となり、そうした熱源からの熱が循環回路を循環する冷却水に伝達される。この自動車の蓄熱装置は、エンジン1や排熱回収器10等の熱源からの余剰の熱を一時的に蓄えておき、その蓄えられた熱を自動車における加熱すべき部分(以下、温度調節部という)の加熱に用いるとき等に放出する。ここで、自動車における蓄熱装置の詳細な構造について説明する。
 循環回路において、排熱回収器10の下流かつウォータポンプ2の上流には、メイン通路3を迂回するバイパス通路4が設けられている。このバイパス通路4には外部と断熱された蓄熱容器5が設けられている。蓄熱容器5は、潜熱蓄熱を行うことが可能であり且つ過冷却現象を生じさせることの可能な蓄熱体を収容している。蓄熱容器5の内部は二つの収容室5a,5bに仕切られている。これら収容室5a,5bにはそれぞれ蓄熱材6,7が入れられている。詳しくは、収容室5aには低融点の蓄熱材6が入れられており、収容室5bには同蓄熱材6よりも高融点の蓄熱材7が入れられている。すなわち、蓄熱容器5に収容された蓄熱体は、融点の異なる複数種類の蓄熱材6,7を含む。なお、バイパス通路4は、蓄熱容器5の上流で収容室5a,5bをそれぞれ通過する支流部4a,4bに分岐している。そして、これら支流部4a,4bは蓄熱容器5の下流で合流している。
 バイパス通路4の蓄熱容器5は、収容室5a,5b内に高温の冷却水を流入させて同冷却水の熱を蓄熱材6,7に付与することで、それら蓄熱材6,7に自動車の熱源からの余剰の熱を蓄えるものである。また、蓄熱容器5の蓄熱材6,7に蓄えられた熱の放出は、収容室5a,5bに低温の冷却水を流入させて蓄熱材6,7からの熱を奪い、それによって温度上昇した冷却水を収容室5a,5bから流出させることで実現される。バイパス通路4における支流部4aと支流部4bとの分岐部分には、それら支流部4a,4bを通じての冷却水の流通を禁止・許可すべく、第1~第4切換位置の間で切換動作する切換弁11が設けられている。なお、第1~第4切換位置のいずれかに切り換えられた切換弁11は、それぞれ次のように機能する。
 第1切換位置に切り換えられた切換弁11は、支流部4aを通じての冷却水の流通を禁止するとともに、支流部4bを通じての冷却水の流通も禁止する。第2切換位置に切り換えられた切換弁11は、支流部4aを通じての冷却水の流通を許可する一方、支流部4bを通じての冷却水の流通を禁止する。第3切換位置に切り換えられた切換弁11は、支流部4aを通じての冷却水の流通を禁止する一方、支流部4bを通じての冷却水の流通を許可する。第4切換位置に切り換えられた切換弁11は、支流部4aを通じての冷却水の流通を許可するとともに、支流部4bを通じての冷却水の流通も許可する。
 次に、本実施形態の蓄熱装置における電気的構成について説明する。
 この蓄熱装置は、自動車に搭載された各種機器の制御を実行する電子制御装置21を備えている。電子制御装置21は、上記制御に係る各種演算処理を実行するCPU、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたROM、CPUの演算結果等が一時記憶されるRAM、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。なお、電子制御装置21は、ヒータコア9における空気の加熱及びその加熱された空気の車室内への送風の制御を司る空調制御コンピュータ20、及び、自動車に搭載されたナビゲーションシステム19に対し、車内ネットワーク(CAN)を通じて接続されている。電子制御装置21は、相互通信により空調制御コンピュータ20及びナビゲーションシステム19と必要な情報を共有するようになっている。
 電子制御装置21の入力ポートには、以下に示す各種センサ等が接続されている。
 ・蓄熱容器5の収容室5a内に入れられた低融点の蓄熱材6の温度を検出する第1温度センサ22a。
 ・バイパス通路4の支流部4aを通じて上記収容室5aに流入する冷却水の温度を検出する第1入口水温センサ22b。
 ・バイパス通路4の支流部4aを通じて上記収容室5aから流出する冷却水の温度を検出する第1出口水温センサ22c。
 ・蓄熱容器5の収容室5b内に入れられた高融点の蓄熱材7の温度を検出する第2温度センサ23a。
 ・バイパス通路4の支流部4bを通じて上記収容室5bに流入する冷却水の温度を検出する第2入口水温センサ23b。
 ・バイパス通路4の支流部4aを通じて上記収容室5bから流出する冷却水の温度を検出する第2出口水温センサ23c。
 ・循環回路におけるエンジン1出口での冷却水の温度を検出するエンジン水温センサ24。
 ・エンジン1の吸入空気量を検出するエアフローメータ25。
 ・エンジン1の出力軸の回転速度(エンジン回転速度)を検出する回転速度センサ26。
 ・エンジン1の排気系における触媒上流の排気温を検出する排気温センサ27。
 電子制御装置21の出力ポートには、エンジン1を駆動するための各種機器の駆動回路、ウォータポンプ2の駆動回路、及び切換弁11の駆動回路等が接続されている。
 そして、電子制御装置21は、上記各種センサから入力した検出信号に基づき、エンジン回転速度やエンジン負荷(エンジン1の1サイクル当たりに燃焼室2に吸入される空気の量)といったエンジン運転状態を把握する。電子制御装置21は、エンジン負荷やエンジン回転速度といったエンジン運転状態に応じて、上記出力ポートに接続されたエンジン1を駆動するための各種機器の駆動回路に指令信号を出力する。こうしてエンジン1における各種の運転制御、例えば燃料噴射制御、点火時期制御、及びスロットル開度制御といった各種の運転制御が電子制御装置21を通じて実施される。
 また、電子制御装置21は、上記各種センサから入力した検出信号等に基づき、循環回路における冷却水の温度、エンジン1及びヒータコア9にて必要とされる熱量、蓄熱容器5(蓄熱材6,7)に蓄えられた熱量、及び冷却水が排熱回収器10から受ける熱量等を把握する。電子制御装置21は、それら把握した温度や熱量に応じて、上記出力ポートに接続されたウォータポンプ2の駆動回路及び切換弁11の駆動回路に指令信号を出力する。こうして自動車の蓄熱装置におけるウォータポンプ2の駆動制御、及び切換弁11の切り換え制御等が電子制御装置21を通じて実施される。このようにウォータポンプ2の駆動制御、及び切換弁11の切り換え制御を行う電子制御装置21は、蓄熱容器5(蓄熱材6,7)への蓄熱及び同蓄熱容器5からの放熱を制御する制御部として機能する。
 次に、蓄熱装置における蓄熱容器5への蓄熱、及び蓄熱容器5からの放熱の概要について説明する。
 蓄熱装置では、循環回路を循環する冷却水の熱を蓄熱容器5内の蓄熱材6,7に付与することが可能であるとき、それら蓄熱材6,7への蓄熱が行われる。詳しくは、切換弁11が第2切換位置または第3切換位置に切り換えられることにより、バイパス通路4の支流部4aまたは支流部4bを通じての冷却水の流通が許可されるとともに、高温の冷却水をバイパス通路4の支流部4aまたは支流部4bを通じて蓄熱容器5の収容室5aまたは収容室5bに流入させる。そして、その高温の冷却水が蓄熱容器5の収容室5a,5bを通過する際、同冷却水と収容室5a,5b内の蓄熱材6,7との間の熱交換を通じて、その冷却水の熱が蓄熱材6,7に伝達される。こうした熱の伝達により蓄熱材6,7が固体のままの状態で温度上昇すると、蓄熱容器5で顕熱蓄熱が行われるようになる。その後、蓄熱材6,7が更に温度上昇して固体の状態から液体に変化すると、蓄熱容器5で潜熱蓄熱が行われるようになる。そして、蓄熱容器5での蓄熱が行われた後、切換弁11を第1切換位置に切り換えると、蓄熱容器5(蓄熱材6,7)が蓄熱状態(顕熱蓄熱状態または潜熱蓄熱状態)に保持される。
 ここで、蓄熱容器5に熱を蓄えるに当たり、高融点の蓄熱材7のみを潜熱蓄熱状態とした場合と低融点の蓄熱材6のみを潜熱蓄熱状態とした場合とで比較してみると、高融点の蓄熱材7のみを潜熱蓄熱状態とした場合には、低融点の蓄熱材6のみを潜熱蓄熱状態とした場合よりも、効果的に熱を蓄えておくことが可能になる。このことを考慮して、蓄熱材6,7への蓄熱を行う際には、自動車の熱源(直接的には循環回路の冷却水)から蓄熱材6,7への推定入熱量Qin、及び、蓄熱材7に残っている蓄熱量Q7に基づき、蓄熱材6,7への蓄熱への仕方が変更される。ちなみに、上記推定入熱量Qinとは、自動車の運転終了までの間に蓄熱材6,7に対し付与することの可能な熱量の推定値である。
 そして、上記推定入熱量Qin分の熱によって高融点の蓄熱材7を液体となるまで温度上昇させて潜熱蓄熱状態とすることが可能であれば、その蓄熱材7への蓄熱を優先して行う第1蓄熱モードとされる。すなわち、図2(a)に示されるように、蓄熱材7の蓄熱量Q7に推定入熱量Qinを加えた値が蓄熱材7を潜熱蓄熱状態とすることの可能な蓄熱量Qs以上であれば、蓄熱材6,7への蓄熱が上記第1蓄熱モードで行われる。一方、上記推定入熱量Qin分の熱によって高融点の蓄熱材7を潜熱蓄熱状態とすることが可能であるか否かを判断できなかったときや、上記推定入熱量Qin分の熱によっては蓄熱材7を潜熱蓄熱状態とすることが不可能であるときには、低融点の蓄熱材6への蓄熱を優先して行う第2蓄熱モードとされる。すなわち、図2(b)に示されるように、蓄熱材7の蓄熱量Q7に推定入熱量Qinを加えた値が蓄熱材7を潜熱蓄熱状態とすることの可能な蓄熱量Qs未満であれば、蓄熱材6,7への蓄熱が上記第2蓄熱モードで行われる。
 以上により、可能な限り高融点の蓄熱材7が潜熱蓄熱状態となるように蓄熱容器5(蓄熱材6,7)への蓄熱が行われる。言い換えれば、蓄熱材6,7が最も効果的に熱を蓄え得る潜熱蓄熱状態(最も長時間に亘って熱を蓄え得る潜熱蓄熱状態)となるような蓄熱の仕方で、各蓄熱材6,7への蓄熱が行われる。
 一方、蓄熱装置においては、蓄熱容器5に蓄えられた熱を利用して自動車の温度調節部を加熱すべきとき、例えば循環回路を循環する冷却水の温度がエンジン1の暖機完了を判定するための判定値未満であって上記冷却水を加熱すべきとき、蓄熱容器5(蓄熱材6,7)からの放熱が行われる。なお、このときの循環回路の冷却水は、自動車において蓄熱容器5に蓄えられた熱を利用して加熱すべき温度調節部となる。蓄熱容器5(蓄熱材6,7)からの放熱を行う際には、切換弁11が第2~第4切換位置のうちのいずれかに切り換えられる。これにより、バイパス通路4の支流部4a及び支流部4bのうちの少なくとも一方を通じての冷却水の流通が許可され、それに伴い低温の冷却水が収容室5a及び収容室5bのうちの少なくとも一方を通過する。収容室5a,5bを低温の冷却水が通過するとき、その低温の冷却水と蓄熱材6,7との間の熱交換を通じて、蓄熱材6,7から上記冷却水に熱が伝達される。このように蓄熱材6,7からの熱が伝達されて高温となった冷却水を蓄熱容器5から流出させることで、蓄熱容器5(蓄熱材6,7)に蓄えられた熱の放出が行われる。その結果、循環回路を循環する冷却水が蓄熱容器5に蓄えられた熱を利用して加熱される。なお、蓄熱容器5の蓄熱材6,7は、自身の熱を上述したように冷却水に伝達するにつれて温度低下してゆく。そして、蓄熱材6,7が潜熱蓄熱状態(液体の状態)のもとで上述したように温度低下すると、それに伴って蓄熱材6,7が固体へと徐々に変化してゆく。蓄熱材6,7が液体から固体へと変化することで、蓄熱材6,7が潜熱蓄熱状態から顕熱蓄熱状態へと移行することになる。
 ここで、蓄熱容器5において、蓄熱材6,7に蓄えられた熱を長い期間に亘って同蓄熱材6,7に保持するためには、高融点の蓄熱材7を可能な限り長く潜熱蓄熱状態としておくことが好ましい。こうしたことを考慮して、蓄熱材6,7からの放熱を行う際には、循環回路の冷却水の温度をエンジン1の暖機完了を判定するための判定値まで上昇するよう同冷却水(自動車の温度調節部)を加熱するための必要出熱量Qout、及び、蓄熱材6,7に残っている蓄熱量Q6,Q7に基づき、蓄熱材6,7からの放熱の仕方が変更される。ちなみに、上記必要出熱量Qoutとは、循環回路内の冷却水の温度を上記判定値まで上昇させるために蓄熱容器5から放出する必要のある熱量である。
 そして、蓄熱材6,7のうち顕熱蓄熱状態にある蓄熱材に残っている蓄熱量だけで上記必要出熱量Qoutを満たすことが可能であれば、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材のみから放熱を行う第1放熱モードとされる。すなわち、蓄熱材6,7からの放熱を第1放熱モードで行うことにより、循環回路の冷却水(自動車の温度調節部)に対し必要な加熱が行われる。一方、蓄熱材6,7のうち顕熱蓄熱状態にある蓄熱材に残っている蓄熱量だけで上記必要出熱量Qoutを満たすことが可能であるか否かを判断できなかったときや、上記蓄熱量だけでは必要出熱量Qoutを満たすことが不可能であるときには、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からも放熱を行う第2放熱モードとされる。すなわち、蓄熱材6,7からの放熱を第2放熱モードで行うことにより、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱だけでなく、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からも放熱も行われ、それらの放熱を通じて循環回路の冷却水(自動車の温度調節部)に対し必要な加熱が行われる。
 以上により、蓄熱容器5(蓄熱材6,7)に蓄えられた熱を利用して自動車の温度調節部を加熱すべきとき、その加熱を実現すべく蓄熱材6,7からの放熱を行うに当たり、蓄熱材6,7のうち顕熱蓄熱状態にあるものから優先的に放熱が行われる。このため、蓄熱容器5(蓄熱材6,7)からの放熱が、蓄熱材6,7の潜熱蓄熱状態を可能な限り長く継続される放熱の仕方で行われるようになる。
 次に、蓄熱容器5(蓄熱材6,7)への蓄熱の詳細について、蓄熱ルーチンを示す図3のフローチャートを参照して説明する。この蓄熱ルーチンは、電子制御装置21を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
 同ルーチンにおいては、まず蓄熱材6,7への蓄熱が可能であるか否かが判断される(S101)。すなわち、循環回路を循環する冷却水の熱を蓄熱材6,7に付与することが可能であるか否か、より具体的には上記冷却水の温度が蓄熱材6,7の温度よりも高いか否かが判断される。そして、循環回路を循環する冷却水の温度が蓄熱材6や蓄熱材7の温度よりも高く、蓄熱材6,7への蓄熱が可能である旨判断されると、蓄熱材6,7への蓄熱を行うための処理(S102~S107)が行われる。
 この一連の処理として、S102では、自動車の運転停止までの運転の予測が可能であるか否かが判断される。具体的には、自動車の乗員により操作されるナビゲーションシステム19からの各種の情報に基づき、同システム19において今回の自動車の運転での目的地が設定されているか否かが判断される。そして、ナビゲーションシステム19に目的地が設定されている場合には、自動車の運転停止までの運転の予測が可能である旨判断される。その後、S103では推定入熱量Qinが求められる。
 この推定入熱量Qinは、自動車の運転停止までにエンジン1や排熱回収器10といった自動車の熱源から循環回路の冷却水に付与される熱量によって決まる。この熱量に関しては、ナビゲーションシステム19から得られる情報である今回の自動車の運転での目的地や現在位置に基づき自動車の運転停止までの走行距離や運転時間を予測し、更には電子制御装置21のRAMに記録されている自動車の運転履歴(運転の仕方)を参照することで推定可能である。そして、それら走行距離、運転時間、及び運転履歴等によって推定される上記冷却水に付与される熱量等に基づき、自動車の運転終了までの間に蓄熱材6,7に対し付与することの可能な熱量を表す上記推定入熱量Qinを求めることができる。
 S104では、第2温度センサ23aによって検出される蓄熱材7の現在の温度、並びに、これまでに蓄熱材7に対し出入りした熱量の累積値等を用いて、蓄熱材7の現在の蓄熱量Q7が求められる。ちなみに、これまでに蓄熱材7に対し出入りした熱量の累積値は、第2入口水温センサ23bや第2出口水温センサ23cからの信号を用いて計算することが可能である。そして、S105では、上記推定入熱量Qinと、高融点の蓄熱材7を潜熱蓄熱状態とすることの可能な蓄熱量Qsから現在の蓄熱材7に残っている上記蓄熱量Q7を減算した値「Qs-Q7」とを比較し、上記推定入熱量Qinが「Qs-Q7」以上であるか否かが判断される。言い換えれば、推定入熱量Qin分の熱を蓄熱材7に加えることで、高融点の蓄熱材7が潜熱蓄熱状態となり得るか否かが判断される。
 そして、S105で推定入熱量Qinが「Qs-Q7」以上である旨判断される場合、すなわち推定入熱量Qin分の熱を蓄熱材7に加えれば同蓄熱材7が潜熱蓄熱状態となり得る場合には、第1蓄熱モードでの蓄熱材6,7への蓄熱が行われる。詳しくは、切換弁11が第1切換位置から第3切換位置に切り換えられることで、循環回路内の冷却水の熱が蓄熱材7に付与されて同蓄熱材7への蓄熱が行われる。そして、高融点の蓄熱材7が潜熱蓄熱状態になると、切換弁11が第3切換位置から第2切換位置に切り換えられる。これにより、循環回路内の冷却水の熱が低融点の蓄熱材6に付与されて同蓄熱材6への蓄熱が行われる。なお、この蓄熱材6が潜熱蓄熱状態になったとき、もしくは蓄熱材6が潜熱蓄熱状態になる前に自動車の運転が停止するときには、切換弁11が第1切換位置に切り換えられることにより、蓄熱材6,7がそのときの蓄熱状態に保持される。
 一方、S105で推定入熱量Qinが「Qs-Q7」未満である旨判断される場合、すなわち推定入熱量Qin分の熱を蓄熱材7に加えても同蓄熱材7が潜熱蓄熱状態になり得ないと判断される場合には、第2蓄熱モードでの蓄熱材6,7への蓄熱が行われる。なお、S102において、ナビゲーションシステム19に目的地が設定されていない場合など自動車の運転停止までの運転の予測が不可能な場合、言い換えれば推定入熱量Qinを求めることが不可能であって同推定入熱量Qinに基づくS105の判断が実行できない場合にも、第2蓄熱モードでの蓄熱材6,7への蓄熱が行われる。詳しくは、切換弁11が第1切換位置から第2切換位置に切り換えられることで、循環回路内の冷却水の熱が蓄熱材6に付与されて同蓄熱材6への蓄熱が行われる。そして、低融点の蓄熱材6が潜熱蓄熱状態になると、切換弁11が第2切換位置から第3切換位置に切り換えられる。これにより、循環回路内の冷却水の熱が高融点の蓄熱材7に付与されて同蓄熱材7への蓄熱が行われる。なお、この蓄熱材7が潜熱蓄熱状態になったとき、もしくは蓄熱材7が潜熱蓄熱状態になる前に自動車の運転が停止するときには、切換弁11が第1切換位置に切り換えられることにより、蓄熱材6,7がそのときの蓄熱状態に保持される。
 次に、蓄熱容器5(蓄熱材6,7)からの放熱の詳細について、放熱ルーチンを示す図4のフローチャートを参照して説明する。この放熱ルーチンは、電子制御装置21を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
 同ルーチンにおいては、蓄熱材6,7の放熱要求があるか否かが判断される(S201)。こうした放熱要求は、例えば、循環回路を循環する冷却水の温度がエンジン1の暖機完了を判定するための判定値未満であるときになされる。そして、上記蓄熱材6,7の放熱要求がなされている旨判断されると、蓄熱材6,7からの放熱を行うための処理(S202~S206)が行われる。
 この一連の処理として、S202では、循環回路内の冷却水の温度を上記判定値まで上昇させるために蓄熱容器5から放出する必要のある熱量である必要出熱量Qoutが求められる。この必要出熱量Qoutは、本実施形態では、エンジン水温センサ24によって検出される冷却水の温度と上記判定値との差に基づいて求められる。S203では、蓄熱材6の現在の蓄熱量Q6、及び蓄熱材7の現在の蓄熱量Q7に基づき、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材6,7の蓄熱量Qkが求められる。上記蓄熱量Q7は、蓄熱ルーチンのS105で説明した方法と同様の方法で求められる。また、上記蓄熱量Q6は、第1温度センサ22aによって検出される蓄熱材6の現在の温度、並びに、これまでに蓄熱材6に対し出入りした熱量の累積値等を用いて求められる。ちなみに、これまでに蓄熱材6に対し出入りした熱量の累積値は、第1入口水温センサ22bや第1出口水温センサ22cからの信号を用いて計算することが可能である。S204では、上記必要出熱量Qoutと、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材6,7の蓄熱量Qkとを比較し、その蓄熱量Qkが上記必要出熱量Qoutよりも大きいか否かが判断される。言い換えれば、蓄熱量Qk分の熱を循環回路の冷却水に放出することで、同冷却水の温度をエンジン1の暖機完了を判定するための判定値まで上昇させることが可能か否かが判断される。
 そして、S204で蓄熱量Qkが必要出熱量Qoutよりも大きいと判断される場合、すなわち蓄熱量Qk分の熱を循環回路の冷却水に放出すれば同冷却水の温度をエンジン1の暖機完了を判定するための判定値まで上昇させることが可能であると判断される場合、第1放熱モードでの蓄熱材6,7からの放熱が行われる。
 詳しくは、蓄熱材6のみが顕熱蓄熱状態にある場合、及び蓄熱材6,7が共に顕熱蓄熱状態にある場合には、切換弁11が第1切換位置から第2切換位置に切り換えられることで、低融点の蓄熱材6から循環回路の冷却水への放熱が行われる。そして、低融点の蓄熱材6からの放熱が完了すると、切換弁11が第2切換位置から第3切換位置に切り換えられることで、高融点の蓄熱材7から循環回路の冷却水への放熱が行われる。また、高融点の蓄熱材7のみが顕熱蓄熱状態にある場合、切換弁11が第1切換位置から第3切換位置に切り換えられることで、高融点の蓄熱材7から循環回路の冷却水への放熱が行われる。そして、高融点の蓄熱材7からの放熱が完了すると、切換弁11が第3切換位置から第2切換位置に切り換えられることで、低融点の蓄熱材6から循環回路の冷却水への放熱が行われる。なお、第1放熱モードでの蓄熱材6,7からの放熱を行うに当たり、それら蓄熱材6,7が共に潜熱蓄熱状態にあることも考えられる。この場合には、低融点の蓄熱材6から循環回路の冷却水への放熱を行い、それを完了した後に高融点の蓄熱材7から循環回路の冷却水への放熱を行うことが好ましい。
 一方、S204で蓄熱量Qkが必要出熱量Qout以下と判断される場合、すなわち蓄熱量Qk分の熱を循環回路の冷却水に放出しても同冷却水の温度をエンジン1の暖機完了を判定するための判定値まで上昇させることが不可能であると判断される場合、第2放熱モードでの蓄熱材6,7からの放熱が行われる。
 詳しくは、蓄熱材6のみが顕熱蓄熱状態にある場合、蓄熱材7のみが顕熱蓄熱状態にある場合、及び蓄熱材6,7が共に顕熱蓄熱状態にある場合には、切換弁11が第1切換位置から第4切換位置に切り換えられることで、低融点の蓄熱材6から循環回路の冷却水への放熱が行われるとともに、高融点の蓄熱材7から循環回路の冷却水への放熱も行われる。なお、第2放熱モードでの蓄熱材6,7からの放熱を行うに当たり、それら蓄熱材6,7が共に潜熱蓄熱状態にあることも考えられる。この場合、まず切換弁11を第2切り換え位置に切り換えて低融点の蓄熱材6から循環回路の冷却水への放熱を行い、それを完了した後に切換弁11を第3切換位置に切り換えることで高融点の蓄熱材7から循環回路の冷却水への放熱を行うことが好ましい。
 以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
 (1)蓄熱ルーチン(図3)から分かるように、蓄熱容器5(蓄熱材6,7)への蓄熱を行う際には、可能な限り高融点の蓄熱材7が潜熱蓄熱状態となるように蓄熱材6,7への蓄熱が行われる。言い換えれば、蓄熱材6,7が最も効果的に熱を蓄え得る潜熱蓄熱状態(最も長時間に亘って熱を蓄え得る潜熱蓄熱状態)となるような蓄熱の仕方で、各蓄熱材6,7への蓄熱が行われる。従って、蓄熱容器5(蓄熱材6,7)の蓄熱状態を長い期間に亘って保持することができる。
 (2)放熱ルーチン(図4)から分かるように、循環回路の冷却水(自動車の温度調節部)を加熱すべく蓄熱容器5(蓄熱材6,7)からの放熱を行う際には、蓄熱材6,7のうち顕熱蓄熱状態にあるものから優先的に放熱が行われる。このため、蓄熱状態にある蓄熱材6,7からの放熱が、それら蓄熱材6,7の潜熱蓄熱状態を可能な限り長く継続される放熱の仕方で行われる。このような放熱の仕方で蓄熱容器5(蓄熱材6,7)からの放熱を行うことで、蓄熱材6,7の潜熱蓄熱状態を可能な限り長い期間に亘って保持することができ、ひいては蓄熱容器5における蓄熱状態を長い期間に亘って保持することができるようになる。
 (3)また、上記放熱ルーチンから分かるように、蓄熱材6,7のうち顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量Qkだけで必要出熱量Qoutを満たすことが可能であれば、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材のみから循環回路の冷却水(自動車の温度調節部)への放熱を行うことで、同冷却水に対し必要な加熱が行われる。また、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量Qkだけで必要出熱量Qoutを満たすことが不可能であれば、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からも循環回路の冷却水への放熱を行うことで、同冷却水に対し必要な加熱が行われる。以上のように蓄熱材6,7からの放熱を行うことにより、蓄熱材における潜熱蓄熱状態を可能な限り長い期間に亘って保持しつつ、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量Qkだけで循環回路の冷却水に対する必要な加熱を行えないときには、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からも放熱を行って上記必要な加熱を速やかに実現することができる。
 [第2実施形態]
 次に、本発明の第2実施形態を図5に基づき説明する。
 図5は、この実施形態の放熱ルーチンを示すフローチャートである。同ルーチンでは、第1実施形態の放熱ルーチンにおけるS201~206(図4)に相当する処理(S301~S303、S306~S307)が行われる他、その処理に対しS304及びS305の処理が追加されている。この追加された処理(S304及びS305)は、自動車の熱源から循環回路の冷却水への放熱も考慮して必要出熱量Qoutを求めるためのものである。
 ここで、循環回路の冷却水は、エンジン1や排熱回収器10といった自動車の熱源からの放熱を受け、それによっても温度上昇することになる。このため、循環回路の冷却水の温度をエンジン1の暖機完了を判定するための判定値まで上昇するよう同冷却水(自動車の温度調節部)を加熱するための必要出熱量Qoutは、エンジン1や排熱回収器10といった自動車の熱源から上記冷却水への放熱によって影響を受ける。従って、そうした影響を考慮して必要出熱量Qoutを求めることが、同必要出熱量Qoutの精度を向上するうえで好ましい。
 自動車の熱源から循環回路の冷却水への放熱を考慮して必要出熱量Qoutを求めるための上記処理(S304及びS305)では、S304でエンジン1や排熱回収器10といった自動車の熱源から循環回路の冷却水に伝達される熱の量として放熱量Qnが求められる。詳しくは、エンジン1から上記冷却水に伝達される熱の量が同エンジン1にて消費される燃料量や同エンジン1の吸入空気量などのパラメータから推定されるとともに、排熱回収器10から上記冷却水に伝達される熱の量がエンジン1の排気温、同エンジン1にて消費される燃料量、及び同エンジン1の吸入空気量などのパラメータから推定される。そして、これら推定される熱の量に基づいて上記放熱量Qnが求められる。そして、S305では、S302で求められた必要出熱量Qoutから上記放熱量Qnが減算され、その減算後の値が新たな必要出熱量Qoutとして設定される。
 S305の処理から分かるように、放熱量Qnが多くなるほど必要出熱量Qoutが少なくなる。このため、放熱量Qnが多くなるほど、S306~S308の処理を通じて、第1放熱モードでの蓄熱容器5(蓄熱材6,7)からの放熱が行われる可能性が高くなる。更に、放熱量QnがS302で求められる必要出熱量Qout以上であれば、その放熱量Qnによって同必要出熱量Qoutを満たすことが可能になる。この場合、S307の処理で第1放熱モードでの蓄熱容器5(蓄熱材6,7)からの放熱を行うに当たり、上記必要出熱量Qoutが放熱量Qnによって既に満たされていることから、切換弁11が第1切換位置に切り換えられて蓄熱容器5からの放熱が無駄に行われないように同放熱が禁止される。
 本実施形態によれば、第1実施形態の(1)~(3)の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
 (4)自動車の熱源から循環回路の冷却水への放熱を考慮して必要出熱量Qoutを求めることで、その必要出熱量Qoutの精度を高めることができる。ここで仮に、精度の低い必要出熱量Qoutを満たすべく蓄熱容器5から循環回路の冷却水への放熱を行ったとすると、必要出熱量Qoutの誤差の分だけ上記放熱が無駄に行われるおそれがある。しかし、上述したように必要出熱量Qoutの精度を向上させることができるため、同必要出熱量Qoutを満たすべく蓄熱容器5から循環回路の冷却水への放熱を行うに当たり、精度の低い必要出熱量Qoutを満たすべく上記放熱が行われる場合のように、同放熱が無駄に行われることを抑制できる。
 [その他の実施形態]
 なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
 ・第2実施形態において、第2放熱モードでの蓄熱容器5からの放熱を次のように行ってもよい。すなわち、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量Qkだけでは必要出熱量Qoutを満たすことが不可能である旨判断されて第2蓄熱モードとなった時点から、予め定められた所定期間が経過するまでは、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材のみから放熱を行って循環経路の冷却水(自動車の温度調節部)に対する加熱を行う。そして、その所定期間が経過した後にも上記蓄熱量Qkだけでは必要出熱量Qoutを満たすことが不可能である旨判断されているとき、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からも放熱を行い、それによっても循環回路の冷却水に対する加熱を行うようにする。
 ここで、循環回路の冷却水を加熱するための必要出熱量Qoutは、エンジン1や排熱回収器10といった自動車の熱源から上記冷却水に直接的に付与される熱量の変動によって変わる。このため、蓄熱材6,7のうち顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量Qkだけで上記必要出熱量Qoutを満たすことが不可能であると判断された直後、自動車の熱源から上記冷却水に直接的に付与される熱量が増大側に変動し、それによって上記必要出熱量Qoutが少なくなる可能性もある。このような状況のもとで潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱が行われると、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱のみで上記必要出熱量Qoutを満たせるにもかかわらず、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱が行われて同蓄熱材が無駄に顕熱蓄熱状態へと移行してしまうおそれがある。
 しかし、上述したように、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量Qkだけでは上記必要出熱量Qoutを満たすことが不可能であると判断された後、所定期間が経過するまでは顕熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱が行われる。そして、所定期間が経過しても上記不可能であるとの判断がなされているとき、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱が行われるようになる。このため、上記必要出熱量Qoutを満たすことが不可能であると判断された直後に上記必要出熱量Qoutが少なくなるような状況のもとで、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からの放熱が行われて同蓄熱材が無駄に顕熱蓄熱状態へと移行してしまうことを回避できる。
 ・第1及び第2実施形態において、必要出熱量Qoutは、循環回路の冷却水の温度をエンジン1の暖機完了を判断するための判定値まで上昇させるうえで蓄熱容器5から放熱すべき熱量とされているが、必ずしもこうした意味の値とする必要はない。例えば、必要出熱量Qoutは、上記冷却水の温度を空調装置(ヒータコア9等)による車室の暖房にとって必要な値まで上昇させるうえで蓄熱容器5から放熱すべき熱量とされていてもよい。また、エンジン1のオイルやトランスミッションのオイルを加熱すべく、それらオイルと循環回路の冷却水とが熱交換されるように同回路を形成した場合、必要出熱量Qoutは、それらオイルを適正温度まで上昇させるうえで蓄熱容器5から放熱すべき熱量とされていてもよい。
 ・ハイブリッド自動車に本発明を適用した場合、モータジェネレータやインバータなどを冷却すべく循環する冷媒と循環回路を循環する冷却水とが熱交換可能となるよう同回路を形成することで、上記モータジェネレータやインバータなどを蓄熱容器5への蓄熱のための自動車の熱源としてもよい。
 ・蓄熱材6の蓄熱量Q6を求めるに当たり、第1温度センサ22a、第1入口水温センサ22b、及び第1出口水温センサ22cのうちの幾つかを省略し、少ない数のセンサからの検出値を用いつつ上記蓄熱量Q6を推定により求めてもよい。
 ・蓄熱材7の蓄熱量Q7を求めるに当たり、第2温度センサ23a、第2入口水温センサ23b、及び第2出口水温センサ23cのうちの幾つかを省略し、少ない数のセンサからの検出値を用いつつ上記蓄熱量Q7を推定により求めてもよい。
 ・第1入口水温センサ22bの検出値や第2入口水温センサ23bの検出値を、エンジン水温センサ24の検出値からの推定値で代用してもよい。
 ・推定入熱量Qinを求めるための各種の情報(運転時間や走行距離など)をナビゲーションシステム19からの情報に基づいて得る代わりに、乗員により操作される専用の設定スイッチ等を設けて同スイッチからの信号に基づいて上記情報を得るようにしてもよい。
 ・複数種類の蓄熱材として融点の異なる三種類以上の蓄熱材を用い、それら蓄熱材に対し選択的に蓄熱を行ったり、それら蓄熱材から選択的に放熱を行ったりできるようにしてもよい。
 1…エンジン、2…ウォータポンプ、3…メイン通路、4…バイパス通路、4a…支流部、4b…支流部、5…蓄熱容器、5a…収容室、5b…収容室、6…蓄熱材、7…蓄熱材、9…ヒータコア、10…排熱回収器、11…切換弁、19…ナビゲーションシステム、20…空調制御コンピュータ、21…電子制御装置、22a…第1温度センサ、22b…第1入口水温センサ、22c…第1出口水温センサ、23a…第2温度センサ、23b…第2入口水温センサ、23c…第2出口水温センサ、24…エンジン水温センサ、25…エアフローメータ、26…回転速度センサ、27…排気温センサ。

Claims (5)

  1.  車両の熱源からの熱を受けて潜熱蓄熱を行うことの可能な蓄熱体と、
     前記蓄熱体への蓄熱及び同蓄熱体からの放熱を制御する制御部と、を備え、
     前記蓄熱体は融点の異なる複数種類の蓄熱材を含み、
     前記制御部は、前記蓄熱体に残っている蓄熱量に応じて、前記複数種類の蓄熱材への蓄熱の仕方、または前記複数種類の蓄熱材からの放熱の仕方を変更する
     車両の蓄熱装置。
  2.  前記複数種類の蓄熱材は、低融点の蓄熱材とそれよりも高融点の蓄熱材との二種類の蓄熱材であり、
     前記制御部は、前記蓄熱体への蓄熱を行うに当たり、前記熱源から蓄熱体への推定入熱量と前記高融点の蓄熱材に残っている蓄熱量とに基づき、前記高融点の蓄熱材での潜熱蓄熱が可能と判断されたときにはそれを優先して行い、その判断が実行できなかったときや前記高融点の蓄熱材での潜熱蓄熱が不可能と判断されたときには前記低融点の蓄熱材への蓄熱を優先して行う
     前記請求項1記載の車両の蓄熱装置。
  3.  前記制御部は、前記蓄熱体からの放熱を行うに当たり、前記複数種類の蓄熱材のうち顕熱蓄熱状態にあるものから優先的に放熱を行う
     請求項1記載の車両の蓄熱装置。
  4.  前記制御部は、車両の温度調節部を加熱するための必要出熱量と前記複数種類の蓄熱材それぞれの蓄熱量とに基づき、前記複数種類の蓄熱材のうち顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量だけで前記必要出熱量を満たすことが可能であると判断されたときには顕熱蓄熱状態にある前記蓄熱材のみから放熱を行い、前記必要出熱量を満たすことが不可能であると判断されたときには潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からも放熱を行う
     請求項3記載の車両の蓄熱装置。
  5.  前記制御部は、前記複数種類の蓄熱材のうち顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量だけで前記必要出熱量を満たすことが不可能であると判断されたとき、その判断がされてから所定期間が経過するまでは顕熱蓄熱状態にある前記蓄熱材のみから放熱を行い、その所定期間が経過した後にも、顕熱蓄熱状態にある蓄熱材の蓄熱量だけでは前記必要出熱量を満たすことが不可能であると判断されているとき、潜熱蓄熱状態にある蓄熱材からも放熱を行う
     請求項4記載の車両の蓄熱装置。
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