(57)【要約】【課題】車両の運転状況に関わらず潜熱蓄熱材の蓄熱を高い確率で完了できるようにする。【解決手段】過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材２０を収容した蓄熱室１６と、エンジン３０の冷却水を導入する第一室１７と、蓄熱材２０の過冷却状態を解除する発核装置２５とを有する蓄熱装置１０であって、蓄熱材温度センサ２８と、蓄熱材２０の相状態を判定する光センサ部２９と、バッテリー４９の電力で蓄熱材２０を加温する電気ヒーター２１とを備え、エンジン３０の運転に伴う冷却水の熱で蓄熱材２０の蓄熱を行う際、蓄熱材２０に固相状態の箇所が残存していると判断した場合、オルタネーター４８で発電が行なわれるエンジン３０の運転中に、電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温を行うようにした。蓄熱材２０の蓄熱を高い確率で完了できるので、次回の車両始動時に蓄熱材２０による暖機を効果的に行えるようになる。【選択図】図２
2010144636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖機対象機関又は装置の内外で熱伝達媒体を循環させる熱伝達媒体循環回路と、
過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材を収容した蓄熱区画と、前記熱伝達媒体循環回路の熱伝達媒体を導入する熱伝達媒体区画と、前記潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除する過冷却解除手段と、を有し、前記潜熱蓄熱材の蓄熱・放熱により前記潜熱蓄熱材と前記熱伝達媒体との熱交換を行う蓄熱装置と、
前記蓄熱区画に収容された前記潜熱蓄熱材の相状態を判定する相状態判定手段と、
内燃機関の運転に応じた発電が可能な発電機と、
前記発電機の発電電力で作動して前記潜熱蓄熱材を加温する加温手段と、
を備え、
前記熱伝達媒体による加熱で前記潜熱蓄熱材への蓄熱を行う際、前記相状態判定手段で前記潜熱蓄熱材に固相状態の箇所が残存していると判定した場合、前記内燃機関の運転中に前記加温手段による前記潜熱蓄熱材の加温を実施する
ことを特徴とする車両用暖機システム。
【請求項２】
前記加温手段による前記潜熱蓄熱材の加温を行なう際、前記内燃機関の運転終了時に前記潜熱蓄熱材に固相状態の箇所が残存していると判定した場合、前記内燃機関の運転終了後も前記加温手段による前記潜熱蓄熱材の加温を継続して実施する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用暖機システム。
【請求項３】
前記発電機の発電出力は、高出力側と低出力側で少なくとも二段階に切り替えて設定可能であり、
前記加温手段による前記潜熱蓄熱材の加温を行うときは、前記発電機の発電出力をより高出力側に切り替えて設定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。
【請求項４】
前記蓄熱装置に導入する前記熱伝達媒体の温度を検出する熱伝達媒体温度検出手段と、
前記蓄熱装置における前記熱伝達媒体と前記潜熱蓄熱材との熱交換の実行・停止を制御する熱交換制御手段と、を備え、
前記加温手段による前記潜熱蓄熱材の加温を行う際、
前記熱伝達媒体温度検出手段で検出した前記熱伝達媒体の温度が前記潜熱蓄熱材の溶解温度よりも低い場合、前記熱交換制御手段で前記熱伝達媒体と前記潜熱蓄熱材との熱交換を停止する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【請求項５】
前記熱伝達媒体循環回路は、前記熱伝達媒体を前記蓄熱装置に循環させる主流路及び前記蓄熱装置を迂回させる迂回路と、前記主流路と前記迂回路とを切り換える流路切換弁とを備え、
前記熱交換制御手段は、前記流路切換弁を制御するように構成されており、
前記熱伝達媒体と前記潜熱蓄熱材との熱交換の停止は、前記流路切換弁の切り換えによる前記蓄熱装置への前記熱伝達媒体の導入停止により行われる
ことを特徴とする請求項４に記載の車両用暖機システム。
【請求項６】
前記蓄熱装置は、前記熱伝達媒体を導入する熱伝達媒体区画と、前記潜熱蓄熱材を収容した蓄熱区画とを相対的に移動させてそれらの熱交換領域の大きさを可変させる移動機構を備えており、
前記熱交換制御手段は、前記移動機構を制御するように構成されており、
前記熱伝達媒体と前記潜熱蓄熱材との熱交換の停止は、前記移動機構で前記熱伝達媒体区画と前記蓄熱区画との熱交換領域の大きさを変更して行われる
ことを特徴とする請求項４に記載の車両用暖機システム。
【請求項７】
前記蓄熱装置の暖機機能異常を報知する暖機機能異常報知手段を備え、
前記暖機機能異常報知手段での暖機機能異常の報知は、前記加温手段による前記潜熱蓄熱材の加温とその後の前記過冷却解除手段による過冷却状態の解除動作とを所定回数実施した後、前記潜熱蓄熱材に固相状態の箇所が残存していると判定した場合に行う
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の車両用暖機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関や変速機などの早期暖機あるいは車内の即効暖房を行うことができる蓄熱装置を備えた車両用暖機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車などに搭載される内燃機関について、冷間時の始動性、燃焼安定性の向上、排気エミッションの低減、室内暖房性能の向上などを目的として、内燃機関の暖機を効果的に行うための蓄熱装置を備えた暖機システムの開発が進められている。特許文献１には、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材を用いた蓄熱装置が開示されている。この蓄熱装置が備える潜熱蓄熱材は、熱源からの受熱によって加熱溶解されて液相状態となる。その後、冷却されて液相のまま過冷却状態となり、過冷却解除手段の過冷却解除動作に伴う固相への相変化によって発熱する。このような蓄熱装置を備えた暖機システムを利用すれば、車両の始動時における内燃機関の早期暖機を効果的に行うことが可能となる。
【０００３】
ところで、潜熱蓄熱材は、熱源からの受熱が十分でない場合には蓄熱を完了できない。このように、蓄熱が未完了の状態では、過冷却解除手段による過冷却解除動作を実施しても蓄熱材は発熱できない。そのため、例えば、車両の運転中に内燃機関からの受熱を利用して蓄熱を行う場合、蓄熱が完了（蓄熱材が完全に溶解）する前に車両が停止すると、内燃機関からの受熱が中途で絶たれてしまう。そうすると、次回の車両の始動時に蓄熱材を発熱させることができず、蓄熱材による内燃機関の暖機が行えない。このような事情から、車両の始動時に潜熱蓄熱材による内燃機関の早期暖機を効果的に行うには、車両の運転時に、運転時間などの運転状況に関わらず潜熱蓄熱材の蓄熱を完了できる確率を高められるようにすることが望ましい。
【０００４】
また、蓄熱装置を備えた暖機システムでは、蓄熱装置が正常に機能しているか否かにより、冷間時の始動性、燃焼安定性、排気エミッション、室内暖房能力など内燃機関の諸性能に影響が出る。そのため、蓄熱装置の暖機機能を監視して、当該機能に異常が生じた場合に検出できるようにすることが求められる。これに関連して、特許文献２には、蓄熱装置の故障などの異常を検出する方法が開示されている。この方法を応用すれば、蓄熱装置が適切に作動していない場合、蓄熱装置の機能に異常が生じたことを報知するシステムを構成可能となる。
【０００５】
しかしながら、潜熱蓄熱材を備えた蓄熱装置では、上述のように熱源からの受熱が十分でない場合には蓄熱材の蓄熱を完了できず、蓄熱が未完了の状態では、蓄熱材が冷却された後、過冷却解除手段による過冷却解除動作を実施しても蓄熱材から放熱されない。そのため、上記のような報知システムでは、熱源からの受熱が不十分なことによる蓄熱未完了を、蓄熱装置の故障などによる機能異常と誤報知するおそれがある。このことに対処するには、蓄熱材の蓄熱未完了による動作不良と、蓄熱装置の故障などの機能異常による動作不良とを的確に区別して報知できるシステムが必要である。
【特許文献１】特開平６−１１７７８７号公報
【特許文献２】特開２００４−２８０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、車両の運転状況に関わらず潜熱蓄熱材の蓄熱を高い確率で完了でき、かつ、蓄熱装置の故障などによる機能不良を潜熱蓄熱材の蓄熱未完了と的確に区別して報知できる車両用暖機システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明にかかる車両用暖機システムは、暖機対象機関又は装置（３０）の内外で熱伝達媒体を循環させる熱伝達媒体循環回路（３１）と、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材（２０）を収容した蓄熱区画（１６）と、熱伝達媒体循環回路（３１）の熱伝達媒体を導入する熱伝達媒体区画（１５）と、潜熱蓄熱材（２０）の過冷却状態を解除する過冷却解除手段（２５）と、を有し、潜熱蓄熱材（２０）の蓄熱・放熱により潜熱蓄熱材（２０）と熱伝達媒体（３０）との熱交換を行う蓄熱装置（１０）と、蓄熱区画（１６）に収容された潜熱蓄熱材（２０）の相状態を判定する相状態判定手段（２８，２９，５０）と、内燃機関（３０）の運転に応じた発電が可能な発電機（４８）と、発電機（４８）の発電電力で作動して潜熱蓄熱材（２０）を加温する加温手段（２１）と、を備え、熱伝達媒体による加熱で潜熱蓄熱材（２０）への蓄熱を行う際、相状態判定手段（２８，２９，５０）で潜熱蓄熱材（２０）に固相状態の箇所が残存していると判定した場合、内燃機関（３０）の運転中に加温手段（２１）による潜熱蓄熱材（２０）の加温を実施することを特徴とする。なお、ここでの括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
【０００８】
本発明にかかる車両用暖機システムによれば、熱伝達媒体の熱で潜熱蓄熱材への蓄熱を行う際、潜熱蓄熱材に固相状態の箇所が残存していると判定した場合、加温手段による潜熱蓄熱材の加温を実施するので、車両の運転時間などの運転状況に関わらず潜熱蓄熱材の蓄熱を高い確率で完了できるようになる。したがって、次回車両の始動時に、潜熱蓄熱材による暖機対象機関又は装置の早期暖機を効果的に行えるようになる。特に、本発明では、加温手段による潜熱蓄熱材の加温を発電機による発電が行われる内燃機関の運転中に実施するので、加温手段の電力消費で蓄電池の残電力が低下することを防止でき、蓄電池の残電力不足（いわゆるバッテリー上がり）を未然に防止できる。また、蓄電池の残電力不足で加温手段による加温が十分に行えない不都合を防止できるので、潜熱蓄熱材の蓄熱をより確実に完了させることが可能となる。
【０００９】
また、上記の車両用暖機システムでは、加温手段（２１）による潜熱蓄熱材（２０）の加温を実施する際、内燃機関（３０）の運転終了時に潜熱蓄熱材（２０）に固相状態の箇所が残存していると判定した場合、内燃機関（３０）の運転終了後も加温手段（２１）による潜熱蓄熱材（２０）の加温を継続して実施するとよい。これによれば、内燃機関の運転終了時に潜熱蓄熱材の蓄熱が完了していない場合でも、その後、加温手段による潜熱蓄熱材の加温を行うことで、潜熱蓄熱材の蓄熱を高い確率で完了できるようになる。したがって、次回車両の始動時に潜熱蓄熱材による暖機対象機関又は装置の早期暖機をより効果的に行えるようになる。
【００１０】
また、上記の車両用暖機システムでは、発電機（４８）の発電出力は、高出力側と低出力側で少なくとも二段階に切り替えて設定可能とし、加温手段（２１）による潜熱蓄熱材（２０）の加温を行うときは、発電機（４８）の発電出力をより高出力側に切り替えて設定するとよい。これによれば、加温手段による消費電力を発電機の発電出力で賄うことが可能となる。したがって、加温手段による電力消費で蓄電池の残電力が低下することをより効果的に防止できる。
【００１１】
また、上記の車両用暖機システムでは、蓄熱装置（１０）に導入する熱伝達媒体の温度を検出する熱伝達媒体温度検出手段（３８）と、蓄熱装置（１０）における熱伝達媒体と潜熱蓄熱材（２０）との熱交換の実行・停止を制御する熱交換制御手段（３３，５０）と、を備え、加温手段（２１）による潜熱蓄熱材（２０）の加温を行う際、熱伝達媒体温度検出手段（３８）で検出した熱伝達媒体の温度が潜熱蓄熱材（２０）の溶解温度よりも低い場合、熱交換制御手段（３３，５０）で熱伝達媒体と潜熱蓄熱材（２０）との熱交換を停止するとよい。これによれば、加温手段で潜熱蓄熱材の加温を行う際、熱伝達媒体の温度が低い場合、加温手段からの熱が熱伝達媒体側に流れずに済むので、加温手段の熱を潜熱蓄熱材に対して効果的に蓄えることができ、潜熱蓄熱材の蓄熱をより短時間で効率良く完了させることが可能となる。
【００１２】
この場合、熱伝達媒体循環回路（３１）は、熱伝達媒体を蓄熱装置（２０）に循環させる主流路（３１ａ）及び蓄熱装置（２０）を迂回させる迂回路（３１ｂ）と、主流路（３１ａ）と迂回路（３１ｂ）とを切り換える流路切換弁（３３）とを備え、熱交換制御手段（３３，５０）は、流路切換弁（３３）を制御するように構成されており、熱伝達媒体と潜熱蓄熱材（２０）との熱交換の停止は、流路切換弁（３３）の切り換えによる蓄熱装置（１０）への熱伝達媒体の導入停止により行われるようにするとよい。
【００１３】
あるいは、蓄熱装置（１０）は、熱伝達媒体を導入する熱伝達媒体区画（１５）と、潜熱蓄熱材（２０）を収容した蓄熱区画（１６）とを相対的に移動させてそれらが熱交換可能な領域の大きさを可変させる移動機構（８３）を備えており、熱交換制御手段（８３，５０）は、移動機構（８３）を制御するように構成されており、熱伝達媒体と潜熱蓄熱材（２０）との熱交換の停止は、移動機構（８３）で熱伝達媒体区画（１５）と蓄熱区画（１６）との熱交換領域の大きさを変更して行うようにするとよい。
【００１４】
また、上記の車両用暖機システムでは、蓄熱装置（１０）の暖機機能異常を報知する暖機機能異常報知手段（５０，５７）を備え、暖機機能異常報知手段（５０，５７）での暖機機能異常の報知は、加温手段（２１）による潜熱蓄熱材（２０）の加温とその後の過冷却解除手段（２５）による過冷却状態の解除動作とを所定回数実施した後、潜熱蓄熱材（２０）に固相状態の箇所が残存していると判定した場合に行うようにするとよい。これによれば、蓄熱装置の故障などによる機能異常を潜熱蓄熱材の蓄熱未完了と的確に区別でき、故障などの場合のみ暖機機能異常を報知することが可能となる。したがって、蓄熱装置に故障など機能異常が無い場合における暖機機能異常の誤報知を未然に防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる車両用暖機システムによれば、車両の運転状況に関わらず潜熱蓄熱材の蓄熱を高い確率で完了できるとともに、蓄熱装置の故障などによる暖機機能不良を潜熱蓄熱材の蓄熱未完了と的確に区別して報知できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる蓄熱装置を備えた車両用暖機システムの構成例を示す概略図である。車両用暖機システム１は、蓄熱材２０を有してなる蓄熱装置１０と、エンジン（暖機対象機関）３０の冷却水（ＬＬＣ）を蓄熱装置１０および車内暖房装置４４のヒータコア４５へ循環させる冷却水循環路３１と、自動変速機（ＡＴ：暖機対象装置）４０の作動油（ＡＴＦ）を蓄熱装置１０へ循環させる作動油循環路４１とを備えている。冷却水循環路３１は、エンジン３０に形成された水ジャケット（図示せず）から導出され、蓄熱装置１０に連通し、蓄熱装置１０の下流側でヒータコア４５を通り、エンジン３０の水ジャケットに再度導入されている。エンジン３０に導入される直前位置には、冷却水ポンプ（電動ポンプ）３２が介装されている。また、冷却水循環路３１は、蓄熱装置１０へ冷却水を循環させる主流路３１ａと、蓄熱装置１０を迂回させて冷却水を流通させる迂回路３１ｂとを備えている。また、作動油循環路４１には、作動油を流通させる作動油ポンプ（電動ポンプ）４２と、作動油の温度を検出する油温センサ４３が設置されている。蓄熱装置１０は、詳細な構成は後述するが、冷却水循環路３１に連通する第一室１５と、蓄熱材２０を収容した蓄熱室１６と、作動油循環路４１に連通する第二室１７とを備えている。
【００１７】
ヒータコア４５は、詳細な図示は省略するが、車内に臨む空気導入ダクト内に設置されている。空気導入ダクト内には、ヒータコア４５に風を送るための送風ファン４６が組み込まれている。送風ファン４６は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという。）５０によって作動を制御されるようになっている。ヒータコア４５の送風下流側には、車内に連通する送風ダクトが設けられている。
【００１８】
また、車内のコントロールパネル（図示せず）には、車内暖房用の暖房スイッチ５１、及びデフロスタ吹出口から温風を吹き出すためのデフロスタスイッチ５５が設けられている。暖房スイッチ５１およびデフロスタスイッチ５５のオン／オフ信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。したがって、送風ファン４６は、暖房スイッチ５１やデフロスタスイッチ５５のオン信号に応じて作動し、空気導入ダクトを介して吸い込んだ車内の空気を、ヒータコア４５を通して送風ダクトから再び車内に吹き込むようになっている。また、暖機システム１は、外気温を検出する外気温センサ５４を備えている。外気温センサ５４の検出信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。また、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチという。）５６の操作信号は、ＥＣＵ５０に送られるようになっている。
【００１９】
また、車内のコントロールパネル又は速度計など計器類を配したパネルには、蓄熱装置１０に生じた故障などによる機能異常を報知するための警告灯（暖機機能異常報知手段）５７が設けられている。この車両用暖機システム１では、後述する制御手順により、蓄熱装置１０に故障などに起因する機能異常が生じたか否かを判定できる。そして、当該判定の結果、蓄熱装置１０に故障などが生じている場合は、警告灯５７を点灯して乗員に報知することができる。
【００２０】
冷却水循環路３１における蓄熱装置１０とヒータコア４５の間には、冷却水の流通経路を主流路３１ａと迂回路３１ｂとで切り換える流路切換弁３３が設置されている。流路切換弁３３は、主流路３１ａと迂回路３１ｂのいずれか一方を切り替えて開くことが可能な弁で、ＥＣＵ５０からの信号で開閉方向が制御されるようになっている。この流路切換弁３３で主流路３１ａを開いて迂回路３１ｂを閉じれば、蓄熱装置１０に冷却水を循環させることができ、主流路３１ａを閉じて迂回路３１ｂを開けば、蓄熱装置１０への冷却水の循環を停止することができる。
【００２１】
また、エンジン３０の冷却水をラジエター４７へ循環させるラジエター用循環路３５が設けられている。ラジエター用循環路３５は、エンジン３０の水ジャケットから出て、冷却水循環路３１における冷却水ポンプ３２の上流側に合流している。ラジエター用循環路３５には、ラジエター４７に連通する主流路３５ａとラジエター４７をバイパスするバイパス流路３５ｂが設けられている。ラジエター４７の下流側におけるバイパス流路３５ｂの合流部には、電子制御サーモスタット弁（三方弁）３７が介装されている。電子制御サーモスタット弁３７は、ＥＣＵ５０からの信号で開閉方向が制御されるようになっている。また、ラジエター用循環路３５には、冷却水の水温を検出する水温センサ３８が組み込まれている。水温センサ３８の検出信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。
【００２２】
ＥＣＵ５０は、水温センサ３８で検出した冷却水温が所定温度（例えば１００℃）未満の場合、電子制御サーモスタット弁３７を切り替えることで、冷却水がラジエター４７へ流れないように制御する。一方、冷却水温が所定温度（例えば１１０℃）以上になった場合、電子制御サーモスタット弁３７を切り替えることで、冷却水をラジエター４７へ導くように制御する。
【００２３】
ＥＣＵ５０には、無線により外部機器と交信が可能な受信装置５２が接続されている。これにより、ＥＣＵ５０は、エンジンスタートキー５３に設けたウォームアップスイッチ５３ａのオン／オフ信号を遠隔受信できるようになっている。したがって、乗員が車外でエンジンスタートキー５３のウォームアップスイッチ５３ａを操作した場合、ＥＣＵ５０でその信号が受信され、ＥＣＵ５０は暖機システム１にウォームアップ指令を発することができる。
【００２４】
また、車両には、エンジン３０の回転に同期して発電する車載発電機（以下、オルタネーターという）４８が搭載されている。オルタネーター４８では、エンジン３０の運転中にクランクシャフト（図示せず）の回転がベルト（図示せず）などを介して伝達されることで発電するようになっている。オルタネーター４８で発電された電力は、車両が備える各電気系駆動部（図示せず）に供給されるとともに、その余剰分が蓄電池（以下、バッテリーという）４９に蓄えられる。そして、ここでは、オルタネーター４８の発電出力として、例えば、通常の１４．５Ｖモード（高出力側）と省エネ用の１２．５Ｖモード（低出力側）の２つのモードがあり、発電出力は、これら２つのモードを切り替えて設定できるようになっている。なお、オルタネーター４８の発電電力は上記の２つのモード（二段階）には限らず、例えば、低出力、中出力、高出力など３つ以上のモードで切り替えられるようにしてもよい。
【００２５】
図２は、蓄熱装置１０の詳細構成を示す図で、（ａ）は、分解斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＢ部分拡大図である。蓄熱装置１０は、長手状の筒状体からなる筐体１１と、筐体１１の内部に設置された該筐体１１よりも若干小径の筒状体からなる中間部材１２と、中間部材１２の内部に設置された仕切部材１３とを備えた三重構造になっている。仕切部材１３は、複数のフィン１３ａを有している。フィン１３ａは、筐体１１の長手方向に沿って延びる板状で、多数が横方向（短手方向）に所定間隔で配列されている。フィン１３ａの内部には、同図（ｂ）に示すように、仕切部材１３の外側に通じる隙間１３ｂが設けられている。筐体１１と中間部材１２の間は、エンジン３０の冷却水が導入される第一室（熱伝達媒体区画）１５になっており、フィン１３ａの隙間１３ｂを含む中間部材１２と仕切部材１３の間は、自動変速機４０の作動油が導入される第二室（熱伝達媒体区画）１７になっており、仕切部材１３の内側は、蓄熱材２０が密封状態で充填される蓄熱室（蓄熱区画）１６になっている。
【００２６】
筐体１１の上下端の開口には、蓋部材１４ａ，１４ｂが取り付けられている。下側の蓋部材１４ａには、第二室１７に作動油を導入する作動油入口１７ａが設けられており、上側の蓋部材１４ｂには、作動油を導出する作動油出口１７ｂが設けられている。また、筐体１１の上端近傍と下端近傍の側面には、それぞれ第一室１５に冷却水を導入する冷却水入口１５ａと、冷却水を導出する冷却水出口１５ｂとが設けられている。
【００２７】
この蓄熱装置１０では、蓄熱室１６と第二室１７とが隣接して配置され、かつ、第二室１７と第一室１５とが隣接して配置されている。したがって、蓄熱室１６の蓄熱材２０と第二室１７の作動油との間で直接的に熱交換を行え、かつ、第二室１７の作動油と第一室１５の冷却水との間で直接的に熱交換を行える。なお、第一室１５の作動油と蓄熱室１６の蓄熱材２０との間でも、第二室１７の作動油を介して間接的に熱交換が行える。
【００２８】
筐体１１は、冷却水に対する防錆性などの耐久性があり、且つ断熱性の良好な材料、例えば、銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料で構成されている。この筐体１１は、図示は省略するが、断熱性を高めるため、内部に真空の断熱層を形成してもよい。また、中間部材１２および仕切部材１３は、冷却水、作動油、蓄熱材２０に対する耐久性があり、且つ比較的熱伝導性の高い材料、例えば、ステンレスなどの金属材料で構成するとよい。
【００２９】
蓄熱材２０は、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材であり、凝固点以下になっても液状のままで固化しない性質を有している。このような蓄熱材２０として、例えば、酢酸ナトリウム水和物からなる蓄熱材が挙げられる。酢酸ナトリウム水和物は、後述する過冷却解除手段による過冷却状態の解除によって、平衡状態に戻って固化する際に発熱し、温度の低い他の媒体を加熱することができる。なお、ここでは、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材の代表例として酢酸ナトリウム水和物を挙げたが、他にも、水和塩化合物（化学式としてＭｘ・ｎＨ2Ｏ（ｎ：整数）で表わされるもの）を挙げることができ、Ｎａ2ＳＯ4・１０Ｈ2Ｏ，ＣａＣｌ2・６Ｈ2Ｏを例示することができる。
【００３０】
そして、蓄熱室１６の蓄熱材２０中には、蓄熱材２０の過冷却状態を解除する過冷却解除手段（以下、発核装置という。）２５が設置されている。図３は、発核装置２５を示す概略側面図である。発核装置２５は、蓄熱材２０中に設置された円形平板状の金属バネ部材２６と、金属バネ部材２６に打撃を与えるソレノイド２７とを備えている。ソレノイド２７は、ＥＣＵ５０の指令に応じて動作する。金属バネ部材２６は、同図（ａ）に示す状態において、ソレノイド２７による打撃で中央部２６ａが押圧されると、同図（ｂ）に示すように、該中央部２６ａが反転するようになっている。これにより、蓄熱材２０中に核が生成（発核）され、蓄熱材２０の過冷却状態が解除されて固化が始まる。なお、解除手段としては、蓄熱材２０中に核を生成可能な手段であれば、他の手段でもよく、上記以外にも、例えば、蓄熱材２０中で金属摩擦あるいは電圧印加などを施す手段であってもよい。
【００３１】
また、蓄熱室１６の蓄熱材２０中には、蓄熱材２０の温度を測定する蓄熱材温度センサ２８が設けられている。また、蓄熱材２０の相状態を判定する相状態判定手段として、一対の発光素子２９ａ及び受光素子２９ｂからなる光センサ部２９が設けられている。酢酸ナトリウム水和物などの潜熱蓄熱材からなる蓄熱材２０が液相状態である場合、固相状態と比較してその透明度が高く、光透過率が良い。その一方で、蓄熱材２０が固相状態の場合、結晶構造による光の反射により、液相状態と比べて透明度が低くなり、光透過率が低下する。蓄熱材２０のこのような性質を利用して、本実施形態の車両用暖機システム１では、発光素子２９ａから発光された光を受光した受光素子２９ｂの信号に基づいて、蓄熱材２０中での光の透過率を算出する。そして、この算出した光の透過率を、あらかじめ設定した透過率の判定閾値（蓄熱材２０が液相状態での光透過率と固相状態での光透過率の閾値）と比較することで、蓄熱材２０が液相状態であるか固相状態であるかを判定することができる。なお、ここでいう蓄熱材２０が固相状態である場合とは、蓄熱室１６に収容された蓄熱材２０の全体が完全に固化したとみなせる状態だけでなく、蓄熱材２０の少なくとも一部が固相状態とみなせる場合を含み、液相状態の中に固形層が残留しているような状態である場合も含まれる。すなわち、算出した光の透過率から蓄熱材２０中の少なくとも一部に固相状態の箇所が残存していると判断可能な場合を含んでよい。
【００３２】
また、蓄熱室１６の蓄熱材２０中には、蓄熱材２０を補助的に加温するための電気ヒーター（加温手段）２１が設置されている。電気ヒーター２１は、オルタネーター４８で発電した電力あるいはバッテリー４９に蓄えられた電力で作動するようになっている。そして、車両用暖機システム１では、電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温中は、バッテリー４９の残容量を低下させないように、オルタネーター４８の発電出力の設定を低出力側である１２．５Ｖモードから高出力側である１４．５Ｖモードに切り替えるようになっている。これにより、電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温中、オルタネーター４８の発電量を多くしてバッテリー４９の残容量の低下を防止できる。
【００３３】
図４は、暖機システム１による暖機動作の制御手順を示すフローチャート（メインフロー）である。同図のフローチャートに基づいて、暖機システム１による暖機の手順を説明する。ここではまず、ヒーター制御サブルーチンを実行する（ステップＳＴ１−１）。図５は、ヒーター制御サブルーチンを示すフローチャートである。ヒーター制御サブルーチンでは、まず、電気ヒーター２１の故障の有無を判断する（ステップＳＴ２−１）。電気ヒーター２１の故障の有無は、例えば、電気ヒーター２１の通電不良、あるいは蓄熱材２０の温度変化の異常（電気ヒーター２１で蓄熱材２０を加温しても蓄熱材２０の温度が正常に上昇しないこと）などで判断する。その結果、電気ヒーター２１に故障が有ると判断した場合（ＹＥＳ）は、電気ヒーター２１の作動を不許可とする（ステップＳＴ２−２）。一方、電気ヒーター２１に故障が無いと判断した場合（ＮＯ）は、続けて、バッテリー４９の電圧が低下しているか否かを判定する（ステップＳＴ２−３）。その結果、バッテリー４９の電圧が低下していれば（ＹＥＳ）、電気ヒーター２１の作動を不許可とし（ステップＳＴ２−２）、バッテリー４９の電圧が低下してなければ（ＮＯ）、続けて、ＩＧスイッチ５６がオンであるか否かを判断する（ステップＳＴ２−４）。ＩＧスイッチ５６がオフであれば（ＮＯ）、ＩＧスイッチ５６がオフしてから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳＴ２−５）。その結果、ＩＧスイッチ５６がオフしてから所定時間が経過していれば（ＹＥＳ）、電気ヒーター２１の作動を不許可とし（ステップＳＴ２−２）、ＩＧスイッチ５６がオフしてから所定時間が経過してなければ（ＮＯ）、電気ヒーター２１の作動を許可する（ステップＳＴ２−６）。一方、先のステップＳＴ２−４でＩＧスイッチ５６がオンである場合（ＹＥＳ）、ＩＧスイッチ５６がオンしてから所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳＴ２−７）。その結果、ＩＧスイッチ５６がオンしてから所定時間が経過してなければ（ＮＯ）、電気ヒーター２１の作動を不許可とし（ステップＳＴ２−８）、ＩＧスイッチ５６がオンしてから所定時間が経過していれば（ＹＥＳ）、電気ヒーター２１の作動を許可する（ステップＳＴ２−９）。
【００３４】
次に、図４に示すメインフローに戻り、相状態判定サブルーチンを実行する（ステップＳＴ１−２）。図６は、相状態判定サブルーチンを示すフローチャートである。相状態判定サブルーチンでは、蓄熱材２０の相状態判定を実施する（ステップＳＴ３−１）。本実施形態の車両用暖機システム１での相状態判定は、光センサ部２９で測定した蓄熱材２０の光透過率に基づいて行われる。すなわち、測定した光透過率が所定の閾値より高いか否かを判定し（ステップＳＴ３−２）、光透過率が所定の閾値より高い場合（ＹＥＳ）は、蓄熱材２０が液相状態である判断する（ステップＳＴ３−３）。一方、光透過率が所定の閾値以下である場合（ＮＯ）は、蓄熱材２０が固相状態（固相の箇所が残存している状態）であると判断する（ステップＳＴ３−４）。
【００３５】
続いて、ウォームアップ信号の入力の有無を判定する（ステップＳＴ１−３）。車両用暖機システム１では、既述のように、乗員が車外でエンジンスタートキー５３のウォームアップスイッチ５３ａを操作した場合、ＥＣＵ５０でその信号が遠隔受信される。暖機システム１は、このウォームアップ指令の有無に応じて蓄熱材２０の発核を制御するように構成されている。したがって、ウォームアップ信号の入力が有る場合（ＹＥＳ）は、まず、ＩＧスイッチ５６をオンする（ステップＳＴ１−４）。一方、ウォームアップ信号の入力が無い場合（ＮＯ）は、ＩＧスイッチ５６をオンしない。
【００３６】
続いて、ＩＧスイッチ５６がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ１−５）。ここでＩＧスイッチ５６がオンになっている場合には、上記の遠隔操作によるウォームアップ指令でＩＧスイッチ５６がオンされた場合と、乗員が車内のイグニッションキーを操作したことでＩＧスイッチ５６がオンされた場合とがある。その結果、ＩＧスイッチ５６がオフである場合（ＮＯ）は、蓄熱材２０が液相状態か否かを判断し（ステップＳＴ１−６）、液相状態の場合（ＹＥＳ）は、ヒーターＯＮフラグ←０として電気ヒーター２１をオフする（ステップＳＴ１−７）。一方、蓄熱材２０が固相状態の場合（ＮＯ）は、ヒーター許可の有無を判定し（ステップＳＴ１−８）、ヒーター許可であれば（ＹＥＳ）、ヒーターＯＮフラグ←１として電気ヒーター２１をオンする（ステップＳＴ１−９）。また、ヒーター不許可であれば（ＮＯ）、ヒーターＯＮフラグ←０として電気ヒーター２１をオフする（ステップＳＴ１−７）。
【００３７】
一方、ステップＳＴ１−５でＩＧスイッチ５６がオンである場合（ＹＥＳ）は、続けて、発核実施サブルーチンを実行する（ステップＳＴ１−１０）。図７は、発核実施サブルーチンを示すフローチャートである。発核実施サブルーチンでは、まず、ウォームアップ信号の入力の有無を判定する（ステップＳＴ４−１）。その結果、ウォームアップ信号の入力が無い場合（ＮＯ）は、発核実施フラグ＝０として発核を実施しない（ステップＳＴ４−２）。一方、ウォームアップ信号の入力が有る場合（ＹＥＳ）は、冷却水温ＴＷが発核許可温度ＴＷ１より低いか否かを判定する（ステップＳＴ４−３）。発核許可温度ＴＷ１の具体例は６０℃である。その結果、冷却水温ＴＷが発核許可温度ＴＷ１以上であれば（ＮＯ）、発核実施フラグ＝０とする（ステップＳＴ４−２）。つまり、始動時に冷却水温ＴＷが十分に高い場合は、蓄熱装置１０によるエンジン３０や自動変速機４０の暖機は不要と判断し、蓄熱材２０の発核を実施しない。一方、冷却水温ＴＷが発核許可温度ＴＷ１より低ければ（ＹＥＳ）、発核実施フラグ＝１として蓄熱材２０の発核を実施する（ステップＳＴ４−４）。
【００３８】
次に、図４に示すメインフローに戻り、発核実施フラグ＝１であるか否かを判定する（ステップＳＴ１−１１）。その結果、発核実施フラグ＝０（ＮＯ）、すなわち発核不実施であれば、ヒーター許可の有無を判定し（ステップＳＴ１−１２）、ヒーター不許可である場合（ＮＯ）は、ヒーターＯＮフラグ←０として電気ヒーター２１をオフする（ステップＳＴ１−１３）。一方、ヒーター許可である場合（ＹＥＳ）は、蓄熱材２０が液相状態か否かを判定し（ステップＳＴ１−１４）、液相状態であれば（ＹＥＳ）、ヒーターＯＮフラグ←０として電気ヒーター２１をオフし（ステップＳＴ１−１３）、液相状態でなければ（ＮＯ）、ヒーターＯＮフラグ←１として電気ヒーター２１をオンする（ステップＳＴ１−１５）。
【００３９】
一方、先のステップＳＴ１−９で発核実施フラグ＝１（ＹＥＳ）すなわち発核実施であれば、ヒーター許可の有無を判定し（ステップＳＴ１−１６）、ヒーター許可である場合（ＹＥＳ）は、蓄熱材２０が液相状態か否かを判定し（ステップＳＴ１−１７）、液相状態であれば（ＹＥＳ）、ヒーターＯＮフラグ←０として電気ヒーター２１をオフし（ステップＳＴ１−１８）、液相状態でなければ（ＮＯ）、ヒーターＯＮフラグ←１として電気ヒーター２１をオンする（ステップＳＴ１−１９）。一方、ステップＳＴ１−１６でヒーター不許可である場合（ＮＯ）は、続けて、発核効果確認サブルーチンを実行する（ステップＳＴ１−２０）。図８（ａ）は、発核効果確認サブルーチンを示すフローチャートであり、（ｂ）は、後述する過冷却解除正常時における蓄熱材最低到達温度の検索に用いる蓄熱材温度分布のグラフ（蓄熱材最低到達温度マップ）である。発核効果確認サブルーチンでは、発核装置２５による発核指示を行ってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳＴ５−１）。その結果、発核指示後所定時間が経過していなければ（ＮＯ）、発核効果確認は行わず、そのまま終了する。一方、発核指示後所定時間が経過していれば（ＹＥＳ）、発核指示後の経過時間に基づいて、発核動作に基づく蓄熱材２０の過冷却解除が正常に行なわれた場合の蓄熱材最低到達温度ＴＬの検索を行う（ステップＳＴ５−２）。この蓄熱材最低到達温度ＴＬの検索は、図８（ｂ）に示すグラフに基づいて行なわれる。同図のグラフは、横軸に発核指示後の経過時間ｔｍを取り、縦軸に発核動作に基づく蓄熱材２０の過冷却解除が正常に行なわれた場合の蓄熱材最低到達温度ＴＬを取っている。したがって、蓄熱材最低到達温度ＴＬよりも高い温度範囲は、発核による蓄熱材２０の過冷却解除（発熱）が正常に行なわれたとみなせる温度範囲であり、蓄熱材最低到達温度ＴＬよりも低い温度範囲は、発核による蓄熱材２０の過冷却解除（発熱）が正常に行われなかったとみなせる温度範囲である。
【００４０】
蓄熱材最低到達温度ＴＬの検索結果に基づいて、蓄熱材温度センサ２８で測定した蓄熱材２０の温度Ｔｍが蓄熱材最低到達温度ＴＬ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ５−３）。その結果、蓄熱材温度Ｔｍが蓄熱材最低到達温度ＴＬ以上の場合（ＹＥＳ）は、発核効果有りとし（ステップＳＴ５−４）。蓄熱材２０の温度Ｔｍが蓄熱材最低到達温度ＴＬ未満の場合（ＮＯ）は、発核効果無しとする（ステップＳＴ５−５）。
【００４１】
以上のようにして、発核効果の有無を判定する（ステップＳＴ１−２１）。その結果、発核効果有りの場合（ＹＥＳ）は、発核動作が正常に行なわれなかったことを示す発核１ＮＧフラグ←０とする（ステップＳＴ１−２２）。また、蓄熱装置１０の故障などの異常を報知する警告灯（ＭＩＬ）５７の点灯に関し、ＭＩＬ点灯フラグ←０として、警告灯５７の点灯を不許可とする（警告灯５７を点灯しない）。その後、ヒーターＯＮフラグ←０として電気ヒーター２１をオフする（ステップＳＴ１−２３）。一方、ステップＳＴ１−２１で発核効果無しの場合（ＮO）は、前回の発核１ＮＧフラグ＝１であるか否かを判定する（ステップＳＴ１−２４）。その結果、前回の発核１ＮＧフラグ＝０（ＮＯ）の場合、すなわち、今回の発核効果無しの判定が１回目（初回）である場合は、今回の判定に基づいて発核１ＮＧフラグ←１とする。また、今回の発核効果無し判定が１回目の場合は、ＭＩＬ点灯フラグ←０として警告灯５７を点灯しない。
【００４２】
一方、ステップＳＴ１−２４で発核１ＮＧフラグ＝０（ＹＥＳ）の場合、すなわち、前回の発核が発核効果無し（ＮＧ）の判定であり、かつ、今回の発核も発核効果無し（ＮＧ）の判定である場合は、発核１ＮＧフラグ←０（リセット）とする一方、ＭＩＬ点灯フラグ←１として警告灯５７を点灯する（ステップＳＴ１−２６）。すなわち、電気ヒーター２１による補助的な加温を行ったにも関わらず、発核効果無しと判定された場合は、単なる蓄熱材２０の加熱不足による過冷却解除不良ではなく、蓄熱装置１０の故障など何らかの異常が発生している可能性が高いので、警告灯５７を点灯して蓄熱装置１０の異常を報知する。その後、ヒーターＯＮフラグ←１として電気ヒーター２１をオンする（ステップＳＴ１−１９）。
【００４３】
以上により、ステップＳＴ１−１３，ＳＴ１−１５，ＳＴ１−１８，ＳＴ１−１９，ＳＴ１−２３のいずれかで電気ヒーター２１がオン又はオフされたら、続けて、発電量制御サブルーチンを実行する（ステップＳＴ１−２７）。図９は、発電量制御サブルーチンを示すフローチャートである。発電量制御サブルーチンでは、まず、ヒーターＯＮフラグ＝１すなわち電気ヒーター２１がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ６−１）。その結果、ヒーターＯＮフラグ＝１であれば（ＹＥＳ）、オルタネーター４８による発電電力を高出力側の１４．５Ｖモードに設定する（ステップＳＴ６−２）。すなわち、電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温を行う際、オルタネーター４８の発電出力をより高出力側に切り替える。一方、ヒーターＯＮフラグ＝０であれば（ＮＯ）、オルタネーター４８による発電電力を低出力側の１２．５Ｖモードに設定する（ステップＳＴ６−３）。これらにより、電気ヒーター２１による消費電力をオルタネーター４８の発電電力で賄うことが可能となる。したがって、電気ヒーター２１による電力消費でバッテリー４９の残容量が低下することを防止できる。また、バッテリー４９の残容量不足で電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温が十分に行えないことを防止できるので、蓄熱材２０の蓄熱をより確実に完了させることが可能となる。
【００４４】
次に、冷却水流通制御サブルーチンを実行する（ステップＳＴ１−２８）。図１０は、冷却水流通制御サブルーチンを示すフローチャートである。冷却水流通制御サブルーチンでは、ヒーターＯＮフラグ＝１であるか否かを判定する（ステップＳＴ７−１）。その結果、ヒーターＯＮフラグ＝０（ＮＯ）であれば、流路切換弁３３で主流路３１ａを開き、冷却水循環路３１の冷却水を蓄熱装置１０に循環させる（ステップＳＴ７−２）。一方、ヒーターＯＮフラグ＝１（ＹＥＳ）であれば、続けて、冷却水温度ＴＷを検出する（ステップＳＴ７−３）。そして、検出した冷却水温度ＴＷが蓄熱材溶解温度ＴＭより低いか否かを判定する（ステップＳＴ７−４）。蓄熱材溶解温度ＴＭは、蓄熱材２０が酢酸ナトリウム三水和物の場合５８℃である。その結果、冷却水温度ＴＷが蓄熱材溶解温度ＴＭより低ければ（ＹＥＳ）、流路切換弁３３で主流路３１ａを閉じて迂回路３１ｂを開くことで、蓄熱装置１０に冷却水を流通させないようにする。一方、冷却水温度ＴＷが蓄熱材溶解温度ＴＭ以上であれば（ＮＯ）、流路切換弁３３で主流路３１ａを開き、冷却水循環路３１の冷却水を蓄熱装置１０に循環させる（ステップＳＴ７−２）。このように、電気ヒーター２１で蓄熱材２０の加温を行う際、冷却水の温度が低い場合は蓄熱装置１０へ循環させないようにして冷却水と蓄熱材２０の熱交換を停止するので、電気ヒーター２１の熱を冷却水に奪われずに済む。したがって、電気ヒーター２１の熱を蓄熱材２０に効果的に蓄えることができ、蓄熱材２０の蓄熱をより短時間で効率良く完了させることが可能となる。
【００４５】
なお、ここでは、熱伝達媒体であるエンジン３０の冷却水と蓄熱材２０との熱交換を制御する場合を例に説明したが、自動変速機４０の作動油と蓄熱材２０との熱交換を制御することも可能である。具体的には、作動油の温度が蓄熱材溶解温度よりも低い場合、作動油ポンプ４２の運転を停止することで、蓄熱材２０と作動油との熱交換を停止することが可能である。
【００４６】
図１１は、上記フローに従って行う暖機動作の手順を説明するための模式図である。同図に基づいて、車両用暖機システム１による暖機動作の具体的手順の一例を説明する。図１１は、エンジン３０の始動から停止までを１サイクルとする運転サイクルを２回実施した場合における各運転サイクルの走行状態及び蓄熱装置１０の蓄熱状態を示している。まず、同図（ａ）に示す走行パターンでは、１回目の運転サイクルで、車両が停止するまでの間に冷却水（あるいは冷却水及び作動油、以下同じ）による加熱で蓄熱材２０への蓄熱を完了させる。このとき、冷却水による加熱が不十分であった場合、すなわち、車両が停止するまでの加熱では蓄熱材２０に与えられる熱が不足し、蓄熱材２０の全体が完全に溶解（液相状態に相変化）しなかったとする。この場合、２回目の運転サイクルでは、車両の始動時に発核装置２５を作動させて蓄熱材２０の発核動作を行うが、蓄熱材２０は、蓄熱不良により固相状態であるため正常に発熱しない（発核効果無し）。この場合、一回目の発核ＮＧを検知（カウント）する。またこの場合、車両の走行中に電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温を行う。これにより、エンジン３０の停止前に蓄熱材２０の蓄熱をより高い確率で完了できるようにする。エンジン３０の停止時に電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温も終了する。
【００４７】
また、図１１（ｂ）に示す走行パターンでは、１回目の運転サイクルは（ａ）の走行パターンと同じであり、２回目の運転サイクルでも、（ａ）の走行パターンと同様、車両の走行中に電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温を行うが、このとき、エンジン３０停止時における蓄熱材２０の相状態を判定し、蓄熱材２０に固相状態の箇所が残存していると判定したときは、エンジン３０の停止後も電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温を継続して実施する。この場合、エンジン３０の停止から所定時間経過後、または再度の蓄熱材２０の相状態の判定により蓄熱材２０が完全に液相状態になったことが確認された時点で電気ヒーター２１による加温を終了する。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の車両用暖機システム１によれば、冷却水あるいは作動油による加熱で蓄熱材２０への蓄熱を行う際、蓄熱材２０に固相状態の箇所が残存していると判定した場合、電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温を実施するので、１回の運転時間など車両の運転状況に関わらず、蓄熱材２０への蓄熱を高い確率で完了できるようになる。したがって、次回車両の始動時に、蓄熱材２０によるエンジン３０や自動変速機４０の早期暖機を効果的に行えるようになる。また、電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温をエンジン３０の運転中に実施することで、電気ヒーター２１による電力消費で車両に搭載したバッテリー４９の残容量が低下することを防止できるので、バッテリー上がりを未然に防止できる。
【００４９】
また、電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温を実施する際、エンジン３０の停止時に蓄熱材２０に固相状態の箇所が残存していると判断する場合は、エンジン３０の停止後も電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温を継続して実施する。これにより、エンジン３０の停止時に蓄熱材２０の蓄熱が完了していない場合でも、その後、電気ヒーター２１による加温を行うことで、蓄熱材２０の蓄熱を高い確率で完了できるようになる。
【００５０】
また、本実施形態の車両用暖機システム１は、蓄熱装置１０に故障などの異常が有る場合、警告灯５７を点灯して報知するように構成されている。そして、当該警告灯５７での異常の報知は、電気ヒーター２１による蓄熱材２０の加温とその後（次回の車両始動時）の発核装置２５による蓄熱材２０の発核動作とを所定回数（上記手順では１回ずつ）実施した後、蓄熱材２０に固相状態の箇所が残存していると判定した場合に行うようにしている。したがって、蓄熱装置１０の故障などによる動作不良と蓄熱材２０の蓄熱未完了による動作不良とを的確に区別でき、蓄熱装置１０の故障などの場合のみ警告灯５７を点灯させることが可能となる。
【００５１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる車両用暖機システムについて説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項、及び図示する以外の事項については、第１実施形態と同じである。この点は、以下の他の実施形態においても同様である。
【００５２】
図１２は、第２実施形態の車両用暖機システムが備える蓄熱装置１０−２の構成例を示す図で、（ａ）は、蓄熱装置１０−２の概略断面図（図２（ｂ）に相当する断面図）、（ｂ）は、（ａ）のＣ部分拡大図である。本実施形態の蓄熱装置１０−２は、蓄熱材２０の相状態を判定する相状態判定手段として、第１実施形態の蓄熱装置１０が備えていた光センサ部２９に代えて、一対の正極端子２９−２ａ及び負極端子２９−２ｂからなる電気抵抗検出部２９−２を備えている。
【００５３】
蓄熱材２０が酢酸ナトリウム水和物などのイオン結晶物質である場合、蓄熱材２０が固相状態のときは蓄熱材２０中のイオンが動かない状態なので電気が流れにくく、液相状態のときはイオンが動ける状態なので電気が流れ易い。したがって、本実施形態の蓄熱装置１０−２では、蓄熱材２０の相状態に応じて電気抵抗に相違が生じる。このことを利用して、正極端子２９−２ａと負極端子２９−２ｂの間の電気抵抗を測定する。そして、この測定値をあらかじめ定めた液相状態の電気抵抗と固相状態の電気抵抗との境界である判定閾値と比較して、蓄熱材２０が液相状態と固相状態のいずれであるかを判定する。
【００５４】
〔第３実施形態〕
図１３は、第３実施形態の車両用暖機システムが備える蓄熱装置１０−３の構成例を示す図で、（ａ）は、蓄熱装置１０−３の概略断面図（図２（ｂ）に相当する断面図）、（ｂ）は、（ａ）のＤ部分拡大図である。本実施形態の蓄熱装置１０−３は、蓄熱材２０の相状態を判定する相状態判定手段として、第１実施形態の蓄熱装置１０が備えていた光センサ部２９に代えて、蓄熱材２０の圧力を検出する圧力センサ２９−３ａからなる圧力検出部２９−３を備えている。
【００５５】
酢酸ナトリウム水和物などからなる潜熱蓄熱材２０は、固相状態よりも液相状態の方が体積が大きくなる。このような蓄熱材２０の相変化に伴う体積変化により、蓄熱材２０が充填された密閉空間である蓄熱室１６に圧力変化が生じる。このことを利用して、本実施形態の蓄熱装置１０−３では、圧力検出部２９−３で検出した圧力から蓄熱室１６の内圧を算出する。この測定値をあらかじめ定めた液相状態の内圧と固相状態の内圧との境界である判定閾値と比較して、蓄熱材２０が液相状態と固相状態のいずれであるかを判定する。
【００５６】
なお、圧力検出部２９−３の具体的な構成としては、上記の圧力センサ２９−３以外にも、図示は省略するが、蓄熱室１６の内壁に設置した歪ゲージを備えてもよい。この場合、歪ゲージにより蓄熱室１６の内壁の変形量（歪み量）を検出し、この検出した内壁の変形量に基づいて蓄熱室１６の内圧を算出する。
【００５７】
〔第４実施形態〕
図１４は、第４実施形態の車両用暖機システムが備える蓄熱装置１０−４の構成例を示す図で、（ａ）は、蓄熱装置１０−４の概略断面図（図２（ｂ）に相当する断面図）、（ｂ）は、後述するアクチュエータ部２９−４の拡大図である。本実施形態の蓄熱装置１０−４は、蓄熱材２０の相状態を判定する相状態判定手段として、第１実施形態の蓄熱装置１０が備えていた光センサ部２９に代えて、蓄熱材２０中に設置されたアクチュエータ部２９−４を備えている。アクチュエータ部２９−４は、回転軸２９−４ａを中心に偏心回転するカム部材２９−４ｂと、カム部材２９−４ｂと蓄熱室１６の蓄熱材２０との間に介在して直線方向に沿って進退移動可能なピストン（可動部）２９−４ｃとを備えている。このアクチュエータ部２９−４は、図示しないモータなどの駆動源によりカム部材２９−４ｂが偏心回転することで、該カム部材２９−４ｂに当接するピストン２９−４ｃが蓄熱材２０中で進退移動するようになっている。この際、カム部材２９−４ｂを回転させる駆動源の駆動電流の変化を検出できるようになっている。
【００５８】
アクチュエータ部２９−４のピストン２９−４ｃを蓄熱材２０中に押し出したとき、蓄熱材２０が液相状態の場合は、蓄熱材２０の粘度が低いため、ピストン２９−４ｃが少ない荷重でスムーズ押し出される一方、蓄熱材２０が固相状態の場合は、蓄熱材２０の粘度が高いため、ピストン２９−４ｃの押し出しに大きな荷重が必要となる。したがって、蓄熱材２０が液相状態の場合の方が固相状態の場合よりもカム部材２９−４ｂを回転させる駆動電流の最大値が小さくなる。このことを利用して、本実施形態の蓄熱装置１０−４では、アクチュエータ部２９−４の駆動電流の最大電流値があらかじめ設定した判定閾値と比べて低い場合は、蓄熱材２０が液相状態と判断し、高い場合は固相状態と判断する。
【００５９】
〔第５実施形態〕
図１５は、第５実施形態の車両用暖機システムが備える蓄熱装置１０−５の構成例を示す図で、（ａ）は、蓄熱装置１０−５の側断面図、（ｂ）は、（ａ）のＦ−Ｆ部断面図である。本実施形態の蓄熱装置１０−５は、略円筒状の外筒６１と、外筒６１の内部に同心状に設置された略円柱状の内筒７１とを備えた二重管構造である。外筒６１には、冷却水循環路３１の冷却水が導入される第一室１５と、作動油循環路４１の作動油が導入される第二室１７と、断熱材１９を収容した断熱室１８ａとが形成されている。
【００６０】
外筒６１は、中空円筒状の外形を有しており、該外筒６１の内部には、図１５（ｂ）に示すように、いずれも円弧面形状の第一室１５と第二室１７と断熱室１８ａとが配置されている。第一室１５と第二室１７と断熱室１８ａとは、軸方向から見た断面形状が外筒６１の径方向に所定厚さを有する円弧面形状であり、外筒６１の周方向に沿って回転軸８１を含む平面で三等分した区画にそれぞれ配置されている。また、図１５（ａ）に示すように、第一室１５の回転軸８１方向の両側にはそれぞれ、冷却水入口１５ａと冷却水出口１５ｂが設けられており、第二室１７の両側にはそれぞれ、作動油入口１７ａと作動油出口１７ｂとが設けられている。なお、図１５では、第一室１５と第二室１７を分かり易く示すため、第一室１５の冷却水に横棒の記号を並べた模様を施し、第二室１７の作動油にＶ字型の記号を並べた模様を施している。また、断熱室１８ａに充填された断熱材１９は、例えば、合成樹脂材などの断熱性に優れた材料で構成された湾曲板状の塊状体からなる。なお、断熱材１９の材料は断熱性を確保できるものであればこれに限定されず、例えば、気体あるいは液状体や流動性を有する半固形状の材料などであってもよい。
【００６１】
内筒７１には、蓄熱材２０を収容した蓄熱室１６と断熱材１９を収容した断熱室１８ｂとが形成されている。蓄熱室１６は、回転軸８１の周囲（円周方向）における１／３の区画に配置されており、断熱室１８ｂは残り２／３の区画に配置されている。これら蓄熱室１６及び断熱室１８ｂを有する内筒７１は、回転軸８１の周りに回転自在に支持されている。
【００６２】
そして、蓄熱装置１０−５は、内筒７１を回転させる回転機構（移動機構）８３を備えている。回転機構８３は、内筒７１を回転可能に支持する回転軸８１と、回転軸８１を介して内筒７１を回転させるモータなどのアクチュエータ８２とを備えて構成されている。この蓄熱装置１０−５では、回転機構８３により、蓄熱室１６と、第一室１５の冷却水あるいは第二室１７の作動油とが直接的に熱交換可能な領域の大きさ（ここでは接触面積）を任意に変更することができる。
【００６３】
すなわち、本実施形態の蓄熱装置１０−５では、第一室１５または第二室１７に対して蓄熱室１６を回転させる回転機構８３により、冷却水あるいは作動油と蓄熱材２０との熱交換の実行・停止を制御する熱交換制御手段が構成されている。したがって、電気ヒーター２１で蓄熱材２０の加温を行う際、冷却水温度ＴＷが蓄熱材溶解温度ＴＭより低い場合、回転機構８３で第一室１５と蓄熱室１６との接触領域の面積を可変させる（具体例として、蓄熱室１６が断熱室１８ａのみに接触するようにして、第一室１５と蓄熱室１６との接触面積をゼロとする）ことで、冷却水と蓄熱材２０との熱交換を停止することができる。また、同様に、第二室１７と蓄熱室１６との接触面積を可変させることで、作動油と蓄熱材２０との熱交換を停止することも可能である。
【００６４】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる車両用暖機システムを示す概略図である。
【図２】蓄熱装置を示す図で、（ａ）は、分解斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＢ部分拡大図である。
【図３】発核装置を示す概略側面図である。
【図４】車両用暖機システムによる暖機動作の制御手順を示すフローチャート（メインフロー）である。
【図５】ヒーター制御実施条件サブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】相状態判定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】発核実施条件サブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は、発核効果確認サブルーチンを示すフローチャートで、（ｂ）は、蓄熱材の過冷却解除が正常に行なわれた場合の蓄熱材最低到達温度の分布を示すグラフである。
【図９】発電量制御サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】冷却水流通制御サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】暖機システムで行う暖機の手順の一例を説明するための模式図である。
【図１２】第２実施形態の蓄熱装置を示す図で、（ａ）は、概略断面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ部分拡大図である。
【図１３】第３実施形態の蓄熱装置を示す図で、（ａ）は、概略断面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ部分拡大図である。
【図１４】第４実施形態の蓄熱装置を示す図で、（ａ）は、概略断面図、（ｂ）は、アクチュエータ部の部分拡大図である。
【図１５】第５実施形態の蓄熱装置を示す図で、（ａ）は、概略断面図、（ｂ）は、（ａ）のＦ−Ｆ部断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  車両用暖機システム
１０〜１０−５    蓄熱装置
１５  第一室（熱伝達媒体区画）
１６  蓄熱室（蓄熱区画）
１７  第二室（熱伝達媒体区画）
２０  蓄熱材（潜熱蓄熱材）
２１  電気ヒーター（加温手段）
２５  発核装置（過冷却解除手段）
２８  蓄熱材温度センサ
２９  光センサ部（相状態判定手段）
２９−２  電気抵抗検出部（相状態判定手段）
２９−３  圧力検出部（相状態判定手段）
２９−４  アクチュエータ部（相状態判定手段）
３０  エンジン（暖機対象機関）
３１  冷却水循環路（熱伝達媒体循環回路）
３２  冷却水ポンプ
３３  流路切換弁（熱交換制御手段）
３７  電子制御サーモスタット弁
３８  水温センサ（熱伝達媒体温度検出手段）
４０  自動変速機（暖機対象装置）
４１  作動油循環路（熱伝達媒体循環回路）
４３  油温センサ（熱伝達媒体温度検出手段）
４８  オルタネーター（発電機）
４９  バッテリー（蓄電池）
５０  ＥＣＵ
５６  ＩＧスイッチ
５７  警告灯（暖機機能異常報知手段）
８３  回転機構（熱交換制御手段）
【図１】
2010144636.tif 000003
【図２】
2010144636.tif 000004
【図３】
2010144636.tif 000005
【図４】
2010144636.tif 000006
【図５】
2010144636.tif 000007
【図６】
2010144636.tif 000008
【図７】
2010144636.tif 000009
【図８】
2010144636.tif 000010
【図９】
2010144636.tif 000011
【図１０】
2010144636.tif 000012
【図１１】
2010144636.tif 000013
【図１２】
2010144636.tif 000014
【図１３】
2010144636.tif 000015
【図１４】
2010144636.tif 000016
【図１５】
2010144636.tif 000017