(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱材が封入されたマイクロカプセルが分散された冷媒と、
前記冷媒が循環するように発熱部と放熱部とを接続して形成された冷媒通路と、
前記発熱部の下流に配置され、前記冷媒の温度を測定する冷媒温度測定手段と、
前記冷媒通路上に配置され、前記冷媒の圧送量を可変とする圧送手段と、
前記冷媒通路における前記冷媒の循環量を制御する前に、前記圧送手段の圧送量を減少させることにより、前記冷媒の輸送可能熱量を検出する検出手段と、を備え、
前記検出手段は、
前記圧送手段の圧送量変更前に予め冷媒の上昇温度を推定し、
前記圧送手段による圧送量変更後に前記冷媒温度測定手段が測定した冷媒の上昇温度と、予め推定した冷媒の上昇温度と、を比較して前記冷媒の輸送可能熱量を検出することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
蓄熱材が封入されたマイクロカプセルが分散された冷媒と、
前記冷媒が循環するように発熱部と放熱部とを接続して形成された冷媒通路と、
前記発熱部の下流に配置され、前記冷媒の温度を測定する冷媒温度測定手段と、
前記冷媒通路上に配置され、前記冷媒の圧送量を可変とする圧送手段と、
前記冷媒通路における前記冷媒の循環量を制御する前に、前記圧送手段の圧送量を減少させることにより、前記冷媒の輸送可能熱量を検出する検出手段と、を備え、
前記検出手段は、
前記発熱部から発生する熱流束を推定する発生熱推定手段と、
前記放熱部において放出される熱流束を推定する放出熱推定手段と、
前記発生熱推定手段が推定した前記熱流束と、前記放出熱推定手段が推定した前記熱流束とから前記マイクロカプセルに封入された蓄熱材の潜熱、及び固相割合を推定する蓄熱材状態推定手段と、を備え、
前記圧送手段の圧送量変更前に、前記蓄熱材状態推定手段により推定された蓄熱材の状態から冷媒の上昇温度を推定し、推定した冷媒の上昇温度と、前記圧送手段による圧送量変更後において前記冷媒温度測定手段が測定した冷媒の上昇温度と、を比較して前記冷媒の輸送可能熱量を検出することを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
前記検出手段は、推定した冷媒の上昇温度と前記冷媒温度測定手段が測定した冷媒の上昇温度との差が閾値を超えている場合、ユーザに警告をする制御であるフェールセーフ制御を実行する請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記発熱部をエンジン本体、前記放熱部をラジエータ、前記圧送手段をウォータポンプとする請求項１乃至３のいずれか一項記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜熱蓄熱材を充填したマイクロカプセルを分散させた冷媒を用いた冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン等を冷却するための装置であって、潜熱蓄熱材を混合した冷媒を循環させる冷却装置が知られている。特許文献１に開示された内燃機関の装置では、潜熱蓄熱材を覆ったカプセル粒子を含有した媒体が内燃機関本体内の液体流路とラジエータとを循環する。
【０００３】
特許文献２に開示された冷却装置では、樹脂カプセル内に封入した潜熱蓄熱材を冷却水中に混入し、エンジンとラジエータとの間で循環させると共に、潜熱蓄熱材の溶融率に基づいて冷媒の循環流量を制御している。
【０００４】
このようなカプセル内に潜熱蓄熱材を封入させて冷却経路に分散させた冷却系では、冷却水よりも比熱の小さい潜熱蓄熱材を選択することにより、冷間始動時に暖機を促進する。さらに、潜熱蓄熱材が被冷却対象物（発熱部）の温度域で固相から液相へ相変化し、放熱時の温度域で液相から固相へ相変化することにより、発熱部から吸収して外部へ放出する熱量（輸送可能熱量）を大幅に増加して、冷却系の冷却能力を向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２９８４４号公報
【特許文献２】特開２００７−２１１６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、潜熱蓄熱材が液相から固相へ相変化する場合、温度変化が見られないため、冷媒の温度変化に基づいて、潜熱蓄熱材が発熱部から吸収する熱量を検出することができない。すなわち、潜熱蓄熱材が液相から固相へ相変化する際の冷媒の輸送可能熱量が把握できない。従って、潜熱蓄熱材を封入させたカプセルを分散させた冷媒を用いた冷却装置において、冷媒の輸送可能熱量を把握しないまま、冷媒の循環が行われている場合がある。このため、潜熱蓄熱材を用いたメリットが存分に生かされていないことがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、潜熱蓄熱材を封入させたカプセルを分散させた冷媒を用いた冷却装置において、輸送可能熱量を把握した冷媒を循環させる冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決する本発明の冷却装置は、蓄熱材が封入されたマイクロカプセルが分散された冷媒と、前記冷媒が循環するように発熱部と放熱部とを接続して形成された冷媒通路と、前記発熱部の下流に配置され、前記冷媒の温度を測定する冷媒温度測定手段と、前記冷媒通路上に配置され、前記冷媒の圧送量を可変とする圧送手段と、前記冷媒通路における前記冷媒の循環量を制御する前に、前記圧送手段の圧送量を減少させることにより、前記冷媒の輸送可能熱量を検出する検出手段と、を備え、前記検出手段は、前記圧送手段の圧送量変更前に予め冷媒の上昇温度を推定し、前記圧送手段による圧送量変更後に前記冷媒温度測定手段が測定した冷媒の上昇温度と、予め推定した冷媒の上昇温度と、を比較して前記冷媒の輸送可能熱量を検出することを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすることにより、冷媒の輸送可能熱量を検出することができる。圧送手段による冷媒の圧送量が減少することにより、冷媒の移動が遅くなるため、発熱部において冷媒が吸収する熱量が増加する。このように冷媒が吸収する熱量が増加することにより、蓄熱材が吸収する熱量も増加し、蓄熱剤の固相から液相への相変化が完了する。相変化が行われている間には、冷媒の温度変化が見られないが、相変化が完了することにより、冷媒の温度上昇を検出することができる。この冷媒の温度上昇に基づいて、冷媒の輸送可能熱量を検出し、圧送手段による冷媒の圧送量を決定できる。
【００１０】
また、本発明の冷却装置は、蓄熱材が封入されたマイクロカプセルが分散された冷媒と、前記冷媒が循環するように発熱部と放熱部とを接続して形成された冷媒通路と、前記発熱部の下流に配置され、前記冷媒の温度を測定する冷媒温度測定手段と、前記冷媒通路上に配置され、前記冷媒の圧送量を可変とする圧送手段と、前記冷媒通路における前記冷媒の循環量を制御する前に、前記圧送手段の圧送量を減少させることにより、前記冷媒の輸送可能熱量を検出する検出手段と、を備え、前記検出手段は、前記発熱部から発生する熱流束を推定する発生熱推定手段と、前記放熱部において放出される熱流束を推定する放出熱推定手段と、前記発生熱推定手段が推定した前記熱流束と、前記放出熱推定手段が推定した前記熱流束とから前記マイクロカプセルに封入された蓄熱材の潜熱、及び固相割合を推定する蓄熱材状態推定手段と、を備え、前記圧送手段の圧送量変更前に、前記蓄熱材状態推定手段により推定された蓄熱材の状態から冷媒の上昇温度を推定し、推定した冷媒の上昇温度と、前記圧送手段による圧送量変更後において前記冷媒温度測定手段が測定した冷媒の上昇温度と、を比較して前記冷媒の輸送可能熱量を検出することを特徴とする。
【００１１】
上記冷却装置において、前記検出手段は、推定した冷媒の上昇温度と前記冷媒温度測定手段が測定した冷媒の上昇温度との差が閾値を超えている場合、ユーザに警告をする制御であるフェールセーフ制御を実行することができる。
【００１２】
上記冷却装置において、前記発熱部をエンジン本体、前記放熱部をラジエータ、前記圧送手段をウォータポンプとすることができる。このような構成によると、本発明の冷却装置は、エンジンの冷却装置として用いることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の冷却装置は、冷媒の輸送可能熱量を把握し、発熱部から吸収すべき熱量に適した量の冷媒を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例の冷却装置を示した説明図である。
【図２】実施例１のウォータポンプの冷媒圧送量の最適化制御を示したフローの説明図である。
【図３】ウォータポンプの停止による温度変化の予測に用いるマップである。
【図４】エンジンの運転中においてウォータポンプの運転のＯＮ／ＯＦＦを切り替えた場合の温度センサの測定値についての時間応答を示した説明図である。
【図５】エンジン運転中の冷媒温度について本実施例と従来例とを比較した説明図である。
【図６】輸送可能熱量とウォータジャケットの出入口の温度差との関係を示した説明図である。
【図７】実施例２のウォータポンプの冷媒圧送量の最適化制御を示したフローの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例の冷却装置１を示した説明図である。冷却装置１は、発熱部に相当するエンジン本体２、放熱部に相当するラジエータ３とを備えている。さらに、エンジン本体２内にはウォータジャケット４が形成されている。ウォータジャケット４とラジエータ３とは第１通路５、第２通路６により接続されており、ラジエータ３、ウォータジャケット４、第１通路５、第２通路６が冷媒通路を形成している。この冷媒通路には冷媒１０が封入されている。また、ウォータジャケット４内に本発明の圧送手段に相当するウォータポンプ７が配置されている。ウォータポンプ７が運転されることにより、冷媒１０がウォータジャケット４、第１通路５、ラジエータ３、第２通路６の順に通過して冷媒通路内を循環する。このウォータポンプ７はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）８と電気的に接続されており、ＥＣＵ８からの指令信号に従って、圧送量を変更することができる。さらに、第１通路５には、冷媒の温度を測定する温度センサ９が配置されている。温度センサ９はＥＣＵ８と電気的に接続されている。
【００２１】
ＥＣＵ８は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のディジタルコンピュータからなり、エンジンの運転状態を把握するために設けられている各種センサや作動装置と信号をやり取りしてエンジンを制御する。さらに、ＥＣＵ８は本発明の検出手段に相当し、冷媒通路における冷媒１０の循環量を制御する前に、ウォータポンプ７による冷媒１０の圧送量を変更させることにより冷媒１０の輸送可能熱量を検出する。
【００２２】
冷媒１０はマイクロカプセル１１を分散させたエンジン用の冷却水である。マイクロカプセル１１は１〜１００μｍの粒径のカプセル粒子であり、冷媒１０が取り得る温度域では溶解しないメラニン樹脂から形成されている。このマイクロカプセル１１には、潜熱蓄熱材が封入されている。潜熱蓄熱材は、エンジン本体２の暖機時の温度域において固相と液相との相変化が起こる物質を採用する。また、潜熱蓄熱材は、エンジン本体２の暖機時の温度域以下で、水よりも比熱が低いことが望ましい。このような潜熱蓄熱材は、例えば、ステアリン酸、ｎ−オクタコサン（直鎖）等が選択可能である。例えば、潜熱蓄熱材としてステアリン酸を用いるとする場合、１ｇの水が１℃上昇するのに吸収する熱量が４．２Ｊであるのに対し、１ｇのステアリン酸が固体から液体へ相変化する際に吸収する熱量が２０３Ｊである。すなわち、ステアリン酸は固相から液相へ相変化する際に同じ質量の水の５０倍の熱量を吸収することができる。また、冷却水はエンジン用の冷却液として一般に用いられるＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）を用いることができる。
【００２３】
次に、ウォータポンプ７の冷媒圧送量の最適化制御について説明する。図２はウォータポンプ７の冷媒圧送量の最適化制御を示したフローの説明図である。ＥＣＵ８は冷媒通路における冷媒１０の循環量を制御する際、言い換えれば、ウォータポンプ７の圧送量を決定する際に、当該制御を実行する。以下、図２のフローに従って説明する。
【００２４】
ＥＣＵ８はステップＳ１１において、エンジン本体２から発生する発生熱流束を推定する。エンジン本体２からの発生熱流束は、予め作成された発生熱マップを参照して推定される。ここでは、エンジン回転数に基づき、エンジン本体２からの発生熱流束を推定するように発生熱マップが作成されている。なお、発生熱マップは、エンジン回転数に代えて、燃料噴射量、または供給空気量等のエンジンの運転状態を判断できる諸元に基づいてエンジン本体２からの発生熱流束を推定するように作成してもよい。
【００２５】
ＥＣＵ８はステップＳ１１の処理を終えると、ステップＳ１２へ進む。ＥＣＵ８はステップＳ１２において、冷媒１０中のマイクロカプセル１１の濃度を仮定する。
【００２６】
ＥＣＵ８はステップＳ１２の処理を終えると、ステップＳ１３へ進む。ＥＣＵ８はステップＳ１３において、ラジエータ３において放出される放出熱流束を推定する。ラジエータ３における放出熱流束は、予め作成された放出熱マップを参照して推定される。ここでは、ウォータポンプ７の回転数に基づき、ラジエータ３における放出熱流束を推定するように放出熱マップが作成されている。なお、放出熱マップは、ウォータポンプ７の回転数に代えて、外気温、または冷却水温等のラジエータ３における冷媒と空気との熱交換量とが推定できる諸元に基づいて、ラジエータ３における放出熱流束を推定するように作成してもよい。
【００２７】
ＥＣＵ８はステップＳ１３の処理を終えると、ステップＳ１４へ進む。ＥＣＵ８はステップＳ１４において、冷媒１０中のマイクロカプセル１１に封入された潜熱蓄熱材の固相割合を推定する。ここで、潜熱蓄熱材の固相割合について説明する。固相割合は、冷媒１０内の全マイクロカプセル１１に封入された潜熱蓄熱剤中、固相の潜熱蓄熱材の割合を示した値である。例えば、冷媒１０中に潜熱蓄熱材が液相となったマイクロカプセル１１しか存在しない場合、固相割合は０％である。一方、冷媒１０中に潜熱蓄熱材が固相となったマイクロカプセル１１しか存在しない場合、固相割合は１００％である。
【００２８】
ステップＳ１４の具体的な処理は、以下の通りである。ＥＣＵ８はステップＳ１１において推定したエンジン本体２からの発生熱流束、及び、ステップＳ１３において推定したラジエータ３における放出熱流束から潜熱蓄熱材が吸収した潜熱量を推定する。すなわち、発生熱流束と放出熱流束とから冷媒が受け入れた熱量を推定し、これと、温度センサ９から測定された冷媒の温度を参照し潜熱蓄熱材が吸収した潜熱量Ｑ１を推定する。続いて、ＥＣＵ８は潜熱蓄熱材が吸収した潜熱量Ｑ１から潜熱蓄熱材の固相割合を推定する。潜熱蓄熱材は、吸収した熱量分だけ固相から液相へ相変化していると考えられるため、全ての潜熱蓄熱材を固相から液相に変えるために要する熱量Ｑ０から吸収した潜熱量Ｑ１を差し引いた分が、まだ固相の状態の潜熱蓄熱材が液相へ相変化するのに必要な熱量Ｑ２に相当する。すなわち、固相の状態の潜熱蓄熱材が液相へ相変化するのに必要な熱量Ｑ２が、全ての潜熱蓄熱材を固相から液相へと変えるための熱量Ｑ０に対してどれだけの割合となるかを算出する。ここで得られた値Ｑ２／Ｑ０が潜熱蓄熱材の固相割合である。
【００２９】
ＥＣＵ８はステップＳ１４の処理を終えると、ステップＳ１５へ進む。ＥＣＵ８はステップＳ１５において、ウォータポンプ７の圧送量を変更した際の冷媒１０の温度変化を予測する。ここでは、予め作成されたマップを用いて温度変化を予測する。温度変化の予測に用いられるマップは、ウォータポンプ７を一定時間停止してその後運転した場合の温度変化を、エンジン本体２から得られる熱流束ごとに取得して作成されている。このマップは実際に運転する場合と同様の条件でエンジンを運転して取得したデータに基づいて作成されている。図３は、このようなマップの一例を示した説明図である。図３のマップの実線はマイクロカプセル１１内の潜熱蓄熱材が１００％想定通り作用した場合、破線はマイクロカプセル１１内の潜熱蓄熱材が５０％の働きしかしていない場合を示している。ＥＣＵ８は、これらの値をもとにセンサ値を内分することにより、この間の割合、例えば、マイクロカプセル１１内の潜熱蓄熱材が６０％、７５％、９０％機能している場合などについても推定することができる。そして、ＥＣＵ８はステップＳ１４で取得した潜熱蓄熱材の固相割合の値を参照して曲線中のピークの値を温度上昇の推定値として取得する。
なお、温度上昇量ΔＴの算出メカニズムは、以下の式（１）に示すとおりである。但し、冷媒量Ｍの取得が困難であるため、本実施例では、上記マップを用いて温度上昇の推定値を算出する。
ΔＴ  ＝  （Ｑ１  −  Ｑ２）／Ｍ／Ｃ            （１）
Ｑ１：ウォータポンプ停止中に冷媒に投入される熱量
Ｑ２：冷媒の相変化吸収可能熱量                  
Ｃ：流体の比熱（相変化ない場合）              
Ｍ：冷媒量（発熱部位における）                
【００３０】
ＥＣＵ８はステップＳ１５の処理を終えると、ステップＳ１６へ進む。ＥＣＵ８はステップＳ１６において、ウォータポンプ７を一時停止する。ＥＣＵ８はステップＳ１６の処理を終えると、ステップＳ１７へ進む。ＥＣＵ８はステップＳ１７において、ウォータポンプ７の運転を再開する。ＥＣＵ８はステップＳ１７の処理を終えると、ステップＳ１８へ進む。ＥＣＵ８はステップＳ１８において、温度センサ９の温度変化を検出する。
【００３１】
ここで、ステップＳ１６からステップＳ１８までの処理について説明する。図４はエンジンの運転中においてウォータポンプ７の運転のＯＮ／ＯＦＦを切り替えた場合の温度センサ９の測定値についての時間応答を示した説明図である。ウォータポンプ７を停止した場合、冷媒１０の循環が滞る。これにより、ウォータジャケット４内に留まる冷媒１０は、冷媒１０が冷媒通路を循環する場合と比較して多くの熱量をエンジン本体２から受けることとなる。この状態において、ウォータジャケット４内に留まる冷媒１０がエンジン本体２から受ける熱は、潜熱蓄熱材の固相から液相への相変化による受熱量を超え、マイクロカプセル１１の潜熱蓄熱材が全て液相に変化する。この状態で、冷媒１０はエンジン本体２から受ける熱を潜熱として回収することができず、顕熱として回収する。すなわち、冷媒１０の温度が上昇する。また、言い換えると、ＥＣＵ８はウォータポンプ７を停止することにより、冷媒１０に対して、潜熱蓄熱剤の固相割合が０となる受熱量（輸送可能熱量）を超える熱量を与え、顕熱としてエンジン本体２からの熱を吸収させる。この状態からウォータポンプ７の運転を再開すると、温度の上昇した冷媒１０が流れ、冷媒の温度の上昇が温度センサ９により検出される。
【００３２】
すなわち、ステップＳ１６におけるウォータポンプ７の運転の停止により温度の上昇した冷媒が、ステップＳ１７におけるウォータポンプ７の運転の再開により冷媒通路を流れ、ステップＳ１８において温度センサ９により冷媒の温度が検出される。
【００３３】
ＥＣＵ８はステップＳ１８の処理を終えると、ステップＳ１９へ進む。ＥＣＵ８はステップＳ１９において、ステップＳ１５で予測した温度変化とステップＳ１８で検出して取得した温度センサ９の温度変化を比較し、両者が一致するか否かを判断する。ここで、ステップＳ１５で予測した温度変化と、ステップＳ１８における実測の温度変化とは、ある程度の許容範囲をもって一致と認めることができる。例えば、５％の差を一致とみなすとしてもよい。また、ＥＣＵ８は、予測した温度変化と温度センサ９が検出した温度変化とが一致すると判断する場合、ウォータポンプ７を停止したことにより冷媒１０に与えた熱量を、冷媒１０の輸送可能熱量として検出する。ＥＣＵ８はステップＳ１８において検出した温度変化が、ステップＳ１５において予測した温度変化と一致すると判断する場合、ステップＳ２０へ進む。
【００３４】
ＥＣＵ８はステップＳ２０において、ウォータポンプ７を最適化する。すなわち、検出された輸送可能熱量に基づき、ウォータポンプ７の圧送量を決定し、決定した圧送量に従い運転する。ステップＳ１５において検出した温度変化と予測した温度変化とが一致すると判断する場合、推定モデルが正しいことを示している。このため、この状態でウォータポンプ７の運転を保ち、目標とする温度で冷媒１０を維持することができる。これにより、潜熱蓄熱材の相変化による熱輸送のメリットを生かし、燃費を向上することができる。ＥＣＵ８はステップＳ２０の処理を終えると、制御の処理を終えてリターンとなる。
【００３５】
一方、ステップＳ１９において、ＥＣＵ８が、ステップＳ１５において予測した温度変化とステップＳ１８で検出した温度変化とが異なると判断する場合、ステップＳ１１へ進み、本制御処理を再度行う。すなわち、ステップＳ１５において検出した温度変化と予測した温度変化とが一致していないと判断する場合、推定モデルが誤っていることを示している。そこで、ステップＳ１２におけるマイクロカプセル１１の濃度の仮定を変更して、推定モデルの修正を図る。
【００３６】
以上の制御により、本実施例の冷却装置１は、エンジン本体２からの発生熱流束、ラジエータ３における放出熱流束とを推定し、これらの熱流束から潜熱蓄熱材の潜熱、固相割合を推定し、ウォータポンプ７の圧送量を変更した際の温度変化を予測する。冷却装置１では、この予測した温度変化と実際の温度変化を比較し、一致している場合、温度予測の推定モデルが正しく機能することを確認できる。これにより、推定モデルを用いて適切にウォータポンプ７を制御できる。
【００３７】
なお、ウォータポンプ７の運転を停止せずに、流量を減少させることとしても良い。流量を減少させることにより、冷媒１０がウォータジャケット４内を通過するのに時間がかかるため、潜熱蓄熱材の相変化だけでエンジン本体２からの熱量を吸収できなくなる。これにより、冷媒１０の温度が上昇するため、ウォータポンプ７を停止する場合と同様の効果が得られる。
【００３８】
次に、マイクロカプセル１１を分散させた冷媒１０を用いた効果について説明する。図５はエンジン運転中の冷媒温度について本実施例と従来例とを比較した説明図である。図５中、実線は本実施例を示し、破線は従来例を示している。従来例は、ＬＬＣ１００％の冷媒を冷媒通路に封入した以外は本実施例と同様である。図５において、本実施例、従来例のいずれも運転開始当初はＥＣモードで運転し、その後、ＷＯＴ（Ｗｉｄｅ  Ｏｐｅｎ  Ｔｈｒｏｔｔｌｅ）で運転を行った。
【００３９】
図５に示すように、本実施例では、運転開始直後の温度上昇が従来例と比較して速い。これはマイクロカプセル１１内の蓄熱材がＬＬＣよりも比熱が低いことによる。また、従来例では、ＷＯＴで運転する場合、冷媒の温度が上昇していたのに対し、本実施例では、ＷＯＴで運転しても温度が上昇せず、冷媒１０がエンジンの運転に適した一定の温度で維持される。すなわち、本実施例によると、マイクロカプセル１１を分散させた冷媒１０を用いることにより、早期にエンジンを暖機することができる。また、高負荷運転の場合も、エンジンを最適な温度に維持できる。
【００４０】
また、図６は、輸送可能熱量とウォータジャケットの出入口の温度差との関係を示した説明図である。図６における縦軸は熱輸送可能熱量、すなわち、エンジン本体２から吸収してラジエータ３において放出できる熱量の従来比を示している。一方、図６における横軸はウォータジャケット４の出口の温度からウォータジャケット４の入口の温度を引いた差、すなわち、ウォータジャケット４を通過した際の冷媒の上昇温度を示している。
【００４１】
図６では潜熱蓄熱材をｎ−オクタコサンとして、冷媒中の混入割合を変化させた場合を示している。図６中の実線は従来の冷媒、すなわち潜熱蓄熱材を含まないＬＬＣを示し、点線はｎ−オクタコサンを１０％混入させた冷媒を示し、破線はｎ−オクタコサンを２０％混入させた冷媒を示し、一点鎖線はｎ−オクタコサンを３０％混入させた冷媒を示し、二点鎖線はｎ−オクタコサンを４０％混入させた冷媒を示している。
【００４２】
図６は、従来のエンジンでの運転条件をウォータジャケット入口の冷媒温度９５℃、ウォータジャケット出口の冷媒温度１０２℃、油温１１８℃、トーイング条件上限１０５℃として求められたものである。また、ｎ−オクタコサンを封入したマイクロカプセルの重量が４４％と仮定し、オクタコサンを混入した冷媒の場合は、従来の輸送可能熱量にオクタコサンの潜熱による輸送可能熱量が上乗せされるとして計算した。
【００４３】
図６中の左上側、すなわち、ウォータジャケット４の出入口の温度差が少なく、且つ輸送可能熱量が多いほど、理想的な冷媒であることを示している。従来のマイクロカプセルを混入していないＬＬＣのみを冷媒とした場合ではウォータジャケットの出口と入口との冷媒温度の差が７℃である（図６中Ａ点）。図６に示すように、マイクロカプセルを混入した冷媒は、マイクロカプセルを混入していないＬＬＣのみの冷媒と比べて、輸送可能熱量を向上させつつ、ウォータジャケット出口と入口との冷媒温度の差を減少させることができる。特に、ｎ−オクタコサンを４０％混入した冷媒では、ウォータジャケットの出口と入口との温度差をほぼ抑制（約１℃）したうえで、従来の場合と比べ２倍以上の輸送可能熱量が得られる。
【００４４】
このようなマイクロカプセル１１を分散させた冷媒１０を用いることにより、暖機性が向上し、燃料の消費を低減できる。また、冷媒１０が変更されることにより、冷却系の構成を見直すことができる。これにより、冷却損失が低減され、ウォータポンプ７の損失を低減できる。さらに、暖機性が向上するのでヒータ性能も向上する。また、高負荷の運転条件で温度の上昇を抑制できるので、シール、潤滑等に用いられるオイル温度も低下でき、オイルの粘度が高いまま維持できる。このため、低粘度のオイルを使用することができ、冷間始動時などの低温時における始動性が向上でき、燃料の消費を低減できる。同様に、高負荷の運転条件で温度の上昇を抑制できるので、エンジン内の冷却系の小型化ができる。ウォータジャケット、水配管、ラジエータ、ＥＧＲクーラ、ヒータコアをコンパクトにし、エンジン本体をコンパクトにすることができる。このようにエンジン本体がコンパクトになるため、熱容量が低下し、搭載性にバリエーションを増やすことができる。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例の冷却装置は、実施例１の冷却装置１と同様の構成をしている。本実施例は、ウォータポンプ７の冷媒圧送量の最適化制御の一部が異なる点で実施例１と相違する。図７は本実施例のウォータポンプ７の冷媒圧送量の最適化制御を示したフローの説明図である。なお、実施例１の制御と同一のステップについてはその説明を省略する。
【００４６】
ＥＣＵ８はステップＳ１１からステップＳ１８までの処理を行い、ステップＳ１８の処理を終えるとステップＳ１０１へ進む。
【００４７】
ＥＣＵ８はステップＳ１０１において、ステップＳ１５で予測した温度変化とステップＳ１８で検出して取得した温度センサ９の温度変化を比較し、両者の差が閾値以下であるか否かを判断する。ここで、予測した温度変化と温度センサ９が検出した温度変化との差が閾値以下である場合、温度変化の予測が正しいと判断する。この場合、ＥＣＵ８はステップＳ２０へ進む。
【００４８】
一方、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ８が、ステップＳ１５において予測した温度変化とステップＳ１８で検出した温度変化との差が閾値を越えると判断する場合、ステップＳ１０２へ進む。
【００４９】
ＥＣＵ８はステップＳ１０２において、フェールセーフ制御を実行する。実際の温度変化が予測した温度変化より低いとき、エンジンを保護するため、低発熱量制御を実行する。低発熱量制御は、燃料噴射量に最大許容値を設定し、噴射量を制限することやＥＧＲカットを行うことなどにより実現される。また、予測した温度変化と温度センサ９が検出した温度変化との差が閾値を越える場合には、マイクロカプセルの性能の劣化やタンパリング（冷媒中の水の混入）が想定されるので、ユーザに点検を促す警告をする。このような処理によりエンジンを保護することができる。ＥＣＵ８はステップＳ１０２の処理を終えると、制御の処理を終えてリターンとなる。
【００５０】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、本発明の冷却装置は、上記と同様の構成により、エンジンに限らず、冷却を必要とする発熱体を冷却する装置として用いることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  冷却装置
２  エンジン本体
３  ラジエータ
４  ウォータジャケット
５  第１通路
６  第２通路
７  ウォータポンプ
８  ＥＣＵ
９  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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