(57)【要約】【課題】安定して潜熱を放出することができる蓄熱装置を提供する。【解決手段】熱を潜熱として蓄熱し、潜熱を放出する蓄熱器７１と、蓄熱器ＥＣＵ２３とを備え、車両１に組み込まれる蓄熱装置１５であって、蓄熱器７１は、車両１の駆動中に潜熱を蓄熱する潜熱蓄熱材１１１と、潜熱蓄熱材１１１と熱交換する熱媒体とを備え、蓄熱器ＥＣＵ２３は、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）と、潜熱蓄熱材１１１の液相状態の維持が不安定となる加熱温度と保持時間との範囲である第１の領域、又は、潜熱蓄熱材１１１の液相状態の維持が安定となる加熱温度と保持時間との範囲である第２の領域の何れであるかを識別する識別データと、温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）と、に基づいて、潜熱蓄熱材１１１が第２の領域に該当するか否かを判定し、潜熱蓄熱材１１１が第２の領域に該当すると判定した場合、潜熱を放出させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を潜熱として蓄熱し、前記潜熱を放出する蓄熱器と、前記潜熱の放出を制御する蓄熱器制御部とを備え、車両に組み込まれる蓄熱装置であって、
前記蓄熱器は、
前記車両の駆動中に前記潜熱を蓄熱する潜熱蓄熱材と、
前記潜熱蓄熱材と熱交換する熱媒体と
を備え、
前記蓄熱器制御部は、
予め取得した、前記潜熱蓄熱材を加熱したときの第１加熱温度と、該第１加熱温度に対応した第１保持時間との組で構成された第１の組データと、
前記第１の組データが、前記潜熱蓄熱材の液相状態の維持が不安定となる加熱温度と保持時間との範囲である第１の領域、又は、前記潜熱蓄熱材の液相状態の維持が安定となる加熱温度と保持時間との範囲である第２の領域の何れであるかを識別する識別データと、
前記車両の駆動中に、前記潜熱蓄熱材が加熱されたときの第２加熱温度と、該第２加熱温度に対応する第２保持時間との組で構成される第２の組データと、に基づいて、
前記潜熱蓄熱材が前記第２の領域に該当するか否かを判定し、
前記潜熱蓄熱材が前記第２の領域に該当すると判定した場合、前記潜熱を放出させる
ことを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記蓄熱器制御部は、
前記車両の始動時であって、前記潜熱蓄熱材が前記第２の領域に該当する場合、前記潜熱を放出させる
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記蓄熱器制御部は、
前記車両の始動時であって、前記潜熱蓄熱材が前記第１の領域に該当する場合、前記潜熱を放出させない
ことを特徴とする請求項２に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記蓄熱器制御部は、
前記蓄熱器が前記車両に搭載された場合、前記第１の組データを記憶し、
前記車両が駆動した場合、前記第２の組データを記憶する
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記蓄熱器制御部は、
前記第１の組データのうち、前記第１の領域と、該第１の領域に該当する前記第１加熱温度と、該第１の領域に該当する前記第１保持時間とを関連付けて記憶し、
前記第１の組データのうち、前記第２の領域と、該第２の領域に該当する前記第１加熱温度と、該第２の領域に該当する前記第１保持時間とを関連付けて記憶し、
前記第２の組データにおいて、前記第２加熱温度と、前記第２保持時間とを関連付けて記憶し、
前記潜熱蓄熱材を加熱中、前記第２加熱温度が前記第２の領域内にある場合、前記潜熱蓄熱材の加熱を停止する
ことを特徴とする請求項４に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記蓄熱器制御部は、
前記第１の組データを記憶するときであって、前記第１保持時間に第１補正値を追加して第３保持時間を演算した場合、
該第３保持時間に基づいて、前記第１の領域と、前記第２の領域とを判定する
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記蓄熱器制御部は、
前記第１の組データを記憶するときであって、前記第１保持時間に第１補正値を追加して第３保持時間を演算しない場合、
前記第１の領域と、前記第２の領域との判定前に、前記第３保持時間を演算し、該第３保持時間に基づいて、前記第１の領域と、前記第２の領域とを判定する
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の蓄熱装置。
【請求項８】
前記蓄熱器制御部は、
前記蓄熱器が交換された場合、交換した前記蓄熱器に対応した前記第１の組データに更新する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の蓄熱装置。
【請求項９】
前記蓄熱器は、
前記潜熱蓄熱材を加熱する加熱器を備え、
前記蓄熱器制御部は、
前記加熱器の加熱を制御し、
前記車両の駆動中、前記第２加熱温度が前記第２の領域内に到達しなかった場合、前記加熱器で前記潜熱蓄熱材を加熱する
ことを特徴とする請求項８に記載の蓄熱装置。
【請求項１０】
前記蓄熱器は、
前記潜熱蓄熱材を液相から固相へと変化させる機器を備え、
前記蓄熱器制御部は、
前記機器を制御し、
前記潜熱蓄熱材が前記第２の領域に該当すると判定した場合、前記機器を駆動させることで前記潜熱を放出させる
ことを特徴とする請求項１〜９に記載の蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の蓄熱装置のうち、車両の走行中に生じたさまざまな熱を予め蓄熱しておき、車両の始動時であって、内燃機関等を暖機する場合、蓄熱した熱を利用しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記で説明した蓄熱装置は、潜熱蓄熱材を用いて熱を潜熱として蓄熱し、必要に応じて蓄熱した熱を放出していた。具体的には、潜熱蓄熱材は、過冷却状態の場合には融点以下の温度となったとしても、ある程度までは相変化が発生しない。一方、過冷却状態の潜熱蓄熱材に電気的な衝撃等が加わると、潜熱蓄熱材の過冷却状態は破られる。そこで、上記で説明した蓄熱装置は、融点に基づいて潜熱蓄熱材の過冷却状態を判定し、発核操作で潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除し、潜熱蓄熱材を液相から固相へと相変化させることで蓄熱した潜熱を放出し、内熱機関等を暖機していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１８２３９３号公報（段落［０００８］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、過冷却状態には安定領域と不安定領域とが含まれていた。安定領域に該当する過冷却状態の場合、潜熱蓄熱材は、長期的に安定して過冷却状態を保持することができた。一方、不安定領域に該当する過冷却状態の場合、潜熱蓄熱材は長期的に安定して過冷却状態を保持することができなかった。
【０００６】
従来の蓄熱装置（特許文献１）において、融点に基づいて潜熱蓄熱材が過冷却状態であることが判定されたとしても、融点に基づく判定では、過冷却状態に含まれる安定領域と不安定領域とが識別されるものではなかった。よって、過冷却状態であったとしても、その過冷却状態が不安定領域に該当した場合、潜熱蓄熱材は長期的に安定して過冷却状態を保持することができないため、潜熱蓄熱材を用いたとしても安定的に潜熱を供給することができないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、潜熱蓄熱材を用いたとしても安定的に潜熱を供給することができる蓄熱装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る蓄熱装置は、熱を潜熱として蓄熱し、前記潜熱を放出する蓄熱器と、前記潜熱の放出を制御する蓄熱器制御部とを備え、車両に組み込まれる蓄熱装置であって、前記蓄熱器は、前記車両の駆動中に前記潜熱を蓄熱する潜熱蓄熱材と、前記潜熱蓄熱材と熱交換する熱媒体とを備え、前記蓄熱器制御部は、予め取得した、前記潜熱蓄熱材を加熱したときの第１加熱温度と、該第１加熱温度に対応した第１保持時間との組で構成された第１の組データと、前記第１の組データが、前記潜熱蓄熱材の液相状態の維持が不安定となる加熱温度と保持時間との範囲である第１の領域、又は、前記潜熱蓄熱材の液相状態の維持が安定となる加熱温度と保持時間との範囲である第２の領域の何れであるかを識別する識別データと、前記車両の駆動中に、前記潜熱蓄熱材が加熱されたときの第２加熱温度と、該第２加熱温度に対応する第２保持時間との組で構成される第２の組データと、に基づいて、前記潜熱蓄熱材が前記第２の領域に該当するか否かを判定し、前記潜熱蓄熱材が前記第２の領域に該当すると判定した場合、前記潜熱を放出させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、過冷却状態に含まれる安定領域と不安定領域とが識別されるため、潜熱蓄熱材を用いたとしても安定的に潜熱を供給することができる。よって、無駄な発核操作が回避されるため、無駄なエネルギー消費を防ぐことができると共に、蓄熱効率を向上させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における蓄熱器７１が組み込まれた車両１内部の概略構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における蓄熱器７１の内部構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度と潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度で保持した保持時間との相関関係に基づいて過冷却状態の安定性の有無を実験した結果の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度と潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度で保持した保持時間との相関関係に基づいて過冷却状態の安定性の有無を実験した結果の数値例とオフセットをかけた場合の数値例とを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における蓄熱器ＥＣＵ２３の制御例を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１における蓄熱器ＥＣＵ２３の温度履歴取得処理の詳細例を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１における温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）の組データの一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１における蓄熱器ＥＣＵ２３の発核処理の詳細例を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２における潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度と潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度で保持した保持時間との相関関係に基づいて過冷却状態の安定性の有無を実験した結果の数値例とオフセットをかけない場合の数値例とを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における蓄熱器ＥＣＵ２３の発核処理の詳細例を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３における蓄熱器７１の内部構成の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３における蓄熱器ＥＣＵ２３の制御例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以後の説明で使用する図面及び数値は一例を示すだけであって、特にこれらに限定しない。また、図面に記載される各構成の形状及び大きさは一例を示すだけであって、特にこれらに限定しない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における蓄熱器７１が組み込まれた車両１内部の概略構成の一例を示す図である。詳細については後述するが、本実施の形態１は、過冷却状態に含まれる安定領域と不安定領域とが識別されるため、潜熱蓄熱材１１１を用いたとしても安定的に潜熱を供給する。よって、無駄な発核操作が回避されるため、無駄なエネルギー消費を防ぐと共に、蓄熱効率を向上させる。
【００１３】
図１に示すように、車両１は、エンジン冷却系統１１、エンジンＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２１、ボディーＥＣＵ２５、及び蓄熱器ＥＣＵ２３等を備える。エンジン冷却系統１１は、エンジン３１、ラジエータ３３、冷却水配管４１、サーモスタット５１、及び冷却水ポンプ６１等を備え、後述するように、エンジン３１を冷却する。また、エンジン冷却系統１１には、蓄熱器７１が組み込まれている。
【００１４】
エンジン３１は、車両１の駆動源であって、図示しないピストン等を駆動させることで車両１の駆動力を生む装置である。ラジエータ３３は、エンジン３１を冷却する放熱器であり、冷却水配管４１を介してエンジン３１に接続されている。冷却水配管４１は、エンジン３１を冷却するエンジン冷却水をエンジン冷却系統１１において流通させる配管である。
【００１５】
サーモスタット５１は、バイメタル等で構成され、冷却水配管４１内を流通するエンジン冷却水の流量を調整する装置である。サーモスタット５１は、例えば、暖機運転時にはサーモスタット５１の弁が閉じるため、ラジエータ３３にエンジン冷却水は流通しない。また、サーモスタット５１は、例えば、暖機運転終了後、サーモスタット５１の弁が開くため、ラジエータ３３にエンジン冷却水は流通する。
【００１６】
冷却水ポンプ６１は、図示しないエンジン駆動力の伝達機構を介して駆動され、駆動によって生じた圧力等を用いて熱媒体１１３であるエンジン冷却水をエンジン３１内部、冷却水配管４１、ラジエータ３３、及び蓄熱器７１等に送り出す。
【００１７】
よって、エンジン冷却系統１１は、冷却水ポンプ６１で送り出されたエンジン冷却水が冷却水配管４１を流通し、ラジエータ３３で放熱されたり、サーモスタット５１でエンジン冷却水の流量を調整したりする。これらの処理は、エンジンＥＣＵ２１とボディーＥＣＵ２５とが連携することで制御されるが、特にこれに限定しない。
【００１８】
蓄熱器７１は、ラジエータ３３に並列状態で冷却水配管４１に接続され、ラジエータ３３に流入するエンジン冷却水をバイパスさせる。蓄熱器７１は、車両１の走行に伴って発生した排熱を蓄熱する。つまり、蓄熱器７１は、詳細については後述するが、熱媒体１１３であるエンジン冷却水を流通する構造と、排熱を蓄熱する構造とを備え、蓄熱した熱を用いて車両１の始動時に熱媒体１１３であるエンジン冷却水を加熱する。
【００１９】
エンジンＥＣＵ２１は、エンジン３１の動作を電子制御する制御装置である。エンジンＥＣＵ２１は、図２で後述するバスネットワーク１３と接続されており、バスネットワーク１３を介して蓄熱器ＥＣＵ２３及びボディーＥＣＵ２５等と通信を行う。
【００２０】
ボディーＥＣＵ２５は、車体の状態の制御を行う制御装置である。ボディーＥＣＵ２５は、図２で後述するバスネットワーク１３と接続されており、バスネットワーク１３を介してエンジンＥＣＵ２１及び蓄熱器ＥＣＵ２３等と通信を行う。
【００２１】
蓄熱器ＥＣＵ２３は、蓄熱器７１の過冷却状態を制御する制御装置である。蓄熱器ＥＣＵ２３は、図２で後述するバスネットワーク１３と接続されており、バスネットワーク１３を介してエンジンＥＣＵ２１及びボディーＥＣＵ２５等と通信を行う。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態１における蓄熱器７１の内部構成の一例を示す図である。図２に示すように、蓄熱装置１５は、蓄熱器ＥＣＵ２３と、蓄熱器７１とで構成される。
【００２３】
蓄熱器ＥＣＵ２３は、プロセッサ８１、通信部８３、入力部８５、メモリ８７、及び出力部８９等を備え、蓄熱器７１に潜熱として蓄熱される熱の放出タイミングを制御する。プロセッサ８１は、例えば、メモリ８７から処理プログラム等を読み出し、一定のクロックを供給する図示しない発信器の周波数に基づいて実行する。
【００２４】
通信部８３は、例えば、プロセッサ８１から供給される各種信号を送信用に変調処理し、その変調された送信信号をバスネットワーク１３を介してエンジンＥＣＵ２１及びボディーＥＣＵ２５等に送信する。また、通信部８３は、例えば、バスネットワーク１３を介して供給される各種信号を受信用に復調処理して、その復調された受信信号をプロセッサ８１に供給する。
【００２５】
入力部８５は、例えば、後述する潜熱蓄熱材温度センサ１２１及び熱媒体温度センサ１２３等から供給される検出信号を受信し、予め定められた形式の信号に変換し、プロセッサ８１に供給する。
【００２６】
メモリ８７は、例えば、データを書き換えることができるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を用いて、一時的にデータを保存する。具体的には、メモリ８７は、ＲＡＭを用いることで、後述する加熱温度と保持時間との組で構成される組データ等を保存する。このような組データには、車両１の駆動中に取得されるものと、後述する潜熱蓄熱材１１１を含む系に固有のものとが含まれる。また、メモリ８７は、例えば、データの読み出しのみできるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）を用いて、上述したプログラム、各種パラメータ、各種入力に対応する信号、及び各種出力に対応する信号等を記憶している。すなわち、メモリ８７は、ＲＡＭ及びＲＯＭ等から構成されている。
【００２７】
出力部８９は、プロセッサ８１からの各種制御信号に基づいて予め定められた形式の出力信号を出力し、又は予め定められた形式の出力電圧を印加する。例えば、出力部８９は、後述するプラス電極１３１及び後述するマイナス電極１３２に電圧を印加する。
【００２８】
蓄熱器７１の詳細について説明する。蓄熱器７１には、潜熱蓄熱材格納領域１０１と、熱媒体流路１０３とが形成されている。潜熱蓄熱材格納領域１０１には、潜熱を蓄熱する潜熱蓄熱材１１１が収容されている。潜熱蓄熱材１１１は、上述したように、車両１の走行に伴って発生した排熱を蓄熱し、必要に応じて蓄熱した熱が放出されるものである。
【００２９】
具体的には、潜熱蓄熱材１１１は、液相状態から温度を下げ、その温度が凝固点以下となっても液相のままで固化しないものであって、過冷却状態が破られたときに潜熱を放出する蓄熱材である。つまり、潜熱蓄熱材１１１は、液相状態から温度を下げ、その温度が凝固点以下となっても過冷却状態の液体のままで存在する性質を備える無機塩類を主成分とするものであって、過冷却状態が破られたときに潜熱を放出する蓄熱材である。
【００３０】
更に具体的には、潜熱蓄熱材１１１は、例えば、酢酸ナトリウム三水和物であるが、特にこれに限定しない。例えば、潜熱蓄熱材１１１は、酢酸ナトリウム三水和物に限らず、融点以下となってもある程度までは過冷却状態の液体のままで存在する無機塩類を主成分とするものであればよい。
【００３１】
潜熱蓄熱材格納領域１０１には、潜熱蓄熱材温度センサ１２１が設けられている。潜熱蓄熱材温度センサ１２１は、潜熱蓄熱材１１１の温度を検知し、検知結果を蓄熱器ＥＣＵ２３に供給する。
【００３２】
また、潜熱蓄熱材格納領域１０１には、プラス電極１３１及びマイナス電極１３２が設けられている。プラス電極１３１及びマイナス電極１３２は、蓄熱器ＥＣＵ２３からの出力指令に応じて潜熱蓄熱材１１１に電圧を印加することで、潜熱蓄熱材１１１に発核操作を行うものである。例えば、プラス電極１３１には、銀材等が用いられる。また、例えば、マイナス電極１３２には、白金又はステンレス等が用いられる。なお、図２においては、電極を２本備えた場合について説明したが、特にこれに限定しない。例えば、蓄熱器７１の筐体が導電性を備える素材で形成されていれば、電極を１本だけ潜熱蓄熱材格納領域１０１に設けておき、蓄熱器７１の筐体にアースを設け、このアースをもう一方の電極の代わりとしてもよい。
【００３３】
また、上記の説明では、電気的な発核操作を行う一例について説明したが、特にこれに限定しない。例えば、機械的な振動を用いて発核操作が行われてもよい。具体的には、金属ばねと、この金属ばねに打撃を与えるソレノイドとから構成され、蓄熱器ＥＣＵ２３に接続された機器が潜熱蓄熱材格納領域１０１に設けられていると想定する。この場合、蓄熱器ＥＣＵ２３が電力を供給してソレノイドを通電することで、金属ばねに打撃を与え、発核操作を行ってもよい。
【００３４】
また、例えば、熱的な発核操作が行われてもよい。具体的には、蓄熱器ＥＣＵ２３に接続された熱電素子が潜熱蓄熱材格納領域１０１に設けられていると想定する。この場合、蓄熱器ＥＣＵ２３が熱電素子を通電することで、潜熱蓄熱材１１１を急冷させ、発核操作が行われてもよい。
【００３５】
要するに、潜熱蓄熱材１１１を液相から固相へと変化させる刺激を与える機器であればよい。そのような機器が、蓄熱器７１に設けられ、蓄熱器ＥＣＵ２３に制御されればよい。例えば、図３を用いて後述するように、蓄熱器ＥＣＵ２３は、潜熱蓄熱材１１１が安定した過冷却状態である場合、そのような機器を用いることで、潜熱蓄熱材１１１を液相から固相へと変化させる刺激を潜熱蓄熱材１１１に加えることで、潜熱蓄熱材１１１に蓄熱された潜熱が放出できればよい。
【００３６】
なお、これら以外の発核操作が行われてもよい。例えば、潜熱蓄熱材１１１に発核材、酢酸ナトリウム等が投入されることで、発核操作が行われてもよい。
【００３７】
一方、熱媒体流路１０３には、上述したエンジン冷却水が熱媒体１１３として、例えば、熱媒体流路方向１１５に沿って流通しており、潜熱蓄熱材１１１と、エンジン冷却水とが熱交換を行う。
【００３８】
なお、熱媒体流路１０３には、エンジン冷却水以外のものが熱媒体１１３として流通してもよい。例えば、蓄熱器７１がエンジン油又は変速機の作動油等の熱媒体１１３が流通する系統に組み込まれた場合には、エンジン油又は変速機の作動油等の熱媒体１１３が熱媒体流路１０３を流通し、潜熱蓄熱材１１１と、エンジン油又は変速機の作動油等の熱媒体１１３とで熱交換が行われてもよい。また、熱媒体流路１０３を流通する熱媒体１１３の方向が熱媒体流路方向１１５である一例について説明したが、特にこれに限定しない。
【００３９】
また、図２を用いた説明では、潜熱蓄熱材１１１と、熱媒体流路１０３とが１対の蓄熱器７１について説明したが、特にこれに限定しない。蓄熱器７１は、熱交換を行う構成が、例えば、プレート型熱交換器又はシェルアンドチューブ型熱交換器等であってもよい。
【００４０】
以上で説明したように構成される蓄熱器７１は、潜熱蓄熱材１１１が過冷却状態の場合に発核操作が行われれば、潜熱蓄熱材１１１が長期的に安定して熱を放出することができる。よって、発核操作を行うときの潜熱蓄熱材１１１の状態が過冷却状態であるか否かが判定される必要がある。そこで、本実施の形態１においては、潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度と、潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度を保持した保持時間との組で形成される組データに基づいて、潜熱蓄熱材１１１が過冷却状態であるか否かを判定する。
【００４１】
図３は、本発明の実施の形態１における潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度と潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度で保持した保持時間との相関関係に基づいて過冷却状態の安定性の有無を実験した結果の一例を示す図である。図３に示すように、横軸が潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度であって、縦軸が潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度を保持した保持時間であると定義する。
【００４２】
なお、ここでいう加熱温度とは、上述したように、車両１の走行中に生じた排熱を用いて潜熱蓄熱材１１１を加熱したときの温度と等価であると想定する。また、ここでいう保持時間とは、車両１の走行中に生じた排熱を用いて潜熱蓄熱材１１１を加熱したときの温度が継続した時間と等価であると想定する。つまり、図３に示す実験結果から得られる加熱温度と保持時間とで構成される組データと、実際に車両１が走行したときの排熱で加熱したときの加熱温度と保持時間とで構成される組データとを比較することで、潜熱蓄熱材１１１が過冷却状態であるか否かを識別することができる。
【００４３】
図３の説明に戻る。図３に示すように、潜熱蓄熱材１１１は、まず、融点に応じて２つの領域が存在する。１つ目は、加熱温度が融点未満の領域である。一方、２つ目は、加熱温度が融点以上の領域である。具体的には、潜熱蓄熱材１１１が酢酸ナトリウム三水和物であれば、潜熱蓄熱材１１１の融点は約５８℃であり、潜熱蓄熱材１１１は−３０℃程度までは過冷却状態の液体のままで存在する。
【００４４】
また、加熱温度が融点以上の領域においては、更に、２つの領域が存在する。１つ目は、過冷却不安定領域、つまり、第１の領域である。この場合、加熱状態が保持されたとしても、過冷却状態が長期的に安定して保持されず、不安定な状態となっている。例えば、潜熱蓄熱材１１１が凝固点以下となり、凝固を開始してしまったり、また、潜熱蓄熱材１１１が凝固点以下となり、液相状態を一旦は保持したものの、数分から数時間で自然発核してしまったりする場合がある。このような状態に陥る第１の領域は、従来においては、その存在が明らかではなかったため、加熱温度が融点以上のときに発核操作が行われたとしても無駄な発核操作となる場合があった。
【００４５】
このような第１の領域が発生する要因としては、潜熱蓄熱材１１１が収容される蓄熱器７１の筐体構造、筐体材質、及び発核操作が行われる機器の材料等の潜熱蓄熱材１１１と物理的に接触する部材、その部材構成、又は、潜熱蓄熱材１１１中の不純物の存在等に依存すると考えられる。つまり、潜熱蓄熱材１１１又は蓄熱器７１に関連する特徴が原因で上記で説明した第１の領域と第２の領域とが存在している。換言すれば、潜熱蓄熱材１１１を含む系に固有の特徴に応じて、第１の領域と、第２の領域とが識別される。
【００４６】
そこで、図３に示すように、潜熱蓄熱材１１１又は蓄熱器７１に応じて、第１の領域を実験的に事前に把握する必要がある。例えば、図３に示すように、加熱温度が７０℃の場合、潜熱蓄熱材１１１は、保持時間に関わらず第１の領域、つまり、過冷却不安定領域の特徴を示す。また、例えば、加熱温度が９０℃の場合、潜熱蓄熱材１１１は、保持時間が３分であれば第１の領域の特徴を示すが、保持時間が４０分であれば後述する第２の領域、つまり、過冷却安定領域の特徴を示す。
【００４７】
一方、２つ目は、過冷却安定領域、つまり、第２の領域である。この場合、加熱された状態が保持されれば、過冷却状態が長期的に安定して保持されるため、潜熱蓄熱材１１１は安定な状態となっている。よって、潜熱蓄熱材１１１が第２の領域の状態から過冷却状態に導かれ発核操作が行われれば、長期的に安定してエンジン冷却系統１１に熱を供給することができる。なお、上述した長期的とは、例えば、１週間以上の過冷却状態を保持することができる状態である。例えば、潜熱蓄熱材１１１は、一度、第２の領域の状態となれば、１週間以上その状態を維持する。具体的には、潜熱蓄熱材１１１が加熱温度９０℃で５０分加熱された場合を想定する。この場合には、潜熱蓄熱材１１１は第２の領域となっているため、潜熱蓄熱材１１１は、最低でも１週間は第２の領域を維持することができる。
【００４８】
なお、図３に示すように、融点から２０℃前後の領域では、保持時間に関係なく第１の領域の特徴が示されている。また、融点から２０℃以上の領域では、保持時間が１０分を超えれば、第２の領域の特徴が示され、保持時間が１０分を超えなければ、第１の領域の特徴が示される。そこで、そういった大まかな境界に基づいた蓄熱器７１の運用を行うことができる。
【００４９】
なお、図３を用いて説明した数値は一例であり、特にこれに限定しない。
【００５０】
なお、以後の説明においては、第１の領域と、第２の領域とが加熱温度と保持時間との組データに基づいて判定される一例について順に説明する。
【００５１】
図４は、本発明の実施の形態１における潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度と潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度で保持した保持時間との相関関係に基づいて過冷却状態の安定性の有無を実験した結果の数値例とオフセットをかけた場合の数値例とを示す図である。ここでいうオフセットをかける処理とは、第１の領域と、第２の領域との境界領域であった場合に、確実に第２の領域が判定されるようにするため、保持時間を境界値と比較して大きな値に再設定する処理を意味すると定義する。
【００５２】
図４に示すデータは、図３に示す実験結果に基づいたものである。例えば、図３に示すように、加熱温度が７０℃又は７５℃の場合、保持時間が何分であったとしても、潜熱蓄熱材１１１が第２の領域に遷移することはないため、図４においては、オフセット値αを可算しない。また、例えば、加熱温度が８０℃の場合、第２の領域に遷移する保持時間は１４分であるため、オフセット値αを可算することでオフセットをかけ、後述するフローチャートにおける演算用保持時間として用いることとする。
【００５３】
また、例えば、加熱温度が８５℃の場合、第２の領域に遷移する保持時間は１０分であるため、オフセット値αを可算することでオフセットをかけ、後述するフローチャートにおける演算用保持時間として用いることとする。また、例えば、加熱温度が９０℃の場合、第２の領域に遷移する保持時間は８分であるため、オフセット値αを可算することでオフセットをかけ、演算用保持時間として、後述するフローチャートで用いられることとする。
【００５４】
なお、オフセット値αは特に限定せず、第２の領域に遷移する保持時間にオフセット値αを可算した結果、境界値から第２の領域側に属する値となる値であればよい。例えば、第２の領域が図３に示すように、第１の領域と比較してプラス側の保持時間に属する場合には、正の数が可算されればよい。また、仮に、第２の領域が、第１の領域と比較してマイナス側の保持時間に属する場合には、負の数が可算されればよい。ただし、保持時間が境界値である場合の誤判定を防ぐことが目的でオフセットをかけるため、オフセット値αの絶対値が大きすぎない程度の値とする。なお、オフセット値αは、本発明における第１補正値に相当する。また、演算用保持時間は、本発明における第３保持時間に相当する。
【００５５】
なお、図４を用いて説明した数値は一例であり、特にこれに限定しない。また、図４に示す第２の領域に遷移する保持時間は、本発明における、潜熱蓄熱材１１１の液相状態の維持が不安定となる加熱温度と保持時間との範囲である第１の領域、又は、潜熱蓄熱材１１１の液相状態の維持が安定となる加熱温度と保持時間との範囲である第２の領域の何れであるかを識別する識別データに相当する。
【００５６】
次に、図３及び図４に示すデータを第２の領域に属するか否かの判定基準値とした場合の処理について、図５〜図８を用いて順に説明する。なお、ここでいう判定基準値とは、後述する判定温度ＴＨｓを意味すると想定する。判定温度ＴＨｓとは、加熱温度と、保持時間との組データで構成されたものであって、潜熱蓄熱材１１１又は蓄熱器７１の特徴ごとに異なる値となっており、事前に実験等から得られるデータ集合である。
【００５７】
図５は、本発明の実施の形態１における蓄熱器ＥＣＵ２３の制御例を説明するフローチャートである。ステップＳ１１及びステップＳ１２で説明する処理が潜熱利用処理に相当し、ステップＳ２１〜ステップＳ２４で説明する処理が判定温度記憶処理に相当する。
【００５８】
最初に、潜熱利用処理について説明する。潜熱利用処理とは、蓄熱器７１に潜熱として蓄熱した熱を発核操作で放出することで、蓄熱器７１を流通する熱媒体１１３を加熱し、加熱した熱媒体１１３がエンジン冷却系統１１を循環することで、エンジン３１に熱を供給して早期暖機を行う処理である。
【００５９】
ステップＳ１１において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、温度履歴取得処理を実行する。詳細については後述するが、温度履歴取得処理とは、車両１の走行中に蓄熱器７１を加熱したときの加熱温度と保持時間との組データで構成されるデータ集合を取得する処理である。
【００６０】
ステップＳ１２において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、発核処理を実行し、処理を終了する。なお、蓄熱器ＥＣＵ２３は、後述する判定温度記憶処理の実行後、発核処理を実行する。
【００６１】
上記で説明したように、ステップＳ１１及びステップＳ１２の処理が実行されることで、潜熱利用処理が実行され、蓄熱器７１に蓄熱された潜熱は、潜熱蓄熱材１１１が上述した第２の領域のときに放出される。
【００６２】
判定温度記憶処理について説明する。判定温度記憶処理とは、潜熱蓄熱材１１１又は蓄熱器７１の状態に応じて異なる特徴を持っている加熱温度と保持時間との組データで構成されるデータ集合を、第１の領域と、第２の領域とに関連付けて記憶する処理である。
【００６３】
ステップＳ２１において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、蓄熱器７１が搭載又は交換されたか否かを判定する。蓄熱器ＥＣＵ２３は、蓄熱器７１が搭載又は交換された場合、ステップＳ２２に進む。一方、蓄熱器ＥＣＵ２３は、蓄熱器７１が搭載又は交換されない場合、ステップＳ２１に戻る。
【００６４】
なお、蓄熱器７１が搭載されるときに判定温度ＴＨｓが蓄熱器ＥＣＵ２３のメモリ８７等に記憶されるものと想定する。
【００６５】
上述したことを前提とすると、以後のステップＳ２２〜ステップＳ２４で説明する判定温度登録処理は、記憶されている判定温度ＴＨｓを発核処理時の演算で用いる形式に関連付けをする処理となる。
【００６６】
ステップＳ２２において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）の組データを取得する。なお、このように取得した加熱温度は、本発明における第１加熱温度に相当する。また、このように取得した保持時間は、本発明における第１保持時間に相当する。
【００６７】
ステップＳ２３において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）の組データのうち、第１の領域に相当する組データと、第１の領域とを関連付けて記憶する。例えば、判定温度ＴＨｓの保持時間が、図４で説明した第２の領域に遷移する保持時間を超えない場合には、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）は、第１の領域に関連付けられる。この場合、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）の保持時間にはオフセットがかけられていない値が採用される。
【００６８】
ステップＳ２４において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）の組データのうち、第２の領域に相当する組データと、第２の領域とを関連付けて記憶し、処理を終了する。例えば、判定温度ＴＨｓの保持時間が、図４で説明した第２の領域に遷移する保持時間を超える場合には、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）は、第２の領域に関連付けられる。この場合、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）の保持時間にはオフセットがかけられている値が採用される。
【００６９】
ステップＳ２１〜ステップＳ２４の処理が実行された結果、図３で示した実験データと、図４で示した実験データと、図４で示した実験データにオフセットをかけたデータとを組み合わせたものが、発核処理を行うか否かの判定基準値である判定温度ＴＨｓとして利用される。
【００７０】
図６は、本発明の実施の形態１における蓄熱器ＥＣＵ２３の温度履歴取得処理の詳細例を説明するフローチャートである。
【００７１】
ステップＳ４１において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、エンジン３１が駆動中であるか否かを判定する。蓄熱器ＥＣＵ２３は、エンジン３１が駆動中である場合、ステップＳ４２に進む。一方、蓄熱器ＥＣＵ２３は、エンジン３１が駆動中でない場合、ステップＳ４１に戻る。
【００７２】
ステップＳ４２において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、加熱継続判定温度を取得する。ここでいう加熱継続判定温度とは、蓄熱器７１の加熱を継続するか否かを判定する閾値である。例えば、加熱継続判定温度は、第２の領域に属する加熱温度が設定される。
【００７３】
ステップＳ４３において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、蓄熱器７１に対する加熱温度を取得する。なお、このように取得した加熱温度は、本発明における第２加熱温度に相当する。
【００７４】
ステップＳ４４において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、加熱温度に対応した保持時間を取得する。なお、このように取得した保持時間は、本発明における第２保持時間に相当する。
【００７５】
ステップＳ４５において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、加熱温度と保持時間とを関連付けて温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）の組データとして記憶する。
【００７６】
ステップＳ４６において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、加熱温度が加熱継続判定温度以上であるか否かを判定する。蓄熱器ＥＣＵ２３は、加熱温度が加熱継続判定温度以上である場合、処理を終了する。一方、蓄熱器ＥＣＵ２３は、加熱温度が加熱継続判定温度以上でない場合、ステップＳ４７に進む。
【００７７】
ステップＳ４７において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、車両１が走行中であるか否かを判定する。蓄熱器ＥＣＵ２３は、車両１が走行中である場合、ステップＳ４３に戻る。一方、蓄熱器ＥＣＵ２３は、車両１が走行中でない場合、処理を終了する。
【００７８】
以上、ステップＳ４１〜ステップＳ４７の処理が実行されることで、蓄熱器７１に加えられた加熱温度と、その加熱温度に対応する保持時間との組データで構成される温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）が形成される。なお、温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）は、本発明における第２の組データに相当する。
【００７９】
図７は、本発明の実施の形態１における温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）の組データの一例を示す図である。図７に示すように、加熱温度と、保持時間との組データが形成されている。
【００８０】
例えば、加熱温度が７０℃のとき、保持時間は２０分である。また、例えば、加熱温度が７５℃のとき、保持時間は２０分である。また、例えば、加熱温度が８０℃のとき、保持時間は３０分である。また、例えば、加熱温度が８５℃のとき、保持時間は３０分である。また、例えば、加熱温度が９０℃のとき、保持時間は３０分である。なお、加熱温度の単位は℃とし、保持時間の単位は分としたが、特にこれらに限定しない。例えば、加熱温度の単位は華氏であっても絶対温度であってもよい。また、例えば、保持時間の単位は秒であってもよい。また、上記で説明した数値は一例であり、特にこれに限定しない。
【００８１】
図８は、本発明の実施の形態１における蓄熱器ＥＣＵ２３の発核処理の詳細例を説明するフローチャートである。
【００８２】
ステップＳ６１において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、車両１の始動が操作されたか否かを判定する。蓄熱器ＥＣＵ２３は、車両１の始動が操作された場合、ステップＳ６２に進む。一方、蓄熱器ＥＣＵ２３は、車両１の始動が操作されない場合、ステップＳ６１に戻る。
【００８３】
なお、車両１の始動の操作は、例えば、車両１の図示しないキースイッチ等で行われる。また、車両１の始動が操作されれば、エンジン３１が始動するため、エンジン３１の駆動に連動して冷却水ポンプ６１も駆動される。この結果、蓄熱器７１に形成された熱媒体流路１０３に熱媒体１１３であるエンジン冷却水が循環する。
【００８４】
ステップＳ６２において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、暖機判定温度Ｔｗｓを取得する。ここで、暖機判定温度Ｔｗｓとは、早期暖機操作が必要か否かを判定する閾値である。
【００８５】
ステップＳ６３において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、熱媒体温度センサ１２３の熱媒体温度Ｔｗを取得する。なお、熱媒体温度Ｔｗは、熱媒体流路１０３を流通するエンジン冷却水の温度を熱媒体温度センサ１２３が検知した結果である。
【００８６】
ステップＳ６４において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、熱媒体温度Ｔｗが暖機判定温度Ｔｗｓと比較して小さいか否かを判定する。蓄熱器ＥＣＵ２３は、熱媒体温度Ｔｗが暖機判定温度Ｔｗｓと比較して小さい場合、ステップＳ６５に進む。一方、蓄熱器ＥＣＵ２３は、熱媒体温度Ｔｗが暖機判定温度Ｔｗｓ以上の場合、処理を終了する。
【００８７】
ステップＳ６５において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）を取得する。温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）とは、上述したように、車両１のエンジン３１が駆動中に潜熱蓄熱材１１１を加熱したときの加熱温度と、そのときの加熱温度に対応する保持時間との組で構成される組データである。
【００８８】
ステップＳ６６において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）を取得する。判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）とは、上述したように、潜熱蓄熱材１１１を含む系に固有であって、予め実験等で求めた組データである。具体的には、車両１の組み込む予定の蓄熱器７１内に収容することになっている潜熱蓄熱材１１１を加熱したときの加熱温度と、そのときの加熱温度に対応する保持時間との組で構成される組データである。なお、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）は、本発明における第１の組データに相当する。
【００８９】
ステップＳ６７において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）と、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）とのそれぞれから同じ加熱温度に対応した保持時間を比較する。例えば、温度履歴ＴＨにおける加熱温度が８０℃の場合に相当する温度履歴ＴＨにおける保持時間と、判定温度ＴＨｓにおける加熱温度が８０℃の場合に相当する判定温度ＴＨｓにおける保持時間とが比較される。
【００９０】
ステップＳ６８において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）の保持時間と比較して、温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）の保持時間の方が長い組データが存在するか否かを判定する。蓄熱器ＥＣＵ２３は、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）の保持時間と比較して、温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）の保持時間の方が長い組データが存在する場合、ステップＳ６９に進む。一方、蓄熱器ＥＣＵ２３は、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）の保持時間と比較して、温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）の保持時間の方が長い組データが存在しない場合、処理を終了する。
【００９１】
具体的には、温度履歴ＴＨ（８０℃，３０分）であって、判定温度ＴＨｓ（８０℃，１４＋５分）である場合、温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）の保持時間の方が長い。よって、この場合には、ステップＳ６９に処理が移行する。なお、ステップＳ６９に処理が移行する場合は、潜熱蓄熱材１１１が第２の領域に遷移している状態と等価である。なお、ここでは、オフセット値αが５分である一例について説明したが、特にこれに限定しない。
【００９２】
ステップＳ６９において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、発核操作を開始し、処理を終了する。なお、発核操作とは、上述したように、蓄熱器ＥＣＵ２３がプラス電極１３１及びマイナス電極１３２に電圧を印加することで、潜熱蓄熱材１１１の過冷却状態を破る動作のことである。潜熱蓄熱材１１１に電圧が印加されている間は、潜熱蓄熱材１１１は一時的に液相から固相へ遷移するため、潜熱蓄熱材１１１から潜熱がエンジン冷却水に放出される。よって、エンジン冷却水は加熱され、加熱されたエンジン冷却水がエンジン３１を循環するため、エンジン３１の早期暖機運転をすることができる。
【００９３】
なお、発核操作が行われ、エンジン３１の早期暖機が終了し、車両１が走り出して走行状態になったときには、エンジン３１からの排熱を伝熱するエンジン冷却水が熱媒体流路１０３を流通することで、エンジン冷却水と、潜熱蓄熱材１１１とで熱交換が行われる。この結果、潜熱蓄熱材１１１の温度が上昇する。
【００９４】
また、潜熱蓄熱材１１１の温度が上昇して蓄熱が完了した場合、又は、エンジン冷却水の温度である熱媒体温度Ｔｗが暖機判定温度Ｔｗｓ以上に上昇した場合、サーモスタット５１の弁が開くことでサーモスタット５１の開度が調整され、ラジエータ３３にエンジン冷却水が流通する。この結果、エンジン冷却水が伝搬する熱がラジエータ３３から排熱される。
【００９５】
上記の説明から、本実施の形態１においては、潜熱蓄熱材１１１の過冷却状態が安定した領域である第２の領域と、潜熱蓄熱材１１１の過冷却状態が不安定な領域である第１の領域とが識別され、潜熱蓄熱材１１１が第２の領域の状態である場合に発核操作が行われる。
【００９６】
よって、蓄熱装置１５は、潜熱蓄熱材１１１の融解状態を正確に判定できるので、無駄な発核操作を回避することができる。したがって、エネルギー消費を防ぎ、蓄熱効率を向上させることができる。
【００９７】
なお、上記の説明においては、蓄熱器７１は、ラジエータ３３をバイパスする配置構成としたが、特にこれに限定しない。また、冷却水ポンプ６１は、エンジン３１の動力が伝達されて駆動すると説明したが、特にこれに限定しない。例えば、冷却水ポンプ６１が電動ポンプ等で駆動されるものであってもよい。
【００９８】
また、潜熱蓄熱材１１１に蓄熱する場合、潜熱蓄熱材１１１の融点までエンジン冷却水の温度が上昇したときに、蓄熱器７１を迂回してエンジン冷却水を循環させる配管構成としてもよい。また、エンジン冷却系統１１に蓄熱器７１が搭載される一例について説明したが特にこれに限定しない。例えば、別の例として図示はせずに上述したように、蓄熱器７１は、エンジン油又は変速機の作動油等の熱媒体１１３が流通する系統に組み込まれてもよい。
【００９９】
また、潜熱蓄熱材温度センサ１２１が潜熱蓄熱材格納領域１０１に１箇所だけ設けられた一例を示したが特にこれに限定しない。例えば、複数の潜熱蓄熱材温度センサ１２１のそれぞれが、潜熱蓄熱材格納領域１０１に予め定められた形式の間隔毎に複数箇所設けられてもよい。このような構成であれば、潜熱蓄熱材１１１の温度分布を更に正確に検知することができるため、第１の領域と、第２の領域とが更に正確に識別される。例えば、潜熱蓄熱材格納領域１０１を鉛直方向に３つに領域に区分し、区分した領域毎に、第１の領域と、第２の領域とが識別され、全てが第２の領域となった場合に発核操作を行う制御シーケンスとしてもよい。
【０１００】
なお、コスト等の問題のため、潜熱蓄熱材１１１の温度を複数箇所に渡って検知することができない場合には、潜熱蓄熱材１１１の温度分布を予め測定し、特徴的な温度推移を示す箇所だけ検知してもよい。例えば、潜熱蓄熱材１１１の温度分布が最も低くなる箇所に潜熱蓄熱材温度センサ１２１が設けられてもよい。また、例えば、潜熱蓄熱材１１１の温度分布が最も高くなる箇所に潜熱蓄熱材温度センサ１２１が設けられてもよい。
【０１０１】
また、例えば、潜熱蓄熱材１１１の温度分布が最も低くなる箇所と、潜熱蓄熱材１１１の温度分布が最も高くなる箇所とを組み合わせた位置に潜熱蓄熱材温度センサ１２１が設けられてもよい。そのような設置箇所としては、例えば、潜熱蓄熱材１１１の温度分布が最も低くなる箇所と、潜熱蓄熱材１１１の温度分布が最も高くなる箇所との中間地点に潜熱蓄熱材温度センサ１２１が設けられてもよい。また、潜熱蓄熱材１１１の温度分布を複数箇所について予め測定し、その中で、平均的な温度分布を示す箇所に潜熱蓄熱材温度センサ１２１が設けられてもよい。
【０１０２】
また、熱媒体温度センサ１２３が蓄熱器７１の熱媒体流路１０３に設けられる一例について説明したが特にこれに限定しない。例えば、熱媒体温度センサ１２３は、冷却水配管４１に設けられてもよい。また、例えば、エンジン冷却系統１１の複数箇所に設けられてもよい。また、蓄熱器７１がエンジン油又は変速機の作動油等の熱媒体１１３が流通する系統に搭載された場合には、熱媒体温度センサ１２３は、例えば、シリンダヘッド又はエンジンオイル室等のように、エンジン油又は変速機の作動油等の熱媒体１１３が流通する系統の温度を検知する箇所に設けられてもよい。
【０１０３】
また、上記の説明において、第２の領域の上限温度が設定されていない一例について説明したが、第２の領域の上限温度が設定されてもよい。このような上限温度が設定されれば、発核用電極に用いられるプラス電極１３１及びマイナス電極１３２が不必要に高い温度の状態になることが回避されるため、電極表面に形成されるクラスターの消失は回避される。よって、発核機能が消失することを回避することができる。
【０１０４】
また、このような上限温度が設定されれば、潜熱蓄熱材１１１の寿命を延ばすこともできる。具体的には、第２の領域の上限温度が、例えば、１００℃と設定されれば、発核する機器として用いている発核用電極であるプラス電極１３１及びマイナス電極１３２を長期的に安定使用できると共に、潜熱蓄熱材１１１を長寿命化させることができる。
【０１０５】
また、上記の説明では、蓄熱装置１５が車両１に設けられた一例について説明したが特にこれに限定しない。例えば、冷熱機器等に蓄熱装置１５が設けられれば、蓄熱器７１の過冷却状態を第２の領域に遷移させることができる。よって、蓄熱器７１を長期的に安定して過冷却状態にすることができる。
【０１０６】
また、システム運用中、蓄熱器７１を加熱した加熱温度とその加熱温度に対応した保持時間との組データである温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）が、第２の領域に到達しているか否かが判定されるため、潜熱蓄熱材１１１における過冷却の融解状態を正確に把握することできるため、蓄熱器７１の内部状態に基づいて、蓄熱器７１を正確に制御できる。
【０１０７】
以上、本実施の形態１においては、熱を潜熱として蓄熱し、潜熱を放出する蓄熱器７１と、潜熱の放出を制御する蓄熱器ＥＣＵ２３とを備え、車両１に組み込まれる蓄熱装置１５であって、蓄熱器７１は、車両１の駆動中に潜熱を蓄熱する潜熱蓄熱材１１１と、潜熱蓄熱材１１１と熱交換する熱媒体とを備え、蓄熱器ＥＣＵ２３は、予め取得した、潜熱蓄熱材１１１を加熱したときの第１加熱温度と、第１加熱温度に対応した第１保持時間との組で構成された判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）と、第１の組データが、潜熱蓄熱材１１１の液相状態の維持が不安定となる加熱温度と保持時間との範囲である第１の領域、又は、潜熱蓄熱材１１１の液相状態の維持が安定となる加熱温度と保持時間との範囲である第２の領域の何れであるかを識別する識別データと、車両１の駆動中に、潜熱蓄熱材１１１が加熱されたときの第２加熱温度と、第２加熱温度に対応する第２保持時間との組で構成される温度履歴ＴＨ（加熱温度，保持時間）と、に基づいて、潜熱蓄熱材１１１が第２の領域に該当するか否かを判定し、潜熱蓄熱材１１１が第２の領域に該当すると判定した場合、潜熱を放出させる蓄熱装置１５が構成される。
【０１０８】
上記の構成のため、過冷却状態に含まれる安定領域と不安定領域とが識別されるので、潜熱蓄熱材１１１を用いたとしても安定的に潜熱を供給することができる。よって、無駄な発核操作が回避されるため、無駄なエネルギー消費を防ぐことができると共に、蓄熱効率を向上させることができるという効果を有する。
【０１０９】
また、本実施の形態１においては、蓄熱器ＥＣＵ２３は、車両１の始動時であって、潜熱蓄熱材１１１が第２の領域に該当する場合、潜熱を放出させる蓄熱装置１５が構成される。
【０１１０】
また、本実施の形態１においては、蓄熱器ＥＣＵ２３は、車両１の始動時であって、潜熱蓄熱材１１１が第１の領域に該当する場合、潜熱を放出させない蓄熱装置１５が構成される。
【０１１１】
また、本実施の形態１においては、蓄熱器ＥＣＵ２３は、蓄熱器７１が車両１に搭載された場合、第１の組データを記憶し、車両１が駆動した場合、第２の組データを記憶する蓄熱装置１５が構成される。
【０１１２】
また、本実施の形態１においては、蓄熱器ＥＣＵ２３は、第１の組データのうち、第１の領域と、第１の領域に該当する第１加熱温度と、第１の領域に該当する第１保持時間とを関連付けて記憶し、第１の組データのうち、第２の領域と、第２の領域に該当する第１加熱温度と、第２の領域に該当する第１保持時間とを関連付けて記憶し、第２の組データにおいて、第２加熱温度と、第２保持時間とを関連付けて記憶し、潜熱蓄熱材１１１を加熱中、第２加熱温度が第２の領域内にある場合、潜熱蓄熱材１１１の加熱を停止する蓄熱装置１５が構成される。
【０１１３】
また、本実施の形態１においては、蓄熱器ＥＣＵ２３は、第１の組データを記憶するときであって、第１保持時間に第１補正値を追加して第３保持時間を演算した場合、第３保持時間に基づいて、第１の領域と、第２の領域とを判定する蓄熱装置１５が構成される。
【０１１４】
また、本実施の形態１においては、蓄熱器７１は、潜熱蓄熱材１１１を液相から固相へと変化させるプラス電極１３１及びマイナス電極１３２を備え、蓄熱器ＥＣＵ２３は、プラス電極１３１及びマイナス電極１３２を制御し、潜熱蓄熱材１１１が第２の領域に該当すると判定した場合、プラス電極１３１及びマイナス電極１３２を駆動させることで潜熱を放出させる蓄熱装置１５が構成される。
【０１１５】
したがって、無駄な発核操作が回避されるため、無駄なエネルギー消費を防ぐことができると共に、蓄熱効率を向上させることができるという効果を有する。
【０１１６】
実施の形態２．
実施の形態１との相違点は、演算用保持時間に事前にオフセットがかけられていない点である。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、同一の機能及び構成についての説明は省略する。
【０１１７】
図９は、本発明の実施の形態２における潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度と潜熱蓄熱材１１１を加熱した加熱温度で保持した保持時間との相関関係に基づいて過冷却状態の安定性の有無を実験した結果の数値例とオフセットをかけない場合の数値例とを示す図である。図９に示すように、加熱温度８０℃のときの第２の領域に遷移する保持時間及び演算用保持時間とは同一であって、例えば、１４分である。また、加熱温度８５℃のときの第２の領域に遷移する保持時間及び演算用保持時間とは同一であって、例えば、１０分である。また、加熱温度が９０℃のときの第２の領域に遷移する保持時間及び演算用保持時間とは同一であって、例えば、８分である。
【０１１８】
図１０は、本発明の実施の形態２における蓄熱器ＥＣＵ２３の発核処理の詳細例を説明するフローチャートである。なお、ここでは、実施の形態１と異なる処理が行われるステップＳ８７についてのみ説明し、後の処理については、各ステップの番号は異なる場合があるものの、実施の形態１でそれぞれに対応する処理が説明されているため、その説明を省略する。
【０１１９】
ステップＳ８７において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、判定温度ＴＨｓ（加熱温度，保持時間）の組データのうち、保持時間にオフセットをかける。この結果、例えば、保持時間は、図４を用いて上述したように、オフセット値α分が可算された値となる。
【０１２０】
以上の説明から、本実施の形態２において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、第１の組データを記憶するときであって、第１保持時間に第１補正値を追加して第３保持時間を演算しない場合、第１の領域と、第２の領域との判定前に、第３保持時間を演算し、第３保持時間に基づいて、第１の領域と、第２の領域とを判定する蓄熱装置１５が構成される。
【０１２１】
また、本実施の形態２において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、蓄熱器７１が交換された場合、交換した蓄熱器７１に対応した第１の組データに更新する蓄熱装置１５が構成される。
【０１２２】
上記で説明した構成では、発核処理の最中にオフセット値αが動的に可算されるため、各種条件に応じて、オフセット値αを可変とすることができる。例えば、潜熱蓄熱材１１１の特徴が長期の使用の結果、第１の領域と、第２の領域との境界値が変動したと想定する。この場合には、蓄熱器ＥＣＵ２３は、その変動分に応じてオフセット値αを修正することで、第１の領域と、第２の領域とを正確に識別することができる。
【０１２３】
したがって、無駄な発核操作が回避されるため、無駄なエネルギー消費を防ぐことができると共に、蓄熱効率を向上させることができるという効果を有する。
【０１２４】
実施の形態３．
実施の形態１、２との相違点は、潜熱蓄熱材１１１を加熱する加熱器１４１が設けられている点である。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１、２と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、同一の機能及び構成についての説明は省略する。
【０１２５】
図１１は、本発明の実施の形態３における蓄熱器７１の内部構成の一例を示す図である。図１１に示すように、潜熱蓄熱材１１１に加熱器１４１が挿入されている。加熱器１４１は、例えば、ヒーターから形成され、蓄熱器ＥＣＵ２３からの制御指令に応じて潜熱蓄熱材１１１を加熱する。なお、加熱器１４１が例えばヒーターで形成される一例について説明したが、特にこれに限定しない。
【０１２６】
図１２は、本発明の実施の形態３における蓄熱器ＥＣＵ２３の制御例を説明するフローチャートである。なお、加熱器１４１の作動時間は、潜熱蓄熱材１１１を第２の領域に遷移させるのに必要な保持時間として、例えば、固定値として３０分を想定する。
【０１２７】
ステップＳ１０１において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、車両１が走行中であるか否かを判定する。蓄熱器ＥＣＵ２３は、車両１が走行中である場合、ステップＳ１０６に進む。一方、蓄熱器ＥＣＵ２３は、車両１が走行中でない場合、ステップＳ１０２に進む。
【０１２８】
ステップＳ１０２において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、加熱継続判定温度を取得する。加熱継続判定温度は、加熱器１４１で潜熱蓄熱材１１１の加熱を継続させるか否かを判定する閾値である。例えば、第２の領域に属する加熱温度として、９０℃が想定される。
【０１２９】
ステップＳ１０３において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、蓄熱器７１に対する加熱温度を取得する。蓄熱器ＥＣＵ２３は、例えば、走行中に潜熱蓄熱材１１１を加熱したときの加熱温度のうち、走行を停止する直前に潜熱蓄熱材１１１を加熱していたときの加熱温度を取得する。
【０１３０】
ステップＳ１０４において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、加熱温度が加熱継続判定温度以上であるか否かを判定する。蓄熱器ＥＣＵ２３は、加熱温度が加熱継続判定温度以上である場合、ステップＳ１０６に進む。一方、蓄熱器ＥＣＵ２３は、加熱温度が加熱継続判定温度以上でない場合、ステップＳ１０５に進む。
【０１３１】
ステップＳ１０５において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、蓄熱器７１に設けられた潜熱蓄熱材１１１を加熱器１４１で加熱する。
【０１３２】
ステップＳ１０６において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、潜熱蓄熱材１１１の検知温度を取得する。例えば、蓄熱器ＥＣＵ２３は、潜熱蓄熱材温度センサ１２１の検知結果を取得する。
【０１３３】
ステップＳ１０７において、蓄熱器ＥＣＵ２３は、検知温度が加熱継続判定温度以上であるか否かを判定する。蓄熱器ＥＣＵ２３は、検知温度が加熱継続判定温度以上である場合、処理を終了する。一方、蓄熱器ＥＣＵ２３は、検知温度が加熱継続判定温度以上でない場合、ステップＳ１０５に戻る。
【０１３４】
なお、上記の説明では、加熱器１４１の作動時間は、潜熱蓄熱材１１１を第２の領域に遷移させるのに必要な保持時間として、例えば、固定値として３０分を想定したが、可変値であってもよく、潜熱蓄熱材１１１を第２の領域に遷移させるのに必要な保持時間が確保されればよい。
【０１３５】
以上、本実施の形態３において、蓄熱器７１は、潜熱蓄熱材１１１を加熱する加熱器１４１を備え、蓄熱器ＥＣＵ２３は、加熱器１４１の加熱を制御し、車両１の駆動中、第２加熱温度が第２の領域内に到達しなかった場合、加熱器１４１で潜熱蓄熱材１１１を加熱する蓄熱装置１５が構成される。
【０１３６】
上記の構成から、車両１の走行中の排熱で潜熱蓄熱材１１１の加熱が十分でない場合であっても加熱器１４１で加熱することができる。例えば、車両１の走行条件によっては、車両１の走行中の排熱で潜熱蓄熱材１１１が加熱されたとしても、潜熱蓄熱材１１１が第２の領域に遷移しない場合がある。このような場合であっても、加熱器１４１が潜熱蓄熱材１１１を第２の領域に遷移するまで加熱するため、潜熱蓄熱材１１１は長期的に安定した過冷却状態を保持することができる。
【０１３７】
よって、蓄熱器７１を用いた暖機運転を行うことができる。したがって、車両１を長期間停車させていたとしても、車両１の始動直後の燃費を向上させることができ、排気ガスを低減させることができる。この結果、無駄なエネルギー消費を防ぐことができるという効果を有する。
【０１３８】
なお、本実施の形態１〜３は、単独で実施されてもよく、組み合わせて実施されてもよい。いずれの場合においても、上記で説明した有利な効果を奏することとなる。
【符号の説明】
【０１３９】
１  車両、１１  エンジン冷却系統、１３  バスネットワーク、１５  蓄熱装置、２１  エンジンＥＣＵ、２３  蓄熱器ＥＣＵ、２５  ボディーＥＣＵ、３１  エンジン、３３  ラジエータ、４１  冷却水配管、５１  サーモスタット、６１  冷却水ポンプ、７１  蓄熱器、８１  プロセッサ、８３  通信部、８５  入力部、８７  メモリ、８９  出力部、１０１  潜熱蓄熱材格納領域、１０３  熱媒体流路、１１１  潜熱蓄熱材、１１３  熱媒体、１１５  熱媒体流路方向、１２１  潜熱蓄熱材温度センサ、１２３  熱媒体温度センサ、１３１  プラス電極、１３２  マイナス電極、１４１  加熱器。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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