(57)【要約】【課題】蓄熱材の保温性を向上させることができる内燃機関の廃熱回収装置の蓄熱装置を提供する。【解決手段】内燃機関の廃熱回収装置の蓄熱装置（１００）は、内部に供給された液体の作動流体を内燃機関（２０）の廃熱によって蒸気にする蒸気生成器（５０）と、蒸気生成器において生成された蒸気から熱を回収する回収器（６０）と、を有する廃熱回収装置（４０）に用いられる蓄熱装置であって、蒸気生成器に配置されて、熱の蓄積および蓄積した熱の放出を行う蓄熱材（１１０）と、蒸気生成器の内部の圧力が大きいほど、蓄熱材の蒸気生成器の内壁面（５３）から蒸気生成器の内部へ向かう方向の突出量が小さくなるように蓄熱材を移動させる移動機構（１１５）と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に供給された液体の作動流体を内燃機関の廃熱によって蒸気にする蒸気生成器と、前記蒸気生成器において生成された蒸気から熱を回収する回収器と、を有する廃熱回収装置に用いられる蓄熱装置であって、
前記蒸気生成器に配置されて、熱の蓄積および蓄積した熱の放出を行う蓄熱材と、
前記蒸気生成器の前記内部の圧力が大きいほど、前記蓄熱材の前記蒸気生成器の内壁面から前記蒸気生成器の前記内部へ向かう方向の突出量が小さくなるように前記蓄熱材を移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする内燃機関の廃熱回収装置の蓄熱装置。
【請求項２】
前記移動機構は、前記蓄熱材を収容する収容部と、前記蒸気生成器に配置されて、前記収容部が前記蒸気生成器の前記内壁面から前記蒸気生成器の前記内部へ向かう方向および該方向とは反対の方向に摺動可能なように前記収容部を保持する保持部と、前記保持部と前記収容部とによって区画された空間に配置されて、前記収容部を前記蒸気生成器の前記内壁面から前記蒸気生成器の前記内部へ向かう方向に付勢する付勢部材と、を備える請求項１記載の内燃機関の廃熱回収装置の蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の廃熱回収装置の蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の廃熱を回収する廃熱回収装置が知られている。このような廃熱回収装置として、例えば特許文献１には、熱の蓄積および蓄積した熱の放出を行う蓄熱材を内燃機関の排気通路に配置し、この蓄熱材に排気通路の排気の熱（すなわち廃熱）を蓄積させ、この蓄熱材が放出する熱によって内燃機関の冷却水を加熱することで内燃機関の暖機を促進させる廃熱回収装置が開示されている。このように特許文献１に係る廃熱回収装置は、内燃機関の廃熱を蓄熱材によって回収して内燃機関の暖機に利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１６９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に係る廃熱回収装置の場合、蓄熱材が排気通路に配置されているため、蓄熱材と排気通路の排気との間で直接熱の受け渡しが行われている。ここで、内燃機関の暖機が進行して内燃機関の廃熱の温度が十分に高くなった場合には、蓄熱材による放熱の必要性は低くなるが、特許文献１の場合、このような場合であっても、蓄熱材から多量の熱が放出されてしまう可能性がある。そのため、特許文献１の技術では、蓄熱材の保温性が十分良好とはいえなかった。
【０００５】
本発明は、蓄熱材の保温性を向上させることができる内燃機関の廃熱回収装置の蓄熱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】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の廃熱回収装置の蓄熱装置は、内部に供給された液体の作動流体を内燃機関の廃熱によって蒸気にする蒸気生成器と、前記蒸気生成器において生成された蒸気から熱を回収する回収器と、を有する廃熱回収装置に用いられる蓄熱装置であって、前記蒸気生成器に配置されて、熱の蓄積および蓄積した熱の放出を行う蓄熱材と、前記蒸気生成器の前記内部の圧力が大きいほど、前記蓄熱材の前記蒸気生成器の内壁面から前記蒸気生成器の前記内部へ向かう方向の突出量が小さくなるように前記蓄熱材を移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る廃熱回収装置の蓄熱装置によれば、内燃機関の暖機が進行して内燃機関の廃熱の温度が高くなった場合には、蒸気生成器における蒸気の生成量も多くなり、その結果、蒸気生成器の内部の圧力は高くなる。そして、本発明に係る廃熱回収装置の蓄熱装置によれば、蒸気生成器の内部の圧力が大きいほど蓄熱材の蒸気生成器の内壁面から蒸気生成器の内部へ向かう方向の突出量が小さくなることから、前述したように蒸気生成器の内部の圧力が高くなった場合、すなわち蓄熱材による放熱の必要性が低くなった場合には、蓄熱材から蒸気生成器の内部への放熱量を減少させることができる。それにより、蓄熱材の保温性を向上させることができる。
【０００８】
上記構成において、前記移動機構は、前記蓄熱材を収容する収容部と、前記蒸気生成器に配置されて、前記収容部が前記蒸気生成器の前記内壁面から前記蒸気生成器の前記内部へ向かう方向および該方向とは反対の方向に摺動可能なように前記収容部を保持する保持部と、前記保持部と前記収容部とによって区画された空間に配置されて、前記収容部を前記蒸気生成器の前記内壁面から前記蒸気生成器の前記内部へ向かう方向に付勢する付勢部材と、を備えていてもよい。この構成によれば、蒸気生成器の内部の圧力が大きいほど、蓄熱材の突出量（蒸気生成器の内壁面から蒸気生成器の内部へ向かう方向の突出量）が小さくなるように蓄熱材を移動させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、蓄熱材の保温性を向上させることができる内燃機関の廃熱回収装置の蓄熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は車両の構成を示す模式図である。図１（ｂ）は蓄熱装置の近傍を拡大して示す模式的断面図である。図１（ｃ）は収容部が−Ｘ方向に最も移動した状態を示す模式的断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｄ）は蓄熱装置の動作および効果を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例】
【００１２】
本発明の実施例に係る内燃機関の廃熱回収装置の蓄熱装置１００について説明する。本実施例に係る蓄熱装置１００は、車両１０に搭載された内燃機関２０の廃熱回収装置４０に用いられる蓄熱装置である。まず車両１０の全体構成について説明し、次いで蓄熱装置１００の詳細について説明する。図１（ａ）は車両１０の構成を示す模式図である。車両１０は、内燃機関２０と、走行用のモータ３０と、廃熱回収装置４０とを備えている。このように本実施例に係る車両１０は、２つの動力源（具体的には内燃機関２０およびモータ３０）を備えるハイブリッド車両である。本実施例に係る内燃機関２０およびモータ３０は、制御装置としての機能を有するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：図示せず）によって制御されている。なお本実施例に係る車両１０は、このようなハイブリッド車両に限定されるものではない。車両１０の他の例を挙げると、例えば車両１０は、走行用のモータ３０を備えずに、内燃機関２０のみを備える車両であってもよい。
【００１３】
本実施例に係る内燃機関２０はガソリンエンジンである。但し、内燃機関２０の具体的な種類はこれに限定されるものではなく、例えばディーゼルエンジン等であってもよい。内燃機関２０のシリンダブロックおよびシリンダヘッド（以下、両者を総称して機関本体と称する）に形成された気筒から排出された排気は、排気管１５を通過して車両１０の外部に排出される。
【００１４】
廃熱回収装置４０は、蒸気を生成する蒸気生成器５０と、蒸気生成器５０において生成された蒸気から熱を回収する回収器６０と、作動流体を貯留するリザーバタンク７０と、各種配管（配管８０ａ、配管８０ｂ、配管８０ｃおよび配管８０ｄ）と、バルブ９０と、蓄熱装置１００とを備えている。本実施例に係る配管８０ａは、蒸気生成器５０の上方側の端面（上面）と回収器６０とを連通している。配管８０ｂは、回収器６０と蒸気生成器５０の底部とを連通している。配管８０ｃは、配管８０ｂの通路途中とリザーバタンク７０とを連通している。配管８０ｄは、蒸気生成器５０と蓄熱装置１００の後述する保持部１３０の空間１３４とを連通している。具体的には配管８０ｄは、蒸気生成器５０の側壁５２の上方側の所定箇所と、蓄熱装置１００の後述する保持部１３０の空間１３４とを連通している（なお側壁５２、保持部１３０および空間１３４は、後述する図１（ｂ）に図示されている）。
【００１５】
蒸気生成器５０は、蒸気生成器５０の内部に供給された液体の作動流体を内燃機関２０の廃熱によって蒸気にする。本実施例においては、内燃機関２０の廃熱の一例として、内燃機関２０の排気の熱を用いる。また本実施例においては、作動流体として、内燃機関２０を冷却する冷媒と同じ種類の流体を用いる。このような作動流体として、例えば水、水とエチレングリコールとが混合した不凍液等を用いることができる。本実施例においては作動流体の一例として、水を用いる。
【００１６】
蒸気生成器５０の内部には、内燃機関２０の排気管１５が挿通している。また蒸気生成器５０の内部には熱交換部５１が設けられている。熱交換部５１は、蒸気生成器５０の内部に供給された液体の作動流体と排気管１５を通過する排気の熱との間で熱交換を行う部位である。本実施例に係る熱交換部５１は、排気管１５の周囲を囲むように設けられた箱形状の部材によって構成されている。熱交換部５１の内部の空気は、排気管１５を通過する排気の熱によって暖められる。その結果、熱交換部５１の外壁は加熱されて、熱交換部５１の周囲に存在する作動流体を加熱する。それにより、作動流体は沸騰して蒸気になる。このようにして本実施例に係る蒸気生成器５０は、蒸気生成器５０の内部に供給された液体の作動流体を内燃機関２０の排気の熱を利用して蒸気にしている。なお蒸気生成器５０の具体的な構造自体は、蒸気生成器５０の内部に供給された液体の作動流体を内燃機関２０の廃熱によって蒸気にできるものであれば、以上説明したような構造に限定されるものではない。
【００１７】
蒸気生成器５０において生成された蒸気は、配管８０ａを通過して回収器６０に導かれる。本実施例に係る回収器６０は、内燃機関２０の機関本体の具体的にはシリンダブロックに配置されている。本実施例に係る回収器６０は、配管８０ａを通過して供給された蒸気の熱を回収し、この回収された熱によって機関本体を加熱する。回収器６０が機関本体を加熱することで、内燃機関２０の暖機が促進される。このように本実施例に係る回収器６０は、内燃機関２０の廃熱を回収して、内燃機関２０の暖機に利用している。なお、回収器６０が配置される内燃機関２０の部位は前述したシリンダブロックに限定されるものではない。例えば回収器６０が配置される内燃機関２０の部位の他の例として、シリンダヘッドを用いることもでき、またシリンダブロックおよびシリンダヘッドの両方を用いることもできる。回収器６０を経由することで蒸気は凝縮して液体の作動流体になる。本実施例において回収器６０を経由した液体の作動流体は、後述するバルブ９０が開の場合、配管８０ｂおよび配管８０ｃを通過してリザーバタンク７０に供給される。
【００１８】
なお回収器６０は、本実施例のように内燃機関２０の機関本体を加熱するものに限定されるものではない。回収器６０の他の例を挙げると、例えば回収器６０として、発電機に接続されたタービンを用いることもできる。この場合、回収器６０に供給された蒸気によってタービンが回転し、その結果、発電機が発電する。すなわち、この場合、回収器６０は内燃機関２０の廃熱を回収して電気エネルギとして利用していることになる。
【００１９】
リザーバタンク７０は、液体の作動流体を貯留するタンクである。バルブ９０は配管８０ｃに配置されている。バルブ９０はＥＣＵからの制御指令を受けて配管８０ｃを開閉する。本実施例に係るバルブ９０は、ユーザが車両１０の始動スイッチをＯＮにした場合に開になる。バルブ９０が開になった場合、リザーバタンク７０内の液体の作動流体は配管８０ｃおよび配管８０ｂを通過して蒸気生成器５０の内部に供給される（なお、この作動流体の動作の詳細は、後述する図２（ａ）等において説明する）。またバルブ９０は、ユーザが車両１０の停止スイッチをＯＮにした場合に閉になる。
【００２０】
続いて蓄熱装置１００の詳細について説明する。図１（ｂ）は蓄熱装置１００の近傍を拡大して示す模式的断面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）を参照して、蓄熱装置１００は、蓄熱材１１０と、蓄熱材１１０を移動させる移動機構１１５とを備えている。なお蓄熱材１１０の説明は後述する。図１（ｂ）を参照して、本実施例に係る移動機構１１５は、収容部１２０と保持部１３０と付勢部材１４０とを備えている。収容部１２０は蓄熱材１１０を収容する部材である。本実施例に係る収容部１２０は、内部に蓄熱材１１０を収容する空間を有するように構成された箱形状を有している。但し収容部１２０の具体的な形状は、これに限定されるものではない。
【００２１】
保持部１３０は収容部１２０を保持する部材である。保持部１３０は、収容部１２０が蒸気生成器５０の側壁５２の内壁面５３から収容部１２０の内部へ向かう方向（これ以降、この方向をＸ方向と称する）、およびこのＸ方向とは反対の方向（これ以降、この方向を−Ｘ方向と称する）に摺動可能なように、収容部１２０を保持している。なお本実施例においては、このＸ方向は、蒸気生成器５０の内壁面５３から蒸気生成器５０の内部の中心部に近づく方向でもある。また本実施例においては蒸気生成器５０の内部の中心部に熱交換部５１が配置されているため、このＸ方向は蒸気生成器５０の内壁面５３から熱交換部５１に近づく方向でもある。本実施例に係る保持部１３０は、一面に開口部を有する箱形状を有しており、この保持部１３０の開口部が蒸気生成器５０の側壁５２の外壁面５４に配置されている。また蒸気生成器５０の側壁５２には開口部が設けられており、収容部１２０はこの側壁５２の開口部からＸ方向に突出する。なお本実施例に係る収容部１２０は、収容部１２０のＸ方向に対して垂直な方向を向いた外壁面１２１ｃが保持部１３０のＸ方向に対して垂直な方向を向いた内壁面１３１ｂに摺動しながら、Ｘ方向および−Ｘ方向に移動する。なお本実施例において、保持部１３０は、外壁を構成する外壁部材１３２と内壁を構成する内壁部材１３３との間に空間１３４が設けられた２重管構成になっている。図１（ａ）において前述したように、保持部１３０の空間１３４と蒸気生成器５０の内部とは配管８０ｄによって連通している。
【００２２】
図１（ｃ）は、収容部１２０が−Ｘ方向に最も移動した状態を示す模式的断面図である。なお、前述した図１（ｂ）は収容部１２０がＸ方向に最も移動した状態を示している。図１（ｃ）に示すように、本実施例に係る収容部１２０は、−Ｘ方向に最も移動した場合であっても、蒸気生成器５０の側壁５２の内壁面５３からＸ方向に所定量突出している。但し、収容部１２０の構成はこれに限定されるものではなく、例えば収容部１２０は、−Ｘ方向に最も移動した場合に、蒸気生成器５０の側壁５２の内壁面５３からＸ方向に全く突出していなくてもよい。
【００２３】
図１（ｂ）を参照して、付勢部材１４０は、保持部１３０と収容部１２０とによって区画された空間１５０に配置されている。なおこの空間１５０は、具体的には、保持部１３０の前述した内壁面１３１ｂと保持部１３０のＸ方向側を向いた内壁面１３１ａと収容部１２０の−Ｘ方向側を向いた外壁面１２１ａとによって区画された空間である。付勢部材１４０は、収容部１２０をＸ方向に付勢している。本実施例においては、付勢部材１４０の一例として、一端が保持部１３０の内壁面１３１ａに固定され、他端が収容部１２０の外壁面１２１ａに固定されたバネを用いる。
【００２４】
本実施例に係る収容部１２０のＸ方向および−Ｘ方向の位置は、付勢部材１４０によって収容部１２０の外壁面１２１ａに付与されるＸ方向の力と、蒸気生成器５０の内部の圧力によって収容部１２０の外壁面１２１ｂ（Ｘ方向側を向いた外壁面）に付与される−Ｘ方向の力とのバランスによって決まる。その結果、本実施例において、蒸気生成器５０の内部の圧力が大きいほど収容部１２０に収容された蓄熱材１１０のＸ方向の突出量は小さくなり、逆に、蒸気生成器５０の内部の圧力が小さいほど収容部１２０に収容された蓄熱材１１０のＸ方向の突出量は大きくなる。すなわち、本実施例に係る移動機構１１５（具体的には収容部１２０、保持部１３０および付勢部材１４０）は、蒸気生成器５０の内部の圧力に応じて蓄熱材１１０をＸ方向または−Ｘ方向に移動させる移動機構に相当する部材である。より具体的には本実施例に係る移動機構１１５は、蒸気生成器５０の内部の圧力が大きいほど蓄熱材１１０のＸ方向への突出量が小さくなるように蓄熱材１１０を移動させる移動機構である。また移動機構１１５は、蒸気生成器５０の内部の圧力が小さいほど蓄熱材１１０のＸ方向への突出量が大きくなるように蓄熱材１１０を移動させる移動機構でもある。
【００２５】
なお移動機構１１５の具体的な構成は、上述した機能を発揮できるものであれば、図１（ｂ）に示す構成に限定されるものではない。移動機構１１５の他の例として、例えば、蓄熱材１１０を収容した収容部１２０をＸ方向および−Ｘ方向に移動させるアクチュエータと、このアクチュエータを蒸気生成器５０の内部の圧力に基づいて制御する制御装置（例えばＥＣＵ）とを備える移動機構等を用いることも可能である。しかしながら、図１（ｂ）に示す本実施例に係る移動機構１１５は、アクチュエータおよびこれを制御する制御装置を用いずに付勢部材１４０によって収容部１２０を移動させているため、構造が簡素である。したがって、本実施例に係る移動機構１１５は低コストで製作することができる点において好ましい。
【００２６】
また図１（ｂ）を参照して、本実施例において、収容部１２０の外壁面のうち蒸気生成器５０の内部に露出する外壁面は外壁面１２１ｂおよび外壁面１２１ｃであるが、このうち外壁面１２１ｂの熱伝導率は外壁面１２１ｃの熱伝導率よりも低くなっている。具体的には本実施例に係る外壁面１２１ｂは断熱材によって構成されており、外壁面１２１ｃは断熱材によって構成されていない。このような構成を備えることで、本実施例に係る蓄熱材１１０と蒸気生成器５０の内部との間における熱の授受は、主として収容部１２０の外壁面１２１ｃを介して行われる。
【００２７】
続いて蓄熱材１１０の詳細について説明する。蓄熱材１１０は、熱の蓄積および蓄積した熱の放出を行う部材である。このような蓄熱材１１０の一例として、本実施例においては、発熱反応および吸熱反応を可逆的に行うことができる化学蓄熱材を用いる。このような化学蓄熱材として、例えばＣａＯやＭｇＯ等の金属酸化物を用いることができる。ＣａＯおよびＭｇＯは、水（これは蒸気を含む）を反応媒体として発熱反応および吸熱反応を可逆的に行う。本実施例では、蓄熱材１１０の一例としてＣａＯを用いることとする。この場合の反応式は下記式（１）および（２）のようになる。なお本実施例において、蓄熱材１１０による熱の蓄熱とは、蓄熱材１１０が（２）の反応によって吸熱した場合を意味し、蓄熱材１１０による熱の放出とは、蓄熱材１１０が（１）の反応によって発熱した場合を意味する。
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２＋Ｑ（発熱）・・・（１）
Ｃａ（ＯＨ）２→ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ−Ｑ（吸熱）・・・（２）
【００２８】
本実施例において、蓄熱材１１０が上記（１）の反応を生じる際に蓄熱材１１０に供給される水として、蒸気生成器５０の内部に存在する水または蒸気を用いる。この場合、本実施例に係る収容部１２０の外壁面１２１ｃは、水または蒸気が通過可能な構造（水浸透構造と称する）を有している。この水浸透構造の一例として、本実施例に係る外壁面１２１ｃは、水が通過可能な細孔を有している。また収容部１２０は、蓄熱材１１０がこの細孔から外部に漏洩しないような構造も有している。蒸気生成器５０の内部の水または蒸気は、この外壁面１２１ｃの細孔を通過することで蓄熱材１１０に供給される。それにより、上記（１）の反応が生じる。また上記（２）の反応によって生成された水（蒸気）は、この細孔を通過して蒸気生成器５０の内部に移動する。
【００２９】
続いて蓄熱装置１００の動作および効果について説明する。図２（ａ）〜図２（ｄ）は蓄熱装置１００の動作および効果を説明するための模式図である。具体的には図２（ａ）は、車両１０の始動直後における蒸気生成器５０および蓄熱装置１００の様子を模式的に図示している。より具体的には図２（ａ）は、内燃機関２０の冷媒の温度が所定温度よりも低い状態（すなわち冷間時の状態）で始動した直後の状態を図示している。図２（ｂ）は、内燃機関２０が暖機中の場合における蒸気生成器５０および蓄熱装置１００の様子を模式的に図示している。図２（ｃ）は、内燃機関２０の暖機が終了した後における蒸気生成器５０および蓄熱装置１００の様子を模式的に図示している。図２（ｄ）は、内燃機関２０の暖機が終了した後において、ユーザが車両１０の停止スイッチをＯＮにすることで車両１０の運転が停止された場合における蒸気生成器５０および蓄熱装置１００の様子を模式的に図示している。
【００３０】
図２（ａ）を参照して、ユーザが車両１０の始動スイッチをＯＮにすることで車両１０が始動した場合、内燃機関２０の運転は開始される。内燃機関２０の運転が開始された場合、内燃機関２０の暖機も開始される。また始動スイッチがＯＮになった場合、図１（ａ）において前述したように、本実施例に係るバルブ９０は開になる。ここで、本実施例に係る蒸気生成器５０の内部は、車両１０が始動する前まで、真空状態になっている（これは後述する図２（ｄ）で詳細に説明する）。したがって、バルブ９０が開になった場合、リザーバタンク７０に貯留されていた液体の作動流体は、蒸気生成器５０の内部に吸い込まれる。それにより、蒸気生成器５０の内部に液体の作動流体が供給される。
【００３１】
蒸気生成器５０の内部に供給された液体の作動流体は、排気管１５の排気の熱によって加熱されて蒸気となる。このようにして蒸気生成器５０の内部において生成された蒸気は配管８０ａを通過して回収器６０に供給されて、内燃機関２０の暖機に利用される。なお、蒸気は回収器６０を通過することで凝縮して液体となる。液体となった作動流体は、配管８０ｂおよび配管８０ｃを通過してリザーバタンク７０に貯留される。
【００３２】
ここで、内燃機関２０が始動直後の場合、蒸気の発生量が低いため、蒸気生成器５０の内部の圧力は低い。その結果、図２（ａ）における蓄熱装置１００の収容部１２０のＸ方向の突出量は、後述する図２（ｂ）および図２（ｃ）よりも大きくなっている。また蓄熱装置１００の蓄熱材１１０は、蒸気生成器５０の水または蒸気が蓄熱材１１０に供給されることで、前述した（１）の発熱反応を生じる。その結果、蓄熱材１１０は熱を放出している。この蓄熱材１１０から放出された熱は、蒸気生成器５０内の温度を上昇させることに用いられる。具体的には、蓄熱材１１０から放出された熱は、蓄熱装置１００の収容部１２０の主として外壁面１２１ｃを介して蒸気生成器５０内に伝熱する。蒸気生成器５０内に伝熱した熱は、蒸気生成器５０内の液体の作動流体の加熱に寄与する。
【００３３】
このように本実施例に係る蓄熱装置１００によれば、蒸気生成器５０の内部の圧力が低い場合には、蓄熱材１１０を収容した収容部１２０のＸ方向の突出量が大きくなることで、蓄熱材１１０から蒸気生成器５０内部への放熱量を増大させることができる。それにより、本実施例によれば、蒸気生成器５０の内部の圧力が低い場合、すなわち蓄熱材１１０による放熱の必要性が高い場合には、排気管１５の排気の熱と蓄熱材１１０の熱との両方によって効果的に蒸気を生成することができる。その結果、蒸気生成器５０の蒸気生成時間を短縮できるとともに蒸気生成量も多くすることができる。それにより、内燃機関２０の暖機を促進させることができる。
【００３４】
なお、本実施例に係る車両１０は、内燃機関２０の暖機がある程度進行した後において、ユーザ（具体的には車両１０の運転者）からの内燃機関２０の出力要求が所定値よりも小さい場合には、内燃機関２０の運転を停止させてモータ３０のみで走行する。その結果、本実施例に係る内燃機関２０は、ユーザからの出力要求が所定値以上の場合に運転し、所定値よりも小さい場合には停止するというように、間欠運転を行うことになる。この場合、内燃機関２０の運転が停止している間、排気管１５の温度は減少するため、排気管１５の熱による蒸気生成量は減少する。しかしながら本実施例によれば、この内燃機関２０の運転停止時における排気管１５の熱による蒸気生成量の減少分を、蓄熱装置１００による蒸気生成によって補填することができる。それにより、蒸気生成器５０から回収器６０に対して蒸気を安定して供給することができる。その結果、暖機を安定して行うことができる。
【００３５】
図２（ｂ）を参照して、図２（ａ）よりも内燃機関２０の暖機が進行した場合、排気管１５の排気の温度も上昇する。それにより、排気管１５の排気から蒸気生成器５０内の作動流体に伝達される熱量も増大する。その結果、蒸気生成器５０における蒸気生成量も増大する。それにより、蒸気生成器５０の内部の圧力も上昇する。蒸気生成器５０の内部の圧力が上昇するにつれて、蓄熱装置１００の収容部１２０は−Ｘ方向に移動する。その結果、図２（ｂ）の収容部１２０のＸ方向の突出量は、図２（ａ）の場合のＸ方向の突出量よりも小さくなっている。また、図２（ｂ）の収容部１２０のＸ方向の突出量よりも、後述する図２（ｃ）の収容部１２０のＸ方向の突出量の方がさらに小さくなっている。このように収容部１２０のＸ方向の突出量が小さくなることで、収容部１２０に収容されている蓄熱材１１０から蒸気生成器５０内の作動流体への熱の供給量も減少する。
【００３６】
すなわち、本実施例に係る蓄熱装置１００によれば、内燃機関２０の暖機が進行して内燃機関２０の廃熱（本実施例では排気の熱）の温度が高くなった場合には、蒸気生成器５０における蒸気の生成量も多くなり、その結果、蒸気生成器５０の内部の圧力は高くなる。そして蓄熱装置１００によれば、蒸気生成器５０の内部の圧力が大きいほどＸ方向の突出量が小さくなることから、蒸気生成器５０の内部の圧力が高くなった場合、すなわち蓄熱材１１０による放熱の必要性が低くなった場合には、蓄熱材１１０から蒸気生成器５０の内部への放熱量を減少させることができる。それにより、蓄熱材１１０の保温性を向上させることができる。その結果、蓄熱材１１０の熱を最大限に活用することができる。
【００３７】
暖機が進行するにつれて、蒸気生成器５０の内部に存在する液体の作動流体の量は減少していく。その結果、図２（ｃ）を参照して、本実施例においては、内燃機関２０の暖機が終了した場合、蒸気生成器５０の内部には少量の液体の作動流体しか残っていない状態になっている（なお、液体の作動流体の残りは、既にリザーバタンク７０内に戻っている）。その結果、収容部１２０と液体の作動流体とが接触しない状態になっている。この場合、収容部１２０から液体の作動流体への熱の直接的な移動が抑制されるため、蓄熱材１１０の熱が液体の作動流体によって奪われることが抑制される。この点においても、本実施例に係る蓄熱装置１００によれば、蓄熱材１１０の保温性が効果的に向上しているといえる。
【００３８】
また内燃機関２０の暖機が終了して、蒸気生成器５０の内部の温度が蓄熱材１１０よりも高温になった場合、今度は、蒸気生成器５０の内部から蓄熱材１１０に熱が移動して、蓄熱材１１０が加熱される。それにより、蓄熱材１１０から水が蒸発することで、蓄熱材１１０は前述した式（２）の吸熱反応を生じることになる。その結果、蓄熱材１１０は内燃機関２０の廃熱を蓄積する。
【００３９】
本実施例において、蒸気生成器５０内の液体の作動流体は最終的にはリザーバタンク７０に戻るため、図２（ｃ）の状態からさらに所定時間が経過すると、蒸気生成器５０内には液体の作動流体は存在しなくなる。図２（ｄ）を参照して、暖機終了後においてユーザが車両１０の停止スイッチをＯＮにすることで車両１０を停止させた場合、内燃機関２０の運転も停止して排気管１５の温度は低下する。その結果、蒸気生成器５０の内部の圧力も低下していく。蒸気生成器５０の内部の圧力の低下に応じて、収容部１２０はＸ方向に突出していき、最終的には、収容部１２０はＸ方向に最も突出した状態となる。蓄熱装置１００はこの状態で次の車両１０の始動時に備えることになる。
【００４０】
ここで、本実施例に係る廃熱回収装置４０は、暖機過程において蒸気生成器５０の内部が一旦高温の蒸気で満たされた後に、蒸気生成器５０の内部から蒸気が存在しなくなるため、車両１０および内燃機関２０が停止した図２（ｄ）の状態において蒸気生成器５０の内部は真空状態になっている。そのため、図２（ｄ）に示すように収容部１２０がＸ方向に最も突出した状態となっていても、蓄熱材１１０の熱は蒸気生成器５０の内部に逃げ難くなっている。熱を伝達する空気が蒸気生成器５０の内部に存在しないからである。したがって、本実施例によれば、蓄熱材１１０の長時間の保温が可能である。この点においても、本実施例に係る蓄熱材１１０の保温性は向上しているといえる。また、図１（ｂ）において説明したように、本実施例において保持部１３０は外壁部材１３２と内壁部材１３３との間に空間１３４が設けられた２重管構成になっており、この保持部１３０の空間１３４と蒸気生成器５０の内部とは配管８０ｄによって連通しているため、図２（ｄ）の状態になった場合、空間１３４も真空状態となっている。この点においても、本実施例に係る蓄熱材１１０の保温性は高いといえる。
【００４１】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  車両
２０  内燃機関
４０  廃熱回収装置
５０  蒸気生成器
６０  回収器
１００  蓄熱装置
１１０  蓄熱材
１１５  移動機構
１２０  収容部
１３０  保持部
１４０  付勢部材
【図１】
2014231808.tif 000003
【図２】
2014231808.tif 000004