(57)【要約】【課題】熱の利用効率を向上させる。【解決手段】熱制御装置１は、移動体を駆動するためのエンジン１０と、移動体において発生する熱を蓄熱する蓄熱部１３と、熱搬送媒体を第１の向きに流すことで、蓄熱部１３が蓄熱した熱をエンジン１０の暖機に用いる第１モードと、熱搬送媒体を第１の向きと逆の向きに流すことで、エンジン１０が発生した熱を蓄熱部１３に蓄熱させる第２モードとを切り替える制御部３０と、を有する。また、第１モードにおいて、蓄熱部１３が蓄熱した熱で温められた熱搬送媒体をエンジン１０に供給し、第２モードにおいて、エンジン１０が発生した熱で温められた熱搬送媒体を蓄熱部１３に供給するように熱搬送媒体が流れる向きを切り替え可能なポンプ２２をさらに有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体を駆動するためのエンジンと、
前記移動体において発生する熱を蓄熱する蓄熱部と、
熱搬送媒体を第１の向きに流すことで、前記蓄熱部が蓄熱した熱を前記エンジンの暖機に用いる第１モードと、
前記熱搬送媒体を前記第１の向きと逆の向きに流すことで、前記エンジンが発生した熱を前記蓄熱部に蓄熱させる第２モードとを切り替える制御部と、
を有することを特徴とする熱制御装置。
【請求項２】
前記第１モードにおいて、前記蓄熱部が蓄熱した熱で温められた前記熱搬送媒体を前記エンジンに供給し、前記第２モードにおいて、前記エンジンが発生した熱で温められた前記熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給するように前記熱搬送媒体が流れる向きを切り替え可能なポンプをさらに有することを特徴とする、
請求項１に記載の熱制御装置。
【請求項３】
前記第１モードにおいて、前記蓄熱部が蓄熱した熱で温められた前記熱搬送媒体を前記エンジンに供給する第１配管と、
前記第２モードにおいて、前記エンジンが発生した熱で温められた前記熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給する第２配管と、
をさらに有することを特徴とする、
請求項１に記載の熱制御装置。
【請求項４】
前記移動体の室内の温度を上昇させるヒータ部と、
前記第１モードにおいて、前記蓄熱部が蓄熱した熱により温められた前記熱搬送媒体を前記エンジンに供給し、かつ前記第２モードにおいて、前記ヒータ部を介さずに前記熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給する第１切替部と、
をさらに有することを特徴とする、
請求項３に記載の熱制御装置。
【請求項５】
前記移動体の室内の温度を上昇させるヒータ部を有し、
前記制御部は、前記第１モードにおいて、前記蓄熱部から前記ヒータ部を介することなく、前記蓄熱部が蓄熱した熱で温められた前記熱搬送媒体を前記エンジンに供給し、前記第２モードにおいて、前記エンジンが発生した熱で温められた前記熱搬送媒体を、前記ヒータ部を介して、前記蓄熱部に供給するように制御することを特徴とする、
請求項１から４のいずれか一項に記載の熱制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両で発生した熱を回収し、車両で利用するための熱制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、車両で発生した熱を回収し、車両で利用する熱制御装置が設けられている。特許文献１には、蓄熱タンクに保存されていた温水が、吸気熱交換器及びヒータへ流れ込んだ後に、エンジンに流れ込む構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１３９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、蓄熱器の温水をエンジンに流す場合には、蓄熱器→回収器→エンジン→ヒータ→蓄熱器のように、一方向の循環ループにより構成されていた。よって、蓄熱器の熱が、車両における複数の機器を経由してからエンジンに供給されるので、蓄熱器の熱がエンジンに届くまでに放熱されてしまい、熱の利用効率が低下してしまうという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、熱の利用効率が向上する熱制御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】
本発明の第１の態様においては、移動体を駆動するためのエンジンと、前記移動体において発生する熱を蓄熱する蓄熱部と、熱搬送媒体を第１の向きに流すことで、前記蓄熱部が蓄熱した熱を前記エンジンの暖機に用いる第１モードと、前記熱搬送媒体を前記第１の向きと逆の向きに流すことで、前記エンジンが発生した熱を前記蓄熱部に蓄熱させる第２モードとを切り替える制御部と、を有することを特徴とする熱制御装置を提供する。
【０００７】
また、前記第１モードにおいて、前記蓄熱部が蓄熱した熱で温められた前記熱搬送媒体を前記エンジンに供給し、前記第２モードにおいて、前記エンジンが発生した熱で温められた前記熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給するように前記熱搬送媒体が流れる向きを切り替え可能なポンプをさらに有していてもよい。
【０００８】
また、前記第１モードにおいて、前記蓄熱部が蓄熱した熱で温められた前記熱搬送媒体を前記エンジンに供給する第１配管と、前記第２モードにおいて、前記エンジンが発生した熱で温められた前記熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給する第２配管と、をさらに有していてもよい。
【０００９】
前記移動体の室内の温度を上昇させるヒータ部と、前記第１モードにおいて、前記蓄熱部が蓄熱した熱により温められた前記熱搬送媒体を前記エンジンに供給し、かつ前記第２モードにおいて、前記ヒータ部を介さずに、前記熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給する第１切替部と、をさらに有していてもよい。
【００１０】
前記移動体の室内の温度を上昇させるヒータ部を有し、前記制御部は、前記第１モードにおいて、前記蓄熱部から前記ヒータ部を介することなく、前記蓄熱部が蓄熱した熱で温められた前記熱搬送媒体を前記エンジンに供給し、前記第２モードにおいて、前記エンジンが発生した熱で温められた前記熱搬送媒体を、前記ヒータ部を介して、前記蓄熱部に供給するように制御してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱の利用効率が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る熱制御装置の構成（第１モード）を示す。
【図２】第１の実施形態に係る熱制御装置の構成（第２モード）を示す。
【図３】第２の実施形態に係る熱制御装置の構成（第１モード）を示す。
【図４】第２の実施形態に係る熱制御装置の構成（第２モード）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１の実施形態＞
［熱制御装置１の基本構成］
図１及び図２は、第１の実施形態に係る熱制御装置１の構成を示す図である。図１は、第１モードの状態における熱制御装置１を示しており、図２は、第２モードの状態における熱制御装置１を示している。熱制御装置１は、移動体の一種である車両に搭載されている。図１及び図２における実線の矢印は、車両における熱搬送媒体が管を流れる向きを示している。熱搬送媒体は、例えば冷却水である。
【００１４】
熱制御装置１は、車両のエンジン１０から生ずる熱、及び排気ガスの熱を、車両で有効に利用する装置である。熱制御装置１は、エンジン１０、排気管１１、回収部１２、蓄熱部１３、ヒータ部１４、バルブ１５、ラジエータ２０、サーモスタット２１、ポンプ２２、及び制御部３０を有する。
【００１５】
熱制御装置１は、第１モードと第２モードとで熱搬送媒体の流れを切換える。第１モードは、例えばエンジン１０の暖機時に使用されるモードである。第２モードは、例えばエンジン１０の暖機後に使用されるモードである。図１に示す第１モードにおいては、蓄熱部１３→バルブ１５→ヒータ部１４→ポンプ２２→エンジン１０→回収部１２→蓄熱部１３の順に熱搬送媒体が流れる。蓄熱部１３から流出した熱搬送媒体は、後述するようにバルブ１５が作動することにより、ヒータ部１４を流れずにポンプ２２に流入する場合がある。
【００１６】
図２に示す第２モードにおいては、蓄熱部１３→回収部１２→エンジン１０→ポンプ２２→ヒータ部１４→バルブ１５→蓄熱部１３の順に熱搬送媒体が流れる。エンジン１０から流出した熱搬送媒体は、一部がポンプ２２及びサーモスタット２１を通過して、ラジエータ２０を流れた後、再びエンジン１０に流入する。
【００１７】
エンジン１０は、車両を駆動するための動力を発生する。エンジン１０は、例えばディーゼルエンジン又はガソリンエンジンである。排気管１１は、エンジン１０から排出される排気ガスが流れる管である。回収部１２は、エンジン１０から排出される排気ガスの排気熱を回収する機能を有する。回収部１２は、例えば熱交換器である。回収部１２は、排気管１１に設けられている。エンジン１０から排出された排気ガスは、排気管１１を流れて、回収部１２を通過した後に、車両の外側に排出される。その際に、排気ガスは回収部１２において、熱搬送媒体と熱交換することにより、熱搬送媒体を加熱する。一方、排気ガスは、冷却されて車両の外側に排出される。
【００１８】
蓄熱部１３は、車両において発生する熱を蓄熱する機能を有する。蓄熱部１３は、例えば、エンジン１０が発生する熱により温められた熱搬送媒体を一時的に蓄えることにより蓄熱する。蓄熱部１３は、ヒータ部１４と配管５１を介して接続されている。また、蓄熱部１３は、配管５２を介して回収部１２と接続されている。蓄熱部１３は、回収部１２とバルブ１５との間に設けられており、ヒータ部１４を通過した熱搬送媒体を一時的に蓄えることにより熱を蓄える。
【００１９】
ヒータ部１４は、車両の室内の空気と熱搬送媒体との間の熱交換を行う機能を有する。熱搬送媒体の温度が室内の空気の温度よりも高い場合、ヒータ部１４は熱搬送媒体の熱により温められた空気を室内に排出することで、室内の温度を上昇させる。ユーザは、車両のインスツルメントパネルに設けられた操作部により、室内の温度を設定することができる。ヒータ部１４は、制御部３０の制御に基づいて、室内の温度が設定された温度になるように動作する。ヒータ部１４は、配管５１を介して蓄熱部１３と接続されている。また、ヒータ部１４は、配管５３を介して配管５４と接続されている。配管５４は、エンジン１０とラジエータ２０とを接続する配管である。
【００２０】
バルブ１５は、制御部３０の指示に基づいて、熱搬送媒体の流路を切換える機能を有する。バルブ１５は、蓄熱部１３とヒータ部１４との間に設けられている。ラジエータ２０は、エンジン１０を冷却する機能を有する。ラジエータ２０は、エンジン１０と配管５４及び配管５５を介して接続されている。配管５４には、サーモスタット２１及びポンプ２２が設けられている。配管５６は、配管５５と回収部１２とを接続する配管である。
【００２１】
サーモスタット２１は、熱搬送媒体の温度を感知して流量を調節する機能を有する。図２に示すように、第２モードでは、エンジン１０で加熱されてエンジン１０から流出した熱搬送媒体の一部は、ポンプ２２、サーモスタット２１を通過して、ラジエータ２０に流入する。そして、ラジエータ２０は、加熱された熱搬送媒体と、走行風又はファンにより送風される空気とを熱交換することで、熱搬送媒体を冷却する。そして、ラジエータ２０から流出した冷却された熱搬送媒体は、エンジン１０に流入することで、エンジン１０を冷却する。
【００２２】
ポンプ２２は、熱搬送媒体を流すための力を発生する機能を有する。ポンプ２２は、制御部３０の制御により熱搬送媒体の単位時間あたりの流量を調整することができる。ポンプ２２は、制御部３０の指示に基づいて、正回転又は逆回転する。ポンプ２２は、制御部３０の制御により、正回転又は逆回転することで、ポンプ２２を通過する熱搬送媒体の向きを切り替えることができる。
【００２３】
［制御部３０によるモード切り替え動作］
図１は、ポンプ２２が蓄熱部１３から送られてくる熱搬送媒体をエンジン１０に供給する第１モードの状態を示している。図２は、ポンプ２２がエンジン１０から送られてくる熱搬送媒体をヒータ部１４に供給する第２モードの状態を示している。
【００２４】
制御部３０は、熱制御装置１の各部を制御する。制御部３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。制御部３０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、熱搬送媒体の流路を切り替える制御を実行する。
【００２５】
制御部３０は、熱搬送媒体を第１の向きに流すことで、蓄熱部１３が蓄熱した熱をエンジン１０の暖機に用いる第１モードと、熱搬送媒体を第１の向きと逆の向きに流すことで、エンジン１０が発生した熱を蓄熱部１３に蓄熱させる第２モードとを切り替える。
【００２６】
具体的には、制御部３０は、ポンプ２２を正回転又は逆回転させる。図１に示すように、制御部３０は、第１モードにおいては、ポンプ２２を逆回転させることにより、蓄熱部１３からの熱搬送媒体をエンジン１０に供給することで、エンジン１０を暖機する。また、図２に示すように、制御部３０は、第２モードにおいては、ポンプ２２を正回転させることにより、エンジン１０からの熱搬送媒体を蓄熱部１３に供給することで、蓄熱する。
【００２７】
また、制御部３０は、第１モードにおいて、蓄熱部１３からヒータ部１４を介することなく、蓄熱部１３が蓄熱した熱で温められた熱搬送媒体をエンジン１０に供給し、第２モードにおいて、エンジン１０が発生した熱で温められた熱搬送媒体を、ヒータ部１４を介することなく、蓄熱部１３に供給するように制御する。
【００２８】
具体的には、図１及び図２に示すように、熱制御装置１はバイパス通路１６を有する。バイパス通路１６は、バルブ１５と、配管５３とを接続する管である。制御部３０は、バルブ１５を作動させ、かつ、ポンプ２２を逆回転させることで、蓄熱部１３が蓄熱した熱で温められた熱搬送媒体を、バイパス通路１６を通過させて、エンジン１０に供給する。また、制御部３０は、バルブ１５を作動させ、かつ、ポンプ２２を正回転させることで、エンジン１０が発生した熱で温められた熱搬送媒体を、バイパス通路１６を通過させて、蓄熱部１３に供給するようにする。
【００２９】
熱制御装置１は、このように蓄熱部１３で蓄熱された熱搬送媒体でエンジン１０を暖機する際に、ヒータ部１４を介さずに、エンジン１０に熱搬送媒体を供給することができるので、エンジン１０を優先して暖機することができる。この結果、熱制御装置１は、エンジン１０を暖機する時間をより短縮することができる。
【００３０】
また、熱制御装置１は、エンジン１０から流れる熱搬送媒体で蓄熱部１３を蓄熱する際に、ヒータ部１４を介さずに、蓄熱部１３に熱搬送媒体を供給することができるので、蓄熱を優先することができる。
【００３１】
［第１の実施形態に係る熱制御装置１による効果］
第１の実施形態に係る熱制御装置１は、移動体を駆動するためのエンジン１０と、移動体において発生する熱を蓄熱する蓄熱部１３と、を有する。また、熱制御装置１は、熱搬送媒体を第１の向きに流すことで、蓄熱部１３が蓄熱した熱をエンジン１０の暖機に用いる第１モードと、熱搬送媒体を第１の向きと逆の向きに流すことで、エンジン１０が発生した熱を蓄熱部１３に蓄熱させる第２モードとを切り替える制御部３０を有する。
【００３２】
第１の実施形態に係る熱制御装置１は、このように熱搬送媒体を第１の向きに流すことで、蓄熱部１３が蓄熱した熱をエンジン１０の暖機に用いる第１モードと、熱搬送媒体を第１の向きと逆の向きに流すことで、エンジン１０が発生した熱を蓄熱部１３に蓄熱させる第２モードとを切り替える制御部３０を有する。よって、熱制御装置１は、エンジン１０を暖機する際に、蓄熱部１３が蓄熱した熱を、短い距離でエンジン１０に供給し、蓄熱部１３を蓄熱する際に、エンジン１０から生ずる熱を短い距離で蓄熱部１３に供給することができる。この結果、熱制御装置１は、熱の利用効率が向上する。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
［熱制御装置１ａの基本構成］
図３及び図４は、第２の実施形態に係る熱制御装置１ａの構成を示す図である。図３は、第１モードの状態における熱制御装置１ａを示しており、図４は、第２モードの状態における熱制御装置１ａを示している。図３及び図４における実線の矢印は、車両における熱搬送媒体が管を流れる向きを示している。
【００３４】
第２の実施形態に係る熱制御装置１ａは、第１の実施形態に係る熱制御装置１と比べて、ポンプ２２を有しておらず、第１切替部４３、及び第２切替部４４を有しており、制御部３０は第１切替部４３及び第２切替部４４を制御することで、熱搬送媒体の流れを制御している点で異なる。第１切替部４３は、例えばバルブ４３１とバルブ４３２とを有する。第２切替部４４は、例えばバルブ４４１を有する。
【００３５】
熱制御装置１ａは、第１モードと第２モードとで熱搬送媒体の流れを切換える。第１モードは、例えばエンジン１０の暖機時に使用されるモードである。第２モードは、例えばエンジン１０の暖機後に使用されるモードである。図３に示す第１モードにおいては、蓄熱部１３→ヒータ部１４→バルブ４３２→エンジン１０→バルブ４３１→バルブ４４１→回収部１２→蓄熱部１３の順に熱搬送媒体が流れる。
【００３６】
図４に示す第２モードにおいては、蓄熱部１３→回収部１２→バルブ４４１→エンジン１０→バルブ４３１→バルブ４３２→ヒータ部１４→蓄熱部１３の順に熱搬送媒体が流れる。エンジン１０から流出した熱搬送媒体は、一部がサーモスタット２１を通過して、ラジエータ２０を流れて、再びエンジン１０に流入する。
【００３７】
第１配管４１は、第１モードにおいて、蓄熱部１３が蓄熱した熱で温められた熱搬送媒体をエンジン１０に供給する管である。第１配管４１は、蓄熱部１３とエンジン１０との間を接続する管である。具体的には、第１配管４１は、蓄熱部１３とヒータ部１４とを接続する配管５１、ヒータ部１４とバルブ４３２とを接続する配管５７、バルブ４３２と配管５５とを接続する配管５８、及び配管５５を有する。
【００３８】
第２配管４２は、第２モードにおいて、エンジン１０が発生した熱で温められた熱搬送媒体を蓄熱部１３に供給する管である。第２配管４２は、エンジン１０と蓄熱部１３との間を接続する管である。具体的には、第２配管４２は、配管５４、配管５４とバルブ４３１とを接続する配管５９、バルブ４３１とバルブ４３２とを接続する配管６０、バルブ４３２とヒータ部１４とを接続する配管５７、及びヒータ部１４と蓄熱部１３とを接続する配管５１を有する。
【００３９】
また、バルブ４３１とバルブ４４１とは、配管６１で接続されている。バルブ４４１と回収部１２とは配管６２で接続されている。バルブ４４１と配管５５とは、配管６３で接続されている。
【００４０】
第１切替部４３は、第１モードにおいて、蓄熱部１３が蓄熱した熱により温められた熱搬送媒体をエンジン１０に供給し、かつ第２モードにおいて、エンジン１０で加熱された熱搬送媒体をヒータ部１４に供給し、ヒータ部１４で熱交換が行われた熱搬送媒体を蓄熱部１３に供給する機能を有する。
【００４１】
第２切替部４４は、第１モードにおいて、エンジン１０が発する熱により温められた熱搬送媒体の熱を回収部１２に供給する機能を有する。また、第２切替部４４は、第２モードにおいて、回収部１２が回収した排気熱により温められた熱搬送媒体の熱をエンジン１０に供給する機能を有する。
【００４２】
［制御部３０によるモード切り替え動作］
制御部３０は、熱搬送媒体を第１の向きに流すことで、蓄熱部１３が蓄熱した熱をエンジン１０の暖機に用いる第１モードと、熱搬送媒体を第１の向きと逆の向きに流すことで、エンジン１０が発生した熱を蓄熱部１３に蓄熱させる第２モードとを切り替える。
【００４３】
具体的には、制御部３０は、第１切替部４３及び第２切替部４４を作動させる。図３に示すように、制御部３０は、第１モードにおいては、第１切替部４３部及び第２切替部４４を作動させることにより、蓄熱部１３からの熱搬送媒体をエンジン１０に供給することで、エンジン１０を暖機する。また、図４に示すように、制御部３０は、第２モードにおいては、第１切替部４３及び第２切替部４４を作動させることにより、エンジン１０からの熱搬送媒体を蓄熱部１３に供給することで、蓄熱部１３を蓄熱する。
【００４４】
なお、熱制御装置１ａは、第１の実施形態に係る熱制御装置１と同様に、バルブ１５及びバイパス通路１６ａを有するようにしてもよい。具体的には、バルブ１５は、配管５１に設けられており、バイパス通路１６ａは、バルブ１５と、配管５７とを接続する管である。そして、制御部３０は、バルブ１５を作動させることで、熱搬送媒体がバイパス通路１６ａを流れるようにして、ヒータ部１４を流れないようにする。この結果、熱制御装置１ａは、熱制御装置１と同様に、例えば第１モードにおいて、蓄熱部１３から流れる熱搬送媒体を用いて、ヒータ部１４で車室内の温度を上昇させるか、または、ヒータ部１４を介さないようにしてエンジン１０を優先して暖機するか、を切換えることができる。
【００４５】
また、熱制御装置１ａは、熱制御装置１と同様に、例えば第２モードにおいて、エンジン１０から流れる熱搬送媒体を用いて、ヒータ部１４で車室内の温度を上昇させるか、または、ヒータ部１４を介さないようにして蓄熱部１３を優先して蓄熱するか、を切換えることができる。
【００４６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。例えば、以上の説明においては、移動体が車両である場合について説明したが、移動体は車両に限らず、本発明は、航空機、船舶及び列車等の他の移動体にも適用することができる。また、本発明に係る移動体は、必ずしも移動する機能を有していなくてもよく、内燃機関を有する任意の装置であってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１、１ａ・・・熱制御装置
１０・・・エンジン
１１・・・排気管
１２・・・回収部
１３・・・蓄熱部
１４・・・ヒータ部
１５・・・バルブ
１６、１６ａ・・・バイパス通路
２０・・・ラジエータ
２１・・・サーモスタット
２２・・・ポンプ
３０・・・制御部
４１・・・第１配管
４２・・・第２配管
４３・・・第１切替部
４３１・・・バルブ
４３２・・・バルブ
４４・・・第２切替部
４４１・・・バルブ
５１〜６３・・・配管
【図１】
2018193001.tif 000003
【図２】
2018193001.tif 000004
【図３】
2018193001.tif 000005
【図４】
2018193001.tif 000006