(57)【要約】【課題】移動体の室内の温度が上昇するまでの時間を短縮する。【解決手段】熱制御装置１は、移動体の室内の空気と熱搬送媒体との間の熱交換を行うヒーター部１３と、ヒーター部１３を通過した熱搬送媒体の熱を蓄積する蓄熱器１１と、移動体内で発生する熱を回収する回収器１２と、蓄熱器１１から放出される熱搬送媒体をヒーター部１３に供給する第１モードで動作するか、回収器１２が回収した熱により温められた熱搬送媒体をヒーター部１３に供給する第２モードで動作するかを切り替えるバルブ１５１と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の室内の空気と熱搬送媒体との間の熱交換を行うヒーター部と、
前記ヒーター部を通過した熱搬送媒体の熱を蓄積する蓄熱部と、
前記移動体内で発生する熱を回収する回収部と、
前記蓄熱部から放出される熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給する第１モードで動作するか、前記回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給する第２モードで動作するかを切り替える第１切替部と、
を有する熱制御装置。
【請求項２】
前記第１切替部は、前記移動体のエンジンを始動してから所定の時間が経過するまでの間は、前記蓄熱部から放出される熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給し、前記エンジンを始動してから所定の時間が経過した後は、前記回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給する、
請求項１に記載の熱制御装置。
【請求項３】
前記ヒーター部を通過した熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給するか、前記回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給するかを切り替える第２切替部をさらに有する、
請求項１又は２に記載の熱制御装置。
【請求項４】
前記第２切替部は、前記エンジンを始動してから所定の時間が経過するまでの間は、前記ヒーター部を通過した熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給し、前記エンジンを始動してから所定の時間が経過した後は、前記回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給する、
請求項３に記載の熱制御装置。
【請求項５】
前記蓄熱部から放出される熱搬送媒体の温度を検出する第１温度検出部をさらに有し、
前記第１切替部は、前記第１温度検出部が検出した温度が第１閾値以上である場合に、前記蓄熱部から放出される熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給し、前記第１温度検出部が検出した温度が前記第１閾値未満である場合に、前記回収部の熱により温められた熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の熱制御装置。
【請求項６】
前記回収部の熱により温められた熱搬送媒体の温度を検出する第２温度検出部をさらに有し、
前記第１切替部は、前記第１温度検出部が検出した温度が、前記第２温度検出部が検出した温度以上である間は前記第１モードで動作し、前記第１温度検出部が検出した温度が、前記第２温度検出部が検出した温度よりも低くなった場合に、前記第２モードに切り替える、
請求項５に記載の熱制御装置。
【請求項７】
前記ヒーター部を通過した後の熱搬送媒体の温度を検出する第３温度検出部をさらに有し、
前記第１切替部は、前記第２モードで動作中に、前記第３温度検出部が検出した温度が第２閾値以上に達した場合に、前記第１モードに切り替える、
請求項５又は６に記載の熱制御装置。
【請求項８】
コンピュータが実行する、移動体の室内の空気と熱搬送媒体との間の熱交換を行うヒーター部を通過した熱搬送媒体の熱を蓄積する蓄熱部から放出される熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給する第１ステップと、
前記第１ステップの後に前記コンピュータが実行する、前記移動体内で発生する熱を回収する回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給する第２ステップと、
を有する熱制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を有する装置における熱の供給先を制御するための熱制御装置及び熱制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等の移動体においては、熱搬送媒体を移動体内の各部に循環することにより、各部の温度を調整する処理が行われている。特許文献１には、燃費に基づいて、エンジンからの排熱や蓄熱器に蓄えた熱をエンジンやトランスミッションの暖機に供給するか、発電機に供給するかを切り替える装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９０７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術においては、エンジンからの排熱や蓄熱器に蓄えた熱がエンジンにも供給されていた。したがって、排熱により温められた熱搬送媒体がエンジンを経由してからヒーターに供給されるので、熱搬送媒体がヒーターに供給される時点では、熱搬送媒体の温度が低下してしまう場合がある。その結果、ユーザが車両の室内の温度を早く上昇させたい場合においても、室内の温度が上昇するまでに長時間を要するという問題があった。
【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、内燃機関が設けられた移動体等の室内の温度が上昇するまでの時間を短縮することができる熱制御装置及び熱制御方法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の態様の熱制御装置１は、移動体の室内の空気と熱搬送媒体との間の熱交換を行うヒーター部と、前記ヒーター部を通過した熱搬送媒体の熱を蓄積する蓄熱部と、前記移動体内で発生する熱を回収する回収部と、前記蓄熱部から放出される熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給する第１モードで動作するか、前記回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給する第２モードで動作するかを切り替える第１切替部と、を有する。
【０００７】
前記第１切替部は、前記移動体のエンジンを始動してから所定の時間が経過するまでの間は、前記蓄熱部から放出される熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給し、前記エンジンを始動してから所定の時間が経過した後は、前記回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給してもよい。
【０００８】
前記熱制御装置は、前記ヒーター部を通過した熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給するか、前記回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給するかを切り替える第２切替部をさらに有してもよい。
【０００９】
前記第２切替部は、前記エンジンを始動してから所定の時間が経過するまでの間は、前記ヒーター部を通過した熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給し、前記エンジンを始動してから所定の時間が経過した後は、前記回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記蓄熱部に供給してもよい。
【００１０】
前記熱制御装置は、前記蓄熱部の熱により温められた熱搬送媒体の温度を検出する第１温度検出部をさらに有し、前記第１切替部は、前記第１温度検出部が検出した温度が第１閾値以上である場合に、前記蓄熱部が蓄熱した熱により温められた熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給し、前記第１温度検出部が検出した温度が前記第１閾値未満である場合に、前記回収部の熱により温められた熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給してもよい。
【００１１】
前記熱制御装置は、前記回収部の熱により温められた熱搬送媒体の温度を検出する第２温度検出部をさらに有し、前記第１切替部は、前記第１温度検出部が検出した温度が、前記第２温度検出部が検出した温度以上である間は前記第１モードで動作し、前記第１温度検出部が検出した温度が、前記第２温度検出部が検出した温度よりも低くなった場合に、前記第２モードに切り替えてもよい。
【００１２】
前記熱制御装置は、前記ヒーター部を通過した後の熱搬送媒体の温度を検出する第３温度検出部をさらに有し、前記第１切替部は、前記第２モードで動作中に、前記第３温度検出部が検出した温度が第２閾値以上に達した場合に、前記第１モードに切り替えてもよい。
【００１３】
本発明の第２の態様の熱制御方法は、コンピュータが実行する、移動体の室内の空気と熱搬送媒体との間の熱交換を行うヒーター部を通過した熱搬送媒体の熱を蓄積する蓄熱部から放出される熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給する第１ステップと、前記第１ステップの後に前記コンピュータが実行する、前記移動体内で発生する熱を回収する回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記ヒーター部に供給する第２ステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、移動体の室内の温度が上昇するまでの時間を短縮することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】熱制御装置の構成（第１モードの状態）を示す図である。
【図２】熱制御装置の構成（第２モードの状態）を示す図である。
【図３】熱制御装置の動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［熱制御装置１の構成］
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。本明細書において、熱搬送媒体が管を流れる系を「熱ループ」と称する場合がある。
【００１７】
熱制御装置１は、蓄熱器１１と、回収器１２と、ヒーター部１３と、ポンプ１４と、切替部１５と、制御部１６と、温度センサ１７と、温度センサ１８、温度センサ１９とを有する。切替部１５は、バルブ１５１及びバルブ１５２を有する。図１に示す第１モードの熱ループにおいては、蓄熱器１１→バルブ１５１→ポンプ１４→ヒーター部１３→バルブ１５２→蓄熱器１１の順に熱搬送媒体が流れる。図２に示す第２モードの熱ループにおいては、回収器１２→バルブ１５１→ポンプ１４→ヒーター部１３→バルブ１５２→回収器１２の順に熱搬送媒体が流れる。
【００１８】
蓄熱器１１は、蓄熱媒体を有しており車両内の熱を蓄える。蓄熱器１１は、第２モードにおいて、蓄熱媒体が、回収器１２が回収した熱により温められた熱搬送媒体と熱交換することにより蓄熱する。蓄熱器１１は、ヒーター部１３の後段に設けられている。
【００１９】
回収器１２は、車両で発生する熱を回収し、回収した熱を熱搬送媒体との間で熱交換する熱交換器である。回収器１２が回収する熱は、例えばエンジン２１の排気熱又はＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラーから排出される熱である。
【００２０】
ヒーター部１３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ヒーターコアを含む。熱搬送媒体の温度が室内の空気の温度よりも高い場合、ヒーター部１３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。ヒーター部１３は、制御部１６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。
【００２１】
ポンプ１４は、熱搬送媒体を流すための力を発生する。ポンプ１４は、制御部１６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。
【００２２】
切替部１５は、熱制御装置１が第１モードで動作するか、第２モードで動作するかを切り替える。第１切替部として機能するバルブ１５１は、蓄熱器１１から放出される熱搬送媒体をヒーター部１３に供給するか、回収器１２が回収した熱により温められた熱搬送媒体をヒーター部１３に供給するかを切り替える。また、第２切替部として機能するバルブ１５２は、ヒーター部１３を通過した熱搬送媒体を蓄熱器１１に供給するか、ヒーター部１３を通過した熱搬送媒体を回収器１２に供給するかに供給するかを切り替える。蓄熱器１１から放出される熱搬送媒体は、蓄熱器１１が蓄えた熱により温められた熱搬送媒体であってもよく、蓄熱器１１に蓄えられた、予め温められた熱搬送媒体であってもよい。
【００２３】
制御部１６は、熱制御装置１の各部を制御する。制御部１６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１６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。
【００２４】
制御部１６は、エンジン２１を始動してから所定の時間が経過するまでの間は、蓄熱器１１から放出される熱搬送媒体をヒーター部１３に供給し、エンジン２１を始動してから所定の時間が経過した後は、回収器１２が回収した熱により温められた熱搬送媒体をヒーター部１３に供給するように切替部１５のバルブ１５１を制御する。また、制御部１６は、エンジン２１を始動してから所定の時間が経過するまでの間は、ヒーター部１３を通過した熱搬送媒体を蓄熱器１１に供給し、エンジン２１を始動してから所定の時間が経過した後は、ヒーター部１３を通過した熱搬送媒体を回収器１２に供給するように切替部１５のバルブ１５２を制御する。このようにすることで、回収器１２が回収可能な熱量が少ない間は蓄熱器１１から放出される熱搬送媒体がヒーター部１３に供給されるので、エンジン２１を始動した直後であっても、室温を上昇させることができる。
【００２５】
また、制御部１６は、ポンプ１４の単位時間あたりの流量を制御する。制御部１６は、例えばエンジン２１が始動してから所定の時間が経過するまでの間は、所定の時間が経過した後よりも単位時間あたりの流量を大きくすることにより、短時間で室内の温度を上昇させる。制御部１６は、不図示の温度センサにより測定した車外の気温と室内の温度の設定値との差分に基づいて、ポンプ１４の単位時間あたりの流量を最適な流量に調整してもよい。例えば、制御部１６は、車外の気温と室内の温度の設定値との差分が大きい場合に、差分が小さい場合よりもポンプ１４の単位時間あたりの流量を大きくすることで、室温が適温になるまでの時間を短縮する。
【００２６】
［温度センサが検出した温度に基づく制御］
温度センサ１７は、蓄熱器１１から放出される熱搬送媒体の温度を検出する第１温度検出部である。温度センサ１８は、回収器１２により温められた熱搬送媒体の温度を検出する第２温度検出部である。温度センサ１９は、ヒーター部１３を通過した熱搬送媒体の温度を検出する第３温度検出部である。温度センサ１７、温度センサ１８及び温度センサ１９は、検出した温度を制御部１６に通知する。
【００２７】
制御部１６は、温度センサ１７、温度センサ１８及び温度センサ１９のいずれかが検出した温度に基づいて第１モードに切替部１５を設定するか第２モードに切替部１５を設定するかを切り替えてもよい。制御部１６は、例えば、蓄熱器１１の後段に設けられた温度センサ１７が検出した温度が第１閾値以上であることを条件として、切替部１５を第１モードで動作させる。そして、制御部１６は、温度センサ１７が検出した温度が第１閾値未満になった場合に、切替部１５を第２モードに切り替える。
【００２８】
制御部１６は、例えば、温度センサ１７が検出した温度が、回収器１２の後段に設けられた温度センサ１８が検出した温度以上である間は、切替部１５を第１モードで動作させる。また、制御部１６は、温度センサ１７が検出した温度が、回収器１２の後段に設けられた温度センサ１８が検出した温度よりも低くなった場合に、切替部１５を第２モードに切り替える。
【００２９】
また、制御部１６は、第２モードで動作中、温度センサ１９が検出した温度が第２閾値以上になった場合に、蓄熱器１１から放出される熱搬送媒体をヒーター部１３に供給する第１モードに切り替えるように切替部１５を制御する。このようにすることで、熱ループ内の熱搬送媒体の温度が十分に上昇した場合に、余剰の熱を将来使用するために蓄熱することができるので、熱を有効活用できる。
【００３０】
［制御部１６の動作フローチャート］
図３は、熱制御装置１における制御部１６の動作フローチャートである。制御部１６は、車両の室温設定状態を確認する（Ｓ１１）。制御部１６は、室温の設定が所定の温度以上になっている場合（Ｓ１１においてＹＥＳ）、エンジン２１を始動してから所定の時間が経過しているかどうかを確認する（Ｓ１２）。制御部１６は、エンジン２１を始動してから所定の時間が経過していないと判定した場合（Ｓ１２においてＮＯ）、回収器１２から回収可能な熱量が不十分なので、蓄熱器１１から放出される熱搬送媒体をヒーター部１３に供給するように切替部１５を制御する（Ｓ１３）。
【００３１】
その後、制御部１６は、温度センサ１８が検出した温度に基づいて、回収器１２が回収した熱によって温められた熱搬送媒体の温度が所定の温度まで上昇したかどうかを監視する（Ｓ１４）。制御部１６は、回収器１２が回収した熱によって温められた熱搬送媒体の温度が上昇したと判定した場合（Ｓ１４においてＹＥＳ）、回収器１２が回収した熱によって温められた熱搬送媒体をヒーター部１３に供給するように切替部１５を切り替える（Ｓ１５）。制御部１６は、ステップＳ１４において、回収器１２が回収した熱によって温められた熱搬送媒体の温度が上昇していないと判定した場合（Ｓ１４においてＮＯ）、蓄熱器１１から放出される熱搬送媒体をヒーター部１３に供給し続ける（Ｓ１３）。
【００３２】
制御部１６は、ステップＳ１５において切替部１５を切り替えた後、温度センサ１９が検出した温度に基づいて、熱ループ内を循環している熱搬送媒体の温度が所定の温度まで上昇したかどうかを監視する（Ｓ１６）。制御部１６は、熱ループ内を循環している熱搬送媒体の温度が所定の温度まで上昇したと判定した場合（Ｓ１６においてＹＥＳ）、ステップＳ１３に戻って、蓄熱器１１から放出される熱搬送媒体がヒーター部１３に供給されるように切替部１５を切り替える。
【００３３】
制御部１６は、熱ループ内を循環している熱搬送媒体の温度が所定の温度まで上昇していないと判定した場合（Ｓ１６においてＮＯ）、回収器１２により温められた熱搬送媒体をヒーター部１３に供給し続ける（Ｓ１５）。制御部１６は、エンジン２１が停止するまでの間、ステップＳ１３からＳ１６までの処理を繰り返すことにより、熱ループ内を循環する熱搬送媒体の温度を徐々に上昇させることができる。
【００３４】
［熱制御装置１による効果］
以上説明したように、熱制御装置１においては、切替部１５が、蓄熱器１１から放出される熱搬送媒体をヒーター部１３に供給するか、回収器１２が回収した熱により温められた熱搬送媒体をヒーター部１３に供給するかを切り替える。このようにすることで、熱制御装置１は、状況に応じて、車両の室内の昇温に適した熱源から送り出された熱搬送媒体をヒーター部１３に供給できるので、効率的に熱を利用して、室内の温度が上昇するまでの時間を短縮することができる。
【００３５】
また、熱制御装置１においては、蓄熱器１１又は回収器１２の熱により温められた熱搬送媒体は、エンジン２１を含まない熱ループを循環する。熱ループがエンジン２１を含まないので、熱ループ内の熱搬送媒体の容量が、熱ループがエンジン２１を含む場合よりも小さく、蓄熱器１１又は回収器１２の熱を、室温の上昇に効果的に利用することができる。また、エンジン側の冷却水を減らすことができ、エンジン本体の暖機を促進する効果もある。
【００３６】
熱制御装置１がこのような構成を有することで、制御部１６は、寒い状態でエンジン２１が始動した場合に、室内の温度を速やかに上昇させることができるので、乗員の快適性を向上させることができる。また、熱ループが短くなることにより、熱制御装置１は、熱搬送媒体を搬送する管からの放熱により熱搬送媒体の温度が低下する前に、高温の熱搬送媒体がヒーター部１３に供給されるので、効果的に室温を上昇させることができる。
【００３７】
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ない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。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】
【００３８】
１１  蓄熱器
１２  回収器
１３  ヒーター部
１４  ポンプ
１５  切替部
１６  制御部
１７  温度センサ
１８  温度センサ
１９  温度センサ
１５１  バルブ
１５２  バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018158656.tif 000005