(57)【要約】【課題】移動体内で回収した熱の利用先が頻繁に切り替わることを防ぎつつ、熱を効果的に活用する。【解決手段】熱制御装置１は、移動体のエンジンから熱搬送媒体に与えられた熱を蓄える蓄熱器１４と、移動体で発生する熱を回収する回収器１５と、エンジン１１が始動してから所定の時間が経過するまでの間は、蓄熱器１４から放出される熱搬送媒体をエンジン１１に供給し、所定の時間が経過した後は、回収器１５が回収した熱により温められた熱搬送媒体をエンジン１１に供給するように熱搬送媒体の経路を切り替えるバルブ１６１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】
移動体のエンジンから熱搬送媒体に与えられた熱を蓄える蓄熱部と、
前記移動体で発生する熱を回収する回収部と、
前記エンジンが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エンジンに供給し、前記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エンジンに供給するように熱搬送媒体の経路を切り替える第１切替部と、
を有する熱制御装置。
【請求項２】
前記蓄熱部から放出された熱搬送媒体の温度を検出する第１温度検出部と、
前記回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体の温度を検出する第２温度検出部と、
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よりも高い場合に、前記蓄熱部から放出された熱搬送媒体を前記エンジンに供給する、
請求項１に記載の熱制御装置。
【請求項３】
前記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、
前記ヒーター部において熱交換が行われた後の熱搬送媒体を、前記蓄熱部を介して前記エンジンに供給するか、前記回収部を介して前記エンジンに供給するかを切り替える第２切替部と、
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、前記エンジンが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、前記蓄熱部を介して前記エンジンに供給し、前記所定の時間が経過した後は、前記ヒーター部を通過した熱搬送媒体を、前記回収部を介して前記エンジンに供給する、
請求項３に記載の熱制御装置。
【請求項５】
移動体で発生する熱を回収するステップと、
前記移動体のエンジンが始動してから所定の時間が経過するまでの間、前記エンジンから熱搬送媒体に与えられた熱を蓄える蓄熱部に蓄えられた熱により温められた熱搬送媒体を前記エンジンに供給するステップと、
前記所定の時間が経過した後、前記回収するステップにおいて回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記エンジンに供給するように熱搬送媒体の経路を切り替えるステップと、
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】
ところで、移動体内で燃費に影響する要因は多数あり、多数の要因が変化することにより燃費は頻繁に変動する。したがって、燃費に基づいて、移動体内で回収した熱の利用先を切り替える場合、燃費に影響する要因の変化に伴って、熱の利用先が頻繁に切り替わってしまう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、内燃機関を有する装置内で回収した熱の利用先が頻繁に切り替わることを防ぎつつ、熱を効果的に活用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は、移動体のエンジンから熱搬送媒体に与えられた熱を蓄える蓄熱部と、前記移動体で発生する熱を回収する回収部と、前記エンジンが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エンジンに供給し、前記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エンジンに供給するように熱搬送媒体の経路を切り替える第１切替部と、を有する。
【０００７】
前記熱制御装置は、前記蓄熱部から放出された熱搬送媒体の温度を検出する第１温度検出部と、前記回収部が回収した熱により温められた熱搬送媒体の温度を検出する第２温度検出部と、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よりも高い場合に、前記蓄熱部から放出された熱搬送媒体を前記エンジンに供給してもよい。
【０００８】
前記熱制御装置は、前記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、前記ヒーター部において熱交換が行われた後の熱搬送媒体を、前記蓄熱部を介して前記エンジンに供給するか、前記回収部を介して前記エンジンに供給するかを切り替える第２切替部と、をさらに有してもよい。
【０００９】
前記第２切替部は、前記エンジンが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、前記蓄熱部を介して前記エンジンに供給し、前記所定の時間が経過した後は、前記ヒーター部を通過した熱搬送媒体を、前記回収部を介して前記エンジンに供給してもよい。
【００１０】
本発明の第２の態様の熱制御方法は、移動体で発生する熱を回収するステップと、前記移動体のエンジンが始動してから所定の時間が経過するまでの間、前記エンジンから熱搬送媒体に与えられた熱を蓄える蓄熱部に蓄えられた熱により温められた熱搬送媒体を前記エンジンに供給するステップと、前記所定の時間が経過した後、前記回収するステップにおいて回収した熱により温められた熱搬送媒体を前記エンジンに供給するように熱搬送媒体の経路を切り替えるステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関を有する装置内で回収した熱の利用先が頻繁に切り替わることを防ぎつつ、熱を効果的に活用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】
【００１２】
【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】
【００１３】
［熱制御装置１の基本構成］
図１及び図２は、本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。
【００１４】
熱制御装置１は、エンジン１１と、ラジエータ１２と、ヒーター部１３と、蓄熱器１４と、回収器１５と、切替部１６と、制御部１７と、温度センサ２１と、温度センサ２２と、温度センサ２３と、温度センサ２４とを有する。切替部１６は、第１切替部であるバルブ１６１及び第２切替部であるバルブ１６２を有する。バルブ１６１は、熱搬送媒体の流路において、バルブ１６２よりも上流に設けられている。
【００１５】
図１に示す熱ループにおいては、蓄熱器１４→バルブ１６１→エンジン１１→ヒーター部１３→バルブ１６２→蓄熱器１４の順に熱搬送媒体が流れる。図２に示す熱ループにおいては、回収器１５→バルブ１６１→エンジン１１→ヒーター部１３→バルブ１６２→回収器１５の順に熱搬送媒体が流れる。エンジン１１に入る熱搬送媒体は、エンジン暖機中、一部がラジエータ１２に流れるが、サーモスタットにより流れが止められ、残りがヒーター部１３に流れる。
【００１６】
［熱制御装置１の構成及び動作］
以下、熱制御装置１の各部の構成及び動作について説明する。
エンジン１１は、車両を駆動するための動力を発生する。熱制御装置１が搭載されている車両がトラック又はバス等の商用車である場合、エンジン１１は、ディーゼル又はガソリンエンジンである。ラジエータ１２は、エンジン１１が発する熱を放出する。エンジン１１とラジエータ１２との間には、熱搬送媒体を循環させる管が設けられている。
【００１７】
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。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放出することで、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１７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。
【００１８】
蓄熱器１４は、エンジン１１から熱搬送媒体に与えられた熱を蓄える。蓄熱器１４は、例えば、ヒーター部１３を介して得ることができる、エンジン１１が発する熱を蓄える。具体的には、蓄熱器１４は、蓄熱媒体を有しており、蓄熱媒体が、ヒーター部１３を通過した熱搬送媒体と熱交換をすることにより熱を蓄える。蓄熱器１４は、温められた熱搬送媒体自体を溜めることにより熱を蓄えてもよい。
【００１９】
回収器１５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をする熱交換器である。回収器１５が回収する熱は、例えばエンジン１１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】
切替部１６は、制御部１７の指示に基づいて、エンジン１１が始動してから所定の時間が経過するまでの間は、第１モードで動作するように熱搬送媒体の経路を切り替える。また、切替部１６は、所定の時間が経過した後は、第２モードで動作するように熱搬送媒体の経路を切り替える。
【００２１】
具体的には、バルブ１６１は、制御部１７の指示に基づいて、エンジン１１が始動してから所定の時間が経過するまでの間は、蓄熱部に蓄えられた熱により温められた熱搬送媒体をエンジン１１に供給する。バルブ１６１は、所定の時間が経過した後は、回収器１５が回収した熱により温められた熱搬送媒体をエンジン１１に供給するように熱搬送媒体の経路を切り替える。
【００２２】
バルブ１６２は、制御部１７の指示に基づいて、ヒーター部１３において熱交換が行われた後の熱搬送媒体を、蓄熱器１４を介してエンジン１１に供給するか、回収器１５を介してエンジン１１に供給するかを切り替える。バルブ１６１及びバルブ１６２は、連動して動作することにより、図１に示す第１モードの熱ループと、図２に示す第２モードの熱ループとを切り替えることができる。
【００２３】
制御部１７は、熱制御装置１の各部を制御する。制御部１７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１７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】
温度センサ２１は、蓄熱器１４から放出された熱搬送媒体の温度を検出する第１温度検出部である。蓄熱器１４から放出される熱搬送媒体は、蓄熱器１４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１４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。温度センサ２２は、回収器１５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温度検出部である。温度センサ２３は、エンジン１１の熱により温められた熱搬送媒体の温度を検出する。温度センサ２４は、ヒーター部１３を通過した後の熱搬送媒体の温度を検出する。
【００２５】
［切替部１６の制御］
以下、制御部１７が切替部１６を制御する動作の詳細について説明する。
制御部１７は、エンジンが始動してから所定の時間が経過するまでの間は、蓄熱器１４に蓄えられた熱により温められた熱搬送媒体をエンジン１１に供給するように、バルブ１６１を制御する。また、制御部１７は、所定の時間が経過した後は、回収器１５が回収した熱により温められた熱搬送媒体をエンジン１１に供給するようにバルブ１６１を制御することにより、熱搬送媒体の経路を切り替える。
【００２６】
また、制御部１７は、エンジン１１が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１４に供給するように、バルブ１６２を制御する。また、制御部１７は、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１５に供給するように、バルブ１６２を制御する。
【００２７】
ここで、所定の時間は、例えば、予め測定された、回収器１５で回収される熱により温められる熱搬送媒体の温度が、蓄熱器１４から放出された熱搬送媒体の温度よりも高くなるまでの時間である。所定の時間は、温度センサ２１及び温度センサ２２における検出温度に基づいて決定される時間であってもよい。
【００２８】
制御部１７は、温度センサ２１及び温度センサ２２における検出温度を利用する場合、例えば、蓄熱器１４に設けられている温度センサ２１が検出した温度が、回収器１５に設けられている温度センサ２２が検出した温度よりも高い場合に、蓄熱器１４により蓄えられた熱により温められた熱搬送媒体をエンジン１１に供給するようにバルブ１６１を制御する。そして、制御部１７は、回収器１５に設けられている温度センサ２２が検出した温度が、蓄熱器１４に設けられている温度センサ２１が検出した温度よりも高くなった時点で、回収器１５により回収された熱により温められた熱搬送媒体をエンジン１１に供給するようにバルブ１６１を制御する。
【００２９】
このように、熱制御装置１は、制御部１７が、エンジン１１が始動してからの経過時間に関連付けられたタイミングで、ヒーター部１３に供給する熱搬送媒体を切り替えることができる。したがって、燃費が変動したとしても、蓄熱器１４に蓄えた熱及び回収器１５で回収した熱の利用先が頻繁に切り替わることを防ぎつつ、熱を効果的に活用することができる。
【００３０】
なお、制御部１７は、外部環境に基づいて、ヒーター部１３に供給される熱搬送媒体の供給元を切り替えるタイミングを決定してもよい。制御部１７は、エンジン１１が始動した後に、例えば不図示の温度センサにより検出した外気温と蓄熱器１４に設けられている温度センサ２１が検出した温度との差に基づく時間が経過したタイミングで、熱搬送媒体の供給元を切り替える。
【００３１】
具体的には、制御部１７は、外気温と温度センサ２１が検出した温度との差が大きければ大きいほど、回収器１５が回収した熱により熱搬送媒体が温まるまでに長い時間を要するので、熱搬送媒体の供給元を蓄熱器１４から回収器１５に切り替えるまでの時間を長くする。このようにすることで、熱制御装置１は、外部環境に適した方法でヒーター部１３に熱を供給することができる。
【００３２】
［熱制御装置１の動作フローチャート］
図３は、熱制御装置１の動作フローチャートである。制御部１７は、エンジン１１が始動したかどうかを監視する（Ｓ１１）。制御部１７は、エンジン１１が始動した場合（Ｓ１１においてＹＥＳ）、蓄熱器１４から放出された熱搬送媒体をエンジン１１に供給するようにバルブ１６１を制御して、図１に示した状態にする（Ｓ１２）。
【００３３】
制御部１７は、蓄熱器１４から放出された熱搬送媒体をエンジン１１に供給している間、蓄熱器１４から送り出される熱搬送媒体の温度が、温度センサ２２により検出された、回収器１５が回収した熱により温められた熱搬送媒体の温度よりも低いかどうかを監視する（Ｓ１３）。制御部１７は、蓄熱器１４から送り出される熱搬送媒体の温度が温度センサ２２により検出された温度未満まで低下したと判定すると（Ｓ１３においてＹＥＳ）、回収器１５の熱により温められた熱搬送媒体をエンジン１１に供給するようにバルブ１６１を制御して、図２に示した状態に切り替える（Ｓ１４）。
【００３４】
その後、制御部１７は、エンジン１１の暖機が終了したかどうかを監視する（Ｓ１５）。制御部１７は、エンジン１１の暖機が終了したと判定すると（Ｓ１５においてＹＥＳ）、蓄熱器１４に熱を蓄えるために、ヒーター部１３を通過した熱搬送媒体を蓄熱器１４に供給するようにバルブ１６２を制御して、図１に示した状態に切り替える（Ｓ１６）。
【００３５】
続いて、制御部１７は、例えば温度センサ２１の温度に基づいて、蓄熱器１４に所定の熱が蓄えられて蓄熱が終了したかどうかを監視する（Ｓ１７）。回収器１５の温度が上昇して回収器１５の近傍の熱搬送媒体が沸騰することを防ぐために、制御部１７は、蓄熱が終了したと判定すると（Ｓ１７においてＹＥＳ）、ヒーター部１３を通過した熱搬送媒体を回収器１５に供給するようにバルブ１６２を制御して、図２に示した状態に切り替える（Ｓ１８）。制御部１７は、エンジン１１が停止すると（Ｓ１９においてＹＥＳ）、処理を終了する。なお、制御部１７は、ステップＳ１８の後に、蓄熱器１４の温度が所定の温度よりも下がった場合に、再び図１に示した状態になるように切替部１６を切り替えて、蓄熱を再開してもよい。
【００３６】
［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は、エンジン１１が始動してから所定の時間が経過するまでの間は、蓄熱器１４に蓄えられた熱により温められた熱搬送媒体をエンジン１１に供給する。そして、熱制御装置１は、所定の時間が経過した後は、回収器１５が回収した熱により温められた熱搬送媒体をエンジン１１に供給するように熱搬送媒体の経路を切り替える。熱制御装置１は、上記のように熱搬送媒体の経路を切り替える切替部１６と、切替部１６を制御する制御部１７を有するので、移動体内で回収した熱の利用先が頻繁に切り替わることを防ぎつつ、熱を効果的に活用することができる。
【００３７】
特に、熱制御装置１においては、第１モードにおいては回収器１５が熱ループに含まれず、第２モードにおいては蓄熱器１４が熱ループに含まれない。熱制御装置１がこのような構成を有する場合、蓄熱器１４及び回収器１５の両方が熱ループに含まれている場合に比べて熱ループが短い。したがって、熱制御装置１においては、放熱による熱の損失が少なくなるとともに、熱ループ内の熱搬送媒体の容量を小さくすることができるので、回収器１５が回収した熱により効率良く熱搬送媒体を温めることができる。
【００３８】
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】
【００３９】
１  熱制御装置
１１  エンジン
１２  ラジエータ
１３  ヒーター部
１４  蓄熱器
１５  回収器
１６  切替部
１７  制御部
２１〜２４  温度センサ
１６１  バルブ
１６２  バルブ
【図１】
2018119434.tif 000003
【図２】
2018119434.tif 000004
【図３】
2018119434.tif 000005