(57)【要約】【課題】蓄熱量を大きくしながらも大型化することを抑制できる蓄熱器を提供する。【解決手段】蓄熱器５のケース６内には、冷却水の流入及び流出を行ったときのケース６内での冷却水の流れ方向に対し垂直となる平面上に蓄熱カプセル７を多数並べることで一つのカプセル段が形成されるとともに、そのカプセル段がケース６内での冷却水の流れ方向に複数重なるように形成される。更に、ケース６内の複数のカプセル段はそれぞれ、同カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７が同カプセル段と隣り合うカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７間の空間に対応して位置するよう配置される。このように蓄熱カプセル７をケース６内に並べることにより、そのケース６内における蓄熱カプセル７の数を可能な限り多くすることができる。また、各蓄熱カプセル７に封入される蓄熱材としては、冷却水よりも単位体積当たりの蓄熱量の大きいものが用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部と断熱されたケース内に高温の熱媒体を流入させて蓄熱を行うとともに、そのケースからの熱媒体の流出を通じて同ケースに蓄えられた熱を放出する蓄熱器において、
前記ケース内には前記熱媒体よりも単位体積当たりの蓄熱量の大きい蓄熱材を封入した同一形状を有する多数の蓄熱カプセルが入れられており、
前記ケースにて熱媒体の流入及び流出を行ったときの同ケース内での熱媒体の流れ方向に対し垂直となる平面上に前記蓄熱カプセルを多数並べることで一つのカプセル段が形成されるとともに、そのカプセル段が前記ケース内での熱媒体の流れ方向に複数重なるように形成されており、
複数の前記カプセル段はそれぞれ、同カプセル段を形成する各蓄熱カプセルが同カプセル段と隣り合うカプセル段を形成する各蓄熱カプセル間の空間に対応して位置するよう配置されている
ことを特徴とする蓄熱器。
【請求項２】
複数の前記カプセル段はそれぞれ、
同カプセル段を形成する各蓄熱カプセルが、同カプセル段と前記ケース内での熱媒体の流れ方向に隣り合う上流側カプセル段及び下流側カプセル段のうち、前記上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルに対しずれて位置するとともに、前記下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルに対してもずれて位置するよう配置されており、
且つ前記上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルと前記下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルとが互いにずれて位置するよう配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の蓄熱器。
【請求項３】
複数の前記カプセル段はそれぞれ、
同カプセル段を形成する各蓄熱カプセルが、同カプセル段と前記ケース内での熱媒体の流れ方向に隣り合う上流側カプセル段及び下流側カプセル段のうち、前記上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルに対しずれて位置するとともに、前記下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルに対してもずれて位置するよう配置されており、
且つ前記上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルと前記下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルとが対応して位置するよう配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の蓄熱器。
【請求項４】
前記蓄熱カプセルは、前記ケース内での熱媒体の流れ方向に対し垂直となる平面についての平断面が円形状となるように形成されている請求項１記載の蓄熱器。
【請求項５】
前記蓄熱カプセルは、球状に形成されている請求項４記載の蓄熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外部と断熱されたケース内に高温の熱媒体を流入させて蓄熱を行うとともに、そのケースからの熱媒体の流出を通じて同ケースに蓄えられた熱を放出する蓄熱器が知られている。こうした蓄熱器は、例えば特許文献１に示されるように、自動車に搭載されたエンジンの暖機促進のために用いられる。具体的には、自動車においては、エンジンとの間で熱交換を行う冷却水（熱媒体）が循環する冷却水回路が設けられており、その冷却水が高温となったときに同冷却水を蓄熱器のケース内に蓄えておく。そして、エンジンの低温時には、蓄熱器のケース内に蓄えられた上記高温の冷却水を冷却水回路に放出する。このように冷却水回路に放出された高温の冷却水がエンジンを通過することで、その冷却水によりエンジンが加温されて同機関の暖機が促進される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２４９２９公報（段落［０００２］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の蓄熱器では、外部と断熱されたケース内に高温の熱媒体を蓄えることで蓄熱を行っている。ただし、熱媒体としてエンジンの冷却水など単位体積当たりの蓄熱量の小さいものが用いられると、蓄熱器全体の蓄熱量が小さくなることは避けられない。こうした状況のもとで、蓄熱器全体の蓄熱量を必要レベルまで大きくするためには、蓄熱器を大型化して同蓄熱器に蓄えられる熱媒体の量を多くする必要がある。この場合、蓄熱器全体の蓄熱量を必要レベルまで大きくすることはできるものの、蓄熱器が上述したように大型化して同蓄熱器の搭載スペースを確保することが困難になる。
【０００５】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、蓄熱量を大きくしながらも大型化することを抑制できる蓄熱器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明によれば、蓄熱器による蓄熱を行う際には、外部と断熱されたケース内に高温の熱媒体が流入される。このケース内には、上記熱媒体よりも単位体積当たりの蓄熱量の大きい蓄熱材を封入した同一形状を有する多数の蓄熱カプセルが入れられている。そして、ケース内に流入した高温の熱媒体とケース内の各蓄熱カプセル（蓄熱材）との間の熱交換を通じて、その熱媒体から各蓄熱カプセル内の蓄熱材に熱が伝達される。こうした熱媒体から蓄熱材への熱の伝達を通じて蓄熱器での蓄熱が行われる。一方、蓄熱器からの放熱を行う際には、ケース内に低温の熱媒体が流入される。この低温の熱媒体とケース内の各蓄熱カプセル（蓄熱材）との間の熱交換を通じて、各蓄熱カプセルの蓄熱材から上記熱媒体に熱が伝達される。このように蓄熱材からの熱が伝達されて高温となった熱媒体をケースから流出させることで、蓄熱器からの放熱が行われるようになる。
【０００７】
ここで、蓄熱器のケース内においては、そのケースに対し熱媒体の流入及び流出を行ったときの同ケース内での熱媒体の流れ方向に対し垂直となる平面上に蓄熱カプセルを多数並べることで一つのカプセル段が形成されるとともに、そのカプセル段が上記ケース内での熱媒体の流れ方向に複数重なるように形成される。更に、ケース内の複数のカプセル段はそれぞれ、同カプセル段を形成する各蓄熱カプセルが同カプセル段と隣り合うカプセル段を形成する各蓄熱カプセル間の空間に対応して位置するよう配置される。このように蓄熱カプセルをケース内に並べることにより、そのケース内における蓄熱カプセルの数を可能な限り多くすることができる。また、各蓄熱カプセルに封入される蓄熱材としては、熱媒体よりも単位体積当たりの蓄熱量の大きいものが用いられる。上述したようにケース内に蓄熱カプセルを並べるとともに蓄熱材を選択することにより、蓄熱器全体の蓄熱量を大きくしつつ同蓄熱器の大型化を抑制することができるようになる。
【０００８】
なお、請求項１における各カプセル段での蓄熱カプセルの並べ方、すなわちケース内における蓄熱カプセルの数を可能な限り多くすることのできる同蓄熱カプセルの並べ方として具体的には、請求項２もしくは請求項３における蓄熱カプセルの並べ方を採用することができる。
【０００９】
請求項２の蓄熱カプセルの並べ方では、所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセルが、同カプセル段とケース内での熱媒体の流れ方向に隣り合う上流側カプセル段及び下流側カプセル段のうち、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルに対しずれて位置するよう配置される。更に、上記所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセルは、下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルに対してもずれて位置するよう配置される。一方、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルと上記下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルとは互いにずれて位置するよう配置される。こうした蓄熱カプセルの並べ方を採用することで、ケースに対し熱媒体が流入してから流出するまでの同熱媒体の流路の長さ、言い換えれば各蓄熱カプセルによってケース内に形成される熱媒体の流路の長さが最長となる。この場合、ケース内を通過する熱媒体とケース内の各蓄熱カプセルとの接触面積が最大となるため、その熱媒体と蓄熱カプセルとの熱交換性能を最良とすることができる。従って、蓄熱器による蓄熱を短時間で完了することができるとともに、同蓄熱器からの放熱を単位時間当たりに多く行うことができる。
【００１０】
また、請求項３の蓄熱カプセルの並べ方では、所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセルが、同カプセル段とケース内での熱媒体の流れ方向に隣り合う上流側カプセル段及び下流側カプセル段のうち、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルに対しずれて位置するよう配置される。更に、上記所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセルは、下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルに対してもずれて位置するよう配置される。一方、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルと上記下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセルとは対応して位置するよう配置される。こうした蓄熱カプセルの並べ方を採用すれば、ケースに対し熱媒体が流入してから流出するまでの同熱媒体の流路の長さ、言い換えれば各蓄熱カプセルによってケース内に形成される熱媒体の流路の長さが最短となる。この場合、ケース内を熱媒体が通過する際の抵抗（圧力損失）が小さく抑えられるため、その熱媒体を流すためのポンプ等の駆動負荷を低減することができる。
【００１１】
蓄熱カプセルに関しては、例えば、請求項４のようにケース内での熱媒体の流れ方向に対し垂直となる平面についての平断面が円形状となるように形成することが考えられる。この場合、カプセル段を形成するために各蓄熱カプセルを並べる際、それら蓄熱カプセルの外周面同士を接触させるように各蓄熱カプセルを並べることで、上記カプセル段を形成する各蓄熱カプセルが規則正しく配置されるようになる。このようにカプセル段を形成する各蓄熱カプセルを規則正しく配置することで、ケース内の一つのカプセル段を可能な限り多くの蓄熱カプセルで形成することができる。その結果、ケース内に収容される蓄熱カプセルの個数を多くすることができる。
【００１２】
なお、上述したように蓄熱カプセルの平断面を円形状となるように形成する際の具体例としては、蓄熱カプセルを例えば請求項５のように球状に形成することが考えられる。この場合、ケースに対し熱媒体が流入してから流出するまでの同熱媒体の流路が、ケース内に並べられた各蓄熱カプセルの球状の外周面によって形成される。このため、その流路を熱媒体が通過する際における同熱媒体と各蓄熱カプセルとの接触面積、すなわち両者の間で熱交換可能な面積が大きくなり、それによって熱媒体と蓄熱カプセルとの熱交換性能を向上させることができる。従って、蓄熱器による蓄熱を短時間で完了することができるとともに、同蓄熱器からの放熱を単位時間当たりに多く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の蓄熱器が適用される自動車の冷却水回路全体を示す略図。
【図２】同蓄熱器に用いられる蓄熱カプセルの内部を示す断面図。
【図３】同蓄熱カプセルにより蓄熱器のケース内に形成されるカプセル段を側方から見た状態を模式的に示す略図。
【図４】同カプセル段を上方から見た状態を模式的に示す略図。
【図５】一段目のカプセル段を上方から見た状態を模式的に示す略図。
【図６】二段目のカプセル段を上方から見た状態を模式的に示す略図。
【図７】三段目のカプセル段を上方から見た状態を模式的に示す略図。
【図８】ケース内における冷却水の流路の長さを模式的に示す略図。
【図９】第２実施形態の蓄熱器のケース内における冷却水の流路の長さを模式的に示す略図。
【図１０】同ケース内に形成されるカプセル段を側方から見た状態を模式的に示す略図。
【図１１】同カプセル段を上方から見た状態を模式的に示す略図。
【図１２】一段目のカプセル段を上方から見た状態を模式的に示す略図。
【図１３】二段目のカプセル段を上方から見た状態を模式的に示す略図。
【図１４】三段目のカプセル段を上方から見た状態を模式的に示す略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、本発明を自動車に搭載されたエンジンの暖機促進に用いられる蓄熱器に具体化した第１実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００１５】
自動車には、図１に示されるように、エンジン１との間で熱交換を行う冷却水（熱媒体）を循環させる冷却水回路が設けられている。この冷却水回路においては、ウォータポンプ２から吐出された冷却水が、メイン通路３及びエンジン１を通過した後に上記ウォータポンプ２に戻るようになっている。また、冷却水回路にはメイン通路３を迂回するバイパス通路４が設けられている。このバイパス通路４には蓄熱器５及びバルブ１１が設けられている。上記蓄熱器５は、外部と断熱されたケース６内に高温の冷却水を流入させて蓄熱を行うとともに、そのケース６からの冷却水の流出を通じて同ケース６に蓄えられた熱の放出を行うものである。また、上記バルブ１１は、バイパス通路４を通じての冷却水の流通を禁止・許可すべく開閉動作するものである。
【００１６】
冷却水回路の冷却水が高温となっているとき、バルブ１１を開くことによりバイパス通路４を通じての冷却水の流通が許容されると、そのバイパス通路４を通じて高温の冷却水が蓄熱器５のケース６に流入し、それによって蓄熱器５での蓄熱が行われるようになる。そして、蓄熱器５での蓄熱が完了した後、バルブ１１を閉じることによりバイパス通路４を通じての冷却水の流通が禁止されると、蓄熱器５のケース６に対するバイパス通路４を通じての冷却水の流入、及び同ケース６からの冷却水の流出が停止される。この状態にあっては蓄熱器５が蓄熱状態に保持されることとなる。そして、蓄熱器５が蓄熱状態に保持されているときにエンジン１が低温であれば、バルブ１１を開くことによりバイパス通路４を通じての冷却水の流通が許容され、それに伴い同冷却水が蓄熱器５のケース６を通過する。このときの蓄熱器５のケース６からの冷却水の流出を通じて、同ケース６に蓄えられた熱の放出が行われる。言い換えれば、蓄熱器５のケース６から高温の冷却水が流出される。そして、蓄熱器５のケース６から流出した高温の冷却水がエンジン１を通過することで、その冷却水によりエンジン１が加温されて同エンジン１の暖機が促進される。
【００１７】
ところで、蓄熱器５に関しては、蓄熱量を大きくしつつ大型化を抑制することが要望されている。以下、こうした要望に対応するための蓄熱器５の構造について説明する。
蓄熱器５のケース６は、バイパス通路４の上流部分（図中下側の部分）に繋がる入口部６ａと、バイパス通路４の下流部分（図中上側の部分）に繋がる出口部６ｂとを備えている。従って、バイパス通路４を冷却水が通過する際、その冷却水は蓄熱器５のケース６内を入口部６ａから出口部６ｂに向けて流れるようになる。蓄熱器５のケース６内には、同一の形状を有する多数の蓄熱カプセル７が入れられている。ちなみに、この実施形態では蓄熱カプセル７が球状に形成されている。そして、これら蓄熱カプセル７が入口部６ａ及び出口部６ｂからケース６外に流出しないよう、入口部６ａ及び出口部６ｂにおけるケース６内側に対する開口部分は、それぞれ金属メッシュ９，１０によって覆われている。
【００１８】
蓄熱器５のケース６内に入れられた多数の蓄熱カプセル７には、図２に示されるように蓄熱材８が封入されている。この蓄熱材８としては、冷却水よりも単位体積当たりの蓄熱量の大きいものが用いられている。具体的には、潜熱蓄熱を行うことの可能な蓄熱材８が用いられている。ここで、潜熱蓄熱とは、蓄熱材となる物質の状態変化（例えば固体と液体との間での変化）に伴う同物質の吸熱・放熱を利用した蓄熱のことである。こうした潜熱蓄熱では、蓄熱材となる物質の状態変化に伴う吸熱・放熱を利用しない蓄熱（顕熱蓄熱）と比較して、蓄熱材となる物質の単位体積当たりの蓄熱量を大きくすることが可能になる。上記蓄熱材８は、潜熱蓄熱を行うことの可能な物質として、次の［１］及び［２］の特性を有する物質を用いて形成されている。［１］固体から液体に状態変化する際の融点が冷却水回路の冷却水におけるエンジン１（図１）の暖機判定値よりも高い値（例えば８０℃）であって、蓄熱器５のケース６内を通過する冷却水の温度が上記融点以上であるときに固体から液体に状態変化する際の吸熱を行う。「２」蓄熱器５のケース６内を通過する冷却水の温度が上記融点（８０℃）未満であるとき、液体から固体に状態変化してそれに伴う放熱を行う。
【００１９】
蓄熱器５のケース６内においては、同ケース６内での冷却水の流れ方向、すなわち入口部６ａから出口部６ｂに向かう冷却水の流れの方向（図１の上下方向）に対し、垂直となる平面上に蓄熱カプセル７を多数並べることで一つのカプセル段が形成されている。更に、こうしたカプセル段がケース６内での冷却水の流れ方向に複数重なるように形成されている。そして、ケース６内に形成された複数のカプセル段はそれぞれ、同カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７が同カプセル段と隣り合うカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７間の空間に対応して位置するよう配置されている。このように蓄熱カプセル７をケース６内に並べることにより、そのケース６内における蓄熱カプセル７の数を可能な限り多くすることができる。
【００２０】
なお、カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７は球状に形成されているため、それら蓄熱カプセル７に関してはケース６内での冷却水の流れ方向（図１の上下方向）に対し垂直となる平面についての平断面が円形状となる。このため、カプセル段を形成するために各蓄熱カプセル７を並べる際、それら蓄熱カプセル７の外周面同士を接触させるように各蓄熱カプセル７を並べることで、上記カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７が規則正しく配置されるようになる。このようにカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７を規則正しく配置することで、ケース６内の一つのカプセル段を可能な限り多くの蓄熱カプセル７で形成することができる。その結果、ケース６内に収容される蓄熱カプセル７の個数をより一層多くすることができる。
【００２１】
次に、蓄熱器５のケース６内における蓄熱カプセル７の並べ方について、図３〜７を参照して更に詳しく説明する。
蓄熱器５のケース６内には、図３及び図４に示されるように、多数の蓄熱カプセル７により複数のカプセル段が形成されている。なお、図３は上記カプセル段を側方から見た状態を模式的に示したものであり、図４は同カプセル段を上方から見た状態を模式的に示したものである。図３に示される各カプセル段においては、一段目（図中最下段）のカプセル段がケース６（図１）の最も入口部６ａ寄りに位置しており、二段目、三段目と続く図３中上段のカプセル段ほど上記入口部６ａから離れて出口部６ｂ寄りに位置している。
【００２２】
図３に示される複数のカプセル段においては、所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７が、同カプセル段とケース６（図１）での冷却水の流れ方向、すなわち図３の上下方向に隣り合う上流側カプセル段及び下流側カプセル段のうち、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７に対しずれて位置するよう配置される。更に、上記所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７は、下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７に対してもずれて位置するよう配置される。一方、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７と上記下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７とは互いにずれて位置するよう配置される。
【００２３】
ここで、上述した各カプセル段及びそれらを形成する蓄熱カプセル７の配置の仕方の具体例について説明する。
まず、図５に示されるように、多数の蓄熱カプセル７をそれらの外周面同士が互いに接触するように並べることにより、一段目のカプセル段が形成される。このとき、一段目のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７の間には空間Ｂ及び空間Ｃが存在するようになる。それら空間Ｂと空間Ｃとは、一つの蓄熱カプセル７の外周面周りに等間隔をおいて交互に合計六つ存在している。
【００２４】
一段目のカプセル段に対しては、図６に示されるように、二段目のカプセル段が接触するように重ねられる。この二段目のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７は、図５に示される一段目のカプセル段の空間Ｂと空間Ｃとのいずれか一方（この例では空間Ｂ）と重なるように配置される。図６に示される二段目のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７の間には空間Ａ及び空間Ｃが存在するようになる。それら空間Ａと空間Ｃとは、二段目のカプセル段を形成する一つの蓄熱カプセル７の外周面周りに等間隔をおいて交互に合計六つ存在している。なお、二段目のカプセル段の空間Ａは一段目のカプセル段（図５）を形成する各蓄熱カプセル７と重なるとともに、二段目のカプセル段の空間Ｃは一段目のカプセル段（図５）の空間Ｃと重なる。
【００２５】
二段目のカプセル段に対しては、図７に示されるように、三段目のカプセル段が接触するように重ねられる。この三段目のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７は、図６に示される二段目のカプセル段の空間Ｃと重なるように配置される。図７に示される三段目のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７の間には空間Ａ及び空間Ｂが存在するようになる。それら空間Ａと空間Ｂとは、三段目のカプセル段を形成する一つの蓄熱カプセル７の外周面周りに等間隔をおいて交互に合計六つ存在している。なお、三段目のカプセル段の空間Ａは一段目のカプセル段（図５）を形成する蓄熱カプセル７及び二段目のカプセル段（図６）の空間Ａと重なるとともに、三段目のカプセル段の空間Ｂは一段目のカプセル段（図５）の空間Ｂ及び二段目のカプセル段（図６）を形成する蓄熱カプセル７と重なる。
【００２６】
そして、四段目以降のカプセル段に対し、上述した一段目〜三段目のカプセル段の重ね方を繰り返し適用することにより、図３に示される複数のカプセル段が形成されるようになる。こうした複数のカプセル段を形成すべく、図５〜図７に示される蓄熱カプセル７の並べ方を採用した場合、図８に矢印で示されるように、蓄熱器５のケース６に対し冷却水が流入してから流出するまでの同冷却水の流路の長さが、ケース６内に可能な限り多数の蓄熱カプセル７を配置した状態である前提のもとで最長となる。なお、図８は、冷却水が上記ケース６内を入口部６ａから出口部６ｂに向けて流れるときの同冷却水の流路の長さ、言い換えれば各蓄熱カプセル７によってケース６内に形成される冷却水の流路の長さを模式的に示した略図である。
【００２７】
次に、蓄熱器５による蓄熱の手順、及び蓄熱器５からの放熱の手順について、図１を参照して説明する。
冷却水回路の冷却水の温度がエンジン１の暖機完了の判定値（例えば６０℃）以上になると、バルブ１１を開くことにより蓄熱器５のケース６に上記冷却水が流入される。そして、ケース６内に流入した高温の冷却水とケース６内の各蓄熱カプセル７（蓄熱材８）との間の熱交換を通じて、その冷却水から各蓄熱カプセル７内の蓄熱材８に熱が伝達される。その後、冷却水回路を循環する冷却水の温度が更に上昇して蓄熱器５の蓄熱カプセル７に封入された蓄熱材８（図２）の融点（この例では８０℃）よりも高くなると、冷却水から蓄熱材８への熱の伝達により、蓄熱材８の温度が融点以上となって同蓄熱材８が固体から液体に状態変化する。こうした蓄熱材８の固体から液体への状態変化が行われると、それに際して同蓄熱材８での吸熱が行われる。そして、上記冷却水から蓄熱材８への熱の伝達、及び同蓄熱材８の上記状態変化に伴う吸熱を通じて、蓄熱器５での蓄熱（潜熱蓄熱）が行われるようになる。この蓄熱器５での蓄熱が完了した後、バルブ１１を閉じると、蓄熱器５のケース６に対する冷却水の流入及び流出が停止されるため、蓄熱器５が蓄熱状態に保持されることとなる。
【００２８】
蓄熱器５が蓄熱状態に保持されている状況のもと、エンジン１が低温であるとき、例えば冷却水の温度が暖機完了の判定値未満であるときにはバルブ１１が開かれ、これにより冷却水回路の冷却水が蓄熱器５のケース６を通過するようになる。このときケース６を通過する冷却水とケース６内の蓄熱カプセル７（蓄熱材８）との間での熱交換を通じて、各蓄熱カプセル７の蓄熱材８から上記冷却水に熱が伝達される。こうした蓄熱材８から冷却水への熱の伝達により、蓄熱材８の温度が融点未満になって同蓄熱材８が液体から固体に状態変化すると、その状態変化に際しての蓄熱材８からの放熱が行われる。そして、上記蓄熱材８から冷却水への熱の伝達、及び同蓄熱材８の上記状態変化に伴う放熱を通じて、ケース６を通過する冷却水が加温されて高温となる。このようにして高温となった冷却水をケース６から流出させることにより、蓄熱器５からの放熱が行われることとなる。
【００２９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）蓄熱器５のケース６内においては、そのケース６に対し冷却水の流入及び流出を行ったときの同ケース６内での冷却水の流れ方向に対し垂直となる平面上に蓄熱カプセル７を多数並べることで一つのカプセル段が形成されるとともに、そのカプセル段が上記ケース６内での冷却水の流れ方向に複数重なるように形成される。更に、ケース６内の複数のカプセル段はそれぞれ、同カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７が同カプセル段と隣り合うカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７間の空間に対応して位置するよう配置される。このように蓄熱カプセル７をケース６内に並べることにより、そのケース６内における蓄熱カプセル７の数を可能な限り多くすることができる。また、各蓄熱カプセル７に封入される蓄熱材８としては、冷却水よりも単位体積当たりの蓄熱量の大きいものが用いられる。上述したようにケース６内に蓄熱カプセル７を並べるとともに蓄熱材８を選択することにより、蓄熱器５全体の蓄熱量を大きくしつつ同蓄熱器５の大型化を抑制することができるようになる。なお、こうした効果に関しては、蓄熱材８として潜熱蓄熱可能な物質を用いることで、より一層顕著なものとなる。
【００３０】
（２）複数のカプセル段を形成するための蓄熱カプセル７の並べ方として、より具体的には次にような並べ方が採用される。すなわち、所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７が、同カプセル段とケース６内での冷却水の流れ方向に隣り合う上流側カプセル段及び下流側カプセル段のうち、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７に対しずれて位置するよう配置される。更に、上記所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセルは、下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７に対してもずれて位置するよう配置される。一方、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７と上記下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７とは互いにずれて位置するよう配置される。こうした蓄熱カプセル７の並べ方を採用することで、ケース６に対し冷却水が流入してから流出するまでの同冷却水の流路の長さ、言い換えれば各蓄熱カプセル７によってケース６内に形成される冷却水の流路の長さが、ケース６内に可能な限り多数の蓄熱カプセル７を配置した状態である前提のもとで最長となる。この場合、ケース６内を通過する冷却水とケース６内の各蓄熱カプセル７との接触面積が最大となるため、その冷却水と蓄熱カプセル７との熱交換性能を最良とすることができる。従って、蓄熱器５による蓄熱を短時間で完了することができるとともに、同蓄熱器５からの放熱を単位時間当たりに多く行うことができる。
【００３１】
（３）蓄熱カプセル７に関しては、ケース６内での冷却水の流れ方向に対し垂直となる平面についての平断面が円形状となるように形成される。この場合、カプセル段を形成するために各蓄熱カプセル７を並べる際、それら蓄熱カプセル７の外周面同士を接触させるように各蓄熱カプセル７を並べることで、上記カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７が規則正しく配置されるようになる。このようにカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７を規則正しく配置することで、ケース６内の一つのカプセル段を可能な限り多くの蓄熱カプセル７で形成することができる。その結果、ケース６内に収容される蓄熱カプセル７の個数を多くすることができる。
【００３２】
（４）上述したように蓄熱カプセル７の平断面を円形状とするため、蓄熱カプセル７は球状に形成される。この場合、ケース６に対し冷却水が流入してから流出するまでの同冷却水の流路が、ケース６内に並べられた各蓄熱カプセル７の球状の外周面によって形成される。このため、その流路を冷却水が通過する際における同冷却水と各蓄熱カプセル７との接触面積、すなわち両者の間で熱交換可能な面積が大きくなり、それによって冷却水と蓄熱カプセル７との熱交換性能を向上させることができる。従って、蓄熱器５による蓄熱を短時間で完了することができるとともに、同蓄熱器５からの放熱を単位時間当たりに多く行うことができる。
【００３３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図９〜図１４に基づき説明する。
この実施形態では、蓄熱器５のケース６内に可能な限り多数の蓄熱カプセル７を配置しつつ、ケース６内を冷却水が通過する際の抵抗（圧力損失）を小さく抑えられるようにしている。具体的には、ケース６内に可能な限り多数の蓄熱カプセル７を配置した状態である前提のもと、ケース６に対し冷却水が流入してから流出するまでの同冷却水の流路の長さ、言い換えれば各蓄熱カプセル７によってケース６内に形成される冷却水の流路の長さが、図９に矢印で示されるように最短となるようにされる。すなわち、こうしたケース６内での冷却水の流路長さを実現できるよう、ケース６内に複数のカプセル段を形成するための蓄熱カプセル７が並べられている。
【００３４】
図１０はケース６内のカプセル段を側方から見た状態を模式的に示したものであり、図１１は同カプセル段を上方から見た状態を模式的に示したものである。図１０に示される複数のカプセル段においては、所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７が、同カプセル段とケース６での冷却水の流れ方向、すなわち図中の上下方向に隣り合う上流側カプセル段（図中下段）及び下流側カプセル段（図中上段）のうち、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７に対しずれて位置するよう配置される。更に、上記所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７は、下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７に対してもずれて位置するよう配置される。一方、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７と上記下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７とは対応して位置するよう配置される。
【００３５】
ここで、上述した各カプセル段及びそれらを形成する蓄熱カプセル７の配置の仕方の具体例について説明する。
まず、図１２に示されるように、多数の蓄熱カプセル７をそれらの外周面同士が互いに接触するように並べることにより、一段目のカプセル段が形成される。このとき、一段目のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７の間には空間Ｂ及び空間Ｃが存在するようになる。それら空間Ｂと空間Ｃとは、一つの蓄熱カプセル７の外周面周りに等間隔をおいて交互に合計六つ存在している。
【００３６】
一段目のカプセル段に対しては、図１３に示されるように、二段目のカプセル段が接触するように重ねられる。この二段目のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７は、図１２に示される一段目のカプセル段の空間Ｂと空間Ｃとのいずれか一方（この例では空間Ｂ）と重なるように配置される。図１３に示される二段目のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７の間には空間Ａ及び空間Ｃが存在するようになる。それら空間Ａと空間Ｃとは、二段目のカプセル段を形成する一つの蓄熱カプセル７の外周面周りに等間隔をおいて交互に合計六つ存在している。なお、二段目のカプセル段の空間Ａは一段目のカプセル段（図１２）を形成する各蓄熱カプセル７と重なるとともに、二段目のカプセル段の空間Ｃは一段目のカプセル段（図１２）の空間Ｃと重なる。
【００３７】
そして、三段目以降のカプセル段に対しては、上述した一段目及び二段目のカプセル段の重ね方が繰り返し適用されることとなる。なお、二段目のカプセル段に対し接触するように重ねられる三段目のカプセル段においては、そのカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７が、図１４に示されるように二段目のカプセル段の空間Ａ（図１３）と重なるように配置される。その結果、三段目のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７の間には、一段目のカプセル段（図１２）と同じように空間Ｂ及び空間Ｃが存在するようになる。従って、各カプセル段においては、空間Ｃがケース６内での冷却水の流れ方向（図１４）の紙面と直交する方向）にほぼ直線状に並ぶようになる。以上のように蓄熱カプセル７を並べることで、図１０に示される複数のカプセル段が形成される。
【００３８】
本実施形態によれば、第１実施形態の（１）、（３）、（４）の効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
（５）ケース６内において、所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７が、同カプセル段とケース６内での冷却水の流れ方向に隣り合う上流側カプセル段及び下流側カプセル段のうち、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７に対しずれて位置するよう配置される。更に、上記所定のカプセル段を形成する各蓄熱カプセル７は、下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７に対してもずれて位置するよう配置される。一方、上流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７と上記下流側カプセル段を形成する各蓄熱カプセル７とは対応して位置するよう配置される。こうした蓄熱カプセル７の並べ方を採用することで、ケース６に対し冷却水が流入してから流出するまでの同冷却水の流路の長さ、言い換えれば各蓄熱カプセル７によってケース６内に形成される冷却水の流路の長さが、ケース６内に可能な限り多数の蓄熱カプセル７を配置した状態である前提のもとで最短となる。この場合、ケース６内を冷却水が通過する際の抵抗（圧力損失）が小さく抑えられるため、その冷却水を流すためのウォータポンプ２の駆動負荷を低減することができる。
【００３９】
［その他の実施形態］
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・ケース６内での冷却水の流れ方向に対し垂直となる平面についての蓄熱カプセル７の平断面が円形状となるよう、同蓄熱カプセル７を円柱状に形成してもよい。この場合、蓄熱カプセル７に封入される蓄熱材８の量を多くすることができ、蓄熱器５全体の蓄熱量をより一層大きくすることができる。
【００４０】
・蓄熱カプセル７の形状に関しては、球状や円柱状以外の形状を採用することも可能である。
・蓄熱器５をエンジン１の冷却水回路以外に適用してもよい。
【００４１】
・蓄熱材８に関しては必ずしも潜熱蓄熱が可能なものである必要はなく、顕熱蓄熱が可能な蓄熱材を採用してもよい。なお、顕熱蓄熱とは、個体と液体との状態変化などの状態変化なしに吸熱及び放熱を行う物質を蓄熱材として用いた蓄熱のことである。こうした顕熱蓄熱が可能な蓄熱材を採用する場合、その蓄熱材を形成する物質として単位体積当たりの蓄熱量が冷却水（熱媒体）よりも大きい物質が用いられる。
【符号の説明】
【００４２】
１…エンジン、２…ウォータポンプ、３…メイン通路、４…バイパス通路、５…蓄熱器、６…ケース、６ａ…入口部、６ｂ…出口部、７…蓄熱カプセル、８…蓄熱材、９…金属メッシュ、１０…金属メッシュ、１１…バルブ。
【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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【図１３】
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【図１４】
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