(57)【要約】【課題】粒状固体蓄熱材を使用した吸着蓄熱システムにおける反応速度の向上に有利な蓄熱システムを提供する。【解決手段】熱源となる一次媒体（Ｇ）に接触する外表面（１０ａ）と、前記外表面の裏側で二次媒体（Ｌ）が接触する内表面（１０ｂ）と、前記内表面によって画成された内部空間（１０ｃ）とを有する反応器（１０）と、前記反応器の前記内部空間に収容され、前記二次媒体の吸着反応により発熱し、前記二次媒体の脱着反応により蓄熱する性質を有する粒状蓄熱材（１５）とを備えた蓄熱システムにおいて、前記内表面から前記内部空間に延びる熱伝達部材（１４）をさらに備え、前記熱伝達部材は、前記二次媒体が流通可能かつ前記粒状蓄熱材が通過不可能な空隙（１４ｐ）を有する仕切り構造部（１４ａ）を含み、前記粒状蓄熱材が少なくとも部分的に前記仕切り構造部で区画された複数の領域に収容されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源となる一次媒体に接触する外表面と、前記外表面の裏側で二次媒体が接触する内表面と、前記内表面によって画成された内部空間とを有する反応器と、
前記反応器の前記内部空間に収容され、前記二次媒体の吸着反応により発熱し、前記二次媒体の脱着反応により蓄熱する性質を有する粒状蓄熱材と、
前記吸着反応を行うために前記内部空間に前記二次媒体を導入する手段と、
前記脱着反応で離脱した前記二次媒体を前記内部空間から排出する手段と、
前記内部空間を密閉する手段と、を備えた蓄熱システムにおいて、
前記内表面から前記内部空間に延びる熱伝達部材をさらに備え、
前記熱伝達部材は、前記二次媒体が流通可能かつ前記粒状蓄熱材が通過不可能な空隙を有する仕切り構造部を含み、前記粒状蓄熱材が少なくとも部分的に前記仕切り構造部で区画された複数の領域に収容されていることを特徴とする蓄熱システム。
【請求項２】
前記反応器が円筒状をなし、前記熱伝達部材の前記仕切り構造部が放射状に配置されていることを特徴とする請求項１記載の蓄熱システム。
【請求項３】
前記熱伝達部材は、金属メッシュ、金属線材、金属帯材、および、多孔金属板からなる群から選択された構成を有していることを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱システム。
【請求項４】
前記二次媒体は、第一の媒体と第二の媒体との混合媒体であり、前記第一の媒体は、前記第二の媒体より低い沸点を有し、かつ、前記第二の媒体より前記粒状蓄熱材への吸着能が高く、前記第二の媒体より大きい吸着熱を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の蓄熱システム。
【請求項５】
前記粒状蓄熱材はゼオライトであり、前記第一の媒体は水であり、前記第二の媒体はエチレングリコールであることを特徴とする請求項４記載の蓄熱システム。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項記載の蓄熱システムを備えた車両の蓄熱システムであって、
前記一次媒体が前記車両のパワーユニットから排出される排ガスであり、
前記反応器は、前記外表面が前記排ガスの排出経路に臨むように配置され、
前記二次媒体は、前記パワーユニットの冷却液循環経路に流通する冷却液であり、
前記内部空間に前記二次媒体を導入する手段は、前記冷却液循環経路に並列に接続された第二の冷却液循環経路、および、前記第二の冷却液循環経路への切替え弁を含み、
前記二次媒体を前記内部空間から排出する手段は、気化した冷却液を前記冷却液循環経路のリザーバタンクに導いて凝縮させるためのパージ弁を含み、
前記内部空間を密閉する手段は、前記内部空間の導入側に配設された前記切替え弁、前記パージ弁、および、前記内部空間の排出側に配設された排出弁を含み、
前記切替え弁、前記パージ弁、および、前記排出弁を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、
前記パワーユニットの冷間始動時に、前記パージ弁を閉じ、前記切替え弁および前記排出弁を開いて前記反応器の前記内部空間に冷却液を流通させ、前記粒状蓄熱材の吸着反応による発熱によって前記冷却液を加熱する暖機促進工程と、
前記パワーユニットの始動後に、前記切替え弁および前記排出弁を閉じ、前記パージ弁を開いて、前記パワーユニットの排ガスの熱により前記粒状蓄熱材を加熱し、前記冷却液を気化して前記粒状蓄熱材の脱着反応により蓄熱する蓄熱工程と、
前記パワーユニットの停止後に、前記パージ弁を閉じて前記内部空間を密閉し、前記粒状蓄熱材の吸湿を防止する工程と、
を選択的に実施可能であることを特徴とする車両の蓄熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱システム、例えば、車両から排出される熱エネルギーを回収して暖機促進などに利用する車両の蓄熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両から排出される熱エネルギーを一時的に蓄え、冷間始動時の暖機促進や車載暖房などに利用する種々の蓄熱システムが提案されている。特許文献１では、化学水和反応により発熱する蓄熱材として酸化カルシウム、酸化マグネシウムを使用した車両用蓄熱システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６２７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、市街地走行において車両から排出される熱の温度は、冷却系では定常的に９０℃程度、排気系では、高負荷時には３５０℃であるものの、アイドリング時には１３０℃、定常時には２００℃程度であるのに対し、化学水和反応に用いる蓄熱材物質の反応温度は、酸化カルシウムが５００℃程度、酸化マグネシウムが２５０℃程度と高く、回収熱量が少ない問題があった。
【０００５】
これに対し、吸着反応により発熱する蓄熱材物質は、蓄熱密度はやや低いものの、反応媒体の沸点以上の排熱を回収でき、車両から定常的に排出される排熱をより多く回収できるメリットがある。吸着反応による蓄熱材の具体例としては、ゼオライト、アルミナ、シリカゲル、活性炭などがある。
【０００６】
しかし、固体蓄熱材を使用した車両用蓄熱システムの全般的な課題として、蓄熱時に車両の排熱を蓄熱材に効率よく伝えることが困難であるとともに、反応媒体を蒸発させて蓄熱材を乾燥させる速度が遅いという課題がある。さらに、例えば、蓄熱材をゼオライト粒子、反応媒体を水とした場合、ゼオライト粒子に水分を吸収させた際に、粒子内でその水分が突沸し、急激な体積膨張で粒子が崩壊して水とともにゼオライト粉末が流出することによる発熱量の低下や冷却系への悪影響が懸念される。
【０００７】
本発明は従来技術の上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、粒状固体蓄熱材を使用した吸着蓄熱システムにおける反応速度の向上に有利な蓄熱システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、
熱源となる一次媒体に接触する外表面と、前記外表面の裏側で二次媒体が接触する内表面と、前記内表面によって画成された内部空間とを有する反応器と、
前記反応器の前記内部空間に収容され、前記二次媒体の吸着反応により発熱し、前記二次媒体の脱着反応により蓄熱する性質を有する粒状蓄熱材と、
前記吸着反応を行うために前記内部空間に前記二次媒体を導入する手段と、
前記脱着反応で離脱した前記二次媒体を前記内部空間から排出する手段と、
前記内部空間を密閉する手段と、を備えた蓄熱システムにおいて、
前記内表面から前記内部空間に延びる熱伝達部材をさらに備え、
前記熱伝達部材は、前記二次媒体が流通可能かつ前記粒状蓄熱材が通過不可能な空隙を有する仕切り構造部を含み、前記粒状蓄熱材が少なくとも部分的に前記仕切り構造部で区画された複数の領域に収容されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る蓄熱システムは、上記の通り、反応器の内表面から内部空間に延びる熱伝達部材を備えているので、熱源となる一次媒体との接触で反応器の外表面が加熱され、反応器に収容された粒状蓄熱材が加熱乾燥される脱着反応時に、反応器の内表面から内部空間に延びる熱伝達部材によって、内表面のみならず熱伝達部材からも粒状蓄熱材に熱伝達されることで、反応器の中央に収容された粒状蓄熱材まで効率良く加熱される。
【００１０】
特に、熱伝達部材は、二次媒体が流通可能かつ粒状蓄熱材が通過不可能な空隙を有する仕切り構造部を含み、粒状蓄熱材が少なくとも部分的に仕切り構造部で区画された複数の領域に収容されているので、反応器の内部に収容された粒状蓄熱材と熱伝達部材の確実な接触が得られ、直接熱伝導されることにより、乾燥（蓄熱）の所要時間を短縮するうえで有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明実施形態に係る蓄熱システムを備えた車両の排気系および冷却系を示す構成図である。
【図２】本発明実施形態に係る蓄熱システムの反応器を示す模式的斜視図である。
【図３】本発明実施形態に係る反応器の伝熱部材を示す模式的斜視図である。
【図４】（ａ）は本発明実施形態を示す図１のＡ−Ａ部分断面図、（ｂ）は比較例を示す図１のＡ−Ａ断面相当の部分断面図である。
【図５】（ａ）は本発明第２実施形態、（ｂ）は本発明第３実施形態に係る反応器の伝熱部材を示す模式的斜視図である。
【図６】本発明実施形態に係る蓄熱システムにおける蓄熱材の乾燥時間と温度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（蓄熱システムの基本構成）
図１は、本発明に係る蓄熱システムが実施される車両の排気系および冷却系を示しており、図１において、車両は、パワーユニットとして内燃エンジン１を備えた内燃エンジン車両であり、蓄熱システムは、内燃エンジン１から排ガス（一次媒体）とともに排出される熱を回収して蓄え、冷間始動時に冷却液（二次媒体）を加熱して暖機促進に利用するものである。
【００１３】
内燃エンジン１の排気系は、燃焼室１ａから延びる排気管２０の途中に、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）等を除去する触媒を充填した触媒部２１が介設され、その下流側は、蓄熱ユニットを構成する反応器１０を覆う外筒２２（拡径部）およびマフラー（不図示）などを経て外気に連通している。
【００１４】
内燃エンジン１の冷却系は、燃焼室１ａの外側に設けられた冷却ジャケット１ｂに冷却液を循環させる冷却液循環経路Ｌ１，Ｌ２およびポンプＰ１、冷却液を車両の走行風やファンにより冷却するラジエータ２から主に構成されている。冷却液循環経路Ｌ２には、ラジエータ２をバイパスするバイパス経路Ｌ３が並列接続され、その分岐点にはサーモスタッド３が介設されており、サーモスタッド３は冷却液の温度に応じて冷却液をバイパス経路Ｌ３に切替え、冷却液の温度を調節し、内燃エンジン１の過冷却を防止する。
【００１５】
ラジエータ２には、不図示の圧力調整弁を介してリザーバタンク４が接続されており、ラジエータ２内の圧力が設定値を越えると冷却液がリザーバタンク４に排出され、圧力が設定値以下になると、リザーバタンク４内の冷却液がラジエータ２（冷却液循環経路Ｌ２）内に戻るように構成されている。なお、リザーバタンク４には、後述する反応器１０のパージ経路Ｌ１３も接続されている。
【００１６】
冷却液循環経路Ｌ１，Ｌ２には、内燃エンジン１で加熱された冷却液の熱を車室内暖房に利用するためのヒータコア５が冷却液循環経路Ｌ５により並列接続されている。この冷却液循環経路Ｌ５には、切替え弁１１を介して分岐する冷却液循環経路Ｌ１０により蓄熱ユニットを構成する反応器１０が並列接続されている。
【００１７】
反応器１０は、その周囲を排気管２０の拡径部で構成された外筒２２で包囲され、排気管２０内の排ガス（一次媒体）によって外側から加熱され、その内部に充填された蓄熱材１５の脱着反応により排ガスの熱を蓄える一方、冷間始動時には冷却液循環経路Ｌ１０を介して循環される冷却液に対する吸着反応により発熱して冷却液を加熱し、暖機促進を行うものである。
【００１８】
切替え弁１１は、（１）反応器１０への冷却液循環経路Ｌ１０を閉鎖し、冷却液循環経路Ｌ１，Ｌ２をヒータコア５の冷却液循環経路Ｌ５に連通させる第１位置、（２）ヒータコア５への冷却液循環経路Ｌ５を閉鎖し、冷却液循環経路Ｌ１，Ｌ２を反応器１０の冷却液循環経路Ｌ１０に連通させる第２位置、何れの冷却液循環経路Ｌ５、Ｌ１０をも閉鎖する全閉位置の３ポジションを切替え可能な三方弁である。
【００１９】
反応器１０の下流側には、排出弁１２を介して補助ポンプＰ２が接続されており、切替え弁１１を冷却液循環経路Ｌ１０に連通させる第２位置とし、排出弁１２を開き、パージ弁１３を閉じ、補助ポンプＰ２を作動状態とすることで、冷却液循環経路Ｌ１０を通じて冷却液が反応器１０に引き込まれ、内燃エンジン１の冷却液循環経路Ｌ１に循環される。これに伴う冷却液の不足分はリザーバタンク４から補充される。
【００２０】
反応器１０の上部には、反応器１０内で気化して蓄熱材１５から離脱した気相の冷却液をリザーバタンク４に戻して凝縮させるための冷却液循環経路Ｌ１３がパージ弁１３を介して接続されている。
【００２１】
切替え弁１１、排出弁１２、パージ弁１３は、不図示の制御装置（ＥＣＵ）の制御により動作可能なアクチュエータを備えた弁、例えば電磁弁などで構成され、内燃エンジン１の運転状況や冷却液の温度などに基づいて、ポンプＰ１および補助ポンプＰ２とともに所定のタイミングで流路切替えや開閉制御がなされる。
【００２２】
（蓄熱ユニット）
図２は、本発明の第１実施形態に係る蓄熱ユニットを構成する反応器１０付近を示している。反応器１０は、排気管２０の拡径部（外筒２２）の内部に同軸配置された円筒状の密閉容器であり、反応器１０の上部には外筒２２を貫通して冷却液循環経路Ｌ１０（導入側）およびパージ経路Ｌ１３が接続され、反応器１０の下部には外筒２２を貫通して冷却液循環経路Ｌ１０（排出側）が接続されている。
【００２３】
反応器１０の内部には、熱伝達部材１４が配設されている。熱伝達部材１４は、図３に示すように、反応器１０の内表面から内部空間の中央に向かって延びる複数（図示例では８枚）の仕切り構造部１４ａと、各仕切り構造部１４ａを中央側で一体に結合する筒状の中央部１４ｃとを備え、それらによって区画された複数（図示例では９つ）の領域に、粒状の蓄熱材１５が充填される。
【００２４】
換言すれば、熱伝達部材１４は、円筒状の反応器１０の内部空間の中央部に同軸配置された小径の中央部１４ｃと、該中央部１４ｃから径方向外方に向かって放射状に延びる複数の仕切り構造部１４ａで構成されている。仕切り構造部１４ａの放射状配置は、熱交換表面となる反応器１０の内表面からの輻射を阻害しない利点もある。
【００２５】
熱伝達部材１４を構成する仕切り構造部１４ａおよび中央部１４ｃは、金属メッシュ、または、多孔金属板で構成され、それらを厚さ方向に貫通する空隙１４ｐが全面的に形成されており、それらの間に収容された粒状蓄熱材１５に冷却液（二次媒体）が容易に流通可能であるが、空隙１４ｐの大きさ形状は、粒状蓄熱材１５が通過不可能な大きさ形状とすることで、熱伝達部材１４と粒状蓄熱材１５の確実な接触が得られるようにしている。熱伝達部材１４が個体熱伝導し得る熱容量を確保するうえでも、空隙１４ｐは（冷却液の流通を阻害しない範囲で）小さい方が好ましい。
【００２６】
上記のように構成された熱伝達部材１４を備えた反応器１０は、冷却液（二次媒体）の吸着反応により発熱し、脱着反応により蓄熱する性質を有する粒状蓄熱材１５の、脱着反応、すなわち、排ガス（一次媒体）の熱により加熱され、吸着した冷却液を離脱させて蓄熱する反応における蓄熱材１５への熱伝達を改善し、蓄熱材１５の乾燥速度を向上するうえで有利な構成となっている。
【００２７】
反応器１０内に充填された蓄熱材１５は、冷却液（二次媒体）の吸着反応の速度を考慮してビーズ状に成形されており、このような粒状蓄熱材１５は、排ガスの熱が反応器１０の表面を介して固体熱伝導と輻射によって蓄熱材１５に伝達され、蓄熱材１５が加熱されることで冷却液（二次媒体）が離脱乾燥する。
【００２８】
ところが、粒状蓄熱材１５は相互に点接触であり、また蓄熱材１５自体の熱伝導率が低いため、熱伝導効果が低い。そのため、図４（ｂ）の比較例に示すように、反応器１０′の中央部１０ｃに充填された蓄熱材１５に排ガスＧの熱が伝わり難く、脱着乾燥に時間を要する問題があった。
【００２９】
これに対して、本発明実施形態では、図４（ａ）に示すように、反応器１０の内表面１０ｂから中央部１０ｃに向かって延びる熱伝達部材１４を通じた熱伝導により、反応器１０の中央部１０ｃに充填された蓄熱材１５にも排ガスＧの熱が伝わり易くなり、脱着乾燥に要する時間を短縮できる。
【００３０】
以上のように構成された熱伝達部材１４の効果を検証するために、熱伝達部材１４を適用して粒状蓄熱材１５を充填した反応器１０と、熱伝達部材１４を適用せずに粒状蓄熱材１５のみを充填した反応器１０′を外側から加熱し、それぞれの反応器の中央部の蓄熱材の温度変化を調べる実験を行った。
【００３１】
この実験では、粒状蓄熱材としてゼオライトビーズ７００ｇ（見掛け容積：約０．９Ｌ）を反応器１０，１０′に充填し、反応器内に冷却液を注入してゼオライトビーズに吸着反応を生じさせ、その後、加熱された冷却液を排出してから、反応器１０，１０′を２５０℃の雰囲気中に置いて、外側から加熱し、中央部の温度を測定した。
【００３２】
図６は、反応器中央部のゼオライト温度の測定結果を示すグラフであり、図中実線が図４（ａ）相当の実施例、破線が図４（ｂ）相当の比較例を示している。この例では、熱源温度の２５０℃に到達する所要時間が４．５時間から２．９時間に３６％短縮される結果が得られた。また、グラフから、一度１００℃まで昇温し、その後、１００℃付近で停滞する機関を経て再び温度上昇に転じる傾向が看取されるが、この停滞期間では、反応器の周辺側の蓄熱材から脱着反応が進行し、その後で中央部での脱着反応が進行する状況を反映しているものと推察され、実施例は熱伝達部材を適用したことにより、比較例に比べて中央部への熱伝達が改善されることを示していると言える。
【００３３】
（蓄熱材および二次媒体）
反応器１０に充填される蓄熱材１５は、気相または液相の媒体（二次媒体）の吸着反応により発熱し、脱着反応により蓄熱する固体粒子からなる蓄熱材であり、このような蓄熱材としては、上述したゼオライトの他に、シリカゲル、活性化アルミナなどを用いることができるが、実用的な観点から、ゼオライトが好ましい。
【００３４】
ゼオライトは、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、ＺＳＭ−５型ゼオライト、Ａ型ゼオライトなどがあるが、特に、Ａ型またはＸ型ゼオライトが好ましい。粒子の形状としてはビーズ（球状）、ペレット（円柱状）などを用いることができる。
【００３５】
一方、吸着蓄熱材と組合せて用いられる二次媒体（冷却液）としては、以下に述べるような第一の媒体と第二の媒体との混合媒体が好適である。
【００３６】
第一の媒体は、混合媒体の主成分となる媒体であり、第二の媒体よりも沸点が低く、第二の媒体よりも蓄熱材に対する吸着能が高く、かつ、蓄熱材への吸着による吸着熱が第二の媒体よりも大きい媒体である。このような第一の媒体としては、水（Ｈ2Ｏ）、アンモニア（ＮＨ3）などがあるが、実用的な観点より、水が好ましい。
【００３７】
第二の媒体は、混合媒体の副成分となる媒体である。第二の媒体としては、エチレングリコール（Ｃ2Ｈ6Ｏ2）、プロピレングリコール（Ｃ3Ｈ8Ｏ2）、メタノール（ＣＨ4ＯＨ）などが想定されるが、実用的な観点より、エチレングリコールが好ましい。
【００３８】
第一の媒体と第二の媒体との混合比は、第一の媒体および第二の媒体が蓄熱材と吸着し、かつ蓄熱材の昇温によって蒸発できる混合比であればよい。例えば、第一の媒体が水、第二の媒体がエチレングリコールの場合、第二の媒体の質量パーセントは、１０〜９０％とすることができる。実用的には、第二の媒体の質量パーセントは、２０〜６０％である。
【００３９】
上記のような混合媒体を二次媒体（冷却液）として用いた蓄熱システムでは、混合媒体により蓄熱材１５が加湿されることにより発熱し、蓄熱材１５から混合媒体に熱が取り出される。蓄熱材１５の発熱の際、混合媒体中の第二の媒体による蓄熱材の発熱量は、第一の媒体による蓄熱材の発熱量よりも小さい。そのため、第一の媒体のみで加湿した場合と比較して、蓄熱材１５の温度上昇速度が抑制され、その結果、蓄熱材が発熱する際の突沸現象の発生とそれに伴う蓄熱材の崩壊や流出が防止され、蓄熱材の減少による発熱量の減少を回避することができる。
【００４０】
加えて、混合媒体による蓄熱材の加湿をさらに継続すると、混合媒体中の第一の媒体の蓄熱材への吸着能が第二の媒体の蓄熱材よりも高いため、第一の媒体が第二の媒体を置換する。この置換の際、第二の媒体が蓄熱材から脱着する吸熱反応と第一の媒体が蓄熱材に吸着する発熱反応とが同時に起こる。
【００４１】
その結果、「（第一の媒体の吸着熱）−（第二の媒体の吸着熱）」で表される正の熱量が継続的に発生して、蓄熱材及び混合媒体の温度は前記置換の反応が続く限度で上昇する。なお、蓄熱材に吸着した第二の媒体は、未反応の新しい混合溶媒による加湿を続けても、全て第一の媒体に置換されることはない。第二の媒体がある割合で蓄熱材に残存した状態になると、前記置換の反応が進行しなくなり、蓄熱材が発熱しない状態となる。
【００４２】
（蓄熱システムの動作）
次に、上記実施形態の蓄熱システムの動作について、同システムを備えた内燃エンジン車両の冷間始動時の暖機促進モードと始動後の蓄熱モードを例に図１を参照し説明する。
【００４３】
通常走行の後に停車した車両では、後述する蓄熱モードによって反応器１内の蓄熱材１５は、脱着反応が完了し、三方弁１１、排出弁１２、パージ弁１３が閉鎖されることで乾燥状態に維持されている。
【００４４】
このような車両の内燃エンジン１が所定以下の冷却液温度にて冷間始動されると、制御装置（ＥＣＵ）の制御により、蓄熱システムは暖機促進モードとなり、三方弁１１が冷却液循環経路Ｌ１０に切替わるとともに排出弁１２が開き、ポンプＰ１および補助ポンプＰ２が作動状態となり、図２に符号Ｌａで示すように、冷却液が冷却液循環経路Ｌ１０から反応器１０に流入する。
【００４５】
次いで、反応器１０内に流入した冷却液により蓄熱材１５が加湿され、蓄熱材１５に吸着されることで、蓄熱材１５の吸着反応による吸着熱が生じ、この吸着熱によって、反応器１０内の冷却液が加熱昇温され、排出弁１２、補助ポンプＰ２、ポンプＰ１を経由して冷却液循環経路Ｌ１の冷却ジャケット１ｂに循環されることで、内燃エンジン１の暖機が促進される。内燃エンジン１を通過した冷却液は冷却液循環経路Ｌ１０を通じて反応器１０に再循環され、冷却液はさらに加熱昇温される。
【００４６】
上記のような暖機促進モードにおいて、内燃エンジン１の暖機が完了すると、切替え弁１１が冷却液循環経路Ｌ５に切替わり、反応器１０への冷却液の循環が停止されるとともにパージ弁１３が開き、反応器１０内に残留した冷却液は、図２に符号Ｌｂで示すように、補助ポンプＰ２によって冷却液循環経路Ｌ１に排出される。
【００４７】
排出された冷却液はリザーバタンク４に流入する冷却液の容量増加量となる。なお、暖機モード中に加熱昇温された冷却液は冷却液循環経路Ｌ５のヒータコア５に循環されることで車室内暖房に利用される。このヒータコア５は冷却液の昇温を抑制する熱交換器として機能するが、冷却液の温度がさらに上昇すると、サーモスタッド３によってバイパス経路Ｌ３から冷却液循環経路Ｌ２に切替わり、ラジエータ２により冷却液が冷却される。
【００４８】
一方、反応器１０からの冷却液の排出が完了すると補助ポンプＰ２が停止するとともに排出弁１２が閉じ、反応器１０は蓄熱モードに移行する。
【００４９】
すなわち、暖機された内燃エンジン１から排気される排ガス（Ｇａ−Ｇｂ）によって、排気管２０の拡径部２２内で反応器１０が加熱され、反応器１１内の蓄熱材１５が加熱されることで、蓄熱材１５に吸着されていた冷却液が気化して離脱し、この脱着反応により蓄熱材１５が乾燥状態となることで、排ガスの熱エネルギーが蓄熱材１５に蓄熱される。
【００５０】
蓄熱材１５から離脱した気相の冷却液は、図２に符号Ｌｃで示すように、パージ経路Ｌ１３を経てリザーバタンク４に回収され、凝縮される。蓄熱材１５の脱着反応および乾燥が完了し、車両の内燃エンジン１が停止した際に、パージ弁１３を閉じて反応器１０を密閉し、蓄熱材１５の吸湿を防止して次回の始動に対備する。
【００５１】
本発明に係る蓄熱システムでは、反応器１０内に熱伝導部材１４が設置されることで、反応器１０内部の粒状蓄熱材１５、特に中央部の蓄熱材１５まで効率良く加熱され、先述した通り、蓄熱材１５の乾燥時間（蓄熱時間）が短縮されることで、比較的短い周期で冷間始動が繰り返されるような場合でも、迅速かつ確実な暖機促進が可能となる。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、図５（ａ）は、本発明に係る第２実施形態の反応器２１０の熱伝導部材２１４を示している。この熱伝導部材２１４は、中央に筒状部は設定されておらず、それぞれの仕切り構造部２１４ａが中央部２１４ｃで結合されている。この形態は、構造が簡素である半面、中央部２１４ｃで隣接する仕切り構造部２１４ａが鋭角で交わるので、この付近における粒状蓄熱材１５の充填効率が低下する。
【００５３】
第１実施形態では、筒状の中央部１４ｃが設定されるので、このような鋭角での結合部分は生じず、蓄熱材１５の全体的な充填効率、および、熱伝導部材１４と蓄熱材１５の接触効率の何れの点でも、第１実施形態の熱伝導部材１４が有利であることが分かる。さらに、構造的な安定性の点でも第１実施形態の熱伝導部材１４が有利である。
【００５４】
なお、第１実施形態、第２実施形態の熱伝導部材１４，２１４は、金属線材が四角格子状に配置され、四角形の空隙１４ｐ，２１４ｐを有するワイヤーメッシュ（溶接メッシュ、フラットメッシュ）が例示されているが、平織やクリンプ織などの織金網を用いることもできる。
【００５５】
また、多孔金属板（パンチングメタル）としては、丸孔や角孔など、各種形状のものを使用できるが、径方向（放射方向）への熱伝導性を考慮して、径方向（横方向）に長い長孔のパンチングメタルが好適であり、これらの場合、丸孔や角孔、長孔が空隙１４ｐ，２１４ｐとなる。
【００５６】
（第３実施形態）
次に、図５（ｂ）は、本発明に係る第３実施形態の反応器３１０の熱伝導部材３１４を示している。この熱伝導部材３１４は、金属メッシュや多孔金属板の代わりに、径方向（放射方向）への熱伝導性を考慮して、径方向（放射方向）に平行に延びる多数の金属線材のみで仕切り構造部３１４ａ（ルーバー）を構成しており、空隙３１４ｐも径方向に延びている。
【００５７】
各金属線材（３１４ａ）は軸方向に延びる金属線材からなる中央部３１４ｃによって一体に結合されているが、外周部に軸方向に延びる線材を併用しても良い。この実施形態でも金属メッシュ程度の熱伝導性が得られるが、金属線材の代わりに金属帯材を用いれば、多孔金属板と同様の熱容量や熱伝導性が得られる。
【００５８】
上記各実施形態では、何れも仕切り構造部１４ａ，２１４ａ，３１４ａが径方向に配向されている場合を示したが、反応器１０の内表面１０ｂから内部空間に向かって延びる他の形態とすることもできる。例えば、反応器１０の内表面１０ｂから中央部１４ｃに向かって斜めに延びても良いし、中央部１４ｃは円筒状以外の角筒状であっても良い。
【００５９】
また、各図中省略されているが、反応器１０の内底部には、粒状蓄熱材１５の排出を防止するストレーナーとして金属メッシュまたは多孔金属板が配設されても良い。
【００６０】
さらに、上記各実施形態では、何れも反応器１０，２１０，３１０が円筒状の場合を示したが、円筒状以外の、楕円筒状、角丸筒状、１または複数の扁平筒状等であっても良く、楕円筒状や扁平筒状の場合、仕切り構造部が断面の長軸方向と直交または交差する方向に配向されても良い。
【００６１】
また、上記各実施形態では、何れも反応器１０，２１０，３１０が排気管２０（拡径部２２）の内部に配設され、反応器の外表面が熱交換表面となるように蓄熱ユニットを構成する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、排気管２０の外周部に反応器が設けられ、排気管の外表面が熱交換表面となるように蓄熱ユニットを構成することもできる。
【００６２】
この形態でも、排気管が円筒状以外の、楕円筒状、角丸筒状、１または複数の扁平筒状等であっても良く、反応器は各種形状の排気管を少なくとも部分的に包囲するような形状とすることができ、熱伝達部材の仕切り構造部が断面の長軸方向と直交または交差する方向に配向される。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。
【００６４】
例えば、上記実施形態では、本発明を、内燃エンジン車両の排気系／冷却系に実施する場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動車両や燃料電池車両など、排熱の発生と暖機等への利用が見込める各種車両、さらには、車両以外の動力機械などにも実施され得ることを付言する。
【符号の説明】
【００６５】
１  内燃エンジン
１ａ  燃焼室
１ｂ  冷却ジャケット
２  ラジエータ
３  サーモスタット
４  リザーバタンク
５  ヒータコア
１０，２１０，３１０  反応器（蓄熱ユニット）
１０ａ  外表面
１０ｂ  内表面
１０ｃ  内部空間
１１  切替え弁（三方弁）
１２  排出弁
１３  パージ弁
１４，２１４，３１４  熱伝達部材
１４ａ，２１４ａ，３１４ａ  仕切り構造部
１４ｃ，２１４ｃ，３１４ｃ  中央部
１４ｐ，２１４ｐ，３１４ｐ  空隙
１５  蓄熱材
２０  排気管
２１  触媒部
２２  外筒部
Ｇ  排気ガス（一次媒体）
Ｌ  冷却液（二次媒体）
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ５，Ｌ１０  冷却液循環経路
Ｌ３  バイパス経路
Ｌ１３  パージ経路
Ｐ１  ポンプ
Ｐ２  補助ポンプ
【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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