(57)【要約】【課題】蓄熱量および過冷却度がともに異なる２種類以上の材料で混成された過冷却蓄熱材を過冷却状態から良好に相転移させることができる、暖機システムを提供する。【解決手段】暖機促進装置４は、過冷却蓄熱材４１を備えている。過冷却蓄熱材４１は、蓄熱量および過冷却度がともに異なる２種類以上の材料で混成されている。この混成により、過冷却蓄熱材４１の蓄熱量および過冷却度をともに大きくすることができる。過冷却蓄熱材４１を収容する密閉ケース４２内には、複数の攪拌突起４４が回転可能に設けられている。暖機時に、攪拌突起４４の回転により、過冷却状態の過冷却蓄熱材４１が攪拌される。この攪拌により、過冷却蓄熱材４１に固相の核を良好に発生させることができ、過冷却蓄熱材４１の結晶化を急速に進行させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられた暖機対象を暖機するための暖機システムであって、
前記暖機対象を経由する熱媒体が流れる流路と、
前記流路内に配設される暖機促進装置とを含み、
前記暖機促進装置は、
蓄熱量および過冷却度が異なる２種類以上の材料で混成された過冷却蓄熱材と、
前記過冷却蓄熱材を密閉状態で収容する密閉ケースと、
前記密閉ケース内に回転可能に設けられた軸部と、
前記軸部と一体的に設けられた攪拌部と、
前記熱媒体の流れを受けて回転する回転部と、
前記回転部の回転を前記軸部に伝達する伝達部とを備える、暖機システム。
【請求項２】
前記暖機促進装置は、前記密閉ケースの外表面に設けられた板状のフィンを備える、請求項１に記載の暖機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンや変速機などを暖機するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、エンジンを搭載した車両では、エンジンの冷却水、エンジンオイルやミッションオイルなどの温度が低いと、燃料の気化性が悪く、また、メカニカルロスおよびフリクションロスが大きいため、燃費が低下する。それゆえ、エンジンの冷間始動時には、暖機が必要であり、暖機を短時間で完了させることが望まれている。
【０００３】
車両用の暖機システムとして、過冷却蓄熱材（潜熱蓄熱材）を用いた暖機システムが提案されている。車両の走行中、過冷却蓄熱材は、エンジンの廃熱で暖められる熱媒体（たとえば、エンジンオイル）から受熱し、固相から液相へ相転移する。エンジンが停止されると、過冷却蓄熱材は、その後の温度低下によって、過冷却状態となる。そして、エンジンの冷間始動時に、過冷却状態の過冷却蓄熱材は、刺激が与えられることにより発核し、液相から固相に一気に相転移する。この相転移に伴い、過冷却蓄熱材から潜熱が放出され、熱媒体が暖められる。これにより、電力などの新たなエネルギを消費せずに、エンジンの暖機に要する時間の短縮を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２９６０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蓄熱量の大きい材料として、エリスリトールなどが知られているが、たとえば、エリスリトールは、過冷却度が小さく、冷間時に過冷却状態が自然に解除されるので、そのままでは暖機システムの過冷却蓄熱材として用いることはできない。
【０００６】
そこで、本願発明者らは、過冷却蓄熱材をエリストールおよびキシリトールで混成することを考えた。エリストールに過冷却度の大きいキシリトールを混ぜ合わすことにより、過冷却蓄熱材の過冷却度を大幅に向上させることができる。しかしながら、エリストールおよびキシリトールで混成された過冷却蓄熱材は、発核しにくく、発核しても、結晶化の進行が極めて遅いことがわかった。
【０００７】
本発明の目的は、蓄熱量および過冷却度がともに異なる２種類以上の材料で混成された過冷却蓄熱材を過冷却状態から良好に相転移（結晶化）させることができる、暖機システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る暖機システムは、車両に設けられた暖機対象を暖機するための暖機システムであって、暖機対象を経由する熱媒体が流れる流路と、流路内に配設される暖機促進装置とを含み、暖機促進装置は、蓄熱量および過冷却度が異なる２種類以上の材料で混成された過冷却蓄熱材と、過冷却蓄熱材を密閉状態で収容する密閉ケースと、密閉ケース内に回転可能に設けられた軸部と、軸部と一体的に設けられた攪拌部と、熱媒体の流れを受けて回転する回転部と、回転部の回転を軸部に伝達する伝達部とを備える。
【０００９】
この構成によれば、熱媒体が流通する流路内には、暖機促進装置が配設されている。暖機促進装置は、過冷却蓄熱材を備えている。過冷却蓄熱材は、蓄熱量および過冷却度がともに異なる２種類以上の材料で混成されている。この混成により、過冷却蓄熱材の蓄熱量および過冷却度をともに大きくすることができる。過冷却蓄熱材を収容する密閉ケース内には、軸部および攪拌部が回転可能に設けられている。密閉ケース外には、回転部および伝達部が設けられている。流路内を熱媒体が流通すると、回転部が熱媒体の流れを受けて回転し、その回転が伝達部を介して軸部に伝達され、軸部および攪拌部が回転する。
【００１０】
熱媒体の温度低下に伴い、過冷却蓄熱材の温度が融点以下に低下すると、過冷却蓄熱材が液相のまま過冷却状態になる。その後、熱媒体が低温の状態で、熱媒体が流通し始めると、回転部が回転し、密閉ケース内で軸部および攪拌部が回転する。攪拌部の回転により、過冷却蓄熱材が攪拌される。この攪拌により、過冷却蓄熱材に固相の核を発生させることができ、発核後は過冷却蓄熱材の結晶化を急速に進行させることができる。その結果、過冷却蓄熱材からの急峻な熱出力（潜熱の放出）を得ることができ、熱媒体を急速に昇温させることができる。よって、暖機対象の暖機に要する時間を短縮することができ、車両の燃費を向上させることができる。
【００１１】
暖機の完了後は、暖機対象および熱媒体の昇温に伴って、過冷却蓄熱材が昇温する。過冷却蓄熱材の温度が融点を超えると、過冷却蓄熱材が融解し始める。過冷却蓄熱材の融解がある程度まで進むと、攪拌部が回転可能となり、回転部からの回転の伝達により、攪拌部が回転し始める。攪拌部の回転により、過冷却蓄熱材が攪拌されて、過冷却蓄熱材の融解が促進される。
【００１２】
また、過冷却蓄熱材の発核のために、電気駆動式の発核アクチュエータが不要であり、発核アクチュエータへの給電のための電気配線が不要である。よって、暖機システムの構成が簡素であり、低コストの暖機システムを実現することができる。
【００１３】
暖機促進装置は、密閉ケースの外表面に設けられた板状のフィンを備えることが好ましい。
【００１４】
フィンが設けられていることにより、過冷却蓄熱材と熱媒体との間での熱交換を促進することができる。そのため、暖機時には、過冷却蓄熱材から放出される潜熱で熱媒体をより急速に昇温させることができ、蓄熱時には、熱媒体の温度低下に伴って、過冷却蓄熱材を良好に降温させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、過冷却蓄熱材が蓄熱量および過冷却度がともに異なる２種類以上の材料で混成されることにより、過冷却蓄熱材の蓄熱量および過冷却度をともに大きくすることができながら、暖機時には、過冷却蓄熱材を攪拌により過冷却状態から良好に相転移（結晶化）させることができる。その結果、電力などの新たなエネルギを消費せずに、暖機対象の暖機に要する時間の短縮を図ることができる。また、暖機に要する時間の短縮によって、車両の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る暖機システムの構成を図解的に示す図である。
【図２】暖機促進装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る暖機システム１の構成を図解的に示す図である。
【００１９】
暖機システム１は、エンジン２を搭載する車両に備えられて、冷間始動時にエンジン２を暖機するシステムである。暖機システム１は、エンジン２を冷却するための冷却水が循環する冷却水循環路３と、冷却水循環路３の途中部に介裝される暖機促進装置４とを含む。
【００２０】
冷却水循環路３は、エンジン２に設けられたウォータジャケットを経由している。冷却水循環路３の途中部には、ウォータポンプ（図示せず）が介裝されており、ウォータポンプが駆動されると、冷却水循環路３からウォータジャケットに冷却水が供給され、ウォータジャケットを流通した冷却水が冷却水循環路３に排出される。冷却水がウォータジャケットを流通することにより、冷却水とエンジン２との間で熱交換が行われる。
【００２１】
冷却水循環路３は、暖機用流路５を有している。冷却水循環路３の途中部には、三方弁６が介裝されており、暖機用流路５の一端は、三方弁６の出口ポートの１つに接続されている。暖機用流路５の他端は、冷却水循環路３における三方弁６よりも冷却水の流通方向の下流側の部分に分岐接続されている。三方弁６の切換えにより、冷却水は、暖機用流路５または冷却水循環路３における暖機用流路５と並列をなす部分を選択的に流通する。
【００２２】
図２は、暖機促進装置４の構成を示す断面図である。
【００２３】
暖機促進装置４は、暖機用流路５内に配設されている。暖機促進装置４は、過冷却蓄熱材（潜熱蓄熱材）４１、密閉ケース４２、回転軸４３、複数の攪拌突起４４、スクリュー４５および複数のフィン４６を備えている。
【００２４】
過冷却蓄熱材４１は、蓄熱量および過冷却度が異なる２種類以上の材料（糖アルコール類）で混成されている。各材料の比率は、所望する融点、蓄熱量および過冷却度に応じて調整される。蓄熱量が比較的大きい材料として、たとえば、エリスリトール、スレイトールが挙げられる。過冷却度が比較的大きい材料として、たとえば、キシリトールが挙げられる。過冷却蓄熱材４１には、劣化防止剤などが加えられていてもよい。
【００２５】
密閉ケース４２は、たとえば、金属からなる。密閉ケース４２は、有底筒状の本体４７と、本体４７の開口（開放端）を密閉する蓋４８とを備えている。蓋４８により密閉された本体４７内に、過冷却蓄熱材４１が収容されている。蓋４８の中央部には、ベアリング４９が取り付けられている。
【００２６】
回転軸４３は、たとえば、金属からなる。回転軸４３は、ベアリング４９に挿通されて、ベアリング４９に回転可能に保持されている。密閉ケース４２の気密性を確保するため、蓋４８とベアリング４９との間および回転軸４３とベアリング４９との間は、シールされている。
【００２７】
攪拌突起４４は、たとえば、金属からなり、棒状に形成されている。複数の攪拌突起４４は、密閉ケース４２（本体４７）内において、回転軸４３のほぼ全長にわたって分散して設けられ、回転軸４３からその周囲に放射状に延びている。これにより、回転軸４３および複数の攪拌突起４４は、有刺鉄線状をなしている。
【００２８】
スクリュー４５は、密閉ケース４２の外側に設けられて、回転軸４３の先端部に固定されている。
【００２９】
フィン４６は、たとえば、金属からなり、矩形板状をなしている。複数のフィン４６は、密閉ケース４２の本体４７の外側面から放射状に延出し、各フィン４６は、回転軸４３の延在方向に延びている。
【００３０】
エンジン２が停止された状態でしばらく放置されると、冷却水循環路３内の冷却水の温度が低下し、これに伴って、過冷却蓄熱材４１の温度が低下する。過冷却蓄熱材４１の温度が融点以下に低下すると、過冷却蓄熱材４１は、液相のまま過冷却状態となり、潜熱を蓄熱する。
【００３１】
その後、エンジン２が始動されると、エンジン２の動力によりウォータポンプが始動され、冷却水循環路３を冷却水が循環し始める。また、エンジン２が始動されると、冷却水が暖機用流路５を流通するように、三方弁６が切り換えられる。暖機用流路５を冷却水が流通すると、スクリュー４５が冷却水の流れを受けて回転し、スクリュー４５と一体的に、回転軸４３および攪拌突起４４が回転する。攪拌突起４４の回転により、液相の過冷却蓄熱材４１が攪拌される。この攪拌により、過冷却蓄熱材４１に固相の核が発生し、発核後は、過冷却蓄熱材４１の結晶化（液相から固相への相転移）が急速に進行する。そして、過冷却蓄熱材４１の結晶化に伴い、過冷却蓄熱材４１から潜熱が放出される。過冷却蓄熱材４１の結晶化が急速に進行するので、過冷却蓄熱材からの熱出力（潜熱の放出）が急峻に立ち上がる。過冷却蓄熱材４１から放出された潜熱は、密閉ケース４２の本体４７からフィン４６に伝播し、フィン４６から暖機用流路５を流通する冷却水に放出される。そのため、冷却水を急速に昇温させることができ、その昇温した冷却水によりエンジン２を暖めることができる。その結果、エンジン２の暖機を短時間で完了させることができるので、車両の燃費を向上させることができる。
【００３２】
その後は、エンジン２および冷却水の昇温に伴って、過冷却蓄熱材４１が昇温する。過冷却蓄熱材４１の温度が融点を超えると、過冷却蓄熱材４１が融解し始める。過冷却蓄熱材４１の融解がある程度まで進むと、攪拌突起４４が回転可能となり、スクリュー４５と一体的に、回転軸４３および攪拌突起４４が回転し始める。攪拌突起４４の回転により、過冷却蓄熱材４１が攪拌されて、過冷却蓄熱材４１の融解が促進される。そして、過冷却蓄熱材４１が完全に溶解するのに十分な時間が経過すると、冷却水が冷却水循環路３における暖機用流路５と並列をなす部分を流通するように、三方弁６が切り換えられる。
【００３３】
以上のように、暖機用流路５内には、暖機促進装置４が配設されている。暖機促進装置４は、過冷却蓄熱材４１を備えている。過冷却蓄熱材４１は、蓄熱量および過冷却度がともに異なる２種類以上の材料で混成されている。この混成により、過冷却蓄熱材４１の蓄熱量および過冷却度をともに大きくすることができる。
【００３４】
過冷却蓄熱材４１を収容する密閉ケース４２内には、複数の攪拌突起４４が回転可能に設けられている。エンジン２の暖機時に、攪拌突起４４の回転により、過冷却状態の過冷却蓄熱材４１が攪拌される。この攪拌により、過冷却蓄熱材４１に固相の核を良好に発生させることができ、発核後は過冷却蓄熱材４１の結晶化を急速に進行させることができる。その結果、過冷却蓄熱材４１からの急峻な熱出力（潜熱の放出）を得ることができ、暖機用流路５を流通する冷却水を急速に昇温させることができる。よって、エンジン２の暖機に要する時間を短縮することができ、車両の燃費を向上させることができる。
【００３５】
また、過冷却蓄熱材４１の発核のために、電気駆動式の発核アクチュエータが不要であり、発核アクチュエータへの給電のための電気配線が不要である。よって、暖機システム１の構成が簡素であり、低コストの暖機システム１を実現することができる。
【００３６】
さらに、密閉ケース４２の本体４７の外側面に、複数の板状のフィン４６が設けられている。これにより、過冷却蓄熱材４１と冷却水との間での熱交換を促進することができる。そのため、エンジン２の暖機時には、過冷却蓄熱材４１から放出される潜熱で冷却水をより急速に昇温させることができ、蓄熱時には、冷却水の温度低下に伴って、過冷却蓄熱材４１を良好に降温させることができる。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００３８】
たとえば、前述の実施形態では、回転軸４３により、本発明に係る軸部および伝達部が一体に構成されているが、回転軸４３が密閉ケース４２内に収容されている内側部分と密閉ケース４２外に延出している外側部分とに分けて構成され、その内側部分および外側部分がそれぞれ軸部および伝達部を構成してもよい。
【００３９】
また、暖機対象の一例として、エンジン２を取り上げ、そのエンジン２を経由する熱媒体の一例として、冷却水を取り上げた。しかしながら、エンジン２を経由する熱媒体は、冷却水に限らず、たとえば、エンジンオイルであってもよい。また、暖機対象は、エンジン２に限らず、たとえば、車両に設けられたトランスミッションであってもよい。暖機対象がトランスミッションである場合、熱媒体は、トランスミッションの作動油（潤滑油）となる。
【００４０】
また、暖機用流路５および三方弁６が省略されて、暖機促進装置４が冷却水循環路３内に配設されてもよい。
【００４１】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１    暖機システム
２    エンジン（暖機対象）
３    冷却水循環路（流路）
４    暖機促進装置
５    暖機用流路（流路）
４１  過冷却蓄熱材
４２  密閉ケース
４３  回転軸（軸部、伝達部）
４４  攪拌突起（攪拌部）
４５  スクリュー（回転部）
４６  フィン
【図１】
2015059468.tif 000003
【図２】
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