(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷式の内燃機関（１）と、
前記内燃機関（１）を冷却する冷却水を保温貯蔵する蓄熱タンク（６）と、
前記蓄熱タンク（６）に供給する冷却水を制御する冷却水制御手段（７、１４）と、
現在地から目的地に到着するまでに要する所要時間を推定する所要時間推定手段（１７）とを備え、
前記冷却水制御手段（７、１４）は、前記所要時間推定手段（１７）が推定した推定所要時間が所定時間以下の場合に、前記内燃機関（１）から流出した冷却水を前記蓄熱タンク（６）に供給する制御モードを有していることを特徴とする車両用蓄熱タンク装置。
【請求項２】
水冷式の内燃機関（１）と、
前記内燃機関（１）を冷却する冷却水を保温貯蔵する蓄熱タンク（６）と、
前記蓄熱タンク（６）に供給する冷却水を制御する冷却水制御手段（７、１４）と、
車両の走行状態を推定する走行状態推定手段（１７）とを備え、
前記冷却水制御手段（７、１４）は、車両の発進停止が所定頻度以上発生すると前記走行状態推定手段（１７）が推定した場合に、前記内燃機関（１）から流出した冷却水を前記蓄熱タンク（６）に供給する制御モードを有していることを特徴とする車両用蓄熱タンク装置。
【請求項３】
前記蓄熱タンク（６）内の冷却水を加熱する加熱手段（１８）を備え、
前記制御モードを実行しているとき、又は前記制御モードの終了後に前記加熱手段（１８）を作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用蓄熱タンク装置。
【請求項４】
前記蓄熱タンク（６）に流入する冷却水を加熱する加熱手段（１８）を備え、
前記制御モードを実行しているときに前記加熱手段（１８）を作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用蓄熱タンク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却水を保温貯蔵する蓄熱タンクを有する車両用蓄熱タンク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用蓄熱タンク装置として、例えば特開平８−１８３３２４号公報に記載の発明では、走行用のエンジン（内燃機関）の冷却水温度が所定温度以上となったときに、エンジンから流出する冷却水を蓄熱タンク内に導入して高温の冷却水を蓄熱タンク内に保温貯蔵し、次回のエンジン始動時に蓄熱タンク内に保温貯蔵された高温の冷却水をエンジンに供給することにより、暖機運転の促進及び冷間始動時におけるエミッションの低減を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載の発明では、冷却水温度が所定温度以上となったときに、エンジンから流出する冷却水を蓄熱タンク内に導入するので、車両走行距離（エンジン稼動時間）が短く、冷却水温度が所定温度まで上昇する前に車両（エンジン）が停止すると、蓄熱タンクに温水（エンジンにて加熱された冷却水）を貯蔵することができない。
【０００４】
このため、次回のエンジン始動時に蓄熱タンク内に保温貯蔵された温水（少なくとも、外気温度より高い温度の冷却水）をエンジンに供給することができないので、蓄熱タンク装置の能力を十分に発揮することができない。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、車両の走行状態によらず、蓄熱タンク装置の能力を十分に発揮させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、水冷式の内燃機関（１）と、内燃機関（１）を冷却する冷却水を保温貯蔵する蓄熱タンク（６）と、蓄熱タンク（６）に供給する冷却水を制御する冷却水制御手段（７、１４）と、現在地から目的地に到着するまでに要する所要時間を推定する所要時間推定手段（１７）とを備え、冷却水制御手段（７、１４）は、所要時間推定手段（１７）が推定した推定所要時間が所定時間以下の場合に、内燃機関（１）から流出した冷却水を蓄熱タンク（６）に供給する制御モードを有していることを特徴とする。
【０００７】
これにより、仮に冷却水温度が所定温度に到達する前に車両（内燃機関）が停止しても、少なくとも外気温度より高い温度の冷却水を蓄熱タンク（６）に供給することができる。
【０００８】
したがって、次回の内燃機関始動時に蓄熱タンク（６）内に保温貯蔵された温水（少なくとも、外気温度より高い温度の冷却水）を内燃機関（１）に供給することができるので、車両用蓄熱タンク装置の能力を十分に発揮することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、水冷式の内燃機関（１）と、内燃機関（１）を冷却する冷却水を保温貯蔵する蓄熱タンク（６）と、蓄熱タンク（６）に供給する冷却水を制御する冷却水制御手段（７、１４）と、車両の走行状態を推定する走行状態推定手段（１７）とを備え、冷却水制御手段（７、１４）は、車両の発進停止が所定頻度以上発生すると走行状態推定手段（１７）が推定した場合に、内燃機関（１）から流出した冷却水を蓄熱タンク（６）に供給する制御モードを有していることを特徴とする。
【００１０】
これにより、仮に冷却水温度が所定温度に到達する前に車両（内燃機関）が停止しても、少なくとも外気温度より高い温度の冷却水を蓄熱タンク（６）に供給することができる。
【００１１】
したがって、現在地から目的地に到着するまでに要する所要時間を推定することができない場合であっても、次回の内燃機関始動時に蓄熱タンク（６）内に保温貯蔵された温水（少なくとも、外気温度より高い温度の冷却水）を内燃機関（１）に供給することができるので、車両用蓄熱タンク装置の能力を十分に発揮することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、蓄熱タンク（６）内の冷却水を加熱する加熱手段（１８）を備え、制御モードを実行しているとき、又は制御モードの終了後に加熱手段（１８）を作動させることを特徴とする。
【００１３】
これにより、加熱手段（１８）の消費エネルギを抑制しつつ、高温の冷却水を蓄熱タンク（６）にて保温貯蔵することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、蓄熱タンク（６）に流入する冷却水を加熱する加熱手段（１８）を備え、制御モードを実行しているときに加熱手段（１８）を作動させることを特徴とする。
【００１５】
これにより、加熱手段（１８）の消費エネルギを抑制しつつ、高温の冷却水を蓄熱タンク（６）にて保温貯蔵することができる。
【００１６】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係る車両用空調装置、及び水冷式内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ。）の冷却水回路を示す模式図である。
【００１８】
図１中、１は車両走行用のエンジンであり、２はエンジン１から駆動力を得てエンジン１及び冷却水が流通する冷却水回路３に冷却水を循環させる第１ウォータポンプ（以下、第１ポンプと略す。）である。
【００１９】
４は冷却水と外気とを熱交換して冷却水を冷却するラジエータであり、３ａはエンジンから流出する冷却水をラジエータ４を迂回させてエンジン１の冷却水流入側（第１ポンプ２側）に流すバイパス回路であり、５はバイパス回路３ａを流通する冷却水量とラジエータ４を流通する冷却水量を調節することによりエンジン１の温度を制御するサーモスタットである。
【００２０】
６は冷却水を貯蔵する蓄熱タンクであり、この蓄熱タンク６は、冷却水回路３から冷却水を取り込む取込口６ａ、その取り込んだ冷却水を保温貯蔵する二重タンク構造のタンク部６ｂ、及びタンク部６ｂ内に貯蔵した冷却水を冷却水回路３）放出する放出口６ｃ等からなるもので、エンジン１及び後述するヒータコア８に対して冷却水流れが並列となるように冷却水回路３に接続されている。
【００２１】
７は蓄熱タンク６に冷却水を循環させる電動式の第２ウォータポンプ（以下、第２ポンプと略す。）であり、この第２ポンプ（放出水量制御手段）７への印加電圧を制御することにより蓄熱タンク６から放水される冷却水量が調節される。
【００２２】
８は冷却水回路３を流通する冷却水（温水）を熱源として室内に吹き出す空気を加熱するヒータコアであり、９はヒータコア８を収納するとともに、室内に吹き出す空気の通路を構成する空調ケーシングである。
【００２３】
そして、この空調ケーシング９の空気流れ上流側には、室内に空気を送風する送風機１０が配設され、空調ケーシング９内のうち送風機１０とヒータコア８との問には、送風機１０から送風された空気（室内に吹き出す空気）を冷却する冷却用熱交換器１１が配設されている。
【００２４】
なお、本実施形態では、冷却用熱交換器１１として、周知の蒸気圧縮式冷凍機の冷媒蒸発器を採用している。
【００２５】
また、１２はヒータコア８を通過する空気量（風量）とヒータコア８を迂回して室内側（下流側）に流れる空気量（風景）とを調節することにより、室内に吹き出す空気の温度を調節するエアミックスドア（通過空気量調節手段）であり、１３はヒータコア８への通水を制御する流路切替弁（以下、切替弁と略す。）である。
【００２６】
そして、切替弁１３、エアミックスドア１２及び第２ポンプ７は、図２に示すように、電子制御装置（ＥＣＵ）１４により制御されており、ＥＣＵ１４及び第２ポンプ７により蓄熱タンク６に供給する冷却水を制御する冷却水制御手段が構成されている。
【００２７】
また、ＥＣＵ１４には、エンジン１内を流通する冷却水の温度（エンジン１から流出した直後の冷却水温度）Ｔｗを検出する水温センサ１５の検出温度、運転者用の乗降ドア（図示せず。）の開閉状態を示すドアスイッチ１６の信号、及びナビゲーションシステム（以下、ナビＥＣＵと表記する。）１７からの出力信号が入力されており、ＥＣＵ１４はこれらの入力信号に基づいて切替弁１３、エアミックスドア１２及び第２ポンプ７等を制御する。
【００２８】
因みに、本実施形態に係るナビＥＣＵ１６は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）方式のナビゲーションシステムであり、このシステムは、高度約２００００ｋｍの宇宙空間に配置された複数の人工衛星から発射される電波を利用して自分の位置を検出し、この検出位置とＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（ディジタル多用途ディスク）等の大容量記憶媒体に記録された地図情報とからディスプレイや音声等の情報表示手段により道路情報を乗員に知らすものである。
【００２９】
次に、図３、４に示すフローチャートに従って本実施形態に係る車両用空調装置の特徴的作動を述べる。
【００３０】
ドアスイッチ１６の信号により乗降ドアが開いている（ＯＮ）がで閉じている（ＯＦＦ）かを判定し（Ｓ１０）、乗降ドアが開いている場合には、運転者が車両に乗り込んで車両を走行させるものと見なして、上記の空調センサ１５〜１８の出力信号を読み込む（Ｓ２０）。
【００３１】
次に、冷却水温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｗ１（本実施形態では、約４０℃）以下であるか否かを判定し（Ｓ３０）、冷却水温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｗ１以下である場合には、エンジン１の暖機運転を行う必要があるものと見なし、エンジン１の回転数に基づいてエンジン１が停止している（ＯＦＦ）か稼動している（ＯＮ）かを判定する（Ｓ４０）。
【００３２】
そして、エンジン１が停止している場合には、所定時間Ｔ１の問は、ヒータコア８側の冷却水回路３ｂ（図１参照）を閉じるように切替弁１３を作動させるとともに、第２ポンプ７を稼動させる（Ｓ５０〜Ｓ８０）。ここで、所定時間Ｔ１は、蓄熱タンク６内の冷却水全てを放水させるに必要な時間である。
【００３３】
これにより、図５に示すように、蓄熱タンク６→エンジン１→蓄熱タンク６の順に冷却水が循環するので、蓄熱タンク６内に保温貯蔵された高温の冷却水によりエンジン１が加熱され、エンジン１の暖気時間を短縮することができる。そこで、Ｓ３０〜Ｓ８０までの作動をプレヒートモードと呼ぶ。
【００３４】
なお、プレヒートモードでは、冷却水がエンジン稼働時における冷却水流れと逆向きにエンジン内を流れるので、エンジン稼働時には、プレヒートモードを行うことができない。
【００３５】
そして、プレヒートモードが終了した場合、又は冷却水温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｗ１より高くプレヒートモードを行う必要がない場合、もしくはエンジン１が稼動しているためにプレヒートモードを行うことができない場合には、ヒータコア８側の冷却水回路３ｂを開くように切替弁１３を作動させるとともに、第２ポンプ７を停止させる（Ｓ９０）。
【００３６】
したがって、この状態でエンジン１が始動（既に稼動している場合も含む。）すれば、図６に示すように、第１ポンプ２により冷却水がラジエータ４側及びヒータコア８側に循環させられる。つまり、プレヒートモード実施後のＳ９０の状態（以下、この状態を通常運転モードと呼ぶ。）では、エンジン１内に残留していた低温の冷却水が蓄熱タンク６内に保持された状態でエンジン１とヒータコア８との間、及びエンジン１とラジエータ４（バイパス回路３ａを含む。）との間で冷却水が循環する。
【００３７】
次に、冷却水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２（≧Ｔｗ１）以上であるか否かを判定し（Ｓ１００）、冷却水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２以上である場合には、第２ポンプ７を所定時間Ｔ２稼動させて蓄熱タンク６に冷却水を循環させる（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）。なお、所定時間Ｔ２は蓄熱タンク６内の冷却水全てを入れ替えるに必要な時間である。
【００３８】
これにより、プレヒートモード時に保持された低温の冷却水が、図７に示すように、冷却水回路３（ヒータコア８側の冷却水回路３ｂ）に流れ込むと同時に、ヒータコア８から流出した比較的に高温の冷却水が蓄熱タンク６内に流入するので、蓄熱タンク６に高温の冷却水が貯蔵される。
【００３９】
一方、Ｓ１００にて冷却水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２未満であると判定された場合には、ナビＥＣＵ１７にて現在地から目的地に到着するまでに要する所要時間を推定（演算）し（Ｓ１４０）、その推定（演算）した推定所要時間ｔ１が所定時間ｔｏ以下の場合には、第２ポンプ７を所定時間Ｔ２稼動させて蓄熱タンク６に冷却水を循環させる（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）。そこで、Ｓ１００→Ｓ１４０→Ｓ１５０→Ｓ１１０〜Ｓ１３０の作動を第２蓄熱モード（制御モード）と呼ぶ。
【００４０】
ここで、所定時間ｔｏとは、冷却水の温度を第２所定温度Ｔｗ２まで上昇させるに必要な時間に基づいて決定されるものである。なお、本実施形態では、所定時間ｔｏを固定値としているが、冷却水の温度を第２所定温度Ｔｗ２まで上昇させるに必要な時間は、外気温度及びエンジン負荷（走行状態）により変化するので、外気温度、エンジン負荷（走行状態）及び地図情報（渋滞情報）等の交通情報等に基づいて適宜選定（変化）させてもよい。
【００４１】
次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述べる。
【００４２】
本実施形態では、ナビＥＣＵ１７にて現在地から目的地に到着するまでに要する所要時間を推定し、その推定した推定所要時間ｔ１が所定時間ｔｏ以下の場合には、第２ポンプ７を所定時間Ｔ２稼動させて蓄熱タンク６に冷却水を循環させるので、冷却水温度が第２所定温度Ｔｗ２に到達する前に車両（エンジン）が停止しても、少なくとも外気温度より高い温度の冷却水を蓄熱タンク６に供給することができる。
【００４３】
したがって、次回のエンジン始動時に蓄熱タンク６内に保温貯蔵された温水（少なくとも、外気温度より高い温度の冷却水）をエンジンに供給することができるので、蓄熱タンク装置の能力を十分に発揮することができる。
【００４４】
因みに、図８は推定所要時間ｔ１が所定時間ｔｏより長い場合における、エンジン１を始動した時からのエンジン冷却水温度の変化、及び蓄熱タンク６内の冷却水温度の変化を示すグラフであり、図９は推定所要時間ｔ１が所定時間ｔｏ以下の場合における、エンジン１を始動した時からのエンジン冷却水温度の変化、及び蓄熱タンク６内の冷却水温度の変化を示すグラフであり、図１０はＳ１４０、Ｓ１５０が無い場合（従来の技術に係る蓄熱タンク装置）における、エンジン１を始動した時からのエンジン冷却水温度の変化、及び蓄熱タンク６内の冷却水温度の変化を示すグラフである。
【００４５】
そして、図９、１０から明らかなように、従来の技術に係る蓄熱タンク装置では、冷却水温度が第２所定温度Ｔｗ２に到達する前に車両（エンジン）が停止すると、プレヒートモード時に保持した低温の冷却水が蓄熱タンク６内に残留してしてしまうのに対して、本実施形態では、第２所定温度Ｔｗ２以上の高い温水を蓄熱タンク６にて貯蔵することはできないものの、少なくとも外気温度（プレヒートモード時に保持した低温の冷却水）より高い温度の冷却水を保温貯蔵することができることができる。
【００４６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、ナビＥＣＵ１７にて現在地から目的地に到着するまでに要する所要時間を推定し、その推定した推定所要時間ｔ１が所定時間ｔｏ以下の場合には、第２ポンプ７を所定時間Ｔ２稼動させて蓄熱タンク６に冷却水を循環させたが、目的地をナビＥＣＵ１７に入力されていない場合には、推定所要時間ｔ１を推定（演算）できない。
【００４７】
そこで、本実施形態は、図１１に示すように、道路情報等により車両の発進停止が所定頻度以上発生すると推定される場合には、第２ポンプ７を所定時間Ｔ２稼動させて蓄熱タンク６に冷却水を循環させる第３蓄熱モード（制御モード）を実行する。
【００４８】
これにより、冷却水温度が第２所定温度Ｔｗ２に到達する前に車両（エンジン）が停止しても、少なくとも外気温度より高い温度の冷却水を蓄熱タンク６に供給することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、ナビＥＣＵ１７により車両の走行状態（車両の発進停止頻度）を推定する走行状態推定手段を構成したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、実際の発進停止頻度（回数）が所定値になったときに、車両の発進停止が所定頻度以上発生するものと推定し、第２ポンプ７を所定時間Ｔ２稼動させてもよい。
【００５０】
つまり、本実施形態では、車両の発進停止が実際にはその所定頻度に到達していない場合、及び車両の発進停止が実際にその所定頻度に到達した場合の少なくとも一方の場合が成立した場合には、車両の発進停止が所定頻度以上発生するものとして、第２ポンプ７を所定時間Ｔ２稼動させて蓄熱タンク６に冷却水を循環させるものである。
【００５１】
（第３実施形態）
本実施形態は、図１２に示すように、蓄熱タンク６内の冷却水を加熱する電気ヒータ（加熱手段）１８を設けるとともに、図１３に示すように、第２蓄熱モードを実行しているときに電気ヒータ１８に通電するものである。
【００５２】
これにより、電気ヒータ１８での消費電力が増大してしまうことを抑制しつつ、高温の冷却水を蓄熱タンク６にて保温貯蔵することができる。
【００５３】
なお、図１３では第２蓄熱モードを実行しているときに電気ヒータ１８に通電したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、第２蓄熱モードの終了後に電気ヒータ１８に通電してもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、電気ヒータ１８を蓄熱タンク６内に設けたが、蓄熱タンク６外のうち冷却水流入側に設けてもよい。但し、この場合は、第２蓄熱モードを実行しているときに電気ヒータ１８に通電する必要がある。
【００５５】
また、第２蓄熱モードに代えて第３蓄熱モードの作動と連動して電気ヒータ１８に通電してもよい。
【００５６】
（その他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に示されたものに限定されるものではなく、上述の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用蓄熱タンク装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る車両用蓄熱タンク装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る車両用蓄熱タンク装置の制御フローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る車両用蓄熱タンク装置の制御フローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る車両用蓄熱タンク装置のプレヒートモードを示す説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る車両用蓄熱タンク装置の通常運転モードを示す説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る車両用蓄熱タンク装置の蓄熱モードを示す説明図である。
【図８】推定所要時間が所定時間より長い場合における、エンジンを始動した時からのエンジン冷却水温度の変化、及び蓄熱タンク内の冷却水温度の変化を示すグラフである。
【図９】推定所要時間が所定時間以下の場合における、エンジンを始動した時からのエンジン冷却水温度の変化、及び蓄熱タンク６内の冷却水温度の変化を示すグラフである。
【図１０】従来の技術に係る蓄熱タンク装置における、エンジンを始動した時からのエンジン冷却水温度の変化、及び蓄熱タンク６内の冷却水温度の変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る蓄熱タンク装置における、エンジンを始動した時からのエンジン冷却水温度の変化、及び蓄熱タンク内の冷却水温度の変化を示すグラフである。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る車両用蓄熱タンク装置の模式図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る蓄熱タンク装置における、エンジンを始動した時からのエンジン冷却水温度の変化、及び蓄熱タンク内の冷却水温度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１…エンジン、６…蓄熱タンク、８…ヒータコア、１２…エアミックスドア。
【図１】
0004492015.tif 000002
【図２】
0004492015.tif 000003
【図３】
0004492015.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004492015.tif 000008
【図８】
0004492015.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004492015.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0004492015.tif 000013
【図１３】
0004492015.tif 000014