JP2013068169A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潜熱蓄熱材を封入した蓄熱カプセルを含有し、所定の温度域において比熱が前記所定の温度域以外における比熱よりも大きい値をとる可変比熱冷却水を使用する冷却装置において蓄熱タンクの蓄熱性能を向上させる。
【解決手段】内燃機関と熱授受を行う冷却水が流通する冷却回路と、内燃機関から流出する冷却水の少なくとも一部を冷却回路から導入し貯留するとともに、貯留する冷却水を冷却回路へ放出可能な蓄熱タンクと、蓄熱タンクから冷却回路へ冷却水が放出される際に冷却水中の蓄熱カプセルが冷却回路へ放出されることを阻止可能な阻止手段と、冷却回路を流通する冷却水から蓄熱タンクへ蓄熱する際には、蓄熱タンクから冷却回路への冷却水中の蓄熱カプセルの放出を阻止し、蓄熱タンクから冷却回路を流通する冷却水へ放熱する際には、蓄熱タンクから冷却回路への冷却水中の蓄熱カプセルの放出を許容する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の冷却装置に関する。

内燃機関を冷却する冷却水として、固相状態と液相状態との間や、液相状態と気相状態との間で相変化する蓄熱材を封入した蓄熱カプセルを含有し、当該蓄熱材の相転移温度において比熱が変化する可変比熱冷却水を用いた冷却装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。このような潜熱蓄熱材を混入させた可変比熱冷却水を用いることにより、熱を効率的に輸送することができ、その分だけポンプによる冷却水の循環量を少なくすることができ、冷却対象熱源の冷却効率を向上させることができる。

暖機後の内燃機関から流出する高温の冷却水を蓄熱タンクに貯留しておき、内燃機関の冷間始動時に蓄熱タンクに貯留されている冷却水を冷却回路に戻すことで、冷却水の昇温に要する時間（内燃機関の暖機時間）を短縮する技術が知られている。
このような技術に関連して、特許文献２には、蓄熱タンクの出口に逆止弁を設け、その逆止弁手前にフィルタを設けることにより蓄熱材の流出を防止することを図ったエンジンの蓄熱装置が開示されている。特許文献３には、蓄熱タンク内へ冷却水を導入する場合にラジエータをバイパスするバイパス通路を閉じることにより効率良く冷却水の熱を回収することを図ったエンジンの冷却装置が開示されている。

特開２００９−０４４８９６号公報 特開２００７−２８５１８９号公報 特開２００４−３０１０６３号公報

可変比熱冷却水を用いる冷却装置では、冷却水の蓄熱量は冷却水の蓄熱カプセル濃度に依存するが、従来技術では蓄熱タンクに冷却水を貯留する際にこのような可変比熱冷却水の特性を有効利用できていなかった。

そこで、本発明の目的は、潜熱蓄熱材を封入した蓄熱カプセルを含有し、所定の温度域において比熱が前記所定の温度域以外における比熱よりも大きい値をとる可変比熱冷却水を使用する冷却装置において蓄熱タンクの蓄熱性能を向上させる技術を提供することにある。

本発明は、冷却水のとり得る温度範囲内の所定の温度域において相転移する潜熱蓄熱材を内部に封入した蓄熱カプセルを含有することにより前記所定の温度域における比熱が前記所定の温度域以外における比熱よりも大きい値となる冷却水を熱媒体として使用する内燃機関の冷却装置であって、
内燃機関と熱授受を行う冷却水が流通する冷却回路と、
前記内燃機関から流出する冷却水の少なくとも一部を前記冷却回路から導入し貯留するとともに、貯留する冷却水を前記冷却回路へ放出可能な蓄熱タンクと、
前記蓄熱タンクから前記冷却回路へ冷却水が放出される際に当該冷却水中の蓄熱カプセルが前記冷却回路へ放出されることを阻止可能な阻止手段と、
前記冷却回路を流通する冷却水から前記蓄熱タンクへ蓄熱する際には、前記蓄熱タンクから前記冷却回路への冷却水中の蓄熱カプセルの放出を阻止し、前記蓄熱タンクから前記冷却回路を流通する冷却水へ放熱する際には、前記蓄熱タンクから前記冷却回路への冷却水中の蓄熱カプセルの放出を阻止しないように、前記阻止手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置である。

ここで、所定の温度域とは、潜熱蓄熱材が相転移する温度であって、特定の温度又は温度範囲であるが、本明細書ではこれらを温度域と総称する。所定の温度域では、蓄熱カプセルに封入された潜熱蓄熱材が相転移することにより潜熱蓄熱材が熱を放出又は吸収するため、冷却水の比熱が他の温度域よりも比熱が大きくなる。このため、所定の温度域においては、熱の出入りがあったとしても冷却水の温度は略一定となる。

本発明によれば、阻止手段が蓄熱タンクから冷却回路への蓄熱カプセルの放出を阻止する状態と、阻止手段が蓄熱タンクから冷却回路への蓄熱カプセルの放出を許容する状態と、が切り替え可能である。

蓄熱タンクへの蓄熱を行うべく、冷却回路から蓄熱タンクへ冷却水を導入するとともに蓄熱タンクから冷却回路へ冷却水を放出する蓄熱回路に冷却水を循環させる場合には、蓄熱タンクに導入された冷却水中に含有される蓄熱カプセルは阻止手段により冷却回路へ戻ることが阻止される。これにより、蓄熱タンクに蓄熱する際には蓄熱タンク内の冷却水の蓄熱カプセル濃度が高くなる。従って、蓄熱タンクに蓄熱可能な熱量が増加する。蓄熱タンクへ蓄熱する場合としては、内燃機関の暖機後に内燃機関から流出する高温の冷却水を蓄熱タンクへ導入する場合を例示できる。なお、蓄熱タンクに未だ冷却水が十分に貯留されていない状態では、冷却回路から蓄熱タンクへの冷却水の導入は行われるものの、蓄熱タンクから冷却回路への冷却水の放出は行われない。すなわち蓄熱回路に冷却水が循環する状態とはならない。この場合、蓄熱タンク内の冷却水の蓄熱カプセル濃度は阻止手段が蓄熱タンクからの蓄熱カプセルの流出を阻止するか否かによらないので、制御手段は、阻止手段が蓄熱カプセルの放出を阻止する状態又は阻止しない状態のいずれにしても良い。

蓄熱タンクから放熱を行うべく、蓄熱タンクから冷却回路へ冷却水を放出する場合には、蓄熱タンクから冷却回路への蓄熱カプセルの放出が許容される。これにより、冷却回路を循環する冷却水へ効率的に放熱が行われるので、内燃機関その他の機関部材の暖機を促進することができる。蓄熱タンクから放熱を行う場合としては、内燃機関の冷間始動時に蓄熱タンク内の高温の冷却水を蓄熱タンクから冷却回路へ放出する場合を例示できる。

本発明においては、前記冷却回路は、前記冷却水から熱を奪うラジエータと、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、閉じたときには前記ラジエータへの冷却水の流通を遮断して前記バイパス通路に冷却水を流通させ、開いたときには少なくとも前記ラジエータに冷却水を流通させ、冷却水の温度によらず開閉可能なサーモスタットと、を有し、前記制御手段は、前記冷却回路を流通する冷却水から前記蓄熱タンクへ蓄熱する際には、前記サーモスタットを閉弁するようにしても良い。

これにより、蓄熱タンクへ蓄熱する際にはラジエータにおいて熱を奪われていない状態の冷却水が蓄熱タンクへ導入されることになるので、より効率的に蓄熱を行うことができる。

本発明によれば、所定の温度域において比熱が前記所定の温度域以外における比熱よりも大きい値をとる可変比熱冷却水を使用する内燃機関の冷却装置において蓄熱タンクの蓄熱性能を向上させることができる。

実施例に係る内燃機関の冷却装置の概略構成を示す図である。 実施例に係るフィルタ付きバルブの構成例を示す図である。 冷却水温度と冷却水の比熱との関係を示した図である。 内燃機関停止後の蓄熱タンク内の冷却水温の変化を示す図である。 実施例に係る第２ウォーターポンプ及びバルブの制御フローを示す図である。 実施例に係る第２ウォーターポンプ及びバルブの制御フローを示す図である。

以下、本発明に係る内燃機関の冷却装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の冷却装置の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の内燃機関である。

内燃機関１の内部には冷却水を循環させるためのウォータージャケット２が形成されている。また、内燃機関１には、第１冷却水通路１１及び第２冷却水通路１２が接続されている。この、第１冷却水通路１１及び第２冷却水通路１２には、ラジエータ１３及びバイパス通路１４が接続されている。

第１冷却水通路１１は、ウォータージャケット２の出口側とラジエータ１３の入口側とを接続している。すなわち、第１冷却水通路１１は、ウォータージャケット２から冷却水を排出するための通路である。また、第２冷却水通路１２は、ラジエータ１３の出口側とウォータージャケット２の入口側とを接続している。すなわち、第２冷却水通路１２は、ウォータージャケット２へ冷却水を供給するための通路である。

また、第２冷却水通路１２とウォータージャケット２との接続部には、第２冷却水通路１２側からウォータージャケット２側へ冷却水を吐出するウォーターポンプ３が設けられている。

バイパス通路１４は、第１冷却水通路１１と第２冷却水通路１２とを連通することで、ラジエータ１３をバイパスしている。

また、第２冷却水通路１２とバイパス通路１４との接続部よりもラジエータ１３側の第２冷却水通路１２には、電子制御式のサーモスタット１５が設けられている。このサーモスタット１５は、後述するＥＣＵ３０からの信号に応じて開度が調整される。そして、サーモスタット１５の開度が制御されることにより、ラジエータ１３に供給される冷却水の量が調整される。

サーモスタット１５が閉じているときには、ウォータージャケット２から第１冷却水通路１１へ流出した冷却水は、バイパス通路１４を経由して再びウォータージャケット２に送られる。こうした冷却水の循環によって冷却水が徐々に暖められ、内燃機関１の暖機が促進される。

また、サーモスタット１５が開いているときには、ラジエータ１３及びバイパス通路１４を経由して冷却水が循環される。

ウォータージャケット２、第１冷却水通路１１、第２冷却水通路１２、ラジエータ１３、バイパス通路１４、サーモスタット、ウォーターポンプ３は、内燃機関１と熱授受を行う冷却水が流通する冷却回路を構成している。本実施例の内燃機関の冷却装置は、内燃機関１から流出する冷却水の少なくとも一部をこの冷却回路から導入し貯留するとともに、貯留する冷却水を冷却回路へ放出可能な、断熱構造を有する蓄熱タンク６を備える。第１冷却水通路１１には、第１冷却水通路１１を流通する冷却水の一部を蓄熱タンク６へ導く導入通路７が接続される。また、第２冷却水通路１２には、蓄熱タンク６から放出される冷却水を第２冷却水通路１２へ導く放出通路８が接続される。

導入通路７には、導入通路７内の冷却水を蓄熱タンク６へ吐出する第２ウォーターポンプ４が設けられる。放出通路８には、バルブ５が設けられる。蓄熱タンク６に一定量以上の冷却水が貯留されると、蓄熱タンク６から放出通路８へ冷却水が放出される。その状態で第２ウォーターポンプ４が駆動されると、ウォータージャケット２から第１冷却水通路１１へ流出した冷却水の一部は、導入通路７、蓄熱タンク６、放出通路８を経由して第２冷却水通路１２へ流入する。この冷却水の流通・循環経路が蓄熱回路を形成する。バルブ５は、蓄熱回路に冷却水が循環している状態で開弁した場合、冷却水及び冷却水に含有される蓄熱カプセル（詳細は後述する）を通過させ、閉弁した場合、冷却水のみ通過させ冷却水に含有される蓄熱カプセルの通過を阻止する。

バルブ５の具体的な構成としては、例えば、図２（Ａ）に示すように、蓄熱カプセルの粒径より小さい開口径の細孔が設けられた円盤状のフィルタ２１を、放出通路８の中心軸線２３と略垂直の回転軸２２周りに回転自在に放出通路８内に取り付けたバタフライ式のバルブとすることができる。この場合、円盤状のフィルタ２１の法線２４と放出通路８の中心軸線２３とが略平行となる状態がバルブ５が閉弁した状態であり、それ以外の状態がバルブ５が開弁した状態である。

或いは、図２（Ｂ）に示すように、放出通路８の中心軸線２３に対し略直交する方向２４へスライドするプレート２５に、蓄熱カプセルの粒径より小さい開口径の細孔が設けられたフィルタが設けられた開口部２６と、フィルタが設けられていない開口部２７と、を形成し、当該プレート２５をスライドさせることにより、放出通路８を通過する冷却水がフィルタ付き開口部２６を通過する状態とフィルタ無し開口部２７を通過する状態とを切り替え可能としたスライド式のバルブとすることができる。この場合、放出通路８を通過する冷却水がフィルタ付き開口部２６を通過するようにプレート２５を位置させた状態がバルブ５が閉弁した状態であり、放出通路８を通過する冷却水がフィルタ無し開口部２７を通過する状態がバルブ５が開弁した状態である。

バルブ５の構成は、その他、放出通路８を流通する冷却水がフィルタを通過する状態と通過しない状態とを切り替え可能な構成であればどのようなものでも良い。

なお、サーモスタット１５の状態に関わらず、ラジエータ１３及びバイパス通路１４以外の部位にも冷却水は循環するが、図１ではこれらの部位を省略している。

ウォーターポンプ３は吐出する冷却水の流量を調節することにより、第１冷却水通路１１，第２冷却水通路１２，ラジエータ１３、バイパス通路１４、ウォータージャケット２を含む冷却水通路を流れる冷却水の流量を調節する。

ウォータージャケット２の接続部とバイパス通路１４の接続部との間の第１冷却水通路１１には、ウォータージャケット２から流出する冷却水の温度（以下、出口側温度ともいう。）を測定する水温センサ３２が取り付けられている。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ３０が併設されている。このＥＣＵ３０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。

また、ＥＣＵ３０には、上記センサの他、アクセル開度に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出するアクセル開度センサ３３、および機関回転数を検出するクランクポジションセンサ３４が電気配線を介して接続さている。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ３０に入力されることにより、ＥＣＵ３０は内燃機関の運転状態を示す情報を取得する。一方、ＥＣＵ３０には、サーモスタット１５、ウォーターポンプ３、バルブ５，第２ウォーターポンプ４が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３０はこのサーモスタット１５の開閉、ウォーターポンプ３の吐出する冷却水の流量、バルブ５の開閉、第２ウォーターポンプ４の吐出する冷却水の流量を制御する。

ここで、本実施例に係る冷却水は、所定の温度又は温度範囲（これを「温度域」と総称する）で比熱が変化する。冷却水は、所定の温度域で固体から液体へ、液体から固体へ、液体から気体へ、気体から液体へ、固体から気体へ、又は気体から固体へ相転移する物質（潜熱蓄熱材）が封入された微小な蓄熱カプセル（例えば粒径２０μｍ）を含んで構成される。例えば、冷却水の温度が高くなる過程で所定の温度域となると、冷却水に含まれる潜熱蓄熱材が相転移（例えば固体から液体へ変化）し、このときには周りから熱を吸収する。一方、冷却水の温度が低くなる過程で所定の温度域となると、冷却水に含まれる潜熱蓄熱材が相転移（例えば液体から固体へ変化）し、このときには周りへ熱を放出する。

蓄熱カプセルに封入された潜熱蓄熱材の相転移温度又は相転移が開始する温度及び相転移が終了する温度により定まる温度域では、冷却水に対する熱授受は潜熱蓄熱材の相転移のために費やされるため、冷却水の温度は略一定となる。すなわち、この温度域では冷却水のみかけの比熱が他の温度域における比熱よりも大きい。このように潜熱蓄熱材が相転移する温度域では、それ以外の温度域よりも冷却水の比熱が大きくなる。異なる温度で相転移する潜熱蓄熱材を封入した複数種類の蓄熱カプセルを冷却水に含有させれば、比熱が高くなる温度域を複数設定することもできる。

ここで、図３は、冷却水温度と冷却水の比熱との関係を示した図である。図３に示されるように、温度域Ｔ０の温度のときには、他の温度のときよりも、比熱が高くなる。この所定温度域Ｔ０のときには、冷却水温度が上昇途中または下降途中であっても、一旦、所定温度域Ｔ０で一定となる。この冷却水は、相転移温度又は相転移の開始温度から終了温度までの温度範囲が温度域Ｔ０である物質（潜熱蓄熱材）を封入した蓄熱カプセルを含む。図３では所定温度域Ｔ０はある幅を持った温度範囲として示しているが、潜熱蓄熱材の相転移温度がある特定の温度である場合には、所定温度域Ｔ０は幅を持たない。図３において、温度域Ｔ０以外の温度においては冷却水の比熱が低いため、温度域Ｔ０以外の温度では熱の出入りに対し冷却水の温度が速やかに変化する一方、冷却水の温度が所定温度域Ｔ０の温度であるときは熱の出入りに対し冷却水の温度変化が緩慢になる。そのため、暖機時に冷却水の温度が所定温度域Ｔ０以外の温度となるようにすることで冷却水の温度が速やかに上昇して燃費の向上が可能であるとともに、所定温度域Ｔ０では大きな熱授受があっても冷却水の温度を維持することができるので、オーバーヒート耐性の向上が可能になる。

なお、一般に物質の比熱には温度依存性があり、温度変化に伴って比熱が変化する場合があるが、上述した所定温度域における比熱が所定温度域以外の温度における比熱より大きな値になるという比熱の温度変化は、冷却水に含ませた潜熱蓄熱材の相転移によるものであって、含有している物質の相転移によるものではない一般的な比熱の温度変化とは異なるものである。

本実施例の内燃機関の冷却装置では、暖機後の内燃機関１から流出する高温の冷却水を蓄熱タンク６に貯留しておき、内燃機関１の冷間始動時に蓄熱タンク６に貯留されている高温の冷却水を冷却回路へ戻すことで、冷却水の昇温に要する時間（内燃機関１の暖機時間）を短縮する制御を行う。蓄熱タンク６は断熱構造を有し、暖機後の内燃機関１から流出した高温の冷却水を保温できる。図４に、暖機完了した内燃機関１が停止した後の蓄熱タンク６内の冷却水の温度変化の一例を示す。図４に示すように、内燃機関１の停止後、蓄熱タンク６内の冷却水の温度は低下し始める。この低下の速さは、第１冷却水通路１１や第２冷却水通路１２などの冷却回路内の冷却水の温度低下の速さと比較して緩慢である。そして、蓄熱タンク６内の冷却水の温度が、図３に示す比熱が高くなる温度域Ｔ０に達すると、冷却水からの熱の放出は主に蓄熱カプセル内の潜熱蓄熱材の相転移に伴う放熱となるため、冷却水の温度は潜熱蓄熱材の相転移温度で略一定となる。そして、蓄熱タンク６内の冷却水に含有される蓄熱カプセルの全量において相転移が終了すると、再び冷却水からの放熱により冷却水の温度が低下し始める。蓄熱タンク６内の冷却水中に含有される蓄熱カプセルの量が多いほど、蓄熱タンク６の蓄熱量は多くなるので、内燃機関１の停止後に蓄熱タンク６内の冷却水の温度が潜熱蓄熱材の相転移温度域Ｔ０に保たれる時間を長くすることができる。

そこで、本実施例の冷却装置では、ＥＣＵ３０は、冷却回路を流通する冷却水から蓄熱タンク６へ蓄熱する際には、蓄熱タンク６から冷却回路への冷却水中の蓄熱カプセルの放出を阻止し、蓄熱タンク６から冷却回路を流通する冷却水へ放熱する際には、蓄熱タンク６から冷却回路への冷却水中の蓄熱カプセルの放出を許容するように、バルブ５の開閉を制御するようにした。

すなわち、ＥＣＵ３０は、内燃機関１の暖機が完了したか判定し、内燃機関１の暖機が完了していると判定した場合（例えば、水温センサ３２により検出される冷却水温が所定の閾値以上になった場合）、第２ウォーターポンプ４を駆動し、ウォータージャケット２から流出する高温の冷却水の一部を導入通路７を介して蓄熱タンク６へ流入させる。この時、ＥＣＵ３０は、バルブ５を閉弁する。これにより、蓄熱タンク６に冷却水が満たされ、蓄熱タンク６から放出通路８へ冷却水が放出され、第２冷却水通路１２へと導かれる冷却水の循環が行われて以降、蓄熱タンク６から蓄熱カプセルが流出することが阻止されるため、蓄熱タンク６には蓄熱カプセルが溜まっていく。これにより、蓄熱タンク６内の冷却水の蓄熱カプセル濃度が上昇していく。従って、冷却回路を流通する冷却水と同じ蓄熱カプセル濃度の冷却水が蓄熱タンク６に貯留される場合と比較して、蓄熱タンク６の蓄熱量が増加する。更に、本実施例の冷却装置では、蓄熱タンク６へ蓄熱する際には、ＥＣＵ３０は、サーモスタット１５を閉弁する。これにより、冷却回路を流通する冷却水から熱が奪われにくくなるので、蓄熱タンク６へ効率良く蓄熱することが可能になる。上記のように、本実施例の冷却装置で用いる冷却水は所定温度域Ｔ０において比熱が高くなるため、冷却水温が上昇しても所定温度域Ｔ０に達した時点でラジエータ１３による冷却を行わなくても冷却水温が所定温度域Ｔ０で保たれる。そのため、本実施例の冷却装置を備える内燃機関１はオーバーヒート耐性が強いが、水温センサ３２による検出値がオーバーヒートを抑制するために定められる閾値を超えた場合には、蓄熱タンク６への蓄熱を行っている場合であってもサーモスタット１５を開弁して適切な水温に維持するようにしても良い。

ＥＣＵ３０は、内燃機関１の始動時、内燃機関１の暖機が完了しているか判定し、内燃機関１の暖機が完了していない冷間始動であると判定した場合（例えば、水温センサ３２により検出される冷却水温が閾値未満の場合）、第２ウォーターポンプ４を駆動し、蓄熱タンク６から第２冷却水通路１２へ放出通路８を介して高温の冷却水を放出する。この時、ＥＣＵ３０は、バルブ５を開弁する。これにより、蓄熱タンク６内の冷却水及び蓄熱カ
プセルが第２冷却水通路１２に流入する。上記のように、本実施例によれば、蓄熱タンク６には冷却回路内の冷却水よりも蓄熱カプセル濃度が高い冷却水が貯留されているので、図４に示すように、従来よりも内燃機関１の停止後の経過時間に対する蓄熱タンク６内の冷却水温の低下の度合が小さい。効率良く冷却回路内の冷却水の温度を上昇させることができ、早期暖機が可能となる。

図５は、本実施例にかかる第２ウォーターポンプ４及びバルブ５の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に実行される。なお、本実施例では図５に示すフローを処理するＥＣＵ３０が、本発明における制御手段に相当する。

ステップＳ２０１において、ＥＣＵ３０は、冷却水温を検出する。ここでは、ＥＣＵ３０は、水温センサ３２により出口側水温を検出する。なお、ウォータージャケット２の入口付近の第２冷却水通路１２に水温センサを備え、その水温センサによる検出値から冷却水温を検出しても良い。

ステップＳ２０２において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ２０１で検出された冷却水温に基づき、内燃機関１の暖機が完了しているか判定する。ここでは、ＥＣＵ３０は、前記検出された冷却水温が予め定められた閾値以上の場合に、内燃機関１の暖機が完了していると判定する。内燃機関１の暖機が完了している場合、ＥＣＵ３０はステップＳ２０３に進み、内燃機関１の暖機が完了していない場合、本フローチャートの処理を一旦終了する。

ステップＳ２０３において、ＥＣＵ３０は、第２ウォーターポンプ４を駆動し、続くステップＳ２０４においてバルブ５を閉弁し、続くステップＳ２０５でサーモスタット１５を閉弁する。ステップＳ２０３〜ステップＳ２０５はこの順序で実行する必要は無く、順不同で良いし、また同時に実行しても良い。これにより、暖機後の内燃機関１から流出する高温の冷却水の一部が蓄熱タンク６へ導かれるとともに、蓄熱タンク６からの蓄熱カプセルの流出が阻止され、蓄熱タンク６内の冷却水の蓄熱カプセル濃度が上昇していく。

ＥＣＵ３０が以上の処理を実行することにより、蓄熱タンク６に蓄えることが可能な熱量が増加するとともに、効率的に蓄熱タンク６への蓄熱が行われる。

図６は、本実施例にかかる内燃機関始動時の第２ウォーターポンプ４及びバルブ５の制御フローを表すフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に実行される。なお、本実施例では図６に示すフローを処理するＥＣＵ３０が、本発明における制御手段に相当する。

ステップＳ３０１において、内燃機関１が始動したことを検知すると、続くステップＳ３０２において、ＥＣＵ３０は、冷却水温を検出し、続くステップＳ３０３において、ステップＳ３０２で検出された冷却水温に基づき、内燃機関１の暖機が完了しているか判定する。内燃機関１の暖機が完了している場合、ＥＣＵ３０は本フローチャートの処理を一旦終了し、内燃機関１の暖機が完了していない場合、すなわち冷間始動である場合、ＥＣＵ３０はステップＳ３０４へ進む。

ステップＳ３０４において、ＥＣＵ３０は、第２ウォーターポンプ４を駆動し、続くステップＳ３０５においてバルブ５を閉弁し、続くステップＳ３０６でサーモスタット１５を閉弁する。ステップＳ３０４〜ステップＳ３０６はこの順序で実行する必要は無く、順不同で良いし、また同時に実行しても良い。これにより、蓄熱カプセル濃度増大により高温状態を維持している蓄熱タンク６内の冷却水が冷却回路へ供給されるため、冷却回路の冷却水の温度が速やかに上昇し、早期暖機が可能となる。

以上説明したように、本実施例によれば、冷却水のとり得る温度範囲内の所定の温度域において相転移する潜熱蓄熱材を内部に封入した蓄熱カプセルを含有することにより前記所定の温度域において比熱が前記所定の温度域以外における比熱よりも大きい値をとる冷却水を熱媒体として使用する内燃機関の冷却装置において、蓄熱タンクの蓄熱性能を向上させることができる。

１ 内燃機関
２ ウォータージャケット
３ ウォーターポンプ
４ 第２ウォーターポンプ
５ バルブ
６ 蓄熱タンク
７ 導入通路
８ 放出通路
１１ 第１冷却水通路
１２ 第２冷却水通路
１３ ラジエータ
１４ バイパス通路
１５ サーモスタット
３０ ＥＣＵ
３２ 水温センサ
３３ アクセル開度センサ
３４ クランクポジションセンサ

Claims (2)

1. 冷却水のとり得る温度範囲内の所定の温度域において相転移する潜熱蓄熱材を内部に封入した蓄熱カプセルを含有することにより前記所定の温度域において比熱が前記所定の温度域以外における比熱よりも大きい値をとる冷却水を熱媒体として使用する内燃機関の冷却装置であって、
   内燃機関と熱授受を行う冷却水が流通する冷却回路と、
   前記内燃機関から流出する冷却水の少なくとも一部を前記冷却回路から導入し貯留するとともに、貯留する冷却水を前記冷却回路へ放出可能な蓄熱タンクと、
   前記蓄熱タンクから前記冷却回路へ冷却水が放出される際に当該冷却水中の蓄熱カプセルが前記冷却回路へ放出されることを阻止可能な阻止手段と、
   前記冷却回路を流通する冷却水から前記蓄熱タンクへ蓄熱する際には、前記蓄熱タンクから前記冷却回路への冷却水中の蓄熱カプセルの放出を阻止し、前記蓄熱タンクから前記冷却回路を流通する冷却水へ放熱する際には、前記蓄熱タンクから前記冷却回路への冷却水中の蓄熱カプセルの放出を阻止しないように、前記阻止手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
2. 前記冷却回路は、前記冷却水から熱を奪うラジエータと、前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、閉じたときには前記ラジエータへの冷却水の流通を遮断して前記バイパス通路に冷却水を流通させ、開いたときには少なくとも前記ラジエータに冷却水を流通させ、冷却水の温度によらず開閉可能なサーモスタットと、を有し、
   前記制御手段は、前記冷却回路を流通する冷却水から前記蓄熱タンクへ蓄熱する際には、前記サーモスタットを閉弁する請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。

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