(57)【要約】【課題】内燃機関の始動不良を惹起させることなく潜熱蓄熱材を発核させることができる潜熱蓄熱材の発核装置を提供する。【解決手段】  潜熱蓄熱材の発核装置（３０）は、作動液体（３８）を貯留する液体貯留部（３１）と、液体貯留部に連通する第１シリンダ（３２）と、第１シリンダ内に摺動可能に配置されたピストン（３３）と、一端がピストンに接続され、他端が、内燃機関（２００）の振動によって振動するとともに所定の力を受けた場合に潜熱蓄熱材を発核させる発核板（２０）に当接する押圧シャフト（３４）と、液体貯留部の上方に配置された錘（３７）と、液体貯留部に連通し、内部に錘が移動可能に配置されるとともに、錘を下方から支持する支持部（３９）を有する第２シリンダ（３５）と、錘と液体貯留部内の作動液体との間に形成された圧縮流体層（４０）と、を備えることを特徴とするものである。【選択図】図１
2010133324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部に連通する第１シリンダと、
前記第１シリンダ内に摺動可能に配置されたピストンと、
一端が前記ピストンに接続され、他端が、内燃機関の振動によって振動するとともに所定の力を受けた場合に潜熱蓄熱材を発核させる発核板に当接する押圧シャフトと、
前記液体貯留部の上方に配置された錘と、
前記液体貯留部に連通し、内部に前記錘が移動可能に配置されるとともに、前記錘を下方から支持する支持部を有する第２シリンダと、
前記錘と前記液体貯留部内の前記作動液体との間に形成された圧縮流体層と、を備えることを特徴とする潜熱蓄熱材の発核装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜熱蓄熱材の発核装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、フリクション低減の観点から、内燃機関の暖機を早期に完了させることが好ましい。特許文献１には、シリンダブロックに配置された潜熱蓄熱材と、連結ギアを介してスタータに連結され、スタータが回転するとともに回転して潜熱蓄熱材を発核させる誘発ホイールと、を備える蓄熱装置が開示されている。潜熱蓄熱材は、スタータが回転した場合に発核して固体化する。そして、潜熱蓄熱材が固体化する際に発生する熱によって内燃機関を暖機させることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１６７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に係る蓄熱装置では、内燃機関の始動に一旦失敗した場合であっても誘発ホイールが回転することによって潜熱蓄熱材が固体化するおそれがある。潜熱蓄熱材が固体化すると誘発ホイールの回転抵抗が増大することから、誘発ホイールに連結されたスタータの回転抵抗も増大する。スタータの回転抵抗が増大すると、内燃機関の始動が困難になるおそれがある。
【０００５】
本発明は、内燃機関の始動不良を惹起させることなく潜熱蓄熱材を発核させることができる潜熱蓄熱材の発核装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る潜熱蓄熱材の発核装置は、作動液体を貯留する液体貯留部と、前記液体貯留部に連通する第１シリンダと、前記第１シリンダ内に摺動可能に配置されたピストンと、一端が前記ピストンに接続され、他端が、内燃機関の振動によって振動するとともに所定の力を受けた場合に潜熱蓄熱材を発核させる発核板に当接する押圧シャフトと、前記液体貯留部の上方に配置された錘と、前記液体貯留部に連通し、内部に前記錘が移動可能に配置されるとともに、前記錘を下方から支持する支持部を有する第２シリンダと、前記錘と前記液体貯留部内の前記作動液体との間に形成された圧縮流体層と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る潜熱蓄熱材の発核装置によれば、内燃機関の始動時の振動によって発核板が振動することによって、発核板からの力を受けて押圧シャフトおよびピストンは作動液体側に移動する。これにより、錘は作動液体に押し上げられて上方に移動する。錘が上方に移動すると、錘は第２シリンダの支持部からの支持を受けなくなる。その結果、錘の自重によって作動液体に所定の圧力が印加される。この作動液体の圧力によって、ピストンおよび押圧シャフトが押し戻されて、発核板に潜熱蓄熱材を発核させるのに必要な所定の力が加わる。したがって、本発明に係る潜熱蓄熱材の発核装置によれば、始動時の内燃機関の振動を利用して潜熱蓄熱材を発核させることができる。それにより、スタータに負担をかけることなく潜熱蓄熱材を発核させることができることから、内燃機関の始動不良を惹起させることなく潜熱蓄熱材を発核させることができる。
【０００８】
また、潜熱蓄熱材の発核装置は、錘と液体貯留部の作動液体との間に圧縮流体層を備えている。それにより、圧縮流体層が発核板に加わる衝撃を吸収することができる。その結果、発核板の破損を抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内燃機関の始動不良を惹起させることなく潜熱蓄熱材を発核させることができる潜熱蓄熱材の発核装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の実施例１に係る発核装置３０について説明する。図１は、実施例１に係る発核装置３０が用いられる蓄熱装置１００の模式的断面図である。蓄熱装置１００は、潜熱蓄熱材収容部１０と、発核板２０と、発核装置３０と、を備える。なお、図１においては、内燃機関２００およびラジエータ３００が蓄熱装置１００とともに図示されている。
【００１２】
潜熱蓄熱材収容部１０は、内燃機関２００に配置されている。潜熱蓄熱材収容部１０は、潜熱蓄熱材を収容している。潜熱蓄熱材としては、過冷却状態となることができ、発核した場合に過冷却状態を破って液体（ジェルの状態を含む）から固体に相変化するものを用いることができる。例えば、潜熱蓄熱材として、酢酸ナトリウム３水和物等の公知の潜熱蓄熱材を用いることができる。
【００１３】
発核板２０は、潜熱蓄熱材収容部１０に配置されている。本実施例においては、発核板２０は、潜熱蓄熱材収容部１０に形成された有底穴の底部分に配置されている。発核板２０としては、外部から所定の力が加わった場合に潜熱蓄熱材を発核させることができるものであれば特に限定されない。発核板２０として、例えばクラック（またはスリット）が形成された弾性金属板等を用いることができる。なお、内燃機関２００が振動した場合、潜熱蓄熱材収容部１０および発核板２０は内燃機関２００とともに振動する。
【００１４】
発核装置３０は、液体貯留部３１と、第１シリンダ３２と、ピストン３３と、押圧シャフト３４と、第２シリンダ３５と、錘３７と、を備える。発核装置３０は、内燃機関２００が始動時に振動した場合に、その内燃機関２００に対する相対振幅が小さい車体部分に配置されている。本実施例においては、発核装置３０はラジエータ３００に固定されている。
【００１５】
液体貯留部３１は、作動液体３８を貯留する容器である。作動液体３８としては、特に限定されないが、例えばオイルが用いられる。
【００１６】
第１シリンダ３２は、液体貯留部３１に連通している。ピストン３３は、第１シリンダ３２内を摺動する。ピストン３３には、作動液体３８から圧力が加えられる。押圧シャフト３４は、一端がピストン３３に接続され、他端が発核板２０に当接している。
【００１７】
第２シリンダ３５は、液体貯留部３１の上方に連通している。本実施例においては、第２シリンダ３５は、内径の小さい小径部と内径の大きい大径部とを有し、小径部が液体貯留部３１側に位置している。第２シリンダ３５の小径部と大径部との接続部分には、錘３７を下方から支持するための支持部３９が形成されている。
【００１８】
錘３７は、第２シリンダ３５の内部に配置されている。すなわち、錘３７は液体貯留部３１の上方に配置されている。錘３７は、第２シリンダ３５内を移動する。錘３７の下部と作動液体３８との間には、圧縮流体（本実施例においては、空気）の層である内部空気層４０（圧縮流体層に相当する）が形成されている。また、錘３７の上部と第２シリンダ３５との間の空間には、圧縮流体（本実施例においては、空気）が満たされた層である上部空気層４１が形成されている。
【００１９】
ここで、内燃機関２００の振動によって発核板２０がＡ方向（発核板２０から発核装置３０へ向かう方向）に変位した場合、発核板２０からの力を受けて押圧シャフト３４およびピストン３３はＡ方向に移動する。このとき、錘３７は作動液体３８に押し上げられて上方に移動する。錘３７が上方に移動すると、錘３７は支持部３９からの支持を受けなくなる。この場合、錘３７の質量をｍ（ｋｇ）とし、第２シリンダ３５の小径部の内側の断面積をＳ１（ｍ２）とした場合、液体貯留部３１の作動液体３８にはｍ×ｇ／Ｓ２の圧力Ｐ（Ｎ／ｍ２）が加わる。なお、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ２）である。すなわち、錘３７の自重によって、作動液体３８には圧力Ｐが印加される。
【００２０】
そして、第１シリンダ３２の内側の断面積をＳ２（ｍ２）とした場合、作動液体３８の圧力Ｐによって、ピストン３３にはＡ方向と反対側の方向にＰ×Ｓ２の力Ｆ（Ｎ）が加わる。それにより、ピストン３３は、発核板２０に対して、押圧シャフト３４を介してＦ（Ｎ）の力を加えることができる。そこで、Ｆ（Ｎ）の値が、発核板２０が潜熱蓄熱材を発核させるのに必要な値となるように、錘３７の質量、第２シリンダ３５の小径部の断面積Ｓ１および第１シリンダ３２の断面積Ｓ２を定めればよい。この場合、ピストン３３および押圧シャフト３４が錘３７の自重によって印加された作動液体３８の圧力を受けることによって押し戻されて、発核板２０に潜熱蓄熱材を発核させるのに必要な所定の力が加わる。
【００２１】
なお、錘３７の材質は、特に限定されない。ただし、錘３７の比重は高い方が好ましい。錘３７の比重が高い程、錘３７の体積を小さくすることができるからである。また、第２シリンダ３５および錘３７は、錘３７が上方に移動した場合に上部空気層４１の空気が支持部３９と錘３７との間に流入できるような構造を有していてもよい。例えば錘３７の外周側面と第２シリンダ３５の大径部の内周面との間には、上部空気層４１の空気が通過できる隙間が形成されていてもよい。
【００２２】
蓄熱装置１００および発核装置３０は以下のように作動する。まず、内燃機関２００が始動する前において、潜熱蓄熱材収容部１０の潜熱蓄熱材は過冷却状態の液体である。スタータが回転することによって内燃機関２００が始動すると、内燃機関２００の振動とともに潜熱蓄熱材収容部１０および発核板２０は振動する。一方、ラジエータ３００は、内燃機関２００の振幅よりも小さい振幅で振動する。ここで、内燃機関２００の振動とともに発核板２０が振動してＡ方向に変位した場合、発核板２０には、押圧シャフト３４から潜熱蓄熱材を発核させるのに必要な所定の力（Ｆ）が加えられる。それにより、発核板２０は潜熱蓄熱材を発核させることができる。
【００２３】
潜熱蓄熱材が発核した場合、潜熱蓄熱材の過冷却状態は破られて潜熱蓄熱材は液体から固体に相変化する。この場合、潜熱蓄熱材は潜熱を発生することによって発熱する。それにより内燃機関２００を早期に暖機させることができる。その後、内燃機関２００の熱によって暖められることによって潜熱蓄熱材の温度が融点（酢酸ナトリウム３水和物の場合は５８℃）以上になった場合、潜熱蓄熱材は液化する。そして、内燃機関２００が停止して内燃機関２００の温度が冷えた場合、潜熱蓄熱材は過冷却状態の液体になる。蓄熱装置１００および発核装置３０は以上のように作動する。
【００２４】
本実施例に係る発核装置３０によれば、発核板２０が振動してピストン３３がＡ方向に移動した場合は、発核板２０に対して潜熱蓄熱材の発核に必要な所定の力を加えることができる。したがって、発核装置３０によれば、始動時の内燃機関２００の振動を利用して潜熱蓄熱材を発核させることができる。それにより、スタータに負担をかけることなく潜熱蓄熱材を発核させることができることから、内燃機関２００の始動不良を惹起させることなく潜熱蓄熱材を発核させることができる。
【００２５】
また、発核装置３０は、内部空気層４０を有している。ここで、仮に発核装置３０が内部空気層４０を有していない場合（すなわち、作動液体３８と錘３７とが接触している場合）には、始動時の内燃機関２００の振動によって発核板２０が振動した場合、発核板２０に対して押圧シャフト３４から所定の力（Ｆ）が急激に加わるおそれがある。このときの衝撃によって、発核板２０が破損するおそれがある。その点、本実施例における発核装置３０は内部空気層４０を有していることから、内部空気層４０が発核板２０発核板２０に加わる衝撃を吸収することができる。その結果、発核板２０の破損を抑制できる。
【００２６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、実施例１に係る発核装置が用いられる蓄熱装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  潜熱蓄熱材収容部
２０  発核板
３０  発核装置
３１  液体貯留部
３２  第１シリンダ
３３  ピストン
３４  押圧シャフト
３５  第２シリンダ
３７  錘
３８  作動液体
３９  支持部
４０  内部空気層
４１  上部空気層
１００  蓄熱装置
２００  内燃機関
３００  ラジエータ
【図１】
2010133324.tif 000003