(57)【要約】【課題】  アクチュエータを備えずに潜熱蓄熱材を発核させることができる蓄熱装置を提供する。【解決手段】  蓄熱装置（１００）は、内燃機関に用いられる蓄熱装置であって、発核した場合に過冷却状態を破って液体から固体に相変化する潜熱蓄熱材（２０）と、内燃機関の振動によって揺動する振り子（３０）と、振り子が接触することによって潜熱蓄熱材を発核させるトリガ（４０）と、加熱された場合に振り子のトリガへの接触を抑止する抑止部（５０）と、を備えることを特徴とするものである。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に用いられる蓄熱装置であって、
発核した場合に過冷却状態を破って液体から固体に相変化する潜熱蓄熱材と、
前記内燃機関の振動によって揺動する振り子と、
前記振り子が接触することによって前記潜熱蓄熱材を発核させるトリガと、
加熱された場合に前記振り子の前記トリガへの接触を抑止する抑止部と、を備えることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記抑止部は、
温度変化によって体積が変化するサーモワックスと、
前記サーモワックスの体積の変化によって変位し、前記振り子が前記トリガに接触しないように前記振り子の動きを規制する可動部材と、を備える請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記抑止部は、加熱された場合に変形する形状記憶合金からなり、変形することによって前記振り子が前記トリガに接触しないように前記振り子の動きを規制する請求項１記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記抑止部は、加熱された場合に屈曲する形状記憶合金からなり、前記振り子が有する腕部の少なくとも一部に組み込まれ、加熱された場合に屈曲する屈曲部である請求項１記載の蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱装置、特に内燃機関に用いられる蓄熱装置に関する。
【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、内燃機関のシリンダブロックに配置されて用いられ、潜熱蓄熱材を収容する容器と、潜熱蓄熱材を発核させるトリガと、トリガを押圧するアクチュエータと、を有する蓄熱装置が開示されている。この技術によれば、アクチュエータがトリガを押圧することによって過冷却状態の液体となっている潜熱蓄熱材が発核して固体化するとともに発熱する。この熱を内燃機関の暖機に利用することによって、内燃機関の暖機の早期完了を図っている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８５５８７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、アクチュエータを備える必要があることから、蓄熱装置の構成が複雑化するおそれがある。
【０００５】
本発明は、アクチュエータを備えずに潜熱蓄熱材を発核させることができる蓄熱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】
本発明に係る蓄熱装置は、内燃機関に用いられる蓄熱装置であって、発核した場合に過冷却状態を破って液体から固体に相変化する潜熱蓄熱材と、前記内燃機関の振動によって揺動する振り子と、前記振り子が接触することによって前記潜熱蓄熱材を発核させるトリガと、加熱された場合に前記振り子の前記トリガへの接触を抑止する抑止部と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る蓄熱装置によれば、内燃機関の振動で振り子が揺動してトリガに接触することにより、潜熱蓄熱材を発核させることができる。それにより、アクチュエータを備えることなく潜熱蓄熱材を発核させることができる。また、潜熱蓄熱材が融点以上になって液体になると、振り子がその液体内で揺動できるようになる。この場合、振り子がトリガに繰り返し接触するおそれがある。その点、本発明に係る蓄熱装置によれば、潜熱蓄熱材が融点以上になった場合には、加熱された抑止部によって振り子のトリガへの接触を抑止することができる。それにより、トリガの破損を抑制することができる。なお、本発明において液体はゲル状態を含んでいてもよい。
【０００８】
上記構成において、前記抑止部は、温度変化によって体積が変化するサーモワックスと、前記サーモワックスの体積の変化によって変位し、前記振り子が前記トリガに接触しないように前記振り子の動きを規制する可動部材と、を備えていてもよい。この構成によれば、潜熱蓄熱材が融点以上になった場合には、可動部材が振り子の動きを規制することができる。それにより、トリガの破損を抑制することができる。
【０００９】
上記構成において、前記抑止部は、加熱された場合に変形する形状記憶合金からなり、変形することによって前記振り子が前記トリガに接触しないように前記振り子の動きを規制してもよい。この構成によれば、潜熱蓄熱材が融点以上になった場合には、抑止部が変形することによって振り子のトリガへの接触が抑止される。それにより、トリガの破損を抑制することができる。
【００１０】
上記構成において、前記抑止部は、加熱された場合に屈曲する形状記憶合金からなり、前記振り子が有する腕部の少なくとも一部に組み込まれ、加熱された場合に屈曲する屈曲部であってもよい。この構成によれば、潜熱蓄熱材が融点以上になった場合には、抑止部が屈曲することによって振り子のトリガへの接触を抑止することができる。それにより、トリガの破損を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アクチュエータを備えずに潜熱蓄熱材を発核させることができる蓄熱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】
【００１２】
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】
【００１３】
本発明の実施例１に係る蓄熱装置１００について説明する。図１（ａ）は、実施例１に係る蓄熱装置１００の模式的断面図である。なお、図１（ａ）は、後述する潜熱蓄熱材２０が過冷却状態の場合を図示している。蓄熱装置１００は、主として、容器１０と、潜熱蓄熱材２０と、振り子３０と、トリガ４０と、抑止部５０と、を備える。容器１０は、潜熱蓄熱材２０、振り子３０、トリガ４０および抑止部５０を内部に収容している。容器１０は、蓄熱装置１００の使用時には、内燃機関の振動が伝達される部位に配置される。
【００１４】
潜熱蓄熱材２０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から固体に相変化するものを用いることができる。なお、本発明において、液体はゲル状態を含んでいてもよい。潜熱蓄熱材２０として、例えば、酢酸ナトリウム３水和物等の従来公知の潜熱蓄熱材を用いることができる。本実施例において潜熱蓄熱材２０は、容器１０の内部に充満しており、振り子３０、トリガ４０および抑止部５０を全体的に覆っている。
【００１５】
振り子３０は、容器１０に接続された揺動軸３１と、揺動軸３１の回りを揺動する錘部３２と、揺動軸３１と錘部３２とを接続する腕部３３と、を有する。なお、図１（ａ）において、振り子３０が揺動する様子は、点線で図示されている。
【００１６】
トリガ４０は、錘部３２がトリガ４０に接触した場合に潜熱蓄熱材２０を発核させる部材である。トリガ４０としては、錘部３２がトリガ４０に接触した場合に潜熱蓄熱材２０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。例えばトリガ４０として、外力を受けることによって潜熱蓄熱材２０を発核させるもの（例えばクラック（またはスリット）が形成された断面凸形状の弾性金属片等）を用いることができる。
【００１７】
抑止部５０は、加熱された場合に変形して錘部３２のトリガ４０への接触を抑止する機能を有する。図１（ｂ）は、図１（ａ）の抑止部５０付近の拡大断面図である。本実施例において抑止部５０は、容器５２内に収容されたサーモワックス５１と、容器５２と、区画板５３と、リターンスプリング５４と、ストッパシャフト５５と、を備える。
【００１８】
サーモワックス５１は温度変化によって体積が変化するワックスである。容器５２の内部は、区画板５３によって２つの室に区画されている。２つの室のうち一つにはサーモワックス５１が充填されており、他方にはリターンスプリング５４が配置されている。区画板５３は、サーモワックス５１の体積変化に応じて容器５２の内部を摺動する。リターンスプリング５４は、区画板５３をサーモワックス５１側に付勢している。ストッパシャフト５５は、区画板５３のリターンスプリング５４側に接続されている。なお、容器５２には、ストッパシャフト５５が容器５２から突出するための穴が形成されている。
【００１９】
抑止部５０において、サーモワックス５１が膨張するとストッパシャフト５５は容器５２から突出する方向に移動し、サーモワックス５１が収縮するとストッパシャフト５５は容器５２に突入する方向に移動する。すなわち、ストッパシャフト５５は、サーモワックス５１の体積の変化によって変位する。
【００２０】
続いて、蓄熱装置１００の作用について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）を参照して、内燃機関の始動前において、潜熱蓄熱材２０は過冷却状態にある。内燃機関が始動すると、内燃機関の振動によって錘部３２が揺動する。錘部３２の揺動振幅が所定値に達したとき、錘部３２はトリガ４０に接触する。錘部３２がトリガ４０に接触すると、トリガ４０は潜熱蓄熱材２０を発核させる。それにより、潜熱蓄熱材２０の過冷却状態は破られて潜熱蓄熱材２０は液体から固体に相変化する。なお、潜熱蓄熱材２０が過冷却状態の場合、抑止部５０のストッパシャフト５５は腕部３３に接触しない。
【００２１】
潜熱蓄熱材２０が液体から固体に相変化する際、潜熱蓄熱材２０は発熱する。潜熱蓄熱材２０が発熱することによって、内燃機関は暖められる。それにより、内燃機関に蓄熱装置１００が配置されていない場合に比較して、内燃機関の暖機を早期に完了させることができる。なお、潜熱蓄熱材２０が固体に相変化した場合、錘部３２の揺動は停止する。
【００２２】
次いで、内燃機関の暖機が完了して内燃機関の温度が上昇すると、潜熱蓄熱材２０は内燃機関の熱を吸熱する。潜熱蓄熱材２０が内燃機関の熱を吸熱して融点（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２０は、液体になる。潜熱蓄熱材２０が液体になった場合、錘部３２は揺動を再開する。
【００２３】
ここで、仮に、蓄熱装置１００が抑止部５０を備えない場合には、錘部３２が、融点以上になって液体になった潜熱蓄熱材２０の中で、内燃機関の振動を受けることによってトリガ４０に繰り返し接触するおそれがある。この場合、トリガ４０が破損するおそれがある。この問題を解決するために、蓄熱装置１００は抑止部５０を備えている。抑止部５０は、潜熱蓄熱材２０が融点以上の場合には、以下のように作用する。
【００２４】
図２（ａ）は、潜熱蓄熱材２０が融点以上の場合における蓄熱装置１００の模式的断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の抑止部５０付近の拡大断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、潜熱蓄熱材２０が融点以上の場合、サーモワックス５１は加熱されて膨張する。なお、サーモワックス５１は、潜熱蓄熱材２０の発する熱によって加熱される場合もあり、内燃機関の燃焼熱によって加熱される場合もある。サーモワックス５１の膨張に伴って、ストッパシャフト５５は、容器５２から突出して腕部３３に接触する。ストッパシャフト５５が腕部３３に接触することにより、錘部３２のトリガ４０への接触が抑止される。その結果、トリガ４０の破損が抑制される。
【００２５】
以上のように、本実施例に係る蓄熱装置１００によれば、振り子３０によって潜熱蓄熱材２０を発核させることができることから、アクチュエータを備えることなく潜熱蓄熱材２０を発核させることができる。また、抑止部５０を備えることから、トリガ４０の破損を抑制することができる。
【００２６】
本実施例において、ストッパシャフト５５は、振り子３０がトリガ４０に接触しないように振り子３０の動きを規制する可動部材に相当する。
【実施例２】
【００２７】
続いて、本発明の実施例２に係る蓄熱装置１００ａについて説明する。図３（ａ）は、潜熱蓄熱材２０が過冷却状態の場合における蓄熱装置１００ａの模式的断面図である。図３（ｂ）は、潜熱蓄熱材２０が融点以上の場合における蓄熱装置１００ａの模式的断面図である。蓄熱装置１００ａは、抑止部５０の代わりに抑止部５０ａを備える点において、実施例１に係る蓄熱装置１００と異なる。
【００２８】
抑止部５０ａは、加熱された場合に変形する形状記憶合金からなる。具体的には図３（ａ）に示すように、潜熱蓄熱材２０が過冷却状態の場合、抑止部５０ａは腕部３３に接触しない。一方、図３（ｂ）に示すように、潜熱蓄熱材２０が融点以上の場合、抑止部５０ａは加熱されることによって変形して腕部３３に接触する。なお、抑止部５０ａは、潜熱蓄熱材２０の発する熱によって加熱される場合もあり、内燃機関の燃焼熱によって加熱される場合もある。抑止部５０ａが腕部３３に接触することによって、錘部３２のトリガ４０への接触が抑止される。その結果、トリガ４０の破損が抑制される。
【００２９】
本実施例に係る蓄熱装置１００ａによれば、振り子３０によって潜熱蓄熱材２０を発核させることができることから、アクチュエータを備えることなく潜熱蓄熱材２０を発核させることができる。また、抑止部５０ａを備えることから、トリガ４０の破損を抑制することができる。
【実施例３】
【００３０】
続いて、本発明の実施例３に係る蓄熱装置１００ｂについて説明する。図４（ａ）は、潜熱蓄熱材２０が過冷却状態の場合における蓄熱装置１００ｂの模式的断面図である。図４（ｂ）は、潜熱蓄熱材２０が融点以上の場合における蓄熱装置１００ｂの模式的断面図である。蓄熱装置１００ｂは、振り子３０の代わりに振り子３０ｂを備えている点と、抑止部５０の代わりに抑止部５０ｂを備えている点と、において、実施例１に係る蓄熱装置１００と異なる。振り子３０ｂは、腕部３３の代わりに腕部３３ｂを有している点において、振り子３０と異なる。腕部３３ｂは、一部に抑止部５０ｂが組み込まれている点において、腕部３３と異なる。
【００３１】
抑止部５０ｂは、加熱された場合に屈曲する形状記憶合金からなる。具体的には、図４（ａ）に示すように、潜熱蓄熱材２０が過冷却状態の場合は、抑止部５０ｂは直線形状を有している。この場合、錘部３２はトリガ４０に接触することができる。一方、図４（ｂ）に示すように、潜熱蓄熱材２０が融点以上の場合、抑止部５０ｂは加熱されることによって屈曲する。すなわち、抑止部５０ｂは加熱された場合に屈曲する形状記憶合金からなり、腕部３３ｂの一部に組み込まれ、加熱された場合に屈曲する屈曲部である。なお、抑止部５０ｂは、潜熱蓄熱材２０の発する熱によって加熱される場合もあり、内燃機関の燃焼熱によって加熱される場合もある。抑止部５０ｂが屈曲することによって錘部３２とトリガ４０との距離が大きくなることから、錘部３２のトリガ４０への接触が抑止される。その結果、トリガ４０の破損が抑制される。
【００３２】
本実施例に係る蓄熱装置１００ｂによれば、振り子３０ｂによって潜熱蓄熱材２０を発核させることができることから、アクチュエータを備えることなく潜熱蓄熱材２０を発核させることができる。また、抑止部５０ｂを備えることから、トリガ４０の破損を抑制することができる。
【００３３】
なお、本実施例において抑止部５０ｂは、腕部３３ｂに一部に組み込まれているが、これに限られない。抑止部５０ｂは、腕部３３ｂの少なくとも一部に組み込まれていればよい。例えば抑止部５０ｂは、腕部３３ｂの全体であってもよい。
【００３４】
また、蓄熱装置１００ｂは、実施例１の抑止部５０および／または実施例２の抑止部５０ａをさらに備えていてもよい。また、蓄熱装置１００ｂの揺動軸３１は、潜熱蓄熱材２０が融点以上の場合に腕部３３ｂの回転を抑制するような構成を有していてもよい。これらの場合、内燃機関が蓄熱装置１００ｂの設計時の想定を超えて振動した場合であっても、錘部３２がトリガ４０に接触することを抑止できる。それにより、トリガ４０の破損抑制効果がより高くなる。
【００３５】
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】
【００３６】
【図１】図１（ａ）は、潜熱蓄熱材が過冷却状態の場合における実施例１に係る蓄熱装置の模式的断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の抑止部付近の拡大断面図である。
【図２】図２（ａ）は、潜熱蓄熱材が融点以上の場合における蓄熱装置の模式的断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の抑止部付近の拡大断面図である。
【図３】図３（ａ）は、潜熱蓄熱材が過冷却状態の場合における実施例２に係る蓄熱装置の模式的断面図である。図３（ｂ）は、潜熱蓄熱材が融点以上の場合における蓄熱装置の模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）は、潜熱蓄熱材が過冷却状態の場合における実施例３に係る蓄熱装置の模式的断面図である。図４（ｂ）は、潜熱蓄熱材が融点以上の場合における蓄熱装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  容器
２０  潜熱蓄熱材
３０  振り子
３１  揺動軸
３２  錘部
３３  腕部
４０  トリガ
５０  抑止部
５１  サーモワックス
５２  容器
５３  区画板
５４  リターンスプリング
５５  ストッパシャフト
１００  蓄熱装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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