(57)【要約】【課題】  ボアとの間に形成されるクリアランスが低温時に大きくなることに起因して発生するスラップ音を低減できるエンジンのピストンを提供する。【解決手段】  ピストン１は、スカート部４に設けられた潜熱蓄熱材１３と、ピストン運動に応じて動作することで、エンジン始動時に過冷却状態にある潜熱蓄熱材１３の相変化を促すように作用する質量部材１４とを備える。ピストン運動に応じて動作する質量部材１４は、具体的には軟質部材１２を介して潜熱蓄熱材１３へ衝撃を加えることで、エンジン始動時に過冷却状態にある潜熱蓄熱材１３の相変化を促すように作用する。この際、潜熱蓄熱材１３は蓄えていた潜熱を放熱する。これによりスカート部４の温度が上昇し、スカート部４が熱膨張することから、ボアとのクリアランスが素早く縮小される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スカート部に設けられた潜熱蓄熱材と、
ピストン運動に応じて動作することで、エンジン始動時に過冷却状態にある前記潜熱蓄熱材の相変化を促すように作用する質量部材とを備えるエンジンのピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンのピストンに関し、特にスラップ音を低減するエンジンのピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンではピストンの首振りによるボアとの接触で、スラップ音が発生することが知られている。この点、スラップ音を低減する点で本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献１、２で開示されている。また従来、過冷却状態で発核させることで放熱を行う潜熱蓄熱材（例えば酢酸ナトリウム・３水和物）が知られている。この点、潜熱蓄熱材を備える点で本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献３から５までで開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３９５０９号公報（段落１５）
【特許文献２】特開２０００−２８２９５１号公報
【特許文献３】特開平３−９１０４号公報
【特許文献４】特開２００７−３０５４１号公報
【特許文献５】特開２００７−８５３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スラップ音は一般にピストンとボアの材質が異なる場合に発生し易くなる。これは熱膨張率が異なることに起因して、両者間のクリアランスが温度に応じて変化し、この結果、温度によっては当該クリアランスが必要以上に大きくなるためである。この点、エンジンでは例えばピストンの材質にアルミ合金、ボアの材質に鉄を用いた場合に、低温時に当該クリアランスが大きくなる。そして低温時に当該クリアランスが大きくなる場合には、エンジン冷間始動後にスラップ音が発生する虞がある点で問題があった。
【０００５】
そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ボアとの間に形成されるクリアランスが低温時に大きくなることに起因して発生するスラップ音を低減できるエンジンのピストン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】
上記課題を解決するための本発明のエンジンのピストンは、スカート部に設けられた潜熱蓄熱材と、ピストン運動に応じて動作することで、エンジン始動時に過冷却状態にある前記潜熱蓄熱材の相変化を促すように作用する質量部材とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ボアとの間に形成されるクリアランスが低温時に大きくなることに起因して発生するスラップ音を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本実施例に係るエンジンのピストン（以下、単にピストンと称す）１を断面で模式的に示す図である。ピストン１の材質はアルミ合金となっており、ピストン１が適用される図示しないエンジンの材質は鉄となっている。すなわち、ピストン１にはエンジンの材質よりも熱膨張率の大きい材質が適用されている。
ピストン１はヘッド部２と、ピンボス部３と、スカート部４とを有して構成されている。ヘッド部２のうち、ピストン１の頂面にはキャビティ２ａが形成されている。ピンボス部３にはピン穴３ａが形成されている。スカート部４は、スラスト側のスカート部４ａと、反スラスト側のスカート部４ｂとで構成されている。スカート部４ａ、４ｂの内側には、断面コの字状の溝４ｃ、４ｄそれぞれが形成されている。
【００１０】
ピストン１はスカート部４に発核装置１０を備えている。発核装置１０は具体的には溝４ｃ、４ｄにそれぞれ設けられている。図２は図１に示す発核装置１０を拡大して断面で模式的に示す図である。発核装置１０はケース１１と、軟質部材１２と、潜熱蓄熱材１３と、質量部材１４と、弾性部材１５と有して構成されている。発核装置１０はケース１１を筐体として構成されている。ケース１１の材質には例えば熱膨張率の高い合成樹脂を適用することができる。ケース１１の内部空間は、軟質部材１２によって２つに区分されている。軟質部材１２によって区分された２つの内部空間は、ピストン１の中心軸線方向に沿って並ぶ形で設けられている。軟質部材１２の材質には例えば合成樹脂を適用することができる。
【００１１】
潜熱蓄熱材１３は本実施例では具体的には酢酸ナトリウム・３水和物となっている。酢酸ナトリウム・３水和物は融点（５８゜Ｃ）を越える温度状態から融点以下の温度状態に冷却しても液相から固相に相変化を起こさず、マイナス２０゜Ｃからマイナス３０゜Ｃ程度まで潜熱を蓄えたまま過冷却状態となる特性を有している。潜熱蓄熱材１３はケース１１に密封されており、本実施例では具体的には軟質部材１２によって２つに区分された内部空間のうち、下側の内部空間に密封されている。一方、軟質部材１２によって２つに区分された内部空間のうち、上側の内部空間には質量部材１４が設けられている。ピストン運動に応じて動作するために、質量部材１４にはある程度の重みが必要とされる。このため本実施例では質量部材１４の材質には鉄が適用されている。なお、質量部材１４の材質はこれに限られない。また、質量部材１４を間に挟むようにして軟質部材１２に対向する位置にはスプリングからなる弾性部材１５が設けられている。弾性部材１５は質量部材１４を弾性支持するとともに、軟質部材１２に向けて付勢する。
【００１２】
次に発核装置１０の作用効果について説明する。潜熱蓄熱材１３はエンジン運転時に温度が融点を超えると液相状態になる。そしてその後、エンジンが停止し、温度が融点よりも低下すると、過冷却状態になる。このとき質量部材１４は弾性部材１５によって軟質部材１２に押し付けられた状態で安定的に静止している。そしてこの状態で再びエンジンが始動すると、ピストン運動が開始される。ピストン運動が始まると、質量部材１４に慣性力が働くようになる。このため、質量部材１４はピストン運動に応じて動作する。
【００１３】
質量部材１４はまずピストン１の下降時に弾性部材１５の付勢力に抗して上方に移動し、軟質部材１２から離れる。このとき弾性部材１５は、質量部材１４が上方の壁面に衝突することを防止する。続いてピストン１が下降から上昇に転じる際に、質量部材１４は軟質部材１２側に向かって移動する。このとき弾性部材１５は質量部材１４を軟質部材１２側に向かって付勢する。これにより、質量部材１４が軟質部材１２に衝突する勢いを増大させることができ、以って必要な勢いによるより確実な衝突が補償される。軟質部材１２は、質量部材１４から受けた衝撃を潜熱蓄熱材１３に伝える。これにより、過冷却状態にある潜熱蓄熱材１３が発核し、液相から固相へと相変化する。
【００１４】
本実施例ではピストン運動に応じて動作する質量部材１４が、このように軟質部材１２を介して潜熱蓄熱材１３へ衝撃を加えることで、エンジン始動時に過冷却状態にある潜熱蓄熱材１３の相変化を促すように作用する。そしてこの際、潜熱蓄熱材１３は蓄えていた潜熱を放熱するため、スカート部４の温度が上昇する。そしてこれによりスカート部４が熱膨張し、以ってボアとのクリアランスが素早く縮小されることから、スラップ音を低減することができる。
このようにピストン１は、ボアとの間に形成されるクリアランスが低温時に大きくなることに起因して発生するスラップ音を低減できる。
【００１５】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えばスカート４を均等に熱膨張させるにあたり、発核装置１０はスカート４に対して周方向に沿って均等に複数設けられてもよく、またケース１１を周方向に沿って延伸させたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ピストン１を断面で模式的に示す図である。
【図２】発核装置１０を拡大して断面で模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１    ピストン
２    ヘッド部
３    ピンボス部
４    スカート部
１０  発核装置
１１  ケース
１２  軟質部材
１３  潜熱蓄熱材
１４  質量部材
１５  弾性部材
【図１】
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【図２】
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