(57)【要約】【課題】  装着場所の自由度が高く、既存の内燃機関に対しても装着することのできる内燃機関の潜熱蓄熱装置を提供することを課題とする。【解決手段】  エンジンの外壁（２）に装着する潜熱蓄熱装置（１）は、ケース（３）と、このケース（３）内に収納された潜熱蓄熱材（５）、さらに、この潜熱蓄熱材（５）を発核させる発核電極（７ａ）を備えている。このような潜熱蓄熱装置（１）は、ボルト（８）によって既存のエンジンの外壁に装着することができる。エンジンの外壁に装着された潜熱蓄熱装置（１）は、潜熱蓄熱材（５）による熱によりエンジンを直接加熱することができる。このような潜熱蓄熱装置（１）は、エンジンの外壁（２）へ外付けすることができ、装着位置の自由度が高い。【選択図】          図１
2006316776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の外壁に装着する内燃機関の潜熱蓄熱装置であって、
内燃機関の外壁に装着するケースと、
当該ケース内に収納された潜熱蓄熱材と、
当該潜熱蓄熱材を発核させる発核手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の潜熱蓄熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の潜熱蓄熱装置において、
内燃機関の外周壁への固定手段を備えたことを特徴とする内燃機関の潜熱蓄熱装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の内燃機関の潜熱蓄熱装置において、
前記ケースと当該ケース内に収納した潜熱蓄熱材との間に断熱材を介装したことを特徴とする内燃機関の潜熱蓄熱装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載の内燃機関の潜熱蓄熱装置において、
前記ケースは、内燃機関の外壁に装着するときに当該外壁と対向する底板を有し、当該底板の板厚を当該ケースの他の部分の板厚よりも薄くしたことを特徴とする内燃機関の潜熱蓄熱装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の内燃機関の潜熱蓄熱装置を外壁に装着したことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜熱蓄熱材の作用により、内燃機関の早期暖機を可能とする内燃機関の潜熱蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷間始動時の内燃機関は、フリクションの低下、排気組成の改善を図るため、早期の暖機完了が求められる。従来、このような内燃機関の早期暖機完了を達成すべく、シリンダを囲むように形成した蓄熱材収納室に、潜熱型蓄熱材（蓄熱材）を収納した内燃機関の急速暖機装置が提案されている（特許文献１）。このような急速暖機装置は、内燃機関の冷間始動時に、過冷却状態となっている蓄熱材に対して電圧印加し、これにより相変化を開始させて潜熱を発生させるように構成されている。内燃機関は、この潜熱により直接暖機され、始動直後の燃費の悪化や排気組成の悪化を速やかに解消することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８２３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上説明したように特許文献１記載の内燃機関の急速暖機装置は、冷間始動直後に直接シリンダ周辺を局部的に昇温することができ、効率よく機関の昇温を図ることができるものである。
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の内燃機関の急速暖機装置は、内燃機関の内部、より具体的には、シリンダブロックの壁内に蓄熱材を収納した構成としていることから、その設置の自由度に制約を受けることがある。まず、内燃機関本来の機能の確保という面から、蓄熱材を収納する場所自体が制約を受ける。すなわち、シリンダブロックに必要となる肉厚等を考慮すると、蓄熱材を収納する場所は制約を受けることがあり、そのような肉厚自体を確保することができない箇所もある。また、シリンダブロックの壁内に収納する構成としていることから、通常、蓄熱材を収納するための蓄熱材収納室が形成されたシリンダブロックを予め準備しておく必要があり、既に使用されている内燃機関への装着、いわゆる後付けによる内燃機関への装着は困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、装着場所の自由度が高く、既存の内燃機関に対しても装着することのできる内燃機関の潜熱蓄熱装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するための本発明の内燃機関の潜熱蓄熱装置は、内燃機関の外壁に装着する内燃機関の潜熱蓄熱装置であって、内燃機関の外周壁に装着するケースと、当該ケース内に収納された潜熱蓄熱材と、当該潜熱蓄熱材を発核させる発核手段と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。このような構成の潜熱蓄熱装置であれば、内燃機関の外壁に外付け、後付けすることができる。ここで、本発明における内燃機関の外壁とは、シリンダブロックの外壁のみならず、インテークマニホールド（インマニ）の周囲や、ヒータパイプの周囲、さらにはデリバリパイプの周囲等、内燃機関を構成し、又は内燃機関に接続される構成要素のあらゆる箇所を含む。要は、冷間始動時の暖機完了のために早期昇温が望まれるあらゆる箇所が含まれる。
【０００８】
また、従来の内燃機関では、内燃機関の外部、外壁に防音材や防振材が装着されることがあるが、本発明の潜熱蓄熱装置を構成する前記ケースとして、従来の内燃機関が備えることのある防音材や防音材を装着するためのケースを用いることができる。このとき、防音材や防振材の一部と共に潜熱蓄熱材をケース内に収納してもよいし、防音材、防振材に代えて潜熱蓄熱材をケース内に収納するようにしてもよい。
【０００９】
なお、本発明における潜熱蓄熱材としては、従来周知の潜熱蓄熱材、例えば、酢酸ナトリウム・３水和物等を採用することができる。このような潜熱蓄熱材は、前記ケースを密閉性のあるものとし、このようなケースに直接封入したり、一旦袋に封入してその袋をケース内に収納したりすることができる。また、発核手段も、発核電極を備えた構成としたり、潜熱蓄熱材へニードルを挿脱する構成としたりする等、従来周知の種々の手段を採用することができる。
【００１０】
このような内燃機関の潜熱蓄熱装置では、内燃機関の外壁への固定手段を備えた構成とすることが望ましい（請求項２）。例えば、ボルト止め等の固定手段を備えていれば、容易に内燃機関の外壁に装着することができる。
【００１１】
また、このような内燃機関の潜熱蓄熱装置では、前記ケースと当該ケース内に収納した潜熱蓄熱材との間に断熱材を介装した構成とすることができる（請求項３）。ケースと潜熱蓄熱材との間に断熱材を介装することにより、潜熱蓄熱材により生じた熱がケースの表面から放出されることを防止することができる。このようにケースと潜熱蓄熱材との間に断熱材を介装し、その一方で、潜熱蓄熱材と内燃機関の外壁との間には断熱材を配置しないようにすれば、潜熱蓄熱材による熱を効率よく内燃機関側へ伝達することができる。このとき、潜熱蓄熱材を袋に封入し、前記ケースには内燃機関の外壁に当接する底板を設けない構成とすることができる。
【００１２】
また、このような内燃機関の潜熱蓄熱装置では、前記ケースは、内燃機関の外壁に装着するときに当該外壁と対向する底板を有し、当該底板の板厚を当該ケースの他の部分の板厚よりも薄くした構成とすることができる（請求項４）。前記ケースは内部に潜熱蓄熱材を収納することができればその形状はどのようなものでも良く、内燃機関の外壁に当接する底板を有する構成とすることもできるが、このような底板を有する構成としたときに、このような底板の板厚を当該ケースの他の部分の板厚よりも薄くした構成とすれば、潜熱蓄熱材による熱を効率的に内燃機関側へ伝達することができる。すなわち、底板以外の天板や側板を厚くすることによってケース外部へ放出する熱量を抑え、潜熱蓄熱材により発生した熱をできるだけ内燃機関側へ伝達させようとする趣旨である。
なお、効率的な伝熱の観点から、底板の形状は内燃機関の外壁の形状に合わせ、底板と外壁とが当接した状態となることが望ましい。
【００１３】
以上説明したような内燃機関の潜熱蓄熱装置を内燃機関の外壁に装着すれば本発明の内燃機関を構成することができる（請求項５）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内燃機関の外壁に装着するケース内に潜熱蓄熱材を収納した潜熱蓄熱装置としたので、内燃機関への装着場所の自由度を高めることができる。また、この結果、潜熱蓄熱材により温めることができる範囲を拡大することができ、内燃機関の早期暖機完了を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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】
【００１６】
図１は、本発明の潜熱蓄熱装置１の構成を示す断面図である。潜熱蓄熱装置１は、本発明における内燃機関に相当するエンジンの外壁２に装着するもので、樹脂製のケース３の内部に袋４に封入された状態の潜熱蓄熱材５が収納されている。このケース３は、天板３ａ、側板３ｂを備えているが、エンジンの外壁２と当接する底板は有していない。このため、袋４に封入された潜熱蓄熱材５は、図１に示すようにエンジンの外壁２に接触した状態で装着される。また、袋４に封入された潜熱蓄熱材５とケース３との間には、断熱材６が介装されている。
【００１７】
このようにケース３内に収納される潜熱蓄熱材は、酢酸ナトリウム・３水和物である。この酢酸ナトリウム・３水和物は、融点がおよそ５８℃であり、−２０℃〜−３０℃程度まで過冷却状態を維持することができる。このため、一般的な外気温、すなわち、通常の冷間始動時の外気温では過冷却状態となっており、その潜熱をエンジン始動時の暖機に利用することができる。
【００１８】
ケース３には、図に示したように電極コネクタ７が取り付けられており、この電極コネクタ７の先端に位置する電極７ａが袋４に封入された潜熱蓄熱材５内に露出している。電極コネクタ７にはリード線９を介して図示しないＥＣＵが接続されている。
【００１９】
以上のように構成される潜熱蓄熱装置１は、本発明における固定手段に相当するボルト８によってエンジンの外壁２に装着される。図２はエンジンの概略構成を示す模式図であり、潜熱蓄熱装置１の装着箇所を示している。すなわち、エンジンの外壁２のより具体的な箇所を示している。エンジンは、シリンダブロック１０の下側にオイルパン１１が取り付けられ、上側にシリンダヘッド１２が取り付けられている。また、インテークマニホールド１３やインジェクタ１４、デリバリパイプ１５、ヒータパイプ１６が取り付けられている。潜熱蓄熱装置１は、このようにエンジンを構成する各要素の外壁に装着する。すなわち、エンジンの暖機完了のために早期昇温が求められる箇所に外付けしている。ただし、その形状は、図１に示した形状に限定されるものではなく、装着箇所に応じた形状をなしており、また、ボルト８の形状、大きさも適宜変更されている。なお、図２に示した例ではオイルパン１１には潜熱蓄熱装置１を装着していないが、必要に応じてオイルパン１１にも潜熱蓄熱装置１を装着することができる。
【００２０】
以上説明したようにエンジンの外壁２に装着された潜熱蓄熱装置１は、スタータ始動等の諸情報に基づいて発せられるＥＣＵの指令に基づいて発核電極７ａに電圧が印加され潜熱蓄熱材５の相変化が促される。このような電圧印加により潜熱蓄熱材５は液相から固相への相変化に伴って発熱し、接触した状態にあるエンジンの外壁２へその熱を伝達する。このとき、断熱材６によりケース３の天板３ａや側板３ｂからの放熱が減少し、潜熱蓄熱材５による熱は効率よくエンジンの外壁２側へ伝達される。これにより、エンジンが直接加熱され暖機が促進される。この結果、エンジン冷間始動時のフリクション低減、燃費向上、排気組成の改善が達成される。エンジンの暖機完了後は、潜熱蓄熱材５がエンジンの外壁２から熱を受け取り、過冷却状態となって次回のエンジン始動に備える。
【００２１】
なお、図２に示したようにエンジンブロック１０の外壁等に潜熱蓄熱装置１を装着したエンジンが本発明におけるエンジンに相当する。
【実施例２】
【００２２】
次に、本発明の実施例２について説明する。実施例２の潜熱蓄熱装置２０が実施例１の潜熱蓄熱装置１と異なる点は、実施例１の潜熱蓄熱装置１のケース３が底板を有さない形状であったのに対し、実施例２の潜熱蓄熱装置２０では、ケース２１は、底板２１ｃを備えた構成となっている。このため、潜熱蓄熱装置２０のケース２１は、天板２１ａ、側板２１ｂ、底板２１ｃにより密閉された空間を形成しており、この空間に実施例１の潜熱蓄熱装置１に用いたものと同一の潜熱蓄熱材５が直接封入された構成となっている。実施例１の潜熱蓄熱装置１では袋４に封入した状態の潜熱蓄熱材５をケース３内に収納した構成となっていたため、この点でも実施例１の潜熱蓄熱装置１と実施例２の潜熱蓄熱装置２０とは異なっている。さらに、潜熱蓄熱装置２０では断熱材６を備えておらず、ケース２１の材質もケース３の材質と比較してより耐熱性の高いものとしている。
【００２３】
このように天板２１ａ、側板２１ｂ、底板２１ｃを備えるケース２１では、底板２１の板厚ｔ１を、ケース２１の他の部分の板厚、すなわち天板の板厚ｔ２、側板の板厚ｔ３よりも薄く成形している。これは、天板２１ａ、側板２１ｂからの放熱を極力抑えて、潜熱蓄熱材５が生じた熱を効率的にエンジンの外壁２側へ伝達するための構成である。このような構成の潜熱蓄熱装置２０も図２に示した潜熱蓄熱装置１の装着位置と同様の位置に装着してエンジンを直接加熱し暖機を促進することができる。この結果、エンジン冷間始動時のフリクション低減、燃費向上、排気組成の改善が達成される。
【００２４】
なお、実施例１の潜熱蓄熱装置１と実施例２の潜熱蓄熱装置２０とにおいて共通する構成要素については図面中、共通する参照番号を付し、その詳細な説明は省略することとする。
【００２５】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、実施例２の潜熱蓄熱装置２０では断熱材６を備えていないが、実施例１の潜熱蓄熱装置１と同様に断熱材６を備えた構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１の潜熱蓄熱装置の構成を示す断面図である。
【図２】エンジンの概略構成を示す模式図であり、潜熱蓄熱装置の装着箇所を示す図である。
【図３】実施例２の潜熱蓄熱装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、２０  潜熱蓄熱装置
２  外壁
３、２１  ケース
３ａ、２１ａ  天板
３ｂ、２１ｂ  側板
２１ｃ  底板
４  袋
５  潜熱蓄熱材
６  断熱材
７  電極コネクタ
７ａ  発核電極
８  ボルト
９  リード線
１０  シリンダブロック
１１  オイルパン
１２  シリンダヘッド
１３  インテークマニホールド
１４  インジェクタ
１５  デリバリパイプ
１６  ヒータパイプ
【図１】
2006316776.tif 000003
【図２】
2006316776.tif 000004
【図３】
2006316776.tif 000005