(57)【要約】【課題】  簡易な構成で確実に潜熱蓄熱材の発核を誘発し、確実に内燃機関の暖機を促進できる潜熱蓄熱装置を提供することを課題とする。【解決手段】  潜熱蓄熱装置（１）は、シール部材（１１）を装着した開口部（４ａ）を有し、エンジン（２）のシリンダブロック（２ａ）内に形成される潜熱蓄熱材（３）の収容室（４）、この収容室（４）に収容された潜熱蓄熱材（３）、誘発ホイール（５）を備えている。誘発ホイール（５）は、収容室（４）の開口部（４ａ）から収容室（４）内側に臨み、潜熱蓄熱材（３）と接触するように設置される。この誘発ホイール（５）は、連結ギア（７）を介してスタータ（６）の駆動力によって駆動される。このような潜熱蓄熱装置（１）は、エンジン（２）の始動時にスタータ（６）が作動すると潜熱蓄熱材（３）が発核して発熱し、エンジン（２）の早期暖機を図ることができる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を加熱する潜熱蓄熱装置であって、
開口部を有し、内燃機関に設置される潜熱蓄熱材の収容室と、
当該収容室に収容された潜熱蓄熱材と、
前記開口部から前記収容室内側に臨む反応誘発部が前記潜熱蓄熱材と接触するように設置された発核手段と、
内燃機関のスタータと、
当該スタータの駆動力を前記発核手段に伝達する動力伝達手段とを備え、
前記スタータが駆動されることにより、前記反応誘発部を移動させることを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の潜熱蓄熱装置において、
前記発核手段は、前記スタータの駆動に伴って回転し、前記反応誘発部が順次回転移動する誘発ホイールであることを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項３】
請求項２記載の潜熱蓄熱装置において、
前記開口部にシール部材を装着し、当該シール部材に当接するように前記誘発ホイールを装着したことを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載の潜熱蓄熱装置を搭載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（発核）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】
このように蓄熱材を用いて内燃機関における暖機を促進するものは多数みられ、蓄熱材の潜熱を利用するための種々の機構が開示されている。例えば、特許文献２には、蓄熱材が収容された加熱部と、この加熱部に隣接して配設された活性材収容室と、これらを連通させる連通部と、この連通部の開閉動作を行う連通部開閉手段とを備えた構成が開示されている。また、この他にも、過冷却状態の蓄熱材に対して針体を挿脱する機構等が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１８２３９３号公報
【特許文献２】特開昭６３−１０５２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の急速暖機装置等では、発核させるための装置、機構が複雑となり、また、その制御も難しかった。特に、過冷却状態の蓄熱材に対して、針体等、他の物質を接触させることによって発核を促す構成とする場合は、発核を誘発する物質の新鮮面を蓄熱材と接触させなければならないことから、さらに機構の構成が複雑になる傾向がある。すなわち、一旦蓄熱材に接触して発核に寄与した部分が再び発核に寄与するためには、その部分が蓄熱材の付着していない新鮮面を備えたものとなっていなければならず、この新鮮面を創出するための機構が複雑となる。さらに、このような機構が正確に作動しなければ、確実に発核させることが困難となる。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成で確実に潜熱蓄熱材の発核を誘発し、確実に内燃機関の暖機を促進することのできる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潜熱蓄熱装置は、内燃機関を加熱する潜熱蓄熱装置であって、開口部を有し、内燃機関に設置される潜熱蓄熱材の収容室と、当該収容室に収容された潜熱蓄熱材と、前記開口部から前記収容室内側に臨む反応誘発部が前記潜熱蓄熱材と接触するように設置された発核手段と、内燃機関のスタータと、当該スタータの駆動力を前記発核手段に伝達する動力伝達手段とを備え、前記スタータが駆動されることにより、前記反応誘発部を移動させることを特徴とする（請求項１）。このような構成とすれば、簡易な構成であるにもかかわらず、確実に潜熱蓄熱材の発核を誘発し、潜熱を引き出して内燃機関の早期暖機完了を達成することができる。ここで、潜熱の利用は、特に内燃機関の冷間始動時であるが、本発明では、内燃機関の始動時に必ず作動させるスタータにより発核手段の駆動を行っているため、このような要求にも合致している。
【０００８】
このような潜熱蓄熱装置では、前記発核手段は、前記スタータの駆動に伴って回転し、前記反応誘発部が順次回転移動する誘発ホイールとすることができる（請求項２）。このような誘発ホイールを備えた構成とした場合には、さらに、前記開口部にシール部材を装着し、当該シール部材に当接するように前記誘発ホイールを装着した構成とすることが望ましい（請求項３）。本発明は、スタータの駆動力を、動力伝達手段を介して発核手段の反応誘発部を移動させるものである。ここで、「反応誘発部を移動」とは、発核をさせるために反応誘発部を収容室内の潜熱蓄熱材に接触させる動作を指し、例えば反応誘発部を針状に形成し、スタータの動きを、潜熱蓄熱材に対して挿脱するような針状の反応誘発部の動きに変換する構成とすることもできる。しかし、スタータによる回転力をそのまま回転運動として発核手段に伝達すれば効率がよく、また、簡易な構成とすることができる。そこで、本発明では、発核手段として、スタータの回転力をそのまま回転運動として伝達することができる誘発ホイールを採用している。このような誘発ホイールは、その周面が反応誘発部に相当し、回転することによって収容室内の潜熱蓄熱材に接触する部分、すなわち反応誘発部が連続的に移動する。これにより潜熱蓄熱材には常に新しい部分（新鮮面）が接触することになり、確実に発核をさせることができる。
また、収容室の開口部にシール部材を装着し、このシール部材に当接するように誘発ホイールを装着すれば、潜熱蓄熱材の漏れ防止をするだけでなく、誘発ホイールの表面（反応誘発部）に付着した潜熱蓄熱材が誘発ホイールの回転に伴ってシール部材によって拭い取られ、新鮮面を創出することができる。
【０００９】
なお、前記収容室は、内燃機関のシリンダブロック内に設ける等、本発明の潜熱蓄熱装置により加熱することが有効な内燃機関の各所に設置することができる。また、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。
【００１０】
以上説明したような潜熱蓄熱装置を種々の内燃機関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４）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スタータの駆動力を、動力伝達手段を介して発核手段に伝達し、収容室内の潜熱蓄熱材に接触する反応誘発部を移動させるようにしたので、新鮮面を順次潜熱蓄熱材に接触させることのできる簡易な構成とすることができる。
【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図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の潜熱蓄熱装置１を組み込んだ本発明の内燃機関に相当するエンジン２の構成を示す模式図であり、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は正面から見た図である。潜熱蓄熱装置１は、潜熱蓄熱材３を収容し、開口部４ａを備えた収容室４を備えている。さらに、本発明の発核手段に相当する誘発ホイール５とスタータ６、このスタータ６の駆動力を誘発ホイール５に伝達する本発明の動力伝達手段に相当する連絡ギア７を備えている。この連絡ギア７と誘発ホイール５とは共通の軸８の端部に位置している。
【００１４】
クランクシャフト９の端部に装着されたフライホイール１０を有するエンジン２は、シリンダブロック２ａの上側にシリンダヘッド２ｂ、下側にオイルパン２ｃが組み付けられた構成となっており、シリンダブロック２ａ内に収容室４が形成されている。この収容室４内に収容される潜熱蓄熱材３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。
【００１５】
図２は、図１において破線で囲んだＡ部の拡大図であるが、収容室４の開口部４ａにはシール部材１１が装着され、この開口部４ａから収容室４の内側に反応誘発部５ａが臨むように誘発ホイール５が取り付けられている。ここで、反応誘発部５ａは、誘発ホイール５の外周部に相当するが、誘発ホイール５が矢示１２のように回転することにより順次潜熱蓄熱材３に接触する箇所が移動することになる。
【００１６】
次に、スタータ６であるが、スタータ６は、従来、通常のエンジンに搭載されているものと何ら異なるところはない。すなわち、図１における矢示１３のように出没可能な軸６ａの一端にピニオンギア１４が装着されている。このピニオンギア１４は、スタータ６のクランキング時に迫り出し、フライホイール１０の外周に形成した歯１０ａと連結ギア７とに噛み合うことになる。なお、図１（ａ）及び（ｂ）は、いずれもピニオンギア１４が未だ迫り出しておらず、フライホイール１０の外周に形成した歯１０ａ、連結ギア７とに噛み合っていない状態を示している。また、図１（ｂ）に示したようにフライホイール１０とピニオンギア１４とが直接噛み合うことはない。
【００１７】
以上のように構成される潜熱蓄熱装置１の動作につき、順を追って説明する。
まず、図示しないイグニッションがＯＮとされ、スタータ６の始動が行われると、ピニオンギア１４が迫り出し、フライホイール１０の外周に形成した歯１０ａと連結ギア７とに噛み合う。このような状態となることによりスタータ６の駆動力が連結ギア７を介して誘発ホイール５に伝達され、誘発ホイール５が回転する。誘発ホイール５は、収容室４の外側に位置していた部分が順次反応誘発部５ａとして収容室４内に移動する。収容室４の外側に位置していた部分、すなわち、新鮮面が収容室４内の潜熱蓄熱材３と接触することにより潜熱蓄熱材３は発核する。ここでさらに、収容室４の外側に位置している部分は開口部４ａの周囲に装着したシール部材１１と擦れ合うことにより、付着していた潜熱蓄熱材３が拭い取られ、きれいな新鮮面を創出することができるので、確実な発核を促すことができる。
発核することにより潜熱蓄熱材３は発熱することとなり、この熱（潜熱）によりシリンダブロック２ａを温めることができ、エンジン２の早期暖機完了を達成することができる。
【００１８】
一方、スタータ６の駆動力はフライホイール１０を介してエンジン２を始動させることになるが、エンジン２が始動し、スタータ６が停止すれば、誘発ホイール５の回転も停止するため、発核作用も停止する。また、エンジン２の暖機完了後は、潜熱蓄熱材３がシリンダブロック２ａ等から熱を受け取り、過冷却状態となって次回のエンジン始動に備えることができる。
【００１９】
以上説明したように、潜熱蓄熱装置１は、発核のための動作や発核を誘発するための新鮮面の創出に電気信号を発する複雑な回路等を必要とせず、簡易な機構で効率よく発核させることができる。すなわち、簡易な機械的構造によりエンジン２の始動動作と共に確実に発核を起こすことが可能である。
【００２０】
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、潜熱蓄熱材３を収容した収容室４の設置場所は、シリンダブロック２ａの内部に限定されることはなく、エンジン２の早期暖機完了に有効な箇所に適宜設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】潜熱蓄熱装置を組み込んだエンジンの構成を示す模式図であり、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は正面から見た図である。
【図２】図１中、Ａ部の拡大図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  潜熱蓄熱装置
２  エンジン
２ａ  シリンダブロック
２ｂ  シリンダヘッド
２ｃ  オイルパン
３  潜熱蓄熱材
４  収容室
４ａ  開口部
５  誘発ホイール
５ａ  反応誘発部
６  スタータ
６ａ  軸
７  連結ギア
８  軸
９  クランクシャフト
１０  フライホイール
１０ａ  歯
１１  シール部材
１４  ピニオンギア
【図１】
2006316774.tif 000003
【図２】
2006316774.tif 000004