(57)【要約】【課題】バッテリーの大型化をすることなくエンジンの始動、稼働のための電力及び蓄熱材の発核のための電力を確保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。【解決手段】潜熱蓄熱装置（１）は、内部に蓄熱材（４）が封入され、エンジン（２）のシリンダブロック（３）に形成されたウォータジャケット（５）内に収容される容器（６）、蓄熱材（４）を発核させる発核誘発部（１１）、この発核誘発部（１１）を作動させるアクチュエータ（９）を備えている。また、このアクチュエータ（９）を作動させるための電気を蓄えるコンデンサ（７）を備えている。コンデンサ（７）はエンジン２が稼働しているときに帯電し、エンジン（２）の始動時にアクチュエータ（９）の駆動電源として用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン暖機の際に昇温対象となる部位の周囲に配置された蓄熱材と、
当該蓄熱材を発核させる発核手段と、
当該発核手段の駆動電源となるコンデンサと、
を備えたことを特徴とした潜熱蓄熱装置。
【請求項２】
エンジン暖機の際に昇温対象となる部位の周囲に配置された蓄熱材と、
当該蓄熱材を発核させる発核手段と、
当該発核手段の駆動電源と、
を備え、
前記発核手段への通電は、エンジンスタータへの通電後に行うことを特徴とした潜熱蓄熱装置。
【請求項３】
請求項２記載の潜熱蓄熱装置において、
前記発核手段への通電は、エンジン始動後に行うことを特徴とした潜熱蓄熱装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の潜熱蓄熱装置において、
前記発核手段は、
発核誘発部と、当該発核誘発部を押圧するアクチュエータと、
を備えたことを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の潜熱蓄熱装置において、
前記蓄熱材は、エンジンのシリンダブロックに形成されたウォータジャケット内に収容される容器内に封入されたことを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載の潜熱蓄熱装置を組み込んだことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに組み込まれる潜熱蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷間始動時のエンジンは、フリクションの低下、燃費向上、出力向上、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。特に、シリンダボアやピストン、クランクシャフト等の摺動部を有する構成要素は効率のよい運転を実現するために早期暖機完了が望まれる。通常のエンジンは筒内爆発が開始されるとシリンダブロックやシリンダヘッド等のエンジン構成要素、さらに、これらのエンジン構成要素に形成された油路中を循環するエンジンオイルが温められ、徐々に暖機が進行する。
従来、このようなエンジン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、エンジンの冷間始動時に、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。
【０００３】
なお、蓄熱材はいわゆる過冷却状態から何らかの刺激を受けることによって液相状態から固相状態への相変化を開始し、この際、潜熱の放熱を行うことが知られている。特許文献１に開示された急速暖機装置は、蓄熱材に対して電圧を印加することによって蓄熱材の相変化を誘発しているが、蓄熱材へ刺激を付与する発核装置をアクチュエータによって作動させて蓄熱材の相変化を開始させる構成も考えられる。
【０００４】
【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】
【０００５】
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。
【０００６】
ここで、蓄熱材を発核させるために蓄熱材に電圧を印加したり、発核手段に通電したりすると多量の電力が消費される。エンジンを始動させ、また、稼働させるためにはエンジンが備える各種機器はバッテリーから供給される電力を消費する。このため、従来の装置においてエンジンの始動、稼働のための電力、及び、蓄熱材の発核のための電力を確保するためには、バッテリーの大型化が避けられない。
【０００７】
しかしながら、バッテリーの大型化は、車両搭載時にその大きさや重量が問題となると考えられるし、装置のコストアップともなる。
【０００８】
そこで、本発明は、バッテリーの大型化をすることなくエンジンの始動、稼働のための電力及び蓄熱材の発核のための電力を確保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】
【０００９】
かかる課題を解決するための、本発明の潜熱蓄熱装置は、エンジン暖機の際に昇温対象となる部位の周囲に配置された蓄熱材と、当該蓄熱材を発核させる発核手段と、当該発核手段の駆動電源となるコンデンサと、を備えたことを特徴とする（請求項１）。エンジンが備える通常のバッテリーとは別にコンデンサを備え、このコンデンサを発核手段の駆動電源として利用する構成である。エンジンは一旦始動してしまえばオルタネータ等により自ら発電することができるため、このようにして発電した電気をコンデンサに帯電させて溜めておき、発核手段を作動させるときはコンデンサに溜められた電気を利用する。これにより、発核手段の作動によってエンジン始動のためのバッテリーの電力を消費してしまうことがない。すなわち、バッテリーの電力にほとんど依存することなく発核手段を作動させることができ、バッテリーの大型化も不要となる。
【００１０】
なお、エンジン暖機の際に昇温対象となる部位の周囲は、例えば、シリンダボア壁等、早期暖機完了が望まれる部位を適宜含めることができる。また、このような潜熱蓄熱装置に用いられる蓄熱材としては、従来周知の蓄熱材、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。
【００１１】
また、他の潜熱蓄熱装置は、エンジン暖機の際に昇温対象となる部位の周囲に配置された蓄熱材と、当該蓄熱材を発核させる発核手段と、当該発核手段の駆動電源と、を備え、前記発核手段への通電は、エンジンスタータへの通電後に行うことを特徴とする（請求項２）。このような潜熱蓄熱装置では、前記発核手段への通電は、エンジン始動後に行う構成とすることができる（請求項３）。エンジンは通常エンジンスタータに通電することによって始動させ、一旦始動すればオルタネータ等により自ら発電することができる。このため、まずはエンジンスタータに通電し、望ましくはエンジンを始動させた後に発核手段への通電を行う。これにより、発核手段への通電でバッテリーの電力を消費してしまうことがなく、エンジンを始動させることができる。この結果、バッテリーの大型化も不要となる。また、コンデンサ等の発核手段の駆動電源となるものを新たに備えなくてもよい。
【００１２】
このような潜熱蓄熱装置における前記発核手段は、発核誘発部と、当該発核誘発部を押圧するアクチュエータと、を備えた構成とすることができる（請求項４）。蓄熱材はいわゆる過冷却状態から何らかの刺激を受けることによって液相状態から固相状態への相変化を開始し、この際、潜熱の放熱を行う。このような刺激を付与する発核誘発部は、アクチュエータによって作動し、蓄熱材に対して出没する針体等、従来、周知の手段を採用することができる。
【００１３】
このような潜熱蓄熱装置における前記蓄熱材は、エンジンのシリンダブロックに形成されたウォータジャケット内に収容される容器内に封入された構成とすることができる（請求項５）。このような構成とすることにより、蓄熱材の配置が容易となる。
【００１４】
このような潜熱蓄熱装置を従来あるエンジンに組み込めば、本発明のエンジンとすることができる（請求項６）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、発核手段の駆動電源となるコンデンサを備えたり、エンジンが始動し、発電される状態となった後に発核手段に通電するようにしたりしたので、発核手段への通電によってバッテリーが電力不足に陥ることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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】
【００１７】
図１は、本発明の潜熱蓄熱装置１を装着したエンジン２の概略構成を示す図であり、（ａ）はシリンダヘッドを取り外した状態のシリンダブロック３をシリンダヘッド装着側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。潜熱蓄熱装置１は、内部に蓄熱材４が封入され、エンジン２のシリンダブロック３に形成されたウォータジャケット５内に収容される容器６を備える。容器６は、ウォータジャケット５内のシリンダブロック３のボア側壁３ａ側へ配置し、シリンダブロック外壁３ｂと容器６との間に冷却水を流通させる構成となっている。すなわち、エンジン暖機の際に昇温対象となる部位をボア側壁３ａとして蓄熱材４を配置している。この容器６に封入された蓄熱材４は、酢酸ナトリウム３水和物である。酢酸ナトリウム３水和物は、融点がおよそ５８℃であり、−２０℃程度まで過冷却状態を維持することができる。この潜熱をエンジン２の加温、暖機に利用することができる。このような蓄熱材４は、通常、エンジン始動前（冷間時）は液相の過冷却状態となっている。容器６には、本発明における発核手段を構成する発核誘発部１１が取り付けられており、さらに、この発核誘発部１１を押圧するアクチュエータ９が装着されている。発核誘発部１１はプレート状をなしており、アクチュエータによって押圧されることによって過冷却状態の蓄熱材４に刺激を与え、蓄熱材４の発核、すなわち相変化を誘発する。アクチュエータ９にはエンジン２のクランクシャフトによって駆動されて発電を行うオルタネータ１０が接続されている。アクチュエータ９とオルタネータ１０とを結ぶケーブル１５にはオルタネータ１０側から順にコンデンサ７、スイッチ１３が介装されている。
【００１８】
アクチュエータ９とスイッチ１３は、ＥＣＵ（Electronic  control  unit）８に電気的に接続されている。このＥＣＵ８にはイグニション１６が接続されている。イグニション１６にはバッテリー１４と接続されたエンジンスタータ１２が接続されている。バッテリー１４は、オルタネータ１０とも接続されている。
【００１９】
次に、以上のように構成される潜熱蓄熱装置１の動作について説明する。まず、エンジン２が始動しているときは、ＥＣＵ８はスイッチ１３をオフの状態としている。これにより、オルタネータ１０で発電された電気の一部がコンデンサ７に帯電し、蓄えられる。コンデンサ７は、エンジン２が停止した後も帯電した状態を維持する。なお、オルタネータ１０によって発電された電気はバッテリー１４にも蓄えられる。また、蓄熱材４は、エンジン２から熱を受け取り、エンジン２が停止し、冷却が進むと共に過冷却状態へと移行する。
【００２０】
エンジン２が停止し、冷間始動となるときは、ＥＣＵ８は、イグニション１６のオン信号に基づいてアクチュエータ９に始動指令を発すると共にスイッチ１３をオン状態とする。これにより、コンデンサ７に蓄えられていた電気によってアクチュエータ９が駆動され、発核誘発部１１が押圧される。発核誘発部１１が押圧されることにより、蓄熱材４の液相から固相への相変化が誘発され、潜熱が放出される。これによりシリンダブロック３のボア側壁３ａを中心に温められ、暖機が促進される。
【００２１】
イグニション１６がオン状態とされた後は、エンジンスタータ１２が駆動され、エンジン２が始動されることとなるが、エンジンスタータ１２はバッテリー１４から供給される電力により駆動される。すなわち、アクチュエータ９の駆動源とエンジンスタータ１２の駆動源とは異なっている。このように、アクチュエータ９がコンデンサ７に蓄えられた電気によって駆動されることから、アクチュエータ９の駆動に起因してエンジンスタータ１２を駆動するためのバッテリーの電力が不足する事態を回避することができる。このため、アクチュエータ９を作動させるタイミングはエンジンスタータ１２の駆動の前後を問わず行うことができ、アクチュエータ９をエンジンスタータ１２の駆動前に作動させれば、早期の暖機を図ることができる。なお、エンジン２が始動した後は、ＥＣＵ８は再びスイッチ１３をオフ状態とし、コンデンサ７に帯電させ、次回のアクチュエータ９の作動に備える。
【実施例２】
【００２２】
次に、本発明の実施例２について図２を参照しつつ説明する。図２は、本発明の潜熱蓄熱装置３１を装着したエンジン２の概略構成を示す図であり、（ａ）はシリンダヘッドを取り外した状態のシリンダブロック３をシリンダヘッド装着側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。潜熱蓄熱装置３１は、内部に蓄熱材４が封入され、エンジン２のシリンダブロック３に形成されたウォータジャケット５内に収容される容器６を備える。このように、実施例２の潜熱蓄熱装置３１は実施例１の潜熱蓄熱装置１と共通する基本構成となっている。但し、実施例１の潜熱蓄熱装置１がコンデンサ７とスイッチ１３とを備えていたのに対し、実施例２の潜熱蓄熱装置３１はこれらを備えていない点で相違する。このため、実施例２の潜熱蓄熱装置３１が備えるアクチュエータ９はバッテリー１４と接続されており、バッテリー１４から電力供給を受けて駆動される構成となっている。なお、他の構成は実施例１と異なるところがないので、共通する構成要素には図面中、同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２３】
以上のように構成される潜熱蓄熱装置３１の動作、特に、エンジン２の冷間始動時の動作につき説明する。エンジン２はユーザがイグニション１６をオンとし、エンジンスタータ１２への通電が行われると始動するが、ＥＣＵ８は、エンジン２が始動したか否かの判定を行う。ＥＣＵ８は、エンジン２の始動を確認した後、アクチュエータ９へ始動指令を発する。アクチュエータ９はＥＣＵ８からの始動指令により、バッテリー１４からの電力の供給を受けて駆動され、発核誘発部１１を押圧する。発核誘発部１１が押圧されることにより、蓄熱材４の液相から固相への相変化が誘発され、潜熱が放出される。これによりシリンダブロック３のボア側壁３ａを中心に温められ、暖機が促進される。
【００２４】
このように、本実施例の潜熱蓄熱装置３１は、エンジン２が始動した後にアクチュエータ９を作動させるので、アクチュエータ９の駆動に起因してエンジンスタータ１２を駆動するためのバッテリーの電力が不足する事態を回避することができる。すなわち、エンジン２が始動し、稼働した状態では、オルタネータ１０による発電が継続的に行われることからアクチュエータ９の駆動に電力を消費しても、バッテリー１４が電力不足に陥る危険性は低い。このように、アクチュエータ９を作動させるタイミングをエンジン始動後とすることにより、バッテリー１４を大型化することなく、エンジンスタータ１２を駆動することによるエンジン２の始動、アクチュエータ９の作動を安定して行うことができる。
【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。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１の潜熱蓄熱装置を装着したエンジンの概略構成を示す図であり、（ａ）はシリンダヘッドを取り外した状態のシリンダブロックをシリンダヘッド装着側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】実施例２の潜熱蓄熱装置を装着したエンジンの概略構成を示す図であり、（ａ）はシリンダヘッドを取り外した状態のシリンダブロックをシリンダヘッド装着側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  潜熱蓄熱装置
２  エンジン
３  シリンダブロック
３ａ  ボア側壁
３ｂ  シリンダブロック外壁
４  蓄熱材
５  ウォータジャケット
６  容器
７  コンデンサ
８  ＥＣＵ
９  アクチュエータ
１１  発核誘発部
１２  エンジンスタータ
１３  スイッチ
１４  バッテリー
１６  イグニッション
【図１】
2008255943.tif 000003
【図２】
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