(57)【要約】【課題】蓄熱性能を有しかつ耐振性を向上させた車両用蓄熱器を提供する。【解決手段】外側タンクと内側タンクの二重構造を有しかつ外側タンクと内側タンクの間が真空である車両用蓄熱器において、外側タンクと内側タンクは開口をそれぞれ有し、外側タンクの開口と内側タンクの開口がそれらの周全体で共に接合されており、内側タンクの振動を抑制する手段を備えており、少なくとも車両停止時において外側タンクと内側タンクは接合部以外では互いに離間している。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側タンクと内側タンクの二重構造を有しかつ前記外側タンクと前記内側タンクの間が真空である車両用蓄熱器において、
前記外側タンクと前記内側タンクは開口をそれぞれ有し、前記外側タンクの開口と前記内側タンクの開口がそれらの周全体で共に接合されており、前記内側タンクの振動を抑制する手段を備えており、少なくとも車両停止時において前記外側タンクと前記内側タンクは前記接合部以外では互いに離間していることを特徴とする車両用蓄熱器。
【請求項２】
前記振動抑制手段は、前記外側タンクの内面もしくは前記内側タンクの外面に設けられたストッパであることを特徴とする請求項１に記載の車両用蓄熱器。
【請求項３】
前記振動抑制手段は、前記内側タンクに取り付けられたダイナミックダンパであることを特徴とする請求項１に記載の車両用蓄熱器。
【請求項４】
前記振動抑制手段は、前記外側タンクの内面に取り付けられた第一磁石と、前記内側タンクの外面に取り付けられた第二磁石とで構成されており、前記第一磁石と前記第二磁石は互いに同極が面していることを特徴とする請求項１に記載の車両用蓄熱器。
【請求項５】
前記振動抑制手段は、延伸及び後退可能に前記外側タンクに設けられた第一係合部と、前記第一係合部と係合可能でありかつ前記内側タンクに設けられた第二係合部とで構成されたロック機構であり、車両運転中において前記第一係合部が延伸して前記第二係合部と係合することにより前記外側タンクと前記内側タンクが固定されることを特徴とする請求項１に記載の車両用蓄熱器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用蓄熱器に関する。とりわけ、本発明は、耐振性を向上させた車両用蓄熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水冷式内燃機関（エンジン）の暖機促進を図るためにエンジンから流出する高温の冷却水をエンジン再始動時にエンジンに導入するために、冷却水を保温貯蔵するタンク状の蓄熱器を冷却水回路に配設するのが一般的である。蓄熱器は、外側タンクと内側タンクの二重構造であり、外側タンクと内側タンクの間を真空に保つことにより、内側タンク内で冷却水の効率的に保温している。より一層効果的に保温するために、蓄熱器１０の外側タンク２と内側タンク３の接触面積を可能な限り小さくすることが好ましく、従来では、図１に示すように、外側タンク２と内側タンク３は、各々が有する開口の周縁全体で接合された部分のみで接続されている。
【０００３】
ところで、蓄熱器は、例えば、車両のサイドメンバーにブラケットを介して片持ち式で取り付けられている。そのため、車両運転中に発生する振動は、比較的に容易にサイドメンバー及びブラケットを介して蓄熱器に伝播する。その結果、外側タンクの内部で内側タンクが振動する結果、両タンクの接合部には、引張り応力が繰り返して発生し、この接合部を起点として疲労破壊が生じて蓄熱器が破損する危険があるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記問題点を解決するために、本発明は、蓄熱性能を有しかつ耐振性を向上させた車両用蓄熱器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る車両用蓄熱器によれば、外側タンクと内側タンクの二重構造を有しかつ外側タンクと内側タンクの間が真空である車両用蓄熱器において、外側タンクと内側タンクは開口をそれぞれ有し、外側タンクの開口と内側タンクの開口がそれらの周全体で共に接合されており、内側タンクの振動を抑制する手段を備えており、少なくとも車両停止時において外側タンクと内側タンクは接合部以外では互いに離間している。これにより、車両停止時において外側タンクと内側タンクは接合部以外において離間しているので、内側タンク内で貯蔵している冷却水の熱を外側タンクにほとんど伝えず、車両運転中において内側タンクの振動を抑制することができる。すなわち、蓄熱性能と耐振性を両立することができる。
【０００６】
本発明の請求項２に係る車両用蓄熱器によれば、請求項１に係る車両用蓄熱器において、振動抑制手段は、外側タンクの内面もしくは内側タンクの外面に設けられたストッパである。これにより、車両停止時においてストッパが設けられた外側タンクと内側タンクは接合部以外において離間しているので、内側タンク内で貯蔵している冷却水の熱をストッパ及び外側タンクにほとんど伝えず、車両運転中において内側タンクの振動を抑制することができる。
【０００７】
本発明の請求項３に係る車両用蓄熱器によれば、請求項１に係る車両用蓄熱器において、振動抑制手段は、内側タンクに取り付けられたダイナミックダンパである。これにより、常に外側タンクとダイナミックダンパが設けられた内側タンクは接合部以外において離間しているので、内側タンク内で貯蔵している冷却水の熱を外側タンクにほとんど伝えず、車両運転中においてダイナミックダンパにより内側タンクの振動を抑制することができる。
【０００８】
本発明の請求項４に係る車両用蓄熱器によれば、請求項１に係る車両用蓄熱器において、振動抑制手段は、外側タンクの内面に取り付けられた第一磁石と、内側タンクの外面に取り付けられた第二磁石とで構成されており、第一磁石と第二磁石は互いに同極が面している。これにより、常に第一磁石が設けられた外側タンクと第二磁石が設けられた内側タンクは接合部以外において離間しているので、内側タンク内で貯蔵している冷却水の熱を外側タンクにほとんど伝えず、車両運転中において第一磁石及び第二磁石により内側タンクの振動を抑制することができる。
【０００９】
本発明の請求項５に係る車両用蓄熱器によれば、請求項１に係る車両用蓄熱器において、振動抑制手段は、延伸及び後退可能に外側タンクに設けられた第一係合部と、第一係合部と係合可能でありかつ内側タンクに設けられた第二係合部とで構成されたロック機構であり、車両運転中において第一係合部が延伸して第二係合部と係合することにより外側タンクと内側タンクが固定される。これにより、車両停止時において外側タンクと内側タンクは接合部以外において離間しているので、内側タンク内で貯蔵している冷却水の熱をストッパ及び外側タンクにほとんど伝えず、車両運転中において内側タンクの振動を抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照して説明する。最初に本発明の第一実施例について説明する。図２は本発明の第一実施例の車両用蓄熱器の断面図である。１０は車両用蓄熱器を全体的に示している。蓄熱器１０は、外側タンク２と内側タンク３の二重構造である。外側タンク２及び内側タンク３の各々は、底面において開口を有し、これら開口は、例えば溶接によって周全体で接合されて接合部６を形成する。外側タンク２と内側タンク３はこの接合部６のみで接触し、かつ外側タンク２と内側タンク３の間の空間において真空状態を保っているので、内側タンク２内に貯蔵する冷却水の熱を外側タンク２へほとんど伝えないことが保証されている。
【００１１】
次に内側タンク３に設けるバルブ４について説明する。内側タンク３の開口部をシールするために蓄熱器１０の接合部６の内部にバルブ４を圧接させて接合部６の周全体と内側タンク３の間をシールしている。また、より効果的にシールするために、このシール部の上方すなわち内側タンク３とバルブ４の間にＯリング７を挿入する。また、バルブ４を通して内側タンク３内外へ冷却水を流すために、内燃機関の冷却水回路の一部である流入管８を貫通させるための孔と、冷却水回路の一部である流出管９を貫通させるための孔とが形成されている。
【００１２】
蓄熱器１０の取付方法について説明する。蓄熱器１０を車両ボディに取り付けるためにブラケット５を用いている。ブラケット５は、その一端で外側タンク２の周縁全体を包囲して蓄熱器１０を保持し、その他端で車両ボディのサイドメンバー１に取り付けられるように構成されている。図２に示すように、蓄熱器１０は、本実施例では二つのブラケット５を介して車両ボディに片持ち式で取り付けられている。
【００１３】
次に蓄熱器１０の振動時の挙動について説明する。車両運転時には主に路面の凹凸により上下動するタイヤを介して車両の各部が振動する。特に、車両用蓄熱器にはサイドメンバー１及びブラケット５を介して振動が伝播する。このような場合において、蓄熱器１０の外側タンク２と内側タンク３は前述のように接合部６のみで接合されているために振動剛性が低いので、内側タンク３が外側タンク２の内部で振動し、外側タンク２と内側タンク３の接合部６において引張り応力が繰り返し発生することとなる。この引張り応力の大きさは疲労破壊が起こりうる疲労限度を越えているので、引張り応力の繰り返す数が一定数に達すると疲労破壊が発生して蓄熱器１０が破損する可能性があり、蓄熱器１０は耐振性に乏しいという問題がある。
【００１４】
これに対して、本発明によれば、蓄熱性能を向上させるために車両停止時において外側タンク２と内側タンク３を離間させるという要求を満たしつつ、以下に示す振動抑制手段を提供することにより、外側タンク２と内側タンク３の振動を抑制し、それにより、接合部６に生じる引張り応力を常に疲労限度未満に低減することにより、蓄熱器１０を疲労破壊させない、すなわち耐振性を向上させることができる。
【００１５】
第一実施例では、振動抑制手段として、外側タンク２の内周全体もしくは内側タンク３の外周全体にわたって筒状のストッパ１１ａ、１１ｂを配置している。すなわち、ストッパ１１ａもしくは１１ｂを内側タンク３の半径外方向において内側タンク３を包囲させている。これにより、内側タンク３の振幅はストッパ１１ａもしくは１１ｂにより制限される。
【００１６】
この振動の抑制と応力の低減について図３を参照しつつ説明する。図３は内側タンク３の振動の周波数ｆに対する接合部６の引張り応力σの関係を示したグラフである。振動抑制手段を用いない場合では、点線に示す応力曲線Ａに示すように、特定の周波数域において疲労限度σｗを越えているが、実線に示す本実施例の応力曲線Ｂは、ストッパ１１ａもしくは１１ｂの作用で振幅が低減されるため、任意の周波数域において疲労限度σｗよりも小さな値に低減することができる。すなわち、疲労破壊を防ぐことができ、その結果、蓄熱器の耐振性を向上させることができる。
【００１７】
次に第二実施例について説明する。図４は第二実施例の車両用蓄熱器の断面図である。本実施例では、振動抑制手段としてダイナミックダンパ１２を設けている点が第一実施例と異なるが、他の点については第一実施例とほぼ同じである。ダイナミックダンパ１２が内側タンク３の上面に設けられている。ダイナミックダンパ１２は、錘１２ａと、錘１２ａと内側タンク３の上面との間に介挿されるばね１２ｂとで構成されている。このような構成により、車両運転中において外側タンク２の中で振動する内側タンク３は、取り付けられているダイナミックダンパ１２の作用により振動が抑制される。
【００１８】
この振動の抑制と応力の低減について図５を参照しつつ説明する。図５は接合部において生じる振動の周波数ｆに対する接合部において発生する引張り応力σの関係を示したグラフである。振動抑制手段を用いない応力曲線Ａが疲労限度σｗを越えているのに対して、実線に示す本実施例の応力曲線Ｃは、ダイナミックダンパ１２の作用で振幅を低減させることにより、任意の周波数域において疲労限度σｗよりも小さな値に低減することができ、その結果、蓄熱器の耐振性を向上させることができる。
【００１９】
次に第三実施例について説明する。図６は第三実施例の車両用蓄熱器の断面図である。本実施例では、振動抑制手段として磁石１３を設けている点が上記実施例と異なっているが、他の点については上記実施例とほぼ同じである。磁石１３は、外側タンクの内面に取り付けられた筒状の第一磁石部１３ａと、内側タンクの外周に取り付けられた筒状の第二磁石部１３ｂとで構成されている。なお、第一磁石１３ａと第二磁石１３ｂは、互いに対向する側の極性が同じである。これにより、第二磁石１３ｂの取り付けられた内側タンク３は、第一磁石１３ａの磁気的な反発力によって外側タンク２内の中央方向に付勢されるようになるため、振動が抑制されるようになっている。
【００２０】
この振動の抑制と応力の低減について図７を参照しつつ説明する。図７は接合部において生じる振動の周波数ｆに対する接合部において発生する引張り応力σの関係を示したグラフである。実線に示す本実施例の応力曲線Ｄは、磁石１３の作用で振幅を低減し、任意の周波数域において疲労限度σｗよりも小さな値に低減することができ、その結果、蓄熱器の耐振性を向上させることができる。
【００２１】
最後に第四実施例について説明する。図８は第四実施例の車両用蓄熱器のロック機構の作動時の断面図であり、図９は第四実施例のロック機構１４の作動停止時の車両用蓄熱器の断面である。本実施例では、振動抑制手段としてロック機構１４を設けている点が上記実施例と異なっているが、他の点については上記実施例とほぼ同様である。図８及び９に示すように、ロック機構１４は、上内面に設けられた基部１４ａと、基部１４ａに収納されて延伸及び後退可能な軸１４ｂと、軸１４ｂと係合しうる内側タンク３の上外面に設けられた凹所１４ｃとで構成されている。基部１４ａの内部には、サーボモータ（図示せず）が収納されており、このサーボモータと連結された軸１４ｂは、サーボモータの回転により、延伸又は後退するように構成されている。軸１４ｂは、その延伸位置において凹所１４ｃと係合して外側タンク２と内側タンク３を固定し、他方、後退位置において基部１４ａ内に収納される。また、サーボモータは、ＥＰＵ（図示せず）を介して車速センサ１５と連結されており、車速センサ１５の出力に応じて軸１４ｂを延伸又は後退させるようにロック機構１４を制御することができる。
【００２２】
本実施例では、車両運転中、すなわち車速センサ１５において検出した速度が０でない時に軸１４ｂを延伸させて凹所１４ｃと係合させて外側タンク２と内側タンク３を固定し、振動をほぼなくし、疲労破壊を防ぐことができる。また、蓄熱器１０において冷却水を効率的に蓄熱する必要がある車両停止時、すなわち車速センサ１５において検出した速度が０である時、軸１４ａを後退させることにより、外側タンク２と内側タンク３の接触面積を低減することができ、蓄熱器１０の蓄熱性能と耐振性の向上を両立することができる。
【００２３】
第四実施例では、ロック機構の作動を解除する条件、すなわち軸１４ａを後退させる条件を車両の速度が０であることとしていたが、車両が信号などの一時停止時などの条件等を含まないために、例えば、３０分以上車両の速度が０であることや、イグニッションキーがＯＦＦであることをロック機構の作動解除条件としてもよい。
【００２４】
また、第一実施例のストッパ１１の変形例として、ストッパ１１の軽量化を図るために、外側タンクの内面もしくは内側タンクの外面の周方向全体でなく周方向の一部分のみにストッパ１１を配置してもよい。この場合、例えば、ストッパ１１ａ、１１ｂを８つに分割し、８つのストッパ１１ａ、１１ｂを周方向に４５°間隔で離間させて配置させてもよい。また、第二実施例の磁石１３の変形例として、磁石１３の軽量化を図るために、第一磁石１３ａ及び第二磁石１３ｂの周方向の一部分のみに配置させてもよい。この場合、例えば、第一磁石１３ａ及び第二磁石１３ｂを８つに分割し、８つの第一磁石１３ａ及び第二磁石１３ｂを周方向に４５°間隔で離間させて配置させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の車両用蓄熱器の断面図である。
【図２】本発明の第一実施例の車両用蓄熱器の断面図である。
【図３】第一実施例の車両用蓄熱器を用いた時の振動周波数に対する接合部の応力を示すグラフである。
【図４】本発明の第二実施例の車両用蓄熱器の断面図である。
【図５】第二実施例の車両用蓄熱器を用いた時の振動周波数に対する接合部の応力を示すグラフである。
【図６】本発明の第三実施例の車両用蓄熱器の断面図である。
【図７】第三実施例の車両用蓄熱器を用いた時の振動周波数に対する接合部の応力を示すグラフである。
【図８】本発明の第四実施例の車両用蓄熱器の作動時の断面図である。
【図９】本発明の第四実施例の車両用蓄熱器の作動停止時の断面図である。
【符号の説明】
２…外側タンク
３…内側タンク
１０…車両用蓄熱器
１１…振動抑制手段
１２…振動抑制手段
１３…振動抑制手段
１４…振動抑制手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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