(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボア壁とシリンダブロック外壁との間に形成されたウォータジャケット内に配置される蓄熱剤と、
当該蓄熱剤を発核させる発核トリガと、
当該発核トリガの作動手段と、
前記蓄熱剤と前記シリンダブロック外壁との間に配置された保温手段と、
を備えた蓄熱装置であって、
前記蓄熱剤は、前記ウォータジャケット内に収容する容器内に封入され、
前記保温手段は、前記容器内を前記シリンダボア壁に近い側の第一室と前記シリンダブロック外壁に近い側の第二室とに隔てる仕切板と、
前記第一室と前記第二室との連通手段とを備え、
前記発核トリガは前記第二室内の前記蓄熱剤から発核させることを特徴とした蓄熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の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、エンジンを効果的に暖機することができる蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、暖機が完了していない状態ではフリクションが大きい等の問題があることから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（蓄熱剤）を収納したエンジン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】
【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】
以上説明したような特許文献１記載のエンジンの急速暖機装置は、電圧印加された電極の位置等、蓄熱剤の発核が開始される位置（発核開始位置）で相変化が起こり、この相変化が発核開始位置から放射状に広がっていく。相変化が起きた箇所では発熱があるため、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るというものである。
【０００５】
ところで、エンジン暖機の際、フリクションの低減等の要請から早期昇温が要求されるのはシリンダボア壁である。その一方で、シリンダブロックの外部方向に位置するシリンダブロック外壁は積極的に昇温するメリットは特には認められない。
【０００６】
しかし、特許文献１の急速暖機装置では、蓄熱材収納室のシリンダボア側だけでなくシリンダブロック外壁側にも均等に熱を伝達してしまう。すなわち、本来、昇温の必要性がそれ程認められないシリンダブロック外壁にも熱を奪われてしまっているため、シリンダボア壁の効率的な昇温の妨げになっていると考えられる。
【０００７】
そこで、本発明は、蓄熱剤による熱をできるだけ効率的にシリンダボア壁に伝達し、迅速にシリンダ周辺を温め、エンジンの早期暖機を図ることが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】
【０００８】
かかる課題を解決するための、本発明の蓄熱装置は、シリンダボア壁とシリンダブロック外壁との間に形成されたウォータジャケット内に配置される蓄熱剤と、当該蓄熱剤を発核させる発核トリガと、当該発核トリガの作動手段と、前記蓄熱剤と前記シリンダブロック外壁との間に配置された保温手段と、を備えたことを特徴とする。このような構成とすることにより、シリンダボア壁を効率よく温めることができる。これによりピストンのフリクションの低減、燃費の向上を図ることができる。本発明における蓄熱剤としては、過冷却状態となることができ、所定の発核条件が整うことにより発熱を伴った相変化を起こすことができるものであれば採用することができる。例えば、酢酸ナトリウム３水和物（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３（Ｈ２Ｏ））を採用することができる。また、発核トリガ及びこの発核トリガの作動手段は、このような蓄熱剤を発核、すなわち相変化を生じさせて潜熱を取り出すことができるものであればどのような構成のものであってもよい。
【０００９】
このような蓄熱装置では、前記蓄熱剤は、前記ウォータジャケット内に収容する容器内に封入され、前記保温手段は、前記容器内を前記シリンダボア壁に近い側の第一室と前記シリンダブロック外壁に近い側の第二室とに隔てる仕切板と、前記第一室と前記第二室との連通手段とを備え、前記発核トリガは前記第二室内の前記蓄熱剤から発核させる構成とすることができる。このような構成とすることにより、第一室内の蓄熱剤に先立って発核する第二室内の蓄熱剤が第一室内の蓄熱剤が発する潜熱の障壁となり、第一室内の蓄熱剤の発する潜熱のシリンダブロック外壁側への放出を防止することができる。この結果、第一室内の蓄熱剤の発する潜熱は効率よくシリンダボア壁へ伝達されてシリンダボア壁の早期昇温を図ることができる。
【００１０】
また、前記のような蓄熱装置において、前記保温手段は、前記蓄熱剤の周囲に配置した空気室である構成とすることもできる。このような構成としても、蓄熱剤が発する潜熱のシリンダブロック外壁側への放出を防止し、シリンダボア壁を効率よく昇温させることができる。
【００１１】
以上説明したような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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シリンダボア壁とシリンダブロック外壁との間に形成されたウォータジャケット内に配置される蓄熱剤とシリンダブロック外壁との間に保温手段を配置するようにしたので、蓄熱剤の潜熱を効率よくシリンダボア壁へ伝達し、エンジンの早期暖機完了、ひいてはフリクションの低減、燃費の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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】
【００１４】
図１は、本発明の蓄熱装置１を装着したエンジン２のシリンダヘッドを取り外した状態の平面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線で断面とし、一部を省略した拡大断面図である。また、図３は、容器７の内部構造を示す模式図である。エンジン２のシリンダブロック３には、シリンダボア壁４とシリンダブロック外壁５との間にウォータジャケット６が形成されている。このウォータジャケット６内には、容器７が収容されている。容器７の内部には、蓄熱剤８である酢酸ナトリウム３水和物が封入されている。容器７の内部には図３に示すように仕切板１０が配置されている。この仕切板１０は、容器７の内部をシリンダボア壁４に近い側の第一室１１とシリンダブロック外壁５に近い側の第二室１２とに隔てている。ただし、この仕切板１０は、容器７の内部を第一室１１と第二室１２とに完全に分断するものではなく、両室が連通する連通部１３が設けられている。この連通部１３は、本発明における第一室１１と第二室１２との連通手段に相当する。第一室１１は、連通部１３において第二室１４と連通しているが、複数の小部屋１１ａが形成されるように閉塞部１６が設けられている。各小部屋における連通部１３と閉塞部１６との位置関係は連通部１３が発核トリガ９の位置から遠い位置となっている。このような容器７のシリンダブロック外壁（５）と対向する外壁７ａには発核トリガ９が設けられている。
【００１５】
シリンダブロック外壁６には本発明における発核トリガ９の作動手段に相当するアクチュエータ１４が取り付けられている。このアクチュエータ１４は、ＥＣＵ（Electronic  control  unit）１５に接続されている。
【００１６】
次に、以上のように構成される蓄熱装置の動作につき説明する。まず、イグニションＯＮ信号を受けたＥＣＵ１５は、アクチュエータ１４に対し、作動指令を出す。作動指令を受けたアクチュエータ１４は、押圧ピン１４ａによって発核トリガ９を押圧する。押圧ピン１４ａにより発核トリガ９が押圧されると、まず、第二室１２内の蓄熱剤８が発核し、相変化を開始する。相変化は、発核開始位置である発核トリガ９の位置から放射状に広がっていく。しかし、仕切板１０で隔てられた第一室１１を構成する小部屋１１ａへ、即座に相変化が伝搬することはない。発核トリガ９の位置から開始する相変化は、図３中、矢示１７で示すように第二室１２内を伝搬する。第二室１２内を伝搬した相変化が連通部１３まで到達すると、相変化は矢示１８で示すように第一室１１へ伝搬する。発核トリガ９の位置から第二室１２内を伝搬し、各気筒の周辺にまで到達した相変化は、各気筒において連通部１３を通じて各小部屋１１ａへ伝搬する。このように、各気筒の周辺においてまず、第二室１２内の蓄熱剤８が相変化を起こす。この相変化した蓄熱剤８が保温効果を発揮する。すなわち、時間差をもって相変化する第一室１１内の蓄熱剤８が発する熱は、第二室１２内の蓄熱剤８に阻まれてシリンダブロック外壁５側への放出が防止される。このように、第二室１２内の相変化した蓄熱剤８が本発明における保温手段の機能を発揮する。
【００１７】
この結果、第一室１１（小部屋１１ａ）内の蓄熱剤８が発する熱は効率的にシリンダボア壁４へ伝達され、エンジン２の早期暖機が図られる。
【００１８】
蓄熱剤８は、発核することにより固相に相変化するが、エンジン２の燃焼熱等を受けることにより再び液相へ相変化する。液相に相変化した相変化した蓄熱剤８はエンジン２が停止し、冷却されることによって過冷却状態となって次回の発核に備えることとなる。
【００１９】
ここで、アクチュエータ５の位置と連通部１３との位置関係について説明する。本実施例は、発核し、相変化した第二室１２内の蓄熱剤８を第一室１１内の蓄熱剤８が発する熱の保温手段として用いようとするものである。このため、第一室１１内の蓄熱剤８が相変化する際にその周辺に位置する第二室１２内の蓄熱剤８がすでに相変化を開始していることが求められる。アクチュエータ５の位置と連通部１３との位置関係は、このような要求を満たすことができるように設定される。また、アクチュエータ５の位置と連通部１３との位置関係を調節することにより、第一室１１内の蓄熱剤８の相変化開始のタイミングを変更することができる。例えば、図４に示すように発核トリガ９を設けた容器７の外壁７ａと対向する位置に連通部２０を設けた構成とすることもできる。
【実施例２】
【００２０】
次に、本発明の実施例２について、図５を参照しつつ説明する。実施例２の蓄熱装置３０は、蓄熱剤８の周囲に空気室３１が配置されている。この空気室３１内に存在する空気３２が本発明における保温手段に相当する。本実施例では、容器７内のシリンダブロック外壁５側に空気室３１を形成する容器が挿入されている。空気室３１は、発核トリガ９の部分だけを露出させて容器７の全周に渡って挿入されている。このような構成とすることにより、空気３２の断熱、保温効果により蓄熱剤８が発する熱は効率的にシリンダボア壁４へ伝達され、エンジン２の早期暖機が図られる。
【００２１】
なお、他の構成要素については実施例１と同様であるので共通する構成要素については図面中、同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２２】
なお、容器７の周囲に別個の容器を配置して当該容器を空気室３１とすることもできる。また、容器７の内部をシリンダボア壁４に近い側の空間とシリンダブロック外壁５に近い側の空間とに分割して、シリンダブロック外壁５に近い側の空間を空気室３１として利用することもできる。
【００２３】
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。また、本発明は、加温対象をシリンダボア壁４としているが、他の加温対象物にも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１の蓄熱装置を装着したエンジンのシリンダヘッドを取り外した状態の平面図である
【図２】図１におけるＡ−Ａ線で断面とし、一部を省略したシリンダブロックの拡大断面図である。
【図３】容器の内部構造を示す模式図である。
【図４】他の例を示すシリンダブロックの一部を省略した拡大断面図である。
【図５】実施例２のシリンダブロックの一部を省略した拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１、３０  蓄熱装置
２  エンジン
３  シリンダブロック
４  シリンダボア壁
５  シリンダブロック外壁
６  ウォータジャケット
７  容器
８  蓄熱剤
９  発核トリガ
１０  仕切板
１１  第一室
１１ａ  小部屋
１２    第二室
１３  連通部
１４  アクチュエータ
１４ａ  押圧ピン
１５ＥＣＵ
３１  空気室
３２  空気
【図１】
0004793102.tif 000002
【図２】
0004793102.tif 000003
【図３】
0004793102.tif 000004
【図４】
0004793102.tif 000005
【図５】
0004793102.tif 000006