(57)【要約】【課題】シリンダブロックへの蓄熱剤の設置が容易であるとともに、冷却水の循環を確保することのできる蓄熱装置を提供することを課題とする。【解決手段】蓄熱装置（１）は、シリンダボア壁（２ｂ１）とシリンダブロック外壁（２ｂ２）との間に形成されたウォータジャケット（２ｂ）内に収容される容器（３）この容器に封入される蓄熱剤（４）、この蓄熱剤（４）を発核させる発核トリガ（６）、この発核トリガ（６）を押圧するアクチュエータ（５）を備える。容器（３）には、シリンダボア壁（２ｂ１）と対向する面（３ｂ）、シリンダブロック外壁（２ｂ２）と対向する面（３ａ）にフィン（７、８）が設けられている。このフィン（７）により、冷却水の流通が促進され、一方、フィン（８）により冷却水の流通が阻害される。【選択図】図２
2007231914.tif 000002
【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収容される容器と、
当該容器に封入される蓄熱剤と、
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、
前記容器と前記シリンダボア壁との間、及び／又は、前記容器と前記シリンダブロック外壁との間に冷却水の整流手段を備えたことを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の蓄熱装置において、
前記整流手段は、前記容器の側壁に設けられた溝又はフィンであることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の蓄熱装置において、
前記整流手段は、前記容器の前記シリンダボア壁と対向する面に設けた溝又はフィンであり、
当該溝又はフィンは冷却水の流通を促進する向きに設けられていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載の蓄熱装置において、
前記整流手段は、前記容器の前記シリンダボア壁と対向する面に設けた溝又はフィンであり、
当該溝又はフィンはシリンダの周方向に沿って設けられていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の蓄熱装置において、
前記整流手段は、前記容器の前記シリンダブロック外壁と対向する面に設けた溝又はフィンであり、
当該溝又はフィンは冷却水の流通を阻害する向きに設けられていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載の蓄熱装置において、
前記整流手段は、前記容器の前記シリンダブロック外壁と対向する面に設けた溝又はフィンであり、
当該溝又はフィンはシリンダの軸方向に沿って設けられていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項記載の蓄熱装置において、
前記整流手段は、前記容器の側壁に設けられた溝又はフィンであり、
当該溝又はフィンは前記ウォータジャケットへの冷却水導入口近傍で傾斜させて設けられていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項記載の蓄熱装置を搭載した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剤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】
以上説明したように特許文献１記載のエンジンの急速暖機装置は、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。ここで、蓄熱剤は過冷却状態で液体であり、このような蓄熱剤を内燃機関の内部、より具体的には、シリンダブロックに収容する場合、蓄熱剤はエンジン冷却水と分離して収容することが求められる。この点、特許文献１記載の内燃機関の急速暖機装置は、シリンダブロックの壁内に蓄熱材収容室を形成し、この蓄熱材収容室内に蓄熱剤を収容しているので蓄熱剤とエンジン冷却水との分離は図られている。
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のようにシリンダブロックに蓄熱材収容室を形成し、さらにその中に蓄熱剤を収容することは、製造上困難であると考えられる。
【０００５】
このような問題を解決する手段として、蓄熱剤を容器に封入し、この容器をシリンダブロックに形成したウォータジャケット内に収容する構成が考えられる。このような構成とすれば、蓄熱剤のエンジンブロックへの装着が容易となる。ところが、容器をウォータジャケット内に収容した構成とすると、冷却水の循環が滞り、エンジンの冷却不良を招来するおそれがある。また、エンジンの高負荷高回転時に蓄熱剤が高温に曝されることにより、蓄熱剤自体が熱劣化を起こしてしまい、本来の反応を起こすことができない状態となってしまうおそれもある。
【０００６】
そこで、本発明は、シリンダブロックへの蓄熱剤の設置が容易であるとともに、冷却水の循環を確保することのできる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収容される容器と、当該容器に封入される蓄熱剤と、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、前記容器と前記シリンダボア壁との間、及び／又は、前記容器と前記シリンダブロック外壁との間に冷却水の整流手段を備えたことを特徴とする（請求項１）。前記整流手段は、前記容器の側壁に設けられた溝又はフィンとすることができる（請求項２）。ここで、シリンダボア壁は、エンジンの高負荷高回転時に冷却されることが求められる。このため、前記容器と前記シリンダボア壁との間には適切に冷却水が流通することが求められる。一方、シリンダブロック外壁側はエンジンの高負荷高回転時であっても冷却する必要性は高くない。また、冷却水が流通することにより、蓄熱剤による熱が持ち去られてしまうことを考慮すれば、容器の周囲にはできるだけ冷却水を流通させたくないという事情もある。これらを総合的に勘案すれば、前記容器と前記シリンダブロック外壁との間の冷却水の流通はできるだけ阻害することが望ましい。そこで、本発明における整流手段は、以下のような構成とすることができる。なお、溝又はフィンはシリンダの周囲に形成されたウォータジャケットにおける冷却水の流通を促進できるもの、又は、冷却水の流通を阻害できるものであれば、その形状は問わない。また、前記発核トリガの作動手段としては発核トリガを押圧するアクチュエータ等を採用することができる。発核トリガとその作動手段は、蓄熱剤の発核、すなわち、相変化を誘発できるものであればよい。
【０００８】
例えば、前記整流手段は、前記容器の前記シリンダボア壁と対向する面に設けた溝又はフィンであり、当該溝又はフィンは冷却水の流通を促進する向きに設けられている構成とすることができる（請求項３）。また、前記整流手段は、前記容器の前記シリンダボア壁と対向する面に設けた溝又はフィンであり、当該溝又はフィンはシリンダの周方向に沿って設けられている構成とすることができる（請求項４）。このような構成とすれば、容器とシリンダボア壁との間の冷却水の流速を向上させて冷却水の流量を確保でき、ウォータジャケット内に容器を収容したことによる流量の減少分を補うことができる。
【０００９】
一方、シリンダブロック外壁側についての前記整流手段は、前記容器の前記シリンダブロック外壁と対向する面に設けた溝又はフィンであり、当該溝又はフィンは冷却水の流通を阻害する向きに設けられている構成とすることができる（請求項５）。また、前記整流手段は、前記容器の前記シリンダブロック外壁と対向する面に設けた溝又はフィンであり、当該溝又はフィンはシリンダの軸方向に沿って設けられている構成とすることができる（請求項６）。このような構成とすれば、容器とシリンダブロック外壁との間の冷却水の流れを阻害し、冷却水による蓄熱剤の熱の持ち去り量を軽減することができる。これにより、蓄熱剤によるエンジンの早期暖機の効果を維持することができる。
【００１０】
以上、説明したような蓄熱装置では、前記整流手段は、前記容器の側壁に設けられた溝又はフィンであり、当該溝又はフィンは前記ウォータジャケットへの冷却水導入口近傍で傾斜させて設けられている構成とすることができる（請求項７）。例えば、シリンダブロックの下部から前記ウォータジャケットに冷却水を導入する構造となっている場合に、溝又はフィンを冷却水導入口近傍で上方に向けて傾斜させておく、すなわち、登り勾配を設けておけば、ウォータジャケット内への冷却水の流入効率が向上し、ひいては、冷却効率を高めることができる。
【００１１】
以上説明したような蓄熱装置を種々の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８）。
【００１２】
なお、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、すなわち、過冷却状態からの相変化を開始する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水和物を採用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、蓄熱剤を封入した容器と前記シリンダボア壁との間、及び／又は前記容器と前記シリンダブロック外壁との間に冷却水の整流手段を備えた構成としたので、ウォータジャケット内に容器を収容したことによる冷却水の流量不足を補い、適切な冷却性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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】
【００１５】
図１は、蓄熱装置１を装着した４気筒のエンジン５０のシリンダブロック２を上面側から見た断面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。また、図３は、図２における容器３を取り出し、拡大して示した断面図である。シリンダブロック２には、シリンダボア２ａを形成するシリンダボア壁２ｂ１と、シリンダブロック外壁２ｂ２との間にウォータジャケット２ｂが形成されている。このウォータジャケット２ｂ内には、容器３が収容されている。この容器３には蓄熱剤４が封入されている。蓄熱剤４は、酢酸ナトリウム３水和物が採用されている。
【００１６】
容器３は、シリンダボア壁２ｂ１を両側から挟み込むことができるように２分割されている。図４は、容器３をシリンダブロック外壁２ｂ２と対向する面側から見た斜視図であり、また、図５は、容器３をシリンダボア壁２ｂ１と対向する面側から見た斜視図である。容器３は、図４、図５に示すように、シリンダボア２ａの形状に対応した半割り形状をなしており、シリンダボア壁２ｂ１を両側から挟み込むような状態でウォータジャケット２ｂ内に収容される。
【００１７】
容器３は、材質は適度な弾性及び強度を備えた樹脂からなり、内部には発核トリガ６が取り付けられている。この発核トリガ６は、シリンダブロック外壁２ｂ２に装着されたアクチュエータ５の押圧ピン５ａに押圧されることによって過冷却状態の蓄熱剤４の発核、すなわち、相変化を誘発する。このような動作は、エンジン５０の冷間始動時に行われ、この動作により蓄熱剤４が発熱し、この熱がエンジン５０の暖機に利用される。暖機完了後は温まった冷却水から蓄熱剤４に熱が与えられることにより蓄熱剤４は再び過冷却状態に戻り、次回の発核に備えることができる。
【００１８】
このような容器３には、本発明における冷却水の整流手段に相当するフィン７及びフィン８が設けられている。フィン７は、図４に示したように容器３のシリンダブロック外壁２ｂ２と対向する面３ａに設けられている。このフィン７は、冷却水の流通を阻害し、冷却水による熱の持ち去りを回避する目的で設けられるものである。このため、フィン７は、シリンダの軸方向、すなわち、ピストンの上下動方向に沿って設けられている。フィン７をこのように設けることにより、容器３とシリンダブロック外壁２ｂ２との間における冷却水の流通が阻害され、蓄熱剤４が発した熱が冷却水によって持ち去られることを回避することができる。なお、フィン７の向きは、シリンダの軸方向と完全に一致している必要はなく、その形状も、冷却水の流通を阻害でき、いわば、冷却水の堰の役割を果たすことができるようになっていればよい。
【００１９】
一方、フィン８は、図５に示したように容器３のシリンダボア壁２ｂ１と対向する面３ｂに設けられている。このフィン８は、冷却水の流通を促進し、シリンダボアの冷却効率を向上させる目的で設けられるものである。このため、フィン８は、シリンダの周方向に沿って設けられている。フィン８をこのように設けることにより、容器３のシリンダボア壁２ｂ１との間おける冷却水の流速を向上させ、冷却水の流量を増すことができる。すなわち、フィン８同士の間が狭幅の冷却水流路を形成することとなり、この流路を流通する冷却水の流速が向上し、流通する冷却水の流量を増すことができる。この結果、シリンダボア２ａの良好な冷却特性を確保することができる。これにより、エンジン５０が高負荷高回転状態にある等、熱的に厳しい条件下にあっても、適切な冷却を維持することができる。
【００２０】
このようなフィン７及びフィン８は、容器３をウォータジャケット２ｂ内に収容したときに、容器３のシリンダボア壁２ｂ１及びシリンダブロック外壁２ｂ２に対する位置決め部材の役割も果たしている。このため、容器３は、ウォータジャケット２ｂ内に安定した状態で収容される。容器３がウォータジャケット２ｂ内で安定した状態を保つことができれば、アクチュエータ５による発核トリガ６の押圧の正確性を増すことができる。
なお、本実施例におけるフィン７及びフィン８は、容器３の外壁に凸状に設けられているが、容器３の外壁を凹ますことによって溝を形成し、冷却水の流通阻害、流通促進を図る構成とすることもできる。
【００２１】
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。
【００２２】
例えば、図１中、参照番号９は、ウォータジャケット２ｂへ連通する冷却水導入口を示しているが、この冷却水導入口９乃近傍に位置するフィン８は、図６に示すように傾斜させて設けられている。フィン８をこのような形状とすることにより、図示しないウォ−ターポンプから送出される冷却水を、冷却水導入口９を通じて効率よくウォータジャケット２ｂへ導き入れることができる。これにより、エンジン５０の良好な冷却性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】蓄熱装置を装着したシリンダブロックを上面側から見た断面図である。
【図２】図１に示したＡ−Ａ線で断面とした説明図である。
【図３】容器を拡大して示した断面図である。
【図４】容器をウォータジャケット内に収容した際にシリンダブロック外壁と対向する面側から見た斜視図である。
【図５】容器をウォータジャケット内に収容した際にシリンダボア壁と対向する面側から見た斜視図である。
【図６】容器の冷却水導入口近傍を拡大して示した説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  蓄熱装置
２  シリンダブロック
２ａ  シリンダボア
２ｂ  ウォータジャケット
２ｂ１  シリンダボア壁
２ｂ２  シリンダブロック外壁
３  容器
４  蓄熱剤
５  アクチュエータ
６  発核トリガ
７、８  フィン
９  冷却水導入口
５０  エンジン
【図１】
2007231914.tif 000003
【図２】
2007231914.tif 000004
【図３】
2007231914.tif 000005
【図４】
2007231914.tif 000006
【図５】
2007231914.tif 000007
【図６】
2007231914.tif 000008