(57)【要約】【課題】  潜熱蓄熱材による良好な潜熱の保持及び放出が安定的に行われ得るエンジンを提供する。【解決手段】  潜熱蓄熱装置５０は、蓄熱材容器６０と発核装置７０とを備えている。発核装置７０は、エンジンの吸気管の負圧によって伸縮部７６ａの内側の空間が排気されることで、当該伸縮部７６ａが下方に縮み、支持板７４がコイルスプリング７５に抗して下方に移動し、発核針７２が先端部７２ａ側から蓄熱材容器６０内の潜熱蓄熱材ＬＭに挿入されるように構成されている。発核針７２は一定太さのバネ鋼から構成されている。発核針７２が潜熱蓄熱材ＬＭに挿入される際に、当該発核針７２の表面がＯリング７３でワイピングされる。これにより、潜熱蓄熱材ＬＭによる濡れが生じていない新鮮な発核針７２の表面が潜熱蓄熱材ＬＭに挿入され、過冷却状態の潜熱蓄熱材ＬＭにおける発核動作が良好に行われ得る。【選択図】  図３
2007023926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
始動が熱的に促進され得るように構成されたエンジンにおいて、
エンジン本体と、
過冷却状態にて潜熱を保持し得るとともに当該過冷却状態が解除されることで前記潜熱を放出し得る潜熱蓄熱材と、
前記エンジン本体に装着されていて、前記潜熱蓄熱材を収容する蓄熱材容器と、
先端側から前記蓄熱材容器内に挿入されることで前記潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除し得るように構成された発核針と、その発核針における前記先端側と反対側の基端側にて当該発核針を支持する支持板と、前記発核針における前記先端側から前記基端側に向かって前記支持板を弾性的に付勢する付勢部材と、前記支持板と対向する位置にて前記蓄熱材容器と接合されていて前記発核針が挿通され得る貫通孔が形成された仕切板と、前記付勢部材による前記支持板の付勢方向に沿って伸縮自在に構成されていて前記仕切板と前記支持板との間の空間を気密的に覆うカバー部材と、前記カバー部材の内側の空間から空気を排気するための排気口と、前記発核針と前記方向に沿って相対移動し得るように前記仕切板に固定されていて前記貫通孔に挿通された前記発核針の側面と液密的に接触するシール部材と、を備え、前記蓄熱材容器に隣接して設けられた発核装置と、
を備えたことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンであって、
前記エンジン本体は、シリンダと、当該シリンダを囲む空間であって当該エンジンの冷却のための流体状の冷却媒体の通路を構成するウォータージャケットと、が形成されたシリンダブロックを備え、
前記蓄熱材容器が前記ウォータージャケット内に収容されていることを特徴とするエンジン。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジンであって、
前記ウォータージャケットの内壁面と前記蓄熱材容器の外壁面との間に、前記冷却媒体が通過可能な間隙が形成されていることを特徴とするエンジン。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のエンジンであって、
前記発核装置は、前記シリンダの高さ方向における前記蓄熱材容器の端部にて当該蓄熱材容器と接合されていて、前記ウォータージャケット内に収容されていることを特徴とするエンジン。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエンジンであって、
前記エンジン本体は、吸気通路を備えたシリンダヘッドを備え、
前記排気口は、前記吸気通路に接続されていることを特徴とするエンジン。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のエンジンであって、
前記カバー部材は、前記蓄熱材容器、前記発核針、前記支持板、前記付勢部材、及び前記仕切板の全体を覆うように構成されていることを特徴とするエンジン。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のエンジンであって、
複数の前記発核針のすべてが、実質的に剛体からなる一枚の前記支持板によって支持されていることを特徴とするエンジン。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のエンジンであって、
前記カバー部材はベローズ状に形成されていることを特徴とするエンジン。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のエンジンであって、
前記カバー部材の内側の空間からの排気が停止されている際に、前記発核針の先端が前記蓄熱材容器内に挿入された状態で、前記シール部材が前記発核針の側面と液密的に接触するように、前記発核装置が構成されていることを特徴とするエンジン。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のエンジンであって、
前記発核針がバネ鋼からなる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、始動が熱的に促進され得るように構成されたエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のエンジンとして、いわゆる潜熱蓄熱材を利用した構成のものが知られている（例えば、下記特許文献１及び２参照）。この潜熱蓄熱材は、過冷却状態にて潜熱を保持し得るとともに当該過冷却状態が解除されることで前記潜熱を放出し得る物質である。この潜熱蓄熱材としては、例えば、酢酸ナトリウム３水和物（ＣＨ3ＣＯＯＮa・３Ｈ2Ｏ）等が知られている。
【０００３】
この種のエンジンは、上述の潜熱蓄熱材を収容する蓄熱材容器と、その蓄熱材容器に隣接して設けられていて前記潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除し得るように構成された発核装置と、を備えている。この発核装置は、過冷却状態の前記潜熱蓄熱材に対して、始動時に何らかの刺激を与えることで、当該過冷却状態が解除された微小な固相の核を生成させ得るように構成されている。例えば、下記特許文献１及び２に記載の構成においては、過冷却状態の前記潜熱蓄熱材に対して、当該潜熱蓄熱材の固体結晶を露出させることで、当該固体結晶に接触した過冷却状態の前記潜熱蓄熱材にて核生成が起こるようになっている。
【０００４】
上述の構成を備えたエンジンにおいては、運転中の当該エンジンからの伝熱によって前記潜熱蓄熱材が融点以上に加熱されることで、当該潜熱蓄熱材はゲル状となる。その後、エンジンが停止され、前記潜熱蓄熱材の温度が融点以下に低下しても、当該潜熱蓄熱材はゲル相から固相に相変化せずに過冷却状態となる。これにより、当該潜熱蓄熱材に潜熱が保持される。
【０００５】
そして、始動時に、過冷却状態のゲル状の前記潜熱蓄熱材に対して、前記発核装置によって所定の刺激が与えられる。すると、ゲル状の前記潜熱蓄熱材のうちの、上述の刺激が与えられた微小な部分にて、過冷却状態が解除され、上述の微小な固相の核が生じる。この固相の核の周囲のゲル相が当該核と接触することで、ゲル相が順次固相に変化する。この相変化の際に放出される潜熱によって、エンジンの暖機が熱的に促進される。
【特許文献１】特開昭６３−１０５２１９号公報
【特許文献２】特開昭６３−１０５２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１及び２に記載の構成においては、暖機運転終了後のエンジン運転中において、前記発核装置内の前記潜熱蓄熱材の固体結晶を、融点以下となるように断熱的に保持しつつ、前記蓄熱材容器内のゲル状の前記潜熱蓄熱材と接触しないように液密的にシールする必要がある。仮に、高負荷運転時（例えば登坂、高速運転時）等にて前記発核装置内の前記潜熱蓄熱材の固体結晶が融点以上に加熱された場合、当該発核装置内の前記潜熱蓄熱材もゲル状となってしまい、再始動時の発核ができなくなる。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、前記潜熱蓄熱材による良好な潜熱の保持及び放出が安定的に行われ得るエンジンを提供することにある。かかる目的を達成するために、本発明のエンジン、及び当該エンジンに装着される潜熱蓄熱装置は、以下のような構成を有している。
【０００８】
（１−１）本発明の対象となるエンジンは、エンジン本体と、過冷却状態にて潜熱を保持し得るとともに当該過冷却状態が解除されることで前記潜熱を放出し得る潜熱蓄熱材と、前記エンジン本体に装着されていて前記潜熱蓄熱材を収容する蓄熱材容器と、その蓄熱材容器に隣接して設けられていて前記蓄熱材収容部に収容された前記潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除し得るように構成された発核装置と、を備えている。
【０００９】
そして、本発明の特徴は、前記発核装置が、以下の通りに構成された発核針、支持板、付勢部材、仕切板、カバー部材、排気口、及びシール部材を備えたことにある。
【００１０】
前記発核針は、先端側から前記蓄熱材容器内に挿入されることで前記潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除し得るように構成されている。前記支持板は、前記発核針における前記先端側と反対側の基端側にて当該発核針を支持するように構成されている。前記付勢部材は、前記発核針における前記先端側から前記基端側に向かって前記支持板を弾性的に付勢するように構成されている。前記仕切板は、前記支持板と対向する位置にて前記蓄熱材容器と接合されている。この仕切板には、前記発核針が挿通され得る貫通孔が形成されている。前記カバー部材は、前記付勢部材による前記支持板の付勢方向に沿って伸縮自在に構成されていて、前記仕切板と前記支持板との間の空間を気密的に覆うように配置されている。このカバー部材には、前記カバー部材の内側の空間から空気を排気するための前記排気口が接続されている。前記シール部材は、前記発核針と前記方向に沿って相対移動し得るように前記仕切板に固定されている。このシール部材は、前記貫通孔に挿通された前記発核針の側面と液密的に接触するように構成されていて、前記カバー部材の内側の空間への前記潜熱蓄熱材の漏出を抑制するようになっている。
【００１１】
かかる構成においては、エンジンの始動時に、当該エンジンの運転によって生じる負圧（例えば、吸気通路において生じる負圧や、当該エンジンの運転に伴って運転されるコンプレッサー等によって生じる負圧）によって、前記排気口を介して、前記カバー部材の内側の空間から空気が排気される。すると、当該カバー部材が、前記支持板の付勢方向に沿って縮み、前記支持板が前記付勢部材に抗して前記仕切板に向かって移動する。これにより、前記発核針が、前記シール部材と液密的に接触しつつ、先端側から前記蓄熱材容器内に挿入される。そして、当該発核針の側面が過冷却状態の前記潜熱蓄熱材と接触することで、当該側面と接触した前記潜熱蓄熱材にて固相の核が生じ、当該潜熱蓄熱材における過冷却状態の解除及び潜熱の放出が行われる。
【００１２】
一方、前記排気口を介しての、前記カバー部材の内側の空間に対する、当該エンジンの運転によって生じる負圧の影響が遮断されることで、当該空間内に空気が流入する。例えば、エンジンの停止によって、上述の負圧の発生が終了し、当該空間内に空気が流入する。あるいは、エンジンの運転中であっても、暖機運転終了後に、上述の負圧の発生源と前記排気口との連通がバルブ等により遮断され、当該遮断位置よりも前記排気口側にてリリーフバルブ等により前記空間と大気とが連通されることで、当該空間内に空気が流入する。すると、当該カバー部材が、前記支持板の付勢方向に沿って膨張し、前記支持板が前記付勢部材によって前記仕切板から遠ざかるように移動する。これにより、前記発核針が、前記シール部材と液密的に接触しつつ、前記蓄熱材容器内から引き出されるように移動する。
【００１３】
ここで、前記発核針が前記蓄熱材容器内から引き出されるように移動する際には、当該発核針の側面が前記シール部材と液密的に接触しつつ、前記カバー部材の内側の空間に空気が導入されることにより、当該発核針と前記シール部材との接触部分からの前記潜熱蓄熱材の漏出が抑制される。一方、前記カバー部材の内側の空間から空気が排出される際には、前記発核針の側面が前記シール部材と液密的に接触しつつ、当該発核針が前記蓄熱材容器内に挿入される。よって、当該発核針と前記シール部材との接触部分からの前記潜熱蓄熱材の漏出が抑制される。このように、本発明によれば、前記仕切板の前記貫通孔における前記発核針と前記シール部材との接触によるシールが確実に行われ、以て前記潜熱蓄熱材による良好な潜熱の保持及び放出が安定的に行われ得る。
【００１４】
（１−２）前記構成（１−１）のエンジンにおける前記エンジン本体が、シリンダと、当該シリンダを囲む空間であって当該エンジンの冷却のための流体状の冷却媒体の通路を構成するウォータージャケットと、が形成されたシリンダブロックを備えていて、前記蓄熱材容器が前記ウォータージャケット内に収容されていてもよい。
【００１５】
かかる構成によれば、エンジン始動時に、前記シリンダブロックの内部である前記ウォータージャケット内にて、前記潜熱蓄熱材の過冷却状態の解除及び潜熱の放出が行われる。よって、当該過冷却状態の解除によって生じた熱が外気に逃げることなく前記シリンダブロックに効率的に伝達される。また、前記蓄熱材容器が前記ウォータージャケット内に収容されているので、当該エンジンが小型化されるとともに、当該シリンダブロックの外側面に冷却フィンを障害なく形成することが可能になる。さらに、前記蓄熱材容器を前記ウォータージャケット内に収容するという非常に簡略な構成で、良好な潜熱の保持（蓄熱）及び放出が実現され得る。
【００１６】
（１−３）前記構成（１−２）のエンジンにおける前記ウォータージャケットの内壁面と前記蓄熱材容器の外壁面との間に、前記冷却媒体が通過可能な間隙が形成されていてもよい。
【００１７】
かかる構成においては、冷間始動の際に前記潜熱蓄熱材から潜熱が放出されると、この熱は前記蓄熱材容器と前記ウォータージャケットとの間隙に充填された前記冷却媒体に伝達され、この冷却媒体に伝達された熱によって前記シリンダブロックが加熱される。また、暖機運転終了後は、前記ウォータージャケットの内壁面と前記蓄熱材容器の外壁面との間隙を前記冷却媒体が通過することで、前記ウォータージャケット内の前記冷却媒体によって、前記シリンダブロックの冷却、及び前記潜熱蓄熱材の過熱防止が行われ得る。
【００１８】
（１−４）前記構成（１−２）又は（１−３）のエンジンにおける前記発核装置が、前記シリンダの高さ方向における前記蓄熱材容器の端部にて当該蓄熱材容器と接合されていて、前記ウォータージャケット内に収容されていてもよい。すなわち、前記潜熱蓄熱材を収容した前記蓄熱材容器と、前記発核装置とからなる潜熱蓄熱装置が、前記ウォータージャケット内に収容されている。
【００１９】
かかる構成によれば、前記潜熱蓄熱装置が前記ウォータージャケット内に収容されているので、当該エンジンが小型化されるとともに、当該シリンダブロックの外側面に冷却フィンを障害なく形成することが可能になる。さらに、前記潜熱蓄熱装置を前記ウォータージャケット内に収容するという非常に簡略な構成で、良好な潜熱の保持（蓄熱）及び放出が実現され得る。
【００２０】
（１−５）前記各構成のエンジンにおける前記エンジン本体が、吸気通路を備えたシリンダヘッドを備えていて、前記排気口が、前記吸気通路に接続されていてもよい。
【００２１】
かかる構成によれば、始動時に、前記吸気通路にて生じる負圧を用いて、前記カバー部材の内側の空間から空気が排出される。これにより、前記発核針が、先端側から前記蓄熱材容器内に挿入される。
【００２２】
本発明によれば、前記吸気通路にて生じる負圧を用いてブレーキペダルの踏み込みを助勢するブレーキブースターと同様の配管を用いた簡略な構成で、前記発核装置を良好に作動させることができる。
【００２３】
（１−６）前記各構成のエンジンにおける前記カバー部材が、前記蓄熱材容器、前記発核針、前記支持板、前記付勢部材、及び前記仕切板の全体を覆うように構成されていてもよい。
【００２４】
かかる構成によれば、前記カバー部材が継ぎ目の少ない（又は継ぎ目のない）袋状に構成され得るので、前記カバー部材の良好な気密性がより簡略な構成で実現され得る。
【００２５】
ここで、前記カバー部材は、前記蓄熱材容器の前記仕切板と対向していない部分、及び前記蓄熱材容器と前記仕切板との接合部分の全体と接合されていることが好ましい。これにより、当該部分からの前記潜熱蓄熱材の漏出が確実に防止され得る。
【００２６】
（１−７）前記各構成のエンジンにおける複数の前記発核針のすべてが、実質的に剛体からなる一枚の前記支持板によって支持されていてもよい。
【００２７】
かかる構成によれば、エンジンの始動時に、上述の負圧によって、前記カバー部材の内側の空間から空気が排気されると、実質的に剛体からなる一枚の前記支持板が前記付勢部材に抗して前記仕切板に向かって移動する。これにより、複数の前記発核針が、ほぼ同時に前記蓄熱材容器内に挿入され、複数個所にてほぼ同時に発核動作が行われる。よって、前記潜熱蓄熱材の過冷却状態の迅速な解除が行われ得る。
【００２８】
（１−８）前記各構成のエンジンにおける前記カバー部材がベローズ（蛇腹）状（又はアコーディオン状）に形成されていてもよい。
【００２９】
かかる構成によれば、エンジンの始動時に、上述の負圧によって、前記カバー部材の内側の空間から空気が排気されると、当該カバー部材は、上述のベローズ（又はアコーディオン）形状の折り目にしたがって、前記付勢部材による前記支持板の付勢方向に沿ってスムーズに縮む。一方、前記カバー部材の内側の空間に空気が流入すると、当該カバー部材は、上述のベローズ（又はアコーディオン）形状の折り目にしたがって、前記付勢部材による前記支持板の付勢方向に沿ってスムーズに膨張する。このように、本発明によれば、前記カバー部材の伸縮がスムーズに行われ、以て前記発核針の移動がスムーズに行われ得る。
【００３０】
（１−９）前記各構成のエンジンにおける前記発核装置が、前記カバー部材の内側の空間からの排気が停止されている際（例えば当該エンジンの停止時等）に、前記発核針の先端が前記蓄熱材容器内に挿入された状態で、前記シール部材が前記発核針の側面と液密的に接触するように構成されていてもよい。
【００３１】
かかる構成によれば、前記発核針が前記シール部材から離脱することなく、当該発核針の側面が当該シール部材と常時接触している。これにより、前記仕切板の前記貫通孔における前記発核針と前記シール部材との接触によるシールがより確実に行われる。
【００３２】
（１−10）本発明の発明者らは、前記発核針（の表面）が、金属や合成樹脂（フッ素系を除く）等の、前記潜熱蓄熱材に対して良好ないし適度の濡れ性（wettability）・親和性（affinity）を有する材質からなる場合に、前記潜熱蓄熱材が付着していない「清浄な」表面の当該発核針を当該潜熱蓄熱材に挿入することで、当該「清浄な」表面に接触した過冷却状態の前記潜熱蓄熱材にて良好に発核が生じることを見出した。よって、前記各構成のエンジンにおける前記発核針は、上述のような各種の材質から構成されていてもよい。特に、前記発核針がバネ鋼から構成されていることが好適である。
【００３３】
本発明によれば、前記発核針が前記蓄熱材容器内から引き出されるように移動する際に、当該発核針の側面が前記シール部材と液密的に接触することで、前記蓄熱材容器の外側に引き出された当該発核針の側面に付着した前記潜熱蓄熱材が前記シール部材によってワイピングされる。よって、当該側面は、前記潜熱蓄熱材が付着していない「清浄な」表面となる。この「清浄な」表面を有する前記発核針が、エンジンの始動時に前記蓄熱材容器内の過冷却状態の前記潜熱蓄熱材内に挿入されることで、当該潜熱蓄熱材の発核が良好に行われ得る。
【００３４】
（２−１）本発明の対象となる潜熱蓄熱装置は、過冷却状態にて潜熱を保持し得るとともに当該過冷却状態が解除されることで前記潜熱を放出し得る潜熱蓄熱材と、前記潜熱蓄熱材を収容する蓄熱材容器と、その蓄熱材容器に隣接して設けられていて前記蓄熱材収容部に収容された前記潜熱蓄熱材の過冷却状態を解除し得るように構成された発核装置と、を備えている。
【００３５】
そして、本発明の特徴は、前記発核装置が、上述の（１−１）と同様の構成を有する発核針、支持板、付勢部材、仕切板、カバー部材、排気口、及びシール部材を備えたことにある。
【００３６】
かかる構成によれば、上述の構成（１−１）と同様に、前記仕切板の前記貫通孔における前記発核針と前記シール部材との接触によるシールが確実に行われ、以て前記潜熱蓄熱材による良好な潜熱の保持及び放出が安定的に行われ得る。
【００３７】
（２−２）前記構成（２−１）の潜熱蓄熱装置における前記発核装置が、前記蓄熱材容器の高さ方向における端部にて当該蓄熱材容器と接合されていてもよい。かかる構成によれば、当該潜熱蓄熱装置が、シリンダブロックに形成されたウォータージャケット内に収容され得る程度に小型化され得る。
【００３８】
（２−３）前記各構成の潜熱蓄熱装置における前記カバー部材が、前記蓄熱材容器、前記発核針、前記支持板、前記付勢部材、及び前記仕切板の全体を覆うように構成されていてもよい。かかる構成によれば、前記カバー部材の良好な気密性がより簡略な構成で実現され得る。ここで、前記カバー部材は、前記蓄熱材容器の前記仕切板と対向していない部分、及び前記蓄熱材容器と前記仕切板との接合部分の全体と接合されていることが好ましい。これにより、当該部分からの前記潜熱蓄熱材の漏出が確実に防止され得る。
【００３９】
（２−４）前記各構成の潜熱蓄熱装置における複数の前記発核針のすべてが、実質的に剛体からなる一枚の前記支持板によって支持されていてもよい。これにより、複数個所にて実質的に同時に発核動作が行われ、前記潜熱蓄熱材の過冷却状態の迅速な解除が行われ得る。
【００４０】
（２−５）前記各構成の潜熱蓄熱装置における前記カバー部材がベローズ（蛇腹）状（又はアコーディオン状）に形成されていてもよい。これにより、前記カバー部材の伸縮がスムーズに行われ得る。
【００４１】
（２−６）前記各構成の潜熱蓄熱装置における前記付勢部材が実質的に消勢された状態で、前記発核針の先端が前記蓄熱材容器内に挿入されつつ、前記シール部材が前記発核針の側面と液密的に接触するように、当該付勢部材及び発核針が構成されていてもよい。すなわち、前記カバー部材の内側の空間からの排気が停止されている際（例えばエンジンの停止時等）に、前記発核針の先端が前記蓄熱材容器内に挿入された状態で、前記シール部材が前記発核針の側面と液密的に接触するように構成されている。具体的には、例えば、前記付勢部材が圧縮コイルバネからなる場合、前記カバー部材の内側の空間からの排気が停止されている際に、当該圧縮コイルバネが実質的に自然長の状態で、前記発核針の先端が前記蓄熱材容器内に挿入されつつ、前記シール部材が前記発核針の側面と液密的に接触するように、当該圧縮コイルバネの自然長及び発核針の長さが設定されている。
【００４２】
かかる構成によれば、前記発核針の側面が当該シール部材と常時接触している。これにより、前記仕切板の前記貫通孔における前記発核針と前記シール部材との接触によるシールがより確実に行われる。
【００４３】
（２−７）前記各構成の潜熱蓄熱装置における前記発核針が、金属や合成樹脂（フッ素系を除く）等の、前記潜熱蓄熱材に対して良好ないし適度の濡れ性（wettability）・親和性（affinity）を有する材質（特に好適にはバネ鋼）から構成されていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において取り敢えず出願人が最良と考えている実施形態）について図面を参照しつつ説明する。
【００４５】
＜エンジンの冷却水循環系統の概略構成＞
図１は、本発明の一実施形態であるエンジン１０における冷却水（冷却媒体）の循環経路の概略構成を示す図である。ここで、図１（ａ）は、冷却水温が所定温度よりも低温である暖機運転中の状態を示し、図１（ｂ）は、冷却水温が前記所定温度以上である暖機運転終了後の状態を示しているものとする。なお、冷却水の流れる方向が、図中矢印で示されている。また、エンジン１０は、本実施形態においては、自動車に搭載されているものとする。
【００４６】
本実施形態のエンジン１０は、シリンダヘッド２０と、シリンダブロック３０とから構成されている。シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０との接続部には、シリンダヘッドガスケット２１が介装されている。このシリンダヘッドガスケット２１には、エンジン１０を冷却するための冷却水が通過可能な貫通孔２１ａが形成されていて、当該貫通孔２１ａを介してシリンダブロック３０からシリンダヘッド２０へ冷却水が流入し得るようになっている。
【００４７】
エンジン１０には、冷却水の循環経路である冷却水循環系統４０が設けられている。この冷却水循環系統４０は、エンジン１０の構成の一部、及び当該エンジン１０の周辺装置を含む。具体的には、冷却水循環系統４０は、以下の通り構成されている。
【００４８】
シリンダブロック３０には、ウォーターポンプ４１が設けられている。このウォーターポンプ４１は、図示しないクランクシャフトとＶベルト等の駆動力伝達機構により連結されたロータ４１ａを備えている。そして、ウォーターポンプ４１は、エンジン１０の回転数に応じた回転数でロータ４１ａが回転することで、シリンダブロック３０内の後述するウォータージャケットに向けて前記冷却水を送出し得るように構成されている。
【００４９】
車内暖房のために用いられるヒータ４２とシリンダヘッド２０とは、ヒータ流入流路４２ａを介して接続されていて、シリンダヘッド２０から当該ヒータ流入流路４２ａを介してヒータ４２に冷却水が供給されるようになっている。また、ヒータ４２とエンジン１０とは、ヒータ流出流路４２ｂを介して接続されていて、当該ヒータ流出流路４２ｂの出口開口である還流口４２ｂ１を介して冷却水がヒータ４２からエンジン１０に還流するようになっている。
【００５０】
冷却水を外気との熱交換により冷却するためのラジエータ４３は、シリンダヘッド２０とラジエータ流入流路４３ａを介して接続されていて、シリンダヘッド２０から当該ラジエータ流入流路４３ａを介してラジエータ４３に冷却水が供給されるようになっている。また、ラジエータ４３とエンジン１０とは、ラジエータ流出流路４３ｂを介して接続されていて、当該ラジエータ流出流路４３ｂの出口開口である還流口４３ｂ１を介して冷却水がラジエータ４３からエンジン１０に還流するようになっている。
【００５１】
＜＜運転状態に応じた冷却水の循環経路の切り換えのための構成＞＞
エンジン１０の内部には、当該エンジン１０の運転状態に応じて冷却水の循環経路を切り換えるための循環経路切換部４４が設けられている。本実施形態においては、循環経路切換部４４はシリンダヘッド２０と隔壁４４ａを介して仕切られていて、当該隔壁４４ａに形成された連通孔４４ｂを介してシリンダヘッド２０から循環経路切換部４４に冷却水が流入し得るように、当該循環経路切換部４４が構成されている。また、ヒータ流出流路４２ｂの出口開口である還流口４２ｂ１、及びラジエータ流出流路４３ｂの出口開口である還流口４３ｂ１が、循環経路切換部４４内にて開口するように、当該循環経路切換部４４とヒータ４２及びラジエータ４３とが、ヒータ流出流路４２ｂ及びラジエータ流出流路４３ｂを介して接続されている。
【００５２】
循環経路切換部４４には、サーモスタット弁装置４５が内蔵されている。このサーモスタット弁装置４５は、いわゆるボトムバイパス型サーモスタット弁からなり、冷却水の温度及び圧力（ウォーターポンプ４１の送出圧）に応じて冷却水の循環経路を切り換えるように構成されている。具体的には、サーモスタット弁装置４５は、冷却水温によって作動する感温作動弁４５ａと、冷却水圧によって作動する感圧作動弁４５ｂとから構成されている。
【００５３】
感温作動弁４５ａは、冷却水温に応じて、循環中の冷却水がラジエータ４３を通過するか否かを切り換えるように構成されている。具体的には、感温作動弁４５ａは、冷却水温に応じて、ラジエータ流出流路４３ｂの出口開口である還流口４３ｂ１を塞ぐように構成されている。すなわち、当該感温作動弁４５ａは、冷却水温が前記所定温度（開弁温度：例えば８２℃程度）より低い場合に、図１（ａ）に示されているように還流口４４ｂ１を閉塞して、当該還流口４４ｂ１における冷却水の通過を禁止するように構成されている。また、当該感温作動弁４５ａは、冷却水温が前記所定温度（開弁温度）以上である場合に、図１（ａ）に示されているように還流口４４ｂ１を開放して、当該還流口４４ｂ１における冷却水の通過を可能とするように構成されている。
【００５４】
感圧作動弁４５ｂは、隔壁４４ａの両側の圧力差（シリンダヘッド２０と循環経路切換部４４との差圧）に応じて連通孔４４ｂを開通させるように構成されている。すなわち、感圧作動弁４５ｂは、ウォーターポンプ４１のロータ４１ａの回転数が低く当該ウォーターポンプ４１の送出圧が低い場合に前記連通孔４４ｂを塞ぐように構成されている。また、当該感圧作動弁４５ｂは、ウォーターポンプ４１のロータ４１ａの回転数が高く当該ウォーターポンプ４１の送出圧が高い場合に、図１（ａ）や図１（ｂ）に示されているように、循環経路切換部４４の内部に向けて押し込まれることで、当該連通孔４４ｂを介してシリンダヘッド２０と循環経路切換部４４とが連通し、冷却水がシリンダヘッド２０から循環経路切換部４４へ流入し得る（冷却水がラジエータ４３をバイパスし得る）ように構成されている。
【００５５】
循環経路切換部４４は、ウォーターポンプ４１と、ウォーターバイパスパイプ４６を介して常時接続されている。このウォーターバイパスパイプ４６は、ヒータ４２を経て循環経路切換部４４に還流した冷却水、暖機運転終了後にてラジエータ４３を経て循環経路切換部４４に還流した冷却水、及び連通孔４４ｂを介してシリンダヘッド２０から循環経路切換部４４に流入した冷却水を、ウォーターポンプ４１に向けて還流させ得るように構成されている。
【００５６】
上述の通り、シリンダヘッド２０からヒータ流入流路４２ａを介しヒータ４２に達し、当該ヒータ４２からヒータ流出流路４２ｂを介して循環経路切換部４４に達する冷却水流路は、冷却水の温度や圧力にかかわらず常時開通するように構成されている。また、シリンダヘッド２０からラジエータ流入流路４３ａを介しラジエータ４３に達し、当該ラジエータ４３からラジエータ流出流路４３ｂを介して循環経路切換部４４に達する冷却水流路は、冷却水温に応じて開通するように構成されている。
【００５７】
＜シリンダ周辺の構成＞
図２は、図１に示したエンジン１０に形成されたシリンダの周辺の構成を説明するための断面図である。
【００５８】
シリンダヘッド２０には、冷却水Ｃの流路であるウォータージャケット２０ａが形成されている。このウォータージャケット２０ａは、燃料混合気の通路である吸気ポート２０ｂ、及び当該吸気ポート２０ｂを開閉可能に配置された吸気弁２２の近傍位置に形成されている。また、ウォータージャケット２０ａは、燃焼後のガスを排出する通路である排気ポート２０ｃ、及び当該排気ポート２０ｃを開閉可能に配置された排気弁２３の近傍位置にも形成されている。
【００５９】
シリンダブロック３０には、貫通孔であるブロックボア３０ａが形成されている。このブロックボア３０ａ内には、薄肉円筒形状のシリンダライナ３１が挿入されている。このシリンダライナ３１の内側の空間によって、ピストン３２を往復運動可能に収容するシリンダ３０ｂが形成されている。また、当該シリンダライナ３１の内側の円筒面によって、シリンダボア内壁３０ｂ１が形成されている。
【００６０】
シリンダブロック３０の上部には、冷却水Ｃの流路であるウォータージャケット３３が、シリンダ３０ｂ及びシリンダライナ３１の上部を囲むように形成されている。シリンダブロック３０の外側面であって、ウォータージャケット３３に対応する位置には、当該シリンダブロック３０から熱を外気に放出するための冷却フィン３４が形成されている。
【００６１】
ウォータージャケット３３内には、潜熱を放出可能に保持するように構成された潜熱蓄熱装置５０が収納されている。図２に示されているように、ウォータージャケット３３の内壁面と潜熱蓄熱装置５０の外壁面との間には、冷却水が通過可能な間隙３３ａが形成されている。この潜熱蓄熱装置５０の内部には、過冷却状態にて潜熱を保持し得るとともに当該過冷却状態が解除されることで前記潜熱を放出し得る潜熱蓄熱材ＬＭが液密的に収容されている。以下、潜熱蓄熱装置５０の具体的構成について詳述する。
【００６２】
＜潜熱蓄熱装置の構成＞
図３は、図２に示した潜熱蓄熱装置５０の具体的な構成を説明するための断面図である。潜熱蓄熱装置５０の外壁面における側方及び下方には、スペーサー５１が、外側及び下側に突出するように設けられている。このスペーサー５１は、図２に示されているように、ウォータージャケット３３の内壁面と潜熱蓄熱装置５０の外壁面との間に、冷却水が通過可能な間隙３３ａを形成するための部材である。
【００６３】
再び図３を参照すると、潜熱蓄熱装置５０は、潜熱蓄熱材ＬＭを収容する蓄熱材容器６０と、始動時にて過冷却状態の当該潜熱蓄熱材ＬＭ内に微小な固相の核を生じさせる（以下、「発核させる」と称する）ための発核装置７０とを備えている。本実施形態における潜熱蓄熱材ＬＭは、酢酸ナトリウム３水和物（ＣＨ3ＣＯＯＮa・３Ｈ2Ｏ：融点５８℃）からなる。この潜熱蓄熱材ＬＭは、暖機運転終了時点の冷却水温（すなわち上述の開弁温度：例えば８２℃程度）よりも低い融点を有する材料である。また、この潜熱蓄熱材ＬＭは、当該融点を超える温度に加熱されることで液相（ゲル相）となった後、融点以下の温度（マイナス２０℃〜マイナス３０℃程度まで）に冷却されても固相に相変化を起こさず潜熱を保持したまま液相（ゲル相）の状態を保つ特性（すなわち過冷却性）を有し、融点以下の温度にて外部からの刺激により過冷却状態が解除されることで潜熱を放出し得る材料である。
【００６４】
蓄熱材容器６０は、図３に示されているように、側断面視にて略Ｕ字形の容器本体６１と、その容器本体６１の上端から内側に向けて水平に延びるフランジ部６２とからなる。蓄熱材容器６０は、潜熱蓄熱材ＬＭとの濡れ性が悪いフッ素系の合成樹脂からなり、両者は射出成型により一体に形成されている。また、蓄熱材容器６０は、長手方向（図３における上下方向、すなわち図２におけるシリンダ３０ｂの高さ方向）について或る程度の剛性を有するような厚みで成形されている。フランジ部６２には、貫通孔６２ａが形成されている。
【００６５】
＜＜発核装置の構成＞＞
発核装置７０は、仕切板７１と、発核針７２と、Ｏリング（シール部材）７３と、支持板７４と、コイルスプリング（付勢部材）７５と、カバー部材７６と、排気口７７とから構成されている。
【００６６】
仕切板７１は、潜熱蓄熱材ＬＭとの濡れ性が悪いフッ素系の合成樹脂からなり、蓄熱材容器６０のフランジ部６２と溶着や接着剤等により液密的に接合されている。すなわち、発核装置７０は、蓄熱材容器６０の高さ方向における端部にて、当該蓄熱材容器６０と接合されている。仕切板７１の、フランジ部６２における貫通孔６２ａと対応する位置には、貫通孔７１ａが形成されている。
【００６７】
発核針７２は、先端部７２ａ側から蓄熱材容器６０内に挿入されることで潜熱蓄熱材ＬＭの過冷却状態を解除し得るように構成されている。具体的には、発核針７２は、バネ鋼からなり、円錐形状に形成された先端７２ａ１を除いて一定太さの略円柱形状に形成されている。そして、当該発核針７２は、仕切板７１の貫通孔７１ａを貫通するように配置されていて、図３（ｂ）に示されているように、先端部７２ａが蓄熱材容器６０内の潜熱蓄熱材ＬＭ内に挿入されて当該先端部７２ａの表面と潜熱蓄熱材ＬＭとが接触することで、過冷却状態の潜熱蓄熱材ＬＭにて発核させるようになっている。
【００６８】
発核針７２の側面と貫通孔７１ａとの間のシールのためのゴム製のＯリング７３が、仕切板７１に固定されている。このＯリング７３は、発核針７２の側面と液密的に接触しつつ、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されているように、発核針７２と図中上下方向に相対移動し得るように構成されている。すなわち、発核針７２は、Ｏリング７３に常時挿通されている。そして、発核針７２が、図３（ａ）に示されている第１の位置と、図３（ｂ）に示されている第２の位置との間で移動する際に、当該発核針７２の側面とＯリング７３とが常時液密的に接触し得るように、当該Ｏリング７３が配置されている。
【００６９】
発核針７２は、平板状の支持板７４によって支持されている。具体的には、発核針７２における先端部７２ａと反対側の基端部７２ｂが、支持板７４に固着されている。この支持板７４は、１．５ｍｍ程度の厚さの鋼板からなり、図中上下方向に撓まないように（実質的に剛体となるように）構成されている。また、支持板７４は、仕切板７１と対向するように、当該仕切板７１と平行に配置されている。
【００７０】
仕切板７１と支持板７４との間には、コイルスプリング７５が配置されている。このコイルスプリング７５は、発核針７２における先端部７２ａ側から基端部７２ｂ側に向かって支持板７４を弾性的に付勢するように構成されている。図３（ａ）には、コイルスプリング７５が実質的に消勢されていて略自然長となっている（支持板７４及び発核針７２の自重による微少量の圧縮変形があるのみである）状態が示されている。すなわち、図３（ａ）に示されているように、コイルスプリング７５が実質的に消勢されている状態で、発核針７２の先端部７２ａがＯリング７３と液密的に接触し得るように、発核針７２及びコイルスプリング７５の寸法が設定されている。なお、コイルスプリング７５は、発核針７２の周囲を囲むように配置されている。
【００７１】
蓄熱材容器６０、仕切板７１、発核針７２、支持板７４、及びコイルスプリング７５は、カバー部材７６によって覆われている。カバー部材７６は、伸縮部７６ａと、蓄熱材容器被覆部７６ｂとを備え、合成樹脂製の薄板（フィルム）から一体かつ気密的に形成されている。伸縮部７６ａは、折り目を有するベローズ（蛇腹）状ないしアコーディオン状に形成されていて、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されているように、当該折り目にしたがって図中上下方向（コイルスプリング７５による支持板７４及び発核針７２の付勢方向）に沿って伸縮自在に構成されている。蓄熱材容器被覆部７６ｂは、蓄熱材容器６０における容器本体６１の外表面、及び仕切板７１の側面と接合されている。これにより、蓄熱材容器６０におけるフランジ部６２と仕切板７１の下面との接合部が確実にシールされるようになっている。
【００７２】
カバー部材７６における伸縮部７６ａの側面には、当該カバー部材７６における伸縮部７６ａの内側の空間から空気を排気するための排気口７７が、当該伸縮部７６ａと一体に形成されている。この排気口７７は、エンジン１０（図１参照）の運転によって負圧が生じる箇所（例えば、吸気ポート２０ｂ（図２参照）と接続された吸気管や、当該エンジン１０の運転に伴って運転されるコンプレッサー等）と接続されている。すなわち、カバー部材７６における伸縮部７６ａの内側の空間から、排気口７７を介して空気を排出することで、図３（ｂ）に示されているように、伸縮部７６ａが上下方向に縮んで支持板７４がコイルスプリング７５に抗して下方に押し下げられ、発核針７２が先端部７２ａから潜熱蓄熱材ＬＭ内に挿入されるように、発核装置７０が構成されている。
【実施例１】
【００７３】
図１及び図２に示されているエンジン１０が複数気筒を備える場合、及び図３に示されている発核針７２が複数備えられている場合の、潜熱蓄熱装置５０の構成の具体例を、図４及び図５を用いて以下に説明する。図４は、４つのシリンダ３０ｂが一列に形成された直列４気筒のシリンダブロック３０の平面図である。図５は、図４におけるｃ−ｃ断面図である。
【００７４】
図４に示されているように、潜熱蓄熱装置５０は、一列に配列された４つのシリンダライナ３１を囲むように一体に形成されている。すなわち、潜熱蓄熱装置５０の平面形状は、複数の円環を繋げた瓢箪ないし落花生形状に形成されている。排気口７７は、シリンダブロック３０を貫通して当該シリンダブロック３０の外側に突出するように配置されている。この排気口７７がシリンダブロック３０を貫通している位置には、冷却水の漏れを防止するためのシール部材３５が配置されている。
【００７５】
図５に示されているように、複数の発核針７２は、一枚の支持板７４によって支持されている。この支持板７４は、図４に示されている潜熱蓄熱装置５０の平面形状と同様の形状に形成されている。
【実施例２】
【００７６】
図３における、排気口７７を介してカバー部材７６における伸縮部７６ａの内側の空間から排気するための具体的構成の例を、図６を用いて以下に説明する。図６は、エンジン１０における吸気系統８０及び制御装置９０の概略構成を示す図である。
【００７７】
＜＜吸気系統の配管構成の具体例＞＞
図６に示されているように、吸気系統８０は、シリンダヘッド２０の吸気ポート２０ｂと接続された吸気管８１と、その吸気管８１の上流側（吸入空気の流動方向における上流側）に配置されたエアフィルタ８２とを備えている。吸気管８１の内部であって、エアフィルタ８２の下流側（吸入空気の流動方向における下流側）には、スロットルバルブ８３が配置されている。このスロットルバルブ８３は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ８３ａを介して駆動されることで、吸気管８１の開口断面積を可変とするように構成されている。吸気管８１の内部であって、スロットルバルブ８３の下流側には、燃焼室にスワール流を発生させるためのスワールコントロールバルブ８４が配置されている。このスワールコントロールバルブ８４は、ＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ８４ａを介して駆動されることで、スワール量を調整し得るように構成されている。このスワールコントロールバルブ８４の下流側には、燃料を吸気ポート２０ｂ内に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）２４が配置されている。
【００７８】
吸気管８１における、スロットルバルブ８３とスワールコントロールバルブ８４との間の位置には、吸気の脈動を防止するためのサージタンク８５が設けられている。このサージタンク８５と、上述の排気口７７とは、接続管８６を介して接続されている。この接続管８６は、吸気管８１にて発生する負圧によって、カバー部材７６における伸縮部７６ａ（図３参照）の内側の空間から排気口７７を介して空気をサージタンク８５内に排出し得るように構成されている。
【００７９】
再び図６を参照すると、接続管８６には、チェックバルブ８７が介装されている。このチェックバルブ８７は、サージタンク８５から接続管８６を介して排気口７７に空気が流入することを禁止し、接続管８６からサージタンク８５へ空気が流入することを許可し得るように構成されている。
【００８０】
接続管８６における、チェックバルブ８７よりも排気口７７側の位置には、当該接続管８６から分岐するように分岐管８８が設けられている。分岐管８８は、接続管８６（排気口７７）と外気とを連通させ得るように、その端部が外気に向かって開口して形成されている。この分岐管８８には、開閉弁８９ａが介装されている。この開閉弁８９ａは、閉弁されることによって接続管８６（排気口７７）と外気との連通を閉塞し得るように構成されている。また、接続管８６における、分岐管８８よりもサージタンク８５側の位置には、開閉弁８９ｂが介装されている。
【００８１】
＜＜制御系統の具体例＞＞
図６に示されているように、制御装置９０は、ＣＰＵ９１と、ＲＯＭ９２と、ＲＡＭ９３と、バックアップＲＡＭ９４と、インターフェース９５とを備えている。これらは互いにバスで接続されている。ＲＯＭ９２には、ＣＰＵ９１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及びパラメータ等が予め格納されている。ＲＡＭ９３及びバックアップＲＡＭ９４は、ＣＰＵ９１がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ９４は、電源が投入された状態でデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。
【００８２】
インターフェース９５は、エアフローメータ９６、スロットルポジションセンサ９７、水温センサ９８、及び開閉弁８９ａ等と電気的に接続されている。エアフローメータ９６は、エアフィルタ８２とスロットルバルブ８３との間に介装されている。このエアフローメータ９６は、周知の熱線式エアフローメータからなり、吸気管８１内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた電圧を出力するように構成されている。水温センサ９８は、シリンダブロック３０におけるウォータージャケット３３内の冷却水温（この冷却水温と暖機運転の進行状況とは高い相関関係を有している）に応じた電圧を出力するように構成されている。
【００８３】
上述の通りの構成を有する制御装置９０は、エアフローメータ９６、スロットルポジションセンサ９７、水温センサ９８等の各種センサからの信号がインターフェース９５を介してＣＰＵ９１に供給され、当該信号に応じたＣＰＵ９１の演算結果に応じて開閉弁８９ａ等の各種アクチュエータを作動させるための駆動信号を当該各種アクチュエータに向けて送出するように構成されている。
【００８４】
＜実施形態のエンジンの動作＞
まず、上述の構成を有する本実施形態のエンジン１０における、冷却水の循環の様子について、図１を参照しつつ説明する。
【００８５】
図１を参照すると、エンジン１０の運転に基づいて、ウォーターポンプ４１のロータ４１ａがエンジン回転数に応じた回転数で回転駆動される。これにより、エンジン１０の回転数に応じた送出圧ないし（単位時間当たりの）流量で、冷却水がウォーターポンプ４１からシリンダブロック３０（図２におけるウォータージャケット３３）に向けて送出される。このウォーターポンプ４１における送出圧により、シリンダブロック３０内（図２におけるウォータージャケット３３内）の冷却水は、シリンダヘッドガスケット２１の貫通孔２１ａを介してシリンダヘッド２０（図２におけるウォータージャケット２０ａ）に流入する。シリンダヘッド２０を経た冷却水は、ヒータ流入流路４２ａを介してヒータ４２に供給され、当該ヒータ４２にて車室内に向けて熱を放出した後、ヒータ流出流路４２ｂを介して循環経路切換部４４に還流する。循環経路切換部４４に還流した冷却水は、ウォーターバイパスパイプ４６を介してウォーターポンプ４１に還流する。
【００８６】
ここで、冷却水温が前記開弁温度よりも低い暖機運転中においては、図１（ａ）に示されているように、サーモスタット弁装置４５における感温作動弁４５ａによって、循環経路切換部４４とラジエータ流出流路４３ｂとの接続部である還流口４３ｂ１が閉塞されている。よって、冷却水のラジエータ４３の通過が阻止される。すなわち、暖機運転中は、冷却水がラジエータ４３によって冷却されず、エンジン１０で発生して冷却水に吸収された熱が有効にエンジン１０自身の暖機に用いられる。また、ラジエータ４３、ラジエータ流入流路４３ａ、及びラジエータ流出流路４３ｂの内側に存在する冷却水は、冷却水循環系統４０内を循環しないので、暖機運転中にてエンジン１０と共に昇温すべき冷却水量が少量となり、エンジン１０の昇温が早められ、以て暖機が促進される。
【００８７】
一方、暖機運転終了後においては、図１（ｂ）に示されているように、サーモスタット弁装置４５における感温作動弁４５ａによって、循環経路切換部４４とラジエータ流出流路４３ｂとの接続部である還流口４３ｂ１が開放される。よって、冷却水は、シリンダヘッド２０からラジエータ流入流路４３ａを介してラジエータ４３に流入し、ラジエータ４３にて冷却された後、ラジエータ流出流路４３ｂを介して循環経路切換部４４に還流する。
【００８８】
また、エンジン回転数が高くなり、冷却水の流量が増加すると、サーモスタット弁装置４５における感圧作動弁４５ｂが開くことで、シリンダヘッド２０から循環経路切換部４４に冷却水がバイパスし、このバイパスした冷却水は、ウォーターバイパスパイプ４６を介してウォーターポンプ４１に還流する。これにより、ウォーターポンプ４１の吸込側と吐出側の圧力差、及びサーモスタット弁装置４５の上流側と下流側との圧力差が緩和され、冷却水の低圧部におけるキャビテーションの発生が低減され得る。
【００８９】
＜＜実施形態の構成による潜熱の保持・放出動作＞＞
次に、上述の構成を有する本実施形態の潜熱蓄熱装置５０の動作について、図２及び図３を参照しつつ説明する。
【００９０】
図３を参照すると、暖機運転終了後であって、冷却水が前記開弁温度（８２℃程度）よりも高温の状態においては、蓄熱材容器６０内に収容されている潜熱蓄熱材ＬＭ（酢酸ナトリウム３水和物：融点５８℃）の全量が、シリンダブロック３０のウォータージャケット３３（図２参照）内の冷却水によって、融点を超える温度に加熱されてゲル相となる。
【００９１】
エンジンが停止されると、図３（ａ）に示されているように、カバー部材７６における伸縮部７６ａの内側の空間を排気する負圧が解消され、支持板７４がコイルスプリング７５によって押し上げられることで伸縮部７６ａが図中上方に膨張する。これにより、当該伸縮部７６ａの内側の空間内に外気が導入される。また、発核針７２が上方に引き抜かれる。その後、シリンダブロック３０及びウォータージャケット３３（図２参照）内の冷却水が外気温程度にまで低下しても、潜熱蓄熱材ＬＭは、固相に相変化せずゲル相のまま過冷却状態となって潜熱を保持している。
【００９２】
エンジンが再始動されると、図３（ｂ）に示されているように、カバー部材７６における伸縮部７６ａの内側の空間が排気され、伸縮部７６ａが図中下方に縮む。これにより、支持板７４がコイルスプリング７５に抗して押し下げられ、発核針７２が、Ｏリング７３と液密的に接触しつつ、その先端部７２ａから潜熱蓄熱材ＬＭ内に挿入される。このＯリング７３と接触することでワイピングされた発核針７２の表面（側面）が、過冷却状態の潜熱蓄熱材ＬＭ内に挿入されることで、当該発核針７２の表面と接触した潜熱蓄熱材ＬＭの過冷却状態が局部的に解除され、微小な固相の核が生成する（発核動作）。この核が、その周囲の過冷却状態の潜熱蓄熱材ＬＭと接触することで、当該核の周囲の潜熱蓄熱材ＬＭの過冷却状態が順次解除され、潜熱蓄熱材ＬＭに蓄熱された潜熱が放出される。
【００９３】
図２を参照すると、上述のように過冷却状態の潜熱蓄熱材ＬＭから取り出された潜熱が、潜熱蓄熱装置５０の周囲のウォータージャケット３３内の冷却水Ｃに伝達され、当該冷却水Ｃからシリンダブロック３０の上部に伝達される。これにより、冷間始動時における暖機運転の進行が促進され得る。また、当該潜熱を受け取った冷却水Ｃがシリンダヘッド２０のウォータージャケット２０ａに流入することで、シリンダヘッド２０の吸気ポート２０ｂ及び吸気弁２２の近傍位置が加熱される。これにより、冷間始動時において吸気ポート２０ｂの内壁や吸気弁２２の表面に気化燃料が凝縮して付着することが可及的に抑制され、以て混合気の空燃比変動が可及的に抑制され得る。
【００９４】
＜＜実施形態の構成による作用・効果＞＞
以下、本実施形態の構成による作用・効果を、図面を参照しつつ説明する。
【００９５】
本実施形態においては、図３（ａ）に示されているように、発核針７２の側面がＯリング７３と液密的に接触しつつ当該発核針７２が上方に引き抜かれる一方、カバー部材７６における伸縮部７６ａの内側の空間に外気が導入される（当該空間内の気圧が上昇する）。また、図３（ｂ）に示されているように、カバー部材７６における伸縮部７６ａの内側の空間が排気される（当該空間内の気圧が減少する）一方、発核針７２の側面がＯリング７３と液密的に接触しつつ当該発核針７２が蓄熱材容器６０側に押し込まれる。このように、本実施形態の構成によれば、発核針７２の上昇及び下降のいずれの場合においても、蓄熱材容器６０内の潜熱蓄熱材ＬＭが、カバー部材７６における伸縮部７６ａの内側の空間側に漏出しないように、当該発核針７２が動作する。よって、蓄熱材容器６０内の潜熱蓄熱材ＬＭのシールが確実に行われ、以て当該潜熱蓄熱材ＬＭによる良好な潜熱の保持及び放出が安定的に行われ得る。
【００９６】
本実施形態においては、図３（ａ）に示されているように、カバー部材７６における伸縮部７６ａの内側の空間からの排気が停止されている際（例えば当該エンジンの停止時等）に、発核針７２の先端７２ａ１が蓄熱材容器６０内に挿入された状態で、Ｏリング７３が発核針７２の先端部７２ａの側面と液密的に接触している。すなわち、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されているように、Ｏリング７３が、一定太さの発核針７２の側面と常時液密的に接触している。これにより、蓄熱材容器６０内の潜熱蓄熱材ＬＭのシールがよりいっそう確実に行われ得る。
【００９７】
本実施形態においては、図３（ｂ）に示されているように、潜熱蓄熱材ＬＭに対して良好ないし適度の濡れ性（wettability）・親和性（affinity）を有する材質からなる発核針７２の表面（側面）がＯリング７３によってワイピングされて、当該表面が、潜熱蓄熱材ＬＭが付着していない「清浄」な状態で潜熱蓄熱材ＬＭ内に挿入される。これにより、潜熱蓄熱材ＬＭの発核が良好に行われ得る。
【００９８】
本実施形態においては、図２に示されているように、潜熱蓄熱装置５０が、シリンダブロック３０のウォータージャケット３３内に収容されている。かかる構成によれば、エンジン始動時に、シリンダブロック３０の内部のウォータージャケット３３内にて、潜熱蓄熱材の過冷却状態の解除及び潜熱の放出が行われる。よって、当該過冷却状態の解除によって生じた熱が外気に逃げることなくシリンダブロック３０に効率的に伝達される。また、潜熱蓄熱装置５０がシリンダブロック３０に内蔵されているので、エンジン１０が小型化されるとともに、当該シリンダブロック３０の外側面に冷却フィン３４を障害なく形成することが可能になる。さらに、前記蓄熱材容器を前記ウォータージャケット内に収容するという非常に簡略な構成で、良好な潜熱の保持（蓄熱）及び放出が実現され得る。
【００９９】
本実施形態においては、図２に示されているように、シリンダブロック３０のウォータージャケット３３の内壁面と潜熱蓄熱装置５０の外壁面との間に、冷却水Ｃが通過可能な間隙３３ａが形成されている。かかる構成によれば、冷間始動の際に潜熱蓄熱材から潜熱が放出されると、この熱は潜熱蓄熱装置５０とウォータージャケット３３との間隙に充填された冷却水Ｃに伝達される。そして、この冷却水Ｃに伝達された熱によって、シリンダブロック３０が、シリンダ３０ｂの高さ方向について可及的に偏りなく加熱される。また、温度が上昇した冷却水Ｃがシリンダヘッド２０を流れることで、吸気ポート２０ｂを効率的に暖めることができる。さらに暖機運転終了後は、ウォータージャケット３３の内壁面と潜熱蓄熱装置５０の外壁面との間隙を冷却水Ｃが通過することで、潜熱蓄熱装置５０内の潜熱蓄熱材の過熱が防止され得る。
【０１００】
本実施形態においては、図３に示されているように、発核装置７０が、実質的に、蓄熱材容器６０の高さ方向（シリンダの高さ方向）における端部に接合された構成となっている。これにより、潜熱蓄熱装置５０が簡略な構成で形成され得る。また、潜熱蓄熱装置５０が小型化され、以てエンジン１０（図１及び図２参照）が小型化され得る。
【０１０１】
本実施形態においては、図３に示されているように、カバー部材７６の伸縮部７６ａが、蓄熱材容器６０、仕切板７１、発核針７２、支持板７４、及びコイルスプリング７５の全体を覆うように構成されている。また、カバー部材７６の蓄熱材容器被覆部７６ｂが、蓄熱材容器６０における容器本体６１の外表面、及び仕切板７１の側面と接合されている。さらに、伸縮部７６ａ及び蓄熱材容器被覆部７６ｂが一体に形成されている。これにより、カバー部材７６の良好な気密性がより簡略な構成で実現され得る。また、蓄熱材容器６０におけるフランジ部６２と仕切板７１の下面との接合部が確実にシールされる。
【０１０２】
本実施形態においては、図３に示されているように、カバー部材７６の伸縮部７６ａがベローズ（蛇腹）状（又はアコーディオン状）に形成されている。これにより、カバー部材７６の伸縮部７６ａの伸縮がスムーズに行われ、以て発核針７２の移動がスムーズに行われ得る。
【０１０３】
＜＜実施例の構成による作用・効果＞＞
以下、上述の各実施例の構成による作用・効果を、図面を参照しつつ説明する。
【０１０４】
実施例１においては、図５に示されているように、複数の発核針７２のすべてが、実質的に剛体からなる一枚の支持板７４によって支持されている。これにより、複数の発核針７２が、ほぼ同時に潜熱蓄熱材ＬＭ内に挿入され、複数個所にてほぼ同時に発核動作が行われる。よって、潜熱蓄熱材ＬＭの過冷却状態の迅速な解除及び潜熱の迅速な放出が行われ、以て暖機運転のさらなる促進が達成され得る。
【０１０５】
また、実施例１においては、エンジン１０が複数気筒を備える場合、潜熱蓄熱装置５０が、一列に配列された４つのシリンダライナ３１を囲むように一体に形成されている。よって、排気口７７がシリンダブロック３０を貫通している位置に配置されたシール部材３５の数を最小限（１つ）にすることができ、シリンダブロック３０の外部への冷却水の漏出が抑制される。また、シリンダブロック３０に対する潜熱蓄熱装置５０の装着工程が簡略化される。さらに、排気口７７に対する配管構成を最小限にすることができる。したがって、エンジン１０の信頼性を悪化させることなく、複数気筒のエンジン１０の暖機性を向上させることが可能になる。
【０１０６】
実施例２においては、図６を参照すると、水温センサ９８の出力に基づいて、冷却水温が前記所定温度以上となったことがＣＰＵ９１によって判定されると、暖機運転の終了が判定される。このとき、開閉弁８９ｂが閉鎖された後、開閉弁８９ａが開放されることで、排気口７７に外気が導入される。これにより、図３（ａ）に示されているように、支持板７４がコイルスプリング７５によって押し上げられ、発核針７２が上方に引き抜かれる。
【０１０７】
再び図６を参照すると、実施例２の構成によれば、始動前に、ＣＰＵ９１の制御により開閉弁８９ａが閉鎖された後、開閉弁８９ｂが開放されることで、始動時に、吸気管８１にて生じる負圧を用いて、カバー部材７６の伸縮部７６ａ（図３参照）の内側の空間から空気が排出される。よって、吸気管８１にて生じる負圧を用いてブレーキペダルの踏み込みを助勢するブレーキブースターと同様の配管を用いた簡略な構成で、潜熱蓄熱材ＬＭの発核のための発核装置７０（図３参照）を良好に作動させることができる。
【０１０８】
また、実施例２の構成によれば、図３（ａ）に示されているように、暖機運転終了後のエンジン運転中に、発核針７２が潜熱蓄熱材ＬＭから引き抜かれる。よって、潜熱蓄熱材ＬＭが加熱されて体積が膨張しても、発核針７２が引き抜かれた分だけ蓄熱材容器６０の内圧が緩和される。したがって、当該蓄熱材容器６０及び潜熱蓄熱装置５０から潜熱蓄熱材ＬＭが漏出することが抑制され得る。
【０１０９】
＜変形例の示唆＞
なお、上述の実施形態及び実施例は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の実施形態等を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の実施形態等に何ら限定されるものではなく、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において種々の変形を施すことができることは当然である。以下、先願主義の下で本願の出願の際に追記し得る程度で、変形例について幾つか例示するが、変形例とてこれらに限定されるものではないことはいうまでもない。本願発明を、上述の実施形態・実施例、及び下記変形例の記載に基づき限定解釈することは、先願主義の下で出願を急ぐ出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、発明の保護及び利用を目的とする特許法の目的に反し、許されない。
【０１１０】
（ｉ）本発明の潜熱蓄熱装置は、上述の実施形態のようなエンジン用途や自動車用途に限定されない。また、本発明は、電気的発核その他の発核メカニズムにも適用可能である。
【０１１１】
（ii）潜熱蓄熱材の材質としては、酢酸ナトリウム３水和物（ＣＨ3ＣＯＯＮa・３Ｈ2Ｏ）の他、シュウ酸、酢酸マグネシウム、酢酸マンガン、硫酸ニッケル、硫酸マグネシウム、硫酸銅、硫酸亜鉛、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、及びこれらの水和物や、ナフタレン、パルミチン酸、安息香酸、高純度パラフィン等、及びこれらの混合物等が採用可能である。
【０１１２】
（iii）蓄熱材容器６０は、シリンダブロック３０の外表面に接するように配置されていてもよい。また、蓄熱材容器６０は、シリンダヘッド２０内に配置されていてもよい。
【０１１３】
（iv）蓄熱材容器６０におけるフランジ部６２は省略可能である。あるいは、蓄熱材容器６０と仕切板７１とは一体に構成され得る。
【０１１４】
（ｖ）発核装置７０が形成される位置は、上述の実施形態のような、シリンダブロック３０のウォータージャケット３３の内部や、蓄熱材容器６０の上端に限定されない。
【０１１５】
（vi）発核針７２の材質は、上述のバネ鋼に限られず、蓄熱材との濡れ性が不良な材質（例えば、フッ素系合成樹脂、ロウ、石鹸等）以外の様々な材質が採用され得る。その他、本発明の各構成要素（例えばシール部材や付勢部材）も、上述の実施形態や実施例の構成や材質（例えばゴム製のＯリングやコイルスプリング）に限定されない。
【０１１６】
（vii）カバー部材７６における蓄熱材容器被覆部７６ｂは省略可能である。また、排気口７７は複数形成されていてもよい。
【０１１７】
（viii）本発明が複数気筒のエンジンに適用される場合、図４に示されている上述の実施例とは異なり、気筒毎に潜熱蓄熱装置５０が別々に設けられていてもよい。
【０１１８】
（ix）図５に示されている構成は、１気筒のエンジンにも適用され得る。
【０１１９】
（ｘ）  図６において、チェックバルブ８７は省略可能である。また、分岐管８８、開閉弁８９ａ、及び開閉弁８９ｂは省略可能である。
【０１２０】
（xi）その他、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンを冷却するための冷却水（冷却媒体）の循環経路の概略構成図である。ここで、図１（ａ）は、冷却水温が所定温度よりも低温である暖機運転中の状態を示し、図１（ｂ）は、冷却水温が前記所定温度以上である暖機運転終了後の状態を示している。
【図２】図１に示したエンジンに形成されたシリンダの周辺の構成を説明するための断面図である。
【図３】図２に示した潜熱蓄熱装置の具体的な構成を説明するための断面図である。
【図４】図１に示したエンジンが直列４気筒の構成を有している場合の、実施例の潜熱蓄熱装置を内蔵した、シリンダブロックの平面図である。
【図５】図４におけるｃ−ｃ断面図である。
【図６】エンジンにおける吸気系統及び制御装置の実施例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０…エンジン、          ２０…シリンダヘッド、  ２０ａ…ウォータージャケット、
２０ｂ…吸気ポート、      ３０…シリンダブロック、３０ｂ…シリンダ、
３３…ウォータージャケット、３３ａ…間隙、        ３４…冷却フィン、
５０…潜熱蓄熱装置、      ５１…スペーサー、
６０…蓄熱材容器、        ６１…容器本体、        ６２…フランジ部、
７０…発核装置、          ７１…仕切板、          ７１ａ…貫通孔、
７２…発核針、            ７２ａ…先端部、        ７２ｂ…基端部、
７３…Ｏリング、          ７４…支持板、          ７５…コイルスプリング、
７６…カバー部材、        ７６ａ…伸縮部、        ７７…排気口、
８１…吸気管、            ８６…接続管、          ８７…チェックバルブ、
８８…分岐管、            ８９…開閉弁、          ９０…制御装置、
９８…水温センサ、        Ｃ…冷却水、            ＬＭ…潜熱蓄熱材
【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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