(57)【要約】【課題】  内燃機関用ピストンにおいて、長大化することなくピストンの大幅な冷却性能の向上をはかること。【解決手段】  コイル７とマグネット８からなる発電手段と、発電手段と電気的に接続されたダイオード１２とコンデンサ１３とからなる整流回路１４と、整流回路１４と電気的に接続された熱電変換素子２とヒートシンク３からなる熱電変換手段とを、ピストン内面に配設した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダに往復動自在に設けられ、前記シリンダとの間で燃焼室を形成する内燃機関のピストンであって、
発電手段と、
前記発電手段と電気的に接続された電流整流手段と、
前記電流整流手段と電気的に接続された熱電変換手段とを、
前記ピストン内面に配設した内燃機関用ピストン。
【請求項２】
請求項１において、
前記発電手段は、ピストンの中心軸と並行な軸心に巻きまわされたコイルと、前記コイルの外周を往復動可能なマグネットとで構成した内燃機関用ピストン。
【請求項３】
請求項２において、
前記マグネットはリング形状とした内燃機関用ピストン。
【請求項４】
請求項１において、
前記熱電変換手段は、熱電変換素子の低温部をピストン内頂面に密着固定するとともに、前記熱電変換素子の高温部に放熱板を密着固定した内燃機関用ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用ピストンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に備えられるピストン（１）は、その頂部で高温の燃焼室を画成し、燃焼室に発生する燃焼圧力を、コンロッド（５）を介してクランクシャフトの回転力に変換する機関部品で、熱的に最も過酷な環境にある。
【０００３】
ピストン（１）はその頂部（１１）が高温の燃焼ガスにさらされるが、この頂部（１１）に受ける熱はランド部（１５）に装着されたピストンリング（２２、２３、２４）またはスカート部（１６）からシリンダ（２）へと逃げる放熱経路と、ピストンピン（４）を介してコンロッド（５）へ逃げる放熱経路と、ピストン（１）とシリンダ（２）の間に供給される潤滑油によって持ち去られる放熱経路がある。さらには、ピストン（１）の背面（１９）に向けて潤滑油を噴射するオイルジェット設け、ピストン（１）の熱を潤滑油によって持ち去られる放熱経路を付加した内燃機関もある。これらの放熱経路を介してピストン（１）の冷却は行われる。
【０００４】
ところで、近年の自動車用エンジンに対する要求の一つとして、リング溝（１２、１３、１４）より上方に設けられるトップランド（３１）とシリンダ（２）の間に挟まれるクレビスの容積を小さくして、燃焼室におけるクエンチ域を減らし、エンジンにおける未燃焼ガスの排出量を低減するとともに、燃費の改善をはかることがある。
【０００５】
あるいは、各リング（２２、２３、２４）の幅を縮小したり、中間に設けられるコンプレッションリング（２３）を廃止したりして、ランド部（１５）の小型化がはかられる傾向がある。ピストン（１）はその小型化に伴ってシリンダ（２）への放熱量が減少するため、その冷却性を高めることが要求される。
【０００６】
しかしながら、上記のようにランド部（１５）の小型化がはかられると、ランド部（１５）から各リング（２２、２３、２４）を介してシリンダ（２）に逃げる放熱量が減少し、ピストン（１）の冷却性が悪化するという問題点が考えられる。
【０００７】
そこで、上記潤滑油によって持ち去られるピストン（１）の放熱量を増やすことをねらいに、ピストン（１）とシリンダ（２）の間に供給される潤滑油に対するピストン（１）の表面積を増大するため、ランド部（１５）とスカート部（１６）の間にピストン（１）の軸方向に対して傾斜して隆起する冷却フィン（３０）を突出形成したピストン（１）が知られている。（例えば、特許文献１参照）
ところが、近年のエンジン出力の増大に伴う熱負荷の増加に対して、放熱面積の拡大に頼った上述の方法ではピストンの長大化が避けられない。
【特許文献１】特開平０６−３４１３４６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は内燃機関用ピストンにおいて、長大化することなくピストンの大幅な冷却性能の向上をはかることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、
内燃機関のシリンダに往復動自在に設けられ、前記シリンダとの間で燃焼室を形成する内燃機関のピストンであって、
発電手段と、
前記発電手段と電気的に接続された電流整流手段と、
前記電流整流手段と電気的に接続された熱電変換手段とを、
前記ピストン内面に配設したことである。
【００１０】
第２の技術的手段は、第１の技術的手段において、
前記発電手段は、ピストンの中心軸と並行な軸心に巻きまわされたコイルと、前記コイルの外周を往復動可能なマグネットとで構成したことである。
【００１１】
第３の技術的手段は、第２の技術的手段において、
前記マグネットはリング形状としたことである。
【００１２】
第４の技術的手段は、第１の技術的手段において、
前記熱電変換手段は、熱電変換素子の低温部をピストン内頂面に密着固定するとともに、前記熱電変換素子の高温部に放熱板を密着固定したことである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項1の発明によれば、発電手段と電流整流手段と熱電変換手段とをピストン内面に配設することにより、往復動するピストン内で冷却のための放熱電気回路を構成できるので、ピストンが長大化することがない。
【００１４】
請求項２の発明によれば、ピストンの中心軸と並行な軸心に巻きまわされたコイルと、コイルの外周を往復動可能なマグネットとで発電手段を構成したので、ピストンの往復動による慣性力でマグネットが往復動し、交流電流を発電することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、マグネットをリング形状としたので、コイルは外周から均等に磁力を受け、安定した磁気誘導電流を発生することができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、熱電変換手段は、熱電変換素子の低温部をピストン内頂面に密着固定するとともに、熱電変換素子の高温部に放熱板を密着固定したので、ピストン頂面を効果的に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に従った内燃機関用ピストンの実施の形態を図１〜図３にもとづき説明する。
【００１８】
ピストン１の内頂面１ａには、例えばペルチェ素子に代表される熱電変換素子２が低温部をピストン１の内頂面１ａ側に密着固定されている。また、熱電変換素子２の高温部には、放熱するためのヒートシンク３が固定部材４により熱電変換素子２を介してピストン１の内頂面１ａに密着固定されている。
【００１９】
ピストンスカート内面１ｂには、コの字状の支持部材５がピストン軸心と平行に固定部材６で固定されている。支持部材５のピストン軸心と平行な部位にはコイル７が巻きまわされており、コイル７の外周にはリング状のマグネット８が外周を摺動自在に保持されて配設されている。
【００２０】
マグネット８を摺動自在に保持するマグネットホルダ９は、マグネット８を内包する円筒状の摺動部を一体的に形成した長板状をなし、固定部材１０でピストンスカート内面１ｂに固定されている。
【００２１】
コイル７の両端には、ピストンの往復動による慣性力でマグネット８が往復動する際の衝撃を吸収すると同時に、往復動する範囲を規制するストッパとしてダンパー１１が配設されている。
【００２２】
コイル７と熱電変換素子２とは電気的に接続され、中間にダイオード１２とコンデンサ１３とからなる整流回路１４を有している。なお、回路構成の一例を図３に示す。
【００２３】
以上のように構成した本実施形態の内燃機関用ピストンの作用を説明する。
【００２４】
ピストン１は、その頂部で高温の燃焼室を画成し、燃焼室に発生する燃焼圧力を、図示しないコンロッドを介してクランクシャフトの回転力に変換する。その際、図示しないシリンダ内を高速度で往復動する。
【００２５】
マグネット８はコイル７の外周を摺動自在に保持されているので、ピストン１の往復動による慣性力でコイル７の外周を往復動することになり、コイル７には磁気誘導起電力により交流電流が発生する。交流電流は整流回路１４により直流電流に変換されて熱電変換素子２へ流れる。
【００２６】
熱電変換素子２として周知のペルチェ素子は、二種類の金属の接合部に電流を流すと、一方の金属から他方の金属へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した素子である。直流電圧をかけると一面が低温、他面が高温となり、高温部を放熱すると低温部がさらに低温となって、所謂吸熱材として機能する。低温部をピストン１の内頂面１ａに密着させてピストン１の内頂面１ａを冷却し、高温部に密着固定したヒートシンク３により放熱して、全体としてピストン１を冷却するのである。
【００２７】
なお、本実施形態では、回路構成として半波整流を一例に記載したが、全波整流の回路構成としてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を適用したピストンの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明を適用した回路図の一例である。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・ピストン
２・・・熱電変換素子
３・・・ヒートシンク
４・・・固定部材
５・・・支持部材
６・・・固定部材
７・・・コイル
８・・・マグネット
９・・・マグネットホルダ
１０・・・固定部材
１１・・・ダンパー
１２・・・ダイオード
１３・・・コンデンサ
１４・・・整流回路
【図１】
2007077951.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007077951.tif 000005