(57)【要約】【課題】シリンダブロックへの潜熱蓄熱材の設置が容易であり、潜熱蓄熱材を確実に発核させてエンジンの早期暖機を達成することができる潜熱蓄熱装置を提供することを課題とする。【解決手段】潜熱蓄熱装置（１）は、内部に潜熱蓄熱材（４）を封入した潜熱蓄熱材容器（３）、アクチュエータ（５）、潜熱蓄熱材容器（３）に設置された発核トリガー（６）を備えている。潜熱蓄熱材容器（３）はシリンダボア（２ａ）を囲うようにシリンダブロック（２）に形成されたウォータジャケット（２ｂ）を形成する内側壁（２ｂ１）と外側壁（２ｂ２）との間に収容される。潜熱蓄熱材容器（３）と内側壁（２ｂ１）との間には高伝熱介装材（７）が配置される。これにより、潜熱蓄熱材容器（３）と内側壁（２ｂ１）との間にエンジン冷却水（９）が流入することなく、潜熱蓄熱材（４）による熱をシリンダボア（２ａ）に効率よく伝え、早期の暖機完了を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアを囲うようにシリンダブロックに形成されたウォータジャケットの前記シリンダボアに近い側に位置する内側壁と当該内側壁に対向する外側壁との間に収容される容器であって、内部に潜熱蓄熱材を封入した潜熱蓄熱材容器と、
当該潜熱蓄熱材容器の外部に配置されるアクチュエータと、
当該潜熱蓄熱材容器に設置され、前記アクチュエータにより押圧されることによって前記潜熱蓄熱材を発核させる発核トリガーと、
前記潜熱蓄熱材容器と前記内側壁との間に配置される高伝熱介装材と、
を備えたことを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の潜熱蓄熱装置において、
前記高伝熱性介装材は接着性を有することを特徴とした潜熱蓄熱装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の潜熱蓄熱装置において、
前記潜熱蓄熱材容器と前記外周壁との間に配置される低伝熱介装材を備えたことを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載の潜熱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潜熱蓄熱装置に関する。
【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（蓄熱材）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、潜熱蓄熱材は過冷却状態で液体であり、このような潜熱蓄熱材を内燃機関の内部、より具体的には、シリンダブロックに収容する場合、潜熱蓄熱材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材を収容しているので蓄熱材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材を収容することは、製造上困難であると考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、シリンダブロックへの潜熱蓄熱材の設置が容易であり、潜熱蓄熱材を確実に発核させてエンジンの早期暖機を達成することができる潜熱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】
【０００６】
かかる課題を解決するための、本発明の潜熱蓄熱装置は、シリンダボアを囲うようにシリンダブロックに形成されたウォータジャケットの前記シリンダボアに近い側に位置する内側壁と当該内側壁に対向する外側壁との間に収容される容器であって、内部に潜熱蓄熱材を封入した潜熱蓄熱材容器と、当該潜熱蓄熱材容器の外部に配置されるアクチュエータと、当該潜熱蓄熱材容器に設置され、前記アクチュエータにより押圧されることによって前記潜熱蓄熱材を発核させる発核トリガーと、前記潜熱蓄熱材容器と前記内側壁との間に配置される高伝熱介装材と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。本発明の潜熱蓄熱装置は潜熱蓄熱材を収容した潜熱蓄熱材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形態をとる。このような形態とすれば潜熱蓄熱材は潜熱蓄熱材容器に収容後、ウォータジャケットに装着されることになるので、特許文献１記載の内燃機関の急速暖機装置と比較しても潜熱蓄熱材のシリンダブロックへの装着が容易である。しかし、このようにウォータジャケット内に潜熱蓄熱材容器を収容する形態とした場合、ウォータジャケットを形成する内側壁と潜熱蓄熱材容器との間、ウォータジャケットを形成する外側壁と潜熱蓄熱材容器との間にエンジン冷却水が流入すると潜熱蓄熱材が発した熱がエンジン冷却水によって持ち去られ、シリンダボアを効率よく加温することができず、早期の暖機完了の妨げとなる。そこで、本発明の潜熱蓄熱装置では潜熱蓄熱材容器とウォータジャケットを形成する内側壁や外側壁との間に介装材を配置している。
【０００７】
ここで、潜熱蓄熱材容器と内側壁との間には高伝熱介装材を配置する。この高伝熱介装材は、できるだけ伝熱性の高い物質から構成されていることが望ましく、少なくともエンジン冷却水の伝熱性よりも高伝熱性である。このような高伝熱介装材を配置することにより潜熱蓄熱材容器と内周壁との間にエンジン冷却水が流入することを防止しつつ、潜熱蓄熱材による熱を効率よくシリンダボア側に伝えることができる。
【０００８】
潜熱蓄熱材容器を高伝熱性の材料で形成することも考えられるが、ウォータジャケット内壁面は凹凸が多く、潜熱蓄熱材容器とウォータジャケット内壁面とは密着させ難く、エンジン冷却水の流入を回避しづらいことに鑑みれば、潜熱蓄熱材容器に高伝熱介装材を貼付したり、潜熱蓄熱材容器と内周壁と内周壁との間に高伝熱介装材を充填したりすることが望ましい。
【０００９】
また、高伝熱性介装材は接着性を有するものを選択することができる（請求項２）。高伝熱介装材が接着性を有していれば潜熱蓄熱材容器と内周壁との間にエンジン冷却水が流入することを効果的に防止することができる。また、高伝熱介装材が接着性を有していれば、潜熱蓄熱材容器とアクチュエータとの位置決めにも貢献することができる。潜熱蓄熱材容器に設置された発核トリガーは例えばシリンダブロックに固定されたアクチュエータによって押圧されて作動するが、正確な動作のためには発核トリガーとアクチュエータの位置関係は重要である。そこで、アクチュエータが固定されウォータジャケットが形成されているシリンダブロックと発核トリガーが設置された潜熱蓄熱材容器とが接着されていれば、アクチュエータによる発核トリガーの押圧を確実なものとすることができる。
【００１０】
一方、潜熱蓄熱材容器とウォータジャケットを形成する外側壁との間にエンジン冷却水が流入することも効率よく暖機するためには望ましくない。そこで、前記のような潜熱蓄熱装置では、前記潜熱蓄熱材容器と前記外周壁との間に配置される低伝熱介装材を備えた構成とすることが望ましい（請求項３）。このように低伝熱介装材を備えた構成とすれば、潜熱蓄熱材容器とウォータジャケットを形成する外側壁との間にエンジン冷却水が流入することを回避することができる。ここで、低伝熱介装材はできるだけ伝熱性の低い材質から構成されていることが望ましい。エンジンの暖機時は、できるだけシリンダボア側、すなわち内側壁を加温することが求められ、外側壁側へはできるだけ熱が逃げないようにすることが有効である。そこで、潜熱蓄熱材容器と外周壁との間に低伝熱介装材を配置すれば、潜熱蓄熱材による熱を効率的にシリンダボア側に伝えることができる。なお、この低伝熱介装材にも接着性を持たせ、潜熱蓄熱材容器と外周壁との間へのエンジン冷却水の流入を回避し、効果的な暖機を実現することができる。
【００１１】
以上説明したような潜熱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４）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、潜熱蓄熱材容器とウォータジャケットを形成する内周壁との間に配置される高伝熱介装材を備えているので、潜熱蓄熱材容器と内周壁との間へのエンジン冷却水の流入を防止すると共に潜熱蓄熱材による熱をシリンダボア側の内周壁へ効率よく伝えることができる。これにより、エンジンの早期暖機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】
【００１４】
図１は、シリンダボア２ａ、ウォータジャケット２ｂが形成され、本発明の潜熱蓄熱装置１を装着したシリンダブロック２を図２におけるＡ−Ａ線で断面とした図である。図２は、潜熱蓄熱装置１を装着したシリンダブロック２を上面側から見た断面図である。潜熱蓄熱装置１は、内部に潜熱蓄熱材４を封入した潜熱蓄熱材容器３、アクチュエータ５、潜熱蓄熱材容器３内に固定された発核トリガー６を備えている。潜熱蓄熱材容器３の材質は適度な弾性及び強度を備えた樹脂からなる。具体的には、図５に示すようにシリンダブロック２に固定されたアクチュエータ５の押圧ピン５ａの押圧力を発核トリガー６へ伝えることができる程度のものが選定されている。潜熱蓄熱材容器３内に封入される潜熱蓄熱材４は、従来周知のどのような潜熱蓄熱材を用いてもよいが、本実施例では、酢酸ナトリウム・３水和物を採用している。
【００１５】
ウォータジャケット２ｂはシリンダボア２ａを囲うようにシリンダブロック２に形成されている。これにより、シリンダブロック２にはシリンダボア２ａに近い側にウォータジャケット２ｂの内側壁２ｂ１と、この内側壁３２ｂ１に対向する外側壁２ｂ２が形成される。潜熱蓄熱材容器３は、図２や図３、図４に示すようにシリンダボア２ａを囲うような半割り形状となっており、内側壁２ｂ１と外側壁２ｂ２との間に収容される。
【００１６】
このようにウォータジャケット２ｂ内に収容された潜熱蓄熱材容器３と内側壁２ｂ１との間には図１に示すように高伝熱介装材７が配置される。この高伝熱介装材７は、グラファイト等を主成分とした無機質のパテ状塗布材で、いわゆる伝熱セメントである。この高伝熱介装材７は接着性を有している。図３は、潜熱蓄熱材容器３をウォータジャケット２ｂ内に収容した際に内側壁２ｂ１と対向する面側から見た斜視図であるが、潜熱蓄熱材容器３は、ハッチングで示した内側面３ａに高伝熱介装材７を塗布してウォータジャケット２ｂ内に収容され、内側壁２ｂ１に接着、固定される。これにより、潜熱蓄熱材容器３と内周壁２ｂ１との間にエンジン冷却水９が流入することを防止することができる。
【００１７】
一方、ウォータジャケット２ｂ内に収容された潜熱蓄熱材容器３と外側壁２ｂ２との間には図１に示すように低伝熱介装材８が配置される。この低伝熱介装材８は、適度な弾性を有するシリコン樹脂で成形されている。図４は、潜熱蓄熱材容器３をウォータジャケット２ｂ内に収容した際に外側壁２ｂ２と対向する面側から見た斜視図であるが、低伝熱介装材８はハッチングで示した潜熱蓄熱材容器３の外側面３ｂに貼着した状態でウォータジャケット２ｂ内に収納される。これにより、潜熱蓄熱材容器３と外周壁２ｂ２との間にエンジン冷却水９が流入することを防止することができる。なお、低伝熱介装材８は、伝熱性が低く、言い換えれば断熱性が高く、耐水性、弾力性を有する素材であればどのようなものであってもよい。例えば、樹脂やゴム系の材料を採用することができ、また、エンジン冷却水９が浸透しないような加工を施すことによってグラスファイバーやウレタンフォーム等も採用することができる。なお、エンジン冷却水が浸透しないような加工を施すのは、低伝熱介装材８はエンジン冷却水９に浸されることを考慮したものである。
【００１８】
以上のように構成される潜熱蓄熱装置１は、エンジン始動の際に図示しないＥＣＵからの指令に従ってアクチュエータ５を作動させ、図５に示すように押圧ピン５ａによって発核トリガー６を押圧して潜熱蓄熱材４を発核させ、発熱させる。この熱は、高伝熱介装材７を介して矢示１０で示すように内側壁２ｂ１、すなわち、シリンダボア２ａ側へ効率的に熱を伝えることができる。これによりエンジンの早期暖機を図ることができる。
【００１９】
なお、低伝熱介装材８は、前記のように適度な弾性を有しているので、押圧ピン５ａによる発核トリガー６の押圧の妨げとなることはない。また、発核トリガー６を押圧した後の押圧ピン５ａがアクチュエータ５の本体側に引き込まれた後は、低伝熱介装材８は再び潜熱蓄熱材容器３と外側壁２ｂ２との間の隙間を埋めてエンジン冷却水９の流入を防止することができる。低伝熱介装材８は外側壁２ｂ２側へあまり熱を伝えず、この結果、高伝熱介装材７を介して積極的にシリンダボア２ａ側を加温し、エンジンの早期暖機を図ることができる。
【００２０】
なお、暖機完了後は温まったエンジン冷却水９から潜熱蓄熱材４に熱が与えられることにより潜熱蓄熱材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。
【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。例えば、ウォータジャケット２ｂ内に収容する潜熱蓄熱材容器３を構成する材料に関し、ウォータジャケット２ｂの内側壁２ｂ１と対向する側壁を高伝熱性の材料で形成し、ウォータジャケット２ｂの外側壁２ｂ２と対向する側壁を低伝熱性の材料で形成することもできる。すなわち、潜熱蓄熱材容器３自体を高伝熱性の材料、低伝熱性の材料で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例の潜熱蓄熱装置を装着したシリンダブロックを図２に示したＡ−Ａ線で断面とした説明図である。
【図２】同じく潜熱蓄熱装置を装着したシリンダブロックの上面側から見た断面図である。
【図３】潜熱蓄熱材容器をウォータジャケット内に収容した際に内側壁と対向する面側から見た斜視図である。
【図４】潜熱蓄熱材容器をウォータジャケット内に収容した際に外側壁と対向する面側から見た斜視図である。
【図５】実施例の潜熱蓄熱装置を装着したシリンダブロックを図２に示したＡ−Ａ線で断面とした説明図であり、アクチュエータの押圧ピンによって発核トリガーが押圧されている状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  潜熱蓄熱装置
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  内側面
２ｂ２  外側面
３  潜熱蓄熱材容器
４  潜熱蓄熱材
５  アクチュエータ
６  発核トリガー
７  高伝熱介装材
８  低伝熱介装材
９  エンジン冷却水
【図１】
2007113415.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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