(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。発核トリガー（６）は潜熱蓄熱材容器（３）内に溶接やネジ止めによって固定されている。これにより、シリンダブロック（２）に固定されたアクチュエータ（５）との正確な位置関係が再現され、発核トリガー（６）はアクチュエータ（５）により確実に作動し、潜熱蓄熱材（４）を確実に発核させることができる。【選択図】図１
2007113798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記潜熱蓄熱材容器内に収容され、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を備え、
当該発核トリガーは前記潜熱蓄熱材容器に固定されている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、
前記発核トリガーは取付ステーを介して前記潜熱蓄熱材容器に固定されていることを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項３】
請求項２記載の潜熱蓄熱装置において、
前記取付ステーは溶接又は溶着により前記潜熱蓄熱材容器に固定されていることを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項４】
請求項２記載の潜熱蓄熱装置において、
前記発核トリガーはネジにより前記潜熱蓄熱材容器に固定されていることを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一項記載の潜熱蓄熱装置において、
前記取付ステーの剛性を前記潜熱蓄熱材容器の剛性よりも高くしたことを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか一項記載の潜熱蓄熱装置において、
前記発核トリガーは前記アクチュエータによって押圧される被押圧部材と、当該被押圧部材を支持する台座とを備え、
当該台座と前記取付ステーとを一体成形したことを特徴とした潜熱蓄熱装置。
【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。
なお、蓄熱材（過冷却液体）を固化させ、潜熱を取り出す装置として特許文献２のような提案もされている。特許文献２には、本体に、可撓性を有する板部材と、この板部材を貫通した状態で取り付けられる過冷却液体の任意固化装置が提案されている。このような任意固化装置は、アルミラミネートフィルム等の可撓性を有する被覆材内に過冷却液体と共に収容して用いられる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８２３９３号公報
【特許文献２】実公平７−２１５４９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。
また、特許文献２で開示された任意固化装置が収容される被覆材もウォータジャケット内に装着されることは何ら想定されていない。
【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、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内に収容され、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を備え、当該発核トリガーは前記潜熱蓄熱材容器に固定されていることを特徴とする（請求項１）。本発明の潜熱蓄熱装置は例えば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。そのために潜熱蓄熱材容器はウォータジャケット内に収容し易い形状とされる。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。
また、本発明の潜熱蓄熱装置は潜熱蓄熱材容器内の潜熱蓄熱材を発核させるための発核トリガーを備える。このような発核トリガーはアクチュエータによって押圧されることによって作動する。このアクチュエータが確実に発核トリガーを押圧するためには、アクチュエータと発核トリガーとの位置関係（相対位置）が重要となる。このアクチュエータと発核トリガーとの正確な位置関係を得るためには、アクチュエータも潜熱蓄熱材容器に取り付け、その後、アクチュエータと一体となった潜熱蓄熱材容器をウォータジャケットに収容することが考えられる。しかし、シリンダブロックへの組み付け性を考慮すると、アクチュエータと潜熱蓄熱材容器を一体としてウォータジャケットに収容することは困難である。そのため、アクチュエータは、潜熱蓄熱材容器とは別にシリンダブロックに装着する等、潜熱蓄熱材容器の外部に配置される。このように潜熱熱蓄熱材容器の外部に配置されるアクチュエータと発核トリガーとの予め定まった正確な位置関係を再現するためには、ウォータジャケット内に収容される潜熱蓄熱材容器内の発核トリガーの位置を正確に定める必要がある。そこで、本発明では潜熱蓄熱材容器に発核トリガーが固定された構成となっている。
【０００７】
このように発核トリガーを潜熱蓄熱材容器に固定する場合、前記発核トリガーは取付ステーを介して前記潜熱蓄熱材容器に固定することができる（請求項２）。取付ステーを用いることによって発核トリガーと潜熱蓄熱材容器の内面との間に隙間を形成することができ、発核トリガーの周囲に潜熱蓄熱材を行き渡らせることができ、発核の伝播効率を向上させることができる。また、適切な取付ステーを用いることにより、アクチュエータとの適切な位置関係を実現することができる。
【０００８】
このような取付ステーは溶接又は溶着により前記潜熱蓄熱材容器に固定することができ（請求項３）、また、ネジにより固定することもできる（請求項４）。なお、発核トリガーと取付ステーとの接合も溶接や溶着、ネジによる接合とすることができる。
【０００９】
このようにして潜熱蓄熱材容器に固定される取付ステーの剛性は前記潜熱蓄熱材容器の剛性よりも高くしておくことが望ましい（請求項５）。取付ステーは発核トリガーと一体となって潜熱蓄熱材容器の内部に位置し、潜熱蓄熱材容器の外部からアクチュエータにより押圧される。従って、潜熱蓄熱材容器はアクチュエータの押圧力を内部へ伝達できる程度の剛性でなければならない。一方の取付ステーは、アクチュエータによって押圧力によって撓んだり、破損したりしないように、潜熱蓄熱材容器よりも板厚を厚くする等の措置を施して、潜熱蓄熱材容器の剛性よりも高くしておく。なお、潜熱蓄熱材容器は、剛性の高いシリンダブロック内へ収納されることになるので、潜熱蓄熱材容器自体の剛性が低くても、アクチュエータの押圧力はシリンダブロックに形成したウォータジャケットの壁面で受けることができる。これにより、アクチュエータによって押圧された潜熱蓄熱材容器がウォータジャケット内で大きく動いてしまうことがなく、アクチュエータが発核トリガーをうまく押圧できないというような事態を回避することができる。
【００１０】
潜熱蓄熱材容器に固定される前記発核トリガーは、前記アクチュエータによって押圧される被押圧部材と、当該被押圧部材を支持する台座とを備え、当該台座と前記取付ステーとを一体成形した構成とすることができる（請求項６）。被押圧部材は、ばね鋼等に波状の切れ込みや打痕を入れたり、このばね鋼と摩擦を生じるような部材を装着したりして押圧されることによって潜熱蓄熱材を発核させるための刺激を与えることができるような加工がされている。このような被押圧部材を台座に支持させることにより、被押圧部材がアクチュエータに押圧されることによる発核を起こし易くすることができる。このような台座と取付ステーと一体成形すれば製造工程を短縮することができる。
【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７）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シリンダブロックに形成されたウォータジャケット内に収容される潜熱蓄熱材容器の内部に収容し、外部に配置されるアクチュエータによって押圧される発核トリガーを潜熱蓄熱材容器に固定したので発核トリガーとアクチュエータとの予め定まった位置関係を再現することができ、アクチュエータによって正確に発核トリガーを押圧して潜熱蓄熱材を確実に発核させることができる。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の平面図である。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には、この潜熱蓄熱材容器３のウォータジャケット２ｂに対する位置決めをする位置決めステー７、８、９、１０を備えている。
【００１５】
アクチュエータ５はシリンダブロック２に固定されており、図示しないＥＣＵの指令に基づいて押圧ピン５ａが迫り出し、図５に示すように潜熱蓄熱材容器３の壁を押しつつ発核トリガー６を押圧して潜熱蓄熱材４を発核させる。潜熱蓄熱材容器３は、シリンダボア２ａを囲うような半割り形状となっている。このような形状の潜熱蓄熱材容器３は、図２に示すようにシリンダボア２ａを両側から挟み込むような形でシリンダブロック２に形成されたウォータジャケット２ｂ内に収容される。潜熱蓄熱材容器３の材質は金属であるが、その強度はアクチュエータ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
なお、潜熱蓄熱材容器３は、半割り形状に限定されるものではなく、他の形状、個数に分割してもよい。また、容器を分割することなく一体の容器として形成することもできる。
【００１６】
図３は、取付ステー１３と一体となった発核トリガー６の斜視図である。発核トリガー６はドーナツ状の台座１４にばね鋼からなる被押圧部材１５がネジ止めされている。図４（ａ）は、被押圧部材１５の平面図、図４（ｂ）は被押圧部材１５の側面図であるが、中心付近に穿設した穴に皿ビス１５ａが装着されている。この皿ビス１５は円錐状部を有しており、この円錐状部が穴と擦れ合うように移動することにより潜熱蓄熱材４の発核を促進するようになっている。このような被押圧部材１５が取り付けられた台座１４と取付ステー１３とはプレス加工にて一体成形されている。取付ステー１３は、図３（ａ）に示すように潜熱蓄熱材容器３の内周壁への当接部１３ａを溶接することにより、潜熱蓄熱材容器３へ固定する。ここで、取付ステー１３が溶接される位置は、アクチュエータ５の押圧ピン５ａが皿ビス１５ａを押圧できる位置である。また、取付ステー１３の剛性は潜熱蓄熱材容器３の剛性よりも高められている。
なお、取付ステー１３の潜熱蓄熱材容器３へ固定は、図３（ｂ）に示すようにネジ止めとしてもよい。
【００１７】
位置決めステー７は、図１に示したように潜熱蓄熱材容器３の上方に伸びる棒状部材である。この位置決めステー７は、潜熱蓄熱材容器３がウォータジャケット２ｂ内に収容された状態でその上端がシリンダブロック２の上面に装着されるガスケット１１に当接する。潜熱蓄熱材容器３は、下部にもウォータジャケット２ｂの底部に当接する位置決めステー９を備えており、これらの位置決めステー７、位置決めステー９とにより、潜熱蓄熱材容器３の上下方向の位置が定められる。この定められた位置は、アクチュエータ５の押圧ピン５ａと発核トリガー６を構成する皿ビス１５ａの高さが一致するように規定されている。
【００１８】
位置決めステー８及び１０は潜熱蓄熱材容器３の側面に設けられており、この位置決めステー８及び１０はそれぞれウォータジャケット２ｂの内壁面に当接して潜熱蓄熱材容器３の横方向の位置を定める。なお、これらの位置決めステー８及び１０がウォータジャケット２ｂの内壁面に当接していることにより、潜熱蓄熱材容器３の周囲にもエンジン冷却水１２が流通できるようになっている。このようにエンジン冷却水１２を潜熱蓄熱材容器３の周囲に流通させることにより、暖機完了後の潜熱蓄熱材４は再び過冷却状態に戻り易くなっている。すなわち、温まったエンジン冷却水１２から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。
【００１９】
潜熱蓄熱装置１は、発核トリガー６の潜熱蓄熱材容器３内での位置が正確に規定され、潜熱蓄熱材容器３のウォータジャケット２ｂ内での位置が正確に規定されることから、シリンダブロック２に固定されたアクチュエータ５と発核トリガー６との位置関係は、アクチュエータ５の押圧ピン５ａが確実に発核トリガー６（皿ビス１５ａ）を押圧し、潜熱蓄熱材４を発核させることのできる位置関係となっている。
【００２０】
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。これによりエンジンの早期暖機を図ることができる。
【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。
【００２２】
図６は、台座１４に取付ステーの役割を担わせ、図３に示すような取付ステー１３を介することなく発核トリガー６を直接潜熱蓄熱材容器３に固定した例を示すものである。このような構成としても発核トリガー６とアクチュエータ５との正確な位置関係を得ることができる。また、台座１４はドーナツ状であり、被押圧部材１５と潜熱蓄熱材容器の内周壁との間には隙間が確保されており、被押圧部材１５の周囲に潜熱蓄熱材４を行き渡らせることができ、良好な発核の伝播を確保できる。また、図４に示したような被押圧部材１５に代えて図７に示したような被押圧部材１６を採用することもできる。図７（ａ）は被押圧部材１６の平面図であり、図７（ｂ）は被押圧部材１６の平面図であるが、被押圧部材１６はばね鋼からなる円板の中心部分に凸部１６ａが形成されている。さらにその凸部１６ａに波状の打痕１６ｂがつけられている。このような被押圧部材１６は、矢示１７で示すように押圧ピン５ａで凸部１６が押されると矢示１７側へ凹み、押圧力が抜かれると矢示１８のように凹みが戻り、元の状態に復帰する。被押圧部材１６はこのような恰もクラウンキャップのような動作をすることによって潜熱蓄熱材４を発核させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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平面図である。
【図３】取付ステーと一体となった発核トリガーの拡大斜視図であり、（ａ）は、取付ステーを溶接によって潜熱蓄熱材容器の内周壁に固定する例を示す図、（ｂ）は、取付ステーをネジ止めによって潜熱蓄熱材容器の内周壁に固定する例を示す図である。
【図４】被押圧部材を示す拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【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。
【図６】台座に取付ステーの機能を持たせた発核トリガーを示す拡大斜視図である。
【図７】他の被押圧部材を示す拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
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
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、８、９、１０  位置決めステー
１１  ガスケット
１２  エンジン冷却水
１３  取付ステー
１４  台座
１５、１６  被押圧部材
１５ａ  皿ビス
１６ａ  凸部
１６ｂ  打痕
【図１】
2007113798.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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【図６】
2007113798.tif 000008
【図７】
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