(57)【要約】【課題】発核トリガーを押圧するアクチュエータの動力を抑制し、アクチュエータを小型化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（３）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ー（６）、この発核トリガー（６）を押圧するアクチュエータ（５）を備える。発核トリガー（６）は、凸状部（６ａ）の周囲に周状に配置された複数のクラック部（７）を有する。アクチュエータ（５）の押圧ピン（５ａ）の先端形状は、クラック部（７）の配列に対応した形状となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に蓄熱剤を封入した容器と、
クラックを有する弾性板体で形成され、前記蓄熱剤を発核させる発核トリガーと、
前記クラックを押圧して前記発核トリガーを作動させる押圧ピンを有するアクチュエータと、
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、
前記発核トリガーは、複数の前記クラックが周状に配列されており、
前記押圧ピンは、前記クラックの配列に対応させた先端形状を有す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、
前記発核トリガーは、前記容器の外壁に配設されていることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の蓄熱装置において、
前記発核トリガーは、前記容器の外壁に配設され、
前記クラックは表裏に貫通すると共に、当該クラックを覆うカバーを備えた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、蓄熱剤の潜熱を利用して加温対象物を効果的に温める、例えば、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】
このように、蓄熱剤の潜熱を利用しようとする提案は種々なされている。例えば、特許文献２には、フレキシブルな密閉容器と、この密閉容器に入れる蓄熱剤である酢酸ナトリウム水溶液及び発核トリガーとなる弾性金属片を備えたヒートパックが開示されている。このようなヒートパックは密閉容器内部の弾性金属片を外力により押圧、圧迫して変形させ、この動作によって蓄熱剤の相変化を誘引し、潜熱を引き出す構成となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１８２３９３号公報
【特許文献２】登録実用新案第３００７３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、冷間始動直後にシリンダ周辺を局部的に直接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。
【０００６】
このような事情を勘案し、例えば、特許文献２で開示されたようなヒートパックを改良してウォータジャケット内に収容する構成が考えられる。
【０００７】
この場合、発核トリガーを的確に作動させるために、ヒートパックの容器の剛性を高め、この容器の壁の一部をなすように弾性金属片を装着する構成も考えられる。このような弾性金属片は、アクチュエータによって押圧されることにより発核、すなわち、内部の蓄熱剤の相変化を開始させることができる。
【０００８】
ここで、このような蓄熱装置をエンジンの暖機に用いようとする場合、弾性金属片を押圧するアクチュエータをエンジンに搭載する構成が考えられるが、エンジンに搭載するアクチュエータはできるだけ小型であることが望ましい。このような要請は、蓄熱装置をエンジンに搭載する場合のみならず、容器の壁の一部をなすように弾性金属片を取り付けた構成を有する蓄熱装置であれば認められるものである。
【０００９】
そこで、本発明は、発核トリガーを押圧するアクチュエータの動力を抑制し、アクチュエータを小型化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】
【００１０】
かかる課題を解決するための、本発明の蓄熱装置は、内部に蓄熱剤を封入した容器と、クラックを有する弾性板体で形成され、前記蓄熱剤を発核させる発核トリガーと、前記クラックを押圧して前記発核トリガーを作動させる押圧ピンを有するアクチュエータと、を備えたことを特徴とする（請求項１）。過冷却状態にある蓄熱剤は、例えば、蓄熱剤中で金属片等を擦り合わせることにより、過冷却状態の液相から固相への変化を開始することが知られている。本発明では、ＳＵＳ材等の金属等からなる弾性板体にクラックを設けた発核トリガーを準備し、このクラックにおける対向面が擦り合わされることによって過冷却状態にある蓄熱剤の相変化を誘発する構成としている。このような発核トリガーは、アクチュエータの押圧ピンに押圧されることによってクラックにおける対向面を擦り合わせる動作が付与される。ここで、押圧ピンによって押圧する位置を発核トリガーのクラックが設けられている位置とすれば、最も効率がよい。すなわち、クラックから離れた位置を押圧する場合には、クラックにおける対向面の擦り合わせ動作の確実性が低いことが想定されるが、本発明のようにクラックを直接押圧するようにすれば、発核の確実性を向上させることができる。発核の確実性が向上し、効率よく蓄熱剤の相変化を誘発できるようになれば、アクチュエータを小型化することもできる。
【００１１】
このような蓄熱装置では、前記発核トリガーは、複数の前記クラックが周状に配列されており、前記押圧ピンは、前記クラックの配列に対応させた先端形状を有する構成とすることができる（請求項２）。例えば、発核トリガーを構成する弾性板体に凸状部を形成し、この凸状部の周囲に複数のクラックを配列した構成とすることができる。クラックにおける対向面を擦り合わせる動作を実現するためには、クラックが設けられる弾性板体にある程度の弾性、変形量が求められる。そこで、複数のクラックを集中させて配置するのではなく、周状に配列させれば、クラックにおける対向面をすり合わせる動作を実現し易くなり、蓄熱剤の発核の確実性を向上させることができる。クラックの配列をこのように周状とした場合、押圧ピンの先端形状を、クラックの配列に対応させた形状とすれば、押圧ピンが押圧すべき面積を縮小することができ、ひいては、アクチュエータの動力を抑制、アクチュエータの小型化を図ることができる。
【００１２】
このような蓄熱装置では、前記発核トリガーは、前記容器の外壁に配設されている構成とすることができる（請求項３）。また、前記発核トリガーは、前記容器の外壁に配設され、前記クラックは表裏に貫通すると共に、当該クラックを覆うカバーを備えた構成とすることができる（請求項４）。クラックは、表裏に貫通している状態となっていると、対向する面の擦り合わせが容易となり、蓄熱剤の相変化を誘発し易くなる。このように弾性板体の表裏を貫通するクラックとした場合には、このクラックから蓄熱剤が漏れ出ることを防止すべく、カバーを設けておく。
【００１３】
以上のような蓄熱装置は、種々のものを加温対象物とすることができるが、前記容器がエンジンシリンダの周囲に形成されたウォータジャケット内に収容される構成とすることによりエンジンの早期暖機に資する蓄熱装置を構成することができる。
【００１４】
このように蓄熱装置を搭載することにより、本発明のエンジンを構成することができる（請求項５）。
【００１５】
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】
【００１６】
本発明によれば、内部に蓄熱剤を封入した容器と、クラックを有する弾性板体で形成された発核トリガーと、前記クラックを押圧して前記発核トリガーを作動させる押圧ピンを有するアクチュエータと、を備え蓄熱装置としたので、蓄熱剤の発核の確実性を向上させ、さらに、発核トリガーを押圧するアクチュエータの動力を抑制し、アクチュエータを小型化することができる。
【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】
【００１８】
図１は、蓄熱装置１を装着し、シリンダヘッドを取り外した状態のエンジン５０をシリンダブロック２の上面側から見た説明図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。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。
【００１９】
容器３は、ＳＵＳ材で形成されており、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二分割されている。それぞれの容器３のシリンダボア壁２ｂ２と対向する外壁には発核トリガー６が配設されている。この発核トリガー６は、容器３をプレス成形する際に同時に形成される。従って、発核トリガー６もＳＵＳ材によって形成されている。このＳＵＳ材は、本発明における弾性板体に相当するものであり、蓄熱材４を発核させるための動作を実現できるとの観点から適度な弾性を有するものが選定されている。発核トリガー６は、図３に拡大して示したように容器３の外部に向かって凸状をなす凸状部６ａを有している。また、発核トリガー６の正面図である図４に示したように、凸状部６ａの周囲に周状に配置された複数のクラック部７を有している。このクラック７部は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したように凸状に形成された頂部近傍にクラック７が形成されている。クラック７ａは、図５（ｂ）に示すように表裏に貫通している。このため、発核トリガー６には図３に示すようにクラック部７を覆う樹脂製のカバー８が装着されている。
【００２０】
一方、シリンダブロック外壁２ｂ２には、アクチュエータ５が装着されている。アクチュエータ５は、ソレノイドの作用により容器３側へ出没する押圧ピン５ａを有している。この押圧ピン５ａの先端形状は、図３及び図６に示したように、発核トリガー６に設けたクラック部７（クラック７ａ）の配列に対応したものとなっている。すなわち、押圧ピン５ａの先端部には空隙５ａ２が形成され、クラック部７ａに当接する環状の当接部５ａ１が形成されている。この当接部５ａ１がクラック部７ａに当接してクラック部７を押圧する。このようなアクチュエータ５は、ＥＣＵ１０と接続されている。
【００２１】
以上のように構成される蓄熱装置１では、エンジン５０の冷間始動時に、ＥＣＵ１０の指令を受けたアクチュエータ５が作動する。アクチュエータ５が作動し、押圧ピン５ａが押し出されると、当接部５ａ１がクラック部７に当接し、発核トリガー６を押圧する。このようにクラック部７が当接部５ａ１により押圧されると、クラック７ａは、対向面が擦り合わされる。これにより容器３内の過冷却状態の蓄熱剤４の発核、すなわち、相変化が誘発される。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。
【００２２】
このように本実施例の蓄熱装置１では、アクチュエータ５の押圧ピン５ａ（当接部５ａ１）がクラック部７を押圧するので、クラック７ａの対向面が摺り合わされる動作の確実性が向上している。従って、蓄熱材４の発核の確率が向上している。また、押圧ピン５ａの発核トリガー６に当接する箇所は、周状に配列されたクラック部７のみであり、接触面積を小さくすることができている。これらのことが相俟ってアクチュエータ５が発核トリガー６を作動させるための動力は抑制することができる。この結果、アクチュエータ５の小型化を図ることができる。アクチュエータ５の小型化は、コスト面で有利であるばかりでなく、エンジン５０への搭載性が向上するメリットがある。また、小型のアクチュエータ５をエンジン５０へ搭載することは、大型のアクチュエータ５をエンジン５０へ搭載した場合と比較して、振動を低減することにも繋がり、都合がよい。
【００２３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】発核トリガー及び押圧ピンの先端部を拡大して示した断面図である。
【図４】発核トリガーの正面図である。
【図５】クラック部の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ線で断面として拡大した説明図である。
【図６】押圧ピンを発核トリガーと対向する側から見た説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
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
５ａ  押圧ピン
５ａ１  当接部
６  発核トリガー
７  クラック部
７ａ  クラック
８  カバー
１０  ＥＣＵ
５０  エンジン
【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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