(57)【要約】【課題】蓄熱材の内外を貫通する貫通口を加工する加工作業及び貫通口周囲のシールや電気回路又は加圧器を不要にして安価で簡単な構成の内燃機関の暖機装置を提供する。【解決手段】内燃機関のウォータジャケット内に、潜熱型の蓄熱材Ｘを収容した蓄熱材収容容器を配設する。蓄熱材収容容器内に、過冷却状態にある蓄熱材の相変化を促すように稼動する発核装置２を設ける。発核装置に、蓄熱材内において錘２１を懸架するコイルスプリング２２を設ける。そして、錘を懸架する上下方向に向かって重ね合わせた線材により懸架部材を構成し、この懸架部材によって、内燃機関の始動時に発する振動により錘を上下方向に揺動させるように線材同士を接触又は離間させて発核装置を稼動させ、蓄熱材を相変化させて放熱させる一方、振動が収まった際に線材同士の離間させる間隔を徐々に縮めて錘の上下方向への揺動を収束させるようにしている。【選択図】図２
2007056694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の内部に潜熱型の蓄熱材が収容されているとともに、
過冷却状態にある蓄熱材の相変化を促すように稼動する発核装置が上記蓄熱材内に設けられており、
上記発核装置は、蓄熱材内において錘を懸架する懸架部材を備え、
この懸架部材は、
上記錘を懸架する方向に向かって重ね合わせた線状部材により構成され、
内燃機関の始動時に発する振動により錘を揺動させるように相隣なる線状部材同士を接触または離間させて発核装置を稼動させることによって、蓄熱材を相変化させて放熱させるようにしていることを特徴とする内燃機関の暖機装置。
【請求項２】
上記請求項１に記載の内燃機関の暖機装置において、
懸架装置としては、コイルスプリングが適用されていることを特徴とする内燃機関の暖機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動時に内燃機関内部の温度を急速に上昇させて暖機する暖機装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の始動時に、内燃機関の内部温度、特にシリンダ壁温や燃焼室温度が低くなっていると、ピストンの運動に対するフリクションロスが増大する上、排気組成が悪くなる。
【０００３】
そのため、従来より、内燃機関の内部に潜熱型の蓄熱材を収容し、内燃機関の運転により発生する熱を蓄熱材に蓄えておき、その蓄熱材に蓄えた熱を次の内燃機関の始動時に放熱させて内燃機関の暖機を促進するようにした暖機装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この暖機装置は、蓄熱材の内部に挿通された一対の電極を有する発核装置を備えており、この電極に対し外部から電圧を印加して発核装置を稼働させることによって、過冷却状態にある蓄熱材に衝撃を与えて相変化を促し、蓄熱材からの放熱が行われるようにしている。
【０００５】
また、その他の発核装置としては、蓄熱材の内部に反転変位可能な皿ばねと、この皿ばねを作動杆を介して連結された外部の加圧器とを備え、この加圧器により作動杆を往復運動させて皿ばねを反転変位させて発核装置を稼働させることによって、過冷却状態にある蓄熱材に衝撃を与えて相変化を促し、蓄熱材からの放熱が行われるようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−１８２３９３号公報
【特許文献２】特開平６−２５７９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記従来の前者（特許文献１）のものでは、電極に対し電圧を印加することによって蓄熱材に衝撃を与えているため、蓄熱材の内部に電極を外部から差し込むための貫通口や、その電極に電圧を印加するための電気回路などが必要となる。一方、上記従来の後者（特許文献２）のものにおいても、蓄熱材に衝撃を与える皿ばねを蓄熱材の内部で反転変位させるために作動杆を外部から差し込むための貫通口や、作動杆を往復運動させるための加圧器が必要となる。
【０００７】
そのため、上記従来のものでは、いずれも蓄熱材の内部と外部とを貫通する貫通口を加工する加工作業が必要となる上、貫通口周囲でのシールも必要となる。しかも、電気回路や加圧器が必要となるためにコストアップも余儀なくされることになる。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蓄熱材の内部と外部とを貫通する貫通口を加工する加工作業および貫通口周囲のシールや電気回路または加圧器を不要にして安価で簡単な構成の内燃機関の暖機装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では、内燃機関の暖機装置として、内燃機関の内部に潜熱型の蓄熱材を収容するとともに、過冷却状態にある蓄熱材の相変化を促すように稼動する発核装置を上記蓄熱材内に設けておき、上記発核装置に、蓄熱材内において錘を懸架する懸架部材を設ける。そして、上記錘を懸架する方向に向かって重ね合わせた線状部材により上記懸架部材を構成し、この懸架部材によって、内燃機関の始動時に発する振動により錘を揺動させるように相隣なる線状部材同士を接触または離間させて発核装置を稼動させることによって、蓄熱材を相変化させて放熱させるようにしている。
【００１０】
この特定事項により、内燃機関の始動時に発する振動により稼動する発核装置が蓄熱材の内部に設けられているので、過冷却状態にある蓄熱材内において内燃機関の始動時の振動により発核装置が独自に稼動して蓄熱材の相変化が促され、蓄熱材からの放熱が収容容器内の発核装置によって円滑に行われることになる。
【００１１】
これにより、蓄熱材の内部に外部から電極や作動杆を差し込むための貫通口や、電極に電圧を印加するための電気回路や加圧器などが不要となり、蓄熱材の内部と外部とを貫通する貫通口を加工する加工作業や貫通口周囲のシールも不要となって、安価で簡単な構成の暖機装置を提供することが可能となる。
【００１２】
しかも、内燃機関の始動時に発する振動により錘が揺動した際に懸架部材の相隣なる線状部材同士が接触または離間することによって発核装置が稼動するので、発核装置が外部からの電気回路や加圧器などの動力源に依存することなく蓄熱材の内部にて独自の機構により単独で稼働することになり、錘を懸架部材で懸架するといった非常に簡単な構成で効率の高い発核装置を提供することが可能となる。
【００１３】
ここで、懸架部材としてコイルスプリングを適用した場合には、内燃機関の始動時に発する振動により錘が上下方向へ揺動した際にコイルスプリングの線材同士間での離間および接触が頻繁に発生して、発核装置の稼動チャンスが多くなり、過冷却状態にある蓄熱材に相変化が促され易く、錘をコイルスプリングで吊すだけの非常に簡単な構成で蓄熱材からの放熱を確実に行うことが可能となる。しかも、コイルスプリングは、内燃機関の始動時に発する振動に応じたばね定数に設定し易く、錘に応じたチューニングを容易に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上、要するに、内燃機関の始動時に発する振動により稼動する発核装置を蓄熱材の内部に設けることで、過冷却状態にある蓄熱材内において内燃機関の始動時の振動により発核装置を独自に稼動させて蓄熱材の相変化を促し、蓄熱材内部の発核装置によって蓄熱材からの放熱を円滑に行えることになる。よって、蓄熱材の内外を貫通する貫通口の加工作業やシール、および電気回路や加圧器などを不要にし、安価で簡単な構成の暖機装置を提供することができる。
【００１５】
しかも、内燃機関の始動時に発する振動により錘が揺動した際に相隣なる線状部材同士を接触または離間させて発核装置を稼動させるので、外部からの動力源に依存することなく蓄熱材の内部にて独自の機構により単独で発核装置を稼働させ、錘を懸架部材で懸架するだけの非常に簡単な構成で効率の高い発核装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１に係わる暖機装置を備えた内燃機関をクランク軸方向から見た断面図であって、この内燃機関１のシリンダブロック１１には、シリンダ１２を囲むようにウォータジャケット１３が形成されている。このウォータジャケット１３内には、例えば酢酸ナトリウム・３水和物（ＣＨ3ＣＯＯＮａ・３Ｈ2Ｏ）からなる潜熱型の蓄熱材Ｘを充填した蓄熱材収容容器１４が収容されている。この蓄熱材収容容器１４は、熱伝導率の高い合成樹脂により構成されている。蓄熱材Ｘとしての酢酸ナトリウム・３水和物は、融点（５８゜Ｃ）を越える温度状態から融点以下の温度状態に冷却しても液相から固相に相変化を起こさず、マイナス２０゜Ｃ〜マイナス３０゜Ｃ程度まで潜熱を蓄えたまま過冷却状態となる特性を有している。また、図２および図３に示すように、蓄熱材収容容器１４の内部には、蓄熱材Ｘの相変化を促すように稼動する発核装置２が配設されている。そして、内燃機関１の温度が低下し、蓄熱材Ｘが過冷却状態にあるときに、内燃機関１の始動時に発する振動により発核装置２が稼動すると、蓄熱材Ｘの固相への相変化が促され、速やかに潜熱が放出されるようになっている。また、蓄熱材Ｘは、固相への相変化により潜熱の放出を終えてシリンダブロック１１からの熱を受け、融点を越える温度状態から液相へ相変化して潜熱を蓄える。
【００１８】
発核装置２は、蓄熱材収容容器１４内の上面に固着された略平板状の支持部材２０と、この支持部材２０の下面に上端が固着され、錘２１を下端に取り付けて懸架する懸架部材としてのコイルスプリング２２を備えている。このコイルスプリング２２は、その線材（線状部材）同士が蓄熱材Ｘ内において上記錘２１を懸架する上下方向に向かって重ね合わさって構成されている。そして、コイルスプリング２２は、内燃機関１の始動時に発する振動により錘２１を上下方向に揺動させるように相隣なる線材同士が接触または離間すると、互いに重なり合う線材同士の重合部位に残留していた蓄熱材Ｘの結晶体を蓄熱材Ｘに直に接触させるように発核装置２が稼動し、この発核装置２の稼動によって蓄熱材Ｘの固相への相変化が促され、速やかに潜熱がシリンダブロック１１に対し放出されるようにしている。一方、コイルスプリング２２は、内燃機関１の始動時に発する振動が収まった際に相隣なる線材同士の離間する間隔が徐々に縮まって錘２１の上下方向への揺動が収束し、錘２１を均衡状態に保つようにしている。
【００１９】
したがって、上記実施例１では、内燃機関１の始動時に発する振動により稼動する発核装置２が蓄熱材Ｘを収容する蓄熱材収容容器１４の内部に設けられているので、過冷却状態にある蓄熱材Ｘ内において内燃機関１の始動時の振動により発核装置２が独自に稼動して蓄熱材Ｘの相変化が促され、蓄熱材Ｘからの放熱が蓄熱材収容容器１４内の発核装置２によって円滑に行われることになる。
【００２０】
これにより、蓄熱材Ｘの内部に外部から電極や作動杆を差し込むための貫通口や、電極に電圧を印加するための電気回路や加圧器などが不要となり、蓄熱材Ｘの内部と外部とを貫通する貫通口を加工する加工作業や貫通口周囲のシールも不要となって、安価で簡単な構成の暖機装置を提供することができる。
【００２１】
そして、錘２１を均衡状態に保っているコイルスプリング２２は、内燃機関１の始動時に発する振動により均衡状態が解除された錘２１が上下方向に揺動した際にコイルスプリング２２の線材間での離間および接触が頻繁に発生して、発核装置２の稼動チャンスが多くなり、過冷却状態にある蓄熱材Ｘに相変化が促され易く、蓄熱材Ｘからの放熱を確実に行うことができる。
【００２２】
しかも、内燃機関１の始動時に発する振動により錘２１を上下方向へ揺動させてコイルスプリング２２の線材同士を接触または離間させて発核装置２を稼働させるので、発核装置２が外部からの電気回路や加圧器などの動力源に依存することなく蓄熱材Ｘの内部にて独自の機構により単独で稼働することになり、錘２１をコイルスプリング２２で吊すだけの非常に簡単な構成で効率の高い発核装置２を提供することができる。
【００２３】
更に、コイルスプリング２２は、内燃機関１の始動時に発する振動に応じたばね定数に設定し易く、錘２１に応じたチューニングを容易に行うことができる。
【実施例２】
【００２４】
次に、本発明の実施例２を図３に基づいて説明する。
【００２５】
この実施例２では、発核装置の構成を変更している。なお、発核装置を除くその他の構成は、上記実施例１の場合と同じであり、同一部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
すなわち、本実施例では、図３に示すように、発核装置３は、蓄熱材収容容器１４内の側面に固着された略平板状の支持部材３０と、この支持部材３０の内面に一端（図３では左端）が固着され、錘３１を他端（図３では右端）に取り付けて懸架する懸架部材としてのコイルスプリング３２を備えている。このコイルスプリング３２は、その線材（線状部材）同士が蓄熱材Ｘ内において上記錘３１を懸架する左右方向に向かって重ね合わさって構成されている。そして、コイルスプリング３２は、内燃機関１の始動時に発する振動により錘３１をコイルスプリング３２の一端を支点に上下方向に揺動させるように相隣なる線材同士が接触または離間すると、互いに重なり合う線材同士の重合部位に残留していた蓄熱材Ｘの結晶体を蓄熱材Ｘに直に接触させるように発核装置３が稼動し、この発核装置３の稼動により、蓄熱材Ｘの固相への相変化が促され、速やかに潜熱がシリンダブロック１１に対し放出されるようにしている。一方、コイルスプリング３２は、内燃機関１の始動時に発する振動が収まった際に相隣なる線材同士の離間する間隔が徐々に縮まって錘３１のコイルスプリング３２の一端を支点とする上下方向への揺動が収束し、錘３１を均衡状態に保つようにしている。
【００２７】
したがって、上記実施例２においても、内燃機関１の始動時に発する振動により稼動する発核装置３が蓄熱材Ｘを収容する蓄熱材収容容器１４の内部に設けられているので、内燃機関１の始動時の振動により発核装置３が独自に稼動し、蓄熱材Ｘからの放熱が蓄熱材収容容器１４内の発核装置３によって円滑に行われることになり、蓄熱材Ｘの内部と外部とを貫通する貫通口を加工する加工作業や貫通口周囲のシール、および電気回路や加圧器なども不要となって、安価で簡単な構成の暖機装置を提供することができる。
【００２８】
そして、錘３１を均衡状態に保っているコイルスプリング３２は、内燃機関１の始動時に発する振動により均衡状態が解除された錘３１がコイルスプリング３２の一端を支点にして上下方向に揺動した際にコイルスプリング３２の線材間での離間および接触が頻繁に発生して、発核装置３の稼動チャンスが多くなり、過冷却状態にある蓄熱材Ｘに相変化が促され易くなって蓄熱材Ｘからの放熱を確実に行うことができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記各実施例では、懸架部材としてコイルスプリング２２，３２を適用したが、複数の板バネなどの線状部材をパンタグラフ状に組み付けた懸架部材であってもよく、要するに、内燃機関の始動時に発する振動により錘を上下方向に揺動させるように相隣なる線状部材同士が接触または離間した際に過冷却状態にある蓄熱材に衝撃を与えて相変化を促すことができる懸架部材であればなんでもよい。
【００３０】
また、上記各実施例では、蓄熱材収容容器１４をウォータジャケット１３内に配設したが、シリンダブロックに専用の収容室を形成し、その収容室に蓄熱材収容容器が配設されるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１に係わる暖機装置を備えた内燃機関をクランクシャフト方向から見た断面図である。
【図２】同じく発核装置の側面図である。
【図３】本発明の実施例２に係わる発核装置の側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１        内燃機関
２        発核装置
２１      錘
２２      コイルスプリング（懸架部材）
３        発核装置
３１      錘
３２      コイルスプリング（懸架部材）
Ｘ        蓄熱材
【図１】
2007056694.tif 000003
【図２】
2007056694.tif 000004
【図３】
2007056694.tif 000005