(57)【要約】【課題】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。この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。この発核装置に、蓄熱材内において２種類の安定した姿勢に姿勢変換される板バネ状の加振体２２を設ける。長手方向一側を固定した加振体の他側に、内燃機関の始動時に発する振動により加振体を１種類の安定した姿勢から残る１種類の安定した姿勢に姿勢変換させる姿勢変換手段２３を設ける。内燃機関の始動時に発する振動により加振体を姿勢変換させて発核装置を稼働させることによって、蓄熱材を相変化させて放熱させている。【選択図】図２
2007056693.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、蓄熱材内において少なくとも２種類の安定した姿勢に姿勢変換される板バネ状の加振体を備え、
この加振体は、その長手方向一側が固定されてなり、
上記加振体の他側には、内燃機関の始動時に発する振動により加振体を少なくとも２種類の安定した姿勢のうちの１種類の安定した姿勢から残る他の種類の安定した姿勢に姿勢変換させる姿勢変換手段が設けられており、
この姿勢変換手段は、内燃機関の始動時に発する振動により加振体を姿勢変換させて発核装置を稼働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するものであ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、
姿勢変換手段は、
加振体の長手方向他側に対し当接して該加振体を姿勢変換させる剛体と、
この剛体を加振体の長手方向他側に対する当接可能な移動領域内で均衡させた状態に付勢し、内燃機関の始動時に発する振動により剛体の均衡状態を解除して該剛体を加振体の長手方向他側に対し当接させる付勢手段とを備え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、蓄熱材内において少なくとも２種類の安定した姿勢に姿勢変換される板バネ状の加振体を上記発核装置に設ける。そして、上記加振体の長手方向一側を固定するとともに、この加振体の他側に、内燃機関の始動時に発する振動により加振体を少なくとも２種類の安定した姿勢のうちの１種類の安定した姿勢から残る他の種類の安定した姿勢に姿勢変換させる姿勢変換手段を設ける。更に、内燃機関の始動時に発する振動により加振体を姿勢変換させて発核装置を稼働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加振体を１種類の安定した姿勢と残る他の種類の安定した姿勢とに姿勢変換させて発核装置を稼働させるので、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、非常に安価で効率の高い発核装置を提供することが可能となる。
【００１３】
特に、姿勢変換手段を特定するものとして、以下の構成が掲げられる。
【００１４】
つまり、姿勢変換手段に、加振体の長手方向他側に対し当接して該加振体を姿勢変換させる剛体と、この剛体を加振体の長手方向他側に対する当接可能な移動領域内で均衡させた状態に付勢し、内燃機関の始動時に発する振動により剛体の均衡状態を解除して該剛体を加振体の長手方向他側に対し当接させる付勢手段とを設けている。
【００１５】
この特定事項により、加振体の長手方向他側に対する当接可能な移動領域内で均衡状態に付勢されている剛体は、内燃機関の始動時に発する振動により付勢手段による均衡状態が解除されて加振体の長手方向他側に対し当接することによって発核装置が稼動するので、蓄熱材の内部で付勢手段による均衡状態が解除された剛体が加振体の長手方向他側に当接することによって過冷却状態にある蓄熱材に相変化が促され、蓄熱材からの放熱が確実に行えることになる。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【００１７】
しかも、内燃機関の始動時に発する振動により加振体を姿勢変換させて発核装置を稼働させることで、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、非常に安価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】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態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。
【００２０】
発核装置２は、蓄熱材収容容器１４の底部に固着された略コ字状の支持枠２１と、この支持枠２１の底部片２１ａ（図２および図３では左部片）の上下方向略中央位置に長手方向一側（図２および図３では左端）が固着され、長手方向他側（図２および図３では右端）が上下方向に変位して２種類の安定した姿勢に姿勢変換される板バネ状の加振体２２と、この加振体２２の長手方向他側に設けられ、内燃機関１の始動時に発する振動により加振体２２を２種類の安定した姿勢のうちの１種類の安定した姿勢（図２に示す姿勢）から残る１種類の安定した姿勢（図３に示す姿勢）に姿勢変換させる姿勢変換手段２３とを備えている。上記加振体２２は、互いに相反する向きに反らせた２枚の板バネ２２ａ，２２ａの長手方向両端をそれぞれ軸支してなり、姿勢変換時に互いの反る向きが相反する向きに反転するようなヘアクリップ状のものが適用されている。
【００２１】
姿勢変換手段２３は、加振体２２の長手方向他側に対し上下方向から当接可能な上側当接片２４ａおよび下側当接片２４ｂを有し、この上側当接片２４ａおよび下側当接片２４ｂとの当接により加振体２２を姿勢変換させる剛体２４と、この剛体２４を上記支持枠２１の上部片２１ｂと下部片２１ｃとの間で上下方向から均衡させた状態に付勢する付勢手段としての上下の付勢スプリング２５ａ，２５ｂとを備えている。剛体２４の上側当接片２４ａおよび下側当接片２４ｂは、加振体２２の長手方向他側に対し当接可能な領域内で上下方向に移動するようになっている。この場合、剛体２４の上側当接片２４ａと下側当接片２４ｂとは、連結片２４ｃにより連結され、加振体２２の姿勢変換を許容するスペースを存して互いに向き合って配されている。
【００２２】
そして、上下の付勢スプリング２５ａ，２５ｂは、内燃機関１の始動時に発する振動により剛体２４の均衡状態を解除して上下方向へ変位移動し、加振体２２の長手方向他側に対し上側当接片２４ａまたは下側当接片２４ｂを当接させて加振体２２を姿勢変換させるようにしている。このように姿勢変換する加振体２２の長手方向他側の軸支部つまり２枚の板バネ２２ａ，２２ａの長手方向他側において互いに相重なる重合部には、蓄熱材Ｘの相変化により生じた結晶体が残留している。そして、内燃機関１の始動時に発する振動により各付勢スプリング２５ａ，２５ａによる剛体２４の均衡状態を解除して加振体２２の長手方向他側に対し上側当接片２４ａまたは下側当接片２４ｂが当接して加振体２２が姿勢変換されると、２枚の板バネ２２ａ，２２ａの長手方向他側の重合部に残留していた蓄熱材Ｘの結晶体が蓄熱材Ｘに直に接触して衝撃を与えることによって発核装置２を稼動させるようになっており、この発核装置２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なっている。この場合、発核装置２は、内燃機関１の始動時に発する振動により加振体２２を姿勢変換させ易い向き、つまり内燃機関１の始動時に発する振動により各付勢スプリング２５ａ，２５ａによる均衡状態が解除されて剛体２４が上下方向に移動し易い向きとなるように蓄熱材収容容器１４内に取り付けられている。
【００２３】
したがって、上記実施形態では、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。
【００２４】
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。
【００２５】
そして、加振体２２の長手方向他側の軸支部に対する当接可能な移動領域内で上下の付勢スプリング２５ａ，２５ａにより均衡状態に付勢されている剛体２４は、内燃機関１の始動時に発する振動により付勢スプリング２５ａ，２５ａによる均衡状態が解除されて加振体２２の長手方向他側の軸支部に対し当接することによって発核装置２が稼動するので、蓄熱材Ｘの内部で上下の付勢スプリング２５ａ，２５ａによる均衡状態が解除された剛体２４が加振体２４の長手方向他側の軸支部に当接することによって過冷却状態にある蓄熱材Ｘに相変化が促され、蓄熱材Ｘからの放熱を確実に行うことができる。
【００２６】
しかも、内燃機関１の始動時に発する振動により加振体２２を１種類の安定した姿勢と残る１種類の安定した姿勢とに姿勢変換させて発核装置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、非常に安価で効率の高い発核装置２を提供することができる。
【００２７】
なお、本発明は、上記実施形態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、上記実施形態では、加振体２２を２種類の安定した姿勢に姿勢変換させるようにしたが、加振体が３種類以上の安定した姿勢に姿勢変換されるようにしてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、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】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態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】加振体が１種類の安定した姿勢に姿勢変換された状態を示す発核装置の側面図である。
【図３】加振体が残る１種類の安定した姿勢に姿勢変換された状態を示す発核装置の側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１        内燃機関
２        発核装置
２２      加振体
２３      姿勢変換手段
２４      剛体
２５ａ    付勢スプリング（付勢手段）
Ｘ        蓄熱材
【図１】
2007056693.tif 000003
【図２】
2007056693.tif 000004
【図３】
2007056693.tif 000005