JPH06106997A - 蓄熱装置を利用した車体振動の減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 上部に空間領域が残るよう蓄熱剤を充填し密
閉収容した蓄熱器コアを備えた蓄熱装置を、エンジンの
搭載された車体に弾性体を介して車体に対して相対的に
振動し得るように支持するとともに、前記弾性体のバネ
定数を蓄熱装置質量の固有振動周波数が１５〜５０Ｈｚ
となるように設定して、エンジンのアイドリング時の車
体振動数を減衰するようにしながら、その共振振動を利
用して蓄熱装置内部での伝熱媒体と蓄熱剤との熱交換効
率を高めることを特徴とした車体振動の減衰装置。 【効果】 アイドリング時のエンジン回転むらにより発
生する振動を蓄熱装置の振動として吸収しながら、蓄熱
装置の蓄熱および放熱の効率を高めることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の廃熱を蓄熱
し、始動時の予熱あるいは車内の暖房などに利用する蓄
熱装置を利用した車体振動の減衰装置に関し、さらに詳
しくは、エンジンのアイドリング時の車体振動を減衰す
る機能を有するとともに、蓄熱装置の蓄熱効率の向上を
もはかることのできる車体振動の減衰装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンなどの内燃機関におい
ては、ガソリンの燃焼エネルギーのうち駆動力として用
いられるのはその３分の１程度であり、通常はエネルギ
ーの約３分の２は有効利用されずに廃熱として無駄に捨
てられている。そこで、この廃熱の一部をエンジンの冷
却媒体を介して蓄熱保存しておき、この熱を必要に応じ
て、例えば冬期間、エンジンの始動前の車内暖房、エン
ジン吸気部の予熱による燃費の改善などに有効利用する
ための蓄熱装置が提案されている。

【０００３】蓄熱装置の原理は、エンジン内での燃焼熱
を冷却するための冷却液（伝熱媒体）の熱を蓄熱剤、す
なわち固相および液相状態の比熱が大きく、冷却時の伝
熱媒体温度範囲で固相から液相に相転移しかつその相転
移熱が大きい材料に熱を蓄えるものである。蓄熱剤は蓄
熱時には伝熱媒体の熱を吸収して固相から液相に転移
し、さらに伝熱媒体の温度まで上昇する。この加熱状態
の蓄熱剤を断熱状態にて保存しておいて、エンジンの始
動時などに伝熱媒体を介して、必要時に蓄熱剤自体の熱
と蓄熱剤が液相から固相へ転移するとき放出される転移
熱を利用するものである。

【０００４】蓄熱装置の構造は、蓄熱剤と伝熱媒体との
接触面積を大きくして熱交換が効率よく円滑に行なわれ
るよう工夫がされていると共に、図１４に概略構成を示
すように、蓄熱剤と伝熱媒体との熱交換が行なわれる蓄
熱器コア４０を外側容器４２で包囲し、蓄熱器コア４０
と外側容器４２との間の領域４１は蓄えた熱の損失を極
力少なくすべく、断熱状態に保たれている。伝熱媒体は
導入口１７および排出口１８を介して蓄熱器コア４０内
に導入される。

【０００５】蓄熱剤は、蓄熱時には固体から液体へと融
解し、また放熱時には液体から固体へと固化するが、蓄
熱剤への、および蓄熱剤からの伝熱を効率的に行なうた
めには蓄熱剤が蓄熱器コア４０のなかで適度に流動する
ことが好ましい。一方、自動車はそのアイドリング時に
はエンジンの回転むらにより振動数の低い振幅の大きな
振動が発生し、この振動はエンジン据付台を通して車体
に伝達される。このため、前後の懸架装置を振動節とす
る振動が車体に発生し、この振動は車両の運転席付近に
おいては一般に１５〜５０Ｈｚとなり、搭乗者に不快感
を与える。

【０００６】従来、この車体振動を抑制するため、振動
節から離隔した振動部位に慣性質量を付着する方法が知
られているが、車両重量を増加させるので好ましくな
い。また、ラジエーターをダンパーマス（質量Ｍ）とす
るダイナミックダンパーを構成して、ダンパーマスの振
動周波数ｆ_n ＝１／２π×（Ｋ／Ｍ）^1/2 がアイドリン
グ時の車体の振動周波数近辺になるようにラジエータを
支持するバネ部材のバネ定数（Ｋ）を選ぶことによりダ
ンパーマスを共振させて車体の振動を軽減する方法が知
られている（特開昭57-60991号、特開昭57-84223号な
ど）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、蓄熱装置を
ダンパーマスとしてエンジンアイドリング時の車体の振
動を軽減するとともに、蓄熱装置の構造を蓄熱剤が蓄熱
器コア中で充分に動き得るようにすることにより、蓄熱
剤からの、および蓄熱剤への伝熱を効率的に行なうこと
のできる車体振動の減衰装置を開発せんとするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、１）エンジン
の搭載された車体に弾性体を介して蓄熱装置を車体に対
して相対的に振動し得るように支持し、前記弾性体のバ
ネ定数を蓄熱装置質量の固有振動周波数が１５〜５０Ｈ
ｚとなるように設定して、エンジンのアイドリング時の
車体振動数を減衰するようにしたことを特徴とする車体
振動の減衰装置、および２）上部に空間領域が残るよう
蓄熱剤を充填し密閉収容した蓄熱器コアを備えた蓄熱装
置を、エンジンの搭載された車体に弾性体を介して車体
に対して相対的に振動し得るように支持するとともに、
前記弾性体のバネ定数を蓄熱装置質量の固有振動周波数
が１５〜５０Ｈｚとなるように設定して、エンジンのア
イドリング時の車体振動数を減衰するようにしたことを
特徴とする車体振動の減衰装置を提供したものである。

【０００９】以下、実施例を示す図面に基いて本発明を
説明する。図１は本発明の装置に使用する蓄熱装置の蓄
熱器コアを構成する蓄熱ブロックの１例の部分拡大斜視
図であり、図２は図１を矢印８の方向から見た図であ
る。蓄熱器コア４０は熱伝導の良好なアルミ材などの金
属材料からなる蓄熱ブロック３８で組立てられている。
蓄熱ブロック３８には複数の伝熱媒体通路２に挟まれた
複数の蓄熱剤収容部５が設けられ、蓄熱剤収容部５には
その外部壁面に熱伝導に用いられる波状等のプレート
（フィン）が固着（熱的結合）されている。その蓄熱剤
収容部５の空洞部６には特定の温度域で固相から液相へ
転移し、その後蓄熱された熱を放出する際再び結晶化し
て固体へ戻る蓄熱剤７が上部に空間領域を残すように密
閉して収納されている。

【００１０】蓄熱ブロック３８は伝熱媒体通路となる平
板状の溝部２が蓄熱剤を収納する空洞部分６を挟む四角
形状をしている。蓄熱剤収納のための空洞部６は矢印８
方向には閉塞され、伝熱媒体通路２は長さ方向に向って
管状で断面が波形状に加工された板金９により細溝４に
分割されている。図１に示された例では細溝４は断面が
ほぼ台形状をなしている。

【００１１】伝熱媒体通路（溝部）２の間で閉塞された
空洞６は、図１では上部側を開放した状態で示している
が、伝熱用の部材である波板１２で空洞部６を多数の溝
に分割すると共に空洞部６の間隔を一定に保持してい
る。板金９は伝熱媒体通路の溝部２と同じアルミ材など
の金属材料で作られている。波形状の板金９は加工が容
易であり、大きな熱伝導面積が得られ、１０で示される
接触点で波形板９を溝部２の壁面に固定して両者間に良
好な熱的結合を形成している。

【００１２】図３は図１を上部（矢印）１１の方向から
見た蓄熱ブロック３８を示す。伝熱媒体用の通路（溝
部）２と同様に蓄熱剤７を収納する空洞部６は、波形状
に加工された板金１２により空洞部内は断面コの字状に
分割されている。波形板１２は溝部２と同様のアルミ材
で作られ、接触点１３で波形板１２は伝熱媒体通路２の
外壁面と溶接などにより固定され、伝熱が効果的に行な
われる。図４は本発明で蓄熱装置１の外側容器に収納使
用する伝熱媒体容器（蓄熱器）１４の一例の斜視図であ
り、上記の蓄熱ブロック２個を並行に直接接触させて配
置させ表面回りを溶接接合し、外部からは気密とした蓄
熱ブロックの組合せからなる。蓄熱ブロック３８が四角
形状であることから、これを組合せた蓄熱器１４、従っ
て蓄熱装置も四角形状となり、スペースの限られた自動
車に組込んで使用するのに好都合である。

【００１３】本発明の好ましい実施例では、蓄熱器１４
を閉塞する前に空洞部６には図５に示すように（加熱し
た）液状の蓄熱剤７を上部に５％程度の空間領域を残し
て封入する。このような空間部を残すことにより、空洞
部６内の蓄熱剤７が車体の振動に応じて空洞部６内を適
度に流動し伝熱媒体との熱交換が効率よく行なわれる。
また、蓄熱剤７が空洞部６の内壁あるいは波板に付着し
ても、蓄熱剤７がこの流動により壁面から除去されるの
で蓄熱器１４の伝熱効率の低下が阻止される。蓄熱器１
４は図６に示すように断熱領域４１を挟んで外側容器４
２で包囲され、外側容器４２の取付け孔を通して伝熱媒
体の導入管１７と排出管１８が蓄熱器１４に導かれてい
る。

【００１４】導入管１７には図４に示すように切換弁１
９が取り付けられており、これを用いてエンジンの冷却
システムから入る冷却水（伝熱媒体）導入管２０を、加
熱応用システム用の管２１側に切換えることができる。
同様に、排出管１８にも切換弁２２が設けられており、
これを用いてエンジンの冷却システムから出る伝熱媒体
の流出口２３を応用システム用の管２４に切換えること
ができる。エンジンの冷却システムを循環状態に連結さ
せたとき、すなわち高温伝熱媒体を蓄熱ブロックに流し
たとき、熱は空洞部６に入っている蓄熱剤７に伝達さ
れ、蓄熱剤７が固体から液体に変化し、それと同時に伝
達された熱が貯蔵される。

【００１５】上記の蓄熱装置は、蓄熱器コア本体、外側
容器および充填される蓄熱剤を含めると総重量２〜１５
Ｋｇに達するので、本発明はこの蓄熱装置をダイナミッ
クダンパーのマスとして利用する。すなわち、本発明の
装置は、車体の振動節から離隔した車体前部に慣性質量
を付着することによりエンジンのアイドリング時の車体
振動を減衰するための装置において、蓄熱装置１を利用
して上記慣性質量を構成すると共に、蓄熱装置１の固有
振動をアイドリング時の振動周波数１５〜５０Ｈｚ、好
ましくは約２０Ｈｚとなるようなばね定数を有する弾性
体により蓄熱装置を車体に対して相対振動自在に浮動状
に車体に支持するものである。

【００１６】このようなばね定数を有する弾性体により
蓄熱装置１を相対振動自在に車体に支持することによ
り、アイドリング時の車体の振動に蓄熱装置が共振して
蓄熱装置の振動が大きくなり、車体自体の振動を減衰す
ることができる。蓄熱装置１の支持機構としては、従来
のラジエーターをダンパーマスとした支持機構を利用す
ることが出来る。

【００１７】図７は本発明の車体振動減衰装置の１例の
概略構成図であり、図８は図７のＡ部分の分解斜視図、
図９は図７のＢ部分の分解斜視図を示す。上記弾性的吸
振性支持手段は、車体の下部フロント・クロス・メンバ
８０と蓄熱装置１の底部１ｂとの間に介装されていて蓄
熱装置１のほぼ全重量を弾性的かつ振動可能に浮動状に
支持する少なくとも１つの下部支持部材７２と、蓄熱装
置１の上部１ａとの間に介装されていて蓄熱装置１の上
部１ａを車体上部のフロント・クロス・メンバ８１に対
して弾力的に位置決めするための上部支持部材７３とか
らなる。

【００１８】下部支持部材７２は、フロント・クロス・
メンバ８０に強固に固着された円形の中央開口７４を有
するブラケット７５と、上記ブラケット７５に着座する
弾性体（防振ゴム・マウンティング）７６と、防振ゴム
・マウンティング７６をブラケット７５に固着させるリ
ング部材７７からなる。

【００１９】防振ゴム・マウンティング７６は図１０に
示すように回転体形状を有していて、蓄熱装置底部１ａ
の係合用突起７１（図６参照）に当接して蓄熱装置重量
を支持する水平な円形の支持面９０と、該支持面から半
径方向外向きかつ下向きに傾斜延長していると共に外力
に応じて容易に変形し得る様に肉厚の減少した弱部を有
する中間部分９１と、上記中間部分９１からさらに半径
方向外向きかつ下向きに延長していて蓄熱装置の垂直荷
重を弾力的に支持するスカート部分９２と、中間部分９
１から半径方向外向きに略水平に延長していて防振ゴム
・マウンティング７６に作用する半径方向の荷重を弾力
的に支持するフランジ部分９３からなる。

【００２０】この防振ゴム・マウンティング７６には中
央に開口９４が設けてあって蓄熱装置底部にある係合用
突起７１をそこに係合させることにより蓄熱装置１の底
部１ａを防振ゴム・マウンティング７６に位置決めし得
るようになっている。防振ゴム・マウンティング７６は
そのスカート部分９２がブラケット７５の中央開口７４
に嵌入し、そのフランジ部分９３がブラケット上面に着
座するようにリング部材７７を介してブラケット７５に
装架される。

【００２１】防振ゴム・マウンティング７６の中央部に
は貫通孔からなる開口９４が形成してあり、そこに蓄熱
装置１の下部底面の突起７１が係合している。したがっ
て、車体振動の結果、車体の下部フロント・クロス・メ
ンバ８０と蓄熱装置１の底面１ｂとの間に生じた相対変
位の半径方向成分はこの突起７１を介して防振ゴム塊に
作用し、主として中間部分９１の弾性変形により減衰さ
れる。他方、上記相対変位の垂直方向下向きの成分は支
持面９０を介して防振ゴム塊に伝えられかつ吸収され
る。これらの作用により、車体振動が減衰される。

【００２２】蓄熱装置１の上部１ａは、車体上部のフロ
ント・クロス・メンバ８１に固定されたブラケット８５
に取付けたリング部材８６を介して、ブラケット８５に
固着されている弾性体（防振ゴム部材）８７により位置
決めされ、弾性的に支持される。すなわち、上部の防振
ゴム部材８７は図１１に示すように円筒形状を有してお
り、その中央部に蓄熱装置上面の係合用突起７０（図６
参照）が嵌入する円形の溝部８８が形成されている。し
たがって、車体の振動時には円形溝８８の内周面に蓄熱
装置上面の係合用突起７０が当接し、防振ゴム部材８７
の弾性力により振動を吸収するとともに、円形溝８８の
深さ以上に蓄熱装置１の前記突起７０が接近した時に
は、この突起７０の上面が円形溝８８の底面に当接する
ので蓄熱装置１が過大に踊り上がることが制限される。

【００２３】防振ゴム・マウンティング７６および防振
ゴム部材８７のばね定数は蓄熱装置１の固有振動数が１
５〜５０Ｈｚ、好ましくは約２０Ｈｚとなる様に定め
る。そのようなばね定数は、蓄熱装置１の質量、防振ゴ
ム・マウンティング７６および防振ゴム部材８７の形状
および寸法および容積が与えられれば当業者は計算によ
りまたは実験的に容易に決定することができる。ばね定
数は使用する防振ゴムの材質を選択することおよび加硫
の程度を調節することにより所望値に設定することがで
きる。防振ゴム材料としては加硫された天然ゴムの外、
イソブチレインイソプレンゴム、スチレンプタジエンゴ
ム、クロロプレンゴム等を使用することができる。

【００２４】なお、図７においては上下各１個の支持部
材７２，７３により蓄熱装置１を車体に対して弾性的に
支持した例を示したが、これらの上下の支持部材７２，
７３は、それぞれ、蓄熱装置１の底部１ｂおよび上部１
ａにおいて少なくとも各々３個ずつ設けるのが好まし
い。この場合、蓄熱装置１には上下の支持部材の設置数
に応じた係合用突起７０，７１を設けるが、これらの突
起７０，７１の設置箇所は蓄熱装置の加重が均等にかか
る位置とするのが好ましく、例えば図１２（ａ）および
（ｂ）に示すように蓄熱装置上下面に略正三角形を構成
する位置に３箇所、あるいは蓄熱装置上下面の角側の４
箇所の位置が適当である。

【００２５】図１３（ａ）は、本発明の車体振動減衰装
置の他の実施例の構成を示す正面断面図であり、図１３
（ｂ）はその１部切り欠き斜視図である。本例は円筒形
状の蓄熱装置１を使用したものであり、伝熱媒体導入口
１７と伝熱媒体排出口１８を備えた円筒状のコア４０の
内部には中央部で長さが最大で側壁部にいくにつれて長
さが短くなる平板状の多数の蓄熱剤収容部５が一定の間
隔を保って平行して並んでおり、蓄熱剤収容部５には上
部に空間領域を残して蓄熱剤７が封入されている。蓄熱
装置１は、真空断熱層４１をは挟さんで円筒状コアを包
囲する円筒状の外側容器の下部４箇所で弾性体を介して
車体に支持されている。すなわち、車体の下部フロント
・クロス・メンバ８０に固定されたブラケット７５に、
蓄熱装置の固有振動数が１５〜５０Ｈｚ、好ましくは約
２０Ｈｚとなる防振ゴム部材８７が設置されている。

【００２６】

【発明の効果】本発明の装置によれば、搭乗者に不快感
を与える自動車のアイドリング時のエンジン回転むらに
より発生する振動を蓄熱装置の振動として吸収しなが
ら、蓄熱装置の蓄熱および放熱の効率を高めることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置で使用する蓄熱ブロックの１例の
部分拡大斜視図である。

【図２】図１の蓄熱ブロックを矢印８の方向から見た図
である。

【図３】図１の蓄熱ブロックを上部（矢印）１１の方向
から見た図である。

【図４】蓄熱ブロックを２個組合わせた伝熱媒体容器１
４の概略の構成を示す斜視図である。

【図５】蓄熱剤を収容した蓄熱ブロック３８の部分斜視
図である。

【図６】本発明の装置で使用する蓄熱装置の１例の一部
切欠斜視図である。

【図７】本発明の装置の１例の概略構成図である。

【図８】図７のＡ部分の分解斜視図である。

【図９】図７のＢ部分の分解斜視図である。

【図１０】図７のＢ部分の断面図である。

【図１１】図７のＡ部分の断面図である。

【図１２】本発明による支持部材の好ましい取付け位置
を説明する蓄熱装置の斜視図である。

【図１３】（ａ）は本発明の車体振動減衰装置の他の実
施例の構成を示す正面断面図であり、（ｂ）はその１部
切り欠き斜視図である。

【図１４】従来の蓄熱装置の概要を示す一部切欠斜視図
である。

【符号の説明】

１ 蓄熱装置 ２ 伝熱媒体通路 ５ 蓄熱剤収容部 ６ 空洞部 ７ 蓄熱剤 １５，１６ 伝熱媒体貯溜部 １７ 供給導管 １８ 排出導管 ３８ 蓄熱ブロック ４０ 蓄熱器コア ４１ 断熱領域 ４２ 外側容器 ７０，７１ 係合用突起 ７２ 下部支持部材 ７３ 上部支持部材 ７６ 防振ゴム・マウンティング ８７ 防振ゴム部材

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】 防振ゴム・マウンティング７６および防
振ゴム部材８７のばね定数は蓄熱装置１の固有振動数が
１５〜５０Ｈｚ、好ましくは約２０Ｈｚとなる様に定め
る。そのようなばね定数は、蓄熱装置１の質量、防振ゴ
ム・マウンティング７６および防振ゴム部材８７の形状
および寸法および容積が与えられれば当業者は計算によ
りまたは実験的に容易に決定することができる。ばね定
数は使用する防振ゴムの材質を選択することおよび加硫
の程度を調節することにより所望値に設定することがで
きる。防振ゴム材料としては加硫された天然ゴムの外、
イソブチレンイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴ
ム、クロロプレンゴム等を使用することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの搭載された車体に弾性体を介
   して蓄熱装置を車体に対して相対的に振動し得るように
   支持し、前記弾性体のバネ定数を蓄熱装置質量の固有振
   動周波数が１５〜５０Ｈｚとなるように設定して、エン
   ジンのアイドリング時の車体振動数を減衰するようにし
   たことを特徴とする車体振動の減衰装置。
2. 【請求項２】 上部に空間領域が残るよう蓄熱剤を充填
   し密閉収容した蓄熱器コアを備えた蓄熱装置を、エンジ
   ンの搭載された車体に弾性体を介して車体に対して相対
   的に振動し得るように支持するとともに、前記弾性体の
   バネ定数を蓄熱装置質量の固有振動周波数が１５〜５０
   Ｈｚとなるように設定して、エンジンのアイドリング時
   の車体振動数を減衰するようにしたことを特徴とする車
   体振動の減衰装置。