JPH10508923A - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、エンジンブロック（２）が、冷媒ポンプ（３）と冷媒循環通路とを有する液冷式内燃エンジンを始動前に加熱するための液冷式内燃エンジン用蓄熱装置に関する。この蓄熱装置は、加熱された冷媒を貯蔵するための断熱貯蔵容器（７）と、この容器（７）内に装着され、かつ容器をエンジンブロックの冷媒通路の入口および出口に接続された２つのチャンバ（８，８′）に分ける作用を果たす往復動可能なプランジャ手段（９）と、冷媒をエンジンブロック通路から貯蔵容器（７）に搬送可能なポンプ（１０）とを備え、２つのチャンバ（８，８′）は、可動プランジャ手段に設けられた少なくとも１つの弁手段（１９）を介して互いに流体連通可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 蓄熱装置 本発明は、請求の範囲第１項の前提部分に規定された種類の蓄熱装置に関する 。 自動車のエンジンのような、冷却した状態から始動する内燃エンジンの問題は 、一般的に知られている。これらの問題は、エンジンを始動する前に、たとえば 、電気式エンジンヒーターのような別個の熱源にエンジンを接続することにより 、通常、解消される。エンジン冷却システムに連通可能な液体を絶縁容器内に貯 蔵することにより、エンジンにより加熱された冷媒の熱含量を利用する装置も提 案された。しかし、絶え間ない冷媒で作動する、いわゆる閉冷却システムを有す るより近代的な内燃エンジンで使用するときには、この装置に特別の条件が課せ られる。 この目的のための装置の１例が、スウェーデン国特許第４４４３４８号明細書 に記載されている。この装置は、請求の範囲第１項の前提部分の本発明が基礎と する技術を表している。この特許明細書は、エンジンブロックに、冷却水を循環 するための通路が設けられた液冷式内燃エンジン用の装置を記載し、この装置は 、高温の冷媒を貯蔵するための断熱貯蔵容器と、冷媒をエンジンブロック内の通 路から断熱貯蔵容器に送出しかつそこからエンジンブロック内の通路に戻すこと のできる可逆式ポンプとを有し、貯蔵容器は、往復動可能なプランジャ手段によ り２つのチャンバに分割されており、これらのチャンバは、エンジンブロックの 冷媒通路の入口オリフィスおよび出口オリフィスに連通している。この実施の形 態の場合、貯蔵容器の一方のチャンバは、エンジンが動いているときに、冷温冷 媒（cold coolant）を収容している。エンジンが停止したときに、高温冷媒(hot coolant)が、他方のチャンバ内に送り出される。これにより、プランジャを動 かし、冷温冷媒をエンジンブロック内の通路に導く。エンジンを再始動する前に 、ポンプが、今度は反対方向に作動され、貯蔵された高温冷媒を他方のチャンバ からエンジンブロック内の通路に導き、同時に、冷温冷媒をエンジンブロックか ら最初に述べたチャンバに導く。 この問題解決法はいくつかの欠点を有している。第１には、一方のチャンバ内 の高温冷媒の全てが、可動プランジャ手段を介して、排出され、かつ、冷温冷媒 が、エンジンから貯蔵容器の他方のチャンバ内に連続的に導かれたときに、すな わち、モータが動いているときに、冷温冷媒が容器内に貯蔵されると、貯蔵容器 は冷やされる。したがって、エンジンが停止したときに、エンジンブロックから 容器に搬送された高温冷媒が、冷温冷媒により冷却されたチャンバ内に貯蔵され ることになる。これにより、装置の効率が大幅に減少する。第２に、装置が可逆 式ポンプを必要とすることである。 したがって、本発明の目的は、その温度がエンジン運転中の冷媒の温度に等し い断熱貯蔵容器を有し、かつ、単動式(single-acting)ポンプだけを必要とする 蓄熱装置を提供することである。換言すれば、本発明の目的は、エンジンが動い ているときに、蓄熱装置を加熱するために、高温冷媒を貯蔵装置に流すことので きる蓄熱装置を提供することである。この点で、通常は導管内に残っている冷媒 をエンジンに搬送して、容器内の全冷媒を完全に排出することも重要である。 水冷式内燃エンジンに関する従来、公知の蓄熱装置でこれらの新規な目的を達 成することは可能でなかった。しかし、これらの目的は、請求の範囲に規定され た特徴を有する蓄熱装置により、本発明によって達成される。 つぎに、発明を限定しない実施の形態および添付図面を参照して本発明につい てより詳細に説明する。 第１図は、新規な蓄熱装置が取付けられた水冷式内燃エンジンの概略的な部分 の断面図であり、 第２図は、エンジンが動いているときに加熱冷媒が流れる蓄熱装置の長手方向 断面図であり、 第３図は、貯蔵された冷媒がエンジンに搬送される蓄熱装置の長手方向断面図 である。 図面を参照すると、参照符号１は、水冷式内燃エンジンの全体を示し、そのエ ンジンブロック２は、冷媒ポンプ３と冷媒循環通路（詳細に示さず）とを備えて いる。冷媒は、空冷式熱交換器４、いわゆる、ラジエータも通過する。 エンジンブロック２内のそれぞれの冷媒通路の一方の端部は、導管５により、 新規な蓄熱装置６に接続されている。蓄熱装置６は、往復動可能なプランジャ手 段９により、第２チャンバ８′から区画された第１チャンバ８を有する断熱貯蔵 容器７を備えている。第２チャンバ８′は、ポンプ１０に接続されており、この ポンプは、他の導管１１により、エンジンブロック２内のそれぞれの冷媒通路の 他方の端部に接続されている。 第２図および第３図から分かるように、図示した実施の形態の場合、貯蔵容器 の入ロオリフィスおよび出口オリフィスは、容器の一方の端部に配設されており 、それぞれのボア１３，１４を介して、それぞれのスペースまたは中空部に延び ている。これらの中空部またはスペースは、絶縁閉塞手段１７，１７′を備えた チャンネル１５，１６を介して、貯蔵容器７の第１チャンバ，第２チャンバのそ れぞれに連通可能に配置することができる。 チャンネルの一方１６は、容器のおよそ中心に配置されかつほぼその全長を通 過するチューブの形態を有している。また、このチューブは往復動可能なプラン ジャ手段９のためのガイドを形成している。 閉塞手段１７，１７′のそれぞれは、バルブコーンの形態を有し、電磁装置１ ８により、開位置と閉位置との間を同時に移動可能である。 貯蔵容器７の第１チャンバおよび第２チャンバ８，８′は、連通接続を介して 、互いに連通可能に配置することができる。この連通接続は、プランジャ手段９ に配置されかつ貯蔵容器７の端壁に対するプランジャ手段９の位置に応じて、開 位置と閉位置との間で制御される少なくとも１つの弁手段１９を備えている。端 壁は軸線方向に延在するプランジャ手段との当接部を形成している。弁手段１９ は、プランジャ手段９が貯蔵容器の端壁から離れているときに閉じ、かつ、プラ ンジャ手段、したがって、さらに、弁手段１９が容器７の端壁の一方に接近しか つ当接するときに開く構造になっている。 この弁手段の多くの異なる実施の形態は、当該技術分野において公知であり、 本発明の図示された実施の形態の場合、弁手段は、弁手段９の各端部から外方に 突出する部分を有する弁スライダ２０を備え、この弁スライダは、ばね手段２１ により、弁閉位置に向けて付勢されている。弁スライダ２０の外方突出部の一方 が、ばね２１の力を克服するに十分な強い力を受けたときに、弁は開いて、冷媒 がプランジャ手段９、したがって、貯蔵容器７を流通するのを許容する。実際の 試験は、可動プランジャ手段９が、冷媒流により生じる力と、したがって、容器 チャンバ８，８′間に発生する相対的圧力差とにより、貯蔵容器７の端壁の一方 に向けて動かされるときの力が、端壁に当接したときに好適に選定されたばね特 性により、弁スライダ２０が弁開状態なるのに十分であることを示している。冷 媒流により生じる効果が止み、したがって、プランジャ手段９の両側の圧力差が 平衡すると、ばねは、プランジャ手段を端壁から離隔する方向に動かし、弁スラ イダ２０は弁閉状態になる。 エンジンブロック２の通路内の冷却水は、エンジン１が動いているときに、加 熱される。エンジン冷媒ポンプ３は、冷媒をエンジン熱交換器４とエンジンブロ ック２とを循環させる他に、蓄熱装置６を通して冷媒を循環させる。 エンジンが動いているときに、可動プランジャ手段９は、端壁に当接している 下端位置にあり（第３図参照）、これにともない、弁スライダ２０は、弁開位置 にある。エンジン冷媒ポンプ３は、貯蔵容器７と作動されていないポンプ１０と を通して冷媒を循環させる。 貯蔵容器７に循環する冷媒は、最初に、容器の第１チャンバ内に入り、その後 、弁スライダ２０を介して第２チャンバ８′に導かれる。この後、冷媒は、ポン プ１０を通過し、導管１１を通って、エンジンブロック２に戻される。 貯蔵容器７の内壁は、エンジン１が動いている間、冷媒温度に等しい温度へ連 続的に加熱される。 エンジン１が切られると、エンジンの冷媒ポンプ３が停止し、プランジャ手段 ９の一方の側の圧力増加も減少し、したがって、弁スライダ２０が閉じる。 絶縁された貯蔵容器７内に貯蔵された高温冷媒と容器７の外側に配置されかつ エンジン１が切られたことにより徐々に冷却された冷媒との間の熱交換を防止す るために、可動プランジャ手段９は好適な状態で絶縁する。容器７内の高温冷媒 と容器の外側で冷却された冷媒との間の熱交換の危険性を更に防止するために、 蓄熱装置の閉塞手段１７，１７′も好適な状態で断熱する。 エンジンを再始動する前に、ポンプ１０が、最初に作動され、これにより、冷 却された冷媒は、エンジンから送出され、かつ、エンジンブロック２の他方の端 部から貯蔵容器７の第２チャンバ８′内に、すなわち、その弁スライダ２０が弁 閉位置の可動プランジャ手段９に向けて搬送される。可動プランジャ手段は、冷 媒流により及ぼされる力とプランジャ手段の一方の側の圧力の相対的増加との影 響により、上方に移動され（第３図）、この結果、第１チャンバ８内に貯蔵され た冷媒は、導管５を通ってエンジンブロック２の一方の端部に導かれ、冷却され た冷媒は、エンジンブロック２から第２チャンバ８′内に導かれ、第２チャンバ を徐々に充填する。 可動プランジャ手段９が貯蔵容器７の上端壁に接近すると、弁スライダ２０の 外方に突出する部分が、端壁に接触し、弁開位置となる。しかし、ポンプ１０は 、弁スライダのこの位置では停止せず、エンジンブロック２内の冷媒通路に接続 された導管５内の高温の貯蔵された冷媒も全部排出されるまで、作動し続ける。 この結果、エンジンブロックの冷媒は、貯蔵容器７内に貯蔵された加熱冷媒でほ ぼ置換され、この後、エンジンの始動準備が完了する。 エンジン１を始動するときに、エンジンポンプ３は、冷媒を、逆方向に、すな わち、貯蔵容器７の第１チャンバ８内に送出す。冷媒流は、可動プランジャ手段 ９を、端壁に接触する下端位置（第２図）に戻す。これにより、弁スライダ２０ は開き、冷媒は再び貯蔵容器７を通して循環することができる。 ポンプ１０のモータは、公知の手段により、たとえば、貯蔵容器７内のプラン ジャ手段９の位置に応じて作動する端部位置スイッチと所定の時間が経過後にポ ンプ１０を停止させる作用を果たす制御手段とにより、制御することができる。 当然のこととして、たとえば、始動すべきエンジンが既に必要な運転温度にある ときに、上記装置が不必要に作動するのを防止するために、温度センサを好適な 位置に設けることができる。検知手段により生成される全ての信号はマイクロプ ロセッサで調整されるのが好ましい。 貯蔵容器の２つのチャンバ８，８′は、弁スライダ２０を介して互いに流体連 通可能に配置することができるために、新規な蓄熱装置は、エンジン１が停止し たときに、車両の運転者および乗客が、車両内部に配置された熱交換器により、 蓄熱を使用して車両の内部を暖房することができるという利点も提供する。実際 上、これは、ポンプ１０を作動し、高温の貯蔵冷媒を、車両内部に設けられた熱 交換器を通して循環させることにより、エンジンを停止した状態で駐車した車両 の内部を暖かく維持することを可能とする。比較的長時間駐車する場合に、運転 者および乗客の快適さのために、車両内部を暖かく維持することを可能とするた めには、加熱部材を、貯蔵容器７内の好適な位置に設置し、ポンプ１０の作動に より冷媒を加熱部材を通過させ車両内部を暖房する。 新規な蓄熱装置は、幾つかの貯蔵容器を、必要な場合に、連続して相互に接続 することを可能とするという利点も有し、これらの容器の全ては、単一のポンプ により駆動することができる。分かると思うが、これは、２つのチャンバをプラ ンジャ手段に設けられた弁手段１９により互いに流体連通可能に配置し、この弁 手段は、冷媒が貯蔵容器７を通して流通することを可能とするという事実により 可能となる。 新規な装置は、たとえば、冷媒の貯蔵および室内を暖かく保つ目的のために、 明細書に記載しかつ図面に示した以外の領域で使用することができるということ も理解されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エンジンブロック（２）に冷媒ポンプ（３）と冷媒循環通路とが設けられ た液冷式内燃エンジンを始動前に加熱するための蓄熱装置であって、加熱された 冷媒を貯蔵するための断熱貯蔵容器（７）と、該容器（７）内に装着されこの容 器をエンジンブロック冷媒通路の入口および出口に接続された２つのチャンバ（ ８，８′）に分ける往復動可能なプランジャ手段（９）と、冷媒をエンジンブロ ック通路から貯蔵容器（７）に搬送可能であるポンプ（１０）とを有する液冷式 内燃エンジン用蓄熱装置において、前記２つのチャンバ（８，８′）は、エンジ ン（１）が動いているときに冷媒が貯蔵容器（７）を流通可能とするために、可 動プランジャ手段（９）に設けられた少なくとも１の弁手段（１９）を介して互 いに流体連通可能に配置されており、前記ポンプ（１０）は、公知の態様で作用 し、エンジンを始動する前に、エンジンの冷媒の流通方向と反対方向に貯蔵容器 チャンバ（８，８′）の一方（８′）に冷媒を送り、前記可動プランジャ手段（ ９）の前記弁手段（１９）は閉じられることを特徴とする蓄熱装置。 ２．前記弁手段（１９）は、前記容器（７）の端壁に当接するときに開かれ、 かつ、前記プランジャ手段（９）が端壁との当接を脱して反対側の端壁に向けて 移動するときに閉じられることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．前記弁手段（１９）は、プランジャ手段の各端部から突出する部分を有す る弁スライダを含み、この弁スライダ（２０）は、ばね手段（２１）により弁閉 位置に向けて付勢されており、この弁スライダは、外方に突出する部分が容器の 端壁の一方に当接するときに弁開状態になることを特徴とする請求の範囲第２項 に記載の装置。 ４．前記可動プランジャ手段（９）は、断熱されていることを特徴とする請求 の範囲第１項から第３項までのいずれか一項に記載の装置。