(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクに未使用の液体燃料を戻すために燃料供給システムの一部として設けられた燃料戻り経路（２８）の熱交換器前経路（３２）と熱交換器後経路（３４）との間に設けられ、液体燃料が流れる熱交換器と、
駆動羽根車部材と被駆動羽根車部材とを備える動力変換装置とを備え、液体燃料の温度を調節するために熱を運搬する熱運搬装置において、
前記駆動羽根車部材は、
前記液体燃料との衝突によって回転するように傾けられた複数の内部羽根板と、
複数の内部駆動部材とをさらに備え、
前記被駆動羽根車部材は、
前記熱交換器を通る空気流を生じるために回転するように傾けられた複数の外部羽根板と、
複数の外部対向部材とをさらに備え、
前記熱運搬装置は、
複数の前記内部羽根板に衝突する前記液体燃料が、外側に流れ出ることを阻止する筒状の動力伝達壁をさらに備え、
複数の前記内部駆動部材および複数の前記外部対向部材のいずれかひとつからの磁力が、複数の前記外部対向部材に回転を与えるように構成され、
前記熱交換器は、前記熱交換器の中へ前記液体燃料を受け入れる熱交換器入口と、前記熱交換器から前記液体燃料を排出する熱交換器出口とをさらに備え、
前記動力変換装置に接続される前記熱交換器入口または前記熱交換器出口は、前記熱交換器の幾何学的な中心部に位置付けられており、
前記熱交換器は、
前記熱交換器前経路（３２）と前記熱交換器後経路（３４）との間にまっすぐに延びており、前記液体燃料が流れる内部燃料管（９）と、
前記内部燃料管を内部に収容することにより前記内部燃料管との間に前記外部羽根板によって生成された空気流（８８、９０、９４）が流れる空気通路を形成する外部空気管（９２）とを備えることを特徴とする液体燃料の温度を調節するための熱運搬装置。
【請求項２】
前記外部羽根板は、前記熱交換器を通る空気を押すことを特徴とする請求項１に記載の熱運搬装置。
【請求項３】
前記外部羽根板は、前記熱交換器を通る空気を引くことを特徴とする請求項１に記載の熱運搬装置。
【請求項４】
前記内部駆動部材は磁石を備え、前記外部対向部材は磁石を備えないことを特徴とする請求項１に記載の熱運搬装置。
【請求項５】
前記内部駆動部材は磁石を備えず、前記外部対向部材は磁石を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱運搬装置。
【請求項６】
前記内部駆動部材は磁石を備え、前記外部対向部材は磁石を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱運搬装置。
【請求項７】
前記熱交換器は、前記熱交換器の外へ前記空気流が流出することを許容するための複数の穴が設けられた外壁をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の熱運搬装置。
【請求項８】
前記熱交換器は、前記外部空気管（９２）を通る空気流の乱流を生成し、促進するために設けられた乱流生成部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の熱運搬装置。
【請求項９】
燃料タンクに未使用の液体燃料を戻すために燃料供給システムの一部として設けられた燃料戻り経路（２８）の熱交換器前経路（３２）と熱交換器後経路（３４）との間に設けられ、液体燃料が流れる熱交換器と、動力変換装置とを備え、
前記熱交換器は、
前記熱交換器の中へ前記液体燃料を受け入れる熱交換器入口と、
前記熱交換器から前記液体燃料を排出する熱交換器出口とを有し、
前記動力変換装置は、
駆動羽根車のための前記液体燃料の駆動羽根車流体入口と、
前記駆動羽根車流体入口からの前記液体燃料を受ける複数の内部羽根板と、
複数の前記内部羽根板が装着された回転可能な駆動羽根車部材と、
前記駆動羽根車部材に装着された複数の駆動磁石と、
複数の外部羽根板が装着された回転可能な被駆動羽根車部材と、
前記被駆動羽根車部材に装着された複数の被駆動磁石とを有し、
前記熱交換器は、前記液体燃料を受けるように前記動力変換装置に装着されており、
複数の前記内部羽根板に衝突する前記液体燃料が、外側に流れ出ることを阻止する動力伝達壁をさらに備えており、
前記動力伝達壁は、筒状であり、複数の前記駆動磁石と複数の前記被駆動磁石との間に設けられており、
複数の前記外部羽根板および前記被駆動羽根車部材によって構成される被駆動羽根車の外径は、前記動力伝達壁の外径より大きく、前記被駆動羽根車と前記動力伝達壁とは同軸上に設けられており、
前記内部羽根板を駆動する前記液体燃料が前記熱交換器に流入するよう構成されており、
前記外部羽根板は、前記熱交換器を通る空気流を生じさせ、
前記動力変換装置に接続される前記熱交換器入口または前記熱交換器出口は、前記熱交換器の幾何学的な中心部に位置付けられており、
前記熱交換器は、
前記熱交換器前経路（３２）と前記熱交換器後経路（３４）との間にまっすぐに延びており、前記液体燃料が流れる内部燃料管（９）と、
前記内部燃料管を内部に収容することにより前記内部燃料管との間に前記外部羽根板によって生成された空気流（８８、９０、９４）が流れる空気通路を形成する外部空気管（９２）とを備えることを特徴とする液体燃料の温度を調節するための熱運搬装置。
【請求項１０】
前記熱交換器は、前記外部空気管（９２）を通る空気流の乱流を生成し、促進するために設けられた乱流生成部材をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の熱運搬装置。
【請求項１１】
動力変換装置と、燃料タンクに未使用の液体燃料を戻すために燃料供給システムの一部として設けられた燃料戻り経路（２８）の熱交換器前経路（３２）と熱交換器後経路（３４）との間に設けられ、液体燃料が流れる熱交換器とを備え、
前記動力変換装置は、
駆動羽根車のための前記液体燃料の駆動羽根車流体入口と、
前記駆動羽根車流体入口からの前記液体燃料を受ける複数の内部羽根板と、
複数の前記内部羽根板が装着された回転可能な駆動羽根車部材と、
前記駆動羽根車部材に装着された複数の駆動磁石と、
複数の外部羽根板が装着された回転可能な被駆動羽根車部材と、
前記被駆動羽根車部材に装着された複数の被駆動磁石と、
前記液体燃料の駆動羽根車流体出口とを有し、
前記熱交換器は、前記動力変換装置に直接に装着されており、前記被駆動羽根車部材は前記熱交換器を通る空気を吹き出すように配置されており、
複数の前記内部羽根板に衝突する前記液体燃料が、外側に流れ出ることを阻止する動力伝達壁をさらに備えており、
前記動力伝達壁は、筒状であり、複数の前記駆動磁石と複数の前記被駆動磁石との間に設けられており、
複数の前記外部羽根板および前記被駆動羽根車部材によって構成される被駆動羽根車の外径は、前記動力伝達壁の外径より大きく、
前記熱交換器は、
前記駆動羽根車流体出口に直接に接続され、前記熱交換器前経路（３２）と前記熱交換器後経路（３４）との間にまっすぐに延びており、前記液体燃料が流れる熱交換器内部管と、
前記熱交換器内部管を囲み、それらの間に前記外部羽根板によって生成された空気流（８８、９０、９４）が流れる空気通路を区画する熱交換器空気管とを備えることを特徴とする液体燃料の温度を調節するための熱運搬装置。
【請求項１２】
前記空気通路に空気を供給するように前記熱交換器空気管に接続された空気出口端と空気受け入れ端とを有する空気用コーン部材と、
前記空気用コーン部材の内部に設けられた乱流を生成するための部材とを備えることを特徴とする請求項１１に記載の熱運搬装置。
【請求項１３】
前記外部羽根板は、前記空気用コーン部材の前記空気受け入れ端に空気を押し込み、前記熱交換器空気管に空気を押し込むように構成されており、
前記熱交換器内部管は前記液体燃料を受け入れるように構成されており、
前記熱交換器は、前記液体燃料を排出するための熱交換器出口を備えることを特徴とする請求項１２に記載の熱運搬装置。
【請求項１４】
前記空気用コーン部材は、円錐台の外周面に相当する筒体であり、
前記熱交換器空気管は、前記空気通路から前記空気を逃がすための複数の出口穴を区画していることを特徴とする請求項１３に記載の熱運搬装置。
【請求項１５】
前記熱交換器は、前記熱交換器空気管（９２）を通る空気流の乱流を生成し、促進するために設けられた乱流生成部材をさらに備えることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の熱運搬装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器によって流体の温度を調節する熱運搬装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この項は、本発明に関連する背景技術を開示するが、それは公知の従来技術として開示されるものではない。従来から、液体などの流体の温度を調節する装置が知られている。典型的な一例においては、装置は液体からの放熱を促し、液体を冷却する。しかしながら、そのような装置は、制限を負っていなかったわけではない。
【０００３】
従来、液体を冷却することがなんらかの理由によって求められる場合、その液体を冷却するために冷凍装置が用いられている。従来の冷凍装置の一例においては、Ｒ−１３２などの冷媒を循環させる冷凍装置の圧縮機を駆動するために、外部動力源または電力などの外部動力の供給を利用する必要があった。従来の冷凍装置の他の例においては、圧縮機は電気的駆動に代えて機械的に駆動される。そのような機械的駆動装置においては、ベルト機構または歯車機構が内燃機関の動力軸から圧縮機へ動力を伝達するために用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような背景から、上記のような制限を受けることのない装置が求められていた。
【０００５】
本発明の目的は、外部動力による制約を抑制した熱運搬装置を提供することである。
【０００６】
本発明のひとつの具体的な目的は、その装置自身が動力を作り出すことによって熱交換作用を促進できる熱運搬装置を提供することである。
【０００７】
本発明の他の具体的な目的は、熱交換器における一次流体の流れを利用して、二次流体の流れを生じさせることができる熱運搬装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この項は、本発明に関する概略的な開示を与えるが、その全範囲またはその全特徴の包括的な開示ではない。
【０００９】
本発明は新たな熱運搬装置を提供する。この熱運搬装置は、少なくとも流体の温度を調節する熱交換器を備える。熱交換器は、一次流体と二次流体とを熱交換させることにより、一次流体から二次流体へ放熱させ、一次流体の温度を低下させる。よって、熱交換器は、一次流体のための放熱器または冷却装置とも呼ぶことができる。熱運搬装置は、一次流体の流れを利用して、二次流体の流れを生じさせる動力変換装置を備えている。動力変換装置は、一次流体の流れを回転力に変換する装置と、回転力を一次流体と二次流体とを分離する壁を越えて非接触かつ遠隔的に伝達する装置と、伝達された回転力によって二次流体の流れを生じさせる装置とを備えることができる。二次流体の流れは、熱交換器に供給され、一次流体から熱交換器の構成部材に伝達された熱と、二次流体との間の熱交換を促進させる。本発明に係る熱運搬装置は、自己動力型熱交換器、自冷熱交換器、動力変換装置付き熱交換器、または熱交換器などとも呼ぶことができる。また、本発明は、具体的な適用例との関連において、車両用燃料供給装置とも呼ぶことができる。
【００１０】
ひとつの態様においては、本発明の構成要素は、以下の態様によって提供されうる。一次流体の流れを回転力に変換する装置は、タービンとも呼ぶことができる駆動羽根車によって提供することができる。回転力を一次流体と二次流体とを分離する壁を越えて非接触かつ遠隔的に伝達する装置は、上記壁を透過する磁力によって結合された磁気的なカップリング装置によって提供することができる。例えば、カップリング装置は、内部駆動部材と、この内部駆動部材に対向して配置された外部対向部材とを備えることができる。さらに、これら内部駆動部材と外部駆動部材との少なくともいずれか一方に磁石を設け、他方に磁性体を設けるか、または両方に磁石を設けることによって回転力を伝達することができる。伝達された回転力によって二次流体の流れを生じさせる装置は、送風機とも呼ぶことができる被駆動羽根車によって提供することができる。
【００１１】
ひとつの態様においては、熱交換器は、動力変換装置から流出した一次流体を受け入れるように配置することができる。他の態様においては、動力変換装置は、熱交換器を流出した一次流体を受け入れるように配置することができる。熱交換器は、動力変換装置から流出した二次流体の流れの中に、すなわち動力変換装置の下流側に配置することができる。他の態様においては、熱交換器は、動力変換装置に向けて吸引される二次流体の流れの中に、すなわち動力変換装置の上流側に配置することができる。典型的な実施形態においては、一次流体は燃料などの液体であり、二次流体は空気などの気体である。
【００１２】
熱を運搬するための装置は、熱交換器へ流体を受け入れる熱交換器入口、および熱交換器から流体を出す熱交換器出口を備える熱交換器を採用することができる。熱を運搬するための装置は、駆動羽根車のための流体入口と、流体入口からの流体を受ける複数の内部羽根板と、回転可能な駆動羽根車部材とを備える動力変換装置を採用することができる。さらに、内部羽根板は、複数の駆動磁石を伴った駆動羽根車部材に装着される。複数の被駆動磁石を伴う被駆動羽根車部材は、それに装着された複数の外部羽根板を備えることができる。熱交換器は、流体を移送することができるように、動力変換装置に装着される。流体は、内部羽根板を駆動し、熱交換器の中を流れる。外部羽根板は、熱交換器を通る空気を流す。外部羽根板は、第１の方向に空気を押すか、第２の方向に空気を引くことによって熱交換器に空気を流す。
【００１３】
筒状またはドラム形状の動力伝達壁が内部駆動磁石と外部対向磁石との間に設けられる。駆動羽根車部材の中に設けられた内部駆動磁石が回転するとき、外部対向磁石に対して相対的な内部駆動磁石の磁極配置は、外部対向磁石が位置付けられた被駆動羽根車部材に回転を与えるように磁界を伝達する。被駆動羽根車の最大の外径は、動力伝達壁の最大の外径よりも大きい。熱交換器入口は、全体の構成のサイズを可能な限り小さくするために、他の熱交換器部分の幾何学的な中心部に設けられている。
【００１４】
さらに、適用可能な分野はここでの開示によって明らかにされる。この発明の概要における説明と具体的な例示とは、具体的な説明を与える用途だけを意図したものであって、本発明の技術的範囲を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】車両の側面図であって、内燃機関の燃料供給装置の位置を示している。
【図２】動力変換装置付き熱交換器を採用した燃料供給装置の構成図である。
【図３】動力変換装置付き熱交換器の側面図である。
【図４】図３の動力変換装置の断面図である。
【図５】熱交換器の正面図であって、熱交換器を通る流体通路を示している。
【図６】熱交換器の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
【００１７】
ここに説明された図面は、選択された実施形態を図示するためだけのものであって、すべての実用的な可能性を示すものではない。そして、ここに説明された図面は、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。複数の図面の図示にわたって、対応する参照符号は、対応する部分を指している。
【００１８】
本発明の複数の実施形態を図１から図６を参照しながらさらに詳細に説明する。まず、図１において、車両１０は、エンジンルーム１４内に搭載されたエンジン１２を備えている。エンジン１２は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのいずれでもよい。エンジン１２は、エンジンの種類に対応するガソリンまたはディーゼル燃料を燃料として運転される。燃料は、燃料タンク１６内に蓄えられており、燃料ポンプモジュール２２内に搭載された燃料ポンプ２０によって、燃料供給経路１８を通して汲み上げられる。
【００１９】
図２において、燃料供給システム２４は、エンジン１２への燃料の供給と、エンジン１２からの燃料の戻りのための構成要素を示している。本発明に関する開示は、ガソリン燃料、軽油（ディーゼル）燃料、灯油燃料を用いるエンジンに適用可能であるが、軽油燃料を用いるエンジンが以下の説明において用いられる。さらに、本発明に関する開示は、以下の説明を通して記述されるように、非燃料利用装置にも適用可能である。具体的には、本発明に関する開示は、非燃料流体を含む種々の流体の冷却のために適用することができる。
【００２０】
燃料ポンプモジュール２２内の燃料ポンプ２０は、軽油などの液体燃料を燃料タンク１６から燃料供給経路１８を通して汲み上げ、そして、燃料噴射ポンプ２６に供給する。このような燃料の供給流れは、矢印２７によって示されている。燃料噴射ポンプ２６は、燃焼のためにエンジン１２の燃焼室に加圧された燃料を噴射するための準備として、燃料を必要な燃料圧力まで加圧する。
【００２１】
エンジン１２が作動しているとき、燃料ポンプ２０は、エンジン１２によって要求される最大の燃料量を汲み上げ、供給するために必要とされる回転数を超える回転数で運転されることがある。従って、燃料タンク１６に未使用の余剰の燃料を戻すために、燃料戻り経路２８が燃料供給システム２４の一部として設けられている。より具体的には、燃料戻り経路２８は、矢印３０によって示されるように、燃焼されなかった燃料を燃料噴射ポンプ２６から燃料タンク１６に戻す。
【００２２】
より具体的には、燃料戻り経路２８は、熱交換器前経路３２と熱交換器後経路３４とに分けられる。燃料戻り経路２８は、動力変換装置付き熱交換器３６によって上記２つの経路に分けられる。動力変換装置付き熱交換器３６は、燃料戻り経路２８のどこにあってもよい。動力変換装置付き熱交換器３６は、熱交換器前経路３２と熱交換器後経路３４との間に設けられている。矢印３０によって示されるように、熱交換器前経路３２は動力変換装置付き熱交換器３６に燃料を供給する。矢印３８によって示されるように、熱交換器後経路３４は、動力変換装置付き熱交換器３６から燃料タンク１６に燃料を供給する。
【００２３】
図３および図４に基づいて、第１実施形態に係る動力変換装置付き熱交換器３６を説明する。動力変換装置付き熱交換器３６の説明においては液体燃料が一次流体として説明されるが、燃料ではない液体を一次流体として用いることもできる。動力変換装置付き熱交換器３６は、熱運搬装置を提供する。動力変換装置付き熱交換器３６は、冷却対象としての流体である燃料を内部に収容する熱交換器部分と、当該燃料の流れを利用して熱交換器を通る空気流を生成させる動力変換装置部分とを備えている。動力変換装置部分は、燃料流タービンと、磁気カップリング装置と、送風機とを含む。燃料噴射ポンプ２６から余剰燃料が流れ出ると、余剰燃料は、動力変換装置付き熱交換器３６の入口４０に到達するまで、熱交換器前経路３２を流れる。入口４０は、駆動羽根車のための流体を導入するための駆動羽根車流体入口とも呼ばれる。液体燃料が入口４０に到達したとき、燃料温度は４０℃から９０℃である。この温度は、車両が置かれた環境温度、および車両の使用状態に依存して変動する。一例として、車両１０が外気温度３５℃の日中に黒いアスファルト舗装道路の上に置かれ、エンジン１２がアイドリング状態に置かれている場合、エンジンルーム１４の温度は８０℃近くに到達することがある。
【００２４】
入口４０において燃料が動力変換装置付き熱交換器３６に流入すると、燃料は複数の内部羽根板４４に接触する。内部羽根板４４は、内羽根板とも呼ぶことができる。内部羽根板４４は、内部羽根板４４に衝突する燃料の流れ方向に対して傾斜している。内部羽根板４４の傾斜は、例えば、内部羽根板４４を時計回り方向へ回転させるように設定されている。複数の内部羽根板４４は、環状の駆動羽根車部材４８に装着されている。駆動羽根車部材４８は、回転可能に支持されている。内部羽根板４４の回転は、駆動羽根車部材４８に時計回り方向の回転を与える。駆動羽根車部材４８には、複数の内部駆動磁石５０が設けられている。内部駆動磁石５０は、内部駆動部材を提供する。駆動羽根車部材４８と複数の内部羽根板４４とは、駆動羽根車を提供している。複数の内部羽根板４４は、タービンファンを形成している。駆動羽根車部材４８に設けられた複数の内部羽根板４４のそれぞれは、前縁と後縁とを有し、流れる流体と内部羽根板４４とが衝突したときに内部羽根板４４が回転する。よって、駆動羽根車部材４８と複数の内部羽根板４４とは、同じ速度で回転する。その回転速度は、熱交換器前経路３２を流れる戻り燃料の流速に直接的に比例する。すなわち、熱交換器前経路３２内の燃料流れが速くなるほど、内部羽根板４４は速く旋回する。これは、内部羽根板４４と、磁石５０を保持する駆動羽根車部材４８とが、液体燃料の通路内に配置され、液体燃料と接触しているからである。
【００２５】
駆動羽根車の径方向外側には、動力伝達壁５２が設けられている。動力伝達壁５２は、内部に戻り燃料の通路を区画するとともに、内部に駆動羽根車を回転可能に支持している。動力伝達壁５２は、戻り燃料が流れる管でもあり、内部羽根板４４に衝突する流体が外側に流れ出ることを阻止する。動力伝達壁５２は固定されており、回転しない。
【００２６】
磁石５０は、その周囲に磁界を放出し、生成するから、磁界は動力伝達壁５２を透過して生成される。内部駆動磁石５０によって生成された磁界は、複数の外部対向磁石５６に到達する。外部対向磁石５６は、外部対向部材を提供している。外部対向磁石５６は、被駆動磁石を提供している。動力伝達壁５２の径方向外側には、被駆動羽根車５４が配置されている。被駆動羽根車５４は、動力伝達壁５２の外側に回転可能に支持されている。被駆動羽根車５４と動力伝達壁５２とは同軸上に設けられている。外部対向磁石５６は、被駆動羽根車５４の径方向内側部分に位置付けられている。ひとつの例においては、複数の内部駆動磁石５０は、複数の外部対向磁石５６とは異なる極性を有している。それら磁石５０、５６の磁極は、ひとつまたは複数の内部駆動磁石５０が移動するとき、その移動方向と同じ方向へひとつまたは複数の外部対向磁石５６が動くように、それらが互いに引き合うように設定されている。被駆動羽根車５４は動力伝達壁５２に接触することなく浮動的に自由な状態で支持されており、動力伝達壁５２の周りを回転する。このため、複数の外部対向磁石５６は、被駆動羽根車５４に回転力を与える内部駆動磁石５０の磁力によって押しかえされる。外部対向磁石５６は、動力伝達壁５２のすぐ外側に回転可能に支持された被駆動羽根車部材５８に埋設して設けることもできる。
【００２７】
内部駆動磁石５０と外部対向磁石５６とは、駆動羽根車４４、４８と被駆動羽根車５４、５８、６０とが連動して回転するように、動力伝達壁５２を透過して両者を磁気的に結合するための磁気カップリング装置を提供している。上述の構成においては、磁気カップリング装置を提供するために、内部駆動磁石５０と外部対向磁石５６との両方に磁石を用いた。この構成に代えて、内部駆動部材と外部対向部材とのいずれか一方だけに磁石を設け、他方を磁石によって吸引される磁性体に置き換えてもよい。また、磁石と磁性体とを交互に配置してもよい。例えば、被駆動羽根車５４内の外部対向磁石５６の位置に、鋼鉄または鉄の板を設けてもよい。その構成においては、内部駆動磁石５０は、鋼鉄または鉄の板を吸引することによって、被駆動羽根車５４を回転させる。このような構成は、内部と外部との両方に磁石５０、５６を使う構成に比べて、低コストな構成を可能とする。
【００２８】
さらに他の変形例においては、内部駆動磁石５０に代えて、それらの位置に鋼鉄または鉄の板が設けられる。その構成においては、駆動羽根車部材４８が回転すると、外部対向磁石５０は、鋼鉄または鉄の板に引き付けられる。外部対向磁石５６は、被駆動羽根車５４を駆動するために、鋼鉄または鉄の板と磁気的にカップリングされる。このような構成は、内部と外部との両方に磁石５０、５６を使う構成に比べて、低コストな構成を可能とする。
【００２９】
被駆動羽根車５４は、さらに複数の被駆動羽根板６０を備える。被駆動羽根板６０は、被駆動羽根車部材５８に装着されている。矢印４６に沿って駆動羽根車部材４８が時計回り方向に回転することによって被駆動羽根車５４が時計回り方向に回転すると、羽根板６０も時計回り方向に回転する羽根板６０のそれぞれは、前縁６１と後縁６３とを有している。羽根板６０は、空気を熱交換器６６に強制的に送る。すなわち羽根板６０は、送風機を提供している。複数の外部羽根板６０は、回転駆動されることによって、熱交換器６６を通る空気流を生じるように傾けられている。被駆動羽根車５４が時計回り方向に回転すると、羽根板６０が傾斜していることによって、空気は羽根板６０と羽根板６０との間の隙間６２へ吸い込まれる。隣接するか隣り合っている２つの羽根板６０の間に区画形成され、被駆動羽根車５４の全周において配置された複数の隙間６２に空気が吸い込まれる。このような空気の流れは、図３に矢印６４で示されている。空気流６４が被駆動羽根車５４を通過すると、空気流６４は、熱交換器６６を通過するか、熱交換器６６上を横切って流れる。
【００３０】
図３に図示される例においては、被駆動羽根車５４が第１の方向、すなわち時計回り方向へ回転すると、被駆動羽根車５４によって空気が押されて空気流６４が生成される。これに代えて、被駆動羽根車５４は、反対方向、すなわち反時計回りの第２の方向へ回転し、熱交換器６６を通るように空気流６５を引いてもよい。空気流６５が熱交換器６６を通して引かれる場合、入口４０は出口４１に置き換えられ、出口７８は入口７９に置き換えられる。出口４１は、駆動羽根車を駆動した後の流体が流出するための駆動羽根車流体出口である。出口７８は、熱交換器を通過した後の流体が流出するための熱交換器流体出口である。入口７９は、熱交換器に流体を導入するための熱交換器流体入口である。よって、熱交換器６６を通して空気を引くために、内部羽根板４４に反時計回りの回転を引き起こすために、内部羽根板４４は内部羽根板４４の横側から流体を受け入れる。これにより、内部駆動部材（磁石）５０と外部対向部材（磁石）５６とを介して、被駆動羽根車部材５８と被駆動羽根板６０とに反時計回りの回転が引き起こされる。
【００３１】
図５において、熱交換器６６は多くの知られた熱交換器と同様の構成とすることができる。例えば、熱交換器６６は、内燃機関に流体的に結合されるラジエータ（放熱器）に類似の構成を備えることができる。熱交換器６６は、直列的に配置された複数の管６８を有する。複数の管６８は、熱交換器６６における燃料の通路を形成する。複数の管６８は、熱交換器６６内において液体燃料が流れなければならない距離を最大化する。複数の管６８は、同様に、液体燃料が流れる管６８の外側を流れる空気の効果を向上させる。管６８は、薄い金属管である。
【００３２】
動力変換装置７０とともに熱交換器６６を用いることを効果的にする熱交換器６６のひとつの側面は、入口４０が熱交換器６６に直接的に接続、連結、または締結されることである。動力変換装置７０も、動力変換装置７０の動力伝達壁５２などを介して、熱交換器６６に直接的に接続、連結、または締結することができる。さらに、動力変換装置７０に、熱交換器６６の外部表面または外部表面を直接に溶接することによって、熱交換器６６を動力変換装置７０に搭載してもよい。より具体的には、熱交換器６６と動力伝達壁５２とは、それらの幾何学的な中心部７２、７４の周りで、互いに接続されるか、締結されてもよい。動力変換装置７０は、熱交換器６６とともに、図３および図４に図示されたすべての構成要素を伴うことができ、動力変換装置付き熱交換器３６を構成することができる。
【００３３】
図５に図示されるように、熱交換器入口７６において液体燃料が熱交換器６６に流入すると、液体燃料は複数の管６８を順に流れるように案内され、出口７８から熱交換器６６の外へ流出する。熱交換器入口７６における液体燃料は、加熱されているか温められている。熱交換器入口７６における液体燃料、または燃料以外のすべての液体は、熱交換器出口７８から出るときの温度に対して高い温度である。液体燃料は、管６８を流れる過程において放熱する。液体燃料は、管６８を流れる過程において、熱交換器入口７６に流入したときの温度に比べて低い温度に冷却される。よって、熱交換器出口７８においては、熱交換器入口７６に流入したときの温度に比べて低い冷却された液体燃料が流出する。
【００３４】
図６において、他の実施形態が図示されている。動力変換装置付き熱交換器８０は、被駆動羽根車５４を備える動力変換装置７０と、熱交換器６７を備えている。被駆動羽根車５４と動力変換装置７０とは、図３および図４に図示され、上記に詳述されたものと同一である。しかしながら、図３−４に図示された実施形態と、図６に図示された実施形態との間には、複数の相違点がある。
【００３５】
動力変換装置７０の動力伝達壁５２は、空気用コーン部材８２または空気集中器８２に、締結器または溶接によって、接続されるか締結される。空気用コーン部材８２は、円形の空気受け入れ端８４と、円形の空気出口端８６とを有する。空気受け入れ端８４は、空気出口端８６より大きい。空気受け入れ端８４は、空気を受け入れる。空気受け入れ端８４は、被駆動羽根車５４に対向して位置付けることができる。被駆動羽根車５４が保護フレームを備える場合、空気受け入れ端８４は、保護フレームに対して接触するか、あるいは間近に隣接して設けることができる。空気受け入れ端８４は、空気受け入れ端８４と被駆動羽根車５４との間に最小限の隙間だけが存在するように被駆動羽根車５４の直近に隣接して設けることができる。最小限の隙間（例えば、空間）は、空気用コーン部材８２の空気受け入れ端８４と被駆動羽根車５４との間から、明らかな量の空気を逃がさないものとされている。空気用コーン部材８２は、円錐台の外周面に相当する筒体である。
【００３６】
図６に戻って、空気流８８は、被駆動羽根車５４の羽根板６０の間を通って、羽根板６０（図４を参照）の間に吸い込まれ、空気用コーン部材８２に吸い込まれる。空気流８８が空気用コーン部材８２に流れ込むとき、空気流８８は、徐々に収束流９０になる。収束流９０の流速は、空気用コーン部材８２内を流れる間に徐々に増加する。収束流９０の流速は、収束流９０が外部空気管９２に到達するまで徐々に増加する。収束流９０は、外部空気管９２に到達すると、外部空気管９２の全長にわたって流速が比較的ほぼ一定の空気流９４になる。外部空気管９２は、熱交換器空気管を提供する。外部空気管９２は、外部空気管９２と内部燃料管９８との間の空気通路から空気を逃がすための複数の出口穴としての貫通穴１００を区画している。外部空気管９２は、空気流が流出することを許容するための複数の穴が設けられた外壁でもある。内部燃料管は、熱交換器内部管を提供する。外部空気管９２内に入った空気流９４は、暖められて、貫通穴１００から外部へ排出される。外部空気管９２内に入った空気流９４は、貫通穴１００を通るまでは、内部燃料管９８の外周の周りを自由に流動することができる。
【００３７】
図６において、空気流８８は収束流９０になる。その後、収束流９０は暖められた空気流９４になる。その後、空気流９４は、外部空気管９２から貫通穴１００を通って放出される。空気流９４は、空気流８８に比べて暖められている。これは、内部燃料管９８の中を流れる液体燃料１０２が、内部燃料管９８の壁を通して熱を空気に放熱するからである。よって、熱が空気流９４に伝達される場合、内部燃料管９８内を流れる燃料１０２の温度は、空気流８８、９０の温度より高い。
【００３８】
外部空気管９２は終端１０４を有している。終端１０４は、内部燃料管９８内を流れる液体燃料に与えられるべき冷却量に応じて管理される。外部空気管９２が終わるところで、液体燃料は熱交換器後経路３４に引き継がれ、燃料タンク１６に戻される。空気用コーン部材８２、外部空気管９２、内部燃料管９８および貫通穴１００は、熱交換器６７を構成し、熱交換器６７として機能する。
【００３９】
空気用コーン部材８２に付加することのできる特徴的な構成要素は、乱流を生成するため乱流生成部材である。乱流生成部材の一例は、空気用コーン部材８２の内周面に設けられた空気に対する突起部８３である。突起部８３は、例えば、半球形の突出部によって提供される。突起部８３は、層流を乱流に変化させるか、または乱流をさらに乱れた流れに変化させる。外部空気管９２の全体において、そして内部燃料管９８の周囲において、空気流９４を乱流化することは、内部燃料管９８内の燃料の冷却を促進する。空気流を乱流化するための装置の他の一例は、空気用コーン部材８２内に設けられた障壁板８５である。障壁板８５は、空気流９０に対して障害物となって、その下流に乱流を生じる。障壁板８５は、空気流９０の流れを偏向させる偏向板とも呼ぶことができる。障壁板８５は、内部燃料管９８の外周に設けられた環状板である。障壁板８５は、溶接、または連結、または装着といった手段によって設けられている。障壁板８５は、曲げられた棒、または真っ直ぐの棒、または鍔状部分によって提供することができる。これらの部材は、空気用コーン部材８２を通る空気流９０を妨げ、外部空気管９２を通る空気流の乱流を促進する。
【００４０】
以上に複数の異なる表現によって説明されたように、熱を運搬する装置は、熱交換器６６、６７を備えるといえる。熱交換器６６、６７は、例えば、ラジエータと呼ぶことができる構成をもつ。熱交換器６６は、熱交換器６６に流体を受け入れる熱交換器入口７６と、熱交換器６６から流体を排出するための熱交換器出口７８とを備える。熱を運搬する装置は、動力変換装置７０をさらに備える。動力変換装置７０は、駆動羽根車のための流体を導入する駆動羽根車流体入口４０と、駆動羽根車流体入口４０からの流体を受ける複数の内部羽根板４４と、回転可能に支持された駆動羽根車部材４８と、駆動羽根車部材４８に装着されるか、または埋設された複数の駆動磁石５０（内部駆動部材）とを備えることができる。複数の内部羽根板４４は、駆動羽根車部材４８に装着されている。動力変換装置７０は、さらに、回転可能に支持された被駆動羽根車部材５８を備えることができる。被駆動羽根車部材５８は、被駆動羽根車部材５８に装着された複数の外部羽根板６０を備えることができる。被駆動羽根車部材５８には、複数の外部対向磁石５６（外部対向部材）が装着されているか、または埋設されている。熱交換器６６は、締結部材または溶接といった手段によって、動力変換装置７０に装着されている。熱を運搬する装置は、さらに、動力伝達壁を備えることができる。動力伝達壁は、筒状または管状に形成され、複数の内部駆動磁石と複数の外部対向磁石との間に設けられる。
【００４１】
動力伝達壁５２は、複数の内部駆動磁石５０から複数の外部対向磁石５６へ磁界または動力を伝達するために貢献する。被駆動羽根車５４の全体としての外径は、図３に図示されるように、動力伝達壁５２の外径よりも大きくすることができる。これにより、外部羽根板６０によって、空気が熱交換器６６内に供給され、熱交換器６６内を強制送風される。燃料噴射ポンプ２６からの戻り燃料、すなわち液体燃料の流れがもつ力は、内部羽根板４４と、駆動羽根車部材４８と、内部駆動磁石５０とに回転力を与える。この結果、戻り燃料の流れの力は、動力伝達壁５２を通る内部駆動磁石５０の磁界を回転させる。さらに、戻り燃料の流れの力は、外部対向磁石５６と、被駆動羽根車部材５８と、外部羽根板６０とに回転力を与える。内部羽根板４４を駆動した流体と同じ流体、すなわち戻り燃料は、熱交換器６６にも流れる。一例においては、戻り燃料は、内部羽根板４４を駆動した後に、熱交換器６６に流入する。他の例においては、戻り燃料は、熱交換器６６を通過した後に、内部羽根板４４を駆動する。よって、冷却された流体が、流体それ自身を冷却するための送風機を駆動するためにも用いられる。流体のための熱交換器入口７６は、熱交換器６６、６７の幾何学的な中心部７４上に設けることができる。動力変換装置７０に直接的に接続される熱交換器入口７６または熱交換器出口７８を熱交換器６６、６７の幾何学的な中心部に位置付けることができる。動力変換装置７０は、駆動羽根車と被駆動羽根車とが同軸上に配置される。このため、動力変換装置７０は、その幾何学的な中心部に流体の入口または出口を有する。また、動力変換装置７０は、動力伝達壁５２の径方向外側に第２流体としての空気の流路を有している。このような熱交換器６６、６７の構成と、動力変換装置７０の構成は、熱交換器６６、６７と動力変換装置７０とを直列に配置し、動力変換装置付き熱交換器３６、８０をコンパクトに構成することを可能とする。
【００４２】
動力変換装置付き熱交換器３６は、ひとつのある流体（液体またはガス）から別の流体（液体またはガス）への伝熱が望まれる様々な用途に適用可能である。よって、本発明の開示は、自動車分野への適用に制限されていない。自動車分野への適用は、発明の開示との関連の下で説明されたものである。液体燃料を冷却するための自動車分野または運送用自動車分野への適用において、動力変換装置付き熱交換器３６は、車両の下側に設けることができる。動力変換装置付き熱交換器３６は、車両の前部エンジン防火壁と燃料タンク１６との間の燃料戻り経路３２、３４に設けることができる。
【００４３】
構成要素または構成層が、他の構成要素または構成層に対して、「上に」、「連結され」、「接続され」、または「結合され」と記載されて表現されるとき、それは、他の構成要素または構成層に対して上に直接にあるか、直接に連結されているか、直接に接続されているか、または直接に結合されていることを意味しているか、または、他の介在要素または介在層が存在していることを意味している。反対に、構成要素または構成層が、他の構成要素または構成層に対して、「上に直接に」、「直接に連結され」、「直接に接続され」、または「直接に結合され」と記載されて表現されるとき、そこには他の介在要素または介在層が存在しないことを意味している。構成要素の間の関係を表現する他の用語も、同様に解釈されるべきである。例えば、「間に」と「間に直接に」との意味、および「隣接して」と「直接に隣接して」との意味である。ここでは、用語「および／または」は、関連付けて挙げられた複数の要素のうちのひとつまたは複数の組み合わせのいかなるものも、そしてすべてを含むものである。
【００４４】
以上に述べた実施形態の説明は、図示と説明のために与えられたものである。そこには、発明を限定する意図や、網羅的にする意図はない。それぞれの個別の構成要素、または特定の実施形態の特徴は、その特定の実施形態に限定されない。しかし、具体的に図示され説明されていない限り、適用可能であれば、それらは互いに入れ替え可能であり、特定の選ばれた実施形態において利用可能である。それぞれの個別の構成要素、または特定の実施形態の特徴は、多くの手法に変形可能でもある。それらの変形例は本発明からの派生物として考慮されるべきではなく、すべてのそれらの変形例は本発明の技術的範囲に属するべきものとして意図されている。
【符号の説明】
【００４５】
１０  車両、１２  エンジン、１４  エンジンルーム、１６  燃料タンク、１８  燃料供給経路、２０  燃料ポンプ、２２  燃料ポンプモジュール、２４  燃料供給システム、２６  燃料噴射ポンプ、２８  燃料戻り経路、３６  動力変換装置付き熱交換器、４０  入口、４４  内部羽根板、４８  駆動羽根車部材、５０  内部駆動磁石、５２  動力伝達壁、５４  被駆動羽根車、５６  外部対向磁石、５８  被駆動羽根車部材、６０  被駆動羽根板、６６  熱交換器、６７  熱交換器、７０  動力変換装置。
【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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