(57)【要約】【課題】  コンパクトで耐久性があり、かつ安価な液体燃料用冷却器を提供すること。【解決手段】  相互に隣接した状態で一平面に沿って平面渦巻状燃料配管１の片面または両面に、燃料配管と同時に巻付けた板状フィン３を設けて空冷構造となし、平面渦巻状燃料配管の伝熱面積を増大させて放熱性を大幅に向上させ、熱交換性能を高めて液体燃料用冷却器の小型・コンパクト化と軽量化、省スペースを図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の液体燃料の温度上昇を抑制するための冷却器であって、相互に隣接した状態で一平面に沿って渦巻状、楕円状、長円状または角状に形成される平面状液体燃料配管の片面に、燃料配管と同時に巻付けた板状のフィンを設けて空冷構造としたことを特徴とする内燃機関用の液体燃料冷却器。
【請求項２】
内燃機関用の液体燃料の温度上昇を抑制するための冷却器であって、相互に隣接した状態で一平面に沿って渦巻状、楕円状、長円状または角状に形成される平面状液体燃料配管の両面に、燃料配管と同時に巻付けた板状のフィンを設けて空冷構造としたことを特徴とする内燃機関用の液体燃料冷却器。
【請求項３】
平面状液体燃料配管に設ける燃料配管と同時に巻付けた板状のフィンの立て方が、シングルまたはダブルであることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関用の液体燃料冷却器。
【請求項４】
燃料配管と同時に巻付けた板状のフィンが、先端波形板状フィン、先端スリット付板状フィン、ピアス付板状フィン、ルーバー付板状フィンのうちの、少なくとも一つで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１項記載の内燃機関用の液体燃料冷却器。
【請求項５】
液体燃料配管が真円管、楕円管、矩形管、かまぼこ型管のうちのいずれか一つの管体を用いることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１項記載の内燃機関用の液体燃料冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、夏場や気候の暑い国など顕著な高温高熱時や極熱時におけるガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関の液体燃料（以下単に燃料という）の沸騰による気泡発生等の諸問題を解決するための内燃機関用の液体燃料冷却器、特にディーゼルエンジン自動車の車両の床下、燃料タンク附近などに設置する空冷型の液体燃料冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関におけるエンジンの燃料噴射装置への燃料供給は、燃料をより確実に供給するため燃料ポンプが使用されているが、エンジンの高出力化や燃料噴射装置の発展に伴い、種々のポンプ方式が採用されている。
【０００３】
夏場や気候の暑い国など顕著な高温高熱時や極熱時には、燃料タンクから燃料噴射装置へ送給される過程で、エンジンや排気系部品からの伝熱などにより燃料が高温となり、燃料温度が沸点を超えると燃料中に気泡が発生し始めることとなる。この燃料中に発生した気泡は、燃料噴射装置により燃料とともにシリンダー内に噴射され、べーパーロックを生じて噴射時間当たりの燃料噴射量が減少し、所定の出力が得られないという問題があった。
【０００４】
また、シリンダー内で燃焼しなかった余剰燃料は、リターン配管を経由して燃料タンクヘ戻されるが、一旦高圧となってエンジンの高温部付近を通過するため、加温されて高温の戻り燃料となり、やがて時間の経過と共に燃料タンク内全ての燃料温度を上昇させ、燃料タンクからべーパーとなって放出され、大気汚染や、キャビンの燃料臭となって問題を起こす可能性があった。また、ディーゼルエンジン、特にコモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにおいては、圧力が極めて高圧であるため、戻り燃料の高温化が特に問題となる。
【０００５】
ガソリンエンジンにおける対策としては、従来燃料タンクと燃料噴射装置間の燃料供給配管を自動車の空調装置（エアコン）の配管で冷却して燃料温度を沸点以下に下げる方法が取られている。また、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システム採用のディーゼルエンジンにおいては、液体燃料が全く冷却されていないのが現状であった。
【０００６】
しかしながら、エアコンを利用して燃料温度を下げる方法は、エアコンのコンプレッサーやコンデンサーの大型化や燃費の悪化を招くばかりでなく、燃料温度を下げることができるのはエアコンが駆動されている時に限られ、エアコンが停止している時には燃料温度を下げることができという不都合があった。また、ディーゼルエンジンの場合は、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムでは燃料が全く冷却されていないため、べーパーロックによる燃料噴射量の不安定化ばかりでなく、樹脂製の燃料タンク部品（ホース等）、樹脂製燃料タンクの熱劣化を余儀なくされるという問題があった。
【０００７】
これらの対策としては、従来、燃料配管の途中に熱交換器を設置して燃料温度を沸点以下に下げる方法（特許文献１、２参照）、燃料の出入口を有する燃料冷却器本体の内外にそれぞれ燃料を冷却する内部熱交換器と外部熱交換器を備え、燃料冷却器本体内の高温の燃料の熱エネルギーによって内部熱交換器内の熱媒体流体を暖めて蒸発させ、その蒸発流を外部熱交換器で凝縮して元の熱媒体流体に戻し、再び内部熱交換器へ通流させる仕組みとなした燃料冷却器（特許文献３参照）、燃料用配管に接続される管状の熱交換器内に、蓄熱材を内蔵したカプセルを収容して冷却する方式の燃料冷却器（特許文献４参照）、ディーゼルエンジンの燃料リターン配管の途中に蛇行状に折曲げた蛇行チューブを配設し、蛇行チューブ内にリターン燃料を通流させて空冷する方式のディーゼルエンジン用リターン燃料冷却器（特許文献５参照）等が知られている。
【０００８】
通常、熱交換器の伝熱面積を増やすには、電子機器の電源等ではアルミダイキャストによるフィンが一般的に採用されている。また、配管の冷却には、ラジエーターやエアコンの室内機（蒸発機）ではアルミの薄板フィン群を拡管によりかしめた熱交換器が用いられている。
【特許文献１】特開２００１−２００７６５号
【特許文献２】特開２００３−０３５２１９号
【特許文献３】特開２００３−０３５２２０号
【特許文献４】特開２００３−０９７３６６号
【特許文献５】特開２００２−１７４２０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１〜４に記載の内燃機関用燃料の冷却手段は、エアコンや熱交換器の駆動、非駆動に関係なく、走行時であれば燃費を悪化させることなく必要に応じて燃料温度を沸点以下に下げることができる。また、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにおいては、比較的簡易な手段で効率よく燃料を冷却できるが、専用の熱交換器や熱媒体流体、あるいは蓄熱材を必要とするため、比較的コストが高くつくという問題がある。
【００１０】
また、特許文献５に記載の冷却器は、冷却器本体を蛇行チューブで構成したことによって、チューブ長さを長くできること、蛇行チューブを連続して多段に重なることにより容易に更なるチューブ延長が可能となり、熱交換性能を高めることができると共に、冷却器自体を小型・コンパクト化でき、省スペース化も可能となる。しかし、特許文献５に記載の冷却器は、冷却器本体がチューブのみで構成されているため、所望の熱交換性能を得るためにチューブをより長くして放熱性を高める必要があり、チューブコストが高くつくばかりでなく、冷却器白体の重量が増すこととなり、車両の重量増大を余儀なくされるという問題がある。
【００１１】
しかも、前記液体燃料用冷却器は、車両の床下に設置されるので耐飛び石性等の強度が問題となるため、アルミダイキャストフィンで空冷するには液体燃料配管とアルミダイキャストフィンとの接続が問題となる。また、アルミダイキャストフィンに直接液体燃料流路を設けるのは、耐食性上問題となるばかりでなく、アルミダイキャストはフィンにある程度の肉厚が必要なため重量が重くなってしまうという問題がある。
【００１２】
この発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、放熱性に優れ、より高い熱交換性能が得られ、しかも、コンパクトでかつコスト安価な空冷型の内燃機関用の燃料またはオイル冷却器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の内燃機関用の液体燃料冷却器は、主としてディーゼルエンジン自動車の車両の床下に設置する空冷型の液体燃料冷却器であって、相互に隣接した状態で一平面に沿って渦巻状、矩形渦巻状、楕円渦巻状に形成される平面状液体燃料配管の片面または両面に、液体燃料配管と同時に巻付けた板状のフィンを設けて空冷構造としたことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明の内燃機関用の液体燃料冷却器における板状のフィン立て方は、シングルまたはダブルであることを特徴とする。さらに、前記板状のフィンが、先端三次元波形、先端スリット付、ピアス付、ルーバー付のうちの、少なくとも一つで構成されていることを特徴とする。さらにまた、液体燃料配管としては、断面形状が真円の管体に限らず、楕円管（長円管）、矩形管、かまぼこ型管等の管体を用いることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の内燃機関用の液体燃料冷却器は、車両の走行により発生する空気流を効果的に利用し、平面渦巻状液体燃料配管の片面または両面に設けた液体燃料配管と同時に巻付けた板状のフィンにより、配管内を通流する液体燃料を冷却する方式であるから、放熱性に極めて優れ、パイプ長さを長くすることなく高い熱交換性能が得られ、冷却器自体の小型・コンパクト化と軽量化、省スペース化を図ることができ、従来の蛇行チューブを利用した冷却器のチューブコストの問題および車両の重量増大の問題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明の内燃機関用の液体燃料冷却器は、１本のパイプを曲げ加工装置により、例えば、中央部を一平面に沿ってＳ字状に曲げたのち、順次渦巻状に相互に密着させて曲げ加工するに際し、同時に板状のフィンを巻付けて形成する。パイプおよび板状のフィンの材質としては、特に限定されないが、鉄、ステンレス鋼、アルミ、銅等が一般的である。
【００１７】
液体燃料冷却器本体を構成するパイプとしては、断面形状が真円のパイプに限らず、楕円管（長円管）、矩形管、かまぼこ型管等のパイプを用いることができる。また、外周面にスパイラル状の溝を有するパイプも使用できることは云うまでもない。
【００１８】
板状のフィンの巻付けは、フィンの立て方が片面シングルでパイプ断面形状が真円の場合、図３（ａ）に示すように、板状フィン３１の一端をパイプ３２外径と同一内径の半円３３となしてパイプ３２下部に嵌め合わせてろう付、溶接等により固定したのち、曲げ加工することにより巻付ける。フィンの立て方が片面ダブルでパイプ断面形状が真円の場合は、図３（ｂ）に示すように、板状フィン３４の中央部にパイプ３２外径と同一内径の円弧３５を構成してパイプ３２に嵌め合わせてろう付、溶接等により固定したのち、曲げ加工することにより巻付ける。
【００１９】
フィンの立て方が両面シングルでパイプ断面形状が真円の場合は、図３（ｃ）に示すように、板状フィン３６の中央部をパイプ３２側面にろう付、溶接等により固定したのち、曲げ加工することにより巻付ける。フィンの立て方が両面ダブルでパイプ断面形状が真円の場合は、図３（ｄ）に示すように、板状フィン３７の中央部にパイフ３２外径と同一内径の円弧３８を構成してパイプ３２両側面に嵌め合わせてろう付、溶接等により固定したのち、曲げ加工することにより巻付ける。
【００２０】
板状フィンの放熱部の形状としては、ストレート、図４（ａ）に示す三次元波形、図４（ｂ）に示すピアス、図４（ｃ）に示す端面波形、図４（ｄ）に示すルーバー、図４（ｅ）に示すスリット等いずれの形状であってもよい。また、板状フィンの放熱部は、液体燃料冷却器を構成する液体燃料配管の全長に亘って配設する必要はなく、所定長さが所定のピッチで配設されていればよい。
【００２１】
この発明の内燃機関用の液体燃料冷却器は、車両の床下、燃料タンク附近などに配設する位置は特に限定されないが、走行中における前輪によるチッピング（飛び石）やスプラッシュ（泥水）の影響を受けないようにするため、車両の後輪手前の位置が好ましい。
【実施例１】
【００２２】
図１はこの発明に係る内燃機関用の液体燃料冷却器の一実施例を示す斜視図、図２は図１における板状のフィンの巻付け状況を示す一部断面図である。
【００２３】
この発明に係る内燃機関用の液体燃料冷却器は、図１、図２に示すように、１本のパイプ１を図示しない曲げ加工装置を用い、中央部を一平面に沿ってＳ字状に曲げるに先立ち、一端にパイプ１の外径と同一内径の半円２を形成した板状のフィン３を、半円２にパイプ１を嵌め合わせてろう付、溶接等により固定する。そして、板状のフィン３を固定したパイプ１の中央部を一平面に沿ってＳ字状に曲げたのち、順次渦巻状に相互に密着させあるいは間隔を保持させて曲げ加工し・板状のフィン３を巻込んで形成した円形の平面渦巻状管体で冷却器本体４を構成する。パイプ１の一端は、液体燃料入口５、パイプ１の他端は、液体燃料出口６である。
【００２４】
この内燃機関用の液体燃料冷却器は、図示しないエンジンで燃焼されなかった高温の余剰燃料、すなわちリターン燃料は、液体燃料入口５から板状のフィン３を有する冷却器本体４に供給される。冷却器本体４に供給され液体燃料は、該冷却器本体４の平面渦巻状管体内を通過する間に、当該車両の走行により発生する空気流により自然冷却されるが、巻込んだ板状のフィン３によってパイプ１の伝熱面積が大幅に増大しているため、熱交換性能が向上してより効果的に冷却されたのち、液体燃料出口６から図示しない燃料タンクに戻される。
【００２５】
したがって、燃料タンクに戻される余剰液体燃料は、冷却器本体４により効果的に冷却されるから、パイプ１の長さを長くすることなく熱交換性能が高まり、冷却器本体のより小型・コンパクト化と軽量化、省スペースを図ることができる。
なお、ここでは予めろう付、溶接などでフィンを固定した例を示したが巻回後に一括してろう付固定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明に係る内燃機関用の液体燃料冷却器の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図1における板状のフィンの巻付け状況を示す一部断面図である。
【図３】この発明におけるフィンの立て方のタイプを示すもので、（ａ）図は片面シングルの場合の断面図、（ｂ）図は片面ダブルの場合の断面図、（ｃ）図は両面シングルの場合の断面図、（ｄ）図は両面ダブルの場合の断面図である。
【図４】この発明におけるフィンのタイプを示すもので、（ａ）図は三次元波形フィンの斜視図、（ｂ）図はピアス付フィンの斜視図、（ｃ）図は端面波形付の斜視図、（ｄ）図はルーバー付の斜視図、（ｅ）図はスリット付の斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、３２  パイプ
２  半円
３  フィン
４  冷却器本体
５  液体燃料入口
６  液体燃料出口
３１、３４、３６、３７  板状フィン
３３  半円
３５  円弧
３８  円弧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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