(57)【要約】【課題】消費電力を抑えつつ余剰燃料を外気温度より冷却し、さらにガス漏れリスクを低減した燃料冷却装置を提供する。【解決手段】エンジンから燃料タンクへ回収される余剰の液化ガス燃料である余剰燃料を、その回収途中で冷却する燃料冷却装置１０は、回収経路の途中に設けられる第一熱交換器１２であって、第一燃料流路１６を有し、当該第一燃料流路１６に流れる前記余剰燃料を外気との熱交換により冷却する第一熱交換器１２と、前記回収経路の途中に設けられる第二熱交換器１４であって、前記第一燃料流路１６と直列に接続された第二燃料流路１８を有し、当該第二燃料流路１８に流れる前記余剰燃料を空調装置の冷媒との熱交換により冷却する第二熱交換器１４と、を備え、前記第一熱交換器１２と前記第二熱交換器１４は、一体形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから燃料タンクへ回収される余剰の液化ガス燃料である余剰燃料を、その回収途中で冷却する燃料冷却装置であって、
回収経路の途中に設けられる第一熱交換器であって、第一燃料流路を有し、当該第一燃料流路に流れる前記余剰燃料を外気との熱交換により冷却する第一熱交換器と、
前記回収経路の途中に設けられる第二熱交換器であって、前記第一燃料流路と直列に接続された第二燃料流路を有し、当該第二燃料流路に流れる前記余剰燃料を空調装置の冷媒との熱交換により冷却する第二熱交換器と、
を備え、前記第一熱交換器と前記第二熱交換器は、一体形成されている、
ことを特徴とする燃料冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、エンジンから燃料タンクへ回収される余剰の液化ガス燃料を、その回収途中で冷却する燃料冷却装置を開示する。
【背景技術】
【０００２】
液化ガス燃料、いわゆるＬＰガスを燃料とする自動車が広く知られている。かかる自動車では、燃料タンクからエンジンに液化ガス燃料を供給する。また、エンジンにおいて燃焼に用いられなかった余剰の液化ガス燃料（以下「余剰燃料」という）は、燃料タンクに回収される。
【０００３】
ここで、エンジンから出力される余剰燃料は、エンジンでの燃焼の影響で高温になっていることが多い。かかる高温の余剰燃料をそのまま燃料タンクに戻すと、燃料タンク内の温度上昇に伴い圧力も上昇してしまう。この場合、外部の給油設備から燃料タンクへの液化燃料ガスの給油が出来なくなる。
【０００４】
そこで、エンジンから回収された余剰燃料を冷却するための技術が従来から提案されている。例えば、特許文献１には、余剰燃料の回収経路の途中に、余剰燃料を空調装置の冷媒と熱交換させて冷却する第１の熱交換器と、余剰燃料を外気と熱交換させて冷却する第２の熱交換器と、を並列に設けるとともに、余剰燃料の流通経路を第１の熱交換器または第２の熱交換器と、に切り替える切替弁とを備えた燃料冷却装置が開示されている。かかる燃料冷却装置によれば、冷却性能をある程度確保しつつ、空調装置の稼働率を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−９００９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の燃料冷却装置では、空冷用の熱交換器と、冷媒冷却用の熱交換器と、が並列接続されている。そのため、空冷と冷媒冷却を同時に実行することはできず、いずれか一方しか行えない。ここで、空冷のみを行った場合には、余剰燃料を外気温度以下まで冷却することができず、余剰燃料を十分に冷却できない。また、冷媒冷却のみを行った場合には、余剰燃料を十分に冷却できる一方で、消費電力が増加する。つまり、特許文献１の燃料冷却装置では、余剰燃料を外気温度より冷却しつつも、消費電力を抑えることが出来なかった。また、特許文献１の装置では、空冷用の熱交換器と、冷媒冷却用の熱交換器と、が完全別部品となっている。この場合、流路のジョイント部の増加、ひいては、ジョイント部からのガス漏れのリスク増加を招いていた。
【０００７】
そこで、本明細書では、消費電力を抑えつつ余剰燃料を外気温度より冷却し、さらにガス漏れリスクを低減した燃料冷却装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で開示する燃料冷却装置は、エンジンから燃料タンクへ回収される余剰の液化ガス燃料である余剰燃料を、その回収途中で冷却する燃料冷却装置であって、回収経路の途中に設けられる第一熱交換器であって、第一燃料流路を有し、当該第一燃料流路に流れる前記余剰燃料を外気との熱交換により冷却する第一熱交換器と、前記回収経路の途中に設けられる第二熱交換器であって、前記第一燃料流路と直列に接続された第二燃料流路を有し、当該第二燃料流路に流れる前記余剰燃料を空調装置の冷媒との熱交換により冷却する第二熱交換器と、を備え、前記第一熱交換器と前記第二熱交換器は、一体形成されている、ことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成とすることで、余剰燃料を、第一熱交換器で、空冷冷却が可能な温度まで冷却した後、第二熱交換器で外気温度以下まで冷却することができる。また、この場合、余剰燃料の温度がある程度、低下してから、第二熱交換器での冷却を開始するため、第二交換器で必要な冷媒量を低減、ひいては、消費電力を低減できる。また、第一熱交換器と第二熱交換器が一体形成されているため、両者を接続するためのジョイント部が不要となり、ガス漏れリスクを低減できる。
【００１０】
ここで、前記第一熱交換器と前記第二熱交換器とを一体形成して成る冷却ブロックを備え、前記冷却ブロックは、規定の押し出し方向に同一の断面形状が連続する押し出し形状であってもよい。
【００１１】
かかる構成とすることで、冷却ブロックを押し出し成形により製造することができ、冷却ブロックの製造工程を簡易化できる。
【００１２】
また、前記第一熱交換器は、前記第一燃料流路の重力方向上側にフィンを有し、前記第二熱交換器は、前記第二燃料流路の重力方向上側に前記冷媒が流れる冷媒流路を有してもよい。
【００１３】
かかる構成とすることで、重力方向上側に移動しやすい高温の余剰燃料を、より効率的に冷却することができる。
【００１４】
また、前記第一燃料流路は、互いに平行に延びる複数の第一通路を含み、前記第二燃料流路は、前記複数の第一通路と平行に延びる複数の第二通路を含み、前記余剰燃料は、各通路の下流端でＵターンして、隣接する通路に進んでもよい。
【００１５】
この場合、余剰燃料は、蛇行して進む構成とするが、これにより、燃料冷却装置の長さを短縮でき、燃料冷却装置の設置スペースを低減できる。
【発明の効果】
【００１６】
本明細書で開示する燃料冷却装置によれば、余剰燃料を、第一熱交換器で、空冷冷却が可能な温度まで冷却した後、第二熱交換器で外気温度以下まで冷却することができる。また、この場合、余剰燃料の温度がある程度、低下してから、第二熱交換器での冷却開始するため、第二交換器で必要な冷媒量を低減、ひいては、消費電力を低減できる。また、第一熱交換器と第二熱交換器が一体形成されているため、両者を接続するためのジョイント部が不要となり、ガス漏れリスクを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】燃料冷却装置の概略構成を示す図である。
【図２】燃料冷却装置の要部の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、燃料冷却装置１０について、図面を参照して説明する。図１は、燃料冷却装置１０の概略構成を示す図である。この燃料冷却装置１０は、液化燃料ガス（以下「ＬＰガス」という）を燃料とする自動車、いわゆるＬＰＧ自動車に搭載される。
【００１９】
ＬＰＧ自動車には、燃料冷却装置１０の他に、燃料タンク１００、エンジン１０２、供給経路１０４、回収経路１０６、および、空調装置１０８等が設けられている。燃料タンク１００は、ＬＰガスを貯蔵するタンクである。この燃料タンク１００には、外部の給油装置から、新規のＬＰガスの供給（給油）を受け付ける給油通路（図示せず）が連結されている。スムーズな給油を実現するためには、燃料タンク１００に貯蔵されているＬＰガスの温度は、外気温度以下であることが望まれる。これは、燃料タンク１００の圧力は、ＬＰガスの温度に依存して増減するものであり、燃料タンク１００の温度上昇に伴い圧力が上昇すると、新規のＬＰガスの供給（給油）が困難となるからである。
【００２０】
燃料タンク１００に貯蔵されているＬＰガスは、供給経路１０４を介して、エンジン１０２に供給される。エンジン１０２は、ＬＰガスと空気の混合気を燃焼させて車両の走行動力を生成する。このエンジン１０２で消費しきれなかったＬＰガスは、余剰燃料として、回収経路１０６を介して燃料タンク１００に戻される。
【００２１】
回収経路１０６の途中には、余剰燃料を冷却する燃料冷却装置１０が設けられている。燃料冷却装置１０は、外気との熱交換により余剰燃料を冷却する第一熱交換器１２と、空調装置１０８の冷媒との熱交換により余剰燃料を冷却する第二熱交換器１４と、を備えている。さらに、第一熱交換器１２は、余剰燃料が流れる第一燃料流路１６と、放熱フィン１５と、を有している（図２参照）。また、第二熱交換器１４は、余剰燃料が流れる第二燃料流路１８と、冷媒が流れる冷媒流路２０と、を有している（図２参照）。第一燃料流路１６と第二燃料流路１８は、第一燃料流路１６が第二燃料流路１８より上流になるように直列に接続されている。すなわち、余剰燃料は、第一燃料流路１６を流れる過程で空冷された後、第二燃料流路１８を流れる過程で冷媒冷却される。
【００２２】
また、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４は、一体形成されている。これについて図２を参照して説明する。図２は、燃料冷却装置１０の要部の分解斜視図である。なお、以下の説明では、後述する燃料流路１６，１８の配設方向を「Ｘ方向」、燃料流路１６，１８の長尺方向を「Ｙ方向」、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向を「Ｚ方向」と呼ぶ。
【００２３】
燃料冷却装置１０は、冷却ブロック２２と、当該冷却ブロック２２の前端に組み付けられる前端プレート２４と、冷却ブロック２２の後端に組み付けられる後端プレート２６と、を備えている。冷却ブロック２２は、Ｘ方向の片側半分が第一熱交換器１２として機能し、反対側の片側半分が第二熱交換器１４として機能する部材である。この冷却ブロック２２は、高熱伝導材料、例えば、アルミニウム等の金属で形成されている。冷却ブロック２２の片側半分には、第一燃料流路１６と、外気と熱交換するためのフィン１５と、が形成されている。第一燃料流路１６は、Ｙ方向に延びる複数（図示例では４つ）の第一通路１７を含む。複数の第一通路１７は、Ｘ方向に間隔を開けて配設されている。この複数の第一通路１７は、前端プレート２４および後端プレート２６により直列に接続され、第一燃料流路１６を構成する。第一燃料流路１６の上側（Ｚ方向側）には、複数のフィン１５が形成されている。各フィン１５は、Ｙ方向に延びるリブ形状であり、複数のフィン１５は、Ｘ方向に間隔を開けて配設されている。
【００２４】
冷却ブロック２２の反対側の片側半分には、余剰燃料が流れる第二燃料流路１８と、空調装置１０８の冷媒が流れる冷媒流路２０と、が形成されている。第二燃料流路１８は、Ｙ方向に延びる複数（図示例では５つ）の第二通路１９を含む。複数の第二通路１９は、Ｘ方向に間隔を開けて配設されており、第一通路１７および第二通路１９は、略同一平面上に並んでいる。複数の第二通路１９は、前端プレート２４および後端プレート２６により互いに直列に接続されて第二燃料流路１８を構成する。第一通路１７に隣接する第二通路１９は、前端プレート２４および後端プレート２６により、隣接する第一通路１７とも直列に接続される。第二燃料流路１８の上側（Ｚ方向側）には、冷媒流路２０が形成されている。冷媒流路２０は、第二通路１９と平行に延びる複数（図示例では５つ）の冷媒通路２１を含む。複数の冷媒通路２１は、Ｘ方向に間隔を開けて配設されている。この複数の冷媒通路２１は、前端プレート２４および後端プレート２６により互いに直列に接続されて冷媒流路２０を構成する。
【００２５】
図２において破線の矢印は、余剰燃料の流れ方向を、一点鎖線は、冷媒の流れ方向を示している。図２から明らかな通り、余剰燃料は、Ｘ方向一端側に位置する第一通路１７に供給され、Ｘ方向他端側に位置する第二通路１９から外部に出ていく。第一、第二通路１７，１９を流れる余剰燃料は、第一、第二通路１７，１９の下流端においてＵターンして、隣接する他の第一、第二通路１７，１９に流入する。すなわち、余剰燃料は、冷却ブロック２２内を蛇行して流れる構成となっている。このように余剰燃料の流路を蛇行させることで、冷却ブロック２２全体の長さ（Ｙ方向距離）を短くでき、冷却ブロック２２の設置スペースを低減できる。同様に、冷媒も、Ｘ方向他端側に位置する冷媒通路２１に供給された後は、順次、冷媒通路２１の下流端でＵターンして隣接する冷媒通路２１に流入し、最終的に、Ｘ方向一端側に位置する冷媒通路２１から外部に出ていく。すなわち、冷媒も冷却ブロック２２内を蛇行して流れる構成となっている。なお、冷媒流路２０に供給される冷媒の温度および流量は、図示しない車両制御装置が、外気温度および余剰燃料の温度等に基づいて決定する。また、車両制御装置は、決定した温度おより流量の冷媒が得られるように空調装置１０８の駆動を制御する。
【００２６】
冷却ブロック２２の前端および後端には、それぞれ前端プレート２４および後端プレート２６が密着固定されている。後端プレート２６には、複数の燃料ガイド溝３６と、複数の冷媒ガイド溝３８と、冷媒入口３２と、燃料出口３０と、が形成されている。燃料ガイド溝３６は、後端プレート２６のうち冷却ブロック２２との対向面に形成された溝であり、第一、第二通路１７，１９の下流端まで達した余剰燃料を、隣接する他の第一、第二通路１７，１９の上流端に導く溝である。また、冷媒ガイド溝３８は、一つの冷媒通路２１の下流端まで達した冷媒を、隣接する冷媒通路２１の上流端に導く溝である。燃料出口３０と冷媒入口３２は、それぞれ、後端プレート２６を貫通する矩形孔である。燃料出口３０と冷媒入口３２は、後端プレート２６のＸ方向他端近傍において、Ｚ方向に並んで形成されている。余剰燃料は、燃料出口３０を介して外部に放出される。また、冷媒は、冷媒入口３２を介して冷却ブロック２２に供給される。
【００２７】
前端プレート２４には、複数の燃料ガイド溝（図２では見えず）と、複数の冷媒ガイド溝（図２では見えず）と、冷媒出口３４と、燃料入口２８と、が形成されている。燃料ガイド溝および冷媒ガイド溝は、後端プレート２６に形成されたそれと同様に、通路１７，１９，２１の下流端まで達した燃料または冷媒を、隣接する他の通路１７，１９，２１に導く溝である。燃料入口２８と冷媒出口３４は、それぞれ、前端プレート２４を貫通する矩形孔である。燃料入口２８は、前端プレート２４のＸ方向一端近傍に形成されており、余剰燃料は、燃料入口２８を介して冷却ブロック２２に供給される。また、冷媒出口３４は、Ｘ方向最も一端側に形成された冷媒流路２０と対向する位置に設けられており、冷媒は、当該冷媒出口３４を介して冷却ブロック２２から外部に流出する。
【００２８】
なお、前端プレート２４および後端プレート２６のうち、フィン１５と対向する一隅は、略矩形に切欠かれており、前端プレート２４および後端プレート２６は、全体としては、略Ｌ字状となっている。かかる形状とすることで、隣接するフィン１５間の通路に空気が入り込み易く、また、一度入り込んだ空気が、外部に抜けやすくなる。そして、これにより、空気の流量が増加し、余剰燃料の空冷効率が向上する。
【００２９】
以上の説明から明らかな通り、本明細書で開示する燃料冷却装置１０では、空冷を行う第一熱交換器１２と冷媒冷却を行う第二熱交換器１４とを直列に接続するとともに、両者を一体形成している。かかる構成とする理由について説明する。
【００３０】
既述した通り、エンジン１０２から回収された余剰燃料は、通常、エンジン１０２での燃料燃焼の影響を受けて高温、例えば、５０℃程度になっている。かかる高温の余剰燃料を、そのまま、燃料タンク１００に戻した場合、燃料タンク１００の温度が上昇し、さらに、この温度上昇に伴い燃料タンク１００の圧力が上昇する。この場合、燃料タンク１００へのスムーズな給油が阻害されるおそれがある。そこで、余剰燃料の回収途中において、当該余剰燃料を、外気温度以下に冷却する必要がある。
【００３１】
空冷熱交換器だけを用いた場合には、効率のよい大型の空冷熱交換器を用いたとしても、余剰燃料を外気温度まで冷却することはできない。例えば、エンジン１０２から出力された余剰燃料の温度が５０℃、外気温度が３０℃の場合、空冷熱交換器だけでは、余剰燃料は、外気温度よりやや高めの４０℃程度までしか冷却できない。
【００３２】
そこで、第一熱交換器１２に替えて、冷媒冷却を行う冷媒熱交換器で余剰燃料を冷却することが考えられる。しかし、冷媒熱交換器だけで余剰燃料を冷却しようとすると、多量の冷媒が必要となり、空調装置１０８を過剰に動作させる必要があり、消費電力の増加を招く。
【００３３】
一方、本明細書で開示する燃料冷却装置１０によれば、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４とを直列に接続しているため、余剰燃料を、空冷可能な温度（上述の例では４０℃）まで第一熱交換器１２で冷却した後、第二熱交換器１４で外気温度以下まで冷却できる。換言すれば、本明細書で開示する燃料冷却装置１０によれば、第二熱交換器１４による冷却開始時の余剰燃料の温度を、第二熱交換器１４単独で冷却する場合に比べて、低下させることができる。その結果、第二熱交換器１４で用いる冷媒量を低減でき、ひいては、消費電力を抑えつつ余剰燃料を外気温度以下まで冷却できる。
【００３４】
また、本明細書で開示する燃料冷却装置１０は、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４とを一体形成している。その結果、第一、第二熱交換器１２，１４を別部品として形成する場合に比べて、部品点数を低減できる。また、第一、第二熱交換器１２，１４を別部品として形成した場合、第一燃料流路１６と第二燃料流路１８とを連結するためのホースや、ホースと各通路１７，１９とのジョイント部が必要になる。かかるジョイント部は、個数が増えるほど、ガス漏れのリスクが増加する。本明細書で開示する燃料冷却装置１０では、第一、第二熱交換器１２，１４が一体形成されているため、こうしたジョイント部の数を低減でき、ガス漏れのリスクを低減できる。
【００３５】
さらに、これまでの説明で明らかな通り、第一、第二熱交換器１２，１４を一体化させた冷却ブロック２２は、同一の断面形状が所定の押し出し方向（Ｙ方向）に連続する押し出し形状となっている。かかる形状とすることで、冷却ブロック２２は、押し出し成形で製造することが可能となり、製造工程を簡易化できる。
【００３６】
また、この冷却ブロック２２は、車両に搭載した状態で、フィン１５および冷媒流路２０が、燃料流路１６，１８よりも重力方向上側となることが望ましい。すなわち、図２におけるＺ方向が、重力方向と略平行となることが望ましい。これは、燃料流路１６，１８を流れる余剰燃料のうち、高温の余剰燃料ほど、重力方向上側に移動しやすいためである。燃料流路１６，１８の重力方向上側にフィン１５および冷媒流路２０を設けることで、重力方向上側に移動した高温の余剰燃料と外気または冷媒との熱交換が効率的に進み、冷却ブロック２２全体としての冷却効率が向上する。
【００３７】
また、この冷却ブロック２２において、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４は、水平方向に隣接していることが望ましい。換言すれば、第一熱交換器１２と第二熱交換器１４は、重力方向に並ばない配置となっていることが望ましい。かかる構成とすることで、一方の熱交換器から上方に放出された熱が、他方の熱交換器に移動することが防止されるため、冷却効率の低下を避けることができる。
【００３８】
また、これまで説明した構成は、一例であり、第一、第二熱交換器１２，１４が、直列に接続され、かつ、両者が一体形成されているのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０  燃料冷却装置、１２  第一熱交換器、１４  第二熱交換器、１５  フィン、１６  第一燃料流路、１７  第一通路、１８  第二燃料流路、１９  第二通路、２０  冷媒流路、２１  冷媒通路、２２  冷却ブロック、２４  前端プレート、２６  後端プレート、２８  燃料入口、３０  燃料出口、３２  冷媒入口、３４  冷媒出口、３６  燃料ガイド溝、３８  冷媒ガイド溝、１００  燃料タンク、１０２  エンジン、１０４  供給経路、１０６  回収経路。
【図１】
2019060261.tif 000003
【図２】
2019060261.tif 000004