JPH0343653A - 燃料冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃料冷却装置に関する。

［従来の技術］ ＤＥ−３２３１８８１Ａ１号公報においては、冷凍サイ
クルの冷媒蒸発器から流出した冷媒と内燃機関に供給さ
れる燃料とを熱交換器によって常に熱交換させて、燃料
を冷却する燃料冷却装置が記載されている。

一般に、冷凍サイクルの冷媒圧縮機が高速回転すると、
冷媒圧縮機の吐出温度は高温となる。しかるに、この燃
料冷却装置においては、常に熱交換器で冷媒を加熱して
おり、冷媒圧縮機の吸入温度が上昇することとなるので
、さらに吐出温度が」、昇する（冷媒の過加熱状態）、
このため、冷媒圧縮機における負荷が増加するので、冷
媒圧縮機の耐久性が低下するという課題があった。これ
を防止するためには、冷媒蒸発器の過熱度を低下させる
方法が考えられるが、冷凍サイクルにおける冷房能力を
低下させるという問題点があった。

前述の問題点を解消するために、特開昭６１−１０１６
６０号公報においては、弁を介してバイパス管路に流入
する冷媒で燃料を冷却する燃料冷却装置が提案されてい
る。この燃料冷却装置は、燃料の温度が所定値以上のと
きに弁を開き、燃料の温度が所定値以下のときに弁を閉
じるように弁を電気的に開閉制御する制御回路を有する
。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、燃料は、冬季等の寒冷時に非常に低温となる
。このような冬季等の寒冷時に、車室内の除湿を行うた
めに冷凍サイクルを使用することが考えられる。したが
って、熱交換器内に流入する燃料は、冷媒によってさら
に冷却され、燃料の温度が非常に低下する（燃料の過冷
却状態）、このため、低温の燃料が内燃機関に供給され
るので、ドライバビリティが悪化するという課題があっ
た。

また、後者の燃料冷却装置においては、バイパス管路の
弁を制御回路により電気的に開閉制御するため、高コス
トとなるとともに、信頼性が劣るという課題があった。

本発明は、ドライバビリティの悪化を防止できる燃料冷
却装置の提供を目的とする。さらに、本発明は、経済性
に優れ、信頼性を向上できる燃料冷却装置の提供を目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 、請求項１に記載の発明は、冷凍サイクルの冷媒圧縮機
に根引される冷媒と内燃１１！閏に供給する燃料とを熱
交換さぜる熱交換器と、前記冷媒を前記熱交換器に導く
冷媒流路、および前記燃料を前記熱交換器に導く燃料流
路を有する第１流路と、前記冷媒または前記燃料を前記
熱交換器から迂回させる第２流路と、前記燃料の過冷却
状態を検出する過冷却検出手段を有し、前記過冷却検出
手段により検出された前記燃料の過冷却状態に応じて、
前記第１流路と前記第２流路とを切換える流路切換手段
とを備えている。

請求項２に記載の発明は、冷凍サイクルの冷媒ｇ、縮機
に吸引される冷媒と内燃ｖ４関に供給する燃料とを熱交
換させる熱交換器と、前記冷媒を前記熱交換器に導く冷
媒流路、および前記燃料を前記熱交換器に導、く燃料流
路を有する第１流路と、前記冷媒または前記燃料を前記
熱交換器から迂回させる第２流路と、前記冷媒の過加熱
状態を検出する過加熱検出手段を有し、前記過加熱検出
手段により検出された前記冷媒の過加熱状態に応じて、
前記第１流路と前記第２流路とを機械的に切換える流路
切換手段とを備えている。

［作用コ （請求項１の作用） 過冷却検出手段により検出された燃料の過冷却状態に応
じて、流路切換手段により第１流路または第２流路に切
換えられる。

流路切換手段により第１流路に切換えられると、冷媒流
路により冷媒圧縮機に吸引される冷媒が熱交換器に導か
れる。さらに、燃料流路により内燃機関に供給される燃
料が熱交換器に導かれる°。このため、冷媒と燃料とが
熱交ｉ＠器で熱交換することによって、冷媒により燃料
が冷却される。

流路切換手段により第２流路に切換えられると、冷媒ま
たは燃料が熱交換器から迂回する。このため、冷媒と燃
料との熱交換が行われないので、燃料が冷媒により冷却
されない。よって、例えば冬季等の寒冷時に冷凍サイク
ルを使用した場合に、燃料が冷媒によって過冷却される
ことが防がれる。

（請求項２の作用） 過加熱検出手段により検出された冷媒の過加熱状態に応
じて、流路切換手段により第１流路または第２流路に機
械的に切換えられる。

流路切換手段により第１流路に機械的に切換えられると
、冷媒流路により冷媒圧縮機に吸引される冷媒が熱交換
器に導かれる。さらに、燃料流路により内燃機関に供給
される燃料が熱交換器に導かれる。このため、冷媒と燃
料とが熱交換器で熱交換することによって、冷媒により
燃料が冷却される。

流路切換手段により第２流路に切換えられると、冷媒ま
たは燃料が熱交換器から迂回する。このため、冷媒と燃
料との熱交換が行われないので、冷媒が燃料によって過
加熱されない、よって、冷媒圧縮機の過負荷が低減され
るため、冷媒圧縮機の耐久性の低下を防止できるので、
冷凍サイクルにおける冷房能力の低下も防止できる。

［発明の効果］ （請求項１の効果〉 燃料が冷媒によって過冷却されることを防止できるため
、ａＸな温度の燃料が内燃機関に供給されることとなる
ので、ドライバビリティの悪化を防止できる。

（請求項２の効果） 流路切換手段により第１流路と第２流路とを機械的に切
換えることによって、制御回路や電気配線等が不要とな
るので、経済性に優れるとともに、信頼性を向上できる
。

［実施例１ 本発明の燃料冷却装置を図に示す実施例に基づき説明す
る。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例（請求項１に
対応する実施例）を示す、第１図番よ燃料冷却装置を示
し、第２図は冷凍サイクルおよび燃料回路を示す。

燃料冷却装置１は、冷凍サイクルａおよび燃料配管１７
中に設けられ、同一軸心状の３重管２、第１流路３、第
２流路としての燃料迂回流路４および流路切換手段とし
てのサーモスタット５を備えている。

冷凍サイクルａ内を循環する冷媒は、冷媒圧縮５１１１
から吐出され、冷媒凝縮器１２−→レシーバ１３−＞膨
脹弁１４−→冷媒蒸発器１５→燃料冷却装置１を経て、
冷媒圧縮機１１に吸引される。また、これらは、冷媒配
管１６によって冷媒が循環するように連結されている。

燃料配管１７は、燃料を、燃料タンク１８から燃料冷却
装置１→燃料噴射ボング１９を経て内燃機関１０に供給
するものである。

３重管２は、両端をハウジング２１．２２に支持され、
内側から外側に向かって順に第１バイブ２３、第２パイ
プ２４および第３バイグ２５を有する。

この第１バイブ２３の外周と第２パイプ２４の内周との
間には、冷媒用フィン２６が配設されている。

さらに、第２バイブ２４の外周と第３パイプ２５の内周
との間には、燃料用フィン２７が配設されている。

そして、３重管２は、第１パイプ２３の内部を除く、第
２パイプ２４および第３パイプ２５から熱交換器２０を
構成する。

この熱交換器２０は、冷凍サイクルａの冷媒圧縮機１１
から流出した冷媒と内燃機関１０に供給する燃料とを熱
交換させて、冷媒により燃料を冷却するものである。ま
た、熱交換器２０は、第１パイプ２３の外周と第２バイ
ブ２４の内周との間が冷媒通路とされ、第２バイブ２４
の外周と第３パイプ２５の内周との間が燃料通路とされ
ている。

第１流路３は、冷媒供給流路３１および燃料供給流路３
２を有する。

冷媒供給流路３１は、冷媒配管１６に連通し、冷媒蒸発
器１５から流出して冷媒圧縮８１１１に吸引される冷媒
を熱交換器２０に導く６ 燃料供給流路３２は、燃料配管１７に連通し、燃料タン
ク１８から内燃機関１０に供給される燃料を熱交換器２
０に導く。

燃料迂回流路４は、ハウジング２１．２２の内部同士を
連通ずる燃料バイパスパイプ４１内に形成されている。

この燃料迂回流路４は、燃料配管１７に連通し、燃料タ
ンク１８から流出した燃料を熱交換器２０から迂回させ
て燃料噴射ポンプ１９に直接供給する。

サーモスタット５は、燃料の過冷却状態を燃料の温度に
基づいて検出する過冷却検出手段としてのサーモワック
スを内部に封入している。このサーモスタット５は、サ
ーモワックスにより検出された燃料の温度に応じて、燃
料供給流路３２と燃料迂回流路４とを機械的に切換える
。

本実施例の燃料冷却装置１の作動を第１図ないし第４図
に基づき説明する。

■、燃料の温度が所定温度以上の時 このとき、サーモスタット５のサーモワックスが伸長す
るため、可動弁体５１が図示左方向に移動して燃料迂回
流路４を閉じる。

冷媒蒸発器１５から流出した冷媒は、冷媒配管１６から
冷媒供給流路３１に流入する。冷媒供給流路３１に流入
した冷媒は、熱交換器２０の冷媒通路を通って、冷媒圧
縮機１１に吸引される。

また、ハウジング２１内には、燃料タンク１８から燃料
配管１７を経て燃料が流入する。ハウジング２１内に流
入した燃料は、サーモスタット５の可動弁体５１によっ
て、燃料迂回流路４が閉じられているため、燃料供給流
路３２に流入する。燃料供給流路３２に流入した燃料は
、熱交換器２０の燃料通路内に流入して、熱交換器２０
の冷媒通路内を通過する冷媒と熱交換する。そして、燃
料は、冷媒に保有熱を吸熱され、冷却される。この冷却
された燃料は、燃料配管１７を経て燃料噴射ポンプ１９
に供給され、内燃機関１０の各気筒に分配される。逆に
、冷媒は、燃料の保有熱を吸熱することにより加熱され
る。

■、燃料の温度が所定温度より低い時 このとき、サーモスタット５のサーモワックスが収縮す
るため、可動弁体５１が図示右方向に移動して燃料迂回
流路４を開き、かつ燃料供給流路３２を閉じる。

冷媒蒸発器１５から流出した冷媒は、前述の作動と同様
に熱交換器２０の冷媒通路を通過して、冷媒圧縮機１１
に吸引される。

また、ハウジング２１内に流入した燃料は、サーモスタ
ット５の可動弁体５１によって、燃料迂回流路４が開か
れており、かつ燃料供給流路３２が閉じているため燃料
迂回流路４に流入する。燃料迂回流路４に流入した燃料
は、熱交換器２０の燃料通路内を通らずにハウジング２
２内に流入して、燃料噴射ポンプ１９に吸引される。

このため、燃料は、熱交換器２０の冷媒通路内を通過す
る冷媒との熱交換が行われないので、冷却されない、よ
って、燃料の温度が非常に低下する冬季等の寒冷時に冷
凍サイクルを使用した場合であっても、燃料が冷媒によ
って過冷却されることを防止できる。したがって、最適
な温度の燃料が燃料噴射ポンプ１９から内燃機関１０の
各気筒に供給されることとなるので、内燃機関１０の不
具合等のドライバビリティの悪化を防止することができ
る。

また、サーモスタット５により燃料供給流路３２と燃料
迂回流路４とをｌ１ｔａ的に切換えることによって、マ
イクロコンピュータ、電気配線および電磁ソレノイド弁
等の高価な部品が不要となるので、経済性に優れるとと
もに、電気配線のショートなどによる誤作動を防止でき
るので、装置の信頼性を飛躍的に向上することができる
。

第５図ないし第７図は本発明の第２実施例（請求項２に
対応する実施例〉を示す。

（第１実施例と同−ｔａｔｒｇ物は同番号を付す）本実
施例では、第２流路として冷媒迂回流路６を配設してい
る。この冷媒迂回流路６は、熱交換器２０の第１パイプ
２３内に設けられ、冷媒蒸発器１５から流出した冷媒を
熱交換器２０の冷媒通路から迂回させて冷媒圧縮機１１
に直接供給するものである。

さらに、本実施例では、流路切換手段として冷媒バイパ
ス弁７を配設している。この冷媒バイパス弁７は、冷媒
圧縮器１１の高速回転状態（冷媒の過加熱状態）を冷媒
バイパス弁７の前後の冷媒の圧力差により検出する過加
熱検出手段としてのスプリング７１を有する。この冷媒
バイパス弁７は、スプリング７１により検出された冷媒
の圧力差に応じて、冷媒供給流路３１と冷媒迂回流路６
とを機械的に切換える。

本実施例の燃料冷却装置１の作動を第５図ないし第７図
に基づき説明する。

■、冷媒圧縮器１１が低速〜中速回転時なお、冷媒蒸発
器１５から流出する冷媒の流量は冷媒圧縮器１１の低速
回転時から中速回転時に向かって多くなる。このとき、
冷媒バイパス弁７の可動弁体７２の前後には、冷媒配管
１６内の冷媒の圧力と熱交換器２０の冷媒通路を通過後
の冷媒の圧力との圧力差が加わる。これは熱交換器２０
の通路抵抗に相当する。しかし、このような可動弁体７
２の前後の冷媒の圧力差に対して、スゲリング７１のバ
ネ力が大きいので、可動弁体７２が冷媒迂回流路６を閉
じる。

燃料配管１７から燃料供給流路３２に流入した燃料は、
熱交換器２０の燃料通路内を通って燃料噴射ポンプ１９
に供給される。

また、冷媒蒸発器１５から流出した冷媒は、稼動可動弁
体７２が冷媒迂回流路６を閉じ”Ｃいるため、冷媒配管
１６から冷媒供給流路３１に流入する。冷媒供給流路３
１に流入した冷媒は、熱交換器２０の冷媒通路内に流入
して、熱交換器２０の燃料通路内を通過する燃料と熱交
換する。

■、冷冷媒圧密器１１高速回転時 このとき、冷媒蒸発器１５から流出する冷媒の流量は非
常に多くなり熱交換器２０の通路抵抗が太きくなる。こ
のため、冷媒バイパス弁７の可動弁体７２の前後の冷媒
の圧力差に対して、スプリング７１のバネ力が小さくな
るので、スプリング７１のバネ力に打ち勝って可動弁体
７２が図示右方向に移動して冷媒迂回流路６を開く。

燃料供給流路３２に流入した燃料は、前述の作動と同様
に熱交換器２０の燃料通路を通過して、燃料噴射ポンプ
１９に吸引される。

また、冷媒蒸発器１５から流出した冷媒は、可動弁体７
２により冷媒迂回流路６が開かれているため、冷媒配管
１６から冷媒迂回流路６に流入する。冷媒供給流路３１
に流入した冷媒は、熱交換器２０の冷媒通路を迂回して
冷媒圧縮機１１に直接供給される。

このため、冷媒圧縮器に吸引される冷媒は、熱交換器２
０の冷媒通路内に流入せず燃料と熱交換しない、したが
って、冷媒圧縮機１１の冷媒の吸入温度の上昇を抑制で
きるので、冷媒圧縮機１１からの冷媒の吐出温度の」、
昇を抑制できる。このため、冷媒圧縮機１１における過
負荷を減少できるので、冷媒圧縮機１１の耐久性の低下
を防止できる。よって、冷媒蒸発器１５の過熱度を低下
させる必要がなくなるので、冷凍サイクルａにおける冷
房能力の低下を防止できる。

また、冷媒バイパス弁７により冷媒供給流路３１と冷媒
迂回流路６とを機械的に切換えることによって、第１実
施例と同様に、経済性に優れるとともに、装置の信頼性
を飛躍的に向上することができる。

第８図および第９図は本発明の第３実施例（請求項１お
よび請求項２に対応する実施例）を示す。

（第１．２実施例と同−機能物は同番号を付す）本実施
例の第２流路は、燃料迂回流路４および冷媒迂回流路６
を有する。また、本実施例の流路切換手段は、サーモス
タッ）−５および冷媒バイパス弁７を有する。

そして、本実施例は、第１実施例の特有の効果と第２実
施例の特有の効果とを奏する。

［他の実施例１ 本実施例では、熱交換器を冷媒蒸発器と冷媒圧縮器との
間に設けたが、熱交換器を冷媒蒸発器として機能させる
ことによって冷媒蒸発器１５を省略しても良い。

本実施例では、熱交換器において冷媒通路を内側に燃料
通路を外側に配したが、熱交換器において冷媒通路を外
側に燃料通路を内側に配しても良い。また、熱交換器と
しては、冷媒配管の外周と燃料配管の外周とを接触させ
た熱交換器や、空気等の流体を仲介させる非接触の熱交
換器を用いても良い。

第１実施例では、サーモスタットにより第Ｆ流路と第２
流路とを機械的に１ｉｌＪ換えたが、温度センサ、制御
回路および電磁ソレノイド弁等がら構成される流路切換
手段により第１流路と第２流路とを電気的に切換え°ζ
も良い。

第１実株例では、第２流路として燃料迂回流路を用いた
が、第２流路として冷媒を熱交換器がら迂回させる冷媒
迂回流路を用いても良い。この場合には、燃料の温度等
の燃料の過冷却状態を検出した時に、機械的または電気
的に冷媒供給流路（第１流路）と冷媒迂回流路（第２流
路〉とを切換える流路切換手段が必要となる。

第２実施例では、第２流路として冷媒迂回流路を用いた
が、第２流路として燃料を熱交換器から迂回させる燃料
迂回流路を用いても良い。この場合には、冷媒の圧力差
等の冷媒の過加熱状態を検出した時に、機械的に燃料供
給流路（第１流路）と燃料迂回流路（第２流路）とを切
換える流路切換手段が必要となる。

第２実施例では、第２流路としての冷媒迂回流路を３重
管内に設けたが、第２流路としての冷媒迂回流路を３重
管と別途のバイパス管に設けても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示す、第１
図は燃料冷却装置を示す断面図、第２図は冷凍サイクル
および燃料回路を示す概略図、第３図および第４図はサ
ーモスタットの作動説明図である。 第５図ないし第７図は本発明の第２実施例を示す。第５
図は燃料冷却装置を示す断面図、第６図および第７図は
冷媒バイパス弁の作動説明図である。 第８図および第９図は本発明の第３実施例を示ｔ。第８
図は燃料冷却装置を示す断面図、第９図は燃料冷却装置
を示す正面図である。 図中

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）冷凍サイクルの冷媒圧縮機に吸引される冷媒
   と内燃機関に供給する燃料とを熱交換させる熱交換器と
   、 （ｂ）前記冷媒を前記熱交換器に導く冷媒流路、および
   前記燃料を前記熱交換器に導く燃料流路を有する第１流
   路と、 （ｃ）前記冷媒または前記燃料を前記熱交換器から迂回
   させる第２流路と、 （ｄ）前記燃料の過冷却状態を検出する過冷却検出手段
   を有し、 前記過冷却検出手段により検出された前記燃料の過冷却
   状態に応じて、前記第１流路と前記第２流路とを切換え
   る流路切換手段と を備えた燃料冷却装置。 ２）（ｅ）冷凍サイクルの冷媒圧縮機に吸引される冷媒
   と内燃機関に供給する燃料とを熱交換させる熱交換器と
   、 （ｆ）前記冷媒を前記熱交換器に導く冷媒流路、および
   前記燃料を前記熱交換器に導く燃料流路を有する第１流
   路と、 （ｇ）前記冷媒または前記燃料を前記熱交換器から迂回
   させる第２流路と、 （ｈ）前記冷媒の過加熱状態を検出する過加熱検出手段
   を有し、 前記過加熱検出手段により検出された前記冷媒の過加熱
   状態に応じて、前記第１流路と前記第２流路とを機械的
   に切換える流路切換手段と を備えた燃料冷却装置。