JPH0988741A - 自動車用燃料冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸発燃料を冷却して燃料タンクに戻す冷媒及
びその溶液を、エンジンの排ガスを利用して循環させ、
エンジンに負担をかけずに大気汚染防止および燃費の向
上を実現する「自動車用燃料冷却装置」。 【解決手段】 車両のエンジンを冷却する冷却水により
発生器１６において、冷媒溶液であるアンモニア水溶液
を加熱し、溶質である水から冷媒であるアンモニアを分
離し、これを凝縮器２８によって液化する。蒸発器２２
において、この液化したアンモニアを用いて気化して燃
料タンク２０より蒸発した燃料を冷却し、液化して燃料
タンク２０に戻す。この後に液化アンモニアは吸収器１
８で水と再び混合され、エンジンの排出する排気ガス熱
によって駆動される気泡ポンプ３２ａで加熱送出され
て、発生器１６に送られて吸収式冷凍サイクルを構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の燃料冷却
装置に係り、特に吸収式冷凍サイクルを用いた自動車用
燃料冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンに供給されるガソリンは、その
沸点が低いことから燃料タンクおよびパイプ内で自然に
気化する。従来より環境保全の観点から、この気化した
ガソリンを車内冷房装置の冷媒の一部を利用して液化
し、ガソリンタンク内に戻す技術があるが、この方法で
は、その冷媒を圧縮するコンプレッサの負荷が冷媒を液
化する分増加するから、コンプレッサの駆動をも行うエ
ンジンの燃費の低下が懸念される。

【０００３】このため近年では、より燃費の高い構成で
自動車用燃料を冷却することを目的として、エンジンの
冷却水の排熱によって冷媒を加熱する吸収式冷凍サイク
ルを用いた自動車用燃料冷却装置が提唱されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た吸収式冷凍サイクルを用いた自動車用燃料の冷却装置
でも、冷媒を含んだ溶液を汲み上げるためにエンジンに
より駆動されるか、あるいはモータにより駆動されるポ
ンプを用いている。このポンプを駆動するためには、や
はりエンジンに負担が加わり、エンジンにかかる負担を
充分軽減するためには、なお検討の余地を残している。

【０００５】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、エンジンにかかる負担を更に軽減して、自動車
用燃料冷却装置の燃費の向上を図ることを目的とするも
のである。

【０００６】

【課題を解するための手段】本発明の自動車用燃料冷却
装置では、車両のエンジンとラジエーターとの間を循環
するエンジン冷却水により、冷媒と冷媒よりも高い沸点
を有する溶質とからなる溶液を加熱する溶液加熱手段
と、溶液加熱手段によって溶質から分離して気化された
冷媒を液化する冷媒液化手段と、車両の燃料タンクから
キャニスタに至る経路内において燃料タンクより気化し
た燃料を冷媒液化手段によって液化された冷媒により冷
却し、液化して燃料タンクに戻す燃料冷却手段と、溶液
加熱手段によって加熱された溶液から分離された溶質と
燃料冷却手段からの冷媒とを再び混合する混合手段と、
混合手段で混合された溶液を、車両の排気ガスによって
加熱して溶液加熱手段に送出する送出手段とを設けたこ
とを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明の自動車用燃料冷却装置では、溶液加熱
手段への溶液の送出を排気ガスを用いて行えるようにし
ているため、吸収式冷凍サイクルにおける溶液の循環を
エンジン等の動力を必要としない。従って、燃料冷却装
置の作動に要するエンジンの負担が軽減される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１に本発明の第１の実施の形態
の燃料冷却装置の構成を示す。

【０００９】最初に、本実施の形態の冷却装置の要部で
ある排気ガスを用いた送出手段について述べる。

【００１０】エンジン１０は、ガソリンを燃焼して車両
の走行に必要な動力及びエンジン、照明、計器等の各電
装系統に分配される電力を生み出すと共に、燃焼の際に
燃え残った高温の排気ガスを排出する。通常この排気ガ
スはこのまま大気中に廃棄されるが、本実施の形態では
排気ガス用管路３２に排気ガスを導いて燃料の送出手段
である気泡ポンプ３２ａの熱源に用いる点が特徴とな
る。

【００１１】気泡ポンプ３２ａは延出した排気ガス用管
路３２中の一部に、後述する発生器１６に溶液を導入す
る溶液返還管路３１が通る構成を有し、溶液返還管路３
１内の燃料を排気ガスによって加熱する。溶液返還管路
３１を通る溶液とは冷媒溶液で、本実施の形態において
はアンモニアを冷媒とするアンモニア水溶液である。ア
ンモニアの沸点は−３３℃と低く、排気ガスによって加
熱されたアンモニアは管路内で容易に沸騰、気化して溶
液返還管路３１内の圧力を高める。

【００１２】溶液返還管路３１内での圧力が高まったこ
とで発生器１６内との圧力差が大きくなり、アンモニア
溶液は溶液返還管路３１から発生器１６へと流れ込む。

【００１３】溶液加熱手段である発生器１６は二重の管
で構成された熱交換器であって、エンジン冷却水の熱に
より溶液を溶質と冷媒とに分離する役割を担うものであ
る。本発明実施の形態では、前述したように冷媒にアン
モニア、溶質に水を用いており、発生器１６の内部には
冷媒溶液としてアンモニア水溶液が入っている。

【００１４】以下に発生器１６がアンモニア水溶液を加
熱する構成について述べる。

【００１５】車両のエンジンは主に水冷式の冷却装置に
よって冷却されている。この冷却装置はエンジンの周囲
に冷却水の管路を配し、エンジンの熱を奪い、高温にな
った冷却水をラジエーター１２に導いて、走行による風
や冷却ファンの風で冷やし、循環させる。図１において
は、管路１１ａをラジエーター１２から流れ出た低温の
冷却水が通じ、管路１１ｂおよび管路１１ｃをエンジン
１０を冷却した後の８０℃〜９０℃という高温の冷却水
が通る。

【００１６】発生器１６内のアンモニア水溶液は、この
高温の冷却水によって加熱される。加熱されたアンモニ
ア水溶液からは沸点が−３３℃のアンモニアのみが蒸発
し、沸点１００℃の水は液体のままでいることになる。

【００１７】次に、燃料冷却手段である蒸発器２２につ
いて述べる。

【００１８】図１に示すように、蒸発器２２はキャニス
タ３０とガソリンタンク２０とを結ぶ経路中に設けられ
る。ガソリンはガソリンタンク２０から燃料ポンプ（図
示せず）によって汲み上げられてエンジン１０に供給さ
れるのであるが、その一部は蒸発して蒸発ガソリン用管
路２３を介してキャニスタ３０に送られる。キャニスタ
３０は蒸発ガソリンを一時蓄えて、エンジン１０が始動
すると外気と共にエンジン１０に吸入させる装置であ
る。

【００１９】図３に蒸発器２２の構成を示す。

【００２０】蒸発器２２には導入口Ａより液化アンモニ
アが入り、送出口Ｂより送出されて循環している。更
に、蒸発器２２内には蒸発ガソリン用管路２３が通って
いる。蒸発ガソリン用管路２３内には気化したガソリン
の蒸気が漂っている。このガソリン蒸気は蒸発器２２内
で液化アンモニアに熱を奪われて液化して、凝縮ガソリ
ン用管路２５よりガソリンタンクへ戻る。

【００２１】以上述べた発生器１６と蒸発器２２とは、
管路によってつながって吸収式冷凍式サイクルを成して
いる。次に、この吸収式冷凍サイクルの発生器１６から
蒸発器２２に至る経路ついて述べる。

【００２２】発生器１６で加熱されたアンモニア水溶液
は、分離器１４で気体のアンモニアと液体の水に分離さ
れる。気化したアンモニアは分離器１４より管路１９ａ
へ、水は管路１９ｂへ向かう。管路１９ａへ向かった気
化アンモニアは精留器１１で冷却されて蒸気濃度を高め
られ、凝縮器２８に達する。凝縮器２８は内部に入った
気体を更に冷却して液化する構成のものである。

【００２３】凝縮器２８で冷却されて液化したアンモニ
アはリキッドタンク２６に一旦蓄えられる。リキッドタ
ンク２６の出口と溶液タンク１７とを管路２７がつない
で、リキッドタンク２６出口、蒸発器２２、吸収器１
８、溶液タンク１７は閉じた系を構成し、この系に水素
ガスを封入する。

【００２４】この構成によって、構成上、発生器１６や
凝縮器２８に比べて低圧力となる蒸発器２２、吸収器１
８側の圧力を発生器１６、凝縮器２８の圧力に近付けて
気泡ポンプ３２ａにかる負荷を軽減するものである。

【００２５】次に蒸発器２２から発生器１６に至る経路
について述べる。

【００２６】リキッドタンク２６より流れ出た液化アン
モニアは蒸発器２２で蒸発ガソリンを冷却して液化さ
せ、吸収器１８の入り口で分離した水と再び混合してア
ンモニア水溶液となって吸収器１８に流れ込む。アンモ
ニア水溶液は吸収器１８を通過して冷却した後吸収器１
８から流れ出て、気泡ポンプ３２ａによって汲み上げら
れる。気泡ポンプ３２ａに汲み上げられたアンモニア水
溶液は、再び発生器１６に戻る。

【００２７】以上で本発明の第１の実施の形態の自動車
用燃料冷却装置の吸収式冷凍サイクルが完成する。

【００２８】以上述べた第１の実施の形態によれば、コ
ンプレッサ、あるいはポンプ等を使わずに蒸発ガソリン
を冷却、液化する冷媒を循環させることが可能となっ
て、エンジンの負担を軽減することができる。また、車
室内に冷房を入れない場合にもガソリンの冷却のみを独
立して行うことが可能となる。

【００２９】また、冷媒に沸点の低い物質を用いている
ことによって外気温より充分低い温度で燃料を冷却する
ことができ、燃料の蒸発を抑えることによって大気汚染
を防止することが可能となる。

【００３０】また、第１の実施の形態では、気泡ポンプ
３２ａの負担を軽減するために水素ガスを封入する系を
設けたが、蒸発器２２、吸収器１８側の圧力を高める別
の手段を用いた構成を第２の実施の形態として図４に示
す。

【００３１】第２の形態でも、先に述べた第１の実施の
形態と同様に、冷媒にアンモニアを、冷媒の溶質には水
を用いた。

【００３２】また、発生器１６も第１の実施の形態と同
様にエンジン１０の熱によって暖められた冷却水の熱で
発生器１６内のアンモニア水溶液を加熱し、分離器１４
で冷媒であるアンモニアと水に分離する、分離したアン
モニアは管路１９ａを通って凝縮器２８で液化し、リキ
ッドタンク２６に蓄えられる。

【００３３】以上の過程は第１の実施の形態と同様であ
るが、第２の実施の形態は蒸発器２２に冷媒が導入され
る以前に絞り弁２４を設けて、冷媒および吸収器１８か
ら流出する溶液の圧力を高めるものである。

【００３４】リキッドタンク２６より流れ出た液化アン
モニアは蒸発器２２で蒸発ガソリンを冷却して液化さ
せ、吸収器１８の入り口で分離した水と再び混合してア
ンモニア水溶液となって吸収器１８を通過して、気泡ポ
ンプ３２ａによって汲み上げられる。気泡ポンプ３２ａ
に汲み上げられたアンモニア水溶液は、再び発生器１６
に戻って吸収式冷凍サイクルが完成する。

【００３５】第２の実施の形態では水素ガス用の管路を
車内に配する空間を省くことが可能である。

【００３６】以上述べた第１および第２の実施の形態の
いずれにおいても、冷媒にアンモニア、溶質に水を用い
たが、本発明は、他の冷媒、溶質を用いることも可能で
ある。

【００３７】

【発明の効果】本発明の自動車用燃料冷却装置では、気
化した燃料を冷却する冷媒を、エンジンの廃熱を利用し
て循環させるようにしたため、エンジンに負担がかから
ず、燃費を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】 本発明の第１及び第２の実施の形態の気泡ポ
ンプの構成を示す図である。

【図３】 本発明の第１及び２の実施の形態の蒸発器の
構成を示す図である。

【図４】 本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０…エンジン、 １２…ラジエーター、１４…分離
器、 １６…発生器、 １８…吸収器、２０…ガソリン
タンク、 ２２…蒸発器、２３…蒸発用ガソリン管路、
２４…絞り弁、２５…凝縮ガソリン用管路、 ２６…
リキッドタンク、２８…凝縮器、 ３０…キャニスタ、
３１…溶液返還管路、３２…排気ガス用管路、 ３２
ａ…気泡ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両のエンジン（１０）とラジエーター
   （１２）との間を循環するエンジン冷却水により、冷媒
   と当該冷媒よりも高い沸点を有する溶質とからなる溶液
   を加熱する溶液加熱手段（１６）と、 当該溶液加熱手段（１６）によって前記溶質から分離し
   て気化された前記冷媒を液化する冷媒液化手段（２８）
   と、 前記車両の燃料タンク（２０）からキャニスタ（３０）
   に至る経路内において当該燃料タンク（２０）より気化
   した燃料を前記冷媒液化手段（２８）によって液化され
   た前記冷媒により冷却し、液化して前記燃料タンク（２
   ０）に戻す燃料冷却手段（２２）と、 前記溶液加熱手段（１６）によって加熱された前記溶液
   から分離された溶質と当該燃料冷却手段（２２）からの
   前記冷媒とを再び混合する混合手段と、 当該混合手段で混合された前記溶液を、前記車両の排気
   ガスによって加熱して前記溶液加熱手段（１６）に送出
   する送出手段（３２ａ）とを設けたことを特徴とする自
   動車用燃料冷却装置。