JP4715800B2

JP4715800B2 - 燃料冷却装置

Info

Publication number: JP4715800B2
Application number: JP2007108169A
Authority: JP
Inventors: 康司鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2027-04-17
Also published as: JP2008267190A

Description

本発明は、ＬＰＧ（液化石油ガス）などの液化ガス燃料を燃料とする内燃機関を備えた車両に係り、詳細には、液化ガス燃料と冷媒との間で熱交換を行うことにより液化ガス燃料を冷却する燃料冷却装置に関する。

車両の内燃機関（エンジン）の燃料には、圧縮されることにより容易に液化するＬＰＧなどの液化ガス燃料がある。この液化ガス燃料を用いるエンジンでは、高圧ポンプなどによって所定の噴出圧力まで昇圧された液化ガス燃料をインジェクタから噴出する燃料噴射式エンジン（以下、エンジンとする）が普及しつつある。

また、このエンジンを用いた車両では、インジェクタで余剰となった液化ガス燃料を液体容器（燃料タンク）に回収するようにしたものがある。このときの液化ガス燃料は、エンジンの熱によって温度が上昇されており、ここから、燃料冷却装置によって液化ガス燃料を冷却して、燃料ダンクに戻されるようにしている。

ところで、車両には、冷凍サイクルを循環される冷媒によって空気を冷却して、車室内を空調するための空調風を生成する空調装置（エアコン）が設けられており、燃料冷却装置では、このエアコンの冷媒を用いて、液化ガス燃料が通過する熱交換器に、エアコンの冷媒を供給することにより、液化ガス燃料の冷却を行うようにしたものがある（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。

一方、エアコンの冷媒を用いるときには、冷媒と液化ガス燃料が混じってしまうのを防止するために、熱交換器に高い気密性が要求される。ここから、冷媒によって冷却した燃料冷却液を用いて、燃料を冷却するように提案している（例えば、特許文献４）。

しかしながら、熱交換器での気密性は、冷媒のみでなく、液化ガス燃料の配管に対しても要求される。特に、冷媒が通される太管内に、液化ガス燃料を通す多数の細管を配置した熱交換器では、細管の貫通部分に気密性の低下が生じ易く、この気密性の低下によって液化ガス燃料と冷媒とが混じってしまうことがある。

また、エアコンの冷媒を用いて液化ガス燃料を冷却する場合、乗員がエアコンの空調運転を停止した状態であっても、エアコンのコンプレッサが駆動される必要があり、効率的なコンプレッサの駆動ないしエアコンの作動が要求される。
特開平８−４２４１２号公報特許第３２８２３９１号特開２００５−２７３５７７号公報特開平７−４３２６号公報

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、空調装置の冷媒を用いて液化ガス燃料を冷却するときに、液化ガス燃料と冷媒とが混合してしまうのを防止し、液化ガス燃料の効率的な冷却を可能とする燃料冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の燃料冷却装置は、飽和蒸気圧より高い所定の注入圧で注入される液化ガス燃料を液相状態で貯留し、貯留している液化ガス燃料がエンジンへ供給される燃料タンクと、前記エンジンから前記燃料タンクへ戻される前記液化ガス燃料が通る燃料配管と、前記燃料配管に設けられて冷媒と燃料配管を通る前記液化ガス燃料との間で熱交換が行われることにより液化ガス燃料が冷却される熱交換器であって、前記冷媒が通過される太管と、前記太管内に設けられてそれぞれに前記液化ガス燃料が通される細管と、前記太管内に形成され、前記細管が挿通されると共に前記冷媒が通過される冷媒室と、前記太管の両端側に設けられて前記細管のそれぞれが開口され、前記液化ガス燃料が通過される燃料通過室と、前記冷媒室との間が第１の隔壁によって閉塞され、前記燃料通過室との間が第２の隔壁によって閉塞されて冷媒室と燃料通過室の間に形成され、第１及び第２の隔壁を貫通された前記細管が通過された中空部と、を含む熱交換器と、前記冷媒が循環される冷凍サイクルによって車室内の空調運転を行うと共に、前記冷凍サイクル中の前記冷媒が前記熱交換器の前記冷媒室へ循環されることにより熱交換器を通る前記液化ガス燃料を冷却する空調装置と、前記燃料タンク内の前記液化ガス燃料の圧力を検出する圧力検出手段と、車外の温度である外気温を検出する外気温検出手段と、前記エンジンが駆動されかつ前記空調装置の空調運転が停止されている場合に、前記圧力検出手段により検出される前記圧力が、前記外気温検出手段により検出される外気温に応じて設定された冷却開始圧を超えたときに、前記空調装置を動作させて前記熱交換器へ前記冷媒を循環させて前記液化ガス燃料を冷却する冷却制御手段と、を備えている。

この発明によれば、エンジンから液化ガス燃料を燃料タンクに戻すときに、空調装置の運転が停止することにより液化ガス燃料の冷却が停止されると、燃料タンク内の液化ガス燃料の温度が上昇し、これに伴って、燃料タンク内の圧力（飽和蒸気圧）も上昇する。
また、燃料タンクに注入される液化ガス燃料は、外気温に応じた飽和蒸気圧となっており、燃料タンクには、この飽和蒸気圧に対して設定された注入圧で液化ガス燃料が注入される。
ここで、冷却制御手段は、外気温と燃料タンク内の圧力に基づいて、燃料タンク内の液化ガス燃料の冷却が必要か否かを判断し、燃料タンクの圧力から冷却が必要であると判断されたときに、空調装置を作動させ、熱交換器を通過する液化ガス燃料を冷却することにより、燃料タンク内の液化ガス燃料を冷却する。
これにより、空調装置を不必要に作動させることなく、燃料タンク内を、液化ガス燃料を注入可能な圧力に保つことができる。
また、熱交換器では、太管内の冷媒室内に多数の細管を配置し、一方の燃料通過室から細管に供給されて他方の燃料通過室へ流れる液化ガス燃料が、冷媒室を通る冷媒によって冷却される。また、冷媒室と燃料通過室の間には、中空部が設けられ、中空部と冷媒室および燃料通過室の間が、第１及び第２の隔壁によって閉塞されている。

これにより、仮に、第２の隔壁を貫通している細管の周囲の気密性が低下したときには、液化ガス燃料は、燃料通過室から中空部に漏れるが、中空部と冷媒室が第１の隔壁によって閉塞されているので、漏れた液化ガス燃料が冷媒と混じってしまうことがない。

このような本発明に適用する熱交換器は、前記太管の両端部に設けられて前記第１の隔壁によって閉塞して前記太管内に前記冷媒室を形成する閉塞部材と、一端が前記第２の隔壁によって閉塞された円筒状に形成されて前記閉塞部材の前記第１の隔壁を覆うように取り付けられて円筒状の内部に前記中空部を形成する中間部材と、前記中間部材の前記第２の隔壁を覆うように取り付けられて前記燃料通過室を形成し、前記燃料配管が接続された接続部材と、を含んで形成することができる。

請求項３に係る燃料冷却装置は、前記熱交換器より前記エンジン側の前記燃料配管に設けられて、該燃料配管内を通過する前記液化ガス燃料の流量が増加したときに燃料配管を閉塞して前記熱交換器への前記液化ガス燃料の流入を遮断する遮断手段と、を含む。

この発明によれば、熱交換器では、例えば、燃料通過室と中空部の間の気密性が低下して、液化ガス燃料が中空部に漏れ出したときに、燃料配管の液化ガス燃料が瞬間的に増加する。この燃料配管のエンジン側には、遮断手段を設けており、液化ガス燃料の流量が増加することにより、遮断手段が液化ガス燃料を遮断する。

これにより、例えば、液化ガス燃料の流量の変化から、熱交換器で液化ガス燃料の気密性の低下を早期に検出することができ、気密性の低下によって液化ガス燃料が冷媒と混じってしまうのを確実に防止することが可能となる。

また、請求項４に係る発明は、前記燃料タンク内の前記液化ガス燃料の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出する前記液化ガス燃料の温度及び前記圧力検出手段によって検出する前記液化ガス燃料の圧力に基づいて前記燃料タンク内の前記液化ガス燃料の温度に対する液化ガス燃料の飽和蒸気圧を設定すると共に、設定された飽和蒸気圧に基づいて前記外気温に対する前記液化ガス燃料の前記冷却開始圧を設定する設定手段と、を含む。

また、請求項５の発明は、前記冷却開始圧が、同一温度の前記飽和蒸気圧よりも高く、かつ、前記燃料タンクへの前記液化ガス燃料の前記注入圧よりも低く設定されている。

液化ガス燃料は、組成によって温度に対する飽和蒸気圧が異なる。ここから、請求項４の発明では、圧力検出手段によって検出する燃料タンクの圧力と、温度検出手段によって検出する温度に基づいて、液化ガス燃料の温度に対する飽和蒸気圧を設定し、設定した飽和蒸気圧に基づいて冷却開始圧を設定する。

このとき、請求項５の発明では、前記冷却開始圧を、同一温度の飽和蒸気圧よりも高く、かつ、注入圧よりも低く設定する。

このようにして設定した冷却開始圧に基づいて、空調運転が停止されている空調装置を作動することにより、空調装置を効率的に作動させて、液化ガス燃料の冷却を行うことができる。

このような本発明では、前記冷却制御手段により前記空調装置が作動されたときに該空調装置が予め設定された運転条件で空調運転を行うもので会っても良い。

以上説明したように本発明では、外気温と燃料タンク内の液化ガス燃料の圧力に基づいて空調装置を作動するので、空調装置を効率的に作動させて、液化ガス燃料の的確な冷却を行うことができると共に、燃料タンク内を、常に液化ガス燃料の注入が可能な圧力に維持することができるという優れた効果が得られる。
また、本発明では、熱交換器の冷媒室と燃料通過室の間に中空部を設けているので、例えば、燃料通過室と中空部の機密性が低下して、液化ガス燃料が漏れても、液化ガス燃料が冷媒に混じってしまうのを確実に防止することができる。

また、本発明のでは、熱交換器に液化ガス燃料に対する機密性の低下が生じたときに、液化ガス燃料を遮断するので、液化ガス燃料に対する機密性が低下した状態が継続されてしまうのを確実に防止することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図２には、本実施の形態に適用した車両１０に設けている燃料冷却装置１２の概略構成が示されている。車両１０は、燃料としてＬＰＧ（液化石油ガス）などの液化ガス燃料が用いられるエンジン１４を備えている。また、車両１０には、燃料容器となる燃料タンク１６が設けられており、この燃料タンク１６に、前記液化ガス燃料が液相状態で貯留される。

エンジン１４と燃料タンク１６との間には、燃料タンク１６からエンジン１４へ液化ガス燃料を供給するデリバリパイプ１８と、エンジン１４で余剰となった液化ガス燃料を燃料タンク１６へ戻すリターンパイプ２０とが設けられている。

燃料タンク１６内には、高圧の燃料ポンプ２２が設けられ、この燃料ポンプ２２の吐出側に、過流防止弁（ＦＦＶ：excess flow valve）２４及び取出し弁２６を介してデリバリパイプ１８が接続されている。また、デリバリパイプ１８には、燃料フィルタ２８、緊急遮断弁（emergency shut‐off valve）３０及び電磁弁３２が設けられている。

燃料タンク１６内の液化ガス燃料は、ポンプ２２が作動されることにより液相状態でエンジン１４へ供給される。このときに、液相状態の液化ガス燃料に含まれる異物が燃料フィルタ２８によって除去される。また、過流防止弁２４は、液化ガス燃料の流量が急激に増加したときに、液化ガス燃料の圧送を強制的に遮断し、デリバリパイプ１８からの液化ガス燃料の漏れ等を防止する。緊急遮断弁３０は、緊急時に液化ガス燃料の圧送を遮断し、電磁弁３２は、燃料カット時などに液化ガス燃料の圧送を遮断する。

エンジン１４には、燃料レール３４が設けられると共に、気筒ごとにインジェクタ３６が設けられている。デリバリパイプ１８は、燃料レール３４に連結されて、液相状態の液化ガス燃料が燃料レール３４から各気筒のインジェクタ３６へ供給される。インジェクタ３６は、燃料レール３４から供給される液化ガス燃料を吸気マニホールド３８内に噴射する。

吸気マニホールド３８には、図示しないエアフィルタを通過した空気が吸気パイプ４０からサージタンク４２を介して吸引される。このときの吸引空気量がスロットルバルブ４４によって制御される。

吸気マニホールド３８では、吸引された空気と、この空気中に噴射された液化ガス燃料とによって可燃混合気が生成され、この可燃混合気がエンジン１４の各気筒の燃焼室に吸引される。また、エンジン１４で可燃混合気が燃焼されることにより発生する排気ガスは、排気マニホールド４６から排気管４８を介し、浄化及び消音されて車外に排出される。

このように車両１０では、液相状態の液化ガス燃料を吸気マニホールド３８に噴射する燃料噴射式のエンジン１４を用いている。なお、車両１０としては、これに限らず、各気筒の燃料室に液相状態の液化ガス燃料を噴出する方式などの任意の燃料噴射方式を適用することができる。

一方、リターンパイプ２０は、一端が燃料レール３４に連結されており、余剰となった液化ガス燃料が燃料レール３４からリターンパイプ２０に送り出される。このリターンパイプ２０は、他端に逆止弁５０が設けられ、この逆止弁５０を介して燃料タンク１６に連通されている。

また、リターンパイプ２０には、プレッシャレギュレータ５２及び燃料圧力切換弁５４が設けられ、さらに、燃料圧力切換弁５４をバイパスするように連結されたバイパスパイプ５６にプレッシャレギュレータ５８が設けられている。

通常、燃料圧力切換弁５４は開かれており、この状態では、プレッシャレギュレータ５２を通過することにより一定圧力に保たれた液化ガス燃料が燃料タンク１６に回収される。また、燃料圧力切換弁５４が閉じられたときには、プレッシャレギュレータ５２及びバイパスパイプ５６のプレッシャレギュレータ５８を通過することにより、液化ガス燃料が、プレッシャレギュレータ５２のみを通過するときと比べて圧力が上昇されて燃料タンク１６へ送られる。

一方、車両１０には、エンジン１４の駆動を制御するエンジンＥＣＵ６０（図２では図示省略、図１参照）が設けられている。吸気パイプ４０には、エアロフローメータ６２が設けられており、エンジンＥＣＵ６０は、このエアロフローメータ６２によって吸入空気量を検出する。

図２に示されるように、燃料タンク１６には、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の圧力を検出する圧力センサ６４及び、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度を検出する温度センサ６６が設けられており、エンジンＥＣＵ６０には、この圧力センサ６４及び温度センサ６６が接続されている。

また、車両１０には、エンジン１４に吸入される空気温度を検出する吸気温センサ、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ、燃料レール３４内での液化ガス燃料の圧力を検出する圧力センサ及び液化ガス燃料の温度を検出する温度センサ、スロットルバルブ４４の開度を検出するスロットルポジションセンサ、エンジン１４の冷却水の温度（水温）を検出する水温センサ、エンジン１４の回転数（クランクシャフトの回転速）を検出する回転速センサ、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ_２センサ（ラムダセンサ）、車両１０の走行速度を検出する車速センサなどの各種のセンサ（何れも図示省略）が設けられており、これらのセンサがエンジンＥＣＵ６０に接続されている。

また、車両１０には、気筒ごとに設けられた点火プラグが接続されたイグニッションコイル、スロットルバルブ４４を操作するスロットルモータ等の各種のアクチュエータ（何れも図示省略）が設けられ、これらのアクチュエータ及び、各インジェクタ３６がエンジンＥＣＵ６０に接続されている。

エンジンＥＣＵ６０では、各種のセンサの検出状態に基づいて、アクチュエータの作動を制御することにより、液化ガス燃料の噴射制御、点火時期制御などを行い、エンジン１４に液化ガス燃料を供給して、エンジン１４を最適な状態で駆動するようにしている。

また、図２に示される燃料ポンプ２２、緊急遮断弁３０、電磁弁３２、燃料圧力切換弁５４などがエンジンＥＣＵ６０に接続されており（図示省略）、エンジンＥＣＵ６０は、これらの作動を制御することにより、液化ガス燃料の供給制御を行う。なお、エンジンＥＣＵ６０による各種の制御は、従来公知の制御を適用できここでは詳細な説明を省略する。

一方、図１に示されるように、車両１０には、車室内を空調する空調装置（以下、エアコン６８とする）が設けられている。このエアコン６８は、コンプレッサ７０、コンデンサ７２、レシーバ７４、膨張弁７６及びエバポレータ７８を備え、これらによって冷媒が循環される冷凍サイクルが形成されている。

この冷凍サイクルでは、コンプレッサ７０が駆動されることにより冷媒が圧縮され、高温、高圧となった冷媒がコンデンサ７２へ送られる。コンデンサ７２へ送られた冷媒は、コンデンサ７２を通過する外気との間で熱交換が行われることにより冷却されて液化される。液化された冷媒は、エバポレータ７８で、エバポレータを通過する空気との間で熱交換が行われる。このとき、液化された冷媒がエバポレータで気化することにより、エバポレータ７８を通過する空気の冷却及び除湿を行う。

レシーバ７４は、冷媒の気液分離を行って液化している冷媒を膨張弁７６へ送り出す。膨張弁７６は、液化された冷媒を急激に減圧することにより霧状としてエバポレータ７８へ供給し、エバポレータ７８での冷媒の気化効率の向上を図るようにしている。

このエアコン６８は、エアコンユニット８０を備えており、このエアコンユニット８０内には、エバポレータ７８と共に、送風手段としてブロワファン８２が設けられている。このエアコンユニット８０には、空調風となる空気の流路が形成されており、ブロワモータ８４が作動してブロワファン８２が回転駆動されることにより、空調風となる空気がエアコンユニット８０内に吸引されて、エバポレータ７８へ送り込まれる。

なお、エアコン６８では、空気の導入モードとして車室内の空気を導入する内気循環モードと、車外の空気を導入する外気導入モードが設定されており、図示しない切換ダンパによって切換られて、内気又は外気がエアコンユニット８０内に吸引される。

エアコンユニット８０では、コンプレッサ７０が回転駆動されているときに、導入された空気がエバポレータ７８を通過することにより、冷却及び除湿が行われる。

また、エアコンユニット８０は、エンジン１４の冷却液（エンジン冷却液）が循環されるヒータコア及び、ヒータコアを通過する空気量を制御するエアミックスダンパが設けられていると共に、それぞれが所定方向へ向けて開口された複数の吹出し口が形成された一般的構成となっており、エアコン６８は、所望の温度の空調風を生成し、生成した空調風を吹出し口から吹出して、車室内を空調する。

このエアコン６８には、エアコンＥＣＵ８６が設けられている。このエアコンＥＣＵ８６は、コンプレッサ７０、ブロワモータ８４等の駆動を制御することにより、所望の温度、風量の空調風を生成する。例えば、エアコンＥＣＵ８６は、ブロワモータ８４の駆動電圧を制御することによりブロワファン８２の回転数を制御して所定の風量が得られるようにしている。このときに、エアコンＥＣＵ８６には、ブロワモータ８４の駆動電圧の最低電圧と、最高電圧が設定されており、エアコンＥＣＵ８６は、この電圧範囲でブロワモータ８４を駆動する。これにより、最低電圧に応じた風量（最小風量）から、最大電圧に応じた風量（最大風量）の範囲で空調風が生成される。

例えば、エアコンＥＣＵ８６は、図示しない操作パネルのスイッチ操作によって設定温度などの運転条件が設定されて空調運転が指示されると、室温、外気温、日射量などの環境条件を検出し、環境条件と運転条件に基づいて、車室内の設定温度とするための空調風の温度である目標吹出し温度を設定し、目標吹出し温度の空調風が得られるように、コンプレッサ７０の駆動、ブロワモータ８４の回転、エアミックスダンパの開度などを制御する。このようなエアコンＥＣＵ８６の運転制御は、公知の一般的構成を適用することができる。

ところで、燃料タンク１６内には、液化ガス燃料を加圧することにより液相状態として貯留される。これにより、燃料タンク１６内は、常に、液化ガス燃料の飽和蒸気圧（Vapor Pressure）となっている。この飽和蒸気圧は、液化ガス燃料の成分（組成）によって異なると共に、液化ガス燃料の温度に応じて変化する。

図３には、液化ガス燃料の一例としてＬＰＧ（液化石油ガス）の飽和蒸気圧の概略を示している。図３に示されるように、液化ガス燃料は、温度が高くなるにしたがって飽和蒸気圧も高くなる。

また、ＬＰＧは、プロパン、ブタンが主成分となっており、プロパンとブタンの割合に応じて飽和蒸気圧が異なる。すなわち、ＬＰＧは組成によって飽和蒸気圧が異なる。図３では、プロパン１００％をＬＰＧ_１０、ブタン１００％でプロパン０％をＬＰＧ_０とし、プロパンとブタンの比率が９：１、８：２、・・・、２：８、１：９を、それぞれＬＰＧ_９、ＬＰＧ_８、・・・ＬＰＧ_２、ＬＰＧ_１としている。

ここで、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度を温度センサ６６によって検出すると共に、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の圧力を圧力センサ６４によって検出することにより、図３に示される温度に対する飽和蒸気圧のマップから、液化ガス燃料（ＬＰＧ）の組成を判断することができる。これと共に、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度に対する飽和蒸気圧を得ることができる。

燃料タンク１６内の圧力よりも燃料タンク１６に注入する液化ガス燃料の圧力（注入圧）が低いと、燃料タンク１６へ液化ガス燃料を充填することができない。ここから、この液化ガス燃料を燃料タンク１６に充填するときには、飽和蒸気圧よりも高い圧力（以下、注入圧Ｐｉｎとする）で液化ガス燃料を注入するようにしている。一般に、この注入圧Ｐｉｎは、飽和蒸気圧よりも０．４（ＭＰａ）〜０．６（ＭＰａ）程度高い圧力となっている。

一方、リターンパイプ２０を介してエンジン１４から燃料タンク１６に戻される液化ガス燃料は、エンジン１４の熱によって温度が上昇され、この温度の上昇した液化ガス燃料が燃料タンク１６に回収されると、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度が上昇し飽和蒸気圧も高くなる。

ここで、車両１０では、燃料冷却装置１２が設けられており、この燃料冷却装置１２を用いることにより、燃料タンク１６に戻される液化ガス燃料の冷却及び、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の冷却が可能となっている。

図１及び図２に示されるように、燃料冷却装置１２は、熱交換器１００を備えている。図２に示されるように、熱交換器１００は、燃料圧力切換弁５４（バイパスパイプ５６）と燃料タンク１６の逆止弁５０との間に設けられ、プレッシャレギュレータ５２又はプレッシャレギュレータ５２、５４によって所定圧力とされた液化ガス燃料が通過される。なお、以下では、熱交換器１００への入側（エンジン１４側、熱交換器１００の供給側燃料配管）のリターンパイプ２０をリターンパイプ２０Ａ、出側（燃料タンク１６側）のリターンパイプ２０をリターンパイプ２０Ｂとする。

図１に示されるように、熱交換器１００には、レシーバ７４と膨張弁７６の間から分岐された冷媒パイプ８８Ａと、コンプレッサ７０とエバポレータ７８の間から分岐された冷媒パイプ８８Ｂが連結されている。また、冷媒パイプ８８Ａには、絞り弁１０２が設けられている。

これにより、熱交換器１００には、レシーバ７４から液相状態の冷媒が供給され、この冷媒が、熱交換器１００を通過してコンプレッサ７０へ戻される。このときに、絞り弁１０２が、熱交換器１００に供給される冷媒量を制限している。

燃料冷却装置１２では、熱交換器１００に液化ガス燃料と冷媒とが供給されることにより冷媒と液化ガス燃料との間で熱交換が行われ、液化ガス燃料が冷却される。すなわち、燃料冷却装置１２では、熱交換器１００に供給される液相冷媒が、熱交換器１００内で気化することにより、この熱交換器１００を通過する液化ガス燃料を冷却する。これにより、車両１０では、エンジン１４の熱によって加熱された液化ガス燃料が、燃料冷却装置１２によって冷却されて燃料タンク１６へ戻される。

図４から図８には、本実施の形態に適用した熱交換器１００の概略構成を示している。熱交換器１００は、第１の管体とする円筒状の太管１０４と、第２の管体として、太管１０４よりも小径の円筒状の細管１０６（図４では図示省略）を備えている。図５から図８に示されるように、熱交換器１００では、複数本の細管１０６が、太管１０４内に配列されている。なお、以下では、円筒状の太管１０４及び細管１０６を用いて説明するが、形状は円筒状に限るものではない。

図４から図７に示されるように、太管１０４には、両端部に閉塞部材１０８が取り付けられている。この閉塞部材１０８は、例えば、第１の隔壁となる円板状の平面部１１０と、平面部１１０の外周部から突出された筒状部１１２とが一体に形成されている。これにより、図５から図７に示されるように、閉塞部材１０８は、断面形状が略コ字状となっている。この閉塞部材１０８は、筒状部１１２内に太管１０４の端部が嵌め込まれ、太管１０４の外周と筒状部１１２の間が全周にわたってロウ付けされて緊密に固着されている。これにより、太管１０４内に、冷媒が通過される冷媒室１０４Ａが形成されている。

図６に示されるように、閉塞部材１０８の平面部１１０には、細管１０６の外径に合わせた貫通孔１１０Ａが形成され、太管１０４内に配設された細管１０６は、貫通孔１１０Ａに挿通されている。また、細管１０６は、先端部が太管１０４から突設され（図５、図７参照）、細管１０６の外周部と貫通孔１１０Ａの周縁部の間が、細管１０６の全周にわたってロウ付けされて緊密に固着されることによりシールされている。これにより、熱交換器１００では、太管１０４内が密閉されていると共に、この密閉された太管１０４内の冷媒室１０４Ａに細管１０６が保持されている。

図４及び図５に示されるように、太管１０４には、軸方向の一端部に冷媒パイプ８８Ａが連結され、他端部に冷媒パイプ８８Ｂが連結され、冷媒パイプ８８Ａ、８８Ｂのそれぞれが、太管１０４内の冷媒室１０４Ａに開口されている（図８（Ａ）、図８（Ｂ）参照）。なお、冷媒パイプ８８Ａ、８８Ｂは、外周部が全周にわたって太管１０４にロウ付けされて緊密に固着されることによりシールされている。また、図８（Ａ）は、冷媒パイプ８８Ｂ側の太管１０４の概略断面を示し、図８（Ｂ）は、冷媒パイプ８８Ａ側の太管１０４の概略断面を示している。

これにより、冷媒パイプ８８Ａから送り込まれる冷媒が、太管１０４内の冷媒室１０４Ａに充填される。また、冷媒室１０４Ａに充填された冷媒は、新たに送り込まれる冷媒によって冷媒パイプ８８Ｂから排出される（冷媒が冷媒室１０４Ａを通過する）。

熱交換器１００では、後述するように細管１０６内を液化ガス燃料が通るようになっており、このときに、冷媒が液化ガス燃料の熱を吸収して液相状態から気相状態となることにより液化ガス燃料が冷却される。

図４及び図５に示されるように、熱交換器１００は、ブラケット１１４、１１６によって車両１０の所定位置に固定される。このときに、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されるように、熱交換器１００は、冷媒パイプ８８Ａ、８８Ｂの連結位置が、それぞれの開口が太管１０４の下端よりも僅かに上方側とされるようになっている。なお、図４から図８には、熱交換器１００を車両１０に取り付けたときの上方側を矢印Ｕｐで示している。

冷媒は、液相状態から気相状態に変化するときの熱を液化ガス燃料から吸収することにより、液化ガス燃料を冷却する。このために、太管１０４内の冷媒が気相状態となってしまうと、熱交換器１００の冷却能力が低下する。また、液相状態の冷媒は、太管１０４の底側（下方側）に溜まり、液相状態の冷媒が残留することにより、冷却能力の低下を抑えることができるが、冷媒パイプ８８Ｂの開口を太管１０４の下端に設けると、液相状態の冷媒が優先されて排出され、気相状態の冷媒が太管１０４に残り易くなってしまう。

ここから、図８（Ａ）に示されるように、熱交換器１００では、車両１０に取り付けられたときに、冷媒パイプ８８Ｂの開口が太管１０４の下端よりも上方側となるように、冷媒パイプ８８Ｂが太管１０４に取り付けられている。これにより、熱交換器１００では、太管１０４の底部に液相状態の冷媒が残留可能となるようにすると共に、気相状態となった冷媒の排出効率が高くなるようにして、高い冷却効率が維持される。

一方、図４及び図５に示されるように、熱交換器１００には、一端側に、リターンパイプ２０Ａが連結された接続部材１１８が取り付けられ、他端側にリターンパイプ２０Ｂが連結された接続部材１２０が取り付けられる。また、熱交換器１００には、太管１０４の端部の閉塞部材１０８と接続部材１１８、１２０の間に中間部材１２２が設けられている。なお、接続部材１１８、１２０の基本的構造は略同じとなっており、接続部材１１８、１２０の共通する構成は接続部材１１８を例に説明する。

図５から図７に示されるように、中間部材１２２は、第２の隔壁とされる円板状の平面部１２４と、平面部１２４の周縁から突設された筒体部１２６が一体に形成され、これにより、断面が略コ字状となっている。また、中間部材１２２には、筒体部１２６の開口側の端部に、開口径を広げた段差部１２８が形成されている。

中間部材１２２には、段差部１２８内に閉塞部材１０８が平面部１１０側から挿入されて嵌め込まれて固定され、これにより、中間部材１２２が太管１０４に取り付けられている。なお、閉塞部材１０８と中間部材１２２の取り付けは、中間部材１２２に嵌め込まれた閉塞部材１０８の全周にわたってロウ付けなどによって緊密に固着することが好ましいが、閉塞部材１０８と中間部材１２２と確実に固定可能であれば任意の固定方法を適用することができる。

ここで、中間部材１２２は、筒体部１２６の端部に段差部１２８が設けられていることにより、閉塞部材１０８に取り付けたときに、内部、すなわち、閉塞部材１０８の平面部１１０と中間部材１２２の平面部１２４との間に中空部１３０が形成され、この中空部１３０内は、通常、大気圧となっている。

接続部材１１８（１２０）は、一端側が開口された略筒体状に形成され、中間部材１２２は、平面部１２４側が接続部材１１８の開口側から挿入されて嵌め込まれている。このときに、接続部材１１８、１２０内には、空隙が形成されている。なお、中間部材１２２は、全周にわたって接続部材１１８にロウ付けされて緊密に固着されている。

接続部材１１８に連結されたリターンパイプ２０Ａは、接続部材１１８内に開口されており、液化ガス燃料は、リターンパイプ２０Ａから接続部材１１８の空隙（以下、導入部１３２とする）内に送り込まれる。また、接続部材１２０に連結されたリターンパイプ２０Ｂは、接続部材１２０内に開口されており、液化ガス燃料は、接続部材１２０の空隙（以下、送出部１３４とする）内からリターンパイプ２０Ｂに送り出される。

図６に示されるように、中間部材１２２の平面部１２４には、細管１０６の外径に応じた貫通孔１２４Ａが形成されており、閉塞部材１０８から突出されている細管１０６の先端部が、貫通孔１２４Ａに挿入され、導入部１３２（送出部１３４）内に開口されている。細管１０６、リターンパイプ２０Ａ、２０Ｂは、全周にわたってロウ付けされて固着されることによりシールされている。

これにより、リターンパイプ２０Ａから導入部１３２内に送り込まれる液化ガス燃料は、細管１０６のそれぞれに分流され、細管１０６を通過した液化ガス燃料は、送出部１３４に集積されてリターンパイプ２０Ｂから送り出される。

ここで、熱交換器１００では、冷媒の通路となる太管１０４の冷媒室１０４Ａ内と、液化ガス燃料の通路となる導入部１３２及び送出部１３４の間に、中空部１３０を設けると共に、太管１０４内、導入部１３２及び送出部１３４のそれぞれと中空部１３０の間がシールされている。これにより、例えば、細管１０６が挿通された閉塞部材１０８の平面部１１０（太管１０４内と中空部１３０の間）又は、中間部材１２２の平面部１２４（中空部１３０と導入部１３２、送出部１３４の間）の機密性が低下しても、冷媒と液化ガス燃料が混じってしまうのが防止される。

また、熱交換器１００では、中空部１３０内が大気圧となっており、中空部１３０と導入部１３２又は送出部１３４の間の気密性が低下して、液化ガス燃料が導入部１３２又は送出部１３４から中空部１３０に流れ込んだときに、リターンパイプ２０Ａを通過する液化ガス燃料の流量が瞬間的に増加する。このとき、中空部１３０内が密閉されていれば、液化ガス燃料の流路の機密性が大きく低下してしまうのを防止することができる。

図１及び図２に示されるように、燃料冷却装置１２には、熱交換器１００のエンジン１４側に、遮断手段として過流防止弁９０が設けられている。図２に示されるように、この過流防止弁９０は、燃料圧力切換弁５４（バイパスパイプ５６）と熱交換器１００の間のリターンパイプ２０（２０Ａ）に設けられている。また、過流防止弁９０は、リターンパイプ２０Ａを通過する液化ガス燃料の流量が急激に増加したときに、この流量の増加を機械的に検出して作動し、液化ガス燃料の流路を遮断する。

これにより、燃料冷却装置１２では、熱交換器１００で液化ガス燃料に対する機密性の低下が生じたときに、過流防止弁９０が作動して液化ガス燃料を遮断するようになっている。

一方、エンジンＥＣＵ６０は、燃料冷却装置１２の冷却制御手段となっており、エンジン１４から燃料タンク１６に戻される液化ガス燃料の冷却を行うことにより、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の圧力制御を行う。

熱交換器１００は、エアコン６８のコンプレッサ７０が駆動されている状態で、液化ガス燃料の冷却が可能となっており、燃料冷却装置１２では、コンプレッサ７０の駆動が停止されると液化ガス燃料の冷却も停止状態となる。

図１に示されるように、エンジンＥＣＵ６０には、エアコンＥＣＵ８６が接続されており、これにより、エンジンＥＣＵ６０は、エアコン６８が運転中か否か、すなわち、コンプレッサ７０が駆動されて、熱交換器１００による液化ガス燃料の冷却が行われているか否かの確認が可能となっている。

また、エンジンＥＣＵ６０は、コンプレッサ７０が停止されている状態で、液化ガス燃料の冷却を行うときに、エアコンＥＣＵ８６へ、コンプレッサ７０の駆動要求を行う。

エアコンＥＣＵ８６は、コンプレッサ７０が停止状態で、エンジンＥＣＵ６０からコンプレッサ７０の駆動要求が入力されると、コンプレッサ７０を所定の能力（回転数、例えば、最小の冷房能力又は最小の冷房能力が得られる回転数）で駆動する。

また、エアコンＥＣＵ８６は、エアコン６８の停止状態でコンプレッサ７０を駆動すると、最低風量となるようにブロワモータ８４を回転駆動する。これにより、エバポレータ７８に供給される冷媒によってエバポレータ７８に着霜などが生じてしまうのを防止する。

ここで、コンプレッサ７０が駆動されることにより、熱交換器１００には冷媒が循環され、この冷媒によって熱交換器１００を通過する液化ガス燃料が冷却される。また、熱交換器１００で冷却された液化ガス燃料が燃料タンク１６に回収されることにより、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度低下が図られる。

なお、エンジンＥＣＵ６０からの要求に基づいてコンプレッサ７０を駆動したときには、空調風の吹出し口を、レジスタ吹出し口に設定しても良く、また、エアコン６８停止時の設定温度又は予め設定された基準温度に基づいた空調風が得られるように目標吹出し温度を設定し、設定した目標吹出し温度の空調風が得られるようにエアミックスダンパの開度制御を行うようにしても良い。

一方、エンジンＥＣＵ６０は、燃料タンク１６内に貯留されている液化ガス燃料の温度に対する飽和蒸気圧から、冷却を開始する圧力（冷却開始圧、本実施の形態では冷却動作圧Ｐａとする）を設定し、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の圧力Ｐが、冷却動作圧Ｐａに達しているか否かを判定する。また、エンジンＥＣＵ６０は、燃料タンク１６内の圧力Ｐが、冷却動作圧Ｐａを超えているときには、熱交換器１００を用いた液化ガス燃料の冷却を行うようにする。

前記したように、液化ガス燃料（ＬＰＧ）は、成分に応じて飽和蒸気圧が変化する。ここから、エンジンＥＣＵ６０には、図３に示される温度に対する飽和蒸気圧のマップが記憶されており、エンジンＥＣＵ６０では、予め設定したタイミングで、温度センサ６６を用いた燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度、圧力センサ６４を用いた燃料タンク１６内の圧力（気相状態（Vapor）の液化ガス燃料の圧力）の検出を行う。

また、エンジンＥＣＵ６０は、計測した温度及び圧力に基づいて、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度に対する飽和蒸気圧Ｐｖを設定する。この飽和蒸気圧Ｐｖは、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度が、外気温と同じであれば、外気温に対する飽和蒸気圧となる。

エンジンＥＣＵ６０は、この飽和蒸気圧Ｐｖに基づいて、熱交換器１００とエアコン６８の冷媒を用いて燃料タンク１６内の液化ガス燃料の冷却を行うときの圧力（冷却動作圧Ｐａ）を設定する。図９に示されるように、この冷却動作圧Ｐａは、同じ温度の飽和蒸気圧Ｐｖより高く、かつ、燃料タンク１６へ燃料供給を行うときの液化ガス燃料の注入圧Ｐinより低く設定される。

すなわち、エンジンＥＣＵ６０は、冷却動作圧Ｐｖを、燃料タンク１６に液化ガス燃料を充填するときの注入圧Ｐｉｎより低く（Ｐｉｎ＞Ｐｖ）、かつ、飽和蒸気圧Ｐｖより所定値αだけ高い圧力（Ｐｖ＜Ｐａ＜Ｐｉｎ、Ｐａ＝Ｐｖ＋α）に設定する。なお、注入圧Ｐｉｎ＝Ｐｖ＋０．４〜０．６（ＭＰａ）であるときには、冷却動作圧Ｐａ＝Ｐｖ＋０．３（ＭＰａ）等に設定することができる。

一方、図１に示されるように、車両１０には、外気温を検出する外気温センサ９２が設けられている。この外気温センサ９２は、エンジンＥＣＵ６０に接続されており、エンジンＥＣＵ６０は、この外気温センサ９２によって外気温の検出が可能となっている。

エンジンＥＣＵ６０は、外気温センサ９２によって検出する外気温Ｔａと、冷却動作圧Ｐｖに基づいて、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の冷却が必要か否かを判定し、圧力センサ６４によって検出される燃料タンク１６内の液化ガス燃料の圧力Ｐが、外気温Ｔａに対する冷却動作圧Ｐａを超えていると、液化ガス燃料の冷却が必要であると判断して、エアコンＥＣＵ８６へコンプレッサ７０の駆動要求を行い、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の冷却を行って、液化ガス燃料の圧力Ｐを低下させるようにしている。

このように構成されている車両１０では、飽和蒸気圧より高い注入圧で注入された液化ガス燃料が、液相状態で燃料タンク１６内に貯留されている。車両走行時には、燃料ポンプ２２の駆動によって燃料タンク１６内の液化ガス燃料が、デリバリパイプ１８を介して燃料レール３４へ供給され、インジェクタ３６から吸気マニホールド３８内へ噴射される。

また、吸気マニホールド３８には、スロットルバルブ４４の開度に応じた量の空気が供給され、液化ガス燃料は、所定の空燃比となるようにこの空気と混合されてエンジン１４の各気筒に吸引される。この混合気が気筒内で燃焼されることにより生じるエンジン１４の駆動力によって車両１０が走行される。

一方、車両１０では、燃料レール３４で余剰となった液化ガス燃料が、リターンパイプ２０を介して燃料タンク１６に回収される。このとき、リターンパイプ２０に設けているプレッシャレギュレータ５２又は、プレッシャレギュレータ５２、５８によって液化ガス燃料が所定圧力以上とされることにより、燃料タンク１６内に回収される。

また、車両１０には、燃料冷却装置１２が設けられている。この燃料冷却装置１２では、エアコン６８の冷媒が熱交換器１００に供給されることにより、この冷媒と液化ガス燃料との間で熱交換が行われて、液化ガス燃料が冷却される。燃料冷却装置１２では、燃料タンク１６に回収される液化ガス燃料の冷却を行うことにより、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の圧力上昇を抑え、燃料タンク１６へ液化ガス燃料の給油（充填）が可能となるようにしている。

ところで、燃料冷却装置１２では、コンプレッサ７０によって圧縮された冷媒を用いて液化ガス燃料の冷却を行っており、熱交換器１００には、冷媒と液化ガス燃料が通され、熱交換器１００を通過した冷媒は、コンプレッサ７０によって圧縮される。このために、液化ガス燃料が冷媒と混合してしまうのを防止する必要がある。

ここで、燃料冷却装置１２の熱交換器１００では、冷媒が通過する太管１０４内と、液化ガス燃料の通過する細管１０６が開口された導入部１３２及び送出部１３４の間に中空部１３０を設けている。これにより、例えば、太管１０４内と中空部１３０の間のシール性が低下したり、中空部１３０と導入部１３２又は送出部１３４の間のシール性が低下しても、液化ガス燃料と冷媒とが混じってしまうことがない。すなわち、中空部１３０と太管１０４内又は、導入部１３２、送出部１３４との間の何れか一方のシール性が低下しても、他方のシール性が確保されている限り、冷媒に液化ガス燃料が混じってしまうことがない。

また、熱交換器１００では、中空部１３０内が、導入部１３２及び送出部１３４よりも圧力の低い大気圧となっている。このために、仮に、中空部１３０と導入部１３２又は送出部１３４の間のシール性が低下したときには、中空部１３０内に液化ガス燃料が流れ込み、リターンパイプ２０Ａ内の液化ガス燃料の流量が瞬間的に増加する。

ここで、燃料冷却装置１２には、熱交換器１００よりも上流側のリターンパイプ２０Ａに、過流防止弁９０が設けられており、リターンパイプ２０Ａの液化ガス燃料の流量が増加すると、過流防止弁９０が作動してリターンパイプ２０Ａを閉塞する。これにより熱交換器１００への液化ガス燃料が遮断され、熱交換器１００で液化ガス燃料の流路の機密性の低下を確実に防止することができる。

一方、燃料冷却装置１２では、エアコン６８の空調運転が停止されると、液化ガス燃料の冷却が停止される。これにより、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度が上昇すると、燃料タンク１６への液化ガス燃料の補給（注入）が困難となることがある。

ここで、燃料冷却装置１２では、エアコン６８を効率的に運転して燃料タンク１６内の圧力上昇を抑え、常に、燃料タンク１６への液化ガス燃料の充填が可能となるようにしている。

ここで、図９から図１１を参照しながら、燃料冷却装置１２の制御手段として設けているエンジンＥＣＵ６０による液化ガス燃料の冷却処理を説明する。

図１０には、設定処理の概略を示している。このフローチャートは、例えば、車両１０の走行開始時に図示しないイグニッションスイッチがオンされたとき、車両走行中の所定の時間間隔、あるいは、燃料タンク１６への液化ガス燃料の充填後などの予め設定されたタイミングで実行される。

このフローチャートの最初のステップ２００では、温度センサ６６によって燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度Ｔを検出すると共に、圧力センサ６４によって液化ガス燃料の圧力Ｐを検出する（ステップ２０２）。

次のステップ２０４では、検出した温度Ｔ及び圧力Ｐから、燃料タンク１６に貯留されている液化ガス燃料の温度に対する飽和蒸気圧Ｐｖを設定する。この飽和蒸気圧Pｖの設定は、例えば、液化ガス燃料の組成（成分）などに応じた温度に対する飽和蒸気圧のマップを記憶し、圧力センサ６４によって検出した圧力及び温度センサ６６によって検出した温度から、該当する飽和蒸気圧Ｐｖを選択するなどの方法を適用することができる。

飽和蒸気圧Ｐｖを設定すると、次のステップ２０６では、飽和蒸気圧Ｐｖに基づいて冷却動作圧Ｐａを設定する。また、エンジンＥＣＵ６０では、飽和蒸気圧Ｐｖ及び冷却動作圧Ｐａを記憶するようにしており、ステップ２０８では、設定に基づいて飽和蒸気圧Ｐｖ及び冷却動作圧Ｐａの更新を行う。

これにより、図９に示される温度（外気温Ｔａ）に対する飽和蒸気圧Ｐｖ、飽和蒸気圧に対する冷却動作圧Ｐａが得られる。

一方、図１１には、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の圧力制御処理の概略を示している。このフローチャートは、車両１０の図示しないイグニッションスイッチがオンされることにより実行され、イグニッションスイッチがオフされることにより終了する。

このフローチャートでは、最初のステップ２１０でエアコン６８の空調運転が停止したか否か、すなわち、コンプレッサ７０の駆動が停止されたか否かを確認する。

ここで、エアコン６８の空調運転が停止されると、ステップ２１０で肯定判定してステップ２１２へ移行する。このステップ２１２では、外気温センサ９２によって車外の温度（外気温Ｔａ）を検出し、ステップ２１４では、この外気温Ｔａに対応する冷却動作圧Ｐａを読み込む。

また、ステップ２１６では、圧力センサ６４によって燃料タンク１６内の圧力Ｐを検出する。

この後、ステップ２１８では、圧力Ｐと冷却動作圧Ｐａを比較することにより、圧力Ｐが冷却動作圧Ｐａを超えているか否かを判定する。

ここで、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度が上昇すると、飽和蒸気圧も上昇し、圧力センサ６４によって検出される圧力Ｐも高くなる。これにより、外気温Ｔａに対する冷却動作圧Ｐａを超える（Ｐ≧Ｐａ）と、ステップ２１８で肯定判定されてステップ２２０へ移行する。このステップ２２０では、エンジンＥＣＵ６０からエアコンＥＣＵ８６へエアコン６８の作動（コンプレッサ７０の駆動）を要求する。

エアコンＥＣＵ８６は、空調運転が停止されている状態で、エンジンＥＣＵ６０から作動要求が入力されると、コンプレッサ７０を駆動して、冷媒の循環を開始する。

これにより、コンプレッサ７０で圧縮された冷媒が熱交換器１００へ循環され、この冷媒と液化ガス燃料との間で熱交換が行われることにより、液化ガス燃料が冷却される。また、熱交換器１００で冷却された液化ガス燃料が燃料タンク１６に回収されることにより、燃料タンク１６内の温度が下げられ、燃料タンク１６内の圧力が下がる。

すなわち、外部（車外）から燃料タンク１６に充填される液化ガス燃料の温度は、貯蔵環境にもよるが、外気温Ｔａとみなすことができる。ここから、図９に示されるように、外気温Ｔａが、例えば、温度Ｔ_１であると、そのときに燃料タンク１６に充填される液化ガス燃料の圧力（注入圧Ｐｉｎ）は、圧力Ｐ_１となる。

このときに、燃料タンク１６内の液化ガス燃料の温度が例えば、温度Ｔ_２まで上昇していると、圧力センサ６４によって検出される圧力Ｐが、圧力Ｐ_１より高い圧力Ｐ_２となり、燃料タンク１６への液化ガス燃料の充填が困難となる。

このときに、燃料冷却装置１２では、エアコン６８を強制的に作動させることにより、液化ガス燃料を冷却し、冷却した液化ガス燃料が燃料タンク１６へ回収されることにより、燃料タンク１６内の温度が下がるようにしている。これにより、燃料タンク１６内の液化ガス燃料が温度Ｔ_３以下まで下がり、圧力センサ６４によって検出される圧力Ｐが、外気温Ｔａが温度Ｔ_１であるときの冷却動作圧Ｐａである圧力Ｐ_３以下となる（Ｐ＜Ｐａ）。

図１１に示されるフローチャートでは、圧力センサ６４によって検出される圧力Ｐが、外気温Ｔａに対応する冷却動作圧Ｐｖ以下となる（Ｐ＜Ｐｖ）と、ステップ２２０で否定判定してステップ２２２へ移行する。

このステップ２２２では、エアコンＥＣＵ８６へエアコン６８の運転（強制運転）を要求しているか否かを確認し、エアコン６８の強制運転を要求しているときには、ステップ２２２で肯定判定してステップ２２４へ移行し、エアコン６８の運転要求を解除する。また、ステップ２２６では、エアコン６８の空調運転が開始されたか否かを確認し、乗員がエアコン６８の運転操作を行なって、空調運転が開始されると、ステップ２２６で肯定判定して、本処理を一旦終了する。

このように、燃料冷却装置１２では、燃料タンク１６内の圧力Ｐが、液化ガス燃料の充填が可能な圧力まで下がると、エアコン６８の運転を継続することなく停止状態に戻す。これにより、エアコン６８を効率的に動作させて、燃料タンク１６への液化ガス燃料の充填が可能な状態に維持する。

なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の構成を限定するものではない。例えば、本実施の形態では、熱交換器１００で液化ガス燃料が熱交換器１００内の中空部１３０に漏れ出したときに、液化ガス燃料を遮断する遮断手段として、液化ガス燃料の流量増加が生じたときに機械的に作動する過流防止弁９０を用いたが、遮断手段としては、これに限らず、例えば、流量センサや圧力センサを用い、液化ガス燃料の気密性の低下が生じたときの流量の変化又は圧力変化を検出して、電磁弁を作動させることにより液化ガス燃料を遮断する構成など、熱交換器１００で液化ガス燃料の流路の機密性の低下が生じることによる圧力変化や流量変化に基づいて液化ガス燃料を遮断するものであれば、任意の構成を適用することができる。

また、本実施の形態に適用した熱交換器１００は、太管１０４に閉塞部材１０８、中間部材１２２及び接続部材１１８、１２０を取り付けることにより、冷媒室１０４Ａ、中空部１３０及び導入部１３２、送出部１３４を形成したが、本発明が適用される熱交換器の構成はこれに限るものではない。例えば、熱交換器１００では、中空部１３０を密閉しているが、少なくとも中空部１３０と冷媒室１０４Ａの間及び、中空部１３０と導入部１３２、送出部１３４の間が密閉されていれば良く、例えば、中空部１３０は、大気中に開放された構成であっても良い。

また、熱交換器としては、太管１０４の両端部に第１及び第２の隔壁を形成して、太管内に冷媒室、中空部及び燃料通過室を形成するなど、任意の構成を適用することができる。

さらに、本発明の燃料冷却装置は、燃料冷却装置１２に限らず、エンジン１４で余剰となった液化ガス燃料を燃料タンクへ戻す任意の構成の車両に適用することができる。

燃料冷却装置と空調装置の概略構成図である。燃料供給の概略構成図である。液化ガス燃料の組成に応じた温度に対する飽和蒸気圧の概略を示す線図である。本実施の形態に係る熱交換器の外観を示す概略斜視図である。熱交換器の概略構成図である。熱交換器の一方の端部分解斜視図である。熱交換器の端部を軸方向に沿って切断した概略断面図である。（Ａ）及び（Ｂ）は熱交換器の端部を軸方向の直交する方向に切断した概略断面であり、（Ａ）は冷媒の排出側、（Ｂ）は冷媒の注入側を示している。温度に対する飽和蒸気圧、冷却動作圧及び注入圧の一例を示す線図である。飽和蒸気圧及び冷却動作圧の設定の一例を示す流れ図である。液化ガス燃料の冷却処理の概略を示す流れ図である。

符号の説明

１０車両
１２燃料冷却装置
１４エンジン
６０エンジンＥＣＵ（冷却制御手段）
６４圧力センサ（圧力検出手段）
６６温度センサ（温度検出手段）
６８エアコン（空調装置）
７０コンプレッサ
８２ブロワファン
８６エアコンＥＣＵ
９０過流防止弁（遮断手段）
９２外気温センサ（外気温検出手段）
１００熱交換器
１０４太管
１０４Ａ冷媒室
１０６細管
１０８閉塞部材
１１０平面部（第１の隔壁）
１１８、１２０接続部材
１２２中間部材
１２４平面部（第２の隔壁）
１３０中空部
１３２導入部（燃料通過室）
１３４送出部（燃料通過室）

Claims

飽和蒸気圧より高い所定の注入圧で注入される液化ガス燃料を液相状態で貯留し、貯留している液化ガス燃料がエンジンへ供給される燃料タンクと、
前記エンジンから前記燃料タンクへ戻される前記液化ガス燃料が通る燃料配管と、
前記燃料配管に設けられて冷媒と燃料配管を通る前記液化ガス燃料との間で熱交換が行われることにより液化ガス燃料が冷却される熱交換器であって、前記冷媒が通過される太管と、前記太管内に設けられてそれぞれに前記液化ガス燃料が通される細管と、前記太管内に形成され、前記細管が挿通されると共に前記冷媒が通過される冷媒室と、前記太管の両端側に設けられて前記細管のそれぞれが開口され、前記液化ガス燃料が通過される燃料通過室と、前記冷媒室との間が第１の隔壁によって閉塞され、前記燃料通過室との間が第２の隔壁によって閉塞されて冷媒室と燃料通過室の間に形成され、第１及び第２の隔壁を貫通された前記細管が通過された中空部と、を含む熱交換器と、
前記冷媒が循環される冷凍サイクルによって車室内の空調運転を行うと共に、前記冷凍サイクル中の前記冷媒が前記熱交換器の前記冷媒室へ循環されることにより熱交換器を通る前記液化ガス燃料を冷却する空調装置と、
前記燃料タンク内の前記液化ガス燃料の圧力を検出する圧力検出手段と、
車外の温度である外気温を検出する外気温検出手段と、
前記エンジンが駆動されかつ前記空調装置の空調運転が停止されている場合に、前記圧力検出手段により検出される前記圧力が、前記外気温検出手段により検出される外気温に応じて設定された冷却開始圧を超えたときに、前記空調装置を動作させて前記熱交換器へ前記冷媒を循環させて前記液化ガス燃料を冷却する冷却制御手段と、
を備えた燃料冷却装置。
前記熱交換器が、
前記太管の両端部に設けられて前記第１の隔壁によって閉塞して前記太管内に前記冷媒室を形成する閉塞部材と、
一端が前記第２の隔壁によって閉塞された円筒状に形成されて前記閉塞部材の前記第１の隔壁を覆うように取り付けられて円筒状の内部に前記中空部を形成する中間部材と、
前記中間部材の前記第２の隔壁を覆うように取り付けられて前記燃料通過室を形成し、前記燃料配管が接続された接続部材と、
を含む請求項１に記載の燃料冷却装置。
前記熱交換器より前記エンジン側の前記燃料配管に設けられて、該燃料配管内を通過する前記液化ガス燃料の流量が増加したときに燃料配管を閉塞して前記熱交換器への前記液化ガス燃料の流入を遮断する遮断手段と、
を含む請求項１又は請求項２に記載の燃料冷却装置。
前記燃料タンク内の前記液化ガス燃料の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出する前記液化ガス燃料の温度及び前記圧力検出手段によって検出する前記液化ガス燃料の圧力に基づいて前記燃料タンク内の前記液化ガス燃料の温度に対する液化ガス燃料の飽和蒸気圧を設定すると共に、設定された飽和蒸気圧に基づいて前記外気温に対する前記液化ガス燃料の前記冷却開始圧を設定する設定手段と、
を含む請求項１から請求項３の何れか１項に記載の燃料冷却装置。
前記冷却開始圧が、同一温度の前記飽和蒸気圧よりも高く、かつ、前記燃料タンクへの前記液化ガス燃料の前記注入圧よりも低く設定されている請求項４に記載の燃料冷却装置。
前記冷却制御手段により前記空調装置が作動されたときに該空調装置が予め設定された運転条件で空調運転を行う請求項１から請求項５の何れか１項に記載の燃料冷却装置。