JP2003328859A - Ｌｐｇの圧力調整器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン冷却水とＰＴＣヒータとを併用した
熱交換部を有する圧力調整器におけるＰＴＣヒータによ
る熱効率を向上し、液体ＬＰＧを短時間で気化ガスにで
きるようにする。 【解決手段】 二個のＰＴＣヒータ１０を電極１５を挟
んで互いに反対方向へ向いた面を露出させて保持体１１
に保持させたＰＴＣユニット１８を、熱交換室２の内部
に突出形成した収装室２０に嵌め込んでその互いに向か
い合った壁部分２１ａ，２１ｂにＰＴＣヒータ１０の露
出面を重ね、二つの壁部分２１ａ，２１ｂに沿って液体
ＬＰＧが流れるようにした。ＰＴＣヒータ１０が熱交換
室２の内部に設置された大気中への放熱量が少ないこと
と二つの壁部分２１ａ，２１ｂを直接加熱することとに
よって、高い熱効率で液体ＬＰＧを加熱し短時間で気化
ガスを得ることができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＬＰＧ（液化石油ガ
ス）を所定正圧の気化ガスに調整して吸気管路に噴射さ
せることによりエンジンに供給するシステムに使用され
る圧力調整器、殊に低温時においてＬＰＧを所要の気化
ガスとすることができる機能を具えた圧力調整器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＰＧを火花点火エンジンの燃料に使用
することは広く知られており、ベーパライザ（レギュレ
ータ）とミキサとを使用して大気圧程度に減圧した気化
ガスを吸気管路に吸引させてエンジンに供給する、とい
う従前から行なわれている周知の方式に代えて、実開昭
５９−４３６５９号公報などに記載されているように液
体のまま吸気管路に噴射させる方式、および特開平６−
１７７０９号公報などに記載されているように所定正圧
の気化ガスに調整して吸気管路に噴射させる方式が提案
されている。

【０００３】ところが、液体のまま吸気管路に噴射させ
る方式は、ボンベ内の飽和蒸気圧を利用してそのまま或
いはポンプで更に加圧して噴射させるものとしている
が、液体のＬＰＧは温度の影響を受けやすく容易に気化
するという不安定な性質をもっているので、現在では所
定正圧の気化ガスに調整して噴射させる方式が主流とな
っている。

【０００４】ボンベ内の高圧の液体ＬＰＧを気体の状態
が安定よく維持される圧力範囲内で所定正圧の気化ガス
に変換する圧力調整器は、ボンベから送られてくる液体
ＬＰＧを加熱して気化ガスとする熱交換部と、気化ガス
を所定正圧に減圧調整して目的機器に向け送出する調圧
部とを具えており、気化ガスを吸気管路に噴射してエン
ジンに供給するシステムにおいては、熱交換部における
液体ＬＰＧの加熱にＰＴＣヒータとエンジン冷却水とを
併用したものが提案されている。即ち、液体ＬＰＧをエ
ンジン暖機前の低温時にＰＴＣヒータによって加熱気化
し、エンジン暖機後はエンジン冷却水によって加熱気化
することにより、エンジン冷却水温度が低い低温時に電
気抵抗熱を用いて短時間で気化ガスが得られるようにす
ることを図ったものである。

【０００５】図８は現在提供されているＰＴＣヒータと
エンジン冷却水とを併用した圧力調整器を示すものであ
って、液体ＬＰＧを気化ガスとする熱交換部５１は熱交
換室５２，ＰＴＣヒータ５３，温水室５４を有し、気化
ガスを所定正圧とする調圧部６１は調圧室６２，ダイヤ
フラム６３，入口弁６６を有している。

【０００６】ＰＴＣヒータ５３は熱交換部５１の外側壁
に形成したくぼみ５７に嵌め込まれ、くぼみ５７を覆っ
て外側壁に取り付けたカバー板５８に基部を固定した板
ばね状の電極５９の自由端部を押し当てることによって
熱交換室５２の一つの壁５５に隙間なく重ねられてい
る。温水室５４はＰＴＣヒータ５３を重ねた壁５５と向
かい合った壁５６に沿って形成されている。ボンベから
入口５２ａを通って熱交換室５２に送り込まれた液体Ｌ
ＰＧは壁５５を熱交換面としてＰＴＣヒータ５３が発生
する熱によって加熱され気化するか、またはもう一つの
壁５６を熱交換面として温水室５４を入口５４ａから出
口５４ｂへと流れるエンジン冷却水が有する熱によって
加熱され気化する。

【０００７】調圧室６２は調整ばね６４を作用させたダ
イヤフラム６３によって容積可変であり、入口弁６６は
このダイヤフラム６３の変位に応じて回動するレバー６
５に取り付けられて熱交換室５２の出口５２ｂに連通す
る弁座口６７を開閉する。調圧室６２の気化ガスが送出
口６２ａから目的機器である噴射弁に送られることによ
り調圧室６２の圧力が設定圧力よりも低くなると、入口
弁６６が弁座口６７を開いて熱交換室５２の気化ガスを
調圧室６２に流入させ、設定圧力よりも高くなると入口
弁６６が弁座口６７を閉じる。このことにより、調圧室
６２に所定正圧、一般には３０ＫＰａ程度に調整された
気化ガスが保有されることとなる。尚、熱交換室５２で
液体ＬＰＧが完全に気化されておらず、調圧室６２に流
入する気化ガスに液体ＬＰＧが混入していても、流入の
際に減圧することによって気化し調圧室６２には気化ガ
スのみが保有される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記の圧力調整器にお
けるＰＴＣヒータ５３は、一つの面がカバー体５８を挟
んで大気に向いているためこの面から発する熱の大部分
が大気中へ放出され、壁５５に重ねられた面から発する
熱のみが液体ＬＰＧの加熱に使用されることとなって、
通電開始から充分な熱交換機能を発揮できる温度に達す
るまで長い時間を要し、低温時に短時間で気化ガスを得
るという目的を達成させるうえで不満足であるばかり
か、熱効率がよくないため限られた大きさ、使用個数の
ＰＴＣヒータで液体ＬＰＧの混入がない気化ガスを安定
して得ることが困難である、という問題をもっている。

【０００９】尚、液体ＬＰＧを大気圧程度の気化ガスと
するベーパライザ（レギュレータ）についても液体ＬＰ
Ｇが送入される一次室をＰＴＣヒータで加熱することが
例えば特開平８−３０３３０４号公報、特開平１１−３
２４８１３号公報に記載されているが、これらにおいて
もＰＴＣヒータは一つの面が一次室の壁に重ねられもう
一つの面が大気に向いているため前記と同じ問題をもっ
ている。

【００１０】本発明は液体ＬＰＧを低温時にＰＴＣヒー
タで加熱し気化ガスにするようにした圧力調整器がもっ
ている、ＰＴＣヒータの大気への放熱量が多いために気
化ガス生成に至るまでに長い時間を要し、また熱効率が
よくない、という前記問題点を解決するためになされた
ものであって、液体ＬＰＧを短時間で気化ガス生成に至
らせることができるとともに高い熱効率で気化ガスを安
定して得ることができる熱交換部を具えたものとするこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】熱交換室とＰＴＣヒータ
とエンジン冷却水が通過する温水室とを有し熱交換室に
送入された液体ＬＰＧを加熱して気化ガスとする熱交換
部、および熱交換部で作られた気化ガスを所定正圧に調
整してエンジン吸気管路に設置した噴射弁に送る調圧部
を具えたＬＰＧの圧力調整器がもっている前記課題を解
決するために、ＰＴＣヒータは少なくとも各一個が電極
を挟んで互いに反対方向へ向いた面を両側面に露出させ
て保持体に保持されているとともに、熱交換室は外側壁
に開放した収装室を内部に突出させて有しており、そし
て保持体は収装室に嵌め込まれてＰＴＣヒータの互いに
反対側へ向いた面を収装室の互いに向かい合った壁部分
にそれぞれ重ねており、熱交換室に送入された液体ＬＰ
ＧがＰＴＣヒータが重ねられた壁部分に沿って流れるも
のとした。

【００１２】熱交換面である収装室の壁部分に重ねられ
ていないＰＴＣヒータの面は電極を挟んで保持体の内部
で互いに向かい合っており、これらの面が熱交換部外部
の大気に向いていないことによって大気への放熱量がき
わめて少なく、収装室を囲んだ壁全体を加熱するために
通電開始から短時間で液体ＬＰＧを気化ガスにする温度
に到達することができる。また、外部の大気への放熱量
が少ないこととＰＴＣヒータを重ねた二つの壁部分に沿
って液体ＬＰＧが流れることとによって、高い熱効率で
大流量時においても気化ガスを安定して得ることができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明すると、図１乃至図４に示す第一の実施の形態
において、熱交換部１は図示しないボンベから送られて
くる液体ＬＰＧの入口３および生成した気化ガスを調圧
室２６に送出する出口４を一側方に片寄せてほぼ向かい
合わせに有する熱交換室２と、熱交換室２と調圧室２６
との隔壁６に沿って設けられエンジン冷却水を入口８か
ら出口９へと通過させる温水室７と、熱交換室２の内部
に配備した四個の円板形のＰＴＣヒータ１０とを有して
いる。

【００１４】ＰＴＣヒータ１０はその二個が一つの保持
体１１に保持されている。即ち、この保持体１１は取付
壁１２によって互いに区画されて反対側の側面に開放し
た二つのくぼみ１３と、これらのくぼみ１３の開放端部
外側周縁に沿って形成した円環形の段部１４とを有し、
取付壁１２の両面中心部に重ねた板ばね状の電極１５が
その一方に重ねた端子１６とともに取付壁１２に貫通さ
せたリベット１７によって取付壁１２に固定されてくぼ
み１３の内部に設置され、ＰＴＣヒータ１０は段部１４
に嵌め込まれてそのくぼみ１３に向いた面に電極１５が
接触している。電極１５はそのばね作用でＰＴＣヒータ
１０にその保持体１１両側面に露出している面を段部１
４から押し出す方向の力を加えている。端子１６は保持
体１１の外部に突出して図示しない電源側に接続される
ものであり、これらのＰＴＣヒータ１０，保持体１１，
電極１５，端子１６はＰＴＣユニット１８を構成してい
る。

【００１５】熱交換室２は入口３が設けられている外側
壁１９に開放した収装室２０を周囲に空間を設けて内部
に突出させて有している。この収装室２０に二個のＰＴ
Ｃユニット１８が互いに隣接して嵌め込まれ、開放面を
塞いで外側壁１９に固定した押え板２２によって収装室
２０から抜け出さないようにされている。また、各ＰＴ
Ｃヒータ１０の電極１５を挟んで互いに反対方向へ向い
た面は、収装室２０を形成した壁２１の互いに向かい合
った壁部分２１ａ，２１ｂに電極１５のばね作用により
押し付けられた状態で重ねられている。

【００１６】一方、熱交換室２は入口３と出口４との間
を遮蔽してそれらの反対側端部近くまで延びる平板状の
仕切部材５を有しており、入口３から送入された液体Ｌ
ＰＧは壁部分２１ａ，２１ｂのそれぞれ約二分の一領域
に沿って反対側端部へ向かって流れ、次にもう一つのそ
れぞれ約二分の一領域に沿って出口４へ向かって流れる
ようになっている。

【００１７】本実施の形態によると、ＰＴＣヒータ１０
の壁部分２１ａ，２１ｂに重ねられていない面は保持体
１１の内部で電極１５，くぼみ１３および取付壁１２を
挟んで向かい合っており、このこととＰＴＣユニット１
８が熱交換室２の内部に差込まれていることとによっ
て、熱交換部１の外部の大気中への放熱量がきわめて少
なく、収装室２０の壁２１の全体を加熱し、殊にＰＴＣ
ヒータ１０が重ねられている壁部分２１ａ，２１ｂが直
接加熱されることと相俟って、通電開始から短時間で液
体ＬＰＧを気化ガスにする温度に到達する。

【００１８】また、入口３から熱交換室２に入った液体
ＬＰＧはＰＴＣヒータ１０が重ねられた互いに反対側の
壁部分２１ａ，２１ｂに沿う流れに二分割され、壁２１
のほぼ全表面に接触し熱交換を行なって出口４に至るの
で、外部の大気への放熱量が少ないことと相俟って高い
熱効率で熱交換が行なわれ、極低温時または大流量時に
おいても気化ガスを安定して得ることができる。

【００１９】更に、本実施の形態によると、二個のＰＴ
Ｃヒータ１０とそれらの電極１５とを保持体１１に組付
けてサンドイッチ構造としたＰＴＣユニット１８を収装
室２０に出し入れ可能に嵌め込んだので、熱交換部１へ
のＰＴＣヒータ１０の設置がきわめて容易であるばかり
か、その保守、補修、交換などを簡単に行なうことがで
きる、という利点がある。

【００２０】次に、調圧部２３は調整ばね２４を作用さ
せたダイヤフラム２５によって容積可変とされた調圧室
２６と、ダイヤフラム２５の変位に応じて回動するレバ
ー２７に取り付けられて出口４に連通した弁座口２９を
開閉する入口弁２８とを具えており、調圧室２６の気化
ガスが送出口２６ａから噴射弁に送られることにより調
圧室２６の圧力が設定圧力よりも低くなると入口弁２８
が弁座口２９を開いて熱交換室２の気化ガスを調圧室２
５に流入させ、設定圧力よりも高くなると入口弁２８が
弁座口２９を閉じることにより、調圧室２６に一般には
３０ＫＰａ程度の一定の正圧に減圧された気化ガスを保
有させることは従来のものと同じである。

【００２１】図５乃至図７は熱交換部１の第二の実施の
形態を示すものであって、この熱交換部１は図示しない
ボンベから送られてくる液体ＬＰＧの入口３および生成
した気化ガスを図示しない調圧部の調圧室に送出する出
口４を一側方に片寄せてほぼ向かい合わせに有する熱交
換室２と、熱交換室２と調圧室との隔壁６に沿って設け
られエンジン冷却水を通過させる図示しない温水室と、
熱交換室２の内部に配備した四個の円板形のＰＴＣヒー
タ１０とを有しており、これらは第一の実施の形態と同
じである。

【００２２】本実施の形態ではＰＴＣヒータ１０の四個
が一つの保持体３１に保持されている。即ち、この保持
体３１は取付壁３２によって互いに区画されて反対側に
開放した二つのくぼみ３３の二組を互いに接近させて有
しているとともに、これらのくぼみ３３の開放端部外側
周縁に沿って円環形の段部３４が設けられたものであ
り、二つの取付壁３２のそれぞれの両面中心部に重ねた
板ばね状の電極１５がその一方に重ねた端子１６ととも
に取付壁３２に貫通させたリベット１７によって取付壁
３２に固定されてくぼみ３３の内部に設置され、ＰＴＣ
ヒータ１０は段部３４に嵌め込まれてそれらのくぼみ３
３に向いた面に電極１５が接触している。電極１５はそ
のばね作用でＰＴＣヒータ１０に段部３４から押し出す
方向の力を加えており、また端子１６は保持体３１の外
部に互いに平行に突出して図示しない電源側に接続され
るものであって、これらのＰＴＣヒータ１０，保持体３
１，電極１５，端子１６はＰＴＣユニット３８を構成し
ている。

【００２３】熱交換室２は入口３および出口４が設けら
れている側の外側壁３９に開放した収装室４０を入口３
を設けた外側壁部分、入口３および出口４と反対側の外
側壁部分、隔壁６部分に沿って連続した空間を設けて内
部に突出させて有している。この収装室４０にＰＴＣユ
ニット３８が互いに隙間なく嵌め込まれ、開放面を塞い
で外側壁３９に固定した押え板４２によって収装室４０
から抜け出さないようにされている。また、各ＰＴＣヒ
ータ１０の電極１５を挟んで互いに反対方向へ向いた面
は、収装室４０を形成した壁４１の互いに向かい合った
壁部分４１ａ，４１ｂに電極１５のばね作用で押し付け
られた状態で重ねられている。

【００２４】本実施の形態においても、ＰＴＣヒータ１
０の壁部分４１ａ，４１ｂに重ねられていない面は保持
体３１の内部で電極１５，くぼみ３３および取付壁３２
を挟んで向かい合っており、このこととＰＴＣユニット
３８が熱交換室２の内部に差込まれていることによっ
て、熱交換部１の外部の大気中への放熱量がきわめて少
なく、収装室４０の壁の全体を加熱し、殊にＰＴＣヒー
タ１０が重ねられている壁部分が直接加熱されることと
相俟って、通電開始から短時間で液体ＬＰＧを気化ガス
とする温度に到達することができる。

【００２５】また、入口３から熱交換室２に入った液体
ＬＰＧは入口３を設けた外側壁部分とＰＴＣヒータ１０
が重ねられた一方の壁部分４１ａとの間を流れ、次に隔
壁６とＰＴＣヒータ１０が重ねられたもう一方の壁部分
４１ｂとの間を流れて出口４に至り、その間に壁４１の
全表面に接触することと外部の大気への放熱量が少ない
こととによって高い熱効率で熱交換が行なわれ、極低温
時または大流量時においても気化ガスを安定して得るこ
とができるものである。

【００２６】加えて、本実施の形態によると、四個のＰ
ＴＣヒータ１０とそれらの電極１５とを一個の保持体３
１に組付けて二組のサンドイッチ構造とした単一のＰＴ
Ｃユニット３８を収装室４０に出し入れ可能に嵌め込ん
だので、熱交換部１へのＰＴＣヒータの設置が更に簡単
容易になるばかりか、その保守、補修、交換などをきわ
めて簡単に行なうことができる、という利点がある。

【００２７】尚、ＰＴＣヒータ１０は四個に限られるも
のでなく、圧力調整器の仕様や容量によって二個或いは
六個とすることは言うまでもない。また、ＰＴＣヒータ
１０への通電はエンジン冷却水の温度を検出して行なう
ものであり、エンジン暖機前の低温時にはＰＴＣヒータ
１０に通電して液体ＬＰＧを気化し、エンジン暖機後の
エンジン冷却水温度が充分に高くなった時点で通電を停
止するとともに温水室７にエンジン冷却水を通過循環さ
せて液体ＬＰＧを加熱気化する。

【００２８】ここで、図８に示した従来品と図１乃至図
４に示した実施の形態に係る本発明品とを使用し、それ
らに同一容量のＰＴＣヒータを同一個数設置して熱交換
室に同一流量の水を流し熱交換性能を比較した試験結果
を図９に示す。（Ａ）は比熱＝１Ｋｃａｌ／ｋｇ・℃、
１Ｋｃａｌ＝１．１６３Ｗとして計算した熱効率、
（Ｂ）はＰＴＣヒータの消費電力Ｗ（電圧１２Ｖ 一
定）、（Ｃ）は熱交換室の入口と出口とにおける水の温
度差△Ｔ℃のそれぞれの経時変化であって、実線で表わ
した本発明品と破線で示した従来品とは消費電力の点で
本発明品が僅かに不利であるが、熱効率および温度差の
点で本発明品が大幅にすぐれていることが判る。この試
験結果からも、本発明によると高い熱効率で液化ガスを
良好に気化できることが理解される。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によると液体ＬＰ
Ｇを低温時にエンジン冷却水に代ってＰＴＣヒータで加
熱し気化ガスとする熱交換部を具えた圧力調整器を、Ｐ
ＴＣヒータが発生する熱の大気への放熱量が少なく通電
開始から短時間で液体ＬＰＧを気化ガスにでき、低温時
のエンジン早期始動を可能とするばかりか、高い熱効率
で熱交換を行なって極低温時や大流量時においても気化
ガスを安定して得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態を示す縦断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図。

【図４】第一の実施の形態におけるＰＴＣユニットの一
部切截した正面図。

【図５】本発明の第二の実施の形態を示す縦断面部分
図。

【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図。

【図８】従来例を示す縦断面図。

【図９】本発明品と従来品との熱交換性能を比較する試
験結果を示す図。

【符号の説明】

１ 熱交換部，２ 熱交換室，７ 温水室，１０ ＰＴ
Ｃヒータ，１１，３１保持体，１５ 電極，１８，３８
ＰＴＣユニット，２０，４０ 収装室，２１ａ，２１
ｂ，４１ａ，４１ｂ 壁部分，

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換室とＰＴＣヒータとエンジン冷却
   水が通過する温水室とを有し前記熱交換室に送入された
   液体ＬＰＧを加熱して気化ガスとする熱交換部、および
   前記熱交換部で作られた気化ガスを所定正圧に調整して
   エンジン吸気管路に設置した噴射弁に送る調整部を具え
   たＬＰＧの圧力調整器において、 前記ＰＴＣヒータは少なくとも各一個が電極を挟んで互
   いに反対方向へ向いた面を両側面に露出させて保持体に
   保持されているとともに、前記熱交換室は外側壁に開放
   した収装室を内部に突出させて有しており、 そして、前記保持体は前記収装室に嵌め込まれて前記Ｐ
   ＴＣヒータの互いに反対方向へ向いた面を前記収装室の
   互いに向かい合った壁部分にそれぞれ重ねており、前記
   熱交換室に送入された液体ＬＰＧが前記ＰＴＣヒータが
   重ねられた壁部分に沿って流れるものとされている、 ことを特徴とするＬＰＧの圧力調整器。
2. 【請求項２】 前記保持体は二個のＰＴＣヒータを保持
   してＰＴＣユニットを構成しており、前記ＰＴＣユニッ
   トの少なくとも一個が前記収装室に嵌め込まれている請
   求項１に記載したＬＰＧの圧力調整器。
3. 【請求項３】 前記保持体は所要個数のＰＴＣヒータを
   保持して単一のＰＴＣユニットを構成しており、前記単
   一のＰＴＣユニットが前記収装室に嵌め込まれている請
   求項１に記載したＬＰＧの圧力調整器。
4. 【請求項４】 前記熱交換室は液体ＬＰＧの入口と気化
   ガスの出口とを一側方に片寄せて有しているとともに、
   前記ＰＴＣヒータが重ねられた二つの前記壁部分をそれ
   ぞれ二分する仕切部材を有しており、前記入口から送入
   された液体ＬＰＧが二分割されて前記仕切部材によって
   区画された前記壁部分の一方の領域に沿って流れ、次に
   もう一方の領域に沿って前記出口に向かって流れるもの
   とされている請求項１に記載したＬＰＧの圧力調整器。
5. 【請求項５】 前記熱交換室は液体ＬＰＧの入口と気化
   ガスの出口とを一側方に片寄せて有しており、前記ＰＴ
   Ｃヒータが重ねられた二つの前記壁部分が前記入口から
   送入された液体ＬＰＧを一方の壁部分に沿って流し、次
   にもう一方の壁部分に沿って前記出口に向かって流すよ
   うに前記収装室が前記熱交換室の内部に突出している請
   求項１に記載したＬＰＧの圧力調整器。