JP2006112283A

JP2006112283A - Ｌｐｇ加熱装置

Info

Publication number: JP2006112283A
Application number: JP2004299504A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Harada; 真一原田; Yukihiro Kodama; 征洋小玉
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-04-27
Also published as: KR20060033690A

Abstract

【課題】ＬＰＧ加熱装置について、高い加熱気化能力および迅速な温度の立ち上がりを確保しながらヒータユニットの故障を回避して大流量の燃料や極低温の場合に対応して充分な気化燃料を安定的に送出できるようにする。
【解決手段】液体ＬＰＧを加熱・気化して送出するＬＰＧ供給システムに配置されヒータユニット３３Ａの複数を所定間隔で熱交換室３４Ａに並列配置し、これらで形成される隙間がＬＰＧ流路３８ａを形成して通過する液体ＬＰＧを加熱するＬＰＧ加熱装置であって、そのヒータユニット３３Ａを、プラス電極３３６を中央に配置し両側にＰＴＣヒータ３２０，３２０を支持した支持ケース３３０を備え、プラス電極取り出し部を除くその外周面の総てを覆ってマイナス電極兼加熱板３３７，３３８を密着配置してケーシングを形成するとともに、ゴムシール３３６ａ，３３６ａを配設してケーシング内部を気・液密状態とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体のＬＰＧを加熱気化するとともに所定圧力に調整して吸気管路に送出することによりエンジンに供給するＬＰＧ供給システムのＬＰＧ加熱装置に関し、殊に加熱板の内側にＰＴＣヒータを配置してなるヒータユニットを熱交換室に内装したＬＰＧ加熱装置に関する。

ＬＰＧを気化させて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、ほぼ大気圧の気化ガスに調整して吸気管路の負圧により吸引送出させる周知方式のほかに、例えば特開平６−１７７０９号公報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ある。この場合、液体のＬＰＧを加熱気化させる手段としてエンジン冷却水を利用した熱交換器をレギュレータ（ベーパライザ）に内蔵させるか或いはその入口側に配置し、エンジン冷却水によりＬＰＧを加熱気化させることが慣用されている。

しかし、上述のようなエンジン冷却水を利用する加熱気化手段は、冷機時にエンジン冷却水が低温であるために液体ＬＰＧを充分に加熱気化できない、という不都合がある。そこで、図６のＬＰＧ供給システムの配置図におけるベーパライザ３Ｂのように、エンジン冷却水の熱でＬＰＧを加熱する主熱交換器３１の他にＰＴＣヒータで発生させた熱でＬＰＧを加熱する副熱交換器３２Ｂを設けることが広く実施されている。

ところが、この副熱交換器３２Ｂを備えたベーパライザ３Ｂは図７の縦断面図に示すように、ＬＰＧの気化に伴う高圧を考慮して肉厚とされた熱交換室の壁体３２１外面にＰＴＣヒータ３２０の一方の面を密着配置して内側のＬＰＧを加熱するものであり、この壁体３２１の厚さが抵抗となってＬＰＧが気化に適した温度まで上昇するのに比較的長時間を要することから、低温始動時においてＬＰＧが気化されずに液体のまま送出されてエンジンストールを招き再始動が困難になる、というトラブルを発生しやすい。しかも、ＬＰＧの加熱にＰＴＣヒータ３２０の一面しか用いていないことから熱利用率が低く、燃料が大流量の場合や極低温の場合に対応困難となってエンジン運転に不調をきたしてしまう、という問題がある。

この問題に対し、特開２００３―３２８８５９号公報には、図８に示すようにＰＴＣヒータ３２０を複数枚ずつ背中合わせに配置して加熱板を筺形に形成したケーシング３８Ｃ内に嵌め込んでなるヒータユニット３３Ｃとして熱交換室３４Ｃ内に配設し、ケーシング３８Ｃの二つの加熱板を加熱することによりＬＰＧを加熱気化するようにしたＬＰＧ加熱装置３２Ｃが記載されている。この場合、ＰＴＣヒータ３２０を有するヒータユニット３３Ｃが熱交換室３４Ｃ内に完全に収装されているため熱利用率が向上することに加え、上述した手段よりもＰＴＣヒータ３２０の数が増加して加熱気化能力が高いものとなる。

しかしながら、この手段はヒータユニット３３Ｃのケーシング３８Ｃにおける外壁の二面のみを加熱板とするため、極低温時におけるＬＰＧ加熱装置３２Ｃ内全体の温度の立ち上がりの迅速化は不充分であり、また、ヒータユニット３３Ｃが単体であることから熱交換室の容積に対する加熱面の面積が小さいため、加熱・気化能力の大容量化も充分ではない。

これに対し、図９に示すように、ＰＴＣヒータ３２０を２枚の電極兼放熱板３２４，３２５で挟んでなるヒータユニット３３Ｄの複数枚を、並列かつ所定間隔を有するように重ねてその隙間をＬＰＧ流路３８aとした電熱器を熱交換室に収装して、この流路３８ａを通過する液体ＬＰＧを加熱して気化しやすい状態或いは気化させるものとしたＬＰＧ加熱装置が知られている。

しかし、このＬＰＧ加熱装置の電熱器は同一のヒータユニット３３Ｄを複数枚並べて構成するものであるため、各ヒータユニット３３Ｄ間のＬＰＧ流路３８aにおいて向かい合う電極兼放熱板がマイナスの電極兼放熱板３２５とプラスの電極兼放熱板３２４との組み合わせとなる。従って、この電極兼放熱板３２５，３２４の間に導電性の異物が挟まった場合に、ショート（短絡）が発生してその機能を十分に発揮できなくなる、という問題が生じる。また、各ヒータユニット３３Ｄに大電流が流れたり、或いは熱交換室外に露出した外部電極３５Ｄに大きな負荷が加わった場合に、ヒータユニット３３Ｄ自体が破損して修復が困難となったりすることもある。
特開平６−１７７０９号公報特開２００３―３２８８５９号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、ＰＴＣヒータを用いたヒータユニットを熱交換室に内装しているＬＰＧ加熱装置について、高い加熱気化能力および迅速な温度の立ち上がりを確保しながらヒータユニットの故障を回避して、大流量の燃料や極低温の場合に対応して充分な気化燃料を長期間に亘って安定的に送出できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、液体ＬＰＧを加熱気化するとともに所定圧力に調整してエンジンの吸気管路に送出するＬＰＧ供給システムに配置され、ＰＴＣヒータを収装したヒータユニットの複数を所定間隔で熱交換室内に並列配置し、この複数のヒータユニットで形成される隙間がＬＰＧ流路を形成して通過するＬＰＧを加熱するＬＰＧ加熱装置において、そのヒータユニットを、プラス電極の両側にＰＴＣヒータが配置されこのプラス電極を外部まで延出したプラス電極取り出し部を除く外周面の総てを覆ってマイナス電極兼加熱板を密着配置することでケーシングを形成するとともに、所定のシール手段を配設してこのケーシング内部を気・液密状態としたものとした。

このことにより、電極兼加熱板が対向する隙間でＬＰＧ流路を形成するとともにヒータユニット外面の殆どが加熱板となって加熱面が大きくなるため、ＰＴＣヒータの熱を迅速且つ効率的に液体ＬＰＧに伝えることができ、低温時の温度の立ち上がりを良好としながら大流量の燃料にも容易に対応できるようになる。また、並列配置したヒータユニットの対向する電極兼加熱板が総てマイナス電極となることからその間に導電性の異物が挟まってもショートを発生する心配がないものとなる。

また、前述したＬＰＧ加熱装置のプラス電極取り出し部を、外部電極と別体としてこれらが所定の導電体で接続されたものとすれば、例えば配線を接続する際のトルク等、外力が外部電極に加わって破損した場合においてもこれと別体とされた各ヒータユニットは破損を回避することができるため、重大な故障に繋がりにくいものとなる。

さらに、このプラス電極の取り出し部と外部電極とを接続する導電体を、所定容量のヒューズを備えるとともに着脱可能なものとすれば、大電流発生によるヒータユニットの破損を確実に回避することができ、またヒューズを交換するだけの簡単な作業で容易に装置を修復することができる。

さらにまた、このヒータユニットを、プラス電極が中央部に配置されその両側でＰＴＣヒータを支持するとともに、ヒータユニットの外側に延出したプラス電極取り出し部の基端側を覆って、プラス電極がマイナス電極板と直接接触することおよび熱交換室内に露出することを回避する非導電性樹脂からなる支持ケースを備えたものとすれば、プラス電極がＬＰＧ燃料に曝されないとともにヒータユニットに外力が加わっても容易に変形・破損しにくいものとなり、ショートの発生や燃料の進入による腐食などのトラブルを回避して、さらに故障の発生しにくいものとなる。

プラス電極板の両側面にＰＴＣヒータを配設してその外周をマイナス電極兼加熱板で覆ってなるヒータユニットの複数を熱交換室内に並列に配設した本発明によると、ヒータユニットが極めて故障の発生しにくいものとなるとともに迅速な温度の立ち上がりおよび高い加熱気化能力を発揮できるようになり、大流量の燃料および極低温時に対応してエンジンの運転状態を長期間に亘って安定的に良好に維持できるものである。

本発明の実施の形態について以下に図面を用いながら詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態におけるＬＰＧ燃料供給システムの配置図を示しているが、その基本的構成は図６に示す従来のＬＰＧ供給システムと同様である。また、図２乃至図５は図１のＬＰＧ供給システムに配置されるベーパライザ３Ａの副熱交換器３２Ａの詳細を示している。

図１を参照して、ボンベ１に貯留されたＬＰＧは液体ＬＰＧ流路９Ａ，気体ＬＰＧ流路９Ｂを通ってエンジン４の吸気管路４ｂに配置した燃料噴射弁５に供給され、その経路中に遮断弁２、エンジン冷却水の熱を利用するＬＰＧ加熱装置としての主熱交換器３１および電気的に発生させた熱を利用するＬＰＧ加熱装置としての副熱交換器３３Ａ、さらにその下流側に続く圧力調整器３０からなるベーパライザ３Ａが配置されている。また、本ＬＰＧ供給システムは図示しない電子式制御装置で制御されている。

ボンベ１に貯留されている液体ＬＰＧは、液体ＬＰＧ流路９Ａで遮断弁２を通って主熱交換器３１に入り、エンジン４に設けた冷却水ジャケット４ａから冷却水通路８ａを経由して導入されたエンジン冷却水により加熱される。しかし、冷機時にはエンジン４の冷却水温度が低く液体ＬＰＧは十分に加熱されず、これを完全な気体の状態にして気体ＬＰＧ流路９Ｂに送出することができない。そこで、このようにＬＰＧの加熱が不十分となる状況において、本実施の形態では図示しない電子式制御装置が判断して後続の副熱交換器３２Ａに通電し、その熱交換室３４Ａ内に並列配置された複数のヒータユニット３３Ａが発熱することにより、流入した液体ＬＰＧを加熱・気化して圧力調整器３０に送出するものとしている。

副熱交換器３Ａの縦断面図を示す図２を参照して、副熱交換器３２Ａは筺形の容器３８Ａの内部である熱交換室３４Ａ内に、所定の間隔を設けて並列配置された略平板状のヒータユニット３３Ａ，３３Ａ，３３Ａの左右両側端部が側壁面に接するとともに上下に空間を有して収装されてなるものである。容器３８Ａは底壁の中央位置にＬＰＧ流入口３８ｃが開口し、右側壁の上端側にＬＰＧ流出口３８ｄが開口している。そして、３枚のヒータユニット３３Ａを並行かつ所定間隔を有するように並べて配置し、その間隔による隙間をＬＰＧ流路３８a，３８a，３８aとして通過する液体ＬＰＧを加熱・気化させるようになっている。

このような構成にすることで、狭小なＬＰＧ流路３８aを通過する液体ＬＰＧを加熱板で両側から加熱することとなるため、容器３８Ａの熱交換室３４Ａにおける液体ＬＰＧへの熱交換が極めて迅速且つ効率的なものとなって、低温時の温度の立ち上がりが極めて良好なものとなる。

図３のヒータユニット３３Ａの拡大部分断面図を参照して、ヒータユニット３３Ａはプラス電極板３３６を中央に保持してその両側のくぼみに２枚のＰＴＣヒータ３２０，３２０を嵌入させて支持している略平板状で非導電性樹脂製の支持ケース３３０を有しており、これを２枚の電極兼加熱板３３７，３３８で挟み込んで一方の電極兼加熱板３３７の周縁部で他方の電極兼加熱板３３８の周縁部をかしめてケース状にし、内部に支持ケース３３０およびＰＴＣヒータ３２０，３２０を収装したものである。

また、支持ケース３３０はその中央位置で接続孔３３０a，３３０aが両面に穿設されウエーブワッシャー３３０ｂ，３３０ｂでＰＴＣヒータ３２０，３２０を外側に向けて付勢して電極兼加熱板３３７，３３８内側面に押しつけるとともにプラス電極板３３６とマイナス電極である電極兼加熱板３３７，３３８とを接続している。また、その先端側およびプラス電極取り出し部基端側にはゴムシール３３６a，３３６aが収装されて（図２参照）ケーシング状に形成された電極兼加熱板３３７，３３８の内側を液・気密状態としている。斯かる構成とすることにより、各ヒータユニット３３Ａは薄い板状の簡易な構成としながら内側のＰＴＣヒータ３２０を腐食や破損から、さらにはショートの発生から有効に保護することができ、また、その優れた加熱・気化機能を長期間に亘って発揮しやすいものとしている。

さらに、各ヒータユニット３３Ａは図２に示すように支持ケース３３０上部から外側に延出されたプラス電極取り出し部の先端側に端子３３６ｃを有しており、この３つの端子３３６ｃは容器３８Ａの蓋体３８ｂ上面に突出しており、非導電性樹脂製で筒状のスリーブ３３６ｄ，３３６ｄ，３３６ｄでしっかりと支持されているとともに蓋体３８ｂ内で各スリーブ３３６ｄの基端側に配設されたゴムシール３３６ｂで容器３８Ａの内側を気・液密状態としている。

副熱交換器３２Ａの斜視図を示す図４を参照して、蓋体３８ｂ上に露出して並ぶプラス電極である各端子３３６ｃは、外部電極である端子４０と別体とされており、これらは導電体である配線３３６ｅ，３３６ｅ，３３６ｅで接続されている。このことにより、外部端子４０に突発的な外力、例えば配線接続時に工具などで大きな力が加わった場合に、プラス電極が破損することが回避されるため、重大な故障を発生させる心配がないものとなる。

さらに、図５に示すように配線３３６ｅ，３３６ｅ，３３６ｅを着脱可能な所定容量のヒューズ３３６に交換すれば、突発的な大電流が流れた場合に各ヒータユニット３３Ａが損傷してしまうことが確実に回避され、ヒューズ３３６ｆを交換するだけの簡単な作業のみで装置を修復することができる。尚、各ヒータユニット３３Ａのマイナス電極である電極兼加熱板３３７，３３８の先端側は導電性を有する支持座３９に当接して支持・固定されており、これが図示しない外部電極に接続されている。

そして、上述したように隣り合うヒータユニット３３Ａ，３３Ａ，３３Ａの間がそれぞれＬＰＧ流路３８a，３８a，３８aを形成し、対向する電極兼加熱板３３８の加熱面と電極兼加熱板３３８の加熱面とでＬＰＧ流路３８aを挟んだ構成としたことで、比較的容積の小さい熱交換室３４Ａに３枚の電熱ユニット３３Ａを比較的狭い間隔で収装して複数のＬＰＧ流路３８aを形成することになり熱交換効率を良好なものとしている。従って、本実施の形態により副熱交換器における温度の立ち上がりを良好としながら加熱気化能力の大容量化を実現し、大流量時や極低温時にも対応できるものとなっている。

尚、左右両端の電極兼加熱板３３８，３３７表面はそれぞれ容器３８Ａの内側壁に接してもよいものであるが、これらの間に隙間を設けてさらに両側にＬＰＧ流路３８a，３８ａを形成した本実施の形態では熱交換室３４Ａ内に更に多くの加熱面が形成され、加熱気化能力を一層高いものとしている。

さらにまた、この副熱交換器３２Ａはヒータユニット３３Ａを複数並列に重ねてなるものであるところ、図２に示すように各ヒータユニット３３Ａ間に形成されるＬＰＧ流路３２ｂにおいて、向かい合う電極兼加熱板がマイナスの極性同士の組み合わせとなっている。これにより、向かい合った電極兼加熱板３３７，３３８の間に、万一導電性の異物が挟まった場合、或いは温度の異常上昇などにより電極兼加熱板３３７，３３８が変形して互いに接触した場合でも、ショートを発生してその機能を充分に発揮できなくなる、というトラブルを発生する心配がないものである。

以上述べたように、本実施の形態により、ヒータユニットを故障の発生しにくい信頼性の高いものとしながら迅速な温度の立ち上がりおよび高い加熱気化能力を安定的に発揮できるようになり、大流量の燃料および極低温時にも容易に対応して充分な気化燃料を安定的にエンジンに送出できるものとした。しかも、ＬＰＧ流路において対向する電極兼加熱板の極性が同一となることから、ショートを発生させることがないため極めて安全性の高いものである。

尚、本発明において副熱交換器は主熱交換器と別体のものに限らずこれと一体のものでもよく、さらに圧力調整装置と一体のものでも同様に実施することができる。また、ヒータユニット内のＰＴＣヒータの数および配置方法は上述した実施の形態に限定されるものではない。

本発明における実施の形態のＬＰＧ供給システムの配置図。図１のＬＰＧ供給システムに配置されるベーパライザの縦断面図。図２のヒータユニットの部分拡大図。図２の副熱交換器の部分斜視図。図４の副熱交換器においてプラス電極取り出し部と外部電極を接続する配線をヒューズとした場合を示す斜視図。従来例におけるＬＰＧ供給システムの配置図。図６におけるベーパライザの縦断面図。従来例における副熱交換器の縦断面図。従来例における副熱交換器に収装される電熱器の縦断面図。

符号の説明

３Ａベーパライザ、３０調圧器、３１主熱交換器、３２Ａ副熱交換器、３３Ａヒータユニット、３４Ａ熱交換室、３８Ａ容器、３８ａＬＰＧ流路、４０，３３６ｃ端子、３２０ＰＴＣヒータ、３３０支持ケース、３３６プラス電極板、３３６ｅ配線、３３６ｆヒューズ、３３７，３３８電極兼加熱板

Claims

液体ＬＰＧを加熱気化するとともに所定圧力に調整してエンジンの吸気管路に送出するＬＰＧ供給システムに配置され、ＰＴＣヒータを収装したヒータユニットの複数を所定間隔で熱交換室内に並列配置し、前記複数のヒータユニットで形成される隙間がＬＰＧ流路を形成して通過する液体ＬＰＧを加熱するものとしたＬＰＧ加熱装置において、
前記ヒータユニットは、プラス電極の両側にＰＴＣヒータが配置され前記プラス電極を外部まで延出したプラス電極取り出し部を除く外周面の総てを覆ってマイナス電極兼加熱板が密着配置されてケーシングを形成しているとともに、所定のシール手段で前記ケーシング内部を気・液密状態としている、
ことを特徴とするＬＰＧ加熱装置。
前記プラス電極取り出し部は、外部電極と別体とされて前記プラス電極取り出し部と前記外部電極とが所定の導電体で接続されている請求項１に記載したＬＰＧ加熱装置。
前記導電体は所定容量のヒューズを備えているとともに着脱可能とされている請求項１または２に記載したＬＰＧ加熱装置。
前記ヒータユニットは、前記プラス電極が中央部に配置されその両側で前記ＰＴＣヒータを支持するとともに前記ヒータユニットの外側に延出したプラス電極取り出し部の基端側を覆って前記プラス電極が前記マイナス電極板と直接接触することおよび前記熱交換室内に露出することを回避するものとした非導電性樹脂製の支持ケースを備えている、請求項１，２または３に記載したＬＰＧ加熱装置。