JP2007309150A - Ｌｐｇ加熱装置の電熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒータユニットを並列に備えたＬＰＧ加熱装置の電熱器について、電極兼放熱板間に発生するショートに対応するためのヒューズがその機能を適切に発揮できるようにして装置の損傷を回避する。
【解決手段】 互いに異なる極性の異なる電極兼放熱板３１４，３１５でＰＴＣヒータ３２０を挟んでなる複数のヒータユニット３１Ａが、所定間隔を有して並列に配置されこの間隔により形成される隙間をＬＰＧ流路３４として通過する液体ＬＰＧを加熱する電熱器３０Ａにおいて、総てのヒータユニット３１Ａのプラスの電極兼放熱板３１４に、ショートの発生により溶損して電流経路を切断するヒューズ部材である金属線３０５を備えたヒューズ部３００を各々設け、ヒューズ部３００を介してヒータユニット３１Ａの電流集合部に至るように接続した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液体のＬＰＧ（液化石油ガス）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してエンジンに供給するＬＰＧ供給システムにおいてＬＰＧ加熱装置に内装される電熱器に関し、殊にＰＴＣヒータを有するヒータユニットを並列して備えたＬＰＧ加熱装置の電熱器に関する。

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、べーパライザ（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、という方式が従前から行われている。また、特開平６−１７７０９号公報などに記載されているように、ＬＰＧ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方式も広く知られている。

そして、このように液体の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、エンジン冷却水の熱でＬＰＧを加熱・気化させる手段が慣用されている。

しかし、エンジン冷却水を使用する加熱気化手段は、冷機時において冷却水が低温であるために液体ＬＰＧを充分に気化できない不都合がある。そこで、例えば特開平５−２２３０１４号公報や特開平１１−３２４８１３号公報に記載されているように、ＬＰＧを気化して大気圧程度に減圧するペーパライザについて、エンジン冷却水の熱を利用することに加えてＬＰＧ経路中にＰＴＣヒータを備えた電熱器を配置し、冷却水が低温の場合でもＬＰＧを気化できるようにしたものが用いられるようになった。

このようなＬＰＧ加熱装置に内装される電熱器として、図５に示すような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３１Ｂを、複数枚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３４として、これを通過する液体の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電熱器３０Ｂが実用化されている。

しかしながら、この電熱器３０Ｂは、同一のヒータユニット３１Ｂを複数枚並べて構成しているものであるため、各ヒータユニット３１Ｂ問のＬＰＧ流路３４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３２４とプラスの電極兼放熱板３２５との組み合わせとなる。従って、この電極兼放熱板３２４，３２５の間に導電性の異物が挟まったり水分が介入したりした場合には、ショートが発生し装置に破損を来すなどのトラブルを招く。また、導電性の異物が挟まらなくても電極兼放熱板３２４，３２５が温度の異常上昇などにより変形して互いに接触しても同様にショートしてしまう。

そこで、このショートによる装置の破損を回避するため、各ヒータユニット３１Ｂの集合部（ターミナル部）にヒューズ（図示省略）を設けることが行われている。しかしながら、各ヒータユニット３１Ｂは温度上昇で抵抗が変化するというＰＴＣヒータ３２０の特性上、並列に接続して配置されていることから、多数のヒータユニット３１Ｂを使用する場合に一つのヒータユニット３１Ｂがショートしてもヒューズが切れないという事態が起きることがある。

即ち、図５に示すようにヒータユニット３１Ｂを５枚並列に接続した場合、例えば低温時に使用する際は合計で１００Ａ程度の電流が流れることから、１５０Ａのヒューズを各ヒータユニット３１Ｂの集合部に設けるものであるが、一つのヒータユニット３１Ｂでは約３０Ａでショート状態となるところ、一つのヒータユニット３１Ｂがショートしても集合部のヒューズを切る程の電流が流れないことになり、ヒューズが働かないことで損傷が拡大することになる。
特開平６−１７７０９号公報 特開平５−２２３０１４号公報 特開平１１−３２４８１３号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しょうとするものであり、ＰＴＣヒータを電極兼放熱板間に挟んでなるヒータユニットを並列に備えたＬＰＧ加熱装置の電熱器について、電極兼放熱板間に発生するショートに対応するためのヒューズが、その機能を適切に発揮できるようにして装置の損傷を回避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通路に送出するＬＰＧ供給システムのＬＰＧ加熱装置に内装されるものであって、互いに異なる極性が対向する電極兼放熱板でＰＴＣヒータを挟んで形成される複数のヒータユニットが、前記電極兼放熱板が互いに異なる極性が対向するように所定間隔のＬＰＧ流路を挟んで並列に配置され、前記ＬＰＧ流路を通過する液体ＬＰＧを加熱する電熱器において、前記各ヒータユニットにおけるプラスの電極兼放熱板に、ショートの発生により溶損して電流経路を切断するヒューズ部材を備えるとともに前記ヒータユニットの電流集合部に接続されているヒューズ部が接続されていることを特徴とする。

このことにより、ＬＰＧ流路において導電性の異物が電極兼放熱板間に挟まってショートが発生した場合に、ショートに関連する電極兼放熱板のヒューズ部材のみが確実に切れるものとなり、電流集合部側にヒューズ部を設けた場合のようにヒューズ部材が切れずに損傷が拡大するトラブルを回避することができ、ショートに関連したヒューズ部のみを交換または修復すればよいものとなって、回復作業が極めて容易なものとなる。

また、このヒューズ部は、電流集合部側に接続するための端子部材と電極兼放熱板から延出した挿入凸部とが線状または薄板状のヒューズ部材で接続され、端子部材と電極兼放熱板との接続部を保持・固定して機械的強度を与える非導電性素材からなる保持部材が装着されているものとすれば、ヒューズ部材自体が充分な機械的強度を有しなくてもヒューズ部の機械的強度を確保することができる。

さらに、この保持部材を、下端面に電極兼放熱板側の挿入凸部を挿入して保持するための保持孔が開口しているとともに上端面に端子部材の基端側を挿入して保持するための保持孔が開口したものとし、且つ、その側面にヒューズ部材の両端側をそれぞれ挿入させて接続突部と端子部材とを電気的に接続せるための二つの挿入孔が開口したものとして、保持部材外側からヒューズ部材の両端側を挿入して装着したものとすれば、ヒューズ部材の着脱作業が極めて容易になることに加え、ヒューズが溶損して切れたことを外側から確認できるとともに、ショートが発生したヒータユニットを容易に特定することができる。

或いは、この保持部材を、ヒューズ部の挿入凸部、ヒューズ部材、端子部材が、一枚の導電性金属板を所定形状に切断することで電極兼放熱板から連続して一体となったものとして、上下に貫通した挿入孔を有して鞘状とされた保持部材を装着したものとすれば、構成を単純化することで製作のためのコストおよび手間を軽減することが可能となる。

さらにまた、上述した電熱器において、ヒューズ部を保持部材側と端子部材側との当接部分、または／および保持部材側と電極兼放熱板側との当接部分に、保持部材を装着した状態で互いに係合する係合構造を有しており、保持部材または／および端子部材を抜脱する場合に少なくとも所定以上の抵抗が生じるものとすれば、保持部材または／および端子部材が容易に脱落しにくいものとなってヒューズ部が分解する心配を最小限とすることができる。

ヒータユニット毎にヒューズ部を設けた本発明によると、電極兼放熱板間に発生するショートに対応するためのヒューズがその機能を適切に発揮できるものとなり、装置の損傷が拡大するのを回避できるものとした。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いながら詳細に説明する。

図１に概略の配置を示したＬＰＧ供給システムにおいて、ボンベ１に液体の状態で貯留されたＬＰＧは、液体ＬＰＧ流路９Ａ、気体ＬＰＧ流路９Ｂを通ってエンジン４の吸気通路４ｂに設置した燃料噴射弁５に供給され、その経路中に閉止弁２、ＬＰＧ加熱装置としての温水加熱装置３３と電気加熱装置３０、圧力調整器３２（レギュレータ）を有する加熱気化手段３が設けられている。また、本ＬＰＧ供給システムは、電子式制御装置１０で閉止弁２の開閉を行うとともに、バッテリ１５から電気加熱装置３０への通電を、リレー１２を介して制御するものであり、バッテリ１５とリレー１２との間にはメインヒューズ１６が設けられている。

ボンベ１に液体の状態で貯留されているＬＰＧは、液体ＬＰＧ流路９Ａを通って閉止弁１０を経由して温水加熱装置３３に入り、エンジン４に設けた冷却水ジャケット４ａから冷却水送出路８ａを経由して導入されたエンジン冷却水で加熱される。しかし、エンジン４の冷機時にはエンジン冷却水の温度が低く、液体ＬＰＧが十分に加熱されないため、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。そこで本実施の形態では、このようにエンジン冷却水の熱だけでは加熱が不十分となる場合に、電子式制御装置１０が判断して後続の電気加熱装置３０に通電し、電熱器３０ＡでＬＰＧを加熱するようになっている。

電気加熱装置３０に内装された電熱器３０Ａの全体的構成は、図５の従来の電熱器３０Ｂとほぼ同様であることから説明は省略し、電熱器３０Ａの構成単位であるヒータユニット３１Ａについて、図２の分解斜視図を参照しながら詳細に説明する。ヒータユニット３１Ａは、ＰＴＣヒータ３２０，３２０の各周面に密着するゴムシール３６で封止され、その周面に密着する樹脂製の固定枠３７で囲まれており、これがさらに電極兼放熱板３１４，３１５で挟まれて、所定の固定手段で固定されることで一体をなしている。

これにより二つのＰＴＣヒータ３２０は、ヒータユニット３１Ａ内で気・液密状態で保持され、電気加熱装置３０に通電することで電極兼放熱板３１４がプラスの極性を持ち、電極兼放熱板３１５がマイナスの極性を持つものとなり、その間に挟まれたＰＴＣヒータ３２０が発熱するようになっている。

そして、このヒータユニット３１Ａのプラスの電極板となる電極兼放熱板３１４の端子が、ショートの発生で溶損して電流経路を切断するヒューズ部材を備えたヒューズ部３００とされている点が本発明の特徴部分となっている。

図３のヒューズ部３００を拡大した分解斜視図を参照して、このヒューズ部３００は、図示しない電流集合部側に接続するための端子部材３０２と、電極兼放熱板３１４から舌片状に延設された挿入凸部３０１とが、樹脂等の非導電性素材で成型されてなる保持部材３０３で保持・固定されて、電極兼放熱板３１４の上辺から突出した状態で設けられている。また、この状態において端子部材３０２と挿入凸部３０１とは直接接しておらず、ヒューズ部材である銅線等の金属線３０５で電気的に接続される。これにより、ヒューズ部材が細線状で機械的強度が小さくても樹脂製で堅固な保持部材３０３によりヒューズ部３００の機械的強度が確保されるようになっている。

保持部材３０３は、方形ブロック板を直立させたような形状で上下端面を貫通する保持孔３０３ａを有する鞘状の部材であり、下側端面の保持孔３０３ａ開口部から挿入凸部３０１を挿入し、上側端面の保持孔３０３ａ開口部から端子部材３０２の基端側を挿入させて、両者が接触しない状態で保持・固定するようになっている。

また、保持部材３０３は、その側面にヒューズ部材である金属線３０５の両端部をそれぞれ挿入させることで挿入凸部３０１と端子部材３０２とを電気的に接続せるための二つの挿入孔３０３ｃ，３０３ｄが開口しており、外側から金属線３０５の両端を差し込んでこれを装着している。

金属線３０５は、所定量以上の電流が流れることで赤熱し溶解する銅などの金属を細線状にしたものを、中央部の長さを確保するために一平面上で複数回屈曲されてなり、両端部がこの一平面上の中央部から垂直方向に屈曲されて保持部材３０３の厚さ分程度突出したものである。そして、両端部を挿入孔３０３ｃ，３０３ｄから挿入して挿入凸部３０１の接続孔３０１ｂ、端子部材３０２の接続孔３０２ｂに嵌挿されてこれらを電気的に接続するものであり、装着状態で保持部材３０３の側面に設けた溝３０３ｂに収まるようになっている。

ヒューズ部３００をこのような構成としたことで、ヒューズ部材の着脱作業が極めて容易になるとともに、ヒューズ部材が溶損して切れたことを外側から確認することができ、且つ、ショートが発生したヒータユニット３１Ａを容易に特定することができる。尚、金属線３０５の装着は、その両端部を挿入凸部３０１の接続孔３０１ｂおよび端子部材３０２の接続孔３０２ｂに嵌挿してから各々ハンダ付けすることで、接続状態が確実なものとなる。また、細線状の金属線３０５の代わりに所定幅以下にした薄板状の金属板を使用しても同様である。

端子部材３０２の挿入する基端側には、鈎状部３０２ａが設けられて挿入時に保持部材３０３の保持孔３０３ａ内部の切り欠き部３０３ｆに係合するようになっており、挿入凸部３０１にも鈎状部３０１ａが設けられて挿入時に保持孔３０３ａ側の切り欠き部３０３ｅに係合するようになっており、両者は保持部材３０３に挿入した状態から容易に抜けないようになっている。

従って、保持部材３０３や端子部材３０２が容易に脱落しにくいものであり、ヒューズ部が３００分解してしまう心配を最小限とすることができる。尚、切り欠き部３０３ｅ，３０３ｆは側面まで開口しており、先の尖った器具を挿入して鈎状部３０１ａ，３０２ａを外側から押すことで、係合状態を解除して容易に抜脱可能とすることができる。

尚、ヒューズ部の他の実施形態として、図４に示すように挿入凸部３１０ａとヒューズ部材としての幅狭で薄板状の金属板３１０ｃとこれに続く端子部材３１０ｂとが、一枚の導電性金属板を図のように精密プレス等により形成することで電極兼放熱板から連続して一体とされた一部品からなるものとしてもよく、図示しない上下に貫通した挿入孔を有して鞘状とされた絶縁性の保持部材を端子部材上方から挿入して装着して機械的強度を与えるようにしてもよい。このように構成を単純化することで、製作のためのコストおよび手間を軽減することが可能となる。

以下に、本実施の形態の作用・効果について説明すると、低温始動時に冷却水温を検知した電子制御ユニット１０が、エンジン冷却水のみではＬＰＧの充分な気化が得られないと判断すると、リレー１２を介して電気加熱装置３０に通電する。そして、ボンベ１内に混入した鉄粉や水が燃料とともに電器加熱装置３０に流入し、ヒータユニット３１Ａ，３１Ａ問に挟まることでショートが発生する。

ショートすると、プラスの電極となる電極兼放熱板３１４に設けられたヒューズ部３００の金属線３０５が、メインヒューズ１６が切れる前に、そのヒータユニットに流れる約３０Ａ程度の電流で赤熱・溶損して電流経路を切断するヒューズとして働き、他の問題のないヒータユニット３１Ａはショートに伴う損傷を受けない。

ショート発生後には、ヒューズ部材である金属線３０５が外部から目視可能であることから、ショートしたヒューズ部３００を容易に特定することができる。従って、修復にはその部分だけを交換するだけで済むことになる。尚、図４に示すヒューズ部３１０を採用した場合は、溶損したプラスの電極兼放熱板、或いはそのヒータユニット自体を交換すればよい。

また、このヒューズ部３００は、このように電極兼放熱板３１４から延設された挿入凸部３０１と端子部材３０２とが細い金属線３０５で接続されたものであるが、非導電性素材からなり堅固な保持部材３０３で、これらを保持・固定してあるため、ヒューズ部３００の充分な機械的強度が確保されている。

以上、述べたように、本発明によりＬＰＧ加熱装置に内装されるＰＴＣヒータを備えた電熱器について、電極兼放熱板間に発生するショートに対応するためのヒューズが、その機能を適切に発揮できるものであり、ショートが発生しても他の部分に損傷が及ぶ心配のないものとなって、修復作業が容易なものとなる。

尚、本実施の形態では、図５に示した従来の電熱器３０Ｂと同様に複数のヒータユニット３１Ａが、ヒータユニット３１Ａを構成するプラスの極性を有する電極兼放熱板３１４とマイナスの極性を有する電極兼放熱板３１５とが互いに対向するようにして配置されたショートを発生し易い場合について説明したが、複数のヒータユニット３１Ａが、ヒータユニット３１Ａを構成するプラスの極性プラスの極性を有する電極兼放熱板３１４とマイナスの極性を有する電極兼放熱板３１５との同極同士が互いに対向するようにして配置されたショートを発生しにくい場合（図示せず）についても有効に作用するものであり、この場合には更に高い安全性を確保することができる。

本発明の実施の形態であるＬＰＧ供給システムの配置図。 図１の電熱器を構成するヒータユニットの分解斜視図。 図２のヒータユニットのヒューズ部の拡大した分解斜視図。 ヒューズ部の他の実施形態を示す正面部分図。 従来例の正面図。

符号の説明

１ ボンベ、３ 加熱気化手段、４ エンジン、９Ａ 液体ＬＰＧ流路、９Ｂ 気体ＬＰＧ流路、１０ 電子制御ユニット、１２ リレー、１５ バッテリ、１６ メインヒューズ、３０ 電気加熱装置、３０Ａ 電熱器、３１Ａ ヒータユニット、３６ ゴムシール、３７ 固定枠、３００ ヒューズ部、３０１，３１０ａ 挿入凸部、３０１ａ，３０２ａ 鈎状部、３０２，３１０ｂ 端子部材、３０３ 保持部材、３０３ａ 保持孔、３０３ｃ，３０３ｄ 接続孔、３０３ｅ，３０３ｆ 切り欠き、３０５ 金属線、３１０ｃ 金属板、３１４，３１５ 電極兼放熱板、３２０ ＰＴＣヒータ

Claims (5)

1. 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通路に送出するＬＰＧ供給システムのＬＰＧ加熱装置に内装されるものであって、互いに異なる極性が対向する電極兼放熱板でＰＴＣヒータを挟んで形成される複数のヒータユニットが所定間隔のＬＰＧ流路を挟んで並列に配置され、前記をＬＰＧ流路を通過する液体ＬＰＧを加熱する電熱器において、
   前記各ヒータユニットにおけるプラスの電極兼放熱板に、ショートの発生により溶損して電流経路を切断するヒューズ部材を備えるとともに前記ヒータユニットの電流集合部に接続されているヒューズ部が接続されていることを特徴とするＬＰＧ加熱装置の電熱器。
2. 前記ヒューズ部は、前記電流集合部側に接続するための端子部材と前記電極兼放熱板から延出した挿入凸部とが、線状または薄板状の前記ヒューズ部材で接続され、前記端子部材と前記電極兼放熱板との接続部を保持・固定して機械的強度を与える非導電性素材からなる保持部材が装着されていることを特徴とする請求項１に記載したＬＰＧ加熱装置の電熱器。
3. 前記保持部材は、その下端面に前記挿入凸部を挿入して保持するための保持孔が開口しているとともに、上端面に端子部材の基端側を挿入して保持するための保持孔が開口しており、且つ、その側面に前記ヒューズ部材の両端側をそれぞれ挿入させて前記接続突部と前記端子部材とを電気的に接続せるための二つの挿入孔が開口したものとされ、外側から前記ヒューズ部材が両端側を挿入されて装着されていることを特徴とする請求項２に記載したＬＰＧ加熱装置の電熱器。
4. 前記保持部材は、前記ヒューズ部の前記挿入凸部、前記ヒューズ部材、前記端子部材が、一枚の導電性金属板を所定形状に切断することで前記電極兼放熱板から連続して一体となったものとされ、上下に貫通した挿入孔を有して鞘状とされた前記保持部材が装着されていることを特徴とする請求項２に記載したＬＰＧ加熱装置の電熱器。
5. 前記ヒューズ部は、前記保持部材側と前記端子部材側との当接部分、または／および前記保持部材側と前記挿入凸部側との当接部分に、前記保持部材を装着した状態で互いに係合する係合構造を有しており、前記保持部材または／および端子部材を抜脱する場合に少なくとも所定以上の抵抗が生じるものとされている、ことを特徴とする請求項２，３または４に記載したＬＰＧ加熱装置の電熱器。
   

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