JP2009074411A - Ｌｐｇ加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＴＣヒータを電極板間に挟んだヒータユニットを有するＬＰＧ加熱装置について、構成を複雑にすることなくＰＴＣヒータと電極板との間の接触状態のバラツキを解消して、安定した熱交換性能を確保できるようにする。
【解決手段】電極板６５，６６でＰＴＣヒータ６１，６１を挟み込んだ周縁側がフレーム６２で囲繞されてなるヒータユニット６０Ａの複数が並設されており、電極板６５，６６を介しＰＴＣヒータ６１に通電することによりＬＰＧを加熱するＬＰＧ加熱装置において、電極板６５，６６の周縁側外面に当接して係止するための係止面を有した電極板係止爪６２１，６２２が係止面を同じ向きにしてフレーム６２内周面で周方向に複数配置されてなる電極板固定部を、係止面が互いに対向する向きで２列備えており、この電極板係固定部により電極板６５，６６内面をＰＴＣヒータ６１外面に密着状態にして固定した。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＰＧ（液化石油ガス）を加熱・気化してエンジンの吸気管路に供給するベーパライザに設けられるＬＰＧ加熱装置に関し、殊に、ＰＴＣヒータを電極板で挟持する構成のヒータユニットを並設するＬＰＧ加熱装置に関する。

従来、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。

これらの方式において、液体状態で貯留する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ＬＰＧ加熱装置をベーパライザに内蔵またはその入口側に配置し、エンジン冷却水とＬＰＧとの間で熱交換を行うことが慣用されている。しかし、エンジン冷却水を使用する加熱気化手段では、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を生じることがある。

そこで、エンジン冷却水の熱を利用することに加え、ＬＰＧ経路中にＰＴＣヒータを備えたＬＰＧ加熱装置を配置することにより、冷却水が低温の場合でもＬＰＧを加熱・気化可能として大気圧程度に減圧するベーパライザが普及するようになった。

このようなベーパライザに用いるＬＰＧ加熱装置は、一般に図４の縦断面図に示すような構成を有している。このＬＰＧ加熱装置２Ｂは、放熱板を兼ねた一対の電極板６３，６４により一対のＰＴＣヒータ６１，６１をゴム製のシール材６７で周縁側をシールしながらサンドイッチ状に挟み込みその周縁側をゴム製のフレーム６８で囲んで固定してなるヒータユニット６０Ｂの複数枚を隙間を設けて並列に重ねてなるものであり、この複数のヒータユニット６０Ｂの隙間をＬＰＧ流路としてこれを通過する液体のＬＰＧを加熱して、気化を促進させるものである。

ところで、この装置の場合、図４のＹ−Ｙ線に沿って切断した端面図である図５に示すように、ＰＴＣヒータ６１を挟み込んだ電極板６３，６４の周縁側をフレーム６８内側面に設けた固定溝に嵌入して固定することにより、ＰＴＣヒータ６１の両外面と電極板６３，６４各内面との密着状態を確保するようになっている。しかし、フレーム６８はシール材６７と同様にゴム材からなるのが通常であり、ＰＴＣヒータ６１と電極板６３，６４との密着状態にムラが生じやすいという欠点がある。

そのため、ＰＴＣヒータ６１と電極板６３，６４との間に隙間が生じた場合、通電により発生した熱が電極板６３，６４外面まで充分に伝導されないことになり、その部分の熱交換量が不足して燃料の気化不良に繋がる結果となる。即ち、ＰＴＣヒータ６１の両外面と電極板６３，６４内面との接触状態にバラツキがある場合には、ＬＰＧ熱交換器における熱交換性能（ヒータ性能）のバラツキに繋がることから、製品間で安定した品質を確保することを困難にする原因となっていた。

この問題に対し、本願出願人・発明者らは、先に特開２００４―３３２５９２号公報において、電極板に外向きに突出する凸部を設けその内側のＰＴＣヒータとの間に形成された空間に導電性の接着剤を充填して、ＰＴＣヒータ外面と電極板外面とを密着させることにより、通電状態及び熱伝導性を確保しようとする技術を提案した。

この技術によりＰＴＣヒータへの通電状態は充分に確保できるものとなったが、接着剤による接着だけでは電極板をＰＴＣヒータにムラなく密着させて接触状態のバラツキを解消させるには不充分な場合もあり、ＰＴＣヒータと電極板との接触状態のバラツキを簡易且つ確実に解消可能とする手段の開発が望まれていた。
特開平６−１７７０９号公報 特開２００４―３３２５９２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ヒータを電極板間に挟んだヒータユニットを有するＬＰＧ加熱装置について、構成を複雑にすることなくＰＴＣヒータと電極板との間の接触状態のバラツキを解消して、安定した熱交換性能を確保できるようにすることを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明は、ＬＰＧを加熱・気化してエンジンの吸気管路に供給するベーパライザ内に設けられ、一対の電極板でＰＴＣヒータを挟み込むとともにそれらの周縁側をフレームで囲繞した複数のヒータユニットが並設されており、前記各ヒータユニットにおける両電極板を介して通電することで前記ＰＴＣヒータを発熱させてベーパライザを通過するＬＰＧを加熱するＬＰＧ加熱装置において、前記各電極板はその周縁側外面に当接して係止するための係止面を有した電極板係止爪が前記係止面を同じ向きにして前記フレーム内周面で周方向に複数配置されるとともに前記係止面が互いに対向する向きで備えられた一対の電極板固定部により前記両電極板内面を前記ＰＴＣヒータ外面に密着状態に固定していることを特徴とする。

このような構成としたことにより、一対の電極板でＰＴＣヒータを挟みその周縁側をフレームで固定するだけで、複数の電極板係止爪によりＰＴＣヒータと電極板とを密着させて固定できるものとなり、簡易な構成による簡易な手順でＰＴＣヒータと電極板との間の接触状態をバラツキの少ないものとすることができる。

また、その電極板係止爪は、フレームの開口部側から深くなるに従って高さを増しながら係止面まで続く案内斜面を有した突起であり、フレーム開口部側からＰＴＣヒータを挟んだ状態にして電極板を挿入する際に、案内斜面により係止位置まで案内されて固定されたことを特徴とするものとすれば、組立作業が極めて容易なものとなる。

さらに、そのフレームが硬質樹脂からなるものとすれば、フレームの作成が容易になるとともに、ゴム製のフレームと比べて電極板をＰＴＣヒータに密着させて固定する際の電極板固定部の変形量が少ないものとなり、安定的な密着状態を実現することによりＰＴＣヒータと電極板との接触状態をバラツキなく確保しやすいものとなる。

さらにまた、上述したＬＰＧ加熱装置において、フレーム内周面の電極板係止爪は係止面の向きが共通した電極板固定部毎に、少なくとも４箇所以上所定間隔で配設されたものとすれば、電極板の周縁側に偏りなく当接するようにして均一な密着状態を実現しやすいものとなり、この場合、その２列の電極板固定部は、各電極板係止爪同士が互い違いとなるように配置されたものとすれば、より多くの箇所で電極板に当接して挟み込むことになるため、一層安定的な接触状態を確保しやすいものとなる。

さらにまた、上述したＬＰＧ加熱装置において、その電極板には外向きに突出する凸部が設けられ、その内面側に形成されたＰＴＣヒータとの隙間に導電性金属からなる板バネが介装されており、凸部内面とＰＴＣヒータ外面の双方に弾性的に接触しているものとすれば、ＰＴＣヒータへの通電状態をより確保しやすいものとなる。

この場合、その板バネはＰＴＣヒータと電極板との通電を確保しながらＰＴＣヒータ外面と電極板内面との接触部分を乖離させない弾性反発力に設定されたものとすれば、ＰＴＣヒータへの通電性を確保しつつＰＴＣヒータと電極板との接触状態を損なわないものとなる。加えて、その板バネは、ＰＴＣヒータまたは／及び電極板に接触して導通する部位が少なくとも２つ以上に分岐されて少なくとも２箇所以上で接触しているものとすれば、接触不良の問題を回避しやすいものとなる。

フレーム内周面に電極板係止爪を設けた簡易な構成の本発明により、簡易な手順でＰＴＣヒータと電極板との間の接触状態のバラツキを解消して、安定した熱交換性能を確保できるものとした。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いながら詳細に説明する。

図１は、本実施の形態のＬＰＧ加熱装置２Ａをベーパライザの高圧燃料室内に内装した状態を示す縦断面部分図を示している。ＬＰＧ加熱装置２Ａの全体的構成は、図４の従来のＬＰＧ加熱装置２Ｂとほぼ同様であることから詳細な説明は省略し、本発明の特徴部分となるＬＰＧ加熱装置２Ａの構成単位であるヒータユニット６０Ａの構成について、図１のＰ部分を拡大した図２（Ａ）の拡大部分図及びそのＸ−Ｘ線に沿って切断した端面図である図２（Ｂ）を参照しながら詳細に説明する。

一対のＰＴＣヒータ６１，６１は、各々周面（厚さ方向の側面）に密着するシール材６９で位置固定されながら、放熱板を兼ねた電極板６５，６６で外面側を挟み込まれてその周縁側に密着して囲繞する硬質樹脂製のフレーム６２で固定されて１つのヒータユニット６０Ａを構成している。このＰＴＣヒータ６１，６１は、シール材６９によりヒータユニット６０Ａ内で気・液密状態に保持されながら電極板６５，６６を介した通電で発熱するようになっている。

そして、本発明においてＰＴＣヒータ６１，６１を一対の電極板６５，６６で挟み込んだ状態にして囲繞するフレーム６２の内周面に、電極板６５，６６の周縁側外面に当接して電極板６５，６６をＰＴＣヒータに密着させて固定するための電極板係止爪６２１，６２２がフレーム６２の内周面に各々複数配設されている点を特徴としている。即ち、その電極板係止爪６２１，６２２は互いにＰＴＣヒータ６１の外面に当接する係止面の向きが異なり、フレーム６２内周面の周方向に各々複数配置され、互いに係止面が対向した向きとなる２列の電極板固定部を構成している。

また、電極板係止爪６２１，６２２は図２（Ａ）に示すように、フレーム６２開口部からその中心部に向かって高さを増しながら係止面に続く案内斜面６２１ａ，６２２ａを各々有しており、電極板６５，６６の深く挿入する方の端縁側を挿入後もう一方の端縁側を各案内斜面に当接させながら押し込むことにより、硬質樹脂製のフレーム６２が僅かに弾性変形して電極板係止爪６２１，６２２の最も高い部分を超えて係止位置まで達し、フレーム６２に装着・固定される。

本実施の形態のＬＰＧ加熱装置２Ａは、このように比較的簡易な構成により各ヒータユニット６０Ａの組立て作業が極めて容易になるため、ねじ等の固定手段で電極板を固定する場合と比べて大幅なコストの低廉化を実現している。これに加え、ＰＴＣヒータ６１を電極板６５，６６で挟み込んだ状態で固定するフレーム６２を硬質樹脂製としたことにより、余分な弾性変形が少ないとともにゴム材の場合におけるような変質による変形も回避でき、堅固な固定状態を維持しやすい。

そのため、図４に示したゴム製のフレーム６８で電極板６３，６４を固定する従来例と比べて、電極板６５，６６とＰＴＣヒータ６１との密着状態を確実に確保できるものとして、ＰＴＣヒータ６１で発生した熱を電極板６５，６６の外面まで効率良く伝達可能なものとなり、安定的なＬＰＧ加熱性能を確保しやすい。

そして、フレーム６２内周面側に設けた電極板係止爪６２１，６２２は、図１に示したように電極板６５，６６に当接する係止面の向きが共通した一群としての電極板固定部毎に、少なくとも４箇所以上に略等間隔で配設したものとすれば、電極板６５，６６の周縁側に偏りなく当接して、より均一な密着状態を実現しやすいものとなる。

また、係止面が違いに対向する向きとなる電極板係止爪６２１，６２１，６２１，・・・と電極板係止爪６２２，６２２，６２２，・・・の両電極板固定部は、図１に示したように、互いに直接対向する位置とせずに互いに略中間位置、即ち互い違いとなるように電極板係止爪を配置することにより、より多くの箇所で電極板に当接して挟み込むことができるようになり、電極板６５，６６とＰＴＣヒータ６１との間で隙間が発生することをまんべんなく抑える作用を発揮することができる。

さらに、本実施の形態において図２（Ｂ）の端面図に示すように、一方の電極板６５のＰＴＣヒータ６１の中央位置に略一致する部分に、外側に向かって突出した凸部６５０を設け、その内側に形成された内側空間６５１内で導電性金属からなる板バネ６５２を電極板６５とＰＴＣヒータ６１との間に介装したことにより、ＰＴＣヒータ６１への通電性をより確保しやすい。

加えて、図のように凸部６５の上面から抑え６５３，６５３を内側向かって突設し、その先端側で板バネ６５２の一端をＰＴＣヒータ６１外面との間に挟み込むようしたことにより、通電性を確保する板バネ６５２を固定のための手順を要さずに内側空間６５１内で容易に固定して、凸部６５内での揺動を確実に抑えている。

尚、この板バネ６５２は、ＰＴＣヒータ６１と電極板６５との通電を確保しながらＰＴＣヒータ１２外面と電極板６５内面との接触部を乖離させない弾性反発力に設定することにより、ＰＴＣヒータ６１と電極板６５との接触状態を損ないにくいもとすることができる。また、この板バネ６５２を、ＰＴＣヒータ６１または／及び電極板６５に接触して導通する部位が少なくとも２つ以上に分岐されて２箇所以上で接触しているものとすれば、通電不良トラブルを一層回避しやすいものとなる。加えて、この板バネ６５２の代わりに導電性の接着剤を凸部６５内側の内側空間６５１内に充填しても同様の効果が期待できる。

図３は、ＰＴＣヒータと電極板との間の隙間の大きさと、燃料気化性能との関係を表したグラフを示している。このグラフにおいて、本実施の形態のＬＰＧ加熱装置２Ａを内装したベーパライザと従来のＬＰＧ加熱装置を内装したベーパライザとを比較した場合、本実施の形態においては上述のようにＰＴＣヒータと電極板との接触状態を確保できるようになったことから、燃料の気化性能が高いレベルで安定するものとなっている。これらのことから、本実施の形態のＬＰＧ加熱装置により、簡易な構成で製品間におけるバラツキを抑えながら高いレベルの熱交換性能を実現可能である。

以上、述べたように、ＰＴＣヒータを電極板間に挟んでなるヒータユニットを有するＬＰＧ加熱装置について、本発明により構成を複雑にすることなくＰＴＣヒータと電極板との接触状態のバラツキを解消して、安定した熱交換性能を確保できる。

本発明における実施の形態のＬＰＧ加熱装置を配設したベーパライザの縦断面部分図。 （Ａ）は、図１のＰ部分を拡大した縦断面部分図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿って切断した端面図。 本実施の形態と従来例の作用を比較するためのグラフ。 従来例を示す縦断面部分図。 図４のＹ−Ｙ線に沿って切断した端面図。

符号の説明

２Ａ ＬＰＧ加熱装置、６０Ａ ヒータユニット、６１ ＰＴＣヒータ、６２ フレーム、６５，６６ 電極板、６９ シール材、６２１，６２２ 電極板係止爪、６２１ａ，６２２ａ 案内斜面、６５０ 凸部、６５１ 内側空間、６５２ 板バネ

Claims (8)

1. ＬＰＧを加熱・気化してエンジンの吸気管路に供給するベーパライザ内に設けられ、一対の電極板でＰＴＣヒータを挟み込むとともにそれらの周縁側をフレームで囲繞した複数のヒータユニットが並設されており、前記各ヒータユニットにおける両電極板を介して通電することで前記ＰＴＣヒータを発熱させてベーパライザを通過するＬＰＧを加熱するＬＰＧ加熱装置において、前記各電極板はその周縁側外面に当接して係止するための係止面を有した電極板係止爪が前記係止面を同じ向きにして前記フレーム内周面で周方向に複数配置されるとともに前記係止面が互いに対向する向きで備えられた一対の電極板固定部により前記両電極板内面を前記ＰＴＣヒータ外面に密着状態に固定していることを特徴とするＬＰＧ加熱装置。
2. 前記電極板係止爪は、前記フレームの開口部側から深くなるに従って高さを増しながら前記係止面まで続く案内斜面を有した突起からなり、前記フレーム開口部側から前記ＰＴＣヒータを挟んだ状態にして前記電極板を挿入する際に、前記案内斜面により係止位置まで案内されて固定されることを特徴とする請求項１に記載したＬＰＧ加熱装置。
3. 前記フレームは硬質樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載したＬＰＧ加熱装置。
4. 前記電極板係止爪は、前記係止面の向きが共通した電極板固定部毎に、少なくとも４箇所以上所定間隔で配設されていることを特徴とする請求項１，２または３に記載したＬＰＧ加熱装置。
5. 前記一対の電極板固定部は、各電極板係止爪同士が互い違いとなるように配置されたことを特徴とする請求項４に記載したＬＰＧ加熱装置。
6. 前記電極板には外向きに突出する凸部が設けられ、この凸部の内面側に形成された前記ＰＴＣヒータとの隙間に導電性金属からなる板バネが介装されており、前記凸部内面と前記ＰＴＣヒータ外面の双方に弾性的に接触していることを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載したＬＰＧ加熱装置。
7. 前記板バネは、前記ＰＴＣヒータと前記電極板との通電を確保しながら前記ＰＴＣヒータ外面と前記電極板内面との接触部分を乖離させない弾性反発力を有していることを特徴とする請求項６に記載したＬＰＧ加熱装置。
8. 前記板バネは、前記ＰＴＣヒータまたは／及び前記電極板に接触して導通する部位が少なくとも２つ以上に分岐されて少なくとも２箇所以上で接触していることを特徴とする請求項６または７に記載したＬＰＧ加熱装置。
   

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