JP2009281162A - ベーパライザの電熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンに液体ＬＰＧ燃料を所定圧力の気化ガスにして供給するベーパライザの電熱器について、簡易な構成で高い熱交換効率を実現できるようにする。
【解決手段】液体状態のＬＰＧ燃料を減圧・気化するベーパライザ１に設けられ、内部のＬＰＧ燃料の熱交換路に配置した複数の電気ヒータ１０１，１０２，１０３でＬＰＧを電気的に加熱するための電熱器１０において、その複数の電気ヒータ１０１，１０２，１０３を、燃料の進行方向に対して並列する数が縦列する数よりも多い配置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベーパライザの電熱器に関し、殊に、液体のＬＰＧ（液化石油ガス）を減圧・気化するベーパライザに設けられ、内部に複数の電気ヒータを配置した電熱器に関する。

液体のＬＰＧを減圧し、所定圧力の気化ガスにしてエンジンに送出するベーパライザでは、内部通路に高温のエンジン冷却水を循環させてＬＰＧと熱交換させることにより、気化の促進をはかっている。しかし、エンジン冷却水の温度が低い低温始動時等では、ＬＰＧの気化が不充分となりやすいため、液体燃料の混入により混合気過濃となってエンジン不調を引き起こすことがある。

この問題に対し、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もののように、ＰＴＣヒータ等の電気ヒータを内装した電熱的加熱手段である電熱器をベーパライザに設けて熱源を補強することにより、エンジン冷却水温度が低い状況でもＬＰＧの気化を可能としたベーパライザが普及している。

このようにベーパライザに設ける電熱器としては、ＬＰＧを加熱する部分となるＬＰＧ熱交換路の長さの確保と完全な気化の達成のために、図５に示すようなヒータユニット１１０内のＬＰＧ熱交換路に沿って電気ヒータ１１１，１１２，１１３を直列に配置した構成の電熱器１１が一般に用いられている。

ところが、この電気ヒータを直列配置した電熱器１１の場合、上流側の電気ヒータ１１３（Ａ）ではほぼ液体の状態のＬＰＧと熱交換を行って高い熱交換効率を実現しているが、下流側の電気ヒータ１１１（Ｃ）では既に上流側でＬＰＧが気化された気化ガスが混じった状態で熱交換を行うために熱交換効率が極めて低くなることから、充分な熱交換機能を発揮しない電気ヒータが存在するとともに無駄な電力消費を伴う結果となってしまう。

図６は、このように電気ヒータを直列に配置した電熱器でＬＰＧ燃料を加熱・気化させた場合における、ヒータ電流と燃料流量の関係をヒータ毎に表した関係図である。この関係図より、下流側の電気ヒータ（Ｃ）では前述のように気体混じりのＬＰＧと熱交換を行っている関係で、電気ヒータに流れる電流値が低く熱交換効率が低い状態であることが分かる。
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ようとするものであり、エンジンにＬＰＧを所定圧力の気化ガスにして供給するために用いられるベーパライザの電熱器について、簡易な構成で高い熱交換効率を実現できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、内部に設置される熱交換路に配置した複数の電気ヒータにより前記熱交換路を進行するＬＰＧ燃料を電気的に加熱することにより低温始動時に燃料タンクから供給されるＬＰＧ燃料を減圧・気化するために用いられるベーパライザの電熱器であって、前記複数の電気ヒータが前記熱交換路におけるＬＰＧ燃料の進行方向に対して並列に配置される数を縦列に配置される数よりも多くした。

ベーパライザに設ける電熱器について、このように電気ヒータを並列的に配置したことにより、気体混じりのＬＰＧと熱交換を行う無駄を回避しやすいものとなり、電気ヒータを縦列的に配置した従来例と比べて高い熱交換効率を実現することができる。

また、この場合、電熱器における複数の電気ヒータを、ＬＰＧ燃料の熱交換路に沿って縦列しない配置として、１つのＬＰＧ燃料の熱交換路内で複数縦列した電気ヒータによる連続的な加熱を行わないことにすれば、縦列的な連続加熱を行わないことにより総ての電気ヒータが液体の状態のＬＰＧ燃料と熱交換を行うことができる。

さらに、上述したベーパライザの電熱器において、電気ヒータを、２枚の放熱板で挟まれてヒータユニットの１単位を構成しており、このヒータユニットが複数並列して間にＬＰＧ熱交換路を形成しているものとすれば、大きな熱交換面積を確保しやすいものとなるため、より効率的な熱交換を実現しやすい。

さらにまた、上述した電熱器において内装する電気ヒータを、平板状のＰＴＣヒータとして、２枚の導電板兼放熱板で挟まれて１枚の平板状ヒータユニットを構成しているものとすれば、小さな容積でも高い熱交換能力を発揮しやすいものとなる。

加えて、上述した電熱器において、並列した複数の電気ヒータで形成されて並列するＬＰＧ燃料の熱交換路の上流側に、ＬＰＧを各ＬＰＧ熱交換路に均等に分配するための分岐板が設けられたことを特徴とするものとすれば、総てのＬＰＧ熱交換路で均一な熱交換が行われてＬＰＧの加熱が一層効率的に行えるものとなる。

複数の電気ヒータを電燃の進行方向に対して並列する数が縦列する数よりも多い並列的な配置にした本発明によると、簡易な構成で高い熱交換効率を実現することができるものである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本実施の形態の電熱器１０を設けたベーパライザ１の構成を説明するための簡略図を示すものであり、ベーパライザ１は、燃料接手２０から液体状態のＬＰＧ燃料を導入し、高温のエンジン冷却水を用いてＬＰＧ燃料との間で熱交換を行うことにより気化ガスの状態にして圧力制御弁２３で所定の圧力に調整しエンジンに送出するものであるが、そのエンジン冷却水による加熱部分は従来例と共通するため、詳細な図示及び説明は省略する。

また、上述したように、低温始動時等においてはエンジン冷却水による熱交換だけでは充分な加熱・気化が行えないことから、電気的加熱手段としての電熱器１０を、ＬＰＧを導入する燃料継手２０のすぐ下流側に設けた構成としてある。その電熱器１０の内部にはＬＰＧ燃料の熱交換路が形成されており、内蔵した電気ヒータ１０１，１０２，１０３に通電することによりＬＰＧ燃料を電気的に加熱して気化を促進するようになっている。

そして、図５に示した従来の電熱器１１において電気ヒータ１１１，１１２，１１３が直列に配置されていたのに対し、本実施の形態においては、その電熱器１０に内蔵した電気ヒータ１０１，１０２，１０３が並列に配置された状態としてヒータユニット１００を構成しており、電気ヒータ１０１，１０２，１０３の側方を通って並列する各ＬＰＧ熱交換路においては、電気ヒータの縦列による連続的な加熱を行わないものとしている。

このように構成したことにより、電気ヒータを縦列的に配置した従来例において下流側の電気ヒータが上流側で気化された気体混じりのＬＰＧ燃料を再度加熱することにより熱交換効率を悪化させていたのに対し、本実施の形態では、総ての電気ヒータ１０１，１０２，１０３において液体の状態のＬＰＧ燃料と熱交換を行って均一に気化させるようになっているため、高い熱交換効率を実現することができる。

さらに、本実施の形態の電熱器１０には、並列する各ＬＰＧ燃料の熱交換路にＬＰＧ燃料を均等に分配するための分岐板２１，２２が、ヒータユニット１０の上流側に設けられている。これにより、並列する総てのＬＰＧ燃料の熱交換路で均一な燃料流量が確保されて均一な熱交換が行われるようになるため、一層効率的なＬＰＧ燃料の加熱を可能としている。

図２は、本実施の形態の電熱器１０と同様の構成により実際に作成した電熱器を設けたベーパライザで行った実験結果に基づくヒータ電流と燃料流量との関係図である。この関係図から分かるように、総ての電気ヒータ（Ａ，Ｂ，Ｃ）間で電流値が均等となっており、総ての電気ヒータにおいても均一で効率的な熱交換が行われていたことが分かる。尚、エンジンの要求燃料流量によっては、電気ヒータの個数削減も可能であることが推察された。

図３（Ａ）は、上述した実施の形態の応用例としての電熱器１２の縦断面図を示しており、図３（Ｂ）はそのＸ−Ｘ線に沿う縦断面図を示している。この電熱器１２の場合は、内装する各ヒータユニット１２０が、円盤状のＰＴＣヒータである電気ヒータ１１４，１１５の両平面側を２枚の導電板兼放熱板で挟み込むことにより薄型方形の平板状（短冊状）に形成してなるものである。

このような平板状のヒータユニット１２０の複数枚が、その電気ヒータ１１４，１１５を横向きの並列としながら互いに並列に配置されており、複数並列したＬＰＧ燃料の熱交換路を形成している。そのため、図４に示す従来例の電熱器１３において電気ヒータ１１６，１１７を挟み込んだヒータユニット１３０がその電気ヒータ１１６，１１７が直列するように縦向きに配置されＬＰＧ燃料の熱交換路に沿って連続した加熱を行う配置と比べて、先述と同様に熱交換効率が大きく改善されるものとなっている。

以上、述べたように、エンジンにＬＰＧ燃料を所定圧力の気化ガスにして供給するベーパライザの電熱器について、本発明により、簡易な構成で高い熱交換効率を実現できるようになった。

本発明における実施の形態の電熱器を設けたベーパライザの構成を説明するための簡略図。 図１のベーパライザによる実験結果に基づくヒータ電流と燃料流量との関係図。 （Ａ）は図１の電熱器の応用例を示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図。 （Ａ）は従来例の電熱器の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図。 従来例の電熱器を設けたベーパライザの構成を説明するための簡略図。 図３のベーパライザによる実験結果に基づくヒータ電流と燃料流量の関係をヒータ毎に表した関係図。

符号の説明

１ ベーパライザ、１０，１２ 電熱器、２１，２２ 分岐板、２３ 圧力制御弁、１００，１２０ ヒータユニット、１０１，１０２，１０３、１１４，１１５ 電気ヒータ

Claims (5)

1. 内部に設置される熱交換路に配置した複数の電気ヒータにより前記熱交換路を進行するＬＰＧ燃料を電気的に加熱することにより低温始動時に燃料タンクから供給されるＬＰＧ燃料を減圧・気化するために用いられるベーパライザの電熱器であって、前記複数の電気ヒータが前記熱交換路におけるＬＰＧ燃料の進行方向に対して並列に配置される数よりも縦列に配置される数が多いことを特徴とするベーパライザの電熱器。
2. 前記複数の電気ヒータを１つの前記熱交換路に沿って縦列して配置しないことにして各熱交換路について複数の前記電気ヒータによる連続的な加熱を行わないことを特徴とする請求項１に記載したベーパライザの電熱器。
3. 前記電気ヒータは、両側に放熱板が配置されてヒータユニットの１単位を構成しており、複数配置される前記ＬＰＧ熱交換路の両側に前記ヒータユニットが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載したベーパライザの電熱器。
4. 前記電気ヒータは、平板状のＰＴＣヒータの両側に導電板兼放熱板が配置されてヒータユニットの１単位を構成していることを特徴とする請求項１，２または３に記載したベーパライザの電熱器。
5. 前記熱交換路の上流側に、ＬＰＧ燃料を各熱交換路に均等に分配するための分岐板が設けられていることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載したベーパライザの電熱器。
   

Images