JPS6016760Y2 - 液化ガス機関の燃料加熱装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、液化ガス（以下、ＬＰＧで代表する）を燃料
とする内燃機関の低温始動性及び暖機運転性を向上させ
る燃料加熱装置に関するものである。

従来のこの種の装置としては、例えば第１図に示すよう
なものがある（例えば実開昭５４−９３６１９号公報参
照）。

第１図Ａに示すように、ＬＰＧボンベ１とベーパライザ
２とを結ぶ燃料通路６にプレヒータ４と称す熱交換器を
設ける。

このプレヒータ４は同図Ｂに示すように、機関１７の冷
却水の一部を流通させる通路５ｂとＬＰＧ燃料を流通さ
せるコイル状通路６ｂとで構成され、この機関冷却水に
よってＬＰＧ燃料を加熱し、気化を促進させミキサ（混
合器）５０に導くようにしたものである。

尚図中１ａは充填用バルブ、５ａは機関冷却・水のベー
パライザ内循環通路、１６はＬＰＧソレノイドユニット
を示す。

ところが始動時、寒冷時には機関冷却水の温度は大気温
もしくはそれに近いので、機関が暖機して冷却水の温度
が充分に上昇するまではベーパライザ２での燃料気化は
ほとんど効果的に行われない。

従って、従来では、機関の温度（冷却水温）が所定値に
達するまでは、ＬＰＧボンベ１からベーパライザ２にボ
ンベ上方に溜った気相燃料を供給し、冷却水温が上昇し
てプレヒータ４による加熱が可能な状態に達した段階で
、ＬＰＧボンベ１から液相燃料を送り出すようにしてい
る。

しかしながら、詳述するまでもなく、機関の始動可能な
ＬＰＧの最低蒸気圧は一般に１ｋｇ／ｃｎ （ゲージ圧
）とされており、さらに蒸気圧は第２図に示すように、
温度低下と共に下るので、気相燃料といっても寒冷時（
地）に於いては十分な気化は期待できなく、特にＬＰＧ
燃料のうちブタンの配合割合の多いものでは第２図に示
すように燃料蒸気圧が低く、ベーパライザ内で充分気化
されず、液状または液粒状態のままミキサー（混合器）
５０に送られしばしば始動不能におちいる弊があった。

またたとえ始動しても機関の運転に伴う冷却水温が低い
ため、この冷却水が上記ベーパライザ２の循環通路５ａ
を通っても、ＬＰＧを気化し運転を持続するだけの充分
な潜熱を供給することが出来ないので、液状ＬＰＧの気
化は順調を欠き、機関はしばしば停止するに至ることが
あった。

この考案は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、機関の冷却水温が低い場合にも燃料を効率よ
く加熱してその気化を促進させ、もって機関の低温始動
性及び暖機運転性を改善した燃料加熱装置を提供するも
のである。

以下、本考案を図面に示した実施例に基づいて詳細に説
明する。

第３図は、この考案の一実施例を示すものであるが、図
中第１図と実質的に同一部材については同符号を付すこ
とする。

まず構成を説明すると、第３図ＡにおいてＬＰＧボンベ
１とベーパライザ２とを連通ずる燃料通路６のベーパラ
イザ燃料入口近傍に電気サブヒータ７を設ける。

このサブヒータ７は第３図Ｂ、Ｃにその断面図を示すよ
うに、電気伝導性を有する矩形波板からなるスプリング
１０を両面からＰＴＣヒータ平板９，９′により挾み込
んでヒータユニットを形成する。

なお押えスプリング１０にリード線４５の一端をろう付
等の手段により接着してこれを正極とする。

次に電気伝導性を有するアルミ、銅等の円柱体８にその
軸心と直角方向から前記ヒータユニットを挿入するため
の貫通孔１４を形成する。

該貫通孔１４内において押えスプリング１０により円℃
ヒータ平板９，９′は該貫通孔１４内面に圧接させられ
るが、押えスプリング１０が円柱体８と直接的に接触す
ることのないよう、その外周囲に絶縁材１１ならびに絶
縁充填剤１２を介装あるいは充填する。

また円柱体８にリード線４５′の一端を接続してアニス
とする。

上記円柱体８にはその断面に適宜径の燃料通路６ｃが軸
方向に前記ヒータユニットと衝合しないよう数本形成さ
れ、この燃料通路６ｃと連通する通路６ｄを有するコネ
クタ１３と１３′が円柱体８の両端部にねじ結合される
。

次に作用を説明する。

運転前にバルブ１ａを開くと、液状ＬＰＧはＬＰＧボン
ベ１内の蒸気圧によりＬＰＧソレノイドユニット１６の
入口まで押し出される。

次に機関１７を始動させると該ＬＰＧソレノイドユニッ
ト１６内の図示しない電磁コイルに通電して該ソレノイ
ドユニット１６の燃料通路が開かれ、さらにこの電磁コ
イルの励磁と同時にサブヒータ７の円℃ヒータ９，９′
にも通電され、ヒータ９，９′とともに円柱体８の加熱
が開始される。

これにより上記液状ＬＰＧはサブヒータ７の燃料通路６
ｃを通過する間にサブヒータ７からのジュール熱をうけ
て気化が促進される。

さらにベーパライザ２で該ＬＰＧの気化減圧を行って次
のミキサー５０にて適正空燃比の混合気を機関１７に供
給する。

即ち機関冷却水の温度が充分に上昇していない低温始動
時においても、サブヒータ７により燃料が充分加熱され
気化が促進されるのである。

機関の冷却水温が充分に上昇した後（暖機後）は、ベー
パライザ２内に設けた冷却水循環通路５ａに温度上昇し
た冷却水が循環供給されベーパライザ２が全体的に加熱
されるので、サブヒータ７による加熱を中断しようとも
燃料は十分に気化する。

このようなサブヒータ７の通電制御を行うためには、冷
却水の温度を感知するサーモスイッチにより、冷却水温
度が所定値になったときに、該サブヒータ７への通電を
停止する方法や、タイマにより始動から所定時間後にサ
ブヒータ７への通電を停止させる方法など、機関１７の
使用状況等の要因に応じて制御機構を選定することがで
きる。

本考案においては、上記の通電制御法の他燃料の加熱防
止法として第７図に示すようなＰＴＣヒータ９の温度−
抵抗特性を利用している。

即ち図に示す通り該ＰＴＣヒータ９はある一定温度（キ
ューリ温度、この場合５０°Ｃ）で急激に抵抗を増加す
る特性を有するために、通電電流は上記円℃ヒータ９が
このキューり温度に達すると僅少となり、ＰＴＣヒータ
９の発生ジュール熱も激減し、その結果、ＬＰＧの過熱
によりベーパライザ２内のＬＰＧ量が少なくなり、燃料
流量の不足を招来しないようにできる。

従ってこのＰＴＣヒータ９によるＬＰＧ過熱防止機能と
上述のサーモスイッチあるいはタイマーとの組合せによ
りＬＰＧの性状、種類、状態に応じた最適な予熱を行う
ことができる。

第４図は本考案の他の実施例を示したもので、第４図Ａ
のように円板状に形威したＰＴＣヒータ１７を備え、こ
の断面内に第４図Ｂ、 Ｃのようなハニカム状貫通孔１
７ａ、１７ｂを形威し、該円板の上線および周囲を絶縁
材１８で被覆腰さらにケース１６．１６’にガスケット
２０と共に嵌合密閉する。

なお、ケース１６．１６’には各々貫通孔６ｄを有する
コネクタ１３．１３’を接続して、上記ＰＴＣヒータ１
７に設けた多数の貫通孔１７ａ。

１７ｂに燃料を通す。

このようにしてサブヒータ７′を形成し、ＬＰＧをＰＴ
Ｃヒータ１７に直接接触させ、さらにｐ’ｒｃ １７の
多数の貫通孔１７ａ。

１７ｂを通過させることにより、ＰＴＣヒータ１７の発
生ジュール熱を効率よ（ＬＰＧに伝達することができ熱
交換率を上昇させることができる。

尚、ＰＴＣヒータ１７の通電加熱のための電極は図示の
ように正電極をＰＴＣヒータ１７に、負電極（アース電
極）をケース本体１６に設けて、しかも正電極は燃料通
路のシール性を損うことのないようリード線４５の周囲
にシール剤等を充填しＬＰＧの洩れを防いでいる。

第５図及び第６図に本考案の更に他の実施例を示す。

第５図はサブヒータ７＃の断面図であるが、本サブヒー
タ７“はベーパライザ２の本体の少なくとも一次弁上流
の燃料通路内に装着可能なシーズド型ヒータとして構成
したことを特徴とする。

即ち、第５図Ａ、 Ｂに示すように、第１実施例と同様
の、波状金属板でできた押えスプリング（正極）１０と
これを上下方向から挾み込んだＰＴＣヒータ平板９，９
′からなるヒータユニットをサブヒータプラグハウジン
グ３５に嵌合することによりシーズド形ヒータ７″を形
成している。

上記押えスプリング（正極）１０とプラグハウジング（
負極アース）３５との絶縁は、これまでの例と同様に絶
縁剤３３、絶縁充填剤３４等によってなされている。

また該プラグハウジング３５外面はフィン形状３９を有
し、燃料との接触面積を大きくして伝熱効率を増加させ
ている。

このシーズド形ヒータ７″のベーパライザ２への装着態
様を第６図Ａ。

Ｂに基づいて説明する。

図において、燃料入口３８及び燃料出口３１を設けたベ
ーパライザ２には、−炭室３２と二次室４５とが設けら
れる。

−炭室３２と燃料入口３８とは一次弁３７及びＬＰＧ通
路３６を介して接続され、かつ−炭室３２と二次室４５
とは二次弁４４を介して接続されていることは従来と同
様である。

−炭室３２の下方には、機関冷却水の温水入口４１と温
水出口４３とを設け、これらの出入口４１．４３間を一
次室３２に隣接する略逆Ｕ字状の通路５ａを介して接続
する。

前記温水出入口４１．４３は機関の冷却水等に接続され
機関で加熱された冷却水（温水）を循環通路５ａに流し
て一次室３２を加熱し、燃料の気化を促進させている。

上記の如く一次室３２に至るＬＰＧ通路３６にはＬＰＧ
の滞留室４２を設け、この滞留室４２内にサブヒータ７
′を設置している。

なお滞留室４２の構造に関しては、要するに一次弁３７
より上流のＬＰＧ通路３６に燃料のよどみ部分を形成し
たものであれば、任意の構造をとってもよい。

以上の構成により、冷間始動時にサブヒータ７′を通電
加熱させると、このサブヒータ７″をとりまく滞留室４
２内の燃料が容易に加熱され、これによりＬＰＧ通路３
６を経て一次室３２に流入する燃料の気化が促進され、
よって冷間時の始動性及び暖機運転性が改善される。

尚機関の暖機後のサブヒータ７″への通電制御並びに燃
料加熱防止機能については前記実施例と同様な機構が適
用できることはいうまでもない。

以上述べたように、本考案によれば、少なくともベーパ
ライザの一次弁より上流のＬＰＧ通路にＬＰＧ燃料を直
接的に加熱するサブヒータを組み込んだから、機関の温
度（冷却水温）が充分に上昇していない低温始動時ある
いは暖機運転時にも、ベーパライザでの燃料の気化を促
進できるので、従来のようにＬＰＧボンベ内の気相燃料
を使用しなくても冷間始動性及び暖機運転性を向上でき
る。

更に従来のプレヒータでは機関の高速運転時に燃料を加
熱しすぎて気化が進みすぎミキサーへの燃料供給量不足
で加速不良をおこすこともあるが、本考案によれば、サ
ブヒータはＰＴＣヒータのキューり温度を選定すること
により、加熱温度を適正に選べるので、不必要な燃料加
熱は回避できる。

また機関の暖機が進んで機関冷却水温度が充分に上昇す
ればサブヒータの通電は上記機関冷却水温度を検知する
サーモスイッチやあるいは機関始動時からの時間を測定
するタイマ等により停止できるので、電力の浪費を防ぐ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは従来のＬＰＧ燃料加熱装置の概略構成図、同
図Ｂはプレヒータの断面図、第２図はＬＰＧ燃料のブタ
ン配合割合をパラメタとした場合の上記燃料の蒸気圧と
温度の関係を示す特性図、第３図は本考案の第１実施例
の概略構成図、同図Ｂはサブヒータの断面図、同図Ｃは
同じ＜Ｉ−Ｉ線断面図、第４図Ａはサブヒータの実施例
の断面図、同図Ｂ、 Ｃはそれぞれ■−■線に沿う異っ
た断面図、第５図Ａはシーズド形ヒータの断面図、同図
Ｂ、 Ｃはそれぞれ■−■線、ＩＶ−ＩＶ線に沿う断面
図、第６図Ａはシーズド形ヒータの装着態様を表わす断
面図、同図Ｂはその■−■線断面図、第７図はＰＴＣヒ
ータの温度−抵抗特性図である。 １・・・・・・ＬＰＧボンベ、２・・・・・・ベーパラ
イザ、４・・・・・・プレヒータ、５・・・・・・機関
冷却水通路、６・・旧燃料通路、７・・・・・・サブヒ
ータ、９．９’・・・・・・円゛Ｃヒータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 液化ガスボンベと機関とを、ベーパライザとミキサを介
   して燃料通路で連通ずると共に、該ベーパライザ上流の
   燃料通路を機関始動時に開作動するソレノイドユニット
   と、該ソレノイドユニットの作動に連動して開作動時に
   通電されベーパライザの一次弁上流の燃料通路の燃料を
   加熱する電気ヒータとを設けたことを特徴とする液化ガ
   ス機関の燃料加熱装置。