KR20050087721A - Ｌｐｇ 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PTC 히터를 구비한 LPG 가열장치에 대해서, 높은 가열기화능력을 안정적으로 발휘함과 아울러 신속한 온도의 상승을 실현하여, 대유량의 연료 및 극저온시에 있어서도 엔진의 운전상태를 양호하게 유지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

복수의 PTC 히터(31a)를 병렬로 배치하여 이루어지는 전열기(30A)를 수용 장착한 가열실(30a)을 구비하고, 도입한 액체 LPG를 가열 기화하여 송출하는 것으로 하고, 전열기(30A)를 서로 다른 극성이 되는 2장의 전극겸 가열판(31b,31c)이 PTC 히터(31a)의 양면에 밀착하여 1장의 판형상 전극 유닛(31A)을 형성하고, 그 복수개가 소정 간격을 가지고서 가열면을 대향시키면서 병렬로 배치되어 전극겸 가열판(31b,31c) 사이를 LPG 유로(32A)로 하여 통과하는 LPG를 가열 기화하는 것으로 하였다.

Description

ＬＰＧ 가열장치{LPG HEATING DEVICE}

본 발명은 액체의 LPG를 가열 기화함과 아울러 소정 압력으로 조정하여 흡기 관로에 송출함으로써 엔진에 공급하는 LPG 공급시스템의 LPG 가열장치에 관한 것으로서, 특히 PTC 히터를 병렬하여 이루어지는 전열기를 구비한 LPG 가열장치에 관한 것이다.

LPG를 기화시켜 스파크 점화엔진의 연료에 사용하는 것은 널리 알려져 있고, 거의 대기압의 기화가스로 조정하여 흡기 관로의 부압에 의해 흡인 송출시키는 주지방식 외에, 예컨대 일본 특허공개 평6-17709호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 소정 정압(正壓)의 기화 가스로 조정하여 흡기 관로에 분사시키는 방식이 있다. 이 경우, 액체의 LPG를 가열 기화시키는 수단으로서 엔진 냉각수를 이용한 열교환기를 레귤레이터(증발기)에 내장시키거나 또는 그 입구측에 배치하여, 엔진 냉각수에 의해 LPG를 가열 기화시키는 것이 관용되고 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 엔진 냉각수를 이용하는 가열기화수단은, 기기 냉각시에 엔진 냉각수가 저온이기 때문에 액체 LPG를 충분히 가열 기화할 수 없다는 문제점이 있다. 그래서, PTC 히터로 가열판을 가열하여 그 표면을 흐르는 LPG를 가열 기화하는 수단을 병용하는 것이 예컨대 일본 특허공개 평5-223014호 공보나 일본 특허공개 평11-324813호 공보에 기재되어 있다. 그런데, 이들은 단일의 가열판의 1개의 표면에만 LPG를 가열하는 것으로서 기화능력이 낮기 때문에, 연료가 대유량인 경우나 극저온인 경우에 대응이 곤란하게 되어 엔진의 운전에 악영향을 초래하기 쉽다.

한편, 일본 특허공개 2003-328859호 공보에는, PTC 히터를 복수개씩 서로 등을 맞대게 배치하여 수용 장착실에 끼워넣고, 수용 장착실의 PTC 히터가 겹쳐진 2개의 벽부분을 가열함으로써 LPG를 가열 기화하도록 한 가열장치가 기재되어 있다. 이 경우, PTC 히터를 수용 장착실에 끼워넣어 이루어지는 전열기 부분이 케이싱 내에 완전히 수용 장착되어 열이용율이 향상하는 것에다가, PTC 히터의 수가 증가하여 상술한 수단보다 가열기화능력이 높은 것으로 된다. 그러나, 이 수단은 수용 장착실의 외벽을 가열판으로 하기 때문에 저온시에 가열면 및 케이싱 내 전체의 온도의 상승이 느려지게 되기 쉽다는 문제가 있다.

[특허문헌1] 일본 특허공개 평6-17709호 공보

[특허문헌2] 일본 특허공개 평5-223014호 공보

[특허문헌3] 일본 특허공개 평11-324813호 공보

[특허문헌4] 일본 특허공개 2003-328859호 공보

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것이고, PTC 히터를 이용한 전열기를 구비하고 있는 LPG 가열장치에 대해서, 높은 가열기화능력을 안정적으로 발휘시킴과 아울러 신속한 온도의 상승을 실현하고, 대유량의 연료 및 저온시에 대응하여 엔진의 운전상태를 양호하게 유지할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다

그래서, 본 발명은 액체 LPG를 가열 기화함과 아울러 소정 압력으로 조정하여 엔진의 흡기 관로에 송출하는 LPG 공급시스템에 배치되고, PTC 히터를 이용한 전열기를 구비하여 액체 LPG를 가열 기화하는 LPG 가열장치에 있어서, 그 전열기를, 서로 다른 극성으로 되는 2장의 전극겸 가열판이 PTC 히터의 양면에 서로 겹치게 하여 판형상으로 형성된 전열 유닛 복수개가 전극겸 가열판을 소정 간격으로 대향시켜 병렬로 배치되어 케이싱에 수용 장착한 것으로 하여, 이 소정 간격으로 대향한 전극겸 가열판의 사이가 LPG 유로를 형성하고, 케이싱에 송입된 액체 LPG가 LPG 유로를 통과하는 동안에 가열 기화되는 것으로 하였다.

이것에 의해, PTC 히터에 밀착한 전극겸 가열판이 직접 LPG 유로를 형성하여 가열면으로 되기 때문에, PTC 히터의 열을 신속하고 또한 효율적으로 LPG 유로의 액체 LPG에 전달할 수 있게 되고, 저온시의 온도의 상승이 매우 양호하게 된다. 또한, 가열판을 양면에 구비한 판형상의 열전 유닛을 소정 간격으로 병렬로 배치함으로써, 열전기를 콤팩트한 것으로 하면서 단위용적당 가열면의 총면적을 크게 할 수 있기 때문에, 가열장치의 용적이 작더라도 가열기화능력을 높은 것으로 할 수 있고, 대유량의 연료에 극저온시에도 용이하게 대응할 수 있게 된다.

또한, 상기 LPG 가열장치에 있어서의 전극 유닛을, 2장의 PTC 히터를 겹쳐 이들의 반대방향으로 향한 면에 전극겸 가열판을 겹친 것으로 하면, PTC 히터를 각각 전극겸 가열판 내측면에 고착시킨 것을 서로 겹쳐 고정하는 것만으로 전열 유닛을 조립할 수 있기 때문에, 그 제조가 매우 용이한 것으로 된다.

또한, PTC 히터를 양 표면의 전극겸 가열판에 끼워넣은 밀봉부재에 의해 기ㆍ액밀상태로 하면, 전열 유닛을 기ㆍ액밀상태로 하기 위한 용기를 불필요하게 하여 그 구성을 단순한 것으로 하면서, LPG가 전극겸 가열판의 간극을 흐르는 것을 방지하여 LPG 유로만을 흐르게 하여, PTC 히터의 부식을 확실하게 회피함과 아울러 LPG의 확실한 기화를 도모할 수 있다.

또한, 상술한 전열 유닛의 배치를, LPG 유로를 사이에 두고 대향하는 전극겸 가열판의 극성이 동극이 되도록 하면, LPG 유로에 도전성의 이물이 유입되어 그 사이에 끼여도, 양 전극은 동극이기 때문에 단락될 우려가 없고 그 기능을 안정적으로 발휘시킬 수 있다. 이것은, 온도의 이상 상승 등에 의해 LPG 유로를 사이에 둔 전극겸 가열판이 변형되어 서로 접촉한 경우에도 마찬가지이다.

또한, 상술한 전열기를 구성하는 복수의 전열 유닛의 최전면 및 최후면과 케이싱 측벽 사이에 간극이 형성되어 LPG 유로를 형성하는 것으로 하면, 가열기화능력을 더욱 높은 것으로 할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 대해서, 이하에 도면을 이용하면서 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 것이고, 도 1에 개략의 배치를 나타낸 LPG 공급시스템에 있어서, 봄베(5)에 저류된 LPG는 액체 LPG유로(9A), 기체 LPG유로(9B)를 통해 엔진(4)의 흡기 관로(4b)에 배치한 연료분사밸브(7)에 공급되고, 그 경로 중에 차단밸브(10), LPG 가열장치인 온수가열장치(2) 및 전기가열장치(3A), 압력조정기(6)(레귤레이터)가 배치되어 있다. 또한, 본 LPG 공급시스템은 도시하지 않은 전자식 제어장치에 의해 제어되고 있다.

봄베(5)에 저류되어 있는 액체 LPG는, 액체 LPG 유로(9A)를 통해 차단밸브(10)를 경유하여 온수가열장치(2)에 들어가고, 엔진(4)에 설치한 냉각수 재킷(4a)으로부터 냉각수 통로(8a)를 경유하여 도입된 엔진 냉각수에 의해 가열된다. 그러나, 기기 냉각시에는 엔진(4)의 냉각수 온도가 낮고 액체 LPG는 충분히 가열되지 않아, 이것을 완전한 기체의 상태로 하여 기체 LPG 유로(9B)에 송출할 수 없다. 그래서, 이와 같이 LPG의 가열이 불충분하게 되는 상황에 있어서, 본 실시형태에 있어서는 도시하지 않은 전자식 제어장치가 판단하여 후속의 전기가열장치(3A)에 통전하고, 케이스 형상의 케이싱(38)의 가열실(30a) 내에 수용 장착된 전열기(30A)에 의해, 유입된 액체 LPG를 가열 기화하여 압력조정기(6)에 송출하는 것으로 하고 있다.

전기가열장치(3A)의 상세한 종단면도를 나타내는 도 2를 참조하여, 전기가열장치(3A)는 케이스 형상의 케이싱(38)의 내부인 가열실(30a)에, 전열기(30A)의 좌우 양측면이 측벽 내측면에 접함과 아울러 상하에 공간을 가지고서 수용 장착되어 이루어지는 것이다. 케이싱(38)은 저벽의 좌단측에 LPG 유입구(30c)가 형성되고, 이것과 거의 대각(對角) 위치가 되는 우측벽의 상단측에 LPG 유출구(30d)가 형성되어 있다.

도 2의 X-X선을 따르는 단면도를 나타내는 도 3을 참조하여, 전열기(30A)는 2장의 PTC 히터(31a,31a)를 겹친 것을 상하에 2단으로 배치하고, 이들을 2장의 전극겸 가열판(31b,31c)으로 끼워넣어 고착하여 이루어지는 전열 유닛(31A)의 복수개를 병행 또한 소정 간격을 가지도록 배열하여 배치하고, 그 간격에 의한 간극을 LPG 유로(32A,32A,…)로 하여 통과하는 액체 LPG를 가열 기화시키도록 되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, PTC 히터(31a)의 각 발열면이 직접 전극겸 가열판(31b,31c)의 내측면에 접하여 그 외측면이 가열면으로 되고, LPG 유로(32A)를 통과하는 액체 LPG를 양측으로부터 가열하게 되기 때문에, 이 가열면을 통한 액체 LPG로의 열전도가 아주 신속하고 또한 효율적인 것으로 되어, 저온시의 온도의 상승이 매우 양호하게 된다.

또한, PTC 히터(31a)를 2장 겹치게 함으로써, 예컨대 전열 유닛(31A)을 조립할 때에, 미리 전극겸 가열판(31b,31c)의 내측면에 PTC 히터를 도전성의 접착제 등으로 각각 고착한 것을 복수 세트 준비하고, 조립시에 그 1세트를 서로 겹쳐서 고정하는 것만의 간단한 순서로 조립할 수 있기 때문에, 제조를 위한 수고가 경감됨과 아울러, 조립시에 접착제가 누출되어 누전의 원인이 되는 것도 회피할 수 있다. 또한, 한쪽의 전극겸 가열판이 손상된 경우에는, 전열 유닛 전체를 교환하지 않고 손상된 전극겸 가열판만 교환하면 되기 때문에 보수 관리를 저렴하게 할 수 있다.

또한, 각 전열 유닛(31A)은, PTC 히터(31a)의 상하 좌우 단면을 덮는 고무 밀봉부(36a)와 또한 그 외측을 덮는 경질합성수지제의 고정프레임(36b)으로 이루어지는 비도전성의 밀봉부재(36)가 설치되어 그 4코너를 나사 등으로 양면의 전극겸 가열판(31b,31c)과 서로 결합시킴으로써, 1장의 판형상 구조물을 형성한다. 이것에 의해, 각 전열 유닛(31A)은 얇은 판형상의 간단한 구성으로 되면서 PTC 히터(31a)를 기ㆍ액밀상태로 하여 확실하게 부식을 회피할 수 있고, 그 기능을 장기간 발휘하기 쉬운 것으로 하고 있다.

또한, 각 전열 유닛(31A)의 한쪽의 전극겸 가열판(31b)은 도 2에 있어서의 상단 좌측에 단자(33b)를 가지며, 또 한쪽의 전극겸 가열판(31c)은 도 2에 있어서의 상단 우측에 단자(33c)를 갖고 있고, 이들 단자(33b,33c)는 원통형상의 칼라(스페이서)(35A)를 끼워 이들에 삽입통과한 볼트형상의 전극봉(34a,34b)에 의해 각각 고정되어, 복수의 전열 유닛(31A)이 동일한 방향으로 서로 간격을 가지고서 병렬로 겹쳐진 상태에서 일체를 이루고, 전열기(30A)를 형성한다. 또한, 전극봉(34a,34b)은 도시하지 않은 전력공급선 및 어스에 각각 접속되어 있다.

또한, 인접하는 전열 유닛(31A,31A) 사이가 각각 LPG 유로(32A,32A,…)를 형성하고, 대향하는 전극겸 가열판(31b)의 가열면과 전극겸 가열판(31c)의 가열면으로 LPG 유로(32A)를 사이에 둔 것으로 되어 있다. 이것에 의해, 용적이 작은 가열실(30a)에 많은 전열 유닛(31A)을 좁은 간격으로 수용 장착하여 다수의 LPG 유로(32A)를 형성할 수 있기 때문에, 온도의 상승을 양호하게 하면서 가열기화능력이 높고, LPG를 효율적으로 가열할 수 있음과 아울러 대유량시나 극저온시에도 대응할 수 있는 것으로 할 수 있다. 또한, 양단의 전극겸 가열판(31b,31c)은 케이싱(38)의 측벽에 접하여도 좋은 것이지만, 이들 사이에 간극을 두어 LPG 유로(32B)를 형성한 본 실시형태에서는 가열실(30a) 내에 더 많은 가열면이 형성되어, 가열기화능력을 한층 높은 것으로 하고 있다.

그런데, 상기 전열기(30A)는 전열 유닛(31A)의 복수개를 병렬로 겹치게 하여 이루어지는 것이고, 도 3에 나타내는 실시형태에서는, 각 전열 유닛(31A) 사이에 형성되는 LPG 유로(32A)에 있어서 마주 대하는 전극겸 가열판끼리가, 마이너스의 극성이 되는 전극겸 가열판(31b)과 플러스의 극성이 되는 전극겸 가열판(31c)의 조합으로 되어 있다. 이 배치에 의해서 본 발명의 목적을 달성할 수 있지만, 마주 대한 전극겸 가열판(31b,31c) 사이에 만일 도전성의 이물이 낀 경우, 혹은 온도의 이상상승 등에 의해 전극겸 가열판(31d,31e)이 변형되어 서로 접촉한 경우는 단락되어 그 기능을 충분히 발휘할 수 없게 된다라는 우려가 남는다.

그 대책으로서, 각 전극겸 가열판의 방열면에 비전도성의 불소수지 등을 코팅함으로써 단락의 발생을 방지하는 것도 고려되지만, 사용에 따라 발생하는 부식에 의해 수지코팅이 열화하는 경우도 있기 때문에, 단락발생방지를 위한 수단으로서는 완벽하지 않다.

그래서, 이하에 상술한 문제점을 제거할 수 있도록 한 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다. 본 실시형태의 전기가열장치(3B)에 있어서의 케이싱 및 가열실은 도 2, 도 3에 나타낸 전기가열장치(3A)의 것과 마찬가지이지만, 이것에 수용 장착되는 전열기(30B)의 구성이 다른 것이다.

전열기(30B)는 상기 전열기(30A)와 마찬가지로, 전열 유닛(31B)이 마이너스의 극성이 되는 전극겸 가열판(31d)과 플러스의 극성이 되는 전극겸 가열판(31e)의 조합으로 이루어지는 것이지만, 그 배열이 LPG 유로(32C)를 형성하여 대향하는 전극겸 가열판끼리의 극성을 동일한 것으로 되도록 방향을 교대로 바꾼 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 전열기(30B)에 통전함으로써, 그 한쪽의 전극겸 가열판(31d)이 마이너스의 극성을 가지며 또 한쪽의 전극겸 가열판(31e)이 플러스의 극성을 가짐으로써 그 사이에 끼워진 PTC 히터(31a)가 발열하는 것은 도 2, 도 3의 것과 동일하지만, 인접하는 히터 유닛(31B,31B)끼리는, 대향하는 전극겸 가열판의 극성이 다르도록 교대로 방향을 반대로 하여 배치되어 있다. 따라서, 본 실시형태에서는 LPG 유로(32C)의 대향하는 전극겸 가열판이 마이너스의 극성(31d,31d)끼리 또는 플러스의 극성(31e,31e)끼리의 조합이 되기 때문에, 그 사이에 도전성의 이물이 끼거나, 혹은 전극겸 가열판이 변형되어 대향하는 전극겸 가열판끼리가 접촉하는 경우가 있어도 단락되지 않는다.

이와 같이, 히터 유닛(31B)의 배열의 방향을 교대로 바꾸는 것만의 간단한 구성으로 함으로써 히터 유닛(31B) 간에 단락이 발생하는 것을 확실하게 회피할 수 있는 본 실시형태에 의해, 단락에 의한 가열기화능력의 저하를 확실하게 방지하여 장치의 기능을 안정적으로 발휘시킬 수 있게 된다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 의해, 높은 가열기화능력을 안정적으로 발휘함과 아울러 신속한 온도의 상승을 실현할 수 있게 되고, 대유량의 연료 및 극저온시에도 용이하게 대응하여 엔진의 운전상태를 양호하게 유지할 수 있다. 또한, LPG 유로에 있어서 대향하는 전극겸 가열판의 극성을 동일하게 함으로써 단락의 발생을 확실하게 방지할 수 있고, 안전성을 확보하면서 액체 LPG를 안정적으로 가열 기화하여 엔진의 운전상태를 한층 양호하게 유지할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서 전기가열장치는 온수가열장치와 별체인 것에 한정되지 않으며 이것과 일체인 것이어도 좋고, 또한 압력조정장치와 일체인 것이어도 마찬가지로 실시할 수 있다. 또한, 전열 유닛 내의 PTC 히터의 수 및 배치방법은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의하면, PTC 히터를 이용한 전열기를 구비하고 있는 LPG 가열장치를, 높은 가열기화능력을 안정적으로 발휘함과 아울러 신속한 온도의 상승을 실현할 수 있는 것으로 하여, 대유량의 연료 및 극저온시에 대응하여 엔진의 운전상태를 양호하게 유지할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 LPG 공급시스템의 배치도이다.

도 2는 도 1의 전기가열장치를 상세하게 나타내는 종단면도이다.

도 3은 도 2의 X-X선을 따르는 측면도이다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 전열기의 측면도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

2 … 온수가열장치 3A,3B … 전기가열장치

4 … 엔진 4b … 흡기 관로

5 … 봄베 6 … 압력조정기

7 … 연료분사밸브 30A,30B … 전열기

30a … 가열실 31A,31B … 전열 유닛

31a … PTC 히터 31b,31c,31d,31e … 전극겸 가열판

32A,32B,32C … LPG 유로 36 … 밀봉부재

38 … 케이싱

Claims (5)

1. 액체 LPG를 가열 기화함과 아울러 소정 압력으로 조정하여 엔진의 흡기 관로에 송출하는 LPG 공급시스템에 배치되고, PTC 히터를 이용한 전열기를 구비하여 액체 LPG를 가열 기화하는 LPG 가열장치에 있어서,

   상기 전열기는 서로 다른 극성이 되는 2장의 전극겸 가열판이 PTC 히터의 양면에 서로 겹쳐져 판형상으로 형성된 전열 유닛 복수개가, 상기 전극겸 가열판을 소정 간격으로 대향시켜 병렬로 배치되어 케이싱에 수용 장착된 것으로 하여,

   상기 소정 간격으로 대향한 전극겸 가열판의 사이가 LPG 유로를 형성하여 상기 케이싱에 송입된 액체 LPG가 상기 LPG 유로를 통과하는 동안에 가열 기화되도록 한 것을 특징으로 하는 LPG 가열장치.
2. 제1항에 있어서, 전열 유닛은, 2장의 PTC 히터를 겹쳐서 이들의 반대방향으로 향한 면에 전극겸 가열판을 서로 겹치게 한 것임을 특징으로 하는 LPG 가열장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전열 유닛의 PTC 히터는 양 표면의 상기 전극겸 가열판에 끼워넣은 밀봉부재에 의해 기ㆍ액밀상태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 LPG 가열장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전열 유닛은 상기 LPG 유로를 사이에 두고 대향하는 전극겸 가열판의 극성이 동극이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 LPG 가열장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전열기를 구성하는 복수의 전열 유닛의 최전면 및 최후면과 상기 케이싱의 측벽 사이에 간극이 형성되어 있고, 상기 간극이 LPG 유로를 형성하는 것으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 LPG 가열장치.