KR20050109038A

KR20050109038A - Ｌｐｇ용 레귤레이터

Info

Publication number: KR20050109038A
Application number: KR1020040101306A
Authority: KR
Inventors: 카와요코코지; 하토리카주히사
Original assignee: 가부시키가이샤 닛키
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2005-11-17
Also published as: JP2005325690A

Abstract

엔진 냉각수를 이용하는 온수가열수단 및 전기 히터를 이용하는 전기가열수단을 병용한 LPG용 레귤레이터에 대해서, 엔진 냉각수의 온도가 낮으며 기화가 불충분하게 되기 쉬운 경우에도 LPG가 완전히 기화되도록 하여, 액체 LPG가 흡기 관로에 송출되는 것을 확실히 회피하여 엔진의 시동성 및 그 후의 운전성을 양호한 것으로 한다.

냉각수 통로(32b)를 가지는 온수가열부(32)와 PTC 히터(31b)를 가지는 전기가열부(31)와 압력조정실(30a)을 가지는 압력조정부(30)를 구비하고, 액체 LPG를 가열 기화함과 아울러 소정 압력으로 조정하여 LPG 엔진의 흡기 관로에 송출하는 LPG용 레귤레이터(3A)에 있어서, 전기가열부(31)를 온수가열부(32)의 하류측이며 압력조정실(30a)의 상류측에 배치한 것으로 하였다.

Description

ＬＰＧ용 레귤레이터{REGULATOR FOR LPG}

본 발명은 LPG를 가열 기화함과 아울러 소정 압력으로 조정하여 LPG 엔진의 흡기 관로에 송출하는 LPG용 레귤레이터에 관한 것이다.

LPG는 종전부터 스파크 점화엔진의 연료로 이용되고 있지만, 레귤레이터(기화기)와 믹서를 사용하여 대기압 정도로 감압한 기화 가스로서 흡기 관로에 흡인시켜 엔진에 공급하는 방식이 널리 실시되고 있고, 또한 예컨대 일본 특허 공개 평6-17709호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 소정 정압(正壓)의 기화 가스로 조정하여 흡기 관로에 분사시키는 방식도 널리 알려져 있다.

또한, 봄베로부터 취출한 액체의 LPG를 가열 기화시키는 방식으로서, 일본 특허 공개 평6-193513호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 엔진 냉각수를 이용하는 방식이 일반적이지만, 이 방식은 냉간 시동시 등 냉각수의 온도가 낮은 경우에 액체 LPG를 충분히 기화할 수 없다는 문제점이 생긴다.

이것에 대해서, 도 3의 배치도에 나타내어지는 바와 같이, 엔진 냉각수의 열을 이용하는 온수가열수단(32)에다가 PTC 히터 등의 전기 히터를 이용한 전기가열수단(31)을 레귤레이터(3)에 띠부착시켜 냉각수 온도가 낮더라도 LPG를 가열 기화할 수 있도록 하는 것이, 일본 특허 공개 평5-223014호 공보나 일본 특허 공개 평11-324813호 공보에 제안되어 있다.

그런데, 일본 특허 공개 평11-324813호 공보에 기재된 방식은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 온수가열수단의 하류측에 전기가열수단을 배치한 구성이기 때문에, 저온 시동시 등의 엔진 냉각수 온도가 아주 낮은 경우에 전기가열수단에 의해 기화된 LPG가 하류의 온수가열수단에 의해 다시 냉각되어 재액화되어 버리고, 혼합기체 과농(過濃)에 의한 엔진 불안정이나 엔진 정지를 초래한다는 문제가 생기기 쉽다.

한편, 일본 특허 공개 평5-223014호 공보에 기재된 방식은, 온수가열수단의 하류측에 전기가열수단을 배치한 구성이기 때문에, 전기적으로 가열되어 기화한 LPG가 재액화하는 것을 회피할 수 있다. 그러나, 이 방식은 전기가열수단이 레귤레이터의 1차 감압실에 배치되어 있다는 점, 냉간 시동시 등에 1차 감압실에 들어가는 LPG는 온도가 낮은 채로 있다는 점에서, 액체부분을 다량으로 포함하고 있으므로, 1차 감압실 내에서의 기화가 불충분하게 되어 연료분사밸브에 보내지는 기체 LPG에 액체 LPG가 혼입되어 버린다는 문제가 생기기 쉽다.

[특허문헌1] 일본 특허 공개 평6-17709호 공보

[특허문헌2] 일본 특허 공개 평6-193513호 공보

[특허문헌3] 일본 특허 공개 평5-223014호 공보

[특허문헌4] 일본 특허 공개 평11-324813호 공보

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것이고, 엔진 냉각수를 이용하는 온수가열수단 및 전기 히터를 이용하는 전기가열수단을 병용한 LPG용 레귤레이터에 대해서, 저온 시동시 등 엔진 냉각수의 온도가 낮으며 LPG의 기화가 불충분하게 되기 쉬운 경우에도, LPG를 완전히 기화하여 액체 LPG가 흡기 관로에 송출되는 것을 확실하게 회피해서, 엔진의 시동성 및 그 후의 운전성을 양호하게 하는 것을 과제로 한다.

그래서, 본 발명은, 엔진 냉각수를 이용하는 온수가열수단과 전기 히터를 이용하는 전기가열수단과 압력조정실을 가지는 기화가스 압력조정수단을 구비하고, 액체 LPG를 가열 기화함과 아울러 소정 압력으로 조정하여 LPG 엔진의 흡기 관로에 송출하는 LPG용 레귤레이터에 있어서, 전기 가열수단을 온수 가열수단의 하류측이며 압력조정실의 상류측에 배치한 것으로 하였다. 또한, 본 발명에 있어서의 압력조정실은, LPG를 2단 감압하여 대기압 정도의 기화 가스로 하는 것에서는 1차 감압실이고, LPG를 1단 감압하여 소정 정압의 기화 가스로 하는 것에서는 단일의 감압실이다.

이와 같이 전기가열수단을 온수가열수단의 하류측에 배치함으로써, 저온 시동시 등에 있어서 전기적으로 가열되어 기화한 LPG가, 저온의 엔진 냉각수가 통하는 온수가열수단에 의해 다시 액화되어 버리는 것을 회피할 수 있다. 또한, 전기가열수단을 압력조정실의 상류측에 배치함으로써 액체 LPG가 압력조정실에 들어가는 일이 없고, 따라서 액체 LPG가 흡기 관로에 송출되는 것을 확실히 회피할 수 있다.

또한, 상기 LPG용 레귤레이터를, 전기가열수단, 온수가열수단, 기화가스 압력조정수단 3개를 일체화하여 1개의 장치로 하면, 전체적으로 콤팩트한 것이 되어, 연료공급시스템 내에 배치하기 위한 공간을 작은 것으로 하면서 충분히 그 기능을 발휘시킬 수 있다.

또한, 상기 전기가열수단에 대해서, 전기 히터가 배치되어 있는 가열실을 상하로 세로로 긴 것으로 하여, 그 하단측에 온수가열수단으로부터의 유입구를 형성하고 상단측에 압력조정실로의 유출구를 형성한 것으로 하면, 가벼운 비중의 기체 LPG만이 상단측으로부터 압력조정실에 유입되도록 되기 때문에, 흡기 관로에 송출되는 기체 LPG에 액체 LPG가 혼입되어 버리는 것을 확실히 회피할 수 있다. 그리고, 전기 히터를 PTC 히터가 세로로 배치된 것으로 하면, PTC 히터의 방열면을 따라 LPG가 상방으로 흐름으로써 열교환효과가 우수한 것으로 되기 때문에 LPG가 더욱 확실하게 기화되기 쉽게 된다.

도 1은 본 발명의 레귤레이터(3A)가 배치된 LPG 엔진의 연료공급시스템의 배치도를 나타내고 있다. 봄베(1)에 액체의 상태로 저류되어 있는 LPG는 액체 LPG 유로(9A), 기체 LPG 유로(9B)를 통해 엔진(4)의 흡기 관로(4b)에 설치된 연료분사밸브(5)에 공급되도록 되어 있다. 그리고, 그 경로의 봄베(1)에 근접 위치에 차단밸브(2)가 배치되고, 그 하류측에 레귤레이터(3A)가 배치되어 있다.

레귤레이터(3A)는, 주로 도 2를 참조하여 기화가스 압력조정수단으로서 압력조정실(30a)을 가지는 압력조정부(30), 전기가열수단으로서 가열실(31c)에 PTC 히터(31b)를 배치한 전기가열부(31), 온수가열수단으로서 냉각수 통로(32b)를 가지는 온수가열부(32)를 구비하고 있다. 또한, 레귤레이터(3A)의 저부측에 배치된 온수가열부(32)의 냉각수 통로(32b)는, 엔진(4)의 냉각수 재킷(4a)과 냉각수 송출로(8a), 냉각수 되돌림로(8b)에 의해서 접속되어 있다.

냉각수 재킷(4a) 내의 엔진 냉각수는, 냉각수 송출로(8a)를 경유하여 온수가열부(32) 내의 냉각수 통로(32b)에 보내지고, 가열실(32a)을 방해판에 의해 사행하면서 흐르는 LPG와 열교환을 행하고, 냉각수 되돌림로(8b)를 경유하여 냉각수 재킷(4a)에 되돌려져 순환하도록 되어 있다. 또한, 연료분사밸브(5)로부터의 연료분사 및 차단밸브(2)의 개폐와 PTC 히터(31b)로의 통전은, 도시하지 않은 전자식 제어장치에 의해 제어되도록 되어 있다. 또한, 이 전자식 제어장치는 봄베(1)에 배치된 도시하지 않은 온도 센서로 LPG 온도를 검지함과 아울러, 엔진(4)의 냉각수 재킷(4a)에 배치된 도시하지 않은 온도 센서로 엔진 온도를 검지하도록 되어 있다.

도 1의 레귤레이터(3A)를 확대한 종단면도인 도 2를 참조하여, 레귤레이터(3A)는, 액체 LPG를 가열 기화하는 열교환기로서의 온수가열부(32) 및 전기가열부(31), 및 기화한 LPG를 소정 압력으로 조정하기 위한 압력조정부(30)를 구비하고 있다. 또한, 이 레귤레이터(3A)는 압력조정부(30)와 온수가열부(32) 및 전기가열부(31)가 일체로 되어 1개의 장치로 형성되어 있음과 아울러, 온수가열부(32)의 하류측에 배치된 전기가열부(31)가, 압력조정부(30)에 있어서의 압력조정실(30a)의 외부 상류측에 배치되어 있는 것을 특징 중 하나로 하고 있다.

레귤레이터(3A)의 압력조정부(30)는, 압력조정실(30a)의 압력이 설정압력보다 낮게 되면 다이어프램(30c)이 입구밸브(30d)를 개방하여 전기가열부(31)의 가열실(31c) 내에서 기화된 LPG를 유출구(31d)로부터 압력조정실(30a)에 유입시키고, 설정압력보다 높게 되면 입구밸브(30d)를 폐쇄하여 압력조정실(30a)로의 유입을 정지시킴으로써, 압력조정실(30a)에 일정한 압력으로 감압된 기체 LPG를 보유시킨다는 종래의 것과 마찬가지의 동작을 행한다.

레귤레이터(3A)에 있어서의 LPG 유로는, 봄베(1)로부터 연장되는 액체 LPG 유로(9A)가 온수가열부(32)의 가열실(32a)의 저부에 접속되고, 이 가열실(32a)의 상단부가 유입구(31a)에 의해 전기가열부(31)의 가열실(31c)의 저부에 접속되고, 또한 이 가열실(31c)의 머리부가 유출구(31d)에 의해 압력조정부(30)의 압력조정실(30a)에 접속되고, 압력조정실(30a)의 상부에 접속된 기체 LPG 유로(9B)를 경유하여 연료분사밸브(5)에 LPG를 송출하도록 되어 있다.

전기가열부(31)는, 세로로 긴 공간인 가열실(31c) 내에, PTC 히터(31b)를 압력조정실(30a)과의 격벽에 도전성 접착제로 접착하여 세로로 배치되어 있다. 따라서, 이 상하로 긴 가열실(31c)에 있어서, LPG가 PTC 히터(31b)의 방열면을 따라 상승하면서 효율적으로 가열되는 것이고, 온수가열부(32)로부터의 유입구(31a)가 그 하단부에 설치되어 압력조정실(30a)로의 유출구(31d)가 상단부에 형성됨으로써, 액체 LPG와 가열 기화된 기체 LPG가 그 비중차에 의해 상하로 분리되고, 기체 LPG만이 압력조정실(30a)에 유입되도록 되어 있다.

본 실시형태의 레귤레이터(3A)는 이상과 같은 구성이고, 전기가열부(31)가 온수가열부(32)의 하류측에 배치됨으로써, 저온 시동시 등 엔진 냉각수 온도가 낮은 경우에, 전기가열부(31)의 PTC 히터판(31b)의 방열면에 의해 가열된 LPG가 엔진 냉각수에 의해 냉각되어 재액화하여 되어 버리는 것을 확실하게 회피할 수 있다.

또한, 전기가열부(31)의 가열실(31c)이 세로로 길며 LPG의 유입구(31a)가 하단부에 유출구(31d)가 상단부에 배치되어 있고, PTC 히터(31b)가 세로로 배치되어 가열실(31c)이 PTC 히터(31b)의 방열면을 따르는 상하로 긴 상향의 유로로 되기 때문에, 열교환의 효율이 매우 양호하게 됨과 아울러 기체 LPG와 액체 LPG가 상하로 확실하게 분리되게 된다. 따라서, 레귤레이터(3A)로부터 연료분사밸브(5)에 송출되는 LPG에 액체 LPG가 혼입되는 것을 유효하게 회피할 수 있는 것이다. 또한, PTC 히터(31b) 복수장을 서로 간극을 두어 병행으로 세로로 배치하여도 좋고, 이와 같이 함으로써 가열기화능력이 향상하여 대유량의 LPG에 대응할 수 있도록 된다.

본 발명에 의하면, 온수가열수단과 전기가열수단을 병용한 LPG용 레귤레이터에 대해서, 온도가 낮으며 LPG를 완전히 기화시키기 어려운 상황에 있어서도 LPG가 액체 그대로 흡기 관로에 송출되는 것을 유효하게 방지하여, 엔진의 시동성 및 그 후의 운전성을 양호한 것으로 할 수 있는 것이다.

도 1은 본 실시형태의 LPG용 레귤레이터가 배치된 연료공급시스템의 배치도이다.

도 2는 도 1의 레귤레이터를 확대한 종단면도이다.

도 3은 종래의 LPG용 레귤레이터가 배치된 연료공급시스템의 배치도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

3A … 레귤레이터 30 … 압력조정부

30a … 압력조정실 31 … 전기가열부

31a … 유입구 31b … PTC 히터

31c … 가열실 31d … 유출구

32 … 온수가열부 32a … 가열실

32b … 냉각수 통로

Claims

엔진 냉각수를 이용하는 온수가열수단과 전기 히터를 이용하는 전기가열수단과 압력조정실을 가지는 기화가스 압력조정수단을 구비하고, 액체 LPG를 가열 기화함과 아울러 소정 압력으로 조정하여 LPG 엔진의 흡기 관로에 송출하는 LPG용 레귤레이터에 있어서,

상기 전기가열수단은, 상기 온수가열수단의 하류측이며 상기 압력조정실의 상류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 LPG용 레귤레이터.
제1항에 있어서, 상기 전기가열수단, 온수가열수단, 기화가스 압력조정수단 3개가 일체화하여 1개의 장치로 되어 있는 것을 특징으로 하는 LPG용 레귤레이터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전기가열수단은, 상기 전기 히터가 배치되어 있는 가열실이 상하에 세로로 긴 공간을 갖고 있고, 상기 가열실의 하단측에 상기 온수가열수단으로부터의 유입구가 형성되어 상단측에 상기 압력조정실로의 유출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 LPG용 레귤레이터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 히터는 PTC 히터를 세로 배치한 것임을 특징으로 하는 LPG용 레귤레이터.