KR20110129339A - Ｌｐｇ 가열 장치 - Google Patents

Abstract

베이퍼라이저의 LPG 가열 장치에 대해서 히터 유닛 내부에 LPG 가스가 침입하는 것에 의한 전극판의 접촉 불량의 발생을 회피할 수 있게 한다.
2매의 전극판(12, 13) 사이에 PTC 셀(11)을 끼우고 외주측을 밀봉 부재(17)로 밀봉해서 이루어지는 히터 유닛(10, 10)을 내장한 LPG 가열 장치(1A)에 있어서 그 히터 유닛(10) 중 적어도 한쪽 전극판(13)에 히터 유닛(10) 내부와 외부를 연통시키는 연통 구멍(13b)이 형성되어 있음과 아울러 이 연통 구멍(13b)에 의해 내측에서부터 외측으로의 흐름만을 허용하는 체크 밸브(15)가 배치되어 있고, 액체 LPG의 히터 유닛(10) 내부로의 침입은 저지하면서 히터 유닛(10) 내부에 LPG 가스가 침입해서 내부 압력이 외부 압력보다 소정 레벨 이상 높아진 경우에 체크 밸브(15)가 개방되어 내외 압력차를 감소시킨다.

Description

ＬＰＧ 가열 장치{LPG HEATING DEVICE}

본 발명은 LPG를 가열·기화시켜 엔진에 공급하기 위해서 베이퍼라이저(vaporizer)에 설치되는 LPG 가열 장치에 관한 것이고, 특히 PTC 셀을 2매의 전극판으로 협지(挾持)해서 이루어지는 히터 유닛을 내장한 LPG 가열 장치에 관한 것이다.

LPG(액화 석유 가스)를 소정 정압의 기체로 해서 엔진의 흡기관로에 분사시키는 연료 공급 방식이 널리 보급되고 있지만, 이 방식에 있어서 액체의 상태로 연료 탱크에 저류된 LPG를 가열·기화시키는 수단으로서 엔진 냉각수의 열을 이용하는 가열 기화 수단을 베이퍼라이저에 부설하고 엔진 냉각수와 LPG 사이에서 열교환을 행하는 것이 관용되고 있다.

그러나 엔진 냉각수의 열을 이용하는 가열 기화 수단으로는 냉기 시에 있어서 엔진 냉각수가 저온이기 때문에 액체의 LPG를 충분히 기화시킬 수 없는 경우가 있다. 그래서, 예를 들면 일본 특허공개 평 11-324813호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 엔진 냉각수의 열을 이용하는 것에 추가해 LPG 유로에 형성된 고압 연료실 안에 도 3에 나타내는 LPG 가열 장치(1C)를 배치함으로써 엔진 냉각수가 저온일 경우라도 LPG를 충분히 가열·기화 가능하게 한 것이 보급되게 되었다.

이러한 LPG 가열 장치(1C)에서는 가열판을 겸한 전극판(22, 23)으로 PTC 셀(21)을 샌드위치상으로 끼우고, 그 외주측을 고무제의 밀봉 부재(17)로 밀봉하고 고정해서 이루어지는 히터 유닛(20)을 복수매 병렬한 상태로 내장하고, 그 히터 유닛(20, 20) 사이를 유로로 해서 통과하는 액체 LPG를 가열함으로써 그 기화를 촉진시키는 것이다.

그러나 히터 유닛(20)에 있어서 전극판(22, 23)의 외주측을 밀봉하는 고무제의 밀봉 부재(17)는 고온 하에 있어서 LPG 가스의 투과성이 높아짐으로써, 도면 중의 확대된 원형 부분에 나타낸 바와 같이, 고온 시에 히터 유닛(20) 내부에 침입한 LPG 가스에 의한 압력이 외부 압력보다 높아지면 전극판(22, 23)을 내측에서부터 확장하도록 팽창되어 PTC 셀(21) 표면과의 사이에 간극을 형성하게 되고, 이것에 의해 통전 부분의 접촉 불량을 일으켜 LPG의 충분한 가열·기화가 행해지지 않는 상황에 빠지는 경우가 있다.

일본 특허 공개 평 11-324813호 공보

본 발명은 상기 문제를 해결하고자 하는 것이며, 베이퍼라이저의 LPG 가열 장치에 대해서 히터 유닛 내부에 LPG 가스가 침입하는 것에 의한 전극판의 접촉 불량의 발생을 회피할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.

그래서 본 발명은 2매의 전극판 사이에 PTC 셀을 끼우고 외주측을 밀봉 부재로 밀봉해서 이루어지는 히터 유닛을 내장한 LPG 가열 장치에 있어서 그 히터 유닛 중 적어도 한쪽 전극판에 히터 유닛 내부와 외부를 연통시키는 연통 구멍이 형성되어 있음과 아울러 이 연통 구멍에 의해 내측에서부터 외측으로의 흐름만을 허용하는 체크 밸브가 배치되어 있고, 액체 LPG의 히터 유닛 내부로의 침입은 저지하면서 히터 유닛 내부에 LPG 가스가 침입해서 내부 압력이 외부 압력보다 소정 레벨 이상 높아진 경우에 체크 밸브가 개방되어 내외 압력차를 감소시키는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 히터 유닛의 전극판에 연통 구멍을 형성해서 내부에서부터 외부로의 흐름만을 허용하는 체크 밸브를 배치함으로써 히터 유닛 내부로의 액체 LPG의 침입을 저지하면서 내부에 고온 시에 침입하는 LPG 가스에 의한 압력 상승분을 외부에 배출할 수 있기 때문에 전극판과 PTC 셀 사이에서 접촉 불량을 일으키는 것을 유효하게 회피할 수 있는 것이 된다.

또한, 그 체크 밸브가 예를 들면 고무제 등의 탄성체에 의한 엄브렐러 밸브(umbrella valve)로서, 외부에 노출된 엄브렐러 아래에서 연통 구멍이 개구되어 있는 것을 특징으로 한 것이라고 하면 저비용이어도 체크 밸브에 의한 확실한 조압 기능을 발휘할 수 있는 것이 된다.

또한, 상술한 LPG 가열 장치에 있어서 그 히터 유닛은 복수매 병렬로 내장되어 있고, 대향하는 히터 유닛의 전극판 사이에 적어도 1개의 코일 스프링이 양단측을 양쪽 전극판의 외면에 접촉하면서 압축 상태로 끼워져 있고, 전극판 내면과 PTC 셀 표면이 밀착되는 방향으로 각각 바이어싱하는 것으로 하면 체크 밸브에 의한 가스의 배출과 함께 전극판의 PTC 셀로의 압박력을 보강해서 접촉 불량 발생의 회피를 확실하게 하면서 체크 밸브의 기능 불량 시에 있어서도 접촉 불량의 발생을 회피하기 쉬운 것이 된다.

이 경우 그 코일 스프링은 전극판의 체크 밸브를 배치한 부분의 주변을 둘러싸서 접촉하도록 복수개 배치되어 있는 것을 특징으로 한 것이라고 하면 접촉 불량 발생의 회피가 한층 확실한 것이 된다.

(발명의 효과)

히터 유닛의 전극판에 연통 구멍을 형성해서 내부에서부터 외부로의 흐름만을 허용하는 체크 밸브를 배치한 본 발명에 의하면 히터 유닛 내부에 LPG 가스가 침입하는 것에 의한 전극판의 접촉 불량의 발생을 유효하게 회피할 수 있다.

도 1은 본 발명에 있어서의 실시형태의 LPG 가열 장치의 부분 종단면도(원 안은 부분 확대도)이다.
도 2는 도 1의 LPG 가열 장치의 응용예를 나타내는 부분 종단면도이다.
도 3은 종래예를 나타내는 부분 종단면도(원 안은 부분 확대도)이다.

이하에 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.

도 1은 본 실시형태인 LPG 가열 장치(1A)의 종단면도(상단측 및 하단측은 도시 생략)를 나타내고 있다. 이 LPG 가열 장치(1A)는 베이퍼라이저에 내장되어서 액체의 LPG를 도입하면서 가열함으로써 LPG 연료의 기화를 촉진하기 위한 것이며, 히터 유닛(10, 10)을 병렬한 상태로 내장하고 있고, 사이에 LPG의 유로를 형성하도록 양 히터 유닛(10, 10)을 지지 플레이트(5)로 지지하면서 좌우의 개방면측을 덮개재(3, 4)로 폐쇄해서 이루어지는 것이다.

그리고 상기 히터 유닛(10)은 2매의 전극판(12, 13) 사이에 PTC 셀(11)을 끼우고 외주측을, 예를 들면 고무제의 밀봉 부재(17)로 밀봉해서 액체 LPG가 외부에서부터 내부에 침입하지 않는 상태로 하고 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 고무제의 밀봉 부재(17)는 고온 시에 LPG 가스의 투과율이 상승하므로 밀봉 부재(17)를 통해 히터 유닛(10)의 내부에 LPG 가스가 침입해서 내부 압력이 상승하게 되고, 결과적으로 전극판(12, 13)의 중앙부를 외측으로 확장시켜 PTC 셀(11) 표면과의 사이에 간극을 형성해서 접촉 불량을 일으킨다고 하는 문제가 있었다.

그래서 본 발명에 있어서는 히터 유닛(10)의 외측면을 구성하는 전극판(13)의 거의 중앙 위치에 히터 유닛(10)의 내부와 외부를 연통시키는 연통 구멍으로서의 벤트 구멍(13b)을 형성하고, 이 벤트 구멍(13b)에 의해 내측에서부터 외측으로의 유체의 흐름만을 허용하는 체크 밸브(15)를 배치한 것이다. 이것에 의해 액체 LPG의 히터 유닛(10) 내부로의 침입은 저지하면서 내부에 LPG 가스가 침입해서 내부 압력이 외부 압력보다 소정 레벨 이상 높아진 경우에 체크 밸브(15)가 개방되어 과잉된 압력을 외부로 배출할 수 있다.

특히, 본 실시형태는 상기 체크 밸브(15)는 예를 들면 고무제 등의 탄성체에 의해 형성된 엄브렐러 밸브이며, 히터 유닛(10) 외측면에 노출된 엄브렐러 아래에서 벤트 구멍(13b)이 개구되는 위치로서 전극판(12, 13)에 형성된 삽입통과 구멍(12a, 13a) 및 PTC 셀(11)에 형성된 삽입통과 구멍(11a)에 축이 감삽된 상태로 배치되어 있어 폭 방향으로 부피가 커지기 어려움과 아울러 저비용이어도 확실한 체크 밸브 기능을 발휘할 수 있다.

따라서, 본 실시형태의 LPG 가열 장치(1A)는 고온 시에 히터 유닛(10) 내부에 LPG 가스가 침입해서 내부 압력이 외부 압력보다 소정 레벨 이상 높아진 경우라도 체크 밸브(15)가 개방되어 벤트 구멍(13b)을 지나 과잉된 가스를 외부로 배출해서 내외 압력차를 거의 균형이 될 때까지 축소시킬 수 있고, 전극판(12, 13)이 외측으로 확장되는 것을 방지해서 PTC 셀(11)과의 사이에서 접촉 불량이 발생하는 것을 유효하게 회피할 수 있다.

도 2는 상술한 실시형태의 응용예를 나타내는 것이며, 히터 유닛(10, 10)이 병렬로 내장되고 그 사이에 LPG의 유로를 형성해서 이루어지는 도 1의 LPG 가열 장치(1A)에 있어서 그 지지 플레이트(5) 대신에 스프링 삽입통과 구멍(6a, 6b)이 두께 방향으로 관통한 지지부 플레이트(6)를 배치하고, 대향하는 히터 유닛(10, 10)의 전극판(12, 12) 사이에 코일 스프링(60, 60)을 양단측이 양 전극판(12, 12)의 외면에 접촉하도록 압축 상태로 끼워서 각 전극판(12, 13) 내면과 PTC 셀(11) 표면이 밀착되는 방향으로 각각 바이어싱하는 것으로 한 LPG 가열 장치(1B)를 나타내고 있다.

이 LPG 가열 장치(1B)에서는 코일 스프링(60)이 각 전극판(12, 13)의 내면과 PTC 셀(11)의 표면 사이에서 소정 레벨의 밀착도를 유지하도록 항상 기능하기 때문에 상기 벤트 구멍(13b) 및 체크 밸브(15)에 의한 가스의 배출 기능과 함께 전극판(12, 13)과 PTC 셀(11) 표면 사이에서 발생하는 접촉 불량을 한층 회피하기 쉬운 것이 된다. 특히, 체크 밸브(15)가 고착 등에 의해 기능 불량에 빠진 경우라도 전극판(12, 13)의 PTC 셀(11) 표면으로의 압박력을 어느 정도 확보하기 때문에 접촉 불량의 발생을 회피하기 쉬운 것이 되고 있다.

또한, 도 2에 있어서 코일 스프링(60)은 상하에 2개 배치된 상태를 나타냈지만, 전극판(12, 13)의 체크 밸브(15)를 배치한 부분의 주변을 둘러싸도록 복수개 배치하는 것이 바람직하고, 예를 들면 전극판(12)의 중심에 배치된 체크 밸브(15)와 전극판(12)의 끝 가장자리의 거의 중간에 각각 위치하도록 다각형을 구성해서 코일 스프링(60)을 4개 정도 배치함으로써 간극이 발생하기 쉬운 부분을 고르게 압박할 수 있게 된다.또한, 상술한 실시형태에 있어서는 각 LPG 가열 장치에 히터 유닛(10)을 2매 내장한 경우를 설명했지만 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 3매 이상이어도 좋고, 또한 도 1의 실시형태에서는 1매이어도 좋은 것은 말할 필요도 없다.

이상 설명한 바와 같이 베이퍼라이저의 LPG 가열 장치에 대해서 본 발명에 의해 히터 유닛 내부에 LPG 가스가 침입하는 것에 의한 전극판의 접촉 불량의 발생을 회피할 수 있게 되었다.

1A, 1B: LPG 가열 장치 5, 6: 지지 플레이트
6a, 6b: 스프링 삽입통과 구멍 10: 히터 유닛
11: PTC 셀 12, 13: 전극판
13b: 벤트 구멍 15: 체크 밸브
17: 밀봉 부재 60: 코일 스프링

Claims (4)

1. 2매의 전극판 사이에 PTC 셀을 끼우고 외주측을 밀봉 부재로 밀봉해서 이루어지는 히터 유닛을 내장한 LPG 가열 장치에 있어서:
   상기 히터 유닛 중 한쪽 이상의 전극판에 상기 히터 유닛 내부와 외부를 연통시키는 연통 구멍이 형성되어 있음과 아울러 상기 연통 구멍에 의해 내측에서부터 외측으로의 흐름만을 허용하는 체크 밸브가 배치되어 있고, 액체 LPG의 상기 히터 유닛 내부로의 침입은 저지하면서 상기 히터 유닛 내부에 LPG 가스가 침입해서 내부 압력이 외부 압력보다 소정 레벨 이상 높아진 경우에 상기 체크 밸브가 개방되어 내외 압력차를 감소시키는 것을 특징으로 하는 LPG 가열 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 체크 밸브는 탄성재로 이루어지는 엄브렐러 밸브로서, 외부에 노출된 엄브렐러 아래에서 상기 연통 구멍이 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 LPG 가열 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 히터 유닛은 복수매 병렬로 내장되어 있고, 대향하는 상기 히터 유닛의 전극판 사이에 1개 이상의 코일 스프링이 양단측을 상기 양 전극판의 외면에 접촉하면서 압축 상태로 끼워져 있고, 상기 전극판 내면과 상기 PTC 셀 표면이 밀착되는 방향으로 각각 바이어싱하고 있는 것을 특징으로 하는 LPG 가열 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 코일 스프링은 상기 전극판의 상기 체크 밸브를 배치한 부분의 주변을 둘러싸서 접촉하도록 복수개 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 LPG 가열 장치.
   

Images