JP4370568B2

JP4370568B2 - Ｌｐｇ加熱装置

Info

Publication number: JP4370568B2
Application number: JP2004053399A
Authority: JP
Inventors: 征洋小玉
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: KR101075078B1; JP2005240718A; KR20050087721A

Description

本発明は、液体のＬＰＧを加熱気化するとともに所定圧力に調整して吸気管路に送出することによりエンジンに供給するＬＰＧ供給システムのＬＰＧ加熱装置に関し、殊にＰＴＣヒータを並列してなる電熱器を具えたＬＰＧ加熱装置に関する。

ＬＰＧを気化させて火花点火エンジンの燃料に使用することは広く知られており、ほぼ大気圧の気化ガスに調整して吸気管路の負圧により吸引送出させる周知方式のほかに、例えば特開平６−１７７０９号公報に記載されているように所定正圧の気化ガスに調整して吸気管路に噴射させる方式がある。この場合、液体のＬＰＧを加熱気化させる手段としてエンジン冷却水を利用した熱交換器をレギュレータ（ベーパライザ）に内蔵させるか或いはその入口側に配置し、エンジン冷却水によりＬＰＧを加熱気化させることが慣用されている。

しかし、上述のようなエンジン冷却水を利用する加熱気化手段は、冷機時にエンジン冷却水が低温であるために液体ＬＰＧを充分に加熱気化できない、という不都合がある。そこで、ＰＴＣヒータで加熱板を加熱してその表面を流れるＬＰＧを加熱気化する手段を併用することが例えば特開平５−２２３０１４号公報や特開平１１−３２４８１３号公報に記載されている。ところが、これらは単一の加熱板の一つの表面のみでＬＰＧを加熱するものであって気化能力が低いため、燃料が大流量の場合や極低温の場合に対応が困難となってエンジンの運転に不調をきたしやすい。

一方、特開２００３―３２８８５９号公報には、ＰＴＣヒータを複数ずつ背中合わせに配置して収装室に嵌め込み、収装室のＰＴＣヒータが重ねられた二つの壁部分を加熱することによりＬＰＧを加熱気化するようにした加熱装置が記載されている。この場合、ＰＴＣヒータを収装室に嵌め込んでなる電熱器部分がケーシング内に完全に収装され熱利用率が向上することに加え、ＰＴＣヒータの数が増加して上述した手段よりも加熱気化能力が高いものとなる。しかしながら、この手段は収装室の外壁を加熱板とするため低温時に加熱面およびケーシング内全体の温度の立ち上がりが遅くなりやすい、という問題がある。
特開平６−１７７０９号公報特開平５−２２３０１４号公報特開平１１−３２４８１３号公報特開２００３―３２８８５９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、ＰＴＣヒータを用いた電熱器を具えているＬＰＧ加熱装置について、高い加熱気化能力を安定的に発揮させるとともに迅速な温度の立ち上がりを実現し、大流量の燃料および低温時に対応してエンジンの運転状態を良好に維持できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、液体ＬＰＧを加熱気化するとともに所定圧力に調整してエンジンの吸気管路に送出するＬＰＧ供給システムに配置され、ＰＴＣヒータを用いた電熱器を具えて液体ＬＰＧを加熱気化するＬＰＧ加熱装置において、その電熱器を、互いに異なる極性となる２枚の電極兼加熱板がＰＴＣヒータの両面に重ね合わせて板状に形成された電熱ユニットの複数が電極兼加熱板を所定間隔で対向させて並列に配置されてケーシングに収装したものとして、この所定間隔で対向した電極兼加熱板の間がＬＰＧ流路を形成し、ケーシングに送入された液体ＬＰＧがＬＰＧ流路を通過する間に加熱気化されるものとした。

このことにより、ＰＴＣヒータに密着した電極兼加熱板が直接ＬＰＧ流路を形成して加熱面となるため、ＰＴＣヒータの熱を迅速且つ効率的にＬＰＧ流路の液体ＬＰＧに伝えることができるようになり、低温時の温度の立ち上がりが極めて良好となる。そして、加熱板を両面に具えた板状の電熱ユニットを所定間隔で並列に配置したことで、電熱器をコンパクトなものとしながら単位容積あたりの加熱面の総面積を大きくできるため、加熱装置の容積が小さくても加熱気化能力を高いものとすることができ、大流量の燃料に極低温時でも容易に対応できるようになる。

また、前述したＬＰＧ加熱装置における電極ユニットを、２枚のＰＴＣヒータを重ねてそれらの反対方向へ向いた面に電極兼加熱板を重ねたものとすれば、ＰＴＣヒータをそれぞれ電極兼加熱板内側面に固着させたものを互いに重ねて固定するだけで電熱ユニットを組み立てることができるため、その製造が極めて容易なものとなる。

さらに、ＰＴＣヒータを両表面の電極兼加熱板に挟み込んだシール部材により気・液密状態とすれば、電熱ユニットを気・液密状態とするための容器を不要としてその構成を単純なものとしながら、ＬＰＧが電極兼加熱板の隙間を流れることを防止しＬＰＧ流路のみを流れるようにして、ＰＴＣヒータの腐食を確実に回避するとともにＬＰＧの確実な気化を図ることができる。

さらにまた、上述した電熱ユニットの配置を、ＬＰＧ流路を挟んで対向する電極兼加熱板の極性が同極となるようにすれば、ＬＰＧ流路に導電性の異物が流入してその間に挟まっても、両電極は同極であるため短絡させる心配がなくその機能を安定的に発揮させることができる。これは、温度の異常上昇などでＬＰＧ流路を挟む電極兼加熱板が変形し互いに接触した場合でも同様である。

加えて、上述した電熱器を構成する複数の電熱ユニットの最前面および最後面とケーシング側壁との間に隙間が設けられてＬＰＧ流路を形成するものとすれば、加熱気化能力を更に高いものとすることができる。

本発明によると、ＰＴＣヒータを用いた電熱器を具えているＬＰＧ加熱装置を、高い加熱気化能力を安定的に発揮するとともに迅速な温度の立ち上がりを実現できるものとして、大流量の燃料および極低温時に対応してエンジンの運転状態を良好に維持できるものである。

本発明の実施の形態について、以下に図面を用いながら詳細に説明する。

図１乃至図３は本発明の第一の実施の形態を示すものであり、図１に概略の配置を示したＬＰＧ供給システムにおいて、ボンベ５に貯留されたＬＰＧは液体ＬＰＧ流路９Ａ，気体ＬＰＧ流路９Ｂを通ってエンジン４の吸気管路４ｂに配置した燃料噴射弁７に供給され、その経路中に遮断弁１０、ＬＰＧ加熱装置である温水加熱装置２および電気加熱装置３Ａ、圧力調整器６（レギュレータ）が配置されている。また、本ＬＰＧ供給システムは図示しない電子式制御装置で制御されている。

ボンベ５に貯留されている液体ＬＰＧは、液体ＬＰＧ流路９Ａを通って遮断弁１０を経由し温水加熱装置２に入り、エンジン４に設けた冷却水ジャケット４ａから冷却水通路８ａを経由して導入されたエンジン冷却水により加熱される。しかし、冷機時にはエンジン４の冷却水温度が低く液体ＬＰＧは十分に加熱されず、これを完全な気体の状態にして気体ＬＰＧ流路９Ｂに送出することができない。そこで、このようにＬＰＧの加熱が不十分となる状況において、本実施の形態においては図示しない電子式制御装置が判断して後続の電気加熱装置３Ａに通電し、筺形のケーシング３８の加熱室３０ａ内に収装された電熱器３０Ａにより、流入した液体ＬＰＧを加熱・気化して圧力調整器６に送出するものとしている。

電気加熱装置３Ａの詳細な縦断面図を示す図２を参照して、電気加熱装置３Ａは筺形のケーシング３８の内部である加熱室３０ａに、電熱器３０Ａの左右両側面が側壁内側面に接するとともに上下に空間を有して収装されてなるものである。ケーシング３８は底壁の左端側にＬＰＧ流入口３０ｃが設けられ、これとほぼ対角位置となる右側壁の上端側にＬＰＧ流出口３０ｄが設けられている。

図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図を示す図３を参照して、電熱器３０Ａは２枚のＰＴＣヒータ３１ａ，３１ａを重ねたものを上下に２段に配置し、これらを２枚の電極兼加熱板３１ｂ，３１ｃで挟み込んで固着してなる電熱ユニット３１Ａの複数を並行かつ所定間隔を有するように並べて配置し、その間隔による隙間をＬＰＧ流路３２Ａ，３２Ａ，・・・として通過する液体ＬＰＧを加熱気化させるようになっている。このような構成にすることで、ＰＴＣヒータ３１ａの各発熱面が直接電極兼加熱板３１ｂ，３１ｃの内側面に接してその外側面が加熱面となり、ＬＰＧ流路３２Ａを通過する液体ＬＰＧを両側から加熱することとなるため、この加熱面を介した液体ＬＰＧへの熱伝導が極めて迅速且つ効率的なものとなって、低温時の温度の立ち上がりが極めて良好となる。

また、ＰＴＣヒータ３１ａを二枚重ねとしたことで、例えば電熱ユニット３１Ａを組み立てる際に、予め電極兼加熱板３１ｂ，３１ｃの内側面にＰＴＣヒータを導電性の接着剤などでそれぞれ固着したものを複数組用意し、組み立て時にその一組を互いに重ねて固定するだけの簡単な手順で組み立てることができるため、製造のための手間が軽減されるとともに、組立時に接着剤が漏れて漏電の原因となることも回避することができる。さらに、一方の電極兼加熱板が損傷した場合は、電熱ユニット全体を交換しなくとも損傷した電極加熱板側だけ交換すれば済むことからメンテナンスコストを低廉にすることができる。

そして、各電熱ユニット３１Ａは、ＰＴＣヒータ３１ａの上下左右端面を覆うゴムシール３６ａとさらにその外側を覆う硬質合成樹脂製の固定枠３６ｂとからなる非導電性のシール部材３６が設けられてその四隅をねじなどで両面の電極兼加熱板３１ｂ，３１ｃと互いに結合することにより、一枚の板状構造物を形成する。これにより、各電熱ユニット３１Ａは薄い板状の簡易な構成としながらＰＴＣヒータ３１ａを気・液密状態として確実に腐食を回避することができ、その機能を長期間発揮しやすいものとしている。

また、各電熱ユニット３１Ａの一方の電極兼加熱板３１ｂは図２における上端左側に端子３３ｂを有し、もう一方の電極兼加熱板３１ｃは図２における上端右側に端子３３ｃを有しており、これらの端子３３ｂ，３３ｃは円筒状のカラー（スペーサ）３５Ａを挟んでこれらに挿通したボルト状の電極棒３４ａ，３４ｂによりそれぞれ固定され、複数の電熱ユニット３１Ａが同一の向きで互いに間隔を有して並列に重ねられた状態で一体をなし、電熱器３０Ａを形成する。尚、電極棒３４ａ，３４ｂは図示しない電力供給線およびアースにそれぞれ接続されている。

そして、隣り合う電熱ユニット３１Ａ，３１Ａの間がそれぞれＬＰＧ流路３２Ａ，３２Ａ，・・・を形成し、対向する電極兼加熱板３１ｂの加熱面と電極兼加熱板３１ｃの加熱面とでＬＰＧ流路３２Ａを挟んだものとなっている。このことにより、容積が小さい加熱室３０ａに多くの電熱ユニット３１Ａを狭い間隔で収装して多数のＬＰＧ流路３２Ａを形成することができるため、温度の立ち上がりを良好としながら加熱気化能力が高く、ＬＰＧを効率的に加熱できるとともに大流量時や極低温時にも対応できるものとすることができる。尚、両端の電極兼加熱板３１ｂ，３１ｃはケーシング３８の側壁に接してもよいものであるが、これらの間に隙間を設けてＬＰＧ流路３２Ｂを形成した本実施の形態では加熱室３０ａ内に更に多くの加熱面が形成され、加熱気化能力を一段と高いものとしている。

ところで、この電熱器３０Ａは電熱ユニット３１Ａを複数並列に重ねてなるものであり、図３に示す実施の形態では、各電熱ユニット３１Ａ間に形成されるＬＰＧ流路３２Ａにおいて向かい合う電極兼加熱板同士が、マイナスの極性となる電極兼加熱板３１ｂとプラスの極性となる電極兼加熱板３１ｃとの組み合わせとしている。この配置によって本発明の目的を達成することができるが、向かい合った電極兼加熱板３１ｂ，３１ｃの間に万一導電性の異物が挟まった場合、或いは温度の異常上昇などにより電極兼加熱板３１ｄ，３１ｅが変形して互いに接触した場合は短絡してその機能を充分に発揮できなくなる、という心配が残る。

その対策として、各電極兼加熱板の放熱面に非電導性のフッ素樹脂などをコーティングすることで短絡の発生を防止することも考えられるが、使用に伴い発生する腐食により樹脂コートが劣化する場合もあるため、短絡発生防止のための手段としては万全ではない。

そこで、以下に上述の心配を除去できるようにした本発明の第二の実施の形態について図４を参照して説明する。本実施の形態の電気加熱装置３Ｂにおけるケーシングおよび加熱室は図２，図３に示した電気加熱装置３Ａのものと同様であるが、これに収装する電熱器３０Ｂの構成が異なるものである。

電熱器３０Ｂは上述した電熱器３０Ａと同様に、電熱ユニット３１Ｂがマイナスの極性となる電極兼加熱板３１ｄとプラスの極性となる電極兼加熱板３１ｅとの組み合わせからなるものであるが、その配列がＬＰＧ流路３２Ｃを形成して対向する電極兼加熱板同士の極性を同一のものとなるように向きを交互に変えたことを特徴としている。

即ち、電熱器３０Ｂに通電することで、その一方の電極兼加熱板３１ｄがマイナスの極性を持ちもう一方の電極兼加熱板３１ｅがプラスの極性を持つことによりその間に挟まれたＰＴＣヒータ３１ａが発熱することは図２，図３のものと同じであるが、隣り合うヒータユニット３１Ｂ，３１Ｂ同士は、対向する電極兼加熱板の極性が異なるように交互に向きを反対にして配置されている。従って、本実施の形態ではＬＰＧ流路３２Ｃの対向する電極兼加熱板がマイナスの極性同士３１ｄ，３１ｄまたはプラスの極性同士３１ｅ，３１ｅの組み合わせとなるため、その間に導電性の異物が挟まったり、或いは電極兼加熱板が変形して対向する電極兼加熱板同士が接触したりすることがあっても短絡しない。

このように、ヒータユニット３１Ｂの配列の向きを交互に変えるだけの簡単な構成とすることでヒータユニット３１Ｂ間に短絡が発生することを確実に回避することができる本実施の形態により、短絡による加熱気化能力の低下を確実に防止して装置の機能を安定的に発揮させることができるようになる。

以上述べたように、本発明により、高い加熱気化能力を安定的に発揮するとともに迅速な温度の立ち上がりを実現できるようになり、大流量の燃料および極低温時にも容易に対応してエンジンの運転状態を良好に維持できる。また、ＬＰＧ流路において対向する電極兼加熱板の極性を同一にしたことで短絡の発生を確実に防止することができ、安全性を確保しつつ液体ＬＰＧを安定的に加熱気化してエンジンの運転状態を一層良好に維持することができるものである。

尚、本発明において電気加熱装置は温水加熱装置と別体のものに限らずこれと一体のものでもよく、さらに圧力調整装置と一体のものでも同様に実施することができる。また、電熱ユニット内のＰＴＣヒータの数および配置方法は上述した実施の形態に限定されるものではない。

本発明の第一の実施の形態を示すＬＰＧ供給システムの配置図。図１の電気加熱装置の詳細を示す縦断面図。図２のＸ−Ｘ線に沿う側面図。本発明の第二の実施の形態における電熱器の側面図。

符号の説明

２温水加熱装置、３Ａ，３Ｂ電気加熱装置、４エンジン、４ｂ吸気管路、５ボンベ、６圧力調整器、７燃料噴射弁、３０Ａ，３０Ｂ電熱器、３０ａ加熱室、３１Ａ，３１Ｂ電熱ユニット、３１ａＰＴＣヒータ、３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ電極兼加熱板、３２Ａ，３２Ｂ，３２ＣＬＰＧ流路、３６シール部材、３８ケーシング

Claims

液体ＬＰＧを加熱気化するとともに所定圧力に調整してエンジンの吸気管路に送出するＬＰＧ供給システムに配置され、ＰＴＣヒータを用いた電熱器を具えて液体ＬＰＧを加熱気化するＬＰＧ加熱装置において、
前記電熱器は互いに異なる極性となる２枚の電極兼加熱板がＰＴＣヒータの両面に重ね合わせて板状に形成された電熱ユニットの複数が、前記電極兼加熱板を所定間隔で対向させて並列に配置されてケーシングに収装されたものとして、
前記所定間隔で対向した電極兼加熱板の間がＬＰＧ流路を形成して前記ケーシングに送入された液体ＬＰＧが前記ＬＰＧ流路を通過する間に加熱気化されるようにした、
ことを特徴とするＬＰＧ加熱装置。
請求項１に記載したＬＰＧ加熱装置における電熱ユニットが、２枚のＰＴＣヒータを重ねてそれらの反対方向へ向いた面に電極兼加熱板を重ね合わせたものであることを特徴とするＬＰＧ加熱装置。
前記電熱ユニットのＰＴＣヒータは両表面の前記電極兼加熱板に挟み込んだシール部材によって気・液密状態とされている請求項１または２に記載したＬＰＧ加熱装置。
前記電熱ユニットは前記ＬＰＧ流路を挟んで対向する電極兼加熱板の極性が同極となるように配置されている請求項１，２または３に記載したＬＰＧ加熱装置。
前記電熱器を構成する複数の電熱ユニットの最前面および最後面と前記ケーシングの側壁との間に隙間が設けられており、当該隙間がＬＰＧ流路を形成するものとされている請求項１，２，３または４に記載したＬＰＧ加熱装置。