(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換室とＰＴＣヒータとエンジン冷却水が通過する温水室とを有し前記熱交換室に送入された液体ＬＰＧを加熱して気化ガスとする熱交換部、および前記熱交換部で作られた気化ガスを所定正圧に調整してエンジン吸気管路に設置した噴射弁に送る調整部を具えたＬＰＧの圧力調整器において、
前記ＰＴＣヒータは少なくとも各一個が電極を挟んで互いに反対方向へ向いた面を両側面に露出させて保持体に保持されているとともに、前記熱交換室は外側壁に開放した収装室を内部に突出させて有しており、
そして、前記保持体は前記収装室に嵌め込まれて前記ＰＴＣヒータの互いに反対方向へ向いた面を前記収装室の互いに向かい合った壁部分にそれぞれ重ねており、前記熱交換室に送入された液体ＬＰＧが前記ＰＴＣヒータが重ねられた壁部分に沿って流れるものとされている、
ことを特徴とするＬＰＧの圧力調整器。
【請求項２】
前記保持体は二個のＰＴＣヒータを保持してＰＴＣユニットを構成しており、前記ＰＴＣユニットの少なくとも一個が前記収装室に嵌め込まれている請求項１に記載したＬＰＧの圧力調整器。
【請求項３】
前記保持体は所要個数のＰＴＣヒータを保持して単一のＰＴＣユニットを構成しており、前記単一のＰＴＣユニットが前記収装室に嵌め込まれている請求項１に記載したＬＰＧの圧力調整器。
【請求項４】
前記熱交換室は液体ＬＰＧの入口と気化ガスの出口とを一側方に片寄せて有しているとともに、前記ＰＴＣヒータが重ねられた二つの前記壁部分をそれぞれ二分する仕切部材を有しており、前記入口から送入された液体ＬＰＧが二分割されて前記仕切部材によって区画された前記壁部分の一方の領域に沿って流れ、次にもう一方の領域に沿って前記出口に向かって流れるものとされている請求項１に記載したＬＰＧの圧力調整器。
【請求項５】
前記熱交換室は液体ＬＰＧの入口と気化ガスの出口とを一側方に片寄せて有しており、前記ＰＴＣヒータが重ねられた二つの前記壁部分が前記入口から送入された液体ＬＰＧを一方の壁部分に沿って流し、次にもう一方の壁部分に沿って前記出口に向かって流すように前記収装室が前記熱交換室の内部に突出している請求項１に記載したＬＰＧの圧力調整器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＰＧ（液化石油ガス）を所定正圧の気化ガスに調整して吸気管路に噴射させることによりエンジンに供給するシステムに使用される圧力調整器、殊に低温時においてＬＰＧを所要の気化ガスとすることができる機能を具えた圧力調整器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＰＧを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、ベーパライザ（レギュレータ）とミキサとを使用して大気圧程度に減圧した気化ガスを吸気管路に吸引させてエンジンに供給する、という従前から行なわれている周知の方式に代えて、実開昭５９−４３６５９号公報などに記載されているように液体のまま吸気管路に噴射させる方式、および特開平６−１７７０９号公報など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提案されている。
【０００３】
ところが、液体のまま吸気管路に噴射させる方式は、ボンベ内の飽和蒸気圧を利用してそのまま或いはポンプで更に加圧して噴射させるものとしているが、液体のＬＰＧは温度の影響を受けやすく容易に気化するという不安定な性質をもっているので、現在では所定正圧の気化ガスに調整して噴射させる方式が主流となっている。
【０００４】
ボンベ内の高圧の液体ＬＰＧを気体の状態が安定よく維持される圧力範囲内で所定正圧の気化ガスに変換する圧力調整器は、ボンベから送られてくる液体ＬＰＧを加熱して気化ガスとする熱交換部と、気化ガスを所定正圧に減圧調整して目的機器に向け送出する調圧部とを具えており、気化ガスを吸気管路に噴射してエンジンに供給するシステムにおいては、熱交換部における液体ＬＰＧの加熱にＰＴＣヒータとエンジン冷却水とを併用したものが提案されている。即ち、液体ＬＰＧをエンジン暖機前の低温時にＰＴＣヒータによって加熱気化し、エンジン暖機後はエンジン冷却水によって加熱気化することにより、エンジン冷却水温度が低い低温時に電気抵抗熱を用いて短時間で気化ガスが得られるようにすることを図ったものである。
【０００５】
図８は現在提供されているＰＴＣヒータとエンジン冷却水とを併用した圧力調整器を示すものであって、液体ＬＰＧを気化ガスとする熱交換部５１は熱交換室５２，ＰＴＣヒータ５３，温水室５４を有し、気化ガスを所定正圧とする調圧部６１は調圧室６２，ダイヤフラム６３，入口弁６６を有している。
【０００６】
ＰＴＣヒータ５３は熱交換部５１の外側壁に形成したくぼみ５７に嵌め込まれ、くぼみ５７を覆って外側壁に取り付けたカバー板５８に基部を固定した板ばね状の電極５９の自由端部を押し当てることによって熱交換室５２の一つの壁５５に隙間なく重ねられている。温水室５４はＰＴＣヒータ５３を重ねた壁５５と向かい合った壁５６に沿って形成されている。ボンベから入口５２ａを通って熱交換室５２に送り込まれた液体ＬＰＧは壁５５を熱交換面としてＰＴＣヒータ５３が発生する熱によって加熱され気化するか、またはもう一つの壁５６を熱交換面として温水室５４を入口５４ａから出口５４ｂへと流れるエンジン冷却水が有する熱によって加熱され気化する。
【０００７】
調圧室６２は調整ばね６４を作用させたダイヤフラム６３によって容積可変であり、入口弁６６はこのダイヤフラム６３の変位に応じて回動するレバー６５に取り付けられて熱交換室５２の出口５２ｂに連通する弁座口６７を開閉する。調圧室６２の気化ガスが送出口６２ａから目的機器である噴射弁に送られることにより調圧室６２の圧力が設定圧力よりも低くなると、入口弁６６が弁座口６７を開いて熱交換室５２の気化ガスを調圧室６２に流入させ、設定圧力よりも高くなると入口弁６６が弁座口６７を閉じる。このことにより、調圧室６２に所定正圧、一般には３０ＫＰａ程度に調整された気化ガスが保有されることとなる。尚、熱交換室５２で液体ＬＰＧが完全に気化されておらず、調圧室６２に流入する気化ガスに液体ＬＰＧが混入していても、流入の際に減圧することによって気化し調圧室６２には気化ガスのみが保有される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記の圧力調整器におけるＰＴＣヒータ５３は、一つの面がカバー体５８を挟んで大気に向いているためこの面から発する熱の大部分が大気中へ放出され、壁５５に重ねられた面から発する熱のみが液体ＬＰＧの加熱に使用されることとなって、通電開始から充分な熱交換機能を発揮できる温度に達するまで長い時間を要し、低温時に短時間で気化ガスを得るという目的を達成させるうえで不満足であるばかりか、熱効率がよくないため限られた大きさ、使用個数のＰＴＣヒータで液体ＬＰＧの混入がない気化ガスを安定して得ることが困難である、という問題をもっている。
【０００９】
尚、液体ＬＰＧを大気圧程度の気化ガスとするベーパライザ（レギュレータ）についても液体ＬＰＧが送入される一次室をＰＴＣヒータで加熱することが例えば特開平８−３０３３０４号公報、特開平１１−３２４８１３号公報に記載されているが、これらにおいてもＰＴＣヒータは一つの面が一次室の壁に重ねられもう一つの面が大気に向いているため前記と同じ問題をもっている。
【００１０】
本発明は液体ＬＰＧを低温時にＰＴＣヒータで加熱し気化ガスにするようにした圧力調整器がもっている、ＰＴＣヒータの大気への放熱量が多いために気化ガス生成に至るまでに長い時間を要し、また熱効率がよくない、という前記問題点を解決するためになされたものであって、液体ＬＰＧを短時間で気化ガス生成に至らせることができるとともに高い熱効率で気化ガスを安定して得ることができる熱交換部を具えたものとすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
熱交換室とＰＴＣヒータとエンジン冷却水が通過する温水室とを有し熱交換室に送入された液体ＬＰＧを加熱して気化ガスとする熱交換部、および熱交換部で作られた気化ガスを所定正圧に調整してエンジン吸気管路に設置した噴射弁に送る調圧部を具えたＬＰＧの圧力調整器がもっている前記課題を解決するために、ＰＴＣヒータは少なくとも各一個が電極を挟んで互いに反対方向へ向いた面を両側面に露出させて保持体に保持されているとともに、熱交換室は外側壁に開放した収装室を内部に突出させて有しており、そして保持体は収装室に嵌め込まれてＰＴＣヒータの互いに反対側へ向いた面を収装室の互いに向かい合った壁部分にそれぞれ重ねており、熱交換室に送入された液体ＬＰＧがＰＴＣヒータが重ねられた壁部分に沿って流れるものとした。
【００１２】
熱交換面である収装室の壁部分に重ねられていないＰＴＣヒータの面は電極を挟んで保持体の内部で互いに向かい合っており、これらの面が熱交換部外部の大気に向いていないことによって大気への放熱量がきわめて少なく、収装室を囲んだ壁全体を加熱するために通電開始から短時間で液体ＬＰＧを気化ガスにする温度に到達することができる。また、外部の大気への放熱量が少ないこととＰＴＣヒータを重ねた二つの壁部分に沿って液体ＬＰＧが流れることとによって、高い熱効率で大流量時においても気化ガスを安定して得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、図１乃至図４に示す第一の実施の形態において、熱交換部１は図示しないボンベから送られてくる液体ＬＰＧの入口３および生成した気化ガスを調圧室２６に送出する出口４を一側方に片寄せてほぼ向かい合わせに有する熱交換室２と、熱交換室２と調圧室２６との隔壁６に沿って設けられエンジン冷却水を入口８から出口９へと通過させる温水室７と、熱交換室２の内部に配備した四個の円板形のＰＴＣヒータ１０とを有している。
【００１４】
ＰＴＣヒータ１０はその二個が一つの保持体１１に保持されている。即ち、この保持体１１は取付壁１２によって互いに区画されて反対側の側面に開放した二つのくぼみ１３と、これらのくぼみ１３の開放端部外側周縁に沿って形成した円環形の段部１４とを有し、取付壁１２の両面中心部に重ねた板ばね状の電極１５がその一方に重ねた端子１６とともに取付壁１２に貫通させたリベット１７によって取付壁１２に固定されてくぼみ１３の内部に設置され、ＰＴＣヒータ１０は段部１４に嵌め込まれてそのくぼみ１３に向いた面に電極１５が接触している。電極１５はそのばね作用でＰＴＣヒータ１０にその保持体１１両側面に露出している面を段部１４から押し出す方向の力を加えている。端子１６は保持体１１の外部に突出して図示しない電源側に接続されるものであり、これらのＰＴＣヒータ１０，保持体１１，電極１５，端子１６はＰＴＣユニット１８を構成している。
【００１５】
熱交換室２は入口３が設けられている外側壁１９に開放した収装室２０を周囲に空間を設けて内部に突出させて有している。この収装室２０に二個のＰＴＣユニット１８が互いに隣接して嵌め込まれ、開放面を塞いで外側壁１９に固定した押え板２２によって収装室２０から抜け出さないようにされている。また、各ＰＴＣヒータ１０の電極１５を挟んで互いに反対方向へ向いた面は、収装室２０を形成した壁２１の互いに向かい合った壁部分２１ａ，２１ｂに電極１５のばね作用により押し付けられた状態で重ねられている。
【００１６】
一方、熱交換室２は入口３と出口４との間を遮蔽してそれらの反対側端部近くまで延びる平板状の仕切部材５を有しており、入口３から送入された液体ＬＰＧは壁部分２１ａ，２１ｂのそれぞれ約二分の一領域に沿って反対側端部へ向かって流れ、次にもう一つのそれぞれ約二分の一領域に沿って出口４へ向かって流れるようになっている。
【００１７】
本実施の形態によると、ＰＴＣヒータ１０の壁部分２１ａ，２１ｂに重ねられていない面は保持体１１の内部で電極１５，くぼみ１３および取付壁１２を挟んで向かい合っており、このこととＰＴＣユニット１８が熱交換室２の内部に差込まれていることとによって、熱交換部１の外部の大気中への放熱量がきわめて少なく、収装室２０の壁２１の全体を加熱し、殊にＰＴＣヒータ１０が重ねられている壁部分２１ａ，２１ｂが直接加熱されることと相俟って、通電開始から短時間で液体ＬＰＧを気化ガスにする温度に到達する。
【００１８】
また、入口３から熱交換室２に入った液体ＬＰＧはＰＴＣヒータ１０が重ねられた互いに反対側の壁部分２１ａ，２１ｂに沿う流れに二分割され、壁２１のほぼ全表面に接触し熱交換を行なって出口４に至るので、外部の大気への放熱量が少ないことと相俟って高い熱効率で熱交換が行なわれ、極低温時または大流量時においても気化ガスを安定して得ることができる。
【００１９】
更に、本実施の形態によると、二個のＰＴＣヒータ１０とそれらの電極１５とを保持体１１に組付けてサンドイッチ構造としたＰＴＣユニット１８を収装室２０に出し入れ可能に嵌め込んだので、熱交換部１へのＰＴＣヒータ１０の設置がきわめて容易であるばかりか、その保守、補修、交換などを簡単に行なうことができる、という利点がある。
【００２０】
次に、調圧部２３は調整ばね２４を作用させたダイヤフラム２５によって容積可変とされた調圧室２６と、ダイヤフラム２５の変位に応じて回動するレバー２７に取り付けられて出口４に連通した弁座口２９を開閉する入口弁２８とを具えており、調圧室２６の気化ガスが送出口２６ａから噴射弁に送られることにより調圧室２６の圧力が設定圧力よりも低くなると入口弁２８が弁座口２９を開いて熱交換室２の気化ガスを調圧室２５に流入させ、設定圧力よりも高くなると入口弁２８が弁座口２９を閉じることにより、調圧室２６に一般には３０ＫＰａ程度の一定の正圧に減圧された気化ガスを保有させることは従来のものと同じである。
【００２１】
図５乃至図７は熱交換部１の第二の実施の形態を示すものであって、この熱交換部１は図示しないボンベから送られてくる液体ＬＰＧの入口３および生成した気化ガスを図示しない調圧部の調圧室に送出する出口４を一側方に片寄せてほぼ向かい合わせに有する熱交換室２と、熱交換室２と調圧室との隔壁６に沿って設けられエンジン冷却水を通過させる図示しない温水室と、熱交換室２の内部に配備した四個の円板形のＰＴＣヒータ１０とを有しており、これらは第一の実施の形態と同じである。
【００２２】
本実施の形態ではＰＴＣヒータ１０の四個が一つの保持体３１に保持されている。即ち、この保持体３１は取付壁３２によって互いに区画されて反対側に開放した二つのくぼみ３３の二組を互いに接近させて有しているとともに、これらのくぼみ３３の開放端部外側周縁に沿って円環形の段部３４が設けられたものであり、二つの取付壁３２のそれぞれの両面中心部に重ねた板ばね状の電極１５がその一方に重ねた端子１６とともに取付壁３２に貫通させたリベット１７によって取付壁３２に固定されてくぼみ３３の内部に設置され、ＰＴＣヒータ１０は段部３４に嵌め込まれてそれらのくぼみ３３に向いた面に電極１５が接触している。電極１５はそのばね作用でＰＴＣヒータ１０に段部３４から押し出す方向の力を加えており、また端子１６は保持体３１の外部に互いに平行に突出して図示しない電源側に接続されるものであって、これらのＰＴＣヒータ１０，保持体３１，電極１５，端子１６はＰＴＣユニット３８を構成している。
【００２３】
熱交換室２は入口３および出口４が設けられている側の外側壁３９に開放した収装室４０を入口３を設けた外側壁部分、入口３および出口４と反対側の外側壁部分、隔壁６部分に沿って連続した空間を設けて内部に突出させて有している。この収装室４０にＰＴＣユニット３８が互いに隙間なく嵌め込まれ、開放面を塞いで外側壁３９に固定した押え板４２によって収装室４０から抜け出さないようにされている。また、各ＰＴＣヒータ１０の電極１５を挟んで互いに反対方向へ向いた面は、収装室４０を形成した壁４１の互いに向かい合った壁部分４１ａ，４１ｂに電極１５のばね作用で押し付けられた状態で重ねられている。
【００２４】
本実施の形態においても、ＰＴＣヒータ１０の壁部分４１ａ，４１ｂに重ねられていない面は保持体３１の内部で電極１５，くぼみ３３および取付壁３２を挟んで向かい合っており、このこととＰＴＣユニット３８が熱交換室２の内部に差込まれていることによって、熱交換部１の外部の大気中への放熱量がきわめて少なく、収装室４０の壁の全体を加熱し、殊にＰＴＣヒータ１０が重ねられている壁部分が直接加熱されることと相俟って、通電開始から短時間で液体ＬＰＧを気化ガスとする温度に到達することができる。
【００２５】
また、入口３から熱交換室２に入った液体ＬＰＧは入口３を設けた外側壁部分とＰＴＣヒータ１０が重ねられた一方の壁部分４１ａとの間を流れ、次に隔壁６とＰＴＣヒータ１０が重ねられたもう一方の壁部分４１ｂとの間を流れて出口４に至り、その間に壁４１の全表面に接触することと外部の大気への放熱量が少ないこととによって高い熱効率で熱交換が行なわれ、極低温時または大流量時においても気化ガスを安定して得ることができるものである。
【００２６】
加えて、本実施の形態によると、四個のＰＴＣヒータ１０とそれらの電極１５とを一個の保持体３１に組付けて二組のサンドイッチ構造とした単一のＰＴＣユニット３８を収装室４０に出し入れ可能に嵌め込んだので、熱交換部１へのＰＴＣヒータの設置が更に簡単容易になるばかりか、その保守、補修、交換などをきわめて簡単に行なうことができる、という利点がある。
【００２７】
尚、ＰＴＣヒータ１０は四個に限られるものでなく、圧力調整器の仕様や容量によって二個或いは六個とすることは言うまでもない。また、ＰＴＣヒータ１０への通電はエンジン冷却水の温度を検出して行なうものであり、エンジン暖機前の低温時にはＰＴＣヒータ１０に通電して液体ＬＰＧを気化し、エンジン暖機後のエンジン冷却水温度が充分に高くなった時点で通電を停止するとともに温水室７にエンジン冷却水を通過循環させて液体ＬＰＧを加熱気化する。
【００２８】
ここで、図８に示した従来品と図１乃至図４に示した実施の形態に係る本発明品とを使用し、それらに同一容量のＰＴＣヒータを同一個数設置して熱交換室に同一流量の水を流し熱交換性能を比較した試験結果を図９に示す。（Ａ）は比熱＝１Ｋｃａｌ／ｋｇ・℃、１Ｋｃａｌ＝１．１６３Ｗとして計算した熱効率、（Ｂ）はＰＴＣヒータの消費電力Ｗ（電圧１２Ｖ  一定）、（Ｃ）は熱交換室の入口と出口とにおける水の温度差△Ｔ℃のそれぞれの経時変化であって、実線で表わした本発明品と破線で示した従来品とは消費電力の点で本発明品が僅かに不利であるが、熱効率および温度差の点で本発明品が大幅にすぐれていることが判る。この試験結果からも、本発明によると高い熱効率で液化ガスを良好に気化できることが理解される。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると液体ＬＰＧを低温時にエンジン冷却水に代ってＰＴＣヒータで加熱し気化ガスとする熱交換部を具えた圧力調整器を、ＰＴＣヒータが発生する熱の大気への放熱量が少なく通電開始から短時間で液体ＬＰＧを気化ガスにでき、低温時のエンジン早期始動を可能とするばかりか、高い熱効率で熱交換を行なって極低温時や大流量時においても気化ガスを安定して得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図。
【図４】第一の実施の形態におけるＰＴＣユニットの一部切截した正面図。
【図５】本発明の第二の実施の形態を示す縦断面部分図。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図。
【図８】従来例を示す縦断面図。
【図９】本発明品と従来品との熱交換性能を比較する試験結果を示す図。
【符号の説明】
１  熱交換部，２  熱交換室，７  温水室，１０  ＰＴＣヒータ，１１，３１保持体，１５  電極，１８，３８  ＰＴＣユニット，２０，４０  収装室，２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ  壁部分，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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