JPH0252174B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えばブタンガス等の液化ガスを燃
料ガスとして用いる熱加工装置に係り、特に自動
点火機構の改良に関する。

〔従来技術〕

従来、液化ガスを用いた熱加工装置としては、
例えば特公昭55−29789号公報あるいは特公昭55
−6033号公報に示されているものが提案されてお
り、その自動点火機構としては、電気点火用ヒー
タを用いるもの、あるいは圧電点火用プラグを用
いるものが一般に知られている。

ところが電気点火用ヒータを用いるものは、流
速の速い混合ガスによりヒータが冷却され、点火
が容易でないという問題がある。これを防止する
ためには、大出力のバツテリをヒータに接続すれ
ばよいが、この種のバツテリを熱加工装置に組込
むと、装置が大形になつてしまうという問題があ
る。

一方、圧電点火用プラグを用いるものは、混合
ガスの流速が速い場合でも確実に点火でき、しか
も点火機構を小形にできるため、小形の熱加工装
置内にも容易に組込むことができるという利点を
有している。

ところが、前記従来の熱加工装置では、ノズル
から吐出される混合ガスに圧電点火用プラグを用
い点火してノズル部分で有炎の一次燃焼を行なわ
せ、その燃焼排気を燃焼触媒で二次燃焼させる方
法を採つているため、炎を消すことができず熱効
率が悪いとともに、混合ガスの流量が多い場合に
は、炎が燃焼触媒の周面から外部に出てしまい、
作業に支障をきたす等の問題がある。

そこで本出願人は先に、特願昭59−30064号に
おいて、有炎燃焼で燃焼触媒を反応温度まで昇温
した後、シヤツタを閉じて炎を消すようにした熱
加工装置を提案した。そしてこれにより、混合ガ
スの全量を燃焼触媒で無炎燃焼させることが可能
となつた。

ところが、シヤツタ機構を有する熱加工装置に
圧電点火用プラグを組込む場合には、装置構成が
極めて複雑となつてコスト高となるという問題が
ある。

〔発明の目的〕

本発明はかかる現況に鑑みなされたもので、簡
単な装置構成で自動点火機構を組込むことがで
き、しかも燃焼触媒が反応温度に達した後、自動
的に炎を消して混合ガスの全量を燃焼触媒で無炎
燃焼させることができる液化ガスを用いた熱加工
装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、燃料ガスを噴出するガス噴出部と、
ガス噴出部の出側に設けられガス噴出部から噴射
されるガスのエゼクタ作用により外部から通常の
有炎燃焼時よりも過剰の空気を吸引して過剰空気
混合ガスを生成する筒状の混合ガス生成部と、こ
の混合ガス生成部よりも大きな断面積を有する先
端開放の筒状をなす点火筒と、この点火筒の先端
に配置され前記混合ガスを無炎燃焼させる燃焼触
媒が内部に組込まれたこて先と、前記点火筒内に
配置された圧電点火用プラグとを備え、前記混合
ガス生成部から吐出される過剰空気混合ガスに圧
電点火用プラグにより点火して点火筒内で不安定
な短時間の有炎燃焼を行なわせ、その燃焼熱で前
記燃焼触媒の少なくとも基端部を反応温度まで加
熱し、もつて、自動点火機構により点火した後自
動的に炎を消すことができ、しかも装置構成を簡
略化できるようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図および第２図において１は、棒状をなす
把手２の基部に組付けられたブタンガス等の液化
ガスのガスタンクであり、その基端には注入弁３
が設けられている。またこのガスタンク１の先端
には、第１図に示すようにガス吸上げ体４を有す
る出口弁５が組付けられている。そしてこの出口
弁５には、第１図および第２図に示すように軸廻
りに回動してガスの吐出流量を制御する流量制御
部６、および軸廻りに回動して出口弁５のノズル
５ａをストツパ７を介し軸方向に進退させ出口弁
５を開閉する弁開閉部材８がそれぞれ設けられ、
弁開閉部材８は、第１図に示すように前記把手２
内に組込んだスプリング９により図中右方に押圧
付勢されている。

前記把手２の先端部には、第１図および第２図
に示すようにステンレス鋼製等の筒状をなす外ケ
ース１０の基端がナツト１１を介し着脱可能に固
定されており、この外ケース１０の先端には、先
端側への抜け止めがなされた状態で接触形のこて
先１２が取付けられている。

一方、前記出口弁５のノズル５ａ先端には、第
１図に示すように可撓性チユーブ１３を介してガ
ス導入金属パイプ１４の基端が連結されており、
このガス導入金属パイプ１４は、その基端側が前
記把手２の先端に固定された状態で外ケース１０
内に突出している。そしてこのガス導入金属パイ
プ１４の先端には、混合ガス生成金属パイプ１５
の基端が接続され、またこの混合ガス生成パイプ
１５の先端には、混合ガス導出金属パイプ１６の
基端が接続されている。

前記混合ガス生成金属パイプ１５内には、第１
図に示すように例えば1.5〜２Kg／cm²のガス圧に
対して60〜80μｍ径程度のオリフイス１７が設け
られており、このオリフイス１７の入側には、異
物除去用の例えば焼結金属製のフイルタ１８が組
込まれ、またオリフイス１７の出側には、前記外
ケース１０に設けた空気口１９を介し外部の空気
を混合ガス生成金属パイプ１５内に吸引する空気
吸引孔２０が設けられている。そしてこの空気吸
引孔２０から吸引された空気とオリフイス１７か
ら吐出された燃料ガスとが混合ガス生成金属パイ
プ１５内で混合され、通常の有炎燃焼時よりも過
剰の空気を含む混合ガスが生成されるようになつ
ている。

すなわち、混合ガス導出金属パイプ１６先端で
安定した炎を有して混合ガスが燃焼する場合の燃
料ガスと空気との容量比は１：30程度であるが、
前記混合ガス導出金属パイプ１６の先端から吐出
される混合ガスの燃料ガスと空気との容量比は、
概略１：33〜１：40程度、換言すれば空気が１〜
３割程度過剰な混合ガスとなつている。この混合
割合は、熱加工装置の寸法形状等に合わせて実験
的に求められ、ガス圧に対するオリフイス１７の
径および空気吸引孔２０の開口面積を適当に調節
することにより容易に得られる。

前記混合ガス導出金属パイプ１６の先端には、
第１図に示すように先端側にのみ開放された有底
筒状をなす点火筒２１が固定されており、その先
端開口縁は、前記こて先１２の基端に密接されて
こて先１２の固定を行なつている。

この点火筒２１は、第１図に示すように例えば
マイカセラミツクス、アルミナ系セラミツクス、
ジルコニア系セラミツクス、石英ガラス、あるい
は結晶ガラス等、熱伝導率が低い電気的絶縁材料
で透光性を有する材料で形成されており、その軸
に直交する方向の断面積は、前記混合ガス導出金
属パイプ１６の同様の断面積よりも大きく設定さ
れ、混合ガス導出金属パイプ１６から吐出された
過剰空気混合ガスは、点火筒２１内でその流速が
低下するようになつている。

この点火筒２１内には、第２図に示すように前
記混合ガス導出金属パイプ１６の先端との間で放
電を行なう圧電点火プラグ２２が取付けられてお
り、この圧電点火プラグ２２は、絶縁碍子２３内
を通した高圧ケーブル２４を介して圧電点火素子
２５の（＋）側に接続され、また混合ガス導出金
属パイプ１６は、混合ガス生成金属パイプ１５、
ガス導入金属パイプ１４、およびアース線２６を
介して圧電点火素子２５の（−）側に接続されて
いる。そして、第１図および第２図に示すように
前記把手２に設けた点火釦２７を押圧操作するこ
とにより、圧電点火プラグ２２と混合ガス導出金
属パイプ１６との間で放電が行なわれ、混合ガス
導出パイプ１６から吐出される過剰空気混合ガス
に点火されて点火筒２１内で不安定な短時間（１
〜５秒間程度）の有炎燃焼が行なわれるようにな
つている。この短時間の有炎燃焼により、前記こ
て先１２内に組込んだ燃焼触媒２８の少なくとも
基端部が反応温度（180〜190℃）まで加熱され、
炎が消えた後は、過剰空気混合ガスの全量が燃焼
触媒２８部分で無炎燃焼されるようになつている
とともに、その燃焼排気は、第１図に示すように
こて先１２の周面に設けた排気口１２ａから排出
されるようになつている。また燃焼触媒２８での
燃焼状態は、前記外ケース１０先端の点火筒２１
の周面に対応する部位に設けられた覗き窓２９を
介して確認できるようになつている。例えば、点
火筒２１が不透明な乳白色の場合には、燃焼触媒
２８での燃焼により点火筒２１が反射光を受けて
赤色となり、その色変化から温度の高低（すなわ
ち燃焼状態）を判断できるようになつている。

前記燃焼触媒２８は、第１図および第３図に示
すように内部に升目状の仕切を有する例えばコー
ジライト系セラミツクス製の円筒状の担体の表面
に、白金、パラジウム等の貴金属触媒を担持させ
て形成されており、前記担体は、実使用上および
製作上支障とならない程度まで薄肉化され、容易
に反応温度まで昇温するよう考慮されている。

次に作用について説明する。

使用に際しては、まず流量制御部材６を操作し
て出口弁５の開度を適当値に設定するとともに、
弁開閉部材８を操作して出口弁５を開く。する
と、ガスタンク１内の燃料ガスは、出口弁５のノ
ズル５ａ、可撓性チユーブ１３、およびガス導入
金属パイプ１４を介して混合ガス生成金属パイプ
１５内に導びかれ、フイルタ１８で異物が除去さ
れた後オリフイス１７から噴射される。

燃料ガスがオリフイス１７から噴射されると、
そのエゼクタ作用により外部空気が空気口１９お
よび空気吸引孔２０を介して混合ガス生成金属パ
イプ１５内に吸引され、混合ガス生成金属パイプ
１５内で過剰空気混合ガスが生成される。この過
剰空気混合ガスは、混合ガス導出金属パイプ１６
を通つて点火筒２１内に吐出される。

この状態で、点火釦２７を点火操作すると、第
４図ａに示すように圧電点火プラグ２２と混合ガ
ス導出金属パイプ１６の先端との間で放電が行な
われ、前記点火筒２１内の過剰空気混合ガスに点
火される。すると、点火筒２１内の過剰空気混合
ガスは、第４図ｂに示すようにガス流速が最も遅
くなる点火筒２１先端部において、火炎３０を伴
なつた不安定な燃焼が短時間（１〜５秒間程度）
行なわれる。この有炎燃焼により、燃焼触媒２８
の基端部が反応温度まで加熱され、火炎３０が消
えた後は、第４図ｃに示すように点火筒２１内の
過剰空気混合ガスの全量が燃焼触媒２８位置まで
導びかれて無炎燃焼に供される。

ところで、混合ガス導出金属パイプ１６から点
火筒２１内に吐出される混合ガス中の空気量が有
炎燃焼に最適な値に設定されている場合には、混
合ガス導出金属パイプ１６の先端を固定点として
火炎が生じ、この場合には安定した有炎燃焼とな
るので、炎を自動的に消すことができなくなり、
こて先１２の温度が低くなつてしまう。

一方、過剰空気混合ガスの場合には、固定点を
有しない火炎３０を伴なう不安定な燃焼となる。
この場合の火炎３０は、固定点があればその固定
点を基点として燃焼しようとする性質を有してい
るため、燃焼触媒２８の基端が高温になると、こ
の部分を固定点にしようとする。ところが、燃焼
触媒２８基端の高温部を固定点として有炎燃焼し
ようとしても、燃焼触媒２８内は、小さな軸方向
の貫通孔が多数配された構造をなしているので火
炎は生じず、またこて先１２の排気口１２ａ部分
も、温度が低く排気流速が速いので固定点とはな
り得ない。したがつて、燃焼触媒２８の基端が高
温となつて酸化反応を開始した時点で火炎３０は
完全に消失し、以後は、過剰空気混合ガスが直接
燃焼触媒２８に供給されることになる。これによ
り、燃料ガスの全量がこて先１２内で燃焼するこ
とになり、しかも燃焼触媒２８を用いた無炎の完
全燃焼となる。この燃焼による光は点火筒２１に
反射し、例えば点火筒２１が乳白色の場合には、
点火筒２１が赤色に染まることになる。この色を
覗き窓２９を介して確認することにより、燃焼触
媒２８による無炎燃焼の状態を判断できる。

なお、燃焼触媒２８には、酸化反応を開始した
以後も過剰空気混合ガスが永続して供給されるた
め、過剰空気による不具合、例えばこて先１２温
度の低下が問題となる。

ところが燃焼触媒２８を用いる無炎燃焼の場合
には、通常の有炎燃焼の場合よりも空気量を多少
多くした方がより完全な燃焼が得られるので特に
問題はなく、また空気量が多過ぎてこて先１２温
度の低下が予想される場合には、混合ガス生成金
属パイプ１５の外周部に調節リングを設け、無炎
燃焼開始後この調節リングで空気吸引孔２０の開
口面積を小さくするようにすれば特に問題はな
い。

しかして、不安定な火炎３０により燃焼触媒２
８を酸化反応温度まで加熱することができ、しか
も燃焼触媒２８で無炎燃焼が開始されると同時に
炎を自動的に消失させることができる。

なお前記実施例では、こて先１２が接触形のこ
て先である場合について説明したが、第５図に示
すように燃焼触媒２８での燃焼排気を先端の吐出
口３２ａから熱風として吐出する非接触形のこて
先３２の場合にも同様に適用でき、前記実施例と
同様の効果が期待できる。

また前記実施例では、内部に升目状の仕切を有
する筒状の燃焼触媒２８のみを用いる場合につい
て説明したが、製品のバラ付き等により、火炎３
０が生じている時間が極端に短かくなる場合も考
えられ、この場合には、１回の点火操作で無炎燃
焼が開始されるとは限らないことが予想される。

第６図は、かかる事態に対処するためになされ
たもので、燃焼触媒２８の基端部に、高耐熱性を
有する綿状、あるいは繊維状の担体上に触媒を担
持させてなる点火触媒３８を配したものである。

この点火触媒３８は、担体の断面積が極めて小
さいので極短時間の火炎でも迅速かつ確実に酸化
反応温度まで加熱され、ここでの無炎燃焼熱によ
り、燃焼触媒２８の少なくとも基端部を確実に酸
化反応温度まで加熱することができる。このた
め、１回の点火操作で確実に無炎燃焼を開始させ
ることができる。なお、燃焼触媒２８を省略し、
全部を点火触媒３８のみで構成するようにしても
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、過剰空気混合ガ
スに点火して点火筒内で不安定な短時間の有炎燃
焼を行なわせ、その燃焼熱で燃焼触媒の少なくと
も基端部を反応温度まで加熱するようにしている
ので、簡単な装置構成で自動点火機構を組込むこ
とができ、しかも燃焼触媒が反応温度に達した
後、自動的に炎を消して混合ガスの全量を燃焼触
媒で無炎燃焼させることができる。このため、炎
がこて外に生じるおそれがなく、しかも熱効率の
向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部断面図、
第２図は全体構成を示す外観図、第３図は燃焼触
媒の拡大斜視図、第４図ａ，ｂ，ｃは点火から無
炎燃焼までの過程を順次示す説明図、第５図およ
び第６図は本発明の他の実施例をそれぞれ示す断
面図である。 １……ガスタンク、２……把手、５……出口
弁、１０……外ケース、１２，３２……こて先、
１５……混合ガス生成金属パイプ、１６……混合
ガス導出金属パイプ、１７……オリフイス、１８
……フイルタ、１９……空気口、２０……空気吸
引孔、２１……点火筒、２２……圧電点火プラ
グ、２５……圧電点火素子、２８……燃焼触媒、
２９……覗き窓、３０……火炎、３８……点火触
媒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料ガスを噴出するガス噴出部と、ガス噴出
   部の出側に設けられガス噴出部から噴射されるガ
   スのエゼクタ作用により外部から通常の有炎燃焼
   時よりも過剰の空気を吸引して過剰空気混合ガス
   を生成する筒状の混合ガス生成部と、この混合ガ
   ス生成部の先端に設けられ混合ガス生成部よりも
   大きな断面積を有する先端開放の筒状をなす点火
   筒と、この点火筒の先端に配置され前記混合ガス
   を無炎燃焼させる燃焼触媒が内部に組込まれたこ
   て先と、前記点火筒内に配置された圧電点火用プ
   ラグとを備え、前記混合ガス生成部から吐出され
   る過剰空気混合ガスに圧電点火用プラグにより点
   火して点火筒内で不安定な短時間の有炎燃焼を行
   なわせ、その燃焼熱で前記燃焼触媒の少なくとも
   基端部を反応温度まで加熱することを特徴とする
   液化ガスを用いた熱加工装置。 ２ 点火筒は、透光性を有する電気絶縁材で形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の液化ガスを用いた熱加工装置。 ３ 燃焼触媒は、その少なくとも基端部に繊維状
   の担体に触媒を担持させてなる点火触媒を有して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の液化ガスを用いた熱加工装置。 ４ こて先は、燃焼触媒での燃焼熱により加熱さ
   れる接触形のこて先であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の液
   化ガスを用いた熱加工装置。 ５ こて先は、燃焼触媒での燃焼排気を先端から
   熱風として吐出する非接触形のこて先であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項また
   は第３項記載の液化ガスを用いた熱加工装置。