JPH11182846A - 液体燃料を用いる着火器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼芯により液体燃料を吸い上げ先端で燃焼
させるについて、初期炎長及びその後の伸長を確保しつ
つ飽和炎長を規制して、着火器としての要求に合致する
燃焼特性を確保する。 【解決手段】 アルコールを主体とする液体燃料を含有
する中綿３を燃料タンク２の底部に収容して燃料タンク
内に上部空間2aを形成し、上記中綿３と吸上部分62が接
触して毛管現象によって液体燃料を吸い上げ燃焼部分61
で燃焼させる燃焼芯６の一部表面を、前記上部空間2aに
露出させて燃料供給能力を規制してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルコールを主体
とする液体燃料を用い、この液体燃料を燃料タンク中よ
り毛細管現象を利用して吸い上げ燃焼させる燃焼芯を備
えた喫煙具用ライター等の着火器に関し、特に、上記燃
焼芯部分の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、喫煙具用ライター、着火器、ト
ーチ、照明具等の燃焼器具における燃料としては、エチ
ルアルコール等のアルコール燃料、ガソリンを含む石油
ベンジン系のベンジン燃料、ブタンガス、プロパンガス
等の液化ガス燃料が利用されている。

【０００３】そして、使用燃料の種類に応じてそれぞれ
の燃焼器具の性能、使い勝手、設計構造が異なり、それ
ぞれの特徴を有する。

【０００４】例えば、石油ベンジン系炭化水素化合物の
混合物によるベンジン燃料の場合は、この燃料がそれぞ
れ沸点の異なる化合物の混合体であり、燃焼器具に着火
した使用初期は沸点の低いベンジン成分が揮発し、順次
沸点の高い炭化水素へと揮発成分が移行するため、燃焼
時間に応じて燃焼器具内に残留する燃料組成が変化し、
このために炎長の変化を生起する、ガソリンでも同様で
ある。また、ベンジンおよびガソリンは揮発性が高くこ
れを使用する燃焼器具においては、燃料貯蔵部および燃
焼芯の部分から揮発を低減する密閉構造が必要であり、
この密閉が不十分であると燃料が揮発して失われ、燃料
の補充頻度が高く煩雑であり、さらに、このベンジンお
よびガソリンには特有の臭いがあり、好まれない場合が
ある。

【０００５】液化ガス燃料の場合には、燃焼器具の使用
温度範囲でガス圧が高く、燃料を貯蔵する容器は耐圧構
造が必要とされる。また、上記ガス圧の変動に応じて炎
長が変化し、特にそのガス圧は温度に対し対数的に大き
く変化する特性があり、温度に対する炎長の変化が大き
い問題を有する。この炎長変化を少なくするためには燃
焼器具の燃料供給機構に温度補償を行う特別な設計対策
を要し、構造が複雑になると共にコスト面で不利とな
る。

【０００６】一方、アルコール燃料の場合には、エチル
アルコール、メチルアルコール、プロピルアルコール等
の低級１価アルコール等のアルコールを主体とする液体
燃料は常温で液体であり、蒸気圧も比較的低く、燃料貯
蔵部の耐圧容器が不要で、燃料タンクおよび燃焼芯に対
する密閉はアルコールが揮発しない程度の密閉構造でよ
く、燃焼器具の構造の簡素化、コスト面で有利となる。

【０００７】また、このアルコールを主体とした液体燃
料を用いる燃焼器具では、液体燃料を燃料貯蔵部から燃
焼部への燃料供給を行う手段として、一般には、液体燃
料の表面張力を利用して、連続細孔または細い繊維を束
ねた細隙を毛管現象により吸い上げ、先端部で燃焼させ
る燃焼芯を使用している。

【０００８】具体的には、上記燃焼芯は、燃料の吸い上
げには繊維を撚った紐状のもの、ガラス繊維を束ねたも
の、或いはこの両者を使用しガラス繊維を綿糸で包み込
み、これが解けないよう金属細線で巻回したものなどを
利用し、下端吸上部分が燃料吸い上げに機能し、上端燃
焼部分で燃焼を行うようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかして、上記のよう
な燃焼芯を使用する喫煙具用ライター等の着火器におい
ては、この燃焼芯の材質、寸法、形状により、着火後の
初期炎長、炎長の変化、飽和炎長等が異なるので、着火
器に対しての要望特性を満たすように構成する必要があ
る。

【００１０】このために、燃焼芯として、前記従来の技
術における繊維を撚った紐状のもの、ガラス繊維を束ね
たもの、或いはこの両者を使用したものもさることなが
ら、さらに、燃焼芯部での燃焼を安定させるために、セ
ラミック繊維を厚板状に漉いたもの、棒状に押し出し成
型したもの、或いはフェルト状としたものなどを使用す
ることが考えられる。さらに、耐熱性繊維材としてガラ
ス繊維、カーボン繊維を単体又はこれらを混合したもの
を使用し、燃焼芯として適切な形状に加工したものも使
用可能である。

【００１１】これらの燃焼芯を喫煙具用ライター等の着
火器に使用する場合、燃料タンク中の液体燃料を燃焼部
へ供給するための吸上部分と、これと接して吸い上げた
燃料を燃焼させる先端燃焼部分とを異なる素材で形成し
てなる燃焼芯を設置するものと、この吸上部分と先端燃
焼部分とを一体として前記材料を用いて形成してなる一
体型燃焼芯とが採用可能である。

【００１２】そして、アルコールを主体とする液体燃料
を用いる喫煙具用ライター等の着火器を作製した場合
に、その燃焼芯に着火すると、燃焼芯の燃焼部分に含有
されている燃料がその燃焼部分の表面より揮発し、燃焼
を開始し炎を形成する。この炎の長さを初期炎長とす
る。

【００１３】次にこの燃焼により燃焼芯の燃焼部分は加
熱され、その表面よりの燃料の揮発量は増大し、炎長は
伸びる。しかし、燃焼芯表面の燃料の燃焼による温度上
昇は燃焼の進行と共に平衡状態となり停止し、炎長の伸
長も飽和し停止して飽和炎長となる。燃焼芯の燃焼部分
に含有される燃料がその表面より燃焼揮散するのに伴
い、燃焼芯の内部よりその表面に燃料が拡散すると共に
燃料タンク内の燃料が燃焼芯の吸上部分を通して吸い上
げ補給される。

【００１４】そして、燃焼芯表面よりの燃料の消費と燃
焼芯内部よりの燃料供給と、さらに燃料タンクよりの燃
料の吸い上げ供給が行われれば燃焼は平衡状態で継続し
炎長は安定する。上記燃焼芯表面よりの燃料の消費に対
し燃焼芯内部よりの燃料の供給が伴わなければ炎長は初
期炎長より変化し、燃料供給に応じた平衡状態となるか
消火する。

【００１５】ところで、喫煙具用ライター等の着火器に
おいては、着火直後の初期炎長は出来るだけ長く、実用
上ではこの値が少なくとも２０mm程度を有し、その後、
炎長が２５mmに達する迄の時間を出来るだけ短く、実用
上では１０秒程度以内とし、また、着火経時後の飽和炎
長があまり長くならないように実用上では７０mm以下と
する燃焼条件を満足することが好ましい。

【００１６】この要求に対し好ましくはその使用目的か
らは、着火直後の炎長はできるだけ着火器としての使用
に適切な炎長であり、また炎長が伸長するにしてもでき
るだけ早く使用に適切な炎長になるようにすると共に、
その後の飽和炎長はできるだけ短くすることが望まし
い。

【００１７】本発明は上記事情に鑑み、使用目的に合っ
た燃焼状態が得られるようにした液体燃料を用いる着火
器を提供せんとするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の液体燃料を用いる着火器は、アルコールを主体とす
る液体燃料を燃料タンクに収容した中綿に含有させ、該
中綿と吸上部分が接触して毛管現象によって液体燃料を
吸い上げ先端燃焼部分で燃焼させる燃焼芯と、該燃焼芯
を前記燃料タンクの上部に保持する芯ホルダーと、該燃
焼芯の先端燃焼部分に着火させる着火部材と、前記燃焼
芯の先端燃焼部分を開閉可能に密閉する揮発防止用の閉
塞キャップとを備え、前記燃料タンクには前記中綿が底
部に収容されて、該中綿より上部の燃料タンクに上部空
間を形成し、前記燃焼芯の一部表面を前記燃料タンクの
上部空間に露出させたことを特徴とするものである。

【００１９】なお、前記燃焼芯は、前記中綿に接触する
吸上部分と先端燃焼部分とを異なる素材で形成し、燃焼
部分側素材を前記燃料タンクの上部空間に露出させるよ
うに構成してもよい。その際、芯ホルダーにおける燃料
タンク内部分に開口を設け、該開口を通じて燃焼芯の燃
焼部分側素材の一部を前記上部空間に露出させることが
可能である。また、芯ホルダーにおける燃料タンク内部
分に、該燃料タンクの上部空間に通じる空隙を、保持し
た燃焼芯の燃焼部分側素材の周辺に設け、前記上部空間
に露出させることが可能である。

【００２０】また、前記燃焼芯は、先端燃焼部分の液体
燃料の吸上燃焼能力に比べて、それより下方における吸
上部分の液体燃料の吸上供給能力を低く設定するのが好
適である。具体的には、前記燃焼芯を、前記中綿との接
触部分の断面積を小さく設けることで可能である。ま
た、燃焼芯を、先端燃焼部分より下方で、少なくとも前
記燃料タンクの上部空間に露出する部分を、中心部と外
周部とで液体燃料の吸い上げ能力が異なるように設ける
ようにしてもよい。

【００２１】前記燃焼芯における吸上部分から先端燃焼
部分への液体燃料の吸上供給能力を２．５〜５．３mg／
sec 、より好ましくは、３．５〜４．４mg／sec に設定
するものである。

【００２２】前述のような液体燃料を用いた喫煙具用ラ
イター等の着火器の燃焼芯に着火すると、着火直後では
燃焼芯の燃焼部分に含有されている燃料はその燃焼部分
の表面より揮発し燃焼する。燃焼が開始すると燃焼芯の
燃焼部分の温度は上昇し、燃料の蒸発量は急速に増大
し、燃焼芯の燃焼部分に含有された燃料が消費され、こ
れに伴い燃料タンク内の中綿に含浸保持された燃料は中
綿と接触する燃焼芯の吸上部分の毛細管を通じて吸い上
げられ、先端燃焼部分に供給される。このとき喫煙具用
ライター等の着火器としては、着火直後の炎長及び着火
初期の炎長が使用目的に合うように設計されなければな
らない。この両特性を満たすためには燃焼芯の先端燃焼
部分の材質及び寸法形状が特定されなければならない。

【００２３】材質としては、液体燃料の保持量が多く、
かつ液体燃料の燃焼に伴う補給が十分になされ、さらに
耐熱性が要求される。この目的に適合するために、セラ
ミック繊維、ガラス繊維、カーボン繊維等の耐熱性の繊
維素材を単体又はこれらを混合したものを束ねるか、厚
板状に微量のバインダー或いは硬化剤を添加して漉き乾
燥固化させたものを必要寸法形状に切断加工したもの、
或いは棒状に微量のバインダー、硬化剤を添加して押し
出し成型、乾燥固化したもの、或いはさらに前記繊維を
フェルト状に加工したものを必要形状に切断加工成型し
て使用する。

【００２４】このような燃焼芯はその側面においても微
細孔を有するように形成することが可能であり、この燃
焼芯の表面の一部を燃料タンク中の空間部に露出するよ
う固定し、この燃料タンク内の燃焼芯の露出部周辺に十
分な空間を設けると、燃焼芯に着火後、その着火直後と
初期は燃焼芯の芯ホルダーよりの突出部分の寸法形状に
より適切な炎長が得られるが、その後の燃焼継続につい
ては燃焼芯の燃焼部分への燃料タンク中よりの供給量を
規制して飽和炎長が支配可能となる。

【００２５】すなわち、燃焼芯の燃焼部分の燃料消費に
見合う燃料供給が燃料タンク中より行われる場合は最大
飽和炎長として持続される。一方、これより燃焼芯の燃
焼部分への燃料供給が少ない場合は、その燃料供給量に
見合う炎長で燃焼が継続されるか、或いはさらに燃料供
給が少ない場合には炎長が経時的に低下し、燃焼継続が
できなくなる。

【００２６】本発明では、この事象を利用して燃料タン
ク中よりの燃焼芯の先端燃焼部分への燃料供給量をその
一部表面を燃料タンク中の上部空間に露出させて規制す
ることにより、飽和炎長を制御するものである。喫煙具
用ライター等の着火器としては、着火直後の炎長とその
後早期に炎長が必要炎長に伸長するように燃焼芯の先端
の寸法形状は燃焼芯を構成する材質により決まり、かつ
その部分で燃料消費量も決まってくる。

【００２７】上記のような本発明における燃焼芯は、燃
料吸上部分と先端燃焼部分とが同一素材で一体に形成さ
れたもの、または、燃料吸上部分と燃焼部分とが異なる
材料によって形成され、両者が接続されたものなどによ
って構成される。

【００２８】そして、燃焼芯の燃焼部分の表面を燃料タ
ンク中の上部空間に露出すると、その表面の空気との接
触部分は空気が表面層に侵入し、この表面層は液体燃料
の吸い上げ抵抗が大きくなり、燃焼芯内部の燃料吸い上
げ能力に比べ表面層の吸い上げ能力が低くなり、燃焼芯
表面全体が中綿と接触した場合に比べ、燃料供給能力が
低下することが分かった。このことより、燃焼芯が燃焼
部分と吸上部分とで別材質よりなる場合は、特に燃焼部
分側の材質部分を燃料タンクの上部空間に露出させるこ
とにより、また、一体構造の燃焼芯の場合は中綿との接
触部より上方部分を上部空間に露出させることにより、
飽和炎長を規制することができた。

【００２９】また、上記に加えて燃焼芯の材質として、
液体燃料の吸い上げ能力の低いものを使用することによ
り飽和炎長を低く設定することができた。その際、燃焼
芯が先端燃焼部分と吸上部分とで材質が異なるもので
は、吸上部分に液体燃料の吸い上げ能力の低い材質を選
定することにより飽和炎長を低く設定することができ
た。同様に、一体構造又は別体構造の燃焼芯において、
吸上部分の断面形状を小さく設計することにより飽和炎
長を低くすることができた。なお、燃焼芯の材質と吸い
上げ能力との関係については、後述の実験例１で詳述す
る。

【００３０】さらに、燃焼芯の吸上部分を外周部と中心
部との２層構造とし、両者の材質を変えることにより、
初期炎長と、初期における炎の伸長を、燃焼芯の先端燃
焼部分の寸法形状で設定し、その後の飽和炎長を低くす
ることができた。

【００３１】アルコールを主体とする液体燃料として
は、例えば、メチルアルコール、エチルアルコールまた
はプロピルアルコールによる低級１価アルコールを主成
分とし、これに炎に着色するためのヘキサンまたはヘプ
タン等の飽和炭化水素を混合したものが使用される。

【００３２】

【発明の効果】本発明の液体燃料を用いる着火器によれ
ば、アルコールを主体とする液体燃料を含有する中綿を
燃料タンクの底部に収容し、該中綿より上部の燃料タン
ク内に上部空間を形成し、上記中綿と接触して毛管現象
によって液体燃料を吸い上げ、先端燃焼部分で燃焼させ
る燃焼芯の一部表面を、前記燃料タンクの上部空間に露
出させたことにより、この上部空間に露出している部分
の表面に空気が侵入して燃料供給能力を規制し、これに
より燃焼芯の先端燃焼部分の形態は、これに着火されて
燃焼が開始された初期炎長及びそれからの伸長特性を確
保しつつ、その後の燃料供給が低減して飽和炎長の増大
が抑制でき、全体として喫煙具用ライター等の着火器と
して所望の燃焼特性を簡単な構造によって確保すること
ができるものである。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液体燃料を用いる
着火器の各実施の形態を図面に沿って説明する。

【００３４】＜第１の実施の形態＞図１に液体燃料を用
いる着火器の一例としての喫煙具用ライターの概略断面
構造を示す。ライター１は、有底筒状の燃料タンク２を
有し、この燃料タンク２の内部には液体燃料を含浸保持
する繊維材による中綿３が挿入され、燃料タンク２の上
部には上蓋４が固着されて、液体燃料を貯蔵する燃料貯
蔵部５が構成されている。この中綿３は燃料タンク２の
底部側に充填され、上部空間２ａが形成されている。

【００３５】例えば、上記燃料タンク２は、ポリプロピ
レンによる成形品で内容積が５cm³に設けられている。
中綿３は、太さが６デニールのポリプロピレン繊維を、
燃料タンク２内に密度０．０５ｇ／cm³ で押し込んでな
り、この中綿３にエチルアルコール９５ｗｔ％、ｎ−ヘ
キサン５ｗｔ％を混合した液体燃料が４ｇ注入含浸され
て貯蔵される。

【００３６】さらに、前記上蓋４を燃料タンク２内に垂
直に貫通して金属製の芯ホルダー７が固着されている。
この芯ホルダー７には、棒状の燃焼芯６が上下方向に装
着されている。燃焼芯６は、先端の燃焼部分６１と下方
の吸上部分６２とに異なる素材で分離形成され、燃焼部
分６１の下端部と吸上部分６２の上端部とが接触された
状態で設置されている。

【００３７】この燃焼芯６の燃焼部分６１は、セラミッ
ク繊維で形成され、上記芯ホルダー７の上端部から所定
量突出すると共に、下端部が燃料タンク２内において芯
ホルダー７の下端部より下方に突出した状態で保持され
ている。一方、燃焼芯６の吸上部分６２は、アクリル繊
維で形成され、下部は前記中綿３内に挿入されてこの中
綿３に接触し、該中綿３に含浸された液体燃料を毛管現
象を用いて吸い上げるもので、上端部は中綿３の上面か
ら突出して上部空間２ａ内で前記燃焼部分６１の下端部
に接触し、吸い上げた液体燃料を燃焼部分６１に供給す
る。そして、この燃焼芯６の燃焼部分６１の芯ホルダー
７より上方に突出した芯先端部分に着火され炎を生じて
燃焼する。

【００３８】前記燃焼部分６１は、例えば、太さが２．
８μｍのアルミナとシリカを主体とした原料を繊維化し
たセラミック繊維に、微量の有機質のバインダー及び硬
化剤を加えて繊維の充填密度が０．１６ｇ／cm³ となる
よう板状に成形し、これを切断して、断面が３mm×４mm
の角形で、長さ１５mmの棒状に設けられたものを、内径
が４．０mmφ、外径が５．０mmφ、長さ７．０mmの前記
芯ホルダー７に挿入している。この燃焼部分６１の上端
部は芯ホルダー７の上端面からの突出長さが５mmになる
ように固定され、芯ホルダー７の下端面より３mmの露出
長さＡで突出して、その外周部分が燃料タンク２の上部
空間２ａに露出している。

【００３９】また、前記吸上部分６２は、繊維太さが３
デニールのアクリル繊維にバインダー及び硬化剤を添加
して束ねて棒状に成形固化させ、固着成形後の空隙率は
６０％であり、外径が３．４mmφで長さが３７mmに形成
されている。中綿３への挿入長さは３０mmであり、中綿
３との接触部分より上方に７mm突出した部分が前記上部
空間２ａに露出している。

【００４０】また、前記上蓋４には燃焼部分６１の先端
と対向して着火部材１０が配設され、この着火部材１０
は上蓋４に固定されるブラケット１１内に上下方向に移
動可能に発火石１２が挿入され、ブラケット１１の上蓋
には回転ヤスリ１３が設けられ、該回転ヤスリ１３の周
囲に発火石１２の先端が石押しスプリング１４の付勢力
によって押圧される構造に設けられ、回転ヤスリ１３の
回転操作によって燃焼芯６に向けて火花が飛ぶように設
けられている。

【００４１】前記燃焼部分６１を芯ホルダー７の突出部
と共に、開閉可能に覆う揮発防止用の閉塞キャップ１６
が設けられ、この閉塞キャップ１６は前記燃料タンク２
における上蓋４の上面の一端部にピン１７によって回動
可能に枢支されている。閉塞キャップ１６の内面には、
前記芯ホルダー７の外周部を囲繞し、燃焼部分６１の先
端を覆って密閉する内蓋１６ａが設けられている。ま
た、上記芯ホルダー７の外周根元部分に水平にＯリング
１９が取り付けられ、内蓋１６ａの内周面に圧接して密
閉性を高めている。なお、上蓋４の上面には表板１８が
設けられている。

【００４２】なお、前記芯ホルダー７の円形内周面と、
燃焼部分６１の断面矩形状外周面との間に形成される隙
間は、燃料タンク２内の上部空間２ａと外部とを連通す
る通気孔として機能する。

【００４３】上記のような図１の喫煙具用ライター１を
用いて、着火から連続燃焼させた場合の炎長の変化を測
定すると、着火直後の炎長は２８mmで、そこから徐々に
炎長が伸び、着火から約３０秒後に炎長は４３mmとな
り、その後炎長は変化せず平衡状態となった（図１１参
照）。このように、初期炎長の確保と飽和炎長の抑制の
両立が行え、喫煙具用ライターとしての要求燃焼条件を
満たす炎長変化特性が得られた。

【００４４】上記のような燃焼部分６１の燃料タンク２
の上部空間２ａへの露出長さＡと炎長変化特性との関係
は、後述の実験例４により詳述する。

【００４５】＜第２の実施の形態＞この例は図２に燃焼
芯の部分を模式的に示し、前記図１の例における燃焼芯
６を、その吸上部分についても燃焼部分６１と同様のセ
ラミック繊維によって一体成形した実施の形態である。

【００４６】上記一体型燃焼芯６の長さは５２mmであ
り、この燃焼芯６の燃料タンク２の上部空間２ａへの露
出部の長さは１０mmである。

【００４７】本例の実施の形態におけるライターでも、
その燃焼は前記図１の第１の実施の形態におけるライタ
ーと同様の燃焼特性が得られた。なお、一体型燃焼芯６
の材質と吸い上げ特性及び燃焼特性については、実験例
２で後述する。

【００４８】＜第３の実施の形態＞この例は図３に示
し、燃焼芯６及び芯ホルダー７の形態が前記実施の形態
とは異なる例である。これ以外の部分については、第１
の実施の形態のライターと同様に形成されており、その
説明は省略する。

【００４９】まず、燃焼芯６は燃焼部分６１と吸上部分
６２とで異なる材質で構成され、さらに吸上部分６２は
中心部６２ａと外周部６２ｂとが材質の異なる２重構造
に設けられている。燃焼部分６１は第１の実施の形態と
同様のセラミック繊維で構成され、断面形状が３mm×４
mmで、長さが１２mmである。

【００５０】吸上部分６２は、中心部６２ａがアクリル
繊維によって前記と同様に構成されたもので、外周部６
２ｂはポリエチレンの粉体焼結体で形成されたものであ
る。中心部６２ａは繊維太さ３デニールのアクリル繊維
によって、外径２．５mmに形成されている。外周部６２
ｂはポリエチレンの粉体（粒径が７０〜２００メッシ
ュ）を、１７０℃×１０分で焼結してなり、その外径は
４．０mmφで長さは３７mmである。

【００５１】一方、芯ホルダー７は、上部内径が大きく
下部内径がこれより小さく形成されている。具体的に
は、上記のような寸法の燃焼芯６に対して、外径が５．
０mmφで、長さが１０mmであり、その内径は、上端面か
ら７mmの長さ部分が４．０mmφに、それより下部の下端
面までの３mmの長さが３．５mmφの内径に形成されてい
る。

【００５２】そして、上記のような芯ホルダー７に対し
て、その下部の内径が小さい部分に前記２重構造の吸上
部分６２を下方から挿入固定すると共に、上方から燃焼
部分６１の下端部を挿入して両者の端部を接触させた状
態で保持するものであり、燃焼部分６１の上端部が芯ホ
ルダー７の上端面から５mmの突出長さで突出し、この突
出部分に着火して燃焼される。また、上記芯ホルダー７
の下端部より下方の吸上部分６２の外周部６２ｂの表面
が燃料タンク２の上部空間２ａに露出している。

【００５３】上記吸上部分６２において、アクリル繊維
による中心部６２ａは液体燃料の吸い上げ能力は大き
く、ポリエチレン焼結体による外周部６２ｂは吸い上げ
能力が低いものであり、さらに外周部６２ｂは上部空間
２ａに露出することで吸い上げ能力が低下し、全体とし
ての吸い上げ能力は前記第１の実施の形態のものより低
下する。

【００５４】上記ライターを用いて着火後の炎長の変化
を測定したところ、図１３に示すように、着火直後の炎
長は２７mmで、そこから徐々に炎長が伸び、着火から約
３０秒後に炎長は４３mmとなり、その後炎長は変化せず
平衡状態となった。

【００５５】＜第４の実施の形態＞この例は図４に示
し、燃焼芯６のさらに他の実施の形態を示している。こ
れ以外の部分については、第１の実施の形態のライター
と同様に形成されており、その説明は省略する。

【００５６】本例の燃焼芯６は燃焼部分６１と吸上部分
６２とで異なる材質で構成され、さらに吸上部分６２は
下部の前記中綿３と接触する部分が細く断面積が小さく
なるように設けられている。この断面積を小さくするこ
とで、上部空間２ａへの露出と共に吸上部分６２による
中綿３からの液体燃料の供給量を規制し、燃焼部分６１
への補給する液体燃料の低減で飽和炎長を抑制するよう
に構成されている。

【００５７】具体的には、上記燃焼芯６の吸上部分６２
は、アクリル繊維を束ねて成形し、全体の長さが３７mm
で、外径が上端部から５mmの長さは３．４mmφ、下端部
から３２mmの長さが１．２mmφの外径に設けられ、この
細い部分を３０mmの長さ中綿３に挿入して固定したもの
である。

【００５８】また、芯ホルダー７の形状は第３の実施の
形態におけるのものと同一であり、上部の内径は大き
く、下部の内径は小さく形成され、この部分に燃焼部分
６１の下端部と吸上部分６２の上端部とをそれぞれの端
面が接触するように挿入固定して保持している。

【００５９】そして、燃焼部分６１の上端部が芯ホルダ
ー７の上端面から５mmの突出長さで突出し、この突出部
分に着火して燃焼される。また、芯ホルダー７より下方
で中綿３より上方の部分で吸上部分６２の表面が上部空
間２ａに露出している。

【００６０】上記ライターを用いて着火後の炎長の変化
を測定したところ、着火直後の炎長は２４mmで、そこか
ら徐々に炎長が伸び、着火から約３０秒後に炎長は５２
mmとなり、その後炎長は徐々に短くなって１２０秒後に
炎長は２８mmとなった（図１０参照）。

【００６１】なお、上記吸上部分６２の外径Ｂの変化と
飽和炎長との関係を実験例３で求めている。

【００６２】＜第５の実施の形態＞この例は図５に示
し、芯ホルダー７のさらに他の実施の形態を示してい
る。これ以外の部分については、第１の実施の形態のラ
イターと同様に形成されており、その説明は省略する。

【００６３】まず、燃焼芯６は燃焼部分６１と吸上部分
６２とで異なる材質で構成されている。燃焼部分６１は
セラミック繊維で構成され、断面形状が３mm×４mmで、
長さが１１mmである。吸上部分６２はアクリル繊維によ
って同様に構成され、外径３．４mmφ、長さ３７mmに形
成され、３０mmの長さ中綿３に挿入されている。

【００６４】一方、芯ホルダー７は、中間部に横方向に
燃料タンク２の上部空間２ａに開放する開口７ａが形成
されている。芯ホルダー７の外径は５．０mmφで、長さ
が１０mmであり、その内径は、上端面から６mmの長さ部
分が４．０mmφに、それより下部の下端面までの４mmの
長さが３．０mmφの内径に形成されている。さらに、上
端部から４．５mmの位置を中心として直径３．０mmφの
丸形開口７ａを２カ所設けている。

【００６５】そして、上記のような芯ホルダー７に対し
て、その下部の内径が小さい部分に前記吸上部分６２を
下方から５mmの長さ挿入固定すると共に、上方から燃焼
部分６１の下端部を挿入して両者の端部を接触させた状
態で保持するものであり、燃焼部分６１の上端部が芯ホ
ルダー７の上端面から５mmの突出長さで突出し、この突
出部分に着火して燃焼されると共に、前記開口７ａを介
して燃焼部分６１の一部が燃料タンク２の上部空間２ａ
に露出した状態となっている。また、芯ホルダー７より
下方部分において吸上部分６２が上部空間２ａに露出し
ている。

【００６６】上記ライターを用いて着火後の炎長の変化
を測定したところ、着火直後の炎長は３０mmで、そこか
ら徐々に炎長が伸び、着火から約３０秒後に炎長は４９
mmとなり、その後炎長は変化せず平衡状態となった（図
１２参照）。

【００６７】＜第６の実施の形態＞この例は図６に示
し、芯ホルダー７のさらに他の実施の形態を示してい
る。これ以外の部分については、第１の実施の形態のラ
イターと同様に形成されており、その説明は省略する。

【００６８】まず、燃焼芯６は燃焼部分６１と吸上部分
６２とで異なる材質で構成されている。燃焼部分６１は
セラミック繊維で構成され、断面形状が３mm×４mmで、
長さが１２mmである。吸上部分６２はアクリル繊維によ
って同様に構成され、外径３．４mmφ、長さ３７mmに形
成され、３０mmの長さ中綿に挿入されている。

【００６９】一方、芯ホルダー７は、下部の燃料タンク
内部分が大きく形成されて、燃料タンク２の上部空間２
ａに開放する空隙７ｂが形成されている。この芯ホルダ
ー７は、上端から５mmの長さは外径が５．０mmφ、内径
が４．０mmφで、これから下端面までの５mmの長さは外
径が６．４mmφ、内径が５．４mmφである。さらに、下
端部の内周面には、１mm×１mm×１mmの芯保持部７ｃが
４カ所に取り付けられ、この芯保持部７ｃ以外の部分は
下端が開放して通気可能である。

【００７０】そして、上記のような芯ホルダー７に対し
て、その上部から燃焼部分６１を突出長さが５mmとなる
ように挿入し、燃焼部分６１の下端部は芯ホルダー７の
内径拡大部分の空隙７ｂに対して３mmの露出部長さで突
出している。また、吸上部分６２の上端部が、上記芯ホ
ルダー７の下端部に対して２mmの長さ挿入され、上端部
は前記燃焼部分６１の下端部と接触し、外周部が上記芯
保持部７ｃによって固定されている。前記燃焼部分６１
の突出部分に着火して燃焼されると共に、この燃焼部分
６１の下端部及び吸上部分６２が燃料タンク２の上部空
間２ａに露出した状態となっている。

【００７１】上記ライターを用いて着火後の炎長の変化
を測定したところ、着火直後の炎長は２８mmで、そこか
ら徐々に炎長が伸び、着火から約３０秒後に炎長は４５
mmとなり、その後炎長は変化せず平衡状態となった。

【００７２】＜実験例１＞この実験は、飽和炎長と燃料
供給量との関係を求めたものである。

【００７３】使用した燃焼芯は、ファイバー径２．８μ
ｍのセラミック繊維を充填密度２００mg／cm³に成形し
た３mm厚の板材を幅４mmに切断したものを燃焼部分と
し、図１のような着火器に組み込み、その下端に接続し
た吸上部分は液体燃料の十分な吸い上げ能力と燃焼部分
での燃焼に伴う燃料消費量以上の供給能力を持った材質
を選び、実験範囲内の燃焼実験に耐え得るように設けて
いる。そして、燃焼部分の芯ホルダーからの突き出し長
さを変えて着火し、それぞれ着火後の飽和炎長とその際
の単位時間における燃料消費量をその重量変化より測定
したもので、これによる飽和炎長と燃料消費量との関係
を図７に示す。

【００７４】上記結果より、飽和炎長を３０mmとする場
合は燃料供給量が２．５mg／sec、飽和炎長を４０mmと
する場合は燃料供給量が３．５mg／sec、飽和炎長を５
０mmとする場合は燃料供給量が４．４mg／sec、飽和炎
長を６０mmとする場合は燃料供給量が５．３mg／secと
なり、喫煙具用ライターの場合、上記範囲すなわち飽和
炎長は３０〜６０mmが好適で、これに相当する燃料供給
量は２．５〜５．３mg／secとなり、より好ましい飽和
炎長は４０〜５０mmであり、これに相当する燃料供給量
は３．５〜４．４mg／secとなる。

【００７５】上記燃料供給量を燃焼芯の吸上部分に要求
する場合、その材質として液体燃料の吸い上げ能力とそ
の断面積により決定される。上記喫煙具用ライターの場
合、設計構造上吸上部分の断面が円形の時には直径２〜
５mmφが適切であり、断面積としては３〜２０mm²とな
り、この断面積範囲で燃焼芯の吸上部分の吸い上げ能力
との見合いで材質、構造の設定により飽和炎長を決める
ことができる。

【００７６】また、この実験においては、燃焼芯の燃焼
部分での燃料消費に対し下部の燃料吸上部分より十分な
燃料供給を行っているが、この吸上部分よりの燃料供給
を燃焼部分での燃料消費量より低くすると、着火直後の
初期炎長及びその後の炎の伸長は燃焼部分の突き出し長
さで決定されるが、飽和炎長はその後の燃焼部分への燃
料供給量すなわち燃料消費量に見合った飽和炎長となる
ことが判明した。この事象を利用して、燃焼芯の着火初
期炎長と飽和炎長を所望のものとすることができたもの
である。

【００７７】＜実験例２＞この実験は、前記第２の実施
の形態（図２）のように燃焼部分と吸上部分とを同一材
質で作製した燃焼芯を用い、この材質のそれぞれのアル
コールを主体とする液体燃料の吸い上げ能力と着火後の
飽和炎長の関係を求めたものである。

【００７８】下記表１にこの実験に使用した燃焼芯の材
質とその吸い上げ能力及び燃料保持量と飽和炎長の測定
結果を示す。吸い上げ能力としては、液体燃料としてエ
チルアルコール９５％とヘキサン５％の混合物を着色
し、燃焼芯を垂直に立てて下端を液体燃料中に５mmの高
さ浸漬し、液体燃料の吸い上げ高さが１０mm，３０mm，
５０mmに達するまでの吸い上げ時間を測定した。また、
同一大きさの燃焼芯内に保持した最大燃料保持量（飽和
保持量）を測定した。

【００７９】上記飽和保持量の値は、燃焼芯の着火後の
初期炎長と初期の炎の伸長と係わり、さらに飽和炎長は
燃焼芯の断面積が同じ場合、その吸い上げ能力に係わる
燃焼部分への燃料供給量に依存する。

【００８０】

【表１】

【００８１】また、図８に各材質の燃焼芯について下端
を液体燃料に浸漬してよりの経過時間と吸い上げ高さと
の関係を示す。図９は上記各燃焼芯の着火後の炎長の変
化を測定した結果である。

【００８２】上記のような結果から、吸い上げ能力の低
い材質のものを燃焼芯として用いると、その飽和炎長を
短くすることが可能であるが、図８のポリエチレン粉末
を焼結した多孔質材（ポリエチレン芯）の場合、その５
０mmまでの吸い上げ時間が１７４秒であり、この場合に
は燃料の保持量も低く、図９のように初期炎長が得られ
難いのと同時に吸い上げ能力が低く燃焼継続が困難とな
る。従って、飽和炎長としては初期炎長を２５〜３０mm
程度に設定するならば、４０mm程度となる。

【００８３】これを達成するためには燃焼芯の燃料吸い
上げ高さ５０mm迄の吸い上げ時間は１００秒程度のもの
の選定が適正である。従って５０mm迄の吸い上げ時間は
燃焼芯として４mmφ程度のものを使用するとして２０〜
１００秒の範囲での選定と設定が適切となる。

【００８４】＜実験例３＞この実験は、前記第４の実施
の形態（図４）における燃焼芯および芯ホルダーを備え
たライターを使用し、その吸上部分の直径Ｂを０．８５
mmφ〜３．４mmφの範囲で変更した場合の燃焼特性を測
定したもので、結果を図１０に示す。

【００８５】まず、吸上部分の直径の変更に対し、吸上
部分の液体燃料の吸い上げ能力を実験例２と同様の測定
方法で測定し、吸い上げ高さ５０mmに達する時間との関
係を見たが、材質が同じ場合は吸上部分の直径に関係な
く一定である。この吸上部分の直径の変更により燃焼部
分への燃料供給量が変化し、これに伴い飽和炎長が変化
している。

【００８６】なお、アクリル繊維による吸上部分はその
吸い上げ能力が高いので、ある程度の断面積があれば燃
焼部分での燃料消費量に見合う燃料供給が行えるもので
あって、１．７mmφ以上の断面積の増大によっては飽和
炎長は変化していないもので、飽和炎長を規制するには
これ以下の直径とする必要がある。

【００８７】上記点から燃焼芯の燃焼部分での燃料消費
に対し吸上部分の材質及び太さを変えることにより燃焼
部分への燃料供給量を適切に設計でき、飽和炎長を所望
の値に設定する。

【００８８】＜実験例４＞この実験は、前記第１の実施
の形態（図１）のライターにおいて、燃焼芯の燃焼部分
の下端部が燃料タンクの上部空間へ露出する露出長さＡ
の変更と飽和炎長との関係を求めたものである。その結
果を図１１に示す。

【００８９】前記露出長さＡを０とした場合には、飽和
炎長は約５５mmであった。これに対して上記露出長さＡ
を３mm〜１０mmとしたものは、飽和炎長を約４５mmに低
減することができた。

【００９０】これは、燃焼芯はファイバー径２．８μｍ
のセラミック繊維を充填密度２００mg／cm³に成形した
３mm厚の板材を幅４mmに切断したものを燃焼部分として
おり、その表面が燃料タンクの上部空間に露出して空気
と接触することで、その表面層に空気が取り込まれ、液
体燃料の吸い上げに対して内部層より抵抗が高くなり、
燃焼芯としてその断面積に対し液体燃料の吸い上げ面積
が小さくなることによっている。

【００９１】上記は、燃焼芯の燃焼部分の表面部を、燃
料タンクの上部空間に露出することにより空気を吸引し
た表面層の液体燃料の吸い上げ能力を低下させ燃焼部分
への液体燃料の供給量を低下させて飽和炎長を低減させ
るものであり、３mm以上の露出長さＡの変更は飽和炎長
に殆ど影響を与えない結果が得られている。

【００９２】＜実験例５＞この実験は、燃焼芯の表面部
分を燃料タンクの上部空間に露出させる場合に、燃焼部
分での露出と吸上部分での露出とを比較した実験であ
る。

【００９３】この実験には第５の実施の形態（図５）に
おけるライターを使用し、その芯ホルダーにおける開口
部分に燃焼部分の材質を露出させるか、吸上部分の材質
を露出させるかによって行った。

【００９４】その結果は、図１２に見られるように、燃
焼部分の材質を露出させる方が飽和炎長を抑制する効果
が高いものである。これは、燃焼部分の材質による吸い
上げ能力は、吸上部分の材質に比べて元々低いものであ
り、その表面の露出による影響を顕著に受けて飽和炎長
が低減するものである。

【００９５】なお、前記ガラス繊維およびセラミック繊
維のファイバー径を数値で表現しているが、これは平均
的な代表寸法を示したものであり、この表示ファイバー
径に対し実際寸法はそれぞれ分布をもち、表示値は代表
表現であり、これより太いもの細いもの各種混在してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における着火器の一
例としての喫煙具用ライターの概略断面図

【図２】第２の実施の形態における着火器の燃焼芯部分
の概略模式図

【図３】第３の実施の形態における着火器の燃焼芯部分
の概略模式図

【図４】第４の実施の形態における着火器の燃焼芯部分
の概略模式図

【図５】第５の実施の形態における着火器の燃焼芯部分
の概略模式図

【図６】第６の実施の形態における着火器の燃焼芯部分
の概略模式図

【図７】実験例１における燃料消費量と飽和炎長との関
係を示すグラフ

【図８】実験例２における各燃焼芯材質の吸い上げ能力
を比較したグラフ

【図９】実験例２における各種材料による一体型燃焼芯
の燃焼特性を示すグラフ

【図１０】実験例３における燃焼芯吸上部分の径変化に
よる燃焼特性を示すグラフ

【図１１】実験例４における燃焼芯燃焼部分の露出長さ
変化による燃焼特性を示すグラフ

【図１２】実験例５における露出位置の変化による燃焼
特性を示すグラフ

【図１３】第３の実施の形態における燃焼芯による燃焼
特性を示すグラフ

【符号の説明】

１ ライター（着火器） ２ 燃料タンク ２ａ 上部空間 ３ 中綿 ４ 上蓋 ６ 燃焼芯 ６１ 燃焼部分 ６２ 吸上部分 62a 中心部 62b 外周部 ７ 芯ホルダー ７ａ 開口 ７ｂ 空隙 ７ｃ 芯保持部 １０ 着火部材 １５ スプリング １６ 閉塞キャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野崎 由紀夫 静岡県駿東郡小山町須走下原３−４ 株式 会社東海本部工場内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルコールを主体とする液体燃料を燃料
   タンクに収容した中綿に含有させ、該中綿と吸上部分が
   接触して毛管現象によって液体燃料を吸い上げ先端燃焼
   部分で燃焼させる燃焼芯と、該燃焼芯を前記燃料タンク
   の上部に保持する芯ホルダーと、該燃焼芯の先端燃焼部
   分に着火させる着火部材と、前記燃焼芯の先端燃焼部分
   を開閉可能に密閉する揮発防止用の閉塞キャップとを備
   えた液体燃料を用いる着火器において、 前記燃料タンクは、前記中綿が燃料タンクの底部に収容
   されて、該中綿の上部に上部空間が形成され、 前記燃焼芯の一部表面が、前記燃料タンクの上部空間に
   露出していることを特徴とする液体燃料を用いる着火
   器。
2. 【請求項２】 前記燃焼芯が、前記中綿に接触する吸上
   部分と先端燃焼部分とで異なる素材で形成され、燃焼部
   分側素材を前記燃料タンクの上部空間に露出させたこと
   を特徴とする請求項１に記載の着火器。
3. 【請求項３】 前記芯ホルダーにおける燃料タンク内部
   分に開口を設け、該開口を通じて前記燃焼芯の燃焼部分
   側素材の一部を前記上部空間に露出させたことを特徴と
   する請求項２に記載の着火器。
4. 【請求項４】 前記芯ホルダーにおける前記燃料タンク
   内部分に、該燃料タンクの上部空間に通じる空隙を、保
   持した燃焼芯の燃焼部分側素材の周辺に設け、前記上部
   空間に露出させたことを特徴とする請求項２に記載の着
   火器。
5. 【請求項５】 前記燃焼芯は、先端燃焼部分の液体燃料
   の吸上燃焼能力に比べて、それより下方における吸上部
   分の液体燃料の吸上供給能力を低く設定したことを特徴
   とする請求項１又は２に記載の着火器。
6. 【請求項６】 前記燃焼芯は、前記中綿との接触部分の
   断面積を小さくしたことを特徴とする請求項５に記載の
   着火器。
7. 【請求項７】 前記燃焼芯は、先端燃焼部分より下方
   で、少なくとも前記燃料タンクの上部空間に露出する部
   分を、中心部と外周部とで液体燃料の吸い上げ能力が異
   なるように設けたことを特徴とする請求項５に記載の着
   火器。
8. 【請求項８】 前記燃焼芯における吸上部分から先端燃
   焼部分への液体燃料の吸上供給能力を２．５〜５．３mg
   ／sec に設定したことを特徴とする請求項１〜７のいず
   れかに記載の着火器。
9. 【請求項９】 前記燃焼芯における吸上部分から先端燃
   焼部分への液体燃料の吸上供給能力を３．５〜４．４mg
   ／sec に設定したことを特徴とする請求項１〜７のいず
   れかに記載の着火器。