JPH11270847A - 液体燃料燃焼器具の燃焼芯 - Google Patents
液体燃料燃焼器具の燃焼芯Info
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Abstract
させるについて、炎を細くて長い形状として燃焼器具の
要求に合致させる。 【解決手段】 液体燃料を毛管現象によって吸上部62で
吸い上げ先端燃焼部61で燃焼させる燃焼芯6を多孔質材
料によって構成すると共に、少なくとも燃焼部61の上端
面6aを除く側面に、液体燃料の揮発を抑制する外皮層8
を設けてなる。
Description
とする液体燃料を用いる喫煙具用ライター、着火器等の
液体燃料燃焼器具において、液体燃料を燃料タンク中よ
り毛管現象を利用して吸い上げ燃焼させる燃焼芯に関
し、特に、燃焼を行う燃焼部の構造に関するものであ
る。
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。
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。
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、ベンジン及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、燃料貯蔵部及び燃焼芯
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、このベンジン及びガ
ソリンには特有の臭いがあり、好まれない場合がある。
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。
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、燃料タンク及び燃焼芯に対す
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。
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。
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、下端吸上部が燃料吸い上げに機能し、上端燃焼
部で燃焼を行うようにしている。
な燃焼芯を使用する喫煙具用ライター、着火器等の燃焼
器具においては、この燃焼芯の材質、形態により、着火
後の初期炎長、炎長の変化、飽和炎長及び炎の太さ等が
異なるので、燃焼器具の使用形態に対応した要望特性を
満たすように構成する必要がある。
具用ライター、着火器を作製し、先端燃焼部に着火する
と、その炎は燃焼部の先端面及び先端外周部より液体燃
料が揮発したガスが燃焼して形成され、さらに燃焼部の
下部外周部よりも液体燃料が揮発上昇し、これに着火す
るとさらに太く長い炎が形成されることになる。この燃
焼状態はローソクへの着火による炎の形態と同様のもの
であり、必要な炎長を得るための燃焼芯を検討する場合
に、継続燃焼を考えると燃焼芯はある程度の太さすなわ
ち先端面の大きさを必要とする。しかし、この燃焼芯の
太さと炎の太さとには比例関係があり、太い燃焼芯では
炎の太さも大きくなる。
ライターの場合には、炎の太さはたばこに火をつける目
的としては、細いほうが使い勝手がよくなるので炎の長
さを確保しながら炎の太さを細くしたいという相反した
要求がある。
ては、発火石若しくは放電による火花が作用する部分の
燃焼芯の近傍には、液体燃料が揮発した状態で存在して
いる必要がある。しかも、燃焼芯の上端面から揮発した
燃料に加えて、芯側面から揮発した燃料が存在すること
が着火性を確保する上で重要であり、特に低温において
着火率への影響が大きくなることが判明した。
燃焼芯に火花をとばして着火する着火部材は燃焼芯に近
付ける方が着火性が良好となるが、炎が太いものでは、
この炎の縁部が着火部材に接近してヤスリ車等の着火部
材の温度上昇を招く問題がある。例えばヤスリ車が加熱
されると、そのプラスチックで形成されている支持部に
伝熱して、この支持部が溶融し、ヤスリ車に対して押し
付けられている発火石の押し付け力によりヤスリ車が脱
落して使用不能となる恐れがある。特に燃焼芯と着火部
材が接近すると、燃焼芯周辺の空気の流れが変化して、
炎が着火部材側に膨らむ傾向があり、上記過熱の問題が
生じる場合がある。
使用する燃焼器具においては、燃料に炎色反応を示す材
料を添加してもなおかつ炎が見え難いことがある。この
ためさらに炎に着色して炎の形態をより一層明確とする
要求もある。
た炎の形態、特に細くて長い炎が得られるようにした液
体燃料燃焼器具の燃焼芯を提供せんとするものである。
明の液体燃料燃焼器具の燃焼芯は、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で燃
焼させる燃焼芯と、前記燃焼部への着火を行う着火部材
とを備えたものにおいて、前記燃焼芯を多孔質材料によ
って構成すると共に、少なくとも上端面を除く燃焼部の
側面に、液体燃料の揮発を抑制する外皮層を設けたこと
を特徴とするものである。
全周で液体燃料が均等に揮発するように設けるか、着火
部材側の側面における液体燃料の揮発抑制作用が他の側
面の揮発抑制作用より小さくなるように設ける。その場
合、着火部材側の側面には外皮層を例えばスリット状に
除去して部分的に形成するか、外皮層を形成しないこと
で、液体燃料の揮発抑制作用を他の側面より小さくする
ことが可能であり、これらのものでは外皮層を液体燃料
に対する浸透性が全くない素材で形成してもよい。
に設けるについて、該外皮層を芯内部における液体燃料
の浸透性より低い浸透性を有する多孔質皮膜として、液
体燃料が浸透し表面から揮発するように設けるのが好適
である。
着剤を混合したものを塗布又は浸漬乾燥固化してなる。
また、前記外皮層は、耐熱性無機化合物粉体又は金属粉
体或いはこの混合物に固着剤を混合したものを塗布又は
浸漬乾燥固化してなる。前記酸化金属粉体としては、酸
化チタン、酸化アルミニウム等を単独で又は混合して用
いる。前記固着剤として、ケイ酸ナトリウム又はケイ酸
カリウム等よりなる水ガラス材若しくは低融点ガラス材
を使用するのが好適である。前記外皮層の厚さを0.2
mm〜0.5mmに設けるのが好ましい。
乾燥してもよい。また、前記外皮層には、炎色反応を示
す金属化合物を含むのが望ましい。一方、前記外皮層に
カーボンを添加してもよい。また、前記外皮層の形成後
に、カーボンを含む塗布液をコートしてもよい。
の上端部とそれ以外の部分とで異なるようにしてもよ
く、例えば、燃焼部の上端部で浸透性が高く下部で低く
なるように、又はその逆に設ける。その際、外皮層の厚
みを、燃焼部の上端部の厚さとそれ以外の部分の厚さと
で異なるように設ければよい。
面に形成し、該傾斜面を着火部材に向けて配設するよう
にしてもよい。
ラス繊維等の耐熱性材料で断面矩形の角棒状に形成する
のが好適であり、多孔質セラミック或いは多孔質ガラス
材で形成してもよい。また、前記燃焼芯をその軸方向と
直交する方向に圧縮成形した多孔質材料で構成し、外皮
層の形成により全体的に側面からの揮発量が大きい場合
には、圧縮成形時の圧縮面を着火部材に向けて配設し
て、着火部材の過熱防止を図るか、外皮層の形成により
全体的に側面からの揮発量が小さい場合には、圧縮成形
時の圧縮面と直交する面を着火部材に向けて配設して着
火率を高めるようにしてもよい。
燃焼芯では、燃焼部の側面よりの液体燃料の揮発を外皮
層の形成によって着火可能な程度に抑制制御することに
より、炎の長さを確保しつつ太さを細くしてなる。つま
り、燃焼芯の燃焼部側面の全体を液体燃料の浸透性のな
い外皮層で密閉被覆して、この側面からの燃料の揮発が
全くないようにしたものでは、液体燃料は燃焼芯の上端
面より揮発した燃料のみによる炎となるため細い炎とな
るが、一般的に燃焼芯への着火は側面から行うため、こ
のような側面から液体燃料の揮発が生じないものでは着
火が困難となる。
して着火が可能であり、かつ炎の太さを大きくしないた
めに、燃焼芯の燃焼部の外周側面より液体燃料が着火可
能な程度に浸透揮発する多孔質外皮層を形成するか、着
火部材側の側面の揮発抑制作用を他の側面より小さくし
て、着火部材による良好な着火を可能としつつ、燃焼芯
の上端面には液体燃料の吸い上げ揮散能力の高い燃焼芯
材の面を露出させて、長く細い炎形状を得ると共に一般
的な着火が行える燃焼芯となった。
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。
れば、燃焼芯を多孔質材料によって構成すると共に、少
なくとも燃焼部の上端面を除く側面に芯側面からの液体
燃料の揮発を抑制する外皮層を設けたことにより、着火
部材側の側面から揮発した燃料により着火部材による側
方からの着火性を確保する一方、燃焼芯の上端面の大き
さをある程度確保して上端面からの十分な燃料揮発によ
る炎の長さを確保しつつ、前記外皮層により外周面から
の燃料の揮発量を抑制することで炎の太さ特に下端部の
太さが大きくなるのを阻止して細くでき、炎が着火部材
に接近することによる着火部材の昇温が防止でき、従来
得られなかった細くて長い炎の形態を簡単な構造によっ
て得ることができる。これにより、炎の形態の自由度を
拡大して、例えば、喫煙具用ライター、着火器等の燃焼
器具の使用目的に合致した特性を得ることができ、その
商品価値を高めることができる。
側面の揮発抑制作用を他の側面より小さくしたもので
は、着火用の揮発量の確保が容易に行えると共に、他の
側面での揮発抑制で炎の太さを細くすることとの両立を
簡易に得ることができる。
により、燃焼芯の燃焼部の硬度が高くなって強度の増大
が図れ、使用に対し燃焼部の耐久寿命を長くすることが
できる。
時変化では、着火直後から炎長の伸長の立ち上がりが速
く、また、飽和炎長は短くなり、着火器等の燃焼特性と
して好適なものが得られる。
発した燃料の燃焼によって主に形成され、燃焼部側面か
らの揮発量に依存しないことで、燃焼芯の燃焼部の芯ホ
ルダーからの突出量の短縮化が図れ、揮発防止用に燃焼
部を覆う閉塞キャップの設計が容易となる。
発を外皮層の形成により制御することで細くて長い炎の
形成が行えることにより、同じ長さで太かった炎による
燃焼に比べて燃料の消費量が低減し、使用回数、使用時
間を同一燃料量に対し大幅に増大することができた。
えることが有利な燃焼器具の場合、外皮層にナトリウム
等の炎色成分を含ませることにより、この外皮層中の炎
色成分が燃焼に伴って炎色反応を生起して炎に着色する
ことになって炎の形態を明確化することができるもので
ある。また外皮層にカーボンを含ませるか、その上にカ
ーボンを含むコートを行ったものでも、同様に燃焼に伴
ってカーボンが遊離して炎に黄色の発色を得ることがで
き、炎が目視しやすくなる。
の燃焼芯の各実施の形態を図面に沿って説明する。
造を示す。燃焼芯6の本体は多孔質材料で形成され、芯
ホルダー7より上方に突出した部分が燃焼部61に、芯
ホルダー7より下方で後述の液体燃料を含浸保持した中
綿3(図3参照)に接触する部分が吸上部62に設けら
れる。
面6aを除く側面の一部又は全周に、側面からの液体燃
料の揮発を抑制する外皮層8を設ける。この外皮層8
は、例えば芯内部を毛管現象によって吸い上げられる液
体燃料が透過して表面から揮発する浸透性を有する多孔
質とし、その浸透性は芯内部における本体素材の浸透性
より低くなるように設けてなる。
るが、燃焼芯6はセラミック繊維、アクリル繊維、ガラ
ス繊維、多孔質セラミック、多孔質ガラス材等の内部に
毛管通路が形成される多孔質材料によって例えば角棒状
に形成され、その燃焼部61から芯ホルダー7に保持さ
れる部分の外周に、酸化チタン、酸化アルミニウム等の
酸化金属粉体、耐熱性無機化合物粉体、金属粉体等に、
ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等よりなる水ガラス
材又は低融点ガラス材による固着剤を混合してなる塗布
液若しくは耐熱性塗料を塗布又は浸漬乾燥して、厚みが
0.2〜0.5mmの外皮層8を形成してなる。
記セラミック繊維等の芯素材面が露出するように、上記
塗布液を塗布しないか、塗布後に先端面を切断する。ま
た、上記塗布液の塗布厚みを調整することにより、着火
性能と炎の太さとの関係の調整を行う。さらに、先端面
6aを斜めに形成してもよい。
較例の燃焼芯60の燃焼状態を示すものであり、燃焼部
61の外周面は浸透性が高く、矢印で示すように多量の
燃料が揮発し、これが側面分で着火燃焼した炎と、上端
面6aからの揮発ガスによる炎とが一体となり、全体と
して太く大きい炎が形成される。特に下端部分が太くな
る。また、着火後の燃焼の継続による温度上昇により先
端面6a及び外周面からの揮発量が増大して、炎が大き
くなり図示のような飽和状態となる。
焼芯6での燃焼状態は、先端面6aからは上記と同様に
燃料が揮発するが、燃焼部61の外周面からは外皮層8
の形成により燃料の揮発が抑制されて低減し、この側面
からの揮発ガスに着火した炎は小さく全体の炎は下端部
が細くなり、炎長も多少短くなるが必要な長さは得られ
る。そして、着火後の昇温により揮発量が増大しても外
周面からの揮発量の増大は抑制され、飽和炎長の伸長が
抑制される。また、燃焼芯6の燃焼部61の上端面6a
よりの燃料の揮発により炎の形成が主に行われるため、
芯ホルダー7よりの燃焼部61の突き出し長さを3mm程
度と外皮層を形成しないものより短くできる。
て燃焼部61の側面の燃料の浸透性をさらに低くした場
合の燃焼を示し、この外皮層8よりの透過揮発性が低く
なると、その燃焼部61に着火すると炎の形成と同時に
温度による上昇気流が燃焼部61の側面に生起してお
り、外皮層8より揮発した燃料ガスはこの側面では炎を
形成することなく上昇し、燃焼部61の上端面6aより
揮発する燃料ガスによる炎と合流して燃焼することにな
り、この場合は炎の下端部の太さはさらに細くなる。こ
のように燃焼器具の目的用途に合わせて炎の太さ、長さ
を設定することが可能となった。その際、着火率を高め
るために、着火側の側面の外皮層8を部分的又は全面的
に除去して揮発抑制作用を小さくし、着火用の揮発量を
増大するようにしてもよい。
下部で低く、又はその逆とするように、塗布厚さを変え
ることなどによって異ならせると、炎の形状をさらに変
化させることが可能である。
性を得るのに十分な量が必要であるが、着火部材の着火
性能等によりその必要量は変化する。
め、前記外皮層8中に炎色反応を示す金属化合物又はカ
ーボンを添加するか或いはカーボンを混合した塗料を外
皮層8上にコートする。
燃焼芯6を組み込む液体燃料燃焼器具の一例としての喫
煙具用ライターの概略断面構造を示す。また、燃焼芯6
の具体例も示す。
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。
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 で装填してな
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。
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、上記芯ホルダー7から上方
に突出する先端の燃焼部61と、下方の前記中綿3に接
触する吸上部62とが同一素材により一体に形成されて
いる。
れ、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70mmの棒状に
設けられたものを、内径が5.0mmφ、外径が6.0mm
φ、長さ7.0mmの前記芯ホルダー7に挿入している。
この燃焼芯6の燃焼部61は、芯ホルダー7の上端面か
らの突き出し長さが3mmになるように固定され、吸上部
62は下端から45mmの長さが前記中綿3に挿入されて
いる。
61の外周側面には、多孔質でかつ液体燃料の浸透性が
内部素材より低い外皮層8が被覆されている。この外皮
層8は燃焼芯6の上端から所定の長さ(例えば10mm)
の側面に形成され、上端面6a及び吸上部62の側面に
は前述のセラミック繊維の面が露出している。
ム50wt%+水50wt%で混合したものを70wt%、二
酸化チタンを30wt%の配合比で混合してなる塗布液を
調合し、この塗布液を乾燥後の厚さが0.3mmとなるよ
うに塗着した後、乾燥させて形成してなる。
62によって中綿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、吸い上げた液体燃料を燃焼部
61に供給し、芯ホルダー7より上方に突出した燃焼部
61に着火され炎を生じて燃焼する。
62とで異なる素材によって構成するようにしてもよ
く、その場合、燃焼部61は上記のセラミック繊維で形
成され、吸上部62は例えばアクリル繊維で形成され、
両者を接触接合してなる。この吸上部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に形成される。
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。
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。上蓋4の上面には表板18が設けられてい
る。
燃焼部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。
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18mmで、そこからすぐに
炎長が伸びて5秒後には炎長は35mmとなり、その後、
10秒後に炎長は38mmとなって飽和し平衡状態となっ
た(図6の実験例1参照)。また、炎の太さも最大で7
mmであった。さらに、着火後所定時間経過した燃焼状態
の炎は、外皮層8中のケイ酸ナトリウムの炎色反応に伴
うオレンジ色の発色を呈した。このように、喫煙具用ラ
イターとしての要求燃焼条件を満たす細くて長い炎形状
が得られた。
ルミニウム粉末(アルミナ粉末)を配合しても同様の外
皮層が形成できた。また、ケイ酸ナトリウムに代えて、
ケイ酸カリウムを配合しても同様の外皮層が形成でき
た。
の形成素材が異なり、低融点ガラス(ガラスフリット)
を固着剤(結合剤)として使用したものであり、その他
は第1の実施の形態と同様に設けられている。
%と二酸化チタン20wt%を混合し、これにバインダー
としてポリビニールアルコールの5%溶液を、1:1の
割合で混合して塗布液を調合し、この塗布液を燃焼芯6
の燃焼部61の外周に上端面から10mmの長さの外周側
面に塗布(0.3mm厚)し、乾燥後、800℃×10分
(昇温速度10℃/min)で焼結してなる。上記ガラスフ
リットの組成例は、SiO2:10%、ZnO:65%、B2
O3:25%である。
て着火後の炎長の変化を見たところ、着火直後の炎長は
20mmで、その後、5秒後には40mmに達し、そのまま
飽和して平衡状態となった。また、炎の太さも最大で7
mmで、第1の実施の形態と同様の細くて長い炎形状が得
られた。
の形態と同様に形成した燃焼芯6の外皮層8の表面に、
さらにコート層を設けたものである。
ム50wt%+水50wt%の混合物を70wt%、二酸化チ
タンを30wt%混合した塗布液を塗布した塗着面に、カ
ーボンを含有した油性インクをコートし、乾燥してな
る。
を測定したところ、着火後の炎長変化、炎の太さは第1
の実施の形態と同様の結果が得られ、さらに、カーボン
を含むコート層の形成によりカーボンの炎色作用により
炎がさらにオレンジ色の発色を示した。
すように外皮層8を設けた燃焼芯6の先端面6aを傾斜
面に形成し、この傾斜先端面6aを着火部材10に向け
て配置してなる。
対し、燃焼芯6の傾斜先端面6aが対向することで、こ
の先端面6aに火花を受けやすく、着火性能が向上する
もので、外皮層8の種類又は厚さにより、外皮層8を設
けた側面よりの燃料の揮発が少ない場合に着火性を向上
するために有効な構造である。
の外形は第1の実施の形態と同様であり、燃焼芯6内部
の多孔質材料に関するもので、その一部表面の素材密度
が高くなっている。燃焼芯6は前述のようなセラミック
繊維で形成され、この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板状に圧縮成形し、これ
を切断して、断面が3mm×4mmの角形で、長さ70mmの
棒状に設け、その燃焼部61の側面に同様に外皮層8が
形成されている。
軸方向(長手方向)と直交する方向に圧縮成形されたも
のであり、その圧縮面(圧縮時に押圧力を受けた表面)
は内部より素材密度が高く液体燃料の浸透性が低い性質
となっている。
面からの液体燃料の揮発抑制が小さい場合には、上記燃
焼芯6の圧縮面を前記着火部材10に向けて配設し、切
断面が側方に向くようにしている。この配置によれば、
燃焼芯6の圧縮面は切断面に比較して燃料の揮発が少な
く、着火部材10に対向した部分の炎の膨らみは切断面
を対向させた場合に比べて少なくなり、全体としての炎
はそれ程細くないが、着火部材10への炎の接触が抑制
できて過熱防止が図れる。
からの液体燃料の揮発抑制が大きい場合には、上記燃焼
芯6の圧縮面に直交する切断面を前記着火部材10に向
けて配設し、圧縮面が側方に向くようにしている。この
配置によれば、燃焼芯6の切断面は圧縮面に比較して燃
料の揮発が多く、着火部材10に対向した部分の液体燃
料の揮発量を増大して、着火部材10による着火率を向
上することができ、全体としての炎を細くできる。この
圧縮面の向きと着火率との関係は後述の実験例7に示し
ている。
を形成した燃焼芯6の着火部材10側の側面6bにおけ
る液体燃料の揮発抑制作用を他の側面の揮発抑制作用よ
り小さく設けた例である。
ライター1の閉塞キャップ16を除いた状態の平面図を
示し、燃焼芯6はセラミック繊維からなり断面形状が3
mm×3mmの角形で、長さ70mmであり、その上端面6a
から10mmの長さに、着火部材10側の側面6bを除く
他の3つの側面に外皮層8を形成してなる。外皮層8の
構成は、ケイ酸カリウム70wt%、二酸化チタン30wt
%の配合比で混合したものを、厚さ0.3mmで塗着、乾
燥させ、燃焼芯6の上端面6aと着火部材10側の側面
6bには外皮層8を塗着せずに内部素材を露出させてい
る。この燃焼芯6を突き出し長さが3mmとなるように芯
ホルダー7に挿入、固定している。その他は第1の実施
の形態と同様である。
焼状態における炎の太さは、若干着火部材側に膨らむも
のの全体としては外皮層8により側面からの揮発が抑制
されて細くて長い炎形状が得られた。また、着火性につ
いては着火部材10側の側面6bからの揮発量が多いこ
とで良好であり、後述の実験例7と同様に着火部材10
に対して燃焼芯6の位置を変更して着火試験を行ったと
ころ、回転ヤスリ13の中心線から燃焼芯6の中心線ま
での距離が7〜12mm、燃焼芯6の上端面6aから上方
への発火石12の上端面の位置が−1〜6mmの広範囲で
良好な着火率が得られた。
を形成した燃焼芯6の着火部材10側の側面6bにおけ
る液体燃料の揮発抑制作用を他の側面の揮発抑制作用よ
り小さく設けた他の例である。
第6の実施の形態と同様に構成された燃焼芯6に対し
て、その燃焼部61の上端から10mmの範囲の全周に前
例と同様の組成の外皮層8を設け、さらに、燃焼部61
の着火部材10側の側面6bにおける外皮層8の中心部
を上下方向に所定幅(0.5〜2mm)に除去したスリット
8aを設け、芯素材を露出させることで着火部材10側
の側面6bの液体燃料の揮発抑制作用を他の側面の揮発
抑制作用より小さくしたものである。
込んだライターの着火状態における炎の太さは、スリッ
ト幅の大きさにより若干着火部材10側に膨らむもの
の、全体としては外皮層8により側面からの揮発が抑制
されて細くて長い炎形状が得られた。さらに、着火性に
ついては着火部材10側の側面6bからの揮発量が増大
することで良好であり、後述の実験例7に示すように、
着火部材10に対して燃焼芯6の位置を変更して着火試
験を行ったところ、スリット幅が1mmのもので、回転ヤ
スリ13の中心線から燃焼芯6の中心線までの距離が8
〜12mm、燃焼芯6の上端面6aから上方への発火石1
2の上端面の位置が−1〜6mmの広範囲で良好な着火性
能が得られた。
の材料が異なり、アクリル繊維にバインダーを加えて押
し出し、丸棒に成形したものを用いている。そして、そ
の先端部を燃焼部61とし、その外周に前記第1ないし
3の実施の形態と同様に外皮層8を形成してなる。
燃料の吸上能力が高い素材であり、耐熱性では前記セラ
ミック繊維による燃焼芯6に比べて低いが、例えば、固
着剤としてケイ酸ナトリウムを用いた耐熱性のある多孔
質の外皮層8を形成したことにより、十分使用に耐える
燃焼芯6となり、燃焼における炎の形態及び炎長の変化
特性は、セラミック繊維による燃焼芯6と同様の特性が
得られた。
験例1〜7を示す。実験例1〜6で使用した燃焼芯は、
繊維径2.8μmよりなるセラミック繊維にバインダー
を添加し、ボード状に厚さ3mmに成形固化したものを幅
4mmに切断した細長い棒状のもので、燃焼部と吸上部を
同一素材で一体化している。上記燃焼芯を図7に示す実
験用燃焼器100に収納し、この燃焼器100の燃料タ
ンク2にはポリプロピレン繊維による中綿3を詰め、無
水エタノール95%にヘキサン5%を添加した液体燃料
を含有させ、前記燃焼芯6の下部吸上部62を中綿3に
挿入し、燃焼部61は燃料タンク2の上壁に設けられた
芯ホルダー7を貫通して上方に突出し、上記燃料タンク
2の上壁には通気孔20が開口されている。そして、上
記燃焼芯6の燃焼部61の上端より10mmの範囲で外周
面に各種外皮層8を形成し、燃焼試験を行ったものであ
る。
前記第1の実施の形態と同様のもの、すなわち、ケイ酸
ナトリウム50wt%に水50wt%を混合し、この水ガラ
ス溶液70wt%に二酸化チタン30wt%を加え、攪拌混
合したものを塗布乾燥して、燃焼芯表面に通気性の多孔
質塗膜を0.3mmの厚さに塗着してなるものである。上
記燃焼芯における芯ホルダーよりの燃焼部の突き出し長
さは3mmであり、着火後の炎長変化と炎太さを測定し、
上記のような外皮層を形成していない燃焼芯によるもの
と比較した。
長は比較例のもので約27mmであるのに対し、本発明に
よるものでは約20mmと短くなる。しかし、その後の炎
長の伸長は本発明によるものが速く、着火10秒後の炎
長は比較例で35mm、本発明で41mmとなり、その後の
飽和炎長は比較例で48mm、本発明で41mmとなってい
る。
るのに対し、本発明では7mmφと細くなり、さらに、そ
の炎は固着剤のケイ酸ナトリウム中のナトリウムによる
炎色反応で橙黄色に発色して炎の形状が見やすくなり、
着火器特に喫煙具用ライターに使用する場合に適した燃
焼特性を示した。
上記実験例1におけるケイ酸ナトリウムをケイ酸カリウ
ムに変更したもので、その他は同様に設けられている。
8に示し、炎長変化傾向は実験例1と同様であり、初期
炎長は18mm、10秒後の炎長及び飽和炎長が約38mm
となり、炎の太さは7mmであって、細く長い炎形状が得
られた。
前記第2の実施の形態と同様のもの、すなわち、ガラス
フリット(SiO2:10%、ZnO:65%、B2O3:2
5%)80wt%に二酸化チタン20wt%を混合したもの
を塗布液として塗布し焼結したものであり、その他は実
験例1と同様であり、測定結果を図9に示す。
験例1と同様であり、初期炎長は20mm、10秒後の炎
長及び飽和炎長が約40mmとなり、炎の太さは7mmであ
って、細く長い炎形状が得られた。
ダーよりの突き出し長さを変えた場合の炎長変化を測定
したものである。
(第1の実施の形態)と同様の組成であり、燃焼部の芯
ホルダーよりの突き出し長さを1mm〜4mm迄変更したと
きの、燃焼における炎長の経時変化を測定し、その結果
を図10に示す。また、その飽和炎長と突き出し長さと
の関係を図11に示す。
飽和炎長は長くなる。これは、燃焼芯の先端面よりの燃
料揮発ガスに、燃焼部の突き出し長さに対応する外周側
面よりの燃料揮発ガスが加わることによるが、突き出し
長さを長くするに従って燃焼芯の断面積と液体燃料の吸
い上げ能力により飽和炎長は突き出し長さに比例せずに
限界に達する(図11参照)。
吸い上げ能力に応じ、その飽和炎長が限界に達する近辺
までで着火器の必要とされる飽和炎長が得られるよう突
き出し長さを設定する。これは、燃焼部の外周に外皮層
を設けていないものに比べ、燃焼芯の芯ホルダーよりの
突き出し長さを短くすることも可能で設計上有利とな
る。つまり、燃焼器具の保管時に燃料が揮発しないよう
に閉塞キャップを設けて燃焼芯先端部の密閉を行うにつ
いて、燃焼芯の突き出し長さを短くして、その設計構造
を容易にし得る。
伴う燃料消費量の変化を求めたものである。この実験に
おける外皮層及びその他の形態は、前記実験例1と同様
である。
し、2.5秒間燃焼させた後に消火し、燃焼芯を密閉し
て5秒間放置する処理を25回繰り返して1サイクルと
する。この1サイクルの着火繰り返しの後には、燃焼部
の温度が上昇しているので、燃焼芯を密閉したまま5分
以上放置し常温に戻した後、次の着火繰り返しの1サイ
クルを実施する。そして、実験開始時に燃料タンクに
3.3gの液体燃料を入れたものが、その燃焼芯に着火
しなくなるまで、上記着火サイクルを実施した。このと
きの総着火回数と総燃料消費量(初期燃料量−残留燃料
量)より1回着火当たりの燃料の消費量を算出した結果
を、下記表1に示す。なお、残留燃料量は、中綿に保持
されているが吸い上げ不能な燃料である。
部側面からの燃料揮発を抑制し、炎の太さが細くなるこ
とで、燃料消費量は外皮層を有しない比較例のものより
大幅に低下している。
は、外皮層を設けたものと設けていないものとでは前述
のように着火直後の炎長が異なるが、着火後2.5秒経
過した時点では炎長が28mmと同じ長さになることによ
り(図8参照)、この時間に設定した。また、喫煙具用
ライターの場合には、通常の煙草への着火おける燃焼時
間は、2.5秒以内となることから実用上でも適合する
時間である。
炎長との関係を求めたものである。この実験における外
皮層は前記実験例1と同様の組成であり、外皮層厚み以
外の形態は同様に設けられている。
より外皮層の厚みを、0.1mm〜0.7mmに変更して燃
焼試験を行い、外皮層厚みと初期炎長、2秒後の炎長、
飽和炎長との関係を図12に、外皮層厚みと炎の太さと
の関係を図13に示す。
制作用に関連し、その厚さが大きくなる程各種炎長が短
くなると共に、炎の太さが細くなり、その作用は厚みが
0.3mmを越えると飽和してほぼ一定となる。このこと
から、外皮層厚みは0.2〜0.5mmに設けるのが好適
である。
芯の燃焼部に塗着することにより、着火直後の初期炎長
よりの炎の伸長の速度を上げかつ飽和炎長を塗布しない
ものより短く抑えることができると同時に、炎の太さを
細くすることができることが分かった。
燃焼芯を使用したライターの着火試験である。つまり、
着火部材側の側面中央に所定幅のスリットを形成し、そ
のスリット幅を0mm(全面外皮層)〜3mm(全面露出)
に変更すると共に、着火部材との距離及び高さを変更し
ている。繊維芯及び外皮層の材質等は第7の実施の形態
と同様である。着火試験の結果を図14及び図15に示
す。
転ヤスリとの接触中心から燃焼芯の中心線までの距離L
であり、7〜12mmに1mm毎に変化させている。なお、
回転ヤスリの直径が6mm、横車の直径が8mm、発火石の
直径が2mmである。一方、高さHは、燃焼芯の上端位置
を基準として、回転ヤスリと発火石との接触点が上方に
移動した位置をプラス、下方の位置をマイナスとしてい
る。各距離Lで高さHを−2〜6mmに1mm毎に変化させ
た。
トを設けて着火部材に向けて配置した場合であり、図1
5は圧縮面と直交する切断面の外皮層にスリットを設け
て着火部材に向けて配置した場合である。
まれた実験範囲の各位置関係として行い、1回又は2回
の着火操作で着火した着火良好範囲を白地で、3回以上
の着火操作を要した着火不良の範囲を斜線で示してい
る。
程度以上のスリットが形成されると、広い範囲での良好
な着火性が得られている。また、燃焼芯の切断面を着火
部材に向けた方が圧縮面を向けた場合よりも着火可能範
囲が拡大している。
状態を、(B)に比較例の燃焼芯の燃焼状態をそれぞれ示
す説明図
低い場合の燃焼状態を示す説明図
だ液体燃料燃焼器具の一例としての喫煙具用ライターの
概略断面図
体燃料燃焼器具の一例としての喫煙具用ライターの概略
断面図
んだ液体燃料燃焼器具の一例としての喫煙具用ライター
の概略平面図
比較例と共に示すグラフ
示すグラフ
る炎長変化特性を示すグラフ
炎長との関係を示すグラフ
関係を示すグラフ
関係を示すグラフ
Claims (22)
- 【請求項1】 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で燃焼させる燃焼芯と、
前記燃焼部への着火を行う着火部材とを備えた液体燃料
燃焼器具において、 前記燃焼芯を多孔質材料によって構成すると共に、少な
くとも上端面を除く燃焼部の側面に、液体燃料の揮発を
抑制する外皮層を設けたことを特徴とする液体燃料燃焼
器具の燃焼芯。 - 【請求項2】 前記外皮層を設けた燃焼芯は、着火部材
側の側面における液体燃料の揮発抑制作用が、他の側面
の揮発抑制作用より小さいことを特徴とする請求項1に
記載の燃焼芯。 - 【請求項3】 前記燃焼芯の着火部材側の側面には、外
皮層を部分的に形成したことを特徴とする請求項2に記
載の燃焼芯。 - 【請求項4】 前記燃焼芯の着火部材側の側面には、外
皮層を形成しないことを特徴とする請求項2に記載の燃
焼芯。 - 【請求項5】 前記外皮層は、芯内部における液体燃料
の浸透性より低い浸透性を有する多孔質皮膜であること
を特徴とする請求項1に記載の燃焼芯。 - 【請求項6】 前記外皮層は、酸化金属粉体に固着剤を
混合したものを塗布又は浸漬乾燥固化してなることを特
徴とする請求項1に記載の燃焼芯。 - 【請求項7】 前記酸化金属粉体が、酸化チタン、酸化
アルミニウムの少なくとも1つを含むことを特徴とする
請求項6に記載の燃焼芯。 - 【請求項8】 前記外皮層は、耐熱性無機化合物粉体又
は金属粉体或いはこの混合物に固着剤を混合したものを
塗布又は浸漬乾燥固化してなることを特徴とする請求項
1に記載の燃焼芯。 - 【請求項9】 前記固着剤が、ケイ酸ナトリウム又はケ
イ酸カリウム等よりなる水ガラス材であることを特徴と
する請求項6又は8に記載の燃焼芯。 - 【請求項10】 前記固着剤が、低融点ガラス材である
ことを特徴とする請求項6又は8に記載の燃焼芯。 - 【請求項11】 前記外皮層は、耐熱性塗料を塗布又は
浸漬乾燥してなることを特徴とする請求項1に記載の燃
焼芯。 - 【請求項12】 前記外皮層は、炎色反応を示す金属化
合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の燃焼芯。 - 【請求項13】 前記外皮層にカーボンを添加したこと
を特徴とする請求項1に記載の燃焼芯。 - 【請求項14】 前記外皮層の形成後に、カーボンを含
む塗布液をコートしたことを特徴とする請求項1に記載
の燃焼芯。 - 【請求項15】 前記外皮層の液体燃料の浸透性が、燃
焼部の上端部とそれ以外の部分とで異なることを特徴と
する請求項1に記載の燃焼芯。 - 【請求項16】 前記外皮層が、燃焼部の上端部の厚さ
とそれ以外の部分の厚さとが異なることを特徴とする請
求項15に記載の燃焼芯。 - 【請求項17】 前記外皮層の厚みが0.2mm〜0.5
mmであることを特徴とする請求項1に記載の燃焼芯。 - 【請求項18】 前記燃焼芯は、セラミック繊維、ガラ
ス繊維等の耐熱性材料で断面矩形の角棒状に形成されて
いることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃焼芯。 - 【請求項19】 前記燃焼芯は、多孔質セラミック或い
は多孔質ガラス材よりなることを特徴とする請求項1又
は2に記載の燃焼芯。 - 【請求項20】 前記外皮層を設けた燃焼芯の先端面を
傾斜面に形成し、該傾斜面を着火部材に向けて配設する
ことを特徴とする請求項1に記載の燃焼芯。 - 【請求項21】 前記燃焼芯が、燃焼芯の軸方向と直交
する方向に圧縮成形された多孔質材料で構成され、外皮
層の形成により全体的に側面からの揮発量が大きい場合
に、前記圧縮成形時の圧縮面を着火部材に向けて配設す
ることを特徴とする請求項1,2又は18に記載の燃焼
芯。 - 【請求項22】 前記燃焼芯が、燃焼芯の軸方向と直交
する方向に圧縮成形された多孔質材料で構成され、外皮
層の形成により全体的に側面からの揮発量が小さい場合
に、前記圧縮成形時の圧縮面と直交する面を着火部材に
向けて配設することを特徴とする請求項1,2又は18
に記載の燃焼芯。
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