CN109196276B - 氢火焰着色装置 - Google Patents

Abstract

本发明能够对透明的氢火焰进行良好且高亮度的着色并且长时间保持发色状态。其包括燃烧氢气发出氢火焰(F)的多个燃烧器(21)，以及放置在从燃烧器(21)的火焰口(21a)发出氢火焰(F)的方向的前方的着色部(31)。着色部(31)由发色部件(32)和穿过氢火焰(F)的贯通部(33)构成，发色部件(32)将呈现焰色反应的发色材料(32a)负载在溶岩形成的块状多孔体(32b)上形成。贯通部(33)由布置发色部件(32)时发色部件(32)之间的空间形成。

Description

氢火焰着色装置

技术领域

本发明涉及将燃烧氢气产生的透明氢火焰形成为可见火焰或引人注目的火焰的氢火焰着色装置。

背景技术

由于氢火焰中可见光很少、几乎是透明的，因此很难用肉眼观察。因此难以目视确认或检测氢火焰的燃烧状态，因此提出将氢火焰着色。

下述专利文献1、2中公开的技术，通过将呈现焰色反应的盐类填充或者涂布并干燥而保持在燃烧器喷嘴的前端而构成。在这种构成中，当从燃烧器产生氢火焰时，氢火焰接触喷嘴前端的盐类，由于盐类的焰色反应而着色氢火焰。

在这种构成中着色的火焰，由于呈现焰色反应的盐类保持在圆形的喷嘴的前端，仅火焰的外焰部可见着色。另外，如专利文献1中的记载，为了扩散燃烧增大盐类的涂布量时，能够提高火焰的亮度水平，但是火焰的亮度水平发生急剧地衰减。虽然专利文献1的发明在喷嘴的前端形成凹槽，并将火焰的上升部引入喷嘴的内部从而解决了这一难点，但是也难以长时间或者长期维持发色。因此，为了例如活动中的演出目的，不能使用火焰大的氢火焰。另外，目前尚无使用氢火焰进行演出的装置以及处理大型氢火焰的装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭59-33805号公报

专利文献2：日本特公昭60-9206号公报

发明内容

在此，本发明的主要目的是对氢火焰进行高亮度且稳定着色，并且长时间保持发色状态。

为此目的的手段为如下氢火焰着色装置，其具有燃烧氢气发出氢火焰的燃烧器，和放置在从该燃烧器的火焰口发出所述氢火焰的方向的前方的着色部，该着色部由将呈现焰色反应的发色材料负载在多孔体上的发色部件和穿过所述氢火焰的贯通部构成。

这一构成中，从燃烧器发出的氢火焰整体接触着色部，该整体不仅外焰部而是包括内焰部在内。在着色部中，氢火焰在加热发色部件的同时，穿过贯通部前进到前方。此时，由于燃烧速度快本来呈尖锐火焰形状的氢火焰被发色部件遮挡前方，并且穿过贯通部伸出以没过发色部件，因而变为闪烁的火焰形状。被加热的着色部件的发色材料一部分由于热量气化、激发，通过焰色反应进行发色，将无色的氢火焰整体着色。构成发色部件的多孔体负载更多的发色材料，实现着色作用的长期化。

根据本发明，能够对氢火焰整体良好地进行高亮度的着色，并且能够长时间保持发色状态。因此能够优选将氢火焰用于例如各种活动等中的活跃气氛演出等。

附图说明

图1为搭载氢火焰着色装置的效果装置的剖视图。

图2为发色部件的剖视图。

图3为着色部的立体图。

图4为表示作用状态的说明图。

图5为其它例子中涉及的着色部的立体图。

具体实施方式

图1示出了使用氢火焰着色装置11的效果装置12的一个例子，例如点亮各种活动和仪式、店铺营业、神社佛阁、庭园等中使用的火炬和火把、篝火等的效果装置12。如该图所示效果装置12通过在外装体13上搭载氢火焰着色装置11而构成。

外装体13在火炬等发出火焰的方向、图示例子中的上方具有开口13a，内部具有容纳空间13b。外装体13的形状可以根据使用目的适当设定。图示例子的外装体13在平面图中为圆形的筒状，其上端的开口13a为最大直径。

氢火焰着色装置11包括燃烧氢气发出氢火焰F的燃烧器21和放置在从燃烧器21的火焰口21a发出氢火焰F方向的前方、即上方的着色部31。

燃烧器21为圆筒状，圆形的火焰口21a朝向上方。具有多个这样的燃烧器21，这些燃烧器21以隔开间隔且整体在平面图上形成圆形的面的方式配设。通过多个燃烧器21形成的圆形的面的尺寸为可容纳外装体13的容纳空间13b的上部的尺寸。燃烧器21中使用具有适当直径的火焰口21a的燃烧器，燃烧器21的配设间隔也适当设定。

氢气通过供气管供22给到所有燃烧器21。氢气以氢气100vol％的状态供给直到离开燃烧器21，并在燃烧器21中扩散燃烧。

这些燃烧器21全部以火焰口21a的高度H相同的方式被支撑在支持台23上，且保持在外装体13的容纳空间13b内。外装体13内的燃烧器21的火焰口21a的高度H，设定为与放置在更上方的着色部31底部之间隔开规定的距离L的位置。

着色部31由发色部件32和穿过氢火焰F的贯通部33构成。发色部件32为将如图2所示呈现焰色反应的发色材料32a负载在多孔体32b中的发色部件。

图1所示例子的着色部31设置有多个发色部件32、穿过氢火焰F的贯通部33由布置多个发色部件32时发色部件32间自然形成的空间构成的例子。如图3所示，多个发色部件32为不同形状的块状。特别地，闪烁火焰形状的情况下，发色部件32的形状优选为多样的形状，以便在布置时形成具有各种形状的间隙。

发色部件32的尺寸可以适当设定，考虑燃烧器21的火焰口21a的尺寸、燃烧器21的配设间隔进行设定即可。即，例如发色部件32的尺寸与燃烧器21的火焰口21a的直径，即氢火焰F的横截面的尺寸相比过大时，氢火焰F比发色部件32的底面大得过多，穿过贯通部33上升的火焰变小。相反地，发色部件32的尺寸与燃烧器21的火焰口21a的直径相比过小时，除了发色部件32的需求数量过多、处理变得复杂之外，贯通部33变小通过贯通部33的氢火焰F变窄。因此，如图1所示的例子，穿过氢火焰F的贯通部33由在布置多个发色部件32时发色部件32之间形成的空间构成的情况下，发色部件32的平面图的尺寸优选为与燃烧器21的火焰口21a的直径相应的尺寸到比这一尺寸大数倍左右的尺寸。

负载发色材料32a的多孔体32b能够适当使用，只要是具有耐热性即可，可以使用现有的多孔体，例如溶岩。在溶岩中，鹿儿岛县产的樱岛的溶岩(大隅降下浮石)为白色并且非常多孔，具有即使温度变化也不破碎的性质，因而能够优选使用。

发色材料32a根据着色的颜色使用适当的金属盐。例如着色为黄色的情况下使用氯化钠，着色为绿色的情况下使用氯化铜(I)，着色为红色的情况下使用氯化锶。将这样的发色材料32a溶解在水中成为水溶液，将其浸渍到多孔体32b中并使之干燥。通过多次重复浸渍和干燥，如图2所示，能够将多个发色材料32a负载在多孔体32b中。

这样的发色部件32，以如图1所示相互间形成贯通部33，并且多个燃烧器21将所有发色部件32全部暴露于氢火焰F中的方式，在金属网34上适当排列构成。金属网34为平板状，在支持在燃烧器21的上方的保持筒35内保持水平，换而言之，与燃烧器21的火焰口21a形成的面保持平行。

保持筒35为上下两端具有开口的短圆筒形状，并且保持在外装体13的容纳空间13b中。载置段部35a形成在保持筒35的内周面，金属网34以其外周部放置在载置段部35a上而被保持。

金属网34与燃烧器21的火焰口21a之间的距离L，以与着色部31接触氢火焰F的温度在大约特定的范围内的方式设定。即，氢火焰F的温度为发色部件32中的发色材料32a的融点以上且低于沸点的温度。氢火焰F的温度，除了金属网34与燃烧器21的火焰口21a之间的距离之外，能够根据空气的卷吸条件和燃烧器21的形状、氢的流量进行调节。

发色材料32a中，例如氯化钠的融点为800℃，沸点为1413℃，氯化亚铜(I)的融点为430℃，沸点为1490℃，氢火焰F中与着色部31接触的部分的温度可以为大约950℃-1000℃，最高可以为约1250℃。这是由于火焰的温度范围很宽。即使与着色部31接触的氢火焰F的温度较高时也优选低于发色材料32a的沸点50度以上。

以上构成的效果装置12可以如下使用。

首先，在氢火焰着色装置11的保持筒35设置金属网34，在其上布置发色部件32，形成贯通部33。由于具有多个发色部件32仅通过布置即可形成贯通部33，因此容易形成着色部31。并且，发色部件32由溶岩构成的多孔体32b构成，所有的发色部件32为不同的形状，仅适当布置即可得到多种形状的贯通部33。

这样准备之后，将氢气供给到燃烧器21并使之燃烧。为了防止回火，氢气的流速高于氢气的燃烧速度。燃烧氢气时，如图4虚线所示产生尖锐火焰形状的氢火焰F。该氢火焰F是透明的，不能识别颜色。

将着色部31配置在，氢火焰F的温度为发色材料32a的融点以上且低于沸点的温度的图4假想线示出的位置。通过这样设置，着色部31整体暴露在氢火焰F中，负载在着色部31的发色部件32被加热的同时，氢火焰F通过发色部件32间的贯通部33而上升。

通过加热发色部件32，负载的发色材料32a被加热而一部分气化、激发而呈现焰色反应，氢火焰F发出规定颜色的光。该光通过发色部件32间的贯通部33而上升将火焰Fa整体着色。即，隔开间隔配设的多个燃烧器21中燃烧透明的氢火焰F，接触整个着色部31，成为整体着色的大型火焰Fa(参照图4的假想线、图1)。

负载发色材料32a的多孔体32b为白色的溶岩，即使从能看到发色部件32的角度观察火焰Fa时，也能够良好地目视确认火焰Fa的颜色。

此外，负载发色材料32a的是多孔体32b，如图2中部分放大所示，能够将更多的发色材料32a浸渍在其内部并保持，可以长时间获得着色作用。另外，氢火焰F均匀地接触多个发色部件32整体，有效使用负载的发色材料32a而不浪费，因而能够实现着色作用的长期持续。

氢火焰F中接触着色部31的部分的温度为发色材料32a的融点以上且低于沸点的特定的温度，因而能够抑制由于被氢火焰F的热量熔化的发色材料32a气化而飞散的发色材料32a的量。从这一点也能比发色材料32a蒸发的情况更长地持续着色作用。

以这种方式，除了结构方面之外，从温度方面也能实现着色作用的长寿命化。

因而，着色的火焰Fa是通过发色部件32部分地阻止氢火焰F的上升，穿过贯通部33向上方爬升没过发色部件32的表面的过程中获得，火焰Fa成为慢速、整体较大的闪烁的火焰Fa。

如上将氢火焰F着色得到的火焰Fa为高亮度、整体着色的大火焰，能够优选在演出中使用。改变负载的发色材料32a即能够改变火焰Fa的颜色，这一点也适用于演出。另外，由于燃料为氢气，燃烧不会产生一氧化碳、二氧化碳气体，在这一点上是安全和环保的。

用如下条件进行氢气燃烧试验，得到如前述着色的火焰Fa。

氢气燃烧试验中使用的火把台的结构，与国民体育大会等使用的火把台基本相同，火把台的直径为约11m的俯视圆形，燃烧器数配合试验状况为数十个左右程度。与丙烷及甲烷的燃烧相比较，实施氢气燃烧。

着色部的发色部件准备并使用将鹿儿岛县樱岛产的白色的溶岩用作多孔体，在其中浸渍食盐水并干燥处理、浸渍氯化铜溶液并干燥处理的发色部件。多次进行浸渍和干燥。

通到燃烧器的气体流量，基于丙烷的燃烧热量，设定甲烷、氢气的流量。氢气为200m³/hr，丙烷为8m³/hr，甲烷为50m³/hr。

其结果是，氢火焰为几乎透明的火焰，丙烷为具有足够的亮度的火焰。

在燃烧器上方的规定位置放置2种着色部并分别燃烧时，能够将无色透明的氢火焰着色为黄色(食盐水)和绿色(氯化铜溶液)。黄色为与丙烷相比不逊色的亮度。另外，即使有强横风，也能将大型火焰整体着色。

为了比较着色状态，在该燃烧试验之外，除了在燃烧器的附近喷雾食盐水和氯化铜溶液以使火焰着色并放置着色部以外，与前述同样地进行燃烧试验。

其结果是，喷雾液体进行着色的情况下，存在不均匀的部分未着色，火焰不能被整体着色，差于前述使用着色部得到的火焰。并且，还存在不是所有喷雾的溶液都用于着色，燃烧器被喷雾的溶液污染的问题。在这方面，前述使用着色部的情况下，即使发色材料熔化也不会像水滴一样滴落，因此不会污染燃烧器保持清洁。

以下，针对其它例子进行说明。在该说明中，与前述的构成相同部位使用同一符号从而省略其详细说明。

着色部31可以由一个发色部件32构成。这时，使用具有由氢火焰F穿过的孔或镂空构成的贯通部的发色部件(图未示出)。由多个发色部件32构成着色部31的情况下，也可以使用具有由孔或镂空构成的贯通部的发色部件(图未示出)。

图5为示出由一个发色部件32构成的着色部31的一个例子的立体图。该着色部31形成为将块状的多个溶岩(多孔体)使用金属线(图未示出)等适当连结以成为期望的形状的方式形成溶岩之间的空间，并以该状态负载发色材料。

使用这样的发色部件32时，除了具有如前述的作用和效果，准备时仅载置一个发色部件32即可，因此具有可以更简单快速地进行使用准备的优点。

将着色部31的贯通部33或者其它的部分用某种模仿形状等，火焰Fa的横截面形状能够为适当的形状。

另外，氢火焰F除了向上吹出之外，也可以例如横向吹出。在这种情况下，着色部分相对于燃烧器21横向放置。

多个燃烧器21的火焰口21a与放置发色部件32的金属网34不必平行，可以根据燃烧器21的朝向、发色材料32a的种类等之间的关系适当设定。配置多个燃烧器21时，不需要所有的火焰口21a的高度相同齐平，也可以配置为形成曲面、段差等。

附图标记说明

11…氢火焰着色装置

21…燃烧器

31…着色部

32…发色部件

32a…发色材料

32b…多孔体

33…贯通部

F…氢火焰

Claims (3)

1.一种氢火焰着色装置，其中，包括：

燃烧氢气发出氢火焰的燃烧器，

放置在从该燃烧器的火焰口所发出的所述氢火焰的方向的前方的着色部，

该着色部由将呈现焰色反应的发色材料负载在多孔体中的发色部件和穿过所述氢火焰的贯通部构成，

所述多孔体为溶岩。

2.根据权利要求1所述的氢火焰着色装置，其中，与所述着色部接触的所述氢火焰的温度为所述发色材料的融点以上且低于沸点的温度。

3.一种发色部件，该发色部件为用在根据权利要求1或2所述的氢火焰着色装置中的发色部件。

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