CN1212044A - 液体燃料燃烧器的燃烧芯 - Google Patents

Abstract

设有燃烧芯的燃烧器,燃烧芯利用毛细管现象将液体燃料吸附上来燃烧,该燃烧器设计成可得到适合燃烧器用途的火焰长度并且随着燃料余量的变化而燃料供给量变化小、火焰长度不变的形式。上述燃烧芯(6)是将用于吸附液体燃料的吸附部(61)和具有耐热性的燃烧部(62)用不同的材料形成,并连接在一起而构成的。

Description

液体燃料燃烧器的燃烧芯

技术领域

本发明涉及使用醇燃料的打火机等液体燃料燃烧器中用于吸附液体燃料并使其燃烧的燃烧芯。

本发明特别涉及燃烧芯的构成，即，在吸烟用打火机、焊枪、灯等的点火器、照明用具等燃烧器上，使用醇类、醚类碳氢化合物、石油类碳氢化合物等液体燃料的并能得到所希望的燃烧形状的燃烧芯的构成。

技术背景

一般来说，吸烟用打火机、点火器、焊枪、照明用具等燃烧器上所使用的燃料，有乙醇等醇类燃料、石油醚类挥发性燃料、丁烷气和丙烷气等液化气体燃料。

对应所使用燃料的种类不同，各燃烧器的性能、使用方法、设计构造都不同，各有其特征。例如，使用液化气体燃料的时候，在燃烧器的使用温度范围，气体压力高，储存燃料的容器必须采用耐压结构。并且，随着上述气体压力的变化，火焰长度也变化，特别是气体压力随温度以对数的关系增大，因为该特性，所以存在火焰长度随温度的变化很大的问题。为了减少该火焰长度的变化，需要在燃烧器的燃料供给机构上有修正温度的特别的设计对策，从而使构造变得复杂，同时在成本方面也带来不利。

而醇燃料等液体燃料在常温下为液体，蒸汽压力也比较低，燃料储存部不需要压力容器，使燃烧器的结构简化、也有利于降低成本。另外，该液体燃料燃烧器上，将液体燃料从燃料储存部提供给燃烧部的装置，一般是使用燃烧芯，即，该燃烧芯利用液体燃料的表面张力依靠连续细孔或将细纤维束在一起所形成的微小间隙的毛细管现象将液体燃料吸附上来并在燃烧芯前端部燃烧。

具体地说，上述燃烧芯，为了将燃料吸附上来，采用捻成绳状的纤维束、玻璃纤维束、或两者都使用并将玻璃纤维用棉丝裹住且为防止其散开而织入金属细丝所构成的材料等，并且，使燃烧芯的下端部分具有将燃料吸附上来的功能，而使燃烧在上端的前端部进行。

但是，上述那样的燃料吸附部与燃烧部采用同一种材料一体形成的燃烧芯，难以同时充分满足将燃料储存部内的液体燃料吸附上来的吸附功能和燃烧性能。

例如，将耐热性的燃烧部与采用同一材料的吸附部设计成一体的燃烧芯，将其下部插入注入有液体燃料的燃料储存部内，而在其上部点火燃烧的时候，随着燃烧的进行，燃料在燃烧部上消耗掉，使燃料储存部的燃料量减少，从而使燃料吸取距离(液面到燃烧部的距离)加长，使上述吸附部吸附的燃料量减少，向燃烧部的燃料供给量减少，导致火焰长度变短。但是，如果为提高吸附部的吸附功能而增大燃烧芯的直径，则火焰变长或火焰的直径增大，从而存在得不到适合燃烧器用途特性的火焰的问题。

这样，即使是吸附功能优良的材料，如果耐热性差，则燃烧消耗很快，导致火焰长度变化，寿命不足。反之，燃烧特性优良，但如上述那样吸附功能不理想时，也得不到稳定的火焰长度。

并且，在吸烟用打火机等上，有时希望设计成燃烧持续一定时间后燃烧火焰能减小或熄灭的形式，则对于要求具有这种特性的燃烧芯，如果使燃烧部和吸附部为同一材料一体形成，则难以达到既满足燃料吸附功能又满足燃烧特性的要求。

本发明针对上述情况，所提供的液体燃料燃烧器的燃烧芯，具有能适应燃烧器用途的燃烧特性。

发明概要

用于解决上述课题的本发明的液体燃料燃烧器上的燃烧芯，其特征在于：用于吸附液体燃料的吸附部和具有耐热性的燃烧部采用不同的材料形成，并连接在一起。

上述燃烧芯上的液体燃料的燃烧是利用吸附部将储存在燃料储存部内的液体燃料吸附上来供给燃烧部而进行的。形成燃烧芯的材料，吸附部选择具有即使在燃料存量变化时对燃烧部的燃料供给量-吸附功能-也保持一定的特性的材料、燃烧部则选择不会因燃烧而烧损的耐热性材料，以形成所需的火焰长度和火焰形状，利用两者的组合确保具有稳定火焰长度的燃烧以及使用寿命。特别是，如果将吸附部的燃料供给量设计得比燃烧部上的燃烧量多，则可进行稳定的连续燃烧。

本发明的另一种液体燃料燃烧器的燃烧芯，其特征在于：用于吸附液体燃料的吸附部和具有耐热性的燃烧部采用不同的材料形成，并连接在一起，同时，将吸附部的燃料供给量设计得比燃烧部上的燃烧量少。

该燃烧芯上的液体燃料的燃烧，如果将在熄火状态下从吸附部向燃烧部附近吸附上来所供给的液体燃料进行燃烧，而该吸附部的燃料供给量比燃烧部上的燃料消耗量少，那么燃烧进行一定时间后，由于来自吸附部的燃料供给量少，使燃烧部上的燃料不足，从而导致火焰长度变短或熄灭，因而具有只进行设定时间的燃烧的特性，可作为吸烟用打火机等燃烧器的燃烧芯使用。

上述燃烧部适合采用玻璃纤维、陶瓷纤维、或碳素纤维制成的耐热纤维构成，或采用有连续气腔的多孔质玻璃材料或烧结多孔质陶瓷材料构成。而上述吸附部适合采用聚乙烯等粉末的烧结材料形成，或者将纤维材料结束在一起或利用粘接剂成型为所需形状而构成。如果采用这些材料，可得到具有耐热性且可进行稳定燃烧的燃烧部，同时，也可得到具有吸附功能-即使燃料存量变化而燃料供给量却很少变化的功能-的吸附部。

并且，在上述吸附部的端部与燃烧部的端部的连接部外周配置筒状的连接件，将吸附部与燃烧部连接起来，这在制造上是可以达到的。并且，在上述吸附部和燃烧部的结合部附近设计燃料槽，可得到稳定的燃烧。

作为液体燃料可以是醇类燃料-例如甲醇、乙醇或丙醇这些低级一元醇为主要成分，并在其中混入用于火焰着色的己烷或庚烷等饱和碳氢化合物。也可使用其它醚类碳氢化合物、石油类碳氢化合物等。

如果采用上述的燃烧芯，通过使吸附部和燃烧部采用不同的材料形成而构成燃烧芯，并将两者连接在一起，可容易地构成适合长时间连续燃烧的燃烧芯、或适合进行一定时间燃烧后火焰长度缩短或熄灭的燃烧的燃烧芯等具有最适合各种燃烧器的要求特性的燃烧性能和吸上功能的燃烧芯。

即，通过将燃烧芯用不同的材料分别形成前端的燃烧部和吸附燃料供给的吸附部，并将两者连接成一体，可使燃料供给量达到下面的目的：可形成需要的火焰形状、火焰长度，可使该燃烧火焰的燃烧稳定持续，或者只进行设定时间的燃烧。

附图面的简单说明

图1是装有本发明第一实施例的燃烧芯的液体燃料燃烧器一例的打火机的示意性的剖面图；

图2是本发明第二实施例的燃烧芯的示意性的剖面图；

图3是本发明第三实施例的两种燃烧芯的示意性的剖面图；

图4是图1所示打火机的实验例1的燃烧实验结果的坐标图；

图5是实验例1的比较例的燃烧实验结果的坐标图；以及

图6是将第三实施例的燃烧芯装在图1所示打火机上所进行的实验例2的燃烧实验结果的坐标图。

实施本发明的最佳形式

以下，按着图示顺序对本发明的燃烧芯的实施例进行说明。

第一实施例

图1所示是作为装有本发明实例燃烧芯6的燃烧器一例的打火机的示意性的断面构造。

燃烧芯6包括用不同的材料分别形成的上部的燃烧部61和下部的吸附部62，并在燃烧部61的下端与吸附部62的上端彼此接触的状态下将两者用连接件63结合在一起。

上述燃烧部61的形成是将玻璃纤维丝结束在一起，并从中间将其弯折，将弯折部插入到由金属制成的圆筒状连接件63内，然后将一楔状固定件64推入由已插入连接件63内的结束的弯部形成的空隙。上述吸附部62的形成是用聚乙烯粉烧结成型，它形成一具有大直径头部62a的棒状，将其头部62a插入上述连接件63的下部，并与上述燃烧部61的下端接触，在该状态下嵌塞在连接件63的下端部，通过将燃烧部61和吸附部62结合成一体构成燃烧芯6。

另外，也可预先将连接件63的下端部分缩成小直径，并将吸附部62的脚部插入该连接件63的内部并使吸附部的头部62a与连接件的缩小部分接合，之后，上述燃烧部61的弯折部插入连接件并使固定件64推入由燃烧部61的弯部形成的空隙，这样在燃烧部61和吸附部62两者接触的状态下进行固定。

上述燃烧芯6，是利用构成燃烧部61的玻璃纤维的粗度、根数、长度来设定燃烧时的燃料消耗量、火焰形状、火焰长度。而上述吸附部62是利用烧结聚乙烯粉的粒径、烧结密度等的不同使内部空隙的形成情况各异，来设定燃料的吸附以及供给特性。并且，吸附部62的头部62a形成大直径且容积大，构成贮留液体燃料的燃料槽，利用该燃料槽可使燃烧稳定化。

例如，装在吸烟用打火机上的燃烧芯6，上述燃烧部61的玻璃纤维是将粗度为6μm、纤维密度(单位面积重量)为150mg/cm³、长度为20mm的纤维从中间弯折成外径3mm、长度10mm的形式插入连接件63内，并从连接件63的前端部伸出5mm长。而吸附部62则是通过将平均粒子粒度为140号的、用70～200号粒度的聚乙烯粉的混合物放入成型模中，在170℃下烧结10分钟，形成的头部62a外径为4.2mm、长为3mm，下方脚部的外径为4mm、长为37mm而构成的。

上述那样的燃烧芯6被装在作为燃烧器的打火机1上，将吸附部62插入燃料储存部5，吸附液体燃料供给到燃烧部61，在该燃烧部61的前端部利用点火机构10点火燃烧，进行连续燃烧的时候，由于设定吸附部62的燃料供给量大于燃烧部61的燃料消耗量这一特性，使燃烧部61上的燃烧在进行的过程中火焰形状及长度不变(参照后面描述的实验例1)。

由于是采用上述那样将燃烧部61和吸附部62用不同的材料构成的形式，所以，燃烧部61可对应火焰的大小形状来设计，而吸附部62则根据对应其燃料消耗量的吸附功能来设计。

另外，也可用陶瓷纤维、碳素纤维作为代替玻璃纤维的耐热纤维，构成上述燃烧芯6的燃烧部61。即，也可用例如以粗度为2.8μm的氧化铝和二氧化硅为主的原料纤维化所形成的陶瓷纤维，其中加入微量的有机粘结剂，形成填充密度为200mg/cm³的预定形状，构成上述燃烧芯6的燃烧部61。

下面，对上述打火机1的构造进行说明。打火机1设有有底筒状的储罐2，在该储罐2的内部插入纤维材料3(中切棉)，在储罐2的上部固定安装一上盖4，以构成储存液体燃料的燃料储存部5。

例如，上述储罐2为聚丙烯的成型件，内部容积设计为5cm³；将粗度为1～2旦尼尔的聚丙烯纤维以0-1g/cm³的密度压入储罐2内构成纤维材料3；使纤维材料浸渍液体燃料，从而，使液体燃料储于储罐之中；在该纤维材料3中，注入4cc成分为95wt％乙醇、5wt％n-己烷的混合液体燃料。

并且，上述燃烧芯6垂直贯通地嵌在上述上盖4的中央并插入储罐2内，连接件63的一部分固定在上盖4上。该燃烧芯6的吸附部62的下端部分与上述储罐2中的纤维材料3接触，利用毛细管现象将浸渍纤维材料3中的液体燃料吸上来。而对于在该燃烧芯6的燃烧部61上点火产生火焰的燃烧，则调整燃烧部61从连接件63伸出的伸出量至大约5mm，使火焰长度为30mm。

进而，在上述上盖4上，在燃烧芯6的燃烧部61的前端对面设点火机构10。该点火机构10在固定于上盖4的托架11内插入可上下移动的打火石12，在托架11的上端设有转锉13，打火石12的前端由于压石弹簧14的弹力作用而被压靠在上述转锉13的周面上，从而可利用转锉13的转动操作向燃烧芯6飞溅火花。

并且，将盖16设计成可开合地盖在上述燃烧芯6以及点火机构10的上方。该盖16利用轴17可转动地支撑在上述上盖4的上面的一端。在上述盖16与储罐2或上盖4的连接处用密封材料18进行气体密封，以防止液体燃料挥发。

第二实施例

该例的燃烧芯7，如图2所示那样，是由烧结体构成的燃烧部71。燃烧芯7包括上部的燃烧部71与下部的吸附部72，它们用不同的材料构成，在两者的上述端部之间接触的状态下利用连接件73将它们结合在一起。

燃烧部71由多孔玻璃烧结体或多孔陶瓷烧结体构成，内部含有连续气腔(毛细管通路)，燃烧部71的下端的固定部71a形成较粗的阶梯部，它比燃烧部的上部要粗。而吸附部72可以是通过使用粘结剂将纤维体形成为棒状的纤维成型体、不使用粘结剂而将纤维体结束而成的纤维成型体、或者上述聚乙烯粉的烧结体等构成，上端的头部72a形成较粗的阶梯部。而且，利用连接件73的嵌塞将燃烧部71的固定部71a与吸附部72的头部72a连接起来成一体而形成燃烧芯7，同时，将连接件73的内部设计成大容积，构成贮留液体燃料的燃料槽。

上述燃烧芯7是首先缩小连接件73的一端，然后将吸附部72(或燃烧部71)插入该连接件73，吸附部72(或燃烧部71)粗的一端固定在连接件73上之后，将燃烧部71(或吸附部72)的粗的端部插入连接件73的相反侧，然后将连接件73的另一端嵌塞结合而成。

第三实施例

该例的燃烧芯如图3(A)或图3(B)中所示，其设计成当燃烧一定时间之后，火焰变小或熄灭的例子。

图3(A)所示的燃烧芯8，基本构造与图1所示燃烧芯相同，利用连接件83将由玻璃纤维构成的燃烧部81和由烧结体构成的吸附部82连接在一起而形成，其吸附部82的头部82a的截面面积比下方部分的截面面积大，将吸附量设计得比燃烧部81的燃料消耗量小。并且，吸附部82的头部82a断面积大，可作为燃料槽，从而获得必要的连续燃烧时间。

另外，图3(B)所示的燃烧芯9，基本构造与图2所示燃烧芯相同，它是利用连接件93将由多孔质玻璃或陶瓷烧结体构成的燃烧部91与由烧结体或纤维成型件构成的吸附部92连接在一起而形成，其吸附部92的头部92a的截面面积比下方部分的截面面积大，将吸附量设计得比燃烧部91的燃料消耗量小。并且，吸附部92的头部92a以及燃烧部91的固定部91a的截面面积大，可作为燃料槽，从而获得必要的连续燃烧时间。

而且，采用上述那样的燃烧芯8、9，当经过与燃料槽中贮留的燃料量对应的燃烧时间之后，由于从吸附部82、92向燃烧部81、91提供的燃料量不足，使燃烧部81或91处的燃烧不能继续，使火焰变小或熄灭(参照后面所述的实验例1)。

注入上述燃料储存部5内的液体燃料，如果是醇燃料，则以甲醇、乙醇和丙醇这类低级一元醇的醇类为主，并添加一种以上沸点与该主要成分的沸点大致相同的己烷、庚烷、辛烷、壬烷、环己二烯、环庚炔等饱和碳氢化合物。这是因为如果只有醇燃料，则燃烧火焰是无色的，添加上述饱和碳氢化合物可利用其游离碳的赤热给燃烧火焰的前端附予橙黄色。

另外，也可使用庚烷、辛烷、壬烷中至少一种物质组成的液体燃料。并且，还可使用醚类碳氢化合物的液体燃料。

作为燃烧器，除吸烟用打火机以外，还有焊枪、灯等的点火器、照明用具等。

下面，是利用装有上述那样的燃烧芯的打火机1，在其燃料储存部5内注入一定量的醇类液体燃料，对其燃烧火焰长度的变化进行测定的实验例。

实验例1

该实验是采用第一实施例的燃烧芯，对应点火时燃料储存部的液体燃料量(余量)的变化，测定连续燃烧时间与火焰长度之间的关系的实验。即，是对应燃料余量减少时的吸附距离的增大，对吸附部的吸附功能的评价实验。

其结果示于图4的坐标中。初始火焰长度设为30mm，随着点火后燃烧时间的延长，存在火焰长度有一点变短的倾向。并且，如果初始燃料量少，则存在火焰长度下降较大的倾向，但该初始燃料量的差所带来的影响，没有表现出有其差越大火焰长度变化越大的情况，利用吸附部62的良好的燃料吸附功能，可确保对应于燃烧量的燃料供给量。

上述实验的比较例示于图5中。该比较例中的燃烧芯，是用细铜线将棉丝和玻璃纤维结束成直径为3mm的燃烧芯，燃烧部和吸附部采用同样的材料构成。

该图5所示比较例的燃烧过程中，火焰长度的变化受初始燃料量的影响很大，当初始燃料量多时(4g或3g)，初始火焰长度也可设定为30mm，火焰长度相对燃烧时间的变化小；但当初始燃料量少时(2g或1g)，初始火焰长度达不到30mm，燃料液面下降，燃料供给距离增大时的吸附功能降低，使燃料供给量不足，火焰长度的减小量随着燃烧时间的延长而急剧增大，是不适合用在燃烧器上的。

与此对应，采用上述图4所示的本发明的燃烧芯，则明显地有良好的结果。并且，装有第二实施例的燃烧芯的燃烧器，也获得了同样良好的结果。

实验例2

该实验，是采用第二实施例的燃烧芯，测定燃烧时间与火焰长度之间的关系的实验。

作为燃烧器的打火机的基本构造与图1所示相同，液体燃料也是同样的醇燃料(乙醇95wt％+n-己烷5wt％)，其燃烧芯上的吸附部的截面面积设计得较小。

燃烧芯的构造如图3(A)所示那样，燃烧部是将玻璃纤维束起并从中间弯折而成，是将直径为6μm的玻璃纤维束结成密度(单位面积重量)为150mg/cm³、并弯折成外径3mm、长度10mm且从连接件的前端部伸出5mm的构成形式，使初始火焰长为30mm；其吸附部是聚乙烯粉烧结而成的，将与前面同样粒径的粉在同样的温度条件下进行烧结。另外，吸附部没有头部，全部为同一直径(长度40mm)。

而且，实验所使用的燃烧芯的上述吸附部的直径为3.0mm和2.0mm。而在上述实验例1中，吸附部的外径是4mm。

其实验结果示于图6中，获得了下面的特性：随着燃烧时间的延续火焰长度减小，吸附部直径为3mm时是点火30秒后熄灭，直径为2mm时是点火20秒后熄灭。

例如，在吸烟用打火机上，如果点火10秒后火焰长度有20mm，则具有可充分满足使用要求的特性，所以，在上述例子中，将吸附部的直径设为2mm，则可构成点火后燃烧20秒后自动熄灭的打火机。

Claims (10)

1、一种液体燃料燃烧器上的燃烧芯，其特征在于：在装有燃烧芯的液体燃料燃烧器上，燃烧芯依靠吸附部利用毛细管现象将液体燃料吸附上来并在燃烧部上燃烧上述燃烧芯的吸附部和燃烧部采用不同的材料形成并连接在一起。

2、如权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于：上述吸附部对燃烧部的燃料供给量设计得比燃烧部上的燃烧量要大。

3、一种液体燃料燃烧器上的燃烧芯，其特征在于：在装有燃烧芯液体燃料燃烧器上，燃烧芯依靠吸附部利用毛细管现象将液体燃料吸附来并在燃烧部上燃烧的上述燃烧芯的吸附部和燃烧部采用不同的材料形成并连接在一起，同时，将上述吸附部对燃烧部的燃料供给量设计得比燃烧部上的燃烧量要小。

4、如权利要求1或3所述的燃烧芯，其特征在于：上述燃烧部是由玻璃纤维、陶瓷纤维或碳素纤维制成的耐热纤维构成。

5、如权利要求1或3所述的燃烧芯，其特征在于：上述燃烧部是将玻璃纤维结成束，并将其从中间弯折，将弯折部插入筒状的连接件中，然后推入楔状固定件固定于由丝束的弯折部形成的间隙内。

6、如权利要求1或3所述的燃烧芯，其特征在于：上述燃烧部是由有连续气腔的多孔质玻璃材料或烧结多孔质陶瓷材料构成。

7、如权利要求1或3所述的燃烧芯，其特征在于：上述吸附部是由聚乙烯等粉末的烧结材料形成。

8、如权利要求1或3所述的燃烧芯，其特征在于：上述吸附部是将纤维材料结束在一起或利用粘接剂成型为所需形状而构成。

9、如权利要求1或3所述的燃烧芯，其特征在于：在上述吸附部的端部与燃烧部的端部的连接部的外周配置筒状的连接件，将吸附部与燃烧部结合在一起。

10、如权利要求1或3所述的燃烧芯，其特征在于：在上述吸附部与燃烧部的结合部附近设计燃料槽。

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