JP2019102415A - トーチ - Google Patents

Abstract

【課題】炎による演出性を確保しつつ、風雨による炎の立ち消えを確実に防止することが可能なトーチを提供する。【解決手段】炎形成用のメインバーナ１１と、メインバーナ１１の炎が立ち消えそうになったときに、このメインバーナ１１の燃焼状態を保つ保炎機構１２と、燃焼用のガスを充填したガス容器１７から、メインバーナ１１と保炎機構１２に燃焼用のガスを送るガス送出管１３と、を備えたトーチを構成する。【選択図】図３

Description

この発明は、ガスの燃焼に伴う炎が風雨で立ち消えるのを防止する機能を備えたトーチに関する。

オリンピックやパラリンピックの聖火リレーに用いられるトーチにおいては、その炎が赤色やオレンジ色のように、昼間でも視認性の高い色調となるように、ガスと空気の混合比が調節されている。このように調節された炎は、ランナーの走行に伴って揺らめき、高い演出性を有する一方で、青色の完全燃焼炎と比較して火力が弱く、風雨によって立ち消えしやすいという欠点を有し、炎による演出性と、風雨による立ち消えのしにくさの両立は難しい。

風雨による炎の立ち消えを防止するため、例えば、特許文献１に係るトーチにおいては、燃焼炎を囲むように風防部を配置した構成を採用している（特許文献１の段落００３９、図１など参照）。また、特許文献２に係るトーチにおいては、ガス流出口が形成された筒体に、環状の風防部および風防部材を設けた構成を採用している（特許文献２の段落００４９〜００５１、図３など参照）。

特開平１１−１６２２０３号公報 特開２０００−１０６００３号公報

特許文献１、２に示すトーチにおいては、炎の周囲を風防部などで覆っているため、この風防部によって炎の一部が遮蔽されて、炎による演出性が低下する問題がある。また、風防部を設けることにより、トーチの重量が増加したり大型化したりすることにより、聖火リレーの際に問題を生じる虞がある。また、風防部は、トーチ上方からの降雨に効果がある反面、横からの風雨には弱い場合がある。

そこで、この発明は、炎による演出性を確保しつつ、風雨によって炎が立ち消えるのを確実に防止することを課題とする。

上記の課題を解決するため、この発明では、炎形成用のメインバーナと、前記メインバーナの炎が立ち消えそうになったときに、このメインバーナの燃焼状態を保つ保炎機構と、燃焼用のガスを充填したガス容器から、前記メインバーナと前記保炎機構に燃焼用のガスを送るガス送出管と、を備えたトーチを構成した。

このようにすると、風雨で炎が立ち消えそうになった場合でも、保炎機構によってメインバーナの燃焼状態が保たれるため、炎を覆う風防部を設ける必要がない。このため、炎の一部が風防部によって遮蔽されず、聖火リレーにおける高い演出性を確保することができる。

前記構成においては、前記保炎機構が、ガスの触媒燃焼を生じさせる触媒を備えているのが好ましい。触媒燃焼は、所定温度以上に加熱された触媒にガスなどの燃料が作用したときに生じる、炎を伴わない燃焼形態の一つである。この触媒燃焼は、触媒が所定温度以上に維持されている限り継続し、風雨によって消える虞が小さい。このため、保炎機構としての機能を安定的に維持することができる。また、触媒燃焼においては、その触媒の種類や燃焼温度により強い発光現象を伴うことがあり、その場合、聖火リレーにおける演出性を一層高めることができる。

前記触媒を備えた構成においては、その触媒が、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀のうち少なくとも１種を含むものとするのが好ましい。これらのうち、どの触媒を採用するかについては、使用するガスの種類（ブタン、プロパンなど）に対応して適宜決めることができる。

前記各構成においては、前記保炎機構のガス放出口がメッシュ状となっており、そのメッシュの目開きの大きさが、０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲内であるのが好ましい。このようにすると、保炎機構のガス放出口に雨水がかかった場合でも、水の表面張力によって、ガス放出口の中にその水が入り込まない。このため、保炎機構の安定した燃焼状態を維持することができる。メッシュの目開きの大きさが０．０１ｍｍよりも小さいとガス放出口からスムーズにガスを放出することができず、また、２ｍｍよりも大きいとガス放出口の中に水が入り込みやすくなるため、目開きの大きさは上記の範囲内とするのが好ましい。

前記各構成においては、前記保炎機構のガス放出口が三次元立体形状であるのが好ましい。このようにすると、保炎機構に向かって水平一方向から風が吹いて、その風上側で保炎機構の燃焼が部分的に停止したとしても、その風下側においてその風の影響を受けることなく燃焼を継続させることができる。このため、風によって保炎機構全体の燃焼が停止するのを防止することができる。この三次元立体形状として、ドーム状、円筒状、円錐状などとすることができる。

前記各構成においては、前記メインバーナにガスを送る第一吸気管の前記メインバーナとの接続端部に、前記第一吸気管の流路方向に対して垂直な断面の断面積を小さくした縮径部が形成された構成とするのが好ましい。このようにすると、第一吸気管よりも断面積が小さい縮径部においてガスの流速が加速され、この高い流速のまま、ガスがメインバーナの炎孔から放出される。このため、雨天の下で聖火リレーが行なわれる場合においても、メインバーナに掛かった雨が、炎孔から放出されたガスの勢いによって吹き飛ばされ、雨による炎の立ち消えを確実に防止することができる。

前記各構成においては、前記ガス送出管が、その途中で、前記メインバーナにガスを送る第一吸気管と、前記保炎機構にガスを送る第二吸気管にそれぞれ接続されており、前記メインバーナと前記保炎機構に、ガスと空気を混合した異なる濃度の混合気を送り込むことが可能な構成とするのが好ましい。このようにすると、メインバーナ側に赤色またはオレンジ色の炎を形成するための空気の割合が低めの混合気を送る一方で、保炎機構側にメインバーナ側よりも空気の割合が高めの混合気を送ることができ、メインバーナおよび保炎機構の両方において、適切な燃焼状態を維持することができる。

この発明においては、炎形成用のメインバーナに保炎機構を併設することによって、風雨によってメインバーナの炎が立ち消えそうになった場合でも、保炎機構によってメインバーナの燃焼状態を保つことができる。このため、炎を覆う風防部を設ける必要がなく、炎による演出性を確保することができる。

この発明に係るトーチの第一実施形態を示す断面図 図１に係るトーチの内部構造を示す斜視図 図１に係るトーチの要部を示す断面図 図１に係るトーチの使用態様を示す斜視図 この発明に係るトーチの第二実施形態の内部構造を示す斜視図 図５に係るトーチの要部を示す断面図 この発明に係るトーチの第三実施形態の内部構造を示す斜視図 図７に係るトーチの要部を示す断面図 この発明に係るトーチの第四実施形態（要部）を示す断面図 図９に係るトーチの内部構造を示す斜視図 この発明に係るトーチの第五実施形態（要部）を示す断面図 図１１に係るトーチの内部構造を示す斜視図 この発明に係るトーチの第六実施形態（要部）を示す断面図

この発明に係るトーチ１０の第一実施形態を図１から図３に示す。このトーチ１０は、オリンピックやパラリンピックの聖火リレーに用いられ、メインバーナ１１、保炎機構１２、および、ガス送出管１３を主要な構成要素としている。

メインバーナ１１は、中央に貫通孔が形成された、トーチ１０から大きく立ち上がる炎（観客に見せるための炎）を形成するための部材である。このメインバーナ１１には複数の炎孔１４が形成されており、この炎孔１４からガスと空気を混合した混合気が放出される（図３中の矢印ｆ_１参照）。このメインバーナ１１は、メインバーナ保持部材１５によって保持されている。メインバーナ１１とメインバーナ保持部材１５との間の隙間は、混合気が流れるガス流路となっている。

トーチ１０においては、一般的なバーナで要求される青色の完全燃焼炎ではなく、赤色やオレンジ色のように、昼間でも視認性の高い色調の炎が求められる。このため、メインバーナ１１に送られる混合気のガスと空気の混合比は、若干不完全燃焼気味となるように調節される。また、メインバーナ１１から立ち上がる炎の高さが２５〜３０ｃｍ程度となるように、ノズル２１の噴射孔の大きさ、混合気の流量、炎孔１４の数やサイズなどが決められる。

保炎機構１２は、メインバーナ１１の炎が立ち消えそうになったときに、メインバーナ１１の燃焼状態を保つパイロットバーナとしての機能を有する。この保炎機構１２は、メインバーナ１１の内周側に配置され、保炎機構保持部材１６によって保持されている。この実施形態においては、保炎機構１２として、ドーム状に形成した白金触媒を採用している。このドーム状の部分がメッシュとなっており、この部分が、ガスを放出（図３中の矢印ｆ_２参照）するガス放出口となっている。そのメッシュの目開きの大きさは、０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましく、この実施形態においては、目開きが約０．２４ｍｍのメッシュを採用している。

なお、保炎機構１２における燃焼は、基本的には炎を伴わない触媒燃焼であるが、メインバーナ１１と同様に、炎を伴う通常燃焼も並行して生じる。

ガス送出管１３は、燃焼用のガスを充填したガス容器１７から、メインバーナ１１と保炎機構１２に燃焼用のガスを送るための部材である。このガス送出管１３は、メインバーナ１１にガスを送る第一吸気管１８と、保炎機構１２にガスを送る第二吸気管１９にそれぞれ接続されている。第一吸気管１８は有底円筒状をなし、この第一吸気管１８の軸心に、第二吸気管１９が同軸に挿通されている。

第一吸気管１８の底面、および、第二吸気管１９の側面には、燃焼用の空気を取り込むための空気孔２０がそれぞれ形成されている（図３参照）。なお、第一吸気管１８に形成される空気孔２０は、適宜省略することもできる。既述の通り、メインバーナ１１の炎は、視認性を高めるために不完全燃焼気味とされるが、この場合、空気孔２０から積極的に空気を取り込む必要がない場合もあるためである。

第一吸気管１８には第一ノズル２１が、第二吸気管１９には第二ノズル２２がそれぞれ設けられており、各ノズル２１、２２からそれぞれ所定量のガスが噴射される。この噴射に伴って各空気孔２０から空気が取り込まれ、各ノズル２１、２２から噴射されたガスと空気が混合されて混合気となる。第一ノズル２１と第二ノズル２２のガス噴出量、および、第一吸気管１８に形成された空気孔２０と、第二吸気管１９に形成された空気孔２０の大きさはそれぞれ異なっている。これにより、メインバーナ１１および保炎機構１２に、それぞれの燃焼に適した異なる濃度の混合気を送り込むことができる。

この実施形態においては、５個の第一ノズル２１が、円筒状の第一吸気管１８に、その周方向に均等間隔で設けられている。このように、複数の第一ノズル２１を配置することにより、メインバーナ１１から放出される混合気を万遍なくメインバーナ１１から放出でき、安定的な燃焼状態を得ることができる。また、複数の第一ノズル２１を設けることにより、耐風および耐雨性能を向上することができる。なお、この第一ノズル２１の数は例示であって、適宜変更することができる。

ガス送出管１３の下端部には、ガス容器１７と、ガス容器１７からメインバーナ１１と保炎機構１２に送出されるガス量を調節するバルブ２３が設けられている。このバルブ２３の操作ハンドル２４は、ランナーの走行中に邪魔にならないように、トーチ１０のトーチ本体部２５に沿うように倒すこともできる。上記において説明した各構成部材は、トーチ本体部２５の中に収納されている。図４に示すように、このトーチ本体部２５の下端部（ガス容器１７が収納される部分）は、ランナーが握るグリップ部となっている。また、このトーチ本体部２５の側面には、デザインを施した貫通孔（図示せず）が適宜形成される。

また、第二吸気管１９の出口側には、ドーム状の金属板に多数のパンチング孔を形成した拡散部材２６が設けられている。この拡散部材２６を設けることにより、第二吸気管１９を通って供給されたガスが流路の全体に亘って拡散され、このガスを保炎機構１２の表面全体から均等に放出することができる（図３中の矢印ｆ_２参照）。また、高温状態の保炎機構１２が着火源となって、第二吸気管１９内のガスに引火するのを拡散部材２６によって阻止することができる。

このように構成したトーチ１０は、次のような特徴を備える。すなわち、万が一、風雨によってメインバーナ１１の炎が立ち消えそうになったときでも、保炎機構１２によって、メインバーナ１１の燃焼状態を保つことができる。

また、保炎機構１２のガス放出口がドーム状のメッシュとなっており、そのガス放出口に雨水がかかった場合でも、水の表面張力によって、ガス放出口の中にその水が入り込まない。このため、保炎機構１２の安定した燃焼状態を維持することができる。しかも、保炎機構１２の触媒燃焼に伴ってガス放出口が高温となり、水がガス放出口の表面で気化するため、水がガス放出口に直接接触しない。このため、水がガス放出口の中に入り込むのを一層確実に防止することができる。

しかも、この保炎機構１２をドーム状としたことにより、保炎機構１２に向かって水平一方向から風が吹いて、その風上側で保炎機構１２の温度が一時的に低下して、触媒燃焼が部分的に停止したとしても、その風下側においてその風の影響を受けることなく触媒燃焼を継続させることができる。このため、風によって保炎機構１２全体の触媒燃焼が停止するのを防止することができる。

また、保炎機構１２に白金触媒を採用したことにより、触媒燃焼の際にこの保炎機構１２が明るい光（白色に近いオレンジ色の光）を発する。この光は、聖火ランナーによるトーチ１０からトーチ１０への聖火の引継ぎ（トーチキス）の際にトーチ１０の先端部から視認することができ、その際の演出性を一層高めることができる。

さらに、保炎機構１２の近傍に、金属や金属化合物を配置する、または、保炎機構１２に吹き付けておくことによって、炎色反応による光の演出効果（五輪の各色に対応した発色をさせるなど）を発揮させることができる。また、トーチ本体部２５に形成された貫通孔（図示せず）から、保炎機構１２による光を視認可能とすることにより、ランナーの走行時にも保炎機構１２による光の演出効果が発揮される。

この発明に係るトーチ１０の第二実施形態を図５および図６に示す。以下においては、第一実施形態に係るトーチ１０との相違点について説明し、共通する部分については同一の符号を付して、その説明は省略する（以下に示す第三実施形態から第六実施形態に係る説明においても同様である。）。

この第二実施形態に係るトーチ１０は、第一実施形態に係るトーチ１０と、第一吸気管１８の構成が異なっている。すなわち、第二実施形態に係るトーチ１０においては、メインバーナ１１にガスを送る第一吸気管１８のメインバーナ１１との接続端部に、第一吸気管１８の流路方向に対して垂直な断面の断面積を小さくした縮径部２７が形成されている。

このように縮径部２７を形成することにより、第一吸気管１８よりも断面積が小さい縮径部２７においてガスの流速が加速され、この高い流速のまま、ガスがメインバーナ１１の炎孔１４から放出される。このため、雨天の下で聖火リレーが行なわれる場合においても、メインバーナ１１に掛かった雨が、炎孔１４から放出されたガスの勢いによって吹き飛ばされ、雨による炎の立ち消えを確実に防止することができる。

この発明に係るトーチ１０の第三実施形態を図７および図８に示す。この第三実施形態に係るトーチ１０は、第一実施形態に係るトーチと、第一吸気管１８の構成が異なっている。すなわち、第三実施形態に係るトーチ１０においては、複数（本実施形態では５個）の第一吸気管１８が個別に設けられており、それぞれの第一吸気管１８に、第一ノズル２１が１個ずつ配置されている。第一吸気管１８の側面には、空気孔２０が形成されている。

この構成においても、第一実施形態に係るトーチ１０と同様に、メインバーナ１１から放出される混合気を万遍なくメインバーナ１１から放出でき、安定的な燃焼状態を得ることができるとともに、耐風および耐雨性能を向上することができる。なお、この第一吸気管１８（第一ノズル２１）の数は例示であって、適宜変更することができる。

この発明に係るトーチ１０の第四実施形態を図９および図１０に示す。この第四実施形態に係るトーチ１０は、第一実施形態に係るトーチ１０と、メインバーナ１１と保炎機構１２との間の位置関係が異なっている。すなわち、第四実施形態に係るトーチ１０においては、保炎機構１２は、メインバーナ１１の外周側に配置されている。メインバーナ１１は筒状をなし、その上端部に複数の炎孔１４が形成されている。保炎機構１２は、メインバーナ１１を囲むように周方向に均等間隔で５か所に配置されている。各保炎機構１２は、ドーム状の白金触媒から構成されている。第二吸気管１９には、メインバーナ１１の下部を取り囲む円環部を通ってガスが供給される。

この保炎機構１２の数や配置は、メインバーナ１１の炎が立ち消えそうになったときに確実に保炎し得る限りにおいて、適宜変更することができる。

この発明に係るトーチ１０の第五実施形態を図１１および図１２に示す。この第五実施形態に係るトーチ１０は、第四実施形態に係るトーチ１０と同様に、白金触媒から構成される保炎機構１２が、メインバーナ１１の外周側に配置されている点で共通するが、その形状がメインバーナ１１を囲むように円環状に形成されている点で相違する。このように、保炎機構１２を円環状とすることにより、メインバーナ１１の炎が立ち消えそうになったときの再点火を一層スムーズかつ確実に行うことができる。

この発明に係るトーチ１０の第六実施形態を図１３に示す。この第六実施形態に係るトーチ１０は、保炎機構１２がメインバーナ１１の内側に設けられている点で、上記の各実施形態に係るトーチ１０と相違する。この保炎機構１２は円筒状をしており、その円筒面が、白金触媒からなるメッシュから構成されている。この保炎機構１２の外周側に設けられるメインバーナ１１も円筒形をしており、その円筒面には複数の炎孔１４が形成されている。このように、保炎機構１２をメインバーナ１１の内側に設けたときも、上記の各実施形態に係るトーチ１０と同様に、メインバーナ１１の炎が立ち消えそうになったときに、保炎機構１２によって、確実にメインバーナ１１の燃焼状態を保つことができる。

上記の各実施形態は全ての点において例示に過ぎず、炎による演出性を確保しつつ、風雨による炎の立ち消えを確実に防止する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の素材、形状、数、配置などを適宜変更することができる。

例えば、上記の各実施形態では、保炎機構１２に白金触媒を採用したが、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀など、白金以外の触媒を採用することもできる。また、触媒材料に限らず、ステンレス網などの金属製網、ハニカム状のセラミックスを採用することもできる。これらの材料は触媒性能を有しないが、ガスの通常燃焼に伴って赤熱し、メインバーナ１１の炎が立ち消えそうになったときに、メインバーナ１１の燃焼状態を保つ機能を発揮し得るためである。また、金属やセラミックスに、白金などの触媒を担持させた構成とすることもできる。

あるいは、保炎機構１２として、風雨の影響を受けにくい内炎式バーナを採用することもできる。また、保炎機構１２自体の燃焼状態を確実に保つために、メインバーナ１１の炎を遮蔽しない程度の大きさの風防部材を設けることもできる。この保炎機構１２の形状は、ドーム状、円筒状に限定されず適宜決めることができるが、例えば、半円筒状（平面視における円周角が１８０度）などのように、風の影響を極力分散しやすい形状とするのが好ましい。

１０ トーチ
１１ メインバーナ
１２ 保炎機構
１３ ガス送出管
１４ 炎孔
１５ メインバーナ保持部材
１６ 保炎機構保持部材
１７ ガス容器
１８ 第一吸気管
１９ 第二吸気管
２０ 空気孔
２１ 第一ノズル
２２ 第二ノズル
２３ バルブ
２４ 操作ハンドル
２５ トーチ本体部
２６ 拡散部材
２７ 縮径部

Claims (7)

1. 炎形成用のメインバーナ（１１）と、
   前記メインバーナ（１１）の炎が立ち消えそうになったときに、このメインバーナ（１１）の燃焼状態を保つ保炎機構（１２）と、
   燃焼用のガスを充填したガス容器（１７）から、前記メインバーナ（１１）と前記保炎機構（１２）に燃焼用のガスを送るガス送出管（１３）と、
   を備えたトーチ。
2. 前記保炎機構（１２）が、ガスの触媒燃焼を生じさせる触媒を備えている請求項１に記載のトーチ。
3. 前記触媒が、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀のうち少なくとも１種を含む請求項２に記載のトーチ。
4. 前記保炎機構（１２）のガス放出口がメッシュ状となっており、そのメッシュの目開きの大きさが、０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲内である請求項１から３のいずれか１項に記載のトーチ。
5. 前記保炎機構（１２）のガス放出口が三次元立体形状である請求項１から４のいずれか１項に記載のトーチ。
6. 前記メインバーナ（１１）にガスを送る第一吸気管（１８）の前記メインバーナ（１１）との接続端部に、前記第一吸気管（１８）の流路方向に対して垂直な断面の断面積を小さくした縮径部（２７）が形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載のトーチ。
7. 前記ガス送出管（１３）が、前記メインバーナ（１１）にガスを送る第一吸気管（１８）と、前記保炎機構（１２）にガスを送る第二吸気管（１９）にそれぞれ接続されており、前記メインバーナ（１１）と前記保炎機構（１２）に、ガスと空気を混合した異なる濃度の混合気を送り込むことが可能な請求項１から６のいずれか１項に記載のトーチ。

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