JP3663274B2 - 液体燃料用燃焼器具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルコール燃料等を使用し液体燃料を吸い上げて燃焼させる芯を備えたライター等の液体燃料用燃焼器具の構造に関するものである。
【０００２】
特に、本発明は、喫煙具用ライター、トーチ、ランタン等の点火器、照明具などの燃焼器具において、アルコール類、ベンジン系炭化水素、石油系炭化水素等の液体燃料を使用するもので、所望の燃焼状態を得るための芯周辺の構成に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、喫煙具用ライター、点火器、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、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。
【０００４】
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。例えば、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動する特性があり、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正を行う特別の設計対策を要し、構造が複雑になると共にコスト面で不利となる。
【０００５】
これに対し、アルコール燃料等の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、燃焼器具の構造の簡素化、コスト面で有利となる。また、この液体燃料用燃焼器具では、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芯を使用している。
【０００６】
具体的には、上記芯は、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を織り込んだものなどを利用し、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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、上記のような芯を使用する燃焼器具においては、液体燃料を収容した燃料タンクの内部圧力と外部圧力との差により、液体燃料が芯を通じて漏出したり、または外気の吸い込み現象が発生する問題を有している。
【０００８】
具体的には、アルコール等の液体燃料を燃料タンクより燃焼芯で吸い上げこれを燃焼させる場合、液体燃料が燃焼芯で着火され燃焼されると、液体燃料は燃焼芯の先端燃焼部で消費され、燃焼維持のため液体燃料は燃料タンクから吸い上げられて燃焼部に供給される。この液体燃料の燃焼部分での消費量と燃料タンクからの吸い上げ供給量とが平衡するまでの間は、燃焼炎の炎長は変化することになる。
【０００９】
ここで燃焼器具がライター等の着火器の場合には、着火後できるだけ迅速に設定された炎長に安定することが好ましい。この場合、燃焼芯の吸上部分としてはできるだけ液体燃料の吸上能力の高いものが好ましいのと同時に、燃料タンク内は液体燃料の流出に伴い減圧状態となり、燃焼芯の吸上部分を通じての吸上げが上記減圧によって妨げられないよう、燃料タンクと外気との圧力差を生じないよう考慮することが必要である。
【００１０】
一方、上記と逆に燃料タンク内の圧力が高くなって、貯蔵している液体燃料が燃焼芯による燃料通路を通って外部に漏出しないように、特に携帯用着火器等においてこのような液体燃料の漏出が発生しないように考慮することも必要である。
【００１１】
上記のように、液体燃料用燃焼器具においては、前述のような使用に伴う燃料減少により、または周囲温度あるいは外囲気圧が変化することにより、燃料タンクの内部圧力と外部圧力とに差が生じ、これにより燃料タンクの内部圧力が高い場合には燃焼芯を通じて液体燃料が漏出することになり、あるいは燃料タンク内部圧力が低い場合には燃焼芯を通じて外気を吸入して着火不良が発生することになり、使用上の不具合を生じる恐れがある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑み、燃料タンクの内部圧力と外部圧力との差を速やかに解消するようにした液体燃料用燃焼器具を提供せんとするものである。
【００１３】
【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用燃焼器具は、燃料タンクに収容した液体燃料を毛管現象により吸い上げ燃焼させる芯を備え、前記燃料タンクに軸支によって回動可能に枢支され、前記芯の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を備え、燃焼時に燃料タンク内部と外気とを連通する通気路を、前記軸支と前記芯の中心との間にのみ設け、該通気路の外気への開口部を、前記閉塞キャップの閉状態時に、前記閉塞キャップの密閉端部、又は前記閉塞キャップに付設された通気路閉塞部で閉じるように形成したことを特徴とするものである。
【００１７】
前記通気路は、前記芯の外周部に配設した芯ホルダーとの間の間隙または芯ホルダー内周に形成した溝で構成可能であり、また、芯に沿って配設した細孔パイプによって構成可能であり、さらに、芯に形成した溝によって構成可能である。
【００１８】
上記の本発明の液体燃料用燃焼器具においては、前記燃料タンクに繊維材が収納されると共に、前記液体燃料が該繊維材に再注入不能に含浸貯蔵された、使い捨て用の形態とすることができる。
【００１９】
液体燃料としては、アルコール系燃料、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、その他、ベンジン系炭化水素、石油系炭化水素等が使用される。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の液体燃料用燃焼器具によれば、芯による燃料通路以外の部分に燃料タンク内部と外気とを連通する通気路を設けたことにより、燃料タンク内の液体燃料の減少による燃料タンク内部圧力の低下を、上記通気路を通して外気が流入して外部圧力との圧力差を解消することができ、これにより、芯の燃焼部分に着火された後、芯に含有されていた液体燃料が燃焼によって消費された分を燃料タンク内の液体燃料を減圧状態にない吸上部から芯内の燃料通路によって速やかに補給することができ、燃料供給の応答性が向上し着火後早期に安定した燃焼状態が得られる。
【００２３】
本発明の液体燃料用燃焼器具では、使用時以外に芯の燃焼部分からの揮発防止を行うための閉塞キャップを備えると共に、通気路の外気への開口部を、閉塞キャップの閉状態時に、閉塞キャップの密閉端部、又は閉塞キャップに付設された通気路閉塞部で閉じるように形成しているので、閉塞キャップを閉じた状態では通気路も密閉状態として液体燃料の揮発防止を行うと共に、閉塞キャップを開放した使用時には通気路も開口して燃料タンク内部圧力と外部圧力との平衡作用を得ることができる。
【００２４】
さらに、前記通気路を、芯と芯ホルダーとの間の間隙または芯ホルダー内周の溝、芯に沿って配設した細孔パイプ、芯に形成した溝によって、芯による燃料通路に並設したものでは、燃焼器具の外囲温度の変化または外囲気圧の変化に対し、燃料タンク内外の圧力差を芯近傍の上記通気路によって速やかに解消することができ、芯内の燃料通路を通じての液体燃料の漏出および外気の吸入の発生が確実に防止でき、使用上の不具合の発生をなくしている。
【００２５】
液体燃料を再注入不能に含浸貯蔵し、使い捨て用とした構成では、基本的に液体燃料を使用することで耐圧構造およびバルブ機構が不要で構造の簡素化が図れ、しかも温度変化に対する炎長変化の少ない安定した燃焼特性を有する使い捨て燃焼器具を低コストで量産可能に得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液体燃料用燃焼器具の実施の形態を図面に沿って説明する。
【００２７】
＜第１の実施の形態＞
図１に液体燃料用燃焼器具の一例としての使い捨て用の喫煙用ライターの概略断面構造を示す。
【００２８】
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の内部には繊維材３（中綿）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、液体燃料を再注入不能に貯蔵するように密閉構造に構成されている。
【００２９】
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。繊維材３は、太さが１〜２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０．１ｇ／cm3 で押し込んでなり、この繊維材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。
【００３０】
さらに、前記上蓋４を燃料タンク２内に垂直に貫通して芯ホルダー７で固定された芯６（燃焼芯）が配設されている。この燃焼芯６は、上部の燃焼部６１と下方の吸上部６２とで異なる素材で分離形成され、燃焼部６１の下端部と吸上部６２の上端部とが接触された状態で、両者が金属製の円筒状の芯ホルダー７によって結合されている。
【００３１】
前記芯ホルダー７の外周部には接合ネジ７ａが設けられ、燃料タンク２の上蓋４のネジ孔４ａに、底部にシールリング８を介して螺合されて固定される。なお、上蓋４の上面には表板９が配設されている。
【００３２】
前記燃焼芯６の吸上部６２の下端部は前記燃料タンク２内の繊維材３に接触し、該繊維材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。そして、この燃焼芯６の燃焼部６１には着火され炎を生じて燃焼するものである。
【００３３】
前記燃焼部６１はガラス繊維束で構成され、例えば、このガラス繊維は、太さが６μｍ、繊維密度（目付量）が１５０mg／cm3 、外径が３mm、長さが１０mmとなったものを芯ホルダー７に挿入して、芯ホルダー７の先端部から３mmの長さ突出するように設けている。
【００３４】
また、前記吸上部６２は、ポリエチレン粉体を成型焼結して、径の大きい頭部を有する棒状に形成してなり、この頭部を前記芯ホルダー７の下部に挿入して、前記燃焼部６１の下端部に接触させ、この状態で芯ホルダー７の下端部をかしめて、燃焼部６１と吸上部６２とを結合して一体化することによって燃焼芯６を構成したものである。
【００３５】
例えば、前記吸上部６２は、平均粒子サイズが１４０メッシュで、７０〜２００メッシュの粒子の混合物であるポリエチレンの粉体を成形型に入れ、１７０℃で１０分間焼結してなり、頭部６２ａの外径が４．２mmで長さが３mm、下方の脚部は外径４mm、長さが３７mmに形成されている。
【００３６】
上記燃焼芯６は、燃焼部６１のガラス繊維の太さ、本数、長さにより、着火した場合の燃料消費量、炎の形状、炎の長さが設定される。これに対し、前記吸上部６２は、その太さ、焼結ポリエチレン粉体の粒径、焼結密度等により、内部の空隙の形成態様が異なり、燃料の吸い上げ、供給特性が設定される。また、吸上部６２の頭部は径が大きく形成されて容積が大きく、液体燃料を保持する燃料溜を構成するもので、この燃料溜により燃焼の安定化が得られる。
【００３７】
前記上蓋４には燃焼芯６の燃焼部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の上端には回転ヤスリ１３が設けられ、該回転ヤスリ１３の周面に発火石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。
【００３８】
前記燃焼芯６の燃焼部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の内部には、凹状の密閉空間Ｓが形成されると共に、その圧接する密閉端部にはシール部材１８が設けられている。
【００３９】
そして、上記のようなライター１の構造において、その上蓋４および表板９を貫通して、燃料タンク２の内部と外気とを連通する穿孔による通気路２０が開口されている。また、上記通気路２０の外気側の開口部は、閉塞状態にある閉塞キャップ１６のシール部材１８より内側に開口し、内部の密閉空間Ｓに連通するように設けられている。例えば、この通気路２０の直径は０．５mm〜２．０mmに形成される。
【００４０】
上記のような通気路２０の開口により、閉塞キャップ１６を開いた場合には燃料タンク２の内部空間と外気とが連通している。そして、着火部材１０によって燃焼芯６の先端に着火して燃焼を開始すると、その燃焼に伴う燃焼部６１での燃料消費に対応して燃焼芯６による燃料通路によって吸上部６２から液体燃料が燃焼部６１に供給され、順次燃料タンク２内の液体燃料が吸い上げられる。これに伴い燃料タンク２内の液体燃料の容積の低減により内部圧力が低下して、燃料吸上を阻害することになるが、前記通気路２０が開口していることで、圧力差に応じてこの通気路２０を通って外部の空気が流入し、その圧力差がなくなることにより燃焼部６１に対する燃料の供給が阻害されることなく迅速に行われて燃焼開始初期から早期に燃焼炎の炎長が平衡して安定する。
【００４１】
また、ライター１の温度上昇または外気圧力の低下などによって燃料タンク２の内部圧力が外部圧力より高くなった場合においても、内部の空気が通気路２０を通って放出され、燃焼芯６に含浸している液体燃料が燃焼部６１から漏出することがない。逆に、ライター１の温度低下または外気圧力の上昇などによって燃料タンク２の内部圧力が外部圧力より低くなった場合においても、外気が通気路２０を通って流入し、燃焼芯６に含浸している液体燃料が外気の流入によって押し戻され、燃焼部６１での燃料不足が生じることもない。
【００４２】
なお、前記閉塞キャップ１６を閉じた状態においては、前記通気路２０の外側開口部は、その密閉空間Ｓ内に連通していることで、この通気路２０を通しての液体燃料の揮発は抑制される。
【００４３】
また、上記第１の実施の形態のライター１を使用し、その通気路２０の形成効果を確認した実験結果を後述する。
【００４４】
＜第２の実施の形態＞
この例のライター１は、図２に示すように、燃焼芯６は前例と同様の形態であり、通気路２０と閉塞キャップ１６との関係が異なっている。
【００４５】
この例の閉塞キャップ１６は、密閉端部のシール部材１９によるシール面が広く設けられ、このシール部材１９に対向して穿孔による通気路２０の外側開口部が形成されている。つまり、燃料タンク２の内部と外気とを連通する通気路２０は、閉塞キャップ１６の開閉作動に伴って直接開閉されるように設けられている。その他は第１の実施の形態と同様に構成され、同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
この例の場合には、第１の実施の形態に対して、閉塞キャップ１６の閉塞時における通気路２０を通しての揮発防止および液体燃料漏出防止がより確実となるもので、燃焼安定特性については前例と同様である。
【００４７】
＜第３の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図３に示す。燃料タンク２の内部と外気とを連通する通気路２１は、燃焼芯６の外周部に装着されている芯ホルダー７を燃焼芯６と平行に貫通して形成されている。
【００４８】
また、上記芯ホルダー７の先端部外周にはシール用のＯリング３１が装着され、閉塞キャップ１６の閉塞端部１６ａの内周面が上記Ｏリング３１に圧接して燃焼芯６の燃焼部６１および通気路２１の開口部の密閉を行うように構成されている。なお、閉塞キャップ１６の密閉端部１６ａは斜面に形成されてＯリング３１に対する嵌入の容易化を図っている。
【００４９】
＜第４の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図４に、そのＡ−Ａ断面を図５に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２２は、燃焼芯６を切り欠いて芯ホルダー７との間に溝状の空間を形成してなる。
【００５０】
また、この例の燃焼芯６の燃焼部６３は、ガラス繊維でなく多孔質ガラス焼結体または多孔セラミック焼結体によって丸棒状に成形されて、内部には連続気泡（毛管通路）を含み、上端部分が芯ホルダー７の上端部より所定量（例えば３mm）突出して装着され、この突出量、径等の設定により燃焼炎の大きさが決定される。例えば、上記燃焼部６３は、外径３．０mm、長さ１０mmに設けられている。
【００５１】
一方、前記燃焼部６３の下端部に先端部が接触する吸上部６２は、前記と同様にポリエチレン粉体の焼結体による多孔質材で丸棒状に成形されている。そして、上記燃焼部６３の先端部から芯ホルダー７より下方の位置の吸上部６２の側縁部が断面欠円状に除去されて、筒状芯ホルダー７の内周面との間に通気路２２が形成されてなるものであり、その特性は前述の実施の形態と同様である。
【００５２】
＜第５の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図６に、そのＢ−Ｂ断面を図７に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２３は、燃焼芯６と芯ホルダー７との間の空間によって形成してなる。
【００５３】
具体的には、燃焼芯６の燃焼部６１および吸上部６２の上部は断面円形状に設けられ、これに対して芯ホルダー７の内孔７ｂは断面矩形状に形成されて、両者間には四隅に略三角形上の空間が上下方向に貫通して形成され、この空間によって燃料タンク２と外部とを連通する通気路２３が構成されている。その他は第３の実施の形態と同様である。
【００５４】
＜第６の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図８に、そのＣ−Ｃ断面を図９に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２４は、芯ホルダー７１の内孔７１ａに設けた溝によって形成してなる。
【００５５】
具体的には、燃焼芯６を保持する芯ホルダー７１の内孔７１ａの内周部の一部に軸方向に延びて芯ホルダー７１を上下に貫通する縦溝が形成され、この内孔７１ａに燃焼芯６が挿入された際に、燃焼芯６の外周部に沿って平行に通気路２４が構成されている。なお、上記芯ホルダー７１は燃焼芯６を保持する内孔７１ａが偏心して形成され、肉厚部分に通気路２４が設けられている。その他は第３の実施の形態と同様である。
【００５６】
＜第７の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１０に、そのＤ−Ｄ断面を図１１に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２５は、芯ホルダー７と燃料タンク２の上蓋４との間に設けた溝によって形成してなる。
【００５７】
具体的には、燃焼芯６を内部に保持してなる芯ホルダー７の外周下部に形成された接合ネジ７ａが螺合する、ネジ孔４ａが燃料タンク２の上蓋４を貫通して形成され、このネジ孔４ａの内周の一部に縦溝が上下に貫通して形成され、この縦溝によって燃料タンク２と外部とを連通する通気路２５が構成されている。その他は第１の実施の形態と同様である。
【００５８】
＜第８の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１２に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２６は、芯ホルダー７の外周部に設けた縦溝によって形成してなる。
【００５９】
具体的には、芯ホルダー７の外周下部に形成された接合ネジ７ａの一部に縦溝が形成され、この縦溝は燃料タンク２の上蓋４の厚さ以上の長さに形成され、該上蓋４の内外を連通する通気路２６となっている。その他は第７の実施の形態と同様である。
【００６０】
＜第９の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１３に、そのＥ−Ｅ断面を図１４に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２７は、燃焼芯６と平行に設置した細孔パイプによって形成してなる。
【００６１】
具体的には、燃焼芯６を保持する芯ホルダー７１の内孔７１ａに隣接して平行に軸方向に延びる細孔パイプ３２が嵌装され、この細孔パイプ３２の内部通路によって通気路２７が構成されている。なお、上記芯ホルダー７１は燃焼芯６を保持する内孔７１ａが偏心して形成され、肉厚部分に通気路２７が設けられている。その他は第３の実施の形態と同様である。
【００６２】
＜第１０の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１５に示し、燃焼芯６を分割して定量燃焼を行うようにした例である。
【００６３】
燃焼芯６は、吸上部６２の一部が分割され、上部吸上部６２ａがガラス繊維による燃焼部６１と共に上下方向に摺動自在に設けられ、上部吸上部６２ａの下端部が下部吸上部６２ｂの上端部に対して接離移動される。つまり、燃焼部６１と上部吸上部６２ａとが円筒状の芯ホルダー７２に保持され、この芯ホルダー７２が燃料タンク２の上蓋４の摺動孔４ｂに上下方向に摺動自在に支持される一方、前記下部吸上部６２ｂは上端が上蓋４に固着され、下部が燃料タンク２内に挿入されている。前記上部吸上部６２ａは、燃焼部６１における所定時間の燃焼を得るのに必要な燃料量を保持する容積の燃料溜となっている。
【００６４】
そして、燃料タンク２の内部と外気とを連通する通気路２８は、上記芯ホルダー７２を上下に貫通する第１通気路２８ａと、上蓋４の摺動孔４ｂの底部に第１通気路２８ａと連通して貫通形成された第２通気路２８ｂとによって形成されている。
【００６５】
前記芯ホルダー７２は摺動孔４ｂに対してシールリング３３を介して挿入されると共に、コイルスプリング３４によって分離方向（上方）に付勢されている。このコイルスプリング３４は、上蓋４の上面と芯ホルダー７２の上端との間に縮装され、このスプリング３４の付勢力によって燃焼部６１および上部吸上部６２ａが上昇移動したときには、その下端部は下部吸上部６２ｂの上端部から分離して両者間に隙間が形成されるように設けられている。
【００６６】
また、前記燃焼芯６の燃焼部６１を開閉可能に覆う閉塞キャップ１６の密閉端部のシール部材１８は、前記芯ホルダー７２の上端部に第１通気路２８ａの開口部より外側部分に当接してこれを押し下げる。そして、この閉塞キャップ１６の閉塞時には、前記芯ホルダー７２に当接してこれをスプリング３４に抗して押し下げて、上部吸上部６２ａの下端部を下部吸上部６２ｂの上端部に接触させると共に、燃焼部６１および通気路２８を覆って密閉し、液体燃料の揮発を防止するように設けられている。
【００６７】
上記のように閉塞キャップ１６を閉じた状態においては、燃焼芯６の上部吸上部６２ａと下部吸上部６２ｂとは接触していることで、液体燃料は燃焼部６１に供給されて所定量の燃料が保持される。続いて、前記閉塞キャップ１６が開作動されると、芯ホルダー７２の押下力が解放されてスプリング３４によって上方に移動して、下部吸上部６２ｂとの接触が分離され、燃料の供給が遮断される。
【００６８】
そして、燃焼部６１に着火して燃焼が行われると、燃焼部６１および上部吸上部６２ａに保持されていた燃料が燃焼によって消費され、燃え尽きた状態で燃焼炎が自動的に消火する定量燃焼機構（自動消火機構）が設けられている。通気路２８の形成に伴う特性は、前記実施の形態１におけるものと同様である。
【００６９】
なお、上記例においては、上部吸上部６２ａと下部吸上部６２ｂとは傾斜面によって接触するようにして、接触面積大きくして単位時間当たりの液体燃料の供給量を増大するようにしている。
【００７０】
＜第１１の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１６に示し、燃焼芯６を分割して第１０の実施の形態と同様に定量燃焼を行うようにした例であり、燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２９は、燃焼芯６を切り欠いて芯ホルダー７２の間に溝状の空間を形成してなる。
【００７１】
また、燃焼芯６の燃焼部６３および吸上部６２並びに通気路２９の構造は、前記第４の実施の形態と同様に構成されている。
【００７２】
燃焼芯６は、多孔セラミック焼結体による燃焼部６３およびポリエチレン粉体の焼結体による上部吸上部６２ａおよび下部吸上部６２ｂが丸棒状に成形され、上記燃焼部６３の先端部から上部吸上部６２ａおよび下部吸上部６２ｂの側縁部が断面欠円状態（図５参照）に除去されて、筒状芯ホルダー７２の内周面との間に通気路２９が形成されてなるものであり、その特性は前述の実施の形態と同様である。
【００７３】
＜第１２の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１７に示し、燃焼芯６および通気路２０の形態は、前記第２の実施の形態と同様である。
【００７４】
この例の閉塞キャップ１６は、燃焼芯６の燃焼部６１を芯ホルダー７の突出部と共に開閉可能に覆う密閉空間Ｓを形成する密閉端部に、シール部材１８が第１の実施の形態と同様に形成されている。
【００７５】
また、上記閉塞キャップ１６には、別途に前記通気路２０の開口部に対向する通気路閉塞部３５が付設され、この閉塞部３５の先端にはシール部材３５ａが設けられて、通気路２０の外側開口部が閉塞キャップ１６の開閉作動に伴って直接開閉される。その他は第１の実施の形態と同様である。
【００７６】
＜第１３の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１８に示し、閉塞キャップ１６の開閉作動に伴う通気路２０の連動開閉構造の他の例を示している。
【００７７】
上蓋４に貫通形成された通気路２０の外側開口部にはそれを開閉する弁体による通気路閉塞部３７が設けられ、この通気路閉塞部３７はバネ３８によって閉方向に付勢されている。
【００７８】
一方、閉塞キャップ１６には上記通気路閉塞部３７を押圧可能な押圧突起３６が形成され、閉塞キャップ１６の閉作動時に通気路閉塞部３７を連動閉塞するように設けられている。
【００７９】
＜実験例＞
ここで、前記第１の実施例の形態における本発明品としてのライターと、比較用に通気路を形成していない以外は同様に構成されたライターを用いて、通気路の形成効果を確認した実験例を示す。
【００８０】
(1) 連続燃焼時の炎長変化測定試験
通気路の径を種々に形成したライターの燃焼芯に着火後、１２０秒間連続燃焼させた間の炎長変化を測定し、その結果を図１９に示す。図１９（Ａ）は通気路径が０mmすなわち通気路を設けていない比較例ライターであり、図１９（Ｂ）が通気路径が０．５mm、図１９（Ｃ）が通気路径が１．０mm、図１９（Ｄ）が通気路径が２．０mmの本発明ライターによる測定結果である。
【００８１】
図１９の測定において、着火直後の炎長の値を通気路径との関係で示したのが図２０である。これによれば、着火直後の炎長は、通気路がない比較例ライターでは１５mmであるのに対し、通気路を有する本発明ライターでは２０mmの炎長であった。
【００８２】
また、同様に炎長が２５mmに達するまでの時間を通気路径との関係で示したのが図２１である。これによれば、炎長が２５mmになるまでの時間は、比較例ライターでは２０秒かかるのに対し、本発明ライターでは５秒である。
【００８３】
さらに、同様に炎が安定したときの炎長の値を通気路との関係で示したのが図２２である。これによれば、着火より約２０〜３０秒間燃焼させると、炎長は平衡するが、このときの炎長は通気路がない比較例ライターでは２５mmであるが、通気路を設けた本発明ライターでは４０mmの炎長が得られた。
【００８４】
上記のような結果を説明すれば、図１９においては、１２０秒までの連続燃焼での炎長の変化を測定しているが、ライターとしては着火直後あるいは着火後１０〜２０秒くらいの時間内における炎長が実使用上重要であり、この点から、図２０および図２１を見ると、通気路がないものでは着火直後の炎長は短く、通気路を設けることにより炎長はこれより長くなり、また、通気路径を０．５〜２．０mmに変化しても、同程度の結果が得られた。また、着火後時間の経過と共に炎長は伸長し、ある炎長で平衡状態となるが、この炎長の伸長程度についても、通気路を設けることにより早期に炎長が長くなり使用上好適な状態となる。
【００８５】
さらに、図２２によれば、ある程度の燃焼時間が経過した後の平衡状態の炎長が、通気路を有するものでは有しないものに比べて大幅に長くなる。換言すれば、燃焼芯の燃焼部の突出量が同じでも通気路の形成により最大炎長が長くとれることになり、このことは、燃焼芯の突出量の低減が図れることになる。この突出量が小さくできることは、この燃焼芯の揮発防止用の閉塞キャップにおける密閉部分の大きさを小さくでき、コンパクト化が図れることにもなる。
【００８６】
(2) 液体燃料漏出試験
この試験は外気温度を変化させた場合の燃焼芯部分からの液体燃料の漏出の有無を観察したものであり、その結果を表１に示す。また、同様に外部圧力を大気圧より±２０％変化させた場合の燃焼芯部分からの液体燃料の漏出の有無を観察したものであり、その結果を表２に示す。
【００８７】
この結果では、外気温度が上昇した場合、および外気圧が減少した場合、通気路のない比較例ライターでは相対的に燃料タンク内部圧力が外部圧力より高くなり、液体燃料が燃焼芯より漏れ出す現象が発生しているが、通気路を有する本発明ライターでは圧力差の解消によってこのような現象は発生しなかった。
【００８８】
【表１】
【００８９】
【表２】
【００９０】
上記のような本発明の各実施の形態によれば、液体燃料を用いた燃焼器具において、特に着火を目的とするライター等の着火器においては、着火後できるだけ炎長を長くかつ着火後の炎長の伸長速度を上げるため、燃焼芯による燃料通路に沿わせて燃料タンク内部と外気とを連通する通気路を設けることにより、通気路のないものに比べて良好な結果を得ることができた。また、同じ炎長を得るための燃焼芯の長さも短くすることができ、燃焼芯よりの不使用時における燃料の揮発を防止するための密閉用の閉塞キャップの長さを短くすることができ、機器設計が容易となり、同時に通気路をこの密閉部内に設けることにより、通気路よりの液体燃料の揮発を防止すると共に、外囲温度あるいは外囲気圧の変化に対し液体燃料の吹き出しを防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液体燃料用燃焼器具の一例としてのライターの概略断面図
【図２】第２の実施の形態に係るライターの概略断面図
【図３】第３の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図４】第４の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図５】図４のＡ−Ａ断面図
【図６】第５の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図
【図８】第６の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図
【図１０】第７の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１１】図１０のＤ−Ｄ断面図
【図１２】第８の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１３】第９の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１４】図１３のＥ−Ｅ断面図
【図１５】第１０の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１６】第１１の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１７】第１２の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１８】第１３の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１９】着火後の燃焼時間と炎長との関係を通気路の径別に示すグラフ
【図２０】着火直後の炎長と通気路径との関係を示すグラフ
【図２１】炎長が２５mmに達する時間と通気路径との関係を示すグラフ
【図２２】炎長が安定した状態での炎長と通気路径との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１ ライター（液体燃焼用燃焼器具）
２ 燃料タンク
４ 上蓋
4a ネジ孔
６ 燃焼芯
61,63 燃焼部
62 吸上部
７,71,72 芯ホルダー
7a 接合ネジ
８ シールリング
10 着火部材
16 閉塞キャップ
Ｓ 密閉空間
18 シール部材
19 シール部材
20〜29 通気路
31 Ｏリング
32 細孔パイプ
33 シールリング
34 スプリング
35,37 通気路閉塞部
36 押圧突起
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルコール燃料等を使用し液体燃料を吸い上げて燃焼させる芯を備えたライター等の液体燃料用燃焼器具の構造に関するものである。
【０００２】
特に、本発明は、喫煙具用ライター、トーチ、ランタン等の点火器、照明具などの燃焼器具において、アルコール類、ベンジン系炭化水素、石油系炭化水素等の液体燃料を使用するもので、所望の燃焼状態を得るための芯周辺の構成に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、喫煙具用ライター、点火器、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、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。
【０００４】
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。例えば、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動する特性があり、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正を行う特別の設計対策を要し、構造が複雑になると共にコスト面で不利となる。
【０００５】
これに対し、アルコール燃料等の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、燃焼器具の構造の簡素化、コスト面で有利となる。また、この液体燃料用燃焼器具では、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芯を使用している。
【０００６】
具体的には、上記芯は、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を織り込んだものなどを利用し、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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、上記のような芯を使用する燃焼器具においては、液体燃料を収容した燃料タンクの内部圧力と外部圧力との差により、液体燃料が芯を通じて漏出したり、または外気の吸い込み現象が発生する問題を有している。
【０００８】
具体的には、アルコール等の液体燃料を燃料タンクより燃焼芯で吸い上げこれを燃焼させる場合、液体燃料が燃焼芯で着火され燃焼されると、液体燃料は燃焼芯の先端燃焼部で消費され、燃焼維持のため液体燃料は燃料タンクから吸い上げられて燃焼部に供給される。この液体燃料の燃焼部分での消費量と燃料タンクからの吸い上げ供給量とが平衡するまでの間は、燃焼炎の炎長は変化することになる。
【０００９】
ここで燃焼器具がライター等の着火器の場合には、着火後できるだけ迅速に設定された炎長に安定することが好ましい。この場合、燃焼芯の吸上部分としてはできるだけ液体燃料の吸上能力の高いものが好ましいのと同時に、燃料タンク内は液体燃料の流出に伴い減圧状態となり、燃焼芯の吸上部分を通じての吸上げが上記減圧によって妨げられないよう、燃料タンクと外気との圧力差を生じないよう考慮することが必要である。
【００１０】
一方、上記と逆に燃料タンク内の圧力が高くなって、貯蔵している液体燃料が燃焼芯による燃料通路を通って外部に漏出しないように、特に携帯用着火器等においてこのような液体燃料の漏出が発生しないように考慮することも必要である。
【００１１】
上記のように、液体燃料用燃焼器具においては、前述のような使用に伴う燃料減少により、または周囲温度あるいは外囲気圧が変化することにより、燃料タンクの内部圧力と外部圧力とに差が生じ、これにより燃料タンクの内部圧力が高い場合には燃焼芯を通じて液体燃料が漏出することになり、あるいは燃料タンク内部圧力が低い場合には燃焼芯を通じて外気を吸入して着火不良が発生することになり、使用上の不具合を生じる恐れがある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑み、燃料タンクの内部圧力と外部圧力との差を速やかに解消するようにした液体燃料用燃焼器具を提供せんとするものである。
【００１３】
【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用燃焼器具は、燃料タンクに収容した液体燃料を毛管現象により吸い上げ燃焼させる芯を備え、前記燃料タンクに軸支によって回動可能に枢支され、前記芯の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を備え、燃焼時に燃料タンク内部と外気とを連通する通気路を、前記軸支と前記芯の中心との間にのみ設け、該通気路の外気への開口部を、前記閉塞キャップの閉状態時に、前記閉塞キャップの密閉端部、又は前記閉塞キャップに付設された通気路閉塞部で閉じるように形成したことを特徴とするものである。
【００１７】
前記通気路は、前記芯の外周部に配設した芯ホルダーとの間の間隙または芯ホルダー内周に形成した溝で構成可能であり、また、芯に沿って配設した細孔パイプによって構成可能であり、さらに、芯に形成した溝によって構成可能である。
【００１８】
上記の本発明の液体燃料用燃焼器具においては、前記燃料タンクに繊維材が収納されると共に、前記液体燃料が該繊維材に再注入不能に含浸貯蔵された、使い捨て用の形態とすることができる。
【００１９】
液体燃料としては、アルコール系燃料、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、その他、ベンジン系炭化水素、石油系炭化水素等が使用される。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の液体燃料用燃焼器具によれば、芯による燃料通路以外の部分に燃料タンク内部と外気とを連通する通気路を設けたことにより、燃料タンク内の液体燃料の減少による燃料タンク内部圧力の低下を、上記通気路を通して外気が流入して外部圧力との圧力差を解消することができ、これにより、芯の燃焼部分に着火された後、芯に含有されていた液体燃料が燃焼によって消費された分を燃料タンク内の液体燃料を減圧状態にない吸上部から芯内の燃料通路によって速やかに補給することができ、燃料供給の応答性が向上し着火後早期に安定した燃焼状態が得られる。
【００２３】
本発明の液体燃料用燃焼器具では、使用時以外に芯の燃焼部分からの揮発防止を行うための閉塞キャップを備えると共に、通気路の外気への開口部を、閉塞キャップの閉状態時に、閉塞キャップの密閉端部、又は閉塞キャップに付設された通気路閉塞部で閉じるように形成しているので、閉塞キャップを閉じた状態では通気路も密閉状態として液体燃料の揮発防止を行うと共に、閉塞キャップを開放した使用時には通気路も開口して燃料タンク内部圧力と外部圧力との平衡作用を得ることができる。
【００２４】
さらに、前記通気路を、芯と芯ホルダーとの間の間隙または芯ホルダー内周の溝、芯に沿って配設した細孔パイプ、芯に形成した溝によって、芯による燃料通路に並設したものでは、燃焼器具の外囲温度の変化または外囲気圧の変化に対し、燃料タンク内外の圧力差を芯近傍の上記通気路によって速やかに解消することができ、芯内の燃料通路を通じての液体燃料の漏出および外気の吸入の発生が確実に防止でき、使用上の不具合の発生をなくしている。
【００２５】
液体燃料を再注入不能に含浸貯蔵し、使い捨て用とした構成では、基本的に液体燃料を使用することで耐圧構造およびバルブ機構が不要で構造の簡素化が図れ、しかも温度変化に対する炎長変化の少ない安定した燃焼特性を有する使い捨て燃焼器具を低コストで量産可能に得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液体燃料用燃焼器具の実施の形態を図面に沿って説明する。
【００２７】
＜第１の実施の形態＞
図１に液体燃料用燃焼器具の一例としての使い捨て用の喫煙用ライターの概略断面構造を示す。
【００２８】
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の内部には繊維材３（中綿）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、液体燃料を再注入不能に貯蔵するように密閉構造に構成されている。
【００２９】
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。繊維材３は、太さが１〜２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０．１ｇ／cm3 で押し込んでなり、この繊維材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。
【００３０】
さらに、前記上蓋４を燃料タンク２内に垂直に貫通して芯ホルダー７で固定された芯６（燃焼芯）が配設されている。この燃焼芯６は、上部の燃焼部６１と下方の吸上部６２とで異なる素材で分離形成され、燃焼部６１の下端部と吸上部６２の上端部とが接触された状態で、両者が金属製の円筒状の芯ホルダー７によって結合されている。
【００３１】
前記芯ホルダー７の外周部には接合ネジ７ａが設けられ、燃料タンク２の上蓋４のネジ孔４ａに、底部にシールリング８を介して螺合されて固定される。なお、上蓋４の上面には表板９が配設されている。
【００３２】
前記燃焼芯６の吸上部６２の下端部は前記燃料タンク２内の繊維材３に接触し、該繊維材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。そして、この燃焼芯６の燃焼部６１には着火され炎を生じて燃焼するものである。
【００３３】
前記燃焼部６１はガラス繊維束で構成され、例えば、このガラス繊維は、太さが６μｍ、繊維密度（目付量）が１５０mg／cm3 、外径が３mm、長さが１０mmとなったものを芯ホルダー７に挿入して、芯ホルダー７の先端部から３mmの長さ突出するように設けている。
【００３４】
また、前記吸上部６２は、ポリエチレン粉体を成型焼結して、径の大きい頭部を有する棒状に形成してなり、この頭部を前記芯ホルダー７の下部に挿入して、前記燃焼部６１の下端部に接触させ、この状態で芯ホルダー７の下端部をかしめて、燃焼部６１と吸上部６２とを結合して一体化することによって燃焼芯６を構成したものである。
【００３５】
例えば、前記吸上部６２は、平均粒子サイズが１４０メッシュで、７０〜２００メッシュの粒子の混合物であるポリエチレンの粉体を成形型に入れ、１７０℃で１０分間焼結してなり、頭部６２ａの外径が４．２mmで長さが３mm、下方の脚部は外径４mm、長さが３７mmに形成されている。
【００３６】
上記燃焼芯６は、燃焼部６１のガラス繊維の太さ、本数、長さにより、着火した場合の燃料消費量、炎の形状、炎の長さが設定される。これに対し、前記吸上部６２は、その太さ、焼結ポリエチレン粉体の粒径、焼結密度等により、内部の空隙の形成態様が異なり、燃料の吸い上げ、供給特性が設定される。また、吸上部６２の頭部は径が大きく形成されて容積が大きく、液体燃料を保持する燃料溜を構成するもので、この燃料溜により燃焼の安定化が得られる。
【００３７】
前記上蓋４には燃焼芯６の燃焼部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の上端には回転ヤスリ１３が設けられ、該回転ヤスリ１３の周面に発火石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。
【００３８】
前記燃焼芯６の燃焼部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の内部には、凹状の密閉空間Ｓが形成されると共に、その圧接する密閉端部にはシール部材１８が設けられている。
【００３９】
そして、上記のようなライター１の構造において、その上蓋４および表板９を貫通して、燃料タンク２の内部と外気とを連通する穿孔による通気路２０が開口されている。また、上記通気路２０の外気側の開口部は、閉塞状態にある閉塞キャップ１６のシール部材１８より内側に開口し、内部の密閉空間Ｓに連通するように設けられている。例えば、この通気路２０の直径は０．５mm〜２．０mmに形成される。
【００４０】
上記のような通気路２０の開口により、閉塞キャップ１６を開いた場合には燃料タンク２の内部空間と外気とが連通している。そして、着火部材１０によって燃焼芯６の先端に着火して燃焼を開始すると、その燃焼に伴う燃焼部６１での燃料消費に対応して燃焼芯６による燃料通路によって吸上部６２から液体燃料が燃焼部６１に供給され、順次燃料タンク２内の液体燃料が吸い上げられる。これに伴い燃料タンク２内の液体燃料の容積の低減により内部圧力が低下して、燃料吸上を阻害することになるが、前記通気路２０が開口していることで、圧力差に応じてこの通気路２０を通って外部の空気が流入し、その圧力差がなくなることにより燃焼部６１に対する燃料の供給が阻害されることなく迅速に行われて燃焼開始初期から早期に燃焼炎の炎長が平衡して安定する。
【００４１】
また、ライター１の温度上昇または外気圧力の低下などによって燃料タンク２の内部圧力が外部圧力より高くなった場合においても、内部の空気が通気路２０を通って放出され、燃焼芯６に含浸している液体燃料が燃焼部６１から漏出することがない。逆に、ライター１の温度低下または外気圧力の上昇などによって燃料タンク２の内部圧力が外部圧力より低くなった場合においても、外気が通気路２０を通って流入し、燃焼芯６に含浸している液体燃料が外気の流入によって押し戻され、燃焼部６１での燃料不足が生じることもない。
【００４２】
なお、前記閉塞キャップ１６を閉じた状態においては、前記通気路２０の外側開口部は、その密閉空間Ｓ内に連通していることで、この通気路２０を通しての液体燃料の揮発は抑制される。
【００４３】
また、上記第１の実施の形態のライター１を使用し、その通気路２０の形成効果を確認した実験結果を後述する。
【００４４】
＜第２の実施の形態＞
この例のライター１は、図２に示すように、燃焼芯６は前例と同様の形態であり、通気路２０と閉塞キャップ１６との関係が異なっている。
【００４５】
この例の閉塞キャップ１６は、密閉端部のシール部材１９によるシール面が広く設けられ、このシール部材１９に対向して穿孔による通気路２０の外側開口部が形成されている。つまり、燃料タンク２の内部と外気とを連通する通気路２０は、閉塞キャップ１６の開閉作動に伴って直接開閉されるように設けられている。その他は第１の実施の形態と同様に構成され、同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
この例の場合には、第１の実施の形態に対して、閉塞キャップ１６の閉塞時における通気路２０を通しての揮発防止および液体燃料漏出防止がより確実となるもので、燃焼安定特性については前例と同様である。
【００４７】
＜第３の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図３に示す。燃料タンク２の内部と外気とを連通する通気路２１は、燃焼芯６の外周部に装着されている芯ホルダー７を燃焼芯６と平行に貫通して形成されている。
【００４８】
また、上記芯ホルダー７の先端部外周にはシール用のＯリング３１が装着され、閉塞キャップ１６の閉塞端部１６ａの内周面が上記Ｏリング３１に圧接して燃焼芯６の燃焼部６１および通気路２１の開口部の密閉を行うように構成されている。なお、閉塞キャップ１６の密閉端部１６ａは斜面に形成されてＯリング３１に対する嵌入の容易化を図っている。
【００４９】
＜第４の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図４に、そのＡ−Ａ断面を図５に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２２は、燃焼芯６を切り欠いて芯ホルダー７との間に溝状の空間を形成してなる。
【００５０】
また、この例の燃焼芯６の燃焼部６３は、ガラス繊維でなく多孔質ガラス焼結体または多孔セラミック焼結体によって丸棒状に成形されて、内部には連続気泡（毛管通路）を含み、上端部分が芯ホルダー７の上端部より所定量（例えば３mm）突出して装着され、この突出量、径等の設定により燃焼炎の大きさが決定される。例えば、上記燃焼部６３は、外径３．０mm、長さ１０mmに設けられている。
【００５１】
一方、前記燃焼部６３の下端部に先端部が接触する吸上部６２は、前記と同様にポリエチレン粉体の焼結体による多孔質材で丸棒状に成形されている。そして、上記燃焼部６３の先端部から芯ホルダー７より下方の位置の吸上部６２の側縁部が断面欠円状に除去されて、筒状芯ホルダー７の内周面との間に通気路２２が形成されてなるものであり、その特性は前述の実施の形態と同様である。
【００５２】
＜第５の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図６に、そのＢ−Ｂ断面を図７に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２３は、燃焼芯６と芯ホルダー７との間の空間によって形成してなる。
【００５３】
具体的には、燃焼芯６の燃焼部６１および吸上部６２の上部は断面円形状に設けられ、これに対して芯ホルダー７の内孔７ｂは断面矩形状に形成されて、両者間には四隅に略三角形上の空間が上下方向に貫通して形成され、この空間によって燃料タンク２と外部とを連通する通気路２３が構成されている。その他は第３の実施の形態と同様である。
【００５４】
＜第６の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図８に、そのＣ−Ｃ断面を図９に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２４は、芯ホルダー７１の内孔７１ａに設けた溝によって形成してなる。
【００５５】
具体的には、燃焼芯６を保持する芯ホルダー７１の内孔７１ａの内周部の一部に軸方向に延びて芯ホルダー７１を上下に貫通する縦溝が形成され、この内孔７１ａに燃焼芯６が挿入された際に、燃焼芯６の外周部に沿って平行に通気路２４が構成されている。なお、上記芯ホルダー７１は燃焼芯６を保持する内孔７１ａが偏心して形成され、肉厚部分に通気路２４が設けられている。その他は第３の実施の形態と同様である。
【００５６】
＜第７の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１０に、そのＤ−Ｄ断面を図１１に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２５は、芯ホルダー７と燃料タンク２の上蓋４との間に設けた溝によって形成してなる。
【００５７】
具体的には、燃焼芯６を内部に保持してなる芯ホルダー７の外周下部に形成された接合ネジ７ａが螺合する、ネジ孔４ａが燃料タンク２の上蓋４を貫通して形成され、このネジ孔４ａの内周の一部に縦溝が上下に貫通して形成され、この縦溝によって燃料タンク２と外部とを連通する通気路２５が構成されている。その他は第１の実施の形態と同様である。
【００５８】
＜第８の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１２に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２６は、芯ホルダー７の外周部に設けた縦溝によって形成してなる。
【００５９】
具体的には、芯ホルダー７の外周下部に形成された接合ネジ７ａの一部に縦溝が形成され、この縦溝は燃料タンク２の上蓋４の厚さ以上の長さに形成され、該上蓋４の内外を連通する通気路２６となっている。その他は第７の実施の形態と同様である。
【００６０】
＜第９の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１３に、そのＥ−Ｅ断面を図１４に示している。燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２７は、燃焼芯６と平行に設置した細孔パイプによって形成してなる。
【００６１】
具体的には、燃焼芯６を保持する芯ホルダー７１の内孔７１ａに隣接して平行に軸方向に延びる細孔パイプ３２が嵌装され、この細孔パイプ３２の内部通路によって通気路２７が構成されている。なお、上記芯ホルダー７１は燃焼芯６を保持する内孔７１ａが偏心して形成され、肉厚部分に通気路２７が設けられている。その他は第３の実施の形態と同様である。
【００６２】
＜第１０の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１５に示し、燃焼芯６を分割して定量燃焼を行うようにした例である。
【００６３】
燃焼芯６は、吸上部６２の一部が分割され、上部吸上部６２ａがガラス繊維による燃焼部６１と共に上下方向に摺動自在に設けられ、上部吸上部６２ａの下端部が下部吸上部６２ｂの上端部に対して接離移動される。つまり、燃焼部６１と上部吸上部６２ａとが円筒状の芯ホルダー７２に保持され、この芯ホルダー７２が燃料タンク２の上蓋４の摺動孔４ｂに上下方向に摺動自在に支持される一方、前記下部吸上部６２ｂは上端が上蓋４に固着され、下部が燃料タンク２内に挿入されている。前記上部吸上部６２ａは、燃焼部６１における所定時間の燃焼を得るのに必要な燃料量を保持する容積の燃料溜となっている。
【００６４】
そして、燃料タンク２の内部と外気とを連通する通気路２８は、上記芯ホルダー７２を上下に貫通する第１通気路２８ａと、上蓋４の摺動孔４ｂの底部に第１通気路２８ａと連通して貫通形成された第２通気路２８ｂとによって形成されている。
【００６５】
前記芯ホルダー７２は摺動孔４ｂに対してシールリング３３を介して挿入されると共に、コイルスプリング３４によって分離方向（上方）に付勢されている。このコイルスプリング３４は、上蓋４の上面と芯ホルダー７２の上端との間に縮装され、このスプリング３４の付勢力によって燃焼部６１および上部吸上部６２ａが上昇移動したときには、その下端部は下部吸上部６２ｂの上端部から分離して両者間に隙間が形成されるように設けられている。
【００６６】
また、前記燃焼芯６の燃焼部６１を開閉可能に覆う閉塞キャップ１６の密閉端部のシール部材１８は、前記芯ホルダー７２の上端部に第１通気路２８ａの開口部より外側部分に当接してこれを押し下げる。そして、この閉塞キャップ１６の閉塞時には、前記芯ホルダー７２に当接してこれをスプリング３４に抗して押し下げて、上部吸上部６２ａの下端部を下部吸上部６２ｂの上端部に接触させると共に、燃焼部６１および通気路２８を覆って密閉し、液体燃料の揮発を防止するように設けられている。
【００６７】
上記のように閉塞キャップ１６を閉じた状態においては、燃焼芯６の上部吸上部６２ａと下部吸上部６２ｂとは接触していることで、液体燃料は燃焼部６１に供給されて所定量の燃料が保持される。続いて、前記閉塞キャップ１６が開作動されると、芯ホルダー７２の押下力が解放されてスプリング３４によって上方に移動して、下部吸上部６２ｂとの接触が分離され、燃料の供給が遮断される。
【００６８】
そして、燃焼部６１に着火して燃焼が行われると、燃焼部６１および上部吸上部６２ａに保持されていた燃料が燃焼によって消費され、燃え尽きた状態で燃焼炎が自動的に消火する定量燃焼機構（自動消火機構）が設けられている。通気路２８の形成に伴う特性は、前記実施の形態１におけるものと同様である。
【００６９】
なお、上記例においては、上部吸上部６２ａと下部吸上部６２ｂとは傾斜面によって接触するようにして、接触面積大きくして単位時間当たりの液体燃料の供給量を増大するようにしている。
【００７０】
＜第１１の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１６に示し、燃焼芯６を分割して第１０の実施の形態と同様に定量燃焼を行うようにした例であり、燃料タンク２の内部と外部とを連通する通気路２９は、燃焼芯６を切り欠いて芯ホルダー７２の間に溝状の空間を形成してなる。
【００７１】
また、燃焼芯６の燃焼部６３および吸上部６２並びに通気路２９の構造は、前記第４の実施の形態と同様に構成されている。
【００７２】
燃焼芯６は、多孔セラミック焼結体による燃焼部６３およびポリエチレン粉体の焼結体による上部吸上部６２ａおよび下部吸上部６２ｂが丸棒状に成形され、上記燃焼部６３の先端部から上部吸上部６２ａおよび下部吸上部６２ｂの側縁部が断面欠円状態（図５参照）に除去されて、筒状芯ホルダー７２の内周面との間に通気路２９が形成されてなるものであり、その特性は前述の実施の形態と同様である。
【００７３】
＜第１２の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１７に示し、燃焼芯６および通気路２０の形態は、前記第２の実施の形態と同様である。
【００７４】
この例の閉塞キャップ１６は、燃焼芯６の燃焼部６１を芯ホルダー７の突出部と共に開閉可能に覆う密閉空間Ｓを形成する密閉端部に、シール部材１８が第１の実施の形態と同様に形成されている。
【００７５】
また、上記閉塞キャップ１６には、別途に前記通気路２０の開口部に対向する通気路閉塞部３５が付設され、この閉塞部３５の先端にはシール部材３５ａが設けられて、通気路２０の外側開口部が閉塞キャップ１６の開閉作動に伴って直接開閉される。その他は第１の実施の形態と同様である。
【００７６】
＜第１３の実施の形態＞
この例のライターの要部構造を図１８に示し、閉塞キャップ１６の開閉作動に伴う通気路２０の連動開閉構造の他の例を示している。
【００７７】
上蓋４に貫通形成された通気路２０の外側開口部にはそれを開閉する弁体による通気路閉塞部３７が設けられ、この通気路閉塞部３７はバネ３８によって閉方向に付勢されている。
【００７８】
一方、閉塞キャップ１６には上記通気路閉塞部３７を押圧可能な押圧突起３６が形成され、閉塞キャップ１６の閉作動時に通気路閉塞部３７を連動閉塞するように設けられている。
【００７９】
＜実験例＞
ここで、前記第１の実施例の形態における本発明品としてのライターと、比較用に通気路を形成していない以外は同様に構成されたライターを用いて、通気路の形成効果を確認した実験例を示す。
【００８０】
(1) 連続燃焼時の炎長変化測定試験
通気路の径を種々に形成したライターの燃焼芯に着火後、１２０秒間連続燃焼させた間の炎長変化を測定し、その結果を図１９に示す。図１９（Ａ）は通気路径が０mmすなわち通気路を設けていない比較例ライターであり、図１９（Ｂ）が通気路径が０．５mm、図１９（Ｃ）が通気路径が１．０mm、図１９（Ｄ）が通気路径が２．０mmの本発明ライターによる測定結果である。
【００８１】
図１９の測定において、着火直後の炎長の値を通気路径との関係で示したのが図２０である。これによれば、着火直後の炎長は、通気路がない比較例ライターでは１５mmであるのに対し、通気路を有する本発明ライターでは２０mmの炎長であった。
【００８２】
また、同様に炎長が２５mmに達するまでの時間を通気路径との関係で示したのが図２１である。これによれば、炎長が２５mmになるまでの時間は、比較例ライターでは２０秒かかるのに対し、本発明ライターでは５秒である。
【００８３】
さらに、同様に炎が安定したときの炎長の値を通気路との関係で示したのが図２２である。これによれば、着火より約２０〜３０秒間燃焼させると、炎長は平衡するが、このときの炎長は通気路がない比較例ライターでは２５mmであるが、通気路を設けた本発明ライターでは４０mmの炎長が得られた。
【００８４】
上記のような結果を説明すれば、図１９においては、１２０秒までの連続燃焼での炎長の変化を測定しているが、ライターとしては着火直後あるいは着火後１０〜２０秒くらいの時間内における炎長が実使用上重要であり、この点から、図２０および図２１を見ると、通気路がないものでは着火直後の炎長は短く、通気路を設けることにより炎長はこれより長くなり、また、通気路径を０．５〜２．０mmに変化しても、同程度の結果が得られた。また、着火後時間の経過と共に炎長は伸長し、ある炎長で平衡状態となるが、この炎長の伸長程度についても、通気路を設けることにより早期に炎長が長くなり使用上好適な状態となる。
【００８５】
さらに、図２２によれば、ある程度の燃焼時間が経過した後の平衡状態の炎長が、通気路を有するものでは有しないものに比べて大幅に長くなる。換言すれば、燃焼芯の燃焼部の突出量が同じでも通気路の形成により最大炎長が長くとれることになり、このことは、燃焼芯の突出量の低減が図れることになる。この突出量が小さくできることは、この燃焼芯の揮発防止用の閉塞キャップにおける密閉部分の大きさを小さくでき、コンパクト化が図れることにもなる。
【００８６】
(2) 液体燃料漏出試験
この試験は外気温度を変化させた場合の燃焼芯部分からの液体燃料の漏出の有無を観察したものであり、その結果を表１に示す。また、同様に外部圧力を大気圧より±２０％変化させた場合の燃焼芯部分からの液体燃料の漏出の有無を観察したものであり、その結果を表２に示す。
【００８７】
この結果では、外気温度が上昇した場合、および外気圧が減少した場合、通気路のない比較例ライターでは相対的に燃料タンク内部圧力が外部圧力より高くなり、液体燃料が燃焼芯より漏れ出す現象が発生しているが、通気路を有する本発明ライターでは圧力差の解消によってこのような現象は発生しなかった。
【００８８】
【表１】
【表２】
上記のような本発明の各実施の形態によれば、液体燃料を用いた燃焼器具において、特に着火を目的とするライター等の着火器においては、着火後できるだけ炎長を長くかつ着火後の炎長の伸長速度を上げるため、燃焼芯による燃料通路に沿わせて燃料タンク内部と外気とを連通する通気路を設けることにより、通気路のないものに比べて良好な結果を得ることができた。また、同じ炎長を得るための燃焼芯の長さも短くすることができ、燃焼芯よりの不使用時における燃料の揮発を防止するための密閉用の閉塞キャップの長さを短くすることができ、機器設計が容易となり、同時に通気路をこの密閉部内に設けることにより、通気路よりの液体燃料の揮発を防止すると共に、外囲温度あるいは外囲気圧の変化に対し液体燃料の吹き出しを防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液体燃料用燃焼器具の一例としてのライターの概略断面図
【図２】第２の実施の形態に係るライターの概略断面図
【図３】第３の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図４】第４の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図５】図４のＡ−Ａ断面図
【図６】第５の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図
【図８】第６の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図
【図１０】第７の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１１】図１０のＤ−Ｄ断面図
【図１２】第８の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１３】第９の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１４】図１３のＥ−Ｅ断面図
【図１５】第１０の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１６】第１１の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１７】第１２の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１８】第１３の実施の形態に係るライターの要部断面図
【図１９】着火後の燃焼時間と炎長との関係を通気路の径別に示すグラフ
【図２０】着火直後の炎長と通気路径との関係を示すグラフ
【図２１】炎長が２５mmに達する時間と通気路径との関係を示すグラフ
【図２２】炎長が安定した状態での炎長と通気路径との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１ ライター（液体燃焼用燃焼器具）
２ 燃料タンク
４ 上蓋
4a ネジ孔
６ 燃焼芯
61,63 燃焼部
62 吸上部
７,71,72 芯ホルダー
7a 接合ネジ
８ シールリング
10 着火部材
16 閉塞キャップ
Ｓ 密閉空間
18 シール部材
19 シール部材
20〜29 通気路
31 Ｏリング
32 細孔パイプ
33 シールリング
34 スプリング
35,37 通気路閉塞部
36 押圧突起
Claims (2)
- 燃料タンクに収容した液体燃料を毛管現象により吸い上げ燃焼させる芯を備えた液体燃料用燃焼器具において、
前記燃料タンクに軸支によって回動可能に枢支され、前記芯の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を備え、
燃焼時に燃料タンク内部と外気とを連通する通気路を、前記軸支と前記芯の中心との間にのみ設け、該通気路の外気への開口部を、前記閉塞キャップの閉状態時に、前記閉塞キャップの密閉端部、又は前記閉塞キャップに付設された通気路閉塞部で閉じるように形成したことを特徴とする液体燃料用燃焼器具。 - 前記燃料タンクに繊維材が収納されると共に、前記液体燃料が該繊維材に再注入不能に含浸貯蔵されており、使い捨て用であることを特徴とする請求項１に記載の液体燃料用燃焼器具。
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP02779897A JP3663274B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 液体燃料用燃焼器具 |
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Family Applications (1)
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