JP4027498B2

JP4027498B2 - 液化ガス燃料およびこれを用いたトーチ用ガス容器

Info

Publication number: JP4027498B2
Application number: JP13489898A
Authority: JP
Inventors: 千紀矢野; 洋小川
Original assignee: 日本工機株式会社
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2018-05-18
Also published as: JPH11323358A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炬火リレー用トーチ等のトーチに用いられる液化ガス燃料およびこれを用いたトーチ用ガス容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、国体等でランナーが手に持って走る炬火リレー用トーチや各種運動会、遊戯等で使用されるトーチは、液化ガスを用いてその燃焼炎を使用していることが知られている。
【０００３】
そして、この液化ガスを完全燃焼させると青色の燃焼炎だけになり、昼間等明るいところでは燃焼炎が見えにくくなってしまうことがある。
また、走者が走行中あるいは風が強く吹いているとき等に、この燃焼炎が煽られて着火しているか消火しているかが一瞬見分けがつかない場合がある。
そこで、燃焼炎と一緒に煙を発生させて使用することが考えられる。
【０００４】
そのため、液化ガスの燃焼炎を不完全燃焼させ、燃焼炎とともに煙を出す方法がある。
また、液化ガスとともに別系統で火薬および無火薬の煙薬等を配置し、これを燃焼して白煙等を発生させる方法もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の場合、炭素による黒煙が多く発生し、煤となり、芳しくないという問題がある。
【０００６】
また、後者の場合、煙薬の燃焼中断ができない、発煙量の調整が難しい、液化ガスと別系統のためスペースを要し、コストアップにつながる等の問題がある。
本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、燃焼炎とともに白煙あるいは白煙に近い煙を生ずる液化ガス燃料およびこれを用いたトーチ用ガス容器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る液化ガス燃料は、液化ガスと、前記液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物とを混合して成ることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る液化ガス燃料は、請求項１記載の液化ガス燃料において、前記有機ケイ素化合物が、シリコーンオイルであることを特徴とする。
請求項３に係る液化ガス燃料は、請求項２記載の液化ガス燃料において、前記シリコーンオイルが、シロキサンであることを特徴とする。
請求項４に係る液化ガス燃料は、請求項３記載の液化ガス燃料において、前記シロキサンが、ヘキサメチルジシロキサンであることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る液化ガス燃料は、請求項３記載の液化ガス燃料において、前記シロキサンが、オクタメチルシクロテトラシロキサンであることを特徴とする。
請求項６に係る液化ガス燃料は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の液化ガス燃料において、前記液化ガス９０％〜７０％（容量％）と前記有機ケイ素化合物１０％〜３０％（容量％）とを混合して成ることを特徴とする。
請求項７に係るトーチ用ガス容器は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の液化ガス燃料を、ガスボンベに充填して成ることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、液化ガスとしては、ＬＰＧ（液化石油ガス）が好適である。
ＬＰＧは、一般的に市販されている▲１▼プロパンガス、▲２▼ノルマルとイソブタンとの混合品、▲３▼ノルマルとイソブタンとの混合品に、プロパンンガスを３割程度混合したもの等があるが、いずれも使用可能である。
ここで、ＬＰＧの容量は、９０％〜７０％が望ましく、９０％を超えると、黒煙、煤の発生が起こり望ましくない。逆に、７０％未満では、目的とするＬＰＧの不完全燃焼が達成し難くなる。
【００１１】
また、液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物としては、ＬＰＧが不完全に燃焼している燃焼炎中でも燃焼する可燃性のものが良い。
例えば、ＬＰＧが不完全燃焼している場合の燃焼炎温度は７００℃〜８００℃であるが、この燃焼炎温度以内で燃焼するものでＬＰＧと相溶性を有するものであれば良く、また、炭素の含有量の少ないものが好ましい。
【００１２】
シロキサン以外の有機ケイ素化合物としては、ＬＰＧに相溶性のある可燃性のもであれば良く、例えば、シラン（Ｓｉ_nＨ_2n+2）、シラザン（［ＮＨＳｉＨ₂］_nＮＨＳｉＨ₃）、シルチアン（Ｈ₃Ｓｉ［ＳＳｉＨ₂］_nＳＳｉＨ₃）等がある。
また、シロキサンとしては、▲１▼ヘキサメチルジシロキサン、▲２▼オクタメチルシクロテトラシロキサン以外に、分子量の異なる多数の化合物があるが、ＬＰＧに相溶性があり可燃性のものを適宜選択し使用することは可能である。
【００１３】
ここで、有機ケイ素化合物の容量は、１０％〜３０％が望ましく、１０％未満では、黒煙、煤の発生が起こり望ましくない。逆に、３０％を超えると、目的とするＬＰＧの不完全燃焼が達成し難くなる。
次に、本発明における液化ガス燃料は、例えば、次のようにしてガスボンベに充填される。
【００１４】
まず、液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物をガスボンベに注入し、ガスボンベの口金をクリンプする。その後、この口金からＬＰＧを充填する。
これにより、ＬＰＧと液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物とは均一に混合されるが、ＬＰＧと液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物とはともに液状で相溶性があるため分離することはない。
すなわち、液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物はＬＰＧに均一に溶解する。
【００１５】
しかも、液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物は、常温で液体のものを用いるので、ガスボンベに先に充填していても、ＬＰＧの充填が容易にできる。
また、ボンベからの液出しが可能な内圧を発生させるＬＰＧがボンベ内にあれば、この液化ガス燃料は、ボンベから押し出され、導管を通り噴出ノズルから出る。そして、着火後、燃焼炎とともに白煙あるいは白煙に近い煙を発生する。
【００１６】
すなわち、液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物は、引火点が低く炭素の含有割合の少ないシリコーンオイル等を用いるので、燃焼し易く煤の少ない白煙あるいは白煙に近い煙が発生する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
本実施形態では、シロキサンと、大気圧下で気化するブタンを主成分とするＬＰＧとを混合して液化ガス燃料とした。
この液化ガス燃料は、所定の容積のガスボンベ（一般的なスプレー缶）を用意し、その中へ液化ガス燃料を１００％としてシロキサンを１０〜３０％の範囲を適宜選択し注入する。そして、このガスボンベの口金をクリンプする。
【００１９】
その後、この口金から、ブタンを主な成分とするＬＰＧ７０％〜９０％の範囲で適宜選択し充填する。
また、このシロキサンの入っているガスボンベにＬＰＧを充填していくと、先に注入されたシロキサンとＬＰＧはともに液状で相溶性があり溶解して混ざり合う。
【００２０】
また、ＬＰＧとシロキサンはこのように混ざり合う性質のため、その後分離することはない。
このようにして得られた液化ガス燃料を、図１に示す炬火リレー用トーチに用いた場合について説明する。
この炬火リレー用トーチは、把手部１と、トーチ用ガス容器３の開弁機構５と、トーチ用ガス容器３内の液化ガス燃料を案内する導管７と、導管７を収容するとともに把手部１に一端が固定された筒体９と、筒体９の他端開口部に設けた風防部の一次空気導入口１１と、導管７に連絡するとともに筒体９の他端開口部近傍に位置するコイル状に形成された気化管１３と、導管７の先端部に形成されるとともに噴出部が気化管１３に向かって筒体９の軸線方向に沿って開口する噴出ノズル１５と、噴出ノズル１５に近接して配され、気化されない液化燃料の吐出を防止するとともに気化機能を有する吐出防止材１７とを備えている。
【００２１】
ここで、一次空気導入口１１は、アルミニウム製丸棒により形成される風防部の上方部を角度２度程に湾曲して形成されている。
この炬火リレー用トーチによれば、液化ガス燃料を噴出ノズル１５から勢い良く噴出することにより、一次空気導入口１１より空気が吸引され、適度の一次空気混入率により炎に勢いと輝きが出る。
【００２２】
さらに、風による吹き消し防止のための風防の役目を果たし、風が吹くと、筒体９外部の炎は吹き飛んでしまうが、筒体９内部に炎が残って吹き消えない。
また、一次空気導入口１１の開口が大きすぎると、風で吹き消えやすくなる。
この炬火リレー用トーチでは、先ず、開弁機構５を操作して、トーチ用ガス容器３を噴出ノズル１５側へ移動する。このとき、トーチ用ガス容器３から導管７内へ液化燃料を放出する。
【００２３】
そして、液化ガス燃料は導管７から気化管１３を通過し噴出ノズル１５ヘ導かれる間に気化し気化ガスとなり、噴出ノズル１５から噴出する。
ここで、点火具（図示せず）で着火し燃焼し燃焼炎となる。
一方、燃焼炎を中断または消したい場合には、開弁機構５を上記とは逆に操作してトーチ用ガス容器５に掛けていた荷重を解除する。これにより、トーチ用ガス容器５の口金部内のバネにより開閉弁が閉じられ、液化燃料の供給が止められ、燃焼炎は自然に鎮火する。
【００２４】
そして、再び燃焼炎を生成したい場合には、上述のように、開弁機構５を操作し、気化ガスを生成する操作を行う。
以上のように、この炬火リレー用トーチによれば、液化ガスを不完全燃焼させた炎を用いることができる。
従って、従来の問題点である、▲１▼黒煙、煤の発生、▲２▼発煙の中断と再開ができない、▲３▼発煙量の調整が難しい、▲４▼液化ガスと別系統で煙発生の機構を設けるようなコストアップ等を解決し、燃焼炎と一緒に白煙あるいは白煙に近い煙を発生させることができ、燃焼の中断および再開が可能となる。
【００２５】
ここで、完全燃焼と不完全燃焼とは空気の混合率で変わる。
不完全燃焼とは、液化ガス燃料を噴出ノズル１５から放出し、その後周囲の空気と拡散混合し燃焼した炎を不完全燃焼炎とか拡散燃焼炎と云い、多くの煤がでる。
完全燃焼とは、燃焼前のガスに一次空気を取り入れ、燃焼理論空気量（ブタンの場合は約３０％）を混合した場合、完全燃焼炎の青色炎となる。
【００２６】
本発明では、燃焼理論空気量より空気を減らす不完全燃焼炎として使用するが、噴出ノズル１５からのガスに、一次空気量として１０％程度の空気を取り入れ混合することが望ましい。
なお、本発明において、炬火リレー用トーチは、図１に示すものに限らず、公知のものであっても良い。
【００２７】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例の配合量とその結果の、煙の色および煙の量について説明する。ここでは、液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物として、ヘキサメチルシシロキサンを用いた。
（実施例１）
ＬＰＧ９０％
ヘキサメチルジシロキサン１０％
この液化ガス燃料を、市販のスプレー缶構造のガスボンベに充填した。このトーチ用容器を図１に示す試験用トーチ内に配置し、垂直に立てて無風状態で燃焼した。煙の色は濃い灰色となり、煙の量はトーチ上部から２ｍ程度たなびく長さの量であった。
【００２８】
（実施例２）
ＬＰＧ８０％
ヘキサメチルジシロキサン２０％
上記実施例１と同様の方法で燃焼した。煙の色は灰色となり、煙の量は３ｍ程度たなびく長さの量であった。
【００２９】
（実施例３）
ＬＰＧ７０％
ヘキサメチルジシロキサン３０％
上記実施例と同様の方法で燃焼した。煙の色は薄い灰色となり、煙の量は５ｍ程度たなびく長さの量であった。
【００３０】
（考察）
実施例１〜３による燃焼プロセスは、トーチ用容器３の内圧により液出しした液化ガス燃料が導管７を通り噴出ノズル１５から出た後、一定量の空気と混合され気化する。
そして、この気化ガスが引火点以上に加熱されると燃焼し燃焼炎とともに白色等の煙が出る。
【００３１】
この液化ガス燃料のＬＰＧとヘキサメチルジシロキサンの燃焼反応式は次の通りである。
（１）ＬＰＧ（主成分はブタンＣ₄Ｈ₁₀）
２Ｃ₄Ｈ₁₀＋１３Ｏ₂→８ＣＯ₂＋１０Ｈ₂Ｏ
（２）ヘキサメチルジシロキサン（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＳｉ（ＣＨ₃）₃
（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＳｉ（ＣＨ₃）₃＋１２Ｏ₂→６ＣＯ₂＋９Ｈ₂Ｏ＋２ＳｉＯ₂
また、ヘキサメチルジシロキサンのＳｉＯ₂は白色であるが、ＬＰＧとヘキサメチルジシロキサンには炭素も含まれており、燃焼により幾らかの黒色の煤がでるので完全な白色ではなく灰色となる。
【００３２】
そこで、分子中にＳｉが多く、Ｃが少ないものを、また、配合量等を適宜選択すれば煙の色は白色に近くなる。
尚、オクタメチルシクロテトラシロキサン〔（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ〕₄も上記ヘキサメチルジシロキサンと同様の結果を得た。オクタメチルシクロテトラシロキサンの燃焼反応式は次の通りである。
【００３３】
〔（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ〕₄＋１３Ｏ₂→８ＣＯ₂＋６Ｈ₂Ｏ＋４ＳｉＯ₂
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１ないし請求項６に係る液化ガス燃料では、液化ガスに相溶性のある有機ケイ素化合物を添加混合しているので、燃焼炎と白煙、あるいは白煙に近い煙を一緒に出すことができる。
【００３５】
また、この液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物に炭素含有量の少ないシリコーンオイルを用いているので、ＬＰＧの不完全燃焼炎中でも自己燃焼して白煙を発生することができる。
また、発煙量の調整は、ＬＰＧに可燃性発煙組成物の添加量を加減することで可能となる。
また、請求項７に係るトーチ用ガス容器では、ガスボンベにＬＰＧと液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物を一緒に充填したので、白煙とともに燃焼炎の着火および消火を任意に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液化ガス燃料およびこれを用いたトーチ用容器を適用するための炬火リレー用トーチの要部を破断して示す正面図である。
【符号の説明】
１把手部
３トーチ用ガス容器
７導管
９筒体
１１一次空気導入口
１３気化管
１５噴出ノズル

Claims

液化ガスと、前記液化ガスと相溶性のある有機ケイ素化合物とを混合して成ることを特徴とする液化ガス燃料。
前記有機ケイ素化合物が、シリコーンオイルであることを特徴とする請求項１記載の液化ガス燃料。
前記シリコーンオイルが、シロキサンであることを特徴とする請求項２記載の液化ガス燃料。
前記シロキサンが、ヘキサメチルジシロキサンであることを特徴とする請求項３記載の液化ガス燃料。
前記シロキサンが、オクタメチルシクロテトラシロキサンであることを特徴とする請求項３記載の液化ガス燃料。
前記液化ガス９０％〜７０％（容量％）と前記有機ケイ素化合物１０％〜３０％（容量％）とを混合して成ることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の液化ガス燃料。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の液化ガス燃料を、ガスボンベに充填して成ることを特徴とするトーチ用ガス容器。