JP4589069B2

JP4589069B2 - 流量調節機構

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Publication number: JP4589069B2
Application number: JP2004284275A
Authority: JP
Inventors: 達也田代; 正人関; 由紀夫野崎
Original assignee: Tokai Corp
Current assignee: Tokai Corp
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: US20060011536A1; JP2006052930A

Description

本発明は、ガスライター、トーチ、バーナー、ヘアカーラー等の装置に用いる流量調節機構に関するものである。

ガスライター、バーナー等のように、ガスタンクの燃料をノズルから放出して燃焼させる器具においては、ガスタンクとガス放出ノズルを連結する通路にフィルタを介在させ、このフィルタでガスの流量を制御することが一般に行なわれている。

ガスライターを例にとって説明すると、ガスライターを点火する場合には、押圧レバーを押し下げ、これによって、ノズルがコイルスプリングの付勢力に抗して上方に押し上げられ、ノズルの下方に配置された開閉バルブが開放される。そして、燃料タンク内の液化燃料が吸上芯を介して吸い上げられ、フィルタ及び上記開閉バルブ及びノズルを介して気化燃料として放出される。一方、上記押圧レバーを押し下げる操作と前後して別途配置されている着火機構が作動し、それによって、上記放出された気化燃料に着火して点火することになる。そして、点火される炎の長さを調整したい場合には、ノズルの外周側に配置されたノズルネジを炎調整リングを介して回動させて、ノズルネジに圧入・固定されているノズル底部材を適宜昇降させる。それによって、フィルタの圧縮度が調整され、フィルタを通過する燃料の流量ひいては炎長が調整されることになる。

このガス流量を調整するフィルタ構造として、出願人は３層構造のフィルタを提供している（特許文献１）。これは、微細な空隙を有する、均整度が高く浸透性のよい人工皮革の両面に、復元弾性の高いウレタンフォーム層とを貼り合わせたものであって、均整度の高い、微細な空隙構造を有する浸透材の使用により、大量に生産してもばらつきが少なくかつライター実用炎長範囲において変化率の安定した炎調節を実現し、さらにこれを復元弾性の高いウレタンフォーム層と貼り合わせることによって、フィルタ全体の弾性を長時間維持するとともにフィルタの表裏をなくしたことによって組込み時の作業性を高めたものである。
実公昭６２−５５６２号公報

上記特許文献１に記載されている３層構造フィルタは、上下に復元弾性の高い密着性のよいウレタンフォーム層を使用し、中間に均整度の高い浸透流量コントロールの主体となる人工皮革層を使用することによって、炎長の調整を広い範囲に亘って安定して行うことができるものである。

本発明はこのような多層構造フィルタにおいて、さらに経時による炎の炎長変化が少なく寿命の長い、ガス流量を調整する流量調節機構を提供することを目的とするものである。

本発明の流量調節機構は、燃料タンクとガス放出ノズルを連結する通路および該通路内に配設したフィルタを備えた流量調節機構において、前記フィルタがマイクロセルポリマー層と連続微細多孔構造をもつ人工皮革層とを積層し、該積層したマイクロセルポリマー層と人工皮革層の全層厚に対して厚みを２３％〜５５％熱圧縮したものであることを特徴とするものである。

前記フィルタは前記人工皮革層の片面に前記マイクロセルポリマー層を設けたものであってもよい。

あるいは、前記フィルタは前記人工皮革層の両面に前記マイクロセルポリマー層を設けたものであってもよい。この場合、前記人工皮革層の両面に前記マイクロセルポリマー層を設けた前記フィルタの熱圧縮前の各層厚の比が０．８〜１．２：１：０．８〜１．２であることが好ましく、さらに、前記人工皮革層の両面に前記マイクロセルポリマー層を設けた前記フィルタの熱圧縮後の各層厚の比がほぼ２：１：２であることが好ましい。

前記マイクロセルポリマー層の圧縮残留歪は２．７〜４．６％の範囲であることが好ましい。この圧縮残留歪はＪＩＳ−Ｋ６４０１に準じ、マイクロセルポリマー層を５０％圧縮後７０℃で２２時間放置し、その後解放３０分後の厚みの変化である。

前記マイクロセルポリマー層の密度は０．２４〜０．４８ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。なお、この数値はＪＩＳ−Ｋ６３０１に準ずるものである。

流量調整機構に組み込まれて機械的に圧縮された後の前記フィルタの各層厚の比はほぼ１．５：１：１．５であることが好ましい。

本発明の流量調節機構は、燃料タンクとガス放出ノズルを連結する通路およびこの通路内に配設したフィルタを備えた流量調節機構において、フィルタがマイクロセルポリマー層と連続微細多孔構造をもつ人工皮革層とを積層し、積層したマイクロセルポリマー層と人工皮革層の全層厚に対して厚みを２３％〜５５％熱圧縮したものとしたので、経時的にフィルタを劣化しにくくすることができる。また、経時による炎の炎長変化を少なくすることが可能となる。従って、流量調節機構が弁機構内に取り付けられるライターあるいは他の器具の寿命を延ばすことが可能となる。

本発明の流量調節機構は流量調節機構に組込まれるフィルタを、マイクロセルポリマー層と連続微細多孔構造をもつ人工皮革層とを積層し、この積層したマイクロセルポリマー層と人工皮革層の全層厚に対して厚みを２３％〜５５％熱圧縮したものである。

本発明の流量調節機構に使用されるフィルタのマイクロセルポリマー層は、エーテル系ポリウレタン、エステル系ポリウレタンなどからなり、圧縮残留歪は２．７〜４．６％の範囲であることが好ましい。圧縮残留歪が２．７％よりも小さいと熱圧縮しにくくなり、４．６％よりも大きくなると熱圧縮後の反発力がなくなるため好ましくない。

また、マイクロセルポリマー層の密度は０．２４〜０．４８ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。マイクロセルポリマー層の密度が０．２４ｇ／ｃｍ³よりも小さくなると熱圧縮後の炎長の可変幅が大きくなり、０．４８ｇ／ｃｍ³よりも大きくなると堅くなって熱圧縮しにくくなるため好ましくない。

具体的には、高密度マイクロセルポリマーで、気泡直径が１０〜３００μｍの気泡を有するエーテル系ウレタンが好ましく、例えば特許第９３８５０８号（特公昭５３−８７３５号公報）に示された方法で製造することができる。

人工皮革層は連続微細多孔構造をもつポリエステル繊維にポリウレタンエラストマーを含浸させた人工皮革であることが好ましい。

マイクロセルポリマー層と人工皮革層には共にウレタン分が存在しているため、マイクロセルポリマー層と人工皮革層の接合は、例えば重ね合わせて熱圧縮することによって簡単に貼り合わせることが可能である。すなわち、マイクロセルポリマー層と人工皮革層を、あるいは人工皮革層の両面にマイクロセルポリマー層を配して３層とし、これを所望の大きさに切断し、その後熱圧縮することによって厚さ方向に圧縮し、この熱圧縮によってマイクロセルポリマー層と人工皮革層とを熱溶着によって互いに貼り付ける。この際に、マイクロセルポリマー層と人工皮革層の圧縮前の全層厚に対して厚みを２３％〜５５％の範囲で熱圧縮する。

本発明の流量調節機構に組込まれるフィルタを図面を用いて説明する。図１は熱圧縮前のフィルタの一部を示す拡大断面模式図である。図１(ａ)に示すフィルタ10は３層構造であって、マイクロセルポリマー層1aおよび1bを上下に、その間に人工皮革層２を有するものである。なお、図１(ｂ)に示すように、フィルタ10はマイクロセルポリマー層１と人工皮革層２を重ねた２層構造のものであってもよい。以下、フィルタが３層からなるものを例にとって説明する。

図２は熱圧縮前と後におけるフィルタの様子を示す拡大断面模式図である。フィルタの厚さは例えば、１ｍｍ厚の人工皮革層の両面に１ｍｍ厚のマイクロセルポリマー層を配して３層（合計厚み３ｍｍ）とした場合、この３ｍｍの厚みのフィルタシートを２．３１ｍｍ（２３％圧縮）〜１．３５ｍｍ（５５％圧縮）の厚みに熱圧縮する。その後、熱圧縮されたフィルタシートを切断し、最後に打抜いてフィルタを形成する。このフィルタは、その後ライターあるいは他の器具の弁機構内に組み込まれる。

図３は上記のようにして形成した３層構造フィルタ10が組み込まれるガスライタ−のバルブ機構を示すものである。図３に示すバルブ機構20はタンク上蓋21に配設されており、レバ−23が嵌合されたガスの開閉を行うノズル24と、このノズル24を保持し３層構造フィルタ10への圧力を調整するノズル底25が挿入され炎長調整リング26が噛合されたノズルネジ27と、ガスの流量を制御する３層構造フィルタ10とからなる。

バルブ機構20はガスが貯蔵されるタンク35に固着されたタンク上蓋21に形成された円筒状の孔部30内に螺着されている。ノズル24は円筒状を呈し軸方向中心に貫通した通孔と、この通孔に連通する横孔と、底部に前記通孔を閉塞するように固着された半球状のゴム製弁座と、略中央外周に突設したスプリング受けとからなり、ノズルネジ27を介してタンク上蓋21に取付けられている。

ノズルネジ27は下部が開放した筒状の部材で上部には歯形が全周にわたって形成され、この歯形と対応する歯形が内周に形成された炎長調整リング26がノズルネジ27の歯形と噛合して配設している。又、下部開放内には、下面が平滑で中心に軸方向に貫通した通孔が穿設された金属製ノズル底25が嵌合され、このノズル底25の内部にノズル24が弁座を下側にして遊嵌載置している。更に、ノズルネジ27の外周に螺設した雄ねじがタンク上蓋21の孔部30内周に形成した雌ねじと螺合する。

ノズル底25下端の平滑面に接触して、３層構造フィルタ10が、フィルタ保持部材を構成する釘状固定子31に載置してある。液化ガスを気化するために熱を与える役目の釘状固定子31の下端面に当接して、タンク上蓋21の孔部30を通ってタンク35内に延在する芯32と、この芯32を保持する金属製の芯ホルダ−33が配設される。芯ホルダ−33はタンク上蓋21のフランジ部34に当接して保持されるように上部につばが形成してある。

ガスライタ−を使用する際には、レバ−23を押し上げながら図示しない着火装置を作動させ、ノズル24から噴出したガスに着火する。このとき、ノズル24から噴出するガスはタンク35内に延在する芯32から吸上げられ、釘状固定子31の下面から周壁に移動しながら芯ホルダ−33と釘状固定子31による熱によって気化し、３層構造フィルタ10で流量が規制されながら、ノズル底25とスプリングに抗して引上げられた弁座との隙間を通って噴出する。

炎長調整リング26を負の方向に回動すると、ノズルネジ27が回動されてノズル底25を釘状固定子28に向けて押下げ、３層構造フィルタ10を圧縮し、これによってフィルタ内のガス流量を制限して炎を小さくすることができる。一方、炎長調整リング26を正の方向に回動すると、ノズルネジ27がタンク上蓋21から若干せり上りノズル底25を引上げ、ノズル底25で規制されていた３層構造フィルタ10に及ぼす圧縮力が弱まり、フィルタ内のガス流量が増え炎を大きくすることができる。

なお、ここでは、本発明の流量調節機構をガスライターを例にとって説明したが、本発明の流量調節機構はガスライターに限られることなく、トーチ、バーナー、ヘアカーラー等のタンク35の燃料をノズルから放出して燃焼させる器具の流量調節機構に適応することが可能である。

次に、図３に示すバルブ機構を有するガスライターを用いた３層構造フィルタの熱圧縮率と炎長との関係を図４〜図８を用いて説明する。図４は人工皮革層の元厚が１ｍｍ、マイクロセルポリマー層の１枚の元厚が０．５ｍｍの３層構造フィルタ、図５は人工皮革層の元厚が同じく１ｍｍ、マイクロセルポリマー層の１枚の元厚が０．８ｍｍの３層構造フィルタ、図６は人工皮革層の元厚が同じく１ｍｍ、マイクロセルポリマー層の１枚の元厚が１ｍｍの３層構造フィルタ、図７は人工皮革層の元厚が同じく１ｍｍ、マイクロセルポリマー層の１枚の元厚が１．２ｍｍの３層構造フィルタ、図８は人工皮革層の元厚が同じく１ｍｍ、マイクロセルポリマー層の１枚の元厚が１．５ｍｍの３層構造フィルタのそれぞれにおいて、熱圧縮率と炎長との関係を示すグラフである。

この炎長試験は上記の厚みを有するフィルタのそれぞれにおいて、熱圧縮率を２５％圧縮、３０％圧縮、３５％圧縮、４０％圧縮、４５％圧縮、５０％圧縮、５５％圧縮と変え、これをそれぞれ図３に示すガスライタ−のバルブ機構に組込み、炎長調整リングを中央位置にセットした状態で炎長が３０ｍｍとなるように調整し、熱圧縮率の変化によって最大炎長がどのように変化するかを見た試験である。ライターとして使用する際の一般的に許容される最大炎長は１２０ｍｍ程度であるため、最大炎長がこれ以下のものを実用範囲として３層構造フィルタを評価した。

図４に示す炎長試験に用いた３層構造フィルタは、マイクロセルポリマー層：人工皮革層：マイクロセルポリマー層の層厚比が０．５：１：０．５であり、この場合には熱圧縮率を低下させても最大炎長が小さくならなかった。これは３層構造フィルタにおいてマイクロセルポリマー層が占める割合が小さく、熱圧縮率を小さくした場合と熱圧縮率を大きくした場合とで、燃料ガスの透過性の可変が小さいためと考えられる。なお、熱圧縮率が２５％以下になるとマイクロセルポリマー層と人工皮革層の熱着が困難となった。従って、この場合の実用範囲は熱圧縮率が２５％〜約５３％程度であった。

図５に示す炎長試験に用いた３層構造フィルタは、マイクロセルポリマー層：人工皮革層：マイクロセルポリマー層の層厚比が０．８：１：０．８であり、この場合には熱圧縮率を低下させると、マイクロセルポリマー層に対する燃料ガスの透過性が上がって炎長が大きくなり、一方、熱圧縮率を高くすると、マイクロセルポリマー層の独立した気泡が破壊されて連通気泡となり、結果、燃料ガスの透過性が上がって炎長が大きくなった。この場合の実用範囲は熱圧縮率が約２３％〜５４％の範囲であった。

図６に示す炎長試験に用いたフィルタは、マイクロセルポリマー層：人工皮革層：マイクロセルポリマー層の層厚比は１：１：１であり、実用範囲は熱圧縮率が２２．５％〜５５％の範囲であった。

図７に示す炎長試験に用いたフィルタは、マイクロセルポリマー層：人工皮革層：マイクロセルポリマー層の層厚比は１．２：１：１．２であり、実用範囲は熱圧縮率が２３％〜５５％の範囲であった。

図８に示す炎長試験に用いたフィルタは、マイクロセルポリマー層：人工皮革層：マイクロセルポリマー層の層厚比が１．５：１：１．５であり、この場合にはライターの最大炎長として必要とされる４０ｍｍ前後しか最大炎長がなかった。これは３層構造フィルタにおいてマイクロポリマー層が占める割合が大きいために、ライターへの組込時に機械的にフィルタの厚みを変化させても燃料ガスの透過性が変化しにくかったためと考えられる。なお、マイクロポリマー層の占める割合が大きいために５０％以上には熱圧縮することができなかった。従って、この場合の実用範囲は熱圧縮率が約２８％〜４０％の範囲となった。

以上の結果から、フィルタの熱圧縮率はほぼ２３％〜５５％の範囲で有効であり、マイクロセルポリマー層：人工皮革層：マイクロセルポリマー層の熱圧縮前の層厚比は、０．８〜１．２：１：０．８〜１．２の範囲で好ましいことがわかる。

図９および図１０は、それぞれ種類が異なるマイクロセルポリマー層（ＩおよびII）を用いた、マイクロセルポリマー層：人工皮革層：マイクロセルポリマー層の層厚比が１：１：１の３層構造フィルタを１．９ｍｍまで熱圧縮した後の各層厚を、それぞれサンプル数１０で測定した結果をまとめたものである。図９および図１０に示す表から明らかなように熱圧縮後の各層厚の比はほぼ２：１：２となっていた。

図１１および図１２は、図９および図１０で熱圧縮したフィルタを図２に示すバルブ機構を有するガスライターの弁機構内に組込み、炎長調整リング26を負の方向に回動してノズルネジ27を回動し、ノズル底25を釘状固定子28に向けて押下げて３層構造フィルタを機械的に圧縮し、炎長調整リングを中央位置にセットした状態で炎長が３０ｍｍとなるように調整した後の各層厚を、それぞれサンプル数１０で測定した結果をまとめたものである。図１１および図１２から明らかなように流量調整機構に組み込まれて機械的に圧縮された後の各層厚の比はほぼ１．５：１：１．５となっていた。

図１３は本発明の流量調節機構のフィルタの炎長可変幅の経時変化を示すグラフである。流量調節機構のフィルタとしては、１ｍｍ厚の人工皮革層の両面に１ｍｍ厚のマイクロセルポリマー層を配して３層（合計厚み３ｍｍ）とし、これを１．９ｍｍまで熱圧縮したものを用いた（熱圧縮率３７％）。

経時変化は、上記それぞれのフィルタを２０本の図２に示すバルブ機構を有するガスライターの弁機構内に組込み、炎長調整リングを中央位置にセットした状態で炎長が３０ｍｍとなるように調整した後、炎長が最小となる位置、すなわち取り付けたフィルタが締め付けられた状態で５０℃の環境下において放置し、経時によって炎長がどのように変化するかを、初期、１ヶ月後、１年後に、ライターを２３±２℃の環境下で安定させた後に試験したものである。なお、図中◆は炎長調整リングを最小位置とした場合の炎長を、■は炎長調整リングを中央位置とした場合の炎長を、▲は炎長調整リングを最大位置とした場合の炎長を示している。

これによれば、本発明の流量調節機構のフィルタでは、１ヶ月放置後の炎長の可変幅の変動は小さく、ライターとして使用する際の一般的に許容される最大炎長１２０ｍｍを越えたものは１本もなかった。また、１年放置しても本発明の流量調節機構のフィルタは炎長の可変幅は小さくなるものの、実用上問題となるものは１本もなかった。

以上のように、本発明の流量調節機構のフィルタは、マイクロセルポリマー層と人工皮革層とを積層した全層厚に対して厚みを２３％〜５５％熱圧縮したものとしたので、経時的にフィルタが劣化しにくく、経時による炎の炎長変化を少なくすることが可能となる。従って、流量調節機構が弁機構内に取り付けられるライターあるいは他の器具の寿命を延ばすことが可能となる。

熱圧縮前のフィルタの一部を示す拡大断面模式図熱圧縮前と後におけるフィルタの様子を示す拡大断面模式図本発明のフィルタを備えたガスライタ−のバルブ機構の断面図マイクロセルポリマー層が０．５ｍｍの場合の３層構造フィルタの熱圧縮率と炎長との関係を示すグラフマイクロセルポリマー層が０．８ｍｍの場合の３層構造フィルタの熱圧縮率と炎長との関係を示すグラフマイクロセルポリマー層が１ｍｍの場合の３層構造フィルタの熱圧縮率と炎長との関係を示すグラフマイクロセルポリマー層が１．２ｍｍの場合の３層構造フィルタの熱圧縮率と炎長との関係を示すグラフマイクロセルポリマー層が１．５ｍｍの場合の３層構造フィルタの熱圧縮率と炎長との関係を示すグラフ層厚比が１：１：１の３層構造フィルタを１．９ｍｍまで熱圧縮した後の各層厚を示す表層厚比が１：１：１の３層構造フィルタを１．９ｍｍまで熱圧縮した後の各層厚を示す表流量調整機構に組み込まれて機械的に圧縮された後の各層厚を示す表流量調整機構に組み込まれて機械的に圧縮された後の各層厚を示す表本発明の流量調節機構のフィルタの炎長可変幅の経時変化を示すグラフ

符号の説明

１マイクロセルポリマー層
1a マイクロセルポリマー層
1b マイクロセルポリマー層
２人工皮革層
10 フィルタ
20 ガスライタ−のバルブ機構
21 タンク上蓋
23 レバー
24 ノズル
25 ノズル底
26 炎長調整リング
27 ノズルネジ
30 孔部
31 釘状固定子
32 芯
33 芯ホルダ−
34 フランジ部
35 タンク

Claims

燃料タンクとガス放出ノズルを連結する通路および該通路内に配設したフィルタを備えた流量調節機構において、
前記フィルタがマイクロセルポリマー層と連続微細多孔構造をもつ人工皮革層とを積層し、前記人工皮革層の両面に前記マイクロセルポリマー層を設け、
前記フィルタの熱圧縮前の各層厚の比が０．８〜１．２：１：０．８〜１．２で、
該積層したマイクロセルポリマー層と人工皮革層の全層厚に対して厚みを２３％〜５５％熱圧縮したものであることを特徴とする流量調節機構。
前記マイクロセルポリマー層は、エーテル系ポリウレタンからなることを特徴とする請求項１記載の流量調節機構。
前記マイクロセルポリマー層と前記人工皮革層とを熱溶着によって互いに貼り付けることを特徴とする請求項１記載の流量調節機構。
前記マイクロセルポリマー層が、高密度マイクロセルポリマーで、気泡直径が１０〜３００μｍの気泡を有するエーテル系ウレタンからなることを特徴とする請求項１記載の流量調節機構。
前記人工皮革層の両面に前記マイクロセルポリマー層を設けた前記フィルタの熱圧縮後の各層厚の比がほぼ２：１：２であることを特徴とする請求項１記載の流量調節機構。
前記マイクロセルポリマー層の圧縮残留歪が２．７〜４．６％の範囲であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の流量調節機構。
前記マイクロセルポリマー層の密度が０．２４〜０．４８ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の流量調節機構。
流量調整機構に組み込まれて機械的に圧縮された後の前記フィルタの各層厚の比がほぼ１．５：１：１．５であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の流量調節機構。