JP4964779B2 - 小型気化装置を用いた燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、液化ガスを燃料とする燃焼機器に用いられる小型の気化装置を用いた燃焼装置に関する。

液化ガスは、常温で蒸気圧があまり高くなくかつ重さ当りの発熱量が多いため、可搬式暖房器、可搬式火炎トーチ等の小型の燃焼機器の燃料として利用されている。このような燃焼機器で液化ガスを燃焼させるときには、燃焼機器のノズルから気化したガスとして噴出させ、空気を一定の割合で混合して混合気が作られ、ノズルに連なる燃焼部で燃焼が行われる。したがって、このような混合気が燃焼部に供給されないと燃焼を維持することはできない。

一方、燃焼機器が可搬式であるため、燃焼機器が様々な向き乃至角度の姿勢で燃焼が行われ、液化ガスボンベもそれに応じて傾けられかり、倒立したりする。すると液化ガスが液体のままノズルに到達してノズルから噴出してしまうことが起こることがある。こうなると、吸引される空気とガスの混合比が大幅に狂ってしまい混合気が濃くなり過ぎて不完全燃焼が起こり、したがって正常な燃焼を維持することができない。

このような問題を解決するものとして、液化ガスボンベ内に多孔質材料を充填して液化ガスをそれに吸着させておくことが知られている。それによれば、液化ガスは、多孔質材料の毛細管作用でボンベから流出するから、ボンベの姿勢に関係なく液化ガスが液状のまま流出することはない。

しかしながら、多孔質材料の充填により、ボンベに充填されるべき液化ガスの量は、その分だけ少なくなり、またボンベの製造コストが高くなる等の欠点があった。そこでこれらの点を改善すべく、下記特許文献に示す気化装置が既に知られている。

ガスボンベを傾け又は逆さにして長時間使用するときに起こる液状ガスのままでの燃焼機器のノズルへの到達を防止する対策が引用文献１及び２に開示されている。引用文献１に開示された装置は、液化ガスボンベと燃焼機器との間に気化室を設け、気化室から燃焼機器のノズルに至るガス供給パイプの一部を燃焼部の前に臨ませ、その部分を火炎で直接焙って、ガス供給パイプ中の液状ガスを加熱によって気化させるようになっている。特許文献２に開示された装置は、ガス供給パイプが液化ガスボンベから直接燃焼機器のノズルに至るようにし、その一部を、特許文献１の場合と同様に燃焼部の前に臨ませて、その部分を火炎で直接焙って、ガス供給パイプ中の液状ガスを加熱によって気化させるものである。いずれの場合にも、燃焼機器のノズルから気化したガスのみを常時噴出させる点で優れているが、加熱のためのガス供給パイプを設けるなど構造が複雑になる欠点があった。

実公平５−４７９３６号公報 実公平６−１６２６７号公報

本発明の目的は、上述のような液化ガスの加熱に必要なガス供給パイプを設けることなく、ガス燃焼機器乃至液化ガスボンベがどのような角度で使用されても、燃焼機器のノズルヘ気化したガスを安定した圧力で供給し続けることができる小型の気化装置を用いた燃焼装置を提供しようとするものである。

本発明の上記の目的は、液化ガスボンベと燃焼部を有する燃焼機器との間に配設された供給パイプと、前記供給パイプに配置された、前記燃焼機器の燃焼部からの熱の伝達により液化ガスボンベの温度よりも高くなるようにして液化ガスを気化するための気化器、及び気化したガスの圧力を調整するための、気化器の下流の圧力調整器と、前記気化器の上流で、前記供給パイプに設けられた、気化器への過剰な液化ガスの流入を防止するための逆止弁と、を有し、気化器は、燃焼機器の燃焼部から熱が伝達されるように燃焼部に熱的に接触して設けられた気化器本体を有し、該気化器本体は、その熱により液化ガスを気化させるための気化室を構成し、且つ入口部及び内部に配置された出口部を有するハウジングを含み、前記逆止弁は、ハウジングの入口部に設けられたＯリングからなる弁座と、弁座に着座したり離れたりして入口部を開閉するためのボール弁と、該ボール弁を弁座に向かって付勢するためのコイルスプリングと、からなる、燃焼装置を提供することによって達成される。

（作用）
本発明によれば、液化ガスボンベの液状ガスが供給パイプ内を通って逆止弁を経て気化器に供給されるが、この気化器には燃焼機器の燃焼部の熱が伝達され、定常状態において液化ガスボンベより温度が常に高くなっているので、気化器の気化室に滞留された液状ガスは気化される。この状態になると液化ガスの蒸気圧も気化器内の方が高くなり、逆止弁の働きで弁が閉じ、気化器から液化ガスボンベへの逆流はなくなる。そして気化器が第二のボンベの役割を果たし、燃焼部にノズルを経て気化したガスを供給しつづけるが、気化器内の液化ガスが全て気化すると内部の蒸気圧が、液化ガスボンベ内の蒸気圧以下に下がると、逆止弁が開いて液状の液化ガスが気化器の内部に供給され、再び気化が行われる。これを繰り返すことにより、液状の液化ガスを気化させて燃焼機器に供給できる。さらに圧力調整器は、気化器内で気化されたガスの圧力が脈動するのを防ぐことができ、安定的にガスを燃焼させることができる。

以下、本発明による燃焼装置の原理を示す図１を参照して説明する。図中、１は液化ガスボンベ、１Ａはその吐出口、２はボンベから燃焼機器Ｂに至る供給パイプ、Ｅは、ボンベの下流で供給パイプに設けられ、図３に示す逆止弁Ｖを内蔵した気化器であって、燃焼機器の熱Ｈが伝達されるように燃焼機器Ｂに熱的に接して配置される。Ｐは、気化器Ｅと燃焼機器Ｂの間で供給パイプに設けられた圧力調整器である。逆止弁Ｖは、気化器に内蔵されない別個のものであってもよい。

図３は、本発明の燃焼装置に使用される気化器Ｅの詳細を示す図であって、気化器Ｅは、ボンベの下流で供給パイプ２に結合され、内部に気化室６Ａを構成するハウジングからなる気化器本体６を含む。逆止弁Ｖは、ハウジングの内部に配置されていて、ハウジングの気化室の入口部２Ｂに配置且つ固着された、Ｏリング７からなる弁座と、ボール弁８と、該ボール弁８を常にＯリングに押付けるためのコイルスプリング９と、からなる。供給パイプの燃焼機器側の端部分２Ｃがハウジングの気化室６Ａの中へ延びていて出口部を構成している。この構成により、液状の液化ガスが直接端部分２Ｃから流出しないよう気化室に一時的に滞留させることができる。

この例の場合、逆止弁Ｖが気化器Ｅに組み込まれて単一ユニットとなっているため、全体をコンパクト化して取扱性を高めているが、逆止弁Ｖと気化器Ｅをそれぞれ別体に構成しても同様の機能を果たすことができる。

また気化器Ｅは、上記の実施形態におけると同様に、液状の液化ガスを内部に滞留させるために、供給パイプ２の一部をコイル状にあるいは蛇腹上に形成しこものでもよい。

先ず、始動に当たって、ガスボンベの弁を開くと、気体状の液化ガスは、ガスボンベから供給パイプを通って逆止弁Ｖに達し、気体状の液化ガスの圧力により逆止弁を開き、気化器Ｅ、圧力調整器Ｐを経て燃焼機器のノズルに至り、燃焼部で点火器（図示せず）により着火する。暫くすると燃焼部がその火炎により自身加熱されるため、その熱が気化器に伝達されることになる。もしこの時何らかの理由で、ガスボンベが傾けられると、液化ガスボンベから供給パイプ２を通って気化器Ｅの気化室６Ａに供給された液状液化ガスは、気化器Ｅの気化室６Ａがある程度の内部容積を有しているため、一時ここに滞留する。すると加熱部から伝えられた熱Ｈにより液状液化ガスが気化する。なお気化に要する温度としては、使用する条件にもよるが、ガスボンベより１０℃〜数十℃程度、通常２０〜３０℃程度高ければよく、この程度の温度差であれば着火して短時間で到達するため、液化ガスボンベ１がどのような向きにあるかを意識する必要はない。ただし特に低温時の始動では、液化ガスボンベ１の吐出口１Ａを一時的に上向きとなるようにする必要がある。また上向きにできない場合は、気化器Ｅの稼動中常に高温になるようにしておくことが好ましい。

気化器Ｅの気化室６Ａ内で液化ガスが気化し始めると、液化ガスの蒸気圧は気化器Ｅ側が高くなるため、逆止弁Ｖが閉じて気化器Ｅから液化ガスボンベ１への逆流が防止される。このとき気化器Ｅは、あたかも第二のガスボンベの役割を果たし、燃焼機器へガスを供給し続けることとなるが、気化器Ｅの気化室６Ａ内の液状液化ガスが全て気化すると、内部の蒸気圧は下降し、液化ガスボンベ１の蒸気圧以下になると、逆止弁Ｖが再び開き、液状液化ガスが気化器Ｅに流入すると、内部の蒸気圧は急上昇史、逆止弁は閉じる。これを繰り返すことにより、液状液化ガスを強制気化させることができる。このままの状態では、気化したガスの圧力に脈動が生じ、ガスノズル３へのガスの圧力が変動し、それによりガス吐出量が変動する。気化器Ｅと燃焼機器置の間に配設された圧力調整器Ｐはこのような圧力変動をなだらかにすることができる。即ち、調圧された一定の圧力のガスを燃焼器側（二次側）に供給することができ、二次側の圧力は、圧力調整器ＰのツマミＰ’により任意に変えることで、ガスノズル３からのガス噴出量を変えることもできる。

図２は、本発明による燃焼装置をトーチ型バーナに適用した実施形態を示す。バーナは、液化ガスボンベに装着さるようになった燃焼機器であるバーナ本体Ｄを有する。供給パイプ２がボンベとバーナとの間に延びていて、該供給パイプ２に気化器Ｅと圧力調整器Ｐが配置されている。気化器Ｅはバーナ本体Ｄからの熱が直接伝達されるようにバーナ本体に接して取り付けられ、圧力調整器Ｐはバーナ本体Ｄからの熱があまり伝達されないように間隔を隔ててそれに取り付けられている。バーナ本体Ｄは、供給パイプ２に連なり、燃焼部即ちバーナ部分１１に至るガス通路１０と、該ガス通路に設けられたガスノズル３と、を有している。ガスノズル３からガスが噴出すると、バーナ本体に大気と連通して設けられた吸気孔４から空気を吸引して混合気を作り、着火するとバーナ部分１１で火炎５を形成する。図中Ｇは、通路１０中を気化したガスの進む方向を示している。

気化器Ｅは、気化器本体６が５０℃〜６０℃程度に加熱される本体の箇所に設置するのがよく、この程度の温度でＬＰＧの気化は十分に行われ、かつ内部のゴム製のＯリング７を傷めるようなこともない。

バーナ本体乃至液化ガスボンベ１が傾けられたとき、液状液化ガスは供給パイプ２を通り、気化器Ｅの入口まで達している。そして上述したように気化器Ｅ内の圧力が下がり液化ガスボンベ１の圧力との差圧が、ボール弁８を押し開く力より僅かに上回ると、液状液化ガスが気化室６Ａに供給される。気化器Ｅは既に加熱されていて液状液化ガスはすぐに気化され、液化ガスボンベ１の内圧より高くなるため、ボール弁８は閉じられ液状液化ガスの流入は止められる。

なおこの例はピアンバーナと称されるトーチ式ガスバーナの例であるが、バーナ１１からは円錐形の火炎５とその裾に袖火１２を備え、どのような傾きでも円錐形の火炎５を維持することができる。このような燃焼装置に本発明の気化器Ｅを搭載することで、燃焼装置を液化ガスボンベ１の傾きや角度を気にせずに自由に使用できる。

上記の例に示したトーチ式ガスバーナは、その使用目的から頻繁に点火、消火が繰返されることが多いので、消火してしばらくすると気化器は所定温度以下になることがありうる。このような状態になると、再点火してガスバーナーを使用する際には、気化器が所定温度に達するまでは、傾けた使用ができない不便が生じてしまう。この点を解消するためには、気化器本体６に蓄熱体を密着させておくが好ましい。これにより消化時にも蓄熱体から熱が供給されために直ぐに温度は下がらず、再点火後直ぐに傾けて使用ができて便利である。この蓄熱体としては、熱容量の大きな銅などの金属、重さを軽くしたいときには物質の相変化時の潜熱を利用する例えばワックスや低融点プラスチックを材料とするものを用いることができる。

また、気化器は燃焼熱により所定温度に達しているときに液化ガスの気化機能を発揮するので、使用者が外部からこの温度を目視等で確認できるように、所定温度で色が変化したり、文字が浮き出る液晶を用いたシールを気化器本体６に貼っておくと便利である。特にこのようなシールは、トーチ式ガスバーナなどでは有効であるが、その他の燃焼装置の場合にも適用することができる。

図４は本発明による燃焼装置を適用した別の実施形態である携帯式熱伝達装置を示している。

携帯式熱伝達装置Ｔは、内部に液化ガスボンベ１を備え、さらにガスノズル、空気吸引エゼクター及びガス・空気を混合させるための管をもつ混合気発生部１３と、その混合気を燃焼させる燃焼部１４と、この熱を液体Ｗに伝えかつ柔軟な配管１６を通して外部熱負荷Ｌに循環させるための液体循環機１５を備えており、小型・軽量であるために防寒服や膝掛け等に装着して使用するものである。

このような用途に供される装置は、必然的に様々な向きに傾いた状態で使用されるので、液化ガスボンベの液状液化ガスがそのままガスノズルに供給される危険性が高いといえる。これを防ぐためにこの実施例では、気化器Ｅを燃焼機器の燃焼部１４近傍に設置し、さらにこの気化器Ｅと燃焼部１４との間に、圧力を調整するためのツマミＰ’を有する圧力調整器Ｐを設け、混合気発生部１３を経てガスノズルへ一定圧力のガス状液化ガスが供給されるようになっている。図中１７は断熱層で、燃焼部１４からの熱が直接ＬＰＧボンベ１に伝わらないようにするもので、このように常に液化ガスボンベ１を気化器Ｅより低温に保っておくことが好ましい。なおこの例に用いられる燃焼部１４は、火炎燃焼方式或いは触媒燃焼方式のものが使用できる。

本発明の燃焼装置の原理を示す概略図である。 本発明の燃焼装置の原理をトーチ型バーナに適用した実施形態を示す一部断面側面図である。 本発明の燃焼装置に用いられる気化器の断面図である。 本発明の燃焼装置を携帯式熱伝達装置に適用した実施形態の概略図である。

符号の説明

Ｖ 逆止弁
Ｅ 気化器
Ｂ 燃焼機器
Ｐ 圧力調整器
１ 液化ガスボンベ
２ 供給パイプ
３ ノズル
Ｄ バーナ本体
１１ バーナ部又は燃焼部
１４ 燃焼部
Ｔ 携帯式熱伝達装置
Ｌ 外部の熱負荷
７ Ｏリング
８ ボール弁
９ スプリング

Claims (1)

1. 液化ガスボンベと燃焼部を有する燃焼機器との間に配設された供給パイプと、該供給パイプに配置された、前記燃焼機器の燃焼部からの熱の伝達により液化ガスボンベの温度よりも高くなるようにして液化ガスを気化するための気化器、及び気化したガスの圧力を調整するための、気化器の下流の圧力調整器と、前記気化器の上流で、前記供給パイプに設けられた、気化器への過剰な液化ガスの流入を防止するための逆止弁とを含み、前記気化器は、燃焼機器の燃焼部から熱が伝達されるように燃焼部に熱的に接触して設けられた気化器本体を有し、該気化器本体は、その熱により液化ガスを気化させるための気化室を構成し、且つ入口部及び内部に位置した出口部を有するハウジングを含み、前記逆止弁は、ハウジングの入口部に設けられたＯリングからなる弁座と、弁座に着座したり離れたりして入口部を開閉するためのボール弁と、該ボール弁を弁座に向かって付勢するためのコイルスプリングと、からなる、燃焼装置。

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