JPH0798122A - 点火用ヒータを利用した口火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 口火ガス消費量を無駄に増やすこと無しに、
細く且非常に長いジェット状の燃焼炎を発生させること
が出来る口火装置を提供すること。 【構成】 口火用ヒータ１とガスノズル２と外筒５とホ
ルダ４とから成る口火装置であって、点火用ヒータ１は
先端近傍に発熱部１２を有し、ガスノズル２は後端から
先端にかけて管径が減少する管体２１を有し、該管体２
１は後端に供給口を、最先端に主開口２２を、最先端よ
りやや後方の一側面に小径の副開口２３を有し、該副開
口２３は点火用ヒータ１の発熱部１２に略対面し、外筒
５は点火用ヒータ１とガスノズル２とホルダ４とを内部
に収容すると共に、ホルダ４よりも若干前方位置に空気
取入口兼断熱部６を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願の発明は、点火用ヒータ
を利用したガスバーナ、特に、都市ガスを使用する大型
の業務用ガスバーナに点火するための、点火用ヒータを
利用した口火装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス状燃料を使用するガスバーナに電気
的に点火するための手段としては、電気的な火花を利用
した点火器が、最先に開発された。電気的な火花による
ガス点火器は、小型高性能の故に、広範に普及してい
る。しかしながら、電気的な火花には電気的なノイズが
伴なっているが故に、場合によっては、近くの電子機器
の制御系統を狂わせる虞がある。又、鍋からの吹きこぼ
れ等に起因して、火花の発生が困難になる虞もある。

【０００３】電気的な火花を利用せず、従って電気的ノ
イズを発生しない点火器としては、電熱を利用する点火
器が、その後に開発され、部分的に普及している。電熱
を利用するガス点火器としては、点火用セラミックヒー
タが推奨されている。耐久性や機械的強度において優れ
ているからである。点火用セラミックヒータを使用した
従来のガス点火器にあっては、口火ガス流を、直接無媒
介的に、点火用セラミックヒータに吹きつけていた。使
用されたガス燃料は、プロパンガスであった。また、点
火用セラミックヒータを、ガスバーナのガス出口に、遮
蔽物無しに直接配置していた。

【０００４】

【従来技術の問題点】点火用セラミックヒータを連続的
に使用する場合には、実用上の温度上限値の目安は、約
１，１００°Ｃである（図６参照）。一方、都市ガス
は、ガスバーナにおいて、最も使用率が高い燃料である
が、その安定着火温度の目安は、約７００°Ｃである。
数字だけで比較すると、点火用セラミックヒータが赤熱
状態に達した後に、都市ガス流を吹きつければ、直ちに
着火しそうにも思えるのであるが、実際には決して然う
ではない。点火用セラミックヒータは、熱容量が小さい
ため、都市ガス流を吹きつけた途端に、発熱温度が低下
して都市ガスの着火温度点以下となり、従って点火出来
ない状態となる。かてて加えて、周囲の空気の移動もま
たセラミックヒータの熱を奪って、その温度低下を助長
する。

【０００５】点火用セラミックヒータの温度低下を防止
するための初歩的な処方箋として、一応二つのことが考
えられる。都市ガスの吹出量を絞ることと、印加電圧を
上昇させることとである。然しながら、セラミックヒー
タの温度低下を防ごうとして、都市ガスの吹出量を絞っ
てしまうと、口火燃焼炎が小さくかつ短くなり、従って
ガスバーナへの火炎の伝播効果が悪くなったり、滅火し
易くなったりする。それ故、都市ガスの吹出量を絞る様
なことは、実用的でない。また、点火用セラミックヒー
タの発熱温度を上げようとして、印加電圧を上昇させる
と、電源回路の複雑化や、ヒータ寿命の低下を来す。そ
れ故、印加電圧を上昇させる様なこともまた、実用的で
ない。結局、点火用セラミックヒータを内蔵したガスバ
ーナ乃至ガスバーナ点火用口火装置にあっては、非常に
長い噴流状の燃焼炎を発生させることは不可能であった
のである。

【０００６】

【発明の目的】それ故、この出願の発明の第１の目的
は、口火ガス消費量を無駄に増やすこと無しに、ホソク
且非常に長いジェット状の燃焼炎を発生させることが出
来る口火装置を提供することにある。この出願の発明の
第２の目的は、点火用ヒータから散逸する放射熱を反射
回収し、点火用ヒータの放射冷却を防止し、以って、口
火ガスへの着火を安定確実にした口火装置を提供するこ
とにある。この出願の発明の第３の目的は、鍋からの吹
きこぼれ等による口火の自然消火乃至着火不能化を防止
したガスバーナ点火用口火装置を提供することにある。

【０００７】この出願の発明の第４の目的は、口火用ヒ
ータの外気による冷却や、強風等による自然消火を防止
した口火装置を提供することにある。この出願の発明の
第５の目的は、後方への熱伝導を阻止し、保持部や電気
回路部品に悪影響を与えない様にした口火装置を提供す
ることにある。この出願の発明の第６の目的は、点火用
ヒータの定格範囲外使用や、口火ガス量の減少や、コス
トアップ無しに、上記の諸目的を達成した口火装置を提
供することにある。この出願の発明の第７の目的は、口
火ガス消費量を無駄に増やすこと無しに、細く且非常に
長いジェット状の燃焼炎を発生させることが出来るガス
バーナを提供することにある。この出願の発明のその余
の目的は、実施例に関連して説明される。

【０００８】

【目的を達成するための手段】上記の諸問題を解決し且
上記の諸目的を達成するため、この出願の発明による口
火装置は、口火用ヒータ１とガスノズル２と外筒５とホ
ルダ４とを利用する。点火用ヒータ１は、縦長形状を成
し、先端近傍に発熱部１２を有し、ガスノズル２は、後
端から先端にかけて管径が単調若しくは非単調に減少す
る管体２１を有し、該管体２１は、後端に供給口を、最
先端に主ガス流形成用の主開口２２を、最先端よりやや
後方の一側面に副ガス流形成用の小径の副開口２３を有
し、ガスノズル２と点火用ヒータ１とは、小間隔をおい
て、略平行に配置すると共に、ガスノズル２の副開口２
３は、点火用ヒータ１の発熱部１２に略対面させ、外筒
５は、点火用ヒータ１と、ガスノズル２と、ホルダ４と
を内部に収容すると共に、ホルダ４よりも若干前方位置
に、全周に亙って略一様に分布する複数個の穿孔から成
る空気取入口兼断熱部６を有し、点火用ヒータ１とガス
ノズル２とはそれぞれ、外筒５の中心軸線に関して略線
対称な二つの線上に配設し、外筒５の内面は、点火用ヒ
ータ１からの放射熱を良好に反射する性質を有し、ホル
ダ４は、点火用ヒータ１と、ガスノズル２と、外筒５と
の間の空間的位置関係を固定する。

【０００９】

【作用】ガスノズル２の後端の供給口に供給されたガス
流は、大部分が高速の主ガス流に変換され、最先端の主
開口２２から噴出して、高速のジェットガス流となる。
小部分が副開口２３において分流し、横方向に漏出して
低速の副ガス流となる。低速の副ガス流は、点火用ヒー
タ１の発熱部に至って加熱され、確実に点火される。外
筒５の内部の空気は、副ガス流の燃焼によって消費さ
れ、又高速のジェットガス流に引きずられて前方から排
出される。外筒５の内部に、新しい空気が、空気取入口
兼断熱部６から流入する。副ガス流の燃焼炎は、ジェッ
トガス流に到達し、これに点火する。高速ジェットガス
流の燃焼炎は、太さが殆ど増大することなしに、非常に
長く且遠くまで伸びる。

【００１０】点火用ヒータ１から放射された熱エネルギ
は、一部は副ガス流及びガスノズル先端部を加熱し、一
部は外筒５の内壁に到達し、その又一部は外筒５を加熱
し、一部は反射される。外筒５から反射され、又放射さ
れた熱エネルギは、一部はガスノズル先端部を加熱し、
一部は点火用ヒータ１を加熱し、残りの一部は再び外筒
５の内壁に到達する。外気の動きは、外筒５によって遮
蔽されるから、副ガス流の燃焼を妨げることはない。副
ガス流の着火及び燃焼は、副ガス流が低速であり、外筒
５の内壁からの反射熱が利用され、外気の動きが遮蔽さ
れることによって、安定確実となる。外筒５の先端に蓄
積された熱エネルギは、空気取入口兼断熱部６によって
遮断されるから、外筒５の後方及びホルダ４に伝導する
恐れはない。

【００１１】

【実施例】この出願の発明の第１の実施例について説明
する。先ず、部分構成及び部分動作について説明する。
図１は、第１の実施例の口火装置の縦断面図であり、図
２は、その正面図（口火装置を吹出口方向から見た図）
である。図１〜２において、１は点火用セラミックヒー
タ、２はガスノズル、４は耐熱性ホルダ、５は外筒、６
は空気取入口兼断熱部、７は止めねじである。そして、
８はガス流の供給部、９は吹出部である。

【００１２】図３は、この実施例におけるガスノズル部
分の縦断面図である。ガスノズル２は、管体２１から成
る。管体２１は、段差加工を施され、段階的に変化せし
められたｎ段階構造（ｎはｎ≧２を満たす自然数），例
えば３段階構造をなす。ガスノズルの供給部側直径と吹
出部側直径との比は、例えば３対１とする。ガスノズル
２の最先端部の開口２２は、主ガス流を吐出するため
の、主開口である。最先端部よりやや後方の一側面に形
成した小径の開口（例えば切欠）２３は、副開口であ
る。

【００１３】３段階構造の管体２１の内部では、各段差
部に、図３の様に、渦流１０が発生する。この渦流１０
は、エアーベアリングの役目を果たし、ガス流の流体抵
抗を軽減する。ガス流供給部８側のガス圧は、吹出部９
側の流速に、効率よく変換される。即ち、ガスノズル２
の内部のガス流は、吹出部９に近づくにつれて、益々高
速となる。ガス流の大部分は、管軸に即して直進し、最
先端の主開口２２から噴出して、ジェットガス流とな
る。管内のガス流の小部分は、副開口２３に分流し、こ
こから横方向に、比較的低速で流出する。

【００１４】図５は、この実施例に使用する点火用セラ
ミックヒータの分解斜視図である。点火用セラミックヒ
ータ１の内部構造は、図５の分解斜視図から窺知される
様に、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）の粉末にバインダを加
え、縦長幅狭肉薄の板状成形体１１を形成し、この成形
体１１の一表面に抵抗体１２〜１３をプリントし、その
上から別の成形体１４を重ね合わせ、ホットプレス成形
法で高温にて一体成形させてなるものである。抵抗体１
２は、最先端部よりやや後方の領域にプリントされ、発
熱部として機能する。発熱部以外の抵抗体１３は、主に
導電部として機能する。抵抗体１３は、メタライズ部１
５を介して、外部導線が接続される。図６は、上記点火
用セラミックヒータの温度分布特性の一例を示す図であ
る。点火用セラミックヒータ１の温度分布特性曲線は、
図５に示す通り、前記発熱部１２において最大となる。

【００１５】外筒５の略中間点には、空気取入口兼断熱
部６が形成される。空気取入口兼断熱部６は、ｍ（ｍは
自然数）個の丸孔６１，６１，…から構成される。ｍ個
の丸孔６１，６１，…は、外筒５を取り巻く一の円周上
に、略等間隔をなして、配列される。丸孔６１は、二つ
の機能を発揮する。第１の機能は、燃焼に必要な空気を
取入れるための、空気取入口としての機能である。第２
の機能は、外筒先端部の高熱が外筒後方に伝播すること
を防止するための、断熱部としての機能である。空気取
入口兼断熱部６の後方には、ねじ孔が穿設される。

【００１６】次に、全体構成について説明する。ガスノ
ズル１の副開口２３と点火用セラミックヒータ１の発熱
部１２とは、適宜の間隔をおいて、相対向せしめられ
る。ガスノズル１と点火用セラミックヒータ１とは、ほ
ぼ平行に配置され、かつホルグ４内に耐熱性充填材で固
定される。ガスノズル１の最後端部には、ガス供給部
（例えば都市ガス用の配管乃至ホース）（図示しな
い。）が接続される。点火用セラミックヒータ１最後端
部には、外部導線が接続される。耐熱性ホルダ４は、点
火用セラミックヒータ１及びガスノズル２と共に、外筒
５の後方からその内部に嵌合挿入され、空気取入口兼断
熱部６の手前で、止めねじ７によって、固定される。点
火用セラミックヒータ１とガスノズル２とは、外筒４の
軸線に関して、図２の様に、略軸対称に配置される。

【００１７】最後に、全体動作について説明する。ガス
ノズル１にガス流を供給すると、最先端の主開口１２か
ら、高速のジェットガス流（主ガス流）が噴出し、最先
端よりやや後方の副開口１３から、相対的に低速の副ガ
ス流が噴出する。外筒５内の空気は、高速のジェットガ
ス流に引きずられて、外部に排出されるために、外筒５
の内部の気圧が低下し、負圧となる。ガス流の燃焼に必
要な空気は、外筒５の空気取入口兼断熱部６から流入
し、外筒５の内部を経て、副ガス流乃至主ガス流に到達
する。

【００１８】副ガス流は、燃焼用の空気と共に、点火用
セラミックヒータ１の発熱部１２に衝突し、加熱され、
点火される。副ガス流の燃焼炎は、主開口２２から噴出
してなるジェットガス流の一表面に伝播する。高速のジ
ェットガス流は、一部は主開口２２の近傍で燃焼される
が、他の一部は、遠方迄到達した後、燃焼される。即
ち、ジェットガス流の燃焼炎は、図８の如く、太さがあ
まり増大することなく、非常に遠くまで伸びる。都市ガ
スを用いた場合の炎の長さは７０〜１００ｃｍにも達す
る。

【００１９】ガスノズル２の段階構造の効果を確認する
ために、供給部８から吹出部９までの管径が、単調に変
化するものと、３段階に変化するものとを用意して、対
比実験を行った。その結果、管径が３段階に変化するも
のは、管径が単調に変化するものに比べて、燃焼炎の長
さが約１０％伸びた。原因は、管径が３段階に変化する
ものは、管径が連続的に変化するものに比べて、ジェッ
トガス流が、より高速になっていることにある。３段階
構造の管体２１からのジェットガス流が、より高速にな
る理由は、前述の通りである。

【００２０】第２の実施例について説明する。第２の実
施例におけるガスノズル２の菅体２１は、供給側の口径
よりも吹出し側の口径が小さくなっている事に変りはな
いが、途中にｍ個の膨大部を有している事を特徴とする
その他の構成は、第１の実施例と同様である。

【００２１】第３の実施例について説明する。第３の実
施例に使用したガスノズル２の菅体２１は、管径が、供
給部側から吹出部側に近づくにつれて、単調に減少する
ものである。その他の構成は、第１の実施例と同様であ
る。第３の実施例は、他の実施例に比べて、製造コスト
が低廉である。

【００２２】この出願の応用例について説明する。図７
は、この出願の発明の一応用例を示す図である。図７に
おいて、Ｂは大型の業務用ガスバーナであって、多数の
単位バーナｂ，ｂ，…が面状に配列されてなるものであ
る。５はこの出願の発明のガスバーナ点火用口火装置の
外管であって、業務用ガスバーナＢの一側若しくは両側
に配置される。Ｆはジェット状に細く且長く伸びた燃焼
炎である。上記の応用例によれば、一側若しくは両側の
ガスバーナ点火用口火装置に点火するだけで、業務用ガ
スバーナＢの各個の単位バーナに、一気に点火すること
ができる。大型の業務用ガスバーナＢにおいては、開栓
後中央部への火の回りが遅れるときは、燃焼出来ずに滞
留したガスが一気に燃焼して、ボンという爆発音を発す
ることになるが、上記の応用例によれば、そのような恐
れは全くない。

【００２３】その他の応用例について説明する。この出
願の発明による口火装置は、ガスバーナ以外の燃焼手
段、例えば製炭用乃至窯業用の薪に対する点火手段とし
て利用することが出来る。この出願の発明による装置
は、それ自体、加熱装置として使用することが出来る。
例えば、木材表面への焦げ目つけ手段として利用するこ
とが出来る。

【００２４】

【発明の効果】この出願の発明は、点火用セラミックヒ
ータとガスノズル（口火ノズル）を、共に外筒内に収容
したことにより、外部から気流が吹きつけても、点火用
セラミックヒータの温度は、殆ど低下しなくなった。副
ガス流は、安定確実に燃焼する事が出来る。このため、
点火用セラミックヒータの使用範囲を定格範囲内に留め
ても、安定確実に着火することが出来る。燃焼ガスの全
量を点火用セラミックヒータの表面に直接当てずに、先
ず少量の副ガス流を点火用セラミックヒータの表面に当
てて着火せしめ、続いてその燃焼炎がガスノズル先端か
ら吹き出す主ガス流に点火する様にしたため、ヒーター
の急激な温度低下が無くなり、着火の確実性が増すと共
にヒーター容量を小さくすることが出来、小型化・低消
費電力化が可能になった。

【００２５】点火用セラミックヒータとガスノズルと
を、外筒の軸線を対象軸として、軸対称に配設し、点火
用セラミックヒータからの放射熱のうち、副ガス流の加
熱に直接使用されなかった放射熱を、外筒の内壁で反射
させ、ガスノズル先端近傍の余熱や、点火用セラミック
ヒータの加熱に利用出来る様にしたから、着火の確実性
が増すと共に、ヒータ容量を小さくする事が出来、又、
小型化・低消費電力化が可能になった。ガスノズルの管
内に段差を設けて、管内に渦流を発生させ、その上をガ
ス流が滑りながら流れる様にした事により、ジェットガ
ス流が高速となり、従って、ガス燃焼炎が、少ないガス
消費量で、細くしかも長く伸びる様になった。

【００２６】点火用セラミックヒータとガスノズルとを
外筒内に収容したから、上部からの吹きこぼれやゴミ等
がヒータやガスノズルに付着する事がなくなった。メン
テナンスが容易になり耐久性・信頼性が増加した。外管
に、ｍ個の丸孔からなる空気取入口兼断熱部を設けたか
ら、外管を経る熱伝導が抑制され、流入空気によってガ
スノズル基部や外管内壁が冷却され、両効果があいまっ
て、ホルダ及び供給部側への不要な熱が伝わりにくくな
った 。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の口火装置の縦断面図である。

【図２】第１の実施例の口火装置の正面図（吹出口方向
から見た図）である。

【図３】第１の実施例におけるガスノズル部分の縦断面
図である。

【図４】第２の実施例におけるガスノズル部分の動作断
面図である。

【図５】点火用セラミックヒータの分解斜視図である。

【図６】点火用セラミックヒータの温度分布特性の一例
を示す図である。

【図７】この出願の発明の一応用例を示す図である。

【符号の説明】

１ 点火用セラミックヒータ １１ 板状成形体 １２ 発熱部（抵抗体） １３ 導電部（抵抗体） １４ 板状成形体 １５ メタライズ部 ２ ガスノズル ２１ 管体 ２２ 主開口 ２３ 副開口（切欠） ４ ホルダ ５ 外筒 ６ 空気取入口兼断熱部 ７ 止めねじ ８ 供給部 ９ 吹出部 １０ 渦流 Ｆ 炎

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火用ヒータ（１）と、ガスノズル
   （２）と、ホルダ（４）と、外筒（５）とを有し、 上記点火用ヒータ（１）は、縦長形状を成し、先端近傍
   に発熱部（１２）を有し、 上記ガスノズル（２）は、後端から先端にかけて管径が
   単調若しくは非単調に減少する管体（２１）を有し、該
   管体（２１）は、後端に供給口を、最先端に主ガス流形
   成用の主開口（２２）を、最先端よりやや後方の一側面
   に副ガス流形成用の小径の副開口（２３）を有し、 上記ガスノズル（２）と上記点火用ヒータ（１）とは、
   小間隔をおいて、略平行に配置するとともに、上記ガス
   ノズル（２）の上記副開口（２３）は、上記点火用ヒー
   タ（１）の上記発熱部（１２）に略対面させ、 上記外筒（５）は、上記点火用ヒータ（１）と、上記ガ
   スノズル（２）と、上記ホルダ（４）とを内部に収容す
   ると共に、ホルダ（４）よりも若干前方位置に、全周に
   亙って略一様に分布する複数個の穿孔から成る空気取入
   口兼断熱部を有し、 上記点火用ヒータ（１）と上記ガスノズル（２）とはそ
   れぞれ、上記外筒（５）の中心軸線に関して略線対称な
   二つの線上に配設し、 上記外筒（５）の内面は、上記点火用ヒータ（１）から
   の放射熱を良好に反射する性質を有し、かつ、 上記ホルダ（４）は、上記点火用ヒータ（１）と、上記
   ガスノズル（２）と、上記外筒（５）との間の空間的位
   置関係を固定する点火用ヒータを利用した口火装置。
2. 【請求項２】 前記ガスノズル（２）の管体（２１）
   は、管径が段階的に減少する請求項１記載の点火用ヒー
   タを利用した口火装置。
3. 【請求項３】 前記ガスノズル（２）の管体（２１）
   は、中間に膨大部を有する請求項１記載の点火用ヒータ
   を利用した口火装置。
4. 【請求項４】 前記ガスノズル（２）の管体（２１）
   は、管径が連続的に減少する請求項１記載の点火用ヒー
   タを利用した口火装置。