JPS6367608B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はプロパン・ブタン等の常温で気体であ
る液化燃料（以下LPGと称す）を熱源とした主
として携帯用の一般家庭用燃焼装置に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 従来、主として携帯して使用し熱源を必要とす
る機器のエネルギー源としては、電気・ガス・石
油・ベンジン・固型燃料等が用いられているが次
のような問題点があつた。

電気をエネルギー源として使用するものは、家
庭の屋内や電源のある所でしか使用できず、しか
も電源コードが必要であり不便であつた。またコ
ードレスにするため電池を熱源として使用するに
は、消費電力が大きいため電池の重量が大きくな
つたり、電気容量が不足したりするという問題点
があつた。

ガスをエネルギー源として使用するものは、都
市ガスや家庭用LPGボンベよりホースを使用し
て器具に燃料ガスを供給する必要があり、ホース
があるために取扱いが不便であつた。

石油をエネルギー源として使用する石油ストー
ブや正油コンロは、着火時や消火時に炭化水素に
よる特有の悪臭があり問題であつた。

また、ベンジンやアルコール系の固型燃料をエ
ネルギー源として使用するものは、燃焼熱量の制
御が困難であつた。

また、LPGをエネルギー源として使用するも
のに、LPGの小型燃料ボンベやタンクを用いて
ホームを無くした携帯用機器、例えば登山用コン
ロや家庭用簡易コンロがある。これらの燃料であ
るLPGの主成分は、ノルマルブタン・イソブタ
ン・プロパンであり、これらの沸点はそれぞれ、
−0.5℃、−11.7℃、−42.1℃である。市販LPGのプ
ロパンの含有率は０〜50％と低く、機器を低温雰
囲気で使用する場合は、燃料の気化量が不足し所
定の燃料ガス量を供給することができず、機器の
昇温に時間がかかつたり燃焼が継続できないとい
う問題点があつた。例えばノルマルブタンの気化
潜熱は90cal／ｇと大きく、LPG燃料の気化によ
り、LPGは気化潜熱を奪われるが、低温時には
外部から供給される熱量より気化で失われる熱量
の方が大きくなつて、LPGの液温は低下し、蒸
気圧も下がる。従つてLPGの気化量が不足し、
所定の燃料ガス量を供給することができなくな
り、温度時間が長くなつたり或は加熱量が不足し
て燃焼を継続することができないという問題点が
あつた。

そこで本発明者らは、気化燃料ガスと空気との
混合ガスを燃焼させるためのバーナと、気化燃料
ガスを貯蔵した燃料タンクと、この燃料タンクか
ら気化した燃料ガスのバーナへの供給量を調整す
るガス流量調整器を備え、前記燃料ガスの底部か
ら先端を閉じた気化パイプをバーナの燃焼部まで
導き、燃焼熱で気化パイプの先端部を加熱するこ
とにより、気化潜熱で奪われた熱量を供給する構
成とした燃焼装置を発明した。

この気化パイプは、低温雰囲気での使用時や、
LPGの気化量が多くて気化潜熱が奪われLPGの
温度が低下した結果気化量が不足したりする状態
となることを防ぐもので、バーナの燃焼熱を受け
て燃料ガスに熱量を供給するものである。

しかし、気化潜熱と供給熱量のバランスをとる
ことは非常に困難であり、低温雰囲気での気化量
が十分となるよう過大な熱量を供給すると、燃料
タンクとLPG液体の温度が上昇し、燃料タンク
に異状な熱や圧力がかかり危険である。また、燃
料タンクの温度が補給する燃料ボンベの温度より
高くなるので燃料の再充填ができないという問題
点があつた。一方供給熱量が気化潜熱より小さい
ときは、低温雰囲気での気化量が不足するという
問題点もあつた。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題点を解消し、低
温雰囲気条件においても、また燃料ガスの消費量
が大きい機器においてもLPGが気化潜熱を奪わ
れ、液温低下による蒸気圧の低下及び気化量の不
足を防ぎ、安定した熱焼を維持することが可能
で、かつ携帯に便利な一般家庭用の燃焼機器を提
供することを目的とするものである。

発明の構成 上記の目的を達成するために、本発明の燃焼装
置は、気化燃料ガスを液状で貯蔵する燃料タンク
と、一端が閉塞され他端が前記燃料タンクの下部
に開口接続された気化パイプと、この気化パイプ
の少くとも一部を加熱し、前記燃料タンクから供
給される燃料ガスと空気との混合ガスを燃焼させ
るバーナとから成り、前記気化パイプの開口部に
燃料タンク内の気化燃料ガスの液体温度が所定の
温度より高くなると前記開口部を閉じ、低くなる
と開く熱応動バルブ装置を設け、燃料の液温に応
じて前記熱応動バルブ装置が開閉し、気化に必要
な熱量を燃料タンク内の気化燃料ガスに供給する
ようにしたものである。

実施例の説明 以下、添図付面に基いて本発明の燃焼装置につ
いて説明する。

第１図において、１は燃料タンク２に設けられ
たLPGの注入口であり、ここから注入された
LPGは燃料タンク２内に貯蔵される。燃料タン
ク２の材質は、樹脂としてポリカーボネート・透
明ナイロン・ポリサルホン等の透明で内部の
LPG残量が明確に表示できるもの、金属として、
Al・Zn・黄銅・鉄・ステンレス等が用いられる。
３は、その一端が燃料タンク２の底部に開口して
接続され他端が閉塞された気化パイプで、その先
端部又は一部をバーナ１１の燃焼炎４の熱量によ
り加熱し、LPGの気化潜熱により奪われる熱量
を捕給しようとするものである。この材質として
は、Cu・Al・Zn・黄銅・鉄・ステンレス等の金
属パイプが用いられる。気化パイプ３の燃料タン
ク２への接続部は開口部５となつており、この開
口部５には熱により変位する熱応動素子６に固着
されたバルブ７が設けられている。この熱応動素
子６とバルブ７により熱応動開閉バルブ装置が構
成され、LPGの液体温度によつて開口部５を開
閉するようになつている。ここで熱応動装置６と
しては、熱膨張率の異なる２種のの金属を貼合せ
たバイメタルや、可逆性を有するCu・Zn・Al系
合金、またTi・Ni系合金等で作られる形状記憶
合金が用いられる。

農料タンク２内のLPGの温度が例えば５℃以
下になると、第１図に示したように熱応動開閉バ
ルブ装置は開口部５を開き、LPGは気化パイプ
３内に自由に入ることができる。このLPGは燃
焼炎４で気化パイプ３を介して加熱され、燃料タ
ンク２内を対流し、或は気化潜熱を放出して燃料
タンク２内のLPGの温度を上昇させる。逆に
LPGの温度が８℃を超えると、熱応動開閉バル
ブ装置は開口部５を閉じる。この状態でも気化パ
イプ３は燃焼炎４で加熱されるが、気化パイプ３
内に入つているLPGが気化して熱応動開閉バル
ブ装置の力に抗して燃料タンク２内に洩出した
後、気化パイプ３内の気圧と熱応動開閉バルブ装
置の力が均衡状態となる。従つてLPGが気化パ
イプ３内に流入せず、燃料タンク２内のLPGが
温度上昇することはない。

なお８は燃料タンク２の上部に接続されたガス
供給管、９はガス供給管８に接続されたガス流量
調整器、１０はガス供給管８の先端に設けたノズ
ル、１１はバーナでこの端部はノズル１０に対向
したインジエクタとなつている。

次に、上記構成の燃焼装置の作用について説明
する。

LPGのガス組成がノルマルブタン100％である
とき、ノルマルブタンの沸点は−0.5℃であり、
気化潜熱は90cal／ｇとなる。この気化潜熱に相
当する熱量が奪われることにより、燃料タンク２
とLPGの温度が下がり、−0.5℃以下になるとノル
マルブタンは気化しなくなり燃焼を継続すること
ができない。この現象は使用雰囲気の温度が低く
なるほど生じやすい。これに対して本発明の燃焼
装置は、低温時、例えば燃料タンク２内のLPG
の温度が５℃以下の場合、熱応動開閉バルブ装置
が気化パイプ３の開口部５を開放し、燃焼炎４で
気化パイプ３内のLPGを加熱してLPGの対流或
は気化潜熱の吸収によつて燃料タンク２内の
LPGに熱量を供給して、このLPGの温度を５℃
以上に保つて燃焼を継続することができる。又燃
料タンク２の温度が例えば５℃を超えて上昇する
と熱応動素子６が熱によつて変位し、バルブ７で
気化パイプ３へ開口部５を閉じ、燃焼炎４により
供給された熱量が燃料タンク２内にフイードバツ
クされることを防ぐ。

以上のように、低温雰囲気では熱応動開閉バル
ブ装置が開き気化に必要な熱量を燃料タンク２内
のLPGに供給し、常温では熱応動開閉バルブ装
置が気化パイプ３の開口部５を閉じ余分な熱量を
燃料タンク２内のLPGに供給しないので、低温
雰囲気でも安定な燃焼が継続でき、又常温雰囲気
でも燃料タンク２の異常な温度上昇が起きること
がなく安全に使用できるものである。

次に本発明の他の実施例として、低温雰囲気で
使用されるスキー用のワツクス塗布器について第
２図、第３図、第４図に基いて説明する。

第２図〜第４図において、１２はワツクスを塗
布するベースで、その上面にはベース１２と熱伝
的に形成された燃焼室１３が設けられ、更に燃焼
室１３に熱伝的に形成されたワツクス溶解槽１４
が設けられている。１５は燃焼室１０内に配設さ
れた触媒バーナの触媒で、その下面には燃料ガス
を触媒に均一に供給するガス拡散板１６が配設さ
れている。１７は燃焼廃ガスを排出する排気口、
１８はワツクス溶解槽１４に連通し、溶けたワツ
クスをそりに供給するワツクス流出孔で、ベース
１２に穿設されている。１９はベース１２の上部
を覆つて装着した把手で、その内部には燃焼系の
各種部材が収容されている。２０は燃料タンク
で、燃料注入口２１から注入された燃料ガスであ
るLPGを貯留している。２２は燃料タンク２０
の上部に接続された燃料ガス供給管で、噴出ノズ
ル２３に至る間に、ガス開閉ツマミ２４で開閉さ
れるガス開閉弁２５、ガス圧を調整するガス圧調
整器２６、ガス流量を調整するガス流量調整器２
７が順次接続されている。２８は噴射ノズル２３
に対向して設けられたインジエクタ、２９はイン
ジエクタ２８に接続し、燃焼室１３内のガス拡散
板１６の下面に燃料ガスを誘導する混合管で、イ
ンジエクタ２８から流入した燃料ガスと燃焼空気
を混合する。３０は燃料タンク１７の下底部に一
端が接続された気化パイプで、燃料タンク２０内
に開口している。そして、その他端は閉塞して燃
焼室１３内に臨み、触媒１５の触媒燃焼の熱で加
熱されるように配設されている。３１は熱応動素
子で、バイメタル、或は形状記憶合金等の感温材
で形成されている。３２は熱応動素子３１に装着
されたバルブで、両部材で熱応動開閉バルブ装置
を構成し、LPGの温度が例えば５℃以下になる
とバルブ３２が気化パイプ３０の開口部３３を閉
じ、５℃を超えると開くようになつている。３４
は触媒１５の着火面に面して装着された着火ヒー
タで、ガス開閉ツマミ２４の操作に連動する接点
レバー３５が接点３６を閉じると乾電池３７の電
圧が印加されて赤熱し、触媒１５を加熱して触媒
燃焼を開始させる。３８は一端がベース１２に取
付けられた温度調節板で、他端は温度調節棒３９
に圧接し、両端間にバイメタル４０の一端がスポ
ツト溶接等により止着されている。バイメタル４
０はＬ字状に折曲げられ、他端はガス流量調整器
２７に係合し、熱変位によりガス流量調整器２７
のガス流量を調整している。４１は温度調節棒３
９に連結された温度調節ツマミである。４２はワ
ツクス溶解槽１４内に収容されたワツクスで、燃
焼室１３の温度上昇に伴うワツクス溶解槽１４の
温度上昇により溶解し、ワツクス開閉ツマミ４３
の押圧操作によるワツクス開閉桿４４の上昇で開
放されるワツクス流出孔１８からそりの滑走面に
供給される。

以上の構成のスキー用ワツクス塗布器の動作に
ついて次に説明する。

LPG燃料の注入口２１より注入された燃料は、
燃料タンク２０に貯蔵される。ガス開閉ツマミ２
４を操作してガス開閉弁２５を開くと、燃料タン
ク２０内で気化した燃料ガスは燃料ガス供給管２
２を通り、ガス開閉弁２５を経て、ガス圧調整器
２６に導かれる。タンク内のLPG組成や温度の
変化により燃料タンク２０の一次圧が１〜８Kg／
cm²と大きく変化しても、ガス圧調整器２６を通過
した二次圧は0.2Kg／cm²と一定の圧力に保たれ安
定な燃焼が得られる。ガス圧調整器２６により
0.2Kg／cm²と一定の圧力に保たれた燃料ガスは、
ガス流量調整器２７を通り噴出ノズル２３より噴
出され、インジエクター２８により燃焼に必要か
つ十分な空気が吸引される。これらの燃料ガスと
空気は混合管２９で十分に混合され、ガス拡散板
１６でガス分布が均一化され触媒バーナの触媒１
５に供給される。

着火は着火ヒータ３４を赤熱させることで行な
われる。即ち、乾電池３７と着火ヒータ３４、接
点３０の間を配線コードで接続し、接点３０をガ
ス開閉ツマミ２４と連動する接点レバー３５で押
すことにより接点がつながり着火ヒータ３４に通
電される。赤熱した着火ヒータ３４は触媒１５を
部分的に赤熱し、燃料ガスと空気とを酸化反応さ
せる触媒燃焼が開始され、順次触媒燃焼部分が拡
がり、触媒全体が触媒燃焼を行う。この触媒燃焼
により燃焼室１３は温度上昇し、ワツクス溶解槽
１４の底面、側面も温度上昇してワツクス溶解槽
１４内のワツクス４２を溶解する。

燃焼後の廃ガスは燃焼室１３から排気口１７に
より機器の外へ排出される。

ところで、スキー用のワツクス塗布器は冬の屋
外でも使用されるので、低温であつても気化量が
十分であり安定な燃焼を継続させる必要がある。

例えばプロパン40重量％、ノルマルブタン20重
量％、イソブタン40重量％のガラスイター用の市
販LPG組成では、−10℃低温雰囲気では飽和蒸気
圧が1.2Kg／cm²と低く、この状態でガス開閉ツマ
ミ２４を操作して、ガス開閉弁２５を開けると燃
料タンク２０から燃料ガスが流れ出し、燃料タン
ク２０内の一次圧は３分後には0.2Kg／cm²以下に
なり、安定な燃焼が継続できなくなる。これは燃
料ガスの気化潜熱により熱量が奪われ、LPGの
液温が低下し、蒸気圧も下るので燃料ガスの気化
量が不足するためである。

このような問題点を除去するために本実施例で
は、燃料タンク２０の底部と燃焼室１３との間
に、燃焼室１３側が閉塞し、燃料タンク側に開口
して開口部３３を形成する気化パイプ３０を配設
するとともに、燃料タンク２０に熱応動開閉バル
ブ装置を設け、燃料タンク２０内のLPGの温度
により開口部３３を開閉するようにしている。こ
の構成により、燃料タンク２０内のLPGが例え
ば５℃以下のときは、第２図に示すように熱応動
素子３１の変位によりバルブ３２が気化パイプ３
０の開口部３３を開けており、LPGが気化パイ
プ３０内に流入する。従つて触媒１５による燃焼
熱で気化パイプ３０を加熱し、熱量が燃料タンク
３０内のLPGに供給され、LPGは温度上昇して
気化が促進される。LPGが例えば５℃を超える
と、熱応動素子３１の変位によりバルブ３２が気
化パイプ３０の開口部３３を閉じる。この状態で
は気化パイプ３３内は、触媒１５による燃焼熱で
LPGの気体が封入された状態になり、燃料タン
ク２０内のLPGへの熱の供給が無くなる。なお
気化パルプ３０をステンレス等の熱伝導率の低い
材料で構成すると、熱伝導によるLPGへの熱の
供給も無くなるので燃料タンク２０内のLPGは
ほぼ雰囲気温度に保たれる。

以上、本発明の燃焼装置の基本構成と、この燃
焼装置をスキー用ワツクス塗布器に実施した場合
の実施例について説明したように、極めて簡単な
構成でLPGを使用した燃焼装置を低温雰囲気で
も、また常温雰囲気でも安定に、かつ安全に燃焼
を継続することができるものである。

発明の効果 上記実施例から明らかなように、本発明の燃焼
装置は、燃料タンクの底部よりバーナの燃焼部ま
で先端を閉じた気化パイプを導き、燃焼熱により
気化パイプを加熱することにより低温雰囲気であ
つても気化潜熱によりLPGの熱量が奪われ気化
量が不足することを防ぎ、安定な燃焼が継続でき
る。

また常温での使用時は、気化パイプの開口部を
熱応動開閉バルブ装置により閉じることで、燃料
タンク内のLPGにバーナの燃焼部からの熱が伝
達されることを防ぐことができるため安全で燃料
の充填も簡単にできる。

更に、燃焼部を触媒バーナにするとガス量が小
さい時も風による炎の吹き消えがなくなるととも
に、ガス流量が変動しても安定な燃焼が継続で
き、機器の温度調節も容易であるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である燃焼装置の主
要部を示すブロツク図、第２図、第３図および第
４図は本発明を用いたスキー用のワツクス塗布器
の断面図である。 ２，２０……燃料タンク、３，３０……気化パ
イプ、５，３３……開口部、６……熱応動素子、
７，３２……バルブ、１１……バーナ、１８……
触媒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気化燃料ガスを液状態で貯蔵する燃料タンク
   と、一端が閉塞され他端が前記燃料タンクの下部
   に開口接続された気化パイプと、この気化パイプ
   の少くとも一部を加熱し、前記燃料タンクから供
   給される燃料ガスと空気との混合ガスを燃焼させ
   るバーナとから成り、前記気化パイプの開口部に
   燃料タンク内の気化燃料ガスの液体温度が所定の
   温度より高くなると前記開口部を閉じ、低くなる
   と開く熱応動バルブ装置を設けた燃焼装置。 ２ 熱応動バルブ装置の熱応動素子にバイメタル
   又は形状記憶合金を用いた特許請求の範囲第１項
   記載の燃焼装置。