KR100197637B1

KR100197637B1 - 라이터용 촉매부재 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100197637B1
Application number: KR1019950025547A
Authority: KR
Inventors: 히데오 미후네; 노리유키 세리자와; 마사토 세키; 신이치 오카와; 준 가시와기
Original assignee: 야마나카 요하치로, 모모오 시게아키; 가부시키가이샤 도카이
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1995-08-19
Publication date: 1999-06-15
Also published as: EP0697566A2; US5915953A; BR9503693A; TW280860B; EP0697566A3; KR960008173A; CN1131258A

Abstract

가스라이터용 촉매부재는 선형기제, 그리고 분말로된 금속과 유리질의 용해된 재료로 구성되는 군으로부터 선택된 재료로 구성되는 융해결합물질로 이루어진다.

산화금속으로 구성되는 미세하게 분할된 촉매 캐리어가 융해결합물질에 의해 선형기재의 표면에 고정된다. 촉매는 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 침착된다.

Description

라이터용 촉매부재 및 그의 제조방법

제1도는 본 발명에 따르는 라이터용 촉매부재의 구체예의 기본구조를 나타내는 확대 단면도.

제2도는 본 발명에 따르는 라이터용 촉매부재의 구체예의 선형기재를 나타내는 정면도.

제3도는 본 발명에 따르는 연소장치의 구체예가 갖추어진, 라이터로서 제공되는 가스라이터를 나타내는 수직단면도.

제4도는 제3도에 나타낸 가스라이터의 주요부를 나타내는 확대 단면도.

제5도 및 제6도는 실험예 1의 결과를 나타내는 그래프.

제7a도 내지 제7f도는 실험예 1에서 사용된 촉매선의 배열의 실시예를 나타내는 설명도.

제8a도 및 제8b도는 실험예 3에서 낙하충격 시험의 결과를 나타내는 그래프.

제9a도 및 제9b도는 실험예 3에서 반복점화 시험의 결과를 나타내는 그래프.

제10도는 촉매부재의 코일로 된 부분에서의 코일피치와 재점화율 간의 관계를 나타내는 그래프인데, 염화백금산 침지피복과 열분해 조작을 1회 수행했을 때 얻어진 것이며,

제11도는 촉매부재의 코일로 된 부분에서의 코일피치와 재점화율 간의 관계를 나타내는 그래프인데, 염화백금산 침지피복과 열분해 조작을 2회 수행했을 때 얻어진 것이며,

제12도는 촉매부재의 코일로 된 부분에서의 코일피치와 재점화율 간의 관계를 나타내는 그래프인데, 염화백금산 침지피복과 열분해 조작을 3회 수행했을 때 얻어진 것이며,

제13도는 촉매부재의 코일로 된 부분에서의 감긴횟수와 재점화율 간의 관계를 나타내는 그래프인데, 염화백금산 침지피복과 열분해 조작을 1회 수행했을 때 얻어진 것이며,

제14도는 촉매부재의 코일로 된 부분에서의 감긴횟수와 재점화율 간의 관계를 나타내는 그래프인데, 염화백금산 침지피복과 열분해 조작을 2회 수행했을 때 얻어진 것이며,

제15도는 촉매부재의 코일로 된 부분에서의 감긴횟수와 재점화율 간의 관계를 나타내는 그래프인데, 염화백금산 침지피복과 열분해 조작을 3회 수행했을 때 얻어진 것이며,

제16도는 재점화율과 촉매부재의 코일로 된 부분 인접 감김 사이의 공간 간의 관계를 나타내는 그래프인데, 염화백금산 침지피복과 열분해 조작을 1회 수행했을 때 얻어진 것이며,

제17도는 재점화율과 촉매부재의 코일로 된 부분 인접 감김 사이의 공간 간의 관계를 나타내는 그래프인데, 염화백금산 침지피복과 열분해 조작을 2회 수행했을 때 얻어진 것이며,

제18도는 재점화율과 촉매부재의 코일로 된 부분 인접 감김 사이의 공간 간의 관계를 나타내는 그래프인데, 염화백금산 침지피복과 열분해 조작을 3회 수행했을 때 얻어진 것이며,

제19도는 본 발명에 따르는 라이터용 촉매부재의 구체예의 선형기재를 나타내는 정면도.

제20도는 제19도에 나타낸 선형기재로 구성되어 있는 본 발명에 따르는 라이터용 촉매부재의 구체예를 나타내는 평면도.

제21도는 낙하충격 시험이 어떻게 수행되는지를 나타내는 설명도.

제22도는 결합강도 시험이 어떻게 수행되는지를 나타내는 설명도.

제23도는 실시예5에서의 재점화율 시험에서 촉매부재의 실험용 샘플이 끼워져 있는 프레임을 나타내는 평면도이다.

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 흡연자의 필수품인 가스라이터 또는 파일럿 버너와 같은 라이터용 촉매부재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 라이터용 촉매부재의 제조방법에도 관련된다.

[종래기술의 설명]

가스버너와 같은 라이터에 대한 기술은 이제까지 연소실린더의 상단부에 형성된 화구근처에 촉매부재가 형성되어 있는 것들이 제안되어 왔다. 제안된 기술로는 불꽃이 바람에 날려서 꺼지는 경우에 점화조작을 사용자가 다시 수행하지 않을지라도 이전의 연소로 인해 점화온도 보다 낮지않은 온도로 온도가 올라간 촉매로 재점화 효과가 얻어질 수 있다. 이런 기술의 한가지는 예를 들면, 일본 공개 특허공보 No.60(1985)-101419에 개시되어 있다.

코일로된 형태 또는 다른 형태중 항가지를 갖는 백금선이 촉매로서 위치되어 불꽃이 백금선과 접촉해 있도록 되어 있는 촉매 가스라이터도 제안되었다. 이러한 촉매 가스라이터로, 불꽃이 바람에 날려서 꺼지더라도 온도가 올라간 백금선과 연료가스가 접촉하게 된다. 따라서 연료가스는 백금선에 의해 다시 점화될 수 있다.

또한, 연소촉매부재로서, 연소실린더에 편평한 판형태로 된 촉매부재를 위치시키는 것도 생각된다. 편평한 판형태로 된 촉매부재는 다공질 세라믹물질 또는 섬유질 세라믹 물질을 종이장 같은 형태 또는 판같은 형태로 형성하고 종이장 또는 판 같은 재료를 염화백금산 용액과 같은 촉매용액으로 침지피복하고 침지피복된 층을 열분해하고 이로써 종이장 도는 판 같은 재료 위에 백급입자를 형성함으로써 만들어진다.

또한, 코일로 된 형태를 갖는 백금선에 관해서는 이것이 촉매 가스라이터에서 촉매부재로서 이용되어 촉매선의 점화겅능이 향상될 수 있도록 되어 있는데, 여러 가지 치수와 형태를 갖는 촉매선들이 제안되었다. 예를들면, 일본공개 특허공보 No.2(1990)-178519에는, 0.10mm 내지 0.25mm 범위내에 드는 선직경, 1.0mm 내지 2.0mm 범위내에 드는 코일외경 및 6 내지 10범위내에 드는 감김(turn) 회수를 갖는 코일로 된 촉매선이 갖추어져 있는 라이터용 촉매화구가 개시되어 있다. 또한, 일본공개 실용신안공보 No.3(1991)-71257은 타원형 코일로된 형태를 가지며 선재료의 직경이 0.08mm 내지 0.20mm 범위내에 들고 코일장경이 1.8mm 내지 2.8mm 범위내에 들고 코일단경이 0.8mm 내지 1.8mm 범위내에 들며 감김회수가 3 내지 6의 범위내에 들고 코일피치가 0.4mm 내지 1.0mm 범위에 드는 라이터용 가스연소촉매를 개시하고 있다. 또한, 일본공개 실용신안공보 No.3(1991)-121353은 원형코일로된 형태를 가지며, 선재료의 직경이 0.08mm 내지 0.20mm 범위내에 들고, 코일외경이 1.4mm 내지 2.2mm 범위내에 들며, 코일피치가 0.4mm 내지 1.0mm 범위내에드는 라이터용 가스연소촉매를 개시하고 있다.

그러나, 연료가스가 촉매부재로 다시 점화될 수 있는 가스라이터등에서 촉매부재로서 보통 사용되는 백금선은 매우 고가이다. 그러므로, 백금선이 촉매부재로서 사용되는 경우에, 가스라이터의 비용이 낮게 유지될 수 없는 점에서 문제가 있다.

따라서, 일회용 가스라이터와 같은 값이싸야 하는 가스라이터에 고가의 백금선을 사용하기는 어렵다.

구체적으로, 백금선을 촉매부재로 구성하기 위해서는 대략 0.1mm의 직경과 대략 35mm의 길이를 갖는 백금선을 사용하는 것이 필요하다. 이러한 크기를 갖는 백금선의 중량은 대략 5.9mg 만큼 크고 따라서 재료비 자체가 높아진다. 또한, 백금선을 촉매부재로서 사용하는 경우에 가스불꽃 흐름과 접촉하고 있는 백금선의 표면만 촉매반응을 나타낼 수 있고 백금선의 표면으로부터 안쪽영역은 촉매로서 기여할 수 없다.

또한 이런 이유로, 사용되는 백금의 양은 작게 유지될 수 없다.

편평한 판형태로 된 다공질 세라믹물질 또는 편평한 판형태로 된 섬유질 세라믹물질로 구성되는 캐리어로 이루어지는 촉매부재로, 연료가스는 촉매부재의 위치에서 타고 연소실린더 위의 위치에서 불꽃이 얻어지지 않는다. 그러므로, 라이터에 대한 충분한 기능이 얻어질 수 없는 점에서 문제가 있다.

구체적으로, 라이터에서 촉매의 효과는 연소불꽃이 바람에 날려서 꺼졌을 때 촉매가 연료가스의 촉매연소반응이 일어날 수 있는 온도보다 낮이않은 온도로 가열되었고 촉매는 이어지는 가스흐름을 다시 점화할 수 있다는 것이다. 또한, 라이터가 담배등을 점화하기 위해 또는 다른 목적으로 사용되는 경우에 담배등의 점화를 용이하게 하기 위해 연소실린더의 상단부에서 연소가스가 불꽃으로 타는 것이 바람직하다.

연료가스가 연소실린더의 상단부에서 불꽃으로 탈 때, 불꽃이 바람에 날리고 꺼지는 일이 종종 일어난다. 이러한 경우에, 촉매는 상기한 방법으로 담배등을 자동적으로 재점화한다. 그러나, 상기한 편평한 판형태로된 촉매부재로 연소실린더의 상단부에 위치된 촉매부재의 부피는 커진다. 그러므로, 대부분의 가스흐름이 촉매부재와 접촉할 때, 가스는 촉매의 위치에서 촉매의 반응온도에서 촉매연소를 당한다. 그 결과, 촉매의 적열(赤熱)로 연소가 진행하며 불꽃으로 연소는 연소실린더의 상단부에서 얻어질 수 없다. 불꽃으로 연소가 얻어지기 위해서는 촉매부재의 접촉영역이 가스흐름에 대해 작은 것이 필요하다. 이러한 경우에, 대부분의 가스흐름은 촉매와 접촉하지 않고 촉매의 위치를 통과하고 화구의 상단부 위의 위치에서 타며 이로써 불꽃으로 연소가 얻어진다. 이때, 가스흐름의 일부는 촉매와 접촉하고 촉매연소를 당하며 이로써 촉매부재의 온도는 촉매반응온도보나 낮지 않은 온도에서 유지된다. 그러므로, 불꽃으로 연소의 영역에서 불꽃이 바람에 날려 꺼질지라도 연료가스는 촉매에 의해 다시 점화될 수 있다. 또한 이런 이유로, 백금선으로 꺼질지라도 연료가스는 촉매에 의해 다시 점화될 수 있다. 또한 이런 이유로, 백금선으로 구성되는 선형촉매부재가 보통 사용되며 선형촉매부재가 연소실린더에서 가스흐름 영역에 관해 적당한 작은 영역으로 위치되는 구조가 사용된다. 예를 들면, 보통의 가스라이터에서 사용되는 백금 또는 백금합금 촉매부재에 대해서는 대략 2.5mm의 코일직경과 대략 3mm 내지 대략 5mm 범위내에드는 코일로된 부분의 길이를 갖도록 대략 0.1mm 내지 대략 0.2mm 범위내에드는 직경을 갖는 선이 코일로 되어 있고 이 형태로 사용된다.

또한, 상기한 다공질의 편평한 판형태로 된 촉매부재로, 촉매부재의 열용량은 커지며, 그결과 불이 꺼진후 촉매의 온도 강하가 느려진다. 그러므로, 라이터의 연료가스 탱크로부터 누출된 가스가 불이 꺼진후 촉매부재에 의해 점화되는 위험이 있다. 구체적으로, 만일 촉매부재의 열용량이 크면, 불이 꺼진후, 촉매부재의 온도가 연료가스의 산화반응이 시작되는 온도보다 높지 않은 온도로 떨어지는데 긴 시간이 요구될 것이다. 이러한 경우에, 누출가스, 잔류가스, 또는 라이터를 사용자가 주머니에 넣을 때 가스레버의 잘못 작동으로 인해 라이터의 연료가스 탱크로부터 누출된 가스가 온도촉매부재와 접촉하여 이로써 다시 점화된다.

촉매선의 재점화 특징은 또한 촉매선의 치수와 형태에 따라 다양한다. 그러나, 상기한 치수와 형태를 갖는 종래의 촉매선으로 충분한 재점화 성능이 항상 얻어질 수는 없다. 따라서, 촉매선의 치수와 형태의 더욱더 개선의 필요가 존재한다.

[발명의 개요]

본 발명의 주목적은 사용되는 고가의 촉매금속의 양을 줄이고 연료가스가 불꽃으로 탈 수 있으며 작은 열용량을 가지며 낮은 지용의 일회용 가스라이터에 사용하기 적합한 라이터용 촉매부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 라이터용 촉매부재의 제조방법을 제공하는 것이다.

본발명의 더 이상의 목적은 치수와 특정한 형태를 가지고 많은 회수의 재점화조작을 통하여 양호한 재점화 성능을 갖는 라이터용 촉매부재를 제공하는 것이다

본 발명은

(a) 선형기재.

(b) 분말로된 금속과 유리질의 융해된 재료로 구성되는 군으로부터 선택된 재료로 구성되는 융해결합물질.

(c) 산화금속으로 구성되고 융해결합물질에 의해 선형기재의 표면에 고정되어 있는 미세하게 분할된 촉매 캐리어.

(d) 미세하게 분할된 초매 캐리어의 표면에 침차된 촉매로 이루어지는 라이터용 촉매부재를 제공한다.

본 발명에 따르는 라이터용 촉매부재에서, 선형기재는 바람직하게는 니켈-크롬 합금선으로 구성되어야 한다. 또한, 융해결합물질로서 제공되는 분말로 된 금속은 바람직하게는 니켈분말과 크롬분말의 혼합분말 : 니켈분말, 크롬분말 및 희토류금속의 혼합분말 : 그리고 니켈분말, 크롬분말 및 금속규소의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택되어야 한다. 또한, 융해결합물질로서 제공되는 유리질의 융해된 재료는 바람직하게는 융해된 분말유리 이어야 한다. 더나아가서, 미세하게 분할된 촉매 캐리어는 바람직하게는 미세한 알루미늄입자 또는 미세한 알루미나입자와 산화티탄의 혼합분말로 구성되어야 한다. 특히, 미세하게 분할된 촉매 캐리어가 미세한 알루미나입자와 산화티탄의 혼합분말로 구성되는 경우에, 산화티탄의 비율은 바람직하게는 미세한 알루미나입자에 대해 10중량% 내지 45중량%의 범위내에 들어야 한다.

선형기재가 니켈-크롬 합금선으로 구성되는 경우에, 산화니켈분말, 산화크롬분말, 및 산화니켈과 산화크롬의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 미세입자가 니켈과 크롬의 혼합분말 : 니켈, 크롬 및 회로류금속의 혼합분말 : 그리고 니켈, 크롬 및 금속규소의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 융해결합물질에 의해 니켈-크롬 합금선으로 구성되는 선형기재의 표면에 융해결합될 수도 있고, 산화니켈분말, 산화크롬분말 및 산화니켈과 산화크롬의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 융해결합된 미세입자가 미세하게 분할된 촉매 캐리어로 구성될 수도 있다.

본 발명은 또한

(a) 선형기재.

(b) 선형기재의 표면에 형성되고 미세금속입자로 구성되는 촉매캐리어, 미세금속입자는 선형기재의 표면에 융해결합된 분말로된 금속으로 구성되며, 그리고

(c) 촉매 캐리어의 표면에 침착된 촉매로 이루어지는 라이터용 촉매부재를 제공한다.

본발명에 따르는 라이터용 전술한 촉매부재에서, 선형기재는 니켈-크롬합금선으로 구성될 수도 있고 선형기재의 표면에 융해결합된 미세금속입자는 니켈과 크롬의 혼합분말 : 니켈, 크롬 및 희토류금속의 혼합분말 : 그리고 니켈, 크롬 및 금속규소의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택될 수도 있다.

본발명은 또한

(a) 분말로 된 금속과 유리질의 융해된 재료로 구성되는 군으로 부터 선택된 재료로 구성되는 융해결합물질에 의해 선형기재의 표면에 산화금속으로 구성되는 미세하게 분할된 촉매 캐리어를 융해결합하는 단계.

(b) 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 촉매용액을 가하는 단계, 그리고

(c) 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 가해진 촉매용액을 열분해하여 이로써 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 촉매가 침착되는 단계로 이루어지는 라이터용 촉매부재의 제조방법을 제공한다.

본발명에 따르는 라이터용 촉매부재의 제조방법에서, 촉매용액은 염화백금산 수용액이 될 수도 있다. 또한, 촉매로서 백금이외에 팔라듐 또는 로듐과 같은 공지의 촉매물질을 사용하는 것이 가능하다.

본 발명은 또한 코일로 된 부분과 코일로 된 부분의 양단부로부터 연장되는 끼우는 부분들로 이루어지며, 코일로 된 부분과 끼우는 부분들을 구성하는 선형재료의 길이는 35mm 내지 50mm 범위내에 들고 코일로 된 부분의 코일외경은 2.5mm 내지 3.5mm 범위내에 들고 코일로 된 부분에서 감김 회수는 3 내지 5.5의 범위내에 드는 라이터용 촉매부재를 제공한다.

본 발명은 또한 코일로 된 부분과 코일로 된 부분의 양단부로부터 연장되는 끼우는 부분들로 이루어지며, 코일로 된 부분과 끼우는 부분들을 구성하는 선형재료의 길이는 35mm 내지 50mm 범위내에 들고 코일로 된 부분의 코일외경은 2.5mm 내지 3.5mm 범위내에 들고 코일로 된 부분에서 코일 피치는 0.7mm 내지 1.4mm의 범위내에 드는 라이터용 촉매부재를 제공한다.

본 발명은 또한 코일로된 부분과 코일로된 부분의 양단부로 부터 연장되는 끼우는 부분들로 이루어지며, 코일로 된 부분과 끼우는 부분들을 구성하는 선형재료의 길이는 35mm 내지 50mm 범위내에 들고 코일로 된 부분의 코일외경은 2.5mm 내지 3.5mm 범위내에들고 코일로 된 부분에서 인접 감김 사이의 공간은 0.4mm 내지 0.9mm의 범위내에드는 라이터용 촉매부재를 제공한다.

본 발명은 또한 코일로 된 부분과 코일로 된 부분의 양단부로부터 연장되는 끼우는 부분들로 이루어지며, 코일로 된 부분과 끼우는 부분들을 구성하는 선형재료의 길이는 35mm 내지 50mm 범위내에 들고 코일로 된 부분의 코일외경은 3.0mm 내지 3.5mm 범위내에 들고 코일로 된 부분에서 감긴회수는 4.0 내지 4.5의 범위내에 들고 코일로 된 부분에서 코일피치는 0.9mm 내지 1.1mm의 범위내에 들고 이로써 20cc/분의 연료가스유량의 부근의 낮은 연료가스 유량영역에서 재점화가 가능한 라이터용 촉매부재를 제공한다.

본발명에 따르는 라이터용 촉매부재로, 미세하게 분할된 촉매 캐리어가 성형기재의 표면에 융해결합물질에 의해 융해결합되고 백금과 같은 촉매가 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 침착된다. 본발명에 따르는 라이터용 촉매부재가 라이터의 연소화구의 부근에 위치되는 경우에, 백금선과 같은 촉매효과가 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 침착된 촉매로 얻어질 수 있고 불꽃이 바람에 날려서 꺼지더라도 연료가스는 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 침착된 촉매에 의해 다시 자동적으로 점화될 수 있다. 또한, 본발명에 따르는 라이터용 촉매부재는 전체로서 선형부재의 형태를 취하는데 코일로된 형태나 다른 형태로 형성될 수 있다. 그러므로, 연료가스의 촉매부재와의 양호한 접촉상태가 라이터에서 가스유량등에 따라 얻어질 수 있고 이로써 불꽃으로의 연소가 얻어질 수 있다. 따라서, 본발명에 따르는 촉매부재는 라이터에서 사용하기에 적합하다. 또한, 본발명에 따르는 촉매부재의 열용량은 작게 유지될 수 있고 그결과, 불이 꺼진후의 촉매의 온도가 강하가 매우 느려지지 않는다. 그러므로, 라이터용 연료가스 탱크로부터 누출된 연료가스가 불이 꺼진후 촉매부재에 의해 점화되는 위험이 없다. 또한, 백금과 같은 촉매의 사용량이 작게 유지될 수 있고 따라서 촉매부재가 갖추어진 라이터의 비용이 낮게 유지될 수 있다.

구체적으로, 백금선과 같은 효과를 갖는 촉매부재가 얻어지기 위해서는 기체 불꽃 흐름과 접촉하는 촉매부재의 표면에 지지된 촉매의 양이 백금선의 재점화성능과 같은 수준의 재점화선을 제공하기에 충분하고, 촉매부재의 열용량과 열전달 특성이 적당하게 설정될 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 촉매의 온도는 불이 꺼진후 신속히 강하할 수 있다. 또한, 촉매부재의 열용량은 연소 불꽃이 바람에 날려 꺼지더라도 연소불꽃이 꺼진후 소정기간 동안 촉매부재에 의해 다시 연료가스가 점화될 수 있도록 적당히 설정될 수 있다. 본발명에 따르는 촉매부재는 이들 요구조건을 만족하며 따라서 라이터에서 연료가스를 재점화하기 위한 선형촉매부재로서 적합하다.

미세하게 분할된 촉매 캐리어에 침착된 촉매의 양과 촉매부재 전체의 열용량은 촉매부재가 사용되는 라이터에 대한 적당한 값이 되도록 설계되어야 한다. 본 발명에 따르는 라이터용 촉매부재는 미세하게 분할된 촉매 캐리어에 침착된 촉매의 양과 촉매부재 전체의 열용량이 흡연자의 필수품인 보통의 가스라이터 및 기타 라이터에 요구되는 값들이 되도록 쉽게 설정될 수 있도록 하는 특징을 갖는다.

미세하게 분할된 촉매 캐리어가 미세 알루미나 입자와 산화티탄의 혼합된 미세입자로 구성되는 경우에, 선형기재에 대한 미세한 알루미나 입자의 접착강도, 미세한 알루미나 입자로 구성된 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 강도, 그리고 백금입자와 같은 침착된 촉매입자에 대한 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 지지강도는 산화티탄의 존재에 의해 향상될 수 있다. 그결과, 미세하게 분할된 촉매 캐리어와 촉매입자는 낙하충격으로 인해 떨어져나가는 것으로부터 방지될 수 있고 반복된 신속한 가열 및 퀀칭에 있어서 열쇼크에 관한 내구성이 향상될 수 있다. 특히, 산화티탄의 비율이 미세한 알루미나 입자에 대해 10중량% 내지 45중량% 범위내에 드는 경우에 더좋은 효과가 얻어질 수 있다. 산화티탄의 비율은 더 바람직하게는 미세한 알루미나 입자에 대해 15중량% 내지 45중량% 범위내에 들어야하고 가장 바람직하게는 미세한 알루미나 입자에 대해 20중량% 내지 45중량% 범위내에 들어야 한다.

본발명에 따르는 라이터용 촉매부재의 제조방법으로 라이터용 선형촉매부재는 쉽게 제조될 수 있다.

코일로 된 부분으로 이루어지며 상기한 특정한 치수 및 특정한 형태를 갖는 본발명에 따르는 라이터용 촉매부재로, 안정한 재점화성능을 갖는 라이터를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 라이터의 온도가 낮아지고, 라이터의 연료가스 탱크내의 액화가스가 냉각되고 연료가스 압력이 낮아지며 라이터에서 연료가스 유량이 낮아질지라도, 촉매부재의 치수와 형태를 적당히 설정함으로써 라이터 성능의 감소는 가능한한 많이 방지될 수 있다.

[바람직한 구체예의 설명]

본발명을 이후에 첨부도면을 참조하여 더 상세히 기술하기로 한다.

제1도는 본발명에 따르는 라이터용 촉매부재의 구체예의 기본구조를 나타내는 확대단면도이다. 촉매부재(1)는 니켈-크롬 합금선(이후 종종 니크롬선이라함)과 같은 내열재로 구성되는 성형기재(2)와, 성형기재(2)의 외표면에 융해결합물질(3)에 의해 융해결합 및 고정되어 있는 미세하게분할된 촉매 캐리어(4)로 이루어진다. 융해결합물질(3)은 유리질의 융해된 재료 또는 분말로된 금속으로 구성되어 있다. 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)는 미세한 알루미나 입자와 같은 산화금속으로 구성되어 있다.

촉매(5)는 백금입자등으로 구성될 수도 있는데, 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)의 표면에 침착되어 있다. 이런 방법으로, 촉매부재(1)는 촉매선의 형태를 취한다.

촉매부재(1)는 (i)분말로 된 금속 또는 유리질의 융해된 재료로 구성되는 융해결합물질(3)에 의해 선형기재(2)의 표면에 산화금속으로 구성되는 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)를 융해결합시키는 문제, (ii) 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)의 표면에 백금화합물의 수용액과 같은 촉매용액을 가하는 단계, 그리고 (c) 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)의 표면에 가해진 촉매용액을 열분해하는 단계에 의해 제조될 수 있다. 이 방법으로, 백금입자와 같은 촉매(5)는 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)의 표면에 침착된다.

미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)의 재료로서, 알루미나, 산화지르코늄, 산화티탄, 또는 실리카와 같은 산화금속의 미세입자 : 또는 이들 산화금속의 혼합물의 미세입자, 예를들면 알루미나와 산화티탄의 혼합된 미세입자 또는 알루미나와 산화지르코늄의 혼합된 미세입자를 사용하는 것이 가능하다.

촉매부재(1)의 촉매(5)로서, 값싼 팔라듐, 높은 촉매효율을 갖는 로듐등이 백금의 대신에 사용될 수도 있다. 이러한 경우에, 촉매용액으로서, 예를들면, 팔라듐, 로듐등의 염기성 수용액이 사용된다. 다수의 촉매를 조합해서 사용할 수도 있다.

니켈-크롬 합금선이 선형기재(2)로서 사용되는 경우에, 니켈과 크롬의 혼합분말이 선형기재(2)의 표면에 융해결합될 수도 있고, 선형기재(2)의 표면에 융해결합된 금속니켈과 금속크롬의 혼합분말의 표면이 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)로서 제공될 수도 있고, 촉매(5)는 금속니켈과 금속크롬의 혼합분말의 침착될 수도 있다.

이러한 경우에, 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)가 공기중 고온에서 가열될 때, 그것의 표면은 산화되고, 이로써 산화물 필름층이 형성된다. 실제 사용상태에서, 연료가스를 점화하는 조작은 반복된다. 금속규소, 회로류금속 등이 니켈과 크롬의 혼합분말에 첨가되는 경우에, 일차 금속층에의 양호한 부착을 가지고 선형기재(2)의 표면과 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)의 표면에 산화물 필름층을 형성하는데 있어서 양호한 효과가 얻어질 수도 있다. 또한, 반복된 신속한 가열 및 퀀칭에 대한 내구성은 혼합분말중의 니켈과 크롬의 비율을 변경함으로써 향상될 수도 있다.

또 다르게는, 산화니켈분말, 산화크롬분말, 그리고 산화니켈과 산화크롬의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 미세입자가 니켈과 크롬의 혼합분말로 구성되는 융해결합물질(3)에 의해 니켈-크롬합금선으로 구성되는 선형기재(2)의 표면에 융해결합될 수도 있다. 산화니켈분말, 산화크롬분말, 및 산화니켈과 산화크롬의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 융해결합된 미세입자는 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)로 구성될 수도 있다. 이러한 경우에, 반복된 신속한 가열 및 퀀칭에 대한 내구성은 니켈과 크롬의 혼합분말로 구성되는 융해결합물질(3)에 금속규소 또는 희토류금속을 첨가함으로써 향상될 수 도 있다.

[실시예 1]

실시예1에서는 촉매부재(1)에서 제2도에 예시된 것과 같은 코일로 된 형태를 갖는 성형기재(2)가 사용되었다. 선형기재(2)로서, 니크롬선(니켈 : 크롬비가 80 : 20)이 사용되었다. 0.15mm의 직경을 갖고 대략 31mm의 길이를 갖는 니크롬선은 같은 간격(예를들면, 1.25mm의 피치)으로 5회 감긴 코일로 되어 있고 이로써 대략 2mm의 내경을 갖는 코일로 된 부분(2a)이 형성되었다. 1mm 내지 2mm의 길이를 갖는 선형의 끼우는 부분들 (2b, 2b)은 코일로 된 부누(2a)의 양단부로부터 연장되었다. 코일로 된 부분(2a)의 길이는 6mm 내지 7mm이었다.

실시예1에서, 융해결합물질(3)로서, 니켈분말(10㎛이하의 입경을 가짐)과 크롬분말(5㎛ 내지 10㎛의 입경을 가짐)의 80:20비율의 혼합물로 이루어지는 분말로 된 금속이 사용되었다. 분말로 된 금속으로 구성되는 융해결합물질(3)은 선형기재(2)의 코일로된 부분(2a)의 표면에 피복 및 부착되었다. 융해결합물질(3)의 양은 전체로서 0.3㎎ 내지 0.5㎎이었다. 또한, 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)로서, 99.9%의 고순도를 갖는 미세한 알루미나입자(0.3㎛의 입경을 가짐)가 융해결합물질(3)에 균일하게 피복 및 부착되었다. 사용된 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)의 양은 전체로서 3㎎이었다. 그후, 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)가 부착된 선형기재(2)를 고온 노에 넣고 1200℃의 온도에서 10분간 가열하였다. 이 방법으로 미세한 알루미나입자로 구성된 미세한게 분할된 촉매 캐리어(4)는 니켈과 크롬의 혼합분말로 된 금속으로 구성된 융해결합물질(3)에 의해 니크롬선으로 구성된 선형기재(2)의 표면에 융해결합되었다.

가열 및 융해결합 단계가 수행된 후, 전체로서 대략 0.002cc의 대략 10% 염화백금산 수용액이 촉매용액으로서 코이로 된 부분(2a)에 피복되었다. 그 다음, 코이로 된 부분(2a)을 600℃의 온도로 가열하였고, 이로써 염화백금산은 열분해되었다.

이 방법으로, 촉매(5)로서 제공되는 백금입자가 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)로서 제공되는 미세한 알루미나 입자의 표면에 침착되었다. 이로써 코일로 된 선의 형태를 취하는 촉매부재(1)가 얻어졌다.

상기한 방법으로 얻은 촉매부재(1)는 이후 기술되는 제3도에 예시된 가스라이터(10)의 연소실린더(18)의 상단부와 내부의 근처에 위치되어 촉매부재(1)가 연소실린더(18)에서 일어나는 불꽃 안에 위치되도록 하였다.

선형기재(2)로서 제공되는 니크롬선의 코일로 된 부분(2a)의 표면에 융해결합물질(3)로서 제공된 분말로 된 금속을 지지하기 위한 단계에서, 사이즈제를 코일로 된 부분(2a)의 표면에 분무피복하거나 또는 사이즈제의 묽은 용액을 코일로 된 부분(2a)의 표면에 피복하였다. 그다음 사이즈제에 또는 사이즈제의 용액에 함유된 용매를 기화시키고 이로써 선형기재(2)의 표면을 점착성이 되도록 하였다. 그후, 니켈과 크롬의 혼합분말로 구성된 융해결합물질(3)을 선형기재(2)의 표면에 펴서 부착시켰다. 그다음 융해결합물질(3)을 건조조작과 함께 선형기재의 표면에 고정시켰다. 그다음 니켈과 크롬의 혼합분말이 사이즈 처리된 니크롬선을 1200℃의 고온에서 가열하였다. 이런 방법으로, 사이즈제를 열분해에 의해 제거하고 융해결합물질(3)로서 제공되는 니켈과 크롬의 혼합분말을 선형기제(2)의 필요한 부분에 융해결합시켰다.

또한, 융해결합물질(3)에 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)로서 제공되는 미세한 알루미나 입자를 지지하기 위한 단계에서 사이즈제 용액을 융해결합물질(3)의 융해결합된 부분의 필요한 부분에 분무 또는 피복하고 이로써 융해결합물질(3)에 점착성이 부여되었다. 그후, 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)로서 제공되는 소정량의 미세한 알루미나입자를 사이즈제 용액이 가해진 층에 펴서 부착시켰다. 그다음 미세한 아루미나 입자를 건조조작과 함께 융해결합물질(3)의 표면에 고정시켰다. 그다음 미세한 알루미나 입자가 사이즈 처리된 니크롬선을 1200℃의 고온에서 가열하였다. 이런 방법으로 사이즈제를 열분해에 의해 제거하고 미세한 알루미나 입자를 니켈-크롬 합금으로 된 융해결합물질(3)에 의해 선형기재(2)에 융해결합시켰다.

[실시예 2]

실시예2에서는 실시예1에서와 같이, 제2도에 예시된 것과 같은 코일로 된 형태를 갖는 선형기재(2)를 사용하였다.

저용해된 분말유리(즉, 프릿)을 미세한 알루미나 입자 40g당 1g의 비율로, 즉 미세한 알루미나 압자에 대해 2.4%의 비율로 미세한 알루미나 입자와 혼합하였다.

결합제로서 제공되는 5% 폴리비닐알코올 수용액을 결과된 혼합분말에 첨가하였다. 5% 폴리비닐알코올 수용액 대 결과된 혼합분말의 중량비는 40:60이었다. 이 방법으로 혼합물을 점성액체에 집어넣고 선형기재(2)의 코일로 된 부분(2a)의 표면에 피복하였다.

선형기재(2)의 코일로 된 부분(2a)의 표면에 피복된 알루미나 혼합물을 120℃에서 건조시키고 이로써 습기를 제거하였다. 그후, 알루미나 혼합물을 1,240℃에서 대략 10분간 가열하였다. 이 방법으로, 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)로서 제공되는 미세한 알루미나 입자는 융해결합물질(3)로서 제공되는 저융해된 분말유리에 의해 선형기재(2)로 구성된 니크롬선의 표면에 융해결합되었다.

그후, 실시예1에서와 같이, 염화백금산 수용액을 코일로 된 부분(2a)에 촉매용액으로서 피복하였다. 그다음 가해진 염화백금산 수용액을 건조시키고, 염화백금산을 열분해 시켰다. 이 방법으로, 촉매(5)로서 제공되는 백금입자를 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)의 표면에 침착시키고 이로써 촉매부재(1)를 얻었다.

[실시예 3]

실시예3에서는 실시예1에서와 같이, 제2도에 예시된 것과 같은 코일로 된 형태를 갖는 선형기재(2)를 사용하였다.

니켈과 크롬의 혼합된 분말금속 (니켈:크롬은 80:20이었다)을 미세한 알루미나 입자 40g랑 1g의 비율로, 즉 미세한 알루미나 입자에 대해 2.4%의 비율로 미세한 알루미나 입자와 혼합하였다. 결합체로서 제공되는 5% 폴리비닐알코올 수용액을 결과된 혼합 분말에 첨가하였다. 5% 폴리비닐알코올 수용액 대 결과된 혼합분말의 중량비는 40:60이었다. 이방법으로 얻은 혼합물을 점성액체에 집어넣고 선형기재(2)의 코일로 된 부분(2a)의 표면에 피복하였다.

선형기재(2)의 코일로 된 부분(2a)의 표면에 피복된 알루미나 혼합물을 120℃에서 건조시키고 이로써 습기를 제거하였다. 그후, 알루미나 혼합물을 1,200℃에서 대략 10분간 가열하였다. 이 방법으로, 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)로서 제공되는 미세한 알루미나 입자는 융해결합물질(3)로서 제공되는 저융해된 분말유리에 의해 선형기재(2)로 구성된 니크롬선의 표면에 융해결합되었다.

그후, 실시예1에서와 같이, 염화백금산 수용액을 코일로 된 부분(2a)에 촉매용액으로서 피복하였다. 그 다음 가해진 염화백금산 수용액을 건조시키고, 염화백금산을 열분해시켰다. 이 방법으로, 촉매(5)로서 제공되는 백금입자를 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)의 표면에 침착시키고 이로써 촉매부재(1)를 얻었다.

[실시예 4]

실시예4에서는 실시예1에서와 같이, 제2도에 예시된 것과 같은 코일로 된 형태를 갖는 선형기재(2)를 사용하였다.

미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)로서, 미세한 알루미나 입자(0.3㎛의 입경을 가짐)와 산화티탄(0.6㎛ 내지 0.8㎛의 입경을 가짐)을 80:20의 미세한 알루미나 입자 : 산화티탄의 중량비로 함께 혼합하였다. 그후, 융해결합물질(3)로서 제공되는 저융해된 분말유리를 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)에 2.4%의 비율로 첨가하고 그것과 함께 혼합하였다. 결합체로서 제공되는 5% 폴리비닐알코롱 수용액을 결과된 혼합분말에 첨가하였다.

5% 폴리비닐알코올 수용액대 결과된 혼합분할의 중량비는 40:60이었다. 이 방법으로 얻은 혼합물을 점성액체에 집어넣고 0.3mg 내지 0.5mg의 점성액체를 선형기재(2)의 코일로 된 부분(2a)의 표면에 피복하였다.

선형기재(2)의 코일로 된 부분(2a)의 표면에 피복된 알루미나-산화티탄 혼합물을 120℃에서 건조시키고 이로써 습기를 제거하였다. 그후, 알루미나 혼합물을 1,240℃에서 대략 10분간 가열 및 소결시키고, 이로써 촉매 캐리어가 형성되었다. 그 다음 촉매 캐리어를 촉매용액으로서 제공되는 0.1% 염화백금산 수용액을 전체 대략 0.002cc로 침지 피복하였다. 그 다음 코일로 된 부분(2a)을 600℃의 온도로 가열하고 이로써 염화백금산을 열분해하였다. 이 방법으로, 촉매(5)로서 제공되는 백금입자가 촉매 캐리어의 표면에 침착되었다. 이로써 코일로 된 선의 형태를 취하는 촉매부재(1)가 얻어졌다.

이 실시예에서, 촉매부재(1)의 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)는 산화티탄을 미세한 알루미나 입자에 호합함으로써 형성된다. 그러므로, 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)의 강도는 단지 미세한 알루미나 입자로만 구성된 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)의 강도보다 더 높아진다. 또한, 침착된 백금입자에 대한 담지력도 커진다. 따라서, 촉매부제(1)가 낙하충격 및 신속한 가열 및 퀀칭으로 인한 열쇼크를 받을지라도, 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)는 열분해와 파손으로부터 방지될 수 있고 백금입자는 그결과, 백금의 양은 신뢰할 만하게 유지될 수 있고 촉매성능은 장기간 동안 유지될 수 있다.

그러나, 후에 실험예3에서 기술하는 바와 같이, 산화티탄의 비율이 미세한 알루미나 입자에 대해 10중량%보나 낮으면, 강도를 향상시키는 효과는 크게 유지될 수가 없다.

또한, 만일 산화티탄의 비율이 미세한 알루미나 입자에 대해 50중량%보다 낮지 않으면 산화티탄의 양은 과도하게 크게되고 촉매를 직접 지지하기 위한 촉매 캐리어로서 제공되는 미세한 알루미나 입자의 양이 작아진다. 그러므로, 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)에 담지된 촉매의 초기 양이 작아지고, 충분한 촉매성능이 얻어질 수 없다. 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티틴의 비율은 바람직하게는 10중량% 내지 45중량%의 범위, 더 바람직하게는 15중량% 내지 45중량%, 그리고 가장 바람직하게는 20중량% 내지 45중량%의 범위내에 들어야 한다.

[이용 실시예]

제4도는 실시예 1,2,3 또는 4의 코일로 된 촉매부재(1)가 갖춰진 라이터로서 제공되는 가스라이터를 나타내는 수직 단면도이다. 제4도는 제3도에 나타낸 가스라이터의 연소실린더를 나타내는 확대도이다.

가스라이터(10)(라이터로 제공됨)는 탱크 본체(11)를 갖추고 있고 이것은 연료가스를 저장하며 가스라이터(10)의 하부에 위치되어 있다. 탱크본체(11)는 합성수지를 성형함으로써 만들어진다. 바닥커버(11a)는 탱크본체(11)의 바닥부분에 끼워져 있고 이소분탄가스와 같은 고압연료가스가 탱크본체(11)에 저장된다. 측벽(11b)은 탱크본체(11)의 상부 주변표면에서 일체로 성형되어 있다. 연료가스를 분출하기 위한 노즐(13)이 갖추어진 밸브 메카니즘(12)이 밸브하우징(32)에 수용되어 있다. 밸브 메카니즘(12)이 수용되어 있는 벨브하우징(32)은 탱크본체(11)의 상단부에 끼워져 있다. 노즐(13)로 부터 분출된 연료가스가 타는 연소실린더(18)가 노즐(13)위에 위치되어 있다.

연소실린더(18)는 내연형이며 일차공기가 혼합된 연료가스가 그안에서 타게 된다.

피에조전기유닛(14)이 밸브 메카니즘(12)의 옆을 따라 위치된다. 작동부재(15)는 피에조전기유닛(14)의 상단부에 위치된다. 작동부재(15)는 노즐(13)로부터 연료가스를 분출하기 위해서 밸브 메카니즘(12)을 작동하고 노즐(13)로부터 분출된 연료가스를 점화하기 위해 피에조전기유닛(14)을 작동한다. 피에조전기유닛(14), 작동부재(15), 및 연소실린더(18)는 내부하우징(16)에 의해 지지되고 탱크본체(11)와 결합된다.

올리고 내리는 형태의 커버(17)는 연소실린더(18)의 상부와 작동부재(15) 위의 영역을 열고 닫는다. 지지점부재(17a)는 커버(17)에 고정되어 있고 핀(21)에 의해 탱크본체(11)에 피봇 가능하게 지지되어 있다. 푸시업부재(22)는 커버(17)를 개방위치에서 또는 폐쇄위치에서 유지하기 위해 지지점부재(17a)의 두 표면중 어느 한쪽과 접촉해 있도록 위로 밀고 있다.

밸브 메카니즘(12)에서 연료가스유로는 노즐(13)의 상향이동에 의해 열리고 연료가스는 노즐(13)의 상단부로부터 분출된다. L-형태로된 가동레버(19)는 그것의 한단부가 노즐(13)과 맞물리도록 위치된다. 가동레버(19)는 가동레버(19)의 중간부분에서 위치된 지지점에 의해 피봇가능하게 지지된다. 가동레버(19)의 다른 단부에서 작동부분은 작동부재(15)의 레버 푸시편(15a) 과 접촉해 있고 이로써 회전된다. 이 방법으로, 가동레버(19)는 노즐(13)로부터 연료가스의 분출을 가동 및 중지시킨다. 노즐판(20)은 제4도에 나타내었고 소정직경(예를들면, 50㎛)을 갖는 구멍을 갖는데, 노즐(13)의 상단부에 위치된다. 노즐판(20)은 연소실린더(18)의 바닥에 기워져 있으며, 연료가스는 연소실린더(18)로 신속하게 분출된다.

또한, 밸브 메카니즘(12)은 가스유량조절필터(23)를 갖추고 있는데, 이것은 분출된 연료가스의 양이 온도가 변할지라도 대략 지정된 값으로 유지되도록 조절한다. 가스유량조절필터(23)는 못같은 고정자(24)에 의해 밸브 메카니즘(12)의 바닥에서 압축된 상태로 위치된다. 액화된 연료가스는 탱크로부터 다공질 코어(33)를 통해 이동한다.

다공질 코어(33)를 통해 이도한 액화된 연료가스는 가스유량조절필터(23)의 중심을 향해 가스유량조절필터(23)의 외주변으로부터 방사상으로 흐르고 따라서 기화된다.

가스유량조절필터(23)는 접촉 지점들에서 마이크로 기공을 통해 서로 연통하여 가스유로를 구성하는 개방셀과, 온도의 변화로 확장 및 수축하여 이로써 가스유로를 압축 및 확대하는 폐쇄셀로 이루어지는 마이크로셀 중합체 발포체로 구성되어 있다. 가스유량조절필터(23)는 온도의 변화에 대해 가스유량을 자동조절하는 효과를 갖는다.

제4도에 예시된 바와같이, 연소실린더(18)는 연소실린더(18)의 기부에 위치된 기본부재(25)와 기본부재(25)에 고정되고 위로 연자오디는 연소파이프(26)로 이루어진다.

기본부재(25)는 기본부재(25)의 중심부를 통해 연장되는 가스유로를 막는다.

기본부재(25)의 바닥단면부는 노즐(13)의 상단부에 끼워져 있다. 방사상으로 연장되는 일차공기구멍(25a)은 기본부재(25)의 양쪽에서와 기본부재(25)의 바닥단부 위의 위치에서 열린다.

와류판(27)과 금속메시부재(28)는 기본부재(25)의 상단부에 놓인다. 와류판(27)은 구멍들이 있는 금속디스크로 구성된다. 와류판(27)은 연료가스 흐름의 교란유입을 일으키고 이로써 연료가스와 일차공기의 혼합을 향상시킨다. 금속메시부재(28)는 원형와이어 거즈로 구성되고 불꽃의 역류를 방지한다.

작동부재(15)는 작동부재(15)가 아래로 미끄러질 수 있도록 피에조전기유닛(14)과 결합됨을로써 지지된다. 피에조전기유닛(14)에 연결되어 있는 방전전극(29)은 작동부재(15)의 옆을 따라 위치된다. 방전전극(29)은 연소파이프(26)의 측벽을 통해 연장되는 전극홀더(30)에 의해 유지되어 방전전극(29)의 단부가 연소파이프(26)의 내부영역에 마주하여 세워지게 된다.

연소실린더(18)의 기재(25)의 외주변 부분은 일차공기구멍(25a) 위에 위치되는데, 내부 하우징(16)에 의해 맞물리고 지지된다. 기본부재(25)는 따라서 연소파이프(26)와 함께 지지된다. 연소실린더(18)는 방전전극(29)과 전극홀더(30)와 결합되고 커버(31)는 전극홀더(30)의 바깥쪽에 위치된다. 연소실린더(18)는 이 방법으로 고정된다. 이들부재는 내부하우징(16)에 의해 피에조전기유닛(14) 및 작동부재(15)와 함께 조립된다.

조립체는 탱크본체(11)에 조립되어 있다. 그러므로, 조립작업은 간단해질 수 있다.

코일로 된 촉매부재(1)는 연소실린더(18)의 연소파이프(26)의 상단부의 부근에 위치된다. 촉매부재(1)의 코일로 된 부분(2a)의 양단부로부터 연장되는 끼우는 부분들(2b, 2b)은 연소파이프(26)의 형태와 같은 형태를 갖는 환형부재(6)에 고정되고 촉매부재(1)는 환형부재(6)에 방사상으로 위치된다. 환형부재(6)는 연소파이프(26)의 상단부에 위치되며, 캡(34)은 환형부재(6)의 외주변과 연소파이프(26)의 외주변에 끼워져 있다.

이 방법으로, 촉매부재(1)는 연소파이프(26)의 상단부에서 화구의 개구부에 위치된다.

상기한 방법으로 구성된 가스라이터(10)에서, 커버(17)를 열고 작동부재(15)를 밀어내릴 때, 작동부재(15)의 레버푸시편(15a)은 가동레버(19)를 회전시킨다. 따라서 노즐(13)은 가동레버(19)에 의해 위로 움직인다. 그결과 연료가스는 노즐(13)로부터 분출된다. 일차공기는 노즐(13)로부터 분출되는 연료가스의 유속 및 유량에 의해 생기는 부안의 효과에 의해 연소실린더(18)의 기본부재(25)의 측벽을 통해 열리는 일차공기구멍(25a)으로부터 도입된다. 일차공기구멍(25a)으로부터 도입된 일차공기는 분출된 연료가스와 혼합된다. 일차공기와 연료가스는 불꽃의 역류를 방지하기 위한 금속메시부재(28)를 통과하고 그후 와류판(27)에 의해 함께 혼합된다. 결과된 혼합가스는 연소파이프(26)에서 위로 흐른다.

작동부재(15)가 더 아래로 밀릴 때 피에조전기유닛(14)이 작동부재(15)에 의해 가동된다. 이 방법으로, 방전을 위한 높은 전압이 방전전극(29)에 가해지고 방전을 일으키며 혼합가스가 점화된다. 그결과, 혼합가스는 불꽃(f)의 일부가 연소실린더(18)의 상단부로부터 안쪽으로 옆에서 일어나도록 탄다. 연소로부터 일어나는 불꽃(f)의 고온부분이 위치되는 곳은 일차공기와 연료가스의 혼합비와 혼합가스의 유속에 의해 결정된다. 상기한 촉매부재(1)는 불꽃의 고온부분의 곳에 위치되는 것이 바람직하다.

일어난 연소불꽃(f)은 촉매부재(1)을 통과한다. 연소실린더(18)의 상단부에 위치된 촉매부재(1)는 연소불꽃(f)의 고온부분과 접촉해 있다. 이 경우에, 촉매부재(1)의 촉매(5)는 촉매작용이 일어날 수 있는 온도보다 낮지 않은 온도에서 신속히 가열된다. 그결과, 촉매(5)는 적열상태로 간다. 불꽃(f)이 바람에 날려 꺼지는 경우에, 피에조전기유닛에 의힌 재점화조작이 수행되지 않을지라도, 혼합가스는 혼합가스의 산화연소를 위한 촉매반응온도(대략 600℃)보다 낮지 않은 온도로 가열된 촉매부재(1)에 의해 다시 점화된다. 그러므로, 연소는 계속될 수 있다. 보통의 사용상태에서, 작동부재(15)는 점화의 동안에 계속 아래로 밀리고 연료가스는 촉매부재(1)에 계속 불려지며 따라서 불꽃(f)은 대략 계속적으로 일어난다.

작동부재(15)가 이완될 때, 연료가스는 분출을 중지하고 따라서 불은 꺼지며 열용량이 매우 크지않은 촉매부재(1)의 온도는 신속히 떨어질 수 있다. 그러므로, 그후 연료가스가 연료가스탱크로부터 누출될지라도 그것은 촉매부재(1)에 의해 점화되지 않는다. 백금의 대신에 팔라듐이 촉매부재(1)의 촉매(5)로서 사용되는 경우에, 재점화가 실행될 수 있는 온도는 백금보다 더 높아진다. 그러나, 연료가스가 계속해서 분출되고 있는 상태에서 팔라듐으로 재점화가 실행될 수 있다. 또한 재점화가 실행될 수 있는 온도가 다른 백금과 팔라듐을 소정비율로 서로 혼합할 수도 있고 결과된 혼합물도 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)에 지지될 수도 있다. 이러한 촉매부재(1)로 재점화가 실행될 수 있는 온도는 백금과 팔라듐이 서로 혼합되는 비율에 따라 다르다.

상기한 실시예들에서, 촉매부재(1)는 일차공기가 혼합된 연료가스를 태우기 위한 라이터에 사용된다. 본발명에 따르는 촉매부재는 또한 보통의 연료가스 분출노즐로부터 분출된 연료가스가 단지 이차공기로만 점화되고 연소되는 가스라이터등에도 적용가능하다. 또한, 상기한 실시예들에서, 선형기재(2)는 코일로 된 형태를 취한다. 그러나, 본 발명에 따르는 촉매부재는 여러 가지 다른 형태중 한가지를 가질 수도 있다. 예를들면, 필요한 수의 막대형태의 촉매부재가 예를 들어서 나란히 위치될 수도 있고 또는 불꽃과 접촉해 있는 촉매부재의 일부가 파형 형태로 형성될 수도 있다.

[실험예 1]

실시예1에서 얻은 코일로 된 형태를 갖는 촉매부재(1)에 관해서, 융해결합된 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)(미세한 알루미나입자)의 양, 촉매용액(0.1%의 농도를 갖는 염화백금산수용액)의 피복회수, 및 재점화율 간의 관계를 알기 위한 실험을 행하였다.

제5도에 나타낸 결과가 얻어졌다. 또한, 촉매용액(염화백금산 수용액)의 농도, 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)(미세한 알루미나입자)의 입경 및 재점화율 간의 관계를 발견하기 위한 실험을 행하였다. 제6도에 나타낸 결과과 얻어졌다.

실험에서, 제2도에 나타낸 선형기재(2)가 사용되었다. 구체적으로, 0.15mm의 직경을 갖는 니크롬선을 1.25mm의 피치로 5회 감긴 코일로 하였고 이로써 2.0mm의 내경을 갖는 코일로 된 부분이 형성되었다. 이와 같은 코일로 된 니크롬선을 선형기재(2)로서 사용하였다. 제5도에서, 곡선A는 0.1% 염화백금산 수용액을 1회 피복함으로써 얻은 결과를 나타내며, 곡선B는 0.1% 염화백금산 수용액을 2회 피복함으로써 얻은 결과를 나타낸다. 각 실험에서, 용해결합된 알루미나의 양을 변경시키고 재점화율을 측정하였다.

각각의 촉매부재가 연소실린더에 끼워진 가스라이터로 재점화율의 측정에 있어서, 하기한 조작은 연속해서 수행하였다.

(a) 연료가스가 점화된 후, 연소를 대략 1초간 계속하였고 이로써 촉매부재를 가열하였다.

(b) 불이 꺼진후 대략 1초후, 연료가스를 피에조전기유닛에의한 점화조작을 수행하지 않고 노즐로부터 분출시켰다.

(c) 이와같이 연료가스가 분출된 후, 연료가스가 3초내에 다시 점화되는지 점화되지 않는 지를 조사하였다.

(d) 불이 다시 꺼진후 대략 1초후, 연료가스를 다시 분출시켰다.

이들 조작을 10회 반복하고 재점화율을 계산하였다. 이와같이 얻은 값을 재점화율로서 취하였다.

제5도에 나타낸 결과로부터, 니크롬선에 융해결합된 알루미나의 양이 커짐에 따라 알루미나에 담지된 촉매의 양은 커지며 재점화율은 높아진다는 것이 발견되었다.

또한, 용해결합된 알루미나가 같은 것이고, 촉매용액중의 침지피복 회수가 2회일 때 알루미나에 담지된 촉매의 양은 커지며 재점화율은 높아진다는 것이 발견되었다.

또한, 제6도에 예시된 바와같이, 0.05㎛, 0.3㎛ 및 1.0㎛의 입경을 각각 갖는 세종류의 미세한 알루미나 입자들을 제조하였다. 소정량(3mg)의 각각의 세종류의 미세한 알루미나 입자를 저융해된 분말유리에 의해 코일로 된 형태를 갖는 니크롬선의 표면에 융해결합하였다. 그다음 니크롬선을 다른 농도들을 갖는 염화백금산 수용액중 한가지로 침지피복하였다. 그후, 백금입자를 융해결합된 미세한 알루미나 입자의 표면에 침착시키고 재점화율을 상기하 것과 같은 방법으로 측정하였다. 제6도에서, 곡선A는 0.05㎛의 입경을 갖는 미세한 알루미나 입자를 얻은 결과를 나타내며, 곡선B는 0.3㎛의 입경을 갖는 미세한 알루미나 입자로 얻은 결과를 나타내며, 곡선c는 1.0㎛의 입경을 갖는 미세한 알루미나 입자로 얻은 결과를 나타낸다. 제6도에 나타낸 결과로부터, 니크롬선에 융해결합된 미세한 알루미나 입자의 양이 같게 유지될때 융해결합된 미세한 알루미나 입자의 입경이 작아짐에 따라 촉매담지 영역과 가스접촉 영역이 커지며 따라서 더 낮은 농도를 갖는 촉매용액으로도 더 높은 재점화율이 얻어질 수 있다.

[실험예 2]

본발명에 따르는 촉매부재(1)(촉매선)의 재점화율과 백금선의 재점화율을 비교하는 실험을 행하였다. 표1에 나타낸 결과가 얻어졌다. 실험에서 사용된 촉매부재(1)는 미세한 알루미나입자 또는 미세한 산화지르코늄으로 구성된 미세하게 분할된 촉매 캐리어를 Ni-Cr 혼합분말 도는 저융해된 분말유리로 구성된 융해결합물질에 의해 니크롬선의 표면에 융해결합시키고, 이와같이 융해결합된 미세하게 분할된 촉매 캐리어를 0.1% 염화백금산 수용액으로 침지피복하고, 미세하게 분할된 촉매 캐리어에 백금입자를 침착시킴으로써 제조되었다. 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 입경은 0.3㎛이었고 미세하게 분할된 촉매 캐리어 대 융해결합물질의 비는 40:1이었다. 융해결합된 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 양을 변경하여 전체로서의 선직경이 조절되도록 하고 지지된 촉매의 양이 세단계들로 바뀌어지도록 하였다. 이 방법으로 촉매부재(1)의 샘플(촉매선)을 제조하였다.

제7a에 예시한 바와같이, 단일촉매부재(1)(촉매선)는 연소실린더(18)의 상부에 위치되었다. 또한, 제7b도 내지 제7f도에 예시된 바와같이, 2 내지 6개의 촉매선이 연소실린더918)의 상부에 나란히 위치되었다. 이 상태에서, 재점화율은 실험예1에서와 같은 방법으로 측정되었다. 실험으로부터 표1에 나타낸 결과들이 얻어졌다. 또한, 비교예로서, 다른 직경들을 갖는 백금선을 샘플로 사용하였고 각 샘플을 상기한 것과 같은 방법으로 연소실린더(18)에 위치시켰고 재점화율을 측정하였다.

이와같이 얻은 결과를 또한 표1에 나타내었다.

표1에 나타낸 결과로부터, 샘플 No.2-3 및 1은 높은 재점화율을 가짐이 발견되었다. 구체적으로, 미세하게 분할된 촉매 캐리어가 미세한 알루미나 입자로 구성되고, 융해결합물질은 저융해된 분말유리 또는 Ni-Cr 혼합분말로 구성되며, 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 양은 촉매선의 직경이 대략 0.5mm와 같아질 정도로 증가되고, 셋 또는 그이상의 촉매선이 나란히 위치될 때 100%의 재점화율이 얻어질 수 있다.

한편, 백금선에 관해서는 0.3mm의 선직경을 갖는 샘플 No.4-3으로도 재점화율이 0%이다. 이것은 추정상 백금선의 연료가스와의 낮은 정도의 접촉으로 인해 촉매반응이 거의 일어나지 않기 때문이거나, 백금선의 온도가 작은 열용량으로 인해 신속히 강하하고 따라서 재점화가 실행될 수 없기 때문이다.

[실험예 3]

실시예4에서 얻어지고 미세하게 분할된 촉매 캐리어(4)가 미세한 알루미나 입자와 산화티탄으로 구성된 촉매부재(1)에 대해서는 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율을 변경함으로써 낙하충격 시험을 수행하였다. 낙하충격시험으로부터, 제8a도와 제8b도에 나타낸 결과가 얻어졌다. 또한, 반복된 신속한 가열과 퀀칭으로 점화시험을 수행하였다. 제9a도와 제9b도에 나타낸 결과가 얻어졌다.

낙하충격 시험으로, 낙하충격으로 인한 촉매부재의 파손 및 침착된 배금입자의 떨어지는 상태를 아는 것이 가능하다. 점화시험으로, 촉매부재의 열분해와 같은 질저하와 신속한 가열과 팍칭의 동안에 열쇼크로 인한 백금입자의 떼어짐으로 인한 촉매성능의 감소를 아는 것이 가능하다.

시험에서 실험용 샘플로서, 미세하게 분할된 촉매 캐리어는 니크롬선(0.15mm의 선직경을 가짐)에 융해 결합되었고 결과된 직선 같은 촉매부재(1.0mm의 직경과 8.0mm의 길이를 가짐)를 사용하였다. 니크롬선에 지지된 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 양은 5mg이었다. 미세하게 분할된 촉매 캐리어에 함유된 미세한 알루미나 입자에 관한 산화티탄의 비율은 0중량% 내지 60중량%로 변화시켰다. 또한, 저융해된 분말유리를 미세한 알루미나입자와 산화티탄의 혼합물과 2%의 비율로 혼합하였다. 결과된 혼합물을 니크롬선에 피복하고 1,240℃에서 10분간 구웠다. 그후, 미세하게 분할된 촉매 캐리어가 융해결합된 니크롬선을 0.2% 염화백금산 수용액으로 침지피복하였다. 염화백금산 수용액이 적용된 층을 건조시킨 다음 600℃에서 열분해하였다.

낙하충격 시험에서, 각 실험샘플을 제4도에 나타낸 환형부재(6)와 같은 형태를 갖는 샐플홀더에 고정시켰다. 실험샘플이 고정된 샘플홀더는 제3도에 나타낸 구조를 갖는 가스라이터(10)(가스유량 : 40cc/분)의 연소실린더(18)의 상부에 장착되었다.

가스라이터(10)로, 연료가스는 분출되고 점화되며 실험샘플은 연소불꽃에 의해 가열되었다. 그다음 연료가스는 분출이 중지되고 불꽃이 꺼졌다. 불꽃이 꺼진 직후, 연료가스는 피에조전기유닛에 의한 점화조작이 수행되지 않고 다시 분출되었다. 이 방법으로, 연료가스는 촉매반응에 의해 다시 점화되고 연소가 계속되었다. 또한, 별도의 조작으로서, 직류전원으로 니크롬선(015mm의 선직경과 코일로 된 형태를 가짐)의 기준샘플을 가로질러 전류가 가해졌고, 이로써 기준샘플은 적열상태에 오게되었다. 기준샘플을 통해 흐르는 전류의 값은 기준샘플이 연소상태에서의 실험샘플의 밝기와 같은 밝기를 갖도록 조절되었다. 이때, 기준샘플의 온도를 열전쌍으로 측정하였다.

측정된 온도를 촉매연소 가열온도로서 기록하였다.

그후, 실험샘플이 고정된 샘플홀더를 낙하충격 시험을 위한 원통형 픽스쳐(27g의 중량을 가짐)에 끼워 넣었다. 그 다음 원통형 픽스쳐를 1.5m의 높이에서 실험샘플 쪽이 아래로 닿도록 콘크리트 블록에 떨어뜨렸다.

낙하충역이 실험샘플에 주어진 후, 실험샘플(샘플홀더)을 픽스쳐 밖으로 꺼내고 가스라이터에 장착하였다. 점화, 소화 및 재점화를 상기한 것과 같은 방법으로 수행하고 촉매연소 가열온도를 측정하였다. 이 사이클을 10회 반복하고 낙하 회수에 해당하는 촉매연소 가열온도를 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 여러 가지 비율 각각에 대해 측정하였다.

제8a도는 미세한 알루미나 입자에 관해 산화티탄의 각 비율에 대해 낙하회수에 관한 촉매연소 가열온도의 변화를 나타낸다. 제8b도는 산화티탄의 비율에 관한 낙하내구성(낙하회수)의 변화를 나타내는데, 이 변화는 제8a도에 나타낸 측정의 결과로부터 계산되었다. 산화티탄의 비율이 70중량%이상인 경우에, 미세한 알루미나 입자의 양은 매우 작아졌고 미세하게 분할된 촉매 캐리어에서 수행된 백금의 양은 불충분하였고 초기 단계에서 촉매반응이 얻어지지 않았다. 그러므로, 산화티탄의 비율에 대한 결과는 70중량% 이상이었고 제8a도와 제8b도에 나타내지 않았다.

초매연소 가열온도는 촉매부재의 촉매성능을 판단하기 위한 지수로서 제공된다.

연료가스가 점화된 후 불이 꺼진 다음 연료가스가 피에조전기유닛에의한 점화조작이 수행되는 일이 없이 촉매부재의 온도가 감소하기 전에 다시 분출될 때 연료가스는 고온의 촉매와 접촉하고 이로써 다시 점화된다. 촉매의 온도는 연소열에 의해 올라가고 연소가스의 연소열과 평형이 되며 연소가 소정온도에서 계속된다. 촉매연소 가열온도는 이와같이 연소가 계속되는 온도를 나타낸다. 촉매연소 가열온도는 미세하게 분할된 촉매 캐리어에 분산되고 담지된 백금입자의 양에 따라 다양하다. 상세히는, 백금과 접촉하고 있는 가스흐름의 부분이 타고 촉매부재는 가스흐름의 연소열에 의해 가열된다. 백금의 양이 작아지면, 연소열은 또한 감소할 것이며 촉매부재의 온도, 즉 촉매연소 가열온도가 낮아진다. 만일 촉매부재의 촉매성능이 잃어지면, 불이 꺼진후 연료가스가 분출될지라도 다시 점화될 수 없고 촉매부재의 온도가 올라가지 않을 것이다.

전술한 바와 제8a도에 나타낸 결과로부터 미세한 알루미나 입자에 관한 백금의 비율이 60중량%, 0중량%, 50중량%, 10중량% 또는 15중량%인 경우에 촉매연소 가열온도는 급격히 감소하고 낙하회수가 10에 이르기도 전에 재점화는 불가능해진다.

이것은 낙하충격으로 인해 백금입자의 떼어짐이 일어났음을 가리킨다. 미세한 알루미나 입자에 관한 백금의 비율이 20중량% 내지 45중량% 의 범위내에 드는 경우에, 높은 촉매연속 가열온도가 유지될 수 있고 백금의 떼어짐이 거의 일어나지 않으며 10회의 낙하후에도 양호한 촉매성능이 얻어질 수 있다. 가스라이터에 대한 일본 안전기준 SG에 따르면, 내충격성에 관하여, 가스라이터를 1.5m의 높이에서 콘크리트블록에, 가스라이터가 바로되도록 한번, 거꾸로 한번, 수평방향으로 한번하여 총 3회 떨어뜨렸을 때 변화가 일어나지 않아야 하는 것으로 규정하고 있다. 그러므로 낙하 내구성으로서 낙하회수가 상기한 낙하충격 시험에서 적어도 6회인 것으로 발견되는 경우에 비교적 양호한 품질이 보증될 수 있다.

따라서, 제8b도에 나타낸 낙하 내구성의 측정결과로부터 낙하 내구성으로서의 낙하회수가 적어도 10인 20중량% 내지 45중량% 범위내에 드는 산화티탄의 비율이 가장 바람직한 것으로 발견되었다. 낙하내구성으로서의 낙하회수가 9와 6인 15중량% 와 10중량%인 산화티탄 비율도 또한 바람직하다. 따라서 산화티탄의 비율이 10중량% 내지 45중량% 범위내에 들 때 양호한 결과가 얻어질 수 있다.

점화시험에서, 실험용 샘플은 상기한 낙하충격 시험에서와 같은 방법으로 제조되었다. 각 실험용 샘플은 샘플홀더에 고정시키고 실험용 샘플이 고정된 샘플홀더를 가스라이터에 끼워넣었다. 먼저, 점화, 소화 및 재점화를 상기한 것과 같은 방법으로 수행하고 초기촉매연소가열온도를 측정하였다.

그후, 실험용 샘플을 끼운 가스라이터로, 2초 점화로 신속한 가열과 2초 소화로 퀀칭을 100회 반복하였다. 그다음 점화, 소화 및 재점화를 수행하고 촉매연소가열온도를 측정하였다. 그후, 매번 신속한 가열과 퀀칭이 1,00회 반복하고 촉매연소가열온도의 측정을 수행하였다. 신속한 가열과 퀀칭이 1,000회 반복될때까지 측정을 행하고 점화시험을 끝내었다.

제9a도는 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 각 비율에 대한 점화 회수에 대한 촉매연소가열온도의 변화를 나타낸다. 제9b도는 산화티탄의 비율에 대한 촉매연소가열온도의 보유력의 변화를 나타내는데, 이 변화는 제9a도에 나타낸 측정의 결과로부터 계산되었다. 촉매연소가열온도의 보유력은 초기촉매연소가열온도에 대해 1,000회의 점화후 얻어지는 촉매연소가열온도의 백분율을 나타낸다. 촉매연소가열온도의 보유력의 더 작은 값은 촉매연소가열온도의 더 큰 감소를 가리킨다.

제9a도에나타낸 결과로부터, 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율이 증가함에 따라 초기 촉매연소가열온도는 더 낮아지는 경향이 있다. 이 경향은 미세한 알루미나 입자의 양의 감소로 인해 담지된 백금의 양의 감소에 기초한다.

미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율이 0중량% 내지 15중량%의 낮은 범위내에 드는 경우에, 점화회수가 증가함에 따라 촉매연소가열온도의 감소는 더 커진다.

미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율이 50중량%인 경우에, 촉매연소가열온도는 급격히 감소하고 800회 점화후에 재점화는 불가능해진다.

제9b도에 나타낸 결과로부터, 1000회 점화후의 초기촉매연소가열온도의 보유정도를 아는 것이 가능하다. 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율이 20중량% 내지 45중량%의 범위내에 드는 경우에 촉매연소가열온도에 변화가 없고 촉매성능은 1000회의 점화후에도 잃지 않는다. 한편, 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율이 0중량% 내지 15중량%의 범위내에 드는 경우에, 촉매성능의 감소는 1,000회의 점화후에 발견된다. 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율이 50중량%인 경우에, 1,000회 점화후에 촉매반응은 얻어질 수 없다.

그러나, 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율이 10중량% 내지 15중량%의 범위내에드는 경우에는, 1,000회의 점화후에 촉매연소가열온도가 감소할지라도, 촉매연소가열온도의 보유력은 90%이상 만큼 높고 충분한 반응온도가 유지된다. 보통의 일회용 가스라이터에서, 연료가스는 대략600회의 점화로 모두 소모된다. 그러므로, 1000회의 점화를 할 수 있는 촉매부재는 충분한 특징을 갖는 것으로 판단될 수 있다.

구체적으로는 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율이 10중량% 내지 45중량% 범위내에 드는 경우에, 신속한 가열과 팍칭에 대한 양호한 내구성이 얻어질 수 있다. 낙하충격 시험과 점화시험의 결과로부터, 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율이 10중량% 내지 45%중량의 범위내에드는 경우에 양호한 결과가 얻어질 수 있음을 알 수 있다. 또한, 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율이 15중량% 내지 45중량%의 범위내에드는 경우에 더 양호한 결과가 얻어질 수 있음을 알수 있다. 또한, 미세한 알루미나 입자에 대한 산화티탄의 비율이 20중량% 내지 45중량%의 범위내에 드는 경우에 훨씬 더 양호한 결과가 얻어질 수 있음을 알 수 있다.

[실험예 4]

촉매선으로서, 백금선과 촉매부재가 사용되었다. 촉매부재는 하기한 방법으로 얻었다. 구체적으로 예를 들면 제19도에 예시한 바와 같이, 0.15mm의 직경과 40mm의 길이를 갖는 니크롬선을 1.0mm의 피치에서 4회 감긴 코일로하여 이로써 2.7mm의 외경을 갖는 코일로된 부분(42a)이 형성되었다. 이때, 니크롬선의 38mm 중간부분을 상기한 방법으로 코일로 하고 1mm의 길이를 갖는 선형의 끼우는 부분들(42b, 42b) 각각은 코일로된 부분(42a)의 양단부로부터 연장되었다. 이 방법으로, 선형기재(42)가 얻어졌다.

그후, 미세한 알루미나 입자와 산화티탄으로 구성된 미세하게 분할된 촉매 캐리어를 저융해된 분말유리에 의해 선형기재(42)의 표면에 융해결합시켰다. 그다음 염화백금산 수용액과 같은 촉매금속염 수용액을 이와같이 처리된 선형기재(42)에 피복하고 백금과 같은 촉매를 고온에서 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 침착시켰다.

따라서 코일로된 촉매부재(촉매선)가 얻어졌다.

이러한 촉매선의 크기와 형태는 여러 가지 방법으로 변경되었다. 촉매선은 각각 제3도에 나타낸 구조를 갖는 가스라이터에 끼워졌고 그것들의 재점화특성을 가스유량을 변화시킴으로써 각각 비교하였다.

이 경우에, 재점화특성을 하기한 방법으로 조사하였다. 구체적으로, 촉매선을 가스라이터에 끼우고 연료가스를 점화하였다. 그후, 연료가스는 분출이 중지되었고 이로써 불이 꺼졌다. 그다음 연료가스를 가스라이터의 피에조전기유닛에 의한 재점화 조작을 행하지 않고 분출시켰다. 이때, 연료가스가 가열된 촉매선에 의해 다시 점화되었는지 안되었는지를 조사하였다. 이와같이하여 연료가스의 분출이 시작된 후 3초내에 연료가스가 다시 점화된 경우에 재점화가 일어난 것으로 판단하였다. 재점화 특성의 시험으로부터, 표 2,3 및 4에 나타낸 결과가 얻어졌다. 표 2는 가스유량이 20cc/분일 때 얻어진 결과를 나타낸다. 표3은 가스유량이 30cc/분일 때 얻은 결과를 나타낸다. 표4는 가스유량이 40cc/분일 때 얻은 결과를 나타낸다.

보통, 가스라이터에서, 30cc/분의 가스유량이 사용된다. 그러나, 가스유량은 가스라이터가 사용되는 조건들, 특히 주위온도에 따라 달라진다. 그러므로, 가스라이터는 온도변동에 대한 가스유량의 변화가 작게 유지되도록 설계된다. 그러나, 이러한 가스유량제어시스템이 사용될지라도, 가스라이테내의 액화된 연료가스의 온도가 대략 5℃만큼 낮은 온도로 떨어지는 경우에, 연료가스의 평형압력은 감소할 것이며 가스유량은 불가피하게 낮아질 것이다.

상기한 바에 비추어, 가스유량이 낮아질때에도 재점화성능이 유지되는 것이 필요하다.

표 2의 (a). 표 3의 (a) 및 표 4의(a)에 나타낸 결과들은 융해결합된 미세하게 분할된 촉매 캐리어에 0.1% 염화백금산 수용액을 피복하고 피복층을 열분해하기 위한 조작을 1회 수행했을 때 얻어졌따. 표 2의 (b), 표 3의 (b), 및 표 4의 (b)에 나타낸 결과들은 융해결합된 미세하게 분할된 촉매 캐리어에 0.1% 염화백금산 수용액을 피복하고 피복층을 열분해하기 위한 조작을 2회수행했을 때 얻어졌다. 표 2의 (c), 표 3의 (c), 및 표 4의 (c)에 나타낸 결과들은 융해결합된 미세하게 분할된 촉매 캐리어에 0.1% 염화배금산 수용액을 피복하고 피복층을 열분해하기 위한 조작을 3회 수행했을때 얻어졌다. 표 2의 (d), 표 3의 (d), 및 표 4의 (d)에 나타낸 결과들은 0.3mm의 직경을 갖는 백금선이 사용되었을 때 얻어졌다.

제10도, 제11도 및 제12도는 표 2, 3, 4에 나타낸 결과들의 예시를 제공한다.

이들 실험에서, 코일로 된 부분의 외경(코일외경)은 2.5mm, 3.0mm 및 3.5mm로 설정되었다. 또한, 촉매선의 길이는 30mm 내지 50mm로 설정되었다. 예를들면 제20도에서 예시한 바와같이 촉매선은 코일로 된 부분이 원형코일형태를 가지며 1mm의 길이를 갖는 선형의 끼우는 부분들 각각이 코일로된 부분의 양단부로부터 연장될 수 있도록 코일로된 형태를 가졌다. 코일로된 부분들의 감김회수와 코일피치를 표5와 6에 열거한다. 제10도, 제11도 및 제12도에서, 수평축에 코일피치가 도시되고 재점화율이 수평축에 도시되어 있다.

제10도, 제11도 및 제12도에 예시된 바와 같이, 융해결하된 미세하게 분할된 촉매 캐리어에 0.1% 염화백금산 수용액을 피복하고 피복층을 열분해하기 위한 조작의 회수를 1회에서 2회 및 3회로 증가시킬 때 재점화율 특성은 더 좋아진다. 3회의 이러한 조작으로 재점화율 특성에 있어서 포화가 대략 도달된다. 실제로, 이러한 조작의 회수는 바람직하게는 가능한한 작아야한다. 그러므로, 제10도, 제11도 및 제12도를 통해 최적인 범위가 적당한 조건으로 생각된다.

또한, 가스유량이 40cc/분에서 30cc/분 그리고 2cc/분으로 감소됨에 따라 재점화율 범위는 더 좁아진다. 그러므로, 최적 조건은 바람직하게는 이들 결과를 통해 설정되어야 함이 발견되었다.

따라서, 촉매선의 치수와 형태를 설정함으로써 양호한 재점화 특성을 갖는 촉매 가스라이터를 얻는 것이 가능해졌다.

제13도, 제14도 및 제15도는 코일로된 부분의 감김회수와 재점화율 간의 관계를 나타낸다. 제16도, 제17도 및 제18도는 재점화율과 코일로된 부분에서 인접 감김 사이의 공간 간의 관계를 나타낸다. 최적범위는 제16도, 제17도 및 제18도를 참조하여 얻어질 수 있다.

표 5, 표 6 및 표 7은 이들 실험에서 사용된 코일로된 부분의 감김회수, 코일피치 및 코일로된 부분의 인접 감김 사이의 공간을 나타낸다.

[실험예 5]

0.15mm의 직경과 40mm의 길이를 갖는 니크롬선을 1.0mm의 피치에서 4회 감긴 코일로 하고 이로써 2.7mm 외경을 갖는 코일로 된 부분이 형성되었다. 이 방법으로, 선형기재가 얻어졌다. 80%의 미세한 알루미나 입자와 20%의 산화티탄을 서로 혼합함으로써 혼합물을 제조하고 4%의 저융해된 분말유리를 혼합물에 첨가하였다.

그다음 폴리비닐알코올을 얻어진 혼합물에 첨가하고 이로써 점성액체를 얻었다.

그후, 대략 3mg의 점성액체를 선형기재의 코일로된 부분의 표면에 피복하였다.

적용된 점성액체층을 보통 온도에서 건조시키고 300℃에서 15분간 가열하고 이로써 폴리비닐알코올을 제거하였다. 그다음 이와같이 처리된 선형기재를 1,240℃에서 10분간 가열하였다.이 방법으로, 촉매 캐리어선을 얻었다. 그다음 촉매 캐리어선을 0.1% 염화백금산 수용액으로 3회 침지피복하였다. 그다음 침지피복층을가열하고 800℃에서 10분간 열분해하였다. 이와같이 백금입자가 촉매 캐리어선 표면에 침착되었고 촉매부재(촉매선)가 얻어졌다.

얻은 촉매부재를 제3도에 나타낸 가스라이터(10)의 연소파이프(26)의 상단부에 끼워 고정시켰다. 가스라이터에서 연료가스 유량은 30cc/분으로 설정되었다. 이 방법으로 촉매 가스라이터가 제조되었다.

상기한 방법으로 제조된 촉매선의 성능평가 시험으로서 낙하충격 시험, 결합강도시험, 재점화율시험 및 재점화수명 시험을 수행하였다.

낙하충격시험에서, 제21도에 예시된 바와 같이 촉매선(41)을 샘플홀더(40)에 끼워넣었다. 그다음 촉매선(41)이 끼워진 샘플홀더(40)를 낙하충격시험을 위해 제21도에 나타낸 원통형픽스쳐(42)에 끼워넣었다. 그다음 원통형 픽스쳐(42)를 촉매선 쪽이 아래로 향하면서 1.5m의 높이에서 콘크리트 블록에 떨어뜨렸다. 낙하단계를 10회 반복하고 이로써 낙하충격이 촉매선에 주어졌다. 그후, 촉매선에 떼어진 미세분할된 촉매 캐리어 양을 측정하였다.

낙하충격시험을 촉매선에 이 방벙으로 수행했을 때 미세분할된 촉매 캐리어는 촉매선에서 떼어지지 않았다. 따라서 이 촉매선은 낙하충격에 대해 충분한 강도를 가진 것으로 확인되었다.

결합강도시험에서, 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 니크롬선에의 결합강도를 조사하기 위해, 코일로된 촉매선을 신장시키고 니크롬선에서 떼어진 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 중량을 측정하였다. 구체적으로, 제22도에 예시된 바와같이, 4mm의 코일로된 부분의 길이를 갖는 촉매선을 코일로된 부분의 길이가 16mm와 같게 되도록 신장시켰다.

신장조작의 동안에 니크롬선에서 떼어진 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 중량을 측정하였다.

결합강도시험을 촉매선에 이 방법으로 수행했을때 미세하게 분할된 촉매캐리어는 촉매선에서 떼어지지 않았다. 재점화율 시험에서, 촉매선(41)을 제23도에 나타낸 프레임(44)에 끼워넣었다.

그다음 이와같이 촉매선을 끼운 프레임(44)을 가스유량을 30cc/분으로 설정한 제3도에 나타낸 가스라이터에 끼워넣었다. 1초후, 불을 껐다. 이와같이 불을 끈후 1초후, 피에조전기유닛에 의한 점화조작을 수행하지 않고 연료가스를 분출하였다.

이때 촉매선의 촉매성능에 의해 3초내에 불꽃이 다시 일어나는지 아닌지를 조사하였다. 이 사이클을 10회 반복하였다.

재점화율 시험은 촉매선에 이 방법으로 수행했을 때, 모든 10사이클의 시험에서 3초내에 재점화가 일어났음이 확인되었다. 따라서, 100%의 재점화율이 얻어졌다.

재점화수명 시험에서, 촉매선을 재점화율 시허에서와 같은 방법으로 가스라이터에 끼워 넣었다. 가스라이터에서 대략 1초간 점화와 대략 1초간 소화의 사이클을 1,000회 반복하였다. 열쇼크가 이 방법으로 촉매선에 주어졌고 재점화성능이 얻어졌는지 아닌지 조사하였다.

재점화수명 시험은 이 방법으로 촉매선에 수행했을 때 1,000 시험 사일클 후에도 3초내에 재점화가 가능하였다. 따라서 촉매선은 충분한 재점화수명을 가짐이 발견되었다.

Claims

(i) 선형기재, (ii) 분말로된 금속과 유리질의 융해된 재료로 구성되는 군으로부터 선택된 재료로 구성되는 융해결합물질, (iii) 산화금속으로 구성되고 상기 융해결합물질에 의해 상기 선형기재의 표면에 고정되어 있는 미세하게 분할된 촉매 캐리어, (iv) 상기 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 침착된 촉매로 이루어지는 라이터용 촉매부재.
제1항에 있어서, 상기 선형기재 니켈-크롬 합금선으로 구성되는 것을 특징으로 하는 촉매부재.
제1항에 있어서, 융해결합물질로서 제공되는 상기 분말로된 금속은 니켈분말과 크롬분말의 혼합분말 : 니켈분말, 크로분말 및 희토류금속의 혼합분말 : 그리고 니켈분말, 크롬분말 및 금속규소의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매부재.
제1항에 있어서, 상기 융해결합물질로서 제공되는 유리질의 융해된 재료는 융해된 분말유리인 것을 특징으로 하는 촉매부재.
제1항에 있어서, 상기 미세하게 분할된 촉매 캐리어는 미세한 알루미나 입자로 구성되는 것을 특징으로 하는 촉매부재.
제1항에 있어서, 상기 미세하게 분할된 촉매 캐리어는 미세한 알루미나 입자와 산화티탄의 혼합분말인 것을 특징으로 하는 촉매부재.
제6항에 있어서, 산화티탄의 비율은 상기 미세한 알루미나입자에 대해 10중량% 내지 45중량%의 범위내에 드는 것을 특징으로 하는 촉매부재.
제1항에 있어서, 상기 선형기재가 니켈-크롬 합금선으로 구성되며, 산화니켈분말, 산화크롬분말, 및 산화니켈과 산화크롬의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 미세입자가 니켈과 크롬의 혼합분말 : 니켈, 크롬 및 희토류금속의 혼합분말 : 그리고 니켈, 크롬 및 금속규소의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 상기 융해결합물질에 의해 니켈-크롬 합금선으로 구성되는 상기 선형기재의 표면에 융해결합되며, 산화니켈분말, 산화크롬분말, 및 산화니켈과 산화크롬의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 상기 융해결합된 미세입자가 미세하게 분할된 촉매 캐리어로 구성되는 것을 특징으로 하는 촉매부재.
(i) 선형기재, (ii) 상기 선형기재의 표면에 형성되고 미세금속입자로 구성되는 촉매캐리어, 상기 미세금속입자는 상기 선형기재의 표면에 융해결합된 분말로된 금속으로 구성되며, 그리고 (iii) 상기 촉매 캐리어의 표면에 침착된 촉매로 이루어지는 라이터용 촉매부재.
제9항에 있어서, 상기 선형기재는 니켈-크롬 합금선으로 구성되며, 상기 선형기재의 표면에 융해결합된 상기 미세금속입자는 니켈과 크롬의 혼합분말 : 니켈, 크롬 및 희토류금속의 혼합분말 : 그리고 니켈, 크롬 및 금속규소의 혼합분말로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매부재.
(i) 분말로된 금속과 유리질의 융해된 재료로 구성되는 군으로부터 선택된 재료로 구성되는 융해결합물질에 의해 선형기재의 표면에 산화금속으로 구성되는 미세하게 분할된 촉매 캐리어를 융해결합하는 단계, (ii) 상기 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 촉매용액을 가하는 단계, 그리고 (iii) 상기 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 가해진 상기 촉매용액을 열분해하여 이로써 상기 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 촉매가 침착되는 단계로 이루어지는 라이터용 촉매부재의 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 촉매용액은 염화백금산 수용액인 것을 특징으로 하는 방법.
코일로된 부분과 이 코일로된 부분의 양단부로부터 연장되는 끼우는 부분들로 이루어지며, 상기 코일로 된 부분과 상기 끼우는 부분들을 구성하는 선형재료의 길이는 35mm 내지 50mm 범위내에 들고 상기 코일로 된 부분의 코일외경은 2.5mm 내지 3.5mm 범위내에 들고 상기 코일로 된 부분에서 감김 회수는 3 내지 5.5의 범위내에 드는 것을 특징으로 하는 라이터용 촉매부재.
코일로된 부분과 이 코일로된 부분의 양단부로부터 연장되는 끼우는 부분들로 이루어지며, 상기 코일로 된 부분과 상기 끼우는 부분들을 구성하는 선형재료의 길이는 35mm 내지 50mm 범위내에 들고 상기 코일로된 부분의 코일외경은 2.5mm 내지 3.5mm 범위내에 들고 상기 코일로 된 부분에서 코일피치는 0.7mm 내지 1.4mm의 범위내에 드는 것을 특징으로 하는 촉매부재.
코일로된 부분과 이 코일로된 부분의 양단부로부터 연장되는 끼우는 부분들로 이루어지며, 상기 코일로 된 부분과 상기 끼우는 부분들을 구성하는 선형재료의 길이는 35mm 내지 50mm 범위내에 들고 상기 코일로된 부분의 코일외경은 2.5mm 내지 3.5mm 범위내에 들고 상기 코일로 된 부분에서 인접 감김 사이의 공간은 0.4mm 내지 0.9mm의 범위내에 드는 것을 특징으로 하는 촉매부재.
코일로된 부분과 이 코일로된 부분의 양단부로부터 연장되는 끼우는 부분들로 이루어지며, 상기 코일로 된 부분과 상기 끼우는 부분들을 구성하는 선형재료의 길이는 35mm 내지 50mm 범위내에 들고 상기 코일로 된 부분의 코일외경은 3.0mm 내지 3.5mm 범위내에 들고 상기 코일로 된 부분에서 감김회수는 4.0 내지 4.5의 범위내에 들고 상기 코일로 된 부분에서 코일피치는 0.9mm 내지 1.1mm의 범위내에 들고 이로써 20cc/분의 연료가스유량의 부근의 낮은 연료가스 유량영역에서 재점화가 가능한 것을 특징으로 하는 라이터용 촉매부재.
제13항, 제14항, 제15항 또는 제16항에 있어서, 촉매부재는 (i) 선형기재, (ii) 분말로된 금속과 유리질의 융해된 재료로 구성되는 군으로부터 선택된 재료로 구성되는 융해결합물질, (iii) 산화금속으로 구성되고 상기 융해결합물질에 의해 상기 선형기재의 표면에 고정되어 있는 미세하게 분할된 촉매 캐리어, (iv) 상기 미세하게 분할된 촉매 캐리어의 표면에 침착된 촉매로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매부재.