KR20010005639A

KR20010005639A - 액체 연료 연소 기구의 연소심

Info

Publication number: KR20010005639A
Application number: KR1019997008706A
Authority: KR
Inventors: 미후네히데오; 세끼마사또; 노자끼유끼오
Original assignee: 가또 떼이찌; 가부시끼가이샤 도까이
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2001-01-15
Also published as: EP0978686B1; ID22694A; JP3628512B2; ES2215373T3; EP0978686A4; EP0978686A1; WO1999037953A1; DE69916187T2; JPH11270847A; CN1125264C; DE69916187D1; CN1258343A

Abstract

연소심에 의해 액체 연료를 흡상하여 선단에서 연소시키는 데 대하여 불꽃을 가늘고 긴 형상으로 하여 연소 기구의 요구에 합치시키기 위해, 액체 연료를 모세관 현상에 의해서 흡상부(62)에서 흡상하여 선단 연소부(61)에서 연소시키는 연소심(6)을 다공질 재료에 의해서 구성하는 동시에, 적어도 연소부(61)의 상단부면(6a)을 제외한 측면에 액체 연료의 휘발을 억제하는 외피층(8)을 형성하여 이루어진다.

Description

액체 연료 연소 기구의 연소심 {COMBUSTION WICK OF LIQUID FUEL COMBUSTOR}

일반적으로 흡연 기구용 라이터, 착화기, 토치, 조명 기구 등의 연소 기구에 있어서의 연료로서는 에틸 알코올 등의 알코올 연료, 가솔린을 포함한 석유 벤진계 벤진 연료, 부탄 가스, 프로판 가스 등의 액화 가스 연료가 이용되고 있다.

그리고, 사용 연료의 종류에 따라서 각각 연소 기구의 성능, 사용 편의성, 설계 구조가 다르며 각각의 특징을 갖는다.

예를 들어, 석유 벤진계 탄화수소 화합물의 혼합물에 의한 벤진 연료의 경우는 이 연료가 각각 비등점이 다른 화합물의 혼합체이며, 연소 기구에 착화된 사용 초기는 비등점이 낮은 벤진 성분이 휘발되고, 차례대로 비등점이 높은 탄화수소로 휘발 성분이 이행하므로, 연소 시간에 따라서 연소 기구내에 잔류하는 연료 조성이 변화하고, 이로 인해 불꽃 길이의 변화를 일으키는 것으로 가솔린이라도 마찬가지이다. 또한, 벤진 및 가솔린은 휘발성이 높아 이를 사용하는 연소 기구에 있어서는 연료 저장부 및 연소심 부분으로부터의 휘발을 저감하는 밀폐 구조가 필요하며, 이 밀폐가 불충분하면 연료가 휘발되어 없어지고, 연료의 보충 빈도가 높아 번잡하며, 또한 이 벤진 및 가솔린에는 특유의 냄새가 있어 바람직하지 않은 경우가 있다.

액화 가스 연료의 경우에는 연소 기구의 사용 온도 범위에서 가스압이 높고, 연료를 저장하는 용기는 내압 구조가 필요해진다. 또한, 상기 가스압의 변동에 따라서 불꽃 길이가 변화하고, 특히 그 가스압은 온도에 대해 대수적으로 크게 변화하는 특성이 있으며, 온도에 대한 불꽃 길이의 변화가 큰 문제를 갖는다. 이 불꽃 길이 변화를 적게 하기 위해서는 연소 기구의 연료 공급 기구에 온도 보상을 행하는 특별한 설계 대책을 필요로 하므로, 구조가 복잡해지는 동시에 비용면에서 불리해진다.

한편, 알코올 연료의 경우에는 에틸 알코올, 메틸 알코올, 프로필 알코올 등의 저급 1가 알코올 등의 알코올을 주체로 하는 액체 연료는 상온에서 액체이고, 증기압도 비교적 낮고, 연료 저장부의 내압 용기가 불필요하고, 연료 탱크 및 연소심에 대한 밀폐는 알코올이 휘발되지 않을 정도의 밀폐 구조로 충분하므로, 연소 기구 구조의 간소화 및 비용면에서 유리해진다.

또한, 이 알코올을 주체로 한 액체 연료를 사용하는 연소 기구에서는 액체 연료를 연료 저장부로부터 연소부로 공급하는 수단으로서, 일반적으로는 액체 연료의 표면 장력을 이용하여 연속 가는 구멍 또는 가는 섬유를 묶은 세극을 모세관 현상에 의해 흡상하고, 선단부에서 연소시키는 연소심을 사용하고 있다.

구체적으로는, 상기 연소심은 연료의 흡상에는 섬유를 꼰 띠형의 것, 유리 섬유를 묶은 것, 또는 이 양자를 사용하여 유리 섬유를 면사로 둘러싸고, 이것이 풀리지 않도록 가는 금속선으로 감은 것 등을 이용하고, 하단 흡상부가 연료 흡입 기능을 하고, 상단 연소부에서 연소를 행하도록 되어 있다.

그리하여, 상기와 같은 연소심을 사용하는 흡연 기구용 라이터, 착화기 등의 연소 기구에 있어서는 이 연소심의 재질, 형태에 따라서 착화후의 초기 불꽃 길이, 불꽃 길이의 변화, 포화 불꽃 길이 및 불꽃의 굵기 등이 다르므로, 연소 기구의 사용 형태에 대응한 요망 특성을 충족시키도록 구성할 필요가 있다.

즉, 상기 종래예의 연소심을 사용하여 흡연 기구용 라이터, 착화기를 제조하여 선단 연소부에 착화하면, 그 불꽃은 연소부의 선단부면 및 선단 외주부로부터 액체 연료가 휘발된 가스가 연소하여 형성되고, 또 연소부의 하부 외주부로부터도 액체 연료가 휘발 상승하여 이에 착화하면 한층 더 굵고 긴 불꽃이 형성되게 된다. 이 연소 상태는 양초에의 착화에 의한 불꽃의 형태와 동일한 것이며, 필요한 불꽃 길이를 얻기 위한 연소심을 검토하는 경우에 계속 연소를 고려하면 연소심은 어느 정도의 굵기, 즉 선단부면의 크기를 필요로 한다. 그러나, 이 연소심의 굵기와 불꽃의 굵기에는 비례 관계가 있으며, 굵은 연소심에서는 불꽃의 굵기도 커진다.

그리고, 예를 들어 연소 기구로서 흡연 기구용 라이터의 경우에는 불꽃의 굵기는 담배에 불을 붙이는 목적으로서는 가는 쪽이 사용하기에 편리해지므로, 불꽃의 길이를 확보하면서 불꽃의 굵기를 가늘게 하고 싶다는 상반된 요구가 있다.

또, 상기와 같은 연소심에의 착화에 대해서는 발화석 또는 방전에 의한 불꽃이 작용하는 부분의 연소심 근방에는 액체 연료가 휘발된 상태에서 존재하고 있을 필요가 있다. 게다가, 연소심의 상단부면으로부터 휘발된 연료에 더하여 심 측면으로부터 휘발된 연료가 존재하는 것이 착화성을 확보하는 면에서 중요하고, 특히 저온에 있어서 착화율에의 영향이 커진다는 것이 판명되었다.

그리고, 연소 기구를 설계하는 경우에 상기 연소심에 불꽃을 튀겨서 착화하는 착화 부재는 연소심에 가깝게 하는 편이 착화성이 양호해지는데, 불꽃이 굵은 것에서는 이 불꽃의 모서리부가 착화 부재에 접근하여 줄휠 등의 착화 부재의 온도 상승을 초래하는 문제가 있다. 예를 들어, 줄휠이 가열되면 그 플라스틱으로 형성되어 있는 지지부에 전열되어 이 지지부가 용융하고, 줄휠에 대하여 가압되어 있는 발화석의 가압력에 의해 줄휠이 탈락하여 사용 불가능해질 우려가 있다. 특히, 연소심과 착화 부재가 접근하면 연소심 주변의 공기의 흐름이 변화하여 불꽃이 착화 부재측으로 팽창하는 경향이 있고, 상기 과열 문제가 발생하는 경우가 있다.

한편, 알코올을 주체로 한 액체 연료를 사용하는 연소 기구에 있어서는 연료에 화염색 반응을 나타내는 재료를 첨가하더라도 여전히 불꽃을 보기 어려운 경우가 있다. 이로 인해, 또한 불꽃에 착색하여 불꽃의 형태를 한층 더 명확하게 하자는 요구도 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 사용 목적에 맞는 불꽃의 형태, 특히 가늘고 긴 불꽃을 얻을 수 있도록 한 액체 연료 연소 기구의 연소심을 제공하려는 것이다.

본 발명은 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 사용하는 흡연 기구용 라이터, 착화기 등의 액체 연료 연소 기구에 있어서, 액체 연료를 연료 탱크내로부터 모세관 현상을 이용하여 흡상하여 연소시키는 연소심에 관한 것으로, 특히 연소를 행하는 연소부의 구조에 관한 것이다.

도1a는 본 발명의 연소심의 기본 구조에 있어서의 연소 상태를 도시한 설명도.

도1b는 비교예의 연소심의 연소 상태를 도시한 설명도.

도2는 본 발명의 연소심에 있어서의 외피층의 침투성이 보다 낮은 경우의 연소 상태를 도시한 설명도.

도3은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 연소심을 조립한 액체 연료 연소 기구의 일예로서의 흡연 기구용 라이터의 개략 단면도.

도4는 다른 실시 형태에 있어서의 연소심을 조립한 액체 연료 연소 기구의 일예로서의 흡연 기구용 라이터의 개략 단면도.

도5는 또 다른 실시 형태에 있어서의 연소심을 조립한 액체 연료 연소 기구의 일예로서의 흡연 기구용 라이터의 개략 평면도.

도6은 다른 실시 형태에 있어서의 연소심의 상부 사시도.

도7은 실험예에 사용한 연소기의 구조를 도시한 단면도.

도8은 실험예 1 및 실험예 2에 있어서의 불꽃 길이 변화 특성을 비교예와 함께 도시한 그래프.

도9는 실험예 3에 있어서의 불꽃 길이 변화 특성을 비교예와 함께 도시한 그래프.

도10은 실험예 4에 있어서의 연소부 돌출 길이에 대한 불꽃 길이 변화 특성을 도시한 그래프.

도11은 실험예 4에 있어서의 연소부 돌출 길이와 포화 불꽃 길이의 관계를 도시한 그래프.

도12는 실험예 6에 있어서의 외피층 두께와 각종 불꽃 길이의 관계를 도시한 그래프.

도13은 실험예 6에 있어서의 외피층 두께와 불꽃 굵기의 관계를 도시한 그래프.

도14a는 실험예 7에 있어서의 연소심의 압축면의 외피층에 폭 0 ㎜의 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 상태에서의 착화성을 도시한 도면.

도14b는 실험예 7에 있어서의 연소심의 압축면의 외피층에 폭 0.5 ㎜의 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 상태에서의 착화성을 도시한 도면.

도14c는 실험예 7에 있어서의 연소심의 압축면의 외피층에 폭 1.0 ㎜의 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 상태에서의 착화성을 도시한 도면.

도14d는 실험예 7에 있어서의 연소심의 압축면의 외피층에 폭 2.0 ㎜의 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 상태에서의 착화성을 도시한 도면.

도14e는 실험예 7에 있어서의 연소심의 압축면의 외피층에 폭 3.0 ㎜의 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 상태에서의 착화성을 도시한 도면.

도15a는 실험예 7에 있어서의 연소심의 절단면의 외피층에 폭 0 ㎜의 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 상태에서의 착화성을 도시한 도면.

도15b는 실험예 7에 있어서의 연소심의 절단면의 외피층에 폭 0.5 ㎜의 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 상태에서의 착화성을 도시한 도면.

도15c는 실험예 7에 있어서의 연소심의 절단면의 외피층에 폭 1.0 ㎜의 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 상태에서의 착화성을 도시한 도면.

도15d는 실험예 7에 있어서의 연소심의 절단면의 외피층에 폭 2.0 ㎜의 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 상태에서의 착화성을 도시한 도면.

도15e는 실험예 7에 있어서의 연소심의 절단면의 외피층에 폭 3.0 ㎜의 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 상태에서의 착화성을 도시한 도면.

상기 과제를 해결한 본 발명의 액체 연료 연소 기구의 연소심은 액체 연료를 연료 탱크에 수용한 안솜에 함유시키고, 상기 안솜과 흡상부가 접촉하여 모세관 현상에 의해서 액체 연료를 흡상하여 선단 연소부에서 연소시키는 연소심과, 상기 연소부에의 착화를 행하는 착화 부재를 구비한 것에 있어서, 상기 연소심을 다공질 재료에 의해서 구성하는 동시에 적어도 상단부면을 제외한 연소부의 측면에 액체 연료의 휘발을 억제하는 외피층을 형성한 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 상기 외피층을 형성한 연소심은 측면 전체 주위에서 액체 연료가 균등하게 휘발되도록 형성하거나, 착화 부재측 측면에 있어서의 액체 연료의 휘발 억제 작용이 다른 측면의 휘발 억제 작용보다 작아지도록 형성한다. 그 경우, 착화 부재측 측면에는 외피층을, 예를 들어 슬릿 형상으로 제거하여 부분적으로 형성하거나, 외피층을 형성하지 않음으로써 액체 연료의 휘발 억제 작용을 다른 측면보다 작게 하는 것이 가능하고, 이런 형태의 것에서는 외피층을 액체 연료에 대한 침투성이 전혀 없는 소재로 형성해도 좋다.

상기 외피층을 연소심 측면의 전체 주위 또는 부분적으로 형성하는 데 대하여 상기 외피층을 심 내부에 있어서의 액체 연료의 침투성보다 낮은 침투성을 갖는 다공질 피막으로 하고, 액체 연료가 침투하여 표면으로부터 휘발되도록 형성하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기 외피층은 산화 금속 분말체에 고착제를 혼합한 것을 도포 또는 침지 건조 고화하여 이루어진다. 또, 상기 외피층은 내열성 무기 화합물 분말체 또는 금속 분말체 또는 이 혼합물에 고착제를 혼합한 것을 도포 또는 침지 건조 고화하여 이루어진다. 상기 산화 금속 분말체로서는 산화 티탄, 산화 알루미늄 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용한다. 상기 고착제로서 규산 나트륨 또는 규산 칼륨 등으로 이루어진 물유리재 또는 저융점 유리재를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 외피층의 두께를 0.2 ㎜ 내지 0.5 ㎜로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 외피층은 내열성 도료를 도포 또는 침지 건조시켜도 좋다. 또, 상기 외피층에는 화염색 반응을 나타내는 금속 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 외피층에 카아본을 첨가해도 좋다. 또, 상기 외피층 형성후에 카아본을 함유한 도포액을 피복해도 좋다.

상기 외피층의 액체 연료의 침투성이 연소부의 상단부와 그 이외의 부분에서 다르도록 해도 좋고, 예를 들어 연소부의 상단부에서 침투성이 높고 하부에서 낮아지도록 또는 그 반대로 형성한다. 그 때, 외피층의 두께를 연소부의 상단부의 두께와 그 이외의 부분의 두께가 다르도록 형성하면 된다.

상기 외피층을 형성한 연소심의 선단부면을 경사면으로 형성하고, 상기 경사면을 착화 부재를 향해서 배치하도록 해도 좋다.

상기 연소심으로서는 세라믹 섬유, 유리 섬유 등의 내열성 재료로 단면이 직사각형인 각진 봉 형상으로 형성하는 것이 바람직하고, 다공질 세라믹 또는 다공질 유리재로 형성해도 좋다. 또, 상기 연소심을 그 축방향과 직교하는 방향으로 압축 성형된 다공질 재료로 구성하고, 외피층의 형성에 의해 전체적으로 측면으로부터의 휘발량이 큰 경우에는 압축 성형시의 압축면을 착화 부재를 향해서 배치하여 착화 부재의 과열 방지를 꾀하거나, 외피층의 형성에 의해 전체적으로 측면으로부터의 휘발량이 작은 경우에는 압축 성형시의 압축면과 직교하는 면을 착화 부재를 향해서 배치하여 착화율을 높이도록 해도 좋다.

상기와 같은 본 발명의 액체 연료 연소 기구의 연소심에서는 연소부의 측면으로부터의 액체 연료의 휘발을 외피층의 형성에 의해서 착화 가능한 정도로 억제 제어함으로써 불꽃의 길이를 확보하면서 굵기를 가늘게 하여 이루어진다. 즉, 연소심의 연소부 측면 전체를 액체 연료의 침투성이 없는 외피층으로 밀폐 피복하고, 이 측면으로부터의 연료의 휘발이 전혀 없도록 한 것에서는 액체 연료는 연소심의 상단부면으로부터 휘발된 연료만에 의한 불꽃이 되므로 가는 불꽃이 되지만, 일반적으로 연소심에의 착화는 측면으로부터 행하므로 이와 같은 측면으로부터 액체 연료의 휘발이 발생하지 않는 것에서는 착화가 곤란해진다.

이 점에 대하여 본 발명에서는 측면으로부터 불꽃을 튀겨서 착화가 가능하고, 또한 불꽃의 굵기를 크게 하지 않기 위해 연소심의 연소부의 외주 측면으로부터 액체 연료가 착화 가능한 정도로 침투 휘발되는 다공질 외피층을 형성하거나, 착화 부재측 측면의 휘발 억제 작용을 다른 측면보다 작게 하여 착화 부재에 의한 양호한 착화를 가능하게 하면서 연소심의 상단부면에는 액체 연료의 흡상 휘산 능력이 높은 연소심 재료의 면을 노출시킴으로써 가늘고 긴 불꽃 형상을 얻는 동시에 일반적인 착화를 행할 수 있는 연소심으로 되었다.

알코올을 주체로 하는 액체 연료로서는 예를 들어 메틸 알코올, 에틸 알코올 또는 프로필 알코올에 의한 저급 1가 알코올을 주성분으로 하고, 이에 불꽃에 착색하기 위한 헥산 또는 헵탄 등의 포화 탄화수소를 혼합한 것이 사용된다.

상기와 같은 액체 연료 연소 기구의 연소심에 의하면, 연소심을 다공질 재료에 의해서 구성하는 동시에 적어도 연소부의 상단부면을 제외한 측면에 심 측면으로부터의 액체 연료의 휘발을 억제하는 외피층을 형성함으로써 착화 부재측 측면으로부터 휘발된 연료에 의해 착화 부재에 의한 측방으로부터의 착화성을 확보하는 한편, 연소심의 상단부면의 크기를 어느 정도 확보하여 상단부면으로부터의 충분한 연료 휘발에 의한 불꽃의 길이를 확보하면서 상기 외피층에 의해 외주면으로부터의 연료의 휘발량을 억제함으로써 불꽃의 굵기, 특히 하단부의 굵기가 커지는 것을 저지하여 가늘게 할 수 있고, 불꽃이 착화 부재에 접근함에 따른 착화 부재의 승온을 방지할 수 있고, 종래에 얻지 못했던 가늘고 긴 불꽃의 형태를 간단한 구조에 의해서 얻을 수 있다. 이에 의해, 불꽃 형태의 자유도를 확대하여 예를 들어 흡연 기구용 라이터, 착화기 등의 연소 기구의 사용 목적에 합치된 특성을 얻을 수 있고, 그 상품 가치를 높일 수 있다.

상기 외피층을 형성한 연소심의 착화 부재측 측면의 휘발 억제 작용을 다른 측면보다 작게 한 것에서는 착화용 휘발량의 확보를 용이하게 행할 수 있는 동시에, 다른 측면에서의 휘발 억제로 불꽃의 굵기를 가늘게 하는 것의 양립을 손쉽게 꾀할 수 있다.

또, 상기와 같은 외피층을 형성함으로써 연소심의 연소부의 경도가 높아져서 강도의 증대를 꾀할 수 있고, 사용에 대하여 연소부의 내구 수명을 길게 할 수 있다.

그리고, 착화후의 연속 연소에 있어서의 불꽃의 경시 변화에서는 착화 직후부터 불꽃 길이의 신장의 급상승이 빠르고, 또 포화 불꽃 길이는 짧아져서 착화기 등의 연소 특성으로서 바람직한 것을 얻을 수 있다.

또, 불꽃은 연소심의 연소부의 상단부면으로부터 휘발된 연료의 연소에 의해서 주로 형성되고, 연소부 측면으로부터의 휘발량에 의존하지 않음으로써 연소심의 연소부의 심 홀더로부터의 돌출량의 단축화를 꾀할 수 있고, 휘발 방지용으로 연소부를 피복하는 폐색 캡의 설계가 용이해진다.

상기와 같은 연소부의 측면으로부터의 연료의 휘발을 외피층의 형성에 의해서 제어함으로써 가늘고 긴 불꽃의 형성을 행할 수 있으므로, 동일한 길이로 굵은 불꽃에 의한 연소에 비해 연료의 소비량이 저감되고, 사용 횟수 및 사용 시간을 동일 연료량에 대하여 대폭 증대시킬 수 있었다.

한편, 연소 상태에 있어서의 불꽃의 형상 형태가 보이는 것이 유리한 연소 기구의 경우, 외피층에 나트륨 등의 화염색 성분을 함유시킴으로써 이 외피층 내의 화염색 성분이 연소에 따라서 화염색 반응을 일으켜서 불꽃에 착색하게 되어 불꽃의 형태를 명확화할 수 있는 것이다. 또, 외피층에 카아본을 함유시키거나 그 위에 카아본을 함유한 피복을 행한 것에서도, 마찬가지로 연소에 따라서 카아본이 유리되어 불꽃에 황색의 발색을 얻을 수 있으며, 불꽃을 눈으로 확인하기 쉬워진다.

이하, 본 발명의 액체 연료 연소 기구의 연소심의 각 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

우선, 도1a에 본 발명의 연소심의 기본 구조를 도시한다. 연소심(6)의 본체는 다공질 재료로 형성되고, 심 홀더(7)로부터 상방으로 돌출한 부분이 연소부(61)로, 그리고 심 홀더(7)로부터 하방에서 후술하는 액체 연료를 함침 보유한 안솜(3)(도3 참조)에 접촉하는 부분이 흡상부(62)로 형성된다.

그리고, 상기 연소심(6)의 연소부(61)의 상단부면(6a)을 제외한 측면의 일부 또는 전체 주위에 측면으로부터의 액체 연료의 휘발을 억제하는 외피층(8)을 형성한다. 이 외피층(8)은 예를 들어 심 내부를 모세관 현상에 의해서 흡상되는 액체 연료가 투과하여 표면으로부터 휘발되는 침투성을 갖는 다공질로 하고, 그 침투성은 심 내부에 있어서의 본체 소재의 침투성보다 낮아지도록 형성하여 이루어진다.

구체적으로는 뒤의 실시 형태에 의해 상세하게 기술하지만, 연소심(6)은 세라믹 섬유, 아크릴 섬유, 유리 섬유, 다공질 세라믹, 다공질 유리재 등의 내부에 모세관 통로가 형성된 다공질 재료에 의해서 예를 들어 각진 봉 형상으로 형성되고, 그 연소부(61)로부터 심 홀더(7)에 보유되는 부분의 외주에 산화 티탄, 산화 알루미늄 등의 산화 금속 분말체, 내열성 무기 화합물 분말체, 금속 분말체 등에 규산 나트륨, 규산 칼륨 등으로 이루어진 물유리재 또는 저융점 유리재에 의한 고착제를 혼합하여 이루어지는 도포액 또는 내열성 도료를 도포 또는 침지 건조하여 두께가 0.2 내지 0.5 ㎜인 외피층(8)을 형성하여 이루어진다.

그리고, 연소부(61)의 상단부면(6a)에는 상기 세라믹 섬유 등의 심 소재면이 노출되도록 상기 도포액을 도포하지 않거나, 도포후에 선단부면을 절단한다. 또, 상기 도포액의 도포 두께를 조정함으로써 착화 성능과 불꽃 굵기의 관계 조정을 행한다. 또, 선단부면(6a)을 경사지게 형성해도 된다.

도1b는 외피층을 형성하지 않은 비교예의 연소심(60)의 연소 상태를 도시한 것으로, 연소부(61)의 외주면은 침투성이 높고, 화살표로 도시한 바와 같이 다량의 연료가 휘발되고, 이것이 측면부에서 착화 연소한 불꽃과 상단부면(6a)으로부터의 휘발 가스에 의한 불꽃이 일체가 되어 전체적으로 굵고 큰 불꽃이 형성된다. 특히, 하단 부분이 굵어진다. 또, 착화후의 연소의 계속에 의한 온도 상승에 의해 상단부면(6a) 및 외주면으로부터의 휘발량이 증대하여 불꽃이 커져서 도시한 바와 같은 포화 상태가 된다.

이에 대하여, 도1a의 본 발명에 의한 연소심(6)에서의 연소 상태는 선단부면(6a)으로부터는 상기와 마찬가지로 연료가 휘발되지만, 연소부(61)의 외주면으로부터는 외피층(8)의 형성에 의해 연료의 휘발이 억제되어 저감되고, 이 측면으로부터의 휘발 가스에 착화한 불꽃은 작고 전체 불꽃은 하단부가 가늘어지며, 불꽃 길이도 다소 짧아지지만 필요한 길이는 얻을 수 있다. 그리고, 착화후의 승온에 의해 휘발량이 증대하더라도 외주면으로부터의 휘발량의 증대는 억제되고, 포화 불꽃 길이의 신장이 억제된다. 또, 연소심(6)의 연소부(61)의 상단부면(6a)으로부터의 연료의 휘발에 의해 불꽃의 형성이 주로 행해지므로, 심 홀더(7)로부터의 연소부(61)의 돌출 길이를 3 ㎜ 정도로 외피층을 형성하지 않는 것보다 짧게 할 수 있다.

또, 도2에는 상기 외피층(8)을 두껍게 형성하여 연소부(61) 측면의 연료의 침투성을 한층 더 낮게 한 경우의 연소를 도시하고, 이 외피층(8)으로부터의 투과 휘발성이 낮아지면, 그 연소부(61)에 착화하면 불꽃의 형성과 동시에 온도에 의한 상승 기류가 연소부(61)의 측면에 발생하고 있고, 외피층(8)으로부터 휘발된 연료 가스는 이 측면에서는 불꽃을 형성하지 않고 상승하여 연소부(61)의 상단부면(6a)으로부터 휘발되는 연료 가스에 의한 불꽃과 합류하여 연소하게 되고, 이 경우는 불꽃의 하단부의 굵기가 한층 더 가늘어진다. 이와 같이 연소 기구의 목적 용도에 맞춰서 불꽃의 굵기, 길이를 설정하는 것이 가능해졌다. 그 때, 착화율을 높이기 위해 착화측 측면의 외피층(8)을 부분적 또는 전면적으로 제거하여 휘발 억제 작용을 작게 하고, 착화용 휘발량을 증대하도록 해도 좋다.

그리고, 외피층(8)을 상단부에서 침투성을 높이고 하부에서 낮추고, 또는 그 반대로 하도록 도포 두께를 변화시키는 것 등에 의해서 다르게 하면, 불꽃의 형상을 한층 더 변화시키는 것이 가능하다.

또, 외피층(8)을 투과한 휘발량은 착화성을 얻는 데 충분한 양이 필요하지만, 착화 부재의 착화 성능 등에 따라서 그 필요량은 변화한다.

그리고, 불꽃의 형상 형태를 보기 쉽게 하기 위해, 상기 외피층(8) 내에 화염색 반응을 나타내는 금속 화합물 또는 카아본을 첨가하거나 또는 카아본을 혼합한 도료를 외피층(8) 위에 피복한다.

〈제1 실시 형태〉

도3에 전술한 바와 같은 연소심(6)을 조립한 액체 연료 연소 기구의 일예로서의 흡연 기구용 라이터의 개략 단면 구조를 도시한다. 또, 연소심(6)의 구체예도 도시한다.

라이터(1)는 바닥이 있는 통 형상의 연료 탱크(2)를 구비하고, 이 연료 탱크(2)의 내부에는 액체 연료를 함침 보유한 섬유재에 의한 안솜(3)이 삽입되고, 연료 탱크(2)의 상부에는 상부 덮개(4)가 고착되고, 액체 연료를 저장하는 연료 저장부(5)가 구성되어 있다. 이 안솜(3)은 연료 탱크(2)의 바닥부측에 충전되고, 상부 공간(2a)이 형성되어 있다.

예를 들어, 상기 연료 탱크(2)는 폴리프로필렌에 의한 성형품이고 내부 용적이 5 ㎤로 설정되어 있다. 안솜(3)은 굵기가 6 데니어의 폴리프로필렌 섬유를 연료 탱크(2) 내에 밀도 0.05 g/㎤로 장전하여 이루어지고, 이 안솜(3)에 에틸 알코올 95 wt%, n-헥산 5 wt%를 혼합한 액체 연료가 4 g 주입 함침되어 저장된다.

그리고, 상기 상부 덮개(4)를 연료 탱크(2) 내에 수직으로 관통하여 금속으로 된 심 홀더(7)가 고착되어 있다. 이 심 홀더(7)에는 봉 형상의 연소심(6)이 상하 방향으로 장착되어 있다. 연소심(6)은 상기 심 홀더(7)로부터 상방으로 돌출하는 선단의 연소부(61)와 하방의 상기 안솜(3)에 접촉하는 흡상부(62)가 동일 소재에 의해 일체로 형성되어 있다.

상기 연소심(6)은 세라믹 섬유로 형성되고, 예를 들어 굵기가 2.8 ㎛인 알루미나와 실리카를 주체로 한 원료를 섬유화한 세라믹 섬유에 미량의 유기질 바인더 및 경화제를 첨가하여 섬유의 충전 밀도가 0.16 g/㎤가 되도록 판 형상으로 성형하고, 이를 절단하여 단면이 3 ㎜×4 ㎜인 각형이고 길이가 70 ㎜인 봉 형상으로 형성된 것을 내경이 5.0 ㎜ø, 외경이 6.0 ㎜ø, 길이가 7.0 ㎜인 상기 심 홀더(7)에 삽입하고 있다. 이 연소심(6)의 연소부(61)는 심 홀더(7)의 상단부면으로부터의 돌출 길이가 3 ㎜가 되도록 고정되고, 흡상부(62)는 하단부로부터 45 ㎜의 길이가 상기 안솜(3)에 삽입되어 있다.

그리고, 상기 연소심(6)의 적어도 연소부(61)의 외주 측면에는 다공질이며 또한 액체 연료의 침투성이 내부 소재보다 낮은 외피층(8)이 피복되어 있다. 이 외피층(8)은 연소심(6)의 상단부로부터 소정 길이(예를 들어 10 ㎜)의 측면에 형성되고, 상단부면(6a) 및 흡상부(62)의 측면에는 전술한 세라믹 섬유의 면이 노출되어 있다.

본예에 있어서의 외피층(8)은 규산 나트륨 50 wt%＋물 50 wt%로 혼합한 것을 70 wt%, 이산화 티탄을 30 wt%의 배합비로 혼합하여 이루어진 도포액을 조합하고, 이 도포액을 건조시킨 후의 두께가 0.3 ㎜가 되도록 도착시킨 후 건조시켜서 형성하게 된다.

그리고, 상기와 같은 연소심(6)은 흡상부(62)에 의해서 안솜(3)에 함침된 액체 연료를 모세관 현상을 이용하여 흡상하는 것으로, 흡상한 액체 연료를 연소부(61)에 공급하여 심 홀더(7)로부터 상방으로 돌출한 연소부(61)에 착화되어 불꽃을 발생시켜서 연소한다.

또, 상기 연소심(6)은 연소부(61)와 흡상부(62)에서 다른 소재에 의해 구성하도록 해도 되고, 그 경우 연소부(61)는 상기 세라믹 섬유로 형성되고, 흡상부(62)는 예를 들어 아크릴 섬유로 형성되며, 양자를 접촉 접합하여 이루어진다. 이 흡상부(62)는 섬유 굵기가 3 데니어인 아크릴 섬유에 바인더 및 경화제를 첨가하여 묶어서 봉 형상으로 성형 고화시키고, 고착 성형후의 공극율은 60 %이고, 외경이 3.4 ㎜ø로 형성된다.

또, 상기 상부 덮개(4)에는 연소부(61)의 선단과 대향하여 착화 부재(10)가 배치되고, 이 착화 부재(10)는 상부 덮개(4)에 고정되는 브래킷(11) 내에 상하 방향으로 이동 가능하게 발화석(12)이 삽입되고, 브래킷(11)의 상부 덮개에는 회전 줄(13)이 배치되고, 상기 회전 줄(13)의 주위에 발화석(12)의 선단이 돌 압박 스프링(14)의 압박력에 의해서 가압되는 구조로 형성되고, 회전 줄(13)의 회전 조작에 의해 연소심(6)을 향해서 불꽃이 비산하도록 형성되어 있다.

상기 연소부(61)를 심 홀더(7)의 돌출부와 함께 개폐 가능하게 피복하는 휘발 방지용 폐색 캡(16)이 설치되고, 이 폐색 캡(16)은 상기 연료 탱크(2)에 있어서의 상부 덮개(4)의 상면의 일단부에 핀(17)에 의해서 회전 가능하게 피봇되어 있다. 폐색 캡(16)의 내면에는 상기 심 홀더(7)의 외주부를 에워싸고, 연소부(61)의 선단을 피복하여 밀폐하는 내부 덮개(16a)가 배치되어 있다. 또, 상기 심 홀더(7)의 외주 기부 부분에 수평하게 O링(19)이 부착되고, 내부 덮개(16a)의 내주면에 압접하여 밀폐성을 높이고 있다. 상부 덮개(4)의 상면에는 표판(18)이 설치되어 있다.

또, 상기 심 홀더(7)의 원형 내주면과 연소부(61)의 단면이 직사각형 형상인 외주면 사이에 형성되는 간극은 연료 탱크(2) 내의 상부 공간(2a)과 외부를 연통하는 통기 구멍으로서 기능한다.

상기와 같은 도1의 흡연 기구용 라이터(1)를 사용하여 착화부터 연속 연소시킨 경우의 불꽃 길이의 변화를 측정하면, 착화 직후의 불꽃 길이는 18 ㎜이고, 그때부터 바로 불꽃 길이가 신장되어 5초후에는 불꽃 길이가 35 ㎜가 되고, 그 후 10초후에 불꽃 길이는 38 ㎜가 되어 포화되어 평형 상태가 되었다(도6의 실험예 1참조). 또, 불꽃의 굵기도 최대로 7 ㎜였다. 그리고, 착화후 소정 시간 경과한 연소 상태의 불꽃은 외피층(8) 내의 규산 나트륨의 화염색 반응에 따른 오렌지색의 발색을 이루었다. 이와 같이, 흡연 기구용 라이터로서의 요구 연소 조건을 만족시키는 가늘고 긴 불꽃 형상을 얻을 수 있었다.

그리고, 상기 이산화 티탄을 대신해서 산화 알루미늄 분말(알루미나 분말)을 배합하더라도 동일한 외피층을 형성할 수 있었다. 또, 규산 나트륨 대신에 규산 칼륨을 배합해도 동일한 외피층을 형성할 수 있었다.

〈제2 실시 형태〉

이 예는 외피층(8)의 형성 소재가 다르고, 저융점 유리(글래스 프리트)를 고착제(결합제)로서 사용한 것이며, 그 이외는 제1 실시 형태와 동일하게 형성되어 있다.

본예의 외피층(8)은 글래스 프리트 80 wt%와 이산화 티탄 20 wt%를 혼합하고, 이것에 바인더로서 폴리비닐 알코올 5 % 용액을 1:1 비율로 혼합하여 도포액을 조합하고, 이 도포액을 연소심(6)의 연소부(61)의 외주에 상단부면으로부터 10 ㎜ 길이의 외주 측면에 도포(0.3 ㎜ 두께)하고, 건조후 800 ℃×10 분(승온 속도 10 ℃/분)으로 소결하여 이루어진다. 상기 글래스 프리트의 조성예는 Si0₂: 10 %, Zn0 : 65 %, B₂O₃: 25 %이다.

본예의 실시 형태에 있어서의 라이터를 사용하여 착화후의 불꽃 길이의 변화를 살펴본 결과, 착화 직후의 불꽃 길이는 20 ㎜이고, 그 후 5초후에는 40 ㎜에 달하고, 그대로 포화되어 평형 상태가 되었다. 또, 불꽃의 굵기도 최대로 7 ㎜이고, 제1 실시 형태와 마찬가지로 가늘고 긴 불꽃 형상을 얻을 수 있었다.

〈제3 실시 형태〉

이 예는 제1 실시 형태와 마찬가지로 형성한 연소심(6)의 외피층(8) 표면에 또 다시 피복층을 형성한 것이다.

즉, 외피층(8)으로서 규산 나트륨 50 wt%＋물 50 wt%의 혼합물을 70 wt%, 이산화 티탄을 30 wt% 혼합한 도포액을 도포한 도착면에 카아본을 함유한 유성 잉크를 피복하여 건조시킴으로써 이루어진다.

상기 라이터를 사용하여 착화후의 불꽃 길이의 변화를 측정한 결과, 착화후의 불꽃 길이 변화, 불꽃의 굵기는 제1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있고, 또 카아본을 함유한 피복층의 형성에 의해 카아본의 화염색 작용에 의해서 불꽃이 한층 더 오렌지색을 발하였다.

〈제4 실시 형태〉

이 예는 도4에 도시한 바와 같이, 외피층(8)을 형성한 연소심(6)의 선단부면(6a)을 경사면으로 형성하고, 이 경사 선단부면(6a)을 착화 부재(10)를 향해서 배치하여 이루어진다.

회전 줄(13)의 회전에 따른 불꽃의 비산에 대하여 연소심(6)의 경사 선단부면(6a)이 대향함으로써 이 선단부면(6a)에 불꽃을 받기 쉬워 착화 성능이 향상하는 것이며, 외피층(8)의 종류 또는 두께에 따라서 외피층(8)을 형성한 측면으로부터의 연료의 휘발이 적은 경우에 착화성을 향상시키므로 유효한 구조이다.

〈제5 실시 형태〉

이 예는 연소심(6)의 외형은 제1 실시 형태와 동일하고, 연소심(6) 내부의 다공질 재료에 관한 것으로, 그 일부 표면의 소재 밀도가 높아져 있다. 연소심(6)은 전술한 바와 같은 세라믹 섬유로 형성되고, 이 세라믹 섬유에 미량의 유기질 바인더 및 경화제를 첨가하여 판 형상으로 압축 성형하고, 이를 절단하여 단면이 3 ㎜×4 ㎜인 각형이고 길이가 70 ㎜인 봉 형상으로 형성하고, 그 연소부(61)의 측면에 마찬가지로 외피층(8)이 형성되어 있다.

상기한 바와 같이 제조된 연소심(6)은 그 축방향(길이 방향)과 직교하는 방향으로 압축 성형된 것이고, 그 압축면(압축시에 가압력을 받은 표면)은 내부보다 소재 밀도가 높고 액체 연료의 침투성이 낮은 성질로 되어 있다.

그리고, 상기 외피층(8)에 의한 연소심(6)의 측면으로부터의 액체 연료의 휘발 억제가 작은 경우에는 상기 연소심(6)의 압축면을 상기 착화 부재(10)를 향해서 배치하고, 절단면이 측방을 향하도록 되어 있다. 이 배치에 의하면, 연소심(6)의 압축면은 절단면에 비교하여 연료의 휘발이 적고, 착화 부재(10)에 대향한 부분의 불꽃의 팽창은 절단면을 대향시킨 경우에 비해 적어지고, 전체적인 불꽃은 그 정도로 가늘지 않지만 착화 부재(10)에의 불꽃의 접촉이 억제되어 과열 방지를 꾀할 수 있다.

또, 상기 외피층(8)에 의한 연소심(6)의 측면으로부터의 액체 연료의 휘발 억제가 큰 경우에는 상기 연소심(6)의 압축면에 직교하는 절단면을 상기 착화 부재(10)를 향해서 배치하고, 압축면이 측방을 향하도록 되어 있다. 이 배치에 의하면, 연소심(6)의 절단면은 압축면에 비교하여 연료의 휘발이 많고, 착화 부재(10)에 대향한 부분의 액체 연료의 휘발량을 증대시켜 착화 부재(10)에 의한 착화율을 향상시킬 수 있고, 전체적인 불꽃을 가늘게 할 수 있다. 이 압축면의 방향과 착화율의 관계는 후술하는 실험예 7에 제시되어 있다.

〈제6 실시 형태〉

이 예는 외피층(8)을 형성한 연소심(6)의 착화 부재(10)측 측면(6b)에 있어서의 액체 연료의 휘발 억제 작용을 다른 측면의 휘발 억제 작용보다 작게 형성한 예이다.

도5에 이 실시 형태의 연소심(6)을 구비한 라이터(1)의 폐색 캡(16)을 제거한 상태의 평면도를 도시하고, 연소심(6)은 세라믹 섬유로 이루어지고, 단면 형상이 3 ㎜×3 ㎜인 각형이고 길이가 70 ㎜이며, 그 상단부면(6a)으로부터 10 ㎜ 길이에 착화 부재(10)측 측면(6b)을 제외한 다른 세 측면에 외피층(8)을 형성하여 이루어진다. 외피층(8)의 구성은 규산 칼륨 70 wt%, 이산화 티탄 30 wt%의 배합비로 혼합한 것을 두께 0.3 ㎜로 도착, 건조시키고, 연소심(6)의 상단부면(6a)과 착화 부재(10)측 측면(6b)에는 외피층(8)을 도착하지 않고 내부 소재를 노출시키고 있다. 이 연소심(6)을 돌출 길이가 3 ㎜가 되도록 심 홀더(7)에 삽입, 고정하고 있다. 그 이외는 제1 실시 형태와 동일하다.

본예의 실시 형태에 있어서의 라이터(1)의 연소 상태에 있어서의 불꽃의 굵기는 약간 착화 부재측으로 팽창하지만, 전체적으로는 외피층(8)에 의해 측면으로부터의 휘발이 억제되어 가늘고 긴 불꽃 형상을 얻을 수 있었다. 또, 착화성에 대해서는 착화 부재(10)측 측면(6b)으로부터의 휘발량이 많아서 양호하고, 후술하는 실험예 7과 마찬가지로 착화 부재(10)에 대하여 연소심(6)의 위치를 변경하여 착화 시험을 행한 결과, 회전 줄(13)의 중심선으로부터 연소심(6)의 중심선까지의 거리가 7 내지 12 ㎜, 연소심(6)의 상단부면(6a)으로부터 상방으로의 발화석(12)의 상단부면의 위치가 -1 내지 6 ㎜의 광범위에서 양호한 착화율을 얻을 수 있었다.

〈제7 실시 형태〉

이 예는 외피층(8)을 형성한 연소심(6)의 착화 부재(10)측 측면(6b)에 있어서의 액체 연료의 휘발 억제 작용을 다른 측면의 휘발 억제 작용보다 작게 형성한 다른 예이다.

도6에 연소심(6)의 선단부의 외형만을 도시하고, 제6 실시 형태와 동일하게 구성된 연소심(6)에 대하여 그 연소부(61)의 상단부로부터 10 ㎜ 범위의 전체 주위에 전예와 동일한 조성의 외피층(8)을 형성하고, 또 연소부(61)의 착화 부재(10)측 측면(6b)에 있어서의 외피층(8)의 중심부를 상하 방향으로 소정폭(0.5 내지 2 ㎜)으로 제거한 슬릿(8a)을 형성하고, 심 소재를 노출시킴으로써 착화 부재(10)측 측면(6b)의 액체 연료의 휘발 억제 작용을 다른 측면의 휘발 억제 작용보다 작게 한 것이다.

본예의 실시 형태에 있어서의 연소심(6)을 조립한 라이터의 착화 상태에 있어서의 불꽃의 굵기는 슬릿 폭의 크기에 따라 약간 착화 부재(10)측으로 팽창하지만, 전체적으로는 외피층(8)에 의해 측면으로부터의 휘발이 억제되어 가늘고 긴 불꽃 형상을 얻을 수 있었다. 또, 착화성에 대해서는 착화 부재(10)측 측면(6b)으로부터의 휘발량이 증대함으로써 양호하고, 후술하는 실험예 7에 제시한 바와 같이 착화 부재(10)에 대하여 연소심(6)의 위치를 변경하여 착화 시험을 행한 결과, 슬릿 폭이 1 ㎜인 것으로 회전 줄(13)의 중심선으로부터 연소심(6)의 중심선까지의 거리가 8 내지 12 ㎜, 연소심(6)의 상단부면(6a)으로부터 상방으로의 발화석(12)의 상단부면의 위치가 -1 내지 6 ㎜의 광범위에서 양호한 착화 성능을 얻을 수 있었다.

〈제8 실시 형태〉

이 예는 연소심(6)의 재료가 다르고, 아크릴 섬유에 바인더를 첨가하여 압출하여 환봉으로 성형한 것을 사용하고 있다. 그리고, 그 선단부를 연소부(61)로 하고, 그 외주에 상기 제1 내지 제3 실시 형태와 마찬가지로 외피층(8)을 형성하여 이루어진다.

이 아크릴 섬유에 의한 연소심(6)은 액체 연료의 흡상 능력이 높은 소재이고, 내열성에서는 상기 세라믹 섬유에 의한 연소심(6)에 비해 낮지만, 예를 들어 고착제로서 규산 나트륨을 사용한 내열성이 있는 다공질의 외피층(8)을 형성함으로써 충분히 사용에 견디는 연소심(6)으로 되고, 연소에 있어서의 불꽃의 형태 및 불꽃 길이의 변화 특성은 세라믹 섬유에 의한 연소심(6)과 동일한 특성을 얻을 수 있었다.

다음에, 본 발명의 연소심의 효과를 확인한 실험예 1 내지 7을 제시한다. 실험예 1 내지 6에서 사용한 연소심은 섬유 직경이 2.8 ㎛로 이루어진 세라믹 섬유에 바인더를 첨가하고, 판 형상으로 두께 3 ㎜로 성형 고화한 것을 폭 4 ㎜로 절단한 가늘고 긴 봉 형상의 것이며, 연소부와 흡상부를 동일 소재로 일체화하고 있다. 상기 연소심을 도7에 도시한 실험용 연소기(100)에 수납하고, 이 연소기(100)의 연료 탱크(2)에는 폴리프로필렌 섬유에 의한 안솜(3)을 채우고, 무수 에타놀 95 %에 헥산 5 %를 첨가한 액체 연료를 함유시키고, 상기 연소심(6)의 하부 흡상부(62)를 안솜(3)에 삽입하고, 연소부(61)는 연료 탱크(2)의 상벽에 배치된 심 홀더(7)를 관통하여 상방으로 돌출하고, 상기 연료 탱크(2)의 상벽에는 통기 구멍(20)이 개구되어 있다. 그리고, 상기 연소심(6)의 연소부(61)의 상단부로부터 10 ㎜ 범위에서 외주면에 각종 외피층(8)을 형성하고, 연소 시험을 행한 것이다.

〈실험예 1〉

이 실험에 있어서의 외피층은 상기 제1 실시 형태와 동일한 것, 즉 규산 나트륨 50 wt%에 물 50 wt%를 혼합하고, 이 물유리 용액 70 wt%에 이산화 티탄 30 wt%를 가하여 교반 혼합한 것을 도포 건조시키고, 연소심 표면에 통기성의 다공질 도포막을 0.3 ㎜의 두께로 도착하여 이루어진 것이다. 상기 연소심에 있어서의 심 홀더로부터의 연소부의 돌출 길이는 3 ㎜이고, 착화후의 불꽃 길이 변화와 불꽃 굵기를 측정하고, 상기와 같은 외피층을 형성하지 않은 연소심에 의한 것과 비교했다.

측정 결과를 도8에 도시한다. 착화 직후의 초기 불꽃 길이는 비교예의 것에서 약 27㎜인 데 대하여 본 발명에 의한 것에서는 약 20㎜로 짧아진다. 그러나, 그 후의 불꽃 길이의 신장은 본 발명에 의한 것이 빠르고, 착화 10초후의 불꽃 길이는 비교예에서 35 ㎜, 본 발명에서 41 ㎜가 되고, 그 후의 포화 불꽃 길이는 비교예에서 48 ㎜, 본 발명에서 41 ㎜로 되어 있다.

한편, 불꽃의 굵기는 비교예가 13 ㎜ø인 데 대하여 본 발명에서는 7 ㎜ø로 가늘어지고, 또 그 불꽃은 고착제의 규산 나트륨내의 나트륨에 의한 화염색 반응으로 오렌지색으로 발색되어 불꽃 형상이 보기 쉬워지고, 착화기 특히 흡연 기구용 라이터에 사용하는 경우에 적합한 연소 특성을 나타냈다.

〈실험예 2〉

이 실험에 있어서의 외피층은 상기 실험예 1에 있어서의 규산 나트륨을 규산 칼륨으로 변경한 것이며, 그 이외는 동일하게 형성되어 있다.

그 연소 시험에 있어서의 측정 결과는 상기 도8에 도시하고, 불꽃 길이 변화 경향은 실험예 1과 동일하고, 초기 불꽃 길이는 18 ㎜, 10초후의 불꽃 길이 및 포화 불꽃 길이가 약 38㎜로 되고, 불꽃의 굵기는 7 ㎜였고, 가늘고 긴 불꽃 형상을 얻을 수 있었다.

〈실험예 3〉

이 실험에 있어서의 외피층은 상기 제2 실시 형태와 동일한 것, 즉 글래스 프리트(SiO₂: 10 %, ZnO : 65 %, B₂O₃: 25 %) 80 wt%에 이산화 티탄 20 wt%를 혼합한 것을 도포액으로서 도포하여 소결한 것이고, 그 이외는 실험예 1과 동일하고, 측정 결과를 도9에 도시한다.

이 실험예에 있어서도 불꽃 길이 변화 경향은 실험예 1과 동일하고, 초기 불꽃 길이는 20 ㎜, 10초후의 불꽃 길이 및 포화 불꽃 길이가 약 40㎜가 되며, 불꽃의 굵기는 7 ㎜였고, 가늘고 긴 불꽃 형상을 얻을 수 있었다.

〈실험예 4〉

이 실험은 연소부의 심 홀더로부터의 돌출 길이를 변화시킨 경우의 불꽃 길이 변화를 측정한 것이다.

이 실험에 있어서의 외피층은 상기 실험예 1(제1 실시 형태)과 동일한 조성이고, 연소부의 심 홀더로부터의 돌출 길이를 1 ㎜ 내지 4 ㎜까지 변경했을 때의 연소에 있어서의 불꽃 길이의 경시 변화를 측정하고, 그 결과를 도10에 도시한다. 또, 그 포화 불꽃 길이와 돌출 길이의 관계를 도11에 도시한다.

연소부의 돌출 길이가 길어짐에 따라 포화 불꽃 길이는 길어진다. 이것은 연소심의 선단부면으로부터의 연료 휘발 가스에 연소부의 돌출 길이에 대응하는 외주 측면으로부터의 연료 휘발 가스가 가해지는 것에 기인하지만, 돌출 길이를 길게 함에 따라서 연소심의 단면적과 액체 연료의 흡상 능력에 의해 포화 불꽃 길이는 돌출 길이에 비례하지 않고 한계에 이른다(도11 참조).

상기한 점으로부터 연소심으로서는 그 굵기, 흡상 능력에 따라서 그 포화 불꽃 길이가 한계에 이르는 부근까지 착화기의 필요로 하는 포화 불꽃 길이를 얻을 수 있도록 돌출 길이를 설정한다. 이것은 연소부의 외주에 외피층을 형성하지 않은 것에 비해 연소심의 심 홀더로부터의 돌출 길이를 짧게 하는 것도 가능하고 설계상 유리해진다. 즉, 연소 기구의 보관시에 연료가 휘발되지 않도록 폐색 캡을 설치하여 연소심 선단부의 밀폐를 행함에 있어서, 연소심의 돌출 길이를 짧게 하고, 그 설계 구조를 용이하게 할 수 있다.

〈실험예 5〉

이 실험은 외피층의 형성에 따른 연료 소비량의 변화를 구한 것이다. 이 실험에 있어서의 외피층 및 그 이외의 형태는 상기 실험예 1과 동일하다.

실험으로서는, 우선 연소심의 연소부에 착화하여 2.5초간 연소시킨 후에 소화하고, 연소심을 밀폐하여 5초간 방치하는 처리를 25회 반복하여 1사이클로 한다. 이 1사이클의 착화 반복 후에는 연소부의 온도가 상승되어 있으므로, 연소심을 밀폐한 채 5분 이상 방치하여 상온으로 복귀시킨 후, 다음 착화 반복의 1사이클을 실시한다. 그리고, 실험 개시시에 연료 탱크에 3.3 g의 액체 연료를 넣은 것이 그 연소심에 착화되지 않게 되기까지 상기 착화 사이클을 실시했다. 이 때의 총착화 횟수와 총연료 소비량(초기 연료량-잔류 연료량)으로부터 1회 착화당 연료 소비량을 산출한 결과를 하기 표1에 나타낸다. 또, 잔류 연료량은 안솜에 보유되어 있지만 흡상 불가능한 연료이다.

본 발명의 외피층을 구비한 연소심에서는 연소부 측면으로부터의 연료 휘발을 억제하여 불꽃의 굵기가 가늘어짐으로써, 연료 소비량이 외피층을 구비하지 않은 비교예의 것보다 대폭 저하되어 있다.

이 실험에서 연소 시간을 2.5초 사이로 한 것은 외피층을 형성한 것과 형성하지 않은 것에서는 전술한 바와 같이 착화 직후의 불꽃 길이가 다르지만, 착화후 2.5초 경과한 시점에서는 불꽃 길이가 28 ㎜로 동일한 길이가 됨으로써(도8 참조) 이 시간으로 설정했다. 또, 흡연 기구용 라이터의 경우에는 통상 담배에의 착화에 있어서의 연소 시간은 2.5초 이내가 되므로 실용상으로도 적합한 시간이다.

항목연소심	착화 횟수(회)	초기 연료량(g)	잔류 연료량(g)	연료 소비량(mg/회)
비교예	250	3.3	0.3	12.2
본 발명품	420	3.3	0.4	6.0

〈실험예 6〉

이 실험은 외피층의 두께와 불꽃 길이의 관계를 구한 것이다. 이 실험에 있어서의 외피층은 상기 실험예 1과 동일한 조성이고, 외피층 두께 이외의 형태는 동일하게 형성되어 있다.

그리고, 도포액의 도포량을 변경함으로써 외피층의 두께를 0.1 ㎜ 내지 0.7 ㎜로 변경하여 연소 시험을 행하고, 외피층 두께와 초기 불꽃 길이, 2초후의 불꽃 길이, 포화 불꽃 길이의 관계를 도12에, 그리고 외피층 두께와 불꽃 굵기의 관계를 도13에 도시한다.

이 결과로부터 외피층의 두께는 그 휘발 억제 작용에 관련하고, 그 두께가 커질수록 각종 불꽃 길이가 짧아지는 동시에 불꽃의 굵기가 가늘어지고, 그 작용은 두께가 0.3 ㎜를 초과하면 포화되어 거의 일정해진다. 이로부터 외피층 두께는 0.2 내지 0.5 ㎜로 설정하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 실험으로부터 다공질 외피층을 연소심의 연소부에 도착함으로써 착화 직후의 초기 불꽃 길이로부터의 불꽃의 신장 속도를 높이고, 또한 포화 불꽃 길이를 도포하지 않은 것보다 짧게 억제할 수 있는 동시에 불꽃의 굵기를 가늘게 할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

〈실험예 7〉

상기 제7 실시 형태에 의한 연소심을 사용한 라이터의 착화 시험이다. 즉, 착화 부재측 측면 중앙에 소정폭의 슬릿을 형성하고, 그 슬릿 폭을 0 ㎜(전체면 외피층) 내지 3 ㎜(전체면 노출)로 변경하는 동시에, 착화 부재와의 거리 및 높이를 변경하고 있다. 섬유심 및 외피층의 재질 등은 제7 실시 형태와 동일하다. 착화 시험의 결과를 도14a 내지 도14e 및 도15a 내지 도15e에 도시한다.

착화 부재와의 거리에 대해서는 발화석과 회전 줄의 접촉 중심으로부터 연소심의 중심선까지의 거리(L)이고, 7 내지 12 ㎜로 1 ㎜씩 변화시키고 있다. 또, 회전 줄의 직경이 6 ㎜, 가로 휠의 직경이 8 ㎜, 발화석의 직경이 2 ㎜이다. 한편, 높이(H)는 연소심의 상단 위치를 기준으로 하여 회전 줄과 발화석의 접촉점이 상방으로 이동한 위치를 플러스, 하방 위치를 마이너스로 하고 있다. 각 거리(L)에서 높이(H)를 -2 내지 6 ㎜로 1 ㎜마다 변화시켰다.

도14a 내지 도14e는 연소심의 압축면의 외피층에 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 경우이고, 도15a 내지 도15e는 압축면과 직교하는 절단면의 외피층에 슬릿을 형성하여 착화 부재를 향해서 배치한 경우이다.

착화 시험은 연소심과 착화 부재를 실선으로 에워싸인 실험 범위의 각 위치 관계로서 행하고, 1회 또는 2회의 착화 조작으로 착화된 착화 양호 범위를 흰 공백으로, 그리고 3회 이상의 착화 조작을 필요로 한 착화 불량 범위를 사선으로 도시하고 있다.

도14a 내지 도14e 및 도15a 내지 도15e로부터, 슬릿 폭이 1 ㎜ 정도 이상인 슬릿이 형성되면, 넓은 범위에서의 양호한 착화성을 얻을 수 있다. 또, 연소심의 절단면을 착화 부재를 향하게 한 쪽이 압축면을 향하게 한 경우보다도 착화 가능 범위가 확대되어 있다.

Claims

액체 연료를 연료 탱크에 수용한 안솜에 함유시키고, 상기 안솜과 흡상부가 접촉하여 모세관 현상에 의해서 액체 연료를 흡상하여 선단 연소부에서 연소시키는 연소심과, 상기 연소부에의 착화를 행하는 착화 부재를 구비한 액체 연료 연소 기구에 있어서,

상기 연소심을 다공질 재료에 의해서 구성하는 동시에 적어도 상단부면을 제외한 연소부의 측면에 액체 연료의 휘발을 억제하는 외피층을 형성한 것을 특징으로 하는 액체 연료 연소 기구의 연소심.
제1항에 있어서, 상기 외피층을 형성한 연소심은 착화 부재측 측면에 있어서의 액체 연료의 휘발 억제 작용이 다른 측면의 휘발 억제 작용보다 작은 것을 특징으로 하는 연소심.
제2항에 있어서, 상기 연소심의 착화 부재측 측면에는 외피층을 부분적으로 형성한 것을 특징으로 하는 연소심.
제2항에 있어서, 상기 연소심의 착화 부재측 측면에는 외피층을 형성하지 않은 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항에 있어서, 상기 외피층은 심 내부에 있어서의 액체 연료의 침투성보다 낮은 침투성을 갖는 다공질 피막인 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항에 있어서, 상기 외피층은 산화 금속 분말체에 고착제를 혼합한 것을 도포 또는 침지 건조 고화하여 이루어진 것을 특징으로 하는 연소심.
제6항에 있어서, 상기 산화 금속 분말체는 산화 티탄, 산화 알루미늄 중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항에 있어서, 상기 외피층은 내열성 무기 화합물 분말체 또는 금속 분말체 또는 이 혼합물에 고착제를 혼합한 것을 도포 또는 침지 건조 고화하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소심.
제6항 또는 제8항에 있어서, 상기 고착제는 규산 나트륨 또는 규산 칼륨 등으로 이루어진 물유리재인 것을 특징으로 하는 연소심.
제6항 또는 제8항에 있어서, 상기 고착제는 저융점 유리재인 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항에 있어서, 상기 외피층은 내열성 도료를 도포 또는 침지 건조하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항에 있어서, 상기 외피층은 화염색 반응을 나타내는 금속 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항에 있어서, 상기 외피층에 카아본을 첨가한 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항에 있어서, 상기 외피층의 형성후에 카아본을 함유한 도포액을 피복한 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항에 있어서, 상기 외피층의 액체 연료의 침투성은 연소부의 상단부와 그 이외의 부분이 다른 것을 특징으로 하는 연소심.
제15항에 있어서, 상기 외피층은 연소부의 상단부의 두께와 그 이외의 부분의 두께가 다른 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항에 있어서, 상기 외피층의 두께는 0.2 ㎜ 내지 0.5 ㎜인 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연소심은 세라믹 섬유, 유리 섬유 등의 내열성 재료로 단면이 직사각형인 각진 봉 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연소심은 다공질 세라믹 또는 다공질 유리재로 이루어진 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항에 있어서, 상기 외피층을 형성한 연소심의 선단부면을 경사면으로 형성하고, 상기 경사면을 착화 부재를 향해서 배치한 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항, 제2항 또는 제18항에 있어서, 상기 연소심은 연소심의 축방향과 직교하는 방향으로 압축 성형된 다공질 재료로 구성되고, 외피층의 형성에 의해 전체적으로 측면으로부터의 휘발량이 큰 경우에 상기 압축 성형시의 압축면을 착화 부재를 향해서 배치한 것을 특징으로 하는 연소심.
제1항, 제2항 또는 제18항에 있어서, 상기 연소심은 연소심의 축방향과 직교하는 방향으로 압축 성형된 다공질 재료로 구성되고, 외피층의 형성에 의해 전체적으로 측면으로부터의 휘발량이 작은 경우에 상기 압축 성형시의 압축면과 직교하는 면을 착화 부재를 향해서 배치한 것을 특징으로 하는 연소심.