液体燃料燃烧器具的燃烧芯的制作方法

专利名称：液体燃料燃烧器具的燃烧芯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在以乙醇为主要液体燃料的吸烟用打火机、点火器等液体燃料器具中利用毛细管现象将液体燃料从燃料箱中上吸并使其燃烧的燃烧芯，特别是涉及进行燃烧的燃烧部的结构。
背景技术：
一般，作为吸烟用打火机、点火器、喷灯、照明器具等燃烧器具中的燃料，一直是采用乙醇等酒精燃料、含有汽油的石油类轻质汽油燃料、丁烷气与丙烷气等液化气燃料。
并且，根据使用燃料的种类，各自的燃烧器具的性能、使用情况、设计结构不同而各有特性。
例如，在由石油类碳氢化合物的混合物构成的石油燃料的情况下，这种燃料是沸点各不相同的化合物的混合体，在燃烧器具上点火使用的初期，沸点低的轻质汽油成分挥发，挥发成分依次向沸点高的碳氢化合物过渡，故燃烧器具内残存的燃料成分根据燃烧时间发生变化，因此，引起焰长发生变化，汽油也是同样。另外，轻质汽油及汽油挥发性高，在使用这种燃料的燃烧器具上，需要减少从燃料储存部及燃烧芯部分挥发的密封结构，如果密封不充分，燃料就会挥发而损失，燃料的补充频率高且繁琐，另外，这种轻质汽油和汽油有特有的气味，在有些情况下不适用。
在液化气燃料的情况下，燃烧器具的使用温度范围内气压高，储存燃料的容器需要有耐压结构。另外焰长根据上述气压的变动而变动，特别是其气压具有相对于温度成对数增大地变化的特性，存在焰长相对于温度的变化大的问题，为了减少该焰长变化，要对燃烧器具的燃料供给机构采取进行温度补偿的特别设计，从而使机构变得复杂，同时成本也增加。
另一方面，在酒精燃料的情况下，以乙醇、甲醇、丙醇等1阶酒精等酒精为主的液体燃料在常温下为液体，蒸气压也比较低，燃料储存部不需要耐压容器，而且对于燃料箱与燃烧芯的密封采取酒精不挥发程度的密封结构即可，燃烧器具的结构简化，有利于成本降低。
而且，在使用以酒精燃料为主的液体燃料的燃烧器具中，将液体燃料从燃料储存部向燃烧部进行燃料供给的机构通常是使用燃烧芯，该燃烧芯利用液体燃料的表面张力，通过毛细管现象由连续细孔或捆扎成束的细纤维构成的狭缝将液体燃料上吸并使其在前端部燃烧。
具体地说，上述燃烧芯将燃料上吸是利用将纤维捻成细绳状的芯；将玻璃纤维捆扎而成的芯；或使用这两者并用棉线将玻璃纤维包在里面，为使其不散开而用金属细丝卷绕而成的芯等，其下端上吸部分起上吸燃料的作用，在上端燃烧部分进行燃烧。
但是，在使用上述这种燃烧芯的吸烟用打火机、点火器等燃烧器具中，由于该燃烧芯的材质、形态不同，其点燃后的初始焰长、焰长的变化、饱和焰长及火焰的粗细等也不同，因此，燃烧器具需要有满足所需特性的结构。
也就是说，当采用上述以往例的燃烧芯制作吸烟用打火机、点火器，并点燃前端燃烧部时，火焰是由从燃烧部的前端面和前端外周部挥发出的气体燃烧而形成的，另外液体燃料也从燃烧部的下部外周部挥发、上升，当点燃这部分燃料时将形成较粗较长的火焰。这种燃烧状态和点燃蜡烛时的燃烧状态相同，在为获得必要的焰长而研究燃烧芯的情况下，若考虑到继续燃烧，则要使燃烧芯有一定粗、即前端面要有一定大。但是，这种燃烧芯的粗细和火焰的粗细为比例关系，燃烧芯粗则火焰也粗。
因此，在例如吸烟用打火机作为燃烧器具的情况下，火焰的粗细是以点燃香烟为目的，由于较细的火焰使用方便，所以就有既要确保火焰的长度又要使火焰较细这样相反的要求。
而且，关于点燃上述这种燃烧芯，要求液体燃料在由火石或放电所产生的火花能触及的燃烧芯附近以挥发的状态存在。而且可知除了从燃烧芯的顶端面挥发的燃料之外，存在从芯侧面挥发的燃料对确保点燃性这一点上很重要，特别是在低温时对点燃率的影响很大。
另外，在设计燃烧器具时，使火花飞向上述燃烧芯而点火的点火部件靠近燃烧芯时点燃性能良好，但火焰粗则火焰的边缘部靠近点火部件而导致锉轮等点火部件的温度上升。例如当锉轮被加热时，则向由塑料形成的支承部传热，支承部熔化，由于被压在锉轮上的火石的按压力使锉轮脱落而不能使用。特别是当点火部件接近燃烧芯时，燃烧芯周边的空气流发生变化，火焰向点火部件一侧膨胀，从而可能发生上述过热的问题。
另一方面，在使用以酒精为主的液体燃料的燃烧器具中，即使在燃料中添加表示火焰颜色反应的材料也可能难以看到火焰。因此还要求给火焰着色而使火焰的形态更加明确。
鉴于上述问题，本发明提供一种可获得符合使用目的的火焰形态、尤其是细长火焰的液体燃料燃烧器具的燃烧芯。
发明的公开为解决上述问题，本发明的液体燃料燃烧器具的燃烧芯为具备使收存在燃料箱内的絮棉中含有液体燃料、上吸部与该絮棉接触、通过毛细管现象将液体燃料上吸并使其在前端燃烧部燃烧的燃烧芯，和进行向上述燃烧部点火的点火部件，其特征为由多孔质材料构成上述燃烧芯，同时在至少除了顶端面之外的燃烧部的侧面上设置了抑制液体燃料挥发的外皮层。
而且，设置了上述外皮层的燃烧芯是为了在侧面整个外周上使液体燃料均匀挥发，或使点火部件侧面的液体燃料挥发抑制作用小于其它侧面的挥发抑制作用而设置的。在这种情况下，通过在点火部件一侧的侧面上形成例如切成槽状的外皮层或不形成外皮层，可使液体燃料的挥发抑制作用小于其它侧面，在这些芯中可由对液体燃料完全没有浸透性的材料形成外皮层。
关于在燃烧芯侧面的全周或局部上设置上述外皮层，最好是使该外皮层作为具有浸透性低于芯内部中液体燃料的浸透性的多孔质皮膜地设置，以便浸透液体燃料而从表面挥发。
例如，上述外皮层是涂敷或浸渍在氧化金属粉中混合了粘合剂的物质并经干燥固化而成的。而且，上述外皮层是涂敷或浸渍在耐热性无机化合物粉体、金属粉体或其混合物中混合了粘合剂的物质并经干燥固化而成的。可单独采用氧化钛、氧化铝等或将其混合来作为上述氧化金属粉体。上述粘合剂可采用硅酸钠或硅酸钾等构成的水玻璃材料或低熔点玻璃材料。上述外皮层的厚度最好设置成0.2mm～0.5mm。
上述外皮层可涂敷或浸渍耐热性涂料并经干燥而成。而且，上述外皮层包中最好含有表示颜色反应的金属化合物。另一方面，也可在上述外皮层中添加碳。而且，也可在上述外皮层形成后包覆含有碳的涂敷液。
可使上述外皮层的液体燃料的浸透性与燃烧部上端部及其以外的部分不同。例如，将燃烧部设置成上端部浸透性高下部浸透性低或正好相反。这时，只要将外皮层的厚度设置成燃烧部上端部上的厚度与除此之外的部分上的厚度不同即可。
设置了上述外皮层的燃烧芯的前端面形成倾斜面，并将该倾斜面朝向点火部件地配设。
上述燃烧芯由陶瓷纤维、玻璃纤维等耐热性材料制成截面为矩形的方棒状为宜，也可由多孔质陶瓷或多孔质玻璃材料制成。而且，上述燃烧芯由在与燃烧芯的轴向垂直的方向上被压缩成形的多孔质材料构成，在由于形成外皮层而整体上从侧面的挥发量大的情况下，将上述压缩成形时的压缩面朝向点火部件地配设，以防止点火部件过热，而在由于形成外皮层而整体上从侧面的挥发量小的情况下，将与上述压缩成形时的压缩面垂直的面朝向点火部件地配设，以提高点燃率。
在上述这种本发明的液体燃料燃烧器具的燃烧芯中，通过外皮层的形成从将燃烧部的侧面挥发的液体燃料控制在可点燃的程度，因而确保了火焰的长度并使粗度较细。即，虽然在由无液体燃料浸透性的外皮层将燃烧芯的燃烧部侧面全体密封包覆而使燃料完全不从该侧面挥发的芯中，由于只是由液体燃料中从燃烧芯的顶端面挥发的燃料燃烧的火焰而成为较细的火焰。但由于点燃燃烧芯通常是从侧面进行的，所以这种液体燃料不从侧面挥发的燃烧芯不易点燃。
这一点，本发明中可从侧面发出火花而点燃燃烧芯，并且为了不使火焰的粗度增大而形成从燃烧芯中燃烧部的外周侧面挥发出可点燃程度的液体燃料的多孔质外皮层，并使点火部件侧面的挥发抑制作用小于其它侧面，通过点火部件可进行良好的点燃，使液体燃料的上吸挥散能力高的燃烧芯材的面露出于燃烧芯的顶端面，从而成为获得细长的火焰形状，同时可进行通常点火的燃烧芯。
作为以酒精为主的液体燃料，使用例如以甲醇、乙醇或丙醇等1阶酒精等酒精为主要成分、并在其中混合了用于使火焰着色的正己烷或庚烷等饱和碳氢化合物的燃料。
根据上述这种液体燃料燃烧器具的燃烧芯，由多孔质材料构成燃烧芯，同时通过至少在除了燃烧部顶端面之外的侧面上设置了抑制燃料从芯侧面挥发的外皮层，确保从点火部件一侧点燃从燃烧芯中点火部件一侧挥发的燃料的点燃性，另一方面，确保燃烧芯的顶端面有一定大小，确保因从顶端面挥发的充足的燃料所产生的焰长，并且通过上述外皮层抑制燃料从外周面上的挥发量而阻止焰粗、特别是下端部的焰粗增大，使其较细，可防止因火焰靠近点火部件而产生的点火部件的升温，可通过简单的结构获得以往无法获得的细长火焰形态。因此，扩大了火焰形态的自由度，可获得例如与吸烟用打火机、点火器等燃烧器具的使用目的相一致的特性，可提高其商品价值。
在上述设置了外皮层的燃烧芯中点火部件一侧的侧面上挥发抑制作用小于其它侧面的燃烧芯中，可容易地确保点燃用的挥发量，同时由于抑制其它侧面上的挥发而可简单地使焰粗较细。
而且，通过形成上述这种外皮层，燃烧部强度增大而实现了燃烧芯的强度增大，可提高燃烧芯的使用寿命。
另外，在点燃后连续燃烧时火焰随时间的变化中，点燃后焰长的伸长速度快，而饱和焰长短，从而获得点火器等的燃烧特性良好的燃烧芯。
而且，火焰主要是由从燃烧芯的燃烧部顶端面挥发的燃料燃烧而形成的，而不是依赖于从燃烧部侧面的挥发量，所以可实现缩短燃烧芯的燃烧部从芯保持器突出的量，使挥发防止用的覆盖燃烧部的闭塞罩的设计容易。
通过形成外皮层而控制燃料从上述这种燃烧部的侧面挥发而形成细长的火焰，因此与相同程度下粗的火焰所产生的燃烧相比降低了燃料消耗量，可大幅度地提高相同燃料量的使用次数和使用时间。
另一方面，在有必要看到燃烧状态中的火焰形状的情况下，通过使外皮层中含有钠等火焰颜色成分，这种外皮层中的火焰颜色成分随着燃烧而发生火焰颜色反应，使火焰着色，因此，可使火焰的形态明确化。而且即使外皮层中含有碳或在其上进行含碳包覆的燃烧芯，也可同样地随着燃烧使碳游离而获得黄色的火焰，易于观察火焰。
附图的简要说明

图1A为表示本发明的燃烧芯基本结构中燃烧状态的说明图。
图1B为表示比较例的燃烧芯的燃烧状态说明图。
图2为表示本发明的燃烧芯中外皮层的浸透性较低时的燃烧状态说明图。
图3为作为组装了本发明实施例的燃烧芯的液体燃料燃烧器具一例的吸烟用打火机的概略剖视图。
图4为作为组装了其它实施例的燃烧芯的液体燃料燃烧器具一例的吸烟用打火机的概略剖视图。
图5为作为组装了另一实施例的燃烧芯的液体燃料燃烧器具一例的吸烟用打火机的概略俯视图。
图6为其它实施例中的燃烧芯上部的立体图。
图7为表示实验例中使用的燃烧器结构的剖视图。
图8为与比较例同时表示的实验例1及实验例2中焰长变化特性的曲线图。
图9为与比较例同时表示的实验例3中焰长变化特性的曲线图。
图10为表示实验例4中相对于燃烧部突出长度的焰长变化特性的曲线图。
图11为表示实验例4中燃烧部突出长度和饱和焰长关系的曲线图。
图12为表示实验例6中外皮层厚度和各种焰长关系的曲线图。
图13为表示实验例6中外皮层厚度和焰粗关系的曲线图。
图14A为表示实验例7中燃烧芯在压缩面外皮层上朝向点火部件配置了宽度为0mm的槽的状态下的点燃性。
图14B为表示实验例7中燃烧芯在压缩面外皮层上朝向点火部件配置了宽度为0.5mm的槽的状态下的点燃性。
图14C为表示实验例7中燃烧芯在压缩面外皮层上朝向点火部件配置了宽度为1.0mm的槽的状态下的点燃性。
图14D为表示实验例7中燃烧芯在压缩面外皮层上朝向点火部件配置了宽度为2.0mm的槽的状态下的点燃性。
图14E为表示实验例7中燃烧芯在压缩面外皮层上朝向点火部件配置了宽度为3.0mm的槽的状态下的点燃性。
图15A为表示实验例7中燃烧芯在切断面外皮层上朝向点火部件配置了宽度为0mm的槽的状态下的点燃性。
图15B为表示实验例7中燃烧芯在切断面外皮层上朝向点火部件配置了宽度为0.5mm的槽的状态下的点燃性。
图15C为表示实验例7中燃烧芯在切断面外皮层上朝向点火部件配置了宽度为1.0mm的槽的状态下的点燃性。
图15D为表示实验例7中燃烧芯在切断面外皮层上朝向点火部件配置了宽度为2.0mm的槽的状态下的点燃性。
图15E为表示实验例7中燃烧芯在切断面外皮层上朝向点火部件配置了宽度为3.0mm的槽的状态下的点燃性。
实施发明的最佳方式以下，参照附图对本发明的液体燃料燃烧器具中燃烧芯的各实施例加以说明。
首先，图1A中表示本发明的燃烧芯基本结构。燃烧芯6的本体由多孔质材料形成，从芯保持器7向上方突出的部分设置在燃烧部61上，在芯保持器7下方、与后述的含浸保持液体燃料的絮棉3(参照图3)相接触的部分设置在上吸部62上。
在上述燃烧芯6中除了燃烧部61的顶端面6a的侧面的一部分或全周上设置抑制液体燃料从侧面挥发的外皮层8。这种外皮层8为例如具有使通过毛细管现象被上吸的液体燃料透过芯内部、从表面挥发的浸透性的多孔质材料，并设置成其浸透性低于芯内部中本体材料的浸透性。
在后面的实施例中具体地加以详细说明。燃烧芯6是由在陶瓷纤维、丙烯基纤维、玻璃纤维、多孔质陶瓷、多孔质玻璃材料等内部形成毛细通路的多孔质材料形成例如方棒状，其燃烧部61中保持在芯保持器7中的部分的外周上形成厚度为0.2～0.5mm的外皮层8，这种外皮层8是涂敷或浸渍在氧化钛、氧化铝等氧化金属粉体、耐热性无机化合物粉体、金属粉体等中混合有硅酸钠、硅酸钾等构成的水玻璃材料或低熔点玻璃材料的粘合剂而制成的涂敷液或耐热性涂料并经干燥而成的。
在燃烧部61的顶端面6a上不涂敷上述涂敷液，以便上述陶瓷纤维等的芯材面露出，或是在涂敷后将前端面切断。而且，通过调整上述涂敷液的涂敷厚度可进行点火性能和焰粗关系的调整。另外，前端面6a也可斜向形成。
图1B中表示未形成外皮层的比较例的燃烧芯60的燃烧状态，燃烧部61的外周面上浸透性高，如箭头所示，大量的燃料挥发，这部分燃料在侧面部与点火燃烧的火焰和从顶端面6a上挥发的气体所产生的火焰成为一体，作为整体形成较粗、较大的火焰。特别是下端部分变粗。而且点燃后持续燃烧所产生的温度上升使得从前端面6a及外周面的挥发量增大，火焰也增大，成为图示的饱和状态。
对此，图1A中根据本发明的燃烧芯6上的燃烧状态，燃料从前端面6a上的挥发与上述相同，但从燃烧部61的外周面上的挥发则由于外皮层8的形成而被抑制、减少，点燃从侧面挥发的气体所产生的火焰小，从而获得整体的火焰为下端部细、焰长也稍微缩短的所需长度。这样，即使由于点燃后的升温而挥发量增大，也可抑制从外周面上的挥发量增大，抑制饱和焰长的伸长。而且，由于火焰主要是因燃料从燃烧芯6的燃烧部61顶端面6a上挥发而形成的，所以燃烧部61从芯保持器7突出的长度可比未形成外皮层的芯短3mm。
而且，图2表示较厚地形成上述外皮层8并进一步降低燃烧部61侧面的燃料浸透性时的燃烧，当因这种外皮层8而使透过挥发性降低时，则在点燃燃烧部61形成火焰的同时，在燃烧部61的侧面上产生由于温度上升而引起的上升气流，与从燃烧部61的顶端面6a上挥发的燃料气体所产生的火焰合流燃烧，这时火焰的下端部变得更细。这样，可根据燃烧器具的目的、用途设定火焰的粗细和长度。这时，为了提高点燃率，可将点火一侧的侧面外皮层8除去一部分或全部除去，以减小挥发抑制作用，增大点燃所需的挥发量。
另外，如果通过改变涂敷厚度等使外皮层8在上端部的浸透性高而在下部低或正好相反，则可进一步使火焰的形状变化。
为了获得点燃性，透过外皮层8的挥发量要有充分的量，但其必要的量是根据点火部件的点燃性能等而变化。
另外，为了易于看见火焰的形状，在上述外皮层8中添加显示火焰颜色反应的金属化合物或碳，或在外皮层8上覆着混合了碳的涂料。
<第1实施例>
图3表示作为组装了上述的燃烧芯6的液体燃料燃烧器具一例的吸烟用打火机的概略剖面结构。而且也表示燃烧芯8的具体实例。
打火机1具有有底筒状的燃料箱2，该燃料箱2的内部中插入由含浸保持液体燃料的纤维材料构成的絮棉3，在燃料箱2的顶部上固定有上盖4，构成储存液体燃料的燃料储存部5。絮棉3填充在燃料箱2的底部一侧，形成上部空间2a。
例如，上述燃料箱2被设置成由聚丙烯构成的模制品、内容积为5cm3。絮棉3由将粗度为6登尼尔的聚丙烯纤维以0.05g/cm3的密度填充在燃料箱2中而成，在这种絮棉3中注入混合了95wt％的乙醇和5wt％的正己烷的液体燃料4g，并含浸储存。
另外，固定有在燃料箱2内垂直贯通上述上盖4、金属制的芯保持器7。在芯保持器7上沿垂直方向安装有棒状的燃烧芯6。燃烧芯6是由以相同材料构成的从上述芯保持器7向上方突出的前端燃烧部61和与下方的絮棉3相接触的上吸部62一体形成的。
上述燃烧芯6由陶瓷纤维构成，例如在将粗度为2.8μm、以铝和二氧化硅为主的原料纤维化的陶瓷纤维中添加微量的有机质粘合剂及硬化剂，成形为纤维填充密度为0.16g/cm3的板状并将其切断，制成截面为3mm×4mm的方形、长度为70mm的棒状芯，并将其插入内径为φ5.0mm、外径为φ6.0mm、长度为7.0mm的芯保持器7中。这种燃烧芯6的燃烧部61从芯保持器7的顶端面突出的长度为3mm，上吸部62从下端开始的45mm插入在上述絮棉3中。
这样，在燃烧芯6的至少燃烧部的外周侧面上被覆有多孔质、且液体燃料的浸透性低于内部材料的外皮层8。这种外皮层8形成在距燃烧芯6的上端规定长度(例如10mm)的侧面上，在顶端面6a和上吸部62的侧面上露出有上述陶瓷纤维的面。
本例中的外皮层8是对由50wt％的硅酸钠+50wt％的水的混合体70wt％和二氧化钛30wt％的混合比混合而成的涂敷液进行调和及涂敷和干燥，使这种涂敷液干燥后的厚度为0.3mm。
然后，上述这种燃烧芯6由于利用毛细管现象通过上吸部62将含浸在絮棉3中的液体燃料上吸，所以将上吸来的液体燃料供给到燃烧部61，点燃从芯保持器7向上突出的燃烧部61，使其产生火焰而燃烧。
另外，燃烧芯6也可是燃烧部61和上吸部62为不同的材料构成，在这种情况下，燃烧部61由上述的陶瓷纤维构成，上吸部62由例如丙烯基纤维构成，然后将二者相接触接合而成。这种上吸部62是由在纤维粗度为3登尼尔的丙烯基纤维中添加粘合剂和硬化剂，并捆扎成束，然后使其成形固化为棒状，凝固成形后的空隙率为60％，外径为φ3.4mm。
而且，上盖4上与燃烧部61的前端相对向地配设点火部件10，点火部件10的结构为固定在上盖4上的托架11内可上下方向移动地插入火石12，在托架11的上端设置旋转锉13，火石12的前端由推压弹簧14的弹簧力而被按压在旋转锉13的周围上，通过旋转锉13的旋转操作使火花飞向燃烧芯6。
设置有连同芯保持器7的突出部一起可开闭地覆盖上述燃烧部61的防止挥发用的闭塞罩16，该闭塞罩16可通过销17旋转地轴支承在上述燃料箱2中上盖4的顶面一端部上。闭塞罩16的内表面上设置有围绕上述芯保持器7的外周部覆盖、密封燃烧部61的前端的内盖16a。而且，上述芯保持器7的外周根部上水平地安装有O型环19，压接在内盖16a上，以提高密封性。上盖4的顶面上设置有面板18。
另外，上述芯保持器7的圆形内周面和燃烧部61的截面为矩形的外周面之间形成的间隙起到连通燃料箱2内的上部空间2a和外部的通气孔的作用。
当采用上述图1所示的吸烟用打火机1，测量从点燃开始到连续燃烧时的焰长变化时，点燃后的焰长为18mm，之后焰长迅速伸长，5秒钟后焰长达到35mm，然后10秒钟后焰长达到38mm而饱和，成为平衡状态(参照图6中的实验例1)。而且，焰粗最大为7mm。另外，点燃后一定时间的燃烧状态的火焰随着外皮层8中的硅酸钠的火焰颜色反应而呈现橘黄色。这样，可获得满足吸烟用打火机所要求的燃烧条件的细长火焰形状。
另外，用氧化铝粉未(矾土粉末)取代上述二氧化钛也可形成同样的外皮层。而且，用硅酸钾取代硅酸钠也可形成同样的外皮层。
<第2实施例>
本例中，外皮层8的形成材料不同，采用低熔点玻璃(玻璃熔合)作为粘合剂(结合剂)，其它与第1实施例相同地设置。
本例的外皮层8是如下构成的，将80wt％的玻璃熔合和20wt％的二氧化钛混合，按1∶1的比例将5％的聚乙烯醇溶液作为粘合剂混合在其中，调和成涂敷液，将这种涂敷液涂敷在燃烧芯6的燃烧部61的外周上距顶端面10mm的外周侧面上(厚0.3mm)，干燥后，以800℃×10分(升温速度为10℃/min)烧结而成。上述玻璃熔合的组成例为SiO210％，ZnO65％，B2O325％。
在采用本例中实施例的打火机，观察点燃后的焰长变化时，点燃后的焰长为20mm，之后，经5秒后达到40mm，在这一状态下饱和，成为平衡状态。而且，焰粗最大为7mm，获得与第1实施例同样的细长火焰形状。
<第3实施例>
本例为在与第1实施例同样形成的燃烧芯6的外皮层8的表面上设置了覆层。
即，外皮层8是在涂敷了70wt％的含有50wt％的硅酸钠+50wt％的水的混合物中混合了30wt％的二氧化钛的涂敷液的面上进行含碳油墨的涂层并干燥而成。
观察采用上述打火机点燃后的焰长变化时，点燃后的焰长变化、火焰粗度与第1实施例的结果相同，另外，由于形成含碳涂层，通过碳的火焰颜色的作用，火焰更加呈现橘黄色。
<第4实施例>
如图4所示，本例在倾斜面上形成设置了外皮层8的燃烧芯6的前端面6a，并将该倾斜前端面6a配置成朝向点火部件10。
随着旋转锉13的旋转火花飞溅，由于燃烧芯6的倾斜前端面6a是对向的，所以该前端面6a易接受火花，提高点燃性能，所以在由于因外皮层8的种类或厚度而燃料的挥发小于设置了外皮层8的侧面时提高点燃性是有效的。
<第5实施例>
本例中燃烧芯6的外形与第1实施例相同，并与燃烧芯6内部的多孔质材料有关，其一部分表面的材料密度高。燃烧芯6由上述的陶瓷纤维形成，在这种陶瓷纤维中加入微量的有机质的粘合剂及硬化剂，压缩成形为板状，将其切断，制成截面为3mm×4mm的方形、长度为70mm的棒状，在燃烧部61的侧面上同样地形成有外皮层8。
上述这样制作的燃烧芯6是在与其轴向(长度方向)垂直的方向上压缩成形的，具有其压缩面(压缩时承受了按压力的表面)的材料密度要比内部高、液体燃料的浸透性低的性质。
而且，在由上述外皮层8所产生的抑制液体燃料从燃烧芯6的侧面挥发的作用小的情况下，将上述燃烧芯6的压缩面配设成与上述点火部件10相对向，使切断面朝向侧方。通过这样配置，燃烧芯6的压缩面与切断面相比燃料的挥发少，与点火部件10相对向部分火焰的膨胀与使切断面相对向的情况相比要小，作为整体的火焰很细，可限制火焰接触到点火部件10，以防止过热。
而且，在由上述外皮层8所产生的抑制液体燃料从燃烧芯6的侧面挥发的作用大的情况下，将与上述燃烧芯6的压缩面垂直的切断面配设成与上述点火部件10相对向，使压缩面朝向侧方。通过这样配置，燃烧芯6的切断面与压缩面相比燃料的挥发多，与点火部件10相对向部分的液体燃料的挥发量增大，可提高点火部件10的点燃率，作为整体的火焰较细。压缩面的朝向和点燃率的关系将在后面的实验例7中加以说明。
<第6实施例>
本例为使在形成了外皮层8的燃烧芯6中点火部件10一侧的侧面6b上液体燃料挥发的抑制作用小于其它侧面的挥发抑制作用的例子。
图5表示具备本实施例的燃烧芯6的打火机1除掉了闭塞罩16时的俯视图，燃烧芯6由陶瓷纤维构成，截面形状为3mm×3mm的方形，长度为70mm，在从其顶端面6a开始长10mm的位置上除了点火部件10一侧的侧面6b之外的三个侧面上形成外皮层8。外皮层8的结构为以比例为70wt％的硅酸钠、30wt％的二氧化钛的混合物涂敷成厚度为0.3mm，并使其干燥，燃烧芯6的顶端面6a和点火部件10一侧的侧面6b上不涂敷外皮层8，使内部材料露出。将这种燃烧芯6插入、固定在芯保持器7中，并使其从芯保持器7中突出的长度为3mm。其它则与第1实施例相同。
本例的实施例中打火机1燃烧时的火焰粗度由于外皮层8而作为稍向点火部件一侧膨胀部分的整体从侧面的挥发而受到抑制，从而获得细长形状的火焰。而且，因从点火部件10一侧的侧面6b挥发的量大而点燃性良好，在与后面的实验例7相同地将燃烧芯6相对于点火部件10的位置改变而进行点火实验时，从旋转锉13的中心线到燃烧芯6的中心线的距离为7～12mm、从燃烧芯6的顶端面6a向上方的火石12的顶端面的位置为-1～6mm的范围内获得良好的点燃率。
<第7实施例>
本例为使在形成了外皮层8的燃烧芯6中点火部件10一侧的侧面6b上液体燃料挥发的抑制作用小于其它侧面的挥发抑制作用的例子。
图6只表示燃烧芯6的前端部外形，对于与第6实施例同样地构成的燃烧芯6，在从其燃烧部61的顶端到10mm范围的全周上设置了与前例同样组成的外皮层8，另外，通过设置了将燃烧部61中点火部件10一侧的侧面6b中的外皮层8的中心部沿上下除去一定宽度(0.5～2mm)的槽8a，使芯材露出，从而使点火部件10一侧的侧面6b的液体燃料挥发抑制作用小于其它侧面的挥发抑制作用。
在组装了本实施例的燃烧芯6的打火机点燃状态中的火焰粗度由于槽宽的大小而作为稍向点火部件一侧膨胀部分的整体从侧面的挥发受到抑制，从而获得细长形状的火焰。而且，因从点火部件10一侧的侧面6b挥发的量增大而点燃性良好，如后面的实验例7所示，将燃烧芯6相对于点火部件10的位置改变而进行点火实验时，槽宽为1mm、从旋转锉13的中心线到燃烧芯6的中心线的距离为8～12mm、从燃烧芯6的顶端面6a向上方的火石12的顶端面的位置为-1～6mm的范围内获得良好的点燃率。
<第8实施例>
本例中燃烧芯6的材料不同，采用在丙烯基纤维中加入粘合剂并挤出，成形为圆棒状的燃烧芯。而且，其前端部作为燃烧部61，在其外周上与上述第1至第3实施例相同地形成有外皮层8。
这种丙烯基制成的燃烧芯6为一种上吸液体燃料能力强的材料，而耐热性低于上述陶瓷纤维制成的燃烧芯6，但通过例如形成采用硅酸钠作为粘合剂的具有耐热性的多孔质外皮层8，成为使用寿命长的燃烧芯6，燃烧时的火焰形态和焰长的变化与陶瓷纤维制成的燃烧芯6相同。
以下表示确认了本发明的燃烧芯的效果的实验例1～7。在实验例1～6中使用的燃烧芯为一种在纤维直径为2.8μm的陶瓷纤维中加入粘合剂，成形固化成厚度为3mm的板状，并将其切断成宽度为4mm的细长棒状，燃烧部和上吸部由同一材料一体制成。上述燃烧芯收纳在图7所示的实验用燃烧器100中，该燃烧器100的燃料箱2中塞入聚丙烯纤维构成的絮棉3，使其含有95％的无水酒精中添加了5％的正己烷的液体燃料，将上述燃烧芯6的下部上吸部62插入絮棉3中，燃烧部61贯穿于设置在燃料箱2上壁上的芯保持器7中，并向上方突出，上述燃料箱2的上壁上开有通气孔20。这样，在从上述燃烧芯6的燃烧部61上端到10mm的范围内的外周面上形成有各种外皮层8，进行燃烧实验。
<实验例1>
本实验中的外皮层与上述第1实施例中的相同，即在50wt％的硅酸钠中混合50wt％的水，在70wt％的这种水玻璃溶液中加入30wt％的二氧化钛，搅拌混合后将其涂敷并干燥，在燃烧芯表面上形成厚0.3mm的透气性多孔质涂膜。上述燃烧芯中燃烧部从芯保持器突出的长度为3mm，测量点燃后的焰长变化和粗度，并与未形成上述那种外皮层的燃烧芯进行比较。
测量结果示于图8。点燃后的初始焰长在比较例中约为27mm，而在本发明中则缩短到约为20mm。但是，其后的焰长伸长则是在本发明中快，点燃10秒后的焰长在比较例中为35mm，而在本发明中则为41mm，之后的饱和焰长在比较例中为48mm，而在本发明中则为41mm。
另一方面，火焰的粗度在比较例中为φ13mm，而在本发明中则为φ7mm，另外，火焰由于粘合剂的硅酸钠中的钠引起的火焰颜色反应而呈橘黄色，易于观察火焰的形状，因而显示出适用于点火器、特别是吸烟用打火机时的燃烧特性。
<实验例2>
本实验中的外皮层为将上述实验例1中的硅酸钠换成硅酸钾的外皮层，其它为同样的设置。
其燃烧实验的结果示于上述图8，焰长变化的倾向与实验例1相同，初始焰长为18mm，10秒钟后的焰长及饱和焰长约为38mm，火焰粗度为7mm，获得了细长的火焰形状。
<实验例3>
本实验中的外皮层与上述第2实施例相同，即在80wt％的玻璃熔合(SiO210％，ZnO65％，B2O325％)中混合20wt％的氧化钛，将这种混合物作为涂敷液涂敷并烧结而成，其它与实验例1相同，测量结果示于图9。
在本实验例中的焰长变化倾向也与实验例1相同，初始焰长为20mm，10秒钟后的焰长及饱和焰长约为40mm，火焰粗度为7mm，获得了细长的火焰形状。
<实验例4>
本实验是改变燃烧部从芯保持器突出的长度时测量的焰长变化。
本实验中的外皮层为与上述实验例1(第1实施例)相同的组成，测量燃烧部从芯保持器突出的长度从1mm变更到4mm时的燃烧中焰长随时间的变化，其结果示于图10。而且，其饱和焰长和突出长度之间的关系示于图11。
随着燃烧部突出长度的增长饱和焰长也增长。这是由于从燃烧芯的前端面上挥发的燃料气体中加上了从与燃烧部的突出长度对应的外周侧面上挥发的燃料气体，或是随着突出长度的增长而达到了由于燃烧芯的截面积和液体燃料的上吸能力使饱和焰长与突出长度不成比例的界限(参照图11)。
根据这一点，作为燃烧芯，要对应于其粗度、上吸能力来设定突出长度，以便在其饱和焰长达到界限附近时获得点火器所必须的饱和焰长。这与在燃烧部的外周上未设置外皮层的点火器相比，可缩短燃烧芯从芯保持器上突出的长度，在设计上是有利的。即，对为了在保管燃烧器具时燃料不挥发而设置闭塞罩，对燃烧芯的前端部进行密封而言，缩短燃烧芯的突出长度在设计结构上容易实现。
<实验例5>
本实验为求出随着外皮层的形成燃料消耗量的变化的实验。本实验中的外皮层及其它形态与上述实验例1相同。
作为实验，首先点燃燃烧芯的燃烧部，使其燃烧2.5秒后熄火，密封燃烧芯放置5秒钟，在一个循环内重复25次这种处理，在一个循环的重复点火后，由于燃烧部的温度上升了，所以在密封燃烧芯的状态下放置5分钟以上而返回到常温后，实施下一循环的重复点火。这样，实验开始时在燃料箱中加入3.3克的液体燃料，到燃烧芯点不着为止实施上述点火循环。由这时的总点燃次数和总燃料消耗量(初始燃料量-残留燃料量)求出点燃一次的燃料消耗量，其结果示于表1。另外，残留燃料量虽然仍保留在絮棉中，但已是不能上吸的燃料。
在具有本发明的外皮层的燃烧芯中，通过抑制燃料从燃烧部的侧面挥发，火焰的粗度变细，燃料消耗量与没有外皮层的比较例相比大幅度降低。
在实验中之所以使燃烧时间为2.5秒，是在设置了外皮层的燃烧芯和未设置外皮层的燃烧芯中上述那样点燃后的焰长不同，点燃后经过2.5秒时焰长同样地成为28mm(参照图8)，因此设定的这一时间。而且，在吸烟用打火机的情况下，通常点燃香烟时的燃烧时间为2.5秒以内，所以在实用上也是合适的时间。
表1

<实验例6>
本实验为求出外皮层的厚度和焰长关系的实验。本实验中的外皮层为与上述实验例1相同的组成，外皮层厚度以外的形态是同样设置的。
而且，通过改变涂敷液的涂敷量使外皮层的厚度在0.1mm～0.7mm之间变化，进行燃烧实验，外皮层厚度和初始焰长、2秒钟后的焰长、饱和焰长的关系示于图12，外皮层厚度和焰粗的关系示于图13。
根据这一结果，外皮层的厚度与其挥发抑制作用有关，其厚度越大各种焰长越短，同时焰粗越细，当厚度超过0.3mm时，其作用饱和而为一定。因此，外皮层的厚度设计成0.2～0.5mm是合适的。
从上述这种实验可知，通过在燃烧芯的燃烧部上涂敷多孔质外皮层，与点燃后的初始焰长相比提高了火焰的伸长速度并将饱合焰长抑制在短于未涂敷时的长度，同时可使焰粗较细。
<实验例7>
本例为使用上述第7实施例的燃烧芯的打火机点火试验。即在点火部件一侧的侧面中央上形成规定宽度的槽，其槽宽在0mm(整面为外皮层)～3mm(整面露出)的范围内变化，同时与点火部件的距离和高度也是变化的。纤维芯及外皮层的材质等与第7实施例相同。点火试验的结果示于图14A～图14E以及图15A～图15E中。
与点火部件的距离为从火石与旋转锉的接触中心到燃烧芯的中心线的距离L，在7～12mm的范围内以1mm为单位变化。另外，旋转锉的直径为6mm，侧轮的直径为8mm，火石的直径为2mm。另一方面，高度H是以燃烧芯的顶端位置为基准，旋转锉与火石的接触点向上方移动的位置为正，向下方移动的位置为负。相对各距离L，使高度H在-2～6mm的范围内以1mm为单位变化。
图14A～图14E为燃烧芯中压缩面的外皮层上设置有槽，并朝向点火部件地配置的情况，图15A～图15E为与压缩面垂直的切断面的外皮层上设置有槽，并朝向点火部件地配置的情况。
点火试验是使燃烧芯和点火部件作为实线所包围的实验范围的各位置关系而进行的，由一次或二次点火操作而点燃的点燃良好范围以空白处所表示，需要三次以上的点火操作而点燃的点燃不良范围以斜线表示。
从图14A～图14E和图15A～图15E可知，当形成槽宽为1mm以上的槽时可获得宽范围的良好点燃性。而且，燃烧芯的切断面朝向点火部件与压缩面朝向点火部件的情况相比扩大了可点燃范围。
权利要求
1.一种液体燃料燃烧器具的燃烧芯，这种液体燃料燃烧器具中具备燃烧芯和点火部件，使收存在燃料箱中的絮棉含有液体燃料，燃烧芯的上吸部与该絮棉相接触，通过毛细管现象将液体燃料上吸并使其在前端燃烧部上燃烧，该点火部件点燃上述燃烧部，其特征在于，上述燃烧芯由多孔质材料构成，同时至少在除了顶端面的燃烧部的侧面上设置有抑制液体燃料挥发的外皮层。
2.根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于，上述设置了外皮层的燃烧芯中，其点火部件一侧的侧面上的液体燃料挥发抑制作用小于其它侧面的挥发抑制作用。
3.根据权利要求2所述的燃烧芯，其特征在于，在上述燃烧芯中点火部件一侧的侧面上局部地形成了外皮层。
4.根据权利要求2所述的燃烧芯，其特征在于，在上述燃烧芯中点火部件一侧的侧面上不形成外皮层。
5.根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于，上述外皮层为具有浸透性低于芯内部中液体燃料的浸透性的多孔质皮膜。
6.根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于，上述外皮层是通过涂敷或浸渍在氧化金属粉体中混合了粘合剂的物质并经干燥固化而成。
7.根据权利要求6所述的燃烧芯，其特征在于，上述氧化金属粉体至少包含氧化钛和氧化铝中的一种。
8.根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于，上述外皮层是通过涂敷或浸渍在耐热性无机化合物粉体、金属粉体或其混合物中混合了粘合剂的物质并经干燥固化而成。
9.根据权利要求6或8所述的燃烧芯，其特征在于，上述粘合剂为硅酸钠或硅酸钾等构成的水玻璃材料。
10.根据权利要求6或8所述的燃烧芯，其特征在于，上述粘合剂为低熔点玻璃材料。
11.根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于，上述外皮层是通过涂敷或浸渍耐热性涂料并经干燥固化而成。
12.根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于，上述外皮层包含表示含有火焰颜色反应的金属化合物。
13.根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于，在上述外皮层中添加了碳。
14.根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于，在上述外皮层形成后包覆了含有碳的涂敷液。
15.根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于，上述外皮层的液体燃料的浸透性在燃烧部顶端部和除此以外的部分上是不同的。
16.根据权利要求15所述的燃烧芯，其特征在于，上述外皮层中燃烧部顶端部的厚度和除此之外的部分的厚度不同。
17.根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于，上述外皮层的厚度为0.2mm～0.5mm。
18.根据权利要求1或2所述的燃烧芯，其特征在于，上述燃烧芯由陶瓷纤维、玻璃纤维等耐热性材料制成截面为矩形的方棒状。
19.根据权利要求1或2所述的燃烧芯，其特征在于，上述燃烧芯由多孔质陶瓷或多孔质玻璃材料构成。
20.根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于，设置了上述外皮层的燃烧芯的前端面形成倾斜面，该倾斜面朝向点火部件地配设。
21.根据权利要求1、2或18中任一项所述的燃烧芯，其特征在于，上述燃烧芯由在与燃烧芯的轴向垂直的方向上被压缩成形的多孔质材料构成，在由于形成外皮层而整体上从侧面的挥发量大的情况下，将上述压缩成形时的压缩面朝向点火部件地配设。
22.根据权利要求1、2或18中任一项所述的燃烧芯，其特征在于，上述燃烧芯由在与燃烧芯的轴向垂直的方向上被压缩成形的多孔质材料构成，在由于形成外皮层而整体上从侧面的挥发量小的情况下，将与上述压缩成形时的压缩面垂直的面朝向点火部件地配设。
全文摘要
一种液体燃料燃烧器具的燃烧芯,由燃烧芯将液体燃料上吸并使其在前端燃烧,为了与要使火焰为细长形状的燃烧器具的要求相一致,由上吸部(62)通过毛细管现象将液体燃料上吸并使其在前端燃烧部(61)燃烧的燃烧芯(6)由多孔质材料构成,同时至少在除了燃烧部(61)顶端面(6a)之外的侧面上设置抑制液体燃料挥发的外皮层(8)。
文档编号F23Q2/00GK1258343SQ99800300
公开日2000年6月28日 申请日期1999年1月26日 优先权日1998年1月26日
发明者三舩英雄, 关正人, 野崎由纪夫 申请人:株式会社东海