专利名称：液体燃料用燃烧器具中的燃烧芯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用毛细管现象从燃料箱中上吸液体燃料并使其燃烧的燃烧芯，该燃烧芯是装在主要使用酒精为液体燃料的吸烟用打火机、点火器等燃烧器具上。
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，一直是利用乙醇等酒精燃料、包括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，各有特征。
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，轻质汽油与汽油挥发性高，在使用这种燃料的燃烧器具上，需要减少燃料从燃料储存部与燃烧芯部分挥发的密封构造，如果密封不充分时，燃料就会挥发而损失，燃料的补充频度高且烦琐，另外，该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构造。另外，焰长根据上述气压的变动而变化，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，从而使结构变得复杂，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、丙醇等低级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。
另外，在使用以酒精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方法，一般是使用燃烧芯，该燃烧芯是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功能，在上端燃烧部分进行燃烧。
但是，在使用上述燃烧芯的燃烧器具上，由于该燃烧芯的材质、尺寸与形状不同，其点火后的初始焰长、焰长的变化、饱和焰长等也不同，因此，燃烧器具需要有满足所需特性的结构。
就是说，在制作使用以酒精为主的液体燃料的吸烟用打火机等燃烧器具的情况下，在其燃烧芯上点火时，存在于燃烧芯表面上的燃料开始燃烧，形成火焰。以此焰长作为初始焰长。
由于燃烧使燃烧芯被加热，燃料从燃烧芯表面的挥发量增多，焰长伸长。但是，由于燃烧芯表面的燃料的燃烧引起的温度上升随着燃烧的进行达到平衡状态而停止，焰长的伸长也饱和而停止，成为饱和焰长。燃烧芯随着燃料从其表面燃烧挥发，将燃料由燃烧芯内部向其表面扩散，同时通过燃烧芯的上吸部分将燃料箱内的燃料上吸以进行补充。
如果一直进行由燃烧芯表面的燃料消耗与由燃烧芯内部的燃料供给以及由燃料箱的燃料上吸供给，则燃料持续在平衡状态下，焰长稳定。如果由燃料芯内部的燃料供给不是随着由上述燃料芯表面的燃料消耗而进行时，焰长即由初始焰长发生变化，与燃料供给相适应的平衡状态即消失。
在吸烟用打火机、点火器等燃烧器具上，刚点火后的初期焰长尽可能地长，在实用上该值至少要有20mm左右，焰长达到25mm的时间尽可能地早，在实用上为10秒左右以内，另外，为使点火经过一段时间后的饱和焰长不太长，在实用上要求满足70mm左右的燃烧条件。
但是，对于剖面为圆形的燃烧芯来说，为了达到上述条件，当减小燃烧芯的外径时，则从芯保持器突出的量就要增大，另一方面，要想减小该突出量，就需要增大外径，根据用于防止燃料从燃烧芯挥发的封闭盖的大小与开闭动作的关系，这将成为实现结构小型化的障碍。就是说，希望燃烧芯的尺寸尽量小，以及缩短燃烧芯的突出量。
鉴于上述情况，本发明提供一种液体燃料用燃烧器具中的燃烧芯，这种燃烧芯在使用以酒精为主的液体燃料的燃烧器具中，一方面确保最佳的燃烧状态，一方面使燃烧芯的突出量减小，而实现小型化。
发明的公开解决了上述问题的本发明的液体燃料用燃烧器具中的燃烧芯具备利用毛细管现象由上吸部分将收容在燃料箱内的以酒精为主的液体燃料上吸并使其在前端燃烧部分进行燃烧的燃烧芯、保持该燃烧芯的芯保持器、点燃该燃烧芯的点火构件、可开闭地密封前述燃烧芯的防止挥发用的封闭盖，其特征在于前述燃烧芯的燃烧部分的剖面形状为非圆形。
作为前述燃烧芯的燃烧部分的非圆形剖面形状最好形成为椭圆形或方形等。
在这种情况下，由于使燃烧芯的燃烧部分的剖面形状为非圆形，仅就为了获得初始焰长等规定的燃烧条件而确保必要的表面积来说，剖面形状为椭圆形或方形等非圆形状的燃烧芯与圆形状的燃烧芯相比，每单位长度的表面积增大，能减少从芯保持器突出的燃烧部分的突出量，因此，与封闭盖等有关的设计自由度增大，同时可实现小型化。
但是，在制作具备前述燃烧芯的使用以酒精为主的液体燃料的吸烟用打火机、点火器等燃烧器具的情况下，燃烧芯的尺寸形状、材质同刚点火后的初始焰长、焰长达到25mm的时间、点火经过一段时间后的饱和焰长有关。并且，液体燃料通过燃烧芯的上吸部分从筒中被上吸并向燃烧部分移动，从其表面挥发，在点燃挥发的液体燃料时，2次空气混入，进行火焰燃烧，由此可知，此火焰燃烧时的燃烧特性与突出于燃烧芯的芯保持器的部分的表面积有关。
就是说，为了用上述燃烧器具的燃烧芯而获得满足前述条件的所期望的燃烧状态，必须确保燃烧芯的表面积有规定量，在种情况下，通过使燃烧芯的剖面形状为非圆形，能使表面积扩大，并且从其燃烧芯的芯保持器突出的量减小，而且，可把燃烧芯配置在规定的空间内。
具体地说，在考虑前述燃烧芯的设计时，从剖面为圆形的燃烧芯作为满足前述燃烧条件的燃烧芯，例如以外径D=φ4mm计算从芯保持器突出的长度L=5mm时的燃烧芯的表面积，则
1/4πD2+πD×L=1/4×3.14×42+3.14×4×5=75.4mm2另一方面，使作为该燃烧芯与燃烧器具的初始焰长等3特性相同，即表面积相同，使燃烧芯的剖面形状为4mm见方的方形时，其突出长度L为L=(75.4-4×4)/(4×4)=3.7mm可使从燃烧芯的芯保持器突出的长度缩短成3.7mm。这在点火器等小型燃烧器具的设计上，有利于考虑不使用时的密封燃烧芯的结构。
另外，前述燃烧芯的燃烧部分最好由耐热性纤维，例如玻璃纤维、陶瓷纤维、碳纤维构成。
就是说，燃烧芯为了将液体燃料上吸，使之从其表面挥发，需要以多孔质而且耐热性材料构成，再者对应于燃料从表面的挥发需要由内部进行供给，因此液体燃料的保持力成为必要。于是，以耐热性纤维构成时效果好，作为具体的材料，玻璃纤维、陶瓷纤维和碳纤维是适宜的。
具体地说，在使玻璃纤维的充填密度为150mg/cm3的情况下，使用玻璃纤维并把剖面形状作成圆形，燃烧芯从芯保持器突出的长度L为5mm时的燃烧部的体积为1/4πD2×L=1/4×3.14×4×4×5=62.8mm3该玻璃纤维燃烧芯的每单位体积的酒精保持量为0.6mg/mm3，燃烧芯从芯保持器突出部分的酒精保持量为62.8mm3×0.6mg/mm3=38mg另外，在使陶瓷纤维的充填密度为200mg/cm3的情况下，使用陶瓷纤维剖面为方形(W4mm×T4mm)的燃烧芯，从芯保持器突出的长度L为4mm时，突出的燃烧部分的体积为W×T×L=4×4×4=64mm3由于陶瓷纤维燃烧芯每单位体积的酒精保持量为1.1mg/mm3，所以这种燃烧芯从芯保持器突出部分的酒精保持量为64mm3×1.1mg/mm3=70mg燃烧芯的酒精保持量多，这在对由于干燥或燃烧造成的燃料消耗的补充这一点上，作为燃烧芯是有利的。
另外，前述燃烧芯从芯保持器突出部分的表面积最好设计在170mm2以下，30mm2以上。特别是上述表面积在30mm2～170mm2的范围内为好。
这样，将燃烧芯的突出部分的表面积设计在170mm2以下时，能使饱和焰长为70mm以下。就是说，这是由于在该燃烧器具中，点燃燃烧芯时，其焰长在点火后，经过一段时间的伸长，成为饱和焰长，该饱和焰长如后述的试验例所示，与燃烧芯从芯保持器突出的露出部分的表面积有相关关系，为使饱和焰长在所要求的长度以下，需要限定燃烧芯供燃烧用的露出表面积，该最大表面积为170mm2。
另外，将燃烧芯突出部分的表面积设计在30mm2以上时，可使刚点火后的初始焰长为20mm以上，同时可使点火后焰长达到25mm的时间在10秒以内。就是说，这是由于在该燃烧器具中，为使燃烧芯刚点火后的初始焰长加长，并且焰长达到25mm的时间缩短，涉及到燃烧芯从芯保持器突出的露出部分的表面积，作为点火器的实用上的必要特性来说，为使刚点火后的初始焰长为20mm以上，并且点火后焰长达到25mm的时间在10秒以内，需要使上述表面积在30mm2以上。
在陶瓷纤维燃烧芯的情况下，前述表面积为40mm2以上，特别是40mm2～170mm2的范围为宜。由此，可使饱和焰长在60mm～70mm以下，刚点火后的初始焰长为20mm以上45mm左右，点火后焰长达到25mm的时间在10秒左右以下，可满足作为点火器的实用上的用途。
另外，前述燃烧芯可由耐热性纤维捆扎成束，并在耐热纤维中添加微量的粘合剂而成形或以毛毡状物构成。
而且，将前述燃烧芯设置成，在上吸部分与燃烧部分之间分开，使分开部分的至少一方能相对于另一方进行接触分离移动，并可设置成在其接触时由上吸部分向燃烧部分供给燃料，随着分离而切断燃烧供给，使规定量的燃料进行燃烧。
象这样，使燃烧芯的燃烧部分为在点火时从上吸部分分离开的结构，使保持在燃烧芯中的燃料烧尽而熄火的定量燃烧式的情况下，选定燃烧芯的形状与材质，关系到其燃料的保持量与燃料消耗量，能获得规定的定量燃烧时间和燃烧特性。因此，通过选定液体燃料用燃烧器具中的燃烧芯的燃烧部分、包括剖面为非圆形的形状和材质，可设计出适于各种用途的燃烧器具中的燃烧芯。
就是说，作为燃烧芯，要想稳定的燃烧得以继续，需要将燃料由内部供给到燃烧芯的燃烧部分的表面，因此燃烧芯的内部必须保存有液体燃料。由于该燃烧芯的燃料保存量因燃烧芯的构成而异，需要考虑由燃烧芯的表面积上单位时间的燃料消耗量来设计燃烧芯。因此，在将燃烧芯作成点火时分离的定量燃烧方式的情况下，需要估计由点火到熄火的时间，设定与此期间内由燃烧芯的表面积上每单位时间的燃料消耗量相适应的燃料保存量，通过恰当的设定，可获得规定的定量燃烧时间和燃烧特性。
另外，上述本发明的燃烧芯，其燃料上吸部分与燃烧部分是由同一坯料整体形成的，或是燃料上吸部分与燃烧部分是由不同的材料形成，再将两者连接起来而构成的。
另外，作为以酒精为主的液体燃料，可使用例如以甲醇、乙醇或丙醇所构成的低级1阶酒精为主要成份，其中混合有为火焰着色所用的己烷或庚烷等饱和碳氢化合物。
附图的简要说明
图1是作为本发明第1实施例的燃烧器具一例的吸烟用打火机的俯视图和概略剖视图。
图2是比较用的吸烟用打火机的俯视图。
图3是第2实施例的吸烟用打火机的概略剖视图。
图4是实验中所使用的燃烧器具的基本样品的剖视图。
图5是表示玻璃纤维燃烧芯的例中，燃烧芯表面积与初始焰长之间关系的曲线图。
图6是表示玻璃纤维燃烧芯的例中，燃烧芯表面积与焰长达到25mm的时间之间关系的曲线图。
图7是表示玻璃纤维燃烧芯的例中，燃烧芯表面积与饱和焰长之间关系的曲线图。
图8是表示陶瓷纤维燃烧芯的例中，燃烧芯表面积与初始焰长之间关系的曲线图。
图9是表示陶瓷纤维燃烧芯的例中，燃烧芯表面积与焰长达到25mm的时间之间关系的曲线图。
图10是表示陶瓷纤维燃烧芯的例中，燃烧芯表面积与饱和焰长之间关系的曲线图。
图11是表示燃烧芯表面积与燃料消耗量之间关系的曲线图。
实施发明的最佳方式下面，根据附图对本发明的液体燃料用燃烧器具中的燃烧芯的实施例加以说明。
<第1实施例>
图1表示液体燃料用燃烧器具一例的吸烟用打火机的俯视图与概略剖面结构。打火机1具有有底筒状的燃料箱2，在该燃料箱2的内部插有纤维材料3(絮棉)，在燃料箱2的顶部固定有上盖4，构成储存液体燃料的燃料储存部5。
例如，上述燃料箱2是由聚丙烯制成的模制品，内容积设计成5cm3。纤维材料3是将粗度为6登尼尔的聚丙烯纤维以密度为0.05g/cm3地压入燃料箱2内而成，将乙醇95wt％、n-己烷5wt％混合而成的液体燃料4g注入浸渍在该纤维材料3中进行储存。
另外，将前述上盖4垂直贯穿于燃料箱2内并配置由芯保持器7固定的燃烧芯6。燃烧芯6的上部燃烧芯61与下方的上吸芯62是由不同的材料分开形成，上部燃烧芯61的下端部与上吸芯62的上端部在接触的状态下，两者由金属制作的剖面形状为内面的1边为4mm的正方形筒状芯保持器7结合在一起。
前述上吸芯62的下端部与前述燃料箱2内的纤维材料3相接触，利用毛细管现象将浸渍在该纤维材料3中的液体燃料上吸。然后，点燃燃烧芯6的上部燃烧芯61从芯保持件7突出的芯前端燃烧部分，从而产生火焰而进行燃烧。
前述上部燃烧芯61，是例如将粗细为2.8μm的铝与二氧化硅为主的原料纤维化而成的陶瓷纤维中加入微量的有机质粘合剂，成形为纤维的充填密度为200mg/cm3，将厚度为4mm的板状成形物切断成宽4mm、长10mm而构成方棒状燃烧芯插入前述芯保持器7内。该上部燃烧芯61的燃烧部分从芯保持器7突出长度为3.7mm，突出的燃烧部分的表面积为75.2mm2，体积为59.2mm3。而且，在前述燃烧芯61从芯保持器7突出的燃烧部分中含有65.1mg的液体燃料。
另外，前述上吸芯62是将丙烯纤维捆扎固定，形成具有直径大的头部62a的棒状，将该头部62a插入前述保持器7的下部，使其与前述上部燃烧芯61的下端部61b相接触，在这种状态下将芯保持器7的上端部与下端部铆合，将上部燃烧芯61与上吸芯62结合成一体。
例如，前述上吸芯62形成为头部外径为3.4mm，长度为3mm；下方的脚部外径为3.0mm，长度为37mm。丙烯纤维的粗细为3登尼尔，固定成形后的空隙率为60％。
在前述上盖4上与上部燃烧芯61的前端相对向地配置点火构件10，该点火构件10的构造设计成，火石12可上下方向移动地插入固定于上盖4上的托架11内，回转锉13设置于托架11的上盖上，火石12的前端由压石弹簧14的压力推压在该回转锉13的周围，通过回转锉13的回转，火花飞向燃烧芯6。
设置可开闭地将前述上部燃烧芯61与芯保持器7的突出部一起覆盖的防止挥发用的封闭盖16，该封闭盖16通过销17可转动地轴支承于前述燃料箱2上的上盖4顶面的一端部。在封闭盖16的内面，设置围绕着前述芯保持器7的外周部覆盖密封上部燃烧芯61的内盖16a。另外，在上述芯保持器7的外周根部水平地安装有O型环19，与内盖16a的内周面压接以提高密封性。另外，在上盖4的顶面上设置有面板18。
在前述芯保持器7上设置有1mm见方的通气孔20，在前述封闭盖16关闭时，该通气孔20位于前述内盖16a的内侧，将燃料箱2内的燃料储存部5与外部连通。
图2表示为了与上述第1实施例的打火机进行比较而准备的吸烟用打火机的平面构造。
该比较例的燃烧芯6的上部燃烧芯61的剖面形状为圆形，保持它的芯保持器7的形状也设计成圆筒形(内径为φ4mm)。其他构造与图1相同。
前述上部燃烧芯61，是例如将粗细为2.8μm的铝与二氧化硅为主的原料纤维化而成的陶瓷纤维中加入微量的有机质的粘合剂，使其成为纤维充填密度为200mg/cm3，外径为φ4mm，将其插入芯保持器7内。前述上部燃烧芯61的燃烧部分从芯保持器7突出长度为5mm，燃烧部分的表面积为75.4mm2，体积为62.8mm3。另外，在该上部燃烧芯61的燃烧部分中含有69.1mg的液体燃料。
当使用上述图1与图2的吸烟用打火机，测定点火后连续燃烧2分钟的情况下的焰长的变化时，对于剖面为圆形燃烧芯(突出量为5mm)的比较用的吸烟用打火机(图2)来说，刚点火后的焰长为27mm，其后焰长逐渐伸长，点火约30秒后焰长达47mm，此后焰长不再变化，达到平衡状态。另一方面，对于剖面为方形燃烧芯(突出量为3.7mm)的本发明的吸烟用打火机(图1)来说，刚点火后的焰长为27mm，其后焰长逐渐伸长，点火约30秒后焰长达47mm，此后焰长不再变化，达到平衡状态，获得与上述比较例相同的测定结果。
就是说，对于本发明的燃烧芯6来说，前述上部燃烧芯61从芯保持器7突出的燃烧部分的长度由比较例的5mm缩短为3.7mm，但因剖面形状为方形，燃烧部分的露出表面积大致相等，因此，可获得满足吸烟用打火机所需的燃烧条件的焰长变化特性。
上述燃烧部分的表面积与焰长变化特性的关系将在后述的实验例2中详述。
<第2实施例>
本例如图3所示，将燃烧芯的上部燃烧芯与上吸芯作成可分离的构造，是点火燃烧一定时间后自动熄火的定量燃烧式吸烟用打火机。
燃烧芯6的上部燃烧芯61的剖面为方形上下方向滑动自如地通过芯保持器7支承于上盖4上，另一方面，上吸芯62的上端头部62a固定于上盖4上，下部插入燃料储存部5内。上部燃烧芯61，随着上下滑动，其下端部与上吸芯62的上端部成接触状态与分离状态地进行接触分离移动。
上述上部燃烧芯61与芯保持器7通过作为弹性构件的螺旋弹簧15靠向分离方向(上方)。该螺旋弹簧15以压缩状态安装于上盖4的顶面与芯保持器7的顶端之间，设置成由于该螺旋弹簧15的推力上部燃烧芯61上升移动时，其下端部从上吸芯62的上端部分离，在两者间形成间隙。另外，在上盖4与芯保持器7之间夹装O形环21，实现两者间的密封。
设置能开闭地覆盖前述上部燃烧芯61的突出部的防止挥发用的封闭盖16，该封闭盖16通过销17可转动地轴支承于前述燃料箱2的上盖4顶面的一端部。在封闭盖16的内面上设置有内盖16a，该内盖与前述芯保持器7的上端部相接触，覆盖并密封上部燃烧芯61。在内盖16a的下端部上安装有密封件16b，与上盖4的顶面压力接触，以提高密封性。其他与图9所示的第1实施例相同。
在前述封闭盖16封闭时，内盖16a下端部的密封件16b与芯保持器7的顶端部相接触，克服弹簧15将其压下，使上部燃烧芯61的下端部与上吸芯62的上端部相接触，向上部燃烧芯61供给燃料，同时将上部燃烧芯61的燃烧部分密封以防止液体燃料挥发。
另一方面，为了点火使用而打开封闭盖16时，由于弹簧15的推力，上部燃烧芯61与芯保持器7一起向上方移动，其下端部从上吸芯62的上端部分离，切断向上部燃烧芯61的燃料供给。当在这种状态下上部燃烧芯61的燃烧部分被点燃后，在保存于该上部燃烧芯61中的燃料烧尽时火焰熄灭，完成定量燃烧。
在此，将前述上部燃烧芯61的剖面形状设计成4mm×4mm的方形，长度为10mm的情况下，上部燃烧芯61的全部体积为160mm3，在该部分内保存176mg液体燃料。而且，从芯保持件7突出的长度为3.7mm。
使用本例中实施例的定量燃烧式吸烟用打火机，测定点火后的焰长变化时，刚点火后的焰长为27mm，其后焰长逐渐伸长，在点火约30秒后，焰长达47mm，其后焰长不再变化，达到平衡状态。点火后约经过40秒时焰长急剧缩短，约44秒后自然熄灭。
为说明上述定量燃烧中燃烧时间的设计，图11表示玻璃纤维燃烧芯与陶瓷纤维燃烧芯的燃烧部分的表面积与燃料随着燃烧的消耗量的关系。由图11可知，燃料消耗量也与前述表面积有相关关系，同时与玻璃纤维与陶瓷纤维材质的燃料消耗量几乎没有差别，表示出大致相同的数值。
在前述第2实施例的燃烧芯的情况下，陶瓷纤维燃烧芯的上部燃烧芯的长度为10mm，从芯保持器突出的长度为3.7mm，如前所述，由于燃料酒精的保存量为176mg，燃烧部的表面积为75.2mm2，所以根据图11可求出1秒钟的燃料消耗量约为4mg，将上述176mg的燃料燃烧尽需要的燃烧时间约为44秒。与此相反，例如使用玻璃纤维燃烧芯，剖面形状为圆形，燃烧芯长度为10mm，燃烧芯由芯保持件突出的长度为5mm，关于利用这样的燃烧部构造进行的定量燃烧，燃料酒精的保存量为75.4mg，燃烧芯表面积为75.4mm2，根据图11求出1秒钟的燃料消耗量约为4mg，使上述75.4mg的燃料燃烧时约用19秒能烧尽。
其次，在本发明的打火机等燃烧器具中的燃烧芯的前端燃烧部分的剖面形状为非圆形，除上述实施例的方形之外，可构成椭圆形及其他非圆形状。就是说，为加大从芯保持器突出的燃烧部分的表面积，剖面采用非圆形状，下面表面求出燃烧特性(焰长变化特性)与表面积之间关系的实验。
首先，图4表示作为进行各种实验的燃烧器具的基准样品。将浸渍以酒精为主的液体燃料的絮棉34装入作为燃料箱的容器35内，与此絮棉34相接触地插入燃烧芯30的上吸部32，将上盖36紧固在容器35的开口部上。将支持上述上吸部32上端部的夹具保持部38固定在该上盖36的中心部，将作为保持燃烧芯30的燃烧部31的芯保持器的芯保持夹具37安装在该夹具保持部38上，使燃烧部31的下端部与上吸部32的上端相接连。
作为前述燃烧芯30的燃烧部31，是使用由将玻璃纤维捆扎成束的玻璃纤维芯和陶瓷纤维芯构成的。适当地选定此等燃烧部31的纤维直径与空隙率，与丙烯纤维所构成的上吸部32连接，该上吸部32具有补充随着在燃烧部进行的燃烧而产生的消耗量的能力。
作为玻璃纤维芯，是使用纤维直径为6μm，纤维密度为150mg/cm3的芯材，但这只要对应于燃料消耗能满足向燃烧芯表面供给燃料的能力，使用该前后的尺寸条件的芯材即可。另外，作为陶瓷纤维芯，也是使用纤维直径约为2.8μm，纤维密度为200mg/cm3的芯材，这也与上述相同。而且，在该实验中，是使用特定的玻璃纤维与陶瓷纤维进行的，但如果耐热性与上吸扩散能力相同的话，即使使用其他材料，其结果同样可以适用。
准备将上述燃烧部31的玻璃纤维芯与陶瓷纤维芯的尺寸(外径和长度)进行各种变更的燃烧芯，同时准备形状与此相对应的芯保持夹具37，并变更设置燃烧部分的突出长度与露出部分的表面积，进行了下述实验例1与实验例2的燃烧试验。另外，液体燃料是使用前述第1实施例中所例示的燃料。
<实验例1>
作为燃烧芯是使用纤维直径为6μm的玻璃纤维和以铝、二氧化硅为主的纤维直径为2.8μm的陶瓷纤维，剖面形状分别形成为外径为φ4mm的圆形与边长为4mm的方形，把它们组装在前述图4所示的实验用打火机中，将上部燃烧芯从芯保持器突出的长度分别设定为3mm与5mm，比较测定出随着点火燃烧而引起焰长变化上的必要特性。
在此，在玻璃纤维芯的情况下，纤维的充填密度为150mg/cm3，制作剖面形状束状成形成φ4mm的圆形与4mm见方的方型燃烧芯，并且制作卡止燃烧的芯保持器，燃烧芯从芯保持器突出的长度为3mm与5mm，以此为试验样品供试验用。
另一方面，陶瓷纤维燃烧芯的情况下，是在上述纤维直径2.8μm的陶瓷纤维内加入有机粘合剂，成形的厚度为4mm的板状，纤维充填密度为200mg/cm3，与玻璃纤维燃烧芯的情况相同，将其制成剖面形状为φ4mm的圆形与4mm见方的方形燃烧芯作为试验样品。这也与上述相同，燃烧芯从芯保持器突出的长度为3mm与5mm。
对前述各试验样品的燃烧芯进行点火燃烧，并测定其焰的长变化，结果如表1所示。
表1突出3.0mm
突出5.0 mm
在此，就将玻璃纤维捆扎成束为纤维的充填密度为150mg/cm3的燃烧芯来说，测定含有的燃料酒精的每单位体积的保持量得出的值为0.6g/cm3。另一方面，就将陶瓷纤维成形成纤维的充填密度为200mg/cm3的燃烧芯来说，同样含有的燃料酒精的每单位体积的保持量为1.1g/cm3，两者的燃料保持量有很大的差异。
在此等玻璃纤维燃烧芯与陶瓷纤维燃烧芯的不同特性之中，仅就作为前述表1中的燃烧芯的必要特性的刚点火后的初始焰长、焰长达到25mm的时间和饱和焰长来看，尽管燃烧芯不同，以及其表面状态在微观上是多孔质且具有微细孔的凹凸粗糙面，芯的表面状态因构成材质而异，但观察其各特性与根据燃烧芯从芯保持器的上端突出的长度Lmm单纯计算出的表面积的关系时可知，虽然其各特性因燃烧芯的构成材料而不同，但由上述外部尺寸单纯计算出的表面积与上述3特性有关。其中，上述表面积在剖面形状为圆形的情况下，根据其直径为φDmm从芯保持器的上端突出的长度Lmm单纯计算出的表面积为1/4πD2+πD×L；在剖面形状为方形，每边长为W的情况下，其表面积为W2+4W×L。
<实验例2>
根据上述的实验结果，就玻璃纤维燃烧芯与陶瓷纤维燃烧芯，还进行了测定相对于燃烧芯的尺寸和形状的焰长特性变化的实验。
图5、图6、图7表示就玻璃纤维燃烧芯，剖面形状为圆形，使其外径在φ1mm～φ5mm、燃烧芯从芯保持器突出的长度在1mm～9mm的范围内进行变更而测定出的各特性以及与燃烧芯的表面积的关系所求得的结果，上述燃烧芯的表面积是由燃烧芯的外径及其突出长度单纯计算得出的。
图8、图9、图10表示就陶瓷纤维燃烧芯，使3mm厚度的板材在1mm～5mm、燃烧芯从芯保持器突出的长度在1mm～9mm的范围内进行变更而测定出的各特性以及与燃烧芯的表面积的关系所求得的结果，上述燃烧芯的表面积是由燃烧芯的尺寸及其突出长度单纯计算得出的。
在此，观察图5、图6、图7、图8、图9和图10得知，如果燃烧芯的构成材质相同，由其外部尺寸计算出的单纯表面积相同时作为这种点火器的燃烧芯在实用范畴内显示出相同的特性。
通过该现象可知，将燃烧芯的剖面形状作成方形或椭圆形等非圆形，比起圆形来能获得大的外周尺寸，在表面积相同的情况下，能缩短燃烧芯从芯保持器突出的长度。
关于这些测定值中的燃烧芯的表面积，可以认为使用玻璃纤维、陶瓷纤维中的任一种燃烧芯的表面在微观上都是凹凸的，其实际表面积要增大，在此，是以根据燃烧芯的外形尺寸单纯计算其从支持部露出的表面积即侧面积与前端端面积所得的值来表示。
具体地说，首先，图5是表示在使用玻璃纤维芯的情况下的燃烧芯表面积与初始焰长的关系，为了获得20mm以上的初始焰长，燃烧部表面积要有30mm2以上。由该图可以认为，在燃烧芯的表面积为100mm2的情况下，尺寸形状在该实验范围内初始焰长为35mm左右，表面积为170mm2时，即使尺寸形状加大，初始焰长也是40mm左右，是适合用于点火器的焰长。
图6是在使用玻璃纤维芯的情况下，燃烧芯表面积与焰长达到25mm时的时间的测定结果，为使该时间在10秒左右以下，要使表面积在30mm2以上。
图7是在使用玻璃纤维芯的情况下，燃烧芯表面积与点火后焰长伸长并平衡时的饱和焰长的测定结果，燃烧芯表面积为前述的170mm2时，饱和焰长为65mm，为使饱和焰长为60mm～70mm以下，表面积也可小于这一值。另外，在吸烟用打火机这样的用途上，最好使饱和焰长在50～60mm以下，这时，可使燃烧芯表面积为100mm2。
其次，图8～图10是使用陶瓷纤维燃烧芯的实验结果，图8表示燃烧芯表面积与初始焰长的关系，为获得20mm以上的初始焰长，燃烧部表面积需要在40mm2以上。另外，在燃烧芯的表面积为170mm2，尺寸形状加大时，初始焰长成为45mm左右，作为稍长的点火器初始焰长可以考虑到达这种程度。使上述表面积为100mm2时，初始焰长为35mm左右，根据据点火器的使用用途，特别是在吸烟用打火机中，可以认为是适宜的初始焰长的上限。
图9是在使用陶瓷纤维芯的情况下，燃烧芯表面积与焰长达到25mm的时间的测定结果，为使该时间在10秒左右以内，表面积要在40mm2以上。
图10是在使用陶瓷纤维芯的情况下，燃烧芯表面积与饱和焰长的测定结果，燃烧芯表面积为前述的170mm2时，饱和焰长为65mm，为使饱和焰长为60mm～70mm以下，表面积也可小于这一值。另外，在吸烟用打火机这样的用途上，饱和焰长最好是50mm～60mm以下，这时，可使燃烧芯表面积为100mm2。
根据上述实验结果，就玻璃纤维燃烧芯或陶瓷纤维燃烧芯而言，通过将其燃烧芯的表面积与形状限定在前述范围内，可获得具有良好燃烧特性的使用以酒精为主的液体燃料的燃烧器具的燃烧芯。
另外，前述玻璃纤维与陶瓷纤维的纤维直径是以数值来表现的，但这是表示平均的代表性尺寸，相对于该表示纤维直径来说，实际尺寸各有分布，表面值是一种代表性表现，也可是比其粗或比其细的各种直径。
权利要求
1．一种液体燃料用燃烧器具中的燃烧芯，具备燃烧芯，以便利用毛细管现象通过上吸部分将容纳在燃料箱内的以酒精为主的液体燃料上吸并使其在前端燃烧部分燃烧、保持该燃烧芯的芯保持器、点燃该燃烧芯的点火构件、可开闭地密封前述燃烧芯的防止挥发用的封闭盖，其特征在于前述燃烧芯的燃烧部分的剖面形状为非圆形。
2．根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于前述燃烧芯的燃烧部分的剖面形状为椭圆形。
3．根据权利要求1所述的燃烧芯，其特征在于前述燃烧芯的燃烧部分的剖面形状为方形。
4．根据权利要求1、2或3所述的燃烧芯，其特征在于前述燃烧芯的燃烧部分是由耐热性纤维构成。
5．根据权利要求4所述的燃烧芯，其特征在于前述耐热性纤维是玻璃纤维。
6．根据权利要求4所述的燃烧芯，其特征在于前述耐热性纤维是陶瓷纤维。
7．根据权利要求4所述的燃烧芯，其特征在于前述耐热性纤维是碳素纤维。
8．权利要求1～7中任一项所述的燃烧芯，其特征在于前述燃烧芯从芯保持器突出的部分的表面积为170mm2以下。
9．根据权利要求1～7中任一项所述的燃烧芯，其特征在于前述燃烧芯从芯保持器突出的部分的表面积为30mm2以上。
10．根据权利要求1～9中任一项所述的燃烧芯，其特征在于前述燃烧芯从芯保持器突出的部分的表面积在30mm2～170mm2的范围内。
11．根据权利要求6所述的燃烧芯，其特征在于前述燃烧芯从芯保持器突出的部分的表面积为40mm2以上。
12．根据权利要求6或11所述的燃烧芯，其特征在于前述燃烧芯从芯保持器突出的部分的表面积在40mm2～170mm2的范围内。
13．根据权利要求1～12中任一项所述的燃烧芯，其特征在于前述燃烧芯是将耐热性纤维捆扎成束或在耐热纤维中添加微量的粘合剂而成形或制成毛毡状物而构成。
14．根据权利要求1～13中任一项所述的燃烧芯，其特征在于将前述燃烧芯设置成在上吸部分与燃烧部分之间分开，使分开部分的至少一方能相对于另一方进行接触、分离地移动，并设置成在其接触时由上吸部分一侧向燃烧部分一侧供给燃料，随着分离而切断燃料供给，使规定量的燃料燃烧。
全文摘要
一种液体燃料用燃烧器具,具备燃烧芯,以便利用毛细管现象通过上吸部分将容纳在燃料箱中的以酒精为主的液体燃料上吸并使其在前端燃料部分燃烧、保持该燃烧芯的芯保持器、点燃燃烧芯的点火构件、可开闭地密封燃烧芯的防止挥发用的封闭盖。该燃烧芯的燃烧部分的剖面形状为非圆形,以增大露出于芯保持器之上的表面积。
文档编号F23Q2/00GK1236427SQ98801150
公开日1999年11月24日 申请日期1998年6月17日 优先权日1997年6月23日
发明者三舩英雄, 中村保昭, 关正人, 塚本贵史 申请人:株式会社东海