KR20000068688A - 착화기에 있어서의 연소부 구조 - Google Patents

Abstract

알코올을 주체로 하는 액체 연료를 모세관 현상에 의해 흡상하여 선단 연소부에서 연소시키는 연소심을 구비한 착화기에 있어서, 연소심의 선단 연소부의 노출부 표면적을 30 ㎟ 내지 170 ㎟ 범위내로 설정하고 있다.

Description

착화기에 있어서의 연소부 구조{COMBUSTOR STRUCTURE FOR IGNITERS}

일반적으로, 끽연용 라이터 등의 착화기에 있어서의 연료로서는 에틸 알코올 등의 알코올 연료, 석유 벤진계의 벤진 연료, 부탄 가스, 프로판 가스 등의 액화 가스 연료가 이용되고 있다.

그리고, 사용 연료의 종류에 따라서 각각 착화기의 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, 착화기에 착화된 사용 초기는 비등점이 낮은 벤진 성분이 휘발되고, 차례대로 비등점이 높은 탄화수소로 휘발 성분이 이행하므로, 연소 시간에 따라서 착화기 내에 잔류하는 연료 조성이 변화하고, 이로 인해 불꽃 길이의 변화를 일으키는 것으로 가솔린이라도 마찬가지이다. 또한, 벤진 및 가솔린은 휘발성이 높아 이를 사용하는 착화기에 있어서는 연료 저장부 및 연소심 부분으로부터의 휘발을 저감하는 밀폐 구조가 필요하며, 이 밀폐가 불충분하면 연료가 휘발하여 없어지고, 연료의 보충 빈도가 높아 번잡하며, 또한 이 벤진 및 가솔린에는 특유의 냄새가 있어 바람직하지 않은 경우가 있다.

액화 가스 연료의 경우에는 착화기의 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 변동하는 특성이 있으며, 온도에 대한 불꽃 길이의 변화가 큰 문제를 갖는다. 이 불꽃 길이 변화를 작게 하기 위해서는 착화기의 연료 공급 기구에 온도 보정을 행하는 특별한 설계 대책을 요하고, 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 액체이며, 증기압도 비교적 낮고, 연료 저장부의 내압 용기가 불필요하고, 연료 저장부 및 연소심에 대한 밀폐는 알코올이 휘산하지 않을 정도의 밀폐 구조가 좋으며, 착화기 구조의 간소화와 비용면에서 유리해진다.

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

구체적으로는, 상기 연소심은 연료의 흡입에는 섬유를 꼰 띠형의 것, 유리 섬유를 묶은 것, 혹은 이 양자를 사용하여 유리 섬유를 면사로 둘러싸고, 이것이 풀리지 않도록 가는 금속선으로 감은 것 등을 이용하고, 하단부 흡입 부분이 연료 흡입 기능을 하고, 상단부 연소 부분에서 연소를 행하도록 하고 있다.

그러나, 상기 종래의 기술에 있어서의 알코올을 주체로 한 액체 연료를 이용하는 착화기에 있어서, 연소심의 심 구조는 착화기의 연소 성능과 관련되므로, 그 구조는 가능한 한 단순한 구조로 하고, 연소심 품질의 균일성을 꾀하는 동시에 저비용으로 제조할 수 있는 것이 요구된다. 이 점에서, 본 발명에 있어서의 연소심으로서는 유리 섬유를 이용하여 구성하든지, 또는 세라믹 섬유를 이용하여 구성하는 것으로 하고 있다.

그리하여, 상기와 같은 연소심을 사용하는 착화기에 있어서는, 이 연소심의 재질, 치수, 형상에 의해 착화 후의 초기 불꽃 길이, 불꽃 길이의 변화, 포화 불꽃 길이 등이 다르므로, 착화기에 대해서의 요망 특성을 충족시키도록 구성할 필요가 있다.

즉, 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 이용하는 끽연용 라이터 등의 착화기를 제작한 경우에, 그 연소심에 착화하면, 연소심의 표면에 존재하는 연료가 연소를 개시하여 불꽃을 형성한다. 이 불꽃의 길이를 초기 불꽃 길이라 한다.

다음의 이 연소에 의해 연소심은 가열되고, 연소심의 표면으로부터의 연료의 휘발량은 증대하고, 불꽃 길이는 늘어난다. 그러나, 연소심 표면의 연료의 연소에 의한 온도 상승은 연소의 진행과 함께 평형 상태가 되어 정지하고, 불꽃 길이의 신장도 포화하여 정지해 포화 불꽃 길이가 된다. 연소심은 그 표면으로부터 연료가 연소 휘산하는 데 수반하여 연소심의 내부로부터 그 표면에 연료를 확산하는 동시에 연료 탱크 내의 연료가 연소심의 흡입부를 통과하여 흡입되어 보급된다.

그리고, 연소심 표면으로부터의 연료의 소비와 연소심 내부로부터의 연료 공급과, 또한 연료 탱크로부터의 연료의 흡입 공급이 행해지면 연료는 평형 상태에서 단속하여 불꽃 길이는 안정된다. 상기 연소심 표면으로부터의 연료의 소비에 대해 연소심 내부로부터의 연료의 공급이 수반되지 않으면 불꽃 길이는 초기 불꽃 길이로부터 변화하고, 연료 공급에 따른 평형 상태가 되든지 삭감된다.

본 발명은 상기 사정에 비추어, 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 이용하는 착화기에 있어서 가장 적절한 연료 상태를 확보하도록 한 착화기에 있어서의 연소부 구조를 제공하는 것이다.

여기에서, 끽연용 라이터 등의 착화기에서는 초기 불꽃 길이는 적어도 20 ㎜정도는 필요하며, 또한 10초 정도의 시간 내에 25 ㎜ 정도의 불꽃 길이가 되도록 신장하는 것이 요망된다. 한편, 연소심은 평형 온도까지 가열되고, 그 불꽃 길이는 포화 불꽃 길이로 평형되지만, 이 포화 불꽃 길이는 60 ㎜ 내지 70 ㎜ 정도(용도에 따라서는 50 ㎜ 내지 60 ㎜ 정도)로 억제되며, 그 이상으로 길어지지 않는 것이 요망된다. 이들 조건을 달성하기 위해서는 연소심은 연료를 흡입하는 능력과 보유 지지력을 구비하고 또한 내열성인 것이 필요하며, 또한 상기와 같은 연소 조건을 실현할 수 있는 형상을 지닐 필요가 있다.

본 발명은 연료 탱크에 수용한 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 모세관 현상에 의해 흡입하여 선단 연소부에서 연소시키는 연소심을 구비한 라이터 등의 착화기에 있어서의 상기 연소심의 선단 연소부의 구조에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 끽연용 라이터 등의 착화기에 있어서, 알코올류를 주체로 한 액체 연료를 사용하는 것으로, 최적의 연소 상태를 얻기 위한 연소부의 형태에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 착화기의 일예로서의 라이터의 개략 단면도.

도2는 제2 실시 형태에 관한 라이터의 개략 단면도.

도3은 실험에 사용한 착화기의 기본 샘플 단면도.

도4는 유리 섬유 연소심의 예에 있어서의 연소심 표면적과 초기 불꽃 길이의 관계를 도시한 그래프.

도5는 유리 섬유 연소심의 예에 있어서의 연소심 표면적과 불꽃 길이 25 ㎜에 달한 시간의 관계를 도시한 그래프.

도6은 유리 섬유 연소심의 예에 있어서의 연소심 표면적과 포화 불꽃 길이의 관계를 도시한 그래프.

도7은 세라믹 섬유 연소심의 예에 있어서의 연소심 표면적과 초기 불꽃 길이의 관계를 도시한 그래프.

도8은 세라믹 섬유 연소심의 예에 있어서의 연소심 표면적과 불꽃 길이 25 ㎜에 달하는 시간의 관계를 도시한 그래프.

도9는 세라믹 섬유 연소심의 예에 있어서의 연소심 표면적과 포화 불꽃 길이의 관계를 도시한 그래프.

도10 내지 도19는 끽연용 라이터에 설치하는 연소심의 재질 및 단면 형상에 대응하여 적합한 연소 상태를 얻을 수 있는 연소심 표면적과 각종 치수의 관계에 있어서의 최적의 범위를 도시한 도면.

상기 과제를 해결한 본 발명의 착화기에 있어서의 연소부 구조는, 연료 탱크에 수용한 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 모세관 현상에 의해 흡입하여 선단 연소부에서 연소시키는 유리 섬유를 이용한 연소심의 선단 연소부의 노출부 표면적을 30 ㎟ 내지 170 ㎟의 범위 내로 설치하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 착화기가 끽연용 라이터로 유리 섬유에 의한 연소심인 경우에는 선단 연소부의 노출부 표면적은 30 ㎟ 내지 100 ㎟의 범위 내로 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 착화기에 있어서의 연소부 구조는 연료 탱크에 수용한 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 모세관 현상에 의해 흡입하여 선단 연소부에서 연소시키는 세라믹 섬유를 이용한 연소심의 선단 연소부의 노출부 표면적을 40 ㎟ 내지 170 ㎟의 범위 내로 설치하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 착화기가 끽연용 라이터로 세라믹 섬유에 의한 연소심인 경우에는 선단 연소부의 노출부 표면적은 40 ㎟ 내지 100 ㎟의 범위 내로 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명은 착화기에 있어서의 연소부 구조에 따르면, 유리 섬유에 의한 연소심의 선단 연소부의 노출부 표면적을 30 ㎟ 내지 170 ㎟의 범위 내로, 끽연용 라이터인 경우에는 30 ㎟ 내지 100 ㎟의 범위 내로 설치함으로써, 혹은 세라믹 섬유에 의한 연소심의 선단 연소부의 노출부 표면적을 40 ㎟ 내지 170 ㎟의 범위 내로, 끽연용 라이터인 경우에는 40 ㎟ 내지 100 ㎟의 범위 내로 마련함으로써, 이와 같은 연소심을 구비한 착화기에서는 초기 불꽃 길이는 적어도 20 ㎜ 정도를 갖고, 10초 정도의 시간 내에 25 ㎜ 정도의 불꽃 길이가 되며, 또한 평형 상태에 있어서 포화 불꽃 길이가 60 ㎜ 정도로 억제되는 적합한 연소 특성을 얻을 수 있다.

특히, 착화기가 끽연용 라이터인 경우에는 그 휴대성 면에서 소형화가 요구되는 데 수반하여, 그 연소부 구조의 치수 형상에 제약이 발생한다. 그래서, 끽연용 라이터에서는 전술한 바와 같은 표면적, 외주 치수, 외경 또는 돌출량을 규정함으로써, 상술한 연소 특성을 얻으면서 소형화와 저비용화를 실현할 수 있다.

또한, 상기와 같은 연소심의 노출부 표면적의 규정에다가, 연소부의 외주를 6 ㎜ 내지 20 ㎜의 범위 내로, 또는 연소부의 외경을 2 ㎜ 내지 5 ㎜의 범위 내로 또는, 선단 연소부의 지지부로부터 돌출하는 길이를 3.0 ㎜ 내지 7.0 ㎜의 범위 내로 설치하는 것이 적합하다. 이로써, 적합한 연소 특성을 얻으면서 실용에 적합한 착화기의 연소부 구조를 달성할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 연소부 구조는 연료 탱크에 수용된 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 모세관 현상에 의해 흡입하여 선단 연소부에서 연소시키는 연소심의 노출부 표면적을 규정하고, 착화 직후의 초기 불꽃 길이가 소정치 이상이며, 착화로부터 소정 시간 후에는 소정 불꽃 길이로 신장하고, 평형 상태에서의 포화 불꽃 길이가 소정치 이하가 되도록 설치되어 이루어지는 것이다. 이로써, 적합한 연소 특성을 갖는 착화기를 용이하게 달성할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 연소심은 유리 섬유를 결속한 것, 혹은 세라믹 섬유에 소량의 바인더를 더하고, 이것을 3 ㎜ 내지 5 ㎜ 정도의 판형으로 떠 건조한 것, 혹은 세라믹 섬유에 소량의 바인더와 물을 더해 점성 액상으로 한 것을 압출 성형기로 둥근 봉, 각형 봉 기타 단면 형상으로 압출 건조 고화한 것 등을 소재로 하여 이용하고 있다. 이를 착화기의 연소심으로서 사용 가능하게 가공 성형한 것을, 연료 탱크에 수용한 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 모세관 현상으로 흡입하여 선단 연소부에서 연소시키는 구조의 일반 착화기에 배치하여 이루어진다. 그리고, 상기와 같은 연소심의 노출부 표면적을 전술한 바와 같이 규정하고, 착화 직후의 초기 불꽃 길이가 소정치 이상이며, 착화로부터 소정 시간 후에는 소정 불꽃 길이로 신장하고, 또한 평형 상태에서의 포화 불꽃 길이가 소정치 이하가 되도록 설치한 것이다.

상기와 같은 각 발명에 있어서의 연소심은 연료 흡입부와 연소부가 동일 소재로 일체로 형성된 것, 또는 연료 흡입부와 연소부가 다른 재료에 의해 형성되고, 양자가 접속된 것 등에 의해 구성된다.

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.

이하, 본 발명의 착화기의 실시 형태를 도면을 따라서 설명한다.

〈제1 실시 형태〉

도1에 착화기의 일예로서의 일회용 끽연용 라이터의 개략 단면 구조를 도시한다. 라이터(1)는 바닥이 있는 통형의 연료 탱크(2)를 갖고, 이 연료 탱크(2)의 내부에는 섬유 부재(3)(안솜)가 삽입되고, 연료 탱크(2)의 상부에는 상부 덮개(4)가 고정 부착되고, 액체 연료를 재주입 불가능하게 저장하는 연료 저장부(5)가 구성되어 있다.

예를 들어, 상기 연료 탱크(2)는 폴리프로필렌에 의한 성형품으로 내부 용적이 5 ㎤로 설치되어 있다. 섬유 부재(3)는 굵기가 6 데니어의 폴리프로필렌 섬유를, 연료 탱크(2) 내에 밀도 0.1 g/㎤로 압박하여 이루어지며, 이 섬유 부재(3)에 에틸 알코올 95 wt %, n - 헥산 5 wt %를 혼합한 액체 연료가 4 g 주입 함침되어 저장된다.

또한, 상기 상부 덮개(4)를 연료 탱크(2) 내에 수직으로 관통하여 심 홀더(7)(지지부)로 고정된 연소심(6)이 배치되어 있다. 이 연소심(6)은 상부의 연소부(61)와 하방의 흡입부(62)에서 다른 소재로 분리 형성되고, 연소부(61)의 하단부와 흡입부(62)의 상단부가 접촉된 상태에서, 양자가 금속으로 된 원통형의 심 홀더(7)에 의해 결합되어 있다.

상기 연소심(6)의 흡입부(62)의 하단부는 상기 연료 탱크(2) 내의 섬유 부재(3)에 접촉하고, 상기 섬유 부재(3)에 함침된 액체 연료를 모세관 현상을 이용하여 흡입한다. 그리고, 이 연소심(6)의 연소부(61)의 심 홀더(7)로부터 상방으로 돌출한 심선단 노출부에 착화되어 불꽃을 발생하여 연소한다.

상기 연소심(6)의 연소부(61)는 유리 섬유를 봉형으로 묶어 형성되고, 이 유리 섬유는, 예를 들어 굵기가 6 ㎛, 섬유 밀도(눈짐작량)가 150 ㎎/㎤, 외경이 ø 4 ㎜, 길이가 10 ㎜가 된 것을 심 홀더(7)에 삽입하고 있다. 이 유리 섬유는 심 홀더(7)의 선단부로부터 5 ㎜의 길이가 돌출하고 있다. 또한, 상기와 같은 연소심(6)의 연소부(61)에 있어서의 심 홀더(7)로부터 돌출한 선단 연소부의 단면적은 12.6 ㎟이고, 노출 부분의 표면적은 75.4 ㎟이다.

또한, 상기 흡입부(62)는 아크릴 섬유를 묶어서 고정 부착시키고, 직경이 큰 헤드부(62a)를 갖는 봉형으로 형성되어 이루어지며, 이 헤드부(62a)를 상기 심 홀더(7)의 하부에 삽입하고, 상기 연소부(61)의 하단부에 접촉시키고, 이 상태에서 심 홀더(7)의 하단부를 코오킹하여 연소부(61)와 흡입부(62)를 결합하여 일체화함으로써 연소심(6)을 구성한 것이다.

예를 들어, 상기 흡입부(62)는 헤드부(62a)의 외경이 ø 3.4 ㎜이고, 길이가 3 ㎜, 하방의 다리부는 외경이 ø 3.0 ㎜이고, 길이가 73 ㎜로 형성되어 있다. 또한, 아크릴 섬유의 굵기는 3 데니어이고, 고정 부착 후의 공극율은 60 %로 되어 있다.

상기 심 홀더(7)의 외주부에는 접합 나사가 설치되고, 연료 탱크(2)의 상벽부(4)의 나사 구멍에, 바닥부에 시일링(8)을 거쳐서 나사 결합되어 고정된다.

또한, 상기 상부 덮개(4)에는 연소심(6)의 연소부(61)의 선단부와 대향하여 착화 기구(10)가 배치되고, 이 착화 기구(10)는 상부 덮개(4)에 고정되는 브래킷(11) 내에 상하 방향으로 이동 가능하게 발화석(12)이 삽입되고, 브래킷(11)의 상단부에는 회전 줄(13)이 설치되고, 상기 회전 줄(13)의 주위면에 발화석(12)의 선단부가 돌 압박 스프링(14)의 압박력에 의해 압박되는 구조로 설치되고, 회전 줄(13)의 회전 조작에 의해 연소심(6)을 향해 불꽃이 튀도록 설치되어 있다.

상기 연소심(6)의 연소부(61)를 심 홀더(7)의 돌출부와 함께, 개폐 가능하게 피복하는 삽발 방지용 폐색 캡(16)이 설치되고, 이 폐색 캡(16)은 상기 연료 탱크(2)에 있어서의 상부 덮개(4) 상면의 일단부에 핀(17)에 의해 회전 가능하게 저어널되어 있다. 폐색 캡(16)의 내면에는 상기 연소심(6)의 심 홀더(7)의 외주부를 둘러싸고, 연소심(6)을 피복하여 밀폐하는 내부 캡(16a)이 설치되어 있다. 또한, 상기 심 홀더(6)의 외주 근원 부분에 수평하게 O링(19)이 부착되고, 내부 캡(16a)의 내주면에 압박 접촉되어 밀폐성을 높이고 있다. 또, 상부 덮개(4)의 상면에는 표판(18)이 설치되어 있다.

그리고, 상기 심 홀더(7)의 내주면으로부터 연료 탱크(2)의 상부 덮개(4)를 상하 방향으로 관통하여 상기 연료 탱크(2)의 내부와 외기를 연통하는 통기 구멍(20)이 개구되어 있다. 이 통기 구멍(20)의 외기측 개구부는 폐색 상태에 있는 폐색 캡(16)의 내측 캡(16a)의 밀폐 공간에 연통한다. 이 통기 구멍(20)의 직경은 실질적으로 ø 1.0 ㎜이다.

상기 라이터(1)에 있어서, 연소심(6)의 연소부(61) 선단에 착화하고 2분간 연속 연소시킨 경우의 불꽃 길이의 변화를 측정하면, 착화 직후의 초기 불꽃 길이는 28 ㎜이고, 그 시점으로부터 서서히 불꽃 길이가 신장하여 착화로부터 약 30초 후에 불꽃 길이가 45 ㎜가 되고, 그 후 이 길이에서 변화하지 않고 평형 상태가 되어 소망하는 연소 형태를 얻을 수 있었다.

〈제2 실시 형태〉

본예의 라이터(1)는 도2에 도시하고, 연소심(6)이 전예와 다르다. 본예의 연소심(6)의 연소부(63)는 유리 섬유가 아니라 세라믹 섬유에 의해 형성되어 있다.

상기 연소부(63)는 알루미나와 실리카를 주체로 한 세라믹 원료를 섬유화한 직경 ø 2.8 ㎛의 세라믹 섬유에 미량의 유기질 바인더를 첨가하고, 이를 두께 3 ㎜의 판 형상으로 뜨고, 이를 폭 4 ㎜, 길이 10 ㎜로 절단한 것으로 구성되어 있다. 이 연소부(63)의 섬유 충전 밀도는 200 ㎎/㎤이다. 또, 연소부(63)의 선단부는 심 홀더(7)로부터 5 ㎜의 길이만큼 돌출되어 있다. 상기 연소부(63)의 단면적은 12 ㎟이고, 심 홀더(7)로부터 노출되어 있는 부분의 표면적은 82 ㎟이다.

그 이외에 연소심(6)의 흡상부(62) 등의 라이터 구조에 대해서는 전예의 것과 동일하며, 동일 구조에는 동일 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

본예의 라이터(1)를 사용하고, 제1 실시 형태와 마찬가지로 착화한 후의 연속 연소에 있어서의 불꽃 길이의 변화를 측정하면, 착화 직후의 초기 불꽃 길이는 30 ㎜이고, 그 시점으로부터 서서히 불꽃 길이가 신장하여 착화로부터 약 30초 후에 불꽃 길이가 50 ㎜가 되고, 그 후 이 길이에서 변화하지 않고 평형 상태가 되어 소망하는 연소 형태를 얻을 수 있었다.

상기와 같은 실시 형태를 포함하여 본 발명에 있어서의 착화기의 기본적인 구조는 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 수용하는 연료 탱크와, 일단부가 이 연료 탱크에 삽입되고, 액체 연료를 모세관 현상에 의해 흡상하여 선단 연소부에서 연소시키는 연소심과, 이 연소심의 선단 연소부를 돌출시킨 상태로 보유 지지하는 지지부(심 홀더)를 구비한 것이고, 상기 연소심의 선단 연소부의 외경을 2 ㎜ 내지 5 ㎜ 범위내로, 상기 연소심의 선단 연소부의 지지부로부터 돌출하는 길이를 3 ㎜ 내지 7 ㎜ 범위내로, 상기 연소심의 선단 연소부의 지지부로부터 돌출한 부분의 표면적을 유리 섬유에서는 30 ㎟ 내지 170 ㎟(끽연 기구용 라이터에서는 30 ㎟ 내지 100 ㎟) 범위내로, 세라믹 섬유에서는 40 ㎟ 내지 170 ㎟(끽연 기구용 라이터에서는 40 ㎟ 내지 100 ㎟) 범위내로 설정하는 것이다.

이들 규정은 초기 불꽃 길이가 적어도 20 ㎜ 정도이고, 5 내지 10초 정도의 시간내에 25 ㎜ 정도의 불꽃 길이로 되고, 포화 불꽃 길이가 65 ㎜ 이하에 머무르고, 그 이상으로 길어지지 않는 조건을 달성하기 위한 것이다.

이들 선단 연소부의 형태의 규정을 결정하는 데 대한 각종 실험을 행한 기준 샘플을 도3에 도시한다. 연료 탱크로서의 용기(35)에 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 함침하는 안솜(34)을 채워넣고, 이 안솜(34)에 접촉시켜 연소심(30)의 흡상부(32)를 삽입하고, 용기(35)의 개구부에는 상부 덮개(36)를 체결한다. 이 상부 덮개(36)의 중심부에는 상기 흡상부(32)의 상단부를 지지한 지그 보유 지지부(38)를 고착하고, 이 지그 보유 지지부(38)상에 연소심(30)의 연소부(31)를 보유 지지한 심 홀더로서의 심 보유 지지 지그(37)를 부착하고, 흡상부(32)의 상단에 연소부(31)의 하단부를 접속시키고 있다.

상기 연소심(30)의 연소부(31)로서는 유리 섬유를 결속한 제1 실시 형태의 유리 섬유심에 의한 것과, 제2 실시 형태의 세라믹 섬유심에 의한 것을 사용한다. 이들 연소부(31)의 섬유 직경 및 공극율을 적절하게 선정하여 아크릴 섬유에 의한 흡상부(32)와 접속시키고 있고, 이 흡상부(32)는 연소부에서의 연소에 따른 소비량 이상의 보급을 행할 수 있는 능력을 갖는다.

그리고, 유리 섬유심으로서 전술한 섬유 직경이 6 ㎛, 섬유 밀도가 150 ㎎/㎤인 것을 사용했지만, 이것은 이 전후의 치수 조건의 것을 사용해도 연소심 표면의 연료 소비에 대한 연료 공급 능력을 만족시키기만 하면 된다. 또, 세라믹 섬유심으로서도 전술한 섬유 직경이 2.8 ㎛, 섬유 밀도가 200 ㎎/㎤인 것을 사용했지만, 이것도 상기와 마찬가지이다. 또, 이 실험에 있어서는 특정한 유리 섬유 및 세라믹 섬유를 사용하여 실시했지만, 다른 재료를 사용해도 내열성과 흡상 확산 능력이 동일하면 이 결과는 마찬가지로 적용 가능하다.

상기와 같은 연소부의 유리 섬유심 및 세라믹 섬유심의 치수(외경, 길이)를 다양하게 변경시킨 것을 준비하는 동시에, 이에 대응한 형상의 심 보유 지지 지그(37)를 준비하여 돌출 길이 및 노출 부분의 표면적을 변경시켜 설치하고, 연소 시험을 행한 결과를 도4 내지 도9에 도시한다. 액체 연료로서는 상기 제1 실시 형태에 예시한 것을 사용하고 있다.

도4 내지 도6에는 상기 유리 섬유심의 외경을 ø 1 ㎜, ø 2 ㎜, ø 3 ㎜, ø 4 ㎜, ø 5 ㎜로 변경하고, 지지부로부터의 돌출 길이를 1 ㎜, 3 ㎜, 5 ㎜, 7 ㎜, 9 ㎜로 변경하고, 각각에 대하여 착화시의 초기 불꽃 길이, 불꽃 길이가 25 ㎜에 도달하기까지의 도달 시간, 포화 불꽃 길이를 측정한 결과를 연소심의 노출부 표면적과의 관계로 나타낸다.

또, 도7 내지 도9에는 상기 세라믹 섬유에 미량의 유기질 바인더를 첨가하고, 이를 두께 3 ㎜인 판 형상으로 뜨고, 그 폭을 1 ㎜, 2 ㎜, 3 ㎜, 4 ㎜, 5 ㎜로 변경하고, 지지부로부터의 돌출 길이를 1 ㎜, 3 ㎜, 5 ㎜, 7 ㎜, 9 ㎜로 변경하고, 각각에 대하여 착화시의 초기 불꽃 길이, 불꽃 길이가 25 ㎜에 도달하기까지의 도달 시간, 포화 불꽃 길이를 측정한 결과를 연소심의 노출부 표면적과의 관계로 나타낸다.

이들 측정값에 있어서의 연소심의 표면적은 유리 섬유, 세라믹 섬유를 사용한 어떠한 연소심의 표면도 미시적으로는 요철이 있고, 그 실제 표면적은 커진다고 생각되지만, 여기에서는 연소심의 지지부로부터의 노출 표면적을 그 외형 치수에 기초해서 측면적과 선단 면적을 단순 계산한 값으로 나타내고 있다.

우선, 도4는 유리 섬유심을 사용한 경우의 연소심 표면적과 초기 불꽃 길이의 관계를 도시한 것이고, 20 ㎜ 이상의 초기 불꽃 길이를 얻기 위해서는 연소부 표면적은 30 ㎟ 이상 필요해진다. 이 도면으로부터 연소심의 표면적이 100 ㎟인 경우, 치수 형상이 이 실험 범위내에서는 초기 불꽃 길이는 35 ㎜ 정도이고, 표면적이 170 ㎟로 치수 형상이 커지더라도 초기 불꽃 길이는 40 ㎜ 정도이고, 착화기로서의 사용상 적절한 불꽃 길이라고 생각된다.

도5는 유리 섬유심을 사용한 경우의 연소심 표면적과 불꽃 길이가 25 ㎜에 도달하기까지의 시간의 측정 결과이고, 이 시간을 10초 정도 이하로 하기 위해서는 표면적이 30 ㎟ 이상 필요해진다.

도6은 유리 섬유심을 사용한 경우의 연소심 표면적과 착화후 불꽃 길이가 신장하여 평형된 포화 불꽃 길이의 측정 결과이고, 연소심 표면적이 전술한 170 ㎟에서는 포화 불꽃 길이가 65 ㎜이고, 포화 불꽃 길이를 60 ㎜ 내지 70 ㎜ 이하로 하기 위해서는 이 표면적 이하이면 된다. 그리고, 끽연 기구용 라이터와 같은 용도로 포화 불꽃 길이를 50 ㎜ 내지 60 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직한 것에서는 연소심 표면적은 100 ㎟까지로 하면 된다.

다음에, 세라믹 섬유를 사용한 연소심의 실험 결과는 도7 내지 도9에 도시하고, 도7은 연소심 표면적과 초기 불꽃 길이의 관계를 나타내고, 20 ㎜ 이상의 초기 불꽃 길이를 얻기 위해서는 연소부 표면적이 40 ㎟ 이상 필요해진다. 또, 연소심의 표면적이 170 ㎟로 치수 형상이 커지면 초기 불꽃 길이는 45 ㎜ 정도가 되고, 약간 길지만 착화기로서의 초기 불꽃 길이로서는 이 정도까지라고 생각된다. 상기 표면적이 100 ㎟라고 하면 초기 불꽃 길이는 35 ㎜ 정도가 되고, 착화기의 사용 용도에 따라, 특히 끽연 기구용 라이터에 있어서는 적절한 초기 불꽃 길이의 상한이라고 생각된다.

도8은 세라믹 섬유심을 사용한 경우의 연소심 표면적과 불꽃 길이가 25 ㎜에 도달하기까지의 시간의 측정 결과이고, 이 시간을 10초 정도 이하로 하기 위해서는 표면적이 40 ㎟ 이상 필요해진다.

도9는 세라믹 섬유심을 사용한 경우의 연소심 표면적과 포화 불꽃 길이의 측정 결과이고, 연소심 표면적이 전술한 170 ㎟에서는 포화 불꽃 길이가 65 ㎜이고, 포화 불꽃 길이를 60 ㎜ 내지 70 ㎜ 이하로 하기 위해서는 이 표면적 이하이면 된다. 그리고, 끽연 기구용 라이터와 같은 용도로 포화 불꽃 길이를 50 ㎜ 내지 60 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직한 것에서는 연소심 표면적은 100 ㎟까지로 하면 된다.

상기와 같은 실험 결과에 기초해서 유리 섬유 연소심 또는 세라믹 섬유 연소심에 대하여 그 연소심의 표면적과 형상에 대하여 전술한 바와 같은 범위로 한정함으로써 양호한 연소 특성을 갖는 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 사용하는 착화기의 연소부 구조를 얻을 수 있고, 그 설계를 용이하게 행할 수 있는 것이다.

예를 들어, 도10 내지 도19에는 끽연 기구용 라이터에 있어서 유리 섬유를 단면을 원형으로 결속한 연소심, 및 세라믹 섬유를 단면을 원형 또는 단면을 각형으로 성형한 연소심을 형성하는 데 대하여 그 연소심의 표면적과 연소심의 외형 치수의 관계에 있어서의 최적 범위를 표시하고 있다. 이 범위의 설정에 있어서는 상기 실험 결과에 기초한 착화기의 성능을 좌우하는 한정 범위, 및 착화기를 설계하는 면에서의 연소심의 실용 가능한 외형 치수 범위를 특정하므로, 특히 끽연 기구용 라이터에 대한 수용 가능성과 그 기계 강도 또는 기구상의 실용성을 배려한 최적의 치수 범위를 표시하고 있다.

실제로는 라이터의 외형 등에 대응하여 연소심의 설치 공간과 허용 돌출량이 설계 과제로서 남게 되고, 필요한 연소 특성을 확보하기 위한 표면적을 규정함에 따라서 전체의 형상을 결정할 수 있는 것이므로, 이들 작업을 효율좋고 간단하게 행할 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 연료 탱크에 수용한 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 모세관 현상에 의해 흡상하여 선단 연소부에서 연소시키는 유리 섬유를 사용한 연소심을 구비한 착화기에 있어서,

   연소심의 선단 연소부의 노출부 표면적이 30 ㎟ 내지 170 ㎟ 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 착화기에 있어서의 연소부 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 착화기는 끽연 기구용 라이터이고, 연소심의 선단 연소부의 노출부 표면적이 30 ㎟ 내지 100 ㎟ 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 착화기에 있어서의 연소부 구조.
3. 연료 탱크에 수용한 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 모세관 현상에 의해 흡상하여 선단 연소부에서 연소시키는 세라믹 섬유를 사용한 연소심을 구비한 착화기에 있어서,

   연소심의 선단 연소부의 노출부 표면적이 40 ㎟ 내지 170 ㎟ 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 착화기에 있어서의 연소부 구조.
4. 제3항에 있어서, 상기 착화기는 끽연 기구용 라이터이고, 연소심의 선단 연소부의 노출부 표면적이 40 ㎟ 내지 100 ㎟ 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 착화기에 있어서의 연소부 구조.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연소심의 연소부의 외주는 6 ㎜ 내지 20 ㎜ 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 착화기에 있어서의 연소부 구조.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연소심의 연소부의 외경은 2 ㎜ 내지 5 ㎜ 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 착화기에 있어서의 연소부 구조.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연소심의 선단 연소부의 지지부로부터 돌출하는 길이는 3.0 ㎜ 내지 7.0㎜ 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 착화기에 있어서의 연소부 구조.
8. 연료 탱크에 수용한 알코올을 주체로 하는 액체 연료를 모세관 현상에 의해 흡상하여 선단 연소부에서 연소시키는 연소심을 구비한 착화기에 있어서,

   상기 연소심의 선단 연소부의 노출부 표면적을 규정하고, 착화 직후의 초기 불꽃 길이가 소정치 이상되고, 착화로부터 소정 시간 이후에는 소정 불꽃 길이로 신장되고, 평형 상태에서의 포화 불꽃 길이가 소정치 이하가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 착화기에 있어서의 연소부 구조.