(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧した液体燃料と加圧した空気との予混合物を噴霧させた混合物に点火して火炎を発生する噴霧式火炎発生装置において、該噴霧式火炎発生装置は、空気を加圧するための加圧機、並びに該加圧機からの加圧空気を供給する加圧空気供給路が設けられた加圧空気供給ユニットと、該加圧空気を供給する加圧空気供給路、大気圧下で液体である液体燃料が充填される燃料タンク、前記加圧空気供給路の途中から分岐されて加圧空気の一部を燃料タンクに供給して液体燃料を加圧する燃料加圧路、並びに前記加圧された液体燃料を供給する燃料供給路が設けられた加圧燃料供給ユニットと、加圧空気を供給する加圧空気供給路、並びに加圧液体燃料を供給する燃料供給路が設けられた供給搬送ユニットと、前記加圧空気を供給する加圧空気供給路、加圧液体燃料を供給する燃料供給路、該供給された加圧空気と加圧液体燃料とを予混合し、該予混合した混合物を噴霧する噴霧ノズル、並びに該噴霧ノズルで噴霧された混合物を燃焼して火炎を発生させる火炎筒が設けられたバーナユニットとを備えて構成され、加圧空気供給ユニットの加圧空気供給路の下流端と加圧燃料供給ユニットの加圧空気供給路の上流端、加圧燃料供給ユニットの加圧空気供給路の下流端と供給搬送ユニットの加圧空気供給路の上流端、並びに供給搬送ユニットの加圧空気供給路の下流端とバーナユニットの加圧空気供給路の上流端はそれぞれ空気用ワンタッチ継手を介して接続されるものであり、加圧燃料供給ユニットの燃料供給路の下流端と供給搬送ユニットの燃料供給路の上流端、並びに供給搬送ユニットの燃料供給路の下流端とバーナユニットの燃料供給路の上流端はそれぞれ液体燃料用自閉式ワンタッチ継手を介して接続されるものであり、火炎筒は筒底面部と筒周面部とを有した有底筒形状をし、火炎筒の筒底面部には、筒底面よりも先端側に突出する状態で前記噴霧ノズルが中心位置に設けられ、噴霧ノズルの外周位置に複数の第一空気孔が周回り方向に間隙を存して形成され、火炎筒の筒周面部には、筒長方向中途箇所に位置して複数の第二空気孔が周回り方向に間隙を存して形成されていて、これら第一、第二空気孔から空気を取り込むことで、前記噴霧された液体燃料を順次極微細化した微細粒子燃料とし、該微細粒子燃料を燃焼することで火炎を発生させるように構成したことを特徴とする噴霧式火炎発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築現場でアスファルトや屋根をコーティングする際に固形材料を融解して塗布する作業等に供する噴霧式火炎発生装置の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、灯油等の液体燃料を用いた火炎発生装置（バーナ）において、該液体燃料を予熱することで十分な火炎を発生できるよう、火炎筒内にコイル状のパイプを設けて、液体燃料を該パイプ内を通して予熱してから噴射するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、前記特許文献１のものは、バーナ先端の火炎筒内にパイプを設けているため、該火炎筒が重くなって操作しにくいうえに、さらに空気供給量が少ないこともあって火力が弱いといった問題がある。
これに対し、火力を強くするために、プロパンガス等のＬＰガスを燃料として用いたものも知られているが（例えば、特許文献２参照）、ＬＰガスは取り扱いが難しいだけでなく、気温が低い環境下で作業する際、ガスボンベがＬＰガスの気化熱によって冷却されることになってＬＰガスの気化が円滑に行かず、火炎に勢いがなくなる等の問題がある。
【０００４】
そこで、液体燃料と空気を加圧し、それぞれ噴出口から噴出して、燃料を霧状に微粒子化しながら空気と混合し、該混合気に点火することで火炎を発生するようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平３−７９００８号公報
【特許文献２】実開平３−７１２３４号公報
【特許文献３】特開２００７−１３２５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献３に記載されるような火炎発生装置は、液体燃料と空気とを加圧する点については記載されているが、具体的な加圧手段については記載されていない。そして液体燃料と空気とをそれぞれ加圧しようとする場合、二台の加圧装置が必要となって装置全体が大型化するだけでなく、二台の加圧装置についてそれぞれの圧力調整が必要となるため、操作性に劣り、一定の火炎を安定して発生させることが難しい等の問題があり、これらに本発明が解決しようとする課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、加圧した液体燃料と加圧した空気との予混合物を噴霧させた混合物に点火して火炎を発生する噴霧式火炎発生装置において、該噴霧式火炎発生装置は、空気を加圧するための加圧機、並びに該加圧機からの加圧空気を供給する加圧空気供給路が設けられた加圧空気供給ユニットと、該加圧空気を供給する加圧空気供給路、大気圧下で液体である液体燃料が充填される燃料タンク、前記加圧空気供給路の途中から分岐されて加圧空気の一部を燃料タンクに供給して液体燃料を加圧する燃料加圧路、並びに前記加圧された液体燃料を供給する燃料供給路が設けられた加圧燃料供給ユニットと、加圧空気を供給する加圧空気供給路、並びに加圧液体燃料を供給する燃料供給路が設けられた供給搬送ユニットと、前記加圧空気を供給する加圧空気供給路、加圧液体燃料を供給する燃料供給路、該供給された加圧空気と加圧液体燃料とを予混合し、該予混合した混合物を噴霧する噴霧ノズル、並びに該噴霧ノズルで噴霧された混合物を燃焼して火炎を発生させる火炎筒が設けられたバーナユニットとを備えて構成され、加圧空気供給ユニットの加圧空気供給路の下流端と加圧燃料供給ユニットの加圧空気供給路の上流端、加圧燃料供給ユニットの加圧空気供給路の下流端と供給搬送ユニットの加圧空気供給路の上流端、並びに供給搬送ユニットの加圧空気供給路の下流端とバーナユニットの加圧空気供給路の上流端はそれぞれ空気用ワンタッチ継手を介して接続されるものであり、加圧燃料供給ユニットの燃料供給路の下流端と供給搬送ユニットの燃料供給路の上流端、並びに供給搬送ユニットの燃料供給路の下流端とバーナユニットの燃料供給路の上流端はそれぞれ液体燃料用自閉式ワンタッチ継手を介して接続されるものであり、火炎筒は筒底面部と筒周面部とを有した有底筒形状をし、火炎筒の筒底面部には、筒底面よりも先端側に突出する状態で前記噴霧ノズルが中心位置に設けられ、噴霧ノズルの外周位置に複数の第一空気孔が周回り方向に間隙を存して形成され、火炎筒の筒周面部には、筒長方向中途箇所に位置して複数の第二空気孔が周回り方向に間隙を存して形成されていて、これら第一、第二空気孔から空気を取り込むことで、前記噴霧された液体燃料を順次極微細化した微細粒子燃料とし、該微細粒子燃料を燃焼することで火炎を発生させるように構成したことを特徴とする噴霧式火炎発生装置である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明とすることにより、大気圧下で液体である液体燃料を用いたものであっても、加圧液体燃料と加圧空気の予混合物を霧状にし、該予混合物に空気を取り入れて順次極微細化したものを燃焼させることで、火炎を効率よく、しかも安定して発生させ続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】噴霧式火炎発生装置全体の回路図である。
【図２】バーナユニットの全体図である。
【図３】（Ａ）は、図２のバーナユニットの握り部側の要部拡大断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のバーナユニットの火炎筒側の要部拡大縦断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、火炎筒から火炎を発生させている状態を示す斜視図、説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の第一の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図面において、１は大気圧下で液体である灯油、軽油等の液体燃料を燃料とする噴霧式火炎発生装置であって、該噴霧式火炎発生装置１は、空気を加圧して供給する加圧空気供給ユニットＵ１と、該加圧空気の一部を燃料タンク５に供給して液体燃料を加圧して供給する加圧液体燃料供給ユニット（タンクユニット）Ｕ２と、加圧空気と加圧液体燃料とを供給搬送する供給搬送ユニット（ホースユニット）Ｕ３と、該供給された加圧空気及び加圧液体燃料から火炎を発生するバーナユニットＵ４とで構成されている。
【００１１】
まず加圧空気供給ユニットＵ１には、空気を加圧する加圧機２が設けられ、該加圧機２で加圧された空気は、加圧空気供給路３を介して加圧液体燃料供給ユニットＵ２、供給搬送ユニットＵ３を経由してバーナーユニットＵ４に供給されるように構成されている。前記加圧空気供給路３には、加圧空気供給ユニットＵ１において減圧弁４が設けられ、ここで加圧空気の圧力を調整して下流側に供給するようになっている。
つまり前記加圧空気供給路３は、加圧空気供給ユニットＵ１に設けられる加圧空気供給路３ａ、加圧燃料供給ユニットＵ２に設けられる加圧空気供給路３ｂ、加圧燃料供給ユニットＵ２において分岐されて燃料タンク５に配管された燃料加圧路３ｃ、供給搬送ユニットＵ３に設けられる加圧空気供給路３ｄ、バーナーユニットＵ４に設けられる加圧空気ユニット３ｅＵより構成されている。
加圧燃料供給ユニットＵ２の加圧空気供給路３ｂでは分岐される以前の流路に前記減圧弁４が設けられ、該減圧弁４で調整された加圧空気の一部が燃料タンク５内の燃料を加圧するように構成され、これによって加圧空気と加圧液体燃料の圧力がそれぞれ同じになるように設定されている。そして燃料タンク５で加圧された液体燃料は、燃料供給路６を介して供給搬送ユニットＵ３を経由してバーナユニットＵ４に供給されるようになっている。
つまり燃料供給路６は、加圧燃料供給ユニットＵ２に設けられる燃料供給路６ａ、供給搬送ユニットＵ３に設けられる燃料供給路６ｂ、バーナーユニットＵ４に設けられる燃料供給路６ｃにより構成されている。
尚、加圧液体燃料供給ユニットＵ２において、加圧空気供給路３と燃料供給路６とには開閉弁７、８が設けられ、燃料タンク５には安全弁５ａが設けられている。
【００１２】
次に、バーナユニットＵ４の構成について説明する。該バーナユニットＵ４には、並行する状態で燃料供給路６ｃの上流端の液体燃料用自閉式ワンタッチ継手９と加圧空気供給路３ｅの上流端の空気用ワンタッチ継手１０とが設けられるが、該液体燃料用自閉式ワンタッチ継手９は、供給搬送ユニットＵ３の燃料供給路６ｂの下流端に設けた相手側の液体燃料用自閉式ワンタッチ継手９ａと接続されるものであり、同様にして加圧燃料供給ユニットＵ２の燃料供給路６ａの下流端と供給搬送ユニットＵ３の燃料供給路６ｂの上流端とは液体燃料用自閉式ワンタッチ継手９、９ａを介して接続されるものであり、これによって燃料供給路６には加圧液体燃料が供給されようになっている。
また、加圧空気供給路３ｅの上流端の空気用ワンタッチ継手１０は、供給搬送ユニットＵ３の加圧空気供給路３ｄの下流端に設けた相手側の空気用ワンタッチ継手１０ａに接続されるものであり、同様にして加圧空気供給ユニットＵ１の加圧空気供給路３ａの下流端と加圧燃料供給ユニットＵ２の加圧空気供給路３ｂの上流端、加圧燃料供給ユニットＵ２の加圧空気供給路３ｂの下流端と供給搬送ユニットＵ３の加圧空気供給路３ｄの上流端とがそれぞれ空気用ワンタッチ継手１０、１０ａを介して接続されるようになっており、これによって加圧空気供給路３には加圧空気が供給されるようになっている。
【００１３】
液体燃料用自閉式ワンタッチ継手９にはフィルタ押さえ１１が螺着され、該フィルタ押さえ１１は袋ナット１２でフィルタケース１３に螺着されている。そして液体燃料用自閉式ワンタッチ継手９に供給された加圧液体燃料は、フィルタ押さえ１１に設けた燃料用流路１１ａを経由し、該フィルタ押さえ１１とフィルタケース１３とのあいだに支持されるフィルタ１４で濾過されたものが燃料用握り部１５に設けた燃料用流路１５ａに供給される。尚、フィルタ押さえ１１とフィルタケース１３とのあいだにはＯ−リング１６が設けられていて気密性が保持されている。
また空気用ワンタッチ継手１０は空気用握り部１７に螺着されている。そして空気用ワンタッチ継手１０に供給された加圧空気は、空気用握り部１７に設けた空気用流路１７ａに供給されるが、前記燃料用握り部１５と空気用握り部１７とは、加熱することで収縮する熱収縮チューブを用いた滑り止めカバー１８によって一体化されており、これによって作業者が握り易いものとなっている。
【００１４】
前記燃料用握り部１５の下流側端部には流量調整可能な燃料用ボールバルブ１９が螺着され、該燃料用ボールバルブ１９の上流側端部には燃料用流路１５ａに連通するようにしてオリフィス２０が設けられている。尚、２１はオリフィス２０と燃料用ボールバルブ１９とのあいだに設けられるＯ−リングである。
一方、空気用握り部１７の下流側端部には流量調整可能な空気用ボールバルブ２２が螺着され、前記空気用流路１７ａに供給された加圧空気が空気用ボールバルブ２２に供給されるようになっている。
そして燃料用ボールバルブ１９には、Ｏ−リング２３を設けた固定金具２４を介して第一バルブジョイント２５が螺着され、該第一バルブジョイント２５には、空気用ボールバルブ２２に螺着した第二バルブジョイント２６が螺着されていると共に、前記第一バルブジョイント２５を介して燃料用配管２７が燃料用ボールバルブ１９に連通連結されている。
２８は前記燃料用配管２７が遊嵌状に貫通する空気用配管であって、該空気用配管２８は、第一バルブジョイント２５の下流側端部に螺着された継手ジョイント２９に螺着されている。
そしてオリフィス２０を通過した加圧液体燃料は、燃料用ボールバルブ１９を経由して燃料用配管２７に供給される一方、前記空気用流路１７ａに供給された加圧空気は、空気用ボールバルブ２２、第二バルブジョイント２６、第一バルブジョイント２５、継手ジョイント２９、を経由して空気用配管２８に供給されるようになっている。
【００１５】
３０はノズルベースであって、該ノズルベース３０には中央部に燃料用管路３０ａがその外周位置に空気用管路３０ｂが形成され、そしてノズルベース３０がＯ−リング３１を介して燃料用配管固定具３２に螺着されることで燃料用配管２７が燃料用管路３０ａに連通連結される一方、ノズルベース３０に、ノズルジョイント３３を螺着することで空気用配管２８と空気用管路３０ｂとが連通連結されている。さらにノズルベース３０には、二流体噴霧用の噴霧ノズル３４がガスケット３５を介して設けられるが、該噴霧ノズル３４は汎用のものを採用しており、詳細は省略する。そして前記燃料用管路３０ａ、空気用管路３０ｂに供給された加圧液体燃料および加圧空気は、噴霧ノズル３４内でよく予混合され、該混合物がノズル先端から噴霧されるようになっている。
【００１６】
３６は火炎筒であって、該火炎筒３６は筒底面部３６ａと筒周面部３６ｂとを有した有底円筒形状をしているが、筒底面部３６ａには、その中心位置に前記噴霧ノズル３４が固定具３４ａを介して固着されていて、噴霧ノズル３４は先端が筒開口部３６ｃ側に突出する状態となっている一方、噴霧ノズル３４取付け位置の外周側には、周回り方向に間隙を存する状態で複数の第一空気孔３７が設けられている。
また、火炎筒３６の筒周面部３６ｂには、筒長方向中途箇所に位置して複数の第二空気孔３８が周回り方向に間隙を存して設けられているが、本実施の形態では、第二空気孔３８は火炎筒３６の筒長方向略１／２の位置に二段に亘って形成されている。
ここで、前記噴霧ノズル３４から火炎筒３６内に液体燃料と加圧空気の混合物が噴霧されることになるが、該噴霧されることで霧状になった液体燃料は、第一空気孔３７から火炎筒３６内に取り込まれた空気によって第一段の希釈を受けることによって微細化し、該微細化したものが第二空気孔３８から火炎筒３６内に取り込まれた空気によって第二段の希釈を受けることによってさらに極微細化することになると共に、前記噴霧される加圧空気に加えて、第一、第二の空気孔３７、３８から供給される空気によって酸素が十分に供給混合された微細粒子燃料となる。そして、該微細粒子燃料となった液体燃料と加圧空気の混合気に点火して燃焼させると、燃焼効率が高く、液体燃料である灯油を使用していながら、ＬＰガスを燃焼した場合と同程度に高温となった青白い火炎を得ることができる。
【００１７】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、加圧液体燃料と加圧空気の予混合物を噴霧させて火炎を発生させるにあたり、加圧機２で加圧された加圧空気の一部を燃料加圧路３ｃから燃料タンク５に供給して液体燃料を加圧するため、液体燃料を加圧するための加圧機を別途用意する必要が無いばかりでなく、燃料用ボールバルブ１９と空気用ボールバルブ２２の双方を全開にすると、加圧空気と加圧液体燃料とが同圧となって安定して噴霧することができる。
しかも、該噴霧された混合物は、火炎筒３６内において第一、第二空気孔３７、３８から二段階の空気が取り込まれることになって、前記噴霧されることで霧状になった燃料は希釈を受けてさらに順次、極微細化すると共に、酸素が十分供給混合された微細粒子燃料となり、該微細粒子燃料を燃焼することで燃焼効率が高まり、安定した青白い火炎を発生させ続けることができるだけでなく、液体燃料を予熱するといった作業も必要もない。また、前記第一、第二空気孔３７、３８を設けることで、火炎筒３６の軽量化にも繋がり、火炎筒を大型化したような場合であっても、火炎筒の重量化を抑えることができる。
しかもこのものは、灯油等の大気圧下で液体の燃料を使用しているため、気温が低い環境下で作業する場合であっても、ＬＰガスを燃料とする火炎発生装置のように気化熱で燃料タンクが冷却されることがなく、安定して火炎を発生し続けることができる。
さらにまた、供給搬送ユニットＵ３の加圧空気供給路３ｄ、燃料供給路６ｂの長さを適宜調整するだけで、加圧空気供給ユニットＵ１、加圧液体燃料供給ユニットＵ２から離れた場所で作業することができ、例えば、加圧機２や燃料タンク５をわざわざビルの屋上まで上げなくても、作業することが可能となる。
【００１８】
なお、本実施の形態のものは、一体となった握り部１５、１６の近傍にある燃料用ボールバルブ１９、空気用ボールバルブ２０を手元で操作して火炎の強さや燃料、空気の量をそれぞれ適宜調整することができるように構成されている。このため、燃料用ボールバルブ１９、空気用ボールバルブ２２を全開にした初期状態では、加圧液体燃料と加圧空気とが同圧力で供給されてアスファルトや屋根のコーティングに適した青白い火炎を放射することができ、例えば、空気用ボールバルブ２２を絞って燃料過多にすると、草焼き等で使用するのに適した橙色の火炎を放射することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、大気圧下で液体である液体燃料を利用する噴霧式火炎発生装置の技術分野に利用することができる。
【符号の説明】
【００２０】
１    噴霧式火炎発生装置
２    加圧機
３    加圧空気供給路
３ａ  燃料加圧路
５    燃料タンク
６    燃料供給路
３４    噴霧ノズル
３６    火炎筒
３６ａ  筒底面部
３６ｂ  筒周面部
３７    第一空気孔
３８    第二空気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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