(57)【要約】電力やガスの供給が困難な屋外等でも利用可能な、暖房器や暖房衣服等の外部の熱負荷へ熱を供給するための携帯式熱伝達装置に関し、ＬＰＧと空気の混合比を制御して良好な状態で燃焼できるようにする。  本発明は、ＬＰＧガス供給装置（１）と混合比調整機構（２）とを有するガス・空気混合装置とにより供給した混合気を、圧電式着火機構により着火させて燃焼室（４）内で火炎燃焼させ、発生した熱で集熱容器（５）を介在させて設置した熱駆動ポンプ（６）を駆動させて外部の熱負荷に熱を伝達するようにしたものであり、しかも操作レバー（１３）で動かされるバネ式タイマー（１６）を用いるか、或いは集熱容器に設置した混合比調整用温度センサーを作動させて、上記混合比調整機構を制御できるようにしたもの。
2007037408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＰＧ供給源と圧力レギュレーターとからなるガス供給装置と、このガスで働くガス噴出ノズル及びベンチュリー管とを備え、かつ始動のための混合比調整機構を有するガス・空気混合装置と、操作レバーを動かすことで作動する圧電式着火機構と、発生した混合気を燃焼室内で火炎燃焼させるための燃焼器と、これを囲んで設置した集熱容器と、該集熱容器に接合させた熱駆動ポンプとからなり、前記燃焼器で発生した熱により加熱した液体を熱駆動ポンプにより液体回路を経て熱負荷に伝えるようにし、上記操作レバーで動かされるバネ式タイマーを有し、上記混合比調整機構がこれと連動することを特徴とする携帯式熱伝達装置。
【請求項２】
ＬＰＧ供給源と圧力レギュレーターとからなるガス供給装置と、このガスで働くガス噴出ノズル及びベンチュリー管とを備え、かつ始動のための混合比調整機構を有するガス・空気混合装置と、操作レバーを動かすことで作動する圧電式着火機構と、発生した混合気を燃焼室内で火炎燃焼させるための燃焼器と、これを囲んで設置した集熱容器と、該集熱容器に接合させた熱駆動ポンプとからなり、前記燃焼器で発生した熱により加熱した液体を熱駆動ポンプにより液体回路を経て熱負荷に伝えるようにし、上記集熱容器に設置され該集熱容器の温度によって作動し、上記混合比調整機構を動かす温度センサーを有することを特徴とする携帯式熱伝達装置。
【請求項３】
ガス流路中に設けられた安全弁と、始動時前記バネ式タイマーと連動して前記安全弁を開くための手段と、集熱容器が決められた温度範囲外にあるときに機能する温度センサーを介して安全弁を閉じる機構とを備えた安全装置を更に含むことを特徴とする請求項１記載の携帯式熱伝達装置。
【請求項４】
ガス流路中に設けられた安全弁と、始動時前記バネ式タイマーと連動して前記安全弁を開くための手段と、集熱容器が決められた温度範囲外にあるときに機能する温度センサーを介して安全弁を閉じる機構とを備えた安全装置を更に含むことを特徴とする請求項２記載の携帯式熱伝達装置。
【請求項５】
圧電式着火機構及び／又はバネ式タイマーとを操作する操作力増大機構を操作レバーに組込んだことを特徴とする請求項１又は請求項４記載の携帯式熱伝達装置。
【請求項６】
ＬＰＧ供給源と圧力レギュレーターとを繋ぐガス流路間に設置され、燃焼器からの熱によってＬＰＧを強制気化させる気化器を組込んだことを特徴とする請求項１ないし請求項５記載の携帯式熱伝達装置。
【請求項７】
燃焼器における燃焼室の容積が１０ｃｃ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項６記載の携帯式熱伝達装置。
【請求項８】
熱エネルギーを輻射エネルギーに一部変換するための多孔質固体輻射変換体を燃焼室内に設置したことを特徴とする請求項１ないし請求項７記載の携帯式熱伝達装置。
【請求項９】
作動レバーの操作により点火電極を燃焼室内に突出させてから放電して点火し、後に室外の元の位置に戻す点火電極出没機構を組込んだことを特徴とする請求項１ないし請求項８記載の携帯式熱伝達装置。
【請求項１０】
点火電極を燃焼室内の火炎面より混合気上流側から出没させるようにしたことを特徴とする請求項９記載の携帯式熱伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自らエネルギー源を有し、電力やガスの供給が困難な屋外等でも利用可能な、暖房器や暖房衣服等の外部の熱負荷へ熱を供給するための携帯式熱伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来屋外等で使用する可搬式の暖房器として、ガスストーブ、懐炉等が広く普及している。しかしこれらのものは、身体の一部分しか暖まらなかったり、暖かさのコントロールができなかったり不便なものであった。またバッテリーを使い、そのバッテリーからの電気エネルギーによって発熱を行う電気抵抗体を内部に分散させた暖房服やマット等が実用化されている。しかしこれらの装置は、現在でもバッテリーの質量エネルギー密度はあまり高くなく、暖房に必要なエネルギーを十分な時間供給できない面があった。【０００３】
これらの問題を解決すべく、ＬＰＧをエネルギー源とし触媒でＬＰＧを燃焼させて熱を取出し、これを空気の対流によって暖房する衣服が知られている。（例えば、特許文献２参照。）しかしながら空気の対流だけでは、熱を隅々まで運ぶことが難しいため、上記の如き燃焼装置に熱電変換素子を組込み、この起電力により熱媒の循環装置を駆動させる暖房装置も知られている。（例えば、特許文献３参照。）
一方本発明者も、触媒燃焼装置に熱駆動ポンプを組込み、加熱液体を循環させる携帯式熱伝達装置を既に提案している。（特許文献１参照。）【０００４】
ところで、上記公報に開示された装置においてもっぱら採用されている燃焼器の触媒燃焼方式は、風が吹いたり、燃料と空気の混合比が少し変化しても途切れないタフな燃焼反応であり、また火炎燃焼よりも低温で燃焼できるという特徴を有している。しかしながら、理論混合比付近で長時間反応させると、燃焼温度が触媒にとって高くなり過ぎて次第に劣化してしまう問題が存在する。
これを防ぐため、理論混合比を外して反応させているが、燃料を濃くする方向に外すと着火性は向上し扱い易くなるものの、不完全燃焼となり燃料の無駄使いとなると共に、悪臭のする排気ガスを排出することになる。一方燃料を薄くする方向に外すと完全燃焼となり燃料の無駄がなくなり、排気ガスもきれいになるが、相対的に増大する空気量を賄うには非力なベンチュリー管による空気吸引では限界がある。特に触媒は、混合気との接触面積が大きくなくてはならず、このため流路抵抗が大きくなりガスの噴出力以外に外部の動力例えばバッテリーでファンを回し空気を導入する等の手段が必要となり、携帯式装置にあっては、複雑で大掛かりになるうらみがあった。【０００５】
【特許文献１】特許第３０８８１２７号明細書
【特許文献２】特開平９―１２６４２３号公報
【特許文献３】特開２００１―１１６２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような状況に鑑み、本発明はＬＰＧを燃焼させてその熱で熱駆動ポンプを駆動させ、液体の加熱と加熱液体の外部熱負荷への伝達をするようにして全体の装置の小型化を可能とすると共に、燃焼させるＬＰＧの空気混合比の状態を良好に制御、維持して安定した火炎燃焼を保持できるようにし、併せてこれら一連の動作を簡単かつ確実にできるようにした携帯式熱伝達装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明の請求項１の発明は、ＬＰＧ供給源と圧力レギュレーターとからなるガス供給装置と、このガスで働くガス噴出ノズル及びベンチュリー管とを備え、かつ始動のための混合比調整機構を有するガス・空気混合装置と、操作レバーを動かすことで作動する圧電式着火機構と、発生した混合気を燃焼室内で火炎燃焼させるための燃焼器と、これを囲んで設置した集熱容器と、該集熱容器に接合させた熱駆動ポンプとからなり、前記燃焼器で発生した熱により加熱した液体を熱駆動ポンプにより液体回路を経て熱負荷に伝えるようにし、上記操作レバーで動かされるバネ式タイマーを有し、上記混合比調整機構がこれと連動することを特徴とする携帯式熱伝達装置にある。【０００８】
また本発明の請求項２の発明は、ＬＰＧ供給源と圧力レギュレーターとからなるガス供給装置と、このガスで働くガス噴出ノズル及びベンチュリー管とを備え、かつ始動のための混合比調整機構を有するガス・空気混合装置と、操作レバーを動かすことで作動する圧電式着火機構と、発生した混合気を燃焼室内で火炎燃焼させるための燃焼器と、これを囲んで設置した集熱容器と、該集熱容器に接合させた熱駆動ポンプとからなり、前記燃焼器で発生した熱により加熱した液体を熱駆動ポンプにより液体回路を経て熱負荷に伝えるようにし、上記集熱容器に設置され該集熱容器の温度によって作動し、上記混合比調整機構を動かす混合比調整用温度センサーを有することを特徴とする携帯式熱伝達装置にある。【０００９】
さらに上述した本発明の請求項１の発明において、ガス流路中に設けられた安全弁と、始動時前記バネ式タイマーと連動して前記安全弁を開くための手段と、集熱容器が決められた温度範囲外にあるときに機能する温度センサーを介して安全弁を閉じる機構とを備えた安全装置を更に含むことを特徴とし、また上記圧電式着火機構を作動させる操作力増強機構を組込んだことも特徴とするものである。【００１０】
また上述した請求項２の発明において、ガス流路中に設けられた安全弁と、始動時前記バネ式タイマーと連動して前記安全弁を開くための手段と、集熱容器が決められた温度範囲外にあるときに機能する温度センサーを介して安全弁を閉じる機構とを備えた安全装置を更に含むことを特徴とし、さらに上記圧電式着火機構やバネ式タイマーを作動させる操作力増大機構を組込んだことも特徴とするものである。【００１１】
さらに本発明は、ＬＰＧ供給源と圧力レギュレーターとを繋ぐガス流路間に設置され、燃焼器からの熱によってＬＰＧを強制気化させる気化器を組込んだこと、燃焼器における燃焼室の容積が１０ｃｃ以下であること、熱エネルギーを輻射エネルギーに一部変換するための多孔質固体輻射変換体を燃焼室内に設置したこと、作動レバーの操作により点火電極を燃焼室内に突出させてから点火し、後に室外の元の位置に戻す点火電極出没機構を組込んだこと及び点火電極を燃焼室内の火炎面より混合気上流側から出没させるようにしたことをも特徴とするものである。【００１２】
(作用)
本発明は、ＬＰＧガス供給装置と混合比調整機構とを有するガス・空気混合装置とにより供給した混合気を、圧電式着火機構により着火させて燃焼室内で火炎燃焼させ、発生した熱で集熱容器を介在させて設置した熱駆動ポンプを駆動させて外部の熱負荷に熱を伝達するようにしたものであり、しかも操作レバーで動かされるバネ式タイマーを用いるか、或いは集熱容器に設置した混合比調整用温度センサーを作動させて、上記混合比調整機構を制御できるようにしたものである。
【実施例】
【００１３】
図１は本発明携帯式熱伝達装置の第１の実施例を示し、その構成をブロック図で示したものである。なおこの例は、本発明の請求項１の発明に相当するもので、図において、各ブロック間には使用するガス、空気、排気ガスの流れを示す矢印でつながっている。
図において１はガス供給装置で、ＬＰＧ供給源としてＬＰＧボンベ、ボンベ着脱装置及びガス供給バルブを備え、かつガスの圧力レギュレーターとを備えており、後述するガスノズルに設定された圧力のガスを供給するためのものである。
また図中２は混合比調整機構であり、ガスノズルとベンチュリー管を備え、ガスの噴出により外部から空気を吸引すると共に空気弁によりその量を制限して設定された混合気を作り出し、ディフューザーを経て燃焼器に供給するようになっている。ディフューザー３は、高速で供給されるガス混合気を徐々に減速させ、速度のエネルギーを圧力のエネルギーに変換するもので、燃焼器の上流側は大気圧より僅かに圧力が高くなる。そして大気圧との圧力差によって、混合気は燃焼し排気ガスに変化しながら各箇所の流路抵抗に打ち勝って外に排出されることとなる。【００１４】
次の燃焼器４は、例えばセラミクス等の耐熱性、断熱性が高くかつ熱線輻射能の高い材質で作られていて、この例においては燃焼室の下流側には燃焼室内で燃焼によって生じた熱エネルギーを輻射エネルギーに一部変換するための多孔性固体輻射変換体を内蔵して、火炎の安定が図られている。そしてこの燃焼器４の外側を取り囲むように若干の空気層を設けて、熱良導体で作られた集熱容器５が設けられている。この集熱容器５は、燃焼器４で発生した熱をできるだけ吸熱し、また混合気流入部と排気ガス噴出部には多数の孔を設けるなどして、それぞれ熱交換を行うことで排気ガスを冷却し、その熱で混合気を加熱している。なお、本発明においては燃焼器４を小型化することが可能で、例えば燃焼室の容積が１０ｃｃ以下であっても用いることが可能である。【００１５】
また熱駆動ポンプ６は、その加熱部が上記集熱容器５と密着していて、熱エネルギーをそこから吸収して駆動するようになっている。シールド容器７は、空間をあけて集熱容器５及び熱駆動ポンプ６を取り囲んで設置され、これらの壁面から放射される熱を吸収するために設けられている。また熱交換器８は、上記集熱容器５を出た排気ガスがまだ高温状態なので、この熱エネルギーを吸収して活用しようとするものである。そして上記熱交換器で冷却された排気ガス中の水分が結露して溜めるために設けたのが、次のドレインタンク９である。このドレインタンク９内が一杯になったら、適宜バルブを開いて水を外部に排出するようになっている。【００１６】
図中１０の循環回路は、暖房用衣類などの外部の熱負荷１１に熱を伝達してから、シールド容器７、熱交換器８、熱駆動ポンプ６、泡取りタンク１２を経て、外部の熱負荷１１に戻る閉回路を構成しており、内部を液体が上記熱駆動ポンプ６の機動力で循環し、本発明の携帯式熱伝達装置で発生した熱を効率よく外部熱負荷１１に伝えるようになっている。
外部熱負荷１１を出た液体は図示した経路の中で最も温度が低くなっているが、まずシールド容器７に入り集められた熱で少し加温される。次に熱交換器８に入り、高温の排気ガスによりさらに加温され熱駆動ポンプ６に入る。熱駆動ポンプ６では、液体の沸騰、凝縮によりポンプ作用を発揮しているので、流入する液体の温度が高い方がポンプ作用が活発になる。
熱駆動ポンプ６により吐出された液体は、泡取りタンク１２に入るが、上述した循環回路１０が通常数メートルに達し、しかも大部分の材質がプラスチックなどである場合、外部から空気が僅かながら進入することが起こる。この空気は循環させる液体に溶け込んでいるため、熱駆動ポンプ６を通ると一部が分離され、細かな気泡となって現れる。これを放置しておくと循環回路１０の中に気体だけの部分ができるようになり、外部の熱負荷１１に有効に熱を伝達する妨げになると共に、特に循環回路１０の一部の小さい部分では液体と気泡の界面に生じる表面張力により液体循環の妨げになる。従ってこの例において、気泡は熱駆動ポンプ６で発生した直後に気泡の浮力を利用した泡取りタンク１２で取り除き、液体のみを循環回路１０に流れるように工夫している。【００１７】
また、このような携帯式熱伝達装置では、始動のために手順が必要となる。すなわち、燃焼器４に設けた多孔性固体輻射変換体の作用で、燃焼速度の遅いＬＰＧでも活性化されて早くなり、理論混合比よりも薄い混合気を小さな燃焼室で完全燃焼させることができるが、多孔性固体輻射変換体は温度が高いほど作用が強くなる。一方理論混合比よりも十分濃い混合比であると、小さな燃焼室でも着火し保炎することは可能であるが、このままでは不完全燃焼となり、都合が悪い。従って着火後、多孔性固体輻射変換体が十分加温され、作用を発揮するまでの間だけ、混合比を理論値より濃い状態に保っておき、十分温度が高くなったら混合比を理論値より少しだけ薄くするような、始動のための制御機構が必要となってくる。【００１８】
この点を図示した実施例に基いて説明すると、操作レバー１３は機械式リンク機構１４により上記混合気調整機構２、圧電用着火機構を構成する着火用の圧電素子１５及びバネ式タイマー１６と繋がっている。まずガス供給装置１の供給バルブが開かれ、ガスノズルへガスが供給される。レバー１３を手で動かすことで混合気調整機構２の空気弁が少し閉じ、着火に最適な濃い目の混合気ができる。そしてバネ式タイマー１６が押し下げられ、バネが縮むか伸ばされるかしてエネルギーが蓄えられる。さらに圧電素子１５が押され、燃焼室内にある電極１７に火花が飛び、そして着火する。操作レバー１３から手を離すと、圧電素子１５のバネの力で操作レバー１３は元の位置に戻る。しかし混合比調整機構２の空気弁に繋がっている機械式リンク機構１４は、バネ式タイマー１６のために動かない。このバネ式タイマー１６は、オイルや空気の粘性を利用したもので、縮むか伸びるかしたバネはゆっくりと元に戻っていく。そしてある適当な不感帯を過ぎてから混合気調整機構２の空気弁をゆっくりと開き始めるが、その後最適な位置まで開いてく。この間の時間で燃焼器４の温度が上昇し、多孔性固体輻射変換体が十分に作用を発揮し、理論値より少し薄い混合気で本装置を運転することができることとなる。バネ式タイマー１６として、オイルダンパーを利用したものを用いることができる。
以上述べたように、本発明の熱伝達装置を使用する場合、使用者は操作レバー１３の一動作を行うだけで、簡単に始動させることができることとなる。【００１９】
図２は本発明の請求項２の発明に相当する第２実施例を示すもので、図１と同様にブロック図で示しており、同一の符号が付された各ブロックの構成、機能は、実質的に図１の例と同じである。
以下、図１の実施例と異なる点を中心に以下この例について説明する。
この実施例では図１に設けられていたバネ式タイマー１６がない代わりに混合比調整用の温度センサー１８を用いている。そしてこの混合比調整用の温度センサー１８を集熱容器５に密着して設置し、感知した温度によって動くセンサー駆動リンク１９により混合気調整機構２内の空気弁を動かすようになっている。この温度センサー１８としては、バイメタル、形状記憶合金あるいはワックスなどを用いて構成することができる。【００２０】
次いで第２実施例の作動機構について説明すると、集熱容器５の温度が低いときは空気弁が少し閉じられ、混合気は着火に適した温度になっている。着火に成功し集熱容器５の温度が上昇し、燃焼器４内部の多孔性固体輻射変換体がその機能を発揮する温度に達したことを、温度センサーが集熱容器５を経由して感知すると、混合比調整用の温度センサー１８が作動し、先の状態とは反対に空気弁が少し開き所定の理論混合比より少し薄めになる。こうして着火から完全燃焼までの間の混合比の調整を自動的に行うことで、第１実施例と同様、熱伝達装置の使用者は操作レバー１３によって圧電素子１５を押し下げるだけで使用することができる。
なお説明は省略したが、混合気調整機構２以外の構成要素及びこれらの作用は上記第１実施例と同様である。【００２１】
図３〜図５は本発明の第３実施例を示すもので、上述した第１実施例をより具体化して示したものである。この図３は一部を切断した正面図として示しているが、図４は図３の左側面図に相当するものであり、さらに図５は図４の一部拡大図である。
図においてガス供給装置は、ガス供給源としてのＬＰＧボンベ３０、ボンベ着脱装置３１、ガス供給バルブレバー３２及びガス配管３３を備え、さらにガス配管３３で繋がっている圧力レギュレーター３４及びこれを調節するつまみ３５で構成されている。このガス供給装置で設定された圧力のガスは、ガスノズル３６とベンチュリー管３７とからなる混合比調整機構に供給される。ガスノズル３６より噴出したガスは、空気を吸引してディフューザー３で混合気となり、圧力を得て集熱容器３８の孔を経て燃焼器３９に送り込まれる。ここで点火プラグ４０によって着火し火炎面を形成する。燃焼室３９の下流側には熱エネルギーを輻射エネルギーに一部変換するための多孔性固体輻射変換体４１が設置されているので、排気ガスのエネルギーの一部が火炎面に輻射されて燃焼が促進され、火炎が安定する。この多孔性固体輻射変換体４１を通過した排気は、熱交換器４２に入り多数のフィン４３によって冷やされ水分は結露する。残りの排気ガスは図３の手前側（図４参照）に排出されるが、熱交換器４２内の結露水は下方に設けたタンク４４に溜まり、適宜の放出栓４５（図４参照）を開いて外に放出される。なおここで用いられるガスノズル３６の内径は、例えば直径４０マイクロメートル〜６０マイクロメートル程度で、ノズルに加わる圧力は２．９×１０Ｐａ〜１９．６×１０4Ｐａのゲージ圧位が適当で、多孔性固体輻射変換体４１としては、例えば目の粗さが８０番〜４０番程度の金網が１ないし数枚重ねて用いることが好ましいが、さらに金属にセラミクスコーティングをしたもの、又は発泡セラミクスを使用することもできる。【００２２】
熱駆動ポンプ４６は、気泡を発生させる円錐形のキャビティ４７を備え、加熱部が集熱容器３８に嵌め込まれた状態で接合されており、集熱容器３８の熱が良く伝わるようになっている。図示の例において熱駆動ポンプ４６から吐出された液体は、泡取りタンク４８に入る。ここでは細かな気泡は上に溜まるようになっているが、泡よけプレート４９で気泡が排出管５０に入らないようになっている。泡取りタンク４８は、図示するように周囲を断熱材で取り囲み熱の逃げを少なくすることが好ましい。暖められた液体は、外部の熱負荷５１に伝達されるが、ここで冷やされた液体は循環回路５２を経て吸引管５３、さらにはシールド容器５４に到る。シールド容器５４は、熱良導体で作られ、内部の空洞５５を液体が通過して内部の熱を奪い、図左下方位置から熱交換器４２へ流入する。ここでは排気により、液体の温度はさらに上昇し、この後に熱駆動ポンプ４６に流入することとなる。またこの例では、シールド容器５４をガスボンベ３０に密着させており、ＬＰＧの温度低下によるガスボンベ内圧の低下を防止するようにしている。【００２３】
この実施例の携帯式熱伝達装置を始動させるには、ガス供給のノズルレバー３２を動かして同バルブを開き、ガスノズル３６からガスを噴出させる。次に操作レバー５６を押し下げると、このレバー５６が梃子になっていて操作力が小さくてすむようになっており、接しているプッシュロッド５７をこれに連結されているバネ５７’の作用に抗して下方に押し下げる。そしてオイルダンパー５８を作動状態にする。上記のプッシュロッド５７には、右方向に伸びたアームプレート５９が設けられており（図４参照）、これが回転式の空気弁６０に連結した回転アーム６１を押し下げるようになっている。回転アーム６１を押し下げると、空気弁６０は時計方向に回転し、空気流路が狭められ空気量が制限され、この結果混合気は着火に最適な濃さに調整される。また図４に示されたカウンタースプリング６２は、アームプレート５９に一端が取り付けられ他端には吸気孔６３の上部に取り付けられている引張方式のスプリングで、空気弁６０を常に反時計方向へ回そうとするモーメントを発生させている。
上記操作レバー５６を押し下げると同時に圧電素子６４も圧縮され、高電圧が発生し、リード線で点火プラグ４０に導かれ、燃焼器３９内部で電極に火花が飛び混合気に着火する。【００２４】
操作レバー５６から手を離すと、圧電素子６４のスプリングで元に戻るようになっている。一方プッシュロッド５７は、オイルダンパー５８のために直ぐに元の位置には戻らずゆっくりと元に戻る（約２分程度）。図５はこの状態を示しており、アームプレート５９が上に移動するまでは空気弁６０によって空気流路は狭められたままで、濃い混合気が維持される。やがてオイルダンパー５８が伸びきるとアームプレート５９が上に移動し、空気弁６０は反時計方向に、カウンタースプリング６２で回され空気流路が拡大して理論混合比より少し薄い混合気が燃焼器３９に供給されるようになる。この頃には燃焼器３９内の多孔性固体輻射変換体４１も十分に高温となり、火炎は安定化される。
図示した吸気孔防風板６４は、吸気孔６３に直接吹き込む風を防いでいる。上述したベンチュリー管３７とディフューザー３による圧力は、風の風圧に比べて小さいため、風圧で火炎が吹き消されてしまうのを防ぐために設けている。同様な現象を防止するため、排気孔６５にも排気孔防風板６６を設けているが、図示したように両防風板６４、６６は装置の同一方向を向いて設けられている。 これは吹いてくる風に同一の方向を向いていると、風圧による差が生じないためである。そして図示するように両者を少し離して設置すると、燃焼音による共振を防ぐことができ好都合である。【００２５】
図６は本発明の第４実施例を示すもので、上述した第２実施例（図２参照）をより具体化して示したものである。なおこの図では特徴とする部分を示しているので、基本的構成は第２図の構成を踏襲するものである。
この例においては、集熱容器３８と略同一となるように作られた板状バイメタル６８を混合比調整用の温度センサーとして使用し、これを収納したバイメタル収納部６７を集熱容器３８に密着して設けており、これをセンサー駆動リンク１９で回転式の空気弁６１ａに結合している。図では、定常状態で理論混合比より少し薄めの混合比になるように空気弁６０ａは開いた状態を示している。このとき板状バイメタル６８は温度を受け曲がっているが、始動時は集熱容器３８が冷えているので、板状バイメタル６８は平坦になっていて、センサー駆動リンク１９を介して空気弁６０ａが時計方向に回転して空気流路を狭め、空気吸引量が制限されるので、濃い混合気が生成される。
このように集熱容器３８の温度によって混合比が自動的にコントロールされる。リンク調整機能６９は、センサー駆動リンク１９の長さを変え、燃焼器４が必要とする混合気の混合比を微調整するためのものである。ストッパー７０は、空気弁６０ａが必要以上に開かないようにするためのものである。【００２６】
図７は第５実施例を示し、上記第３実施例の一部を変更したもので、具体的には上記図６の一部の変形例である。
混合気の混合比を代える手段としては、空気量を弁で制限する以外には空気量を一定にしてガス量を代えることでも達成することができる。すなわち図７に示すように、既述しているガスノズル７３とは別の副ノズル７１をベンチュリー管３より下流の箇所に設置し、混合気流７２に略直角にＬＰＧを噴出させるようにする。このようにしてガスを噴出させると、ガスノズル７３による空気吸引力には影響を及ぼすことなく所定量のガスを供給でき、この結果、空気量は一定のため混合比は濃くなる。なお、このように副ノズル７１からガスを噴出させると、結果として混合気を良く攪拌する作用が生じて好ましいこととなる。上記の副ノズル７１へのガスの供給は、圧力レギュレーター３４からガスノズル７３の配管を分岐した分枝管７４ａを制御弁７４に繋ぐことでなしうる。【００２７】
同図における板状バイメタル７６は、集熱容器３８を張出した部分に空間を設けその中に設置しているため、集熱容器３８の温度が板状バイメタル７６の温度に略等しくなるようになっているので、正確な温度感知が可能となる。制御弁７４は、内部の弁体７５が上述の板状バイメタル７６に結合している。この図において集熱容器３８は温度がまだ低い状態であり、板状バイメタル７６は平坦で制御弁７４は開いており、副ノズル７１からガスがディフューザー３に噴出している。ここで着火が行われ集熱容器３８の温度が上昇してくると、板状バイメタル７６の右端が下方に曲がり、これに連れて弁体７５も下方に下がりガス流量は絞られる。さらに温度が上昇すると、弁体７５はＯリング７７と密着し制御弁７４は閉じられ副ノズル７１からのガス噴射は止まり、理論混合比より少し薄い混合比になり完全燃焼が達成される。図中７８は空気量微調整板で、吸気孔６３を狭めていて吸引される空気量を調整するもので、ガスノズル７３からの吸引力で理論混合比より少し薄い混合比になるよう予め調整しておくことができる。【００２８】
図８〜図１０は本発明の第６実施例を示すもので、図３〜図５によって示した第３実施例に安全装置８０を組込んだものである。
本発明の燃焼は燃焼室内で行われ、装置の内部に組込まれているため、火炎が安全な状態に保たれているか否かは確認しにくい面がある。そこでこの実施例では安全装置を組込んでいる。なお安全装置は、何等かの理由で燃焼器の温度が上がりすぎたときにガスを止め燃焼を中断させ、突風などで火炎が消えたときや着火操作を行っても未着火の場合ガスの供給を止める機能を有する。【００２９】
安全装置８０は、ガスの流路中でガスボンベ３０からガスノズル３６の間に設置されるが、特にガスノズル３６に近い箇所に設置されるのが好ましく、そしてスプリング８９によって図右方向に常に力を受けている弁体８８と、Ｏリング９０によって構成された弁座とを含む安全弁からなる。従って、ガス管８１で圧力レギュレーター３４からガスが入り、ガス管８２でガスをガスノズル３６に供給するようになっている。弁体８８はその先端がＯリング９０に当たったとき、安全弁が閉じてガス管８１から管８２へのガスの流れを止めるようになっている。安全装置は、スナップディスクと呼ばれ、ディスクプレート９７の両側に椀状に重ね合わせて配置された２枚の円盤状バイメタル９６、９８で構成された温度センサーを含む。図示した例では、ディスクプレート９７が円盤状バイメタル９６、９８の間に設けられているが、ディスクプレートを設けなくてもよいことは理解されよう。バイメタルの各々は、ある異なる設定温度で反転状態に変形するように構成され、そしてバイメタル９６は、低温用バイメタルであり、バイメタル９８は高温用バイメタルである。図９及び図１０に示すように、このような円盤状バイメタル９６、９８を収納する安全装置の本体部分が集熱容器３８に密着して取り付けられている。
スイングアーム８４は、プッシュロッド５７に結合しているピン８３をスイングアーム８４の一端に設けられた長孔に挿入することによって、プッシュロッド５７と作動的に連結される。スイングアーム８４は、その他端が、弁体８８の底面９２に当たるカム９３とピン９４で結合されている。ピン９４は、円盤状バイメタル９６から延びるプレスロッド９５に回転自在に取り付けられている。【００３０】
本発明の第５実施例に用いる安全装置について図９及び図１０を中心にしてさらに詳しく説明する。このうち図９は、安全装置は携帯式熱伝達装置の始動するときであり、集熱容器３８の温度はまだ低い状態にある。プッシュロッド５７が上昇位置にあるから、スイングアーム８４はほぼ水平状態にあり、そのため、カム９３が弁体８８を弁座に向かって押して安全弁を閉じている。操作レバー５６を下方に押し下げると、プッシュロッド５７もバネ５７’の作用に抗して下がり、オイルダンパー５８を作動状態にする。スイングアーム８４が反時計方向に回転してカム９３を弁体８８の底面９２から逃がし、弁体８８をスプリング８９により開位置へ移動させ、それにより、ガスはガスノズル３６に流れる。オイルダンパー５８がこの作動状態をしばらく保つと、この間に混合気への着火、混合気の安定且つ完全な燃焼を維持するための暖気運転（数分間）が行われる。そしてプッシュロッド５７がバネ５７’の作用で元の位置に戻り、オイルダンパー５８が伸び切ってスイングアーム８４が略水平位置となるときには、集熱容器３８の温度は高温になり、低温用円盤状バイメタル９６が反転状態に変形するためカム９３がプレスロッド９５と共に弁体８８の底面９２から後退するから、そのままガスが流れ続ける。もしここで着火に失敗したり、火炎が立消えしたりすると、円盤状バイメタル９６が反転状態に変形しなかったり変形しても直ぐに元に戻り、そのため安全装置の弁体８８が閉じガスが流れない。【００３１】
一方集熱容器３８の温度が何等かの原因で高温用の円盤状バイメタル９８の設定温度より高くなると、この円盤状バイメタル９８が反転状態に変形して弁が閉じられるようになる。このようにすることにより、集熱容器３８の温度をある範囲内で使用できるようにし、それ以外の温度領域ではガスを遮断するようになっている。
またダンパー５８は、上述した例と同様に、プッシュロッド５７を介して空気弁６０の制御にも使用することができる。（図６参照）【００３２】
図１０は携帯式熱伝達装置が正常な運転状態のときを示しており、スイングアーム８４は略水平位置にある。もしこのとき火炎が立消えすると集熱容器３８の温度が下がり、低温用の円盤状バイメタル９６の設定温度以下になると、このバイメタル９６が元の形に復帰して、カム９３は弁体８８を弁座に向かって左方向に押してガスは遮断される。
以上のように設定温度の異なる２枚の円盤状バイメタル９６、９８を椀状に重ねて用い、その差動的な動きによって、一つのガス遮断弁で火炎の立消えと装置の過熱防止を、簡便な機構で達成することができる。さらに上述したように、始動時の未着火による危険も防止することができる。【００３３】
図１１は本発明に使用される気化器の実施例を示すものである。
本発明の携帯式熱伝達装置は、小型化が可能であり種々の用途に使用しうるが、その際ガス供給源としてのＬＰＧボンベの使用において、そのボンベを傾斜したり倒立させたときに液状ＬＰＧがボンベから出てきて、ガスノズル３６（図３参照）にまで達してしまうことが起こる。こうなるとガスと空気の混合比は著しく濃いものになってしまい、燃焼が不完全で不安定になってしまうので、これを防ぐためこの例では、燃焼熱の一部を使い、気化器を暖めることで、強制的にＬＰＧを気化させようとするものである。
この気化器は、ガス流路中ガスボンベと圧力レギュレーターとの間に設置することが好ましく、ＬＰＧの温度より２０℃〜３０℃位高温に保持できれば良い。【００３４】
以下図に基いて説明すると、図右側の配管１００はガスボンベに繋がっていて、右側からＬＰＧが気化器本体１０１に流入とすると、流入直前ではボール弁１０２はスプリング１０３によりＯリング１０４に押付けられた状態で逆止を弁形成していたが、圧力差で弁１０２が開きＬＰＧは本体１０１に入る。本体は下方より熱を受けてＬＰＧより２０℃程度高温になっているため、ＬＰＧは直ぐに気化する。このときの本体１０１内の蒸気圧は温度が２０℃高い分高くなっており、逆止弁は元の位置に戻って閉じ液状ＬＰＧの流入はとまるようになる。すると本外１０１があたかも第２のガスボンベとなり、左側の配管１０５を通じ圧力レギュレーターへ向けてガスを供給する。やがて気化したＬＰＧがなくなると次第に本体１０１内の圧力が下がり、がスボンベの蒸気圧以下になると、再び逆止弁が開き液状ＬＰＧが少量流入する。この繰返しでＬＰＧを気化しながら供給するため、配管１０５から送られるガスの圧力は変動するが、この下流側に圧力レギュレーターを配置すれば、ガスノズルに一定の圧力でガスを供給することができる。なお、図示の例では出口側に相当する配管１０５の基部を本体内に若干突出させているが、これは内部に入った液状ＬＰＧをトラップするためのものである。
この気化器の設置箇所の一例は、先の第３実施例の一部を示す図５に示している。すなわち弁チュリー管３７の外側に気化器本体１０１を固定し、その下方から伸びた足１０１ａを集熱容器３８の近傍まで設け、集熱容器３８から放散される熱を利用して加温すると良い。【００３５】
図１２は本発明の第７実施例の主要部を示すものである。携帯式熱伝達装置のように装置内部での燃焼は、燃焼室内に着火用の放電用の電極を設置しなければならないが、この例は、この電極の設置の別の例を示すものである。
すなわち図において操作レバー５６を押し下げると、梃子により圧電素子６４も押し下げられるようにしている。このとき圧電素子６４は、電気絶縁体で作られたホルダー１１２の中に内蔵され、放電用電極１１１と共に上下するように構成されていて、バネ１１３によって上方向に押し上げられている。この状態で放電用電極１１１の先端は、燃焼器の炎孔１１４の中に収まっている。バネ１１３の反発力は、圧電素子内部のバネ（図示略）より弱く設定してあるので、まず操作レバー５６を下げると、ホルダー１１２が下方向に下がり、その後に放電用電極１１１も炎孔面１１４ａより燃焼室内に突出するようになる。さらに操作レバー５６を押し下げると、圧電素子６４に内蔵されたバネが縮み、カチッという音共に放電用電極１１１の先端から火花が飛び、混合気に着火する。その後操作レバー５６から手を離すと圧電素子内部のバネとバネ１１３の反発力でもとの位置に戻り、同時に放電用電極１１１の先端も炎孔１１４内に収まる。【００３６】
以上のように火炎の上流方向に放電用電極を配置すると、放電用電極１１１は燃焼器が動作中は還元雰囲気内にあって酸化を受けにくくなり、寿命を延ばすことができる。さらに放電用電極１１１を出没式することで、燃焼熱による劣化を著しく小さくすることができると共に放電用電極１１１が混合気の流れを乱すことがなく、火炎面が安定する効果も発揮する。なお図中、リード線１１６は圧電素子６４からの電気を放電用電極１１１に導くためのもので、シールブラッシ１１７はディフューザー内の混合気が漏れないようにするためのゴム製のシールで、また絶縁管１１８は放電用電極１１１が途中で不要な放電を起こさないようにするためのものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の携帯式熱伝達装置の第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の携帯式熱伝達装置の第２の実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明の携帯式熱伝達装置の第３の実施例を示す一部切断正面図である。
【図４】同じく第３実施例の一部切断左側面図である。
【図５】同じく第３実施例の一部切断拡大断面である。
【図６】本発明の携帯式熱伝達装置の第４実施例を示す図５に準じた一部切断拡大断面図である。
【図７】本発明の携帯式熱伝達装置の第５実施例を示す図５に準じた一部断面拡大断面図である。
【図８】本発明の携帯式熱伝達装置の第６の実施例を示す一部切断正面図である。
【図９】同じく第６の実施例を示す一部拡大断面図である。
【図１０】同じく第６の実施例を示す一部拡大断面図である。
【図１１】本発明の携帯式熱伝達装置に用いる気化器の断面図である。
【図１２】本発明の携帯式熱伝達装置の第７の実施例の主要部を示す部分的な断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１              ガス供給装置
２              混合比調整装置
３              ディフューザー
４、３９        燃焼器
５、３８        集熱容器
６、４６        熱駆動ポンプ
７、５４        シールド容器
８、４２、５２  熱交換器
１０、５２        循環回路
１１              熱負荷
１２、４８        泡取りタンク
１３、５６        操作レバー
１５、４８        圧電素子
１６              バネ式タイマー
１７、１１１      放電用電極
１８              混合気調整用温度センサー
１９              センサー駆動リンク
３０              ＬＰＧボンベ
３１              ボンベ着脱装置
３４              圧力レギュレーター
３６、７３        ガスノズル
３７              ベンチュリー管
４０              点火プラグ
４１              多孔性固体輻射変換体
５７              プッシュロッド
５８              オイルダンパー
６３              吸気孔
６５              排気孔
６８、７６        板状バイメタル
７１              副ノズル
７５、８８        弁体
７７、１０１      Ｏリング
８０              安全装置
９６、９８        円盤状バイメタル
１０１            気化器本体
１０２            ボール弁
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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