(57)【要約】すすまたは未燃焼炭化水素がほとんどまたは全く生成されない安定したプレミックスフレームを発するマイクロガスバーナーが供される。このガスバーナーは、燃料取り込み口と、ノズルと、少なくとも１つの空気取り込み口を有する酸素添加チャンバーと、円錐台形状の内壁を有する混合チャンバーと、少なくとも１つの透過性バリアーと、フレームホルダーとを含む。本発明のガスバーナーは、燃焼前に燃料と同伴空気を充分に混合して化学量に近い混合物を形成する。または本発明のガスバーナーは、充分に燃料と空気を混合することができるので、安定したプレミックスフレームを製するのに必要とされる燃料流量より少ない燃料流量しか必要としない。さらに本発明のガスバーナーは、フレームを含み、同伴空気からフレームを隔てるフレーム管を含んでもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入り口と、出口と、この入り口から広がる内壁の円錐台形状部分とを有する混合チャンバーと、
前記混合チャンバーの前記出口に配され、前記混合チャンバーと流体連通する少なくとも１つの透過性バリアーと、
前記少なくとも１つの透過性バリアーと流体連通するフレームホルダーと、を含むガスバーナー。
【請求項２】
前記混合チャンバーと流体連通する酸素添加チャンバーをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項３】
前記酸素添加チャンバーと流体連通する少なくとも１つの空気取り込み口をさらに含むことを特徴とする請求項２記載のガスバーナー。
【請求項４】
前記少なくとも１つの空気取り込み口が周囲に開口していることを特徴とする請求項３記載のガスバーナー。
【請求項５】
前記少なくとも１つの空気取り込み口が前記酸素添加チャンバーの側壁に配されていることを特徴とする請求項３記載のガスバーナー。
【請求項６】
前記酸素添加チャンバーと流体連通したノズルを含むことを特徴とする請求項２記載のガスバーナー。
【請求項７】
前記ノズルが前記酸素添加チャンバーに開口したオリフィスを含むことを特徴とする請求項６記載のガスバーナー。
【請求項８】
少なくとも１つの空気取り込み口が前記オリフィスと同心に前記酸素添加チャンバーの中央端部に配されていることを特徴とする請求項７記載のガスバーナー。
【請求項９】
前記ノズルが燃料取り込み口と流体連通していることを特徴とする請求項６記載のガスバーナー。
【請求項１０】
前記燃料取り込み口が燃料貯蔵容器と流体連通していることを特徴とする請求項９記載のガスバーナー。
【請求項１１】
前記燃料貯蔵容器が気体燃料を含んでいることを特徴とする請求項１０記載のガスバーナー。
【請求項１２】
前記気体燃料が低分子量炭化水素であることを特徴とする請求項１１記載のガスバーナー。
【請求項１３】
前記低分子量炭化水素がメタン、エタン、プロパン、ブタンおよびアセチレンからなる群から選択されることを特徴とする請求項１２記載のガスバーナー。
【請求項１４】
バーナーハウジングを含むことを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項１５】
前記混合チャンバー、前記透過性バリアーおよび前記フレームホルダーが前記バーナーハウジング内に配されていることを特徴とする請求項１４記載のガスバーナー。
【請求項１６】
前記混合チャンバーがその中に配されたフェルールを有することを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項１７】
前記フレームホルダーが３つの開口部を有することを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項１８】
前記３つの開口部のそれぞれが実質的に円形であることを特徴とする請求項１７記載のガスバーナー。
【請求項１９】
前記３つの開口部が前記フレームホルダーの中心の周りを１２０°の間隔を置いて配されていることを特徴とする請求項１８記載のガスバーナー。
【請求項２０】
前記３つの開口部のそれぞれがインゲンマメ形であることを特徴とする請求項１７記載のガスバーナー。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの透過性バリアーがワイヤーメッシュを含むことを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項２２】
前記ワイヤーメッシュが金属で形成されていることを特徴とする請求項２１記載のガスバーナー。
【請求項２３】
前記金属がニッケル、真鍮およびスチールから群から選択されることを特徴とする請求項２４記載のガスバーナー。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの透過性バリアーがセラミックから形成されていることを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの透過性バリアーが３５％乃至４０％の多孔率を有することを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項２６】
前記フレームホルダーと流体連通する発火手段を含むことを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項２７】
前記発火手段が圧電発火手段であることを特徴とする請求項２６記載のガスバーナー。
【請求項２８】
３０乃至６０ミクロンの内径を有するノズルを含むことを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項２９】
前記混合チャンバーの長さが３ｍｍ乃至４ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項３０】
前記混合チャンバーと流体連通する酸素添加チャンバーを含み、この酸素添加チャンバーが球形の側壁を有することを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項３１】
前記酸素添加チャンバーが内部に陥凹部を有する近位壁を含むことを特徴とする請求項３０記載のガスバーナー。
【請求項３２】
前記フレームホルダーと流体連通するフレーム管を含むことを特徴とする請求項１記載のガスバーナー。
【請求項３３】
前記フレーム管がセラミック材料で形成されていることを特徴とする請求項３２記載のガスバーナー。
【請求項３４】
ノズルと、
このノズルと流体連通している酸素添加チャンバーと、
この酸素添加チャンバーと流体連通している少なくとも１つの空気取り込み口と、
この前記酸素添加チャンバーと流体連通し、円錐台形状の内壁を有する混合チャンバーと、
この混合チャンバーと流体連通し、少なくとも１つの開口部を有するフレームホルダーと、からなるガスバーナー。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの空気取り込み口が周囲に開口していることを特徴とする請求項３４記載のガスバーナー。
【請求項３６】
前記ノズルが前記酸素添加チャンバーに開口したオリフィスを含むことを特徴とする請求項３４記載のガスバーナー。
【請求項３７】
前記１つの空気取り込み口が前記オリフィスと同心に前記酸素添加チャンバーの中心壁に配されていることを特徴とする請求項７記載のガスバーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス燃焼バーナーに関する。また本発明は、特にプレミックス（premix）された気体燃料の燃焼を利用した喫煙品用の一体型ガスバーナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
紙巻タバコライターに用いられているような小型のガス燃焼バーナーは、当業界ではよく知られている。殆どの紙巻タバコ用ライターは、空気を同伴させて拡散燃焼するために浮力（buoyancy）を利用している。気体燃料と空気は発火ポイントで混合されると同時に燃える。従って燃料と空気は、このようなライターの発火ポイントから上流では混合されない。予め燃料と空気を混合するための装置を必要としないので、拡散フレーム（flame）ライターの長さは、かなり短くすることができる。しかしながら、拡散フレームバーナーでは未燃焼の炭化水素からのすすおよび気体燃料の不完全燃焼によって生じるピロール系（pyrrolitic）生成物が発生しやすい。さらに拡散バーナーによって発せられる炎は、不安定で、かつバーナーを回転した際に曲がりやすい。
【０００３】
ガス燃焼バーナー内でプレミックスフレームを発生させることも当業界では知られている。プレミックスフレームは、燃料が着火ポイントの上流の空気と混合される燃焼工程の生成物である。燃料／空気混合物が発火ポイントに到達するまでに化学量的に充分な量の酸素が燃焼反応のためにそれが終わるまで利用可能になる。燃料と空気のプレミックスによって製せられる炎は、安定しており、バーナーを回転しても曲がらない。さらに燃料／空気の混合物は、完全に燃焼しやすいので、プレミックスガスバーナーではすすまたは未反応の炭化水素は、発生しない。このようなガスバーナーで製せられる化学量的または酸素を多く含む炎の燃焼副生物は、二酸化炭素、水および窒素だけである。
【０００４】
プレミックスフレームが製せられる際、燃料が通過する際にバーナー内に空気を引き込むベンチュリ管で燃焼前に燃料と空気が通常、混合される。しかしながら、効果的なベンチュリ管を設けることによってバーナー装置全体の長さが長くなってしまう。さらにバーナーの燃料の質量流量（mass flow rate）の要件は、バーナーと燃料貯蔵容器を合わせた全体の大きさに影響を与える。例えば、安定したプレミックスフレームを維持するブタンライターの最少の燃料の流量は、約０．７１ｍｇ／ｓである。燃料の質量流量の要件を抑えることによってバーナーと燃料貯蔵容器全体の大きさを小さくすることができる。バーナーと燃料タンクを小さくすることで当該バーナーの用途の範囲を広げることができる。
【０００５】
従って安定したプレミックスフレームを発生させることができ、かつ喫煙具などの様々な用途で使用するのに充分に小さいガスバーナーが望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、低い燃料質量流量条件で安定したプレミックスフレームを発生させるガスバーナーを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、喫煙具に使用でき、かつ従来のガスライターより小型化可能なガスバーナーを提供することである。
【０００８】
さらに本発明の別の目的は、少量の燃料と空気を高効率で混合することができるガスバーナー用混合チャンバーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のこの目的は、本発明による気体燃料の燃焼用バーナー組み立て体によって達成される。具体的には本発明のバーナーの組み立て体は、燃料取り込み口と、ノズルと、少なくとも１つの空気取り込み口を有する酸素処理（oxygenation）チャンバーと、少なくとも１つの透過性バリヤーと、フレームホルダーと、任意に設けられるフレーム管と、任意に設けられるバーナーハウジングと、を含む。燃料取り込み口は、バーナー装置を気体燃料貯蔵タンクに接続する。任意ではあるが流れ調整機構を燃料取り込み口に取り付けて燃料貯蔵容器からの燃料の質量流量を制御してもよい。ノズルは、燃料取り込み口と流体連通（flow communication）しており、燃料取り込み口を通過する燃料流の静圧および速度に影響を与える。ノズルは、燃料取り込み口から燃料を酸素添加チャンバーへ供給する。ノズルの内径は、燃料取り込み口の内径よりかなり小さく、これにより燃料取り込み口を通過する燃料流を加速することができる。燃料流の静圧は、燃料流が径が狭められたノズルからそれより径の大きい酸素添加チャンバー内に移動する際に降下する。少なくとも１つの空気取り込み口が酸素添加チャンバーの1つ以上の壁に配されている。空気は、ノズルを介して酸素添加チャンバーに入る気体燃料によって生じる静圧の減少によって空気取り込み口を介して酸素添加チャンバー内に引き込まれる。ノズルの大きさは、空気取り込み口を介してベンチュリ管内に引き込まれる空気の質量流量に影響を与える。
【００１０】
混合チャンバーは、酸素添加チャンバーと流体連通している。この混合チャンバーは、比較的少ない量の空気と気体燃料の混合を効率よく行うためのものである。混合チャンバーは、円錐台状部分を含む内壁または内壁に円錐台部分を供するために混合チャンバー内に配されたフェルール（ferrule）のいずれかを有する。いずれの場合において、混合チャンバーの内部は、酸素添加チャンバーに隣接する近位端（proximal end）から遠位端（distal end）へと広がっている。混合チャンバーの広がった側壁は、燃料と空気が効率的に混ざる内部空間を供する。少なくとも１つの透過性バリヤーが混合チャンバーの下流にそしてこれに流体連通して配されている。この透過性バリヤーは、混合チャンバーの出口にまたは混合チャンバーから間隔を置いて配してもよい。透過性バリヤーは、多孔性金属もしくはセラミックプレートまたは燃料／空気混合物が混合チャンバーから流れるのを防ぐ透過性材料もしくは構造であってもよい。透過性バリヤーは、燃料／空気混合物の流れを制限し、混合物の静圧を降下させる。このように流れを制限することによって混合チャンバー内で燃料／空気流の一部が循環する。循環による渦巻きが混合チャンバー内で流れの軸の周りに形成されやすくなる。この循環により発火前により完全に燃料／空気流の混合を行うことができる。
【００１１】
フレームホルダーは、透過性バリヤーの下流に透過性バリヤーと流体連通してガスバーナーに配される。フレームホルダーは、燃料／空気流をさらに制限する少なくとも１つの開口部を含む。発火手段がフレームホルダーの下流に配され、活性時に燃料／空気流の燃焼を引き起こす。フレームホルダーは、燃料／空気流の燃焼によって生じるフレームがバーナーを介してフラッシュバックするのを防ぐ。また任意にフレーム管を設けてもよい。このフレーム管は、フレームを局所化し、フレームへの空気の拡散を防ぐ。バーナーによって発生するフレームは、燃料を完全に燃焼させるために少なくとも化学量的に充分な量の空気を有する安定したプレミックスフレームである。
【００１２】
ガスバーナー内で発生するフレームは、曲がらず、従ってバーナーの向きに影響されない。さらにバーナー内で行われる燃焼工程は、完全な燃焼を補助するための拡散空気を必要とせず、従ってフレームをフレーム管で囲むことができる。フレームを囲むことによって拡散空気を必要とするその他のフレームが適さないような一体型シガレットライターなどの種々の用途にガスバーナーを利用することができる。バーナーは、従来のシガレットライターより著しく少ない燃料流量で安定したプレミックスフレームを発生させる。例えば、従来のブタンライターは、通常、少なくとも０．７１ｍｇ／ｓの燃料質量流量を必要とするが、本発明のガスバーナーは、約０．１４ｍｇ／ｓ乃至０．２８ｍｇ／ｓの範囲の燃料質量流量でプレミックスフレームを維持することができる。この特定の範囲で本発明のガスバーナーを利用するライターは、約６乃至１２ワットの出熱を発生させる。このような出力によって当該ガスバーナーを喫煙品用一体型ライターに使用することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のその他の目的および利点は、以下に詳述する好ましい態様を読めば当業者には明らかになる。
【００１４】
図に示すようにガスバーナー１０は、燃料用入り口２０と、ノズル３０と少なくとも１つの空気取り込み口４５を有する酸素添加チャンバー４０とを含むベンチュリ管と、混合チャンバー５０と、少なくとも１つの透過性バリアーまたは混合スクリーン６０と、フレームホルダー７０と、を含む。このガスバーナー１０は、従来のバーナーより少ない燃料質量流量で安定したプレミックスフレームを発生させる。その結果、本発明のガスバーナー１０を採用したライターは、従来の市販のライターより小型化することができる。
【００１５】
図１は、本発明のガスバーナー１０を示す。燃料取り込み口２０は、図３に示すように燃料貯蔵容器１５をノズル３０に接続する。燃料取り込み口２０は、経路を形成し、これを介して気体燃料が貯蔵容器１５からガスバーナー１０へと供給される。その燃料としては、当業界で知られているメタン、エタン、プロパン、ブタンおよびアセチレンなどの低分子量炭化水素などのあらゆる気体燃料を使用することができる。ノズル３０は、燃料が通過可能な領域が狭くなっている。ノズル３０は、図１１に示すようにオリフィス３５を有し、このオリフィスは、酸素添加チャンバー４０内に開口している。ノズル３０の内壁３２は、図９乃至１１に示すように円錐台部分（frustconical section）３３を含んでもよい。オリフィス３５は、円形の縁部または燃料を通過させることができるその他の好適な形状に形成された縁部を有する。
【００１６】
図１および２に示すように空気取り込み口４５が周囲に開口しており、酸素添加チャンバー内に空気を引き込む。少なくとも１つの空気取り込み口４５が酸素添加チャンバーと流体連通している。図５乃至７および図２４乃至２６に示す２つの態様では、ガスバーナー１０は、空気を外部から酸素添加チャンバー内に導く４つ以上の空気取り込み口を有してもよい。さらに空気取り込み口４５の形状は、どのような形状であってもよい。例えば図５乃至７に示すように、空気取り込み口４５は、酸素添加チャンバー４０の側壁４１を介して延びる円筒状の側壁４７を有してもよい。空気取り込み口４５の代わりに空気取り込み口を酸素添加チャンバー４０の近位壁（proximal wall）４２内のオリフィス３５と同心に配してもよい。ノズル３０と酸素添加チャンバー４０は協働して高効率なベンチュリ管を形成する。ノズル３０とオリフィス３５を通過し酸素添加チャンバー４０内へと流れる加圧された燃料は、酸素添加チャンバー４０内の流れの静圧を減少させる。このように静圧が減少することによって空気が空気取り込み口を介して酸素添加チャンバー４５内へと引き込まれる。好ましい態様では、酸素添加チャンバー４０の長さは、約３乃至４ｍｍである。
【００１７】
酸素添加チャンバー４５は、混合チャンバー５０と流体連通している。燃料とそれに同伴する空気は、酸素添加チャンバーから混合チャンバー５０へと流れる。混合チャンバー５０は内壁５１を有し、少なくともその一部５２は、円錐台形状である。これとは別に図５、１２および１３に示すようにガスバーナー１０は、円錐台形状の内壁５６を有する混合フェルール５５を含んでもよく、このフェルールが混合チャンバーとしての機能を果たす。好ましい態様では、混合チャンバー５０の円錐台部分５２の長さは、約２乃至４ｍｍである。
【００１８】
図２に示す態様では少なくとも１つの透過性バリアー６０が混合チャンバー５０と流体連通している。透過性バリアー６０は、好ましくは図１乃至４に示すように混合チャンバー４０から下流に配される。透過性バリアー６０を設けることによってそのいずれかの側に圧力差を生じさせ、高い方の圧力がバリアー６０の上流になり、低い方の圧力がバリアーの下流になる。この圧力差によって混合チャンバーの軸のどちらかの側への燃料／空気流内に循環渦巻きが形成される。空気と燃料の混合が分子レベルで生じ、燃料／空気混合物が混合チャンバー５０を出る前に完全に混合される。
【００１９】
透過性バリアー６０は、種々の材料で形成することができ、種々の形状のものであってもよい。透過性バリアー６０は、図２２および２３に示すように金属または高分子材料で形成されたワイヤメッシュを含んでもよい。例えば好ましい態様では直径０．１１４ｍｍのニッケルワイヤで形成されたワイヤメッシュを透過性バリアーに含ませてもよい。ワイヤーメッシュを形成するその他の金属としては真鍮およびスチールが挙げられる。またこれとは別に透過性バリアー６０は、金属またはセラミック材で形成された多孔性プレートであってもよい。多孔性プレートは、図５、１６および１７に示すように２，３の大きい穴を有してもよく、図１９ａおよび１９ｂに示すように多くの小さい穴を有してもよい。透過性バリアー６０の形状および材料にかかわらず燃料／空気混合物は、透過性バリアー６０を通過する。透過性バリアー６０は、気体燃料と空気がバリアーを通過する際にさらにそれらを混合する。図１、５、１８および１９に示すように燃料／空気混合物が透過性バリアーを通過する際に燃料／空気混合物が受ける静圧の降下によって混合物の流れを減速させ、これにより下流で発生するフレームは、フレームホルダー７０から離昇しなくなる。
【００２０】
透過性バリアーによって生じる圧力差は、バーナー１０内の空気の同伴速度に影響を与える。特に透過性バリアーによって生じる圧力降下が増加すると、ベンチュリ管によって同伴される空気の速度が減少し、これにより燃料をより多く含む燃料／空気混合物が製せられる。その結果、透過性バリアー６０の多孔率は、燃料と空気の適当な比を供するバリアーを選択して考慮しなければならない。発火前の燃料と空気は、最終的に化学量比に近づくか、または僅かに酸素を多く含む燃料と空気の混合比となるように混合される。化学量的に燃料と空気をバランスよく混合することによってこの混合物は、発火時にほぼ完全に燃焼が進み、これによりすすまたは未燃焼の炭化水素が形成されない安定したフレームを発生させる。従って、透過性バリアー６０の多孔率または空隙率は、特定の大きさのノズル３０と組み合わせた際に透過性バリアー６０が気体と空気の比がほぼ化学量比になるように酸素添加チャンバー４０内で同伴された空気の質量流量を供する。
【００２１】
ここで言う多孔率とは、透過性バリアー内に存在する開口領域の割合である。多孔率は、混合チャンバー５０から流れる燃料／空気混合物が通過することができる領域を表す。好ましい態様では透過性バリアーは、化学量的または僅かに酸素が多い燃料と空気の比になるように３０ミクロンの直径のノズル３０に対して３５％乃至４０％の多孔率を有する。透過性バリアー６０の好ましい多孔率は、ノズル３０の直径によって変わる。
【００２２】
ノズル３０の直径は、酸素添加チャンバー４０内の空気の同伴に影響を与える。燃料流の圧力降下は、ノズルの直径が小さくなると増加する。好ましい態様では、ノズル３０の直径は、３０乃至６０ミクロンの範囲内である。しかしながら、本発明はこの所定の範囲外の直径のノズルでも実施可能である。約５０ミクロン以上の直径を有するノズルの場合、本発明の酸素添加チャンバー１４０の別の態様を図４に示す。酸素添加チャンバー１４０は、球形の側壁１４１と近位壁１４２に形成された陥凹部とを有し、この中に図１１に示したオリフィス３５と類似のオリフィスが配され、このオリフィスの中にノズル１３０が開口している。空気取り込み口１４５は、球形の側壁１４１および／または近位壁１４２内に配してもよい。酸素添加チャンバー１４０は、ノズル１３０と円錐台形状の側壁１５１を有する混合チャンバー１５０の両方と流体連通している。
【００２３】
図１に示すようにフレームホルダーまたはバーナープレート７０は、透過性バリアー６０と流体連通している。フレームホルダー７０は、その中に少なくとも１つの開口部７１を有し、これを介してプレミックスされた燃料と空気が流れる。透過性バリアー６０と同じようにフレームホルダー７０の多孔率は、酸素添加チャンバー４０内への空気の同伴率に影響を与える。開口部７１は、円形でもよく、フレームホルダー７０の中央に配される。例えば３つの実質的に円形の開口部７１を図１、５、１８および１９に示すようにフレームホルダー内に配してもよい。３つの円形の開口部７１をフレームホルダー７０の中心の周りに１２０°の間隔を置いて配してもよい。これとは別にフレームホルダー７０は、非円形の開口部を有してもよい。例えばフレームホルダー２７０は図２０および２１に示すように、３つのインゲンマメ形の開口部２７１を有してもよく、これら開口部を介して燃料／空気流が流れる。本発明ではフレームホルダー７０が１つ以上の開口部を有していれば実施可能である。フレームホルダー７０は、それを介して燃料／空気混合物を発火ポイントに流れるようにする。しかしながら、フレームホルダー７０は、燃料／空気混合物の燃焼によって発生するプレミックスされたフレームがガスバーナー１０を介して上流に移動するのを防ぐ。好ましい態様ではフレームホルダー７０は、混合チャンバー５０の混合遠位端から約１ｍｍの間隔を置いて配される。
【００２４】
図３に示すようにガスバーナー１０は、フレームホルダー７０の下流に位置する発火源９９を含む。発火源９９としては、圧電素子、電子またはフリント発火手段などの当業界で知られているものが使用できる。
【００２５】
図１乃至５に示すようにガスバーナー１０は、プレミックスされたフレームが含まれるフレーム管８０または１８０を含む。フレーム管８０は、プレミックスされたフレームへの空気の拡散を防ぐ。フレーム管８０は、ガスバーナー１０内で生じる燃焼工程によって発生する温度に耐えられる金属、セラミックまたは高分子材料で形成される。ガスバーナー１０内で発生するフレームは、実質的にフレーム管８０内に位置する。
【００２６】
図３および５に示すようにガスバーナー１０は、バーナーハウジング９０内に収容される。バーナーハウジング９０は、燃料取り込み口２０、ノズル３０、酸素添加チャンバー４０、混合チャンバー５０、透過性バリアー６０、フレームホルダー７０、フレーム管８０および燃料貯蔵カートリッジのいくつかまたは全てを囲う。バーナーハウジング９０は、金属、セラミックまたは高分子材料で形成される。
【００２７】
図５乃至１９に示すようにガスバーナーは、組み立て体として供される。図５は、ガスバーナー１０の１つの態様の分解図である。この態様ではノズル３０、フェルール５５、透過性バリアー６０およびフレームホルダー７０がバーナーハウジング９０内に配されている。この態様ではバーナーハウジング９０は、一体に形成された酸素添加チャンバー４０、空気取り込み口４５およびフレーム管８０を含む。シム５９がフェルール５５、透過性バリアー６０およびフレームホルダーの間に配されている。シム５９は、これら部材の間に適切な間隙を設けるために配されている。
【００２８】
本発明のガスバーナー１０は、その長さがプレミックスフレームを発生させる市販のブタンバーナーより約５０％短くできるようにブタンなどの低分子量炭化水素燃料と空気を効率よく混合することができる。その結果、本発明のガスバーナー１０は、喫煙具内に配することができ、その中で喫煙可能な材料が喫煙具に含まれる一体型ライターによって燃える。図１ａは、ガスバーナー１０とフレーム管８０内に配された紙巻タバコ４を示す。紙巻タバコ４は、タバコ５または当業界で知られているその他のエアゾール発生喫煙材料を含む。
【００２９】
本発明の好ましい態様の上記説明は、本発明をより明確に理解してもらうためになされたものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の修正は、本発明の開示内容を読めば当業者にとって自明であり、本発明および添付の特許請求の範囲を逸脱せずにを行える。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】選択した部分を破線で示した本発明のガスバーナーの斜視図。
【図１ａ】選択した部分を破線で、その他の選択した部分を切り取って示した紙巻タバコが挿入された図１のガスバーナーの斜視図。
【図２】図１の２−２線に沿ったガスバーナーの断面図。
【図３】燃料貯蔵容器に取り付けられ、バーナーハウジングに囲まれた本発明のガスバーナーの断面図。
【図４】本発明のガスバーナーの別の態様の断面図。
【図５】本発明のガスバーナーのさらに別の態様の分解図。
【図６】図５のガスバーナーのバーナーハウジングの端部を示す図。
【図７】７−７線に沿った図６のバーナーハウジングの断面図。
【図８】図５のガスバーナーのノズルの端部を示す図。
【図９】選択した部分を破線で示した図８のノズルの側面図。
【図１０】１０−１０線に沿った図８のノズルの断面図。
【図１１】図１０のノズルの領域１０の拡大図。
【図１２】図５のガスバーナーのフェルールの端部図。
【図１３】１３−１３線に沿った図１２のフェルールの断面図。
【図１４】図５のガスバーナーのシムの端部図。
【図１５】図１４のシムの側面図。
【図１６】選択した部分を破線で示した図５のガスバーナーの透過性バリアーの前面図。
【図１７】図１６の透過性バリヤーの側面図。
【図１８】図５のガスバーナーのフレームホルダーの前面図。
【図１９】選択した部分を破線で示した図１８のフレームホルダーの側面図。
【図１９ａ】本発明のガスバーナーの透過性バリアーの別の態様の前面図。
【図１９ｂ】図１９ａの透過性バリアーの側面図。
【図２０】図５のガスバーナーのフレームホルダーの別の態様の前面図。
【図２１ａ】２１−２１線に沿った図２０のフレームホルダーの断面図。
【図２２】本発明のガスバーナーの透過性バリアーの別の態様の前面図。
【図２３】図２２の透過性バリアーの側面図。
【図２４】選択した部分を破線で示した本発明のガスバーナーのバーナーハウジングの別の態様の側面図。
【図２５】２５−２５線に沿った図２４のバーナーハウジングの断面図。
【図２６】２６−２６線に沿った図２４のバーナーハウジングの別の断面図。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年3月4日(2004.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項４】
前記少なくとも１つの空気取り込み口が周囲に開口していることを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項５】
前記少なくとも１つの空気取り込み口が前記酸素添加チャンバーの側壁に配されていることを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項７】
前記ノズルが前記酸素添加チャンバー内に開口したオリフィスを含むことを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項１０】
燃料貯蔵容器と流体連通している燃料取り込み口を含むことを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項１１】
前記燃料貯蔵容器が気体燃料を含んでいることを特徴とする請求項１０記載のガスバーナー。
【請求項１２】
前記気体燃料が低分子量炭化水素であることを特徴とする請求項１１記載のガスバーナー。
【請求項１３】
前記低分子量炭化水素がメタン、エタン、プロパン、ブタンおよびアセチレンからなる群から選択されることを特徴とする請求項１２記載のガスバーナー。
【請求項１４】
バーナーハウジングを含むことを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項１５】
前記混合チャンバー、前記透過性バリアーおよび前記フレームホルダーが前記バーナーハウジング内に配されていることを特徴とする請求項１４記載のガスバーナー。
【請求項１６】
前記混合チャンバーがその中に配されたフェルールを有することを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項１７】
前記フレームホルダーが３つの開口部を有することを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項１８】
前記３つの開口部のそれぞれが実質的に円形であることを特徴とする請求項１７記載のガスバーナー。
【請求項１９】
前記３つの開口部が前記フレームホルダーの中心の周りを１２０°の間隔を置いて配されていることを特徴とする請求項１７記載のガスバーナー。
【請求項２０】
前記３つの開口部のそれぞれがインゲンマメ形であることを特徴とする請求項１７記載のガスバーナー。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの透過性バリアーがワイヤーメッシュを含むことを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項２２】
前記ワイヤーメッシュが金属で形成されていることを特徴とする請求項２１記載のガスバーナー。
【請求項２３】
前記金属がニッケル、真鍮およびスチールから群から選択されることを特徴とする請求項２２記載のガスバーナー。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの透過性バリアーがセラミックから形成されていることを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの透過性バリアーが３５％乃至４０％の多孔率を有することを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項２６】
前記フレームホルダーと流体連通する発火手段を含むことを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項２７】
前記発火手段が圧電発火手段であることを特徴とする請求項２６記載のガスバーナー。
【請求項２８】
前記ノズルが３０乃至６０ミクロンの内径を有することを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項２９】
前記混合チャンバーの長さが３ｍｍ乃至４ｍｍであることを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項３０】
前記酸素添加チャンバーが球形の側壁を有することを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項３１】
前記酸素添加チャンバーが内部に陥凹部を有する近位壁を含むことを特徴とする請求項３０記載のガスバーナー。
【請求項３２】
前記フレームホルダーと流体連通するフレーム管を含むことを特徴とする請求項３８記載のガスバーナー。
【請求項３３】
前記フレーム管がセラミック材料で形成されていることを特徴とする請求項３２記載のガスバーナー。
【請求項３４】
ノズルと、
このノズルと流体連通している酸素添加チャンバーと、
この酸素添加チャンバーと流体連通している少なくとも１つの空気取り込み口と、
この前記酸素添加チャンバーと流体連通し、円錐台形状の内壁を有する混合チャンバーと、
この混合チャンバーと流体連通し、少なくとも１つの開口部を有するフレームホルダーと、からなるガスバーナー。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの空気取り込み口が周囲に開口していることを特徴とする請求項３４記載のガスバーナー。
【請求項３６】
前記ノズルが前記酸素添加チャンバーに開口したオリフィスを含むことを特徴とする請求項３４記載のガスバーナー。
【請求項３８】
ノズルとこのノズルと流体連通し、少なくとも１つの空気取り込み口を有する酸素添加チャンバーとを有するベンチュリ管と、
前記酸素添加チャンバーと流体連通し、前記酸素添加チャンバーから広がる内壁の円錐台形状部分を有する混合チャンバーと、
前記混合チャンバーと流体連通し、前記混合チャンバーの前記酸素添加チャンバーとは反対の側に配された少なくとも１つの透過性バリアーと、
前記透過性バリアーと流体連通するフレームホルダーと、からなるガスバーナー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図１および２に示すように空気取り込み口４５が周囲に開口しており、酸素添加チャンバー内に空気を引き込む。少なくとも１つの空気取り込み口４５が酸素添加チャンバーと流体連通している。図５乃至７および図２４乃至２６に示す２つの態様では、ガスバーナー１０は、空気を外部から酸素添加チャンバー内に導く４つ以上の空気取り込み口を有してもよい。さらに空気取り込み口４５の形状は、どのような形状であってもよい。例えば図５乃至７に示すように空気取り込み口４５は、酸素添加チャンバー４０の側壁４１を介して延びる円筒状の側壁４７を有してもよい。空気取り込み口４５の代わりに空気取り込み口を酸素添加チャンバー４０の近位壁（proximal wall）４２内のオリフィス３５と同心に配してもよい。ノズル３０と酸素添加チャンバー４０は協働して高効率なベンチュリ管を形成する。ノズル３０とオリフィス３５を通過する酸素添加チャンバー４０内へと流れる加圧された燃料は、酸素添加チャンバー４０内の流れの静圧を減少させる。このように静圧が減少することによって空気が空気取り込み口を介して酸素添加チャンバー４０内へと引き込まれる。好ましい態様では、酸素添加チャンバー４０の長さは、約３乃至４ｍｍである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
酸素添加チャンバー４０は、混合チャンバー５０と流体連通している。燃料とそれに同伴する空気は、酸素添加チャンバーから混合チャンバー５０へと流れる。混合チャンバー５０は内壁５１を有し、その一部５２は、円錐台形状である。これとは別に図５、１２および１３に示すようにガスバーナー１０は、円錐台形状の内壁５６を有する混合フェルール５５を含んでもよく、このフェルールが混合チャンバーとしての機能を果たす。好ましい態様では、混合チャンバー５０の円錐台部分５２の長さは、約２乃至４ｍｍである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
ここで言う多孔率とは、透過性バリアー内に存在する開口領域の割合である。多孔率は、混合チャンバー５０から流れる燃料／空気混合物が通過することができる領域を表す。好ましい態様では透過性バリアーは、化学量的または僅かに酸素が多い燃料と空気の比になるように３０ミクロンの直径のノズル３０に対して約３５％乃至４０％の多孔率を有する。透過性バリアー６０の好ましい多孔率は、ノズル３０の直径によって変わる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
ノズル３０の直径は、酸素添加チャンバー４０内の空気の同伴に影響を与える。燃料流の圧力降下は、ノズルの直径が小さくなると増加する。好ましい態様では、ノズル３０の直径は、３０乃至６０ミクロンの範囲内である。しかしながら、本発明はこの所定の範囲外の直径のノズルでも実施可能である。約５０ミクロン以上の直径を有するノズルの場合、本発明の酸素添加チャンバー１４０の別の態様を図４に示す。酸素添加チャンバー１４０は、球形の側壁１４１と近位壁１４２に形成された陥凹部とを有し、この中に図１１に示したオリフィス３５と類似のオリフィスが配され、このオリフィスの中にノズル１３０が開口している。空気取り込み口１４５は、球形の側壁１４１および／または近位壁１４２内に配してもよい。酸素添加チャンバー１４０は、ノズル１３０と円錐台形状の側壁１５１を有する混合チャンバー１５０の両方と流体連通している。フレームホルダー１７０は、スクリーン１６０およびフレーム管１８０と流体連通している。


【国際調査報告】
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