(57)【要約】  本発明は、最適化された動作性能を有する、多孔質材料からなる触媒燃焼バーナー、およびそのようなバーナーを装備したボトルに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質材料からなる触媒燃焼バーナー（１０）であって、
−端部部品（１）であって、
・外径φ１の下部（１ａ）および画定する直径φ２の第１の空洞（２）であって、前記第１の空洞（２）が、主軸（３）に沿って延在し、可燃性組成物で前記端部部品（１）を浸漬することができるウィックを収容するように適合されている、外径φ１の下部（１ａ）および画定する直径φ２の第１の空洞（２）、ならびに
・略円錐台形状の内面（５ａ）を備え、かつ深さＰの第２の空洞（６）を画定する周側壁（５）、および略円筒形状の外面（５ｂ）を有する上部（１ｂ）であって、前記内面（５ａ）が、φ２よりも大きい直径φ３の下端（６１）およびφ３よりも大きい直径φ４の上端（６２）を有し、前記側壁（５）の前記上端（６１）が、大気と連通し、前記下端（６２）が、前記第１の空洞（２）と連通する、上部（１ｂ）を備える、端部部品（１）と、−前記端部部品（１）の前記下部（１ａ）の前記延在部に配置され、かつ前記下部（１ａ）の前記第１の空洞（２）を延在する第３の空洞（２’）を画定する、スリーブ（７）と、を備え、
前記バーナーが、前記多孔質材料が、前記組成物の全重量の百分率として、０〜５％の少なくとも１つの熱伝導性化合物を含み、１メートル−ケルビン当たり６０ワットを超える熱伝導率、３０％〜７０％の少なくとも１つの耐火性化合物、２％〜３０％の少なくとも１つの結合剤、および５％〜４０％の少なくとも１つの細孔形成剤を有する組成物から得られることを特徴とし、
前記内面（５ａ）の前記下端（６１）が、前記空洞（２）と連通する直径φ３の座ぐり（１８）で終わることを特徴とする、触媒燃焼バーナー（１０）。
【請求項２】
前記空洞（６）の深さＰが、２〜８ｍｍ、好ましくは５〜７．５ｍｍ、さらに好ましくは約７ｍｍである、請求項１に記載のバーナー（１０）。
【請求項３】
前記端部部品（１）の前記下部（１ａ）の外径φ１が、１４〜１７ｍｍ、好ましくは１５〜１６ｍｍ、さらに好ましくは約１５．６ｍｍである、請求項１または２に記載のバーナー（１０）。
【請求項４】
前記多孔質材料が、前記組成物の全重量の百分率として、０．５％〜２％の前記熱伝導性化合物、４０％〜６５％の前記耐火性化合物、５％〜３０％の前記結合剤、および８％〜４０％の少なくとも１つの細孔形成剤を含む組成物から得られる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバーナー（１０）。
【請求項５】
前記熱伝導性化合物が、炭化ケイ素であり、好ましくは前記組成物の全重量に対して、１重量％の割合で存在する、請求項４に記載のバーナー（１０）。
【請求項６】
各前記耐火性化合物が、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、およびコージライト、ならびにそれらの混合物から構成される群から選択され、好ましくはムライトである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のバーナー（１０）。
【請求項７】
前記結合剤が、１１００℃以下の温度での焼結を可能にする鉱物化合物、好ましくはガラス、より好ましくはホウケイ酸ガラスである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のバーナー（１０）。
【請求項８】
前記細孔形成剤が、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のバーナー（１０）。
【請求項９】
ＰＭＭＡが、前記組成物の全重量に対して、２１重量％の割合で存在する、請求項８に記載のバーナー（１０）。
【請求項１０】
前記多孔質材料が、前記組成物の全重量の百分率として、約１％の炭化ケイ素、６０％〜７０％のムライト、５％〜１５％のガラス、および１８％〜３０％のＰＭＭＡを含む組成物から得られる、請求項９に記載のバーナー（１０）。
【請求項１１】
前記スリーブ（７）が、１２〜１６ｍｍ、好ましくは約１４ｍｍの長さを有する、請求項１０に記載のバーナー（１０）。
【請求項１２】
可燃性液体（３０）を含有し、かつ前記液体（３０）に浸漬しているウィック（４０）を収容する触媒燃焼バーナー（１０）をその首部（５０）に収容するのに好適な触媒燃焼ボトル（２０）であって、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のバーナー（１０）を装備することを特徴とする、触媒燃焼ボトル（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に触媒燃焼の分野に関し、より正確には多孔質材料からなる触媒燃焼バーナーの分野に関する。これらのバーナーは、特に芳香剤および／もしくは活性物質を拡散させるため、臭いがあってもなくてもよい分子を破壊するため、ならびに／または空気を浄化するために使用される。
【背景技術】
【０００２】
そのようなバーナーは、例えば、本出願人の名前でフランス特許第２６１０３９０号明細書に記載されていた。特に、その首部でバーナーを収容する触媒燃焼ボトルに含有された可燃性液体に浸しているウィックを収容することを目的としている。そのようなバーナー（特に図３に表される）は、多孔質材料からなり、それはその上部に外部に出る空洞を有する端部部品およびその下部にウィックの端部が係合される空洞を含む。端部部品は、その下部においてスリーブによって延在している。機能しているとき、ウィックによって運ばれる可燃性液体は、バーナーの多孔質材料の細孔に浸透する。この液体の一部は、バーナーの中央区域を横切り、そこで蒸発する。
【０００３】
ボトルに可燃性液体を定期的に補充することが推奨される。しかしながら、経験から、多くの使用者が、バーナーを止めることを忘れ、可燃性液体が完全に消費されるまでそれを機能させたままにすることが分かっている。可燃性液体がなくなると、ウィックは、乾燥し、バーナーの内部空洞の上部に捕捉され、この空洞の熱い壁と接触している上端は、酸素の不在下で燃焼して、炭化する傾向があり、バーナーの細孔を詰まらせる遊離炭素粒子を生成する。これは同様に、減少速度でウィックによって運ばれる最終使用可能量の可燃性液体の場合であり、それはバーナーの壁をもはや通過せず、その不完全燃焼が非晶質炭素粒子を放出する。このため、バーナーは、その効率を失い、使用不可能になり、交換しなければならない。
【０００４】
さらに、多くの使用者は、それをより長く使用することができるように、全充填状態から連続的に触媒燃焼ボトルを使用できることをますます望んでいる。これは、バーナーのスリーブ（またはバレル）がもっと長くなければならず、典型的には約２０ｍｍであることを必要とする。しかしながら、上部に触媒がドープされていないそのようなロングバレル型バーナーは、空調装置（空調、または換気、または気流）の存在下で機能するには不適当である。その結果、特定のロングバレル型バーナーは、特定の市場（特に気候が暑く湿気のあるアジアまたはアメリカ合衆国）では、そのような装置が一般的に使用されるこの機能障害に関連しているため拒絶される（一方、これは、特に触媒の存在下では必ずしも真実ではない）。これらの国々にとって、ロングバレルは、機能障害と同義である。
【発明の概要】
【０００５】
上述の欠点を克服するために、本出願人は、多孔質材料からなる触媒燃焼バーナーであって、
−端部部品であって、
・外径φ１の下部および画定する直径φ２の第１の空洞であって、前記空洞が、主軸に沿って延在し、可燃性組成物で端部部品を浸漬することができるウィックを収容するように適合されている、外径φ１の下部および画定する直径φ２の第１の空洞、ならびに
・略円錐台形状の内面を備え、かつ深さＰの第２の空洞を画定する周側壁、および略円筒形状の外面（好ましくはその基部が円錐台形）を有する上部であって、前記内面が、φ２よりも大きい直径φ３の下端およびφ３よりも大きい直径φ４の上端を有し、前記側壁
の上端が、大気と連通し、下端が前記空洞と連通する、上部を備える、端部部品と、
−端部部品の前記下部の延在部に配置され、前記下部の第１の空洞を延在する第３の空洞を画定するスリーブと、を備え、
前記バーナーが、前記多孔質材料が、前記組成物の全重量の百分率として、０〜５％の少なくとも１つの熱伝導性化合物を含み、１メートル−ケルビン当たり６０ワットを超える熱伝導率、３０％〜７０％の少なくとも１つの耐火性化合物、２％〜３０％の少なくとも１つの結合剤、および５％〜４０％の少なくとも１つの細孔形成剤を有する組成物から得られることを特徴とし、
前記内面の下端が、第１の空洞（２）と連通する直径φ３の座ぐりで終わることを特徴とする、触媒燃焼バーナーを開発した。
【０００６】
本発明の目的のために、用語「座ぐり」は、端部部品の下部の第１の空洞と連通する貫通部の周りに作製される円筒状の機械加工を意味する。
そのような組成では、本発明によるバーナーの多孔質材料は、５７％〜６３％、好ましくは約５９％の多孔率、および８〜１１μｍの相互接続部を有する。
本発明の目的のために、用語「相互接続部」は、多孔質相互接続部のメジアン径を意味する。
座ぐりの存在ならびにさらにバーナーが作製される多孔質材料の性質および多孔性のおかげで、スリーブ（またはバレル）の長さに関係なく、以下の実施例に示されるように、良好な動作性能を達成することが可能であり、これは、１２ｍｍほどの短さであってもよく、特に出願人のフランス特許出願第２９０５１６４号明細書に教示されているバーナーに関しては、これまで考えられていなかった。
【０００７】
有利には、第１の空洞の座ぐりを考慮に入れた深さＰは、２〜８ｍｍ、好ましくは５〜７．５ｍｍ、さらに好ましくは約７ｍｍであり得る。
有利には、端部部品の下部の外径φ１は、１４〜１７ｍｍ、好ましくは１５〜１６ｍｍ、さらに好ましくは約１５．６ｍｍであり得る。
有利には、本発明によるバーナーは、端部部品の下部をスリーブから分離する周囲肩部を有し得る。
有利には、多孔質材料は、前記組成物の全重量の百分率として、０．５％〜２％の前記熱伝導性化合物、４０％〜７０％の前記耐火性化合物、５％〜３０％の前記結合剤、および８％〜４０％の少なくとも１つの細孔形成剤を含む組成物から得られる。本発明による多孔質材料の組成物は、特に熱伝導性化合物および耐火性化合物を含む。
【０００８】
本発明によるバーナーの多孔質材料に使用され得る熱伝導性化合物として、有利には前記組成物の全重量に対して、好ましくは１重量％の割合で存在する炭化ケイ素を使用し得る。熱伝導性化合物の百分率（０〜５％、好ましくは約１％）は、理想的な動作特性が得られるように最適化されてきた。
【０００９】
耐火性化合物として、前記熱伝導体の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する耐火性化合物を使用するのが好ましい。有利には、前記耐火性化合物は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、およびコージライト、ならびにそれらの混合物により構成される群から選択され得る。耐火性材料は、ムライトが好ましい。ムライトは、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、コージライト、またはそれらの混合物と交換または混合され得る。シリカは、別の耐火性化合物との混合物として本発明の組成物に導入するのが好ましい。高温でのその良好な機械的挙動に加えて、耐火性化合物は、本発明による組成物から得られる多孔質材料における絶縁体としての主要な役割を果たす。
【００１０】
熱伝導性化合物および耐火性化合物に加えて、本発明による多孔質材料の組成物は、結合剤および細孔形成剤を含む。
本発明の目的のために、用語「結合剤」は、１１００℃以下の温度での焼結を可能にする鉱物化合物を意味する。
結合剤は、有利には、可変百分率のシリカを有するガラス、より詳細には、例えば、約７０％のシリカならびに約３０％のカルシウムおよびナトリウムの酸化物を含む、酸化物系無地ガラス、またはホウ素もしくはリン酸塩などの様々な元素の酸化物を含む特殊なガラス、例えばホウケイ酸ガラスである。
結合剤は、成形性を改善し、部品の原料のままの機械的凝集力を与え、多孔質で機械的に強い材料を得ることを可能にする。結合剤は、特に低温焼結化合物、すなわち１１００℃以下のこの温度でそれらが含まれる組成物の焼結を可能にする化合物から選択される。例えば、本発明の組成物の焼結中の温度上昇中に、ガラスは、軟化して、熱伝導性化合物の粒子を湿潤する。このようにしてガラス質相が得られる。次に、温度低下中、粒子は、ガラス質相の凝固中に一緒に結合される。
【００１１】
本発明によるバーナーの多孔質材料に使用され得る細孔形成剤としては、特にその製造およびその貯蔵中に粒径が支配および制御される任意の細孔形成化合物（天然または合成）が有利に選択され得る。例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）は、細孔形成剤として有利に使用され得る。この薬剤は、前記組成物の全重量に対して、２１重量％の割合で有利に存在し得る。細孔形成剤は、本発明による組成物の焼結中に細孔の形成を可能にする。
したがって、優先的には、多孔質材料は、前記組成物の全重量の百分率として、約１％の炭化ケイ素、６０％〜７０％のムライト、５％〜１５％のガラス、および１８％〜３０％のＰＭＭＡを含む組成物から作製され得る。
そのような組成では、本発明によるバーナーの多孔質材料は、約６０％の多孔率、および約９．５μｍの相互接続部を有する。
【００１２】
有利には、バーナーの前記スリーブは、１２〜１６ｍｍ、好ましくは約１４ｍｍの長さを有し得る。実施例に示されるように、１３ｍｍほどの短さであり得るスリーブ長を有する本発明によるバーナーを用いて、良好な性能品質を達成することが可能である。
【００１３】
本発明の主題はまた、可燃性液体を含有し、かつ前記液体に浸漬しているウィックを収容する触媒燃焼バーナーをその首部に収容するのに好適な触媒燃焼ボトルであり、前記ボトルが、前述したように本発明によるバーナーを装備することを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の特性および利点は、添付の図面を参照しながら、手引として、またいかなる限定もすることなく、下記の発明を実施するための形態からはっきりと明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるバーナーの例の断面を概略的に表す図である。
【図２】図１に示されたバーナーの斜視図である。
【図３】従来技術から既知のバーナーの例の断面図を概略的に表す図である。
【図４】一方では図１および図２に、他方では図３に表された燃焼バーナーのうちの１つを装備したボトルの概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
これら２つの図に共通の技術的特性は、関係する図においてそれぞれ同じ参照番号で示されている。
図１および図２は、それぞれ本発明によるバーナー１０の例を断面図および側面斜視図で概略的に示している。これら２つの図は、特に、本発明によるこのバーナーの例１０が、一方では下部１ａおよび上部１ｂを有する端部部品１と、他方では端部部品１の下部１ａの延在部に配置されたスリーブ７とを備えることを示す。
【００１７】
端部部品１に関してより詳細には、それは以下を備える：
・外径φ１の下部１ａおよび画定する直径φ２の第１の空洞２であって、主軸３に沿って延在するこの第１の空洞２が、可燃性組成物で端部部品１を浸漬することができるウィックを収容するように適合されている、外径φ１の下部１ａおよび画定する直径φ２の第１の空洞２、ならびに
・略円錐台形状の内面５ａを備え、かつ深さＰの第２の空洞６を画定する周側壁５、円筒形状で直径φ５の外面５ｂ、および円形状でその底部がわずかに円錐台形の上面５ｃを有する上部１ｂ。
【００１８】
内面５ａは、φ２よりも大きい直径φ３の下端６１およびφ３よりも大きい直径φ４の上端６２を有し、側壁５の上端６２は、大気と連通し、下端６１は、前記第１の空洞２と連通する。第１の空洞２および第２の空洞６は、接続される。内面５ａの下端６１は、空洞２と連通する直径φ３の座ぐり１８で終わっている。
【００１９】
本発明によるバーナーはまた、端部部品１の下部１ａをスリーブ７から分離する周囲肩部８を有し得る。
より詳細には、スリーブ（バレルとしても既知）７に関して、それは、端部部品１の下部１ａの延在部に配置される。それは、下部１ａの第１の空洞２を延在する第３の空洞２’を画定する。このスリーブは、端部部品１と同じ多孔質材料から構成される。
【００２０】
図３は、従来技術から既知のバーナー１０の例の断面図を概略的に表す。座ぐりに関する点を除いて、図３のバーナー１０は、図１および図２に示すものと実質的に同一である：図３のバーナーは、それを有さず、したがって内面５ａは、その２つの端部６１と６２との間で完全に円錐台形である。さらに、直径φ１、φ３、およびφ５も異なる。
【００２１】
図１〜３に表されたバーナーの触媒機能を試験するために、これらのバーナーは、図４に示された触媒燃焼ボトル２０の上に置かれた。そのようなボトル２０は、機能中に可燃性液体３０を含有する。バーナー１０（図１および図２に表される本発明によるバーナー、または図３に表される従来技術のバーナーのいずれか）は、（例えば、首部５０に置かれた金属シートを用いて）ボトルの首部５０に設置される。ウィック４０は、バーナー１０の第１の空洞２および第２の空洞２４の内側に収容され、この触媒燃焼ウィック４０は、液体３０に浸漬しているウィック（４０）を収容する。ボトル２０は、バーナー１０が嵌め込まれる首部５０を有する任意の形状のボトルであり得る。可燃性液体３０は、通常、アルコール、例えばイソプロピルアルコール、またはこの分野で効力のある法律と適合する任意の他の好適な可燃性液体である。特に、この可燃性は、その気化およびその触媒燃焼が不快な臭いを全く出さないようなものでなければならない。可燃性液体３０はまた、芳香材料および／または活性材料を含み得る。ウィック４０は、任意の既知のウィック、例えば綿からなるウィック、または鉱物材料からなるウィック、例えば鉱物繊維からなるウィックである。以下の実施例は、図面に関連して本発明を説明するが、その範囲を限定するものではない。
【００２２】
これらの実施例では、他に示さない限り、全ての百分率および部は、質量百分率として表される。
（実施例）
使用した多孔質材料の組成に含まれる化合物：
・熱伝導性化合物：炭化ケイ素、
・耐火性化合物：ムライト、
・結合剤：ガラス、
・細孔形成剤：ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）。
【００２３】
組成物：
実施例で使用したバーナーは、下記の表１に示す組成物Ｃ１およびＣ２から乾式プレス成形によって作製される。これらの組成物ごとに、セラミック構造体の多孔率および相互接続部のメジアン径を表１に示した。
【表１】
2020503489.tif 000003
【００２４】
使用バーナー：
・比較例の場合
○図３に表されるバーナー１Ｃのその上面５ｃは、触媒を装備し／含浸され、組成物Ｃ１から得られる多孔質材料から構成され、
○バーナー２Ｃは、バーナー１Ｃと同一であるが、触媒を全く含有せず（図３に表される）、組成物Ｃ１から得られた多孔質材料から構成される。
【００２５】
・本発明による実施例の場合：
○図１および図２に表されるバーナー１のその上面５ｃは、触媒を装備し／含浸され、組成物Ｃ２から得られる多孔質材料から構成され、
○バーナー２は、バーナー１と同一であるが、触媒を全く含有せず（図１および図２に表される）、組成物Ｃ２から得られた多孔質材料から構成される。
使用される触媒は、例えば、本出願人に属する欧州特許出願１０８４２６７号明細書に記載されているような触媒である：（ＩＵＰＡＣによって推奨される専門用語に従う）元素周期律表の第９族または第１０族に属する金属。
機能中、バーナーがその円形周辺部分５ｃ（図２に見える）に触媒を装備しているとき、この部分５ｃに達する可燃性液体の部分は、そこで触媒燃焼を受け、それはこの部分を高温に保つ。
【００２６】
使用ボトル：一方では図１および図２に示されるバーナー用の図４に示されるボトル、他方では図３に示されるもの。
【００２７】
使用ウィック：コットンウィック。
【００２８】
使用可燃性液体：イソプロピルアルコール。
【００２９】
試験および測定
１）多孔率（％）および相互接続部の直径Ｄ
バーナーを構成する多孔質材料の開放多孔率は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ａｕｔｏｐｏｒｅ  ＩＶ  ９５１０ブランドのポロシメーターの材料への水銀の侵入によって測定される。この測定は、約４１４ＭＰａの最大圧力で行われ、これは約０．００３５μｍの最小検出可能細孔径に対応する。
【００３０】
方法および動作プロトコル：
水銀圧入による多孔率の測定は、前記材料を液体中に浸漬することおよび圧力を静水圧的に高めることによる非反応性液体の多孔質材料中への浸透の原理に基づく。材料の大部
分と反応しない水銀は、その高い値の接触角のためにさらに理想的な液体であり、それは材料の大部分を湿潤しない。
この測定から、細孔サイズは、μｍの直径Ｄ（相互接続部直径）を基準にして決定され、次いで、浸透され、それはウォッシュバーンの式に従って印加圧力Ｐに反比例する：
【数１】
2020503489.tif 000004
γ：水銀の表面張力、
γ＝０．００４８５Ｎ／ｃｍ（４８５ダイン／ｃｍ）。
θ：水銀の接触角、θ＝１４０°
【００３１】
２）ボトル２０に設置されたバーナー１０の動作特性
機能中、ボトル２０内の可燃性液体３０は、毛管作用によってウィック４０内で上昇し、バーナーの多孔質材料の細孔に浸透し、それは予熱されたときにその触媒燃焼を確実にする。上述のバーナーを、実行される試験の文脈において、様々な機能モードについて試験する：
・空のときの機能：バーナーは、可燃性液体３０が完全に消費されるまで機能するように残される；
・再点火：バーナーは、所与の一定時間継続して使用され、その後定期的に消火され、数日間にわたって再加熱される。
これらの様々な試験が以下に提示され、スリーブ７の長さは、構成ごとに特定される。
【００３２】
（実施例１）
ウィックがスリーブによって把持されている間に取り付けられるバーナー２および２Ｃ（上部に触媒なし）の性能を比較する。
使用したバーナーの機能性能および物理化学的特性を、バーナー２の様々なタイプの多孔質材料およびスリーブ７の長さについて、下記の表２に示す。
【表２】
2020503489.tif 000005
本発明によるバーナーは、はるかに短いスリーブ長を有する従来技術から既知のバーナーのものと同等の機能性能を達成することを可能にする。
【００３３】
（実施例２）
ウィックが把持されることなくスリーブに直接取り付けられているバーナー２および２Ｃ（上部に触媒なし）の性能を比較する。
使用したバーナーの機能性能および物理化学的特性を、バーナーの様々なタイプの多孔質材料およびスリーブ７の長さについて、下記の表３に示す。
【表３】
2020503489.tif 000006
本発明によるバーナーは、はるかに長いスリーブ長を有する先行技術のバーナーとは対照的に、はるかに短いスリーブの長さで良好な機能性能を達成することを可能にする。
【００３４】
（実施例３）
ウィックがスリーブによって把持されている間に取り付けられるバーナー１および１Ｃ（上部に触媒を有する）の性能を比較する。
使用したバーナーの機能性能および物理化学的特性を、バーナーの様々なタイプの多孔質材料およびスリーブ７の長さについて、下記の表３に示す。
【表４】
2020503489.tif 000007
【００３５】
本発明によるバーナーは、はるかに短いスリーブ長を有する従来技術から既知のバーナーのものと同等の機能性能を達成することを可能にする。
【図１】
2020503489.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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