WO2007037408A1

WO2007037408A1 - 携帯式熱伝達装置

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Publication number: WO2007037408A1
Application number: PCT/JP2006/319530
Authority: WO
Inventors: Kenji Okayasu
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Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2007-04-05
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Description

明細書

携帯式熱伝達装置

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。し力しこれらのものは、身体の一部分しか暖まらな力つたり、暖カさのコント口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工ネルギ一によつ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。し力しこれらの装置は、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ぐ暖房に必要なエネルギーを十分な時間供給できな、面がめつに。

[0003] これらの問題を解決すベぐ 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。）し力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ぉ、てもつばら採用されて、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ユリ一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、複雑で大掛力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 9一 126423号公報

特許文献 3：特開 2001— 116265号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[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ょ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ユリ一管とを備え、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パネ式タイマ一を有し、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ユリ一管とを備え、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ボンプとからなり、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、始動時前記パ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、て、ガス流路中に設けられた安全弁と、始動時前記パ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パ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、燃焼器力の熱によって 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 lOcc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、し力も操作レバーで動力されるパネ式タイマ一を用いるか、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つている。

図において 1はガス供給装置で、 LPG供給源として LPGボンべ、ボンべ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ユリ一管を備え、ガスの噴出により外部力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、ディフユーザーを経て燃焼器に供給するようになっている。ディフユ一ザ一 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 V、材質で作られて、て、この例にぉ、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 lOcc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、て、熱エネルギ一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。また熱交翻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ょ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力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、て水を外部に排出するようになって!/、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つているが、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 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に入る力上述した循環回路 10が通常数メートルに達し、し力も大部分の材質がプラスチックなどである場合、外部力も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!ヽ混合比であると、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、十分温度が高くなつ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 1 4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 及びパネ式タイマー 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。そしてパネ式タイマー 1 6が押し下げられ、パネが縮むか伸ばされる力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のパネの力で操作レバー 13は元の位置に戻る。し力し混合比調整機構 2の空気弁に繋がっている機械式リンク機構 14は、パネ式タイマ一 16のために動かない。このパネ式タイマー 16は、オイルや空気の粘性を利用したもので、縮むか伸びる力したパ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力も混合気調整機構 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力 Sできることとなる。パネ式タイマー 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〖こ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、たパネ式タイマー 16がな、代わりに混合比調整用の温度センサー 18を用ヽて、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つている。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、で第 2実施例の作動機構にっ、て説明すると、集熱容器 5の温度が低、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。こうして着火力も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 1 3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実施例をより具体ィ匕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ボンべ 30、ボンべ着脱装置 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で繋がつて!、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、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とベンチユリ一管 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ユーザー 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マイク口メートル程度で、ノズルに加わる圧力は 2. 9 X 10Pa〜19. 6 X 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、し数枚重ねて用いることが好ま、が、さらに金属にセラミクスコ一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ヤビティ 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つている力泡よけプレート 49で気泡が排出管 50に入らないようになつている。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、図左下方位置力も熱交へ流入する。ここでは排気により、液体の温度はさらに上昇し、この後に熱駆動ボンプ 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パネ 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 5 7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つている。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に示された力ゥンタースプリング 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 6 3の上部に取り付けられて、る弓 I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、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。

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!/ヽる。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、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。上述したベンチユリ一管 37とディフユーザー 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）をより具体ィ匕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、た状態を示して、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をベンチユリ一管 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 7 5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 7 1力もガスがディフユーザー 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、る力否かは確認しにく、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の間に設置される力特にガスノズル 36に近い箇所に設置されるのが好ましぐそしてスプリング 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力もなる。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つている。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力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。ノィメタルの各々は、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を弁座に向力つ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もパネ 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がパネ 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力つ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！/ヽる。

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 8 4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を弁座に向力つ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ち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、て、そのボンべ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ぐ LPGの温度より 20°C〜30°C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が気ィ匕器本体 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°C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°C高い分高くなつており、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があた力も第 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、カ^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力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力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。すなわち弁チユリ一管 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、パネ 1 13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。パネ 113の反発力は、圧電素子内部のパネ（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に内蔵されたパネが縮み、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パネとパネ 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ィ匕を受けにくくなり、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ぐ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はディフユーザー内の混合気が漏れな、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、ようにするためのものである。

図面の簡単な説明

[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

1 ガス供給装置

2 混合比調整装置

3 ディフユーザー

4、 39 燃焼器

5、 38 集熱容器

6、 46 熱駆動ポンプ、 54 シールド容器

、 42、 52 熱交換器

、 52 循環回路

熱負荷

、 48 泡取りタンク

、 56 操作レバー

、 48 圧電素子

バネ式タイマー、 111 放電用電極

混合気調整用温度センサセンサー駆動リンク

LPGボンべ

ボンべ着脱装置圧力レギュレーター、 73 ガスノズル

ベンチユリ一管点火プラグ

多孔性固体輻射変換体プッシュロッド才ィノレダンノー吸気孔

排気孔

、 76 板状バイメタル

副ノズル

、 88 弁体

、 101 Oリング

安全装置

、 98 円盤状バイメタル気化器本体ボール弁

Claims

請求の範囲

[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ユリ一管とを備え、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力ゝされるパ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。

[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ユリ一管とを備え、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。

[3] ガス流路中に設けられた安全弁と、始動時前記パ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。

[4] ガス流路中に設けられた安全弁と、始動時前記パ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。

[5] 圧電式着火機構及び Z又はパ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

[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、燃焼器力の熱によって 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。

[7] 燃焼器における燃焼室の容積が lOcc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。

[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。

[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力放電して点火し、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、し請求項 8記載の携帯式熱伝達装置。

[10] 点火電極を燃焼室内の火炎面より混合気上流側力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。