專利名稱：用于氣體打火機與類似裝置的流率調整機構與用于其內的微泡聚合物過濾裝置的制造方法
技術領域：
本發明涉及用于瓦斯香煙打火機、火炬、燃燒器、卷發器及其它類似裝置的燃料流率調整機構，及生產用于其中以保證通過燃燒器的氣體燃料具有所要求的恒定流率的微泡(microcell)聚合物過濾裝置之方法。
在為使用諸如正丁烷、異丁烷及丙烷的液化石油氣體的打火機及其它用具提供可靠的和安全的氣體通路所作的努力中，對用于這些用具里的、能夠恒定地調整氣態燃料的流率的材料與新型機構的發掘與設計方面，下了相當的工夫。兩項現有技術結構將在下面詳細討論。
本發明的目的在于提供恒定流率的預定量氣態燃料通過打火機及其它發出火焰的裝置的噴嘴或燃燒器閥，因而消除對人工操作燃料流率調整構件的需要。
片狀的微泡聚合物在特定條件下通過熱壓縮而變形，隨后加工成盤狀過濾器以裝入打火機或其它裝置的燃燒器閥機構內。微泡聚合物經過熱壓縮就形成獨立的空氣氣泡，這些獨立的空氣氣泡封閉了一些原來由連續的、相互連通的空氣氣泡形成的、瓦斯可通過的通路。在打火機或其它用具工作過程中，溫度上升使先前形成的獨立空氣氣泡膨脹，壓縮燃料通過的、相互連通的連續空氣氣泡，因此自動地降低流過之燃料流率。
圖1是說明丙烷、異丁烷及正丁烷的溫度與壓力的關系曲線圖;
圖2是說明在使用現有技術過濾裝置的打火機內的溫度與火焰高度的關系曲線圖;
圖3是設有現有技術流率控制過濾裝置的燃燒器閥結構的剖視圖;
圖4是另一現有技術燃燒器閥結構的剖視圖，表征一個微孔薄膜，特別是分子定向之烯烴、例如聚丙烯或聚乙烯制成的薄膜;
圖5是現有技術微孔過濾裝置及其覆蓋多孔片之剖視圖;
圖6是說明從微泡聚合物的片卷制造本發明的過濾裝置之方法步驟的示意圖;
圖7是在熱壓縮前的微泡聚合物過濾裝置的一個部份的放大剖視圖;
圖8是微泡聚合物過濾裝置在熱壓縮后的放大剖視圖，示出獨立空氣氣泡結構的改變，特別示出形成氣態燃料可通過的通路的連續的、相互連通的氣泡的數目已下降;
圖9是一個表征本發明的微泡聚合物過濾裝置的燃燒器閥結構的剖視圖;
圖10是本發明的燃燒器閥結構的支承微泡聚合物過濾裝置的那部份的剖視圖，示意地示出通過連續的、相互連通的氣泡的燃料通路;
圖11是微泡聚合物過濾裝置的透視圖，示出燃料通過的徑向向內通路;
圖12是標繪出在不同溫度下改變熱壓縮步驟的時間對火焰高度的影響的曲線圖;
圖13是標繪出現有技術的與本發明的流率調整機構在不同溫度下之火焰高度的曲線圖;
圖14是用氣體加熱的卷發器的一個部份的剖視圖，這部份包括了本發明的表征微泡聚合物過濾裝置的流率調整構件;
圖15是放大倍數為45比1的微泡聚合物材料的照片圖;
圖16是放大倍數為200比1的微泡聚合物材料的照片圖;
圖17是放大倍數為500比1的微泡聚合物材料的照片圖;
圖18是放大倍數為40比1的熱壓縮微泡聚合物材料的照片圖;及圖19是放大倍數為200比1的熱壓縮微泡聚合物材料的照片圖。
圖1及圖2分別是說明氣體壓力與溫度之間，及火焰高度與溫度之間的關系曲線。從提供丙烷、異丁烷及正丁烷的曲線的圖1明顯可見，瓦斯壓力隨著打火機內的溫度升高而提高。圖2說明在使用現有技術過濾裝置的打火機內的溫度與火焰高度的關系。從以上所述，明顯可見，當燃料的溫度升高時，必須控制火焰的長度以保證可靠性及安全性。
圖3示出現有技術的典型燃燒器閥機構。在此現有技術的閥結構中，液化瓦斯從儲器10內向上流通過多孔聚乙烯“燈芯”12并在其上端氣化。氣態燃料隨著通過靠置在釘狀支持座16上的盤狀過濾裝置14。打火機或其它裝置上設置有一個操作手柄，當使用者促動手柄時，噴嘴18抗著彈簧力向上移動，使密封墊22與支座24脫離接合，讓氣化燃料通過孔口26進入噴嘴18。可用一個未示出的調節手柄來轉動外部可動的閥構件20以增大或減小施加在過濾裝置14上的壓力以控制通過噴嘴18的氣體量。按此方式，火焰高度可通過壓縮及松弛過濾裝置14而由人工控制。
圖4至5示出另一現有技術的氣體流率調整機構。在這種現有技術結構中，采用了例如美國專利4，478，570公開的微孔薄膜26。更具體地說，在美國專利4，478，570詳細確定規格的微孔薄膜26由分子定向之烯烴、特別是聚丙烯或聚乙烯構成，并且具有在圖5中以標號30示意地表示的、半徑在20至500埃范圍內的小孔。薄膜26之下面與打火機或火炬之儲器28直接接通。如圖5所見，薄膜26之上面跟非織造的墊片或布32進行疊合或封合。
如圖4所見，可動的噴嘴構件33設有在正常情況下通過彈簧36推壓至其關閉位置靠在支座38上的密封墊34。因此，當閥構件33被提起時，密封墊34從支座38上移離，瓦斯進入通道40，通過噴嘴構件33的頂部向外流動。
在理解了上述內容的基礎上，本發明將進行描述如下。
本發明之過濾裝置的材料為由醚型聚氨酯制成的、具有直徑為10至300μm的泡(氣泡)及密度為0.1至0.6g/cm3的發泡過濾裝置形式的微泡聚合物。這種微泡聚合物片狀材料以例如按照日本專利938，508(公告第53(1978)-8735號)公告的內容來制備。
圖6示意地示出從諸如“Poron H-48”的微泡聚合物材料的片卷片44制備過濾裝置的方法。首先，將片卷切成所需尺寸的坯段。然后，每段46通過在約180℃的溫度下沿垂直方向熱壓縮約五分鐘使之變形。這道熱壓縮工序將過濾裝置材料46的厚度降低到實現本發明的目的所需的程度，這將在下面討論。每段過濾裝置材料46的厚度可以例如從約2.0mm降低到1.5mm。經過熱壓縮的過濾裝置段46隨后切成坯段47，最后沖成隨后裝入打火機或其它裝置的閥機構內的過濾裝置元件50。工廠設定的最初火焰高度可通過在裝配時轉動螺旋構件58(圖9)來調節。
圖7至8示出在熱壓縮之前及之后的微泡聚合物段46。這些圖示式的圖形僅屬示意，并且設計成便于簡化對在熱壓縮時實現的空氣氣泡結構的改變的理解。
如圖7所見，微泡聚合物片狀段46具有基本上不透過氣體的熔融的上層與下層48與49。一排排連續的、相互連通的空氣氣泡52、54及56形成氣態燃料可通過的通路。
在熱壓縮步驟后，各種空氣氣泡之構形改變了，如圖8所示。詳細地說，熱壓縮工序將空氣氣泡54重新排列，重新形成以標號54′示出的獨立的或不連通之空氣氣泡。結果是降低相互連通的、連續空氣氣泡52、56的數目，從而降低能夠通過的燃料量。
圖9-11示出在其內使用本發明的微泡聚合物過濾裝置50之燃燒器閥。燃燒器閥本身的結構及工作非常類似于圖3所示的燃燒器，并且含有一個在其內裝有一個在正常情況下通過彈簧62推壓至封閉位置的可動噴嘴構件66的帶螺紋的構件58。可動噴嘴構件66設有中央通路64。密封墊68在正常情況下通過彈簧62的作用向下推壓與閥座構件60之閥支座70接合。微泡聚合物過濾裝置50放置在支持構件72上。
當噴嘴66在工作時被提起時，密封墊68向上移離閥支座70，液化瓦斯隨著向上流動通過“燈芯”74并隨著在其上端氣化。氣態燃料沿內壁76向上流動并轉向徑向朝內、水平地通過過濾裝置50，如圖10至11所示。瓦斯不能進出過濾裝置50的上下表面48、49，因為這些表面都是熔融的、從而基本上是不可滲透的。氣態燃料隨著沿中央通路64向上流動并通過噴嘴66之頂端流出。
圖10示出氣態燃料通過過濾裝置50內的各種氣泡構形52、56的通路。盡管氣泡構造僅為示意性，但是，明顯可見，氣態燃料徑向向內通過相互連通的連續空氣氣泡52及56并隨后向上通入在噴嘴66內的通路64。當過濾裝置50的溫度升高時，封在獨立空氣氣泡54′內的氣體膨脹，使獨立空氣氣泡54′膨脹并壓迫連續的氣泡52及56，從而降低氣泡52及56的尺寸，因此降低了可通過其中的瓦斯量。
圖15至19是示出微泡聚合物及氣泡構造的放大的照片圖。提供這些照片是因為很難畫出這些氣泡的構造，前面已提到過各種附圖僅是示意性的。
從以上所述，明顯可見氣體穿透量決定于連續的及獨立的氣泡52、56及54′之相對體積比例。這個現象并未出現于常規的發泡氨基甲酸乙酯的過濾裝置中，在這些常規過濾裝置中，薄壁將氣泡構造分離開，而熱壓縮則因而不產生連續的及獨立的(非連續)的空氣氣泡構造的組合。
用本發明的特征為合適地安排獨立空氣氣泡和相互連通的連續空氣氣泡的微泡聚合物過濾裝置50，就可以“自動地”控制火焰之高度。這種氣態燃料流的自動控制通過在溫度升高時壓縮瓦斯流動通路來實現。這個現象消除了在溫度升高時要用一個分立的、人工操作的機構來降低火焰高度的需要。
連續空氣氣泡52、56(瓦斯流通其中)與獨立空氣氣泡54′的數目及大小的比例可在熱壓縮步驟中(圖6)通過選擇加熱溫度與/或壓縮時間來改變。通過改變壓縮時間與/或溫度，相互連通的連續空氣氣泡52、56的數目可按需要來增減。當相互連通的連續空氣氣泡52、56的數目與/或大小通過增加獨立空氣氣泡54′的數目與/或大小而降低時，可使火焰的高度按預定的溫度變化來降低，如圖12的曲線圖所示，這曲線圖示出分別標繪在180℃的溫度下熱壓5、10、15與20分鐘的微泡聚合物過濾裝置的火焰長度對溫度的特性曲線。因此，熱壓步驟可以產生用于很多種不同條件的過濾裝置。
在圖13的曲線圖中示出在不同溫度下的火焰高度，實線對應于聯系圖3討論的型式的瓦斯打火機，虛線對應于使用聯系圖4至5討論的微孔過濾裝置的瓦斯打火，粗實線對應于設有本發明的微泡聚合物過濾裝置的瓦斯打火機。在編制這些數據時，將火焰的長度調節到在20℃的溫度下為25mm。即，用以獲得圖13的數據的打火機是從許多打火機中選出的，只有能夠調節到在20℃的溫度下提供25mm之火焰長度的打火機才被選上。然后進行重復試驗以獲得溫度與火焰長度的關系曲線。明顯可見，在本發明的瓦斯打火機中，在溫度升高時，瓦斯通路由于過濾裝置內的獨立空氣氣泡的膨脹而受到充份的阻扼，從而有效地控制火焰高度。
如先前所指出，以微泡聚合物過濾裝置為特征的瓦斯流率調整機構可以用于瓦斯香煙打火機以外的裝置。圖14示出一個由燃燒丁烷供熱的卷發裝置。瓦斯罐74設有釘狀支持座76，微泡聚合物過濾裝置50裝在此支持座上。“燈芯”78裝在夾持件80內并伸展進入瓦斯罐的儲器內。噴嘴塞84從過濾裝置50向上伸展并帶著0環86裝在瓦斯罐74內。閥體88從噴嘴塞84向上伸展并裝有一個在正常情況下被彈簧向上頂推的噴嘴90。
卷發器的蓋子92可滑動地裝套在瓦斯罐74上并且夾持器94貼靠著瓦斯罐74的頂部。調整器96及噴嘴推栓98從卷發器向下伸展。很明顯，當卷發器使用者使噴嘴推栓98壓下時，0環100即離開密封位置，使燃料通過過濾裝置50向上流通。
權利要求
1.一種用于具有燃料儲器、排放出氣體之噴嘴、和連接儲器與噴嘴的通路的瓦斯射出裝置的流率調整機構，其特征在于這種流率調整機構在通路內包含有微泡聚合物過濾裝置，這種微泡聚合物過濾裝置具有燃料流過其中的相互連通的連續氣泡和隨溫度升高而膨脹、壓縮相互連通的連續氣泡并從而限制通過其中的燃料流率的獨立空氣氣泡。
2.按權利要求1所述的流率調整機構，其特征在于微泡聚合物過濾裝置是具有熔融的、因而基本上是不滲透的上下表面的盤狀體。
3.按權利要求2所述的流率調整機構，其特征在于所述的連續氣泡排列在所述上下表面之間。
4.按權利要求2所述的流率調整機構，其特征在于所述微泡聚合物過濾裝置是具有直徑為10至300μm的泡的醚型氨基甲酸乙酯。
5.按權利要求4所述的流率調整機構，其特征在于所述微泡聚合物過濾裝置的密度為0.1至0.6g/cm3。
6.按權利要求4所述的流率調整機構，其特征在于所述微泡聚合物過濾裝置是具有熔融的、因而基本上是不滲透的上下表面的盤狀體。
7.按權利要求1所述的流率調整機構，其特征在于獨立空氣氣泡通過熱壓縮產生。
8.按權利要求1所述的流率調整機構，其特征在于燃料通過的相互連通的連續氣泡群基本上垂直于連接儲器與噴嘴的通路來設置。
9.一種從具有熔融的上下表面以及在其間形成有連續空氣氣泡的微泡聚合物材料片材制造使用于燃料流率調整機構的過濾裝置的方法，其特征在于包含以下步驟將所述片材在預定溫度下沿厚度方向熱壓一個預定時間以重新排列一些空氣氣泡、將這些空氣氣泡重定形成獨立的、互不連通的空氣氣泡;和從經熱壓之片材沖出所需形狀的過濾裝置元件。
10.按權利要求9所述之方法，還包含對不同批的微泡聚合物材料，改變熱壓步驟的溫度與/或時間以改變要重定形成獨立的、互不連通的空氣氣泡的相互連通的連續空氣氣泡的數目，以產生所需的不同的火焰長度-溫度特性。
11.一種燃燒器閥，包含設有閥座、可活動地裝在閥構件內并含有傳送燃料的通路的活動噴嘴的閥構件和一個閥座、在正常情況下促使密封墊跟閥座接合的裝置，其特征在于還含有具有燃料可通過其中的第一組連續氣泡及第二組獨立空氣氣泡的微泡聚合物過濾裝置，過濾裝置的上下部份被熔融成基本上不滲透，和從閥向下伸展并與通過過濾裝置的通路連通的“燈芯”。
12.按權利要求11所述的燃燒器閥，其特征在于微泡聚合物過濾裝置是醚型泡沫氨基甲酸乙酯。
13.按權利要求11所述的燃燒器閥，其特征在于微泡聚合物過濾裝置是盤狀體。
14.一種用具，包含有氣體射出裝置、燃料儲器、排出氣體之噴嘴、和連接儲器與噴嘴的通路，其特征在于在通路內還含有微泡聚合物過濾裝置，這種微泡聚合物過濾裝置具有燃料通過其中的相互連通的連續氣泡和隨溫度升高而膨脹、壓縮相互連通的連續氣泡并從而限制通過其中的燃料流率的獨立空氣氣泡。
15.按權利要求14所述的用具，其特征在于微泡聚合物過濾裝置是具有熔融的、因而基本上是不滲透的上下表面的盤狀體。
全文摘要
一種用于瓦斯射出裝置的流率調整機構，其特征在于含有一種微泡聚合物過濾裝置，這種過濾裝置具有燃料在其中流通的相互連通的連續氣泡和隨溫度升高而膨脹、壓縮相互連通的連續氣泡從而限制通過其中的燃料流率的獨立空氣氣泡。
文檔編號F23K5/00GK1057713SQ9110433
公開日1992年1月8日 申請日期1991年6月19日 優先權日1990年6月20日
發明者三舩英雄, 關正人, 四家力 申請人:株式會社東海