JP4653451B2 - 放電電圧発生用圧電機構 - Google Patents

Description

この発明は、ガスライターなどに使用する放電電圧発生用圧電機構に関し、特に外部からの砂、粉塵などの作動機構内への侵入を防いで、頻回に操作しても着火を確実に行い得る圧電機構に関する。

従来のガスライターなどに使用する放電電圧発生用圧電機構は、下記特許文献などに開示されているように、ハンマーが圧電素子を叩いて高圧パルスを発生させる際に、一方向に押圧力を加えるだけで、スプリングの圧縮・圧縮の解除・伸長を行って、スプリングの圧縮を解除したときにハンマーにより圧電素子を叩いて高圧パルスを発生させる一連の動作を行うためにカム機構を用いている。

この圧電機構には、ハンマーが動く内箱の両側部にカム穴となる開口部が設けられており、この開口部をハンマーと連動するハンマーピンがカム穴の縁に沿って動き、同時に、ハンマーピンが外箱に設けたＬ字のカム溝に沿っても動く。これらの動きを組み合せることにより、一方向に押圧力を加えるだけで圧電素子を叩いて高圧パルスを発生させて着火を行うことができる。
実公昭６２−１８８４６号公報 特開平５−６６０１４号公報

しかし、従来の圧電機構においては、内箱にあけられたカム穴などの可動部分が露出しており、このような圧電機構を組み込んだライター本体に砂、粉塵などが侵入して、砂、粉塵などが可動部分の隙間に入り込むと、可動部分が正常に動作せず、操作が重くなったり発生電圧が低下するなどの障害を生じることがあった。

そこで、この発明は、圧電機構内への砂、粉塵などの侵入を防ぎ、頻回に操作しても着火を確実に行うことができるガスライターなどに使用する放電電圧発生用圧電機構を提供するために考えられたものである。

この発明の放電電圧発生用圧電機構は、受け金、圧電素子および当て金を軸線方向に収容し、軸線方向のカム溝を形成した外箱アッセンブリと、圧電素子を叩くハンマーおよびハンマースプリングを収容し、カム穴を形成した内箱アッセンブリと、上記内箱アッセンブリに対する上記外箱アッセンブリの可動範囲を制限するジョイントケース・アッセンブリとを具備し、上記ハンマーに挿し込んだハンマーピンとカム溝およびカム穴によって、一方向の押圧力を加えることにより、ハンマースプリングの圧縮・圧縮の解除・伸長を行って、ハンマースプリングの圧縮を解除したときにハンマーにより圧電素子を叩いて高圧パルスを発生させる一連の動作を行うための作動機構を有し、この作動機構をジョイントケース・アッセンブリによって遮蔽したことを特徴とする。

この発明の放電電圧発生用圧電機構は、着火操作による一連の動作中の何れの状態においても、内箱アッセンブリのハンマー、ハンマースプリング、ハンマーピン、カム穴および戻しスプリングなどの可動部分が、側面に開口部を有しないジョイントケースによって完全に覆われているので、砂などの粉塵が入り込むことがなく、ハンマースプリングや戻しスプリングもジョイントケース内に収まっているので腐蝕することもない。

また、外箱アッセンブリの円筒部を完全に押し込んだ状態でも、外箱アッセンブリの箱形部の下面とジョイントケースの頂面との間に間隙を形成しておくことにより、ライター内に砂や粉塵が入ってこの間隙に挟まっても間隙Ｓが広いので、外箱アッセンブリを押し下げる動作を妨げられることはない。したがって、使用環境に関係なく長期間使用しても動作が不具合になることはない。

この発明のジョイントケースを設けた放電電圧発生用圧電機構は、従来の圧電機構に比べて外形寸法を大きくすることがないので、設計を変更することなく既存のガスライターなどに、そのまま組み込むことができる。

図１は、この発明の圧電機構の完成した状態を示す斜視図であって、図１（ａ）は停止状態を示し、図１（ｂ）は作動状態を示しており、図２は組立図であり、図３は組立過程を示す縦断面図である。

この発明による圧電機構は、着火用の高電圧パルスを発生する圧電素子71が外箱１に組み込まれた外箱アッセンブリＡと、ハンマー75が組み込まれた内箱アッセンブリＢと、外箱アッセンブリＡおよび内箱アッセンブリＢを結合して、ハンマーピンおよびカムなどの可動部分を覆うとともに、内箱アッセンブリＢに対する外箱アッセンブリＡの可動範囲を制限するジョイントケース６とにより構成される。

外箱１、内箱５およびジョイントケース６は、強靱で耐摩耗性を有するポリアセタールなどのプラスティックで成型されている。

図２および図３に示すように、外箱１は、一体成型された上側の箱形部10と下側の円筒部20とにより形成される。外箱１の箱形部10には、頂部にあけられた円形の挿入穴13と、正面に開口した受け金保持部12と、ローレット111および下端に段部112の付いた保持穴11が形成されている。この保持穴11の直径は、圧電素子71および当て金72の直径とほぼ同じである。箱形部10と一体成型された下側の円筒部20の側部に、レバー押し８の突起81（図２および図３参照）が挿し込まれる貫通穴24があけられている。

外箱１の下側の円筒部20は、箱形部10と一体成型されたもので、その内周面に内箱５の突条55が摺動する２条の縦溝21と、ハンマーピン77が摺動するＬ字形のカム溝３とがそれぞれ点対称的に形成され、縦溝21の下端に内箱５の係合突起56が出入りする切欠き22が点対称的に形成されている。

さらに、円筒部20の側部に、レバー押し８の突起81が挿し込まれる貫通穴24があけられており、円筒部20の外周面の下部に２つの突起23が点対称的に形成されている。なお、これらの詳細については圧電機構全体の組立工程および動作とともに説明する。

図２および図３に示すように、当て金72は、円柱部721と半球部722で形成され、半球部722の直径は円柱部721の直径より小さくて段部が形成されており、圧電素子71は円柱形である。

外箱１の頂部の挿入穴13から当て金72を挿入して、保持穴11の段部112によって当て金72の段部を保持させて、その上に圧電素子71を挿入してローレット部111で保持させる。保持穴13の段部で保持された当て金72は、その先端の半球部722が、箱形部10の段部112より円筒部20の中に突出している。

受け金保持部12の底面から上向きにはみ出た圧電素子71の頂部の上に、衝撃を受け止める受け金73を側方から嵌め込むと、受け金73の側面は受け金保持部12から外に露出している。そして、受け金73の頂面と受け金保持部12との隙間に、板バネよりなる加圧スぺーサー74を側方から挿し込んで固定する。

そして、受け金保持部12に続く窪み14にエポキシ樹脂の接着剤16を流し込むと、接着剤16は受け金73の下面の空間および周囲の隙間を満たし、ローレット111と圧電素子71との隙間にも流れ込んで、空気を押し出しながら余剰の接着剤が他の窪み15に浮上したのち硬化する。

このように、ローレット111と圧電素子71との隙間に、気泡を生じないように接着剤を充満させて硬化させると、圧電素子71の両端に発生する高圧パルスを漏電させることはないのである。そして、外箱アッセンブリＡに対する押下力をガス噴出ノズルのレバーに伝えてレバーを開くレバー押し８を箱形部10に取り付けると、外箱アッセンブリＡが完成する。

このように、レバー押し８を箱形部10に取り付けたとき、レバー押し８の突起81が円筒部20の側部にあけた貫通穴24を経て円筒部20の中に突出するので、戻しスプリング79を介して圧電素子71の下側と導通させてガス噴出ノズルに通電することができる。

図２および図３に示すように、内箱５は、上側の円筒部51と、下側の箱形部53と、円筒部51と箱形部53の間に設けた四角形のフランジ部52とを一体成型したものである。そして、円筒部51および箱形部53を軸方向に貫通した穴があけられており、この穴の下端部には、ハンマースプリング78の下端を保持する段部54が形成されている。

円筒部51の外周には、外箱１の円筒部20の内周面に形成された縦溝21を摺動させる２つの突条55が点対称的に形成され、各突条55の下端近傍に係合突起56が形成されており、この係合突起56は、ジョイントケース６の係合突起64と係合するものである。さらに、円筒部51には、ハンマーピン77が摺動する２つのカム穴４が点対称的にあけられている。これら２つのカム穴４は、２つの突条55の間にあけられている。

図４の縦断面図に示すように、カム穴４は、五角形状の穴であって、軸線と平行な長辺41と、軸線と鈍角で交叉する短辺42と、軸線と平行な短辺43および軸線に鋭角で傾斜する斜辺44を有する「く」字形の辺と、軸線と直交する短辺45とにより囲まれている。

図２の組立図に示すように、ハンマー75は、短くて直径が小さい下側の円柱部752と、長くて直径が大きい上側の円柱部751からなり、上下の円柱部751、752の境界に段部が成形されている。

上側の円柱部751はハンマー75の主要部をなし、その直径は、内箱５の穴を滑動し得る太さである。ハンマー75の下側の細い円柱部752は、ハンマースプリング78の中に挿し込まれるので、ハンマースプリング78の内径とほぼ同じである。太い円柱部721の段部の近傍には、円柱部721を貫通するピン穴76があけられている。

内箱５の穴にハンマースプリング78を挿し込んで、穴の下端の段部54で保持させ、ハンマースプリング78の上にハンマー75の細い円柱部752を挿し込んで、ハンマースプリング78の弾力に抗してハンマー75を押し下げる。

そして、ハンマー75のピン穴76がカム穴４に達すると、図２に示すように、このピン穴76にハンマーピン77を側方から挿し込む。そして、ハンマー75の押下力を解除すると、図２および図３に示す内箱アッセンブリＢが完成する。

ハンマーピン77は、カム穴４の中を自由に回動および昇降が可能であるが、ハンマーピン77は、ハンマースプリング78の弾力によって、カム穴４の軸線と鈍角で交叉する短辺42と軸線に平行な短辺43とが鋭角で交叉する隅部の停止位置に押し付けられている。

次に、ジョイントケース６を図５に基づいて説明する。図５（ａ）の平面図、図５（ｂ）の底面図、平面図（ａ）における線Ａ−Ａで切断した図５（ｃ）の縦断面図、平面図（ａ）における線Ｂ−Ｂで切断した図５（ｄ）の縦断面図に示すように、ジョイントケース６は、外箱１の円筒部20が挿通される丸穴67と、外箱１の円筒部20に設けた２つの係合突起23が摺動する２条の縦溝61が角部に点対称的に形成されており、この２条の縦溝61の上端部には、縦溝61を塞ぐようにストッパー62が形成されている。このストッパー62は、外箱１の円筒部20に設けた係合突起23と係合して、外箱１の可動範囲の上限を制限するものである。

図５（ｂ）の底面図に示すように、ジョイントケース６の丸穴67の下端部近傍に内箱５のフランジ部52が、下から当接するストッパー63が形成され、さらに、内箱５の係合突起56と咬み合う係合突起64が形成されている。なお、図２および図３に示す符号66は、外箱アッセンブリＡを押し下げたときに、レバー押し８の突起81を囲む段部が入る窪みである。

次に、外箱アッセンブリＡと、内箱アッセンブリＢと、ジョイントケース６とにより、圧電機構を組をみ立てるを工程を説明する。

図２および図３に示すように、内箱アッセンブリＢにジョイントケース６を嵌め込む。この嵌め込みに際して、ジョイントケース６の係合突起64と内箱アッセンブリＢの係合突起56との角度を合わせて嵌め込むと、図３に示すように、内箱アッセンブリＢのフランジ部40が、ジョイントケース６のストッパー63に当接すると同時に、ジョイントケース６の係合突起64と内箱アッセンブリＢの係合突起56が係合して、内箱アッセンブリＢとジョイントケース６が結合されてジョイントケース・アッセンブリＣが完成する。

次に、図２および図３に示すように、ジョイントケース・アッセンブリＣの丸穴67に、ハンマー75の外径より大きい内径の戻しスプリング79を挿入したのち、外箱アッセンブリＡの円筒部20を戻しスプリング79の弾力に抗しながらジョイントケース・アッセンブリＣに押し込む。

押し込む際に、外箱１の円筒部20の内周面に形成された縦溝21に、内箱アッセンブリＢの円筒部51の外周に形成された突条55を摺動させながら押し込む。このとき、外箱１の円筒部20の外側に設けた突起23が、ジョイントケース６を変形させながら縦溝61のストッパー62を超えてジョイントケース６の中に入る。

このように突起23によってジョイントケース６を変形させながら外箱１の円筒部20をジョイントケース６の中に押し込むと、外箱１の円筒部20とジョイントケース・アッセンブリＣの丸穴67との間には隙間を生じないので、砂、粉塵などが侵入することはないのである。そして、いったんジョイントケース６に入った案内突起23は、ストッパー62を超えて抜け出すことことはできない。

外箱１の円筒部20の内周面に２つのＬ字形のカム溝３が点対称的に形成されているので、内箱５のカム穴４から両側に突出したハンマーピン77の先端が、カム溝３の軸方向と交叉した面32の端部に位置するように配置されている。

次に、このようにして組み立てられた圧電機構の動作を、図６に基づいて説明する。

図６（ａ）に示す停止状態から、ハンマースプリング78の弾力に抗して外箱アッセンブリＡを押し下げると、図６（ｂ）に示すように、外箱アッセンブリＡのＬ字形のカム溝３の軸方向と交叉した面32によって、内箱アッセンブリＢのハンマーピン77は、ハンマー75とともに押し下げられる。このとき、カム溝３の軸方向と交叉した面32は、軸方向と直交する面より僅かに傾斜しているので、ハンマーピン77は、垂直な溝31に落ち込むことなく、カム穴４の垂直な短辺43に沿って降下する。

内箱アッセンブリＢのハンマーピン77が、カム穴４の斜辺44まで到達すると、図６（ｃ）に示すように、ハンマーピン77は、カム穴４の斜辺44およびＬ字形のカム溝３の軸方向と交叉した面32に沿って回動する。

内箱アッセンブリＢのハンマーピン77が、さらに回動してＬ字形のカム溝３の垂直な溝31まで到達すると、図６（ｄ）に示すように、ハンマースプリング78の弾力により、ハンマーピン77が垂直な溝31に沿ってに上昇し、同時にハンマー75も上昇して外箱アッセンブリＡの当て金72を叩く。この当て金72に対する衝撃力が圧電素子71に伝わって、圧電素子71より高圧パルスを発生するので噴出するガスに着火することができる。

なお、外箱アッセンブリＡの円筒部20を完全に押し込んだ状態でも、図１（ｂ）に示すように、外箱アッセンブリＡの箱形部10の下面とジョイントケース６の頂面との間に間隙Ｓを形成するように、円筒部20の長さが設定されている。このように箱形部10の下面とジョイントケース６の頂面との間に間隙Ｓを形成しておくと、ライター内に砂や粉塵が入ってこの間隙Ｓに挟まっても間隙Ｓが広いので、外箱アッセンブリＡを押し下げる動作を妨げられることはない。

着火ののち、外箱アッセンブリＡの押下力を解除すると、図６（ｅ）に示すように、外箱アッセンブリＡは、戻しスプリング79の弾力により押し戻されるので、ハンマーピン77は回動することなくＬ字形のカム溝３が上昇する。

そして、図６（ｆ）に示すように、Ｌ字形のカム溝３の軸方向と交叉した面32がハンマーピン77まで上昇すると、図６（ｇ）に示すように、ハンマーピン77は、ハンマースプリング78の弾力によりカム穴４の緩やかな短い斜辺42に沿って回動し、カム穴４の鋭角の隅部の停止位置に戻って一連の動作が終了する。

このように、外箱アッセンブリＡの押下力を解除したとき、外箱１の突起23がジョイントケース６のストッパー62の内側に当接して、外箱アッセンブリＡの円筒部20がジョイントケース６から抜け出すことはないのである。

以上で、外箱アッセンブリＡを上に、内箱アッセンブリＢを下に配置した実施形態について説明したが、内箱アッセンブリＢを上に、外箱アッセンブリＡを下に配置して使用してもよいのである。また、レバー押し８を取り付けることなく、内箱アッセンブリＢの箱形部53の穴57より導電性樹脂などの通電導体を挿入してハンマースプリング78と接触させることにより、圧電素子71で発生した高圧パルスを導き出すことができる。

また、以上で説明した実施形態においては、外箱アッセンブリＡの円筒部20に軸線と交叉した面32と縦溝31よりなるＬ字形のカム溝３を設けているが、軸線と交叉した面32の代わりに円筒部20の下端面を用いてもよいのである。

この発明の放電電圧発生用圧電機構の完成した状態を示す斜視図であって、停止状態（ａ）および作動状態（ｂ）を示している。 この発明の圧電機構の組立過程を示す組立図である。 組立過程を示す縦断面図である。 内箱を示す縦断面図である。 ジョイントケースを示す図であって、平面図（ａ）、底面図（ｂ）、平面図（ａ）における線Ａ−Ａで切断した縦断面図（ｃ）、および 平面図（ａ）における線Ｂ−Ｂで切断した縦断面図（ｄ）を示している。 この発明の圧電機構の動作を時系列的に説明するための図である。

符号の説明

Ａ 外箱アッセンブリ
Ｂ 内箱アッセンブリ
Ｃ ジョイントケース・アッセンブリ
１ 外箱
３ Ｌ字形のカム溝
４ カム穴
５ 内箱
６ ジョイントケース
８ レバー押し
10 箱形部
11 保持穴
12 受け金保持部
13 挿入穴
14、15 窪み
16 接着剤
20 円筒部
21 縦溝
22 切欠き
23 突起
51 円筒部
52 フランジ部
53 箱形部
54 段部
55 突条
71 圧電素子
72 当て金
73 受け金
74 加圧スぺーサー
75 ハンマー
76 ピン穴
77 ハンマーピン
78 ハンマースプリング
79 戻しスプリング
81 突起

Claims (2)

1. 受け金、圧電素子および当て金を軸線方向に収容するものであって、軸線方向のカム溝を形成した円筒部を下側に備える外箱アッセンブリと、
   圧電素子を叩くハンマーおよびハンマースプリングを収容するものであって、カム穴が形成された円筒部を上側に備える内箱アッセンブリと、
   上記内箱アッセンブリに対する上記外箱アッセンブリの可動範囲を制限するジョイントケースとを具備し、
   上記ハンマーに挿し込んだハンマーピンとカム溝およびカム穴によって、一方向の押圧力を加えることにより、ハンマースプリングの圧縮・圧縮の解除・伸長を行って、ハンマースプリングの圧縮を解除したときにハンマーにより圧電素子を叩いて高圧パルスを発生させる一連の動作を前記外箱アッセンブリの円筒部の内周に前記内箱アッセンブリの円筒部を押し込むことにより行い、
   前記外箱アッセンブリの円筒部及び前記内箱アッセンブリの円筒部を前記ジョイントケースによって遮蔽したことを特徴とする放電電圧発生用圧電機構。
2. 作動時に外箱アッセンブリの上側の箱形部と前記ジョイントケースの先端部との間に間隙を形成することを特徴とする請求項１に記載の放電電圧発生用圧電機構。

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