JP6951125B2 - 電子タバコのプラスチック製構成要素の超音波溶接用のソノトロード - Google Patents

Description

本発明は、電子タバコの技術分野に属する。詳細には、本発明は、電子タバコのプラスチック製構成要素を超音波溶接するためのソノトロード(sonotrode(超音波振動子))に関する。

公知のように、電子タバコは、厳密には電気エネルギーを用いて加熱することによる溶液（通常はプロピレングリコール及びグリセロール水溶液）の蒸発を可能にする。

詳細には、電子タバコは、一対の端子に電気エネルギーを供給するための充電式バッテリを含む。これらの端子は抵抗器に固定され、この抵抗器は、蒸発させるべき溶液が浸漬された芯の上に巻き付けられた複数のコイルを含む。端子に給電するバッテリの活性化は、溶液の蒸発が発生するまで抵抗器を加熱させる。

電子タバコは同様に、プラスチック材料の支持要素から突出する気流流路も含んでおり、この流路を通って蒸発した溶液は、空気と共に、ユーザーにより吸入され得る。

支持要素から、同じくプラスチック材料製の２つの取付け具も突出しており、これらの取付け具の内部に端子が収納されている（各取付け具に１つずつ）。詳細には、端子は、抵抗器のコイルに溶接されるために端子のそれぞれの端部が取付け具を超えて突出し、一方反対側の端部では、端子は、充電式バッテリとの接続のためのコネクタを担持している。

これらのコネクタの存在により、取付け具は、少なくとも部分的にコネクタをカバーするために、支持要素との連結ゾーンにおいて各々１つの拡幅部分（すなわち取付け具の展開との関係における突出）を形成させられる。

（成形によって得られる）上述のプラスチック材料でできた群は、それぞれの支持要素において、一般に円筒形断面を有し同じくプラスチック材料で作られているベースに固定される。

詳細には、支持要素（ひいては上述の群全て）に対するプラスチック製ベースの固定は、超音波溶接を用いて行なうことができる。

公知の通り、超音波溶接は、溶接ゾーンにおいてプラスチック材料を互いに融合させるため、高周波音波エネルギーを使用する。それぞれの溶接中、溶接すべき構成要素（例えば、端子がすでに取付けられている群とベース）は、圧力下で合せて保持され、超音波振動を受ける。

この目的で、より高い周波数へと上昇させることによって低周波回路網エネルギーを変換して振動を生成する発生器と、超音波周波数における振動力学的エネルギーを変換するための変換器と、音波の振幅を増大させるブースタと、相互の固定を要する部品に対して振動の形でエネルギーを伝達するソノトロードと、を含む溶接機が使用される。

詳細には、このソノトロードは、円筒形キャビティが具備されたヘッドを含み、このキャビティの内部に、溶接中、溶接すべき構成要素（例えば以上で提案されている例においては、気流流路及び２つの端子を内蔵する横方向取付け具）が部分的に配置される。ソノトロードのヘッドが溶接すべき構成要素上に伝達する振動は、これらの構成要素の加熱をひき起こし、こうして溶接を可能にする。

しかしながら、上述のソノトロードを用いて、電子タバコのプラスチック製構成要素の最適な溶接を得ることは不可能である。実際には、これらの構成要素が多くの場合有する不規則な立体構造（例えば、上述のベース及び群の場合は、支持要素との連結ゾーン内に取付け具の拡幅部分が存在することに起因する）は、溶接の部分的制御しか可能にしない。

その結果、上述のソノトロードを用いた場合、溶接に不精確さが発生することが多く、構成要素は、ひとたび共に溶接された時点で一部の部域において、望ましくない余剰の材料を提示する可能性があり、あるいは非連続的な溶接が発生し得る。

本発明の目的は、上述の先行技術の欠点を克服することにある。

この目的は、本願の請求項に係る電子タバコのプラスチック製構成要素の超音波溶接用のソノトロードを提案することによって達成される。

有利にも、本発明に係るソノトロードを用いると、プラスチック製構成要素の構造及び／又は輪郭が不規則である場合でも同様に、電子タバコ用のプラスチック製構成要素の極めて精確な溶接を得ることが可能である。したがって、ひとたび溶接作業が完了した時点で、望ましくない部域内における構成要素上の材料の余剰及び／又は不正確さを回避することが可能である。さらに、本発明を用いると、先行技術とは異なり、溶接の連続性が確保される。

本発明の具体的実施形態及びさらなる利点は、添付の図を用いて、以下の開示において明らかにされる。

一部の内部部分が明らかにされた状態の、本発明に係る電子タバコのプラスチック製構成要素の超音波溶接用のソノトロードの斜視図を示す。 図１のソノトロードの部分平面図を示す。 図１のソノトロードの、部分的に断面を斜線で描いた側面図を示す。 図３の細部Ｋの拡大図を示す。 本発明に係るソノトロードを用いて溶接される、電子タバコのいくつかの構成要素の各々の斜視図を示す。 本発明に係るソノトロードを用いて溶接される、電子タバコのいくつかの構成要素の各々の斜視図を示す。 図５Ａ及び５Ｂで言及された構成要素の前面図を示す。 電子タバコの構成要素の溶接中の、本発明に係る超音波溶接機の側面図を示す。 図８の細部の拡大図を示す。

図１〜４及び７〜８を参照すると、本発明に係る電子タバコのプラスチック製構成要素Ｇ、Ｂの超音波溶接用のソノトロードが、参照番号１で標示されている。

ソノトロード１は、軸Ｈに沿った長手方向展開を有する本体１０を含む。本体１０は、超音波発生器に連結され得る第１の端部と第１の端子２とは反対側の第２の端部３とを含む。第２の端部３は、溶接すべきプラスチック製構成要素Ｇと少なくとも部分的に接触する。

ソノトロードは同様に、本体１０の第２の端部３から、長手方向展開軸Ｈに対して平行な軸に沿って本体１０の第１の端部２に向かって展開する、溶接すべき電子タバコのプラスチック製構成要素Ｇを少なくとも部分的に内部に収容するためのキャビティ４も同様に含む（図１参照）。

詳細には、このキャビティ４は、ソノトロード１の外部と連通する、本体１０の第２の端部３における開口部５を画定する。

詳細には、開口部５の部域内においてキャビティ４の横断面は、基準円周Ｃ１の第１の円弧の形状を有し、かつ互いに反対側にある第１の端部６１及び第２の端部６２を含む第１の部分６と、前記基準円周Ｃ１の第２の円弧の形状を有し、互いに反対側にある第１の端部７１及び第２の端部７２を含む第２の部分７を含む輪郭（周縁部）を有する。詳細には、第２の部分７の第１の端部７１は第１の部分６の第１の端部６１に近接しており、第２の部分７の第２の端部７２は、第１の部分６の第２の端部６２に近接している。

前述の輪郭はさらに、第１の部分６の第１の端部６１及び第２の部分７の第１の端部７１に連結され、基準円周Ｃ１との関係において外側に展開している第３の部分８を含む。

輪郭はさらに、第１の部分６の第２の端部６２及び第２の部分７の第２の端部７２に連結され、前記基準円周Ｃ１の外側に展開している第４の部分９を含む。

換言すると、開口部５の輪郭は、第２の端部３において、円周として整形されておらず、単に（同じ）基準円周Ｃ１の２つの円弧として整形されているにすぎず、基準円周Ｃ１との関係において外側に向かって突出する２つの部分（上述の第３の部分８と第４の部分９）がこれら２つの円弧の間に間置され、これらの円弧に対し連結されている（特に図２を参照すべきであり、この図では、開口部５の平面図はその横断面に対応している）。

有利にも、こうして、以下の開示においてより良く規定される通り、不規則な立体構造及び／又は輪郭を有する電子タバコの前記プラスチック製構成要素Ｇ、Ｂの最適な溶接が可能になる。

例えば、溶接すべき電子タバコのプラスチック製構成要素Ｇ、Ｂは、気流群Ｇとベース要素Ｂを含む（図５Ａ、５Ｂ、６を参照のこと）。

気流群（Ｇ）は、それ自体、支持要素Ｓと、気流流路を画定し支持要素Ｓから長手方向軸Ｌに沿って（例えば支持要素Ｓに対して直交して）展開する管状部分Ｔと、管状部分Ｔとの関係において両側に（すなわち反対の側に）配置され、ベース要素Ｓから管状部分Ｔの展開軸Ｌに対し平行な長手方向軸に沿って（例えば支持体Ｓに直交して）対応する連結ゾーンＺ１、Ｚ２において展開している第１の取付け具Ａ１及び第２の取付け具Ａ２とを含む。

詳細には、第１の取付け具Ａ１及び第２の取付け具Ａ２は各々、支持要素Ｓとのそれぞれの連結ゾーンＺ１、Ｚ２において拡幅部分Ｉ１、Ｉ２（すなわち、それらの展開との関係における突出部）を整形する（つねに図５Ａ、５Ｂ、６を参照）。

好ましくは、ソノトロード１のキャビティ４は、同じ管状部分Ｔの内部に気流群Ｇの第１の取付け具Ａ１及び第２の取付け具Ａ２を収容するように整形され予備配置されている。詳細には、キャビティ４の開口部５の横断面の輪郭の第３の部分８及び第４の部分９は、気流群（Ｇ）の対応する取付け具Ａ１、Ａ２の拡幅部分Ｉ１、Ｉ２を各々収容するように予備配置され整形されている（図１〜４を参照）。

換言すると、キャビティ４は、管状部分Ｔ、取付け具Ａ１、Ａ２及びそれぞれの拡幅部分Ｉ１、Ｉ２により形成されたユニットの形状と（可能なかぎり）相補性のある形状を有する。これにより、有利にも、極めて制御された形で溶接を実施することが可能になる。

例えば、支持要素Ｓは、円形輪郭を有し、ベース部材Ｂは円筒形断面を有する。

例えば、気流群Ｇは、成形を介して単体として得られる。

第１の取付け具Ａ１及び第２の取付け具Ａ２は各々、電子タバコの金属端子Ｅを内部に収納することができる（図５Ａ、５Ｂ、６を参照）。

該本文の導入部分で言及した通り、端子Ｅは、それぞれの端部で、取付け具（Ａ１、Ａ２）を超えて突出して、蒸発させるべき溶液を加熱するために使用される抵抗器（図示せず）のコイルに溶接される。端子Ｅはさらに、上述の端部とは反対側の端部において、電気エネルギーを供給するための手段（例えば充電式バッテリ、図示せず）との接続のためのコネクタ（見えず）を各々有している。

これらのコネクタが存在することで、少なくとも部分的にコネクタをカバーする第１の取付け具Ａ１及び第２の取付け具Ａ２が、支持要素Ｓとのそれぞれの連結ゾーンＺ１、Ｚ２において前記拡幅部分Ｉ１、Ｉ２を必然的に有することが可能になる。

本発明の好ましい実施形態によると、キャビティ４は、本体１０の第２の端部３から本体１０の第１の端部２に向かって展開する、前述の横断面を有する第１の部分と、本体１０の展開軸Ｈに平行な展開軸を伴い円筒形である第２の部分とを含み、第２の部分は、本体１０の第１の端部２に向かって第１の部分から延在する。

好ましくは、基準円周Ｃ１は、キャビティ４の第２の端部の縁部によって画定された円周と一致する。

好ましくは、キャビティ４の第２の部分の展開軸は、基準円周Ｃ１の中心Ｏを通る。

さらに好ましくは、キャビティ４の第２の部分の展開軸は、ソノトロード１の本体の展開軸Ｈと一致する。

添付図１〜４内で言及されている実施形態によると、第３の部分８及び第４の部分９は、基準円周Ｃ１の直径方向軸Ｄとの関係において（すなわち、基準円周Ｃ１の直径を通る軸との関係において）非対称である。

代替的には、例示されていない一変形形態によると、第３の部分及び第４の部分は、基準円周の直径方向軸との関係において対称である。つねに図を参照しながら、第３の部分８及び第４の部分９は、基準円周Ｃ１との関係において、直径方向に反対側にある（すなわち、基準円周Ｃ１の直径の反対側の端部に配置されている）。

例えば、基準円周Ｃ１は、５．５ミリメートル〜６．０ミリメートルの間に含まれる（好ましくは５．５ミリメートルに等しい）直径を有し、第３の部分８と第４の部分９の間の最大直径方向距離は６．７０ミリメートル〜６．７２ミリメートルの間に含まれる（好ましくは６．７１ミリメートルに等しい）。

例えば、第３の部分８と基準円周Ｃ１の中心Ｏとの間の最大直径方向距離は、３．４９ミリメートル〜３．５９ミリメートルの間に含まれ（好ましくは３．５４ミリメートルに等しい）、一方第４の部分９と基準円周Ｃ１の中心Ｏの間の最大直径方向距離は、３．１２ミリメートル〜３．２３ミリメートルの間に含まれる（好ましくは３．１７ミリメートルに等しい）。

添付図を参照すると、第３の部分８及び第４の部分９は、本体１０の長手方向軸Ｈの方向に沿って計算された互いに異なる長手方向延長部分を有する。

これは、軸Ｈの方向に沿った端子Ｅの展開が、供給手段（図面中には見えない）に対し各端子Ｅが、例えば好適なコネクタ（同じく図示せず）を用いて接続されている位置に応じて変動するという事実に起因する可能性がある。実際には、実用的及び／又は構造的な理由から、前記軸Ｈとの関係において異なる位置（すなわち異なる「高さ」）での２つの端子Ｅの接続が必要となり得る。これらの実用的及び／又は構造的理由は、例えば供給手段の立体構造及び／又はタイプに関係する場合がある。

したがって、本体１０の長手方向展開軸Ｈの方向に沿った第３の部分８の展開と第４の部分９の展開は、本体１０の第２の端部３から第１の端部２に向かって出発することを考慮した場合、非対称であり得る。

例えば、本体１０の第２の端部３から出発して第１の端部２に向かって、第３の部分８は、本体１０の展開軸Ｈの方向に沿って１．６ミリメートル〜２．１ミリメートルの間に含まれる（好ましくは１．６３ミリメートルに等しい）長手方向の展開を有することができる。

例えば、本体１０の第２の端部３から出発して第１の端部２に向かって、第４の部分９は、本体１０の展開軸Ｈの方向に沿って１．３ミリメートル〜１．８ミリメートルの間に含まれる（好ましくは１．３ミリメートルに等しい）長手方向の展開を有することができる。

代替的には、例示されていない一変形態様によると、第３の部分及び第４の部分は、本体の第１の端部に向かう第２の端部からの出発を考慮した場合、本体の展開方向に沿って同じ長手方向展開を有することができる。すなわち、軸方向との関係において対称な展開を有することができる。

当然のことながら、以上で標示した寸法的範囲は、特に上述の気流群Ｇのサイズについて、電子タバコに溶接すべきプラスチック製構成要素に対応する。

明らかに、上述のソノトロード１は、例えば外側管状収納用要素をベース要素Ｂに又はカバー用要素を外側コンテナに、といったように、電子タバコの他のプラスチック製構成要素を共に溶接するために使用可能である。

本発明はさらに、上述の実施形態のいずれかに係るソノトロード１を含む超音波溶接機１１に関する（図７及び８を参照）。

超音波溶接機は、ソノトロード１に加えて、この目的で、より高い周波数へと上昇させることによって低周波回路網エネルギーを変換して振動を生成するための発生器と、超音波周波数における振動力学的エネルギーを変換するための変換器と、音波の振幅を増大させるブースタと、相互固定を要する部品に対して振動の形でエネルギーを伝達するソノトロードとを含むことができる。

明らかに、超音波溶接機１１の使用には、ソノトロード１について記述されたものと同じ利点が関与する。

Claims (12)

1. 電子タバコのプラスチック製構成要素（Ｇ、Ｂ）の超音波溶接用のソノトロード（１）において、
   軸（Ｈ）に沿った長手方向展開を有する本体であって、超音波発生器に連結可能な第１の端部（２）と、前記第１の端部と反対側の第２の端部（３）とを含む本体（１０）と、
   前記本体（１０）の前記第２の端部（３）から、長手方向展開軸（Ｈ）に対して平行な軸に沿って前記本体（１０）の前記第１の端部（２）に向かって展開する、溶接すべき電子タバコのプラスチック製構成要素（Ｇ）を少なくとも部分的に収容するためのキャビティ（４）であって、ソノトロード（１）の外部と連通する、本体（１０）の第２の端部（３）における開口部（５）を画定するキャビティ（４）とを含み、
   前記開口部（５）においてキャビティ（４）の横断面が、
   基準円周（Ｃ１）の第１の円弧の形状を有し、かつ互いに反対側にある第１の端部（６１）及び第２の端部（６２）を含む第１の部分（６）と、
   前記基準円周（Ｃ１）の第２の円弧の形状を有し、かつ互いに反対側にある第１の端部（７１）及び第２の端部（７２）を含む第２の部分（７）であって、前記第２の部分（７）の前記第１の端部（７１）が前記第１の部分（６）の前記第１の端部（６１）に近接しており、前記第２の部分（７）の前記第２の端部（７２）が前記第１の部分（６）の前記第２の端部（６２）に近接している、第２の部分（７）と、
   前記第１の部分（６）の前記第１の端部（６１）及び前記第２の部分（７）の前記第１の端部（７１）に連結され、前記基準円周（Ｃ１）の外側に展開している第３の部分（８）と、
   前記第１の部分（６）の前記第２の端部（６２）及び前記第２の部分（７）の前記第２の端部（７２）に連結され、前記基準円周（Ｃ１）の外側に展開している第４の部分（９）とを含む輪郭を有することを特徴とするソノトロード（１）。
2. 電子タバコの前記プラスチック製構成要素（Ｇ、Ｂ）が、気流群（Ｇ）及びベース要素（Ｂ）を含み、前記気流群（Ｇ）は、支持要素（Ｓ）と、気流流路を画定し前記支持要素（Ｓ）から長手方向軸（Ｌ）に沿って展開する管状部分（Ｔ）と、管状部分（Ｔ）との関係において両側に配置され、前記支持要素（Ｓ）から前記管状部分（Ｔ）の前記長手方向軸（Ｌ）に対し平行な長手方向軸に沿って対応する連結ゾーン（Ｚ１、Ｚ２）において展開している第１の取付け具（Ａ１）及び第２の取付け具（Ａ２）とを含み、前記第１の取付け具（Ａ１）及び前記第２の取付け具（Ａ２）の各々が、前記支持要素（Ｓ）との前記対応する連結ゾーン（Ｚ１、Ｚ２）に拡幅部分（Ｉ１、Ｉ２）を有し、
   前記ソノトロード（１）の前記キャビティ（４）は、同じ前記管状部分（Ｔ）の内部に前記気流群（Ｇ）の前記第１の取付け具（Ａ１）及び前記第２の取付け具（Ａ２）を収容するように整形され予備配置されており、前記キャビティ（４）の前記開口部（５）の前記横断面の前記輪郭の前記第３の部分（８）及び前記第４の部分（９）の各々は、前記気流群（Ｇ）の対応する取付け具（Ａ１、Ａ２）の拡幅部分（Ｉ１、Ｉ２）を収容するように整形され予備配置されている、請求項１に記載のソノトロード（１）。
3. 前記キャビティ（４）が、前記本体（１０）の前記第２の端部（３）から展開する、前記横断面を有する第１の部分と、前記本体（１０）の前記長手方向展開軸（Ｈ）に平行な展開軸を有し、前記本体（１０）の前記第１の端部（２）に向かって前記第１の部分から展開する円筒形の第２の部分と、を含む、請求項１又は２に記載のソノトロード（１）。
4. 前記キャビティ（４）の前記第２の部分の前記展開軸が前記基準円周（Ｃ１）の中心（Ｏ）を通る、請求項３に記載のソノトロード（１）。
5. 前記第３の部分（８）と前記第４の部分（９）が前記基準円周（Ｃ１）の直径方向軸（Ｄ）との関係において非対称である、請求項４に記載のソノトロード（１）。
6. 前記第３の部分（８）と前記第４の部分（９）が、前記基準円周（Ｃ１）の直径方向軸（Ｄ）との関係において対称である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のソノトロード（１）。
7. 前記第３の部分（８）と前記第４の部分（９）が、前記基準円周との関係において直径方向に反対側にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載のソノトロード（１）。
8. 前記基準円周（Ｃ１）が、５．５ミリメートル〜６．０ミリメートルの間に含まれる直径を有し、前記第３の部分（８）と前記第４の部分（９）の間の最大直径方向距離が６．７０ミリメートル〜６．７２ミリメートルの間に含まれる、請求項７に記載のソノトロード（１）。
9. 前記基準円周（Ｃ１）が、５．５ミリメートル〜６．０ミリメートルの間に含まれる直径を有し、前記第３の部分（８）と前記第４の部分（９）の間の最大直径方向距離が６．７０ミリメートル〜６．７２ミリメートルの間に含まれており、
   前記第３の部分（８）と前記基準円周（Ｃ１）の前記中心（Ｏ）との間の最大直径方向距離が、３．４９ミリメートル〜３．５９ミリメートルの間に含まれ、前記第４の部分（９）と前記基準円周（Ｃ１）の前記中心（Ｏ）との間の最大直径方向距離が、３．１２ミリメートル〜３．２３ミリメートルの間に含まれる、請求項５に記載のソノトロード（１）。
10. 前記本体（１０）の前記長手方向展開軸（Ｈ）の方向に沿った前記第３の部分（８）と前記第４の部分（９）の前記展開が、前記本体（１０）の前記第２の端部（３）から出発して前記第１の端部（２）に向かって評価した場合に非対称である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のソノトロード（１）。
11. 前記本体（１０）の前記第２の端部（３）から出発して前記第１の端部（２）に向かって評価した場合、前記第３の部分（８）が、前記本体（１０）の前記長手方向展開軸（Ｈ）の前記方向に沿って１．６ミリメートル〜２．１ミリメートルの間に含まれる展開を有し、一方前記第４の部分（９）は、前記本体（１０）の前記長手方向展開軸（Ｈ）の前記方向に沿って１．３ミリメートル〜１．８ミリメートルの間に含まれる展開を有する、請求項１０に記載のソノトロード（１）。
12. 前記本体（１０）の前記長手方向展開軸（Ｈ）の方向に沿った前記第３の部分（８）と前記第４の部分（９）の前記展開が、前記本体（１０）の前記第２の端部（３）から出発して前記第１の端部（２）に向かって評価した場合、対称である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のソノトロード（１）。

Images