JPS61295410A - 火口 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明火口を以下の項目に従って説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ９発明の概要 Ｃ１従来技術［第５図、第６図］ Ｄ０発明が解決しようとする問題点 Ｅ１問題点を解決するための手段 Ｆ、実施例［第１図乃至第４図］ ａ、概観［第１図］ ｂ、ピエゾユニット部［第２図］ Ｃ６可動子［第２図コ ｄ、ノズル本体［第１図、第３図、第４図］ ８０作用 Ｇ９発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明はガス溶接器等に用いられる火口に関する。詳し
くは、先端部分に着火用スパークを発生させるためのギ
ャップを形成する耐熱電気絶縁部材を有する火口であっ
て、耐熱電気絶縁部材を設けることによる燃焼ガス通路
への高圧酸素の漏れを無くし、火炎の吹き消しを防止し
た新規な火口を提供しようとするものである。

（Ｂ、発明の概要） 本発明火口は、そのノズル本体の先端部に、高圧酸素通
路を有する内管の先端部と凹凸嵌合し。

かつ、外管の中心孔と凹凸嵌合する筒状チップを配設し
たため、内管の高圧酸素通路を流れて来た酸素を外管の
先端面から直接大気に噴出せしめることができ、高圧酸
素が外管側の燃焼ガス通路へ漏れるのを防止することが
できる。

尚、本明細書において、「凹凸嵌合」とは２−＞の部材
が、その嵌合部において断面にして少なくともＬ字状の
接触面を有するような嵌合のことをいう。

（Ｃ，従来技術）［第５図、第６図］ 例えば、アセチレンガスを使用するガス溶接器の火口で
あって、圧電効果を利用して自動点火することができる
ようにした火口は本出願人等により開発され、周知の技
術である（特願昭５９−２０９３５３号）。

第５図及び第６図はこのような従来の火口を示すもので
ある。

図中ａは火口であり、該火口ａは、点火用の高電圧を発
生させるピエゾユニット部すと、燃焼ガスと高圧酸素の
夫々の通路が形成されその先端において火炎を噴射する
ノズル本体Ｃとから成り、前記ピエゾユニー／　ト部す
とノズル本体Ｃとはカップリングｄにより着脱自在に結
合されるようになっている。

上記ピエゾユニー／　ト部すは、一端にトーチヘッドｅ
が螺合され、他端に上記カップリングｄが螺合されるケ
ーシングｆと、該ケーシングｆの軸心部にこれを貫通し
て形成された円筒孔ｇ内にその軸線方向に移動可能に嵌
挿され圧電素子を内蔵した可動子りと、該可動子りをト
ーチヘッドｅ側へ付勢するための圧縮ばねｉと、上記ケ
ーシングｆの他端に装着されケーシングｆと上記ノズル
本体Ｃの内管（後述する）との間の電気的絶縁を為すた
めの電気絶縁性シール材ｊと、上記可動子りの後部に固
着されたマグネットにと吸着し可動子りを円筒孔ｇのト
ーチヘッドｅ側に位置せしめるための磁性部材ｔとから
構成され、また、上記ケーシングｆには、その円筒孔ｇ
の外周部に位置してアセチレンと酸素との混合ガス等か
らなる燃焼ガスを流すための燃焼ガス通路ｍが複数形成
されている。

また、上記ノズル本体Ｃは、基端側に上記カップリング
ｄと係合するフランジ部ｎ′を有する外管ｎと、該外管
ｎ内に同心状に挿入された内管Ｏと、該内管０の基端側
開口内に着脱可能に嵌合された衝合部材ｐと、上記内管
Ｏの基端部を電気絶縁部材ｑ・を介して上記外管ｎに支
持する筒状の支持部材ｒと、内管０の先端部を外管ｎ内
に同心状に支持するセラミック等からなる電気絶縁性の
筒状支持体Ｓとから構成され、そして内管０の先端部外
周には多数の燃焼ガス流通用スリットｔが形成されてい
るとともに先端には高圧酸素噴出用ノズル孔Ｕが開口さ
れている。また、該ノズル孔Ｕと対向する外管ｎの先端
中央には高圧酸素噴出口Ｖが穿設され、さらに、外管ｎ
の先端平面には上記高圧酸素噴出口Ｖを中心とする同一
円周上に複数の燃焼ガス噴出口Ｗが穿設されている。ま
た、内管０の先端面とこれに対向する外管ｎの内端面間
には着火用スパークを発生させるための所定のギャップ
Ｇを形成するためのセラミック等から成るリング状チッ
プＸが介在され、該リング状チップＸにより、内管０の
先端面と外管ｎの内面との間の間隙内が酸素流通路と燃
焼ガス流通路とに区画されている。なお、リング状チッ
プＸは内管０の先端部に固着され、外管ｎの内端面とは
当接状態になっている。

上記のように構成された従来の火口において、トーチへ
ラドｅの燃焼ガス用バルブ（図示せず）を開くと、燃焼
ガスは通路ｍ−外管ｎと内管０との間の間隙−内管Ｏの
スリットｔを通して外管ｎ先端面の噴出口Ｗから噴出せ
しめら゛れる。

一方、図示しない酸素用バルブを開くと、高圧酸素は磁
性部材１の孔ｔ′内に導入され、その圧力は磁性部材ｔ
と吸着している可動子りのマグネットにの背面に作用す
る。そして高圧酸素の供給圧力がマグネットにの吸着力
と圧縮ばねｉのばね力とを加算したものよりも大きくな
ると、可動子りは円筒孔ｇ内を衝合部材ｐ方向へ向って
急速に前進せしめられ、衝合部材ｐに激突する。激突し
た可動子りはこれに内蔵された圧電素子のピエゾ効果に
よって高電圧を発生し、この高電圧が外管ｎ先端面の噴
出口Ｗと内管０の先端面との間に印加され、その両ギャ
ップ間でアーク放電を生じさせることとなり燃焼ガスに
着火される。これと同時に高圧酸素は内管０を通して外
嵌先端面の噴出口Ｖから噴出され火口ａの先端には、溶
接等に・必要な火炎が生じることになる。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところが、上記
のような従来の火口では、内管０の先端面とこれに対向
する外管ｎの内端面間に介在されたリング状チ７プＸは
その外管ｎ側が外管ｎの内端面に当接されているだけで
あり、しかもその接触面積が少なく、かつ表面の平滑度
が比較的粗であるため、シール性が悪く微小隙間が生じ
てしまっている。そして、高圧酸素がノズル本体Ｃの先
端から噴射されるとき、その一部が上記したリング状チ
ップＸと外管ｎとの接触面間の隙間を通して第６図の矢
印Ａに示すように燃焼ガス通路側、即ち、スパーク発生
部側へ噴出し、これにより着火された予熱炎を吹き消し
たり、着火が不能となってしまっていた。特に、酸素用
バルブを急激に開いたときには火炎の吹き消しがＭ繁に
発生するという問題があった。

ここで、リング状チップＸと外管ｎの内端面との間隙の
シー・磁性を良くするためリング状チップＸを外管ｎに
圧接するように稍大きいものを介在せしめたり、当該リ
ング状チップＸと外ｖｎとを接着剤により接着せしめる
ことが考えられる。

しかしながら、前者にあっては、リング状チップＸがセ
ラミック等から成るため、圧接されると破損する慣れが
あり、また、後者にあっては、セラミックはこの火口に
使用されている他の部品の材料より破損し易いにもかか
わらずセラミック酸のリング状チップＸが破損した場合
に、当該リング状チップＸを交換することができないの
で、何れの手段も採用することはできなかった。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明火口は、そのノズル本体の先端部に、内管の高圧
酸素通路の先端部と凹凸嵌合し、かつ、外管の中心孔と
凹凸嵌合する筒状チップを配設したものである。

従って、本発明火口によれば、ノズル本体の先端部にお
いて、内管内部の酸素通路を流れて来た高圧酸素が、当
該内管の高圧酸素通路と外管先端面の中心孔と直接連結
された筒状チップ内を通り、外嵌先端部外面から直接大
気に導出されるため、高圧酸素が外管側の燃焼ガス通路
に漏れることはなく、火炎の吹き消しを防止することが
できるものである。

（Ｆ、実施例）［第１図乃至第４図］ 以下、本発明火口の詳細を図面に示した実施例に従って
説明する。

（ａ、概観）［第１図］ 図中１は火口であり、該火口１は大別して自動点火用の
高電圧を発生させるピエゾユニット部２と、燃焼ガスと
高圧酸素の夫々の通路が形成されその先端において火炎
を噴射するノズル本体３と、該ノズル本体３と前記ピエ
ゾユニット部２とを着脱自在に結合するカップリング４
とから構成されている。

（ｂ、ピエゾユニット部）［第２図コ ビエゾユニット部２は、基端部内周にトーチへラド５の
ねじ部５ａに螺合されるねじ部６ａを、先端部外周に上
記カップリング４が螺合されるねじ部６ｂを有し、導電
性材料から成る筒状のケーシング６を備え、該ケーシン
グ６の軸心部にはこれを貫通する円筒孔６Ｃが形成され
ているとともに、該円筒孔６Ｃを中心とする同一円周上
には複数の燃焼ガス通路６ｄ、６ｄ、・・拳が軸線方向
に貫設され、そして、上記円筒孔６Ｃ内には可動子７が
軸線方向に移動可能に嵌挿されている。

ケーシング６のノズル本体結合側端には、上記各燃焼ガ
ス通路６ｄ、６ｄ、　　φ・・と連通する複数の燃焼ガ
ス流通孔８ａ、８ａ、・・拳を同一円周上に有する導電
性の材料から成る衝合部材８がキャップ状の電気絶縁材
９を介して嵌着されており、そして、衝合部材８の中央
部には、円筒孔６Ｃ内に突出する頭部ｌＯが一体に形成
され、該頭部１０先端の外周寄りの位置には複数の高圧
酸素流通孔１０ａ、１０ａ、・呻・が形成されている。

（ｃ、可動子）［第２図ｊ 可動子７は、横断面形状が略六角形をした外殻１１と該
外殻１１の前端に設けられ前記衝合部材８の頭部ｌＯと
衝合する衝合体１２と、前記外殻１１の後端から後方へ
延びる円柱状のプランジャ部１３とから成り、外殻１１
の内部には圧電素子が内蔵されいる。

また、プランジャ部１３の基部にはリング状の磁性部材
１４が外嵌固定され、上記プランジャ部１３は、上記円
筒孔６ｃのトーチへラド５側聞口端内に嵌着されたスリ
ーブ１５内にその高圧酸素導入孔１５ａを閉塞及び開放
するよう嵌合されるものであり、そして、スリーブ１５
内には、上記磁性部材１４を吸着して高圧酸素導入孔１
５ａをプランジャ部１３で閉塞しかつ可動子７をトーチ
ヘッド５側に保持せしめるためのリング状のマグネッ）
１６が固着され、さらに可動子７は、これと上記キャッ
プ状電気絶縁材９間に介在された圧縮ばね１７によって
トーチヘッド５側へ付勢されている。１８は磁性部材１
４の基部（可動子側の端部）外周に形成された溝に装着
されたシール材で、スリーブ１５内面と磁性部材１４の
外面との密着性を良くし、その間隙からの高圧酸素の漏
れを防止するためのものである。

上記可動子７の外殻１１内に内蔵された圧電素子は可動
子７の前方への移動によりその衝合体１２が前記衝合部
材８の頭部１０に衝突したときにピエゾ効果により、電
位差を生じるものであり、圧電素子の一方の電極は外殻
１１に、また、他方の電極は衝合体１２に夫々電気的に
導通されており、そして、外殻１１と衝合体１２どの間
は電気的に絶縁されている。

（ｄ、ノズル本体）［第１図、第３図、第４図］ ノズル本体３は、基端に前記カップリング４の基部内端
の係合段部４ａと係合するフランジ部１９ａが外方へ向
って突設された導電性材料から成る外管１９と、該外管
１９内に同心状に挿入され基端側に外方へ向って突設さ
れたフランジ部２゜ａを備えた導電性材料から成る内管
２０と、該内管２０のフランジ部２０ａを上記外管１９
に支持するとともに、内管２０を外管１９から電気的に
絶縁する支持部材２１と、上記内管２０の先端部を外管
１９内に同心状に支持するセラミック等の電気絶縁材料
から成る筒状の支持体２２とから成る。

内管２０の支持体２２が外嵌された先端部外周には多数
の燃焼ガス流通用スリッ）２３．２３、・・・が形成さ
れているとともに、軸心部には前後両端に開口する高圧
酸素通路２４が貫設され、また、高圧酸素通路２４の先
端部２５は大径にされて前方を向いた段部２５ａが形成
されている。

尚、２０ｂ、２０ｂ、・・−は内管２０のフランジ部２
０ａの軸心より外周側に寄った位置に軸心方向に貫設さ
れた熱焼ガス通路であって、該燃焼ガス通路２０ｂ、２
０ｂ、−・番は、その一端が内管２０の基端面に開口し
、前記ケーシング６に取着された衝合部材８の燃焼ガス
通路８ａ、８ａ、Φ争・と連通されており、また、他端
がフランジ２０ａの前端面に開口されている。

外管１９の先端部外面１９ｂにはその中心に位置して上
記高圧酸素通路２４の先端部２５と略同径の中心孔２６
が穿設されており、また、該中心孔２６を中心とする同
一円周上には複数個の燃焼ガス流通用のガス噴出口２７
．２７、・・・が設けられている。また、１９Ｃは外嵌
１９の先端部内周面に形成された突部分であって、後述
するようにアーク放電の放電点となるようにされている
。

そして、ノズル本体３は前記カップリング４のピエゾユ
ニット部２への螺合により前記ピエゾユニット部２に取
着され、ノズル本体３の外管１９はカップリング４を介
してピエゾユニット部２のケーシング６と、また、ノズ
ル本体３の内管２０はピエゾユニット部２の衝合部材８
と夫々電気的導通が図られるとともに、ケーシング６の
前記燃焼ガス通路６ｄ、６ｄ、・・・と、ノズル本体３
の外管１９と内管２０とが形成する間隙２８と。

が連通され、また、衝合部材８の前記高圧酸素流通孔１
０ａ、１０ａ、＝と内管２０の高圧酸素通路２４とが連
通されることとなる。

２９は外管１９先端部の中心孔２６と内管２０の高圧酸
素通路２４との間を連結する筒状チップであって、セラ
ミック等の耐熱性を有する電気絶縁材料から成ってい、
る。

そして、筒状チップ２９は、その長さが、内管２０を外
管１９に挿着したときの高圧酸素通路２４の先端部２５
に形成された段部２５ａと外管１９の先端部外面１９ｂ
との間の距離に等しくされ、その外径は高圧酸素通路２
４の先端部２５及び外管１９の中心孔２６の内径と、ま
た、その内径は内管２０の高圧酸素通路２４の内径と略
同−に形成され、さらに、筒状チップ２９の先端部より
稍基端側に寄った外周面には外方に向って突設されたフ
ランジ３０が一体に形成されており、該フランジ３０の
厚さは内管２０先端面２０ｃと外管１９先端部内面１９
ｄとの間の間隙に略等しくされている。

しかして、筒状チップ２９は、その基端部が高圧酸素通
路２４の先端部２５に、その先端部が外管１９の中心孔
２６に、夫々凹凸嵌合され、さらに、フランジ３０が内
管２０の先端面２０ｃと外管１９の先端部内面１９ｄと
の間に嵌着される。

そして、筒状チップ２９の内周面は内管２０の高圧酸素
通路２４と整合され、筒状チップ２９の内周面が高圧酸
素通路となるとともに外管１９の先端面と同一面上に高
圧酸素噴射口２９ａを形成することとなる。

（ｅ、作用） 次に上記のように構成された火口１の作用について説明
する。

第１図に示す如く可動子７に設けられた磁性部材１４が
マグネット１６に吸着され、そしてプランジャ部１３が
スリーブ１５の高圧酸素導入孔１５ａを閉塞するように
位置された状態において、まず、トーチヘッド５に設け
られている図示しない燃焼ガス供給弁を開くと、燃焼ガ
スはケーシング６のガス通路６ｄ、６ｄ、・・φ、衝合
部材８のガス流通孔８ａ、８ａ、・・争及び内管２０の
フランジ部２０ａに形成した燃焼ガス通路２０ｂを通し
て外管工９と内管２０との間の燃焼ガス流路２日内に流
入し、さらに内管２０のスリット２３．２３、中・・と
支持体２２内面との間を通り、スパークギャップＧ、外
管１９の燃焼ガス噴出口２７．２７、壷・φを通して外
部に噴出される。

また、上記状態において、トーチヘッド５に設けられて
いる図示しない高圧酸素供給弁を開くと、該高圧酸素の
圧力がスリーブ１５の高圧酸素導入孔１５ａを通してプ
ランジャ部１３の後端面に作用する。これにより高圧酸
素の圧力がマグネット１６と磁性部材１４との間の吸着
力と圧縮ばね１７のばね力とを足した力より大きくなる
と、プランジャ部１３を含む可動子７は円筒孔６Ｃ内を
第１図の矢印Ｘ方向に急速前進して衝合体１２が衝合部
材８の頭部１０に激突する。すると、可動子７に内蔵さ
れた圧電素子は激突時の衝撃によるピエゾ効果によって
高電圧を発生し、−方の電気は圧電素子の−の電極から
可動子７の衝合体１２−衝合部材８の頭部１〇−衝合部
材８−内管２０に流れ、また、他方の電気は圧電素子の
他の電極から可動子７の外殻１１−ケーシング６−外管
１９に流れ、外管１９の先端部内面１９ｄと内管１０ｃ
の先端面２０ｂ間に印加され、内管２０の先端部外周縁
１９ｂと外管１９の突部分１９０間にアーク放電が生じ
、燃焼ガスに点火される。これにより外管１９の先端部
のガス噴出口２７．２７・・・を通して予熱炎を形成す
ることになる。

これと同時に高圧酸素は、スリーブ１５の導入孔１５ａ
、円筒孔６ｃ、衝合部材８の頭部１０の高圧酸素流通孔
１０ａ、１０ａ・・・及び内管２０の高圧酸素通路２４
内を通して、筒状チップ２９の高圧酸素噴出口２９ａか
ら大気に噴出される。そして酸素と燃焼ガスとの混合体
を噴出燃焼することで金属等を溶接又は溶断する火炎を
生じさせる。

ここで、ケーシング６の円筒孔６Ｃ内に可動子７が嵌挿
されているが、可動子７の外殻１１の横断面形状が六角
形であるため、外殻１１の外面と円筒孔６Ｃの内周面と
の間に間隙が生じており、該間隙を高圧酸素が流れるよ
うになっている。

また、高圧酸素の供給を停止すれば、可動子７はばね１
７のばね力により後退端に復帰され、その磁性部材１４
がマグネット１６に吸着されることにより高圧酸素の通
路を遮断する。このとき、燃焼ガス供給弁を閉じない限
り、ノズル本体３の先端には予熱炎が形成されている。

尚、上記実施例においては、圧電素子を可動子に内蔵し
たものに示したが、これに限らず、圧電素子を衝合部材
に内蔵し、衝合部材の外周面と軸心部とに電位差を生ず
るようにしても良い。

（Ｇ、発明の効果） 以上に述べたところから明らかなように、本発明火口は
、高圧酸素通路内に設けられた可動子の高圧酸素の供給
圧による移動によって衝撃力を受けるようにされた自動
点火用の圧電素子を有するとともに、高圧酸素通路の外
側に燃焼ガス通路を備えたピエゾユニット％と、外管と
該外管内にそれと電気的に絶縁された状態で挿着された
内管とから成るノズル本体とを備え、上記外管の先端部
には、その中心に中心孔が、また、該中心孔の外側に燃
焼ガス噴出口が、設けされており、また前記ノズル本体
の先端部には、上記内管の高圧酸素通路の先端部と凹凸
嵌合し、かつ、上記外管の中心孔と凹凸嵌合する耐熱性
を有する電気絶縁材料からなる筒状チップが配設された
ことを特徴とする。

従って１本発明火口によれば、火口先端部において、燃
焼ガス通路への高圧酸素の漏れを防止することができる
。即ち、火口先端部に配設された筒状チップは内管先端
部及び外管先端部と夫々凹凸嵌合され、当該嵌合部にお
いて両部材の接触面が断面してＬ字状を呈しているため
、内管の高圧酸素通路を流れて来た酸素は当該嵌合部に
おける間隙に流れ込むことはなく、従って、燃焼ガス通
路側へ漏れることもない、しかして、燃焼ガス通路には
正規の燃焼ガスのみが流れ、それに点火され形成された
予熱炎を吹き消すこともなくなるほか、常に安定した予
熱炎を維持することができ、また、万一、筒状チップが
破損しても交換することが可能である。

尚、上記実施例において、筒状チップを内管の高圧酸素
通路先端部及び外管の中心孔に夫々内嵌固定したものに
ついて説明したが、これに限らず、筒状チップの両端部
内周面に夫々段部を形成するとともに、内管先端部及び
外管先端部内面に前記筒状チップの段部に係合するよう
な段部を設けることにより、筒状チップを内管の高圧酸
素通路先端部及び外管の中心孔に夫々凹凸嵌合せしめて
良い。

また、上記した実施例で示したように、可動子７が激突
する衝合部材８をピエゾユニット部２に組込まれた一体
構造にすれば、ピエゾユニット部２を取り外してノズル
本体３を直接トーチへラド５にカップリング４で結合す
るとき、衝合部材８の取り付け、取り外し作業が不要と
なり、かつその保管も不要になって、両者の結合、分離
作業が簡便になる。

即ち、従来の自動着火可能な火口“にあっては、第５図
のように、衝合部材ｐがノズル本体Ｃに取着されている
ため、ピエゾユニット部すを取り外し、ノズル本体Ｃを
直接トーチへラドｅに結合しようとするとき、当該衝合
部材ｐをノズル本体Ｃから取り外す必要があり、また、
ノズル本体Ｃから取り外した衝合部材ｐとピエゾユニッ
ト部すとが別体であるため、それらの保管も面倒であっ
た。

そこで、上記本来実施例のように衝合部材８をピエゾユ
ニット部２に組み込んだ構造にすることにより、自動着
火用の火口にも、また、そうでない火口にも容易に変更
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明火口の実施の一例を示すもの
で、第１図は縦断面図、第２図はピエゾユニット部の拡
大断面図、第３図はノズル本体の先端部分の拡大断面図
、第４図は火口先端部の正面図、第５図及び第６図は従
来の火口を示すもので、第５図は縦断面図、第６図はノ
ズル本体の先端部分の拡大断面図である。 符号の説明 ｌ・−−火口、　　２＃＃−ピエゾユニット部、３＠９
・ノズル本体。 ６ｃ・・や高圧酸素通路（円筒孔）、 ６ｄ・争・燃焼ガス通路、 ７・・・可動子、 １９−−−外管、　２０・−φ内管。 ２４・・・高圧酸素通路、 ２６・拳・中心孔、 ２７−拳ψ燃焼ガス噴出口、 ２９・・拳筒状チップ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高圧酸素通路内に設けられた可動子の高圧酸素の供給圧
   による移動によって衝撃力を受けるようにされた自動点
   火用の圧電素子を有するとともに、高圧酸素通路の外側
   に燃焼ガス通路を備えたピエゾユニット部と、 外管と該外管内にそれと電気的に絶縁された状態で挿着
   された内管とから成るノズル本体とを備え、 上記外管の先端部には、その中心に中心孔が、また、該
   中心孔の外側に燃焼ガス噴出口が、設けされており、 また前記ノズル本体の先端部には、上記内管の高圧酸素
   通路の先端部と凹凸嵌合し、かつ、上記外管の中心孔と
   凹凸嵌合する耐熱性を有する電気絶縁材料からなる筒状
   チップが配設された ことを特徴とする火口