JPS62202937A - 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 ８０発明の概要 Ｃ６従来技術［第４図、第５図］ ００発明が解決しようとする問題点 Ｅ０問題点を解決するための手段 Ｆ、実施例〔第１図乃至ｗ４３図３ ａ、Ｊｌ観［第１図］ ｂ、ピエゾユニット部［５ＩＪ１図］ Ｃ０可動子［第１図］ ｄ、ノズル本体［第１図乃至第３図］ ｄ−１，外管［第１図、第２図〕 ｄ−２，内管［第１図、第２図］ ｄ−３，中心管［第１図、第２図］ ｄ−４，絶縁筒体［＠１図、ｔ５２図Ｊｅ９組立［第１
図］ １９作用 ００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、圧電素子のピエゾ効果により発生する高電圧で火
口先端部にスパークを生ぜしめ、これにより自動着火す
るようにした火口であって、その自動着火を確実にしよ
うとするものである。

（Ｂ、発明の概要） 本発明火口は、ノズル先端部をとおける燃焼ガス通路の
一部に凹部を形成したので、該凹部に燃焼ガスが淀み、
着火時にその爆発力で火炎が吹きとぶことはなく、安定
した着火を行うことができる。

（Ｃ，従来技術）［第４図、Ｐ、５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
は水出願人等により開発され１周知の技術である（特願
昭５９−２０９３５３号）。

第４図及び第５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１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。

前記ピエゾユニッ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。

上記ピエゾユニット部すは、一端にトーチへラド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Ｍさ
れたマグネッ）Ｋ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りとから構成
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大等からな
る燃焼ガスを流すための燃焼ガス通路ｍ、ｍ、−・拳が
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２ラング部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
０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Ｏ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Ｌ、１、−◆番が形
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、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Ｏ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Ｏの先端部に固看され、
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、トーチヘ
ッド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、ｍ、　　・番・−外管ｎと内管０との間
の間隙−内管Ｏのスリット１．１、・・・を通して外管
ｎ先端面の噴出口Ｗ、Ｗ、　　φ番−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ｔの孔Ｌ′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、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Ｏを通して外表先端面の噴出口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
のような火口にあっては、火口先端部において燃焼ガス
通路が管状にしか形成されていないため、燃焼ガスが常
に流動してしまい、外管ｎ先端部と内管Ｏ先端部との間
で生ずるアーク放電が流動する燃焼ガスにより吹き飛ば
されたり、爆発引火と同時に着火した燃焼ガスが火玉と
なって、該火玉が前方に押し出されたりすることがあり
、燃焼ガスへの着火が確実に行なわれないという問題が
あった。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明火口は、上記した問題点を解決するために、ノズ
ル本体の先端部における燃焼ガス通路の一部に凹部を設
けたものである。

従って、本発明火口によれば、火口先端部における燃焼
ガス、通路中に設けた凹部に燃焼ガスを淀ませることが
でき、そのため、燃焼ガスに着火した火玉を該凹部に蓄
えることができ、燃焼ガスへの着火を効率良く行うこと
かでさる。

（Ｆ、実施例）［第１図乃至ｆ５３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。

Ｃａ　、概ａ）　　　［第１ｒＩＩＪコ図中１は火口で
あり、該火口ｌは大別して自動点火用の高電圧を発生さ
せるピエゾユニー／　）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と前記ピエゾユニー／
　）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１図〕 ピエゾユニット部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を有する導電
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６ｃｌ、ａｄ、−−ψ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。

（ｃ、可動子）［第１図］ 可動子７は、横断面形状が略六角形を為し導電性材料で
形成された外殻８と核外Ｒ８の前端に設けられ中心管後
端の衝合頭部（後述する。）と衝合するための導電性材
料から成る衝合体９と、前記外殻８の後端から後方へ延
びる円柱状のプランジャ部ｌＯとから成り、外殻８の内
部には圧電素子が内蔵されている。

また、プランジャ部ｌＯの基部にはリング状の磁性部材
１１が外嵌固定され、上記プランジャ部１０は上記円筒
孔６Ｃのトーチへラド５側開目端内に嵌着されたスリー
ブ１２内にその高圧酸素導入孔１２ａ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１２内
には、上記磁性部材ｉｔを吸着して高圧＃索導入孔１２
ａをプランジャ部１０で閉塞しかつ可動子７をトーチヘ
ッド５側に保持しておくためのリング状のマグネット１
３が回前されている。

ｌ４は磁性部材１１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あり、スリーブ１２
内面と磁性部材１１の外面との間の気密性を良くし、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。

上記の如き可動子７はケーシング６の円筒孔６Ｃ内に摺
動自在に装着され、従って、可動子７の外面と円筒孔６
Ｃとの間には両者の形状差による６＠の通路（図示しな
い、）が形成される。

１５はコイルスプリングであり、可動子７と内管後端面
（後述する。）との間に圧縮状に介在され、可動子７を
トーチヘッド５側へ向けて付勢している。

上記可動子７の外殻８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９が後述する中心管
後端の衝合頭部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８
に、また、他方の電極は衝合体９に夫々ＭＬ気的に導通
されており、そして、外ａ８と衝合体９との間は電気的
に絶縁されている。

（ｄ、ノズル本体）［第１図乃至第３図］ノズル本体３
は、基端に前記カップリング４の基部内端に後方を向く
ように形成された係合段部４ａと係合するフランジ部１
６ａが外方へ向って突設された導電性材料から成る外管
１６と、該外管１６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１７ａを備えた導電性材
料から成る内ｖ１７と、該内管１７内に同心状に挿入さ
れ後端部に衝合頭部を備えた中心管１８と、該中心管１
８を内管１７と電気的にＭ！、縁するための絶縁筒体１
９とから成る。

（ｄ−１，外管）［第１図、第２図］ 外管１６はその長さ方向における前半部が先端に行くに
従い稍細くなるようにされ、略均−な肉厚を有し、更に
、先端内縁より僅かに奥側にはいった内周面には環状の
凹溝２０が形成されている。また、外管１６の先端部内
面１６ｂは先端に行くに従い細くなるテーパー面に形成
されている。

（ｄ−２，内管）［第１図、第２図］ 内管１７は前記外管１６の内径よりも細い外径を有し、
かつ、その先端部の外径は先端に行くに従い細くなるよ
うにテーパ一部１７ｂが形成され、該テーパ一部１７ｂ
が前記外管１６の先端部内周面に当接されるような傾斜
面にされている。

また、内管１７の内周面にはその先端部が細く、基部が
太くなるように段部１７ｃが形成されている。

１７ｄ、１７ｄ、　　・・−は、内管１７の基部に設け
られた前記フランジ部１７ａの軸心より外周側に寄った
位置にて軸心方向に沿って貫設された燃焼ガス通路であ
る。また、該？ラング１７ａにはその後端面に開口し前
記燃焼ガス通路１７ｄ、１７ｄ、拳−・に連通した環状
の連絡部１７ｅが形成されている。

２１．２１、・・・は内管１７の先端部外周にその軸方
向に沿って形成された多数の燃焼ガス流通用スリットで
ある。

また、内管Ｌ７は外管１６内に挿着されたときにその先
端面が外管の先端面と面一になるような長さに形成され
ている。

（ｄ−３，中心管）〔第１図、第２図〕中心管１８は前
記内管１７の内径よりも細い外径を有し、内管１７の内
周に形成された前記段部１７ｃに対応する外周の部分に
段部１８ａが形成されている。

２２は中心＠１８の基端に形成された衝合頭部であって
、前記可動子７が急速前進したときに該可動子７の衝合
体９を受は止めるためのものである。そして、該衝合頭
部２２の外周寄りの位置に複数の高圧酸素流通孔２２ａ
、２２ａ、・・−が形成されている。

また、中心管１８はノズル本体３の一部として組み立て
られたとき、外管１６及び内管１７の夫々の先端面と面
一になるような長さを有している。

尚、２３．２３は中心管１８の先端部外周面に環状に形
成された２条のセラミックコーティングであって、該２
条のセラミックコーティング２３．２３の間の非コーテ
イング部分２４がアーク放電の一方の電極になるように
なっている。

（ｄ−４，絶縁筒体）［第１図、第２図］絶縁筒体１９
はテフロン等の絶縁材料から成り、その先端部及び基端
部は共に夫々前記内管１７の内径と略同−の外径及び前
記中心管１８の外径と略同−の内径を有するもので、絶
縁筒体１９の外周面及び内周面には夫々段部が形成され
ている。また、絶縁筒体１９は中心管１８との組み付け
において中心管１８のセラミックコーティング２３．２
３が施された部分が絶縁筒体１９の先端部より突出する
ような長さを有している。

（ｅ、組立）［第１図］ そして、ノズル本体３は前記カップリング４のピエゾユ
ニー／　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１６及び内管１７は直
接的に又は間接的にピエゾユニット部２のケーシング６
と電気的導通が図られるとともに、ノズル本体３の中心
管１８は上記外管１６及び内管１７と絶縁筒体１９によ
って電気的に絶縁されており、また、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１６と内管１７とが形成する間隙２５とが内管１７の
７ランジ１７ａに形成されたｉａ絡郡部１７ｅび燃焼ガ
ス通路１７ｄ、１７ｄ、・・・を介して連通され、また
、ケーシング６の円筒孔６Ｃは中心管１８の衝合頭部２
２の前記高圧酸素流通孔２２ａ、２２ａ、拳・・を通し
て中心管１８の中心孔１８ｂと連通されている。

（ｆ、作用） 次に上記のように構成された火口ｌ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１１が
マグネッ）１３に吸着され、そして、プランジャ部１０
がスリーブ１２の高圧酸素導入孔１２ａ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ａｄ、６ｄ、　　・φ・
及び内管１７のフランジ部１７ａに形成した連絡部１７
ｅ及び燃焼ガス通路１７ｄを通して外管１６と内管１７
との間の燃焼ガス流路２５内に流入し、さらに外管１６
の先端部内面１６ｂと内管１７のスリット２１，２１．
　　Φ・・との間を通り、外管１６及び内管１７の先端
面から外部に噴出される。そして、外管１６の先端部内
周面には凹溝２０が形成されているために、上記スリッ
ト２１．２１、・・・と外管１６の内周面とにより構成
される燃焼ガス通路の一部に凹部が形成されたことにな
り、該凹部に燃焼ガスが淀むことになる。

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１２の高圧酸素導入孔１２ａを通してプ
ランジャ部ｌＯ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１３と磁性部材１１との間の吸
着力と圧縮ばね１５のばね力とを足した力より大きくな
ると、プランジャ部１０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９が中心管
１８の衝合頭部２２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。

一方の電気は圧電素子の−の電極から可動子７の衝合体
９−中心管１８の衝合頭部２２−中心管１８の順に流れ
、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８−ケーシング６−内管１７の順に流れ、内管１
７の内周面と中心管１８の先端部外周の非コーテイング
部２４との間（スパークポイントＧ）に印加され、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
１６及び内管１７の先端部に予熱炎を形成することにな
る。

ところで、上記のように燃焼ガスに着火される際に、外
管１６先端部内周面に形成された凹溝２０は以下のよう
に機能する。

即ち、内管１７の先端部内周面と中心管１８の先端部外
周の非コーテイング部２４との間で生じたアーク放電が
外＠１６及び内管１７の先端面から噴出される燃焼ガス
に着火したときに、瞬間的に爆発を誘発し、該爆発によ
り火炎が逆火即ち、燃焼ガス通路であるスリット２１．
２１、・・・内に吹き込み、当該凹溝２０内に淀んでい
る燃焼ガスにも着火する。そして、当該凹溝２０内で着
火された燃焼ガスは火玉となり、該火玉が次々と通過し
て行く燃焼ガスへの着火を促すことになる。

更に、高圧酸素は、スリーブ１２の導入孔１２ａ、円筒
孔６Ｃ１中心管１８の衝合頭部２２に設けられた高圧酸
素流通孔２２ａ、２２ａ、・・・及び中心管１８の高圧
酸素通路１８ｂ内を通して、中心管１８の先端から大気
内に噴出される。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。

また、高圧酸素の供給を停止すれば、可動子７はばね１
５のばね力により後退端に復帰され、その磁性部材１１
がマグネット１３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。

（Ｇ、発明の効果） 以上の述べたところから明らかなように１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部と、燃焼ガ
スと高圧酸素の夫々の通路が形成され、その先端部に前
記ピエゾユニット部により発生した電圧を印加せしめ、
燃焼ガスに着火することにより、火炎を噴射するノズル
本体とから成り、該ノズル本体の先端部における燃焼ガ
ス通路の一部に凹部を設けたことを特徴とする。

従って、本発明によれば、ノズル先端部における燃焼ガ
ス通路の一部に凹部を形成したので、該凹部に燃焼ガス
を淀ませることができ、燃焼ガスへの着火時における爆
発に伴ない当該凹部内に火玉を形成することができ、該
火玉の形成により火炎が吹き飛ぶことはなく、安定した
着火を行うことができる。

尚、上記実施例の説明においては、圧電素子を可動子に
内蔵したものを示したが、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く、また、内管と中心管との間
においてピエゾユニット部の電圧を印加し１発火せしめ
ていたが、これに限らず、内管と外管との間においてア
ーク放電をせしめても良い。

更に、上記実施例はアセチレンガス用の火口について説
明したが、これに限らず、プロパンガス用の火口等にも
利用でき、この場合、ノズル本体の先端部において外管
の先端面に対し、内管及び中心管の先端面を稍ひっこま
せれば良い。

更にまた、ノズル本体の先端部における燃焼ガス通路の
凹部は外管の先端部内周面に形成した凹溝に限らず、内
管に形成した燃焼ガス通路用スリットの一部に凹部を設
けても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至ｔ５３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図はノズル本体の先端部
分の拡大断面図、第３図は火自先端部の拡大正面図、第
４図及び第５図は従来の火口を示すもので、第４図は縦
断面図、第５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拳・
・ノズル本体、 ６Ｃ・・・高圧酸素通路（円筒孔）、 ６ｄ−争・燃焼ガス通路。 ７、・・・可動子、 ２０・φ・凹部（外管の凹溝） 先堵祁を広大正面図 第３図

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、 燃焼ガスと高圧酸素の夫々の通路が形成され、その先端
   部に前記ピエゾユニット部により発生した電圧を印加せ
   しめ、燃焼ガスに着火することにより、火炎を噴射する
   ノズル本体とから成り、該ノズル本体の先端部における
   燃焼ガス通路の一部に凹部を設けた ことを特徴とする火口