JPS62202938A - 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 Ｂ０発明のａ要 Ｃ０従来技術［第４図、第５図］ Ｄ０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図乃至第３図］ ａ、概観〔第１図］ ｂ、ピエゾユニット部［第１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Ｃ第１図、第２図コ 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［第１図、第２図］ ｅ０組立〔第１図］ １８作用 Ｇ０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ならし
めようとするものである。

（Ｂ、発明の概要） 本発明火口は、電気的に絶縁された中心管と内管との先
端部において、中心管の先端面を内管の先端面よりも稍
奥側に位置せしめたので、中心管の先端面の前方に燃焼
ガスが淀み、着火時にその爆発力で火炎が吹き飛ぶこと
がなく、安定した着火を行うことができる。

（Ｃ，従来技術）［第４図、第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
ようにした火口は本出願人等により開発され、ｆｙ４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、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側へ付替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ニシング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）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＃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、ｍ、・・・が
複数形成されている。

また、上記ノズル本体Ｃは、基端部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
聞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Ｏの先端部外
周には多数の燃焼ガス流通用スリッ）１、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。

上記ノズル孔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Ｏ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。

尚、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、　　・・・−外管ｎと内管０との間
の間隙−内管Ｏのスリット１．１．　　φ・・を通して
外管ｎ先端面の噴出口Ｗ、Ｗ、　　・命φ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、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を通して外嵌先端面の噴出Ｉ：Ｉｖ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、燃焼ガスが淀
むことなく常に流動してしまい、外管ｎ先端部と内管０
先端部との間で生ずるアーク放ＩＭ、か流動する燃焼ガ
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おれ
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、電気的に絶縁された中心管と内管との先
端部において、中心管の先端面を内管の先端面よりも稍
奥偏に位惹せしめたものであ仝・ 従って、本発明火口によれば、中心管の先端面の前方に
燃焼ガスを淀ませることができ、そのため、燃焼ガスに
着火した火玉を当該部分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ができる。

（Ｆ、実施例）［第１図乃至第３図〕 以下１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６ｄ、６ｄ、・・・が軸線方向
に沿って貫設され、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な状態で嵌挿されている。

（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と該外殻８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１１０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ｌＯは上記円筒
孔６ｃのトーチヘッド５側開口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１１を吸着して高圧酸素導入孔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が固着されている。

１４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シ１両
者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（外殻８の
外面）と円筒孔６ｃとの間には両者の形状差による断面
形状が半月状を為す６個の通路（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ｇ１８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Ｒ
８に、また、他方の電極は衝合体９に夫々電気的に導通
されており、そして、外殻８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
料から成る内管１７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と電気的に絶縁するための絶縁筒体１９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、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Ｉ′ｉ￥’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、該フランジ１７ａにはその後端面に開口し前
記燃焼ガス通路１７ｄ、１７ｄ、・・・に連通した環状
の連絡部１７ｅが形成されている。

２０．２０．・・・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１７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
周面に形成された前記段部１７ｃに対応する外周面の部
分に段部１８ａが形成されている。

２１は中心管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！
１ｒＪａ２１の外周寄りの位置に複数の高圧酸素流通孔
２１ａ、２１ａ、・・・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
られたときに、内管１７の先端面よりも稍奥側にその先
端面が位置されるように形成されており、当該先端面前
方に凹部２２が形成される。

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Ｊ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１Ｂ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
ニット部２への螺合により前記ピエゾユ二ｙ　）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のフ
ランジ１７ａに形成された連絡部１７ｅ及び燃焼ガス通
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２１の
前記高圧酸素流通孔２１ａ、２１ａ、・・・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１１が
マグネッ）１３に吸着され、そして、プランジャ部ｌＯ
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、トーチへラド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、・ψ・及び
内管１７のフランジ部１７ａに形成した連絡部１７ｅ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２０．２０、・・
・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及び内管１７の先端
面から燃焼ガスが外部に噴出する際に、中心管１８の先
端面前方に形成された前記凹部２２に燃焼ガスが淀むこ
ととなる。

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１０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ｌＯ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２１−
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１
７の順に流れ、内管１７の内周面と中心管１８の先端部
外局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Ｗ１７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、中
心管１８先端面前方に形成された凹部２２は以下のよう
に機能する。

即ち、内’？？１７の先端部内周面と中心管１８の先端
部外周面の非コーテイング部２４との間で生じたアーク
放電が外管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、中心管１８の先端面前方に形
成された凹部２２内に淀んでいる燃焼ガスにも着火する
。そして、当該臼１菌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６ｃ、中心管１８の衝合頭部２１に設けられた高圧酸
素流通孔２１ａ、２１ａ、＊・・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
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。

尚、上記実施例によれば、内管と外管がその先端部にお
いて当接されているため、火口先端に火炎が形成された
ときに、その燃焼熱は外管から放熱され、中心管は燃焼
熱の影響を受けることが少ない、また、中心管の先端面
が稍奥側に位置し。

かつ、絶縁筒体により内管と断熱されているため、中心
管の先端部は温度上昇が少なく、溶接、溶断等によるス
ラグが付着することもない。更に、絶縁筒体もノズル先
端部よりも奥側に位置するため、燃焼熱の影響を受けに
くく、安価で加工容易な合成樹脂（テフロン）等を用い
ることができる。

（Ｇ、発明の効果） 以上に述べたところから明らかなように１本発明穴口は
、高圧酸素通路内に設けられた可動子の高圧＃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
該外管内にこれと同心状に挿着された内管と該内管内に
これと同心状に、かつ、電気的に絶縁された状態で挿着
された中心管とから成るノズル本体とから成り、該中心
管の先端面が前記内管の先端面よりも稍奥偏に位置せし
められたことを特徴とする。

従って、本発明によれば、中心管先端面前方に凹部を形
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、内管の先端面を稍ひっこませれば良い
。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図乃至第３図は本発明火口の実施の一例を示すもの
で、ＮＩＪｉ図は縦断面図、ｆ５２図はノズル本体の先
端部分の拡大断面図、第３図は火口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 １・・φ火口、　　２ψ・・ピエゾユニット部、３・・
・ノズル本体、 ６Ｃ・・・高圧酸素通路（円筒孔）、 ６ｄ・・・燃焼ガス通路、 ７・・・可動子、 ２２１１・・凹部 出　　　願　　　人　　　加　　　　川　　　　清　　
　　二代理人弁理士　　小　　松　　祐　　治先綿畜５
１ｉＡ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、 外管と該外管内にこれと同心状に挿着された内管と該内
   管内にこれと同心状に、かつ、電気的に絶縁された状態
   で挿着された中心管とから成るノズル本体とから成り、 該中心管の先端面が前記内管の先端面よりも稍奥側に位
   置せしめられた ことを特徴とする火口