JP2001230099A - 改良されたプラズマトーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ガスリングの短い耐用寿命、それによるガスリ
ングの交換のコスト、および炉の長期にわたる休止時間
による炉の効率の低下によるコストの増大といった問題
を克服すること。 【解決手段】渦流フロープラズマアークトーチは、細長
電極８、ノズル１０、電極用の設置装置１６を備え、さ
らに複数のプラズマガス注入ポート５０を備え、このガ
ス注入ポート５０は、複数のプラズマガスフローを、環
３２にほぼ接線方向に方向付けるためのものであり、全
てのガス注入ポート５０が、環３２の後端の近くに位置
しており、その結果、このポートからのプラズマガス
が、環３２に沿ってらせん状に進み、渦流チャンバを通
過して、ノズルの放出開口１４へと流れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば炉内溶融に
おいて使用されるような、プラズマアークトーチ（「プ
ラズマトーチ」）に関する。

【０００２】

【従来の技術】１つのタイプのプラズマトーチは、中心
穴を有する円柱状の電極；この電極の前端においてそこ
から間隔を空けた、ガス圧縮ノズル；この電極とノズル
との間の空間を囲む、いわゆる「渦流チャンバ」；およ
び圧縮されたガスの渦状フローを発生させるための装置
を利用し、この渦状フローが、渦流チャンバから、電極
穴内に戻って流れ、そしてノズルの放出開口を通って前
方に渦を巻く。

【０００３】プラズマトーチは、アークによって熱を発
生させ、この熱が、電極とワークピースとの間に通され
る（移動モードと呼ばれる）。あるいは、熱は、トーチ
電極と第二電極との間で発生され得る（非移動モードと
呼ばれる）。移動モードは、通常、伝導性固体および／
または液体を加熱するために、より効率的である。なぜ
なら、エネルギーが、別個の電極に部分的に散逸するよ
りむしろ、トーチからワークピースへと直接移動するた
めである。そして本発明は、特に移動モードのトーチに
関する。

【０００４】アークが電極とワークピースとの間に、ノ
ズルの外側で当たると、アーク流を運ぶガスがイオン化
され、それによってプラズマが形成されて、このプラズ
マが、ノズルの圧縮放出開口から、渦流の過熱されたプ
ラズマジェットとして追い出され、ワークピースを溶融
させる。この渦流ガスはまた、電極を腐食または汚染さ
れることから保護することをも補助する。なぜなら、ア
ークが放射される電極上の点（アーク終結点）が、静止
したままである代わりに、アークガスと共にスピンする
傾向があるためである。

【０００５】米国特許第５，２３９，１６２号（その開
示を本明細書中で参考として援用する）は、改良された
プラズマアークトーチを開示し、そしてそれを図３（本
明細書中で複写される）に図示する。ここで、渦流チャ
ンバが主として、電極の前端とトーチノズルとの間に形
成されている。この特許の図３は、好都合なように、複
数の一次（プラズマ）ガス放出ポートを、それらが複数
の個々のガスフローをほぼ接線方向に渦流チャンバ内へ
と方向付けるように、配置する。これによって、そのガ
スが渦流チャンバからトーチおよびノズルの放出開口を
通り、溶融されるべきワークピースへと流れるにつれ
て、ガスを回転またはスピンさせる。典型的に、このよ
うなトーチは環空間（特許第５，２３９，１６２号には
示されない）を含み、この環空間は電極と同心状であ
り、そしてその電極の前端から後方へと延びる。この環
の後端は閉鎖され、電極の前端からいくらか距離を空け
て配置されており、そして二次ガス放出ポートを有す
る。この二次ガス放出ポートは、環の後端に隣接して、
または環に沿った中間の位置に、配置され得、そして個
々のガスフローをその環内へ、渦流チャンバの方へと方
向付ける。この二次放出ポートからのガスは、一次ポー
トからのガスと合わさって、渦状フローを滑らかにし、
これが次いで、トーチの作動を改善させる。

【０００６】同時に渦流チャンバ内で、これらの放出ポ
ートからのガスフローは、比較的高速でスピンして、ノ
ズル放出開口内へと渦状フローを、ならびに圧力勾配を
作り出す。この圧力勾配において、圧力は、この回転す
るガスフローの外側の境界において最高であり、そして
その回転中心に向かって低下する。対応する半径方向の
圧力勾配がまた、この渦流チャンバのすぐ上の環の内側
にも存在し、これによって、その外径に沿った環内の圧
力が、その環の内径に沿った圧力よりわずかに高くな
る。

【０００７】このようなトーチは、それらの伝統的な応
用である金属の溶融において、良好に作用した。最近
は、移動モードのプラズマトーチを使用するプラズマト
ーチ炉が、いくつかの他の産業において材料を加熱して
溶融するために使用されている（廃棄物の処理（溶融お
よび／または灰化）を含む）。移動モードのプラズマト
ーチは、比較的遅いガスの流速を使用し（非移動モード
のプラズマトーチと比較して）、そして廃棄物質の加熱
および溶融の間、渦流ガスの軸近くの低い圧力によって
渦流チャンバ内（ここで、遠心力が、引き込まれた粒子
を渦流チャンバの外側の壁の方に、半径方向外側に旋回
させる）に引き込まれた粒子により、激しい磨耗に遭遇
する。以前のトーチ内の粒子はまた、その外側の壁に沿
って、その渦流チャンバの上の環内へも引き込まれた。
これは明らかに、二次放出ポートからの小量のガスが、
環内に戻って再循環するためである。環内でスピンする
ガスの遠心力は、粒子を半径方向外側に、環の外側の壁
に対して押し付け、そして広範囲にわたる磨耗を、環の
外側の壁に沿って引き起こした。この問題は非常に重大
であるので、影響を受けたそのトーチの構成要素（特
に、通常ガスリングと呼ばれるもの）は、使用不可能に
なり得、そしてほんの１０〜３０時間の耐用時間の後
に、交換する必要がある。

【０００８】ガスリングの交換は、時間を浪費する。な
ぜなら、炉およびプラズマトーチをまず冷却しなければ
ならないためである。その後でのみ、使い古したガスリ
ング（およびそのトーチにおける他の任意の使い古した
部品）の交換が可能である。ガスリングの頻繁な交換
は、コストがかかる。さらに、その炉が長期にわたる休
止時間を経験するごとに、ガスリングが交換されなけれ
ばならず、これは、その炉の効率を顕著に低下させ、そ
してさらにコストを増大させる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、先行技術の
プラズマトーチが遭遇した上述の問題を、トーチの渦流
チャンバ内の全ての（プラズマ）ガス放出ポート（すな
わち、渦流チャンバの上の環の前方）を排除することに
よって、克服する。その代わりに、全てのガス注入ポー
トが、（好ましくは環に垂直な単一の平面内で）電極を
囲む環の閉鎖後端の、すぐ前またはそれに達しない位置
で、配置される。これによって、比較的大きな正の圧力
勾配が、環の後端から前端へと発生し、そして正の前進
ガスフローを、その環の実質的に全断面にわたって引き
起こし、これによって、これまで遭遇したガスの逆流
（これは、磨耗性の粒子を環内に運び得る）を防止す
る。したがって、本発明は、まず第一に、粒子が環に入
ることを防止する。さらに、環に入ったかもしれない任
意の粒子が積極的に、環の外ヘ、渦流チャンバに向かっ
て、移動される。その結果として、これまでは典型的に
１０〜３０時間であった耐用寿命の代わりに、ガスリン
グの耐用寿命が１０以上の係数に増大する程度にまで、
スピンする粒子によるガスリングの腐食が減少する。こ
れによって、交換のコスト、およびコストのかかる炉の
休止時間の頻度が、顕著に減少される。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の渦流フロープラ
ズマアークトーチは、以下：開口前端を有する細長電
極；ノズルであって、この電極と同心状であるプラズマ
放出開口を形成する、ノズル；この電極用の設置装置；
を備え、これら電極、ノズルおよび設置装置は、この電
極とこのノズルの間の渦流チャンバ、および環を規定
し、この環は、この電極を同心状に囲みこの渦流チャン
バと流体連絡し、そしてこの電極のこの前端から後方に
間隔を空けた閉鎖後端で終結する、環であり；そしてこ
のトーチが、複数のプラズマガス注入ポートをさらに備
え、このガス注入ポートは、複数のプラズマガスフロー
を、この環にほぼ接線方向に方向付けるためのものであ
り、全てのガス注入ポートが、この環の後端の近くに位
置しており、その結果、このポートからのプラズマガス
が、この環に沿ってらせん状に進み、この渦流チャンバ
を通過して、このノズルの放出開口へと流れる、プラズ
マガス注入ポートである、渦流フロープラズマアークト
ーチであり、これによって上記目的が達成される。

【００１１】一つの実施態様では、上記ポートが、上記
環と垂直な単一の平面内にある。

【００１２】一つの実施態様では、上記設置装置が、セ
ラミックリングを有し、このセラミックリングが、上記
電極を囲み、この電極の上記前端から後方に延び、そし
て上記環の半径方向内側の壁を規定する。

【００１３】一つの実施態様では、上記設置装置が、ガ
スリングを有し、このガスリングが、上記電極から半径
方向に間隔を空けてそれを同心状に囲み、この電極の前
端から後方へと延び、上記環の半径方向外側の壁を規定
し、そして上記ガス注入ポートを規定する複数の間隔を
空けた通路を含む。

【００１４】一つの実施態様では、上記ガスリングが金
属で構成されている。

【００１５】一つの実施態様では、上記ガスリングが、
上記渦流チャンバの半径方向最外の壁を規定する。

【００１６】一つの実施態様では、上記設置装置が、以
下：セラミックリングであって、このセラミックリング
は、上記電極の外面を囲み、この電極の上記前端の近く
から後方に延びて、上記環の後端を規定する、セラミッ
クリング；および金属製のガスリングであって、このガ
スリングは、このセラミックリングと作動的に接続され
ており、この環の半径方向最外の壁を規定し、そしてこ
の環の後端の近くに上記プラズマガス注入ポートを形成
する、ガスリング、を有する。

【００１７】一つの実施態様では、上記ガスリングおよ
び上記セラミックリングは、後ろに面した端面で終結し
ており、この端面が、上記環の閉鎖後端から間隔を空け
ており、そしてこの端面に固定されたプラスチック板を
有する。

【００１８】本発明による、プラズマトーチ（このプラ
ズマトーチは、細長電極、設置装置、およびノズルを備
え、この設置装置は、この電極と同心状である環を形成
し、この環が、この環の閉鎖後端からこの電極に沿っ
て、この電極の前端まで延びる、環であり、そしてこの
ノズルが、この設置装置およびこの電極と作動的に接続
されており、そしてこの電極と同心状の放出開口を含
む、ノズルである）を作動させる方法は、以下の工程：
この電極と、このノズルから間隔を空けたワークピース
との間に、電気アークを発生させる工程；プラズマガス
を供給する工程；全プラズマガスを、この環に沿った通
路に沿って、この電極の前端を通過させ、そしてこのノ
ズルの放出開口の外ヘと流す工程であって、これによっ
て、このプラズマガスがこの電気アークを囲む、工程；
およびこのプラズマガスフローに、この環の閉鎖後端の
近くで、圧力を生じさせる工程であって、この圧力が、
この電極の前端におけるこのプラズマガスの圧力より十
分に高く、これによって、プラズマガスがこの環内へと
再循環することを防止し、そして同時に、粒子状物質が
この環に入ることを防止する、工程、を包含する、方法
であり、これによって上記目的を達成する。

【００１９】一つの実施態様では、上記プラズマガスを
流す工程が、このプラズマガスを上記環の上記後端の近
くから流す工程を包含する。

【００２０】一つの実施態様では、上記環と流体連絡
し、そして上記環の閉鎖後端の近くに配置された、複数
の注入ポートを通して、この全プラズマガスを流す工程
を包含する。

【００２１】一つの実施態様では、上記環内でらせん状
ガスフローを形成する工程を包含する。

【００２２】従って、一般的に言えば、本発明は、開口
前端を有する細長電極、およびこの電極と同心状のプラ
ズマ放出開口を有するノズルを備える、渦流フロープラ
ズマアークトーチを提供する。好ましい実施態様におい
ては、電極のための設置装置は、その電極の前端の位置
のセラミックリング、およびそのセラミックリングを同
心状に囲むガスリングを有する。ガスリングの前部、電
極の前部、およびノズルが、トーチの渦流チャンバを規
定し、そして対向して間隔を空けた、同心状のセラミッ
クリングおよびガスリングの円柱状表面がそれぞれ、そ
の渦流チャンバから後方に延びる環を形成する。セラミ
ックリングはその環の後端を閉鎖し、そしてガスリング
は複数（典型的には４〜８個）のプラズマガス注入ポー
トを収容し、これらのポートは好ましくは、環の後端の
すぐ前に位置する単一の平面内にある。

【００２３】使用時には、ガスは注入ポートから環の後
部の近くにほぼ接線方向に方向付けられ、これによっ
て、ガスがそのポートを離れた後にそのガスに回転を与
え、そしてそのガスが渦流チャンバの方へ流れる。最良
の結果は、プラズマトーチが均一な渦流のプラズマガス
フローを、渦流チャンバおよびノズル放出開口内におい
て確立するときに、得られる。これを達成するには、環
を十分に長くして、注入されるガスが、均一な単一塊の
ガスフローとして渦流チャンバに入る前に、前方にらせ
んを巻くときに、５〜２０の間の回転を行うようにす
る。

【００２４】感知できる数の粒子が環内に存在せず、環
内に入ったとしてもそこからの排出が迅速であるため、
ガスリングの磨耗は大いに減少され、それの耐用寿命が
対応して延長され、そしてガスリングの交換のための、
コストのかかる炉の休止時間の頻度が、顕著に低下す
る。従って、本発明は、プラズマトーチにより加熱され
る炉の作動の経済性を改善する。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明に従っ
て構成されるプラズマアークトーチ２は、概略的に図示
するプラズマアーク炉６内の、概略的に図示するホルダ
４に、設置される。このトーチは、電極８およびノズル
１０を備え、このノズルは、電極の前端１２から間隔を
空けており、そして電極と同心状のプラズマ放出開口１
４を有する。設置装置１６が、これら電極とノズルとの
間の接続を形成する。この設置装置は、フランジ付きガ
スリング１８、セラミックリング２０（これは、断面が
Ｌ字形であり得る）、およびプラスチックのシーリング
板２２を配置する。このシーリング板は、当該分野にお
いて周知のように、これら２つのリングにより規定され
る、後方に向いた面２４に対して適切に圧迫される。炉
内におけるこのようなトーチの構成、組み立ておよび設
置の詳細は、当該分野において周知であり、従って、本
明細書中にはさらに記載しない。

【００２６】ガスリングは、半径方向の凹部２６をその
後端に有し得、これによってフランジ付きセラミックリ
ングの周囲を受容し、支持する。円柱状の、半径方向内
側に向いた、ガスリングの表面２８は、セラミックリン
グの対向する円柱状表面３０から半径方向に間隔を空け
ており、そしてこれら２つの表面は、電極と同心状の環
３２を形成する。セラミックリングのフランジ付きの端
は、この環の閉鎖後端３４を形成する。この環の前端は
開いており、（断面が）円形の渦流チャンバ３６と流体
連絡する。この渦流チャンバは、電極の前端１２と、ノ
ズルの後端３８（これは、外向きに広がって湾曲してい
る）との間に規定されており、ノズルのプラズマ放出開
口１４と流体連絡している。

【００２７】好都合なように、電極は、間隔を空けた冷
却管４０に囲まれており、この冷却管の前端は、電極に
適切に取り付けられ、シールされている（例えば、概略
的に図示するシールリング４２によって）。冷却剤（例
えば、水）が、冷却剤供給源４４から冷却チャネル４６
（これは、電極、冷却管、および（概略的に図示する）
バッフル６２によって、それらの間に規定される）を通
って循環される。さらに、密封リング（例えば、Ｏ−リ
ング４７、４８、５１、および５２）が、セラミックフ
ランジの周囲とガスリングとの間の界面、プラスチック
板２２と冷却管４０との間の界面、ならびに、ガスフロ
ーを環および通路４９に押し込めるため、およびガスが
他の場所から散逸することを防止するための他の場所
に、適切に配置され得る。これについては当該分野にお
いて周知であり、図１にも一般的に図示されるとおりで
ある。

【００２８】ここで図１および図２を参照すると、ガス
リング１８は、複数（典型的には４〜８個）のガスフロ
ー通路４９を有し、これらには、各通路の得られるガス
注入ポート５０が、半径方向凹部２６のすぐ下であって
環３２の後端３４の近く（すなわち、すぐ前）に位置す
るように、接線方向に穴が空けられている。注入ポート
５０は、好ましくは、単一平面内に配置されており、そ
してフロー通路が個々のガスフローを、それらのポート
から環へと接線方向に方向付けて、それによってガスが
渦流チャンバに向かって前方に、らせん状に前進する。
それぞれの個々のガスフローが、渦流チャンバに到達す
る前に、約５〜２０回スピンするように、ポートを配置
し、環を構成することが、現在好ましい。これによって
個々のガスフローが、実質的に均一な回転する単一塊の
ガスに均質化され、これが渦流チャンバに入る。

【００２９】ここでプラズマトーチの作動に注目する
と、それは初めに、溶融されるべきワークピース５４の
上に、適切な間隔を空けて、位置される。電位が電極８
およびワークピース５４に印加されて、概略的に図示さ
れるアーク５６が、当該分野において周知であるよう
に、従来通りに衝突する。源５８からのプラズマガス
は、ガスリング１８内の通路４９を通って流れ、注入ポ
ート５０を通り、環３２へと入る。圧力およびガスの流
速は、個々の注入されたガスフローが、そのガスが渦流
チャンバ３６に到達するときまでに均質なガス塊になる
ように、選択される。現在好ましい実施態様において
は、環の断面積の、全てのガス注入ポートの合わせた断
面積に対する比が、少なくとも１５であるべきであり、
好ましくは２０以上である。環が約３．７インチの平均
直径、約０．１インチの半径方向の幅、および約０．７
５インチの長さを有する、１つの好ましい実施態様にお
いては、この比は２４である。これによって、供給され
たガスが約１５ｐｓｉｇ以上の圧力を有するとき、環に
注入された個々のガス流による十分な回転が保証され、
これによって、これらのガスが環の端に到達したとき
に、実質的に均一ならせん状のガス塊を形成し、これが
渦流チャンバに入る。

【００３０】電極とノズルとの間で内向きに渦を巻くガ
スの部分は、電極の壁の近くで電極に入り、次いで電極
の軸に沿ってその近くで、電極を離れる。電極とノズル
との間で内向きに渦を巻いている大部分のガスは、直接
ノズルを通って外向きに流れる。軸方向速度は、ノズル
の壁の近くで最も強く外向きであり、そしてノズルの軸
においてより小さい（そして時にはわずかに内向き）。

【００３１】従って、電気アーク５６（これの一方の末
端は、電極穴６０の内側でスピンする）は、ガスの渦巻
いたフローによって囲まれ、このガスは、アークに組み
込まれるに従って部分的にイオン化され、熱いプラズマ
を形成し、これはノズルの放出開口１４から、加熱また
は溶融されるべきワークピース５４に向かって吹き付け
られる。このワークピースが、アークの第二の末端を形
成する。

【００３２】上述のように、環の後端から渦流チャンバ
内へのガスの積極的な前方への流れによって、第一に、
粒子が環に入ることが防止され、そして環に入った任意
の粒子は、環から迅速に排出される。従って、ガスリン
グ、およびそれを備えるトーチ全体の耐用寿命が、大い
に増大される。

【００３３】開口前部を有する細長電極、およびこの電
極と同心状のプラズマ放出開口を有するノズルを備え
る、プラズマアークトーチが開示される。設置装置は、
電極の前端と係合するセラミックリング、およびこのセ
ラミックリングを同心状に囲むガスリングを備える。ガ
スリングの前部、電極の前端、およびノズルが、トーチ
の渦流チャンバを規定し、そしてセラミックリングおよ
びガスリングの、対向する間隔を空けた同心状の円柱状
表面がそれぞれ、その渦流チャンバから後方に延びる環
を形成する。セラミックリングがこの環の後端を閉じ、
そしてガスリングが複数のプラズマガス注入ポートを収
容し、これらのポートは環の後端のすぐ前に位置してい
る。このトーチのための全プラズマガスが、注入ポート
から環へとほぼ接線方向に流入し、ガスの環への再循環
を防止し、そしてガスがポートを離れた後、渦流チャン
バへと進むにつれて、ガスに回転を与える。この環は十
分に長いため、注入されたガスが約５〜２０回転にわた
ってらせんを描き、その後、実質的に均一な、単一塊の
ガスフローとして、渦流チャンバに入る。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、先行技術のプラズマトーチが
遭遇した上述の問題を、トーチの渦流チャンバ内の全て
の（プラズマ）ガス放出ポート（すなわち、渦流チャン
バの上の環の前方）を排除することによって、克服する
ことができる。その代わりに、全てのガス注入ポート
が、（好ましくは環に垂直な単一の平面内で）電極を囲
む環の閉鎖後端の、すぐ前またはそれに達しない位置
で、配置される。これによって、比較的大きな正の圧力
勾配が、環の後端から前端へと発生し、そして正の前進
ガスフローを、その環の実質的に全断面にわたって引き
起こし、これによって、これまで遭遇したガスの逆流
（これは、磨耗性の粒子を環内に運び得る）を防止する
ことができる。したがって、本発明は、まず第一に、粒
子が環に入ることを防止する。さらに、環に入ったかも
しれない任意の粒子が積極的に、環の外ヘ、渦流チャン
バに向かって、移動される。その結果として、これまで
は典型的に１０〜３０時間であった耐用寿命の代わり
に、ガスリングの耐用寿命が１０以上の係数に増大する
程度にまで、スピンする粒子によるガスリングの腐食が
減少する。これによって、交換のコスト、およびコスト
のかかる炉の休止時間の頻度が、顕著に減少される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明によるプラズマアークトーチの
構成を図示する、部分的な側立面断面図である。

【図２】図２は、図１のプラズマトーチにおいて使用さ
れるガスリングの、部分的に断面である平面図である。

【図３】図３は、米国特許第５，２３９，１６２号の図
３に対応する。

【符号の説明】

２ プラズマアークトーチ ８ 電極 １０ ノズル １４ プラズマ放出開口 １６ 設置装置 ２０ セラミックリング １８ ガスリング ３２ 環 ３４ 閉鎖後端 ３６ 渦流チャンバ ５０ プラズマガス注入ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500532942 Ｐ．Ｏ． Ｂｏｘ 997， 100 Ｈｅｎｒ ｙ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｒｏａｄ， Ｕｋｉ ａｈ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ 95482, Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａ ｍｅｒｉｃａ (72)発明者 ウェンシャン ズ アメリカ合衆国 カリフォルニア 95134, サン ノゼ， エヌ． ファースト ス トリート 4000 (72)発明者 リチャード シー． エスチェンバッチ アメリカ合衆国 カリフォルニア 95482, ウキア， ファウン プレイス 2181 (72)発明者 ロビン エイ． ランプソン アメリカ合衆国 カリフォルニア 95482, ウキア， マクナブ ランチ ロード 4020 (72)発明者 ジョン アール． スパーキーズ アメリカ合衆国 カリフォルニア 95482, ウキア， ミラニ ドライブ 340

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦流フロープラズマアークトーチであっ
   て、以下：開口前端を有する細長電極；ノズルであっ
   て、該電極と同心状であるプラズマ放出開口を形成す
   る、ノズル；該電極用の設置装置；を備え、該電極、該
   ノズルおよび該設置装置は、該電極と該ノズルの間の渦
   流チャンバ、および環を規定し、該環は、該電極を同心
   状に囲み該渦流チャンバと流体連絡し、そして該電極の
   該前端から後方に間隔を空けた閉鎖後端で終結する、環
   であり；そして該トーチが、複数のプラズマガス注入ポ
   ートをさらに備え、該ガス注入ポートは、複数のプラズ
   マガスフローを、該環にほぼ接線方向に方向付けるため
   のものであり、全てのガス注入ポートが、該環の後端の
   近くに位置しており、その結果、該ポートからのプラズ
   マガスが、該環に沿ってらせん状に進み、該渦流チャン
   バを通過して、該ノズルの放出開口へと流れる、プラズ
   マガス注入ポートである、渦流フロープラズマアークト
   ーチ。
2. 【請求項２】 前記ポートが、前記環と垂直な単一の平
   面内にある、請求項１に記載のトーチ。
3. 【請求項３】 前記設置装置が、セラミックリングを有
   し、該セラミックリングが、前記電極を囲み、該電極の
   前記前端から後方に延び、そして前記環の半径方向内側
   の壁を規定する、請求項１に記載のトーチ。
4. 【請求項４】 前記設置装置が、ガスリングを有し、該
   ガスリングが、前記電極から半径方向に間隔を空けてそ
   れを同心状に囲み、該電極の前端から後方へと延び、前
   記環の半径方向外側の壁を規定し、そして前記ガス注入
   ポートを規定する複数の間隔を空けた通路を含む、請求
   項１に記載のトーチ。
5. 【請求項５】 前記ガスリングが金属で構成されてい
   る、請求項４に記載のトーチ。
6. 【請求項６】 前記ガスリングが、前記渦流チャンバの
   半径方向最外の壁を規定する、請求項５に記載のトー
   チ。
7. 【請求項７】 前記設置装置が、以下：セラミックリン
   グであって、該セラミックリングは、前記電極の外面を
   囲み、該電極の前記前端の近くから後方に延びて、前記
   環の後端を規定する、セラミックリング；および金属製
   のガスリングであって、該ガスリングは、該セラミック
   リングと作動的に接続されており、該環の半径方向最外
   の壁を規定し、そして該環の後端の近くに前記プラズマ
   ガス注入ポートを形成する、ガスリング、を有する、請
   求項１に記載のトーチ。
8. 【請求項８】 前記ガスリングおよび前記セラミックリ
   ングは、後ろに面した端面で終結しており、該端面が、
   前記環の閉鎖後端から間隔を空けており、そして該端面
   に固定されたプラスチック板を有する、請求項７に記載
   のトーチ。
9. 【請求項９】 プラズマトーチを作動させる方法であっ
   て、該プラズマトーチは、細長電極、設置装置、および
   ノズルを備え、該設置装置は、該電極と同心状である環
   を形成し、該環が、該環の閉鎖後端から該電極に沿っ
   て、該電極の前端まで延びる、環であり、そして該ノズ
   ルが、該設置装置および該電極と作動的に接続されてお
   り、そして該電極と同心状の放出開口を含む、ノズルで
   あり、該方法が、以下の工程：該電極と、該ノズルから
   間隔を空けたワークピースとの間に、電気アークを発生
   させる工程；プラズマガスを供給する工程；全プラズマ
   ガスを、該環に沿った通路に沿って、該電極の前端を通
   過させ、そして該ノズルの放出開口の外ヘと流す工程で
   あって、これによって、該プラズマガスが該電気アーク
   を囲む、工程；および該プラズマガスフローに、該環の
   閉鎖後端の近くで、圧力を生じさせる工程であって、該
   圧力が、該電極の前端における該プラズマガスの圧力よ
   り十分に高く、これによって、プラズマガスが該環内へ
   と再循環することを防止し、そして同時に、粒子状物質
   が該環に入ることを防止する、工程、を包含する、方
   法。
10. 【請求項１０】 前記プラズマガスを流す工程が、該プ
    ラズマガスを前記環の前記後端の近くから流す工程を包
    含する、請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記環と流体連絡し、そして前記環の
    閉鎖後端の近くに配置された、複数の注入ポートを通し
    て、該全プラズマガスを流す工程を包含する、請求項１
    ０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記環内でらせん状ガスフローを形成
    する工程を包含する、請求項１１に記載の方法。