JP2002542602A - プラズマトーチカートリッジと取付け用プラズマトーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電解銅製のアノードノズル（１）、電解銅製のカソードサポート（２）、ドープ処理されたタングステンカソード（３）、プラスチック製の拡散／中央カソード（４）、プラスチック製のアセンブラ（５）、セラミック挿入物（６）の六つのパーツのみで構成された取替可能なカートリッジ（１００）を有するプラズマトーチ。当該パーツは押込み式で組立てられ、前記パーツの組立ては、プラズマジーンガスの導管と挿入口の取付けに加えて、アノード（１）の冷却回路とトーチの他の要素を作り上げる容積（７１、７２、７３）を構成する。液体注入口と排出口は、カートリッジ（１００）の組立て容易な取付けおよびメンテナンス構造で提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】

本発明はプラズマトーチの分野に属する。

【０００２】

【従来技術】

アークプラズマは、熱プラズマのファミリーに属する。アークプラズマは、大
気圧程度の圧力において、部分的に気体のメディアをイオン化し、電気伝導性を
有し、広範囲で電気的中性である。アークプラズマは、プラズマトーチを用いて
、二つの電極間にて保持されるアークの中を一種類以上のプラズマジーンガスを
通すことによって発生する。

【０００３】 ガスを高温および所定の高エンタルピーの状態にするために、ブロウンアーク
トーチが用いられる。これは、アークが２つの電極を収容したトーチの内部に収
容され、アークは、当該過程で使用される高温度ガス（プラズマ）の高速噴射で
あることを意味する。

【０００４】 図１は、前記トーチの原理を示す線図である。この種のトーチは、相互に同心
状で、二電極間にガス通路用の縦の溝を備えたアノード１とカソード３の二極を
具備している。

【０００５】 ２つの電極１、３は、高圧高周波数（ＨＶ−ＨＦ）発電機および直流発電機に
接続される。当該二電極は、それぞれ融解するのを防止するため、必要なら（水
循環によって）エネルギー冷却される必要がある。

【０００６】 初めに、ＨＶ−ＨＦ発電機を用いて、アーク８は、注入されたガスを電離させ
、伝導性内部電極のスペースを構成した二電極（アノードとカソード）間でフラ
ッシュする。直流発電機は、このスペースにアークを放出して維持する。

【０００７】 トーチに供給された電力は、アノードとカソードとの間で確立された（調節可
能な）電圧強度と同等である。この電圧は、ガスの種類と流れといった、複数の
パラメーターに依存するが、電極の摩耗とひび割れも無視することができない。
プラズマ９の電力は、トーチに供給された電力と当該冷却水における損失の差と
同等である。電極の表面の摩耗とひび割れは、重大な欠陥となる。それは、幾何
学、冷却能率、共軸性およびガスの種類と濃度に依存する。

【０００８】 アーク８プラズマ９を発生する装置は、熱噴射（表面処理）、ガス加熱、また
は、化学合成に使用される。アークによってガスに供給される電力は、ガスを１
００００Ｋ以上に熱することができる。

【０００９】 プラズマジーンガスの選択は、ほとんど制限を受けない。それは、当該過程（
酸化、窒化物形成、還元媒質での高温度など）採用する工程によって決まるもの
である。電力範囲は非常に広く、２，３キロワットから数メガワットに及んでい
る。潜在的な使用可能範囲は、選択されたプラズマジーンガスの種類および流れ
に影響されるのが普通である。

【００１０】 当該技術は、プラズマジーンガスの選択および所望の作動電力と整合する必要
があるので、所定の使用法に対してトーチが設計されるのが一般的である。

【００１１】 制限された環境、または、厳しい環境下での作業が要求される場合、当該サイ
ズ、形状、単一性も重要になりうる。

【００１２】 現存するトーチは、（シール、ネジ、および、流体コネクターは除外した）少
なくとも、およそ１０のパーツを含んだ複雑なユニットである。電極の共軸性は
、シールに対する許容誤差を備えたパーツの重なり合いによって決まる。

【００１３】 片極または両極の取替えは、（ほとんどの場合では、操作後、１０時間後に）規
則的に行うべき作業である。この作業は、常に分解／再組立て、すべきサブユニ
ットと交換すべきシールを必要とする。

【００１４】 これを説明するために、周知のプラズマトーチの３例を簡潔に記述する。

【００１５】 第一番目の周知のトーチは、空気／アルゴン、または、酸素／アルゴンの混合
によって動作し、その電力はおよそ１００ｋＷである。そのトーチは、１５の製
造パーツ、２１枚のシール、２２個のネジ、および、６個の流体コネクターで構
成する。規則的に摩耗を被りやすいパーツは、カソードとアノード、絶縁ブッシ
ュ、および、注入ノズルである。（アノードを交換する）最低限のメンテナンス
で、最適な使用状況下において、使用時間が１００時間以下であることが要求さ
れる。

【００１６】 第二番目の周知のトーチは、質量の大きな炭化水素の熱分解のために開発され
ている。プラズマジーンガスは、トーチの生産において、メタンと混合するアル
ゴンと水素である。このトーチは、溶射ガンと類似する。それは、流体供給用コ
ネクターとネジを除外した、１０個の製造パーツと７個のＯリングを有する。

【００１７】 第三番目の例として、ＳＵＬＺＥＲ ＭＥＴＣＯ社によって販売される、最も
単純なトーチの一つが引用されている。これは、溶射ガンＦ４−ＭＢである。こ
のトーチの種類は、単独、または、混合で、アルゴン、ヘリウムおよび窒素を使
用して、従来どおり動作する。水素は、電力を得るために（アークのピーク電圧
に増大させるために）頻繁に加えられる。それでもやはり、８個の製造パーツ、
１４個のＯリング、１２個のネジ部品と３個の流体コネクターがある。

【００１８】 本発明によるトーチの目的は、トーチ自体の組立て、もう一方では、使い古し
たパーツの時折おこなう交換を可能な限り簡素化することである。特に、α放出
体によってひどく汚染された塩素処理された放射性産業廃棄物の熱分解のための
ガス炭燃焼原子炉でのガス加熱に適用するために開発されている。この反応炉は
、グローブボックスでの運転を目的としたものである。

【００１９】 （グローブボックスまたはリモートマニピュレーター操作することが必須であ
る、放射性の）過酷な環境下において、当該動作は、できるだけ単純化させる必
要がある。複雑なユニット内での分解、および、絶縁パーツの再組立てより、サ
ブユニットの標準的な交換が望ましい。所要時間はさらに短く、新規検査済みの
サブユニットの信頼性は、分解および再組立てされた複雑なユニットの信頼性よ
りずっと高い。

【００２０】 最後に、本発明による当該プラズマトーチは、カートリッジの接続および収容
構造物に挿入されるべきプラズマ発電機を構成した使い捨て可能で交換可能なカ
ートリッジの二つのパーツで設計されている。このカートリッジの接続および収
容構造物の目的は、プラズマジーンガスの供給、冷却流体および電流にカートリ
ッジを接続することである。この構造物は、最後に、第一番目のカートリッジ接
続手段を有する。

【００２１】 第一番目の手段は、電流、水、および、ガスの供給の媒介である。これらの供
給は、完全にプラズマカートリッジから分離されている。

【００２２】 当該構造物は、電流、水およびガスを供給する第一番目の手段にカートリッジ
を機械的に固定するためのカートリッジの固定手段とかみ合う、または、かみ合
わない第二番目の手段を有する。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

本発明は、ＡＡ’を中心にカソードを収容した中央の空間を有する、ＡＡ’を
中心とした環状のアノード、アノードとカソードとの間にアークを発生させる環
状のスペースを備えたアノードとカソード、プラズマジーンガスの分配手段、カ
ソードとアノードとの間の環状のスペースに循環する分配されたガス、アノード
冷却手段を具備し、特にアノード冷却流体用の溝、注入口と排出口を具備した前
記溝、組立て手段、前記組立て手段が電流入力からカソードへトーチの運転に必
要な電流をもたらす伝導性のパーツを具備したカソードサポートを有することで
特徴とするカートリッジ、カソードの取付手段、電気的絶縁材料からなるアセン
ブラ、カソードサポート、すべての中心となっている軸ＡＡ’と平行な中空部と
突出部を収容するアセンブラと環状のアノード、中空のパーツに隙間なくはめ込
まれた突出部を有する、プラズマトーチのプラズマを発生させるカートリッジに
関わる。

【００２４】 この方法において、機械的な組立ては、中空部内に縦軸方向に沿って突出部を
押しこむように圧力を加える単純な作業によって、単一の補助的な組立てパーツ
、アセンブラ、を使用して組立てがなされる。適した道具を使用すれば、単一の
押圧操作のみが必要であることは、後に理解されるであろう。

【００２５】 好ましい実施例において、突出部は、第一番目、および／または、第二番目の
環状の溝にパーツ本体を固定する、第一番目、および／または、第二番目の環状
のリングを有する。この回転対称を示す形態の結果として、組立てられるべきパ
ーツは、アセンブラに対して同軸に位置させるだけでよく、アノード、および／
または、カソードサポートを固定するためにそれらに角度を付ける必要はないの
で、組立てが単純化される。

【００２６】 この好ましい実施例の一つの有利な特徴によれば、組立てとアノードとの間に
て与えられる環状冷却体積は、カートリッジの外表面、優先的にはアノードの外
表面からこの環状の体積へ流体を通す導管を通じて冷却流体を収容する。環状体
積の気密性は、突出リングの外径が、固定された溝の直径よりわずかに大きい値
を有する、という事実より得られる。この方法において、本発明によるカートリ
ッジは、水の供給という点で、トーチの運転に必要なパーツに穴をあけたり、機
械作業であったり、型に嵌めたりして構成されるもの以外の、結合または導管を
必要としない。

【００２７】 以下に記載する好ましい実施例において、アセンブラは、共軸の下方リングと
上方リングを有する電気的絶縁材料で構成されるパーツである。下方リングは、
サポートの溝に固定されており、上方リングは、アノードの溝に固定されている
。このアノードの溝は、アノードリングの外周である。このアノードリングは、
アノードの中央の空間を収容する。この実施例において、アセンブラの放射状の
内部容積は、中央空間を収容するアノードリング部よりも、少なくとも一つの軸
をなす中央部以上に大きい。アノードの冷却流体の循環用の環状の体積は、この
アノードリングとアセンブラとの間に設置されている。この体積は、アノード、
アセンブラ、または、再度のサポートに通じた導管を用いて、冷却流体の注入管
および排出管とつながっている。

【００２８】 好ましくは、本発明による組立てカートリッジは、開き口にも、最終段のガス
分配の溝にも、生じた穴を用いて、カソードを回転して、プラズマジーンガス管
から収容し、収容したガスを分配する環状のガス分配体積を有する。ガスの気密
性は、片面側ともう一方の面側のアノードの空間の内部で、内部電極のスペース
が、カソードを回転して隙間なく設置固定された絶縁材料を構成した回転部を有
するという事実によって得られる。環状の分配体積は、アノード側にも、絶縁回
転パーツ側にも、または、アノードと絶縁回転パーツ側の両方にも、位置するこ
とが可能な放射状の溝によって構成されている。この方法において、本発明によ
るカートリッジは、ガス供給という点で、トーチの運転に必要なパーツ内に穴を
あけたり、機械作業であったり、または、型に嵌めたりして構成されることと比
較して、結合または導管を必要としない。

【００２９】 本発明の他の長所と利点は、添付図に関して記載する、好ましい実施例と実施
例の変化の説明から明らかとなる。

【００３０】

【好ましい実施例の説明】

本発明によるカートリッジの例１００を、図２に記載する。この実施例におい
て、カートリッジ１００、および、その構成パーツは、カートリッジの軸を構成
する軸ＡＡ’を回転した回転対称形状を有する。

【００３１】 本発明によるカートリッジ１００を構成するパーツは全部で六つである。 −電解銅で構成されたアノードノズル１ −電解銅で構成されたカソードサポート２ −ドープ処理されたタングステンカソード３ −プラスチック材料で構成されたカソード中央ディフューザー４ −プラスチック材料で構成されたアセンブラ５ −セラミック挿入物６

【００３２】 それらを組立てるとき、パーツ１から６は、周知の方法および図１に示された
ように、パーツ間にて、ガス循環の縦溝７、アーク８を発生させることができる
両電極スペースを提供する。（図２に示されていない）プラズマ９は、アノード
１のノズル１３によって内部から噴射される。

【００３３】 各パーツと組立て方法を、記載する。

【００３４】 図３と４に共に以下に記載されたカソードサポート２は、軸ＡＡ’を回転した
回転対称を具備した形状での円柱部である。それは、軸ＡＡ’に垂直な面に位置
した形状で円形の底部または基面２１を有する。当該基部２１と反対側は、中央
から外縁まで、側面３４と底３５を具備した中央の内空間２３、二つの内部エッ
ジ２５と外部エッジ２６の側面エッジ２５、２６を具備したＡＡ’の周りを回転
した円形の溝２４、および、底面２７を有する。一つ以上の貫通した穴２８が、
溝２４の底２７を当該基部２１につなげている。溝２４と内空間２３との間で、
サポート２は、基底部２１に平行な面に位置した上方面３０を具備したリング２
９を有する。このリングの側面エッジは、溝２４の内側面エッジ２５と内空間２
３の側面３４によって構成されている。プラズマジーンが、サポート２を介して
導かれる実施例の変形において、サポートは、中央の内空間２３と隣接した環状
リング２９を介して、下方面２１をこのリング２９の上方面３０に結合する、１
つ以上の貫通した管７５を有する。このような管７５は、図３において点線で示
されている。最後に、サポート２は、基底部２１と上方面３７の直径と同じ外部
側面３６を具備した垂直リング２２を有する。リング２２の側面エッジは、サポ
ート２の外部側面３６と溝２４の外側面２６によって構成される。

【００３５】 大きさに関しては、内空間２３の直径は、後に記載される、隙間なく密接した
カソード３にて収容するには十分である。その適合性は、カソードサポート２と
カソード３との間の良好な電気的接触を保証するよう、十分に密接している。カ
ソードとアノードとの間の接触面は、数百アンペアの電流が、実際に損失なく流
れることを保証するために、できるだけ広くする必要がある。溝２４の幅、つま
り、外部エッジ２６と内部エッジ２５の半径との間の差は、アセンブラ５の第一
番目のリングの幅（つまり、リング外部と内部の半径の差）より大きい。もう一
方では、溝２４の外壁２６の直径は、アセンブラ５の、このリング５１が溝２４
に隙間なく密接しうるように、アセンブラ５の、このリング５１の外径より小さ
い。図３に示される組立てリング５１のアセンブラ５は以下に記載される。

【００３６】 カソード３とセンタリング装置４が、これらのパーツを所定の位置にある図５
と６に関して、記載する。

【００３７】 カソード３は、円状平面基底３１および円錐形頭部３２の形状で円柱形である
。それは、カソード３を回転した位置に図５と６で示された、カソードセンタリ
ング装置４に収容される。

【００３８】 センタリング装置４は、ＡＡ’を中心軸とする回転体である。それは、小さい
方の外径円柱部４２から拡張された、円柱形基部４１を有する。センタリング装
置４の内径は、第一番目の実施例の変形において、基底４１と反対側に位置した
上端部４３の直径、基底４１と円柱の外延部４２の内径よりも僅かに大きい直径
を除いて、センタリング装置全体の高さ以上で一定である。センタリング装置４
は、貫通した穴を有する。好ましい実施例において、これらの穴は、外面５０を
、図７で示された開き口９５に生じる、センタリング装置４の上方面４９に結合
させる。この好ましい実施例において、好ましい位置で固定されないように、ア
ノードのアークフットを強制的に回転させるようなボーテックスと呼ばれる渦を
生じさせる接線方向の噴射を誘発するように、穴の軸は、軸ＡＡ’に対して傾斜
しているが、軸ＡＡ’を有する平面には含まれない。

【００３９】 軸方向の環状の溝４５を具備した変形例においては、これらの貫通した穴４４
は、センタリング装置４の当該パーツ４３の、好ましくは、軸方向にはパーツ４
２との結合点の位置に、設けられる。これらの穴４４は、両電極スペースの方向
にプラズマジーンガス用の通路を提供することが意図されていることが、後に明
らかとなるであろう。ガスの注入点がサポート２の上に位置するとき、センタリ
ング装置４の下方面からプラズマジーンガス分配手段へ導いたガス通路を提供す
ることが、好ましく、これらの手段は、後に理解されるように、軸を起点とした
溝４５または開口９５である。これらの通路は、軸管７４、または、外側６４、
または内側６８の軸溝、または、軸管７４、内部の溝６８、または、外部の溝６
４の組合せによって構成されてもよい。

【００４０】 軸ＡＡ’に垂直なセンタリング装置４の平板表面は、センタリング装置４の基
底部４１の下方４６面と上方４７面によって構成されている。基底４１の下方面
４６は、二つの同心円によって境界が画されており、内側の円の直径は、センタ
リング装置４の内径と同等であり、この下方表面の外径は、基底部４１の外径と
同等である。プラズマジーンガスが、サポート２を介して導かれるとき、センタ
リング装置４の下方表面４６は、通路６４、６８、または、７４が発生する溝を
有しうる。所定の位置において、この溝がサポート２の導管７５と連絡している
。センタリング装置４の基底部４１の上方表面４７は、二つの同心円によって境
界が画され、その外側の円の直径は、基底部４１の外径に等しく、そして、内側
の円の直径は、センタリング装置４の外延４２の外径に等しい。軸ＡＡ’に垂直
なセンタリング装置４の当該平板表面は、センタリング装置４の変形の一つにお
いて、溝４５の底４８およびセンタリング装置４の上方表面によっても構成され
る。

【００４１】 溝底４５は、端部４３の内径とカソード３の外径に等しい内径と同等な直径の
外円によって境界を画される。

【００４２】 最後に、センタリング装置４の内軸表面は、二つの円柱形の表面、カソード３
の直径より僅かに小さい直径のパーツ４１と４２に対応した下方表面３９、およ
び、溝４５との変形において、カソード３の直径より大きい直径のパーツ４３に
対応した上方表面４０によって境界が画される。センタリング装置４の外部側面
は全部で、基底４１に対応した下方側面３８とパーツ４２、４３に対応した上方
側面５０の二つである。

【００４３】 大きさに関しては、上述のように、センタリング装置の内径は、このカソード
３がセンタリング装置４内にしっかり密着するように、カソード３の外径より僅
かに小さい。好ましい実施例において、下方側面３８の直径は、サポート２の表
面２５、および、後に考察される、アノード１の一部の側面１２５の直径に等し
い。これらの三つの面２５、３８および１２５は、組立てが完成すると、同じ直
線状に並ぶ。端部４３の内径は、上方の溝４５を有した変形例において、カソー
ド３と端部４３が協働して溝４５を形成するように、カソードの直径より大きい
。この溝４５が、貫通した穴４４を用いて、プラズマジーンガスを収容すること
は、以下にて理解されるだろう。

【００４４】 このセンタリング装置４の変形例を、図５と７を参照して記載する。センタリ
ング装置４の機能は、アノード１に対してカソード３を中央に置き、電気的に絶
縁する。この機能は、所定のカートリッジ１００の説明で以下に理解されるよう
に、アノードの内空間でしっかり組立てられたサポートとして機能する、上方部
４２の外側面５０によって提供される。以下に記載される変形は、センタリング
装置４の別の機能に関連し、その機能は、アノード１とカソード３との間の環状
空間での完全に分配された方法でのプラズマジーンガスの分配機能である。上記
に記載の実施例において、プラズマジーンガスは、穴４４の反対に発生したアノ
ード１の一つ以上の導管１２７によって、または、穴４４と反対に位置したアノ
ード１の放射状の溝１３５にて穴４４にもたらされる。

【００４５】 第一番目の実施例の変形によれば、プラズマジーンガスは、異なる方法で注入
することができる。

【００４６】 図７にて上から見た図で示されるこの第一番目の変形において、センタリング
装置４の内径は、下方面４６から上方面４９まで一定である。アノード１の導管
１２７から来たプラズマガスの分配は、図５の点線で示されたセンタリング装置
４の放射状で環状の溝１４８によって提供される。溝が軸ＡＡ’と平行な面から
通じているとき、溝は放射方向と称する。溝が軸と垂直な面から通じているとき
、軸方向と称する。この変形によれば、センタリング装置４は、必ずしも貫通し
ている必要のない、複数の穴１４４を有する。これらの穴は、溝１４８から突き
抜けている。その穴それぞれは、この変形において、センタリング装置４の上方
面４９を穴１４４に結び付けている、開き口９５にて発生する。

【００４７】 第二番目の変形によれば、溝１４８と４５は存在しており、当該開き口９５は
必要ではない。当該穴１４４は、貫通した穴であって、溝１４８と４５をつなぐ
。

【００４８】 最後に、第三番目の変形によれば、穴１４４は、センタリング装置４の上方部
４２の側面５０から直接穴があけられている。穴１４４は、プラズマジーンガス
の一つ以上の管を収容している、アノード１の円形放射状の溝１３５が発生する
ことは、以下にて理解されるであろう。もう一方の端にて、穴１４４は第一番目
の変形としての開き口９５でも、または、縦溝４５でも、発生する。アノードの
溝１３５とセンタリング装置４の１４８は、同時に存在しうる。

【００４９】 上記にて理解されるように、プラズマジーンガスがセンタリング装置を介して
導かれる場合、ガス分配手段４５、９５を具備したインターフェースは、外側６
４または内側６８の縦溝によって完成される。気密性は、センタリング装置がア
ノード１の円柱形の空間内でに十分に隙間なく密接されている事実と、または、
カソード３はセンタリング装置内で十分に隙間なく密接されている事実によって
得られる。

【００５０】 アノード１とセラミック挿入物６は、図８と９で記載する。

【００５１】 アノード１もまた、軸ＡＡ’を中心とした回転体である。それは、軸ＡＡ’の
中央空間１０を有する。この空間は、貫通した空間であって、アノードの上方面
１１からアノード１の下方面１２のパーツ１３４へ縦に存在する。アノードの下
方面１２は、上方面１１と反対に位置し、異なるレベルで縦に位置した複数のパ
ーツを構成する。上方面１１から下方面１２のパーツ１３４にて、空間１０は、
カソード３の直径とほぼ同等の、図８と９に示された直径の円柱形の上方部１３
を有する。この配置は全く義務的なものではない。当該パーツ１３の直径と長さ
は、周知の方法で、使用されるプラズマジーンガスの種類と流動速度、仕事量の
能力、および、ノズル排出口にて要求されるガス噴射速度に適応している必要が
ある。次に、切頭円錐部１４がある。当該パーツ１４の上方部の直径は、当該パ
ーツ１３と同等である。切頭円錐部１４の下方部の直径は、当該パーツ１３の直
径より大きい。最後に、切頭円錐形１４の下方基部１６からアノード１の下方面
１２のパーツ１３４へ縦に拡張した円柱形下方部１５がある。空間１０の前記パ
ーツ１５の直径は、切頭円錐形１４の最大直径よりも大きい。切頭円錐形１４と
円柱形１５のパーツは、平面１７に結合される。セラミック挿入物６は、パーツ
１５の頂点部にて、空間１０に収容される。この単純なパーツは、アノード１の
説明を継続する前に記載される。挿入物６は、軸ＡＡ’を回転した矩形によって
生じた、トーラス形状のブッシュである。矩形の幅は、平面１７の幅に等しい。
平面１７自体の幅は、下方部１５の半径と切頭円錐形パーツ１４の下方基底部１
６の半径との間の差からなる。

【００５２】 この挿入物６は、平面１７において、その上方面６１がアノード１のサポート
にて機能するように、きっちり密接して挿入されている。当該挿入物の外部側面
６２は、アノード１の空間１０のパーツ１５の外部側面１８をサポートしている
。

【００５３】 アノード１の外側が二つの円で境界を画した上方部１１を収容する。外円の直
径は好ましくはサポート２の外径に等しく、上方部１１の内円の直径は、空間１
０の上方部１３の直径に等しい。アノード１の外側は、円柱の外面１９も収容す
る。下方面１２は異なるレベルで縦に位置した複数のパーツを収容する。外側か
ら軸ＡＡ’に向かって、第一番目のリング１２１は順番に備え付けられる。この
リング１２１の外径は外縁の円柱１９の直径に等しい。この円柱１９の内径は、
好ましくは、サポート２の溝２４の外壁２６の外径に等しい。このリングの下方
面１３３は、軸ＡＡ’に垂直な平面である。下方面１３３は、アノード１の下方
面１２の一部である。

【００５４】 次に溝１２２がある。この溝は、軸ＡＡ’と垂直な溝の底面１２４を有する。
この面１２４は、アノード１の下方面１２の一部である。この溝１２２は、第一
番目のリング１２２の内径に等しい直径の円柱形外壁１２６を具備する。この直
径は、好ましくは、サポート２の溝２４の外壁２６の直径に等しい。縦溝１２２
の内径は、好ましくは、サポート２の溝２４の円柱形内壁２５の直径に等しい。

【００５５】 最後に、第二番目のリング１２３がある。このリング１２３は、軸ＡＡ’に垂
直な下方面１３４を有する。この下方面１３４は、アノード１の下方面１２の一
部である。当該リング１２３は、溝１２２の円柱形内壁を構成する一部の円柱形
外壁１２５を具備する。

【００５６】 円柱形の壁１２５は、好ましくは、サポート２の溝２４の壁２５の内径に等し
い直径を有する。

【００５７】 アノード１にて貫通した二つの端１２８、１２９を具備した一つ以上の第一番
目の導管１２７は、アノード１の外壁１１、１９の１つから空間１０の内壁１８
へ流体が流れるのを可能にする。図８と９で共に示された例において、導管１２
７は、上方面１１での第一番目の端１２８から空間１０の下方部１５の壁１８に
位置した第二番目の端１２９へ導く。それは、挿入物６の下に位置した縦の平面
において、この空間１０にて生じる。この、または、これらの導管１２７は、プ
ラズマジーンガス分配を供給する。センタリング装置４とその変形の説明と共に
上記記載の変形によれば、この、または、これらの導管は、アノード１の空間１
０の側面１８上にて直接発生させる代わりに、この側面１８の外側に導管を通し
て運ばれる放射状の環状の溝１３５に、択一的に発生しうる。図８と９に示され
た好ましい実施例において、導管１２７は軸ＡＡ’と平行であり、それらは、中
央の空間１０を隠すリング１２３内に位置し、溝１３５にて発生する。

【００５８】 変形によれば、第一番目の導管１２７の外端１２８、または、導管１２７の少
なくとも一部は、アノード１の壁に該当するこの壁ではなく、カートリッジ１０
０の外壁に位置しうることを注意すべきである。これは、例えば、サポート２と
センタリング装置を介して、このサポートの基部から発生した、軸ＡＡ’と平行
な（示されていない）導管でありうる。この実施例の変形によれば、一部の導管
１２７は、軸ＡＡ’と平行なセンタリング装置４の縦溝によって構成されうる。

【００５９】 二つの端１３１、１３２を具備した一つ以上の第二番目の導管１３０は、アノ
ード１の外壁１１、１９のうちの１つから溝１２２へ導く。図８と９と共に示さ
れた例において、当該導管１３０は、周囲シリンダー１９での第一番目の端１３
１を有し、第二番目の端１３２は、当該溝１２２でのこの溝の底１２４にて発生
する。

【００６０】 変形例によれば、第二番目の導管、または、少なくともその導管の一部は、ア
ノード１の壁に該当するこの壁ではなく、カートリッジ１００の外壁上に位置し
てもよい。これは、例えば、アセンブラ５、または、サポート２の外壁でありう
る。

【００６１】 本発明によるプラズマトーチのカートリッジ１００を構成する、組立ての方法
およびパーツ１から６の組立ては、図２、３、５および８を参照して説明する。

【００６２】 まず始めに、アセンブラ５を、図３、８および１０を参照して説明する。

【００６３】 図３と８において、アセンブラ５の下方および上方部は、それぞれサポート２
（図３）およびアノード１（図８）との位置関係に置いて、アセンブラ５を図示
する。

【００６４】 図１０は、当該アセンブラ５の縦断面図である。

【００６５】 アセンブラ５は、下方円柱形リング５１を有する。このリング５１の円柱形の
外表面５２の直径は、このリング５１がこの溝２４にしっかり固定されるように
、サポート２の溝２４の壁２６の直径より僅かに大きい。このリング５１の内壁
５３の直径は、少なくとも、この溝２４の組立て位置において、サポート２の溝
２４の内壁２５の壁の直径に固定される一部に対してよりは大きい。この方法に
おいて、縦の環状体積７７は、２つの壁２５、５３との空間にて提供される。リ
ング５１は、軸ＡＡ’と垂直な下方面５９を有する。組立て位置において、この
表面５９は溝２４の底面２７とは接触していない。この方法で、環状体積７３は
、これら二表面との間にて提供される。

【００６６】 このリング５１は、リング形状の中央部５４によっても外延される。このリン
グ５４の内壁５の直径は、アノード１の円柱形の壁の直径より大きい。この方法
において、環状の縦の体積７２は、２つの壁５５、１２５との間にて提供される
。当該壁１２５は、アノード１の溝１２２の底１２４からアノード１の第二番目
のリング１２３の下方面１３４へ縦に外延する。この下方面１３４は、アノード
１の最下方面を構成する。

【００６７】 図８で組立て位置にて示されたアセンブラ５の上方部は、リング５６の形状で
もある。このリングの外壁５７の直径は、アノード１の溝１２２の外壁１２６の
外径より大きい。リング５６の外壁５７の直径と壁１２６の直径との間の大きさ
における差は、このリング５６が溝１２２内にしっかり密接して固定されうる程
度である。

【００６８】 リング５６の内壁５８の直径は、アノード１の壁１２５の直径より大きい。こ
の方法において、縦の環状体積７６は、２つの壁５８、１２５との間にて提供さ
れる。アノード１のこの壁１２５は、溝１２２の底１２４からアノード１の下方
面１２の当該部１３４へ縦に外延することが念頭におかれている。当該部１３４
は、アノードの最下方面に位置する。当該リング５６は、上方面６０を有する。
当該組立て位置において、この上方面６０は、溝１２２の底面１２４とは接触し
ていない。この方法において、環状の体積７１は、これら二つの面との空間にて
提供される。

【００６９】 アセンブラ５の中央部は、軸ＡＡ’と共に垂直な上方面６５と下方面６６、お
よび、外側面６７を有する。

【００７０】 アセンブラ５の中央部５４の上方面６５は、リング５６の外径である円、およ
び、中央部５４の外側面６７の直径である円によって境界が画されている。

【００７１】 同様に、アセンブラ５の中央部５４の下方面６６は、下方リング５１の外径形
の円、および、外部側面６７の直径である円によって境界が画されている。

【００７２】 上方面６５と下方面６６の境界を画した円は、同心である。図に示された例に
おいて、中央の縦の空間６９の内径は、この空間の内軸面５８、５５、５３が、
単一で、一様な面のみを形成する。この特徴は、全く義務的ではなく、生産工程
を単純化する。

【００７３】 合計して、アセンブラ５は、中央部の貫通した空間６９を具備した回転部とし
て取り上げられる。それは、中央部５４の外径より小さい外径の円柱部５６、５
１から上方および下方にそれぞれ噴射する中央部５４を有する。収容構造の第一
番目の実施例において、中央部５４を形成した肩部は、貫通した穴と栓を抜いた
穴を収容するために使用される。この実施例において、これらの穴は、収容およ
び結合構造にカートリッジ１００を固定する手段の一部を形成する。これらの手
段のその他の部分は、収容および結合構造の栓が抜かれた穴、または、そうでな
い穴によって、および、ネジ、ボルト、または、ナットによって構成される。こ
の実施例において、中央部５４は、別の機能を提供する。上方面６５または下方
面６６のうちの１つは、組立ての抑制装置として機能する。図２に示された例に
おいて、アノード１のリング１２１の下方面１３３は、中央部５４の上方面６５
の上で、抑制装置として機能する。逆に、機能的な働きは、カソード３のサポー
ト２のリング２２の上方面３７と中央部５４の下方面６６との間にて供給される
。この抑制装置６５および溝１２４と２４、そして、リング５６、５１の縦の長
さの適応寸法を用いて、環状のスペース７１と７３を提供することは可能である
。当該同じ抑制装置の機能は、溝１２２または２４の底に、焦点深度の小さな溝
の底での幅の円形または円錐形を付与することによって得られうる。当該機能的
な働きは、アノード１の表面１３４とセンタリング装置４の表面４７と同様に、
サポート２の表面３０とセンタリング装置４の表面４６との間にて提供されるよ
うに、接触することも可能である。

【００７４】 実施例の変形によれば、アセンブラ５は中央の縦の空間を具備した直線シリン
ダーによって構成しても良い。当該アセンブラの内径と外径は下方面５９から上
方面６０へ一定である。

【００７５】 トーチの組立てについて記載する。

【００７６】 挿入物６は、アノード１にて上記記載されたような位置に配置される。カソー
ド３は、きっちりと組立てて、内空間２３の側面を具備した、サポート２の内空
間２３、内空間２３の底３５と接触したカソードの下方面３１、接触したカソー
ドの側面に挿入される。この方法において、カソード３とサポート２との間の電
気的な接触は、サポート２とカソード３に関してすべての面を介して提供される
。センタリング装置４は、上記記載のように、カソード３の周辺に配置されてい
る。センタリング装置４の下方面４６は、リング２９の上方面３０と接触してい
る。アセンブラ５は、圧力のかかる位置に置かれており、アノード１の溝１２２
は、アセンブラ５のリング５６を収容する。リング５６の上方部、および／また
は、溝１２２のエッジは、挿入を容易にするため、はす切りにされたり、または
、面取りがされてもよい。アセンブラ５が、同じ位置にあるとき、アノード１の
リング１２１の下方面１３３は、アセンブラ５の中央部５４の上方面６５に対し
て停止される。アセンブラ５の上方面６０は、環状の体積７１が、すでに上記に
て示したように、アノード１の溝１２２の下方面１２４とリング５６の上方面６
０との間にて提供されることを意味する、溝１２２の底部ではない。アノード１
とアセンブラ５で組立てられたその挿入物６は、サポートユニット２、カソード
３およびセンタリング装置４で組立てられる。リング５１は、サポート２の溝２
４での圧力でそれ自体を挿入する。挿入を容易にするために、リング５１の底部
と溝２４の頂部は、はすに切られ、または、面取りがなされる。固定操作が終了
するとき、機能的な働きは、図２にて強調された方法で示されるように、アセン
ブラ５の中央部５４の下方面６６とサポート２のリング２２の上方面３７との間
にて存在する。アセンブラ５のリング５１の下方面５９は、溝２４の溝底２７と
接触しておらず、環状体積７３は、上記にてすでに示されたように、リング５１
の下方面５９とサポート２の下方面２７との間にて供給される。これらの２つの
表面との間にて供給された、この環状体積は、冷却水を集積することを目的とす
ることは後に理解されるであろう。

【００７７】 トーチの働きについて記載する。

【００７８】 トーチとして、当該働きがトーチの通常の働きであるが、冷却水流入循環とプ
ラズマジーンガス循環は、本文に注釈がつけられている。まず、示された例にお
いて、アセンブラ５の、下方リング５１の内壁５３、中央部５４の内壁５５、上
方リング５６の内壁５８が一直線上にあることが念頭におかれている。アセンブ
ラ５の内径は、アノード１のリング１２３の外径、センタリング装置４の外部側
面３８、および、環状体積７２が提供されるように、サポート２の溝２４の内壁
の直径より大きいことが念頭に置かれている。この環状の体積７２は、リング５
６の上方部６０からアセンブラ５のリング５１の下方部５９へ縦に拡張する。最
も一般的な場合、この環状の体積は、環状体積７６、７２、および、７７と、こ
れらの異なる体積部との間で接続している環状体積によって形成される。水は、
開口部１３１を介してと、アノード１の外表面上に導管１３０を通ってもたらさ
れ、導管１３０の内端１３２は、溝１２２とリング５６の表面１２４と６０との
間で提供される環状体積にて生じる。この水は、環状体積７２を通じて、環状リ
ング５１の底と溝２４の底２７との間にて提供された環状体積７３へ、アノード
１の内壁１２５に沿って流れるかもしれない。この水は、環状の溝２４の底にて
提供された導管２８を介して流れる。水の循環は、溝２４と１２２でのリング５
１と５６のきっちりとした組立てを用いて、トーチ内部のしっかりとしたシール
なしで提供されることが理解されうる。自然に、水の流入と流出は、異なる方法
で配置することができ、最も大切なことは、水の循環がアノード１のリングを冷
却することである。

【００７９】 同様に、アノード１での開口部１２８を介してプラズマジーンガスの流入は、
シールなしで生じ、当該ガスは、本発明の実施例の変形によれば、センタリング
装置４の上の、または、溝４５でのカソード３の周りに配置された開口部９５で
の導管４４または１４４を介して生じる。本発明による組立てトーチは、アノー
ド１、サポート２、カソード３、センタリング装置４、アセンブラ５および挿入
物６の６つのパーツのみを収容する。専門的な道具は、組立てられるべきパーツ
の横の収容部に対して有効である場合、このトーチは、押すだけの軽い作業で組
立てられうる。

【００８０】 組立てたカートリッジ１００を構成する異なるパーツの機能に対して、カソー
ド３が、サポート２の内空間２３にて十分に隙間のない場合、サポート２、カソ
ード３、センタリング装置４、アノード１の空間１０での隙間のないパーツ４２
、および、アノード１は組立てユニットを形成する。これらの条件において、ア
ノードのサポート２と１２２の溝２４とか見合ったアセンブラ５は、まれに、水
循環のパーツとして考慮されるかもしれない。カートリッジ１００の組立ては、
収容及び接続構造での位置にカートリッジ１００に取付けることによって結合さ
れるかもしれないことは、後に理解されるであろう。

【００８１】 カートリッジ１００が単純な構造を有するのは、カートリッジの全体的な構造
に起因するものである。このように、プラズマジーンガスの循環は、組立てたカ
ートリッジ１００の中央部にて完全にそのままの形にて存在する。それは、リン
グ１２３の形状にて、アノード１の中央部であるかもしれない。このリングは、
アノードの中央空間１０のすぐ隣にある。センタリング装置の通路６４、６８、
７４とつながっているように、サポート２に通じた導管７５でもあるかもしれな
い。水の循環としては、これが、水またはガス循環の交わる部分がないように、
この同じリング１２３の外周が中央空間１０と隣接しあう状態にある。

【００８２】 アセンブラが、サポートの独立したパーツとして取り上げていることは注目す
べきである。これは、カソードと接触した導電材料で構成されるサポートに結合
するアセンブラが、アノードと接触していると言う事実によるものである。それ
は、アノードとカソードとの間の短絡を避けるために、電気的絶縁材料で構成さ
れる。カソードを接続する貫通型導体を有した絶縁材料でサポートを構成するこ
とは明らかに可能である。この場合、アセンブラが、絶縁材料で構成されたパー
ツ、および、導電材料で構成されたパーツによるサポートを構成していることが
検討されるかもしれない。

【００８３】 カートリッジ１００の部品材料に関連した２、３項目が注目されるであろう。

【００８４】 実施例において、電気銅にて構成されるアノード１とカソードサポート２は、
例えば、電気伝導性があって、超高熱流水の排水を可能にする、どんな金属でも
構成可能である。

【００８５】 カソード３のドープ処理されたタングステンは、低電子注出電位を具備したど
んな金属材料によっても製造しうる。

【００８６】 中央ディフュ−ザー装置４は、組立てに必要な条件を満たし、水のバルキング
に対して良好な耐久性、強い絶縁性および放射エネルギーと温度に対して良好な
機械的強度を具備したプラスチック材料の何れかにて製造されてもよい。

【００８７】 アセンブラ本体５は、簡単なプラスチックの押し込み圧力での組立て要件を満
たしたプラスチック材料にて製造されても良い。

【００８８】 絶縁挿入物６は、熱と放射エネルギーに対して良好な耐性を具備し、例えば、
チッ化ホウ素といった、強い絶縁性を具備したセラミック材料にて製造されても
よい。

【００８９】 アッセンブリは圧力によって強固に固定する形式のものであり、そのために使
用される材料の組み合わせは、本発明に基づくトーチの場合には、プラスチック
と銅合金、または、タングステン合金と銅合金の組合せによって構成されること
が理解される。

【００９０】 他の材料の組合せは、バイブレーターが、周知の方法にて、圧力ヘッドと組立
て品の圧縮ジャックとの間に置かれた場合、特に、セラミック材料がプラスチッ
ク材料と置き換えうることが考えられる。

【００９１】 カートリッジ１００の接続構造と収容構造の二つの例は、図１１、１２、およ
び、１３で簡潔に説明されるであろう。縦の断面図にて図１１に示された、第一
番目の接続および収容構造８０は、どちらも軸ＡＡ’を回転した二つの回転部を
有する。下方部８１は、このサポート２が、このパーツ８１に簡単に挿入できる
ように、サポート２の外径と同等の内径の内空間８３を隠す。図１１に示された
例は、冷却流動体の排水が、サポート２の導管２８を介して行われる、カートリ
ッジ１００の実施例の変形の一つに対応する。これは、この例において、下方部
８１が８４として示された水の流出および流入を有するからである。一つ以上の
Ｏリングは、保証されるべき気密性に対して、周知の方法で可能とする。

【００９２】 収容および接続構造の上方部８２は、このアノード１が簡単に、このパーツ８
２に挿入できるように、アノード１の外径と同等の内径の内空間８５を隠す。こ
の構造８２は、プラズマが通過可能なフレアエッジを具備した中央の縦穴９１を
有する。図１１に示された例は、冷却流体とプラズマジーンガスの流入が、水と
ガスの流入に対してアノード１の導管１３０と１２７を介して生じるカートリッ
ジ１００の実施例の変形の一つに対応する。これは、この例において、上方部８
２が水の流入８６とガスの流入８７を有するからである。一つ以上のＯリングが
、保証されるべき気密性に対して、周知の方法で可能にする。水の流入８６は、
アノード１の導管１３０と反対側に生じる。複数の導管１３０があるとき、水の
流入８６を受けた放射状の溝８８は、異なる導管に分配できるようにする。同様
に、ガスの流入に関しても、複数の導管１２７があるとき、示されていないガス
流入８７を受ける縦溝は異なる導管１２７に分配できるようにする。

【００９３】 この構造８０の主な長所は、カートリッジ１００の素早い交換のための収容能
力である。組立てに関して、カートリッジの上方部、つまり、アノード１に対応
する部分は、構造物８０の上方部８２に挿入される。放射部の位置付けを容易に
するために、水とガスの流入を可能とすることは、アノードの開口部１２８、１
３１をいっぱいに満たし、設置する心棒は、上方部８２とアノード１上に提供さ
れうる。それが所定の位置にあるとき、カートリッジ１００は、アセンブラ５の
穴を通じ、上方部８２の予め作られた穴にネジ締めされた、ネジ８９を用いて、
上方部８２上にてネジを回す。下方部８１は、内空間８３内にサポート２を挿入
することによって、所定の位置に置かれている。手段は、正しい放射部の位置を
容易にするためでも提供される。ネジ９０は、下方部８１をアセンブラに固定す
ることを可能とする。これらのネジは、アセンブラ５の穴を通し、下方部８１の
予め作られた穴にネジで取付けられる。

【００９４】 当該構造物８０の一般的に好ましい実施例は、図１２と１３と共に与えられる
であろう。図１３は、右手上端での部分的な断面図とカートリッジ１００を具備
した組立て構造の前面図である。図１２は、図１３での面と垂直な面に沿った断
面図である。

【００９５】 この実施例によれば、下方部８１と上方部８２の端面とカートリッジ１００は
、箱型の金物片を用いて組立てられる。この箱型の金物片は、Ｕ型である。Ｕの
２つの平行なアーム部は、上方端面８２に軸ＡＡ’と垂直なネジ９６を用いて回
転して固定される。ブッシュと絶縁ワッシャーは、箱型の金物片と端面８２との
間の電気的な接触を防ぐために、周知の方法にて提供される。下方端面８１は、
中央部のくぼみ９３を備えた下方面に取付られる。組立て位置において、箱型の
金物片９２のＵの水平部分で台に固定されたネジ９４が、ネジ９６を回転して金
属の箱９２にて回転を止めて、縦軸方向に端面８２と８１の動きを止めている、
くぼみに圧力を及ぼす。端面８１と金属の箱の電気絶縁が、絶縁ブッシュ９５と
絶縁ワッシャーを用いて得られる。ブロッキング止めナット９７が提供される。
金属の箱９２の水平アームと端面８１の下方面との間の距離は、端面８１と８２
の内空間８３と８５からカートリッジ１００の脱着をさせるには十分である。

【００９６】 当該作業は以下のようにする。

【００９７】 カートリッジ１００を分解するために、止めナット９７は、閉められておらず
、カートリッジ１００まで完全にネジ止めされていないネジ９４は、端面８１ま
たは８２のうちの一つから抜き取ることができる。この位置において、端面８２
は、まだ、金属の箱９２と共に不可欠であり、端面８１は、くぼみ９３の中にま
だ入っているネジ９４の所定の位置に収容する。この端面の位置において、カー
トリッジ１００は、ネジ９６によって形成された軸を回転して金属の箱９２を僅
かに回転させることによって、他の端面から抜き取ることができる。この回転は
、カートリッジ１００の取り外し口をはずす。再組立てに対しては、逆の作業が
行われる。

【００９８】 この組立て方法は、それが、自動的に縦軸方向に組立て圧力を端面８１、８２
上およびカートリッジ上にて及ぼすことが可能であるので、機械的な視点から見
て好適である。横の歪の圧迫をかけている非対称圧力によるリスクはない。グロ
ーブボックスにて作業するとき、それも、カートリッジ１００を特に好適である
、所定の位置に収容する必要がある端面８１、８２を用いず、１本のネジを用い
て組立ておよび分解できるので好適である。

【００９９】 自然にカートリッジ１００を構造物８０に固定する他の機械的手段は、当事者
の理解範囲である。

【０１００】 気密性は、シールおよびカートリッジ１００が内空間８３、８５にはめ込まれ
ているという点によって提供される。

【０１０１】 水またはガスの流入および流出点に相当するカートリッジ１００に関して述べ
られた変形と比較する必要のある構造物８０の適合性は、当事者の範囲にあって
、本文にて解説されている。

【図の簡単な説明】

【図１】 図１は、本文にてすでに記載されたプラズマトーチの原理を示す
ものである。

【図２】 図２は、本発明による組立てカートリッジの縦の断面図を示すも
のである。

【図３】 図３は、カソードサポートと、このサポートとともに組立てられ
たアセンブラの下方部の縦の断面図を示すものである。

【図４】 図４は、図３に示されたサポートの上部から見た図を示すもので
ある。

【図５】 図５は、カソードセンタリング装置と、このセンタリング装置と
ともに組立てられたカソードの縦の断面図を示すものである。

【図６】 図６は、図５に示されたセンタリング装置およびカソードの上か
ら見た図を示すものである。

【図７】 図７は、図５に示されたセンタリング装置の変形とカソードの上
から見た図を示すものである。

【図８】 アノード、このアノード上で組立てられた挿入物およびこのアノ
ードとともに組立てられたアセンブラの上方部の縦の断面図を示すものである。

【図９】 図９は、図８に示されたアノードと挿入物の上から見た図を示す
ものである。

【図１０】 図１０は、アセンブラの縦の断面図を示すものである。

【図１１】 図１１は、図で示された前記カートリッジとともに組立てられ
た、本発明によるカートリッジの接続および収容構造物の縦の断面図を示すもの
である。

【図１２】 図１２は、図１３での平面に垂直な平面に沿った縦の断面図で
ある。

【図１３】 図１３は、右上端に部分的な縦の断面図とともに、カートリッ
ジ１００とともに組立てられた当該構造物８０の正面から見た図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年５月２３日（２００１．５．２３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００１８】 日本特許出願 ＪＰ ０４−２４９ ０９６ は、アノードとカソードとの間 のアークを作り出す見込みを減少させるために、プラズマジーンガスが、渦を巻 いて流れるような管路に流れる、プラズマトーチを記述する。最後に、アノード とカソードとの間に置かれたパーツの中央装置１０ａが中央装置の頂上面から側 面へ通じる開口部１０６を有する。アノードと中央装置部１０との間に位置した 別の導管１０２は、導管１０６から流れてきたガスをアノードの底部へ誘導する 。 導管１０７は、中央装置の外部を後者の中央空間１０５につなぐ。この特徴は 、プラズマジーンガスの渦流噴射を作り出すことを可能にしている点である。カ ソードは、さらに均一に摩耗する。 公文書 ＥＰ−０ ００２ ６２３ Ａは、カソード１３がサポート２３の上 に固定されて、軸方向にナットを回転することで可動性のあるトーチを記載して いる。カソード１３とアノード１４との間の機関炉の有用性を精巧に調節するこ とが可能である。 この明細書に記載された発明は、本質的に、所定の点で長すぎる固定したアー クによって電極の早期摩耗を防止するように、アノードとカソードとの間のアー クに一様の回転をもたらす手段に関連する。図１または１１で示された例におい て、それは、トーチの軸方向と平行な磁界Ｂ（図４）を発生させる磁石１９（図 １−１１）である。 １つの相対的配置（図８）によれば、それは、流動調整室１５にガス３２’の 接線流入である。 相対的配置図（図１１）に示された１つによれば、当該手段は、調整室１５お よび当該ノズル３８との間のガス通路上に配置されたらせん状のたれ蓋４０を構 成している。 冷却は、導管２０−２１（図１、８、１１）にて循環した水によって提供され る。 （図面の詳細な説明） 本発明によるトーチの目的は、トーチ自体の組立て、もう一方では、使い古し
たパーツの時折おこなう交換を可能な限り簡素化することである。特に、α放出
体によってひどく汚染された塩素処理された放射性産業廃棄物の熱分解のための
ガス炭燃焼原子炉でのガス加熱に適用するために開発されている。この反応炉は
、グローブボックスでの運転を目的としたものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００２３】 本発明は、請求項１に記載の特徴を有する、プラズマトーチのためのプラズマ を発生させるカートリッジに関するものである。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸ＡＡ’を中心として、アノード（１）の中央リング（１２
   ３）の内部に形成された中央空間（１０）を有する環状アノード（１）、ＡＡ’
   を中心として、カソード（３）を収容したこの中央空間（１０）、アノード（１
   ）とカソード（３）との間に、アークを作り出す環状のスペースを提供するアノ
   ード（１）とカソード（３）、プラズマジーンガスの分配手段、カソード（３）
   とアノード（１）との間の環状のスペースで循環する分配ガス、特にアノード（
   １）の冷却流体用の導管を有するアノード（１）の冷却手段、注入口と排出口を
   具備した前記導管、組立て手段を具備したプラズマトーチにプラズマを発生させ
   るカートリッジ（１００）であって、前記組立て手段が、電流入力からカソード
   （３）へトーチの操作に必要な電流をもたらす導電部を具備したカソードサポー
   ト（２）、カソード（３）の位置決定手段（２、２３、４）、アセンブラ（５）
   のカソード（３）のサポート（２）、軸ＡＡ’と平行にすべて中央に位置した中
   空部（２４、１２２）と突出部（５１、５６）を有するアセンブラ（５）と環状
   のアノード（１）、中空部（２４、１２２）にピッタリはめ込まれた突出部（５
   １、５６）を有することを特徴とするカートリッジ。
2. 【請求項２】 一つ以上の環状リング（５１、５６）が一つ以上の環状の溝
   （２４、１２２）に隙間なくはめ込まれているように、一つ以上の中空部（２４
   、１２２）が、環状の溝（２４、１２２）によって構成され、一つ以上の突出部
   （５１、５６）が、環状リング（５１、５６）、当該溝（２４、１２２）の外径
   より大きい当該リング（５１、５６）の外径によって構成されることを特徴とす
   る請求項１に記載のカートリッジ。
3. 【請求項３】 アセンブラ（５）の突出部（５１）が、外径、内径および下
   方面を具備した、軸ＡＡ’の下方環状リング（５１）によって構成され、カソー
   ド（３）のサポート（２）の中空部（２４）は、軸ＡＡ’を中心とした環状の溝
   （２４）によって構成されていること、当該溝（２４）は、外径、内径および溝
   （２４）の底面（２７）を有すること、および、アセンブラ（５）の下方環状リ
   ング（５１）の外径が、カソード（３）のサポート（２）の環状の溝（２４）に
   隙間なくはめ込まれるように、アセンブラ（５）の下方環状リング（５１）の外
   径は、カソード（３）のサポート（２）の環状の溝（２４）の外径より僅かに大
   きいことを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ。
4. 【請求項４】 アセンブラ（５）の突出部（５６）は、外径、内径および上
   方面を具備した、軸ＡＡ’の上方環状リング（５６）によって構成されること、
   環状アノード（１）の中空部（１２２）は、軸ＡＡ’を中心とした環状の溝（１
   ２２）によって構成され、当該溝（１２２）は外径、内径および溝の底面（１２
   ４）を具備すること、および、アセンブラ（５）の上方環状リング（５６）がア
   ノード（１）の環状リング（１２２）に隙間なくはめ込まれるように、アセンブ
   ラ（５）の上方環状リング（５６）の外径は、アノード（１）の環状の溝（１２
   ２）の外径より僅かに大きいことを特徴とする請求項３に記載のカートリッジ（
   １００）。
5. 【請求項５】 アセンブラ（５）の第一番目の突出部（５１）は、外径、内
   径および下方面（５９）を具備した軸ＡＡ’の下方環状リング（５１）によって
   構成されること、カソード（３）のサポート（２）の中空部（２４）は、軸ＡＡ
   ’を中心とした環状の溝（２４）によって構成され、当該溝（２４）は、外径、
   内径および溝の底面（２７）を具備していること、および、アセンブラ（５）の
   下方環状リング（５１）は、カソード（３）のサポート（２）の環状の溝（２４
   ）に隙間なくはめ込まれるように、アセンブラ（５）の第一番目の環状リング（
   ５１）の外径は、カソード（３）のサポート（２）の環状の溝（２４）の外径よ
   りわずかに大きいことを特徴づけられ、そして、アセンブラ（５）の第二番目の
   突出部（５６）は、外径、内径および上方面（６０）を具備した、軸ＡＡ’の上
   方環状リング（５６）によって構成されること、環状アノード（１）の中空部（
   １２２）は、軸ＡＡ’を中心とした環状の溝（１２２）によって構成され、当該
   溝は、外径、内径および溝の底面（１２４）を具備すること、および、アセンブ
   ラ（５）の上方環状リング（５６）は、アノード（１）の環状の溝（１２２）に
   隙間なくはめ込まれるように、アセンブラ（５）の第二番目の環状リング（５６
   ）の外径は、アノード（１）の環状の溝（１２２）の外径より僅かに大きいこと
   を特徴とする請求項２に記載のカートリッジ（１００）。
6. 【請求項６】 アセンブラ（５）は、下方および上方リング（５１、５６）
   をつなぐ中央の中空部（６９）を有し、この中央部（６９）が内径を有すること
   、第一番目の環状の体積（７２）は、アセンブラ（５）とアノード（１）の中央
   リング（１２３）との間にて提供され、この体積（７２）は、少なくとも二つの
   導管（１３０、２８）、冷却流体流入管（１３）および冷却流体流出管（２８）
   を介してカートリッジ（１００）の外部とつながっているように、アセンブラ（
   ５）の上方リング（５６）を収容したアノード（１）の溝（１２２）は、アノー
   ド（１）の中央空間部（１０）を形成した、中央リング（１２３）のアノード（
   １）の周囲にあって、少なくともアセンブラ（５）の一部の内径は、アノード（
   １）の中央リング（１２３）の外径より大きいことを特徴とする請求項５に記載
   のカートリッジ（１００）。
7. 【請求項７】 第二番目の環状体積（７１）は、この上方面（６０）と溝底
   （１２４）との間にて、この体積（７１）にて現れた外部とつながっている導管
   の一つ（１３０）を提供しているように、組立て位置で、アセンブラ（５）の上
   方リングの上方面（６０）は、アノード（１）の溝底（１２４）に接していない
   ことを特徴とする請求項６に記載のカートリッジ（１００）。
8. 【請求項８】 第三番目の環状の体積（７３）は、この下方面（５９）と溝
   （２４）の底（２７）との間に、この体積（７３）に現れた外部とつながってい
   る導管（２８）の一つを提供しているように、組立て位置で、アセンブラ（５）
   の下方リング（５１）の下方面（５９）は、サポート（２）の溝（２４）の底（
   ２７）と接していないことを特徴とする請求項６または７のうちの一つに記載の
   カートリッジ（１００）。
9. 【請求項９】 カートリッジ（１００）が、カソード（３）を中心とした縦
   の空間を具備したセンタリング装置（４）、下方面（４６）、外部側面（３８、
   ５０）、内部側面（３９）、アノード（１）の中央空間（１０）内部に、はめ込
   まれたセンタリング装置（４）の上方面（４８、４９）の少なくとも一つの上方
   部（４２）、センタリング装置（４）の上方部（４２）の上方面（４８、４９）
   を具備した外部側面または下方面（５０、４６）をつなげる一つ以上の管路（４
   ４、１４４、９５、４５、６４、６８、７４）を有することを特徴とする請求項
   １ないし８のうち一つに記載のカートリッジ（１００）。
10. 【請求項１０】 管路（４４、１４４）は、センタリング装置（４）とカソ
    ード（３）との間で、センタリング装置（４）の内部側面（３９）からの分離に
    よって形成されたセンタリング装置（４）の縦の環状の溝（４５）でも、センタ
    リング装置（４）の上方面（４９）上で形成された開き口９５でも、センタリン
    グ装置（４）の外部側面（５０）をつなげた導管（４４、１４４）によって構成
    されることを特徴とする請求項９に記載のカートリッジ（１００）。
11. 【請求項１１】 導管（４４、１４４）の軸線は、センタリング装置（４）
    の軸面に含まれないことを特徴とする請求項１０に記載のカートリッジ（１００
    ）。
12. 【請求項１２】 導管（４４、１４４）はセンタリング装置（４）の外部側
    面（５０）上に形成された放射状の溝（１４８）に現れた一端を有することを特
    徴とする請求項１０または１１のうち一つに記載のカートリッジ（１００）。
13. 【請求項１３】 導管（４４、１４４）がアノード（１）の内側の空間（１
    ０）の放射状の内溝（１３５）に発生した一端を有することを特徴とする請求項
    １０または１１のうち一つに記載のカートリッジ（１００）。
14. 【請求項１４】 アノード（１）は、アノード（１）の中央空間（１０）を
    取り囲み、センタリング装置（４）の通路（４４、１４４）の一端の反対に発生
    したアノード（１）の中央リング（１２３）を縦に通った一つ以上の導管（１２
    ７）と適合されることを特徴とする請求項９ないし１３のうちの一つに記載のカ
    ートリッジ（１００）。
15. 【請求項１５】 サポート（２）は、サポート（２）を通じ、センタリング
    装置（４）の通路（６４、６８、７４）とつながっている一つ以上の導管（７５
    ）と適合されていることを特徴とする請求項９ないし１３のうちの一つに記載の
    カートリッジ（１００）。
16. 【請求項１６】 サポート（２）は、中央の内空間（２３）と適合されてお
    り、この内空間は、カソード（３）の下方部を収容することを特徴とする請求項
    ９ないし１３のうち一つに記載のカートリッジ（１００）。
17. 【請求項１７】 サポート（２）は、カソード（３）の下方部を収容した内
    空間（２３）を回転して形成された中央リング（２９）と適合されており、この
    リング（２９）の上方部（３０）は、センタリング装置（４）の下方部（４６）
    と接触していることを特徴とする請求項１６に記載のカートリッジ（１００）。
18. 【請求項１８】 センタリング装置（４）は、下方面（４６）と上方面（４
    ７）を具備した下方肩部（４１）と適合されており、この肩部の下方面（４６）
    は、センタリング装置（４）の下方面（４６）を構成し、この肩部（４１）の上
    方面（４７）は、アノード（１）の中央リング（１２３）の下方面（１３４）と
    接触していることを特徴とする請求項１７に記載のカートリッジ（１００）。
19. 【請求項１９】 プラズマトーチが、請求項１ないし１８のうちの一つに記
    載のプラズマトーチ用のカートリッジ（１００）を所定の位置に接続および収容
    している構造を有し、この構造は、カートリッジ（１００）のアノード（１）を
    収容している内空間（８３）を有した上方部（８２）、アノード（１）の中央空
    間（１０）の上方部（１３）の直径より大きいか、少なくとも同等である直径の
    中央の縦穴（９１）、および、カートリッジのサポート（２）を収用する内空間
    （８３）を有した下方部（８１）を具備し、カートリッジ（１００）が、カート
    リッジ（１００）の対応する導管（１２７、１３０、７５）と反対側で、構造物
    （８０）内にて組立てられるとき、当該構造物は、カートリッジ（１００）に取
    付けて、冷却流体、プラズマジーンガス用の注入口を支える手段（８９、９０、
    ９２、９６，９７）、および、冷却流体を排出する手段（８４）で、これらの手
    段は各パーツの位置付けを決定することを特徴とするプラズマトーチ。
20. 【請求項２０】 固定および収容（８０）にて、カートリッジ（１００）に
    取付ける手段は、カートリッジのアノード（１）を収用する内空間（８５）を有
    した構造物（８０）の上方部（８２）に回転して固定された金属の箱（９２）、
    カートリッジ（１００）のサポート（２）を収用する内空間（８３）を有した構
    造物（８０）の下方部（８１）の上にサポートの役を果たす金属の箱（９２）に
    据えたネジ（９４）を有することを特徴とする請求項１９に記載のプラズマトー
    チ。