JP3084115B2 - 熱プラズマトーチ - Google Patents
熱プラズマトーチInfo
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- JP3084115B2 JP3084115B2 JP04040689A JP4068992A JP3084115B2 JP 3084115 B2 JP3084115 B2 JP 3084115B2 JP 04040689 A JP04040689 A JP 04040689A JP 4068992 A JP4068992 A JP 4068992A JP 3084115 B2 JP3084115 B2 JP 3084115B2
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- thermal plasma
- plasma torch
- tube
- inner cylinder
- thin film
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- Plasma Technology (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単管二重方式の熱プラ
ズマトーチに関し、更に詳しくは、この種の熱プラズマ
トーチにおける冷却液（冷却水等）のシール構造に関す
るものである。
ズマトーチに関し、更に詳しくは、この種の熱プラズマ
トーチにおける冷却液（冷却水等）のシール構造に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】熱プラズマを発生させる熱プラズマトー
チの構造としては、単管二重方式のものと、一体二重方
式のものとがある。
チの構造としては、単管二重方式のものと、一体二重方
式のものとがある。
【０００３】図２は単管二重方式の熱プラズマトーチの
要部を示すものである。同図において、１は内部に熱プ
ラズマ２が発生される内筒（単管）、３はこの内筒の周
囲に同軸状に配設された外筒（単管）であって、内筒１
と外筒３とは互いに別個の筒状部材にて構成され、これ
らの間に冷却液通路４が形成されている。そして、この
通路４には、トーチ基部５の冷却液供給通路６から冷却
液７が供給され、これにより、熱プラズマ２にて高温に
加熱される内筒１が冷却されるようになっている。
要部を示すものである。同図において、１は内部に熱プ
ラズマ２が発生される内筒（単管）、３はこの内筒の周
囲に同軸状に配設された外筒（単管）であって、内筒１
と外筒３とは互いに別個の筒状部材にて構成され、これ
らの間に冷却液通路４が形成されている。そして、この
通路４には、トーチ基部５の冷却液供給通路６から冷却
液７が供給され、これにより、熱プラズマ２にて高温に
加熱される内筒１が冷却されるようになっている。
【０００４】なお、この種の従来の単管二重方式の熱プ
ラズマトーチにあっては、上述の通路４，６を流れる冷
却液７をシールするために、押え部材８にて位置決めし
た一対のＯリング９及び１０を内筒１の下端部の外周面
１ａ及び外筒３の下端部の外周面３ａにそれぞれ直接に
係着せしめるようにしている。
ラズマトーチにあっては、上述の通路４，６を流れる冷
却液７をシールするために、押え部材８にて位置決めし
た一対のＯリング９及び１０を内筒１の下端部の外周面
１ａ及び外筒３の下端部の外周面３ａにそれぞれ直接に
係着せしめるようにしている。
【０００５】また、図３は一体二重方式の熱プラズマト
ーチの要部を示すものであって、この熱プラズマトーチ
は、内筒部１１ａと外筒部１１ｂとを端部Ａにおいて一
体に連結して成る一体トーチ管１１を使用したものであ
る。このトーチにあっては、トーチ基部１２の冷却液供
給通路１３、外筒部１１ｂの下端に設けられた開孔１
４、内筒部１１ａと外筒部１１ｂとの間の冷却液通路１
５を順次介して冷却液１６が流されるように構成されて
いる。
ーチの要部を示すものであって、この熱プラズマトーチ
は、内筒部１１ａと外筒部１１ｂとを端部Ａにおいて一
体に連結して成る一体トーチ管１１を使用したものであ
る。このトーチにあっては、トーチ基部１２の冷却液供
給通路１３、外筒部１１ｂの下端に設けられた開孔１
４、内筒部１１ａと外筒部１１ｂとの間の冷却液通路１
５を順次介して冷却液１６が流されるように構成されて
いる。
【０００６】また、この従来の一体二重方式の熱プラズ
マトーチにあっては、冷却液１６の液漏れを防止するた
めに、外筒部１１ｂの下端部と、トーチ基部１２との間
に一対のＯリング１７，１８が押え部材１９を介して装
着されている。なお、これらのＯリング１７，１８は、
外筒部１１ｂの下端の外周面２０にそれぞれ直接に係着
されている。
マトーチにあっては、冷却液１６の液漏れを防止するた
めに、外筒部１１ｂの下端部と、トーチ基部１２との間
に一対のＯリング１７，１８が押え部材１９を介して装
着されている。なお、これらのＯリング１７，１８は、
外筒部１１ｂの下端の外周面２０にそれぞれ直接に係着
されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図２のような単管二重
方式の熱プラズマトーチにあっては、冷却液シール用の
Ｏリング９が内筒１に係着されているため、次のような
問題点がある。すなわち、本方式では、冷却液７をＯリ
ング９，１０にてシールするようにしているが、内筒１
の内部のプラズマへ大電力（例えば、５０ｋＷ以上）が
供給された場合、内筒１が非常に高温に加熱される。こ
の場合、内筒１とＯリング９との接触部分における冷却
能力以上の熱量によりＯリング９が焼損されてしまい、
冷却液７の液漏れを生じるおそれがある。
方式の熱プラズマトーチにあっては、冷却液シール用の
Ｏリング９が内筒１に係着されているため、次のような
問題点がある。すなわち、本方式では、冷却液７をＯリ
ング９，１０にてシールするようにしているが、内筒１
の内部のプラズマへ大電力（例えば、５０ｋＷ以上）が
供給された場合、内筒１が非常に高温に加熱される。こ
の場合、内筒１とＯリング９との接触部分における冷却
能力以上の熱量によりＯリング９が焼損されてしまい、
冷却液７の液漏れを生じるおそれがある。
【０００８】また、図３のような一体二重方式の熱プラ
ズマトーチにあっては、シール材であるＯリング１７，
１８が被加熱壁（内筒部１１ａ）に対して非接触である
から、前記単管二重方式の場合のような焼損による液漏
れは防止できる。しかし、内筒部１１ａと外筒部１１ｂ
とから成る一体トーチ管１１の材質としては石英やガラ
ス等の加工性を有するものに限定され、セラミックス
（Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ3 Ｎ4 等）に代表される高耐熱性材
料が加工上の制約で使用できないという欠点がある。ま
た、製作費が非常に高くつくという問題点もある。
ズマトーチにあっては、シール材であるＯリング１７，
１８が被加熱壁（内筒部１１ａ）に対して非接触である
から、前記単管二重方式の場合のような焼損による液漏
れは防止できる。しかし、内筒部１１ａと外筒部１１ｂ
とから成る一体トーチ管１１の材質としては石英やガラ
ス等の加工性を有するものに限定され、セラミックス
（Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ3 Ｎ4 等）に代表される高耐熱性材
料が加工上の制約で使用できないという欠点がある。ま
た、製作費が非常に高くつくという問題点もある。
【０００９】ところで、熱プラズマジェットの利用技術
は、プラズマへのエネルギー供給源である高周波電源の
大電力化にともない、トーチ管の耐熱性向上並びにプラ
ズマ発光の遮断が要求されている。この要求を満足する
ためには、トーチ管の材料としてセラミックスを選択す
るのが最適であるが、適性を備えたセラミックスの加工
性の制約に起因して、熱プラズマトーチの方式は、通
常、単管二重方式に限定される。一方、この単管二重方
式については、前述のように、従来の構造のままで大電
力プラズマを発生させることはＯリング９の焼損防止の
ため行なうことはできず、従って、トーチ管を高耐熱性
のセラミックスにて構成する意義（高耐熱性を確保する
意義）が損われることとなる。
は、プラズマへのエネルギー供給源である高周波電源の
大電力化にともない、トーチ管の耐熱性向上並びにプラ
ズマ発光の遮断が要求されている。この要求を満足する
ためには、トーチ管の材料としてセラミックスを選択す
るのが最適であるが、適性を備えたセラミックスの加工
性の制約に起因して、熱プラズマトーチの方式は、通
常、単管二重方式に限定される。一方、この単管二重方
式については、前述のように、従来の構造のままで大電
力プラズマを発生させることはＯリング９の焼損防止の
ため行なうことはできず、従って、トーチ管を高耐熱性
のセラミックスにて構成する意義（高耐熱性を確保する
意義）が損われることとなる。
【００１０】本発明は、上述の如き種々の事情に鑑みて
なされたものであって、その目的は、単管二重方式の熱
プラズマトーチの冷却液シール用Ｏリングの大電力プラ
ズマ発生時における焼損防止を図ることができ、高耐熱
性材料（セラミックス等）のトーチ管を使用し得て大電
力にて熱プラズマを発生することができるような構成の
熱プラズマトーチを提供することにある。
なされたものであって、その目的は、単管二重方式の熱
プラズマトーチの冷却液シール用Ｏリングの大電力プラ
ズマ発生時における焼損防止を図ることができ、高耐熱
性材料（セラミックス等）のトーチ管を使用し得て大電
力にて熱プラズマを発生することができるような構成の
熱プラズマトーチを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、内部に熱プラズマが発生される内筒
と、この内筒の周囲に配置された外筒との間に冷却液を
流すようにして成る熱プラズマトーチにおいて、前記内
筒の外周面に金属薄膜を形成し、前記金属薄膜に前記冷
却液をシールするシール部材を係着せしめるようにして
いる。
めに、本発明では、内部に熱プラズマが発生される内筒
と、この内筒の周囲に配置された外筒との間に冷却液を
流すようにして成る熱プラズマトーチにおいて、前記内
筒の外周面に金属薄膜を形成し、前記金属薄膜に前記冷
却液をシールするシール部材を係着せしめるようにして
いる。
【００１２】
【作用】単管二重方式のトーチ管を構成する内筒の内部
に大電力プラズマを発生させた時に、内筒の内部の熱は
金属薄膜を介して熱伝導作用にて外部へ放熱され、冷却
液シール用のＯリングは高温に加熱されず、Ｏリングの
焼損が防止される。
に大電力プラズマを発生させた時に、内筒の内部の熱は
金属薄膜を介して熱伝導作用にて外部へ放熱され、冷却
液シール用のＯリングは高温に加熱されず、Ｏリングの
焼損が防止される。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例に付き図１を参照し
て説明する。なお、図１において図２と共通する部分に
は同一の符号を付すこととする。
て説明する。なお、図１において図２と共通する部分に
は同一の符号を付すこととする。
【００１４】図１は、本発明を適用した単管二重方式の
熱プラズマトーチ３１を示すものである。本例の熱プラ
ズマトーチ３１は、トーチ管を構成する内筒１及び外筒
３が耐熱性の極めて高いセラミックスにて構成されてお
り、冷却液７をシールするＯリング９が係着される内筒
１の下端部の外周面１ａに金属薄膜３２が全周に亘って
形成されている。従って、Ｏリング９はこの金属薄膜３
２を介して内筒１に係着されている。
熱プラズマトーチ３１を示すものである。本例の熱プラ
ズマトーチ３１は、トーチ管を構成する内筒１及び外筒
３が耐熱性の極めて高いセラミックスにて構成されてお
り、冷却液７をシールするＯリング９が係着される内筒
１の下端部の外周面１ａに金属薄膜３２が全周に亘って
形成されている。従って、Ｏリング９はこの金属薄膜３
２を介して内筒１に係着されている。
【００１５】なお、この金属薄膜３２を内筒１に接合す
る方法は任意に選択可能であり、例えば、スパッタリン
グ、ＣＶＤ、溶射、或いは金属テープの接着等で接合を
行なうことが可能である。また、金属薄膜３２の厚さ
は、熱プラズマトーチ３１の使用条件、金属薄膜３２の
熱伝導性及び耐蝕性等を考慮して適宜に選定される。
る方法は任意に選択可能であり、例えば、スパッタリン
グ、ＣＶＤ、溶射、或いは金属テープの接着等で接合を
行なうことが可能である。また、金属薄膜３２の厚さ
は、熱プラズマトーチ３１の使用条件、金属薄膜３２の
熱伝導性及び耐蝕性等を考慮して適宜に選定される。
【００１６】かくして、本例の熱プラズマトーチ３１に
よれば、冷却液シール用Ｏリング９が係着される面は金
属薄膜３２なので、この金属薄膜３２の熱伝導作用によ
り前記Ｏリング９は効率良く冷却されることとなる。そ
のため、熱プラズマ２（大電力プラズマ）にて内筒１が
高温に加熱されても、Ｏリング９の焼損防止が図られ
る。
よれば、冷却液シール用Ｏリング９が係着される面は金
属薄膜３２なので、この金属薄膜３２の熱伝導作用によ
り前記Ｏリング９は効率良く冷却されることとなる。そ
のため、熱プラズマ２（大電力プラズマ）にて内筒１が
高温に加熱されても、Ｏリング９の焼損防止が図られ
る。
【００１７】このような作用効果を確認するために、次
のような条件の下で実験を行なったところ、以下に示す
如き結果を得た。
のような条件の下で実験を行なったところ、以下に示す
如き結果を得た。
【００１８】実験条件 Ｏリングの材質：バイトン 電力周波数 ：４ＭＨｚ プラズマガス ：Ａｒ＋Ｎ2 （流量は各条件共一定） （１） 金属薄膜なしの場合 出力５０ｋＷの場合には冷却液の液漏れは認められなか
ったが、Ｏリングは内筒との接触箇所において融解変形
が発生した。出力６０．１ｋＷの場合には冷却液の液漏
れを生じた。 （２） 金属薄膜ありの場合 （ａ） スパッタリングによる銅薄膜 ７５ｋＷ以上
で漏液 （ｂ） ＣＶＤによる銅薄膜 ７２ｋＷ以上
で漏液 （ｃ） 溶射による銅薄膜 ７６ｋＷ以上
で漏液 （ｄ） 銅テープ ８２ｋｗで正
常
ったが、Ｏリングは内筒との接触箇所において融解変形
が発生した。出力６０．１ｋＷの場合には冷却液の液漏
れを生じた。 （２） 金属薄膜ありの場合 （ａ） スパッタリングによる銅薄膜 ７５ｋＷ以上
で漏液 （ｂ） ＣＶＤによる銅薄膜 ７２ｋＷ以上
で漏液 （ｃ） 溶射による銅薄膜 ７６ｋＷ以上
で漏液 （ｄ） 銅テープ ８２ｋｗで正
常
【００１９】以上、本発明の一実施例に付き述べたが、
本発明は既述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基いて各種の変形及び変更が可能であ
る。例えば、Ｏリングの配設位置の変更に応じて金属薄
膜の配設位置を変更可能であり、また、Ｏリングの材質
は銅に限らず他の金属を使用し得る。さらに、Ｏリング
以外のシール部材であっても、本発明を適用し得ること
は言う迄もない。
本発明は既述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基いて各種の変形及び変更が可能であ
る。例えば、Ｏリングの配設位置の変更に応じて金属薄
膜の配設位置を変更可能であり、また、Ｏリングの材質
は銅に限らず他の金属を使用し得る。さらに、Ｏリング
以外のシール部材であっても、本発明を適用し得ること
は言う迄もない。
【００２０】
【発明の効果】以上の如く、本発明は、単管二重方式ト
ーチ管の内筒の外周面に金属薄膜を形成してこの金属薄
膜に冷却液のシール部材を係着せしめるようにしたもの
であるから、シール部材は金属薄膜の熱伝導作用により
冷却（放熱）されることとなり、大電力プラズマ発生時
におけるシール部材の焼損防止を図ることができる。従
って、本発明に係る熱プラズマトーチの構造は耐熱性の
比較的低いシール材から成るシール部材を高温（シール
材の耐熱温度を超える温度）部位で使用する場合に特に
有効な構造を得ることができる。さらに、上述の如きシ
ール部材の焼損防止効果と相俟って単管二重方式におけ
る内筒の材料として高耐熱性のセラミックス等が使用可
能であるため、大電力プラズマ発生が可能なトーチを高
価な一体二重方式のものの代替として提供することがで
きる。
ーチ管の内筒の外周面に金属薄膜を形成してこの金属薄
膜に冷却液のシール部材を係着せしめるようにしたもの
であるから、シール部材は金属薄膜の熱伝導作用により
冷却（放熱）されることとなり、大電力プラズマ発生時
におけるシール部材の焼損防止を図ることができる。従
って、本発明に係る熱プラズマトーチの構造は耐熱性の
比較的低いシール材から成るシール部材を高温（シール
材の耐熱温度を超える温度）部位で使用する場合に特に
有効な構造を得ることができる。さらに、上述の如きシ
ール部材の焼損防止効果と相俟って単管二重方式におけ
る内筒の材料として高耐熱性のセラミックス等が使用可
能であるため、大電力プラズマ発生が可能なトーチを高
価な一体二重方式のものの代替として提供することがで
きる。
【図１】本発明に係る熱プラズマトーチの要部断面図で
ある。
ある。
【図２】従来の単管二重方式の熱プラズマトーチの要部
断面図である。
断面図である。
【図３】従来の一体二重方式の熱プラズマトーチの要部
断面図である。
断面図である。
１ 内筒 １ａ 外周面 ２ 熱プラズマ ３ 外筒 ７ 冷却液 ９，１０ Ｏリング ３１ 熱プラズマトーチ ３２ 金属薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 1/24 - 1/42 B23K 10/00
Claims (1)
- 【請求項１】 内部に熱プラズマが発生される内筒と、
この内筒の周囲に配置された外筒との間に冷却液を流す
ようにして成る熱プラズマトーチにおいて、前記内筒の
外周面に金属薄膜を形成し、前記金属薄膜に前記冷却液
をシールするシール部材を係着せしめるようにしたこと
を特徴とする熱プラズマトーチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04040689A JP3084115B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 熱プラズマトーチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04040689A JP3084115B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 熱プラズマトーチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05217692A JPH05217692A (ja) | 1993-08-27 |
| JP3084115B2 true JP3084115B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=12587525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04040689A Expired - Fee Related JP3084115B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 熱プラズマトーチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084115B2 (ja) |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP04040689A patent/JP3084115B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05217692A (ja) | 1993-08-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |