JP3761052B2 - プラズマトーチ及びその部品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマアーク溶接などのプラズマ加工用のトーチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
狭い場所へも挿入できるように、ちょうど削った鉛筆の先端部のように細長い円錐形の先端部を有した「ペンシル形」のプラズマ溶接トーチが知られている（例えば、実開平４−１０８９７６号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
加工中、トーチ内の電極やノズルは消耗するため、随時に交換する必要がある。特に電極は最も消耗が激しく、交換も最も頻繁である。一般に、電極にはタングステンのような高い融点及び小さい仕事関数をもった金属が使用され、これはチップ状に形成されて、銅のような熱伝導性の高い金属棒の先端に固定されている。これを全体として「電極棒」と本明細書では呼ぶが、電極の交換は電極棒ごと行われる。従って、電極棒の値段はプラズマ加工機のランニングコストを左右する。
【０００４】
ところで、トーチ内の電極棒の基端側には、電極棒へ給電したり冷却液を供給したりするための電気的及び機械的な構造が詰め込まれている。そうした構造を格納するにはそれなりのサイズがトーチに必要である。故に、上述したペンシル型のトーチでは、そうした構造は、円錐形の先端部ではなく、より基端側の太径が維持されている部分に配置されることになる。必然的に、細長い円錐形先端部の全長と同等の長さをもった、ずいぶんと長い電極棒が必要になる。電極棒が長ければその値段も上がり、ランニングコストがかさむという問題が生じる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、狭い場所に挿入できる細い先端部をもちながら、交換品である電極棒は短くて済むプラズマトーチを提供することにある。
【０００６】
また、本発明の別の目的は、電極棒の取り付け時の位置決めを容易にすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマトーチは、交換可能なノズルと、このノズル内に収容される交換可能な電極棒と、トーチ基端部からトーチ先端側へ延び出ていて、先端部に電極棒が取り付けられる電極台座とを備えている。ノズルは、電極台座の先端部より大きい内径及び外径を有してトーチ軸方向に延びるノズル基端部と、ノズル基端部より細いほぼ一定の外径を有してトーチ軸方向に延びるノズル先端部と、ノズル基端部とノズル先端部とを繋ぐノズルテーパ部とを有している。そして、電極台座の先端部が、ノズルのノズル基端部内に、ノズルテーパ部の入り口近傍まで入り込んでいる。
【０００８】
このプラズマトーチによれば、ノズルの基端部は太いが先端部は細いので、それに合わせてトーチ外形（つまり、ノズルに被せたキャップ）も先端部を細く設計できる。よって、トーチの先端部を狭い場所へ挿入して作業することが可能である。それに加え、ノズルの太い基端部内に、電極台座の先端部がノズルテーパ部入り口近傍まで入り込んでいるため、この電極台座の入り込みの分だけ、電極棒の長さは短くて済むことになる。具体的には、電極棒はノズルよりは短くて済むことになる。また、キャップを、ノズルの外形状に合わせて、太い基端部、細い先端部、及び両者を繋ぐテーパ部を有する形状に設計した場合、電極棒はキャップの先端部からテーパ部までの長さより確実に短くて済む。換言すれば、電極棒は、キャップ先端部（つまり、トーチの狭い場所に挿入される部分）の長さと同程度かそれより若干長い程度で済むことになる。
【０００９】
本発明のプラズマトーチでは、ノズル内に電気絶縁材料製のガイドを挿入し、このガイド内に電極棒を収容する構成を採用することができる。この場合、ガイドを、電極台座の先端部の外径とほぼ同じ内径を有してトーチ軸方向に延びるガイド基端部と、ガイド基端部より細いほぼ一定の外径を有してトーチ軸方向に延びるガイド先端部と、ガイド基端部とガイド先端部とを繋ぐガイドテーパ部とを有する形状とし、そして、このガイドの基端部内に、電極台座の先端部が、ガイドテーパ部の入り口近傍まで入り込むようにすることができる。このようにすると、電極棒を電極台座に取り付ける際、ガイドの太い基端部を電極台座の先端部に外嵌することになるが、これにより、電極台座に対する電極棒の位置決めが容易にできる。
【００１０】
前述したように、ノズルの外側に被せられるキャップは、所定の外径を有してトーチ軸方向に延びるキャップ基端部と、このキャップ基端部より細いほぼ一定の外径を有してトーチ軸方向に延びるキャップ先端部と、キャップ基端部とキャップ先端部とを繋ぐキャップテーパ部とを有する形状とすることができる。このようにすると、狭い場所に挿入できるという利点が得られる他、キャップ先端部の径が一定で且つその内部のノズル先端部の径も一定であるため、両者間にノズルを冷却するための水ジャケット領域を十分な厚さで確保することができ、よって、ノズルの冷却の良好に行える。
【００１１】
電極台座の先端部はほぼ円筒形状に設計することができる。この場合、電極棒は、電極台座の先端部の内径に一致した外径を有して電極台座先端部内に嵌め込まれる基端部と、電極台座の先端面に当接するフランジとを有する形状に設計することができる。そうすると、電極棒の基端部を電極台座に嵌め込むことで電極棒の電極台座に対する同軸の位置決めが確実にでき、電極棒のフランジを電極台座の先端部に当接することで電極棒の軸方向に位置決めと傾き防止が確実にできる。
【００１２】
電極棒のフランジは、ノズルやガイドのテーパ部入り口近傍の位置に配置されるように構成することができる。そうすると、必然的に、電極台座もこのフランジのあるテーパ部入り口近傍までノズル及びガイド内に入り込んでくる構造となる。このような設計により、電極棒はかなり短いものとなる。
【００１３】
電極棒の全長は、前述したノズルやガイドやキャップ等の構成の採用によって、ノズルの全長より短く、ガイドの全長より短く、また、キャップの先端部からテーパ部までの長さよりも短くて済むことになる。このように短い電極棒は、ランニングコストの節約に寄与する。
【００１４】
本発明のその他の目的及び解決手段は以下の説明の中で明らかにする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施形態にかかるプラズマ溶接トーチ１の中心軸に沿った断面を示す。
【００１６】
このトーチ１の基本的構造をまず説明する。
【００１７】
トーチ１は全体としてほぼ円柱形状を呈しているが、これを外径の大きさの点から観ると基端部１Ａと先端部１Ｃと、両部１Ａ、１Ｃを繋ぐテーパ部１Ｂとに分けることができる。基端部１Ａは、文字通りトーチ１の基端側の部分であって、これは大きい外径を維持しつつトーチ１軸方向に延びている。一方、先端部１Ｃは、トーチ１の先端側の部分であって、これは基端部１Ａより明らかに小さい外径を有し、この小さい外径をほぼ一定で維持しつつトーチ１軸方向に延びている。また、テーパ部１Ｂは、基端部１Ａから先端部１Ｃへと外径をに縮小して、基端部１Ａと先端部１Ｃを繋いでいる。
【００１８】
トーチ先端部１Ｃの中心軸位置に電極棒３が配置される。電極棒３は、銅のような熱伝導性のよい金属で作られている。この電極棒３の先端のメインアーク放電点となるべき箇所にチップ状の電極５が蝋接又は圧入といった方法で固定されている。チップ状電極５は、タングステンのような融点が高く且つ仕事関数の小さい金属で作られている。
【００１９】
電極棒３は筒状のガイド７の内部に収容されている。このガイド７の内周面は電極棒３の外周面にフィットしている。トーチ基端部１Ａ内の中心軸位置からテーパ部１Ｃ内へほぼ円筒状の電極台座１７が延び出ている。この電極台座１７の先端部にガイド７の基端部が外嵌されている。また、ガイド７内の電極棒３の基端部が、電極台座１７の先端面に当接及び先端部内部に嵌入されている。この構造により、電極棒３はトーチ先端部１Ｃの中心軸位置に固定される。
【００２０】
ガイド７の外側に筒状のノズル９が被せられている。ノズル９は銅のような熱伝導性の良い金属で作られている。点火時にはノズル９と電極棒３間にアーク放電を生成するための高電圧が印加される。ノズル９の先端部は、電極棒３先端の電極５より更に先方へ延び出ており、その中心軸位置に、メインアークを吹き出すためのアーク吹き出し口１９が開いている。このアーク吹き出し口１９に、電極５の先端がノズル内部から望んでいる。前述したガイド７は、セラミックスのような耐熱性が高く且つ電気的絶縁性をもった材料、特に窒化珪素のように熱衝撃に強い材料で作られている。ガイド７の先端部は電極棒３の先端部より先方へ若干距離だけ延び出ており、チップ状電極５の頭部だけがガイド７先端部より僅かに先方へ突出している。従って、ガイド７は電極棒３のほぼ全部を包囲しており、それにより、電極棒３とノズル９間でパイロットアークが発生する可能性が完全に除去され、パイロットアークは電極５とノズル９との間でのみ発生する。
【００２１】
ノズル９の内周面はガイド７の外周面に沿った形状を有しているが、両面間には狭い隙間２１が設けられている。この隙間２１はノズル９基端部の基端側に形成されているガス供給路２３と連通していて、ガスを電極５の方へ送るガス通路として機能する。ガイド７先端部はスワーラとなっていて、電極５の周囲に配置された複数のガス噴出孔２５を有する。ガス通路２１を通ってガイド７先端部に送られてきたガスは、ガス噴出孔２５から旋回流となって電極５の先方へ向けて吹き出す。このガス旋回流は、電極５の先端から出るメインアークの位置を、アーク吹き出し口１９の中心を通るように安定させる役目を果たす。
【００２２】
ノズル９の外周には金属製のキャップ１１が被せられる。このキャップ１１の基端部の外側には更に保護カバー１３が被せられる。キャップ１１は、トーチ１の先端部１Ｃ、テーパ部１Ｂ及び基端部１Ａの一部を含む部分を覆っている。従って、最初に述べたトーチ１の外形状は、キャップ１１の外形状に反映されている。すなわち、キャップ１１の基端部はほぼ一定の大きい外径を維持して軸方向に延び、先端部は基端部より明らかに小さいほぼ一定の外径を維持して軸方向に延び、両部を繋ぐテーパ部は基端部から先端部へと外径を縮小している。キャップ１１の内周面も外周面とほぼ平行な形状を有している。
【００２３】
ノズル９は、キャップ１１の先端部からテーパ部までの部分の内部に収容されている。ノズル９のサイズは当然にキャップ１１より小さく、ノズル９外周面とキャップ１１内周面との間に水ジャケット領域２７が形成されている。この水ジャケット領域２７は、ノズル９の（基端と先端の一部を除く）ほぼ全部の外周面を覆っている。ノズル９の外形状はキャップ１１のそれをほぼ承継している。すなわち、ノズル９の基端部はほぼ一定の大きい外径を維持して軸方向に延び、先端部は基端部より明らかに小さいほぼ一定の外径を維持して軸方向に延び、両部をテーパ部が繋いでいる。従って、ノズル９の外周面とキャップ１１の内周面とはほぼ平行である。このことは、トーチ先端部１Ｃの範囲ではノズル９の何れの箇所に対しても水ジャケット領域２７の面積がほぼ一定で確保されていることを意味する。つまり、水ジャケットがトーチ先端側へ近づくほど薄くなるようなことはないのである。
【００２４】
トーチ基端部１Ａにはキャップ１１の内径とほぼ同じ外径をもった円筒部材２９があり、この円筒部材２９の外周面には雄ネジ２９Ａが形成されている。キャップ１１の基端部の内周面には雌ネジ１１Ａが形成されており、この雌ネジ１１Ａを円筒部材２９の雄ネジ２９Ａに螺合させることにより、キャップ１１がトーチ１に取り付けられる。キャップ１１は、その内部のノズル９、ガイド７及び電極棒３をトーチ１に電極台座１７に押し付け固定する役目も果たしている。従って、キャップ１１を円筒部材２９から外すと、ノズル９、ガイド７及び電極棒３のセットは電極台座１７から引き抜くことで簡単に取り外せる。ノズル９、ガイド７及び電極棒３は消耗品であるため、随時に交換される。
【００２５】
円筒部材２９の先端部の内周面は、ノズル９の基端部の外周面に当接しており、両面の接触部にはＯリング３１が介装されている。このＯリング３１によって、ノズル９基端部の基端側に存在するガス供給路２３とノズル９の外周に存在する水ジャケット領域２７とが完全に隔離されている。円筒部材２９の壁内には、ノズル９外周の水ジャケット領域２７へ冷却水を供給するための水供給路３３と、水ジャケット２７から冷却水を排出するための水排出路３５とが、トーチ中心軸について互いに対称な配置で形成されている。水供給路３３の基端部には継ぎ手水路３７が接続しており、水排出路３５の基端部には冷却水をトーチ外へ導くための排水路３９が接続されている。
【００２６】
円筒部材２９の内側空間のトーチ中心軸位置に、より細い別の円筒部材４１が配置されている。この円筒部材４１の先端部に、前述した筒状の電極台座１７が螺合により固定されている。そして、前述したように電極台座１７の先端部に電極棒３が取り付けられているが、この電極棒３の内部には、その基端から電極５の裏側の位置まで細長い空洞が形成されている。円筒部材４１及び電極台座１７の内部には、トーチ外からトーチ内へ冷却水を導くための給水パイプ４３が挿入されている。この給水パイプ４３の先端には細いニードルパイプ４５が取り付けられており、このニードルパイプ４５は電極棒３の空洞内へ、電極５の裏側近傍の位置まで深く挿入されている。電極棒３の空洞の内周面とニードルパイプ４５の外周面との間には隙間４７が設けられており、この隙間４７は、冷却水が電極棒３を冷やしつつその先端から基端へと流れるための冷却水流路となる。給水パイプ４３の外周面と円筒部材４１及び電極台座１７の内周面との間にも隙間４９、５１があり、この隙間４９、５１は、電極棒３から出てきた冷却水を継ぎ手水路３７へ送るための冷却水流路となる。給水パイプ４３の先端部のニードルパイプ４５との接続箇所より僅かに上流側の位置に、給水パイプ４３内と外側の隙間５１とを連通する複数のショートカット孔５３が開いている。円筒部材４１と給水パイプ４３間の隙間４９は、その基端部において前述した継ぎ手水路３７の入り口に接続され、これを通じて、前述した水ジャケット領域２７への給水路３３と連通している。
【００２７】
以上の基本的構造のうち、特に注目すべき構造は次の４つである。１つ目は、トーチ１の外形状及びキャップ１１とノズル９の形状である。２つ目は、ノズル９とガイド７と電極棒３と電極台座１７の形状及び相互の位置関係である。３つ目は、ガイド７の先端部とと電極棒３の先端部の構造及び位置関係である。４つ目は、冷却水の配管構造である。以下、各点について詳細に説明する。
【００２８】
図１に示した通り、トーチ１の外形状は、キャップ１１の外形状が反映されたものであり、ほぼ一定の大きい外径をもつ基端部１Ｃと、ほぼ一定の小さい外径をもつ先端部１Ｃと、両部を繋ぐテーパ部１Ｂとから構成されている。トーチ先端部１Ｃの外径が小さいので、この先端部１Ｃを狭い場所へ挿入して作業を行うことができる。また、このトーチ先端部１Ｃつまりキャップ１１先端部は、従来のペンシル形トーチのように先端へ近づくほど更に細くなるのではなく、一定の外径を維持して延びているから、キャップ１１内部の領域が先端で極度に狭まるということがない。そして、キャップ１１内部に格納されたノズル７の外形状にもキャップ１１の外形状が継承されていて、ノズル９の外周面とキャップ１１の内周面とはほぼ平行である。結果として、ノズル９外周の水ジャケット領域２７がノズル９の何れの場所に対しても一定の面積で確保されるので、ノズル９を十分に冷却することができる。
【００２９】
トーチ基端部１Ａつまりキャップ１１基端部は大きい外径を有しており、その内部に、給電や冷却水の給・排出などのための電気的及び機械的な諸構造が詰め込まれている。例えば、給水路３３と排水路３５をもった円筒部材２９及び電極台座１７がトーチ基端部１Ａ内に配置されている。そして、この円筒部材２９と電極台座１７の先端部はテーパ部１Ｂ内にまで突出しており、そこに、ノズル９とガイド７と電極棒３のセットが取り付けられている。従って、交換部品であるノズル９とガイド７と電極棒３のそれぞれの長さは、トーチ１のテーパ部１Ｂと先端部１Ｃを合わせた長さ以下でよい。
【００３０】
特に、最も頻繁に交換すべき電極３はかなり短くてよく、具体的には、図１から分かるように、トーチ先端部１Ｃの長さと同程度か又はそれより僅かに長い程度である。このように電極棒３が短くできる主な理由は、電極台座１７の先端部がトーチ先端部１Ｃの入り口付近まで大きく突出しているからである。このような電極台座１７の大きな突出を可能にしている１つの要因は、前述したキャップ１１の形状であるが、第２の要因として、このキャップ１１の形状をノズル９とガイド７が継承していることも挙げられる。すなわち、ノズル９は、トーチ（キャップ１１）の先端部１Ｃ内に収まる細い先端部と、この先端部より明らかに太い基端部と、両部を繋ぐテーパ部とを有している。ガイド７もこのノズル９の形状に合わせて、細い先端部と、太い基端部と、テーパ部とを有している。そして、このガイド７の太い基端部の内部に電極台座１７の先端部が入り込んでいる。このようにガイド７内へ入り込むことにより電極台座１７先端部は大きく突出し、結果として電極棒３を短くしている。
【００３１】
また、ノズル９とガイド７がキャップ１１の形状を継承していることは、次のような別の幾つかの利点も生じさせる。まず、ノズル９の基端部は一定の外径を維持しているので、このノズル基端部の外周面に、Ｏリング３１を介して、円筒部材２９の先端部内周面をしっかりと密着させることができる。その結果、ノズル９の基端部の基端側に存在するガス供給路２３と、ノズル９外周の水ジャケット領域２７とを確実に隔離することができる。また、ノズル９の基端部もガイド７の基端部も一定の外径及び内径を維持していて、互いにぴたりとフィットした状態で嵌まり合うと共に、ガイド７の基端部は電極台座１７の先端部にぴたりとフィットした状態で外嵌される。その結果、ノズル９とガイド７は、電極台座１７に対し確実に同軸に位置決めされて取り付けられることになる。
【００３２】
電極棒３は、その基端に近い箇所に一定厚みをもつフランジ５５を有しており、このフランジ５５の基端側面が電極台座１７の先端面に当接している。また、電極棒３のフランジ５５より基端側に突出した部分５７が、電極台座１７の先端部の内部へ嵌め込まれている。このように、電極棒３がフランジ５５と基端部５７の双方で電極台座１７に接触することは、電極棒３と電極台座１７との電気的接続を良好にする。また、電極棒３のフランジ５５は、電極台座１７に対する電極棒３の軸方向での位置決めを確実なものにし、かつ、電極棒３の傾きも防止する。一方、電極台座１７内に嵌め込まれる電極棒３の基端部５７は、電極台座１７に対する電極棒３の同軸位置決めを確実なものにする。
【００３３】
電極棒３のフランジ５５は、図示のように、ノズル９及びガイド７のテーパ部の入り口近傍の位置、換言すれば、ノズル９及びガイド７内に入り込める最も先端側の位置に位置している。当然、電極台座１７も、このフランジの５５の位置までノズル９及びガイド７内に入り込んで来ている。要するに、電極棒３のフランジ５５及び電極台座１７は、トーチ内の可能な限り先端側の位置に配置されているのである。このような設計により、電極棒３は最小の長さになっている。
【００３４】
図２は、ガイド７の先端部の付近を拡大して示した中心軸に沿った断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線での横断面図である。図２の断面は、図３のＢ−Ｂ線に沿っている。
【００３５】
ガイド７の先端部７Ａは、前述したように電極棒３の先端部より更に先方へ延び出ており、電極５の頭部だけがこのガイド先端部７Ａより先方へ突出している。これにより、パイロットアークは電極５とノズル９間でのみ発生することになる。なお、この利点を得るためには、電極５の頭部が必ずしもガイド先端部７Ａより先方へ突出していなければならないわけではなく、電極５頭部がガイド先端部７Ａと同位置又は僅かに奥まっている設計も場合によっては可能である。また、ガイド先端部７Ａが電極棒３より必ずしも先方へ延び出ている必要も必ずしも無く、ガイド先端部７Ａが電極棒３先端と同位置又は僅かに奥まっている設計も場合によっては可能である。
【００３６】
ガイド先端部７Ａは、また、前述したようにスワーラとして機能する。このスワーラの構造について、以下に詳細に説明する。なお、この実施形態では、ガイド７は、スワーラたる先端部７と基端側の部分７Ｂとが一体で１個の部品として構成されているが、スワーラたる先端部７Ａが基端側の部分７Ｂから分離できるようになっていて、ガイド７が２個の部品から構成されていてもよい。
【００３７】
ガイド７の先端部７Ａより基端側の部分７Ｂは前述したようにノズル９の内径より若干小さい外径を有していて、その外周面とノズル９内周面との間にガス通路２１を形成している。これに対し、ガイド先端部７Ａの外周面は、より基端側の部分７Ｂより段差状に外方へ張り出してノズル９の内周面に密着している。このガイド先端部７Ａの外方へ張り出した部分には、ガス通路２１に連通する４本のガス導入溝６１が軸方向に形成されている。そして、この４つのガス導入溝６１にそれぞれ連通して、４個の前述したガス噴出孔２５が径方向に形成されており、それらガス噴出孔２５は電極５の近傍の電極５を囲むような位置に開口している。図３に示すように、ガス噴出孔２５は、電極５周囲の空間６３へほぼ接線方向に沿ってガスを噴出するように方向付けられていので、電極５の周囲で高速のガス旋回流が生成されることになる。その結果、電極より基端側へ奥まった位置でガス旋回流が生成される従来のトーチに比較して、電極５の位置におけるガス旋回流の流速が高いので、パイロットアークをガス流で押し流してメインアークへ移行させる効果、及びガス旋回流でメインアークを安定させる効果は一層良好になる。このような利点はスワーラであるガイド先端部７Ａが電極５の近傍に配置されていることに依るものであるが、電極近傍にガイド先端部７Ａを配置できるようになった主たる要因は、ガイド７の材料として窒化珪素のような熱衝撃に強いセラミックス材料を用いたことにある。
【００３８】
図４は、図１のトーチの冷却水の配管構造を模式的に分かり易く示している。
【００３９】
給水パイプ４３からの冷却水の一部はニードルパイプ４５を通って電極棒３内に入り、ニードルパイプ４５と電極棒３との間の流路４７を先端から基端へ向けて流れて電極棒３を冷却し、その後に継ぎ手水路３７を通ってノズル外周の水ジャケット領域２７へ流れてノズル９を冷却する。この給水パイプ４３からの残りの冷却水は、ショートカット孔５３を通って給水パイプ４３外周の流路５１、４９へ流れ出し、それにより電極棒３をバイパスしてノズル外周の水ジャケット領域２７へ流れてノズル９を冷却する。ショートカット孔５３の面積は、ノズル９と電極棒３の発熱量を考慮して、ノズル９と電極棒３への冷却水量の分配比が両者間の発熱量の比に大体一致するように決められる。例えば、ノズル９の発熱量が電極棒３の約４倍であるなら、ショートカット孔５３の総面積をニードルパイプ４５の断面積の３〜５倍程度に設定すればよい（例えば、ニードルパイプ４５と同径のショートカット孔５３を３〜５個開ければよい）。このような構造により、電極棒３を細く設計しても、ノズル９を十分に冷却することが可能となる。このように冷却能力を落とさずに電極棒３をより細く設計できれば、トーチ先端部１Ｃもより細く設計でき、より狭い場所での作業が可能なトーチが提供できる。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述の実施形態は本発明の説明のための例示であって、この実施形態のみに本発明の範囲を限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形、改良、修正、簡略化などを上記実施形態に加えた種々の他の形態でも本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ溶接トーチの中心軸に沿った断面図。
【図２】図１のガイド先端部付近を拡大して示した、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った横断面図。
【図４】図１のトーチの冷却水の配管構造を模式的に示した説明図。
【符号の説明】
１ トーチ
１Ａ トーチ基端部
１Ｂ トーチテーパ部
１Ｃ トーチ先端部
３ 電極棒
５ チップ状電極
７ ガイド
９ ノズル
１１ キャップ
１３ 基端部保護カバー
１５ 先端部保護カバー
１７ 電極台座
１９ アーク吹き出し口
２１ ガス通路
２３ ガス供給路
２５ ガス噴射孔
２７ 水ジャケット領域
２９ 円筒部材
３１ Ｏリング
３３ 給水路
３５ 排水路
３７ 継ぎ手パイプ
３９ 排水パイプ
４１ 円筒部材
４３ 給水パイプ
４５ ニードルパイプ
４７、４９、５１ 隙間（冷却水流路）
５３ ショートカット孔
５５ 電極棒のフランジ
５７ 電極棒の基端部
６１ ガス導入溝
６３ 電極近傍空間

Claims (12)

1. 交換可能なノズルと、
   前記ノズル内に収容される交換可能な電極棒と、
   トーチ基端部からトーチ先端側へ延び出ていて、先端部に前記電極棒が取り付けられる電極台座と
   を備え、
   前記ノズルが、
   前記電極台座の先端部より大きい内径及び外径を有して前記トーチ軸方向に延びるノズル基端部と、
   前記ノズル基端部より細いほぼ一定の外径を有して前記トーチ軸方向に延びるノズル先端部と、
   前記ノズル基端部と前記ノズル先端部とを繋ぐノズルテーパ部と、
   を有し、前記電極台座の先端部が前記ノズル基端部内に、前記ノズルテーパ部の入り口近傍まで入り込んでいるプラズマトーチ。
2. 前記ノズル内に収容され且つ前記電極棒を内部に収容する電気絶縁材料製の交換可能なガイドを更に備え、
   前記ガイドが、
   前記電極台座の先端部の外径とほぼ同じ内径を有して前記トーチ軸方向に延びるガイド基端部と、
   前記ガイド基端部より細いほぼ一定の外径を有して前記トーチ軸方向に延びるガイド先端部と、
   前記ガイド基端部と前記ガイド先端部とを繋ぐガイドテーパ部と、を有し、前記電極台座の先端部が前記ガイド基端部内に、前記ガイドテーパ部の入り口近傍まで入り込んでいる請求項１記載のプラズマトーチ。
3. 前記ノズルの外側に被せられるキャップを更に有し、
   前記キャップが、
   所定の外径を有して前記トーチ軸方向に延びるキャップ基端部と、
   前記キャップ基端部より細いほぼ一定の外径を有して前記トーチ軸方向に延びるキャップ先端部と、
   前記キャップ基端部と前記キャップ先端部とを繋ぐキャップテーパ部と
   を有する請求項１又は２記載のプラズマトーチ。
4. 前記電極棒の全長が、前記キャップの前記キャップ先端部から前記キャップテーパ部までの長さより短い請求項３記載のプラズマトーチ。
5. 前記電極台座の先端部がほぼ円筒形状であり、
   前記電極棒が、前記電極台座の先端部の内径に一致した外径を有して前記電極台座先端部内に嵌め込まれる基端部と、前記電極台座の先端面に当接するフランジとを有する請求項１又は２記載のプラズマトーチ。
6. 前記電極棒のフランジが、前記ノズルのテーパ部又は前記ガイドのテーパ部の入り口近傍に位置している請求項５記載のプラズマトーチ。
7. トーチ基端部からトーチ先端側へ延び出ている電極台座を有したプラズマトーチのための交換可能なノズルであって、前記電極台座の先端部に取り付けられるべき電極棒を、内部に収容することができ、
   前記電極台座の先端部より大きい内径及び外径を有してノズル軸方向に延びるノズル基端部と、
   前記ノズル基端部より細いほぼ一定の外径を有して前記ノズル軸方向に延びるノズル先端部と、
   前記ノズル基端部と前記ノズル先端部とを繋ぐノズルテーパ部と
   を有し、
   前記電極台座に前記電極棒を取り付けた状態で、前記電極台座の先端部が前記ノズル基端部内に、前記ノズルテーパ部の入り口近傍まで入り込むようになっているプラズマトーチ用ノズル。
8. トーチ基端部からトーチ先端側へ延び出ている電極台座を有したプラズマトーチのための電気絶縁材料製の交換可能なガイドであって、前記電極台座の先端部に取り付けられるべき電極棒を、内部に収容することができ、
   前記電極台座の先端部の外径とほぼ同じ内径を有してガイド軸方向に延びるガイド基端部と、
   前記ガイド基端部より細いほぼ一定の外径を有して前記ガイド軸方向に延びるガイド先端部と、
   前記ガイド基端部と前記ガイド先端部とを繋ぐガイドテーパ部と、
   を有し、
   前記電極台座に前記電極棒を取り付けた状態で、前記電極台座の先端部が前記ガイド基端部内に、前記ガイドテーパ部の入り口近傍まで入り込むようになっており、且つ、前記電極台座の先端部に前記ガイド基端部がフィットするように外嵌されている、
   プラズマトーチ用ガイド。
9. トーチ基端部からトーチ先端側へ延び出ているほぼ円筒形状の電極台座を有したプラズマトーチのための交換可能な電極棒であって、
   前記電極台座の先端部の内径に一致した外径を有して前記電極台座先端部内に嵌め込まれる基端部と、
   前記電極台座の先端面に当接するフランジと
   を有し、
   前記プラズマトーチが、所定の外径を有してトーチ軸方向に延びるキャップ基端部と、前記キャップ基端部より細いほぼ一定の外径を有して前記トーチ軸方向に延びるキャップ先端部と、前記キャップ基端部と前記キャップ先端部とを繋ぐキャップテーパ部とを有したキャップを備えており、
   前記電極棒の全長が、前記キャップの前記キャップ先端部から前記キャップテーパ部までの長さより短い、
   プラズマトーチ用電極棒。
10. トーチ基端部からトーチ先端側へ延び出ているほぼ円筒形状の電極台座を有したプラズマトーチのための交換可能な電極棒であって、
    前記電極台座の先端部の内径に一致した外径を有して前記電極台座先端部内に嵌め込まれる基端部と、
    前記電極台座の先端面に当接するフランジと
    を有し、
    前記プラズマトーチが、前記電極台座の先端部が内部に入り込むようになったノズルを備えており、
    前記電極棒の全長が、前記ノズルの全長より短い、
    プラズマトーチ用電極棒。
11. トーチ基端部からトーチ先端側へ延び出ているほぼ円筒形状の電極台座を有したプラズマトーチのための交換可能な電極棒であって、
    前記電極台座の先端部の内径に一致した外径を有して前記電極台座先端部内に嵌め込まれる基端部と、
    前記電極台座の先端面に当接するフランジと
    を有し、
    前記プラズマトーチが、前記ノズル内に収容され、且つ前記電極台座の先端部が内部に入り込むようになった電気絶縁材料製のガイドを備えており、
    前記電極棒の全長が、前記ノズルの全長より短い、
    プラズマトーチ用電極棒。
12. トーチ基端部からトーチ先端側へ延び出ているほぼ円筒形状の電極台座を有したプラズマトーチのための交換可能な電極棒であって、
    前記電極台座の先端部の内径に一致した外径を有して前記電極台座先端部内に嵌め込まれる基端部と、
    前記電極台座の先端面に当接するフランジと
    を有し、
    前記プラズマトーチが、
    前記電極台座の先端部が内部に入り込むようになったノズル基端部と、このノズル基端部より細いノズル先端部と、前記ノズル基端部及び前記ノズル先端部を繋ぐノズルテーパ部とを有したノズルと、
    前記電極台座の先端部が内部に入り込むようになったガイド基端部と、
    このガイド基端部より細いガイド先端部と、前記ガイド基端部及び前記ガイド先端部を繋ぐガイドテーパ部とを有し、前記ノズル内に収容される電気絶縁材料製のガイドと
    を備えており、前記電極棒のフランジが、前記ノズルテーパ部及び前記ガイドテーパ部の入り口近傍に位置している、
    プラズマトーチ用電極棒。

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