JPH07192892A - プラズマトーチ - Google Patents
プラズマトーチInfo
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シンプルな構造でドロスの付着が極めて少な
い、高い切断品質を得ることが可能なプラズマトーチを
提供する。 【構成】 一端中心部に円柱状の高融点材料インサート
を備える電極と、ノズルと、電極とノズルとから形成さ
れる空間に作動ガスを旋回気流として噴出する孔を複数
備える部材と、を具備するプラズマトーチにおいて、高
融点材料インサートの直径が１．４５ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする。また、円柱状は円錐台状であり、か
つ、最大直径が１．４５ｍｍ以下である。さらに、噴出
孔を複数備える部材は、ほぼ旋回速度成分からなる旋回
気流とする接線スワラー部材である。
い、高い切断品質を得ることが可能なプラズマトーチを
提供する。 【構成】 一端中心部に円柱状の高融点材料インサート
を備える電極と、ノズルと、電極とノズルとから形成さ
れる空間に作動ガスを旋回気流として噴出する孔を複数
備える部材と、を具備するプラズマトーチにおいて、高
融点材料インサートの直径が１．４５ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする。また、円柱状は円錐台状であり、か
つ、最大直径が１．４５ｍｍ以下である。さらに、噴出
孔を複数備える部材は、ほぼ旋回速度成分からなる旋回
気流とする接線スワラー部材である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマトーチに係わ
り、特に移行式アークジェットを発生させて被切断材を
切断するに好適なプラズマトーチに関する。
り、特に移行式アークジェットを発生させて被切断材を
切断するに好適なプラズマトーチに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、移行式アークジェットによる切断
用プラズマトーチあるいはプラズマトーチ用電極として
は、次のものが知られている。 （イ）プラズマトーチ内のスワラー部材で作動ガスを旋
回気流とし、さらに、電極下端面の同一面近傍からプラ
ズマトーチ先端のノズル側に設けた速度緩和空間で、電
極の外周に沿って流れる作動ガスの軸方向成分を小さく
し、ノズルより被切断材に向けて噴出している。更に
は、作動ガスが助走区間、加速区間、速度緩和空間、加
速空間等を流れるように、構成している（例えば、特願
平５−３１２８７７号参照）。かかる構成により、少な
い作動ガス流量で高エネルギー密度のアークジェットを
安定的に発生させ、切断時の溶融金属（以下、ドロスと
いう。）の付着がないドロスフリー切断を可能とし、プ
ラズマトーチの耐久性を向上している。
用プラズマトーチあるいはプラズマトーチ用電極として
は、次のものが知られている。 （イ）プラズマトーチ内のスワラー部材で作動ガスを旋
回気流とし、さらに、電極下端面の同一面近傍からプラ
ズマトーチ先端のノズル側に設けた速度緩和空間で、電
極の外周に沿って流れる作動ガスの軸方向成分を小さく
し、ノズルより被切断材に向けて噴出している。更に
は、作動ガスが助走区間、加速区間、速度緩和空間、加
速空間等を流れるように、構成している（例えば、特願
平５−３１２８７７号参照）。かかる構成により、少な
い作動ガス流量で高エネルギー密度のアークジェットを
安定的に発生させ、切断時の溶融金属（以下、ドロスと
いう。）の付着がないドロスフリー切断を可能とし、プ
ラズマトーチの耐久性を向上している。
【０００３】（ロ）円柱状の高融点材料表面にＮｉ電気
メッキおよび貴金属メッキを施した後、電極基材の先端
凹部に遊入し、機械的に圧着することにより、目的であ
る長寿命なプラズマトーチ用電極を得ており、実施例で
は高融点材料の直径が１〜３ｍｍを開示している（例え
ば、特開平４−５５０６２号公報参照）。なお、一般的
プラズマトーチとして、作動ガスが軸方向成分を含む気
流として噴出する構成を取り上げている。 （ハ）電極中心部の円柱状高融点材料インサートに関
し、直径を２．０ｍｍ以上とすることで電極を長寿命化
すると共に高い作業能率を得ており（例えば、特開昭６
３−１９２５６８号公報参照）、高融点材料に炭化ハフ
ニウム等を適用し直径を１．５ｍｍ（実施例にて開示）
とすることでプラズマトーチ用電極の寿命向上、高能率
切断等を可能としている（例えば、特開平３−２９４０
８７号公報参照）。
メッキおよび貴金属メッキを施した後、電極基材の先端
凹部に遊入し、機械的に圧着することにより、目的であ
る長寿命なプラズマトーチ用電極を得ており、実施例で
は高融点材料の直径が１〜３ｍｍを開示している（例え
ば、特開平４−５５０６２号公報参照）。なお、一般的
プラズマトーチとして、作動ガスが軸方向成分を含む気
流として噴出する構成を取り上げている。 （ハ）電極中心部の円柱状高融点材料インサートに関
し、直径を２．０ｍｍ以上とすることで電極を長寿命化
すると共に高い作業能率を得ており（例えば、特開昭６
３−１９２５６８号公報参照）、高融点材料に炭化ハフ
ニウム等を適用し直径を１．５ｍｍ（実施例にて開示）
とすることでプラズマトーチ用電極の寿命向上、高能率
切断等を可能としている（例えば、特開平３−２９４０
８７号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題点がある。すなわち、上記
（イ）において、ドロスフリー切断を可能とするもの
の、電極のインサートとドロスフリーの関係は着目して
いない。したがって、ドロスフリー切断等の高品質切断
等を得るために、プラズマトーチの構成に関し、旋回気
流およびアークジェット等を制御する構成としており、
プラズマトーチ内部の構成が多少複雑になることで、製
造コストが高くなりやすい。また、（ロ）、（ハ）にお
いて、目的とするプラズマトーチ用電極の長寿命化は達
成しているものの、ドロスフリーという切断品質には言
及しておらず、これら従来技術ではドロスフリーに対応
できない。
来技術には次のような問題点がある。すなわち、上記
（イ）において、ドロスフリー切断を可能とするもの
の、電極のインサートとドロスフリーの関係は着目して
いない。したがって、ドロスフリー切断等の高品質切断
等を得るために、プラズマトーチの構成に関し、旋回気
流およびアークジェット等を制御する構成としており、
プラズマトーチ内部の構成が多少複雑になることで、製
造コストが高くなりやすい。また、（ロ）、（ハ）にお
いて、目的とするプラズマトーチ用電極の長寿命化は達
成しているものの、ドロスフリーという切断品質には言
及しておらず、これら従来技術ではドロスフリーに対応
できない。
【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に着目
し、シンプルな構造でドロスの付着が極めて少ない、高
い切断品質を得ることが可能なプラズマトーチを提供す
ることを目的とする。
し、シンプルな構造でドロスの付着が極めて少ない、高
い切断品質を得ることが可能なプラズマトーチを提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係わるプラズマトーチにおいて、第１発明
は、一端中心部に円柱状の高融点材料インサートを備え
る電極と、ノズルと、前記電極と前記ノズルとから形成
される空間に作動ガスを旋回気流として噴出する孔を複
数備える部材と、を具備するプラズマトーチにおいて、
前記高融点材料インサートの直径が１．４５ｍｍ以下で
あることを特徴とする。第２発明は、第１発明におい
て、前記円柱状は円錐台状であり、かつ、最大直径が
１．４５ｍｍ以下である。第３発明は、第１発明又は第
２発明において、前記噴出孔を複数備える部材は、ほぼ
旋回速度成分からなる旋回気流とする接線スワラー部材
である。本発明に係わるプラズマトーチは、以上の構成
とした。
め、本発明に係わるプラズマトーチにおいて、第１発明
は、一端中心部に円柱状の高融点材料インサートを備え
る電極と、ノズルと、前記電極と前記ノズルとから形成
される空間に作動ガスを旋回気流として噴出する孔を複
数備える部材と、を具備するプラズマトーチにおいて、
前記高融点材料インサートの直径が１．４５ｍｍ以下で
あることを特徴とする。第２発明は、第１発明におい
て、前記円柱状は円錐台状であり、かつ、最大直径が
１．４５ｍｍ以下である。第３発明は、第１発明又は第
２発明において、前記噴出孔を複数備える部材は、ほぼ
旋回速度成分からなる旋回気流とする接線スワラー部材
である。本発明に係わるプラズマトーチは、以上の構成
とした。
【０００７】
【作用】上記構成による本発明の作用を説明する。プラ
ズマトーチは作動ガスを旋回気流として噴出する孔を複
数備える部材を具備するので、作動ガスが安定した旋回
気流となり、アークジェットがプラズマトーチ内で安定
し、半径方向の揺らぎ（ふらつき）が抑制できる。ま
た、電極の一端中心部に備えられる円柱状の高融点材料
インサートの直径は１．４５ｍｍ以下と小さいので、極
めて高温になるインサートの熱が効率よく電極に放熱さ
れ、インサートの溶融・飛散が低減されると推察され
る。これらにより、プラズマトーチがシンプルな構造で
も、インサートの飛散、ノズル等への付着が低減され、
安定したアークジェットでの切断により、高品質切断、
特にドロスの付着が少ない切断が可能になる。高融点材
料インサートの形状が円錐台状であり、かつ、最大直径
が１．４５ｍｍ以下でも、同様に作用する。次に、作動
ガスを噴出する孔がほぼ旋回速度成分からなる旋回気流
とする接線スワラー部材とするので、プラズマトーチ内
のアークジェットがさらに安定する。
ズマトーチは作動ガスを旋回気流として噴出する孔を複
数備える部材を具備するので、作動ガスが安定した旋回
気流となり、アークジェットがプラズマトーチ内で安定
し、半径方向の揺らぎ（ふらつき）が抑制できる。ま
た、電極の一端中心部に備えられる円柱状の高融点材料
インサートの直径は１．４５ｍｍ以下と小さいので、極
めて高温になるインサートの熱が効率よく電極に放熱さ
れ、インサートの溶融・飛散が低減されると推察され
る。これらにより、プラズマトーチがシンプルな構造で
も、インサートの飛散、ノズル等への付着が低減され、
安定したアークジェットでの切断により、高品質切断、
特にドロスの付着が少ない切断が可能になる。高融点材
料インサートの形状が円錐台状であり、かつ、最大直径
が１．４５ｍｍ以下でも、同様に作用する。次に、作動
ガスを噴出する孔がほぼ旋回速度成分からなる旋回気流
とする接線スワラー部材とするので、プラズマトーチ内
のアークジェットがさらに安定する。
【０００８】
【実施例】以下に、本発明に係わるプラズマトーチの実
施例につき、図面を参照しつつ詳述する。 （実施例１）図１に、本実施例に係わるプラズマトーチ
のノズル先端部の断面図を示す。プラズマトーチ１０の
軸芯部には電極１が、その外方には電極１と同心的に絶
縁部材２、さらにその外方には電極１と同心的にスワラ
ー部材３とノズル４が配設されている。
施例につき、図面を参照しつつ詳述する。 （実施例１）図１に、本実施例に係わるプラズマトーチ
のノズル先端部の断面図を示す。プラズマトーチ１０の
軸芯部には電極１が、その外方には電極１と同心的に絶
縁部材２、さらにその外方には電極１と同心的にスワラ
ー部材３とノズル４が配設されている。
【０００９】電極１は、銅、銅合金などの導電性・高熱
伝導性部材と、先端のほぼ中央部に埋め込まれるハフニ
ウムの円柱状のインサート１ａとからなる。このインサ
ート１ａは、直径が１．３ｍｍであり、表面が電極下端
面１ｂと同一平面としてある。なお、インサート１ａの
材料はハフニウム以外に、ジルコニウム、タングステ
ン、タンタル等の高融点材料が適用される。また、電極
１の内部空間には、パイプ状の冷却水管６が配設されて
いる。絶縁部材２はセラミック等の絶縁材料より構成さ
れ、電極１とノズル４とを電気的に絶縁するものであ
る。絶縁部材２の内周面には電極１が、絶縁部材２の下
部の外周面にはスワラー部材３が、各々に密に嵌合され
ている。また絶縁部材２の外周面とノズル４の内周面と
の間には作動ガスを供給するガス通路７が形成され、絶
縁部材２の下端部２ａの下方にはスワラー部材３からの
作動ガスのガス通路８が形成されている。
伝導性部材と、先端のほぼ中央部に埋め込まれるハフニ
ウムの円柱状のインサート１ａとからなる。このインサ
ート１ａは、直径が１．３ｍｍであり、表面が電極下端
面１ｂと同一平面としてある。なお、インサート１ａの
材料はハフニウム以外に、ジルコニウム、タングステ
ン、タンタル等の高融点材料が適用される。また、電極
１の内部空間には、パイプ状の冷却水管６が配設されて
いる。絶縁部材２はセラミック等の絶縁材料より構成さ
れ、電極１とノズル４とを電気的に絶縁するものであ
る。絶縁部材２の内周面には電極１が、絶縁部材２の下
部の外周面にはスワラー部材３が、各々に密に嵌合され
ている。また絶縁部材２の外周面とノズル４の内周面と
の間には作動ガスを供給するガス通路７が形成され、絶
縁部材２の下端部２ａの下方にはスワラー部材３からの
作動ガスのガス通路８が形成されている。
【００１０】スワラー部材３は快削鋼、銅等の加工性の
よい材料から構成され、その内周面には絶縁部材２が、
外周面にはノズル４の内周面が枢密に嵌合されている。
また、スワラー部材３の外周には、軸芯方向に沿って２
か所以上のスリット３ａがほぼ等間隔に形成される。さ
らに、スワラー部材３の横断面図である図２に示すよう
に、このスリット３ａから内径方向に向けて、軸芯とほ
ぼ垂直（図２においては、Ｘ軸あるいはＹ軸）に、か
つ、スワラー部材３の内径の接線にほぼ一致するよう
に、作動ガスの噴出孔３ｂがほぼ等間隔に穿設されてい
る。ノズル４は銅系材料、鉄系材料、ステンレス鋼等の
導電体で構成され、ノズル４の内面４ａと電極１とから
空間９を形成している。このノズル４の先端部には、ア
ークジェット１１の噴出孔となるノズル拘束部４ｂが形
成されている。
よい材料から構成され、その内周面には絶縁部材２が、
外周面にはノズル４の内周面が枢密に嵌合されている。
また、スワラー部材３の外周には、軸芯方向に沿って２
か所以上のスリット３ａがほぼ等間隔に形成される。さ
らに、スワラー部材３の横断面図である図２に示すよう
に、このスリット３ａから内径方向に向けて、軸芯とほ
ぼ垂直（図２においては、Ｘ軸あるいはＹ軸）に、か
つ、スワラー部材３の内径の接線にほぼ一致するよう
に、作動ガスの噴出孔３ｂがほぼ等間隔に穿設されてい
る。ノズル４は銅系材料、鉄系材料、ステンレス鋼等の
導電体で構成され、ノズル４の内面４ａと電極１とから
空間９を形成している。このノズル４の先端部には、ア
ークジェット１１の噴出孔となるノズル拘束部４ｂが形
成されている。
【００１１】かかる構成におけるプラズマトーチ１０の
作動に関し説明する。作動ガスは、作動ガス供給となる
ガス通路７から、スワラー部材３のスリット３ａに入
り、噴出孔３ｂからガス通路８に流入する。流入時、図
２に示すように、等価となる複数の噴出孔３ｂから出る
作動ガスは、接線方向の速度成分Ｖθからなる噴流、す
なわちほぼ旋回速度成分からなる旋回気流、となり、ス
ワラー部材３は接線スワラーとなっている。ガス通路８
で旋回気流となった作動ガスは、ノズル拘束部４ｂ方向
の軸流成分を有しつつ、ノズル拘束部４ｂからアークジ
ェット１１として被切断材１５に向かって噴出し、切断
を行う。
作動に関し説明する。作動ガスは、作動ガス供給となる
ガス通路７から、スワラー部材３のスリット３ａに入
り、噴出孔３ｂからガス通路８に流入する。流入時、図
２に示すように、等価となる複数の噴出孔３ｂから出る
作動ガスは、接線方向の速度成分Ｖθからなる噴流、す
なわちほぼ旋回速度成分からなる旋回気流、となり、ス
ワラー部材３は接線スワラーとなっている。ガス通路８
で旋回気流となった作動ガスは、ノズル拘束部４ｂ方向
の軸流成分を有しつつ、ノズル拘束部４ｂからアークジ
ェット１１として被切断材１５に向かって噴出し、切断
を行う。
【００１２】以上詳述したプラズマトーチ１０での実験
例を述べる。主要な実験条件としては、インサート材：
ハフニウム、インサート材の直径：１．３ｍｍ、アーク
電流値：２７Ａ、作動ガスの種類：酸素、作動ガス圧
力：４．０ｋｇｆ／ｃｍ2 、被切断材：軟鋼板、板厚：
１．６ｍｍ、切断速度：１．５ｍ／ｍｉｎ、切断長さ：
６０ｍｍ、切断回数：５００回、である。この実験結
果、５００回の切断でドロスが付着しなかった回数の比
率（以下、ドロスフリー率という。）は、９９．０％
と、極めて高いドロスフリー率である。また、前記実験
条件にて、１個の電極での切断可能回数（寿命）を調査
した結果、１７６０回であり、実用上十分な耐久性も有
していることが明らかになった。
例を述べる。主要な実験条件としては、インサート材：
ハフニウム、インサート材の直径：１．３ｍｍ、アーク
電流値：２７Ａ、作動ガスの種類：酸素、作動ガス圧
力：４．０ｋｇｆ／ｃｍ2 、被切断材：軟鋼板、板厚：
１．６ｍｍ、切断速度：１．５ｍ／ｍｉｎ、切断長さ：
６０ｍｍ、切断回数：５００回、である。この実験結
果、５００回の切断でドロスが付着しなかった回数の比
率（以下、ドロスフリー率という。）は、９９．０％
と、極めて高いドロスフリー率である。また、前記実験
条件にて、１個の電極での切断可能回数（寿命）を調査
した結果、１７６０回であり、実用上十分な耐久性も有
していることが明らかになった。
【００１３】さらに、インサート材の直径が０．５ｍｍ
〜１．６ｍｍの間で多水準のインサートを作製し、イン
サート材の直径以外は上記実験と同じ条件で行った。実
験結果について、図３にハフニウムインサート直径とド
ロスフリー率との関係を、図４にハフニウムインサート
直径と１個の電極での切断可能回数との関係を示す。な
お、図中でインサート直径が１．６ｍｍは、最大出力が
小さい（例えば１００Ａ以下）プラズマトーチで一般的
に使用される直径の中で小さい直径に相当し、入手のし
易さ、コスト等から採用されており、比較例としての水
準である。まず、本発明の第１の目的とする高切断面品
質に関し、図３に示すように、インサート直径を小さく
するとドロスの付着が減少し、高品質な切断面が得られ
る。一方、図４に示す寿命に関しては、インサート直径
を小さくすると切断可能回数は減少する。しかし、寿命
の最も短い場合でも９００回の切断が可能であり、実用
上でも有用である。これらより、インサートの直径が
１．４５ｍｍ以下であれば、ドロスフリー率が高く、高
品質切断が得られる。なお、プラズマトーチの出力に関
し、１００Ａを越える範囲でもドロス付着の低減は得ら
れるが、切断可能回数が急速に低下傾向にあるので、長
寿命が要求される場合は１００Ａ以下程度の最大出力が
より好ましい。
〜１．６ｍｍの間で多水準のインサートを作製し、イン
サート材の直径以外は上記実験と同じ条件で行った。実
験結果について、図３にハフニウムインサート直径とド
ロスフリー率との関係を、図４にハフニウムインサート
直径と１個の電極での切断可能回数との関係を示す。な
お、図中でインサート直径が１．６ｍｍは、最大出力が
小さい（例えば１００Ａ以下）プラズマトーチで一般的
に使用される直径の中で小さい直径に相当し、入手のし
易さ、コスト等から採用されており、比較例としての水
準である。まず、本発明の第１の目的とする高切断面品
質に関し、図３に示すように、インサート直径を小さく
するとドロスの付着が減少し、高品質な切断面が得られ
る。一方、図４に示す寿命に関しては、インサート直径
を小さくすると切断可能回数は減少する。しかし、寿命
の最も短い場合でも９００回の切断が可能であり、実用
上でも有用である。これらより、インサートの直径が
１．４５ｍｍ以下であれば、ドロスフリー率が高く、高
品質切断が得られる。なお、プラズマトーチの出力に関
し、１００Ａを越える範囲でもドロス付着の低減は得ら
れるが、切断可能回数が急速に低下傾向にあるので、長
寿命が要求される場合は１００Ａ以下程度の最大出力が
より好ましい。
【００１４】本実施例では、インサートの形状を円柱状
としたが、その形状は円錐台状、一端部側が円柱状で他
端側が円錐台状、あるいは外周部の径が変化してもよ
い。つまり、外周部の最大径が１．４５ｍｍ以下であれ
ば良い。なお、本実施例ではインサート直径は０．５ｍ
ｍが最小であるが、図３および図４の結果から推定し
て、インサート直径が０．５ｍｍより小さくても、アー
ク電流値が小さい場合などでは、ドロス付着の極めて少
ない切断が得られると考えられる。
としたが、その形状は円錐台状、一端部側が円柱状で他
端側が円錐台状、あるいは外周部の径が変化してもよ
い。つまり、外周部の最大径が１．４５ｍｍ以下であれ
ば良い。なお、本実施例ではインサート直径は０．５ｍ
ｍが最小であるが、図３および図４の結果から推定し
て、インサート直径が０．５ｍｍより小さくても、アー
ク電流値が小さい場合などでは、ドロス付着の極めて少
ない切断が得られると考えられる。
【００１５】従来、インサート直径がドロスの付着に及
ぼす影響について明らかにされていないが、上記実験結
果は次のように推察される。すなわち、インサート１ａ
の表面中心部と被切断材１５との間に形成されるアーク
ジェット１１のインサート１ａ近傍の熱は、インサート
１ａの中心から放射状に伝わり、インサート１ａの外周
端面から電極１に入熱され、最終的に冷却水管６から流
れ出る冷却水に放熱される。本実施例で使用したハフニ
ウム等は熱伝導度が小さいため、直径が大きいと中心温
度が高くなり、１回ごとの切断で溶融・消耗するハフニ
ウム量が増加する。この消耗して溶け落ちるハフニウム
は、ノズル４の内面４ａに付着・固化するため、ノズル
４と電極１との空間９での旋回気流を乱し、電極下端面
１ｂ近傍の圧力分布が変化し、アークジェットを不安定
にして、ドロスフリー等の切断品質を低下させる。以上
の推察から、高いドロスフリー率を得るためには、イン
サート１ａの直径を小さくすることが有用な手段の一つ
である。
ぼす影響について明らかにされていないが、上記実験結
果は次のように推察される。すなわち、インサート１ａ
の表面中心部と被切断材１５との間に形成されるアーク
ジェット１１のインサート１ａ近傍の熱は、インサート
１ａの中心から放射状に伝わり、インサート１ａの外周
端面から電極１に入熱され、最終的に冷却水管６から流
れ出る冷却水に放熱される。本実施例で使用したハフニ
ウム等は熱伝導度が小さいため、直径が大きいと中心温
度が高くなり、１回ごとの切断で溶融・消耗するハフニ
ウム量が増加する。この消耗して溶け落ちるハフニウム
は、ノズル４の内面４ａに付着・固化するため、ノズル
４と電極１との空間９での旋回気流を乱し、電極下端面
１ｂ近傍の圧力分布が変化し、アークジェットを不安定
にして、ドロスフリー等の切断品質を低下させる。以上
の推察から、高いドロスフリー率を得るためには、イン
サート１ａの直径を小さくすることが有用な手段の一つ
である。
【００１６】（実施例２）図５に、本実施例に係わるプ
ラズマトーチのノズル先端部の断面図を示す。一般にペ
ンシル形トーチと呼ばれる小出力なプラズマトーチ２０
は、軸芯部には電極２１が、その外方には電極２１と同
心的に絶縁部材２２、さらにその外方には電極２１と同
心的にスワラー部材２３とノズル２４が配設されてい
る。なお、プラズマトーチ２０は基本的にはプラズマト
ーチ１０と同様な構成であり、異なる点に関して主に説
明する。
ラズマトーチのノズル先端部の断面図を示す。一般にペ
ンシル形トーチと呼ばれる小出力なプラズマトーチ２０
は、軸芯部には電極２１が、その外方には電極２１と同
心的に絶縁部材２２、さらにその外方には電極２１と同
心的にスワラー部材２３とノズル２４が配設されてい
る。なお、プラズマトーチ２０は基本的にはプラズマト
ーチ１０と同様な構成であり、異なる点に関して主に説
明する。
【００１７】電極２１は、先端部分がテーパーを有する
円柱状の銅製等の部材と、先端のほぼ中央部に埋め込ま
れるハフニウム製の円柱状のインサート２１ａとからな
る。このインサート２１ａは、直径が０．６ｍｍであ
る。絶縁部材２２には、電極２１、スワラー部材２３
が、各々に枢密に嵌合されている。また絶縁部材２２の
外周面とノズル２４の内周面との間には作動ガス供給用
のガス通路２７が形成され、絶縁部材２２の下方にはス
ワラー部材２３からの作動ガスのガス通路２８が形成さ
れている。スワラー部材２３はプラズマトーチ１０のス
ワラー部材３と同様な接線スワラーである。かかる構成
のプラズマトーチ２０を用いて切断実験を行った。主要
な実験条件としては、アーク電流値：６Ａ、作動ガスの
種類：酸素、作動ガス流量：０．６ＮＬ／ｍｉｎ、被切
断材：軟鋼板、板厚：０．５ｍｍ、である。この実験結
果、ドロスフリー率は９９％以上であり、極めて高品質
な切断面が得られる。
円柱状の銅製等の部材と、先端のほぼ中央部に埋め込ま
れるハフニウム製の円柱状のインサート２１ａとからな
る。このインサート２１ａは、直径が０．６ｍｍであ
る。絶縁部材２２には、電極２１、スワラー部材２３
が、各々に枢密に嵌合されている。また絶縁部材２２の
外周面とノズル２４の内周面との間には作動ガス供給用
のガス通路２７が形成され、絶縁部材２２の下方にはス
ワラー部材２３からの作動ガスのガス通路２８が形成さ
れている。スワラー部材２３はプラズマトーチ１０のス
ワラー部材３と同様な接線スワラーである。かかる構成
のプラズマトーチ２０を用いて切断実験を行った。主要
な実験条件としては、アーク電流値：６Ａ、作動ガスの
種類：酸素、作動ガス流量：０．６ＮＬ／ｍｉｎ、被切
断材：軟鋼板、板厚：０．５ｍｍ、である。この実験結
果、ドロスフリー率は９９％以上であり、極めて高品質
な切断面が得られる。
【００１８】以上、本発明に係わるプラズマトーチに関
し詳述したが、本発明は実施例に限定されるものではな
い。例えば、スワラー部材は、作動ガスを旋回気流とす
るものであり、旋回気流には旋回成分とプラズマトーチ
の軸方向の速度成分とを含んでも良い。したがって、噴
出孔はスリットから電極に向かって斜め下方向に形成さ
れてよい。
し詳述したが、本発明は実施例に限定されるものではな
い。例えば、スワラー部材は、作動ガスを旋回気流とす
るものであり、旋回気流には旋回成分とプラズマトーチ
の軸方向の速度成分とを含んでも良い。したがって、噴
出孔はスリットから電極に向かって斜め下方向に形成さ
れてよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。プ
ラズマトーチの構成は、旋回速度成分を含む旋回気流を
噴出可能なスワラー部材と、高融点材料からなる円柱状
などのインサートの直径を適正化することで、ドロス付
着の極めて少ない高品質切断を可能としている。これに
より、切断後にドロス除去等の手入れが不要となり、生
産性の大幅向上とともに、製造原価も低減する。しか
も、プラズマトーチの構造はシンプルであり、安価なト
ーチの供給を可能とするとともに、高価な高融点材料の
省資源化にも有効である。
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。プ
ラズマトーチの構成は、旋回速度成分を含む旋回気流を
噴出可能なスワラー部材と、高融点材料からなる円柱状
などのインサートの直径を適正化することで、ドロス付
着の極めて少ない高品質切断を可能としている。これに
より、切断後にドロス除去等の手入れが不要となり、生
産性の大幅向上とともに、製造原価も低減する。しか
も、プラズマトーチの構造はシンプルであり、安価なト
ーチの供給を可能とするとともに、高価な高融点材料の
省資源化にも有効である。
【図１】実施例１に係わるプラズマトーチのノズル先端
部の断面図である。
部の断面図である。
【図２】図１のスワラー部材の横断面図である。
【図３】実施例１に係わるハフニウムインサート直径と
ドロスフリー率との関係を表す図表である。
ドロスフリー率との関係を表す図表である。
【図４】実施例１に係わるハフニウムインサート直径と
１個の電極での切断可能回数との関係を表す図表であ
る。
１個の電極での切断可能回数との関係を表す図表であ
る。
【図５】実施例２に係わるプラズマトーチのノズル先端
部の断面図である。
部の断面図である。
１、２１ 電極、１ａ、２１ａ インサート、２、２２
絶縁部材、３、２３スワラー部材、３ｂ 噴出孔、
４、２４ ノズル、７、８ ガス通路。
絶縁部材、３、２３スワラー部材、３ｂ 噴出孔、
４、２４ ノズル、７、８ ガス通路。
Claims (3)
- 【請求項１】 一端中心部に円柱状の高融点材料インサ
ートを備える電極と、ノズルと、前記電極と前記ノズル
とから形成される空間に作動ガスを旋回気流として噴出
する孔を複数備える部材と、を具備するプラズマトーチ
において、前記高融点材料インサートの直径が１．４５
ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマトーチ。 - 【請求項２】 前記円柱状は円錐台状であり、かつ、最
大直径が１．４５ｍｍ以下である請求項１記載のプラズ
マトーチ。 - 【請求項３】 前記噴出孔を複数備える部材は、ほぼ旋
回速度成分からなる旋回気流とする接線スワラー部材で
ある請求項１又は２記載のプラズマトーチ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5347713A JPH07192892A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | プラズマトーチ |
| PCT/JP1994/002121 WO1995018521A1 (fr) | 1993-12-24 | 1994-12-16 | Chalumeau a plasma |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5347713A JPH07192892A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | プラズマトーチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07192892A true JPH07192892A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18392087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5347713A Pending JPH07192892A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | プラズマトーチ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07192892A (ja) |
| WO (1) | WO1995018521A1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000228299A (ja) * | 1998-12-23 | 2000-08-15 | Eaton Corp | イオン注入装置のリニア加速器用の共振器及びその小型コイル |
| JP2005209363A (ja) * | 2004-01-20 | 2005-08-04 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | プラズマトーチ |
| JP2012245544A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Honda Motor Co Ltd | プラズマ溶接トーチ |
| JP2015034672A (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-19 | 株式会社デンソー | エジェクタ |
| US11991813B2 (en) | 2014-08-12 | 2024-05-21 | Hypertherm, Inc. | Cost effective cartridge for a plasma arc torch |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1335641B1 (de) * | 2002-02-09 | 2004-08-25 | Plasma Treat GmbH | Plasmadüse |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2517588B2 (ja) * | 1987-04-06 | 1996-07-24 | 株式会社小松製作所 | プラズマト−チ |
| JP2917435B2 (ja) * | 1990-06-26 | 1999-07-12 | 株式会社ダイヘン | プラズマアーク加工用電極およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5347713A patent/JPH07192892A/ja active Pending
-
1994
- 1994-12-16 WO PCT/JP1994/002121 patent/WO1995018521A1/ja active Application Filing
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000228299A (ja) * | 1998-12-23 | 2000-08-15 | Eaton Corp | イオン注入装置のリニア加速器用の共振器及びその小型コイル |
| JP2005209363A (ja) * | 2004-01-20 | 2005-08-04 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | プラズマトーチ |
| JP4568503B2 (ja) * | 2004-01-20 | 2010-10-27 | 小池酸素工業株式会社 | プラズマトーチ |
| JP2012245544A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Honda Motor Co Ltd | プラズマ溶接トーチ |
| JP2015034672A (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-19 | 株式会社デンソー | エジェクタ |
| US11991813B2 (en) | 2014-08-12 | 2024-05-21 | Hypertherm, Inc. | Cost effective cartridge for a plasma arc torch |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1995018521A1 (fr) | 1995-07-06 |
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