JPH07240297A - プラズマトーチノズル - Google Patents
プラズマトーチノズルInfo
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- JPH07240297A JPH07240297A JP6029215A JP2921594A JPH07240297A JP H07240297 A JPH07240297 A JP H07240297A JP 6029215 A JP6029215 A JP 6029215A JP 2921594 A JP2921594 A JP 2921594A JP H07240297 A JPH07240297 A JP H07240297A
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 4
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- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
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- Nozzles (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ノズル部でのプラズマアークを分散させるこ
とができて、該ノズル部の熱負荷を低減し、ノズルの耐
久性の向上を図ることができるプラズマトーチノズルを
提供することにある。 【構成】 ノズル部のノズル口の直径をｄ、該ノズル口
の直管部の長さをＬ、ノズル端部の厚みをＨ、出口面取
り部の拡開角をθとするとき、前記Ｌが（１〜１．５）
ｄ、Ｈが（２．５〜３）ｄ、θが９０°〜１２０°にな
っている。
とができて、該ノズル部の熱負荷を低減し、ノズルの耐
久性の向上を図ることができるプラズマトーチノズルを
提供することにある。 【構成】 ノズル部のノズル口の直径をｄ、該ノズル口
の直管部の長さをＬ、ノズル端部の厚みをＨ、出口面取
り部の拡開角をθとするとき、前記Ｌが（１〜１．５）
ｄ、Ｈが（２．５〜３）ｄ、θが９０°〜１２０°にな
っている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機エンジン、自動
車エンジン等の内燃機関の着火装置あるいは切断、溶接
用のプラズマトーチノズルに関するものである。
車エンジン等の内燃機関の着火装置あるいは切断、溶接
用のプラズマトーチノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマトーチは、たとえば、図
３に示すような構成からなっている。図３において、１
は先端部からプラズマを噴射させる噴射ノズルである。
この噴射ノズル１はノズル本体２と、該ノズル本体２の
先端部に設けられて、このノズル本体２をその先端部が
燃焼室３内に露出するように燃焼室３の一部に取り付け
るノズル外周部材４とから構成されている。
３に示すような構成からなっている。図３において、１
は先端部からプラズマを噴射させる噴射ノズルである。
この噴射ノズル１はノズル本体２と、該ノズル本体２の
先端部に設けられて、このノズル本体２をその先端部が
燃焼室３内に露出するように燃焼室３の一部に取り付け
るノズル外周部材４とから構成されている。
【０００３】そして、ノズル本体２には、その軸心部に
円柱形状の陰極ロッド５が設けられており、この陰極ロ
ッド５がアーク発生電極とされている。この陰極ロッド
５の先端部には、その表面部に高融点酸化膜を促進形成
する金属、たとえば、ハフニウム等によって形成された
陰極部６が形成されている。この陰極部６には所定の間
隔を隔ててアーク発生電極の陽極部を構成するノズル部
７が設けられている。アーク発生電極を構成する陰極部
６と陽極部となるノズル部７との間隙には、作動流体が
通過する噴出通路８が形成されており、この噴出通路８
は、ノズル部７の前記陰極ロッド５の軸心上位置に形成
したノズル口９に連通されている。
円柱形状の陰極ロッド５が設けられており、この陰極ロ
ッド５がアーク発生電極とされている。この陰極ロッド
５の先端部には、その表面部に高融点酸化膜を促進形成
する金属、たとえば、ハフニウム等によって形成された
陰極部６が形成されている。この陰極部６には所定の間
隔を隔ててアーク発生電極の陽極部を構成するノズル部
７が設けられている。アーク発生電極を構成する陰極部
６と陽極部となるノズル部７との間隙には、作動流体が
通過する噴出通路８が形成されており、この噴出通路８
は、ノズル部７の前記陰極ロッド５の軸心上位置に形成
したノズル口９に連通されている。
【０００４】しかも、前記陰極部６の上流側の外周には
陰極部を包囲するように環状の供給通路１０が形成され
ており、この供給通路１０へ上流側から作動流体が供給
されるようになっている。さらに、供給通路１０の陰極
部６の先端近傍まで延びた下端には、前記噴出通路８と
連通する供給路１１が形成されており、供給通路１０へ
送り込まれた作動流体がこの供給路１１を通り、前記噴
出通路８へ供給されるようになっている。また陽極部を
構成するノズル部７には、複数の冷却路１２が形成され
ており、この冷却路１２には、冷却ガス供給管１３から
送り込まれる高圧の冷却ガスが流入されて、ノズル本体
２の先端部近傍が冷却されようになっている。
陰極部を包囲するように環状の供給通路１０が形成され
ており、この供給通路１０へ上流側から作動流体が供給
されるようになっている。さらに、供給通路１０の陰極
部６の先端近傍まで延びた下端には、前記噴出通路８と
連通する供給路１１が形成されており、供給通路１０へ
送り込まれた作動流体がこの供給路１１を通り、前記噴
出通路８へ供給されるようになっている。また陽極部を
構成するノズル部７には、複数の冷却路１２が形成され
ており、この冷却路１２には、冷却ガス供給管１３から
送り込まれる高圧の冷却ガスが流入されて、ノズル本体
２の先端部近傍が冷却されようになっている。
【０００５】上記構成のプラズマトーチにおいて、供給
通路１０から作動流体を高圧で供給すると、供給通路１
０から供給された高圧の作動流体が、噴出通路８を通過
する際に、陰極部６と陽極部であるノズル部７とからな
るアーク発生電極にて発生するアークによってプラズマ
化され、その後、ノズル口９から加速されて噴射され、
燃焼室３内へ深く入り込む。またこのとき、冷却ガス供
給管１３から冷却路１２へ高圧にて送り込まれた冷却ガ
スによってノズル本体２の先端部が冷却される。
通路１０から作動流体を高圧で供給すると、供給通路１
０から供給された高圧の作動流体が、噴出通路８を通過
する際に、陰極部６と陽極部であるノズル部７とからな
るアーク発生電極にて発生するアークによってプラズマ
化され、その後、ノズル口９から加速されて噴射され、
燃焼室３内へ深く入り込む。またこのとき、冷却ガス供
給管１３から冷却路１２へ高圧にて送り込まれた冷却ガ
スによってノズル本体２の先端部が冷却される。
【０００６】そして、このプラズマトーチから噴射され
たプラズマによって燃焼室３内の燃料が着火され、燃焼
室３内にて燃料が燃焼される。また図３に示したプラズ
マトーチのノズル部７は、図４に拡大して示すように、
ノズル口９の直径をｄ、該ノズル口９の直管部の長さを
Ｌ、ノズル端部の厚みをＨとすると、前記Ｌはｄの３
倍、前記ＨはＬより僅かに大きい値になっている。つま
り、該ノズル口９の出口面取りは、内周縁を、ごく僅か
に切削した程度になっている。
たプラズマによって燃焼室３内の燃料が着火され、燃焼
室３内にて燃料が燃焼される。また図３に示したプラズ
マトーチのノズル部７は、図４に拡大して示すように、
ノズル口９の直径をｄ、該ノズル口９の直管部の長さを
Ｌ、ノズル端部の厚みをＨとすると、前記Ｌはｄの３
倍、前記ＨはＬより僅かに大きい値になっている。つま
り、該ノズル口９の出口面取りは、内周縁を、ごく僅か
に切削した程度になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマトーチの噴射ノズル１のノズル部７において
は、図４に示すように、ノズル口９の直管部の長さＬは
該ノズル口９の直径ｄの３倍もあるので、充分に安定し
たプラズマアークが得られるが、該ノズル口９の出口面
取りは、ごく僅かに行なわれているだけなので、プラズ
マアークが集中し、熱負荷が増大してノズル部の寿命を
著しく短くするという問題点があった。
プラズマトーチの噴射ノズル１のノズル部７において
は、図４に示すように、ノズル口９の直管部の長さＬは
該ノズル口９の直径ｄの３倍もあるので、充分に安定し
たプラズマアークが得られるが、該ノズル口９の出口面
取りは、ごく僅かに行なわれているだけなので、プラズ
マアークが集中し、熱負荷が増大してノズル部の寿命を
著しく短くするという問題点があった。
【０００８】本発明は上記のような問題点を解決しよう
とするものである。すなわち、本発明は、ノズル部での
プラズマアークを分散させることができて、該ノズル部
の熱負荷を低減し、ノズルの耐久性の向上を図ることが
できるプラズマトーチノズルを提供することを目的とす
るものである。
とするものである。すなわち、本発明は、ノズル部での
プラズマアークを分散させることができて、該ノズル部
の熱負荷を低減し、ノズルの耐久性の向上を図ることが
できるプラズマトーチノズルを提供することを目的とす
るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ノズル部のノズル口の直径をｄ、該ノズ
ル口の直管部の長さをＬ、ノズル端部の厚みをＨ、出口
面取り部の拡開角をθとするとき、前記Ｌが（１〜１．
５）ｄ、Ｈが（２．５〜３）ｄ、θが９０°〜１２０°
になっているものとした。
に、本発明は、ノズル部のノズル口の直径をｄ、該ノズ
ル口の直管部の長さをＬ、ノズル端部の厚みをＨ、出口
面取り部の拡開角をθとするとき、前記Ｌが（１〜１．
５）ｄ、Ｈが（２．５〜３）ｄ、θが９０°〜１２０°
になっているものとした。
【００１０】
【作用】本発明によれば、ノズル部のノズル口の直径を
ｄ、該ノズル口の直管部の長さをＬ、ノズル端部の厚み
をＨ、出口面取り部の拡開角をθとするとき、前記Ｌが
（１〜１．５）ｄ、Ｈが（２．５〜３）ｄ、θが９０°
〜１２０°になっているので、すなわち、ノズル口の直
管部の長さＬがノズル口の直径ｄの１倍以上であること
からして、安定したプラズマアークが得られ、かつ、ノ
ズル端部の厚みＨが前記ｄの２．５〜３倍であり、出口
面取り部の拡開角θが９０°〜１２０°の範囲であるた
め、ノズル部でのプラズマアークが分散して該ノズル部
での熱負荷が低減され、ノズルの耐久性が向上する。
ｄ、該ノズル口の直管部の長さをＬ、ノズル端部の厚み
をＨ、出口面取り部の拡開角をθとするとき、前記Ｌが
（１〜１．５）ｄ、Ｈが（２．５〜３）ｄ、θが９０°
〜１２０°になっているので、すなわち、ノズル口の直
管部の長さＬがノズル口の直径ｄの１倍以上であること
からして、安定したプラズマアークが得られ、かつ、ノ
ズル端部の厚みＨが前記ｄの２．５〜３倍であり、出口
面取り部の拡開角θが９０°〜１２０°の範囲であるた
め、ノズル部でのプラズマアークが分散して該ノズル部
での熱負荷が低減され、ノズルの耐久性が向上する。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の一実施例のプラズマトーチノ
ズルを有するトーチを示した一部切欠正面断面図であ
る。図１において、符号１〜１３は図３に示したものと
同じである。そして、１４は後述する出口面取り部であ
る。
ズルを有するトーチを示した一部切欠正面断面図であ
る。図１において、符号１〜１３は図３に示したものと
同じである。そして、１４は後述する出口面取り部であ
る。
【００１２】前記出口面取り部１４を含むノズル部７に
ついては、図２に拡大して示すように、ノズル部７のノ
ズル口９の直径をｄ、該ノズル口９の直管部の長さを
Ｌ、ノズル端部の厚みをＨ、出口面取り部１４の拡開角
をθとするとき、前記Ｌが（１〜１．５）ｄ、Ｈが
（２．５〜３）ｄ、θが９０°〜１２０°になってい
る。
ついては、図２に拡大して示すように、ノズル部７のノ
ズル口９の直径をｄ、該ノズル口９の直管部の長さを
Ｌ、ノズル端部の厚みをＨ、出口面取り部１４の拡開角
をθとするとき、前記Ｌが（１〜１．５）ｄ、Ｈが
（２．５〜３）ｄ、θが９０°〜１２０°になってい
る。
【００１３】前記Ｌを（１〜１．５）ｄ、Ｈを（２．５
〜３）ｄ、θを９０°〜１２０°にしたのは、実験から
得られたものである。すなわち、前記Ｌを、ｄより小さ
くした場合は安定したプラズマアークを得ることができ
なかった。また前記Ｌを、１．５ｄを越える長さに増加
しても、プラズマアークの安定度は、それほど増加しな
かった。
〜３）ｄ、θを９０°〜１２０°にしたのは、実験から
得られたものである。すなわち、前記Ｌを、ｄより小さ
くした場合は安定したプラズマアークを得ることができ
なかった。また前記Ｌを、１．５ｄを越える長さに増加
しても、プラズマアークの安定度は、それほど増加しな
かった。
【００１４】またＬを１．５ｄ、Ｈを２．５ｄとして、
θを変えた場合、θが９０°未満のときは、プラズマア
ークが、まだ集中していて所望の熱負荷低減をさせる分
散にはならず、また１２０°を越える値にすると、前記
分散が大きすぎてアークの安定度が落ちるようになっ
た。さらに、Ｌを１．５ｄ、θ＝９０°としてＨを変え
た場合、Ｈを２．５ｄより小さくすると、プラズマアー
クがまだ集中していて所望の熱負荷低減させる分散には
ならず、また３ｄを越える値にすると、前記分散が大き
すぎてアークの安定度が落ちるようになった。
θを変えた場合、θが９０°未満のときは、プラズマア
ークが、まだ集中していて所望の熱負荷低減をさせる分
散にはならず、また１２０°を越える値にすると、前記
分散が大きすぎてアークの安定度が落ちるようになっ
た。さらに、Ｌを１．５ｄ、θ＝９０°としてＨを変え
た場合、Ｈを２．５ｄより小さくすると、プラズマアー
クがまだ集中していて所望の熱負荷低減させる分散には
ならず、また３ｄを越える値にすると、前記分散が大き
すぎてアークの安定度が落ちるようになった。
【００１５】実験によると、図３に示した従来のプラズ
マトーチでは、２分間の連続着火でノズル部７が消耗し
たが、図１に示した本発明を施したプラズマトーチで
は、５分間の連続着火でも、ノズル部７が消耗しなかっ
た。着火性能については、両トーチも、同じであった。
マトーチでは、２分間の連続着火でノズル部７が消耗し
たが、図１に示した本発明を施したプラズマトーチで
は、５分間の連続着火でも、ノズル部７が消耗しなかっ
た。着火性能については、両トーチも、同じであった。
【００１６】なお図２に示した本発明の実施例では、出
口面取り部１４の拡開形状が円すい形になっているが、
これを放物線形やらっぱ形などにしてもよい。
口面取り部１４の拡開形状が円すい形になっているが、
これを放物線形やらっぱ形などにしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ノズル部のノズル口の直径をｄ、該ノズル口の直管部の
長さをＬ、ノズル端部の厚みをＨ、出口面取り部の拡開
角をθとするとき、前記Ｌが（１〜１．５）ｄ、Ｈが
（２．５〜３）ｄ、θが９０°〜１２０°になっている
ので、すなわち、ノズル口の直管部の長さＬがノズル口
の直径ｄの１倍以上であることからして、安定したプラ
ズマアークが得られ、かつ、ノズル端部の厚みＨが前記
ｄの２．５〜３倍であり、出口面取り部の拡開角θが９
０°〜１２０°の範囲であるため、ノズル部でのプラズ
マアークが分散して該ノズル部での熱負荷が低減され、
ノズルの耐久性が向上する。このことからして、特別な
冷却装置が不要で、小型の高耐久性のプラズマトーチノ
ズルが得られる。
ノズル部のノズル口の直径をｄ、該ノズル口の直管部の
長さをＬ、ノズル端部の厚みをＨ、出口面取り部の拡開
角をθとするとき、前記Ｌが（１〜１．５）ｄ、Ｈが
（２．５〜３）ｄ、θが９０°〜１２０°になっている
ので、すなわち、ノズル口の直管部の長さＬがノズル口
の直径ｄの１倍以上であることからして、安定したプラ
ズマアークが得られ、かつ、ノズル端部の厚みＨが前記
ｄの２．５〜３倍であり、出口面取り部の拡開角θが９
０°〜１２０°の範囲であるため、ノズル部でのプラズ
マアークが分散して該ノズル部での熱負荷が低減され、
ノズルの耐久性が向上する。このことからして、特別な
冷却装置が不要で、小型の高耐久性のプラズマトーチノ
ズルが得られる。
【図１】本発明の一実施例のプラズマトーチノズルを有
するトーチを示した一部切欠正面断面図である。
するトーチを示した一部切欠正面断面図である。
【図２】図１のノズル部を拡大して示した正面断面図で
ある。
ある。
【図３】従来のプラズマトーチの一例を示した一部切欠
正面断面図である。
正面断面図である。
【図４】図３のノズル部を拡大して示した正面断面図で
ある。
ある。
１ 噴射ノズル ７ ノズル部 ９ ノズル口 １４ 出口面取り部 ｄ ノズル口の直径 Ｌ ノズル口の直管部の長さ Ｈ ノズル端部の厚み θ 出口面取り部の拡開角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 和之 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 ノズル部のノズル口の直径をｄ、該ノズ
ル口の直管部の長さをＬ、ノズル端部の厚みをＨ、出口
面取り部の拡開角をθとするとき、前記Ｌが（１〜１．
５）ｄ、Ｈが（２．５〜３）ｄ、θが９０°〜１２０°
になっていることを特徴とする、プラズマトーチノズ
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02921594A JP3531682B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | プラズマトーチノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02921594A JP3531682B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | プラズマトーチノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07240297A true JPH07240297A (ja) | 1995-09-12 |
| JP3531682B2 JP3531682B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=12269982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02921594A Expired - Fee Related JP3531682B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | プラズマトーチノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3531682B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002299099A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Yamada Kinzoku Boshoku Kk | プラズマアークの発生装置及び発生方法 |
| JP2003033862A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-02-04 | Nippon Steel Corp | 溶鋼加熱用プラズマトーチ |
| KR100541278B1 (ko) * | 2003-04-21 | 2006-01-10 | 윤휘준 | 비대칭 토치 타입 대기압 플라즈마 발생장치 |
| JP2020534162A (ja) * | 2017-09-22 | 2020-11-26 | シェルベリ−シュティフトゥングＫｊｅｌｌｂｅｒｇ−Ｓｔｉｆｔｕｎｇ | プラズマトーチヘッド、レーザ切断ヘッドおよびプラズマレーザ切断ヘッド用のノズル、ノズルを備えたアセンブリ、プラズマトーチヘッドおよびプラズマトーチ、ノズルを備えたレーザ切断ヘッドならびにこのノズルを備えたプラズマレーザ切断ヘッド |
| CN114950750A (zh) * | 2021-02-24 | 2022-08-30 | 精工爱普生株式会社 | 液体喷射喷嘴以及液体喷射装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5638307B2 (ja) | 2010-08-02 | 2014-12-10 | 株式会社ブリヂストン | ゴムシートの製造ラインおよび製造方法 |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP02921594A patent/JP3531682B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002299099A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Yamada Kinzoku Boshoku Kk | プラズマアークの発生装置及び発生方法 |
| JP2003033862A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-02-04 | Nippon Steel Corp | 溶鋼加熱用プラズマトーチ |
| KR100541278B1 (ko) * | 2003-04-21 | 2006-01-10 | 윤휘준 | 비대칭 토치 타입 대기압 플라즈마 발생장치 |
| JP2020534162A (ja) * | 2017-09-22 | 2020-11-26 | シェルベリ−シュティフトゥングＫｊｅｌｌｂｅｒｇ−Ｓｔｉｆｔｕｎｇ | プラズマトーチヘッド、レーザ切断ヘッドおよびプラズマレーザ切断ヘッド用のノズル、ノズルを備えたアセンブリ、プラズマトーチヘッドおよびプラズマトーチ、ノズルを備えたレーザ切断ヘッドならびにこのノズルを備えたプラズマレーザ切断ヘッド |
| CN114950750A (zh) * | 2021-02-24 | 2022-08-30 | 精工爱普生株式会社 | 液体喷射喷嘴以及液体喷射装置 |
| CN114950750B (zh) * | 2021-02-24 | 2024-01-16 | 精工爱普生株式会社 | 液体喷射喷嘴以及液体喷射装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3531682B2 (ja) | 2004-05-31 |
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