(57)【要約】【課題】融点が摂氏５００度以上である高融点材料からなる被加工物の溶融加工を行うことが可能な接触型加熱装置を提供する。【解決手段】加熱装置１００は、電気的に接地された棒状の金属製の加工電極１１０と、加工電極を加熱する加熱用電極１２０とからなる。加工電極は、その先端を含む第一領域１１１と、第一領域以外の第二領域１１２とからなり、加熱用電極は加工電極の第二領域に対してアーク放電を放出し、加工電極を加熱する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に接地された棒状の金属製の加工電極と、
前記加工電極を加熱する少なくとも一つの加熱用電極と、
を備え、前記加工電極の先端を被加工物に接触させて前記被加工物の加熱を行う加熱装置であって、
前記加工電極は、その先端を含む第一領域と、前記第一領域以外の第二領域とからなり、
前記加熱用電極は前記加工電極の前記第二領域に対してアーク放電を放出し、前記加工電極を加熱する加熱装置。
【請求項２】
前記アーク放電が酸素を含有しない雰囲気ガス中で形成されるように前記加熱用電極が前記アーク放電を放出する放出部と前記加工電極の前記第二領域とを囲む筐体と、
前記筐体内に前記雰囲気ガスを供給する機構と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記筐体には、前記加工電極の前記第一領域に前記雰囲気ガスが供給されるような開口部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記アーク放電で加熱された雰囲気ガスが前記加工電極を加熱するような経路で前記雰囲気ガスを吸引し、前記筐体の外部に排出する吸引ユニットを備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記吸引ユニットは吸引装置を備えており、
前記加工電極の内部には貫通孔が形成されており、前記貫通孔の一端は、前記第二領域において、前記加熱用電極の前記放出端に対向する位置に開口しており、前記貫通孔の他端は、前記加工電極の先端とは反対側の端部において開口しており、
前記吸引装置は前記貫通孔の前記他端に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記吸引ユニットは、吸引装置と、中空の筒状のシース電極と、を備えており、
前記加工電極は前記シース電極との間に前記アーク放電が通過する空間を形成する状態で配置されており、
前記シース電極には前記アーク放電が通過する貫通孔が形成されており、
前記吸引装置は前記加工電極の先端とは反対側の端部に接続されていることを特徴とする請求項４または５に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱された棒状の加工電極を被加工物に押し当て、当該被加工物を加熱する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の溶接や接合には古くからアーク放電が熱源として多く用いられてきた。アーク放電を用いる方法は、可燃性ガスを利用する方法よりも熱効率がよく、操作性に優れているため、被加工物の厚み、材質、形状などに合わせてＭＩＧ溶接またはＴＩＧ溶接を使い分けることができる。
【０００３】
溶接だけでなく、ロウ付けを行う際にも、特許文献１に示されるようなアーク放電を用いる方法や、特許文献２に示されるようなガスシールド消耗電極式アークロウ付け等が提案されている。
【０００４】
従来は、溶接とロウ付けのいずれにおいても、アークプラズマを直接的に被加工物（ワーク）に当てたり、あるいは、アーク電流を直接的に被加工物に流したりする手法が主流であった。このような手法においては、プラズマ自体の熱やプラズマを介して被加工物に流れる電流によるジュール熱を利用していることになるため、極めて小さな領域に熱を集中させたり、あるいは、熱を加えた場所に機械的な圧力を加えたりすることが困難であるため、上記の従来の手法は局部的な加熱による微細な加工には適さないものであった。
【０００５】
また、上記の従来の手法はガラスやセラミックなどの電気を流さない材料（非導電性材料）に適用することも困難であった。
【０００６】
一方、局部的な加熱が可能な方法として、近年では、レーザー加工が多用されている。このレーザー加工においては、レーザー光をレンズで集光して被加工物に当てることにより、溶融加工が行われる。この方法は、アークプラズマと比較して、プラズマ照射の位置精度が高く、加工の寸法精度が高いものの、光の反射によって熱の伝達効率が悪くなり、さらには、設備のコストが高いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２９０２６６号公報
【特許文献２】特開平９−２４８６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の手法はいずれも加工装置を非加工物に接触させない非接触型加工法である。これに対して、固体の熱源を被加工物に接触させることにより、被加工物の溶融加工を行う接触型溶融加工法がある。
【０００９】
接触型溶融加工法においては、固体熱源を接触させることにより被加工物を溶融する。このため、接触型溶融加工法は、加熱の際に、被加工物に対して機械的圧力を同時に加えることができるという利点がある。
【００１０】
例えば、融点が比較的低い材料に対しては、以下のような応用例がある。
【００１１】
例えば、発砲スチロールを切断する際には、ニクロム線に電流を流してワイヤー状の発熱体を作り、これを刃物として発砲スチロールを切断するというホットワイヤー法が用いられる。
【００１２】
また、刃物でプラスチックを切断する際に、刃物を電気ヒーターその他の加熱器で加熱した後にプラスチックを切断するという方法もある。
【００１３】
金属加工の例としては、半田をロウ付けする半田ゴテが挙げられる。例えば、半田ゴテの先端には発熱体が取り付けられており、摂氏４００度乃至５００度まで加熱される。加熱された発熱体により、被接合物を溶かすことなく、半田（融点は摂氏３００度以下）のみが溶融され、被接合物が相互に接合される。
【００１４】
あるい、被加工物が半田そのものである場合には、加熱された半田ゴテの先端を押し当てて半田を切断することもできる。
【００１５】
しかしながら、上記いずれの例においても、被加工物の融点は摂氏５００度以下である。すなわち、上記の従来の手法では、アルミニウム、銅、鉄をはじめとする汎用金属類や銅ロウ、銀ロウをはじめとする硬ロウ、ガラス、セラミックなどの高融点材料に対しては融点まで加熱することができず、従って、溶融加工を行うことはできない。
【００１６】
本発明は、上記のような従来の加熱装置における問題点に鑑みてなされたものであり、融点が摂氏５００度以上である高融点材料からなる被加工物に対しても溶融加工を行うことが可能な接触型の加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明は、電気的に接地された棒状の金属製の加工電極と、前記加工電極を加熱する少なくとも一つの加熱用電極と、を備え、前記加工電極の先端を被加工物に接触させて前記被加工物の加熱を行う加熱装置であって、前記加工電極は、その先端を含む第一領域と、前記第一領域以外の第二領域とからなり、前記加熱用電極は前記加工電極の前記第二領域に対してアーク放電を放出し、前記加工電極を加熱する加熱装置を提供する。
【００１８】
本発明に係る加熱装置は、前記アーク放電が酸素を含有しない雰囲気ガス中で形成されるように前記加熱用電極が前記アーク放電を放出する放出部と前記加工電極の前記第二領域とを囲む筐体と、  前記筐体内に前記雰囲気ガスを供給する機構と、をさらに有することが好ましい。
【００１９】
前記筐体には、前記加工電極の前記第一領域に前記雰囲気ガスが供給されるような開口部が形成されていることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る加熱装置は、前記アーク放電で加熱された雰囲気ガスが前記加工電極を加熱するような経路で前記雰囲気ガスを吸引し、前記筐体の外部に排出する吸引ユニットを備えることが好ましい。
【００２１】
例えば引ユニットは吸引装置を備えており、前記加工電極の内部には貫通孔が形成されており、前記貫通孔の一端は、前記第二領域において、前記加熱用電極の前記放出端に対向する位置に開口しており、前記貫通孔の他端は、前記加工電極の先端とは反対側の端部において開口しており、前記吸引装置は前記貫通孔の前記他端に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【００２２】
前記吸引ユニットは、例えば、吸引装置と、中空の筒状のシース電極と、を備えており、前記加工電極は前記シース電極との間に前記アーク放電が通過する空間を形成する状態で配置されており、前記シース電極には前記アーク放電が通過する貫通孔が形成されており、前記吸引装置は前記加工電極の先端とは反対側の端部に接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る加熱装置によれば、被加工物は低融点材料に限定されないため、融点が摂氏５００以上のアルミニウム、銅、鉄などの汎用金属類の溶融加工、銅ロウや銀ロウをはじめとする硬ロウのロウ付け、ガラスやセラミックなどの高融点電気絶縁材料の溶融加工を行うことが可能になる。
【００２４】
また、加工電極を交換することが可能であるため、種々の形状の先端を有する複数個の加工電極を用意することによって、丸孔や角孔の穴あけ、切削、溝掘りなどの多様な溶融加工を行うことが可能である。
【００２５】
また、アーク放電による熱源を利用しているため、熱効率が高く、安全性も高い。さらに、短時間で高温熱源を形成することができるので、作業性も高い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の第一の実施形態に係る加熱装置の概略的な構造を示す概略図である。
【図２】図２は本発明の第二の実施形態に係る加熱装置の概略的な構造を示す概略図である。
【図３】図３は本発明の第三の実施形態に係る加熱装置において使用する加熱用電極の概略的な構造を示す概略図である。
【図４】図４は本発明の第四の実施形態に係る加熱装置の概略的な構造を示す概略図である。
【図５】図５は本発明の第五の実施形態に係る加熱装置の概略的な構造を示す概略図である。
【図６】図６は本発明の第六の実施形態に係る加熱装置の概略的な構造を示す概略図である。
【図７】図７は本発明の第七の実施形態に係る加熱装置の概略的な構造を示す概略図である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は吸引装置の吸引流量がそれぞれ０リットル／分及び３．３リットル／分の場合のアーク放電の外観を示す写真である。
【図９】図９は、図８（Ｂ）に示すように、吸引装置によるアーク放電の吸引を行った場合の加工電極の先端の温度の時間変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は本発明の第八の実施形態に係る加熱装置の概略的な構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係る加熱装置１００の概略的な構造を示す概略図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態に係る加熱装置１００は、棒状の金属製の加工電極１１０と、加工電極１１０を加熱する加熱用電極１２０と、加熱用電極１２０に電力を供給する電源１３０と、から構成されている。
【００２９】
加工電極１１０は鉄その他の金属からなり、先端１１３が尖っている棒状の形状をなしている。加工電極１１０は電気的に接地されている。
【００３０】
加熱用電極１２０は、加工電極１１０との間に所定の長さのギャップ１２１を形成するように配置されている。
【００３１】
加熱用電極１２０は電源１３０から供給された電力を使用して、加工電極１１０との間のギャップ１２１においてアーク放電を発生させる。
【００３２】
加熱用電極１２０も先端１２２が尖って形成されており、アーク放電が発生しやすいようにされている。
【００３３】
加工電極１１０は、加工電極１１０の先端１１３を含み、先端１１３から所定の長さを有する第一領域１１１と、第一領域１１１以外の領域である第二領域１１２と、を有している。
【００３４】
加熱用電極１２０は加工電極１１０の第二領域１１２内の任意の一点に対してアーク放電を発生させる。すなわち、加熱用電極１２０は、加工電極１１０の第二領域１１２内の側面にアークスポットを形成することにより、加工電極１１０を加熱する。
【００３５】
このように、加熱用電極１２０により加熱された加工電極１１０の先端１１３をワーク１０００に押し当てることにより、ワーク１０００の溶融加工を行うことができる。
【００３６】
アーク放電による電極の消耗を低減するため、加工電極１００は融点が摂氏３０００度以上の高融点金属からなるものであることが好ましい。例えば、加工電極１１０はタングステンからなるものであることが好ましい。
【００３７】
また、安定的にアーク放電を形成するため、電源１３０はパルス電源であることが望ましい。加熱用電極１２０に供給されるアーク電流の大きさを電源１３０において調整することにより、加工電極１１０の温度を調節することが可能である。
【００３８】
なお、本実施形態に係る加熱装置１００の構造は上記の構造に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【００３９】
例えば、本実施形態に係る加熱装置１００は１個の加熱用電極１２０を備えるものとして構成されているが、加熱装置１００は複数個の加熱用電極１２０を備えることが可能である。例えば、加工電極１１０を中心として放射状に複数個の加熱用電極１２０を配置することが可能である。また、各加熱用電極１２０の取り付け位置の高さを同一にする必要は必ずしもなく、それぞれの加熱用電極１２０の取り付け位置の高さを相互に異なる値にすることが可能である。
【００４０】
さらに、複数個の加熱用電極１２０を用いる場合、全ての加熱用電極１２０を作動させてもよく、あるいは、所定の数の加熱用電極１２０（例えば、１個おき）のみを作動させることも可能である。加熱用電極１２０の数（従って、アーク放電の数）を調整することによっても、加工電極１１０の温度を調節することができる。
【００４１】
なお、第一領域１１１と第二領域１１２との区別はアーク放電を加工電極１１０の先端１１３に放射しないための区別である。このため、第一領域１１１の長さは、第一領域１１１が先端１１３を含むものである限りにおいて、任意の値とすることができる。例えば、加工電極１１０の先端側の形状が図１に示すように円錐である場合には、この円錐の領域を第一領域１１１Ａとすることができる（図１参照）。
【００４２】
（第二の実施形態）
図２は本発明の第二の実施形態に係る加熱装置２００の概略的な構造を示す概略図である。
【００４３】
本実施形態に係る加熱装置２００は、第一の実施形態に係る加熱装置１００と比較して、支持体２１０を追加的に備えている。
【００４４】
支持体２１０を追加的に備えている点を除いて、本実施形態に係る加熱装置２００は第一の実施形態に係る加熱装置１００と同一の構造を有している。このため、図２においては、第一の実施形態に係る加熱装置１００における構成要素と同一の構成要素に対しては第一の実施形態と同一の参照符号を用いる。
【００４５】
支持体２１０には、第一貫通孔２１１と、軸線が第一貫通孔２１１の軸線と直交する第二貫通孔２１２とが形成されている。図１に示すように、第一貫通孔２１１には加工電極１１０が挿入され、第二貫通孔２１２には加熱用電極１２０が挿入されている。
【００４６】
加工電極１１０はネジ２１３によりワーク１０００に対向した状態において所定の位置に固定され、加熱用電極１２０はネジ２１４により加工電極１１０との間にギャップ１２１を形成するような位置に固定されている。
【００４７】
支持体２１０は耐熱性及び電気的絶縁性を有する材料からつくられている。支持体２１０は、例えば、セラミックでできている。
【００４８】
このため、加工電極１１０と加熱用電極１２０とは相互に電気的に絶縁されており、また、加工電極１１０が発散する熱の拡散を低減することができる構造となっている。
【００４９】
ネジ２１３、２１４をゆるめることにより、加工電極１１０及び加熱用電極１２０は支持体２１０から取り外すことが可能である。このため、穴あけ、切断、溝掘りなどの多様な溶融加工の種類に応じて、加工電極１１０をそれらの溶融加工に適した形状を有するものに変更することが可能である。
【００５０】
本実施形態に係る加熱装置２００においては、加工電極１１０の交換を可能にするため、加工電極１１０は支持体２１０に対してネジ２１３で止められているが、加工電極１１０を支持体２１０に対して取り外し可能に固定する方法はネジ２１３によるネジ止めには限定されない。
【００５１】
例えば、支持体２１０の開口部２１１の内壁に雌ネジを形成し、加工電極１１０の外周面に雄ネジを設けることにより、加工電極１１０を第一貫通孔２１１に対して取り外し可能に取り付けることが可能である。
【００５２】
（第三の実施形態）
図３は本発明の第三の実施形態に係る加熱装置３００において使用する加熱用電極３２０の概略的な構造を示す概略図である。
【００５３】
本実施形態に係る加熱装置３００は、第二の実施形態に係る加熱装置２００と比較して、加熱用電極１２０に代えて加熱用電極３２０を備えており、さらに、冷媒用タンク３３０及びポンプ３４０を追加的に備えている。
【００５４】
加熱用電極１２０に代えて加熱用電極３２０を備えている点及び冷媒用タンク３３０及びポンプ３４０を追加的に備えている点を除いて、本実施形態に係る加熱装置３００は第二の実施形態に係る加熱装置２００と同一の構造を有している。このため、図３においては、第二の実施形態に係る加熱装置２００における構成要素と同一の構成要素に対しては第二の実施形態と同一の参照符号を用いる。
【００５５】
図３に示すように、加熱用電極３２０の内部には冷却用の通空路３２１が形成されており、通空路３２１は二つのポート３２２ａ、３２２ｂにおいて外部と連通している。
【００５６】
ポート３２２ｂはポンプ３４０を介して冷媒用タンク３３０と接続されており、ポート３２２ａは直接的に冷媒用タンク３３０に接続されている。
【００５７】
冷媒用タンク３３０には冷媒（例えば、水）が貯蔵されている。
【００５８】
ポンプ３４０を作動させると、ポンプ３４０は冷媒用タンク３３０に貯蔵されている冷媒を吸引し、ポート３２２ｂを介して加熱用電極３２０の内部に形成された通空路３２１に送り込む。冷媒は通空路３２１を通過した後、もう一方のポート３２２ａから冷媒用タンク３３０に戻される。
【００５９】
冷媒は通空路３２１を通過する間に、加熱用電極３２０の熱を吸収し、吸収した熱とともに冷媒用タンク３３０に戻る。
【００６０】
このように、本実施形態に係る加熱装置３００においては、熱を吸収しやすい加熱用電極３２０を効果的に冷却することが可能であり、熱による加熱用電極３２０の耐久性の低下を防止することができる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、流体（例えば、水）を用いて加熱用電極３２０を冷却する方式を採用しているが、空気を用いて加熱用電極３２０を冷却する空冷式とすることも可能である。
【００６２】
また、冷媒用タンク３３０に貯蔵されている冷媒を冷却するための冷却装置を設けることも可能である。
【００６３】
（第四の実施形態）
図４は本発明の第四の実施形態に係る加熱装置４００の概略的な構造を示す概略図である。
【００６４】
本実施形態に係る加熱装置４００は、第一の実施形態に係る加熱装置１００と比較して、筐体４１０を追加的に備えている。
【００６５】
筐体４１０を追加的に備えている点を除いて、本実施形態に係る加熱装置４００は第一の実施形態に係る加熱装置１００と同一の構造を有している。このため、図４においては、第一の実施形態に係る加熱装置１００における構成要素と同一の構成要素に対しては第一の実施形態と同一の参照符号を用いる。
【００６６】
筐体４１０には、第二の実施形態における支持体２１０と同様に、加工電極１１０及び加熱用電極１２０を嵌め込む開口部２１１、２１２が形成されている。筐体４１０に加工電極１１０及び加熱用電極１２０を嵌め込むと筐体４１０の内部は外界とは遮断された閉鎖空間４１１となる。
【００６７】
閉鎖空間４１１は酸素などの電極材料と化学反応を生じる物質を含有しない雰囲気ガスで満たされている。このため、加熱用電極１２０は雰囲気ガス内においてアーク放電を加工電極１１０に対して放射する。このようにアーク放電が雰囲気ガス中で行われることによって、加工電極１１０及び加熱用電極１２０の酸化による消耗及び劣化を抑制することができる。
【００６８】
さらに、分子量の大きい雰囲気ガスを用いることにより、アーク放電による加工電極１１０の加熱効率を向上させることができる。
【００６９】
（第五の実施形態）
図５は本発明の第五の実施形態に係る加熱装置５００の概略的な構造を示す概略図である。
【００７０】
本実施形態に係る加熱装置５００は、第四の実施形態に係る加熱装置４００と比較して、筐体４１０の構造が部分的に相違しているとともに、雰囲気ガス供給装置５１０を追加的に備えている。
【００７１】
これらの点を除いて、本実施形態に係る加熱装置５００は第四の実施形態に係る加熱装置４００と同一の構造を有している。このため、図５においては、第四の実施形態に係る加熱装置４００における構成要素と同一の構成要素に対しては第一の実施形態と同一の参照符号を用いる。
【００７２】
本実施形態に係る加熱装置５００においては、筐体４１０には、筐体４１０の内部と外部とを連通させる貫通孔４１２が形成されており、貫通孔４１２はパイプ５１１を介して雰囲気ガス供給装置５１０と接続されている。
【００７３】
雰囲気ガス供給装置５１０は、閉鎖空間４１１内の空気を吸引し、かつ、閉鎖空間４１１内に雰囲気ガスを供給する機能を有している。具体的には、雰囲気ガス供給装置５１０は、最初に、閉鎖空間４１１の内部の空気を閉鎖空間４１１の内部が低真空状態になるまで吸引する。閉鎖空間４１１の内部が低真空状態に達した後、雰囲気ガス供給装置５１０は閉鎖空間４１１の内部に雰囲気ガスを送り込む。
【００７４】
本実施形態に係る加熱装置５００によれば、アーク放電の放出前に、閉鎖空間４１１の内部の空気を吸引して排気するため、閉鎖空間４１１の内部に存在する雰囲気ガスの濃度を上げることができ、ひいては、加工電極１１０及び加熱用電極１２０の酸化による消耗及び劣化を抑制することができる。特に、放電ギャップ１２１の周囲の酸素量を低減させることができるため、加工電極１１０及び加熱用電極１２０の酸化をより一層抑制することができる。
【００７５】
あるいは、加工電極１１０及び加熱用電極１２０の酸化を防止するだけのためであれば、雰囲気ガス供給装置５１０により、雰囲気ガスを導入することなく、閉鎖空間４１１の内部を低真空状態に維持するだけであってもよい。
【００７６】
（第六の実施形態）
図６は本発明の第六の実施形態に係る加熱装置６００の概略的な構造を示す概略図である。
【００７７】
本実施形態に係る加熱装置６００は、第五の実施形態に係る加熱装置５００と比較して、筐体４１０の構造が部分的に相違している。
【００７８】
この点を除いて、本実施形態に係る加熱装置６００は第五の実施形態に係る加熱装置５００と同一の構造を有している。このため、図６においては、第五の実施形態に係る加熱装置５００における構成要素と同一の構成要素に対しては第一の実施形態と同一の参照符号を用いる。
【００７９】
本実施形態に係る加熱装置６００における筐体４１０には、加熱用電極１２０の放出端１２２に関して、貫通孔４１２（すなわち、雰囲気ガス供給装置５１０が閉鎖空間４１１の内部に雰囲気ガスを供給する位置）とは反対側の領域において雰囲気ガスを閉鎖空間４１１の外部に流出させる開口部４１３が形成されている。
【００８０】
具体的には、開口部４１３は、加工電極１１０に接触することなく、加工電極１１０の先端１１３の周囲を囲むように形成されている。
【００８１】
雰囲気ガス供給装置５１０から閉鎖空間４１１の内部に送られて来る雰囲気ガスはある程度の圧力を有しているため、閉鎖空間４１１から外部に連通する通路があれば、その通路を介して閉鎖空間４１１の外部に逃げようとする。開口部４１３は、加熱用電極１２０の放出端１２２（すなわち、アーク放電が形成される位置）に関して、貫通孔４１２とは反対側にあるので（換言すれば、アーク放電が形成される位置は貫通孔４１２と開口部４１３との間にあるので）、雰囲気ガスは放電ギャップ１２１を通過した後、開口部４１３から閉鎖空間４１１の外部に流出する。
【００８２】
このように、本実施形態に係る加熱装置６００によれば、閉鎖空間４１１の内部を低真空状態に引かなくても、放電ギャップ１２１に雰囲気ガスを確実に供給することが可能になり、雰囲気ガス供給装置５１０は閉鎖空間４１１の内部の空気を吸引する機能を有する必要性がなくなる。
【００８３】
さらに、加工電極１１０の先端１１３にも雰囲気ガスが吹き付けられるため、ワーク１０００の熱による加工電極１１０の酸化（特に、先端１１３付近の酸化）を防止することができる。
【００８４】
なお、開口部４１３の位置は加工電極１１０の先端１１３の周囲には限定されない。雰囲気ガスを閉鎖空間４１１の内部から外部へ逃がすことができる位置であれば、すなわち、加熱用電極１２０の放出端１２２に関して、貫通孔４１２とは反対側に位置するものである限りにおいて、開口部４１３を任意の位置に形成することができる。
【００８５】
（第七の実施形態）
図７は本発明の第七の実施形態に係る加熱装置７００の概略的な構造を示す概略図である。
【００８６】
本実施形態に係る加熱装置７００は、第五の実施形態に係る加熱装置５００と比較して、加工電極１１０の構造が部分的に相違しているとともに、吸引装置７１０を追加的に備えている。
【００８７】
この点を除いて、本実施形態に係る加熱装置７００は第五の実施形態に係る加熱装置５００と同一の構造を有している。このため、図６においては、第五の実施形態に係る加熱装置５００における構成要素と同一の構成要素に対しては第一の実施形態と同一の参照符号を用いる。
【００８８】
本実施形態に係る加熱装置７００における加工電極１１０の内部には貫通孔７０１が形成されている。図７に示すように、貫通孔７０１の一端７０２は、加工電極１１０の第二領域１１２において、加熱用電極１２０の放出端１２２に対向する位置において外部に開口しており、貫通孔７０１の他端７０３は加工電極１１０の先端１１３とは反対側の端部において外部に開口している。
【００８９】
吸引装置７１０はパイプ７０４を介して貫通孔７０１の他端７０３と接続されている。
【００９０】
吸引装置７１０はパイプ７０４を介して貫通孔７０１の一端７０２から外気を吸引している。貫通孔７０１の一端７０２は加熱用電極１２０の放出端１２２に対向して開口しているため、加熱用電極１２０の放出端１２２から放射されるアーク放電の大部分は、吸引装置７１０の吸引力により、貫通孔７０１の一端７０２を介して加工電極１１０の内部に吸引される。
【００９１】
これにより、雰囲気ガス中における挙動（ランダムな拡散）が激しいアーク放電を安定化させることができ、さらには、吸引したアーク放電（アークプラズマ）の輻射熱によって加工電極１１０の加熱を内部から促進させる効果を発揮させることができる。
【００９２】
アーク放電を安定化させることによって、電源１３０を直流電源にすることが可能になり、スパッタを軽減し、エネルギー効率を向上させることができる。さらには、直流電源はパルス電源よりもコスト的に有利であるため、大幅なコスト低減を期待することができる。
【００９３】
また、図６に示したように、筐体４１０の開口部４１３から加工電極１１０の先端１１３に向けて雰囲気ガスを流出させる場合、アーク放電によるヒュームや金属蒸気が雰囲気ガスに混入していると、ワーク１０００が破損するおそれがある。本実施形態に係る加熱装置７００のように、加工電極１１０の内部においてアーク放電を強制的に吸引することにより、放電ギャップ１２１に雰囲気ガスを供給する必要性はなくなり、ひいては、筐体４１０に開口部４１３を形成する必要性もなくなる。
【００９４】
本実施形態に係る加熱装置７００に対して、以下の条件の下にテストを行った。
【００９５】
加工電極１１０：直径５ｍｍのタングステン丸棒
雰囲気ガス：アルゴンガス
貫通孔７０１の一端７０２（吸引スポット）の大きさ：０．５ｍｍ×０．５ｍｍ
吸引装置７１０の吸引流量：０−７．５リットル／分
アーク電流：直流１２Ａ
放電ギャップ１２１：１．２ｍｍ
【００９６】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は吸引装置７１０の吸引流量がそれぞれ０リットル／分及び３．３リットル／分の場合のアーク放電の外観を示す写真である。
【００９７】
吸引装置７１０の吸引流量が０リットル／分である場合（すなわち、吸引を行わない場合）には、図８（Ａ）に示すように、アークスポットが安定せず、アーク放電の挙動が一定しない（アーク放電の挙動が暴れ気味になる）。すなわち、アーク放電が加工電極１１０の周囲に比較的広範囲にわたって拡散している。
【００９８】
これに対して、図８（Ｂ）に示すように、吸引装置７１０によるアーク放電の吸引を行うことにより、アーク放電が吸引スポットに終端し、アーク放電が安定化している。このため、加熱用電極１２０の先端１２２から発生したアークプラズマの大部分が加工電極１１０の内部を通ることになるため、加工電極１１０の加熱を効果的に行うことが可能になる。
【００９９】
図９は、図８（Ｂ）に示すように、吸引装置７１０によるアーク放電の吸引を行った場合の加工電極１１０の先端１１３の温度の時間変化を示すグラフである。
【０１００】
図９のグラフの横軸はアーク放電開始からの時間（秒）、縦軸は加工電極１１０の先端１１３の温度（摂氏）を示す。
【０１０１】
図９から明らかであるように、加工電極１１０の先端１１３の温度は、アーク放電を発生させてから１０秒が経過した時点において摂氏約１１００度に達し、さらに、アーク放電の発生から３０秒経過後には摂氏約１４００度に到達し、以後、一定値（約１４００度）になった。一方、アーク放電の吸引を行わない場合には、アーク放電が安定化せず、また、プラズマ化した雰囲気ガスの吸引による加熱が行われないため、加工電極１１０の先端１１３の温度は摂氏８００度以下であった。
【０１０２】
このように、吸引装置７１０によるアーク放電の吸引を行うことにより、加工電極１１０が効果的に加熱されていることがわかる。
【０１０３】
（第八の実施形態）
図１０は本発明の第八の実施形態に係る加熱装置８００の概略的な構造を示す概略図である。
【０１０４】
本実施形態に係る加熱装置８００は、第五の実施形態に係る加熱装置５００と比較して、シース電極８１０及び吸引装置８２０を追加的に備えている。
【０１０５】
この点を除いて、本実施形態に係る加熱装置８００は第五の実施形態に係る加熱装置５００と同一の構造を有している。このため、図１０においては、第五の実施形態に係る加熱装置５００における構成要素と同一の構成要素に対しては第一の実施形態と同一の参照符号を用いる。
【０１０６】
図１０に示すように、シース電極８１０は中空の円筒形状をなしており、一端（図１０の下端）には加工電極１１０を挿入する開口部８１１が形成されており、他端（図１０の上端）には加工電極１１０の横断面よりも大きな開口部８１２が形成されている。
【０１０７】
図１０に示すように、加工電極１１０はその先端の近辺においてシース電極８１０の開口部８１１に挿入されることにより、シース電極８１０に対して支持されている。
【０１０８】
加工電極１１０は、開口部８１１に挿入される部分を除いて、シース電極８１０と接触しないように配置されている。すなわち、加工電極１１０の外周面とシース電極８１０の内壁との間にはギャップ８１３が形成されている。
【０１０９】
図１０に示すように、シース電極８１０の側壁には、加熱用電極１２０の放出端１２２に対向する位置において、外界とギャップ８１３とを連通する貫通孔８１４が形成されている。
【０１１０】
吸引装置８２０はパイプ８２１を介してシース電極８１０の開口部８１２と接続されている。
【０１１１】
吸引装置８２０は加工電極１１０とシース電極８１０との間に形成されているギャップ８１３内の空気をパイプ８２１を介して吸引する。貫通孔８１４は加熱用電極１２０の放出端１２２に対向して開口しているため、加熱用電極１２０の放出端１２２から放射されるアーク放電の大部分は、吸引装置８２０の吸引力により、貫通孔８１４を介してシース電極８１０の内部のギャップに吸引される。
【０１１２】
これにより、図７に示した第七の実施形態に係る加熱装置７００と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
本実施形態に係る加熱装置８００によれば、図７に示した第七の実施形態に係る加熱装置７００と比較して、加工電極１１０に貫通孔７０１を形成する必要がないため、加工電極１１０の製造コストを低減させることができる。
【０１１４】
また、加工電極１１０の内部に貫通孔７０１を形成することと比較して、シース電極８１０を用意することの方が容易であるため、本実施形態に係る加熱装置８００の実施容易性は大きい。
【０１１５】
さらに、加工電極１１０をシース電極８１０に対して垂直方向（加工電極１１０の長さ方向）に移動させることにより、アーク放電が当たるアークスポットの位置を変えることができるため、アーク放電に起因する加工電極１１０の劣化を均一化することができ、加工電極１１０の寿命を伸ばすことが可能である。
【０１１６】
なお、本実施形態においては、シース電極８１０は円筒形状のものとして形成されているが、シース電極８１０の形状は円筒には限定されない。加工電極１１０との間にギャップ８１３を形成し得る形状のものであれば、任意の形状を選択することができる。
【０１１７】
なお、上記の第一乃至第八の実施形態は相互に独立したものではなく、相互に組み合わせて用いることが可能である。例えば、第六の実施形態における開口部４１３を第八の実施形態に係る加熱装置８００に対して適用することも可能である。
【０１１８】
あるいは、第八の実施形態に係る加熱装置８００において、加工電極１１０に、図７に示した第七の実施形態に係る加熱装置７００のように、貫通孔７０１を形成することも可能である。すなわち、加工電極１１０に接する経路として、加工電極１１０の内部の通路（貫通孔７０１）と外部の通路（ギャップ８１３）との双方を形成し、これら二つの通路を介してアーク放電及び雰囲気ガスを吸引するようにすることも可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１００  本発明の第一の実施形態に係る加熱装置
１１０  加工電極
１１１  第一領域
１１２  第二領域
１１３  先端
１２０  加熱用電極
１２１  ギャップ
１２２  先端
１３０  電源
２００  本発明の第二の実施形態に係る加熱装置
２１０  支持体
２１１  第一貫通孔
２１２  第二貫通孔
２１３、２１４  ネジ
３００  本発明の第三の実施形態に係る加熱装置
３２０  加熱用電極
３２１  通空路
３３０  冷媒用タンク
３４０  ポンプ
４００  本発明の第四の実施形態に係る加熱装置
４１０  筐体
４１１  閉鎖空間
５００  本発明の第五の実施形態に係る加熱装置
５１０  雰囲気ガス供給装置
６００  本発明の第六の実施形態に係る加熱装置
４１３  開口部
７００  本発明の第七の実施形態に係る加熱装置
７０１  貫通孔
７０４  パイプ
７１０  吸引装置
８００  本発明の第八の実施形態に係る加熱装置
８１０  シース電極
８１３  ギャップ
８１４  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図８】
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