(57)【要約】【課題】切断面の品質を保持しつつ、電極の消耗を軽減することができるプラズマトーチを提供する。【解決手段】プラズマトーチＡは、中心に電極材２ｂが埋設された電極２と、電極２に嵌装され該電極の外周面との間にプラズマガスの流通路１３を構成し、且つ該流通路１３と対応する部位に旋回孔４ａ〜４ｃが形成されたセンタリングストーン４と、先端にプラズマアークを噴射するオリフィス５ａを有し、センタリングストーン４に嵌装されて電極２の先端面２ａとの間にプラズマガス室１０を構成するノズル５と、を有し、センタリングストーン４に形成された旋回孔４ａ〜４ｃは流通路１３の上流側から下流側にかけて複数段形成されており、各段に形成された旋回孔４ａ〜４ｃは、開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が他の段に形成された旋回孔の孔軸と接線とのなす角度と異なる。【選択図】        図２
2014007126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に電極材が埋設された電極と、
前記電極に嵌装され該電極の外周面との間にプラズマガスの流通路を構成し、且つ該プラズマガスの流通路と対応する部位にプラズマガスの旋回孔が形成されたセンタリングストーンと、
先端にプラズマアークを噴射するオリフィスを有し、前記センタリングストーンに嵌装されて前記電極の先端との間に前記プラズマガスの流通路と連続したプラズマガス室を構成するノズルと、を有し、
前記センタリングストーンに形成された旋回孔は前記プラズマガスの流通路の上流側から下流側にかけて複数段形成されており、各段に形成された旋回孔は、開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が他の段に形成された旋回孔の孔軸と接線とのなす角度と異なることを特徴とするプラズマトーチ。
【請求項２】
前記プラズマガスの流通路の上流側に形成された旋回孔はセンタリングストーンの開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が大きく、
プラズマガスの流通路の下流側に形成された旋回孔はセンタリングストーンの開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載したプラズマトーチ。
【請求項３】
前記各段に形成された旋回孔は、他の段に形成された旋回孔の径と異なる径を有することを特徴とする請求項１又は２に記載したプラズマトーチ。
【請求項４】
前記プラズマガスの流通路の上流側に形成された旋回孔は大きい径を有し且つセンタリングストーンの開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が大きく、
プラズマガスの流通路の下流側に形成された旋回孔は小さい径を有し且つセンタリングストーンの開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載したプラズマトーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断性能を保持しつつ、電極の消耗を軽減することができるプラズマトーチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
主として鋼板を切断するプラズマトーチは、中心に電極材を埋設した電極と、電極の周囲に旋回させて酸素ガスからなるプラズマガスを供給するセンタリングストーンと、電極との間にプラズマ室を形成するノズルと、を有して構成されている。このプラズマトーチは、数値制御装置（ＮＣ装置）に代表される制御装置によって制御される切断装置に搭載され、予め設定された形状を切断し得るように構成される。
【０００３】
上記プラズマトーチによって被切断材を切断する際には、センタリングストーンを介してプラズマ室に旋回させたプラズマガスを供給し、電極とノズルとの間で放電して形成したパイロットアークをノズルから被切断材に向けて噴射する。そして、パイロットアークが被切断材に接触した後、電極と被切断材との間で放電させて形成したプラズマアークによって被切断材を燃焼、溶融、排除しつつ、予め設定された切断経路に沿って相対的に移動させることで、目的の形状を切断することが可能である。
【０００４】
旋回した状態でプラズマ室に供給されたプラズマガスは、電極の前端面に負圧を作用させ、特に、中心に配置されている電極材に強い負圧を作用させる。そして、負圧の作用によって、電極に於けるプラズマアークの発生点が安定するという効果を発揮する。また、形成されたプラズマアークは、旋回したプラズマガスによって絞られて太さが細くなり、切断性能の向上に寄与するという効果も発揮する。
【０００５】
切断性能を向上させようとしてプラズマガスの旋回を強くすると、強く旋回したプラズマガスによって電極の中心（電極材）に強い負圧が作用し、プラズマアークを停止する際に、電極材の表面に生じた溶融物がプラズマガスに吸引されて電極から離脱する。この結果、電極の消耗が進むという問題が生じる。
【０００６】
上記の如き電極の消耗の進行を防ぐには、太い電極材を用いることで解決することが可能である。しかし、太い電極材を用いると電極そのものの太さも大きくすることが必要となり、この結果、切断性能が劣化してしまうという問題が生じた。この切断性能が劣化するという問題を解決しようとしてプラズマガスの旋回を強くしたところ、再び電極の消耗が進行するという問題が起こっている。
【０００７】
上記の如き、電極の消耗及び切断性能の劣化という問題を同時に解決するために、本件出願人は特許文献１に記載されたプラズマトーチを開発して既に特許権を取得している。特許文献１に記載されたプラズマトーチは、電極の周囲から該電極の周囲に第１のガスを供給する第１のガス供給路と、電極に設けたガス供給路を通して第２のガスを供給する第２のガス供給路を夫々独立して設けたものである。
【０００８】
上記プラズマトーチでは、電極の外径の如何に関わらず第２のガス供給路を電極材の近くに開口させることが可能であり、太い電極材を埋設しても見掛け上の電極先端径を小さくすることが可能となる。このため、太い電極材を用いることにより寿命の増加を実現することができ、且つ電極の見掛け上の径を小さくすることにより切断性能の劣化を防ぐことができる。
【０００９】
また、第１のガス供給路と第２のガス供給路とが夫々独立して設けられているため、これらのガス供給路に異なるガスの供給源を接続して供給することができる。このため、例えば、第１のガス供給路に酸素ガスを、第２のガス供給路に空気を供給することによって、電極材に作用する酸化成分を減少させて電極の消耗を軽減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３３６９６７公報（特許第４６４８５６８号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１に記載されたプラズマトーチでは、電極の消耗を軽減させることができ、且つ切断性能を確保することができるため実用上有利である。しかし、切断性能を保持することが可能で、且つ電極の消耗を軽減することができるプラズマトーチの開発は継続して要求されており、このような要求に対し絶えず応えなければならないという課題が存在しているのが実状である。
【００１２】
本発明の目的は、切断性能を保持しつつ、電極の消耗を軽減することができるプラズマトーチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明に係るプラズマトーチは、中心に電極材が埋設された電極と、前記電極に嵌装され該電極の外周面との間にプラズマガスの流通路を構成し、且つ該プラズマガスの流通路と対応する部位にプラズマガスの旋回孔が形成されたセンタリングストーンと、先端にプラズマアークを噴射するオリフィスを有し、前記センタリングストーンに嵌装されて前記電極の先端との間に前記プラズマガスの流通路と連続したプラズマガス室を構成するノズルと、を有し、前記センタリングストーンに形成された旋回孔は前記プラズマガスの流通路の上流側から下流側にかけて複数段形成されており、各段に形成された旋回孔は、開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が他の段に形成された旋回孔の孔軸と接線とのなす角度と異なるものである。
【００１４】
上記プラズマトーチに於いて、前記プラズマガスの流通路の上流側に形成された旋回孔はセンタリングストーンの開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が大きく、プラズマガスの流通路の下流側に形成された旋回孔はセンタリングストーンの開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が小さいことが好ましい。
【００１５】
また、上記何れかのプラズマトーチに於いて、前記各段に形成された旋回孔は、他の段に形成された旋回孔の径と異なる径を有することが好ましい。
【００１６】
また、上記何れかのプラズマトーチに於いて、前記プラズマガスの流通路の上流側に形成された旋回孔は大きい径を有し且つセンタリングストーンの開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が大きく、プラズマガスの流通路の下流側に形成された旋回孔は小さい径を有し且つセンタリングストーンの開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が小さい、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るプラズマトーチでは、センタリングストーンにプラズマガスの流通路の上流側から下流側にかけて複数段の旋回孔が形成され、各段の旋回孔は、開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が、他の段の旋回孔の孔軸と接線とのなす角度とは異なる。このため、電極の外周の半径の延長線と旋回孔の孔軸とが交差する位置が各段毎に異なることとなり、旋回の強さを調整することができる。
【００１８】
従って、プラズマガスの内部側は弱い旋回で、外部側は強い旋回でプラズマ室に供給することが可能となり、電極材に対し弱い負圧を作用させると共に形成されたプラズマアークの外周側を強く旋回させて細く絞ることができる。このため、切断性能を保持して電極の消耗を押えることができる。
【００１９】
特に、プラズマガスの流通路の上流側に形成された旋回孔は開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が大きく、プラズマガスの流通路の下流側に形成された旋回孔は開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度を小さくすることによって、プラズマガス室に供給されるプラズマガスを、中心側よりも外周側を強く旋回させることができる。
【００２０】
このため、電極の中心に配置された電極材には、プラズマガスの弱い旋回による弱い負圧が作用することとなり、プラズマアークを停止する際に離脱する溶融した電極材の量が軽減し、電極の消耗を軽減することができる。また、ノズルから被切断材に向けて噴射されたプラズマアークは外周側が強く旋回することによって細く絞られ、切断性能を保持することができる。
【００２１】
また、各段に形成された旋回孔が他の段に形成された旋回孔の径と異なる径を有することで、プラズマアークを形成することを目的とした流れと、旋回を強くすることを目的とした流れとを構成することができる。
【００２２】
特に、プラズマガスの流通路の上流側に形成された旋回孔は大きい径を有し且つ開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が大きく、プラズマガスの流通路の下流側に形成された旋回孔は小さい径を有し且つ開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度が小さくした場合には、中心側を比較的大流量で旋回を弱くし外周側を比較的小流量で旋回を強くしたプラズマガスを供給することができる。このため、電極材の消耗を軽減させると共に切断性能を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】プラズマトーチの全体構成を説明する図である。
【図２】プラズマトーチの先端部分の構成を説明する拡大図である。
【図３】センタリングストーンの構成を説明する図である。
【図４】旋回孔の構成を説明する図であり、図３のａ〜ｃの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るプラズマトーチについて説明する。本発明のプラズマトーチは、電極の先端とノズルとの間に形成されたプラズマガス室に対し、中心側よりも外周側を強く旋回させたプラズマガスを供給することによって、ノズルから噴射するプラズマアークを細く絞ることで切断性能を保持させ、且つ電極材の消耗を軽減させるようにしたものである。
【００２５】
このため、電極に嵌装されたとき、該電極との間にプラズマガスの流通路を構成するセンタリングストーンに於ける該流通路と対応する部位に、上流側から下流側にかけて複数段の旋回孔を形成し、この旋回孔の開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度を各段毎に異なる角度としている。各段に形成された旋回孔の開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度を限定するものではなく、電極とセンタリングストーンとの間に形成されたプラズマガスの流通路の寸法等の条件に対応させて適宜設定することが好ましい。
【００２６】
また、各段毎に形成する旋回孔の数は特に限定するものではなく、１個以上複数あって良い。各段毎に複数の旋回孔を形成する場合、センタリングストーンの各段に於ける同一断面内に等角度間隔で形成することが好ましい。このように、複数の旋回孔を等角度間隔で形成することによって、流通路に対して供給されたプラズマガスを略均一に旋回させることが可能となる。
【００２７】
また、プラズマガスの流通路の上流側から下流側にかけてセンタリングストーンに形成する旋回孔の複数の段は、段数を限定するものではない。即ち、旋回孔を形成する段は、少なくとも２段あれば良く、流通路の長さやプラズマガスの流量等の条件に対応させて適宜設定することが好ましい。
【００２８】
例えば、センタリングストーンに、孔軸の開口位置に於ける接線とのなす角度が大きくプラズマガスの流通路の中心側に向かう旋回孔が形成された段と、孔軸の開口位置に於ける接線とのなす角度が小さくプラズマガスの流通路の外周側に向かう旋回孔が形成された段と、を設けた場合、プラズマガスの流通路の中心側に向かう旋回孔から供給されたプラズマガスは、電極の端面に向かって旋回しつつ電極材に負圧を作用させ、プラズマガスの流通路の外周側に向かう旋回孔から供給されたプラズマガスは、プラズマアークの旋回を強めるように作用させることが可能である。
【００２９】
このため、プラズマガスの流通路の上流側から下流側にかけて複数段に旋回孔を形成する際に、該旋回孔の孔軸と開口位置に於ける接線とのなす角度を如何にするかは限定するものではない。特に、プラズマガスの流通路に供給された後の速度の減衰や、被切断材を切断するのに充分なプラズマアークを形成するのに必要なプラズマガスの流量、等の条件を考慮して旋回孔の段数や、各段に於ける旋回孔の孔軸の開口位置に於ける接線とのなす角度、及び径を適宜設定することが好ましい。
【００３０】
しかし、電極材に対して作用する負圧を可及的に小さく、プラズマアークの旋回を強くするためには、上流側の段にプラズマガスの流通路の中心側に向かう旋回孔を形成し、下流側の段にプラズマガスの流通路の外周側に向かう旋回孔を形成することが好ましい。このような旋回孔を形成することによって、プラズマアークの外周側に強い旋回を生じさせることが可能となる。
【００３１】
上記の如く、プラズマガスの流通路の下流側の段に、プラズマガスの流通路の外周側に向かう旋回孔を形成することによって、プラズマアークの外周側に強い旋回を生じさせることが可能となる。このため、上流側の段に形成された旋回孔の径を大きくし、下流側の段に形成された旋回孔の径を小さくすることによって、プラズマアークの形成に寄与するプラズマガスの流量を多くすると共に、プラズマアークに強い旋回を生じさせるプラズマガスの流量を少なくすることが好ましい。
【００３２】
以下、本実施例に係るプラズマトーチの構成について図を用いて説明する。先ず、図１により、プラズマトーチＡの全体構成について概略的に説明する。プラズマ切断トーチＡは、トーチ本体１の軸１ａ上に電極２が配置されている。この電極２は、電極台３の筒部材３ａに嵌合してプラズマ切断トーチＡに装着され、且つ筒部材３ａから抜き出されることでプラズマ切断トーチＡから離脱し得るように構成されている。電極２及び筒部材３ａは夫々導電性材料によって形成されており、互いに接触して電極台３に接続され、該電極台３を介して図示しない電源装置に接続されている。
【００３３】
電極台３の筒部材３ａの外周部に絶縁性を持った筒部材３ｂが配置されており、この筒部材３ｂに筒状に形成された絶縁性を持ったセンタリングストーン４が嵌挿されている。更に、センタリングストーン４の外周にカップ状に形成された導電性を持ったノズル５が配置されている。またノズル５の外周部位に絶縁性を持ったキャップ６が配置され、このキャップ６をトーチ本体１に締結することによって、電極２、センタリングストーン４、ノズル５が電極台３に装着されている。
【００３４】
特に、ノズル５と電極２とは両者の間にセンタリングストーン４及び筒部材３ｂが介在することから絶縁されている。そして、ノズル５は電極台３（電極２）とは異なる部位を介して図示しない電源装置と接続されている。
【００３５】
上記の如くして、電極２、センタリングストーン４、ノズル５がキャップ６によって電極台３に装着されたとき、電極２とセンタリングストーン４、ノズル５とによってプラズマガス室１０が形成され、ノズル５とキャップ６との間に二次気流ガス通路１１が形成される。
【００３６】
上記プラズマガス室１０は、センタリングストーン４を介して、筒部材３ａと筒部材３ｂとの間に形成されたプラズマガス供給路１２、及びセンタリングストーン４と電極２との間にリング状に形成されたプラズマガス流通路１３と接続されている。更に、プラズマガス供給路１２は電極台３に設けた配管１４を介して図示しないプラズマガス供給部材に接続されている。また、二次気流ガス通路１１は配管１５を介して図示しない二次気流ガス供給部材に接続されている。
【００３７】
尚、１６ａ、１６ｂは電極２を冷却するための冷却水の通路であり、配管１６ｃから供給された冷却水は通路１６ａを通って電極２の裏面を冷却した後、通路１６ｂからトーチ本体１の内部を通り、配管１６ｄから外部に排出される。
【００３８】
電極２は、図２に示すように、先端面２ａの中心に例えばハフニウムからなる電極材２ｂが埋め込まれており、外周には円筒部２ｃが形成され、該円筒部２ｃと先端面２ａとの間にテーパ部２ｄが形成されている。そして、先端面２ａがノズル５と共にプラズマガス室１０を構成し、円筒部２ｃ、テーパ部２ｄがセンタリングストーン４と共にプラズマガス流通路１３を構成している。
【００３９】
センタリングストーン４は、図３、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、筒状に形成されており、プラズマガス流通路１３に対応する部位に、上流側（図３に於ける右側）から下流側（図３に於ける左側）にかけて３段にわたって旋回孔４ａ、４ｂ、４ｃが形成されている。また、下流側の端部である先端部にはフランジ４ｄが形成されており、図２に示すように、フランジ４ｄがノズル５の内面に接触することで、プラズマガス供給路１２を規定している。
【００４０】
本実施例に於いて、旋回孔４ａ、４ｂ、４ｃは各段毎に等角度間隔（各段毎に１２０度間隔）で３本づつ形成されており、且つ各段の旋回孔は互いにずらして形成されている。従って、センタリングストーン４を軸方向に透視したとき、該センタリングストーン４には合計９本の旋回孔が互いにずれた位置に形成されている。そして、同じ段に形成された３本の旋回孔は互いに同じ仕様を有しているものの、段が異なる毎に異なる仕様を有している。また、各段の旋回孔を他の段の旋回孔に対し、どの程度の角度でずらすかは限定するものではない。
【００４１】
プラズマガス流通路１３の最も上流側に形成された旋回孔４ａは、開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度αが他の旋回孔４ｂ、４ｃの角度β、θよりも大きい角度を持って形成されており、径は他の旋回孔４ｂ、４ｃの径よりも大きく形成されている。角度αの値は特に限定するものではなく、旋回孔４ａの孔軸が、電極２の円筒部２ｃとセンタリングストーン４の内周面とによってリング状に形成されたプラズマガス流通路１３の内周を構成する円筒部２ｃに極めて接近し得るような値を有している。本実施例に於いて、旋回孔４ａの径は、他の旋回孔４ｂ、４ｃの径と比較して最も大きい約１ｍｍに設定されている。
【００４２】
このため、旋回孔４ａからプラズマガス流通路１３に供給されたプラズマガスは、電極２に円筒部２ｃの表面に沿って旋回しつつ、該電極２の中心に埋設された電極材２ｂに向けて流れ、該電極材２ｂに負圧を作用させることが可能である。また、旋回孔４ａがプラズマガス流通路１３の最も上流側に形成されていることから、該プラズマガス流通路１３を経てプラズマガス室１０に流れる過程で減衰し、電極材２ｂに作用する負圧は低下する。
【００４３】
プラズマガス流通路１３の最も下流側に形成された旋回孔４ｃは、開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度θが他の旋回孔４ａ、４ｂの角度α、βよりも小さい角度を持って形成されており、径は他の旋回孔４ａ、４ｂの径よりも小さく形成されている。角度θの値は特に限定するものではなく、旋回孔４ｃの孔軸が、リング状に形成されたプラズマガス流通路１３の外周を構成するセンタリングストーン４の内周面に極めて接近し得るような値を有している。本実施例に於いて、旋回孔４ｃの径は、他の旋回孔４ａ、４ｂの径と比較して最も小さい約０．４ｍｍに設定されている。
【００４４】
このため、旋回孔４ｃからプラズマガス流通路１３に供給されたプラズマガスは、センタリングストーン４の内周面に沿って旋回しつつノズル５に向けて流れ、この流れの過程でプラズマガス室１０のプラズマガス又はプラズマアークの外周部位に旋回を強めるように作用する。特に、旋回孔４ｃがプラズマガス流通路１３の最も下流側に形成されていることから流速の減衰が少なく、ノズル５のオリフィス５ａまで流れるプラズマガス又はプラズマアークの旋回を強化することが可能となる。
【００４５】
プラズマガス流通路１３に於ける旋回孔４ａ、４ｃの中間に形成された旋回孔４ｂは、開口位置に於ける孔軸と接線とのなす角度βが他の旋回孔４ａ、４ｃの角度α、θの略中間の角度を持って形成されており、径も他の旋回孔４ａ、４ｃの径の中間の径を持って形成されている。角度βの値は特に限定するものではなく、旋回孔４ｂの孔軸が、リング状に形成されたプラズマガス流通路１３の略中央部位を指すような値を有している。本実施例に於いて、旋回孔４ｂの径は、他の旋回孔４ａ、４ｃの径の中間である約０．５ｍｍに設定されている。
【００４６】
このため、旋回孔４ｂからプラズマガス流通路１３に供給されたプラズマガスは、断面がリング状のプラズマガス流通路１３の中間部を旋回しつつ流れ、この流れの過程で旋回孔４ａから供給されたプラズマガスの流速が減衰するのを防ぐように作用する。
【００４７】
ノズル５は中心にオリフィス５ａを有しており、電極２の先端面２ａとによってプラズマガス室１０を形成し、電極２との間で放電させてパイロットアークを形成してオリフィス５ａから噴射させる機能を有する。
【００４８】
上記の如く構成されたプラズマ切断トーチＡでは、プラズマガス供給部材を操作することによって、プラズマガス供給路１２にプラズマガスを供給することが可能である。そして、プラズマガス供給路１２に供給されたプラズマガスは、センタリングストーン４に形成された旋回孔４ａ〜４ｃからプラズマガス流通路１３に対し旋回した状態で流通し、該プラズマガス流通路１３からプラズマガス室１０に供給される。
【００４９】
プラズマガスがプラズマガス室１０に供給された段階でノズル５と電極２との間で放電させることでパイロットアークを形成してオリフィス５ａから被切断材に向けて噴射し、噴射されたパイロットアークが被切断材に接触したとき、ノズル５と電極２との間の放電を停止する。ノズル５と電極２との間の放電を停止すると同時に、被切断材と電極２との間で放電させることで、該被切断材を切断する能力のあるプラズマアークを形成する。そして、プラズマアークを形成したプラズマトーチＡを被切断材に設定された切断線に沿って移動させることで、目的の切断を行うことが可能である。
【００５０】
前述したように、旋回孔４ａからプラズマガス流通路１３に供給されたプラズマガスは、電極２の円筒部２ｃに沿って旋回しつつプラズマガス室１０に流れる。この過程で流速が減衰し、電極２に埋設された電極材２ｂには、流量が多いものの作用する負圧は弱くなる。
【００５１】
また、旋回孔４ｂからプラズマガス流通路１３に供給されたプラズマガスは、該プラズマガス流通路１３の断面内の略中間部分を流れ、この流れの過程で旋回孔４ａから供給されて旋回しつつ電極２の円筒部２ｃに沿って流れるプラズマガスの外周側に於ける旋回に寄与するように作用する。
【００５２】
更に、旋回孔４ｃからプラズマガス流通路１３に供給されたプラズマガスは、該プラズマガス流通路１３の断面内の外周側であるセンタリングストーン４の内周面に沿って流れ、この流れの過程で旋回孔４ａ、４ｂから供給されて旋回しつつプラズマガス室１０に向けて流れるプラズマガスの外周側（ノズル５の内周面側）の旋回を強化するように作用する。
【００５３】
このため、プラズマガス室１０に於けるプラズマガスの流れは、電極２の先端面２ａの中心に設けた電極材２ｂに対し大量で且つ弱い旋回流が作用し、ノズル５の内周面に沿って強い旋回流が形成されることとなる。即ち、電極材２ａには弱い負圧が作用してプラズマアークを停止したときでも溶融した電極材に対する吸引を軽減することが可能となる。また、プラズマアークを形成するプラズマガスの外周部位は強い旋回流となり、形成されたプラズマアークを細く絞って切断性能を保持することが可能となる。
【００５４】
本件発明者等は、従来から利用されていたプラズマトーチ（２本）と、本発明に係るプラズマトーチＡ（５本）とを用いて、電極の消耗の変化についての比較実験を行った。この実験は、従来のプラズマトーチ、本発明のプラズマトーチ共に、電流値、プラズマガスの流量、圧力の条件を同一とし、且つプラズマアークを６０秒間形成した後、３０秒間停止させて１サイクルとし、サイクル数が３０回となる毎に電極２を取り出して電極材２ｂの消耗深さを計測した。
【００５５】
比較実験の結果について説明する。サイクル数が９０のとき、従来のプラズマトーチの電極材２ｂの消耗深さの平均値（以下「従来トーチの消耗深さ」という）は、０．２６ｍｍであった。これに対し、本発明のプラズマトーチの電極材２ｂの消耗深さの平均値（以下「本発明トーチの消耗深さ」という）は０．２０ｍｍであった。また、サイクル数が１８０のとき、従来トーチの消耗深さは、０．６５ｍｍであった。これに対し、本発明トーチの消耗深さは、０．５１ｍｍであった。
【００５６】
また、サイクル数が２７０のとき、従来トーチの消耗深さは、１．０２ｍｍであった。これに対し、本発明トーチの消耗深さは、０．８１ｍｍであった。また、サイクル数が３６０のとき、従来トーチの消耗深さは、１．３１ｍｍであった。これに対し、本発明トーチの消耗深さは、１．０４ｍｍであった。更に、サイクル数が４５０のとき、従来トーチの消耗深さは、１．５５ｍｍであった。これに対し、本発明トーチの消耗深さは、１．２３ｍｍであった。
【００５７】
上記実験から本発明のプラズマトーチの消耗は、従来のプラズマトーチに於ける電極材の消耗に比較して軽減されている、といえる。即ち、本実験に於いて、サイクル数２７０のときの従来トーチの消耗深さは、本発明のプラズマトーチのサイクル数が３６０のときの消耗深さに略相当することからも、電極材の消耗が充分に軽減されていることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、プラズマアークをプラズマガスの旋回流によって形成するプラズマトーチに利用して有利である。
【符号の説明】
【００５９】
Ａ                      プラズマ切断トーチ
１                      トーチ本体
１ａ                    軸
２                      電極
２ａ                    先端面
２ｂ                    電極材
２ｃ                    円筒部
２ｄ                    テーパ部
３                      電極台
３ａ、３ｂ              筒部材
４                      センタリングストーン
４ａ〜４ｃ              旋回孔
４ｄ                    フランジ
５                      ノズル
５ａ                    オリフィス
６                      キャップ
１０                    プラズマガス室
１１                    二次気流ガス通路
１２                    プラズマガス供給路
１３                    プラズマガス流通路
１４、１５、１６ｃ、１６ｄ
配管
１６ａ、１６ｂ          通路
【図１】
2014007126.tif 000003
【図２】
2014007126.tif 000004
【図３】
2014007126.tif 000005
【図４】
2014007126.tif 000006