(57)【要約】  本発明は、プラズマトーチに関し、多電極型前方電極及びボタン型後方電極を有するプラズマトーチに関する。ボタン型後方電極と放電用補助電極を用いて初期放電を容易にし、後方電極と初期放電用補助電極との間に円滑な放電がなくても、自然に後方電極と前方電極の間のアーク柱を形成させることにより高出力アークプラズマトーチの初期点火を容易にすることができるという効果がある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体の一側に取り付けられ、ボタン型で構成される陽極または陰極の後方電極；
前記絶縁体の他側に取り付けられ、多電極で構成される陽極または陰極の前方電極；及び
前記後方電極と前記前方電極との間に電気的に絶縁された多数のコンストリクタが構成されるコンストリクタ部；を含むことを特徴とする、多電極型前方電極及びボタン型後方電極を有するプラズマトーチ。
【請求項２】
前記後方電極は挿入型で構成され、前記前方電極は着脱型で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の多電極型前方電極及びボタン型後方電極を有するプラズマトーチ。
【請求項３】
前記前方電極と前記後方電極との間に配置され、電気的に絶縁された初期放電用補助電極；をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の多電極型前方電極及びボタン型後方電極を有するプラズマトーチ。
【請求項４】
前記コンストリクタ部は、前記前方電極側にコンストリクタが拡張されて前記前方電極との接続のための補助電極として構成されるコンストリクタ拡張部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の多電極型前方電極及びボタン型後方電極を有するプラズマトーチ。
【請求項５】
前記前方電極は、
多重からなって初期放電用補助電極と同一の極に構成し、後方に挿入されるボタン型後方電極と反対の極性を持つように電気結線されることを特徴とする、請求項１に記載の多電極型前方電極及びボタン型後方電極を有するプラズマトーチ。
【請求項６】
前記コンストリクタ部は、
前記前方電極と前記後方電極との間に配置される初期放電用補助電極で起動した後、前記後方電極と前記前方電極によるプラズマフレームが形成されるように電圧及びガスを調節することを特徴とする、請求項１に記載の多電極型前方電極及びボタン型後方電極を有するプラズマトーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマトーチに関し、より詳細には、前方電極が多電極型、後方電極がボタン型からなるプラズマトーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般な棒−ノズル型または空洞型トーチは、ノズル型または空洞型に与えられる電極の内面全体が一つの導体であって、アーク電流をどこからでも受け入れることができる構造となっている。この場合、トーチ起動の際に、部分的に異常放電（ａｂｎｏｒｍａｌ  ｏｒ  ｓｉｄｅ  ａｒｃｉｎｇ）が発生してトーチの安定的運転に妨害要因として作用する。
【０００３】
また、後方電極がボタン型からなるトーチは、ボタン型後方電極とトーチフレーム（ｆｌａｍｅ）の出口側に位置した前方電極で初期放電（ｉｇｎｉｔｉｏｎ）を行う場合には、初期起動（ｓｔａｒｔ−ｉｇｎｉｔｉｏｎ）が容易でない傾向があり、ボタン型からなる後方電極の損失率が高くなることがある。
【０００４】
空洞型トーチのプラズマフレーム（ｆｌａｍｅ）は、電極の内面に形成されるアーク点（ａｒｃ−ｐｏｉｎｔ）が電極の内面全体に自由に移動することができ、陽極（Ａｎｏｄｅ）と陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）との間に形成されるアークの長さは、電極導体の長さ範囲内で、アーク電流やガス流量などの運転条件に応じて決定されるため、初期プラズマ発生の際に電極の安定性が何よりも重要である。例えば、ガス流量を増やす場合、アーク点がガス流動によって押し出され、これにより、アーク長さとアーク電圧を増加させることができる。ところが、この場合でも、増加するアーク長さは、ノズル型または空洞型に与えられる電極導体の長さによって制限され、アーク電流を増加させる場合には、ローレンツ力などによりアーク長さが再び減少することができる。
【０００５】
しかし、空洞型多電極は、寿命を増やすことができるという利点があるものの、プラズマを発生させる後方電極の問題発生の際に交換が容易でないという欠点がある。一方、ボタン型後方電極は、交換が容易であるものの、初期起動の困難が発生するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−１６２９６８３号公報（登録日：２０１６年６月７日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ボタン型後方電極と放電用補助電極を用いて初期放電を容易にする、多電極型前方電極及びボタン型後方電極を有するプラズマトーチを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、後方電極を挿入型で構成し、前方電極を多電極で構成することにより、電極の寿命を拡大するようにする、多電極型前方電極及びボタン型後方電極を有す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】
【０００９】
本発明は、絶縁体の一側に取り付けられ、ボタン型で構成される陽極または陰極の後方電極；前記絶縁体の他側に取り付けられ、多電極で構成される陽極または陰極の前方電極；及び前記後方電極と前記前方電極との間に電気的に絶縁された多数のコンストリクタが構成されるコンストリクタ部；を含むことができる。
【００１０】
好ましくは、後方電極は挿入型で構成され、前記前方電極は着脱型で構成される。
【００１１】
好ましくは、前方電極と後方電極との間に配置され、電気的に絶縁された初期放電用補助電極；をさらに含むことができる。
【００１２】
好ましくは、コンストリクタ部は、前方電極側にコンストリクタが拡張されて前方電極との接続のための補助電極として構成されるコンストリクタ拡張部；を含むことができる。
【００１３】
好ましくは、前方電極は、多重からなって初期放電用補助電極と同一の極に構成し、後方に挿入されるボタン型後方電極と反対の極性を持つように電気結線されることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、コンストリクタ部は、前記前方電極と前記後方電極との間に配置される初期放電用補助電極で起動した後、前記後方電極と前記前方電極によるプラズマフレームが形成されるように電圧及びガスを調節することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上述した技術的構成により、ボタン型後方電極と放電用補助電極を利用して初期放電を容易にし、後方電極と初期放電用補助電極との間に円滑な放電がなくても、自然に後方電極と前方電極の間のアーク柱を形成させることにより高出力アークプラズマトーチの初期点火を容易にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による前方電極が多電極、後方電極がボタン型からなるプラズマトーチを示す例示図である。
【図２】本発明の一実施形態による前方電極が多電極、後方電極がボタン型からなるプラズマトーチの結線を示す例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。ただし、添付図面は、要部についての説明の便宜のために誇張または省略されるか或いは概略的に図示されることが可能であり、説明に使用される用語及び名称は、辞典的な意味ではなく、構成の形状や作用、役割などによって含蓄的に定められ、位置についての説明は、特別な記載がない限り、図面に基づいて説明する。先登録された公知の技術及び通常の技術についての具体的な説明は、要旨を曖昧にするおそれがあって、省略するか、或いは簡単な符号または名称に置き換える。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態による前方電極が多電極、後方電極がボタン型からなるプラズマトーチを示す例示図である。
図１に示すように、後方電極１、前方電極５、コンストリクタ部４、及び初期放電用補助電極３を含むことができる。
後方電極１は、絶縁体の一側に取り付けられ、ボタン型からなる陽極または陰極の後方電極である。このような後方電極１は挿入型で構成できる。
【００１９】
前方電極５は、絶縁体の他側に取り付けられ、多電極からなる陽極または陰極の前方電極である。このような前方電極５は着脱型で構成できる。
本実施形態に係る前方電極５は、多重からなって初期放電用補助電極と同一の極に構成し、後方に挿入されるボタン型後方電極と反対の極性を持つように電気結線される。
【００２０】
コンストリクタ部４は、後方電極と前方電極との間に電気的に絶縁された多数のコンストリクタが構成される。コンストリクタ部は、前方電極側にコンストリクタが拡張されて前方電極との接続のための補助電極として活用することができるコンストリクタ拡張部７を含むことができる。
本実施形態に係るコンストリクタ部４は、前方電極と後方電極との間に配置される初期放電用補助電極で起動した後、後方電極と前方電極による安定的プラズマフレームが形成されるように電圧及びガスを調節することができる。
このように安定的にプラズマ放電が形成されると、後方電極１と前方電極５を介してプラズマフレームを作り、プラズマガイド６を介して対象物質８を溶融させる。
【００２１】
初期放電用補助電極３は、前方電極と後方電極との間に配置されて電気的に絶縁された補助電極である。
【００２２】
本発明の一実施形態によれば、電気アークを形成するために、後方電極［陽極（陰極）］はボタン型で構成され、前方電極［陰極（陽極）］は多電極で構成され、後方電極と前方電極との間には電気的に絶縁された多数のコンストリクタが構成され、後方電極１は挿入型、前方電極は着脱型で構成され得る。
そして、前方電極５は、多重からなって初期放電用補助電極３と同一の極に構成し、後方に挿入されるボタン型後方電極と反対の極性を持つように電気結線する。後方電極と初期放電用補助電極３で起動した後、後方電極と前方電極による安定的プラズマフレームが形成されるようにコンストリクタ部４で電圧及びガスを安定的に調節する。
【００２３】
本発明の一実施形態による前方電極が多電極、後方電極がボタン型からなるプラズマトーチは、ボタン型後方電極１と初期放電用補助電極３を用いて初期放電（ｉｇｎｉｔｉｏｎ）を容易にすることができる。
【００２４】
初期起動の後、コンストリクタ（Ｃｏｎｓｔｒｉｃｔｏｒ）部４は、電圧調節用及びガス調節用であって、アークが壁面にくっ付かないようにガスを一定に吹き込んで安定的なプラズマ束が前方に誘導されるようにする。
安定的にプラズマ放電が形成されると、後方電極１と前方電極５を介してプラズマフレームを作り、プラズマガイド６を介して対象物質８を溶融させる。
【００２５】
また、後方電極をボタン型陰極（陽極）２に電気結線し、このとき、初期放電用補助電極３と前方電極５を陽極（陰極）にしてＤＣパルス電源を接続した後、ＤＣパルスによる初期放電を容易に誘導するために、後方電極１と初期放電用補助電極３との間にアーク柱を形成させ、このアーク柱によって内部のプラズマガスを十分に加熱させ、コンストリクタ部４を介して安定かつ一定に流入したガスを用いてプラズマ柱を拡張させる。
後方電極１と前方電極５で正常プラズマフレームを安定かつ一定に維持してプラズマガイド６管を介して放出させる。
【００２６】
一方、陰極（陽極）１と初期放電用補助電極３との間に形成されたアーク柱がコンストリクタ（Ｃｏｎｓｔｒｉｃｔｏｒ）４の内部を通過するとき、内部を構成するそれぞれのディスクタイプの構成体は、別途のガスが流入し、個別に冷却流路が形成されるように構成され、安定的なガス流量を形成する役割を果たす。
【００２７】
多電極で形成された前方電極５は、後方電極１とスイッチなどによる電気切換の代わりに別途の回路抵抗などを用いて、初期放電用補助電極３を補助陽極（陰極）の電気通路として使用し続けながらも、多電極で形成された前方電極５と電流分配も行うことができるが、これにより、急激なトーチ出力の増加を防ぎ、低出力から高出力へと出力制御がスムーズになることができる。
【００２８】
上述したように、本発明は、陰極（陽極）１と陽極（陰極）５との間に、電気的に絶縁された初期放電用補助電極３を位置させ、補助電極３と前方電極５との間に電圧及びガス調節用コンストリクタ４を多数挿入して、アーク長さを安定的に増加させることができるディスクタイプの分節型であって、構成されるトーチにおいて、コンストリクタ（Ｃｏｎｓｔｒｉｃｔｏｒ）４に構成されるコンストリクタ拡張部７は、前方電極との接続のための補助電極としても活用することができ、これにより、後方電極１と初期放電用補助電極３との間に円滑な放電（ｉｇｎｉｔｉｏｎ）がなくても、自然に後方電極と前方電極の間のアーク柱を形成させることにより、高出力アークプラズマトーチの初期点火を容易にすることができる効果だけでなく、低出力から高出力まで出力制御を容易にする効果をもたらすことができる。
【００２９】
また、後方電極を挿入型で構成することにより着脱が容易であり、前方電極を多電極で構成することにより電極の寿命を拡大してトーチの寿命を延長することができる効果をもたらすことができる。
【００３０】
以下、本発明で提案した構成の応用について説明する。
本発明は、本発明で追求しようとする構成の原理とその原理についての理解を助けるために、本発明の構成とその構成に含まれる具体的な構成要素を図面化し、その図面に基づいて説明をしたものであり、本発明に含まれる構成及びその具体的な構成要素は、追求しようとする原理を考慮して構造、形状、模様、配置、方向、数量が決定され、これを必要に応じて多様に変更することができる。本発明で提示した構成及びその具体的な構成要素は、当該技術分野における通常の知識を有する者が、本発明で得ようとする効果とその効果からより良い効果を得るためにどんな原理を適用することが最も好ましいかを例示したものである。このため、本発明は、上述した構成をすべて含むことで本発明を完成するのが最も好ましいが、コスト削減、製造の利便性、環境条件または必要に応じて、上述した構成の一部を選択または排除して完成することができ、一つまたは一部の構成を別に取り離して他の構成と併合して完成することもできる。そして、上述した各構成は、原理、用途、機能、役割、作用、効果などを考慮し、当該技術分野ではなく、他の技術分野に独立して適用できる。
【００３１】
以上で本発明の説明をすべて終え、当該技術分野における通常の知識を有する技術者であれば、上述した具体的な内容から、本発明で追求しようとする要旨を十分に把握することができるものと見られる。もはや説明しなくても、説明していない部分に対しても十分に類推することができるものと見られる。このため、本発明の請求項は、上述した説明に基づいて権利範囲をできる限り包括する範囲に特定して請求することができる。これにより、当該技術分野およびこれに関連する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明に記載した内容に基づいて、該当分野に多様に修正及び変更して適用することができるだろう。これにより、当該技術分野およびこれに関連する技術分野の発展はもとより、使用上の効率性を一層増大させることができるだろう。
【符号の説明】
【００３２】
１    後方電極
２    後方電極ガイド
３    初期放電用補助電極
４    コンストリクタ部
５    前方電極
６    プラズマフレームガイド
７    コンストリクタ拡張部
８    溶融対象物
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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