(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドガスの雰囲気中でアーク溶接を行う溶接用トーチであって、
溶接電流が供給される溶接ワイヤを先端部に向けて送給可能に支持するコンタクトチップと、
前記コンタクトチップの先端部から突き出された前記溶接ワイヤの周囲を囲み、前記溶接ワイヤとの間に形成される空間からガスを吸引する吸引ノズルと、
前記吸引ノズルの外周に設けられ、前記吸引ノズルとの間に形成される空間から前記シールドガスを前記溶接ワイヤの先端の溶接部に向けて供給するシールドガス供給ノズルと、
を有し、
前記コンタクトチップの先端から前記シールドガス供給ノズルの先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離をＬｔｓ［ｍｍ］、前記コンタクトチップの先端から前記吸引ノズルの先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離をＬｔｋ［ｍｍ］とした際に、下記（１）式を満たし、
７≦Ｌｔｋ≦１５，
４≦Ｌｔｓ≦１６  ・・・（１）
かつ、
前記シールドガス供給ノズルと前記吸引ノズルの先端が、
前記シールドガス供給ノズルの内径をＤｓｉ［ｍｍ］、前記吸引ノズルの内径をＤｋｉ［ｍｍ］、前記吸引ノズルの外径をＤｋｏ［ｍｍ］とした際に、下記（２）式を満たすことを特徴とする溶接用トーチ。
Ｄｓｉ−Ｄｋｏ≧３，
Ｄｋｏ−Ｄｋｉ≧１．２，
８≦Ｄｓｉ≦４０，
１．５≦Ｄｋｉ≦１２  ・・・（２）
【請求項２】
請求項１に記載の溶接用トーチであって、
チップボディと前記吸引ノズルの先端との間の電気抵抗は、５０Ω以上であることを特徴とする溶接用トーチ。
【請求項３】
請求項２に記載の溶接用トーチであって、
前記吸引ノズルは、溶接部側の前記吸引ノズルの先端部に、融点が１７００℃以上の耐熱性絶縁部材を有することを特徴とする溶接用トーチ。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の溶接用トーチであって、
前記吸引ノズルは、前記コンタクトチップを支持するチップボディとの接合部に、融点が４００℃以上の耐熱性絶縁部材を有することを特徴とする溶接用トーチ。
【請求項５】
請求項２に記載の溶接用トーチであって、
前記吸引ノズルは、ノズル全体が、融点１７００℃以上の耐熱性絶縁素材で形成されることを特徴とする溶接用トーチ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の溶接用トーチであって、
前記吸引ノズルは、ノズル内周面の表面粗さＲａが０．０５μｍ以上、５０μｍ以下であることを特徴とする溶接用トーチ。
【請求項７】
請求項１に記載の溶接用トーチであって、
前記吸引ノズルの吸引ガス流量をＱｋ［Ｌ／ｍｉｎ］とした際に、下記（３）式を満たすことを特徴とする溶接用トーチ。
Ｌｔｋ≧１０−０．６×Ｑｋ  ・・・（３）
【請求項８】
請求項１に記載の溶接用トーチであって、
前記シールドガス供給ノズルの先端におけるシールドガス出口の断面積をＳｓ［ｍｍ２］、シールドガス流量Ｑｓ［Ｌ／ｍｉｎ］、シールドガス出口の流速Ｖｓ［ｍ／ｓ］とした際に、下記（４）式を満たすことを特徴とする溶接用トーチ。
Ｓｓ＝（Ｄｓｉ２−Ｄｋｏ２）π／４，
Ｖｓ＝１０００×Ｑｓ／（６０×Ｓｓ）≦７  ・・・（４）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接用トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接産業において、溶接金属中の拡散性水素（水素原子Ｈ）による溶接金属の水素脆化及び水素割れが問題となっている。溶接金属中の拡散性水素は、鋼組織の粒界や微小空間に集まり水素分子（Ｈ２）となり、体積を膨張させる。この膨張圧力は、溶接金属に割れを生じさせ、構造物の破壊を招く。このような水素割れについては、鋼の強度が増すに従って水素割れ感受性が高まるが、近年、溶接において強度の高い高張力鋼が使われる傾向にある。
【０００３】
図１１は、拡散性水素が溶接金属に吸収されるプロセスを説明するための図である。図１１において、溶接ワイヤは、フラックス入りの溶接ワイヤであるフラックスコアードワイヤが用いられるものとして説明する。また、図１２は、フラックスコアードワイヤの断面を示す図である。
【０００４】
フラックスコアードワイヤである溶接ワイヤ２０１は、外周を構成する鋼製フープ２０２と中心部２０３とから構成されている。フラックスコアードワイヤの場合、中心部２０３には、金属又は合金などの金属粉、及びフラックスが含まれる。そして、溶接ワイヤ２０１がコンタクトチップ２０８を通して送られると同時に、溶接電流がコンタクトチップ２０８から溶接ワイヤ２０１に流れて、溶接ワイヤ２０１先端のアーク２０９によって溶接ワイヤ２０１が溶けて溶接金属２１０となる。このとき、コンタクトチップ２０８から突き出された溶接ワイヤ２０１のワイヤ突出し部２１１には溶接電流が流れるため、抵抗発熱が生じ、温度が上昇する。この上昇温度は、例えば、コンタクトチップ２０８の先端から５ｍｍ程度で１００℃に達し、コンタクトチップ２０８の先端から２０ｍｍのワイヤ先端近傍では約６００℃まで上昇する場合がある。
【０００５】
ワイヤ突出し部２１１の温度が１００℃を超えて上昇すると、まず、ワイヤ表面の水素源２０５が気化して溶接ワイヤ２０１から放出される。続いて、加熱された鋼製フープ２０２からの熱伝導により中心部２０３が加熱され、フラックス内及び金属粉内の水素源２０５も気化して、継ぎ目であるシーム２０４を通して溶接ワイヤ２０１外に放出される。溶接ワイヤ２０１から放出された水素源２０５の一部は、アークプラズマ気流、及びガスシールドアーク溶接の場合にノズル２０６から溶接部に供給されるシールドガスの流れ（矢印２０７に示す方向）によって、矢印２１３に示す方向に流れて、アーク２０９に導かれる。アーク２０９は数千度の高温であるため、水素源２０５、例えばＨ２Ｏは、解離して拡散性水素２１２となり、アーク柱内の溶滴及び溶接金属２１０に吸収されて溶接金属２１０内に入り込む。
【０００６】
このようにして、ワイヤ表面に存在する水素源や、溶接ワイヤに使われるフラックス及び金属粉に含まれる水素源が、高温に加熱されたワイヤ突出し部において気化する。そして、気化した水素源は、アークプラズマ気流及びガスシールドアーク溶接の場合に供給されるシールドガスの流れによって、アーク柱内及びその近傍に運ばれる。運ばれた水素源は、解離して水素原子（即ち、拡散性水素）となり、溶接金属中に吸収される。
【０００７】
拡散性水素により発生する水素脆化及び水素割れの対策としては、拡散性水素が溶接金属から外部に放出されることを促すために、予熱（溶接前に溶接鋼材を加熱すること）や後熱（溶接後、溶接部を加熱すること）が行われる場合がある。また、溶接においてフラックスコアードワイヤを使う場合には、フラックスにＣａＦ２やＮａ３ＡｌＦ６などのフッ化物を添加することにより、拡散性水素を低減させる方法も用いられている。更に、ガスシールドアーク溶接において供給されるシールドガスにＣＦ４を微量に混合する手法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００２−５０６７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
溶接ワイヤにおける水素源は、ワイヤ表面に付着している油や水分、フラックスコアードワイヤやメタルコアードワイヤに内包されるフラックス及び金属粉に付着している水分や有機物である。一般に、溶接ワイヤ表面に付着している水素源よりも、フラックスや金属粉に付着している水素源のほうが比較的多い。そのため、フラックス及び金属粉に付着する水素源を減らすために、溶接ワイヤを製造する前に、フラックス及び金属粒子を高温で加熱し、水素源を除去する手法が採られる場合がある。また、製造工程の中で吸湿するのを防止することも必要であるが、多大なコストがかかる。更には、製品化された後でも、保管中や湿度の高い溶接現場での作業中にも空気中から水分が吸着するので、水素源を減少させることには様々な障害が存在する。
【００１０】
また、水素脆化及び水素割れの対策として、予熱や後熱を行う場合には、１５０〜２５０℃もの加熱を行うこととなり、多大なエネルギー費用及び労力がかかる。また、高温の作業であり溶接作業者に過酷な負担をかけるという問題がある。フラックスにフッ化物を添加する場合には、添加物の量を増加させるにつれてアークの安定性を劣化させるために、拡散性水素が十分に低減しない場合がある。更に、シールドガスにＣＦ４を混合する手法においても、安全性の問題やアークの安定性が劣化する問題があり、普及するには障害があるといえる。
【００１１】
特許文献１に示すトーチは、コンタクトチップから突き出された溶接ワイヤの周囲を囲みワイヤ先端部に向いた開口部からヒュームを吸引する。特許文献１には示されていないが、このトーチでは、溶接中に溶接ワイヤから離脱した水素源をヒュームと同時に吸引し、溶接部外に排出し、溶接金属中の拡散性水素量を低減すると解される。
しかし、特許文献１には、大まかなトーチの構成が図示されているのみであり、各ノズルやチップのサイズや相対位置の詳細な構成は記載されていない。拡散性水素量低減へのシステムの実用性と有効性を考慮すると、トーチには、水素吸引性能、溶接金属の気孔欠陥防止、トーチ部品の保護の観点で最適な構成があると考えられるが、それには触れられていない。水素吸引性能を追究すると、長時間の使用に耐えられない構造になってしまうため、適正な設計が必要になる。また、吸引ノズルの構造によっては、シールドガスの流れ状態を悪化させるため、シールド性が悪化し、大気を巻き込むことで気孔欠陥の発生に繋がることがある。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、溶接用トーチを保護しつつ高い水素吸引性能を発揮して、溶接品質を向上できる溶接用トーチを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は下記構成からなる。
シールドガスの雰囲気中でアーク溶接を行う溶接用トーチであって、溶接電流が供給される溶接ワイヤを先端部に向けて送給可能に支持するコンタクトチップと、前記コンタクトチップの先端部から突き出された前記溶接ワイヤの周囲を囲み、前記溶接ワイヤとの間に形成される空間からガスを吸引する吸引ノズルと、前記吸引ノズルの外周に設けられ、前記吸引ノズルとの間に形成される空間から前記シールドガスを前記溶接ワイヤの先端の溶接部に向けて供給するシールドガス供給ノズルと、
を有し、前記コンタクトチップの先端から前記シールドガス供給ノズルの先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離をＬｔｓ［ｍｍ］、前記コンタクトチップの先端から前記吸引ノズルの先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離をＬｔｋ［ｍｍ］とした際に、下記（１）式、７≦Ｌｔｋ≦１５，４≦Ｌｔｓ≦１６・・・（１）を満たし、かつ、前記シールドガス供給ノズルと前記吸引ノズルの先端が、前記シールドガス供給ノズルの内径をＤｓｉ［ｍｍ］、前記吸引ノズルの内径をＤｋｉ［ｍｍ］、前記吸引ノズルの外径をＤｋｏ［ｍｍ］とした際に、下記（２）式、Ｄｓｉ−Ｄｋｏ≧３，Ｄｋｏ−Ｄｋｉ≧１．２，８≦Ｄｓｉ≦４０，１．５≦Ｄｋｉ≦１２・・・（２）を満たすことを特徴とする溶接用トーチ。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶接用トーチを保護しつつ高い水素吸引性能を発揮して、溶接金属の気孔欠陥等の発生を防止して溶接品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る溶接装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示した溶接用トーチの先端部の要部拡大図である。
【図４】吸引ノズルがテーパを有する変形例に係る溶接用トーチの要部拡大図である。
【図５】吸引ノズルの先端部の形状を変更した変形例に係る溶接用トーチの要部拡大図である。
【図６】吸引ノズルがチップボディとの接合部に耐熱性絶縁部材を有する第２構成例に係る溶接用トーチの要部拡大図である。
【図７】吸引ノズルが吸引ノズルの先端部に耐熱性絶縁部材を有する第３構成例に係る溶接用トーチの要部拡大図である。
【図８】吸引ノズルのノズル全体が耐熱性絶縁素材で形成される第４構成例に係る溶接用トーチの要部拡大図である。
【図９】気孔欠陥の試験に用いた試験板の断面図である。
【図１０】図９に示した試験板の平面図である。
【図１１】拡散性水素が溶接金属に吸収されるプロセスを説明するための図である。
【図１２】フラックスコアードワイヤの断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜溶接システムの構成＞
本構成例に係る溶接装置１０は、消耗電極式ガスシールドアーク溶接によって溶接を行う装置である。消耗電極とは、アーク溶接において、アーク熱により溶融する電極を表す。また、ガスシールドアーク溶接とは、噴射したシールドガスにより溶接部を外気から遮断して溶接を行う溶接法である。そして、溶接装置１０は、溶接部に噴射したシールドガスのうちワイヤ突出し部の近傍における水素源１１を含むシールドガスを吸引しながら溶接を行う。
【００１６】
図１は、実施の形態に係る溶接装置１０の概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、本構成例の溶接装置１０は、溶接ワイヤ１３を用いてワークＷを溶接する溶接用トーチ１００と、シールドガスを吸引する吸引装置１５を備える。また、溶接用トーチ１００と吸引装置１５を接続する、吸引シールドガス経路１７を備える。
【００１７】
溶接用トーチ１００は、溶接電源（不図示）から供給される溶接電流により溶接ワイヤ１３を給電してワークＷを溶接する。溶接ワイヤ１３としては、例えば、中心部に金属粉及びフラックスが添加されたフラックスコアードワイヤ、中心部に主として金属粉が添加されたメタルコアードワイヤ、鋼などの合金で構成されるソリッドワイヤが用いられる。
【００１８】
溶接用トーチ１００は、シールドガス供給ノズル２１と、吸引ノズル２３と、コンタクトチップ２５と、吸引経路２７と、チップボディ２９とを備え、更に、シールドガス供給ノズル２１とチップボディ２９との間には、双方を絶縁する絶縁用部品２８が設けられている。
【００１９】
吸引装置１５は、流量制御バルブ３１と、エジェクタ３３とを備え、溶接用トーチ１００の吸引ノズル２３からシールドガスを吸引する。シールドガスは、シールドガスボンベ等の、図示していない外部のシールドガス供給装置からシールドガス供給ノズル２１に供給される。吸引装置１５としては、例えば２５Ｌ／ｍｉｎ程度の吸引能力があれば良く、小型で大きなエネルギーを必要とするものではなく安価に供給されているものを採用することが可能である。
【００２０】
吸引シールドガス経路１７は、溶接用トーチ１００の吸引経路２７と吸引装置１５とを接続し、吸引したシールドガスが流れる経路となる。吸引シールドガス経路１７は、例えばゴムチューブで形成される。
【００２１】
次に、溶接用トーチ１００の構成について説明する。
シールドガス供給ノズル２１は、筒状の形状を有しており、筒状に形成されたチップボディ２９に図１の下側から嵌め込まれて固定される。チップボディ２９の図中上方の外周面２９ａには、絶縁用樹脂部品２８が設けられ、シールドガス供給ノズル２１とチップボディ２９とは絶縁される。このシールドガス供給ノズル２１は、溶接部に対してシールドガスを供給する。また、シールドガス供給ノズル２１は筒状に形成されているため、シールドガスは、溶接部を包囲して外気から遮断するように供給される。
【００２２】
吸引ノズル２３は、シールドガス供給ノズル２１の内部に配設され、筒状の形状を有する。この吸引ノズル２３は、チップボディ２９における図１の下側に突出する筒状部の外周面２９ｂに嵌め込まれて固定される。シールドガス供給ノズル２１と、吸引ノズル２３に接続されるチップボディ２９の外周面２９ｂとの間には、不図示のシールドガス供給装置から送られるシールドガスを均一にするための絞りであるオリフィス３０が配置される。
【００２３】
また、吸引ノズル２３は、コンタクトチップ２５から突き出された溶接ワイヤ１３のワイヤ突出し部３７の周囲を囲む構造を持ち、且つ溶接ワイヤ１３の先端部に向けて開口部３９を有する。図２は、溶接装置１０における図１のＡ−Ａ線の断面図である。図２に示すように、コンタクトチップ２５の中心に溶接ワイヤ１３が設けられ、コンタクトチップ２５の周囲を囲むように、吸引ノズル２３が存在している。また、吸引ノズル２３の周囲を囲むようにシールドガス供給ノズル２１が設けられている。
【００２４】
ここで、吸引ノズル２３は、溶接ワイヤ１３の先端方向、即ち、アーク４１が発生する方向に向けて開口しており、ワイヤ先端部の近傍で放出された水素源１１を含むシールドガスを吸引するように構成される。吸引ノズル２３の吸引により、水素源１１を含むシールドガスは、溶接部外に向かう方向である矢印４３の方向に流れ、溶接部外に排出される。
【００２５】
ワイヤ先端部の近傍で放出された水素源１１を吸引するには、吸引ノズル２３を長くしてワイヤ先端部まで囲むように構成すればよいが、アーク熱により吸引ノズル２３が溶融する可能性がある。そのため、吸引ノズル２３は、アーク熱の影響を考慮した長さで、ワイヤ先端部に向けて開口して構成される。吸引ノズル２３としては、例えば、熱伝導に優れた銅合金や、耐熱に優れたセラミックスが用いられる。更に、スパッタの付着を防止するためにクロムメッキ等が施されたものを用いてもよい。
【００２６】
コンタクトチップ２５は、吸引ノズル２３の内径部に配設され、筒状の形状を有する。コンタクトチップ２５は、チップボディ２９における図１の下側の内径部２９ｃに、コンタクトチップ上部が嵌め込まれることで固定される。このコンタクトチップ２５は、溶接ワイヤ１３を案内するとともに溶接ワイヤ１３に溶接電流を供給する。コンタクトチップ２５の内部には、溶接ワイヤ１３に接触可能な径のワイヤ送給路が形成されており、溶接ワイヤ１３に給電される。また、コンタクトチップ２５は、チップボディ２９に着脱自在に取り付けられており、長時間の使用で消耗した場合は交換される。
【００２７】
吸引経路２７は、吸引ノズル２３により吸引されたシールドガスを吸引装置１５に導く。この吸引経路２７は、チップボディ２９に、例えば直径１．５ｍｍ程の穴を４箇所ドリルで穿孔して形成された通路であり、４箇所の穴による通路を円周方向の合流溝４５で合流させ、その後、吸引シールドガス経路１７を介して吸引装置１５に接続されている。ただし、吸引経路２７としてはこのような構成に限られるものではなく、吸引ノズル２３から吸引装置１５にシールドガスや水素源１１を導く経路を構成するものであれば、どのようなものでもよい。
【００２８】
チップボディ２９は、溶接用トーチ１００の本体部となる。チップボディ２９は、筒状の形状を有し、絶縁用樹脂部品２８を介して接続されるシールドガス供給ノズル２１、吸引ノズル２３、コンタクトチップ２５を支持する。
【００２９】
次に、吸引装置１５の構成について説明する。
流量制御バルブ３１は、例えばニードル弁により構成され、図示しないモータ等のアクチュエータを備え、吸引流量を制御する。流量制御バルブ３１は、後述するエジェクタ３３の吸引ポート４７と吸引シールドガス経路１７との間に設けられる。
【００３０】
エジェクタ３３は、Ｔ字管になっており、一般的なエジェクタの機能を有する。即ち、水平方向に圧縮エア等の駆動ガスを流すことにより管内の細径となった部分で流速が増し、Ｔ字の垂直線にあたる管が吸い込み口となり、吸引ノズル２３を介してシールドガスの吸引が行われる。エジェクタ３３は、駆動ノズル５２、ガス供給ポート５１、吸引ポート４７、排気ポート３５を備える。
【００３１】
このエジェクタ３３において、ガス供給ポート５１には圧縮エア等の駆動ガスが供給される。また、ガス供給ポート５１から駆動ノズル５２に導かれた駆動ガスは、排気ポート３５に向けて噴出される。このとき、吸引ポート４７には吸引力が作用し、吸引シールドガス経路１７、吸引経路２７を介して接続された吸引ノズル２３から、水素源１１を含むシールドガスが、吸引ポート４７に導かれる。そして、吸引された吸引ポート４７の水素源１１を含むシールドガスは、排気ポート３５に送られる。
【００３２】
このようにして、本構成例に係る溶接装置１０において、吸引装置１５は、吸引ノズル２３によりワイヤ突出し部３７の周囲及び溶接ワイヤ１３の先端部近傍から吸引を行う。そして、加熱された溶接ワイヤ１３から放出された水素源１１を含むシールドガスが、溶接部外に向かう方向である矢印４３の方向に流れて吸引される。吸引装置１５を用いて吸引を行わない場合には、水素源１１は、アーク４１の直上にあるので、そのほとんどがアーク４１へ導かれて溶接金属中に吸収される。一方、本構成例に係る溶接装置１０を用いることにより、水素源１１がアーク４１へ流れてアーク４１の内で拡散性水素となり溶接金属中に吸収されることが抑制され、溶接金属中の拡散性水素の量が低減する。そして、溶接金属中の拡散性水素量が低減することで、溶接金属における水素脆化及び水素割れが防止される。
【００３３】
一般に、溶接金属中の拡散性水素を１ｍＬ／１００ｇ減らすことにより、必要な予熱温度を約２５℃下げることができるとされている。例えば、拡散性水素が４ｍＬ／１００ｇ減った場合、予熱温度が１２５℃必要な溶接において、予熱温度を１００℃下げることができ、予熱温度が２５℃となって結果的に予熱の必要がなくなる。また、例えば予熱温度が２００℃必要な溶接においても、１００℃までの予熱で済む。このような予熱温度の低下は、予熱用エネルギーの節約、予熱に必要な労力及び時間削減などの経済効果が得られる。また、２００℃の予熱作業の厳しい労働環境が改善される。
【００３４】
更に、溶接ワイヤ１３は保管環境により吸湿するが、目視では吸湿しているかわからないため、徹底した保管環境の管理が求められる。本構成例に係る溶接装置１０を用いることにより、溶接金属中の拡散性水素量が減少するため、保管環境の管理レベルが軽減され、仮に人為的ミスによる吸湿があったとしてもそのようなミスの影響が緩和される。
【００３５】
図３は図１に示した溶接用トーチの先端部の要部拡大図である。
本構成例の溶接用トーチ１００は、シールドガスの雰囲気中でアーク溶接を行う。そして、溶接電流が供給される溶接ワイヤを先端部に向けて送給可能に支持するコンタクトチップ２５と、コンタクトチップ２５の先端部から突き出された溶接ワイヤの周囲を囲み、溶接ワイヤとの間に形成される空間からガスを吸引する吸引ノズル２３と、吸引ノズル２３の外周に設けられ、吸引ノズル２３との間に形成される空間からシールドガスを溶接ワイヤの先端の溶接部に向けて供給するシールドガス供給ノズル２１と、を有する。
【００３６】
ここで、溶接用トーチ１００は、コンタクトチップ２５、シールドガス供給ノズル２１、吸引ノズル２３の位置関係が以下に示されるものとなる。
すなわち、コンタクトチップ２５の先端からシールドガス供給ノズル２１の先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離をＬｔｓ［ｍｍ］、コンタクトチップ２５の先端から吸引ノズル２３の先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離をＬｔｋ［ｍｍ］とした際に、溶接用トーチ１００は、下記（１）式を満たす。
７≦Ｌｔｋ≦１７，０≦Ｌｔｓ≦１８    ・・・（１）
【００３７】
なお、Ｌｔｋは、好ましくはＬｔｋ≧９であり、好ましくはＬｔｋ≦１５、より好ましくはＬｔｋ≦１４である。
また、Ｌｔｓは、好ましくはＬｔｓ≧４であり、好ましくはＬｔｓ≦１６、より好ましくはＬｔｓ≦１５である。
【００３８】
また、溶接用トーチ１００は、シールドガス供給ノズル２１、吸引ノズル２３の径に関して、以下の式を満たす。
すなわち、シールドガス供給ノズル２１の内径をＤｓｉ［ｍｍ］、吸引ノズル２３の内径をＤｋｉ［ｍｍ］、吸引ノズル２３の外径をＤｋｏ［ｍｍ］とした際に、溶接用トーチ１００は、下記（２）式を満たす。
Ｄｓｉ−Ｄｋｏ≧２
Ｄｋｏ−Ｄｋｉ≧１．２
８≦Ｄｓｉ≦４０
１．５≦Ｄｋｉ≦１２        ・・・（２）
【００３９】
なお、Ｄｓｉ−Ｄｋoは、好ましくはＤｓｉ−Ｄｋｏ≧３である。また、Ｄｋｏ−Ｄｋｉは、好ましくはＤｋｏ−Ｄｋｉ≧２である。
また、Ｄｓｉは、好ましくはＤｓｉ≧１３であり、より好ましくはＤｓｉ≦３５である。
また、Ｄｋｉは、好ましくはＤｋｉ≧１．８であり、より好ましくはＤｋｉ≦８である。
【００４０】
ただし、複数の吸引ノズル２３が装着されている場合は、コンタクトチップ２５の先端から各吸引ノズル２３の先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離Ｌｔｋは、その内の最大値とする。
【００４１】
また、溶接用トーチ１００は、チップボディ２９と吸引ノズル２３の先端との間の電気抵抗は、５０Ω以上である。より好ましくは５００Ω以上である。
【００４２】
また、溶接用トーチ１００は、吸引ノズル内面の表面粗さが以下の式を満たすものとなる。
すなわち、吸引ノズル内面の算術平均粗さ：Ｒａ［μｍ］とした際に、溶接用トーチ１００の吸引ノズル２３は、ノズル内周面の表面粗さＲａが、
０．０５≦Ｒａ≦５０
を満たす。
【００４３】
なお、Ｒａは、好ましくはＲａ≦２０、より好ましくはＲａ≦１０である。また、好ましくはＲａ≧０．３、より好ましくはＲａ≧１である。
【００４４】
また、溶接用トーチ１００は、吸引ノズル２３の吸引ガス流量をＱｋ［Ｌ／ｍｉｎ］とした際に、下記（３）式を満たす。
Ｌｔｋ≧１０−０．６×Ｑｋ    ・・・（３）
【００４５】
なお、Ｌｔｋは、好ましくはＬｔｋ≧１０−０．４×Ｑｋである。
【００４６】
また、溶接用トーチ１００は、シールドガス供給ノズル２１の先端におけるシールドガス出口の断面積をＳｓ［ｍｍ２］、シールドガス流量Ｑｓ［Ｌ／ｍｉn］、シールドガス出口の流速Ｖｓ［ｍ／ｓ］とした際に、下記（４）式を満たす。
Ｓｓ＝（Ｄｓｉ２−Ｄｋｏ２）π／４
Ｖｓ＝１０００×Ｑｓ／（６０×Ｓｓ）≦７    ・・・（４）
【００４７】
なお、Ｖｓは、好ましくはＶｓ≦５、より好ましくはＶｓ≦４である。
【００４８】
図４は吸引ノズル２３がテーパを有する変形例に係る溶接用トーチの要部拡大図である。
本変形例の溶接用トーチ１００Ａは、吸引ノズル２３Ａが、先端に向かって徐々に縮径するテーパを有するように形成される。吸引ノズル２３Ａは、先細のテーパを有することで、吸引経路２７の流速を先端開口に向かって徐々に速めることができる。また、溶接用トーチ１００Ａは、吸引ノズル２３Ａをテーパで形成することにより、吸引ノズル２３Ａの外周とシールドガス供給ノズル２１の間に形成される空間を拡げることができる。これにより、シールドガス出口の流速Ｖｓを好ましい範囲とし易い。
【００４９】
図５は吸引ノズル２３Ｂの先端部の形状を変更した変形例に係る溶接用トーチの要部拡大図である。
本変形例の溶接用トーチ１００Ｂは、チップボディ２９の外周面２９ｂで吸引ノズル２３Ｂを支持し、内径部２９ｃでコンタクトチップ２５を支持する。
【００５０】
図３、図４に示す例では、吸引ノズル２３，２３Ａの先端部内面は、内周側に縮径され、肉厚が厚く形成されているが、図５に示す吸引ノズル２３Ｂのように、先端部が他の部分と同じ肉厚で形成されてもよい。
【００５１】
次に、上記した構成の作用を説明する。
溶接用トーチ１００は、溶接金属中の拡散性水素量を低減するために、シールドガスの一部を吸引する。この際、留意すべき項目として、水素吸引性能、溶接金属の気孔欠陥発生防止、トーチ部品の保護、がある。
【００５２】
＜水素吸引性能＞
（水素吸引性能の確保）
溶接中、コンタクトチップ２５から送り出された溶接ワイヤ１３は、その瞬間から溶接電流が流れるために、ジュール発熱を受け温度が上昇する。その温度はコンタクトチップ２５からの距離が離れるに従って上昇する。また、溶接ワイヤ１３から放出される水素源１１は、与えられるエネルギーが高くなる程、放出率が高くなる。そのため、水素吸引性能を考慮した場合、吸引ノズル２３（以下、２３Ａ，２３Ｂも同様）はワイヤ温度がより高くなる位置まで溶接ワイヤ１３をカバーすることが望ましい。すなわち、吸引ノズル２３は、コンタクトチップ２５の先端から吸引ノズル２３の先端の溶接ワイヤ長手方向に沿う距離Ｌｔｋは長いことが望ましい。
【００５３】
（水素吸引性能の確保）
吸引流量Ｑｋが多い場合には、ノズル先端での流れによって吸引ノズル２３から離れた位置で放出された水素源１１をも吸引することができる。これについて、発明者らは実験により好ましい吸引流量と吸引ノズル位置の関係式（前述の（３）式参照）を導き出した。
【００５４】
（吸引ノズルの閉塞防止）
吸引ノズル２３を使用して長時間の溶接を行う場合、吸引ノズル２３の内面の表面粗さが粗すぎる場合には、ヒュームが堆積し易くなる。ヒュームが堆積すると、コンタクトチップ２５と吸引ノズル間の閉塞を発生させ、ガスの吸引ができなくなる。溶接用トーチ１００（１００Ａ，１００Ｂも同様）は、これを防止するため、吸引ノズル内面の表面粗さは滑らかであることが望ましい。
【００５５】
＜溶接金属の気孔欠陥発生防止＞
（シールド性確保、吸引ノズルのスパーク防止）
溶接用トーチ１００を用いた溶接法においては、シールドガスの一部を吸引するために、一般的なガスシールドアーク溶接と比較して溶接部のシールド性が劣化する。シールド性が悪くなると、溶接金属に気孔欠陥が発生する等の問題が発生する。これを防ぐために、シールドノズル先端とワークＷの位置は近いことが望ましい。一方、溶接施工を行う際に、コンタクトチップ２５とワークＷの距離を概ね２０〜３０ｍｍに調整して行うことが、溶接作業性の観点で好ましい。溶接用トーチ１００は、実用を考慮すると、コンタクトチップ先端とシールドガス供給ノズル先端の相対位置関係（コンタクトチップ先端からシールドガス供給ノズル先端の溶接ワイヤ長手方向に沿う距離Ｌｔｓ）を所定範囲に設定することにより高いシールド性を確保できる。
【００５６】
また、吸引ノズル２３が導電性材質でチップボディ２９との絶縁を行っていない場合、吸引ノズル先端は溶接ワイヤ１３と同電位となる。そのため、半自動溶接を行う際等に、意図せず吸引ノズル２３とワークが接触した場合に、吸引ノズル−ワーク間でスパークし、吸引ノズル２３を溶損する虞がある。しかし、本構成の溶接用トーチ１００によれば、シールドノズルが長く、吸引ノズル２３を概ね覆った状態であるため、意図しないスパークによる溶損を防止できる。
【００５７】
（シールド性確保）
更に、吸引ノズル２３の外径とシールドガス供給ノズル２１の内径が狭い場合、シールド性を確保するガスの層厚さが薄くなり、内部に外気が侵入し易くなる。正確には、シールド性の確保には、シールドガスの流速と流量が関係すると考えられるが、適正流量のシールドガス供給下ではシールドガス供給ノズル２１の内径Ｄｓｉと吸引ノズル２３の外径Ｄｋｏの差を、所定範囲に設定することでシールド性が向上することが確認できた。
【００５８】
（シールド性確保、乱流防止）
シールドガスは周囲ガスの巻き込みの少ない層流状態で送られることが望ましい。しかし、吸引ノズル２３の外径が太い場合やシールドガス供給ノズル２１が細い場合には、適正流量のシールドガス供給下においても、シールドガス供給ノズル２１の出口でのシールドガス流速が速くなり、乱流状態となる。この場合、大気を過剰に巻き込んでしまう。溶接用トーチ１００は、これを防止するために、シールドガス供給ノズル２１のガス出口流速の概算値は低いことが望ましい。
【００５９】
＜トーチ部品の保護＞
（吸引ノズルの保護）
上記の水素吸引性能の確保において、Ｌｔｋを長くすることが望ましいとした一方で、吸引ノズル２３がスパッタやアーク４１の輻射熱で損傷することを防ぐため、ワークＷと吸引ノズル２３の距離は遠いことが望ましい。コンタクトチップ２５とワークＷの距離は、溶接の作業性を考慮した場合、適正な範囲がある。このため、溶接用トーチ１００は、Ｌｔｋを短くすることが、吸引ノズル２３の保護のためには必要である。
【００６０】
（トーチ耐久性、絶縁用樹脂の保護）
上記のシールド性確保・吸引ノズルのスパーク防止において、Ｌｔｓを長くすることが望ましいとした一方で、シールドガス供給ノズル２１がアーク４１の輻射熱で過熱され、チップボディ周辺の絶縁用樹脂部品２８を焼損することを防ぐため、ワークＷとシールドガス供給ノズル２１の距離は遠いことが望ましい。コンタクトチップ２５とワークＷの距離は、溶接の作業性を考慮した場合、適正な範囲がある。このため、溶接用トーチ１００は、Ｌｔｓを短くすることが、吸引ノズル２３の保護のために必要である。
【００６１】
（吸引ノズル２３の耐久性）
吸引ノズル２３は、アーク４１の輻射熱を強く受ける。吸引ノズル２３は、通常、シールドガス流によって冷却されるため、損傷されないが、ノズル先端部の肉厚が薄い場合には熱容量が低く、熱伝導も悪くなる。このため、ノズル先端部が溶融する虞がある。この吸引ノズル２３の溶損を防止するためには、先端部の肉厚（Ｄｋｏ−Ｄｋｉ）を厚くする必要がある。
【００６２】
（吸引ノズル２３のスパーク防止）
吸引ノズル２３は、導電性材料で構成する場合、チップボディ２９、コンタクトチップ２５と同電位となる。そのため、意図せずワークＷと吸引ノズル２３を接触させてしまった場合に、吸引ノズル２３からアーク４１が発生し、直ちに吸引ノズル２３が溶損してしまう。これを防止するためには、チップボディ２９と吸引ノズル先端間の電気抵抗を高くすることが望ましい。また、溶接ワイヤ１３は、その製品形態によって、一定の曲り（キャスト）を持っている。このキャストが要因となり、溶接ワイヤ１３と吸引ノズル先端が接触してしまった場合には、吸引ノズル２３を経由した不安定な分岐電流が流れる。この不安定な分岐電流は、溶接作業性を悪化させる他、吸引ノズル２３でカバーされた部分でのワイヤ発熱量を低下させる。すると、水素源１１の放出量が低下するために、拡散性水素低減効果も悪化する可能性がある。
【００６３】
良導体である溶接ワイヤ１３の電気抵抗は非常に低く、コンタクトチップと母材との約２５ｍｍの間隔では約２０ｍΩである。そのため、吸引ノズル２３からのアーク発生や、溶接ワイヤ１３と吸引ノズル先端の接触による吸引ノズル内を流れる高い分岐電流を防止するには、チップボディと吸引ノズル先端との間の電気抵抗を５０Ω以上とすればよい。溶接用トーチ１００は、より安全な設計とするためには、チップボディ−吸引ノズル先端間の電気抵抗を５００Ω以上とすることが好ましい。
【００６４】
本構成の溶接用トーチ１００では、コンタクトチップ２５の先端からシールドガス供給ノズル２１の先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離Ｌｔｓ、及びコンタクトチップ２５の先端から吸引ノズル２３の先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離をＬｔｋは、
０≦Ｌｔｓ≦１８，７≦Ｌｔｋ≦１７
を満たすので、水素吸引性能の確保、吸引ノズル２３の保護、シールド性確保・吸引ノズルのスパーク防止、トーチ耐久性・絶縁用樹脂の保護ができる。
【００６５】
また、溶接用トーチ１００では、シールドガス供給ノズル２１と吸引ノズル２３の先端が、
Ｄｓｉ−Ｄｋｏ≧２
Ｄｋｏ−Ｄｋｉ≧１．２
８≦Ｄｓｉ≦４０，
１．５≦Ｄｋｉ≦１２
を満たすので、シールド性確保、吸引ノズル２３の耐久性を確保できる。
【００６６】
また、溶接用トーチ１００では、チップボディ２９と吸引ノズル２３の先端との間の電気抵抗が、５０Ω以上であるので、吸引ノズル２３のスパークを防止できる。
【００６７】
また、溶接用トーチ１００では、吸引ノズル２３のノズル内周面の表面粗さＲａが０．０５μｍ以上、５０μｍ以下であるので、ヒュームがノズル内周面に付着、堆積し難く、長時間使用時の吸引ノズル２３の閉塞を防止できる。
【００６８】
また、溶接用トーチ１００では、吸引ノズル２３の吸引ガス流量をＱｋとした際に、
Ｌｔｋ≧１０−０．６×Ｑｋ
を満たすので、水素吸引性能を確保できる。
【００６９】
更に、溶接用トーチ１００では、シールドガス供給ノズル２１の先端におけるシールドガス出口の断面積をＳｓ、シールドガス流量Ｑｓ、シールドガス出口の流速Ｖｓとした際に、
Ｓｓ＝（Ｄｓｉ２−Ｄｋｏ２）π／４
Ｖｓ＝１０００×Ｑｓ／（６０×Ｓｓ）≦７
を満たすので、シールド性を向上し、乱流の発生を防止できる。
【００７０】
次に、溶接用トーチの他の構成例について説明する。
図６は吸引ノズル２３Ｃがチップボディ２９との接合部６１に耐熱性絶縁部材６３を有する第２構成例に係る溶接用トーチの要部拡大図である。
本構成の溶接用トーチ２００は、コンタクトチップ２５を支持するチップボディ２９と、吸引ノズル２３Ｃとの接合部６１に、融点が４００℃以上の耐熱性絶縁部材６３が配置される。耐熱性絶縁部材６３の融点を４００℃以上にすることは、溶接中の吸引ノズル２３Ｃの支持部の温度を熱電対を用いて実測した結果、約３５０℃まで上昇することが確認され、耐加熱温度に余裕代を持たせるためである。
【００７１】
この溶接用トーチ２００では、接合部６１に、融点が４００℃以上の耐熱性絶縁部材６３を有するので、吸引ノズル２３Ｃとワークとの間のスパークを防止できる。また、溶接中に溶接ワイヤと吸引ノズルとが接触することによる、溶接作業性、拡散性水素低減効果の悪化も防止できる。
【００７２】
図７は吸引ノズル２３が吸引ノズル２３Ｄの先端部に耐熱性絶縁部材６３を有する第３構成例に係る溶接用トーチの要部拡大図である。
本構成の溶接用トーチ３００は、吸引ノズル２３Ｄが、溶接部側の吸引ノズル２３の先端部に、融点が１７００℃以上の耐熱性絶縁部材６３を有する。
【００７３】
この溶接用トーチ３００では、吸引ノズル２３Ｄの先端部に、融点が１７００℃以上の耐熱性絶縁部材６３を有するので、吸引ノズル２３Ｄとワークとの間のスパークを防止できる。また、溶接中に溶接ワイヤと吸引ノズルとが接触することによる、溶接作業性、拡散性水素低減効果の悪化も防止することができる。吸引ノズル２３Ｄの先端部には、約１５００℃の溶融状態のスパッタが付着するため、ノズルの損傷を防ぐために、溶融スパッタよりも高い融点の材料にする必要がある。そのため、耐熱性絶縁部材６３の融点を１７００℃以上としている。
【００７４】
図８は吸引ノズル２３のノズル全体が耐熱性絶縁素材で形成される第４構成例に係る溶接用トーチの要部拡大図である。
本構成の溶接用トーチ４００は、吸引ノズル２３Ｅのノズル全体が、融点１７００℃以上の耐熱性絶縁素材で形成される。
【００７５】
この溶接用トーチ４００では、吸引ノズル２３Ｅのノズル全体が、融点１７００℃以上の耐熱性絶縁素材で形成されるので、吸引ノズル２３Ｅの組み立てを煩雑にすることなく、吸引ノズル２３Ｅとワークとの間のスパークを防止できる。また、溶接中に溶接ワイヤと吸引ノズルとが接触することによる、溶接作業性、拡散性水素低減効果の悪化も防止することができる。
【００７６】
また、溶接用トーチ１００（１００Ａ，１００Ｂ，２００，３００，４００も同様）は、コンタクトチップ２５を中心に、断面長円形、或いは、断面楕円形の吸引ノズル２３（以下、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅも同様）及びシールドガス供給ノズル２１を、同心円上に配置する構成とすることもできる。
更に、溶接用トーチ１００は、コンタクトチップ２５を中心に、断面四角形、或いは、断面多角形（例えば三角形、五角形、六角形、八角形等）の吸引ノズル２３及びシールドガス供給ノズル２１を、同心円上に配置する構成とすることもできる。
【００７７】
なお、吸引ノズル２３の材質としては、Ｃｕ、Ｃｕ合金、鋼等、様々な金属が適用できる。Ｃｒ等のメッキを施してもよい。ただし、アーク４１からの輻射熱の影響を受ける位置に配置されるため、Ａｌ、Ｍｇ等の低融点金属は好ましくない。
【００７８】
また、電気抵抗の高い材料として、セラミックを使用可能である。セラミックとしては、例えばアルミナ、窒化珪素、ジルコニア等が挙げられる。
【００７９】
したがって、本構成例に係る溶接用トーチ１００によれば、溶接用トーチを保護しつつ高い水素吸引性能を発揮して、溶接品質を向上できる。
【実施例】
【００８０】
＜試験方法＞
供試溶接ワイヤは全て５０ｋｇｆ級鋼用フラックス入りワイヤＡを使用した。溶接ワイヤの直径はφ１．２ｍｍである。
（拡散性水素量）
「ＪＩＳ  Ｚ  ３１１８（２００７）鋼溶接部の水素量測定方法」に基づいて実施した結果を、「ＪＩＳ  Ｚ  ３１１８（２００７）  ７．２項  溶着金属の質量当たりの水素量の算出」に示される式から求め、試行数３回の平均値を結果値として採用した。
溶接条件を以下に示す。溶接は移動台車を用いた自動溶接とした。
極性：ＤＣＥＰ
溶接電流：２７０Ａ
アーク電圧：３２Ｖ
溶接速度：３５０ｍｍ／ｍｉｎ
コンタクトチップ−母材間距離：２５ｍｍ
溶接姿勢：下向き
【００８１】
水素の吸引を行うためのノズルを有しないトーチでの試験結果（表４の実験例２０）に対して、十分有意な差（３ｍＬ／１００ｍｌ以上の差）が確認できた場合を、本溶接トーチが有効であったと判断した（５．１ｍＬ／１００ｍｌ以下の場合に合格）。
【００８２】
（溶接金属の気孔欠陥）
図９、図１０に示す開先・寸法の母材に１パス溶接を行った試験板を対象に「ＪＩＳ  Ｚ  ３１０４（１９９５）鋼溶接継手の放射線透過試験方法」に基づき透過写真を撮影した。撮影した透過写真を「ＪＩＳ  Ｚ  ３１０４（１９９５）附属書４  透過写真によるきずの像の分類方法に独自の判定を加えて分類した結果を表１に示す。今回の試験では、第２、３、４種のきずは見られず、全て第１種であった。
【００８３】
溶接条件を以下に示す。溶接は半自動溶接とした。
極性：ＤＣＥＰ  溶接電流：２７０Ａ
アーク電圧：３２Ｖ
溶接速度：２７０〜３００ｍｍ／ｍｉｎ
コンタクトチップ−母材間距離：２５ｍｍ
溶接姿勢：下向き
母材材質：ＳＭ４９０Ａ  （溶接構造用圧延鋼材  ＪＩＳ  Ｇ３１０６）
母材寸法：長さＬ１＝２００ｍｍ、幅Ｌ２＝１５０ｍｍ、厚みｔａ＝６ｍｍ
開先角α＝４５°
母材間距離ｄ＝４ｍｍ
裏当金：厚みｔｂ＝６ｍｍ
【００８４】
【表１】
0006661415.tif 000002
【００８５】
表中の評価Ａ〜Ｄは合格、評価Ｅは不合格である。
【００８６】
（連続溶接試験）
１０分間の連続溶接を行い、トーチ、ノズルの耐久性を確認した。溶接終了後に各部品を観察し損傷を評価した。吸引ノズル及びシールドガス供給ノズルの評価を行う際は、付着したスパッタを除去し、付着厚さと除去後の表面状態から判断した。評価基準を表２に示す。
吸引ノズルについてはＡ〜Ｅの５段階で、シールドガス供給ノズル及び絶縁用樹脂部品についてはＡ、Ｃ、Ｅの３段階で評価し、双方の評価の内、Ｅに近い評価を本試験の総合評価とした。
【００８７】
【表２】
0006661415.tif 000003
【００８８】
表中の評価Ａ〜Ｄは合格、評価Ｅは不合格である。
【００８９】
（ガスの影響）
ガス密度［ｋｇ／ｍ３］（０℃  １ａｔｍ［１０１ｋＰａ］）
【００９０】
【表３】
0006661415.tif 000004
【００９１】
＜トーチ構造の製作例＞
【００９２】
【表４】
0006661415.tif 000005
【００９３】
（実験例１〜２６）
コンタクトチップの先端から吸引ノズルの先端までの距離Ｌｔｋが１７ｍｍの実験例６では、連続溶接性が低下した。しかし、これは１０分間の連続溶接を行った後に吸引ノズル先端に多量のスパッタが付着し、これ以上溶接を継続すると、ノズルの閉塞が発生すると判断されたものである。更に距離Ｌｔｋが長い実験例１９では、連続溶接性が不合格となった。また、距離Ｌｔｋが７ｍｍの実験例１では、気孔欠陥や連続溶接試験の結果は良好であったが、更に距離Ｌｔｋが短い実験例１８では、拡散性水素試験結果が比較的高めになった。
【００９４】
コンタクトチップの先端からシールドガス供給ノズルの先端までの距離Ｌｔｓが０ｍｍの実験例７では、気孔欠陥の評価が低くなった。距離Ｌｔｓが−３ｍｍの実験例１６の結果を併せてみると、シールドガスの一部を吸引ノズルから吸引する、本トーチを用いた溶接では、シールドガス流に乱れを生じ易く、気孔欠陥の試験結果がＤとなるＬｔｓ＝０が限界である。
【００９５】
また、距離Ｌｔｓが１８ｍｍの実験例１１では、連続溶接性が低下した。この実験例１１では、連続溶接を行った直後にシールドガス供給ノズルの先端にスパッタが多量に付着し、付着したスパッタが赤熱していた。スパッタを除去すると目立った損傷は見られなかったが、これ以上溶接を継続すると、ノズルを接続する絶縁部材が損傷すると判断された。更に距離Ｌｔｓが長い実験例１７では、連続溶接試験が不合格となった。
【００９６】
シールドガス供給ノズルの内径Ｄｓｉと吸引ノズルの外径Ｄｋｏの隙間が小さい実験例１２では、気孔欠陥の評価が低くなった。これは、シールドガス流の層厚さが２ｍｍと薄くなっている為、大気からの拡散によってアーク雰囲気内へわずかな窒素分が混入したものと判断された。更に、ＤｓｉとＤｋｏの隙間が１．５ｍｍと小さい実験例２５では、気孔欠陥の評価が低くなった。
【００９７】
＜流量を変更した実験例＞
【００９８】
【表５】
0006661415.tif 000006
【００９９】
（実験例２７〜３５）
流量を変更した実験例においては、シールドガス出口の流速Ｖｓが速い実験例３４，３５で気孔欠陥の評価が低くなった。この流量は、吸引シールドガス経路１７の途中にフロート式流量計を配置して測定した値である。
【０１００】
＜絶縁方法、ノズル内面粗さの検討例＞
【０１０１】
【表６】
0006661415.tif 000007
【０１０２】
（実験例３６〜４０）
絶縁方法、ノズル内面粗さの検討例では、吸引ノズルのノズル内周面の表面粗さＲａが０．１３μｍ以上、７０μｍ以下の範囲においては、連続溶接試験後に吸引ノズルを取り外し、内周面を確認したところ、問題となるようなヒュームの堆積は見られなかった。その中では、実験例４０のヒューム堆積量がやや多かった。この実験例４０では、これ以上溶接を継続すると、ヒューム堆積によって吸引ノズルとコンタクトチップの間が閉塞し、吸引が行えなくなることが懸念された。ラップ研磨仕上げを行った実験例３６と旋盤加工のままとした実施例３７では、ヒューム堆積量に有意差が見られず、加工コストの観点からは、旋盤加工のままが好ましい。
【０１０３】
＜その他（シールドガスの影響）＞
【０１０４】
【表７】
0006661415.tif 000008
【０１０５】
（実験例４１〜４４）
シールドガスの影響については、水素は密度が低い（粒子が軽い）ために、シールドガスが密度の高いガスの場合は効率良く排出される。シールドガスがＨｅのように密度の低いガスの場合は、相対的に水素の排出量が減少する傾向がある。
【０１０６】
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【０１０７】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）  シールドガスの雰囲気中でアーク溶接を行う溶接用トーチであって、溶接電流が供給される溶接ワイヤを先端部に向けて送給可能に支持するコンタクトチップと、前記コンタクトチップの先端部から突き出された前記溶接ワイヤの周囲を囲み、前記溶接ワイヤとの間に形成される空間からガスを吸引する吸引ノズルと、前記吸引ノズルの外周に設けられ、前記吸引ノズルとの間に形成される空間から前記シールドガスを前記溶接ワイヤの先端の溶接部に向けて供給するシールドガス供給ノズルと、を有し、前記コンタクトチップの先端から前記シールドガス供給ノズルの先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離をＬｔｓ［ｍｍ］、前記コンタクトチップの先端から前記吸引ノズルの先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離をＬｔｋ［ｍｍ］とした際に、７≦Ｌｔｋ≦１７，０≦Ｌｔｓ≦１８  を満たすことを特徴とする溶接用トーチ。
この溶接用トーチによれば、水素吸引性能を確保しつつ、吸引ノズルを保護できる。また、シールド性を確保して、吸引ノズルとワークとの間のスパークを防止し、トーチが熱によって損傷を受けることを防止できる。
【０１０８】
（２）  （１）の溶接用トーチであって、前記シールドガス供給ノズルと前記吸引ノズルの先端が、前記シールドガス供給ノズルの内径をＤｓｉ［ｍｍ］、前記吸引ノズルの内径をＤｋｉ［ｍｍ］、前記吸引ノズルの外径をＤｋｏ［ｍｍ］とした際に、Ｄｓｉ−Ｄｋｏ≧２，Ｄｋｏ−Ｄｋｉ≧１．２，８≦Ｄｓｉ≦４０，１．５≦Ｄｋｉ≦１２を満たすことを特徴とする溶接用トーチ。ただし、複数の前記吸引ノズルが装着されている場合は、前記コンタクトチップの先端から各吸引ノズルの先端までの溶接ワイヤ長手方向に沿う距離Ｌｔｋはその内の最大値とする。
この溶接用トーチによれば、シールド性が向上し、吸引ノズルの耐久性を向上できる。
【０１０９】
（３）  （１）又は（２）の溶接用トーチであって、チップボディと前記吸引ノズルの先端との間の電気抵抗は、５０Ω以上であることを特徴とする溶接用トーチ。
この溶接用トーチによれば、吸引ノズルとワークとの間のスパークをより確実に防止でき、溶接中に溶接ワイヤと吸引ノズルとが接触することによる、溶接作業性、拡散性水素の低減効果の悪化も防止できる。
【０１１０】
（４）  （３）の溶接用トーチであって、前記吸引ノズルは、溶接部側の前記吸引ノズルの先端部に、融点が１７００℃以上の耐熱性絶縁部材を有することを特徴とする溶接用トーチ。
この溶接用トーチによれば、吸引ノズルとワークとの間のスパークをより確実に防止でき、溶接中に溶接ワイヤと吸引ノズルとが接触することによる、溶接作業性、拡散性水素の低減効果の悪化も防止できる。
【０１１１】
（５）  （３）又は（４）の溶接用トーチであって、前記吸引ノズルは、前記コンタクトチップを支持するチップボディとの接合部に、融点が４００℃以上の耐熱性絶縁部材を有することを特徴とする溶接用トーチ。
この溶接用トーチによれば、吸引ノズルとワークとの間のスパークをより確実に防止でき、溶接中に溶接ワイヤと吸引ノズルとが接触することによる、溶接作業性、拡散性水素の低減効果の悪化も防止できる。
【０１１２】
（６）  （３）の溶接用トーチであって、前記吸引ノズルは、ノズル全体が、融点１７００℃以上の耐熱性絶縁素材で形成されることを特徴とする溶接用トーチ。
この溶接用トーチによれば、吸引ノズルの組み立てを煩雑にすることなく、吸引ノズルとワークとの間のスパークをより確実に防止でき、溶接中に溶接ワイヤと吸引ノズルとが接触することによる、溶接作業性、拡散性水素の低減効果の悪化も防止できる。
【０１１３】
（７）  （１）〜（６）のいずれか一つの溶接用トーチであって、前記吸引ノズルは、ノズル内周面の表面粗さＲａが０．０５μｍ以上、５０μｍ以下であることを特徴とする溶接用トーチ。
この溶接用トーチによれば、内周面へのヒューム堆積による吸引ノズルの閉塞を防止できる。
【０１１４】
（８）  （１）又は（２）の溶接用トーチであって、前記吸引ノズルの吸引ガス流量をＱｋ［Ｌ／ｍｉｎ］とした際に、Ｌｔｋ≧１０−０．６×Ｑｋ  を満たすことを特徴とする溶接用トーチ。
この溶接用トーチによれば、水素吸引性能を向上できる。
【０１１５】
（９）  （１）の溶接用トーチであって、前記シールドガス供給ノズルの先端におけるシールドガス出口の断面積をＳｓ［ｍｍ２］、シールドガス流量Ｑｓ［Ｌ／ｍｉn］、シールドガス出口の流速Ｖｓ［ｍ／ｓ］とした際に、Ｓｓ＝（Ｄｓｉ２−Ｄｋｏ２）π／４，Ｖｓ＝１０００×Ｑｓ／（６０×Ｓｓ）≦７  を満たすことを特徴とする溶接用トーチ。
この溶接用トーチによれば、乱流を防止し、シールド性を向上できる。
【符号の説明】
【０１１６】
１３  溶接ワイヤ
２１  シールドガス供給ノズル
２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ  吸引ノズル
２５  コンタクトチップ
２９  チップボディ
６１  接合部
６３  耐熱性絶縁部材
１００  溶接用トーチ
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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