(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマアークトーチのための電極であって：
熱伝導性材料から形成され、その底部の端に配置された環状の穴を持った細長い電極本体；及び、
前記穴にプレスばめされた、ハフニウムまたはジルコニウムから成る熱電子放射性材料を含む環状のインサート、
を備える電極。
【請求項２】
プラズマアークトーチのための電極であって：
熱伝導性材料から形成され、その底部の端に配置されたＵ字型の穴を持った細長い電極本体にして、該穴が該電極本体の中心軸を含む断面においてＵ字型でありかつ該中心軸に沿って延びる電極本体；及び、
前記穴にプレスばめされた、ハフニウムまたはジルコニウムから成る熱電子放射性材料を含む環状のインサート、
を備える電極。
【請求項３】
前記インサートがさらに露出した放射面を画定する、閉じた端を備える、請求項２に記載の電極。
【請求項４】
プラズマアークトーチのための電極であって：
熱伝導性材料から形成され、その底部の端に配置された穴を持った細長い電極本体；及び、
前記穴にプレスばめされたインサート、を備え、
前記インサートが、ハフニウムまたはジルコニウムから成る熱電子放射性材料から形成される環状部分、及び前記環状部分の真ん中の穴に配置された、熱伝導性材料から形成される円柱形部分を備える電極。
【請求項５】
プラズマアークトーチのための電極であって：
熱伝導性材料から形成され、その底部の端に配置された環状の穴を持った細長い電極本体；及び、
前記穴にプレスばめされたインサート、を備え、
前記インサートが前記環状の穴に配置された熱電子放射性材料から成る環状部分を備え、該熱電子放射性材料がハフニウムまたはジルコニウムから成る電極。
【請求項６】
前記熱伝導性材料が銅、銀、金、またはプラチナから成る、請求項４または５に記載の電極。
【請求項７】
前記インサートがさらに熱伝導性材料を含む、請求項１から６のいずれか一つに記載の電極。
【請求項８】
プラズマアークトーチのための電極であって：
熱伝導性材料から形成され、その底部の端に配置されたＵ字型の穴を持った細長い電極本体にして、該穴が該電極本体の中心軸を含む断面においてＵ字型でありかつ該中心軸に沿って延びる電極本体；及び、
前記穴にプレスばめされた環状のインサートにして、熱電子放射性材料と熱伝導性材料から成る合成物の構造から成り、該熱電子放射性材料がハフニウムまたはジルコニウムから成るインサート、
を備える電極。
【請求項９】
前記熱伝導性材料が銅、銀、金、またはプラチナから成る、請求項８に記載の電極。
【請求項１０】
プラズマアークトーチのための電極であって：
熱伝導性材料から形成され、その底部の端に配置された環状の穴を持った細長い電極本体；及び、
前記穴にプレスばめされた環状のインサートにして、熱電子放射性材料と熱伝導性材料から成る合成物の構造から成り、該熱電子放射性材料がハフニウムまたはジルコニウムから成るインサート、
を備える電極。
【請求項１１】
前記インサートがさらに露出した放射面を画定する、閉じた端を備える、請求項８に記載の電極。
【請求項１２】
プラズマアークトーチのための電極であって：
熱伝導性材料から形成され、その底部の端に配置された穴を持った細長い電極本体；及び、
前記穴にプレスばめされたインサートにして、熱電子放射性材料と熱伝導性材料から成る合成物の構造から成り、該熱電子放射性材料がハフニウムまたはジルコニウムから成るインサート、を備え、
前記インサートが：
間隔を開けて配置された、互いに深さ方向に平行な複数の穴を持った、円柱形の熱伝導性材料；及び、
前記複数の穴のそれぞれに配置された、熱電子放射性材料から成る部分を備える電極。
【請求項１３】
プラズマアークトーチのための電極の製造方法であって：
ａ）  熱伝導性材料から形成される、細長い電極本体を備えること；
ｂ）  前記電極本体を通る中心軸を基準にして、前記細長い電極本体の底部の端に環状の穴を形成すること；及び、
ｃ）  ハフニウムまたはジルコニウムから成る熱電子放射性材料を含む、環状のインサートを前記穴にプレスばめすること、
を含む製造方法。
【請求項１４】
プラズマアークトーチのための電極の製造方法であって：
ａ） 熱伝導性材料から形成される、細長い電極本体を備えること；
ｂ） 前記電極本体を通る中心軸を基準にして、前記細長い電極本体の底部の端にＵ字型の穴を形成すること；及び、
ｃ） ハフニウムまたはジルコニウムから成る熱電子放射性材料を含む、Ｕ字型のインサートにして、露出した放射面を画定する閉じた端を有するインサートを前記穴にプレスばめすること、
を含む製造方法。
【請求項１５】
プラズマアークトーチのための電極の製造方法であって：
ａ） 熱伝導性材料から形成される、細長い電極本体を備えること；
ｂ） 前記電極本体を通る中心軸を基準にして、前記細長い電極本体の底部の端に穴を形成すること；及び、
ｃ） ハフニウムまたはジルコニウムから成る熱電子放射性材料を含む環状のインサートにして、熱電子放射性材料で形成された環状部分と、該環状部分の真ん中に配置された熱伝導性材料で形成された円柱形部分とから形成されるインサートを前記穴にプレスばめすること、
を含む製造方法。
【請求項１６】
手順ｂ）が：
ｂ１）  前記環状部分が外側の穴に適合し、前記円柱形部分が内側の穴に適合するように、前記内側の穴及び、それより深めの外側の穴を持った円柱形の穴を形成すること、
を含む、請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
手順ｂ）が：
ｂ１）  前記環状部分が外側の穴に適合し、前記円柱形部分が内側の穴に適合するように、前記外側の穴及び、それより深めの内側の穴を持った円柱形の穴を形成すること、
を含む、請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１８】
手順ｃ）がさらに：
ｃ１）  熱伝導性材料及び熱電子放射性材料を混合した合成物の粉末から形成した前記インサートを前記穴にプレスばめすることを含む、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記混合した合成物の粉末が熱電子放射性材料でコーティングした熱伝導性材料の粒子を備える、請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２０】
プラズマアークトーチのための電極の製造方法であって：
ａ） 熱伝導性材料から形成される、細長い電極本体を備えること；
ｂ） 前記電極本体を通る中心軸を基準にして、前記細長い電極本体の底部の端に穴を形成すること；及び、
ｃ） ハフニウムまたはジルコニウムから成る熱電子放射性材料を含む環状のインサートを前記穴にプレスばめすること、を含み、
手順ｃ）がさらに；
ｃ１）  円柱形の熱伝導性材料内に間隔を開けて配置された互いに深さ方向に平行な複数の穴を形成すること；及び、
ｃ２）  前記複数の穴のそれぞれに、熱電子放射性材料から成る複数の部分の各々を配置すること、
によって前記インサートを形成することを含む製造方法。
【請求項２１】
プラズマアーク切断トーチのための電極の製造方法であって：
ａ）  熱伝導性材料から形成される細長い電極本体を備えること；
ｂ）  前記電極本体の中心軸を基準にして、前記細長い電極本体の底部の端に穴を形成すること；
ｃ）  ハフニウムまたはジルコニウムから成る熱電子放射性材料と熱伝導性材料とから成る合成物の構造を備えるインサートを形成すること；及び、
ｄ）  前記電極本体の穴に前記インサートをプレスばめすること、
を含む製造方法。
【請求項２２】
手順ｃ）が：
ｃ１）  熱伝導性材料及び熱電子放射性材料から成る合成物の粉末を形成すること；及び、
ｃ２）  前記インサートを形成するために前記粉末を焼結すること、
を含む、請求項２１に記載の製造方法。
【請求項２３】
手順ｃ１）が：
ｃ１１）  熱電子放射性材料の粒子を熱伝導性材料でコーティングすること、
を含む、請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２４】
トーチ本体；
出口オリフィスを持ち、前記トーチ本体によって支持されるノズル；及び、
前記ノズルと間隔を開けた関係を持って、前記トーチ本体によって支持される電極であって、熱伝導性材料から形成される、細長い電極本体を備え、前記電極本体の底部の端に配置された穴及び、その穴にプレスばめされたハフニウムまたはジルコニウムから成る熱電子放射性材料を含むインサートを持つ電極、を備え、
前記インサートが熱電子放射性材料から形成される環状部分、及び、熱伝導性材料から形成される円柱形部分を備え、前記円柱形部分が前記環状部分にプレスばめされたプラズマアークトーチ。
【請求項２５】
トーチ本体；
出口オリフィスを持ち、前記トーチ本体によって支持されるノズル；及び、
前記ノズルと間隔を開けた関係を持って、前記トーチ本体によって支持される電極であって、熱伝導性材料から形成される、細長い電極本体を備え、前記電極本体の底部の端に配置された環状の穴及び、その穴にプレスばめされたハフニウムまたはジルコニウムから成る熱電子放射性材料を含む環状のインサートを持つ電極、を備えるプラズマアークトーチ。
【請求項２６】
前記インサートがさらに、熱伝導性材料を含む、請求項２４またた２５に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項２７】
トーチ本体；
出口オリフィスを持ち、前記トーチ本体によって支持されるノズル；及び、
前記ノズルと間隔を開けた関係を持って、前記トーチ本体によって支持される電極であって、熱伝導性材料から形成される細長い電極本体を備え、前記電極本体の底部の端に配置された穴及び、その穴にプレスばめされ、熱伝導性材料内に分散された熱電子放射性材料を備える合成物の構造を備えるインサートを持つ電極、
を備えるプラズマアークトーチ。
【請求項２８】
前記熱電子放射性材料がハフニウムまたはジルコニウムから成る、請求項２７に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項２９】
プラズマアークトーチのための電極であって：
熱伝導性材料から形成され、その底部の端に配置された穴を持った細長い電極本体；及び、
前記穴に配置され、合成物の構造を有するインサートを備え、
前記合成物の構造は、電極と同軸に配置され、かつ断面が渦巻き状をなすように巻物状に巻かれた一組の重ねられた層を備え、
前記重ねられた層のうち第１の層は熱伝導性材料から成り、第２の層は熱電子放射性材料から成る電極。
【請求項３０】
前記環状のインサートは、中心軸に沿いインサートを通って延びる中空の中心部を含む請求項１に記載の電極。
【請求項３１】
前記環状のインサートは、中心軸に沿いインサートを通って延びる中空の中心部を含む請求項１０に記載の電極。
【請求項３２】
前記手順ｃ）は、
前記環状のインサートは、中心軸に沿いインサートを通って延びる中空の中心部を含むインサートを前記穴にプレスばめすることを含む請求項１３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は全体としてプラズマアークトーチ（plasma arc torch）及びそのシステムに関する。詳細に述べると、本発明は改善したインサート構造を持ったプラズマアークトーチ（または、プラズマアーク溶接トーチ）に使用される電極に関する。
【０００２】
（発明の背景）
プラズマアークトーチは金属材料の処理（例えば、切断やマーキング）等の多様な分野で使用されている。プラズマアークトーチは一般に、トーチ本体、その本体内に取り付けられた電極、中央に出口オリフィスを持ったノズル、電気的接続部、冷却及びアーク制御用の流体の通路、流体のフローパターン（flow pattern）を制御するための渦巻きリングまたはスワールリング（swirl ring）、及び電源を含む。トーチは高温で大きい運動量を持ち、圧縮され、イオン化されたプラズマガスの噴射であるプラズマアークを発生する。ガスは窒素やアルゴン等の非活性のものであってもよいし、酸素や空気等の活性のものであってもよい。
【０００３】
金属加工品のプラズマアーク切断やマーキングの処理では、最初に電極（カソード）とノズル（アノード）との間にパイロットアーク（すなわち、口火用のアーク）が生成される。パイロットアークはノズルの出口オリフィスを通るガスをイオン化させる。そのイオン化されたガスが電極と加工品との間の電気抵抗を減少させた後、アークはノズルから加工品へと移される。トーチは加工品の切断やマーキングをするために、電極から加工品へ流れる、伝導性のイオン化されたガスによって特徴付けられる、この移行されたプラズマアークを利用して操作される。
【０００４】
活性のプラズマガスを使用したプラズマアークでは、高い熱電子放射率を持った材質のインサートを備えた銅製の電極を使用するのが一般的である。インサートはインサートの端の面が放射面を画定し、露出するように、電極の端の底部にプレスばめ（press fit）される。インサートは通常、ハフニウムかジルコニウムから作られ、円柱状の形状をしている。
【０００５】
従来の円柱形のインサートは意図したとおりに動作するが、製造者はそのような電極の、特に高電流の処理に対する、耐用期間を改善しようと努力している。したがって、本発明の基本的な目的は電極の耐用期間を改善する、インサート構造を持った電極を提供することである。
【０００６】
（発明の要約）
本発明の基本となる発見は、いくつかの本質的な制限が従来の円柱形のインサートのデザインに由来するということである。これらの制限は、特に高電流の処理の、電極の耐用期間を制限する。従来の円柱形のインサートでは、高い電流容量の動作に対して放射面の寸法は増大されてきた。しかしながら、高い熱電子放射率のインサートは電極本体に比べて低い熱伝導性を持つ。（例えば、ハフニウムは銅の熱伝導率の約５％の熱伝導率を持つ。）これはインサートの中心から熱を（放熱器として振舞う）電極の周りの部分へ除去することを難しくしている。
【０００７】
インサートの直径を特定の寸法までに制限する方法が知られており、これは特定の電流レベルまでは成果を上げている。しかしながら、トーチがそのレベルを超える電流で動作すると、インサートの中心線の温度がインサートの材質の沸点を超え、インサートの材質の急激な損失を引き起こす。
【０００８】
本発明はインサートからの熱の除去を促進するインサートのデザインを持った電極を特徴とし、それは電極の改善した耐用期間をもたらす。１つの側面として、本発明はプラズマアークトーチのための電極を特徴とする。電極は高い熱伝導率を持った材質で形成される長細い電極本体から構成される。材質は銅、銀、金、プラチナ、または、高い融点及び沸点を持ち、反応性の高い環境で化学的に不活性な材料である。電極本体の底部の端には穴（または、内腔）が配置される。その穴は円筒状か環状、または、それに類似した形である。（例えば、ハフニウムやジルコニウム等の）高い熱電子放射率を持った材質から成る、環状のインサートがその穴に配置される。１つの実施例において、インサートは高い熱伝導率を持った材質から構成される。
【０００９】
１つの実施例において、インサートは露出した放射面を画定する、閉じた端を構成する。もう１つの実施例において、インサートは高い熱電子放射率を持った材質から形成される環状の第１部分、及び、高い熱伝導率を持った材質から形成され、環状の第１部分内に配置される、円柱状の第２部分から構成される。もう１つの実施例において、インサートは高い熱伝導率の材質から形成される環状の第２部分に配置される、高い熱電子放射率の材質から形成される環状の第１部分から構成される。もう１つの実施例において、インサートは高い熱伝導率の材質から成る第１の層と、高い熱電子放射率の材質から成る第２の層との、隣接する層の組を巻いた（または、丸めた）ものから構成される。
【００１０】
もう１つの側面において、本発明は細長い本体及びインサートから構成されるプラズマアークトーチのための電極を特徴とする。細長い本体は末端の面に形成される穴（または、内腔）を持つ。インサートはその穴に配置され、高い熱伝導率の材質及び、高い熱電子放射率の材質から構成される。
【００１１】
１つの実施例において、インサートは高い熱伝導率の材質から成る第１の層と、高い熱電子放射率の材質から成る第２の層との、隣接する層の組を巻いた（または、丸めた）ものから構成される。第１の層はハフニウムのめっき、または表面被覆から形成することができ、第２の層は銅箔の層であってもよい。もう１つの実施例において、電極本体は環状の穴を持ち、インサートも環状の形状を持つ。インサートはさらに露出した放射面を画定する、閉じた端を構成してもよい。
【００１２】
もう１つの実施例において、インサートは円柱形の形状をした、高い熱伝導率の材質から構成される。材質は間隔を開けて配置された、複数の平行な穴を持つ。高い熱電子放射率の材質から成る部分は複数の穴の各々に配置される。
【００１３】
さらにもう１つの側面として、本発明はプラズマアークトーチのための電極の製造方法を特徴とする。穴は高い熱伝導率の材質から形成される細長い電極本体に、電極本体を通る中心軸を基準にして底部の端に形成される。穴は円筒状かまたは環状である。高い熱電子放射率の材質から構成されるインサートはその穴に挿入される。インサートは円筒形か環状であり、高い熱伝導率の材質から構成されてもよい。
【００１４】
１つの実施例において、インサートは環状であり、露出した放射面を画定する１つの閉じた端を持つ。もう１つの実施例において、インサートは高い熱電子放射率の材質から構成される環状の第１部分、及び、環状の第１のインサートに配置される高い熱伝導率の材質から構成される円柱形の第２部分から構成される。
【００１５】
インサートは内側の穴及び、それより深い外側の穴を持った電極本体に形成される円柱形の穴に、第１部分が外側の穴に適合し、第２部分が内側の穴に適合するように配置される。あるいは、インサートは外側の穴及び、それより深い内側の穴を持った電極本体に形成される円柱形の穴に、第１部分が外側の穴に適合し、第２部分が内側の穴に適合するように配置される。
【００１６】
もう１つの実施例において、インサートは高い熱伝導率の材質及び高い熱電子放射率の材質を混合した合成物の粉末を焼結することによって形成される。例えば、混合した合成物の粉末は熱電子放射率の材質でコーティングされた高い熱伝導率の材質の粒子から構成されてもよい。もう１つの実施例において、インサートは円柱状の形状をした、高い熱伝導率の材質から形成される。材質は間隔を開けて配置された、複数の平行な穴を持つ。高い熱電子放射率の材質から成る部分は複数の穴の各々に配置される。
【００１７】
もう１つの実施例において、インサートは高い熱伝導率の材質から成る第１の層を、高い熱電子放射率の材質から成る第２の層に隣接して配置し、その隣接した層を巻く（または、丸める）ことによって形成されてもよい。
【００１８】
本発明の基本原理を組み込んだ電極は既存の電極に比べ非常に有利な点を与える。本発明の１つの長所は改善したインサートにより、高い熱電子放射率の材質のノズルへの析出による二重アークが最小に抑えられることである。それにより、ノズル及び切断品質が向上する。もう１つの長所は、特に高い電流での動作（例えば、＞２００Ａ）に対して、耐用期間が改善することである。
【００１９】
本発明の前述及び他の目的、特徴、及び長所は付随する図面と共に、本発明の好まれる実施例の詳細な説明を参照することにより明らかになるだろう。図面は縮尺や強調を表すためのものではなく、本発明の基本原理を図示するためのものである。
【００２０】
（詳細な説明）
図１はHypertherm,Inc.（ニューハンプシャー州ハノーヴァー）によって販売されているトーチの多様なモデルの典型的なものを表している、従来のプラズマアーク切断トーチ１０の概略図である。トーチは通常、下部の端１６に出口オリフィス１４を持った円筒形の本体１２を持つ。プラズマアーク１８、すなわち、イオン化されたガスの噴射は出口オリフィスを通り、切断される加工品１９に噴射される。トーチは特に軟鋼等の材料を貫通し、切断するように設計されており、プラズマガスが移行したプラズマアークを形成するように、酸素や空気等の、反応性のガスで動作する。
【００２１】
トーチ本体１２は概略円筒形の本体２１を持った銅製の電極２０を支持する。ハフニウムのインサート２２は平面の放射面２２ａが露出するように、電極の下部の端２１ａにプレスばめ（press fit）される。トーチ本体はまた、電極から間隔を開けて配置されたノズル２４も支持する。ノズルは出口オリフィス１４を画定する中央のオリフィスを持つ。トーチ本体に取り付けられた渦巻きリングまたはスワールリング（swirl ring）２６は放射方向にオフセットを持った（または、放射方向に傾きを持った）ガス分配穴２６ａの組を持ち、それはプラズマガス流に接線方向の速度成分を与え、ガスが渦巻くことを引き起こす。この渦巻きはアークを収縮させる渦流を作り出し、インサートのアークの位置を安定させる。
【００２２】
動作中、プラズマガス２８はガス吸入管２９及び、スワールリングのガス分配穴を通ってスワールリングに流れ込む。そこから、ガスがプラズマ小室３０へ流れ込み、ノズルオリフィスを通ってトーチの外へ流れ出す。電極とノズルとの間にはパイロットアーク（または、口火用アーク）が最初に生成される。パイロットアークはノズルオリフィスを通過するガスをイオン化させる。アークは次に、加工品の切断のために、ノズルから加工品へと移行する。構成要素の配置、ガス及び冷却水の方向付け、及び電気的な接続を含むトーチ本体の詳細な構成は多様な形式を取ることができることに注意しなければならない。
【００２３】
従来の電極のデザインでは、インサートの直径はトーチの特定の動作電流のレベルに対して指定されている。しかしながら、トーチがそのレベルを超える電流で動作した場合、インサートの中心線の温度がインサートの材質の沸点を超え、インサートの材質の急激な損失を引き起こす。
【００２４】
図２を参照すると、インサートからの熱の除去を促進するためのインサートのデザインを持ち、それにより改善した電極の耐用期間をもたらす電極の部分的な断面図が示されている。電極４０は高い熱伝導率の材質から形成される円筒形の本体４２から構成される。材質は銅、銀、金、プラチナ、または、高い融点及び沸点を持ち、反応性の高い環境で化学的に不活性な材料である。電極本体の先細りにされた底部の端４６には本体の縦軸方向に延びる中心軸（Ｘ１）に沿って穴４４が穴（または、内腔）が開けられる。図示されているように、穴４４はＵ字型である（すなわち、環状の部分４４ｂより浅い深さを持った中央の部分４４ａによって特徴付けられる）。高い熱電子放射率の材質（例えば、ハフニウムやジルコニウム）から構成されるインサート４８が穴にプレスばめ（press fit）される。インサート４８は環状であり、放射面４９を画定する、閉じた端を含む。放射面４９はトーチ本体でプラズマガスに対し露出することができる。
【００２５】
図３はもう１つのインサート構成を持った電極の部分的な断面図である。電極５０は高い熱伝導率の材質から形成される円筒形の電極本体５２から成る。電極本体の縦軸方向に沿って延びる中心軸（Ｘ２）を基準にして、電極本体の底部の端５６には環状の穴５４が穴あけされる。穴５４はホローミル（hollow mill）やエンドミル（end mill）による穴あけ処理を使用して形成することができる。高い熱電子放射率の材質から成る環状のインサート５８がその穴にプレスばめされる。インサート５８は放射面５９を画定する端の面を含む。
【００２６】
図４を参照すると、もう１つのインサート構成を持った電極の部分的な断面図が示されている。電極６０は高い熱伝導率の材質から形成される円筒形の電極本体６２から成る。電極本体の先細りにされた底部の端６６には本体の縦軸方向に延びる中心軸（Ｘ３）に沿って穴６４が穴あけされる。図示されているように、穴６４は２つの層状の構成になっている（すなわち、環状の部分６４ｂより深い深さを持った中央の部分６４ａによって特徴付けられる）。高い熱電子放射率の材質から成る環状のインサート６８はその穴にプレスばめされる。インサート６８は放射面６９を画定する端の面を含む。高い熱伝導率の材質から成る円柱形のインサート６７はインサート６８に隣接した穴６４の中心部分６４ａにプレスばめされる。
【００２７】
図５はもう１つのインサート構成を持った電極の部分的な断面図である。電極７０は高い熱伝導率の材質から形成される円筒形の電極本体７２から成る。電極本体の先細りにされた底部の端７６には本体の縦軸方向に延びる中心軸（Ｘ４）に沿って円柱形の穴７４が空けられる。高い熱伝導率の材質部分７８ａ及び、高い熱電子放射率の材質部分７８ｂから成る、円柱形のインサート７７は穴７４にプレスばめされる。環状部分７８ｂは放射面７９を画定する端の面を含む。
【００２８】
図６を参照すると、本発明の原理を取り入れているもう１つのインサート構成の断面図が示されている。インサート８０は高い熱伝導率の材質及び高い熱電子放射率の材質の隣接した層から成る、合成の構造を持つ。詳細に説明すると、高い熱伝導率の材質の層８２が高い熱電子放射率の材質の層８４上に配置される。そして、ゼリーロール状の構造を形成するために、その２つの層が巻かれる（または、丸められる）。１つの実施例において、高い熱伝導率の材質の層は銅箔である。銅箔はハフニウム等の、高い熱電子放射率の材質でめっき、または表面被覆される。そして、その合成物は円柱形のインサートを形成するために巻かれる。
【００２９】
図７はもう１つのインサート構成の断面図である。インサート８６は高い熱伝導率の材質及び高い熱電子放射率の材質の両方から成る、合成の構造を持つ。インサートは高い熱伝導率の材質から形成される円柱形の部分８６を含む。複数の平行な穴８８が間隔を開けて（または、等間隔に）配置され、部分８６に形成される。高い熱電子放射率の材質から成る部分９０は複数の穴８８の各々に配置される。
【００３０】
図８を参照すると、もう１つのインサート構成の断面図が示されている。インサート９２は高い熱伝導率の材質及び高い熱電子放射率の材質を混合した合成物の粉末を焼結することによって形成される。結果として生ずる合成物の材質は高い熱伝導率の材質の粒子９４及び高い熱電子放射率の材質の粒子９６を含む。
【００３１】
図９は電極のためのもう１つのインサート構成の断面図である。インサート９８は高い熱電子放射率の材質１０２でコーティングされた高い熱伝導率の粒子１００から成る、混合された合成物の粉末から形成される。
【００３２】
インサート４８、５８、６８、７８、８０、８６、９２、及び９８の寸法はトーチの動作電流レベル、円柱形（又は環状等）のインサートの直径（Ａ）、及びトーチ内のプラズマガスのフローパターン（flow pattern）の関数として決められる。
【００３３】
（同等なもの）
本発明は特定の好まれる実施例への参照と共に詳細に説明されてきたが、付随する請求の範囲によって規定される本発明の意図及び範囲から外れることなく、その形態に多様な変更をなすことができることが当業者に理解されなければならない。例えば、電極の製造のための段階は特定の順序に沿って説明されてきたが、それらの順番が変更されてもよいことに注意しなければならない。さらに、ここで説明されてきた多様なインサートは環状、円柱形、それに類する形状で特徴付けられてきたが、そのようなインサートは本質的に環状、円柱形、それに類する形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のプラズマアーク切断トーチの断面図である。
【図２】  本発明の原理を組み込んだインサート構成を持った電極の部分断面図である。
【図３】  もう１つのインサート構成を持った電極の部分断面図である。
【図４】  もう１つのインサート構成を持った電極の部分断面図である。
【図５】  もう１つのインサート構成を持った電極の部分断面図である。
【図６】  電極に使用されるインサート構成の断面図である。
【図７】  電極に使用される、もう１つのインサート構成の断面図である。
【図８】  電極に使用される、もう１つのインサート構成の断面図である。
【図９】  電極に使用される、もう１つのインサート構成の断面図である。
【符号の説明】
１０  プラズマアーク切断トーチ（従来技術）
１２  トーチ本体
１４  出口オリフィス
１６  下部の端
１８  プラズマアーク
１９  加工品
２０  電極
２１  電極本体
２１ａ  電極本体の下部の端
２２  インサート
２２ａ  放射面
２４  ノズル
２６  スワールリング
２６ａ  ガス分配穴
２８  プラズマガス
２９  ガス吸入管
３０  プラズマ小室
４０  電極
４２  電極本体
４４  Ｕ字型の穴
４４ａ  穴の中央部分
４４ｂ  穴の環状部分
４６  底部の端
４８  インサート
４９  放射面
５０  電極
５２  電極本体
５４  環状の穴
５６  底部の端
５８  環状のインサート
５９  放射面
６０  電極
６２  電極本体
６４  穴
６４ａ  穴の中央部分
６４ｂ  穴の環状部分
６６  底部の端
６７  円柱形のインサート
６８  環状のインサート
６９  放射面
７０  電極
７２  電極本体
７４  円柱形の穴
７６  底部の端
７７  円柱形のインサート
７８ａ  熱伝導率の材質部分
７８ｂ  熱電子放射率の材質部分
７９  放射面
８０  インサート
８２  熱伝導率の材質の層
８４  熱電子放射率の材質の層
８６  インサート（高い熱伝導率の材質から形成される円柱形の部分）
８８  複数の穴
９０  高い熱電子放射率の材質から成る部分
９２  インサート
９４  高い熱伝導率の材質の粒子
９６  高い熱電子放射率の材質の粒子
９８  インサート
１００  高い熱伝導率の粒子
１０２  高い熱電子放射率の粒子
Ｘ１−Ｘ４  電極本体の中心軸
【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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