(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極に通電する電極台とノズルに通電するノズル台との間に絶縁体を介在させて互いに一体的に構成すると共に前記電極台、絶縁体及びノズル台を貫通させて冷却水の水路を形成したプラズマトーチに於いて、前記水路に於ける電極台と絶縁体との接続部位及び絶縁体とノズル台との接続部位に絶縁材又は電気抵抗が大きい材料によって形成された接続部材を配置したことを特徴とするプラズマトーチ。
【請求項２】
前記接続部材を筒状に形成すると共に前記電極台、絶縁体及びノズル台に接続部材を嵌合する嵌合部を形成し、前記接続部材を前記嵌合部に嵌合させた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】
前記接続部材の外周面と前記電極台、絶縁体及びノズル台に形成した嵌合部の内周面との間にシール材を配置した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】
前記接続部材が吸水性がない材料又は耐蝕性を有する材料によって形成されたものである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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極及びノズルを含むプラズマトーチを冷却する冷却水の漏水を防止することが出来るプラズマトーチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマトーチは、電極とノズルの間で放電させると共に両者の間に形成された通路に供給されたガスをプラズマ化し、このプラズマアークを鋼板やアルミニウム板或いはステンレス鋼板等の被加工材に向けて噴射することで、切断や溶接或いは溶射等の加工を行うものである。プラズマトーチは、電極とノズルの間で放電させてプラズマアークを形成する非移行式トーチと、電極とノズルの間で放電させてパイロットアークを形成した後、電極と非加工材の間で放電させてプラズマアークを形成する移行式トーチが実用化されている。
【０００３】
上記の如くプラズマトーチでは、非移行式、移行式共に電極とノズルの間で放電させるため、プラズマトーチ内部で両者は絶縁されている。また形成されたプラズマアークは約30000 ℃の高温であり、該プラズマアークの輻射によりプラズマトーチも温度が上昇するため、前記電極、ノズルを含んで冷却水を流通させて強制冷却し得るように構成されている。
【０００４】
図２は移行式プラズマトーチの構成を示すものである。即ち、プラズマトーチは、電極51に通電する電極台52と、ノズル53に通電するノズル台54の間に合成樹脂製の絶縁材55が配置されており、これらの電極台52、絶縁材55、ノズル台54を貫通して冷却水路56が形成されている。絶縁材55の軸方向両端には、軸心57を中心とする円筒状の溝55ａ、55ｂが形成され、これらの溝55ａ、55ｂに電極台52、ノズル台54が夫々嵌合している。また冷却水路56に於ける電極台52と絶縁材55の当接部位、及び絶縁材55とノズル台54の当接部位には夫々Ｏリング58が設けられている。前記電極台52とノズル台54は夫々導電性を有することが必須であり、材料として真鍮を用いている。
【０００５】
上記の如く構成されたプラズマトーチでは、電極台52の中心部から供給された冷却水は、同図に示す矢印に従って電極51を裏面側から冷却し、その後、電極台52から絶縁材55を経てノズル台54に至り、ノズル53の周囲を冷却した後、同様の経路を通って排出され、この流通過程で、電極51及びノズル53を冷却することが出来る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマトーチでは、冷却水として純水を使用すべきことを要求している。しかし、純水は価格が高いため、循環して利用するのが一般的である。このため、純水に不純物が溶け込んで僅かに導電性を有するようになり、電極とノズルの間で放電する際に冷却水を通して電極台とノズル台の間に通電されるという問題が生じる。
【０００７】
更に、移行式プラズマトーチの場合、電極とノズルの間に於ける放電時に限らず、電極と被加工材の間で放電している際にも電極台とノズル台の間に通電される問題が生じている。即ち、電極と被加工材の間で放電されるべき電流か冷却水を通して分流が発生するという問題が生じている。
【０００８】
特に、電極台及びノズル台は導電性を有することが必須であり、比較的イオン化傾向の高い銅系の金属である真鍮（Ｃ３６０４）を材料として形成されているのが一般的である。このため、上記通電に起因して電極台及びノズル台が電蝕し、電極台とノズル台の夫々の絶縁材との当接面が損傷し、この損傷によってＯリングの存在に関わらず冷却水が漏れてプラズマトーチの他の部位に浸入し、電気的なリークによりプラズマトーチそのものが溶損する虞が生じる。
【０００９】
この問題は電極台とノズル台との距離を大きくすることで防止し得るが、この場合、プラズマトーチの全長を大きくする必要が生じてコストアップ要因となり好ましいものではない。
【００１０】
本発明の目的は、電極台及びノズル台の電蝕を可及的に防止することで、冷却水の漏水を防止し得るプラズマトーチを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
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、電極に通電する電極台とノズルに通電するノズル台との間に絶縁体を介在させて互いに一体的に構成すると共に前記電極台、絶縁体及びノズル台を貫通させて冷却水の水路を形成したプラズマトーチに於いて、前記水路に於ける電極台と絶縁体との接続部位及び絶縁体とノズル台との接続部位に絶縁材又は電気抵抗が大きい材料によって形成された接続部材を配置したものである。
【００１２】
上記プラズマトーチでは、冷却水路に於ける電極台と絶縁体との接続部位及び絶縁体とノズル台との接続部位に絶縁材又は電気抵抗が大きい材料で形成された接続部材、或いは前記性質に加えて吸水性がない又は耐蝕性を有する材料で形成された接続部材を配置したので、冷却水路の絶縁部分の長さを実質的に延長することが出来、これにより可及的に電蝕を防止することが出来る。
【００１３】
上記プラズマトーチに於いて、接続部材を筒状に形成すると共に電極台、絶縁体及びノズル台に接続部材を嵌合する嵌合部を形成し、前記接続部材を前記嵌合部に嵌合させることが好ましく、更に、前記接続部材の外周面と前記電極台、絶縁体及びノズル台に形成した嵌合部の内周面との間にシール材を配置することが好ましい。
【００１４】
上記の如く、接続部材を筒状に形成し、これらの接続部材を電極台と絶縁体に形成した嵌合部、及び絶縁体とノズル台に形成した嵌合部に夫々嵌合させて配置することで、電極台とノズル台との距離を拡大することが出来、電蝕を可及的に防止することが出来る。
【００１５】
また各接続部材の外周面と、電極台に形成した嵌合部の内周面、絶縁体に形成した嵌合部の内周面、ノズル台に形成した嵌合部の内周面との間に夫々シール材を配置することによって、たとえ電極台、ノズル台の絶縁体との対向面に電蝕が生じた場合であっても、シール材の配置部位に損傷が生じることがなく、冷却水がプラズマトーチの他の部位に漏水することがない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、上記プラズマトーチの好ましい実施形態について図を用いて説明する。図１は本実施例に係るプラズマトーチの断面図である。
【００１７】
図に示すプラズマトーチＡは、冷却水の供給水路や排水路、プラズマガスの供給路及び通電部材を備えた図示しない基台に着脱し得るように構成されており、例えば数値制御切断装置等の加工装置に設けたホルダーに取り付けた前記基台に装着されて、目的の加工を実施し得るように構成されている。
【００１８】
図に於いて、プラズマトーチＡの後端側（図に於ける右側）に電極台１が配置され、該電極台１の中心に供給された冷却水を案内するガイドパイプ２が取り付けられ、更に、該ガイドパイプ２の外周に先端側（図に於ける左側）の端部に電極３を着脱可能に取り付けた導電パイプ４が配置され、該導電パイプ４の後端側の端部が電極台１に嵌合している。
【００１９】
上記構成に於いて、電極３には電極台１から導電パイプ４を介して通電される。またガイドパイプ２、電極３、導電パイプ４によって電極台１の中心から供給された冷却水が電極３を冷却した後、再度電極台１に戻る電極用冷却水路５が形成されている。
【００２０】
電極台１は外周部分が絶縁体６の後端側に形成された嵌合溝６ａに嵌合されている。この絶縁体６の先端側に形成された嵌合溝６ｂにはノズル７に通電するノズル台８が嵌合されている。従って、電極台１とノズル台８は絶縁体６を介して互いに接続されることで電気的に絶縁されている。また電極台１、絶縁体６、ノズル台８を貫通して２つの冷却水流通路９が形成されており、このうち一方の冷却水流通路９は電極用冷却水路５と接続され、他方の冷却水流通路９は基台の排水路と接続されている。
【００２１】
ノズル７はノズル台８の先端側に嵌合されると共に電極３との間にセンタリングストーン10を介して取り付けられることで電極３との同心性を保証され、更に、ノズル台８に螺合されたインナーキャップ11によって固定されている。
【００２２】
上記構成に於いて、ノズル７にはノズル台８、インナーキャップ11から通電される。またノズル７、ノズル台８、インナーキャップ11によって、２つの冷却水流通路９を接続すると共にノズル７の外周部位を冷却するノズル冷却室12が形成されている。また電極３とノズル７の間には供給されたプラズマガスがプラズマ化するプラズマ室13が形成されている。前記プラズマ室13には電極台１、絶縁体６に形成された図示しないプラズマガス供給路が接続されている。
【００２３】
本実施例に係るプラズマトーチＡは、プラズマアークの周囲を包む二次気流を噴射し得るように構成されている。このため、ノズル７の外側にアウターノズル14が設けられており、該アウターノズル14はキャップ15によって外筒16に固定され、インナーキャップ11、キャップ15によって二次気流室17が形成されている。前記二次気流室17には電極台１、絶縁体６に形成された図示しない二次気流ガス供給路が接続されている。
【００２４】
上記構成に於いて、冷却水流通路９を構成する電極台１、絶縁体６、ノズル台８の夫々の接続部位には、筒状に形成された接続部材20が配置されている。この接続部材20は所定の長さを持った円筒状に形成され、外周面には予め設定された間隔を持って２つの溝20ａが形成され、該溝20ａにＯリング21が装着されている。
【００２５】
このため、電極台１、絶縁体６、ノズル台８の冷却水流通路９に対応する位置には夫々接続部材20を装着するための嵌合部１ａ、６ｃ、８ａが形成されている。前記嵌合部１ａ、６ｃ、８ａは夫々円形の溝からなり、内周面は接続部材20に装着したＯリング21との接触面となる。従って、各嵌合部１ａ、６ｃ、８ａの底面と接続部材20の両端面を直接接触させる必要はない。
【００２６】
電極台１及びノズル台８は導電性を有することが必須であり、本実施例では真鍮（Ｃ３６０４）を用いている。また絶縁体６は十分に高い絶縁性を有することが必須であり、本実施例では絶縁性に加えて加工性を考慮してポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を用いている。
【００２７】
接続部材20は絶縁材又は電気抵抗が大きい材料、或いは前記性質に加えて吸水性がない材料又は耐蝕性を有する材料を用いて形成されている。接続部材20を形成する絶縁材として絶縁体６と同様にＰＥＥＫを用いることが可能であり、セラミックスを用いることも可能である。また電気抵抗が大きく吸水性がなく且つ耐蝕性を有する材料としてステンレス鋼を用いることが可能である。
【００２８】
即ち、接続部材20を構成する電気抵抗が大きい材料とは、電極台１、ノズル台８の材料である電気抵抗が大きければ良く、電極台１及びノズル台８が真鍮を材料として形成されている場合、接続部材20の材料としてステンレス鋼を用いることが可能である。
【００２９】
上記の如く、冷却水流通路９に於ける電極台１と絶縁体６の間及び絶縁体６とノズル台８の間を接続部材20によって接続することで、該冷却水流通路９に於ける電極台１とノズル台８との距離を実質的に拡大することが可能となる。このため、冷却水に導電性が生じた場合であっても、電蝕の発生を可及的に防止することが可能となる。
【００３０】
また電極台１とノズル台８に電蝕が発生した場合であっても、この電蝕によって損傷するのは電極台１、ノズル台８に形成された嵌合部１ａ、８ａの底面である。しかし、電極台１と絶縁体６、絶縁体６とノズル台８のシールは嵌合部１ａ、８ａの底面ではなく、接続部材20の外周面と各嵌合部１ａ、８ａの内周面との間であるため、前記電蝕による電極台１、ノズル台８の損傷に関わらず、良好なシール性を保持することが可能である。
【００３１】
従って、冷却水流通路９に於ける電極台１とノズル台８に電蝕が発生しても、冷却水がプラズマトーチＡの他の部位に漏水することがない。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係るプラズマトーチでは、電極台、絶縁体、ノズル台を貫通して形成した冷却水の水路に於ける前記電極台とノズル台との距離を拡大することが出来る。このため、水路を流れる冷却水が通電性を帯びたような場合であっても、電極台とノズル台の電蝕を可及的に防止することが出来る。
【００３３】
また電極台とノズル台に電蝕による損傷が発生したような場合であっても、シール材が接続部材の外周面と電極台、絶縁体、ノズル台に形成した嵌合部の内周面との間に配置されるため、前記損傷に関わらず冷却水が他の部位に漏水することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラズマトーチの断面図である。
【図２】従来のプラズマトーチの断面図である。
【符号の説明】
Ａ                  プラズマトーチ
１                  電極台
１ａ、６ｃ、８ａ    嵌合部
２                  ガイドパイプ
３                  電極
４                  導電パイプ
５                  電極用冷却水路
６                  絶縁体
６ａ、６ｂ          嵌合溝
７                  ノズル
８                  ノズル台
９                  冷却水流通路
10                  センタリングストーン
11                  インナーキャップ
12                  ノズル冷却室
13                  プラズマ室
14                  アウターノズル
15                  キャップ
16                  外筒
20                  接続部材
20ａ                溝
21                  Ｏリング
【図１】
0003911081.tif 000002
【図２】
0003911081.tif 000003