(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーチ体；
縦方向の軸を有し、該トーチ体に取り付けられた陰極の電極；
前記トーチ体内に前記電極に対して隙間を有して配置されたノズル；
該電極の軸と実質的に同軸上にある縦方向の軸を有し前記電極に対して前記軸の方向に並進移動可能な陽極の構成部品；
該トーチ内に配置され、該電極と接触する方向に該構成部品に柔軟なバイアス力を加えるように該構成部品に反作用するばね要素にして、該構成部品に一体的に組み込まれているばね要素；及び
加圧気体源に接続され、該加圧気体源からの加圧気体によって前記電極から前記構成部品を並進運動させて引き離す気体の圧力を提供すべく前記電極と前記ノズルとの間に形成されたプラズマ室；
を包含する、プラズマアークトーチ。
【請求項２】
該構成部品が渦流生成リングであることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項３】
前記構成部品が該トーチ体内に該電極との間に隙間を有して配置されたノズルであり、このノズルに対して、該ばね要素が反作用するものである、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項４】
該渦流生成リングが少なくとも２個の積み重なった環状部材を包含し、そのうち少なくとも１個が導電性であることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項５】
該構成部品が前記ノズルであることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項６】
縦方向の軸を有し、該ノズルを受容する形状をした内部表面を有する中空部分を画定する保持キャップであって、該ばね要素が該保持キャップと該ノズルとの間に配置されることを特徴とする保持キャップ
を更に包含する、請求項５に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項７】
該ばね要素が該保持キャップに一体的に組み込まれていることを特徴とする、請求項６に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項８】
該ばね要素が、波形ばね座金、指形ばね座金、湾曲ばね座金、螺旋圧縮ばね、フラットワイヤー圧縮ばね及びスロット付き円錐盤からなる群より選ばれることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項９】
縦方向の軸を有し且つ少なくとも一点で電極に接触する形状をした内部表面を有し、中心から四方に広がるフランジを外部表面に更に備え、前記電極に対して前記軸の方向に並進移動可能な、導電性素材製の第一の環状部材、
を包含する、プラズマアークトーチ用渦流生成リング。
【請求項１０】
縦方向の軸を有し該第一の環状部材と同軸上にある、電気絶縁性素材製の第二の環状部材であって、該第一の環状部材と積み重なる形状を有し、トーチに組み込まれた際に該第一の環状部材が最も遠くまで移動した場合を除いて、該第一の環状部材と近接するノズルとの間の電気的接触を阻害する第二の環状部材、
を更に包含する、請求項９に記載の渦流生成リング。
【請求項１１】
さらに該外部表面に沿って配置されたばね要素を含み、該ばね要素の第二の末端が隣接する固定部材に接触して配置され、該ばね要素の第一の末端が前記フランジに接触して該フランジに反作用を及ぼすように構成されている、
請求項９に記載の渦流生成リング。
【請求項１２】
縦方向の軸を有し該第一の環状部材と同軸上にある、電気絶縁性素材製の第三の環状部材であって、該第一の環状部材と積み重なる形状を有し、トーチに組み込まれた際に該少なくとも一点を除いて、該第一の環状部材と近接する電極との間の電気的接触を阻害する第三の環状部材、
を更に包含する、請求項９に記載の渦流生成リング。
【請求項１３】
トーチ体；
縦方向の軸を有し、該トーチ体に取り付けられた電極；
該電極の軸と実質的に同軸上にある縦方向の軸を有し前記電極に対して前記軸の方向に並進移動可能なノズル；
該トーチ内に配置され、該電極と接触する方向に該ノズルに柔軟なバイアス力を加えるように該ノズルに反作用するばね要素にして、該ノズルに一体的に組み込まれているばね要素；及び
加圧気体源に接続され、該加圧気体源からの加圧気体によって前記電極から前記ノズルを並進運動させて引き離す気体の圧力を提供するプラズマ室と、
を包含する、プラズマアークトーチ。
【請求項１４】
縦方向の軸を有し、該ノズルを受容する形状をした内部表面を有する中空部分を画定する保持キャップであって、該ばね要素が該保持キャップと該ノズルとの間に配置されることを特徴とする保持キャップ
を更に包含する、請求項１３に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項１５】
該ばね要素が該保持キャップに一体的に組み込まれていることを特徴とする、請求項１４に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項１６】
トーチ体；
縦方向の軸を有し、該トーチ体に取り付けられた電極；
該電極の軸と実質的に同軸上にある縦方向の軸を有し前記電極に対して前記軸の方向に並進移動可能な渦流生成リングであって、該軸は該電極の軸と実質的に同軸上にある渦流生成リング；
該トーチ内に配置され、該電極と接触する方向に該渦流生成リングに柔軟なバイアス力を加えるように該渦流生成リングに反作用するばね要素；
該トーチ内に配置され、該電極との間に隙間があるノズルにして、該ばね要素が反作用するノズル；及び
加圧気体源に接続され、前記該加圧気体源からの加圧気体によって前記渦流生成リングを並進運動させて前記電極から引き離す気体の圧力を提供するべく前記電極と前記渦流生成リングとの間に形成されたプラズマ室と、
を包含する、プラズマアークトーチ。
【請求項１７】
該渦流生成リングが少なくとも２個の積み重なった環状部材を包含し、そのうち少なくとも１個が導電性であることを特徴とする、請求項１６に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項１８】
縦方向の軸を有し、該ノズルを受容する形状をした内部表面を有する中空部分を画定する保持キャップ
を更に包含する、請求項１６に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項１９】
電極の軸と実質的に同軸上にある縦方向の軸を有し前記電極に対して前記軸の方向に並進移動可能な構成部品が、該構成部品に一体的に組み込まれているばね要素によって電極に押しつけられ、それらの間にプラズマ室が形成されるプラズマアークトーチを提供し；
該電極及び該構成部品に電流を通し；及び
その後該押しつけの力を超える流量及び圧力を有する気体を該プラズマ室に供給することによって、該電極から該構成部品を並進移動させて引き離し、それらの間にパイロットアークを形成する段階を包含する、プラズマアークトーチの接触始動方法。
【請求項２０】
該構成部品が渦流生成リングであることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
該パイロットアーク状態が該渦流生成リングから該ノズルに移転するように、該トーチが、該渦流生成リングの並進移動の末端に配置されるノズルを更に包含することを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
該構成部品がノズルであることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
該電極が冷却通路を備え、該プラズマ室中の該気体も該電極を冷却することを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
電極の軸と実質的に同軸上にある縦方向の軸を有し前記電極に対して前記軸の方向に並進移動可能なノズルが該ノズルに一体的に組み込まれているばね要素によって電極に押しつけられ、該電極と該ノズルとの間にプラズマ室が形成されるプラズマアークトーチを提供し；
該電極及び該ノズルに電流を通し；及び
その後該押しつけの力を超える流量及び圧力を有する気体を該プラズマ室に提供することによって、該電極に対して該ノズルが並進移動し、それらの間にパイロットアークを形成する段階を包含する、プラズマアークトーチの接触始動方法。
【請求項２５】
電極の軸と実質的に同軸上にある縦方向の軸を有し前記電極に対して前記軸の方向に並進移動可能な渦流生成リングがばね要素によって該電極に押しつけられ、該電極と該渦流生成リングとの間にプラズマ室が形成されるプラズマアークトーチを提供し；
該電極及び該渦流生成リングに電流を通し；及び
その後該押しつけの力を超える流量及び圧力を有する気体を該プラズマ室に提供することによって、該電極に対して該渦流生成リングを並進移動させて引き離し、該電極と該渦巻き生成リングとの間にパイロットアークを形成する段階を包含する、プラズマアークトーチの接触始動方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、プラズマアークトーチ及びその操作方法に関し、より詳しくは、プラズマアークトーチ、並びに電極及び、弾性的にバイアス力が加えられた並進移動可能ノズル又は渦流生成リングを利用した接触始動システムを用いた方法に関する。
従来技術
プラズマアークトーチは金属材料を切断するのに広く用いられている。一般にプラズマアークトーチはトーチ体、トーチ体内に取り付けられた電極、中央に出口オリフィスを備えたノズル、電気的接続部、冷却流体及びアーク制御流体用通路、流体流パターンを制御する渦流生成リング、及び電源を備える。トーチは、プラズマガスを高温・高運動量で圧縮したイオン化ジェットであるプラズマアークを発生させる。トーチには、非反応性（例えばアルゴン又は窒素）又は反応性（例えば酸素又は空気）の気体が用いられる。
操作にあっては、まずパイロットアークを電極（陰極）とノズル（陽極）との間に発生させる。パイロットアークはノズル出口オリフィスを通過する気体をイオン化する。イオン化気体によって電極と加工物との間の電気抵抗が低減されると、アークはノズルから加工物へと移動する。トーチはこの移転プラズマアーク方式（加工物の切断を目的とした、電極から加工物へのイオン化気体の導電流により特徴付けられる）によって操作される。
一般に、パイロットプラズマアークを発生させる方法は二つある。第一に、ＤＣ電源及びトーチに連結した高周波数・高電圧（ＨＦＨＶ）シグナルを用いる方法が挙げられる。ＨＦＨＶシグナルは通常、電源に連動した発振器によって発生される。ＨＦＨＶシグナルは、電極とノズルとの間を流れるプラズマガス中におけるスパーク放電を誘導し、この放電が電流の経路となる。パイロットアークは、電極とノズルとの間に、それら二者間に電圧を存在させることにより形成される。
パイロットプラズマを発生させる他の方法は、接触始動として知られている。高周波装置を必要とせず、従って経費がかからず又電磁障害を生じないという点において、接触始動の使用は有利である。接触始動の一つの形態にあっては、手動で電極と加工物とを電気的に接続する。電流が電極から加工物を通過し、さらに電極を加工物から手動で後退させることによってアークが打ち出される。
プラズマアークトーチシステムについてこれまで改良が行われて来た結果、アークを始動するためにトーチを加工物に打ち付ける必要が無くなってきた。これによって、トーチ部品が損傷して脆弱化することが防がれる。この様なシステムは、本発明者と同じ者に譲渡されている米国特許４，７９１，２６８（以下「特許‘２６８」と称する）、に記載されている（参照して説明に変える）。すなわち、特許‘２６８は、可動式電極及び固定ノズルを備えたトーチにして、電極に連結したばねによってノズルオリフィスが塞がれるように電極とノズルとが接するトーチについて記載している。トーチを始動させるには、電極、ノズル、渦流生成リングにより画定されるプラズマ室にプラズマガスを供給しつつ、電極及びノズルに電流を通過させる。蓄積されたプラズマ室中の気体圧力がばねの力を超えて電極がノズルから引き離され、それら二者の間に低エネルギーパイロットアークが生じた時に、接触始動が達成される。その後、ノズルを加工物に近接させることによって、アークは加工物に移転する。この時、制御回路の電気的パラメーターは増大し、加工物を加工するのに十分なエネルギーが供給される。この様な設計に基づくプラズマアークトーチシステムは、商業的にも工業的にも広く用いられている。
プラズマアークトーチを操作する際に、電極において有意な温度上昇が起こる。可動式電極を用いるシステムにおいては、電極と電極に隣接する構造体との間に滑り嵌め用の隙間を確保する必要があるので、電極から隣接する構造体への受動的伝導による冷却効果は隙間がない場合に比べて低減する。この様な隙間は、ねじ連結又は締まり嵌めを用いた定置電極の場合に比べ、伝熱効率を低下させる。これに対して、能動的冷却効果を賦与する配置が開発されている［例えば、本発明者と同じ者に譲渡されている米国特許番号４，９０２，８７１（特許‘８７１）に記載。参照して説明に代える］。すなわち特許‘８７１は、螺旋状気体流通路を、膨らんだ肩部分に外接させた電極について記載している。低温の加速された気体流に接触させる電極の表面積を増大させることによって、伝熱効果は増大し、電極の寿命は延びる。
公知の接触始動システムを企図したように機能させる一方で、改良のために付加した部分についても、操作に必要な条件が同定されている。例えば、公知の接触始動システムにおいて、電極は部分的にばねによって支持されているが、このばねは電極とノズルとを電気的及び物理的に密着させており、プラズマ室内の圧力がばねの押しつけ負荷を超えるまで出口オリフィスを塞いでいる。周期的な機械的及び／又は温度的疲労によってこのばねが劣化すると、ばね率が変化し又はばね能力が失われ、更にその結果、パイロットアークを始動するのが困難になるだけでなくトーチ始動の信頼性が失われる。従って、ばねは定期的に交換されなくてはならない。しかし、トーチ体内におけるばねの位置によっては、電極やノズルなどの通常の消耗品の交換にかかる以外の分解作業が必要となり、更に労力がかかってしまう。又、通常、トーチの再組み立てが適正であるかを確認するための専用試験取り付け具が更に必要となる。更に、ばねは独立した構成部品であるので、トーチの修理又は整備の際に、ばねを付け忘れたりばねが失われたりしてしまうことがある。ばねが無いまま或いはばねを間違って取り付けてトーチ体を再組み立てすると、パイロットアーク始動に先立つトーチの始動又は付加的な操作が困難になる。
加えて、異物が原因となって、電極と電極に近接する構造体との滑り接触部分（ピストン／シリンダー組立品）に摩損が生じたり粘結が起こったりしやすい。これらの表面は、エアーコンプレッサーによって供給されホースや関連のパイプを通過する加圧気体中に良く存在する、埃、グリース、油及び他の異物質によって傷つけられやすい。これらの異物によってトーチを無故障で使用できる期間は短くなり、手入れや修理のためにトーチを定期的に分解する必要が生じる。従って、トーチ始動の信頼性に影響が出る前に、可動式部品とそれに対応する表面を定期的に及び容易に交換できることが望ましい。
従って、当技術における現状を改善する、プラズマアークトーチ接触始動の形態を提供する必要がある。
発明の概要
開示されている改良された接触始動プラズマアークトーチ及びそれを用いる方法は、金属加工物の切断及びマーキング、並びにプラズマ溶射等（但し、これらに限定されない）の、工業的及び商業的用途に広く用いられている。装置は、電極が内部の定置に取り付けられたトーチ体を有する。並進移動可能なノズルは電極と同軸上に取り付けられ、二者間にプラズマ室が形成される。ノズルは、ばね要素によって弾性的に電極に押しつけられ接触している。ノズルを捉えて位置付けするために、保持キャップがトーチ体に取り付けられている。一つの態様にあっては、ばね要素は独立した構成部品であり、ノズルの挿入後且つ保持キャップの取り付け前に、トーチに組み込む。他の態様にあっては、ばね要素はノズルに取り付けられ、一体的に組み立てられる。すなわち、一つの組立品として、ユーザーには分解できないものにする。更に他の態様にあっては、ばね要素を保持キャップに取り付け、一体的組立品とする。更なる態様にあっては、電極及びノズルの両方が、並進移動可能な分節からなる渦流生成リングと共に定置して取り付けられる。渦流生成リングの導電部分はばね要素によって電極に押し付けられ接触している。このばね要素は、独立した構成部品であっても良いし、ノズル、保持キャップ又は渦流生成リングのいずれかと一体的組立品を形成しても良い。ばね要素は、例えば波形ばね座金、指形ばね座金、湾曲ばね座金、螺旋圧縮ばね、フラットワイヤー圧縮ばね又はスロット付き円錐盤などの様々な形状をとっても良いが、これらに限定されるものではない。
本発明の方法によると、並進移動可能な構成部品は、組み立てられた状態では、ばね要素によって定置電極に押し付けられ接触している。電極及び構成部品を通過する電流を与えた後、ばね要素の押しつける力を超えるのに十分な流速及び圧力を有する気体をプラズマ室に提供する。その結果、構成部品を電極から並進的に遠ざけると、パイロットアーク状態が形成される。次いで、所望によって加工物の加工処理を引き続き行う従来法によって、アークを金属加工物へ移転させることができる。
本発明による構造及び方法を用いることによって、幾つかの有利な点が実現される。例えば、切断及びマーキングに本発明を適用する場合、より信頼性のあるプラズマトーチ接触始動が提供される。従来法に用いられる可動式電極及び定置ノズルは、プランジャー及び電気的に絶縁したプランジャー収容部等の、可動部及びそれに対応する表面を更に備える。これらの部品は工場でプラズマトーチ内に恒久的に配置され、トーチの耐用期間（通常数年）内に、整備されることを企図していない。これらの部品は、急速な極温サイクル及び機械的衝撃の繰り返しといった、厳しい操作条件下に置かれる。加えて多くの場合、トーチ動作流体は圧縮した空気であり、その品質は乏しい。エアーコンプレッサー又は圧縮空気送り出しラインからの油性噴霧、凝縮水分、埃及びくず、並びに切断により生じた金属煙霧や、消耗品であるトーチ部品を交換する際につく操作者の手の油分など、これら全ては、トーチ内に恒久的に配置されたベアリングの滑らかな表面を汚染する元となる。時間が経つに連れて、パイロットアークの接触始動を確実にするのに必要な部品の自由な動きに、これらの異物が影響を与えるようになる。部品が粘結した結果、部品の動きは遅くなり、やがて停止してしまい、更にはトーチが始動しなくなる。操作条件におけるこれらの制御不能な変化によって、多くのトーチが早くから機能しなくなる。これらの機能損失の原因は、直接には、相対的に可動する部品表面の質の低下にある。本発明の一つの重要な利点は、トーチの消耗部品として定期的に交換できる、可動部品とそれに対応する表面を使用することにある。このようにして、トーチ接触始動システムの致命的な部品を定期的に交換し、高レベルのトーチ性能を保つことができる。
本発明は更に、加熱された電極からの熱伝導を向上させ、電極をより効果的に冷却する。可動式電極を有する従来の接触始動システムにあっては、電極がそれに対応する部品に対して自由に動かなければならないので、電極と近接する構造体との間に隙間が必要である。この必要性によって、電極から近接する構造体への受動的伝熱の量が制限されている。本発明によると、プラズマトーチの部品のうち最も高い熱ストレスを受ける電極は、効果的なヒートシンクとして作用する隣接構造体にしっかりと固定されている。直接接触しているので、境界面の熱抵抗が削減され、電極の伝導冷却効果が向上する。その結果、電極はよりよく冷却され、同様の操作条件下にある従来の電極に比べ、耐用期間が長くなる。
図の簡単な説明
好ましく且つ例証的な態様によれば、本発明は更なる利点と共に、付属の図を参照にして詳述される。
図１Ａは、本発明の第一の態様による、電源を切った状態にあるプラズマアークトーチの作動端の、一部を切り取った概略断面図である。
図１Ｂは、本発明の第一の態様による、パイロットアークモードにある、図１Ａに図示されたプラズマアークトーチの作動端の概略断面図である。
図２Ａは、本発明の第一の態様による、一体的にばね要素を備えたノズルの概略側面図である。
図２Ｂは、本発明のこの態様による、予荷重組み立て状態にある、図１Ａに図示されたノズルの概略側面図である。
図２Ｃは、本発明のこの態様による、加圧組み立て状態にある、図１Ｂに図示されたノズルの概略側面図である。
図３Ａは、本発明の他の態様による、一体的にばね要素を備え部分的に組み立てられたノズルの概略側面図である。
図３Ｂは、本発明のこの態様による、図３Ａに図示されたノズルの、組み立て完了後の概略側面図である。
図４Ａは、本発明の更に他の態様による、電源を切った状態にあるプラズマアークトーチの作動端の、一部を切り取った概略断面図である。
図４Ｂは、本発明のこの態様による、パイロットアークモードにある、図４Ａに図示されたプラズマアークトーチの作動端の、一部を切り取った概略断面図である。
図４Ｃは、本発明のこの態様による、プラズマアークトーチに組み込む前の、図４Ａに図示された保持キャップの概略断面図である。
図５Ａ〜５Ｆは、本発明の様々な態様による、６つの例証的なばね要素の概略上面及び概略側面図である。
図６Ａは、本発明の更に他の態様による、電源を切った状態にあるプラズマアークトーチの作動端の、一部を切り取った概略断面図である。
図６Ｂは、本発明のこの態様による、パイロットアークモードにある、図６Ａに図示されたプラズマアークトーチの作動端の概略断面図である。
図７は、本発明の更に他の態様による、一体的にばね要素を備えたノズルの概略側面図である。
図８Ａは、本発明の更に他の態様による、電源を切った状態にあるプラズマアークトーチの作動端の概略断面図である。
図８Ｂは、本発明の更に他の態様による、パイロットアークモードにある、図８Ａに図示されたプラズマアークトーチの作動端の概略断面図である。
図９Ａは、本発明の更に他の態様による、電源を切った状態にあるプラズマアークトーチの作動端の、一部を切り取った概略断面図である。
図９Ｂは、本発明のこの態様による、パイロットアークモードにある、図９Ａに図示されたプラズマアークトーチの作動端の概略断面図である。
発明の詳細な説明
図１Ａは、本発明の第一の態様による、電源を切った状態にある二重流プラズマアークトーチ１０の作動端の、一部を切り取った概略断面図である。ここで言う「電源を切った状態」とは、プラズマ室を加圧する前の、トーチ構成部品の配置のことを意味する。この配置は、電源の入っていない、組み立てられた状態において一貫している。トーチ１０は円筒体１６並びに、円筒体１６及びトーチ１０を貫通する縦軸１４に中心が沿うように定置された電極１２を備える。特に指定しない場合には、トーチ１０の各構成部品は、縦軸対称であり、トーチ１０の縦軸１４上に沿って並んで組み立てられているものとする。電極１２は電気的にトーチ体１６から独立している。トーチ体１６は手動で加工物に向けられる場合は握りとして、コンピューター制御によって切断又はマークするシステムにおいて全自動で用いる場合には取り付け構造として機能する。
軸１４と実質的に同軸上にあり、電極１２に隣接するように配置されたノズル１８は、所与の範囲内で軸１４に沿った並進移動が可能である。ノズル１８は、３つの構成部品（円筒状中空部材２０、ばね要素２６、及び保持カラー２８）からなる一体組立品として製造される。円筒状中空部材２０の一端は開いていて電極１２を受容し、もう一端は閉じていて、トーチ操作の間に高エネルギープラズマを放電するための中心オリフィス２２を備えている。ノズル部材２０の外部には、中心から四方に広がりばね要素２６に対する反作用面を形成するフランジ２４が備わっている。図５Ａ〜５Ｆについて後に詳述するように、ノズル部材２０を電極１２と直接接触させる望ましいバイアス力を得るために、様々な形状のばねを用いることができる。最後に、ノズル１８は外側に広がるフランジ３０を備える保持カラー２８を含有する。カラー２８は、例えばトーチ１０内においてノズル部材２０の並進移動を制限する；ノズル１８の一体的組立品の一部として、フランジ３０によってばね要素２６を捉える、等の機能を有する。カラー２８は、直径締まり嵌め又は機械的ねじ嵌め、熱ブレージング等の他の従来法によって部材２０の外部に取り付けることができる。
ノズル１８は、保持キャップ３２によってトーチ１０内に固定される。キャップ３２をねじ嵌めや他の従来接続法によってトーチ体１６に取り付けることによって、消耗品交換のためにトーチ１０を分解できるようにすることもできる。キャップ３２は、中空の切頭円錐外板３４及びその内部に軸が揃うように配置された予荷重リング３６を備えている。環状予荷重リング３６はノズル１８に外接し；ばね要素２６に隣接して、組み立てた状態において追加のばね要素圧縮又は予荷重を提供する、縦方向に配置された内部段３８を備える。
ノズル１８内部の形状は、電極１２に近接するように配置したとき、中心から四方に広がる隙間ができ、その２者間がプラズマ室となるような寸法である。プラズマ室４０と流体連結している、制御された加圧気体の供給源（図示せず）からは、加工物加工に用いる高エネルギープラズマに変換される必須気体が提供される。室４０内の加圧気体は更にばね要素２６の押しつけ効果に対して反作用し、パイロットアーク始動の間に電極１２に対してノズル１８を並進させるのに用いられる（図１Ｂ参照）。
トーチ１０を始動するために、低レベルの電流を、電極１２及び隣接するノズル１８（図１Ａ参照）に連続的に供給する。次に、ばね要素２６のバイアス力を超えるのに十分な流量及び圧力を有する気体をプラズマ室４０に供給する。その結果、電極１２とノズル１８とが離れてパイロットアーク状態になる。この二重流トーチ１０において、外板３４内部とノズル部材２０の近接する外表面との間、さらに予荷重リング３６との間に位置する環４１にも気体が供給される。図１Ｂに示すように、ノズル１８は下方向に移動しており、電極１２について軸方向及び放射方向に隙間が形成される。ノズル１８の並進移動は、ノズルカラーフランジ３０と予荷重リング３６上の第二の縦段４２との接触によって制限されている。パイロットアークモード及び移転アークモードの両方において、ノズル１８はトーチ１０の操作継続時間の間、後退したままになっている。トーチ１０の停止に際しては、プラズマ室４０及び環４１への気体流が停止される。室４０の圧力が低下するにつれて、ばね要素の力が支配的になり、ノズル１８は上方に並進移動し、電極１２に接触する。
パイロットアークの始動を確実にするためには、ばね要素２６が導電性・非酸化性であり、ノズル並進移動の間にノズルフランジ２４及び予荷重リング３６と密着することが望ましい。滑り摩擦を増やす性質のある漂遊放電によって起こる、フランジ２４の滑り面と予荷重リング３６との間のミクロアーク形成を、ばね要素２６に抵抗の少ない電気経路を提供することによって、実質的に排除することができる。
図２Ａ〜２Ｃはそれぞれ異なる３状態にあるノズル１８（トーチ１０に挿入する前の一体組立品としての状態；トーチ１０に挿入後、且つプラズマ室４０の加圧前の予荷重状態；並びにトーチ１０に挿入後、次いでプラズマ室４０を加圧した状態）を示している。まず図２Ａを参照する。一体組立品の製造初期にあたって、ばね要素２６を多少圧縮して、ばね要素両端が部材フランジ２４及びカラーフランジ３０に正しく収まるのを確実にするのが望ましい。これによりばね要素２６はフランジ２４、３０の両方によって軸に沿った状態で固定される。ここで図示するばね要素２６は概略的なものであり、一個の押しつけ要素であっても良いし、複数個の類似又は非類似の要素を積み重ねたものであっても良い。一旦トーチ１０内に設置されると、ばね要素２６は段３８及び予荷重リング３６によって更に圧縮される（図２Ｂ）。段３８の相対的寸法を代えることによって、プラズマ室４０内でノズル１８が電極１２から離れるのに必要な、予荷重の大きさ及びそれに付随する圧力の大きさを変えることができる。カラーフランジ３０と予荷重リング３６との間にある、縦方向の隙間が、ノズル１８の並進移動を制限することに注目されたい。この隙間は、プラズマ室４０の加圧に際する電極１２とノズル１８とのギャップを決定する。隙間の寸法は、安定したパイロットアークが形成されるように電極１２とノズル１８との間に十分なギャップを提供するほど大きなものでなければならないが、同時に隙間の寸法は、電極１２とノズル１８との間のギャップが大きくなり過ぎて電源からのオープン回路電圧がパイロットアークを保持するのに不適当になるほど大きなものであってはならない。ノズル移動の一般的な範囲は、トーチのアンペア数によって異なるが、約０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）〜約０．１００インチ（２．５４ｍｍ）である。例えば、２０アンペアトーチにおいては、名目上のノズル移動は約０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）であり、１００アンペアトーチにおいては、名目上のノズル移動は約０．０６５インチ（１．６５１ｍｍ）である。高電流のトーチにおいては、名目上のノズル移動は通常更に大きい。最後に、図２Ｃはノズル１８が最も移動してカラーフランジ３０が予荷重リング３６に接触しているトーチ操作間の、ノズル１８及びリング３６の相対的位置関係を示している。
例えば、ばね率４８ポンド／インチ（８．５７ｋｇ／ｃｍ）および力を加えない時の全長０．１８０インチ（４．５７ｍｍ）のばね要素２６については、組み立て体トーチ１０における予荷重の長さは０．１３０インチ（３．３０ｍｍ）であり、約２．４ポンド（１．０９ｋｇ）の予荷重力に相当する。約０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）のノズル移動については、ノズルが最も移動した場合のばね要素２６の長さは約０．１１５インチ（２．９２ｍｍ）であり、約３．１２ポンド（１．４２ｋｇ）のばね力に相当する。直径約０．４４０インチ（１．１２ｃｍ）、横断面積約０．１５２平方インチ（０．９８ｃｍ2）のノズルでは、プラズマ室４０の加圧を約４０ｐｓｉｇ（２．８１ｋｇ／ｃｍ2ゲージ）で行った場合、空気力は約６．０８ポンド（２．７６ｋｇ）であり、ばね力３．１２ポンド（１．４２ｋｇ）を超えるのに必要な力のほぼ２倍の大きさである。従って、ノズル１８は接触始動の間に確実に並進移動し、トーチ操作の間に最も遠くへ移動した位置に保持される。
ノズル１８を部材２０及びばね要素２６との一体組立品にすることによって、ノズル１８を交換する際にはいつでも、ばね要素２６を交換することができる。従って、始動システムの信頼性はばね要素２６の熱劣化及び機械的劣化によって損なわれることはなく、又、ばね要素２６を付け忘れてトーチ１０を組み立ててしまうことが回避される。
一体的組み立てノズル１８の一部としてばね要素２６を保持する他の方法を以下に述べる。例えば、対抗するフランジ２４と３０との間にばね要素２６を軸方向に固定する代わりに、ばね要素２６の一つの末端を図３Ａ〜３Ｂに示すように取り付けることができる。まず図３Ａを参照する。ノズル１１８の外部は、ばね要素１２６に対する保持面及び反作用面の両方を形成する、中心から四方に広がるフランジ１２４を備える。組み立てに先だって、フランジ１２４は、外周に沿って連続的であるか又は不連続だが隣接した一連のタブを形成する、縦方向に伸びるリップ４４を備える。図３Ｂに示すようにリップ４４をばね要素１２６の近接部分の回りに塑造的に変形することによって、ばね要素１２６が軸方向に保持される。トーチ１０内に組み込まれた時のノズル１１８の並進移動は、ノズル段４６又は他の類似の一体的に形成された特徴によって制限される。ノズル１８の移動について上記したように、プラズマ室加圧に際して段４６は予荷重リング３６に同様に接触する。
本発明の他の態様にあっては、ばね要素をノズルではなく保持キャップ又は予荷重リングの構成部分として結合することによって、望ましい機能が達成される（図４Ａ〜４Ｃ）。まず図４Ａを参照する。本発明のこの態様による、組み立て状態又は電源を切った状態にある、二重流プラズマアークトーチ１１０の作動端が示されている。トーチ１１０は電極１１２及びノズル２１８と中心が合うように配置されている。ノズル２１８は一体的構造体であってもよく、ばね要素２２６に対する反作用面として、中心から四方に広がるフランジ２２４を備えても良い。
ノズル２１８は、保持キャップ１３２によってトーチ１１０内に固定される。キャップ１３２は中空の切頭円錐外板１３４を備え、その内部に軸が揃うように予荷重リング１３６を備えている。予荷重リング１３６は、ばね要素２２６を受容する寸法及び形状をした環溝４８をその内部に沿って有している。ばね要素２２６が柔軟であるので、予荷重リング１３６を一体的構造体として製造してから、ばね要素２２６を溝４８に挿入することができる。溝４８からばね要素２２６を直接引き出すことが無くなるので、ばね要素２２６は予荷重リング１３６内に保持され、従ってここに開示する一体的組立品とみなすことができる。
トーチ１１０を組み立てるには、まずノズル２１８を電極１１２を覆うように配置し、そして一体的ばね要素２２６を備えた予荷重リング１３６を配置する。次に外板１３４をトーチ体１１６に付ける。組み立てた状態にあっては、ノズルフランジ２２４に対するばね要素２２６の反作用によってバイアス力が加えられ、ノズル２１８は電極１１２と接触する。
ノズル２１８は、プラズマ室１４０が加圧下にあると縦方向に電極１１２から遠ざかる。この距離はノズル段１４６と予荷重リング１４２との隙間によって制限されている。ここでも、この組立品の隙間は、信頼おける始動を確実にし且つパイロットアークの保持を確実にする、所与のものである。図４Ｂは加圧されたパイロットアーク状態にある、もっとも遠くに移動したノズル２１８の相対的位置を示す。図４Ａと比較して、ばね要素２２６が圧縮され、ノズル２１８と電極１１２との間に縦方向に隙間ができ、ノズル段１４２と予荷重リング段１４２が接触していることに注目されたい。
図４Ｃは、トーチ１１０に組み込む前の、図４Ａに図示された保持キャップ１３２の概略断面図である。この図では、例証を明瞭にするために、電極１１２及びノズル２１８を図示していない。保持キャップ１３２は一体的構造体として又は一体的ばね要素２２６との組立品として製造しても良い。あるいは、キャップ１３２は外板１３４及び対応する予荷重リング１３６として製造しても良い。トーチ１１０が適当に機能するのに他に望ましい特徴、例えば環１４１に流れを供給する気体回路などを、容易に組み込むこともできる。個別の構成部品複数個を用いてキャップ１３２を形成することによって、電極１１２、ノズル２１８及び予荷重リング１３６の整合した組、並びに異なる電力レベル及び異なる用途に用いることが可能な共通の外板１３４の使用が容易になる。
ばね要素をノズル組立品又はキャップ（又は予荷重リング）の一体的部分として組み込むかどうかは、構成部品の使用寿命によって左右される。ばね要素は劣化する前に交換するのが望ましく、したがって同じ位の又は短い使用寿命を有する構成部品に組み込むのが有利である。
上で簡単に述べたように、様々な形状のばねを用いてばね要素の望ましい押しつけ機能を達成することができる。ばね要素の望ましい特徴の一つとして、プラズマアークトーチ１０の作用端において遭遇する高い周囲温度に対する耐性を備えているということが挙げられる。他に好ましい特徴としては、熱及び／又は機械的周期の関数として使用寿命が予測できることが挙げられる。従って、ばね要素の材質及び形状は、一体的ノズル又は保持キャップの使用寿命に適したプラズマ室気体圧に対して、確実かつ繰り返し可能なバイアス力を提供するものが有利に選択される。
図５Ａ〜５Ｆは、上記した機能を達成するために用いることのできる、ばねの形態の幾つかの態様が示されている。これらの態様は本質的には例証をするためのものであって、出所、材料又は形態のいずれをも制限するものではない。
図５Ａは、限られた直径高を有する小さなたわみによってスラスト荷重を加えるために従来用いられている波形ばね座金２６ａとして参照される、弾力性部材の概略平面図及び側面図を示す。座金２６ａは概略的には円形であるが、表面は縦軸方向に緩やかに波打っている。高炭素鋼又はステンレススチール製の座金２６ａはＡｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｓｐｒｉｎｇ、Ｉｎｃ．（Ｍａｕｍｅｅ、ＯＨ４３５３７）から入手可能である。
図５Ｂは、過剰な縦方向の隙間を埋め、回転装置の震動を減らすために従来用いられる、指形ばね座金２６ｂとして参照される、弾性部材の概略平面図及び側面図を示す。座金２６ｂは軸方向に変形した外部指を備えた、不連続の円周を持つ。高炭素鋼製の座金２６ｂはＡｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｓｐｒｉｎｇ、Ｉｎｃ．から入手可能である。
図５Ｃは、低レベルのスラスト荷重を発揮することによって過剰な縦方向の隙間を埋めるために従来用いられる、湾曲ばね座金２６ｃとして参照される、弾性部材の概略平面図及び側面図を示す。座金２６ｃは円形であるが、軸方向に弓なりになる又は湾曲している。高炭素鋼製又はステンレススチール製の座金２６ｃはＡｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｓｐｒｉｎｇ、Ｉｎｃ．から入手可能である。
図５Ｄは、様々なうねりを有する、フラットワイヤー圧縮ばね２６ｄとして参照される、弾性部材の概略平面図及び側面図を示す。ばね２６ｄは円形であり、一連に波打つ平らなばね表面は、一周して頂点それぞれにおいて他の頂点と接触する。この特殊な態様の場合、ばねの両端は平らであり、この様な形状で高炭素鋼製又はステンレススチール製のものはＳｍａｌｌｅｙ  Ｓｔｅｅｌ  Ｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｗｈｅｅｌｉｎｇ、ＩＬ６００９０から入手可能である。
図５Ｅは、一般的な螺旋圧縮ばね２６ｅの概略平面図及び側面図を示す。側面図は圧力を加えない状態及び圧縮した状態を示す。ばね２６ｅの両端は水平で、丸まっており、このようなものはＡｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｓｐｒｉｎｇ、Ｉｎｃ．から入手可能である。音楽用のものは約２５０°Ｆ（１２１℃）までの周囲温度に用いることができ、ステンレススチール製のものは約５００°Ｆ（２６０℃）までの周囲温度に用いることができる。
図５Ｆは、内部に配置された円筒状部材を外接孔に押しつけるため、又は部材を軸上に保持するために従来用いられるスロット付き円錐盤又はＲＩＮＧＳＰＡＮＮ（商標）Ｓｔａｒ  Ｄｉｓｃ２６ｆとして参照される、弾力性部材の概略平面図及び側面図を示す。盤２６ｆは円形であり、内部及び外部に交互する放射状スロット並びに、ばね要素として望ましいバイアス力を提供する、軸方向について薄い円錐形状を有する。硬度は、盤の厚み及びスロットの長さの関数として表わされる。硬化ばね鉄鋼製の盤２６ｆはＰｏｗｅｒｈｏｌｄ、Ｉｎｃ．（Ｍｉｄｄｌｅｆｉｅｌｄ、ＣＴ０６４５５）から入手可能である。
ばね要素２６はノズル１８又は保持キャップ３２と一体であり、他の消耗部品と交換可能であるのが望ましいが、必ずしもそうでなくともかまわない。例えば、図６Ａは、本発明の更なる態様による、電源の入っていない空冷プラズマアークトーチ２１０の作用端の一部を切り取った断面図である。トーチ２１０は、中心に配置された電極２１２に接触するようにばね要素３２６（ここでは螺旋圧縮ばねとして図示）によってバイアス力のかかったノズル２１８を備えている。ノズル２１８は一体的構造体であり、ばね要素３２６に反作用する縦段２４６をフランジ３２４上に備えている。ばね要素３２６は又、保持キャップ２３２の段１３８に対しても反作用する。ノズル２１８は更にキャップ段２３８と円周に並んだ、中心から四方に広がるフランジ５０を備えている。この２者間の縦方向の隙間は、プラズマ室２４０が十分に加圧された時のノズル２１８の移動を制限する。トーチ２１０の組み立てにおいては、ノズル２１８が、取り付けられた電極２１２を覆うように配置され、ばね要素３２６が挿入され、保持キャップ２３２が、ねじ嵌め又は他の手段によってトーチ体２１６に取り付けられる。力の加えられていないばね要素３２６の長さ、キャップ段１３８及びノズル段２４６の組み立て位置は、組み立て時に望ましいばね要素予荷重が達成されるように予め決定される。その後、トーチ２１０には更に、ノズル２１８の回りに空気流を通す目的でガスシールド５２が設置される。
トーチ２１０は、保持キャップ２３２とノズルフランジ３２４との間に放射状に配置される絶縁体を５４更に備えても良い。絶縁体５４は保持キャップ２３２に放射状締めり嵌め、接着剤又は他の方法によって固定されても良く、又、温度上昇に対して膨張したり目に見える変形をしたりすることのない、寸法的に安定した材料でできていなければならない。材料の例としては、ＶＥＳＰＥＬ（商標）（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ＆ＣＯ．、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ１９８９８）が挙げられる。フランジ３２４と保持キャップ２３２との間に絶縁体５４を設けることによって、ノズル２１８が並進移動する間に起こるスライド面に沿ったミクロアーク形成及びそれに関連した障害を防ぐことができる。さもなくば、ノズル２１８は粘結してしまう。パイロットアーク始動の間に、確実にばね要素３２６に電流を通過させるためには、上記したような、平らで丸まった末端を有する螺旋金属圧縮ばねを用いる。ばねはステンレススチールなどの非酸化性材料でできていなければならず、ノズル移動の間にノズル２１８と保持キャップ２３２との間の初期電流を維持するのに必要なものでなければならない。というのは図６Ｂに示すように、ノズルが最も遠くに移動した際、ノズル段２４６が保持キャップ２３８と接触するからである。パイロットアークの状態で、プラズマ室２４０が加圧され、ノズル２１８が最も移動しているトーチの形状を、図６Ｂに示す。
螺旋圧縮ばね２６ｅをばね要素として用いる場合には、図７のノズル３１８に示すように、ばね２６ｅとノズル円筒状部材１２０とを実質的に一体の組立品にすることができる。部材１２０の名目上の直径はノズルフランジ４２４に近似するほどに大きくしてあり、ばね２６ｅは部材１２０と接触して放射状締めり嵌めをしている。部材２１０の残り部分はばね２６ｅの名目上の穴よりも小さな名目上の直径を有している。従って、ばね２６ｅが一旦部材１２０上に取り付けられると、ばね２６ｅは確実に固定され、取り付け間違いや取り残しが起こることが無く、さらに、ノズル３１８の交換時に交換することができる。
図８Ａは、本発明の更なる態様による、電源を切った状態にあるプラズマアークトーチ３１０を示す。トーチ３１０は、中心から四方に膨らませた肩部分を機械加工した螺旋状気体流通路５６（特許‘８７１に記載）を有する、中心に配置された電極３１２を備える。電極３１２はトーチ３１０に固定して取り付けられている。このトーチは並進移動可能ノズル４１８を含む。ノズル４１８は一体的構造体であっても良いし、ばね要素４２６（ここでは横断面図において「Ｚ」として概略的に表わす）に対する反作用面として作用する、中心から四方に広がるフランジ５２４を備えていても良い。
ばね要素４２６は又、保持キャップ３３２の段３３８に対しても反作用する。ノズル４１８は更にキャップ段３３８と円周に並んだ、中心から四方に広がる拡張段３４６を備えている。この２者間の縦方向の隙間は、プラズマ室３４０が十分に加圧された時のノズル４１８の移動を制限する。トーチ３１０の組み立てにおいては、ノズル４１８が、取り付けられた螺旋状溝を有する電極３１２及び渦流生成リング５８を覆うように配置され、ばね要素４２６が挿入され、保持キャップ３３２が、ねじ嵌めによってトーチ体３１６に取り付けられる。力の加えられていないばね要素４２６の長さ、キャップ段３３８及びノズルフランジ５２４の組み立て位置は、組み立て時に望ましいばね要素予荷重が達成されるように予め決定される。その後、トーチ３１０には更に、ノズル４１８の回りに空気流を通す目的でガスシールド１５２が設置される。ばね要素４２６は、上記したように独立した部品であっても良いし、フランジ５２４においてノズル４１８に、あるいは段３３８に隣接する保持キャップ３３２に、用いるばねの種類に応じた上記したあらゆる方法によって取り付けられていても良い。
図８Ｂは、パイロットアーク状態にあるトーチ３１０を示す。プラズマ室３４０を加圧すると、ばね要素４２６を圧縮してノズル４１８が電極３１２から縦方向に遠ざかる。プラズマガス加圧及び体積流量は十分高く、螺旋状通路５６を通過した後オリフィス１２２及び後部脱気孔６０を通じて周囲にガス抜きする間に、ばね要素４２６を圧縮する。電極３１２上での望ましい圧力降下を達成する螺旋状通路の設計に関して、より詳しくは特許‘８７１を参照する。通路５６は電極の冷却を向上し；並びにプラズマ室３４０の加圧及びノズル４１８の並進移動を促進する背圧を発生させる。最も移動した状態では、ノズル段３４６は保持キャップ段３３８に接触する。
図９Ａは、本発明の他の態様による、電源を切った状態にあるプラズマアークトーチの作動端の、一部を切り取った概略断面図である。電極４１２及びノズル５１８はトーチ４１０内に固定して取り付けられ、２者間には渦流生成リング１５８が配置され、気体流を望ましい流量で望ましい方向からプラズマ室４４０内に通過させる。渦流生成リング１５８は３つの構成部品（後部リング６２、中央リング６４及び前部リング６６）からなる。後部リング６２及び前部リング６６は電気絶縁性材料から製造されるのに対して、中央リング６４は銅などの導電材料から製造される。ばね要素５２６は、中心から外側に広がるノズルフランジ６２４及び渦流生成中央リングフランジ１３０に対して反作用する。保持キャップ４３２は組み立て時にばね要素５２６を予荷重し、中央リング６４の後部対面段４３８と電極４１２の前部対面段４４６とを確実に密着させる。パイロットアークを始動するためには、電流を電極４１２、中央リング６４、ばね要素５２６及びノズル５１８に通過させる。プラズマ室４４０が加圧されると、中央リング６４はノズル５１８の方向へ並進移動し、ばね要素５２６を圧縮し、パイロットアークを段４３８、４４６の接触領域近辺に移転させる。最も遠くに移動した状態（図９Ｂ）にあっては、中央リング６４の脚部６８はノズル５１８の段２４２と接触し、電気的接続が形成される。パイロットアークは中央リング６４からノズル５１８に移転し、その後は従来法によって加工物に移転される。プラズマガスの圧力及び体積流量を制御することによって、中央リング６４を素早く並進移動させて、パイロットアーク形成の前に中央リング６４をノズル５１８に接触させることができる。例えば、空気力が約１５ポンド（６．８３５ｋｇ）又は６６．８９ニュートンで、渦流生成リングの質量が約０．０１０ｋｇであるとすると、（ベアリング表面の摩擦を無視した）渦流生成リング６４の加速度は、約２１，９５０ｆｔ／秒2（６６９０ｍ／秒2）である。移動距離の合計を約０．０２０インチ（０．５０８ｍｍ）とすると、移動時間は約３．９×１０-4秒である。パイロットアークはプラズマガスと同じ速度で縦方向に移動する。従って、約０．０３８平方インチ（２．４３×１０-5ｍ2）の横断面積を有する環状プラズマ室４４０を通過する、０．５ｆｔ3／分（２．３６×１０-4ｍ3／秒）のプラズマガス体積流量の場合、気体及びプラズマアークの速度は約３１．８ｆｔ／秒（９．７ｍ／秒）となる。渦流生成リング６４が３．９×１０-4秒移動する間に、アークが中心渦流生成リングを移動する距離は、約０．１４９インチ（３．８ｍｍ）である。金属製の中心渦流生成リング６４が縦方向に少なくとも０．１４９インチ（３．８ｍｍ）である限り、パイロットアークが渦流生成リング６４の末端に達する前に中心渦流生成リング６４はノズル５１８に到達する。
上記したように、ばね要素５２６は独立した部品であっても良い。しかし、中央リング６４又はノズル５１８は容易にばね要素と共に一体的構成部品として改変することができる。例えば、フランジ６２４に近接するノズル５１８の外径を拡張して、ばね要素５２６と直径締めり嵌めを形成させることができる。同様に、フランジ１３０に近接する渦流生成リングの直径を増大させることもできる。或いは、ばね要素５２６を、内部に溝を付けたり直径を減らしたりして改変した保持キャップ４３２、あるいは他の保持手段によって、保持することができる。
並進移動可能な渦流生成リング１５８と定置ノズル５１８を組み合わせて用いることによって、幾つかの有利な点が達成される。第一に、粉体塗装など、高温で使用されるノズル５１８について、水冷が可能である。更に、トーチ４１０はガスシールド２５２を備えているが、シールド２５２が無くても加工物の一端又は他の隙間の少ない部位にトーチ４１０を届かせて操作することができる。並進移動する構成部品は保持キャップ４３２内に位置しているので、滑り面を汚染し、接触始動システムの動きを拘束する可能性のある埃、くず、切りくずから保護することができる。
本発明の実施例及び好ましい態様と見なされるものを述べてきたが、ここにある教示から当業者が本発明の他の改変を作成できることは明らかである。例えば、図６Ａ〜６Ｂ中のコイルばね要素３２６は、近接する段１３８と放射状の締まり嵌めを形成することによって、保持キャップ２３２の一部として確実に保持することができる。更に、ここに開示した並進可能で押しつけられたノズル又は渦流生成ばねの形状は、特許‘２６８に開示する並進可能電極の特性と組み合わせて用いることができる。ここで開示した個々の部品を製造する特定の方法及びそれらを相互に結合する特定の方法は、例証のためのものであって本発明を制限するものではない。従って、本発明の範囲に入るそのような方法を改変したもの全ては付属の請求項によって保護される。よって、特許によって保護されるものは以下の請求項によって定義され区別される発明である。
【図１Ａ】
0004267704.tif 000002
【図１Ｂ】
0004267704.tif 000003
【図２Ａ】
0004267704.tif 000004
【図２Ｂ】
0004267704.tif 000005
【図２Ｃ】
0004267704.tif 000006
【図３Ａ】
0004267704.tif 000007
【図３Ｂ】
0004267704.tif 000008
【図７】
0004267704.tif 000009
【図４Ａ】
0004267704.tif 000010
【図４Ｂ】
0004267704.tif 000011
【図４Ｃ】
0004267704.tif 000012
【図５Ａ】
0004267704.tif 000013
【図５Ｂ】
0004267704.tif 000014
【図５Ｃ】
0004267704.tif 000015
【図５Ｄ】
0004267704.tif 000016
【図５Ｅ】
0004267704.tif 000017
【図５Ｆ】
0004267704.tif 000018
【図６Ａ】
0004267704.tif 000019
【図６Ｂ】
0004267704.tif 000020
【図８Ａ】
0004267704.tif 000021
【図８Ｂ】
0004267704.tif 000022
【図９Ａ】
0004267704.tif 000023
【図９Ｂ】
0004267704.tif 000024