特開 2023-147512 プラズマ溶接トーチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023147512

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】プラズマ溶接トーチ

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/28 20060101AFI20231005BHJP

   H05H 1/34 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H05H1/28

H05H1/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022055050

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】302040135

【氏名又は名称】日鉄溶接工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 茂

【テーマコード（参考）】

2G084

【Ｆターム（参考）】

2G084AA16

2G084BB21

2G084BB35

2G084CC01

2G084CC32

2G084FF33

2G084GG03

2G084GG07

2G084GG18

2G084GG28

(57)【要約】

【課題】プラズマ溶接トーチにおいてトーチサイズを大型化させることなく冷却水経路の拡大を図り、冷却能力の高いプラズマ溶接トーチを提供する。
【解決手段】プラズマ溶接を行うプラズマ溶接トーチ１であって、トーチボディ２０と、前記トーチボディ２０の軸心部に設けられる電極３０と、前記電極３０の周囲に設けられるパイロットガス経路ＰＧと、前記パイロットガス経路ＰＧの外側に設けられる冷却水経路Ｗ２と、を含み、前記冷却水経路Ｗ２は、前記パイロットガス経路ＰＧの外周壁として設けられる絶縁部６６を当該冷却水経路Ｗ２の内周壁として用い、且つ、外周壁として金属製筒状部６９及び／又は絶縁筒状部１３を用いて構成される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ溶接を行うプラズマ溶接トーチであって、
トーチボディと、前記トーチボディの軸心部に設けられる電極と、前記電極の周囲に設けられるパイロットガス経路と、前記パイロットガス経路の外側に設けられる冷却水経路と、を含み、
前記冷却水経路は、前記パイロットガス経路の外周壁として設けられる絶縁部を当該冷却水経路の内周壁として用い、且つ、外周壁として金属製筒状部及び／又は絶縁筒状部を用いて構成されることを特徴とする、プラズマ溶接トーチ。

【請求項2】

前記トーチボディは、チップ台、絶縁スペーサー、及び電極台を含み、
前記金属製筒状部は、前記チップ台及び前記電極台を含み、
前記絶縁筒状部は、前記絶縁スペーサーを含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ溶接トーチ。

【請求項3】

前記絶縁部は、前記トーチボディに含まれるチップ台、絶縁スペーサー、及び電極台に連通して挿入され、
当該絶縁部と、前記チップ台、前記絶縁スペーサー、及び前記電極台との間で前記冷却水経路が構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプラズマ溶接トーチ。

【請求項4】

前記絶縁部は、前記トーチボディに含まれるチップ台、絶縁スペーサー及び電極台と、前記トーチボディの下端部に位置するインサートチップとに連通して挿入され、
当該絶縁部と、前記チップ台、前記絶縁スペーサー、前記電極台及び前記インサートチップとの間で前記冷却水経路が構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプラズマ溶接トーチ。

【請求項5】

前記絶縁部は着脱可能に構成されることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ溶接トーチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ溶接トーチ、プラズマ粉体肉盛溶接トーチ、プラズマ切断トーチといったプラズマの原理を利用したプラズマトーチに関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマ溶接は、例えばタングステン等の金属で形成されている電極を一般的に陰極として放電を行い、その際に発生するプラズマアークを水冷インサートチップの孔を通過させ母材に移行させて行われる。これによりエネルギー密度の高いプラズマアークが集中性の良い高温プラズマ流として母材に移行させられ、効果的な溶接が実施される

【0003】

ところで、近年、被溶接物の多様化や溶接の効率化などに伴い、プラズマ溶接の高電流化が求められている。プラズマ溶接が高電流化されると、溶接中のプラズマ溶接トーチ内の熱量が増加してトーチを構成する部品の温度が上昇し、特にインサートチップを破損する恐れがある。そのため、冷却用に供給される冷却水の流量を増加させ、トーチの冷却能力を高めることが求められる。例えば特許文献１には、プラズマノズルと放熱部材との対向する面（挿入面・被挿入面）の形状を円錐状にすることで冷却能力を高めた構成のプラズマ溶接トーチが開示されている。

【0004】

一方で、プラズマ溶接トーチの取り扱い等、溶接作業性の観点からはプラズマ溶接トーチの小型化が望まれる。例えば特許文献２には、プラズマ溶接トーチにおいて先端部の小型化を図る技術が開示されている。この特許文献２では、シールドガス流路を電極の軸心回りの周方向において分離する分岐路からなる構成とすることでプラズマ溶接トーチの先端部の小型化が図られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５－２２４８３０号公報

【特許文献2】特開２０１７－１２４４３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

代表的なプラズマ溶接トーチは、例えば中心から径方向外向きに、電極（マイナス電位）、タングステンチャック、パイロットガス経路、金属製筒状部（電極と同電位）、絶縁材の筒状部、金属製筒状部（プラス電位）、冷却水経路、金属製筒状部（プラス電位）といった部材を有する構成となっている。即ち、パイロットガス経路、冷却水経路及びマイナス電位とプラス電位を絶縁する部材をプラズマ溶接トーチ内に設ける必要がある都合上、プラズマ溶接トーチの小型化には設計上の制限がある。

【0007】

例えば上記特許文献１に開示されたプラズマ溶接トーチの構成では、冷媒用流路を構成するために複数の層構造を有するような冷媒ケースを用いており、十分な小型化が実現されない恐れがある。

【0008】

また、例えば上記特許文献２に開示されたプラズマ溶接トーチの構成では、冷却水流路の例えば軸方向流路がトーチボディ内に設けられており、金属製の筒状部材に囲まれた流路となっている。そのため、冷却水流路の断面積が小さく、プラズマ溶接が高電流化された際の熱量の増加に十分対応できない恐れがある。なお、部材の薄肉化によって冷却水流路の拡大を図ることも考え得るが、部品の強度や製作コストの観点から薄肉化には限界があり、現実的ではない。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、プラズマ溶接トーチにおいてトーチサイズを大型化させることなく冷却水経路の拡大を図り、冷却能力の高いプラズマ溶接トーチを提供することを目的とする。特に、インサートチップ及び電極に対し大電流を流すと熱量が増加するが、トーチサイズをそのままとし、且つ、冷却水経路を拡大させ冷却能力の向上を実現させることで既存のトーチサイズにてプラズマ溶接の高電流化を実現させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記の目的を達成するため、本発明によれば、プラズマ溶接を行うプラズマ溶接トーチであって、トーチボディと、前記トーチボディの軸心部に設けられる電極と、前記電極の周囲に設けられるパイロットガス経路と、前記パイロットガス経路の外側に設けられる冷却水経路と、を含み、前記冷却水経路は、前記パイロットガス経路の外周壁として設けられる絶縁部を当該冷却水経路の内周壁として用い、且つ、外周壁として金属製筒状部及び／又は絶縁筒状部を用いて構成されることを特徴とする、プラズマ溶接トーチが提供される。

【0011】

前記トーチボディは、チップ台、絶縁スペーサー、及び電極台を含み、前記金属製筒状部は、前記チップ台及び前記電極台を含み、前記絶縁筒状部は、前記絶縁スペーサーを含んでも良い。

【0012】

前記絶縁部は、前記トーチボディに含まれるチップ台、絶縁スペーサー、及び電極台に連通して挿入され、当該絶縁部と、前記チップ台、前記絶縁スペーサー、及び前記電極台との間で前記冷却水経路が構成されても良い。

【0013】

前記絶縁部は、前記トーチボディに含まれるチップ台、絶縁スペーサー及び電極台と、前記トーチボディの下端部に位置するインサートチップとに連通して挿入され、当該絶縁部と、前記チップ台、前記絶縁スペーサー、前記電極台及び前記インサートチップとの間で前記冷却水経路が構成されても良い。

【0014】

前記絶縁部は着脱可能に構成されても良い。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、プラズマ溶接トーチにおいてトーチサイズを大型化させることなく冷却水経路の拡大を図り、冷却能力の高いプラズマ溶接トーチを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】小電流用プラズマ溶接トーチの構成の一例を示す概略説明図である。

【図2】小電流用プラズマ溶接トーチにおける冷却水経路の構成例を示す概略説明図である。

【図3】従来の大電流用プラズマ溶接トーチにおける冷却水経路を含む経路構成の概略説明図である。

【図4】従来の小電流用プラズマ溶接トーチにおける冷却水経路を含む経路構成の概略説明図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る冷却水経路を含む経路構成の概略説明図である。

【図6】本発明の他実施形態に係る大電流用プラズマ溶接トーチの構成の一例を示す概略説明図である。

【図7】本発明の他実施形態に係る大電流用プラズマ溶接トーチにおける冷却水経路の構成例を示す概略説明図である。

【図8】従来の小電流用プラズマ溶接トーチの構成の一例を示す概略説明図である。

【図9】従来の大電流用プラズマ溶接トーチの構成の一例を示す概略説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、本実施形態では、主にいわゆる小電流用プラズマ溶接トーチを例示して説明する。本明細書における小電流用プラズマ溶接トーチとは、インサートチップに直接冷却水経路が接することのない間接水冷式の溶接トーチを指す。

【0018】

＜プラズマ溶接トーチの構成＞
図１は、本実施の形態に係る小電流用プラズマ溶接トーチ１の構成の一例を示す概略説明図である。また、図２は小電流用プラズマ溶接トーチ１における冷却水経路の構成例を示す概略説明図である。なお、図１、図２には、説明のため小電流用プラズマ溶接トーチ１の概略断面を示している。

【0019】

図１に示すように、小電流用プラズマ溶接トーチ１は、チップ台（プラス電位）１０、絶縁スペーサー１３、電極台（マイナス電位）１６を含み、これらチップ台１０、絶縁スペーサー１３、及び電極台１６によってトーチボディ２０が構成される。図示のように、チップ台１０と電極台１６は、チップ台１０の上方において絶縁スペーサー１３により絶縁されており、これらを例えば樹脂に封入することによって一体化させることでトーチボディ２０が構成される。また、各部材間などにおいては、図示していないＯリングにより水漏れやガス漏れを防止する構成となっている。また、トーチボディ２０の上端にはトーチキャップ２５が取り付けられる。

【0020】

トーチボディ２０の軸心部にはチャック部材３１を介して電極３０が配置される。電極３０とトーチボディ２０との間には絶縁水路３２（後述する絶縁部６６に相当）やセンタリングストーン３３が設けられ、電極３０が軸心部に位置決め固定される。絶縁部としての絶縁水路３２は着脱可能に構成され、トーチボディ２０に連通する（チップ台１０、絶縁スペーサー１３、電極台１６に連通する）ように、絶縁水路３２を上方から挿入することで、チップ台１０、絶縁スペーサー１３、電極台１６と絶縁水路３２との間に後述する冷却水経路Ｗが形成される。なお、電極３０は例えばタングステン等の金属で形成されても良い。

【0021】

トーチ下端部において、電極３０の周囲にはインサートチップ３５が設けられ、その周囲にはシールドキャップ３８が設けられている。プラズマ溶接トーチ１の下端においてインサートチップ３５の下端部（先端部）は、シールドキャップ３８の中央下部の開口から突出するように構成され、その中央には電極３０の下端から噴出されたプラズマ気流の噴出口としてのプラズマノズル口４０が構成されている。

【0022】

また、図２に示すように、小電流用プラズマ溶接トーチ１は、その内部に導通するパイロットガス経路ＰＧ、冷却水経路Ｗ、及びシールドガス経路ＳＧを備えている（図２中の斜線部参照）。パイロットガス経路ＰＧは電極３０の周囲に設けられている。冷却水経路Ｗはパイロットガス経路ＰＧの外側に設けられ、例えばトーチボディ２０の内部に挿通される。シールドガス経路ＳＧは電極３０に対しパイロットガス経路ＰＧや冷却水経路Ｗの更に外側に設けられている。なお、ここでは図示されていないが、冷却水経路Ｗについて、トーチボディ２０の周囲にはそれぞれ入口と出口が個別に形成されても良い。

【0023】

パイロットガス経路ＰＧは最終的には小電流用プラズマ溶接トーチ１の下端においてプラズマノズル口４０からパイロットガスを噴出させ、プラズマアークを発生及び維持させる役割を有し、高温プラズマ流を発生させて溶接を行うものである。また、シールドガス経路ＳＧはインサートチップ３５の周囲からシールドガスを噴出させることで、プラズマアークやプラズマアークにより溶かされた母材を大気から遮蔽するものである。

【0024】

また、冷却水経路Ｗはトーチボディ２０、チャック部材３１、絶縁水路３２、インサートチップ３５といった小電流用プラズマ溶接トーチ１を構成する各部材を直接的あるいは間接的に冷却するために設けられる。冷却対象とする部材に任意であり、トーチ構成によって異なるが、例えば少なくともチップ台１０の一部を直接冷却するように、冷却水経路Ｗは当該チップ台１０の内部を通るように設けられても良い。また、冷却水経路Ｗは、絶縁スペーサー１３、電極台１６の内部を通り、これら絶縁スペーサー１３、電極台１６の少なくとも一部を冷却するように設けられても良い。プラズマ溶接時には、プラズマトーチの各部材、特に電極３０、チャック部材３１及びインサートチップ３５には、溶接電流に応じて高温の熱量がかかる。この高温による焼損を防止するため冷却水を流すことで各部材を保護している。しかし、発熱量が冷却能力を超えると部品が焼損する。このため、高電流であっても、各部材の焼損を防止するため、この冷却水経路Ｗの冷却能力向上が求められる。

【0025】

一方で、小電流用プラズマ溶接トーチ１によってプラズマ溶接を行う対象物（被溶接物）の形状や、付帯的な治具等の形状に基づき、小電流用プラズマ溶接トーチ１には寸法的な制約がある。そこで、本発明者らは、冷却水経路Ｗの周辺部材を含めた構成について鋭意検討を行い、トーチサイズを大型化させることなく冷却水経路Ｗを拡大させ、冷却能力の向上を図るべく新たな経路構成を創案した。

【0026】

以下、本実施形態に係る冷却水経路Ｗやその周辺部材の構成について図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、図１、図２を含め、同じ機能構成を有する構成要素については同一の符号を付して図示し、その説明を省略する場合がある。

【0027】

＜従来の冷却水経路Ｗ１を含む経路構成＞
先ず、従来の冷却水経路Ｗ１を含む経路の構成例について説明する。図３は従来の大電流用プラズマ溶接トーチにおける冷却水経路Ｗ１を含む経路構成５０ａ（５０）の概略説明図である。また、図９は従来の大電流用プラズマ溶接トーチの構成の一例を示す概略説明図である。ここで、従来の大電流用プラズマ溶接トーチとは、図９のように、インサートチップに直接冷却水経路が接するような直接水冷式の溶接トーチを指す。なお、図３には、説明のため従来の大電流用プラズマ溶接トーチの一部分（図９の破線部参照）を拡大した際の経路断面を概念図として図示している。

【0028】

図４は従来の小電流用プラズマ溶接トーチにおける冷却水経路Ｗ１を含む経路構成５０ｂ（５０）の概略説明図である。また、図８は従来の小電流用プラズマ溶接トーチの構成の一例を示す概略説明図である。ここで、従来の小電流用プラズマ溶接トーチとは、図８のように、インサートチップに冷却水経路が接することのない、間接水冷式の溶接トーチを指す。なお、図４には、説明のため従来の小電流用プラズマ溶接トーチの一部分（図８の破線部参照）を拡大した際の経路断面を概念図として図示している。

【0029】

図３に示す経路構成５０ａにおいては、軸心の電極３０を中心とし、外側に向かって順に電極３０、チャック部材３１、パイロットガス経路ＰＧ、金属製筒状部５４、絶縁部５６、金属製筒状部５８、冷却水経路Ｗ１、金属製筒状部５９を含む構成となっている。ここで、チャック部材３１、金属製筒状部５４は電極３０と同電位、金属製筒状部５８、５９はプラス電位となっている。

【0030】

また、図４に示す経路構成５０ｂにおいては、軸心の電極３０を中心とし、外側に向かって順に電極３０、チャック部材３１、パイロットガス経路ＰＧ、絶縁部５６、金属製筒状部５８、冷却水経路Ｗ１、金属製筒状部５９を含む構成となっている。ここで、チャック部材３１は電極３０と同電位、金属製筒状部５８、５９はプラス電位となっている。

【0031】

これら図３及び図４に示す経路構成５０（５０ａ、５０ｂ）においては、冷却水経路Ｗ１を構成するために両側に金属製筒状部５８、５９を設けている。また、例えばセラミックによって形成される絶縁部５６は、電極３０やチャック部材３１等のマイナス電位を有する部材と、金属製筒状部５８、５９といったプラス電位を有する部材とを電気的に絶縁させるために必ず設ける必要がある。

【0032】

本発明者らは、冷却水経路Ｗ１を構成するために両側に金属製筒状部５８、５９を設け、金属製筒状部５８、５９が２重構造となっているためにトーチ全体の径に占める冷却水経路Ｗ１の幅が小さくなっていることに着目し、以下のような経路構成を創案した。

【0033】

＜本発明の実施の形態に係る冷却水経路Ｗ２を含む経路構成＞
図５は本発明の実施の形態に係る冷却水経路Ｗ２を含む経路構成６０の概略説明図である。なお、ここでは、説明のため小電流用プラズマ溶接トーチ１の一部分（図２の破線部参照）を拡大した際の経路断面を概念図として図示している。

【0034】

図５に示すように、本実施形態に係る経路構成６０においては、軸心の電極３０を中心とし、外側に向かって順に電極３０、チャック部材３１、パイロットガス経路ＰＧ、絶縁部６６、冷却水経路Ｗ２、金属製筒状部６９を含む構成となっている。ここで、チャック部材３１は電極３０と同電位、金属製筒状部６９はプラス電位となっている。

【0035】

図５に示す経路構成６０においては、冷却水経路Ｗ２を構成するに際し、一方の側（内周壁）を絶縁部６６とし、他方の側（外周壁）を金属製筒状部６９としている。本実施の形態に係る構成において、この他方の側（外周壁）としては、チップ台１０及び電極台１６を含む金属製筒状部６９に加え、絶縁スペーサー１３を含む絶縁筒状部（図示せず）が用いられても良い。

【0036】

経路構成６０では、パイロットガス経路ＰＧの外周壁としての絶縁部６６を、冷却水経路Ｗ２の内周壁として共用した構成を有している。これにより、電極３０やチャック部材３１等のマイナス電位を有する部材と、金属製筒状部６９といったプラス電位を有する部材とを電気的に絶縁させ、且つ、冷却水経路Ｗの流路幅を拡大させることができる。

【0037】

換言すると、図３や図４に示した冷却水経路Ｗ１を構成するための金属製筒状部（５８、５９）の一方を省略させ、部材数を減らすことができる。これにより、小電流用プラズマ溶接トーチ１のトーチサイズ（例えば径方向の幅長さ）をそのままに、冷却水経路Ｗの幅を従前の幅（例えば冷却水経路Ｗ１の幅）よりも拡大させることが可能となる。

【0038】

＜作用効果＞
本実施の形態に係る冷却水経路Ｗ２を含む経路構成６０を備えた小電流用プラズマ溶接トーチ１によれば、冷却水経路Ｗ２を構成するにあたり一方の側（内周側）を絶縁部６６とし、他方の側（外周側）を金属製筒状部６９としている（図５参照）。そのため、従来の経路構成に比べ部材点数を減らすことができ、冷却水経路Ｗ２の幅を従前の幅に比べ拡大させることができる。冷却水経路Ｗ２の幅が大きいと断面積も拡大し、当該冷却水経路Ｗ２に大流量の冷却水を流すことが可能となり、冷却能力の向上が図られる。

【0039】

また、同じトーチサイズを有する小電流用プラズマ溶接トーチ１において冷却水経路Ｗ２のように部材点数の少ない構成でトーチ設計を行うことで、トーチ全体の寸法を大きくすることなく、冷却水経路Ｗ２の幅を従前に比べ拡大させ、冷却能力の向上を図ることができる。即ち、小電流用プラズマ溶接トーチ１を構成する他の部材や付帯的な治具等については従前のものを利用し、且つ、冷却能力の向上を図ることで、同じトーチサイズでありながら電極３０に大電流を流すことが可能となり、プラズマ溶接の高電流化が実現される。

【0040】

例えば、従前の小電流（１５Ａ程度）用に製作されたプラズマ溶接トーチにおいて設計変更を行い冷却水経路の拡大を実施することで、同サイズのプラズマ溶接トーチであっても、最大３０Ａといった約２倍の大電流を流すことが可能となる。

【0041】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0042】

例えば、上記実施の形態においては小電流用プラズマ溶接トーチ１の構成例として、インサートチップ３５には直接冷却水経路Ｗが接することのないいわゆる間接水冷トーチを挙げて図示し説明したが、本発明技術の適用範囲はこれに限られるものではない。例えば、インサートチップに直接冷却水経路Ｗを接触させるように構成され、直接水冷トーチと呼称されるいわゆる大電流用プラズマ溶接トーチについても同様に適用可能である。以下、本発明の他実施形態として大電流用プラズマ溶接トーチ（直接水冷トーチ）に対し本発明技術を適用する場合について説明する。

【0043】

＜本発明の他実施形態＞
図６は、本発明の他実施形態に係る大電流用プラズマ溶接トーチ１００の構成の一例を示す概略説明図である。また、図７は大電流用プラズマ溶接トーチ１００における冷却水経路の構成例を示す概略説明図である。なお、図６、図７には、説明のため大電流用プラズマ溶接トーチ１００の概略断面を示している。

【0044】

図６に示すように、大電流用プラズマ溶接トーチ１００は、チップ台（プラス電位）１１０、絶縁スペーサー１１３、電極台（マイナス電位）１１６を含み、これらチップ台１１０、絶縁スペーサー１１３、及び電極台１１６によってトーチボディ１２０が構成される。図示のように、チップ台１１０と電極台１１６は、チップ台１１０の上方において絶縁スペーサー１１３により絶縁され、これらを例えば樹脂に封入することによって一体化させることでトーチボディ１２０が構成される。また、各部材間などにおいては、図示していないＯリングにより水漏れやガス漏れを防止する構成となっている。また、トーチボディ１２０の上端にはトーチキャップ１２５が取り付けられる。

【0045】

トーチボディ１２０の軸心部にはチャック部材１３１を介して電極１３０が配置される。電極１３０とトーチボディ１２０との間には、チャック受け１２７、絶縁部としての絶縁水路１３２やセンタリングストーン１３３が設けられ、電極１３０が軸心部に位置決め固定される。トーチ下端部において電極１３０の周囲にはインサートチップ１３５が設けられる。絶縁部としての絶縁水路１３２は着脱可能に構成され、トーチボディ１２０やインサートチップ１３５に連通するように絶縁水路１３２を上方から挿入することで、チップ台１１０、絶縁スペーサー１１３、電極台１１６、及びインサートチップ１３５と、絶縁水路１３２との間に冷却水経路Ｗが形成される。なお、電極１３０は例えばタングステン等の金属で形成されても良い。

【0046】

インサートチップ１３５の周囲にはシールドキャップ１３８が設けられている。大電流用プラズマ溶接トーチ１００の下端においてインサートチップ１３５の下端部（先端部）は、シールドキャップ１３８の中央下部の開口から突出するように構成され、その中央には電極１３０の下端から噴出されたプラズマ気流の噴出口としてのプラズマノズル口１４０が構成されている。

【0047】

また、図７に示すように、大電流用プラズマ溶接トーチ１００は、その内部に導通するパイロットガス経路ＰＧ、冷却水経路Ｗ、及びシールドガス経路ＳＧを備えている（図７中の斜線部参照）。パイロットガス経路ＰＧは電極１３０の周囲に設けられ、トーチ上部から電極１３０の周囲にパイロットガスの供給が行われる。

【0048】

冷却水経路Ｗは、トーチボディ１２０の側方から供給された冷却水がトーチボディ１２０の内部を通過しつつインサートチップ１３５内部まで流れる。図示のように、大電流用プラズマ溶接トーチ１００においては、冷却水経路Ｗの導入口１５０と排出口１５２が設けられても良い。シールドガス経路ＳＧは電極１３０に対しパイロットガス経路ＰＧや冷却水経路Ｗの更に外側に設けられている。

【0049】

本形態に係る大電流用プラズマ溶接トーチ１００においては、冷却水経路Ｗがより広範囲に設けられている。具体的には、電極台１１６の一部、チップ台１１０全体、インサートチップ１３５の一部といった箇所が直接水冷により冷却される構成を有している。本形態に係る大電流用プラズマ溶接トーチ１００においても、本発明技術を適用することで、上記実施の形態と同様に、冷却水経路Ｗの幅を従前の幅に比べ拡大させ、大流量の冷却水を流し、冷却能力の向上を図ることができる。

【0050】

大電流用プラズマ溶接トーチ１００においては、冷却水経路Ｗがより広範囲に設けられており、冷却水経路Ｗの幅を従前の幅に比べ拡大させた場合の冷却能力の向上が大きい。具体的には、１８０Ａ用に製作された大電流用プラズマ溶接トーチにおいて設計変更を行い冷却水経路の拡大を実施することで、２５０Ａといった大電流を流すことが可能な構成を実現させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明は、プラズマ溶接トーチ、プラズマ粉体肉盛溶接トーチ、プラズマ切断トーチといったプラズマの原理を利用したプラズマトーチに適用できる。

【符号の説明】

【0052】

１…小電流用プラズマ溶接トーチ
１０…チップ台
１３…絶縁スペーサー
１６…電極台
２０…トーチボディ
２５…トーチキャップ
３０…電極
３１…チャック部材
３２…絶縁水路
３３…センタリングストーン
３５…インサートチップ
３８…シールドキャップ
４０…プラズマノズル口
５０（５０ａ、５０ｂ）…（従来の）経路構成
５４…金属製筒状部
５６…絶縁部
５８…金属製筒状部
５９…金属製筒状部
６０…（本発明の）経路構成
６６…絶縁部
６９…金属製筒状部
１００…（他実施形態に係る）大電流用プラズマ溶接トーチ
ＰＧ…パイロットガス経路
ＳＧ…シールドガス経路
Ｗ（Ｗ１、Ｗ２）…冷却水経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】