高圧力液体切断機・穿孔機

【課題】ノズルの寿命を縮める研磨剤を使用しないで、高圧力の圧縮機を使用することにより電力・エネルギを多量に消費することなく、切断能力に優れた切断機及び穿孔機を提供する。
【解決手段】
一般の高圧電源装置によりパルス発生装置を経由して、正・負の電極より発生する高圧電流インパルスにて、液体を高圧力にするとともに流れを加速させ、その液体の流れで材料を切断する固定及び移動可能な切断機及び穿孔機。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般型の高電圧電源装置よりパルス発生装置を経由して正、負の高電圧パルスを液体中にかける。
【０００２】
正、負の向かい合う電極はその間に、断続的なアーク柱（陽光柱）を作る。これは振幅の大きい高電流インパルスとして働く。
【０００３】
この電流インパルスがプラズマを起こし放電温度を急激に高めます。
【０００４】
その作用で圧力が急激に上昇し、液体を強く押さえ込みます。
【０００５】
液体は押さえ込まれながら、勾配のついた本体をで絞り込まれて加速し、ノズルに向かいます。
【０００６】
その後ノズルを出口として高圧インパルス流となり、断続的に吐出します。
【０００７】
本体の液圧が下がると給水弁が開き注水し、上記工程を繰り返す。
【０００８】
大電流インパルスによるプラズマ発生方法及びその応用品としての液体切断機。
【背景技術】
【０００９】
３００〜５００ＭＰａの高圧力を作り、ノズルを通して７００〜９００ｍ／ｓｅｃを実現した水切断機と、磁場と電場で流れを加速させる導電性水の水切断機及び高圧力の液体をプラズマに変換させた切断機がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
単純な高圧力の切断機では、研磨剤などを入れないと切断能力が大きくないが、研磨剤はノズルの寿命を縮める。又、圧縮機などによりエネルギー量を多量に使いエネルギーロスも大きい。本発明は研磨剤を使用しなくても切断能力に十分優れ、省電力と低エネルギーロスとする。
【００１１】
又、磁場と電場による流れの加速は、制御が難しい。本発明は制御も細かくすることが可能ですし、導電性の液体だけでなく、不導体の液体も使用出来ることとする。
【００１２】
高圧力のプラズマ変換では、プラズマの高い温度と直流の電気分解作用が、より大きいな圧力と流れの加速の障害となり、切断面の仕上がりも粗くなる。本発明はこの障害を無視できる方式である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
高圧力のプラズマ変換を基本にし、その欠点であるプラズマの高温化と直流の作用を解消させる。
【００１４】
プラズマ化する為のインパルスの考え方として、同時に正、負の高圧インパルスを液体中で与えて、断続的に陽極と陰極の間にアーク柱を作ることで、液体の流れの方向作り出し流速を加速する。
【００１５】
このことは、断続的に高圧のアーク柱を作ると、電極間に１０００Ａ程の振幅の大きい電流のインパルスを発生し、プラズマになると放電温度が４００００℃まで上昇し、イオン化が起こり放電のチャンネルの外殻が作られ、臨界のパラメータを越える圧の急激な上昇があります。
【００１６】
キャビテーション空洞の境が止まり、空洞が埋まり圧縮した液体のエネルギーが逆行した波の前線、つまり空洞の境に移動します。
参考：Ｌ．Ａ．Ｙｕｔｋｉｎ“電気水力学の効果と産業での応用”Ｌｅｎｉｎｇｒａｄ“機械製作”Ｌｅｎｉｎｇｒａｄ支部１９８６
【００１７】
この様に液体で外殻が広がった時に、電極間の境からノズルの方向へ超音水力学インパルス高圧がおこります。
【００１８】
その時外殻と液体の境で、液体と蒸気の相違がなくなり、アーク柱の放電から数センチの距離でその境は止まる。
【００１９】
非常なスピードで放電チャンネルの外殻が広がり、キャビテーションの空洞が起こり液体へ衝撃波を与えます。
【００２０】
この超高インパルス圧力は、ノズルまで拡大し液体を激しくノズル方向へ押さえ込みます。
【００２１】
この作用によりノズルでの吐出スピードを確保し、高速インパルス流として、被切断材や穴あけ材を、高い運動エネルギーで加工出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の電源は単相交流２２０Ｖ若しくは３８０Ｖで、電気容量は３Ｋｗである。
移動用にはバッテリーも可能です。
【００２３】
▲１１▼、▲１２▼高圧インパルス発生機は２０〜２５Ｋｖで供給される。
【００２４】
▲１１▼、▲１２▼高圧インパルス発生機の出力は紙の切断で５Ｋｖ、５０〜１００Ｈｚ、振幅５Ｋｖ程度。
【００２５】
石の切断で出力４０Ｋｖ，５０〜１００Ｈｚ，振幅４０Ｋｖ程度です。
【００２６】
▲６▼、▲７▼相対する電極の距離は、紙の切断で５〜８ｍｍ程度
【００２７】
石の切断で１５ｍｍ程度です。
【００２８】
▲３▼液体へ与える圧力は１０_５ｘ１０_６Ｐａ程度
【００２９】
石の切断で圧力は１０_９ｘ１０ｘ１０_９Ｐａ程度です。
【００３０】
▲１４▼高圧インパルス流で切断される紙の時間は０．５ｍ／ｓｅｃ
【００３１】
厚さ５００ｍｍの石の切断時間は０．３ｍ／ｍｉｎ程度です。
【００３２】
切断幅は０．１ｍｍ・０．２ｍｍ・０．４ｍｍの選択が可能です。
【実施例１】
【００３３】
鋼材、鋼板の切断機、穿孔機
【実施例２】
【００３４】
移動用道路のコンクリート・アスファルトの切断機
【実施例３】
【００３５】
ビルの解体時の切断機
【実施例４】
【００３６】
半導体ウエハーの切断
【実施例５】
【００３７】
紙・布の裁断機
【実施例６】
【００３８】
粘着物・鉛・石綿・ロックウールなどやわらかい固体の切断
【実施例７】
【００３９】
森林の伐採の移動用カッター
【発明の効果】
【００４０】
切幅が狭いので切断くずが少ない。
【００４１】
鋼板切断時に高温が加わらないので、ねじれが出ない。そのため焼き戻しの必要がない。
【００４２】
ダイヤモンドカッターに代わり、長寿命・低コストを実現する。
【００４３】
本体の移動はキャスターで可能。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１−１】高圧力液体切断機・穿孔機の概要説明図
【図１−２】一般的なインパルス高電圧発生回路
【符号の説明】
【００４５】
▲１▼ 切断機・穿孔機の固定台
▲２▼ 本体
▲３▼ 液体槽
▲４▼ 液体注入口
▲５▼ ノズル
▲６▼ 陽電極
▲７▼ 陰電極
▲８▼ 液体槽水平線
▲９▼ 液体槽水直線
▲１０▼ 高圧電源装置
▲１１▼ 正側高圧インパルス発生装置
▲１２▼ 負側高圧インパルス発生装置
▲１３▼ 被加工材
▲１４▼ 高速インパルス流
▲１５▼ 自動給液弁
▲１６▼ 高圧インパルス発生装置出力波形
▲１７▼ 高抵抗
▲１８▼ ダイオード
▲１９▼ トランス
▲２０▼ コンデンサー
▲２１▼ 火花ギャップ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の流れに高圧インパルスを加えて、高圧力にして流速も加速させる方法。
【請求項２】
上記を応用した固定及び移動可能な、切断機及び穿孔機
【請求項３】
鉄・非鉄・石・貴金属・コンクリート・木・紙・プラスチック・粘着物その他これに類するもの及びこの加工品の切断機及び穿孔機

【図１−１】