JP2003168594A - 高周波熱プラズマ装置 - Google Patents

高周波熱プラズマ装置

Info

Publication number
JP2003168594A
JP2003168594A JP2001363616A JP2001363616A JP2003168594A JP 2003168594 A JP2003168594 A JP 2003168594A JP 2001363616 A JP2001363616 A JP 2001363616A JP 2001363616 A JP2001363616 A JP 2001363616A JP 2003168594 A JP2003168594 A JP 2003168594A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
plasma
torch
coil
thermal plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001363616A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Terajima
章 寺島
Yoshiaki Inoue
好明 井上
Seiji Yokota
誠二 横田
Kazuhiro Kawasaki
一博 川嵜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Neturen Co Ltd
Original Assignee
Neturen Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Neturen Co Ltd filed Critical Neturen Co Ltd
Priority to JP2001363616A priority Critical patent/JP2003168594A/ja
Publication of JP2003168594A publication Critical patent/JP2003168594A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマトーチの熱容量を有効に利用し、か
つ均一温度領域の広いプラズマフレームが得られる高周
波熱プラズマ装置。 【解決手段】 第1段、第2段、第3段、第4段の3段
又は4段の多段のプラズマを発生する第1、第2、第
3、第4の3段又は4段の多段のトーチを有し、プラズ
マフレームを拡大して均一温度領域を広くし、かつプラ
ズマフレームの軸方向の長さを増すことにより熱容量を
有効に利用する高周波熱プラズマ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱プラズマ加熱に
より粒体を加熱溶融して球状化処理する高周波熱プラズ
マ装置に関するものである。とくに融点の高い材料ある
いは径の大きい球状体の球状化処理のための高周波熱プ
ラズマ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高周波熱プラズマによる加熱は、高温度
が容易に得られて、物質の汚染がない点で有利であり、
化学物質を溶融球状化して球状粉末を得るために熱プラ
ズマによる加熱処理装置が使用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】熱プラズマにより大径
の粒子の球状化を行う場合は、大径の原料粒子を用いて
加熱球状化を行うために大きな加熱容量が必要である。
とくに、高融点の物質の大径の球状粒子を得るために
は、プラズマの熱容量を一層大きくしなければならない
ため、大熱容量で均一温度範囲の広いプラズマフレーム
が望まれる。
【0004】しかし、従来の1段フレームは、プラズマ
フレームの半径方向の拡がりがあり、球状化の加熱に有
効なフレームの軸方向の広がりに限界があった。このた
めに、パワーの使用効率が十分でなかった。
【0005】上記問題点を解決するために、従来からプ
ラズマフレーム径の小さい第1トーチとフレーム径の大
きい第2プラズマの第1トーチと第2トーチを有する2
段トーチが提唱されている(明石和夫:表面技術,Vo
l.41,No.5,1990,P18など)。
【0006】しかしながら、高融点物質や大径の球状粒
子を得るためには上記2段プラズマでは不十分であり、
さらに大熱容量で均一温度範囲の広い高周波熱プラズマ
装置が要望されている。
【0007】そこで本発明は、プラズマの熱容量を有効
に利用し、大粒径の高融点材料の溶融球状化に使用する
場合に安定したプラズマフレームが得られる高周波熱プ
ラズマ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の高周波熱プラズマ装置は、被処理物質を加
熱処理する高周波熱プラズマ装置において、第1段、第
2段、第3段、第4段の3段又は4段の多段のプラズマ
を発生する第1、第2、第3、第4の3段又は4段の多
段のトーチを有することを特徴とするものである。
【0009】このように3段以上の多段のプラズマにす
ることにより均一温度領域を広くし、かつプラズマフレ
ームの軸方向の長さを増すことにより熱容量の有効利用
を図ることができるので高融点物質の処理や大径の溶融
球状化に適する。
【0010】また、前記多段のトーチの複数の誘導加熱
コイルのうち、少なくも2個のコイルが直列若しくは並
列に接続されて1電源により電力が付加されるか、ある
いは前記多段のトーチの複数の誘導加熱コイルのすべて
が直列若しくは並列に接続されて1電源により電力が付
加されることが望ましい。
【0011】また、前記多段の装置において各プラズマ
フレームが繋がっていることが望ましい。
【0012】従来の高周波熱プラズマ装置は、図5に示
すように石英管5の内部にプラズマガスを流しながら外
周に巻かれた誘導加熱コイル6に高周波電流を付加して
熱プラズマ4を発生させる1段トーチの装置が使用され
ている。
【0013】しかし、高融点の物質の大径の球体の加熱
球状化のためには大きな熱容量が必要になるが、前記の
1段トーチでは、熱容量を大きくするのに限界があっ
た。
【0014】そこでこれを解決するために、前述の図6
に示すような、第1トーチの高温フレーム1を第2トー
チにより拡散してプラズマフレーム2の均一温度の領域
を広くした2段トーチが使用された(明石和夫:表面技
術,Vol.41,No.5,1990,P18)。
【0015】本発明は、これをさらに改善し、2段フレ
ームよりさらに大容量でかつ均一温度の領域を広くした
3段以上の多段トーチを有する高周波熱プラズマ装置を
提供するものである。
【0016】また、上記明石氏らの提唱する従来の2段
トーチは図6に示すように第1トーチと第2トーチの高
周波誘導加熱コイルを、それぞれ別個の電源に接続して
いたので、同図に示すように第1トーチのプラズマフレ
ームと第2トーチのフレームが繋がらないでとぎれるこ
とがある。このため十分なフレームの拡大効果が得られ
ないという問題点があった。
【0017】本発明は、図2に示すように多段のトーチ
の各段の誘導加熱コイルをそれぞれ個別の電源により電
力を付加することもできるが、図3、及び4に示すよう
に多段のトーチの複数の誘導加熱コイルの内少なくも2
個のコイルが直列若しくは並列に接続して1電源により
電力が付加するか、あるいは前記多段のトーチの複数の
誘導加熱コイルのすべてを直列若しくは並列に接続して
1電源により電力が付加することが、前記多段の装置の
各フレームを繋がりやすくするために望ましい。これに
より一層フレームの拡大効果を増すことができる。
【0018】すなわち、本発明の高周波熱プラズマ装置
によれば、従来の2段フレームよりさらに大熱容量で均
一温度領域の広いプラズマフレームを得ることができ
る。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の1実施形態
について具体的に説明する。図1は本発明実施形態の高
周波熱プラズマ装置の断面図、図2〜4は各コイルと電
源の接続の例を示す図である。
【0020】まず図1に基づき本発明実施形態の高周波
熱プラズマ装置の構成について説明する。本発明実施形
態の熱プラズマによる加熱処理装置は3段プラズマであ
り、第1トーチ11、第2トーチ21及び第3トーチ3
1からなる3段プラズマトーチと原料供給手段41によ
り構成されている。
【0021】3段プラズマトーチになる水冷される二重
管構造の石英管(図には一重に図示)10は、小径の第
1段管12と中径の第2段管22と大径の第3段管32
とが連結された3段円筒になっている。第1、第2、第
3段管、12、22、32の外周には、それぞれ高周波
誘導加熱する第1コイル17、第2コイル18、第3コ
イル19が巻かれ、高周波電源に接続されて高周波電流
が付加されるようになっている。こうして第1、第2、
第3段管、12、22、32がそれぞれ第1トーチ1
1、第2トーチ21、第3トーチ31を構成している。
【0022】第1段管12の上部は水冷の(水冷は図示
しない)トーチヘッド16に固定され、第3段管32の
下部は水冷ジャケット(水冷は図示しない)15に固定
され、トーチヘッド16と水冷ジャケット15はタイバ
ー20により締結されて、石英管10を保持している。
そして水冷ジャケット15が図示しない加熱処理装置の
タンクなどに装着されるようになっている。
【0023】トーチヘッド16の中心に原料供給管41
が挿通され、円筒のシース管45が第1段管12の内周
との間に隙間を持たせてトーチヘッド16に固定されて
いる。
【0024】トーチヘッド16にコアガス供給管13、
クーリングガス供給管14が設けられ、コアガス供給管
13からコアガスが供給され、クーリングガス供給管1
4からシース管45と第1段管12との隙間を通してク
ーリングガスが供給される。これらのガスは、目的に応
じて適切な種類のガスが選択される。
【0025】前記第1コイル17、第2コイル18、第
3コイル19は、一例として図2〜図4の各種の形態に
接続される。図2の形態ではすべてのコイルが個別の3
電源に接続されている。この方法は各段のプラズマの調
整が容易であるが各段のプラズマが繋がりにくいという
欠点がある。
【0026】図3の形態では第1コイル17、第2コイ
ル18が直列に接続されて1電源に接続され、第3コイ
ル19が他の1電源に接続されている。この形態は第1
プラズマと第2プラズマが繋がりやすいという利点があ
る。この形態の他の例としては、図示しないが第1コイ
ル17を1電源に接続し、第2コイル18、第3コイル
19を直列に接続して他の1電源に接続することもでき
る。あるいは、第1コイル17、第2コイル18、第3
コイル19のすべてを直列に接続して1電源に接続する
ことも可能である。
【0027】また、図4の形態では、第1コイル17、
第2コイル18が並列に接続されて1電源に接続され、
第3コイル19が他の1電源に接続されている。この形
態は前記形態と同様に第1プラズマと第2プラズマが繋
がりやすいという利点がある。この形態の他の例として
は、第1コイル17を1電源に接続し、第2コイル1
8、第3コイル19を並列に接続して他の1電源に接続
することもできる。あるいは、第1コイル17、第2コ
イル18、第3コイル19のすべてを並列に接続して1
電源に接続することも可能である。
【0028】原料供給管41は中空パイプをなし、図示
しないホッパーに装入された原料粉末を一端からキャリ
ヤガスにより第2プラズマフレーム2中に供給する。
【0029】上記実施形態の構成の高周波熱プラズマ装
置の動作について説明する。まずコアガス、クーリング
ガス供給管13、14から石英管(プラズマトーチ)1
0にAr,H2 などのガスを供給しながら第1、第2、
第3コイル、17、18、19に高周波電流を付加する
と、図1の鎖線で示すように第1、第2、第3プラズ
マ、1、2、3が発生し、第3段管32の下部側から噴
出する。このとき、第1プラズマの中心部は10,00
0Kもの超高温になり中心と外周の温度差が大きい。本
発明の装置では、この第1プラズマ、第2プラズマ、第
3プラズマが繋がり、第1プラズマが第2プラズマ、第
3プラズマ位置で順次拡大されるので、第3プラズマで
はさらに均一温度領域が広くなる。すなわち、2段プラ
ズマに比してプラズマフレームの均一温度範囲が全体的
に拡がり、とくに軸方向に長くなる。
【0030】[実施例]上記構成の本発明の高周波熱プ
ラズマ装置と図5に示す従来の1段トーチの高周波熱プ
ラズマ装置とを用いて、大粒径(平均粒径2mm)のS
iO2 の溶融球状化を行った。その結果を図7及び図8
に示す。図7は本発明の3段トーチの装置で球状化した
粉末の外観写真、図8は従来の1段トーチの装置で球状
化した粉末の外観写真である。
【0031】図8に見られるように従来装置で溶融球状
化した結果は、粉末への入熱量不足のため原料粉体が十
分溶融せず球状化率が不十分である。これに対して本発
明の装置で溶融球状化した結果は、図7に見られるよう
に球状化率が向上した粉体が得られた。
【0032】以上述べたように、本発明実施形態の高周
波熱プラズマ装置は、 3段以上のプラズマにより加熱するので、プラズマ
フレームを拡大して均一温度領域の広いプラズマフレー
ムを得ることができる。 第1プラズマ、第2プラズマ及び第3プラズマのフ
レームが繋がって、プラズマフレームの十分な拡大効果
が得られる。 かつ、プラズマフレームの軸方向の長さを増し、プ
ラズマの熱容量を有効利用することができる。 これ
により、高融点物質の熱処理や大径の溶融球状化が可能
である。
【0033】上記本実施形態のおいては、3段トーチに
ついて説明したが、4段以上の多段トーチとすることも
できる。4段以上の多段トーチにおいても、電源等の構
成は本実施形態と同様である。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高周波熱
プラズマ装置によれば、従来方法に比して少ない設備容
量で、かつ均一温度領域の広いプラズマフレームを得る
ことができ、また、プラズマフレームの軸方向の長さを
増すことにより熱容量を有効利用できるので、3段又は
4段プラズマにより従来困難であった高融点物質の大径
の溶融球状化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明実施形態の高周波熱プラズマ装置の断
面図
【図2】 本発明の3電源コイル接続の実施形態の図
【図3】 本発明の2電源コイル接続の実施形態の図
【図4】 本発明の他の2電源コイル接続の実施形態の
【図5】 従来の1段プラズマ装置の1例の図
【図6】 従来の2段プラズマのコイル接続の1例を示
す図
【図7】 本発明実施形態の3段トーチ高周波熱プラズ
マ装置により球状化した粉末の外観写真
【図8】 従来の1段トーチ高周波熱プラズマ装置によ
り球状化した粉末の外観写真
【符号の説明】
1 第1プラズマフレーム、2 第2プラズマフレー
ム、3 第3プラズマフレーム、10 石英管(プラズ
マトーチ)、11 第1トーチ、12 第1段管、13
コアガス供給管、14 クーリングガス供給管、15
水冷ジャケット、16 トーチヘッド、17 第1コ
イル、18 第2コイル、19 第3コイル、20 タ
イバー、21 第2トーチ、22 第2段管、31 第
3トーチ、32 第3段管、41 原料供給管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横田 誠二 神奈川県平塚市田村5893番地 高周波熱錬 株式会社内 (72)発明者 川嵜 一博 神奈川県平塚市田村5893番地 高周波熱錬 株式会社内 Fターム(参考) 4K018 BB03 BC06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理物質を加熱処理する高周波熱プラ
    ズマ装置において、第1段、第2段、第3段、第4段の
    3段又は4段の多段のプラズマを発生する第1、第2、
    第3、第4の3段又は4段の多段のトーチを有すること
    を特徴とする高周波熱プラズマ装置。
  2. 【請求項2】 前記多段のトーチの複数の誘導加熱コイ
    ルのうち、少なくとも2個のコイルが直列若しくは並列
    に接続されて1電源により電力が付加されることを特徴
    とする請求項1に記載の高周波熱プラズマ装置。
  3. 【請求項3】 前記多段のトーチの複数の誘導加熱コイ
    ルのすべてが直列若しくは並列に接続されて1電源によ
    り電力が付加されることを特徴とする請求項1に記載の
    高周波熱プラズマ装置。
  4. 【請求項4】 前記多段の装置の各フレームが繋がって
    いることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載
    の高周波熱プラズマ装置。
JP2001363616A 2001-11-29 2001-11-29 高周波熱プラズマ装置 Pending JP2003168594A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001363616A JP2003168594A (ja) 2001-11-29 2001-11-29 高周波熱プラズマ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001363616A JP2003168594A (ja) 2001-11-29 2001-11-29 高周波熱プラズマ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003168594A true JP2003168594A (ja) 2003-06-13

Family

ID=19173927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001363616A Pending JP2003168594A (ja) 2001-11-29 2001-11-29 高周波熱プラズマ装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003168594A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008544454A (ja) * 2005-06-17 2008-12-04 パーキンエルマー・インコーポレイテッド 増強装置及びその使用方法
US8263897B2 (en) 2002-12-12 2012-09-11 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Induction device
US8289512B2 (en) 2005-06-17 2012-10-16 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Devices and systems including a boost device
US8622735B2 (en) * 2005-06-17 2014-01-07 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Boost devices and methods of using them
US8786394B2 (en) 2010-05-05 2014-07-22 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Oxidation resistant induction devices
US8829386B2 (en) 2010-05-05 2014-09-09 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Inductive devices and low flow plasmas using them
US9259798B2 (en) 2012-07-13 2016-02-16 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Torches and methods of using them
US20190061005A1 (en) * 2017-08-30 2019-02-28 General Electric Company High Quality Spherical Powders for Additive Manufacturing Processes Along With Methods of Their Formation

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8742283B2 (en) 2002-12-12 2014-06-03 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Induction device
US8263897B2 (en) 2002-12-12 2012-09-11 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Induction device
US9360430B2 (en) 2002-12-12 2016-06-07 Perkinelmer Health Services, Inc. Induction device
US8622735B2 (en) * 2005-06-17 2014-01-07 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Boost devices and methods of using them
JP2008544454A (ja) * 2005-06-17 2008-12-04 パーキンエルマー・インコーポレイテッド 増強装置及びその使用方法
US8896830B2 (en) 2005-06-17 2014-11-25 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Devices and systems including a boost device
US8289512B2 (en) 2005-06-17 2012-10-16 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Devices and systems including a boost device
US9847217B2 (en) 2005-06-17 2017-12-19 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Devices and systems including a boost device
US8786394B2 (en) 2010-05-05 2014-07-22 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Oxidation resistant induction devices
US8829386B2 (en) 2010-05-05 2014-09-09 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Inductive devices and low flow plasmas using them
US10096457B2 (en) 2010-05-05 2018-10-09 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Oxidation resistant induction devices
US9259798B2 (en) 2012-07-13 2016-02-16 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Torches and methods of using them
US9686849B2 (en) 2012-07-13 2017-06-20 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Torches and methods of using them
US20190061005A1 (en) * 2017-08-30 2019-02-28 General Electric Company High Quality Spherical Powders for Additive Manufacturing Processes Along With Methods of Their Formation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5241984B2 (ja) ツイン・プラズマ・トーチ装置
JP4317451B2 (ja) 固体電源のためのマルチコイル型誘導プラズマトーチ
JP4286777B2 (ja) ナノ粉末量産用高周波誘導プラズマ反応炉
JP2003168594A (ja) 高周波熱プラズマ装置
US3301995A (en) Electric arc heating and acceleration of gases
JPS5957927A (ja) プラズマト−チを使用した光フアイバの線引き
JP2003168595A (ja) 高周波熱プラズマ装置
CN109041395A (zh) 一种用于等离子体发生器的气冷装置和等离子体发生器
WO2014203732A1 (ja) ガス供給管および熱処理装置
US3651358A (en) Method and apparatus for extending the useful life of an arc radiation source
JP3949694B2 (ja) 高周波熱プラズマ装置
JPH05135896A (ja) インダクシヨンプラズマトーチ
CN101479393B (zh) 用于将粉末加入到火法冶金设备的金属熔液中的方法和装置
JP4019255B2 (ja) ガラス物品の加工方法および加工装置
CN111843139A (zh) 等离子喷灯及其应用方法
JP4477553B2 (ja) トナー粒子球状化方法及びトナー粒子球状化装置
JPH03211284A (ja) 多段熱プラズマ反応装置
Miao et al. Gas dynamic-thermal-concentration fields and evaporation process of quartz particles in Ar–H2 inductively coupled plasma
JPH04139384A (ja) 移行式プラズマトーチ
JP3566825B2 (ja) 熱プラズマによる加熱処理粒体及び加熱処理方法
JP2000169161A (ja) ガラスインゴットの製造方法および装置
CN210435524U (zh) 等离子喷灯
JPH03171599A (ja) アークの足を交替させる電磁コイルを有するプラズマトーチ
JP2003187947A (ja) セラミックビーズの製造装置
JPH11251088A (ja) 誘導結合プラズマ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050411

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050517

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050927