JP2011071081A - Plasma melting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma melting device which efficiently melts any material while improving the melting efficiency, suppressing wearing of electrodes, and ensuring wide irradiation of plasma arc, and is downsized as a whole. <P>SOLUTION: The plasma melting device is equipped with: a plasma torch; and an external electrode 200 disposed apart from the plasma torch and supplied with a melting object material 7. A cylindrical first electrode 1 and a cylindrical second electrode 2 surrounding the first electrode 1 are provided at a distal end 100 of the plasma torch. A ring-shaped magnet 3 is disposed inside the first electrode 1. The second electrode 2 serves as the anode or the cathode of non-transferred type plasma P1 formed in connection with the first electrode 1, and serves as the anode or the cathode of transferred type plasma P2 formed in connection with the external electrode 200. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、被溶融材料を溶融させることができるプラズマトーチを備えるプラズマ溶融装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma melting apparatus including a plasma torch capable of melting a material to be melted.

所定の材料を溶融させるものとして、プラズマトーチが既に存在する。当該プラズマトーチから被溶融材料に向けて、プラズマが噴出される。当該プラズマアークの輻射熱により、被溶融材料は溶融する。   A plasma torch already exists for melting a given material. Plasma is ejected from the plasma torch toward the material to be melted. The material to be melted is melted by the radiation heat of the plasma arc.

また、プラズマトーチは、一般的に、移行型プラズマトーチと非移行型プラズマトーチとに大別される。   Plasma torches are generally roughly classified into transfer type plasma torches and non-transfer type plasma torches.

移行型プラズマトーチでは、プラズマトーチ内部の内部電極と、プラズマトーチ外部に存し、被溶融材料が供給される外部電極との間に、電圧を印加する。当該電圧印加により、内部電極と外部電極との間において、プラズマが発生する。   In the transfer type plasma torch, a voltage is applied between the internal electrode inside the plasma torch and the external electrode that is outside the plasma torch and is supplied with the material to be melted. By the voltage application, plasma is generated between the internal electrode and the external electrode.

他方、非移行型プラズマトーチでは、プラズマトーチ内の２つの内部電極間に電圧を印加する。当該電圧印加により、内部電極間においてプラズマが発生する。そして、ガスを媒体として、当該発生したプラズマを被溶融材料に照射させる。   On the other hand, in the non-transfer type plasma torch, a voltage is applied between two internal electrodes in the plasma torch. By applying the voltage, plasma is generated between the internal electrodes. Then, the material to be melted is irradiated with the generated plasma using a gas as a medium.

プラズマトーチに関する技術を開示している先行文献として、たとえば特許文献１が存在する。   As a prior document disclosing a technique related to a plasma torch, for example, Patent Document 1 exists.

当該特許文献１に係るプラズマトーチでは、リング陰極と、該リング陰極との間に放電空間を隔てて囲続的に配設された陽極と、を備えている。さらに、当該プラズマトーチは、放電空間に中心軸を含む面内で交叉する磁束を形成させる、複数の磁石も備えている。なお、リング陰極の中空部において放電空間のほぼ中心軸に沿って、被溶融材料が送り込まれる。   The plasma torch according to Patent Document 1 includes a ring cathode and an anode that is continuously disposed with a discharge space between the ring cathode and the ring cathode. Further, the plasma torch also includes a plurality of magnets that form a magnetic flux that intersects the discharge space in a plane including the central axis. Note that the material to be melted is fed along the substantially central axis of the discharge space in the hollow portion of the ring cathode.

特開平８−３１９５５２号公報JP-A-8-319552

特許文献１に係るプラズマトーチは、非移行型プラズマトーチであるので、導電材料を溶融するのには効率が悪い。また、プラズマを回転させるために、複数の磁石が配置されているので、プラズマトーチ全体の大きさが拡大するという問題もある。   Since the plasma torch according to Patent Document 1 is a non-migration type plasma torch, it is inefficient to melt the conductive material. In addition, since a plurality of magnets are arranged to rotate the plasma, there is a problem that the size of the entire plasma torch is enlarged.

一方、所定の材料を溶融にあたり、プラズマを利用した溶融効率の向上、プラズマアークによる電極の消耗抑制、およびプラズマの広範囲照射は、重要な事項である。   On the other hand, in melting a predetermined material, improvement of melting efficiency using plasma, suppression of electrode consumption by plasma arc, and wide range irradiation of plasma are important matters.

そこで、本発明は、溶融効率の向上、電極の消耗抑制およびプラズマアークの広範囲照射を満たしつつ、如何なる材料であっても効率良く溶融でき、全体の小型化が可能なプラズマ溶融装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a plasma melting apparatus that can efficiently melt any material and can be miniaturized as a whole while satisfying improvement of melting efficiency, suppression of electrode consumption and wide-range irradiation of a plasma arc. With the goal.

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のプラズマ溶融装置は、プラズマトーチと、前記プラズマトーチのプラズマ出力側において、前記プラズマトーチから離隔して配置され、被溶融材料が供給される外部電極とを、備えており、前記プラズマトーチは、円筒形の第一の電極と、前記第一の電極を所定の距離だけ離れて囲繞する、円筒形の第二の電極と、前記第一の電極の電極内部に配置される、リング状の磁石と、を備えており、前記第二の電極は、前記第一の電極との関係で形成される非移行型プラズマの陽極として機能し、前記外部電極との関係で形成される移行型プラズマの陽極としても機能する。   In order to achieve the above object, a plasma melting apparatus according to claim 1 according to the present invention is arranged to be separated from the plasma torch on the plasma output side of the plasma torch and the plasma torch. The plasma torch includes a cylindrical first electrode and a cylindrical second electrode surrounding the first electrode at a predetermined distance apart from each other. A ring-shaped magnet disposed inside the electrode of the first electrode, and the second electrode is a non-migration type plasma anode formed in relation to the first electrode And also functions as an anode of transitional plasma formed in relation to the external electrode.

また、本発明に係る請求項２に記載のプラズム溶融装置は、プラズマトーチと、前記プラズマトーチのプラズマ出力側において、前記プラズマトーチから離隔して配置され、被溶融材料が供給される外部電極とを、備えており、前記プラズマトーチは、円筒形の第一の電極と、前記第一の電極を所定の距離だけ離れて囲繞する、円筒形の第二の電極と、前記第一の電極の電極内部に配置される、リング状の磁石と、を備えており、前記第二の電極は、前記第一の電極との関係で形成される非移行型プラズマの陰極として機能し、前記外部電極との関係で形成される移行型プラズマの陰極としても機能する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma melting device comprising: a plasma torch; and an external electrode disposed on the plasma output side of the plasma torch and spaced apart from the plasma torch and supplied with a material to be melted. The plasma torch includes a cylindrical first electrode, a cylindrical second electrode surrounding the first electrode by a predetermined distance, and the first electrode A ring-shaped magnet disposed inside the electrode, wherein the second electrode functions as a cathode of non-migration type plasma formed in relation to the first electrode, and the external electrode It also functions as a cathode for transfer type plasma formed in relation to

本発明の請求項１，２に記載のプラズマ溶融装置は、プラズマトーチと、プラズマトーチのプラズマ出力側において、プラズマトーチから離隔して配置され、被溶融材料が供給される外部電極とを、備えている。プラズマトーチは、円筒形の第一の電極と、第一の電極を所定の距離だけ離れて囲繞する円筒形の第二の電極と、第一の電極の電極内部に配置されるリング状の磁石と、を備えている。第二の電極は、第一の電極との関係で形成される非移行型プラズマの陽極または陰極として機能し、外部電極との関係で形成される移行型プラズマの陽極または陰極としても機能する。   A plasma melting apparatus according to claims 1 and 2 of the present invention includes a plasma torch, and an external electrode that is disposed on the plasma output side of the plasma torch and is spaced apart from the plasma torch and supplied with a material to be melted. ing. The plasma torch includes a cylindrical first electrode, a cylindrical second electrode that surrounds the first electrode by a predetermined distance, and a ring-shaped magnet disposed inside the first electrode. And. The second electrode functions as an anode or cathode of non-migration type plasma formed in relation to the first electrode, and also functions as an anode or cathode of migration type plasma formed in relation to the external electrode.

したがって、プラズマトーチは、移行型プラズマトーチとしても非移行型プラズマトーチとしても機能するので、絶縁体・導体・半導体などの如何なる材料であっても効率良く溶融できる。   Therefore, since the plasma torch functions as both a transfer type plasma torch and a non-transfer type plasma torch, any material such as an insulator, a conductor, or a semiconductor can be efficiently melted.

また、磁石の存在により、移行型プラズマも非移行型プラズマも回転する。したがって、当該回転状態で、被溶融材料に移行型プラズマおよび非移行型プラズマが照射され、結果としてプラズマが被溶融材料の広範囲で照射される。   Moreover, both the transfer type plasma and the non-transfer type plasma rotate due to the presence of the magnet. Therefore, in the rotating state, the material to be melted is irradiated with the transfer type plasma and the non-transfer type plasma, and as a result, the plasma is irradiated over a wide range of the material to be melted.

また、当該供給途中において、被溶融材料の周囲には、移行型プラズマおよび非移行型プラズマが回転している。したがって、第一の電極の筒内部を介して外部電極に被溶融材料が供給されることにより、溶融効率の向上を図ることができる。   Further, during the supply, the transfer type plasma and the non-transfer type plasma rotate around the material to be melted. Therefore, the melting efficiency can be improved by supplying the material to be melted to the external electrode through the inside of the cylinder of the first electrode.

また、上記のように、移行型プラズマおよび非移行型プラズマは、常に移動（回転）し続けるので、プラズマアークが各電極において一点集中的に照射されることは無い。つまり、本発明では、各プラズマアークは、各電極において満遍なく照射される。したがって、本願発明では、プラズマアークが各電極において一点集中的に照射される場合において起こる電極の消耗（劣化）を抑制できる。つまり、電極の長寿命化が可能となる。   Further, as described above, the transfer plasma and the non-transfer plasma continue to move (rotate) at all times, so that the plasma arc is not radiated at a single point on each electrode. That is, in the present invention, each plasma arc is uniformly irradiated on each electrode. Therefore, in the present invention, it is possible to suppress electrode consumption (deterioration) that occurs when a plasma arc is irradiated at a single point on each electrode. That is, the life of the electrode can be extended.

さらに、本発明の構成では、移行型プラズマおよび非移行型プラズマの回転のために、上記リング状の磁石が一つ第一の電極の電極内部に配置されているだけで十分である。したがって、移行型プラズマおよび非移行型プラズマの回転を可能とするプラズマトーチ全体の小型化を図ることもできる。   Furthermore, in the configuration of the present invention, it is sufficient that the ring-shaped magnet is disposed inside the electrode of the first electrode for the rotation of the transfer plasma and the non-transfer plasma. Therefore, it is possible to reduce the size of the entire plasma torch that enables rotation of the transfer type plasma and the non-transfer type plasma.

また、本発明の請求項２に記載のプラズマ溶融装置は、第二の電極は陰極として機能する。   In the plasma melting apparatus according to claim 2 of the present invention, the second electrode functions as a cathode.

したがって、被溶融材料におけるヒュームの発生を抑制できる。さらに、当該被溶融材料の溶融効率を向上させることもできる。   Accordingly, generation of fumes in the material to be melted can be suppressed. Furthermore, the melting efficiency of the material to be melted can be improved.

実施の形態１に係るプラズマ溶融装置の構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a configuration of a plasma melting apparatus according to Embodiment 1. FIG. 磁石３の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a magnet 3. 実施の形態１における、磁石３により発生する磁界および移行型・非移行型プラズマの回転の様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a magnetic field generated by a magnet 3 and a state of rotation of transfer / non-transfer plasma in the first embodiment. 実施の形態１における、非移行形プラズマの回転を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining rotation of non-transferred plasma in the first embodiment. 実施の形態１における、移行型プラズマの回転を説明するための図である。6 is a diagram for explaining rotation of transfer plasma in Embodiment 1. FIG. 実施の形態２に係るプラズマ溶融装置の構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a configuration of a plasma melting apparatus according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態２における、磁石３により発生する磁界および移行型・非移行型プラズマの回転の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the rotation of the magnetic field generated by the magnet 3, and the transfer type / non-transfer type plasma in the second embodiment. 実施の形態２における、非移行形プラズマの回転を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining rotation of non-transferred plasma in the second embodiment. 実施の形態２における、移行型プラズマの回転を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining rotation of transfer plasma in the second embodiment.

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に係るプラズマ溶融装置の要部構成を示す断面図である。 <Embodiment 1>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the main configuration of the plasma melting apparatus according to the present embodiment.

プラズマ溶融装置は、プラズマトーチと外部電極２００とを備えている。図１では、プラズマトーチ先端部１００と外部電極２００とが、拡大して図示されている。   The plasma melting apparatus includes a plasma torch and an external electrode 200. In FIG. 1, the plasma torch tip 100 and the external electrode 200 are illustrated in an enlarged manner.

＜プラズマ溶融装置の構造＞
図１に示すように、外部電極２００は、プラズマトーチ先端部１００のプラズマ出力側において、プラズマトーチから離隔して配置されている。外部電極２００には、プラズマトーチ先端部１００から、被溶融材料７が供給される。そして、被溶融材料７は、外部電極２００において溜まる。なお、被溶融材料７が絶縁体でない場合には、当該溜まった被溶融材料７自体も外部電極２００とともに、電極として機能する。 <Structure of plasma melting device>
As shown in FIG. 1, the external electrode 200 is disposed on the plasma output side of the plasma torch tip 100 so as to be separated from the plasma torch. The melted material 7 is supplied to the external electrode 200 from the plasma torch tip 100. Then, the material 7 to be melted accumulates in the external electrode 200. When the material to be melted 7 is not an insulator, the accumulated material 7 to be melted itself functions as an electrode together with the external electrode 200.

プラズマトーチは、第一の電極１、第二の電極２、磁石３および複数の絶縁物４，５，６を、備えている。なお、図１に示すように、これらの部材１〜６は全て、プラズマトーチ先端部１００に配設されている。   The plasma torch includes a first electrode 1, a second electrode 2, a magnet 3, and a plurality of insulators 4, 5, and 6. As shown in FIG. 1, these members 1 to 6 are all disposed at the plasma torch tip 100.

第一の電極１および第二の電極２共に、円筒形の電極構造を有している。第二の電極２は、第一の電極１を所定の距離だけ離れて囲繞している。つまり、第二の電極２の円筒形の径は、第一の電極１の円筒形の径よりも大きい。また、第一の電極の円筒形の中心軸と、第二の電極の円筒形の中心軸とは、一致している。当該中心軸を図１において中心軸ＡＸとして図示している。   Both the first electrode 1 and the second electrode 2 have a cylindrical electrode structure. The second electrode 2 surrounds the first electrode 1 with a predetermined distance. That is, the cylindrical diameter of the second electrode 2 is larger than the cylindrical diameter of the first electrode 1. Further, the cylindrical central axis of the first electrode coincides with the cylindrical central axis of the second electrode. The central axis is shown as the central axis AX in FIG.

なお、以下の説明において、電極１，２の円筒形の中心軸ＡＸの方向を、「軸方向」と称する。また、電極１，２の円筒形の径の方向を、「径方向」と称する。   In the following description, the direction of the cylindrical central axis AX of the electrodes 1 and 2 is referred to as “axial direction”. The direction of the cylindrical diameter of the electrodes 1 and 2 is referred to as “radial direction”.

第一の電極１の円筒形の開口部１ａからは、顆粒状の被溶融材料７が外部電極２００に向けて供給される。つまり、被溶融材料７は、第一の電極１の筒内部を介して、外部電極２００へ供給される。   From the cylindrical opening 1 a of the first electrode 1, the granular material to be melted 7 is supplied toward the external electrode 200. That is, the material 7 to be melted is supplied to the external electrode 200 through the inside of the first electrode 1.

また、第一の電極１の電極内部には、リング状の磁石３が配設されている。図２に示すように、磁石３のリング中心は、中心軸ＡＸと一致しており、軸方向に磁化している。つまり、図１に示すように、リング状の磁石３の被溶融材料投入側が「Ｎ極」であり、リング状の磁石３の外部電極２００の配置側が「Ｓ極」である。また、図１に示すように、磁石３は、第一の電極１内部において外部電極２００配置側（第一の電極１の底部付近）に、配置されている。つまり、外部電極２００により近い位置に、磁石３は配設されている。   A ring-shaped magnet 3 is disposed inside the first electrode 1. As shown in FIG. 2, the ring center of the magnet 3 coincides with the central axis AX and is magnetized in the axial direction. That is, as shown in FIG. 1, the material input side of the ring-shaped magnet 3 is the “N pole”, and the arrangement side of the external electrode 200 of the ring-shaped magnet 3 is the “S pole”. Further, as shown in FIG. 1, the magnet 3 is arranged on the external electrode 200 arrangement side (near the bottom of the first electrode 1) inside the first electrode 1. That is, the magnet 3 is disposed at a position closer to the external electrode 200.

さて、第一の電極１と第二の電極２とは、放電空間Ｌ１を隔てて対面している。プラズマ溶融装置は、非移行型プラズマ電源３００を備えており、当該非移行型プラズマ電源３００のマイナス端子が第一の電極１に接続され、非移行型プラズマ電源３００のプラス端子が第二の電極２に接続される。そして、当該非移行型プラズマ電源３００により、第一の電極１および第二の電極２間に、所定の電圧を印加する。すると、放電空間Ｌ１において、非移行型プラズマＰ１が発生する。   Now, the first electrode 1 and the second electrode 2 face each other with a discharge space L1 therebetween. The plasma melting apparatus includes a non-migration type plasma power supply 300, a minus terminal of the non-migration type plasma power supply 300 is connected to the first electrode 1, and a plus terminal of the non-migration type plasma power supply 300 is a second electrode. 2 is connected. Then, a predetermined voltage is applied between the first electrode 1 and the second electrode 2 by the non-migration type plasma power source 300. Then, non-transferred plasma P1 is generated in the discharge space L1.

また、第二の電極２の端部（底部）と外部電極２００とは、放電空間Ｌ２を隔てて対面している。プラズマ溶融装置は、移行型プラズマ電源４００を備えており、当該移行型プラズマ電源４００のマイナス端子が外部電極２００に接続され、移行型プラズマ電源４００のプラス端子が第二の電極２に接続される。そして、当該移行型プラズマ電源４００により、第二の電極２および外部電極２００間に、所定の電圧を印加する。すると、放電空間Ｌ２において、移行型プラズマＰ２が発生する。   Further, the end portion (bottom portion) of the second electrode 2 and the external electrode 200 face each other across the discharge space L2. The plasma melting apparatus includes a transfer type plasma power source 400, a minus terminal of the transfer type plasma power source 400 is connected to the external electrode 200, and a plus terminal of the transfer type plasma power source 400 is connected to the second electrode 2. . Then, a predetermined voltage is applied between the second electrode 2 and the external electrode 200 by the transfer type plasma power source 400. Then, the transfer type plasma P2 is generated in the discharge space L2.

上記から分かるように、プラズマトーチは、非移行型プラズマトーチであると共に、移行型プラズマトーチでもある。また、移行型プラズマトーチは、逆極性である。さらに、第二の電極２は、第一の電極１との関係で形成される非移行型プラズマＰ１の陽極として機能し、かつ、外部電極２００との関係で形成される移行型プラズマＰ２の陽極としても機能する。   As can be seen from the above, the plasma torch is a non-transfer type plasma torch and a transfer type plasma torch. The transfer type plasma torch has a reverse polarity. Further, the second electrode 2 functions as an anode of the non-migration type plasma P1 formed in relation to the first electrode 1 and also serves as an anode of the migration type plasma P2 formed in relation to the external electrode 200. Also works.

なお、移行型プラズマＰ２は、プラズマトーチのプラズマ出力部から、外部電極２００に供給された被溶融材料７へ向けて、直接的に照射される。一方、非移行型プラズマＰ１は、放電空間Ｌ１に導入された不活性ガスＧを媒体として、外部電極２００に供給された被溶融材料７へ向けて照射される。ここで、図１の上部から下部に向けて流れる当該不活性ガスＧは、冷却材としても機能している。   The transfer type plasma P2 is directly irradiated from the plasma output part of the plasma torch toward the material 7 to be melted supplied to the external electrode 200. On the other hand, the non-migration type plasma P1 is irradiated toward the material 7 to be melted supplied to the external electrode 200 using the inert gas G introduced into the discharge space L1 as a medium. Here, the inert gas G flowing from the upper part to the lower part in FIG. 1 also functions as a coolant.

さて、第一の電極１は、第一の絶縁物４と第二の絶縁物５とにより、部分的に被覆されている。   The first electrode 1 is partially covered with a first insulator 4 and a second insulator 5.

図１に示すように、第一の絶縁物４は、第二の電極２と対面する第一の電極１の側面部の一部を被覆するように形成されている。より具体的に、当該第一の絶縁物４は、第一の電極１の前記側面部において、径方向における磁石３の磁場が、軸方向における磁石３の磁場より大きい領域を覆っている。換言すれば、第二の電極２と対面する第一の電極１の側面部において、軸方向における磁石３の磁場が、径方向における磁石３の磁場より大きい領域は、露出されている。   As shown in FIG. 1, the first insulator 4 is formed so as to cover a part of the side surface portion of the first electrode 1 facing the second electrode 2. More specifically, the first insulator 4 covers a region where the magnetic field of the magnet 3 in the radial direction is larger than the magnetic field of the magnet 3 in the axial direction on the side surface portion of the first electrode 1. In other words, a region where the magnetic field of the magnet 3 in the axial direction is larger than the magnetic field of the magnet 3 in the radial direction is exposed at the side surface portion of the first electrode 1 facing the second electrode 2.

このように、第一の電極１の側面部の一部が第一の絶縁物４により覆われているので、非移行型プラズマアークは、第一の電極１の露出側面部と第二の電極２との間で発生する。つまり、軸方向における磁石３の磁場が径方向における磁石３の磁場より大きい領域の放電空間Ｌ１において、非移行型プラズマアークが発生し、非移行型プラズマＰ１が生成される。   Thus, since a part of side surface part of the 1st electrode 1 is covered with the 1st insulator 4, a non-migration type plasma arc is the exposed side surface part of the 1st electrode 1, and 2nd electrode. Between the two. That is, in the discharge space L1 in a region where the magnetic field of the magnet 3 in the axial direction is larger than the magnetic field of the magnet 3 in the radial direction, a non-migration type plasma arc is generated and a non-migration type plasma P1 is generated.

また、図１に示すように、第二の絶縁物５は、第一の電極１の底面側端部を被覆するように形成されている。より具体的に、第二の絶縁物５は、第一の電極１の外部電極２００と対面する部分を覆っている。   Further, as shown in FIG. 1, the second insulator 5 is formed so as to cover the bottom side end portion of the first electrode 1. More specifically, the second insulator 5 covers a portion of the first electrode 1 that faces the external electrode 200.

さらに、プラズマトーチは、第二の電極２を所定の距離だけ離れて囲繞する、第三の絶縁物６を、備えている。   Further, the plasma torch includes a third insulator 6 that surrounds the second electrode 2 by a predetermined distance.

具体的に、第三の絶縁物６は、第二の電極２の径よりも大きな径を有する円筒形の形状を有しており、当該円筒形の中心軸は、中心軸ＡＸと一致している。第三の絶縁物６は、軸方向における磁石３の磁場が径方向における磁石３の磁場より大きくなる領域において、配設されている。なお、第三の絶縁物６は、第二の電極２の全側面と対面するように配設される必要は無い。当該第三の絶縁物６は、少なくとも外部電極２００に近い側の第二の電極２の側面部分（第二の電極２の底面付近の側面部領域のみ）を、径方向の外側から対面してれば良い。   Specifically, the third insulator 6 has a cylindrical shape having a diameter larger than the diameter of the second electrode 2, and the central axis of the cylindrical shape coincides with the central axis AX. Yes. The third insulator 6 is disposed in a region where the magnetic field of the magnet 3 in the axial direction is larger than the magnetic field of the magnet 3 in the radial direction. Note that the third insulator 6 need not be disposed so as to face all the side surfaces of the second electrode 2. The third insulator 6 faces at least the side surface portion of the second electrode 2 on the side close to the external electrode 200 (only the side surface region near the bottom surface of the second electrode 2) from the outside in the radial direction. Just do it.

このように、第二の絶縁物５および第三の絶縁物６の存在により、移行型プラズマアークは、外部電極２００と、当該外部電極２００と対面する第二の電極２の端部（底部）との間で発生する。つまり、径方向における磁石３の磁場が軸方向における磁石３の磁場より大きい領域の放電空間Ｌ２において、移行型プラズマアークが発生し、移行型プラズマＰ２が生成される。   Thus, due to the presence of the second insulator 5 and the third insulator 6, the transfer type plasma arc causes the external electrode 200 and the end (bottom) of the second electrode 2 facing the external electrode 200. Occurs between. That is, the transfer type plasma arc is generated in the discharge space L2 in the region where the magnetic field of the magnet 3 in the radial direction is larger than the magnetic field of the magnet 3 in the axial direction, and the transfer type plasma P2 is generated.

ここで、各絶縁体４，５，６として、たとえば高温耐久性を有する窒化ボロン、または安価なアルミナなどを採用することができる。   Here, as each of the insulators 4, 5, and 6, for example, boron nitride having high temperature durability, inexpensive alumina, or the like can be employed.

なお、第一の電極１の端部（底部）、第二の電極２の端部（底部）および第三の絶縁物６の端部（底部）と、外部電極２００との間の距離の関係は、次の通りである。第三の絶縁物６の底部と外部電極２００との間の距離が最も近く、第二の電極２の底部と外部電極２００との間の距離が２番目に近い。そして、第一の電極１の底部と外部電極２００との間の距離が最も遠い。   In addition, the relationship between the edge part (bottom part) of the 1st electrode 1, the edge part (bottom part) of the 2nd electrode 2, the edge part (bottom part) of the 3rd insulator 6, and the external electrode 200 is shown. Is as follows. The distance between the bottom of the third insulator 6 and the external electrode 200 is the shortest, and the distance between the bottom of the second electrode 2 and the external electrode 200 is the second closest. The distance between the bottom of the first electrode 1 and the external electrode 200 is the longest.

＜プラズマの回転動作＞
移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１は、磁石３により生成される磁界により、中心軸ＡＸを中心として回転する。具体的には、下記の通りである。 <Rotation of plasma>
The transfer type plasma P <b> 2 and the non-transfer type plasma P <b> 1 rotate around the central axis AX by the magnetic field generated by the magnet 3. Specifically, it is as follows.

図２で示したように、軸方向に磁化しているリング状の磁石３により、プラズマトーチ先端部１００では、図３に示す磁界ＭＦが形成される。   As shown in FIG. 2, the magnetic field MF shown in FIG. 3 is formed in the plasma torch tip 100 by the ring-shaped magnet 3 magnetized in the axial direction.

第一の電極１と第二の電極２との間に所定の電圧を印加すると、非移行型プラズマＰ１が発生し、第二の電極２から第一の電極１に向かって、非移行型プラズマアークＩ１が流れる。ここで、第二の電極２に対面する第一の電極１の側面部は、部分的に第一の絶縁物４により覆われている。したがって、第二の電極２に対面する第一の電極１の露出している側面部において、非移行型プラズマアークＩ１が流れる。換言すれば、磁界ＭＦの軸方向の磁場が、当該磁界ＭＦの径方向の磁場より大きい領域において、非移行型プラズマアークＩ１が流れる。   When a predetermined voltage is applied between the first electrode 1 and the second electrode 2, a non-migration type plasma P <b> 1 is generated, and the non-migration type plasma 1 is generated from the second electrode 2 toward the first electrode 1. Arc I1 flows. Here, the side surface portion of the first electrode 1 facing the second electrode 2 is partially covered with the first insulator 4. Therefore, the non-migration type plasma arc I1 flows in the exposed side surface portion of the first electrode 1 facing the second electrode 2. In other words, the non-migration type plasma arc I1 flows in a region where the magnetic field in the axial direction of the magnetic field MF is larger than the magnetic field in the radial direction of the magnetic field MF.

したがって、図４に示すように、フレミングの左手の法則により、非移行型プラズマＰ１は、当該軸方向の磁場Ｂ１の影響により中心軸ＡＸ廻りの力Ｆ１が働く。よって、非移行型プラズマＰ１は、中心軸ＡＸの回りにおいて時計回りに回転する。なお、力Ｆ１の大きさは、軸方向磁場Ｂ１×非移行型プラズマアークＩ１、である。   Therefore, as shown in FIG. 4, according to Fleming's left-hand rule, the non-migration type plasma P1 has a force F1 around the central axis AX due to the influence of the magnetic field B1 in the axial direction. Therefore, the non-migration type plasma P1 rotates clockwise around the central axis AX. Note that the magnitude of the force F1 is the axial magnetic field B1 × the non-transferred plasma arc I1.

これに対して、第二の電極２と外部電極２００との間に所定の電圧を印加すると、移行型プラズマＰ２が発生し、第二の電極２から外部電極２００に向かって、移行型プラズマアークＩ２が流れる。ここで、外部電極２００に対面する第一の電極１の端部（底部）には、第二の絶縁物５が形成されている。さらに、第二の電極２を径方向の外側から囲繞するように、第三の絶縁物６が形成されている。したがって、外部電極２００と当該外部電極２００に対面する第二の電極２の端部（底部）との間においてのみ、移行型プラズマアークＩ２が流れる。換言すれば、磁界ＭＦの径方向の磁場が当該磁界ＭＦの軸方向の磁場より大きい領域においてのみ、移行型プラズマアークＩ２が流れる。なお、絶縁物４，５，６により、移行型プラズマアークが、第一の電極１の底部・外側側面や第二の電極２の外側側面に移行することを防止できる。   On the other hand, when a predetermined voltage is applied between the second electrode 2 and the external electrode 200, a transfer type plasma P2 is generated, and the transfer type plasma arc is directed from the second electrode 2 toward the external electrode 200. I2 flows. Here, the second insulator 5 is formed at the end (bottom) of the first electrode 1 facing the external electrode 200. Further, a third insulator 6 is formed so as to surround the second electrode 2 from the outside in the radial direction. Therefore, the transfer type plasma arc I2 flows only between the external electrode 200 and the end (bottom) of the second electrode 2 facing the external electrode 200. In other words, the transfer type plasma arc I2 flows only in a region where the magnetic field in the radial direction of the magnetic field MF is larger than the magnetic field in the axial direction of the magnetic field MF. The insulators 4, 5, 6 can prevent the transfer type plasma arc from transferring to the bottom / outer side surface of the first electrode 1 or the outer side surface of the second electrode 2.

したがって、図５に示すように、フレミングの左手の法則により、移行型プラズマＰ２は、当該径方向の磁場Ｂ２の影響により中心軸ＡＸ廻りの力Ｆ２が働く。よって、移行型プラズマＰ２は、中心軸ＡＸの回りにおいて反時計回りに回転する。なお、力Ｆ２の大きさは、軸方向磁場Ｂ２×非移行型プラズマアークＩ２、である。   Therefore, as shown in FIG. 5, according to Fleming's left-hand rule, the transfer plasma P2 is subjected to a force F2 around the central axis AX due to the influence of the magnetic field B2 in the radial direction. Therefore, the transfer type plasma P2 rotates counterclockwise around the central axis AX. The magnitude of the force F2 is the axial magnetic field B2 × non-transfer type plasma arc I2.

このように、非移行型プラズマＰ１および移行型プラズマＰ２は、常に回転し、当該回転状態で外部電極２００に供給された被溶融材料７に照射される。   Thus, the non-migration type plasma P1 and the migration type plasma P2 always rotate, and are irradiated to the material 7 to be melted supplied to the external electrode 200 in the rotation state.

以上のように、本実施の形態に係るプラズマ溶融装置では、プラズマトーチは、移行型プラズマトーチとしても非移行型プラズマトーチとしても機能する。したがって、絶縁体・導体・半導体などの如何なる被溶融材料７であっても効率良く溶融できる。   As described above, in the plasma melting apparatus according to the present embodiment, the plasma torch functions as both a transfer type plasma torch and a non-transfer type plasma torch. Therefore, any material 7 to be melted such as an insulator, conductor, or semiconductor can be efficiently melted.

たとえば、被溶融材料７が絶縁体である場合には、非移行型プラズマＰ１により効率良く溶融できる。また、被溶融材料７が導体である場合には、移行型プラズマＰ２により効率良く溶融できる。また、被溶融材料７が半導体である場合には、半導体は非移行型プラズマＰ１により高温状態となり導電状態となる。その後、移行型プラズマＰ２により、当該導電状態となった半導体は、効率良く溶融される。したがって、被溶融材料７が半導体であるときには、最初は非移行型プラズマＰ１のみを発生させ、被溶融材料７がある程度高温状態となった段階で、移行型プラズマＰ２の発生に切り替えても良い。   For example, when the material 7 to be melted is an insulator, it can be efficiently melted by the non-migration type plasma P1. Further, when the material to be melted 7 is a conductor, it can be efficiently melted by the transfer type plasma P2. When the material to be melted 7 is a semiconductor, the semiconductor becomes a high temperature state and becomes conductive due to the non-migration type plasma P1. Thereafter, the semiconductor in the conductive state is efficiently melted by the transfer plasma P2. Therefore, when the material to be melted 7 is a semiconductor, only the non-migration type plasma P1 may be generated at first, and the generation of the migration type plasma P2 may be switched when the material to be melted 7 reaches a certain high temperature state.

また、磁石３の存在により、移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１は、中心軸ＡＸ廻りを回転する。したがって、当該回転状態で、被溶融材料７に移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１が照射され、結果としてプラズマＰ１，Ｐ２が被溶融材料７において、均一かつ広範囲で照射される。   Further, due to the presence of the magnet 3, the transfer type plasma P2 and the non-transfer type plasma P1 rotate around the central axis AX. Therefore, in the rotation state, the melting material 7 is irradiated with the transfer plasma P2 and the non-transferring plasma P1, and as a result, the plasmas P1 and P2 are irradiated uniformly and over a wide range on the melting material 7.

また、第一の電極１の筒内部を介して外部電極２００に被溶融材料７が供給され、当該供給途中において、被溶融材料７の周囲には、移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１が回転している。したがって、被溶融材料７の溶融効率の向上を更に図ることができる。   In addition, the melted material 7 is supplied to the external electrode 200 through the inside of the first electrode 1, and during the supply, the transfer type plasma P <b> 2 and the non-transfer type plasma P <b> 1 are formed around the melted material 7. It is rotating. Therefore, it is possible to further improve the melting efficiency of the material 7 to be melted.

ところで、プラズマアークの方向と磁石３の磁場の方向とが一致する領域では、プラズマＰ１，Ｐ２は、当該磁場により力を受けず、その場で静止する。このようにプラズマが停止した場合には、電極の一定の場所でプラズマアークが固定的に流れる。したがって、当該プラズマアークが固定的に同じ場所に流れると、当該場所において温度上昇が進み、当該場所における電極の消耗（劣化）が進む。   By the way, in the region where the direction of the plasma arc and the direction of the magnetic field of the magnet 3 coincide with each other, the plasmas P1 and P2 are not subjected to the force by the magnetic field and are stopped on the spot. In this way, when the plasma is stopped, the plasma arc flows in a fixed position at the electrode. Therefore, when the plasma arc flows to the same place in a fixed manner, the temperature rises at the place, and the consumption (deterioration) of the electrode at the place advances.

本実施の形態では、上記のように、移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１は、常に移動（回転）し続けるので、プラズマアークが各電極１，２，２００において一点集中的に照射されることは無い。つまり、本発明では、各プラズマアークは、各電極１，２，２００において満遍なく照射される。したがって、本願発明では、プラズマアークが各電極１，２，２００において一点集中的に照射される場合において起こる電極の消耗（劣化）を抑制できる。つまり、電極の長寿命化が可能となる。   In the present embodiment, as described above, since the transfer type plasma P2 and the non-transfer type plasma P1 always move (rotate), the plasma arc is irradiated at each electrode 1, 2, 200 in a concentrated manner. There is nothing. In other words, in the present invention, each plasma arc is uniformly irradiated on each electrode 1, 2, 200. Therefore, in the present invention, it is possible to suppress electrode consumption (deterioration) that occurs when the plasma arc is irradiated at a single point on each of the electrodes 1, 2, 200. That is, the life of the electrode can be extended.

なお、第一の絶縁物４が形成されていない場合には、第一の電極１と第二の電極２との間の全放電空間Ｌ１において、径方向に非移行型プラズマアークが流れる。つまり、当該電極１，２間において、軸方向の磁場の強さよりも径方向の磁場の強さの方が大きい領域においても、非移行型プラズマアークが流れる。このような領域で当該非移行型プラズマアークが流れると、上記の通り、当該領域において非移行型プラズマＰ１は回転せず、静止状態となる。   When the first insulator 4 is not formed, a non-migration type plasma arc flows in the radial direction in the entire discharge space L1 between the first electrode 1 and the second electrode 2. That is, a non-migration type plasma arc flows between the electrodes 1 and 2 even in a region where the radial magnetic field strength is larger than the axial magnetic field strength. When the non-migration type plasma arc flows in such a region, as described above, the non-migration type plasma P1 does not rotate in the region and enters a stationary state.

しかしながら、本実施の形態では、軸方向の磁場の強さよりも径方向の磁場の強さの方が大きい領域における第一の電極１の側面部は、第一の絶縁物４で覆われている。したがって、第一の電極１，２間において、軸方向の磁場の強さが径方向の磁場の強さよりも大きい領域においてのみ、非移行型プラズマアークが流れる。よって、上記のような非移行プラズマＰ１の静止状態が発生することを防止できる。   However, in the present embodiment, the side surface portion of the first electrode 1 in a region where the radial magnetic field strength is larger than the axial magnetic field strength is covered with the first insulator 4. . Therefore, between the first electrodes 1 and 2, a non-migration type plasma arc flows only in a region where the axial magnetic field strength is larger than the radial magnetic field strength. Therefore, it is possible to prevent the stationary state of the non-transferred plasma P1 as described above from occurring.

なお、軸方向に磁化している磁石３を採用する場合には、当該磁石３と対向する電極１，２間において、軸方向の磁場の強さが径方向の磁場の強さより大きくなる。したがって、当該磁石３と対向する部分のみ第一の電極１が露出するように、当該第一の電極１の側面部に第一の絶縁物４は形成される。   When the magnet 3 magnetized in the axial direction is employed, the strength of the magnetic field in the axial direction is larger than the strength of the magnetic field in the radial direction between the electrodes 1 and 2 facing the magnet 3. Accordingly, the first insulator 4 is formed on the side surface of the first electrode 1 so that the first electrode 1 is exposed only in the portion facing the magnet 3.

また、第二の絶縁物５が形成されていない場合には、外部電極２００と第一の電極１の端部との間においても、移行型プラズマアークが移行することもあり得る。第一の電極１の底部に配設される図２で示した磁石３では、当該電極２００，１間においては、軸方向の磁場の強さの方が径方向の磁場の強さよりも大きい。したがって、第一の電極１において移行型プラズマアークが移行すると、第一の電極１の端部（底部）付近において、移行型プラズマＰ２は上記のような静止状態となる。   Further, when the second insulator 5 is not formed, the transfer type plasma arc may be transferred between the external electrode 200 and the end portion of the first electrode 1. In the magnet 3 shown in FIG. 2 disposed at the bottom of the first electrode 1, the strength of the magnetic field in the axial direction is greater than the strength of the magnetic field in the radial direction between the electrodes 200 and 1. Therefore, when the transfer type plasma arc moves in the first electrode 1, the transfer type plasma P <b> 2 is in a stationary state as described above near the end (bottom) of the first electrode 1.

しかしながら、本実施の形態では、第一の電極１の端部（底部）は、第二の絶縁物５で覆われている。したがって、第一の電極１の当該底部において、移行型プラズマアークが移行することを防止できる。よって、当該第一の電極１の底部付近における上記のような移行プラズマＰ２の静止状態が、発生することを防止できる。   However, in the present embodiment, the end (bottom) of the first electrode 1 is covered with the second insulator 5. Therefore, it is possible to prevent the transfer type plasma arc from transferring at the bottom of the first electrode 1. Therefore, it is possible to prevent the stationary state of the transfer plasma P2 as described above near the bottom of the first electrode 1 from occurring.

また、第三の絶縁物６が形成されていない場合には、外部電極２００と第二の電極２の側面部（より具体的には、より外部電極２００に近い、第二の電極２の端部（底部）と隣接する、第二の電極２の外側側面部）との間においても、移行型プラズマアークが移行することもあり得る。図２に示す磁石３を第一の電極１内部に配設した場合には、当該第二の電極２の径方向の外側において、軸方向の磁場の強さの方が径方向の磁場の強さよりも大きくなる。したがって、移行型プラズマアークが当該第二の電極２の側面部に移行するまでの途中において、移行型プラズマＰ２は上記のような静止状態となり得る。   Further, when the third insulator 6 is not formed, side surfaces of the external electrode 200 and the second electrode 2 (more specifically, the end of the second electrode 2 closer to the external electrode 200) The transitional plasma arc may also be transferred between the part (bottom part) and the adjacent side surface of the second electrode 2. When the magnet 3 shown in FIG. 2 is disposed inside the first electrode 1, the axial magnetic field is stronger in the radial direction outside the second electrode 2 in the radial direction. It will be bigger than that. Therefore, the transitional plasma P2 can be in a stationary state as described above in the middle of transition of the transitional plasma arc to the side surface of the second electrode 2.

しかしながら、本実施の形態では、第二の電極２の側面部から径方向外側に所定の距離だけ隔てた位置に、第三の絶縁物６が形成されている。したがって、第二の電極２の側面部において、移行型プラズマアークが移行することを防止できる。よって、上記のような移行プラズマＰ２の静止状態が発生することを防止できる。   However, in the present embodiment, the third insulator 6 is formed at a position separated from the side surface of the second electrode 2 by a predetermined distance radially outward. Therefore, it is possible to prevent the transfer type plasma arc from transferring in the side surface portion of the second electrode 2. Therefore, it is possible to prevent the stationary state of the transfer plasma P2 as described above from occurring.

なお、図１に示した第三の絶縁物６の固定的な固体構成の代わりに、第二の電極２の径方向外側に不活性ガスを流す、流動的な第三の絶縁物６の構成を採用しても良い。しかしながら、当該流動的な第三の絶縁物６の構成用よりも、固体としての第三の絶縁物６の構成を採用した方が、第二の電極２の側面部への上記移行型プラズマアークの移行をより確実に防止できる。   In addition, instead of the fixed solid structure of the third insulator 6 shown in FIG. 1, the structure of the fluid third insulator 6 in which an inert gas is allowed to flow outside in the radial direction of the second electrode 2. May be adopted. However, the transitional plasma arc to the side surface of the second electrode 2 is more effective when the configuration of the third insulator 6 as a solid is adopted than when the third insulator 6 is fluid. Can be more reliably prevented.

また、本実施の形態では、磁石３は、第一の電極１の底部（つまり、外部電極２００に近い側の端部）付近に配置されている。したがって、移行型プラズマＰ２が生成される領域（放電空間Ｌ２）と、磁石３との距離が近くなる。よって、移行型プラズマＰ２が生成される領域において、当該磁石３の磁界ＭＦがより強くさせることができる。これにより、移行型プラズマＰ２の回転力を、より強く作用させることができる。   In the present embodiment, the magnet 3 is disposed near the bottom of the first electrode 1 (that is, the end near the external electrode 200). Therefore, the distance between the region (discharge space L2) where the transfer type plasma P2 is generated and the magnet 3 is reduced. Therefore, the magnetic field MF of the magnet 3 can be made stronger in the region where the transfer type plasma P2 is generated. Thereby, the rotational force of transfer type plasma P2 can be made to act more strongly.

また、磁石３は、第一の電極１の電極内部に内蔵されている。つまり、本発明の構成では、移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１の回転のために、上記リング状の磁石３が一つ第一の電極１の電極内部に配置されているだけで十分である。したがって、磁石３のために余分なスペースをプラズマトーチ内に設ける必要が無くなり、移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１の回転を可能とするプラズマトーチ全体の小型化を図ることもできる。   Further, the magnet 3 is built in the electrode of the first electrode 1. That is, in the configuration of the present invention, it is sufficient for the ring-shaped magnet 3 to be disposed inside the electrode of the first electrode 1 for the rotation of the transfer type plasma P2 and the non-transfer type plasma P1. is there. Therefore, it is not necessary to provide an extra space in the plasma torch for the magnet 3, and the entire plasma torch that can rotate the transfer plasma P <b> 2 and the non-transfer plasma P <b> 1 can be reduced.

なお、上記の通り、放電空間Ｌ２における磁場を強くするため、磁石３は、第一の電極１の底部（つまり、外部電極２００に近い側の端部）に配設することが望ましい。しかしながら、当該位置に磁石３を配設し、第二の電極２の底部（つまり、外部電極２００に近い側の端部）が第一の電極１の底部よりも外部電極２００から離れているとする。つまり、第一の電極１の底部から外部電極２００までの距離＜第二の電極２の底部から外部電極２００までの距離、であるとする。当該関係の構成の場合には、第二の電極２の底部付近では、磁石３により形成される磁界は、径方向の磁場よりも軸方向の磁場の方が大きくなる。   As described above, in order to increase the magnetic field in the discharge space L2, the magnet 3 is desirably disposed at the bottom of the first electrode 1 (that is, the end close to the external electrode 200). However, when the magnet 3 is disposed at this position and the bottom of the second electrode 2 (that is, the end near the external electrode 200) is farther from the external electrode 200 than the bottom of the first electrode 1. To do. That is, it is assumed that the distance from the bottom of the first electrode 1 to the external electrode 200 <the distance from the bottom of the second electrode 2 to the external electrode 200. In the case of the structure of the relationship, near the bottom of the second electrode 2, the magnetic field formed by the magnet 3 is larger in the axial magnetic field than in the radial magnetic field.

そこで、図１で示すように、第一の電極１の上記底部よりも、第二の電極２の底部の方が、より外部電極２００側に位置するように構成する。つまり、本実施の形態では、第一の電極１の底部から外部電極２００までの距離＞第二の電極２の底部から外部電極２００までの距離、の構成を採用する。   Therefore, as shown in FIG. 1, the bottom of the second electrode 2 is configured to be located closer to the external electrode 200 than the bottom of the first electrode 1. That is, in the present embodiment, a configuration in which the distance from the bottom of the first electrode 1 to the external electrode 200> the distance from the bottom of the second electrode 2 to the external electrode 200 is employed.

これにより、第一の電極１の底部付近に設けられた磁石３により形成される磁界は、第二の電極２の底部付近において、軸方向の磁場に比べて径方向の磁場をより大きくさせることができる。   Thereby, the magnetic field formed by the magnet 3 provided near the bottom of the first electrode 1 makes the radial magnetic field larger in the vicinity of the bottom of the second electrode 2 than in the axial direction. Can do.

ところで、陽極である第二の電極２と陰極となる外部電極２００との間において（逆極性のプラズマトーチ構成において）、移行型プラズマＰ２の電子・イオン分布は、外部電極２００に近い側および中間地点でほぼ同数となり、第二の電極２のごく近傍においては電子のみの状態となる。   By the way, between the second electrode 2 serving as an anode and the external electrode 200 serving as a cathode (in a plasma torch configuration having a reverse polarity), the electron / ion distribution of the transfer type plasma P2 is closer to the outer electrode 200 and the middle. The number is almost the same at the points, and in the very vicinity of the second electrode 2, only electrons are present.

図１の構成を採用したときには、電子が多く生成される領域である第二の電極２の底部付近においてのみ、上記の通り径方向の磁場が軸方向の磁場よりも強ければ、配設される磁石３が唯一つであったとしても、移行型プラズマＰ２の回転を効率良く実現できる。また、移行型プラズマＰ２の回転のために、陽極である第二の電極２と陰極となる外部電極２００との間すべてに軸方向の磁場に比べて径方向の磁場をより大きくさせるための複数の磁石を設ける必要もなくなる。   When the configuration of FIG. 1 is adopted, it is disposed only in the vicinity of the bottom of the second electrode 2, which is a region where many electrons are generated, as long as the radial magnetic field is stronger than the axial magnetic field as described above. Even if there is only one magnet 3, the rotation of the transfer type plasma P2 can be realized efficiently. In addition, a plurality of plural magnetic layers for increasing the radial magnetic field in the entire area between the second electrode 2 serving as the anode and the external electrode 200 serving as the cathode due to the rotation of the transfer plasma P2. There is no need to provide a magnet.

つまり、図１に示すような、各電極１，２の形状および各１，２，２００の配置関係を採用する。これにより、図２に示すリング状であり軸方向に磁化した磁石３を第一の電極１内部に一つのみ配置するだけで、放電空間Ｌ１において非移行型プラズマＰ１を回転させる磁場および放電空間Ｌ２に移行型プラズマＰ２を回転させる磁場の両方を、効果的にかつより強く発生させることができる。   That is, as shown in FIG. 1, the shape of each electrode 1 and 2 and the arrangement relationship of each 1,2,200 are adopted. Accordingly, the magnetic field and the discharge space for rotating the non-migrating plasma P1 in the discharge space L1 only by arranging one ring-shaped magnet 3 magnetized in the axial direction in the first electrode 1 shown in FIG. Both magnetic fields that rotate the transfer plasma P2 to L2 can be generated effectively and more strongly.

また、上記の通り、本実施の形態では、逆極性の移行型プラズマトーチの構成を採用している。つまり、移行型プラズマトーチを形成する第二の電極２および外部電極２００において、第二の電極２が陽極として機能し、外部電極２００が陰極として機能する。ところで、移行型プラズマＰ２では、陰極側において、電子より質量の大きいイオンが衝突する。   Further, as described above, the present embodiment employs the configuration of a transfer plasma torch having a reverse polarity. That is, in the second electrode 2 and the external electrode 200 that form the transfer type plasma torch, the second electrode 2 functions as an anode and the external electrode 200 functions as a cathode. By the way, in the transfer type plasma P2, ions larger in mass than electrons collide on the cathode side.

したがって、イオンが衝突する陰極側では、イオン衝突による電極の消耗を考量することが重要である。上記のように、第二の電極２は陽極なので、イオン衝突による電極消耗は発生しない。なお、外部電極２００ではイオンが衝突するが、当該外部電極２００には被溶融材料７が供給されている。したがって、外部電極２００のイオン衝突による電極消耗は抑制される。   Therefore, on the cathode side where ions collide, it is important to consider electrode consumption due to ion collision. As described above, since the second electrode 2 is an anode, electrode consumption due to ion collision does not occur. Although ions collide with the external electrode 200, the melted material 7 is supplied to the external electrode 200. Therefore, electrode consumption due to ion collision of the external electrode 200 is suppressed.

また、中心軸ＡＸにおいて、開口部１ａから外部電極２００に向かって、被溶融材料７が供給されている。そして、図３に示すように、中心軸ＡＸの廻りに各プラズマＰ１，Ｐ２が回転している。したがって、当該プラズマＰ１，Ｐ２の回転が障壁となり、被溶融材料７は、常に、中心軸ＡＸ近傍の外部電極２００に供給される。このように、被溶融材料７は中心軸ＡＸ近傍の外部電極２００に供給され、当該被溶融材料７は中心軸ＡＸの廻りで回転する各プラズマＰ１，Ｐ２の照射なされる。よって、被溶融材料７は、外部電極７において均一に溶融される。   In addition, the material 7 to be melted is supplied from the opening 1 a toward the external electrode 200 on the central axis AX. As shown in FIG. 3, the plasmas P1 and P2 rotate around the central axis AX. Therefore, the rotation of the plasmas P1 and P2 serves as a barrier, and the melted material 7 is always supplied to the external electrode 200 in the vicinity of the central axis AX. In this way, the material 7 to be melted is supplied to the external electrode 200 in the vicinity of the central axis AX, and the material 7 to be melted is irradiated with each plasma P1, P2 rotating around the central axis AX. Therefore, the melted material 7 is uniformly melted in the external electrode 7.

なお、各プラズマアークによる電極１，２の温度上昇を抑制するために、当該電極１，２に内部に冷却材が流れる通路を形成し、当該通路を介して冷却材を循環させても良い。また、第三の絶縁物６のみの構成の代わりに、強度強化のために、ステンレスと当該ステンレス全体を被覆する絶縁膜の構成を採用しても良い。当該ステンレスと絶縁膜とによる構成の場合には、ステンレス内部に、上記のような冷却材が循環する通路を形成することもできる。   In addition, in order to suppress the temperature rise of the electrodes 1 and 2 by each plasma arc, the channel | path through which a coolant flows in the said electrodes 1 and 2 may be formed, and a coolant may be circulated through the said channel | path. Further, instead of the configuration of only the third insulator 6, a configuration of an insulating film that covers stainless steel and the entire stainless steel may be adopted for strengthening the strength. In the case of the configuration composed of the stainless steel and the insulating film, a passage through which the coolant circulates as described above can be formed inside the stainless steel.

また、上記では、第一の電極１と第二の電極２との間の放電空間Ｌ１に不活性ガスＧを流す構成について説明した。変形例として、第二の電極２と第三の絶縁物６との間に形成される空間にも不活性ガスを流す構成を採用しても良い。   In the above description, the configuration in which the inert gas G is caused to flow in the discharge space L1 between the first electrode 1 and the second electrode 2 has been described. As a modification, a configuration in which an inert gas is allowed to flow in a space formed between the second electrode 2 and the third insulator 6 may be employed.

当該不活性ガスをさらに導入する構成を採用することにより、第三の絶縁物６と対面する第二の電極２側面への移行型プラズマアークの移行をより確実に防止できる。さらに、不活性ガスを流すことにより、第三の絶縁物６および第二の電極２の冷却作用も奏することが可能となる。   By adopting a configuration in which the inert gas is further introduced, it is possible to more reliably prevent the transfer type plasma arc from moving to the side surface of the second electrode 2 facing the third insulator 6. In addition, by flowing an inert gas, the third insulator 6 and the second electrode 2 can be cooled.

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、逆極性の移行型プラズマトーチ（つまり、第二の電極２が陽極である場合）について説明した。実施の形態１の場合には、被溶融材料７の加熱はイオンを媒体して実現される。 <Embodiment 2>
In the first embodiment, the reverse-polarity transfer type plasma torch (that is, the case where the second electrode 2 is an anode) has been described. In the case of the first embodiment, the material to be melted 7 is heated using ions as a medium.

本実施の形態では、正極性の移行型プラズマトーチ（つまり、第二の電極２が陰極である場合）について説明する。したがって、本実施の形態では、被溶融材料７の加熱は電子を媒体して実現される。当該プラズマトーチの極性が異なる以外の構成は、実施の形態１と実施の形態２とで同じである。以下、詳しく本実施の形態に係るプラズマ溶融装置の構成・動作について説明する。   In the present embodiment, a positive transfer plasma torch (that is, a case where the second electrode 2 is a cathode) will be described. Therefore, in the present embodiment, heating of the material 7 to be melted is realized using electrons as a medium. The configuration except for the polarity of the plasma torch is the same between the first embodiment and the second embodiment. Hereinafter, the configuration and operation of the plasma melting apparatus according to the present embodiment will be described in detail.

図６は、本実施の形態に係るプラズマ溶融装置の要部構成を示す断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing the main configuration of the plasma melting apparatus according to the present embodiment.

当該プラズマ溶融装置においても、プラズマトーチと外部電極２００とを備えている。図６においても、プラズマトーチ先端部１００と外部電極２００とが、拡大して図示されている。   The plasma melting apparatus also includes a plasma torch and an external electrode 200. Also in FIG. 6, the plasma torch tip 100 and the external electrode 200 are shown enlarged.

＜プラズマ溶融装置の構造＞
図６に示すように、外部電極２００は、プラズマトーチ先端部１００のプラズマ出力側において、プラズマトーチから離隔して配置されている。外部電極２００には、プラズマトーチ先端部１００から、被溶融材料７が供給される。そして、被溶融材料７は、外部電極２００において溜まる。なお、被溶融材料７が絶縁体でない場合には、当該溜まった被溶融材料７自体も外部電極２００とともに、電極として機能する。 <Structure of plasma melting device>
As shown in FIG. 6, the external electrode 200 is disposed on the plasma output side of the plasma torch tip 100 so as to be separated from the plasma torch. The melted material 7 is supplied to the external electrode 200 from the plasma torch tip 100. Then, the material 7 to be melted accumulates in the external electrode 200. When the material to be melted 7 is not an insulator, the accumulated material 7 to be melted itself functions as an electrode together with the external electrode 200.

プラズマトーチは、第一の電極１、第二の電極２、磁石３および複数の絶縁物４，５，６を、備えている。なお、図６に示すように、これらの部材１〜６は全て、プラズマトーチ先端部１００に配設されている。   The plasma torch includes a first electrode 1, a second electrode 2, a magnet 3, and a plurality of insulators 4, 5, and 6. As shown in FIG. 6, these members 1 to 6 are all disposed at the plasma torch tip 100.

第一の電極１および第二の電極２共に、円筒形の電極構造を有している。第二の電極２は、第一の電極１を所定の距離だけ離れて囲繞している。つまり、第二の電極２の円筒形の径は、第一の電極１の円筒形の径よりも大きい。また、第一の電極の円筒形の中心軸と、第二の電極の円筒形の中心軸とは、一致している。当該中心軸を図６において中心軸ＡＸとして図示している。   Both the first electrode 1 and the second electrode 2 have a cylindrical electrode structure. The second electrode 2 surrounds the first electrode 1 with a predetermined distance. That is, the cylindrical diameter of the second electrode 2 is larger than the cylindrical diameter of the first electrode 1. Further, the cylindrical central axis of the first electrode coincides with the cylindrical central axis of the second electrode. The central axis is illustrated as the central axis AX in FIG.

なお、以下の説明においても（実施の形態１と同様）、電極１，２の円筒形の中心軸ＡＸの方向を、「軸方向」と称する。また、電極１，２の円筒形の径の方向を、「径方向」と称する。   In the following description (similar to the first embodiment), the direction of the cylindrical central axis AX of the electrodes 1 and 2 is referred to as “axial direction”. The direction of the cylindrical diameter of the electrodes 1 and 2 is referred to as “radial direction”.

第一の電極１の円筒形の開口部１ａからは、顆粒状の被溶融材料７が外部電極２００に向けて供給される。つまり、被溶融材料７は、第一の電極１の筒内部を介して、外部電極２００へ供給される。   From the cylindrical opening 1 a of the first electrode 1, the granular material to be melted 7 is supplied toward the external electrode 200. That is, the material 7 to be melted is supplied to the external electrode 200 through the inside of the first electrode 1.

また、第一の電極１の電極内部には、リング状の磁石３が配設されている。図２に示したように、磁石３のリング中心は、中心軸ＡＸと一致しており、軸方向に磁化している。つまり、図６に示すように、リング状の磁石３の被溶融材料投入側が「Ｎ極」であり、リング状の磁石３の外部電極２００の配置側が「Ｓ極」である。また、図６に示すように、磁石３は、第一の電極１内部において外部電極２００配置側（第一の電極１の底部付近）に、配置されている。つまり、外部電極２００により近い位置に、磁石３は配設されている。   A ring-shaped magnet 3 is disposed inside the first electrode 1. As shown in FIG. 2, the ring center of the magnet 3 coincides with the central axis AX and is magnetized in the axial direction. That is, as shown in FIG. 6, the material input side of the ring-shaped magnet 3 is “N pole”, and the arrangement side of the external electrode 200 of the ring-shaped magnet 3 is “S pole”. As shown in FIG. 6, the magnet 3 is arranged on the external electrode 200 arrangement side (near the bottom of the first electrode 1) inside the first electrode 1. That is, the magnet 3 is disposed at a position closer to the external electrode 200.

さて、第一の電極１と第二の電極２とは、放電空間Ｌ１を隔てて対面している。プラズマ溶融装置は、非移行型プラズマ電源３００を備えている。本実施の形態においては、当該非移行型プラズマ電源３００のマイナス端子が第二の電極２に接続され、非移行型プラズマ電源３００のプラス端子が第一の電極１に接続される。そして、当該非移行型プラズマ電源３００により、第一の電極１および第二の電極２間に、所定の電圧を印加する。すると、放電空間Ｌ１において、非移行型プラズマＰ１が発生する。   Now, the first electrode 1 and the second electrode 2 face each other with a discharge space L1 therebetween. The plasma melting apparatus includes a non-migration type plasma power source 300. In the present embodiment, the minus terminal of the non-migration type plasma power source 300 is connected to the second electrode 2, and the plus terminal of the non-migration type plasma power source 300 is connected to the first electrode 1. Then, a predetermined voltage is applied between the first electrode 1 and the second electrode 2 by the non-migration type plasma power source 300. Then, non-transferred plasma P1 is generated in the discharge space L1.

また、第二の電極２の端部（底部）と外部電極２００とは、放電空間Ｌ２を隔てて対面している。プラズマ溶融装置は、移行型プラズマ電源４００を備えている。本実施の形態では、当該移行型プラズマ電源４００のプラス端子が外部電極２００に接続され、移行型プラズマ電源４００のマイナス端子が第二の電極２に接続される。そして、当該移行型プラズマ電源４００により、第二の電極２および外部電極２００間に、所定の電圧を印加する。すると、放電空間Ｌ２において、移行型プラズマＰ２が発生する。   Further, the end portion (bottom portion) of the second electrode 2 and the external electrode 200 face each other across the discharge space L2. The plasma melting apparatus includes a transfer type plasma power source 400. In the present embodiment, the positive terminal of the transfer type plasma power source 400 is connected to the external electrode 200, and the negative terminal of the transfer type plasma power source 400 is connected to the second electrode 2. Then, a predetermined voltage is applied between the second electrode 2 and the external electrode 200 by the transfer type plasma power source 400. Then, the transfer type plasma P2 is generated in the discharge space L2.

上記から分かるように、プラズマトーチは、非移行型プラズマトーチであると共に、移行型プラズマトーチでもある。また、本実施の形態では、移行型プラズマトーチは、正極性である。さらに、第二の電極２は、第一の電極１との関係で形成される非移行型プラズマＰ１の陰極として機能し、かつ、外部電極２００との関係で形成される移行型プラズマＰ２の陰極としても機能する。   As can be seen from the above, the plasma torch is a non-transfer type plasma torch and a transfer type plasma torch. In the present embodiment, the transfer type plasma torch is positive. Further, the second electrode 2 functions as a cathode of the non-migration type plasma P1 formed in relation to the first electrode 1 and also serves as a cathode of the migration type plasma P2 formed in relation to the external electrode 200. Also works.

なお、移行型プラズマＰ２は、プラズマトーチのプラズマ出力部から、外部電極２００に供給された被溶融材料７へ向けて、直接的に照射される。ここで、上述したように、被溶融材料７の加熱媒体は、本実施の形態では、イオンで無く電子である。一方、非移行型プラズマＰ１は、放電空間Ｌ１に導入された不活性ガスＧを媒体として、外部電極２００に供給された被溶融材料７へ向けて照射される。ここで、図６の上部から下部に向けて流れる当該不活性ガスＧは、冷却材としても機能している。   The transfer type plasma P2 is directly irradiated from the plasma output part of the plasma torch toward the material 7 to be melted supplied to the external electrode 200. Here, as described above, the heating medium of the material to be melted 7 is not ions but electrons in the present embodiment. On the other hand, the non-migration type plasma P1 is irradiated toward the material 7 to be melted supplied to the external electrode 200 using the inert gas G introduced into the discharge space L1 as a medium. Here, the inert gas G flowing from the upper part to the lower part in FIG. 6 also functions as a coolant.

さて、第一の電極１は、第一の絶縁物４と第二の絶縁物５とにより、部分的に被覆されている。   The first electrode 1 is partially covered with a first insulator 4 and a second insulator 5.

図６に示すように、第一の絶縁物４は、第二の電極２と対面する第一の電極１の側面部の一部を被覆するように形成されている。より具体的に、当該第一の絶縁物４は、第一の電極１の前記側面部において、径方向における磁石３の磁場が、軸方向における磁石３の磁場より大きい領域を覆っている。換言すれば、第二の電極２と対面する第一の電極１の側面部において、軸方向における磁石３の磁場が、径方向における磁石３の磁場より大きい領域は、露出されている。   As shown in FIG. 6, the first insulator 4 is formed so as to cover a part of the side surface portion of the first electrode 1 facing the second electrode 2. More specifically, the first insulator 4 covers a region where the magnetic field of the magnet 3 in the radial direction is larger than the magnetic field of the magnet 3 in the axial direction on the side surface portion of the first electrode 1. In other words, a region where the magnetic field of the magnet 3 in the axial direction is larger than the magnetic field of the magnet 3 in the radial direction is exposed at the side surface portion of the first electrode 1 facing the second electrode 2.

このように、第一の電極１の側面部の一部が第一の絶縁物４により覆われているので、非移行型プラズマアークは、第一の電極１の露出側面部と第二の電極２との間で発生する。つまり、軸方向における磁石３の磁場が径方向における磁石３の磁場より大きい領域の放電空間Ｌ１において、非移行型プラズマアークが発生し、非移行型プラズマＰ１が生成される。   Thus, since a part of side surface part of the 1st electrode 1 is covered with the 1st insulator 4, a non-migration type plasma arc is the exposed side surface part of the 1st electrode 1, and 2nd electrode. Between the two. That is, in the discharge space L1 in a region where the magnetic field of the magnet 3 in the axial direction is larger than the magnetic field of the magnet 3 in the radial direction, a non-migration type plasma arc is generated and a non-migration type plasma P1 is generated.

また、図６に示すように、第二の絶縁物５は、第一の電極１の底面側端部を被覆するように形成されている。より具体的に、第二の絶縁物５は、第一の電極１の外部電極２００と対面する部分を覆っている。   Further, as shown in FIG. 6, the second insulator 5 is formed so as to cover the bottom surface side end portion of the first electrode 1. More specifically, the second insulator 5 covers a portion of the first electrode 1 that faces the external electrode 200.

さらに、プラズマトーチは、第二の電極２を所定の距離だけ離れて囲繞する、第三の絶縁物６を、備えている。   Further, the plasma torch includes a third insulator 6 that surrounds the second electrode 2 by a predetermined distance.

具体的に、第三の絶縁物６は、第二の電極２の径よりも大きな径を有する円筒形の形状を有しており、当該円筒形の中心軸は、中心軸ＡＸと一致している。第三の絶縁物６は、軸方向における磁石３の磁場が径方向における磁石３の磁場より大きくなる領域において、配設されている。なお、第三の絶縁物６は、第二の電極２の全側面と対面するように配設される必要は無い。当該第三の絶縁物６は、少なくとも外部電極２００に近い側の第二の電極２の側面部分（第二の電極２の底面付近の側面部領域のみ）を、径方向の外側から対面してれば良い。   Specifically, the third insulator 6 has a cylindrical shape having a diameter larger than the diameter of the second electrode 2, and the central axis of the cylindrical shape coincides with the central axis AX. Yes. The third insulator 6 is disposed in a region where the magnetic field of the magnet 3 in the axial direction is larger than the magnetic field of the magnet 3 in the radial direction. Note that the third insulator 6 need not be disposed so as to face all the side surfaces of the second electrode 2. The third insulator 6 faces at least the side surface portion of the second electrode 2 on the side close to the external electrode 200 (only the side surface region near the bottom surface of the second electrode 2) from the outside in the radial direction. Just do it.

このように、第二の絶縁物５および第三の絶縁物６の存在により、移行型プラズマアークは、外部電極２００と、当該外部電極２００と対面する第二の電極２の端部（底部）との間で発生する。つまり、径方向における磁石３の磁場が軸方向における磁石３の磁場より大きい領域の放電空間Ｌ２において、移行型プラズマアークが発生し、移行型プラズマＰ２が生成される。   Thus, due to the presence of the second insulator 5 and the third insulator 6, the transfer type plasma arc causes the external electrode 200 and the end (bottom) of the second electrode 2 facing the external electrode 200. Occurs between. That is, the transfer type plasma arc is generated in the discharge space L2 in the region where the magnetic field of the magnet 3 in the radial direction is larger than the magnetic field of the magnet 3 in the axial direction, and the transfer type plasma P2 is generated.

ここで、実施の形態１でも説明したように、各絶縁体４，５，６として、たとえば高温耐久性を有する窒化ボロン、または安価なアルミナなどを採用することができる。   Here, as described in the first embodiment, as each of the insulators 4, 5, and 6, for example, boron nitride having high temperature durability, inexpensive alumina, or the like can be employed.

なお、第一の電極１の端部（底部）、第二の電極２の端部（底部）および第三の絶縁物６の端部（底部）と、外部電極２００との間の距離の関係は、次の通りである。第三の絶縁物６の底部と外部電極２００との間の距離が最も近く、第二の電極２の底部と外部電極２００との間の距離が２番目に近い。そして、第一の電極１の底部と外部電極２００との間の距離が最も遠い。   In addition, the relationship between the edge part (bottom part) of the 1st electrode 1, the edge part (bottom part) of the 2nd electrode 2, the edge part (bottom part) of the 3rd insulator 6, and the external electrode 200 is shown. Is as follows. The distance between the bottom of the third insulator 6 and the external electrode 200 is the shortest, and the distance between the bottom of the second electrode 2 and the external electrode 200 is the second closest. The distance between the bottom of the first electrode 1 and the external electrode 200 is the longest.

＜プラズマの回転動作＞
移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１は、磁石３により生成される磁界により、中心軸ＡＸを中心として回転する。具体的には、下記の通りである。 <Rotation of plasma>
The transfer type plasma P <b> 2 and the non-transfer type plasma P <b> 1 rotate around the central axis AX by the magnetic field generated by the magnet 3. Specifically, it is as follows.

図２で示したように、軸方向に磁化しているリング状の磁石３により、プラズマトーチ先端部１００では、図７に示す磁界ＭＦが形成される。   As shown in FIG. 2, the magnetic field MF shown in FIG. 7 is formed at the tip portion 100 of the plasma torch by the ring-shaped magnet 3 magnetized in the axial direction.

第一の電極１と第二の電極２との間に所定の電圧（図６の符号３００参照）を印加すると、非移行型プラズマＰ１が発生し、第一の電極１から第二の電極２に向かって、非移行型プラズマアークＩ１１が流れる。ここで、第二の電極２に対面する第一の電極１の側面部は、部分的に第一の絶縁物４により覆われている。したがって、第二の電極２に対面する第一の電極１の露出している側面部において、非移行型プラズマアークＩ１１が流れる。換言すれば、磁界ＭＦの軸方向の磁場が、当該磁界ＭＦの径方向の磁場より大きい領域において、非移行型プラズマアークＩ１１が流れる。   When a predetermined voltage (see reference numeral 300 in FIG. 6) is applied between the first electrode 1 and the second electrode 2, a non-migration type plasma P1 is generated, and the first electrode 1 to the second electrode 2 are generated. A non-transferred plasma arc I11 flows toward the end. Here, the side surface portion of the first electrode 1 facing the second electrode 2 is partially covered with the first insulator 4. Therefore, the non-migration type plasma arc I11 flows in the exposed side surface portion of the first electrode 1 facing the second electrode 2. In other words, the non-migration type plasma arc I11 flows in a region where the magnetic field in the axial direction of the magnetic field MF is larger than the magnetic field in the radial direction of the magnetic field MF.

したがって、図８に示すように、フレミングの左手の法則により、非移行型プラズマＰ１は、当該軸方向の磁場Ｂ１の影響により中心軸ＡＸ廻りの力Ｆ１１が働く。よって、本実施の形態では、非移行型プラズマＰ１は、中心軸ＡＸの回りにおいて反時計回りに回転する。なお、力Ｆ１１の大きさは、軸方向磁場Ｂ１×非移行型プラズマアークＩ１１、である。   Therefore, as shown in FIG. 8, according to Fleming's left-hand rule, the non-transitional plasma P1 has a force F11 around the central axis AX due to the influence of the magnetic field B1 in the axial direction. Therefore, in the present embodiment, the non-migration type plasma P1 rotates counterclockwise around the central axis AX. Note that the magnitude of the force F11 is the axial magnetic field B1 × the non-transferred plasma arc I11.

これに対して、第二の電極２と外部電極２００との間に所定の電圧（図６の符号４００参照）を印加すると、移行型プラズマＰ２が発生し、外部電極２００から第二の電極２に向かって、移行型プラズマアークＩ１２が流れる。ここで、外部電極２００に対面する第一の電極１の端部（底部）には、第二の絶縁物５が形成されている。さらに、第二の電極２を径方向の外側から囲繞するように、第三の絶縁物６が形成されている。したがって、外部電極２００と当該外部電極２００に対面する第二の電極２の端部（底部）との間においてのみ、移行型プラズマアークＩ１２が流れる。換言すれば、磁界ＭＦの径方向の磁場が当該磁界ＭＦの軸方向の磁場より大きい領域においてのみ、移行型プラズマアークＩ１２が流れる。なお、絶縁物４，５，６により、移行型プラズマアークが、第一の電極１の底部・外側側面や第二の電極２の外側側面に移行することを防止できる。   On the other hand, when a predetermined voltage (see reference numeral 400 in FIG. 6) is applied between the second electrode 2 and the external electrode 200, a transfer type plasma P2 is generated, and the second electrode 2 is generated from the external electrode 200. The transfer-type plasma arc I12 flows toward. Here, the second insulator 5 is formed at the end (bottom) of the first electrode 1 facing the external electrode 200. Further, a third insulator 6 is formed so as to surround the second electrode 2 from the outside in the radial direction. Therefore, the transfer type plasma arc I12 flows only between the external electrode 200 and the end (bottom) of the second electrode 2 facing the external electrode 200. In other words, the transfer type plasma arc I12 flows only in a region where the magnetic field in the radial direction of the magnetic field MF is larger than the magnetic field in the axial direction of the magnetic field MF. The insulators 4, 5, 6 can prevent the transfer type plasma arc from transferring to the bottom / outer side surface of the first electrode 1 or the outer side surface of the second electrode 2.

したがって、図９に示すように、フレミングの左手の法則により、移行型プラズマＰ２は、当該径方向の磁場Ｂ２の影響により中心軸ＡＸ廻りの力Ｆ１２が働く。よって、本実施の形態では、移行型プラズマＰ２は、中心軸ＡＸの回りにおいて時計回りに回転する。なお、力Ｆ１２の大きさは、軸方向磁場Ｂ２×非移行型プラズマアークＩ１２、である。   Therefore, as shown in FIG. 9, according to Fleming's left-hand rule, the transfer plasma P2 is subjected to a force F12 around the central axis AX due to the influence of the magnetic field B2 in the radial direction. Therefore, in the present embodiment, the transfer plasma P2 rotates clockwise around the central axis AX. The magnitude of the force F12 is an axial magnetic field B2 × non-transfer type plasma arc I12.

このように、非移行型プラズマＰ１および移行型プラズマＰ２は、常に回転し、当該回転状態で外部電極２００に供給された被溶融材料７に照射される。上記から分かるように、実施の形態１と実施の形態２とでは、電極の極性が反転している。したがって、非移行型プラズマＰ１および移行型プラズマＰ２の回転方向は、実施の形態１と実施の形態２とで反転している。   Thus, the non-migration type plasma P1 and the migration type plasma P2 always rotate, and are irradiated to the material 7 to be melted supplied to the external electrode 200 in the rotation state. As can be seen from the above, the polarities of the electrodes are reversed between the first embodiment and the second embodiment. Therefore, the rotation directions of the non-transferred plasma P1 and the transfer-type plasma P2 are reversed between the first embodiment and the second embodiment.

以上のように、本実施の形態に係るプラズマ溶融装置においても、プラズマトーチは、移行型プラズマトーチとしても非移行型プラズマトーチとしても機能する。したがって、絶縁体・導体・半導体などの如何なる被溶融材料７であっても効率良く溶融できる。   As described above, also in the plasma melting apparatus according to the present embodiment, the plasma torch functions as both a transfer type plasma torch and a non-transfer type plasma torch. Therefore, any material 7 to be melted such as an insulator, conductor, or semiconductor can be efficiently melted.

たとえば、被溶融材料７が絶縁体である場合には、非移行型プラズマＰ１により効率良く溶融できる。また、被溶融材料７が導体である場合には、移行型プラズマＰ２により効率良く溶融できる。また、被溶融材料７が半導体である場合には、半導体は非移行型プラズマＰ１により高温状態となり導電状態となる。その後、移行型プラズマＰ２により、当該導電状態となった半導体は、効率良く溶融される。したがって、被溶融材料７が半導体であるときには、最初は非移行型プラズマＰ１のみを発生させ、被溶融材料７がある程度高温状態となった段階で、移行型プラズマＰ２の発生に切り替えても良い。   For example, when the material 7 to be melted is an insulator, it can be efficiently melted by the non-migration type plasma P1. Further, when the material to be melted 7 is a conductor, it can be efficiently melted by the transfer type plasma P2. Further, when the material 7 to be melted is a semiconductor, the semiconductor becomes a high temperature state and becomes conductive by the non-migration type plasma P1. Thereafter, the semiconductor in the conductive state is efficiently melted by the transfer plasma P2. Therefore, when the material to be melted 7 is a semiconductor, only the non-migration type plasma P1 may be generated at first, and the generation of the migration type plasma P2 may be switched when the material to be melted 7 reaches a certain high temperature state.

また、磁石３の存在により、移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１は、中心軸ＡＸ廻りを回転する。したがって、当該回転状態で、被溶融材料７に移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１が照射され、結果としてプラズマＰ１，Ｐ２が被溶融材料７において、均一かつ広範囲で照射される。   Further, due to the presence of the magnet 3, the transfer type plasma P2 and the non-transfer type plasma P1 rotate around the central axis AX. Therefore, in the rotation state, the melting material 7 is irradiated with the transfer plasma P2 and the non-transferring plasma P1, and as a result, the plasmas P1 and P2 are irradiated uniformly and over a wide range on the melting material 7.

また、第一の電極１の筒内部を介して外部電極２００に被溶融材料７が供給され、当該供給途中において、被溶融材料７の周囲には、移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１が回転している。したがって、被溶融材料７の溶融効率の向上を更に図ることができる。   In addition, the melted material 7 is supplied to the external electrode 200 through the inside of the first electrode 1, and during the supply, the transfer type plasma P <b> 2 and the non-transfer type plasma P <b> 1 are formed around the melted material 7. It is rotating. Therefore, it is possible to further improve the melting efficiency of the material 7 to be melted.

実施の形態１でも説明したように、プラズマアークの方向と磁石３の磁場の方向とが一致する領域では、プラズマＰ１，Ｐ２は、当該磁場により力を受けず、その場で静止する。このようにプラズマが停止した場合には、電極の一定の場所でプラズマアークが固定的に流れる。したがって、当該プラズマアークが固定的に同じ場所に流れると、当該場所において温度上昇が進み、当該場所における電極の消耗（劣化）が進む。   As described in the first embodiment, in the region where the direction of the plasma arc and the direction of the magnetic field of the magnet 3 coincide with each other, the plasmas P1 and P2 are not subjected to the force by the magnetic field and are stopped on the spot. In this way, when the plasma is stopped, the plasma arc flows in a fixed position at the electrode. Therefore, when the plasma arc flows to the same place in a fixed manner, the temperature rises at the place, and the consumption (deterioration) of the electrode at the place advances.

本実施の形態においても、上記のように、移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１は、常に移動（回転）し続けるので、プラズマアークが各電極１，２，２００において一点集中的に照射されることは無い。つまり、本発明では、各プラズマアークは、各電極１，２，２００において満遍なく照射される。したがって、本願発明では、プラズマアークが各電極１，２，２００において一点集中的に照射される場合において起こる電極の消耗（劣化）を抑制できる。つまり、電極の長寿命化が可能となる。   Also in the present embodiment, as described above, since the transfer type plasma P2 and the non-transfer type plasma P1 always move (rotate), the plasma arc is radiated at a single point on each of the electrodes 1, 2, 200. There is nothing to do. In other words, in the present invention, each plasma arc is uniformly irradiated on each electrode 1, 2, 200. Therefore, in the present invention, it is possible to suppress electrode consumption (deterioration) that occurs when the plasma arc is irradiated at a single point on each of the electrodes 1, 2, 200. That is, the life of the electrode can be extended.

また、実施の形態１で説明したように、第一の絶縁物４が形成されていない場合には、第一の電極１と第二の電極２との間の全放電空間Ｌ１において、径方向に非移行型プラズマアークが流れる。つまり、当該電極１，２間において、軸方向の磁場の強さよりも径方向の磁場の強さの方が大きい領域においても、非移行型プラズマアークが流れる。このような領域で当該非移行型プラズマアークが流れると、上記の通り、当該領域において非移行型プラズマＰ１は回転せず、静止状態となる。   Further, as described in the first embodiment, when the first insulator 4 is not formed, in the entire discharge space L1 between the first electrode 1 and the second electrode 2, the radial direction A non-transferred plasma arc flows in That is, a non-migration type plasma arc flows between the electrodes 1 and 2 even in a region where the radial magnetic field strength is larger than the axial magnetic field strength. When the non-migration type plasma arc flows in such a region, as described above, the non-migration type plasma P1 does not rotate in the region and enters a stationary state.

しかしながら、本実施の形態においても、軸方向の磁場の強さよりも径方向の磁場の強さの方が大きい領域における第一の電極１の側面部は、第一の絶縁物４で覆われている。したがって、第一の電極１，２間において、軸方向の磁場の強さが径方向の磁場の強さよりも大きい領域においてのみ、非移行型プラズマアークが流れる。よって、上記のような非移行プラズマＰ１の静止状態が発生することを防止できる。   However, also in the present embodiment, the side surface portion of the first electrode 1 in the region where the radial magnetic field strength is larger than the axial magnetic field strength is covered with the first insulator 4. Yes. Therefore, between the first electrodes 1 and 2, a non-migration type plasma arc flows only in a region where the axial magnetic field strength is larger than the radial magnetic field strength. Therefore, it is possible to prevent the stationary state of the non-transferred plasma P1 as described above from occurring.

なお、軸方向に磁化している磁石３を採用する場合には、当該磁石３と対向する電極１，２間において、軸方向の磁場の強さが径方向の磁場の強さより大きくなる。したがって、当該磁石３と対向する部分のみ第一の電極１が露出するように、当該第一の電極１の側面部に第一の絶縁物４は形成される。   When the magnet 3 magnetized in the axial direction is employed, the strength of the magnetic field in the axial direction is larger than the strength of the magnetic field in the radial direction between the electrodes 1 and 2 facing the magnet 3. Accordingly, the first insulator 4 is formed on the side surface of the first electrode 1 so that the first electrode 1 is exposed only in the portion facing the magnet 3.

また、実施の形態１で説明したように、第二の絶縁物５が形成されていない場合には、外部電極２００と第一の電極１の端部との間においても、移行型プラズマアークが移行することもあり得る。第一の電極１の底部に配設される図２で示した磁石３では、当該電極２００，１間においては、軸方向の磁場の強さの方が径方向の磁場の強さよりも大きい。したがって、第一の電極１において移行型プラズマアークが移行すると、第一の電極１の端部（底部）付近において、移行型プラズマＰ２は上記のような静止状態となる。   Further, as described in the first embodiment, when the second insulator 5 is not formed, a transfer type plasma arc is generated between the external electrode 200 and the end portion of the first electrode 1. It is possible to migrate. In the magnet 3 shown in FIG. 2 disposed at the bottom of the first electrode 1, the strength of the magnetic field in the axial direction is greater than the strength of the magnetic field in the radial direction between the electrodes 200 and 1. Therefore, when the transfer type plasma arc moves in the first electrode 1, the transfer type plasma P <b> 2 is in a stationary state as described above near the end (bottom) of the first electrode 1.

しかしながら、本実施の形態においても、第一の電極１の端部（底部）は、第二の絶縁物５で覆われている。したがって、第一の電極１の当該底部において、移行型プラズマアークが移行することを防止できる。よって、当該第一の電極１の底部付近における上記のような移行プラズマＰ２の静止状態が、発生することを防止できる。   However, also in the present embodiment, the end (bottom) of the first electrode 1 is covered with the second insulator 5. Therefore, it is possible to prevent the transfer type plasma arc from transferring at the bottom of the first electrode 1. Therefore, it is possible to prevent the stationary state of the transfer plasma P2 as described above near the bottom of the first electrode 1 from occurring.

また、実施の形態１でも説明したように、第三の絶縁物６が形成されていない場合には、外部電極２００と第二の電極２の側面部（より具体的には、より外部電極２００に近い、第二の電極２の端部（底部）と隣接する、第二の電極２の外側側面部）との間においても、移行型プラズマアークが移行することもあり得る。図２に示す磁石３を第一の電極１内部に配設した場合には、当該第二の電極２の径方向の外側において、軸方向の磁場の強さの方が径方向の磁場の強さよりも大きくなる。したがって、移行型プラズマアークが当該第二の電極２の側面部に移行するまでの途中において、移行型プラズマＰ２は上記のような静止状態となり得る。   As described in the first embodiment, when the third insulator 6 is not formed, the side surfaces of the external electrode 200 and the second electrode 2 (more specifically, the external electrode 200 is more The transitional plasma arc may also be transferred between the end portion (bottom portion) of the second electrode 2 and the adjacent outer side surface portion of the second electrode 2, which are close to each other. When the magnet 3 shown in FIG. 2 is disposed inside the first electrode 1, the axial magnetic field is stronger in the radial direction outside the second electrode 2 in the radial direction. It will be bigger than that. Therefore, the transitional plasma P2 can be in a stationary state as described above in the middle of transition of the transitional plasma arc to the side surface of the second electrode 2.

しかしながら、本実施の形態においても、第二の電極２の側面部から径方向外側に所定の距離だけ隔てた位置に、第三の絶縁物６が形成されている。したがって、第二の電極２の側面部において、移行型プラズマアークが移行することを防止できる。よって、上記のような移行プラズマＰ２の静止状態が発生することを防止できる。   However, also in the present embodiment, the third insulator 6 is formed at a position separated from the side surface portion of the second electrode 2 radially outward by a predetermined distance. Therefore, it is possible to prevent the transfer type plasma arc from transferring in the side surface portion of the second electrode 2. Therefore, it is possible to prevent the stationary state of the transfer plasma P2 as described above from occurring.

なお、本実施の形態においても、図６に示した第三の絶縁物６の固定的な固体構成の代わりに、第二の電極２の径方向外側に不活性ガスを流す、流動的な第三の絶縁物６の構成を採用しても良い。しかしながら、当該流動的な第三の絶縁物６の構成用よりも、固体としての第三の絶縁物６の構成を採用した方が、第二の電極２の側面部への上記移行型プラズマアークの移行をより確実に防止できる。   Also in the present embodiment, instead of the fixed solid structure of the third insulator 6 shown in FIG. A configuration of three insulators 6 may be adopted. However, the transitional plasma arc to the side surface of the second electrode 2 is more effective when the configuration of the third insulator 6 as a solid is adopted than when the third insulator 6 is fluid. Can be more reliably prevented.

また、本実施の形態においても、磁石３は、第一の電極１の底部（つまり、外部電極２００に近い側の端部）付近に配置されている。したがって、移行型プラズマＰ２が生成される領域（放電空間Ｌ２）と、磁石３との距離が近くなる。よって、移行型プラズマＰ２が生成される領域において、当該磁石３の磁界ＭＦがより強くさせることができる。これにより、移行型プラズマＰ２の回転力を、より強く作用させることができる。   Also in the present embodiment, the magnet 3 is disposed in the vicinity of the bottom of the first electrode 1 (that is, the end close to the external electrode 200). Therefore, the distance between the region (discharge space L2) where the transfer type plasma P2 is generated and the magnet 3 is reduced. Therefore, the magnetic field MF of the magnet 3 can be made stronger in the region where the transfer type plasma P2 is generated. Thereby, the rotational force of transfer type plasma P2 can be made to act more strongly.

また、磁石３は、第一の電極１の電極内部に内蔵されている。つまり、本発明の構成では、移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１の回転のために、上記リング状の磁石３が一つ第一の電極１の電極内部に配置されているだけで十分である。したがって、磁石３のために余分なスペースをプラズマトーチ内に設ける必要が無くなり、移行型プラズマＰ２および非移行型プラズマＰ１の回転を可能とするプラズマトーチ全体の小型化を図ることもできる。   Further, the magnet 3 is built in the electrode of the first electrode 1. That is, in the configuration of the present invention, it is sufficient for the ring-shaped magnet 3 to be disposed inside the electrode of the first electrode 1 for the rotation of the transfer type plasma P2 and the non-transfer type plasma P1. is there. Therefore, it is not necessary to provide an extra space in the plasma torch for the magnet 3, and the entire plasma torch that can rotate the transfer plasma P <b> 2 and the non-transfer plasma P <b> 1 can be reduced.

なお、上記の通り、放電空間Ｌ２における磁場を強くするため、磁石３は、第一の電極１の底部（つまり、外部電極２００に近い側の端部）に配設することが望ましい。しかしながら、当該位置に磁石３を配設し、第二の電極２の底部（つまり、外部電極２００に近い側の端部）が第一の電極１の底部よりも外部電極２００から離れているとする。つまり、第一の電極１の底部から外部電極２００までの距離＜第二の電極２の底部から外部電極２００までの距離、であるとする。当該関係の構成の場合には、第二の電極２の底部付近では、磁石３により形成される磁界は、径方向の磁場よりも軸方向の磁場の方が大きくなる。   As described above, in order to increase the magnetic field in the discharge space L2, the magnet 3 is desirably disposed at the bottom of the first electrode 1 (that is, the end close to the external electrode 200). However, when the magnet 3 is disposed at this position and the bottom of the second electrode 2 (that is, the end near the external electrode 200) is farther from the external electrode 200 than the bottom of the first electrode 1. To do. That is, it is assumed that the distance from the bottom of the first electrode 1 to the external electrode 200 <the distance from the bottom of the second electrode 2 to the external electrode 200. In the case of the structure of the relationship, near the bottom of the second electrode 2, the magnetic field formed by the magnet 3 is larger in the axial magnetic field than in the radial magnetic field.

そこで、図６で示すように、第一の電極１の上記底部よりも、第二の電極２の底部の方が、より外部電極２００側に位置するように構成する。つまり、本実施の形態では、第一の電極１の底部から外部電極２００までの距離＞第二の電極２の底部から外部電極２００までの距離、の構成を採用する。   Therefore, as shown in FIG. 6, the bottom part of the second electrode 2 is configured to be located closer to the external electrode 200 than the bottom part of the first electrode 1. That is, in the present embodiment, a configuration in which the distance from the bottom of the first electrode 1 to the external electrode 200> the distance from the bottom of the second electrode 2 to the external electrode 200 is employed.

これにより、第一の電極１の底部付近に設けられた磁石３により形成される磁界は、第二の電極２の底部付近において、軸方向の磁場に比べて径方向の磁場をより大きくさせることができる。   Thereby, the magnetic field formed by the magnet 3 provided near the bottom of the first electrode 1 makes the radial magnetic field larger in the vicinity of the bottom of the second electrode 2 than in the axial direction. Can do.

ところで、本実施の形態では、陰極である第二の電極２と陽極となる外部電極２００との間において（正極性のプラズマトーチ構成において）、移行型プラズマＰ２の電子は第二の電極２で発生する。そして、電子・イオン分布は、第二の電極２に近い側および中間地点でほぼ同数となり、外部電極２００のごく近傍においては電子のみの状態となる。   By the way, in the present embodiment, between the second electrode 2 serving as the cathode and the external electrode 200 serving as the anode (in the positive plasma torch configuration), the electrons of the transfer plasma P2 are the second electrode 2. appear. The electron / ion distribution is almost the same on the side close to the second electrode 2 and the intermediate point, and in the very vicinity of the external electrode 200, only electrons are present.

図６の構成を採用したときには、電子が発生する領域である第二の電極２の底部付近においてのみ、上記の通り径方向の磁場が軸方向の磁場よりも強ければ、配設される磁石３が唯一つであったとしても、移行型プラズマＰ２の回転を効率良く実現できる。また、移行型プラズマＰ２の回転のために、陰極である第二の電極２と陽極となる外部電極２００との間すべてに軸方向の磁場に比べて径方向の磁場をより大きくさせるための複数の磁石を設ける必要もなくなる。   When the configuration shown in FIG. 6 is adopted, the magnet 3 disposed only if the radial magnetic field is stronger than the axial magnetic field as described above only in the vicinity of the bottom of the second electrode 2 where the electrons are generated. Even if there is only one, the rotation of the transfer type plasma P2 can be realized efficiently. In addition, a plurality of pieces for increasing the radial magnetic field between the second electrode 2 serving as the cathode and the external electrode 200 serving as the anode in comparison with the axial magnetic field due to the rotation of the transfer plasma P2. There is no need to provide a magnet.

つまり、図６に示すような、各電極１，２の形状および各１，２，２００の配置関係を採用する。これにより、図２に示すリング状であり軸方向に磁化した磁石３を第一の電極１内部に一つのみ配置するだけで、放電空間Ｌ１において非移行型プラズマＰ１を回転させる磁場および放電空間Ｌ２に移行型プラズマＰ２を回転させる磁場の両方を、効果的にかつより強く発生させることができる。   That is, as shown in FIG. 6, the shape of each electrode 1, 2 and the arrangement relationship of each 1,2,200 are adopted. Accordingly, the magnetic field and the discharge space for rotating the non-migrating plasma P1 in the discharge space L1 only by arranging one ring-shaped magnet 3 magnetized in the axial direction in the first electrode 1 shown in FIG. Both magnetic fields that rotate the transfer plasma P2 to L2 can be generated effectively and more strongly.

また、上記の通り、本実施の形態では、正極性の移行型プラズマトーチの構成を採用している。つまり、移行型プラズマトーチを形成する第二の電極２および外部電極２００において、第二の電極２が陰極として機能し、外部電極２００が陽極として機能する。ところで、移行型プラズマＰ２では、陰極側において、電子より質量の大きいイオンが衝突する。   Further, as described above, in the present embodiment, the configuration of a positive transfer plasma torch is adopted. That is, in the second electrode 2 and the external electrode 200 that form the transfer type plasma torch, the second electrode 2 functions as a cathode and the external electrode 200 functions as an anode. By the way, in the transfer type plasma P2, ions larger in mass than electrons collide on the cathode side.

したがって、イオンが衝突する陰極側では、イオン衝突による電極の消耗を考量することが重要である。上記のように、第二の電極２は陰極なので、イオン衝突による電極消耗は発生する。しかしながら、上記の通り移行型プラズマＰ２は回転しているので、陰極である第二の電極２の電極消耗を抑制でき、結果として当該第二の電極２の電極寿命を長くすることができる。   Therefore, on the cathode side where ions collide, it is important to consider electrode consumption due to ion collision. As described above, since the second electrode 2 is a cathode, electrode consumption due to ion collision occurs. However, since the transfer type plasma P2 is rotating as described above, the electrode consumption of the second electrode 2 that is the cathode can be suppressed, and as a result, the electrode life of the second electrode 2 can be extended.

これに対して、被溶融材料７が供給されている陽極である外部電極２００では、電子の衝突のみ発生する。電子の質量はイオンの質量より遥かに小さい。このため、当該外部電極２００および当該外部電極２００に供給された被溶融材料７は、電子衝突による極小のダメージを受ける程度で済む。   On the other hand, only the collision of electrons occurs in the external electrode 200 that is the anode to which the material 7 to be melted is supplied. The electron mass is much smaller than the ion mass. For this reason, the external electrode 200 and the material 7 to be melted supplied to the external electrode 200 need only suffer from minimal damage due to electron collision.

たとえば、実施の形態１に係るプラズマ溶融装置の場合（逆極性の場合）には、被溶融材料７は、イオンにより加熱される。この場合には、イオンの質量が大きいので、ヒュームが発生する可能性が高くなる。これに対して、本実施の形態に係るプラズマ溶融装置の場合（正極性の場合）には、被溶融材料７は、電子により加熱される。電子の質量は、一般的にイオンの質量より小さい。したがって、本実施の形態に係るプラズマ溶融装置を採用することにより、ヒュームの発生を抑制することができる。   For example, in the case of the plasma melting apparatus according to Embodiment 1 (in the case of reverse polarity), the material to be melted 7 is heated by ions. In this case, since the mass of ions is large, the possibility that fumes are generated increases. On the other hand, in the case of the plasma melting apparatus according to the present embodiment (in the case of positive polarity), the material 7 to be melted is heated by electrons. The mass of electrons is generally smaller than the mass of ions. Therefore, by using the plasma melting apparatus according to the present embodiment, generation of fumes can be suppressed.

また、実施の形態１に係るプラズマ溶融装置の場合（逆極性の場合）よりも、本実施の形態に係るプラズマ溶融装置の場合（正極性の場合）の方が、被溶融材料７の溶融効率を向上させることができる。   Further, the melting efficiency of the material 7 to be melted is higher in the case of the plasma melting apparatus according to the present embodiment (in the case of positive polarity) than in the case of the plasma melting apparatus according to the first embodiment (in the case of reverse polarity). Can be improved.

また、本実施の形態においても、中心軸ＡＸにおいて、開口部１ａから外部電極２００に向かって、被溶融材料７が供給されている。そして、図７に示すように、中心軸ＡＸの廻りに各プラズマＰ１，Ｐ２が回転している。したがって、当該プラズマＰ１，Ｐ２の回転が障壁となり、被溶融材料７は、常に、中心軸ＡＸ近傍の外部電極２００に供給される。このように、被溶融材料７は中心軸ＡＸ近傍の外部電極２００に供給され、当該被溶融材料７は中心軸ＡＸの廻りで回転する各プラズマＰ１，Ｐ２の照射なされる。よって、本実施の形態においても、被溶融材料７は、外部電極７において均一に溶融される。   Also in the present embodiment, the material 7 to be melted is supplied from the opening 1a toward the external electrode 200 on the central axis AX. As shown in FIG. 7, the plasmas P1 and P2 rotate around the central axis AX. Therefore, the rotation of the plasmas P1 and P2 serves as a barrier, and the melted material 7 is always supplied to the external electrode 200 in the vicinity of the central axis AX. In this way, the material 7 to be melted is supplied to the external electrode 200 in the vicinity of the central axis AX, and the material 7 to be melted is irradiated with each plasma P1, P2 rotating around the central axis AX. Therefore, also in the present embodiment, the material to be melted 7 is uniformly melted in the external electrode 7.

なお、本実施の形態においても、各プラズマアークによる電極１，２の温度上昇を抑制するために、当該電極１，２に内部に冷却材が流れる通路を形成し、当該通路を介して冷却材を循環させても良い。また、第三の絶縁物６のみの構成の代わりに、強度強化のために、ステンレスと当該ステンレス全体を被覆する絶縁膜の構成を採用しても良い。当該ステンレスと絶縁膜とによる構成の場合には、ステンレス内部に、上記のような冷却材が循環する通路を形成することもできる。   Also in this embodiment, in order to suppress the temperature rise of the electrodes 1 and 2 due to each plasma arc, a passage through which the coolant flows is formed in the electrodes 1 and 2, and the coolant is passed through the passage. May be circulated. Further, instead of the configuration of only the third insulator 6, a configuration of an insulating film that covers stainless steel and the entire stainless steel may be adopted for strengthening the strength. In the case of the configuration composed of the stainless steel and the insulating film, a passage through which the coolant circulates as described above can be formed inside the stainless steel.

また、上記では、第一の電極１と第二の電極２との間の放電空間Ｌ１に不活性ガスＧを流す構成について説明した。変形例として、本実施の形態においても、第二の電極２と第三の絶縁物６との間に形成される空間にも不活性ガスを流す構成を採用しても良い。   In the above description, the configuration in which the inert gas G is caused to flow in the discharge space L1 between the first electrode 1 and the second electrode 2 has been described. As a modification, also in the present embodiment, a configuration in which an inert gas is allowed to flow in a space formed between the second electrode 2 and the third insulator 6 may be employed.

当該不活性ガスをさらに導入する構成を採用することにより、第三の絶縁物６と対面する第二の電極２側面への移行型プラズマアークの移行をより確実に防止できる。さらに、不活性ガスを流すことにより、第三の絶縁物６および第二の電極２の冷却作用も奏することが可能となる。   By adopting a configuration in which the inert gas is further introduced, it is possible to more reliably prevent the transfer type plasma arc from moving to the side surface of the second electrode 2 facing the third insulator 6. In addition, by flowing an inert gas, the third insulator 6 and the second electrode 2 can be cooled.

１ 第一の電極
１ａ 開口部
２ 第二の電極
３ 磁石
４ 第一の絶縁物
５ 第二の絶縁物
６ 第三の絶縁物
７ 被溶融材料
１００ プラズアマトーチ先端部
２００ 外部電極
３００ 非移行型プラズマ電源
４００ 移行型プラズマ電源
Ｇ 不活性ガス
Ｌ１，Ｌ２ 放電空間
Ｐ１ 非移行型プラズマ
Ｐ２ 移行型プラズマ
ＡＸ 中心軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st electrode 1a Opening part 2 2nd electrode 3 Magnet 4 1st insulator 5 2nd insulator 6 3rd insulator 7 Material to be melted 100 Plasma torch tip part 200 External electrode 300 Non-transfer type Plasma power source 400 Transfer type plasma power source G Inert gas L1, L2 Discharge space P1 Non-transfer type plasma P2 Transfer type plasma AX Central axis

Claims (9)

プラズマトーチと、
前記プラズマトーチのプラズマ出力側において、前記プラズマトーチから離隔して配置され、被溶融材料が供給される外部電極とを、備えており、
前記プラズマトーチは、
円筒形の第一の電極と、
前記第一の電極を所定の距離だけ離れて囲繞する、円筒形の第二の電極と、
前記第一の電極の電極内部に配置される、リング状の磁石と、を備えており、
前記第二の電極は、
前記第一の電極との関係で形成される非移行型プラズマの陽極として機能し、
前記外部電極との関係で形成される移行型プラズマの陽極としても機能する、
ことを特徴とするプラズマ溶融装置。 With a plasma torch,
On the plasma output side of the plasma torch, the external electrode is provided separately from the plasma torch and supplied with a material to be melted.
The plasma torch is
A cylindrical first electrode;
A cylindrical second electrode surrounding the first electrode by a predetermined distance;
A ring-shaped magnet disposed inside the electrode of the first electrode,
The second electrode is
Functions as an anode of non-migration type plasma formed in relation to the first electrode,
It also functions as an anode of transitional plasma formed in relation to the external electrode.
A plasma melting apparatus characterized by that. プラズマトーチと、
前記プラズマトーチのプラズマ出力側において、前記プラズマトーチから離隔して配置され、被溶融材料が供給される外部電極とを、備えており、
前記プラズマトーチは、
円筒形の第一の電極と、
前記第一の電極を所定の距離だけ離れて囲繞する、円筒形の第二の電極と、
前記第一の電極の電極内部に配置される、リング状の磁石と、を備えており、
前記第二の電極は、
前記第一の電極との関係で形成される非移行型プラズマの陰極として機能し、
前記外部電極との関係で形成される移行型プラズマの陰極としても機能する、
ことを特徴とするプラズマ溶融装置。 With a plasma torch,
On the plasma output side of the plasma torch, the external electrode is provided separately from the plasma torch and supplied with a material to be melted.
The plasma torch is
A cylindrical first electrode;
A cylindrical second electrode surrounding the first electrode by a predetermined distance;
A ring-shaped magnet disposed inside the electrode of the first electrode,
The second electrode is
Functions as a cathode of non-migration type plasma formed in relation to the first electrode,
It also functions as a cathode of transitional plasma formed in relation to the external electrode,
A plasma melting apparatus characterized by that. 前記被溶融材料は、
前記第一の電極の筒内部を介して、前記外部電極へ供給される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ溶融装置。 The material to be melted is
Supplied to the external electrode through the inside of the cylinder of the first electrode,
The plasma melting apparatus according to claim 1 or 2, wherein 前記磁石は、
前記第一の電極の形状である前記円筒形の中心軸方向に、磁化している、
ことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ溶融装置。 The magnet
Magnetized in the direction of the central axis of the cylindrical shape that is the shape of the first electrode,
The plasma melting apparatus according to claim 3. 前記磁石は、
前記第一の電極内において前記外部電極配置側に、配置されている、
ことを特徴とする請求項４に記載のプラズマ溶融装置。 The magnet
Arranged on the external electrode arrangement side in the first electrode,
The plasma melting apparatus according to claim 4. 前記プラズマトーチは、
前記第一の電極において、前記第一の電極の前記円筒形の径方向における前記磁石の磁力が、前記中心軸方向における前記磁石の磁力より大きい領域を覆う、第一の絶縁物を、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ溶融装置。 The plasma torch is
The first electrode further includes a first insulator that covers a region where a magnetic force of the magnet in the cylindrical radial direction of the first electrode is larger than a magnetic force of the magnet in the central axis direction. ing,
The plasma melting apparatus according to claim 5. 前記プラズマトーチは、
前記第一の電極の前記外部電極と対面する部分を覆う、第二の絶縁物を、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のプラズマ溶融装置。 The plasma torch is
A second insulator covering a portion facing the external electrode of the first electrode, further comprising:
The plasma melting apparatus according to claim 5 or 6, wherein the apparatus is a plasma melting apparatus. 前記プラズマトーチは、
前記第二の電極を所定の距離だけ離れて囲繞する、第三の絶縁物を、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れか１の請求項に記載のプラズマ溶融装置。 The plasma torch is
Further comprising a third insulator surrounding the second electrode by a predetermined distance apart,
The plasma melting apparatus according to any one of claims 5 to 7, wherein the plasma melting apparatus is any one of claims 5 to 7. 前記第二の電極と前記第三の絶縁物との間において、不活性ガスが流される、
ことを特徴とする請求項８に記載のプラズマ溶融装置。 An inert gas is flowed between the second electrode and the third insulator.
The plasma melting apparatus according to claim 8.
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