JP2019199631A - 溶射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶射装置における溶射材料の堆積を抑制することができる。【解決手段】溶射装置は、第１の気体導入部と、保護層形成部と、を備える。第１の気体導入部は、アノード電極およびカソード電極を収容する外筒の内部にガスを導入する。保護層形成部は、第１の気体導入部から導入されるガスにより、プラズマ噴流が通過する空間に露出するアノード電極の表面を覆う、プラズマ噴流と分離した保護層を形成する。【選択図】図１Ｄ

Description

以下の開示は、溶射装置に関する。

溶射装置は、溶射材料と作動ガスとを溶射ガンへ輸送及び供給し、溶射ガンへ電力を印加してプラズマを発生する。溶射ガンにおいては、発生したプラズマの熱により溶射材料が溶融され、プラズマ化した作動ガスとともに対象物へ溶射されて皮膜を形成する。溶射とは、プラズマを発生させ、プラズマの熱を用いて溶射材料を溶融し、溶融した溶射材料により対象物表面に溶射皮膜を形成する表面改質技術である。

プラズマ溶射により形成される皮膜の品質を安定させるため、様々な技術が提案されている。たとえば、溶射ガンの内部を冷却することで発生する結露を防止する技術が提案されている（特許文献１）。また、溶射装置の電子部品を低コストで冷却する技術が提案されている（特許文献２）。また、溶融した溶射材料の酸化による溶射皮膜の品質低下を防止する技術が提案されている（特許文献３）。また、溶射材料の粒子が噴射ノズルの内壁に付着することを防止するため、ノズルを複数のリング状部品を筒状に連結して構成し、内壁段差部分に環状の噴射口を形成した加速ノズルが提案されている（特許文献４）。また、同様に溶射材料の粒子が噴射ノズルの内壁に付着することを防止するため、噴射ノズルの周方向内壁にシールドガスを筒状に噴射する噴射口を設けた噴射ノズル装置が提案されている（特許文献５）。さらに、溶射材料の溶融した粒子のノズル内壁への付着を防止するため、ノズルの先端に向けて内径が連続的または段階的に拡大するノズル孔を設け、ノズル孔の周方向内壁にシールドガスを噴射する噴射口を形成した溶射装置が提案されている（特許文献６）。

特開２００１−８１５４０号公報 特開２００４−３０４０１１号公報 特開２０１７−２２２９２１号公報 特許第４２６８１９３号公報 特許第４８９７００１号公報 特許第５２８４７７４号公報 横澤 肇、「ボルテックスチューブのエネルギ分離性能に関する研究」、名古屋大学図書No.806997、１９８０年２月２日 川端 浩和、「高温タービン翼フィルム冷却の熱流体特性及び流れ制御技術に関する研究」、平成２６年度岩手大学大学院工学研究科、博士学位論文

本開示は、溶射装置における溶射材料の堆積を抑制する技術を提供する。

本開示の一態様による溶射装置は、第１の気体導入部と、保護層形成部と、を備える。第１の気体導入部は、アノード電極およびカソード電極を収容する外筒の内部にガスを導入する。保護層形成部は、第１の気体導入部から導入されるガスにより、プラズマ噴流が通過する空間に露出するアノード電極の表面を覆う、前記プラズマ噴流と分離した保護層を形成する。

本開示によれば、溶射装置における溶射材料の堆積を抑制することができる。

図１Ａは、第１の実施形態に係る溶射装置の概略正面図である。 図１Ｂは、第１の実施形態に係る溶射装置を図１ＡのＡ−Ａに沿って見た概略断面図である。 図１Ｃは、第１の実施形態に係る溶射装置の概略背面図である。 図１Ｄは、第１の実施形態に係る溶射装置を図１ＡのＢ−Ｂに沿って見た概略断面図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係る溶射装置の保護層形成部の概略正面図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係る溶射装置の保護層形成部を図２ＡのＡ’−Ａ’に沿って見た概略断面図である。 図３Ａは、第２の実施形態に係る溶射装置の概略正面図である。 図３Ｂは、第２の実施形態に係る溶射装置を図３ＡのＡ−Ａに沿って見た概略断面図である。 図３Ｃは、第２の実施形態に係る溶射装置の概略背面図である。 図３Ｄは、第２の実施形態に係る溶射装置の保護層形成部について説明するための図である。 図４Ａは、第２の実施形態に係る溶射装置の保護層形成部の一例について説明するための図である。 図４Ｂは、第２の実施形態に係る溶射装置の保護層形成部の一例についてさらに説明するための図である。 図５Ａは、第３の実施形態に係る溶射装置の概略正面図である。 図５Ｂは、第３の実施形態に係る溶射装置を図５ＡのＡ−Ａに沿って見た概略断面図である。 図５Ｃは、第３の実施形態に係る溶射装置の概略背面図である。 図５Ｄは、第３の実施形態に係る溶射装置の保護層形成部について説明するための図である。

開示する一つの実施形態において、溶射装置は、第１の気体導入部と、保護層形成部と、を備える。第１の気体導入部は、アノード電極およびカソード電極を収容する外筒の内部にガスを導入する。保護層形成部は、第１の気体導入部から導入されるガスにより、プラズマ噴流が通過する空間に露出するアノード電極の表面を覆う、プラズマ噴流と分離した保護層を形成する。

また、開示する一つの実施形態において、保護層形成部は、第１の気体導入部から導入されるガスと、アノード電極の表面付近に存在する空気と、の２層を含む保護層を形成してもよい。

また、開示する一つの実施形態において、保護層形成部は、カソード電極を周囲から包囲して固定される旋回整流部であり、第１の気体導入部は、保護層形成部に対して径方向外側からガスを導入してもよい。

また、開示する一つの実施形態において、旋回整流部は、略リング形状であり、外側から内側に向けて径方向に対して傾斜して延びる２以上の案内溝を有してもよい。

また、開示する一つの実施形態において、旋回整流部は、外周部と、外周部よりも軸方向に厚みが少ない内周部と、を有し、案内溝は外周部に形成されてもよい。

また、開示する一つの実施形態において、保護層形成部は、気体通路と、円筒状部分と、孔部とを備えてもよい。気体通路は、アノード電極内に形成され、第１の気体導入部からガスが導入される。円筒状部分は、気体通路とプラズマ噴流が通過する空間と、を離隔する。孔部は、円筒状部分に形成され、気体通路とプラズマ噴流が通過する空間とを連通させる。

また、開示する一つの実施形態において、孔部は、円筒状部分の、プラズマ噴流が通過する空間側の開口部が反対側の開口部よりもプラズマ噴流の下流側に位置するよう傾斜してもよい。

また、開示する一つの実施形態において、孔部は、孔部の中心軸が、外筒の中心方向から接線方向にずれるように形成されてもよい。

また、開示する一つの実施形態において、孔部は、円筒状部分の、プラズマ噴流が通過する空間側の開口部に向けて反対側の開口部から広がる扇形状であってもよい。

また、開示する一つの実施形態に係る溶射装置は、カソード電極の外周に沿って設けられる空間に第２のガスを導入する第２の気体導入部をさらに備えてもよい。

また、開示する一つの実施形態において、保護層形成部は、気体通路と、第１の多孔質部と、を備えてもよい。気体通路は、アノード電極内に形成され、第１の気体導入部からガスが導入される。第１の多孔質部は、表面がプラズマ噴流が通過する空間に露出され、気体通路と、プラズマ噴流が通過する空間とを隔離する。

また、開示する一つの実施形態において、第１の多孔質部は、金属の焼結体または多孔質金属であってもよい。

また、開示する一つの実施形態に係る溶射装置は、カソード電極の周囲に配置され、誘電体材料で形成される第２の多孔質部と、第２の多孔質部にガスを導入する第２の気体導入部と、をさらに備えてもよい。

以下に、開示する実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態は限定的なものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａは、プラズマ噴流を発生させて対象物に溶射皮膜を形成するプラズマ溶射装置たとえば溶射ガンである。溶射ガンは、たとえば、筒状に形成されるアノード電極とカソード電極とを備える。カソード電極の筒内部に作動ガスと溶射材料とが導入される。アノード電極とカソード電極との間に直流電力が印加され、作動ガスのプラズマ噴流が発生する。発生したプラズマ噴流により溶射材料が溶解し、対象物上に付着して溶射皮膜を形成する。なお、以下、発生したプラズマ噴流が通過する筒部をノズルとも呼ぶ。

プラズマ噴流が発生するときには、プラズマの熱の影響によりノズル内表面上に溶射材料の粉体が付着することがある。溶射材料の粉体が堆積すると発生するプラズマ噴流の状態が変化する。また、堆積量が増加するとノズルが閉塞する可能性もある。

この点、カソード電極の周囲にガスを吹き付け、吹き付けたガスをプラズマ噴流と一緒に下流に吹き出してカソード電極の周囲および下流における溶射材料の堆積を防止することが考えられる。しかし、かかる手段では、吹き付けるガスの流れが短絡的になり下流経路全体を保護することは難しい。また、カソード電極に吹き付けるガスと作動ガスとが合流して流量が増大することでプラズマ噴流の温度が低下することが考えられる。また、カソード電極に吹き付けるガスとプラズマ噴流とが接触すると、プラズマ噴流の温度が不均一になったり温度勾配が大きくなったりすることも考えられる。他方、溶射装置はエジェクタ効果を利用した構造を有する場合、カソード電極側の空間とプラズマ噴流通路との間に差圧が発生する。このため、カソード電極の作動ガス孔の周辺に溶射材料が堆積しやすい。

第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａは、ノズル内に旋回流を生成することでノズルの内表面を保護する保護層を形成するとともに、旋回流によりノズルの内表面を冷却する。このため、第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａは、溶射装置１００Ａ内、たとえばノズルの内壁に溶射材料が堆積することを抑制することができる。

（第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａの構成の一例）
図１Ａは、第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａの概略正面図である。図１Ａは、溶射装置１００Ａを出口側（プラズマ噴流が噴出する側）から見た状態を示す。図１Ｂは、第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａを図１ＡのＡ−Ａに沿って見た概略断面図である。図１Ｃは、第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａの概略背面図である。図１Ｃは、第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａを入口側（溶射材料が導入される側）から見た状態を示す。図１Ｄは、第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａを図１ＡのＢ−Ｂに沿って見た概略断面図である。

溶射装置１００Ａは、外筒１、アノード電極２、カソード電極３、冷却機構４、保護層形成部５、第１の気体導入部６、を備える。

外筒１は、溶射装置１００Ａの外側構造部である。外筒１は、絶縁体または誘電体で形成される。外筒１は略円筒状の形状を有する。外筒１の一方端は、溶射材料および作動ガスが導入される入口１１である。外筒１の他方端は、溶射装置１００Ａ内で発生したプラズマ噴流が噴出される出口１２である。外筒１は、内部にアノード電極２およびカソード電極３を収容する。また、外筒１内部には、冷却機構４の冷却媒体ＣＭが流れる流路の一部が収容される。

アノード電極２は、外筒１の内側かつ出口１２近傍に配置される。アノード電極２は略円筒状の形状を有し、中心にプラズマ噴流が通過する空間Ｓ１が形成される。

カソード電極３は、アノード電極２よりも外筒１の入口１１側に配置される。カソード電極３は、略円筒状の形状を有し、中心に作動ガスおよび溶射材料が通過する空間Ｓ２が形成される。

冷却機構４は、冷却媒体ＣＭを溶射装置１００Ａの内部に循環させることにより、アノード電極２およびカソード電極３を冷却する。図１Ａの例では、外筒１の内部に冷却媒体ＣＭを導入する流路が設けられ、カソード電極３の近傍に冷却媒体ＣＭが導入される。冷却媒体ＣＭは、カソード電極３を冷却した後、アノード電極２の近傍に引き回され、アノード電極２の周囲を通過する（図１Ｄ参照）。その後、冷却媒体ＣＭは、導入された方向とは反対側の方向へと冷却機構４の流路内を通って移送される。なお、冷却機構４の構成や配置は特に限定されず、アノード電極２およびカソード電極３を冷却することができれば、異なる位置に流路を配置してもよい。

保護層形成部５は、第１の気体導入部６から導入されるガスにより、空間Ｓ１に露出するアノード電極２の表面を覆う保護層を形成する。保護層は、第１の気体導入部６から導入されるガスと、アノード電極２の表面付近に存在する大気と、の２層から構成される。保護層形成部５は略リング状であり、中央をカソード電極３が貫通する。保護層形成部５は、カソード電極３の周囲にカソード電極３を包囲するように配置され、アノード電極２とカソード電極３との間を隔絶する。保護層形成部５は、絶縁体または誘電体で形成される。保護層形成部５は、たとえば、カソード電極３を周囲から包囲して固定されるリング形状の旋回整流部（旋回整流板）である。保護層形成部５は、保護層形成部５の外周側から内周側へ向けて吹き付けられるガスを整流してカソード電極３に向けて案内し旋回流を生成する。

図２Ａは、第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａの保護層形成部５の概略正面図である。図２Ｂは、第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａの保護層形成部５を図２ＡのＡ’−Ａ’に沿って見た概略断面図である。

図２Ａに示すように、保護層形成部５は、案内溝５１と、内周溝５２と、フランジ５３と、を有する。

案内溝５１は、保護層形成部５の外周部に複数設けられ、保護層形成部５の外側から内側に向けて保護層形成部５の径方向に対して各々同様の角度に傾斜して形成される。案内溝５１は、保護層形成部５の出口１２側表面を切り欠いて形成される凹部である。図２Ａの例では、保護層形成部５は６つの案内溝５１を有する。ただし、案内溝５１の数は６に限定されない。案内溝５１は２以上の任意の数であってよい。案内溝５１の数はたとえば３以上が好ましい。案内溝５１は、保護層形成部５の外側から内側へと吹き付けられるガスをカソード電極３の方向に案内する。

内周溝５２は、保護層形成部５の内周部にカソード電極３を囲むように設けられ、案内溝５１と略同一の厚みを有する。内周溝５２は、案内溝５１に沿って案内される気体をカソード電極３の周囲を旋回する方向に案内する。

フランジ５３は、保護層形成部５の最外周部に設けられ、入口１１側に配置される。

第１の気体導入部６（図１Ｄ参照）は、アノード電極２およびカソード電極３を収容する外筒１の内部にガスを導入する。第１の気体導入部６は、外筒１の外部から保護層形成部５に向けてガスを導入する。第１の気体導入部６が導入するガスを以下、シールドガスＳＧと呼ぶ。第１の気体導入部６は、外筒１を貫通してシールドガスＳＧを案内する気体通路６１と、シールドガスＳＧの流量を制御しシールドガスＳＧを供給する気体供給部６２（たとえばマスフローコントローラ、ＭＦＣ）と、気体通路６１と気体供給部６２とを接続する配管６３とを有する（図１Ｄ参照）。第１の気体導入部６の気体通路６１は、外筒１を貫通して保護層形成部５の外周に至る。第１の気体導入部６の気体供給部６２は、配管６３を介して気体通路６１に所定の流量のシールドガスＳＧを供給する。気体通路６１は、保護層形成部５の外周に向けてシールドガスＳＧを案内する。シールドガスＳＧは、保護層形成部５の案内溝５１に沿って内周溝５２に至り、カソード電極３の周囲を旋回する旋回流を形成する。形成された旋回流は、カソード電極３側からアノード電極２側へと流れ、遠心力によりアノード電極２の表面上を旋回する保護層を形成する。その後、旋回流は、出口１２から溶射装置１００Ａの外に吹き出される。

なお、図示しないが、溶射装置１００Ａはアノード電極２とカソード電極３との間に直流電力を印加して放電させる手段を備える。

（プラズマ溶射時の各部の動作等）
溶射装置１００Ａにおいてプラズマ溶射を実行する際には、入口１１から作動ガスと溶射材料とが空間Ｓ２へ導入される。また、冷却機構４による冷却、第１の気体導入部６から保護層形成部５に導入されるシールドガスＳＧによる旋回流の形成が実行される。また、アノード電極２とカソード電極３との間に直流電力が印加され放電が行われる。導入される作動ガスは放電によりプラズマ化する。プラズマが発する熱は溶射材料を溶融しプラズマ噴流が発生される。プラズマ噴流は、空間Ｓ１を通って出口１２から対象物へと噴射される。このとき、空間Ｓ１に露出されるアノード電極２の表面と旋回流の間には、空間Ｓ１内の空気が存在する。保護層形成部５により形成されたシールドガスＳＧの旋回流の遠心力によって空間Ｓ１内の空気がアノード電極２の表面に押し付けられ保護層が形成される。この時形成される保護層は、大気の層と、シールドガスＳＧの層の２層を含む。

（第１の実施形態の効果）
上記のように、第１の実施形態に係る溶射装置は、第１の気体導入部と、保護層形成部と、を備える。第１の気体導入部は、アノード電極およびカソード電極を収容する外筒の内部にガスを導入する。保護層形成部は、第１の気体導入部から導入されるガスにより、プラズマ噴流と分離した保護層を形成する。保護層は、プラズマ噴流が通過する空間Ｓ１に露出するアノード電極の表面を覆う。これにより、保護層は、溶射装置内で発生されるプラズマ噴流による熱や生成物からアノード電極を保護する。また、保護層は、プラズマ噴流による熱や生成物とアノード電極との間の緩衝材として働く。また、保護層は、アノード電極を冷却する機能も有する。このため、第１の実施形態によれば、溶射装置における溶射材料の堆積を抑制することができる。また、保護層は旋回流であるため、溶射装置のノズル中心近傍を流れるプラズマ噴流と混合せず、プラズマ噴流を阻害しない。

また、第１の実施形態に係る溶射装置において、保護層形成部は、カソード電極を周囲から包囲して固定される旋回整流部であり、第１の気体導入部は、保護層形成部に対して径方向外側から気体を導入する。このため、旋回整流部は高速の旋回流を発生させて、遠心力により、保護層をアノード電極の表面上に押し付けつつ旋回させる。このとき、旋回流は、音速または音速に近い高速ともなる。このため、第１の実施形態に係る溶射装置は、アノード電極をプラズマ噴流から保護すると同時に高速の旋回流により冷却することができる。

また、第１の実施形態に係る溶射装置は、高速の旋回流である保護層により、アノード電極およびカソード電極上に発生または付着する酸化膜や付着物などをクリーニングすることができる。たとえば、上記第１の実施形態において、アノード電極２およびカソード電極３に電力を印加しない状態で、シールドガスＳＧにブラスト粉体を添加し、保護層形成部５に旋回流を形成させる。これによって、アノード電極２およびカソード電極３の表面をクリーニングすることができる。また、アノード電極２およびカソード電極３に電力を印加した状態でクリーニングを行う場合には、ブラスト粉体に代えて反応性ガスをシールドガスＳＧに添加してもよい。また、ブラスト粉体に加えて反応性ガスをシールドガスＳＧに添加してもよい。

また、第１の実施形態に係る溶射装置において、旋回整流部は、略リング形状であり、外側から内側に向けて径方向に対して傾斜して延びる２以上の案内溝を有する。また、旋回整流部は、外周部と、外周部よりも軸方向に厚みが少ない内周部と、を有し、案内溝は外周部に形成される。このため、第１の実施形態に係る溶射装置は、簡易な構成により保護層を形成して溶射材料の堆積を抑制することができる。

（変形例１：保護層形成部５の形状）
上記第１の実施形態においては、保護層形成部５に案内溝５１と内周溝５２とを設けて旋回流を発生させるものとした。これに限らず、案内溝５１に代えて、貫通孔を設けてもよい。たとえば、保護層形成部５の外周から径方向に傾斜して延びる複数の孔を、保護層形成部５の軸方向に延び空間Ｓ１側で開口するリング状の孔で相互に連通させて貫通孔を形成してもよい。保護層形成部５の外周上に開口する孔の数は、案内溝５１と同様、特に限定されないが、２以上の孔を設けることが好ましい。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂは、第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａと異なり、アノード電極の内部に形成されガスを通過させる気体通路（気体通路２１、後述）を備える。そして、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂのアノード電極は、アノード電極内部に形成されガスを通過させる気体通路とプラズマ噴流が通過する空間Ｓ１とを連通させる孔部を備える。そして、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂは、アノード電極内部に形成される気体通路から、プラズマ噴流が通過する空間Ｓ１に露出するアノード電極の表面に向けてガスを流すことにより膜状の層流を形成する。第２の実施形態では、かかる膜状の層流により保護層を形成する。

（第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂの構成の一例）
図３Ａは、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂの概略正面図である。図３Ｂは、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂを図３ＡのＡ−Ａに沿って見た概略断面図である。図３Ｃは、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂの概略背面図である。図３Ｄは、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂの保護層形成部５Ｂについて説明するための図である。第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂの大まかな構成は第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａと同様である。このため、同様の構成については説明を省略し、同様の参照符号を付する。

図３Ａ乃至図３Ｄに示すように、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂは、溶射装置１００Ａと同様、外筒１Ｂ、アノード電極２Ｂ、カソード電極３Ｂ、冷却機構４Ｂを備える。溶射装置１００Ｂはさらに、第１の気体導入部６Ｂ（図３Ｄ参照）と、第２の気体導入部７Ｂ（図３Ｄ参照）と、リング８と、を備える。

外筒１Ｂの構成および材料は、第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａの外筒１と同様である。外筒１Ｂの入口１１Ｂおよび出口１２Ｂも、第１の実施形態に係る溶射装置１００Ａの外筒１の入口１１および出口１２と同様である。

アノード電極２Ｂは、気体通路２１と、複数の孔部２２と、円筒状部分２３と、を備える。アノード電極２Ｂはまた、内部に冷却機構４Ｂの冷却媒体ＣＭが流れる流路４１Ｂが形成される。

気体通路２１は、アノード電極２Ｂの内部に形成され、第１の気体導入部６Ｂと連通する。気体通路２１はまた、円筒状部分２３に形成される複数の孔部２２によって空間Ｓ１と連通される。第１の気体導入部６Ｂは、気体通路２１に第１のシールドガスＳＧ１を導入する。

複数の孔部２２は、円筒状部分２３に形成され気体通路２１と空間Ｓ１とを連通する。孔部２２は、たとえば、円筒状部分２３の気体通路２１側表面では円形、円筒状部分２３の空間Ｓ１側表面では楕円形であってよい。また、孔部２２は、円筒状部分２３の空間Ｓ１側の開口部が反対側の開口部よりも出口１２Ｂに近くなるよう、傾斜をつけて形成される。また、孔部２２は、空間Ｓ１側の開口部の径が反対側の開口部の径よりも大きくなるように形成してもよい。また、孔部２２は、途中から分岐するように形成してもよい。たとえば、空間Ｓ１近傍で、孔部２２が途中から主孔と、主孔よりも径方向に対する傾斜が大きい副孔とに分岐し、主孔と副孔の開口部が同じ大きさを持つように形成してもよい。また、孔部２２は、孔部２２の中心軸が、外筒１Ｂの中心方向から接線方向にずれるように形成してもよい。たとえば、孔部２２を外筒１Ｂの断面上に投影した場合、孔部２２の軸方向が外筒１Ｂの径方向に対して傾斜するように形成してもよい。

円筒状部分２３は、プラズマ噴流が通過する空間Ｓ１に表面が露出する、アノード電極２Ｂの最内周部分である。円筒状部分２３には、複数の孔部２２が形成される。円筒状部分２３は気体通路２１と空間Ｓ１とを離隔し、複数の孔部２２によって気体通路２１と空間Ｓ１とを連通させる。

アノード電極２Ｂは、第１の気体導入部６Ｂから導入されるガスにより、空間Ｓ１に露出するアノード電極２Ｂの表面を覆う膜状の層流を保護層として形成する、保護層形成部５Ｂである。保護層は、第１の気体導入部６Ｂから導入されるガスによって構成される。

カソード電極３Ｂの構成は、第１の実施形態のカソード電極３と概ね同様である。

リング８は、カソード電極３Ｂを外側から包囲するように配置され、アノード電極２Ｂとカソード電極３Ｂとの間を隔絶する。リング８は、絶縁体または誘電体のリング状の部材である。リング８には、外筒１Ｂの入口１１Ｂ側にリング８表面に沿って軸方向所定幅の空間Ｓ３が設けられる。また、リング８とカソード電極３Ｂとの間には、カソード電極３Ｂの周囲に径方向所定幅のリング状の空間Ｓ４が形成される。また、リング８とカソード電極３Ｂとの間には、空間Ｓ４と空間Ｓ１とを連通させる空間Ｓ５が設けられる。空間Ｓ５はたとえば、リング８の任意の位置に形成され、空間Ｓ４と空間Ｓ１とを連通させる貫通孔であってもよい。

第１の気体導入部６Ｂは、外筒１Ｂを貫通し、アノード電極２Ｂ内に形成される気体通路２１と連通する気体通路６１Ｂと、気体通路６１Ｂに第１のシールドガスＳＧ１を供給するＭＦＣ等の気体供給部６２Ｂと、気体通路６１Ｂと気体供給部６２Ｂとを接続する配管６３Ｂと、を有する。第１の気体導入部６Ｂの気体供給部６２Ｂは、配管６３Ｂを介して気体通路２１に所定の流量の第１のシールドガスＳＧ１を供給する。供給された第１のシールドガスＳＧ１は、孔部２２を通って、空間Ｓ１に露出するアノード電極２Ｂの表面上に膜状の層流である保護層を形成する。なお、第１のシールドガスＳＧ１の流量は、アノード電極２Ｂの表面で放電しない流量に制御される。また、第１のシールドガスＳＧ１の流量は、アノード電極２Ｂの表面を切れ目なく覆うように制御される。

第２の気体導入部７Ｂは、第２のシールドガスＳＧ２を案内する気体通路７１Ｂと、第２のシールドガスＳＧ２の流量を制御し気体通路７１Ｂに第２のシールドガスＳＧ２を供給する気体供給部７２Ｂ（たとえばＭＦＣ）と、外筒１Ｂを貫通して気体通路７１Ｂと気体供給部７２Ｂとを接続する配管７３Ｂと、を有する。気体通路７１Ｂは、リング８の入口１１Ｂ側の空間Ｓ３、リング８とカソード電極３Ｂとの間に設けられる空間Ｓ４、Ｓ５を含む。気体通路７１Ｂは、空間Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を通じて空間Ｓ１に連通する。気体通路７１Ｂの空間Ｓ１側の開口部は、第２のシールドガスＳＧ２がプラズマ噴流に混入しない位置に配置される。第２の気体導入部７Ｂは、所定の流量の第２のシールドガスＳＧ２を、気体供給部７２Ｂから配管７３Ｂを介して気体通路７１Ｂに供給し、気体通路７１Ｂから空間Ｓ１へと第２のシールドガスを導入する。

このように、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂは、第１の気体導入部６Ｂと、アノード電極２Ｂ（気体通路２１、孔部２２、円筒状部分２３）と、を含む、アノード電極２Ｂを冷却し保護する機構を備える。また、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂは、第２の気体導入部７Ｂと、リング８と、を含む、カソード電極３Ｂを冷却し保護する機構を備える。

図３Ｄは、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂの保護層形成部５Ｂについて説明するための図である。図３Ｄに示すように、第１の気体導入部６Ｂにより気体通路２１に導入される第１のシールドガスＳＧ１は、気体通路２１から孔部２２を通って空間Ｓ１に導入される。空間Ｓ１に導入された第１のシールドガスＳＧ１は、孔部２２の形状および傾斜角度により、出口１２Ｂ方向に流れる膜状の層流を形成する。層流は膜冷却によりアノード電極２Ｂの表面を冷却し保護する。他方、第２の気体導入部７Ｂにより気体通路７１Ｂに導入される第２のシールドガスＳＧ２は、空間Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を通過して空間Ｓ１に導入される。空間Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を通過する間に、第２のシールドガスＳＧ２は、カソード電極３Ｂを冷却する。

図４Ａおよび図４Ｂは、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂの保護層形成部５Ｂの一例について説明するための図である。図４Ａは、アノード電極２Ｂに形成される孔部２２の配置を簡略的に示す。ここでは、アノード電極２Ｂを板状に広げた状態を図に示す。板状に展開したアノード電極２Ｂの大きさは、一例として、軸方向の長さ１９．８ミリメートル（ｍｍ）、管径φ５ｍｍ、周長は５π（１５．７ｍｍ）とする。板厚は１ｍｍ、孔径は０．６ｍｍとする。また、孔部２２は、傾斜角度３０度でアノード電極の円筒状部分２３を貫通する（図５Ｂ）。孔径０．６ｍｍ＝１Ｄとして、各孔から出るガスの広がり範囲を周長方向の孔間隔３Ｄ、ガスの流れる長さは管長さ方向に１５Ｄとする。上流側から１番目および３番目の列の孔を、ガスの広がり範囲、流れ長さに基づき配置する。そして、上流側から２番目および４番目の列の孔を１番目および３番目の列の孔よりも周長方向に１．５Ｄずらし、ガスの流れない箇所が発生しないように配置する。こうして、たとえば孔径を０．８ｍｍ以下として、全部で２６個の孔を配置することができる。このように孔部２２を配置することで、第１のシールドガスＳＧによりアノード電極２Ｂの表面上に切れ目なく膜状の保護層を形成することができる。

なお、第１のシールドガスＳＧ１と第２のシールドガスＳＧ２とを同一の供給部から供給することも可能ではあるが、本実施形態では、電気的短絡を防止する観点で別々の２系統からシールドガスを供給している。

（第２の実施形態の効果）
上記第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂにおいて、保護層形成部は、気体通路と、円筒状部分と、孔部と、を備える。気体通路は、アノード電極内に形成され、第１の気体導入部からガスが導入される。円筒状部分は、気体通路と、プラズマ噴流が通過する空間と、を離隔する。孔部は、円筒状部分に形成され、気体通路とプラズマ噴流が通過する空間とを連通させる。このため、第２の実施形態によれば、アノード電極表面に、膜状の層流が形成される。このため、溶射装置は、膜冷却によりアノード電極表面を冷却し、保護することができる。また、溶射装置における溶射材料の堆積を抑制することができる。また、第２の実施形態に係る溶射装置においては、膜状の層流である保護層により、プラズマ噴流からの飛散物がアノード電極表面に密着することを抑止することができる。また、保護層は、プラズマ噴流による熱の影響による電極表面への酸化膜等の堆積を低減することができる。

また、第２の実施形態において、孔部は、円筒状部分２３の空間Ｓ１側の開口部が反対側の開口部よりもプラズマ噴流の下流側に位置するよう傾斜してもよい。また、孔部は、孔部の中心軸が、外筒の中心方向から接線方向にずれた形状を有してもよい。たとえば、孔部は、孔部を外筒の断面上に投影した場合、孔部の軸方向が外筒の径方向に対して傾斜するように形成されてもよい。このため、プラズマ噴流が通過する空間に導入されるガスは、プラズマ噴流を貫通する方向に導入されることがなく、プラズマ噴流の流れを乱さない。このため、第２の実施形態に係る溶射装置は、プラズマ噴流の温度を低下させることがない。また、第２の実施形態においては、プラズマ噴流が通過する空間に導入されるガスは、プラズマ噴流に合流または混合するように導入されない。このため、第２の実施形態に係る溶射装置は、プラズマ噴流の温度を低下させることがない。

また、第２の実施形態において、孔部は、円筒状部分２３の空間Ｓ１側の開口部に向けて反対側の開口部から広がる扇形状であってもよい。このように構成することで、溶射装置のアノード電極の表面上に切れ目なく膜状の保護層を形成することができる。

また、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂにおいて、保護層形成部５Ｂはさらに、カソード電極の外周に沿って設けられる空間（たとえば空間Ｓ４、Ｓ５）に第２のガスを導入する第２の気体導入部をさらに備えてもよい。このように構成することで、溶射装置はアノード電極を冷却保護するだけでなく、カソード電極を冷却することができる。

また、第２の実施形態に係る溶射装置は、第１の実施形態に係る溶射装置と同様、保護層をクリーニング手段として用いてもよい。

なお、プラズマ噴流が通過する空間の壁面をガスを用いて冷却する手法は種々考えられる。たとえば、ノズルの軸に対して垂直方向からガスを導入する場合や、ノズルの壁面に段差をつけて段差部の開口から下流方向にガスを導入する場合が考えられる。しかし、ノズルの軸に対して垂直方向からガスを導入した場合、ガスの出口部分では反時計回りと時計回りの１対の渦が形成される。そして、渦により壁から遠ざかる方向に速度成分が形成されるために、壁の冷却が阻害される。壁面に段差をつけた場合も、導入されるガスの方向がプラズマ噴流の流れの方向と略同一となって拡散せず、冷却効率は低下する。以上を考慮すると、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂの孔部２２の形状は、上記のように軸方向に対して傾斜する方向とすることが好ましい。

（変形例）
上記第２の実施形態においては、リング８はリング状の部材であり、カソード電極３Ｂとの間に所定の空間Ｓ３乃至Ｓ５が設けられるものとした。これに限らず、リング８を同心円状に層をなす複数のリングを重ねた形状とし、各層の境界から第２のシールドガスＳＧ２が導入されるように構成してもよい。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃは、プラズマ噴流が通過する空間側に露出する部分が多孔質材料で形成されるアノード電極を備える。そして、溶射装置１００Ｃは、多孔質のアノード電極表面からシールドガスを滲み出させて滲み出たガスの膜により保護層を形成することで溶射材料の堆積を抑制する。また、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃは、多孔質のアノード電極を介してシールドガスを滲み出させることで効率的にアノード電極を冷却する。

図５Ａは、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃの概略正面図である。図５Ｂは、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃを図５ＡのＡ−Ａに沿って見た概略断面図である。図５Ｃは、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃの概略背面図である。図５Ｄは、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃの保護層形成部５Ｃについて説明するための図である。第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃの大まかな構成は第１、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ａ，１００Ｂと同様である。このため、同様の構成については説明を省略し、同様の参照符号を付する。

図５Ａ乃至図５Ｄに示すように、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃは、溶射装置１００Ａ，１００Ｂと同様、外筒１Ｃ、アノード電極２Ｃ、カソード電極３Ｃ、冷却機構４Ｃを備える。溶射装置１００Ｃはさらに、第１の気体導入部６Ｃ（図５Ｄ参照）と、第２の気体導入部７Ｃ（図５Ｄ参照）と、リング８Ｃ（以下、第２の多孔質部とも呼ぶ。）と、を備える。

外筒１Ｃの構成および材料は、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂの外筒１Ｂと同様である。外筒１Ｃの入口１１Ｃおよび出口１２Ｃも、第２の実施形態に係る溶射装置１００Ｂの外筒１Ｂの入口１１Ｂおよび出口１２Ｂと同様である。

アノード電極２Ｃは、アノード電極２Ｃ内部に形成され第１の気体導入部６Ｃと連通する気体通路２４と、表面が空間Ｓ１に露出し気体通路２４と空間Ｓ１とを隔離する多孔質部２５（第１の多孔質部）と、を備える。アノード電極２Ｃは、また、内部に冷却機構４Ｃの冷却媒体ＣＭが流れる流路４１Ｃが形成される。

気体通路２４は、アノード電極２Ｃの内部に形成される空間である。気体通路２４には、第１の気体導入部６Ｃから第１のシールドガスＳＧ１が導入される。

多孔質部２５は、空間Ｓ１と気体通路２４とを隔離する円筒状の部材である。多孔質部２５は、金属の焼結体、多孔質金属、金属線を固めたバルク素材、または、金属繊維を圧縮整形したものなどで形成する。多孔質部２５は、複数の微細な通気孔または通気経路を有する。

アノード電極２Ｃは、後述する第１の気体導入部６Ｃから導入されるガスにより、空間Ｓ１に露出するアノード電極２Ｃの表面を覆う保護層を形成する、保護層形成部５Ｃである。保護層は、第１の気体導入部６Ｃから導入されるガスによって構成される。

カソード電極３Ｃは、第１の実施形態のカソード電極３と同様である。

冷却機構４Ｃは、第２の実施形態の冷却機構４Ｂと同様である。

第１の気体導入部６Ｃは、外筒１Ｃを貫通してアノード電極２Ｃ内に形成される気体通路２４と連通する気体通路６１Ｃと、気体通路６１Ｃに第１のシールドガスＳＧ１を供給する気体供給部６２Ｃ（たとえばＭＦＣ）と、気体通路６１Ｃと気体供給部６２Ｃとを接続する配管６３Ｃと、を有する。第１の気体導入部６Ｃの気体供給部６２Ｃは、配管６３Ｃを介して気体通路６１Ｃに所定の流量の第１のシールドガスＳＧ１を供給する。気体通路６１Ｃは、気体通路２４に向けて第１のシールドガスＳＧ１を案内する。第１のシールドガスＳＧ１は、気体通路２４から多孔質部２５を通ってアノード電極２Ｃの表面上に膜状の保護層を形成する。

第２の気体導入部７Ｃは、リング８Ｃの外周に沿って形成される気体通路７１Ｃと、気体通路７１Ｃに第２のシールドガスＳＧ２を供給する気体供給部７２Ｃ（たとえばＭＦＣ）と、外筒１Ｃを貫通し気体通路７１Ｃと気体供給部７２Ｃとを接続する配管７３Ｃと、を有する。第２の気体導入部７Ｃの気体供給部７２Ｃは、配管７３Ｃを介して気体通路７１Ｃに所定の流量の第２のシールドガスＳＧ２を供給する。供給された第２のシールドガスＳＧ２は、気体通路７１Ｃからリング８Ｃ内部に滲みこみカソード電極３Ｃの周囲へと導入され、空間Ｓ１へと流れる。

リング８Ｃは、絶縁体または誘電体の材料で形成される多孔質材料のリング形状の部材である。リング８Ｃの形状は、カソード電極３Ｃの外周形状に合わせた形状を有する。リング８Ｃは内部に、気体が通過することができる複数の微細な通気孔または通気経路を有する。また、リング８Ｃは、緻密な部材で形成してもよい。リング８Ｃを緻密な部材で形成する場合、たとえばリング８Ｃ内部に、気体通路７１Ｃと空間Ｓ１とを連通させる貫通孔を設ける。そして、空間Ｓ１に面したリング８Ｃの表面を多孔質の絶縁体または誘電体の材料で膜状に覆う。第２の気体導入部７Ｃの気体通路７１Ｃと空間Ｓ１とを連通させることができれば、リング８Ｃ中、緻密な部材と多孔質材料との配置箇所は特に限定されない。

このように、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃは、第１の気体導入部６Ｃと、アノード電極２Ｃ（気体通路２４、多孔質部２５）と、を含む、アノード電極を冷却し保護する機構を備える。また、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃは、第２の気体導入部７Ｃと、多孔質のリング８Ｃと、を含む、カソード電極３Ｃを冷却し保護する機構を備える。

図５Ｄは、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃの保護層形成部５Ｃについて説明するための図である。図５Ｄに示すように、第１の気体導入部６Ｃにより気体通路２４に導入される第１のシールドガスＳＧ１は、気体通路２４から多孔質部２５を通って空間Ｓ１に導入される。空間Ｓ１に導入された第１のシールドガスＳＧ１は、多孔質部２５の表面から滲みだすようにアノード電極２Ｃ表面を覆う保護層の膜を形成する。保護層はトランスピレーション冷却により、アノード電極２Ｃの表面を冷却し保護する。他方、第２の気体導入部７Ｃによりリング８Ｃ（第２の多孔質部）の外周に沿って形成される気体通路７１Ｃに導入される第２のシールドガスＳＧ２は、リング８Ｃ内部に形成される複数の通気孔または通気経路を通過して空間Ｓ１に導入される。気体通路７１Ｃからリング８Ｃ内を通過する間に、第２のシールドガスＳＧ２は、カソード電極３Ｃの外周を冷却する。なお、第１のシールドガスＳＧ１および第２のシールドガスＳＧ２の流量は、プラズマ噴流を加速させたり、プラズマ噴流を貫通したりすることがないレベルに設定する。また、第１のシールドガスＳＧ１の流量は、放電時にアノード電極２Ｃ上で放電しない流量に制御される。

（第３の実施形態の効果）
上記第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃにおいて、保護層形成部５Ｃは、気体通路２４と、第１の多孔質部２５と、を備える。気体通路２４は、アノード電極２Ｃ内に形成され、第１の気体導入部６Ｃからガスが導入される。第１の多孔質部２５は、気体通路２４と空間Ｓ１を隔離し、表面がプラズマ噴流が通過する空間Ｓ１に露出される。このように、アノード電極２Ｃに第１の多孔質部２５を設け、当該多孔質部２５にガスを通過させることにより、多孔質部２５の表面から滲みだすようにアノード電極２Ｃ表面を覆う保護層の膜を形成する。このため、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃは、アノード電極２Ｃを保護し、溶射材料の堆積を抑制することができる。また、ガスはアノード電極２Ｃから滲み出すように空間Ｓ１に導入されるため、プラズマ噴流に干渉しない。また、ガスは、プラズマ噴流を貫通するように導入されないため、プラズマ噴流の流れを乱すことがない。また、ガスは、プラズマ噴流に合流または混合するように導入されないため、プラズマ噴流の温度を低下させない。また、ガスは、多孔質部２５を透過してアノード電極２Ｃの全面から空間Ｓ１に導入されるため、ガスの流量を低減することができる。

また、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃにおいて、第１の多孔質部２５は、金属の焼結体または多孔質金属であってよい。このため、第１の多孔質部２５として、プラズマ噴流経路内の各部の材料に適した多孔質材料を選択することができる。たとえば、導電体、絶縁体、誘電体等を適宜選択することができる。

また、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃはさらに、カソード電極３Ｃの周囲に配置され、誘電体材料で形成される第２の多孔質部８Ｃを備えてもよい。また、溶射装置１００Ｃは、第２の多孔質部８Ｃにガスを導入する第２の気体導入部７Ｃを備えてもよい。このため、第３の実施形態に係る溶射装置１００Ｃは、第２の多孔質部８Ｃを透過するガスによりカソード電極３Ｃを冷却し保護することができる。また、ガスは第２の多孔質部８Ｃを透過して滲み出すように空間Ｓ１に導入される。このため、ガスはプラズマ噴流に干渉しない。また、ガスは第２の多孔質部８Ｃを透過して空間Ｓ１に導入されるとき、プラズマ噴流を貫通する方向および流量で導入されない。このため、ガスはプラズマ噴流の流れを乱すことがない。また、ガスは、第２の多孔質部８Ｃを透過して空間Ｓ１に導入されるとき、プラズマ噴流に合流または混合するように導入されない。このため、ガスはプラズマ噴流の温度を低下させることがない。また、ガスは、第２の多孔質部８Ｃを透過して第２の多孔質部８Ｃ全面から空間Ｓ１に導入されるため、ガスの流量を低減することができる。

なお、第１の多孔質部２５および第２の多孔質部８Ｃの材料はトランスピレーション冷却を実現できるものであればよく、特に限定されない。このため、プラズマ噴流経路内の各部材の材料に応じて適当な多孔質材料を選択することができる。たとえば、第１の多孔質部２５および第２の多孔質部８Ｃとして多孔質膜を利用する場合、導電体、絶縁体または誘電体等から材料を選択することができる。また、第１の多孔質部２５および第２の多孔質部８Ｃを母材を多孔質膜で覆った構造とする場合には、表面に配置される多孔質膜を剥離して母材を再生処理して再利用してもよい。

また、溶射装置１００Ｃに導入するガス（第１および第２のシールドガスＳＧ１，ＳＧ２）に反応性ガスを添加して利用することで、各部材表面の洗浄処理をしてもよい。

（変形例：アノード電極２Ｃ、リング８Ｃの材質等）
なお、上記に説明した例のほか、アノード電極２Ｃの構成は様々に変形することができる。たとえば、アノード電極２Ｃを、金属と焼結金属で構成してもよい。この場合、アノード電極２Ｃから空間Ｓ１に滲み出す第１のシールドガスＳＧ１の流量は、焼結金属の金属球体サイズによって調整することができる。

またたとえば、アノード電極２Ｃを金属と金網で構成してもよい。この場合、アノード電極２Ｃから空間Ｓ１に滲み出す第１のシールドガスＳＧ１の流量は、金網の線径や密度等によって調整することができる。

またたとえば、アノード電極２Ｃを金属で構成した上で、内部に設けられる気体通路２４と、空間Ｓ１とを連通する貫通孔を形成し、貫通孔を膜状の焼結金属材料で覆ってもよい。また、貫通孔を導電性材料により形成される多孔質の膜で覆ってもよい。また、貫通孔を絶縁体または誘電体の材料により形成される多孔質の膜で覆ってもよい。また、アノード電極２Ｃを絶縁体または誘電体の膜で覆う場合には、カソード電極３Ｃと対向する部分は膜で覆わないように形成してもよい。また、アノード電極２Ｃを絶縁体または誘電体の膜で覆う場合には、プラズマ着火性能が維持できるよう膜厚を調整する。

なお、溶射装置の形状は上記実施形態において説明した例に限定されない。たとえば、溶射材料や作動ガスの導入位置が上記実施形態とは異なる場合であっても、上記保護層形成部を利用することができる。すなわち、溶射噴流が通過するノズル部分に保護層を形成するように保護層形成部を配置することで、溶射装置の構造詳細に関わらず、上記実施形態の効果を奏することができる。

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１，１Ｂ，１Ｃ 外筒
２，２Ｂ，２Ｃ アノード電極
２１ 気体通路
２２ 孔部
２３ 円筒状部分
２４ 気体通路
２５ 多孔質部
３，３Ｂ，３Ｃ カソード電極
５，５Ｂ，５Ｃ 保護層形成部
５１ 案内溝
５２ 内周溝
５３ フランジ
６，６Ｂ，６Ｃ 第１の気体導入部
６１，６１Ｂ，６１Ｃ 気体通路
６２，６２Ｂ，６２Ｃ 気体供給部
６３，６３Ｂ，６３Ｃ 配管
７Ｂ，７Ｃ 第２の気体導入部
７１Ｂ，７１Ｃ 気体通路
７２Ｂ，７２Ｃ 気体供給部
７３Ｂ，７３Ｃ 配管
８，８Ｃ リング
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 溶射装置
ＣＭ 冷却媒体
ＳＧ シールドガス

Claims (13)

1. アノード電極およびカソード電極を収容する外筒の内部にガスを導入する第１の気体導入部と、
   前記第１の気体導入部から導入されるガスにより、プラズマ噴流が通過する空間に露出する前記アノード電極の表面を覆う、前記プラズマ噴流と分離した保護層を形成する保護層形成部と、
   を備える溶射装置。
2. 前記保護層形成部は、前記第１の気体導入部から導入されるガスと、前記アノード電極の表面付近に存在する空気と、の２層を含む前記保護層を形成する、請求項１に記載の溶射装置。
3. 前記保護層形成部は、前記カソード電極を周囲から包囲して固定される旋回整流部であり、
   前記第１の気体導入部は、前記保護層形成部に対して径方向外側からガスを導入する、請求項１または２に記載の溶射装置。
4. 前記旋回整流部は、略リング形状であり、外側から内側に向けて径方向に対して傾斜して延びる２以上の案内溝を有する、請求項３に記載の溶射装置。
5. 前記旋回整流部は、外周部と、前記外周部よりも軸方向に厚みが少ない内周部と、を有し、
   前記案内溝は前記外周部に形成される、請求項４に記載の溶射装置。
6. 前記保護層形成部は、
   前記アノード電極内に形成され、前記第１の気体導入部からガスが導入される気体通路と、
   前記気体通路と、プラズマ噴流が通過する空間と、を離隔する円筒状部分と、
   前記円筒状部分に形成され、前記気体通路とプラズマ噴流が通過する空間とを連通させる孔部と、
   を備える、請求項１または２に記載の溶射装置。
7. 前記孔部は、前記円筒状部分の、プラズマ噴流が通過する空間側の開口部が反対側の開口部よりもプラズマ噴流の下流側に位置するよう傾斜する、
   請求項６に記載の溶射装置。
8. 前記孔部は、当該孔部の中心軸が、前記外筒の中心方向から接線方向にずれるように形成される、請求項６または７に記載の溶射装置。
9. 前記孔部は、前記円筒状部分の、プラズマ噴流が通過する空間側の開口部に向けて反対側の開口部から広がる扇形状である、請求項６から８のいずれか１項に記載の溶射装置。
10. 前記カソード電極の外周に沿って設けられる空間に第２のガスを導入する第２の気体導入部をさらに備える、請求項６から９のいずれか１項に記載の溶射装置。
11. 前記保護層形成部は、
    前記アノード電極内に形成され、前記第１の気体導入部からガスが導入される気体通路と、
    表面がプラズマ噴流が通過する空間に露出され、前記気体通路と前記プラズマ噴流が通過する空間とを隔離する第１の多孔質部と、
    を備える、請求項１に記載の溶射装置。
12. 前記第１の多孔質部は、金属の焼結体または多孔質金属である、請求項１１に記載の溶射装置。
13. 前記カソード電極の周囲に配置され、誘電体材料で形成される第２の多孔質部と、
    前記第２の多孔質部にガスを導入する第２の気体導入部と、
    をさらに備える、請求項１１または１２に記載の溶射装置。

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