JP2745336B2 - Microwave induction plasma igniter - Google Patents

Microwave induction plasma igniter

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JP2745336B2
JP2745336B2 JP2090547A JP9054790A JP2745336B2 JP 2745336 B2 JP2745336 B2 JP 2745336B2 JP 2090547 A JP2090547 A JP 2090547A JP 9054790 A JP9054790 A JP 9054790A JP 2745336 B2 JP2745336 B2 JP 2745336B2
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寿雄 高原
元明 岩崎
康弘 谷端
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、プラズマガスを流すディスチャージ管を2
重管構造としたマイクロ波誘導プラズマ(Microwave In
duced Plasma,以下「MIP」という)点火装置に関し、更
に詳しくは、ノイズの発生がなく、高電圧発生部を必要
としないマイクロ波誘導プラズマ点火装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a discharge tube for flowing a plasma gas.
Microwave Induced Plasma (Microwave In)
More particularly, the present invention relates to a microwave-induced plasma ignition device that does not generate noise and does not require a high voltage generator.

<従来の技術> 以下、従来の技術の説明を図面を用いて説明する。<Conventional Technology> Hereinafter, a description of a conventional technology will be described with reference to the drawings.

第2図は従来の技術の説明に供する図であり、特に、
同図(A)は概要説明構成図、同図(B)及び(C)は
同図(A)の説明に供する図である。
FIG. 2 is a diagram provided for explanation of a conventional technique.
FIG. 1A is a schematic diagram illustrating the configuration, and FIGS. 2B and 2C are diagrams for explanation of FIG. 1A.

第2図(A)〜(C)において、例えば石英製からな
るディスチャージ管1に前記ヘリウムやアルゴン等のプ
ラズマガス(以下「PLG」と略称する)2が導かれる。
μ波4が側面から注入されるキャビティー5は、例えば
μ波が2.45GHzである時、このμ波の空洞共鳴器となっ
ており、中央にディスチャージ管1をとおす穴が開けら
れており、μ波注入によりキャビティ内で共鳴しエネル
ギーが中央部に集められるようになっている。
2 (A) to 2 (C), a plasma gas (hereinafter abbreviated as "PLG") 2 such as helium or argon is led to a discharge tube 1 made of, for example, quartz.
The cavity 5 into which the μ-wave 4 is injected from the side is, for example, when the μ-wave is at 2.45 GHz, it is a cavity resonator of this μ-wave, and a hole is formed in the center through the discharge tube 1. The microwaves resonate in the cavity and the energy is collected at the center.

このような組合せにおいてディスチャージ管1にPLG2
を流すと、キャビティー内部で中央に集められたμ波エ
ネルギーによりディスチャージ管内にプラズマ(以下
「PL」と略称する)3が立つ。このプラズマ中に微粒子
が入るとガス化→イオン化→発光という現象となる。こ
の“発光”のスペクトルを分析手段6で検出して微粒子
について分析する。
In such a combination, PLG2
Flowing, a plasma (hereinafter abbreviated as “PL”) 3 stands in the discharge tube due to the μ-wave energy collected at the center inside the cavity. When fine particles enter the plasma, a phenomenon of gasification → ionization → emission occurs. The spectrum of this "emission" is detected by the analysis means 6 and the fine particles are analyzed.

ところで、PL3を立てるにあたっては、同図(B)に
示すように、印加電圧をその気体の放電電圧まで上げな
ければならず(大気圧では特に高電圧が必要)、一端放
電が開始されるとその持続電圧はぐっと下がり、それ程
の高電圧は必要でなくなる。この様な特性を有するため
に、通常は、高電圧(例えば50〜60KV)・低電流の補助
装置として例えば同図(A)のようなテスラコイル7が
用いられて、このテスラコイル7で放電電圧をクリアー
させることとなる。
By the way, when setting up the PL3, as shown in FIG. 3B, the applied voltage must be increased to the discharge voltage of the gas (particularly, a high voltage is required at atmospheric pressure). Its sustaining voltage is much lower and so much higher voltage is not needed. In order to have such characteristics, a Tesla coil 7 as shown in FIG. 1A is usually used as an auxiliary device for high voltage (for example, 50 to 60 KV) and low current. It will be cleared.

ところで、ディスチャージ管については、同図(C)
(a)の(i)(ii)に示すように、単構造と外管と内
管とからなる2重構造とが用いられるが、ここで2重管
とすることの目的は、同図(C)(b)の(i),(i
i)に示すように、プラズマPLをこのディスチャージ管
の中央部に立てるためである。この中央部ということに
おいては特にヘリウムプラズマの時に効果がある。この
時にディスチャージ管の外管には石英が用いられ、内管
にも石英(内管がプラズマに直接接触しないために金属
等も用いられることがある)が用いられる。
By the way, as for the discharge tube,
As shown in (i) and (ii) of (a), a single structure and a double structure including an outer tube and an inner tube are used. Here, the purpose of forming a double tube is as shown in FIG. C) (i), (i) of (b)
This is for setting the plasma PL at the center of the discharge tube as shown in i). This central part is particularly effective in the case of helium plasma. At this time, quartz is used for the outer tube of the discharge tube, and quartz is used for the inner tube (metal may be used because the inner tube does not directly contact the plasma).

<発明が解決しようとする課題> このような従来の技術においては以下のような問題点
がある。
<Problem to be Solved by the Invention> Such a conventional technique has the following problems.

:ディスチャージ管外から放電させるための高電圧装
置及びプローブが必要であり、又、高電圧が加わるため
に、強いノイズが発生して周辺の装置を誤動作させるば
かりでなく場合によっては破損させることもある。
: A high voltage device and a probe for discharging from outside the discharge tube are required, and high voltage is applied, so that strong noise is generated and not only malfunctions of peripheral devices but also damage in some cases. is there.

:高電圧の発生に伴う絶縁等の処理等装置の複雑化を
も招くこととなる。
: Complication of equipment such as insulation treatment accompanying the generation of high voltage is also caused.

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、ノイズ等で他の
機器を誤動作又は破損させる恐れがなく全体をシンプル
な構造のマイクロ波誘導プラズマ点火装置を提供するこ
とである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and has as its object to provide a microwave induction device having a simple structure without fear of malfunctioning or damaging other devices due to noise or the like. It is to provide a plasma ignition device.

<課題を解決するための手段> このような目的を達成するために、本発明は、 内管と外管とからなる2重構造のディスチャージ管に
キャビティを介してマイクロ波を供給し、プラズマガス
が供給されるディスチャージ管内にプラズマを発生させ
るマイクロ波誘導プラズマ点火装置において、 前記ディスチャージ管又は前記キャビティの少なくと
もいずれか一方を移動し、前記マイクロ波が集中する位
置に前記内管の先端を挿入して前記ディスチャージ管に
プラズマを発生させた後、前記内管の先端を定位置に戻
す移動手段、 を設けたことを特徴としている。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve such an object, the present invention provides a discharge tube having a double structure including an inner tube and an outer tube, which supplies a microwave through a cavity to a plasma gas. In the microwave induction plasma igniter for generating plasma in the discharge tube to which the microwave is supplied, at least one of the discharge tube and the cavity is moved, and a tip of the inner tube is inserted into a position where the microwaves are concentrated. Moving means for returning the tip of the inner tube to a fixed position after generating plasma in the discharge tube.

<作用> 内容に例えばSUSやCu等のような導電性物体(この例
ではSUSを用いている場合で説明する)を用い、このよ
うなディスチャージ管の少なくとも内管をキャビティー
に沿って動かすこと(又はこの逆にキャビティーをディ
スチャージ管側に移動させる)ができるようなスライド
機構として、点火時に、キャビティ内に内管を挿入状態
とすることにより内管に電流を発生させて熱電子を放出
させることにより点火をさせるようにしたもので、高電
圧発生装置を必要とせず、また、障害の(ノイズ等で他
の機器を誤動作又は破損させる)恐れのない全体をシン
プルな構造とする。
<Action> Using a conductive object such as SUS or Cu for the content (this case is described using SUS), moving at least the inner tube of such a discharge tube along the cavity. (Or, conversely, the cavity is moved to the discharge tube side.) As a slide mechanism that allows the inner tube to be inserted into the cavity during ignition, a current is generated in the inner tube to emit thermoelectrons during ignition By doing so, the ignition is performed, and a high-voltage generating device is not required, and the whole structure has a simple structure that does not cause any trouble (malfunction or damage of other devices due to noise or the like).

<実施例> 以下、本発明を具体的実施例について図面を用いて説
明する。
<Examples> Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings with reference to specific examples.

尚、以下の図面において、第2図と重複する部分は同
一番号を付してその説明は省略する。
In the following drawings, the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

第1図は本発明の具体的一実施例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a specific embodiment of the present invention.

第1図において、71は内管71bと外管71aから成る2重
構造のディスチャージ管である。この時、内管71bにはS
USの導電性物体が用いられ、外管71aには石英やアルミ
ナ等の高温に耐える非金属管が用いられて構成されてい
る。73は外管71aを内管71bと管継手72によって継続・支
持するブロック73である。74はスライドテーブル74aと
固定テーブル74bとからなるスライド機構である。この
固定テーブル74bはベース75に固定されている。尚、こ
のベース75にはキャビティー5を固定・支持するブロッ
ク76も固定される。
In FIG. 1, reference numeral 71 denotes a discharge tube having a double structure including an inner tube 71b and an outer tube 71a. At this time, S
A US conductive object is used, and a non-metallic tube such as quartz or alumina that can withstand high temperatures is used for the outer tube 71a. Reference numeral 73 denotes a block 73 for continuing and supporting the outer pipe 71a by the inner pipe 71b and the pipe joint 72. 74 is a slide mechanism including a slide table 74a and a fixed table 74b. The fixed table 74b is fixed to the base 75. A block 76 for fixing and supporting the cavity 5 is also fixed to the base 75.

この結果、内管71bの先端部分71b1は、定位置(つま
り実線で示す位置)にあってはキャビティー内面より数
mm下がった位置(図では左側によった位置)にある(こ
の下がった位置における先端部分とキャビティ面との間
をτで表わす)。
As a result, the distal end portion 71b 1 of the inner tube 71b, the number from the cavity inner surface In the position (i.e. indicated by a solid line position)
mm (the position on the left side in the figure) (the distance between the tip portion and the cavity surface at this lowered position is represented by τ).

そして、スライドテーブル74aをキャビティー5の中
心穴に沿って図では矢印θ方向の右方向に破線の位置ま
で動かすことにより、ディスチャージ管の外管71aを内
管71bとも右方向に動き、内管71bはキャビティー内部に
充分挿入される。尚、当然のことながら、この破線の位
置からスライドテーブル74aを元に戻す(実線の位置)
ことにより全てが元の定位置となる。
Then, by moving the slide table 74a along the center hole of the cavity 5 to the right in the direction of the arrow θ in the figure to the position indicated by the broken line, the outer tube 71a of the discharge tube also moves to the right with the inner tube 71b. 71b is fully inserted inside the cavity. The slide table 74a is returned from the position of the broken line to the original position (the position of the solid line).
As a result, everything becomes the original home position.

この様な構造における点火時にキャビティ内に内管を
挿入することにより内管に電流を発生させて熱電子を放
出させることにより点火をさせる動作機能は以下のよう
になる。
The operation function of igniting by emitting current by generating an electric current in the inner tube by inserting the inner tube into the cavity at the time of ignition in such a structure is as follows.

(イ)ディスチャージ管内管71bに例えば破線で示すよ
うなアスピレータ10からPLG2が所定流量(例えば前記例
のように250ml/min)が流入する。
(A) A predetermined flow rate (for example, 250 ml / min as in the above example) of PLG2 flows into the discharge pipe inner pipe 71b from the aspirator 10 shown by a broken line, for example.

(ロ)例えば100Wというような所定出力のμ波4がキャ
ビティ5に印加される。
(B) A microwave 4 having a predetermined output of, for example, 100 W is applied to the cavity 5.

(ハ)スライドテーブル74aを矢印θのように動かして
ディスチャージ管内管71bをキャビティー5内に挿入す
る。
(C) The slide table 74a is moved as indicated by the arrow θ to insert the discharge tube inner tube 71b into the cavity 5.

(ニ)破線で示すようにキャビティー内に挿入された内
管71bより熱電子が放出され、それにより電離電子数が
増し、その結果、PLG2を叩き、PL3が立ち、放電開始電
圧が下がる。
(D) As shown by the broken line, thermoelectrons are emitted from the inner tube 71b inserted into the cavity, thereby increasing the number of ionized electrons. As a result, the PLG2 is hit, PL3 rises, and the discharge starting voltage drops.

(ホ).PLが立ったらスライドテーブル74aを動かしてデ
ィスチャージ管内管71bを図の実線の定位置に戻す。
(E) When the PL stands, the slide table 74a is moved to return the discharge tube inner tube 71b to the fixed position shown by the solid line in the figure.

尚、本発明のマイクロ波誘導プラズマ点火装置の移動
手段は上記説明に限定されるものではなく、以下のよう
にしてもよい。
The moving means of the microwave induction plasma ignition device of the present invention is not limited to the above description, but may be as follows.

(I)スライドテーブル74aは手動で移動させるように
してもよいしモータ等のように移動手段を用いてもよ
い。
(I) The slide table 74a may be moved manually, or a moving means such as a motor may be used.

(II)上記説明では外管と内管を共に移動させるように
した場合で説明したが、内管のみを移動させるようにし
てもよいことはいうまでもない。
(II) In the above description, the case where the outer tube and the inner tube are moved together has been described, but it goes without saying that only the inner tube may be moved.

(III)ディスチャージ管内管をキャビティー内に挿入
することができればよいのであるから、ディスチャージ
管を固定してキャビティーを動かしてもよいことは前記
説明からも当然考えられる設計的事項である。
(III) Since it is only necessary that the discharge tube inner tube can be inserted into the cavity, the fact that the discharge tube may be fixed and the cavity may be moved is a design matter that can be naturally considered from the above description.

<発明の効果> 本発明は、以上説明したように構成されているので、
次に記載するような効果を奏する。
<Effects of the Invention> Since the present invention is configured as described above,
The following effects are obtained.

:点火時にノイズを発生しないために、周辺に配置さ
れる他の機器を誤動作又は破損させる恐れがない。
: Since no noise is generated at the time of ignition, there is no possibility of malfunction or damage of other devices arranged in the vicinity.

:高電圧発生部がないので絶縁構造等が必要でないの
で全体をシンプルな構造とできる。
: Since there is no high voltage generating section, an insulating structure or the like is not required, so that the entire structure can be made simple.

:高電圧発生部がないので誤って感電する恐れがな
い。
: There is no risk of electric shock due to no high voltage generator.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の具体的一実施例を示す図、第2図は従
来の技術の説明に供する図である。 1……ディスチャージ管、2……プラズマガス(PL
G)、3……プラズマ(PL)、5……キャビティー、71
……ディスチャージ管。
FIG. 1 is a diagram showing a specific embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram provided for explaining a conventional technique. 1 ... discharge tube 2 ... plasma gas (PL
G), 3 ... plasma (PL), 5 ... cavity, 71
... Discharge tube.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内管と外管とからなる2重構造のディスチ
ャージ管にキャビティを介してマイクロ波を供給し、プ
ラズマガスが供給されるディスチャージ管内にプラズマ
を発生させるマイクロ波誘導プラズマ点火装置におい
て、 前記ディスチャージ管又は前記キャビティの少なくとも
いずれか一方を移動し、前記マイクロ波が集中する位置
に前記内管の先端を挿入して前記ディスチャージ管にプ
ラズマを発生させた後、前記内管の先端を定位置に戻す
移動手段、 を設けたことを特徴としたマイクロ波誘導プラズマ点火
装置。
1. A microwave induction plasma igniter for supplying a microwave to a discharge tube having a double structure including an inner tube and an outer tube via a cavity to generate plasma in the discharge tube to which a plasma gas is supplied. After moving at least one of the discharge tube or the cavity and inserting a tip of the inner tube at a position where the microwaves are concentrated to generate plasma in the discharge tube, the tip of the inner tube is A microwave induction plasma igniter, comprising: moving means for returning to a home position.
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