JP5508814B2 - Cold spray equipment - Google Patents

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Description

本件発明は、コールドスプレー装置に関する。   The present invention relates to a cold spray apparatus.

皮膜を形成する技術の分野では、従来の電気めっき、無電解めっき、スパッタリング蒸着法やプラズマ溶射法等に代わる手法として、固相状態の原料粉末を用いて皮膜を形成するコールドスプレー溶射法(以下、「CS溶射法」と称する。)が注目されている。このCS溶射法とは、コールドスプレーガン(以下、「CSガン」と称する。)の出口で超音速流とするキャリアガス中に、搬送ガスにより搬送された原料粉末をパウダーポート先端から噴出させて投入し、原料粉末を固相状態のまま基材に衝突させて皮膜を形成する手法である。このとき、CSガン内のキャリアガスの温度は、皮膜を形成する金属、合金、金属間化合物、セラミックス等の原料粉末の融点又は軟化点よりも低い温度に設定している。このCS溶射法を用いて形成した金属皮膜は、従来の手法を用いて形成した同種の金属皮膜に比べて酸化や熱変質が少なく、緻密、高密度で密着性が良好であると同時に導電性や熱伝導率が高いことが知られている。   In the field of film formation technology, as a substitute for conventional electroplating, electroless plating, sputtering deposition method, plasma spraying method, etc., cold spray spraying method (hereinafter referred to as “cold spray spraying method”) that forms a film using raw material powder in the solid state , Referred to as “CS spraying method”). The CS spraying method is a method in which a raw material powder conveyed by a carrier gas is jetted from the tip of a powder port into a carrier gas that is a supersonic flow at the outlet of a cold spray gun (hereinafter referred to as “CS gun”). This is a method for forming a film by charging and making the raw material powder collide with the base material in the solid state. At this time, the temperature of the carrier gas in the CS gun is set to a temperature lower than the melting point or softening point of the raw material powder such as metal, alloy, intermetallic compound, ceramics, etc. forming the film. The metal film formed using this CS spraying method has less oxidation and thermal deterioration than the same type of metal film formed using the conventional method, and it is dense, dense and has good adhesion and at the same time is conductive. It is known that heat conductivity is high.

このCS溶射法の概念を、一般的なコールドスプレー装置(以下、「CS装置」と称する。)の概略図である図4を用いて説明する。窒素ガス、ヘリウムガス、空気等の高圧ガスが貯蔵されている圧縮ガスボンベ2からのガス供給ラインは、キャリアガスライン3と搬送ガスライン4とに分岐される。一方のキャリアガスは、キャリアガスの流路である金属配管の一部分に通電して発熱させたヒーター10を通過することにより原料粉末の融点又は軟化点以下の温度まで加熱された後、CSガン11のチャンバー12内に導入される。他方の搬送ガスは、原料粉末供給装置15に導入されて原料粉末を同伴し、上記チャンバー12内のパウダーポート1hの先端からキャリアガス中に原料粉末を供給する。キャリアガスは供給された原料粉末を同伴して円錐状の圧縮部からスロート部1aを通過して超音速流となり、円錐状の膨張部の先端に位置するノズル出口から噴出して、原料粉末は固相状態のまま基材18の表面に衝突して堆積し、皮膜を形成する。   The concept of the CS spraying method will be described with reference to FIG. 4 which is a schematic diagram of a general cold spray apparatus (hereinafter referred to as “CS apparatus”). A gas supply line from the compressed gas cylinder 2 in which high-pressure gas such as nitrogen gas, helium gas, and air is stored is branched into a carrier gas line 3 and a carrier gas line 4. One carrier gas is heated to a temperature below the melting point or softening point of the raw material powder by passing through a heater 10 that generates heat by energizing a part of a metal pipe that is a flow path for the carrier gas. Into the chamber 12. The other carrier gas is introduced into the raw material powder supply device 15 and is accompanied by the raw material powder, and supplies the raw material powder into the carrier gas from the tip of the powder port 1h in the chamber 12. The carrier gas entrains the supplied raw material powder, passes through the throat portion 1a from the conical compression portion, becomes supersonic flow, and is ejected from the nozzle outlet located at the tip of the conical expansion portion. While colliding with the surface of the base material 18 in the solid state, the film is deposited.

このCS溶射法の課題は、ノズル先端から噴出する原料粉末の全てを基材表面に形成する皮膜とすることができないことである。即ち、噴出した原料粉末が皮膜を形成する効率である([皮膜となった原料粉末量]/[噴出した原料粉末量])×100%(以下、「溶射効率」と称する。)を100%とすることができない。そして、溶射効率が小さいと、皮膜の形成に寄与しなかった原料粉末が基材周辺に散乱することになり、資源とエネルギーとの無駄遣いになる。また、所期の皮膜を形成するために必要なCS装置の稼働時間も長くなる。従って、溶射効率を上げると、CS装置の稼働時間が短くなり、皮膜を形成できずに散乱する原料粉末も少なくなる。即ち、CS装置の生産性の向上と、資源とエネルギーとの有効活用が達成でき、皮膜の形成コストを大幅に低減できる。   The subject of this CS spraying method is that it cannot make the film which forms all the raw material powder ejected from the nozzle tip on the substrate surface. That is, the efficiency with which the sprayed raw material powder forms a film ([the amount of raw material powder that became a film] / [the amount of sprayed raw material powder]) × 100% (hereinafter referred to as “spraying efficiency”) is 100%. It can not be. When the thermal spraying efficiency is low, the raw material powder that has not contributed to the formation of the coating is scattered around the base material, which wastes resources and energy. In addition, the operation time of the CS apparatus necessary for forming the desired film is also increased. Therefore, when the thermal spraying efficiency is increased, the operation time of the CS device is shortened, and the raw material powder that is scattered without being able to form a film is also reduced. That is, improvement of the productivity of the CS device and effective utilization of resources and energy can be achieved, and the film formation cost can be greatly reduced.

ところで、CS溶射法の溶射効率は、基材表面における、原料粉末の温度と臨界速度との影響を大きく受ける。しかし、原料粉末の臨界速度を大きくすると基材に対するダメージが大きくなるため原料粉末の温度、即ち、キャリアガスの温度を高くするのが好ましい。ところが、キャリアガスを高温にして原料粉末の温度を融点又は軟化点に近づけようとしても、特許文献1が開示する発明では、電気抵抗発熱体をヒーターとして用いてキャリアガスを加熱できる上限温度は400℃程度である。このように、CS溶射法では、キャリアガスの温度、即ち、原料粉末の温度をいかにして上昇させるかが溶射効率を改善するための課題であった。   By the way, the thermal spraying efficiency of the CS thermal spraying method is greatly affected by the temperature of the raw material powder and the critical velocity on the surface of the substrate. However, when the critical speed of the raw material powder is increased, damage to the base material is increased, so that the temperature of the raw material powder, that is, the temperature of the carrier gas is preferably increased. However, even if the temperature of the raw material powder is made close to the melting point or the softening point by increasing the carrier gas, in the invention disclosed in Patent Document 1, the upper limit temperature at which the carrier gas can be heated using the electric resistance heating element as the heater is 400. It is about ℃. Thus, in the CS spraying method, how to raise the temperature of the carrier gas, that is, the temperature of the raw material powder, is a problem for improving the spraying efficiency.

そして、特許文献2が開示する発明は、図5に示すように、プレヒーター105で加熱したキャリアガスをCSガン101にフレキシブルチューブ104を通じて供給し、CSガン101が付帯するポストヒーター103でキャリアガスを更に加熱する技術である。この技術は、特許請求の範囲の記載によれば、プレヒーター105ではキャリアガス温度を100℃〜600℃、より好ましくは200℃〜500℃とし、ポストヒーター103では、キャリアガス温度を100℃〜1200℃、より好ましくは200℃〜1000℃、更に好ましくは500℃〜800℃にするとしている。また、このとき用いるヒーターの加熱能力は、実施形態によればプレヒーター105が10KW程度、ポストヒーター103が20KW程度であるとしている。更に、フレキシブルチューブ104の素材としてフッ素樹脂を採用する場合には、プレヒーター105出口のキャリアガス温度を230℃程度にするとしている。   In the invention disclosed in Patent Document 2, as shown in FIG. 5, the carrier gas heated by the preheater 105 is supplied to the CS gun 101 through the flexible tube 104, and the carrier gas is supplied by the post heater 103 attached to the CS gun 101. This is a technology for further heating. According to the description of the claims, the technology is such that the carrier gas temperature is set to 100 ° C. to 600 ° C., more preferably 200 ° C. to 500 ° C. in the preheater 105, and the carrier gas temperature is set to 100 ° C. The temperature is set to 1200 ° C, more preferably 200 ° C to 1000 ° C, and further preferably 500 ° C to 800 ° C. Further, according to the embodiment, the heating capacity of the heater used at this time is about 10 KW for the pre-heater 105 and about 20 KW for the post-heater 103. Further, when a fluororesin is adopted as the material of the flexible tube 104, the carrier gas temperature at the outlet of the preheater 105 is set to about 230 ° C.

また、特許文献3には、図6に示すプレヒーター105とポストヒーター103とを備えるCSガンの構成が開示されている。具体的には、長さが50mm〜250mmのポストヒーター103の中に複数の電気抵抗発熱線106を配置し、ポストヒーター103を通過するキャリアガスの温度を400℃以上、最高700℃に加熱できるとしている。そして、CGT GmbH社が開示している技術資料によれば、プレヒーターとポストヒーターとを備えるCS装置の最高ガス温度の保証値は800℃である。   Patent Document 3 discloses a configuration of a CS gun including the pre-heater 105 and the post-heater 103 shown in FIG. Specifically, a plurality of electric resistance heating wires 106 are arranged in a post heater 103 having a length of 50 mm to 250 mm, and the temperature of the carrier gas passing through the post heater 103 can be heated to 400 ° C. or higher and up to 700 ° C. It is said. According to the technical data disclosed by CGT GmbH, the guaranteed value of the maximum gas temperature of the CS device including the pre-heater and the post-heater is 800 ° C.

米国特許第5302414号公報US Pat. No. 5,302,414 特許国際公開WO2006/034777号公報Patent International Publication WO2006 / 034777 米国特許公開2007‐221746号公報US Patent Publication No. 2007-221746

上述の特許文献2が開示する発明では、CSガンの操作性を損なわないように、フッ素樹脂などの柔軟なフレキシブルチューブで連結したプレヒーターとポストヒーターとを用いてキャリアガスを加熱している。その結果、プレヒーター出口のキャリアガス温度は230℃程度となるため、ポストヒーターの出口温度は500℃〜800℃を上限としている。そして、ポストヒーター出口のキャリアガス温度を800℃〜1000℃にする場合には、プレヒーター出口のキャリアガス温度を600℃とし、ポストヒーターの容量を25KWに大きくするとしている。即ち、800℃を超えるキャリアガス温度でのコールドスプレーの操作を前提とすれば、ポストヒーターは大きくなる。しかも、プレヒーターとポストヒーターとの連結には、金属製のフレキシブル管を用いる必要がある。従って、キャリアガス温度を800℃を超える高温に設定可能なCS装置に特許文献2に開示の技術を採用すると設計仕様上の制約が多くなり、ポストヒーターを備えるCSガンのサイズが大きくなって取り扱いが困難になる。   In the invention disclosed in Patent Document 2 described above, the carrier gas is heated using a preheater and a postheater connected by a flexible flexible tube such as a fluororesin so as not to impair the operability of the CS gun. As a result, since the carrier gas temperature at the preheater outlet is about 230 ° C., the upper limit of the outlet temperature of the post heater is 500 ° C. to 800 ° C. When the carrier gas temperature at the outlet of the post heater is set to 800 ° C. to 1000 ° C., the carrier gas temperature at the outlet of the pre heater is set to 600 ° C., and the capacity of the post heater is increased to 25 KW. That is, if the operation of the cold spray at a carrier gas temperature exceeding 800 ° C. is assumed, the post heater becomes large. Moreover, it is necessary to use a metal flexible tube for connecting the preheater and the postheater. Therefore, if the technology disclosed in Patent Document 2 is applied to a CS device that can set the carrier gas temperature to a high temperature exceeding 800 ° C., there are many restrictions on the design specifications, and the size of the CS gun equipped with the post heater is increased and handled. Becomes difficult.

そして、特許文献3が開示する電気抵抗発熱線を複数、並列に配置して通電する構造を備えるポストヒーターにキャリアガスを流すと、ポストヒーター内部のキャリアガスの温度は、入口側から出口側に向けて上昇する。従って、電気抵抗発熱線の温度も入口側よりも出口側で高くなる。また、ポストヒーター内ではキャリアガスの流速が低下するため、キャリアガスの流れに対して垂直な断面内にはキャリアガスの流速にバラツキが生ずる。その結果、流速分布の影響を受け、ポストヒーターが備える電気抵抗発熱線には温度分布が存在することになる。そして、電気抵抗発熱線の電気抵抗は、自身の温度に対して固有の値を備えるのが通常である。従って、並列に配置した電気抵抗発熱線に一定電流を通電したとしても、ポストヒーター内のキャリアガスの流速分布が変動すれば、発熱量は大きくばらつくことになる。即ち、特許文献3が開示する技術は、通電量とキャリアガス温度との間に相関関係を見いだしがたく、ポストヒーター出口のキャリアガスを安定した温度に制御して加熱することは困難な技術である。   When a carrier gas is caused to flow through a post heater having a structure in which a plurality of electric resistance heating wires disclosed in Patent Document 3 are arranged in parallel and energized, the temperature of the carrier gas inside the post heater is changed from the inlet side to the outlet side. Ascend towards. Accordingly, the temperature of the electric resistance heating wire is higher on the outlet side than on the inlet side. In addition, since the flow rate of the carrier gas is reduced in the post heater, the flow rate of the carrier gas varies in a cross section perpendicular to the flow of the carrier gas. As a result, due to the influence of the flow velocity distribution, there is a temperature distribution in the electric resistance heating wire provided in the post heater. In general, the electric resistance of the electric resistance heating wire has a specific value with respect to its own temperature. Therefore, even if a constant current is passed through the electric resistance heating wires arranged in parallel, if the carrier gas flow velocity distribution in the post heater fluctuates, the amount of heat generation will vary greatly. That is, the technique disclosed in Patent Document 3 is difficult to find a correlation between the energization amount and the carrier gas temperature, and is difficult to control and heat the carrier gas at the outlet of the post heater to a stable temperature. is there.

従って、CSガンの操作性を損なわず、原料粉末を安定して溶射効率が改善される温度に加熱でき、上述したバラツキの発生要素を排除したCS装置が必要とされていた。   Therefore, there has been a need for a CS device that can stably heat the raw material powder to a temperature at which the spraying efficiency is improved without impairing the operability of the CS gun, and eliminates the above-described variation generating elements.

そこで、鋭意研究の結果、本件発明者は、上記課題を解決する手段として、以下の発明に想到した。   As a result of intensive research, the present inventors have conceived the following invention as a means for solving the above problems.

本件発明に係るCS装置: 本件発明に係るCS装置は、CSガンの出口で超音速流とするキャリアガス中に、搬送ガスにより搬送された原料粉末をパウダーポート先端から噴出させて投入し、原料粉末を固相状態のまま基材に衝突させて皮膜を形成するCS装置であって、CS装置が備えるキャリアガスヒーターは、通電により電気抵抗発熱して内部に流入するキャリアガスを加熱する発熱抵抗体で構成された加熱機能付きガスチューブ(以下、単に「加熱ガスチューブ」と称する。)であり、加熱ガスチューブは、通電距離が長さ1m〜5mであり、且つ、その肉厚が0.5mm〜3.0mm、内径が4mm〜16mmの発熱抵抗体を1単位の加熱機能付きガスチューブユニット(以下、単に「チューブユニット」と称する。)とし、1単位のチューブユニットを複数直列配置すると共に、各ガスチューブユニットへの通電量を個別に制御するものとし、この複数の加熱機能付きガスチューブユニットのうち、コールドスプレーガンと接続する側に配置する加熱機能付きガスチューブユニットの発熱能力を他のガスチューブユニットの発熱能力以上とすると共に、その上限設定温度が1000℃以上であることを特徴としている。 CS device according to the present invention: The CS device according to the present invention is a method in which a raw material powder conveyed by a carrier gas is injected from a powder port tip into a carrier gas that is made a supersonic flow at the outlet of a CS gun. A CS device that forms a film by colliding powder with a base material in a solid state, and the carrier gas heater provided in the CS device generates heat resistance by heating the carrier gas that flows into the inside by generating electric resistance when energized. It is a gas tube with a heating function (hereinafter, simply referred to as “heating gas tube”) composed of a body, and the heating gas tube has an energization distance of 1 m to 5 m and a wall thickness of 0. A heating resistor having an inner diameter of 5 mm to 3.0 mm and an inner diameter of 4 mm to 16 mm is used as one unit of a gas tube unit with a heating function (hereinafter simply referred to as “tube unit”). A plurality of tube units are arranged in series, and the amount of current supplied to each gas tube unit is individually controlled. Of these gas tube units with a heating function, heating is arranged on the side connected to the cold spray gun. The heat generating capacity of the gas tube unit with function is set to be higher than the heat generating capacity of other gas tube units, and the upper limit set temperature is 1000 ° C. or higher .

本件発明に係るCS装置においては、加熱ガスチューブは、CSガンと接続する側に配置する1単位のチューブユニットが備える発熱抵抗体の長さが、ほかの1単位のチューブユニットが備える発熱抵抗体の長さよりも長いものであることが好ましい。   In the CS device according to the present invention, the heating gas tube has a length of the heating resistor provided in one unit of the tube unit arranged on the side connected to the CS gun, and the heating resistor provided in the other unit of tube unit. It is preferable that the length is longer than the length.

本件発明に係るCS装置においては、加熱ガスチューブは、CSガンと接続する側に配置する1単位のチューブユニットが備える発熱抵抗体の内径が、ほかの1単位のチューブユニットが備える発熱抵抗体の内径よりも小さいものであることが好ましい。   In the CS device according to the present invention, the heating gas tube has an inner diameter of the heating resistor provided in one unit of the tube unit disposed on the side connected to the CS gun, and the heating resistor provided in the other one unit of the tube unit. It is preferably smaller than the inner diameter.

本件発明に係るCS装置においては、1単位のチューブユニットは、発熱抵抗体の長さが、キャリアガスの入口側に備える通電端子とキャリアガスの出口側に備える通電端子とを結ぶ直線距離の10倍〜30倍であり、巻数3〜10のコイル形状としたものであることが好ましい。   In the CS apparatus according to the present invention, one unit of the tube unit has a length of the heating resistor of a linear distance of 10 connecting the energizing terminal provided on the carrier gas inlet side and the energizing terminal provided on the carrier gas outlet side. The coil shape is preferably 3 to 30 times and 3 to 10 turns.

本件発明に係るCS装置においては、1単位のチューブユニットは、キャリアガスの入口と出口とをコイル形状の中心軸上に配置したものであることが好ましい。   In the CS device according to the present invention, it is preferable that one unit of the tube unit has a carrier gas inlet and outlet disposed on a central axis of a coil shape.

本件発明に係るCS装置においては、1単位のチューブユニットは、キャリアガスの入口側の片端と出口側の他端とにそれぞれ通電端子を接続した継ぎ手を備えるものであることが好ましい。   In the CS device according to the present invention, it is preferable that one unit of the tube unit includes a joint in which an energizing terminal is connected to one end on the carrier gas inlet side and the other end on the outlet side.

本件発明に係るCS装置においては、複数の1単位のチューブユニットへの通電量を個別に制御するものであることが好ましい。   In the CS device according to the present invention, it is preferable that the energization amount to the plurality of one-unit tube units is individually controlled.

本件発明に係るCS装置においては、パウダーポートからスロート部までの長さが200mm〜1000mmのCSガンを用いたものであることが好ましい。   In the CS device according to the present invention, it is preferable to use a CS gun having a length from the powder port to the throat portion of 200 mm to 1000 mm.

本件発明に係るCS装置においては、キャリアガスヒーターは、コイル形状の中心軸が、CSガンの中心軸と平行になるようにCSガンに固定して一体化したものであることが好ましい。   In the CS device according to the present invention, it is preferable that the carrier gas heater is fixed and integrated with the CS gun so that the central axis of the coil shape is parallel to the central axis of the CS gun.

本件発明に係るコールドスプレー装置は、加熱機能付きガスチューブユニットを複数直列配置したキャリアガスヒーターを備えており、キャリアガスを900℃を超える高温に安定して加熱することができる。従って、従来のコールドスプレー溶射法では高い溶射効率を得ることが困難であった原料粉末を用いた場合の溶射効率が向上し、表面状態もより平滑な溶射皮膜を得ることができる。即ち、皮膜品質の安定化と同時に、省資源、省エネルギーに貢献できるコールドスプレー装置である。   The cold spray apparatus according to the present invention includes a carrier gas heater in which a plurality of gas tube units with a heating function are arranged in series, and can stably heat the carrier gas to a high temperature exceeding 900 ° C. Therefore, the spraying efficiency when using the raw material powder, which has been difficult to obtain high spraying efficiency by the conventional cold spray spraying method, is improved, and a sprayed coating having a smoother surface state can be obtained. That is, it is a cold spray device that can contribute to resource saving and energy saving as well as stabilization of the film quality.

図1は、キャリアガスヒーターの構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a carrier gas heater. 図2は図1に示すキャリアガスヒーターをCSガンに固定して一体化した状態を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing a state in which the carrier gas heater shown in FIG. 1 is fixed to the CS gun and integrated. 図3は、実施例のU3設定温度と飽和温度との対比結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a comparison result between the U3 set temperature and the saturation temperature in the example. 図4は、一般的なCS装置の全体構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an overall configuration of a general CS device. 図5は、特許文献2に開示されたCS装置のヒーター構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a heater configuration of the CS device disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG. 図6は、プレヒーターとポストヒーターとを備えるCS装置の構成を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a CS apparatus including a preheater and a postheater.

本件発明に係るCS装置の形態: 本件発明に係るCS装置は、通電により電気抵抗発熱する発熱抵抗体のチューブでキャリアガスヒーターを構成している。発熱抵抗体を用いたキャリアガスヒーターであれば、加熱ガスチューブ内のキャリアガスの流速が速く、長さ方向には温度分布が存在しても、加熱ガスチューブの断面方向の温度分布のバラツキは少なく、加熱ガスチューブとキャリアガスとの間では安定した熱伝達が行なわれる。従って、発熱抵抗体の加熱ガスチューブを用いたキャリアガスヒーターは、キャリアガスを安定した温度に加熱することができる。 Form of CS Device According to Present Invention: The CS device according to the present invention forms a carrier gas heater with a heating resistor tube that generates electrical resistance when energized. If the carrier gas heater uses a heating resistor, the carrier gas flow rate in the heated gas tube is fast, and even if there is a temperature distribution in the length direction, the variation in the temperature distribution in the sectional direction of the heated gas tube is There is little heat transfer between the heated gas tube and the carrier gas. Therefore, the carrier gas heater using the heating gas tube of the heating resistor can heat the carrier gas to a stable temperature.

そして、CS装置用の発熱抵抗体は、通電により発熱する材料であれば、金属やセラミックス等から選択されるいずれをも用いることができる。しかし、形状加工の自由度と機械強度とを勘案すると、合金材料を用いて作成するのが好ましい。合金材料はその合金を構成する純金属よりも耐蝕性と耐熱性とに優れており、電気抵抗も大きいのが通常である。そして、合金系の金属チューブは、高圧ガス用の配管等の用途に引き抜き加工で製造しているものも多く、市場での調達も容易で、品質も安定している。また、複数の発熱抵抗体を繋ぎ合わせて使用する場合には、溶接加工で継ぎ手を形成することもできる。中でも鉄基合金系であるステンレススチール系は種類も多く、その加工技術も確立されているため、コスト面では有利である。しかし、キャリアガスを900℃以上に加熱することを考えると、ステンレススチールでは耐熱性と耐蝕性に不安がある。   As the heat generating resistor for the CS device, any material selected from metals, ceramics, and the like can be used as long as it is a material that generates heat when energized. However, it is preferable to use an alloy material in consideration of the degree of freedom of shape processing and mechanical strength. An alloy material is usually superior in corrosion resistance and heat resistance to a pure metal constituting the alloy, and usually has a large electric resistance. And many alloy-based metal tubes are manufactured by drawing for uses such as piping for high-pressure gas, and are easily procured in the market, and the quality is stable. In addition, when a plurality of heating resistors are connected and used, a joint can be formed by welding. Above all, there are many types of stainless steels, which are iron-based alloys, and their processing techniques have been established, which is advantageous in terms of cost. However, considering that the carrier gas is heated to 900 ° C. or higher, stainless steel is uneasy about heat resistance and corrosion resistance.

そこで、発熱抵抗体は、ニッケル基合金系であるインコネル600と同等以上の耐熱特性を備える鉄基合金系やコバルト基合金系等から選択される耐熱耐蝕材料を用いて作成する。具体的には、使用するキャリアガスの種類や圧量、そしてキャリアガスを加熱する最高温度と製作コスト等を勘案して最適な材料を選択すればよい。インコネル系以外の合金では、例えば、ニッケル基合金系ではハステロイ、鉄基合金系ではインコロイ、コバルト基合金系ではS810等が使用可能である。なお、インコネル600と同等以上であるとする耐熱特性は、例えば、加熱の上限設定温度を950℃とするのであれば、当該温度雰囲気での引っ張り強さを5.0kgf/mm以上等と規定することもできる。 Therefore, the heating resistor is formed using a heat-resistant and corrosion-resistant material selected from an iron-based alloy system, a cobalt-based alloy system, and the like having heat resistance characteristics equivalent to or higher than those of Inconel 600, which is a nickel-based alloy system. Specifically, an optimum material may be selected in consideration of the type and pressure amount of the carrier gas to be used, the maximum temperature for heating the carrier gas, the manufacturing cost, and the like. For alloys other than Inconel, for example, Hastelloy can be used for nickel-based alloys, Incoloy can be used for iron-based alloys, and S810 can be used for cobalt-based alloys. For example, if the upper limit temperature for heating is set to 950 ° C., the heat resistance characteristic that is equal to or higher than that of Inconel 600 is defined as a tensile strength in the temperature atmosphere of 5.0 kgf / mm 2 or more. You can also

ところで、発熱抵抗体の加熱ガスチューブを用いるキャリアガスの加熱方式では、通電量を一定とすれば、キャリアガスの温度は電気抵抗、即ち発熱抵抗体の長さから一義的に決定されると考えるのが通常である。しかし、発熱抵抗体が短かいと、キャリアガスと発熱抵抗体との接触時間が短くなるため、十分な加熱ができない場合がある。一方、発熱抵抗体を長くして、更に高温に加熱するために通電量を増加しても、キャリアガスの温度がほとんど上昇しない、所謂飽和温度が存在するというべき現象が見られるようになる。これは、金属の電気抵抗が温度依存性を備えるため、発熱抵抗体が長くなるほど長さ方向の温度バラツキが大きくなり、それに伴って電気抵抗のバラツキも大きくなってしまい、発熱量に大きなバラツキをきたす現象であると考えられる。   By the way, in the heating method of the carrier gas using the heating gas tube of the heating resistor, it is considered that the temperature of the carrier gas is uniquely determined from the electric resistance, that is, the length of the heating resistor if the energization amount is constant. It is normal. However, if the heating resistor is short, the contact time between the carrier gas and the heating resistor is shortened, so that sufficient heating may not be possible. On the other hand, even if the amount of energization is increased in order to lengthen the heating resistor and heat it to a higher temperature, a phenomenon that there is a so-called saturation temperature at which the temperature of the carrier gas hardly increases can be seen. This is because the electrical resistance of the metal has temperature dependence, so the longer the heating resistor, the greater the temperature variation in the length direction, and the greater the variation in electrical resistance, and the greater the variation in heat generation. It is thought that this is a phenomenon.

そこで、安定した加熱を可能にする発熱抵抗体長さを把握すべく、通電端子間隔の異なるチューブユニットをスロット径2mmのCSガンに接続し、キャリアガス温度を800℃以上に加熱する実験を行なった。このときのキャリアガスには窒素を選択して圧力を3MPaに設定し、発熱抵抗体には内径が6mm、外径が8mmのインコネル600製のチューブを用いた。その結果、通電端子間隔が1m以下では、キャリアガス温度は通電量の増加に従って上昇はするが、チューブユニットの温度を上限である1150℃に設定しても、キャリアガスの温度は800℃に達しなかった。この原因は、キャリアガスとチューブユニットとの接触時間が短かいためであると考えられる。一方、通電端子間隔を5mにすると、キャリアガスの温度は800℃を超えたが、キャリアガスの温度が通電量の増加に比例して上昇する傾向が明確には見られなくなり、キャリアガス温度の変動も大きくなった。上記実験の結果から、キャリアガスを所定の温度まで加熱するためには、1単位のチューブユニットが備える発熱抵抗体の長さは1m〜5mの範囲とすることが好ましく、キャリアガス温度の変動を更に小さくするには、発熱抵抗体の長さを2m〜3mとすることが好ましいと判断した。   Therefore, in order to ascertain the length of the heating resistor that enables stable heating, an experiment was conducted in which tube units with different intervals between energizing terminals were connected to a CS gun with a slot diameter of 2 mm and the carrier gas temperature was heated to 800 ° C. or higher. . At this time, nitrogen was selected as the carrier gas and the pressure was set to 3 MPa, and a tube made of Inconel 600 having an inner diameter of 6 mm and an outer diameter of 8 mm was used as the heating resistor. As a result, when the interval between the energization terminals is 1 m or less, the carrier gas temperature rises as the energization amount increases, but the carrier gas temperature reaches 800 ° C. even when the tube unit temperature is set to the upper limit of 1150 ° C. There wasn't. This is considered to be because the contact time between the carrier gas and the tube unit is short. On the other hand, when the interval between the energizing terminals is 5 m, the temperature of the carrier gas exceeds 800 ° C., but the tendency of the temperature of the carrier gas to increase in proportion to the increase in the energization amount is not clearly seen. The fluctuations have also increased. From the results of the above experiments, in order to heat the carrier gas to a predetermined temperature, the length of the heating resistor provided in one unit of the tube unit is preferably in the range of 1 m to 5 m, and the fluctuation of the carrier gas temperature is To further reduce the length, it was determined that the length of the heating resistor is preferably 2 m to 3 m.

そして、発熱抵抗体の内部を通過するキャリアガスは、3MP以上の高圧で供給されるのが通常である。従って、発熱抵抗体は、その肉厚の厚い方がピンホールなどの心配もなく、安定したキャリアガスの搬送が可能になる。しかし、肉厚が3.0mmを超えて厚くなると、電気抵抗が小さくなって、所望の発熱量を得るために必要な通電量が大きくなり、発熱抵抗体に電力を供給するための配線の引き回し等が困難になる。また、発熱抵抗体の質量も大きくなって取り扱いが困難になると同時に、通電用の電力源と発熱抵抗体自身に対して大きな費用が必要となるため好ましくない。一方、肉厚が0.5mmを下まわると機械強度が低下し、ハンドリング時に折れや凹みなどの外観損傷が発生しやすくなる。特に、折れが発生すると、折れの部分にピンホールが生じたり、変形が大きな部分では腐食が起きやすくなり、キャリアガスの漏洩につながるため好ましくない。上述した観点からは、本件発明で用いる発熱抵抗体の肉厚は0.5mm〜3.0mmとすることが好ましく、肉厚を1.0mm〜2.0mmとすることがより好ましい。   The carrier gas passing through the heating resistor is usually supplied at a high pressure of 3 MP or more. Therefore, the heat generating resistor can be stably transported with a larger thickness without worrying about pinholes and the like. However, if the thickness exceeds 3.0 mm, the electrical resistance decreases, and the amount of current necessary to obtain the desired amount of heat generation increases, and the wiring for supplying power to the heating resistor is routed. Etc. become difficult. In addition, the mass of the heating resistor is increased and handling becomes difficult, and at the same time, a large cost is required for the power source for energization and the heating resistor itself, which is not preferable. On the other hand, when the wall thickness is less than 0.5 mm, the mechanical strength is reduced, and appearance damage such as folds and dents is likely to occur during handling. In particular, when a fold occurs, pinholes are generated at the fold portion, and corrosion is likely to occur at a portion where the deformation is large, leading to leakage of the carrier gas. From the viewpoint described above, the thickness of the heating resistor used in the present invention is preferably 0.5 mm to 3.0 mm, and more preferably 1.0 mm to 2.0 mm.

ところで、前述したように、内径が2mm程度のCSガンのスロート部から噴出するキャリアガスの流速は、ほぼ音速である。従って、発熱抵抗体の内径が4mmを下まわると、発熱抵抗体の内部を流れるキャリアガスの流速は、音速の1/4以上の高速となる。このような高流速では圧力損失が大きいため、キャリアガスを貯蔵しているボンベ内の圧力が低くなると、発熱抵抗体の内部を流れるキャリアガスの流速に変動が見られるようになる。キャリアガス流速の変動は、形成される溶射皮膜の品質バラツキに直結するため好ましくない。また、流速の変動に伴って加熱ガスチューブに振動が発生する場合があり、コイル形状としたチューブユニット等では隣接する発熱抵抗体同士が接触してショート現象が発生する危険性が増加するため好ましくない。一方、発熱抵抗体の内径が16mmを超えると、発熱抵抗体の内部を流れるキャリアガスの流速は内径4mmの場合に比べて約1/16以下になるため、圧力損失に起因する問題はない。しかし、発熱抵抗体とキャリアガスとの接触面積が減少する。更に、流速が小さくなると発熱抵抗体の内部を流れるキャリアガスに形成される層流境界層が厚くなり、発熱抵抗体からキャリアガスへの伝熱速度が小さくなる。その結果、伝熱効率が低下する傾向が見られるようになるため好ましくない。上述した観点からは、本件発明では発熱抵抗体の内径は4mm〜16mmが好ましく、内径を5mm〜10mmとするのがより好ましい。   By the way, as described above, the flow velocity of the carrier gas ejected from the throat portion of the CS gun having an inner diameter of about 2 mm is almost sonic. Therefore, when the inner diameter of the heating resistor is less than 4 mm, the flow velocity of the carrier gas flowing inside the heating resistor becomes a high speed of 1/4 or more of the sound speed. Since the pressure loss is large at such a high flow rate, when the pressure in the cylinder storing the carrier gas is lowered, the flow rate of the carrier gas flowing inside the heating resistor is changed. The fluctuation of the carrier gas flow rate is not preferable because it directly affects the quality variation of the sprayed coating to be formed. In addition, vibrations may occur in the heated gas tube as the flow rate fluctuates, and in a tube unit or the like having a coil shape, the risk of short circuiting due to contact between adjacent heating resistors increases, which is preferable. Absent. On the other hand, when the inner diameter of the heating resistor exceeds 16 mm, the flow rate of the carrier gas flowing inside the heating resistor becomes about 1/16 or less compared to the case where the inner diameter is 4 mm, so there is no problem due to pressure loss. However, the contact area between the heating resistor and the carrier gas is reduced. Further, when the flow velocity is reduced, the laminar boundary layer formed in the carrier gas flowing inside the heating resistor is thickened, and the heat transfer rate from the heating resistor to the carrier gas is reduced. As a result, there is a tendency for the heat transfer efficiency to decrease, which is not preferable. From the viewpoint described above, in the present invention, the inner diameter of the heating resistor is preferably 4 mm to 16 mm, and more preferably 5 mm to 10 mm.

そして、本件発明で用いる加熱ガスチューブは、チューブユニットを複数直列配置したものとしている。このようにチューブユニットを複数を組み合わせて構成した加熱ガスチューブを用いれば、キャリアガス温度の制御が容易になる。具体的な配置構成として、図1に、キャリアガスヒーター10を、コイル状に形成したチューブユニットU1〜U3を直列に配置し、それぞれのチューブユニットには、通電端子T1〜通電端子T4を設け、電力源9‐1、9‐2と9‐3でそれぞれのチューブユニットU1、U2とU3を並列に駆動する構成とした例を示している。   And the heating gas tube used by this invention shall have arranged the multiple tube unit in series. If a heated gas tube configured by combining a plurality of tube units as described above is used, the carrier gas temperature can be easily controlled. As a specific arrangement configuration, in FIG. 1, the carrier gas heater 10 is arranged in series with the coil units U1 to U3 formed in a coil shape, and each of the tube units is provided with energization terminals T1 to T4. An example is shown in which the tube units U1, U2, and U3 are driven in parallel by the power sources 9-1, 9-2, and 9-3.

ここで、n個(但し、n≧2)のチューブユニットを直列に配置してキャリアガスを加熱する場合を考えてみる。係る場合には、キャリアガスの入口に配置した第1チューブユニットからCSガンに接続した第nチューブユニットに向けて発熱量を暫時増大させ、キャリアガスの温度を逐次上昇させてゆくのが通常である。ところが、第nチューブユニットと第(n−1)チューブユニットとを同一仕様にすると、第(n−1)チューブユニットがその加熱能力を十分に発揮すると、第nチューブユニットがそれ以上の温度にキャリアガスを加熱できない場合がある。     Here, consider a case where n (however, n ≧ 2) tube units are arranged in series to heat the carrier gas. In such a case, it is usual to increase the calorific value for a while from the first tube unit arranged at the inlet of the carrier gas to the nth tube unit connected to the CS gun, and gradually increase the temperature of the carrier gas. is there. However, if the nth tube unit and the (n-1) tube unit have the same specification, the nth tube unit will reach a higher temperature when the (n-1) tube unit exhibits its heating capacity sufficiently. The carrier gas may not be heated.

係る場合、発熱抵抗体の長さや内径、肉厚が異なる複数種類のチューブユニットを混在させた構成の加熱ガスチューブとすれば、効果的な加熱が可能になる場合がある。このとき、材質が共通であることを前提とすれば、仕様の違いが呈する効果を瞭然とさせるために、長さが異なる場合には内径と肉厚とを共通にし、内径が異なる場合には肉厚と長さとを共通にするのが通常である。   In such a case, if the heating gas tube has a configuration in which a plurality of types of tube units having different lengths, inner diameters, and thicknesses of the heating resistors are mixed, effective heating may be possible. At this time, assuming that the materials are the same, in order to clarify the effect of the difference in specifications, if the length is different, the inner diameter and the wall thickness are the same, and if the inner diameter is different, Usually, the wall thickness and length are the same.

そこで、本件発明で用いる加熱ガスチューブは、CSガンと接続する側に配置するチューブユニットが備える発熱抵抗体の長さが、ほかのチューブユニットが備える発熱抵抗体の長さよりも長いものとする。発熱抵抗体の長さを長くすれば、電気抵抗が大きくなる。即ち、CSガンと接続する側に配置する第nチューブユニットが備える発熱抵抗体の長さを、第(n−1)チューブユニットが備える発熱抵抗体よりも長いものとすれば、第nチューブユニットの発熱能力は第(n−1)チューブユニットよりも大きくなり、キャリアガスをより効率的に昇温することが可能になる。   Therefore, in the heated gas tube used in the present invention, the length of the heating resistor included in the tube unit disposed on the side connected to the CS gun is longer than the length of the heating resistor included in the other tube unit. Increasing the length of the heating resistor increases the electrical resistance. That is, if the length of the heating resistor provided in the nth tube unit arranged on the side connected to the CS gun is longer than the heating resistor provided in the (n-1) th tube unit, the nth tube unit Becomes larger than that of the (n-1) th tube unit, and the temperature of the carrier gas can be raised more efficiently.

また、本件発明で用いる加熱ガスチューブは、CSガンと接続する側に配置するチューブユニットが備える発熱抵抗体の内径が、ほかのチューブユニットが備える発熱抵抗体の内径よりも小さいものにもできる。発熱抵抗体を長くした場合と同様、発熱抵抗体の内径を小さくすると電気抵抗は大きくなる。即ち、CSガンと接続する側に配置する第nチューブユニットの内径を、第(n−1)チューブユニットの内径よりも小さいものとすれば、第nチューブユニットの発熱能力は第(n−1)チューブユニットよりも大きくなり、キャリアガスをより効率的に昇温することが可能になる。上述したように、効果的にキャリアガスを加熱するためには、各チューブユニットが備える発熱抵抗体の長さや内径を、異なる設定とすることも好ましい。   Moreover, the heating gas tube used by this invention can also make the internal diameter of the heating resistor with which the tube unit arrange | positioned at the side connected with CS gun is smaller than the internal diameter of the heating resistor with which other tube units are equipped. As in the case where the heating resistor is lengthened, the electrical resistance increases as the inner diameter of the heating resistor is reduced. That is, if the inner diameter of the nth tube unit disposed on the side connected to the CS gun is smaller than the inner diameter of the (n-1) th tube unit, the heat generation capacity of the nth tube unit is (n-1). ) It becomes larger than the tube unit, and the temperature of the carrier gas can be raised more efficiently. As described above, in order to effectively heat the carrier gas, it is also preferable to set different lengths and inner diameters of the heating resistors included in each tube unit.

ところで、ヒーターを用いて加熱操作を行なう場合、一般的には狭いスペースにヒーターを収納したうえで保温するなどの対策を施して放熱を少なくし、加熱を安定させている。従って、長尺のヒーターや熱交換器を用いる場合には、ヘアピン状に折りたたんだり、コイル形状として収納スペースを小さくし、放熱面積を小さくするのが通常である。しかし、発熱抵抗体では、ヘアピン形状やコイル形状の途中に接触部分が存在すると、電気の流れが変わって所期の発熱量が得られなくなるばかりか、放電によって発熱抵抗体が損傷する場合があるため、収納スペースの狭小化には限界がある。   By the way, when a heating operation is performed using a heater, in general, measures are taken such as keeping the heater in a narrow space and then keeping the heat, thereby reducing heat radiation and stabilizing the heating. Therefore, when a long heater or heat exchanger is used, it is usually folded into a hairpin shape, or the storage space is reduced as a coil shape to reduce the heat radiation area. However, in the case of a heating resistor, if there is a contact part in the middle of the hairpin shape or coil shape, the flow of electricity will change and the desired amount of heat generation will not be obtained, and the heating resistor may be damaged by discharge Therefore, there is a limit to narrowing the storage space.

そこで、本件発明のチューブユニットは、発熱抵抗体の長さが、キャリアガスの入口側に備える通電端子とキャリアガスの出口側に備える通電端子とを結ぶ直線距離の10倍〜30倍であり、巻数が3〜10のコイル形状とする。コイル形状であれば自重による撓みも小さく、隣接する発熱抵抗体同士が接触しにくい。また、キャリアガスの流れも安定する。   Therefore, in the tube unit of the present invention, the length of the heating resistor is 10 to 30 times the linear distance connecting the energizing terminal provided on the carrier gas inlet side and the energizing terminal provided on the carrier gas outlet side, The coil shape has 3 to 10 turns. If it is a coil shape, the deflection | deviation by own weight will also be small and it will be hard to contact adjacent heating resistors. In addition, the flow of the carrier gas is stabilized.

しかし、発熱抵抗体の長さを通電端子間長さの10倍未満とすると、発熱面積に対する収納スペースの表面積比が大きくなり、単位発熱量あたりの放熱面積が大きくなる。その結果、放熱に起因するキャリアガス温度の変動が大きくなる傾向が見られるようになるため好ましくない。一方、発熱抵抗体の長さを通電端子間長さの30倍を超えるものとすると、収納スペースの表面積を小さくするためにはコイルの巻数を多くせざるを得ず、コイル形状のピッチが狭くなる。その結果、キャリアガスが内部を通過する際に振動が発生したりすると、隣接する発熱抵抗体同士が接触する危険性が増加するため好ましくない。   However, if the length of the heating resistor is less than 10 times the length between the current-carrying terminals, the ratio of the surface area of the storage space to the heat generation area increases, and the heat dissipation area per unit heat generation amount increases. As a result, there is a tendency for fluctuations in the carrier gas temperature due to heat dissipation to increase, such being undesirable. On the other hand, if the length of the heating resistor exceeds 30 times the length between the current-carrying terminals, the number of turns of the coil must be increased to reduce the surface area of the storage space, and the pitch of the coil shape is narrow. Become. As a result, if the carrier gas is vibrated when passing through the interior, the risk of contact between adjacent heating resistors increases, which is not preferable.

また、コイルの巻数を3未満にするとコイル径が大きくなり、発熱面積に対する収納スペースの表面積比が大きくなる。一方、コイルの巻数が10を超えると、コイル径は小さくなるが、コイル形状のピッチが狭くなり、隣接する発熱抵抗体同士が接触する危険性が増加する。従って、上述した観点からは、放熱量を少なくし、安定した通電発熱でキャリアガスを加熱するには、通電端子間長さを150mm程度として、通電端子間長さの15倍〜25倍長さの発熱抵抗体を用い、巻数5〜7のコイル形状とするのがより好ましい。   Further, when the number of turns of the coil is less than 3, the coil diameter is increased, and the surface area ratio of the storage space to the heat generation area is increased. On the other hand, when the number of turns of the coil exceeds 10, the coil diameter becomes small, but the pitch of the coil shape becomes narrow, and the risk of contact between adjacent heating resistors increases. Therefore, from the viewpoint described above, in order to reduce the amount of heat dissipation and heat the carrier gas with stable energization heat generation, the length between the energization terminals is set to about 150 mm, and the length between the energization terminals is 15 to 25 times longer. It is more preferable to use a heating resistor having a coil shape of 5 to 7 turns.

更に、チューブユニットが備えるキャリアガスの入口と出口とを前記コイル形状の中心軸上に配置すれば、3つ以上のチューブユニットを連結してもそれぞれの重心が一直線上に並ぶことになる。その結果、加熱ガスチューブの長さ方向には撓み量の大きなバラツキが生ずることがなく、隣接する発熱抵抗体同士が接触する機会が少なくなるため好ましい。また、連結部分に保温材を施工しても、コイル形状部分に施工した保温材の外周からはみ出すことがなく、安定した保温効果が得られる。   Furthermore, if the inlet and outlet of the carrier gas provided in the tube unit are arranged on the central axis of the coil shape, the centers of gravity are aligned on a straight line even when three or more tube units are connected. As a result, there is no large variation in the amount of deflection in the length direction of the heated gas tube, and this is preferable because there is less opportunity for adjacent heating resistors to contact each other. Moreover, even if a heat insulating material is applied to the connecting portion, it does not protrude from the outer periphery of the heat insulating material applied to the coil-shaped portion, and a stable heat insulating effect is obtained.

ここで、電気抵抗発熱している加熱ガスチューブからキャリアガスへの熱伝達を考えてみる。加熱ガスチューブに発熱のない領域があると、この領域ではキャリアガスが加熱されず、場合によっては冷却されることになる。従って、発熱しない面積は極小とすることが好ましい。そこで本件発明では、複数のチューブユニットが備える発熱抵抗体の両端の継ぎ手に通電端子を接続し、チューブユニットの全長を発熱抵抗体として使用する。この構成であれば、加熱ガスチューブのほぼ全長を通して効果的にキャリアガスの加熱に用いることができるため、エネルギー効率も良好である。   Here, let us consider heat transfer from the heated gas tube generating electric resistance to the carrier gas. If there is a region in the heated gas tube that does not generate heat, the carrier gas is not heated in this region and is cooled in some cases. Therefore, it is preferable to minimize the area that does not generate heat. Therefore, in the present invention, an energization terminal is connected to joints at both ends of the heating resistors provided in the plurality of tube units, and the entire length of the tube unit is used as the heating resistor. If it is this structure, since it can be used for the heating of carrier gas effectively through the substantially full length of a heating gas tube, energy efficiency is also favorable.

また、上述した構成であれば、複数のチューブユニット間の接続部分を絶縁すれば、それぞれのチューブユニットに直列に通電することができるため、一つの電力源で複数のチューブユニットを発熱させることもできる。しかし、キャリアガスと発熱抵抗体との温度差が加熱操作に与える影響を考えてみると、温度差が大きいと伝熱効率が良好になり、温度差が小さいとキャリアガスの温度が安定する。そこで、複数を直列につなぐチューブユニットでは、必要に応じてそれぞれに異なる電流を通電して設定温度を調整できるようにしておき、キャリアガスの加熱を安定させるのが好ましい。そこで本件発明では、チューブユニットへの通電量を個別に制御する。具体的には、それぞれのチューブユニットへの通電量は、キャリアガスの種類と流量、キャリアガスの到達する最高温度や許容される温度のバラツキ等によって異なるため、予め実験によって最適条件を求めておくのが好ましい。   In addition, with the above-described configuration, if the connection portions between the plurality of tube units are insulated, each tube unit can be energized in series, and therefore, a plurality of tube units can be heated with a single power source. it can. However, considering the influence of the temperature difference between the carrier gas and the heating resistor on the heating operation, the heat transfer efficiency is improved when the temperature difference is large, and the temperature of the carrier gas is stabilized when the temperature difference is small. Therefore, in a tube unit in which a plurality of units are connected in series, it is preferable to stabilize the heating of the carrier gas by supplying a different current as necessary so that the set temperature can be adjusted. Therefore, in the present invention, the energization amount to the tube unit is individually controlled. Specifically, since the energization amount to each tube unit varies depending on the type and flow rate of the carrier gas, the maximum temperature reached by the carrier gas, the variation in allowable temperature, and the like, the optimum condition is obtained in advance by experiments. Is preferred.

更に、本件発明でチューブユニットの複数を直列に配置するのは、キャリアガスを900℃以上に安定加熱することを目的としている。しかし、チューブユニットを2つ配置した場合には、通電量を多くしてもキャリアガス温度がばらつき、900℃に達しない場合が見られるため、キャリアガスを900℃を超える高温に安定して加熱することは困難となる。そこで、本件出願に係る加熱ガスチューブは、チューブユニットを3ユニット以上備えるものとする。ところで、直列に配置するチューブユニット数の上限には制約はない。そして、チューブユニットをより多く(U1〜U3〜Un)配置すればするほど、CSガンと接続する側に配置したチューブユニットUnが加熱するキャリアガスの温度は、チューブユニット自身の温度に近づく。しかし、特別な場合を除き、Unを追加しても後の実施例で詳述する昇温比が0.3を下まわってくると、資源とエネルギーとの無駄遣いになる傾向が現れる。従って、上述した観点からは、キャリアガスを最も効率よく加熱できる、3〜6個のチューブユニットを直列に配置することがより好ましい。更に、CSガンと接続する側に配置するチューブユニットUnの仕様を、前段のチューブユニットよりも長くしたり細くすれば、より効果的な加熱が可能となることは、すでに述べたとおりである。   Furthermore, arranging the plurality of tube units in series in the present invention aims to stably heat the carrier gas to 900 ° C. or higher. However, when two tube units are arranged, the carrier gas temperature varies even when the energization amount is increased and the temperature does not reach 900 ° C. Therefore, the carrier gas is stably heated to a high temperature exceeding 900 ° C. It will be difficult to do. Therefore, the heated gas tube according to the present application includes three or more tube units. By the way, there is no restriction | limiting in the upper limit of the number of tube units arrange | positioned in series. And the more tube units (U1-U3-Un) are arranged, the temperature of the carrier gas heated by the tube unit Un arranged on the side connected to the CS gun approaches the temperature of the tube unit itself. However, except for special cases, even if Un is added, if the temperature increase ratio, which will be described in detail later, falls below 0.3, there is a tendency to waste resources and energy. Therefore, from the viewpoint mentioned above, it is more preferable to arrange 3 to 6 tube units that can heat the carrier gas most efficiently. Furthermore, as described above, if the specification of the tube unit Un arranged on the side connected to the CS gun is made longer or thinner than that of the previous tube unit, more effective heating is possible.

そして、CS溶射法では、キャリアガスの流速を一定とすれば、形成される溶射皮膜の品質や溶射効率は、原料粉末の温度の影響を大きく受ける。即ち、キャリアガス温度を900℃以上にしても、このキャリアガスが同伴する原料粉末が十分且つ均一に加熱されていなければ、所期の効果が得られない場合がある。そして、原料粉末の粒子間及び粒子内の温度分布を小さくするためには、所定時間以上キャリアガスと原料粉末とを接触させる必要がある。ところが、CS溶射するために高温加熱する必要がある原料粉末は、純金属よりも伝熱係数が小さいのが通常である。従って、伝熱係数が小さい原料粉末をキャリアガスで十分に加熱するのであれば、金属粉末をキャリアガスで加熱する場合に比べ、より長時間キャリアガスと原料粉末との接触を可能にする構造がCSガンに要求される。   In the CS spraying method, if the flow rate of the carrier gas is constant, the quality of the sprayed coating and the spraying efficiency are greatly affected by the temperature of the raw material powder. That is, even if the carrier gas temperature is set to 900 ° C. or higher, the desired effect may not be obtained unless the raw material powder accompanying the carrier gas is heated sufficiently and uniformly. In order to reduce the temperature distribution between and within the particles of the raw material powder, it is necessary to contact the carrier gas and the raw material powder for a predetermined time or more. However, the raw material powder that needs to be heated at a high temperature for thermal spraying with CS usually has a smaller heat transfer coefficient than that of pure metal. Therefore, if the raw material powder having a small heat transfer coefficient is sufficiently heated with the carrier gas, the structure that enables the carrier gas and the raw material powder to be contacted for a longer time than when the metal powder is heated with the carrier gas. Required for CS Gun.

しかし、伝熱係数が小さな原料粉末を対象としてパウダーポートからスロート部までの長さが200mm未満のCSガンを用いると、粒子径の分布や形状の影響を受け、原料粉末を均一に加熱できない場合があるため好ましくない。一方、キャリアガスによる原料粉末の均一な加熱を目的とすれば、パウダーポートからスロート部までの長さには上限を設定する必要はない。しかし、取り扱い経験のある原料粉末に関していえば、パウダーポートからスロート部までの長さを1000mm程度とすれば、伝熱係数が小さい原料粉末であっても、均一な加熱がなされている。また、必要以上の長さを備えるCSガンを用いると、操作性が悪くなると同時に、CSガンを通過する間に温度の低下をきたす場合があり、結果として溶射効率の低下などを引き起こすため好ましくない。そこで、上述した観点から、本件発明に係るCSガンでは、パウダーポートからスロート部までの長さを200mm〜1000mmとする。そのうえで、実際のCS溶射に際しては、CSガンの操作性なども勘案し、原料粉末とキャリアガスとの組み合わせに対して最適になるように、パウダーポートからスロート部までの長さを設定しておく。   However, if a CS gun with a length from the powder port to the throat of less than 200 mm is used for raw material powder with a small heat transfer coefficient, the raw material powder cannot be heated uniformly due to the influence of particle size distribution and shape. This is not preferable. On the other hand, if the purpose is to uniformly heat the raw material powder with the carrier gas, there is no need to set an upper limit for the length from the powder port to the throat. However, with regard to the raw material powder with experience in handling, even if the raw material powder has a small heat transfer coefficient when the length from the powder port to the throat portion is about 1000 mm, uniform heating is performed. In addition, if a CS gun having a length longer than necessary is used, the operability is deteriorated, and at the same time, the temperature may decrease while passing through the CS gun, resulting in a decrease in spraying efficiency and the like. . Therefore, from the viewpoint described above, in the CS gun according to the present invention, the length from the powder port to the throat portion is set to 200 mm to 1000 mm. In addition, in actual CS spraying, the length from the powder port to the throat is set so as to be optimal for the combination of raw material powder and carrier gas, taking into account the operability of the CS gun. .

また、キャリアガスヒーターで加熱したキャリアガスの温度低下を最小にしてCSガンに供給するためには、キャリアガスヒーターとCSガンとを近接配置するのが好ましい。そこで本件発明では、キャリアガスヒーター10をCSガン11に固定するにあたり、図2に示すように、コイル形状の中心軸21がCSガン11の中心軸20と平行になるようにして一体化する。コイル形状の中心軸21とCSガンの中心軸20とが平行であれば、キャリアガスヒーターを一体化したCSガンの重心バランスも良好になる。また、キャリアガスを供給するガスボンベとキャリアガスヒーターとの接続には高耐熱性を必要としないため、柔軟性の大きな耐圧プラスチック製チューブで接続でき、CSガンの操作性は良好な状態を維持できる。   In order to supply the CS gun with a minimum temperature drop of the carrier gas heated by the carrier gas heater, it is preferable to arrange the carrier gas heater and the CS gun close to each other. Therefore, in the present invention, when the carrier gas heater 10 is fixed to the CS gun 11, the coil-shaped central axis 21 is integrated with the central axis 20 of the CS gun 11 as shown in FIG. If the center axis 21 of the coil shape and the center axis 20 of the CS gun are parallel, the center of gravity balance of the CS gun integrated with the carrier gas heater will be good. In addition, since high heat resistance is not required for connection between the gas cylinder for supplying the carrier gas and the carrier gas heater, it can be connected with a flexible pressure-resistant plastic tube, and the operability of the CS gun can be maintained in a good state. .

<加熱ガスチューブ>
実施例では、図1に示すような、3つのチューブユニットU1、U2及びU3を継ぎ手を介して直列に連結した加熱ガスチューブを製作し、キャリアガスヒーター10として用いた。それぞれのチューブユニットに用いた発熱抵抗体は、内径が6mm、外径が8mmで長さ約3mのインコネル600製のパイプであり、継ぎ手部分に接続した通電端子間の距離約150mmのほぼ中央に、外径が約180mm、ピッチが約13mmで巻数5のコイルを形成している。この構成では、U1とU2とを接続する継ぎ手にU1とU2とが共用する通電端子T2を設け、U2とU3とを接続する継ぎ手にU2とU3とが共用する通電端子T3を設けた。そして、それぞれのチューブユニットU1〜U3を駆動する独立した電力源9‐1〜9‐3は、インコネル600の耐熱特性を考慮して最高加熱設定温度を1150℃とした。そして、この加熱ガスチューブをガラスウールで囲い断熱した。
<Heating gas tube>
In the example, a heated gas tube in which three tube units U1, U2, and U3 are connected in series via a joint as shown in FIG. The heating resistor used in each tube unit is an Inconel 600 pipe having an inner diameter of 6 mm, an outer diameter of 8 mm, and a length of about 3 m, and approximately 150 mm in distance between the current-carrying terminals connected to the joint portion. The outer diameter is about 180 mm, the pitch is about 13 mm, and a coil with 5 turns is formed. In this configuration, the energizing terminal T2 shared by U1 and U2 is provided at the joint connecting U1 and U2, and the energizing terminal T3 shared by U2 and U3 is provided at the joint connecting U2 and U3. The independent power sources 9-1 to 9-3 that drive the respective tube units U1 to U3 have a maximum heating set temperature of 1150 ° C. in consideration of the heat resistance characteristics of the Inconel 600. The heated gas tube was surrounded by glass wool for heat insulation.

<加熱試験>
加熱試験では、キャリアガスに窒素を用い、ガスボンベの出口圧力を3MPaに設定してキャリアガスヒーターのU1側から供給した。そして、U1〜U3のチューブユニットそれぞれに設定した温度を維持するように、接続した電力源からの通電量を自動制御し、キャリアガスを加熱した。この試験では、チューブユニット自身の温度を、出口側の発熱抵抗体と継ぎ手との接合端部近傍の発熱抵抗体外周表面で測定した。そして、キャリアガスの温度は、U3の出口のみで、発熱抵抗体の温度測定位置とほぼ同一部分の流路内で測定した。
<Heating test>
In the heating test, nitrogen was used as the carrier gas, the outlet pressure of the gas cylinder was set to 3 MPa, and the gas was supplied from the U1 side of the carrier gas heater. And the energization amount from the connected electric power source was automatically controlled so that the temperature set to each tube unit of U1-U3 was maintained, and carrier gas was heated. In this test, the temperature of the tube unit itself was measured on the outer peripheral surface of the heating resistor in the vicinity of the joint end portion between the outlet heating resistor and the joint. And the temperature of carrier gas was measured in the flow path of the part substantially the same as the temperature measurement position of a heating resistor only at the exit of U3.

そして、キャリアガスヒーターの加熱能力は、3つの指標で評価した。第1の指標は、U3の出口におけるキャリアガスの最高到達温度(以下、「飽和温度」と称する。)とした。そして第2の指標は、U3の設定温度に対する飽和温度の割合([飽和温度]/[U3の設定温度]:以下、「温度比」と称する。)とし、第3の指標は、U3の設定温度の変更幅に対するU3の出口のキャリアガス温度の変化幅の割合([U3出口のキャリアガス温度の変化]/[U3の設定温度の変更幅]:以下、「昇温比」と称する。)とした。   And the heating capability of the carrier gas heater was evaluated by three indexes. The first index was the maximum temperature reached by the carrier gas at the outlet of U3 (hereinafter referred to as “saturation temperature”). The second index is the ratio of the saturation temperature to the set temperature of U3 ([saturation temperature] / [set temperature of U3]: hereinafter referred to as “temperature ratio”), and the third index is the setting of U3. Ratio of change width of carrier gas temperature at outlet of U3 with respect to change width of temperature (change in carrier gas temperature at outlet of U3) / [change width of set temperature of U3]: hereinafter referred to as “temperature increase ratio”) It was.

[試験1]
試験1では、加熱ガスチューブにキャリアガスを供給した状態で、U1/U2/U3の設定温度を1000℃/800℃/750℃として通電を開始し、キャリアガスの飽和温度と、その飽和温度に到達するまでの時間を測定した。その結果、通電開始後、320秒でキャリアガス温度は飽和温度627℃に達した。従って、試験1の温度比は0.836である。そして、通電開始時の温度を25℃とすれば昇温比は、0.830である。設定条件及び結果を、後の表1及び表2に示す。
[Test 1]
In Test 1, with the carrier gas supplied to the heated gas tube, the energization was started with the set temperature of U1 / U2 / U3 being 1000 ° C / 800 ° C / 750 ° C, and the carrier gas saturation temperature and the saturation temperature were set. The time to reach was measured. As a result, the carrier gas temperature reached a saturation temperature of 627 ° C. in 320 seconds after the start of energization. Therefore, the temperature ratio of Test 1 is 0.836. And if the temperature at the time of an energization start shall be 25 degreeC, a temperature increase ratio will be 0.830. The setting conditions and results are shown in Table 1 and Table 2 below.

[試験2]
試験2では、試験1からU1/U2/U3の設定温度を1000℃/1000℃/900℃に変更して、キャリアガスの到達した飽和温度と、その飽和温度に到達するまでの時間を測定した。その結果、設定温度の変更後、110秒でキャリアガス温度は飽和温度735℃に達した。従って、試験2の温度比は0.817、昇温比は0.720である。設定条件及び結果を、後の表1及び表2に示す。
[Test 2]
In Test 2, the set temperature of U1 / U2 / U3 from Test 1 was changed to 1000 ° C / 1000 ° C / 900 ° C, and the saturation temperature reached by the carrier gas and the time to reach the saturation temperature were measured. . As a result, after changing the set temperature, the carrier gas temperature reached the saturation temperature of 735 ° C. in 110 seconds. Therefore, the temperature ratio of Test 2 is 0.817, and the temperature increase ratio is 0.720. The setting conditions and results are shown in Table 1 and Table 2 below.

[試験3]
試験3では、試験2からU1/U2/U3の設定温度を1000℃/1000℃/1000℃に変更して、キャリアガスの到達した飽和温度と、その飽和温度に到達するまでの時間を測定した。その結果、設定温度の変更後、90秒でキャリアガス温度は飽和温度801℃に達した。従って、試験3の温度比は0.801、昇温比は0.660である。設定条件及び結果を、後の表1及び表2に示す。
[Test 3]
In Test 3, the set temperature of U1 / U2 / U3 was changed to 1000 ° C / 1000 ° C / 1000 ° C from Test 2, and the saturation temperature reached by the carrier gas and the time until the saturation temperature was reached were measured. . As a result, after changing the set temperature, the carrier gas temperature reached the saturation temperature of 801 ° C. in 90 seconds. Therefore, the temperature ratio of Test 3 is 0.801, and the temperature increase ratio is 0.660. The setting conditions and results are shown in Table 1 and Table 2 below.

[試験4]
試験4では、試験3からU1/U2/U3の設定温度を1050℃/1050℃/1050℃に変更して、キャリアガスの到達した飽和温度と、その飽和温度に到達するまでの時間を測定した。その結果、設定温度の変更後、60秒でキャリアガス温度は飽和温度830℃に達した。従って、試験4の温度比は0.790、昇温比は0.580である。設定条件及び結果を、後の表1及び表2に示す。
[Test 4]
In Test 4, the set temperature of U1 / U2 / U3 from Test 3 was changed to 1050 ° C./1050° C./1050° C., and the saturation temperature reached by the carrier gas and the time to reach the saturation temperature were measured. . As a result, after changing the set temperature, the carrier gas temperature reached the saturation temperature of 830 ° C. in 60 seconds. Therefore, the temperature ratio of Test 4 is 0.790, and the temperature increase ratio is 0.580. The setting conditions and results are shown in Table 1 and Table 2 below.

[試験5]
試験5では、試験4からU1/U2/U3の設定温度を1100℃/1100℃/1100℃に変更して、キャリアガスの到達した飽和温度と、その飽和温度に到達するまでの時間を測定した。その結果、設定温度の変更後、80秒でキャリアガス温度は飽和温度858℃に達した。従って、試験5の温度比は0.780、昇温比は0.560である。設定条件及び結果を、以下の表1及び表2に示す。更に、表2に示すU3設定温度と温度比及び昇温比との対比結果をグラフ化して図3に示す。
[Test 5]
In Test 5, the set temperature of U1 / U2 / U3 from Test 4 was changed to 1100 ° C / 1100 ° C / 1100 ° C, and the saturation temperature reached by the carrier gas and the time to reach the saturation temperature were measured. . As a result, the carrier gas temperature reached a saturation temperature of 858 ° C. in 80 seconds after the set temperature was changed. Therefore, the temperature ratio of Test 5 is 0.780, and the temperature increase ratio is 0.560. The setting conditions and results are shown in Tables 1 and 2 below. Furthermore, the comparison results of the U3 set temperature shown in Table 2, the temperature ratio, and the temperature rise ratio are graphed and shown in FIG.

[纏め]
表1及び表2から明らかなように、実施例で製作したキャリアガスヒーターを用い、U1〜U3それぞれのチューブユニットの設定温度を、1000℃とすればキャリアガスの温度は800℃を超え、1100℃とすればキャリアガスを温度850℃以上に安定加熱できることが確認できた。
[Summary]
As is apparent from Tables 1 and 2, if the carrier gas heater manufactured in the example is used and the set temperature of each of the tube units of U1 to U3 is 1000 ° C., the temperature of the carrier gas exceeds 800 ° C. It was confirmed that the carrier gas could be stably heated to a temperature of 850 ° C. or higher when the temperature was set to ℃.

[考察]
図3に明らかなように、温度比と昇温比とは高温になるほど小さくなり、実験を行なった温度範囲ではほぼ直線的(温度比:1次相関係数r=−0.994、昇温比:1次相関係数r=−0.991)に変化している。このように、チューブユニットの設定温度を変更すると、温度比と昇温比もほぼ直線的に変化することから、加熱ガスチューブからキャリアガスへの伝熱が安定していることが確認できた。そして、図3から、U3の設定温度を1150℃以上とすればキャリアガスを900℃に加熱できることが明らかである。また、発熱抵抗体にインコネル600よりも耐熱性が良好な材質を用い、U3の設定温度を1400℃に制御すれば、キャリアガス温度を1000℃以上に加熱することも可能であることを示唆している。更に、加熱ガスチューブからキャリアガスへの伝熱が安定しているため、キャリアガスを800℃よりも低温に加熱する場合であっても、従来のCS装置が備えるヒーターに比べて安定した温度制御が可能であると判断できる。
[Discussion]
As apparent from FIG. 3, the temperature ratio and the temperature increase ratio become smaller as the temperature becomes higher, and is almost linear in the temperature range in which the experiment was performed (temperature ratio: first-order correlation coefficient r = −0.994, temperature increase). Ratio: first order correlation coefficient r = −0.991). As described above, when the set temperature of the tube unit is changed, the temperature ratio and the temperature increase ratio also change almost linearly, so that it was confirmed that the heat transfer from the heated gas tube to the carrier gas is stable. From FIG. 3, it is clear that the carrier gas can be heated to 900 ° C. if the set temperature of U3 is 1150 ° C. or higher. Moreover, it is suggested that the carrier gas temperature can be heated to 1000 ° C. or more by using a material having better heat resistance than Inconel 600 for the heating resistor and controlling the set temperature of U3 to 1400 ° C. ing. Furthermore, since the heat transfer from the heated gas tube to the carrier gas is stable, even when the carrier gas is heated to a temperature lower than 800 ° C., the temperature control is more stable than the heater provided in the conventional CS device. Can be determined to be possible.

本件発明に係るコールドスプレー装置は、キャリアガスを900℃以上の高温に安定して加熱できるため、原料粉末の溶射効率が改善される。更に、キャリアガスヒーターを構成する発熱抵抗体との組み合わせを調整すれば、キャリアガスを1000℃以上の高温に加熱することもでき、従来はコールドスプレー溶射法を用いることができなかった原料粉末を用いて皮膜を形成することも可能になる。   Since the cold spray apparatus according to the present invention can stably heat the carrier gas to a high temperature of 900 ° C. or higher, the thermal spraying efficiency of the raw material powder is improved. Furthermore, if the combination with the heating resistor constituting the carrier gas heater is adjusted, the carrier gas can be heated to a high temperature of 1000 ° C. or higher. It is also possible to form a film using them.

U1〜U3 加熱機能付きチューブユニット1〜加熱機能付きチューブユニット3
T1〜T4 通電端子1〜通電端子4
1 コールドスプレー用ノズル
1a スロート部
1b 圧縮部
1d 膨張部
1h パウダーポート
2 圧縮ガスボンベ
3 キャリアガスライン
4 搬送ガスライン
5a、5b 圧力調整器
6a、6b 流量調節弁
7a、7b 流量計
8a、8b 圧力ゲージ
9 電力源
10 キャリアガスヒーター(加熱機能付きガスチューブ)
11 コールドスプレーガン
12 チャンバー
13 圧力計
14 温度計
15 原料粉末供給装置
16 計量器
17 原料粉末供給ライン
18 基材
20 中心軸(コールドスプレーガン)
21 中心軸(加熱機能付きガスチューブユニット)
30 制御盤
101 コールドスプレーガン
102 混合チャンバー
103 ポストヒーター
104 フレキシブルチューブ
105 プレヒーター
106 電気抵抗発熱線
U1 to U3 Tube unit with heating function 1 to Tube unit 3 with heating function
T1 to T4 energizing terminal 1 to energizing terminal 4
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cold spray nozzle 1a Throat part 1b Compression part 1d Expansion part 1h Powder port 2 Compressed gas cylinder 3 Carrier gas line 4 Carrier gas line 5a, 5b Pressure regulator 6a, 6b Flow control valve 7a, 7b Flowmeter 8a, 8b Pressure gauge 9 Power source 10 Carrier gas heater (gas tube with heating function)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Cold spray gun 12 Chamber 13 Pressure gauge 14 Thermometer 15 Raw material powder supply apparatus 16 Meter 17 Raw material powder supply line 18 Base material 20 Center axis (cold spray gun)
21 Center axis (gas tube unit with heating function)
30 Control panel 101 Cold spray gun 102 Mixing chamber 103 Post heater 104 Flexible tube 105 Pre heater 106 Electric resistance heating wire

Claims (9)

コールドスプレーガンの出口で超音速流とするキャリアガス中に、搬送ガスにより搬送された原料粉末をパウダーポート先端から噴出させて投入し、原料粉末を固相状態のまま基材に衝突させて皮膜を形成するコールドスプレー装置であって、
前記コールドスプレー装置が備えるキャリアガスヒーターは、通電により電気抵抗発熱して、その内部に流入するキャリアガスを加熱する発熱抵抗体で構成された加熱機能付きガスチューブであり、当該加熱機能付きガスチューブは、通電距離が長さ1m〜5mであり、且つ、1000℃以上に発熱可能な発熱抵抗体を1単位の加熱機能付きガスチューブユニットとし、
当該1単位の加熱機能付きガスチューブユニットを3ユニット以上直列配置すると共に、各ガスチューブユニットへの通電量を個別に制御するものとし、
これらの加熱機能付きガスチューブユニットのうち、コールドスプレーガンと接続する側に配置する加熱機能付きガスチューブユニットの発熱能力を他のガスチューブユニットの発熱能力以上とすると共に、その設定温度を1000℃以上とすることを特徴とするコールドスプレー装置。
The raw material powder transported by the carrier gas is injected from the tip of the powder port into the carrier gas that makes the supersonic flow at the outlet of the cold spray gun, and the raw material powder is allowed to collide with the base material in the solid state. Forming a cold spray device,
Carrier gas heater in which the cold spray device comprises, in electrical resistance heating by energization, a heat function gas tube made of a heating resistor for heating the carrier gas flowing therein, the heat function Gas tube Is a gas tube unit with a heating function of a heating resistor having a length of energization of 1 m to 5 m and capable of generating heat at 1000 ° C. or higher .
Three or more gas tube units with one unit of heating function are arranged in series, and the energization amount to each gas tube unit is individually controlled.
Among these gas tube units with a heating function, the heat generation capacity of the gas tube unit with a heating function arranged on the side connected to the cold spray gun is set to be higher than the heat generation capacity of other gas tube units, and the set temperature is 1000 ° C. A cold spray device characterized by the above .
前記加熱機能付きガスチューブは、コールドスプレーガンと接続する側に配置する1単位の加熱機能付きガスチューブユニットが備える前記発熱抵抗体の長さが、ほかの1単位の加熱機能付きガスチューブユニットが備える当該発熱抵抗体の長さよりも長いものである請求項1に記載のコールドスプレー装置。 In the gas tube with a heating function, the length of the heating resistor provided in one unit of the gas tube with a heating function arranged on the side connected to the cold spray gun is the same as that of the other gas tube unit with a heating function. The cold spray device according to claim 1, wherein the cold spray device is longer than a length of the heating resistor provided. 前記加熱機能付きガスチューブは、コールドスプレーガンと接続する側に配置する1単位の加熱機能付きガスチューブユニットが備える発熱抵抗体の内径が、ほかの1単位の加熱機能付きガスチューブユニットが備える当該発熱抵抗体の内径よりも小さいものである請求項1又は請求項2記載のコールドスプレー装置。 In the gas tube with a heating function, the inner diameter of the heating resistor included in one unit of the gas tube unit with a heating function arranged on the side connected to the cold spray gun is included in the gas tube unit with another unit of heating function. The cold spray device according to claim 1 or 2 , wherein the cold spray device is smaller than the inner diameter of the heating resistor. 前記1単位の加熱機能付きガスチューブユニットは、前記発熱抵抗体の長さが、キャリアガスの入口側に備える通電端子とキャリアガスの出口側に備える通電端子とを結ぶ直線距離の10倍〜30倍であり、巻数が3〜10のコイル形状としたものである請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のコールドスプレー装置。 In the gas tube unit with one unit of heating function, the length of the heating resistor is 10 to 30 times the linear distance connecting the energizing terminal provided on the carrier gas inlet side and the energizing terminal provided on the carrier gas outlet side. The cold spray device according to any one of claims 1 to 3, wherein the cold spray device has a coil shape with a winding number of 3 to 10 times. 前記1単位の加熱機能付きガスチューブユニットは、キャリアガスの入口と出口とを前記コイル形状の中心軸上に配置したものである請求項4に記載のコールドスプレー装置。 5. The cold spray device according to claim 4, wherein the one-unit gas tube unit with a heating function has a carrier gas inlet and outlet disposed on a central axis of the coil shape. 前記キャリアガスヒーターは、前記コイル形状の中心軸が、前記コールドスプレーガンの中心軸と平行になるように当該コールドスプレーガンに固定して一体化したものである請求項4又は請求項5に記載のコールドスプレー装置。 The carrier gas heater, the central axis of the coil shape, according to claim 4 or claim 5 is obtained by integrally fixed to the cold spray gun so as to be parallel to the central axis of the cold spray gun Cold spray device. 前記1単位の加熱機能付きガスチューブユニットは、キャリアガスの入口側の片端と出口側の他端とにそれぞれ前記通電端子を接続した継ぎ手を備えるものである請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のコールドスプレー装置。 7. The gas tube unit with a heating function of one unit includes a joint in which the energization terminal is connected to one end on the carrier gas inlet side and the other end on the outlet side, respectively. 7. The cold spray apparatus according to one item . 前記加熱機能付きガスチューブは、1単位の加熱機能付きガスチューブユニットを3ユニット以上備えるものである請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のコールドスプレー装置。 The cold spray device according to any one of claims 1 to 7, wherein the gas tube with a heating function includes three or more gas tube units with a heating function. パウダーポートからスロート部までの長さが200mm〜1000mmのコールドスプレーガンを用いたものである請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載のコールドスプレー装置。 The cold spray device according to any one of claims 1 to 8, wherein a cold spray gun having a length from the powder port to the throat portion of 200 mm to 1000 mm is used.
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