JP7102045B1 - プラズマトーチ、プラズマ溶射装置、およびプラズマトーチの制御方法 - Google Patents

プラズマトーチ、プラズマ溶射装置、およびプラズマトーチの制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】プラズマを生成するための電流と磁界の磁束のベクトル積の直交を維持させて放電の極点の回転を安定化させることができると共に、溶射材料導入管の消耗を抑制することが可能なプラズマトーチ、プラズマ溶射装置、およびプラズマトーチの制御方法を提供する。【解決手段】本発明によるプラズマトーチは、発生させたプラズマＰを中心軸Ｔに沿って回転させながら軸方向に噴出させ、且つプラズマＰにより溶射材料の粉体を溶融させて前方のノズル口から外部に放出させる。プラズマＰを生成させるために陰極３６の第１放電面３９と第２電極４１の第２放電面４９との間に流す電流のベクトルと、第１磁石３７、第２磁石４２、前記第３磁石Ｍ３、及び、第４磁石Ｍ４による合成された磁界の磁束のベクトルと、が直交する。【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマトーチ、プラズマ溶射装置、およびプラズマトーチの制御方法に関する。
基材表面に耐熱性、耐食性、耐摩耗性などを付与する皮膜を形成する方法として、プラズマトーチで発生させたプラズマアークの輻射熱により、金属、合金、無機材料、またはセラミックスなどの溶射材料の粉体を溶融させ、これを金属基板などの対象物の表面に吹き付けることで、対象物の表面に皮膜を作成する、プラズマ溶射などが実用化されている。
プラズマトーチは、例えば、リング陰極と、該リング陰極との間に放電空間を隔てて囲続的に配設された陽極と、放電空間に中心軸を含む面内で交叉する磁束を形成させる複数の磁石とを備えている。
このプラズマトーチでは、リング陰極の周囲にプラズマ発生用ガスを供給しつつ、プラズマトーチ内の電極間に電圧を印加することにより、電極間において放電させて柱状のプラズマアークを発生させ、発生させたプラズマアークを複数の磁石によりプラズマトーチの周方向に高速回転させ、プラズマジェットを発生させる。
ここで、例えば、このプラズマジェット中に、ガスを媒体としてリング陰極の中空から放電空間のほぼ中心軸に沿って、溶射材料の粉体を供給して、発生したプラズマアークで溶射材料を溶融させると共に対象物の表面に吹き付けるようにしている（例えば、特許文献１、２参照）。
上記特許文献１、２に記載のように、単にプラズマアークを回転させるだけのプラズマトーチでは、プラズマジェット中にプラズマ発生用ガスが供給されると、リング陰極の中心部の溶射材料供給口から投入した溶射材料の粉体が旋回するプラズマ発生用ガスのガス流の影響で放電空間の中心軸から外れ、溶融した溶射材料が陽極の内面（放電面）に付着する可能性がある。特に、溶射材料の粉体の比重や粒子径など溶射材料の性質によっては、旋回するガス流の影響で溶融した溶射材料は陽極の放電面にさらに付着しやすい。また、このような従来のプラズマトーチでは、溶射材料の溶融効率が低く、溶射材料が皮膜の形成に十分利用されてない可能性がある。なお、溶融効率とは、溶融した溶射材料がプラズマトーチから放出される割合をいう。
そのため、プラズマを利用して基材表面に対して種々の溶射材料からなる皮膜の形成の更なる効率化を図る上で、安定的に溶射材料の溶融効率を向上させつつ電極の消耗を抑制することができるプラズマトーチが希求されている。
そこで、例えば、特許文献３に記載のようなプラズマトーチが提案されている。この特許文献３に記載のプラズマトーチにおけるプラズマを発生させるための電極と磁石の配置では、放電の極点の回転方向と力の大きさを決める電流と磁界の磁束のベクトルとが直行していない。このため、当該電流と磁界の磁束のベクトル積が不安定になり、極点の回転方向が反転、若しくは極点が回転せず、極点が固着して熱集中する問題がある。
さらには、上記特許文献３に記載のプラズマトーチにおいて、当該電流と磁界の磁束のベクトル積が不安定である場合、放電空間に溶射材料を供給する溶射材料導入管(インジェクター)が瞬間的に放電の通路になり、当該溶射材料導入管に放電電流が流入して、溶射材料導入管が溶融する問題がある。
特開平８－３１９５５２号公報 特開２０１１－０７１０８１号公報 特許第５７９９１５３号公報
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、プラズマを生成するための電流と磁界の磁束のベクトル積の直交を維持させて放電の極点の回転を安定化させることができると共に、溶射材料導入管の消耗を抑制することができるプラズマトーチ、プラズマ溶射装置、およびプラズマトーチの制御方法を提供するものである。
上述の課題を解決するため、本発明によるプラズマトーチは、
発生させたプラズマを中心軸に沿って回転させながら軸方向に噴出させ、且つ前記プラズマにより溶射材料の粉体を溶融させて前方のノズル口から外部に放出させるプラズマトーチであって、
中央に前記軸方向に延在する第１貫通穴を有する円筒状に形成された第１電極であって、前記第１貫通穴の前方側の端部の周囲に連続的に形成された第１放電面を有する第１電極と、
中央に前記軸方向に延在する第２貫通穴を有する円筒状に形成され、前記第１電極の前方側に位置する第２電極であって、前記第１電極の前記第１放電面に対向するように、前記第２貫通穴の後方側の端部の周囲に連続的に形成された第２放電面を有する第２電極と、
前記第１電極の前記第１放電面とは反対の後方側に設けられた第１磁石と、
前記第２電極の外周に設けられた第２磁石と、
前記第２電極の前記第２放電面とは反対の前方側に設けられた第３磁石と、
前記第１電極の外周に設けられ、前記軸方向に前記第２磁石と対向する第４磁石と、
前記中心軸に沿って前記第１貫通穴に摺動可能に設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間に形成される放電空間に溶射材料の粉体を供給口から供給する溶射材料導入管と、
前記放電空間に、前記第１電極の外周側からプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生用ガス供給通路と、
を備え、
前記プラズマを生成させるために前記第１電極の前記第１放電面と前記第２電極の前記第２放電面との間に流す電流のベクトルと、前記第１磁石、前記第２磁石、前記第３磁石、及び、前記第４磁石による合成された磁界の磁束のベクトルと、が直交する
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記第１電極は、前記第１電極と前記第２電極との間を通り且つ前記中心軸に垂直な平面に関して、前記第２電極とは鏡像的に配置されているとともに、
前記第１電極の前記第１放電面は、前記平面に関して、前記第２磁石の前記第２放電面とは鏡像的に位置している
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記第１磁石は、前記平面に関して、前記第３磁石とは鏡像的に配置されるとともに、
前記第１磁石の磁界の磁束のベクトルは、前記平面に関して、前記第３磁石の磁界の磁束のベクトルとは鏡像的に位置している
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記第２磁石は、前記平面に関して、前記第４磁石とは鏡像的に配置されるとともに、
前記第２磁石の磁界の磁束のベクトルは、前記平面に関して、前記第４磁石の磁界の磁束のベクトルとは鏡像的なっている
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記第１磁石は、前記第１電極の内部であって前記第１貫通穴と外周の間の領域に、配置され、
前記第３磁石は、前記第２電極の内部であって前記第２貫通穴と外周の間の領域に、配置されている
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記第４磁石は、前記第１電極の前方側の端部の周囲を囲むように連続的に形成され、
前記第２磁石は、前記第２電極の後方側の端部の周囲を囲むように連続的に形成されている
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記第１磁石は、前記中心軸を中心として前記軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有し、
前記第２磁石は、前記中心軸を中心として前記軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有し、
前記第３磁石は、前記中心軸を中心として前記軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有し、
前記第４磁石は、前記中心軸を中心として前記軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有する
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記第１電極の前記第１放電面と前記第２電極の前記第２放電面との間における間隙が前記中心軸に向かって広がるように、前記第１電極の前記第１放電面及び前記第２電極の前記第２放電面は傾斜している
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記中心軸に垂直な前記平面に対する前記第１放電面の傾きの大きさは、前記平面に対する前記第２放電面の傾きの大きさと同じである
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記プラズマ発生用ガス供給通路は、前記第４磁石と前記第１電極の外周と間から、前記第１電極の前記第１放電面と前記第２電極の前記第２放電面との間に向けて、前記プラズマ発生用ガスを供給する
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記溶射材料導入管の前記供給口の周囲から前記放電空間に向けて、シースガスをシースガス供給口から供給するシースガス供給通路をさらに備える
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のプラズマトーチ。
前記プラズマトーチにおいて、
前記シースガス供給通路の前記シースガス供給口は、前記溶射材料導入管の前記供給口の周囲に、等間隔で複数個設けられている
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記シースガスは、前記プラズマ発生用ガスと同じガス、又は、前記プラズマ発生用ガス４５と異なるガスである
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記シースガスが、希ガス元素、窒素、および水素を含む群から選択される１種以上を含むガスである、
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記溶射材料導入管の前記供給口の位置が、前記溶射材料の種類に応じて調整される
ことを特徴とする。
前記プラズマトーチにおいて、
前記溶射材料導入管の前記供給口の位置が、前記放電空間内となるように調整されることを特徴とする。
上述の課題を解決するため、本発明によるプラズマ溶射装置は、
前記プラズマトーチと、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を付与する電源と、
前記溶射材料導入管に前記溶射材料を搬送する溶射材料搬送部と、
を備える
ことを特徴とする。
上述の課題を解決するため、本発明によるプラズマトーチの制御方法は、
前記プラズマトーチを用いて、前記溶射材料導入管を前記軸方向に摺動させて、前記溶射材料導入管の供給口の位置を前記溶射材料の種類に応じて調整し、前記溶射材料の粉体を溶融させる
ことを特徴とする。
本発明によれば、プラズマを生成するための電流と磁界の磁束のベクトル積の直交を維持させて放電の極点の回転を安定化させることができると共に、溶射材料導入管の消耗を抑制することができる。
図１は、本発明の実施形態によるプラズマトーチの構成を示す図である。 図２は、図１に示すプラズマトーチの領域Qの部分拡大図である。 図３は、図１に示す第１磁石の形状を示す図である。 図４は、プラズマジェットの温度分布の一例を示す図である。 図５は、図１に示すプラズマトーチ１１のプラズマを発生させた状態を示す説明図である。 図６は、図１に示すプラズマトーチ１１の磁束の状態を示す説明図である。 図７Aは、正極性の電極配置の一例を示す図である。 図７Bは、逆極性の電極配置の一例を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態のおいては、プラズマトーチがプラズマ溶射装置に適用される場合について説明する。なお、下記実施形態により本発明が限定されるものではない。すなわち、本発明に係るプラズマトーチは、溶射、溶解、ガス加熱など用途は多岐にわたって適用が可能である。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
＜プラズマ溶射装置＞
本発明の実施形態によるプラズマトーチを適用したプラズマ溶射装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態によるプラズマトーチの構成を示す図である。また、図２は、図１に示すプラズマトーチの領域Qの部分拡大図である。また、図３は、図１に示す第１磁石の形状を示す図である。また、図４は、プラズマジェットの温度分布の一例を示す図である。また、図５は、図１に示すプラズマトーチ１１のプラズマを発生させた状態を示す説明図である。また、図６は、図１に示すプラズマトーチ１１の磁束の状態を示す説明図である。
例えば、図１、２に示すように、本実施形態によるプラズマ溶射装置１０は、プラズマトーチ１１と、電源１２と、溶射材料搬送装置（溶射材料搬送部）１３とを有している。
［プラズマトーチ］
プラズマトーチ１１は、トーチ本体２１と、陰極ブロック２２と、絶縁部２３と、陽極ブロック２４と、溶射材料導入管２５と、プラズマ発生用ガス供給通路２６と、冷却水供給通路２７－１～２７－３と、シースガス供給通路１０１と、を備えている。なお、トーチ本体２１と陰極ブロック２２との間は、電気的且つ熱的に絶縁されている。
なお、本実施形態においては、陰極ブロック２２および陽極ブロック２４でそれぞれ使用される電極の円筒形の中心軸の方向を「軸方向」とし、電極の円筒形の径の方向を「径方向」とする。
そして、プラズマトーチ１１は、例えば、図１、図２、図５、図６に示すように、発生させたプラズマＰを中心軸Ｔに沿って回転させながら軸方向に噴出させ、且つプラズマPにより溶射材料の粉体を溶融させて前方のノズル口２１－ａから外部に放出させるようになっている。
トーチ本体２１は、円筒形に形成されている。トーチ本体２１は、その先端（図１中示左端）にノズル口２１ａが設けられた外筒３１と、外筒３１内に設けられる内筒３２とを備える。トーチ本体２１は、熱伝導、電気伝導の良い銅合金などを用いて形成される。トーチ本体２１と陽極ブロック２４との間には、絶縁層を設けてもよい。トーチ本体２１は、その一方の端部がキャップ３３で覆われている。
内筒３２は、その内部に、プラズマ発生用ガス供給通路２６と、冷却水供給通路２７－１～２７－３とを備えている。
例えば、図１、図２に示すように、陰極ブロック２２は、陰極（第１電極）３６と、第１磁石３７と、第４磁石Ｍ４と、を有している。
そして、陰極３６は、例えば、図１、図２に示すように、中央に軸方向に延在する第１貫通穴Ｋ１を有する円筒状に形成されている。さらに、この陰極３６は、第１貫通穴Ｋ１の前方側の端部の周囲に連続的に形成された第１放電面３９を有する。
また、第１磁石３７は、例えば、図１、図２に示すように、陰極３６よりも後方に設けられている。すなわち、第１磁石３７は、例えば、図１、図２に示すように、陰極３６の第１放電面３９とは反対の後方側に設けられている。特に、第１磁石３７は、陰極３６の内部であって第１貫通穴Ｋ１と外周の間の領域に、第１磁石M１がキューリー点温度を超えないように周囲の冷却水路の冷却水で冷却されるようにして、配置されている。
この第１磁石３７は、図１、図２の例では、中心軸Ｔを中心として軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有する。
ここで、第１磁石３７は、例えば、図３に示すように、中央に貫通穴を有し、円筒状（リング状）に形成されている。なお、図３では、第１磁石３７の中心軸に沿って一方をＮ極とし、他方をＳ極（図３中の上方向をＮ極、下方向をＳ極）としているが、一方をＳ極とし、他方をＮ極としてもよい。
また、第４磁石Ｍ４は、例えば、図１、図２に示すように、陰極３６の外周に設けられ、軸方向に第２磁石４２と対向するように配置されている。特に、第4磁石M4は、陰極の36の先端部の周囲を囲むように連続的に形成されている。そして、この第４磁石Ｍ４は、円筒状（リング状）に複数配置されているようにしてもよい。なお、本実施形態においては、第４磁石Ｍ４が径方向に１列設けられているが、適宜任意の数とすることができる。
なお、第４磁石Ｍ４は、第１磁石３７と同様、円筒状に形成されていてもよい。この場合、第４磁石Ｍ４は、中心軸Ｔを中心として軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有する。
また、絶縁部２３は、溶射材料導入管２５の外周に設けられている。絶縁部２３としては、耐熱性を有する絶縁材料が用いられる。
また、陽極ブロック２４は、陽極（第２電極）４１と、第２磁石４２と、第３磁石Ｍ３と、を有する。
そして、陽極４１は、例えば、図１、図２に示すように、トーチ本体２１の内周壁に設けられ、中央に軸方向に延在する第２貫通穴Ｋ２を有する円筒状に形成され、陰極３６の前方側に位置する。さらに、この陽極４１は、陰極３６の第１放電面３９に対向するように、第２貫通穴Ｋ２の後方側の端部の周囲に連続的に形成された第２放電面４９を有する。
また、第２磁石４２は、例えば、図１、図２に示すように、陽極４１の外周に設けられている。特に、第2磁石42は、陽極の41の先端部の周囲を囲むように連続的に形成されている。そして、この第２磁石４２は、円筒状（リング状）に複数配置されているようにしてもよい。なお、本実施形態においては、第２磁石４２が径方向に１列設けられているが、適宜任意の数とすることができる。
なお、第２磁石４２は、第１磁石３７と同様、円筒状に形成されていてもよい。この場合、この第２磁石４２は、中心軸Ｔを中心として軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有する。
なお、図１、図２の例では、この第２磁石４２および第４磁石Ｍ４の円筒状の内径は、同じになっている。
また、第３磁石Ｍ３は、例えば、図１、図２に示すように、陽極４１の第２放電面４９とは反対の前方側に設けられている。特に、この第３磁石Ｍ３は、陽極４１の内部であって第２貫通穴Ｋ２と外周の間の領域に、第３磁石M３がキューリー点温度を超えないように周囲の冷却水路の冷却水で冷却されるようにして、配置されている。
なお、第３磁石Ｍ３は、第１磁石３７と同様、円筒状に形成されていてもよい。この場合、第３磁石Ｍ３は、中心軸Ｔを中心として軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有する。
なお、図１、図２の例では、この円筒状の第３磁石Ｍ３および第１磁石３７の内径は、同じになっている。
ここで、例えば、図１、図２、図６に示すように、既述の陰極３６は、陰極３６と陽極４１との間を通り且つ中心軸Ｔに垂直な平面Ｒに関して、陽極４１とは鏡像的に（面対称に）配置されている。さらに、図２に示すように、陰極３６記第１放電面３９は、平面Ｒに関して、第２磁石４１の第２放電面４９とは鏡像的に（面対称に）位置している。
ここで、従来技術では、例えば、間隙を有する電極間に直流放電を開始するには、初めに電極間に高い高周波電圧を印加して電極空間の絶縁を破り火花放電を惹起し、直後に直流電圧を電極間に重畳し直流放電に移行する。通常、この電極間の間隙は直流電源の定格電圧に見合う大きさに設定されるが、この間隙が大きい場合、高周波火花放電が困難になるため、着火時は小さな間隙、直流放電開始したら定格電圧に見合う間隙に移行するように機械的操作により設定される。
しかしながら、本実施形態では、例えば、図１、図２に示すように、陰極３６の第１放電面３９と陽極４１の第２放電面４９との間における間隙が（径方向において）、高周波火花放電による着火ができる大きさから定格電圧に見合う大きさになるようにして外周側から中心軸Ｔに向かって広がるように、陰極３６の第１放電面３９及び陽極４１の第２放電面４９は傾斜している。
これにより、本実施形態では、従来技術のような機械的操作を実行することなく、高周波火花放電による着火から定格電圧の印加への移行を実現している。
そして、例えば、図１、図２に示すように、中心軸Ｔに垂直な平面Ｒに対する第１放電面３９の傾きの大きさは、平面Ｒに対する第２放電面４９の傾きの大きさと同じになっている。
さらに、例えば、図１、図２、図６に示すように、第１磁石３７は、平面Ｒに関して、第３磁石Ｍ３とは鏡像的に（面対称に）配置される。さらに、第１磁石３７の磁界の磁束のベクトルは、平面Ｒに関して、第３磁石Ｍ３の磁界の磁束のベクトルとは鏡像的に（面対称に）位置している。
特に、例えば、図１、図２、図６に示すように、第２磁石４２は、平面Ｒに関して、第４磁石Ｍ４とは鏡像的に（面対称に）配置される。特に、第２磁石４２の磁界の磁束のベクトルは、平面Ｒに関して、第４磁石Ｍ４の磁界の磁束のベクトルとは鏡像的に（面対称に）位置している。
このような構成により、例えば、図６に示すように、プラズマＰを生成させるために陰極３６の第１放電面３９と陽極４１の第２放電面４９との間に流す電流Ｘのベクトルと、第１磁石３７、第２磁石４２、第３磁石Ｍ３、及び、第４磁石Ｍ４による合成された磁界の磁束のベクトルと、が直交するようになっている。
また、溶射材料導入管２５は、例えば、図１、図２に示すように、中心軸Ｔに沿って第１貫通穴Ｋ１に摺動可能に設けられ、陰極３６と陽極４１との間に形成される放電空間Ｓに溶射材料の粉体を供給口２５－ａから供給するようになっている。
より詳しくは、溶射材料導入管２５は、例えば、図１、図２に示すように、絶縁部２３を介して、陰極３６の内周に設けられ、溶射材料導入管２５の軸心は陰極３６の軸心と一致するように設けられている。溶射材料導入管２５は、その先端に陰極３６の中心軸Ｔ上に溶射材料の粉体（溶射粉体）を供給する供給口２５－ａを備えている。溶射材料導入管２５は、溶射材料搬送装置１３に連結されており、溶射材料搬送装置１３から溶射粉体が搬送ガスに同伴されて溶射材料導入管２５を通って、陰極３６の中心軸Ｔ上に溶射粉体が供給される。
なお、溶射材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、チタニアなどの酸化物系セラミックス、タングステンカーバイト（ＷＣ）などの炭化物系セラミックス、窒化ケイ素などの非酸化物セラミックス、アルミニウム、ニオブ、シリコンなどの金属などを用いることができる。
そして、溶射材料導入管２５は、陰極３６の貫通穴に溶射材料導入管２５の軸方向に対して摺動可能に設けられている。溶射材料導入管２５の供給口２５ａの位置は、使用する材料に応じて調整される。溶射材料導入管２５は、エアシリンダー、電動シリンダーなどを用いて、溶射材料導入管２５を摺動させることができる。これにより、溶射材料導入管２５を摺動させつつ、溶射材料導入管２５の供給口２５ａの位置決めを簡易かつ連続的に行うことができる。
また、溶射材料導入管２５を、陰極３６の貫通穴および絶縁部２３内を溶射材料導入管２５の軸方向に対して摺動させるため、溶射材料導入管２５は、その表面の摺動抵抗が小さくなるように表面加工しておくことが好ましい。表面加工の方法としては、例えば、施盤などを用いた研削、バフ研磨、研石を用いた研磨、電解研磨、化学洗浄などを用いることができる。表面加工は、これらの１種単独、またはこれらを組み合わせてもよい。
本実施形態においては、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａは、溶射材料導入管２５を軸方向に摺動させて位置を決定した後、固定部材で固定される。
ここで、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａの位置は、溶射材料の種類、平均粒子径、物性（例えば、融点、比熱、熱伝導率など）などに応じて調整される。既述のように、プラズマジェットの温度分布の一例を図４に示す。図４に示すように、プラズマジェットの中心部分は、１０，０００℃以上の超高温状態になっており、その周辺部分は１５００～２０００℃程度の高温状態である。そのため、溶射材料の種類、平均粒子径、物性（例えば、融点、比熱、熱伝導率など）などに応じて、溶射粉体を効率よく溶融させることができるように供給口２５ａの位置を調整することにより、基材Ｍの表面に溶射粉体の皮膜Ｃを効率的に形成することができる。
本実施形態においては、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａの位置は、予め作成された、溶射材料の種類、平均粒子径、物性（例えば、融点、比熱、熱伝導率など）などと、溶射材料導入管２５から供給される溶射材料が溶融された状態で噴出する位置との相関関係を示す図（相関図）を用いることにより、求めることができる。
このような相関図は、例えば、以下のように得られる。まず、特定の溶射材料の種類、平均粒子径、物性（例えば、融点、比熱、熱伝導率など）などから、特定の溶射材料をプラズマ中に投入した場合に溶射材料が芯まで溶融するのに必要な時間を求める。
そして、溶射材料が溶融するまでに必要な時間に基づいて、溶射材料導入管２５から供給される溶射材料が溶融された状態で噴出する位置を求める。これにより、上記のような相関図が得られる。
また、相関図に登録されている溶射材料以外の、他の溶射材料を用いる場合でも、他の溶射材料が溶融するまでに必要な時間を求め、得られた時間と、相関図に蓄積されている溶射材料が溶融するまでに必要な時間との比から、溶射材料が溶融された状態で噴出する位置を求めることができる。
例えば、溶射材料が金属粉体などの場合には、金属の融点は、一般にセラミックなどに比べて融点が低いため、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａは、平面R位置より陽極ブロック24側に設けられることが好ましい。
また、溶射材料がセラミック粉体などの場合には、セラミックの融点は、一般に金属などに比べて融点が高いため、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａは、平面R位置より陰極ブロック22側に設けることが好ましい。
このように、溶射材料の種類に応じて、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａの位置を調整することで、溶射粉体をより確実に溶融させて放出することができる。
なお、本実施形態によるプラズマトーチ１１が対象とする金属粉体の融点は、例えば、６５０～２５００℃程度である。金属粉体として、例えば、アルミニウム（融点：約６６０℃）、ニオブ（融点：約２４６８℃）などが用いられる。
また、プラズマ溶射装置１０が対象とするセラミック粉体の融点は、例えば、２０００～２４５０℃程度である。セラミックス粉体として、例えば、アルミナ（融点：約２０１５℃）、ジルコニア（融点：約２４２０℃）などが用いられる。
また、溶射材料が融点に達する時間は用いる材料によって推定できるが、この時間は溶射材料の平均粒子径などにより変動する。なお、平均粒子径とは、有効径による体積平均径をいい、平均粒子径は、例えば、レーザー回折・散乱法または動的光散乱法などによって測定される。
また、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａの調整は、プラズマ溶射装置１０を稼動する時のみ行うようにしてもよいが、溶射粉体をより効率よく溶融させ、基材Ｍの表面に溶射粉体の皮膜Ｃをより効率的に形成できるようにするため、溶射粉体の溶融具合などに応じて、稼動後、定期的又は連続的に行うこととしてもよい。
プラズマ発生用ガス供給通路２６は、陰極３６の外周側から、陽極４１と陰極３６との間に形成される放電空間Ｓにプラズマ発生用ガス４５を供給するための通路である。プラズマ発生用ガス供給通路２６は、内筒３２および陽極４１の内部に形成されている。
特に、このプラズマ発生用ガス供給通路２６は、例えば、図１、図２に示すように、第４磁石Ｍ４と陰極３６の外周と間から、陰極３６の第１放電面３９と陽極４１の第２放電面４９との間に向けて、プラズマ発生用ガス４５を供給するようになっている。
ここで、プラズマ発生用ガス４５としては、希ガス元素、窒素（Ｎ2）、水素（Ｈ2）、およびＣＯ2を含む群から選択される１種以上を含むガスを使用することができる。希ガス元素としては、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などを用いることができる。Ｎ2やＨ2などのように２原子分子で構成される成分を含むガスは、陰極３６または陽極４１に与える損傷が激しいため、陰極３６または陽極４１の寿命が短くなることを抑制する観点から、一般的に使用するのは好ましくない。
しかし、後述するように、本実施形態では、プラズマアークを径方向に回転させ、陰極３６および陽極４１のそれぞれの放電点を陰極３６および陽極４１の一点に集中させないようにしているため、プラズマ発生用ガス４５として、Ｎ2ガスやＨ2ガスなどのように２原子分子で構成される成分を含むガスも有効に用いることができる。
また、放電空間Ｓに生じるプラズマジェットの温度はノズル口２１ａに近くなるほど低下して、ノズル口２１ａから先の領域では急激に低下するが、Ｎ2ガス、Ｈ2ガスなどの２原子分子で構成される成分からなるガスは、プラズマ状態から元の中性ガスに戻る過程の温度降下が激しい、希ガス元素のような単原子分子で構成される成分からなるガスに比べて温度降下が緩やかである。
そのため、プラズマ発生用ガス４５として、２原子分子で構成される成分からなるガスを使用することにより、溶射粉体を溶融させるのに有効な加熱領域を広くできるため、陰極３６および陽極４１の損耗を抑制しつつ溶射粉体が溶融されるプラズマの有効加熱領域を長引かせることができる。
また、シースガス供給通路１０１は、例えば、図１、図２に示すように、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａの周囲から放電空間Ｓに向けて、シースガスＳＧをシースガス供給口１０１ａから供給するようになっている。
なお、このシースガス供給通路１０１のシースガス供給口１０１ａは、例えば、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａの周囲に、等間隔で複数個設けられているようにしてもよい。
なお、シースガスＳＧは、例えば、希ガス元素、窒素、および水素を含む群から選択される１種以上を含むガスである。すなわち、シースガスＳＧは、既述のプラズマ発生用ガス４５と同じガスであってもよい。しかしながら、シースガスＳＧは、プラズマ発生用ガス４５と異なるガスであってもよい。
このようにシースガス供給通路１０１が、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａの周囲から放電空間Ｓに向けて、シースガスＳＧをシースガス供給口１０１ａから供給することにより、発生したプラズマが不安定である場合であっても、溶射材料導入管２５が瞬間的に放電の通路になるのが回避されて、当該溶射材料導入管に放電電流が流入されないこととなり、溶射材料導入管２５が溶融するのを抑制することができる。
また、冷却水供給通路２７－１～２７－３は、例えば、図１、図２に示すように、プラズマトーチ１１を構成する部材を冷却するための通路であり、本実施形態では、冷却水供給通路27-1が、内管32の内部と、陽極41の内外と、外筒31と内筒32との間とに形成され、冷却水供給通路27-2が内筒32の内部と陰極36内部に形成され、冷却水供給通路27-3が溶射材料導入管25の内部に形成されている。
また、例えば、図１に示すように、トーチ本体２１の他端には、溶射材料導入管２５の径方向の外周に、プラズマ発生用ガス４５を供給するプラズマ発生用ガス導入ジョイント５１、陽極４１に冷却水Ｗを供給する第１給水ジョイント５２、陽極４１で熱交換に用いた冷却水Ｗを排出する図示しない第１排水ジョイント、冷却水Ｗを供給する図示しない第２給水ジョイント、および陰極３６で熱交換に用いた冷却水Ｗを排出する図示しない第２排水ジョイント、溶射材料導入管２５内に冷却水Ｗを供給する給水通路５３、および溶射材料導入管２５で熱交換に用いた冷却水Ｗを排出する排水通路５４がそれぞれ接続されている。
給水ジョイント52-aに供給された冷却水Ｗは、内筒３２の内部と、陽極４１の外側と、外筒３１と内筒３２との間とを通って熱交換に利用された後、排水ジョイント52-bを通って、排出される。また、給水ジョイント52-cに供給された冷却水Ｗは、内筒３２と陰極36の内部を通って熱交換に利用された後、排水ジョイント52-dを通って、排出される。また、給水通路５３に供給された冷却水Ｗは、溶射材料導入管２５の内部を通って熱交換に利用された後、排水通路５４を通って、排出される。
［電源］
電源１２は、陰極３６と陽極４１との間に電圧を付与する直流電源である。
［溶射材料搬送装置］
溶射材料搬送装置１３は、溶射材料導入管２５に溶射材料の粉体を搬送するものであり、溶射粉体を搬送ガスＧに同伴させて、溶射材料導入管２５に供給している。
このようなプラズマ溶射装置１０のプラズマトーチ１１では、陰極３６と陽極４１との間に電源１２より電圧が印加されることにより放電空間Ｓにアーク放電が生じている。この放電空間Ｓにプラズマ発生用ガス４５を供給することで、プラズマ発生用ガス４５はエネルギーを与えられ、プラズマ状態になり電極間に電流（放電電流）Ｘが発生する。放電電流Ｘの発生直後、陰極３６および陽極４１の表面上のエネルギー消費が最小になる地点に柱状のプラズマアークが発生する。
例えば、陰極３６と陽極４１との間のプラズマアークは、例えば、図５に示すように、陰極３６および陽極４１の表面で生じる。一方、放電空間Ｓの径方向の外側に配置された第１ないし第４磁石３７、４２、Ｍ３、Ｍ４により、陰極３６と陽極４１との間に磁束が生まれる。この電流と磁束とが交叉すると、フレミングの左手の法則により、磁界が電流に作用して回転力を生起する。この回転力により、プラズマアークは、陰極３６の第１放電面３９に沿って放電点（陰極点）を移動して回転することにより、陽極４１の第２放電面４９に沿って陽極４１の放電点（陽極点）も同様に、移動して回転する。
このように、発生したプラズマアークは、磁界の作用により、プラズマトーチ１１の中心軸Ｔに対して周方向に回転する。
ここで、既述のように、陰極３６は、陰極３６と陽極４１との間を通り且つ中心軸Ｔに垂直な平面Ｒに関して、陽極４１とは鏡像的に（面対称に）配置されている。さらに、図２に示すように、陰極３６記第１放電面３９は、平面Ｒに関して、第２磁石４１の第２放電面４９とは鏡像的に（面対称に）位置している。
さらに、第１磁石３７は、平面Ｒに関して、第３磁石Ｍ３とは鏡像的に（面対称に）配置される。さらに、第１磁石３７の磁界の磁束のベクトルは、平面Ｒに関して、第３磁石Ｍ３の磁界の磁束のベクトルとは鏡像的に（面対称に）位置している。
さらに、第２磁石４２は、平面Ｒに関して、第４磁石Ｍ４とは鏡像的に（面対称に）配置される。さらに、第２磁石４２の磁界の磁束のベクトルは、平面Ｒに関して、第４磁石Ｍ４の磁界の磁束のベクトルとは鏡像的に（面対称に）位置している。
このような構成により、例えば、図６に示すように、プラズマＰを生成させるために陰極３６の第１放電面３９と陽極４１の第２放電面４９との間に流す電流Ｘのベクトルと、第１磁石３７、第２磁石４２、第３磁石Ｍ３、及び、第４磁石Ｍ４による合成された磁界の磁束のベクトルと、が直交するようになっている。
これにより、プラズマアークは連続してより安定して回転することができる。すなわち、プラズマを生成するための電流と磁界の磁束のベクトル積の直交を維持させて放電の極点の回転を安定化させることができると共に、溶射材料導入管への放電電流の流入が回避されて当該溶射材料導入管の消耗を抑制することができるものである。
このようなプラズマトーチ１１の機能により、安定して高速回転するプラズマアークは、陰極３６の円形端面から発生するプラズマジェットとなり、ノズル口２１ａから噴出する。
また、プラズマトーチ１１は、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａを陰極３６の中心軸上に位置し、溶射粉体が供給口２５－ａからプラズマジェットの中心軸Ｔ上に供給されるように調整しているため、プラズマジェットの中心軸Ｔ上に溶射粉体を供給することができる。プラズマジェットの温度分布は、上述の通り、プラズマジェットの中心部分が１０，０００℃以上の超高温状態になっており、その周辺部分が１５００～２０００℃程度の高温状態である。そのため、プラズマジェットの後方からプラズマジェットの中心軸上に溶射粉体を供給することにより、溶射粉体は高速回転するプラズマアークの渦流の中心に取り込まれるため、溶射粉体はプラズマジェットの中心部分の超高温の熱で溶融させて、ノズル口２１ａから放出させることができる。
そして、本実施形態によれば、プラズマトーチ１１は、溶射粉体の種類に応じて、溶射粉体が放電空間Ｓ内に供給される位置を調整することにより、溶射材料の溶融の難易度によらず、溶射材料搬送装置１３から供給された溶射材料の例えば９０％以上を放電空間Ｓの内壁に付着させることなく、完全に溶融させた状態でノズル口２１ａから放出して、基板Ｍに向かわせ、皮膜の形成に用いることができる。
このように、プラズマトーチ１１は、陰極３６内に溶射材料導入管２５を設け、溶射材料の種類に応じて予め定められた溶射粉体の溶融が完了する位置に基づいて、溶射材料導入管２５の先端の位置を調整している。
そして、プラズマを回転させつつ、陰極３６の中心軸上に位置する供給口２５ａからプラズマジェットの中心軸Ｔ上に溶射材料が供給されるように制御している。これにより、プラズマトーチ１１は、プラズマジェットの中心軸Ｔ上に供給した溶射粉体を高速回転するプラズマアークの渦流の中心に取り込ませて溶融し、溶融した溶射粉体を陽極４１の放電面４１－ａに付着することを抑制しつつノズル口２１－ａから放出させて皮膜を形成することができる。
このため、プラズマトーチ１１は、溶射材料搬送装置１３から供給される溶射粉体を、例えば、溶射材料の溶融の難易度によらず、溶射粉体の溶融効率を例えば９０％以上と高くすることができるため、安定的に溶射材料の溶融効率を向上させることができると共に、陰極３６および陽極４１の消耗を抑制することができる。
また、プラズマアークの陽極点および陰極点が強制的に駆動されて移動することにより、極点の集中により陰極３６および陽極４１に損傷が生じることが抑制されるため、陰極３６および陽極４１の寿命を向上させることができると共に、陰極３６および陽極４１の消耗に伴うコンタミの発生を抑制することができる。
さらに、プラズマアークが回転し、極点の集中を抑制できるため、プラズマ発生用ガス４５として、Ｎ2ガスやＨ2ガスなどのような２原子分子で構成される成分のガスを用いても、運転費用を削減しつつ、陰極３６および陽極４１への損傷を抑制することができる。
また、プラズマトーチ１１は、プラズマ発生用ガス４５として、２原子分子で構成される成分のガスを用いることにより、溶射粉体を溶融させる領域を広くできるため、陰極３６および陽極４１の損耗を抑制しつつ溶射材料が溶融されるプラズマの有効加熱領域を長引かせることができる。
このように、プラズマトーチ１１を備えるプラズマ溶射装置１０は、プラズマを利用して基材Ｍの表面に対して種々の溶射材料の皮膜をさらに効率良く形成することができ、溶射効率をさらに向上させることができる。
そして、既述のように、陰極３６と陽極４１との間を通り且つ中心軸Ｔに垂直な平面Ｒに関して、陰極３６と陽極４１とは鏡像的に（面対称に）配置され、さらに、第１磁石３７と第３磁石Ｍ３とは鏡像的に（面対称に）配置されて、第１磁石３７の磁界の磁束のベクトルと第３磁石Ｍ３の磁界の磁束のベクトルとは鏡像的に（面対称に）位置し、さらに、第２磁石４２と第４磁石Ｍ４とは鏡像的に（面対称に）配置されて、第２磁石４２の磁界の磁束のベクトルと第４磁石Ｍ４の磁界の磁束のベクトルとは鏡像的に（面対称に）位置している。
ここで、図７A、図７Bを用いて、本実施形態における電極と磁石の形状配置がプラズマ空間の電流と同空間磁界のベクトル積安定につながる理由について説明する。
例えば、陰極、陽極部に各々配置された磁石セット第一、四及び第三、二によって生起する左右の鏡像的合成磁界は、陰極、陽極間隙左右対称面で密にぶつかり合い上方（図７A）又は下方（図７B）に向い両極間を流れる電流と直交的交叉する。そして、電極間に電圧が印加されると電極間の上端最小間隙部にて放電開始、生起したプラズマを流れる電流は上方から電極間に流れ込むガス圧に押され下方に移動するが電極下端を流れるシースガスと粉体搬送ガス圧力に押し返され圧力均衡する位置に留まり放電を維持、その位置における電流と磁界のベクトル積で表わされる方向と大きさの力を受け回転することとなる。図７Aの例ではその力は紙面から手前、つまり左方から見れば時計回りに、図７Bの例は極性が左右入替わっているが、同時に磁界も上下入替わり作用する力の大きさと向きは不変、回転方向時計回りになるものである。
このような構成により、プラズマＰを生成させるために陰極３６の第１放電面３９と陽極４１の第２放電面４９との間に流す電流Ｘのベクトルと、第１磁石３７、第２磁石４２、第３磁石Ｍ３、及び、第４磁石Ｍ４による合成された磁界の磁束のベクトルと、が直交することとなる。
これにより、プラズマアークは連続してより安定して回転することができる。すなわち、プラズマを生成するための電流と磁界の磁束のベクトル積の直交を維持させて放電の極点の回転を安定化させることができると共に、溶射材料導入管への放電電流の流入が回避されて当該溶射材料導入管の消耗を抑制することができるものである。
さらに、既述のように、シースガス供給通路１０１が、溶射材料導入管２５の供給口２５－ａの周囲から放電空間Ｓに向けて、シースガスＳＧをシースガス供給口１０１ａから供給することにより、発生したプラズマが不安定である場合であっても、溶射材料導入管２５が瞬間的に放電の通路になるのが回避されて、当該溶射材料導入管に放電電流が流入されないこととなり、溶射材料導入管２５が溶融するのを抑制することができる。
以上のように、本発明は、プラズマを生成するための電流と磁界の磁束のベクトル積の直交を維持させて放電の極点の回転を安定化させることができると共に、溶射材料導入管の消耗を抑制することができるものであり、溶射材料導入管から溶射材料を陽極の放電面に付着させることなく溶射粉体を外部に放出でき、溶射材料の溶融効率を向上させることから、例えば、カレンダーロール表面への耐摩耗溶射コーティング、太陽電池用シリコンの精製、大型プラズマディスプレーパネルの絶縁コーティングなどに好適に適用することができる。
また、既述のように、すなわち、本発明に係るプラズマトーチは、溶射装置に限られて適用されるものではなく、溶解、ガス加熱など用途は多岐にわたって適用が可能である。
なお、本実施形態においては、陰極（第１電極）および陽極（第２電極）をそれぞれ陰極と陽極として用いているが、当該第１電極と当該第２電極とは、電源の極性を入れ替えて、これらの電極の極性を変換してもよい。
また、本実施形態においては、プラズマトーチがプラズマ溶射装置に適用される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は、プラズマトーチを微粒子製造装置に適用することもできる。
１０ プラズマ溶射装置
１１ プラズマトーチ
１２ 直流電源
１３ 溶射材料搬送装置（溶射材料搬送部）
２１ トーチ本体
Ｓ 放電空間

Claims (17)

  1. 発生させたプラズマを中心軸に沿って回転させながら軸方向に噴出させ、且つ前記プラズマにより溶射材料の粉体を溶融させて前方のノズル口から外部に放出させるプラズマトーチであって、
    中央に前記軸方向に延在する第１貫通穴を有する円筒状に形成された第１電極であって、前記第１貫通穴の前方側の端部の周囲に連続的に形成された第１放電面を有する第１電極と、
    中央に前記軸方向に延在する第２貫通穴を有する円筒状に形成され、前記第１電極の前方側に位置する第２電極であって、前記第１電極の前記第１放電面に対向するように、前記第２貫通穴の後方側の端部の周囲に連続的に形成された第２放電面を有する第２電極と、
    前記第１電極の前記第１放電面とは反対の後方側に設けられた第１磁石と、
    前記第２電極の外周に設けられた第２磁石と、
    前記第２電極の前記第２放電面とは反対の前方側に設けられた第３磁石と、
    前記第１電極の外周に設けられ、前記軸方向に前記第２磁石と対向する第４磁石と、
    前記中心軸に沿って前記第１貫通穴に摺動可能に設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間に形成される放電空間に溶射材料の粉体を供給口から供給する溶射材料導入管と、
    前記放電空間に、前記第１電極の外周側からプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生用ガス供給通路と、
    を備え、
    前記プラズマを生成させるために前記第１電極の前記第１放電面と前記第２電極の前記第２放電面との間に流す電流のベクトルと、前記第１磁石、前記第２磁石、前記第３磁石、及び、前記第４磁石による合成された磁界の磁束のベクトルと、が直交するものであり、
    前記第１磁石は、前記中心軸を中心として前記軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有し、
    前記第２磁石は、前記中心軸を中心として前記軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有し、
    前記第３磁石は、前記中心軸を中心として前記軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有し、
    前記第４磁石は、前記中心軸を中心として前記軸方向に延在する貫通穴を有する円筒状を有する
    ことを特徴とする、プラズマトーチ。
  2. 前記第１電極は、前記第１電極と前記第２電極との間を通り且つ前記中心軸に垂直な平面に関して、前記第２電極とは鏡像的に配置されているとともに、
    前記第１電極の前記第１放電面は、前記平面に関して、前記第２磁石の前記第２放電面とは鏡像的に位置している
    ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマトーチ。
  3. 前記第１磁石は、前記平面に関して、前記第３磁石とは鏡像的に配置されるとともに、 前記第１磁石の磁界の磁束のベクトルは、前記平面に関して、前記第３磁石の磁界の磁束のベクトルとは鏡像的に位置している
    ことを特徴とする請求項２に記載のプラズマトーチ。
  4. 前記第２磁石は、前記平面に関して、前記第４磁石とは鏡像的に配置されるとともに、 前記第２磁石の磁界の磁束のベクトルは、前記平面に関して、前記第４磁石の磁界の磁束のベクトルとは鏡像的になっている
    ことを特徴とする請求項３に記載のプラズマトーチ。
  5. 前記第１磁石は、前記第１電極の内部であって前記第１貫通穴と外周の間の領域に、配置され、
    前記第３磁石は、前記第２電極の内部であって前記第２貫通穴と外周の間の領域に、配置されている
    ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項に記載のプラズマトーチ。
  6. 前記第４磁石は、前記第１電極の前方側の端部の周囲を囲むように連続的に形成され、 前記第２磁石は、前記第２電極の後方側の端部の周囲を囲むように連続的に形成されている
    ことを特徴とする請求項５に記載のプラズマトーチ。
  7. 前記第１電極の前記第１放電面と前記第２電極の前記第２放電面との間における間隙が前記中心軸に向かって広がるように、前記第１電極の前記第１放電面及び前記第２電極の前記第２放電面は傾斜している
    ことを特徴とする請求項２ないし６のいずれか一項に記載のプラズマトーチ。
  8. 前記中心軸に垂直な前記平面に対する前記第１放電面の傾きの大きさは、前記平面に対する前記第２放電面の傾きの大きさと同じである
    ことを特徴とする請求項２ないし７のいずれか一項に記載のプラズマトーチ。
  9. 前記プラズマ発生用ガス供給通路は、前記第４磁石と前記第１電極の外周との間から、前記第１電極の前記第１放電面と前記第２電極の前記第２放電面との間に向けて、前記プラズマ発生用ガスを供給する
    ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のプラズマトーチ。
  10. 前記溶射材料導入管の前記供給口の周囲から前記放電空間に向けて、シースガスをシースガス供給口から供給するシースガス供給通路をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載のプラズマトーチ。
  11. 前記シースガス供給通路の前記シースガス供給口は、前記溶射材料導入管の前記供給口の周囲に、等間隔で複数個設けられている
    ことを特徴とする請求項１０に記載のプラズマトーチ。
  12. 前記シースガスは、前記プラズマ発生用ガスと同じガス、又は、前記プラズマ発生用ガスと異なるガスである
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のプラズマトーチ。
  13. 前記シースガスが、希ガス元素、窒素、および水素を含む群から選択される１種以上を含むガスである、
    ことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか一項に記載のプラズマトーチ。
  14. 前記溶射材料導入管の前記供給口の位置が、前記溶射材料の種類に応じて調整される
    ことを特徴とする、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のプラズマトーチ。
  15. 前記溶射材料導入管の前記供給口の位置が、前記放電空間内となるように調整されることを特徴とする、請求項１４に記載のプラズマトーチ。
  16. 請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の前記プラズマトーチと、
    前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を付与する電源と、
    前記溶射材料導入管に前記溶射材料を搬送する溶射材料搬送部と、
    を備える
    ことを特徴とする、プラズマ溶射装置。
  17. 請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の前記プラズマトーチを用いて、前記溶射材料導入管を前記軸方向に摺動させて、前記溶射材料導入管の供給口の位置を前記溶射材料の種類に応じて調整し、前記溶射材料の粉体を溶融させる
    ことを特徴とする、プラズマトーチの制御方法。
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