JPH0256146B2

JPH0256146B2 -

Info

Publication number: JPH0256146B2
Application number: JP57139963A
Authority: JP
Inventors: Shii Aianzu Garii; Kei Bazuri Denisu; Efu Kurain Jon; Teii Sumisu Richaado
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1981-08-14
Filing date: 1982-08-13
Publication date: 1990-11-29
Also published as: US4430546A; DE3279359D1; EP0072409A3; EP0072409B1; EP0072409A2; JPS5836670A; CA1186749A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、プラズマフレーム溶射ガン、特に細
い環状の冷媒通路を有するプラズマフレーム溶射
ガンのノズルであつて、前記冷媒通路によつて公
知の構造によつて得られる以上にノズル寿命が高
められるようになつている形式のものに関する。

周知のプラズマフレーム溶射ガンにおいては電
子アークは水冷ノズル（陽極）と中に配置された
陰極との間で形成される。イナートガスは電子ア
ークを通過しかつこれによつて30000〓以上の温
度にまで加熱される。ノズルから噴出される少な
くとも部分的にイオン化されたガスのプラズマは
オープン・酸素アセチレンフレームに類似してい
る。周知のプラズマフレーム溶射ガンはアメリカ
合衆国特許第3145287号明細書に記載されている。

このようなプラズマフレーム溶射ガンの電子ア
ークはノズルの機能低下およびノズルの最終的な
破壊を生ぜしめる程激しい。このような機能低下
の１つの原因はアーク自体がノズル（陽極）に点
で当り、これによつてノズル表面を即座に溶融お
よび気化させるという事実にある。更に機能低下
は融点にまでノズルを過熱することによつても生
ずるので、ノズル材料の一部は、結局ノズルを塞
ぐようになる別の場所に流れるようになる。

種々異なる値および割合はそれぞれノズル機能
低下の原因に関連している。経験によれば、壁腐
食（最終的に冷却液体がノズル壁を破つて通るよ
うになる）はノズル破壊の別の原因であることが
明らかとなつた。ジヤケツトが破れたばあいに
は、冷却液体がアーク範囲に放出されて、局所的
に強烈な電子アークを生ぜしめしかも部分的に溶
融を生ぜしめる。溶融が生じたばあいには、プラ
ズマフレーム溶射ガン修理に著しい費用がかか
る。ノズル機能低下およびノズル破壊問題は高い
パワーレベルで特に著しい。

前記問題を克服するために、プラズマフレーム
溶射ガンは容易に交換される水冷ノズルで構成さ
れている。運転中には冷却液体はノズル壁を冷却
するためにノズル内の通路を介して強制的に流さ
れる。漸進的であつても又はしばしば迅速であつ
ても、機能低下は生じ、かつ破壊に対する防護措
置としてノズルは通常所定の運転時間を経過した
後で取替えられる。しかしこのように周期的にノ
ズルの取替えを行なうことは極めて不経済であ
る。何故ならば取替えられるノズルは極めて高価
でありしかもこれによつてまだかなりの寿命を有
する多数のノズルが放棄されるからである。

多くの要因がプラズマフレーム溶射ガンのノズ
ルの機能低下および最終的な破壊の割合を決定す
る。大部分はノズル運転状態およびノズルの幾何
学的な構造とガスタイプおよびガス流れ比と冷媒
流れ比および冷媒流れ速度とがノズル寿命並びに
ノズル冷却に影響を及ぼす。

若干のプラズマフレーム溶射ガンは冷却系内に
設けられた脱イオン器を有しており該脱イオン器
は最近の研究によつて明らかなように、ノズル寿
命を高める。ノズル寿命を高める理由は明らかに
ノズルの冷媒通路範囲でスケールの形成を減少さ
せることから得られる。しかし一層激しい運転状
態下では、例えば高いパワーレベル下では脱イオ
ン器だけの使用はノズル寿命を申し分なく高める
には十分ではない。

前述の技術は、ノズル壁の冷却が必要でありか
つノズル寿命に対して前述の作用を及ぼすことを
明らかにした。しかし前述の技術はノズルにとつ
ての最良の構成およびプラズマフレーム溶射ガン
内の冷媒通路にとつての最良の構成は明らかにし
ておらず、従つて設計者は最大のノズル寿命にと
つての最良の構成を決めるための試みにおいて絶
え間なく実験を行なつている。

従つて本発明の目的は最大のノズル寿命を有す
るように構成されたプラズマフレーム溶射ガンを
提供することにある。

更に本発明の目的は、最大の運転寿命を有する
ように構成されたプラズマフレーム溶射ガン用の
ノズルを提供することにある。

更に本発明の別の目的は、ノズル壁からの熱排
出を良くするように構成された冷媒通路を有する
プラズマフレーム溶射ガン用のノズルを提供する
ことにある。

更に本発明の別の目的は、方程式・Life（寿命）
＝W_start−W_nio／Ｒ（このばあいWstartは最初の壁厚さ、Wminは破壊時の壁厚さ、Ｒは単位時間当
りの深さの点での腐食率）によつて定義されてい
るようにノズル寿命を最大にする壁厚さを有する
プラズマフレーム溶射ガン用のノズルを提供する
ことにある。

更に本発明の別の目的は、ノズル材料の溶融お
よび流れを最小にするようにしかもこれによつて
ノズルを塞ぐことによる破壊を減少させるように
構成された壁厚さおよば冷媒通路を有するプラズ
マフレーム溶射ガン用のノズルを提供することに
ある。

前記の異なる目的は本発明によれば、特許請求
の範囲第１項および第９項に記載のプラズマフレ
ーム溶射ガン並びに特許請求の範囲第１０項に記
載のプラズマフレーム溶射ガンのノズルの冷却法
によつて解決された。

特許請求の範囲第１項に記載の構成のプラズマ
フレーム溶射ガンは、長い寿命が得られるように
構成されたノズルを備えている。ノズルは、プラ
ズマフレームおよびアーク接触に直接さらされる
薄いノズル壁に隣接して、ノズルを介して冷却液
体を案内するための細い環状の冷媒通路を備え、
このばあい環状の冷媒通路の壁厚さ並びに冷媒通
路高さは最大のノズル寿命が得られるように設計
されている。

即ち、特許請求の範囲第１項に記載の構成のプ
ラズマフレーム溶射ガンによつて次のような利点
が得られる。

つまり、ノズルの内側構成部材の壁厚さを減少
させることによつてノズル壁温度が減少させら
れ、これによつてノズル強度増大、溶融移動減
少、腐食率減少並びにノズル寿命増大が得られ
る。しかしながら溶融移動並びに腐食率を減少さ
せることによつてノズルの構造上の完全性が損な
われてはならない。このために、内側構成部材は
アーク接触範囲でほぼ1.9mm乃至2.8mm範囲の壁厚
さを以て構成されている。従つてこのような寸法
範囲に基き、ノズルの構造上の完全性が維持され
ると同時に壁温度が極めて申し分なく減少され
る。

更に、高い冷媒流れ比によつて、内側構成部材
の壁外面との接触に基く液体の沸騰が回避され、
これによつて内側構成部材の壁外面におけるスケ
ール形成も回避され、従つてノズル寿命が増大さ
せられる。このような冷却液体沸騰は、冷媒通路
がほぼ0.76mm乃至1.27mm範囲の高さを有している
ことによつて回避される。更にこのような冷媒通
路高さによつて、一面では十分な冷却率が得られ
かつ他面ではスペースを節減した冷媒通路の構造
寸法が得られる。

更に、ノズル寿命が延ばされることによつて、
従来行われているように著しく不経済でしかも面
倒な周期的なノズルの取替えが減少される。

更に、特許請求の範囲第９項に記載の構成のプ
ラズマフレーム溶射ガンによつて、上記特許請求
の範囲第１項に記載の構成のプラズマフレーム溶
射ガンによつて得られるのと同様の利点が得られ
る他に、冷媒循環装置並びにこの冷媒循環装置に
接続された熱交換器を使用することによつて、プ
ラズマフレーム溶射ガンを冷却するために使用さ
れる冷却液体の費用を減少させることができると
いう利点が得られる。

更に、上記特許請求の範囲第１項に記載の構成
のノズル用いて冷媒通路を介してほぼ2000乃至
100000範囲のレイノルズ数を有する冷却液体を流
過させて行なわれる特許請求の範囲第１０項に記
載のノズル冷却法によつて上述した同様の利点が
得られる他に、ほぼ冷媒通路高さおよび冷媒流れ
速度に関連したレイノルズ数を有する冷却液体を
使用することによつて、冷却効果が一層増大させ
られ、これによつてプラズマフレーム溶射ガンの
ノズルの寿命が著しく増大させられるという利点
が得られる。

附加的に、プラズマフレーム溶射ガンは冷却液
体からイオンを除去する装置および溶け込んだガ
スを除去する装置を有することができる。実験に
よつて、冷却液体からある程度のイオンおよび溶
け込んだガスを除去することによつてノズル寿命
を高める有利な作用が及ぼされることが明らかと
なつた。薄いノズル壁および細い環状の冷媒通路
を有する最良に構成されたノズルとの組合わせに
おいて、最良のノズル構成だけでおよび脱イオン
器および（または）溶け込んだガスを除去するガ
ス除去装置だけで得られるノズル寿命増大を考慮
した上での予想を上回る程ノズル寿命が延され
る。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図によれば、本発明によるノズルはほぼア
メリカ合衆国特許第3145287号明細書のノズルの
ような全体形状を有していてかつニユーヨーク
州、ウエストバーリイ市（Westbury，NY）在
メテコ、インコーポレイテツド（Metco Inc.）
社によつて製造されたプラズマフレーム溶射ガン
タイプ3MBおよび7MB内に取り付けるように構
成されている。第１図のノズルは中央の通路１０
を有しており、この通路１０を通つてガスは矢印
１２によつて示された方向に流れる。細長く先端
に丸みの付けられた陰極Ｃが右側から中央の通路
１０に挿入されており、前記陰極Ｃは第１図で示
された別の構成部材とは電気的に絶縁されてい
る。プラズマフレーム溶射ガンが運転されたばあ
いには、電子がアークで陰極Ｃからノズルの内壁
１４に向つて移動する。更にアークと内壁１４と
の接触点は１個所で維持されるのではなく、アー
クは内壁の長い部分に亘つて移動しようとする。
アークはノズルの出口端部１６から噴出するプラ
ズマフレームを生ぜしめるガスを刺激する。

第１図のノズルは３つの構成部材、即ち外側構
成部材２０と内壁１４を形成する内側構成部材２
２と環状体２４とから構成されている。これらの
構成部材２０，２２，２４は有利にはほぼ純銅か
ら製作されている。内側構成部材２２は内面１４
に沿つてアークによつて溶融される面を最小にす
るために極めて高い融点を有するタングステン又
は類似のものから形成されている被覆部材（図示
せず）を有することができる。外側構成部材２０
は金属であるがしかし所望されるばあい、ノズル
壁が破壊されたばあいに横切るようなアークによ
る外側のガン構成部材の破壊を防止するプラスチ
ツク又はセラミツクのような電気的に絶縁された
材料から製作されてもよい。内側構成部材２２は
入口部分３０とテーパ部分３２と出口部分３４と
を有している。入口部分３０は、形状が円筒状で
直径が出口部分３４の内壁の直径よりも大きい内
壁を有している。テーパ部分３２の内壁は入口部
分３２の内壁と出口部分３４の内壁とを接続して
いる。出口部分３４の内壁は形状が円筒状であ
る。内壁１４の形状は入口部分および出口部分の
いずれか一方又は両方がテーパ有するような別の
形状をとることができる。更に別の形状も有利で
ある。

容易に推察されるようにノズル壁温度、特にア
ークが当たる個所での温度はノズル寿命に関する
主たる要因である。ノズルの側壁温度を減少させ
ることによつてノズル強度が高められ、溶融移動
が減少され、腐食率が減少されかつノズル寿命が
増大させられる。このようなノズル壁温度減少は
ノズル内の冷媒通路とアーク・プラズマ用の通路
との間の壁厚さを減少させることによつて達成す
ることができる。壁温度が下がれば、腐食率も下
がるけれども、腐食率を減少させることによつて
構造上の完全性が損なわれてはならない。減少さ
れた壁厚さに基づき減少された温度は許容された
腐食の減少された深さを補償するために十分迅速
に腐食率を低下させねばならない。

内側構成部材２２はプラズマフレーム溶射ガン
の陽極を成していてかつアークと直接接触しそう
な範囲において壁厚さＷで構成されている。内側
構成部材はほぼ純銅（有利には少なくとも99％が
銅）から製作されており、しかもこのような材料
ゆえに約1.9mm乃至2.8mm（0.075インチ乃至0.110
インチ）範囲の壁厚さＷを有している。

銅（ほぼ純銅）はその電気的および熱的な特性
のためにノズルの多くの構成部材ののために所望
された材料である。このことは、銅が電気的およ
び熱的な伝導率が良く更に比較的高い融点を有し
ていることにある。更に、寸法をほぼ最良のノズ
ル寿命に適合させて決める必要があるにしても、
銅の特性にほぼ類似した熱的および電気的な特性
を有する別の金属又合金を本発明によるノズル構
成部材のために使用することができる。

寸法決めはプラズマフレーム溶射ガンのアーク
がノズルに当たる個所の半径方向で外側の個所で
重要であることが明らかとなつた。このことはま
ず所望の形状のノズルを製作しかつ短時間所望の
運転状態下で運転することによつて決められる。
最大の腐食の場所はアークがノズルに当る位置と
合致する。次いでアークが当たる個所の半径径方
向に外側の寸法が決められる。

環状部材２４はほぼ純銅から形成されていてか
つ内径を出口部分１６に隣接する内側構成部材２
２の外径よりもいくら大きく製作されている。環
状部材２４は内側構成部材２２上に押し嵌められ
ていてかつ第１図で図示されたように位置決めさ
れていて更にろう付けされている。従つて環状部
材２４と内側構成部材２２との間に液体を遮断す
るシール部材が形成される。

外側構成部材２０はほぼ純銅から又は黄銅のよ
うな合金を含む別の材料、プラスチツク又はセラ
ミツクから製作されていてかつノズル内に冷媒通
路を形成するために互いに内側構成部材２２と環
状部材２４とに適合するように形成されており、
前記冷媒通路はプラズマフレーム溶射ガン運転中
にノズルを冷却するために設けられている、プラ
ズマフレーム溶射ガンの冷媒通路に接続されてい
る。外側構成部材は３つの位置決め脚部３０′，
３２′，３４′を有しており、該脚部は第１ａ図で
明らかなように、間隔をおいて内側構成部材２２
の出口端部１６を均等に取り囲んでいる。前記脚
部は、外側構成部材が内側構成部材２２にプレス
ばめされるように寸法決めされており、これによ
つて内側構成部材との間で中心線CLから半径方
向で高さＴを有する冷媒通路が形成される。徹底
的な研究によつて、この冷媒通路にとつて最良の
高さは0.76mm乃至1.27mm（0.030インチ乃至0.050
インチ）範囲であることが明らかとなつた。

外側構成部材は附加的に内側構成部材２２およ
び環状部材２４と協働するように形成されていて
かつ内側構成部材と外側構成部材との間に配置さ
れた冷媒通路と接続された冷媒通路３６を形成す
るために接触範囲２５で環状部材に接合されてい
る。冷媒通路３６には多数の穿孔された孔３８が
接続されており、該孔３８は有利にはほぼ環状の
通路４０から多数の冷媒通路に冷却液体を供給す
るために外側構成部材の周りに均一に配置されて
いる。前記環状の通路４０は外側構成部材２０
と、プラズマフレーム溶射ガン本体４４内に取り
付けられた、冷媒インフイードと冷媒アウトフイ
ードとの間の壁を形成する部材４２との間に形成
されている。

更にプラズマフレーム溶射ガン本体４４は出口
部分４８と接続されているほぼ環状の通路４６を
有するように形成されており、これによつてノズ
ルを離れる冷却液体用の排出通路が得られる。

プラズマフレーム溶射ガン本体は附加的に入口
通路５０を有しており、該入口通路５０は部材４
２、プラズマフレーム溶射ガン本体４４および外
側構成部材の間に形成された通路５２に接続され
ている冷媒インフイードから冷却液体を供給され
る。前記通路５２は部材４２と外側構成部材２０
との間に形成されたほぼ環状の通路４０に接続さ
れている。冷却液体は入口通路５０、次いで通路
５２、次いで環状の通路４０に流入する。環状の
通路４０から冷却液体は多数の孔３８を冷媒通路
３６内に流入する。冷媒通路３６から冷却液体は
外側構成部材２０と内側構成部材２２との間に形
成された細い環状の冷媒通路を流過する。冷媒流
れ比は100℃に近い温度で内側構成部材２２の外
面を維持するのに十分である。次いで冷却液体は
内側構成部材２２と外側構成部材２０との間に形
成された細い環状の冷媒通路からほぼ環状の通路
４６内に流入して、出口通路４８を介して排出さ
れる。

ノズル内の冷却液体は、漏れを防止するために
Ｏ・リングが設けられているため、それぞれの通
路から漏洩することはない。第１のこのような
Ｏ・リング６０は外側構成部材２０のフランジ６
１とプラズマフレーム溶射ガン本体４４の前壁と
の間に配置されている。第２のＯ・リング６２は
外側構成部材２０の環状の凹所６３内に配置され
ている。このＯ・リングは外側構成部材２０と部
材４２との間のシール部材を形成する。第３の
Ｏ・リング６４は、プラズマフレーム溶射ガン本
体４４と内側構成部材２２との間のシール部材を
形成するために、内側構成部材の環状の凹所６５
内に配置されている。

本発明によるノズルを冷却するために使用され
る必要な液体は、アーク範囲の激しい加熱帯域か
ら細い環状の冷媒通路範囲の冷却帯域に内側構成
部材を介して流れる熱を迅速に吸収できる液体を
有することが望ましくはあるけれどもこのような
液体に限定されるものではない。冷媒流れ比は有
利には、内側構成部材２２と外側構成部材２０と
の間の細い環状の冷媒通路内の冷却液体が内側構
成部材２２の外面との接触に基づき沸騰するのを
防止するのに十分である。このための主たる理由
は、冷却液体の沸騰を防止することによつて内側
構成部材２２の外面上でのスケール形成をも防止
されるということにあり、従つてノズルの耐用寿
命が長くなる。高い冷媒流れ比はノズル寿命を高
める有利な作用を及ぼす冷却液体内に溶け込むよ
うになるガスの程度をも減少させる。

冷却液体は約2000乃至100000、有利には5000乃
至50000例えば約10000のレイノルズ数で細い環状
の冷媒通路を通つて流れる。レイノルズ数は周知
のように通路の高さに関連しているがしかし、一
般的に0.6m／sec乃至60m／sec、例えば約6m／
secの冷媒流れ速度によつて得られるか又は約
0.25lit／secの流れ比によつて得られる。

これらの数字は所望の範囲が秒当り３メータ乃
至18メータ（秒当り10フイート乃至60フイート）
であるばあい秒当り0.76メータ乃至46メータ（秒
当り2.5フイート乃至150フイート）範囲でスリツ
トを通る水のための流れ比で得られる。秒当り約
６メータ（秒当り20フイート）の事実上の冷媒流
れ速度は所定の申し分のない成果をもたらす。こ
の冷媒流れ速度は所望の範囲の寸法を有するノズ
ルを通る水の約秒当り0.25リツトル（分当り４ガ
ロン）に直される。

第２図によれば、本発明によるノズル用の冷却
系は第２図で示された形式とることができるか又
は簡単な冷却系から構成することができ、このば
あい冷却液体源は入口通路５０に接続されていて
かつ出口通路４８から出る冷却液体は簡単に排出
される。しかしながら第２図の冷却系は特に有利
には冷却系によつて使用される冷却液体の費用を
減少させるための手段をもたらす閉鎖循環冷却系
である。

プラズマ溶射ガンから排出される冷却液体はプ
ラズ溶射ガンに流入する冷却液体よりも高温度で
ありかつ出口通路４８を介してプラズマ溶射ガン
から排出されしかも最終的に従来の熱交換器から
成る熱交換器６０′に達する。冷却液体の温度が
下つたばあいには、冷却液体は次いで脱イオン器
６２′を流過する。この脱イオン器は脱イオン器
内に含有されたイオン交換樹脂を介して冷却液体
からイオンを除去する。前記目的のために適した
樹脂はレツドライン・混合床樹脂（Red Line
mixed bed resin）として公知でありかつクリス
タラーブ（Crystalab）によつて製造されている。
冷却液体からイオンを除去することによつてノズ
ル寿命が延されることが明らかとなつた。

脱イオン器を出た後で、次いで冷却液体は溶け
込んだガスを除去するガス除去装置６４′を流過
する。前記ガス除去装置６４′はパワープラント
で使用されるような減圧装置から構成されてい
る。冷却液体減圧プロセスでは冷却液体内に溶け
込んだガスが除去される。溶け込んだガスは、木
炭床を通して冷却液体を通過させるような別の方
法によつて除去することもできる。更に溶け込ん
だガスがノズル寿命に不都合な作用を及ぼしかつ
冷却液体からガスを除去することによつてノズル
寿命が延されることが明らかとなつた。

同様に適当な樹脂を含有する脱酸器を溶け込ん
だガスを除去するために使用することができる。
樹脂を溶け込んだガスを除去するために使用する
ばあい、樹脂をポンプ６６とプラズマフレーム溶
射ガンとの間で有利にはできる限りプラズマフレ
ーム溶射ガンに近づけて配置することが望まれ
る。

第２図の実施例では、ガス除去装置６４′を離
れた直後に冷却液体はポンプ６６を流過する。前
記ポンプ６６は冷却液体圧力をポンプ６６の吐出
側７０で、プラズマフレーム溶射ガンを通る所望
の冷媒流れ比が得られるような十分なレベルにま
で高める。図示のように、ポンプ６６の吐出側７
０は入口通路５０に接続されているので、冷却液
体はポンプを離れてノズル内の冷媒通路によつて
導びかれて最終的に熱交換器６０′に戻る。

第２図で図示された冷却系はそれぞれ特有の機
能を有する熱交換器、脱イオン器およびガス除去
装置を備えているのに対して、熱交換器６０′お
よびポンプ６６だけを有する閉鎖循環冷却系で第
１図で図示された形式のノズルを有する本発明の
プラズマフレーム溶射ガンを運転することができ
る。前記熱交換器およびポンプは、ノズルを通る
十分な冷却液体流を保証するのにかつ冷却液体と
して最早有効ではなくなる程熱を吸収しないこと
を保証するのに必要である。

しかしすでに述べたように脱イオン器６２′は、
冷却液体からのイオン除去がノズル寿命を高める
作用を及ぼす点で、有利な作用を及ぼす。提示さ
れた冷却系の実験結果は、第１図の薄い壁と細い
環状の冷媒通路とを有するノズルを備えたプラズ
マフレーム溶射ガンに脱イオン器６２′を加える
ことによつて、第１図の構成の細い環状の冷媒通
路を有するノズルだけによつて得られるノズル寿
命増大および脱イオン器だけによつて得られるノ
ズル寿命増大を考慮した上での予想を上回る寿命
増大を生ぜしめることを明らかにした。従つて、
必要はないけれども、本発明によれば冷却系のた
めに所望の形式の脱イオン器が設けられると有利
である。

更に第２図の冷却系はガス除去装置を有してお
り、該ガス除去装置はすでに述べたように、別の
減圧装置を使用できるけれども、電気工業におい
て使用される形式の減圧装置から構成できる。ガ
ス除去装置の目的は冷却液体から逃すように溶け
込んだガスを除去することにある。すでに述べた
ように、ガス除去装置は本発明の主要構成部材で
はなく、ノズル寿命を高めるために別の冷却系構
成部材と協働させて使用することができる。

上記記載は冷却液体用の細い環状の冷媒通路を
有する、第１図および第１ａ図で図示されている
ようなプラズマフレーム溶射ガン用のノズル構造
を示しているが、別のノズル形状をとることもで
きる。例えばノズルを、第１図の内側構成部材と
同じ材料から製作された内側構成部材２００（第
３図参照）で構成することができる。第３図の外
側構成部材２０２はそれぞれ穴２０４，２０６を
有する２つの半割体で製作されており、前記穴を
介して半割体は内側構成部材２００と外側構成部
材２０２との間に冷媒通路２０８を形成するため
に互いにねじ又はボルト結合される。外側構成部
材２０２は定心突起２１０，２１２，２１４，２
１６を有しており、該定心突起は内側構成部材２
０２の切込み部に適合されており、該切込み部は
外側構成部材を中心線２１８に対して定心するた
めにかつ外側構成部材２０２を内側構成部材２０
０に対して位置決めするために用いられるので、
冷媒通路２０８は本発明による所望された寸法を
有している。

本発明は図示の実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲を逸脱することなしに種々の態
様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプラズマフレーム溶射ガ
ンのノズルの縦断面図、第１ａ図は第１図ａ−ａ
線に沿つた断面図、第２図は第１図のノズル用の
閉鎖循環式の冷却系を示す図、第３図はノズルの
別の実施例の縦断面図である。１０，４０，４６，５２……通路、１２……ガ
ス流れ方向を示す矢印、１４……内壁、１６……
出口端部、２０，２０２……外側構成部材、２
２，２００……内側構成部材、２４……環状部
材、３０……入口部分、３２……テーパ部分、３
４……出口部分、３０′，３２′，３４′……脚部、
３６……冷媒通路、３８……孔、４２……部材、
４４……プラズマフレーム溶射ガン本体、４８…
…出口通路、５０……入口通路、６０，６２，６
４……Ｏ・リング、６１……フランジ、６３，６
５……凹所、６０′……熱交換器、６２′……脱イ
オン器、６４′……ガス除去装置、６６……ポン
プ、７０……吐出側、２０４，２０６……半割
体、２０８……冷却通路、２１０，２１２，２１
４，２１６……定心突起、２１８……中心軸線、
Ｃ……陰極、Ｗ……壁厚さ、CL……中心線、Ｔ
……高さ。

Claims

【特許請求の範囲】１プラズマフレーム溶射ガンにおいて、発生す
る電子アークを介してガスを流過させるための通
路を形成する内側構成部材２２と、この内側構成
部材を少なくとも部分的に取り囲む外側構成部材
２０と、電子アーク発生範囲の半径方向で外側の
範囲で内側構成部材２２と外側構成部材２０との
間に形成された冷媒通路とを有するノズル備えて
いて、前記内側構成部材が電子アーク発生範囲で
ほぼ1.9mm乃至2.8mm範囲の壁厚さＷを有してお
り、前記冷媒通路がほぼ0.76mm乃至1.27mm範囲の
高さＴを有していることを特徴とする、プラズマ
フレーム溶射ガン。２内側構成部材２２がほぼ純銅と同じ電気的お
よび熱的な特性を有する材料から製作されてい
る、特許請求の範囲第１項記載のプラズマフレー
ム溶射ガン。３内側構成部材２２がほぼ純銅から製作されて
いる、特許請求の範囲第１項記載のプラズマフレ
ーム溶射ガン。４内側構成部材２２と外側構成部材２０とが、
これら両構成部材の一方の構成部材から他方の構
成部材に向かつてのびる少なくとも３つの脚部３
０¹，３２¹，３４¹によつて、互いに相対的に位
置決めされている、特許請求の範囲第１項記載の
プラズマフレーム溶射ガン。５冷媒通路を介して冷却液体を強制的に流過さ
せる装置が設けられている、特許請求の範囲第１
項記載のプラズマフレーム溶射ガン。６冷媒通路を介して冷却液体を循環させる装置
が設けられている、特許請求の範囲第５項記載の
プラズマフレーム溶射ガン。７冷却液体から熱を除去する熱交換器６０¹設
けられている、特許請求の範囲第６項記載のプラ
ズマフレーム溶射ガン。８外側構成部材２０が電気的に絶縁された材料
から製作されている、特許請求の範囲第１項記載
のプラズマフレーム溶射ガン。９プラズマフレーム溶射ガンにおいて、発生す
る電子アークによつてプラズを生ぜしめられるガ
スを流過させるための中央の通路を形成する内側
構成部材２２と、この内側構成部材を少なくとも
部分的に取り囲む外側構成部材２０と、電子アー
ク発生範囲の半径方向で外側の範囲で内側構成部
材２２と外側構成部材２０との間に形成された冷
媒通路と、内側構成部材と外側構成部材との間に
形成された冷媒通路に接続された冷媒循環装置
と、冷却液体から熱を除去するために冷媒循環装
置に接続された熱交換器６０¹とを備えていて、
前記内側構成部材がほぼ純銅と同じ電気的および
熱的な特性を有する材料から製作されていてかつ
電子アーク発生範囲でほぼ1.9mm乃至2.8mm範囲の
壁厚さＷを有しており、前記冷媒通路がほぼ0.76
mm乃至1.27mm範囲の高さＴを有しており、更に前
記冷媒循環装置が、電子アークによつて生ぜしめ
られるプラズマフレームの強烈な熱による内側構
成部材の迅速な機能低下を阻止するのに十分な程
度内側構成部材を冷却するために冷却液体を冷媒
通路を介して循環させるようになつていることを
特徴とする、プラズマフレーム溶射ガン。１０発生する電子アークを介してガスを流過さ
せるための通路を形成しかつ電子アーク発生範囲
でほぼ1.9mm乃至2.8mm範囲の壁厚さＷを有する内
側構成部材と、外側構成部材との間に形成された
ほぼ0.76mm乃至1.27mm範囲の高さＴを有する冷媒
通路を介して、ほぼ2000乃至100000範囲のレイノ
ルズ数を有する冷却液体を流過させることを特徴
とする、プラズマフレーム溶射ガンのノズルの冷
却法。１１内側構成部材２２をほぼ純銅と同じ電気的
および熱的な特性を有する材料から製作する、特
許請求の範囲第１０項記載の冷却法。