JPH05135897A - アークヒータにおけるガス注入方法 - Google Patents
アークヒータにおけるガス注入方法Info
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- JPH05135897A JPH05135897A JP3292931A JP29293191A JPH05135897A JP H05135897 A JPH05135897 A JP H05135897A JP 3292931 A JP3292931 A JP 3292931A JP 29293191 A JP29293191 A JP 29293191A JP H05135897 A JPH05135897 A JP H05135897A
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- arc
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- electrode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 作動ガス中に酸素成分があっても、電極の長
寿命化を図ることができるアークヒータにおけるガス注
入方法を提供する。 【構成】 アノード電極４に形成した噴射口上流側に棒
状のカソード電極８を同軸的に設け、これら電極４，８
間のアーク発生領域７に作動ガスを注入して、このガス
をプラズマ状態にして排出するアークヒータにおいて、
上記作動ガスを予め非酸化性ガス１７，１９と酸化性ガ
ス１８に分け、非酸化性ガス１７，１９を上記アノード
電極４とカソード電極８それぞれの周囲に注入し、酸化
性ガスを両電極４，８の中間に注入する。
寿命化を図ることができるアークヒータにおけるガス注
入方法を提供する。 【構成】 アノード電極４に形成した噴射口上流側に棒
状のカソード電極８を同軸的に設け、これら電極４，８
間のアーク発生領域７に作動ガスを注入して、このガス
をプラズマ状態にして排出するアークヒータにおいて、
上記作動ガスを予め非酸化性ガス１７，１９と酸化性ガ
ス１８に分け、非酸化性ガス１７，１９を上記アノード
電極４とカソード電極８それぞれの周囲に注入し、酸化
性ガスを両電極４，８の中間に注入する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマを用いた加熱
装置であるアークヒータ、特にその作動ガスの注入方法
に関する。
装置であるアークヒータ、特にその作動ガスの注入方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】アークヒータは、一般にプラズマ化学反
応用熱源としての直流アークジェットを作り出す装置で
ある。
応用熱源としての直流アークジェットを作り出す装置で
ある。
【０００３】図４は、従来のアークヒータの構成を示す
もので、環状のアノード電極ａと同軸的に棒状のカソー
ド電極ｃを設け、これら電極ａ，ｃ間のアーク発生領域
ｆに外部から空気等の作動ガスｅを注入し、この作動ガ
スｅを両電極ａ，ｃ間に発生させたアークｄによりプラ
ズマ状態とし、同時にアークｄとそれ自身が作る磁場の
相互作用 (ローレンツ力) によりプラズマ流を加速して
外部に噴射させている。
もので、環状のアノード電極ａと同軸的に棒状のカソー
ド電極ｃを設け、これら電極ａ，ｃ間のアーク発生領域
ｆに外部から空気等の作動ガスｅを注入し、この作動ガ
スｅを両電極ａ，ｃ間に発生させたアークｄによりプラ
ズマ状態とし、同時にアークｄとそれ自身が作る磁場の
相互作用 (ローレンツ力) によりプラズマ流を加速して
外部に噴射させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アークヒータにおいては、空気等の作動ガスｅをそのま
ま外部から両電極ａ，ｃ間のアーク発生領域ｆに注入す
るため、作動ガスｅ中に酸素成分がある場合、電極ａ，
ｃが激しく酸化損耗し、電極寿命ひいては連続運転時間
が短くなってしまう。
アークヒータにおいては、空気等の作動ガスｅをそのま
ま外部から両電極ａ，ｃ間のアーク発生領域ｆに注入す
るため、作動ガスｅ中に酸素成分がある場合、電極ａ，
ｃが激しく酸化損耗し、電極寿命ひいては連続運転時間
が短くなってしまう。
【０００５】そこで本発明の目的は、作動ガス中に酸素
成分があっても、電極の長寿命化を図ることができるア
ークヒータにおけるガス注入方法を提供することにあ
る。
成分があっても、電極の長寿命化を図ることができるア
ークヒータにおけるガス注入方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のガス注入方法は、環状のアノード電極と棒
状のカソード電極とを同軸的に配置し、これら電極間の
アーク発生領域に作動ガスを注入して、このガスをプラ
ズマ状態にして排出するアークヒータにおいて、上記作
動ガスを予め非酸化性ガスと酸化性ガスに分け、非酸化
性ガスを上記アノード電極とカソード電極それぞれの周
囲に注入し、酸化性ガスを両電極の中間に注入するする
ものである。
に、本発明のガス注入方法は、環状のアノード電極と棒
状のカソード電極とを同軸的に配置し、これら電極間の
アーク発生領域に作動ガスを注入して、このガスをプラ
ズマ状態にして排出するアークヒータにおいて、上記作
動ガスを予め非酸化性ガスと酸化性ガスに分け、非酸化
性ガスを上記アノード電極とカソード電極それぞれの周
囲に注入し、酸化性ガスを両電極の中間に注入するする
ものである。
【０００７】
【作用】作動ガスを非酸化性ガスと酸化性ガスに分け、
非酸化性ガスをアノード電極・カソード電極の周囲にそ
れぞれ注入し、その間に酸化性ガスを注入することによ
り、アノード電極表面とカソード電極表面が、ともに非
酸化性ガスによって覆われ、酸化性ガスは両電極から隔
絶される。
非酸化性ガスをアノード電極・カソード電極の周囲にそ
れぞれ注入し、その間に酸化性ガスを注入することによ
り、アノード電極表面とカソード電極表面が、ともに非
酸化性ガスによって覆われ、酸化性ガスは両電極から隔
絶される。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を添附図面に基づいて
説明する。
説明する。
【０００９】図１において、１はＳＵＳ製のフランジ
で、その片側 (図の右側) にはプラズマ流が噴出される
室２が区画されている。３はＦＲＰ製の構体で、フラン
ジ１の上記室２と反対側面に取付けられている。フラン
ジ１には、その中央開口にノズル兼用の環状のアノード
電極４が嵌着されている。一方、構体３には、そのフラ
ンジ１側に環状のカソードカバー５とフローティング電
極６が取付けられている。これらカバー５及び電極６
は、構体３の貫通孔３ａに嵌合されると共に、上記アノ
ード電極４と同軸的に並設されており、それらの内側に
アーク室７ (アーク発生領域) を区画している。アーク
室７内には、タングステンからなる棒状のカソード電極
８が配設される。カソード電極８は、ＳＵＳ製のホルダ
９に保持されており、このホルダ９を上記貫通孔３ａに
図の左側 (上流側) から嵌入することで、上記カバー５
内側にアノード電極４と同軸に設けられる。なお、上記
フローティング電極６とアノード電極４との間には、絶
縁材からなる環状の仕切板１０が介設されている。
で、その片側 (図の右側) にはプラズマ流が噴出される
室２が区画されている。３はＦＲＰ製の構体で、フラン
ジ１の上記室２と反対側面に取付けられている。フラン
ジ１には、その中央開口にノズル兼用の環状のアノード
電極４が嵌着されている。一方、構体３には、そのフラ
ンジ１側に環状のカソードカバー５とフローティング電
極６が取付けられている。これらカバー５及び電極６
は、構体３の貫通孔３ａに嵌合されると共に、上記アノ
ード電極４と同軸的に並設されており、それらの内側に
アーク室７ (アーク発生領域) を区画している。アーク
室７内には、タングステンからなる棒状のカソード電極
８が配設される。カソード電極８は、ＳＵＳ製のホルダ
９に保持されており、このホルダ９を上記貫通孔３ａに
図の左側 (上流側) から嵌入することで、上記カバー５
内側にアノード電極４と同軸に設けられる。なお、上記
フローティング電極６とアノード電極４との間には、絶
縁材からなる環状の仕切板１０が介設されている。
【００１０】本アークヒータには、更に３つのガス流路
１１〜１３が形成されている。これら流路１１〜１３
は、上記アーク室７に作動ガスを非酸化性成分と酸化性
成分に分けて注入するためのもので、それぞれ構体３外
部とアーク室７間を連通している。流路１１〜１３のう
ち、１１と１３の一端側開口即ちガス入口１１ａ，１３
ａは、それぞれ配管１４，１６により非酸化性ガス源１
７，１９と接続され、残りの流路１２のガス入口１２ａ
は、配管１５により酸化性ガス源１８と接続されてい
る。この例では、作動ガスとして空気を模擬するため、
非酸化性ガス源１７，１９から窒素ガスが、酸化性ガス
源１８からは酸素ガスがそれぞれ供給されるようになっ
ている。なお、これらガス供給量は、配管１４〜１６に
介設した電磁弁２０〜２２をマス・フロー・コントロー
ラ２３で個別に制御することにより調整される。一方、
ガス流路１１〜１３の他端側開口即ちガス出口１１ｂ〜
１３ｂは、上記アーク室７にその上流側から下流側に間
隔をおいて開口している。具体的には、流路１１のガス
出口１１ｂは、カソード電極８根元部に臨んで開口形成
され、流路１２のガス出口１２ｂは、カソード電極８及
びアノード電極４の中間に臨んで開口形成され、さらに
流路１３のガス出口１３ｂは、アノード電極４の上流縁
部に開口形成されている。
１１〜１３が形成されている。これら流路１１〜１３
は、上記アーク室７に作動ガスを非酸化性成分と酸化性
成分に分けて注入するためのもので、それぞれ構体３外
部とアーク室７間を連通している。流路１１〜１３のう
ち、１１と１３の一端側開口即ちガス入口１１ａ，１３
ａは、それぞれ配管１４，１６により非酸化性ガス源１
７，１９と接続され、残りの流路１２のガス入口１２ａ
は、配管１５により酸化性ガス源１８と接続されてい
る。この例では、作動ガスとして空気を模擬するため、
非酸化性ガス源１７，１９から窒素ガスが、酸化性ガス
源１８からは酸素ガスがそれぞれ供給されるようになっ
ている。なお、これらガス供給量は、配管１４〜１６に
介設した電磁弁２０〜２２をマス・フロー・コントロー
ラ２３で個別に制御することにより調整される。一方、
ガス流路１１〜１３の他端側開口即ちガス出口１１ｂ〜
１３ｂは、上記アーク室７にその上流側から下流側に間
隔をおいて開口している。具体的には、流路１１のガス
出口１１ｂは、カソード電極８根元部に臨んで開口形成
され、流路１２のガス出口１２ｂは、カソード電極８及
びアノード電極４の中間に臨んで開口形成され、さらに
流路１３のガス出口１３ｂは、アノード電極４の上流縁
部に開口形成されている。
【００１１】各ガス流路１１〜１３の形状は、流路１３
を代表して示すように、構体３外部からのガスを供給路
２４に通して環状路２５に導いたのち、複数の放出路２
６に通してアーク室７に供給するようになっている。こ
こで、各放出路２６は、図２に示すように、環状路２５
及びアーク室７間を放射状に連通しかつアーク室７には
その接線方向に開口しており、アーク室７への供給ガス
に旋回を与えるようになっている。
を代表して示すように、構体３外部からのガスを供給路
２４に通して環状路２５に導いたのち、複数の放出路２
６に通してアーク室７に供給するようになっている。こ
こで、各放出路２６は、図２に示すように、環状路２５
及びアーク室７間を放射状に連通しかつアーク室７には
その接線方向に開口しており、アーク室７への供給ガス
に旋回を与えるようになっている。
【００１２】次に、上記構成におけるガス注入動作につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１３】いまマス・フロー・コントローラ２３を制
御して電磁弁２０〜２２を開くと、非酸化性ガス源１
７，１９からガス入口１１ａ，１３ａに窒素ガス(非酸
化性ガス) が供給され、酸化性ガス源１８からはガス入
口１２ａに酸素ガス (酸化性ガス) が供給される。これ
ら窒素ガス及び酸素ガスは、対応する流路１１〜１３を
経てガス出口１１ｂ〜１３ｂからアーク室７に注入され
る。
御して電磁弁２０〜２２を開くと、非酸化性ガス源１
７，１９からガス入口１１ａ，１３ａに窒素ガス(非酸
化性ガス) が供給され、酸化性ガス源１８からはガス入
口１２ａに酸素ガス (酸化性ガス) が供給される。これ
ら窒素ガス及び酸素ガスは、対応する流路１１〜１３を
経てガス出口１１ｂ〜１３ｂからアーク室７に注入され
る。
【００１４】アーク室７内では、ガス出口１１ｂからカ
ソード電極８根元部に向かって窒素ガスが放出されるた
め、この窒素ガスは、図３に示すように、カソード電極
８の周囲を流れ、その後、カソード電極８の下流側にて
ガス出口１２ｂからの酸素ガスと混合される。そして、
この混合流がアノード電極４の内側まで達すると、その
周囲にはガス出口１３ｂから窒素ガスが供給されるた
め、上記混合流はその周囲に窒素ガス流を伴った状態で
アノード電極４内を流れ、その後、これら混合流及び窒
素ガス流が混合されて外部に噴出される。こうして、カ
ソード電極８の周囲とアノード電極４の内面側には、常
に窒素によるシースフローが形成され、これら電極４，
８表面への酸素ガスの接触は断たれる。
ソード電極８根元部に向かって窒素ガスが放出されるた
め、この窒素ガスは、図３に示すように、カソード電極
８の周囲を流れ、その後、カソード電極８の下流側にて
ガス出口１２ｂからの酸素ガスと混合される。そして、
この混合流がアノード電極４の内側まで達すると、その
周囲にはガス出口１３ｂから窒素ガスが供給されるた
め、上記混合流はその周囲に窒素ガス流を伴った状態で
アノード電極４内を流れ、その後、これら混合流及び窒
素ガス流が混合されて外部に噴出される。こうして、カ
ソード電極８の周囲とアノード電極４の内面側には、常
に窒素によるシースフローが形成され、これら電極４，
８表面への酸素ガスの接触は断たれる。
【００１５】従って、本実施例によれば、カソード電極
８及びアノード電極４の周囲にそれぞれ窒素ガスを注入
し、これら電極８，４の中間に酸素ガスを注入したの
で、両電極４，８の表面を窒素ガスで覆って保護するこ
とができる。従って、電極４，８の酸化を抑制でき、電
極寿命を飛躍的に延ばすことができる。しかも、これら
酸素ガスと窒素ガスとは十分に混合されてアノード電極
４から外部に噴射されるので、結果として得られたプラ
ズマ流は従来と変わりなく、作動ガスを酸化性 (酸素)
ガスと非酸化性 (窒素) ガスに分けて注入しても何等支
障はない。
８及びアノード電極４の周囲にそれぞれ窒素ガスを注入
し、これら電極８，４の中間に酸素ガスを注入したの
で、両電極４，８の表面を窒素ガスで覆って保護するこ
とができる。従って、電極４，８の酸化を抑制でき、電
極寿命を飛躍的に延ばすことができる。しかも、これら
酸素ガスと窒素ガスとは十分に混合されてアノード電極
４から外部に噴射されるので、結果として得られたプラ
ズマ流は従来と変わりなく、作動ガスを酸化性 (酸素)
ガスと非酸化性 (窒素) ガスに分けて注入しても何等支
障はない。
【００１６】なお、上記実施例では、作動ガスに空気を
使用したが、これに限られることなく、適宜変更が可能
である。要は、酸化性成分と非酸化性成分とからなるガ
スであればよい。
使用したが、これに限られることなく、適宜変更が可能
である。要は、酸化性成分と非酸化性成分とからなるガ
スであればよい。
【００１７】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、作動ガス
を非酸化性ガスと酸化性ガスとに分けて注入したので、
アノード電極及びカソード電極を非酸化性ガスによりシ
ールドでき、電極の損耗を抑えて電極寿命を延ばすこと
が可能となる。
を非酸化性ガスと酸化性ガスとに分けて注入したので、
アノード電極及びカソード電極を非酸化性ガスによりシ
ールドでき、電極の損耗を抑えて電極寿命を延ばすこと
が可能となる。
【図１】本発明方法を実施するアークヒータの一例を示
す概略図である。
す概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】アーク室内でのガス流れ状態を示す図である。
【図４】従来のアークヒータの概略図である。
３ 構体 ４ アノード電極 ８ カソード電極 １１〜１３ 流路 １７，１９ 非酸化性ガス源 １８ 酸化性ガス源
Claims (1)
- 【請求項１】 環状のアノード電極と棒状のカソード電
極とを同軸的に配置し、これら電極間のアーク発生領域
に作動ガスを注入して、このガスをプラズマ状態にして
排出するアークヒータにおいて、上記作動ガスを予め非
酸化性ガスと酸化性ガスに分け、非酸化性ガスを上記ア
ノード電極とカソード電極それぞれの周囲に注入し、酸
化性ガスを両電極の中間に注入することを特徴とするア
ークヒータにおけるガス注入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03292931A JP3079699B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | アークヒータにおけるガス注入方法及びアークヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03292931A JP3079699B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | アークヒータにおけるガス注入方法及びアークヒータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05135897A true JPH05135897A (ja) | 1993-06-01 |
| JP3079699B2 JP3079699B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=17788265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03292931A Expired - Lifetime JP3079699B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | アークヒータにおけるガス注入方法及びアークヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3079699B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012059548A (ja) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Ihi Corp | プラズマガス生成装置及びそれを用いた微粉炭燃焼試験装置 |
| JP2012142615A (ja) * | 1999-02-17 | 2012-07-26 | Applied Materials Inc | 多層電極を有する薄板状セラミック及び製造方法 |
-
1991
- 1991-11-08 JP JP03292931A patent/JP3079699B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012142615A (ja) * | 1999-02-17 | 2012-07-26 | Applied Materials Inc | 多層電極を有する薄板状セラミック及び製造方法 |
| JP2012059548A (ja) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Ihi Corp | プラズマガス生成装置及びそれを用いた微粉炭燃焼試験装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3079699B2 (ja) | 2000-08-21 |
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Legal Events
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