JPH06168781A - 電熱変換器の電極構造 - Google Patents
電熱変換器の電極構造Info
- Publication number
- JPH06168781A JPH06168781A JP32168392A JP32168392A JPH06168781A JP H06168781 A JPH06168781 A JP H06168781A JP 32168392 A JP32168392 A JP 32168392A JP 32168392 A JP32168392 A JP 32168392A JP H06168781 A JPH06168781 A JP H06168781A
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- Japan
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- cathode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 直流によるアークプラズマ放電により水を加
熱するための電熱変換器において、安定した放電状態が
得られ、特に陰極側のタングステン合金電極の熱伝導性
が良好で局部的熱応力等が発生することなく、剥離等の
損傷の怖れのない陰極構造を提供する。 【構成】 このため、内外２重円筒部材１，２の一方を
陰極用として、Ｃｕ製円筒部材の内側または外側表面上
に、基体部Ｃ1 はＣｕを主成分とするＷとの合金薄膜と
し、そこから表面部Ｃ2 に至る厚さ方向に連続的にＣｕ
の含有量を減ずると共に、表面部Ｃ2 はＷを主成分とす
る合金薄膜より成る傾斜材料の被覆膜Ｃを薄膜形成法に
より連続的に形成した。
熱するための電熱変換器において、安定した放電状態が
得られ、特に陰極側のタングステン合金電極の熱伝導性
が良好で局部的熱応力等が発生することなく、剥離等の
損傷の怖れのない陰極構造を提供する。 【構成】 このため、内外２重円筒部材１，２の一方を
陰極用として、Ｃｕ製円筒部材の内側または外側表面上
に、基体部Ｃ1 はＣｕを主成分とするＷとの合金薄膜と
し、そこから表面部Ｃ2 に至る厚さ方向に連続的にＣｕ
の含有量を減ずると共に、表面部Ｃ2 はＷを主成分とす
る合金薄膜より成る傾斜材料の被覆膜Ｃを薄膜形成法に
より連続的に形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電熱変換器、特にアー
クプラズマの発生熱を利用する電熱変換器の放電陰極部
構造に関するものである。
クプラズマの発生熱を利用する電熱変換器の放電陰極部
構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気式瞬間湯沸器等に用いられる
電熱変換器としては、電気抵抗体による発熱を利用する
ものが大部分であるが、例えば通常の家庭用等に利用す
るためには極めて大形となるため、貯湯形式とするのが
一般であった。これに対して、特開平１−９８８５４号
公報にこの種の瞬間湯沸器を大幅に小形化し得る特徴を
有するアークプラズマ発生熱を利用する新規の電気加熱
瞬間湯沸器が開示されている。図３に、その電熱変換部
の原理を示す概要構成の軸方向中心断面図を示す。
電熱変換器としては、電気抵抗体による発熱を利用する
ものが大部分であるが、例えば通常の家庭用等に利用す
るためには極めて大形となるため、貯湯形式とするのが
一般であった。これに対して、特開平１−９８８５４号
公報にこの種の瞬間湯沸器を大幅に小形化し得る特徴を
有するアークプラズマ発生熱を利用する新規の電気加熱
瞬間湯沸器が開示されている。図３に、その電熱変換部
の原理を示す概要構成の軸方向中心断面図を示す。
【０００３】この電熱変換部は、互に同心状に配設され
た２重の円筒部材１，２及び外側容器３によりそれぞれ
内側より第１，第２，第３の３層の各空間９，４，１０
を形成するよう構成されており、１は内側円筒部材、２
は外側円筒部材、３は外周容器を示す。内側及び外側円
筒部材１，２は、例えばＣｕ等のそれぞれ高い熱伝導性
を有する材料で構成され、相互の間に形成された環状断
面の第２の空間４は放電空間として使用され、それぞれ
内側円筒部材１の外側長手方向中央部ならびに外側円筒
部材２の内側の長手方向中央部には、互に凸状に対向す
るＣｕ材料より成る円環状の放電電極部５，６が設けら
れ、また両円筒部材１，２の各両端部は円環状の絶縁物
の蓋部材７により互に密封固定され、内部空間には空気
や不活性ガス、あるいは不活性ガスとその他のガスの混
合物、例えばＡｒとＮｅのガス等が充填されている。な
お、外周容器３の一端部は円板８により閉鎖されてお
り、内側円筒部材１の内部空間（第１の空間）は水路９
として図示矢印方向に被加熱媒体としての冷水１２が供
給され、外側／内側各円筒部材３／２間に形成された環
状断面空間（第３の空間）の水路１０を通って図示矢印
方向に流出するよう構成されている。
た２重の円筒部材１，２及び外側容器３によりそれぞれ
内側より第１，第２，第３の３層の各空間９，４，１０
を形成するよう構成されており、１は内側円筒部材、２
は外側円筒部材、３は外周容器を示す。内側及び外側円
筒部材１，２は、例えばＣｕ等のそれぞれ高い熱伝導性
を有する材料で構成され、相互の間に形成された環状断
面の第２の空間４は放電空間として使用され、それぞれ
内側円筒部材１の外側長手方向中央部ならびに外側円筒
部材２の内側の長手方向中央部には、互に凸状に対向す
るＣｕ材料より成る円環状の放電電極部５，６が設けら
れ、また両円筒部材１，２の各両端部は円環状の絶縁物
の蓋部材７により互に密封固定され、内部空間には空気
や不活性ガス、あるいは不活性ガスとその他のガスの混
合物、例えばＡｒとＮｅのガス等が充填されている。な
お、外周容器３の一端部は円板８により閉鎖されてお
り、内側円筒部材１の内部空間（第１の空間）は水路９
として図示矢印方向に被加熱媒体としての冷水１２が供
給され、外側／内側各円筒部材３／２間に形成された環
状断面空間（第３の空間）の水路１０を通って図示矢印
方向に流出するよう構成されている。
【０００４】各放電電極５，６に、外部電源１３より直
流高電圧を印加すると、これら電極５，６間にはアーク
プラズマ１１が形成される。このアークプラズマ１１
は、例えば外周容器３の電極２，３対応外周位置に配設
した不図示のリング状永久磁石等により発生する磁界１
４により、この磁界１４，アークプラズマ１１との相互
作用により円周方向に連続的に移動するよう構成されて
いる。
流高電圧を印加すると、これら電極５，６間にはアーク
プラズマ１１が形成される。このアークプラズマ１１
は、例えば外周容器３の電極２，３対応外周位置に配設
した不図示のリング状永久磁石等により発生する磁界１
４により、この磁界１４，アークプラズマ１１との相互
作用により円周方向に連続的に移動するよう構成されて
いる。
【０００５】以上のような構成により、内側円筒部材１
内の水路９に導入された例えば市水等の被加熱水１２
は、アークプラズマ１１の発生熱を両円筒部材１，２の
各表面から吸収して瞬間的に熱水となり、水路１０を通
って矢印方向に外部へ供給し得るように構成したもので
ある。
内の水路９に導入された例えば市水等の被加熱水１２
は、アークプラズマ１１の発生熱を両円筒部材１，２の
各表面から吸収して瞬間的に熱水となり、水路１０を通
って矢印方向に外部へ供給し得るように構成したもので
ある。
【０００６】以上のような構成において、放電用電極
５，６を各円筒部材１，２と同一の銅材料で構成する
と、特に陰極側の電極６（図例においては、外側円筒部
材２側を陰極としている）の損耗がはげしいため寿命が
短く、また、放電空間４内のガス圧の増加、金属粉の発
生等による短絡等を生ずる傾向があるため、この対策と
して陰極６をタングステンを主成分とする合金製とする
ことが試みられている。これを実現するため、従来は、
銅製の外側円筒部材２の内径表面に、陰極６として、例
えば粉末冶金法で作製したタングステン合金のリング状
部材を固着する方法として、予め作製したリング状部材
（陰極）を銅製の外側円筒部材２の内径部に挿入して、
ろう材Ｂを盛ってろう付けを行う方法がとられていた。
５，６を各円筒部材１，２と同一の銅材料で構成する
と、特に陰極側の電極６（図例においては、外側円筒部
材２側を陰極としている）の損耗がはげしいため寿命が
短く、また、放電空間４内のガス圧の増加、金属粉の発
生等による短絡等を生ずる傾向があるため、この対策と
して陰極６をタングステンを主成分とする合金製とする
ことが試みられている。これを実現するため、従来は、
銅製の外側円筒部材２の内径表面に、陰極６として、例
えば粉末冶金法で作製したタングステン合金のリング状
部材を固着する方法として、予め作製したリング状部材
（陰極）を銅製の外側円筒部材２の内径部に挿入して、
ろう材Ｂを盛ってろう付けを行う方法がとられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような固着方法にあっては、円筒部の内側において、ろ
う付けするため作業が困難であり、両部材間にすきまが
でき易く、電気的な接触が不十分になり勝ちである。ま
た、そのすきまや異材料の接合により局部的な熱応力を
生じて剥離等による損傷や性能／寿命上の悪影響があっ
た。この発明は、以上のような従来の電極構成の問題点
にかんがみてなされたもので、電気及び熱伝導特性に優
れ、かつ局部的な熱応力を受けることの少く剥離等の怖
れがない、この種の円筒部材の電極構造の提供を目的と
している。
ような固着方法にあっては、円筒部の内側において、ろ
う付けするため作業が困難であり、両部材間にすきまが
でき易く、電気的な接触が不十分になり勝ちである。ま
た、そのすきまや異材料の接合により局部的な熱応力を
生じて剥離等による損傷や性能／寿命上の悪影響があっ
た。この発明は、以上のような従来の電極構成の問題点
にかんがみてなされたもので、電気及び熱伝導特性に優
れ、かつ局部的な熱応力を受けることの少く剥離等の怖
れがない、この種の円筒部材の電極構造の提供を目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、同心状に配設した内外２重円筒部材及びその外
周容器により、それぞれ内側から順次に第１，第２及び
第３の各空間を形成し、この第１及び第３空間に被加熱
流体を流すと共に、前記第２空間に直流電圧を印加して
アークプラズマを形成し、その発生熱により前記被加熱
流体を昇温するよう構成した電熱変換器において、前記
２重円筒部材をそれぞれ放電用電極として利用し、その
一方を陰極用として、銅製円筒部材の内側または外側表
面上に、基体部は銅を主成分とするタングステンとの合
金薄膜とし、そこから表面部に至る厚さ方向に連続的に
銅の含有量を減ずると共に、表面部はタングステンを主
成分とする合金薄膜より成る傾斜材料の被覆膜を、ＣＶ
Ｄ法，スパッタリング法あるいは真空蒸着法のいずれか
あるいはその組合わせの薄膜形成法により連続的に形成
することにより、前記目的を達成しようとするものであ
る。
いては、同心状に配設した内外２重円筒部材及びその外
周容器により、それぞれ内側から順次に第１，第２及び
第３の各空間を形成し、この第１及び第３空間に被加熱
流体を流すと共に、前記第２空間に直流電圧を印加して
アークプラズマを形成し、その発生熱により前記被加熱
流体を昇温するよう構成した電熱変換器において、前記
２重円筒部材をそれぞれ放電用電極として利用し、その
一方を陰極用として、銅製円筒部材の内側または外側表
面上に、基体部は銅を主成分とするタングステンとの合
金薄膜とし、そこから表面部に至る厚さ方向に連続的に
銅の含有量を減ずると共に、表面部はタングステンを主
成分とする合金薄膜より成る傾斜材料の被覆膜を、ＣＶ
Ｄ法，スパッタリング法あるいは真空蒸着法のいずれか
あるいはその組合わせの薄膜形成法により連続的に形成
することにより、前記目的を達成しようとするものであ
る。
【０００９】
【作用】以上のような本発明による放電陰極は、表面が
タングステンを主成分とし、基板部は円筒部材と同一の
銅を主成分とする合金に連続的に変化する、いわゆる傾
斜材料で形成されているため、熱伝導特性が良好であ
り、異材料接合による局部的な熱応力を生ずることがな
く、剥離等の損傷の怖れがなくなり、放電性能／寿命が
向上する。
タングステンを主成分とし、基板部は円筒部材と同一の
銅を主成分とする合金に連続的に変化する、いわゆる傾
斜材料で形成されているため、熱伝導特性が良好であ
り、異材料接合による局部的な熱応力を生ずることがな
く、剥離等の損傷の怖れがなくなり、放電性能／寿命が
向上する。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明す
る。図１（ａ），（ｂ）に、この発明に係る陰極部の２
実施例の各拡大断面図を示す。（ａ），（ｂ）両図は、
電極突起形状が異なるのみであるため、各構成要素は同
一符号で表わす。Ｓは外／内側円筒部材１／２のいずれ
かの外側または内側面上に放電用陰極部として形成され
た銅製基体の突起部であり、Ｃは本発明により薄膜形成
法によりその表面上に形成された約５００μｍ厚さ（図
は誇張して示す）の傾斜材料被覆膜である。この被覆膜
Ｃは、基板部Ｃ1 は銅を主成分とする合金薄膜より成
り、表面部Ｃ2 はタングステンを主成分とする合金薄膜
より成るもので、その中間部は図２に厚さ方向のそれぞ
れＣｕ及びＷの含有重量％を示すように連続的に成分を
変化させるようＣＶＤ（化学蒸着法），スパッタリング
法あるいは真空蒸着法のいずれか、あるいはその組合わ
せにより連続的に傾斜材料膜を形成したものである。
る。図１（ａ），（ｂ）に、この発明に係る陰極部の２
実施例の各拡大断面図を示す。（ａ），（ｂ）両図は、
電極突起形状が異なるのみであるため、各構成要素は同
一符号で表わす。Ｓは外／内側円筒部材１／２のいずれ
かの外側または内側面上に放電用陰極部として形成され
た銅製基体の突起部であり、Ｃは本発明により薄膜形成
法によりその表面上に形成された約５００μｍ厚さ（図
は誇張して示す）の傾斜材料被覆膜である。この被覆膜
Ｃは、基板部Ｃ1 は銅を主成分とする合金薄膜より成
り、表面部Ｃ2 はタングステンを主成分とする合金薄膜
より成るもので、その中間部は図２に厚さ方向のそれぞ
れＣｕ及びＷの含有重量％を示すように連続的に成分を
変化させるようＣＶＤ（化学蒸着法），スパッタリング
法あるいは真空蒸着法のいずれか、あるいはその組合わ
せにより連続的に傾斜材料膜を形成したものである。
【００１１】このため、材料界面がなくなって熱応力の
分布が分散され、これにより、従来例のＷ合金部材のろ
う付け固着等による局部的熱応力に起因する剥離や破損
等の可能性を解消することができる。
分布が分散され、これにより、従来例のＷ合金部材のろ
う付け固着等による局部的熱応力に起因する剥離や破損
等の可能性を解消することができる。
【００１２】なお、基体突起部Ｓの形状や傾斜材料被覆
膜Ｃの厚さ，傾斜特性等は、前記図例のみに限定されな
いことはもちろんである。
膜Ｃの厚さ，傾斜特性等は、前記図例のみに限定されな
いことはもちろんである。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるこの
種の電熱交換器の放電用陰極は、表面がタングステンを
主成分とし、基板部は円筒部材と同一の銅を主成分とす
る合金に連続的に変化する、いわゆる傾斜材料の被覆膜
で形成されているため、熱伝導特性が良好であり、局部
的な熱応力を生ずることがなく、剥離等の損傷の怖れが
なく、放電性能／寿命の向上を期待し得る。
種の電熱交換器の放電用陰極は、表面がタングステンを
主成分とし、基板部は円筒部材と同一の銅を主成分とす
る合金に連続的に変化する、いわゆる傾斜材料の被覆膜
で形成されているため、熱伝導特性が良好であり、局部
的な熱応力を生ずることがなく、剥離等の損傷の怖れが
なく、放電性能／寿命の向上を期待し得る。
【図１】 陰極部の２実施例の各拡大断面図
【図２】 被覆膜のＣｕ及びＷ含有量特性図
【図３】 電熱変換器の概要構成図
１／２ 内／外側円筒部材 ３ 外周容器 ９／４／１０ 第１／第２／第３空間 ５／６ ＋／−放電電極 Ｃ 傾斜材料被覆膜 Ｃ1 ／Ｃ2 基体／表面部 Ｓ 基体突起
Claims (2)
- 【請求項１】 同心状に配設した内外２重円筒部材及び
その外周容器により、それぞれ内側から順次に第１，第
２及び第３の各空間を形成し、この第１及び第３空間に
被加熱流体を流すと共に、前記第２空間に直流電圧を印
加してアークプラズマを形成し、その発生熱により前記
被加熱流体を昇温するよう構成した電熱変換器におい
て、前記２重円筒部材をそれぞれ放電用電極として利用
し、その一方を陰極用として、銅製円筒部材の内側また
は外側表面上に、基体部は銅を主成分とするタングステ
ンとの合金薄膜とし、そこから表面部に至る厚さ方向に
連続的に銅の含有量を減ずると共に、表面部はタングス
テンを主成分とする合金薄膜より成る傾斜材料の被覆膜
を薄膜形成法により連続的に形成したことを特徴とする
電熱変換器の電極構造。 - 【請求項２】 前記薄膜形成法は、ＣＶＤ法，スパッタ
リング法あるいは真空蒸着法のいずれかあるいはその組
合わせであることを特徴とする請求項１記載の電熱変換
器の電極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32168392A JPH06168781A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 電熱変換器の電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32168392A JPH06168781A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 電熱変換器の電極構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06168781A true JPH06168781A (ja) | 1994-06-14 |
Family
ID=18135262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32168392A Pending JPH06168781A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 電熱変換器の電極構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06168781A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006228688A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Furuya Kinzoku:Kk | スパークプラグ用電極チップ |
| RU178055U1 (ru) * | 2017-06-16 | 2018-03-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Расходуемый электрод для плавки тугоплавких металлов в вакуумной дуговой печи |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP32168392A patent/JPH06168781A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006228688A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Furuya Kinzoku:Kk | スパークプラグ用電極チップ |
| JP4616033B2 (ja) * | 2005-02-21 | 2011-01-19 | 株式会社フルヤ金属 | スパークプラグ用電極チップ |
| RU178055U1 (ru) * | 2017-06-16 | 2018-03-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Расходуемый электрод для плавки тугоплавких металлов в вакуумной дуговой печи |
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