JPH0710361B2 - 半径方向と接線方向のプラズマガス流の比を調節可能にした改良プラズマフレ−ム・スプレ−ガンの方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はプラズマガス流の制御を改良して作動効率を
向上するプラズマガン装置および方法に関する。

プラズマガンは特に、熱スプレー等の目的に使用され
る。熱スプレーは金属やセラミック等熱融材の熱軟化お
よび、被膜される基質面にたいする粒子状軟化材の推進
とを含む。加熱粒子は表面を叩打しそこに付着する。プ
ラズマガン等従来の熱スプレーガンは粒子の加熱および
推進の両目的に使用される。プラズマ・スプレーガンに
おいて、熱融材は、典型的には小粒子で例えば約５ミク
ロンまでの100メツシユ米国標準網目以下の小粒子より
成る粉状でガンに供給される。

典型的プラズマ装置では、水冷ノズル（アノード）と隣
設カソード間に電弧が創成される。電極間を流れる選択
活性ガスは電弧を介しイオン化され加熱されて15,000℃
までの温度に達するプラズマを形成する。電極間のガス
の移動によりアークを効果的に長くし、エネルギをアー
クに送出させる。少なくとも部分的にイオン化されたガ
スより構成され、ノズルより発するプラズマは直接オキ
シアセチリンフレームに似ている。

本発明に係る一般型プラズマ“フレーム”スプレーガン
は“プラスマフレーム発生器およびスプレーガン”なる
名称でダブリユ・エー・ジーバインに1964年８月18日に
発行された米国特許第3,145,287号に記載されている。
この型式のさらに最近のガン構造は、本発明と同じ譲受
人に譲渡された“プラズマスプレーガン用ノズルアセン
ブリ”なる名称でアンソニ・エフ・デラシオにより1984
年９月４日に出願された米国特許出願番号646,734号に
開示されている。本発明はジーバイン特許またはデラシ
オ出願に開示されている構造の変型として提案されたも
のである。

そこで、“半径方向”および“接線方向”とは関連用語
であつて、本明細書で使用される“接線方向”とは厳密
に接線方向流れのみでなくかつ弦状流れ、すなわち、重
要な接線方向成分を有する流れを含むと理解されたい。
さらにまた、これら用語はプラズマ流路および（また
は）構造、たとえば、通路を規制する穴または管の軸線
について使用される。

プラズマガンは通常、１次プラズマガスとしてアルゴン
または窒素のいずれとも作動できる。アルゴンでは、ガ
スは接線方向を有するカソード近くの室内に導入されて
プラズマにうず流を付与することは、例えば、“プラス
マスプレー装置および方法”なる名称でミユエルベルガ
ーに1974年７月９日に発行された米国特許第3,823,302
号に記載されている。このようにする理由は、うず流が
ないと、アークはノズルまで十分に運ばれて（すなわち
ガス流により十分に長くされない）、所望の高いアーク
電圧および効率が得られないためである。

一方、前記米国特許第3,145,287号に記載される半径方
向ガス流入力は一般に窒素について使用されるが、それ
は容易にイオン化されず、アークをノズルの方へ長く延
ばそうとするうず流がアークの始動を困難にさせるため
である。

しかし、うず流なしでは、窒素ではアーク電圧および効
率が低い。そのため、しばしば水素等２次ガスを窒素に
添加し、始動を促進させる一方、うず流なしで能率的な
作動を行なわせている。アーク始動後に水素が添加され
る。水素２次ガスの制御は必然的にスプレー作動に複雑
さと費用を伴うと共に爆発にたいし特別の注意が必要と
なる。

うず流があつても、アルゴンの効率は不当に低い。再
び、水素ができるだけ添加剤として使用されるが、この
ガスはしばしば、その可撚性と溶射皮膜の脆化のため望
ましくないとされている。ヘリユムでもよいが高価で効
率がよくない。

一般に、各プラズマ・スプレーガンは、半径方向または
接線方向入口を有し、特殊のプラズマ形成ガスのために
構成される。いずれかの１次ガスに使用されるガスは典
型的に、半径方向または接線方向の流れを得るためカソ
ード近くに選択的に挿入される異なるガス分配リングを
有し、そのためガス変更時に解体しなければならない。
この変更を簡単にするためいくつかの提案がされてい
る。米国特許第3,313,908号は、２つの外部ガス管継手
のいずれかによつて択一的に選択される異なるガス用の
２種のガス流入ポートを有するプラズマトーチを開示し
ている。この方法でも、ガン継手を変更しなければなら
ず、うず流の度合を調節できない。“プラズマガンおよ
び基板に皮膜を形成する方法”なる名称でコーチヤに19
74年11月26日に発行された米国特許第3,851,140号は、
ガンの軸線に向けて傾斜させた１次開口と接線方向に配
向された２次開口とを有するガス分配リングを備えたプ
ラズマスプレーガンを開示している。２組の入口開口は
同時に働く。このリングはガス流の変化を制御すると言
われるが、リングを変えないで異なるガスの流れを変え
る手段もなく、また作動中流れ形状を変える手段も備え
ていない。

“後部電極の寿命を延ばすプラズマジエツトトーチ装置
および方法”なる名称でエー・シー・ジユカチに1961年
11月21日に再発行された米国特許再発行第25,088号に
は、ガスが２つの軸方向分離位置で導入されるプラズマ
トーチが示されている。カソードの近くに、第１オリフ
イスを介しカソード部分から流れるアークおよびプラズ
マ部分のため半径方向ソースが設けられている。第１オ
リフイスの下流の大径分離室部分に接線方向ガス源が設
けられる。これら分離ガス入口源ではカソード近くでガ
ス流入制御はできない。アノードとカソードは広く間隔
を明けているのでアークの始動はきわめて困難である。
この問題は、アークを、電極間にグラフアイト片等導体
を瞬間的に挿入して始動せねばならないので深刻であ
る。このような電極分離では、ガス混合気またはガス流
特性を変えてアークを容易に始動する方法はない。

以上より、本発明の目的は、うず流で窒素ガスのみによ
り効率よく作動できかつ、始動が容易な改良プラズマス
プレー方法およびガン装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、始動特性を向上するため、水素そ
の他のガスを窒素に添加しなくてもよい、始動容易で高
能率窒素ガスプラズマフレーム・スプレー方法およびガ
ン装置を提供することにある。

本発明の他の目的および利益は以下の説明および添付図
面より明らかとなる。例えば、本発明では、最適の効率
と始動の容易さを以つて、スプレーガンにアルゴンまた
は窒素のいずれをも使用させている。

本発明の実施において、円筒形カソード部材と、これと
共軸で間隔をおいた中空円筒形アノードノズル部材とを
有するプラズマスプレーガンが提供される。プラズマガ
ンは一端をガンの外部に延長したプラズマ形成ガス用内
部通路を有する。通路の他端（内端）はカソードに近接
した環状ガス入口室より始まり、流れ方向（すなわち、
下流）にカソードとアノード部材間の空間内へ、さらに
アノードノズル部材を介しガン本体の外部へ延長してい
る。プラズマスプレー方法は、プラズマ形成ガスを、夫
々入口を介し、半径方向内方ならびに接線方向にガス入
口室内に導入する一方、半径方向および接線方向に導入
される各ガスの夫々量を選択的に調整することによつて
ガンを通るガスのうず流の度合を決定することより成
る。

以下、本発明を図面について説明する。

まず、図面中、特に第１図を参照すると、本発明を実施
するフレーム・スプレーガン構造体が一部断面で示され
ている。ガン構造体全体は符号10で示され、一部のみを
図示したハンドル部分12を含む。ガンの内部には、（流
れ方向の前方）一端の円すいチツプ15を除き大体円筒形
状のカソード部材14と、このカソード部材と同軸の、形
状および横断面寸法が変わる貫通孔17を含む中空アノー
ドノズル部材16とが設けられる。

図示のように、ノズル部材の貫通孔17は夫々外方にテー
パ付端部分18,20と、円筒状中間部分22とを有する。プ
ラズマフレームを発するテーパ付端部分20は以下、貫通
孔17の前端または外端と称し、フレア部分は内端と称す
る。貫通孔17の内側テーパ付部分18の軸方向長さはカソ
ード部材14のテーパ付端部15とほぼ同一地域を含める。
カソード部材14のテーパーは大体、貫通孔17の内端のフ
レアと相補的であるがそれより小径であり、さらに、そ
こに共軸に収容されて環状間隔を形成し、その内外径寸
法はガス流の（前）方向に減径している。

ガン構造体内において、カソード14のテーパなし部分を
共軸に囲繞しカソードから半径方向に離れて、弾性絶縁
材よりなるガス分配リング28を有し、このリングはカソ
ード14をアノード16から絶縁しかつ、環状ギヤツプ19の
内（大径）端に隣接して流動連通する環状ガス流入室な
いしプレナム24を形成することにより、ノズル部材16の
外（ノズル）端へのプラズマ形成ガス貫通孔17用内部通
路を形成する。

ガスは、その１つを26で示す流入口とリング28とを介し
プレナム室24へ供給され、リング28はプレナム室24と共
にガス分配装置を形成する。

第２図についてさらに詳しく説明するように、プラズマ
形成ガスは少なくとも１つの半径方向入口オリフイスと
少なくとも１つの接線入口オリフイスを経てガス分配リ
ング28を介し導入される。（第１図では半径方向オリフ
イス26は１つだけ示されている。） 略示した直流アーク発生器32はオン・オフスイツチ34を
介しカソード14とアノード16間に接続される。オン・オ
フスイツチ37付の従来高周波高圧スタータ35は同様に、
アーク発生器32と平行に示されている。スイツチ34を閉
成すると、カソード14とアノード16間に直流電位が印加
される。ついでスイツチ37を瞬時に閉成してスタータ35
を重畳すると、環状ギヤツプ19を流れるガスのイオン化
によりプラズマの形成を開始する。

符号30で示すように、アノードノズル16のノズル口に粉
体射出ノズルが設けられ、そこから発するプラズマ内に
ガス同伴皮膜用粒子ストリームを導入する。アノードノ
ズル16から発散するプラズマはガス同伴皮膜用粒子をつ
まみ、溶解または軟化し被覆面に送る。

プラズマガン内には大量の熱が電弧によつて発生するの
で、プラズマガンの内部は冷却しなければならず、その
冷却は通常、水等冷却液をガンの内部通路内に循環させ
て行う。内部冷却通路について、通路の構成は本発明の
理解のためには必要でないので図面には示されていな
い。しかし、このような通路は設けねばならない。適当
な通路は、たとえば前記米国特許第3,145,287号および
前記米国特許出願第646,734号等関連特許に示されてい
る。

第２図はガス分配リング28の断面図で、プラズマ形成ガ
スを、カソード部材４を囲繞するプレナム24内に導入さ
せる半径方向（26,26A）および接線（36,36A）の両ガス
入口オリフイスを示すが、本発明の実施には単一半径方
向入口ポートと単一接線入口ポートで間に合うが、各型
式の多ポートを設けるのが好ましい。従つて、第２図に
各型式の２つのポートが示されている。本発明によれ
ば、半径方向および接線方向入口ガス流は別々に制御可
能でなければならない。この制御を行う、第２図に略示
したガス供給装置は、ガス源44から半径方向ガス流量調
整器42を介しガスが供給される半径方向ガス流路38,40
を含む。同様に、ガス管路46,48は共通して２つの接線
方向ガスポート36,36Aも接続されてガス源52から接線方
向流量調整器50を介しガスが供給される。もちろん、２
つの異なる系統に供給されるガスが同じであれば、ガス
源44と52は組合せてよい。

半径方向ガス流量調整器42には調節用つまみ54で表わす
手調節部材を備える。同様に、接線方向ガス流量調整器
50には調節用つまみ56で表わす手調節制御部材が設けら
れている。

ガス流量調整器42,50は自動システム制御装置62によつ
て接続部58,60を介し自動制御される。従つて、手調節
または自動システム制御のいずれかによつて、夫々ガス
流量は互いに調整されて、接続方向の流量対軸方向の流
量、そしてうず流の程度に応じ、ガンを通るガスの割合
を制御する。接線方向の流量が半径方向の流量にたいし
増加すれば、うず流の程度は付随して増加する。

ガンノズルからのプラズマ“フレーム”の溶射を一定に
するためガスの全速度を一定に維持することが望ましい
ことがよくある。従つて、半径方向の流量にたいする接
線方向の流れの比を変えると、一方を増加し他方を減少
することによつて同一全流量を維持することが望ましい
ことがよくある。この操作は自動システム制御装置62に
よつて行うことができる。

本発明による作動のもつとも有用なモードの１つは、容
易な始動と高運転効率との組合せをすることである。こ
の目的は窒素をプラズマ形成ガスとして用いたときに特
に有用である。窒素がプラズマ形成ガスとして望ましい
のは、その化学的不活性とその結果得られる安全性との
ためで、特にその２価ガスとしての分子解離および再結
合特性による熱を伝達するポテンシヤルのためである。
しかし、強力なうずガス流の存在下で窒素によりアーク
を始動するのは困難とされている。この始動困難性は明
らかに、うず流に伴うアーク路の増大有効長さにもとづ
く。しかし、一旦始動すると、アークからガス中へのエ
ネルギ伝達効率を高めてガスをさらに加熱するため、増
大うず流を引き起すことによつてアーク路の有効長さを
増大することが望ましい。

従つて、本発明による作動のもつとも有用なモードの１
つは、工程を半径方向の流れのみで開始し、アークを発
生してから、接線方向の流れを導入し、その後、なるべ
く半径方向流れ成分を比例減少して接線方向流れ成分を
増大してほぼ一定の全部の流れを維持する一方アークか
らガスへのエネルギ伝達を増大するようにする。この作
動モードが特に有用となるのは窒素をプラズマ形成ガス
として使用するときである。

特に目立つことは、本発明では、窒素だけを使用して始
動容易なアークを発生させる一方、熱的に効率が高い連
続作動モードを可能にさせる。このことは、始動を促進
し高効率運転特性を得るためにガス添加剤たとえば水素
を使用しなければならない普通の窒素による構成よりも
きわめて有利かつ安価である。

上記構成において、アークからガスに供給されるパワー
はアーク始動時の半径方向流れのみについて比較的低
い。しかし、接線方向の成分の増大に伴い、電極（14,1
6）間の通路（19）をそしてノズルの流路（20,22）を通
る発生うず流はアーク長を徐々に増大することにより電
圧を高め、それによりエネルギがアークからプラズマ形
成ガスへ付与される。従つて、アークへ送出されるパワ
ー量は接線方向に導入されるガスと半径方向に導入され
るガスとの比を調整することによつて調節できる。

また、半径方向と接線方向とのガス流の比の調節によ
り、ガンノズル内のアークの物理的位置、すなわち、ア
ークがアノードノズル16の内面を叩打する平均位置を決
定する。例えば、接線方向の流れが十分に増大される
と、アークによりノズル通路17の全長を延長させてアノ
ードノズル部材16の外端面を叩打または接続することが
可能とされている。端面が外気にさらされると端面を害
するので好ましくない。しかし、アークが長くなると何
が起るかが分る。接線方向の流れの比を変えることによ
つてアーク長が変えられて、ノズルの寿命はアークの終
点位置を選択的に変えることによつて長くでき、それに
よつてアークの摩耗を分配する。

本発明の主要な利点は、窒素等単一ガスでプラズマガン
の作動を能率的にさせることであるが、本発明は半径方
向および接線方向の導入時異なるガスを有利に使用する
こともできる。例えば、半径方向のみに導入される１次
ガスとして窒素を使用し、ついでアークが始動した後接
線方向流れによつて水素等２次ガスを添加することがで
きる。水素添加剤はアークによるエネルギを増大させ、
ガン通路を介しうず流になる接線流れもまたアークによ
り付与されるエネルギを増大してこれら２つの要素が同
時活気的に作動してアークを長くすることにより効率を
促進する。別々のガス源からの別個ガスの導入態様が第
２図に示されている。

第３図および第４図は、窒素と水素との組合せを採用し
た従来の作動モードと比較した本発明の２つの異なる作
動モードの作動結果を示す２つのカーブである。第３図
はアーク電圧の変り方を示し、第４図は異なる作動条件
における熱効率の変り方を示す。

まず第３図を参照すると、最下カーブ64はうず流のな
い、プラズマ形成ガスとしての窒素の流れにたいする水
素の添加の関数として動作電圧がいかに変化するかを示
す。毎秒75立方フイートの一定窒素流を使用し、添加水
素は最下横軸スケールにより変化した。従つて、水素量
は０から毎秒15立方フイート（CFH）まで変化し、結果
として動作電圧は約60ボルトから約70ボルに増大した。

一方、カーブ66は、窒素のみを使用しうず流の増加によ
り動作電圧がいかに変化するかを示す。75CFHの全流は
一定に維持されたが、接線ガス流、従つてうず流の割合
は増加した。接線ガスの流量は第３図の上横軸スケール
で示されている。従つて、全プラズマ形成ガス流が増加
しないで、カーブ66で示すように、かなり高いアーク電
圧が、接線流で入口プレナム24に送出される相対的ガス
量を単に調節するだけで得られて組合せガスストリーム
に増大うず流成分が得られる。

カーブ66で示す同じ実験を75CFHの窒素と15CFHの水素と
の混合物で繰返すと、カーブ68で表わす性能結果が得ら
れる。このように、うず流と水素の添加との両者がアー
ク電圧を増大するものと思われる。

アークの電圧は普通、エネルギをアークからプラズマ形
成ガスへ伝達するに当り、ガンの熱効率にきわめて関係
し、すなわち、高電圧は普通、より高い効率を示す。し
かし、アークに供給される電力を測定し、また冷却水に
たいする熱拒絶によるガンからパワー損失量を引くこと
によつて実際の熱効率を測定できる（温度上昇を流量に
合わせる。）その差はプラズマに送出され皮膜工程に有
効な実際のパワーを表わす。熱効率は差の電源にたいす
る比である。第４図のカーブ64A,66A,68Aは、第３図の
カーブ64,66,68について夫々すでに説明した各動作条件
にたいする熱効率を示す。第４図において第３図と同じ
横軸スケールが示されている。

カーブ66Aで示される純窒素ガス流テストの効率が、カ
ーブ64Aで示すうず流でも窒素と水素との組合せよりも
はるかに高いものはきわめて興味があり注目すべきであ
る。さらに、第３図のカーブ間の電圧特性のかなり広い
分離に拘らず、これら２つの作動モードの熱効率はカー
ブ66A,66Aの短間隔により示されているように、あまり
異ならない。

以上具体的に述べたすべての実施例では、窒素または、
窒素と水素との組合せとしたが、本発明はまた、アルゴ
ン他等のプラズマ形成ガスについて、または、プラズマ
形成ガスの他の組合せについてもきわめて有用である。
例えば、１次ガスとしてアルゴンを、２次ガスとして窒
素と共に使用することができる。

第５図で分配リング28Aに略示するように、例えば26B,2
6Cで示す半径方向流れポートの一部またはすべてをその
直径面で傾斜させて、電極14,16の軸線にたいし鋭角と
し、それで各ポートの半径方向内端が半径方向外端の前
方に位置づけて、前方軸方向成分をプラズマ形成ガス流
に付与するようにする。

上記説明において、所謂「接線」流れはきわめて明確に
定義され、半径流れとは示差的であることを意味してい
る。しかし、絶対に半径方向でない流れは接線成分を有
すると考えられると理解すべきである。従つて、本発明
の精神から逸脱しないで、純粋に半径方向入力をうる所
と最大接線入力をうる所との間の角度で接線入口ポート
を意図的に整列することによつてガスの進入による最大
接線効果を達成しない接線入口ポート用ガス流入口を設
けることが望ましい。他の例として、「半径方向」ポー
トが実際に小さい接線成分を持ち、一方「接線」ポート
が大きい接線成分を持つようにする。

本発明の他の有用な特徴は、制御を変えるだけで、100
パーセントの半径流と100パーセントの接線流間を変え
ることができる。半径流は窒素について、接線流はアル
ゴンについて使用されるのが普通である。従つて、シス
テムは一方のガスから他のガスへ早急に変えることがで
きる。

この発明は特に好ましい実施例について図示説明した
が、当業者にとつて種々の変更および変型がなされる。
従つて、特許請求の範囲は従来技術にたいしこの発明の
有効な範囲を規制し、この発明の真の精神および有効な
範囲に入るすべての変更および変型を包含するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するプラズマ・スプレーガン構造
体の一部断面側面図；第２図は第１図のプラズマ・スプ
レーガンの一部を形成し、さらに、半径方向および接線
方向ガス入口を含む、ガス分配リングの横断面図でか
つ、夫々半径方向および接線方向入口を介し送出される
ガス量を調整する前記ガス入口に固定される別個調整器
を示す横断面図；第３図および第４図は夫々、窒素と水
素との組合せを利用する従来の作動モードと比較した本
発明の２つの異なる作動モードを表わす動作カーブで；
第５図は第１図および第２図に示した分配リングの変型
実施例の直径横断面図である。 図面に示す主要な符号の説明： 10……プラズマ・スプレーガン構造体、12……ハンド
ル、14……カソード部材、16……アノード部材、22……
中間部分、24……プレナム室、26……入口、28……ガス
分配リング、32……直流アーク発生器、35……スター
タ、30……ノズル、38,40……半径方向ガス流路、42…
…ガス流量調整器、44,52……ガス源、50……接線方向
流量調整器。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共軸に配設され互いに間隔をおいた中空円
   筒形アノードノズル部材と円筒形カソード部材とを有
   し、一端をガンの外部に延長するプラズマ形成ガス用内
   部通路とカソードに近接する環状ガス入口プレナムによ
   り形成される内端とカソードおよびアノード両部材間で
   延長する中間部分とを規制するようにしたプラズマガン
   に使用されるプラズマ発生方法において、プラズマ形成
   ガスをガス入口プレナム内に半径方向内方に導入し、接
   線方向成分を有するプラズマ形成ガスをガス入口プレナ
   ム内に導入する一方、半径方向および接線方向に導入さ
   れるガスの割合を選択的に調整することによつてガンを
   介しガスのうず流の程度を設定し決定することより成る
   プラズマ発生方法。
2. 【請求項２】前記半径方向および接線方向ガスの導入は
   同時に行われる特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. 【請求項３】ガスは最初、半径方向にのみ導入され、そ
   の後、カソードとアノード部材間に電圧が印加されてア
   ークを叩打し、ついでガスは接線方向に導入されてガン
   を介しガスのうず流を設定する特許請求の範囲第１項に
   記載の方法。
4. 【請求項４】プラズマ形成ガスは本質的に窒素より成る
   特許請求の範囲第３項に記載の方法。
5. 【請求項５】カソード部材とアノード部材間に電圧を印
   加してアークを叩打する工程と、接線方向に導入される
   ガスと半径方向に導入されるガスとの比を調節してアー
   クに送出されるパワー量を制御する工程とをさらに含む
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。
6. 【請求項６】ガス流が設定された後、カソード部材とア
   ノード部材間に電圧を印加してアークを叩打してから、
   接線方向に導入されるガスと半径方向に導入されるガス
   との比を調節してガンノズル内のアークの長さまたは物
   理的位置を制御する工程をさらに含む特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。
7. 【請求項７】異なる電離特性を有する異なるガスが夫
   々、半径方向および接線方向に導入される特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。
8. 【請求項８】全ガス流を一定に保持しながら半径方向お
   よび接線方向のガス流を逆比例的に変化させる特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。
9. 【請求項９】プラズマガンを含むプラズマ発生装置にお
   いて、中空円筒形アノードノズル部材と円筒形カソード
   部材とを内設しかつ間隔をおいて設けたガン本体にし
   て、ガン内でそのガンの外部に延長するプラズマ形成ガ
   スの流れ通路を形成させ、前記アノードおよびカソード
   ノズル部材は共同して前記通路内にプラズマ形成アーク
   の発生を可能とし、前記通路の内端は、前記カソード部
   材に近接してかつ前記隔設カソードとアノード両部材間
   で延長し前記アノード部材を介する環状ガス入口プレナ
   ムにより形成されるガン本体と；前記プラズマガン本体
   内に配設されて前記ガス入口フレナム内に導入するガス
   分配手段であつて、前記室内に延長終端する少なくとも
   １つの半径方向入口オリフイスと少なくとも１つの接続
   方向入口オリフイスとを含み、前記夫々入口オリフイス
   を介するプラズマ形成ガスの半径方向および接線方向の
   流れは相互に作用して前記ガス通路にガスうず流を生じ
   させるガス分配手段と；前記半径方向および接線方向入
   口オリフイスを流通するガス量を制御する調整手段と；
   前記調整手段を互いに調節して前記ガス通路を介しうず
   流対ガス流の度合を制御する手段とを含むプラズマ発生
   装置。
10. 【請求項１０】前記分配手段は、前記ガス入口プレナム
    の円周を中心に間隔をおいた複数個の半径方向入口オリ
    フイスと複数個の接線方向入口オリフイスとを含む特許
    請求の範囲第９項に記載の装置。
11. 【請求項１１】前記カソードとアノードノズル部材間の
    空間の大部分は環であり、前記中空円筒形アノードノズ
    ル部材は前記カソード部材と軸方向に重なる特許請求の
    範囲第９項に記載の装置。
12. 【請求項１２】前記環はアーク放電の開始を促進するた
    め小半径寸法を有する特許請求の範囲第11項に記載の装
    置。
13. 【請求項１３】ガス同伴皮膜粒子を、前記ノズル部材か
    らまた前記カソード部材の下流から発散するプラズマ・
    ストリーム内に導入する手段を含む特許請求の範囲第12
    項に記載の装置。
14. 【請求項１４】前記半径方向入口オリフイスは前記カソ
    ードの中心軸線の方へほぼ半径方向内方に整列される
    が、前記中心軸線と共通する平面にたいし傾斜し前記ガ
    スに前方軸方向移動成分を付与する特許請求の範囲第９
    項に記載のプラズマ装置。