JPH0857358A - 流体遮蔽方法及び装置 - Google Patents
流体遮蔽方法及び装置Info
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- JPH0857358A JPH0857358A JP7219421A JP21942195A JPH0857358A JP H0857358 A JPH0857358 A JP H0857358A JP 7219421 A JP7219421 A JP 7219421A JP 21942195 A JP21942195 A JP 21942195A JP H0857358 A JPH0857358 A JP H0857358A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
- B05B1/28—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with integral means for shielding the discharged liquid or other fluent material, e.g. to limit area of spray; with integral means for catching drips or collecting surplus liquid or other fluent material
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
- B05B7/08—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point
- B05B7/0807—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point to form intersecting jets
- B05B7/0861—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point to form intersecting jets with one single jet constituted by a liquid or a mixture containing a liquid and several gas jets
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Abstract
(57)【要約】
【課題】乱流流体の流れを効果的に遮蔽するための装置
及び方法。 【解決手段】多孔質壁から遮蔽流体の層流を乱流流体の
流れ方向に対して横断方向に放出することによって乱流
流体を周囲環境から遮蔽し保護する。乱流流体の流れ
は、高温で、コーチング材を包含していてもよい。乱流
流体の流れを被覆すべき基材の表面に吹き付けることに
よって高温のコーチング材が基材の表面に被着される。
及び方法。 【解決手段】多孔質壁から遮蔽流体の層流を乱流流体の
流れ方向に対して横断方向に放出することによって乱流
流体を周囲環境から遮蔽し保護する。乱流流体の流れ
は、高温で、コーチング材を包含していてもよい。乱流
流体の流れを被覆すべき基材の表面に吹き付けることに
よって高温のコーチング材が基材の表面に被着される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマスプレー
被覆等のいろいろな工業用用途に適用することができる
流体遮蔽方法及び装置に関する。
被覆等のいろいろな工業用用途に適用することができる
流体遮蔽方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの工業プロセスにおいて汚染を防止
するためにしばしば流体流を周囲環境から遮蔽する処置
を講ずることがある。そのような遮蔽は、通常、流体流
を不活性ガス等の遮蔽用流体で囲包することによって行
われる。遮蔽用流体は、流体流の周囲環境中の酸素等の
反応性ガスが流体流内へ侵入するのを防止する。
するためにしばしば流体流を周囲環境から遮蔽する処置
を講ずることがある。そのような遮蔽は、通常、流体流
を不活性ガス等の遮蔽用流体で囲包することによって行
われる。遮蔽用流体は、流体流の周囲環境中の酸素等の
反応性ガスが流体流内へ侵入するのを防止する。
【０００３】米国特許第３，４７０，３４７号は、プラ
ズマアーク式被覆トーチを使用して基材上に無酸素コー
チングを形成する方法を開示している。このトーチは、
絞りオリフィスを通してアークプラズマを創生し、基材
上に被覆すべきコーチング材を連行する高速、高エネル
ギーのアーク噴出流体を噴射する。この噴出流体は、特
定の幅と特定の前進運動量を有する同軸の環状遮蔽用ガ
ス流の均一な乱流で囲包されることによって周囲環境か
ら保護される。しかしながら、この同軸の環状遮蔽用ガ
ス流は、コーチング材を包含した噴出流体を短い距離に
亙ってしか保護することができない。被覆すべき基材が
トーチから遠過ぎる位置に置かれているときは、噴出流
体中のコーチング材が、基材に被覆される前に酸化して
しまう。
ズマアーク式被覆トーチを使用して基材上に無酸素コー
チングを形成する方法を開示している。このトーチは、
絞りオリフィスを通してアークプラズマを創生し、基材
上に被覆すべきコーチング材を連行する高速、高エネル
ギーのアーク噴出流体を噴射する。この噴出流体は、特
定の幅と特定の前進運動量を有する同軸の環状遮蔽用ガ
ス流の均一な乱流で囲包されることによって周囲環境か
ら保護される。しかしながら、この同軸の環状遮蔽用ガ
ス流は、コーチング材を包含した噴出流体を短い距離に
亙ってしか保護することができない。被覆すべき基材が
トーチから遠過ぎる位置に置かれているときは、噴出流
体中のコーチング材が、基材に被覆される前に酸化して
しまう。
【０００４】更に、米国特許第５，１５４，３５４号に
開示されているような同軸の環状遮蔽流体流は、局地的
な横風によって破断され易い。遮蔽流体流が破断又は破
裂すると、空気が噴出流体内へ侵入し、噴出流体中のコ
ーチング材を酸化させてコーチングの品質を劣化させ
る。更に、遮蔽流体（プラズマ流）のこの同軸流れは、
噴出流体から発出される紫外線を遮ることができない。
紫外線は、目くらませを惹起し、周囲空気中にオゾンを
発生させることがある。更に、この遮蔽方法は、ある種
のプラズマ被覆用途には適用することができない。例え
ば、プラスチックパウダーのような低融点の材料を基材
に被覆する場合、材料の過熱を防止するために、材料を
トーチのノズルから噴射される噴出流体中にチューブを
通して吹き込まなければならないが、チューブが存在す
ることと、材料を別途に噴出流体中へ吹き込むこととに
より同軸環状遮蔽ガスの流れを攪乱したり、阻害したり
するので、噴出流体を保護することができない。
開示されているような同軸の環状遮蔽流体流は、局地的
な横風によって破断され易い。遮蔽流体流が破断又は破
裂すると、空気が噴出流体内へ侵入し、噴出流体中のコ
ーチング材を酸化させてコーチングの品質を劣化させ
る。更に、遮蔽流体（プラズマ流）のこの同軸流れは、
噴出流体から発出される紫外線を遮ることができない。
紫外線は、目くらませを惹起し、周囲空気中にオゾンを
発生させることがある。更に、この遮蔽方法は、ある種
のプラズマ被覆用途には適用することができない。例え
ば、プラスチックパウダーのような低融点の材料を基材
に被覆する場合、材料の過熱を防止するために、材料を
トーチのノズルから噴射される噴出流体中にチューブを
通して吹き込まなければならないが、チューブが存在す
ることと、材料を別途に噴出流体中へ吹き込むこととに
より同軸環状遮蔽ガスの流れを攪乱したり、阻害したり
するので、噴出流体を保護することができない。
【０００５】米国特許第４，８６９，９３６号は、粒子
を帯同した高速酸素／燃料火炎流を遮蔽するための方法
を開示している。この遮蔽方法は、粒子を帯同した高速
酸素／燃料火炎流を遮蔽シリンダ内へ噴射し、複数のノ
ズルを用いて遮蔽シリンダ内の粒子を帯同した高速酸素
／燃料火炎流の周りに高速の接線方向流れを創出する。
しかしながら、遮蔽シリンダは、高温と高速ガス流との
組み合わせ作用により短期間のうちに破損し易いという
欠点がある。そのために、頻繁に装置を休止して、遮蔽
シリンダを交換しなければならない。
を帯同した高速酸素／燃料火炎流を遮蔽するための方法
を開示している。この遮蔽方法は、粒子を帯同した高速
酸素／燃料火炎流を遮蔽シリンダ内へ噴射し、複数のノ
ズルを用いて遮蔽シリンダ内の粒子を帯同した高速酸素
／燃料火炎流の周りに高速の接線方向流れを創出する。
しかしながら、遮蔽シリンダは、高温と高速ガス流との
組み合わせ作用により短期間のうちに破損し易いという
欠点がある。そのために、頻繁に装置を休止して、遮蔽
シリンダを交換しなければならない。
【０００６】米国特許第４，９９２，３３７号は、反応
性金属を蒸着するための電気アークスプレー法を開示し
ている。この方法によれば、反応性金属を圧縮された不
活性霧化用ガスと共に電気アークから噴射する。しかし
ながら、噴射された反応性金属が、空気と急激に混合
し、基材に蒸着される前に若干の酸化を生じる。従っ
て、この方法は、特にプラズマアークスプレー、霧化用
ガスと共に噴射される溶融金属、高速酸素／燃料火炎流
等を遮蔽するのには適していない。
性金属を蒸着するための電気アークスプレー法を開示し
ている。この方法によれば、反応性金属を圧縮された不
活性霧化用ガスと共に電気アークから噴射する。しかし
ながら、噴射された反応性金属が、空気と急激に混合
し、基材に蒸着される前に若干の酸化を生じる。従っ
て、この方法は、特にプラズマアークスプレー、霧化用
ガスと共に噴射される溶融金属、高速酸素／燃料火炎流
等を遮蔽するのには適していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、乱流噴出流体を能率的な態様で効果的に遮蔽するた
めの装置及び方法を提供することである。本発明の他の
目的は、非常に高温の乱流ガス流によって発出される紫
外線の大部分を遮蔽するための装置及び方法を提供する
ことである。本発明の更に他の目的は、乱流流体を噴出
するためのトーチ又はノズルからいろいろな離隔位置に
配置されたいろいろな異なるサイズの基材上にコーチン
グ材を効率的に被着するための装置及び方法を提供する
ことである。本発明の他の目的は、水冷又はその他の外
部冷却機構を追加する必要なしに、既存のスプレー装置
に簡単に後付けすることができる遮蔽装置を提供するこ
とである。本発明の更に他の目的は、乱流流体流れの下
流に配置されるチューブ又はその他の中実物体と組み合
わせて使用することができる遮蔽装置を提供することで
ある。
は、乱流噴出流体を能率的な態様で効果的に遮蔽するた
めの装置及び方法を提供することである。本発明の他の
目的は、非常に高温の乱流ガス流によって発出される紫
外線の大部分を遮蔽するための装置及び方法を提供する
ことである。本発明の更に他の目的は、乱流流体を噴出
するためのトーチ又はノズルからいろいろな離隔位置に
配置されたいろいろな異なるサイズの基材上にコーチン
グ材を効率的に被着するための装置及び方法を提供する
ことである。本発明の他の目的は、水冷又はその他の外
部冷却機構を追加する必要なしに、既存のスプレー装置
に簡単に後付けすることができる遮蔽装置を提供するこ
とである。本発明の更に他の目的は、乱流流体流れの下
流に配置されるチューブ又はその他の中実物体と組み合
わせて使用することができる遮蔽装置を提供することで
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の一側面によれば、流体包含流れを周囲環境
から遮蔽するための方法であって、（ａ）前記流体包含
流れの乱流を少くとも１つの開口から噴射させ、（ｂ）
該流体包含流れの乱流の流れ方向に対して横断方向に遮
蔽流体の層流を放出し、（ｃ）該流体包含流れの周囲環
境から該流体包含流れへのガス及び、又は蒸気の侵入を
防止するために前記遮蔽流体を該流体包含流れの乱流内
へ連行させることから成る方法が提供される。この流体
包含流れに、それを上記少くとも１つの開口から噴射さ
せる前又は噴射させた後にコーチング材を供給すること
ができる。コーチング材を帯同した流体包含流れを予備
加熱してそのコーチング材を溶融した後、基材に吹き付
けてコーチング材を基材上に被着させることができる。
に、本発明の一側面によれば、流体包含流れを周囲環境
から遮蔽するための方法であって、（ａ）前記流体包含
流れの乱流を少くとも１つの開口から噴射させ、（ｂ）
該流体包含流れの乱流の流れ方向に対して横断方向に遮
蔽流体の層流を放出し、（ｃ）該流体包含流れの周囲環
境から該流体包含流れへのガス及び、又は蒸気の侵入を
防止するために前記遮蔽流体を該流体包含流れの乱流内
へ連行させることから成る方法が提供される。この流体
包含流れに、それを上記少くとも１つの開口から噴射さ
せる前又は噴射させた後にコーチング材を供給すること
ができる。コーチング材を帯同した流体包含流れを予備
加熱してそのコーチング材を溶融した後、基材に吹き付
けてコーチング材を基材上に被着させることができる。
【０００９】本発明の別の側面によれば、（ａ）プレナ
ムと、遮蔽流体を該プレナム内へ導入するための少くと
も１つの入口と、通路の少くとも一部分を形成し、該プ
レナム内の遮蔽流体を該通路の軸線に対して横断方向又
は垂直方向に放出することができるように配置された多
孔質の拡散表面とを備えた細長い中空体と、（ｂ）該細
長い中空体の前記少くとも１つの入口に連通した少くと
も１つの遮蔽流体供給源と、（ｃ）流体包含流れの乱流
を前記通路内へ放出するための少くとも１つの開口を有
する少くとも１つのノズルと、（ｄ）該少くとも１つの
開口を有する少くとも１つのノズルを、その少くとも１
つの開口が前記通路の方向に向けられるような態様に取
り付けるための取付手段と、から成る流体遮蔽装置が提
供される。
ムと、遮蔽流体を該プレナム内へ導入するための少くと
も１つの入口と、通路の少くとも一部分を形成し、該プ
レナム内の遮蔽流体を該通路の軸線に対して横断方向又
は垂直方向に放出することができるように配置された多
孔質の拡散表面とを備えた細長い中空体と、（ｂ）該細
長い中空体の前記少くとも１つの入口に連通した少くと
も１つの遮蔽流体供給源と、（ｃ）流体包含流れの乱流
を前記通路内へ放出するための少くとも１つの開口を有
する少くとも１つのノズルと、（ｄ）該少くとも１つの
開口を有する少くとも１つのノズルを、その少くとも１
つの開口が前記通路の方向に向けられるような態様に取
り付けるための取付手段と、から成る流体遮蔽装置が提
供される。
【００１０】ここで、「層流」とは、平均流速の０．１
倍未満の流速変動の自乗平均を意味する。「乱流」と
は、平均流速の０．１倍より大きい流速変動の自乗平均
を意味する。「プレナム」とは、ガスを分配するための
密閉チャンバーを意味する。
倍未満の流速変動の自乗平均を意味する。「乱流」と
は、平均流速の０．１倍より大きい流速変動の自乗平均
を意味する。「プレナム」とは、ガスを分配するための
密閉チャンバーを意味する。
【００１１】
【発明の実施の形態】添付図を参照して説明すると、流
体包含流の乱流流れ（以下、単に「乱流流れ」又は「乱
流ジェット」とも称する）は、少くとも１つの開口を有
する少くとも１つのノズルから噴射される。乱流流れ１
ａは、不活性ガスを含む任意の液体又はガス状流から創
出することができ、プラズマスプレー被覆（プラズマ溶
射）の場合と同様に、例えば約１００°Ｃ〜約１０，０
００°Ｃにまで加熱することができる。そのような加熱
された乱流流れは、熱を発生するために化学的燃焼又は
電気アーク加熱を用いる周知の熱スプレー法によって得
られる。化学的燃焼式熱スプレー法としては、粉末火炎
スプレー法、ワイヤ／ロッド火炎スプレー法及びデトネ
ーション／爆発スプレッダー法等がある。又、電気加熱
式熱スプレー法としては、ワイヤアークスプレー法及び
プラズマアークスプレー法等がある。
体包含流の乱流流れ（以下、単に「乱流流れ」又は「乱
流ジェット」とも称する）は、少くとも１つの開口を有
する少くとも１つのノズルから噴射される。乱流流れ１
ａは、不活性ガスを含む任意の液体又はガス状流から創
出することができ、プラズマスプレー被覆（プラズマ溶
射）の場合と同様に、例えば約１００°Ｃ〜約１０，０
００°Ｃにまで加熱することができる。そのような加熱
された乱流流れは、熱を発生するために化学的燃焼又は
電気アーク加熱を用いる周知の熱スプレー法によって得
られる。化学的燃焼式熱スプレー法としては、粉末火炎
スプレー法、ワイヤ／ロッド火炎スプレー法及びデトネ
ーション／爆発スプレッダー法等がある。又、電気加熱
式熱スプレー法としては、ワイヤアークスプレー法及び
プラズマアークスプレー法等がある。
【００１２】プラズマアークスプレー法の場合は、アル
ゴンのような不活性ガスを電気アークに露呈させた後少
くとも１つのノズル１から噴射させて、高温の乱流流
れ、例えば約１０，０００°Ｃの温度の乱流流れを創出
する。そのような高温の乱流流れは、例えば、電気アー
ク流れ、プラズマアーク流れ、火炎流れ（酸素／燃料又
は空気／燃料火炎）、火炎からの噴出流体、溶融液滴流
（圧力又はガス霧化によって創出された液体スプレー
流）、又は粒子又は液滴を包含したその他の流れであっ
てよい。
ゴンのような不活性ガスを電気アークに露呈させた後少
くとも１つのノズル１から噴射させて、高温の乱流流
れ、例えば約１０，０００°Ｃの温度の乱流流れを創出
する。そのような高温の乱流流れは、例えば、電気アー
ク流れ、プラズマアーク流れ、火炎流れ（酸素／燃料又
は空気／燃料火炎）、火炎からの噴出流体、溶融液滴流
（圧力又はガス霧化によって創出された液体スプレー
流）、又は粒子又は液滴を包含したその他の流れであっ
てよい。
【００１３】コーチング材は、高温乱流流れがノズル１
から噴射された後、又は噴射される前に高温乱流流れに
導入することができる。コーチング材は、使用されるス
プレー法のタイプに応じて、粉末、ワイヤ又はロッドの
形とすることができるが、多くの場合、粉末の形にさ
れ、粉末搬送ガスと共に少くとも１つのチューブから成
る粉末導入手段を通して高温乱流流れ内へ導入すること
ができる。コーチング材は、高温乱流流れ内へ導入され
ると、加熱されて軟化又は溶融状態になる。（コーチン
グ材は、ワイヤ又はロッドの形で導入される場合は、霧
化される。）次に、高温乱流流れ内に帯同又は連行され
た溶融又は軟化されたコーチング材は、基材５に吹き付
けられて基材に被着される。コーチング材は、例えば、
プラスチック、金属、合金、酸化物、セラミック、硬質
の金属間化合物、硬質の金属化合物及びある種のガラス
等であってよい。使用される粉末材料のタイプは、コー
チング特性の望ましい要件に応じて変更することができ
る。
から噴射された後、又は噴射される前に高温乱流流れに
導入することができる。コーチング材は、使用されるス
プレー法のタイプに応じて、粉末、ワイヤ又はロッドの
形とすることができるが、多くの場合、粉末の形にさ
れ、粉末搬送ガスと共に少くとも１つのチューブから成
る粉末導入手段を通して高温乱流流れ内へ導入すること
ができる。コーチング材は、高温乱流流れ内へ導入され
ると、加熱されて軟化又は溶融状態になる。（コーチン
グ材は、ワイヤ又はロッドの形で導入される場合は、霧
化される。）次に、高温乱流流れ内に帯同又は連行され
た溶融又は軟化されたコーチング材は、基材５に吹き付
けられて基材に被着される。コーチング材は、例えば、
プラスチック、金属、合金、酸化物、セラミック、硬質
の金属間化合物、硬質の金属化合物及びある種のガラス
等であってよい。使用される粉末材料のタイプは、コー
チング特性の望ましい要件に応じて変更することができ
る。
【００１４】遮蔽流体は、供給源７から細長い中空体９
へ送給される。細長い中空体９は、遮蔽流体を受け入れ
るための少くとも１つの入口１１と、遮蔽流体を分配す
るための少くとも１つのプレナム１３と、遮蔽流体を放
出するための少くとも１つの多孔質の拡散壁（以下、単
に「多孔質壁」とも称する）１５を有している。送給さ
れた遮蔽流体は、入口１１を通ってプレナム１３に入
り、プレナムから少くとも１つの多孔質壁１５を通して
放出され、効果的な層流を創生する。
へ送給される。細長い中空体９は、遮蔽流体を受け入れ
るための少くとも１つの入口１１と、遮蔽流体を分配す
るための少くとも１つのプレナム１３と、遮蔽流体を放
出するための少くとも１つの多孔質の拡散壁（以下、単
に「多孔質壁」とも称する）１５を有している。送給さ
れた遮蔽流体は、入口１１を通ってプレナム１３に入
り、プレナムから少くとも１つの多孔質壁１５を通して
放出され、効果的な層流を創生する。
【００１５】層流の創生は、所望の深さ２５、例えば
３．１７５ｍｍ（１／８ｉｎ) 又はそれ以上の深さを有
するプレナム１３と、約０．２〜約１０００ミクロン、
好ましくは約２〜約２０ミクロンの範囲の直径を有する
良好に分配された複数の気孔を有する多孔質壁１５を用
いることによって助成される。プレナム１３は、多孔質
壁１５を透過するガスのかなりの均一な分配を達成する
のに十分な深さを有し、それによって、多孔質壁１５
は、その良好に即ち均一に分配された複数の気孔から効
果的な層流を放出することができる。層流を創生するた
めの手段としては、多孔質壁１５ほど効果的ではない
が、スクリーン等の他のガス分配手段を用いることもで
きる。
３．１７５ｍｍ（１／８ｉｎ) 又はそれ以上の深さを有
するプレナム１３と、約０．２〜約１０００ミクロン、
好ましくは約２〜約２０ミクロンの範囲の直径を有する
良好に分配された複数の気孔を有する多孔質壁１５を用
いることによって助成される。プレナム１３は、多孔質
壁１５を透過するガスのかなりの均一な分配を達成する
のに十分な深さを有し、それによって、多孔質壁１５
は、その良好に即ち均一に分配された複数の気孔から効
果的な層流を放出することができる。層流を創生するた
めの手段としては、多孔質壁１５ほど効果的ではない
が、スクリーン等の他のガス分配手段を用いることもで
きる。
【００１６】遮蔽流体の層流は、乱流流れの流れ方向に
対して横断方向に向けられる。遮蔽流体は、このように
横断方向に供給されることによって、目標点即ち被覆す
べき基材５に向けて吹き付けられる乱流流れ１ａの長手
に沿って効果的に連行され分配される。乱流流れ１ａの
長手に沿っての遮蔽流体のこの効果的な連行及び分配
は、乱流流れの周囲環境内の酸素等の反応性ガスが乱流
流れ内に連行されるのを防止、又は実質的に防止するの
で、乱流流れ内の粉末、液滴及び、又は粒子等のコーチ
ング材の酸化汚染又は劣化を最少限にする。
対して横断方向に向けられる。遮蔽流体は、このように
横断方向に供給されることによって、目標点即ち被覆す
べき基材５に向けて吹き付けられる乱流流れ１ａの長手
に沿って効果的に連行され分配される。乱流流れ１ａの
長手に沿っての遮蔽流体のこの効果的な連行及び分配
は、乱流流れの周囲環境内の酸素等の反応性ガスが乱流
流れ内に連行されるのを防止、又は実質的に防止するの
で、乱流流れ内の粉末、液滴及び、又は粒子等のコーチ
ング材の酸化汚染又は劣化を最少限にする。
【００１７】通常、遮蔽流体の使用量は、衝撃点、例え
ば被覆すべき基材５の表面での酸素又はその他の反応性
ガスのレベルが１％未満、好ましくは０．０１％未満と
なるように定められる。遮蔽流体の層流は、遮蔽流体が
乱流流れの長手に沿って良好に分配されるように乱流流
れが噴射される地点に近い地点、例えば乱流流れの噴射
地点から５０．８ｍｍ（２ｉｎ）以内の地点で放出され
る。遮蔽流体は、窒素、アルゴン、水素又はそれらの混
合物のような不活性流体である。窒素のような不活性流
体は、最高５重量％までの酸素を含有していてもよい。
そのような不活性流体は、圧力又は温度スイング式吸着
法又は膜式ガス分離法によって得られる。
ば被覆すべき基材５の表面での酸素又はその他の反応性
ガスのレベルが１％未満、好ましくは０．０１％未満と
なるように定められる。遮蔽流体の層流は、遮蔽流体が
乱流流れの長手に沿って良好に分配されるように乱流流
れが噴射される地点に近い地点、例えば乱流流れの噴射
地点から５０．８ｍｍ（２ｉｎ）以内の地点で放出され
る。遮蔽流体は、窒素、アルゴン、水素又はそれらの混
合物のような不活性流体である。窒素のような不活性流
体は、最高５重量％までの酸素を含有していてもよい。
そのような不活性流体は、圧力又は温度スイング式吸着
法又は膜式ガス分離法によって得られる。
【００１８】多孔質の拡散壁１５は、任意の中実材料で
形成することができる。多孔質の拡散表面を形成するの
に有用な材料としては、例えば、焼結合金、セラミック
粒子、セラミック布、金属粒子、プラスチック粒子、ス
テンレス鋼粒子等がある。多孔質の拡散壁１５の素材の
種類は、通常、特定のプロセス、即ち最終用途に応じて
決定されるが、一般には、プラズマスプレー被覆のよう
な高温被覆に用いられる場合は特に、多孔質拡散表面の
素材は、ステンレス鋼のような耐酸化性材料が好まし
い。
形成することができる。多孔質の拡散表面を形成するの
に有用な材料としては、例えば、焼結合金、セラミック
粒子、セラミック布、金属粒子、プラスチック粒子、ス
テンレス鋼粒子等がある。多孔質の拡散壁１５の素材の
種類は、通常、特定のプロセス、即ち最終用途に応じて
決定されるが、一般には、プラズマスプレー被覆のよう
な高温被覆に用いられる場合は特に、多孔質拡散表面の
素材は、ステンレス鋼のような耐酸化性材料が好まし
い。
【００１９】多孔質拡散表面は、遮蔽ガスの均一な分配
を保証するために遮蔽ガスに約０．０７０３〜０．７０
３Ｋｇ／ｃｍ2 （絶対圧）（約１〜１０ｐｓｉｇ）の圧
力降下を与えるのに十分な多孔度及び厚さを有するもの
とする。この圧力降下は又、遮蔽ガスが多孔質拡散表面
を冷却し（例えば、高温プラズマ流による多孔質拡散表
面の過熱を軽減し）、乱流流れからの遊離粒子、金属又
は他の化合物の蒸気の多孔質拡散表面への被着を最少限
にする。遊離粒子又は蒸気の多孔質拡散表面への被着
は、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの開口断面積を有する開口を
備えたステンレス鋼スクリーンのようなスクリーン
（網）で多孔質拡散表面を覆って保護する構成とすれ
ば、一層防止することができる。
を保証するために遮蔽ガスに約０．０７０３〜０．７０
３Ｋｇ／ｃｍ2 （絶対圧）（約１〜１０ｐｓｉｇ）の圧
力降下を与えるのに十分な多孔度及び厚さを有するもの
とする。この圧力降下は又、遮蔽ガスが多孔質拡散表面
を冷却し（例えば、高温プラズマ流による多孔質拡散表
面の過熱を軽減し）、乱流流れからの遊離粒子、金属又
は他の化合物の蒸気の多孔質拡散表面への被着を最少限
にする。遊離粒子又は蒸気の多孔質拡散表面への被着
は、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの開口断面積を有する開口を
備えたステンレス鋼スクリーンのようなスクリーン
（網）で多孔質拡散表面を覆って保護する構成とすれ
ば、一層防止することができる。
【００２０】多孔質拡散壁１５の外表面１７の形状は、
遮蔽流体を乱流流れに対して横断方向に放出させるよう
に定めることができる。多孔質拡散外表面１７は、通路
１９を画定する構成とすることができ、通路１９は、遮
蔽流体を通路１９の軸線Ａ（乱流流れの流れ方向）に対
して横断方向又は垂直方向に向けるようにいろいろな形
状及びサイズとすることができる。ただし、多孔質拡散
壁１５の外表面１７は、必ずしも通路１９全体を画定す
るようにする必要はなく、通路１９の一部分、又は、通
路１９のうち乱流流れの全長の少くとも一部分を囲包す
ることができる少くとも一部分を画定するようにすれば
よい。もちろん、多孔質拡散壁１５の外表面１７は、通
路１９を通る乱流流れが横断方向に放出される遮蔽流体
によってすべての側面から効果的に遮蔽されるように円
筒形又は前方に拡開する円錐形の通路１９を画定する形
状とすることが望ましい。
遮蔽流体を乱流流れに対して横断方向に放出させるよう
に定めることができる。多孔質拡散外表面１７は、通路
１９を画定する構成とすることができ、通路１９は、遮
蔽流体を通路１９の軸線Ａ（乱流流れの流れ方向）に対
して横断方向又は垂直方向に向けるようにいろいろな形
状及びサイズとすることができる。ただし、多孔質拡散
壁１５の外表面１７は、必ずしも通路１９全体を画定す
るようにする必要はなく、通路１９の一部分、又は、通
路１９のうち乱流流れの全長の少くとも一部分を囲包す
ることができる少くとも一部分を画定するようにすれば
よい。もちろん、多孔質拡散壁１５の外表面１７は、通
路１９を通る乱流流れが横断方向に放出される遮蔽流体
によってすべての側面から効果的に遮蔽されるように円
筒形又は前方に拡開する円錐形の通路１９を画定する形
状とすることが望ましい。
【００２１】通路１９又はプレナム１３の長さ２２は、
プロセス毎に、即ち目的に応じて変えることができる
が、円筒形通路の場合は、通常、通路の半径の１／４以
上とするのが好ましい。ただし、通路１９の最も好まし
い長さは、その半径に等しいか、それより長い長さであ
る。多孔質拡散壁１５の外表面１７によって少くとも一
部分を画定される通路１９は、乱流流れの噴射角度には
ほとんど影響しない。拡開円錐形の通路２１ａが形成さ
れる場合でも、乱流流れは、通路の軸線Ａから測定して
約０°から約±７０°の範囲の角度で噴射させることが
できる。実際、通路を画定する形状とした多孔質拡散表
面は、所望の方向に所望の遮蔽流体流を供給するのみな
らず、ある種の乱流流れ、例えばプラズマアーク流れに
よって発出される紫外線の多部分を阻止する働きを有す
ることも判明している。ただし、多孔質拡散壁１５の外
表面１７は、必ずしも、乱流流れを遮蔽流体で囲包する
ような通路又はそのような通路の一部を画定する必要は
なく、遮蔽流体の層流を適当な地点から乱流流れの流れ
方向に対して横断方向に放出させることができさえすれ
ば、乱流流れを適度に効果的に遮蔽することができる。
プロセス毎に、即ち目的に応じて変えることができる
が、円筒形通路の場合は、通常、通路の半径の１／４以
上とするのが好ましい。ただし、通路１９の最も好まし
い長さは、その半径に等しいか、それより長い長さであ
る。多孔質拡散壁１５の外表面１７によって少くとも一
部分を画定される通路１９は、乱流流れの噴射角度には
ほとんど影響しない。拡開円錐形の通路２１ａが形成さ
れる場合でも、乱流流れは、通路の軸線Ａから測定して
約０°から約±７０°の範囲の角度で噴射させることが
できる。実際、通路を画定する形状とした多孔質拡散表
面は、所望の方向に所望の遮蔽流体流を供給するのみな
らず、ある種の乱流流れ、例えばプラズマアーク流れに
よって発出される紫外線の多部分を阻止する働きを有す
ることも判明している。ただし、多孔質拡散壁１５の外
表面１７は、必ずしも、乱流流れを遮蔽流体で囲包する
ような通路又はそのような通路の一部を画定する必要は
なく、遮蔽流体の層流を適当な地点から乱流流れの流れ
方向に対して横断方向に放出させることができさえすれ
ば、乱流流れを適度に効果的に遮蔽することができる。
【００２２】
【実施例】以下に、本発明の具体例を示す、これらの具
体例は、本発明を例示するものであって、制限するもの
ではない。例 １ 図１に示された装置を用いて乱流流れの遮蔽方法を実施
した。アルゴン９０％、水素１０％のガス流を約２．８
３ｍ3 （約１００ｆｔ3 ）／ｈ（標準状態）の流速で供
給し、３０キロワットの電気アークに露呈して乱流プラ
ズマ流れを創出した。この乱流プラズマ流れをノズル１
から噴射させた。ノズル１は、直径約６．３５ｍｍ（約
０．２５ｉｎ) の開口即ちオリフィスを有するものとし
た。多孔質拡散壁１５の外表面１７によって画定される
円筒形通路１９の直径２１は、約１２７ｍｍ（５ｉｎ)
とした。円筒形通路１９の直径２１は、乱流プラズマ流
れが目標物即ち基材５にぶつかるまで不活性のままに維
持されるのを保証するために、プレナム離隔距離２３、
即ち、通路の出口端と目標物即ち基材５との間の距離の
１／４以上とするのが好ましい。ただし、円筒形通路１
９の直径２１は、通常は、臨界的な重要性をもつもので
はない。
体例は、本発明を例示するものであって、制限するもの
ではない。例 １ 図１に示された装置を用いて乱流流れの遮蔽方法を実施
した。アルゴン９０％、水素１０％のガス流を約２．８
３ｍ3 （約１００ｆｔ3 ）／ｈ（標準状態）の流速で供
給し、３０キロワットの電気アークに露呈して乱流プラ
ズマ流れを創出した。この乱流プラズマ流れをノズル１
から噴射させた。ノズル１は、直径約６．３５ｍｍ（約
０．２５ｉｎ) の開口即ちオリフィスを有するものとし
た。多孔質拡散壁１５の外表面１７によって画定される
円筒形通路１９の直径２１は、約１２７ｍｍ（５ｉｎ)
とした。円筒形通路１９の直径２１は、乱流プラズマ流
れが目標物即ち基材５にぶつかるまで不活性のままに維
持されるのを保証するために、プレナム離隔距離２３、
即ち、通路の出口端と目標物即ち基材５との間の距離の
１／４以上とするのが好ましい。ただし、円筒形通路１
９の直径２１は、通常は、臨界的な重要性をもつもので
はない。
【００２３】プレナム１３の深さ２５は、５０．８ｍｍ
（２ｉｎ）とした。ただし、この深さは、３．１７５ｍ
ｍ（１／８ｉｎ) もの小さい寸法にまで減少させても、
良好な性能が得られる。プレナム１３の深さ２５を浅く
することは、プレナム１３全体のサイズ及び重量を減少
させるという点で重要になることがある。プレナム１３
は、必ずしも、多孔質壁１５を通しての遮蔽ガスの分配
を相当に均一にするのに十分な深さとする必要はない。
遮蔽ガスの分配をより均一にするために、例えば、プレ
ナム１３内に内部邪魔板を設けてもよい。
（２ｉｎ）とした。ただし、この深さは、３．１７５ｍ
ｍ（１／８ｉｎ) もの小さい寸法にまで減少させても、
良好な性能が得られる。プレナム１３の深さ２５を浅く
することは、プレナム１３全体のサイズ及び重量を減少
させるという点で重要になることがある。プレナム１３
は、必ずしも、多孔質壁１５を通しての遮蔽ガスの分配
を相当に均一にするのに十分な深さとする必要はない。
遮蔽ガスの分配をより均一にするために、例えば、プレ
ナム１３内に内部邪魔板を設けてもよい。
【００２４】プレナム１３の長さ２２は、約７６．２ｍ
ｍ（約３ｉｎ) とした。プレナム１３の長さ２２は、通
路１９の直径２１の少くとも１／８とすることが好まし
い。プレナムの長さを短くすると、遮蔽ガスが乱流ジェ
ット内へ連行される前に周囲空気が遮蔽ガス内に連行さ
れる。プレナム１３の長さ２２の上限はなく、必要に応
じて適宜に決定することができる。
ｍ（約３ｉｎ) とした。プレナム１３の長さ２２は、通
路１９の直径２１の少くとも１／８とすることが好まし
い。プレナムの長さを短くすると、遮蔽ガスが乱流ジェ
ット内へ連行される前に周囲空気が遮蔽ガス内に連行さ
れる。プレナム１３の長さ２２の上限はなく、必要に応
じて適宜に決定することができる。
【００２５】多孔質壁１５は、厚さ約１．５７４８ｍｍ
（約０．０６２ｉｎ) とし、約２ミクロンの気孔度（気
孔直径）を有するものとした。多孔質壁１５の厚さを厚
くすると、機械的強度が増すが、圧力降下が高くなる。
又、多孔質壁１５の縦横サイズを大きくすれば、圧力降
下が小さくなるが、多孔質壁１５を通るガスの分配の均
一性が悪くなる。
（約０．０６２ｉｎ) とし、約２ミクロンの気孔度（気
孔直径）を有するものとした。多孔質壁１５の厚さを厚
くすると、機械的強度が増すが、圧力降下が高くなる。
又、多孔質壁１５の縦横サイズを大きくすれば、圧力降
下が小さくなるが、多孔質壁１５を通るガスの分配の均
一性が悪くなる。
【００２６】１００ミクロンもの大きな気孔度でも、良
好に機能することが認められた。例えば、遮蔽ガスを多
孔質チューブ１４のようなガス分配手段によってプレナ
ム１３内で均一に分配させるようにすれば、多孔質壁１
５に代えて、又は、それに加えて、ワイヤメッシュスク
リーン（単に「ワイヤメッシュ」とも称する）２７を用
いることもできる。あるいは又、溶融金属のスプラタ
（跳ね返り）が多孔質壁１５に付着するのを防止するた
めに着脱自在のワイヤメッシュ２７を多孔質壁１５の外
表面１７に被せることもできる。ワイヤメッシュ２７が
詰まったときは、簡単に取り外して交換することができ
る。
好に機能することが認められた。例えば、遮蔽ガスを多
孔質チューブ１４のようなガス分配手段によってプレナ
ム１３内で均一に分配させるようにすれば、多孔質壁１
５に代えて、又は、それに加えて、ワイヤメッシュスク
リーン（単に「ワイヤメッシュ」とも称する）２７を用
いることもできる。あるいは又、溶融金属のスプラタ
（跳ね返り）が多孔質壁１５に付着するのを防止するた
めに着脱自在のワイヤメッシュ２７を多孔質壁１５の外
表面１７に被せることもできる。ワイヤメッシュ２７が
詰まったときは、簡単に取り外して交換することができ
る。
【００２７】多孔質壁１５は、例えば「３１６ステンレ
ス鋼」という商標名で販売されているステンレス鋼で形
成した。ただし、多孔質壁１５は、用途に応じて、合
金、セラミック、セラミック布、又はプラスチック等の
他の材料で形成することができる。
ス鋼」という商標名で販売されているステンレス鋼で形
成した。ただし、多孔質壁１５は、用途に応じて、合
金、セラミック、セラミック布、又はプラスチック等の
他の材料で形成することができる。
【００２８】ノズル１は、金属製カバー２９によってプ
レナム１３に対して密封した。このカバーは、周囲空気
がノズル１から噴射される乱流ジェットの最初の部分に
連行されるのを防止することによって乱流ジェットの性
能を高める働きをする。ただし、そのようなカバーは、
必ずしも必要ではない。ノズル１の開口（オリフィス）
からプレナム１３の最近接端までの距離３１は、約３
８．１ｍｍ（約１．５ｉｎ) とした。距離３１は、乱流
流れ（プラズマ）の再循環流が金属製カバー２９を加熱
するのを防止するために通路１９の直径２１の４倍未満
とするのが好ましく、金属製カバー２９が乱流流れ（プ
ラズマ）からの放射熱によって加熱されるのを防止する
ために多孔質壁１５の直径の０．５倍から多孔質壁１５
の長さ２２の−０．５倍の範囲とするのが最も好まし
い。カバー２９が用いられない場合は、距離３１は、周
囲空気が乱流流れ内に連行されるのを防止するために通
路１９の直径２１の４倍未満とするのが好ましく、多孔
質壁１５の長さ２２の０倍から−０．５倍の範囲とする
のが最も好ましい。ここで、負の距離は、通路１９の入
口端からノズルの開口まで測定して、ノズルが通路内へ
突入している距離のことである。
レナム１３に対して密封した。このカバーは、周囲空気
がノズル１から噴射される乱流ジェットの最初の部分に
連行されるのを防止することによって乱流ジェットの性
能を高める働きをする。ただし、そのようなカバーは、
必ずしも必要ではない。ノズル１の開口（オリフィス）
からプレナム１３の最近接端までの距離３１は、約３
８．１ｍｍ（約１．５ｉｎ) とした。距離３１は、乱流
流れ（プラズマ）の再循環流が金属製カバー２９を加熱
するのを防止するために通路１９の直径２１の４倍未満
とするのが好ましく、金属製カバー２９が乱流流れ（プ
ラズマ）からの放射熱によって加熱されるのを防止する
ために多孔質壁１５の直径の０．５倍から多孔質壁１５
の長さ２２の−０．５倍の範囲とするのが最も好まし
い。カバー２９が用いられない場合は、距離３１は、周
囲空気が乱流流れ内に連行されるのを防止するために通
路１９の直径２１の４倍未満とするのが好ましく、多孔
質壁１５の長さ２２の０倍から−０．５倍の範囲とする
のが最も好ましい。ここで、負の距離は、通路１９の入
口端からノズルの開口まで測定して、ノズルが通路内へ
突入している距離のことである。
【００２９】ノズル離隔距離３３、即ち、ノズル１の開
口から基材５までの距離は、約１５２．４ｍｍ（約６ｉ
ｎ) とした。この距離は、乱流流れが目標物即ち基材５
にぶつかるときの乱流流れの熱特性を有効なものとする
（乱流流れの温度を有効な温度とする）。ただし、この
距離は、必要に応じていろいろに変えることができる。
これは、通常約１０１．６ｍｍ（約４ｉｎ) のノズル離
隔距離に限定される、米国特許第３，４７０，３４７号
の同軸遮蔽法の欠点を改良するものである。遮蔽ガスと
して、約８４．９ｍ3 （３０００ｆｔ3 ）／ｈの流量の
窒素ガスを使用した。その場合、基材５のところで測定
した酸素レベルは、約０．０１％であった。即ち、この
遮蔽ガス流量は、目標物即ち基材５のところでの酸素レ
ベルを低くし、基材上への被着物即ち被覆物中の酸化物
レベルを好適な低さとする。遮蔽ガスの流量は、通常、
ノズル離隔距離３３又は乱流流れの流量に比例して定め
る。
口から基材５までの距離は、約１５２．４ｍｍ（約６ｉ
ｎ) とした。この距離は、乱流流れが目標物即ち基材５
にぶつかるときの乱流流れの熱特性を有効なものとする
（乱流流れの温度を有効な温度とする）。ただし、この
距離は、必要に応じていろいろに変えることができる。
これは、通常約１０１．６ｍｍ（約４ｉｎ) のノズル離
隔距離に限定される、米国特許第３，４７０，３４７号
の同軸遮蔽法の欠点を改良するものである。遮蔽ガスと
して、約８４．９ｍ3 （３０００ｆｔ3 ）／ｈの流量の
窒素ガスを使用した。その場合、基材５のところで測定
した酸素レベルは、約０．０１％であった。即ち、この
遮蔽ガス流量は、目標物即ち基材５のところでの酸素レ
ベルを低くし、基材上への被着物即ち被覆物中の酸化物
レベルを好適な低さとする。遮蔽ガスの流量は、通常、
ノズル離隔距離３３又は乱流流れの流量に比例して定め
る。
【００３０】本発明の驚くべき利点の１つは、遮蔽ガス
の流量が、基材５のところでの酸素レベルを低くするの
に必要とされる流量より低くても、被着物中の酸化物レ
ベルを少なくすることができる。遮蔽ガスの流量を約１
４．１５ｍ3 （５００ｆｔ3）／ｈにまで低下させたと
ころ、基材５のところでの酸素レベルは約１０％であっ
たが、基材に被着されたニッケル被覆物（コーチング）
中の酸化物レベルが低いことが、そのニッケル被覆物の
機械加工が容易であることによって判明した。遮蔽ガス
の流れを停止した場合、基材に被着されたニッケル被覆
物中の酸化物レベルは、そのニッケル被覆物の機械加工
が困難であることから、高いことが判明した。遮蔽ガス
は、温度が最も高く、酸化速度が最も速い、ノズルオリ
フィスに近いところにおける方が乱流流れに連行され易
いと考えられる。従って、遮蔽ガスの流量が、基材のと
ころでの酸素レベルを低くするのに必要とされる流量よ
り低くい場合は、遮蔽ガスが乱流流れの最初の部分（ノ
ズルから噴射された直ぐの部分）に確実に連行されるよ
うに金属製カバー２９を用いることが好ましい。
の流量が、基材５のところでの酸素レベルを低くするの
に必要とされる流量より低くても、被着物中の酸化物レ
ベルを少なくすることができる。遮蔽ガスの流量を約１
４．１５ｍ3 （５００ｆｔ3）／ｈにまで低下させたと
ころ、基材５のところでの酸素レベルは約１０％であっ
たが、基材に被着されたニッケル被覆物（コーチング）
中の酸化物レベルが低いことが、そのニッケル被覆物の
機械加工が容易であることによって判明した。遮蔽ガス
の流れを停止した場合、基材に被着されたニッケル被覆
物中の酸化物レベルは、そのニッケル被覆物の機械加工
が困難であることから、高いことが判明した。遮蔽ガス
は、温度が最も高く、酸化速度が最も速い、ノズルオリ
フィスに近いところにおける方が乱流流れに連行され易
いと考えられる。従って、遮蔽ガスの流量が、基材のと
ころでの酸素レベルを低くするのに必要とされる流量よ
り低くい場合は、遮蔽ガスが乱流流れの最初の部分（ノ
ズルから噴射された直ぐの部分）に確実に連行されるよ
うに金属製カバー２９を用いることが好ましい。
【００３１】遮蔽ガスとして、高純度の（不純物１０ｐ
ｐｍ未満の）窒素ガスを用いたが、遮蔽ガスとしては特
定のプロセスに適する任意の遮蔽ガスを用いることがで
きる。遮蔽ガスとして好ましいのは、遮蔽ガスと周囲空
気との間の界面において乱流流れが着火して火炎を創出
するようにする易燃性混合物である。この火炎は、乱流
流れを安定化するので、プレナム離隔距離２３を通路１
９の直径２１の４倍より大きくすることを可能にする。
コーチング材が蒸気圧の高い金属である場合に好ましい
遮蔽ガス組成物は、制御された量のＯ2 、ＣＯ2 、Ｈ2
Ｏ等の酸化性ガスを含有したガス混合物である。そのよ
うなガス混合物の潜在的総酸化能力は、空気のそれより
低い。このように制御された（抑制された酸化能力）
は、過度の酸化物を生成することなく、金属の蒸気圧を
低くする働きをする。亜鉛、マグネシウム及び鉄は、そ
れらの融点に近い温度において相当に高い蒸気圧を有す
る金属である。
ｐｍ未満の）窒素ガスを用いたが、遮蔽ガスとしては特
定のプロセスに適する任意の遮蔽ガスを用いることがで
きる。遮蔽ガスとして好ましいのは、遮蔽ガスと周囲空
気との間の界面において乱流流れが着火して火炎を創出
するようにする易燃性混合物である。この火炎は、乱流
流れを安定化するので、プレナム離隔距離２３を通路１
９の直径２１の４倍より大きくすることを可能にする。
コーチング材が蒸気圧の高い金属である場合に好ましい
遮蔽ガス組成物は、制御された量のＯ2 、ＣＯ2 、Ｈ2
Ｏ等の酸化性ガスを含有したガス混合物である。そのよ
うなガス混合物の潜在的総酸化能力は、空気のそれより
低い。このように制御された（抑制された酸化能力）
は、過度の酸化物を生成することなく、金属の蒸気圧を
低くする働きをする。亜鉛、マグネシウム及び鉄は、そ
れらの融点に近い温度において相当に高い蒸気圧を有す
る金属である。
【００３２】例 ２ 図１に示された装置を用いて乱流流れの遮蔽方法を実施
した。条件は、下記の条件を除いて例１の場合と同じに
した。直径約６．３５ｍｍ（約０．２５ｉｎ) のノズル
１から噴射する窒素ジェット（乱流流れ）の流量を室温
で約５．６６ｍ3 （約２００ｆｔ3 ）／ｈとし、窒素か
ら成る遮蔽ガスの流量を約７．０７５ｍ3 （約２５０ｆ
ｔ3 ）／ｈとした。多孔質拡散壁１５の外表面１７によ
って画定される円筒形通路１９の直径２１は、約４７．
６２５ｍｍ（１ ７/ ８ｉｎ) とし、その長さは約５
０．８ｍｍ（約２ｉｎ) とした。金属製カバー又は他の
密封手段２９とプレナム１３の最近接端との距離３１は
ほぼゼロとした。実験は、窒素から成る遮蔽ガスをプレ
ナム１３内へ導入する前に２８２°Ｃ（５４０°Ｆ）に
まで加熱した点を除いては例１の場合と同じ条件を用い
て実施した。下記の表Ｉは、いろいろなノズル離隔距離
３３及びいろいろな遮蔽ガス（窒素）温度における基材
５のところで測定した酸素レベル（％）を示す。
した。条件は、下記の条件を除いて例１の場合と同じに
した。直径約６．３５ｍｍ（約０．２５ｉｎ) のノズル
１から噴射する窒素ジェット（乱流流れ）の流量を室温
で約５．６６ｍ3 （約２００ｆｔ3 ）／ｈとし、窒素か
ら成る遮蔽ガスの流量を約７．０７５ｍ3 （約２５０ｆ
ｔ3 ）／ｈとした。多孔質拡散壁１５の外表面１７によ
って画定される円筒形通路１９の直径２１は、約４７．
６２５ｍｍ（１ ７/ ８ｉｎ) とし、その長さは約５
０．８ｍｍ（約２ｉｎ) とした。金属製カバー又は他の
密封手段２９とプレナム１３の最近接端との距離３１は
ほぼゼロとした。実験は、窒素から成る遮蔽ガスをプレ
ナム１３内へ導入する前に２８２°Ｃ（５４０°Ｆ）に
まで加熱した点を除いては例１の場合と同じ条件を用い
て実施した。下記の表Ｉは、いろいろなノズル離隔距離
３３及びいろいろな遮蔽ガス（窒素）温度における基材
５のところで測定した酸素レベル（％）を示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】表Ｉの結果から、ノズル離隔距離３３の延
長は、遮蔽ガスを加熱することによって達成することが
できることが分かる。換言すれば、遮蔽ガスを加熱すれ
ば、ノズル離隔距離３３を比較的長くしても、酸素レベ
ルを低く抑えることができる。例えば、遮蔽ガスを２８
２°Ｃ（５４０°Ｆ）にまで加熱すると、酸素レベルが
１％程度となるノズル離隔距離を７４．６７６ｍｍ
（２．９４ｉｎ) から９８．５５２ｍｍ（３．８８ｉ
ｎ) にまで約３２％延長することができる。追加の遮蔽
流体又はガスを乱流流れに対して同軸的に供給すれば、
ノズル離隔距離を更に延長することが可能である。その
ような追加の遮蔽流体も層流であることが好ましい。
長は、遮蔽ガスを加熱することによって達成することが
できることが分かる。換言すれば、遮蔽ガスを加熱すれ
ば、ノズル離隔距離３３を比較的長くしても、酸素レベ
ルを低く抑えることができる。例えば、遮蔽ガスを２８
２°Ｃ（５４０°Ｆ）にまで加熱すると、酸素レベルが
１％程度となるノズル離隔距離を７４．６７６ｍｍ
（２．９４ｉｎ) から９８．５５２ｍｍ（３．８８ｉ
ｎ) にまで約３２％延長することができる。追加の遮蔽
流体又はガスを乱流流れに対して同軸的に供給すれば、
ノズル離隔距離を更に延長することが可能である。その
ような追加の遮蔽流体も層流であることが好ましい。
【００３５】以上、本発明を実施例に関連して説明した
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
【図１】図１は、乱流を不活性ガスで遮蔽するのに有用
な本発明の好ましい実施例の断面図である。
な本発明の好ましい実施例の断面図である。
【図２】図２は、本発明の別の好ましい実施例の断面図
である。
である。
【図３】図３は、本発明の更に別の好ましい実施例の断
面図である。
面図である。
１：ノズル ３：粉末導入手段（チューブ） ５：基材 ７：遮蔽流体の供給源 ９：細長い中空体 １１：入口 １３：プレナム １４：多孔質のチューブ １５：多孔質拡散壁 １７：多孔質の拡散外表面 １９：通路 ２１：通路の直径 ２１ａ：円錐形の通路 ２２：通路の長さ ２３：プレナム離隔距離 ２５：プレナムの深さ ２７：ワイヤメッシュ（スクリーン） ２９：金属製のカバー ３３：ノズル離隔距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・ジョゼフ・スナイダー アメリカ合衆国ニューヨーク州オシニン グ、ブリッチブルック・ロード２ (72)発明者 デイビッド・ビー・レトゥルノー アメリカ合衆国アラバマ州フーバー、ラセ ット・ウッズ・レイン1716
Claims (17)
- 【請求項１】 流体包含流れを周囲環境から遮蔽するた
めの方法であって、 （ａ）前記流体包含流れの乱流を少くとも１つの開口か
ら噴射させ、 （ｂ）該流体包含流れの乱流の流れ方向に対して横断方
向に遮蔽流体の層流を放出し、 （ｃ）該流体包含流れの周囲環境から該流体包含流れへ
のガス及び、又は蒸気の侵入を防止するために前記遮蔽
流体を該流体包含流れの乱流内へ連行させることから成
る流体遮蔽方法。 - 【請求項２】 前記流体包含流れを噴射させて前記乱流
を創生する前に、該流体包含流れを加熱又は燃焼させ、
流体包含流れの前記乱流内に粉末を導入する工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の流体遮蔽方法。 - 【請求項３】 前記流体包含流れの前記乱流を基材に向
けて吹き付け、前記粉末を該基材に被着させる工程を含
むことを特徴とする請求項２に記載の流体遮蔽方法。 - 【請求項４】 前記遮蔽流体を前記流体包含流れの乱流
の流れ方向に対して横断方向に放出する前に加熱する工
程を含むことを特徴とする請求項１に記載の流体遮蔽方
法。 - 【請求項５】 前記遮蔽流体の層流を多孔質の拡散表面
から放出させ、該遮蔽流体の層流によって前記流体包含
流れの乱流の一定長の少くとも一部分を囲繞することを
特徴とする請求項１に記載の流体遮蔽方法。 - 【請求項６】 前記多孔質の拡散表面は、約０．２〜約
１００ミクロンの範囲の直径を有する複数の気孔を有し
ていることを特徴とする請求項５に記載の流体遮蔽方
法。 - 【請求項７】 前記多孔質の拡散表面は、前記遮蔽流体
の層流を前記流体包含流れの乱流に対して横断方向に流
すように該流体包含流れの乱流を通すための円筒状の通
路を画定することを特徴とする請求項５に記載の流体遮
蔽方法。 - 【請求項８】 前記多孔質の拡散表面は、前記遮蔽流体
の層流を前記流体包含流れの乱流に対して横断方向に流
すように該流体包含流れの乱流を通すための前方に拡開
する円錐形の通路を画定することを特徴とする請求項５
に記載の流体遮蔽方法。 - 【請求項９】 前記流体包含流れは、電気アーク流れ、
又はプラズマアーク流れ、又は火炎であることを特徴と
する請求項１に記載の流体遮蔽方法。 - 【請求項１０】 前記流体包含流れの乱流に対して同軸
的に追加の遮蔽流体の層流を放出する固定を含むことを
特徴とする請求項１に記載の流体遮蔽方法。 - 【請求項１１】 （ａ）プレナムと、遮蔽流体を該プレ
ナム内へ導入するための少くとも１つの入口と、通路の
少くとも一部分を形成し、該プレナム内の遮蔽流体を該
通路の軸線に対して横断方向に放出することができるよ
うに配置された多孔質の拡散外表面を有する多孔質拡散
壁とを備えた細長い中空体と、 （ｂ）該細長い中空体の前記少くとも１つの入口に連通
した少くとも１つの遮蔽流体供給源と、 （ｃ）流体包含流れの乱流を前記通路内へ放出するため
の少くとも１つの開口を有する少くとも１つのノズル
と、 （ｄ）該少くとも１つの開口を有する少くとも１つのノ
ズルを、その少くとも１つの開口が前記通路の方向に向
けられるような態様に取り付けるための取付手段と、か
ら成る流体遮蔽装置。 - 【請求項１２】 前記多孔質拡散壁の多孔度は、前記遮
蔽流体に約０．０７０３〜０．７０３Ｋｇ／ｃｍ2 （絶
対圧）（約１〜１０ｐｓｉｇ）の圧力降下を与えるのに
十分な多孔度であることを特徴とする請求項１１に記載
の流体遮蔽装置。 - 【請求項１３】 前記多孔質の拡散外表面は、半径の少
くとも１／４に等しい長さを有する円筒形の通路を画定
することを特徴とする請求項１２に記載の流体遮蔽装
置。 - 【請求項１４】 前記多孔質の拡散外表面は、前方に拡
開する円錐形の通路を画定し、少くとも１つの開口を有
する前記少くとも１つのノズルは、該円錐形の通路の軸
線から測定して約０°から約±７０°の範囲の角度に向
けられていることを特徴とする請求項１２に記載の流体
遮蔽装置。 - 【請求項１５】 前記少くとも１つのノズルから噴射さ
れた流体包含流れの乱流内に粉末を導入するための手段
を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の流体
遮蔽装置。 - 【請求項１６】 前記多孔質の拡散外表面を覆うスクリ
ーンを備えていることを特徴とする請求項１２に記載の
流体遮蔽装置。 - 【請求項１７】 前記取付手段は、前記通路の一端を覆
って延長した金属製カバーから成ることを特徴とする請
求項１２に記載の流体遮蔽装置。
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |