JPH11345699A - Liquid plasma generating method and its device - Google Patents

Liquid plasma generating method and its device

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Publication number
JPH11345699A
JPH11345699A JP10167727A JP16772798A JPH11345699A JP H11345699 A JPH11345699 A JP H11345699A JP 10167727 A JP10167727 A JP 10167727A JP 16772798 A JP16772798 A JP 16772798A JP H11345699 A JPH11345699 A JP H11345699A
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JP
Japan
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liquid
plasma
anode
cathode
water
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10167727A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadamasa Fujimura
忠正 藤村
Takeshi Ugai
剛 鵜養
Zenjiro Okuno
善次郎 奥野
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Fujimura Tadamasa
Original Assignee
Fujimura Tadamasa
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Publication date
Application filed by Fujimura Tadamasa filed Critical Fujimura Tadamasa
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize the initial stage of plasma jet generation by forming liquid in a liquid housing part in liquid drops with an element for converting alternating electric energy into mechanical vibration, and supplying the liquid drops to an arc generating portion. SOLUTION: Water 24 is put onto a container 6, voltage is applied to an anode 2, a button 16 is pushed to move a cathode holder 3, a cathode 4 is brought into contact with the anode 2, pushing of the button 16 is stopped, the cathode holder 3 is returned together with the button 16, the cathode 4 is separated from the anode 2, and arc discharge is conducted in a discharge chamber 11. When the button 16 is pushed down, a piezo element 28 driving circuit is also started to generate ultrasonic vibration, water 24 is converted into mist, the mist is supplied to a gap between the outer circumferential surface of a porous heat conducting material 8 and the inner circumferential surface of a torch main body 1 through a heat resistant pipe 30 to form water vapor. Excess pressure is generated, the water vapor is supplied to the discharge chamber 11 through the outer circumferential path of a ring 9 and a path 10 of a tip tapered part, plasma is generated, plasma is jetted from the center hole of the anode 2, and an arc pillar is stabilized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱プラズマ発生方
法及びその装置に関し、詳しくは、陰極と陽極との間に
発生させたアークで液体を気化させた蒸気を電離させて
プラズマジェットあるいはプラズマアークを作る液体プ
ラズマ発生方法及びその装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for generating thermal plasma, and more particularly, to a plasma jet or plasma arc by ionizing vapor generated by evaporating a liquid with an arc generated between a cathode and an anode. The present invention relates to a liquid plasma generation method and an apparatus therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱プラズマ発生装置は、鉄鋼業での溶解
・精錬や、化学工業での毒性廃棄物処理、アセチレンな
どのガス合成等のためのプロセスで使用されている。ま
た、微粒子合成、溶射、焼結などのプロセスでも使用さ
れている。実用化されている熱プラズマ発生装置の多く
は、プラズマ源あるいは作動媒体(以下、作動媒体とい
う)として、アルゴン、水素、窒素等のガスを用いたい
わゆるガスプラズマ装置であるが、作動媒体として水な
どの液体を用いた液体プラズマ装置も提案され、一部実
用化もされている。例えば、液体として水を用い、か
つ、プラズマジェットを溶射に用いた水プラズマ溶射装
置が知られている。また、液体として水を用い、かつプ
ラズマジェットを溶接に用いる装置も知られている。
2. Description of the Related Art Thermal plasma generators are used in processes for melting and refining in the steel industry, treating toxic waste in the chemical industry, and synthesizing gas such as acetylene. It is also used in processes such as fine particle synthesis, thermal spraying, and sintering. Most of the thermal plasma generators put into practical use are so-called gas plasma devices using a gas such as argon, hydrogen, or nitrogen as a plasma source or a working medium (hereinafter referred to as a working medium). Liquid plasma devices using such liquids have also been proposed, and some have been put to practical use. For example, a water plasma spraying apparatus using water as a liquid and using a plasma jet for spraying is known. Further, an apparatus using water as a liquid and using a plasma jet for welding is also known.

【0003】図3は米国特許第5609777号で提案
されている液体を用いたプラズマトーチの概略構成図で
ある。このプラズマトーチは、放電室11を備えたプラズ
マトーチ本体1と、作動流体用の容器6とを備えてい
る。本体1は、吐出口が形成されたアノード2と、この
吐出口と同軸の棒状のカソード4とを有する。このカー
ド4はホルダ3に固定されている。このホルダ3は電気
絶縁性のチューブ12に囲まれ、さらにこの電気絶縁性
のチューブ12が熱伝導性のチューブ13に囲まれてい
る。また、本体1は、熱伝導性材料からなるリング9を
有する。このリング9はアノード2に接触し、かつ、こ
のアノード2との接触部に接線方向に形成された放電室
11への通路10を有している。この通路はリング9の
中心を軸とする円周方向に、少し(例えば3度〜10度
程度)傾斜している。
FIG. 3 is a schematic structural view of a plasma torch using a liquid proposed in US Pat. No. 5,609,777. The plasma torch includes a plasma torch main body 1 having a discharge chamber 11 and a working fluid container 6. The main body 1 has an anode 2 having a discharge port formed thereon, and a rod-shaped cathode 4 coaxial with the discharge port. This card 4 is fixed to the holder 3. The holder 3 is surrounded by an electrically insulating tube 12, which is further surrounded by a thermally conductive tube 13. The main body 1 has a ring 9 made of a heat conductive material. The ring 9 is in contact with the anode 2 and has a passage 10 to the discharge chamber 11 tangentially formed at a contact portion with the anode 2. This passage is slightly inclined (for example, about 3 to 10 degrees) in a circumferential direction about the center of the ring 9.

【0004】上記容器6は上記本体1側のスリーブ部5
を介して本体1に接続され、その内部が湿気吸収材7で
満たされている。この湿気吸収材7としては例えばカオ
リンウールやガラスウールなどを使用できる。
[0004] The container 6 is provided with a sleeve 5 on the main body 1 side.
And the inside thereof is filled with a moisture absorbing material 7. As the moisture absorbing material 7, for example, kaolin wool or glass wool can be used.

【0005】本体1と容器6とのギャップは、多孔質の
熱伝導性材8で満たされている。この多孔質熱伝導性材
8は本体1側で上記リング9に接触しており、また容器
6側で上記湿気吸収材7に接触している。この多孔質熱
伝導性材8としては焼結銅ショットや銅チップなどを使
用できる。
The gap between the main body 1 and the container 6 is filled with a porous heat conductive material 8. The porous heat conductive material 8 is in contact with the ring 9 on the main body 1 side, and is in contact with the moisture absorbing material 7 on the container 6 side. As the porous heat conductive material 8, a sintered copper shot, a copper chip, or the like can be used.

【0006】上記カソードホルダ3、電気絶縁性チュー
ブ12及び熱導電性チューブ13は、上記多孔質熱伝導
性材8や湿気吸収材7を貫通して後端側に延びている。
このうち両チューブ12、13の後端側は構造体21に
固設されている。上記カソードホルダ3は、電気絶縁性
チューブ12内で軸線方向に可動にされており、その後
端部にボタン16が取り付けられている。このボタン1
6は、その先端部が構造体22に取り付けられた蓋14
のセンタ孔を貫通して外部に露出し、かつ、その基端側
のフランジ部20が該孔の内周縁部に突き当たるように
配置されている。そして、スプリング15で後端側に付
勢されている。そして、図示を省略した外部電源からの
電圧がアノード2及びカソード4に印加できるようにな
っている。
The cathode holder 3, the electrically insulating tube 12, and the thermally conductive tube 13 extend to the rear end side through the porous thermally conductive material 8 and the moisture absorbing material 7.
The rear ends of the tubes 12 and 13 are fixed to the structure 21. The cathode holder 3 is movable in the axial direction in the electrically insulating tube 12, and a button 16 is attached to a rear end thereof. This button 1
6 is a cover 14 whose tip is attached to the structure 22.
Through the center hole and is exposed to the outside, and the flange portion 20 on the base end side is arranged so as to abut the inner peripheral edge of the hole. The spring 15 urges the rear end side. A voltage from an external power supply (not shown) can be applied to the anode 2 and the cathode 4.

【0007】このプラズマトーチを使用する場合には、
まず、栓17を外して作動流体補充孔18から容器6内
に作動流体としての水を入れ、容器内の湿気吸収材に水
を含ませる。その後栓17を取り付ける。この状態で外
部電源のスイッチを入れてアノード2等への電圧印加を
開始する。そして、ボタン16を押し、カソードホルダ
3を移動させ、その先端にあるカソード4をアノード2
に接触させる。そして、ボタン16の押し込みを止め
る。押し込みを止めるとスプリング15の付勢力でボタ
ン16が押し戻され、これに伴ってカソードホルダ3も
初期位置に戻る。この戻りに伴いカソード4がアノード
2から離れるときに放電室11内でアーク放電が開始す
る。
When using this plasma torch,
First, the stopper 17 is removed, and water as a working fluid is put into the container 6 through the working fluid replenishing hole 18 so that the moisture absorbing material in the container contains water. Thereafter, the stopper 17 is attached. In this state, the external power supply is turned on to start applying a voltage to the anode 2 and the like. Then, the user pushes the button 16 to move the cathode holder 3, and the cathode 4 at the tip thereof is connected to the anode 2.
Contact. Then, the pressing of the button 16 is stopped. When the pushing is stopped, the button 16 is pushed back by the urging force of the spring 15, and accordingly, the cathode holder 3 also returns to the initial position. With this return, arc discharge starts in the discharge chamber 11 when the cathode 4 separates from the anode 2.

【0008】このアーク放電で電流が流れて発生した熱
は、熱伝導性リンク9を介して多孔質熱伝導性材8に含
まれている水に伝わる。この結果、水は蒸気になる。そ
して、過剰圧力が生じ、この蒸気はリング9の接線の流
路10を通り抜けて放電室11に進入する。ここで水蒸気は
プラズマ化される。それからアノード2の中心軸の穴を
通して外部に吹き出す。これにより、そのアーク柱を安
定させ、同時にアノード2やカソード4を冷やす。水蒸
気は通路10を通過するときに前記した円周方向の傾斜
により、スパイラル方向の推進力を得る。プラズマ化さ
れてもこの推進力は受け継がれ、アークをより一層安定
させ、かつ、アノード2の中心軸の孔より吹き出すプラ
ズマを安定させる。
The heat generated by the current flowing by the arc discharge is transmitted to the water contained in the porous heat conductive material 8 through the heat conductive link 9. As a result, the water becomes steam. Then, an excess pressure is generated, and this vapor passes through the tangential flow path 10 of the ring 9 and enters the discharge chamber 11. Here, the water vapor is turned into plasma. Then, it is blown out through a hole in the center axis of the anode 2. Thereby, the arc column is stabilized, and at the same time, the anode 2 and the cathode 4 are cooled. When the water vapor passes through the passage 10, the thrust in the spiral direction is obtained by the above-described circumferential inclination. This propulsive force is inherited even if it is turned into plasma, and further stabilizes the arc and stabilizes the plasma blown out from the hole in the central axis of the anode 2.

【0009】このプラズマトーチでは、1KWの入力パ
ワーで25分間連続作動させたときに、水を70ml程
度消費するとされている。
It is said that this plasma torch consumes about 70 ml of water when continuously operated for 25 minutes at an input power of 1 KW.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】この公知のプラズマト
ーチでは、作動液体としての水をアーク放電に伴って発
生した熱で蒸気にし、しかも、その蒸気圧で放電室側に
移動させるので、プラズマジェットの生成初期のプラズ
マジェットの不安定な時期が生じたり、アーク放電に伴
って発生する熱を水のメインの収容部、あるいは、その
近傍まで伝え得るような構造を必要とする等の構造上の
制約が生じたりする。
In this known plasma torch, water as a working liquid is turned into steam by the heat generated by the arc discharge, and is moved to the discharge chamber by its vapor pressure. Instability of the plasma jet in the early stage of the generation of the gas, or a structure that can transfer the heat generated by the arc discharge to the main container of water or its vicinity, etc. There are restrictions.

【0011】本発明は以上の背景に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、新規な作動液体搬送系
を用いた液体プラズマ発生方法及びその装置を提供する
ことである。
The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a liquid plasma generating method and a device using a novel working liquid transport system.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、陰極と陽極との間に発生させた
アークで液体蒸気を電離させてプラズマを作る液体プラ
ズマ発生方法において、該液体を収容する液収容部の液
体を、交番電気エネルギーを機械振動に変換する素子で
液滴化してアーク発生箇所側に供給することを特徴とす
るものである。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a liquid plasma generating method for generating plasma by ionizing liquid vapor with an arc generated between a cathode and an anode. The liquid in the liquid storage section for storing the liquid is converted into liquid droplets by an element that converts alternating electric energy into mechanical vibration and supplied to the arc generating portion side.

【0013】また、請求項2の発明は、陰極と陽極との
間に発生させたアークで液体蒸気を電離させてプラズマ
を作る液体プラズマ装置において、該液体を収容する液
収容部の液体を、交番電気エネルギーを機械振動に変換
する素子で液滴化してアーク発生箇所側に供給すること
を特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a liquid plasma apparatus for generating plasma by ionizing a liquid vapor with an arc generated between a cathode and an anode, wherein the liquid in the liquid storage section for storing the liquid is It is characterized in that the electric energy is converted into liquid droplets by an element that converts the electric energy into mechanical vibration and supplied to the arc generating site side.

【0014】ここで、交番電気エネルギーを機械振動に
変換する素子としては、磁気ひずみ型と圧電型のいずれ
の素子でもよい。特に、20kHz以上の交番電流エネルギ
ーを,同じ周波数をもった機械的振動に変換する超音波
変換器が好適である。
Here, the element for converting alternating electric energy into mechanical vibration may be either a magnetostrictive element or a piezoelectric element. Particularly, an ultrasonic transducer that converts alternating current energy of 20 kHz or more into mechanical vibration having the same frequency is preferable.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図1及び図2を用いて、本
発明を液体プラズマ装置である、作動液体として水を用
いたプラズマトーチに適用した一実施形態について説明
する。本実施形態のプラズマトーチは、前述の図3に示
す公知のプラズマトーチに改良を加えたものである。図
1において、上記公知のプラズマトーチの構成に対応す
る部分には同一の符号を付している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a plasma torch using water as a working liquid, which is a liquid plasma apparatus, will be described below with reference to FIGS. The plasma torch of the present embodiment is obtained by improving the known plasma torch shown in FIG. In FIG. 1, the same reference numerals are given to portions corresponding to the configuration of the known plasma torch.

【0016】図1において、本実施形態のプラズマトー
チが、上記公知のプラズマトーチと異なる点は、次の点
である。 (1)作動流体用の容器6から湿気吸収材7を取り出
し、容器内部を仕切部材25で仕切って、後端側の内部
空間に直接水24を収容する水収容室を形成した。 (2)追加して設けた仕切壁26、27で水収容室より
トーチ本体1側に超音波振動で水をミスト化するための
ミスト化室を形成し、ここに圧電素子、例えば超音波振
動子としての例えばピエゾ素子28を配置した。このピ
エゾ素子28には外部電源から電圧を印加するための図
示を省略した外部駆動回路やスイッチを接続した。 (3)水収容室の水をミスト化室に供給するため、両室
にまたがるように水伝達用部材としてのフェルト29を
配置した。このフェルト29のミスト化室側の端部は上
記ピエゾ素子28に接するように位置決めした。 (4)多孔質熱伝導性材8を短めにし、後述するように
形状を変更した。更に、この形状変更に伴ってリンク9
の形状も変更した。 (5)多孔質熱導電性材8の外周面とトーチ本体1の内
周面との間の間隙と上記ミスト化室内とを複数本の耐熱
性パイプ30で接続した。 (6)なお、アノード2とカソード4は、互いに電圧を
逆にしてカソード2,アノード4として使用してもよ
い。
In FIG. 1, the plasma torch of the present embodiment differs from the above-described known plasma torch in the following points. (1) The moisture absorbing material 7 was taken out of the working fluid container 6 and the inside of the container was partitioned by the partition member 25, thereby forming a water storage chamber for directly storing the water 24 in the internal space on the rear end side. (2) A mist chamber for converting water into mist by ultrasonic vibration is formed on the side of the torch main body 1 from the water storage chamber by the additionally provided partition walls 26 and 27, and a piezoelectric element, for example, ultrasonic vibration For example, a piezo element 28 is arranged as a child. An external drive circuit and a switch (not shown) for applying a voltage from an external power supply were connected to the piezo element 28. (3) In order to supply the water in the water storage chamber to the mist generation chamber, a felt 29 as a water transmission member is disposed so as to straddle both chambers. The end of the felt 29 on the mist forming chamber side was positioned so as to be in contact with the piezo element 28. (4) The porous heat conductive material 8 was made shorter, and the shape was changed as described later. Further, with this shape change, the link 9
Also changed the shape. (5) The gap between the outer peripheral surface of the porous thermoconductive material 8 and the inner peripheral surface of the torch main body 1 and the above-mentioned mist forming chamber were connected by a plurality of heat-resistant pipes 30. (6) The anode 2 and the cathode 4 may be used as the cathode 2 and the anode 4 by reversing the voltage.

【0017】図2(a)及び(b)において、上記多孔
質熱伝導性材8は、図3の多孔質熱導電性材に対し、ト
ーチ本体1の内周面に対向する部分のみを残しそれより
後端側を切断した形状にした。また、外周面に無数の突
起31を螺旋状に設けた。更にリンク9との接触先端部
にテーパを設け、このテーパ部に接線方向の溝通路32
を複数本形成した。そして、リンク9の後端面形状を、
上記テーパ部に接触するように逆テーパ形状にした。そ
して、リンク9の外周面には複数本(図示の例では8
本)の溝通路10aを形成した。またリンク9のアノー
ト2と接触する先端テーパ部に、上記外周面の複数の溝
10aのうちの一部(図示の例では3本)についてのみ
連続させて、通路用の溝通路10を形成した。
2 (a) and 2 (b), the porous heat conductive material 8 is different from the porous heat conductive material of FIG. 3 except for a portion facing the inner peripheral surface of the torch main body 1. The rear end side was cut into a shape. In addition, countless projections 31 are provided spirally on the outer peripheral surface. Further, a taper is provided at a contact end portion with the link 9, and a tangential groove passage 32 is formed in the taper portion.
Were formed. Then, the shape of the rear end face of the link 9 is
An inverted tapered shape was formed so as to contact the tapered portion. A plurality of links (8 in the illustrated example) are provided on the outer peripheral surface of the link 9.
The groove passage 10a of the present invention was formed. In addition, only a part (three in the illustrated example) of the plurality of grooves 10a on the outer peripheral surface is continuous with a tapered end portion of the link 9 that comes into contact with the note 2, thereby forming a groove groove 10 for a passage. .

【0018】図2(c)において、上記ピエゾ素子とし
ては平板状のピエゾ素子28を使用し、その状面に接触
するようにフェルト端部を重ねた。このフェルト端には
四角の孔33を形成した。このような形状に代え図2
(d)に示すように複数の丸状の孔34を形成してもよ
い。更には同図(d)に仮想線で示すように上記耐熱性
パイプの一端をこの丸状の孔34に接続してもよい。
In FIG. 2C, a flat piezo element 28 was used as the piezo element, and the felt ends were overlapped so as to be in contact with the surface. A square hole 33 was formed at the felt end. In place of such a shape, FIG.
A plurality of round holes 34 may be formed as shown in FIG. Further, one end of the heat resistant pipe may be connected to the round hole 34 as shown by a virtual line in FIG.

【0019】以上の構成において、本実施形態のプラズ
マトーチを使用する場合には、まず、栓17を外して作
動流体補充孔18から容器6内の水収容室に作動流体と
しての水を入れる。この水収容室内の水24はフェルト
29を伝ってミスト化室に供給され、ピエゾ素子27上
面に重なっているフェルト端部に水が保持され、フェル
ト29に形成された孔33内も水で満たされる。その後
栓17を取り付ける。この状態で外部電源のスイッチを
入れてアノード2等への電圧印加を開始する。そして、
ボタン16を押し、カソードホルダ3を移動させ、その
先端にあるカソード4をアノード2に接触させる。そし
て、ボタン16の押し込みを止める。押し込みを止める
とスプリング15の付勢力でボタン16が押し戻され、
これに伴ってカソードホルダ3も初期位置に戻る。この
戻りに伴いカソード4がアノード2から離れるときに放
電室10内でアーク放電が開始する。ふた14とプラス
チックカバー19の接触部はネジになっている。このネ
ジを手で廻すことにより、ふた14とプラスチックカバ
ー19の位置関係を調整できる。これにより、アノード
2とカソード4の距離を調整することができる。従って
アークの最適な長さを得ることができる。
In the above configuration, when using the plasma torch of this embodiment, first, the stopper 17 is removed, and water as a working fluid is poured into the water storage chamber in the container 6 from the working fluid replenishing hole 18. The water 24 in the water storage chamber is supplied to the mist forming chamber through the felt 29, water is held at the felt end overlapping the upper surface of the piezo element 27, and the inside of the hole 33 formed in the felt 29 is also filled with water. It is. Thereafter, the stopper 17 is attached. In this state, the external power supply is turned on to start applying a voltage to the anode 2 and the like. And
The button 16 is pressed to move the cathode holder 3, and the cathode 4 at the tip thereof is brought into contact with the anode 2. Then, the pressing of the button 16 is stopped. When the push is stopped, the button 16 is pushed back by the urging force of the spring 15,
Accordingly, the cathode holder 3 also returns to the initial position. With this return, when the cathode 4 separates from the anode 2, an arc discharge starts in the discharge chamber 10. The contact portion between the lid 14 and the plastic cover 19 is a screw. By turning the screw by hand, the positional relationship between the lid 14 and the plastic cover 19 can be adjusted. Thereby, the distance between the anode 2 and the cathode 4 can be adjusted. Therefore, an optimal length of the arc can be obtained.

【0020】ここで、本実施形態では、上記外部電源の
スイッチを入れるのに伴い、あいるは、上記ボタン16
を押すのに伴い、前述のピエゾ素子28の駆動回路にも
電圧が印加されピエゾ素子28が超音波振動を開始す
る。この超音波振動で、ピエゾ素子上のフェルト端部に
保持されている水がミスト化される。特に、フェルト端
部に形成された孔33内に満たされている水が効率良く
ミスト化される。そして、水のミストは耐熱性パイプ3
0を介して多孔質熱導電性材8の外周面とトーチ本体1
の内周面との間の間隙に供給される。
In this embodiment, when the external power supply is turned on, the button 16
As the key is pressed, a voltage is also applied to the driving circuit of the piezo element 28, and the piezo element 28 starts ultrasonic vibration. By this ultrasonic vibration, water held at the felt end on the piezo element is turned into mist. In particular, the water filled in the hole 33 formed at the felt end is efficiently misted. And the mist of water is heat resistant pipe 3
0 and the outer peripheral surface of the porous heat conductive material 8 and the torch body 1
Is supplied to the gap between the inner peripheral surface and the inner peripheral surface.

【0021】そして、上記アーク放電で電流が流れて発
生した熱は、熱伝導性リンク9を介して多孔質熱伝導性
材8に伝わる。この結果、多孔質熱導電性材8の外周面
とトーチ本体1の内周面との間の間隙に供給されている
水のミストが蒸気になる。そして、過剰圧力が生じ、こ
の蒸気は、図2(a)中に符号Aで示すように、リンク
9の外周面の通路10a及び先端テーパ部の溝通路10
を介して放電室11に進入する。なお、リンク9の外周
面の複数の通路10aのうち、先端テーパ部の通路10
に連続していないものに進入した蒸気は逆流する。ま
た、上記過剰圧力で、上記蒸気の一部は、図2(a)中
に符号Bで示すように、多孔質熱導電性材9の先端テー
パ部の通路32を通って直接放電室11に進入する。上
記逆流した上記の一部もこの通路32を通って直接放電
室11に進入する。それから、放電室11に進入した蒸
気はプラズマ化され、アノード2の中心軸の穴を通して
外部に吹き出す。これにより、そのアーク柱を安定さ
せ、同時にアノード2やカソード4を冷やす。
Then, the heat generated by the current flowing by the arc discharge is transmitted to the porous heat conductive material 8 through the heat conductive link 9. As a result, the mist of water supplied to the gap between the outer peripheral surface of the porous thermoconductive material 8 and the inner peripheral surface of the torch main body 1 becomes steam. As a result, excessive steam is generated, and this steam is supplied to the passage 10a on the outer peripheral surface of the link 9 and the groove passage 10 in the tapered end portion, as shown by reference numeral A in FIG.
Through the discharge chamber 11. In addition, of the plurality of passages 10a on the outer peripheral surface of the link 9, the passage
The vapor that has entered the non-continuous stream flows back. At the excess pressure, a part of the vapor passes directly to the discharge chamber 11 through the passage 32 at the tapered end of the porous thermoconductive material 9 as shown by the symbol B in FIG. enter in. The part of the backflow also directly enters the discharge chamber 11 through the passage 32. Then, the vapor that has entered the discharge chamber 11 is turned into plasma, and blows out to the outside through a hole in the central axis of the anode 2. Thereby, the arc column is stabilized, and at the same time, the anode 2 and the cathode 4 are cooled.

【0022】以上の実施形態に係るプラズマトーチによ
れば、超音波振動子でミスト化した水をトーチ本体1側
に供給するので、トーチ本体側への水供給を超音波振動
子の駆動制御によりコントロールできる。よつて、例え
ば連続駆動により安定した水の供給が可能である。ま
た、作動開始直後から安定したプラズマジェット流の噴
射が可能である。これに対し、前述の図3に示す公知の
プラズマトーチでは、環境や使用履歴によって変動する
容器9内の水部分状態等によりトーチ本体1側への水供
給状態や加熱により蒸気発生状態が左右され、特に、作
動開始直後はプラズマジェット流が不安定になりがちで
ある。
According to the plasma torch according to the above embodiment, the water mist generated by the ultrasonic vibrator is supplied to the torch main body 1 side, so that the water supply to the torch main body is controlled by controlling the ultrasonic vibrator. Can control. Thus, for example, stable water supply can be performed by continuous driving. Further, a stable jet of the plasma jet can be performed immediately after the start of the operation. On the other hand, in the known plasma torch shown in FIG. 3 described above, the state of water supply to the torch main body 1 side and the state of steam generation due to heating are affected by the state of water in the container 9 that fluctuates depending on the environment and use history. In particular, the plasma jet flow tends to be unstable immediately after the start of operation.

【0023】また、本実施形態のプラズマトーチでは、
湿気吸収材7に吸収させた状態ではなく、水収容室内に
直接水を収容しているので、湿気吸収材7を用いない分
だけ、水収容量を多めに確保できる。よって、プラズマ
トーチ全体の内容量の小型化あるいは収容水容量の増大
が図れる。
Also, in the plasma torch of the present embodiment,
Since the water is stored directly in the water storage chamber instead of being absorbed by the moisture absorbing material 7, a large amount of water can be secured because the moisture absorbing material 7 is not used. Therefore, the internal capacity of the entire plasma torch can be reduced, or the capacity of the contained water can be increased.

【0024】なお、以上の実施形態に係る液体プラズマ
装置は、手に持って扱えるものであるが、本発明は、固
定式の液体プラズマ装置にも適用できる。また、上記実
施形態に係るプラズマ装置は、プラズマジェット流とし
て噴出するプラズマジェットあるいは非移行性アーク生
成タイプのものであるが、本発明は、移行性アークを生
成するタイプのものにも適用できる。更に、上記実施形
態は、アーク放電を起こすのに、陰極と陽極を接触させ
て電流を通電し、その後電極を引き離す方法を採用した
ものであるが、これに代え、電極間に高周波高電圧を印
加して電極間の気体を電離する方法、電極間を細いワイ
ヤーで短絡し、電流によってワイヤーが溶断する際のア
ークを種プラズマとする方法などを採用したものにも、
本発明は適用できる。
Although the liquid plasma device according to the above embodiment can be handled by hand, the present invention can also be applied to a fixed type liquid plasma device. In addition, the plasma device according to the above embodiment is of a plasma jet type ejecting as a plasma jet stream or a non-transitional arc generation type, but the present invention can also be applied to a type of generating a transitional arc. Further, the above-described embodiment employs a method of causing a current to flow by bringing the cathode and the anode into contact with each other and then separating the electrodes in order to cause an arc discharge. Instead, a high-frequency high voltage is applied between the electrodes. The method of applying gas to ionize the gas between the electrodes, the method of short-circuiting between the electrodes with a thin wire, and the method of using the arc when the wire is melted and blown off by the current as seed plasma,
The present invention is applicable.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によれば、新規な作動液体搬送系
を用いた液体プラズマ発生方法及びその装置を提供でき
る。
According to the present invention, it is possible to provide a liquid plasma generation method and apparatus using a novel working liquid transfer system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態に係るプラズマトーチの概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plasma torch according to an embodiment.

【図2】(a)乃至(d)は同プラズマトーチの部分説
明図。
FIGS. 2A to 2D are partial explanatory views of the plasma torch.

【図3】従来例に係るプラズマトーチの概略構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a plasma torch according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマトーチ本体 6 作動流体用の容器 2 吐出口が形成されたアノード 3 カソードホルダ 4 カード 5 容器のスリーブ部 8 多孔質熱伝導性材 9 熱伝導性リング 10 接線方向の通路 11 放電室 12 電気絶縁性の管 13 熱導電性の管 14 ふた 15 スプリング 16 ボタン 17 栓 18 作動流体補充用孔 19 プラスチックカバー 20 ボタンのフランジ部 25 仕切部材 26 仕切部材 27 仕切部材 28 ピエゾ素子 29 フェルト 30 耐熱性パイプ 31 突起 32 溝通路 33 孔 34 孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma torch main body 6 Container for working fluid 2 Anode with discharge port formed 3 Cathode holder 4 Card 5 Container sleeve 8 Porous heat conductive material 9 Heat conductive ring 10 Tangent passage 11 Discharge chamber 12 Electricity Insulating tube 13 Thermally conductive tube 14 Lid 15 Spring 16 Button 17 Plug 18 Working fluid refill hole 19 Plastic cover 20 Button flange 25 Partition member 26 Partition member 27 Partition member 28 Piezo element 29 Felt 30 Heat resistant pipe 31 projection 32 groove passage 33 hole 34 hole

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】陰極と陽極との間に発生させたアークで液
体を気化させた蒸気を電離させてプラズマを作る液体プ
ラズマ発生方法において、該液体を収容する液収容部の
液体を、交番電気エネルギーを機械振動に変換する素子
で液を滴化してアーク発生箇所側に供給することを特徴
とする液体プラズマ発生方法。
In a liquid plasma generation method for generating plasma by ionizing vapor generated by evaporating a liquid by an arc generated between a cathode and an anode, a liquid in a liquid storage section for storing the liquid is formed by alternating electric power. A liquid plasma generation method, wherein a liquid is converted into droplets by an element that converts energy into mechanical vibration and supplied to an arc generation site side.
【請求項2】陰極と陽極との間に発生させたアークで液
体蒸気を電離させてプラズマを作る液体プラズマ装置に
おいて、該液体を収容する液収容部の液体を、交番電気
エネルギーを機械振動に変換する素子で液を滴化してア
ーク発生箇所側に供給することを特徴とする液体プラズ
マ発生装置。
2. A liquid plasma apparatus for generating plasma by ionizing liquid vapor with an arc generated between a cathode and an anode, wherein the liquid in a liquid storage section for storing the liquid is subjected to alternating mechanical energy to mechanical vibration. A liquid plasma generator, wherein liquid is converted into droplets by an element to be converted and supplied to an arc generation site side.
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