JPS62155957A - プラズマ発生ガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業−１−の利用分’Ｉ’？） 本発明は、プラズマ加熱装置、プラズマ切断装置、プラ
ズマ溶射装置、あるいはプラズマ試験装置等、プラズマ
を発生させ高温・、高速のプラズマフレーム、アーク等
を得るためのガンの改良に関する。

（従来の技術） 一般に、プラズマによる高温・高速のプラズマフレーム
を得るためのノズルは１、第、４、図、に示すような構
造である。

ここでは、その−例として、プラズマ溶Ｑ１装置におけ
るプラズマ発生ガンを例に説明する。

第４図にむいて、１はプラズマ発生ガンで、通常１、タ
″／１ゲステン製のカン−１・′２．１個と銅製の水冷
のアノード３、長側で構成され、さらに、そ□ れらのカソード２と、アノード３は、電気的絶縁物、４
で、絶縁されている。

タングステン酸のカッ−１２４古、的、流’ｌｉｔ　＆
ｔ　１２の負極に、アノ、−ド３は正極にそれぞれ随、
続されている。

６はガスボンベや、液化ガスタンク１Ｓ・（図示せず）
から供給される、プラズマガス（Ａ　ｒ、Ｉｌｅ、Ｎ　
７゜Ｈ２等）供給流路で、７は溶用用粉末をプラズマフ
レームｌｌ中に供給する粉末供給ノズル、８はその粉末
供給ノズル７をプラズマ発生ガンｌ（アノード３）に取
り付けるためのポルターである。

９ａ、９ｂは各々アノード冷却、水路、カソードポル。

グー冷却水、路Σある。

ここで、従来性なわれているプラズマの発生力法１牽、
簡単に、、説明する。。

まず、ガスボンベ等から、例えば、Ａｒガスをプラズマ
発生ガンｌ内に導入し、カソード２と、アノード３との
間に、直流電圧を加えると、両者間にアークｌＯが飛び
、Ａｔ原子中の電子が飛び出すと共に非常な高熱を発生
する。すなわち、ここでＡｒガスがプラズマ状態となる
。

この高熱による急激な体積膨張により、高い圧力が発生
し、プラズマ発生ガン１から噴出し、高速のプラズマフ
レーム１１が得られる。

このプラズマフレーム１１の拡がり具合、つまりプロフ
ィールはこのアノード３の断面形状により決定づけられ
る。当然ながらプラズマフレーム１１のプロフィールは
この用途、すなわち、プラズマ加熱装置、プラズマ切断
装置等の違いにより種々変えられる。

プラズマ溶射装置として使われる場合はそのフレーム１
１の出口付近に設置される粉末供給ノズル７より、溶射
用粉末が吐出され、被溶射材表面にぶつけられ、溶射皮
膜を形成する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のプラズマ発生ガン１は、そのアノ
ード３がｌ　４Ｖ４およびカソード２が１個で構成され
ているため、負荷としてかけられる電気容量に制限があ
り、現状では、例えば、溶ｎ・１装置としてよく使われ
る非移行型の場合、たがだか８０〜１８０　ｋｗ程度が
限度であるため、プラズマフレーム１１の温度が十分に
上がらず溶射粉末旧才゛１の選択において制限があり、
高融点４４　ｔ’ｌの溶０１には、対応困難な一面があ
った。

さらに、アノード３が１個で構成されているため、たと
え、ゴマ粒大の小さな溶１ｔ１（点数）部分が発生して
も、このアノード３は新品と取り手）えねばならなかっ
た。これは、点蝕が発生ずると、アークはそこに集中し
て発生する館１向にあるため、いずれは穴あき→水（冷
却水）洩れ一１覧故→作業中断に至るためである。

一方、出力を上げると、強いアークｌＯが飛び、上記の
点数を生じたり、カソード２の損Ｊｆｉが大きくなり、
寿命が著しく短くなるなどの種々の問題点を有していた
。

さらに、溶射用として使用する場合には、第４図に示す
ような構造であるため機構上、溶射用粉末がプラズマフ
レーム１１の中央から投入できず、側面からの投入によ
っていた。そのため溶射用粉末がプラズマフレーム１１
にはじき出されたり、貫通〜はみ出ししたりして、常に
プラズマフレーム１１の中央にくるとは限らないため、
各々の粉末粒子の溶融状況、被溶射体への衝突速度等の
バラツキが大であった。そのため、溶射膜質としても、
常に良質のものが得られにくいという大きな欠点を有し
ていた。

（問題点を解決するための手段） そこで、本発明は、出力を自由に大きくでき、また同時
に従来より高温・高速のプラズマフレームを得ることが
できる高パワーのプラズマ発生ガンを提供すると共にガ
ンのメンテナンスコストの低減を図るものである。

すなわち、本発明のプラズマ□発生ガンは、内側に溶射
材料の流通路を構成したアノード１？ａの外周側にカソ
ード１５を保持させか′つ周□囲に絶縁物１８ａ、１８
ｂで絶縁したカソードホルダー１６を複数個アノードの
外周に沿って列設してなることを嗜、￥徴としている。

（作用） カソード、アノードの組み合わせを従来の一対から、複
数対に増すことにより、ガン内の電気的、熱的負荷を下
げ、寿命を延長し、かつ、トータルとしての出力を上げ
、メンテナンスも各々の部分に限ってできるようにし、
さらにガン中央部に開口部を設定し、溶射材ネ１の中央
供給を可能とし、溶射膜品質をも向上さゼるものである
。

（実施例） 以□下図面に従い本発明の一実施例を説明する。

第１図および第２図で示すように本例は１個ののプラズ
マ発生ガンを４組のカソード、アノードで構成した例を
示している。

すなわち、内側に溶射材料の流通路を形成したアノード
１？’ａ′の外周側にカソード１５を保持させかつ繋ぎ
部分を絶縁板で形成したカソードホルダーＩＢを複数個
アノードの外周に沿う方向へ列設している。さらに本例
ではカソードホルダー１６の外方側に外周アノード１７
ｂを配設している。この外周アノード１７ｂは普通水冷
の銅で構成されるが外周アノード１７ｂは場合によって
電気を通さずまたはセラミック製として単にケーシング
゛として用いたりすることもできる。そして、冷却のた
め冷却水の入口２０ａ、出口２０ｂが”設けられている
。さらに、アノード１７ａおよび外周アノード１７ｂの
、カソード１５に面する部分にそれぞれ球面の切欠３８
が設けられている。

そして本発明においてはアノード１７ａの外周側に、下
端にカソード１５を配置したカソードホルダー１６を複
数夕ｌ殺し、カソードホルダーｉｅの一体化した繋ぎ部
に絶縁物２５および絶縁物１８ｂ、１８ａでカソード１
５とアノード１７ａおよび外周アノード１７ｂとを絶縁
する。つまり直径方向には、外周絶縁板１８ａ、内周絶
縁板１８ｂを、また円周方向には縦絶縁板２５が挟み込
まれ、１個のプラズマ発生ガン４０が構成されている。

この４組の外周アノード１７ｂ、下部のセラミックスカ
ート３１等は絶縁バンド等（図示せず）で緊縛すること
により、一体化される。カソードホルダー１６の下部に
は、通常タングステン製のカソード１５が銀ロウ伺は等
で固着されている。

また、第２図に示すように円周方向の電気絶縁板１８ａ
、　１８ｂの間に設けである隙間１９から、プラズマガ
ス、例えば、Ａｒ等が供給される。

溶射装置用プラズマガンの場合には、第１図に示すよう
に、プラズマ発生ガン４０の中央には、セラミックノズ
ル３３が設けてあり、ここから溶射用粉末が供給される
。

下部のセラミックスカー１・３１はプラズマフレームの
形状を決定するためのもので、希ｔ７ｊするプラズマフ
レーム１１の形状に合わせて、各秤取り科えが可能であ
る。この取り科えは取４−ＪポルＩ・３２により容易に
できる。３５はセラミックファイバー製のパツキンを示
す・ また、この１個に組み」二げられたプラズマ発生ガン４
０は各々のカソードホルダー１６、内周アノード１？ａ
、＋外周アノード１７ｂに対して、電気、氷等の必要な
ものを備えたソケット５０（第３図参照）が取り付けら
れる。ソケット５０には給水パイプ２７ａ、排水パイプ
２７ｂ、電線２８等が配設しである。

これは、ビス穴２６をアノード１７ｂのビス穴２２とを
合わせ、ビス（図示せず）により取付けられる。電気は
ソケット５０の下に敷かれる銅パツキン　・（図示せず
）およびビスにより確実にア、ノード、　３１７、カソ
ードホルダー１６に伝えられる。

また、本プラズマ発生ガン４０が溶射″目的でない　−
場合には、セラミックノズル３３の代わりに栓を入れて
塞いでも良い。

ｔ５１図に示すように、各ソケット５０からの冷却体供
給パイプ３４は、束となってまとめられ、絶縁性のキャ
ップ３１の開口部３１ａから、コード、パイプ束３３ａ
となって外部に取り出される。また、キャップ３１の一
部に設けられたプラズマガス供給各々のアノード１？ａ
　、　カソード１５間で、アー゛りｌＯが飛び、各々に
投入される電気的人力に応じて、プラズマ（すなわちＦ
Ａ　Ｍ　）が発生し、１個のプラズマ発生ガン４０全体
としては、名々のアノード１７ａ、　１７ｂ、カソード
１５間の出力の合、；１として、（些ＩＪＩ９効果） ５．このように本発明によれば、カソード１５とアノ゛
−ド１７ａ、　１７ｂとが各々独☆して構成されている
ため客々の電気容量を小さくしても、結果として′従来
の１１８０ｋ程度が得られるため、゛電気負荷を小、さ
くすることができ、ノＩ命の延長がｉ＋）能となった。

ま□た、各々の負荷を従来と回−・とすれば、ト”−タ
ルとして、電気的に従来より大幅な大容量化が可能であ
る。

パ一方、７７ケ＋７８７．６、ア、−１１□８，１□５
の一部に小さな点数ができても、またカソード１５゛　
の−・部が損耗してきても、その部分のパーツだけ゛奪
取り替えれば良く、従来のように、全面的に取ｉ替える
必要はなく、メンテナンスコスト低減の□　効果も大き
い。

さらに１円環状に構成しているため、中央の穴から原料
の溶射粉末を投入できるため、溶射膜質の向上も得られ
る等、本発明の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラズマ発生ガンの一実施例を示す側
面断面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ矢視図１、第
３図はカソードおよびアノードの上部に差し込むソケッ
トの一例を示す斜視図、および第４図は従来のプラズマ
発生ガンの側面断面図である。 ｌ・・・プラズマ発生ガン、２・・・カソード、３・・
・アノード、４・・・電気的絶縁物、６・・・プラズマ
ガス供給流路、７・・・粉末供給ノズル、８・・・ホル
ダー、ｌＯ・・・アーク、１１・・・プラズマフレーム
、１２・・−直流電源、１５・・・カソード、１６・・
・カソードホルダー、１７ａ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内側に溶射材料の流通路を形成したアノード１７ａの外
   周側にカソード１５を保持させかつ周囲に絶縁物１８ａ
   、１８ｂで絶縁したカソードホルダー１６を複数個アノ
   ードの外周に沿って列設してなることを特徴とするプラ
   ズマ発生ガン。