JPS63239800A - 誘導プラズマト−チ構造 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は誘導プラズマトーチ構造に関し、更に詳しくは
石英管の中心でプラズマが発生するようにシースガスに
よる渦流を発生させるようにした誘導プラズマトーチ構
造に関する。

（従来の技術） 物体の表面の耐熱性を向上させる目的で、耐熱性に秀れ
た微粉末をプラズマ（温度約１万度）中に通して溶かし
、物体の表面に溶射することが行われる。第５図はこの
目的に用いられる微粉末溶射装置の従来構成例を示す図
である。容器１に微粉末２を貯留しておき、モータ３の
回転軸に直結したスクリュー４で微粉末２を攪拌し、プ
ラズマ容器５に導く。プラズマ容器５内で約１万度に加
熱された微粉末はその表面乃至は全体が溶けて溶射でき
る状態になる。誘導プラズマはプラズマ容器５に巻回さ
れた励磁コイル（ＲＦコイル）６を駆動源７で駆動する
ことにより発生させるようになっている。

第５図に示す装置では容器１の微粉末出口１ａで微粉末
がスクリュー４のために押し固められてしまう可能性が
あるため、第６図に示すように、モータ３の回転軸先端
に設けたプロペラ８を回転させて微粉末を舞い上げ、キ
ャリヤガス導入部１ｂよりキャリヤガスを導入し、微粉
末をキャリャガスにのせて排出部１Ｃより排出する。こ
のように構成すれば微粉末２が固まってしまうこともな
く、良好な照射が行えることになる。

第７図は従来の誘導プラズマ発生装置の詳細構成を示す
図である。プラズマ容器（外管）５は、例えば石英管で
できており、内部に石英管の内管９をもっている。図に
おいて、８はキャリヤガスと微粉末の流体、Ａはプラズ
マを石英管壁から離すためのシースガスの流体である。

この誘導プラズマ発生装置の仕様として、ＲＦコイル電
流を１１０Ａ、Ａｒガス流量を内管９が１０　Ｉ！／ｌ
１ｌｉｎ　。

外管５が３０／／ｍｉｎとする。この条件下ではプラズ
マの上部に磁気圧によって生じる渦流（図参照）が存在
することが数値計算上司らかにされている。

（発明が解決しようとする問題点） 第７図に示すような従来のプラズマトーチ構造の場合、
石英管の内部９と外管５の同心幅が異なったり、変形し
ていると、誘導プラズマが片側に寄ってしまい、寄られ
た方の管壁がプラズマの有する高温のために溶けてしま
うことがあった。更にプラズマ内のプラズマガスとシー
スガス流量との相互作用により生じる圧力差によって、
プラズマが石英内管９の下部に近づいて、内管９を溶か
してしまうことがあった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、プラズマが石′Ｆ！、管壁を溶かすことが
ないようにした誘導プラズマ発生装置を実現することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、その内部で誘導プ
ラズマを発生させる石英管と、該石英管上部に外周に沿
って斜め方向にガスを噴射するように配された第１のガ
ス噴射手段と、該第１のガス噴射手段とガス噴射方向が
同方向、同角度で且つ第１のガス噴射手段よりも内部に
配された第２のガス噴射手段と、石英管中心部に設けら
れたキャリヤガスと微粉末を噴射するためのノズルと、
該ノズルを取り囲むようにして石英管内壁に配された固
定フィンとにより構成されてなることを特徴とするもの
である。

（作用） 石英管内部に、プラズマに渦流を生せしめて、プラズマ
をＥＪ英管中央部に封じ込めるような機構を設ける。

〈実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は、本発明の一実施例を示す機械的構成図である
。わかりやすくするため、透過図の形で示している。図
において、１ｏは部材、２ｏは石英管で、部材１０は石
英管２０の上部に載置されしかも石英管２０と強固に接
着して用いられる。

又、真空を保持するため両者間には０リングシールが施
されている。１１は部材１ｏ内に形成された第１のガス
噴射手段で、図に示すように４個設けられている。該第
１のガス噴射手段１１は、石英管２０の外周に沿って斜
め方向にガスを噴射するように配されている。具体的に
は部材１ｏ内に斜め方向の穴をあけることで実現するこ
とができる。

１２は該第１のガス噴射手段１１とガス噴射方向が同方
向、同角度で且つ第１のガス噴射手段１１よりも内部に
配された第２のガス噴射手段で、第１のガス噴射手段１
１と同様にして作られる。

そして、これら第１及び第２のガス噴射手段１１゜１２
は、部材１０の円に沿って円周状に配されている。これ
らガス噴射手段１１．１２内にはシースガスが導かれる
。１３は部材１０の中心部に設けられたキャリヤガスと
微粉末を噴射するためのノズルで、該ノズルは部材１０
が石英管２０と接着したときに、その先端が石英管２０
の内部に充分達するだけの長さを有しているものとする
。

２１は石英管２０の上部内壁に密着するように部材１０
に固定したフィンである。該固定フィン２１は、全て同
一方向に曲面を持つ４枚のフィンで構成されており、前
記ノズル１３を取囲むようにして配置されている。２２
は石英管２０の外周にギャップ８ＩＩＩ１１で巻回され
た誘導プラズマ用の磁界を発生させるためのＲＦコイル
である。磁界発生時には該ＲＦコイル２２には大電流が
流される。

このような構成された機構の動作を説明すれば、以下の
通りである。

第１及び第２のガス噴射手段１１．１２からシースガス
を圧送すると、部材１０の出口でガスは第２図に示す角
度で噴射される。図において、θ１はガス導入角、θ２
はガス噴射角である。噴射角θ２の方が広がっているこ
とがわかる。このような角度で石英管２０内に噴射され
るガス流は、第３図に示すように、接線方向く外周と接
づる方向）の成分と軸方向の成分とに分解することがで
きる。

このようなガス流が第１及び第２のガス噴射手段１１．
１２から噴射されて何れも固定フィン２１に突き当たる
。この結果、ガス流は第４図に示すような一定方向で、
より高速で回転し始める。

同図において、ａは第１のガス噴射手段１１の噴射口、
ｂは第２のガス噴射手段１２の噴射口である。図に示す
例では、渦は円中心に向かって吸込まれるように右回転
している。この結果、発生したガス渦流により誘導プラ
ズマは回転させられ、熱的ピンチ効果により石英管２ｏ
の中心部で安定に放電する。ここで熱的ピンチ効果とは
プラズマ周囲の気体が渦流のために、プラズマ中心部よ
りも比較的低温の気体になる。そのため、電気伝導率が
小さくなり、誘導電流はますます高温部に集中する効果
をいう。

尚、ガスが回転することによって、プラズマが上部に付
着しようとするが、第１の噴射手段１１と同方向、同角
度で噴射する第２の噴射手段１２とフィン２１によりプ
ラズマだけを押し下げる働きをする。このようにして、
安定放電しているプラズマ中にノズル１３から噴射され
たキャリヤガスと微粉末が混入され充分な溶射が行われ
る。

そして、遠心力と熱膨張により拡散する蒸気化された微
粉末を、渦流用フィン２１でより回転させることにより
、石英管２０の管壁への付着を防止する。しかもプラズ
マはガス渦流のために石英管２０の中心部で安定放電し
ているので、石英管壁を溶かすことはない。

前述の実施例では第１及び第２のガス噴射手段１１．１
２はそれぞれ４個の噴射口を有する場合について示した
が、４個に限るものではなく任意の数であっても良い。

又、固定フィン２１の羽の数も４枚に限るものではなく
、任意の数であってよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、石英管２
０に噴射させるガス流が石英管内で渦流となるように該
石英管２０内に斜めに噴射するようなガス噴射手段を設
けると共に、噴射されたガス流を更に加速させるような
固定フィンを石英管２０内に設けることにより、プラズ
マが石英管を溶かすことがないようにした誘導プラズマ
トーチ構造を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はガス
の噴射方向の説明図、第３図はガス流の分解状態を示す
図、第４図はガスによる渦流の発生状態を示す図、第５
図は微粉末溶射装置の従来構成例をホす図、第６図は微
粉末溶射装置の改良例を示す図、第７図は従来の誘導プ
ラズマ発生装置の詳細構成を示す図である。 １０・・・部材　　　　１１・・・第１のガス噴射手段
１２・・・第２のガス噴射手段 １３・・・ノズル　　　２０・・・フィン２２・・・Ｒ
Ｆコイル 特　許　出　願　人　日本電子株式会社代　　理　　人
　　　弁理士　　井　　島　　藤　　治外１名 第１図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. その内部で誘導プラズマを発生させる石英管と、該石英
   管上部に外周に沿って斜め方向にガスを噴射するように
   配された第１のガス噴射手段と、該第１のガス噴射手段
   とガス噴射方向が同方向、同角度で且つ第１のガス噴射
   手段よりも内部に配された第２のガス噴射手段と、石英
   管中心部に設けられたキャリヤガスと微粉末を噴射する
   ためのノズルと、該ノズルを取り囲むようにして石英管
   内壁に配された固定フィンとにより構成されてなる誘導
   プラズマトーチ構造。