JPH06314591A - 多相交流多電極アーク放電装置 - Google Patents
多相交流多電極アーク放電装置Info
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- JPH06314591A JPH06314591A JP5325026A JP32502693A JPH06314591A JP H06314591 A JPH06314591 A JP H06314591A JP 5325026 A JP5325026 A JP 5325026A JP 32502693 A JP32502693 A JP 32502693A JP H06314591 A JPH06314591 A JP H06314591A
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- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 description 2
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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- Discharge Heating (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電自体を、従来のような線状ではなくて極
端に効率良く面状に生起できる多相交流−多電極による
アーク放電装置を提供すること。 【構成】 7相以上の多相交流または4相交流もしくは
5相交流を、この相数と同数設けた放電電極に印加する
ように構成したアーク放電装置において、放電電極をそ
の先端部が正多角形を形成する如く配置すると共に、多
相交流をその相順に放電電極へ右または左回り順に印加
せしめるという技術的手段を採用した。 【効果】 多電極間において複数のアーク放電を途絶え
ることなくその放電方向を揃え且つ高速回転させながら
面状に生起することができるので、極めてシンプルな構
成でありながら、驚くほど高効率なアーク及びプラズマ
ジェットを得ることができる。
端に効率良く面状に生起できる多相交流−多電極による
アーク放電装置を提供すること。 【構成】 7相以上の多相交流または4相交流もしくは
5相交流を、この相数と同数設けた放電電極に印加する
ように構成したアーク放電装置において、放電電極をそ
の先端部が正多角形を形成する如く配置すると共に、多
相交流をその相順に放電電極へ右または左回り順に印加
せしめるという技術的手段を採用した。 【効果】 多電極間において複数のアーク放電を途絶え
ることなくその放電方向を揃え且つ高速回転させながら
面状に生起することができるので、極めてシンプルな構
成でありながら、驚くほど高効率なアーク及びプラズマ
ジェットを得ることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、驚くほど効率の高い面
状アークを生起することができるアーク放電装置に関す
るものである。
状アークを生起することができるアーク放電装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】アーク放電は、低電圧、大電流を特徴と
する一種の気体放電現象であり、極めて高い熱と強烈な
光を発生するので、熱源や光源として各分野で広く慣用
されている。そして各分野において放電に伴う高エネル
ギーを効率良く利用するため、例えば放電電極に冷却ノ
ズルを周設したり、そこからアルゴンガス等を噴射せし
めたりするなど、数多くの改良が積極的に行われてい
る。
する一種の気体放電現象であり、極めて高い熱と強烈な
光を発生するので、熱源や光源として各分野で広く慣用
されている。そして各分野において放電に伴う高エネル
ギーを効率良く利用するため、例えば放電電極に冷却ノ
ズルを周設したり、そこからアルゴンガス等を噴射せし
めたりするなど、数多くの改良が積極的に行われてい
る。
【0003】しかしながら、従来のアーク放電装置は何
れも、その電源に単相交流あるいは直流電源を使用する
ものであり、高エネルギーを発生する放電現象そのもの
は、一対の電極間において線状に為されるものであった
ため、これらエネルギー利用効率の改善にも自ずと限界
があった。
れも、その電源に単相交流あるいは直流電源を使用する
ものであり、高エネルギーを発生する放電現象そのもの
は、一対の電極間において線状に為されるものであった
ため、これらエネルギー利用効率の改善にも自ずと限界
があった。
【0004】
【解決すべき技術的課題】そこで、本発明は、高エネル
ギーを発する放電自体を、従来のような線状ではなく面
状に生起させることで、頗る高効率にアーク放電を生起
することのできる多相交流多電極アーク放電装置を提供
することを技術的課題とするものである。
ギーを発する放電自体を、従来のような線状ではなく面
状に生起させることで、頗る高効率にアーク放電を生起
することのできる多相交流多電極アーク放電装置を提供
することを技術的課題とするものである。
【0005】本件出願人は既に、6相交流電源と正六角
形各頂点位置に配置した6本の電極との接続順序を工夫
して構成した6相交流6電極アーク放電装置を開発し特
許出願をしている(特願平4-228984号)。この装置は、
電極間距離に応じた電圧を各電極へ印加するようにした
ことで、6電極間において複数のアーク放電を途絶える
ことなく高速回転させながら平面状に生起させることを
可能にしたものであるが、本件出願人は、この放電現象
に関して引続き実験研究を行い、その結果、驚くほどの
高エネルギーを発生するこの面状放電が、6相交流以外
の相数、つまりn相交流−n本電極装置においても発生
可能なことを見出し、其処に作用する自然法則を利用す
ることによって上記の技術的課題の解決に成功したので
ある。
形各頂点位置に配置した6本の電極との接続順序を工夫
して構成した6相交流6電極アーク放電装置を開発し特
許出願をしている(特願平4-228984号)。この装置は、
電極間距離に応じた電圧を各電極へ印加するようにした
ことで、6電極間において複数のアーク放電を途絶える
ことなく高速回転させながら平面状に生起させることを
可能にしたものであるが、本件出願人は、この放電現象
に関して引続き実験研究を行い、その結果、驚くほどの
高エネルギーを発生するこの面状放電が、6相交流以外
の相数、つまりn相交流−n本電極装置においても発生
可能なことを見出し、其処に作用する自然法則を利用す
ることによって上記の技術的課題の解決に成功したので
ある。
【0006】
【課題解決のために採用した手段】即ち、少なくとも7
相以上の多相交流または4相交流もしくは5相交流をこ
の相数と同数設けた放電電極へ印加するようにしたアー
ク放電装置において、当該放電電極をその先端部が正多
角形を形成する如く配置すると共に、前記多相交流をそ
の相順に当該放電電極へ右または左回り順に印加せしめ
るという手段を採用したのである。
相以上の多相交流または4相交流もしくは5相交流をこ
の相数と同数設けた放電電極へ印加するようにしたアー
ク放電装置において、当該放電電極をその先端部が正多
角形を形成する如く配置すると共に、前記多相交流をそ
の相順に当該放電電極へ右または左回り順に印加せしめ
るという手段を採用したのである。
【0007】また、3相交流を3本の放電電極へ印加す
るようにしたアーク放電装置において、当該放電電極を
その先端部が正三角形を形成するごとく配置すると共
に、該正三角形の中心付近にアース電極を設けるという
技術的手段を採用することで、上記課題を解決したので
ある。
るようにしたアーク放電装置において、当該放電電極を
その先端部が正三角形を形成するごとく配置すると共
に、該正三角形の中心付近にアース電極を設けるという
技術的手段を採用することで、上記課題を解決したので
ある。
【0008】
【実施例】まず、本発明の出発点になった6相交流−6
本電極によるアーク放電装置について、図1〜図4を参
照しながら説明する。なお、図1は6相交流6電極アー
ク放電装置の構成を説明する概略斜視図、図2は同装置
が生起する面状アーク放電の放電経路説明図、図3は同
装置に印加される6相交流のベクトル図、図4は同装置
における各電極間距離の説明図である。
本電極によるアーク放電装置について、図1〜図4を参
照しながら説明する。なお、図1は6相交流6電極アー
ク放電装置の構成を説明する概略斜視図、図2は同装置
が生起する面状アーク放電の放電経路説明図、図3は同
装置に印加される6相交流のベクトル図、図4は同装置
における各電極間距離の説明図である。
【0009】図1に示すように、6相交流6電極アーク
放電装置は、符号Sで指示する6相交流出力器と符号T
1 〜T6 で指示する棒状放電電極とを所定の接続順序で
接続して構成される。6相交流出力器Sは、互いに位相
差60°の関係を有する6つの単相交流A1 〜A6 (相
順はA6 →A5 →A4 →A3 →A2 →A1 →A6 )を出
力し、また6本の放電電極T1 〜T6 は、符号Hで指示
する絶縁性の電極ホルダーにより、その先端部を正六角
形の各頂点位置付近に近接配置した状態に保持されてい
る。
放電装置は、符号Sで指示する6相交流出力器と符号T
1 〜T6 で指示する棒状放電電極とを所定の接続順序で
接続して構成される。6相交流出力器Sは、互いに位相
差60°の関係を有する6つの単相交流A1 〜A6 (相
順はA6 →A5 →A4 →A3 →A2 →A1 →A6 )を出
力し、また6本の放電電極T1 〜T6 は、符号Hで指示
する絶縁性の電極ホルダーにより、その先端部を正六角
形の各頂点位置付近に近接配置した状態に保持されてい
る。
【0010】そして、6相交流出力器Sの出力端子から
出力される単相交流A1 〜A6 の内の位相差120°の
関係を有する3つの単相交流を、放電電極T1 〜T6 に
ひとつおきに印加し、且つ互いに逆相関係を有する単相
交流を、互いに対向する電極に印加するように接続して
いる。この接続法を採って、放電を開始したところ、図
2に示すように、放電電極T1 〜T6 で囲む領域内で計
15本のアーク放電が途絶えることなく放電方向を揃え
且つ放電順序に従って高速回転しながら平面状に生起さ
れ、驚くほど高効率な放電が得られたのである。なお、
図2には位相が30°進む毎の各瞬間における放電経路
を表しており、図中の太矢印はその電極間に電圧最大値
が印加され矢印方向に放電電流が流れることを示し、図
中の細矢印はその電極間に最大値ではないが電圧印加さ
れて矢印方向に放電電流が流れることを示している。
出力される単相交流A1 〜A6 の内の位相差120°の
関係を有する3つの単相交流を、放電電極T1 〜T6 に
ひとつおきに印加し、且つ互いに逆相関係を有する単相
交流を、互いに対向する電極に印加するように接続して
いる。この接続法を採って、放電を開始したところ、図
2に示すように、放電電極T1 〜T6 で囲む領域内で計
15本のアーク放電が途絶えることなく放電方向を揃え
且つ放電順序に従って高速回転しながら平面状に生起さ
れ、驚くほど高効率な放電が得られたのである。なお、
図2には位相が30°進む毎の各瞬間における放電経路
を表しており、図中の太矢印はその電極間に電圧最大値
が印加され矢印方向に放電電流が流れることを示し、図
中の細矢印はその電極間に最大値ではないが電圧印加さ
れて矢印方向に放電電流が流れることを示している。
【0011】6相交流6電極アーク放電装置において、
このような平面状放電が可能になったのは、電極間の単
位距離当たりの印加電圧を、全ての電極間において一定
にすることができたからである。距離の大きい電極間に
はその分高い電圧が印加されるので、従来装置のよう
に、距離の短い隣接電極間での放電だけでなく、距離の
大きい他の電極との間にもアーク放電を生起することが
可能となるのである。図3および図4を参照しながら詳
しく説明する。
このような平面状放電が可能になったのは、電極間の単
位距離当たりの印加電圧を、全ての電極間において一定
にすることができたからである。距離の大きい電極間に
はその分高い電圧が印加されるので、従来装置のよう
に、距離の短い隣接電極間での放電だけでなく、距離の
大きい他の電極との間にもアーク放電を生起することが
可能となるのである。図3および図4を参照しながら詳
しく説明する。
【0012】図3は、交流電圧の大きさと位相関係を示
す交流ベクトル図である。前記6相交流出力器S(図1
参照)から出力される6つの交流A1 〜A6 を、図中の
太線ベクトルE1 〜E6 で代表させると、各電極間に印
加される電圧は、この太線ベクトルE1 〜E6 のベクト
ル差でそれぞれ表すことができる。図中には、細線ベク
トルV12〜V16を用いて、放電電極T1 と他電極T2 〜
T6 との間に印加される電極間電圧を表している。
す交流ベクトル図である。前記6相交流出力器S(図1
参照)から出力される6つの交流A1 〜A6 を、図中の
太線ベクトルE1 〜E6 で代表させると、各電極間に印
加される電圧は、この太線ベクトルE1 〜E6 のベクト
ル差でそれぞれ表すことができる。図中には、細線ベク
トルV12〜V16を用いて、放電電極T1 と他電極T2 〜
T6 との間に印加される電極間電圧を表している。
【0013】ここで、太線ベクトルE1 〜E6 の大きさ
をEとすると、電極T1 −T2 間電圧を代表する細線ベ
クトルV12は、太線べクトルE1 と太線べクトルE2 と
のベクトル差となるので、その大きさはEとなり、同様
に、電極T1 −T3 間電圧を代表するベクトルV13の大
きさは、√3E、電極T1 −T4 間電圧を代表するベク
トルV14の大きさは、 2E、電極T1 −T5 間電圧を
代表するベクトルV15の大きさは、√3E、電極T1 −
T6 間電圧を代表するベクトルV16の大きさは、 1E
になる。
をEとすると、電極T1 −T2 間電圧を代表する細線ベ
クトルV12は、太線べクトルE1 と太線べクトルE2 と
のベクトル差となるので、その大きさはEとなり、同様
に、電極T1 −T3 間電圧を代表するベクトルV13の大
きさは、√3E、電極T1 −T4 間電圧を代表するベク
トルV14の大きさは、 2E、電極T1 −T5 間電圧を
代表するベクトルV15の大きさは、√3E、電極T1 −
T6 間電圧を代表するベクトルV16の大きさは、 1E
になる。
【0014】一方、放電電極T1 と他電極T2 〜T6 と
の間の距離についてみてみると、正六角形の中心と各頂
点との距離をLとした場合、図4に示すように、電極T
1 と電極T2 との距離はLとなり、同様に、電極T1 −
T3 間の距離;√3L、電極T1 −T4 間の距離;2
L、放電T1 −T5 間の距離;√3L、電極T1 −T6
間の距離;1Lとなる。
の間の距離についてみてみると、正六角形の中心と各頂
点との距離をLとした場合、図4に示すように、電極T
1 と電極T2 との距離はLとなり、同様に、電極T1 −
T3 間の距離;√3L、電極T1 −T4 間の距離;2
L、放電T1 −T5 間の距離;√3L、電極T1 −T6
間の距離;1Lとなる。
【0015】この関係から分かるように、6相交流6電
極アーク放電装置にあっては、放電電極T1 −他電極T
2 〜T6 間において電極間印加電圧V12〜V16と電極間
距離とが見事に対応するのである。具体的に言うと、例
えば距離が電極T1 −T2 間の√3倍となる電極T1 −
T3 間には、電極T1 −T2 間の√3倍の電圧が印加さ
れ、距離が電極T1 −T2 間の2倍となる電極T1 −T
4 間には、電極T1 −T2 間の2倍の電圧が印加される
のである。この関係は、放電電極T1 −他電極T2 〜T
6 間だけでなく、放電電極T2 −他電極T3 〜T6 間に
関しても同様に見られる。その結果、放電電極T1 〜T
6 全体として高効率な平面状放電が生起されるのであ
る。
極アーク放電装置にあっては、放電電極T1 −他電極T
2 〜T6 間において電極間印加電圧V12〜V16と電極間
距離とが見事に対応するのである。具体的に言うと、例
えば距離が電極T1 −T2 間の√3倍となる電極T1 −
T3 間には、電極T1 −T2 間の√3倍の電圧が印加さ
れ、距離が電極T1 −T2 間の2倍となる電極T1 −T
4 間には、電極T1 −T2 間の2倍の電圧が印加される
のである。この関係は、放電電極T1 −他電極T2 〜T
6 間だけでなく、放電電極T2 −他電極T3 〜T6 間に
関しても同様に見られる。その結果、放電電極T1 〜T
6 全体として高効率な平面状放電が生起されるのであ
る。
【0016】本件出願人は、このような電極間印加電圧
と電極間距離との比例関係が、6相交流−6本電極によ
るアーク放電だけでなく、例えば、3相、5相、12相な
ど他の多相交流を採用した場合にも、以下に述べる接続
順序さえ守れば、保たれることを見出したのである。
と電極間距離との比例関係が、6相交流−6本電極によ
るアーク放電だけでなく、例えば、3相、5相、12相な
ど他の多相交流を採用した場合にも、以下に述べる接続
順序さえ守れば、保たれることを見出したのである。
【0017】即ち、n相交流の各相を、その位相の早い
順に、正n角形頂点位置に先端を近接配置したn本の放
電電極へ、右回り或いは左回り順に接続しさえすれば良
いのである。そうすれば、上述の6相交流6電極アーク
放電の場合と同様、n本の放電電極の全ての電極間に印
加される放電電圧が、n相交流を交流ベクトル図で表し
た場合、そのベクトル差で表現されることになり、これ
らベクトル差が、正n角形の辺長や対角線長に比例的に
対応するからである。
順に、正n角形頂点位置に先端を近接配置したn本の放
電電極へ、右回り或いは左回り順に接続しさえすれば良
いのである。そうすれば、上述の6相交流6電極アーク
放電の場合と同様、n本の放電電極の全ての電極間に印
加される放電電圧が、n相交流を交流ベクトル図で表し
た場合、そのベクトル差で表現されることになり、これ
らベクトル差が、正n角形の辺長や対角線長に比例的に
対応するからである。
【0018】つまり、図3に示すように、6相交流を交
流ベクトル図で表現すると、太線ベクトルE1 〜E
6 は、正六角形(図3に点線で示す)を形作り、各電極
間に印加されるべき放電電圧(細線ベクトルV12〜V16
など)は、この正六角形の辺や対角線に相当することに
なる。そこで、放電電極T1 〜T6 を、正六角形の各頂
点位置に配置しこの放電電極T1 〜T6 へ6相交流を順
番に印加させれば、ベクトルが形成する正六角形(図3
参照)と放電電極T1 〜T6 が形成する正六角形(図4
参照)とが対応することになり、全ての電極間において
上述した電極間印加電圧と電極間距離との比例関係が保
たれるのである。
流ベクトル図で表現すると、太線ベクトルE1 〜E
6 は、正六角形(図3に点線で示す)を形作り、各電極
間に印加されるべき放電電圧(細線ベクトルV12〜V16
など)は、この正六角形の辺や対角線に相当することに
なる。そこで、放電電極T1 〜T6 を、正六角形の各頂
点位置に配置しこの放電電極T1 〜T6 へ6相交流を順
番に印加させれば、ベクトルが形成する正六角形(図3
参照)と放電電極T1 〜T6 が形成する正六角形(図4
参照)とが対応することになり、全ての電極間において
上述した電極間印加電圧と電極間距離との比例関係が保
たれるのである。
【0019】よって、多相交流−多電極によるアーク放
電装置においても、ベクトルが形成する正多角形に対応
させるように、放電電極を正多角形頂点位置に配置し、
多相交流をその相順に順序良く接続しさえすれば、前述
の6相交流6電極アーク放電装置と同様、高効率な平面
アーク放電を生起することができるのである。
電装置においても、ベクトルが形成する正多角形に対応
させるように、放電電極を正多角形頂点位置に配置し、
多相交流をその相順に順序良く接続しさえすれば、前述
の6相交流6電極アーク放電装置と同様、高効率な平面
アーク放電を生起することができるのである。
【0020】以下、本発明に係る第一実施例および第二
実施例について図5〜図11を参照しながら説明する。
尚、図5は第一実施例の12相交流12電極アーク放電装置
の放電電極の構成を説明する部分斜視図、図6は同装置
の各電極間に印加される交流の電圧ベクトル図、図7は
同装置の各電極間に印加される交流の合成ベクトル図、
図8および図9は同装置が生起するアーク放電の放電経
路説明図、図10は第二実施例の3相交流4電極アーク放
電装置の放電電極の構成を説明する部分斜視図、図11は
3相交流3電極によるアーク放電の各電極間に印加され
る交流の合成ベクトル図である。
実施例について図5〜図11を参照しながら説明する。
尚、図5は第一実施例の12相交流12電極アーク放電装置
の放電電極の構成を説明する部分斜視図、図6は同装置
の各電極間に印加される交流の電圧ベクトル図、図7は
同装置の各電極間に印加される交流の合成ベクトル図、
図8および図9は同装置が生起するアーク放電の放電経
路説明図、図10は第二実施例の3相交流4電極アーク放
電装置の放電電極の構成を説明する部分斜視図、図11は
3相交流3電極によるアーク放電の各電極間に印加され
る交流の合成ベクトル図である。
【0021】『第一実施例』第一実施例は、12相交流−
12本電極によるアーク放電装置である。図5に示すよう
に、棒状の放電電極T1 〜T12が、先端部を正12角形の
各頂点位置付近に近接配置させるように、絶縁性の電極
ホルダーHにより支持されている。この放電電極T1 〜
T12へ、図示しない12相交流電源から出力された12の
単相交流A1〜A12(相順はA12→A11→…→A1 →A
12)が、その相順に、図面に向かって右回り順(左回り
順でも良い)に印加されている。
12本電極によるアーク放電装置である。図5に示すよう
に、棒状の放電電極T1 〜T12が、先端部を正12角形の
各頂点位置付近に近接配置させるように、絶縁性の電極
ホルダーHにより支持されている。この放電電極T1 〜
T12へ、図示しない12相交流電源から出力された12の
単相交流A1〜A12(相順はA12→A11→…→A1 →A
12)が、その相順に、図面に向かって右回り順(左回り
順でも良い)に印加されている。
【0022】12相交流電源から放電電極T1 〜T12に各
々印加される単相交流A1 〜A12の電圧は、電極T1 ;
sinθとすると、 電極T2 ; sin(θ+2π/12)、
電極T3 ; sin(θ+4π/12)、 電極T4 ; sin(θ+
6π/12)、電極T5 ; sin(θ+8π/12)、 電極T6 ;
sin(θ+10π/12)、電極T7 ; sin(θ+12π/12)、
電極T8 ; sin(θ+14π/12)、電極T9 ; sin(θ+
16π/12)、電極T10; sin(θ+18π/12)、電極T11;
sin(θ+20π/12)、電極T12; sin(θ+22π/12)、
で表すことができる。従って、 電極T1−T2 間電圧;sinθ−sin(θ+2π/12) =−(√3−1)/√2cos(θ+π/12) となり、 同様に、電極T1−T3 間電圧;−cos(θ+2π/12)、 電極T1−T4 間電圧;−√2cos(θ+3π/12)、 電極T1−T5 間電圧;−√3cos(θ+4π/12)、 電極T1−T6 間電圧;−(√3+1)/√2cos(θ+5π/
12) 電極T1−T7 間電圧;−2cos(θ+6π/12) 電極T1−T8 間電圧;−(√3+1)/√2cos(θ+7π/
12) 電極T1−T9 間電圧;−√3cos(θ+8π/12)、 電極T1−T10間電圧;−√2cos(θ+9π/12)、 電極T1−T11間電圧;−cos(θ+10π/12)、 電極T1−T12間電圧;−(√3−1)/√2cos(θ+11π
/12)となる。
々印加される単相交流A1 〜A12の電圧は、電極T1 ;
sinθとすると、 電極T2 ; sin(θ+2π/12)、
電極T3 ; sin(θ+4π/12)、 電極T4 ; sin(θ+
6π/12)、電極T5 ; sin(θ+8π/12)、 電極T6 ;
sin(θ+10π/12)、電極T7 ; sin(θ+12π/12)、
電極T8 ; sin(θ+14π/12)、電極T9 ; sin(θ+
16π/12)、電極T10; sin(θ+18π/12)、電極T11;
sin(θ+20π/12)、電極T12; sin(θ+22π/12)、
で表すことができる。従って、 電極T1−T2 間電圧;sinθ−sin(θ+2π/12) =−(√3−1)/√2cos(θ+π/12) となり、 同様に、電極T1−T3 間電圧;−cos(θ+2π/12)、 電極T1−T4 間電圧;−√2cos(θ+3π/12)、 電極T1−T5 間電圧;−√3cos(θ+4π/12)、 電極T1−T6 間電圧;−(√3+1)/√2cos(θ+5π/
12) 電極T1−T7 間電圧;−2cos(θ+6π/12) 電極T1−T8 間電圧;−(√3+1)/√2cos(θ+7π/
12) 電極T1−T9 間電圧;−√3cos(θ+8π/12)、 電極T1−T10間電圧;−√2cos(θ+9π/12)、 電極T1−T11間電圧;−cos(θ+10π/12)、 電極T1−T12間電圧;−(√3−1)/√2cos(θ+11π
/12)となる。
【0023】そして、放電電極T1 と他電極T2 〜T12
との間の各電極間距離は、放電電極T1 〜T12が正12角
形の各頂点位置に配置されているので、電極T1−T3
間距離を、Lとおくと、 電極T1−T2 間距離;(√3−1)/√2L、 電極T1−T4 間距離;√2L、 電極T1−T5 間距離;√3L、 電極T1−T6 間距離;(√3+1)/√2L、 電極T1−T7 間距離;2L、 電極T1−T8 間距離;(√3+1)/√2L、 電極T1−T9 間距離;√3L、 電極T1−T10間距離;√2L、 電極T1−T11間距離;L、 電極T1−T12間距離;(√3−1)/√2Lとなる。
との間の各電極間距離は、放電電極T1 〜T12が正12角
形の各頂点位置に配置されているので、電極T1−T3
間距離を、Lとおくと、 電極T1−T2 間距離;(√3−1)/√2L、 電極T1−T4 間距離;√2L、 電極T1−T5 間距離;√3L、 電極T1−T6 間距離;(√3+1)/√2L、 電極T1−T7 間距離;2L、 電極T1−T8 間距離;(√3+1)/√2L、 電極T1−T9 間距離;√3L、 電極T1−T10間距離;√2L、 電極T1−T11間距離;L、 電極T1−T12間距離;(√3−1)/√2Lとなる。
【0024】このように、12相交流12電極アーク放電装
置においても、各電極間印加電圧と各電極間距離とが見
事に対応するのである。具体的に言うと、例えば、 距離;(√3−1)/√2Lの電極T1−T2 間には、−
(√3−1)/√2cos(θ+π/12)の交流が印加され、 距離;√2Lの電極T1−T4 間には、−√2cos(θ+
3π/12)の交流が印加されるのである。
置においても、各電極間印加電圧と各電極間距離とが見
事に対応するのである。具体的に言うと、例えば、 距離;(√3−1)/√2Lの電極T1−T2 間には、−
(√3−1)/√2cos(θ+π/12)の交流が印加され、 距離;√2Lの電極T1−T4 間には、−√2cos(θ+
3π/12)の交流が印加されるのである。
【0025】つまり、電極間の単位距離当たりの印加最
大電圧が全ての電極間において等しくなるので、距離の
短い隣接電極間での放電だけでなく他の電極との間にも
放電が為されることになるのである。
大電圧が全ての電極間において等しくなるので、距離の
短い隣接電極間での放電だけでなく他の電極との間にも
放電が為されることになるのである。
【0026】次に、放電電極T1 から他電極T2 〜T12
への放電の経時変化を説明する。図6は、ある瞬間にお
ける放電電極T1 の他電極T2 〜T12に対する印加電圧
のベクトル図である。放電電極T1 の他電極T2 〜T12
に対する各放電は、刻々と変化していくわけであるが、
これら放電変化は統一的に行なわれる。即ち、図7に示
すように、電極T1 の他電極T2 〜T12に対する放電ベ
クトルを全て合成して得た合成ベクトルFが楕円形状の
軌跡を描いて回転するように各放電が連続的に変化して
いくのである。
への放電の経時変化を説明する。図6は、ある瞬間にお
ける放電電極T1 の他電極T2 〜T12に対する印加電圧
のベクトル図である。放電電極T1 の他電極T2 〜T12
に対する各放電は、刻々と変化していくわけであるが、
これら放電変化は統一的に行なわれる。即ち、図7に示
すように、電極T1 の他電極T2 〜T12に対する放電ベ
クトルを全て合成して得た合成ベクトルFが楕円形状の
軌跡を描いて回転するように各放電が連続的に変化して
いくのである。
【0027】そして、図7に表したように、放電電極T
1 の合成ベクトルFが、電極T8 と電極T9 との中間点
を指向する瞬間には、放電は分割されつつ曲げられなが
ら放電電極T1 から、主として電極T8 と電極T9 に到
達する。つまり、本実施例放電装置は、電極T1 と他の
電極T2 ・T3 …T12とを結ぶ直線上の放電だけでな
く、他の空間へも放電が及ぶのである。このような合成
ベクトルFは、他の電極T2 〜T12にも同様に存在し、
これら複数の回転合成ベクトルが連係することによっ
て、全体として放電電極T1 〜T12間に、均一で安定し
た平面状アーク放電が生起されるのである。この放電電
極T1 〜T12間の面状アークの様子を図8に示す。
1 の合成ベクトルFが、電極T8 と電極T9 との中間点
を指向する瞬間には、放電は分割されつつ曲げられなが
ら放電電極T1 から、主として電極T8 と電極T9 に到
達する。つまり、本実施例放電装置は、電極T1 と他の
電極T2 ・T3 …T12とを結ぶ直線上の放電だけでな
く、他の空間へも放電が及ぶのである。このような合成
ベクトルFは、他の電極T2 〜T12にも同様に存在し、
これら複数の回転合成ベクトルが連係することによっ
て、全体として放電電極T1 〜T12間に、均一で安定し
た平面状アーク放電が生起されるのである。この放電電
極T1 〜T12間の面状アークの様子を図8に示す。
【0028】図8には、位相が15°進む毎の各瞬間に
おける放電経路を表している。図中の矢印は、その電極
間に電圧最大値が印加され矢印方向に放電電流が流れる
ことを示している。図8から明らかなように、本実施例
放電装置にあっても、どの瞬間においても必ず同時に複
数の放電が発生し、しかもこれら複数の放電が向きを揃
え且つ回転することになる。放電が交流1周期につき1
回転するので、周波数50又は60Hzの電源を用いた
場合、向きの揃った複数の放電が形成する平面状放電は
毎秒50又は60回の高速回転を行なうのである。
おける放電経路を表している。図中の矢印は、その電極
間に電圧最大値が印加され矢印方向に放電電流が流れる
ことを示している。図8から明らかなように、本実施例
放電装置にあっても、どの瞬間においても必ず同時に複
数の放電が発生し、しかもこれら複数の放電が向きを揃
え且つ回転することになる。放電が交流1周期につき1
回転するので、周波数50又は60Hzの電源を用いた
場合、向きの揃った複数の放電が形成する平面状放電は
毎秒50又は60回の高速回転を行なうのである。
【0029】さらに、図8では電圧最大値が印加される
放電のみを図示しているが、実際には、図9に示すよう
に、他の電極間にも多数の放電が生起される。図9に示
す放電経路は、図8における位相0°の瞬間のものであ
る。各電極間に電圧最大値が印加され太矢印で表す放電
が生起するとき、細線で示すように他の電極間にも、最
大値ではないが電圧が印加されて放電が為されるのであ
る。図9の瞬間には、等電位な電極T1 −T7 間、電極
T2 −T6 間、電極T3 −T5 間、電極T8 −T12間お
よび電極T9 −T11間を除く、計61本の放電が、電極
T1 〜電極T12で囲まれる領域内において、図面に向か
って概ね下向きに、頗る高密度に生起するのである。
放電のみを図示しているが、実際には、図9に示すよう
に、他の電極間にも多数の放電が生起される。図9に示
す放電経路は、図8における位相0°の瞬間のものであ
る。各電極間に電圧最大値が印加され太矢印で表す放電
が生起するとき、細線で示すように他の電極間にも、最
大値ではないが電圧が印加されて放電が為されるのであ
る。図9の瞬間には、等電位な電極T1 −T7 間、電極
T2 −T6 間、電極T3 −T5 間、電極T8 −T12間お
よび電極T9 −T11間を除く、計61本の放電が、電極
T1 〜電極T12で囲まれる領域内において、図面に向か
って概ね下向きに、頗る高密度に生起するのである。
【0030】本実施例のように、本発明に係る多相交流
多電極アーク放電装置にあっては、多相交流の相数を増
加するほど、高密度なアーク放電を得ることができるの
である。なお、図9においては、放電の様子を簡明にす
るため放電経路を直線で表現しており、全体の放電経路
は網目状になっているが、実際の放電は上述したように
分割されたり曲げられたりするため、放電電極T1 〜T
12間において均一平面的に為される。
多電極アーク放電装置にあっては、多相交流の相数を増
加するほど、高密度なアーク放電を得ることができるの
である。なお、図9においては、放電の様子を簡明にす
るため放電経路を直線で表現しており、全体の放電経路
は網目状になっているが、実際の放電は上述したように
分割されたり曲げられたりするため、放電電極T1 〜T
12間において均一平面的に為される。
【0031】『第二実施例』第二実施例は、3相交流−
4本電極によるアーク放電装置である。図10に示すよう
に、先端部を正三角形の各頂点位置付近に近接配置する
ごとく棒状の放電電極T1 〜T3 が配されている他、さ
らに棒状のアース電極T0 がその先端部を正三角形中心
点に位置するごとく設けられている。このうちの放電電
極T1 〜T3へ、図示しない3相交流電源から出力され
た3つの単相交流A1 〜A3 (相順はA3 →A2 →A1
→A3 )が、その相順に図面に向かって右回り順に印加
されている。
4本電極によるアーク放電装置である。図10に示すよう
に、先端部を正三角形の各頂点位置付近に近接配置する
ごとく棒状の放電電極T1 〜T3 が配されている他、さ
らに棒状のアース電極T0 がその先端部を正三角形中心
点に位置するごとく設けられている。このうちの放電電
極T1 〜T3へ、図示しない3相交流電源から出力され
た3つの単相交流A1 〜A3 (相順はA3 →A2 →A1
→A3 )が、その相順に図面に向かって右回り順に印加
されている。
【0032】ここで仮に、アース電極T0 を設置しない
で、3本の電極T1 〜T3 のみを正三角形各頂点位置付
近に配置して成る3相交流3電極アーク放電装置におい
て、第一実施例で説明したような電極T1 を基にした回
転合成ベクトルF1 を考えてみる(図11参照)。
で、3本の電極T1 〜T3 のみを正三角形各頂点位置付
近に配置して成る3相交流3電極アーク放電装置におい
て、第一実施例で説明したような電極T1 を基にした回
転合成ベクトルF1 を考えてみる(図11参照)。
【0033】3相交流3電極の場合でも、回転合成ベク
トルF1 は、図11に示すような楕円軌跡を描いて刻々と
変化していくので、合成ベクトルF1 が電極T2 と電極
T3との中間点を指向する瞬間は存在するわけである
が、当該放電装置では電極T1からみた電極T2 方向
と、電極T1 からみた電極T3 方向との角度、即ち∠T
2T1 T3 が60°と余りに大きく(他の多相交流多電
極アーク放電装置の中で最大。上述した12相交流12電極
装置の場合∠T8 T1 T9 =15°)なるので、実際の
放電経路は分割されたり曲げられたりするとは言え、電
極T1 〜T3 が形成する正三角形の中心付近には殆ど放
電が及ばなくなってしまう。この難点を解決するため、
本実施例においては正三角形の中心点付近にアース電極
T0 を設けているのである。
トルF1 は、図11に示すような楕円軌跡を描いて刻々と
変化していくので、合成ベクトルF1 が電極T2 と電極
T3との中間点を指向する瞬間は存在するわけである
が、当該放電装置では電極T1からみた電極T2 方向
と、電極T1 からみた電極T3 方向との角度、即ち∠T
2T1 T3 が60°と余りに大きく(他の多相交流多電
極アーク放電装置の中で最大。上述した12相交流12電極
装置の場合∠T8 T1 T9 =15°)なるので、実際の
放電経路は分割されたり曲げられたりするとは言え、電
極T1 〜T3 が形成する正三角形の中心付近には殆ど放
電が及ばなくなってしまう。この難点を解決するため、
本実施例においては正三角形の中心点付近にアース電極
T0 を設けているのである。
【0034】本実施例の3相交流4電極アーク放電の場
合、最も相数の少ない3相交流を採用しているため、放
電密度等の点では、本発明に係る他の多相交流多電極ア
ーク放電装置には及ばないが、面状アークが生起可能で
あることには変わりなく、一般に用いられている3相交
流電源を使用できる点で都合が良い。
合、最も相数の少ない3相交流を採用しているため、放
電密度等の点では、本発明に係る他の多相交流多電極ア
ーク放電装置には及ばないが、面状アークが生起可能で
あることには変わりなく、一般に用いられている3相交
流電源を使用できる点で都合が良い。
【0035】本発明の具体例である実施例は概ね上記の
ように構成されるが、本発明は前述の実施例に限定され
るものではなく、「特許請求の範囲」の記載内において
種々の変更が可能であり、例えば、放電電極に印加する
多相交流は、3相、6相、12相交流に限られるものでは
なく、5相、7相、11相交流などを採用しても良い。n
相交流の相数と同数の放電電極を、正n角形の各頂点位
置に配し、この放電電極に多相交流を順番に印加しさえ
すれば、面状アーク放電を得ることができるのである。
ように構成されるが、本発明は前述の実施例に限定され
るものではなく、「特許請求の範囲」の記載内において
種々の変更が可能であり、例えば、放電電極に印加する
多相交流は、3相、6相、12相交流に限られるものでは
なく、5相、7相、11相交流などを採用しても良い。n
相交流の相数と同数の放電電極を、正n角形の各頂点位
置に配し、この放電電極に多相交流を順番に印加しさえ
すれば、面状アーク放電を得ることができるのである。
【0036】
【本発明の効果】以上、実施例をもって説明したとお
り、本発明に係る多相交流多電極アーク放電装置にあっ
ては、多相交流をその相順に、正多角形頂点位置に先端
を近接配置した複数の放電電極へ右回り又は左回り順に
印加するように接続しさえすれば、多電極間において複
数のアーク放電を途絶えることなく放電方向を揃え且つ
高速回転させながら平面状に生起することができる。し
たがって、極めてシンプルな構成でありながら、驚くほ
ど高効率なアークおよびプラズマジェットを発生するア
ーク放電装置を提供することができる。
り、本発明に係る多相交流多電極アーク放電装置にあっ
ては、多相交流をその相順に、正多角形頂点位置に先端
を近接配置した複数の放電電極へ右回り又は左回り順に
印加するように接続しさえすれば、多電極間において複
数のアーク放電を途絶えることなく放電方向を揃え且つ
高速回転させながら平面状に生起することができる。し
たがって、極めてシンプルな構成でありながら、驚くほ
ど高効率なアークおよびプラズマジェットを発生するア
ーク放電装置を提供することができる。
【0037】また、本発明装置は、高熱の他にも、強烈
な紫外線放射、及びそれによる大量のオゾン発生が可能
なので、アーク溶接作業は勿論、各種廃棄物の焼却や分
解、排水の浄化殺菌などに使用したり、面状に発光する
面状アーク灯に用いたりするなど、本発明装置の応用は
広範囲に及ぶ。
な紫外線放射、及びそれによる大量のオゾン発生が可能
なので、アーク溶接作業は勿論、各種廃棄物の焼却や分
解、排水の浄化殺菌などに使用したり、面状に発光する
面状アーク灯に用いたりするなど、本発明装置の応用は
広範囲に及ぶ。
【図1】6相交流6電極アーク放電装置の構成を説明す
る概略斜視図である。
る概略斜視図である。
【図2】同装置が生起する面状アーク放電の放電経路説
明図である。
明図である。
【図3】同装置に印加される6相交流のベクトル図であ
る。
る。
【図4】同装置における各電極間距離の説明図である。
【図5】本発明に係る第一実施例の12相交流12電極アー
ク放電装置の放電電極の構成を説明する部分斜視図であ
る。
ク放電装置の放電電極の構成を説明する部分斜視図であ
る。
【図6】同装置の各電極間に印加される交流の電圧ベク
トル図である。
トル図である。
【図7】同装置の各電極間に印加される交流の合成ベク
トル図である。
トル図である。
【図8】同装置が生起するアーク放電の放電経路説明図
である。
である。
【図9】同装置が生起するアーク放電の放電経路説明図
である。
である。
【図10】本発明に係る第二実施例の3相交流4電極アー
ク放電装置の放電電極の構成を説明する部分斜視図であ
る。
ク放電装置の放電電極の構成を説明する部分斜視図であ
る。
【図11】3相交流3電極によるアーク放電の各電極間に
印加される交流の合成ベクトル図である。
印加される交流の合成ベクトル図である。
T1 〜T12 放電電極 T0 アース電極 S 多相交流出力器 H 電極ホルダー
Claims (3)
- 【請求項1】 少なくとも7相以上の多相交流をこの相
数と同数の放電電極へ印加するようにしたアーク放電装
置であって、当該放電電極をその先端部が正多角形を形
成する如く配置すると共に、前記多相交流をその相順に
当該放電電極へ右または左回り順に印加せしめたことを
特徴とする多相交流多電極アーク放電装置。 - 【請求項2】 4相または5相交流をこの相数と同数の
放電電極へ印加するようにしたアーク放電装置であっ
て、当該放電電極をその先端部が正多角形を形成する如
く配置すると共に、前記多相交流をその相順に放電電極
へ右または左回り順に印加せしめることを特徴とする多
相交流多電極アーク放電装置。 - 【請求項3】 3相交流を3本の放電電極へ印加するよ
うにしたアーク放電装置であって、当該放電電極をその
先端部が正三角形を形成する如く配置すると共に、該正
三角形の中心付近にアース電極を設けたことを特徴とす
る多相交流多電極アーク放電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5325026A JPH06314591A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 多相交流多電極アーク放電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5325026A JPH06314591A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 多相交流多電極アーク放電装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5090286A Division JPH06300233A (ja) | 1992-08-27 | 1993-04-16 | アーク放電を用いた粉末廃棄物処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06314591A true JPH06314591A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=18172321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5325026A Pending JPH06314591A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 多相交流多電極アーク放電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06314591A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005036056A1 (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-21 | Anzai, Setsu | 小型医療廃棄物処理電気炉 |
| JP5713903B2 (ja) * | 2009-08-12 | 2015-05-07 | 株式会社Sumco | シリカガラスルツボの製造装置及びシリカガラスルツボの製造方法 |
| JP2015174803A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | コバレントマテリアル株式会社 | 石英ガラスルツボの製造方法、及び石英ガラスルツボ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04341792A (ja) * | 1991-05-15 | 1992-11-27 | Ryoda Sato | 産業廃棄物処理装置 |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP5325026A patent/JPH06314591A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04341792A (ja) * | 1991-05-15 | 1992-11-27 | Ryoda Sato | 産業廃棄物処理装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005036056A1 (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-21 | Anzai, Setsu | 小型医療廃棄物処理電気炉 |
| JP5713903B2 (ja) * | 2009-08-12 | 2015-05-07 | 株式会社Sumco | シリカガラスルツボの製造装置及びシリカガラスルツボの製造方法 |
| JP2015174803A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | コバレントマテリアル株式会社 | 石英ガラスルツボの製造方法、及び石英ガラスルツボ |
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