JPS62149361A

JPS62149361A - プラズマ発生ガン

Info

Publication number: JPS62149361A
Application number: JP29047685A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Sudo; 須藤　克二
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-12-25
Filing date: 1985-12-25
Publication date: 1987-07-03

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、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第５図に示すような構造である。

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

第５図において、１はプラズマ発生ガンで１通常、タン
グステン製のカソード２．１個と銅製の水冷のアノード
３．１個で構成され、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。

タングステン製のカソード２は、直流型１ｔＡ１２の負
極に、アノード３は正極にそれぞれ接続されている。

６はガスボンベや、液化ガスタンク等（図示せず）から
供給されるプラズマガス（Ａ　ｒ、Ｈｅ、Ｎ　２゜Ｈ２
″ｇ）供給流路で、７は溶射用粉末をプラズマフレーＡ
、１１中に供給する粉末供給ノズル２８はその粉末供給
ノズル７をプラズマ発生ガン１（アノード３）に取り付
けるためのホルダーである。

９ａ、９ｂは各々アノード冷却水路、カソードホルダー
冷却水路である。

ここで、従来性なわれているプラズマの発生方法を簡単
に説明する。

まず、ガスボンベ等から、例えば、Ａｒガスをブラスマ
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、Ａｒ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。

この高熱による思念な体請膨張により、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。

プラズマ溶射膜こ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カン１は、そのアノ
ード３が１個およびカソード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、溶射装置としてよ〈使われる非移行型
の場合、たかだか８０〜１００　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
射粉末材料の選択において制限があり、高融点材料の溶
射には、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損（点ｆｉｅｌり部分が発生し
ても、このアノード３は新品と取り替えねばならなかっ
た。これは、点数が発生すると、アークはそこに集中し
て発生する傾向にあるため、いずれは穴あき→水（冷却
水）洩れ事故→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１０が飛び、上記の
点数を生じたり、カソード２の損耗が太きくなり、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５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問題があった。

（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、それぞれカソ
ード１５を保持させた分割カソードホルダー１６を中央
に開孔路３１を形成させ絶縁物２５を介し一体化すると
共に、一体化させた分割カソードホルダーの外周側に絶
縁物１８を挟み分割アノード１７を環状または多角状に
配設してなることを特徴としている。

（作用）カソード１５を保持する分割カソードホルダー１６と分
−ＩＡアノード１７とからなるアノード・カソード・ユ
ニット３０において、カソード１５とアノード１７との
間に直流電圧を加えると、アークが発生する。複数から
なるアノード・カソード・ユニット３０は互いに絶縁さ
れているので、各アノード・カソード骨ユニット３０は
互いに独立してアークを発生する。プラズマ発生ガンに
供給されたＡｒガスなどは発生したアークによりプラズ
マ状態になる。

プラズマ発生ガンが溶射に用いられる場合には、溶射原
料は複数の分割カソードホルダー１６により形成された
開孔路３１から供給される。また、プラズマ発生ガンが
加熱などその他の用途に用いられる場合には、上記開孔
路３１からプラズマガスが供給され、あるいは開孔路３
１は栓などで塞がれる。

（実施例）以下、添付図面を用いて１本発明の実施例を詳細に説明
する。

：ＪＳ１図は１個のアノード拳カソード・ユニット３０
の外観図を示す、　１７は分割アノードであって、通常
、銅で構成される。これには、冷却のための冷却水人口
２０ａ、冷却水出口２０ｂが設けられており、冷却水は
入口２０ａから入り、出口２０ｂへ循環されるようにな
っている。　　（ＩＩＬ路は図示していない。）アノー
ド１７の内周側に電気絶縁板１８を介して同じく、銅製
の分割カソードホルダー１６が接着剤等（必ずしも必要
ではないが）を用いて、セラＩ・される、電気絶縁板１
８にはプラズマガス流通路１９が設けである。

分割カソードホルダー１Ｂの下部には、通常タングステ
ン製のカソード１５が銀ロウ付は等で固着されている。

また、分割カソードホルタ−１６は冷却水人口２１ａお
よび冷却水出ｕ２１ｂが設けられており、水冷される。

このようにして構成されるアノード・カソード−ユニ、
ト３０は第２図および第３図に示すように、各々の間に
、電気絶縁板２５を挟んで狙まれ、１個のプラズマ発生
ガン４０を構成する。

これらは、絶縁バンド等（図示せず）で緊縛することに
より一体化する。（勿論１分割７）−ド１７および分割
カソードホルダー１６はユニット化せずに別々に組立て
一体化してもよい、）この１個に組み−Ｅげられたプラ
ズマ発生ガン４０は各々のユニットに対して、電気およ
びガス、水等の必要なものを値１えたソケフト５０（第
４図番。

照）により接合される。第３図に示すような４分割の場
合には、各々カソード１５．フノード１７とも電気的に
絶縁するため計８枚のソケット５０が取り付けられる、
第４図で示すソケット５０には給水パイプ２７ａ、排水
パイプ２７ｂ、電線２８Ａ＋；が配設しである。これは
、ビス穴２８をアノード１７のビス穴２２と合わせ、ビ
ス（図示せず）により取り付けられる。このとき、ソケ
ット５０のつば２９がアノード１７の凹部２４にはめ合
う、電気はこのソケット５０とアノード１７との間には
さまれる銅パツキン（図示せず）、およびビスにより確
実にアノード１７に伝えられる。

一方、溶射目的ではなく、加熱目的その他でこのプラズ
マ発生ガンを使用する時には、中央の開孔路からもプラ
ズマガスを供給してもよいし、栓をして塞いでも良い、
。

このようにして、複数のカソード１５、アノード！７か
らなる１個のプラズマ発生ガン４０が構成される。

各々のアノード・カソード・ユニット３０間で、アーク
ＩＯが飛び、投入される電気的入力に応じてプラズマ（
すなわち熱ｒＸＬ）が発生し１個のプラズマ発生ガン４
０全体としては各々のユニット３０の出力の合計として
大きな出力を出すことが可能となった。

（発明の効果）このように本発明によれば、カソード１５とアノード１
７の組み合わせが、各々独立して構成されているため各
々の電気容量を小さくしても結果として、従来の１００
に賛程度が得られるため、電気負荷を小さくすることが
でき、寿命の延長が可能となった。また、各々の負荷を
従来と同一とすれば、トータルとして、電気的に従来よ
り大幅な大容賃化が可能である。

一方、メンテナンス的にも、アノード１７の一部に、小
さな点数ができても、またカソード１５の一部が損耗し
てきても、その部分のパーツだけを取り苔えれば良く、
従来のように、全面的に取り替える必要はなく、メンテ
ナンスコスト低減の効果も大きい。

さらに、円環状に構成しているため、中央の開孔路から
原ｔ１の溶射粉末を投入できるため、溶射膜質の向」二
も得られる笠、本発明の効果は極めて大なるものがある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示し、カソード・アノードの
ユニットの斜視図、第２図は組み上った１個のプラズマ
発生ガンの全体斜視図、第３図は０′Ｓ２図に示すプラ
ズマ発生ガンの平面図、ｆ５４図はソケットの一例を示
す斜視図、および第５図は従来のプラズマ発生ガンの側
面断面図である。１・・・プラズマ発生ガン、２・・・カソード、３・・
・７メード、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、９ａ・・・アノード冷却水路、９ｂ・・・カソー
ドホルダー冷却水路、ｌＯ・・・アーク、１１・・・プ
ラズマフレーム、１２・・・直流電源、１５・・・カソ
ード、１８・・・カンードホルダー、　１７・・・アノ
ード、１８．２５・・・電気的絶縁物、　３１・・・開
孔路。

Claims

【特許請求の範囲】

それぞれカソード１５を保持させた分割カソードホルダ
ー１６を中央に開孔路３１を形成させ絶縁物２５を介し
一体化すると共に、一体化させた分割カソードホルダー
の外周側に絶縁物１８を挟み分割アノード１７を環状ま
たは多角状に配設してなることを特徴とするプラズマ発
生ガン。