JPS60116717A - マイクロ波プラズマトーチによる熱処理法 - 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】 本発明はマイクロ波プラズマトーチによる熱処理法に関
する。これは表面の熱処理及びある化学反応等に特に適
用し得る。

本発明の１的は、長さの大きなフレーム及び高い熱伝達
特性を有しているプラズマジェットを得ることが可能で
あシ、またその電力がマイクロ波プラズマトーチに、よ
り通常得られるものよシもはつきシと大きい熱処理法を
提供することでおる。

このため本発明は、プラズマジェットが発生され、また
前記ジェットの囲りに全体的に環状のフレームが発生さ
れるマイクロ波プラズマトーチによる熱処理法を提供す
る。

図に示されるマイクロ波プラズマトーチは、７２ンス国
特許出願第１３／ｊ７／Ｊ号（特願昭５ｒ−Ｊ（７Ａ≠
７１号）に記載されている。これは主として導波管／、
ガス供給ノミイブλ及びスリーブ３ｆ、備え、これらの
要素の全ては金属である。

導波管／は直線状でかつ第２図に示す矩形断面を有する
。この導波管はマイクロ波発生装置（第１図で見て左側
に配置される・・・・・・図示せず）から四等分ウェー
ブトラップ（ｑｕａｒｔｅｒ−ｗａｖｅｌ（１ａ、、）
ＩＬＬによって閉鎖される端部に延び、これは導波管の
端部の外に延びる摺動し得る＠Ｓによって適所に調整さ
れる。かかるウェーブトラップは超高周波の分野では周
知であり、詳細に説明する必要はない。

説明の都合上、導波管の軸線Ｘ−Ｘは、との導波管の矩
形断面の大きい方の側部と同じく水平であるものとする
。

導波Ｗ／は取り外し得る中間部分６を含み、その下側部
は垂直軸線Ｙ−Ｙを有している円形間ロアを有し、捷た
ぞの横側部はそれぞれ２個の円形オリフィスざとりを有
する。オリフィスｔとりは開ロアの直径よりも小さな同
一の径を有しかつ共通の水平軸線２−２に整列される。

軸線Ｘ　−Ｘ。

Ｙ−Ｙ及び２−２は区域乙の対称面に位置する導波管の
断面の中心で交差する。

供給パイプ２は、それぞれ外方導管１０と内方導管／ｌ
を通して１つの異なるガスを移送するよう構成される。

外方導管１０は全体的にＴ字状を有する。軸線Ｚ＝Ｚを
有しているＴ字状部の上方分岐部７．２は、オリフィス
ざ全通してシールした要領で延びかつ第１のガス源（図
示せず）に連結するだめの継手／３に終る。軸線２−２
を有するＴ字状部の他の上方分岐ｌ弘は、オリツイスタ
にシールした要領で取付けられる端部分を有し、かつワ
ッシャ／ｊによって密封閉鎖される。１゛字状部のステ
ム／Ａは開ロアを通して大きな隙間をもって同心に延び
る。

第２のガス源（図示せず）に連結するための継手／７が
設けられる内方導管／／は、Ｚ−Ｚ軸を有しかつワッシ
ャ／ｊを通してシールした要領で延びる上流部ｌざ、エ
ルｄ２０及び軸線Ｙ−Ｙを有している下流部λｌを備え
る。部分２１は軸線方向に開口されるカラーを備え、従
ってこのカラーはＴ字状部のステムｌ乙に中心法めされ
かつ第１のガスの通過を可能にする。

ノにイプコの全体は図示されるように、相互にねじ込ま
れる一連の管状要素から成ることができ、流体密性はで
きれば溶接によって達成される。酸素溶断において、普
通の型式の円錐形ノーズを有しているノズルＪ、２はス
テム／４の下端部にねじ込まれ、ノズルの中央導管は導
管ｌ／と連通し、一方環状４管（又はリング配列に配置
した一連の導’ｔｆ　）は導管１０と連通ずる。ノズル
２−２は適当なシール要素（図示せず）を介在させて導
管１０の内方ｎ部、２３に対して係合し、かつこの導管
にねし、込腫れるナツト−２弘によって適所に保持され
る。

スリーブ３は開ロアの直径に実質的に等しい内径を有す
る。スリーブは、その上端部に前記開口の囲りの適ハ［
にねじ止めされる外方フランジ−２１／−を有し、捷だ
その下端部に巻き上けたフランジコｊ全治する。スリー
ブの円匍形壁と接線方向に結合されるこのフランジは図
示されるように円弧の形状の輪郭を有する。変形として
、このフランジー２５は丸くした輪郭を有し、かつスリ
ーブに接線方向に結合される外方ビードと置き換え得る
。フランジコｊ又はビードの最下方円はノズル２）の水
平端面と実質的に一致する。

操作するに当って継手／７はプラズマ発生ガス源に連結
され、また継手１３はノズルλ２の出口で中央ジェット
を取！ｌｌ凹んでいる全体的に環状のフレームを形成す
るようにしたガス又はガス状混合物の供給源と連結され
る。マイクロ波発生装置は、例えはコ、≠ｊ　ＧＨｚの
周波数で脈動！磁エネルギーを印加する。

入射電力は、パイプλ及びガスのない場合アンテナを構
成するノズルココによって伝達される有効な電力と、導
波管／によって発生装置に復帰される寄生の反射電力と
に分割される。

少なくとも７ＫＷはどでめυ得る入射電力によシ、トラ
ップ≠が正しく調整されたものとして入射電力の２！％
のオーダーである有効電力は、例えばノズル−２−２と
スリーブ３との間で一時的な短絡を発生することによっ
て達成されるプライミング（ｐｒ　ｉ叫ｎｇ）の後、中
□央プラズマジェットを形成する。このプラズマは導管
−−２ｂから出るガス又はガス状混合物を点火し、従っ
てプラズマジェットは環状又は実質的に環状のフレーム
によシ包囲される。

篤くべきことに出願人は、フレームによって包囲される
このようなプラズマジェットは、フレームがない場合よ
りも一層明確な輪郭で、一層安定しかつ長いことがわか
った。このプラズマは自由大気において、またそれが目
的物、特に金属板に向けられるときの両者の場合で安定
している。

もしフレームにより包囲されるプラズマが導管、２．２
ｂから出るガスの単一の環状の流れによって包囲される
プラズマと比較されるならば、初めの場合及び所定の電
力として次のことがわかる。

−プラズマの安定性を達成するに袈する中央の環状ガス
流は高度に減少される。

一熱伝達、即ち回収し得る熱量は高度に増大される。特
に、非燃焼性ガスの環状の流れによるプラズマの包囲は
、所定の金属部を切断する時間を増大し、一方フレーム
による包囲はこの切断時間を低減する。更に同時作用効
果がプラズマとフレームとの間に認められ、即ち全体に
亘る熱伝達に関して及び局所的な熱伝達に関しての両方
で（制限された区域で回収し得る熱）、フレームによっ
て包囲されるプラズマにより伝達される熱は、一方で非
包囲プラズマにより、また他方で同一条件の電力と流れ
のもとて環状フレームのみにより伝達される熱量の合計
を超える。

出願人によって終局的な試験が多くの対のガス及び特に
次のようなガスで行なわれた。

−プラズマ発生中央ガスとして：酸素、窒素、酸化窒素
、空気の希薄なガス笈゛びその混合物、空気及びアルゴ
ン又はヘリウムと約ｔｏ′％にのほる割合の水素又は０
０２との混合物； −環状ガスとして：水素、炭化水素及び炭化水素のみ、
又は酸素と混合される炭化水素のような可燃性ガス。

フレームによる包囲のみがマイクロ波トーチに獲得が可
能であシ、これはこれらのガスを用いている広い範囲の
工業上の応用に道を開く。

【図面の簡単な説明】

ブ、弘・・・ウェーブトラップ、ｊ・・・棒、Ａ′・・
・中、間部分、７・・・円形開口、♂、り・・・オリフ
ィス、ｌＯ・・・外方導管、ｉｉ・・・内方導管、ｌコ
、ｌ弘・・・上方分岐部、／３．／７・・・継手、ｉｓ
・・・ワッシャ、／１・・・ステム、７ｇ・・・上流部
、２０・・・エルゼ、λｌ・・・下流部、−２，２・・
・ノズル。 第１頁の続き ０発　明　者　ジャン・ポール・ボザ　フラノ　ス・ ンス国、フォントナイ拳ル・フルレーリー。レジダンク
ロード・デビュシイ、リュ・セザール・フランク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、　プラズマジェットが発生され、また全体的に環状
   の形状を有しているフレームが前記ジェットの囲りに作
   りだされるマイクロ波プラズマトーチによる熱処理法。 ２　中央ジェットが酸素、窒素、酸化窒素、これらの物
   質の混合物、及びアルゴン又はヘリウムと約６０％にの
   ほる含有量の水素又はＣＯ２との混合物から選択された
   ガスから構成される特許請求の範囲前記第１項に記載の
   方法。 ３　中央ジェットの囲りに一連の基本の、フレームを発
   生し、これが共に全体的に環状の形状を有している前記
   フレームを構成することより成る特許請求の範囲前記第
   １項又は第２項に記載の方法。 グ　前記フレームが酸素と随意に混合される可燃性ガス
   の点火により作りだされる特許請求の範囲前記第１ない
   し第３項の任意の１項に記載の方法。 ま　可燃性ガスが水素、炭化水素又は炭化水素の混合物
   である特許請求の範囲前記第μ項に記載の方法。