(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹付けアーク・プラズマトーチであって、
−  管状トーチ本体（１０）と、
−  前記トーチ本体の内部に位置決めされ、かつ陰極空洞（５０）と呼ばれる１つの空洞を区切る１つの陰極（２０）と、
−  同じく前記トーチ本体の内部に位置決めされる、プラズマを噴出するためのノズルを形成する１つの管状陽極（３０）とを備え、
前記プラズマトーチは、前記陰極空洞（５０）上の開口に、少なくとも１つの音響共振器（１００）を有する、前記陰極空洞内の共振圧力波を減衰させるための手段（１００）をさらに備えることを特徴とする吹付けアーク・プラズマトーチ。
【請求項２】
吹付けアーク・プラズマトーチであって、
−  管状トーチ本体（１０）と、
−  前記トーチ本体の内部に位置決めされ、かつ陰極空洞（５０）と呼ばれる複数の空洞を区切る複数の陰極（２０）と、
−  同じく前記トーチ本体の内部に位置決めされる、プラズマを噴出するためのノズルを形成する複数の管状陽極（３０）とを備え、
前記プラズマトーチは、各々の前記陰極空洞（５０）上の開口の各々に、少なくとも１つの音響共振器（１００）を有する、各々の前記陰極空洞内の共振圧力波を減衰させるための手段（１００）をさらに備えることを特徴とする吹付けアーク・プラズマトーチ。
【請求項３】
異なる共振周波数に同調されるまたは同調可能な複数の前記音響共振器を備える、請求項１または２に記載のプラズマトーチ。
【請求項４】
各々の音響共振器は、前記陰極空洞へネック（１２０）を介して接続される二次空洞（１１０）から成る、請求項１または２に記載のプラズマトーチ。
【請求項５】
前記二次空洞は、前記トーチ本体の壁内に、空隙または孔（１１００）によって形成される、請求項４に記載のプラズマトーチ。
【請求項６】
各々の音響共振器は、その共振周波数を同調させるための手段（１３０、１３００）を備える、請求項１または２に記載のプラズマトーチ。
【請求項７】
前記同調手段は、前記空隙または孔（１１００）の内部に設けられる調整ねじ（１３００）を備える、請求項６に記載のプラズマトーチ。
【請求項８】
前記陽極と前記陰極との間で測定される電圧に依存して、各々の同調手段を制御するための手段（５００）を備える、請求項６および７の何れかに記載のプラズマトーチ。
【請求項９】
−  各々の陰極（２０）は、前記トーチ本体の長さの一部に渡って延びる細長い熱陰極であり、
−  各々の陽極（３０）は、前記陰極を少なくとも部分的に包囲し、かつ、
−  各々の陰極空洞は、前記陰極および前記トーチ本体の内面によって区切られる、請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマトーチ。
【請求項１０】
プラズマトーチを安定化させる方法であって、
前記プラズマトーチが、
−  管状トーチ本体（１０）と、
−  前記トーチ本体の内部に位置決めされ、かつ陰極空洞（５０）と呼ばれる１つの空洞を区切る１つの陰極（２０）と、
−  同じく前記トーチ本体の内部に位置決めされる、プラズマを噴出するためのノズルを形成する１つの管状陽極（３０）とを備え、
前記陰極空洞を、少なくとも１つの音響共振器を有する、前記陰極空洞内の共振圧力波を減衰させるための手段と音響的にカップリングすることによる、安定化方法。
【請求項１１】
プラズマトーチを安定化させる方法であって、
前記プラズマトーチが、
−  管状トーチ本体（１０）と、
−  前記トーチ本体の内部に位置決めされ、かつ陰極空洞（５０）と呼ばれる複数の空洞を区切る複数の陰極（２０）と、
−  同じく前記トーチ本体の内部に位置決めされる、プラズマを噴出するためのノズルを形成する複数の管状陽極（３０）とを備え、
各々の前記陰極空洞を、少なくとも１つの音響共振器を有する、各々の前記陰極空洞内の共振圧力波を減衰させるための手段と音響的にカップリングすることによる、安定化方法。
【請求項１２】
前記陽極および前記陰極間に電気アークが確立される際の前記両者間の電圧振動の振幅を最小化するように、各々の音響共振器の共振周波数を同調させるステップをさらに含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記陽極および前記陰極間に電気アークが確立される際の前記両者間の電圧を最大化するように、各々の音響共振器の共振周波数を同調させるステップをさらに含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１４】
−  前記トーチの各々の陰極（２０）は、前記トーチ本体の長さの一部に渡って延びる細長い熱陰極であり、
−  各々の陽極（３０）は、前記陰極を少なくとも部分的に包囲し、かつ、
−  各々の陰極空洞は、前記陰極および前記トーチ本体の内面によって区切られる、請求項１０〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
表面コーティングを溶着させるための、請求項１〜９のいずれかに記載のトーチの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、具体的にはプラズマ溶射によって表面をコーティングする処理を実行するために用いられることが意図される吹付けアーク・プラズマトーチに関する。本発明は、このようなプラズマトーチを安定させるための方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ溶射は、プラズマジェット内に粉末若しくは液体の形態または液体および粉末を含む懸濁液の形態を取り得る材料を噴射することによって、表面コーティングの生成を可能にする技法である。これらの材料はプラズマにより処理されて表面上へ溶射され、ここで、動作条件およびジェットを発生するプラズマトーチの安定性に性質が依存する被覆物を形成する。
【０００３】
一般に、このような処理を実行するために用いられるトーチは、「吹付けアーク」トーチである。これは、熱電子の放出を介して機能するロッド型の熱陰極を備え、ロッド型の熱陰極は、ガス噴出用のノズルを形成する中空円筒陽極と同軸上に、トーチ本体を形成する絶縁性の管状ホルダによって電気接触なしに取り付けられる円錐端またはボタン型陰極を有する。また、冷陰極、例えば井戸型陰極（「Ａｅｒｏｓｐａｔｉａｌｅ」トーチ）も使用される場合がある。これらのトーチは、概して廃棄物の焼却に使用され、表面コーティングを生成するためのものではないが、アークの不安定さはこの場合も問題である。
【０００４】
何れの場合でも、プラズマガスは、プラズマに変換される前に「陰極空洞」として知られる領域内へと導入される。名称が示すように、陰極空洞は基本的に囲われた領域であって（但し、ガスの入口および出口を有する）、少なくとも部分的に陰極により区切られている。例えば、ロッド型の熱陰極トーチの場合、陰極空洞は、プラズマガスを噴射するためのオリフィスから陰極の先端まで広がる空間より成る。「Ａeｒｏｓｐａｔｉａｌｅ」トーチの場合、陰極空洞は中空陰極の内部から成る（この場合は、陰極空洞がアークの一部を包含すること、但し、空洞内部でイオン化されるのは、この空洞に含まれるガスの極く一部でしかないことが留意されるであろう）。
【０００５】
陰極と陽極との間でＤＣ電気アークが生じた後、電流源は、電流がイオン化されたプラズマガスを通過することを保証する。陰極と陽極との間に閉じこめられる電気アークはこのように確立される。プラズマガス内に放散される電力は、プラズマジェットの生成を可能にし、その内部へ処理されるべき材料が噴射される。この電力は、陰極と陽極との間の電圧に依存する。
【０００６】
プラズマトーチ、特に吹付けアーク・プラズマトーチの概論として、読者は、Pierre Fauchaisの論文「Plasmas thermiques:production」（熱プラズマ：生成）、Techniques de l’Ingenieur、paper D 2 820v2を参照されたい。
【０００７】
吹付けアーク・プラズマトーチは、電気アークにおいてかなり不安定な部位であり、プラズマジェット内へ噴射される材料の均一かつ安定した処理を達成するためには、限定されるべきであることが知られている。具体的には、電気アークは不安定であり、即ち、陽極壁（中空陰極を備える「Aerospatiale」トーチの場合は陽極壁および陰極壁）へのその取付け位置は経時的に変わり、よってその長さを変える。その結果、トーチの（陽極−陰極）電圧、および必然的にプラズマガス内に放散される瞬間的電力も変動し、これにより、このガス内へ噴射される材料の処理が不均一になる。実験研究は、プラズマジェット内に噴射される固体粒子の速度および温度が、トーチの電圧変動に従って著しく変化することを示している。また、変動するプラズマジェットに起因して、懸濁物が受ける処理も著しく不安定であり、これがコーティングの性質に直接影響することも実証されている。この影響は、コーティング処理がサブミクロンサイズの固体粒子を使用する場合に特に不利益である。
【０００８】
陽極壁に渡る電気アークの長手方向移動の振幅、ひいてはトーチの電圧をも制限するために、陽極に、アーク自体をはるか下流の陽極壁へ付着させる電気絶縁リング（「ニュートロード」）が挿入される場合がある。これらの改良は、１陰極トーチまたは３陰極トーチに適用されることがある。この点に関しては、下記を参照されたい。
−  M.Vilotijevic et al. Velocity and texture of a plasma jet created in a plasma torch with fixed minimal arc length」Plasma Sources Sci. Technol. 18 (2009) 015016
−  米国特許第５４０６０４６号明細書
ニュートロードを用いる１陰極トーチの場合、電圧変動の振幅は低減されるが、平均電圧は増加され、よって、消費電力は事実上増大する。さらに、電気アークの付着範囲が少なくなることから、陽極の浸食速度を制限するために、アーク電流は高すぎてはならない。
【０００９】
また、例えば井戸型陰極および渦噴射を用いるトーチ（欧州特許第０２７７８４５号明細書）の場合のように、その熱的衝撃を陽極壁全体へより効果的に分散させるために、アークルートへ印加される磁場を使用することも可能である。これに比例して、システムの複雑さは増大し、その保全もまた同様である。
【００１０】
３陰極トーチの場合（米国特許第５４０６０４６号明細書）、ニュートロードの存在はやはりアーク電圧変動の振幅の制限を可能にする。しかしながら、３つの陰極は、各々が１陰極トーチの場合より少ない電流を有する３つの電気アークを発生し、３つのプラズマが生成される。よって、電極の浸食は大幅に低減される。欠点は、プラズマガスが非ゼロの方位角速度成分で噴射され（旋回噴射）、これによりプラズマジェットの位置変動が誘発されることにある。プラズマジェットの空間的分散は、不安定である場合の或る動作条件に依存し、よって、材料の噴射をプラズマジェットと体系的に一致させる必要がある。これらの欠点を軽減する目的で、３つのアークが陽極壁に付着する部位の変動を防止するための複雑な陽極が開発されてきた。この点に関しては、米国特許第７０３０３３６号明細書を参照されたい。
【００１１】
また、トーチ内部の幾何学的配置も、アークルートにおける変動振幅の制限を可能にする「熱」陽極を追加し、かつプラズマと周囲ガスとの早期混合を制限できるように、プラズマジェットを不活性ガスで遮蔽することによって改良される場合がある。この点に関しては、米国特許第５２２０１５０号明細書を参照されたい。
【００１２】
これらのソリューションは全て、プラズマトーチの複雑さを著しく増大させる。
【００１３】
本発明の目的は、吹付けアーク・プラズマトーチにおける不安定性の問題を解決することにあり、この解決手段には、先行技術の技法における上述の欠点がない。
【００１４】
吹付けアーク・プラズマトーチにおける不安定性の原因に関する大部分の研究は、電気アークの挙動の磁気流体力学的モデルに焦点を絞っているのに対して（Ｓ. A. Wutzke et al.「Study of electric-arc behavior with superimposed flow」AIAA J., 5, 707 (1967)、J. P. Trelles et al. 「Non-equilibrium modeling of arc plasma torches」J. Phys. D: Appl. Phys. 40 (2007) 5937-5952）、本発明は、機械的、かつより正確には音響的効果を用いる。
【００１５】
最近の研究は、電気アークの動作が陰極空洞（トーチの上流部分）において冷プラズマガス内の圧力振動に結合されることを示している：
- J. F. Coudert、V. Rat、D. Rigot et al. 「Influence of Helmholtz oscillations on arc fluctuations in a dc plasma spraying torch」J. Phys. D: Appl. Phys. 40 (2007) 7357-7366、および、
- J. F. Coudert、V. Rat et al. 「Influence of configuration and operating conditions on the electric arc instabilities of a plasma spray torch: role of acoustic resonance」J. Phys. D: Appl. Phys. 41 (2008) 205208。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、これらの刊行物は、トーチ内部における圧力振動と電気的不安定性との間の因果関係を確立しておらず、よってこのカップリングを用いてプラズマトーチを安定させるための技法を示唆していない。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本件の発明者達は、上記陰極空洞における所定の共振圧力波の減衰または抑制が、電気アークの不安定性の大幅な低減を可能にすることを実証している。したがって、本発明の１つの対象である吹付けアーク・プラズマトーチは、
−  管状トーチ本体と、
−  前記トーチ本体の内部に位置決めされ、かつ陰極空洞と呼ばれる空洞を区切る少なくとも１つの陰極と、
−  同じくトーチ本体の内部に位置決めされる、プラズマを噴出するためのノズルを形成する少なくとも１つの管状陽極とを備え、
プラズマトーチは、前記または各陰極空洞内の共振圧力波を減衰させるための手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
圧力波は、前記波の検出器および逆位相の振動を発生するアクチュエータを用いて、アクティブに減衰されてもよい。波は、圧力センサによって直接検出されても、アーク電圧またはアークの明るさ（luminosity）を測定することによって間接的に検出されてもよい。また、音響位相共役技術が使用されてもよい。しかしながら、これらの技法は実装が困難である。これに起因して、本発明の好適な一実施形態では、陰極空洞内の共振圧力波を減衰するための前記手段が陰極空洞上へ上の開口に、少なくとも１つの音響共振器を備える場合がある。
【００１９】
音響共振器は、振動モードセットの減衰を可能にする。しかしながら、これらの幾つかのモードセットが電気アークの不安定性に著しく寄与する場合には、異なる共振周波数に同調されるまたは同調可能な複数の前記音響共振器を設けることが可能である。
【００２０】
前記または各音響共振器は、ネックを介して陰極空洞へ接続される二次空洞から成ってもよい。本件発明者達によって実行された実験は、少なくとも所定の事例において、二次空洞は、約１．５ｍｍという極小深さを有し得ることを示している。このような事例では、前記二次空洞は、前記トーチ本体の壁内に、空隙または孔によって形成されてもよい。したがって、本発明によるトーチは、例えば市販のトーチである既存のトーチから、単にこのような空隙または孔を生成することによって製造されてもよい。
【００２１】
効果的には、前記または各音響共振器は、その共振周波数を同調させるための手段を備えてもよい。その理由は、（電気アークの最良の安定性を可能にする）最適な共振周波数が、トーチの幾何学的配置にのみ依存するものではなく、冷プラズマガスの化学組成および動作条件（ガス圧および流量、電流、他）にも依存することにある。音響共振器の二次空洞が、トーチ本体の壁内に空隙または孔によって形成される場合、前記同調手段は、前記二次空洞内部に設けられる単純な調整ねじを備えてもよい。
【００２２】
周波数同調は、手動で行われても、自動的に行われてもよい。後者の場合、トーチは、陽極と陰極との間で測定される電圧に依存して前記または各同調手段を制御するための手段を備えてもよい。
【００２３】
効果的には、トーチの陰極は、トーチ本体の長さの一部に渡って延びる細長い熱陰極であってもよく、陽極は、前記陰極を少なくとも部分的に包囲してもよく、かつ陰極空洞は陰極およびトーチ本体の内面によって区切られてもよい。
【００２４】
本発明の別の対象は、
−  管状トーチ本体と、
−  前記トーチ本体の内部に位置決めされ、かつ陰極空洞と呼ばれる空洞にを区切る少なくとも１つの陰極と、
−  同じく前記トーチ本体の内部に位置決めされる、プラズマを噴出するためのノズルを形成する少なくとも１つの管状陽極と、を備えるプラズマトーチを、
前記または各陰極空洞を、少なくとも１つの音響発振器と音響的にカップリングすることによって安定させるための方法である。
【００２５】
本発明の様々な実施形態によれば、このような方法は、
陽極と陰極との間に電気アークが確立される場合に、
−  陽極と陰極との間の電圧における振動の振幅を最小限に抑えるか、
−  もしくは、陽極と陰極との間の電圧を最大化すること、を目的として、前記または各音響発振器の共振周波数を同調させるステップも含んでもよい。
【００２６】
効果的には、安定化されるべきトーチの前記または各陰極は、トーチ本体の長さの一部に渡って延びる細長い熱陰極であってもよく、前記または各陽極は、前記陰極または前記１つの陰極を少なくとも部分的に包囲してもよく、かつ前記または各陰極空洞は前記または前記１つの陰極およびトーチ本体の内面によって区切られてもよい。
【００２７】
本発明のさらに別の対象は、表面コーティングを溶着させるための、先に述べたようなトーチの使用法である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の他の特徴、詳細および優位点は、例として提供される添付の図面を参照して行われる以下の説明を読んだ時点で明らかとなるであろう。
【図１】音響共振器の周波数がピストンを用いて同調される、本発明の第１の実施形態に係る吹付けアーク・プラズマトーチを示す概略断面図である。
【図２】従来型の吹付けアーク・プラズマトーチにおける陽極および陰極間の電圧信号を示すグラフである。
【図３】ピストンの「ｚ」位置の２値について、図１におけるトーチの陽極および陰極間の電圧信号を示すグラフである。
【図４】図１のトーチにおける平均アーク電圧をピストンの「ｚ」位置の関数として示すグラフである。
【図５】図１におけるトーチの安定性係数をピストンの「ｚ」位置の関数として示すグラフである。
【図６】図１のトーチにおけるアーク電圧のパワースペクトルの変動をピストンの「ｚ」位置の関数として示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るトーチを示す詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、ロッド型の熱陰極を備える吹付けアーク・プラズマトーチの概略断面図を示し、本吹付けアーク・プラズマトーチは、
−  少なくとも部分的に電気絶縁材料から製造される管状トーチ本体１０であって、トーチ本体内部の上流部分（プラズマガスＧが噴射される場所）は円筒形であり、次いでその下流部分は出口１１を備えるノズル形状を有する管状トーチ本体１０と、
−  トーチ本体内部でその長さの一部に渡って広がり、かつ端に円錐形の先端２１を有する細長い陰極２０と、
−  同じく管状であって、陰極２０を部分的に包囲しかつ陰極２０の先端２１を超えて出口１１の方向へ延び、よってプラズマを噴出するためのノズルを形成する陽極３０とを備える。陽極および陰極は、互いに電気的に絶縁される。
【００３０】
陰極２０とトーチ本体１０の内壁との間に存在する領域は、環状の「陰極空洞」を形成する。この空洞は、軸方向に、
−  下流側で、陰極の先端において生じるトーチ本体の狭窄によって、かつ、
−  上流側で、冷プラズマガスＧを陰極空洞内へ噴射させる「噴射リング」４０によって、区切られる。
【００３１】
参照数字２００は、陰極の先端２１と陽極３０との間に発生される電気アークを示し、参照数字２１０は、アークの「ルート」、即ちアークと陽極との間の接点を示す。本発明が防止しようとしている不安定性の原因は、この「ルート」の移動、および陽極表面とのその脱着にある。
【００３２】
プラズマガスＧの流れは、アーク２００の下流側でプラズマジェットＰに変えられる。
【００３３】
円筒形の音響共振器１００は、陰極空洞５０に結合される。この共振器は、直径φ１および高さｚのチャンバまたは二次空洞１１０と、直径φ２≦φ１および高さｈのネック１２０とを備える。チャンバ１１０の高さｚ、ひいては共振器の共振周波数は、例えば電気モータ、圧電アクチュエータを用いて、または単に手動調整によってピストン１３０を移動させることにより調整されてもよい。
【００３４】
本発明の例示的な一実施形態において、
−  陰極空洞は、（最大）外径が２１ｍｍ、および（最大）内径が１４ｍｍであって、長さが１６ｍｍの全体として円形形状を有し、
−  ｈ＝６ｍｍ、
−  φ１＝１０ｍｍ、
−  φ２＝５ｍｍ、および、
−  ｚ＝０−１２０ｍｍ、である。
【００３５】
陽極（先端２１の下流側）の直径は６ｍｍである。トーチには、流量が各々４５ｓｌｐｍ（２０゜Ｃ、１気圧における１分間当たりの流量、リットル表示）および１０ｓｌｐｍであるアルゴン／水素混合ガスが供給される。アーク電流は５００Ａである。
【００３６】
図２は、図１のものに類似する、但し音響共振器を備えていないトーチのアーク電圧Ｖａｒｃ、即ち陽極と陰極との間で測定された電圧を、時間ｔ（単位、秒）の関数として示したグラフである。電圧は、約４０Ｖと９０Ｖとの間で変動し、平均値Ｖ￣は約６０Ｖであることが分かると思われる。図において、Ｖ￣ｍａｘは平均値Ｖ￣を上回る最大電圧の平均を表し、Ｖ￣ｍｉｎは、前記平均値Ｖ￣を下回る最小電圧の平均を表す。
【００３７】
最大値（または最小値）を検出するために用いられるアルゴリズムは、測定された信号の３点へ放物線を連続的にフィッティングし、その放物線が局所極大（または局所極小）に位置するか否かを見出し、凹部（最大または最小）を得るために二次係数の符号を決定することにある。
【００３８】
平均電圧振幅ΔＶは、
ΔＶ  ＝  Ｖ￣ｍａｘ  −  Ｖ￣ｍｉｎと定義される。
【００３９】
安定性係数、ＡＶも同様に、
ＡＶ  ＝  ΔＶ  ／  Ｖ￣と定義される。
【００４０】
係数ＡＶが低減されれば、トーチの安定性は増大する。
【００４１】
図３は、２つのｚ（共振器チャンバの高さ）値、即ち不活性共振器に対応するｚ＝０、およびｚ＝１．５ｍｍの場合の図１におけるトーチの電圧信号を、図２の場合よりも拡大された時間スケールで示している。電圧信号の振動は、ｚ＝１．５ｍｍの方が少ないことが分かると思われるが、これは、既に、共振器の存在がトーチの安定性にプラス効果を有することを示している。
【００４２】
図４は、共振器の様々なｚ位置について、平均アーク電圧Ｖ￣を示したグラフである。平均電圧はｚの関数として変化し、ｚ＝１．５、３８．４、７３．４および１０８．４ｍｍにおいて幾つかの極大値を有するが、最大値はｚ＝１．５ｍｍに対応することが分かると思われる。
【００４３】
したがって、音響共振器の存在がトーチの平均電圧を変更する。
【００４４】
図５は、図５と同じ実験条件下での安定性係数ＡＶをｚの関数として示すグラフである。極大電圧と一致する幾つかの極小が観察され、最も低い極小（最も高い安定性の条件に対応する）は、ｚ＝１．５ｍｍで得られている。
【００４５】
条件ｚ＝１．５ｍｍは、共振器の第１の発振モードに対応し、よってこの共振器はヘルムホルツ共振器としてモデリングされてもよい。
【００４６】
安定性係数は、共振器が不活性であるとき（ｚ＝０）の０．５２から、ｚ＝１．５ｍｍの０．３６まで変化し、即ち３０％低減する。したがって、トーチの安定性は約３０％増大する。
【００４７】
Ｖ￣およびＡＶのグラフ間で観察される相関性は、トーチを最適に安定させるために、共振器１００を、ＡＶを最小化することによって直接的に同調させるか、あるいはさらに単純に、Ｖ￣を最大化することによって同調させることが可能であることを示している。ｚの最適位置（動作条件が変われば、経時的に変わり得る）は、公知技術を用いて手動で、または自動的に調整されてもよい。例として、図１は、入力として各々陽極および陰極の電圧レベルを示す信号ＶＡ、ＶＣを受信しかつピストン１３０を制御するための信号「ｓ」を発生する制御手段５００（例えば、適切にプログラムされたコンピュータ、または専用の回路基板）を略示している。
【００４８】
図６は、ｚ＝０、１．５、３８．４、７３．４および１０８．４ｍｍの正規化されたパワースペクトルを示している。ｚ＝０のパワースペクトルは、約４５５０Ｈｚにおいて主ピークを示しているが、これは、陰極空洞における電気アークと冷プラズマガスとの間の機械的共振効果の結果である。
【００４９】
ｚ＝１．５ｍｍのとき、４５５０Ｈｚにおける主共振ピークの振幅は大きく低減される。低減は、ｚ＝３８．４、７３．４および１０８．４ｍｍでも観察されるが、さほど際立ってはいない。したがって、共振効果は音響共振器のアクションによって大幅に抑止され、よってトーチの安定性は改善される。
【００５０】
トーチの最良の安定化が第１の共振（ｚ＝１．５ｍｍ）で得られるという事実は、本発明に従って製造されるプラズマトーチがより簡単に製造されることを可能にする。これは、図７に示すように、音響共振器の空洞がトーチ本体１０の内壁に空隙または孔１１００の形で極めて単純に製造され得ることに起因する。周波数の同調は、単純な調整ねじ１３００によって保証されてもよい。
【００５１】
本発明について、ロッド型熱陰極を有するトーチの特定の実施形態を参照して説明した。これは、基本的な限定ではなく、具体的には、全ての吹付けアークトーチは、内部で定在圧力波が励起される少なくとも１つの陰極空洞を有する。ロッド型の熱陰極を有するトーチの事例におけるように、これらの圧力波はアーク電流の不安定性に寄与し、よって陰極空洞と結合される音響共振器によって減衰されてもよい。
【００５２】
複数の陰極および／または陽極を備え、よって複数の陰極空洞を備えるトーチでは、音響共振器は、効果的には空洞毎に設けられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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