(57)【要約】  本発明は、溶射材料吐出孔を有する第１の電極（３）と、第１の外套（４）と、第１のプラズマガス導入口（５）を有する第１の絶縁体（２７）と、を備える主トーチ（１）と、第２の電極（１０）と、第２の外套（１１）と、第２のプラズマガス導入口（１２）を有する第２の絶縁体（２８）と、を備える副トーチ（２）と、を備え、第１の電極（３）と第２の電極（１０）により、第１の電極（３）の中心軸上に形成されるプラズマ（１８）の軸中心で、溶射材料吐出孔から供給された溶射材料（２０）を溶融するプラズマ溶射装置（１００ａ）において、第１の外套（４）における、開口部（４ａ）の入口側及び／又は該開口部（４ａ）と第１の絶縁体（２７）との間に設けられたテーパー部（４ｂ）にガスを導入するガス導入部（４ｃ）を設けるものである。当該構成により、開口部（４ａ）の内壁に溶射材料（２０）が付着するのを抑制することができる。
2014157491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の先端中央に溶射材料吐出孔を有する第１の電極と、前記第１の電極を囲む第１の外套と、前記第１の電極と前記第１の外套とを絶縁し、第１のプラズマガス導入口を有する第１の絶縁体と、を備える主トーチと、
第２の電極と、前記第２の電極を囲む第２の外套と、前記第２の電極と前記第２の外套とを絶縁し、第２のプラズマガス導入口を有する第２の絶縁体と、を備え、中心軸が前記主トーチの中心軸と交差する副トーチと、
を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極により、前記第１の電極の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に、前記溶射材料吐出孔から供給された溶射材料を溶融し、溶融した前記溶射材料を基材に吹き付けることにより前記溶射材料の被膜を形成するプラズマ溶射装置において、
前記第１の外套は、開口部と、前記開口部と前記第１の絶縁体との間に設けられたテーパー部とを備え、
前記第１の外套は、前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス導入部を備えることを特徴とするプラズマ溶射装置。
【請求項２】
前記第１の電極が陽極であり、前記第２の電極が陰極であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ溶射装置。
【請求項３】
前記開口部は、中央に第３の絶縁体を備え、
前記副トーチは、前記開口部の前記第３の絶縁体より出口側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ溶射装置。
【請求項４】
前記主トーチと前記副トーチは、プラズマアークが外部で形成されるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ溶射装置。
【請求項５】
前記副トーチを複数備え、
複数の前記副トーチは、複数の前記副トーチの中心軸が、前記主トーチの外部において、前記主トーチの中心軸の一点でそれぞれ交差するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ溶射装置。
【請求項６】
前記第１の電極の陽極点と、前記溶射材料吐出孔とが互いに干渉することのない構造とすることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項７】
前記第１の電極の先端面が中心軸上に内側に突の形状に形成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項８】
前記第１の電極の先端に溶射材料の付着を防止するためのガス噴出孔を設けることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項９】
前記第１の外套のガス導入部は，前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス噴出孔を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ溶射装置
【請求項１０】
前記第１の外套のガス導入部は、ガスが前記開口部及び前記テーパー部の内部で旋回流となるよう、中心軸に対して円周方向の速度成分をもつように噴出されるガス噴出孔を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項１１】
前記第１の外套は多孔質金属により構成され、外部より導入されたガスが、前記多孔質金属内の孔を通して、前記第１の外套の内部方向にのみ噴出されることにより前記ガス導入部が構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主トーチ及び副トーチの電極により、主トーチの電極の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に溶射材料を供給することができ、かつ、主トーチの外套における開口部の内壁に溶射材料が付着するのを抑制できるプラズマ溶射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電極と、その電極を囲む外套と、電極と外套とを絶縁し、プラズマガス導入口を有する絶縁体とを有する主トーチ及び副トーチを備えるプラズマ溶射装置において、主トーチの電極の中心軸の先端中央に材料吐出孔を設け、材料吐出孔からプラズマ軸の中心に溶射材料を供給し、溶射材料を効率よく溶融させ、主トーチに溶着することなく、気孔が少ない緻密な溶射材料の膜を効率よく形成することができるプラズマ溶射装置が開発されている（例えば、特許第３７３３４６１号明細書、特許第４８０４８５４号明細書、特開２０１０−１１０６６９号公報などを参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のようなプラズマ溶射装置であっても、主トーチの外套における開口部の内壁に溶射材料が付着し、開口部の閉塞を生じさせる恐れがあることが判明した。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、主トーチ及び副トーチの電極により、主トーチの電極の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に溶射材料を供給することができ、かつ、主トーチの外套における開口部の内壁に溶射材料が付着するのを抑制できるプラズマ溶射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、主トーチの外套における開口部の入口、あるいは開口部と絶縁体との間のテーパー部にガス導入部を設け、ガスを導入することにより、主トーチの外套における開口部の内壁に溶射材料が付着することを防止することができることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００５】
すなわち、本発明は、
(1) 中心軸の先端中央に溶射材料吐出孔を有する第１の電極と、前記第１の電極を囲む第１の外套と、前記第１の電極と前記第１の外套とを絶縁し、第１のプラズマガス導入口を有する第１の絶縁体と、を備える主トーチと、
第２の電極と、前記第２の電極を囲む第２の外套と、前記第２の電極と前記第２の外套とを絶縁し、第２のプラズマガス導入口を有する第２の絶縁体と、を備え、中心軸が前記主トーチの中心軸と交差する副トーチと、
を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極により、前記第１の電極の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に、前記溶射材料吐出孔から供給された溶射材料を溶融し、溶融した前記溶射材料を基材に吹き付けることにより前記溶射材料の被膜を形成するプラズマ溶射装置において、
前記第１の外套は、開口部と、前記開口部と前記第１の絶縁体との間に設けられたテーパー部とを備え、
前記第１の外套は、前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス導入部を備えることを特徴とするプラズマ溶射装置；
(2) 前記第１の電極が陽極であり、前記第２の電極が陰極であることを特徴とする上記(1)に記載のプラズマ溶射装置；
(3) 前記開口部は、中央に第３の絶縁体を備え、
前記副トーチは、前記開口部の前記第３の絶縁体より出口側に設けられていることを特徴とする上記(2)に記載のプラズマ溶射装置；
(4) 前記主トーチと前記副トーチは、プラズマアークが外部で形成されるように配置されていることを特徴とする上記(2)に記載のプラズマ溶射装置；
(5) 前記副トーチを複数備え、
複数の前記副トーチは、複数の前記副トーチの中心軸が、前記主トーチの外部において、前記主トーチの中心軸の一点でそれぞれ交差するように配置されていることを特徴とする上記(4)に記載のプラズマ溶射装置；
(6) 前記第１の電極の陽極点と、前記溶射材料吐出孔とが互いに干渉することのない構造とすることを特徴とする上記(3)〜(5)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(7) 前記第１の電極の先端面が内側に突の円錐台状に形成されていることを特徴とする上記(3)〜(5)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(8) 前記第１の電極の先端に溶射材料の付着を防止するためのガス噴出孔を設けることを特徴とする上記(3)〜(7)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置などである。
(9) 前記外套のガス導入部は，前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス噴出孔を設けることを特徴とする上記(3)〜(8)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(10) 前記第１の外套のガス導入孔は、不活性ガスが前記開口部及び前記テーパー部の内部で旋回流となるよう、中心軸に対して円周方向の速度成分をもつように噴出されるガス噴出孔を備えることを特徴とする上記（3）〜(8)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(11) 前記第１の外套は多孔質金属により構成され、外部より導入されたガスが、前記多孔質金属内の孔を通して、前記第１の外套の内部方向にのみ噴出されることによりガス導入部が構成されていることを特徴とする (3)〜(8)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
などである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、主トーチ及び副トーチの電極により、主トーチの電極の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に溶射材料を供給することができ、かつ、主トーチの外套における開口部の内壁に溶射材料が付着するのを抑制できるプラズマ溶射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態として説明する、複合トーチ型プラズマ溶射装置１００ａの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態として説明する、図１のIII−III’線の断面を示す図である。
【図３】本発明の他の一実施形態として説明する、ツインカソード型プラズマ溶射装置１００ｂの概略構成を示す図である。
【図４】本発明の他の一実施形態として説明する、主トーチと副トーチの一体型プラズマ溶射装置１００ｃの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の好ましい一実施形態として説明する外套の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の好ましい一実施形態として説明する主陽極の先端部の概略構成を示す図である。
【図７】本発明のより好ましい一実施形態として説明する主陽極の先端部の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の特に好ましい一実施形態として説明する主陽極の先端部の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に本発明に係るプラズマ溶射装置の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び図面等は、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図ならびに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々に修飾ができることは、当業者にとって明らかである。
【０００９】
まず、本発明のプラズマ溶射装置として、主トーチと副トーチとを備える複合トーチ型プラズマ溶射装置について説明する。なお、本実施の形態においては、主トーチと副トーチとを備える複合トーチ型プラズマ溶射装置の好ましい例として、主トーチにおける電極が主陽極（アノード）であって、副トーチにおける電極が副電極（カソード）である複合トーチ型プラズマ溶射装置１００ａについて説明するが、主トーチと副トーチとを備えるプラズマ溶射装置は、主トーチにおける電極が主陰極であって、副トーチにおける電極が副陽極である複合トーチ型プラズマ溶射装置であってもよい。図１に、本発明の一実施形態として説明する複合トーチ型プラズマ溶射装置１００ａの概略構成を示す。
【００１０】
主トーチ１は、主陽極３と、該主陽極３を囲む主外套４と、主陽極３と主外套４とを絶縁する絶縁体２７などを備える。
主陽極３は、電気伝導率に優れた材料、例えば、銅などの金属により形成されている。主陽極３は、中心軸の先端中央に溶射材料吐出孔を有する材料送入管１９を備える。主陽極３は、主外套４と、絶縁体２７によって同心に保持されている。
【００１１】
主外套４は、先端部の開口部（ノズル部）４ａと、該開口部４ａと絶縁体２７との間に設けられたテーパー部４ｂとを備えている。テーパー部４ｂには、不活性ガス等を導入して旋回ガス流を形成するガス導入孔４ｃが設けられている。
【００１２】
絶縁体２７は、主プラズマガス６を導入する主プラズマガス導入口５と、導入した主プラズマガス６の旋回流形成手段５０を有している。主プラズマガス６は、図２に示すように、ガス環状室５１へ導入され、４個の旋回流形成孔５２を通って、絶縁体２７の内壁５３（内壁５３と主陽極３との間の空間）を旋回するようにして主外套４の開口部４ａに向かって流れる。なお、上記旋回流形成孔５２は、１個配置されていても、複数個配置されていてもよく、複数個配置されている場合には、中心軸を中心に均等に配置されていることが好ましい。
【００１３】
図１に示すように、主電源７の正端子は主陽極３に接続され、主電源７の負端子はスイッチ手段８を介して主外套４に接続される。
【００１４】
副トーチ２は、副陰極（副トーチ起動電極）１０と、該副陰極１０を囲む副外套１１と、副陰極１０と副外套１１とを絶縁する絶縁体２８などを備え、副トーチ２の中心軸、すなわち副陰極１０の中心軸は、主トーチ１の中心軸、すなわち主陽極３の中心軸と、主陽極３と副陰極１０との前方で交差するように配置されている。
副陰極１０は、融点が高い材料、例えば、タングステンなどの材料により形成されている。副陰極１０は、副外套１１と、絶縁体２８によって同心に保持されている。
【００１５】
副外套１１は、先端部に孔１１ａを備えている。絶縁体２８は、副プラズマガス１３を導入する副プラズマガス導入口１２と、主トーチ１の絶縁体２７と同様の旋回流形成手段５０を有している。
【００１６】
副電源１４の正端子は、副外套１１に接続され、副電源１４の負端子は、スイッチ手段１５を介して副陰極１０に接続され、また、スイッチ手段９を介して主電源７の負端子に接続される。
【００１７】
次に、複合トーチ型プラズマ溶射装置１００ａを用いて溶射材料（例えば、金属等の導電性材料、セラミックス等の絶縁性材料など。以下同じ。）をプラズマ溶射する方法について説明する。
アルゴン、ヘリウムなどのプラズマ化が可能な不活性ガスを主プラズマガス６として、主プラズマガス導入口５から主トーチ１内に導入し、主プラズマガス６の旋回流を形成させる。また、スイッチ手段９を開き、スイッチ手段８を閉じた状態で、主電源７により主陽極３と主外套４との間に高周波電圧を印加する。その結果、主陽極３の先端から主外套４の開口部４ａの方に向かう主プラズマアーク１６が形成され、これにより主プラズマガス６が加熱され、プラズマとなって主外套４の開口部４ａから放出される。
【００１８】
加えて、アルゴン、ヘリウムなどのプラズマ化が可能な不活性ガスを副プラズマガス１３として、副プラズマガス導入口１２から副トーチ２内に導入し、副プラズマガス１３の旋回流を形成させる。また、スイッチ手段１５を閉じた状態で、副電源１４により副陰極１０と副外套１１との間に高周波電圧を印加する。その結果、副陰極１０の先端１０ａから副外套２４の孔１１ａの方に向かう副プラズマアーク１７が形成され、これにより副プラズマガス１３が加熱され、プラズマとなって副外套１１の孔１１ａから放出される。
【００１９】
主陽極３の中心軸と副陰極１０の中心軸は、主陽極３と副陰極１０の前方において、主トーチ１及び副トーチ２の外部で交差するため、スイッチ手段９を閉じ、スイッチ手段８，１５を開くと、副陰極１０の先端部１０ａから主陽極３の陽極点に至るヘアピン状のプラズマ１８による導電路が形成される。
【００２０】
この場合、主トーチ１の構造と供給される主プラズマガス６、及び副トーチ２の構造と副トーチ２に供給される副プラズマガス１３の量を適切に設定することにより、図１に示されたように、主トーチ１のほぼ同軸上にプラズマ炎２３を形成することができる。
【００２１】
材料送入管１９から溶射材料吐出孔を介して吐出された溶射材料２０は、主陽極３と副陰極１０により、主陽極３の中心軸上に形成されるプラズマ１８の軸中心に供給され、プラズマ炎２３によって溶融される。本発明の実施の形態においては、溶射材料２０が溶射材料吐出孔から吐出される際に、主外套４のテーパー部４ｂに設けたガス導入孔４ｃにより不活性ガス等（例えば、アルゴンガスなどなどの不活性ガス、空気や酸素ガスなどの活性ガス）を導入して旋回ガス流を形成させる。このようにすることで、直接、中心軸に向かって不活性ガス噴出孔から不活性ガスを噴出させる場合よりも、主外套４の内部の空間において、主外套４の内壁から中心軸に向かって、負の圧力勾配を軸対称状に一様に発生させることが可能となる。これにより、外套内部の空間でプラズマを安定かつ一様に集束させると同時に、主外套４における開口部４ａの内壁やテーパー部４ｂの先端部などの、不活性ガス噴出孔より離れた部位においても溶射材料２０が付着するのを防止することができる。
また、溶射材料２０の付着を防止することができるので、溶射材料２０を効率よく溶融することができる。なお、本実施の形態においては、ガス導入孔４ｃを主外套４のテーパー部４ｂに設けることとしているが、主外套４の開口部４ａの入口側に設けてもよいし、主外套４のテーパー部４ｂ及び開口部４ａの入口側にそれぞれ設けてもよい。
また、旋回流を形成するためのガス噴出孔４ｃを設ける代わりに、図５に示すように、溶射材料付着防止のためのガス流を外套内部全面に形成するよう、主外套４を多孔質金属材料Ｍにより構成し、主外套４に設けたガス導入口４ｄから供給されたガスを、多孔質金属材料Ｍ内の微細孔を通して、同図中に矢印で示すように、主外套４の内部方向にのみ噴出させるようにしてもよい。
【００２２】
溶射材料２０が溶融された溶融物２１は、プラズマ炎２３とともに基材２５に向かって進行する。基材２５の直前で、連結管２６上に設けられたプラズマ分離手段２２によってプラズマ１８のみを分離して、溶融物２１を基材２５に吹き付け、気孔が少ない緻密な溶射材料２０の皮膜２４を効率よく形成することができる。
【００２３】
次に、本発明のプラズマ溶射装置として、主トーチと２つの副トーチを備えるプラズマ溶射装置について説明する。なお、本実施の形態においては、主トーチと２つの副トーチを備えるプラズマ溶射装置の好ましい例として、主トーチにおける電極が主陽極（アノード）であって、副トーチにおける電極が副陰極（カソード）であるツインカソード型プラズマ溶射装置１００ｂについて説明するが、主トーチと２つの副トーチを備えるプラズマ溶射装置は、主トーチにおける電極が主陰極であって、副トーチにおける電極が副陽極であるツインアノード型プラズマ溶射装置であってもよい。図２に、本発明の他の一実施形態として説明するツインカソード型プラズマ溶射装置１００ｂの概略構成を示す。
【００２４】
ツインカソード型プラズマ溶射装置１００ｂが備える主トーチ１及び副トーチ２の構成は、複合トーチ型プラズマ溶射装置１００ａにおける主トーチ１及び副トーチ２と同じであるため、ここでは説明を省略する。
なお、主電源７の正端子は、主陽極３及びスイッチ手段５５を介して副外套１１に接続され、主電源７の負端子はスイッチ手段８を介して主外套４に接続される。また、副電源４２からの副トーチ２の正端子は、スイッチ手段４５を介して副外套１１に接続され、副電源４２からの副トーチ２の負端子は、スイッチ手段４６を介して副陰極１０に接続され、また、スイッチ手段９を介して主電源７の負端子に接続される。
【００２５】
本実施の形態においては、主トーチの中心軸に対して副トーチ２に対向する位置に、別の副トーチ３９を配置させている。副トーチ３９は、副陰極（副トーチ起動電極）４０と、該副陰極４０を囲む副外套４１と、副陰極４０と副外套４１とを絶縁する絶縁体４７などを備え、副トーチ３９の中心軸、すなわち副陰極４０の中心軸は、主トーチ１の中心軸、すなわち主陽極３の中心軸と、主陽極３と副陰極４０との前方で交差するように配置されている。
副陰極４０は、融点が高い材料、例えば、タングステンなどの材料により形成されている。副陰極４０は、副外套４１と、絶縁体４８によって同心に保持されている。
【００２６】
副外套４１は、先端部に孔４１ａを備えている。絶縁体４７は、副プラズマガス４９を導入する副プラズマガス導入口４８と、主トーチ１の絶縁体２７と同様の旋回流形成手段５０を有している。
【００２７】
副電源４２からの副トーチ３９の正端子は、スイッチ手段４４を介して副外套４１に接続され、副電源１４からの副トーチ３９の負端子は、スイッチ手段４３を介して副陰極４０に接続され、また、スイッチ手段９，４６を介して主電源７の負端子に接続される。
【００２８】
次に、ツインカソード型プラズマ溶射装置１００ｂを用いて溶射材料をプラズマ溶射する方法について説明する。
アルゴン、ヘリウムなどのプラズマ化が可能な不活性ガスを主プラズマガス６として、主プラズマガス導入口５から主トーチ１内に導入し、主プラズマガス６の旋回流を形成させる。また、スイッチ手段９を開き、スイッチ手段８を閉じた状態で、主電源７により主陽極３と主外套４との間に高周波電圧を印加する。その結果、主陽極３の先端から主外套４の開口部４ａの方に向かう主プラズマアーク１６が形成され、これにより主プラズマガス６が加熱され、プラズマとなって主外套４の開口部４ａから放出される。
【００２９】
加えて、アルゴン、ヘリウムなどのプラズマ化が可能な不活性ガスを副プラズマガス１３として、副プラズマガス導入口１２から副トーチ２内に導入し、副プラズマガス１３の旋回流を形成させる。また、スイッチ手段４３，４４を開き、スイッチ手段４５，４６を閉じた状態で、副電源４２により副陰極１０と副外套１１との間に高周波電圧を印加する。その結果、副陰極１０の先端１０ａから副外套２４の孔１１ａの方に向かう副プラズマアーク１７が形成され、これにより副プラズマガス１３が加熱され、プラズマとなって副外套１１の孔１１ａから放出される。
【００３０】
主陽極３の中心軸と副陰極１０の中心軸は、主陽極３と副陰極１０の前方において、主トーチ１及び副トーチ２の外部で交差するため、スイッチ手段９を閉じた後に、スイッチ手段４５，４６を開くと、副陰極１０の先端部１０ａから主陽極３の陽極点に至るヘアピン状のプラズマ１８による導電路が形成される。
【００３１】
その後、アルゴン、ヘリウムなどのプラズマ化が可能な不活性ガスを副プラズマガス４９として、副プラズマガス導入口４８から副トーチ３９内に導入し、副プラズマガス４９の旋回流を形成させる。また、スイッチ手段４３，４４を閉じた状態で、副電源４２により副陰極４０と副外套４１との間に高周波電圧を印加する。その結果、副陰極４０の先端４０ａから副外套４１の孔４１ａの方に向かう副プラズマアーク５６が形成され、これにより副プラズマガス４９が加熱され、プラズマとなって副外套４１の孔４１ａから放出される。
【００３２】
主陽極３の中心軸と副陰極４０の中心軸は、主陽極３と副陰極４０の前方において、主トーチ１及び副トーチ３９の外部で交差するため、副外套４１の孔４１ａから放出されたプラズマは、副陰極１０の先端部１０ａから主陽極３の陽極点に至るヘアピン状のプラズマ１８と交差する。この状態において、スイッチ手段４５，５５を閉じた後に，スイッチ手段４４，７０を開くと、副陰極１０，４０の先端部１０ａ，４０ａから主陽極３の陽極点に至るＴ字状のプラズマ１８による導電路が形成され、主トーチ１の同軸上にプラズマ炎２３が形成される。
【００３３】
材料送入管１９から溶射材料吐出孔を介して吐出された溶射材料２０は、主陽極３と副陰極１０により、主陽極３の中心軸上に形成されるプラズマ１８の軸中心に供給され、プラズマ炎２３によって溶融される。本発明の実施の形態においては、溶射材料２０が溶射材料吐出孔から吐出される際に、主外套４のテーパー部４ｂに設けたガス導入孔４ｃによりガス（例えば、アルゴンガスなどの不活性ガス、空気や酸素ガスなどの活性ガス）を導入して旋回ガス流を形成させることにより、主外套４における開口部４ａやテーパー部４ｂの先端部の内壁に溶射材料２０が付着することを防止することができる。また、溶射材料２０の付着を防止することができるので、溶射材料２０を効率よく溶融することができる。なお、本実施の形態においては、ガス導入孔４ｃを主外套４のテーパー部４ｂに設けることとしているが、主外套４の開口部４ａの入口側に設けてもよいし、主外套４のテーパー部４ｂ及び開口部４ａの入口側にそれぞれ設けてもよい。
また、上述のように、ガス噴出孔４ｃを設ける代わりに、溶射材料付着防止のためのガス流を外套内部全面に形成するよう、主外套４を多孔質金属材料Ｍにより構成し、主外套４に設けたガス導入口４ｄから供給されたガスを、多孔質金属材料Ｍ内の微細孔を通して、主外套４の内部方向にのみ噴出させるようにしてもよい。
【００３４】
溶射材料２０が溶融された溶融物２１は、プラズマ炎２３とともに基材２５に向かって進行する。基材２５の直前で、連結管２６上に設けられたプラズマ分離手段２２によってプラズマ１８のみを分離して、溶融物２１を基材２５に吹き付け、気孔が少ない緻密な溶射材料２０の皮膜２４を効率よく形成することができる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、プラズマ溶射装置１００ｂにおいて副トーチを２つ設けることとしているが、副トーチを３つ以上設けてもよい。副トーチを２つ以上設ける場合には、これらの副トーチは、それらの中心軸が、主トーチ１の外部において、主陽極３の前方かつ中心軸の一点で交差するように、配置されていることが好ましく、その交差する点を中心とした、中心軸に垂直な円の外周上に均一に配置されていることがより好ましい。また、プラズマ溶射装置１００ｂにおいて副トーチを２つ以上設ける場合には、各副トーチの中心軸が上記交差する点で主トーチ１の中心軸に垂直に交差するように、各副トーチが配置されていることが好ましい。
【００３６】
また、上述のプラズマプラズマ溶射装置１００ａ，１００ｂにおける主外套４の開口部４ａの先端側に、電気的に絶縁された浮遊電極を１又は複数設けてもよい。これにより、熱ピンチ効果を高め、高温のプラズマを形成することが可能となり、溶射材料２０を効率的に溶融させることができるようになる。さらに、上記浮遊電極を設けた部分にガスを導入する孔をさらに設けて不活性ガス（例えばアルゴンガスなど）又は活性ガス（例えば、空気や酸素など）を導入することとしてもよい。これにより、浮遊電極より上流側において開口部４ａの内壁に溶射材料２０が付着することを防止するとともに、熱ピンチ効果を高め、より高温のプラズマを形成することができるようになる。また、同様に、副外套１１，４１の開口部（孔１１ａ，４１ａの部分）の先端側に、電気的に絶縁された浮遊電極を１又は複数設けてもよいし、さらに、浮遊電極を設けた部分にガスを導入する孔をさらに設けて不活性ガス（例えばアルゴンガスなど）又は活性ガス（例えば、空気や酸素など）を導入することとしてもよい。これにより、熱ピンチ効果を高め、より高温のプラズマを形成することができるようになる。
【００３７】
次に、本発明のプラズマ溶射装置として、主トーチの外套における開口部の出口側に副トーチが設けられた、主トーチと副トーチの一体型プラズマ溶射装置について説明する。なお、本実施の形態においては、主トーチと副トーチの一体型プラズマ溶射装置の好ましい例として、主トーチにおける電極が主陽極（アノード）であって、副トーチにおける電極が副陰極（カソード）である一体型プラズマ溶射装置１００ｃについて説明するが、主トーチと副トーチの一体型プラズマ溶射装置は、主トーチにおける電極が主陰極であって、副トーチにおける電極が副陽極である一体型プラズマ溶射装置であってもよい。図３に、本発明の他の一実施形態として説明する一体型プラズマ溶射装置１００ｃの概略構成を示す。
【００３８】
主トーチ１は、主陽極３と、該主陽極３を囲む主外套４と、主陽極３と主外套４とを絶縁する絶縁体２７などを備える。
主陽極３は、電気伝導率に優れた材料、例えば、銅などの金属により形成されている。主陽極３は、中心軸の先端中央に溶射材料吐出孔を有する材料送入管１９を備える。主陽極３は、主外套４と、絶縁体２７によって同心に保持されている。
【００３９】
主外套４は、先端部の開口部（ノズル部）４ａと、該開口部４ａと絶縁体２７との間に設けられたテーパー部４ｂとを備えている。開口部４ａには、電気的に絶縁された絶縁体６０が設けられており、開口部４ａの下流には、不活性ガスを導入して旋回ガス流を形成させる不活性ガス導入孔４ｃが設けられている。一方、開口部４ａの上流には、副トーチ２が設けられている。
また、上記実施形態と同様に、旋回流を形成するためのガス噴出孔４ｃを設ける代わりに、溶射材料付着防止のためのガス流を外套内部全面に形成するよう、主外套４を多孔質金属材料Ｍにより構成し、主外套４に設けたガス導入口４ｄから供給されたガスを、多孔質金属材料Ｍ内の微細孔を通して、主外套４の内部方向にのみ噴出させるようにしてもよい。
【００４０】
副トーチ２は、副陰極（副トーチ起動電極）１０と、該副陰極１０を囲む副外套１１と、副陰極１０と副外套１１とを絶縁する絶縁体２８などを備え、副トーチ２の中心軸、すなわち副陰極１０の中心軸は、主トーチ１の中心軸、すなわち主陽極３の中心軸と、主陽極３と副陰極１０との前方で交差するように配置されている。
副陰極１０は、融点が高い材料、例えば、タングステンなどの材料により形成されている。副陰極１０は、副外套１１と、絶縁体２８によって同心に保持されている。
【００４１】
副外套１１は、先端部に孔を備えている。絶縁体２８は、副プラズマガス１３を導入する副プラズマガス導入口１２と、主トーチ１の絶縁体２７と同様の旋回流形成手段５０を有している。
絶縁体２７は、主プラズマガス６を導入する主プラズマガス導入口５と、主プラズマガス６の旋回流形成手段５０を有している。
【００４２】
主電源７の正端子は主陽極３に接続され、主電源７の負端子はスイッチ手段８を介して主外套４のテーパー部４ｂに接続される。
副電源１４の正端子は、副外套１１に接続され、副電源１４の負端子は、スイッチ手段１５を介して副陰極１０に接続され、また、スイッチ手段９を介して主電源７の負端子に接続される。
【００４３】
次に、一体型プラズマ溶射装置１００ｃを用いて溶射材料をプラズマ溶射する方法について説明する。
アルゴン、ヘリウムなどのプラズマ化が可能な不活性ガスを主プラズマガス６として、主プラズマガス導入口５から主トーチ１内に導入し、主プラズマガス６の旋回流を形成させる。また、スイッチ手段９を開き、スイッチ手段８を閉じた状態で、主電源７により主陽極３と主外套４のテーパー部４ｂとの間に高周波電圧を印加する。その結果、主陽極３の先端から主外套４の開口部４ａの方に向かう主プラズマアークが形成され、これにより主プラズマガス６が加熱される。
【００４４】
加えて、アルゴン、ヘリウムなどのプラズマ化が可能な不活性ガスを副プラズマガス１３として、副プラズマガス導入口１２から副トーチ２内に導入し、副プラズマガス１３の旋回流を形成させる。また、スイッチ手段１５を閉じた状態で、副電源１４により副陰極１０と副外套１１との間に高周波電圧を印加する。その結果、副陰極１０の先端１０ａから副外套２４の孔１１ａの方に向かう副プラズマアークが形成され、これにより副プラズマガス１３が加熱される。
【００４５】
主陽極３の中心軸と副陰極１０の中心軸は、主陽極３と副陰極１０の前方において交差するため、スイッチ手段９を閉じ、スイッチ手段８，１５を開くと、副陰極１０の先端部から主陽極３の陽極点に至るヘアピン状のプラズマによる導電路が形成される。
【００４６】
この場合、主トーチ１の構造と供給される主プラズマガス６、及び副トーチ２の構造と副トーチ２に供給される副プラズマガス１３の量を適切に設定することにより、図４に示されたように、主トーチ１のほぼ同軸上にプラズマ炎２３を形成することができる。
【００４７】
材料送入管１９から溶射材料吐出孔を介して吐出された溶射材料２０は、主陽極３と副陰極１０により主陽極３の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に供給され、プラズマ炎２３によって溶融される。本発明の実施の形態においては、副トーチ２を主トーチ１の主外套４の絶縁体６０の上流（先端）に埋め込むことにより、プラズマアークを主トーチ１内に閉じ込めて熱ピンチ効果を高め、プラズマアークの入力を増大させることができる。また、溶射材料２０が溶射材料吐出孔から吐出される際に、主外套４の開口部４ａの入口側に設けた不活性ガス導入孔４ｃによりガス（例えばアルゴンガスなどなどの不活性ガス、空気や酸素ガスなどの活性ガス）を導入して旋回ガス流を形成させることにより、主外套４における開口部４ａの内壁に溶射材料２０が付着することを防止することができる。さらに、溶射材料２０の付着を防止することができるので、溶射材料２０を効率よく溶融することができる。溶射材料２０が溶融された溶融物は、基材２５に吹き付けられ、気孔が少ない緻密な溶射材料２０の皮膜が効率よく形成される。なお、本実施の形態においては、ガス導入孔４ｃを主外套４の開口部４ａの入口側に設けることとしているが、主外套４のテーパー部４ｂに設けてもよいし、主外套４のテーパー部４ｂ及び開口部４ａの入口側にそれぞれ設けてもよい。
また、上記のように、旋回流を形成するためのガス噴出孔４ｃを設ける代わりに、溶射材料付着防止のためのガス流を外套内部全面に形成するよう、主外套４を多孔質金属材料Ｍにより構成し、主外套４に設けたガス導入口４ｄから供給されたガスを、多孔質金属材料Ｍ内の微細孔を通して、主外套４の内部方向にのみ噴出させるようにしてもよい。
【００４８】
次に、上述のプラズマ溶射装置１００ａ〜１００ｃにおける主陽極３の好ましい実施形態を例に挙げて説明する。図６〜８に、本発明の好ましい実施形態として説明する主陽極３の先端部の概略構成図を示す。
図６に示すように、主陽極３には、主陽極３の外周面と材料送入管１９との間に、冷却水Ｗを循環させる冷却通路３Ａが設けられている。
主陽極３の先端面３ｆは、中心軸上に内側に突の形状（例えば、内側に突の円錐台状など）に形成されており、主陽極３の先端面３ｆの中央に材料送入管１９の出口である溶射材料吐出孔１９Ｐが配置され、主陽極３の先端外周の突出部（先端の縁）が陽極点３Ｐとなる。
【００４９】
材料送入管１９より送入された溶射材料２０は、図６に示すように、主陽極３の陽極点３Ｐの位置を材料送入管１９の溶射材料吐出孔１９Ｐの位置より陰極点に近くなるように設けることにより、溶射材料２０を供給する際には、溶射材料２０とプラズマ（プラズマアーク）１８の陽極点とが干渉することない。また、主トーチ１の中心軸Ｃと同一直線上にプラズマ１８の軸中心がくるため、プラズマ１８の高温部に溶射材料２０を供給し、ほぼ完全に溶融することができる。供給する溶射材料２０としては、金属等の導電性材料、セラミックス等の絶縁性材料などの粉末を用いることができる。なお、金属等の導電性材料を用いる場合には、材料送入管１９は、耐熱性かつ絶縁性を有するセラミックス等の材質で作製することが好ましい。
【００５０】
なお、主陽極３の先端部の構造は、陽極点３Ｐが、溶射材料吐出孔１９Ｐより外周側に位置し、溶射材料吐出孔１９Ｐと互いに干渉することのないように配置されていれば、特に制限されるものではない。また、主陽極３の先端部は、図７に示すように、溶射材料吐出孔１９Ｐと陽極点３Ｐがそれぞれ干渉することのない位置、例えば先端面３ｆにおける溶射材料吐出孔１９Ｐと陽極点３Ｐの間の位置に外周面から貫通する、溶射材料の付着を防止するためのガス噴出孔３１を１又は複数備えることが好ましい。さらに、主陽極３の先端部は、図８に示すように、円錐台状に形成されており、上記ガス噴出孔３１を、先端面３ｆにおける溶射材料吐出孔１９Ｐと陽極点３Ｐがそれぞれ干渉することのない位置に外周面から貫通するように設けることがより好ましい。
【符号の説明】
【００５１】
１  主トーチ、２  副トーチ、３  主陽極、３Ａ  冷却通路、３ｆ  先端面、３Ｐ  陽極点、４  主外套、４ａ  開口部、４ｂ  テーパー部、４ｃ  ガス導入孔、４ｄ  ガス導入口，  ５  主プラズマガス導入口、６  主プラズマガス、７  主電源、８，９  スイッチ手段、１０  副陰極、１０ａ  副陰極の先端、１１  副外套、１１ａ  孔、１２  副プラズマガス導入口、１３  副プラズマガス、１４  副電源、１５  スイッチ手段、１６  主プラズマアーク、１７  副プラズマアーク、１８  プラズマ、１９  材料送入管、１９Ｐ  溶射材料吐出孔、２０  溶射材料、２１  溶融物、２２  プラズマ分離手段、２３  プラズマ炎、２４  皮膜、２５  基材、２６  連結管、２７，２８  絶縁体、３１  ガス噴出孔、３９  副トーチ、４０  副陰極、４０ａ  副陰極の先端、４１  副外套、４１ａ  孔、４２  副電源、４３，４４，４５，４６  スイッチ手段、４７  絶縁体、４８  副プラズマガス導入口、４９  副プラズマガス、５０  旋回流形成手段、５１  ガス環状室、５２  旋回流形成孔、５３  内壁、５５  スイッチ手段、５６  副プラズマアーク、６０  絶縁体、７０  スイッチ手段、１００ａ  複合トーチ型プラズマ溶射装置、１００ｂ  ツインカソード型プラズマ溶射装置、１００ｃ  一体型プラズマ溶射装置、Ｃ  中心軸、Ｍ  多孔質金属体、  Ｗ  冷却水
【図１】
2014157491.tif 000003
【図２】
2014157491.tif 000004
【図３】
2014157491.tif 000005
【図４】
2014157491.tif 000006
【図５】
2014157491.tif 000007
【図６】
2014157491.tif 000008
【図７】
2014157491.tif 000009
【図８】
2014157491.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月5日(2016.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の先端中央に溶射材料吐出孔を有する第１の電極と、前記第１の電極を囲む第１の外套と、前記第１の電極と前記第１の外套とを絶縁し、第１のプラズマガス導入口を有する第１の絶縁体と、を備える主トーチと、
第２の電極と、前記第２の電極を囲む第２の外套と、前記第２の電極と前記第２の外套とを絶縁し、第２のプラズマガス導入口を有する第２の絶縁体と、を備え、中心軸が前記主トーチの中心軸と交差する副トーチと、を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極により、前記第１の電極の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に、前記溶射材料吐出孔から供給された溶射材料を溶融し、溶融した前記溶射材料を基材に吹き付けることにより前記溶射材料の被膜を形成するプラズマ溶射装置において、
前記第１の外套は、前記第１の電極の前記溶射材料吐出孔の下流側に設けられ、溶射材料吐出孔から吐出された溶射材料を前記第１の外套から吐出する開口部と、前記開口部と前記第１の絶縁体との間に設けられたテーパー部とを備え、
前記第１の外套は、前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス導入部を備えることを特徴とするプラズマ溶射装置。
【請求項２】
前記第１の電極が陽極であり、前記第２の電極が陰極であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ溶射装置。
【請求項３】
前記開口部は、中央に、前記開口部の先端側に設けられた浮遊電極と第１の外套とを絶縁する第３の絶縁体を備え、
前記副トーチは、前記開口部の前記第３の絶縁体より出口側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ溶射装置。
【請求項４】
中心軸の先端中央に溶射材料吐出孔を有する第１の電極と、前記第１の電極を囲む第１の外套と、前記第１の電極と前記第１の外套とを絶縁し、第１のプラズマガス導入口を有する第１の絶縁体と、を備える主トーチと、
第２の電極と、前記第２の電極を囲む第２の外套と、前記第２の電極と前記第２の外套とを絶縁し、第２のプラズマガス導入口を有する第２の絶縁体と、を備え、中心軸が前記主トーチの中心軸と交差する副トーチと、を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極により、前記第１の電極の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に、前記溶射材料吐出孔から供給された溶射材料を溶融し、溶融した前記溶射材料を基材に吹き付けることにより前記溶射材料の被膜を形成するプラズマ溶射装置において、
前記第１の外套は、開口部と、前記開口部と前記第１の絶縁体との間に設けられたテーパー部とを備え、
前記第１の電極が陽極であり、前記第２の電極が陰極であり、
前記主トーチと前記副トーチは、プラズマアークが外部で形成されるように配置されていることを特徴とするプラズマ溶射装置。
【請求項５】
前記副トーチを複数備え、
複数の前記副トーチは、複数の前記副トーチの中心軸が、前記主トーチの外部において、前記主トーチの中心軸の一点でそれぞれ交差するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ溶射装置。
【請求項６】
前記第１の電極の陽極点と、前記溶射材料吐出孔とが互いに干渉することのない構造とすることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項７】
前記第１の電極の先端面が中心軸上に内側に突の形状に形成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項８】
前記第１の電極の先端に溶射材料の付着を防止するためのガス噴出孔が設けられていることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項９】
前記第１の外套のガス導入部は，前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス噴出孔を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項１０】
前記第１の外套のガス導入部は、ガスが前記開口部及び前記テーパー部の内部で旋回流となるよう、中心軸に対して円周方向の速度成分をもつように噴出されるガス噴出孔を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項１１】
前記第１の外套は多孔質金属により構成され、外部より導入されたガスが、前記多孔質金属内の孔を通して、前記第１の外套の内部方向にのみ噴出されることにより前記ガス導入部が構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月26日(2016.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記開口部は、前記開口部の先端側に設けられた浮遊電極と第１の外套とを絶縁する第３の絶縁体を備え、
前記副トーチは、前記開口部の前記第３の絶縁体より出口側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ溶射装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
すなわち、本発明は、
(1) 中心軸の先端中央に溶射材料吐出孔を有する第１の電極と、前記第１の電極を囲む第１の外套と、前記第１の電極と前記第１の外套とを絶縁し、第１のプラズマガス導入口を有する第１の絶縁体と、を備える主トーチと、
第２の電極と、前記第２の電極を囲む第２の外套と、前記第２の電極と前記第２の外套とを絶縁し、第２のプラズマガス導入口を有する第２の絶縁体と、を備え、中心軸が前記主トーチの中心軸と交差する副トーチと、を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極により、前記第１の電極の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に、前記溶射材料吐出孔から供給された溶射材料を溶融し、溶融した前記溶射材料を基材に吹き付けることにより前記溶射材料の被膜を形成するプラズマ溶射装置において、
前記第１の外套は、前記第１の電極の前記溶射材料吐出孔の下流側に設けられ、溶射材料吐出孔から吐出された溶射材料を前記第１の外套から吐出する開口部と、前記開口部と前記第１の絶縁体との間に設けられたテーパー部とを備え、
前記第１の外套は、前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス導入部を備えることを特徴とするプラズマ溶射装置；
(2) 前記第１の電極が陽極であり、前記第２の電極が陰極であることを特徴とする上記(1)に記載のプラズマ溶射装置；
(3) 前記開口部は、前記開口部の先端側に設けられた浮遊電極と第１の外套とを絶縁する第３の絶縁体を備え、
前記副トーチは、前記開口部の前記第３の絶縁体より出口側に設けられていることを特徴とする上記(2)に記載のプラズマ溶射装置；
(4) 中心軸の先端中央に溶射材料吐出孔を有する第１の電極と、前記第１の電極を囲む第１の外套と、前記第１の電極と前記第１の外套とを絶縁し、第１のプラズマガス導入口を有する第１の絶縁体と、を備える主トーチと、
第２の電極と、前記第２の電極を囲む第２の外套と、前記第２の電極と前記第２の外套とを絶縁し、第２のプラズマガス導入口を有する第２の絶縁体と、を備え、中心軸が前記主トーチの中心軸と交差する副トーチと、を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極により、前記第１の電極の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に、前記溶射材料吐出孔から供給された溶射材料を溶融し、溶融した前記溶射材料を基材に吹き付けることにより前記溶射材料の被膜を形成するプラズマ溶射装置において、
前記第１の外套は、開口部と、前記開口部と前記第１の絶縁体との間に設けられたテーパー部とを備え、
前記第１の電極が陽極であり、前記第２の電極が陰極であり、
前記主トーチと前記副トーチは、プラズマアークが外部で形成されるように配置されていることを特徴とするプラズマ溶射装置；
(5) 前記副トーチを複数備え、
複数の前記副トーチは、複数の前記副トーチの中心軸が、前記主トーチの外部において、前記主トーチの中心軸の一点でそれぞれ交差するように配置されていることを特徴とする上記(4)に記載のプラズマ溶射装置；
(6) 前記第１の電極の陽極点と、前記溶射材料吐出孔とが互いに干渉することのない構造とすることを特徴とする上記(3)〜(5)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(7) 前記第１の電極の先端面が中心軸上に内側に突の形状に形成されていることを特徴とする上記(3)〜(5)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(8) 前記第１の電極の先端に溶射材料の付着を防止するためのガス噴出孔が設けられていることを特徴とする上記(3)〜(7)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(9) 前記第１の外套のガス導入部は，前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス噴出孔を備えることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(10) 前記第１の外套のガス導入部は、ガスが前記開口部及び前記テーパー部の内部で旋回流となるよう、中心軸に対して円周方向の速度成分をもつように噴出されるガス噴出孔を備えることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(11) 前記第１の外套は多孔質金属により構成され、外部より導入されたガスが、前記多孔質金属内の孔を通して、前記第１の外套の内部方向にのみ噴出されることにより前記ガス導入部が構成されていることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
などである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
次に、本発明のプラズマ溶射装置として、主トーチと２つの副トーチを備えるプラズマ溶射装置について説明する。なお、本実施の形態においては、主トーチと２つの副トーチを備えるプラズマ溶射装置の好ましい例として、主トーチにおける電極が主陽極（アノード）であって、副トーチにおける電極が副陰極（カソード）であるツインカソード型プラズマ溶射装置１００ｂについて説明するが、主トーチと２つの副トーチを備えるプラズマ溶射装置は、主トーチにおける電極が主陰極であって、副トーチにおける電極が副陽極であるツインアノード型プラズマ溶射装置であってもよい。図３に、本発明の他の一実施形態として説明するツインカソード型プラズマ溶射装置１００ｂの概略構成を示す。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
また、上述のプラズマ溶射装置１００ａ，１００ｂにおける主外套４の開口部４ａの先端側に、電気的に絶縁された浮遊電極を１又は複数設けてもよい。これにより、熱ピンチ効果を高め、高温のプラズマを形成することが可能となり、溶射材料２０を効率的に溶融させることができるようになる。さらに、上記浮遊電極を設けた部分にガスを導入する孔をさらに設けて不活性ガス（例えばアルゴンガスなど）又は活性ガス（例えば、空気や酸素など）を導入することとしてもよい。これにより、浮遊電極より上流側において開口部４ａの内壁に溶射材料２０が付着することを防止するとともに、熱ピンチ効果を高め、より高温のプラズマを形成することができるようになる。また、同様に、副外套１１，４１の開口部（孔１１ａ，４１ａの部分）の先端側に、電気的に絶縁された浮遊電極を１又は複数設けてもよいし、さらに、浮遊電極を設けた部分にガスを導入する孔をさらに設けて不活性ガス（例えばアルゴンガスなど）又は活性ガス（例えば、空気や酸素など）を導入することとしてもよい。これにより、熱ピンチ効果を高め、より高温のプラズマを形成することができるようになる。
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月25日(2016.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の先端中央に溶射材料吐出孔を有する第１の電極と、前記第１の電極を囲む第１の外套と、前記第１の電極と前記第１の外套とを絶縁し、第１のプラズマガス導入口を有する第１の絶縁体と、を備える主トーチと、
第２の電極と、前記第２の電極を囲む第２の外套と、前記第２の電極と前記第２の外套とを絶縁し、第２のプラズマガス導入口を有する第２の絶縁体と、を備え、中心軸が前記主トーチの中心軸と交差する副トーチと、を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極により、前記第１の電極の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に、前記溶射材料吐出孔から供給された溶射材料を溶融し、溶融した前記溶射材料を基材に吹き付けることにより前記溶射材料の被膜を形成するプラズマ溶射装置において、
前記第１の外套は、前記第１の電極の前記溶射材料吐出孔の下流側に設けられ、溶射材料吐出孔から吐出された溶射材料を前記第１の外套から吐出する開口部と、前記開口部と前記第１の絶縁体との間に設けられたテーパー部とを備え、
前記第１の外套は、前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス導入部を備えることを特徴とするプラズマ溶射装置。
【請求項２】
前記第１の電極が陽極であり、前記第２の電極が陰極であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ溶射装置。
【請求項３】
前記開口部は、前記開口部の先端側に設けられた浮遊電極と第１の外套とを絶縁する第３の絶縁体を備え、
前記副トーチは、前記開口部の前記第３の絶縁体より出口側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ溶射装置。
【請求項４】
前記第１の電極の陽極点と、前記溶射材料吐出孔とが互いに干渉することのない構造とすることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ溶射装置。
【請求項５】
前記第１の電極の先端面が中心軸上に内側に突の形状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ溶射装置。
【請求項６】
前記第１の電極の先端に溶射材料の付着を防止するためのガス噴出孔が設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項７】
前記第１の外套のガス導入部は，前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス噴出孔を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項８】
前記第１の外套のガス導入部は、ガスが前記開口部及び前記テーパー部の内部で旋回流となるよう、中心軸に対して円周方向の速度成分をもつように噴出されるガス噴出孔を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【請求項９】
前記第１の外套は多孔質金属により構成され、外部より導入されたガスが、前記多孔質金属内の孔を通して、前記第１の外套の内部方向にのみ噴出されることにより前記ガス導入部が構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ溶射装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
すなわち、本発明は、
(1) 中心軸の先端中央に溶射材料吐出孔を有する第１の電極と、前記第１の電極を囲む第１の外套と、前記第１の電極と前記第１の外套とを絶縁し、第１のプラズマガス導入口を有する第１の絶縁体と、を備える主トーチと、
第２の電極と、前記第２の電極を囲む第２の外套と、前記第２の電極と前記第２の外套とを絶縁し、第２のプラズマガス導入口を有する第２の絶縁体と、を備え、中心軸が前記主トーチの中心軸と交差する副トーチと、を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極により、前記第１の電極の中心軸上に形成されるプラズマの軸中心に、前記溶射材料吐出孔から供給された溶射材料を溶融し、溶融した前記溶射材料を基材に吹き付けることにより前記溶射材料の被膜を形成するプラズマ溶射装置において、
前記第１の外套は、前記第１の電極の前記溶射材料吐出孔の下流側に設けられ、溶射材料吐出孔から吐出された溶射材料を前記第１の外套から吐出する開口部と、前記開口部と前記第１の絶縁体との間に設けられたテーパー部とを備え、
前記第１の外套は、前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス導入部を備えることを特徴とするプラズマ溶射装置；
(2) 前記第１の電極が陽極であり、前記第２の電極が陰極であることを特徴とする上記(1)に記載のプラズマ溶射装置；
(3) 前記開口部は、前記開口部の先端側に設けられた浮遊電極と第１の外套とを絶縁する第３の絶縁体を備え、
前記副トーチは、前記開口部の前記第３の絶縁体より出口側に設けられていることを特徴とする上記(2)に記載のプラズマ溶射装置；
(4) 前記第１の電極の陽極点と、前記溶射材料吐出孔とが互いに干渉することのない構造とすることを特徴とする上記(3)に記載のプラズマ溶射装置；
(5) 前記第１の電極の先端面が中心軸上に内側に突の形状に形成されていることを特徴とする上記(3)に記載のプラズマ溶射装置；
(6) 前記第１の電極の先端に溶射材料の付着を防止するためのガス噴出孔が設けられていることを特徴とする上記(3)〜(5)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(7) 前記第１の外套のガス導入部は，前記開口部の入口側及び／又は前記テーパー部に、ガスを導入するガス噴出孔を備えることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(8) 前記第１の外套のガス導入部は、ガスが前記開口部及び前記テーパー部の内部で旋回流となるよう、中心軸に対して円周方向の速度成分をもつように噴出されるガス噴出孔を備えることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
(9) 前記第１の外套は多孔質金属により構成され、外部より導入されたガスが、前記多孔質金属内の孔を通して、前記第１の外套の内部方向にのみ噴出されることにより前記ガス導入部が構成されていることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載のプラズマ溶射装置；
などである。
【国際調査報告】
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