(57)【要約】      （修正有）【課題】直流プラズマトーチ内に形成されている経路内に、微粒子が付着することを抑制することができる微粒子生成装置の提供。【解決手段】直流電源による電圧印加により、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間に、移行型プラズマＰ１を生成し、磁石３により、移行型プラズマＰ１を回転させ、回転している移行型プラズマＰ１によって、母材部８５から生成された微粒子は、微粒子通路部２５を通過し、ここで、内筒部２は、内周側面が高透磁率材料１１０で、構成され、または、内筒２の内周側面部には、高透磁率筒１１０が、形成されている微粒子生成装置。【選択図】図６
2016069711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流プラズマトーチと、
前記直流プラズマトーチから離隔して対向して配置され、微粒子生成の原料となり、導電性を有する母材部とを、備えており、
前記直流プラズマトーチは、
リング状の磁石と、
前記磁石を内部に内蔵されている、円筒形状である内筒と、
円筒形状であり、前記磁石が前記円筒の空洞内部に配置され、前記磁石と所定の距離だけ離隔している移行型プラズマ用電極と、
当該直流プラズマトーチの略中央部であり、前記内筒の空洞内部に設けられ、前記対向の方向に延設された、微粒子が通る微粒子通路部とを、有し、
前記母材部に負極を印加し、前記移行型プラズマ用電極に正極を印加する直流電源を、
さらに備えており、
前記直流電源による電圧印加により前記移行型プラズマ用電極と前記母材部との間に生成された移行型プラズマは、
前記磁石により回転し、
回転している前記移行型プラズマによって、前記母材部から生成された微粒子は、
前記微粒子通路部を通過し、
前記内筒の内周側面部は、
前記微粒子通路部内部への前記磁石の磁界漏れを抑制する磁界抑制材料で、構成されている、
ことを特徴とする微粒子生成装置。
【請求項２】
直流プラズマトーチと、
前記直流プラズマトーチから離隔して対向して配置され、微粒子生成の原料となり、導電性を有する母材部とを、備えており、
前記直流プラズマトーチは、
リング状の磁石と、
前記磁石を内部に内蔵されている、円筒形状である内筒と、
円筒形状であり、前記磁石が前記円筒の空洞内部に配置され、前記磁石と所定の距離だけ離隔している移行型プラズマ用電極と、
当該直流プラズマトーチの略中央部であり、前記内筒の空洞内部に設けられ、前記対向の方向に延設された、微粒子が通る微粒子通路部とを、有し、
前記母材部に負極を印加し、前記移行型プラズマ用電極に正極を印加する直流電源を、
さらに備えており、
前記直流電源による電圧印加により前記移行型プラズマ用電極と前記母材部との間に生成された移行型プラズマは、
前記磁石により回転し、
回転している前記移行型プラズマによって、前記母材部から生成された微粒子は、
前記微粒子通路部を通過し、
前記内筒の内周側面部には、
前記微粒子通路部内部への前記磁石の磁界漏れを抑制する磁界抑制部材が、形成されている、
ことを特徴とする微粒子生成装置。
【請求項３】
前記磁界抑制材料の比透磁率または前記磁界抑制部材の比透磁率は、
１０００以上である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微粒子生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマトーチを利用した、微粒子生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマトーチを利用した微粒子生成に関する先行文献として、たとえば特許文献１が存在している。
【０００３】
特許文献１に係る技術では、プラズマトーチを、試料である金属上面に対して斜めに配設している。そして、プラズマにより生成された金属からの微粒子を、プラズマトーチとは別に配設された吸引器から取り出している。
【０００４】
また、プラズマトーチを利用した微粒子生成装置において、高エネルギー効率および装置の簡素化を目的として、特許文献２が存在する。
【０００５】
特許文献２に係る技術では、直流プラズマトーチと母材部とが対向配置されている。ここで、母材部は、微粒子生成の原料材料であり、直流プラズマトーチは、リング状の磁石を有している。直流プラズマトーチと母材部との間に電圧を印加させ、直流プラズマトーチと母材部との間にプラズマを発生させると、磁石の磁界により、当該プラズマは回転する。当該回転しているプラズマにより、母材部は効率よく蒸発される。その後、気化物は冷却され、凝結し微粒子が生成され、微粒子を含んだガス流は、直流プラズマトーチの中央部に設けられた経路を経由して、直流プラズマトーチ外へと搬出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−１０４１０３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８９７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、特許文献２に係る技術では、微粒子は、直流プラズマトーチ内部に設けられた経路を通り、直流プラズマトーチ外へと搬送される。したがって、母材部がニッケル等の磁性体の場合には、直流プラズマトーチが有する磁石からの当該経路内への磁界の影響により、当該経路の側壁に当該微粒子が付着する。
【０００８】
経路内に微粒子が付着すると、直流プラズマトーチ外での微粒子の回収率が低下する。また、当該経路の目詰まり等が発生し、当該経路のメンテナンスが必要となる。
【０００９】
そこで、本発明は、直流プラズマトーチ内に微粒子が通過する経路が形成されている構成において、当該経路内における微粒子の付着を抑制することができる微粒子生成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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る微粒子生成装置は、直流プラズマトーチと、前記直流プラズマトーチから離隔して対向して配置され、微粒子生成の原料となり、導電性を有する母材部とを、備えており、前記直流プラズマトーチは、リング状の磁石と、前記磁石を内部に内蔵されている、円筒形状である内筒と、円筒形状であり、前記磁石が前記円筒の空洞内部に配置され、前記磁石と所定の距離だけ離隔している移行型プラズマ用電極と、当該直流プラズマトーチの略中央部であり、前記内筒の空洞内部に設けられ、前記対向の方向に延設された、微粒子が通る微粒子通路部とを、有し、前記母材部に負極を印加し、前記移行型プラズマ用電極に正極を印加する直流電源を、さらに備えており、前記直流電源による電圧印加により前記移行型プラズマ用電極と前記母材部との間に生成された移行型プラズマは、前記磁石により回転し、回転している前記移行型プラズマによって、前記母材部から生成された微粒子は、前記微粒子通路部を通過し、前記内筒の内周側面部は、前記微粒子通路部内部への前記磁石の磁界漏れを抑制する磁界抑制材料で、構成されている。または、前記内筒の内周側面部には、前記微粒子通路部内部への前記磁石の磁界漏れを抑制する磁界抑制部材が、形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る微粒子生成装置は、直流プラズマトーチと、前記直流プラズマトーチから離隔して対向して配置され、微粒子生成の原料となり、導電性を有する母材部とを、備えており、前記直流プラズマトーチは、リング状の磁石と、前記磁石を内部に内蔵されている、円筒形状である内筒と、円筒形状であり、前記磁石が前記円筒の空洞内部に配置され、前記磁石と所定の距離だけ離隔している移行型プラズマ用電極と、当該直流プラズマトーチの略中央部であり、前記内筒の空洞内部に設けられ、前記対向の方向に延設された、微粒子が通る微粒子通路部とを、有し、前記母材部に負極を印加し、前記移行型プラズマ用電極に正極を印加する直流電源を、さらに備えており、前記直流電源による電圧印加により前記移行型プラズマ用電極と前記母材部との間に生成された移行型プラズマは、前記磁石により回転し、回転している前記移行型プラズマによって、前記母材部から生成された微粒子は、前記微粒子通路部を通過し、前記内筒の内周側面部は、前記微粒子通路部内部への前記磁石の磁界漏れを抑制する磁界抑制材料で、構成されている。または、前記内筒の内周側面部には、前記微粒子通路部内部への前記磁石の磁界漏れを抑制する磁界抑制部材が、形成されている。
【００１２】
したがって、微粒子通路部内への磁石の磁界の漏れを抑制することができる。よって、微粒子通路部内を通過する微粒子が磁石の磁界の影響を受けうることを抑制できる。よって、微粒子通路部の側面に微粒子が付着することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る微粒子生成装置１００の全体構成を示す図である。
【図２】直流プラズマトーチ５０の先端部付近の構成を示す拡大断面図である。
【図３】リング形状の磁石３の磁化の方向を示す斜視図である。
【図４】移行型プラズマＰ１が回転する原理を説明するための断面図である。
【図５】微粒子通路部２５の側面に微粒子が付着する様子を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る直流プラズマトーチ５０の構成を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、本発明の前提となる微粒子生成装置について、詳細に説明する。
【００１５】
図１は、微粒子生成装置１００の全体構成を示す図である。図１に示すように、微粒子生成装置１００は、直流プラズマトーチ５０を具備する。図２は、図１に示す直流プラズマトーチ５０の先端部付近（図１の丸で囲まれた領域）の構成を示す拡大断面図である。
【００１６】
図１に示すように、微粒子生成装置１００は、直流プラズマトーチ５０、真空ポンプ６０、プラズマ電源６１、冷却水供給部６２、プラズマガス供給部６３，６４、プラズマトーチ昇降機構６５、密閉容器７０、微粒子捕獲器７１、微粒子捕獲フィルター７２、熱交換器７３、筒部７７、循環ポンプ８３および母材部８５を、備えている。
【００１７】
図２に示すように、直流プラズマトーチ５０は、移行型プラズマ用電極１、内筒２、磁石３、外筒４、および複数の絶縁物５，６，７を、備えている。なお、図２に示すように、これらの部材１〜７は全て、プラズマトーチ先端部において配設されている。
【００１８】
＜直流プラズマトーチおよびその周辺の構成＞
まず、図２を用いて、直流プラズマトーチ５０の構成について説明する。
【００１９】
移行型プラズマ用電極１、内筒２および外筒４は各々、円筒形状を有しており、導電性材料から成る（後述するように、内筒２は導電性とは限らない）。移行型プラズマ用電極１は、内筒２を、所定の距離だけ離れて囲繞している。つまり、移行型プラズマ用電極１の円筒形の径は、内筒２の円筒形の径よりも大きい。また、外筒４は、移行型プラズマ用電極１を、所定の距離だけ離れて囲繞している。つまり、外筒４の円筒形の径は、移行型プラズマ用電極１の円筒形の径よりも大きい。
【００２０】
外筒４の空洞内には、内筒２および移行型プラズマ用電極１が配置されており、移行型プラズマ用電極１の空洞内には、内筒２が配置されている。ここで、移行型プラズマ用電極１の円筒形の中心軸と、内筒２の円筒形の中心軸と、外筒４の円筒形の中心軸は、一致している。当該中心軸を、図２において中心軸ＡＸとして図示している。
【００２１】
なお、以下の説明において、当該中心軸ＡＸの方向（換言すると、直流プラズマトーチ５０が母材部８５と対向している方向）を、「軸方向」と称する。また、各部材１，２，４の円筒形の径の方向（換言すると、前記対向している方向（中心軸ＡＸの方向）に垂直な方向であり、水平方向）を、「径方向」と称する。
【００２２】
内筒２の空洞は、母材部８５から生成された微粒子が通る微粒子通路部２５として機能し、直流プラズマトーチ５０の略中心部に存する。また、内筒２と移行型プラズマ用電極１との間に形成された空間は、プラズマガスが通るガス通路部２６として機能する。また、移行型プラズマ用電極１と外筒４との間に形成された空間は、プラズマガスが通るガス通路部２７として機能する。
【００２３】
なお、後述するプラズマ電源６１による電圧印加により、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間に移行型プラズマＰ１が生成される。当該移行型プラズマＰ１が母材部８５に当たることにより、母材部８５から、微粒子が生成される。微粒子通路部２５は、図１，２の上方向から下方向（つまり、直流プラズマトーチ５０の上部から母材部８５に向けて）延設されているが、当該微粒子通路部２５内を、当該上記の微粒子が、図１，２の下方向から上方向に向かって通過する。
【００２４】
また、ガス通路部２６，２７も、図１，２の上方向から下方向（つまり、直流プラズマトーチ５０の上部から母材部８５に向けて）延設されている。後述するプラズマガス供給部６３，６４から供給されたプラズマガスは、ガス通路部２６，２７内を、図１，２の上方向から下方向に向かって通過する。
【００２５】
また、磁石３は、リング形状を有する、永久磁石である。当該磁石３のリング形状の中心軸も、上記中心軸ＡＸと一致している。また、磁石３は、中心軸ＡＸ方向に磁化している。具体的に、図３に示しているように、リング状の磁石３において、上部（母材部８５と対面していない側）が「Ｎ極」であり、下部（母材部８５と対面している側）が「Ｓ極」である。
【００２６】
また、移行型プラズマ用電極１は、磁石３を、所定の距離だけ離れて囲繞している。つまり、磁石３は、移行型プラズマ用電極１の円筒の空洞内部に配置される。図２に示す形態で、磁石３は、内筒２の内部に配設（内蔵）されている。より具体的には、磁石３は、内筒２の内部において、母材部８５配置側（内筒２の底部付近）に、配置されている。
【００２７】
また、図２に示すように、絶縁物５は、内筒２の底面側端部を被覆するように形成されている。さらに、外筒４と対面する移行型プラズマ用電極１の側面部には、絶縁物６が配設され、移行型プラズマ用電極１と対面する外筒４の側面部には、絶縁物７が配設されている。
【００２８】
ここで、上記構成の直流プラズマトーチ５０は、図２における上下方向に、移動することができる。換言すれば、直流プラズマトーチ５０は、母材部８５と対面している方向（中心軸方向ＡＸ）に、移動可能である。
【００２９】
さて、上述の構成からも分かるように、図１，２に示すように、直流プラズマトーチ５０のプラズマ出力側において、当該直流プラズマトーチ５０から上下方向離隔・対向して、母材部８５が設けられている。当該母材部８５は、微粒子生成の原料となる金属等であり、導電性を有する。当該母材部８５としては、たとえば、銅、鉄、ニッケルなどを採用することができる。
【００３０】
図１に示すように、密閉容器７０内には、直流プラズマトーチ５０の先端部および母材部８５が配設されている。そして、直流プラズマトーチ５０の先端部および母材部８５が配設されている状態において、密閉容器７０内は密封される（気密性が保持されている）。
【００３１】
なお、図１に示すように、密閉容器７０の上部において、密閉容器７０と筒部７７とは連接されている。そして、当該連接された、筒部７７内の空洞部および密閉容器７０の空洞部に渡って、直流プラズマトーチ５０が、図１，２の上下方向（中心軸ＡＸの方向）移動可能に、配設されている。
【００３２】
＜微粒子生成装置の構成＞
次に、図１を用いて、微粒子生成装置１００全体の構成を説明する。
【００３３】
プラズマトーチ昇降機構６５は、直流プラズマトーチ５０の上方に配設されており、当該直流プラズマトーチ５０を、図１，２に示す上下方向（中心軸ＡＸの方向）に移動させる。
【００３４】
プラズマ電源（直流電源と把握できる）６１は、移行型プラズマ用電極１および母材部８５に対して、逆極性の直流電圧を印加する。具体的に、プラズマ電源６１は、図１，２に示すように、移行型プラズマ用電極１に正極（陽極、＋：プラス）を印加し、母材部８５に負極（陰極、−：マイナス）を印加する（逆極性）。
【００３５】
冷却水供給部６２は、直流プラズマトーチ５０、密閉容器７０、母材部８５および熱交換機７３の各々に対して、冷却水を供給する。また、密閉容器７０の壁面内・底面内・上面内には、冷却水が循環する冷却水路が形成されており、冷却水供給部６２は、当該冷却水路内を冷却水が循環するように、冷却水を供給している。当該冷却水の循環により、密閉容器７０自身および密閉容器７０内の冷却が可能となる。冷却部４０の上面に、母材部８５が載置される。そして、冷却水供給部６２は、当該冷却部４０内を冷却水が循環するように、冷却水を供給している。当該冷却水の循環により、母材部８５の冷却が可能となる。また、熱交換器７３においても冷却水が循環できる水路が形成されており、当該水路に対して冷却水供給部６２が冷却水を循環供給することにより、当該供給された冷却水は、熱交換器７３において熱交換に利用される。
【００３６】
プラズマガス供給部６３は、直流プラズマトーチ５０内の微粒子通路部２５の外側を通って、母材部８５の配設方向に向けて、プラズマガスを供給する。具体的に、プラズマガス供給部６３は、外筒４と移行型プラズマ用電極１との間に形成されたガス通路部２７を通って、母材部８５に向けて、プラズマガスを供給する。プラズマガス供給部６４は、直流プラズマトーチ５０内の微粒子通路部２５の外側を通って、母材部８５に向けて、プラズマガスを供給する。具体的に、プラズマガス供給部６４は、内筒２と移行型プラズマ用電極１との間に形成されたガス通路部２６を通って、母材部８５に向けて、プラズマガスを供給する。ここで、上述した、プラズマガス供給部６３，６４が、第一のガス供給部であると把握できる。
【００３７】
プラズマ電源６１からの電源供給およびプラズマガス供給部６３，６４からのプラズマガス供給により、密閉容器７０内の移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間において、移行型プラズマＰ１が発生する。なお、後述するように、当該移行型プラズマＰ１は、磁石３からの磁力（より具体的に、径方向の磁力）の影響を受けることにより、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間において、中心軸ＡＸの周りを回転する。
【００３８】
微粒子の原材料から成る母材部８５は、上記回転状態の移行型プラズマＰ１により加熱される。そして、当該加熱により、移行型プラズマＰ１が照射されている母材部８５の表面部が気化する。密閉容器７０内および直流プラズマトーチ５０内の各プラズマガスの流れにより、母材部８５から気化した成分は冷却され、微粒子となり、母材部８５からの上昇気流に乗り、微粒子通路部２５を図１の上方向に通過する。
【００３９】
真空ポンプ６０は、密閉容器７０、微粒子捕獲器７１および熱交換器７３内の気圧を減圧させるために、用いられる。
【００４０】
図１，２から分かるように、微粒子通路部２５の一方端は、母材部８５に面している。他方、図１に示すように、微粒子通路部２５の他方端は、微粒子捕獲器７１に接続されている。つまり、微粒子通路部２５を図１の上方向に通過した微粒子は、微粒子捕獲器７１内において捕獲される。
【００４１】
微粒子捕獲器７１内には、微粒子捕獲フィルター７２が配設されている。微粒子通路部２５を通過し微粒子捕獲器７１に到達した、微粒子およびプラズマガスは、当該微粒子捕獲フィルター７２により分離される。つまり、微粒子捕獲フィルター７２により微粒子が捕獲される一方、当該微粒子捕獲フィルター７２を通過したプラズマガスは、微粒子捕獲フィルター７２を介して微粒子捕獲器７１に接続されている、熱交換器７３に伝搬される。
【００４２】
ここで、微粒子捕獲器７１には、微粒子捕獲フィルター７２に対抗するように、当該微粒子捕獲フィルター７２より下方向に、捕集容器７１ａが設けられている。バルブＢ５から、パルスエアを微粒子捕獲器７１に向けて供給する。当該パルスエアの供給により、微粒子捕獲フィルター７２において捕獲した微粒子を、捕集容器７１ａの配設方向に落下させることができる。これにより、図１に示すように、捕集容器７１ａ内において微粒子８０が捕集される。
【００４３】
熱交換器７３の一方端は、微粒子捕獲器７１内の微粒子捕獲フィルター７２と接続されており、当該熱交換器７３の他方端は、循環ポンプ８３に接続されている。なお、循環ポンプ８３の一方端は、上記の通り熱交換器７３に接続されており、循環ポンプ８３の他方端は、密閉容器７０およびプラズマガス供給部６３，６４等に接続されている。
【００４４】
当該循環ポンプ８３の循環動作により、微粒子およびプラズマガスは、微粒子通路部２５を通過し、微粒子捕獲器７１に到達する。そして、当該循環ポンプ８３により、微粒子捕獲フィルター７２を通過したプラズマガスは、熱交換器７３を通過し（当該熱交換器７３においてプラズマガスは十分冷却される）、密閉容器７０および／またはプラズマガス供給部６３，６４において再供給される。
【００４５】
上述したように、循環ポンプ８３と密閉容器７０とは接続されている。具体的には、密閉容器７０にはガス供給部（第二のガス供給部と把握できる）９０が配設されている。そして、当該ガス供給部９０には、バルブＢ１０を介して、循環ポンプ８３が接続されている。ガス供給部９０は、密閉容器７０の側面部に穿設されている。当該ガス供給部９０から出力されるプラズマガスは、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の空間において、側方から（中心軸ＡＸの外側から当該中心軸ＡＸに向かう方向に）供給される（図２に示す符号ＰＧａを参照）。
【００４６】
また、図１の構成では、循環ポンプ８３は、バルブＢ８を介して、プラズマガス供給部６３側と接続されている。さらに、循環ポンプ８３は、バルブＢ９を介して、プラズマガス供給部６４側と接続されている。
【００４７】
＜微粒子生成装置における微粒子の生成方法＞
次に、微粒子生成装置１００における動作について説明する。
【００４８】
バルブＢ１１を開き、真空ポンプ６０を駆動させることにより、密閉容器７０内の減圧処理を行う（真空引き処理）。次に、バルブＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を開き、プラズマガス供給部６３，６４から、プラズマガスを出力する。
【００４９】
プラズマガス供給部６３から出力されたプラズマガスは、直流プラズマトーチ５０内のガス通路部２７を通って、母材部８５に向けて、密閉容器７０内に供給される（図２参照）。また、プラズマガス供給部６４から出力されたプラズマガスは、直流プラズマトーチ５０内のガス通路部２６通って、母材部８５に向けて、密閉容器７０内に供給される（図２参照）。このようにして、上記真空引き後の密閉容器７０内に、プラズマガスが供給される。
【００５０】
次に、プラズマトーチ昇降機構６５を駆動する。これにより、直流プラズマトーチ５０の先端部と母材部８５の上面部との間の距離（空間）が小さくなる。さて、上記プラズマガスの供給を行いつつ、プラズマ電源６１を用いて、逆極性の直流電源を、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間に印加する。つまり、プラズマ電源６１は、移行型プラズマ用電極１に陽極を印加し、母材部８５に陰極を印加する。
【００５１】
すると、図２に示すように、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間において、移行型プラズマＰ１が発生する。磁石３の磁場の作用により、当該移行型プラズマＰ１は中心軸ＡＸを中心として回転する。
【００５２】
図２に示すように、リング状の磁石３は内筒２内に内蔵されているが、当該磁石３は、図３に示すように、中心軸ＡＸ方向に磁化している。したがって、当該磁石３により、直流プラズマトーチ５０の先端部では、図４に示す磁界ＭＦが形成される。一方、移行型プラズマＰ１の発生に起因して、移行型プラズマ用電極１から母材部８５に向かって、移行型プラズマアーク電流Ｉが流れる（図４参照）。したがって、図４に示すように、フレミングの左手の法則により、移行型プラズマＰ１は、当該径方向の磁場Ｂの影響により中心軸ＡＸ廻りの力Ｆが働く。
【００５３】
さて、バルブＢ６，Ｂ１０を開放すると共に、循環ポンプ８３を駆動する。これにより、密閉容器７０→直流プラズマトーチ５０→微粒子捕獲器７１→熱交換器７３→循環ポンプ８３→密閉容器７０、という循環の流れを発生させることができる。
【００５４】
次に、プラズマトーチ昇降機構６５を駆動し、直流プラズマトーチ５０の先端部と母材部８５の上面部との間の距離（空間）を、大きくしていく。これにより、移行型プラズマＰ１は、母材部８５の表面（上面）に対して斜め方向から当たり、母材部８５は加熱され、気化する。そして、母材部８５からの上昇気流に乗って、母材部８５からの気化物は、微粒子通路部２５に向かう。ここで、当該移動中における冷却により、気化物は微粒子となる。そして、当該微粒子は、微粒子通路部２５内を図２の下方向から上方向に移動する。なお、循環ポンプ８３の駆動により、当該微粒子の移動と冷却は、より促進される。
【００５５】
微粒子通路部２５内を通過した、微粒子とプラズマガスとは、微粒子捕獲器７１に収容される。そして、微粒子捕獲フィルター７２により、微粒子は捕獲される一方、プラズマガスは、微粒子捕獲フィルター７２を透過し、熱交換器７３へと移動する。
【００５６】
バルブＢ５からのパルスエアを微粒子捕獲器７１に向けて供給することにより、微粒子捕獲フィルター７２において捕獲した微粒子を、捕集容器７１ａへと落下させることができる。これにより、図１に示すように、捕集容器７１ａ内に微粒子８０が捕集される。一方、微粒子捕獲フィルター７２において分離されたプラズマガスは、熱交換器７３内において完全に冷却される。その後、熱交換器７３から出力されたプラズマガスは、循環ポンプ８３により、ガス供給部９０から密閉容器７０内に供給されるプラズマガスとして、再利用される。なお、ガス供給部９０から密閉容器７０内に供給されるプラズマガスは、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の空間において側方から供給される（図２の符号ＰＧａを参照）。
【００５７】
さて、上記したように、微粒子は微粒子通路部２５内を通過する。一方、内筒２内には磁石３が内蔵されている。つまり、微粒子通路部２５の周囲には磁石３が配設されており、当該微粒子通路部２５内には磁力線が存在する（つまり、微粒子通路部２５内は磁石３の磁界の影響を受ける）。
【００５８】
母材部８５がニッケル等の磁性体の場合には、微粒子通路部２５内を通過する微粒子は、微粒子通路部２５内に漏れた磁石３の磁界の影響を受け、図５に示すように、微粒子通路部２５の側面に付着する。そして、当該微粒子の付着は、微粒子通路部２５の通路を狭くする。
【００５９】
ここで、図５に示した磁界の様子から分かるように、微粒子は、微粒子通路部２５に漏れる径方向の磁束が大きいほど、引き付けられる。したがって、内筒２の磁石３の端面付近で、微粒子は強く引き付けられる。また、微粒子通路部２５の入口（母材部８５に面する開口部）から、微粒子通路部２５内を進むにつれて、ガス流速度が遅くなり、微粒子は冷却される。したがって、図５に示すように、磁石３の上部端面側付近の内筒２において、微粒子が多く付着する。
【００６０】
なお、一旦、微粒子が微粒子通路部２５の側面部に付着すると、当該微粒子通路部２５の通路が狭くなり、当該狭くなった部分で、ガス流速度がさらに遅くなる。そして、当該狭くなった部分に、さらに微粒子が付着し、微粒子通路部２５の通路が、さらに狭くなる。つまり、微粒子の付着が時系列的に増加し、増々微粒子通路部２５の通路を狭くしていく。
【００６１】
したがって、微粒子通路部２５の側面に付着した微粒子を除去するメンテナンスが必要となり、また当該メンテナンスは手間を要する。本発明では、上記構成において、微粒子通路部２５の側面部における微粒子の付着を抑制することが目的であり、以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００６２】
＜実施の形態１＞
本実施の形態では、微粒子通路部２５の側面を形成している内筒２は、内周側面（つまり、内筒２の微粒子通路部２５に面している側の側面）が高透磁率の材料で構成されている。ここで、高透磁率の材料とは、内筒２に内蔵されている磁石３の磁界が微粒子通路部２５内部に漏れることを抑制することができる材料である。
【００６３】
たとえば、微粒子通路部２５内部への磁石３の磁界を完全に遮断するためには、高透磁率の材料の比透磁率は、１０００以上であることが望ましい。当該高透磁率の材料としては、パーマロイまたはスーパマロイ等を用いることができる。
【００６４】
なお、磁石３の磁力、微粒子通路部２５の通路の幅の広さ、ガス流の速さ等に依存して、内筒２の内周側面（つまり、内筒２の微粒子通路部２５に面している側の側面）に適用される材料の比透磁率は選択される。比透磁率が大きければ大きいほど、微粒子通路部２５内の磁石３の磁界漏れを完全に防止でき、直流プラズマトーチ５０の小型化も可能となる。また、微粒子通路部２５の側面への微粒子の付着を抑制することができるなら、微粒子通路部２５内に磁石３の磁界が多少漏れても良い。
【００６５】
以上のように、本実施の形態では、内筒２は、内周側面（つまり、内筒２の微粒子通路部２５に面している側の側面）が高透磁率の材料により構成されている。したがって、磁石３からの磁界の大半は内筒２内を通ることとなり、微粒子通路部２５内への磁石３の磁界漏れを抑制することができる。よって、微粒子通路部２５内を通る微粒子が、磁石３の磁界の影響を受けることを抑制できる。つまり、微粒子通路部２５の側面に微粒子が付着することを抑制することができる。
【００６６】
＜実施の形態２＞
図６は、本実施の形態に係る直流プラズマトーチ５０の構成を示す図である。
【００６７】
図６に示すように、本実施の形態では、内筒２の内周側面（つまり、内筒２の微粒子通路部２５に面している側の側面）全体には、高透磁率の材料１１０が配設（形成）されている。つまり、高透磁率の材料から成る筒部（高透磁率筒部）１１０があり、内筒２の空洞部内に、高透磁率筒部１１０が配置されている。ここで、内筒２の内周側面と高透磁率筒部１１０の外周側面とは接続している。よって、本実施の形態では、高透磁率筒部１１０の内周側面が、微粒子通路部２５の側壁を形成する。
【００６８】
ここで、高透磁率の材料（高透磁率筒部）１１０とは、内筒２に内蔵されている磁石３の磁界が微粒子通路部２５内部に漏れることを抑制することができる材料である。
【００６９】
たとえば、微粒子通路部２５内部への磁石３の磁界を完全に遮断するためには、高透磁率の材料（高透磁率筒部）１１０の比透磁率は、１０００以上であることが望ましい。当該高透磁率の材料（高透磁率筒部）１１０としては、パーマロイまたはスーパマロイ等を用いることができる。
【００７０】
なお、磁石３の磁力、微粒子通路部２５の通路の幅の広さ、ガス流の速さ等に依存して、高透磁率の材料（高透磁率筒部）１１０の比透磁率は選択される。比透磁率が大きければ大きいほど、微粒子通路部２５内の磁石３の磁界漏れを完全に防止でき、直流プラズマトーチ５０の小型化も可能となる。また、微粒子通路部２５の側面への微粒子の付着を抑制することができるなら、微粒子通路部２５内に磁石３の磁界が多少漏れても良い。
【００７１】
以上のように、本実施の形態では、内筒２の内周側面には、高透磁率の材料（高透磁率筒部）１１０が配置されている。したがって、図６に示すように、磁石３からの磁界の大半は高透磁率の材料（高透磁率筒部）１１０を通ることとなり、微粒子通路部２５内への磁石３の磁界漏れを抑制することができる。よって、微粒子通路部２５内を通る微粒子が、磁石３の磁界の影響を受けることを抑制できる。つまり、微粒子通路部２５の側面に微粒子が付着することも抑制することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  移行型プラズマ用電極
２  内筒
３  磁石
４  外筒
５，６，７  絶縁物
２５  微粒子通路部
２６，２７  ガス通路部
５０  直流プラズマトーチ
６１  プラズマ電源
６２  冷却水供給部
６３，６４  プラズマガス供給部
６５  プラズマトーチ昇降機構
７０  密閉容器
７１  微粒子捕獲器
７１ａ  捕集容器
７２  微粒子捕獲フィルター
７３  熱交換器
７７  筒部
８０  微粒子
８３  循環ポンプ
８５  母材部
９０  ガス供給部
９５  ガス管路
１００  微粒子生成装置
１１０  高透磁率の材料（高透磁率筒部）
ＡＸ  中心軸
Ｂ１〜Ｂ１２  バルブ
ＭＦ  磁界
Ｐ１  移行型プラズマ
ＰＧａ  プラズマガス
【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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