カスケード型アーク放電による金属微粒子の生成とその運動制御

级联电弧放电金属颗粒的产生及其运动控制

• 批准号: 14655104
• 负责人: 東山 禎夫
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655104/
• 关键词: カスケード型アーク放電; スパークギャップ; 連続火花点弧; アーク放電; 溶解金属; カスケード接続

本研究では、金属粒子を噴出するプリンタの開発を最終的な目標として、金属溶解のためにカスケード型アーク放電を利用する。これは、陰極と陽極との間に第3電極を挿入する構造であり、2つのアーク放電を直列回路で点呼させ、アークの熱と第3電極を流れる電流による熱で第3電極を発熱させる。この第3電極をノズル構造にして金属粒子を液化しようとするものである。直流アーク放電は放電自身の熱で放電路が揺らぎ、安定性に欠けるので、ここでは、電極系と並列に接続したキャパシタをカスケード型アークで放電する操作を断続的に行う方式を採った。前年度の研究において、カスケード型アーク放電をトリガする方法としてスパークギャップ法が適していることが明らかとなったので、今年度は、カスケード型アーク放電の基礎特性を調べた。スパークギャップから第3電極に印加されるパルス電圧により第3電極と陰極および陽極との間で同時に火花放電を起こしてカスケード型アーク放電をトリガする。トリガに必要なパルス電圧は、アーク放電のための電極系の充電電圧の大きさとギャップ長に依存し、ギャップ長が大きくなるほど、また、充電電圧が高くなるほど、高いパルス電圧を印加しないとトリガが成立しないことが判明した。また、スパークギャップと並列に高電圧キャパシタを接続し、火花放電時の放電電流を大きくするほど、パルス電圧が低くてもよいことがわかった。ギャップ長、キャパシタ容量、直列抵抗、充電電圧をパラメータとして、カスケード型アーク放電を1回だけ点弧させたときのピーク電流、持続時間および残留電圧を調べた。これらのパラメータを適当な値に設定し、カスケード型アーク放電をピーク電流15A、1発の持続時間100ms、2Hzで連続点弧させることに成功した。今後は、さらに高い周波数で連続点弧し、第3電極の発熱特性を把握するとともに、金属粒子液化への適用を図る予定である。

在这项研究中，我们将利用级联式电弧放电来熔化金属，最终目标是开发一种能够喷射金属颗粒的打印机。这是一种在阴极和阳极之间插入第三电极的结构，两个电弧放电串联连接，第三电极利用电弧的热量和流过电流所产生的热量来发热。第三电极。该第三电极具有用于液化金属颗粒的喷嘴结构。由于直流电弧放电由于放电本身的热量而导致放电路径波动，因此缺乏稳定性，因此我们采用级联电弧对与电极系统并联的电容器进行间歇性放电的方法。在去年的研究中，已经明确火花隙法是触发级联型电弧放电的合适方法，因此今年我们研究了级联型电弧放电的基本特性。从火花隙施加到第三电极的脉冲电压同时引起第三电极、阴极和阳极之间的火花放电，从而触发级联型电弧放电。触发所需的脉冲电压取决于电弧放电的电极系统充电电压的大小和间隙长度，结果证明它不起作用。还发现，通过在火花隙上并联一个高压电容器并增加火花放电时的放电电流，可以降低脉冲电压。以间隙长度、电容、串联电阻和充电电压为参数，研究了级联电弧放电仅点燃一次时的峰值电流、持续时间和残余电压。通过将这些参数设置为适当的值，我们成功地以 15 A 的峰值电流、100 ms 的持续时间和 2 Hz 连续引发级联型电弧放电。未来，我们计划以更高的频率进行连续点火，以了解第三电极的发热特性并将其应用于金属颗粒液化。