(57)【要約】【課題】酸化チタンから直接的に金属チタンを得ることができる金属チタンの製造装置及びその製造方法の提供を目的とする。【解決手段】キセノンランプ（Ｘｅｎｏｎ  Ｌａｍｐ）からなる光源と、前記光源から照射された光の集光手段と、酸化チタンを含有する原料を入れる容器部と、前記容器部を収容した真空室とを備え、前記真空室に収容した前記容器部に入れた前記原料に向けて前記集光した光を照射することで金属チタンを得ることができることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キセノンランプ（Ｘｅｎｏｎ  Ｌａｍｐ）からなる光源と、
前記光源から照射された光の集光手段と、
酸化チタンを含有する原料を入れる容器部と、
前記容器部を収容した真空室とを備え、
前記真空室に収容した前記容器部に入れた前記原料に向けて前記集光した光を照射することで金属チタンを得ることができることを特徴とするチタン製造装置。
【請求項２】
前記真空室は透光性の窓部を有し、
前記光源から照射された光を前記窓部の外部から内部に向けて入射させるものであることを特徴とする請求項１記載のチタン製造装置。
【請求項３】
前記集光手段は楕円反射ミラーであることを特徴とする請求項１又は２記載のチタン製造装置。
【請求項４】
前記楕円反射ミラーで反射された光をさらに集光するレンズを有することを特徴とする請求項３記載のチタン製造装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のチタン製造装置を用いて酸化チタンに集光した光を照射し、真空中にて高温にすることで金属チタンにすることを特徴とする金属チタンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化チタンから直接的に金属チタンを得る製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、工業的に行われている金属チタンの製造は、クロール法による。
クロール法は、チタン鉱石に含まれている酸化チタン（ＴｉＯ２）をコークス等の炭素の存在下で塩素ガス（Ｃｌ２）と反応させ、低沸点の四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を製造した後に蒸留精製し、次に溶融金属マグネシウムにて還元することでスポンジチタンを得る方法である。
このような製造方法は工程が長く、スポンジチタンからさらに精錬により金属チタンのインゴットにする必要があることから高価である。
【０００３】
特許文献１は、塩化カルシウム，酸化カルシウム及びカルシウムの混合溶融塩を用いて電解精錬する方法を開示するが、やはり溶融塩を経由するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０５２０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、酸化チタンから直接的に金属チタンを得ることができる金属チタンの製造装置及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るチタン製造装置は、キセノンランプ（Ｘｅｎｏｎ  Ｌａｍｐ）からなる光源と、前記光源から照射された光の集光手段と、酸化チタンを含有する原料を入れる容器部と、前記容器部を収容した真空室とを備え、前記真空室に収容した前記容器部に入れた前記原料に向けて前記集光した光を照射することで金属チタンを得ることができることを特徴とする。
ここで、キセノンランプ（Ｘｅｎｏｎ  Ｌａｍｐ）は、クセノンランプとも称呼され、例えばショートアークランプは、石英ガラス球内に陰極と陽極とを所定の間隔にて配置し、キセノンガスを封入したものである。
直流アーク放電にて自然昼光に近い光源となる。
なお、交流を用いたロングアークランプも有する。
キセノン光源の光を集光し、酸化チタンに真空中で照射すると高温になり金属チタンとなる。
【０００７】
本発明において、真空室は透光性の窓部を有し、前記光源から照射された光を前記窓部の外部から内部に向けて入射させることができる。
このようにすると、酸化チタンを入れた容器部のみを容易に真空下の条件にすることができる。
透過性の有する窓部は、例えばガラス製でよく、内部が真空状態を維持するように外部と遮断されている。
なお、真空室内に容器部等を操作するロボットアーム等を設けてもよい。
【０００８】
集光手段には、楕円反射ミラー，凸レンズ，フレネルレンズ等を単独又は組み合せて用いることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、真空下で酸化チタンをキセノンランプの光源を用いて高温にすることで、直接的に金属チタンを得ることができる。
このようにして得られる金属チタンは、純度も高い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る装置の構成例を模式的に示す。
【図２】凸レンズによる集光手段の例を示す。
【図３】フレネルレンズによる集光手段の例を示す。
【図４】（ａ）は複数の光源を配置した例を示し、（ｂ）は光源の配置平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実験機を製作し、金属チタンを製造したので、以下説明する。
図１に示すように、箱形の真空室１１に真空ポンプ１２を配管１２ａにて接続した。
真空室は図示を省略したが、原料を入れた容器部２０の出し入れ口を有し、上部にはガラス製の窓部１３を設けた。
真空室１１の上部には、キセノンランプ１及び楕円反射ミラー２を設けた。
なお、図示を省略したが、キセノンランプ１及び楕円反射ミラーはフレームにて支持させた。
実験に用いたキセノンランプは、ウシオライティング株式会社製のＵＸＬ−６０００ＨＫ−Ｏ（ショートアークランプ）を用いた。
このランプは、定格電圧３２Ｖ，定格消費電力５０００Ｗ，定格入力電流１５５Ａである。
【００１２】
セラミックス製の容器部２０に、酸化チタン（原料）の粉末を入れ、真空室１１に収容した。
真空ポンプを作動させ、真空にした後に真上から窓部１３を経由して光線３を集光照射するが、原料に光線が集中するように楕円ミラー２を用いて、キセノンランプ１を点灯させた。
点灯後、約１０秒で酸化チタンが溶け、直径約４ｍｍ程度の球状の金属チタンが得られた。
約５０００℃以上の高温になっているものと推定される。
このようにして得られた粒を集めて、再度溶かして型に鋳込むことで塊とすることもできた。
本実験機は、原料に真上から光線を照射したので酸化チタンが光熱で溶け、還元された金属チタンは、その重量にて容器部内に安定する。
また、容器部の底部から溶けた金属チタンが滴下し、鋳型に溶け込むようにしてもよい。
本実験により酸化チタンを原料にして、直接的に金属チタンが得られることが確認できた。
【００１３】
なお、さらに高温を得るには図２に示すように、光線３を凸レンズ４にて集光してもよく、図３に示すように光線をフレネルレンズ４ａにて集光させてもよい。
さらには、図４（ａ）に示すように複数の光源１を配置しもよく、図４（ｂ）には光源１を９個配置した例を示す。
この個数及び配置方法には制限はない。
このように複数の光源を配置すると、さらなる光源が得られることが期待され、金属チタン製造装置の大型化も可能である。
【符号の説明】
【００１４】
１        キセノンランプ
２        楕円反射ミラー
３        光線
４        凸レンズ
４ａ      フレネルレンズ
１１      真空室
１２      真空ポンプ
１３      窓部
２０      容器部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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