(57)【要約】【課題】  プラズマ発生器、リアクター、及び関連したシステム、及び方法を本発明に従って提供する。【解決手段】  プラズマリアクターは、互いに取り外し自在に連結されてチャンバを形成する多数の区分即ちモジュールを含む。三つの電極を含む電極組が各区分と関連している。これらの電極の各々は、三相交流（ＡＣ）電源の一つの相に連結されている。電極は、チャンバの長さ方向中心線を中心として配置されており、長いアークを形成し、長いプラズマ本体を発生するように構成されている。電極は、チャンバの長さ方向中心線に対して変位自在である。関連した電源の電圧又は電流のレベルの計測に応じて電極を自動的に変位させ、電極隙間を画成するように、制御システムを使用できる。【選択図】  図１
2007512677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ発生装置において、
チャンバ、
前記チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された三つの電極を含み、これらの電極の各々が三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている第１電極組、及び
チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された三つの電極を含み、これらの電極の各々が別の三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている少なくとも一つの別の電極組を含み、前記少なくとも別の電極組は、前記長さ方向軸線に沿って前記第１電極組に対してずらしてある、プラズマ発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記チャンバは、第１端の入口及び反対側の第２端の出口を含む、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記入口は、材料が、前記第１電極組及び前記少なくとも別の電極組によって発生されたアークの実質的に中心線に沿った位置で、前記チャンバに導入されるように位置及び形体が定められている、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記出口は、先細ノズルとして形成されている、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は、前記長さ方向軸線に対して変位されるように形成されている、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記長さ方向軸線に対して変位されるように形成されている、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、複数のアクチュエータを更に含み、前記第１電極組の各電極及び前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記複数のアクチュエータのうちの一つのアクチュエータに連結されており、これによって変位できる、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記複数のアクチュエータと関連した複数の摺動アッセンブリを更に含み、これらの摺動アッセンブリの各々は、前記チャンバに実質的にしっかりと連結された第１フレーム部材、このフレーム部材とその関連したアッセンブリとの間に連結された少なくとも一つの線型ロッド支承体、及び関連した電極に連結されており且つ前記少なくとも一つの線型ロッド支承体に沿って実質的に線型に変位されるように形成された摺動部材を含む、装置。
【請求項９】
請求項７に記載の装置において、前記チャンバは、内面、外面、及び前記内面と前記外面との間に画成された少なくとも一つの通路を持つ本体を更に含む、装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、前記少なくとも一つの通路と流体連通した少なくとも一つの冷却ポートを更に含む、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記本体は、前記外面から前記内面を通る少なくとも一つの開口部を画成し、視認ポートが前記少なくとも一つの開口部に連結されている、装置。
【請求項１２】
請求項６に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は前記長さ方向軸線に対して鋭角をなして延びている、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記長さ方向軸線に対して実質的に垂直に延びている、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は、前記長さ方向軸線を中心として周方向に前記第１電極組の隣接した電極に対して約１２０°の角度で配置されている、装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記長さ方向軸線を中心として周方向に前記少なくとも別の電極組の隣接した電極に対して約１２０°の角度で配置されている、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、前記第１電極組は、前記長さ方向軸線を中心として第１周方向配向で配置されており、前記少なくとも別の電極組は、前記長さ方向軸線を中心として前記第１周方向配向と異なる第２周方向配向で配置されている、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、前記第２周方向配向では、前記少なくとも別の電極組の電極は、前記長さ方向軸線を中心として前記第１電極組の電極に対して約６０°回転させてある、装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組は、第２電極組及び長さ方向軸線に沿って前記第２電極組に対してずらしてある第３電極組を含む、装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の装置において、前記電極は、グラファイトを含む材料で形成されている、装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の装置において、前記電極は、少なくとも一つの金属製チューブ状部材を各々含む、装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置において、前記少なくとも一つの金属製チューブ状部材は、金属製第１チューブ状部材及び金属製第２チューブ状部材を含み、この金属製第２チューブ状部材は前記金属製第１チューブ状部材内に配置されており、前記第１及び第２のチューブ状部材は、その間に環状隙間を画成するように大きさ、位置、及び形体が定められている、装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置において、前記第２チューブ状部材の内部と流体連通した入口及び前記環状隙間と流体連通した出口を更に含む、装置。
【請求項２３】
請求項２０に記載の装置において、各電極は、少なくとも一つの金属製チューブ状部材に取り外し自在に連結された電極チップを更に含む、装置。
【請求項２４】
アーク発生装置において、
所定の軸線を中心として配置された三つの電極を含み、これらの電極の各々が三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている第１電極組、及び
チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された三つの電極を含み、これらの電極の各々が別の三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている少なくとも一つの別の電極組を含み、前記少なくとも別の電極組は、前記所定の軸線に沿って前記第１電極組からずらしてある、アーク発生装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して変位されるように形成されている、装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して変位されるように形成されている、装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して鋭角をなして延びている、装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して実質的に垂直に延びている、装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は、前記所定の軸線を中心として周方向に前記第１電極組の隣接した電極に対して約１２０°の角度で配置されている、装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記所定の軸線を中心として周方向に前記少なくとも別の電極組の隣接した電極に対して約１２０°の角度で配置されている、装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の装置において、前記第１電極組は、前記所定の軸線を中心として第１周方向配向で配置されており、前記少なくとも別の電極組は、前記所定の軸線を中心として前記第１周方向配向と異なる第２周方向配向で配置されている、装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の装置において、前記第２周方向配向では、前記少なくとも別の電極組の電極は、前記所定の軸線を中心として前記第１電極組の電極に対して約６０°回転させてある、装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組は、前記第２電極組及び前記所定の軸線に沿って前記第２電極組に対してずらしてある第３電極組を含む、装置。
【請求項３４】
請求項２４に記載の装置において、前記電極は、グラファイトを含む材料で形成されている、装置。
【請求項３５】
請求項２４に記載の装置において、前記電極は、少なくとも一つの金属製チューブ状部材を各々含む、装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載の装置において、前記少なくとも一つの金属製チューブ状部材は、金属製第１チューブ状部材及び金属製第２チューブ状部材を含み、この金属製第２チューブ状部材は前記金属製第１チューブ状部材内に配置されており、前記第１及び第２のチューブ状部材は、その間に環状隙間を画成するように大きさ、位置、及び形体が定められている、装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の装置において、前記第２チューブ状部材の内部と流体連通した入口及び前記環状隙間と流体連通した出口を更に含む、装置。
【請求項３８】
請求項３５に記載の装置において、各電極は、少なくとも一つの金属製チューブ状部材に取り外し自在に連結された電極チップを更に含む、装置。
【請求項３９】
プラズマアークリアクターにおいて、
第１チャンバ区分、
少なくとも別のチャンバ区分であって、前記第１チャンバ区分及びこの少なくとも別のチャンバ区分が、チャンバ本体を少なくとも部分的に画成するように形成されており且つ配置された、少なくとも別のチャンバ区分、
チャンバ本体の長さ方向軸線を中心として少なくとも一部が前記第１チャンバ区分内に配置された三つの電極を含み、これらの電極の各々が三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている第１電極組、及び
チャンバ本体の長さ方向軸線を中心として少なくとも一部が前記少なくとも別のチャンバ区分内に配置された三つの電極を含み、これらの電極の各々が別の三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている少なくとも一つの別の電極組を含み、前記少なくとも別の電極組は、前記長さ方向軸線に沿って前記第１電極組からずらしてある、プラズマアークリアクター。
【請求項４０】
請求項３９に記載のリアクターにおいて、前記第１電極組の各電極は、前記長さ方向軸線に対して変位されるように形成されている、リアクター。
【請求項４１】
請求項４０に記載のリアクターにおいて、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記長さ方向軸線に対して変位されるように形成されている、リアクター。
【請求項４２】
請求項４１に記載のリアクターにおいて、複数のアクチュエータを更に含み、前記第１電極組の各電極及び前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記複数のアクチュエータのうちの一つのアクチュエータに連結されており、これによって変位できる、リアクター。
【請求項４３】
請求項４２に記載のリアクターにおいて、前記第１チャンバ区分は、更に、内面、外面、及び前記内面と前記外面との間に画成された少なくとも一つの通路をを更に含む、リアクター。
【請求項４４】
請求項４３に記載のリアクターにおいて、前記第１チャンバ区分の前記少なくとも一つの通路と流体連通した少なくとも一つの冷却ポートを更に含む、リアクター。
【請求項４５】
請求項４４に記載のリアクターにおいて、前記少なくとも別のチャンバ区分は、内面、外面、及び前記内面と前記外面との間に画成された少なくとも一つの通路を含む、リアクター。
【請求項４６】
請求項４５に記載のリアクターにおいて、前記少なくとも別のチャンバ区分の前記少なくとも一つの通路と流体連通した少なくとも一つの冷却ポートを更に含む、リアクター。
【請求項４７】
請求項４２に記載のリアクターにおいて、前記第１電極組の各電極は、前記長さ方向軸線に対して変位されるように形成されている、リアクター。
【請求項４８】
請求項４７に記載のリアクターにおいて、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記長さ方向軸線に対して実質的に垂直に延びている、リアクター。
【請求項４９】
請求項４８に記載のリアクターにおいて、前記第１電極組は、前記長さ方向軸線を中心として第１周方向配向で配置されており、前記少なくとも別の電極組は、前記長さ方向軸線を中心として前記第１周方向配向と異なる第２周方向配向で配置されている、リアクター。
【請求項５０】
請求項３９に記載のリアクターにおいて、前記少なくとも別のチャンバ区分は前記第１チャンバ区分に取り外し自在に連結されている、リアクター。
【請求項５１】
請求項３９に記載のリアクターにおいて、前記少なくとも別のチャンバ区分は、前記第１チャンバ区分に取り外し自在に連結された第２チャンバ区分、及びこの第２チャンバ区分に取り外し自在に連結された第３チャンバ区分を含み、前記少なくとも別の電極組は、少なくとも一部が前記第２チャンバ区分内に配置された第２電極組及び少なくとも一部が前記第３チャンバ区分内に配置された第３電極組を含む、リアクター。
【請求項５２】
請求項３２に記載のリアクターにおいて、前記第１チャンバ区分及び前記前記少なくとも別のチャンバ区分の各々の間に配置されており且つこれらに取り外し自在に連結されたスペーサを更に含む、リアクター。
【請求項５３】
材料処理システムにおいて、
第１端に入口を持ち且つ第２端に出口を持つチャンバ、
前記チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された三つの電極を含む第１電極組、
前記チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された三つの電極を含み、前記第１電極組に対して長さ方向軸線に沿ってずらしてある少なくとも別の電極組、
三相交流（ＡＣ）電源を含む第１電源であって、この第１電源の各相が前記第１電極組の個々の電極に連結されている、第１電源、及び
三相ＡＣ電源を含む少なくとも別の電源であって、この少なくとも別の電源の各相が前記少なくとも別の電極組の個々の電極に連結されている、少なくとも別の電源を含む、材料処理システム。
【請求項５４】
請求項５３に記載のシステムにおいて、前記チャンバから熱エネルギを伝達するように配置されており且つ形成された冷却システムを更に含む、システム。
【請求項５５】
請求項５４に記載のシステムにおいて、前記冷却システムは、熱交換器、及び前記チャンバと前記熱交換器との間で冷却流体を循環するように配置されており且つ形成された少なくとも一つの冷却ラインを更に含む、システム。
【請求項５６】
請求項５５に記載のシステムにおいて、前記冷却システムは、前記少なくとも一つの冷却ラインを通して冷却流体を循環するように配置されており且つ形成されたポンプを更に含む、システム。
【請求項５７】
請求項５３に記載のシステムにおいて、前記電源は、第１シリコン制御整流器（ＳＣＲ）を含む、システム。
【請求項５８】
請求項５７に記載のシステムにおいて、前記第１ＳＣＲは、前記第１電源の各相の位相角に従って前記第１電極組の各電極の放電を制御するように形成されている、システム。
【請求項５９】
請求項５３に記載のシステムにおいて、前記少なくとも別の電源は、少なくとも別のシリコン制御整流器を含む、システム。
【請求項６０】
請求項５９に記載のシステムにおいて、前記少なくとも別のＳＣＲは、前記少なくとも別の電源の各相の位相角に従って前記少なくとも別の電極組の各電極の放電を制御するように形成されている、システム。
【請求項６１】
請求項６０に記載のシステムにおいて、前記第１電極組の各電極は前記長さ方向軸線に対して変位されるように形成されている、システム。
【請求項６２】
請求項６１に記載のシステムにおいて、前記少なくとも別の電極組の各電極は前記長さ方向軸線に対して変位されるように形成されている、システム。
【請求項６３】
請求項６２に記載のシステムにおいて、前記第１電極組の各電極及び前記少なくとも別の電極組の各電極が連結されており、これらを変位できる複数のアクチュエータを含む、システム。
【請求項６４】
請求項６３に記載のシステムにおいて、前記第１電源の各相の電流及び電圧のうちの少なくとも一つを決定し、これに応じて第１信号を発生するように配置されており且つ形成された第１計測装置、及び少なくとも別の電源の各相の電流及び電圧のうちの少なくとも一つを決定し、これに応じて少なくとも別の信号を発生するように配置されており且つ形成された少なくとも一つの他の計測装置を含む、システム。
【請求項６５】
請求項６４に記載のシステムにおいて、前記複数のアクチュエータの各々は、前記第１信号及び前記少なくとも別の信号に応じて、関連した電極を変位するように形成されている、システム。
【請求項６６】
請求項６５に記載のシステムにおいて、前記入口は、材料が、前記第１電極組及び前記少なくとも別の電極組によって発生されたアークの実質的に中心線に沿った位置で、前記チャンバに導入されるように位置及び形体が定められている、システム。
【請求項６７】
請求項６６に記載のシステムにおいて、前記出口は、先細ノズルとして形成されている、システム。
【請求項６８】
請求項６７に記載のシステムにおいて、前記チャンバの前記出口に連結された分離装置を更に含む、システム。
【請求項６９】
請求項６８に記載のシステムにおいて、前記分離装置はサイクロン及びフィルタのうちの少なくとも一つを含む、システム。
【請求項７０】
請求項６５に記載のシステムにおいて、前記第１電極組の各電極は、前記長さ方向軸線に対して鋭角をなして延びている、システム。
【請求項７１】
請求項７０に記載のシステムにおいて、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記長さ方向軸線に対して実質的に垂直に延びている、システム。
【請求項７２】
請求項７１に記載のシステムにおいて、前記第１電極組は、前記長さ方向軸線を中心として第１周方向配向で配置されており、前記少なくとも別の電極組は、前記長さ方向軸線を中心として前記第１周方向配向と異なる第２周方向配向で配置されている、システム。
【請求項７３】
プラズマ発生方法において、
ガスをチャンバに導入する工程、
三つの電極が前記チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された第１電極組を形成する工程、
三つの電極が前記長さ方向軸線を中心として配置されており、前記第１電極組に対して前記長さ方向軸線に沿ってずらしてある少なくとも別の電極組を形成する工程、
前記第１電極組の各電極を三相交流（ＡＣ）電源の一つの相に連結する工程を含む、第１電源に前記第１電極組を連結する工程、
前記少なくとも別の電極組の各電極を少なくとも別の三相電源の一つの相に連結する工程を含む、前記少なくとも別の電極組を少なくとも別の電源に連結する工程、及び
前記ガスが存在する状態で前記チャンバ内の前記第１電極組及び少なくとも別の電極組の間にアークを発生する工程を含む、方法。
【請求項７４】
請求項７３に記載の方法において、前記第１電源の少なくとも一つの作動特性及び前記少なくとも別の電源の少なくとも一つの作動特性を決定する工程を更に含む、方法。
【請求項７５】
請求項７４に記載の方法において、前記第１電源の少なくとも一つの作動特性を決定する工程は、前記第１電源の電流及び電圧のうちの少なくとも一方を決定する工程を含み、前記少なくとも別の電源の少なくとも一つの作動特性を決定する工程は、前記少なくとも別の電源の電流及び電圧のうちの少なくとも一方を決定する工程を含む、方法。
【請求項７６】
請求項７５に記載の方法において、前記第１電源の決定された少なくとも一つの作動特性に応じて前記第１電極組の少なくとも一つの電極を変位する工程を更に含む、方法。
【請求項７７】
請求項７６に記載の方法において、前記少なくとも別の電源の決定された少なくとも一つの作動特性に応じて前記少なくとも別の電極組の少なくとも一つの電極を変位する工程を更に含む、方法。
【請求項７８】
請求項７７に記載の方法において、前記チャンバから熱エネルギを伝達する工程を更に含む、方法。
【請求項７９】
請求項７７に記載の方法において、前記第１電源の各相の位相角を制御する工程を更に含む、方法。
【請求項８０】
請求項７８に記載の方法において、前記少なくとも別の電源の各相の位相角を制御する工程を更に含む、方法。
【請求項８１】
プラズマ発生方法において、
ガスをチャンバに導入する工程、
少なくとも第１の複数の電極の少なくとも一部を前記チャンバ内に第１配置で、少なくとも一つの電極のチップが隣接した電極のチップから第１距離のところに配置されるように配置する工程、
前記ガスが存在する状態で前記チャンバ内で前記少なくとも第１の複数の電極の間にアークを発生する工程、及び
アークを維持しながら前記少なくとも一つの電極のチップを前記隣接した電極のチップから第２距離のところに配置するように前記少なくとも一つの電極を変位する工程を含む、方法。
【請求項８２】
請求項８１に記載の方法において、前記少なくとも第１の複数の電極の少なくとも一部を前記チャンバ内に配置する工程は、前記少なくとも第１の複数の電極を前記チャンバの長さ方向軸線を中心として周方向に実質的に対称に配置する工程を更に含む、方法。
【請求項８３】
請求項８２に記載の方法において、前記少なくとも一つの電極を変位する工程は、前記複数の電極の各電極を変位する工程を更に含む、方法。
【請求項８４】
請求項８３に記載の方法において、前記少なくとも第１の複数の電極の間でアークを発生する工程は、各電極に電源を提供する工程を更に含み、本方法は、各電極に提供された電源と関連した少なくとも一つの作動パラメータを決定する工程を更に含み、各電極を変位する工程は、決定された少なくとも一つの作動パラメータに応じて行われる、方法。
【請求項８５】
請求項８１に記載の方法において、前記少なくとも第１の複数の電極の少なくとも一部を前記チャンバ内に配置する工程は、前記第１電極組を前記長さ方向軸線に沿った第１位置に配置する工程、及び少なくとも一つの第２電極組を前記長さ方向軸線に沿った前記第１位置から変位された第２位置に配置する工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００３年１２月２日に出願された米国特許出願第Ｓ／Ｎ  １０／７２７，０３３号の優先権を主張するものである。
本発明は、全体として、プラズマアークリアクター及びシステムに関し、更に詳細には、モジュール式プラズマアークリアクター及びシステム並びに関連したプラズマアーク形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマは、一般的には、ほぼ同数の陽イオン及び電子を含む荷電粒子が集まったものであって、気体の幾つかの性質を示すが導電性が良好であるという点及び磁界の影響を受けるという点で気体と異なる性質を示すものであると定義される。プラズマは、例えば、ガスを電気アークに通すことによって発生してもよい。電気アークは、電気アークに通したガスを抵抗加熱及び輻射加熱によって急速に数マイクロ秒で非常に高温まで加熱する。このような方法でプラズマを発生する上で、本質的にどのようなガスでも使用できる。かくして、プラズマが使用されるべきプロセスに応じて、不活性ガス又は中性ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、又は窒素）を使用してもよく、還元性ガス（例えば、水素、メタン、アンモニア、又は一酸化炭素）を使用してもよく、酸化性ガス（例えば、酸素又は二酸化炭素）を使用してもよい。
【０００３】
例えばプラズマトーチ、プラズマジェット、及びプラズマアークリアクター等と関連して使用される発生器を含むプラズマ発生器は、一般的には、ワーキングガス中に放電を発生し、プラズマを発生する。プラズマ発生器は、直流（ＤＣ）プラズマ発生器、交流（ＡＣ）プラズマ発生器、高周波（ＲＦ）プラズマ発生器、マイクロ波（ＭＷ）プラズマ発生器として形成されてきた。ＲＦ源又はＭＷ源によって発生されたプラズマは、誘導結合プラズマと呼ばれる。例えば、ＲＦ型プラズマ発生器はＲＦ源及びワーキングガスを取り囲む誘導コイルを含む。ＲＦ源から誘導コイルに送出されたＲＦ信号により、ワーキングガスを誘導結合によりイオン化し、プラズマを発生する。ＤＣ型発生器及びＡＣ型発生器は、二つ又はそれ以上の電極（例えばアノード及びカソード）を含み、これらの間に電位差を発生する。電極間でアークが形成され、周囲の気体を加熱し且つイオン化し、プラズマ状態を発生する。次いで、結果的に得られたプラズマを特定のプロセス用途で使用する。
【０００４】
例えば、プラズマジェットは、構成要素を正確に切断し又は賦形するのに使用でき、プラズマトーチは、基材又は他の構成要素に材料コーティングを適用するのに使用でき、プラズマリアクターは、材料化合物を高温に加熱して化学物質又は材料を処理するのに使用できる。化学物質又は材料のこのような処理には、還元、及び危険な材料の分解が含まれる。この他の用途では、プラズマリアクターは、所望の材料を含む化合物からの金属や合金等の所望の材料の取り出しを補助するのに使用されてきた。
【０００５】
プラズマ型リアクターを使用する例示のプロセスが、米国特許第５，９３５，２９３号及びＲＥ３７，８５３，に開示されている。これらは、両方とも、デタリング等に付与されており、本発明の譲受人に譲渡された。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。デタリングの特許に記載されたプロセスは、一つ又はそれ以上の反応体を例えばプラズマトーチによって加熱し、これらの反応体から、所望の最終製品を含む熱力学的に安定した高温の流れを形成する工程を含む。気体状の流れ内でバックリアクションを生じることなく所望の最終製品を得るため、気体状の流れを気体の膨張等によって急冷する。
【特許文献１】米国特許第５，９３５，２９３号
【特許文献２】ＲＥ３７，８５３，
【０００６】
一実施例では、所望の最終製品にはアセチレンが含まれ、反応体にはメタン及び水素が含まれる。別の実施例では、所望の最終製品には金属、金属酸化物、又は合金が含まれ、反応体には特定の金属化合物が含まれる。しかしながら、デタリングの特許によって認識されているように、反応体の好ましい形態は気体及び液体である。これは、急速に流れるプラズマガス中でガスの冷却前に化学反応を発生するには固体の気化が緩慢に過ぎるためである。プラズマ化学プロセスで固体を使用する場合、このような固体は、理想的には、比較的低温での蒸気圧が高い。しかしながら、こうした種類の固体は厳密に制限される。
【０００７】
上述のように、プラズマ発生器を使用するプロセス用途は、多くの場合、特殊であり、及び従って、関連したプラズマジェット、トーチ、及び／又はリアクターを高度に特殊な基準に従って設計し形成する必要がある。このように設計が特殊であるため、装置はその有用性が制限されている。換言すると、特定のワーキングガスを使用してプラズマを発生し、特定の種類の材料を処理するように形成されたプラズマ発生器は、プラズマが大幅に異なる温度を発生することが必要とされる場合や、大量の又は少量のプラズマを発生するのが望ましい場合で異なるワーキングガスを必要とする他のプロセスで使用するには適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術の欠点について、プラズマ発生器の使用用途の種類に関する融通性を向上したプラズマ発生器及びこれと関連したシステムを提供するのが有利である。例えば、固体材料をプラズマに導入する前に気化させる必要なしに固体材料を直接的に処理できるようにするプラズマ発生器及びシステムを提供するのが有利である。更に、改良されたアーク、及びこれと関連した、プラズマを発生する所期のプロセスに従った最適の特性及びパラメータを持つプラズマコラム即ち容積を発生するプラズマ発生器及びこれと関連したシステムを提供するのが有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの特徴によれば、プラズマを発生するための装置が提供される。この装置は、チャンバ、第１電極組、及び少なくとも一つの別の電極組を含む。これらの電極組の各々は、チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された三つの個々の電極を含み、任意の他の電極組に対し、長さ方向軸線に沿ってずらしてある。各電極組は、更に、三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている。電極組は、長さ方向軸線に対して特定の角度で配向されていてもよく、長さ方向軸線を中心として周方向に特定の配向で配置されていてもよい。
【００１０】
本発明の別の特徴によれば、アーク発生装置が提供される。この装置は、第１電極組及び少なくとも一つの別の電極組を含む。各電極組は、所定の軸線を中心として配置された三つの個々の電極を含み、任意の他の電極組に対し、所定の軸線に沿ってずらしてある。各電極組は、更に、三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている。電極組は、所定の軸線に対して所定角度で配向されていてもよく、所定の軸線を中心として周方向に特定の配向で配置されていてもよい。
【００１１】
本発明の更に別の実施例によれば、プラズマアークリアクターが提供される。このリアクターは、第１チャンバ区分及びこの第１チャンバ区分に取り外し自在に連結された少なくとも別の他のチャンバを含んでもよい。これらのチャンバ区分は、協働してチャンバ本体を画成する。リアクターは、更に、第１チャンバ区分と関連した第１電極組及び他のチャンバ区分と関連した少なくとも一つの別の電極組を含んでもよい。各電極組は、チャンバ本体の長さ方向軸線を中心として配置されており且つ任意の他の電極組に対して長さ方向軸線に沿ってずらしてある三つの個々の電極を含む。各電極組は、更に、三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている。
【００１２】
本発明の別の特徴によれば、材料処理システムが提供される。このシステムは、第１端に入口を持ち且つ第２端に出口を持つチャンバを含む。システムは、更に、第１電極組及び少なくとも一つの別の電極組を更に含んでもよい。各電極組は、チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された三つの個々の電極を含んでもよく、任意の他の電極組に対して長さ方向軸線に沿ってずらしてある。三相ＡＣ電源を含む第１電源が第１電極組に連結されていてもよく、三相ＡＣ電源を含む少なくとも別の電源が別の電極組に連結されていてもよい。更に、これらの電源は、関連した電極組の各電極の位相角放電を制御するように形成されたシリコン制御整流器（ＳＣＲ）を含んでもよい。
【００１３】
本発明の更に別の特徴によれば、プラズマ発生方法が提供される。この方法は、ガスをチャンバに導入する工程、及び第１電極組及び少なくとも一つの第２電極組を提供する工程を含む。これらの電極組の各々は、チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された三つの個々の電極を含み、任意の他の電極組に対して長さ方向軸線に沿ってずらしてある。電極組には、関連した三相ＡＣ電源が連結される。気体が存在する状態でチャンバ内の第１及び第２の電極組の電極間にアークを発生し、チャンバ内にプラズマを発生する。
【００１４】
本発明の以上の及び他の利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１を参照すると、プラズマリアクター１０２を含むシステム１００が概略に示してある。このリアクター１０２は、電源１０６に接続された複数の電極アッセンブリ１０４を含んでいてもよい。冷却システム１０８が、熱エネルギをリアクター１０２から、電極アッセンブリ１０４から、又はこれらの両方から伝達するように形成されている。リアクター１０２と関連した一つ又はそれ以上の作動特性、例えばリアクター１０２の一つ又はそれ以上の構成要素の温度やリアクター１０２に導入されて処理される材料の流量を確認するため、センサ１１０を使用してもよい。同様に、電極１０４に供給される電力の様々な電気的特性を確認するため、センサ１１２又は他の適当な組織を使用してもよい。
【００１６】
制御システム１１４は、例えば様々なセンサ１１０及び１１２から情報を集めるため、及び例えば電源１０６、冷却システム１０８、及び／又は電極アッセンブリ１０４を所望の通りに制御するため、システム１００の様々な構成要素と通信する。特定的には示してないけれども、制御システム１１４は、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）等のプロセッサ、関連したメモリー及び記憶装置、一つ又はそれ以上の入力装置、及び一つ又はそれ以上の出力装置を含んでいてもよい。別の実施例では、制御システム１１４は、一つ又はそれ以上のメモリー装置が一体に形成されたシステムオンチップ（ＳＯＣ）プロセッサ等の特定用途向けプロセッサを含んでいてもよい。
【００１７】
図２を参照すると、この図には、本発明の一実施例によるリアクター１０２及び関連した冷却システム１０８の斜視図が示してある。冷却システム１０８は、冷却流体をリアクター１０２の様々な部分を通して循環するように形成されたチューブや導管等の複数の冷却ライン１２０を含んでいてもよい。例えば、冷却ライン１２０は、冷却流体を、個々の電極アッセンブリ１０４に、又はリアクター１０２のハウジングとして役立つチャンバ１２２の部分に循環してもよい。ポンプ１２４が流体を冷却ライン１２０を通して、リアクター１０２の様々な構成要素を通して、及び次いで熱交換器１２６に循環してもよい。冷却ライン１２０を通して循環された冷却流体は、電極アッセンブリ１０４及び／又はリアクターチャンバ１２２等のリアクター１０２の様々な構成要素から熱エネルギを運び去るのに役立つ。冷却流体は、次いで、熱交換器１２６を通って流れ、冷却流体に蓄えられた熱エネルギを熱交換器に伝達し、冷却ライン１２０を通して再循環される。
【００１８】
熱交換器１２６は、例えば、冷却ライン１２０を通って循環される冷却流体が熱交換器１２６内の所定の経路に沿って第１方向に流れるが、第２流体が追加の導管１２８を通って導入され、第１流路と隣接した第２経路内を第１方向とは実質的に逆方向に流れる向流構成を備えていてもよい。この向流構成により、熱又は熱エネルギを冷却ライン１２０の冷却流体から、追加の導管１２８を通って流れる第２流体に伝達できる。追加の導管１２８を通して導入された流体には、例えば、容易に利用できるプラント水又は適当な冷媒が含まれる。
【００１９】
勿論、様々な熱伝達必要条件に応じて、例えば周囲熱交換器又は強制空気熱交換器を含む他の種類の熱交換器を使用してもよい。熱交換器、ポンプ、及び冷却システム１０８と関連した他の機器の大きさ及び形体は、リアクター１０２から除去されるべき熱エネルギの量に従って変化してもよく、このような熱伝達を行うために様々な種類のシステムを使用してもよいということは当業者には理解されよう。
【００２０】
上述のように、リアクター１０２は、化学的プロセス、材料処理、又はこれらの両方を行うことができるハウジング又はチャンバ１２２を含んでもよい。リアクターチャンバ１２２は、リアクター１０２を通して処理された材料を分離して集めるため、例えばサイクロン１３０及びフィルタ等の追加のプロセス機器に連結されていてもよい。
【００２１】
図３を参照すると、この図には、リアクターチャンバ１２２の拡大部分断面図が示してある。リアクターチャンバ１２２は様々なチャンバ区分１２２Ａ乃至１２２Ｃを含む。チャンバ１２２は出口区分１２２Ｄを含み、この出口区分は、例えば、材料をチャンバ１２２から流出するための先細ノズル及び出口オリフィスを含んでいてもよい。
【００２２】
チャンバ区分１２２Ａ乃至１２２Ｃの各々には、その側壁を通して様々なポートが形成されていてもよい。このようなポートは、視認ポート１４０Ａとして、電極ポート１４０Ｂとして、又は関連した冷却ライン１２０に連結する（図２参照）ためのクーラントポート１４０Ｃとして形成されていてもよい。
【００２３】
各チャンバ区分１２２Ａ乃至１２２Ｃは、本明細書中でトーチとも言う電極組と関連している。例えば、第１チャンバ区分１２２Ａは、この区分と関連した複数の電極アッセンブリ１０４Ａ乃至１０４Ｃを含んでもよく、第２チャンバ区分は、この区分と関連した複数の電極アッセンブリ１０４Ｄ乃至１０４Ｆ（図３のＡには電極アッセンブリ１０４Ｆは示してない）を含んでもよく、第３チャンバ区分は、この区分と関連した複数の電極アッセンブリ１０４Ｇ乃至１０４Ｉ（図３のＡには電極アッセンブリ１０４Ｉは示してない）を含んでもよい。
【００２４】
図３のＢを参照すると、この図にはチャンバ区分１２２Ｃ及び関連した電極アッセンブリ１０４Ｇ乃至１０４Ｉが詳細に示してある。チャンバ区分１２２Ｃは、例えば、フランジ１４４が各端に連結された全体にチューブ状の本体１４２を含んでもよい。これらのフランジ１４４は、隣接した区分（例えばチャンバ区分１２２Ｂ及び出口区分１２２Ｄ）のフランジに連結されるように形成されていてもよい。本体１４２には、ポケット即ちチャンネル１４６が形成されていてもよい。例えば、一実施例では、本体１４２は二つの同心のチューブ状部材から形成されていてもよい。これらのチューブ状部材は、ポケット即ちチャンネル１４６を画成する実質的に環状の隙間をこれらの部材間に残すように互いに対して大きさ及び位置が定められている。チャンネル１４６を通して冷却流体を循環し、チャンバ区分１２２Ｃを所望温度に維持するように、冷却ポート１４０Ｃ（図３のＢ参照）がチャンネル１４６と流体連通していてもよい。
【００２５】
電極アッセンブリ１０４Ｇ乃至１０４Ｉは、電極１４８Ｇ乃至１４８Ｉが夫々の電極ポート１４０Ｂを通って、本体１４２を通って、チャンバ区分１２２Ｃの内部内に延びるように電極ポート１４０Ｂに連結されている。電極１４８Ｇ乃至１４８Ｉは、例えば、グラファイト電極として形成されていてもよい。別の実施例では、電極は、冷却流体を内部に受け入れるように形成された実質的に中空の金属製部材として形成されていてもよい。
【００２６】
以下に更に詳細に論じるように、電極１４８Ｇ乃至１４８Ｉは、チャンバ区分１２２Ｃ（即ちリアクターチャンバ１２２）の長さ方向軸線１５０を中心として周方向で対称に配置されていてもよく、アークを提供するように形成されていてもよく、更にリアクターチャンバ１２２内に存在する任意のガス内でプラズマを発生させてもよい。
【００２７】
図３のＣを図３のＢとともに参照すると、図３のＣは、チャンバ区分１２２Ｃ及び関連した電極アッセンブリ１０４Ｇの部分断面図を更に詳細に示す。上述のように、電極アッセンブリ１０４Ｇは電極ポート１４０Ｂに連結される。電極アッセンブリ１０４Ｇは、本体１４２によって画成されたチャンバ区分１２２Ｃの内部領域内に延びる電極１４８Ｇを含む。電極アッセンブリ１０４Ｇは、更に、チャンバ区分１２２Ｃに対する電極１４８Ｇの位置を調節するように形成されたアクチュエータ１５２を含む。例えばアクチュエータ１５２は、所定の軸線１５６に沿って線型をなして変位できるねじ山を備えた駆動ロッド１５４を含む。当業者にはわかるように、アクチュエータは、例えば、駆動ロッド１５４の位置を制御するように形成された線型位置決めサーボモータを含んでもよい。
【００２８】
摺動自在のフレーム部材１５８が駆動ロッド１５４に摺動自在に連結されていてもよく、アクチュエータ１５２と連結部材１６２との間を所定の軸線１５６と実質的に平行に延びる一つ又はそれ以上の線型ロッド支承体１６０の周囲に摺動自在に配置されていてもよい。連結部材１６２は電極ポート１４０Ｂに機械的に連結されており、これによって、チャンバ区分１２２Ｃに対するアクチュエータ１５２、線型ロッド支承体１６０、及び連結部材１６２の相対的位置を固定する。
【００２９】
摺動自在のフレーム部材１５８は、更に、電極１４８Ｇに連結されており、アクチュエータ１５２及び関連した駆動ロッド１５４によって摺動自在のフレーム部材１５８を変位したとき、電極１４８Ｇをチャンバ区分１２２Ｃに対して全体に所定の軸線１５６に沿った方向に変位する。電極アッセンブリ１０４Ｇ乃至１０４Ｉは、かくして、電極１４８Ｇ乃至１４８Ｉ間で所望のアークが得られるように、アーク隙間即ち隣接した電極１４８Ｇ乃至１４８Ｉ間の距離を設定できるように調節できる。更に、アークの繰り返し発生により電極１４８Ｇ乃至１４８Ｉが磨耗したとき、これらの電極と関連したアクチュエータ１５２によってこれらの電極を前進させ、所望のアーク隙間を維持してもよい。
【００３０】
更に、図３のＣに示すように、電極１４８Ｇは、チューブ状第１部材１６３及びこのチューブ状第１部材１６３内に実質的に同心に配置されたチューブ状第２部材１６４を含んでもよい。第１及び第２のチューブ状部材１６３及び１６４は、その間に環状隙間１６５を画成するように、大きさ、位置、及び形体が定められていてもよい。流体入口１６６はチューブ状第２部材１６３の内部と流体連通していてもよく、流体出口１６７は環状隙間１６５と流体連通していてもよい。かくして、作動では、冷却流体を流体入口１６６を通して導入し、チューブ状第２部材１６４の内部を通して流し、環状隙間１６５に入れ、流体出口１６７から出す。このような形体により、電極１４８Ｇを効率的に冷却し、その作動寿命を向上する。
【００３１】
チューブ状部材１６３及び１６４は、例えば、導電性であり且つ熱伝導性の金属材料で形成されていてもよい。更に、電極１４８Ｇは交換自在のチップ１６８を含んでいてもよい。このチップは、磨耗したチップを所望のときに交換できるようにチューブ状第１部材１６３に取り外し自在に連結されている。更に、電極アッセンブリ１０４Ｇは、電極を絶縁するために例えばチューブ状第１部材１６３と電極ポート１４０Ｂとの間に配置された絶縁性スリーブ１６９を含んでいてもよい。このようなスリーブ１６９は、例えば、ボロンナイトライド又はボロンナイトライド及びアルミニウムナイトライドの複合材料で形成されていてもよい。
【００３２】
電極組は、各チャンバ区分１２２Ａ乃至１２２Ｃと関連したように、所望のアーク及び関連したプラズマコラムをこれらの電極から提供するように幾何学的に形成されていてもよい。例えば、図３のＡ及び４を参照すると、一実施例では、第１の電極組１４８Ａ乃至１４８Ｃの各々は、これらがリアクターチャンバ１２２（明瞭化を図る目的で図４に破線で示す）から長さ方向軸線１５０に関して鋭角α（図３のＡ参照）をなして延びるように位置決めされ且つ配向されていてもよい。別の電極組１４８Ｄ乃至１４８Ｆは、第１電極組１４８Ａ乃至１４８Ｃから所望の距離だけずらして配置されていてもよく、長さ方向軸線１５０に対して実質的に横方向に延びていてもよい。更に別の電極組１４８Ｇ乃至１４８Ｉは、前記別の電極組１４８Ｄ乃至１４８Ｆから所望の距離だけずらして配置されていてもよく、これらの電極もまた長さ方向軸線１５０に対して実質的に横方向に延びる。
【００３３】
図５のＡを参照すると、第１電極組１４８Ａ乃至１４８Ｃは、直交座標系の二つの他の軸線１７０及び１７２の交差によって示すように、長さ方向軸線１５０を中心として周方向で実質的に対称であってもよい。前記軸線１７０及び１７２は、互いに関して並びに長さ方向軸線１５０に関して直交する（図３のＡ参照）。例えば、一つの電極（例えば１４８Ａ）の隣接した電極（例えば１４８Ｂ）に対する角度は約１２０°である。更に詳細には、所定の軸線１７０及び１７２に対し、第１電極１４８Ａは約９０°の配向で位置決めされていてもよく、第２電極１４８Ｂは約２１０°の配向で位置決めされていてもよく、そして第３電極１４８Ｃは約３３０°の配向で位置決めされていてもよい。
【００３４】
図５のＢを参照すると、第２電極組１４８Ｄ乃至１４８Ｆは、更に、長さ方向軸線１５０を中心として周方向に実質的に対称に配置されていてもよいが、第１電極組１４８Ａ乃至１４８Ｃと比較して所定の軸線１７０及び１７２に対して別の配向であってもよい。例えば、所定の軸線１７０及び１７２に対し、第１電極１４８Ｄは約３０°の配向で位置決めされていてもよく、第２電極１４８Ｅは約１５０°の配向で位置決めされていてもよく、そして第３電極１４８Ｆは約２７０°の配向で位置決めされていてもよい。
【００３５】
図５のＣを参照すると、第３電極組１４８Ｇ乃至１４８Ｉは、更に、長さ方向軸線１５０を中心として実質的に対称に配置されていてもよいが、第２電極組１４８Ｄ乃至１４８Ｆと比較して所定の軸線１７０及び１７２に対して別の配向であってもよい。例えば、所定の軸線１７０及び１７２に対し、第１電極１４８Ｇは約９０°の配向で位置決めされていてもよく、第２電極１４８Ｈは約２１０°の配向で位置決めされていてもよく、そして第３電極１４８Ｉは約３３０°の配向で位置決めされていてもよい。かくして、第１電極組１４８Ａ乃至１４８Ｃは、第３電極組１４８Ｇ乃至１４８Ｉと同様に配向されていてもよい。
【００３６】
図４、図５のＡ乃至Ｃに関して上文中に説明した電極配向では、第１電極組１４８Ａ乃至１４８Ｃは長さ方向軸線１５０を中心として第１角度配向で配置されているのに対し、第２電極組１４８Ｄ乃至１４８Ｆは長さ方向軸線１５０を中心として第２角度配向で配置されており、長さ方向軸線１５０に対して横方向の平面で見た場合、第２組の電極１４８Ｄ乃至１４８Ｆは第１組の電極１４８Ａ乃至１４８Ｃの間で回転して介在するように見える。第２電極組１４８Ｄ乃至１４８Ｆ及び第３電極組１４８Ｇ乃至１４８Ｉに関し、同様の構成が見られる。
【００３７】
このような形体は、電極１４８Ａ乃至１４８Ｉの間に長い高温のアークを発生するため、電極１４８Ａ乃至１４８Ｉがチャンバ１２２内で均等に分配されるという利点を提供する。結果的に得られた高温のアークは、様々な材料を加熱し、溶融し、そして気化するための大量の熱エネルギを提供する。アークは、更に、実質的に均等なプラズマコラム又は本体をリアクターチャンバ１２２内に発生する。更に、電極組の積み重ね構成（即ち１４８Ａ乃至１４８Ｃ、１４８Ｄ乃至１４８Ｆ、及び１４８Ｇ乃至１４８Ｉ）、及びこれによってアーク及びプラズマコラムを長くすることにより、どのような反応体がチャンバを通って流れても滞留時間が長くなる。かくして、リアクター１０２がモジュール式であり、別々のチャンバ区分１２２Ａ乃至１２２Ｃを含むため、追加のチャンバ区分を追加し又は現存のチャンバ区分を取り除くことによって様々な長さのプラズマコラムを形成でき、結果的に得られるプラズマを所望のプロセスに合わせて調節できる。更に、隣接した電極組（例えば１４８Ａ乃至１４８Ｃと１４８Ｄ乃至１４８Ｆ）の間の長さ方向軸線に沿った距離を変化するため、図３のＢに示すスペーサのようなスペーサ１７９をチャンバ区分１２２Ａ乃至１２２Ｃの各端に連結してもよい（図３のＡ参照）。換言すると、明瞭化を図るために図３のＢにはチャンバ区分１２２Ｃの下部分だけに示してあるけれども、少なくとも一つのスペーサ１７９が各チャンバ区分１２２Ａ乃至１２２Ｃの間に配置されるように同様のスペーサ１７９をチャンバ区分の各端に配置してもよい。
【００３８】
更に、様々な電極組１４８Ａ乃至１４８Ｃ、１４８Ｄ乃至１４８Ｆ、及び１４８Ｇ乃至１４８Ｉは、図４、図５のＡ乃至Ｃに関して説明した角度配向と異なる角度配向であってもよい。例えば、第１電極組１４８Ａ乃至１４８Ｃを図４及び図５のＡに示す形体にした状態で第２電極組１４８Ｄ乃至１４８Ｆを所定の軸線１７０及び１７２に対して１０°、１３０°、及び２５０°で夫々配向してもよく、この際、第３電極組１４８Ｇ乃至１４８Ｉを所定の軸線１７０及び１７２に対して５０°、１７０°、及び２９０°で夫々配向してもよい。勿論、例えば使用される電極組の数及び長さ方向軸線１５０に沿った各電極組間の距離に応じてこの他の配向を使用することもできる。
【００３９】
図３のＡ及び図４を再度参照すると、反応体等の材料をリアクターチャンバ１２２に導入するため、入口１８０がチャンバに形成されていてもよい。一つの特定の実施例では、入口１８０は、複数の電極１４８Ａ乃至１４８Ｉによって形成されたアークの中央を材料が通過するように、材料を長さ方向軸線１５０に沿って導入するように形成されていてもよい。材料が実質的にアークの中央を通過できるようにすることによって、固体材料の溶融及び／又は気化が可能になり、このような材料をチャンバ１２２内に導入する前に予備調整を行う必要がない。
【００４０】
次に図６を参照すると、この図には、リアクター１０２が、電源及び関連したアクチュエータの制御に関して概略に例示してある。
電源１８８Ａ及び１８８Ｂは、４００（Ｖ）及び６０（Ａ）の三相交流（ＡＣ）を個々の電極組電源１９０Ａ乃至１９０Ｃに提供する。電力計測装置即ちシステム１９２Ａ乃至１９２Ｃが各電源１９０Ａ乃至１９０Ｃと関連している。各電力計測システム１９２Ａ乃至１９２Ｃは、例えば、関連した電源１９０Ａ乃至１９０Ｃについての電力の各相の電圧及び電流を監視するように形成されていてもよい。
【００４１】
各電源１９０Ａ乃至１９０Ｃとリアクター１０２との間に変圧器１９４Ａ乃至１９４Ｃが連結されていてもよい。更に詳細には、各変圧器１９４Ａ乃至１９４Ｃは、関連した電源１９０Ａ乃至１９０Ｃと所定の電極組（例えば、電極組１４８Ａ乃至１４８Ｃ、１４８Ｄ乃至１４８Ｆ、又は１４８Ｇ乃至１４８Ｉ）との間に連結されていてもよい。複数のアクチュエータ制御装置１９６Ａ乃至１９６Ｃが、更に、リアクター１０２に連結されている。更に詳細には、各アクチュエータ制御装置１９６Ａ乃至１９６Ｃは、所定の電極組のアクチュエータ１５２（図３のＢ及びＣ）に連結されている。
【００４２】
図７及び図８を参照し、電極組の電源１９０Ａを概略に例示する。電源１９０Ａは、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）１９８を含んでもよい。各三相電源の単一の相が電極組（例えば１４８Ａ乃至１４８Ｃ）の単一の電極（例えば電極１４８Ａ）に連結された状態で、ＳＣＲ１９８を使用し、各電極の位相角放電の制御に使用できる。一つの特定の実施例では、ＳＣＲ１９８の定格は４８０Ｖ及び７５Ａであってもよい。このような装置は、フロリダ州クリアウォーターのフェーズトロニクス社から商業的に入手できる。
【００４３】
図８を簡単に参照し、本発明の一実施例に従って使用できる変圧器１９４Ａを概略に例示する。変圧器１９４Ａは、アークの点火と関連した高い瞬間的電流の制限に使用される。更に詳細には、変圧器の誘導リアクタンスが、回路保護装置が作動しないように、関連した電源１９０Ａからの初期電流を減少する。
【００４４】
図９を参照し、アクチュエータ制御システム即ち装置１９６Ａを概略に例示する。アクチュエータ１５２（図３のＡ及びＢ参照）の制御は、例えば電極に連結された電源の個々の位相の計測された電流及び電圧の値に応じて行ってもよい。関連した電源（例えば１９０Ａ）から取り出した電流及び電圧の計測値に基づき、所与の組（例えば電極１４８Ａ乃至１４８Ｃ）の個々の電極を上文中に論じたように配置し、それらの間の隙間又は距離を変化させてもよい。電圧及び／又は電流を連続的に監視し、これに付随して電極組の個々の電極を調節することにより、こうした電極でアークを更に効率的に発生できる。更に、始動中、リアクターの始動を更に容易にするため、電極間に更に小さな隙間が画成されるようにアクチュエータを制御してもよい。アークが発生したとき、電極を通常の作動中に最適の性能が得られるように再位置決めしてもよい。
【００４５】
本発明は様々な変形を行うことができ且つ変形例の形態をとることができるけれども、特定の実施例を例として添付図面に示し且つ本明細書中に詳細に説明した。しかしながら、本発明を開示の特定の形態に限定しようとするものではないということは理解されるべきである。というよりはむしろ、本発明は、特許請求の範囲によって定義された本発明の精神及び範囲内の変形、等価物、及び変更の全てを含む。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例によるプラズマリアクターシステムを示す概略図である。
【図２】図１のシステムの一部の斜視図である。
【図３】Ａ乃至Ｃは、プラズマリアクターの様々なレベルでの詳細部分断面図である。
【図４】図３のリアクターと関連して使用できる電極構成の概略側面図である。
【図５】Ａ乃至Ｃは、図４に示す様々な電極組の平面図である。
【図６】本発明の一実施例による多数の電極組の別個の電力供給及び制御を示す概略図である。
【図７】個々の電極組についての電力供給の概略図である。
【図８】本発明の一実施例による個々の電極組についての電力供給の概略図である。
【図９】本発明の一実施例によるプラズマリアクターシステムで使用できる変圧器接続ダイヤグラムの概略図である。
【図１０】個々の電極の配置と関連した、本発明の一実施例によるモータ制御ダイヤグラムの概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  プラズマリアクターシステム
１０２  プラズマリアクター
１０４  電極アッセンブリ
１０６  電源
１０８  冷却システム
１１０、１１２  センサ
１１４  制御システム
１２０  冷却ライン
１２２  チャンバ
１２４  ポンプ
１２６  熱交換器
１２８  導管
１３０  サイクロン
【図１】
2007512677.tif 000003
【図２】
2007512677.tif 000004
【図３Ａ】
2007512677.tif 000005
【図３Ｂ】
2007512677.tif 000006
【図３Ｃ】
2007512677.tif 000007
【図４】
2007512677.tif 000008
【図５Ａ】
2007512677.tif 000009
【図５Ｂ】
2007512677.tif 000010
【図５Ｃ】
2007512677.tif 000011
【図６】
2007512677.tif 000012
【図７】
2007512677.tif 000013
【図８】
2007512677.tif 000014
【図９】
2007512677.tif 000015
【図１０】
2007512677.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月20日(2006.3.20)
【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】
所定の軸線を中心として配置された三つの電極を含み、これらの電極の各々が三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている第１電極組、及び
チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された三つの電極を含み、これらの電極の各々が別の三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている少なくとも一つの別の電極組を含み、前記少なくとも別の電極組は、前記所定の軸線に沿って前記第１電極組からずらしてある、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して変位されるように形成されている、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して変位されるように形成されている、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して鋭角をなして延びている、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して実質的に垂直に延びている、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は、前記所定の軸線を中心として周方向に前記第１電極組の隣接した電極に対して約１２０°の角度で配置されており、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記所定の軸線を中心として周方向に前記少なくとも別の電極組の隣接した電極に対して約１２０°の角度で配置されている、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記第１電極組は、前記所定の軸線を中心として第１周方向配向で配置されており、前記少なくとも別の電極組は、前記所定の軸線を中心として前記第１周方向配向と異なる第２周方向配向で配置されている、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記第２周方向配向では、前記少なくとも別の電極組の電極は、前記所定の軸線を中心として前記第１電極組の電極に対して約６０°回転させてある、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組は、前記第２電極組及び前記所定の軸線に沿って前記第２電極組に対してずらしてある第３電極組を含む、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記電極は、グラファイトを含む材料で形成されている、装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、前記電極は、少なくとも一つの金属製チューブ状部材を各々含む、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記少なくとも一つの金属製チューブ状部材は、金属製第１チューブ状部材及び金属製第２チューブ状部材を含み、この金属製第２チューブ状部材は前記金属製第１チューブ状部材内に配置されており、前記第１及び第２のチューブ状部材は、その間に環状隙間を画成するように大きさ、位置、及び形体が定められている、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、前記第２チューブ状部材の内部と流体連通した入口及び前記環状隙間と流体連通した出口を更に含む、装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の装置において、各電極は、少なくとも一つの金属製チューブ状部材に取り外し自在に連結された電極チップを更に含む、装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置において、チャンバを更に含み、前記所定の軸線は前記チャンバの長さ方向軸線を含む、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、前記チャンバは、第１端の入口及び反対側の第２端の出口を含む、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、前記入口は、材料が、前記第１電極組及び前記少なくとも別の電極組によって発生されたアークの実質的に中心線に沿った位置で、前記チャンバに導入されるように位置及び形体が定められている、装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置において、前記出口は、先細ノズルとして形成されている、装置。
【請求項１９】
請求項１５に記載の装置において、複数のアクチュエータを更に含み、前記第１電極組の各電極及び前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記複数のアクチュエータのうちの一つのアクチュエータに連結されており、これによって変位できる、装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置において、前記複数のアクチュエータと関連した複数の摺動アッセンブリを更に含み、これらの摺動アッセンブリの各々は、前記チャンバに実質的にしっかりと連結された第１フレーム部材、このフレーム部材とその関連したアッセンブリとの間に連結された少なくとも一つの線型ロッド支承体、及び関連した電極に連結されており且つ前記少なくとも一つの線型ロッド支承体に沿って実質的に線型に変位されるように形成された摺動部材を含む、装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の装置において、前記チャンバは、内面、外面、及び前記内面と前記外面との間に画成された少なくとも一つの通路を持つ本体を更に含む、装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置において、前記少なくとも一つの通路と流体連通した少なくとも一つの冷却ポートを更に含む、装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置において、前記本体は、前記外面から前記内面を通る少なくとも一つの開口部を画成し、視認ポートが前記少なくとも一つの開口部に連結されている、装置。
【請求項２４】
請求項１５に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組は、第２電極組及び長さ方向軸線に沿って前記第２電極組に対してずらしてある第３電極組を含む、装置。
【請求項２５】
請求項１５に記載の装置において、前記チャンバは、第１チャンバ区分及び少なくとも別のチャンバ区分を含み、前記第１電極組の三つの電極が少なくとも部分的に前記第１チャンバ区分内に配置されており、前記第２電極組の三つの電極が少なくとも部分的に前記第２チャンバ区分内に配置されている、装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の装置において、前記少なくとも別のチャンバ区分は前記第１チャンバ区分に取り外し自在に連結されている、装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載の装置において、前記少なくとも別のチャンバ区分は、前記第１チャンバ区分に取り外し自在に連結された第２チャンバ区分、及びこの第２チャンバ区分に取り外し自在に連結された第３チャンバ区分を含み、前記少なくとも別の電極組は、少なくとも一部が前記第２チャンバ区分内に配置された第２電極組及び少なくとも一部が前記第３チャンバ区分内に配置された第３電極組を含む、装置。
【請求項２８】
請求項２５に記載の装置において、前記第１チャンバ区分及び前記前記少なくとも別のチャンバ区分の各々の間に配置されており且つこれらに取り外し自在に連結されたスペーサを更に含む、装置。
【請求項２９】
請求項１５に記載の装置において、
三相交流（ＡＣ）電源を含む第１電源を更に有し、
前記第１電源の各相は、前記第１電極組の個々の電極に連結されており、
三相交流（ＡＣ）電源を含む少なくとも別の電源を更に有し、
前記少なくとも別の電源の各相は、前記少なくとも別の電極組の個々の電極に連結されている、装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の装置において、前記チャンバから熱エネルギを伝達するように配置されており且つ形成された冷却システムを更に含む、装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の装置において、前記冷却システムは、熱交換器、及び前記チャンバと前記熱交換器との間で冷却流体を循環するように配置されており且つ形成された少なくとも一つの冷却ラインを更に含む、装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の装置において、前記冷却システムは、前記少なくとも一つの冷却ラインを通して冷却流体を循環するように配置されており且つ形成されたポンプを更に含む、装置。
【請求項３３】
請求項３０に記載の装置において、前記電源は、第１シリコン制御整流器（ＳＣＲ）を含む、装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の装置において、前記第１ＳＣＲは、前記第１電源の各相の位相角に従って前記第１電極組の各電極の放電を制御するように形成されている、装置。
【請求項３５】
請求項１９に記載の装置において、前記少なくとも別の電源は、少なくとも別のシリコン制御整流器を含む、装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載の装置において、前記少なくとも別のＳＣＲは、前記少なくとも別の電源の各相の位相角に従って前記少なくとも別の電極組の各電極の放電を制御するように形成されている、装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の装置において、
複数のアクチュエータであって、前記第１電極組の各電極及び前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記複数のアクチュエータのうちの一つのアクチュエータに連結されており、これによって変位できる、複数のアクチュエータ、及び
前記第１電源の各相の電流及び電圧のうちの少なくとも一つを決定し、これに応じて第１信号を発生するように配置されており且つ形成された第１計測装置、及び少なくとも別の電源の各相の電流及び電圧のうちの少なくとも一つを決定し、これに応じて少なくとも別の信号を発生するように配置されており且つ形成された少なくとも一つの他の計測装置を含む、装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の装置において、前記複数のアクチュエータの各々は、前記第１信号及び前記少なくとも別の信号に応じて、関連した電極を変位するように形成されている、装置。
【請求項３９】
請求項２９に記載の装置において、前記チャンバの前記出口に連結された分離装置を更に含む、装置。
【請求項４０】
請求項３９に記載の装置において、前記分離装置はサイクロン及びフィルタのうちの少なくとも一つを含む、装置。
【請求項４１】
プラズマ発生方法において、
ガスをチャンバに導入する工程、
三つの電極が前記チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された第１電極組を形成する工程、
三つの電極が前記長さ方向軸線を中心として配置されており、前記第１電極組に対して前記長さ方向軸線に沿ってずらしてある少なくとも別の電極組を形成する工程、
前記第１電極組の各電極を三相交流（ＡＣ）電源の一つの相に連結する工程を含む、第１電源に前記第１電極組を連結する工程、
前記少なくとも別の電極組の各電極を少なくとも別の三相電源の一つの相に連結する工程を含む、前記少なくとも別の電極組を少なくとも別の電源に連結する工程、及び
前記ガスが存在する状態で前記チャンバ内の前記第１電極組及び少なくとも別の電極組の間にアークを発生する工程を含む、方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法において、前記第１電源の少なくとも一つの作動特性及び前記少なくとも別の電源の少なくとも一つの作動特性を決定する工程を更に含む、方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法において、前記第１電源の少なくとも一つの作動特性を決定する工程は、前記第１電源の電流及び電圧のうちの少なくとも一方を決定する工程を含み、前記少なくとも別の電源の少なくとも一つの作動特性を決定する工程は、前記少なくとも別の電源の電流及び電圧のうちの少なくとも一方を決定する工程を含む、方法。
【請求項４４】
請求項４３に記載の方法において、前記第１電源の決定された少なくとも一つの作動特性に応じて前記第１電極組の少なくとも一つの電極を変位する工程を更に含む、方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法において、前記少なくとも別の電源の決定された少なくとも一つの作動特性に応じて前記少なくとも別の電極組の少なくとも一つの電極を変位する工程を更に含む、方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法において、前記チャンバから熱エネルギを伝達する工程を更に含む、方法。
【請求項４７】
請求項４５に記載の方法において、前記第１電源及び前記少なくとも別の電源のうちの少なくとも一方の各相の位相角を制御する工程を更に含む、方法。
【請求項４８】
プラズマ発生方法において、
ガスをチャンバに導入する工程、
少なくとも第１の複数の電極の少なくとも一部を前記チャンバ内に第１配置で、少なくとも一つの電極のチップが隣接した電極のチップから第１距離のところに配置されるように配置する工程、
前記ガスが存在する状態で前記チャンバ内で前記少なくとも第１の複数の電極の間にアークを発生する工程、及び
アークを維持しながら前記少なくとも一つの電極のチップを前記隣接した電極のチップから第２距離のところに配置するように前記少なくとも一つの電極を変位する工程を含む、方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法において、前記少なくとも第１の複数の電極の少なくとも一部を前記チャンバ内に配置する工程は、前記少なくとも第１の複数の電極を前記チャンバの長さ方向軸線を中心として周方向に実質的に対称に配置する工程を更に含む、方法。
【請求項５０】
請求項４９に記載の方法において、前記少なくとも一つの電極を変位する工程は、前記複数の電極の各電極を変位する工程を更に含む、方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法において、前記少なくとも第１の複数の電極の間でアークを発生する工程は、各電極に電源を提供する工程を更に含み、本方法は、各電極に提供された電源と関連した少なくとも一つの作動パラメータを決定する工程を更に含み、各電極を変位する工程は、決定された少なくとも一つの作動パラメータに応じて行われる、方法。
【請求項５２】
請求項４８に記載の方法において、前記少なくとも第１の複数の電極の少なくとも一部を前記チャンバ内に配置する工程は、前記第１電極組を前記長さ方向軸線に沿った第１位置に配置する工程、及び少なくとも一つの第２電極組を前記長さ方向軸線に沿った前記第１位置から変位された第２位置に配置する工程を含む、方法。
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月30日(2006.5.30)
【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】
所定の軸線を中心として配置された三つの電極を含み、これらの電極の各々が三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている第１電極組、及び
チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された三つの電極を含み、これらの電極の各々が別の三相交流（ＡＣ）電源の単一の相に連結されるように形成されている少なくとも一つの別の電極組を含み、前記少なくとも別の電極組は、前記所定の軸線に沿って前記第１電極組からずらしてある、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して変位されるように形成されている、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して変位されるように形成されている、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して鋭角をなして延びている、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記所定の軸線に対して実質的に垂直に延びている、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記第１電極組の各電極は、前記所定の軸線を中心として周方向に前記第１電極組の隣接した電極に対して約１２０°の角度で配置されており、前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記所定の軸線を中心として周方向に前記少なくとも別の電極組の隣接した電極に対して約１２０°の角度で配置されている、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記第１電極組は、前記所定の軸線を中心として第１周方向配向で配置されており、前記少なくとも別の電極組は、前記所定の軸線を中心として前記第１周方向配向と異なる第２周方向配向で配置されている、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記第２周方向配向では、前記少なくとも別の電極組の電極は、前記所定の軸線を中心として前記第１電極組の電極に対して約６０°回転させてある、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組は、前記第２電極組及び前記所定の軸線に沿って前記第２電極組に対してずらしてある第３電極組を含む、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記電極は、グラファイトを含む材料で形成されている、装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、前記電極は、少なくとも一つの金属製チューブ状部材を各々含む、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記少なくとも一つの金属製チューブ状部材は、金属製第１チューブ状部材及び金属製第２チューブ状部材を含み、この金属製第２チューブ状部材は前記金属製第１チューブ状部材内に配置されており、前記第１及び第２のチューブ状部材は、その間に環状隙間を画成するように大きさ、位置、及び形体が定められている、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、前記第２チューブ状部材の内部と流体連通した入口及び前記環状隙間と流体連通した出口を更に含む、装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の装置において、各電極は、少なくとも一つの金属製チューブ状部材に取り外し自在に連結された電極チップを更に含む、装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置において、チャンバを更に含み、前記所定の軸線は前記チャンバの長さ方向軸線を含む、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、前記チャンバは、第１端の入口及び反対側の第２端の出口を含む、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、前記入口は、材料が、前記第１電極組及び前記少なくとも別の電極組によって発生されたアークの実質的に中心線に沿った位置で、前記チャンバに導入されるように位置及び形体が定められている、装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置において、前記出口は、先細ノズルとして形成されている、装置。
【請求項１９】
請求項１５に記載の装置において、複数のアクチュエータを更に含み、前記第１電極組の各電極及び前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記複数のアクチュエータのうちの一つのアクチュエータに連結されており、これによって変位できる、装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置において、前記複数のアクチュエータと関連した複数の摺動アッセンブリを更に含み、これらの摺動アッセンブリの各々は、前記チャンバに実質的にしっかりと連結された第１フレーム部材、このフレーム部材とその関連したアッセンブリとの間に連結された少なくとも一つの線型ロッド支承体、及び関連した電極に連結されており且つ前記少なくとも一つの線型ロッド支承体に沿って実質的に線型に変位されるように形成された摺動部材を含む、装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の装置において、前記チャンバは、内面、外面、及び前記内面と前記外面との間に画成された少なくとも一つの通路を持つ本体を更に含む、装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置において、前記少なくとも一つの通路と流体連通した少なくとも一つの冷却ポートを更に含む、装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置において、前記本体は、前記外面から前記内面を通る少なくとも一つの開口部を画成し、視認ポートが前記少なくとも一つの開口部に連結されている、装置。
【請求項２４】
請求項１５に記載の装置において、前記少なくとも別の電極組は、第２電極組及び長さ方向軸線に沿って前記第２電極組に対してずらしてある第３電極組を含む、装置。
【請求項２５】
請求項１５に記載の装置において、前記チャンバは、第１チャンバ区分及び少なくとも別のチャンバ区分を含み、前記第１電極組の三つの電極が少なくとも部分的に前記第１チャンバ区分内に配置されており、前記第２電極組の三つの電極が少なくとも部分的に前記第２チャンバ区分内に配置されている、装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の装置において、前記少なくとも別のチャンバ区分は前記第１チャンバ区分に取り外し自在に連結されている、装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載の装置において、前記少なくとも別のチャンバ区分は、前記第１チャンバ区分に取り外し自在に連結された第２チャンバ区分、及びこの第２チャンバ区分に取り外し自在に連結された第３チャンバ区分を含み、前記少なくとも別の電極組は、少なくとも一部が前記第２チャンバ区分内に配置された第２電極組及び少なくとも一部が前記第３チャンバ区分内に配置された第３電極組を含む、装置。
【請求項２８】
請求項２５に記載の装置において、前記第１チャンバ区分及び前記前記少なくとも別のチャンバ区分の各々の間に配置されており且つこれらに取り外し自在に連結されたスペーサを更に含む、装置。
【請求項２９】
請求項１５に記載の装置において、
三相交流（ＡＣ）電源を含む第１電源を更に有し、
前記第１電源の各相は、前記第１電極組の個々の電極に連結されており、
三相交流（ＡＣ）電源を含む少なくとも別の電源を更に有し、
前記少なくとも別の電源の各相は、前記少なくとも別の電極組の個々の電極に連結されている、装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の装置において、前記チャンバから熱エネルギを伝達するように配置されており且つ形成された冷却システムを更に含む、装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の装置において、前記冷却システムは、熱交換器、及び前記チャンバと前記熱交換器との間で冷却流体を循環するように配置されており且つ形成された少なくとも一つの冷却ラインを更に含む、装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の装置において、前記冷却システムは、前記少なくとも一つの冷却ラインを通して冷却流体を循環するように配置されており且つ形成されたポンプを更に含む、装置。
【請求項３３】
請求項３０に記載の装置において、前記電源は、第１シリコン制御整流器（ＳＣＲ）を含む、装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の装置において、前記第１ＳＣＲは、前記第１電源の各相の位相角に従って前記第１電極組の各電極の放電を制御するように形成されている、装置。
【請求項３５】
請求項１９に記載の装置において、前記少なくとも別の電源は、少なくとも別のシリコン制御整流器を含む、装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載の装置において、前記少なくとも別のＳＣＲは、前記少なくとも別の電源の各相の位相角に従って前記少なくとも別の電極組の各電極の放電を制御するように形成されている、装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の装置において、
複数のアクチュエータであって、前記第１電極組の各電極及び前記少なくとも別の電極組の各電極は、前記複数のアクチュエータのうちの一つのアクチュエータに連結されており、これによって変位できる、複数のアクチュエータ、及び
前記第１電源の各相の電流及び電圧のうちの少なくとも一つを決定し、これに応じて第１信号を発生するように配置されており且つ形成された第１計測装置、及び少なくとも別の電源の各相の電流及び電圧のうちの少なくとも一つを決定し、これに応じて少なくとも別の信号を発生するように配置されており且つ形成された少なくとも一つの他の計測装置を含む、装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の装置において、前記複数のアクチュエータの各々は、前記第１信号及び前記少なくとも別の信号に応じて、関連した電極を変位するように形成されている、装置。
【請求項３９】
請求項２９に記載の装置において、前記チャンバの前記出口に連結された分離装置を更に含む、装置。
【請求項４０】
請求項３９に記載の装置において、前記分離装置はサイクロン及びフィルタのうちの少なくとも一つを含む、装置。
【請求項４１】
プラズマ発生方法において、
ガスをチャンバに導入する工程、
三つの電極が前記チャンバの長さ方向軸線を中心として配置された第１電極組を形成する工程、
三つの電極が前記長さ方向軸線を中心として配置されており、前記第１電極組に対して前記長さ方向軸線に沿ってずらしてある少なくとも別の電極組を形成する工程、
前記第１電極組の各電極を三相交流（ＡＣ）電源の一つの相に連結する工程を含む、第１電源に前記第１電極組を連結する工程、
前記少なくとも別の電極組の各電極を少なくとも別の三相電源の一つの相に連結する工程を含む、前記少なくとも別の電極組を少なくとも別の電源に連結する工程、及び
前記ガスが存在する状態で前記チャンバ内の前記第１電極組及び少なくとも別の電極組の間にアークを発生する工程を含む、方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法において、前記第１電源の少なくとも一つの作動特性及び前記少なくとも別の電源の少なくとも一つの作動特性を決定する工程を更に含む、方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法において、前記第１電源の少なくとも一つの作動特性を決定する工程は、前記第１電源の電流及び電圧のうちの少なくとも一方を決定する工程を含み、前記少なくとも別の電源の少なくとも一つの作動特性を決定する工程は、前記少なくとも別の電源の電流及び電圧のうちの少なくとも一方を決定する工程を含む、方法。
【請求項４４】
請求項４３に記載の方法において、前記第１電源の決定された少なくとも一つの作動特性に応じて前記第１電極組の少なくとも一つの電極を変位する工程を更に含む、方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法において、前記少なくとも別の電源の決定された少なくとも一つの作動特性に応じて前記少なくとも別の電極組の少なくとも一つの電極を変位する工程を更に含む、方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法において、前記チャンバから熱エネルギを伝達する工程を更に含む、方法。
【請求項４７】
請求項４５に記載の方法において、前記第１電源及び前記少なくとも別の電源のうちの少なくとも一方の各相の位相角を制御する工程を更に含む、方法。
【請求項４８】
プラズマ発生方法において、
ガスをチャンバに導入する工程、
少なくとも第１の複数の電極の少なくとも一部を前記チャンバ内に第１配置で、少なくとも一つの電極のチップが隣接した電極のチップから第１距離のところに配置されるように配置する工程、
前記ガスが存在する状態で前記チャンバ内で前記少なくとも第１の複数の電極の間にアークを発生する工程、及び
アークを維持しながら前記少なくとも一つの電極のチップを前記隣接した電極のチップから第２距離のところに配置するように前記少なくとも一つの電極を変位する工程を含む、方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法において、前記少なくとも第１の複数の電極の少なくとも一部を前記チャンバ内に配置する工程は、前記少なくとも第１の複数の電極を前記チャンバの長さ方向軸線を中心として周方向に実質的に対称に配置する工程を更に含む、方法。
【請求項５０】
請求項４９に記載の方法において、前記少なくとも一つの電極を変位する工程は、前記複数の電極の各電極を変位する工程を更に含む、方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法において、前記少なくとも第１の複数の電極の間でアークを発生する工程は、各電極に電源を提供する工程を更に含み、本方法は、各電極に提供された電源と関連した少なくとも一つの作動パラメータを決定する工程を更に含み、各電極を変位する工程は、決定された少なくとも一つの作動パラメータに応じて行われる、方法。
【請求項５２】
請求項４８に記載の方法において、前記少なくとも第１の複数の電極の少なくとも一部を前記チャンバ内に配置する工程は、前記第１電極組を前記長さ方向軸線に沿った第１位置に配置する工程、及び少なくとも一つの第２電極組を前記長さ方向軸線に沿った前記第１位置から変位された第２位置に配置する工程を含む、方法。
【国際調査報告】
2007512677.tif 000017