(57)【要約】【課題】被処理物の全体にわたり均一な加熱を行い、加熱処理効率を向上させる。【解決手段】太陽光を用いて被処理物を加熱処理する加熱処理装置は、太陽光を集光させる集光部と、集光部からの太陽光を熱に変換する光熱変換部材と、を備え、光熱変換部材は、集光部からの太陽光を受光する第１の面と、被処理物と対向する第２の面とを二つの主面とする板状部材である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を用いて被処理物を加熱処理する加熱処理装置であって、
太陽光を集光させる集光部と、
前記集光部からの太陽光を熱に変換する光熱変換部材と、を備え、
前記光熱変換部材は、前記集光部からの太陽光を受光する第１の面と、前記被処理物と対向する第２の面とを二つの主面とする板状部材であることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱処理装置において、
前記集光部からの太陽光を透過する窓部材をさらに備え、
前記光熱変換部材は、前記窓部材を含む第１空間と、前記被処理物を含む第２空間とを隔離することを特徴とする加熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の加熱処理装置において、
前記被処理物の一つの面が前記光熱変換部材の前記第２の面と平行であることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の加熱処理装置において、
前記光熱変換部材の前記第２の面は凹凸を有することを特徴とする加熱処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の加熱処理装置において、
前記凹凸は所定方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部であることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の加熱処理装置において、
前記溝部の深さは、前記光熱変換部材の厚さの１／２から１／５の間であることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の加熱処理装置において、
前記溝部の幅は前記溝部の深さ以上であることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の加熱処理装置において、
前記光熱変換部材は炭素材料により構成されることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の加熱処理装置において、
前記炭素材料はグラファイトであることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の加熱処理装置において、
前記光熱変換部材を支持する支持部をさらに備え、
前記支持部は、前記光熱変換部材とともに、前記第１空間と前記第２空間とを隔離することを特徴とする加熱処理装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の加熱処理装置において、
前記支持部は前記光熱変換部材よりも熱伝導率の小さい材料で構成されることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の加熱処理装置において、
太陽を追尾する追尾機構を備えることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の加熱処理装置において、
前記追尾機構は、前記集光部と前記光熱変換部材とを一体で駆動することを特徴とする加熱処理装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の加熱処理装置において、
金属化合物を加熱して還元することを特徴とする金属化合物の還元方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の加熱処理装置を用い、
マグネシウム化合物と還元剤との混合物を加熱処理することによりマグネシウム金属を得ることを特徴とするマグネシウム金属の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱処理装置、金属化合物の還元方法およびマグネシウム金属の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽光収斂装置により太陽光を収斂し、収斂光束を密閉容器内の廃棄物に照射することによって、廃棄物を加熱し炭化物にする炭化装置が知られている（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６７４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、収斂光束を被処理物に照射することにより、被処理物の一部分は局部的に加熱されるものの、被処理物の全体にわたる均一な加熱ができず、加熱処理の効率が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の加熱処理装置は、太陽光を用いて被処理物を加熱処理する加熱処理装置であって、太陽光を集光させる集光部と、集光部からの太陽光を熱に変換する光熱変換部材と、を備え、光熱変換部材は、集光部からの太陽光を受光する第１の面と、被処理物と対向する第２の面とを二つの主面とする板状部材であることを特徴とする。
請求項１４に記載の金属化合物の還元方法は、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の加熱処理装置において、金属化合物を加熱して還元することを特徴とする。
請求項１５に記載のマグネシウム金属の製造方法は、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の加熱処理装置を用い、マグネシウム化合物と還元剤との混合物を加熱処理することによりマグネシウム金属を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光熱変換部材の被処理物と対向する第２の面を介して被処理物を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態による加熱処理装置の外観図
【図２】実施の形態による加熱処理装置が備える処理部の構成を説明する図
【図３】光熱変換部材の形状を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の態様の加熱処理装置は、太陽光を用いて被処理物を加熱処理するために、集光部からの太陽光を熱に変換する光熱変換部材を備える。光熱変換部材は、集光部からの太陽光を受光する第１の面と、被処理物と対向する第２の面とを二つの主面とする板状部材である。
【０００９】
図面を参照しながら、本発明の実施の形態による加熱処理装置について説明する。以下の説明においては、本実施の形態は、発明の趣旨の理解のために具体的に説明するためのものであり、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。
図１は、本実施の形態による加熱処理装置１の外観図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図である。図１に示すように、加熱処理装置１は、集光部１０と、処理部２０と、制御装置３０と、支持機構４０とを備える。加熱処理装置１は、処理部２０に配置された被処理物Ｓを、太陽光を用いて加熱処理する装置である。本実施の形態においては、被処理物Ｓとして、金属化合物と還元剤とを混ぜ合わせた混合物を、プレスにより固めて円板状に形成したもの（以下、ブリケットと称する）を加熱処理する装置について説明する。ブリケットＳは、金属化合物としての酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と、還元剤としてのケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、カルシウム（Ｃａ）、炭素（Ｃ）、およびこれらの酸化物あるいは炭化物のうち少なくとも一つを含むものであって良い。加熱処理装置１を、マグネシウム化合物と還元剤との混合物から加熱処理によりマグネシウム金属を析出させるマグネシウム精錬装置として説明する。なお、ブリケットＳは円板状に形成されるものに限定されず、楕円や多角形の板状に形成されるものについても本発明の一態様に含まれる。また、加熱処理装置１はマグネシウムを精錬するための装置に限定されるものではなく、シリコン、カルシウム、マンガン、チタン等の精錬装置や表面処理装置のように被処理物を太陽光からの熱を用いて加熱処理を行う装置も本発明の一態様に含まれる。
【００１０】
集光部１０は、主鏡１０１と副鏡１０２とを有する、いわゆるカセグレン光学系である。主鏡１０１は、たとえば凹面鏡や平面鏡を複数枚組み合わせて放物面（パラボラ面）を有するように構成される。主鏡１０１としては、基板の表面あるいは裏面に耐腐食加工したアルミや銀の膜を形成したものが用いられる。副鏡１０２は双曲面を有する凸面鏡により構成され、基板の表面あるいは裏面にエネルギー吸収の小さい誘電体多層膜を形成したものが用いられる。集光部１０では、太陽光は主鏡１０１で反射されて副鏡１０２へ進み、副鏡１０２によって後述する処理部２０にて集光する。太陽光は後述する処理部２０にて熱に変換され、処理部２０内のブリケットＳを加熱する。
【００１１】
支持機構４０は、ベース４００と、集光部１０を支持する支持部４０１と、第１回転機構４０２と、第２回転機構４０３とを備える。第１回転機構４０２は、制御装置３０により制御され、鉛直方向の第１回転軸Ｖｒを中心として支持部４０１を回転させることにより、支持部４０１に支持された集光部１０を水平面内で駆動させる。第２回転機構４０３は、制御装置３０により制御され、水平方向の第２回転軸Ｈｒを中心として集光部１０を支持部４０１に対して回転させることにより、集光部１０を俯仰方向に駆動させる。第１回転機構４０２および／または第２回転機構４０３は、太陽の移動に応じて集光部１０を水平方向および／または俯仰方向に駆動して、太陽と対向するように追尾駆動を行わせる。制御装置３０は、時刻や集光部１０の設置位置（たとえば緯度、経度情報）に基づいて算出される太陽の位置を示すデータに基づいて、主鏡１０１が太陽と対向するための駆動量を算出する。第１回転機構４０２および／または第２回転機構４０３は、制御装置３０により算出された駆動量を示す駆動信号を入力して、集光部１０を水平方向および／または俯仰方向に駆動させる。
【００１２】
制御装置３０は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体（たとえばフラッシュメモリ等）に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、加熱処理装置１の各部を制御する。制御装置３０は、上述した集光部１０の太陽追尾駆動のための制御や、後述する処理部２０にて行われるブリケットＳの加熱処理のための各種の動作の制御を行う。
【００１３】
図２を参照しながら、処理部２０について説明する。図２は処理部２０の断面図である。説明の都合上、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる座標系を図示の通りに設定する。Ｚ軸は、集光部１０から処理部２０へ進行する太陽光の光軸に平行な方向に設定する。処理部２０は、主鏡１０１の裏側（太陽と対向しない側）にフレーム１０３（図１参照）を介して着脱可能に取り付けられる。すなわち、集光部１０が第１回転機構４０２および／または第２回転機構４０３によって太陽を追尾するように駆動される場合に、処理部２０も集光部１０とともに一体となって駆動される。処理部２０は、チャンバー２１と、コンデンサ機構２２と、光熱変換部材２６と、回収部２７とを備える。
【００１４】
チャンバー２１は、ステンレス鋼等を材料とし、Ｘ軸方向に沿って延伸する中空の部材であり、コンデンサ機構２２と、光熱変換部材２６とを内部に保持する。チャンバー２１は、加熱処理が行われている際に、コンデンサ機構２２から処理部２０の外部に熱が伝わることを防止するために設けられる。チャンバー２１のＺ軸＋側、すなわち集光部１０と対向する側には、集光部１０からの太陽光が光熱変換部材２６を照射可能となるように、円形状の集光開口２１０が設けられる。すなわち、集光開口２１０は、集光部１０からの太陽光の光束よりも大きな面積を有する。なお、集光開口２１０の形状は、円形であるものに限定されず、多角形や楕円であるものについても本発明の一態様に含まれる。チャンバー２１のＺ軸＋側、すなわち集光部１０側の外壁には、上記の集光開口２１０をカバーして、太陽光を透過する窓部材２８が交換可能に設けられる。チャンバー２１のＺ軸−側におけるＸ軸＋側端部の近傍には、連通部２１３が設けられ、チャンバー２１の内部を排気・減圧するための排気装置（不図示）と接続される。
【００１５】
コンデンサ機構２２は、ステンレス鋼等を材料とし、Ｘ軸方向に沿って延伸する中空構造を有する。コンデンサ機構２２には集光部１０により集光された太陽光のエネルギーを熱に変換する光熱変換部材２６が設けられ、保持部材（不図示）により保持されたブリケットＳは光熱変換部材２６により加熱されて還元反応を起こし、マグネシウム蒸気を発生する。高温に加熱されるブリケットＳの保持部材は耐熱性の高い材料、たとえばセラミックスや、グラファイト（黒鉛）、ダイヤモンド、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン、炭素繊維（カーボンファイバー）、活性炭、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンブラック、酸化黒鉛、膨張黒鉛等の、炭素を主成分として構成される炭素材料を成形して製造される。
【００１６】
コンデンサ機構２２の内部のＸ軸＋側には、加熱処理によりブリケットＳから発生したマグネシウム蒸気を捕集する回収部２７が設けられる。回収部２７は、発生したマグネシウム蒸気を冷却して液体または固体のマグネシウムを捕集するための冷却部（不図示）を備え、回収部２７のＸ軸＋側の端面、すなわちコンデンサ機構２２のＸ軸＋側の端面には開口（不図示）が形成される。開口からは捕集したマグネシウムを取り出すことができる。図示しない排気装置により連通部２１３を介してコンデンサ機構２２内部の気体が排気され、加熱処理によって生成したマグネシウム蒸気が回収部２７に到達し、冷却部により冷却されて、液体または固体のマグネシウムとして捕集される。加熱処理装置１においては、コンデンサ機構２２内部はチャンバー２１内部から隔離されているので、ブリケットＳから発生したマグネシウム蒸気がコンデンサ機構２２内部からチャンバー２１内部に流出し、冷却されて窓部材２８に付着することを防止できる。
【００１７】
光熱変換部材２６は、チャンバー２１の集光開口２１０に対してＺ軸−側に設けられ、集光部１０にて集光された太陽光を受光する第１面２６ａ（Ｚ軸＋側の面）と、ブリケットＳと対向する第２面２６ｂ（Ｚ軸−側の面）とを有する円板状部材である。なお、光熱変換部材２６は円板状に形成されたものに限定されず、楕円板状、多角形板状等、種々の形状に形成された板状部材が本発明の一態様に含まれる。また、図２においては、第１面２６ａと第２面２６ｂとが互いに平行な平面に成形された例を示しているが、この例に限定されない。第１面２６ａと第２面２６ｂとのうち一方が他方に対して傾きを有していてものも本発明の一態様に含まれる。
【００１８】
光熱変換部材２６は、第１面２６ａにて受光した太陽光のエネルギーを吸収して熱に変換する。第２面２６ｂは、変換された熱を輻射熱として、対向して保持されているブリケットＳのＺ軸＋側の主平面に伝達することにより、ブリケットＳを間接的に加熱処理する。光熱変換部材２６を用いてブリケットＳを加熱した場合、ブリケットＳに太陽光を直接照射する場合よりもブリケットＳをより均一に加熱できるので、加熱処理の効率が良い。光熱変換部材２６は、太陽からの光を効率よく熱に変換するために光吸収が大きく、変換された熱を効率よく伝えるため熱伝導率が高く、高温で加熱されても変形や融解しない耐熱性を備え、加工性を有する材料を成形して製造される。光熱変換部材２６の材料として、セラミックスや、グラファイト（黒鉛）、ダイヤモンド、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン、炭素繊維（カーボンファイバー）、活性炭、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンブラック、酸化黒鉛、膨張黒鉛等の、炭素を主成分として構成される炭素材料を用いることができる。なお、光熱変換部材２６の詳細については説明を後述する。
【００１９】
光熱変換部材支持部２２３はコンデンサ機構２２において、光熱変換部材２６をブリケットＳの近傍に支持する。光熱変換部材支持部２２３は、Ｚ軸＋側から−側に向かって次第に小径となる円錐状に形成される。光熱変換部材支持部２２３が上記の円錐状に形成されることにより、集光部１０から光熱変換部材２６の第１面２６ａに入射する太陽光の状態を、チャンバー２１の外部から集光部１０にて集光された太陽光を妨げることなく観察することができる。光熱変換部材支持部２２３の上端部（Ｚ軸＋側）はコンデンサ機構２２のＺ軸＋側の壁面に取り付けられ、光熱変換部材支持部２２３の下部（Ｚ軸−側）には光熱変換部材２６が取り付けられる。光熱変換部材支持部２２３の下端部の開口は、光熱変換部材２６の外形に応じた形状を有する。光熱変換部材支持部２２３のＺ軸に沿った長さは、光熱変換部材支持部２２３の下端部に取り付けられた光熱変換部材２６の第２面２６ｂがブリケットＳのＺ軸＋側の主平面の近傍に位置するように決められる。なお、光熱変換部材支持部２２３は円錐状に形成されるものに限定されず、円筒状や角筒状に形成されたものについても本発明の一態様に含まれる。
【００２０】
光熱変換部材支持部２２３は、少なくとも光熱変換部材２６と接触する部分であるＺ軸−側の端部には熱伝導率が小さい酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム等のセラミックスを材料とする断熱材料により形成されたフランジを備え、このフランジに光熱変換部材２６が取り付けられる。これにより、光熱変換部材２６により変換された熱が、光熱変換部材支持部２２３を介してコンデンサ機構２２の外部に伝播することを防ぎ、ブリケットＳの加熱処理の効率が低下することを抑制できる。なお、光熱変換部材支持部２２３をＺ軸方向に重ね合わせ可能な２つの部材により構成し、Ｚ軸−側にて、光熱変換部材２６の外周面を上記２つの部材によりＺ軸の＋側と−側とから挟み込むことにより、光熱変換部材２６を支持するものも本発明の一態様に含まれる。この場合も、光熱変換部材支持部２２３は、少なくとも光熱変換部材２６と接触する面（以下、接触面と呼ぶ）が上記の断熱材料により形成される。なお、上記の光熱変換部材支持部２２３は、光熱変換部材２６と接触するフランジの全面や接触面の全面が断熱材料により形成されるものに代えて、フランジの全面のうちの一部や接触面の一部が断熱材料により形成されるものについても本発明の一態様に含まれる。
【００２１】
本実施の形態による光熱変換部材２６について詳細に説明する。
光熱変換部材２６は、上述したように第２面２６ｂがブリケットＳのＺ軸＋側の主平面と対向し、第２面２６ｂからの輻射熱によりブリケットＳのＺ軸＋側の主平面の全域を加熱する。図２に示すように、光熱変換部材２６の第２面２６ｂはブリケットＳのＺ軸＋側の主平面と平行に設けられる。このため、光熱変換部材２６とブリケットＳとを近接させることが可能となるので、光熱変換部材２６からの輻射熱を効率良くブリケットＳに伝えることができる。なお、第２面２６ｂとブリケットＳのＺ軸＋側の主平面とが平行に設けられるものに限定されず、第２面２６ｂとブリケットＳのＺ軸＋側の主平面とのうちの一方が他方に対して傾きを有しているものも本発明の一態様に含まれる。また、図２においては、光熱変換部材２６の第２面２６ｂは、ブリケットＳのＺ軸＋側の主平面と隙間を介して対向する例を示しているが、この例に限定されない。第２面２６ｂとブリケットＳのＺ軸＋側の主平面とが接触する位置に光熱変換部材２６が設けられるものも本発明の一態様に含まれる。なお、光熱変換部材２６の第２面２６ｂとブリケットＳのＺ軸＋側の主平面との間の上記隙間は、加熱処理により発生したマグネシウム蒸気をＸ軸＋側へ進行させるための間隔として確保される。
【００２２】
光熱変換部材２６は、上記のようにコンデンサ機構２２のＺ軸＋側の壁面に取り付けられた光熱変換部材支持部２２３により支持される。すなわち光熱変換部材２６は、光熱変換部材支持部２２３とともに、ブリケットＳを加熱処理するコンデンサ機構２２の内部（すなわちブリケットＳが加熱処理を受ける空間）を、外部（すなわち窓部材２８が設けられた空間）から隔離する。このため、ブリケットＳから発生したマグネシウム蒸気が光熱変換部材２６のＺ軸＋側の空間に侵入し、冷却されて窓部材２８に付着することを防ぐことができる。
【００２３】
図３に光熱変換部材２６の外観形状を示す。図３（ａ）は光熱変換部材２６をＺ軸−側から見た平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。光熱変換部材２６の第２面２６ｂには凹凸が形成されても良い。第２面２６ｂに凹凸を形成することにより表面積を増加させて、第２面２６ｂから輻射される熱の量を増加させる効果が期待できる。図３に示す例では、光熱変換部材２６の第２面２６ｂには、Ｘ軸方向に沿って延在する複数の溝部２６１が形成される。すなわち、第２面２６ｂは、溝部２６１に対応する凹部と、溝部２６１が形成されることにより相対的に形成される凸部とを有する。なお、光熱変換部材２６に形成される凹凸は、Ｘ軸方向に沿って延在する溝部２６１により第２面２６ｂに凹凸が形成されるものに限定されない。異なる複数の方向に沿って延在する複数の溝部を凹部とするものや、環状の溝部を凹部とするものや、複数の離散的な凹部を形成することによって第２面２６ｂに凹凸を構成するもの、第２面２６ｂに複数のうねりを形成することにより凹凸を構成するものも本発明の一態様に含まれる。
【００２４】
溝部２６１は、深さ、すなわちＺ軸方向の長さを光熱変換部材２６のＺ軸方向の厚さの１／２〜１／５に形成することができる。溝部２６１の幅、すなわちＹ軸方向に沿った長さは、溝部２６１の深さ、すなわちＺ軸方向の長さ以上に形成される。上記の通り溝部２６１はＸ軸方向に沿って延在するので、凸部もＸ軸方向に沿って延在する。光熱変換部材２６の第２面２６ｂに形成された上記の溝部２６１は、加熱処理によりブリケットＳから生成したマグネシウム蒸気がＸ軸＋方向へ進行させるための案内として機能する。
【００２５】
溝部２６１は、図３に示すように、Ｘ軸−側の外縁部には形成しなくても良い。この場合、ブリケットＳから生成したマグネシウム蒸気がＸ軸−側へ進行することを防ぎ、発生したマグネシウム蒸気を効率よくＸ軸＋側へ案内できるので、マグネシウムの生産性向上に寄与する。なお、複数の溝部２６１が形成されるものに限定されず、一つの溝部２６１が形成される場合についても本発明の一態様に含まれる。また、溝部２６１の断面は、図３に示す矩形であるものに限定されず、弧状や楔形等に形成されるものについても本発明の一態様に含まれる。
【００２６】
以上で説明した加熱処理装置１の動作について説明する。
制御装置３０は、太陽の位置を示すデータに基づいて主鏡１０１が太陽と対向するための駆動量を算出し、第１回転機構４０２および／または第２回転機構４０３を制御して、駆動量に応じて集光部１０を水平方向および／または俯仰方向に駆動させて、集光部１０および処理部２０に一体で太陽を追尾させる。なお、制御装置３０は、以下の動作が行われている間も、常に太陽を追尾するための制御を行う。
【００２７】
制御装置３０は連通部２１３と接続された排気装置を作動させる。ブリケットＳは、上述した保持部材によって保持され固定される。この状態において、集光部１０により導かれた太陽光が光熱変換部材２６により熱に変換され、光熱変換部材２６の第２面２６ｂから熱が輻射される。上述したように、光熱変換部材２６はブリケットＳの近傍に設けられているので、輻射熱により保持部材に保持されたブリケットＳが加熱処理される。加熱処理によりブリケットＳが加熱され、還元反応によりブリケットＳからマグネシウム蒸気が発生する。発生したマグネシウム蒸気は、光熱変換部材２６のＺ軸−側の主平面に形成された溝部２６１を通ってＸ軸＋方向へ進行する。マグネシウム蒸気は、回収部２７に設けられた冷却部によって冷却され、液体または固体のマグネシウムとして捕集される。
【００２８】
ブリケットＳの加熱が開始されると、制御装置３０は、時間計測を開始し、所定時間が経過すると、ブリケットＳに対する加熱処理が終了したと判定する。所定時間はブリケットＳが加熱処理を受ける際の温度等に基づいて、実験的に設定しておくことができる。
【００２９】
上述した実施の形態による加熱処理装置によれば、次の作用効果が得られる。
（１）光熱変換部材２６は、集光部１０からの太陽光を集光するＺ軸＋側の第１面２６ａと、ブリケットＳと対向するＺ軸−側の第２面２６ｂとを有する板状部材であり、太陽光を熱に変換して対向して設けられたブリケットＳを加熱する。これにより、光熱変換部材２６の第２面２６ｂの全域からの輻射熱により、ブリケットＳのＺ軸＋側の主平面に対して面加熱を行うことができる。すなわち、ブリケットＳの一部を局部的に加熱する場合とは異なり、ブリケットＳのＺ軸＋側の主平面の全域にわたって加熱されるので、より広い範囲の加熱処理が可能となる。したがって、ブリケットＳに太陽光を直接集光させる場合と比べて、短時間でブリケットＳに対する加熱処理を行うことができる。すなわち、処理効率を向上させることができる。加熱処理装置１がマグネシウム精錬装置の場合には、ブリケットＳのＺ軸＋側の主平面の全域からマグネシウム蒸気を発生させることができるので、ブリケットＳに太陽光を直接集光させて一部を局部的に加熱する場合と比較して、短い時間で大量のマグネシウム蒸気を発生させて処理の効率を向上させることができる。
【００３０】
（２）光熱変換部材２６は、光熱変換部材支持部２２３とともに、窓部材２８を含む空間と、ブリケットＳを含む空間とを隔離するようにした。すなわち、コンデンサ機構２２の気密性を高めて、ブリケットＳの還元反応によって発生した気体が冷却されて窓部材２８に付着することを防ぐ。したがって、窓部材２８への付着物による太陽光の透過量の低下を抑制して、ブリケットＳの加熱処理の効率を維持することができる。加熱処理装置がマグネシウム精錬装置の場合は、窓部材２８にマグネシウムが付着して太陽光の透過量が低下することを抑制し、マグネシウムの精錬量を安定させることができる。また、窓部材２８へのマグネシウムの付着を防ぐことができるので、窓部材２８の手入れや交換の回数を減らし、コスト低減に寄与することができる。
【００３１】
（３）ブリケットＳのＺ軸＋側の主平面は、光熱変換部材２６のＺ軸−側の第２面２６ｂと平行となるようにした。したがって、光熱変換部材２６とブリケットＳとを近接させることが可能となるので、光熱変換部材２６からの輻射熱を効率良くブリケットＳに伝えることができる。加熱処理装置１がマグネシウム精錬装置の場合には、光熱変換部材２６からの輻射熱を効率良くブリケットＳに伝わることにより、マグネシウムの生成効率を向上することができる。
【００３２】
（４）光熱変換部材２６のＺ軸−側の第２面２６ｂは凹凸を有する。したがって、第２面２６ｂの表面積を増加させることにより輻射される熱量を増加させて、ブリケットＳへ輻射される熱量を増加させることができる。加熱処理装置がマグネシウム精錬装置の場合は、輻射による熱量の増加によりマグネシウムの生産量を増加させることができる。
【００３３】
（５）光熱変換部材２６のＺ軸−側の第２面２６ｂに形成された凹凸は、Ｘ軸＋方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部２６１である。したがって、加熱処理によりブリケットＳから発生した気体を回収部２７に回収する際の蒸気の流路を形成し、回収量を増加させ生産性の向上に寄与する。加熱処理装置がマグネシウム精錬装置の場合は、マグネシウムを回収する際のマグネシウム蒸気の流路を形成し、発生したマグネシウム蒸気を効率よく回収することができる。さらに、複雑な工程を用いることなく光熱変換部材２６のＺ軸−側の第２面２６ｂに凹凸を形成することができる。
【００３４】
（６）溝部２６１の深さは、光熱変換部材２６の厚さの１／２〜１／５の間とすることができる。この場合、溝部２６１の底部とブリケットＳのＺ軸＋側の主平面との距離が離れすぎることにより、ブリケットＳに対する加熱処理が不均一となることを防ぐことができる。
【００３５】
（７）溝部２６１の幅、すなわちＹ軸方向の長さは。溝部２６１の深さ、すなわちＺ軸方向の長さ以上である。溝部２６１の深さ（Ｚ軸＋側）を小さくすることによって、ブリケットＳから生成する気体のＸ軸＋方向への流路断面を確保できる。加熱処理装置１がマグネシウム精錬装置の場合には、マグネシウム蒸気のＸ軸＋方向へ流路断面積を確保して、生成したマグネシウム蒸気を回収部２７に導くことができるので、発生したマグネシウム蒸気を効率よく回収することができる。
【００３６】
（８）光熱変換部材支持部２２３は熱伝導率の小さい材料で構成される。したがって、光熱変換部材２６により変換された熱が、光熱変換部材支持部２２３を介してコンデンサ機構２２の外部に伝わることを防ぎ、ブリケットＳへ輻射される熱量の減少を抑制することができる。加熱処理装置がマグネシウム精錬装置の場合は、ブリケットＳへ輻射される熱量の低下を抑えることにより、マグネシウムの生産量低下を防ぐことができる。
（９）集光部１０は、光熱変換部材２６に太陽光を集光して照射する。したがって、集光した太陽光から変換した熱が、光熱変換部材２６のＺ軸−側の主平面から輻射されることによってブリケットＳを加熱するので、ブリケットＳよりも熱変換効率が高い材料で光熱変換部材２６を構成することにより、ブリケットＳに太陽光を直接集光させる場合と比較して、加熱処理の効率を向上させることができる。加熱処理装置がマグネシウム精錬装置の場合は、マグネシウムの生成量を増加させることができる。
【００３７】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（１）加熱処理によりブリケットＳから発生する気体や金属の蒸気を回収する必要がない場合や、ブリケットＳから気体や金属の蒸気が発生しない場合には、加熱処理装置１は回収部２７を有さず、加熱処理を行うことができる。ブリケットＳから気体や金属の蒸気が発生する場合には、コンデンサ機構２２の内部を減圧・排気する排気装置を用いて、チャンバー２１の外部に排気することによって、気体や金属が窓部材２８に付着することを防ぎ、作用効果（２）と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
（２）光熱変換部材２６が光熱変換部材支持部２２３によって支持されない、すなわち処理部２０が光熱変換部材支持部２２３を有していない構造についても本発明の一態様に含まれる。コンデンサ機構２２のＺ軸＋側の内壁近傍にてブリケットＳを加熱処理する場合、光熱変換部材支持部２２３を備えることなく、光熱変換部材２６をコンデンサ機構２２に取付けることができる。上記（１）の加熱処理装置１のようにコンデンサ機構２２を備えていない場合には、光熱変換部材２６をチャンバー２１のＺ軸＋側の内壁または外壁に取付けてブリケットＳをブリケットＳチャンバー２１のＺ軸＋側の内壁近傍にて加熱処理することにより、光熱変換部材支持部２２３を備えない構造とすることができる。この場合であっても、光熱変換部材２６は、窓部材２８を含む空間とブリケットＳを含む空間とを隔離できるので、上述した作用効果（２）と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
（３）集光部１０は、主鏡１０１および副鏡１０２を有するカセグレン光学系によって構成されるものに限定されず、太陽光を処理部２０に集光させてブリケットＳを加熱処理することが可能となるあらゆる構造を有することができる。たとえば、集光部１０は複数の平面鏡のそれぞれから反射された反射光を一点に重ね合わせて集光するヘリオスタット方式を用いてもよい。
【００４０】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１…加熱処理装置、１０…集光部、２０…処理部、
２２…コンデンサ機構、２６…光熱変換部材、２６ａ…第１面、
２６ｂ…第２面、２８…窓部材、３０…制御装置、
４０…支持機構、２２３…光熱変換部材支持部、２６１…溝部、４０２…回転機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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