(57)【要約】【課題】中空陰極放電を用いて粉・粒状物質や塊状物質などを高効率で放電の安定した状態で高温に加熱し、また、その物質とプラズマを反応させる。【解決手段】中空陰極１２に物質５０を粉、粒、および塊などの適宜の状態で置き、その中空陰極放電でその物質５０を高温に加熱し、また、その物質５０とプラズマを反応させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空陰極放電を用いて物質を粉、粒、および塊などの適宜の状態で加熱処理するところの物質の高温加熱処理方法。
【請求項２】
真空容器と、少なくとも一端を開放させ、そして、ギャップを付属させる中空容器形状に形成され、そして、その真空容器内に配置される中空陰極と、その中空陰極から適宜に離れてその真空容器内に配置される対極またはその対極の働きをするその真空容器とを含み、そして、その中空陰極に物質を粉、粒、および塊などの適宜の状態で置き、その中空陰極放電を用いてその物質を加熱処理するところの物質の高温加熱処理装置。
【請求項３】
そのギャップが、インナ・ギャップあるいはアウタ・ギャップに形成される請求項２に記載の物質の高温加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の関係する分野】
この発明は、陰極放電を用いて物質を粉、粒、および塊などの適宜の状態で高温に加熱し、そして、プラズマと反応させるところの物質の高温加熱処理方法および装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、プラズマを利用して粉粒体を加熱し、そして、プラズマと反応させるために異常グロー放電が利用されてきた。この場合、その粉粒体を高温に加熱しようとするとアーク放電に移行するためにその粉粒体を均一にかつ目的の温度に安定した状態で加熱することが困難であった。
【０００３】
【発明の課題】
この発明の課題は、中空陰極放電を用いて粉・粒状物質や塊状物質などを高効率で放電の安定した状態で高温に加熱し、また、その物質とプラズマを反応させるところの物質の高温加熱処理方法および装置の提供にある。
【０００４】
【課題に相応する手段およびそれの作用】
この発明は、中空陰極放電を用いて粉、粒、および塊などの適宜の状態の物質を高効率でその放電の安定した状態で高温に加熱し、また、その物質とプラズマを反応させる。
【０００５】
また、この発明は、真空容器と、少なくとも一端を開放させ、そして、ギャップを付属させる中空容器形状に形成され、そして、その真空容器内に配置される中空陰極と、その中空陰極から適宜に離れてその真空容器内に配置される対極またはその対極の働きをするその真空容器とを含み、そして、その中空陰極に物質を粉、粒、および塊などの適宜の状態で置き、その中空陰極放電を用いてその物質を高効率でその放電の安定した状態で高温に加熱し、そして、その物質とプラズマを反応させる。
【０００６】
【具体例の説明】
以下、この発明の物質の高温加熱処理方法および装置の特定された具体例について、図面を参照して説明する。図１は、この発明の物質の高温加熱処理装置の具体例１０を図式的に示す。その物質の高温加熱処理装置１０では、中空陰極放電を用いて物質を粉、粒、および塊などの適宜の状態で加熱し、また、プラズマと反応させるところのこの発明の物質の高温加熱処理方法が行われる。具体的には、その物質の高温加熱処理装置１０で行われるこの発明の物質の高温加熱処理方法は、その中空陰極放電を用いてホタテ貝殻粉末５０を高効率で放電の安定した状態で高温に加熱し、また、そのホタテ貝殻粉末５０をプラズマに反応させてそのホタテ貝殻粉末を良質のホタテ貝殻セラミックス（良質のホタテ貝殻石灰）にする。
【０００７】
その物質の高温加熱処理装置１０は、頂壁２３にガス供給口２６を、底壁２４にガス排出口２７をそれぞれ開口するステンレス製真空容器１１、その真空容器１１のその底壁２４に絶縁されてその真空容器１１内に配置される中空陰極１２、その真空容器１１内でその中空陰極１２から適宜に離れてその真空容器１１のその頂壁２３に絶縁されて支持される対極１３、配管３５でそのガス排出口２７に接続される排気装置１４、別の配管３６でそのガス供給口２６に接続されるガス組成および流量調整装置１５、その中空陰極１２および対極１３に電気的に接続されるプラズマ発生電源１６、およびバルブ２１、２２などで構成され、そして、その中空陰極１２にそのホタテ貝殻粉末５０を置き、その中空陰極１２に発生する中空陰極放電を用いてそのホタテ貝殻粉末５０を高温に加熱しながらプラズマと反応させてそのホタテ貝殻粉末５０を良質のホタテ貝殻セラミックス（良質のホタテ貝殻石灰）にする。
【０００８】
その真空容器１１は、側壁２５に観察窓２８を備え、また、その中空陰極１２の中空容器形状部分３０を出し入れ可能にする開閉扉２９を有するところの円筒型に製作される。
【０００９】
その中空陰極１２は、少なくとも一端を開放させ、そして、ギャップを付属させる中空容器形状に作られる。さらに具体的には、その中空陰極１２は、下端が底壁３１で閉塞されて上端が開口されるその中空容器形状部分３０、その真空容器１１のその底壁３１に絶縁されて支持される試料台兼用電極３２、およびその中空容器形状部分３０とその電極３２との間に配置されてその中空容器形状部分３０とその電極３２との間にそのギャップ３４を形成するスペーサ３３で組み立てられ、そして、その中空容器形状部分３０にそのホタテ貝殻粉末５０を置く構造を採る。この中空陰極１２は、そのギャップがその中空容器形状部分３０に付属され、そして、そのギャップにも放電が発生するところの構造を採る。そのギャップは、へこみ、穴、または溝などで図１に示すようにその中空容器形状部分３０とその電極３２との間に形成されるアウタ・ギャップ３４でも、また、図２に示すように中空容器形状部分４０内に形成されるインナ・ギャップ４１でも良い。
【００１０】
その排気装置１４は真空ポンプでその真空容器１１の内部を１〜１００００Ｐａまで排気可能にする。
【００１１】
そのガス組成および流量調整装置１５は、配管３７、３８で酸素、水素および窒素などのガス源１９および２０に接続され、適宜種々のガスを導入して設定されたガス組成およびガス圧力に調整し、そして、その調整されたガスを流量調整しながらその真空容器１１に供給する。
【００１２】
そのプラズマ発生電源１６は、その電極３２とその対極１３との間に数百Ｖから数ｋＶの電圧をかけてその真空容器１１周辺にプラズマを発生させる。勿論、その対極１３は省かれてその対極１３の働きをその真空容器１１に兼ねさせてもかまわない。
【００１３】
次に、その物質の高温加熱処理装置１０で行ったそのホタテ貝殻粉末５０の高温加熱処理を説明する。
その物質の高温加熱処理装置１０では、そのホタテ貝殻粉末５０は、次の手順で高温に加熱され、また、プラズマと反応させられた。
最初に、その中空容器形状部分３０がその真空容器１１から取り出され、そのホタテ貝殻粉末５０の適宜の量を入れ、そして、その真空容器１１内に戻されてそのペーサ３２上にセットされる。
次いで、その排気装置１４が稼動され、そして、そのバルブ１７が開かれてその真空容器１１内の空気を真空に排気する。引き続いて、そのバルブ１８、２１、２２が開かれ、酸素ガスがその酸素ガス源１９からそのガス組成および流量調整装置１５に、空気がその空気源２０からそのガス組成および流量調整装置１５にそれぞれ供給された。そのガス組成および流量調整装置１５はそれらガスを予め決定されたガス組成に調整・混合し、そして、そのガス組成および流量を制御したその混合ガスをその真空容器１１内に供給した。その際に、その真空容器１１内のガス圧力が、そのガス組成および流量調整装置１５とその排気装置１４で１０〜４０００Ｐａに調整され、そして、そのプラズマ発生電源１６がスイッチ・オンされてその電極３２とその対極１３との間に１００〜２０００Ｖの電圧をかけ、そして、その真空容器１１内にプラズマを発生させた。
【００１４】
そして、そのガス圧力とその電圧が調整され、そのギャップ３３に中空陰極放電を発生させてその中空容器形状部分３０およびホタテ貝殻粉末５０を高温に効率良く加熱し、また、そのホタテ貝殻粉末５０とそのプラズマと反応させてホタテ貝殻石灰（ＣａＯ）（ホタテ貝殻石灰（ＣａＯ）を主とするホタテ貝殻セラミックス）が得られた。そのホタテ貝殻粉末５０、すなわち、粉砕したホタテ貝殻の粉５０を減圧した窒素を２０％含む酸素雰囲気中でその中空陰極放電を発生し、このとき発生する熱を利用して９５０℃の温度で１０分間加熱プラズマ処理した。Ｘ線回析による分析結果から処理前のそのホタテ貝殻の粉５０はＣａＣＯ３で処理後のホタテ貝殻の粉はＣａＯに変化したことが分かった。これより、そのホタテ貝殻の粉５０がその中空陰極放電を利用して加熱プラズマ処理することにより容易に良質のホタテ貝殻石灰（ＣａＯ）の粉が得られることが分かった。
その良質のホタテ貝殻石灰（ＣａＯ）（そのホタテ貝殻石灰（ＣａＯ）を主とするホタテ貝殻セラミックス）は、硫化水素やアンモニアなどの吸着能力、植物育成能力、消臭能力、ダイオキシンの発生低減能力、および除菌能力などが高められ、そして、各種用途に適合可能になった。
【００１５】
その物質の高温加熱処理装置１０では、そのホタテ貝殻粉末５０がその発生されたプラズマに直接的に接触されたが、その粉末露出部分を金属性蓋などで覆って接触を防ぐこともできる。また、そのホタテ貝殻粉末５０とそのプラズマとの接触・反応を助けるためにそのホタテ貝殻粉末５０は攪拌されたりその中空容器形状部分３０を回転させたり振動させてその内部にあるホタテ貝殻粉末５０を表面に移動させながらそのプラズマと接触させて反応させても構わない。
【００１６】
さらに、その物質の高温加熱処理装置１０は、草炭やホタテ貝殻以外の貝、鉱物、および金属などを同様に処理できる。そして、その処理された貝殻や草炭などは硫化水素や二酸化炭素などの物質の飽和吸着量が高められて硫化水素および二酸化炭素などの除去性能が向上する。
【００１７】
先に図面を参照して説明されたところのこの発明の特定された具体例から明らかであるように、この発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって、この発明の内容は、その発明の性質（ｎａｔｕｒｅ）および本質（ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）に由来し、そして、それらを内在させると客観的に認められる別の態様に容易に具体化される。勿論、この発明の内容は、その発明の課題に相応し（ｂｅ  ｃｏｍｍｅｎｓｕｒａｔｅ  ｗｉｔｈ）、そして、その発明の成立に必須である。
【００１８】
【発明の便益】
上述から理解されるように、この発明の物質の高温加熱処理方法は、中空陰極放電を用いて物質を粉、粒、および塊などの適宜の状態で加熱処理するので、この発明の物質の高温加熱処理方法では、その物質が高効率で放電の安定した状態で高温に加熱され、そして、プラズマと反応されてその物質が良質になり、そして、その物質特有の能力が高められ、その結果、各種用途にとって非常に有用で実用的である。
【００１９】
また、この発明の物質の高温加熱処理装置は、真空容器と、一端を閉じて中空容器に形成され、そして、その真空容器内に配置される中空陰極と、その中空陰極から適宜に離れてその真空容器内に配置される対極とを含み、そして、その中空陰極に物質を粉、粒、および塊などの適宜の状態で置き、その中空陰極放電を用いてその物質を加熱処理するので、この発明の物質の高温加熱処理装置では、装置全体が簡略化されてコストが低減され、そして、運転コストも低減され、また、その物質が高効率で放電の安定した状態で高温に加熱され、そして、プラズマと反応されてその物質が良質になり、そして、その物質特有の能力が高められ、その結果、種々の物質の加熱処理にとって非常に有用で実用的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の物質の高温加熱処理装置の具体例を図式的に示した概説図である。
【図２】変形された中空容器を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１１  真空容器
１２  中空陰極
１３  対極
１４  排気装置
１５  ガス組成および流量調整装置
１６  プラズマ発生電源
１９  酸素ガス源
２０  空気源
３０  中空容器形状部分
３１  底壁
３２  試料台兼用電極
３３  スペーサ
３４  ギャップ／アウタ・ギャップ
４０  中空容器形状部分
４１  ギャップ／インナ・ギャップ
５０  ホタテ貝殻粉末
【図１】
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【図２】
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