(57)【要約】【課題】  高熱を効率良く瞬時に発生させることのできる、高熱発生方法および装置を提供する。【解決手段】  減圧可能な円筒容器１１内に、電極棒１２を挿入し、電極棒１２に対向するようにメッシュ電極１３を配設する。メュシュ電極１３は水１５に浸す。電極棒１２とメッシュ電極１３との間に電圧を印加して放電を行いプラズマを生成する。このプラズマで水１５の電気分解が誘発される。水１５の電気分解で生じた水素を、電極棒１２の下端部１２ａ近傍（燃焼反応領域２０）で燃焼させる。このとき、プラズマの断熱性で水素燃焼により生じた熱が拡散しないので、瞬時に１０００℃以上の高熱が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能な容器と、
該容器内に配設した第１電極と、
該第１電極に対向するように上記容器内に配設した第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極との間に電圧を印加させる電源とを備え、
上記第１電極を上記電源の−極に、上記第２電極を上記電源の＋極に、それぞれ配線接続し、
上記第２電極が浸水するように上記容器内に水を蓄え、
上記第１電極と上記第２電極との間に電圧を印加して放電を行いプラズマを生成し、プラズマで水の電気分解を誘発させて生成した水素を、プラズマ中で燃焼させて燃焼熱で高熱を得ることを特徴とする、高熱発生装置。
【請求項２】
前記第１電極は棒状または突起状で、前記第１電極の断面は前記第２電極の断面に対して小さく、前記第２電極からの電気力線を集中させていることを特徴とする、請求項１に記載の高熱発生装置。
【請求項３】
前記容器には原料としての金属類を導入するための原料導入管が挿入されて、該原料導入管の先端に配設されたルツボの底部に前記第１電極を装着しており、
プラズマ中での水素燃焼で生じた高熱を、前記第１電極から上記ルツボに伝達させて、上記ルツボ内の金属を熔融することを特徴とする、請求項１または２に記載の高熱発生装置。
【請求項４】
前記容器は、減圧可能な第１室と水を注入する第２室とに画成され、上記第１室に前記第１電極および前記第２電極を配設しており、
プラズマ中での水素燃焼で生じた高熱を前記第１電極から上記第２室に伝達させて、該第２室に注入している水の温度を上昇させることを特徴とする、請求項１または２に記載の高熱発生装置。
【請求項５】
前記容器は減圧可能な第１室と第２室とに画成され、該第２室側から上記第１室中にルツボを突出させて、該ルツボの裏面に前記第１電極を配設しており、
プラズマ中での水素燃焼で生じた高熱を前記第１電極から上記ルツボに伝達させて、該ルツボ内の塩素含有物を高熱処理して塩素を除去することを特徴とする、請求項１または２に記載の高熱発生装置。
【請求項６】
前記第２室は、真空に排気可能であることを特徴とする、請求項５に記載の高熱発生装置。
【請求項７】
容器内に配設した第１電極と第２電極との間に、該第２電極に対して上記第１電極が低い電圧になるように電圧を印加して放電を行ってプラズマを生成するとともに、プラズマで上記第２電極を浸した水の電気分解を行い、
水の電気分解で生成された水素を上記第１電極近傍で燃焼させ、プラズマの断熱性および上記容器内の減圧により燃焼熱の拡散を防止して高熱を得ることを特徴とする、高熱発生方法。
【請求項８】
前記第１電極は棒状または突起状で、前記第１電極の断面は前記第２電極の断面に対して小さく、前記第２電極からの電気力線を集中させていることを特徴とする、請求項７に記載の高熱発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水の電気分解で生じた水素をプラズマ中で燃焼させることで燃焼熱の拡散を抑え瞬時に高熱を得る、高熱発生装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属を熔解したり、塩素含有のプラスチックから塩素を除去したりする際には、高温かつ大量の熱を長時間に亙って必要としている。
電子レンジを用いた場合、塩化ビニールを含む塩素含有物１００ｇを出力１２００Ｗで１０分間で加熱することで８０％の塩素を除去できる、という報告がある（非特許文献１）。
【０００３】
また、金属粉末を混入したキャリアガスをアーク放電によりプラズマ化し、金属粉末を溶解しつつ基板上に溶射、堆積させるプラズマ溶射法がある。この方法で耐摩耗性のある多孔性被膜を製造する際に必要となる溶射粉末が、特許文献１に開示されている。また、この方法では、金属粉末の中心部分が未溶解となる。そこで、金属粉末が堆積する部分に高出力レーザ光を照射することで金属粉末を完全に溶解させることが、特許文献２に開示されている。
【０００４】
また、金属粉末を溶解して圧縮ガスとともに噴射させることで、球状の金属または合金を得る方法がある。この方法では、溶解させる金属粉末は低融点のものに限られる。そこで、直流と高周波を用いた複合型プラズマ反応装置を用い、プラズマの高温を利用して溶解、液滴化して球状化することが、特許文献３に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１５１４７４号公報
【特許文献２】特公昭６１−５５５８８号公報
【特許文献３】特開昭６３−２６６００１号公報
【非特許文献１】朝日新聞平成１５年１２月７日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、プラスチックを不完全燃焼させるとダイオキシンなどの有害物質が発生したり、発生する塩化水素により焼却炉を損傷させるため、ごみ処理装置などを大型化する必要があるという課題がある。
また、大量の金属を溶解するためには、大量の熱量を必要とするため、エネルギー資源を浪費することになり、また、熱効率も悪く、温暖化などで地球環境にとって好ましくないという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、高熱を効率良く瞬時に発生させることのできる、高熱発生方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の高熱発生装置では、減圧可能な容器と、この容器内に配設した第１電極と、第１電極に対向するように上記容器内に配設した第２電極と、第１電極と第２電極との間に電圧を印加させる電源とを備え、第１電極を電源の−極に、第２電極を電源の＋極に、それぞれ配線接続し、第２電極が浸水するように容器内に水を蓄え、第１電極と第２電極との間に電圧を印加して放電を行いプラズマを生成し、プラズマで水の電気分解を誘発させて生成した水素を、プラズマ中で燃焼させて燃焼熱で高熱を得ることを特徴とする。
この構成により、第１電極と第２電極との間で放電を行ってプラズマを生成し、プラズマで水の電気分解が誘発されて生じた水素を、プラズマ中、特に第１電極近傍で燃焼できる。このとき、プラズマの断熱性、すなわち、プラズマ密度が空気密度に比べて小さく減圧しているので熱の伝導率が極端に低いことから、燃焼により生じた熱が拡散し難くでき、瞬時に高熱を得ることができる。燃料には水を用いており、水素の燃焼により生じた水を再度電気分解させるので、燃料を補給する必要もない。また、第１電極にイオンが衝突することで電子が放出されるので、放電の開始維持が容易になる。
【０００９】
請求項２に記載の高熱発生装置では、前記第１電極は棒状または突起状で、前記第１電極の断面は第２電極の断面に対して小さく、第２電極からの電気力線を集中させていることを特徴とする。この構成により、第１電極近傍を高電界にすることができ、放電の開始維持が容易になるとともに、第１電極近傍に燃焼反応領域を画成して燃焼反応領域内で水素を燃焼させることができる。
【００１０】
請求項３に記載の高熱発生装置では、前記容器には原料としての金属類を導入するための原料導入管が挿入されて、原料導入管の先端に配設されたルツボの底部に第１電極を装着しており、プラズマ中での水素燃焼で生じた高熱を、第１電極からルツボに伝達させて、ルツボ内の金属を熔融することを特徴とする。
この構成により、プラズマ中での水素の燃焼熱を第１電極からルツボに伝達するのでルツボ内の金属を熔解でき、高熱発生装置を金属熔解装置に応用できる。また、二種類以上の金属をルツボ内に入れることで、合金を作製することもできる。
【００１１】
請求項４に記載の高熱発生装置では、容器は、減圧可能な第１室と水を注入する第２室とに画成され、第１室に第１電極および第２電極を配設しており、プラズマ中での水素燃焼で生じた高熱を第１電極から第２室に伝達させて、第２室に注入している水の温度を上昇させることを特徴とする。この構成により、プラズマ中での水素燃焼で生じた高熱が第１電極から第２室に伝達するので、第２室に注入している水の温度を上昇でき、高熱発生装置を瞬間温水生成装置に応用できる。
【００１２】
請求項５に記載の高熱発生装置では、容器は減圧可能な第１室と第２室とに画成され、第２室側から第１室中にルツボを突出させて、ルツボの裏面に第１電極を配設しており、プラズマ中での水素燃焼で生じた高熱を第１電極からルツボに伝達させて、ルツボ内の塩素含有物を高熱処理して塩素を除去することを特徴とする。この構成により、プラズマ中での水素燃焼で生じた高熱を第１電極からルツボに伝達して、ルツボ内の塩素含有物を熱処理して塩素含有物から塩素を除去することができ、高熱発生装置を塩素除去装置に応用できる。
【００１３】
請求項６に記載の高熱発生装置では、前記第２室は、真空に排気可能であることを特徴とする。この構成により、第２室を真空排気しておくことで、ルツボ以外に熱が拡散しないので、熱効率を向上させることができる。
【００１４】
請求項７に記載の高熱発生方法では、容器内に配設した第１電極と第２電極との間に、第２電極に対して第１電極が低い電圧になるように電圧を印加して放電を行ってプラズマを生成するとともに、プラズマで第２電極を浸した水の電気分解を行い、水の電気分解で生成された水素を第１電極近傍で燃焼させ、プラズマの断熱性および容器内の減圧により燃焼熱の拡散を防止して高熱を得ることを特徴とする。
この構成により、第１電極と第２電極に電圧を印加することで、プラズマの生成と水の電気分解とを、容器内という同一の空間内で同時に行える。このとき、電力は主に水の電気分解に消費され、消費電力を抑えることができる。また、水の電気分解で生じた水素を第１電極近傍の熱で燃焼させることができ、プラズマの断熱性、すなわち、プラズマ密度が空気密度に比べて小さく減圧しているので、熱の伝導率が極端に低いことから、燃焼により生じた熱が拡散し難く、瞬時に高熱を得ることができる。燃料には水を用いており、水素の燃焼により生じた水を再度電気分解させる。また、第１電極にイオンが衝突することで電子が放出されるので、放電の開始維持が容易になる。
【００１５】
請求項８に記載の高熱発生方法では、第１電極は棒状または突起状で、第１電極の断面は第２電極の断面に対して小さく、第２電極からの電気力線を集中させていることを特徴とする。この構成により、第１電極近傍を高電界にすることができ、放電の開始維持が容易になるとともに、第１電極近傍に燃焼反応領域を画成して燃焼反応領域内で水素を燃焼させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の高熱発生装置によれば、生成されたプラズマで水の電気分解を誘発し、これにより生成された水素をプラズマ中で燃焼する。このとき、プラズマの断熱性により燃焼熱の拡散を防止し、瞬時に高熱を得ることができ熱効率が良い。また、容器内という同一空間内でプラズマの生成と水の電気分解を行うので、装置を単純化、小型化でき設置場所によらず用いることができる。また、公害問題が生じないので地球環境にやさしい。
また、燃焼熱をルツボに伝達させてルツボ内の金属を熔解する金属熔解装置に応用したり、燃焼熱を第２室に伝達して第２室に注入している水の温度を上昇する瞬間温水生成装置に応用したり、燃焼熱をルツボに伝達してルツボ内の塩素含有物を熱処理して塩素含有物から塩素を除去する塩素除去装置に応用できる。
【００１７】
本発明の高熱発生方法によれば、水素燃焼により生じた熱の拡散を防止し高熱を得るので、瞬時に高熱を得ることができる。燃料には水を用いており公害問題が生じることなく地球環境にやさしい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、各図において、同一又は対応する部材には同一の符号を用いる。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である高熱発生装置１０の構成図である。
高熱発生装置１０は、減圧可能な円筒容器１１内に、第１電極としての電極棒１２と第２電極としてのメッシュ電極１３とを配設して構成される。電極棒１２は、円筒容器１１の上板１１ａに支持されて円筒容器１１内に挿入されている。メッシュ電極１３は、円筒容器１１の下板１１ｂから離して配設されている。
電極棒１２は直流電源１４の−極と、メッシュ電極１３は直流電源１４の＋極と、それぞれ配線接続される。
円筒容器１１には、メッシュ電極１３が浸水するように水１５が注入されている。円筒容器１１は図示しない真空ポンプにバルブ１６を介して配管接続されており、バルブ１６を開くことで真空排気でき円筒容器１１内を減圧することができる。
【００１９】
次に、以上のように構成された高熱発生装置１０により、瞬時に高熱を発生させることができることを説明する。
円筒容器１１内の空気を所定の圧力、例えば数〜数十Ｔｏｒｒに減圧して、電極棒１２とメッシュ電極１３との間に直流の高電圧を印加すると、円筒容器１１内の空気が放電して空気プラズマが生成する。空気の混合比から主に窒素プラズマが生成する。
いま、第１電極として、メッシュ電極１３より断面積の小さい電極棒１２を用いたので、メッシュ電極１３からの電気力線が電極棒１２に集中する。また、電極棒１２は電源１４の−極に配線接続されていることから、電極棒１２から電子が放出される。よって、放電が開始し易く、放電も維持されやすい。
また、円筒容器１１内に生成したプラズマは、円筒容器１１内でプラズマ領域１７を画成し、電極棒１２の周りに第１シース１８が形成されるとともに水面上に第２シース１９が形成される。
ここで、第１シース１８はイオンシースである。これは、電極棒１２が電源１４の−極に配線接続されているので、電極棒１２の下端部１２ａをイオンが取り囲むためである。また、第２シース１９は電子シースである。これは、メッシュ電極１３が電源１４の＋極に配線接続されているためである。
【００２０】
以上のように生成された空気プラズマで、円筒容器１１内の水１５の電気分解が誘発される。すなわち、メッシュ電極１３は陽極として機能し、水１５の電離により生じた水酸イオン（ＯＨ- ）から酸素分子（Ｏ2 ）が生成される。また、水面では、電子シースの電子と、水１５の電離により生じた水素イオン（Ｈ+ ）とが反応して、水素分子（Ｈ2 ）が生成される。そして、水１５の電気分解で生じた酸素分子と水素分子とが、空気プラズマ中に混入される。空気プラズマ中に混入された酸素分子や水素分子の一部は、拡散して空気プラズマ中の電子と衝突し、水素原子（Ｈ）や酸素原子（Ｏ）に解離されたり、イオン化される。
【００２１】
ところで、電極棒１２の下端部１２ａの周りでは強い放電が起きているので、電極棒１２およびその近傍は高温になっている。よって、電極棒１２の周りに存在する水素分子と酸素分子が、熱エネルギーの影響で、燃焼反応を起こす。すなわち、水素分子や水素原子などが、酸素と結合して燃焼熱を生じる。電極棒１２の下端部１２ａの周りに形成されるイオンシース１８の厚みは、プラズマ密度が高いので第２シースよりシース厚は厚いが１ｍｍ以下であるので、イオンシース１８を含めてその周りのプラズマ領域１７で、水素の燃焼反応が生じる。この反応領域を、図１では燃焼反応領域２０として示している。
この燃焼反応領域２０での水素燃焼により生じた燃焼熱は、高熱である。また、大気中の空気密度に比べ、プラズマ密度は１０6 〜１０8 ｃｍ-3ではるかに小さいこと、円筒容器１１内の圧力は低いため、熱の伝導率が極端に低いことから、燃焼反応領域２０で水素が燃焼したことにより生じた燃焼熱が、燃焼反応領域２０の外部に伝達し難い（プラズマの断熱性）。よって、燃焼反応領域２０および電極棒１２の下端部１２ａは瞬時に高温になり、その熱エネルギーを保つことができる。
【００２２】
（第２実施形態）
第２実施形態は、高熱発生装置１０を金属熔解装置３０に応用したものである。
図２は金属熔解装置３０の構成図である。金属熔解装置３０は、減圧可能な円筒容器３１に上板３１ａから原料導入管４１が挿入され、原料導入管４１の下端にはツボ４２が配設されている。図示した例では、原料導入管４１は、それぞれ原料となる二種類の金属類４５，４６をそれぞれ導入できるようになっているが、種類数はいくつでも構わない。
また、原料導入管４１の下端は、原料導入管４１と略直交するように、排出管４３が部分的に接続されている。排出管４３の一端はルツボ４２の側部に接続され、他端は円筒容器３１の側部から外部に突出されており、円筒容器３１の外に金属類４５，４６を熔解してできた合金４７を排出できるようになっている。
また、ルツボ４２の下端および排出管４３の下端には、円筒容器３１を上下の二室に分けるようにセパレータ４４が配設してある。また、第１電極として電極棒３２を用いており、電極棒３２をルツボ４２の底部４２ａに装着している。
なお、セパレータ４４の一部や電極棒３２やルツボ４２は非常に高温になることから、高融点で熱伝導の良い材料、例えば、ニオブ（Ｎｂ）で作製するのがよい。その他の構成は図１と同様であるので、説明を省略する。
【００２３】
以上のように構成された金属熔解装置３０において、電極棒３２とメッシュ電極１３との間に直流の電圧を印加すると、放電が開始され、円筒容器３１内に空気プラズマが生成される。この空気プラズマにより水１５の電気分解が誘発されて、電極棒３２近傍の燃焼反応領域２０で水素が燃焼して、燃焼反応領域２０および電極棒３２は高熱となる。高熱となった電極棒３２の熱がルツボ４２に伝達され、原料導入管４１から導入されてルツボ４２内にある金属類４５，４６を熔解させて合金４７となり、排出管４３に流れて排出される。
【００２４】
（第３実施形態）
第３実施形態は、高熱発生装置１０を瞬間温水生成装置５０に応用したものである。
図３は瞬間温水生成装置５０の構成図である。瞬間温水生成装置５０は、円筒容器５１内に金属板５２を配設して、円筒容器５１内を上下二室、すなわち、第１室５１ａと第２室５１ｂとに画成する。金属板５２の第１室５１ａ側には、一以上の針状の突起５２ａが設けられており、各突起５２ａが第１電極として機能する。また、第１室５１ａには、第２電極として平板電極５３を配設しており、平板電極５３を浸水するように水１５が注入されている。第１室５１ａは、図示しない真空ポンプにバルブ１６を介して配管接続されており、バルブ１６を開けて第１室５１ａ内を減圧できるようになっている。
一方、円筒容器５１の第２室５１ｂ側には、水送入管５１ｃと水排出管５１ｄとを備えており、第２室５１ｂに水を注入するとともに、第２室５１ｂから排出できるようになっている。
なお、金属板５２は、高融点で熱伝導のよい金属、例えばニオブ（Ｎｂ）で作製してもよいが、第１電極として機能する突起５２ａの熱は、第２室５１ｂに注入されている水に奪われることから、ステンレスなど水で腐食し難い金属で作製してもよい。その他の構成は前述と同様であるので、説明を省略する。
【００２５】
以上のように構成された瞬間温水生成装置５０において、バルブ１６を開けて第１室５１ａを所定の圧力になるように減圧してバルブ１６を閉め、金属板５２と平板電極５３との間に電圧を印加して放電させる。このとき、金属板５２には突起５２ａが設けられているので、容易に放電しやすくなる。これにより、第１室５１ａ内に空気プラズマが生成されて、水１５の電気分解が誘発される。そして、突起５２ａの周り（燃焼反応領域２０）で水素の燃焼反応が生じ、その燃焼熱が金属板５２を介して熱伝導で第２室５１ｂの水に伝達され、瞬間的に水が温水となる。
【００２６】
（第４実施形態）
第４実施形態は、高熱発生装置１を塩素除去装置７０に応用したものである。
図４は、塩素除去装置７０の構成図である。塩素除去装置７０は、セパレータ８２で第１室７１ａと第２室７１ｂとに画成された容器７１を備える。第１室７１ａは、図示しない真空ポンプにバルブ１６を介して配管接続されており、バルブ１６を開いて真空引きを行って減圧できるようになっている。また、容器７１の第１室７１ａ側には注入管７１ｃを配管接続しており、バルブ７１ｄの開閉で第１室７１ａに水を注入できるようになっている。
一方、第２室７１ｂには、塩素を含んだ材料、例えばプラスチック８３を搬送する搬送管８１を容器７１に貫通させるように配設してある。この搬送管８１の一部は凸部を形成しており、凸部は搬送管８１の内側から凹みを形成してルツボ８１ａを構成する。このルツボ８１ａは、セパレータ８２に設けられた挿入口を介して、第１室７１ａ側に突出している。また、第２室７１ｂは断熱効果のために低圧力状態にしておく。なお、搬送管８１には、図示しない動力部が設けられており、プラスチック８３を搬送管８１内のルツボ８１ａに搬入し、高温で熱処理したプラスチック８３を搬出できるようにしてある。また、第１電極として、例えば平板電極７２を用い、搬送管８１のルツボ８１ａとなる凸部の底面に設ける。
なお、セパレータ８２の一部や平板電極７２や搬送管８１は非常に高温になることから、高融点で熱伝導の良い材料、例えば、ニオブ（Ｎｂ）で作製するのがよい。その他の構成は前述と同様であるので、説明を省略する。
【００２７】
以上のように構成された塩素除去装置７０において、第１室７１ａ内を減圧して、平板電極７２とメッシュ電極１３の間に直流の電圧を印加する。すると、放電が開始され、第１室７１ａ内に空気プラズマが生成されて、プラズマ領域１７が画成される。また、平板電極７２の周りに第１シース１８が、水面上に第２シース１９が形成される。この空気プラズマの生成により水１５の電気分解が誘発されて、燃焼反応領域２０で水素の燃焼反応が生じ、燃焼反応領域２０と平板電極７２とは高温になる。高熱となった平板電極７２の熱がルツボ８１ａに伝達され、ルツボ８１ａ内にあるプラスチック８３を高温で熱処理させることができ、これにより、プラスチック８３などの塩素含有物から塩素を除去することができる。このとき、第２室７１ｂ内を真空状態や減圧状態にすることで、燃焼反応領域２０および平板電極７２の熱が、外に逃げないようにすることができる。
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の実施例を説明する。
図１に示した高熱発生装置１０の円筒容器１１として直径１０ｃｍ、長さ４０ｃｍのアクリル製の円筒容器を用い、水面が円筒容器１１の底面から６ｃｍとなるように円筒容器１１内に水を注入した。
電極棒１２には直径１．５ｍｍ、長さ３３ｃｍのステンレス棒を用い、電極棒１２の下端から棒１２の下端を水面から１ｃｍになるようにした。円筒容器１１内の空気の圧力が２０Ｔｏｒｒとなるように減圧した。そして、電極棒１２とメッシュ電極１３との間に電圧を０．７６ｋＶ印加した。
すると、円筒容器１１内に空気プラズマを生成し、この空気プラズマの誘発で電気分解が生じ、水素が燃焼する様子を確認した。図５は、そのときの水素燃焼の様子を示した写真図である。図５から分かるように、激しく水素が燃焼していることが分かる。このとき流れた電流は２８０ｍＡであった。水の電気分解で放電中の円筒容器１１内の圧力は４０Ｔｏｒｒに変化した。
【実施例２】
【００２９】
次に、実施例２として、電極棒１２の下端を水面から１．５ｃｍとして、電源１４の電圧を上昇させて電流値を測定した。その他の条件は実施例１と同様である。
図６は、電極棒１２とメッシュ電極１３との間に印加した電圧とそのときに流れた電流との関係を示したものである。横軸は印加した電圧、縦軸は流れた電流である。
図６から分かるように、電圧０．７Ｖで放電が開始され、電流が３０ｍＡ流れた。このとき、円筒容器１１内の圧力は２０Ｔｏｒｒから４０Ｔｏｒｒ以上に増加した。また、電圧を増加させると、電流が急激に増加した。
放電により圧力が増加したのは次のように考えられる。放電を連続して行い、電圧を変化させたために円筒容器１１の温度が時間の経過に伴い上昇する。よって、気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ、Ｐ：圧力，Ｖ：体積，ｎ：モル数，Ｒ：気体定数，Ｔ：絶対温度）の関係から温度上昇により圧力が増加したと考えられる。この圧力上昇はプラズマ生成に影響を与えていると考えられる。また、電圧を増加させると、電流が急激に増加したが、これは、前述と同様に圧力上昇により放電し易くなったためと考えられる。
【実施例３】
【００３０】
電圧０．７６ｋＶ印加して放電を５秒間行った。放電開始から約１秒経過すると、電極棒１２の下端部１２ａは真っ赤に変色した。５秒経過すると、電極棒１２の下端部１２ａが熔解して変形した。このときの流れた電流は２８０ｍＡであった。
【実施例４】
【００３１】
電極棒１２には、直径１．５ｍｍ、長さ５０ｍｍのステンレス棒を用いた。放電開始時の容器内の圧力は２０Ｔｏｒｒで、電極間に６００Ｖの電圧を印加した。このとき、電流値は１００ｍＡであった。
図７は、放電時間に対する電極棒の温度を示した図である。横軸は時間であり、縦軸は電極棒の温度である。図７から分かるように、放電開始から温度が急激に上昇し、僅か４秒経過で約１０００℃に達しており、それ以降はほぼ一定であった。また、電極間に９００Ｖを印加した場合には、電流が２００ｍＡ流れ、２，３秒の放電で１０００度以上に温度が上昇した。
このように、第１電極と第２電極との間に電圧を印加して放電を行い、放電により生じた空気プラズマが水の電気分解を誘発し、水の電気分解で生じた水素をプラズマ中で燃焼させることで、微小な領域に高熱を瞬間的に生成させることができた。このような急激な温度上昇は、水を注入していないときの６０Ｗ程度の放電では得られないのに対し、水を注入して水の電気分解で生じた酸素と水素が電極棒の近傍で反応して水素を燃焼させ、しかもその燃焼熱がプラズマの断熱性により外部に熱が拡散されなかったため、急激に温度が上昇したと考えられる。
これにより、単に円筒容器内に水を入れずに、電極間に電圧を印加して放電させたときに生じる熱量と比べ、水素の燃焼熱により熱量が大幅に増加し、しかも生じた熱がプラズマの断熱性により保たれるので、微小領域に瞬時に高熱を生成することができる。よって、この高熱を用いて塩素含有物を熱処理して塩素を効率良く除去でき、従来の電子レンジなどのマイクロ波加熱と比べて経済的であるといえる。
【００３２】
本発明は、上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。例えば電源には、直流電源のみならずパルス電源であってもよいことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態である高熱発生装置の構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態である金属熔解装置の構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態である瞬間温水生成装置の構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態である塩素除去装置の構成図である。
【図５】実施例として、水素の燃焼の様子を示した写真図である。
【図６】実施例として、測定した電流電圧特性を示すグラフである。
【図７】実施例として、放電時間に対する電極棒の温度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１０                      高熱発生装置
１１，３１，５１          円筒容器
１１ａ，３１ａ            上板
１１ｂ，３１ｂ，７１ｅ    下板
１２，３２，５２ａ，７２  第１電極
１２ａ                    下端部
１３，５３                第２電極
１４                      電源
１５                      水
１６，７１ｄ              バルブ
１７                      プラズマ領域
１８                      第１シース
１９                      第２シース
２０                      燃焼反応領域
３０                      金属熔解装置
４１                      原料導入管
４２                      ルツボ
４２ａ                    底部
４３                      排出管
４４，８２                セパレータ
４５，４６                金属類
４７                      合金
５０                      瞬間温水生成装置
５１ａ，７１ａ            第１室
５１ｂ，７１ｂ            第２室
５１ｃ                    水注入管
５１ｄ                    水排出管
５２                      金属板
７０                      塩素除去装置
７１                      容器
７１ｃ                    注入管
８１                      搬送管
８１ａ                    ルツボ
８３                      プラスチック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図５】
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