(57)【要約】【課題】成形体に対する加熱処理の効率を向上させる。【解決手段】金属元素化合物と、金属元素化合物を還元可能な還元剤とを含む成形体であって、成形体は、第１面および第２面を有する板形状を有し、第１面および第２面のうちの少なくとも一方は凹部を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属元素化合物と、前記金属元素化合物を還元可能な還元剤とを含む成形体であって、
前記成形体は、第１面および第２面を有する板形状を有し、
前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも一方は凹部を備える成形体。
【請求項２】
請求項１に記載の成形体において、
前記凹部は、溝状の形状を有する成形体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成形体において、
前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも一方の面が有する複数の前記凹部は、互いに平行に、所定の延在方向に沿って延在する成形体。
【請求項４】
請求項３に記載の成形体において、
前記第１面が備える前記複数の凹部の前記延在方向と、前記第２面が備える前記複数の凹部の前記延在方向とは平行である成形体。
【請求項５】
請求項４に記載の成形体において、
前記第１面と前記第２面とは、前記複数の凹部を有することにより複数の凸部を備え、
前記成形体の前記第１面と、前記成形体と同一形状の他の成形体の前記第２面とを対向させて重ねた場合、前記成形体の前記第１面の前記凸部は、前記他の成形体の前記第２面の前記凹部に収容される成形体。
【請求項６】
請求項５に記載の成形体において、
前記凹部の幅を二分しかつ前記第１面と直交する平面と前記凸部の幅を二分しかつ前記第２面と直交する平面とが一致する前記凹部と前記凸部との組み合わせのそれぞれにおいて、前記第１面に形成された前記凹部の幅は、前記第２面の前記凸部の幅に比べて大きい成形体。
【請求項７】
請求項３乃至６の何れか一項に記載の成形体において、
前記板形状は、前記第１面と前記第２面と外周面とによって構成され、
前記外周面は前記延在方向に対応する指標を備える成形体。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の成形体において、
前記成形体は円板形状を有し、前記面の直径は厚さの３〜６０倍である成形体。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の成形体において、
前記金属元素化合物に対する前記還元剤の混合比率は、モル比で０．５以上かつ２．０以下である成形体。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の成形体において、
前記金属元素化合物は酸化マグネシウムである成形体。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の成形体において、
前記還元剤はＡｌ、Ｃ、Ｓｉ、ＦｅＳｉ、ＣａＣ２、ＣａＣＮ２のうちの少なくとも１種を含む成形体。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の成形体において、
光吸収剤をさらに含む成形体。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の成形体を複数枚含む積層体。
【請求項１４】
請求項５、６または請求項５もしくは６を引用する請求項７に記載の成形体を複数枚含む積層体であって、
前記複数枚の前記成形体のうちの一の成形体の前記第２面の前記凸部は、前記一の成形体と隣接して積層される他の成形体の前記第１面の前記凹部に収容される積層体。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の積層体を収容する収容体。
【請求項１６】
請求項１５に記載の収容体において、
前記積層体を構成する前記複数枚の成形体が積層される積層方向に沿って延在する中空構造を有し、前記積層体を積層した状態で収容する収容体。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の収容体を備え、
前記収容体に収容された前記積層体を構成する前記成形体を還元する還元装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の還元装置において、
前記収容体に収容された前記積層体を構成する前記複数枚の成形体を、前記成形体が積層される積層方向に沿って順次還元する還元装置。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の還元装置を用いて、前記成形体を加熱して還元する還元方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体、積層体、収容体、還元装置および還元方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽光を集光してマグネシウム化合物を含む原材料に照射し、マグネシウム化合物を加熱還元して金属マグネシウムを得るマグネシウム還元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】ＷＯ２０１４／１０９３６２Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、金属元素化合物を還元する還元プロセスにおいて、還元反応の効率や収率を向上可能な、新たな原材料およびこれを用いる還元方法ならびに還元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】
【０００５】
請求項１に記載の成形体は、金属元素化合物と、金属元素化合物を還元可能な還元剤とを含む成形体であって、成形体は、第１面および第２面を有する板形状を有し、第１面および第２面のうちの少なくとも一方は凹部を備える。
請求項１３に記載の積層体は、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の成形体を複数枚含む。
請求項１４に記載の積層体は、請求項５、６または請求項５もしくは６を引用する請求項７に記載の成形体を複数枚含む積層体であって、複数枚の成形体のうちの一の成形体の第２面の凸部は、一の成形体と隣接して積層される他の成形体の第１面の凹部に収容される。
請求項１５に記載の収容体は、請求項１３または１４に記載の積層体を収容する。
請求項１７に記載の還元装置は、請求項１５または１６に記載の収容体を備え、収容体に収容された積層体を構成する成形体を還元する。
請求項１９に記載の還元方法は、請求項１７または１８に記載の還元装置を用いて、成形体を加熱して還元する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の態様の成形体によれば、成形体を用いた加熱還元処理の効率や収率を向上させることができる。
本発明の態様の積層体は、還元装置内に複数の成形体を体積効率よく収容することができるので、還元装置の運転効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、加熱処理装置に使用されるブリケットの一例を説明する外観図、平面図およびＡ−Ａ線断面図
【図２】図１のブリケットを２枚重ねて示す断面図
【図３】加熱処理装置に使用される他のブリケットを説明する図であり、（ａ）、（ｂ）はその上面図および下面図、（ｃ）はＡ−Ａ線断面図、（ｄ）は外観図
【図４】（ａ）は、加熱処理装置に使用される図３のブリケットを２枚重ねて示す断面図、（ｂ）は、加熱処理装置に使用されるさらに他のブリケットを２枚重ねて示す断面図
【図５】（ａ）は、加熱処理装置に使用されるブリケットの変形例の外観図、（ｂ）は、加熱処理装置に使用されるブリケットの他の変形例の外観図
【図６】本発明による成形体が使用される加熱処理装置の一例を模式的に示す断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の一つの態様である成形体は、金属元素化合物と、金属元素化合物を還元可能な還元剤とを含む。成形体は、第１面および第２面を有する板形状を有し、第１面および第２面のうちの少なくとも一方には凹部が設けられている。
板形状として、平行平板状の板形状が好ましいが、一方の面が曲面形状であったり、全体が湾曲する形状であってもよい。成形体の平面視の輪郭形状で決まる面積が増加するように凹部を有する板形状であれば、平面視形状、側面視形状、縦断面形状は問わない。凹部による表面積の増加は、還元されて発生する金属蒸気の放出領域の増加に寄与する。
以下、成形体の材料、製法、形状、厚さなどを順に説明する。
【０００９】
（ブリケットの一例）
図１はブリケットと呼ばれる成形体の一例を示す図である。この例のブリケットＳは、平面視円形形状の平板形状の被還元部材である。第１面７１と第２面７２で平行平板形状とされ、第１面７１に溝状凹部７４が設けられている。組成、形状等について以下説明する。
【００１０】
（組成など）
ブリケットＳは、金属元素化合物と、金属元素化合物を還元可能な還元剤とを含み、たとえば次のように作製することができる。
金属元素化合物の粉末、還元剤の粉末を混合して混合物を調製する。少なくとも一方の面に凹部が形成されるように上記混合物を金型に収容して加圧成形し、ブリケットＳを得る。
【００１１】
上記混合物を調整する際は、乾式混合または湿式混合のいずれの方法も用いることができる。
上記混合物はさらにバインダを含んでも良い。バインダは成形時の形態安定性を保つために添加される。アクリル系ポリマーやＣＭＣ等がバインダとして好適に用いられる。
上記混合物がバインダや、湿式混合時の分散媒を含む場合は、成形後に仮焼することで、これらの分散媒やバインダを除去しても良い。  
ブリケットＳの成形方法は、加圧に限定されず、塊状に成形した混合物を切削等により成形してもよい。
【００１２】
金属元素化合物として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を利用することができるが、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に限定されるものではない。精錬しようとする金属により金属元素化合物を適宜選択する。例えば、マンガンを精錬する場合にはマンガン化合物、チタンを精錬する場合にはチタン化合物、アルミニウムを精錬する場合にはアルミニウム化合物をそれぞれ用いることになる。また、還元剤は用いる金属元素化合物に合わせて適宜選択する。
【００１３】
還元剤とは他の物質を還元する物質である。このとき還元剤自身は酸化される。すなわち、例えば、金属元素化合物として酸化マグネシウムを用い、還元剤としてアルミニウムを用いてマグネシウム精錬を行う場合、還元剤であるアルミニウムは酸化マグネシウムを還元してマグネシウムを生成すると同時に、還元剤であるアルミニウムは酸化されて酸化アルミニウムとなる。
酸化マグネシウムを還元してマグネシウムを得る場合に用いる還元剤としては、アルミニウム（Ａｌ）、珪化鉄（ＦｅＳｉ２）、炭化カルシウム（ＣａＣ２）、炭素（Ｃ）、カルシウムシアナミド（ＣａＣＮ２）を主成分して含む石灰窒素等を用いることができる。また、これらを適宜混合して用いることもできる。マグネシウム以外の金属を精錬する場合には、それぞれの金属元素化合物と、金属元素化合物を還元するための還元剤が適宜選択されて組み合わされる。
【００１４】
金属元素化合物に対する還元剤の混合モル比は、精錬の際の還元反応における、被還元元素に対する還元元素（被酸化元素）のモル比により設定することができる。金属元素化合物に対する還元剤の混合モル比は、金属元素化合物と還元剤の組み合わせにより異なる。たとえば、マグネシウムを精錬する際、金属元素化合物として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、還元剤として炭化カルシウム（ＣａＣ２）を用いる場合、還元反応は、
ＭｇＯ＋ＣａＣ２→ＣａＯ＋２Ｃ＋Ｍｇ
となる。この場合、被還元元素はＭｇであり、還元元素はＣａなので、金属元素化合物に対する還元剤の混合モル比は、化学量論比に基づいて１とすることができる。
なお、金属元素化合物に対する前記還元剤の混合比率は、還元反応の化学量論比を１とするモル比（モル当量）で、０．５以上かつ２．０以下とすることができる。
【００１５】
ブリケットＳは、光エネルギーを熱エネルギーに高効率で変換して加熱処理に利用するための光吸収剤を含んでもよい。光吸収剤を含むブリケットＳは、光照射により加熱される際に、より多くの光エネルギーを熱エネルギーに変換することができる。太陽光を用いて還元反応を行う態様において、好適に用いられる光吸収剤の代表的なものは、グラファイトや各種カーボンブラックなどのｓｐ２成分を比較的多く含む炭素材料である。これらの材料は太陽光を幅広いスペクトル範囲で吸収して発熱し、ブリケットＳを高温に加熱する。また、自らが分解することなく、あるいは還元剤として還元反応に寄与し、還元反応の収率や効率を向上させることができる。
【００１６】
ブリケットＳの気孔率は５パーセント以上とすることができる。ここで、気孔率とは、ISO 5016に記載された測定方法により求めた値を意味する。気孔率を５パーセント以上とすることによって、還元反応時にブリケットＳの内部で発生したマグネシウム蒸気がブリケットＳの外部に放出し易くなり、加熱処理によるマグネシウムの回収量を増加させることができる。
なお、ブリケットＳの気孔率は５パーセント以上に限定されるものではなく、１５パーセント以上としても良いし、２０パーセント以上としても良い。ただし、気孔率が所定値を超える場合には、ブリケットＳの強度が不足し、割れの原因となる虞があることから、気孔率は５０パーセント以下であることが好ましい。
【００１７】
（形状など）
次にブリケットＳの形状、厚さなどについて説明する。以下では、図１（ａ）〜（ｃ）を参照してブリケットＳを説明する
図１において、図示の通りＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる座標系を設定する。図１（ａ）はブリケットＳの外観斜視図、図１（ｂ）はブリケットＳのＺ軸＋側から見た平面図、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるブリケットＳのＡ−Ａ線断面図である。
【００１８】
ブリケットＳは、たとえば平面視円形の平板形状を呈している。円形形状は必須ではない。変形例の項で詳しく記述する。平板形状とは、対向する二つの主面を有する板状の形状である。ブリケットＳは二つの主面（表面と裏面）がほぼ平行な板状体であっても良いが、平行であることは必須ではないし、全体として湾曲している板状体であってもよい。湾曲板状体については変形例の項で詳しく記述する。
【００１９】
図１に示すように、ブリケットＳの最大厚さはＨ、直径はＤである。ブリケットＳの一方の面、すなわち第１面７１には、Ｘ軸方向に延在する３本の溝、すなわち深さｈの凹部７４が設けられている。ブリケットＳの他方の面、すなわち第２面７２は凹部、凸部のない平面である。この明細書では、ブリケットＳのＺ軸＋側の第１面７１はブリケットの表側の面、Ｚ軸−側の第２面７２は裏側の面である。
【００２０】
ブリケットＳの第１面７１には上述した凹部７４と凸部７５が設けられている。ブリケットＳをプレスで成形する場合、金型には、凹部７４と相補形状に形成された凸部が設けられる。この意味では、ブリケットＳの凸部７５は凹部７４の形成に伴って形成されることになる。すなわち、ブリケットＳは凹部７４を有するものということができ、同時に凸部７５を有するものということもできる。
【００２１】
図１（ｃ）の断面形状で説明すると、ブリケットＳは、表面である第１面７１に、４つの凸部７５と、３つの凹部７４とを備えている。裏面である第２面７２は凹部も凸部も形成されない平面である。換言すると、ブリケットＳは、第１面７１に、たとえばＸ方向に延在する３本の凹溝７４を形成した円板である。ブリケットＳは、凸部７５の上面に形成されＸ軸方向に延在する４つの頂面７５ＵＰと、凹部７４の底に形成されＸ軸方向に延在する３つの底面７４ＢＰと、凹部７４の側面７４ＳＰとを有している。第1面７１の方向から太陽光エネルギーが入力される。集光した太陽光が直接入射する形態、太陽光で直接または間接的に加熱されたルツボなどの部材から熱エネルギーが輻射熱として入力される形態など、種々の形態を採用できる。
【００２２】
４つの頂面７５ＵＰの表面積をＡ７５、３つの底面７４ＢＰの表面積をＡ７４、凹部７４の６つの側面７４ＳＰの表面積をＡＳ７４、第１面７１側のブリケット表面積をＴＡとすると、ＴＡは下記の式（１）で示される。
ＴＡ＝Ａ７５＋Ａ７４＋ＡＳ７４＝π（Ｄ／２）２  ＋ＡＳ７４    （１）
凹部７４を設けないブリケットＳの表面積ＴＡＪは下記式（２）で示される。
ＴＡＪ＝Ａ７５＋Ａ７４＝π（Ｄ／２）２          （２）
【００２３】
したがって、凹部７４を設けたブリケットＳは凹部を設けないブリケットに比べて表面積がＡＳ７４相当分大きくなる。その結果、還元反応によって生じたマグネシウム蒸気がブリケットＳの内部から外部に放出されやすくなり、還元反応の効率と収率が向上する。また、太陽光エネルギーの利用効率も向上する。表面積が増える形態であれば、凹部の平面視形状、断面形状、数は問わない。
【００２４】
ブリケットＳの厚さは１０ｍｍ〜３ｍｍ程度が好ましい。ブリケットＳの用途、使用される還元装置などの加熱処理装置の大きさなどに応じて適宜最適値が選択される。したがって、１０ｍｍ〜３ｍｍは一例である。１０ｍｍより厚いブリケット、３ｍｍ未満の薄いブリケットも本発明の態様の一つである。
【００２５】
図１において、ブリケットＳの厚さＨとは、ブリケットＳの最大高さ、すなわちブリケットＳの裏の面７２から凸部７５の頂面７５ＵＰまでの寸法である。ブリケットＳの厚さＨが小さいほど、加熱処理の際に内部まで高温に到達し易くなる。すなわち、光が照射される面（ブリケットＳがルツボに収容されている場合はルツボからの輻射熱が入射する面）が加熱還元に必要な温度に達するのみならず、ブリケット２の内部から第２面７２が加熱されるので、ブリケットＳの第１面に加えてブリケットＳの内部および第２面７２においても還元反応が促進される。その結果、ブリケットＳの厚さＨが大きく内部が加熱還元に必要な温度にまで到達しない場合と比較して、厚さＨを最適値に設定すれば、時間当たりのマグネシウム蒸気の量を増加させることが可能となり、加熱還元の効率、すなわち時間当たりの精錬量を向上させることができる。
【００２６】
ブリケットＳの厚さＨは、ブリケットＳの直径Ｄ（図１（ｂ）参照）と比較して十分に小さい。ブリケットＳの直径Ｄは、ブリケットＳの厚さＨの３〜６０倍の範囲、好ましくは５〜３０倍の範囲とすることができる。この範囲外のブリケットも本発明の態様の一つである。上述した１０ｍｍ〜３ｍｍの厚みのブリケットであれば、Ｄ／Ｈを５〜３０に設定した場合、好ましい直径は１５ｍｍ〜３００ｍｍの範囲から選択される。
【００２７】
直径Ｄの厚さＨに対する倍率が大きくなればなるほど熱伝達効率がよくなり、マグネシウム蒸気の発生量が増加するが、その反面、倍率が大きくなり過ぎると、ブリケットＳの強度を保持できず割れの原因となり得る。また、直径Ｄの厚さＨに対する倍率が小さいほど、ブリケットＳの強度を保持することが可能となるが、ブリケットＳ内部へ伝達される熱量が少なくなる。したがって、上記の倍率の上限値はブリケットＳの強度から制限される値であり、下限値はブリケットＳの加熱処理効率から制限される値である。
【００２８】
上述した図１に示したブリケットＳによれば、次の作用効果が得られる。
（１）ブリケットＳは、対向する第１面７１と第２面７２を備えた板形状であり、図１の例では平板形状のブリケットＳの少なくとも一方の面には溝状凹部７４が設けられる。図１のブリケットＳは、凹部７４がないブリケットに比べて第１面７１の表面積が増大する。還元作用によりブリケットＳの内部で発生するマグネシウ蒸気は外部へ放出されるが、表面積の増加によりマグネシウ蒸気の放出面積が増えて還元効率と収率が向上し、ひいては太陽光エネルギーの利用効率が向上する。
【００２９】
（２）ブリケットＳは、直径に対する厚さの比を所定値以上に定めてなる平板形状であり、第１面７１から第２面７４に向かう熱エネルギーの伝達が均一化されやすく、ブリケットＳ内部の還元反応を均一化できる。
【００３０】
（３）図１のブリケットＳの凹部７４は第１面７１に設けられ、Ｘ軸方向に延在する断面矩形の溝状凹部である。ブリケットＳから放出されるマグネシウム蒸気は回収装置（図示せず）で回収される。溝の延在方向がブリケットＳの加熱処理位置から回収装置への方向に合致するようにブリケットＳを還元装置にセットすれば、ブリケットＳから発生したマグネシウム蒸気を回収装置に向けて流すことができる。この結果、回収装置で回収されるマグネシウムの量を増加させることができるので、マグネシウムの精錬効率を向上させることができる。
【００３１】
（積層体の一例）
図１に示すブリケットＳは単体で使用してもよいが、複数枚連続して還元装置で還元処理するのが好ましい。図２は、図１のブリケットＳを２枚重ねた積層体７０を示す図である。実際は３枚以上の多数枚のブリケットＳが積層体７０として使用される。
図２から理解されるように、最上層のブリケットＳの第２面７２には、その下層のブリケットＳの頂面７５ＵＰが接触し、この下層ブリケットＳの第２面７２は、さらにその下層のブリケットＳの頂面７５ＵＰに接触する。たとえば、図２の例では、平面である第２面７２と、平面である頂面７５ＵＰとが面接触する。
【００３２】
積層体７０は、後述するように収容体である後述するブリケットカートリッジ（図６に符号４で示す）に収容し、この収容体を還元装置に装着することができる。還元装置に収容体が一体的に設けられている場合は、積層体７０をその収容体に充填するようにしてもよい。
【００３３】
図２に示したブリケット積層体７０によれば、次の作用効果が得られる。
（１）複数枚のブリケットが上下方向に密に積層されているので、還元装置内の空間利用効率が向上する。
（２）複数枚のブリケットＳを予め積層体７０として準備してブリケットカートリッジに収容し、このカートリッジを還元装置に充填するので、多数のブリケットの充填作業が簡素化され、充填作業時間を短縮できる。
【００３４】
（３）１枚のブリケットＳの還元処理が終了すると次のブリケットを加熱処理位置にセットする必要がある。ブリケット交換作業に際して、還元装置内の圧力状態を大気開放してブリケットを交換し、減圧排気するような工程を採用すると、還元装置内の圧力調整作業に時間を要する。複数枚のブリケットを積層体７０として還元装置にセットしておけば、還元装置内の圧力状態を大気開放することなくブリケット交換作業が短縮可能である。複数枚のブリケットを連続して還元処理することができるので、１枚ずつブリケットを交換する方式に比べて、エネルギー効率、スループットともに向上する。
【００３５】
（４）最上層ブリケットＳの凹部７４がマグネシウム蒸気の流通通路として利用されることは上述したが、ブリケットＳを積層することにより、下層ブリケットＳの第１面７１の凹部７４を、ブリケット下面から排出されるマグネシウム蒸気の流通通路として利用することができる。
詳述すると以下のとおりである。
最上層のブリケットＳの第２面７２は、下層ブリケットＳの第１面７１の頂面７５ＵＰ上で保持、すなわち頂面７５ＵＰに載置されて加熱される。最上層のブリケットＳの下面７２のうち、下層ブリケットＳの凹部底面７４ＢＰと対向する領域は空間に開放されている。第１面７１および第２面７２のうちの少なくとも一方の面が有する複数の凹部７４は、互いに平行に所定方向、たとえばＸ軸方向に沿って延在する。ブリケットＳから加熱処理装置の還元ガス回収装置に向かう方向がＸ方向であれば、ブリケットＳから放出した還元ガスが回収装置によってＸ軸方向に導かれるように凹部７４の方向性を加味する必要がある。
還元反応は、最上層ブリケットの第２面７２から放出されるマグネシウム蒸気に加えて、下層ブリケットＳの第１面７１からも放出される。そのマグネシウム蒸気は下面７２の空間開放領域から放出されやすくなる。
【００３６】
（ブリケットの他の例）
図３はブリケットの他の例を説明する図である。図３（ａ）はＺ軸＋側から見たブリケットＳ３０の上面図、図３（ｂ）はＺ軸−側から見たブリケットＳ３０の下面図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ブリケットＳ３０は、第１面７１において、３本の溝状の凹部７４がＸ軸方向に互いに実質的に平行に延設されている。３本の凹部７４を区画する４つの凸部７５がＸ軸方向に互いに実質的に平行に延設されている。これらの凹部７４は、図１のブリケットＳと同様に表面積を増加させる。
【００３７】
一方、第１面７１と板厚方向に対向するブリケットＳ３０の裏面である第２面７２には、第1面７１の４つの凸部７５と対向する位置に４つの溝状の凹部７４がＸ軸方向に互いに実質的に平行に延設されている。４つの凹部７４を区画する３つの凸部７５がＸ軸方向に互いに実質的に平行に延設されている。第１面７１における複数の溝状の凹部７４の配列方向と、第２面７２における複数の溝状の凹部７４の配列方向とは、共にＹ軸方向である。
裏面７２の凹部７４と凸部７５は、図１のブリケットＳに比べて表面積を増加させる。さらに、ブリケットＳ３０を重ね合わせする際の位置合わせ作業性が向上する。また、積層体を構成するブリケットＳ３０のそれぞれは、溝状の凹部７４の方向が揃った状態で積層されるので、積層体からブリケットＳ３０を取り出して加熱処理する際に、溝状の凹部７４の方向を調整する工程を簡略化することができる。ブリケットＳ３０からなる積層体は、図１のブリケットＳからなる積層体と比較して空間部分が少ないため、同一容積の収容体に、より多くのブリケットＳ３０を充填することができる。
【００３８】
なお、先に説明した金属元素化合物と還元剤の混合物、混合物の混合モル比、光吸収剤、気孔率は同様に適用できるので、説明は省略する。
【００３９】
図３（ｃ）に示すように、第１面７１の溝状の凹部７４のＹ軸方向の長さ（幅）をＷ１１、凸部７５のＹ軸方向の長さ（幅）をＷ１２とする。第２面７２の溝状の凹部７４のＹ軸方向の長さ（幅）をＷ２１、凸部７５のＹ軸方向の長さ（幅）をＷ２２とする。第１面７１の凹部７４の幅Ｗ１１は第２面７２の凸部７５の幅Ｗ２２に比べて大きく、第２面７２の凹部７４の幅Ｗ２１は第１面７１の凸部７５の幅Ｗ１２に比べて大きい。第１面７１の凹部７４の中心、すなわち幅Ｗ１１を二分するＸＺ平面に平行な面Ｐ１１は、第２面７２の凸部７５の中心、すなわち幅Ｗ２２を二分するＸＺ平面に平行な面Ｐ２２と実質的に一致する。第２面７２の凹部７４の中心、すなわち幅Ｗ２１を二分するＸＺ平面に平行な面Ｐ２１は、第１面７１の凸部７５の中心、すなわち幅Ｗ１２を二分するＸＺ平面に平行な面Ｐ１２と実質的に一致する。
【００４０】
上述した図３に示したブリケットＳ３０によれば、次の作用効果が得られる。
（１）ブリケットＳ３０は、対向する第１面７１と第２面７２を備えた平板形状であり、図３の例では平板形状のブリケットＳ３０の第１面７１と第２面７２の双方の面に凹部７４と凸部７５が設けられる。図３のブリケットＳ３０は、凹部７４と凸部７５がないブリケットに比べて第１面７１と第２面７２の表面積が増大する。図１に示すブリケットＳに比べると、さらに裏面７２の表面積が増加する。
還元作用によりブリケットＳ３０の内部で発生するマグネシウ蒸気は第１面７１のみならず第２面７２から外部へ放出される。表面積の増加によりマグネシウム蒸気の放出面積が増えるので、図１のブリケットＳに比較しても還元効率と収率が向上し、ひいては太陽光エネルギーの利用効率が向上する。
【００４１】
（２）ブリケットＳ３０は平板形状であり、ブリケット内部で第１面７１から第２面７２に均一に熱が伝播しやすくなり、ブリケット内部の温度が均一化される。そのため、ブリケット内部の還元反応を均一化できる。
【００４２】
（３）図３のブリケットＳ３０の凹部７４は第１面７１と第２面７２に設けられ、Ｘ軸方向に延在する断面矩形の溝状凹部である。ブリケットＳ３０から放出されるマグネシウム蒸気は回収装置（図示せず）で回収される。溝の延在方向がブリケットＳ３０の加熱処理位置から回収装置へ向かう方向に合致するようにブリケットＳ３０を還元装置にセットすれば、ブリケットＳ３０の表裏面から発生したマグネシウム蒸気を回収装置に向かわすことができる。この結果、回収装置で回収されるマグネシウムの量を増加させることができるので、マグネシウムの精錬効率を向上させることができる。
【００４３】
（積層体の他の例）
図３に示すブリケットＳ３０は単体で使用してもよいが、複数枚連続して還元装置で還元処理するのが好ましい。図４は、図３のブリケットＳを２枚（符号３０１，３０２で示す）積層した積層体を示す。実際は３枚以上、多数のブリケットを積層して用いるのが好ましい。
【００４４】
図４（ａ）は、図３に示した２枚のブリケットＳ３０を重ねて示す図である。すなわち、積層体７０Ａを構成する第１のブリケットＳ３０１の第２面７２と、他の第２のブリケットＳ３０２の第１面７１とが互いに対向して積層されている。
【００４５】
上述したように、ブリケットＳ３０は、太陽光エネルギーが直接、もしくは間接的に入力される第１面７１と反対側の第２面７２に凹部７４を有する。図１で説明したように、凹部７４を備えない場合と比較して、太陽光エネルギーで加熱されブリケットＳ３０から放出されるマグネシウム蒸気の放出面積が増加し、還元効率と収率を向上できる。
【００４６】
図３（ａ）に示すように、ブリケットＳ３０においては、第１面７１の凸部７５と凹部７４とのＹ軸方向に沿った配列の周期と、第２面７２の凸部７５と凹部７４のＹ軸方向に沿った配列の周期の位相が半周期ずれている。凹部７４の深さと凸部７５の高さを等しくし、さらに、第１面７１に形成された凹部７４の幅は、第２面７２の凸部７５の幅に比べて大きくした。このため、第１のブリケットＳ３０１の第２面７２の凸部７５は、第２のブリケットＳ３０２の第１面７１の凹部７４に収容される。
このように上下ブリケットＳ３０１，Ｓ３０２の凸部と凹部が相互に嵌りあって積層されることにより、複数枚のブリケットＳ３０が上下方向に密に積層され、還元装置内の空間利用効率が向上する。すなわち、多数のブリケットを狭い空間内に収容することができる。
なお、「嵌まりあう」とは、ガス流路として機能できる程度の隙間をもつこと、あるいは、ガス流路として機能できない程度の隙間をもつことを含む概念で用いている。
【００４７】
第１のブリケットＳ３０１の第２面７２の各凸部７５における少なくとも１つの壁面７４ＳＰは、第２のブリケットＳ３０２の第１面７１の凹部７４における壁面７４ＳＰと接触または対向する。第１のブリケットＳ３０１の第２面７２の凸部７５の個数と、第２のブリケットＳ３０２の第１面７１の凹部７４との個数とが等しいときには、第１のブリケットＳ３０１の第２面７２の凸部７５と第２のブリケットＳ３０２の第１面７１の凹部７４とがＹ軸方向に沿って互いに隣り合って第１のブリケットＳ３０１と第２のブリケットＳ３０２とが積層される。
したがって、第１のブリケットＳ３０１の第２面７２と、第２のブリケットＳ３０２の第１面７１とが接する面積、あるいは対向する面の面積の総和は、凸部７５と凹部７４を有していない場合と比較して増加させることができる。
【００４８】
ブリケットＳ３０１において、複数の凹部７４が、所定方向、図４（ａ）ではＸ軸方向に沿って互いに実質的に平行に延在している。加熱処理装置にてブリケットＳ３０１の加熱処理を行う際に、ブリケットＳ３０１から発生したマグネシウム蒸気が溝状の凹部７４に案内されてＸ軸＋側に設けられた不図示の回収装置に到達し易くなる。この結果、回収装置で回収されるマグネシウムの量を増加させることができるので、マグネシウムの精錬効率を向上させることができる。
【００４９】
図４（ａ）に示すように、上下ブリケット３０１，３０２の互いに嵌りあう凹部凸部の間に間隙を設ければ、すなわち、図３の（凸部の幅Ｗ２２＜凹部７４の幅Ｗ１１）として間隙を設ければ、上下ブリケットＳ３０１，３０２から放出されたマグネシウム蒸気の流通通路として利用でき、マグネシウム蒸気回収効率の向上に寄与する。
【００５０】
最上層ブリケットＳ３０１の第１面７１の凹部７４がマグネシウム蒸気の流通通路として利用されることは上述したが、ブリケットＳを積層することにより、下層ブリケットＳ３０２の第１面７１の凹部７４をブリケット下面から排出されるマグネシウム蒸気の流通通路として利用することができる。詳述すると以下のとおりである。
【００５１】
最上層のブリケットＳ３０１の第２面７２は、下層ブリケットＳ３０２の第１面７１の頂面７５ＵＰ上で保持、すなわち頂面７５ＵＰに載置されて加熱される。最上層のブリケットＳ３０１の下面７２のうち、下層ブリケットＳ３０２の凹部底面７４ＢＰと対向する領域は空間に開放されている。第１面７１および第２面７２のうちの少なくとも一方の面が有する複数の凹部７４は、互いに平行に所定方向、たとえばＸ軸方向に沿って延在する。ブリケットＳ３０から加熱処理装置の還元ガス回収装置に向かう方向がＸ方向であれば、ブリケットＳ３０から放出した還元ガスが回収装置に向かってＸ軸方向に導かれるように凹部７４の方向性を加味する必要がある。したがって、還元反応で発生するマグネシウム蒸気は下面の空間開放領域からも放出されやすくなる。
【００５２】
なお、図４では、ブリケットＳ３０１の第２面７２とブリケットＳ３０２の第１面７１との間に間隙を示している。図示しない突起や介在物によりＺ軸方向にも積極的に間隙を設けてもよい。この場合の伝熱は主に輻射による。
【００５３】
図２の積層体７０で説明したと同様に、図４の積層体７０Ａにおいても、複数枚のブリケットＳ３０を予め積層体７０Ａとして準備してブリケットカートリッジに収容し、このカートリッジを還元装置に充填するので、多数のブリケットの充填作業が簡素化され、充填作業時間を短縮できる。
【００５４】
また、図２の積層体７０で説明したと同様に、複数枚のブリケットを積層してなる積層体７０Ａを還元装置にセットしておけば、還元装置内の減圧状態を大気開放することなくブリケット交換作業が短縮可能である。エネルギー効率・スループットともに向上する。
【００５５】
（積層体の他の例）
図４（ｂ）はブリケット積層体のさらに他の例を説明する断面図である。図４（ａ）においては、第１のブリケットＳ３０１のＺ軸−側、すなわち第２面７２の一つの凸部７５が第２のブリケットＳ３０２のＺ軸＋側，すなわち第１面７１の一つの凹部７４に収容されるものとして図示した。しかし、図４（ｂ）に示すように、第１のブリケットＳ３０１の第２面７２に小凸部７５１を設け、図では２個の小凸部７５１が第２のブリケットＳ２の一つの凹部７４に収容されるようにした。
【００５６】
図４（ｂ）に示す積層体７０Ｂのように、上下ブリケット３０１，３０２の互いに嵌りあう凹部凸部の間に間隙を設けることに加えて、小凸部７５１の間に間隙を設ければ、上下ブリケットＳ３０１，３０２から放出されたマグネシウム蒸気の流通通路として利用でき、図４（ａ）の積層体７０Ａに比べて、マグネシウム蒸気回収効率の向上に寄与する。
なお、図４（ｂ）に示すブリケット単体も本発明による成形体の一態様である。
【００５７】
（指標の一例）
ブリケットＳ３０には、図３（ｄ）の外観図に示すように、外周側面７３Ｐに指標７６が設けられている。指標７６は、ブリケットＳをロボットで把持しつつ積層する際、凹部７４および凸部７５が延在する方向または配列された方向をロボットが認識するために外周側面７３Ｐに形成された刻印等である。複数のブリケットＳ３０を積層して積層体７０を構成する場合に、それぞれのブリケットＳ３０に設けられた指標７６をＺ軸方向に揃えて積層することによって、一のブリケットＳ３０１の複数の凸部７５が対向する他のブリケットＳ３０２の複数の凹部７４にそれぞれ収容された状態とすることができる。
【００５８】
なお、図３において、指標７６として「○」を一例として示したが、指標７６として「△」や「□」等の図形や、矢印「↓」を用いることができる。
【００５９】
（指標の他の例）
図５（ａ）に示すように、外周側面７３Ｐにオリエンテーションフラット７６１を形成して指標７６とすることもできる。オリエンテーションフラット７６１は凹部７４の延在方向すなわちＸ軸方向に沿って形成されている。凹部７４が配列される方向すなわちＹ軸方向に沿って形成してもよい。
ブリケットカートリッジ４の長手方向、すなわちＺ軸方向にオリエンテーションフラット７６１を案内するガイドを延在させ、ブリケットＳをブリケットカートリッジ４に挿入すると、凹部７４の延在方向が加熱反応部２２の長手方向、すなわちＸ軸方向に自動的に向くようにしてもよい。
【００６０】
なお、オリエンテーションフラット７６１は、ブリケットＳの周面のどの角度位置に設けても良い。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に向ける必要はない。オリエンテーションフラット７６１をガイドとしてブリケットカートリッジ４に複数枚のブリケットＳを収容し、カートリッジ４を加熱反応部２２に装着したとき、凹部７４の延在方向が回収装置２７の方向に向くように構成すればよい。
【００６１】
（指標のさらに他の例）
図５（ｂ）に示すように外周側面７３Ｐにノッチ７６２のような切れ込みを付けて指標７６とすることもできる。ノッチ７６２の切れ込みの先端は凹部７４が配列されるＹ軸＋方向を向いている。ノッチ７６２の切れ込みの先端が凹部７４が延在するＸ軸方向に向くようにしてもよい。
ブリケットカートリッジ４の長手方向、すなわちＺ軸方向にノッチ７６２を案内するガイドを延在させ、ブリケットＳをブリケットカートリッジ４に挿入すると、凹部７４の延在方向が加熱反応部２２の長手方向、すなわちＸ軸方向に自動的に向くようにしてもよい。
【００６２】
以上のように、凹部７４および凸部７５の配列方向または延在方向を認識するための指標７６をブリケットＳの外周側面７３Ｐに設けることにより次の作用効果を奏する。すなわち、ロボットによりブリケットをブリケットカートリッジに自動装填する作業に際して、画像処理で指標７６の位置を認識することができる。複数のブリケットＳを積層する作業を容易に自動化できる。
【００６３】
図面を参照しながら、本発明による還元装置としての加熱処理装置の一例について説明する。
なお以下の説明に用いる実施の形態は、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、本発明は実施の形態に限定されない。
【００６４】
−加熱処理装置１−
図６は、還元装置として利用する加熱処理装置１の一例の断面図である。加熱処理装置１は、装置内部に配置された被処理物を加熱することによって被還元金属を還元し、その金属を回収するための還元装置である。本実施の形態の加熱処理装置１は、被処理物として、板状の成形体、すなわちブリケットＳを加熱処理する。この明細書の一例では、加熱処理装置１は、たとえばマグネシウム化合物と還元剤とを含むブリケットＳから加熱処理によりマグネシウム化合物を金属に還元して析出させるマグネシウム精錬装置である。
【００６５】
図６に示すように、加熱処理装置１は、加熱反応部２２と、回収装置２７と、集光部３と、ブリケットカートリッジ（収容体）４とを備える。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と、集光部３は加熱反応部２２のＺ軸＋側の外側に設けられる。集光部３は太陽光を集光して加熱反応部２２の内部に導くことにより太陽光の光エネルギーに基づいてブリケットＳを加熱する。
【００６６】
加熱反応部２２は、ステンレス鋼等を材料とし、Ｘ軸方向に沿って延在する中空構造を有する。加熱反応部２２のＺ軸＋側の側壁には、集光部３からの太陽光の光エネルギーを透過して加熱反応部２２の内部に導くための光透過部２２０が設けられる。加熱反応部２２の内部に搬送されたブリケットＳには、光透過部２２０を透過した太陽光が照射され、この太陽光が熱エネルギーに変換されることによりブリケットＳが加熱される。
【００６７】
なお、ブリケットＳは光吸収性のルツボに収容してもよい。ルツボは、集光部３からの太陽光の光エネルギーを吸収して熱エネルギーに変換し、変換された熱エネルギーは輻射や伝導伝熱によりブリケットＳに伝達される。これにより、ブリケットＳは、間接的に加熱処理される。
ルツボの材料としては、グラファイト（黒鉛）、アルミナやジルコニア、シリカ等のセラミックス、イリジウムや白金等の金属等の様々な材料を用いることができる。この場合、集光部３は太陽光をルツボに集光させるように構成される。
【００６８】
加熱反応部２２のＺ軸−側の側壁には開口２２１が設けられ、この開口２２１には後述するブリケットカートリッジ４が着脱可能に、かつ、密閉状態で取り付けられ、ブリケットカートリッジ４からブリケットＳが加熱反応部２２の内部に搬送される。加熱反応部２２の内部では、ブリケットカートリッジ４から開口２２１を介して搬送されたブリケットＳが加熱されることによって還元反応を起こし、マグネシウム蒸気を発生する。
【００６９】
加熱反応部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装置２７が設けられる。回収装置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）を備える。加熱処理装置１では、図示しない排気装置により加熱反応部２２内部の気体が排気・減圧され、加熱処理によって生成したマグネシウム蒸気が回収装置２７に到達し、冷却部により冷却されて、液体または固体の取り出し可能なマグネシウムとして捕集される。
【００７０】
（ブリケット収容カートリッジ）
ブリケットカートリッジ４は、中空円筒状や中空角筒状の有底の筒状容器と、容器内壁を覆う断熱壁とを含む。カートリッジ全体を断熱材で作成してもよい。断熱壁の材料としては、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用いることができる。断熱壁は含まなくても良い。
ブリケットカートリッジ４の容器一端側には、ブリケット平面視形状と略同一形状の開口が設けられている。複数のブリケットＳを積層してなる積層体７０は、その長手軸方向が筒状容器の長手軸方向と一致してカートリッジ４内に収容される。換言すると、ブリケットカートリッジ４の一端側の開口は、容器長手軸方向と直交して設けられており、加熱反応部２２の長手軸方向（Ｘ軸方向）に直交するＺ軸方向に筒状容器の長手軸が延在するように装着される。ブリケットカートリッジ４は、内部に積層体７０を収容した状態でその一端側が加熱反応部２２の開口２２１に装着される。延在方向のＺ軸＋側の端部、すなわち、底面とは反対側の端部にて加熱反応部２２に取付けられる。ブリケットカートリッジ４に収容されたブリケット積層体７０は、搬送部（不図示）によってＺ軸＋側に搬送され、積層体７０の最上層のブリケットＳが加熱処理位置に搬送される。図６の例では、最上層のブリケットＳが加熱処理を受ける位置、すなわち、加熱処理位置となるように積層体７０が搬送された状態を示している。
【００７１】
以上説明したブリケットカートリッジ４は、多数枚のブリケットＳを収容でき、かつ、還元装置に着脱可能に構成した。したがって、還元装置に対してブリケットカートリッジ４ごと着脱できるので、ブリケットＳのハンドリングが容易となる。換言すると、予め積層体７０を収容したブリケットカートリッジ４を加熱反応部２２に装着するだけで、ブリケットＳの加熱処理のための準備を完了させることができるので、作業効率を向上させることができる。また、ブリケットＳが容器内に収容されて搬送されるので、ブリケットＳの破損を防止することができる。破損が少なくなり流通コストも低減される。
【００７２】
積層体７０の収容された密閉容器であるブリケットカートリッジを還元装置にセットしておけば、還元装置内の圧力状態を大気開放することなくブリケット交換作業が短縮可能である。複数枚のブリケットを連続して還元処理することができるので、１枚ずつブリケットを交換する方式に比べて、エネルギー効率、スループットともに向上する。
【００７３】
なお、ブリケットカートリッジ４は、その筒状長手軸方向とＸ軸方向が所定角度を持って交差する如く加熱反応部２２に装着されるような構造を採用してもよい。この場合でも、ブリケットＳは、加熱反応部２２内において、その主面がＸ軸と平行となるようにセットすることができる。一端側の開口は容器長手軸方向に対して所定角度を持って開口させ、Ｚ軸に対して所定の角度を有する方向に沿って延設するものも本発明の一態様に含まれる。このようなブリケットカートリッジ内に収容されるブリケットは、その主面が、筒状容器長手軸方向と上記所定角度を持って収容される。複数のブリケットＳの各々は表裏面の一部にて互いに接触した状態で、階段状に積層される。
【００７４】
以上で説明したブリケットＳを加熱処理する際の加熱処理装置１の動作について説明する。
複数のブリケットＳを積層して構成された積層体７０をブリケットカートリッジ４に収容する。ブリケットカートリッジ４を加熱反応部２２に取り付ける。加熱反応部２２にブリケットカートリッジ４が取り付けられると、加熱処理装置１は、搬送部（不図示）により最上層のブリケットＳが加熱処理位置に位置するように積層体７０を搬送し、加熱を開始する。このとき、図示しない排気装置を作動させる。加熱処理により最上層のブリケットＳがマグネシウムの沸点（１０９１℃、１気圧）を超える温度にまで加熱され、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、ブリケットＳに形成された凹部７４に沿ってＸ軸＋方向へ流れる。マグネシウム蒸気は、回収装置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。
【００７５】
ブリケットＳの加熱処理が終了すると、搬送部により新たなブリケットＳを加熱処理位置に位置させる。以後、同様の動作を繰り返すことによって、ブリケットカートリッジ４に収容された積層体７０を構成する全てのブリケットＳに対して加熱処理を行う。積層体７０の全てのブリケットＳに対する加熱処理が終了すると、ブリケットカートリッジ４を加熱反応部２２から取り外し、積層体７０が収容されている他のブリケットカートリッジ４を加熱反応部２２に取り付けて上述の動作を繰り返すことにより加熱処理を行う。
【００７６】
なお、複数のブリケットカートリッジ４を取り付け可能に構成された回転装置や、回転運動や並進運動を行うマニピュレータや、その他の種々の搬送機構を用いて他のブリケットカートリッジ４を移送して、ブリケットカートリッジ４の交換作業を自動化したものも本発明の一態様に含まれる。また、積層体７０全体を搬送することによってブリケットＳを加熱処理位置に位置させる構成だけでなく、積層体７０からブリケットＳの一部を取り出して加熱位置に搬送する構成も本発明の一態様である。
【００７７】
上述したように、ブリケットＳから放出されるマグネシウム蒸気は回収装置２７側に向かって流れる。ブリケットＳの第１面７１側に設けた凹部７４の延在方向を、回収装置２７に向けてマグネシウム蒸気が流れる向きに合致させれば、ブリケットＳから発生したマグネシウム蒸気が凹部７４に沿って流れ易くなる。
図４（ａ）、（ｂ）に示した積層体７０Ａ，７０Ｂを使用する場合は、最上層のブリケットＳの第２面７２側の下層ブリケットＳの第１面７１にも凹部７４が形成されている。上述したように、最上層ブリケットＳの第２面７２からマグネシウム蒸気が放出され、予熱される下層ブリケットＳの第１面７１からもマグネシウム蒸気が放出される。下層ブリケットＳの第１面７１側の凹部７４の延在方向をマグネシウム蒸気が流れるべき方向に合致させれば、最上層ブリケットＳの第２面７２と下層ブリケット７１の第１面７１から放出されるマグネシウム蒸気を、回収装置側に向かって流動させることが容易となる。
【００７８】
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。
【００７９】
（ブリケットＳの変形例）
（１）図１においては、ブリケットＳが円板状に形成された例を示すが、本発明のブリケットＳは平面視円形状に形成されず、平面視楕円形状、平面視多角形形状等、種々の形状でもよい
（２）図１の例では、凸部７５と凹部７４はＸ軸方向に沿って互いに実質的に平行に延在しているが、複数の凸部７５と凹部７４は互いに平行に形成されるものに限定されない。
（３）凸部７５と凹部７４は、所定方向に沿って図１のように直線状に延在するものに限定されず、Ｘ軸方向に蛇行しながら伸びるブリケットも本発明の一態様に含まれる。
【００８０】
（４）ブリケットＳの凹部７４の平面視形状を矩形形状としたが、円形、四角形以外の多角形など、種々の形状とすることができる。
第１面７１からブリケット内部まで穿設された複数の円形穴あるいは多角形形状などの穴、ゴルフボール表面のディンプルのような浅い半球形状の複数の窪み、第１面７１から第２面７２に貫通する複数の貫通孔など様々な形態を採用できる。溝状凹部に限定されない。
凹部７４の形状にかかわらず、凹部７４を形成することによってブリケットの第１面７１の表面積を増加させたものは本発明に含まれる。
（５）ブリケットＳの凹部７４の断面形状を矩形形状としたが、台形形状、楔状、Ｕ字状、円弧状などの種々の形状に形成することができる。
（６）凹部７４の個数は３個に限定されず、１個以上あれば表面積が増加する。
【００８１】
（７）図１では、Ｘ軸方向に沿った複数の溝状の凹部７４を示したが、Ｘ軸方向に沿った複数の溝状の凹部７４とＹ軸方向に沿った複数の溝状の凹部７４を形成してもよい。すなわち、凹部は平面視格子状でもよい。
（８）図１〜図４においては、ブリケットの厚さ（高さ）が一様でかつ、ブリケットＳの上面も下面も平板として図示しているが、この例に限定されない。第１面７１と第２面７２とのうち一方の面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。第１面７１および第２面７２が湾曲面でもよい。また、ブリケットＳの厚みＨが局所的に異なるものについても本発明の一態様に含まれる。
【００８２】
（加熱処理装置１の変形例）
（９）加熱処理装置１、すなわち還元装置はマグネシウムを精錬するための装置に限定されない。シリコン、カルシウム、マンガン、チタン、アルミニウム等を精錬する還元装置にも本発明を適用できる。さらに、表面処理装置のように被処理物に対して加熱処理を行う装置の被処理材として本発明による成形体を用いてもよい。
（１０）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は回収装置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、加熱反応部２２の内部を減圧・排気する排気装置を用いて、加熱反応部２２の外部に排気しながら加熱処理を行うことができる。
【００８３】
（１１）集光部３は、たとえば底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た主鏡と、双曲面を有する頂面鏡により構成された副鏡とを有するいわゆるカセグレン光学系を備えて構成することができる。あるいは、集光部３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機構により構成することができる。
集光部３は、駆動機構（不図示）によって、太陽の移動に応じて水平方向および／または俯仰方向に駆動され、太陽と対向するように追尾駆動を行うように構成してもよい。
なお、集光部３と加熱処理装置１とが一体として水平方向および／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うものも本発明の一態様に含まれる。
【００８４】
（１２）集光部３に代えて、高周波加熱装置、抵抗加熱装置等によって構成される熱供給部により加熱反応部２２の内部を加熱するものについても本発明の一態様に含まれる。熱供給部を用いて加熱する場合には、熱供給部を加熱反応部２２の内部に設けることもできる。この場合、光透過部２２０に代えて熱供給部からの熱エネルギーを通過させる材料を用いて構成することができる。熱供給部が加熱反応部２２の内部に設けられた場合には、光透過部２２０を有さない構成とすることができる。
【００８５】
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】
【００８６】
１…加熱処理装置、４…ブリケットカートリッジ、７０，７０Ａ，７０Ｂ…積層体、７１…第１面、７２…第２面、７３Ｐ…外周側面、７４…凸部、７５…凹部、７６…指標、７４ＳＰ…側壁  Ｓ，Ｓ３０，Ｓ３０１，Ｓ３０２…ブリケット
【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５】
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【図６】
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