JP2686334B2 - 電弧リアクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電弧の発生、詳細には電弧リアクタに関す
る。

本明細書のコンテクストにおいては、電弧は、２つの
電極の間に保持されたガス状媒体のなかで、比較的大電
流により行われる放電として理解され、陰極での低電圧
低下を特徴とする。電弧の特性は、電弧電流、流体力
学、汚染、電極材料温度及び形状、外部磁場（使用され
ている場合）、及び電弧が燃焼するガスなどのような、
多数の変数により影響を受ける。

電弧リアクタは、高温を発生する可能性があり、その
理由のために、ファーネス内、特に有害、有毒な物質を
破壊する目的のファーネスで使用されることが提案され
ている。米国特許第3,832,519号明細書（ウエスティン
グハウス）は、廃棄物処理プラントで有用と考えられる
電弧リアクタを志向している。この従来のリアクタは、
大きな管状及び同心の電極の間に軸方向の磁場を発生さ
せるために使用され、電弧は前記電極の周囲で回転し、
それにより前記電弧がほぼ円形の経路を移動する。この
構成の利点は、電極摩耗が各電極の表面に分散され、そ
のため電極の寿命が増加する。

ウエスティングハウス社のリアクタの欠点は、処理さ
れるべき物質が電弧の近くに半径方向に注入可能である
けれども、熱い電弧領域内へ直接注入されず、そのため
ファーネスの効率が減少する。更に、従来の作業におい
ては、処理されるべき物質（供給される物質）は、ほぼ
半径方向にある電弧領域の下流に導かれる。

本発明の目的は、ウエスティングハウスのリアクタの
ように電弧の基部が回転するが、従来のリアクタよりも
作動効率の高い電弧リアクタを提供することである。特
に、本発明によるリアクタは、比較的高いパワー密度レ
ベルで作動可能である一方で、電極の摩耗率が比較的低
く保てる。本発明のその他の目的は、比較的コンパクト
な形態のリアクタを提供することである。

本発明によれば、電弧を電極の間に発生させることが
可能な電源に接続可能な上流電極及び下流電極、前記電
極を通ってほぼ直線に伸びる、供給物質の通路で、その
注入端に供給物質源を接続した通路、前記通路の方向に
隣接して隔置された前記電極の内側端の間に形成された
電極ギャップ、前記ギャップから離れた位置にある前記
上流電極の外側端にある前記注入端、前記上流電極の露
出した表面に前記電極の上流側基部を形成するように、
前記ギャップ内にガスの流れを向けるように配置された
マニフォルド手段、及び回転発生手段、を含み、それに
より前記電弧が前記通路の軸線の周囲に回転し、中空の
電弧の柱が形成され、それを通って供給物質が通過する
ような、電弧リアクタが提供される。

本明細書に使用されている用語「上流」及び「下流」
は、この明細書の文脈においては、供給物質が上述の通
路を通って流れる方向であると理解される。

電弧の基部が回転すると、前記供給通路にほぼ同軸に
中空の電弧の柱が形成され、電弧が伸びるギャップの間
にあるガスの流れが前記電弧の柱の横方向の伸びを形成
し、同時に前記電弧の基部の位置を限定するのに役立
つ。供給物質は前記柱の内部を通って移動しかつ通過
し、それにより前記柱の熱い中心の作用を受ける。前記
ギャップ内のガスの流れは、前記上流電極を通って伸び
る通路の部分の内部表面に前記電弧の上流の基部が接触
するようになされている。実際に、前記ガスの流れはそ
のような結果を達成するために制御される。しかしなが
ら、供給物質の流れが速い場合は、前記上流の電弧の基
部は前記通路部分の内側端に接近するように押圧され、
前記基部は前記通路からはずれて、前記上流電極の内側
端の表面に付着する。

前記上流の基部が付着する場所の制御は、上述の通路
部分が、傾斜した基部の付着表面を形成するために前記
上流電極の内側端で拡大されていることにより支援可能
である。傾斜の方向は通路の軸線から外側に、前記ギャ
ップに向かっている。そのような構成は、前記電極の腐
食を減少させることにも役立つ。前記上流の基部が前記
接合部に配置される場合は、過度の高温を発生したり、
それによる腐食を生じたりしないように、前記拡大部
と、前記電極の内側端表面との間の接合部を放射状にす
る（to radius）ことが望ましい。

本明細書全体を通じて使用されている「傾斜」あるい
は「傾斜する」という用語は、直線、あるいは曲線の通
路のいずれかに沿った傾斜を含むものとして理解される
べきである。

使用中に本発明によるリアクタについて行われた観察
では、電弧の基部を回転させている時に、その電弧の基
部に何が起きているかを確定することはできなかった。
特に、電弧の基部が、電極の表面を移動する時に、電極
の表面への付着が１つのスポットのままであるのか、あ
るいはその基部がその表面に対し、複数の付着スポット
に分割されるのかは、はっきりしていない。その基部
が、１つのスポット、あるいはほぼ連続したリング状付
着とは異なり、付着の領域を形成するように、拡散する
可能性もある。本請求全体を通して、電弧の基部の回転
について言及する場合は、これら可能性のすべてを含む
ものと理解すべきである。

更に、電弧の基部の回転を発生させる誘導が主として
電弧の一端にかかった場合、その端における基部の回転
が、場合によっては電弧の他端における基部の回転を促
進することがある。このような結果は、本明細書が電弧
の基部の回転の誘導に言及するところでは常に推測され
ることである。基部の１つに対してかけられた誘導が、
他の基部を十分に回転させないような場合は、その誘導
は両方の基部に直接の影響を与えるように拡大される必
要がある。

従来の多くの電弧リアクタおいては、少なくとも電弧
の基部の１つが電極、通常は陰極、普通はロッド状の形
態である陰極のうちの１つの外部表面に付着する。本発
明による好ましい形態の電弧リアクタは、電弧の基部が
電極の内部表面に付着するように構成されている。更
に、これら内部表面のそれぞれは、前記電極を通って伸
びる、供給物質の通路と同軸になっている。

従来の電弧リアクタに関しては、ガスが電弧領域に導
入されて、その内部で電弧が燃焼するに十分な環境を発
生する。一定の環境の下では、前記ガスは燃料ガスとし
ても機能する。本発明による電弧リアクタにおいても、
基部の上流電弧（arc of the root）を閉じ込めるよう
に機能するガスは、電弧の環境を調節するようにも、及
び／または電弧に燃料を供給するようにも作用する。前
記閉じ込めるガスはそれが電極のギャップを通過する間
にうずを形成することが望ましく、電弧領域を通る供給
物質の移動の方向と反対の方向である、移動の軸方向の
成分を有することが望ましい。前記逆流は電弧の上流側
基部を上流電極上の満足すべき位置に維持する傾向のあ
ることが判明している。

従来の電弧リアクタの電弧領域内部に、作用するガス
のうずあるいはガスのトンネルが発生することは知られ
ている。そのような提案の一つは、「ガストンネルの固
定プラズマ電弧の基本的特性」JWRIの紀要、第13巻、第
２号、1984年、１頁、「高密度エネルギープラズマビー
ムに対するガストンネルの応用」応用物理機関誌59
（９）、1986年５月１日、及び、「ガストンネルプラズ
マ注入被覆の特性」高温技術、第６巻、第１号、1988年
２月１日、９頁、を含むさまざまな文献に説明されてい
るように、アラタのそれである。

アラタガストンネルは電弧の柱を閉じ込めるが、電弧
の基部の位置を閉じ込めるようには意図されていない。
本発明の好ましい形態による装置の上流電極は、内側電
弧付着表面を有し、これにより供給物質の通路が拡大さ
れ、かつ前記装置は、アラタにあるような柱のずっと下
流ではなく、電弧の基部に直接作用する強力な流れプラ
ズマを採用している。特に、アラタの方法は電弧の基部
を安定させない。

本発明による好ましい構成においては、軸方向の磁場
が発生し、電弧の各基部にかかり、電弧の回転を発生さ
せるか、あるいは少なくともその発生を支援する。前記
構成は、前記電弧の各基部を、その電弧が付着している
電極表面の回りに回転させ、その回転の方向は、前記電
極ギャップを通過する閉じ込めガス流の回転方向と同一
であることが好ましい。

前記下流電極内部の供給物質の通路の部分は、電極ギ
ャップに隣接する端である、前記通路部分のインレット
端にある、あるいはその端に隣接する、狭窄部（constr
iction）を有するような形状であることが好ましい。適
当な条件の下に、電弧の下流の基部が、前記狭窄部の下
流の通路壁に付着するか、あるいは少なくとも、最小の
断面積の部分である、前記狭窄部の隘路の下流に付着す
ることが判明している。

電弧の下流の基部が下流の方向へ押圧される程度は、
電極の極性に依存する。下流が陰極の場合は、前記下流
の基部の位置を制御するために、基準を設定することが
必要である。例えば、下流側の電弧の基部をガスの流れ
に対し供給物質の移動の方向と反対の方向に向けると、
電弧の基部の位置を決定するような、下流の電極の内側
の停滞領域を発生させるのに役立つ。

本発明の実施例が、添付の図面を参照して、明細書の
以下の説明に詳細に述べられている。しかしながら該図
面は、本発明がどのように実用化されるかを単に例示し
ているものであり、示されているさまざまな特徴の、特
定の形態及び構成は、本発明を限定するように理解され
てはならない。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の実施例に関する電弧リアクタの一形
態の図式的断面図、 第２図は第１図の１−１の線に沿った断面図で、図解
の便宜からその一部が省略された図、 第３図は第１図に類似するが、物質及びガスの経路及
び発生する電弧の範囲を示した図、 第４図は第１図に類似するが、本発明の実施例に関す
るその他の形態の電弧リアクタを描いた図、 第５図は第２図に類似するが、第４図のＶ−Ｖの線に
沿った断面図、 第６図は第４図の電弧リアクタの一部及び、該電弧リ
アクタにおいて発生する管状電弧の柱の一般的形態を示
した図、 第７図は第４図に類似するが、２つの磁気コイルの使
用を示した図。

第１図に図式的に示された特定の電弧リアクタは、上
流電極１が陰極を、下流電極２が陽極を形成するように
構成されている。これら電極の隣接する内側端３及び４
は隔置されて電極ギャップ５を形成し、それの寸法は特
定の要求に適合するように決定可能である。円形あるい
はほぼ円筒形の形態になるように、陰極１及び陽極２の
両方を製造することが一般に便利であり、その場合はギ
ャップ５はほぼ円形の形態になる。陰極１及び陽極２を
製造するために、適当な材料であれば何でも使用可能で
あり、例えば銅あるいはカーボンなどがある。陰極１及
び／または陰極２に使用するために、適当な冷却手段
（図示されていない）を設けることが通常は必要であ
る。

マニフォルドがガス供給源に連結可能であり、これは
該ガスの意図した機能に従い選択される。しかしながら
場合によっては、該ガスは後述のように閉じ込め機能を
有し、それが唯一の機能である場合は、それは例えば空
気でも良い。その他の場合は、該ガスは１つあるいはそ
れ以上の、電弧が存在するべき環境内部を調節し、及び
／または電弧用の燃料を提供するような、追加の機能を
有することがある。

マニフォルド６は多数の通路７を通るギャップ５に連
結され、この通路はうず巻きを発生させる手段として機
能するように構成されることが好ましい。その他の構成
においては、この目的のために他の手段を採用すること
も可能である。通路７は第２図に示されているように、
ギャップ５に含まれているガスの本体に回転運動の成分
が発生するように構成されることが好ましい。更に好ま
しいのは、通路７が第１図に示されているように、通路
７のそれぞれから生ずるガスの流れが陰極１の端３に向
かって移動するように、わずかな角度で内側及び上流に
傾斜していることである。通路７から生ずる各ガス流の
速度は要求に適合するように選択可能であるが、一般に
高速流が好ましい。実際に、前記流れはギャップ５にお
いて音速で流入する。

上述の種類の構成は、ギャップ５の内部に含まれたガ
スに強力なうず巻き運動を発生する。ガスのこのうず巻
きの流れは、電弧を閉じ込め、混合する効果を生じ、そ
れにより電弧リアクタの効率を改善する。図面に示され
ている特定の形状は、閉じ込めガスとしてアルゴンの使
用を含め、一定の条件の下で非常に高い効率を有するこ
とが判明している。その他の閉じ込め方法が、その他の
使用条件に対しては要求され、あるいは好ましいもので
ある。

供給物質の通路８は陰極１及び陽極２の両方を通って
軸方向に伸びている。つまり、通路８は２つの部分、陰
極あるいは上流部分９、及び陽極あるいは下流部分10か
らなる。注入ポート11及び空洞12の形態の拡大部が、通
路部分９のそれぞれの対向端に設けられている。供給通
路８はすべての環境において、示されているようには構
成される必要はない。

示されているように、物質が軸方向に供給されること
がリアクタには非常に便利であることが判明しているけ
れども、軸方向の注入に追加して、半径方向に供給物質
を注入することが望ましい状況の場合もある。軸方向の
注入に、従来の下流の半径方向の注入を組み合わせるこ
とにより、構成成分が非常に異なる融点を有する複合粉
体を注入する可能性を提供する。例えば、セラミック−
金属複合物、あるいは金属−ポリマー複合物がある。高
い融点を有する成分は電弧を通って軸方向に注入され、
次に低い融点の成分が半径方向下流に注入される。補助
的な半径方向への供給は、供給物質が金属鉱石である場
合、あるいは、陰極１あるいは陽極２の下流の位置にお
いて、供給物質の本体に追加する利益があると見える場
合である。

空洞12は、示されているように、傾斜する基部付着表
面31を提供するように、円錐形あるいはトランペットの
形態であり、特定の使用環境に適合するような寸法であ
ることが好ましい。電弧リアクタの特定の応用のため
の、空洞12の形状及び寸法は、熱負荷及び物質−電弧の
相互作用を最適化するために、試行錯誤により決定可能
である。半径32が、表面31と陰極１の内側端にある横方
向の表面との間にある接合部に設けられることが好まし
い。

陽極２を通って軸方向に伸びる通路部分10は、前記通
路部分の上流端に向かって、配置されている狭窄部13を
有している。示されているように、通路部分10は、狭窄
部13の隘路に向かって下流の方向に次第に寸法が減少
し、狭窄部13の隘路の下流側面で次第に寸法が増加して
いる。

磁気手段14が、陰極空洞12の領域にかかる軸方向の磁
場を発生するように作動可能である。前記磁場は、通路
８の軸線の周囲に電弧を回転させ、あるいは少なくとも
それを支援し、それにより中空の電弧の柱を発生させ、
そこを通って供給物質が通過する。しかしながら、その
ような電弧の回転は、電弧リアクタのコア内部の対流電
流によっても発生し、あるいは影響を与えることが可能
であり、あるいは、後述のように、広義に回転発生手段
として定義されるその他の手段によっても可能である。

第３図に図式的に示されているのは、電弧15が形成さ
れる方式である。閉じ込めガスが示されているように矢
印16に従いギャップ５に入り、ギャップ５を巡って、第
２図に関連して前述されたような理由に従い、うず巻き
状に流れる。ガスの前記流れは、第３図により示されて
いるように、拡大部12に向かう方向の軸方向の成分を有
し、それは、矢印17により示されているように、通路８
を通る供給物質の流れの方向に逆流する方向である。

ギャップ５内部のガスの流れは、拡大部12内部に停滞
領域を発生させる効果を有し、それにより電弧15の上流
側基部18を拡大部12の内部表面の付着部に閉じ込める。
このシステムの構成は、基部18が、拡大部12の更に上流
ではなく、陰極１の端３の近くに残っているように構成
することが好ましい。

電弧15の下流の基部19は通路部分10内部に付着、狭窄
部13は電弧15の半径方向に広がりを閉込めるのに役立
つ。

磁気手段14の付勢により軸方向の磁場が発生し、ある
いは少なくとも電弧の基部18及び19の回転、好ましくは
ギャップ５内部でうず巻くガスの回転の方向に回転を生
ぜしめる。電弧の基部18及び19は非常に高速で回転し、
電極表面において単一のスポットがあるか、あるいは複
数のスポットがあるか、あるいはリング状の電弧の付着
部があるかについて不確定なものが存在する。リング状
の付着部は連続的であるかあるいは不連続的である。

供給物質は一般に電弧の本体に衝突し（bounce of
f）、続いて、連続的、あるいはほぼ連続的な、拡大部1
2の内部表面にある電弧リングが、供給物質の前記表面
に沿った動きを阻止する。そのため、ポート11を通って
導入される供給物質は、回転する電弧の柱15の中心に移
動し、それにより電弧15の影響を完全に受ける。

ガスのような廃棄物になる供給物質の減少は、拡大部
12と狭窄部13の間の橋絡領域内部で発生する。供給物質
の軸方向の注入と、うず巻く、閉じ込めガスの安定した
影響と狭窄部13とは、処理工程の最大効率のために、電
弧15の中心へ廃棄物が集まることを保証する。供給物質
は拡大部12の上流端において、閉じ込めガスと混合す
る。電弧の基部が拡大部12の内部表面で回転するため、
前記拡大部内部にうず巻きが発生し、そのため、供給物
質及びガス流が、電弧15の中心へと軸方向に移動する。

第４図は、本発明によるその他の電弧リアクタを図式
的に描いている。第１図の実施例の構成要素に対応する
この実施例の構成要素は、100−199の連続番号にあるも
のを除いて、類似の参照番号が付されている。

第４図の電弧リアクタは、上流電極101が陽極を、下
流電極102が陰極を形成するように構成されている。つ
まり、その極性は、第１図の実施例に採用されているの
と反対になっている。

その他の差異は、ガスマニフォルド106をギャップ105
に連結する通路107及び120の２つのグループがあること
である。第１のグループは、第１図の実施例の通路７に
関連して説明されているように構成され、好ましい実施
例においては、各通路107が拡大部112の円形開口部121
と特定の関係を持っていることが好ましい。特に、書く
通路107の長手方向の軸線が、第５図に示されているよ
うに伸びている場合、開口部121に対し接線方向である
ことが好ましい。そのような関係は、一定の環境の下で
は好ましくないが、第４図及び第５図に示されているよ
うな構成においては好ましいことが判明している。

通路120は、第４図に見えるように、それぞれが陽極1
01の隣接する端から離れる方向にわずかに傾斜している
ことを除いて、通路107とほぼ同一の構成である。

通路部分110のセクションは、示されているに拡大し
ており、通路108の軸方向にギャップ105から隔置されて
いる、傾斜している電弧付着表面134を提供している。
そのため第４図の通路108の構成は、２つの拡大部、112
を有し、それが表面134を形成し、それぞれが基部付着
表面を提供している。

陽極101を取り巻く部材123が、陰極の電位を有するこ
とが、第４図に示された構成の特徴である。電弧リアク
タの始動の最初に、パイロット電弧が、陽極101及び部
材123の間の領域124において発火する。次に矢印125の
方向に向いた補助のガス流が、パイロット電弧をギャッ
プ105の方向に押圧するために使用される。示された構
成においては、補助のガス流が連絡している通路126、1
27、128を通って作用を生ずる。

通路107及び120を通る閉じ込めガスの流れは、パイロ
ット電弧が補助のガス流の作用を受けた後に開始するこ
とが好ましい。次に閉じ込めガス流が作用して、前記電
弧をそれの作用位置及び作用状態に移動させ、その位置
及び状態で、それの反対側の基部が、第６図に図式的に
描かれているように、拡大部112の内側表面及び陰極102
にそれぞれ付着する。補助のガス流は、閉じ込めガス流
の作用の下に電弧が配置決めされた後に終了する。

示されている構成においては、通路126は絶縁部材129
として形成され、これが、第３図に示されているよう
に、電弧がそれの作用位置及び状態にある時に、電弧の
直接の照射を遮蔽するように配置されている。この遮蔽
は部材123により少なくとも一部が効果を生じ、部材123
は水冷であることが好ましい。

水冷部材123の存在により、閉じ込めガスマニフォル
ドを電弧の近くに配置することが可能であり、それによ
り前記ガス流の閉じ込め機能を改善するという利点があ
る。

電弧の下流の基部が陰極102の内側表面に付着する場
所を制御することを可能とする手段が設けられる。示さ
れた構成においては、第４図にある矢印130により描か
れたガス流により達成され、このガスは陰極通路部分11
0の下流端へ入り、前記通路部分の上流端に向かう方向
に流れる。そのような流れは、電弧の基部の位置を決定
する、通路部分110内部の停滞領域を発生する傾向を生
ずる。この流速は、要求に適合するように選択可能であ
る。回転を発生する手段のために、２つの磁気コイルを
使用することが便利であることが判明しており、そのよ
うな構成は第７図に示されている。第７図の装置は、第
２コイル133が追加されていること、空洞112が円錐形で
なく、円筒形であることを除いて、第４図に示されてい
るものと同一である。コイル133は陰極102の周囲に配置
され、コイル114と反対の極性を有して、電弧115の両端
が同一方向に回転することを保証している。

本発明に説明された実施例のいずれも、第２磁気コイ
ル、及び／または円錐形でない形態の通路拡大部の使用
により、修正可能である。

上述の説明から、本発明が効率的かつ独特の電弧リア
クタを提供していることが評価される。この電弧リアク
タは比較的コンパクトで、自動車の廃ガス処理ユニット
に組み込むことができる。このリアクタは更に、流体、
ガス、あるいは粒子形態の供給物質に使用可能であり、
それに対して従来のリアクタは粒子形態の物質には使用
可能でない。このリアクタのその他の利点は、注入され
る物質が、皮膜を生ずるために効率的に融解することを
要求される、粉末の形態であるような、プラズマの領域
でも使用可能なことである。このリアクタの特筆すべき
利点は、陰極における電弧の作用全体及び、電弧の柱の
形態及び位置を高度に制御可能であること、である。説
明されている特定の事例に於ては、電弧の柱は高速で回
転するらせんの形態である。

さまざまな変更、修正、及び／または追加が、申請さ
れた請求により定義されているように、本発明の精神あ
るいは範囲から逸脱することなく、前述の部分の構造及
び構成に導入することが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラマクリシュナン，スブラマニア オーストラリア連邦ヴィクトリア州 3150，グレン・ウェイヴァリー，レジェ ンド・アベニュー ４ (72)発明者 オッペンランダー，ヴァルター・ティル マン オーストラリア連邦ヴィクトリア州 3088，グリーンズボロ，マッカ・アベニ ュー ６ (72)発明者 マンディー，アラン・エドワード オーストラリア連邦ヴィクトリア州 3429，サンバリー，ターナー・コート ３ (72)発明者 オギルヴィー，イアン・マイケル オーストラリア連邦ヴィクトリア州 3104，ノース・バルウィン，ファディナ ンド・アベニュー 35

Claims (30)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電弧リアクタであって、間に電弧の発生が
   可能なように、電源に接続可能な、上流電極及び下流電
   極を備え、供給物質の通路が前記電極を通る直線経路内
   に伸び、それの注入端において供給物質の供給源に連結
   可能であり、前記供給通路の上流部分が前記上流電極を
   通って伸び、前記通路の方向に隔置された隣接する前記
   電極の内側端の間に電極ギャップが形成され、前記注入
   端が前記ギャップから離れている前記上流通路部分の外
   端にあり、回転を発生する手段があって、それにより前
   記電弧が前記通路の軸線の周囲に回転して、供給物質が
   通過可能である中空の電弧の柱を形成し、マニフォルド
   手段がガス流を前記ギャップへと導くために配置され、
   それにより前記流れの方向成分が前記注入端に向かう方
   向にあり、前記ガスが前記上流電極の内側端で前記上流
   通路へ入り、前記上流電極の内側表面に沿って流れ、そ
   れにより、使用中に前記内側表面に沿った流れが前記供
   給物質の流れと逆方向となり、それにより前記内側表面
   に、停滞領域が形成され、前記電弧の上流基部が前記停
   滞領域にある前記内側表面に付着するように制限される
   ことを特徴とする電弧リアクタ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電弧リアクタにおいて、
   前記ギャップが少なくとも、前記供給通路の断面積より
   も大きい横方向の断面積を有するチャンバーの一部を形
   成することを特徴とする電弧リアクタ。
3. 【請求項３】請求項１あるいは２に記載の電弧リアクタ
   において、前記ガスの流れの成分の方向が、前記内側表
   面にほぼ平行であることを特徴とする電弧リアクタ。
4. 【請求項４】請求項１から３までの項に記載の電弧リア
   クタにおいて、前記ガス流と前記通路を通る供給物質の
   軸方向の流れとの間の相互作用が前記停滞領域を発生
   し、上流通路部分が前記停滞領域を前記上流通路部分の
   下流端の位置に配置することを促進するように構成され
   ていることを特徴とする電弧リアクタ。
5. 【請求項５】請求項４に記載の電弧リアクタにおいて、
   前記通路部分内部において前記通路が拡大され、該拡大
   部が前記上流電極の前記内側端にある開口部を通って前
   記ギャップと連絡し、前記停滞領域が前記開口部に隣接
   する前記拡大部内に形成されることを特徴とする電弧リ
   アクタ。
6. 【請求項６】請求項５に記載の電弧リアクタにおいて、
   前記拡大部が前記ギャップにむけてしだいにその寸法を
   拡大し、傾斜する基部の付着表面を提供することを特徴
   とする電弧リアクタ。
7. 【請求項７】請求項５あるいは６に記載の電弧リアクタ
   において、前記開口部が、前記拡大部と前記上流電極の
   前記内側端の表面との間に接続部を形成する湾曲表面に
   より形成されていることを特徴とする電弧リアクタ。
8. 【請求項８】請求項１に記載の電弧リアクタにおいて、
   前記ギャップが、前記供給物質の通路にほぼ同心である
   ほぼ円形の空間により形成され、拡大部が、前記上流電
   極の前記内側端で前記通路内に形成され、前記拡大部が
   前記供給物質の通路と同心でもある、ほぼ円形の開口部
   を通って、前記ギャップと連絡することを特徴とする電
   弧リアクタ。
9. 【請求項９】請求項８に記載の電弧リアクタにおいて、
   前記マニフォルド手段が複数のマニフォルド通路を含
   み、前記マニフォルド通路のそれぞれが、前記ガスの流
   れを前記供給物質の通路の軸線に沿って伸びているが、
   前記軸線とは交差しないように、通路に沿って導くよう
   な方式で、前記ギャップ内へ前記ギャップの半径方向外
   側の領域と連絡していることを特徴とする電弧リアク
   タ。
10. 【請求項１０】請求項９に記載の電弧リアクタにおい
    て、前記流れのそれぞれの経路が前記円形開口部の周辺
    に対し、ほぼ接線方向であることを特徴とする電弧リア
    クタ。
11. 【請求項１１】請求項９あるいは10に記載の電弧リアク
    タにおいて、前記流れのそれぞれが高速ジェットの形態
    であることを特徴とする電弧リアクタ。
12. 【請求項１２】請求項７から11までのいずれかの項に記
    載の電弧リアクタにおいて、前記マニフォルド通路の２
    つのグループがあり、前記グループの１つの前記流れの
    それぞれの経路が前記上流電極の前記内側端に向かって
    わずかに傾斜しており、残りのグループの前記流れのそ
    れぞれの経路が前記下流電極の前記内側端に向かってわ
    ずかに傾斜していることを特徴とする電弧リアクタ。
13. 【請求項１３】請求項８から12までのいずれかの項に記
    載の電弧リアクタにおいて、前記内部表面が、前記注入
    端から離れる方向へ前記通路の軸線から外側に傾斜する
    基部付着表面を提供していることを特徴とする電弧リア
    クタ。
14. 【請求項１４】請求項１から13までのいずれかの項に記
    載の電弧リアクタにおいて、前記上流電極が陰極を形成
    し、前記下流電極が陽極を形成していることを特徴とす
    る電弧リアクタ。
15. 【請求項１５】請求項１に記載の電弧リアクタにおい
    て、前記上流及び下流電極がそれぞれ陽極及び陰極を形
    成し、前記通路の拡大部が前記陰極の内部に形成され、
    電弧の基部が付着する、傾斜する表面を提供するよう
    に、前記注入端から離れる方向に次第に寸法を拡大する
    ことを特徴とする電弧リアクタ。
16. 【請求項１６】請求項15に記載の電弧リアクタにおい
    て、前記拡大部内部に停滞領域を発生するように、前記
    注入端に向かう方向に前記拡大部内にガスの流れを向け
    るために逆流手段が提供され、それにより前記領域にお
    いて前記付着表面に電弧の基部の付着が促進されること
    を特徴とする電弧リアクタ。
17. 【請求項１７】請求項15あるいは16に記載の電弧リアク
    タにおいて、開始電極が前記陽極の内側端の周囲に設け
    られ、該開始電極と前記陽極が電源に接続可能で、前記
    電弧リアクタの作動の開始において、前記陽極の外部表
    面と前記開始電極との間にパイロット電弧の発生を可能
    とし、電弧の位置変更手段が設けられて、前記パイロッ
    ト電弧を前記ギャップ内へ移動させ、それぞれ前記陽極
    及び陰極の表面に付着するべき両基部を有する電弧へと
    変換することを特徴とする電弧リアクタ。
18. 【請求項１８】請求項17に記載の電弧リアクタにおい
    て、前記電弧の位置変更手段が、ガスの補助流を、前記
    パイロット電弧が形成される領域を通って、前記ギャッ
    プへと向ける通路手段を含むことを特徴とする電弧リア
    クタ。
19. 【請求項１９】請求項17あるいは18に記載の電弧リアク
    タにおいて、前記マニフォルド手段が前記電弧の位置変
    更をする手段の一部を形成し、前記マニフォルド手段か
    らの前記ガスの流れが前記パイロット電弧の前記変換を
    支援することを特徴とする電弧リアクタ。
20. 【請求項２０】請求項１に記載の電弧リアクタにおい
    て、前記電極の１つが陽極を、他が陰極を形成し、制御
    手段が設けられて、前記電弧の基部の１つが前記陰極の
    表面に付着する場所を制御することを特徴とする電弧リ
    アクタ。
21. 【請求項２１】請求項20に記載の電弧リアクタにおい
    て、前記制御手段が、前記１つの基部の付着のために、
    所望の位置において前記陰極内部に停滞領域を形成する
    ように、前記通路内にガスの流れを発生させる手段を含
    むことを特徴とする電弧リアクタ。
22. 【請求項２２】請求項21に記載の電弧リアクタにおい
    て、前記制御手段が前記陰極内部に通路の拡大部を含
    み、該拡大部が前記注入端から離れる方向にしだいに寸
    法を増加させて、傾斜する基部付着表面を形成し、前記
    制御手段のガスの流れが前記注入端にほぼ向かうことを
    特徴とする電弧リアクタ。
23. 【請求項２３】請求項22に記載の電弧リアクタにおい
    て、前記上流電極が前記陽極を形成し、前記下流電極が
    前記陰極を形成し、前記拡大部が前記通路の軸線の方向
    に前記ギャップから隔置されていることを特徴とする電
    弧リアクタ。
24. 【請求項２４】請求項23に記載の電弧リアクタにおい
    て、更に前記通路の前記拡大部が前記上流電極の内側端
    に設けられ、前記更に設けられた拡大部が前記ギャップ
    に向けて次第にその寸法を増加させ、傾斜する基部付着
    表面を提供することを特徴とする電弧リアクタ。
25. 【請求項２５】請求項１から24までのいずれかの項に記
    載の電弧リアクタにおいて、前記マニフォルド手段が、
    前記電弧の横方向の広がりを拘束するように、複数のガ
    スの流れを前記ギャップ内へと向けるように構成されて
    いることを特徴とする電弧リアクタ。
26. 【請求項２６】請求項１から25までの項に記載の電弧リ
    アクタにおいて、前記マニフォルド手段が、ガスが前記
    ギャップを通る時に、前記通路の軸線の周囲にうず巻き
    を発生するように配置されていることを特徴とする電弧
    リアクタ。
27. 【請求項２７】請求項１から26までのいずれかの項に記
    載の電弧リアクタにおいて、前記回転を発生させる手段
    が少なくとも一部は前記マニフォルド手段により形成さ
    れていることを特徴とする電弧リアクタ。
28. 【請求項２８】請求項１から27までのいずれかの項に記
    載の電弧リアクタにおいて、前記回転を発生させる手段
    が、少なくとも前記回転を支援する磁場を発生するため
    に作動可能な磁気手段を含むことを特徴とする電弧リア
    クタ。
29. 【請求項２９】請求項28に記載の電弧リアクタにおい
    て、前記磁気手段が２つの磁気コイルを含み、そのそれ
    ぞれが前記電極のそれぞれと関連し、前記コイルのそれ
    ぞれが反対の極性を有していることを特徴とする電弧リ
    アクタ。
30. 【請求項３０】請求項１から29までのいずれかの項に記
    載の電弧リアクタにおいて、前記下流電極を通って伸び
    る前記供給物質の通路の部分に、制限部が設けられ、前
    記制限部が、前記下流電極の前記内側端に隣接して配置
    されていることを特徴とする電弧リアクタ。