JPH03505387A - 電弧リアクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

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

本明細書のコンチクストにおいては、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１ｆ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。を弧の特性は、１ｉ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（ウニスティングハウス ）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 の従来のりアクタは、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。

ウェスティングハウス社のりアクタの欠点は、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、はぼ半径方向にある１弧領域の下流に導かれ弧の 基部が回転するが、従来のり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（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り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オルド手段、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。

電弧の基部力徊転すると、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、普通はロン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１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は、基部の上流１弧［ａ ｒｃ　ｏｆ　ｔｈｅｒｏｏｔ）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１弧の基本的特性ＪＪＷＲＩの紀要、第１３巻、第２号、１９８ ４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　（９１、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ｆｃ ｏｎｓｔｒｉｃｔｉｏｎｌ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看するか、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看す 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。

置皿Ω固工ｌ脱医 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区は第２図に類似するが、第４図の■−■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１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［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 たは陽極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。

マニフオ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、この通路はうす巻 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１ｉ７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す巻き運動を 発生する。ガスのこのうす巻きの流れは、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、示さね で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、セラミックー金属複合物、 あるいは金属−ポリマー複合粉がある。高い融点を有する成分は１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３］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−１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１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ｌ Ｏ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１ ３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１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１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１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、１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、うす巻き状に流れる。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。

ギヤツブ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１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。

１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１弧１５の 半径方向の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１弧の基 部１８及び１９の回転、好ましくはギヤツブ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。１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１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１弧の本体に衝突しくｂｏｕｎｃｅ　ｏｆｆｌ、続いて、連続 的、あるいはほぼ連続的な、拡大部１２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１弧の柱１５の中心に移動し、それにより１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１３０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、１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。１弧の基部が拡大部１２の内部表面で回転するため、前 記拡大部内部にうす巻きが発生し、そのため、供給物質及びガス流が、１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？Ｍ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１０ ７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１０１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、示されているように拡大しており、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１弧付着表面１３ ４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、１１ ２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１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１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、１２７、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法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１１０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り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。このリアクタの特電すべき利点は、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（、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。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 特許庁長官　　　植　松　　　敏　　殿１、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＡＵ８９１００２１６ ２、発明の名称 電弧リアクタ ３、特許出願人 住　所　　オーストラリア連邦オーストラリアン・キャピタル・テリトリ−２６ ０１，キャンベル、ライムストーン・アベニュー　（番地ない 名　称　　コモンウエルス・サイエンティフィック・アンド・インダストリアル ・リサーチ・オーガナイゼーション（外１名）４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 （１）　　補正書の翻訳文　　　　　　　　１通（適正なものは追完ン浄書（内 容に変更なし） 請求の範囲 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、それにより前二日内側表面に、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１に記載の電弧リアクタにおいて、前記ギャップが少な（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１１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、は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８に記載の電弧リアクタにおいて、前記マユフォルト手段が複数のマ ニフオルド通路を含み、前記マニフオ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、は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１弧すアクク。

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 記マニフオルド通路の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。

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１弧すアクク。

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１７あるいは１８に記載の電弧リアクタにおいて、前記マユフォル ト手段が前記電弧の位置変更をする手段の一部を形成し、前記マユフォルト手段 からの前記ガスの流わ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、ｉｌｔ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ことを特徴とする電弧リアクタ。

２３、請求項２２に記載の１ｉ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１か６２４までのいずれかの項に記載の電弧リアクタにおいて、前 記マユフォルト手段が、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、前記マニフオ 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す巻き 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。

手続補正書　　　（支） 平成　３年　８月、９日 特許庁長官　　　深　沢　　　亘　　殿１、事件の表示 ＰＣＴ／ＡＵ８’？／ＣＩＯ２１６ 平成　３年特許願第５０５３２４号 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　コモンウエルス・サイエンティフィック・アンド・インダストリアル ・リサーチ・ オーガナイゼーション　　　　　　　（外１名）４、代理人 住　所　　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 ５、補正の対象 （１）出願人の代表音名を記載した国内書面（２）委任状及び翻訳文 ＡＮＮＥ）ＣＴｏ　’Ｉ！（Ｅ　６に［ＴＧａ　５ＦＪＩＪＣＨＲＥ［’ＴゴＩ ＴＧＪＤ江シ頃にｒＣＭＡＬＡＰＰＬＪＣＡｆｆｉＧｉ　Ｉｃ１．　ＰＣＩ’　 ＡｔＪ　　８９００２１６

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 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 、上流電極及ぼ下流電極を備え、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電極の外端にあり、マニフォルド 手段が、前記上流電極の露出した表面に前記電弧の上流側基部（ｒｏｏｔ）を閉 じ込めるように前記ギャップへガスの流れを向けるように配置され、回転発生手 段を備えて、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、中空の電 弧の柱を発生して、そこを供給物質が通過可能であることを特徴とする電弧リア クタ。
2. ２．請求項１に記載の電弧リアクタにおいて、前記ガスの流れが、前記上流側基 部を前記通路の内側表面に付着するようにせしめることを特徴とする電弧リアク タ。
3. ３．請求項２に記載の電弧リアクタにおいて、前記ガスの流れ、及び前記通路を 通る供給物質の軸方向の流れが相互作用して、前記上流電極を通って伸びる前記 通路の部分内部に停滞領域を発生し、前記停滞領域が前記通路の部分の下流の端 に隣接していることを特徴とする電弧リアクタ。
4. ４．請求項３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。
5. ５．請求項４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。
6. ６．請求項４あるいは５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。
7. ７．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、前記露出した表面が前記拡大部の内側表 面であり、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。
8. ８．請求項７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。
9. ９．請求項８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。
10. １０．請求項８あるいは９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。
11. １１．請求項８から１０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つのクループがあり、前記クループの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、 残りのク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。
12. 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。
13. １３．請求項１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。
14. １４．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。
15. １５．請求項１４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。
16. １６．請求項１４あるいは１５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 。
17. １７．請求項１６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 ヘ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。
18. １８．請求項１６あるいは１７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。
19. １９．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。
20. ２０．請求項１９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。
21. 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。
22. ２２．請求項１９から２１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。
23. ２３．請求項２２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。
24. ２４．請求項１から２３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。
25. ２５．請求項１から２４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。
26. ２６．請求項８に記載の電弧リアクタにおいて、前記ガスの流れが、前記注入端 に向く方向へ移動するように、軸方向の成分を有することを特徴とする電弧リア クタ。
27. 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. 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. 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. 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。
31. ３１．添付の図面に示された実施例のいずれかの１つを参照して、ここに特に説 明されているような電弧リアクタ。