〈第1の実施形態〉
 図3は、本発明の第1の実施形態にかかる溶� �装置の構成例を示す図である。図3に示す溶� ��装置は、プラズマトーチが移行式である点� ��よびハースの内側の側面に内面部材が設け� ��れている点以外は、図1に示すものと同等で あり、同一の符号を付している。

 図3に示すように、プラズマトーチ19は、� ��行型であり、プラズマトーチ19とハース10と の間には、電源20が接続されている。ハース1 0および固液混合物1は電気伝導体であるため� ��固液混合物1をハース10に投入した状態で電� ��20によって電圧を印加するとプラズマトー� �19とハース10および固液混合物1との間でプラ ズマ19aが発生する。本実施形態において、溶 融塩と金属粒からなる固液混合物1に代えて� �固体状態の金属塩と金属粒との混合物をハ� �ス10に投入してもよい。

 また、本実施形態のハース10には、側面12 の上縁および内面を覆うように、Tiからなる� ��面部材15が嵌め込まれている。この内面部� �15の厚さやハース10との密着度等を調整する� ��とにより、ハース10と内面部材15との間の熱 伝導量を調整し、プラズマ19aを照射して固液 混合物1を溶解している間の内面部材15の溶融 塩6に接する面の温度を金属塩の融点以上と� �ることができる。以下、収容物がない場合� �露出しているハース10の内面および内面部材 15の露出している面(ハース10の内面が露出し� ��いない場合は内面部材15の溶融塩6に接する� ��)を総称してハース10の内面という。

 これにより、ハース10の内面でTiが凝固し てシェル4が形成され、シェル4の収縮によっ� ��ハース10の内面との間にできた隙間に、混� �物投入領域16に上層として存在する溶融塩6� �流れ込んだとしても、溶融塩6が凝固しない� ��そのため、流れ込んだ溶融塩6はシェル4が� �張した際に上層に押し戻される。また、シ� �ル4と内面部材15とが一体化した場合には、� �ェル4とハース10の内面との間には隙間がで� �ない。そのため、ハース10の内面に絶縁物で ある金属塩層8が形成されることがない。

 ハース10の側面12の上縁も内面部材15によ� ��て覆われている。そのため、混合物投入領� ��16に上層として存在する溶融塩6が混合物投� ��領域16の上部から外部に排出される際に、� �ース10と内面部材15との間に入り込まず、ハ� ��ス10と内面部材15との間の通電状態は維持さ れる。また、内面部材15の下部は溶融Ti7と接� ��ており、ハース10と内面部材15との間に溶融 Ti7が入り込んで凝固したとしても、シェル4� �一部となるため、ハース10と内面部材15との� ��の通電状態は維持される。したがって、電� ��20から溶融Ti7への通電状態およびプラズマ19 aの発生が安定して維持される。

 また、ハース10が浅い場合や、プラズマ� �ーチ19の出力が大きい場合等、ハース10内全� ��にプラズマ19aの熱が行き渡り、シェル4が形 成されない場合には、ハース10の内面で溶融� ��6が凝固しないことおよび溶融Ti7よりも溶融 塩6の比重が小さいことから溶融塩6は混合物� ��入領域16に上層として存在することとなる� �この場合にも、溶融Ti7への通電状態および� �れによるプラズマ19aの発生が維持される。

 したがって、上述のように、シェルの有� ��にかかわらず、熱効率に優れた移行型プラ� ��マトーチを用いて安定したTiと溶融塩との� �離を行うことができる。また、内面部材15は 、Tiからなるため、分離されたTiを汚染する� �とがない。Ti粒をTi合金とする場合には、内� ��部材15を、Ti粒を構成する合金元素からなる ものとすることにより、分離されたTi合金の� ��染を防止することができる。

 図4は、本実施形態にかかる溶解装置の別 の構成例を示す図である。本実施形態におい て、図4(a)に示すように、ハース10の側面12の� ��縁および内面を覆う内面部材15に加えて、� �ース10の底面11の内面を覆う底板15aを設けて� ��よい。また、同図(b)に示すように、内面部� ��15を一体でハース10の内面全体および側面12� ��上縁を覆うものとしてもよい。図4では、シ ェルが形成されていない状態を示す。

 これらの場合、底面11も含めたハース10の 内面の温度を金属塩の融点以上とすることが できるため、シェルが形成された後、溶融塩 6が底面まで侵入することがあったとしても� �金属塩層の形成を防止することができ、よ� �安定した、移行型プラズマトーチを用いたTi と溶融塩との分離を行うことができる。

〈第2の実施形態〉
 図5は、本発明の第2の実施形態にかかる溶� �装置の構成例を示す図である。図5に示す溶� ��装置は、ハースが傾動可能である点および� ��ース内にスキマーが設けられていない点以� ��は、図3に示すものと同等であり、実質的に 同一の部分には同一の符号を付している。

 本実施形態では、ハース10に投入された� �液混合物1にプラズマトーチ19からプラズマ19 aを照射して、固液混合物1を溶融塩の融点以� ��Tiの融点未満に加熱する。さらに、固液混� �物1をこの温度に保持し、ハース10の底面11に 溶融塩6が広がり、溶融塩6中に固体Ti3が分散� ��た状態とする。固液混合物1を構成する固体 Tiが、Ti粒が焼結等により結合し、多孔質の� �状となっている場合には、このTi塊の溶融塩 6から露出している部分では、Ti塊内部の隙間 に存在していた溶融塩または金属塩が外部に 排出される。

 図6は、本発明の第2の実施形態にかかる� �融装置の動作を示す図であり、(a)は溶融塩� �排出している状態、(b)は溶融Tiを排出してい る状態を示す図である。図6では、プラズマ� �ーチ等は省略している。溶融塩6をハース10� �底面11に広がった状態とした後、ハース10を� ��図6(a)に示すように左側が下がるように傾動 させ、溶融塩6をハース10の左下に配置された 溶融塩容器21に排出し、ハース10内に固体Ti3� �排出されなかったわずかな溶融塩とが存在� �る状態とする。固体Ti3が小さい粒状または� �状である場合には、溶融塩6中で沈降させ、� ��融塩6を攪拌しないように排出することによ り、溶融塩6とともに排出される固体Ti3を最� �限とすることができる。

 続いて、ハース10を水平に戻して、ハー� �10内に残存した固体Ti3に、プラズマトーチ19� ��らプラズマ19aを照射して固体Ti3を溶解し、� ��ース10を右側が下がるように傾動させ、溶� �Ti7をハース10の左下に配置されたTi容器22に� �出する。固体Ti3は、全体を溶解してから排� �してもよいし、部分的に溶解しながら順次Ti 容器22に排出してもよい。

 その後、再びハース10に固液混合物1を投� ��し、固液混合物1の溶解、溶融塩の排出、Ti� ��溶解およびTiの排出を繰り返す。固液混合� �1の投入は、Tiを全て排出してから行っても� �いし、ハース10内に固体や液体のTiが一部残� ��した状態で行ってもよい。ハース10内にTiが 一部残存した状態で固液混合物1を投入する� �、残存した高温のTiによって固液混合物1が� �熱されるため、エネルギー効率の面で優れ� �いる。

 本実施形態においても、プラズマ19aの照� ��により、固液混合物1や固体Ti3を溶解してい る間の内面部材15の溶融塩やTiに接する面の� �度を、金属塩の融点以上とすることができ� �。そのため、ハース10の内面で溶解したTiが� ��び凝固してシェルが形成され、シェルの収� ��によってシェルとハース10の内面との間に� �きた隙間に溶融塩が流れ込んだとしても、� �面部材15の溶融塩やTiに接する面の温度を金� ��塩の融点以上となるようにプラズマ19aを照� ��することにより、その隙間内での溶融塩の� ��固を抑制できる。したがって、ハース10の� �面に絶縁物である金属塩層8が形成されるこ� ��がなく、電源20と、被加熱体である固液混� �物1や固体Ti3との間の通電状態は維持され、� ��ラズマ19aの発生が安定して維持される。ま� ��、本実施形態によれば、スキマーを必要と� ��ないため、溶融装置を簡単な構成とするこ� ��ができる。

 本実施形態の溶融装置を用いて得られた� ��融Tiは、微量の溶融塩を含有する。この溶� �Tiを、溶融状態を維持したままで別のハース へ移動させ、溶融塩を除去することにより、 Tiを精製することができる。このTiの精製用� �ハースとしては、上述の第1の実施形態のハ� ��スを用いることができる。

 図6では、溶融塩を排出する場合とTiを排� ��する場合とで、ハース10を傾動させる方向� �異なる。しかし、溶融塩容器21とTi容器22が� �動可能である場合など、ハース10に対して同 じ側に位置する場合には、ハース10を傾動さ� ��る方向は同じであってもよい。

 本実施形態において、溶融塩と金属粒か� ��なる固液混合物1に代えて、固体状態の金属 塩と金属粒との混合物をハース10に投入して� ��よい。また、ハースの側面の高さは前記図3 および図4に示すように左右で異なっていて� �よいし、前記図5および図6に示すように均一 であってもよい。

 本実施形態において、内面部材15が図4(a)� ��示すようにハース10の側面12の上縁および内 面のみを覆うものと底板とからなるものであ っても、図4(b)に示すようにハースの側面の� �面および内面のみを覆うものであってもよ� �。いずれの場合であっても、底面11も含めた ハース10の内面の温度を金属塩の融点以上と� ��ることができるため、シェルが形成された� ��、溶融塩6が底面まで侵入することがあった としても、内面部材とシェルとの間における 金属塩層の形成を防止することができ、より 安定した、移行型プラズマトーチを用いたTi� ��溶融塩との分離を行うことができる。