JPH053213Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH053213Y2 JPH053213Y2 JP1987039965U JP3996587U JPH053213Y2 JP H053213 Y2 JPH053213 Y2 JP H053213Y2 JP 1987039965 U JP1987039965 U JP 1987039965U JP 3996587 U JP3996587 U JP 3996587U JP H053213 Y2 JPH053213 Y2 JP H053213Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- reactor body
- laser
- laser beam
- top wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
産業上の利用分野
本考案は、レーザー光反応器に関するもので、
詳しくは、レーザー光によつて化学反応を起こさ
せる光化学反応器の改良に関するものである。
詳しくは、レーザー光によつて化学反応を起こさ
せる光化学反応器の改良に関するものである。
従来の技術
従来のレーザー光反応器は、たとえば、第３図
に示すような構成からなつている。第３図におい
て、１１は反応器本体、１２はレーザー光によつ
て化学反応を起こす原料、１３は攪拌機、１４は
循環ポンプ、１５は入射窓、１６はグラフアイト
などの遮へい材、１７はレーザー光である。すな
わち、反応器本体１１の一側壁に設けられた入射
窓１５からレーザー光１７を照射して原料１２を
透過させ、その透過したレーザー光１７を他側壁
に設けられた遮へい材１６で受ける構造となつて
いる。
に示すような構成からなつている。第３図におい
て、１１は反応器本体、１２はレーザー光によつ
て化学反応を起こす原料、１３は攪拌機、１４は
循環ポンプ、１５は入射窓、１６はグラフアイト
などの遮へい材、１７はレーザー光である。すな
わち、反応器本体１１の一側壁に設けられた入射
窓１５からレーザー光１７を照射して原料１２を
透過させ、その透過したレーザー光１７を他側壁
に設けられた遮へい材１６で受ける構造となつて
いる。
考案が解決しようとする問題点
第３図に示した従来のレーザー光反応器におい
ては、第１に、レーザー光１７の吸収が大きい液
状の原料１２の場合では、レーザー光１７が入口
付近で吸収されてしまい、照射体積が極めて小さ
くなり、反応率が小さいという問題点がある。第
２に、照射体積を大きくするために、レーザー光
１７のビーム強度を上げると、入射窓１５の損傷
が起きるだけでなく、入口付近の原料１２には極
めて強いレーザー光１７が照射されることにな
り、蒸発やイオン化など、目的とする反応以外の
副反応が起きるので好ましくなく、またそのよう
な極端な現象が起きない場合でも、反応に必要な
強度以上が照射され、効率的でないという問題点
がある。第３に、上記第１および第２の問題点を
解決するために、レーザー光１７のビーム径を予
め拡大する方法があるが、入射窓１５が大きくな
つて、コスト的に不利であり、かつ、加圧や減圧
をする場合には、大きな入射窓１５を作れないと
いう問題点がある。第４に、照射が入口付近に限
られるため、攪拌と循環を入念に行なわなければ
ならなくなり、相対的に大型の装置が必要となつ
て、設備費および運転費が増大するという問題点
がある。第５に、前述の理由により、吸収率の大
きい原料、ビーム強度に対して小さい強度で反応
する原料には、効果的にレーザー光１７を照射す
ることができないという問題点がある。本考案
は、これらの問題点を解決することを目的とする
ものである。
ては、第１に、レーザー光１７の吸収が大きい液
状の原料１２の場合では、レーザー光１７が入口
付近で吸収されてしまい、照射体積が極めて小さ
くなり、反応率が小さいという問題点がある。第
２に、照射体積を大きくするために、レーザー光
１７のビーム強度を上げると、入射窓１５の損傷
が起きるだけでなく、入口付近の原料１２には極
めて強いレーザー光１７が照射されることにな
り、蒸発やイオン化など、目的とする反応以外の
副反応が起きるので好ましくなく、またそのよう
な極端な現象が起きない場合でも、反応に必要な
強度以上が照射され、効率的でないという問題点
がある。第３に、上記第１および第２の問題点を
解決するために、レーザー光１７のビーム径を予
め拡大する方法があるが、入射窓１５が大きくな
つて、コスト的に不利であり、かつ、加圧や減圧
をする場合には、大きな入射窓１５を作れないと
いう問題点がある。第４に、照射が入口付近に限
られるため、攪拌と循環を入念に行なわなければ
ならなくなり、相対的に大型の装置が必要となつ
て、設備費および運転費が増大するという問題点
がある。第５に、前述の理由により、吸収率の大
きい原料、ビーム強度に対して小さい強度で反応
する原料には、効果的にレーザー光１７を照射す
ることができないという問題点がある。本考案
は、これらの問題点を解決することを目的とする
ものである。
問題点を解決するための手段
反応器本体の頂壁に、レーザー光を拡大するレ
ンズを設置して、その拡大したレーザー光を該反
応器本体の内部の原料の自由表面に上方から照射
するようにした。また該頂壁にレンズパージガス
導入管を設けて前記レンズの下面（内面）にパー
ジガスを吹きつけるようにした。
ンズを設置して、その拡大したレーザー光を該反
応器本体の内部の原料の自由表面に上方から照射
するようにした。また該頂壁にレンズパージガス
導入管を設けて前記レンズの下面（内面）にパー
ジガスを吹きつけるようにした。
作 用
レーザー光を拡大するレンズを反応器本体の頂
壁に設置したことにより、入射窓部を最小にする
ことができ、かつ、レーザー光の入射損失が小さ
くなり、しかも、最適強度の照射が可能となる。
またレンズパージガス導入管から前記レンズの下
面（内面）にパージガスを吹きつけて該レンズの
鮮明度を保てるようにする。
壁に設置したことにより、入射窓部を最小にする
ことができ、かつ、レーザー光の入射損失が小さ
くなり、しかも、最適強度の照射が可能となる。
またレンズパージガス導入管から前記レンズの下
面（内面）にパージガスを吹きつけて該レンズの
鮮明度を保てるようにする。
実施例
第１図は本考案の第１実施例を示している。第
１図において、１は反応器本体で、頂壁１ａを備
えた有底筒状のものからなり、水平断面の形状
は、基本的には円形または矩形で、拡げたレーザ
ービーム断面形状と相似形に近いほうがよい。２
は該頂壁１ａに取付けられたレンズパージガス導
入管である。３は該頂壁１ａの中央部に設置され
たレンズで、この実施例では凹レンズからなり、
後述するレーザー光を拡大するものであり、その
焦点距離は支障のない範囲で小さいほうが反応器
本体１の高さを低くおさえることができる。４は
後述するレーザー光の方向変換器で、この実施例
ではミラーからなり、通常はレーザー光が水平に
射出されるので、それを鉛直方向に変換する。５
は攪拌機で、後述する原料を攪拌する。６は気体
導入パイプで、気液反応時に原料ガスを導入す
る。７は原料で、液状またはスラリー状のもので
ある。８はレーザー光で、連続式またはパルス式
のいずれでもよい。９は該頂壁１ａに取付けられ
たガス抜き管で、レンズパージガス、気体導入、
ガス状反応物がある場合に、そのガスまたは気体
を抜く。１０は気体で、反応に対して不活性なガ
スまたは気液反応を行なう場合は原料ガスであ
る。
１図において、１は反応器本体で、頂壁１ａを備
えた有底筒状のものからなり、水平断面の形状
は、基本的には円形または矩形で、拡げたレーザ
ービーム断面形状と相似形に近いほうがよい。２
は該頂壁１ａに取付けられたレンズパージガス導
入管である。３は該頂壁１ａの中央部に設置され
たレンズで、この実施例では凹レンズからなり、
後述するレーザー光を拡大するものであり、その
焦点距離は支障のない範囲で小さいほうが反応器
本体１の高さを低くおさえることができる。４は
後述するレーザー光の方向変換器で、この実施例
ではミラーからなり、通常はレーザー光が水平に
射出されるので、それを鉛直方向に変換する。５
は攪拌機で、後述する原料を攪拌する。６は気体
導入パイプで、気液反応時に原料ガスを導入す
る。７は原料で、液状またはスラリー状のもので
ある。８はレーザー光で、連続式またはパルス式
のいずれでもよい。９は該頂壁１ａに取付けられ
たガス抜き管で、レンズパージガス、気体導入、
ガス状反応物がある場合に、そのガスまたは気体
を抜く。１０は気体で、反応に対して不活性なガ
スまたは気液反応を行なう場合は原料ガスであ
る。
第１図に示すように構成されたレーザー光反応
器においては、レーザー光８をレンズ３により拡
大し、原料７の自由表面である液面に上方から照
射（放射）する。これにより、原料７は所定の化
学反応を起こす。なお反応に必要な光強度ないし
は余裕をみて、それより若干高めになるように拡
大する。またレンズ３の内面に付着物が生じる場
合には、レンズパージガス導入管２を通じて窒素
ガスなどの不活性ガスをレンズ３に吹きつけるな
どして、その付着を防止する。
器においては、レーザー光８をレンズ３により拡
大し、原料７の自由表面である液面に上方から照
射（放射）する。これにより、原料７は所定の化
学反応を起こす。なお反応に必要な光強度ないし
は余裕をみて、それより若干高めになるように拡
大する。またレンズ３の内面に付着物が生じる場
合には、レンズパージガス導入管２を通じて窒素
ガスなどの不活性ガスをレンズ３に吹きつけるな
どして、その付着を防止する。
つぎに設計例を述べる。ある薬液は、波長
308nmのレーザー光により、入射強度10mW／cm2
で効果的に反応を起こすが、その時、１cm深でそ
の光は殆んど吸収（0.01mW／cm2）される。い
ま、20W（ビーム径１×２cm）のXeclエキシマレ
ーザ（波長308nm）で、第１図に示したレーザー
光反応器により効率よく反応を起こさせる場合を
考える。レンズ３に、透過率90％、焦点距離60mm
の合成石英製の凹レンズを用いる。
308nmのレーザー光により、入射強度10mW／cm2
で効果的に反応を起こすが、その時、１cm深でそ
の光は殆んど吸収（0.01mW／cm2）される。い
ま、20W（ビーム径１×２cm）のXeclエキシマレ
ーザ（波長308nm）で、第１図に示したレーザー
光反応器により効率よく反応を起こさせる場合を
考える。レンズ３に、透過率90％、焦点距離60mm
の合成石英製の凹レンズを用いる。
照射面積＝20×0.9÷0.01＝30×60（cm2）、これ
よりレンズ３の液面からの高さ 60mm×60cm／２cm−60mm＝1740mmにて照射する。照 射体積＝30×60×１＝18000（cm3）となる。
よりレンズ３の液面からの高さ 60mm×60cm／２cm−60mm＝1740mmにて照射する。照 射体積＝30×60×１＝18000（cm3）となる。
そこで、従来の方法では入射強度が
10000mW／cm2となり、強度が強すぎるのみな
らず、透過長が １cm×（loge10000／0.01）／（loge10／0.01）＝２c
m より、照射体積が２×２＝４（cm3） となり、したがつて、照射体積が第１図のレーザ
ー光反応器を使用した場合は18000cm3であるのに
対し、従来の方法では４cm3であるから、 ４／18000＝１／4500 というように、比較にならないほどの相違があ
る。
らず、透過長が １cm×（loge10000／0.01）／（loge10／0.01）＝２c
m より、照射体積が２×２＝４（cm3） となり、したがつて、照射体積が第１図のレーザ
ー光反応器を使用した場合は18000cm3であるのに
対し、従来の方法では４cm3であるから、 ４／18000＝１／4500 というように、比較にならないほどの相違があ
る。
第２図は本考案の第２実施例を示している。こ
の第２実施例では、レンズ３に凸レンズを使用
し、レーザー光８の方向変換器４に二等辺直角三
角形のプリズムを使用している点で、前記第１実
施例と相違するだけで、他は同様であるので、詳
細についての図示は省略している。
の第２実施例では、レンズ３に凸レンズを使用
し、レーザー光８の方向変換器４に二等辺直角三
角形のプリズムを使用している点で、前記第１実
施例と相違するだけで、他は同様であるので、詳
細についての図示は省略している。
考案の効果
本考案は、反応器本体の頂壁に、レーザー光を
拡大するレンズを設置して、その拡大したレーザ
ー光を該反応器本体の内部の原料の自由表面に上
方から照射するようにしたので、光の吸収が大き
い原料に対して照射体積を極めて大きくとること
ができて、反応率を高めることができ、また反応
に必要なレーザー光強度がビーム強度に比較して
小さい原料に対し、必要以上に強い強度を照射す
ることがなく、光を効率的に大きな照射体積に照
射できる。しかも、反応器本体への光入射部のレ
ンズ系は小さくとも、大きな照射面積を得ること
ができ、したがつて、レンズ系が小さいことから
して、加圧および減圧に対しても、条件をより広
い範囲で設定できる。また原料が液状またはスラ
リー状の場合には、その原料にレンズが直接接触
しないので、光化学反応器にありがちな生成物の
付着を極めて少ないものとすることができ、しか
も、付着が問題となる場合には、レンズパージガ
ス導入管を利用して窒素ガスなどの不活性ガスで
パージすればよい。さらに、気液反応を行なう場
合は、気相を原料ガスとすることで容易に反応を
行なわせることができ、かつ、気体導入パイプを
設けることで、気体を入れることもできる。また
構造が簡単で、大型の動力装置を必要としないの
で、設備費および運転費の低減を図ることが可能
となる。
拡大するレンズを設置して、その拡大したレーザ
ー光を該反応器本体の内部の原料の自由表面に上
方から照射するようにしたので、光の吸収が大き
い原料に対して照射体積を極めて大きくとること
ができて、反応率を高めることができ、また反応
に必要なレーザー光強度がビーム強度に比較して
小さい原料に対し、必要以上に強い強度を照射す
ることがなく、光を効率的に大きな照射体積に照
射できる。しかも、反応器本体への光入射部のレ
ンズ系は小さくとも、大きな照射面積を得ること
ができ、したがつて、レンズ系が小さいことから
して、加圧および減圧に対しても、条件をより広
い範囲で設定できる。また原料が液状またはスラ
リー状の場合には、その原料にレンズが直接接触
しないので、光化学反応器にありがちな生成物の
付着を極めて少ないものとすることができ、しか
も、付着が問題となる場合には、レンズパージガ
ス導入管を利用して窒素ガスなどの不活性ガスで
パージすればよい。さらに、気液反応を行なう場
合は、気相を原料ガスとすることで容易に反応を
行なわせることができ、かつ、気体導入パイプを
設けることで、気体を入れることもできる。また
構造が簡単で、大型の動力装置を必要としないの
で、設備費および運転費の低減を図ることが可能
となる。
第１図は本考案の第１実施例を示した断面正面
図、第２図は本考案の第２実施例を示した一部切
欠断面正面図、第３図は従来の技術の一例を示し
た正面図である。 １……反応器本体、１ａ……頂壁、２……レン
ズパージガス導入管、３……レンズ、７……原
料、８……レーザー光。
図、第２図は本考案の第２実施例を示した一部切
欠断面正面図、第３図は従来の技術の一例を示し
た正面図である。 １……反応器本体、１ａ……頂壁、２……レン
ズパージガス導入管、３……レンズ、７……原
料、８……レーザー光。
Claims (1)
- レーザー光によつて化学反応を起こす原料を収
容する反応器本体と、この反応器本体の頂壁に設
置されてレーザー光を下向きに拡大して前記反応
器本体の内部の該原料の自由表面に上方から照射
させるレンズと、該頂壁に設置されて前記レンズ
の下面に不活性ガスを吹きつけるレンズパージガ
ス導入管とからなることを特徴とする、レーザー
光反応器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987039965U JPH053213Y2 (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987039965U JPH053213Y2 (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63149231U JPS63149231U (ja) | 1988-09-30 |
| JPH053213Y2 true JPH053213Y2 (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=30853625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987039965U Expired - Lifetime JPH053213Y2 (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH053213Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5346576B2 (ja) * | 2008-12-26 | 2013-11-20 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 金属微粒子製造装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4271347A (en) * | 1978-10-18 | 1981-06-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Treasury | Method and apparatus for accelerating chemical reactions using a spread beam deflector with single or multiple reflectors |
-
1987
- 1987-03-20 JP JP1987039965U patent/JPH053213Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63149231U (ja) | 1988-09-30 |
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