JPH1179707A - 一重項デルタ酸素発生器 - Google Patents
一重項デルタ酸素発生器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一重項デルタ酸素発生器用の水蒸気トラップ
及び液体分離器を提供する。 【解決手段】 一重項デルタ酸素発生器（10）は、一重
項デルタ酸素（Ｏ2( 1Δ））のガス流（22）が発生する
室（14）と、ガス流から水蒸気を除去する水蒸気トラッ
プ（40）と、水蒸気トラップの下流側に設けられてい
て、水蒸気の除去後にガス流から液体を分離する液体分
離器（60）を有している。水蒸気トラップは、室（14）
内に低温液滴から成る液滴場（44）を形成する液滴分散
装置（42）を有する。低温液滴は、ガス流中の水蒸気と
反応してこれを凝縮させる。低温液体は好ましくは、過
酸化水素である。液体分離器は、ガス流のために曲がり
くねった流路を構成するバッフル構造（62）から成る。
ガス流中の液体は、バッフルを横切ることができず、液
体から分離され、それにより一重項デルタ酸素発生器の
下流側に設けられたゲイン発生器に導入される本質的に
乾燥したガス流が生じる。
及び液体分離器を提供する。 【解決手段】 一重項デルタ酸素発生器（10）は、一重
項デルタ酸素（Ｏ2( 1Δ））のガス流（22）が発生する
室（14）と、ガス流から水蒸気を除去する水蒸気トラッ
プ（40）と、水蒸気トラップの下流側に設けられてい
て、水蒸気の除去後にガス流から液体を分離する液体分
離器（60）を有している。水蒸気トラップは、室（14）
内に低温液滴から成る液滴場（44）を形成する液滴分散
装置（42）を有する。低温液滴は、ガス流中の水蒸気と
反応してこれを凝縮させる。低温液体は好ましくは、過
酸化水素である。液体分離器は、ガス流のために曲がり
くねった流路を構成するバッフル構造（62）から成る。
ガス流中の液体は、バッフルを横切ることができず、液
体から分離され、それにより一重項デルタ酸素発生器の
下流側に設けられたゲイン発生器に導入される本質的に
乾燥したガス流が生じる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学レーザに関
し、特に、一重項デルタ酸素発生器に用いられる水蒸気
トラップ及び液体分離器に関する。
し、特に、一重項デルタ酸素発生器に用いられる水蒸気
トラップ及び液体分離器に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】化学酸
素−ヨウ素レーザ（ＣＯＩＬ）は、互いに異なる状態の
ヨウ素原子相互間の電子項遷移を利用する高エネルギ化
学ポンピング式連続発振（ＣＷ）レーザである。ＣＯＩ
Ｌは、動作が低圧状態で行われるために連続高出力波及
び良好なビーム品質を生じさせることができる。ＣＯＩ
Ｌにおけるプロセス全体には、液相の発生及び気相中へ
の電子的に励起された一重項（シングレット）デルタ酸
素分子（Ｏ2( 1Δ））の流入が含まれる。この次に、準
安定ヨウ素原子への電子エネルギ伝達を行って励起状態
のヨウ素原子を生じさせる。Ｏ2( 1Δ）は、塩基性過酸
化水素（ＢＨＰ）ＨＯ2 - と塩素ガスＣｌ2 との化学反
応にくよって一重項デルタ酸素発生器内で生じる。Ｏ2(
1Δ）からの共鳴エネルギの伝達により、ＣＯＩＬのゲ
イン発生器内に励起状態のヨウ素原子Ｉ（Ｐ 1/2 ）及び
分布の反転が生じる。
素−ヨウ素レーザ（ＣＯＩＬ）は、互いに異なる状態の
ヨウ素原子相互間の電子項遷移を利用する高エネルギ化
学ポンピング式連続発振（ＣＷ）レーザである。ＣＯＩ
Ｌは、動作が低圧状態で行われるために連続高出力波及
び良好なビーム品質を生じさせることができる。ＣＯＩ
Ｌにおけるプロセス全体には、液相の発生及び気相中へ
の電子的に励起された一重項（シングレット）デルタ酸
素分子（Ｏ2( 1Δ））の流入が含まれる。この次に、準
安定ヨウ素原子への電子エネルギ伝達を行って励起状態
のヨウ素原子を生じさせる。Ｏ2( 1Δ）は、塩基性過酸
化水素（ＢＨＰ）ＨＯ2 - と塩素ガスＣｌ2 との化学反
応にくよって一重項デルタ酸素発生器内で生じる。Ｏ2(
1Δ）からの共鳴エネルギの伝達により、ＣＯＩＬのゲ
イン発生器内に励起状態のヨウ素原子Ｉ（Ｐ 1/2 ）及び
分布の反転が生じる。
【０００３】 Ｏ2( 1Δ）＋Ｉ（Ｐ3/2 ）→Ｏ2( 3Σ）＋Ｐ1/2 （１） 反応式（１）のための基底状態のヨウ素原子は、ゲイン
発生器内のＯ2( 1Δ）の流れ中へ導入されるヨウ素分子
Ｉ2 の解離によって得ることができる。第１の電子的に
連記された状態のヨウ素原子は基底状態との間の遷移に
より、１．３１５μｍの光子が生じる。かかる反応式は
次のとおりである。 Ｉ（Ｐ1/2 ）→ Ｉ（Ｐ3/2 ）＋ｈν（１．３１５μｍ） （２） 一重項デルタ酸素発生器内で生じたガス状Ｏ2( 1Δ）の
流れは、レーザビームの品質及び出力にとって有害な場
合のある他のガス及び液体をも含んでいる。ガス流は代
表的には、レーザビームに特に悪影響を及ぼす場合のあ
る水蒸気を含んでいる。流れ中の水蒸気の割合が増すと
レーザ出力は減少する。水蒸気が約１０％を越えると、
レーザ出力は本質的に０まで減少する場合がある。した
がって、満足のゆくレーザ出力を達成するためには、水
蒸気の量を減少させることが重要である。
発生器内のＯ2( 1Δ）の流れ中へ導入されるヨウ素分子
Ｉ2 の解離によって得ることができる。第１の電子的に
連記された状態のヨウ素原子は基底状態との間の遷移に
より、１．３１５μｍの光子が生じる。かかる反応式は
次のとおりである。 Ｉ（Ｐ1/2 ）→ Ｉ（Ｐ3/2 ）＋ｈν（１．３１５μｍ） （２） 一重項デルタ酸素発生器内で生じたガス状Ｏ2( 1Δ）の
流れは、レーザビームの品質及び出力にとって有害な場
合のある他のガス及び液体をも含んでいる。ガス流は代
表的には、レーザビームに特に悪影響を及ぼす場合のあ
る水蒸気を含んでいる。流れ中の水蒸気の割合が増すと
レーザ出力は減少する。水蒸気が約１０％を越えると、
レーザ出力は本質的に０まで減少する場合がある。した
がって、満足のゆくレーザ出力を達成するためには、水
蒸気の量を減少させることが重要である。
【０００４】一重項デルタ酸素発生器内で生じたガス状
Ｏ2( 1Δ）から水蒸気を除去するための公知のコールド
トラップはチルドフィンを有し、ガス流をこれらチルド
フィンに当てて水蒸気を凝縮させる。この手法は、全体
としては満足度の乏しいものである。特に、フィンは比
較的大型であって重量がある。したがって、フィンの使
用は、スペースが限られていて、燃料消費量を減少させ
るためには軽量であることが肝要な空輸用途には望まし
くない。さらに、フィンによって構成される溝は、ガス
流中の水蒸気が冷却されたときに生成する氷によって詰
まるようになる。この氷の生成により、フィンを通るガ
ス流が減少する。氷は又、ゲイン発生器内へのガス流中
に同伴されるようになってレーザ出力を減少させる場合
がある。また、液体をゲイン発生器に流入させないよう
にするためにはＯ2( 1Δ）ガス流中のガスに同伴された
液体を除くことが重要である。
Ｏ2( 1Δ）から水蒸気を除去するための公知のコールド
トラップはチルドフィンを有し、ガス流をこれらチルド
フィンに当てて水蒸気を凝縮させる。この手法は、全体
としては満足度の乏しいものである。特に、フィンは比
較的大型であって重量がある。したがって、フィンの使
用は、スペースが限られていて、燃料消費量を減少させ
るためには軽量であることが肝要な空輸用途には望まし
くない。さらに、フィンによって構成される溝は、ガス
流中の水蒸気が冷却されたときに生成する氷によって詰
まるようになる。この氷の生成により、フィンを通るガ
ス流が減少する。氷は又、ゲイン発生器内へのガス流中
に同伴されるようになってレーザ出力を減少させる場合
がある。また、液体をゲイン発生器に流入させないよう
にするためにはＯ2( 1Δ）ガス流中のガスに同伴された
液体を除くことが重要である。
【０００５】かくして、氷の生成及び詰まりの問題を生
じさせないで水蒸気をＯ2( 1Δ）ガス流から効率的に除
去し、サイズが小さく且つ軽量であり、液体をＯ
2( 1Δ）ガス流から効率的に分離する一重項デルタ酸素
発生器用水蒸気トラップ及び液体分離器が要望されてい
る。
じさせないで水蒸気をＯ2( 1Δ）ガス流から効率的に除
去し、サイズが小さく且つ軽量であり、液体をＯ
2( 1Δ）ガス流から効率的に分離する一重項デルタ酸素
発生器用水蒸気トラップ及び液体分離器が要望されてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の要望を
満たす一重項デルタ酸素発生器を提供する。本発明の一
重項デルタ酸素発生器は、一重項デルタ酸素Ｏ2( 1Δ）
のガス流が生じる室と、低温液体源と、低温液体源と連
通していて、室内に低温液体の液滴場を形成するよう配
置された液滴分散装置とを有する。ガス流は、ガス流中
に含まれた水蒸気が凝縮されるように液滴場と相互作用
する。液滴場の凝縮した水蒸気及び低温液体は、コレク
タ内に集められる。液滴場は代表的には実質的に垂直で
あり、室内のガス流の流れ方向に対して実質的に横断方
向である。コレクタは、液滴場の下に配置されていて、
凝縮した水蒸気及び低温液体が重力による流れ作用下で
コレクタ内へ流れるようになっている。低温液体は水蒸
気を効果的に凝縮して液滴場の下流のガス流が約１容量
％以下の水蒸気を含むようにし、それによりレーザ出力
に対する影響が著しく減じられる。
満たす一重項デルタ酸素発生器を提供する。本発明の一
重項デルタ酸素発生器は、一重項デルタ酸素Ｏ2( 1Δ）
のガス流が生じる室と、低温液体源と、低温液体源と連
通していて、室内に低温液体の液滴場を形成するよう配
置された液滴分散装置とを有する。ガス流は、ガス流中
に含まれた水蒸気が凝縮されるように液滴場と相互作用
する。液滴場の凝縮した水蒸気及び低温液体は、コレク
タ内に集められる。液滴場は代表的には実質的に垂直で
あり、室内のガス流の流れ方向に対して実質的に横断方
向である。コレクタは、液滴場の下に配置されていて、
凝縮した水蒸気及び低温液体が重力による流れ作用下で
コレクタ内へ流れるようになっている。低温液体は水蒸
気を効果的に凝縮して液滴場の下流のガス流が約１容量
％以下の水蒸気を含むようにし、それによりレーザ出力
に対する影響が著しく減じられる。
【０００７】液滴場を形成するのに用いられる液体は、
液滴場を形成して水蒸気を効果的に凝縮するのに十分に
低い凍結点及び蒸気圧を有する適当な液体であるのが良
い。低温液体（冷液）は好ましくは、塩基性過酸化水素
との化学的適合性もあり、しかもＣｌ2 と著しくは化学
的に反応せず、これらは反応すると室内にＯ2( 1Δ）が
生じる。優れた液体は、過酸化水素である。液滴場内の
過酸化水素の温度は代表的には、約−２０℃以下であ
る。液滴分散装置は、直径が約２００μｍ〜約４００μ
ｍの低温液滴の実質的に均一な分散状態を生じさせる。
一重項デルタ酸素発生器は、室の外部に位置していて、
低温液体をコレクタから液滴分散装置に再循環させる循
環ループを更に有するのが良い。再循環した液体を、液
滴場として室内に再導入するのが良い。集められた低温
液体を室内への再導入に先立って冷却するために熱交換
器が循環ループ内に設けられる。
液滴場を形成して水蒸気を効果的に凝縮するのに十分に
低い凍結点及び蒸気圧を有する適当な液体であるのが良
い。低温液体（冷液）は好ましくは、塩基性過酸化水素
との化学的適合性もあり、しかもＣｌ2 と著しくは化学
的に反応せず、これらは反応すると室内にＯ2( 1Δ）が
生じる。優れた液体は、過酸化水素である。液滴場内の
過酸化水素の温度は代表的には、約−２０℃以下であ
る。液滴分散装置は、直径が約２００μｍ〜約４００μ
ｍの低温液滴の実質的に均一な分散状態を生じさせる。
一重項デルタ酸素発生器は、室の外部に位置していて、
低温液体をコレクタから液滴分散装置に再循環させる循
環ループを更に有するのが良い。再循環した液体を、液
滴場として室内に再導入するのが良い。集められた低温
液体を室内への再導入に先立って冷却するために熱交換
器が循環ループ内に設けられる。
【０００８】液滴場との相互作用後にガス流から液体を
分離するために液体分離器が、液滴分散装置の下流側で
室内に配置される。ガス流は代表的には、基底状態の酸
素ガス、Ｏ2( 1Δ）、Ｈｅ、Ｃｌ2 、Ｈ2 Ｏ及びＨ2 Ｏ
2 を含み、また不純物として塩基性過酸化水素（ＢＨ
Ｐ）及び過酸化水素エーロゾルを更に含む場合がある。
液体分離器は、Ｏ2( 1Δ）のガス流を通す曲がりくねっ
た流路を形成する複数のバッフルから成る。ガス流中の
液体は、曲がりくねった流路を横切ることができず、バ
ッフルによって分離される。かくして、公知の一重項デ
ルタ酸素発生器の欠点は、本発明により水蒸気及び液体
がＯ2( 1Δ）ガス流から効果的に除去され、また重量が
少なくなっているので解決されている。
分離するために液体分離器が、液滴分散装置の下流側で
室内に配置される。ガス流は代表的には、基底状態の酸
素ガス、Ｏ2( 1Δ）、Ｈｅ、Ｃｌ2 、Ｈ2 Ｏ及びＨ2 Ｏ
2 を含み、また不純物として塩基性過酸化水素（ＢＨ
Ｐ）及び過酸化水素エーロゾルを更に含む場合がある。
液体分離器は、Ｏ2( 1Δ）のガス流を通す曲がりくねっ
た流路を形成する複数のバッフルから成る。ガス流中の
液体は、曲がりくねった流路を横切ることができず、バ
ッフルによって分離される。かくして、公知の一重項デ
ルタ酸素発生器の欠点は、本発明により水蒸気及び液体
がＯ2( 1Δ）ガス流から効果的に除去され、また重量が
少なくなっているので解決されている。
【０００９】本発明の上記特徴及び利点並びに他の特徴
及び利点は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び
添付の図面から一層良く理解されよう。
及び利点は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び
添付の図面から一層良く理解されよう。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、一重項デルタ酸素（Ｏ
2( 1Δ））発生器（ＳＯＧ）１０に用いられる水蒸気ト
ラップ及び液体分離器である。図１は、塩基性過酸化水
素（ＢＨＰ）ＨＯ2 - とハロゲンガス化学種、代表的に
はＣｌ2 との反応からＯ2( 1Δ）が得られる一重項デル
タ酸素発生器１２を含む化学酸素−ヨウ素レーザ（ＣＯ
ＩＬ）を示している。ハロゲンガスは、ハロゲンガスと
不活性ガスの混合物の状態で一重項デルタ酸素発生器１
２内へ導入される。不活性ガスは代表的にはＨｅであ
る。ＢＨＰは、液滴分散体１８の形態で入口１６のとこ
ろで一重項デルタ酸素発生器１２の室１４内へ導入され
る。ハロゲンガス・不活性ガス混合物２０は、ＢＨＰ液
滴１８に対して横方向に室１４内へ導入されて、ガス流
２２の状態のＯ2( 1Δ）が生じる。ＢＨＰを、閉ループ
２４に沿って連続的に再循環させて室１４内へ再導入す
るのがよい。閉ループ２４は、ポンプ２６と、ＢＨＰを
室１４内への再導入前に冷却する熱交換器２８とを有す
る。一重項デルタ酸素発生器１２は、Ｏ2( 1Δ）ガス流
２２を室１４内から流出させる出口３０を有する。Ｏ2(
1Δ）ガス流は、導管３２を経て、一重項デルタ酸素発
生器１２の下流側に設けられたゲイン発生器３４に至
る。Ｏ2( 1Δ）ガス流とヨウ素の混合及び反応により光
子がゲイン発生器３４内で生じる。光子はレーザ共振器
キャビティ（図示せず）内で振動するようになり、レー
ザビームが生じる。ゲイン発生器３４と連通状態にある
ディフューザ３６とエジェクタ３８が放出レーザを通
す。
2( 1Δ））発生器（ＳＯＧ）１０に用いられる水蒸気ト
ラップ及び液体分離器である。図１は、塩基性過酸化水
素（ＢＨＰ）ＨＯ2 - とハロゲンガス化学種、代表的に
はＣｌ2 との反応からＯ2( 1Δ）が得られる一重項デル
タ酸素発生器１２を含む化学酸素−ヨウ素レーザ（ＣＯ
ＩＬ）を示している。ハロゲンガスは、ハロゲンガスと
不活性ガスの混合物の状態で一重項デルタ酸素発生器１
２内へ導入される。不活性ガスは代表的にはＨｅであ
る。ＢＨＰは、液滴分散体１８の形態で入口１６のとこ
ろで一重項デルタ酸素発生器１２の室１４内へ導入され
る。ハロゲンガス・不活性ガス混合物２０は、ＢＨＰ液
滴１８に対して横方向に室１４内へ導入されて、ガス流
２２の状態のＯ2( 1Δ）が生じる。ＢＨＰを、閉ループ
２４に沿って連続的に再循環させて室１４内へ再導入す
るのがよい。閉ループ２４は、ポンプ２６と、ＢＨＰを
室１４内への再導入前に冷却する熱交換器２８とを有す
る。一重項デルタ酸素発生器１２は、Ｏ2( 1Δ）ガス流
２２を室１４内から流出させる出口３０を有する。Ｏ2(
1Δ）ガス流は、導管３２を経て、一重項デルタ酸素発
生器１２の下流側に設けられたゲイン発生器３４に至
る。Ｏ2( 1Δ）ガス流とヨウ素の混合及び反応により光
子がゲイン発生器３４内で生じる。光子はレーザ共振器
キャビティ（図示せず）内で振動するようになり、レー
ザビームが生じる。ゲイン発生器３４と連通状態にある
ディフューザ３６とエジェクタ３８が放出レーザを通
す。
【００１１】Ｏ2( 1Δ）ガス流２２は代表的には、残留
Ｃｌ2 、Ｈｅ及び水蒸気を含む他のガスを更に含む。水
蒸気はＯ2( 1Δ）ガス流２２中のその含有量が多すぎる
とレーザ出力に対して非常に有害である。事実、Ｏ2( 1
Δ）ガス流中の水蒸気含有量が約１０容量％よりも多け
れば、レーザ出力は本質的に０になる場合がある。水蒸
気含有量は好ましくは、満足のいくレーザ出力を得るた
めには約１容量％以下に保たれる。本発明によれば、Ｏ
2( 1Δ）ガス流２２の水蒸気含有量を有効な低いレベル
に減少させて満足のいくレーザ出力を得るようにするた
めに水蒸気トラップ４０が一重項デルタ酸素発生器１２
内に設けられている。好ましくは、水蒸気トラップ４０
は、Ｏ2( 1Δ）ガス流２２の水蒸気含有量を約１容量％
以下にする。水蒸気トラップ４０は、室１４内の低温液
体（冷液）の液滴場４４を形成してＯ2( 1Δ）ガス流２
２が液滴場４４を通過させるようにするための液滴分散
装置４２を有する。低温液体の液滴は、Ｏ2( 1Δ）ガス
流中の水蒸気と相互作用してこれを凝縮させる。
Ｃｌ2 、Ｈｅ及び水蒸気を含む他のガスを更に含む。水
蒸気はＯ2( 1Δ）ガス流２２中のその含有量が多すぎる
とレーザ出力に対して非常に有害である。事実、Ｏ2( 1
Δ）ガス流中の水蒸気含有量が約１０容量％よりも多け
れば、レーザ出力は本質的に０になる場合がある。水蒸
気含有量は好ましくは、満足のいくレーザ出力を得るた
めには約１容量％以下に保たれる。本発明によれば、Ｏ
2( 1Δ）ガス流２２の水蒸気含有量を有効な低いレベル
に減少させて満足のいくレーザ出力を得るようにするた
めに水蒸気トラップ４０が一重項デルタ酸素発生器１２
内に設けられている。好ましくは、水蒸気トラップ４０
は、Ｏ2( 1Δ）ガス流２２の水蒸気含有量を約１容量％
以下にする。水蒸気トラップ４０は、室１４内の低温液
体（冷液）の液滴場４４を形成してＯ2( 1Δ）ガス流２
２が液滴場４４を通過させるようにするための液滴分散
装置４２を有する。低温液体の液滴は、Ｏ2( 1Δ）ガス
流中の水蒸気と相互作用してこれを凝縮させる。
【００１２】分散状態の低温液体及び凝縮された状態の
水蒸気は重力の作用で、一重項デルタ酸素発生器１２の
下方部分に配置されたコレクタ４６内へ下方に流れる。
低温液体は好ましくは、閉ループ５０内に設けられたポ
ンプ４８によってコレクタ４６から液滴分散装置４２に
連続的に再循環される。再循環した低温液体は室１４内
へ液滴場４４として再導入され、Ｏ2( 1Δ）ガス流中の
水蒸気を再び凝縮させる。閉ループ５０内に設けられた
熱交換器５２が、水蒸気を凝縮させるのに有効な有効な
低い温度に低温液体を維持する。代表的には、収集され
た低温液体は、室１４内をほんの数度温める。液滴分散
装置４２は、高密度で均一な分散状態の低温液滴を生じ
させる任意適当な装置であるのが良い。図２に示すよう
に、分散装置４２は、液滴場４４を生じさせるために低
温液体を通す小さな孔５６を備えた有孔板５４を有する
のがよい。分かりやすくするため、液滴は有孔板５４の
一部分上にだけ図示されている。分散装置４２は、一又
は二以上のスプレーノズル、アトマイザ等（図示せず）
を有するのがよいが、これは任意である。液滴は代表的
には、約２００μｍ〜約４００μｍの直径を有する。液
滴場４４は代表的には、Ｏ2( 1Δ）ガス流の方向に約５
ｃｍ以下の幅を有している。これは、有孔板５４の幅Ｗ
にほぼ等しい。かかる液滴場の幅は、液滴と水蒸気との
相互作用を高めて水蒸気を効果的に凝縮させるのに有利
である。
水蒸気は重力の作用で、一重項デルタ酸素発生器１２の
下方部分に配置されたコレクタ４６内へ下方に流れる。
低温液体は好ましくは、閉ループ５０内に設けられたポ
ンプ４８によってコレクタ４６から液滴分散装置４２に
連続的に再循環される。再循環した低温液体は室１４内
へ液滴場４４として再導入され、Ｏ2( 1Δ）ガス流中の
水蒸気を再び凝縮させる。閉ループ５０内に設けられた
熱交換器５２が、水蒸気を凝縮させるのに有効な有効な
低い温度に低温液体を維持する。代表的には、収集され
た低温液体は、室１４内をほんの数度温める。液滴分散
装置４２は、高密度で均一な分散状態の低温液滴を生じ
させる任意適当な装置であるのが良い。図２に示すよう
に、分散装置４２は、液滴場４４を生じさせるために低
温液体を通す小さな孔５６を備えた有孔板５４を有する
のがよい。分かりやすくするため、液滴は有孔板５４の
一部分上にだけ図示されている。分散装置４２は、一又
は二以上のスプレーノズル、アトマイザ等（図示せず）
を有するのがよいが、これは任意である。液滴は代表的
には、約２００μｍ〜約４００μｍの直径を有する。液
滴場４４は代表的には、Ｏ2( 1Δ）ガス流の方向に約５
ｃｍ以下の幅を有している。これは、有孔板５４の幅Ｗ
にほぼ等しい。かかる液滴場の幅は、液滴と水蒸気との
相互作用を高めて水蒸気を効果的に凝縮させるのに有利
である。
【００１３】本明細書においては、「低温液体」という
用語は、液体の蒸気圧が、Ｏ2( 1Δ）ガス流２２中の水
蒸気を凝縮させるのに有効なほど低いものであるよう効
果的に低い温度状態にある液体をさすものとする。液滴
場を形成するための優れた液体は、過酸化水素（Ｈ2 Ｏ
2 ）である。Ｈ2 Ｏ2 液滴を、約−２０℃以下の温度で
室１４内に導入して水蒸気を凝縮させるのがよい。ま
た、Ｈ2 Ｏ2 は凍結点が低く、そしてＢＨＰとの化学的
適合性があり、しかもＣｌ2 と著しくは化学的に反応し
ない。Ｈ2 Ｏ2 は、濃度が約３０％〜約６０％の水溶液
の状態で使用するのがよい。Ｈ2 Ｏ2 の供給源５８は必
要に応じて追加のＨ2 Ｏ2 を閉ループ５０内へ供給して
動作中、有効な濃度を維持する。
用語は、液体の蒸気圧が、Ｏ2( 1Δ）ガス流２２中の水
蒸気を凝縮させるのに有効なほど低いものであるよう効
果的に低い温度状態にある液体をさすものとする。液滴
場を形成するための優れた液体は、過酸化水素（Ｈ2 Ｏ
2 ）である。Ｈ2 Ｏ2 液滴を、約−２０℃以下の温度で
室１４内に導入して水蒸気を凝縮させるのがよい。ま
た、Ｈ2 Ｏ2 は凍結点が低く、そしてＢＨＰとの化学的
適合性があり、しかもＣｌ2 と著しくは化学的に反応し
ない。Ｈ2 Ｏ2 は、濃度が約３０％〜約６０％の水溶液
の状態で使用するのがよい。Ｈ2 Ｏ2 の供給源５８は必
要に応じて追加のＨ2 Ｏ2 を閉ループ５０内へ供給して
動作中、有効な濃度を維持する。
【００１４】Ｈ2 Ｏ2 と性質が類似した他の液体もま
た、水蒸気トラップ５０内での使用にに適すると考えら
れる。かかる他の液体としては、例えばハロゲン化リチ
ウム塩が挙げられる。水蒸気トラップ４０の下流側のＯ
2( 1Δ）ガス流２２は、基底状態の酸素ガス、Ｏ
2( 1Δ）、Ｈｅ、Ｃｌ2 、Ｈ2 Ｏ及びＨ2 Ｏ2 を含み、
また不純物としてＢＨＰ及びＨ2 Ｏ2 エーロゾルを更に
含む場合がある。一重項デルタ酸素発生器１２内に本質
的には乾燥したガスを生じさせてゲイン発生器３４内へ
導入される液体の量を著しく減少させ、それによりレー
ザビームの出力及び品質に対する悪影響を減少させるこ
とが望ましい。一重項デルタ酸素発生器１２は、水蒸気
トラップ４０の下流側に設けられていて、出口３０を通
って出る前にＯ2( 1Δ）ガス流２２から液体を除去する
液体分離器６０を有している。図２に示すように、液体
分離器６０は、バッフル構造から成るのがよい。バッフ
ル６２は、細長く全体としてＵ字形の形をしているのが
よい。他のバッフル形状及び構成、例えば波形板を使用
してもよく、これは任意である。バッフル６２は千鳥状
アレーの状態で室内へ配置されていて、Ｏ2( 1Δ）ガス
流２２のための曲りくねった流路を形成している。バッ
フル６２は代表的には、室１４内で実質的に垂直の向き
に差し向けられている。Ｏ2( 1Δ）ガス流２２中の液体
は、曲りくねった流路を横断してバッフル６２と衝突す
ることは不可能である。液体は矢印６４で示すようにバ
ッフル６２に沿って下方に流れてコレクタ４６内に流入
する。その結果、Ｏ2( 1Δ）ガス流２２は、ゲイン発生
器３４内へ導入されたときには本質的には乾燥してい
る。
た、水蒸気トラップ５０内での使用にに適すると考えら
れる。かかる他の液体としては、例えばハロゲン化リチ
ウム塩が挙げられる。水蒸気トラップ４０の下流側のＯ
2( 1Δ）ガス流２２は、基底状態の酸素ガス、Ｏ
2( 1Δ）、Ｈｅ、Ｃｌ2 、Ｈ2 Ｏ及びＨ2 Ｏ2 を含み、
また不純物としてＢＨＰ及びＨ2 Ｏ2 エーロゾルを更に
含む場合がある。一重項デルタ酸素発生器１２内に本質
的には乾燥したガスを生じさせてゲイン発生器３４内へ
導入される液体の量を著しく減少させ、それによりレー
ザビームの出力及び品質に対する悪影響を減少させるこ
とが望ましい。一重項デルタ酸素発生器１２は、水蒸気
トラップ４０の下流側に設けられていて、出口３０を通
って出る前にＯ2( 1Δ）ガス流２２から液体を除去する
液体分離器６０を有している。図２に示すように、液体
分離器６０は、バッフル構造から成るのがよい。バッフ
ル６２は、細長く全体としてＵ字形の形をしているのが
よい。他のバッフル形状及び構成、例えば波形板を使用
してもよく、これは任意である。バッフル６２は千鳥状
アレーの状態で室内へ配置されていて、Ｏ2( 1Δ）ガス
流２２のための曲りくねった流路を形成している。バッ
フル６２は代表的には、室１４内で実質的に垂直の向き
に差し向けられている。Ｏ2( 1Δ）ガス流２２中の液体
は、曲りくねった流路を横断してバッフル６２と衝突す
ることは不可能である。液体は矢印６４で示すようにバ
ッフル６２に沿って下方に流れてコレクタ４６内に流入
する。その結果、Ｏ2( 1Δ）ガス流２２は、ゲイン発生
器３４内へ導入されたときには本質的には乾燥してい
る。
【００１５】バッフル６２は好ましくは、代表的には一
重項デルタ酸素発生器内に存在している液体及びガスに
対して耐蝕性のある軽量の材料で作られる。例えば、バ
ッフル６２をポリマー材料、例えばプラスチックで構成
するのがよい。一重項デルタ酸素発生器１２を用いる
と、流動ガス化学レーザ以外の用途のためにＯ2( 1Δ）
を発生させることができる。例えば、Ｏ2( 1Δ）はま
た、廃棄物処理、水浄化処理及び酸素化化合物の生成に
も使用することができる。本発明をその幾つかの好まし
い実施形態に関してかなり詳細に説明したが、他の形態
も実施可能である。したがって、特許請求の範囲に記載
された技術的範囲は、本明細書の好ましい実施形態の説
明に限定されない。
重項デルタ酸素発生器内に存在している液体及びガスに
対して耐蝕性のある軽量の材料で作られる。例えば、バ
ッフル６２をポリマー材料、例えばプラスチックで構成
するのがよい。一重項デルタ酸素発生器１２を用いる
と、流動ガス化学レーザ以外の用途のためにＯ2( 1Δ）
を発生させることができる。例えば、Ｏ2( 1Δ）はま
た、廃棄物処理、水浄化処理及び酸素化化合物の生成に
も使用することができる。本発明をその幾つかの好まし
い実施形態に関してかなり詳細に説明したが、他の形態
も実施可能である。したがって、特許請求の範囲に記載
された技術的範囲は、本明細書の好ましい実施形態の説
明に限定されない。
【図１】本発明の水蒸気トラップ及び液体分離器を含む
化学酸素−ヨウ素レーザの略図である。
化学酸素−ヨウ素レーザの略図である。
【図２】水蒸気トラップの液滴場及び液体分離器のバッ
フル構造を通る一重項デルタ酸素ガス流の流れを示す略
図である。
フル構造を通る一重項デルタ酸素ガス流の流れを示す略
図である。
１０ 一重項デルタ酸素発生器 １４ 室 ２２ Ｏ2( 1Δ）ガス流 ３４ ゲイン発生器 ４０ 水蒸気トラップ ４２ 液滴分散装置 ４４ 液滴場 ６０ 液体分離器 ６２ バッフル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年９月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー エス ハートラヴ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90732 サン ペドロ ダルメシア ドラ イヴ 1612 (72)発明者 ロバート ジェイ デイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90274 ローリング ヒルズ エステータ ス ポニー レーン 22
Claims (28)
- 【請求項１】 一重項デルタ酸素発生器であって、一重
項デルタ酸素のガス流が生じる室と、低温液体源と、低
温液体源と連通していて、室内に低温液体の液滴場を形
成するよう配置された液滴分散装置とを有し、ガス流
は、ガス流中に含まれた水蒸気が凝縮されるように液滴
場と相互作用し、一重項デルタ酸素発生器は更に、凝縮
した水蒸気及び低温液体を集めるよう配置されたコレク
タを有することを特徴とする一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項２】 低温液体は、過酸化水素であることを特
徴とする請求項１記載の一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項３】 液滴場内の過酸化水素の温度は、約−２
０℃以下であることを特徴とする請求項２記載の一重項
デルタ酸素発生器。 - 【請求項４】 液滴分散装置は、直径が約２００μｍ〜
約４００μｍの低温液滴の実質的に均一な分散状態を生
じさせることを特徴とする請求項１記載の一重項デルタ
酸素発生器。 - 【請求項５】 液滴場は、室内のガス流の流れ方向に対
して実質的に横断方向であることを特徴とする請求項１
記載の一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項６】 液滴場は、ガス流の流れ方向において約
５cm以下の幅を有することを特徴とする請求項１記載の
一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項７】 室の外部に位置していて、低温液体をコ
レクタから液滴分散装置に再循環させて低温液体を液滴
場として室内に再導入できるようにするための循環ルー
プを更に有することを特徴とする請求項１記載の一重項
デルタ酸素発生器。 - 【請求項８】 循環ループは、集められた低温液体を室
内への再導入に先立って冷却する熱交換器を有すること
を特徴とする請求項７記載の一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項９】 低温液体は水蒸気を凝縮させて液滴場の
下流のガス流が約１容量％以下の水蒸気を含むようにす
ることを特徴とする請求項１記載の一重項デルタ酸素発
生器。 - 【請求項１０】 一重項デルタ酸素発生器であって、一
重項デルタ酸素のガス流が生じる室と、低温液体源と、
低温液体源と連通していて、室内に低温液体の液滴場を
形成するよう配置された液滴分散装置とを有し、ガス流
は、ガス流中に含まれた水蒸気が凝縮されるように液滴
場と相互作用し、一重項デルタ酸素発生器は更に、液滴
分散装置の下流側で室内に配置されていて、液滴場との
相互作用後にガス流から液体を分離する液体分離器を有
することを特徴とする一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項１１】 低温液体は、過酸化水素であることを
特徴とする請求項１０記載の一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項１２】 液滴場内の過酸化水素の温度は、約−
２０℃以下であることを特徴とする請求項１１記載の一
重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項１３】 液滴分散装置は、直径が約２００μｍ
〜約４００μｍの低温液滴の実質的に均一な分散状態を
生じさせることを特徴とする請求項１０記載の一重項デ
ルタ酸素発生器。 - 【請求項１４】 液滴場は、ガス流の流れ方向において
約５cm以下の幅を有することを特徴とする請求項１０記
載の一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項１５】 液滴場は、室内のガス流の流れ方向に
対して実質的に横断方向であることを特徴とする請求項
１０記載の一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項１６】 凝縮した水蒸気及び低温液体を集める
よう配置されたコレクタと、低温液体をコレクタから液
滴分散装置に再循環させて低温液体を液滴場として室内
に再導入できるようにするための循環ループを更に有す
ることを特徴とする請求項１０記載の一重項デルタ酸素
発生器。 - 【請求項１７】 循環ループは、集められた低温液体を
室内への再導入に先立って冷却する熱交換器を有するこ
とを特徴とする請求項１６記載の一重項デルタ酸素発生
器。 - 【請求項１８】 低温液体は水蒸気を凝縮させて液滴場
の下流のガス流が約１容量％以下の水蒸気を含むように
することを特徴とする請求項１０記載の一重項デルタ酸
素発生器。 - 【請求項１９】 液体分離器は、室内に配置されてい
て、液体をガス流から除去するよう一重項デルタ酸素の
ガス流を通す曲がりくねった流路を形成する複数のバッ
フルから成ることを特徴とする請求項１０記載の一重項
デルタ酸素発生器。 - 【請求項２０】 一重項デルタ酸素発生器であって、一
重項デルタ酸素のガス流が生じる室と、低温液体源と、
低温液体源と連通していて、室内に低温液体の液滴場を
形成するよう配置された液滴分散装置とを有し、ガス流
は、ガス流中に含まれた水蒸気が凝縮されるように液滴
場と相互作用し、一重項デルタ酸素発生器は更に、凝縮
した水蒸気及び低温液体を集めるよう配置されたコレク
タと、低温液体をコレクタから液滴分散装置に再循環さ
せて低温液体を液滴場として室内に再導入できるように
するための循環ループと、液滴分散装置の下流側で室内
に配置されていて、液滴場との相互作用後にガス流から
液体を分離する液体分離器とを有することを特徴とする
一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項２１】 低温液体は、過酸化水素であることを
特徴とする請求項２０記載の一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項２２】 液滴場内の過酸化水素の温度は、約−
２０℃以下であることを特徴とする請求項２１記載の一
重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項２３】 液滴分散装置は、直径が約２００μｍ
〜約４００μｍの低温液滴の実質的に均一な分散状態を
生じさせることを特徴とする請求項２０記載の一重項デ
ルタ酸素発生器。 - 【請求項２４】 液滴場は、ガス流の流れ方向において
約５cm以下の幅を有することを特徴とする請求項２０記
載の一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項２５】 循環ループは、低温液体を室内への再
導入に先立って冷却する熱交換器を有することを特徴と
する請求項２０記載の一重項デルタ酸素発生器。 - 【請求項２６】 低温液体は水蒸気を凝縮させて液滴場
の下流のガス流が約１容量％以下の水蒸気を含むように
することを特徴とする請求項２０記載の一重項デルタ酸
素発生器。 - 【請求項２７】 液体分離器は、室内に配置されてい
て、液体をガス流から除去するよう一重項デルタ酸素の
ガス流を通す曲がりくねった流路を形成する複数のバッ
フルから成ることを特徴とする請求項２０記載の一重項
デルタ酸素発生器。 - 【請求項２８】 一重項デルタ酸素発生器の室内で一重
項デルタ酸素のガス流を処理する方法であって、一重項
デルタ酸素のガス流を、室内の低温液体の液滴場に通す
段階を有し、ガス流は、ガス流中に含まれた水蒸気が凝
縮されるように液滴場と相互作用し、前記方法は更に、
液滴場との相互作用後にガス流から液体を分離する段階
を有することを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/890717 | 1997-07-09 | ||
| US08/890,717 US6165424A (en) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | Water vapor trap and liquid separator for singlet-delta oxygen generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1179707A true JPH1179707A (ja) | 1999-03-23 |
Family
ID=25397052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10193032A Pending JPH1179707A (ja) | 1997-07-09 | 1998-07-08 | 一重項デルタ酸素発生器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6165424A (ja) |
| EP (1) | EP0890548A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1179707A (ja) |
| KR (1) | KR19990013453A (ja) |
| CA (1) | CA2240486A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6663017B2 (en) * | 2000-01-28 | 2003-12-16 | Safety-Kleen Systems, Inc. | Device for generating a pressurized stream of treating media |
| US20020196836A1 (en) * | 2001-06-22 | 2002-12-26 | Staphanos Stephen T. | Emission monitoring system probe assembly for high-temperature applications |
| US6659088B2 (en) * | 2001-10-22 | 2003-12-09 | Optimetrics, Inc. | Use of singlet delta oxygen to enhance the performance of internal combustion engines, diesel engines in particular |
| US6623718B1 (en) * | 2001-12-15 | 2003-09-23 | Erc Incorporated | Process for the chemical generation of singlet delta oxygen |
| US7116696B2 (en) * | 2002-06-10 | 2006-10-03 | Ksy Corporation | Efficient method and apparatus for generating singlet delta oxygen at an elevated pressure |
| US7397836B2 (en) * | 2002-06-10 | 2008-07-08 | Ksy Corporation | Efficient method and apparatus for generating singlet delta oxygen at an elevated pressure |
| US6674781B1 (en) * | 2002-08-19 | 2004-01-06 | The Boeing Company | Method and system for fueling a closed cycle chemical oxygen iodine laser |
| CN105024272B (zh) * | 2014-04-24 | 2017-11-28 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 利用化学反应热作辅助能源的混合供碘装置 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4246252A (en) * | 1979-04-13 | 1981-01-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Gas generating system for chemical lasers |
| US4267526A (en) * | 1979-04-13 | 1981-05-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Continuous wave chemically pumped atomic iodine laser |
| US4318895A (en) * | 1979-11-05 | 1982-03-09 | Mcdonnell Douglas Corporation | Process for generating singlet-oxygen |
| US4342116A (en) * | 1980-03-11 | 1982-07-27 | The Garrett Corporation | Dry excited singlet delta oxygen generator |
| US4558451A (en) * | 1982-07-19 | 1985-12-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Tubular singlet delta oxygen generator |
| US4461756A (en) * | 1982-09-30 | 1984-07-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Singlet delta oxygen generator |
| US4653062A (en) * | 1985-06-18 | 1987-03-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Chemical oxygen-iodine laser |
| US4668498A (en) * | 1985-09-27 | 1987-05-26 | Davis James A | Supersonic singlet delta oxygen aerosol generator |
| FR2594820B1 (fr) * | 1986-02-26 | 1988-06-10 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Procede et generateur pour engendrer de l'iode atomique a l'etat fondamental, et laser chimique a iode en faisant application |
| JPH0797677B2 (ja) * | 1987-04-03 | 1995-10-18 | 財団法人工業開発研究所 | 化学励起ヨウ素レ−ザ装置 |
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| US4787091A (en) * | 1987-07-13 | 1988-11-22 | Rockwell International Corporation | Chemical laser system employing iodine atoms as a lasing gas |
| US5229100A (en) * | 1988-06-13 | 1993-07-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Rotating disk singlet oxygen generator |
| US5246673A (en) * | 1988-12-21 | 1993-09-21 | Troy Investments Inc. | Delta singlet oxygen continuous reactor |
| US4975265A (en) * | 1988-12-21 | 1990-12-04 | International Superconductor Corp. | "Delta singlet oxygen" continuous reactor |
| US5516502A (en) * | 1992-12-10 | 1996-05-14 | Rockwell International Corporation | Singlet delta oxygen generator |
| US5378449A (en) * | 1993-08-31 | 1995-01-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Formation of basic hydrogen peroxide |
| US5392988A (en) * | 1994-01-19 | 1995-02-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Uniform droplet generator |
| US5417928A (en) * | 1994-02-25 | 1995-05-23 | Rockwell International Corporation | Singlet delta oxygen generator and process |
| DE19521688C2 (de) * | 1995-06-14 | 1998-07-02 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Sauerstoff-Jod-Laser |
| US5658535A (en) * | 1995-07-14 | 1997-08-19 | Sti Optronics Corporation | Transverse flow uniform droplet O2 (1 Δ) generator and method for its use |
| US6099805A (en) * | 1997-07-09 | 2000-08-08 | Trw Inc. | Singlet-delta oxygen generator |
-
1997
- 1997-07-09 US US08/890,717 patent/US6165424A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-06-12 CA CA002240486A patent/CA2240486A1/en not_active Abandoned
- 1998-06-25 KR KR1019980024092A patent/KR19990013453A/ko not_active Ceased
- 1998-07-02 EP EP98112296A patent/EP0890548A3/en not_active Withdrawn
- 1998-07-08 JP JP10193032A patent/JPH1179707A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19990013453A (ko) | 1999-02-25 |
| CA2240486A1 (en) | 1999-01-09 |
| EP0890548A2 (en) | 1999-01-13 |
| EP0890548A3 (en) | 2000-02-23 |
| US6165424A (en) | 2000-12-26 |
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