(57)【要約】【課題】本発明は、透明窓部材とフランジ部との間を介して、光反応容器本体に大気が流入することを抑制することで、光反応容器内の酸素同位体原子の濃度の低下を抑制可能で、かつ光反応容器内で生成される酸素中に含まれる酸素同位体原子の濃度を向上させることの可能な光反応容器、光反応容器ユニット、及び酸素濃縮装置を提供することを課題とする。【解決手段】光透過性部材４１の周方向において、光透過性部材４１の外周面４１ａを露出するように配置され、かつ光反応容器本体３１に流入しても悪影響を及ぼす可能性の低いガスが流れるガス流路４６と、ガス流路４６にガスを導入させるガス導入経路４８と、ガス流路４６から該ガスを導出させるガス導出経路４９と、を含むビューポート３４を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素同位体原子を含むオゾンと希釈ガスとが混合された混合ガスが供給され、かつ少なくとも１つの開放部を有する光反応容器本体と、
前記光反応容器本体のうち、前記開放部を構成する部分に設けられた第１のフランジ部と、
前記開放部と対向するように配置され、かつ外部から前記オゾンを分解するレーザ光が照射される光透過性部材、前記光透過性部材の外周部に配置されたシール部材、該シール部材を介して、前記光透過性部材の外周部を保持するように配置され、かつ前記第１のフランジ部に取り付けられる第２のフランジ部を有するビューポートと、
を含み、
前記ビューポートは、前記光透過性部材の周方向において、該光透過性部材の外周面を露出するように配置され、かつ前記光反応容器本体に流入しても悪影響を及ぼす可能性の低いガスが流れるガス流路と、
前記ガス流路に前記ガスを導入させるガス導入経路と、
前記ガス流路から前記ガスを導出させるガス導出経路と、
を有することを特徴とする光反応容器。
【請求項２】
前記ガスが、四フッ化炭素、キセノン、クリプトン、アルゴン、前記希釈ガスと同じ種類のガスのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の光反応容器。
【請求項３】
前記希釈ガスは、四フッ化炭素、キセノン、クリプトン、アルゴンのうちのいずれかのガスであることを特徴とする請求項１または２記載の光反応容器。
【請求項４】
前記ガス流路の形状が、リング状であることを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の光反応容器。
【請求項５】
請求項１ないし４のうち、いずれか１項記載の光反応容器と、
前記ガスが充填され、かつ前記ガス導入経路を介して、前記ガスを供給するガス供給容器と、
前記ガス導出経路を介して、前記ガス流路から回収された前記ガスが貯えられるガス回収容器と、
一端が前記ガス導入経路と接続され、他端が前記ガス供給容器と接続されたガス供給ラインと、
前記ガス導入経路に導入される前記ガスの量を調節するバルブと、
を有することを特徴とする光反応容器ユニット。
【請求項６】
請求項５記載の光反応容器ユニットと、
酸素同位体原子を含む原料酸素を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された原料酸素の一部をオゾン化させてオゾンを生成するオゾナイザと、
オゾン化されていない前記原料酸素と前記オゾンとを分離させ、前記オゾンと希釈ガスとが混合された混合ガスを前記光反応容器本体内に供給する蒸留塔と、
前記光透過性部材を介して、前記光反応容器本体内の前記混合ガスにレーザ光を照射するレーザ照射部と、
を有することを特徴とする酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素同位体原子を含む酸素分子の濃縮に用いられる光反応容器、光反応容器ユニット、及び酸素濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素同位体原子である17Ｏ及び18Ｏは、化学や医学の分野において、トレーサーとして幅広く利用されている。
しかしながら、17Ｏ及び18Ｏは、産業界での需要が大きい反面、自然界における存在比が極めて小さく、種々の手段により濃縮してから用いる必要がある。
【０００３】
特許文献１には、安定して存在する酸素同位体原子を含むオゾンのアイソトポローグとしては、１６Ｏ１６Ｏ１６Ｏ、１６Ｏ１６Ｏ１７Ｏ、１６Ｏ１７Ｏ１６Ｏ、１６Ｏ１６Ｏ１８Ｏ、１６Ｏ１８Ｏ１６Ｏ、１６Ｏ１７Ｏ１７Ｏ、１７Ｏ１６Ｏ１７Ｏ、１６Ｏ１７Ｏ１８Ｏ、１７Ｏ１６Ｏ１８Ｏ、１６Ｏ１８Ｏ１７Ｏ、１７Ｏ１７Ｏ１７Ｏ、１６Ｏ１８Ｏ１８Ｏ、１８Ｏ１６Ｏ１８Ｏ、１７Ｏ１７Ｏ１８Ｏ、１７Ｏ１８Ｏ１７Ｏ、１７Ｏ１８Ｏ１８Ｏ、１８Ｏ１７Ｏ１８Ｏ、１８Ｏ１８Ｏ１８Ｏ等の１８種類が存在することが開示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、上記オゾンのうち、濃縮したい酸素同位体原子（例えば、１７Ｏもしくは1８Ｏ）を含むオゾンに、特定の波長の光を照射することで、該オゾンを酸素に分解し、酸素同位体原子（例えば、１７Ｏもしくは1８Ｏ）を含む酸素を濃縮する酸素同位体濃縮装置が開示されている。
【０００５】
上記各種アイソトポローグが混在するオゾンガスに特定の波長の光を照射し、１７Ｏもしくは１８Ｏといった酸素同位体原子を含む酸素を生成する反応式は、下記（１），（２）式に示す通りである。下記（１）式において、ｈはプランク定数を示しており、νは光振動数を示している。
１６Ｏ１６Ｏ１７Ｏ＋ｈν→Ｏ２＋Ｏ  ・・・（１）
Ｏ３＋Ｏ→２Ｏ２  ・・・（２）
【０００６】
上記（１），（２）式の反応による酸素同位体原子の選択性（具体的には、生成する酸素中に含まれる酸素同位体原子の濃度を向上させることをいう。）を向上可能な技術として、例えば、下記特許文献１，２がある。
【０００７】
特許文献１には、オゾン光分解工程において、ＣＦ４とオゾンの混合ガスに光を照射し、該オゾン中に含まれる特定の酸素同位体原子を含むオゾンのアイソトポマーを選択的に酸素に分解し、得られた混合ガスを捕集工程にて捕集した後、酸素同位体濃縮工程において、低温蒸留等により、該混合ガス中の酸素を未分解のオゾン及びＣＦ４から分離し、分離した酸素中に酸素同位体原子を濃縮させることで、効率的かつ連続的に酸素同位体原子を濃縮可能な酸素同位体濃縮方法、及び酸素同位体濃縮装置が開示されている。
【０００８】
また、特許文献１には、分子衝突によって光の吸収波長スペクトルが広がり、酸素同位体原子の選択性が低下することを避けるために、光反応容器内の圧力を１３ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）以下の低圧（減圧状態）にすることや、オゾンの自然分解を防ぐために、系全体を１００〜２５０Ｋの範囲内の温度となるように冷却することが開示されている。
【０００９】
特許文献２には、蒸留塔にオゾンの濃縮を防止するための希釈ガスを導入するとともに、蒸留塔の塔底に設けられたリボイラの温流体として、希釈ガスと同成分の流体を用い、蒸留の運転停止時に、液化された温流体を蒸留塔の塔底部にオゾンの希釈液として供給することで、オゾンの濃縮効率を低下させることなく、オゾンが高濃度に濃縮されることを抑制可能な酸素同位体濃縮方法、及び酸素同位体濃縮装置が開示されている。
【００１０】
また、特許文献２には、希釈ガスとして沸点がオゾンに近く、液化した際にオゾンと混合しやすい性質を有する四フッ化炭素、キセノン、クリプトン等を使用することや、低温蒸留を用いることで、酸素とオゾン及び希釈ガスとを分離させることが開示されている。
【００１１】
ところで、光反応させる際に使用する光源としては、例えば、太陽光の分光、ＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザまたは発光ダイオード、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザまたは発光ダイオード、ＧａＡｓＳｂ系半導体レーザまたは発光ダイオード、ＣｄＺｎＴｅ系半導体レーザまたは発光ダイオード、ＣｄＺｎＳｅ系半導体レーザまたは発光ダイオード、或いは、水銀ランプ、ＹＡＧレーザ、Ａｒイオンレーザ、Ｋｒイオンレーザ等で光ポンピングが可能な色素レーザ等を用いることが可能である。
【００１２】
ところで、レーザ光を照射するレーザ機器（光源）を光反応容器内に設置すると、レーザ光学系の調整に遠隔操作機器が必要となるため、酸素同位体濃縮装置が複雑化してしまう。
さらに、レーザ機器を構成する回折格子や、レーザ素子保護のための光アイソレーターといった複数の光学機器が、酸化力の強いオゾンと接触すると酸素同位体濃縮装置の部品が酸化し、酸素同位体濃縮装置の性能の低下や故障の原因となる恐れがあった。
このため、レーザ機器は、オゾンを含むガスと同じ環境内に設置することは難しく、光反応容器の外部に設置する必要がある。
【００１３】
このため、一般的に、光反応容器の外部からレーザ光を導入するためのビューポートとよばれる窓部材を設置し、該窓部材を介してレーザ光を導入することが行われている。
ビューポートは、その中央部に平板ガラスよりなる透明窓部材と、シール部材と、該透明窓部材の周囲に配置され、シール部材を介して、該透明窓部材が固定されるフランジ部と、を有した構成とされている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１４】
ビューポートの窓部材の材料としては、例えば、ＢａＦ２、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、石英等、多くの種類のガラスが用いられる。また、ビューポートの透明窓部材としては、使用するレーザ光の波長における透過率や、耐熱性、温度変化に対する体積膨張率といった物性や価格を考慮して、適切なものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００６−２７２０９０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６１３８３号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】浜松ホトニクス株式会社のホームページ、「製品情報」の中の「その他」の中の「合成石英ビューイングポート」の紹介ページ、２０１３年３月８日検索、インターネット（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｊｐ．ｈａｍａｍａｔｓｕ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｏｔｈｅｒ／３００３／ｉｎｄｅｘ＿ｊａ．ｈｔｍｌ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、例えば、特許文献１，２に開示された酸素同位体濃縮装置に非特許文献１の石英ビューポートを用いた場合、特許文献１に開示された酸素同位体濃縮装置では、光反応容器内の圧力を減圧状態に保持し、かつオゾン分解抑制のために容器全体を冷却するため、減圧容器としてステンレス鋼製の容器を用いた場合、フランジ部が冷却されたり、常温に戻されたりする処理が繰り返し行われると、石英ビューポートの熱膨張及び熱収縮が繰り返されてしまう。
【００１８】
このように、石英ビューポートの熱膨張及び熱収縮が繰り返されると、シール部材の形状が使用初期の状態までは復元せずにひずみが残存してしまうため、該ひずみにより、シール部材の面圧が低下して、石英ビューポートにおいてリーク量が増大してしまうという問題があった。
【００１９】
このようなシール部材の劣化により、光反応容器内に大気が取り込まれると、大気中に含まれる窒素が蒸留塔に蓄積してゆく。これは、蒸留塔のコンデンサにおける伝熱性能を低下させ、蒸留塔内ならびに光反応容器内の圧力上昇を引き起こす。
圧力上昇は、上記（１）式における目的酸素同位体原子の選択性を低下させる。また、大気中に含まれる目的の酸素同位体原子濃度が低い天然存在比の酸素の混入に起因する、酸素同位体原子の濃縮度の低下も発生してしまう。
さらに、大気中の二酸化炭素や水蒸気など、低温で凝固しやすい物質が光反応容器内に混入した場合には、酸素同位体濃縮装置内部で塞栓等の問題を誘発する恐れがあった。
【００２０】
そこで、本発明は、透明窓部材とフランジ部との間を介して、光反応容器本体への大気の流入を抑制することで、光反応容器内の酸素同位体原子の濃度の低下を抑制可能で、かつ光反応容器内で生成される酸素中に含まれる酸素同位体原子の濃度を向上させることの可能な光反応容器、光反応容器ユニット、及び酸素濃縮装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、  酸素同位体原子を含むオゾンと希釈ガスとが混合された混合ガスが供給され、かつ少なくとも１つの開放部を有する光反応容器本体と、前記光反応容器本体のうち、前記開放部を構成する部分に設けられた第１のフランジ部と、前記開放部と対向するように配置され、かつ外部から前記オゾンを分解するレーザ光が照射される光透過性部材、前記光透過性部材の外周部に配置されたシール部材、該シール部材を介して、前記光透過性部材の外周部を保持するように配置され、かつ前記第１のフランジ部に取り付けられる第２のフランジ部を有するビューポートと、を含み、前記ビューポートは、前記光透過性部材の周方向において、該光透過性部材の外周面を露出するように配置され、かつ前記光反応容器本体に流入しても悪影響を及ぼす可能性の低いガスが流れるガス流路と、前記ガス流路に前記ガスを導入させるガス導入経路と、前記ガス流路から前記ガスを導出させるガス導出経路と、を有することを特徴とする光反応容器が提供される。
【００２２】
また、請求項２に係る発明によれば、前記ガスが、四フッ化炭素、キセノン、クリプトン、アルゴン、前記希釈ガスと同じ種類のガスのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の光反応容器が提供される。
【００２３】
また、請求項３に係る発明によれば、前記希釈ガスは、四フッ化炭素、キセノン、クリプトン、アルゴンのうちのいずれかのガスであることを特徴とする請求項１または２記載の光反応容が提供される。
【００２４】
また、請求項４に係る発明によれば、前記ガス流路の形状が、リング状であることを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の光反応容器が提供される。
【００２５】
また、請求項５に係る発明によれば、請求項１ないし４のうち、いずれか１項記載の光反応容器と、前記ガスが充填され、かつ前記ガス導入経路を介して、前記ガスを供給するガス供給容器と、前記ガス導出経路を介して、前記ガス流路から回収された前記ガスが貯えられるガス回収容器と、一端が前記ガス導入経路と接続され、他端が前記ガス供給容器と接続されたガス供給ラインと、前記ガス導入経路に導入される前記ガスの量を調節するバルブと、を有することを特徴とする光反応容器ユニットが提供される。
【００２６】
また、請求項６に係る発明によれば、請求項５記載の光反応容器ユニットと、酸素同位体原子を含む原料酸素を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された原料酸素の一部をオゾン化させてオゾンを生成するオゾナイザと、オゾン化されていない前記原料酸素と前記オゾンとを分離させ、前記オゾンと希釈ガスとが混合された混合ガスを前記光反応容器本体内に供給する蒸留塔と、前記光透過性部材を介して、前記光反応容器本体内の前記混合ガスにレーザ光を照射するレーザ照射部と、を有することを特徴とする酸素濃縮装置が提供される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の光反応容器によれば、光透過性部材の周方向において、該光透過性部材の外周面を露出するように配置され、かつ光反応容器本体に流入しても悪影響を及ぼす可能性の低いガスが流れるガス流路と、ガス流路にガスを導入させるガス導入経路と、ガス流路からガスを導出させるガス導出経路と、を有することにより、ビューポートの熱膨張及び熱収縮の繰り返しにより、シール部材にひずみが残存して、該ひずみにより、シール部材の面圧が低下したとしても、光反応容器外に存在し、かつ二酸化炭素や水、窒素（光反応容器本体内に流入すると悪影響を及ぼす可能性の高いガス）を含む大気ではなく、ガス流路を流れるガスを光反応容器本体内に流入させることが可能となる。
【００２８】
これにより、光反応容器内の酸素同位体原子の濃度低下を抑制でき、かつ光反応容器内で生成される酸素中に含まれる酸素同位体原子の濃度を向上させることができる。
また、相対的に高い凝固点を有する二酸化炭素及び水が光反応容器本体内に流入することを抑制可能となることにより、光反応容器本体内において、混合ガスが固化することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る光反応容器ユニットの概略構成を模式的に示す図（系統図）である。
【図２】図１に示す光反応容器のうち、領域Ａで囲まれた部分を拡大した断面図である。
【図３】図２に示すビューポートをＢ視した図（正面図）である。
【図４】図３に示すビューポートのＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図５】図３に示すビューポートのＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る酸素濃縮装置の概略構成を模式的に示す図（系統図）である。
【図７】混合ガスを光反応容器本体に供給した時点からレーザ照射停止までの期間における実施例及び実験例の蒸留塔の塔頂部の圧力と経過時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る光反応容器ユニットの概略構成を模式的に示す図（系統図）である。
図１を参照するに、本実施の形態の光反応容器ユニット１０は、光反応容器１１と、ガス供給容器１３と、ガス供給ライン１４と、ガス流量計１５と、減圧弁１６と、バルブ１７，２４と、圧力計１８と、ガス回収容器２１と、ガス回収ライン２２と、を有する。
【００３１】
図２は、図１に示す光反応容器のうち、領域Ａで囲まれた部分を拡大した断面図である。図３は、図２に示すビューポートをＢ視した図（正面図）である。図４は、図３に示すビューポートのＡ−Ａ線方向の断面図である。図５は、図３に示すビューポートのＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図２において、図１に示す光反応容器ユニット１０と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図２では、第２のフランジ部４４の一例として、ＩＣＦフランジを用いた場合を図示したが、ＩＳＯ真空フランジやその他の規格の真空フランジを用いてもよい。図２〜図５において、同一構成部分には、同一符号を付す。
【００３２】
図２〜図５を参照するに、光反応容器１１は、光反応容器本体３１と、第１のフランジ部３２と、ビューポート３４と、複数のボルト３５と、を有する。
光反応容器本体３１は、少なくとも１つの開放部３１Ａを有する容器である。光反応容器本体３１内は、光反応容器本体３１に設けられた第１のフランジ部３２にビューポート３４が固定されることで、気密されている。
【００３３】
光反応容器本体３１内には、酸素同位体原子を含むオゾン（例えば、１６Ｏ１６Ｏ１７Ｏ、或いは１６Ｏ１６Ｏ１８Ｏ等）と希釈ガスとが混合された混合ガスＭ１が供給される。光反応容器本体３１では、ビューポート３４を介して、レーザ光が照射されることで、上記混合ガスＭ１に含まれるオゾンが選択的に分解される。
【００３４】
第１のフランジ部３２は、レーザ光を透過させる貫通部３２Ａ（例えば、円筒形状とされた貫通部）と、を有するリング状とされた部材である。
第１のフランジ部３２は、貫通部３２Ａが開放端３１Ａと対向するように、光反応容器本体３１のうち、開放部３１Ａを構成する部分に設けられている。
第１のフランジ部３２は、その周方向にボルト３５の下端が挿入されるボルト穴３７を複数有する。
【００３５】
ビューポート３４は、光透過性部材４１と、シール部材４２Ａ，４２Ｂと、第２のフランジ部４４と、ガス流路４６と、を有する。
光透過性部材４１は、開放部３１Ａと対向するように配置されている。光透過性部材４１は、外周面４１ａと、レーザ光が入射される表面４１ｂと、表面４１ｂの反対側に配置された裏面４１ｃと、を有する。
光透過性部材４１は、その外部から照射されるレーザ光（光反応容器本体３１内に収容されたオゾンを分解するレーザ光）を透過させる。
【００３６】
シール部材４２Ａは、光透過性部材４１の外周面４１ａ（光透過性部材４１の外周部）に配置されている。シール部材４２Ａは、ガス流路４６の配置位置よりも光反応容器本体３１側に配置されている。シール部材４２Ａは、光透過性部材４１のクッション材として機能する。シール部材４２Ａとしては、例えば、テフロン（登録商標）等のパッキンを用いることができる。
シール部材４２Ｂは、シール部材収容部４４Ｄに収容されており、光透過性部材４１の裏面４１ｃと接触している。これにより、シール部材４２Ｂは、光透過性部材４１の外周部に配置されている。
シール部材４２Ｂとしては、例えば、ガスケットまたはパッキンを用いることができる。
上記シール部材４２Ａ，４２Ｂは、光反応容器本体３１外に存在する大気が光反応容器本体３１内に流入することを防止するための部材である。
【００３７】
第２のフランジ部４４は、リング状とされた部材であり、貫通部４４Ａと、複数のボルト穴４４Ｂと、収容部４４Ｃと、シール部材収容部４４Ｄと、ガス導入経路４８と、ガス導出経路４９と、を有する。
貫通部４４Ａは、円筒形状とされており、第１のフランジ部３２の貫通部３２Ａと対向するように配置されている。貫通部４４Ａの直径は、光透過性部材４１の直径よりも小さくなるように構成されている。
【００３８】
複数のボルト穴４４Ｂは、貫通部４４Ａの周囲にリング状に配置されている。複数のボルト穴４４Ｂは、第２のフランジ部４４を貫通している。第２のフランジ部４４が第１のフランジ部３２に取り付けられて固定された状態において、ボルト穴４４Ｂは、ボルト穴３７と一体とされている。つまり、ボルト３５は、ボルト穴３７，４４Ｂと螺合されることで、第２のフランジ部４４を第１のフランジ部３２に固定する。
収容部４４Ｃは、光透過性部材４１の外周縁を収容するリング状の溝である。
上記構成とされた第２のフランジ部４４は、シール部材４２Ａ，４２Ｂを介して、光透過性部材４１の外周縁を保持している。
【００３９】
シール部材収容部４４Ｄは、光透過性部材４１の裏面４１ｃと対向する第２のフランジ部４４に設けられている。シール部材収容部４４Ｄは、リング形状とされた凹部であり、光透過性部材４１の裏面４１ｃを露出している。
【００４０】
ガス導入経路４８は、第２のフランジ部４４の半径方向に第２のフランジ部４４を貫通するように設けられている。
ガス導入経路４８は、一端がガス供給容器１３（図１参照）と接続されたガス供給ライン１４の他端と接続されている。また、第２のフランジ部４４の収容部４４Ｃに光透過性部材４１が収容された状態（固定された状態）において、ガス導入経路４８は、ガス流路４６と一体とされている。ガス導入経路４８は、ガス流路４６に、ガス供給容器１３に充填され、かつ光反応容器本体３１に流入しても悪影響を及ぼす可能性の低いガス（以下、「ガスＧ」という）を導入する。
【００４１】
光反応容器本体３１に流入しても悪影響を及ぼす可能性の低いガスＧとしては、例えば、希釈ガスを用いることができる。該希釈ガスとしては、例えば、四フッ化炭素、キセノン、クリプトンのうちのいずれかのガスを用いることができる。
該希釈ガスとしては、後述する図６に示すライン６７により輸送される希釈ガスと同じものを用いるとよい。ライン６７により輸送される希釈ガスは、図６に示す蒸留塔６９内に供給されるガスである。
【００４２】
ガス導出経路４９は、第２のフランジ部４４の半径方向に第２のフランジ部４４を貫通するように設けられている。
ガス導出経路４９は、一端がガス回収容器２１（図１参照）と接続されたガス回収ライン２２の他端と接続されている。また、第２のフランジ部４４の収容部４４Ｃに光透過性部材４１が収容された状態（固定された状態）において、ガス導出経路４９は、ガス流路４６と一体とされている。ガス導出経路４９は、ガス流路４６を流れるガスＧをガス回収ライン２２に導出させる。
【００４３】
ガス流路４６は、収容部４４Ｃに配置された光透過性部材４１の外周縁及びシール部材４２Ａと第２のフランジ部４４とで区画されたリング状の空間である。ガス流路４６は、光透過性部材４１の周方向において、光透過性部材４１の外周面４１ａを露出している。
ガス流路４６には、ガス導入経路４８を介して、ガス供給容器１３から供給されたガスＧが流れる。
【００４４】
このように、光透過性部材４１の周方向において、光透過性部材４１の外周面４１ａを露出するように配置され、かつ光反応容器本体３１に流入しても悪影響を及ぼす可能性の低いガスＧが流れるガス流路４６と、ガス流路４６にガスＧを導入させるガス導入経路４８と、ガス流路４６からガスＧを導出させるガス導出経路４９と、を有することにより、ビューポート３４の熱膨張及び熱収縮の繰り返しにより、シール部材４２Ａ，４２Ｂにひずみが残存して、該ひずみにより、シール部材４２Ａ，４２Ｂの面圧が低下したとしても、光反応容器１１外に存在し、かつ二酸化炭素や水、窒素（光反応容器本体内に流入すると悪影響を及ぼす可能性の高いガス）を含む大気ではなく、ガス流路４６を流れるガスＧを光反応容器本体３１内に流入させることが可能となる。
【００４５】
これにより、光反応容器１１内の酸素同位体原子の濃度低下を抑制でき、かつ光反応容器１１内で生成される酸素中に含まれる酸素同位体原子の濃度を向上させることができる。
また、相対的に高い凝固点を有する二酸化炭素及び水が光反応容器本体３１内に流入することを抑制可能となることにより、光反応容器本体３１内において、混合ガスが固化することを抑制できる。
【００４６】
上記構成とされた第２のフランジ部４４は、リング状とされた２つの部材で構成してもよい。
また、上記構成とされたビューポート３４では、光透過性部材４１と第２のフランジ部４４との間の気密性を確保するために、例えば、光透過性部材４１や第２のフランジ部４４との熱膨張係数の差の小さい材料（例えば、金属やガラスはんだ（軟化温度の低いソルダーガラス））を用いて封着させるか、或いは、光透過性部材４１をバイトンゴムやテフロン（登録商標）等の柔らかいシール材で挟んで、該シール材を圧縮した構造を用いることができる。
【００４７】
但し、封着させる場合には、光透過性部材４１の取り外しや交換、光透過性部材４１と第２のフランジ部４４との間の掃除や点検等が実施できなくなってしまう。これにより、不都合が生じる場合には、第２のフランジ部４４に光透過性部材４１を封着し、これを第１のフランジ部３２に取り付ける方法を採用するとよい。
【００４８】
図１及び図２を参照するに、ガス供給容器１３は、ガス供給ライン１４の一端と接続されると共に、ガス供給ライン１４を介して、ビューポート３４のガス導入経路４８と接続されている。
ガス供給容器１３には、上記説明したガスＧが充填されている。ガス供給容器１３は、ガス供給ライン１４及びガス導入経路４８を介して、ガス流路４６にガスＧを供給する。
【００４９】
図１を参照するに、ガス流量計１５は、ガス供給ライン１４に設けられている。ガス流量計１５は、ガス流路４６を流れるガスＧの流量を計測する。
減圧弁１６は、ガス供給容器１３とガス流量計１５との間に位置するガス供給ライン１４に設けられている。減圧弁１６は、ガス供給容器１３から供給されるガスＧの圧力を減圧させる。
【００５０】
バルブ１７は、ガス流量計１５と減圧弁１６との間に位置するガス供給ライン１４に設けられている。バルブ１７は、減圧弁１６と共に、ガス流路４６に供給されるガスＧの圧力を調整する。
圧力計１８は、ガス流量計１５とビューポート３４との間に位置するガス供給ライン１４に設けられている。圧力計１８は、ガス流路４６に供給されるガスＧの圧力を計測する。
このように、ガス供給ライン１４にガス流量計１５及び圧力計１８を設け、ガスＧの流量及び圧力を計測することで、ビューポート３４におけるガスＧのリーク量を推測することができる。
【００５１】
図１及び図２を参照するに、ガス回収容器２１は、ガス回収ライン２２の一端と接続されると共に、ガス回収ライン２２を介して、ビューポート３４のガス導出経路４９と接続されている。ガス回収容器２１は、ガス流路４６を流れるガスＧを回収するための容器である。
ガス回収容器２１は、ガスＧが環境負荷の小さいガスである場合には、不要であるが、ガスＧとして環境負荷の大きいガス、例えば、ガスＧとして地球温暖化ガスである四フッ化炭素を用いる場合には、ガス回収容器２１は必要となる。
【００５２】
ガス回収ライン２２は、ガス回収容器２１とガス導出経路４９とを接続している。ガス回収ライン２２は、ガス流路４６から回収したガスＧをガス回収容器２１に導くためのラインである。
バルブ２４は、ガス回収ライン２２に設けられている。
【００５３】
本実施の形態の光反応容器ユニットによれば、光透過性部材４１の周方向において、光透過性部材４１の外周面４１ａを露出するように配置され、かつ光反応容器本体３１に流入しても悪影響を及ぼす可能性の低いガスＧが流れるガス流路４６と、ガス流路４６にガスＧを導入させるガス導入経路４８と、ガス流路４６からガスＧを導出させるガス導出経路４９と、を含む光反応容器１１を有することにより、ビューポート３４の熱膨張及び熱収縮の繰り返しにより、シール部材４２Ａ，４２Ｂにひずみが残存して、該ひずみにより、シール部材４２Ａ，４２Ｂの面圧が低下したとしても、光反応容器１１外に存在し、かつ二酸化炭素や水、窒素（光反応容器本体内に流入すると悪影響を及ぼす可能性の高いガス）を含む大気ではなく、ガス流路４６を流れるガスＧを光反応容器本体３１内に流入させることが可能となる。
【００５４】
これにより、光反応容器１１内の酸素同位体原子の濃度低下を抑制でき、かつ光反応容器１１内で生成される酸素中に含まれる酸素同位体原子の濃度を向上させることができる。
また、相対的に高い凝固点を有する二酸化炭素及び水が光反応容器本体３１内に流入することを抑制可能となることにより、光反応容器本体３１内において、混合ガスが固化することを抑制できる。
【００５５】
図６は、本発明の実施の形態に係る酸素濃縮装置の概略構成を模式的に示す図（系統図）である。図６において、図１に示す光反応容器ユニット１０と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００５６】
図６を参照するに、本実施の形態の酸素濃縮装置６０は、先に説明した光反応容器ユニット１０と、ライン６１，６７，７２，７７，８１，８５，９１，９６と、圧縮機６３，９８と、オゾナイザ６４と、バルブ６５，７３，７８，９３と、蒸留塔６９と、レーザ照射部７５と、コンデンサ８３と、液化貯留槽９４と、を有する。
【００５７】
ライン６１は、その一端が原料酸素供給源（図示せず）と接続されており、他端が蒸留塔６９の上部と接続されている。ライン６１は、原料酸素供給源（図示せず）から供給された原料酸素を蒸留塔６９の上部に供給する。
原料酸素としては、例えば、含有された不純物の濃度が０．１％以下とされ、かつ酸素同位体原子（例えば、１７Ｏもしくは1８Ｏ）を含む高純度な酸素を用いることができる。
【００５８】
圧縮機６３は、ライン６１に設けられている。圧縮機６３は、原料酸素供給源（図示せず）から供給された原料酸素を圧縮させ、圧縮させた原料酸素をオゾナイザ６４に供給する。
オゾナイザ６４は、圧縮機６３と蒸留塔６９との間に位置するライン６１に設けられている。オゾナイザ６４は、圧縮された原料酸素の一部をオゾン化させ、バルブ６６を介して、蒸留塔６９に一部がオゾン化された原料酸素を供給する。
【００５９】
バルブ６５は、オゾナイザ６４と蒸留塔６９との間に位置するライン６１に設けられている。バルブ６５は、一部がオゾン化された原料酸素を蒸留塔６９に供給するか否か、及び供給量を調整するためのバルブである。
【００６０】
ライン６７は、その一端が希釈ガス供給源（図示せず）と接続されており、他端が蒸留塔６９の上部と接続されている。ライン６７は、希釈ガス供給源（図示せず）から供給された希釈ガスを蒸留塔６９の上部に供給する。
希釈ガス供給源（図示せず）から供給される希釈ガスとしては、例えば、四フッ化炭素、キセノン、クリプトンのうちのいずれかのガスを用いることができる。
また、一部がオゾン化された原料酸素が供給される前の段階において、該希釈ガスは、ライン６１を介して、光反応容器本体３１内に供給される。
【００６１】
蒸留塔６９は、蒸留塔６９の底部内に気液分離部６９Ａを有しており、一部がオゾン化された原料酸素と希釈ガスとが供給されると、塔頂部に酸素を濃縮し、底部にオゾン及び希釈ガスを濃縮する。
蒸留塔６０の塔頂部に存在する濃縮された酸素は、系外に排出させてもよいが、オゾナイザ６４に循環させることで、酸素同位体原子の収率を向上させることができる。
【００６２】
なお、蒸留塔６０の塔頂部に酸素が残留すると、製品酸素が希釈されてしまうため、ライン６１から一部がオゾン化された原料酸素が停止された場合には、可能な限り、蒸留塔６９から塔頂部の酸素を排出させることが好ましい。
【００６３】
蒸留塔６９の底部において、オゾン及び希釈ガスの濃度が所定の濃度を超えると、ライン７２を介して、気液分離部６９Ａから光反応容器本体３１内に、オゾンと希釈ガスとが混合された混合ガスＭ１が供給される。
ライン７２は、その一端が気液分離部６９Ａと接続され、他端が光反応容器本体３１と接続されている。
バルブ７３は、ライン７２に設けられている。バルブ７３は、光反応容器本体３１内への混合ガスＭ１の供給量を調整するためのバルブである。
【００６４】
レーザ照射部７５は、ビューポート３４と対向するように配置されている。レーザ照射部７５は、図２に示す光透過性部材４１を介して、光反応容器本体３１内に供給された混合ガスＭ１に所定の波長とされたレーザ光を照射する。
【００６５】
これにより、混合ガスＭ１を構成し、かつ酸素同位体原子を含むオゾン（例えば、１６Ｏ１６Ｏ１７Ｏ、或いは１６Ｏ１６Ｏ１８Ｏ等）が選択的に分解され、光反応容器本体３１内には、該オゾンの光分解で得られた酸素、未分解のオゾン、及び希釈ガスを含む混合ガス（以下、「混合ガスＭ２」という）が存在することになる。
【００６６】
また、酸素同位体原子を含むオゾンを選択的に光分解することで、得られる酸素は天然存在比よりも多くの酸素同位体原子（例えば、１７Ｏ、或いは１８Ｏ等）を含む。すなわち、酸素同位体原子が酸素として濃縮された状態となる。
但し、光解離により分解されたオゾンは、酸素同位体原子だけでなく、１６Ｏも多く含んでいるため、混合ガスＭ２には、酸素同位体原子を含まない酸素（１６Ｏ１６Ｏ）も含まれている。
【００６７】
ライン７７は、その一端が光反応容器本体３１と接続されており、他端が蒸留塔６９の中塔部と接続されている。ライン７７は、光反応容器本体３１内に存在する混合ガスＭ２を蒸留塔６９の中塔部に供給するためのラインである。
蒸留塔６９の中塔部に供給された混合ガスＭ２は、蒸留塔６９における蒸留により分離される。
バルブ７８は、ライン７７に設けられている。バルブ７８は、蒸留塔６９の中塔部に供給する混合ガスＭ２の量を調整するためのバルブである。
【００６８】
ライン８１は、蒸留塔６９の塔頂部と接続されている。ライン８１は、製品酸素である酸素同位体（例えば、１７Ｏ、或いは１８Ｏ等）が濃縮された酸素を抜き出すためのラインである。
なお、上述したように、蒸留塔６９の塔頂部には予め酸素（製品酸素ではない酸素）が残留していない状態とすることで、該酸素により、製品酸素が希釈されることを抑制できる。
【００６９】
コンデンサ８３は、ライン８１に設けられている。コンデンサ８３は、蒸留塔６９の塔頂部に存在する低温流体である液体窒素と熱交換することで、塔頂に存在する製品酸素を凝縮する機能を有する。
【００７０】
ライン８５は、その一端が蒸留塔６９の底部と接続されており、他端が気液分離部６９Ａと接続されている。ライン８５は、蒸留塔６９の底部からオゾン及び希釈ガスよりなる混合液（冷流体）を抜き出すためのラインである。
【００７１】
リボイラ８７は、例えば、サーモサイフォン式リボイラであり、ライン８５に設けられている。リボイラ８７では、上記混合液と温流体である希釈ガスとが熱交換される。すなわち、希釈ガス（温流体）は、リボイラ８７内で凝縮し、この際に発生する凝縮熱により、蒸発塔６９の底部に存在する上記混合液を気化させる。ガス化された該混合液は、ライン８５を介して、蒸留塔６９内に供給され、上昇ガスとして機能する。
【００７２】
ライン９１は、その一端が蒸留塔６９の下部と接続されており、他端が液化貯留槽９４の底部と接続されている。ライン９１は、液化貯留槽９４に液化された希釈ガスを供給する。
バルブ９３は、ライン９１に設けられている。蒸留運転の停止時には、バルブ９３を操作することで、液化貯留槽９４に常に貯留されている液化された希釈ガスと同成分の温流体を蒸留塔６９の底部に、オゾンの希釈液よして供給する。
液化貯留槽９４は、液化された希釈ガスを貯留するための槽である。
【００７３】
ライン９６は、その一端及び他端が液化貯留槽９４の上部と接続されており、液化貯留槽９４及びリボイラ８７を経由している。ライン９６は、液化貯留槽９４の気相から抜き出した希釈ガス（温流体）を輸送する。
【００７４】
圧縮機９８は、ライン９６に設けられている。圧縮機９８は、上記希釈ガスを圧縮させる。圧縮された希釈ガスは、液化貯留槽９４の液相を通過するライン９６に供給され、液化貯留槽９４の液相により熱交換される。液化貯留槽９４において熱交換された希釈ガスは、ライン９６により、リボイラ８７に供給される。
【００７５】
本実施の形態の酸素濃縮装置によれば、図１〜図５を参照して説明した光反応容器ユニット１０と、酸素同位体原子を含む原料酸素を圧縮する圧縮機６３と、圧縮機６３により圧縮された原料酸素の一部をオゾン化させてオゾンを生成するオゾナイザ６４と、オゾン化されていない原料酸素とオゾンとを分離させ、オゾンと希釈ガスとが混合された混合ガスＭ１を光反応容器本体３１内に供給する蒸留塔６９と、光反応容器１１を構成する光透過性部材４１を介して、光反応容器本体３１内の混合ガスＭ１にレーザ光を照射するレーザ照射部７５と、を有することで、ビューポート３４の熱膨張及び熱収縮の繰り返しにより、シール部材４２Ａ，４２Ｂにひずみが残存して、該ひずみによりシール部材４２Ａ，４２Ｂの面圧が低下したとしても、光反応容器１１外に存在し、かつ二酸化炭素や水、窒素（光反応容器本体内に流入すると悪影響を及ぼす可能性の高いガス）を含む大気ではなく、ガス流路４６を流れるガスＧを光反応容器本体３１内に流入させることが可能となる。
【００７６】
これにより、光反応容器１１内の酸素同位体原子の濃度の低下を抑制でき、かつ光反応容器１１内で生成される酸素中に含まれる酸素同位体原子の濃度を向上させることができる。
また、相対的に高い凝固点を有する二酸化炭素及び水が光反応容器本体３１内に流入することを抑制可能となることにより、光反応容器本体３１内において、混合ガスが固化することを抑制できる。
【００７７】
なお、図６に示す酸素濃縮装置６０では、一例として、２つの開放部を有する光反応容器本体３１の各開放部に、第１のフランジ部３２及びビューポート３４を設けた場合を例に挙げて説明したが、第１のフランジ部３２及びビューポート３４が設けられる光反応容器本体３１の開放部の数は、少なくとも１つ以上であればよく、図６に示す構造に限定されない。
【００７８】
また、図６に示す酸素濃縮装置６０では、一例として、１つの蒸留塔６９を有する場合を例に挙げて説明したが、蒸留塔６９の数は１塔以上であればよく、図６に示す構造に限定されない。
【００７９】
さらに、本実施の形態の酸素濃縮装置６０では、一例として、リボイラ８７がサーモサイフォン式リボイラを用いる場合を例に挙げて説明したが、リボイラ８７として、サーモサイフォン式リボイラ以外のものを用いる場合、リボイラ８７から光反応容器本体３１内に直接混合ガスＭ１を供給してもよい。
【００８０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８１】
（実施例）
実施例では、図６に示す酸素濃縮装置６０を用いて、図２に示すガス流路４６に希釈ガスである四フッ化炭素（ＣＦ４）を供給した場合の蒸発塔６９の塔頂部の圧力の推移を計測した。
以下に、具体的な実施例の装置構成及び実験内容について説明する。
酸素濃縮装置６０を構成する第２のフランジ部４４（図２参照）としては、ＩＣＦ２０３フランジを用いた。また、光透過性部材４１（図２参照）としては、φ１４０ ｍｍ、厚さが２０ｍｍとされた平行円板型石英窓を用いた。
【００８２】
原料酸素としては、天然存在比が、１６Ｏ＝９９．７５７％（原子％）、１７Ｏ＝０．０３８％（原子％）、１８Ｏ＝０．２０５％（原子％）とされた高純度酸素を用いた。
蒸留塔６９に供給する希釈ガスとしては、四フッ化炭素（ＣＦ４）を用いた。また、リボイラ８７に導入する温流体も蒸留塔６９に供給する四フッ化炭素（ＣＦ４）と同成分のものを用いた。
【００８３】
原料酸素をオゾン化させる工程では、圧縮機６３を用いて、原料酸素をオゾナイザ６４に導入し、原料酸素の一部をオゾン化させた。
次いで、該オゾンと未反応の酸素とを分離させる工程では、蒸留塔６９内に、予めオゾンを希釈するための四フッ化炭素（ＣＦ４）を導入しておき、オゾンと未反応の酸素とを含む混合ガスＭ１を蒸留塔６９に導入させて、蒸留によって分離を行った。
【００８４】
蒸留塔６９では、酸素、オゾン、及び四フッ化炭素（ＣＦ４）の３成分系の蒸留が実施した。これにより、蒸気圧差によって蒸留塔６９の搭頂部に酸素が濃縮され、底部にオゾン及び四フッ化炭素（ＣＦ４）が濃縮された。
また、蒸留塔６９の底部において、オゾン及び四フッ化炭素（ＣＦ４）が所定の濃度となった時点で、オゾナイザ６４から蒸留塔６９への酸素及びオゾンの供給を停止させた。
【００８５】
蒸留塔６９の塔頂部に酸素が残留していると、後工程において濃縮される酸素同位体原子を含む酸素が希釈されてしまうため、この段階において、蒸留塔６９の塔頂部から酸素を可能な限り排出させた。
光反応容器３１は、オゾンの熱分解・配管の表面における触媒反応による分解を抑制するために、予め１００〜２５０Ｋの範囲内となるように冷却した。
【００８６】
また、上記光反応容器３１の冷却を開始するタイミングで、ガス供給ライン１４を介して、ガス供給容器１３からビューポート３４のガス流路４６（図２参照）に希釈ガスとして四フッ化炭素（ＣＦ４）を供給した。
さらに、上記希釈ガスをガス流路４６に供給する前に、バルブ１７，２４を開いて、一定時間パージすることで、ライン１４に残留する大気成分を排出させた。具体的には、四フッ化炭素（ＣＦ４）を１Ｌ／ｍｉｎの流量で４〜５分程度パージすることで、ライン１４内を四フッ化炭素（ＣＦ４）に置換した。その後、バルブ２４を閉じた。
【００８７】
次いで、バルブ１７，２４の開度を調整することで、ガス流路４６内の四フッ化炭素（ＣＦ４）の圧力が大気圧以上となるように調節した。
この時点でリークが発生している場合はボルト３５の増締めを実施する。また、ＪＩＳ Ｂ ２４９０(２００８)によると、１．７×１０−４Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下のリーク量の時にシールされていると判断されるので、この値を参考としてもよい。
【００８８】
次に、光反応容器１１の冷却が進み、途中で光反応容器１１のリークが発生した場合、ガス流路４６に四フッ化炭素（ＣＦ４）を導入する必要がある。この操作は、圧力計１８の数値をバルブ１７にフィードバックする機構を別途設けることで自動化できる。
【００８９】
次いで、上記ガス流路４６への四フッ化炭素（ＣＦ４）の導入が完了後、ライン７２を介して、蒸留塔６９の気液分離部６９Ａから導出されたオゾン及び四フッ化炭素（ＣＦ４）の混合ガスＭ１（オゾン化していない酸素も含むガス）を光反応容器３１内に導入した。
次いで、液化貯留槽９４の気相側から導出させた高温流体である希釈ガスを圧縮機９８で昇圧させた後に、液化貯留槽９４を通し、液化貯留槽９４の液相部分と熱交換させることで冷却し、冷却された希釈ガスをリボイラ８７に供給した。
【００９０】
次いで、光透過性部材４１（図２参照）を介して、レーザ照射部７５からレーザ光（波長９９２．６ｎｍの半導体レーザ光）を、光反応容器本体３１内に存在する混合ガスＭ１に照射させることで、酸素同位体原子を含むオゾン（具体的には、１６Ｏ１６Ｏ１８Ｏ）を選択的に分解した。
【００９１】
これにより、光反応容器３１内には、オゾンの光分解で得られた酸素、未分解のオゾン、及び希釈ガスを含む混合ガスＭ２が存在することになった。また、混合ガスＭ２は、蒸留塔６９の中間部に戻し、蒸留分離させた。
光反応容器１１内で発生した酸素同位体（具体的には、１８Ｏ）を多く含む酸素は、蒸留塔６９の搭頂部において濃縮された。その後、ライン８１及びコンデンサ８３を介して、酸素同位体（具体的には、１８Ｏ）を多く含む酸素を製品酸素として取り出した。
【００９２】
実施例において、混合ガスＭ１を光反応容器本体３１に供給した時点からレーザ照射停止までの期間、ダイヤフラム式圧力計（長野計器株式会社製のＫＨ１５）を用いて、蒸留塔６９の塔頂部の圧力を測定した結果を図７に示す。
図７は、混合ガスを光反応容器本体に供給した時点からレーザ照射停止までの期間における実施例及び実験例の蒸留塔の塔頂部の圧力と経過時間との関係を示す図である。図７では、混合ガスＭ１を光反応容器本体３１に供給した時点を０としている。
【００９３】
なお、ビューポート３４においてリークが発生すると、大気成分に含まれる窒素が蒸留塔６９の搭頂部に濃縮される。これは、窒素の方が酸素よりも低沸点であるため、コンデンサ８３の熱交換量を低下させることに起因する。この結果、ビューポート３４においてリークが発生すると、蒸留塔６９の塔頂部の圧力が上昇する。
【００９４】
（実験例）
実験例では、ガス流路４６に四フッ化炭素（ＣＦ４）を供給させないこと以外は、先に説明した実施例と同様な処理を行った。
実験例において、混合ガスＭ１を光反応容器本体３１に供給した時点からレーザ照射停止までの期間、実施例で使用したダイヤフラム式圧力計を用いて、蒸留塔６９の塔頂部の圧力を測定した結果を図７に示す。
【００９５】
（実施例及び実験例の蒸留塔の塔頂部の圧力について）
図７を参照するに、実験例では、時間が経過するにつれて、蒸留塔６９の塔頂部の圧力が上昇したが、実施例では、混合ガスＭ１を光反応容器本体３１に供給した時点から４時間の期間において、蒸留塔６９の塔頂部の圧力変動はほとんどなかった。
【００９６】
実施例では、混合ガスＭ１を光反応容器本体３１に供給した時点から４時間以上経過したときの蒸留塔６９の塔頂部の圧力上昇が、実験例の蒸留塔６９の塔頂部の圧力上昇よりも緩やかになることが確認できた。
【００９７】
実施例では、ビューポート３４のリークにより、光反応容器本体３１内に混入する雰囲気ガスに含まれる窒素成分が蒸留塔６９の塔頂部で濃縮される速度が小さくなる。このため、実施例では、最初の圧力変動がない期間において、コンデンサ８３の上部の配管だまり等に窒素が濃縮されるので、蒸留塔６９の塔頂部には圧力変動にほとんど影響が現れないわずかな量の窒素しか蓄積されていないものと推測される。
【００９８】
なお、実施例において、わずかながら蒸留塔６９の塔頂部の圧力が上昇したのは、塔頂部に濃縮される酸素の量が緩やかに増加したためであり、コンデンサ８３から酸素を抜き出すと再び蒸留塔６９の塔頂部の圧力は低下した。
【００９９】
一方、実験例では、ビューポート３４において発生するリークにより、大気成分に含まれる窒素が蒸留塔６９の塔頂部で濃縮され、窒素が酸素よりも低沸点成分であるためにコンデンサ８３の熱交換量を低下させ、結果として、蒸留塔６９の塔頂部の圧力を増加させたものと推測される。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、透明窓部材とフランジ部との間を介して、光反応容器本体に大気が流入することを抑制可能な光反応容器、光反応容器ユニット、及び酸素濃縮装置を提供することを目的とするに適用可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…光反応容器ユニット、１１…光反応容器、１３…ガス供給容器、１４…ガス供給ライン、１５…ガス流量計、１６…減圧弁、１７，２４，６５，７３，７８，９３…バルブ、１８…圧力計、２１…ガス回収容器、２２…ガス回収ライン、３１…光反応容器本体、３１Ａ…開放部、３２…第１のフランジ部、３２Ａ，４４Ａ…貫通部、３４…ビューポート、３５…ボルト、３７…ボルト穴、４１…光透過性部材、４１ａ…外周面、４１ｂ…表面、４１ｃ…裏面、４２Ａ，４２Ｂ…シール部材、４４…第２のフランジ部、４４Ｂ…ボルト穴、４４Ｃ…収容部、４４Ｄ…シール部材収容部、４６…ガス流路、４８…ガス導入経路、４９…ガス導出経路、６０…酸素濃縮装置、６１，６７，７２，７７，８１，８５，９１，９６…ライン、６３，９８…圧縮機、６４…オゾナイザ、６９…蒸留塔、６９Ａ…気液分離部、７５…レーザ照射部、８３…コンデンサ、８７…リボイラ、９４…液化貯留槽、Ａ…領域、Ｇ…ガス、Ｍ１，Ｍ２…混合ガス
【図１】
2014188413.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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