(57)【要約】【課題】  励起酸素発生装置のノズルプレートにおけるアルカリ金属塩化物による閉塞を防止して、連続的に安定に励起酸素を発生する化学励起酸素−沃素レーザ装置用励起酸素発生装置を提供する。【解決手段】  過酸化水素水とアルカリ水溶液とを混合した塩基性過酸化水素溶液を循環ポンプ５で循環させて、多数のジェットノズルを穿孔したノズルプレート２のジェットノズルからシャワー状に噴出させながら塩素ガスと反応させて励起酸素を発生する励起酸素発生部３と、反応により温度上昇した塩基性過酸化水素溶液を冷却する熱交換器８とを具備する励起酸素発生装置において、熱交換器８における冷却により析出したアルカリ金属塩化物を濾過するフィルタ10、11と、ノズルプレート２の上流側に過酸化水素水またはアルカリ水溶液を注入して塩基性過酸化水素溶液の温度を上昇させる手段12を設けて、ジェットノズルに架橋したアルカリ金属塩化物を溶解させるものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過酸化水素水とアルカリ水溶液とを混合した塩基性過酸化水素溶液を循環させて、多数のジェットノズルを穿孔したノズルプレートのジェットノズルからシャワー状に噴出させながら塩素ガスと反応させて励起酸素を発生する励起酸素発生部と、上記反応により温度上昇した塩基性過酸化水素溶液を冷却する熱交換器とを具備する励起酸素発生装置において、
上記熱交換器における冷却により析出したアルカリ金属塩化物を濾過するフィルタと、ノズルプレートの上流側に過酸化水素水またはアルカリ水溶液を注入して塩基性過酸化水素溶液の温度を上昇させる手段を設けたことを特徴とする化学励起酸素−沃素レーザ装置用励起酸素発生装置。
【請求項２】
フィルタとして、バッグフィルタを２基並列に設置して、始めに使用するフィルタが深層濾過式バッグフィルタであり、次に使用するフィルタが表面濾過式バッグフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の化学励起酸素−沃素レーザ装置用励起酸素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は化学反応により生成した励起酸素から、エネルギー移乗により励起沃素とし、これからレーザ光線を発生させる化学励起酸素−沃素レーザ装置に用いる励起酸素発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学励起酸素−沃素レーザ装置において、励起酸素を発生する方法として、塩基性過酸化水素溶液（以下、ＢＨＰ溶液という）中に塩素ガスをバブリング゛して反応させる方法、鉛直方向に多数配列した円盤の下部をＢＨＰ溶液に浸して、円盤を回転させながら、塩素ガスを吹き込んで円盤の表面に付着したＢＨＰ溶液と反応させる方法が知られている。
【０００３】
この他に、多数のジェットノズルを穿孔したノズルプレートによりＢＨＰ溶液をシャワー状に噴出させながら、塩素ガスを吹き込んで反応させる方法も知られている。この方法は、ＢＨＰ溶液の単位体積当たりの反応表面積が大きいので、最も実用的な方法の一つである（下記特許文献１）。
【０００４】
従来のノズルプレートを用いた励起酸素発生装置は、図２の概要図に示ように、多数の小孔を穿孔してジェットノズルとしたノズルプレート２と、このノズルプレート２からシャワー状に噴出されたＢＨＰ溶液と塩素ガスとを反応させて励起酸素を発生する励起酸素発生部３と、ＢＨＰ溶液を貯留するＢＨＰ溶液タンク４と、ＢＨＰ溶液タンク４に貯留されたＢＨＰ溶液をノズルプレート２に供給するように循環させる循環流路６および循環ポンプ５とを備えている。
【０００５】
さらに、励起酸素発生部３に塩素ガスを供給する塩素供給路１と、生成された励起酸素を移送するダクト９と、循環流路６の途中に設けられた反応熱冷却用熱交換器８とを備えている。
【０００６】
この反応熱冷却用熱交換器８は、反応により温度上昇したＢＨＰ溶液を冷却するもので、冷媒流路７を経て供給される冷却用冷媒と熱交換される。
【０００７】
このノズルプレートを用いた励起酸素発生装置においては、ＢＨＰ溶液を循環させて繰り返し塩素ガスと反応させることにより、次の反応式
Ｈ2Ｏ2+２ＭＯＨ+Ｃl2→Ｏ2(1Δ)+２ＭＣl+２Ｈ2Ｏ
のとおり励起酸素（Ｏ2(1Δ)）を発生し、過酸化水素とアルカリを消耗してアルカリ金属塩化物（２ＭＣl）を生成する。なお、上記式において、Ｍはアルカリ金属を示している。
【特許文献１】特開平７−２５４７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＢＨＰ溶液と塩素ガスとの反応が進むにしたがって、循環しているＢＨＰ溶液中のアルカリ金属塩化物の濃度が上昇すると、結晶核（結晶前駆体）の発生と結晶核の初期の成長（微小結晶）を経て視認できる程度の結晶を生成する。これら結晶前駆体および微小結晶が、ノズルプレート２のジェットノズルの径が大きいのにも拘わらず架橋現象により目詰まりを生じさせる。
【０００９】
このようにノズルプレート２のジェットノズルが架橋現象で閉塞したり、結晶として析出したアルカリ金属塩化物の固形物によりジェットノズルを閉塞したりして、必要とするＢＨＰ溶液の循環量を確保できなくなると、励起酸素の発生に不具合が生じてレーザ発振できなくなる。しかも、ＢＨＰ溶液の有効成分を消費し切れないという問題があった。
【００１０】
このような架橋現象を回避するために、フィルタを用いてこれらの結晶前駆体と微小結晶を除去することも考えられるが、フィルタの目を細かくする必要があって結果的にすぐに目詰まりしてしまうので実用的ではない。
【００１１】
そこで、この発明は、励起酸素発生装置のノズルプレート２におけるジェットノズルの閉塞を防止することを目的として考えられたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の化学励起酸素−沃素レーザ装置用励起酸素発生装置は、過酸化水素水とアルカリ水溶液とを混合した塩基性過酸化水素溶液を循環させて、多数のジェットノズルを穿孔したノズルプレートのジェットノズルからシャワー状に噴出させながら塩素ガスと反応させて励起酸素を発生する励起酸素発生部と、上記反応により温度上昇した塩基性過酸化水素溶液を冷却する熱交換器とを具備する励起酸素発生装置において、上記熱交換器における冷却により析出したアルカリ金属塩化物を濾過するフィルタと、ノズルプレートの上流側に過酸化水素水またはアルカリ水溶液を注入して塩基性過酸化水素溶液の温度を上昇させる手段を設けたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によると、反応熱冷却用熱交換器の下流側にフィルタを設けて、冷却により析出したアルカリ金属塩化物を補足させ、さらに、ノズルプレートの上流側に過酸化水素水またはアルカリ水溶液を注入する手段を設けて、ノズルプレートに供給する塩基性過酸化水素溶液の温度を上昇させ、ノズルプレートのジェットノズルに架橋したアルカリ金属塩化物を溶解させて閉塞を回避できるので、励起酸素を連続的に安定して発生できる。また、化学反応に寄与する過酸化水素溶液やアルカリ水溶液の効率的な利用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の化学励起酸素−沃素レーザ装置の励起酸素発生装置は、図１の概要図に示ように、多数の小孔を穿孔してジェットノズルとしたノズルプレート２と、このノズルプレート２のジェットノズルからシャワー状に噴出されたＢＨＰ溶液と塩素ガスとを反応させて励起酸素を発生する励起酸素発生部３と、ＢＨＰ溶液を貯留するＢＨＰ溶液タンク４と、ＢＨＰ溶液タンク４に貯留されたＢＨＰ溶液を循環ポンプ５によって反応熱冷却用熱交換器８およびフィルタ10、11を経てノズルプレート２に供給する循環流路６を備え、さらに、冷却されたＢＨＰ溶液にアルカリ水溶液（濃度４８％のＫＯＨ）または過酸化水素水（濃度４５％）を混合するアルカリ水溶液または過酸化水素水を供給する供給路12を備えている。なお、図中の符号７は、反応熱冷却用熱交換器８で熱交換を行うための冷媒の冷媒流路である。
【００１５】
ノズルプレート２には、縦８０mm、横３９０mm、厚さ５mmのステンレス鋼板に、直径０.７mmの小孔を７,５００個穿孔してジェットノズルとしたものを使用した。
【００１６】
励起酸素発生部３には、ＢＨＰ溶液を供給する循環流路６の他に塩素ガスを供給する塩素ガス供給路１と、生成された励起酸素を移送するダクト９とを備えている。
【００１７】
フィルタ10、11は、いずれもバッグフィルタであって、フィルタ10は、直径約１５５mm、長さ７５０mmの円筒形であって、目開き５０μm、約５mmの厚みを有し、微小結晶を濾材内部で捕捉する捕捉量の多い深層濾過式のバッグフィルタを６本装填したものであり、フィルタ11は、フィルタ10と同じ大きさで、目開き２００μmの濾材表面で大きな結晶を捕捉する表面濾過式のバッグフィルタを装填したものである。そして、始めにフィルタ10を使用し、次にフィルタ11に切り換えて使用する。なお、両フィルタ10、11ともに深層濾過式のバッグフィルタを用いてもよいのである。
【００１８】
循環ポンプ５によって、ＢＨＰ溶液タンク４に貯留されているＢＨＰ溶液を流量２４Ｋl/Ｈrで循環させ、熱交換器８によってＢＨＰ溶液を−１７℃に冷却し、励起酸素発生部３へ塩素ガスを流量１０mol/minで吹き込んで反応させながら動作させていたところ、ノズルプレート２のジェットノズルが架橋現象のために閉塞気味になり、その入口圧力が−５５Ｋpa(Ｇ)から−２５Ｋpa(Ｇ)に上昇した。
【００１９】
そこで、供給路12を経てアルカリ水溶液（濃度４８％のＫＯＨ）を２回に分けて短時間に計３０リットル注入したところ、ＢＨＰ溶液中に既に存在する過酸化水素水と反応して、ノズルプレート２の入口における温度は−１０℃まで上昇した。このＢＨＰ溶液の温度上昇により、ノズルプレート２のジェットノズルに架橋した塩化物を溶解することができて、ノズルプレート２の入口圧力の上昇はおさまった。
【００２０】
その後、ＢＨＰ溶液の冷却によって析出したアルカリ金属塩化物でフィルタ10が目詰まりを始め、約５分経過したとき、フィルタ10の入口と出口との圧力差が２５０Ｋpaに達したので、フィルタ11に切り換えた。フィルタ11を使用して３８分経過したところ入口と出口との圧力差が２００Ｋpaに達したが、この間ノズルプレート２の入口圧力に大きな変動もなく、閉塞は認められなかった。
【００２１】
また、供給路12を経て過酸化水素水を注入して、ＢＨＰ溶液中に既に存在するアルカリ水溶液と反応させても、同様にノズルプレート２の入口における温度を上昇させてノズルプレート２のジェットノズルに架橋した塩化物を溶解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の化学励起酸素−沃素レーザ装置に用いる励起酸素発生装置の実施の形態を示す概要図、
【図２】従来の励起酸素発生装置の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  塩素供給ライン
２  ノズルプレート
３  励起酸素発生部
４  ＢＨＰ溶液タンク
５  循環ポンプ
６  ＢＨＰ溶液循環路
７  冷却用冷媒供給路
８  反応熱除去用熱交換器
９  励起酸素移送ダクト
10、11  フィルタ
12  アルカリ水溶液または過酸化水素水供給路
【図１】
2005347462.tif 000003
【図２】
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