JP2002501812A - 化学反応を光学的に向上させるための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光を当てて化学反応を促進させる。 【解決手段】化学反応は、反応物と接触する発光面を持つ１つ以上の光摘出器に、好ましくは光学繊維を経て供給された最適な周波数の光を用いて達成される。光は、送達される前に集光し得る。導波器及び複数のこのような摘出器は、槽内で形成し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、化学反応を促進または向上させる方法に関し、このような光促進ま
たは光向上された反応を達成するための装置即ち反応器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

化学反応を促進するための光の使用が長い間知られ、写真化学の当該分野にお
いて例えば重合反応を促進するために化学線放射を用いることが知られている。
また、化学分解或は化学交換、置換又は遷移反応を誘導するために、光の選択さ
れた周波数を用いることも知られている。

【０００３】 本出願のための『促進』、『触媒活性』及び『向上』のような用語は、化学反
応を誘導、維持又は簡略化するために化学種の活性を暗示するつもりである限り
、供給された光エネルギの光子によって反応が一部又は完全に開始され得、光触
媒又は別の方法によって光子が反応を開始した後に反応を維持し、或は光子が化
学反応の進展を許容する幾つかの他の効果を形成することと等価であり表明する
つもりである。

【０００４】 過去において、多くの化学反応が分子の新しい化合物への再結合を許容するた
めに、一個以上の分子の所定化学結合の特定の『隙間』に伴うことは認識された
。しばしば、このような反応は、触媒基質、代表的に遷移金属又はこれらの酸化
物および特に白金族の金属上で反応を実行することによって簡略化される。これ
ら基質の仲介作用は、基質が実際に反応に参加しないで反応を許容するために、
目標の電子軌道の活性を形成すると思われる。このような触媒反応は、しばしば
基質上の活性箇所が『毒作用』の種に永久に結合し、さもなければ影響される不
純物による毒性を受ける。光学的に向上させた化学反応は、軌道電子の仲介活性
又は分子種の即座のイオン化によって触媒された反応であるとみなし得る。化学
反応速度を向上させるための光放射が当該業界で広範囲に広がっていないが、光
学的に向上させた触媒プロセスとして多くの重合プロセスに分類し得る。それ故
化学反応の向上に光の使用はよく知られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

化学反応の向上に光の印加で遭遇する問題の１つは、もし光源が所定反応に実
に有益な波長を含むならば、これら波長での光が軌道電子との相互作用或は分子
のイオン化或は種々のホスト化合物又はポリマー主鎖に結合させた遊離基間の化
学結合の選択的破断によって反応物で吸収される故の事実による。これは、この
ような光学活性型プロセスの使用をかなり薄いフィルムに制限し、このような光
学的に活性化された化学反応或は光学的に向上させた触媒反応を一括して実行す
ることが今日まで不可能であった。

【０００６】 それ故、本発明の主要な目的は化学反応を光学的に向上させる改善方法を提供
することである。

【０００７】 他の目的は、化学反応を向上させることができる反応器を提供することである
。

【０００８】 更に、本発明の他の目的は、従来の光化学反応システムの欠点を克服し特に薄
膜印加のこれらの制限を克服して、それの薄膜で排他的よりむしろ反応物の主要
部で光触媒的に促進又は向上させた反応を達成できることである。

【０００９】 更に、この発明の他の目的は、先行技術の反応システム及び方法の欠点を克服
することである。

【００１０】 本発明者によって１９９６年９月３０日に出願され、名称『高効率合成パラボ
ラ集光器及び光学繊維パワー化スポット照明器具』の継続中の米国特許出願第０
８／７２４，０６９号及び最近の米国特許第５，２２２，７９５号、名称『光案
内及び繊維からの制御された光摘出』で開発された確かな原理は、化学反応の促
進及び向上にかなりの利点をもって使用されて、従来の技術の欠点を克服し得る
ことが現在発見されている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

特に、本発明の方法は、 （ａ）少なくとも一方向に延長した発光面を持ち、前記面の長さに亘って発光
できる少なくとも１つの光摘出（又は抽出）器に接触する反応器内で少なくとも
１つの化学反応物の主要部を形成し、 （ｂ）反応器の外側の位置で発光させて、この光が反応物との化学反応を促進
できる少なくとも１つの光周波数を含み、 （ｃ）光周波数の光を光摘出器に送達するために、発生させた光を変更するス
テップを備えている。

【００１２】 装置は、化学反応を達成する反応器であり、 少なくとも１つの化学反応物の主要部を収容する槽と、 槽で、少なくとも一方向に延長した発光面を持ち、前記面の長さに亘って発光
でき、各発光面に化学反応物の主要部が接触している少なくとも１つの光摘出器
と、 槽の外側で発光させ、反応物との化学反応を促進できる少なくとも１つの光周
波数の光を含む発光手段と、 発光手段及び光摘出器間にあって、発生させた光を変更して周波数の光を光摘
出器に送達するための手段とを備えている。

【００１３】 本発明によれば、反応物と適合し、光がその長さに亘って摘出又は抽出される
光摘出器は、米国特許第５，２２２，７９５号に記述された構成を持つことがで
きる。光摘出器の間隔は、光束の利用率を最適化するために選択され、光摘出器
のデザイン、そこから発光された光の周波数及び間隔は、反応物の吸収スペクト
ルに基づいて最適化される。

【００１４】 先行技術においては幾つかの光学的に活性化された反応、特に種々のポリマー
のＵＶ補助による重合が教示されたが、これらの光学的に補助された反応は、放
射を活性化させることによって容易に浸透できるが光源の大きい損失に伴うかな
り薄い層に制限されていたことは、言うべきである。光源の損失は、点光源から
一定の光束の大きい面を形成することが極端に困難である事実による。

【００１５】 さらに、効率的な送達及び反応物に対する放射源を活性化させる制御様式での
困難さの故に、活性化された放射又は光に伴う特定分子の励起電位或は反応物の
特定の化学結合に同調をとることによる反応物の化学反応速度を光学的に制御す
る技術が我々の知る限り実現されていなかった。さらに、反応している種の選択
的な励起を用いることは、これまで本質的にどんな触媒基質も使用しない触媒反
応用の手段を形成する先行技術に対して完全に受け付けられない又達成が困難な
反応をイネーブルする。

【００１６】 本発明の好ましい実施例において、米国特許第５，２２２，７９５号に記述さ
れるように摘出繊維又は光学導波器が用いられたが、効率的でなくても他の光摘
出器の使用が同様に適していることが当然明白である。このような他の光摘出器
は、Ｍｏｒｉ氏の米国特許第４，４６０，９４０号、第４，４７１，４１２号及
び第４，８２２，１２３号および、Ｃｈｅｓｌａｋ氏の米国特許第４，７６５，
７０１号に記述されている。

【００１７】 本発明の特徴によれば、２つの化学反応物が発生させた光の変形に起因する光
周波数の光によって許容された化学反応で反応した時に、少なくとも１つ好まし
くは両方の反応物が発光面に沿ってそれ故１つ又は複数の光摘出器に沿って通過
される。光発生器及び光変形器からの光は、光学導波器を通して少なくとも一部
光摘出器に送達されてもよく、発生させた光の変形は、光が導波器を通過する前
に光学集中器（集光器）によって集光するステップを含んでもよい。また、発生
させた光の変形は、光のスペクトル特性を制御又は変化させる狭帯域通過光学フ
ィルタ、二色性フィルタ又は活性光学手段の使用を含むことができる。通常、こ
のような複数の摘出器は槽に配置され、摘出器に送達された光が各光学導波器に
よって反応物に供給される。

【００１８】 本発明によれば及び下記に詳細に記述されるように、摘出器は、発光面を形成
したコアを持つことができ、発光面はコアの制限された部分のみに亘る摘出ゾー
ンであり得る。コアの屈折率より低い屈折率を持っているクラッドは、コアの非
発光部分を覆うことができる。クラッドはコアからの光摘出を改善するために選
択されて、化学反応物及びコア間の化学障壁の役目を果たすこともできる。

【００１９】 １つの有利な構造において、摘出器は、各々がストリップ形状を持ち、少なく
とも１つの共平面の配列に並び、或いは相互に複数の平行板の形態になっている
。他の構造において、各光摘出器は管状であることができ、光は、管状構造物内
を流れる反応物に伴う反応を達成するために管状物の中空方向に摘出される。

【００２０】 上記及び他の目的、特徴及び利点は、添付図面を参照して以下の明細からより
容易に明白になる。

【００２１】

【実施例】

図１は、本発明の光学化学反応器で使用し得る代表的な照明システム１０のブ
ロック図を示す。照明システム１０は、反応器内で使用された光源１１と、光調
整システム１２と、光伝達手段１３と、光摘出器１４とを含む。

【００２２】 光源１１は、所望の反応に有効な波長を持つように選択され、例えば、もし２
つの化合物が反応を進行するために反応されるものと所望され、幾つかの現存す
る結合が破壊即ち開く必要があり、又は結合に参加している特定の電子が活性化
されるならば、このような結合用の活性エネルギ即ち電子が浸入する光の波長に
対応するものである。幾つかの例において、広帯域スペクトル光源は、特に重合
反応に用いることができ、他の例において、非常に狭いスペクトル分布は、例え
ば他の種を活性化又はイオン化しないで、確かな分子又はイオン化状態の活性化
された種を得るように要求される時に、所望されてもよい。

【００２３】 光源は、前者の場合に高輝度放電光源であり、後者の場合に最適な波長で放射
しているレーザであり得る。同様に、白色光源（広帯域スペクトル）から狭帯域
スペクトル分布を得るために、回折格子又は種々のプリズムのようなフィルタ又
は分散手段を使用し得ることは、当然明白である。後者の素子は、光調整ユニッ
ト１２の部分であり、或はそれ自身特定の応用に依存する光源であり得る。

【００２４】 その後光は、調整され、光学繊維の束又は光伝達の他の手段に指向される。光
調整は、光源及び光伝達システム間に置かれたフィルタ又は二色ミラーを伴うこ
とができる。また、光調整システムは、より小径断面の光伝達システムを使用で
きるように、光線の断面を減少させた集光器を含むことができる。集光器は、最
適なレンズ或は上記に引用された開示の教示による合成パラボラ集中器のいずれ
かであり得る。光調整機能の部分は、例えば特に点光源のために最適な反射板を
含むことによって光源素子で達成し得る。

【００２５】 光伝達システム１３は、オプションで、光源及び光学化学反応器間に距離があ
る時に使用される。幾つかの実施例において、調整後の光は、光摘出器１４に直
接結合し得る。

【００２６】 代表的な照明システム１０は図２に示される。理解できるように、１つの以上
の光源１８及び１９は、その後種々の照明器具又は光摘出器１５、１６及び１７
を照光する光学繊維の束２０に結合される。

【００２７】 光摘出器即ち照明器具は、米国特許第５，２２２，９７５号及び他の継続中の
特許出願の教示によって作られる。光摘出器は、固体の管状形態１７で、ストリ
ップ１５として或はその長さに沿って均質に発光するフル板として又は平面の照
明器具１６で作ることができる。このような照明器具は、例えば摘出器が管状で
ある時にかなり狭い発光角度で、或は図５に記述されるように照明器具を形成す
る導波器の一側のみからの輝度（均一）分布で発光させ、或は導波器が平らで光
摘出ゾーンが導波器内で単純にエッチングされた時に光が導波面の両側から発光
されるように製造し得る。幾つかの唯一の応用において、照明器具は、以下に詳
細に記述されるように中空の照明器具を持ち、中空内に入光することを要求して
もよく、このような光摘出器が中空内で材料の流れを光学的に処理する時に使用
し得る。

【００２８】 光摘出器は、代表的に３つの主要な素子即ちコア、少なくとも１つの光摘出ゾ
ーン及びクラッドを備える。代表的なコア材は、約１．５より高い屈折率を持ち
、このような材料の例が石英、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカ
ーボネートポリマー、ポリスチレン及び他の光学的に透明な材料である。非常に
唯一の応用のために、薄い平面シースとして供給できるサファイアのような単結
晶シートをも用いることができる。光摘出器のコア材は、好ましくは関心のスペ
クトル帯域で低光伝達損失を持っている。

【００２９】 多くの応用例は、光摘出器のコアを覆うクラッドを持っている。このようなク
ラッドは、照明器具のコアの屈折率より小さい屈折率を持つ。クラッド材料は、
しばしば、ポリカーボネート及びポリスチレン用の約１．６並びに石英及びＰＭ
ＭＡ用の１．５の代表的な屈折率に対して約１．４の屈折率を一般に持つ珪素基
準のポリマー或はときどき弗化炭素基準のポリマーである。幾つかの応用でクラ
ッドなしの光摘出器が使用されてもよい。光摘出器又は反応物及びこれらの反応
生成物と接触した少なくともそれらの部分は、代表的にこれらが操作される環境
に耐えれる材料から作られる。従ってクラッドなしの光摘出器のためには石英が
良好なコア材料であると発見され、クラッドが使用された時には、デュポン社か
らのＶｉｔｏｎ又は３Ｍ株式会社からのＴＨＶ（ＴＥＥ／ＨＰＦ／ＶＤＦ三元共
重合体）を含む種々の形態のフルオロポリマーが使用され得る。

【００３０】 閉鎖容器２１内には、光学導波器すなわち光学繊維の入力端２３に加えられ、
入力端２３が光学繊維２４、２５、２６を各照明器具に分岐される光伝達束を形
成する集光器である光コレクタ２２を各々照明し得る各光源１８、１９が形成で
きる。

【００３１】 光学的に向上させた触媒反応を達成し得る代表的な連続光学的化学反応器３０
は図３に示される。コンテナ３１において、複数の平面照明器具３２は、隣接し
た照明器具間に自由空間（間隔）をもって配置される。図４及び５において、照
明器具の断面が示される。この描写において、照明器具は単一方向であり、光学
繊維が上端で各照明器具を照光している。代表的に、反応物は、マニホールド（
分岐管）３３を経て２つの照明器具間で下向きの矢印方向に導入され、照明器具
の他の側間を上方に戻り、マニホールド３４を通して回収される。供給マニホー
ルドは、反応器内或は反応器の上流で反応物を混合するために、複数の反応マニ
ホールドを備えることができる。

【００３２】 この実施例において、光摘出器３２は、光学コネクタ３５として配列された光
学繊維の束の助けによって最適な光源から照光される。光摘出板は単一方向又は
双方向であり得る。図５に記述される前者の場合、光摘出ストリップ或は光摘出
ゾーン３６は、例えば米国特許第５，２２２，７９５号の教示に従い或はこのよ
うな導波器の長さに沿って光学導波器からの摘出光の他の最適な方法によってデ
ザインされる。光摘出ゾーンは、導波器コアに直接被覆され、その後クラッドが
被覆される。光摘出器の裏側は、クラッドの外面に被覆された背面の白い輝度反
射板を持っている。

【００３３】 双方向性の光摘出器を持つのが所望された時には、摘出ゾーン３６としてクラ
ッド前に光摘出器のコアのエッチング又は磨りガラス化を用い、従って光は光摘
出器の両方の面から摘出される。２つの単一方向の光摘出板を背中合わせに用い
ることができ、１つの波長を持つ光で上流面を、別の波長又は又は１組の異なる
波長を持つ光で下流光摘出器を照光できることが当然自明である。

【００３４】 操作において、反応器３０には、供給マニホールド３３を通して最適な反応物
が供給され、光摘出素子３２から発光された光による電磁励起の影響下で、反応
物から所望生成物を生成するために反応物が合同される。本質的に、励起放射は
、反応分子内の特定の軌道又は遊離結合（原子）に選択的に作用して、光学的に
誘発された触媒反応を形成する。この反応の生成物は、今マニホールド３４を通
して集められて、未反応反応物からの生成物の分離のような追加プロセス或いは
本発明の追加の光学的化学反応器内でカスケード様式で追加反応を含むことがで
きる次の処理ステップを受ける。

【００３５】 本発明の利点の１つは、活性化させた放射の制御された付与及び広い表面上に
放射（光）を送達する能力である。代表的に、光学的に活性化された反応に伴う
反応物は、関心のスペクトル帯域に強力な吸収（さもなければ、電磁放射及び反
応物間の相互作用が最低である）を持ち、それ故このような吸収に協働する急激
な崩壊によって点光源から大量の材料に光学活性を付与することが困難である。
しかしながら本発明において、光スクリーンは、光が反応物内で均等に分配され
て、このような急激な崩壊の殆どを回避するような方法で配置し得る。さらに、
米国特許第５，２２２，７９５号に記述された光摘出技術を用いる時には、光摘
出器に沿う光の摘出率を制御し、反応している種のパスに沿って予想された照射
量要求に適合させて、さらに光学活性プロセスを用いる効率を増加させることが
できる。

【００３６】 また、図３に記述されるように、カスケード反応が所望され、例えば反応物の
第１セットが１点（図３の反応器３０のトップ）で導入され、反応物の他のセッ
トがプロセス後例えば反応器の底で周期の上流部分に戻る前に導入され得る光学
反応器を考慮し得る。さらに上述されたように、二重の照明器具は、２区分カス
ケード反応器への放射を活性化する異なるスペクトル成分毎に形成し得る。

【００３７】 図５において繊維束は３６で示され、束の繊維は、光源３７及び合成パラボラ
集中器３８からの最適な周波数の光を受け取り、繊維束３６の繊維３９が白反射
背面３１’に対して配置された光摘出ストリップ３６に延びている。

【００３８】 図３〜５において、反応器が平面光源を持っているが、流動反応物（液体又は
ガス）が管状物の中空を貫通する管状構造物及び管自身が光が一点で入射され上
記議論された光摘出手段の助けで反応ゾーンに沿って摘出される光学材料から作
られることが当然明白である。このような反応器の例は図６に示される。特に、
カスケード光学反応器４０は、光学的に透明な材料から作られる２つの管状構造
物４１及び４２からなる。

【００３９】 管状構造物の壁は、光が摘出される光学導波器であり、その基部端で光の入射
を許容するように十分に厚く形成される。管状反応器４１の基部端での断面は、
光学伝達コア４３が示される図７に示され、このコアは、述べたように活性光学
放射のための光学導波器の役目を果たす。コアの外面には、末梢端で中実の摘出
ゾーンに合体し、クラッド４４で被覆される光摘出ゾーンが適用される。内部の
クラッド４５は、上記のようにコアの屈折率より小さい屈折率を持ち、管状反応
器の中空４８を通して流れる反応物に耐性を持つ材料から形成される。

【００４０】 透明又は半透明フルオロポリマーは、この目的のために使用し得る。光学繊維
４６は、最適なコネクターを通して管状反応器の基部端にコアの屈折率と適合す
る屈折率を持つ光学接着剤によってインタフェースされる。好ましくは、光学繊
維のコアは、管状構造物のコア４３の屈折率に近い屈折率を持っている。

【００４１】 マニホールド５０は、光学反応器に数々の反応物を供給するために、管状反応
器４１の内側にインタフェースされる。２つの入力のみが示されているが、供給
ライン５０は、各々が図示しない自前の最適な流量調整装置を有する数々の個々
の供給部を持つことが当然明白である。反応器４１からの出力は、供給ライン５
１を通して集められて、この出力は最終所望生成物、又は更に他の反応物が第２
反応器４２に供給ライン５２を通して供給される追加の光学的に活性化された反
応物を製造する追加ステップを要求してもよい生成物であり得る。

【００４２】 操作において、第１反応物は、管状反応器の内壁から生じる活性放射の助けで
反応させられ、本質的に光学的に触媒された反応を形成する。副反応が所望され
る限り、プロセスは、反応器４２でカスケードで繰り返され、追加反応物の付加
を達成し得る。カスケードにおける各反応器毎の各照光源の波長は、所望された
特定反応を向上させるために非類似にし得る。

【００４３】 光学的に補助された触媒反応器の上記類似物に連続流動プロセスが予想される
が、バッチプロセスが本発明の要旨から実質的に逸脱しないで同様に達成可能で
あることは当然明白である。例えば、複数の管状光摘出器１７が図２に記述した
ように形成される反応槽を用いることができる。このような光摘出器は、反応物
含有槽に光を放射状に発光するデザインであり、バッチで反応を達成し得る。も
ちろん図３〜５に記述された反応器は、同様にバッチ様式で使用し得る。

【００４４】 本発明の光学化学反応器内で種々の光摘出器を照光する光は、個々の繊維を通
してコアに伝達させられるので、所望の反応を同時に触媒し、或いは数々の逐次
反応を時間で順次触媒するように作用する複数の同調（調整）された光源を形成
し得る。

【００４５】 本発明の光学触媒化学反応器を用いることができる唯一の反応の幾つかの例は
、分子酸素は、１．２５ミクロンより幾分上の波長で目標のオキシダントと流動
ガスを照射することによってデルタ一重線酸素に部分的に変換され、デルタ一重
線酸素の分子酸素の上記励起状態で水素及び窒素分子の光学的に活性化された混
合物からアンモニアに合成される標準の促進された酸化から変動する。本発明の
光学的に向上させた触媒方法及び反応器を用いて続行できる他の反応は、炭化水
素の光学分別に伴う。他の反応は、このような表面に唯一の特性を付与するため
に、流れている主要部内に或は現存する表面上のいずれかに他の有機化合物の種
々の選択された遊離基の接合に伴う。

【００４６】 他の応用は、分子水素、水蒸気又は低分子量炭化水素のような重水素を含む分
子のイオン化電位がより重い水素種の分子含量（又はそれの不足）に従って僅か
に異なる事実を用いて、同位体例えば水素支持種から重水素の分離に伴う。活性
化波長を同調することによって、重水素支持化合物の（通常より軽い同位体より
僅かに高い）イオン化電位は適合し得る。このような方法の１つは、混合物内で
イオン化された種と優先的に反応し、流れている混合物から容易に分離し得る二
次の種を持つ目標の同位体支持分子（及びこのような分子のみ）のイオン化に伴
うことができる。例として、反応は、同位体支持種例えば重水素支持メタンがま
だガスであり、イオン化された種を（本発明の光学触媒を含む）触媒的に酸素と
合同する低温で達成し、従って結果の水を重水素豊富氷として沈殿させ、担体の
メタン及び二酸化炭素を気相に回収することを許容し得る。このようなプロセス
は、数々の原子炉で使用された重水の費用を大いに減少させる。

【００４７】 同位体分離用の類似した手法は、好ましくは反応器の温度でガス又は液体状態
である同位体用のかなり単純な化合物を用いた素子のために使用し得る。このよ
うな他の同位体は、ガス分子がＵＦ_６、ＴｉＣｌ_４を用いたチタン及び揮発又は
液体分子化合物を容易に得ることができる多くの他の素子である時にウランの同
位体を含むことができる。ここで同様に、分離は、反応温度で固定であるイオン
化された種の酸化によって達成し得る。

【００４８】 実施例１ 光学的に向上させた化学接合

【００４９】 最近の２０年間に、構造要素としての混成材料の増加した使用があった。エン
ジニアリングサーモプラスチック複合材料は、特に有利であるが、混成材料のこ
れらの使用は、これらが強化繊維と共有結合を形成するどんな非反応性化学基を
も含まないので、制限された。強化繊維がケブラー（商標）のようなポリアラミ
ドである時に、これは特に重要である。

【００５０】 図８は、ポリアラミド繊維を熱可塑性材料で被覆し、アラミド及び熱可塑性樹
脂マトリックスの第１層間に接合化学結合を成形するためのシステムを示す。こ
の例において、繊維は、ケブラー（商標）４９（デュポン社）であり、熱可塑性
樹脂は、Ｌｅｘａｎ（商標）１２１ポリカーボネート（ゼネラルエレクトリック
社のペレット形態）である。反応器６０は、ケブラー（商標）繊維７０を巻回す
る巻取スプール６１が管状光学励起反応器６２の上に配置される室好ましくは真
空室である。繊維は、テフロン（商標）被覆アイレット６３を有する管状反応器
の上でその正しい位置で保持される。管状光学反応器６２は、ＵＶ光源６４から
石英繊維６５の束を通して照光される。

【００５１】 ポリアラミド繊維は、今被覆された繊維７２が被覆システムを出る底の穿孔７
１を有する加熱された容器６７内に含まれる熱可塑性材料（繊維補強製品のマト
リックスの役割を果たす同じ型の材料）の溶融した質量６６を通して通過する。
被覆されたポリアラミド繊維は、今収集スプール６８で収集している。

【００５２】 操作において、まず容器６０は、排気ポートを通して約０．０１トルに真空引
きされ、その後真空がオンの間は、酸素は、他の抜き取りポート７３を通して約
０．１トルの動的酸素レベルに容器６０内の大気圧をもたらすために抜き取られ
る。ＵＶ反応器は、通常非活性のアラミド表面のぶら下がる酸素及びひょっとす
ると他の結合を形成を明白に向上させ、活性化されたポリアラミド繊維が溶融さ
れたポリカーボネート熱可塑性樹脂を通して通過する時に、共有結合が確立され
、従って、製品マトリックスからポリアラミド繊維への転送負荷を向上させて、
必須的にポリアラミド繊維での熱可塑性樹脂マトリックスの化学接合を許容する
。

【００５３】 実施例２ 長鎖ポリマーの分別

【００５４】 この実施例のために、図３及び４に記述されるように石英光摘出板（ドイツ国
Ｈｅｒａｕｓからの約２ｍｍ厚）を有する反応器が使用される。摘出ゾーンは、
スクリーン印刷された蝋型を通して弗化水素酸によってエッチングされる。蝋型
は、その後ベンゼンで溶解されて、イソプロピルアルコールで洗浄された。その
後光摘出器は、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）に溶解された３Ｍ株式会社からの
ＴＨＶ−２００Ｐ、ＴＥＥ／ＨＰＦ／ＶＤＦターポリマーのクラッドで被覆され
た。使われた光源は、４００ナノメータ以下及び４５０ナノメータ以上を阻止し
、４００〜４５０ナノメータの範囲の可変くさび形フィルタ（１ナノメータ帯域
幅）を有するＩＬＣ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社からのＣｅｒｍａｘ キセノン照
明装置である。また、図３及び４に記述されたシステムには、水素がゆっくり反
応室に濾過される容器の底で濾過オリフィスが装備される。未使用の水素は容器
の最上位で集められて、これら図面に示されないシステムを通して再循環させる
。

【００５５】 ポリマーの主鎖に沿う結合エネルギは、結合の性質の機能及び結合に参加して
いる種だけでなく、ポリマーの『頭』及び『尾』からのその距離の下降関数でも
あることは、発見された。従って、ポリマーの頭及び尾での結合強度より幾分低
い光子エネルギへの光源の同調は、光子エネルギが中間ポリマーの結合より等し
い又は僅かに大きいが、ポリマーの頭及び尾に近い結合でポリマーを分別しない
結合で、ポリマーを選択的に分別する。

【００５６】 供給ポリマーは、長鎖パラフィン、本実施例でデカン（ＣＨ_３（ＣＨ_２）_８Ｃ
Ｈ_３）である。もし、第１炭素用のＣ_１及び第ｎ炭素用のＣ_ｎのように、主鎖に
沿う炭素原子間の結合が分子鎖の各端からのこれらの位置で同定されるならば、
最強の結合が分子鎖の第２及び第３の炭素原子間特にデカン用に３．００６９ｅ
ｖ）であり、この結合（Ｃ_２−Ｃ_３結合）が分子鎖で最も強いと理解される。Ｃ _３ −Ｃ_４結合強度は、Ｃ_２−Ｃ_３結合より０．２０７４％弱く、Ｃ_４−Ｃ_５結合
がＣ_３−Ｃ_４結合より０．２８９７％弱い。次の結合は、Ｃ_５−Ｃ_５結合であり
、Ｃ_４−Ｃ_５結合より０．３７０５％弱い。

【００５７】 本実施例において光源は、回転しているくさび形フィルタによって４１５．８
ナノメータの波長に同調される。Ｃ_４−Ｃ_５結合強度は、４１４．３９ナノメー
タ（２．９９２ｅｖ）の波長に相当し、Ｃ_５−Ｃ_５が４１５．９２ナノメータ（
２．９８１ｅｖ）の波長に相当する。摘出板から生じる光に露出されたデカン分
子は、主に２つのペンタン分子及び少しのメタンに劈開され、２．９４７ｅｖで
のＣ_１−Ｃ_２結合は、Ｃ_５−Ｃ_５結合より弱く、末端炭素原子の少しの劈開が発
生する。

【００５８】

【発明の効果】

代表的に、流出する流れは、デカンがまだ液相にあるがペンタン及びメタンが
気体である約５０℃で出力され、分解されないデカンがペンタン及びメタンのガ
ス混合物から容易に分離することを許容する。分解されなかったデカンは反応器
での副プロセスのために再循環させられ、一方ガスの流れが水冷の熱交換器内で
、ペンタンが液化するがメタンがガス形態で回収される約２０℃に冷却される。

【００５９】 仮に光源が最適な波長に同調され、ポリマーがポリマーの主鎖に沿う結合の位
置によって類似した変化を表すならば、どんな種の長鎖状ポリマーの選択的な分
別の同じ原理が同様に予想できることは、理解されるべきである。同様に、化学
反応器を照光している光源の波長を同調させて、より複雑な構造物内の特定のぶ
ら下がっている遊離基を裂開し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理を説明しているブロック図である。

【図２】 種々の型の照明器具又は各反応器毎に個々の照明器具が形成できる１つ以上の
光学反応器用の照明システム図である。

【図３】 本発明による反応器を示す一部破断斜視図である。

【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】 図３のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】 ２つの管状化学反応器のカスケード接続の斜視図である。

【図７】 図６の反応器の１つの断面図である。

【図８】 本発明による撚り糸又は単糸被覆反応器の概略垂直断面図である。

【符号の説明】

１０ 照明システム １１ 光源 １２ 光調整システム １３ 光伝達手段 １４ 光摘出器 ３０ 反応器（反応槽） ３１ コンテナ ３２ 照明器具

【手続補正書】特許協力条約第１９条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１１年６月２１日（１９９９．６．２１）

【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】

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）少なくとも一方向に延長した発光面を持ち、前記面の長さに亘って発光
   することができる少なくとも１つの光摘出器に接触した反応槽内で少なくとも１
   つの化学反応物の主要部を形成し、 （ｂ）前記槽の外側の位置で、前記反応物に伴う化学反応を促進できる少なく
   とも１つの光周波数の光を含む光を発生させて、 （ｃ）前記光周波数の前記光を前記光摘出器に送達するために、発生させた光
   を変更する、ステップを備えた化学反応の促進方法。
2. 【請求項２】 ２つの化学反応物は、前記光周波数の光によって促進される化学反応で前記槽
   内で反応され、前記発光面に沿って少なくとも１つの前記反応物を通過させるこ
   とを更に備えた請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記光は、前記槽から離れた位置でステップ（ｂ）で発生させられ、前記光を
   少なくとも部分的に前記位置から光学導波器を通して前記槽に通過させるステッ
   プを更に備えた請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記導波器を通して前記光が通過する前に集光するステップを更に備えた請求
   項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 複数の前記摘出器は前記槽に配置され、前記摘出器に送達された光は、各光学
   導波器によって反応物に供給される請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 少なくとも１つの化学反応物の主要部を収容する槽と、 少なくとも一方向に延長した発光面を持ち、前記面の長さに亘って発光するこ
   とができ、前記化学反応物の前記主要部が前記発光面と接触する前記槽での少な
   くとも１つの光摘出器と、 前記槽の外側で発光させて、前記反応物に伴う化学反応を促進できる少なくと
   も１つの光周波数の光を含む発光手段と、 前記発光手段及び前記光摘出器間に、前記光摘出器への前記周波数の前記光を
   送達するために、発生させた光を変更させる手段とを備えた化学反応を達成する
   反応器。
7. 【請求項７】 前記摘出器は、光摘出ゾーンを形成するコアと、前記コアの屈折率より小さい
   屈折率を持つクラッドとを備える請求項６に記載の反応器。
8. 【請求項８】 前記コアは、１．５より大きい屈折率を持つ請求項７に記載の反応器。
9. 【請求項９】 前記コアは、石英、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート及びポリス
   チレンからなるグループから選択された材料からなる請求項７に記載の反応器。
10. 【請求項１０】 前記クラッドは、珪素基準又は弗化炭素基準ポリマーである請求項７に記載の
    反応器。
11. 【請求項１１】 前記反応器は、複数の前記摘出器が並列ストリップの少なくとも１つの共平面
    配列の形態で形成される請求項６に記載の反応器。
12. 【請求項１２】 前記反応器は、複数の前記摘出器が相互平行板の形態で形成される請求項６に
    記載の反応器。
13. 【請求項１３】 前記摘出器に沿って前記反応物を通過させる手段を更に備えた請求項６に記載
    の反応器。
14. 【請求項１４】 前記発光手段及び前記光摘出器間で少なくとも１つの光学導波器を更に備えた
    請求項６に記載の反応器。
15. 【請求項１５】 前記発光手段及び前記光学導波器間で少なくとも１つの集光器を更に備えた請
    求項１４に記載の反応器。
16. 【請求項１６】 複数の前記光摘出器が前記槽内に形成され、前記光摘出器の各々を前記発光手
    段に接続する複数の光学導波器を更に備えた請求項６に記載の反応器。
17. 【請求項１７】 前記槽は、前記光摘出器を形成する光学導波器内に室として形成される請求項
    ６に記載の反応器。
18. 【請求項１８】 前記槽は、壁が光学導波器であり、管状構造物の中空内で光を摘出する光摘出
    ゾーンを持つ管状構造物から形成される請求項１７に記載の反応器。
19. 【請求項１９】 前記槽に複数の反応物を供給するマニホールドを更に備えた請求項６に記載の
    反応器。
20. 【請求項２０】 前記変更手段は、少なくとも１つのフィルタを含む請求項６に記載の反応器。
21. 【請求項２１】 前記変更手段は、少なくとも１つの二色ミラーを含む請求項６に記載の反応器
    。
22. 【請求項２２】 前記反応物は、化合物が接合されるポリマーであり、前記ポリマーを活性化さ
    せるために、前記光摘出器から発光された前記周波数の光に前記ポリマーを更に
    受けさせ、活性化されたポリマーに前記化合物を被覆させる請求項１に記載の方
    法。
23. 【請求項２３】 前記化学反応は、長鎖ポリマーの分別である請求項１に記載の方法。
24. 【請求項２４】 化学反応はポリマー上への化合物の接合であり、前記反応器は、前記槽を通し
    て前記ポリマーを通過させる手段と、前記ポリマー上に前記化合物を被覆する手
    段を備え、それによって前記ポリマーは、前記ポリマーを活性化させるために、
    前記光摘出器から発光された光を受ける請求項６に記載の反応器。
25. 【請求項２５】 光源に接続されて、少なくとも一方向に延長した発光面を有する少なくとも１
    つの円筒面に沿って形成され、前記面の長さに亘って発光し得る管状光摘出器。
26. 【請求項２６】 前記発光面の前記１つは内面であり、前記内面は、前記発光面の前記１つで発
    光された光によって促進された化学反応を受ける反応物を収容できる槽を形成す
    る請求項２５に記載の管状光摘出器。