JP2536711B2 - 炭酸ガスレ―ザ―用ガスの再生方法 - Google Patents
炭酸ガスレ―ザ―用ガスの再生方法Info
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- JP2536711B2 JP2536711B2 JP4299852A JP29985292A JP2536711B2 JP 2536711 B2 JP2536711 B2 JP 2536711B2 JP 4299852 A JP4299852 A JP 4299852A JP 29985292 A JP29985292 A JP 29985292A JP 2536711 B2 JP2536711 B2 JP 2536711B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスレーザー装置、と
くに炭酸ガスレーザー装置で使用した混合ガスを再使用
できるように触媒を用いて再生する方法に関する。
くに炭酸ガスレーザー装置で使用した混合ガスを再使用
できるように触媒を用いて再生する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高出力、高パルスのガスレーザー装置と
して、炭酸ガスレーザー装置が知られている。 炭酸ガ
スレーザー装置のレーザーガスには、通常、Ｈｅ，Ｎ2
およびＣＯ2の混合ガスが使用されている。 放電によ
りＣＯ2の一部はＣＯとＯ2に分解し、その中でもＯ2が
ガス中に高濃度に存在したままであると、レーザーの出
力が低下するとともにアーク放電が起り、電極等を損傷
する原因となる。
して、炭酸ガスレーザー装置が知られている。 炭酸ガ
スレーザー装置のレーザーガスには、通常、Ｈｅ，Ｎ2
およびＣＯ2の混合ガスが使用されている。 放電によ
りＣＯ2の一部はＣＯとＯ2に分解し、その中でもＯ2が
ガス中に高濃度に存在したままであると、レーザーの出
力が低下するとともにアーク放電が起り、電極等を損傷
する原因となる。
【０００３】フレッシュガスを常時供給すれば常に高出
力が保てるが、レーザー用混合ガスの大部分を占めるＨ
ｅは高価なガスであり、必要な混合ガスの全量をフレッ
シュガスでレーザー装置に供給するのでは、ランニング
コストが膨大なものとなる。このため、炭酸ガスレーザ
ー装置で混合ガス中に生成したＣＯとＯ2とを再結合さ
せてＣＯ2に戻し、そのガスを再使用することが試みら
れている。 この反応を積極的に実施するためには、貴
金属触媒が有効であることが知られている。
力が保てるが、レーザー用混合ガスの大部分を占めるＨ
ｅは高価なガスであり、必要な混合ガスの全量をフレッ
シュガスでレーザー装置に供給するのでは、ランニング
コストが膨大なものとなる。このため、炭酸ガスレーザ
ー装置で混合ガス中に生成したＣＯとＯ2とを再結合さ
せてＣＯ2に戻し、そのガスを再使用することが試みら
れている。 この反応を積極的に実施するためには、貴
金属触媒が有効であることが知られている。
【０００４】出願人は、炭酸ガスレーザー装置で使用し
た混合ガスを繰り返し使用できるように再生する工業的
方法であって、触媒活性が長時間持続するような再生方
法、および活性が低下した触媒を再活性化する方法、な
らびにそのような方法を実施する装置を開発して、すで
に提案した（特願平３−４９６５７号）。
た混合ガスを繰り返し使用できるように再生する工業的
方法であって、触媒活性が長時間持続するような再生方
法、および活性が低下した触媒を再活性化する方法、な
らびにそのような方法を実施する装置を開発して、すで
に提案した（特願平３−４９６５７号）。
【０００５】その方法は、炭酸ガスレーザー装置で使用
したＨｅ−Ｎ2−ＣＯ2混合ガス中のＣＯとＯ2およびＮ
Ｏｘを、２００℃を超え３５０℃までの温度で貴金属触
媒と接触反応させ、発生した反応熱を未反応の混合ガス
の予熱に利用し、ついで反応後の混合ガスをレーザー発
振に使用できる温度まで冷却し、除塵してレーザー装置
に循環させることからなる。 上記の高い温度は、ＮＯ
ｘによる触媒反応阻害を抑制するために必要な条件であ
る。
したＨｅ−Ｎ2−ＣＯ2混合ガス中のＣＯとＯ2およびＮ
Ｏｘを、２００℃を超え３５０℃までの温度で貴金属触
媒と接触反応させ、発生した反応熱を未反応の混合ガス
の予熱に利用し、ついで反応後の混合ガスをレーザー発
振に使用できる温度まで冷却し、除塵してレーザー装置
に循環させることからなる。 上記の高い温度は、ＮＯ
ｘによる触媒反応阻害を抑制するために必要な条件であ
る。
【０００６】この方法は一応の成功をおさめたが、反応
に先立つ混合ガスの予熱、および反応後の混合ガスの冷
却に、多大なエネルギーを必要とする。
に先立つ混合ガスの予熱、および反応後の混合ガスの冷
却に、多大なエネルギーを必要とする。
【０００７】その後さらに研究を続けた結果、炭酸ガス
レーザー装置においても、装置の出力規模や操業条件に
よってはＮＯｘの発生が実質上認められない場合が少な
くないことがわかった。 そしてＮＯｘを含有しない混
合ガスは、貴金属触媒と高温における接触という条件を
みたさなくても、より安価な金属酸化物触媒を使用し、
上記した温度領域より遥かに低温で処理しても、十分に
レーザー用ガスの再生ができることを見出した。
レーザー装置においても、装置の出力規模や操業条件に
よってはＮＯｘの発生が実質上認められない場合が少な
くないことがわかった。 そしてＮＯｘを含有しない混
合ガスは、貴金属触媒と高温における接触という条件を
みたさなくても、より安価な金属酸化物触媒を使用し、
上記した温度領域より遥かに低温で処理しても、十分に
レーザー用ガスの再生ができることを見出した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の新しい知見を利用して、炭酸ガスレーザー装置で使用
した混合ガスを、レーザー出力を低下させることなく繰
り返し使用できるように再生する方法であって、エネル
ギー消費を状況に応じて少なくて済ませることができ
る、合理化された方法を提供することにある。
の新しい知見を利用して、炭酸ガスレーザー装置で使用
した混合ガスを、レーザー出力を低下させることなく繰
り返し使用できるように再生する方法であって、エネル
ギー消費を状況に応じて少なくて済ませることができ
る、合理化された方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の炭酸ガスレーザ
ー用ガスの再生方法は、炭酸ガスレーザー用のＨｅ−Ｎ
2−ＣＯ2混合ガスを再使用のために再生する方法であっ
て、レーザー装置で使用した混合ガス中のＮＯｘの有無
を決定し、その結果に従って、 イ）ＮＯｘが存在する場合は、混合ガスを、２００℃を
超え３５０℃までの温度で貴金属触媒と接触させ、ガス
中のＣＯとＯ2とを反応させてＣＯをＣＯ2に変えるとと
もに、ＣＯとＮＯｘとを反応させてＣＯ2とＮ2に変換す
ること、または ロ）ＮＯｘが存在しない場合は、混合ガスを、常温ない
し２００℃以下の温度で貴金属触媒または金属酸化物触
媒と接触させ、ガス中のＣＯとＯ2とを反応させてＣＯ2
に変えること、のいずれかを行なうことを特徴とする。
ー用ガスの再生方法は、炭酸ガスレーザー用のＨｅ−Ｎ
2−ＣＯ2混合ガスを再使用のために再生する方法であっ
て、レーザー装置で使用した混合ガス中のＮＯｘの有無
を決定し、その結果に従って、 イ）ＮＯｘが存在する場合は、混合ガスを、２００℃を
超え３５０℃までの温度で貴金属触媒と接触させ、ガス
中のＣＯとＯ2とを反応させてＣＯをＣＯ2に変えるとと
もに、ＣＯとＮＯｘとを反応させてＣＯ2とＮ2に変換す
ること、または ロ）ＮＯｘが存在しない場合は、混合ガスを、常温ない
し２００℃以下の温度で貴金属触媒または金属酸化物触
媒と接触させ、ガス中のＣＯとＯ2とを反応させてＣＯ2
に変えること、のいずれかを行なうことを特徴とする。
【００１０】ガス中にＮＯｘが存在するか否かは、一般
に装置の規模や操業条件によってほぼ決定され、ＮＯｘ
の発生が有るか無いかはわかるので、検知するまでもな
い場合が多い。しかし、ＮＯｘ分析計により容易に確か
めることができるから、必要に応じて検知を行なえばよ
い。
に装置の規模や操業条件によってほぼ決定され、ＮＯｘ
の発生が有るか無いかはわかるので、検知するまでもな
い場合が多い。しかし、ＮＯｘ分析計により容易に確か
めることができるから、必要に応じて検知を行なえばよ
い。
【００１１】貴金属触媒としては、Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｕ，
ＲｈまたはＰｄを、アルミナまたはシリカに担持させた
ものが好適である。
ＲｈまたはＰｄを、アルミナまたはシリカに担持させた
ものが好適である。
【００１２】金属酸化物触媒としては、ＣｕＯ−ＭｎＯ
2 系もしくはＡｇ・Ｍｎ・Ｃｏ系の複合金属酸化物、ま
たはＡｇ2Ｏ を主成分とするものが有用である。 これ
らの触媒は、温度１２０〜２００℃において使用し、触
媒反応を行なうことが好ましい。
2 系もしくはＡｇ・Ｍｎ・Ｃｏ系の複合金属酸化物、ま
たはＡｇ2Ｏ を主成分とするものが有用である。 これ
らの触媒は、温度１２０〜２００℃において使用し、触
媒反応を行なうことが好ましい。
【００１３】触媒は、いずれも固定床で使用できる。
使用後の混合ガスを触媒床を通過させるに適した空塔速
度は、貴金属触媒の場合は４，０００〜３０，０００／
Hrであり、金属酸化物触媒の場合は１,０００〜５,００
０／Hrである。
使用後の混合ガスを触媒床を通過させるに適した空塔速
度は、貴金属触媒の場合は４，０００〜３０，０００／
Hrであり、金属酸化物触媒の場合は１,０００〜５,００
０／Hrである。
【００１４】触媒はまた、常用の担体たとえばアルミナ
粒子に担持させた形態に限らず、混合ガスを再生反応の
ために加熱するヒーターの表面に触媒を担持させた形態
で使用することもできる。 この触媒使用形態は出願人
が最近提案した（特願平４−１５６５０５）ものであっ
て、使用後のガスの加熱が、加熱が最も効率的である触
媒表面において行なわれるので、エネルギー消費が最小
限で済むという利点がある。
粒子に担持させた形態に限らず、混合ガスを再生反応の
ために加熱するヒーターの表面に触媒を担持させた形態
で使用することもできる。 この触媒使用形態は出願人
が最近提案した（特願平４−１５６５０５）ものであっ
て、使用後のガスの加熱が、加熱が最も効率的である触
媒表面において行なわれるので、エネルギー消費が最小
限で済むという利点がある。
【００１５】このような触媒を使用した場合でも、高温
でガス再生反応を行なった場合には、再生されたガスを
レーザー装置で使用するに適した温度に冷却してから再
使用に供すべきことはもちろんである。
でガス再生反応を行なった場合には、再生されたガスを
レーザー装置で使用するに適した温度に冷却してから再
使用に供すべきことはもちろんである。
【００１６】
【作用】すでによく知られているように、炭酸ガスレー
ザー用のＨｅ−Ｎ2−ＣＯ2混合ガス中では、放電により
下式のようにＣＯとＯ2とが発生する。 ＣＯ2→ＣＯ＋０.５Ｏ2 そこで、触媒によりこのＣＯとＯ2を反応させて、ＣＯ2
を再生する。 ＣＯ＋０.５Ｏ2＝ＣＯ2 ＮＯｘの発生する機構は、放電により生じたＯ2とＮ2の
反応によると考えられている。
ザー用のＨｅ−Ｎ2−ＣＯ2混合ガス中では、放電により
下式のようにＣＯとＯ2とが発生する。 ＣＯ2→ＣＯ＋０.５Ｏ2 そこで、触媒によりこのＣＯとＯ2を反応させて、ＣＯ2
を再生する。 ＣＯ＋０.５Ｏ2＝ＣＯ2 ＮＯｘの発生する機構は、放電により生じたＯ2とＮ2の
反応によると考えられている。
【００１７】このＮＯｘは、触媒の活性点に吸着して被
毒現象を起すが、貴金属触媒を２００℃を超える高温で
使用すれば、被毒が抑制され、混合ガス再生反応を続け
ることができる。 これは、混合ガス中のＣＯによるＮ
Ｏの還元反応 ＮＯ＋ＣＯ＝０.５Ｎ2＋ＣＯ2 ＮＯ2＋２ＣＯ＝０.５Ｎ2＋２ＣＯ2 によるものと考えられる。
毒現象を起すが、貴金属触媒を２００℃を超える高温で
使用すれば、被毒が抑制され、混合ガス再生反応を続け
ることができる。 これは、混合ガス中のＣＯによるＮ
Ｏの還元反応 ＮＯ＋ＣＯ＝０.５Ｎ2＋ＣＯ2 ＮＯ2＋２ＣＯ＝０.５Ｎ2＋２ＣＯ2 によるものと考えられる。
【００１８】しかし、長時間の使用により、触媒の被毒
が少しずつでも進むと、ガス再生反応の活性低下は免れ
ない。 その場合は、Ｈｅ−ＣＯ−Ｏ2混合ガスを触媒
に送って、上記のＮＯｘ還元反応を行ない、触媒の再活
性化を行なえばよい。 その技術は、前記の特許出願
（特願平３−４９６５７）に開示してある。
が少しずつでも進むと、ガス再生反応の活性低下は免れ
ない。 その場合は、Ｈｅ−ＣＯ−Ｏ2混合ガスを触媒
に送って、上記のＮＯｘ還元反応を行ない、触媒の再活
性化を行なえばよい。 その技術は、前記の特許出願
（特願平３−４９６５７）に開示してある。
【００１９】使用後の混合ガス中にＮＯｘが存在しない
場合、被毒の問題がないから、使用後の混合ガスを再生
する触媒は貴金属触媒でも金属酸化物触媒でもよく、温
度も常温ないし２００℃以下の比較的低い温度で足り
る。 ただし、十分な転化率を達成するためには、１２
０℃以上、代表的には１５０℃程度の温度を与えること
が望ましい。
場合、被毒の問題がないから、使用後の混合ガスを再生
する触媒は貴金属触媒でも金属酸化物触媒でもよく、温
度も常温ないし２００℃以下の比較的低い温度で足り
る。 ただし、十分な転化率を達成するためには、１２
０℃以上、代表的には１５０℃程度の温度を与えること
が望ましい。
【００２０】
【実施例】貴金属触媒として、下記の表１のＡ〜Ｄに示
した４種の触媒を用意した。
した４種の触媒を用意した。
【００２１】 表 １ （貴金属触媒） Ａ Ｂ Ｃ Ｄ 活性種 Ｐｔ Ｒｈ−Ｒｕ Ｒｕ Ｐｄ 担持量 ０.４％ 各０.４％ ０.４％ ０.４％ 担 体 アルミナ アルミナ アルミナ シリカ 調製法 油中球状 含浸法 含浸法 含浸法 金属酸化物触媒としては、表２のＥおよびＦを用意し
た。
た。
【００２２】 炭酸ガスレーザー用ガスの使用後の混合ガスの模疑ガス
として、ＮＯｘの存在するものとしないもの、下記表３
のガスＩ，IIの２種を用いた。
として、ＮＯｘの存在するものとしないもの、下記表３
のガスＩ，IIの２種を用いた。
【００２３】 表 ３ （模疑ガス） ガスＩ（ＮＯｘ共存） ガスII（ＮＯｘなし） ＣＯ2 ３０．０％（容量） ３０．０％（容量） Ｎ2 ３０．０％ ３０．０％ ＣＯ ６．６６％ ６．６６％ Ｏ2 ３．３４％ ３．３４％ ＮＯｘ ３００ppm − Ｈｅ 残 残 上記の触媒Ａ〜ＤならびにＥおよびＦを反応器に充填
し、種々の温度において、ガスＩおよびIIを、空塔速度
５，０００／Hrで通過させてガス再生反応を行なった。
１０時間後のＣＯ転化率は、各温度において、それぞ
れ表４および表５に示すとおりであった。
し、種々の温度において、ガスＩおよびIIを、空塔速度
５，０００／Hrで通過させてガス再生反応を行なった。
１０時間後のＣＯ転化率は、各温度において、それぞ
れ表４および表５に示すとおりであった。
【００２４】 表 ４ （ガスＩ：ＮＯｘ共存） Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ １５０℃ ２００℃ ３００℃ ３００℃ ２５０℃ ３００℃ １００％ １００％ ２５％ １８％ １００％ １５％ １４３℃ １８０℃ ２６０℃ ２８０℃ ＊ ２６０℃ ９５％ ９８％ ８％ ７％ ５％ １２５℃ １５０℃ ８４％ ６０％ ＊ＣＯ反応率は１００％であるが、ＮＯｘの反応率は実質上ゼロであった。
【００２５】 表 ５ （ガスII：ＮＯｘなし） Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ １２０℃ １５０℃ １５０℃ ２００℃ ２００℃ １８０℃ １００％ １００％ １００％ １００％ １００％ １００％ ９６℃ １３０℃ １３０℃ １８０℃ １５０℃ ８０％ １００％ １００％ ９５％ ３８％ ８０℃ １２０℃ １２０℃ １５０℃ １３０℃ ６０％ ７６％ ７５％ ６５％ １３％ 上の結果から、使用後の炭酸ガスレーザー用混合ガスを
再生するとき、ＮＯｘが存在するならば貴金属触媒を用
いて高温で接触させるべきこと、またＮＯｘが存在しな
ければ、貴金属触媒および金属酸化物触媒のどちらを用
いてもよく、しかも比較的低温で接触させればよいこと
がわかる。
再生するとき、ＮＯｘが存在するならば貴金属触媒を用
いて高温で接触させるべきこと、またＮＯｘが存在しな
ければ、貴金属触媒および金属酸化物触媒のどちらを用
いてもよく、しかも比較的低温で接触させればよいこと
がわかる。
【００２６】
【発明の効果】本発明の炭酸ガスレーザー用ガスの再生
方法によれば、使用後のガス中にＮＯｘが存在するか否
かに応じて触媒および接触温度を選択することにより、
あるいはＮＯｘによる被毒を抑制して長時間にわたるガ
ス再生を可能にし、あるいはより少ないエネルギー消費
をもって、またはそれに加えてより廉価な触媒を用いて
ガス再生を行なうことによって再生のコストを低減し
て、合理的にガス再生を実施することができる。
方法によれば、使用後のガス中にＮＯｘが存在するか否
かに応じて触媒および接触温度を選択することにより、
あるいはＮＯｘによる被毒を抑制して長時間にわたるガ
ス再生を可能にし、あるいはより少ないエネルギー消費
をもって、またはそれに加えてより廉価な触媒を用いて
ガス再生を行なうことによって再生のコストを低減し
て、合理的にガス再生を実施することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸井田 努 茨城県東茨城郡大洗町成田町2205 日揮 株式会社大洗原子力技術開発センター内 (56)参考文献 特開 平４−286171（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−196881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−15991（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 炭酸ガスレーザー用のＨｅ−Ｎ2−ＣＯ2
混合ガスを再使用のために再生する方法であって、レー
ザー装置で使用した混合ガス中のＮＯｘの有無を決定
し、その結果に従って、 イ）ＮＯｘが存在する場合は、混合ガスを、２００℃を
超え３５０℃までの温度で貴金属触媒と接触させ、ガス
中のＣＯとＯ2とを反応させてＣＯをＣＯ2に変えるとと
もに、ＣＯとＮＯｘとを反応させてＣＯ2とＮ2に変換す
ること、または ロ）ＮＯｘが存在しない場合は、混合ガスを、常温ない
し２００℃以下の温度で貴金属触媒または金属酸化物触
媒と接触させ、ガス中のＣＯとＯ2とを反応させてＣＯ2
に変えること、のいずれかを行なうことを特徴とする再
生方法。 - 【請求項２】 貴金属触媒として、Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｕ，
ＲｈまたはＰｄを、アルミナまたはシリカに担持させた
ものを使用する請求項１の再生方法。 - 【請求項３】 金属酸化物触媒として、ＣｕＯ−ＭｎＯ
2系もしくはＡｇ・Ｍｎ・Ｃo系の複合金属酸化物、また
はＡｇ2Ｏを主成分とするものを使用し、温度１２０〜
２００℃において触媒反応を行なう請求項１の再生方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4299852A JP2536711B2 (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | 炭酸ガスレ―ザ―用ガスの再生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4299852A JP2536711B2 (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | 炭酸ガスレ―ザ―用ガスの再生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152006A JPH06152006A (ja) | 1994-05-31 |
| JP2536711B2 true JP2536711B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=17877727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4299852A Expired - Lifetime JP2536711B2 (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | 炭酸ガスレ―ザ―用ガスの再生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536711B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7453615B2 (en) | 2005-02-21 | 2008-11-18 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning apparatus having support members outside the housing for supporting a housing and reflectors, including a pair of ribs and warp preventing member engage with groove formed by ribs, and an image forming apparatus including the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008052617A1 (de) * | 2008-10-21 | 2010-04-29 | Zander Aufbereitungstechnik Gmbh | Vorrichtung zur katalytischen Oxidation von in CO2-Laserschweiß- und schneidanlagen verwendeten Lasergasen |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6415991A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Catalyst for purification of oscillation medium of carbon dioxide laser |
| JPH01196881A (ja) * | 1988-02-01 | 1989-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 封止型ｃｏ↓２レーザ管 |
| JP3002281B2 (ja) * | 1991-03-14 | 2000-01-24 | 日揮株式会社 | 炭酸ガスレーザー用のガスを再生する装置 |
-
1992
- 1992-11-10 JP JP4299852A patent/JP2536711B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7453615B2 (en) | 2005-02-21 | 2008-11-18 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning apparatus having support members outside the housing for supporting a housing and reflectors, including a pair of ribs and warp preventing member engage with groove formed by ribs, and an image forming apparatus including the same |
| US7619797B2 (en) | 2005-02-21 | 2009-11-17 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning apparatus and image forming apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06152006A (ja) | 1994-05-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960521 |