JP2617069B2 - 炭酸ガスレーザのレーザガス再生装置 - Google Patents
炭酸ガスレーザのレーザガス再生装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガスレーザ装置に
使用される励起用混合ガスの再生装置に関し、より詳細
には、レーザ放電によりヘリウム（Ｈｅ）−窒素
（Ｎ2）−二酸化炭素（ＣＯ2）混合ガスの一部が解離し
生成した不純物ガスを低温で再生する炭酸ガスレーザの
レーザガス再生装置に関する。
使用される励起用混合ガスの再生装置に関し、より詳細
には、レーザ放電によりヘリウム（Ｈｅ）−窒素
（Ｎ2）−二酸化炭素（ＣＯ2）混合ガスの一部が解離し
生成した不純物ガスを低温で再生する炭酸ガスレーザの
レーザガス再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】気体レーザはレーザ媒質としてガス状物
質を利用するものであるが、ＣＯ2分子の振動や回転エ
ネルギー準位を利用した炭酸ガスレーザは遠赤外域で発
振し、数１０％という高効率で高出力のレーザを連続又
は高パルスで発振するので、各種の物質を局所的に加熱
し、切断や溶接、燒入、及び表面処理等の加工用やレー
ザメス等の医科に使用され、また、原子力関係、例え
ば、ウラン同位体分離に利用することが研究されてい
る。
質を利用するものであるが、ＣＯ2分子の振動や回転エ
ネルギー準位を利用した炭酸ガスレーザは遠赤外域で発
振し、数１０％という高効率で高出力のレーザを連続又
は高パルスで発振するので、各種の物質を局所的に加熱
し、切断や溶接、燒入、及び表面処理等の加工用やレー
ザメス等の医科に使用され、また、原子力関係、例え
ば、ウラン同位体分離に利用することが研究されてい
る。
【０００３】炭酸ガスレーザ装置に使用されるレーザ媒
質はＣＯ2を主成分として、励起をより効率よく行うた
めにＨｅやＮ2を混合した混合ガスが使用されている。
しかし、これらの混合ガスは、レーザ放電中にＣＯ2の
一部はＣＯ（一酸化炭素）とＯ2（酸素）とに分解す
る。一方、Ｎ2も同様に一部解離し、前記で発生したＯ2
と反応してＮＯXを生成する。この結果、レーザ出力を
低下し、アーク放電を引き起こし電極を破損したりす
る。従来法では、高価なレーザガスを連続または間欠に
導入し、一方、劣化したガスを連続または間欠に抜き出
している。しかし、この方法でレーザを運転するとラン
ニングコストが高くなる。特に、Ｈｅガスは高価である
から新たな混合ガスを供給することのコストは膨大とな
る。この経済的な負担を少くするために、ＣＯとＯ2と
を再結合してＣＯ2に変換し、一方、ＮＯXはＣＯとの還
元反応によりＣＯ2とＮ2に変換して元のレーザガス組成
に戻すガス再使用方法が試みられている。
質はＣＯ2を主成分として、励起をより効率よく行うた
めにＨｅやＮ2を混合した混合ガスが使用されている。
しかし、これらの混合ガスは、レーザ放電中にＣＯ2の
一部はＣＯ（一酸化炭素）とＯ2（酸素）とに分解す
る。一方、Ｎ2も同様に一部解離し、前記で発生したＯ2
と反応してＮＯXを生成する。この結果、レーザ出力を
低下し、アーク放電を引き起こし電極を破損したりす
る。従来法では、高価なレーザガスを連続または間欠に
導入し、一方、劣化したガスを連続または間欠に抜き出
している。しかし、この方法でレーザを運転するとラン
ニングコストが高くなる。特に、Ｈｅガスは高価である
から新たな混合ガスを供給することのコストは膨大とな
る。この経済的な負担を少くするために、ＣＯとＯ2と
を再結合してＣＯ2に変換し、一方、ＮＯXはＣＯとの還
元反応によりＣＯ2とＮ2に変換して元のレーザガス組成
に戻すガス再使用方法が試みられている。
【０００４】本出願人は、先に、炭酸ガスレーザ装置で
使用したＨｅ−Ｎ2−ＣＯ2混合中のＣＯやＯ2およびＮ
ＯX（酸化窒素）を２００〜３５０℃までの温度で貴金
属触媒と接触反応させることによりＮＯXの強吸着によ
り触媒の効率を落すことなくＣＯ2に還元する方法を提
案した。この方法により触媒性能が長時間変化すること
がないので、混合ガスを再生することができ連続運転が
可能となった。
使用したＨｅ−Ｎ2−ＣＯ2混合中のＣＯやＯ2およびＮ
ＯX（酸化窒素）を２００〜３５０℃までの温度で貴金
属触媒と接触反応させることによりＮＯXの強吸着によ
り触媒の効率を落すことなくＣＯ2に還元する方法を提
案した。この方法により触媒性能が長時間変化すること
がないので、混合ガスを再生することができ連続運転が
可能となった。
【０００５】図１は、本発明が適用される炭酸ガスレー
ザのレーザガス再生装置の一例を説明するためのブロッ
ク図で、炭酸ガスレーザ装置本体１と、炭酸ガスレーザ
本体１内の混合ガスを再生する再生装置本体１４と、混
合ガスの再生前と再生後の各々組成ガスの濃度を測定す
るためのガス濃度測定手段１５とから構成されている。
ザのレーザガス再生装置の一例を説明するためのブロッ
ク図で、炭酸ガスレーザ装置本体１と、炭酸ガスレーザ
本体１内の混合ガスを再生する再生装置本体１４と、混
合ガスの再生前と再生後の各々組成ガスの濃度を測定す
るためのガス濃度測定手段１５とから構成されている。
【０００６】炭酸ガスレーザ装置本体１は、レーザ媒質
であるＨｅ−Ｎ2−ＣＯ2混合ガスを循環させる循環ライ
ン２とこの循環ライン２内で前記混合ガスを循環するた
めのブロアや混合ガスを冷却する冷却装置及び混合ガス
を励起するための電極等を有する。なお、前記循環ライ
ン２には混合ガス源（図示せず）からマスフローコント
ロールバルブ３および調節弁４を介して混合ガスが供給
される。また、循環ライン２中の混合ガスは、フレキシ
ブル管５を介して混合ガスを再生する再生装置本体１４
に導入される。この混合ガスは、ブロア８により吸引さ
れその流量はインバータにより調整され流量計７で実測
される。レーザより吸引された混合ガス中にはレーザガ
スの他に副生成物であるＣＯやＯ2及びＮＯXが含まれて
いる。このときＣＯとＯ2はＣＯ＋Ｏ2→ＣＯ2の酸化反
応が行われる。このようにＣＯ2を再生するだけであれ
ば、副生成したガスを含む混合ガスを低温で貴金属から
なる触媒に通して行えばよいが、ＮＯXが含まれると、
ＮＯXは触媒表面に強吸着され活性化能が低下するの
で、このような触媒劣下を妨ぐため触媒層温度を２００
℃以上にする必要がある。
であるＨｅ−Ｎ2−ＣＯ2混合ガスを循環させる循環ライ
ン２とこの循環ライン２内で前記混合ガスを循環するた
めのブロアや混合ガスを冷却する冷却装置及び混合ガス
を励起するための電極等を有する。なお、前記循環ライ
ン２には混合ガス源（図示せず）からマスフローコント
ロールバルブ３および調節弁４を介して混合ガスが供給
される。また、循環ライン２中の混合ガスは、フレキシ
ブル管５を介して混合ガスを再生する再生装置本体１４
に導入される。この混合ガスは、ブロア８により吸引さ
れその流量はインバータにより調整され流量計７で実測
される。レーザより吸引された混合ガス中にはレーザガ
スの他に副生成物であるＣＯやＯ2及びＮＯXが含まれて
いる。このときＣＯとＯ2はＣＯ＋Ｏ2→ＣＯ2の酸化反
応が行われる。このようにＣＯ2を再生するだけであれ
ば、副生成したガスを含む混合ガスを低温で貴金属から
なる触媒に通して行えばよいが、ＮＯXが含まれると、
ＮＯXは触媒表面に強吸着され活性化能が低下するの
で、このような触媒劣下を妨ぐため触媒層温度を２００
℃以上にする必要がある。
【０００７】このため熱交換器９により予熱されたレー
ザガスは、更に、加熱器１０により２００℃〜５００℃
に加熱され触媒充填層である反応器１１に導入されここ
でＣＯ2に変換される。反応器１１の触媒層を通過した
混合ガスは、熱を有効利用するため予熱用熱源として熱
交換器９に導入され、加熱器１０に導入される混合ガス
と熱交換してから冷却器１２により温度３５℃以下まで
冷却され、フィルタ１３により除塵されフレキシブル管
６を介して炭酸ガスレーザ本体１の循環ライン２に戻さ
れる。
ザガスは、更に、加熱器１０により２００℃〜５００℃
に加熱され触媒充填層である反応器１１に導入されここ
でＣＯ2に変換される。反応器１１の触媒層を通過した
混合ガスは、熱を有効利用するため予熱用熱源として熱
交換器９に導入され、加熱器１０に導入される混合ガス
と熱交換してから冷却器１２により温度３５℃以下まで
冷却され、フィルタ１３により除塵されフレキシブル管
６を介して炭酸ガスレーザ本体１の循環ライン２に戻さ
れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ＣＯ2−Ｎ2−Ｈｅ混合
ガスからなる炭酸ガス装置のレーザガスは、レーザ運転
により前記レーザガスを放電により生成したＣＯ，Ｏ2
およびＮＯXが該混合ガス中に混入しレーザ出力が低下
する。これらの分離ガスを反応させて元のＣＯ2，Ｎ2に
再生し、上記混合ガスを繰り返しリサイクルして使用で
きるようにしたが、不純物ガスを再生するための触媒
は、不純物ガス中のＮＯXが低温状態で強吸着し触媒を
劣下する。このようなＮＯXによる反応阻害を避けるた
めには反応温度を２００℃以上にしなければならずこの
ため高温加熱手段を配設する必要があった。また、上述
のＮＯXによる反応阻害を抑えて、できるだけ低温でＣ
Ｏ，ＮＯX，Ｏ2を反応させる触媒として白金／アルミナ
等の貴金属触媒を使用していたがこの触媒は高価であっ
た。
ガスからなる炭酸ガス装置のレーザガスは、レーザ運転
により前記レーザガスを放電により生成したＣＯ，Ｏ2
およびＮＯXが該混合ガス中に混入しレーザ出力が低下
する。これらの分離ガスを反応させて元のＣＯ2，Ｎ2に
再生し、上記混合ガスを繰り返しリサイクルして使用で
きるようにしたが、不純物ガスを再生するための触媒
は、不純物ガス中のＮＯXが低温状態で強吸着し触媒を
劣下する。このようなＮＯXによる反応阻害を避けるた
めには反応温度を２００℃以上にしなければならずこの
ため高温加熱手段を配設する必要があった。また、上述
のＮＯXによる反応阻害を抑えて、できるだけ低温でＣ
Ｏ，ＮＯX，Ｏ2を反応させる触媒として白金／アルミナ
等の貴金属触媒を使用していたがこの触媒は高価であっ
た。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）レーザガスにＮ ２ とＣＯ ２ および
Ｈｅの混合ガスを用いた炭酸ガスレーザ装置に接続さ
れ、該炭酸ガスレーザ装置の運転に伴ない前記混合ガス
の一部が生成したＣＯとＯ ２ およびＮＯ ｘ を含む混合ガ
スを導入し、前記ＣＯとＮＯ ｘ をＣＯ ２ とＮ ２ に変換し
前記炭酸ガスレーザ装置に戻すレーザガス流路を有する
レーザガス再生装置において、前記レーザガス流路に、
前記ＣＯとＨ ２ ＯとからＣＯ ２ とＨ ２ に変換するシフト
反応促進のためのシフト触媒、及び、ＮＯ ｘ とＨ ２ とか
らＮ ２ とＨ ２ Ｏに変換する酸化促進のための酸化促進触
媒を有し、該レーザガス流路にＨ ２ Ｏ及びＨ ２ を導入
し、該炭酸ガスレーザ装置の連続運転を可能とするこ
と、更には、（２）前記（１）において、前記シフト触
媒と酸化促進触媒とを組合せた併合触媒としたこと、更
には、（３）前記（１）又は（２）において、前記レー
ザガスの流路内に、水蒸気の露点温度で水蒸気を吸着
し、前記露点温度を越えたとき水蒸気を放出する水蒸気
吸着層を配設したこと、更には、（４）前記（１）又は
（２）又は（３）において、前記レーザガスの流路内
に、運転停止時にシフト反応温度を下げ反応を進行させ
る反応促進手段、及び／またはレーザガス中のＣＯ２を
吸着する炭酸ガス吸着層を設け、前記レーザガス中のＣ
Ｏ２濃度を下げて水蒸気の露点を下げ、運転停止後の水
蒸気分圧を低下させることを特徴とするものである。
決するために、（１）レーザガスにＮ ２ とＣＯ ２ および
Ｈｅの混合ガスを用いた炭酸ガスレーザ装置に接続さ
れ、該炭酸ガスレーザ装置の運転に伴ない前記混合ガス
の一部が生成したＣＯとＯ ２ およびＮＯ ｘ を含む混合ガ
スを導入し、前記ＣＯとＮＯ ｘ をＣＯ ２ とＮ ２ に変換し
前記炭酸ガスレーザ装置に戻すレーザガス流路を有する
レーザガス再生装置において、前記レーザガス流路に、
前記ＣＯとＨ ２ ＯとからＣＯ ２ とＨ ２ に変換するシフト
反応促進のためのシフト触媒、及び、ＮＯ ｘ とＨ ２ とか
らＮ ２ とＨ ２ Ｏに変換する酸化促進のための酸化促進触
媒を有し、該レーザガス流路にＨ ２ Ｏ及びＨ ２ を導入
し、該炭酸ガスレーザ装置の連続運転を可能とするこ
と、更には、（２）前記（１）において、前記シフト触
媒と酸化促進触媒とを組合せた併合触媒としたこと、更
には、（３）前記（１）又は（２）において、前記レー
ザガスの流路内に、水蒸気の露点温度で水蒸気を吸着
し、前記露点温度を越えたとき水蒸気を放出する水蒸気
吸着層を配設したこと、更には、（４）前記（１）又は
（２）又は（３）において、前記レーザガスの流路内
に、運転停止時にシフト反応温度を下げ反応を進行させ
る反応促進手段、及び／またはレーザガス中のＣＯ２を
吸着する炭酸ガス吸着層を設け、前記レーザガス中のＣ
Ｏ２濃度を下げて水蒸気の露点を下げ、運転停止後の水
蒸気分圧を低下させることを特徴とするものである。
【００１０】
１．炭酸ガスガスレーザ装置のＨｅ−Ｎ2−ＣＯ2混合ガ
スをレーザガス媒質とするレーザ運転に伴い発生するＣ
Ｏ，Ｏ2，ＮＯXを触媒を用いて元に戻す反応は ＣＯ＋１／２ Ｏ2 → ＣＯ2 ＮＯX＋ＣＯ → Ｎ2＋ＣＯ2 があるが、混合ガスに水蒸気を加えることによって ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋Ｈ2により、ＣＯ2とＨ2と
に変換するシフト反応で、ここで生成したＨ2又は新た
に加えられたＨ2により ＮＯX＋Ｈ2 → Ｎ2＋Ｈ2Ｏの反応を起こす。 ２．反応を促進する触媒として活性の高い銅−亜鉛系シ
フト触媒を用い、上記１−，の反応式を低温下で反
応させる。 ３．上記１−で発生した水蒸気は運転停止時は露結す
るので低温では吸着剤に吸着させ、運転温度では吸着さ
れた水蒸気を混合ガス中に拡散させる。
スをレーザガス媒質とするレーザ運転に伴い発生するＣ
Ｏ，Ｏ2，ＮＯXを触媒を用いて元に戻す反応は ＣＯ＋１／２ Ｏ2 → ＣＯ2 ＮＯX＋ＣＯ → Ｎ2＋ＣＯ2 があるが、混合ガスに水蒸気を加えることによって ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋Ｈ2により、ＣＯ2とＨ2と
に変換するシフト反応で、ここで生成したＨ2又は新た
に加えられたＨ2により ＮＯX＋Ｈ2 → Ｎ2＋Ｈ2Ｏの反応を起こす。 ２．反応を促進する触媒として活性の高い銅−亜鉛系シ
フト触媒を用い、上記１−，の反応式を低温下で反
応させる。 ３．上記１−で発生した水蒸気は運転停止時は露結す
るので低温では吸着剤に吸着させ、運転温度では吸着さ
れた水蒸気を混合ガス中に拡散させる。
【００１１】
【実施例】炭酸ガスレーザ装置では、レーザガスとし
て、Ｈｅ−Ｎ2−ＣＯ2混合ガスが使用されている。しか
し、レーザ運転すると前記レーザガスの一部がＣＯ，Ｏ
2およびＮＯXに変換され、レーザ出力が低下する。レー
ザ出力を長期安定に保つために、ここで副生したガスを
元のレーザガス組成に戻す。触媒としては、鉄−クロム
系、銅−亜鉛系のシフト触媒を用いるが、特に、低温で
反応させるのには、活性の高い銅−亜鉛系触媒が好適で
ある。
て、Ｈｅ−Ｎ2−ＣＯ2混合ガスが使用されている。しか
し、レーザ運転すると前記レーザガスの一部がＣＯ，Ｏ
2およびＮＯXに変換され、レーザ出力が低下する。レー
ザ出力を長期安定に保つために、ここで副生したガスを
元のレーザガス組成に戻す。触媒としては、鉄−クロム
系、銅−亜鉛系のシフト触媒を用いるが、特に、低温で
反応させるのには、活性の高い銅−亜鉛系触媒が好適で
ある。
【００１２】レーザガスを触媒充填層に通した結果、レ
ーザ運転に伴い発生するＣＯ，Ｏ2，ＮＯXを元のレーザ
ガスに戻す反応として、 ＣＯ＋１／２ Ｏ2 → ＣＯ2によりＣＯを酸化しＣ
Ｏ2に再生し ＮＯX＋ＣＯ → Ｎ2＋ＣＯ2によりＮ2とＣＯ2に再
生する。また、更に、ＣＯとＮＯXを低温で再生するた
めに、前記銅−亜鉛系のシフト触媒により水蒸気又はＨ
2や水蒸気とＨ2との混合ガスを導入して上記触媒を用い
て反応させる。 ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋Ｈ2によりＣＯ2とＨ2に再
生し、再生されたＨ2により下記の反応が起こりＮ2＋
Ｈ2Ｏが生成する。 ＮＯX＋Ｈ2 → Ｎ2＋Ｈ2Ｏ 前記の反応によりＮＯXがＮ2とＨ2Ｏとに変換される
反応が比較的低温で進行する。従ってＮＯXは少なくな
り、の反応のＮＯXによる阻害が軽減されるので、貴
金属触媒によるの反応は、より低温でも大きな反応速
度で進行する。すなわち、貴金属触媒とシフト触媒とを
組合せて使用しても有効である。
ーザ運転に伴い発生するＣＯ，Ｏ2，ＮＯXを元のレーザ
ガスに戻す反応として、 ＣＯ＋１／２ Ｏ2 → ＣＯ2によりＣＯを酸化しＣ
Ｏ2に再生し ＮＯX＋ＣＯ → Ｎ2＋ＣＯ2によりＮ2とＣＯ2に再
生する。また、更に、ＣＯとＮＯXを低温で再生するた
めに、前記銅−亜鉛系のシフト触媒により水蒸気又はＨ
2や水蒸気とＨ2との混合ガスを導入して上記触媒を用い
て反応させる。 ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋Ｈ2によりＣＯ2とＨ2に再
生し、再生されたＨ2により下記の反応が起こりＮ2＋
Ｈ2Ｏが生成する。 ＮＯX＋Ｈ2 → Ｎ2＋Ｈ2Ｏ 前記の反応によりＮＯXがＮ2とＨ2Ｏとに変換される
反応が比較的低温で進行する。従ってＮＯXは少なくな
り、の反応のＮＯXによる阻害が軽減されるので、貴
金属触媒によるの反応は、より低温でも大きな反応速
度で進行する。すなわち、貴金属触媒とシフト触媒とを
組合せて使用しても有効である。
【００１３】レーザ発生中は系内の混合ガスの温度は室
温以上に高くなるが、レーザの運転を停止することによ
りレーザ内の温度は下がる。もし、水蒸気の凝縮する温
度（露点）以下に冷却されると導入した水蒸気や前記
の反応で生じたＨ2Ｏは凝縮し、レーザ装置内が凝縮し
た水で濡れてしまい、電気的絶縁不良、腐食などの問題
を起こす可能性がある。このため、停止中の水蒸気の凝
縮を防止する工夫が必要である。本発明においては、一
つは、ガス循環ラインに分子篩（molecular sieve）や
シリカゲル又は活性炭等の水分吸着層を配設しレーザ運
転の停止時に水分吸着層にガスを循環して水蒸気を吸着
層に固定し、水蒸気圧を低下させ運転再開時には、温度
が上昇するのでこの吸着剤に吸着された水蒸気はレーザ
ガス内に脱離される。従って凝縮水が引き起こす前述の
問題を解決することができる。
温以上に高くなるが、レーザの運転を停止することによ
りレーザ内の温度は下がる。もし、水蒸気の凝縮する温
度（露点）以下に冷却されると導入した水蒸気や前記
の反応で生じたＨ2Ｏは凝縮し、レーザ装置内が凝縮し
た水で濡れてしまい、電気的絶縁不良、腐食などの問題
を起こす可能性がある。このため、停止中の水蒸気の凝
縮を防止する工夫が必要である。本発明においては、一
つは、ガス循環ラインに分子篩（molecular sieve）や
シリカゲル又は活性炭等の水分吸着層を配設しレーザ運
転の停止時に水分吸着層にガスを循環して水蒸気を吸着
層に固定し、水蒸気圧を低下させ運転再開時には、温度
が上昇するのでこの吸着剤に吸着された水蒸気はレーザ
ガス内に脱離される。従って凝縮水が引き起こす前述の
問題を解決することができる。
【００１４】もう一つは、レーザガス循環ラインに炭酸
ガスの吸着層を配設し、運転停止時にシフト触媒層の温
度を下げながら循環を続けることによって、シフト反応
を進めて水蒸気を消費する。即ち、水蒸気分圧を低下さ
せて露点を下げることが出来る。この時、炭酸ガスを吸
着して系内圧を低下させて水蒸気の分圧を下げることに
よって露点を下げることも可能である。炭酸ガス吸着剤
が水蒸気を吸着しなければ、シフト反応が更に進行する
ので露点降下の効果は大きい。
ガスの吸着層を配設し、運転停止時にシフト触媒層の温
度を下げながら循環を続けることによって、シフト反応
を進めて水蒸気を消費する。即ち、水蒸気分圧を低下さ
せて露点を下げることが出来る。この時、炭酸ガスを吸
着して系内圧を低下させて水蒸気の分圧を下げることに
よって露点を下げることも可能である。炭酸ガス吸着剤
が水蒸気を吸着しなければ、シフト反応が更に進行する
ので露点降下の効果は大きい。
【００１５】以下、実験に基いて、本発明の炭酸ガスレ
ーザのレーザガス再生装置を用いた実施例と、本発明に
よらない従来の方法による比較例との効果を比較してみ
る。
ーザのレーザガス再生装置を用いた実施例と、本発明に
よらない従来の方法による比較例との効果を比較してみ
る。
【００１６】劣化した炭酸ガスレーザガスの模擬ガスと
して次の表１に示す組成のガスを用意した。
して次の表１に示す組成のガスを用意した。
【００１７】
【表１】
【００１８】従来の装置における実験結果を以下、比較
例１と２とに示す。 比較例−１ Ｐｔ（Ｐｔ＝０.２％）−Ａｌ2Ｏ3 触媒を用いて上記模
擬ガスをＳＶ＝１００００ １／Ｈｒ １５０℃、１at
mに保って再生反応を行ったところ、反応開始直後は、
ほぼ、１００％の転化率であったが、２４時間後の測定
では転化率は８０％に低下しているのが判った。一旦反
応温度を３５０℃に上げた後、再び１５０℃に戻すとほ
ぼ１００％の転化率に戻ることから、反応を阻害する物
質が蓄積するための反応速度の低下であり、永久被毒で
は無いことが推定される。
例１と２とに示す。 比較例−１ Ｐｔ（Ｐｔ＝０.２％）−Ａｌ2Ｏ3 触媒を用いて上記模
擬ガスをＳＶ＝１００００ １／Ｈｒ １５０℃、１at
mに保って再生反応を行ったところ、反応開始直後は、
ほぼ、１００％の転化率であったが、２４時間後の測定
では転化率は８０％に低下しているのが判った。一旦反
応温度を３５０℃に上げた後、再び１５０℃に戻すとほ
ぼ１００％の転化率に戻ることから、反応を阻害する物
質が蓄積するための反応速度の低下であり、永久被毒で
は無いことが推定される。
【００１９】比較例−２ 上記模擬ガス１００に対して、水素約１の割合で供給し
て、ＳＶ＝１０００１／Ｈｒ、１５０℃ １atm で再生
反応を行ったところ、２４時間後でも酸素転化率は、ほ
ぼ１００％を維持していた。シフト反応はほぼ平衡に到
達していた。表−２−Ａに組成を示す。即ち、水素が共
存すると反応阻害物質の蓄積が抑えられることが推定さ
れる。
て、ＳＶ＝１０００１／Ｈｒ、１５０℃ １atm で再生
反応を行ったところ、２４時間後でも酸素転化率は、ほ
ぼ１００％を維持していた。シフト反応はほぼ平衡に到
達していた。表−２−Ａに組成を示す。即ち、水素が共
存すると反応阻害物質の蓄積が抑えられることが推定さ
れる。
【００２０】本発明における炭酸ガスレーザのレーザガ
ス再生装置における結果を、以下実施例１〜３に示す。 実施例−１ 上記模擬ガス１００に対して、水蒸気：ＣＯ＝１：１の
ガスを約１の割合で、ＳＶ＝１０００ １／Ｈｒ、１５
０℃、１atm で再生反応を行ったところ表−２−Ｂのガ
ス組成のガスを得た。２４時間後もほぼ同じ組成であっ
た。 実施例−２ 上記模擬ガス１００に対して、水素：水蒸気：ＣＯ＝
１：１：１のガスを約１の割合で、ＳＶ＝１０００ １
／Ｈｒ、１５０℃、１atm で再生反応を行ったところ表
−２−Ｃのガス組成のガスを得た。２４時間後もほぼ同
じ組成であった。 実施例−３ 上記模擬ガス１００に対して、水蒸気：ＣＯ＝１：１の
ガスを約１０の割合で供給、ＳＶ＝１０００ １／Ｈ
ｒ、２５０℃、１atm で再生反応を行ったところ表−２
−Ｄのガス組成のガスを得た。２４時間後もほぼ同じ組
成であった。実施例−３の温度を１５０℃にして、他は
実施例−３と全く同じ条件にして実験した結果のガス組
成を表−２−Ｅに示した。
ス再生装置における結果を、以下実施例１〜３に示す。 実施例−１ 上記模擬ガス１００に対して、水蒸気：ＣＯ＝１：１の
ガスを約１の割合で、ＳＶ＝１０００ １／Ｈｒ、１５
０℃、１atm で再生反応を行ったところ表−２−Ｂのガ
ス組成のガスを得た。２４時間後もほぼ同じ組成であっ
た。 実施例−２ 上記模擬ガス１００に対して、水素：水蒸気：ＣＯ＝
１：１：１のガスを約１の割合で、ＳＶ＝１０００ １
／Ｈｒ、１５０℃、１atm で再生反応を行ったところ表
−２−Ｃのガス組成のガスを得た。２４時間後もほぼ同
じ組成であった。 実施例−３ 上記模擬ガス１００に対して、水蒸気：ＣＯ＝１：１の
ガスを約１０の割合で供給、ＳＶ＝１０００ １／Ｈ
ｒ、２５０℃、１atm で再生反応を行ったところ表−２
−Ｄのガス組成のガスを得た。２４時間後もほぼ同じ組
成であった。実施例−３の温度を１５０℃にして、他は
実施例−３と全く同じ条件にして実験した結果のガス組
成を表−２−Ｅに示した。
【００２１】
【表２】
【００２２】以上の比較例１，２及び実施例１，２，３
より下記の効果が得られた。 水素が共存すると反応阻害物質の蓄積が抑えられて、
反応温度を低くできる。 ＣＯシフト反応により水素を発生させながら再生反応
を行うと、水素共存効果のため反応温度を下げても、反
応阻害物質の蓄積が抑えられる。 ＣＯシフト反応を低温で実施することにより、ＣＯ濃
度を下げるばかりでなく、水蒸気の凝縮温度を下げるこ
とが出来る。
より下記の効果が得られた。 水素が共存すると反応阻害物質の蓄積が抑えられて、
反応温度を低くできる。 ＣＯシフト反応により水素を発生させながら再生反応
を行うと、水素共存効果のため反応温度を下げても、反
応阻害物質の蓄積が抑えられる。 ＣＯシフト反応を低温で実施することにより、ＣＯ濃
度を下げるばかりでなく、水蒸気の凝縮温度を下げるこ
とが出来る。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下の効果が得られた。 （１）炭酸ガスレーザの混合ガス中に水蒸気を添加し
て、シフト触媒上でＣＯとＨ2Ｏとの反応によってＣＯ
を削減するとともに、発生する水素を用いて、酸素、Ｎ
ＯXを還元することにより再生できる。 （２）ガス循環しながら触媒層温度を下げることによ
り、反応を進行させて水蒸気を少なくして、停止中に凝
縮するのを防ぐことが出来る。
によると、以下の効果が得られた。 （１）炭酸ガスレーザの混合ガス中に水蒸気を添加し
て、シフト触媒上でＣＯとＨ2Ｏとの反応によってＣＯ
を削減するとともに、発生する水素を用いて、酸素、Ｎ
ＯXを還元することにより再生できる。 （２）ガス循環しながら触媒層温度を下げることによ
り、反応を進行させて水蒸気を少なくして、停止中に凝
縮するのを防ぐことが出来る。
【図１】 本発明が適用される炭酸ガスレーザのレーザ
ガス再生装置の一例を説明するためのブロック図であ
る。
ガス再生装置の一例を説明するためのブロック図であ
る。
１…炭酸ガスレーザ装置本体、２…循環ライン、３…マ
スフローコントロールバルブ、４…調節弁、５，６…フ
レキシブル管、７…流量計、８…ブロア、９…熱交換
器、１０…加熱器、１１…反応器、１２…冷却器、１３
…フィルタ、１４…再生装置本体、１５…ガス濃度測定
手段。
スフローコントロールバルブ、４…調節弁、５，６…フ
レキシブル管、７…流量計、８…ブロア、９…熱交換
器、１０…加熱器、１１…反応器、１２…冷却器、１３
…フィルタ、１４…再生装置本体、１５…ガス濃度測定
手段。
───────────────────────────────────────────────────── 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 昭52−115196（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−290793（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−62172（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザガスにＮ ２ とＣＯ ２ およびＨｅの
混合ガスを用いた炭酸ガスレーザ装置に接続され、該炭
酸ガスレーザ装置の運転に伴ない前記混合ガスの一部が
生成したＣＯとＯ ２ およびＮＯ ｘ を含む混合ガスを導入
し、前記ＣＯとＮＯ ｘ をＣＯ ２ とＮ ２ に変換し前記炭酸
ガスレーザ装置に戻すレーザガス流路を有するレーザガ
ス再生装置において、前記レーザガス流路に、前記ＣＯ
とＨ ２ ＯとからＣＯ ２ とＨ ２ に変換するシフト反応促進
のためのシフト触媒、及び、ＮＯ ｘ とＨ ２ とからＮ ２ と
Ｈ ２ Ｏに変換する酸化促進のための酸化促進触媒を有
し、該レーザガス流路にＨ ２ Ｏ及びＨ ２ を導入し、該炭
酸ガスレーザ装置の連続運転を可能とすることを特徴と
する炭酸ガスレーザのガス再生装置。 - 【請求項２】 前記シフト触媒と酸化促進触媒とを組合
せた併合触媒としたことを特徴とする請求項１に記載の
炭酸ガスレーザのガス再生装置。 - 【請求項３】 前記レーザガスの流路内に、水蒸気の露
点温度で水蒸気を吸着し、前記露点温度を越えたとき水
蒸気を放出する水蒸気吸着層を配設したことを特徴とす
る請求項１又は２に記載の炭酸ガスレーザのガス再生装
置。 - 【請求項４】 前記レーザガスの流路内に、運転停止時
にシフト反応温度を下げ反応を進行させる反応促進手
段、及び／またはレーザガス中のＣＯ２を吸着する炭酸
ガス吸着層を設け、前記レーザガス中のＣＯ２濃度を下
げて水蒸気の露点を下げ、運転停止後の水蒸気分圧を低
下させることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記
載の炭酸ガスレーザのレーザガス再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4314197A JP2617069B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 炭酸ガスレーザのレーザガス再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4314197A JP2617069B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 炭酸ガスレーザのレーザガス再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152008A JPH06152008A (ja) | 1994-05-31 |
| JP2617069B2 true JP2617069B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=18050442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4314197A Expired - Lifetime JP2617069B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 炭酸ガスレーザのレーザガス再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2617069B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5841804A (en) * | 1991-03-14 | 1998-11-24 | Jgc Corporation | Method and apparatus for regenerating gas used in carbon dioxide laser generator |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52115196A (en) * | 1976-03-23 | 1977-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | Laser device |
| JPS6062172A (ja) * | 1983-09-16 | 1985-04-10 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ発振器用水分除去装置 |
| JPS61290793A (ja) * | 1985-06-19 | 1986-12-20 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ発振器用吸着剤 |
-
1992
- 1992-10-29 JP JP4314197A patent/JP2617069B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06152008A (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: 19970128 |