JPS6350553B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 除去すべき特定のガス状物質を収容した容器
に反応室を連通させ、該反応室内に上記特定のガ
ス状物質を導入せしめ該反応室内で化学的吸排気
操作をおこなうことにより上記特定ガスを除去す
る方法であつて、高反応性物質をエアゾール粒子
の形で上記反応室内に導入し、この高反応性物質
を上記ガス状物質と化学反応せしめ、固体の非揮
発性反応生成物を形成せしめ、これによつて、該
反応室内に部分的真空を生じさせ、上記容器から
反応室へ上記ガス状物質を吸排気させることを特
徴とする吸排気方法。

２ 高反応性物質がリチウム、ナトリウム、カリ
ウム、カルシウム、これらの混合物および上記ガ
ス状物質と化学的親和性を有し、上記ガス状物質
と反応して固体の非揮発性生成物を形成させる物
質から選ばれるものである特許請求の範囲第１項
記載の吸排気方法。

３ 前記エアゾール粒子は、 (イ) 前記特定の高反応性物質を固体状で供給し、 (ロ) この高反応性物質を所定温度に加熱して、こ
れを液化し、 (ハ) この液化物を、分散手段を通してエアゾール
粒子化することにより形成される特許請求の範
囲第１項記載の吸排気方法。

４ 上記液を所定の加圧下で特定の不活性ガスの
適用によつて上記分散手段に流通させることを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載の吸排気方
法。

５ 不活性ガスがアルゴン、ネオン、ヘリウム、
キセノンおよびクリプトンから選ばれるものであ
る特許請求の範囲第４項記載の吸排気方法。

６ 前記エアゾール粒子は、 (イ) 前記特定の高反応性物質を液状で供給し、 (ロ) この液体を分散手段に流通させることによつ
てエアゾール粒子化することにより形成される
特許請求の範囲第１項記載の吸排気方法。

７ 特定のガス状物質を除去し、これによつて上
記ガス状物質の当初の容器中の圧力を1torr又は
それ以上にすることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の方法。

８ ガス状物質が窒素、酸素、水素、重水素、フ
ツ化水素を含む混合物、および上記反応性物質と
反応し固体の非揮発性生成物を形成し得るガスか
ら選ばれるものである特許請求の範囲第１項記載
の吸排気方法。

９ 除去すべき排ガスをエアゾール化した特定の
高反応性物質と化学反応させて、これを固体に変
換させる装置であつて、 (a) 第１、第２の開口部を有する第１の室と、 (b) 上記第１の開口部近傍に設けられ、この開口
部を通つて上記排ガスの第１の室への流入を生
ぜしめる手段と、 (c) 上記第２の開口部近傍に設けられ、この開口
部を通つて上記エアゾール粒子を上記室内へ射
出させる手段と、 を具備してなる吸排気装置において、 上記射出手段が (d) 前記第１の室の第２の開口部近傍に設けら
れ、反応性物質を固体として収容し、第１並び
に第２の開口部を有する第２の室と、 (e) 前記第２の室近傍に設けられ、上記固体を液
化させ得る温度に上記第２の室を加熱する手段
と、 (f) 前記第２の室の第１の開口部並びに第１の室
の第２の開口部に関連付けられ、この液化物質
をエアゾール粒子化させる分散手段と、 (g) 第２の室の第２の開口部に関連付けられ、所
定の不活性ガスをこの液化高反応性物質に加圧
下で当て、この物質を上記分散手段を通過させ
エアゾール粒子化させ、このエアゾール粒子を
第１の室中に、これの第２の開口部を介して射
出する不活性ガス適用手段と、 を具備してなる吸排気装置。

１０ 前記分散手段が液化反応性物質を上記不活
性ガスを介してエアゾール粒子化させるための１
又はそれ以上のノズルを含むことを特徴とする特
許請求の範囲第９項記載の吸排気装置。

発明の分野 この発明は吸排気法および装置、特にエアゾー
ル粒子との化学反応を利用し不要ガスを除去する
方法に関する。

発明の背景 密封容器からガスを除去するため種々の吸排気
法が従来使用されているが、これらはいずれも物
理的手段によるという点で共通するものであつ
た。たとえば機械的ポンプによりガスを除去する
もの；拡散ポンプ又はエジエクタを用い重分子物
質、たとえば油、スチーム中にガス分子を捕捉す
るもの；低温ポンプを用い、低温によりガスを凝
縮させるもの；吸収又はゲツターポンプを用い吸
収剤の表面にガスを結合させるもの；およびブロ
ーダウンシステムにより真空室を形成させ、これ
にガスを充填させるものなどがある。この種のポ
ンプはいずれも所定の機能（すなわち、流体の上
昇、移動、圧縮）を果すことができるが、或る特
殊な目的、たとえば化学レーザに対してはその高
重量、大きいサイズ、実行のための複雑な装置、
操作コストのため不都合が生ずる。さらに、或る
場合にはポンプ時間が短いこと（たとえば５〜
500秒）を要求されるため、ポンプの容量がその
操作時間に見合うものであることが要求される。
しかし、上記の公知のポンプは殆んどのものがそ
の操作時間に見合うものではない。このポンプ容
量は必要とするポンプ速度によつて定められる。
さらに、これらのポンプの使用時、吸み上げられ
たガスは排気されなければならず、この場合、こ
れらのガスが毒性、腐蝕性を有する場合、問題が
生ずる。

このような制限があるため、上述のポンプは空
中又は宇宙での使用に適さないものである。特に
効率的、小型軽量ポンプであつて化学レーザに使
用でき、流動反応生成ガスを除去することがで
き、レーザ照射が可能な5torr以下の圧力を保持
できるポンプが必要とされている。これらのレー
ザは目標表面に対し高密度のエネルギーが要求さ
れる種々の用途に使用される。たとえば電子逆探
装置、物標指示装置、武器およびレーダシステム
等に使用される。

上記ポンプと異なり化学反応を利用してガスを
除去する方法も知られている。この型のポンプは
固体ベツド化学ポンプとして知られ、ガス−固体
化学反応によつてガスを除去するものである。反
応性固体、たとえばカルシウム（Ca）を高表面
積のペレツト状に成形し、これを反応室内に入
れ、除去すべきガスをこの反応室内に導入する。
しかして、このカルシウムとガスとの間に化学反
応が生じ、このCaペレツト表面に固体反応生成
物が形成され、ガスを除去することができる。た
とえば、除去すべきガスがフツ化水素（HF）お
よび窒素（N₂）である場合、 2Ca＋2HF→CaF₂＋CaH₂ 3Ca＋N₂→Ca₃N₂ の反応が生ずる。

しかし、この固体ベツド（カルシウム）化学ポ
ンプには幾つかの欠点がある。その主なものは固
体ベツドCaポンプは複雑であり製造上および操
作上高価である。さらに、この種のポンプに用い
られるCaペレツトの製造は高価であり、危険で
あるとともに長時間を要する。さらに、このペレ
ツト製造後に不注意に空気に露出すると激しい爆
発を起すおそれがある。さらに、この固体ベツド
Caポンプの操作において困難な点は使用前にお
いて真空封止を必要とし、使用済みCaペレツト
を置換するのに広範な管理が要求される。さら
に、このようなポンプの使用時、操作時間が長び
くと（たとえば５秒以上）危険な温度上昇が発生
する。これはCaペレツトがガスとCaとの間の化
学反応による発生熱を効果的に飛散させることが
できないからである。この問題はCaペレツトの
高い多孔構造を有するので熱伝導が悪いためであ
る。しかし、このペレツトの多孔質構造は化学反
応のための表面積を大きくするために欠かすこと
ができない。固体Caの多孔率を大きくすること
によつて表面積を増大させると、この熱伝導の問
題が増大する。反応熱が飛散されない場合、Ca
ペレツト自体の温度が過上昇し、初めに形成され
た反応生成物が熱分解（すなわち、化学反応が逆
方向に進む）し、固体ベツドCaポンプは働かな
くなる。そのため、この固体ベツドCaポンプの
化学レーザシステム（通常５〜500秒の連続操作
を必要とする）への使用は制限される。

発明の要約 この発明の目的は排ガスの吸排気および除去を
おこなうための新規な方法および装置を提供する
ものであり、上述の従来のポンプおよびこれに関
連する方法の利点および機能を具備するととも
に、それらの欠点を回避し得る方法を提供するも
のである。すなわち、この発明は従来法の欠点で
ある複雑化、費用、安全性、操作性、熱伝導につ
いての問題を克服することができる。

さらに、この発明は操作範囲が広く、ある種の
化学レーザシステムで要求される長時間の使用に
も適用し得る構造的に簡単な装置を使用する新規
なガス吸排気方法を提供するものである。

すなわち、この発明は吸排気すべき特定のガス
を不揮発性の固体物質に変換することによつて吸
排気することを特徴とする方法を提供するもので
ある。さらに詳述すると、この発明は除去すべき
ガスをエアゾール粒子の形の高反応性物質と反応
させる新規な吸排気方法を提供するものである。

本発明者等は上記目的を達成するため、新規な
吸排気方法を発見、開発したものであり、除去さ
れるべきガス状物質（排ガス）を高反応性物質の
エアゾール粒子と接触させることを特徴とするも
のである。ここでエアゾールとはガス中に微細な
固体又は液体粒子を懸濁させたものを意味し、そ
の詳細は文献、“Journal of Material Science”
Vol.9（1974）第1344頁（エアゾールの発生と測
定）に記載されている。

このエアゾール粒子とガス状物質との間に化学
反応が生じ、固体の非揮発性物質が形成され、こ
のガス状物質を除去することができる。好ましい
態様としてはこの高反応性物質は固体を熱で液化
し、ついでエアゾール発生手段により飛ばされ
る。

上記目的を達成するため、本発明者等はガスを
特定の反応性物質のエアゾール粒子と反応させる
新規な方法を実施するための新規な装置を開発し
た。

したがつて、本発明は不必要なガス状物質を除
去するための新規な方法を提供することを目的と
する。

さらに、本発明は排ガスを固体に変換させ、危
険性を有する排ガスを除去することを目的とす
る。

さらに、本発明はエアゾール粒子を用い、直接
的および高制御下で不必要なガスを除去する方法
を提供するものである。

さらに、本発明は吸排気速度を広い範囲で操作
することができ、高ガス流速で吸排気可能な上記
方法を提供するものである。

本発明の他の目的は広い圧力範囲で操作するこ
とができる上記方法を提供するものである。

さらに、この発明の他の目的は低圧下で高ガス
流速を維持できる上記方法を提供するものであ
る。

さらに、この発明の他の目的は短時間、パルス
の形で真空をつくり得る上記方法を提供するもの
である。

さらに、この発明の他の目的は反応物質を比較
的安全かつ容易に取扱うことが、最終反応生成物
を容易に除去することができる上記方法を提供す
るものである。

この発明の他の目的は上記方法を実施し得る新
規な方法を提供するものである。

この発明に係わる装置は構造が簡単であつて動
作部品を特に必要としない。

この装置の他の特徴は丈夫で信頼性があり、か
つ再使用可能な構成部品を有することである。

この装置の他の特徴は動作させるための最初の
真空を形成するための補助ポンプを特に必要とし
ないことである。

この発明の目的および特徴は下記の具体例およ
び図面により、さらに明確に理解することができ
るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる方法の主な
工程のフローチヤート図である。

第２図は本発明を実施するための装置の概略図
である。

第３図は本発明の方法を実際に実施したときの
装置の概略図である。

第４図は本発明の方法および装置を用いた場合
の反応室内の圧力減少と時間との関係を示す線図
である。

好ましい実施態様 第１図中、工程１は反応性物質を固体状で提供
されることを示している。この反応性物質として
はリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム
又はこれらの組合せ、又は同類の物質であつて除
去されるべきガスとの化学的親和性の大きいもの
を使用する。これらの物質はガスと反応して非揮
発性の反応物質を析出させるものでなければなら
ない。この反応性物質は取扱いの容易なインゴツ
トの形で提供することができる。この固体の反応
性物質は反応室内に置かれ、第１図、第２工程で
示す如く十分に高い温度で加熱され、該固体を液
化させる。実際には、この熱は該固体を収容する
反応室の外側に供給され、該固体温度を熱電対で
モニターする。必要に応じ、この反応性物質を最
初から液状で供給するようにしてもよい。反応性
物質を液化したのち、不活性ガス、たとえばアル
ゴン、ネオン、ヘリウム、キセノン、クリプトン
で加圧し（第３工程参照）、所定のノズルを介し
て飛ばし、この液体を分散させ微粒子化する。こ
のようにして所望の粒径のスプレー又はエアゾー
ルを形成させることができる。ついで、第４工程
に示すように反応性物質のエアゾール粒子を第２
の反応室内において除去されるべき所定のガスと
接触させる。すると、ガスと反応性エアゾールと
の間に急激な化学反応が起り非揮発性の反応生成
物が析出する。最後に、第５工程に示すように所
望の吸排気操作完了後、この固体反応生成物は適
当な溶媒を用いて除去し、固体の少なくとも一部
は溶液又はスラリーとなり排出される。必要に応
じ、この反応生成物は第２の反応室内に除去可能
な壁面を形成し、この壁面を除去することによ
り、これに付着した反応生成物を除去するように
してもよい。

第２図は第１図の方法を実施するための装置を
概略的に示したものである。第１の室（又は入口
の室）１０は固体状の反応性物質を受け入れるも
のであつて、開口部１１および１３を具備してい
る。この反応室１０の上面９にある開口部１１に
はバルブ１２が設けられていてパイプ２１を介し
て不活性ガス１４の室１０内への流入を制御し得
るようになつている。室１０の底面の開口部１３
は第２の室１８に連通するエアゾール化手段１６
と接続している。このエアゾール化手段１６は反
応物を第２の室１８へ導入する流速を制限するた
めのバルブを具備させてもよい。このバルブは省
略することもできるが、その場合、反応物の流速
は供給される不活性ガス１４の圧力により制御さ
れる。この室１０はその垂直な外壁面６，７およ
び底面８に加熱部材２２を設けるようにしてもよ
い。これら壁面６，７および底面８に熱が提供さ
れると、熱伝導により固体反応物質（図示しな
い）が加熱され、室１０内に液体２４が形成され
る。第２の室１８は反応性エアゾールを除去すべ
きガス状物質と反応させるためのものであるが、
これには開口部１５，１７および１９が設けられ
ている。室１８の上面２５に設けられた開口部１
５は室１０に連通するエアゾール化手段１６と連
通している。室１８の垂直壁２６に設けられた開
口部１７は除去すべきガス状物質２８の室１８へ
の導入をおこなうためのものである。室１８の底
面２７に設けられた開口部１９は排出管３０およ
び栓３２と接続していて、固体反応生成物３４を
液化したのち、除去し得るようになつている。な
お、これら開口部１９、排出管３０、栓体３２は
第１図について述べたように壁面の形状を排出可
能な形状にすることによつて省略することもでき
る。この室１８にはさらに冷却部材３６が外側垂
直壁面２９，３１および底面２７に設けられてい
る。

第２図に示す装置は第１図のフローチヤートに
従つて操作される。最初に、固体状の反応物質が
室１０内に配置され、第１の室１０近傍の加熱手
段が働き、反応性固体が加熱され、その結果、第
２図に示す液体２４が形成される。ついで、不活
性ガス１４がバルブ１２を介して制御された圧力
下で第１の室１２を通り供給され、液体２４をエ
アゾール化手段１６内へ強制的に通過させ第２の
室１８内にエアゾール粒子２０を形成させる。同
時に除去すべきガス状物質２８を開口部１７を介
して第２の室へ供給する。この導入されたガス状
物質とエアゾール粒子２０との間に化学反応が起
り第２の室１８の内壁および底面に固体反応物３
４が沈積する。この化学反応の進行の間、冷却部
材３６が働き、第２の室１８から熱を除去する。
反応完了後、第１の室１０は第２の室１８から分
離される。第２の室１８を清浄にする一つの方法
としては水を徐々に添加し、固体反応生成物３４
と反応させて溶液又はスラリーを形成せしめ、栓
３２を取り除くことによつて排出管３０から流し
出すようにする。同様にして、室１０も水の添加
によつて清浄化することができる。

第３図は実際に実施した装置の概略図を示すも
のである。第１の室４０、又は入口の室は固体状
のリチウム等の反応性物質を導入するためのもの
で、ステンレス鋼で作られ、巾６インチ、高さ
9.5インチのものである。この室４０は多数のボ
ルト８２，８４によつて固定された頂部８０を有
する。この頂部８０と室４０の上端面との間は中
空Ｏ−リング（たとえばニツケル合金製のもの）
を介して密封される。この頂部８０には開口部４
１，４３，４５および４７が設けられていて、第
１の開口部４１にはバルブ４２が取着されていて
室４０へ高圧下（一般に850ポンド／inch²）で流
入されるアルゴン流を制御するようにしている。
アルゴン流の圧力、したがつてノズル５２を通過
する反応物の流速を制御することにより吸排気速
度も制御される。第２の開口部４３には室４０内
の圧力を解放するためのバルブ４４が設けられて
いる。リチウムのインゴツトが完全に消費される
前にリチウムの流入を終了させ、吸排気操作を停
止させたい場合はバルブ４４を開き、室４０内の
圧力を解放させる。所定のガス圧が保たれなくな
るとリチウム流も停止、吸排気操作も停止する。
第３の開口部４５には室４０内の充填物の温度を
モニターするための熱電対４６が設けられてい
る。第４の開口部４７には室４０内の圧力をモニ
ターするための圧力指示器８６が設けられてい
る。

さらに、室４０にはその底面８８に開口４９を
有し、これにノズルホルダー４８が取着されてい
る。この開口部４９を横切るようにしてステンレ
ス鋼製のメツシユフイルター５０が設けられてい
る。さらにこの開口部にはノズルホルダー４８の
上部開口部５１が連通されている。フイルター５
０は液中の固体不純物を除去し、エアゾール化手
段へ通過し、これを目詰りさせるのを防止するも
のである。このエアゾール化手段は複数のステン
レス鋼ノズル５２を有するノズルホルダー４８を
具備している。このノズル５２はエアゾール粒子
の径を制御するための所定の大きさの開口部を有
する。これらノズル５２は下記の如く第２の室５
４内へ突出している。このノズルホルダー４８が
付設された室４０の底面８８には中空金属Ｏ−リ
ング（図示しない）が密封性を十分におこなうた
め介在している。室４０には垂直壁５５，５７の
外面に加熱部材５６が、さらに底面８８近傍の開
口部６９内にも加熱部材（図示しない）が設けら
れている。これら加熱部材を動作させると壁面５
５，５７および底面８８が加熱され、その熱は室
４０内の充填物、すなわち固体反応性物質に伝わ
る。十分な高温に達したとき、この固体充填物は
液化し室４０底部に浴が形成される（リチウムは
180℃で液化するが、実際には室４０は内部温度
を450℃として吸排気反応を促進させる。）。

第２の室５４は除去されるべきガス状物質を反
応性エアゾールと反応させるためのもので、ステ
ンレス鋼からつくられ、彎曲した底部を有する、
巾16インチ、高さ19インチの大きさのものであ
る。この室５４の容積は導入されるガス状物質と
の反応がおこなわれるのに十分な時間、エアゾー
ル粒子が内部で懸濁し得るように十分な大きさの
ものとしなければならない。室５４の底面５９は
第３図に示すように構造的に安定性を付与するた
め彎曲しているが、この構造はこれに限らず任意
に選択し得る。この室５４の上面６１には開口部
５３が設けられていてこれにノズルホルダー４８
が設けられていて、室４０と接続している。
Viton製のＯ−リング（図示しない）（Parke
Scals社、Inglewood、カルフオニア州、製のゴ
ム質のもの）が室４０と室５４との接続部（多数
のボルト７４，７６で固定された）の表面に介在
されていて、密封性を確実にしている。室５４の
上面６１には開口部７７が設けられていて、これ
に圧力指示器７８が設けられていて、室５４内の
圧力をモニターするようにしている。

室５４の垂直壁６３には口径８インチの開口部
５８がフランジ６０とともに設けられていて、除
去されるべきガス状物質６２がここから導入され
る。ガス状物質６２の流入を制御するためのバル
ブは第３図の装置の外方のガス状物質源に配置さ
れている。この開口部５８と平行して、室５４内
にガス流変換器６２が設けられていて、室５４内
にガス状物質を平均的に流すようにしている。仮
りにガス状物質が直進すると反応性エアゾール粒
子の反応性が妨害されることになるからである。
ガス流変換器６４はネジ９０，９２によつて固定
されている。室５４の底面５９には開口部６５が
設けられていて、これに栓６８を有する排出管６
６が設けられている。この排出管６６は吸排気操
作の終了時に、固体反応生成物を液化したのち、
これを除去するためのものである。室５４内の開
口部６５および排出管６６は必要に応じ、室５４
の底面近傍の垂直壁に取着することもできる。最
後に、室５４には冷却部材９４、たとえば冷却パ
イプが、壁面６３，６７および底面５９の外側に
設けられている。冷却部材９４が働くと、これら
壁面６３，６７、底面５９が冷却され、これによ
つて室５４内の充填物が冷却される。この冷却は
室５４内の化学反応によつて発生する熱を飛散さ
せるために必要である。実施例１はこの第３図の
装置について操作した場合を示している。

第４図は本発明の方法において、反応室内の温
度低下を経時的に示したものである。第３図の装
置を用いて窒素ガスを室温、圧力350torrで最初
に75収容したものを吸排気した。第４図の“圧
力”は第３図の室５４内の圧力を指し、“経過時
間”は吸排気操作時間を意味する。350torrない
し10torrの範囲についての効果的な吸排気操作が
この第４図に示されている。曲線の傾斜は吸み上
げられたガスのモル量／秒、torrに比例するもの
である。さらに圧力650〜5torr以下の範囲につい
ての窒素ガスの効果的吸排気についてのデータも
同時に得られた。

実施例 １ 第３図に示す装置を用いN₂ガスの吸排気をお
こなつた。この装置を室４０，５０の接合部の突
出部（ボルト７４，７６の下部）を支持する固定
装置にこの第３図の装置を設定した。過したバ
ツテリーグレードのリチウム（Li）のインゴツ
ト、純度99.8％（リチウム社製、Bessemer市、
ノースカロライナ州）を室４０内に充填した。ボ
ルト８２，８４および頂部、室４０上面間に介在
させたＯ−リングを取りはずすことにより、頂部
８０を除去し、Liを室４０内に挿入し、ついで、
上記Ｏ−リング、ボルト８２，８４により頂部８
０を再び配置させた。冷却部材９４を水、５ガロ
ン／分の割合で流すことにより駆動させた。加熱
部材としてカートリツジヒータを室４０底面近傍
の開口部６９に挿入し、電圧を制御しながら駆動
させた。加熱部材５６、すなわち室４０に巻回さ
せたバンドヒータも電圧を制御しながら駆動させ
た。これらにより、室４０内の温度を450℃に保
持した。室４０内の温度が450℃に安定的に達し
たのち、この温度でLiを液化し、850ポンド／
inch²の圧力でアルゴンガスをバルブ４２を介し
て室４０内に導入した。この加圧アルゴンガスに
より、Liをノズル５２を介してエアゾール粒子と
し、それをスプレーの形で室５４内に導入した。
このノズルはスプレーシステム社（Wheaton、
イリノイ州）製のもので出口の口径は0.016イン
チであつた。Liの流速はノズル１個当り1.6ｇ／
秒であり、７個のノズルを使用した。エアゾール
粒子を室５４内に導入すると同時に（又はのち
に）除去すべきガス状物質すなわち窒素をフラン
ジ６０を介して室５４内に導入した。その結果、
下記の反応が生じたものと考えられる。

6Li＋N₂→2Li₃N 窒化リチウム（Li₃N）は赤色を呈し、室５４
の底面に析出した。N₂のガス吸排気速度は
250torrで0.2モル／秒（5.6ｇ／秒）であつた。リ
チウムの効率は１ｇ／秒Li当り0.5ｇ／秒N₂であ
つた。これは化学量論に基づく理論値、１ｇ／秒
Li当り、0.67ｇ／秒N₂に対し、75％以上の効率
を示すものであつた。

この効果的な吸排気作用はN₂650〜5torrの範
囲の圧力下でおこなうことができた。

吸排気操作終了時、装置を清浄するため、室４
０を室５４から分離した。ついで水を室５４内に
徐々に注意深く注入した結果、下記の反応が生じ
た。

Li₃N＋3H₂O→NH₃＋3LiOH NH₃はガスとして飛散し、LiOHは過剰の水に
溶けて溶液となり栓６８を取りはずし排出管６６
を介して適当な容器に導き室５４外へ排出させ
た。室４０を清浄するため頂部８０を取り除き、
水を徐々に添加した。残留していたリチウムは水
と下記の如く反応した。

2Li＋2H₂O→2LiOH＋H₂ LiOHま水に溶け室４０外へ排出させることが
できた。H₂はガスとして飛散した。

実施例 ２ 上記N₂と同様にして化学レーザ排気物である
フツ化水素（HF）についての吸排気をおこなつ
た。

HFレーザにおいてフツ化水素分子はレーザ作
用を生じさせる励起状態（HF^*）で生成する。
これに関する化学反応は下記の如くである。

(1) D₂＋2F₂→2DF＋2F (2) Ｆ＋H₂→HF^*＋1/2H₂ (3) HF^*→HF＋ｈ したがつてHFレーザシステムからの排ガスは
HF、DF、H₂およびN₂であり、N₂はレーザガス
を冷却するために使用される。

この発明ではLiを反応性物質として用い、HF
レーザ排ガスを除去すべき排ガスとした。その結
果、室５４では下記反応が生じた。

HF＋2Li→LiH＋LiF H₂＋2Li→2LiH N₂＋6Li→2Li₃N １個のノズルを使用した以外は第３図の装置を
用いた結果、このHFレーザ排ガスのガス吸排気
速度は18ミリモル／秒（0.4ｇ／秒）であつた。
この実施例においてはH₂、HFのみを使用し、重
水素は化学特性が同じであるので省略した。

吸排気操作終了後、固体反応生成物を水と反応
させた。その結果、下記反応が生じた。

LiH＋H₂O→LiOH＋H₂ Li₃N＋3H₂O→3LiOH＋NH₃ LiOHは水に溶かし溶液とした。LiFは水溶性
でないがLiOH溶液中でスラリーを形成した。こ
のスラリーは第３図の管６６を介して排出させ
た。NH₃およびH₂はガスとして飛散した。

この発明は前述の従来の固体ベツド化学ポンプ
の欠点を克服することができる。最初にこの発明
は従来の固体ベツドCaポンプよりも単純であり、
低コストである。この発明は動く部品を有しない
ので、製造が容易であり、精密な構成物品を必要
とせず、再使用可能であり、恒久性真空も必要と
しない。さらに、この発明の実施に当つて、広範
な管理も特に必要としない。さらにこの発明は従
来の安全性、実施容易性についての問題も解決す
ることができる。上記の好ましい態様として、市
販のインゴツトの形の固体リチウムを使用した
が、これは従来のCaペレツトと比較して安全性
が高く、空気中で取扱うこともできる。さらに本
発明においては従来のポンプの危険な有毒生成物
除去の問題も軽減させることができる。なぜなら
ば、反応生成物が固体として得られるからであ
る。反応室内の壁面、底面に析出した反応生成物
は水との制御された反応により溶液として流出さ
せることができる。リチウム反応物を使用した場
合、単に反応物容器を清浄にし、新らたなリチウ
ムインゴツトを入れることにより、再びポンプと
して容易に使用することができる。

上述の如く従来の方法のCaペレツトの熱飛散
性不良による内部熱の蓄積の問題も本発明により
解決することができる。この発明によれば固体ベ
ツドCaポンプと比較して熱飛散効率が高いので
危険な温度上昇の問題を軽減することができる。
すなわち、この発明では熱は反応容器の壁面への
輻射、壁面へのエアゾールの付着、対流等により
飛散させることができる。高温においては輻射は
大きな熱移動の手段となる。反応速度と輻射によ
る熱移動は粒子の表面積に比例する。反応速度の
増大は熱飛散が増大させ、安定な反応状態を保
ち、温度上昇をゆるやかにすることによつてなさ
れる。この発明において、吸排気速度を増大させ
るため、エアゾール粒子の表面積を増加させるよ
うにしてエアゾール化し、過剰の温度上昇を発生
しないようにすることもできる。

この発明はさらに従来法では容易に得られない
ような利点を有する。すなわち、本発明の重要な
利点は広範な操作圧力を使用することができるこ
とである。所定の圧力、温度において、放射され
たエアゾール物質の単位当りの吸排気速度はエア
ゾールの全比表面積A_S、表面化学速度定数K_Sに
比例する。エアゾールの全比表面積は下記式に従
いエアゾールの直径を変えることにより変化させ
ることができる。

A_S＝６／ρd_Ocm²／gr A_S＝エアゾールの比表面積 ρ＝エアゾールのかさ密度（gr／cm³） d_O＝エアゾールの直径（cm） エアゾールの直径はスプレーノズルの形状およ
び不活性ガスによる液体のノズル通過圧力により
調整することができる。したがつて、この発明で
はエアゾールの直径を変えることにより、広い範
囲の流速で効果的に吸排気することが可能であ
る。Li流速、反応容器の寸法を適当に定めること
により、広範なガス流速下で本発明を実施するこ
とができる。少なくとも、10モル／秒の吸排気が
可能である。さらに反応物を積極的に冷却した場
合、エアゾールポンプ操作の時間は蓄積されてい
る反応物の量のみにより制限を受けることになろ
う。したがつて、操作時間は短いパルスのものか
ら連続操作などに種々変化させることができよ
う。さらにこの発明は圧力0.01ないし１気圧の範
囲、300秒までの時間で実施することが確認され
た。

さらに本発明が従来法よりも有利な点は装置が
より軽量、小型であるということである。化学レ
ーザとの関連で使用する場合、従来のものではポ
ンプはシステムの全重量の75％にも達するが、本
発明においてはわずか10〜30重量％で済むことに
なる。本発明の装置の小型、軽量化は空中又は宇
宙での使用に特に有利となる。

さらに、本発明の利点はポンプのサイズを必要
とする操作時間に合わせることができるので、衝
撃係数が小さくなるということである。

さらに、この発明は短時間（すなわち、パルス
化された）の吸排気時間を要し、低圧で高ガス流
速を得るための化学レーザシステムに好適であ
る。さらに本発明を使用することによりHF、DF
等の毒性排ガスを除去することができる。

このように、本発明は従来法の欠点、たとえ
ば、複雑性、費用、安全性、実施容易性、熱移動
についての問題を解決し得るだけでなく、吸排気
速度、操作圧力の広範囲において実施することが
でき、かつ小型、軽量化を図ることができるなど
の利点を有する。

以上、本発明を好ましい実施態様に基づいて説
明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り、当業
者が適宜変更することも可能であろう。したがつ
て本発明の範囲はそのような変更を含めた反応性
エアゾール粒子を用いる吸排気方法であることは
明らかである。なお、反応性物質としては上述の
固体状のもののほか、液状のものも使用し得る。
また本発明の装置についても適宜変更可能であ
り、たとえば寸法、開口部、たとえば排ガス入
口、反応性エアゾール流入口等の位置についても
上記実施例に限らず適宜変更し得る。