超音波・光化学ハイブリッド反応装置
【課題】反応容器の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができる超音波・光化学ハイブリッド反応装置を提供する。
【解決手段】超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００は、反応容器１１０と、超音波発生手段１２０と、光発生手段１３０と、制御手段１４０とを備える。超音波発生手段１２０は、超音波発振器１２１と、超音波振動子１２２と、超音波放射体１２３とから構成され、超音波放射体１２３は、超音波振動子１２２の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の放射体であり、反応容器１１０の内部に挿入され、超音波振動子１２２から発生する超音波が、超音波放射体１２３の先端面および側面が放射面として反応容器１１０の内部へ超音波を放射する。制御手段１４０は、超音波発生手段１２０と光発生手段１３０を単独または同時に超音波と光を発生するように制御する。
【解決手段】超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００は、反応容器１１０と、超音波発生手段１２０と、光発生手段１３０と、制御手段１４０とを備える。超音波発生手段１２０は、超音波発振器１２１と、超音波振動子１２２と、超音波放射体１２３とから構成され、超音波放射体１２３は、超音波振動子１２２の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の放射体であり、反応容器１１０の内部に挿入され、超音波振動子１２２から発生する超音波が、超音波放射体１２３の先端面および側面が放射面として反応容器１１０の内部へ超音波を放射する。制御手段１４０は、超音波発生手段１２０と光発生手段１３０を単独または同時に超音波と光を発生するように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の化学反応の促進、無機・有機化合物の分解や合成、および物質の分散、乳化、抽出、分解等の処理を行う装置に関する。詳しくは、被処理物によって処理容器の中に超音波と光エネルギーを単独または同時に導入し、効率的に処理を行うことができる超音波・光化学ハイブリッド反応装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
光化学反応を用いて光化学反応物（物質）を製造すること、光エネルギーで反応速度が速くなり、高収率で製品が得られることが従来から周知されている。
【０００３】
例えば、発光部が原料液体中に浸漬され、交流により点灯され、間隔をおいて配列された複数本の放電灯を有する光化学反応装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、周波数２０ｋＨｚ〜数百ｋＨｚの超音波を用いて化学反応を促進し、高収率を得ることも周知されている。例えば、反応槽の側面に超音波振動子を配置し、振動子の放射面から超音波を放射する構成を有する反応装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、反応槽の底面または側面の外側から数個の超音波振動子を取り付ける場合、超音波エネルギーの放射面積が小さいため、反応槽内の反応物を均一に照射することができない、反応装置の大型化が困難である。
【０００６】
これを解決するために、超音波エネルギーの放射面積が大きくし、超音波エネルギーが均一に反応槽中の反応物を照射することができ、実用化に適した超音波反応装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
この場合、反応槽内に円柱または円筒状の超音波放射体を配置することによって、超音波エネルギーの放射面積が大きくし、超音波エネルギーが均一に反応槽中の反応物を照射することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１９６４７号公報
【特許文献２】特開２０００−２０２２７７号公報
【特許文献３】特開２００３−２０００４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した特許文献１に開示の光化学反応装置は、紫外線（ＵＶ）等の光エネルギーを利用して反応を促進させることしかできない欠点があった。
【００１０】
また、上記した特許文献２，３に開示の超音波反応装置は、周波数２０ｋＨｚ〜数百ｋＨｚの超音波エネルギーを利用して反応を促進させることしかできない欠点があった。
【００１１】
しかし、実際の化学処理過程の中では、異なる物質に対して反応を促進できる外部から印加されるエネルギーの種類も異なり、そのため、超音波と光を併用し、協奏効果により効率的に処理を行うことができる反応装置が期待されている。
【００１２】
そこで、本発明は、反応容器の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができる超音波・光化学ハイブリッド反応装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明に係る超音波・光化学ハイブリッド反応装置は、反応液が充填され、または流通される反応容器と、前記反応容器内の反応液に対して少なくとも１つの周波数の超音波を照射する超音波発生手段と、前記反応容器の内部に挿入され、前記反応液に対して光を照射する光発生手段と、前記超音波発生手段と前記光発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記超音波発生手段と前記光発生手段を単独または同時に超音波と光を発生するように制御することを特徴とするものである。
【００１４】
例えば、前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記超音波振動子の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の超音波放射体とを有し、前記超音波放射体は、前記反応容器の内部に挿入され、前記超音波振動子から発生する超音波が、該超音波放射体の先端面および側面が放射面として前記反応容器の内部へ超音波を放射する。
【００１５】
また例えば、前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記超音波振動子に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する振動板とを有し、前記超音波振動子および振動板は、前記反応容器の底面に設けられ、下部超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射する。
【００１６】
また例えば、前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子とを有し、前記超音波振動子は、前記反応容器の外周面に設けられ、前記反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射する。
【００１７】
また例えば、前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記振動子が取り付けられ、前記反応容器の外周面を挟み込む可能なクランプとを有し、前記クランプは、前記超音波振動子から発生する超音波を前記反応容器に伝達し、前記反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、超音波・光化学ハイブリッド反応装置は、超音波発生手段と、光発生手段と、超音波発生手段と光発生手段を制御する制御手段とを備え、超音波発生手段と光発生手段を単独または同時に超音波と光を発生するように制御することで、被処理物によって反応容器の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができると共に、超音波反応または光化学反応を単独に行うことも可能である。
【００１９】
また、超音波発生手段は、超音波振動子の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の超音波放射体とを有し、該超音波放射体は、反応容器の内部に挿入され、超音波振動子から発生する超音波が、該超音波放射体の先端面および側面が放射面として反応容器の内部へ超音波を放射することで、より均一な超音波反応場が得られると共に、装置のスケールアップが容易に実現できる。
【００２０】
また、超音波発生手段は、超音波振動子に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する振動板とを有し、超音波振動子および振動板は、反応容器の底面に設けられ、下部から超音波エネルギーを反応容器の内部へ放射することで、反応容器中で定在波の超音波反応場を形成することができると共に、比較的に高い周波数の超音波を発生する場合、容易に実現できる。
【００２１】
また、超音波発生手段の超音波振動子は、反応容器の外周面に設けられ、反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを反応容器の内部へ放射することで、流通管式の反応容器に利用で、連続的に反応処理を行うことができる。
【００２２】
また、超音波発生手段は、超音波振動子と、振動子が取り付けられ、反応容器の外周面を挟み込む可能なクランプとを有し、該クランプは、超音波振動子から発生する超音波を反応容器に伝達し、反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを反応容器の内部へ放射することで、既成の流通管式の反応容器に簡単に取り付けることができ、連続的に反応処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００の構成を示す図である。
【図２】超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００Ａの構成を示す図である。
【図３】第２の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置２００の構成を示す図である。
【図４】第３の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置３００の構成を示す図である。
【図５】第４の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る超音波・光化学ハイブリッド反応装置を実施するための形態を、図を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００の構成を示す図である。
【００２６】
図１に示すように、超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００は、反応容器１１０と、超音波発生手段１２０、光発生手段１３０と、制御手段１４０と、マグネチックスターラー１５０とを備える。
【００２７】
反応容器１１０は、外側に反応温度を制御する循環液用ジャケットが設けられている。ジャケットには循環液入口と循環液出口が配置されている。また、反応容器１１０の上部には反応物入口が設けられている。反応容器１１０の下部にはマグネチックスターラー１５０が配置され、反応容器１１０の中に撹拌子が入れられている。反応容器１１０の上部に配置された蓋であるフランジ１１１に超音波振動子１２２、光源ランプ１３０が固定される。反応液が反応容器１１０の中に充填される。
【００２８】
超音波発生手段１２０は、超音波発振器１２１と、超音波振動子１２２と、超音波放射体１２３とから構成される。超音波発振器１２１は、超音波振動子１２２を駆動する電気信号を出力することができる。超音波振動子１２２は、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生することができる。ここで、例えば、周波数４０ｋＨｚの超音波振動子を用いる。超音波放射体１２３は、超音波振動子１２２の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の放射体である。超音波放射体１２３は、反応容器１１０の内部に挿入され、超音波振動子１２２から発生する超音波が、該超音波放射体１２３の先端面および側面が放射面から反応容器１１０の内部へ放射される。
【００２９】
また、超音波放射体１２３は、円柱または円筒状、例えば長さが少なくとも１つの超音波振動の周波数に対して、該超音波振動の半波長の整数倍に設定されている。超音波放射体１２３は、先端面から超音波を放射するように形成される。
【００３０】
なお、超音波放射体１２３は、先端および側面が放射面として超音波を放射することによって、超音波エネルギーの放射面積が大きくし、超音波エネルギーが均一に反応容器１１０中の反応液を照射することが可能となる。この場合、超音波放射体１２３の長手方向の長さは、例えば、超音波振動子１２２の発振周波数に対応する波長λである場合、λ／２の整数倍とされる。超音波放射体１２３の直径はλ／２〜λ／１０される。
【００３１】
光発生手段１３０は、電源制御部１３１と、光源ランプ１３２と、保護管１３３とから構成される。電源制御部１３１は、タイマー、電源回路等が組み込まれ、光源ランプ１３２から延出するケーブルの端子に接続されており、光源ランプ１３２に電源電圧を供給するようになっている。光源ランプ１３２は、例えば、紫外線（ＵＶ）ランプである。光源ランプ１３２は、石英ガラス管等からなる保護管１３３内に液密に挿入されて、反応液中に浸漬される。保護管１３３は、光源ランプ１３２の外周を覆うように設けられ、光源ランプ１３２との間に空間を形成されておる。この空間は、超音波振動による光源ランプ１３２への影響を抑える機能があり、場合によって冷却水を循環するためのジャケットとして利用されることも可能である。
【００３２】
制御手段１４０は、超音波発生手段の超音波発振器１２１と、光発生手段１３０の電源制御部１３１とを単独または同時に超音波と光を発生するように制御するものである。なお、タイマー、温度制御回路等を組み込むことができる。
【００３３】
図２は、超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００Ａの他の例を示す図である。図２に示すように、大量生産の場合、超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００Ａは、金属製の反応容器１１０Ａと、超音波発生手段１２０と、光発生手段１３０と、制御手段１４０と、撹拌器１５０Ａとから構成される。超音波発生手段１２０の超音波放射体１２３の寸法、および光発生手段１３０の光源ランプ１３２の寸法は、反応容器１１０Ａの寸法に合わせて設計される。なお、反応容器１１０Ａの容量によって、複数の超音波発生手段１２０または複数の光発生手段１３０を設けるようにしてもよい。
【００３４】
このように本実施の形態においては、超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００は、反応容器１１０（１１０Ａ）と、超音波発生手段１２０と、光発生手段１３０と、制御手段１４０とを備える。超音波発生手段１２０は、超音波発振器１２１と、超音波振動子１２２と、超音波放射体１２３とから構成され、超音波放射体１２３は、超音波振動子１２２の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の放射体であり、反応容器１１０（１１０Ａ）の内部に挿入され、超音波振動子１２２から発生する超音波が、超音波放射体１２３の先端面および側面が放射面として反応容器１１０（１１０Ａ）の内部へ超音波を放射する。制御手段１４０は、超音波発生手段１２０と光発生手段１３０を単独または同時に超音波と光を発生するように制御する。
【００３５】
これにより、反応容器１１０（１１０Ａ）の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができると共に、超音波反応または光化学反応を単独に行うことも可能である。
【００３６】
また、超音波発生手段１２０は、超音波振動子１２２の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の超音波放射体１２３を有し、該超音波放射体１２３は、反応容器１１０（１１０Ａ）の内部に挿入され、超音波振動子１２２から発生する超音波が、該超音波放射体の先端面および側面が放射面として反応容器の内部へ超音波を放射することで、より均一な超音波反応場が得られると共に、装置のスケールアップが容易に実現できる。
【００３７】
図２は、本発明の第２の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置２００の構成を示す図である。
【００３８】
図２に示すように、超音波・光化学ハイブリッド反応装置２００は、反応容器２１０と、超音波発生手段２２０と、光発生手段２３０と、制御手段２４０とを備える。
【００３９】
反応容器２１０は、外側に反応温度を制御する循環液用ジャケットが設けられている。ジャケットには循環液入口と循環液出口が配置されている。また、反応容器２１０の上部には反応物入口を有する蓋が設けられている。反応容器２１０の下部には超音波振動子２２２が配置される。光源ランプ２３０は反応容器２１０の上部に配置されている。
【００４０】
超音波発生手段２２０は、超音波発振器２２１と、超音波振動子２２２と、振動板２２３とから構成される。超音波発振器２２１は、超音波振動子２２２を駆動する電気信号を出力することができる。超音波振動子２２２は、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生することができる。ここで、例えば、周波数４０ｋＨｚの超音波振動子を用いる。超音波振動子２２２は、振動板２２３に固定され、振動板２２３は、フランジを介して反応容器２１０の下部に取り付けられている。超音波振動子１２２から発生する超音波が、振動板２２３の表面から反応容器２１０の内部へ放射される。
【００４１】
光発生手段２３０は、電源制御部２３１と、光源ランプ２３２と、保護管２３３とから構成される。上述した第１の実施の形態と同様の構成を有する。詳細な説明を省略する。
【００４２】
制御手段２４０は、超音波発生手段２２０の超音波発振器２２１と、光発生手段２３０の電源制御部２３１とを単独または同時に超音波と光を発生するように制御するものである。
【００４３】
このように本実施の形態においては、超音波・光化学ハイブリッド反応装置２００は、反応容器２１０と、超音波発生手段２２０と、光発生手段２３０と、制御手段２４０とを備える。超音波発生手段２２０は、超音波発振器２２１と、超音波振動子２２２と、超音波放射体２２３とから構成され、超音波振動子２２２は、振動板２２３に固定され、振動板２２３は、フランジを介して反応容器２１０の下部に取り付けられている。超音波振動子１２２から発生する超音波が、振動板２２３の表面から反応容器２１０の内部へ放射される。制御手段２４０は、超音波発生手段２２０と光発生手段２３０を単独または同時に超音波と光を発生するように制御する。
【００４４】
これにより、反応容器２１０の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができると共に、超音波反応または光化学反応を単独に行うことも可能である。
【００４５】
また、超音波発生手段２２０は、超音波振動子２２２に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する振動板２２３を有し、超音波振動子２２２および振動板２２３は、反応容器２１０の底面に設けられ、下部から超音波エネルギーを反応容器２１０の内部へ放射することで、反応容器２１０中で定在波の超音波反応場を形成することができると共に、比較的に高い周波数の超音波を発生する場合、容易に実現できる。
【００４６】
図４は、本発明の第３の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置３００の構成を示す図である。この場合、流通管式の反応装置である。
【００４７】
図４に示すように、超音波・光化学ハイブリッド反応装置３００は、反応容器３１０と、超音波発生手段３２０と、光発生手段３３０と、制御手段３４０とを備える。
【００４８】
反応容器３１０は、円筒状に形成された筒部の両端にフランジ３１１，３１２により封止されている。一端のフランジ３１１には、光発生手段３３０を取り付けるための装着部を有し、他端のフランジ３１２には、反応液の入口３１３が設けられている。また、反応液の出口３１４は、筒部に設けられている。反応容器３１０の筒部の外周面には複数の超音波振動子３２２が配置される。光源ランプ３３０はフランジ３１１に取り付けられている。
【００４９】
超音波発生手段３２０は、超音波発振器３２１と、複数の超音波振動子３２２とから構成される。超音波発振器３２１は、超音波振動子３２２を駆動する電気信号を出力することができる。超音波振動子３２２は、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生することができる。ここで、例えば、周波数２８ｋＨｚの超音波振動子を用いる。超音波振動子３２２は、反応容器３１０の筒部の外周面に固定されている。超音波振動子３２２から発生する超音波が、反応容器３１０の筒部の内表面から反応容器３１０の内部へ放射される。
【００５０】
光発生手段３３０は、電源制御部３３１と、光源ランプ３３２と、保護管３３３とから構成される。上述した第１の実施の形態と同様の構成を有する。詳細な説明を省略する。
【００５１】
制御手段３４０は、超音波発生手段３２０の超音波発振器３２１と、光発生手段３３０の電源制御部３３１とを単独または同時に超音波と光を発生するように制御するものである。
【００５２】
このように本実施の形態においては、超音波・光化学ハイブリッド反応装置３００は、反応容器３１０と、超音波発生手段３２０と、光発生手段３３０と、制御手段３４０とを備える。超音波発生手段３２０は、超音波発振器３２１と、複数の超音波振動子３２２とから構成され、超音波振動子３２２は、反応容器３１０の筒部の外周面に配置される。超音波振動子３２２から発生する超音波が、反応容器３１０の筒部を振動させ、内表面から反応容器３１０の内部へ放射される。制御手段３４０は、超音波発生手段３２０と光発生手段３３０を単独または同時に超音波と光を発生するように制御する。
【００５３】
これにより、反応容器３１０の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができると共に、超音波反応または光化学反応を単独に行うことも可能である。
【００５４】
また、超音波振動子３２２は、反応容器３１０の外周面に設けられ、反応容器３１０の側壁を介して超音波エネルギーを反応容器の内部へ放射することで、連続的に反応処理を行うことができる。
【００５５】
図５は、本発明の第４の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００の構成を示す図である。図５（ａ）は、超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００の側面図であり、図５（ｂ）は、超音波振動系の構成を示す図である。超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００は、流通管式の反応装置である。
【００５６】
図５に示すように、超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００は、反応容器４１０と、超音波発生手段４２０と、光発生手段４３０と、制御手段４４０とを備える。
【００５７】
反応容器４１０は、円筒状に形成された筒部の両端にフランジ４１１，４１２により封止されている。一端のフランジ４１１には、光発生手段４３０を取り付けるための装着部を有し、他端のフランジ４１２には、反応液の入口４１３が設けられている。また、反応液の出口４１４は、筒部に設けられている。反応容器４１０の長さの中央部にクランプを介して超音波振動子４２２が装着される。光源ランプ４３０はフランジ４１１に取り付けられている。
【００５８】
超音波発生手段４２０は、超音波発振器４２１と、超音波振動子４２２と、クランプ４２３から構成される。超音波発振器４２１は、超音波振動子４２２を駆動する電気信号を出力することができる。超音波振動子４２２は、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生することができる。ここで、例えば、周波数２０ｋＨｚの超音波振動子を用いる。超音波振動子４２２は、反応容器４１０の筒部の外周面に固定されている。クランプ４２３は、第１のクランプ部材４２３ａと、第２のクランプ部材４２３ｂと、連結ネジ４２３とから構成されている。超音波振動子４２２から発生する超音波が、クランプ４２３を介して反応容器４１０の筒部を振動させ、内表面から反応容器４１０の内部へ放射される。なお、反応容器４１０の長さ方向に所定間隔で複数のクランプ４２３および超音波振動子４２２を配置するようにしてもよい。
【００５９】
光発生手段４３０は、電源制御部４３１と、光源ランプ４３２と、保護管４３３とから構成される。上述した第１の実施の形態と同様の構成を有する。詳細な説明を省略する。
【００６０】
このように本実施の形態においては、超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００は、反応容器４１０と、超音波発生手段４２０と、光発生手段４３０と、制御手段４４０とを備える。超音波発生手段４２０は、超音波発振器４２１と、超音波振動子４２２とから構成され、超音波振動子４２２は、クランプ４２３を介して反応容器４１０の筒部に配置される。超音波振動子４２２から発生する超音波が、クランプ４２３を介して反応容器４１０の筒部を振動させ、内表面から反応容器４１０の内部へ放射される。制御手段４４０は、超音波発生手段４２０と光発生手段４３０を単独または同時に超音波と光を発生するように制御する。
【００６１】
これにより、反応容器４１０の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができると共に、超音波反応または光化学反応を単独に行うことも可能である。
【００６２】
また、超音波発生手段４２０は、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生する超音波振動子４２２と、超音波振動子４２２が取り付けられ、反応容器４１０の外周面を挟み込む可能なクランプ４２３とを有し、該クランプ４２３は、超音波振動子４２２から発生する超音波を反応容器４１０に伝達し、反応容器４１０の側壁を介して超音波エネルギーを反応容器４１０の内部へ放射することで、既成の流通管式の反応容器に簡単に取り付けることができ、連続的に反応処理を行うことができる。
【００６３】
なお、上述した実施の形態においては、制御手段は独立に設けたものについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、制御手段を超音波発生手段の超音波発振器または光発生手段の電源制御部に設けるようにしてもよい。また、制御手段を超音波発生手段の超音波発振器と光発生手段の電源制御部にそれぞれ一部設けるようにしてもよい。また、制御手段、超音波発生手段の超音波発振器、および光発生手段の電源制御部を一緒に配置してもよい。
【００６４】
また、上述した実施の形態においては、光源ランプは、紫外線（ＵＶ）ランプとしたが、これに限定されるものではない。例えば、スペクトルの可視光部だけでなく、赤外部、紫外部をも含むもので、波長はおよそ１００〜１０００ナノメートル光を発生することができるランプを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
この発明は、各種の化学反応の促進、無機・有機化合物の分解や合成、および物質の分散、乳化、抽出、分解等の処理に超音波と光エネルギーを単独または同時に導入し、効率的に処理を行う目的に利用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１００，１００Ａ，２００，３００，４００・・・超音波・光化学ハイブリッド反応装置、１１０，１００Ａ，２１０，３１０，４１０・・・反応容器、１２０，２２０，３２０，４２０・・・超音波発生手段、１２１，２２１，３２１，４２１・・・超音波発振器、１２２，２２２，３２２，４２２・・・超音波振動子、１２３・・・超音波放射体、１３０，２３０，３３０，４３０・・・光発生手段、１３１，２３１，３３１，４３１・・・電源制御部、１３２，２３２，３３２，４３２・・・光源ランプ、１３３，２３３，３３３，４３３・・・保護管、１４０・・・制御手段、１５０・・・マグネチックスターラー、１５１・・・撹拌子、１５０Ａ・・・攪拌機、２２３・・・振動板、４２３・・・クランプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の化学反応の促進、無機・有機化合物の分解や合成、および物質の分散、乳化、抽出、分解等の処理を行う装置に関する。詳しくは、被処理物によって処理容器の中に超音波と光エネルギーを単独または同時に導入し、効率的に処理を行うことができる超音波・光化学ハイブリッド反応装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
光化学反応を用いて光化学反応物（物質）を製造すること、光エネルギーで反応速度が速くなり、高収率で製品が得られることが従来から周知されている。
【０００３】
例えば、発光部が原料液体中に浸漬され、交流により点灯され、間隔をおいて配列された複数本の放電灯を有する光化学反応装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、周波数２０ｋＨｚ〜数百ｋＨｚの超音波を用いて化学反応を促進し、高収率を得ることも周知されている。例えば、反応槽の側面に超音波振動子を配置し、振動子の放射面から超音波を放射する構成を有する反応装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、反応槽の底面または側面の外側から数個の超音波振動子を取り付ける場合、超音波エネルギーの放射面積が小さいため、反応槽内の反応物を均一に照射することができない、反応装置の大型化が困難である。
【０００６】
これを解決するために、超音波エネルギーの放射面積が大きくし、超音波エネルギーが均一に反応槽中の反応物を照射することができ、実用化に適した超音波反応装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
この場合、反応槽内に円柱または円筒状の超音波放射体を配置することによって、超音波エネルギーの放射面積が大きくし、超音波エネルギーが均一に反応槽中の反応物を照射することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１９６４７号公報
【特許文献２】特開２０００−２０２２７７号公報
【特許文献３】特開２００３−２０００４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した特許文献１に開示の光化学反応装置は、紫外線（ＵＶ）等の光エネルギーを利用して反応を促進させることしかできない欠点があった。
【００１０】
また、上記した特許文献２，３に開示の超音波反応装置は、周波数２０ｋＨｚ〜数百ｋＨｚの超音波エネルギーを利用して反応を促進させることしかできない欠点があった。
【００１１】
しかし、実際の化学処理過程の中では、異なる物質に対して反応を促進できる外部から印加されるエネルギーの種類も異なり、そのため、超音波と光を併用し、協奏効果により効率的に処理を行うことができる反応装置が期待されている。
【００１２】
そこで、本発明は、反応容器の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができる超音波・光化学ハイブリッド反応装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明に係る超音波・光化学ハイブリッド反応装置は、反応液が充填され、または流通される反応容器と、前記反応容器内の反応液に対して少なくとも１つの周波数の超音波を照射する超音波発生手段と、前記反応容器の内部に挿入され、前記反応液に対して光を照射する光発生手段と、前記超音波発生手段と前記光発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記超音波発生手段と前記光発生手段を単独または同時に超音波と光を発生するように制御することを特徴とするものである。
【００１４】
例えば、前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記超音波振動子の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の超音波放射体とを有し、前記超音波放射体は、前記反応容器の内部に挿入され、前記超音波振動子から発生する超音波が、該超音波放射体の先端面および側面が放射面として前記反応容器の内部へ超音波を放射する。
【００１５】
また例えば、前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記超音波振動子に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する振動板とを有し、前記超音波振動子および振動板は、前記反応容器の底面に設けられ、下部超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射する。
【００１６】
また例えば、前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子とを有し、前記超音波振動子は、前記反応容器の外周面に設けられ、前記反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射する。
【００１７】
また例えば、前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記振動子が取り付けられ、前記反応容器の外周面を挟み込む可能なクランプとを有し、前記クランプは、前記超音波振動子から発生する超音波を前記反応容器に伝達し、前記反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、超音波・光化学ハイブリッド反応装置は、超音波発生手段と、光発生手段と、超音波発生手段と光発生手段を制御する制御手段とを備え、超音波発生手段と光発生手段を単独または同時に超音波と光を発生するように制御することで、被処理物によって反応容器の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができると共に、超音波反応または光化学反応を単独に行うことも可能である。
【００１９】
また、超音波発生手段は、超音波振動子の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の超音波放射体とを有し、該超音波放射体は、反応容器の内部に挿入され、超音波振動子から発生する超音波が、該超音波放射体の先端面および側面が放射面として反応容器の内部へ超音波を放射することで、より均一な超音波反応場が得られると共に、装置のスケールアップが容易に実現できる。
【００２０】
また、超音波発生手段は、超音波振動子に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する振動板とを有し、超音波振動子および振動板は、反応容器の底面に設けられ、下部から超音波エネルギーを反応容器の内部へ放射することで、反応容器中で定在波の超音波反応場を形成することができると共に、比較的に高い周波数の超音波を発生する場合、容易に実現できる。
【００２１】
また、超音波発生手段の超音波振動子は、反応容器の外周面に設けられ、反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを反応容器の内部へ放射することで、流通管式の反応容器に利用で、連続的に反応処理を行うことができる。
【００２２】
また、超音波発生手段は、超音波振動子と、振動子が取り付けられ、反応容器の外周面を挟み込む可能なクランプとを有し、該クランプは、超音波振動子から発生する超音波を反応容器に伝達し、反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを反応容器の内部へ放射することで、既成の流通管式の反応容器に簡単に取り付けることができ、連続的に反応処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００の構成を示す図である。
【図２】超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００Ａの構成を示す図である。
【図３】第２の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置２００の構成を示す図である。
【図４】第３の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置３００の構成を示す図である。
【図５】第４の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る超音波・光化学ハイブリッド反応装置を実施するための形態を、図を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００の構成を示す図である。
【００２６】
図１に示すように、超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００は、反応容器１１０と、超音波発生手段１２０、光発生手段１３０と、制御手段１４０と、マグネチックスターラー１５０とを備える。
【００２７】
反応容器１１０は、外側に反応温度を制御する循環液用ジャケットが設けられている。ジャケットには循環液入口と循環液出口が配置されている。また、反応容器１１０の上部には反応物入口が設けられている。反応容器１１０の下部にはマグネチックスターラー１５０が配置され、反応容器１１０の中に撹拌子が入れられている。反応容器１１０の上部に配置された蓋であるフランジ１１１に超音波振動子１２２、光源ランプ１３０が固定される。反応液が反応容器１１０の中に充填される。
【００２８】
超音波発生手段１２０は、超音波発振器１２１と、超音波振動子１２２と、超音波放射体１２３とから構成される。超音波発振器１２１は、超音波振動子１２２を駆動する電気信号を出力することができる。超音波振動子１２２は、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生することができる。ここで、例えば、周波数４０ｋＨｚの超音波振動子を用いる。超音波放射体１２３は、超音波振動子１２２の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の放射体である。超音波放射体１２３は、反応容器１１０の内部に挿入され、超音波振動子１２２から発生する超音波が、該超音波放射体１２３の先端面および側面が放射面から反応容器１１０の内部へ放射される。
【００２９】
また、超音波放射体１２３は、円柱または円筒状、例えば長さが少なくとも１つの超音波振動の周波数に対して、該超音波振動の半波長の整数倍に設定されている。超音波放射体１２３は、先端面から超音波を放射するように形成される。
【００３０】
なお、超音波放射体１２３は、先端および側面が放射面として超音波を放射することによって、超音波エネルギーの放射面積が大きくし、超音波エネルギーが均一に反応容器１１０中の反応液を照射することが可能となる。この場合、超音波放射体１２３の長手方向の長さは、例えば、超音波振動子１２２の発振周波数に対応する波長λである場合、λ／２の整数倍とされる。超音波放射体１２３の直径はλ／２〜λ／１０される。
【００３１】
光発生手段１３０は、電源制御部１３１と、光源ランプ１３２と、保護管１３３とから構成される。電源制御部１３１は、タイマー、電源回路等が組み込まれ、光源ランプ１３２から延出するケーブルの端子に接続されており、光源ランプ１３２に電源電圧を供給するようになっている。光源ランプ１３２は、例えば、紫外線（ＵＶ）ランプである。光源ランプ１３２は、石英ガラス管等からなる保護管１３３内に液密に挿入されて、反応液中に浸漬される。保護管１３３は、光源ランプ１３２の外周を覆うように設けられ、光源ランプ１３２との間に空間を形成されておる。この空間は、超音波振動による光源ランプ１３２への影響を抑える機能があり、場合によって冷却水を循環するためのジャケットとして利用されることも可能である。
【００３２】
制御手段１４０は、超音波発生手段の超音波発振器１２１と、光発生手段１３０の電源制御部１３１とを単独または同時に超音波と光を発生するように制御するものである。なお、タイマー、温度制御回路等を組み込むことができる。
【００３３】
図２は、超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００Ａの他の例を示す図である。図２に示すように、大量生産の場合、超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００Ａは、金属製の反応容器１１０Ａと、超音波発生手段１２０と、光発生手段１３０と、制御手段１４０と、撹拌器１５０Ａとから構成される。超音波発生手段１２０の超音波放射体１２３の寸法、および光発生手段１３０の光源ランプ１３２の寸法は、反応容器１１０Ａの寸法に合わせて設計される。なお、反応容器１１０Ａの容量によって、複数の超音波発生手段１２０または複数の光発生手段１３０を設けるようにしてもよい。
【００３４】
このように本実施の形態においては、超音波・光化学ハイブリッド反応装置１００は、反応容器１１０（１１０Ａ）と、超音波発生手段１２０と、光発生手段１３０と、制御手段１４０とを備える。超音波発生手段１２０は、超音波発振器１２１と、超音波振動子１２２と、超音波放射体１２３とから構成され、超音波放射体１２３は、超音波振動子１２２の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の放射体であり、反応容器１１０（１１０Ａ）の内部に挿入され、超音波振動子１２２から発生する超音波が、超音波放射体１２３の先端面および側面が放射面として反応容器１１０（１１０Ａ）の内部へ超音波を放射する。制御手段１４０は、超音波発生手段１２０と光発生手段１３０を単独または同時に超音波と光を発生するように制御する。
【００３５】
これにより、反応容器１１０（１１０Ａ）の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができると共に、超音波反応または光化学反応を単独に行うことも可能である。
【００３６】
また、超音波発生手段１２０は、超音波振動子１２２の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の超音波放射体１２３を有し、該超音波放射体１２３は、反応容器１１０（１１０Ａ）の内部に挿入され、超音波振動子１２２から発生する超音波が、該超音波放射体の先端面および側面が放射面として反応容器の内部へ超音波を放射することで、より均一な超音波反応場が得られると共に、装置のスケールアップが容易に実現できる。
【００３７】
図２は、本発明の第２の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置２００の構成を示す図である。
【００３８】
図２に示すように、超音波・光化学ハイブリッド反応装置２００は、反応容器２１０と、超音波発生手段２２０と、光発生手段２３０と、制御手段２４０とを備える。
【００３９】
反応容器２１０は、外側に反応温度を制御する循環液用ジャケットが設けられている。ジャケットには循環液入口と循環液出口が配置されている。また、反応容器２１０の上部には反応物入口を有する蓋が設けられている。反応容器２１０の下部には超音波振動子２２２が配置される。光源ランプ２３０は反応容器２１０の上部に配置されている。
【００４０】
超音波発生手段２２０は、超音波発振器２２１と、超音波振動子２２２と、振動板２２３とから構成される。超音波発振器２２１は、超音波振動子２２２を駆動する電気信号を出力することができる。超音波振動子２２２は、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生することができる。ここで、例えば、周波数４０ｋＨｚの超音波振動子を用いる。超音波振動子２２２は、振動板２２３に固定され、振動板２２３は、フランジを介して反応容器２１０の下部に取り付けられている。超音波振動子１２２から発生する超音波が、振動板２２３の表面から反応容器２１０の内部へ放射される。
【００４１】
光発生手段２３０は、電源制御部２３１と、光源ランプ２３２と、保護管２３３とから構成される。上述した第１の実施の形態と同様の構成を有する。詳細な説明を省略する。
【００４２】
制御手段２４０は、超音波発生手段２２０の超音波発振器２２１と、光発生手段２３０の電源制御部２３１とを単独または同時に超音波と光を発生するように制御するものである。
【００４３】
このように本実施の形態においては、超音波・光化学ハイブリッド反応装置２００は、反応容器２１０と、超音波発生手段２２０と、光発生手段２３０と、制御手段２４０とを備える。超音波発生手段２２０は、超音波発振器２２１と、超音波振動子２２２と、超音波放射体２２３とから構成され、超音波振動子２２２は、振動板２２３に固定され、振動板２２３は、フランジを介して反応容器２１０の下部に取り付けられている。超音波振動子１２２から発生する超音波が、振動板２２３の表面から反応容器２１０の内部へ放射される。制御手段２４０は、超音波発生手段２２０と光発生手段２３０を単独または同時に超音波と光を発生するように制御する。
【００４４】
これにより、反応容器２１０の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができると共に、超音波反応または光化学反応を単独に行うことも可能である。
【００４５】
また、超音波発生手段２２０は、超音波振動子２２２に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する振動板２２３を有し、超音波振動子２２２および振動板２２３は、反応容器２１０の底面に設けられ、下部から超音波エネルギーを反応容器２１０の内部へ放射することで、反応容器２１０中で定在波の超音波反応場を形成することができると共に、比較的に高い周波数の超音波を発生する場合、容易に実現できる。
【００４６】
図４は、本発明の第３の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置３００の構成を示す図である。この場合、流通管式の反応装置である。
【００４７】
図４に示すように、超音波・光化学ハイブリッド反応装置３００は、反応容器３１０と、超音波発生手段３２０と、光発生手段３３０と、制御手段３４０とを備える。
【００４８】
反応容器３１０は、円筒状に形成された筒部の両端にフランジ３１１，３１２により封止されている。一端のフランジ３１１には、光発生手段３３０を取り付けるための装着部を有し、他端のフランジ３１２には、反応液の入口３１３が設けられている。また、反応液の出口３１４は、筒部に設けられている。反応容器３１０の筒部の外周面には複数の超音波振動子３２２が配置される。光源ランプ３３０はフランジ３１１に取り付けられている。
【００４９】
超音波発生手段３２０は、超音波発振器３２１と、複数の超音波振動子３２２とから構成される。超音波発振器３２１は、超音波振動子３２２を駆動する電気信号を出力することができる。超音波振動子３２２は、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生することができる。ここで、例えば、周波数２８ｋＨｚの超音波振動子を用いる。超音波振動子３２２は、反応容器３１０の筒部の外周面に固定されている。超音波振動子３２２から発生する超音波が、反応容器３１０の筒部の内表面から反応容器３１０の内部へ放射される。
【００５０】
光発生手段３３０は、電源制御部３３１と、光源ランプ３３２と、保護管３３３とから構成される。上述した第１の実施の形態と同様の構成を有する。詳細な説明を省略する。
【００５１】
制御手段３４０は、超音波発生手段３２０の超音波発振器３２１と、光発生手段３３０の電源制御部３３１とを単独または同時に超音波と光を発生するように制御するものである。
【００５２】
このように本実施の形態においては、超音波・光化学ハイブリッド反応装置３００は、反応容器３１０と、超音波発生手段３２０と、光発生手段３３０と、制御手段３４０とを備える。超音波発生手段３２０は、超音波発振器３２１と、複数の超音波振動子３２２とから構成され、超音波振動子３２２は、反応容器３１０の筒部の外周面に配置される。超音波振動子３２２から発生する超音波が、反応容器３１０の筒部を振動させ、内表面から反応容器３１０の内部へ放射される。制御手段３４０は、超音波発生手段３２０と光発生手段３３０を単独または同時に超音波と光を発生するように制御する。
【００５３】
これにより、反応容器３１０の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができると共に、超音波反応または光化学反応を単独に行うことも可能である。
【００５４】
また、超音波振動子３２２は、反応容器３１０の外周面に設けられ、反応容器３１０の側壁を介して超音波エネルギーを反応容器の内部へ放射することで、連続的に反応処理を行うことができる。
【００５５】
図５は、本発明の第４の実施の形態の超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００の構成を示す図である。図５（ａ）は、超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００の側面図であり、図５（ｂ）は、超音波振動系の構成を示す図である。超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００は、流通管式の反応装置である。
【００５６】
図５に示すように、超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００は、反応容器４１０と、超音波発生手段４２０と、光発生手段４３０と、制御手段４４０とを備える。
【００５７】
反応容器４１０は、円筒状に形成された筒部の両端にフランジ４１１，４１２により封止されている。一端のフランジ４１１には、光発生手段４３０を取り付けるための装着部を有し、他端のフランジ４１２には、反応液の入口４１３が設けられている。また、反応液の出口４１４は、筒部に設けられている。反応容器４１０の長さの中央部にクランプを介して超音波振動子４２２が装着される。光源ランプ４３０はフランジ４１１に取り付けられている。
【００５８】
超音波発生手段４２０は、超音波発振器４２１と、超音波振動子４２２と、クランプ４２３から構成される。超音波発振器４２１は、超音波振動子４２２を駆動する電気信号を出力することができる。超音波振動子４２２は、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生することができる。ここで、例えば、周波数２０ｋＨｚの超音波振動子を用いる。超音波振動子４２２は、反応容器４１０の筒部の外周面に固定されている。クランプ４２３は、第１のクランプ部材４２３ａと、第２のクランプ部材４２３ｂと、連結ネジ４２３とから構成されている。超音波振動子４２２から発生する超音波が、クランプ４２３を介して反応容器４１０の筒部を振動させ、内表面から反応容器４１０の内部へ放射される。なお、反応容器４１０の長さ方向に所定間隔で複数のクランプ４２３および超音波振動子４２２を配置するようにしてもよい。
【００５９】
光発生手段４３０は、電源制御部４３１と、光源ランプ４３２と、保護管４３３とから構成される。上述した第１の実施の形態と同様の構成を有する。詳細な説明を省略する。
【００６０】
このように本実施の形態においては、超音波・光化学ハイブリッド反応装置４００は、反応容器４１０と、超音波発生手段４２０と、光発生手段４３０と、制御手段４４０とを備える。超音波発生手段４２０は、超音波発振器４２１と、超音波振動子４２２とから構成され、超音波振動子４２２は、クランプ４２３を介して反応容器４１０の筒部に配置される。超音波振動子４２２から発生する超音波が、クランプ４２３を介して反応容器４１０の筒部を振動させ、内表面から反応容器４１０の内部へ放射される。制御手段４４０は、超音波発生手段４２０と光発生手段４３０を単独または同時に超音波と光を発生するように制御する。
【００６１】
これにより、反応容器４１０の中に超音波と光エネルギーを同時に導入し、協奏効果により効率的に処理を行うことができると共に、超音波反応または光化学反応を単独に行うことも可能である。
【００６２】
また、超音波発生手段４２０は、少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生する超音波振動子４２２と、超音波振動子４２２が取り付けられ、反応容器４１０の外周面を挟み込む可能なクランプ４２３とを有し、該クランプ４２３は、超音波振動子４２２から発生する超音波を反応容器４１０に伝達し、反応容器４１０の側壁を介して超音波エネルギーを反応容器４１０の内部へ放射することで、既成の流通管式の反応容器に簡単に取り付けることができ、連続的に反応処理を行うことができる。
【００６３】
なお、上述した実施の形態においては、制御手段は独立に設けたものについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、制御手段を超音波発生手段の超音波発振器または光発生手段の電源制御部に設けるようにしてもよい。また、制御手段を超音波発生手段の超音波発振器と光発生手段の電源制御部にそれぞれ一部設けるようにしてもよい。また、制御手段、超音波発生手段の超音波発振器、および光発生手段の電源制御部を一緒に配置してもよい。
【００６４】
また、上述した実施の形態においては、光源ランプは、紫外線（ＵＶ）ランプとしたが、これに限定されるものではない。例えば、スペクトルの可視光部だけでなく、赤外部、紫外部をも含むもので、波長はおよそ１００〜１０００ナノメートル光を発生することができるランプを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
この発明は、各種の化学反応の促進、無機・有機化合物の分解や合成、および物質の分散、乳化、抽出、分解等の処理に超音波と光エネルギーを単独または同時に導入し、効率的に処理を行う目的に利用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１００，１００Ａ，２００，３００，４００・・・超音波・光化学ハイブリッド反応装置、１１０，１００Ａ，２１０，３１０，４１０・・・反応容器、１２０，２２０，３２０，４２０・・・超音波発生手段、１２１，２２１，３２１，４２１・・・超音波発振器、１２２，２２２，３２２，４２２・・・超音波振動子、１２３・・・超音波放射体、１３０，２３０，３３０，４３０・・・光発生手段、１３１，２３１，３３１，４３１・・・電源制御部、１３２，２３２，３３２，４３２・・・光源ランプ、１３３，２３３，３３３，４３３・・・保護管、１４０・・・制御手段、１５０・・・マグネチックスターラー、１５１・・・撹拌子、１５０Ａ・・・攪拌機、２２３・・・振動板、４２３・・・クランプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応液が充填され、または流通される反応容器と、
前記反応容器内の反応液に対して少なくとも１つの周波数の超音波を照射する超音波発生手段と、
前記反応容器の内部に挿入され、前記反応液に対して光を照射する光発生手段と、
前記超音波発生手段と前記光発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記超音波発生手段と前記光発生手段を単独または同時に超音波と光を発生するように制御することを特徴とする超音波・光化学ハイブリッド反応装置。
【請求項２】
前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記超音波振動子の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の超音波放射体とを有し、
前記超音波放射体は、前記反応容器の内部に挿入され、前記超音波振動子から発生する超音波が、該超音波放射体の先端面および側面が放射面として前記反応容器の内部へ超音波を放射することを特徴とする請求項１に記載の超音波・光化学ハイブリッド反応装置。
【請求項３】
前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記超音波振動子に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する振動板とを有し、
前記超音波振動子および振動板は、前記反応容器の底面に設けられ、下部超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射することを特徴とする請求項１に記載の超音波・光化学ハイブリッド反応装置。
【請求項４】
前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子とを有し、
前記超音波振動子は、前記反応容器の外周面に設けられ、前記反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射することを特徴とする請求項１に記載の超音波・光化学ハイブリッド反応装置。
【請求項５】
前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記振動子が取り付けられ、前記反応容器の外周面を挟み込む可能なクランプとを有し、
前記クランプは、前記超音波振動子から発生する超音波を前記反応容器に伝達し、前記反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射することを特徴とする請求項１に記載の超音波・光化学ハイブリッド反応装置。
【請求項１】
反応液が充填され、または流通される反応容器と、
前記反応容器内の反応液に対して少なくとも１つの周波数の超音波を照射する超音波発生手段と、
前記反応容器の内部に挿入され、前記反応液に対して光を照射する光発生手段と、
前記超音波発生手段と前記光発生手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記超音波発生手段と前記光発生手段を単独または同時に超音波と光を発生するように制御することを特徴とする超音波・光化学ハイブリッド反応装置。
【請求項２】
前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記超音波振動子の先端に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の超音波放射体とを有し、
前記超音波放射体は、前記反応容器の内部に挿入され、前記超音波振動子から発生する超音波が、該超音波放射体の先端面および側面が放射面として前記反応容器の内部へ超音波を放射することを特徴とする請求項１に記載の超音波・光化学ハイブリッド反応装置。
【請求項３】
前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記超音波振動子に取り付けられ、超音波エネルギーを放射する振動板とを有し、
前記超音波振動子および振動板は、前記反応容器の底面に設けられ、下部超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射することを特徴とする請求項１に記載の超音波・光化学ハイブリッド反応装置。
【請求項４】
前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子とを有し、
前記超音波振動子は、前記反応容器の外周面に設けられ、前記反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射することを特徴とする請求項１に記載の超音波・光化学ハイブリッド反応装置。
【請求項５】
前記超音波発生手段は、超音波発振器と、超音波振動子と、前記振動子が取り付けられ、前記反応容器の外周面を挟み込む可能なクランプとを有し、
前記クランプは、前記超音波振動子から発生する超音波を前記反応容器に伝達し、前記反応容器の側壁を介して超音波エネルギーを前記処理容器の内部へ放射することを特徴とする請求項１に記載の超音波・光化学ハイブリッド反応装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２６４４３３（Ｐ２０１０−２６４４３３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３５５４５（Ｐ２００９−１３５５４５）
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（５０３４０７７９７）新科産業有限会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（５０３４０７７９７）新科産業有限会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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