JP2707360B2 - 気体レーザ装置 - Google Patents

気体レーザ装置

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JP2707360B2
JP2707360B2 JP2153238A JP15323890A JP2707360B2 JP 2707360 B2 JP2707360 B2 JP 2707360B2 JP 2153238 A JP2153238 A JP 2153238A JP 15323890 A JP15323890 A JP 15323890A JP 2707360 B2 JP2707360 B2 JP 2707360B2
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均 本宮
正史 大西
修三 吉住
昭男 田中
茂樹 山根
秀彦 唐崎
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、炭酸ガスレーザ等の気体レーザ装置におい
て、特に高電圧電源の小型化を図るとともに出力電流の
安定化を図った気体レーザ装置に関する。
従来の技術 従来の気体レーザ装置の構成例を第4図を参照して説
明する。第4図において、1はレーザ共振器、2は出力
鏡、3は全反射鏡、4a,4bは放電電極、5はレーザ共振
器1内の気体レーザ媒質の放電部、6は送風機、7は冷
却器、8は給気ダクト、9は排気ダクトである。また、
10は商用電源、11は高圧トランス、12は高圧整流ダイオ
ード、13は平滑コンデンサ、14は高圧抵抗、15は制御真
空管である。
次に前記従来例の動作について説明する。第4図にお
いて、レーザ共振器1内の気体レーザ媒質は、送風機6
により給気ダクト8を通じてレーザ共振器1内に供給さ
れ、高電圧電源に接続された放電電極4a,4bの放電によ
り励起されてレーザ光を発生する。発生したレーザ光
は、出力鏡2と全反射鏡3との間を往復する間に増幅さ
れて出力鏡2から外部へ取り出される。レーザ共振器1
内の温度上昇した気体レーザ媒質は、排気ダクト9を通
じて回収され、冷却器7により冷却されて再び給気ダク
ト8を通じてレーザ共振器1内に供給される。
気体レーザ媒質を放電励起させるための高電圧は、例
えば200Vの商用電源10を高圧トランス11で昇圧して高圧
整流ダイオード12で整流し、平滑コンデンサ13で平滑し
た後、高圧抵抗14と制御真空管15により電流電圧を制御
して、レーザ共振器1の放電電極4a,4bに印加される。
発明が解決しようとする課題 一般に、この種の気体レーザ装置では、高圧トランス
11により商用の100〜200Vの電圧から放電開始電圧30〜5
0kVまで昇圧しているので、巻数比を大きくした大型の
高圧トランスや絶縁距離を得るために寸法の大きな高圧
用の制御真空管等を使用する必要があり、電源が大型化
する問題点があった。電源装置の小型化は、低周波電圧
を高周波電圧に変換してから昇圧する方法を取れば、昇
圧トランスを小型化できるので電源装置も小型化できる
が、高周波電圧で昇圧された電圧を整流する高圧の高速
整流ダイオードがなく、一般にはより低圧の整流ダイオ
ードを直列接続して使用していた。しかしながら、この
ような方法では、整流ダイオードと接地電位部材との間
の相対位置の変動による分布容量のばらつきにより各整
流ダイオードの分担電圧が不均一になりやすく、電圧分
担のばらつきにより整流ダイオードが絶縁破壊を起こす
ことがあり、出力電流を不安定にする問題点があった。
また、電圧分担を均一化するために各整流ダイオードに
高圧用抵抗やコンデンサ等を追加しなければならず、電
源の小型化を阻害する問題点があった。
本発明は、このような従来の問題点を解決するもので
あり、気体レーザ装置の高電圧電源を高周波電圧を整流
することにより小型化するとともに、電源の出力電流を
安定化することのできる気体レーザ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 前記目的を達成するために、本発明による気体レーザ
装置は、高電圧電源を、実効電圧を変化可能な低電圧交
流電源と昇圧トランスと整流回路とを含むように構成
し、複数個の整流ダイオードを平面状に並べて配置した
高誘電率樹脂からなるダイオード取付台を、前記昇圧ト
ランスの2次コイルとほぼ平行に配置された接地電位部
材と2次コイルとの間で、かつ、整流ダイオードが2次
コイルに対面するように配設したものである。
作用 本発明は、前記構成により、昇圧トランスの2次コイ
ルと接地電位部材との間に高電圧が加わると、両者の間
に高誘電率樹脂製のダイオード取付台が挿入されている
ので、電圧分担の大部分をダイオード取付台が受け持つ
ようになる。したがって、ダイオード取付台上に整流ダ
イオードを平面状に並べることにより、各整流ダイオー
ド間の負担電圧のばらつきがダイオード取付台が分担し
ている電圧により緩和され、従来発生していた直列接続
された整流ダイオードの電圧分担のばらつきによる整流
ダイオードの絶縁破壊を防止することができ、出力電流
の安定化を図ることができる。
実施例 以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明
する。第3図は本発明の一実施例における気体レーザ装
置の概略構成を示している。第3図において、21はレー
ザ共振器、22は出力鏡、23は全反射鏡である。24a,24b
は放電電極、25はレーザ共振器21内の気体レーザ媒質の
放電部、26は送風機、27は冷却器、28は給気ダクト、29
は排気ダクトである。また、30は低電圧直流電源、31は
低電圧交流電源となるインバータ回路であり、フリブリ
ッジ接続された4個の半導体スイッチ素子31a〜31dから
なる。32は1次コイルと2次コイルを同軸巻にして絶縁
構成とした昇圧トランスであり、その1次側にインバー
タ回路31が接続されている。33は昇圧トランス32の2次
側に並列に接続された整流回路であり、34は整流回路33
内のフルブリッジ接続された整流ダイオードである。35
は整流回路33に並列に接続された平滑コンデンサであ
り、平滑コンデンサ35の両端部は放電電極24a,24bに接
続されている。
昇圧トランス32は、第1図および第2図に示すよう
に、フェライトコア鉄心36にトランスコイル37を1次/2
次コイル同軸巻にしたもので、トランスコイル37を巻い
ていない方の脚部36aを、絶縁油38を満たしたトランス
容器39内に配置されたコア保持具40の溝内に押し込ん
で、トランスコイル37の中心軸がトランス容器39の内壁
面39aに平行になるように鉛直方向に向けて配置されて
いる。接地電位部材であるトランス容器39の内壁面39a
には、高誘電率を有するポリプロピレン樹脂製のダイオ
ード取付台41が取り付けられており、このダイオード取
付台41に整流回路33の整流ダイオード34が直列に接続さ
れて平面状につづら折り状にして配置されている。
ダイオード取付台41には、整流ダイオード34の配置が
ずれないように、整流ダイオード34よりも少し幅の広い
つづら折り状の溝42aを設けたダイオード取付ガイド42
が固定されており、その溝42aの中に整流ダイオード34
が支持されている。整流ダイオード34は、直列接続され
た6個の整流ダイオード34を2列に平行に並べ、各列の
中間点34aと34bをトランスコイル37の2次側出力に接続
し、各列の上端の結合点34cおよび下端の結合点34dを整
流回路33の出力としたフルブリッジ構成のもので、整流
された電流が、トランス容器39の天板43に設けられたセ
ラミックス製の高圧碍子44を通じて外部に取り出され
る。トランスコイル37の1次側は、同じく天板43上に設
けられた入力端子45を通じて低電圧交流電源であるイン
バータ回路31に接続されている。
次に前記実施例の動作について説明する。第3図にお
いて、レーザ共振器21内へは、気体レーザ媒質が送風機
26により給気ダクト28を通じて供給され、放電電極24a,
24b間でグロー放電を起こすことにより励起されてレー
ザ光を発生する。発生されたレーザ光は、出力鏡22およ
び全反射鏡23の間を往復して増幅され、最後は出力鏡22
から外へ取り出される。レーザ共振器21内の温度上昇し
た気体レーザ媒質は、排気ダクト29を通じて回収され、
冷却器27により冷却されて再び送風機26により給気ダク
ト28を通じてレーザ共振器21内へ送られる。
低電圧直流電源30の出力は、インバータ回路31の半導
体スイッチ素子31a,31cおよび31b,31dを交互に断続する
ことにより交流電圧を発生させ、その断続の周期により
交流周波数を変え、その接続時間により実効電圧を変化
させている。昇圧トランス32で高電圧に昇圧された交流
は、整流回路33の整流ダイオード34により整流され、平
滑コンデンサ35により平滑されて高電圧の直流となって
レーザ共振器21の放電電極24a,24bに印加される。
第1図および第2図において、昇圧トランス32のトラ
ンス容器39内の電圧分担は、トランスコイル37とダイオ
ード取付台41と接地電位部材であるトランス容器39の内
壁面39aとの間で行なわれ、ダイオード取付台41は誘電
率が高いため分担電圧も高くなっている。また、トラン
スコイル37とトランス容器39の内壁面39aとダイオード
取付台41とが平行になっているため、ダイオード取付台
41の表面の電圧は均一になっている。この結果、直列接
続された整流ダイオード34をダイオード取付台41の上に
並べることにより、整流ダイオード34の電圧分担が平等
化され、従来発生していたような電圧分担のばらつきに
よる整流ダイオード34の絶縁破壊を防止することができ
る。これにより、交流電源周波数を高めて昇圧トランス
32を小型化でき、出力変動の少ない信頼性の高い高電圧
電源が得られる。
このように、前記実施例によれば、接地電位部材であ
るトランス容器39の内壁面39aに1次/2次コイル同軸巻
にしたトランスコイル37に対面するようにダイオード取
付台41を設け、このダイオード取付台41上に複数個の整
流ダイオード34を直列接続してつづら折り状に平面状に
配置したので、整流ダイオード34の電圧分担が平等化さ
れ、電圧分担のばらつきによる整流ダイオード34の絶縁
破壊を防止することができ、出力電流の安定化を図るこ
とができる。
なお、前記実施例においては、トランス容器39を接地
電位部材としたが、これに代えて別の接地電位部材をト
ランス容器内に設け、これにダイオード取付台41を設け
るようにしてもよい。
発明の効果 以上のように、本発明の気体レーザ装置によれば、複
数個の整流ダイオードを平面状に並べて配置した高誘電
率樹脂からなるダイオード取付台を、前記昇圧トランス
の2次コイルとほぼ平行に配置された接地電位部材と2
次コイルとの間で、かつ、整流ダイオードが2次コイル
に対面するように配設したので、直列接続された複数個
の整流ダイオードの電圧分担のばらつきを防止すること
ができ、交流電源周波数を高めて昇圧トランスを小型化
し、電源装置全体を小型化できるとともに、出力電流を
安定化してレーザ光を安定的に出力することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における昇圧トランスの構成
を示す概略構成図、第2図は同昇圧トランスにおけるダ
イオード取付台に取り付けられた整流ダイオードの側面
図、第3図は本発明の一実施例を示す気体レーザ装置の
概略構成図、第4図は従来の気体レーザ装置の一例を示
す概略構成図である。 21……レーザ共振器、22……出力鏡、23……全反射鏡、
24a,24b……放電電極、25……気体レーザ媒質の放電
部、26……送風機、27……冷却器、28……給気ダクト、
29……排気ダクト、30……低電圧直流電源、31……イン
バータ回路(低電圧交流電源)、32……昇圧トランス、
33……整流回路、34……整流ダイオード、35……平滑コ
ンデンサ、36……フェライトコア鉄心、36a……脚部、3
7……トランスコイル、38……絶縁油、39……トランス
容器、39a……内壁面、40……コア保持具、41……ダイ
オード取付台、42……ダイオード取付ガイド、42a……
溝、43……天板、44……高圧碍子、45……入力端子。
フロントページの続き (72)発明者 吉住 修三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 田中 昭男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 山根 茂樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 唐崎 秀彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−190883(JP,A) 実開 昭54−121220(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ共振器内の気体レーザ媒質を高電圧
    電源に接続された放電電極の放電により励起してレーザ
    光を発生させる気体レーザ装置において、前記高電圧電
    源が、実効電圧を変化可能な低電圧交流電源と昇圧トラ
    ンスと整流回路とを含み、複数個の整流ダイオードを平
    面状に並べて配置した高誘電率樹脂からなるダイオード
    取付台を、前記昇圧トランスの2次コイルとほぼ平行に
    配置された接地電位部材と2次コイルとの間で、かつ、
    整流ダイオードが2次コイルに対面するように配設した
    気体レーザ装置。
  2. 【請求項2】接地電位部材がトランス容器であり、昇圧
    トランスは1次/2次コイル同軸巻とし、コイル中心軸が
    ダイオード取付台と平行になるように前記トランス容器
    内に鉛直に配置されていることを特徴とする請求項1記
    載の気体レーザ装置。
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JPS62190883A (ja) * 1986-02-18 1987-08-21 Nec Corp レ−ザ装置用電源装置

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