JP3768330B2 - 気体レーザ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、レーザ管内の気体を放電励起してレーザビームを取り出す気体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、鋼板等の切断には、ガス切断やレーザ切断が多く用いられており、このレーザ切断に使用されるレーザ装置としては、絶縁体レーザ装置、半導体レーザ装置、気体レーザ装置、色素レーザ装置等、種々の装置が提供されているが、レーザ媒質として炭酸ガスを用いた気体レーザ装置が高効率、高出力という点で主要になっている。
【０００３】
この気体レーザ装置は、レーザ管外部に設けられ、交流電源を用いた外部電極により、レーザ管内に封入された炭酸ガス等の気体レーザ媒質を放電励起して該レーザ管からレーザビームを取り出すものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の気体レーザ装置には、以下のような問題が存在する。
レーザ管の外部に設けられた外部電極に、交流電圧を印加して放電励起する場合においては、放電時、紫外線が発生する。
この紫外線により、気体レーザ装置内の空気中の酸素がイオン化されてオゾンを生成する。
一方、外部電極は、大気中で絶縁破壊を起こしコロナ放電する。これによっても、酸素は分解してオゾンを生成する。
【０００５】
生成されたオゾンは、気体レーザ装置内で徐々に分解されて消滅するが、連続的に生成される量が分解される量を上回るため、常に一定量以上のオゾンが残留することになる。
この残留オゾンは、装置内部の構成部品、特に振動材やパッキング材などのゴム材の劣化を促進させて、装置の性能を低下させる一因になっていた。
さらに、レーザ管の周辺で生成されるイオン化オゾンにより、レーザ管が絶縁破壊を起こして破壊され、装置が完全に停止してしまうという不具合も招いていた。
【０００６】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、放電時に生成されたオゾン量を低減し、装置の長寿命化に寄与する気体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
請求項１記載の気体レーザ装置は、内部にレーザ媒質用気体が封止されたレーザ管と、該レーザ管の外部に設けられ前記レーザ媒質用気体を放電励起する電極と、これらレーザ管および電極を内部に形成された空間に収容する収容体とを備えた気体レーザ装置において、前記電極の放電により前記空間に生成されたオゾンを分解するオゾン分解装置を設けたことを特徴とする。
【０００８】
従って、本発明の気体レーザ装置によれば、電極の放電によりオゾンが収容体の空間内に生成される。
そして、このオゾンは、オゾン分解装置により分解される。
【０００９】
請求項２記載の気体レーザ装置は、請求項１記載の気体レーザ装置において、前記オゾン分解装置は、前記オゾンが流通可能な流通路を介して前記収容体と離間した位置に配設されることを特徴とする。
【００１０】
従って、本発明の気体レーザ装置によれば、収容体とオゾン分解装置とが離間した位置に配設されるので、収容体の小型化が可能である。
【００１１】
請求項３記載の気体レーザ装置は、請求項１または２記載の気体レーザ装置において、前記オゾンを前記オゾン分解装置内へ導入する導入装置を設けたことを特徴とする。
【００１２】
従って、本発明の気体レーザ装置によれば、収容体の空間内で発生したオゾンは、導入装置により強制的にオゾン分解装置へ導入されて分解される。
【００１３】
請求項４記載の気体レーザ装置は、請求項１から３のいずれかに記載の気体レーザ装置において、前記空間内に水蒸気を放出する加湿装置を設けたことを特徴とする気体レーザ装置。
【００１４】
従って、本発明の気体レーザ装置によれば、空間内に放出された水蒸気によりコロナ放電の放電開始電圧が高くなるため、放電が抑制できる。
その結果として、放電により生成されるオゾンの発生が減少する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の気体レーザ装置の第１の実施の形態を、図１を参照して説明する。
ここでは、例えば、レーザ媒質用気体として、炭酸ガスを使用する場合の例を用いて説明する。
図１において、符号１は、炭酸ガスレーザ装置（気体レーザ装置）である。
炭酸ガスレーザ装置１は、レーザ管ユニット２と、該レーザ管ユニット２内部の空間３に収容する筐体４（収容体）とを備えた構成とされるものである。
【００１６】
レーザ管ユニット２内には、レーザ管５が設置されており、このレーザ管５内部には、レーザ媒質用気体として炭酸ガスが封入されている。
また、レーザ管５の外部には、電極６が設けられている。
電極６は、レーザ管５内の炭酸ガスを放電励起するものであって、陽極Ａおよび陰極Ｋから構成されている。
この電極６には、該電極６に交流電圧を印加する交流電源７が接続されている。
【００１７】
一方、レーザ管ユニット２の一側面には、ファン８（導入装置）が設けられている。
このファン８は、回動軸１３を中心にして、軸線まわりに回動することにより、レーザ管５に図中矢印方向に送風して該レーザ管５を冷却するものである。
【００１８】
また、レーザ管５を中心としてファン８と対向する側面には、オゾン分解装置９が設けられている。
オゾン分解装置９は、オゾンを分解するものであって、レーザ管ユニット２の側面から水平方向に突設された上壁部１０および下壁部１１を備えるものである。
上壁部１０および下壁部１１からは、それぞれ障壁材１２が一定間隔をおいて下方または上方へ向って交互に並ぶように突設されており、これら障壁剤１２によりオゾン分解装置９内には流路１４が形成されている。
この障壁材１２は、酸化鉛や酸化マンガン等の還元剤から構成されるものである。
【００１９】
上記の構成の炭酸ガスレーザ装置１の動作を以下に説明する。
まず、交流電源７を作動して、電極６に交流電圧を印加する。
これにより、電極６は、陽極Ａ、陰極Ｋ間で放電して、レーザ管５内の炭酸ガスを放電励起する。
この結果、反転分布による光の放出とその増幅により、レーザ管５からレーザビームが取り出される。
【００２０】
この電極６による放電時には、紫外線が発生する。
この紫外線により、酸素がイオン化されると共に、電極６が大気中で絶縁破壊を起こしコロナ放電する。
このとき、レーザ管ユニット２内の空気中に含まれる酸素が分解されてオゾンが生成される。
【００２１】
レーザ管ユニット２の一側面にはファン８が設けられており、ファン８はレーザ管５に対して送風状態にあるため、レーザ管５が冷却されると共に、生成されたオゾンがファン８と対向する側面側に向かって移動する。
このファン８と対向する側面には、オゾン分解装置９が設けられており、移動したオゾンはこのオゾン分解装置９に導入される。
【００２２】
このオゾン分解装置９内でオゾンは、流路１４内を流れるが、流路１４を形成している障壁材１２が還元剤で構成されているため、この障壁材１２に接触したオゾンは還元されて酸素に分解される。
一方、ファン８がレーザ管５に向かって送風しているため、ファン８のレーザ管５と反対側は、負圧になっている。
そのため、オゾン分解装置９を経た酸素は、ファン８方向へ吸引された後、再びレーザ管ユニット２内へ送られて筐体４内を循環する。
【００２３】
本実施の形態の気体レーザ装置によれば、電極６の放電時に発生するオゾンがオゾン分解装置９により分解されるため、オゾンによる装置内部の構成部品の劣化が抑制可能である。
また、ファン８により、レーザ管５が冷却できると共に、放電時に発生したオゾンを強制的にオゾン分解装置９に導入できるので、オゾン分解が一層促進される。
【００２４】
図２は、本発明の気体レーザ装置の第２の実施の形態を示す図である。
この図において、図１に示す第１の実施の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第２の実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点は、オゾン分解装置９を筐体４と離間した位置に配設したことである。
【００２５】
即ち、オゾン分解装置９は、流通路１５，１６を介して筐体４と離間した位置に配設されている。
流通路１５，１６は、上記オゾンを含む筐体４内の気体が流通可能とされるものであって、オゾン分解装置９と筐体４とに、それぞれ接続されている。
筐体４内には、流通路１５に臨ませてファン８が設けられている。
一方、オゾン分解装置９には、排出装置１７が設けられており、この排出装置１７は、例えば、障壁材１２の還元力低下の際にオゾンを外部に排出するものである。
【００２６】
本実施の形態の気体レーザ装置によれば、上記第１の実施の形態と同様の作用、効果が得られることに加えて、オゾン分解装置９が筐体４と離間した位置に配設されるため、筐体４の小型化が実現すると共に、オゾン分解装置９におけるメンテナンス作業等の操作が行い易くなる。
また、オゾン分解装置９に排出装置１７を設けたので、万一、障壁材１２の機能が低下もしくは停止した際にも、オゾンを外部に排出できるので構成部品の劣化を防止できる。
【００２７】
図３は、本発明の気体レーザ装置の第３の実施の形態を示す図である。
この図において、図１に示す第１の実施の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第３の実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点は、加湿装置１８を設けたことである。
即ち、筐体４内の空間３には、加湿装置１８が設けられており、この加湿装置１８は、空間３内に水蒸気を放出するものである。
【００２８】
本実施の形態の気体レーザ装置によれば、上記第１の実施の形態と同様の作用、効果が得られることに加えて、加湿装置１８から放出された水蒸気によりコロナ放電が抑制される。
そのため、放電により生成されるオゾンの発生が抑制されることになる。
この場合、オゾン分解装置９が配置されていなくても、加湿装置１８の存在によりオゾンの発生量が減少するため、構成部品の劣化を防止することができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態において、レーザ装置のレーザ媒質用気体として炭酸ガスを、オゾンをオゾン分解装置へ導入する導入装置としてファンを用いる構成としたが、これに限られることなく、例えば、レーザ媒質用気体として窒素ガスや、ハロゲンと希ガスとの混合ガスを用いて、導入装置として、真空ポンプを使用した負圧吸引具を用いるような構成であってもよい。
【００３０】
また、オゾン分解装置内に障壁材を用いる構成としたが、例えば、活性炭フィルターが設けられたハニカム型オゾン分解フィルタを用いるような構成であってもよく、この場合、ハニカム型は開口面積が大きく流体圧損失が少ないため、空気の流れ、即ち、オゾンの分解がより円滑に進むことになる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る気体レーザ装置によれば、電極の放電により生成されたオゾンを分解するオゾン分解装置が設けられた構成となっている。
これにより、オゾンによる装置内部の構成部品の劣化が抑制されて、気体レーザ装置の長寿命化が実現するという優れた効果を奏するものである。
【００３２】
請求項２に係る気体レーザ装置によれば、オゾン分解装置が収容体と離間した位置に配設される構成となっている。
これにより、収容体の小型化が実現すると共に、オゾン分解装置のメンテナンス作業等の操作が容易に行えるという優れた効果を奏する。
【００３３】
請求項３に係る気体レーザ装置によれば、発生したオゾンをオゾン分解装置内へ導入する導入装置を設けた構成となっている。
これにより、放電時に発生したオゾンを強制的にオゾン分解装置内に導入できるので、オゾン分解が一層促進される、即ち、気体レーザ装置の長寿命化が一層促進されるという優れた効果を奏するものである。
【００３４】
請求項４に係る気体レーザ装置によれば、収容体の空間内に水蒸気を放出する加湿装置を設けた構成となっている。
これにより、オゾンの発生が抑制される、即ち、気体レーザ装置の長寿命化が一層促進されるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す図であって、気体レーザ装置内にオゾン分解装置および導入装置が設けられた断面図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態を示す図であって、収容体とオゾン分解装置とが離間している正面図である。
【図３】 本発明の第３の実施の形態を示す図であって、気体レーザ装置内にオゾン分解装置、導入装置および加湿装置が設けられた断面図である。
【符号の説明】
１ 炭酸ガスレーザ装置（気体レーザ装置）
３ 空間
４ 筐体（収容体）
５ レーザ管
６ 電極
８ ファン（導入装置）
９ オゾン分解装置
１５，１６ 流通路
１８ 加湿装置

Claims (4)

1. 内部にレーザ媒質用気体が封止されたレーザ管（５）と、
   該レーザ管の外部に設けられ前記レーザ媒質用気体を放電励起する電極（６）と、
   これらレーザ管および電極を、内部に形成された空間（３）に収容する収容体（４）とを備えた気体レーザ装置において、
   前記電極の放電により前記空間に生成されたオゾンを分解するオゾン分解装置（９）を設けたことを特徴とする気体レーザ装置。
2. 請求項１記載の気体レーザ装置において、
   前記オゾン分解装置は、前記オゾンが流通可能な流通路（１５，１６）を介して前記収容体と離間した位置に配設されることを特徴とする気体レーザ装置。
3. 請求項１または２記載の気体レーザ装置において、
   前記オゾンを前記オゾン分解装置内へ導入する導入装置（８）を設けたことを特徴とする気体レーザ装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の気体レーザ装置において、
   前記空間内に水蒸気を放出する加湿装置（１８）を設けたことを特徴とする気体レーザ装置。

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