JPH0724316B2 - ガスレーザ装置、方法およびそのためのタービン圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は改良されたガスレーザ装置、ガスのレーザ発振
（lasing）方法およびそれに用いるタービン型圧縮機に
関する。さらに詳しくは、本発明はレーザチューブを通
る閉ループ内をレーザガス中での音速に近い速度でガス
が循環せしめられる改良された高速軸流（fast axial f
low）ガスレーザ装置に関する。

背景技術 既知の高速軸流ガスレーザ装置においては、一般にガス
はルーツブロワを用いてレーザを通過移動せしめられ
る。ルーツブロワは、ギヤおよび駆動モータによってお
互いに同調して動かされる２個のロータを用いることを
特徴としている。代表的には前記ロータは3,600rpmの速
度で回転する。このような速度で稼動する単段のルーツ
ブロワまたはポンプを備えたガスレーザは、ブロワのア
ウトプットが吐出圧において240ヘルツの変動を有する
ので、レーザのある適用分野にとっては不利益を生ず
る。ブロワの出口圧におけるこういった脈動または反射
（reverberation）は、結果として、レーザ放出におけ
る対応する変動または不安定を生じ、さらにそれによっ
て、レーザ出力の不安定を生ずる。レーザ出力における
このような変動は、たとえば繊細な型彫り（fine engra
ving）、切断、溶接などの多くの適用分野において受入
れられないものである。このような圧力変動を回避する
ためにルーツブロワの吐出流が減衰せしめられる（damp
ened）ばあい、ブロワおよび関連するガスレーザの有効
な出力または効率の低下が生ずる。また、ルーツブロワ
に伴う振動もレーザ自体に伝達されて現実に出力レーザ
ビームを振動させ、不利益を生ずる。

代表的なルーツブロワに通常採用されるギヤおよびベア
リングは潤滑を必要とする。この目的のために用いられ
るグリースや油はブロワおよび関連するレーザ双方の運
転にとって重大な問題点を有する。すなわち、前記油が
ルーツブロワのポンピング・チャンバ内に漏れ込んだば
あい、入った油はブロワのインペラーの突出部（ロー
ブ）上に止まって堆積し、ローブと周囲のポンプ・ハウ
ジングとのあいだの微小隙間を閉塞し、ローブをポンプ
・ハウジング内で動かなくしてしまう。レーザガス中に
漏れ込んだ油は、レーザチューブ内で蒸発し、それによ
って放出安定性に影響を与える。レーザの光学要素上に
付着した油の蒸気は結果としてレーザの性能を劣化さ
せ、光学機器の寿命を短縮する。このような事態の発生
を防止するために、ルーツブロワにおいてはポンピング
・チャンバに隣接して真空チャンバが設けられている。
該真空チャンバにおいては、ポンピング・チャンバより
も高い真空度が維持され、それによってギヤおよびベア
リングから漏れたいかなる油もポンピング・チャンバで
はなくこれらの高真空度チャンバに引込まれ、それによ
ってブロワとレーザとの正常な状態が維持される。この
ような保護のための高真空度チャンバはブロワのコスト
を付加的に増加させ、また該高真空度チャンバの故障時
には依然として汚染が発生しうる。

また、ルーツブロワはかなり大きなその寸法および重量
のために不利益を生ずる。さらに、ルーツブロワ内のブ
ロワの回転シャフトのまわりに設けられたリップシール
は頻繁な点検保守作業を要する。800〜1000時間の運転
ごとに熟練した技師がリップシールの点検保守を行なう
ためにブロワの運転を停止しなければならない。熟練し
た技師の労務費のみならずこの種の作業に伴うダウンタ
イムは関連する製造操作のコストを増加させる。

発明の開示 本発明の目的は、従来のルーツブロワを採用した既知の
ガスレーザ装置および方法における前述の不都合を回避
する改良されたガスレーザ装置、ガスのレーザ発振方法
およびそれに用いるタービン型圧縮機を提供することに
ある。さらに詳しくは、本発明の目的は連続的で安定し
た放出および出力を有するガスレーザ装置を提供し、繊
細な型彫り、切断、溶接などの遂行を可能ならしめるこ
とにある。

本発明の他の目的は、圧縮機内でのレーザガス中への潤
滑油汚染の問題が圧縮機に隣接した特殊な高真空度チャ
ンバを設けることなく解消される改良されたガスレーザ
装置、ガスのレーザ発振方法およびそれに用いるタービ
ン型圧縮機を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、従来用いられているルーツ
ブロワと比較して圧縮機の寸法および重量が低減されて
おり、圧縮機が長寿命を有し、かつルーツブロワに要求
されるリップシールの頻繁な点検保守作業を必要としな
い、改良されたガスレーザ装置、ガスのレーザ発振方法
およびそれに用いるタービン型圧縮機を提供することに
ある。

本発明のこれらのおよび他の目的は本発明のガスレーザ
装置によって達成されるのであり、本発明のガスレーザ
装置はレーザガス用流路を定める手段と、装置内を流れ
るガスを励起してガスをレーザ発振せしめる手段と、前
記流路に沿ってガスを流すためのタービン型圧縮機とか
らなり、該圧縮機は少なくとも0.8のヘッド係数を有
し、圧縮機の入口圧力が大気圧の1/3よりも低い状態で
流路の少なくとも一部に沿ってレーザガス中での音速の
少なくとも1/2の速度でガスを流すのに充分な圧縮比で
運転しうるものである。前記流路を定める手段はレーザ
装置を通ってガスを循環せしめる少なくとも本質的な
（essentially）閉ループを形成するものである。該閉
ループは圧縮機を含んでいる。

圧縮機の特定の圧力比（specific pressure ratio）pr
はレーザ装置に用いられるガスまたはガス混合物、およ
びガス混合物の成分の混合比に依存する。開示された実
施例における、ヘリウム、チッ素および二酸化炭素の混
合ガスについては、たとえば入口圧力が50Torrと100Tor
rとのあいだで、圧力比が少なくとも1.5:1で、圧縮機を
通過する質量流量が毎分数百立方フィート以上のオーダ
ーで運転可能である。

本発明の開示された好ましい実施例においては、レーザ
チューブを通してガスを流すためのタービン型圧縮機は
再生圧縮機（regenerative compressor）であって、軸
のまわりに回転可能なインペラーを含み、該インペラー
は、インペラー先端またはその近傍からインペラーの内
側にインペラー半径の約50％を超えない距離で延びる略
放射状のブレードを有している。インペラーのブレード
と軸方向反対側には固定された環状通路を定める手段が
設けられ、ガスが該通路内をインペラーの回転方向に周
に沿って流れるために通路への連通のための入口および
出口が設けられている。環状通路の入口と出口とのあい
だを遮断するためにダムが設けられている。このダムは
インペラーとのあいだにわずかなすき間を有している。
開示された実施例においては、再生圧縮機は２段圧縮機
でそれぞれの段は単一のインペラーの反対側に位置して
いる。圧縮機の第１段と第２段のあいだには中間冷却器
が設けられており、第１段で圧縮されたガスがさらに圧
縮されるために第２段に入る前に冷却される。中間冷却
器は複数の同心状チューブで形成された熱交換器を含
み、該熱交換器においては、隣接するチューブのあいだ
の複数の通路がガスおよび冷媒をそれぞれ流し、ガスが
該熱交換器を通過しながら冷却されるような熱交換が行
なわれる。圧縮機ハウジングの両側およびその半径方向
外側または周囲表面もまた、内部に設けられた通路を通
って循環する冷媒によって冷却され、ガスが圧縮されな
がら冷却されるようになっている。とりわけ圧縮機がき
わめて低圧で運転されるばあい、有効な冷却および効率
的な圧縮機運転のためにこのことはとくに重要である。
圧縮熱を除去するために必要なガス冷却の約50％は圧縮
機ハウジング内に組入れられた冷却によって行なわれ
る。このことは、中間段冷却を有効にし、それによって
結果として圧縮効率が高められる。

再生圧縮機のインペラーは圧縮機のドライブシャフト上
のシャフトに沿った第１の位置に回転自在に支持されて
いる。インペラーはドライブシャフトの長手方向軸まわ
りに、インペラーの周速度がレーザガスに対する音速の
かなりの部分（substantial fraction）または前記音速
に近い値となるような高速で回転せしめられる。このよ
うに、圧縮機内のガスは加速されてインペラー・ブレー
ドの先端で圧縮機内のガス中での音速に近づき、それに
よって摩擦損失が最小にされる。開示された実施例にお
いては、回転速度は約10,000rpmである。

潤滑されたベアリング手段は、少なくとも第１の位置か
ら間隔があけられたシャフトに沿った第２の位置でドラ
イブシャフトを回転自在に支持する。正圧流体シール手
段が、ベアリング手段からの潤滑油がドライブシャフト
に沿ってインペラーに向って移動しレーザガスを汚染す
ることを防止するために設けられる。前記流体シール手
段には、 ドライブシャフトの第１の位置と第２の位置のあいだで
シャフトと共に回転するようにシールされて取付けられ
たはめ合いリング、 シャフトまわりに位置して該はめ合いリングの対向する
それぞれの側と接触するためのそれぞれの摺動面を有す
る、間隔をおいて配置された一対の環状の静止部材、お
よび ベアリング手段からの潤滑油がドライブシャフトに沿っ
てインペラーに向かって移動するのを防ぐために、圧縮
機の運転中に摺動面とはめ合いリングのあいだおよびド
ライブシャフトに沿って圧縮機内のガス圧力をやや上回
る圧力下で流体またはバッファガスを方向づける手段を
含んでいる。本発明の好ましい実施例においては、レー
ザガスに対して非汚染性のバッファガスが、周囲ガスが
レーザガス中に漏れ込むことを防止し、レーザガスの損
失に対する補填（メイクアップ）ガスとしての役割を果
たすために、レーザガス中に移動することが許容され
る。好ましくは、バッファガスはレーザに用いられるガ
スと同種のものである。

圧縮機の開示された実施例において、ドライブシャフト
とインペラーは約10,000rpmの速度で回転せしめられ、
また圧縮機の各段においてインペラーは特徴的に30個の
ブレードを有しているので、圧縮機の吐出圧力は連続的
で安定している。したがって、さらに連続的で安定なレ
ーザ放出とレーザ出力とがもたらされる。本発明の再生
圧縮機の寸法および重量もまた、代表的なルーツブロワ
のそれよりも小さく、それによってガスレーザ装置の寸
法および重量が低減されうる。前記再生圧縮機はまた、
比較的長い寿命を有し、低い頻度の点検保守作業しか必
要としない。本発明では特定のシール配置が採用されて
いるので、レーザを汚染するおそれなく、圧縮機中にガ
ス、磁気、ボールまたはローラベアリングを用いること
ができる。さらに、ルーツブロワにおいて必要である２
個のロータおよびギヤの必要性は本発明の再生圧縮機に
おいては回避される。

本発明の高速軸流ガスレーザにおけるガスのレーザ発振
方法は、ヘッド係数が少なくとも0.8でレーザ内のガス
の流路の少なくとも一部に沿って該ガス中での音速の少
なくとも1/2の速度でガスを流すのに充分な圧縮比で運
転するタービン型圧縮機中でガスを圧縮する工程と、圧
縮機で圧縮されたガスをレーザ内の前記ガスの流路に沿
って流す工程と、前記ガスをレーザ発振させるために励
起する工程とからなっている。前記ガスはレーザを通っ
て閉ループ内で循環せしめられる。前記圧縮機は前記ガ
スのための閉ループ流路の一部を形成する。好ましく
は、レーザ内の流路の少なくとも一部に沿って、ガスは
音速に近いかまたは音速を超えさえする速度で移動せし
められる。前記方法はさらに、ガスが装置の閉ループを
通って移動しているときに再生圧縮機内での圧縮の前、
途中および後のいずれにおいてもガスを冷却する工程、
および正圧流体シールを用いて圧縮機内の潤滑油がレー
ザガス中に移動しないように積極的にシールする工程を
含んでいる。シールの加圧流体は損失したレーザガスの
補填のために圧縮される前記ガス中に移動することが許
容される。

本発明のこれらのおよび他の目的、特徴および利点は、
単なる例示のために本発明のいくつかの実施態様を示す
添付図面と関連させた、以下の記載からより明瞭になる
であろう。

図面の簡単な説明 第１図は本発明のガスレーザ装置の概略図； 第２図は第３図に示されるごとき円形流路を有する片側
再生圧縮機のII-II線概略断面図； 第３図は第２図に示される圧縮機の右側を示す部分断面
側面図； 第４図は第２図および第３図に示される圧縮機の一部を
示す第２図のIV-IV線断面図； 第５図は矩形流路を有する両側再生圧縮機の部分断面概
略図； 第６図は本発明の好ましい実施例にかかわる２段両側再
生圧縮機の部分断面側面図； 第７図は第６図に示される圧縮機の第６図において右側
からみた端面図； 第８図は圧縮機の第１段入口を示す、第７図のVIII-VII
I線断面図； 第９図は第６図に示される圧縮機を左側からみた圧縮機
の端面図； 第10図は第２段入口を示す、第９図のX-X線断面図； 第11図は熱交換器または中間冷却器の端面を示す、第６
図のXI-XI線断面図； 第12図は内部に冷却水分配孔を備えたベアリング・ハウ
ジングを示す、第６図のXII-XII線断面図； 第13図は第６図に示される圧縮機の第１段ボリュートの
外側を示す側面図； 第14図はガス入口を示す、第13図のXIV-XIV線断面図； 第15図はガス出口を示す、第13図のXV-XV線断面図； 第16図は第13図に示される第１段のXVI-XVI線断面図； 第17図は第１段ボリュートの内側の側面図； 第18図は第１段ボリュート内の通路の一部を示す、第17
図のXVIII-XVIII線断面図； 第19図は第17図のXIX-XIX線断面図； 第20図は流路を示す、第17図のXX-XX線断面図； 第21図は第６図に示される圧縮機の第２段ボリュートの
外側の側面図； 第22図は第21図に示される第２段ボリュートのXXII-XXI
I線断面図； 第23図は第６図に示される圧縮機の第１段水マニホール
ドの外側の側面図； 第24図は第23図に示される水マニホールドのXXIV-XXIV
線断面図； 第25図は第23図に示される水マニホールドのガス出口の
XXV-XXV線断面図； 第26図は第23図に示される水マニホールドのガス入口用
開口のXXVI-XXVI線断面図； 第27図はガス入口を示す、第23図のXXVII-XXVII線断面
図； 第28図は内部の水流路逃がしを示す、第23図の水マニホ
ールドの第１段の内側の側面図； 第29図は第２段水マニホールドの外側の側面図； 第30図は第29図に示される水マニホールドのXXX-XXX線
断面図； 第31図は内部の水流路逃がしを示す、第29図の水マニホ
ールドの内側の側面図； 第32図は第６図に示される圧縮機のシャフトの部分断面
側面図； 第33図はその多角形形状を示す第32図のシャフトの右端
面図； 第34図は第６図に示される圧縮機のベアリング・ハウジ
ングの長手方向軸に沿った断面図； 第35図は第34図に示されるベアリング・ハウジングの右
端面図； 第36図は第34図に示されるベアリング・ハウジングの左
端面図； 第37図は第６図に示される圧縮機のインペラーの側面
図； 第38図は第37図のインペラーの部分を通る、XXXVIII-XX
XVIII線断面図； 第39図は第37図に示されるインペラーのXXXIX-XXXIX線
断面図； 第40図は第39図に示されるインペラーのシャフト受け開
口部の形状を示す、矢印Ａの方向からみた図；および 第41図は第６図の圧縮機における加圧流体シールの部分
を示す部分断面側面図である。

発明を実施するための最良の形態 ここで図面を参照すると、第１図には本発明のガスレー
ザ装置１が概略的に図示されている。その装置はレーザ
チューブないしレーザガスの高速軸流流路を定める他の
構造物２と、装置内を流れるガスを電気的に励起させて
レーザチューブ内でガスをレーザ発振させるために配列
される少なくとも２個の電極３、４と、ガスをレーザチ
ューブ内に通すためのタービン型圧縮機５とを有してい
る。該圧縮機は少なくとも0.8の圧縮ないしヘッド係数
を有し、レーザガスを少なくともレーザの流路に沿って
そのレーザガス中での音速の少なくとも1/2の速度で流
すのに充分な圧縮比で運転できるものである。レーザガ
スは約80％のヘリウムと約20％のチッ素とのガス混合物
（少量の炭酸ガス含有）としうる。レーザチューブ２お
よび圧縮機５は、ガスをガスレーザおよび圧縮機を通し
て再循環させるための実質的に閉じたループ６の一部を
構成している。タービン型圧縮機５へ流入し、また該圧
縮機から流出する循環ガスを冷却するために、タービン
型圧縮機のそれぞれの側の閉ループ６内に熱交換器７、
８が設けられている。ガスレーザの運転に必要な低圧、
たとえば50〜200Torrの範囲内の圧力に維持するため
に、前記閉ループ６と流体的に連通して真空ポンプ９が
配置されている。ループ６内でレーザ発振されるガスを
供給しかつ交換（replace）するために、ガス混合物タ
ンク10が閉ループ６と選択的に連通するように設けられ
ている。ループ内のレーザガスの交換は、後述するよう
に、圧縮機内の正圧流体シールによって、圧縮機の運転
中にも行なわれる。圧縮機の圧力ないしヘッド係数Ψは
各段ごとに少なくとも0.8であり、式： により定まる。ここで ｇ＝32.2（ft/sec²）、 Ｕ＝圧縮機のインペラーチップ速度（ft/sec）、 γ＝比熱比 Ｒ＝ガス定数（ft/゜F） T₁＝入口温度（゜R） P₁＝入力圧力（psia） P₂＝出口圧力（psia） であり、本発明の圧縮機ではたとえばヘッド係数が単に
約0.5〜0.7でしかない単段の遠心圧縮機に比して圧縮機
を低速で運転するが、より高いガスの圧力がえられる。
本発明の圧縮機の低い運転速度では、遠心力が、および
それにより応力が、高速のばあいよりもきわめて小さ
く、単段の遠心圧縮機に比して寿命が長くなり、メンテ
ナンスが少なくてすむことになる。本発明の好ましい実
施例では、各段が約3.0のヘッド係数を有する２段再生
圧縮機である。

前述のごとくガスレーザ装置１は、ガスがレーザチュー
ブ２内を、または少なくともその一部を、レーザガス中
での音速の少なくとも1/2の速度で、好ましくは音速に
近い速度で移動する高速軸流レーザである。ガスの音速
（vs）は、vs＝nRTであり、ここでｎはガス混合物の断
熱指数（isentropic exponent）、Ｒは各成分のガス定
数、およびＴは絶対温度である。前記ヘリウム、チッ素
および二酸化炭素のガス混合物の音速（vs）は約560m/s
ecであり、純粋なヘリウムについては1200m/secであ
る。ガスを圧縮機５から、レーザチューブ２のすぐ上流
にあってガスを加速するノズルに通すことによってレー
ザチューブ内のガスを高速化することができる。一例と
して、直径18mmのレーザチューブに対して、タービン圧
縮機から、レーザチューブ２のすぐ上流の流路内に配置
されており当該チューブ中に開口する直径9mmのノズル
を備えた直径19mmの導管を通してガスを供給すると、ガ
ス流れの速度をそのガス中での音速の少なくとも1/2
に、好ましくは音速に近い、あるいはそれを超える速度
まで増大させることができる。ノズルは、レーザチュー
ブによって生ずる程度を超えて、閉ループ６中の移動ガ
スの圧力降下量を増大させ、それにより圧縮機の入口圧
力が90Torrで、圧縮機を通る流量が約300ft³/minのもと
で、約80％のヘリウム、約20％のチッ素および微量の二
酸化炭素からなるガス混合物を用いたとき、圧縮機の入
口圧力に対する圧縮機の出口圧力の圧縮比がたとえば1.
7:1となる。さらに一般的には、圧縮機の圧縮比（pr）
はレーザに用いられるガス混合物およびそのガス混合物
の成分の混合比に依存する。圧縮比prは、ｎをガス混合
物の断熱指数とするとき、pr＝（2/n＋１））exp（n/n
−１）と表わされる。その圧縮比は制限要因となる質量
流量密度（kg/sec・m²）に影響する。本発明のタービン
型圧縮機においては300ft³mまたはそれ以上の流量が達
成され、その一方で圧縮機のサイズが小さく、市販のガ
スレーザのキャビネットに入れることができる。

本明細書で用いられている「レーザチューブ」という表
現は、図示されるような等径のチューブに限定すること
を意図するものでなく、たとえばテーパ状のチューブな
ど他の幾何学的形状のものをも包含する。レーザガスの
励起のタイプもまた変えられる。たとえば直流電気励
起、高周波励起（radio frequency excitation）、およ
び／または化学的および熱的ポンピングのような他のポ
ンピングの形態を用いることができる。

前述したヘッド係数、圧縮比、入口圧力および質量流量
の運転特性を有する本発明の好ましい実施例にかかわる
タービン型圧縮機５は、前述のごとき再生圧縮機である
のが好ましい。ガスレーザ装置に再生圧縮機を用いる
と、たとえば遠心圧縮機に比して、圧縮機の圧縮段数を
少なくすることができ、低速で要求する圧縮比がえられ
るように運転することができ、そのため高い耐久性、低
い初期コストおよび長い運転寿命を備えた複雑さの少な
い機械を提供できることがわかった。圧縮機はまた前述
した市販のレーザに用いるために比較的コンパクトにで
きる。第２〜４図に示すように、再生圧縮機11は軸A-A
まわりに回転することができるインペラーを有し、該イ
ンペラーはその先端またはその近傍から最大限インペラ
ーの半径の50％まで内側に延びる略放射状のブレード13
を備えている。インペラーのブレード13に対し軸方向で
反対の側にインペラーハウジングのボリュート14があ
り、そのハウジングは圧縮すべきガスを通路15に連通す
るために設けられる入口16および出口17を備えた固定さ
れた環状通路15を構成している。ガスの周方向の流れ
は、通路内でインペラーの回転方向、第３図の矢印Ｂ方
向に生ずる。ダムないしストリッパ18は環状通路15を入
口および出口のあいだで遮断するために設けられてい
る。ダムはインペラー12とのあいだにわずかなすき間を
有している。第２〜４図に図示された再生圧縮機は円形
流路を備えた片側圧縮機である。第５図には圧縮機の第
１段および第２段が単一のインペラー19のそれぞれの側
に配置された２段再生圧縮機が図示されている。ガスは
インペラー19の一方の側のブレードで圧縮されるように
入口20を通って環状通路に入り、そこで矩形の通路22を
通り、インペラー19の第２の側のブレードで圧縮される
第２段へ入り、その後出口21を通って移動する。

本発明の好ましい形態によれば、タービン型圧縮機は第
６〜41図に詳細に示されるように２段両側再生圧縮機で
ある。圧縮機23は、インペラー24を有し、インペラーは
その先端またはその近傍から最大限インペラーの半径の
50％だけ内側に延びる基本的に放射状のブレード25を備
えている（とくに第37〜40図参照）。さらに詳しくは、
インペラーのそれぞれの側に特徴的に30のブレードが設
けられ、それらのブレードは間隔をあけて、反対側の面
のブレード同志の間の途中に配置されている。それらの
ブレードは低密度レーザガスに必要な圧縮のために、前
方に40°±５°だけ傾斜している。望まれるブレードの
傾斜角度はガス混合物およびその中での音速に依存して
おり、それゆえ変化する。インペラーはアルミ合金鋳物
A356.0テンパー（Temper）T6、または他の適切な材料か
ら形成されている。その中心には第40図に示されるよう
に多角形状の開口部となるように中心孔26が機械で穿孔
されている。インペラーは、回転できるように第32〜33
図に示すようにドライブシャフト28の対応する形状にさ
れた端部27上に設けられている。インペラーは第６図に
示されるようなリング19およびファスナー30によってド
ライブシャフト28の端部27上に保持されている。ドライ
ブシャフト28の多角形状に形成された端部の丸い突出部
およびインペラー24中の補完的な形状の孔は、シャフト
まわりの負荷や応力を分散させると共にキーやスプライ
ンの必要性をなくしている。

ドライブシャフト28は第34〜36図に示されるようにベア
リングハウジング31内に高速ベアリング32、33によって
回転自在に支持されている。ドライブシャフト28は、モ
ータの出力軸上およびドライブシャフト28の自由端上に
それぞれ設けられている有歯プーリ35、36およびそれら
のプーリまわりに張られた高トルクドライブベルト37と
からなる駆動連結部を介してモータ34によって高速で、
約10,000rpmで、とくに9,908rpmの高速で回転される。
直接駆動をも用いることができる。要求される回転速度
は、インペラーの周速が音速のかなりの部分ないし音速
に近い速度であるべきであることを知って、与えられた
インペラーの直径とレーザガスにおける音速とから計算
しうる。インペラーの直径は開示された実施例において
は約13インチである。ドライブシャフト28にはナット38
が、ベアリングを備えたシャフトにあらかじめ負荷（pr
eload）を与えるように、およびシステムをバランスさ
せるように設けられ、それによりその危険速度（critic
al speed）が運転速度よりも、係数で1.4またはそれ以
上高くされる。ベアリング31、32にそれぞれグリス給油
するためにグリス給油口39、40がベアリングハウジング
31に形成されている。それとは異なり、給油式ベアリン
グに代えて、ガスベアリングなどの他のタイプのベアリ
ングを用いることができる。ベアリングハウジング内に
は、給水口41、排水口42および通水路43がハウジング、
ベアリングおよびシャフトを冷却するために設けられて
いる。

インペラー24は、静止している水冷のインペラーハウジ
ング44内で高速で回転される。静止側の第１および第２
段ボリュート45および46は第６図に示されるようにファ
スナ47によってインペラーハウジング44に密封して連結
されている。水用マニホールド47、48は圧縮機を冷却す
るためにそれぞれ第１および第２段のボリュートの外側
表面上に設けられている。冷却水は第２段の水用マニホ
ールド48内の給水口49（第９図参照）から、第２段のボ
リュート46に隣接するマニホールド48の表面にある環状
通路51を通って循環される。第30〜31図に示されるよう
に半径方向に間隔をあけて、通路51内にマニホールド48
まわりに設けられた複数枚のウェブ52はそれを通して水
を通過させ、マニホールドと隣接するボリュートとのあ
いだに相対的な間隔を維持する。給水口49の一方の側に
ある連続したウェブ53は、冷却水を強制的に環状通路51
まわりに通過させて出口に、あるいは隣接するボリュー
ト、インペラーハウジング44および第１段のボリュート
45を通過させて第１段の水用マニホールド47内の環状冷
却通路54へと水を搬送するための通路に、通させる。入
ってくる冷却水は同じように、好ましくは第１段のボリ
ュートを冷却するためにこれに隣接する環状通路54を経
由させて、そこで出口55を通って出ていく。圧縮機は前
述したようにきわめて低い圧力で作動する。そのことは
圧縮機を通るガスが低密度となるので、圧縮機の冷却を
困難にする。基本的に圧縮機の両側およびその半径方向
の外側またはその外周面の全体の表面を前述した方法で
冷却することにより、充分な冷却を行なうことができ
る。圧縮の熱を除去するために要求されるガス冷却の約
50％が圧縮機のハウジング内に組み込まれた冷却によっ
て取り除かれる。このことは圧縮効率を向上させる段間
冷却の効果を与える。追加の段間冷却は後述するように
中間冷却器61内で達成される。

第１および第２段のボリュート45、46のそれぞれには、
第13〜22図でそれぞれ56、57で示される環状通路が形成
されている。第１段のボリュート45の通路56は圧縮すべ
きレーザガス用の入口58を有している。ダム59は環状通
路を入口と出口63とのあいだで通路56から遮断してい
る。ダムはガスを入口から通路56の全長にわたって出口
まで流させるようにインペラーとのあいだにわずかなす
き間を有している。環状通路56を入口から出口まで通過
するガスは隣接して回転しているブレードとの相互作用
をするあいだに圧縮される。圧縮機は、チャンネル内の
流れがインペラーのブレードの通路にその内径部から入
り、遠心作用により先端で高速の接線速度で流れ出るの
で、その効果から多段遠心であると考えられる。そし
て、インペラーの速度よりも小さい平均速度で流れてい
る静止チャンネル内に残っているガスに対し、モーメン
トを与える。ガスはそこで半径方向内向きに流れ、内径
部でインペラーに再度流入する。入口および出口間の周
縁まわりに（about the perephery）に生ずる圧力はモ
ーメント交換（momentum exchauge）によって支えられ
る。

第１段ボリュート内で出口62まで達した圧縮ガスは、中
間冷却器61を通って搬送される（第６図および第11図参
照）。中間冷却器は複数の同心状チューブ62、63、64お
よび65によって形成される熱交換器を有している。冷却
水はチューブ62内および２個のチューブ63、64のあいだ
で循環され、他方、圧縮レーザガスはチューブ62、63の
あいだおよびチューブ64、65のあいだを冷媒との熱交換
のために通される。水は入口66および出口67によって、
中間冷却器を通して循環される。

中間冷却器61内で冷却されたレーザガスは圧縮機の第２
段の入口63まで搬送され、圧縮機内の環状通路57を通っ
て移動し、圧縮され、さらに第２段出口69を通過する。
圧縮機23からの圧縮ガスは熱交換器８を通って循環さ
れ、そこでガスレーザ２を通る閉ループ６内へ移動する
前に冷却される。レーザ２を励起させるガスは第２段に
戻される前に熱交換器７を通る（両側再生圧縮機23）。
圧縮機の運転パラメータまたは能力の一実施例として、
熱交換器７から受け取った、レーザ２内のガスとして作
用するヘリウム−チッ素−二酸化炭素レーザガス（He-N
₂-CO₂ laser gas）が、圧縮機23の第１段の入口へ入っ
たときに、実際の圧力（actual pressure）1.764psi
（約91Torr）で90゜Fまで冷却される。そのガスは実際流
量302ft³/minで流れている。圧縮機の第１段で圧縮され
た後、出口60から出るガスは実際圧力2.562psiで、温度
272゜F、および実際流量276ft³/minである。中間冷却器6
1内で冷却された結果として、圧縮機の第２段の入口に
入ってくるガスは温度185゜F、実際圧力2.434psi、およ
び実際流量256ft³/minである。圧縮機の第２段はレーザ
ガスの圧力をさらに上げて、第２段の出口で実際圧力3.
355psiまで上げる。そのときの温度は332゜F、実際の流
量は228ft³/minである。圧縮ガスはそこで熱交換器に通
され、ガスレーザ２を通過させるために温度が332゜Fか
ら約90゜Fまで下降させられる。ガスレーザを通じての圧
力降下は、ガスの要求される質量流量およびレーザ内で
のガスの高速のために、実質的に52〜60Torrのオーダー
である。前述したように、ガスの速度はノズルによっ
て、音速の少なくとも1/2まで、好ましくは実質的にこ
れよりも速く、レーザガス内における音速（560m/sec）
に近い速度まで加速される。もちろん本発明の圧縮機お
よびレーザについては、当業者にとって明白なように他
の運転パラメータが可能である。

本発明のタービン型圧縮機の圧力の出力は従来のルーツ
ブロワよりも高い周波数パルスを伴う。それゆえ、本発
明のガスレーザ装置のレーザ放出安定性およびレーザパ
ワー出力（laser power output）は、従来のルーツブロ
ワを採用するガスレーザ装置に比して実質的により均一
でありまたは安定している。本発明のタービン型圧縮機
の寸法および重量もルーツブロワに比して小さく、かつ
振動の大きさも減少されている。

ベアリング32、33用潤滑剤からレーザガスの汚染を防ぐ
ため、本発明ではベアリングからの潤滑剤が、インペラ
ーの方向にドライブシャフトに沿って移動するのを防ぐ
べく流体シール70が設けられている。流体シール70は、
シャフトと共に回転するように、ベアリング23とインペ
ラー24とのあいだのドライブシャフト28にシールされて
設けられるタングステンカーバイドのはめ合いリング71
を備えている。低摩擦摺動面を有する、一対の環状の間
隔をあけた静止カーボン部材72、73が前記はめ合いリン
グのそれぞれの面上に配置され、バネ74、75によって当
該はめ合いリング71に対して可撓的（yieldably）に付
勢されている。はめ合いリング71はドライブシャフト28
とのあいだに0.001インチよりも小さいすき間を形成す
る直径の中心孔を有し、それによりシャフト上に圧入さ
れうる。シャフトのはめ合いリング71の下の位置に形成
された環状溝内に挿入されたＯリング76は、はめ合いリ
ングとシャフトとのあいだの相対的な回転に抵抗するよ
うに作用する。リング71の、部材72、73と隣接する両面
には、それぞれ部材72、73の対向する力の半径方向外側
の位置から、リング71および部材72、73の対向して接触
する面のあいだの位置まで延び拡がるように形成された
スパイラル溝を有している。ドライブシャフトおよびリ
ング71が回転するあいだ、リング71の面に形成されたス
パイラル溝は、リング71と部材72、73のあいだのシール
ハウジング内からガスをポンピングし、前記部材72およ
び73を、リング71からわずかな距離、典型的には50×10
^-6インチだけ離す。部材72、73はバネ74、75の付勢力に
抗してリング71から離れる。静止したリング状の部材7
2、73は第１図に示すように流体シール70のハウジング7
7内にシールするように支持されている。Ｏリング78、7
9はシールを補助している。バッファガス（レーザ内で
用いられるガスと同じでよい）は入口80を通って流体シ
ール70に供給される。バッファガスは圧縮機、閉ループ
６およびレーザチューブ２内のガスよりも、わずかに、
たとえば数psi高い圧力にされている。バッファガスの
流量は小さく、たとえば１ft³/minまたはそれ以下であ
る。その少量のバッファガスははめ合いリングおよび部
材72、73の隣接する摺動面の範囲内でハウジング77内へ
にじみ出ることができ、インペラーと圧縮機の第２段の
ボリュートとのあいだのギャップ81内に、および流体シ
ール70のハウジング77とドライブシャフト28とのあいだ
のギャップ82内に、シャフトとリング71とが回転してい
るあいだに前述のリングから部材72、73を離す動きをす
るリング内の溝の粘性剪断タイプのポンプ作動によって
強制的に注入される。ギャップ81を通じてレーザ内に入
るバッファガスの流れは、必要なレーザ補填ガスを減少
させ、レーザガスを汚染するギャップ81を通じた大気の
流入を防止する。ギャップ82内の正の（positive）ガス
圧力はベアリングからシャフトに沿ってインペラー方向
に向う潤滑剤の流れをも防止する。要すればレーザのた
めの補填ガスをより多く供給させるため、より高いガス
流量を採用することができる。シャフトのまわりにはリ
ップ付きのシールは必要でない。バッファガスはベアリ
ングを通過するが、潤滑剤を運ぶことはない。かかる構
成により、本発明のベアリングは少なくともB10の等級
でよく、ルーツブロワのようなリップ付きシールを何度
も交換する作業は不要である。それらはレーザガスの潤
滑剤による汚染の問題を除いたうえで達成されるのであ
る。

前記のことから、本発明の高速軸流レーザ中でガスをレ
ーザ発振させる方法は50〜100Torrまたはそれより低い
圧縮機入口圧力のもとで、少なくとも0.8のヘッド係数
で、かつレーザ内のガス流路の少なくとも一部分に沿っ
て、ガス中での音速の少なくとも1/2の速度でガスを流
すのに充分な圧力比で稼動するタービン型圧縮機中でガ
スを圧縮する工程と、前記圧縮機によって圧縮されたガ
スをガス流路に沿って運び、それをレーザ発振させるた
めにガスを励起させる工程とからなっている。その方法
は閉ループ中の前記圧縮機およびレーザを通ってガスを
再循環させる工程を含んでいる。ガスは好ましくは前記
レーザチューブの少なくとも一部分に沿って、かつ前記
ガス中での音速に近い速度すなわち560m/secで運ばれ
る。タービン型圧縮機は前述のように約10,000rpmの速
度で作動され、好ましくは0.8またはそれより大きい圧
力ないしヘッド係数を有する圧縮機である。本発明の実
施例においては、とくに前記圧縮機が、圧縮機の各段が
約３の圧縮係数を有する２段の両側再生圧縮機である。
そのガスは圧縮機中での圧縮の段間で冷却されると共
に、ガスレーザ装置の閉ループ内を通る通路内で圧縮す
る前、圧縮中および圧縮した後にも冷却される。さらに
前記方法は圧縮機内でレーザガスの動きに抗して流体シ
ールによって積極的に（positively）潤滑剤をシールす
る工程と、レーザ補給ガスを前記レーザにシールして供
給する工程とを有する。圧縮機のインペラーは自軸まわ
りにそのドライブシャフト上で、インペラーの周速がガ
スの音速またはそれに近い速度のかなりの部分となる速
度で回転される。

本発明の実施例は数列のみを図示、説明したが、本発明
はそれらに限定されるものではなく、当業者にとって公
知の種々の変更や改変を加えてもよいことは理解される
だろう。それゆえ我々はここで図示され、説明された細
部に限定されることを望むものではなく、添付の請求の
範囲によって包含されるすべての変更および改変を含む
ことを意図している。

Claims (46)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（補正後）レーザガスの流路を構成する手
   段と、装置内を前記流路に沿って流れるガスを励起して
   ガスをレーザ発振せしめる手段と、前記流路に沿ってガ
   スを流すための再生圧縮機とからなり、前記再生圧縮機
   は少なくとも0.8の圧力ないしヘッド係数を有してお
   り、かつ前記流路の少なくとも一部分に沿って前記レー
   ザガス中での音速の少なくとも1/2の速度で前記ガスを
   流すための圧力比で稼動することができるガスレーザ装
   置。
2. 【請求項２】（補正後）流路を構成する前記手段が、前
   記レーザ装置を通ってガスを再循環させるための本質的
   な閉ループを形成しており、該ループが前記圧縮機を含
   んでなる請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置。
3. 【請求項３】（補正後）前記再生圧縮機が、略放射状の
   ブレードを有しており、軸のまわりに回転自在のインペ
   ラーと、該インペラーのブレードの軸方向の反対側にあ
   って、入口および出口を有する固定された環状通路を形
   成する手段とからなり、前記ブレードはインペラーの先
   端またはその近傍からインペラーの内側へインペラーの
   半径の約50％の距離まで最大限伸びており、かつ前記入
   口および出口は前記ガスを前記通路に連通せしめ、通路
   の周辺にインペラーの回転方向に前記ガスを流すべく設
   けられてなる請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置。
4. 【請求項４】（補正後）入口と出口のあいだの環状通路
   を遮断するためのダムが設けられており、該ダムがイン
   ペラーとのあいだにわずかなすき間を有してなる請求の
   範囲第３項記載のガスレーザ装置。
5. 【請求項５】（補正後）前記再生圧縮機が単段圧縮機で
   ある請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置。
6. 【請求項６】（補正後）前記再生圧縮機が少なくとも２
   段からなる請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置。
7. 【請求項７】（補正後）前記圧縮機の第１段および第２
   段が単一のインペラーの両側にそれぞれ配置されてなる
   請求の範囲第６項記載のガスレーザ装置。
8. 【請求項８】（補正後）前記第１段で圧縮されたガスが
   さらに圧縮されるために第２段に入る前に該ガスを冷却
   するべく、中間冷却器が前記圧縮機の第１段と第２段の
   あいだに設けられてなる請求の範囲第６項記載のガスレ
   ーザ装置。
9. 【請求項９】（補正後）前記中間冷却器が複数の同心状
   チューブで形成された熱交換器を含んでおり、隣接する
   チューブ間の空間が、それぞれ前記ガス、および該ガス
   が熱交換器を通るあいだにこのガスを冷却するための熱
   交換用冷却流体を運んでなる請求の範囲第８項記載のガ
   スレーザ装置。
10. 【請求項１０】（補正後）前記圧縮機の両側のほぼ全面
    および圧縮機の半径方向外側または周囲の表面を冷却し
    て、圧縮時におけるガスを冷却する手段が設けられてな
    る請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置。
11. 【請求項１１】（補正後）前記圧縮機により圧縮される
    べきガスを冷却するために該圧縮機の上流に第１の熱交
    換器が設けられており、かつ前記圧縮機によって圧縮さ
    れたガスが前記レーザチューブに流入する前に当該ガス
    を冷却するために圧縮機とレーザチューブのあいだの流
    路に第２の熱交換が設けられてなる請求の範囲第１項記
    載のガスレーザ装置。
12. 【請求項１２】（補正後）前記圧縮機が、 ドライブシャフトと、 該シャフトと共に回転するために当該シャフト上の第１
    の位置に取り付けられたインペラーと、 前記ドライブシャフト上の第２の位置で当該ドライブシ
    ャフトを回転自在に支持するベアリング手段と、 前記ドライブシャフトおよび該シャフト上のインペラー
    を回転自在に駆動させるための手段と、 前記ベアリング手段からの潤滑剤がドライブシャフトに
    沿ってインペラーへ移動するのを防ぐために、前記ベア
    リング手段とインペラーの中間に設けられた正圧流体シ
    ール手段 とからなる再生圧縮機である請求の範囲第１項記載のガ
    スレーザ装置。
13. 【請求項１３】（補正後）前記流体シール手段がインペ
    ラーハウジングに隣接して配置されており、前記シール
    の正圧流体がレーザガスに対して非汚染性のガスであ
    り、このガスが周囲ガスがレーザガス中に侵入するのを
    防ぎかつレーザに補填ガスを供給すべく前記レーザガス
    中に入り込んでもよい請求の範囲第12項記載のガスレー
    ザ装置。
14. 【請求項１４】（補正後）前記シャフトを駆動させるた
    めの手段が約10,000rpmの速度でシャフトを回転させて
    なる請求の範囲第12項記載のガスレーザ装置。
15. 【請求項１５】（補正後）前記流体シール手段が、 前記シャフトと共に回転するために、前記ドライブシャ
    フトの第１の位置と第２の位置のあいだにシールされて
    取り付けられたはめ合いリングと、 該はめ合いリングの対向するそれぞれの側と接触する摺
    動面をそれぞれ有する、間隔をおいて配置された一対の
    静止部材と、 圧縮機が稼動しているあいだ、前記ベアリング手段から
    の潤滑剤が前記ドライブシャフトに沿って前記インペラ
    ーに移動するのを防ぐために、圧縮機内のガスよりも高
    圧の流体を前記滑動面とはめ合いリングのあいだ、およ
    びシャフトに沿って方向づける手段 を含んでなる請求の範囲第12項記載のガスレーザ装置。
16. 【請求項１６】（補正後）前記圧縮機が、軸のまわりに
    回転自在のインペラーと、該インペラーを、その周速
    が、 ここに、n:ガスの断熱指数 R:各成分のガス定数 T:絶対温度 で表わされるガスに対する音速vsの少なくともかなりの
    部分である速度で回転させる手段とからなる請求の範囲
    第１項記載のガスレーザ装置。
17. 【請求項１７】（補正後）圧縮機の圧力比prがレーザ装
    置に用いられるガス混合物および該ガス混合物の成分の
    混合比に依存しており、圧力比が pr＝（2/（ｎ＋１））exp（n/（ｎ−１）） ここに、n:ガス混合物の断熱指数 で表わされる請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置。
18. 【請求項１８】（補正後）前記ガス混合物が本質的にヘ
    リウム、チッ素および二酸化炭素からなる請求の範囲第
    17項記載のガスレーザ装置。
19. 【請求項１９】（補正後）少なくとも0.8のヘッド係数
    で、かつガス流路の少なくとも一部分に沿って、ガス中
    での音速の少なくとも1/2の速度でガスを流しうる圧力
    比で稼動する再生圧縮機中でガスを圧縮する工程、 前記圧縮機によって圧縮されたガスを高速軸流レーザ中
    のガス流路に沿って運ぶ工程、および 前記ガスをレーザ発振させる工程 からなる高速軸流レーザ中でガスをレーザ発振させる方
    法。
20. 【請求項２０】（補正後）前記圧縮機を含む閉ループ中
    で前記レーザを通ってガスを再循環させる工程をさらに
    含む請求の範囲第19項記載のガスをレーザ発振させる方
    法。
21. 【請求項２１】（補正後）前記流路の少なくとも一部分
    に沿って、かつ前記ガス中での音速に少なくとも近い速
    度でガスが運ばれてなる請求の範囲第19項記載のガスを
    レーザ発振させる方法。
22. 【請求項２２】（補正後）前記タービン型圧縮機が約1
    0,000rpmの速度で作動される請求の範囲第19項記載のガ
    スをレーザ発振させる方法。
23. 【請求項２３】（補正後）前記ガスが前記圧縮機の２段
    で圧縮される請求の範囲第19項記載のガスをレーザ発振
    させる方法。
24. 【請求項２４】（補正後）前記圧縮機中での圧縮の段間
    で冷却する工程をさらに有する請求の範囲第23項記載の
    ガスをレーザ発振させる方法。
25. 【請求項２５】（補正後）前記再生圧縮機が単段圧縮機
    である請求の範囲第19項記載のガスをレーザ発振させる
    方法。
26. 【請求項２６】（補正後）前記ガスを圧縮機内で圧縮す
    る前、圧縮中および圧縮後にガスを冷却する工程をさら
    に有する請求の範囲第19項記載のガスをレーザ発振させ
    る方法。
27. 【請求項２７】（補正後）潤滑剤のレーザガス中への移
    動を防止すべく、潤滑剤と圧縮機を通って動くレーザガ
    スとのあいだに、圧縮機が稼動しているあいだ正の流体
    圧力を維持することによって、圧縮機中の潤滑剤がレー
    ザガス中に移動するのを積極的にシーリングする工程を
    有する請求の範囲第19項記載のガスをレーザ発振させる
    方法。
28. 【請求項２８】（補正後）前記正の流体を維持するのに
    使われる流体がレーザガスに対して非汚染性であり、汚
    染性のガスが侵入するのを防止するとともにレーザの追
    加のガスとして、前記レーザガス中に入り込んでもよい
    請求の範囲第27項記載のガスをレーザ発振させる方法。
29. 【請求項２９】（補正後）前記ガスが本質的にヘリウ
    ム、チッ素および二酸化炭素からなるガス混合物である
    請求の範囲第19項記載のガスをレーザ発振させる方法。
30. 【請求項３０】（補正後）前記圧縮機が軸のまわりに回
    転自在のインペラーからなり、該インペラーが圧縮工程
    時に ここに、n:ガスの断熱指数 R:各成分のガス定数 T:絶対温度 で表わされるガスに対する音速vsのかなりの部分である
    速度で回転される請求の範囲第19項記載のガスをレーザ
    発振させる方法。
31. 【請求項３１】（補正後）軸のまわりに回転自在であっ
    て、ガスを圧縮するための複数のブレードを有するイン
    ペラーと、該インペラーのブレードに面しており、入口
    および出口を有する通路を形成する手段と、 ガスを圧縮するために前記インペラーおよび該インペラ
    ー上のブレードを回転させる手段 とからなり、前記入口および出口は圧縮されるべきガス
    を前記通路に連通させるために該通路中に設けられてお
    り、前記圧縮機が、圧縮機への入口圧力が大気圧の1/3
    よりも低い状態で高速軸流レーザ中のガス中での音速の
    少なくとも1/2の速度でガスを流すのに充分な圧力比で
    稼動することができるタービン型圧縮機。
32. 【請求項３２】（補正後）前記圧縮機が再生圧縮機であ
    り、前記インペラーのブレードは該インペラーの先端ま
    たはその近傍からインペラーの内側へインペラーの半径
    の約50％の距離まで最大限延びている略放射状のブレー
    ドであり、かつ前記通路が固定された環状通路であり、
    インペラーの回転方向に当該通路の周辺にガスを流す請
    求の範囲第31項記載の圧縮機。
33. 【請求項３３】（補正後）前記入口および出口が圧縮さ
    れるべきガスを通路に連通させるために環状通路中に設
    けられており、前記入口と出口のあいだの環状通路をふ
    さぐためのダムが設けられており、かつ該ダムがインペ
    ラーとのあいだにわずかなすき間を有してなる請求の範
    囲第32項記載の圧縮機。
34. 【請求項３４】（補正後）前記再生圧縮機が単段圧縮機
    である請求の範囲第32項記載の圧縮機。
35. 【請求項３５】（補正後）前記再生圧縮機が少なくとも
    ２段からなる請求の範囲第33項記載の圧縮機。
36. 【請求項３６】（補正後）前記圧縮機の第１段および第
    ２段が単一のインペラーの両側にそれぞれ配置されてな
    る請求の範囲第35項記載の圧縮機。
37. 【請求項３７】（補正後）前記第１段で圧縮されたガス
    がさらに圧縮されるために第２段に入る前に該ガスを冷
    却するべく、中間冷却器が前記圧縮機の第１段と第２段
    のあいだに設けれてなる請求の範囲第35項記載の圧縮
    機。
38. 【請求項３８】（補正後）前記中間冷却器が複数の同心
    状チューブで形成された熱交換器を含んでおり、隣接す
    るチューブ間の空間が、それぞれ前記ガス、および該ガ
    スが熱交換器を通るあいだにガスを冷却するための熱交
    換用冷却流体を運んでなる請求の範囲第36項記載の圧縮
    機。
39. 【請求項３９】（補正後）前記インペラーを回転自在に
    駆動するための前記手段が、 回転するためにその第１の位置で前記インペラーが取り
    付けられてなるドライブシャフトと、 前記ドライブシャフト上の第２の位置で当該ドライブシ
    ャフトを回転自在に支持するベアリング手段と、 前記ベアリング手段からの潤滑剤がドライブシャフトに
    沿ってインペラーへ移動するのを防ぐために、前記第１
    の位置と第２の位置の中間に配置された正圧流体シール
    手段 とからなる請求の範囲第32項記載の圧縮機。
40. 【請求項４０】（補正後）前記流体シール手段が、 前記シャフトと共に回転するために、前記ドライブシャ
    フトの第１の位置と第２の位置のあいだにシールされて
    取り付けられたはめ合いリングと、 該はめ合いリングの対向するそれぞれの側と接触する摺
    動面をそれぞれ有する、間隔をおいて配置された一対の
    静止部材と、 圧縮機が稼動しているあいだ、前記ベアリング手段から
    の潤滑剤が前記ドライブシャフトに沿って前記インペラ
    ーに移動するのを防ぐために、圧縮機内のガスよりも高
    圧の流体を前記滑動面とはめ合いリングのあいだ、およ
    びシャフトに沿って方向づける手段 を含んでなる請求の範囲第39項記載の圧縮機。
41. 【請求項４１】（補正後）前記流体シール手段がインペ
    ラーハウジングに隣接して配置されており、前記シール
    の正圧流体がレーザガスに対して非汚染性のガスであ
    り、このガスが圧縮されるべきガスの補填ガスとして前
    記通路中に入り込んでもよく、これにより周囲ガスがガ
    ス中に侵入するのが防止されてなる請求の範囲第39項記
    載の圧縮機。
42. 【請求項４２】（補正後）前記シャフトを駆動させるた
    めの手段が約10,000rpmの速度でシャフトを回転させて
    なる請求の範囲第31項記載の圧縮機。
43. 【請求項４３】（補正後）前記圧縮機が、軸のまわりに
    回転自在のインペラーと、該インペラーを、その周速
    が、 ここに、n:ガスの断熱指数 R:各成分のガス定数 T:絶対温度 で表わされるガスに対する音速vsの少なくともかなりの
    部分である速度で回転させる手段とからなる請求の範囲
    第31項記載の圧縮機。
44. 【請求項４４】（補正後）圧縮機の圧力比prがレーザ装
    置に用いられるガス混合物および該ガス混合物の成分の
    混合比に依存しており、圧力比が pr＝（2/（ｎ＋１））exp（n/（ｎ−１）） ここに、n:ガス混合物の断熱指数 で表わされる請求の範囲第31項記載の圧縮機。
45. 【請求項４５】（補正後）前記ガスがヘリウム、チッ素
    および二酸化炭素の混合物である請求の範囲第31項記載
    の圧縮機。
46. 【請求項４６】（補正後）前記圧縮機の両側のほぼ全
    面、および圧縮機の半径方向外側または周囲の表面を冷
    却する手段が設けられてなる請求の範囲第31項記載の圧
    縮機。