JPS60173386A - レ−ザガス循環用ル−ツブロア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はガスレーザ発振器におけるレーザガス循環用
ルーツブロアに関するものである。

〔従来技術〕

第１図は従来のガスレーザ発振器を示した配置図であシ
、図において、（１）はガラス管、（２＆）及び（２ｂ
）はガラス管（１）の両端にベローズ（３）を介して取
付けたミラー基板、（４）はミラー基板（２ａ）　。

（２ｂ）を支持する支持棒、（５）は一方のミラー基板
（２ａ）に取付けた全反射鏡、（６）は他方のミラー基
板（２ｂ）に取付けた部分反射鏡、（７）はガラス管（
１）の一端に設けたガス入口、（８）はガラス管（１）
の他端に設けたガス出口、（９）はガラス管（１）のガ
ス入口（７）近傍に設けた陰極、αＱはガラス管（１）
のガス出口（８）の近傍に設けた陽極、ａυは陰極（９
）及び陽極０４間に高電圧を印加し放電を形成させる直
流電源である。

（１２ａ）及び（１２ｂ）はガス流路ａａ中に設けた熱
交換器、（１５は熱交換器（１２ａ）、（１２ｂ）へ冷
媒を圧送するポンプ、αｅは冷媒を冷却する冷凍機、α
ηは冷媒配管、ａ槌は放電部α傷へレーザガスを循環圧
送するルーツブロア、（２υはルーツブロア（１８）と
熱交換器（１２ａ）間に設けたオイルミストトラップ、
（ハ）はレーザガスボンベ、に）は真空ポンプ、（２３
ａ）　、　（２５ｂ）及び（２３ｃ）はバルブ、（ハ）
は防振継手である。

上記した従来のガスレーザ発振器に使用するルーツブロ
ア（２）の構造を第２図及び第６図に示す。

第２図はルーツブロア叫の側面断面図であシ、第３図は
第２図のＡ−Ａ断面図である。図において（１０１）は
ケーシング、（１０２ａ）及び（１０２ｂ）はケーシン
グ（１０１）内で各々軸（１０３ａ）　、（１０３ｂ）
に固定され、互いにタイミングギヤー（１０４ａ）　、
（１０４ｂ）によシ同期して反対方向に回転し、ガスを
ガス入口（１０５）よシガス出口（１０６）へ圧送する
１ゆ状の形をしたルーツ羽根、（１０７）は軸（１０！
＋ａ）、　（１’０’３ｂ）を回転自在に支承する軸受
、（１０８）はオイルシール、（１０９）はタイミング
ギヤー（１０４ａ）　、（１０４ｂ）を潤滑するオイル
、（１１０）はオイル抜き口、（１・１トうはオイルレ
ベル計、（１１２）は軸（１０，５＆）にカップリング
（１１３）を介して駆動力を供給するモータである。

上記のように構成したガスレーザ発振器において、レー
ザガスはＣＯ２レーザの場合にはＣｏ、　、　ｃｏ。

Ｎ２及びＨｅの４種混合ガスが用いられ、このガスがバ
ルブ（２３ｂ）を開にしてガスボンベｅηよりガス流路
α滲へ供給される。またガス流路（１４）には真空ポン
プ（イ）がバルブ（２３ｃ）を介して接続してあり、真
空ポンプ■の駆動によりガス流路αく内の不純なガスを
吸引すると共に、放電部（Ｌ匂を約０．６７ｘ１０’〜
１．３５ｘ１０４パスカル（５０〜１００１−−ル）の
低圧力に保持する。

レーザ発振動作は直流電源仕りより陰極（９）及び陽極
α１間に高電圧を印加し、レーザガス介在のもとに放電
部（ｌ樟に直流グロー放電を行ない、ＣＯ２ガスを直接
的またはＮ２ガスを介して間接的に放電励起して行々う
。このときＣＯ２ガス分子よシ放出されるレーザを全反
射鏡（５）及び部分反射鏡（６）で構成した光共振器に
よシ共振増巾し、部分反射鏡（６）より光共振器外部ヘ
レーザピーム（Ｌ）を取シ出す。

支持棒（４）はミラー基板（２ａ）　、（２ｂ）に取付
けられた全反射鏡（５）及び部分反射鏡（６）の平行度
を維持するもので、ベローズ（３）は放電部（鴎のガス
流路確保と絶縁のため設けたガラスｇ（１）の熱変形あ
るいは振動がミラー基板（２ａ）　、（２ｂ）の角変位
に影響を与えないような働きをする。

レーザガスはガス流路（１４）系内に設けたルーツフロ
ア（１８１によりガラス管（１）内をガス入口（７）よ
シガス出口（８）へと圧送される。この圧送中に放電部
翰で温度上昇したレーザガス中ガス流路α荀系内に設け
た熱交換器（１２ａ）　、（１２ｂ）により冷却され、
再びガス入口（７）から放電部（Ｌｌへ流入し、放電に
よるレーザガスの温度上昇を防止し、レーザ出力の低下
を少なくする。

ルーツプロアα椋の吐出側に設けたオイルミストトラッ
プ（イ）はルーツブロア（Ｉｓからレーザガス中に混在
して飛末するオイルミストを除去する。防振継手（ハ）
はルーツブロアαυの振動がガス流路α荀等へ伝達する
のを防止する。

ルーツフロアＨはガスレーザ発振器のコンパクト化を図
り、狭い放電部翰へ高速のレーザガスを流通させるため
には他の軸流送風機、ターボブロアまたはコンプレッサ
等の流体機械に比べて有利であることは周知である。す
なわち放電部翰の断面直径は励起空間を有効に利用する
ため光共振器の反射鏡の曲率と反射鏡間の距離により制
限され、通常約１５〜２０調である。この断面内を一般
の気体の温度上昇を約１５０℃以下に押えつつ長さ約１
ｍを流通させるには０．５〜１に９７−程度の圧力差が
必要であシ、この範囲で効率的にレーザガスを移送でき
るのはルーツブロアであるからである。

次にルーツブロアα樟の動作を第２図及び第６図に基づ
いて説明する。

ケーシング（ｉｏｉ）内に設けられたルーツ羽根（１０
２ａ）　、（１０２ｂ）はカップリング（１１３）に直
結された軸（１０３ａ）よシタイミングギャ（１０４ａ
）　、（１０４ｂ）を介して他方の軸（１０３ｂ　）へ
と伝達駆動されるモータ（１１２）の回転駆動力によシ
図示矢印の如く互いに反対方向に同期回転し、レーザガ
スをガス入口（１０５）からケーシング（１０１）内側
の半円形部を移動させ、ガス出口（１０６）よシ吐出さ
せる。タイミングギヤ（１０４ａ）　、　（１０４ｂ）
はケーシング（１０１）内ノオイル（１０９）によシ油
潤滑されている。この油潤滑によシ生じるオイルミスト
及び外気がブロア内部に進入することを抑制するため軸
（１０３ａ）。

（１０，５ｂ）がケーシング（ｉｏｉ）の壁を貫通する
部分にハヘアリング（１０７）と共にオイルシール（１
０８）　カ取付けである。

従来のルーツブロアＱＩＤは上記のように構成している
ため、運転中に外気及びオイルミストがケーシング（１
０１）のルーツ羽根（１０２ａ）　、　（１０２ｂ）に
若干量ではあるが洩れ込み、ガス流路（１４）内に混入
する。

このためオイルミストトラップ■がルーツブロア０υの
吐出側に必要となる。才たレーザガス中に外気が洩れ込
むブｃめ、ガス組成が変化しレーザ出力が低下する。こ
のレーザ出力の低下を防止するため真空ポンプに）をル
ーツブロア（国の運転中も動作させ、組成が変化したレ
ーザガスを排出すると共に、レーザガスボンベＱ心より
新しいレーザガスを連続してガス流路０乃に供給する必
要がある。このためレーザガスの消費量が増大し運転経
費が増大する。さらに運転の立上シ時にはレーザガス組
成が安定するまでレーザ出力が安定しない等の欠点があ
った。

〔発明の概要〕

この発明は上記した欠点を改善する目的でがされたもの
であｐ１少くとも一対のルーツ羽根を同期回転させるタ
イミングギヤを無給油にて潤滑できる材料で形成し、か
つケーシングがガス入口及び出口を除いて密閉した室で
形成することにより、レーザガス中に大気等の混入を防
止したレーザガス循環用ルーツブロアを提案するもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第４図及び第５図に基いて
説明する。第４図はこの発明の一実施例を示す断面図で
ある。図において従来装置と同一符号は同一または相当
部分を示す。第４図においてルーツブロアａυのケーシ
ング（１０１）は例えばブラケット（１１５）とケーシ
ング（１０１）をＯリング（１１７）で密封したように
、各接続部を０リング等で密封して形成している。この
ケーシング（１０１）内には軸（１０５ａ）　に固定し
たロータ（１１４ａ）と、このロータ（１１４ａ）　と
同心で空隙をもって固定されたステータ（１１４ｂ）か
らなるモータ（１１４）を有する。（１０４ｃ）　、（
１０４ｄ）は互いに無給油潤滑可能な材料例えばナイロ
ンで形成したタイミングギヤーであり、各々軸（１０ろ
ａ）　、　（１０５ｂ）に固定され、ルーツ羽根（１０
２ａ）、　（１０２ｂ）　を同期して反対方向に回転し
レーザガスを圧送する。（１０７）及び（１０７ａ）は
軸（１０３ａ）、　（１０３ｂ）を回転自在に支承する
ベアリング、（１１６）はステータ（１１４ｂ）への給
電線、（１１８）はり・−シンク（１０１）の給電線出
口を密封する０リングである。

上記のように構成したルーツブロアαのにおいてはタイ
ミングギヤー（１０４ｃ）、　（１０４４）の潤滑が無
給油で行なわれるため、オイルミストの発生がなく、さ
らにケーシング（１０１）が密封構造となっているため
ケーシング（１０１）内に大気が混入することを防止す
ることができる。

第５図は上記のように構成したルーツブロア０秒を使用
したガスレーザ発振器の配置図を示す。図において第１
図と同一符号は同一部分を示す。図において第１図と異
なる点は第１図のルーツブロア（ＩＥＤのガス吐出側ガ
ス流路（１４）中に設けられたオイルミストトラップ（
２）及びパルプ（２３ａ）が不要となる点である。すな
わち上記したようにルーツブロア（１梯内でオイルミス
トの発生がないため、ガス流路（＋４）中のオイルミス
トの除去が不要となるためである。

次に第５図に示したガスレーザ発振器の動作を説明する
。

まずレーザガスボンベＱ■のパルプ（２３ｂ）を閉とし
、真空ポンプ（財）用のパルプ（２３ｃ）を開とした後
に真空ポンプ（イ）を運転し、ルーツブロアａね、ガス
流路αａ、放電部翰等で構成したレーザガス循環系内の
不純ガスを約１．６３パスカル（０，０１）−ル）程度
の圧力まで真空排気する。その後バルブ（２３ｃ）を閉
とし真空ポンプ（２）を停止してからパルプ（２３ｂ）
を開としてレーザガスボンベシカからガス循環系内にレ
ーザガスを導入する。ガス循環系内のガス圧力が約０．
６７ｘ１０’〜１．３３ｘ１０’パスカル（５０〜１０
０トール）に達した後にパルプ（２３ｂ）を閉とする。

その後ルーツブロアａＦｊを起動し、レーザ発振を行な
う。この場合はガス循環系内のレーザガスにオイルミス
ト及び大気が混入することがないためレーザガスは常に
クリーンな状態に保たれ、レーザガスの組成の変化によ
るレーザ出力の低下は生じなく、従がって、レーザガス
の常時供給、真空ポンプ■の常時運転は不要となる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおシ、循環レーザガス中にル
ーツブロアの軸シール部等より大気及びオイルミストが
混入することを防止したのでレーザガス圧力及び組成が
変化することがなく、長期間にわたり安定なレーザ発振
動作を安価なランニングコストで行なうことができる。

ｌたガス循環系路内のレーザガスが常にクリーンな状態
に保たれるため、ガス循環系路内の清掃の周期が大巾に
延び、ガスレーザ発振器の補修工数の減少をもたらす効
果も犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガスレーザ発振器を示す配置図、第２図
は第１図に示したガスレーザ発振器に使用するルーツブ
ロアの側面断面図、第６図は第２図のＡ−Ａ断面図、第
４図はこの発明の実施例を示す側面断面図、第５図は第
４図に示した実施例のルーツブロアを使用したガスレー
ザ発振器の配置図である。 （１０１）−・・ケーシング、（１０２ａ）　、　（１
０２ｂ）−・・ルーツ羽根、（１０３ａ）　、　（１０
３ｂ）−軸、（１０４ａ）、　（１０４ｂ）。 （１０４ｃ）、　（１０４ａ）−タイミングギヤ、（１
０５）　・・・ガス入口、（１０６）・・・ガス出口。 なお、図中同一符号は同一まだは相当部分を示す。 代理人　弁理士　木　村　三　朗 第１図 ＠　２　図 解３　図 第４　図 旦４ 第　５　図 １

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザガスを閉ループで励起空間へ循環圧送するルーツ
   ブロアにおいて、少くとも一対のルーツ羽根を同期回転
   させるタイミングギヤを無給油にて潤滑できる材料で形
   成し、かつケーシングがガス入口及び出口を除いて密閉
   した室で形成しているととを特徴とするレーザガス循環
   用ルーツブロア。