JPS61252678A - 直交形ガスレ−ザ装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ガスレーザ装置に係り、特に、循環ガス流量
を増加するのに好適な、直交形ガスレーザ装置の流路形
状に関する。

〔発明の背景〕

直交形ガスレーザ装置の小形高出力化を達成するには、
レーザ装置内に設置されるガス循環装置の性能が重要に
なっている。つまり、レーザ装置の小形化という点では
、レーザ装置内に組み込まれるガス循環機は小形にする
必要があり、レーザ出力を増大するには、放電部への送
風ガス量を大流量化する必要がある。このため小形にし
て大流量を達成できる送風機が要求されていた。

この要求に対して１例えば、特開昭５９−１５２６８０
号公報に示されるように、ガス循環装置番；貫流送風機
を用いるものが知られている。

第９図に１貫流送風機を用いた従来装置の概略図を示す
、気密容器ｌ内に、放電部２、羽根車６、熱交換器５．
ガイドダクト９１が設置されている。

貫流送風機の基本構成要素は、羽根車と１羽根車に対し
て、吸込側と吐出側領域を分離している。

通常、舌部と呼ばれているガイド７と、後壁と呼ばれて
いる羽根車ケーシング８である。

送風機より吐′出されたレーザ媒質ガスは、気密容器壁
とガイドダクトより作られる流路空間を流れ、放電部へ
流入する。放電部で、レーザ媒質ガスは放電により励起
され１円筒形気密容器の軸方向にレーザ光１２を発振す
る。放電部で加熱されたレーザ媒質ガスは、拡大流路４
を流れ、熱交換器５によって冷却され１羽根車に戻る。

貫流送風機は羽根車の軸方向距離に比例して、流量を増
加できる。第９図ではレーザ発振器のレーザ光軸１２と
同一方向に羽根車の軸方向を設置できる構造となってい
る。レーザ出力を増加させるに・は、放電領域を増さな
ければならないが、羽根車の軸方向とレーザ光軸とが同
一方向であるため、放電部長さの増加にあわせ、羽根車
・の軸方向長さ□を増し、流量増加を図ることができる
。また、送風機のケーシング８は、気密容器壁で兼ねる
ことができ、構造が簡単であるという利点があった。

しかし、これまで、貫流送風機は、吸込側が開放の状態
で使用された例が多く、第９図のガスレーザ装置の循環
機のように、閉回路の流路系に使われた例はほとんどな
い１貫流送風機の場合、他の送風機と異なり、羽根車内
の流動機構は複雑であり、吸込側の流動状態は、送風機
の性能に非常に影響を及ぼす、吸込側が開放の状態で高
い性能を示す場合でも、閉回路の流路系に設置すると、
急激に・性能が低下し、所定の流量が得られないという
現象があった・　　　　　　　　　′　　ゝ〔発明の目
的〕 本発明の目的は、貫流送風機を閉流路系セ使用する場合
の、流量低下を防ぎ、大流量を確保できるガスレーザ装
置のガス循環機を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、ガス循環形レーザ発振器のガス循環装置に、
貫流送風機を用いた場合の、送風機吸込側の流れ′の観
察の結果より案出されたものである。

貫流送風機内の流れは、第１０図に示すように、羽根車
の内周に回転中心を持つ偏心渦１４が生じ、吸込側から
吐出側への流れは、その渦のまわりを通過する。偏心渦
は、流路系の負荷に・より、その位置を変え、吐出流量
を変化させる。つまり、負荷が少ない場合は、第１０図
に示したように、偏心渦は、舌部７に近い位置をとり、
送風機を貫流する流量は多い、しかし、流路系の′負荷
が大きい場合は偏心渦の位置は、舌部より離れた位置を
とり、第１１図に示すように、羽根車の吐出側に広くひ
ろがり、その結果、送風機を貫流する流量は低下する。

送風機を吸込側から吐出側へ貫流する流れは。

偏心渦を中心とした同心円状の流れとなるため、羽根車
周上の、実質的な吸込領域、吐出領域は、はぼ等しい面
積をもつ。このため、吸込側では、領域全域から、流体
が送風機内へ、吸い込まれるわけでなく、第１０図及び
第１１図に示したように、吸込側へ戻される流れ１５も
生じる。この流れは、第１１図に示したように、流路系
の負荷が大きくなる程、多くなり、吹き出す流速も増す
。

吸込側が、大気に開放されている場合や、大容積のチャ
ンバーにつながれている場合は、この吹き出し流れの影
響は少ないが、ガスレーザ装置のように、閉回路循環形
の流路系では、この吹き出し流れは、吸込部での逆流域
を作り出し、流体エネルギ損失の大きな要因となる。

本発明は、閉流路系に、貫流ファンを適用する場合番亡
吸込部に生じる逆流域を防止し、逆流により生じる流体
エネルギ損失をなくし、流量の増加を図るようにしたも
のである。

（発明の実施例〕　− 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。気密
容器ｌ内に配置され、陰極及び陽極より成る放電部２の
上流側に、貫流送風機３が設置され、放電部２の下流側
に、拡大流路４が配置され。

拡大流路４は、貫流送風機３の吸込側につなげられてい
る。また、送風機の吸込側には、熱交換器５が、設置さ
れている。貫流送風機３は、羽根車６、舌部７、後壁８
より構成されている。舌部７は、羽根車の吸込側と吐出
側を分離しており、放電部の下壁部１０に取り付けられ
ているか、または下壁部１０の上流端を、くちばし状に
したもので構成されている。後壁８は１円弧状の曲面よ
り成る。また、送風機の吸込側の、羽根車と熱交換器と
の間の空間には、熱交換器の下流側から羽根車の方向へ
延び１羽根車の吸込領域を狭ばめるように、逆流防止板
９が設置されている。

羽根車６は、矢印１１の方向に回転し、舌部７と後壁８
の間の吐出側空間に、レーザ媒質ガスを送風する。送風
されたレーザ媒質ガスは、放電部２を通過し、この際、
放電部の陰極、陽極間の放電により、励起され、発振器
の長手方向１２にレーザ光を発振する。放電部により、
加熱されたレーザ媒質ガスは、拡大流路４を通過し、熱
交換器に導かれ、熱交換器により冷却される。冷却され
たレーザ媒質ガスは１羽根車６に吸い込まれ、再び放電
部へと循環される。

ここで、貫流送風機の吸込領域及び羽根車内の流れの様
子は第２図に示すようになる。第２図は、第１図の、レ
ーザ光軸１２に直交する断面内の、羽根車近傍を表わし
ている。゛羽根車の吸込側の流れは、逆流防止板９によ
り１羽根車吸込面積２１゜２２と有効吐出面積２３．２
４とがほぼ等しくなり、吸込側で、羽根車からの逆流に
よる循環渦を発生することなく羽根車内へ滑らかに流入
する。

本実施例によれば１貫流送風機の吸込側の吹き出し流れ
により生成される逆流領域の発生を抑制できるので、レ
ーザ発振器内を循環する流体のエネルギ損失を低減する
ことができ、放電部に送風するレーザ媒質ガスの流量を
増加できるという効果がある。

第３図は１本発明の他の実施例を示す図である。

第３図は１貫流送風機の後壁と吸込側の逆流防止板とが
一体構造３１となっで、気密容器内に設置されている。

貫流送風機の後壁は、羽根車の軸方向に垂直な断面内の
形が、円孤形状、または、指数関数形状をしている。ま
た、通常、気密容器内の圧力は、３０〜１００Ｔｏｒｒ
の真空状態であるため、気密容器は、板厚の厚いものを
使用する。このため、貫流送風機の後壁は、気密容器と
一体とせず、気密容器の製作とは別々に、薄板で製作し
て、気密容器内に設置する組立方法のほうが、後壁の加
工精度の向上及び、装置製作の容易さの点ですぐれる。

この時、後壁と逆流防止板とを一体構造とした、送風機
ケーシング３１を用いることにより、上述の組立上の利
点に加え１貫流送風機の吸込側の逆流域の発生を抑制で
きるという効果がある。

第４図は、本発明の他の実施例を示す図である。

第４図では、第３図に示した構造と同様な構造をしてお
り、貫流送風機の後壁８と逆流防止板９と拡大流路の凹
壁１３が一体構造となり、気密容器１に設置されている
。

第５図は、本発明の他の実施例を示す図である。

第５図では、第３図、第４図とは逆に、気密容器の形状
が、貫流送風機の後壁の形状をしており。

また、送風機の吸込側では、舌部と気密容器壁との間の
空間５１．５２が１羽根車の吐出側の有効吐出面積５３
．５４に、はぼ等しくなるような構造をしている。第５
図に示したレーザ装置の場合は、同一形状のレーザ装置
を大量生産する場合には１部品数が減り材料費を低減で
きるという効果がある。

第６図は、本発明の他の実施例を示す図である。

レーザ発振器を小形にすると、拡大流路４の曲率は大き
くなる。また、放電部２の高さ方向の距離に比して、送
風機の吸込領域の高さ方向の距離は大きく、拡大流路の
ひろがり方も急になる。このため送風機吸込側では、前
述の羽根車からの吹き出し流れによる逆流域のほかに、
吸込領域の舌部側流路壁の流れがはく離し、よどみ領域
または、逆流領域が発生し易い。このため、循環ガスの
エネルギ損失は増加する。第６図の実施例では、これら
の逆流域の発生により生じる、流体エネルギの損失を低
減するために、逆流防止板９の他に、舌部側流路壁に逆
流防止板９と同様な流れの案内板６１を設けている。こ
のため、レーザ発振器を小形にしても、循環ガス流量の
減少が少ないという効果がある。

第７図は１本発明の他の実施例を示す図である。

第７図に示す実施例では、レーザ発振器の流路構造は、
放電部２の下方に貫流送風機の羽根車６が位置している
。第７図に示したように、放電部２から羽根車への拡大
流路４が長い場合は１曲り流路での、凹壁側での流速低
下に加え、羽根車が流体を吸い込む強さが、凸壁側でよ
り強いため、拡大流路内の流れは、流路壁に沿った流れ
とならず、拡大流路の上流部から、凹壁側で、はく離す
る。

このため、拡大流路の上流部から１羽根車の吸込側にか
けて、かなり広い゛領域で逆流領域が生成する。第７図
の実施例では、拡大流路４中に配置された熱交換器の上
流から、逆流防止板９が設置されているため、拡大流路
と送風機吸込部で生じる流体エネルギの損失を低減でき
るとい、う効果がある。

第８図は、本発明の他の実施例を示す図である。

第８図の実施例は、第７図に示した実施例と同様な羽根
車配置になっている。つまり１貫流送風機の羽根車６は
、放電部の下方に位置している。第８図の実施例では、
第７図に示した実施例の、放電部と羽根車との間の空間
７１をなくし、装置を更に小形化した構造である。この
実施例では、熱交換器の上流と下流の逆流防止板を熱交
換器位置で分離している。熱交換器の下流側、つまり、
羽根車と熱交換器との間の空間に設けられた逆流防止板
は、貫流送風機の後壁である１円孤状の曲板８を吸込側
まで延長したもので、後壁と一体構造となっている。

装置を小形化すると、循環流路内の曲がり部の曲率が大
きくなり、また、流路の形状変化が太きいため、各部で
の流体抵抗は増し、貫流送風機の羽根車への流体の有効
吸込面積は少くなくなり。

吹き出し領域の部分が増し、吹き出し速度も増す。

レーザ装置を小形化にすると、流体抵抗の増加による流
量低下と１羽根車吸込部の吹き出し流れによるエネルギ
損失により、流量低下は著しいものになる。このため、
羽根車の吸込部での吹き出しによる逆流域を防止するこ
とは、流量低下を抑える大きな効果がある。実験により
、第８図に示した構造では、逆流防止板を取り付けるこ
とにより、流量は、約４０％増加する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ガスレーザ装置内に設置した貫流送風
機の吸込側の逆流域の発生を抑制し、流体エネルギ損失
を低減できるので、レーザ装置内の循環ガス流量の増加
が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は第１図の
送風機近傍の流れの状態を示す概略図、第３図ないし第
８図は本発明の他の実施例を示す概略図、第９図は従来
の直交形レーザ装置の概略図、第１Ｏ図及び第１１図は
貫流送風機の流動状態を示す図である。 １・・・気密容器、２・・・放電部、３・・・貫流送風
機、５・・・熱交換器、６・・・羽根車、７・・・舌部
、８・・・後壁、９・・・逆流防止板、１４・・・偏心
渦、１５・・・吹き出し流れ。 ｔｚｍ 第　３図 寮４図 第５　田 第６図 Ｔｏ７　　ｆ２１ 纂６図 １！Ｆ９ＩｉＪ 〆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ媒質ガスが封入された気密容器、この気密容
   器内に、前記レーザ媒質ガスを励起する放電部と、この
   放電部に前記レーザ媒質ガスを循環する貫流送風機と、
   放電部下流から、前記貫流送風機の吸込側をつなぐ拡大
   流路と、この拡大流路につづいて設けられ通過する前記
   レーザ媒質ガスを冷却する熱交換器より成る直交形ガス
   レーザ装置において、 前記貫流送風機の吸込側に、逆流防止用の案内板を取り
   付けたことを特徴とする直交形ガスレーザ装置。 ２、羽根車と、この羽根車の吸込側と吐出側を分離し吐
   出側流路壁の一部を形成する舌部と、円弧状の曲面で前
   記羽根車のケーシングを形成する後壁から成る貫流送風
   機の、吸込側に設けられた逆流防止用の前記案内板と前
   記舌部によって決められる前記羽根車外周上の吸込面積
   が、前記羽根車の外周上の有効吐出面積に等しくなるよ
   うに吸込側の逆流防止用の前記案内板を、熱交換器下流
   の流路壁より羽根車方向へ滑らかに設置したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の直交形ガスレーザ装
   置。 ３、前記貫流送風機の後壁と、前記貫流送風機の吸込側
   に設けられる逆流防止用の前記案内板を一体構造とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の直交形ガスレーザ装置。 ４、前記貫流送風機の後壁と、前記貫流送風機の吸込側
   に設けられる逆流防止用の前記案内板と、放電部下流に
   配置される拡大流路の凹壁を、一体構造としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の直交
   形ガスレーザ装置。 ５、前記貫流送風機の後壁と、前記貫流送風機の吸込側
   に設けられる逆流防止用の前記案内板が一体構造で、し
   かもこれが、気密容器壁の一部であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の直交形ガスレ
   ーザ装置。 ６、前記貫流送風機の吸込部の舌部側流路壁に前記案内
   板を取り付けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   、第２項、第３項、第４項または第５項記載の直交形ガ
   スレーザ装置。 ７、前記貫流送風機の吸込側に取り付けられる逆流防止
   用の前記案内板を、前記熱交換器の上流及び下流に取り
   付けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
   、第３項、第４項、第５項または第６項記載の直交形ガ
   スレーザ装置。