JPS62209879A

JPS62209879A - 軸流形ガスレ−ザ装置

Info

Publication number: JPS62209879A
Application number: JP5203886A
Authority: JP
Inventors: Kazu Mizoguchi; 計溝口
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1986-03-10
Filing date: 1986-03-10
Publication date: 1987-09-16
Also published as: WO1989001251A1

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】〔産業上の利用分野〕不発明は、主として切断、溶接、孔穿は等の加工に適用
される軸流形ガスレーザ装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は、軸流形、つまりレーザガスの流れ方向、放電
方向およびレーザ光の光軸方向が同一であるガスレーザ
装置の一例を概念的に示している。

この軸流形ガスレーザ装置は、第４図に平面的に示すよ
うに、同一線上に配設された１対のレーザ管１．２と、
これらのレーザ管１．２に平行する態様で同一線上に配
設された１対のレーザ管３゜４とを備えている。

各レーザ管１〜４の先端は、レーザガス集合用チャンバ
５に接続され、またレーザ管１，２．３および４の各基
端部側には折返しミラー６、リアミラー７、折返しミラ
ー８および出力ミラー９がそｎぞれ配設されている。

一方、このレーザ装置はガス循環用の配管１０を備えて
いる。この配管１０は、チャンバ５に一端が接続された
主管１０Ａと、この主管１０Ａの他端において左右に分
岐する分岐管１０Ｂ、ＩＯＣとからな９、分岐管１０Ｂ
の先端はレーザ管１，３の基端部に開口され、分岐管１
０Ｃの先端はレーザｆ２，４０基端部に開口されている
。

主管１０Ａの途中にはルーツブロア１１が配設されてい
る。またブロア１１とチャンバ５間に位ｉすする主管１
０Ａの部位にラジェータ１２が配設され、該主管１０Ａ
の分岐部分にラジェータ１３゜１４が配設されている。

このレーザ装置では、ブロア１１の作動によってレーザ
ガスが矢印に示す方向に循環され、同時ニ各レーザ；＃
１〜４の各々について設けられた一対の電極１５．１６
間で放電が行なわｎる。

レーザ管１．４を流通するレーザガスは、上記放電によ
シ励起されて反転分布状態となり、レーザ利得領域を形
成する。そして個々のレーザ管１〜４の利得領域は、共
振器を構成するミラー６〜９によって直列に接続され、
これによシレーザ発振が生起さｎる。そして発振光の一
部が出力ミラー９を／Ｉりしてレーザ光として取出され
る。

なお、放電によって高温状態になったレーザガスは、ラ
ジェータ１２．１３および１４によシ冷却される。

また、レーザガスは上記放電によって解離、反応等の組
成変化を生じるので、ガス再成装置１７内にガスの一部
を回流させたシ、ガスコントローラ１８から新しいガス
を供給する一方でポンプ１９により排気を行なうなどし
て、ガス組成の変化による出力変動が抑制される。

なお、ガスの注入量および排出量の調整はコック弁２０
および２１によって各々行なわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、かかるガスレーザ装置においては、運転停止
中にブロア１１の動力軸のシール部分等から厘、Ｈ２Ｏ
等の有害物質が侵入する虞れがある。

そこで従来、運転停止時にコック弁２７を開放してＮ２
　ｅ　Ｈｅ等の不活性パージガスをパージガス供給装置
２８から導入し、これによってガス圧を外気圧ａｔまで
上昇させて上記有害物質の侵入を防止するようにしてい
る。

運転を開始するさいには、上記ノ９−ジガスの排出のた
めにポンプ１９が作動され、ガス圧が所定値まで降下し
た時点でポンプ１９が停止されるとともに、弁２１が閉
止さｎる。そして、その後、ガス圧が運転圧力となるま
でレーザガスが注入される。

上記パージガスの排出は、運転を速やかに開始するため
にできるだけ短時間で終了することが望ましい。

しかるに、多数本、（第４図の例では４本）の１Ｊ−一
答−ｆ＋ａｌ凸４介戸θ１曲−信綴イスレーザａ　優Ｉ
ｒｆ　−ガスの流路の構造が複雑であることがら流路抵
抗が大きく、その友めガスの排気に長時間を要して運転
を速やかに開始することができないという不都合があり
友。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、レーザ管と、とのレーザ管に接続されたガス
循猿用配管と、この配管の途中に設けられたガス循環用
送風手段と、排気用ポンプとを備えた軸流形ガスレーザ
装置において、上記送風手段の吐出口側に位置する上記
配管の部位に、該配管の閉塞が可能な流路開閉手段を配
設し、かつ該流路開閉手段と上記吐出口との間に位置す
る上記配管の部位に上記排気用ポンプを接続した構成を
もつ。

〔作用〕

本発明によれば、排気時に上記ガス循環用送風手段を排
気用の前段ポンプとして機能させることができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明に係る軸流形ガスレーザ装置の一実施
例を概念的に示し、同図では第３図に示した要素と同一
の要素に対し同一の符号が付されている。

この実施例では、ルーツブロア１１の下方に位置する主
管１０Ａの部位にラジェータ２２および窩開形ｔｒＪｉ
ｉ開閉弁、２３が配設され、このラジェータ２２と弁２
３との間に位置する主’ｌｌ０Ａの部位に前記コック弁
２１を介してポ／ｆ１９が接続されている。そしてコ、
り弁２１に常閉形１ｔｔｓ開閉弁２４が並列接続されて
いる。

いま、モード選択スイッチ２５が運転モードにセットさ
ｎているとすると、この場合、駆動回路２６によってブ
ロア１１が作動さｎｌこれによってレーザガスが矢印で
示す如く循環される。

また、この運転モード時には、コック弁２０゜２１が開
かれるとともに回路２６によってポンプ１９が作動され
、これによってレーザガスの一部交換が行なわｎる。

モード選択スイッチ２５が停止モードにセットされると
、駆動回路２６によってブロア１１およびポンプ１９が
停止される。そしてこの停止モード時には、前述したコ
ック弁２７が開放されてパージガス供給装置２８による
パージガスの注入が行なわれ、これによってガス圧が上
昇される。なお、この停止モード時には当然コ、り弁２
０．２１は閉止される。

スイッチ２５が排気モードにセットされると、駆動回路
２６によって電磁開閉弁２３および２４が各々付勢され
る。つまシ弁２３が閉じられ、弁２４が開かれる。また
、ルーツブロア１１およびポンプ１９が同回路２６によ
って回転連動される。

この結果、同モード時には、ルーツブロア１１から吐出
されたガスがボンデ１９に供給されることになシ、これ
はブロア１１が前段ポンプとして憎能することを意味す
る。

ここで排気モード時のルーツブロア１１の作用について
更に詳しく説明する。

ルーツブロア１１は、２つのまゆ形のロータ１１ａ、ｌ
ｌｂを備え、作動時にはこれらのロータがケーシング１
１０内で互いに反対の方向に等速回転される。そして、
このロータの回転によって該ロータとケーシングで囲ま
れる容積のガスが吸入口側よシ吐出ロ側に送出される。

このブロア１１において、ロータ１１　ｍ、１１ｂ同志
間およびこれらのロータとケーシング１１０間にはわず
かの隙間（０，１，〜０．５　ｍ　）が存在しており、
吐出口側に圧縮されたガスの一部はこの隙間を通って吸
入口側に逆流する。このため、吐出口側に圧力変化が生
じ、これは吸入圧に影響を与える。

いま、ブロア１１にガスが吸入されない状態を考えると
、次のような関係が成立する。

但し、ｓｄ、設計排気速度Ｑｉ；総逆流ガス量Ｑ８；ブロア内部の隙間を通って逆流するガス量Ｑｒ；
隙間以外の要因で高真空側に戻るガスの量Ｃ３；隙間の
コンダクタンスＳｒ；Ｑｒのガスを運ぶ逆４ンプ作用の速度ＰＯｓ吸入
口側の圧力Ｐ２；吐出口側の圧力そして１１１式の関係から、吸入ガス量０のときのブロ
ア１１の圧縮比にはと弐わされる。

つぎに、吸入口側よシ流量Ｑのガスを流す場合を考える
と、この場合、ブロア１１が排気しなければならないガ
スの量は、Ｑ　＋Ｑｉとなる。そして、このガスｊ！ｋ
　Ｑ　＋　Ｑｔは、吸入圧Ｐ１と設計排気速度Ｓｄとの
積に等しくなるはずであるから、次式に示す関係が成立
する。

Ｑ＝Ｐ１・Ｓａ　−Ｑｔ　＝Ｐ２・Ｓ２　　　・・・・
・・（３）但し、Ｓ２：ポンプ１９の排気速度一方、（１）式に準じたｔ４関係に基づき、（３）式はＱ−Ｐｌ・５ａ−（Ｐ２−Ｐ＋）・Ｃ，−Ｐ２・５ｒ＝
Ｐ２・Ｓ２　　　・・・・・−＋５１と表わされ、これ
より吸入圧Ｐ１はｐ１＝ｐ２・−ガ針ｈ　　　　　　　　　・・・・・・
（６）Ｓｄ−）−Ｃ。

と表わされる。そｎ故、吸入圧Ｐ１におけるルーツブロ
ア１１の排気速度Ｓ１は、となる。

第２図には、（７）式に基づいて計算した吸入圧と排気
速度の関係Ａと、吸入圧に対する排気速度の実測値（ド
ツトで示す）とが示されている。

（７）式における排気速度Ｓ１は、ルーツブロア１１と
ポンプ１９とからなるポンプ系の排気速度を意味し、し
たがって、この実施例によれば排気モード時にＩンデ１
９の排気速度Ｓ２が実質的につまり、ルーツブロア１１
が前段ポンプの作用をなすので、第２図から明らかなよ
うに排気速Ｋが飛綱的に向上し、これによって排気時間
を著しく短縮することができる。

なお、排気時間はタイマやガス圧で管理され、排気後に
は前記したようにガス圧が運転圧力となるまでレーザガ
スが注入される。そして、このガスの注入後、スイッチ
２５が運転モードにセットされてレーザ装置が起動され
る。

上記実施例では、容積式ブロアの１つであるルーツブロ
ア１１が用いられているが、容積式圧縮機、容積式送風
機等の他の容積式送風手段、あるいは遠心式圧縮機、遠
心式ブロア（たとえばターゴブロア）、遠心式送風機等
の遠心式送風手段を上記ルーツブロア１１に代用しても
本発明は有効に実施することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ガス循環用送風手段のポンプ作用を利
用して排気速度を著しく向上することができるので、排
気に要する時間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る軸流形ガスレーザ装置の一実施
例を示した概念図、第２図は吸入圧と排気速度との関係
を例示したグラフ、第３図は従来、　の軸流形ガスレー
ザ装置の一構成例を示した概念図、第４図は第３図に示
したガスレーザ装置におけるレーザ管配置部分の平面図
である。１〜４・・・レーザ管、６，８・・・折返しミラー、７
・・・リアミラー、９・・・出力ミラー、ｌＯ・・・ガ
ス循環用配管、１０Ａ・・・主管、１０Ｂ、１０Ｃ・・
・分岐管、１１・・・ルーツブロア、１２．２２・・・
ラジェータ、２０．２１．２７・・・コ、り弁、２３，
２４・・・電磁開閉弁、２５・・・モード選択スイッチ
、２６・・・駆動回路、２８・・・ノ母−ジガス供給装
置。吸入圧（Ｔｏｒｒ）・：実測値第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ管と、このレーザ管に接続されたガス循環
用配管と、この配管の途中に設けられたガス循環用送風
手段と、排気用ポンプとを具備した軸流形ガスレーザ装
置において、上記送風手段の吐出口側に位置する上記配管の部位に、
該配管の閉塞が可能な流路開閉手段を配設し、上記流路開閉手段と上記吐出口との間に位置する上記配
管の部位に、上記排気用ポンプを接続したことを特徴と
する軸流形ガスレーザ装置。
（２）排気時に、上記流路開閉手段を閉作動させかつ上
記送風手段およびポンプを同時に運転させる手段を設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の軸
流形ガスレーザ装置。
（３）上記送風手段は、容積式圧縮機、容積式ブロア、
容積式送風機、遠心式圧縮機、遠心式ブロア、遠心式送
風機のうちのいずれかである特許請求の範囲第（１）項
記載の軸流形ガスレーザ装置。
（４）上記容積式ブロアは、ルーツブロアである特許請
求の範囲第（３）項記載の軸流形ガスレーザ装置。
（５）上記遠心式ブロアは、ターボブロアである特許請
求の範囲第（３）項記載の軸流形ガスレーザ装置。