JPS62226680A

JPS62226680A - イオンレ−ザ装置

Info

Publication number: JPS62226680A
Application number: JP7010686A
Authority: JP
Inventors: Norio Takahashi; 鷹觜　紀雄
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1987-10-05
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPH0624271B2

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】産業上の利用分野本発明は、イオンレーザ装置に関する。更に詳細には、
閉鎖冷却系を含む冷却手段を備えたイオンレーザ装置の
改良に関する。

且迷９退韮イオンレーザ装置は、ネオン、アルゴン、クリプトン、
キセノンなどの希ガスや酸素、塩累などをレーザ管内に
封入した上で電子衝撃をあたえ、これをイオン励起状態
へ励起しすることにより誘導放出を寿、レーザ発振を実
施するものである。

しかしながら、これら気体原子のイオン化エネルギーは
高く、レーザ発振を行うにはレーザ管内に数十アンペア
に及ぶ大電流アーク放電を行う必要がある一方、供給さ
れる電力に対するレーザ発振効率は低く、供給された電
力の多くは熱となってしまう。従って、上述のようなイ
オンレーザ管の動作時には、その放電路から数ＫＷ〜数
十Ｋｌ！ｌに及ぶ発熱があることが知られている。

このような発熱によりレーザ管自体の温度が極端に上昇
すると、レーザ管が熱変形を起こして出力されるレーザ
光の光学的品位が低下したり、甚だしい場合にはレーザ
管自体の損傷、破壊をも招くことがある。従って、この
ようなレーザ管は、その動作時に積極的な冷却を行う手
段を備えることが一般的である。

レーザ管の冷却は、入手が容易且つ廉価であり、また熱
容量が大きく粘性も低いなど有利な特性の多い水を冷却
媒体とした水冷方式が一般に利用されている。

第２図は、最も基本的な冷却手段を備えるイオンレーザ
装置の構成を示す模式図である。

レーザ管１は、電源２により供給される電力により、カ
ソード３とアノード４との間で放電を行い、レーザ管内
に封入されているガスがイオン化されると共に励起され
、共振器５−５゛間の光共振によりレーザ発振を行う。

このとき、レーザ管１はウォータジャケット６を備え、
ウォータジャケット６を流れる冷却水、実際には水道水
を流下することによりレーザ管１の冷却を実施するよう
に構成されている。なお、この冷却に用いられた水は、
ウォータジャケットを流通した後廃棄されていた。

しかしながら、レーザ動作時に発生する熱は前述のよう
にかなり大きく、このような構成の冷却装置でレーザ管
の安定な動作を確保するためには、１０〜３０１７分と
いう大量の冷却水が必要とされる。

従って、このような冷却手段の構成は極めて不経済であ
ると同時に、大量の冷却水を供給し続けなければならな
いが故に、レーザ装置の設置場所をも著しく制限してし
まう。即ち、冷却水としての水道水、地下水等を充分に
得られない場所ではレーザ装置を使用できないという設
置場所の制限と共に、レーザ装置を移動する際に、水道
設備との接続あるいは切り離しといった作業が必要にな
るからである。

また、冷却水としての水道水、地下水等の水温の日較差
、月較差が激しい場合、冷却水の温度調節や、流量調節
などの配慮が必要であり、簡便な構成と引換えに、その
安定な動作を継続するためには多くの労力を割かなけれ
ばならない。

そこで、一旦ウォータジャケットを通過して高温となっ
た冷却排水を冷却し、再度ウォータジャケットに供給す
るための冷却水循環手段および熱交換器を設け、冷却器
を閉鎖系とすることにより、精密な冷却制御を達成する
ことが考えられている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上述のような閉鎖系の冷却水路を実際に
構成して操業すると、例えば水道水を冷却媒体として用
いた場合、水道水中に含まれるカルシウム分が炭酸カル
シウムとして冷却水中に析出する等により、いわゆる水
垢が発生し、これが冷却水路内面に付着して冷却水の循
環を妨げるという障害が発生する。このような閉鎖冷却
系では、冷却水の？Ｉｉｍが阻害されると、単に冷却効
率が低下するだけではなく、冷却水の沸騰や冷却系の破
損を招くので、冷却系の循環の確保は重要な課題である
。

これを防止するためには、冷却媒体として例えば蒸留水
を用いることなどが考えられるが、レーデ管を利用する
ために、冷却媒体としてわざわざ大量の蒸留水を人手す
る必要が生じる。

あるいは、従来通り水道水を利用し、冷却水路の汚染が
冷却性能に影響を生じないうちに、冷却水路を洗浄して
、所期の性能を復活させるという方法がある。

しかしながら、このような冷却水路の洗浄作業の度にレ
ーザ管の動作を停止し、更に洗浄作業を頻繁におこなう
ことは、レーザ管の取り扱いを極めて面倒なものにして
しまう。

問題点を解決するための手段本発明者等は、上述したような閉鎖冷却系を備えたレー
ザ装置の、安定な連続操業を実現すべく種々検討した結
果、以下のような構成が有利であるという結論を得た。

即ち、本発明に従い、冷却水を貯蔵するタンクと、レー
ザ管を包囲して配設され、前記タンクより供給される冷
却水が熱吸収を行うウォータージャケットと、該ウォー
タージャケットにて吸収した冷却水の熱を放散する熱交
換器とを備える閉鎖冷却系を具備するイオンレーザ装置
であって、更に、該冷却系を清浄する洗浄液を貯蔵する
第２のタンクと、該第２のタンクと前記閉鎖冷却系を連
通ずる洗浄液流路と、該洗浄液流路の導通を断続する電
磁バルブと該電磁バルブの開蘭を制御する制御手段とを
備えることを特徴とするイオンレーザ装置が提供される
。

九月本発明に従うイオンレーザ装置では、レーザ管の冷却手
段として、レーザ管を包囲するウォータジャケットを含
んだ閉鎖冷却系を備え、更に、該閉鎖冷却系内に、洗浄
水を流通させるために、洗浄水を貯蔵するタンクと、該
タンクと前記閉鎖冷却系を結ぶ断続自在の流通系を備え
ている。

従って、冷却系内の水路の流通が、水垢等によって低下
した場合は、この冷却系内に洗浄水を循環させ、冷却水
路の良好な流通を取り戻すことができる。

また、洗浄液が金属製のレーザ装置の部材に及ぼす影響
は、より大量かつ長時間に亘る冷却水の循琢によって避
けることができる。

更に、この洗浄水を循環させる作業は、本発明の構成に
従い、すべて自動的に行われるようになされているので
、例えばバルブの制御装置にタイマーを用いて、一定時
間毎に冷却系を洗浄することにより、イオンレーザ装置
を動作させたまま作業を行うことが可能であり、イオン
レーザ装置の安定な連続操業を実現することができる。

実施例以下に、添付の図面を参照して、本発明を更に具体的に
説明するが、以下に示されるものは、本発明の一実施例
にすぎず、本発明の技術的範囲を同等限定するものでは
ない。

第１図は、本発明に従う冷却手段を備えるイオンレーザ
装置の構成を示す模式図である。

レーザ管１１は、電源１２により供給される電力により
、カソード１３とアノード１４との間で放電を行い、し
７ザ管内に封入されているガスがイオン化されると共に
励起され、共振器１５−１５′間の光共振によりレーザ
発振を行う。

レーザ管１１の周囲にはウォータージャケット１６が備
えられており、これに供給される冷却水を貯蔵したタン
ク２１とウォータージャケット１６との間には、冷却フ
ァン２３を備えた熱交換器２４が備えられている。また
、これら冷却系における冷却水の循環は、送水ポンプ２
２によって強制的に行われる。

また、このイオンレーザ装置は、前述の冷却水タンク２
１とは別に、洗浄液のタンク３１を備えており、これは
冷却水タンク２１と同様に送水ポンプ２２の上流とウォ
ータージャケット１６の下流に連通している。従って、
タンク３１に貯蔵された洗浄液は、これもまたレーザ管
の冷却系を循環することができる。

そして、この冷却水のための水路と洗浄液のための水路
との分岐には、タンク２１内の冷却水の循環を断続する
電磁バルブ３２ａおよび３３ａ１洗浄水の循環を断続す
る電磁バルブ３２ｂおよび３３ｂが備えられており、更
に、これらの開閉を駆動するバルブ駆動装置３５ａおよ
び３５ｂがそれぞれ接続されている。これらのバルブ駆
動装置３５ａおよび３５ｂは、バルブ制御装置３４によ
って、その動作を制御されている。

上述のような本発明に従うイオンレーザ装置においては
、レーザ管の通常の動作中は、バルブ３２ａおよび３３
ａが解放状態に維持され、バルブ３２ｂおよび３３ｂが
閉塞状態に維持される。その結果、ウォータージャケッ
ト１６においてレーザ管の熱を吸収した冷却水は、ウォ
ータージャケット１６を出た後、タンク２１に貯蔵され
、ポンプ１４によって汲み出されて熱交換器２４におい
て充分に冷却された後、再びレーザ管１１の冷却に与か
るという循環を繰り返す。

水垢等によって、冷却水の循Ｆｒ−ｍが低下し、この冷
却系の冷却性能が低下したりした場合には、前記の切り
換えバルブ制御手段３４により、バルブ３２ａおよび３
３ａを閉じ、バルブ３２ｂおよび３３ｂ　ａ開くことに
よって、冷却水に代わって洗浄水を冷却水路に循環させ
る。洗浄液は、冷却液と同様に循環して再びタンク３１
に戻るので、所定時間後に再びバルブ３２および３３を
切り換えて通常の冷却水の循環を再開する。

かくして、冷却水路内の全域にわたって、水垢等は取り
除かれ、レーザ装置の冷却系は完全な機能を保つことが
できる。

このとき、バルブ制御装置３４として、例えば一定時間
毎に前記バルブ３２ａ　、　３２ｂ　、　３３ａ　、　
３３ｂを切り換える指令を出すタイマーを使用すれば、
冷却系を監視しなくても、冷却系の洗浄は常に自動的に
実行される。

発明の効果以上詳述の如く、本発明に従うイオンレーザ装置は、そ
の冷却系を閉鎖系とし、更に、この閉鎖冷却系の水路内
を自動的に洗浄する手段を備えたことにより、水垢等に
より冷却能力が低下することなく、長時間に亘って連続
したレーザ発振を実施することができる。

また、このように安定した能力を備えた閉鎖冷却系を備
えたイオンレーザ装置は、設置場所あるいは移動につい
ての制約が緩やかで、イオンレーデ装置の利用を容易な
ものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従うイオンレーザ装置の構成を示す
概略図であり、第２図は、従来のイオンレーザ装置の構成を示す概略図
である。（主な参照番号）１．１１・・・レーザ管、２．１２・・・電源装置、３
．１３・　・・アノード、４．１４・・　・カソード、
５−５°、１５−１５’　　・・・共振器、６．１６・
・・ウォータージャケット、２１・・・冷却水タンク、
２２・・・送水ポンプ、２３・・・送風ファン、　２４
・・・熱交換器、３１・・・洗浄液タンク、３２ａ　、３３ａ　　・・・冷却水の循環バルブ、３２
ｂ　、　３３ｂ　　・・・洗浄水の循環バルブ、３４・
・・切り換えバルブ制御手段、

Claims

【特許請求の範囲】冷却水を貯蔵するタンクと、レーザ管を包囲して配設され、前記タンクより供給され
る冷却水が熱吸収を行うウォータージャケットと、該ウォータージャケットにて吸収した冷却水の熱を放散
する熱交換器とを備える閉鎖冷却系を具備するイオンレ
ーザ装置であって、更に、該冷却系を清浄する洗浄液を貯蔵する第２のタン
クと、該第２のタンクと前記閉鎖冷却系を連通する洗浄液流路
と、該洗浄液流路の導通を断続する電磁バルブと、該電磁バ
ルブの開閉を制御する制御手段とを備えることを特徴と
する上記イオンレーザ装置。