JPS6223182A - Gas laser device - Google Patents
Gas laser deviceInfo
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- JPS6223182A JPS6223182A JP16263885A JP16263885A JPS6223182A JP S6223182 A JPS6223182 A JP S6223182A JP 16263885 A JP16263885 A JP 16263885A JP 16263885 A JP16263885 A JP 16263885A JP S6223182 A JPS6223182 A JP S6223182A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はガスレーザ装置に関し、特にレーザ媒質ガスの
冷却装置の構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gas laser device, and particularly to the structure of a cooling device for a laser medium gas.
従来のガスレーザ装置の構成例を第7図に示す。同図に
おいて、1はレーザ媒質ガスを大気と隔絶する密閉容器
であり、プロペラファン2は容器1内のレーザ媒質ガス
を放電電極3間の放電部、熱交換器4を介して循環させ
る。リアミラー5と出力ミラー6かうなる光共振器は、
放電部3で励起されたレーザ媒質ガスの反転分布領域を
はさんで配置され、レーザビームは出力ミラー6から取
り出される。An example of the configuration of a conventional gas laser device is shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a closed container that isolates the laser medium gas from the atmosphere, and a propeller fan 2 circulates the laser medium gas in the container 1 through a discharge section between discharge electrodes 3 and a heat exchanger 4. The optical resonator formed by the rear mirror 5 and the output mirror 6 is
They are placed across the population inversion region of the laser medium gas excited in the discharge section 3, and the laser beam is extracted from the output mirror 6.
この種のガスレーザ装置をコンパクトに構成する場合、
ガス流を急に曲げなければならず、曲がり部の内側で流
れの剥離が起こり、ガス流が熱交換器4の熱交換面に対
し均一に流れないため、熱交換器4での圧力損失の増大
、熱交換性能の低下を引き起こすという問題点があった
。When configuring this type of gas laser device compactly,
The gas flow has to be bent sharply, flow separation occurs inside the bend, and the gas flow does not flow uniformly against the heat exchange surface of the heat exchanger 4, which reduces the pressure loss in the heat exchanger 4. There was a problem that this caused an increase in heat exchange performance and a decrease in heat exchange performance.
また、プロペラファン2を使用しているため、拡・縮流
が避けられず、圧力損失の増大、ガス流分布の不均一を
招い【いた。したがって、プロペラファン2は大出力、
大型化し、熱交換器4も大型化せざるを得す、その結果
、レーザ装置全体での効率の低下を招いていた。Furthermore, since the propeller fan 2 is used, expansion and contraction of the flow cannot be avoided, resulting in increased pressure loss and non-uniform gas flow distribution. Therefore, propeller fan 2 has a high output,
As the laser device becomes larger, the heat exchanger 4 must also become larger, which results in a decrease in efficiency of the laser device as a whole.
この問題点を解決するために、最近、密閉容器として円
筒型のものを用い、更にレーザ媒質ガスを循環させる送
風機としては、その円筒型密閉容器の長手方向とほぼ同
一長さの羽根車を有する貫流7アンを用いたものが提案
されている(特願昭58−27418)。In order to solve this problem, recently, a cylindrical sealed container has been used, and the blower for circulating the laser medium gas has an impeller of approximately the same length as the longitudinal direction of the cylindrical sealed container. A system using a 7-amp through-flow has been proposed (Japanese Patent Application No. 58-27418).
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記貫流ファンを用いたガスレーザ装置においては、貫
流ファンの吸入口側に配設される熱交換器によってガス
流の円滑な流れが阻害され、該貫流ファンの性能への悪
影響があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the gas laser device using the above-mentioned once-through fan, the smooth flow of gas is obstructed by the heat exchanger disposed on the suction side of the once-through fan, and There was a negative impact on performance.
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、貫流ファン
の性能への影響を小さくすることができる熱交換器を具
備したガスレーザ装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a gas laser device equipped with a heat exchanger that can reduce the influence on the performance of a once-through fan.
本発明によれば、貫流ファンを用いてレーザ媒質ガスを
循環させるようにしたガスレーザ装置において、前記貫
流ファンの吸入口側に、該吸入口における前記レーザ媒
質ガスの流れに沿って伝熱板を並べてなる熱交換器を配
設するようにしている。According to the present invention, in a gas laser device that uses a once-through fan to circulate laser medium gas, a heat transfer plate is provided on the suction side of the once-through fan along the flow of the laser medium gas at the suction port. Heat exchangers are installed side by side.
前記貫流ファンが駆動されると、その吸入口側にはレー
ザ媒質ガスの流れ込みによるガス流が生起されるが、そ
のガス流の流れに宿って熱交換器の各伝熱板が並んでい
るため、伝熱板によるガス流の流れが偏向されず、圧力
損失な最小限にすることができる。When the once-through fan is driven, a gas flow is generated on the inlet side of the fan due to the inflow of the laser medium gas. , the gas flow is not deflected by the heat exchanger plate, and pressure loss can be minimized.
以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、本発明の説明にはいる前に貫流ファンについて簡
単に説明する。第2図は貫流7アンの形状および貫流7
アン内の流れの様子を示す図である。同図に示すように
、貫流ファンは前ケーシング10と後ケーシング11で
構成された流路内に多翼型の羽根車12を配設すること
によって構成され、この羽根車12を時計回り方向に回
転させることにより、図中に示した流れ(貫流)を発生
させることができる。First, before going into the explanation of the present invention, a cross-flow fan will be briefly explained. Figure 2 shows the shape of the through-flow 7 ang and the through-flow 7
FIG. As shown in the figure, the once-through fan is constructed by arranging a multi-blade impeller 12 in a flow path composed of a front casing 10 and a rear casing 11, and the impeller 12 is rotated clockwise. By rotating it, the flow (throughflow) shown in the figure can be generated.
この貫流7アンの吸入口側の流れの方向は、はぼ羽根車
12の回転軸に向う。なお、流線aはよどみ流線を示し
、斜線部すは渦流を示す。The direction of the flow of this 7 am flow on the suction port side is toward the rotation axis of the spindle impeller 12. Note that the streamline a indicates a stagnation streamline, and the shaded area indicates a vortex flow.
また、貫流ファンは、羽根車12の軸方向の位置によら
ない2次元的な流れを発生することができ、貫流ファン
を軸方向に延長することで、ガスレーザ装置に必要な幅
の広い、かつ幅方向に均一な流れを発生させることが可
能である。Furthermore, the cross-flow fan can generate a two-dimensional flow that is independent of the axial position of the impeller 12, and by extending the cross-flow fan in the axial direction, it is possible to generate a wide and wide flow required for the gas laser device. It is possible to generate a uniform flow in the width direction.
第1図は上記貫流7アンをレーザ媒質ガスの送風機とし
て適用したガスレーザ装置の概要を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an outline of a gas laser device in which the above-mentioned through-flow 7 am is applied as a blower for laser medium gas.
なお、上記貫流ファンと同一構成部分には同じ番号が付
しである。Note that the same components as those of the above-mentioned cross-flow fan are given the same numbers.
このガスレーザ装置は、主として羽根車12、円筒型真
空容器13、前ケーシング10を含むガイドダクト14
、後ケーシング11を含むガイドダクト15、放電電極
16、熱交換器17、および冷却水配管18から構成さ
れている。This gas laser device mainly includes an impeller 12, a cylindrical vacuum container 13, and a guide duct 14 including a front casing 10.
, a guide duct 15 including a rear casing 11, a discharge electrode 16, a heat exchanger 17, and a cooling water pipe 18.
円筒型真空容器13は、■、、 N、、 Heの混合気
体であるレーザ媒質ガスと外気とを遮断するとともに、
その一部はレーザ媒質ガスの流れに対するガイドダクト
としての役割を果たしている。The cylindrical vacuum vessel 13 blocks the outside air from the laser medium gas, which is a mixed gas of 1, N, and He.
A part of it serves as a guide duct for the flow of laser medium gas.
ガイドダク)14.15は、容器13の内壁とともにレ
ーザ媒質ガスの循環経路を形成している。また、前述し
たように、ガイドダクト14の前ケーシング10部分と
ガイドダクト15の後ケーシング11部分で構成された
流路内に羽根車12が配設され、貫流ファンが構成され
ている。The guide ducts 14 and 15 together with the inner wall of the container 13 form a circulation path for the laser medium gas. Further, as described above, the impeller 12 is disposed within the flow path formed by the front casing 10 portion of the guide duct 14 and the rear casing 11 portion of the guide duct 15, thereby forming a cross-flow fan.
放電電極16は上記循環経路中の放電部19を挟んで容
器13の長手方向に配設され、熱交換器17は貫流ファ
ンの吸入口側に配設されている。また、放電部19から
熱交換器17に至る循環経路を形成するガイドダクト部
分には冷却水配管18が設けられている。The discharge electrode 16 is disposed in the longitudinal direction of the container 13 across the discharge section 19 in the circulation path, and the heat exchanger 17 is disposed on the inlet side of the once-through fan. Further, a cooling water pipe 18 is provided in a guide duct portion that forms a circulation path from the discharge section 19 to the heat exchanger 17.
さて、貫流ファンによって送出される低温のレーザ媒質
ガスは、放電部19を通過する。放電部19では順次送
られてくるレーザ媒質ガスを放電電極16間の放電によ
りて連続的に励起し、放電部に反転分布領域を作り出し
、この反転分布領域に畜わえられたエネルギは流れに対
して直角方向に配設された光共振器(図示せず)Kより
レーザビームとして取り出される。そして、放電部19
を通過して温度が上昇した高温のレーザ媒質ガスは、熱
交換器17によって冷却される。Now, the low-temperature laser medium gas sent out by the cross-flow fan passes through the discharge section 19. In the discharge section 19, the laser medium gas that is sent sequentially is continuously excited by the discharge between the discharge electrodes 16, creating a population inversion region in the discharge section, and the energy stored in this population inversion region is converted into a flow. The laser beam is extracted as a laser beam from an optical resonator (not shown) K disposed perpendicularly to the laser beam. Then, the discharge section 19
The high-temperature laser medium gas whose temperature has increased by passing through is cooled by a heat exchanger 17.
次に1本発明に係る上記熱交換器の構成につい【説明す
る。Next, the structure of the heat exchanger according to the present invention will be explained.
第3図は第1図における貫流7アンおよび熱交換器17
の拡大図であり、第4図は熱交換器17の一部斜視図で
ある。この熱交換器17は貫流ファンの軸方向の長さと
同じ長さを有する伝熱板17aを貫流ファンの軸に対し
て放射状に配列し、円弧状に曲げた水冷管17bを各伝
熱板と熱的に接続してなるものである。Figure 3 shows the once-through 7 am and heat exchanger 17 in Figure 1.
FIG. 4 is a partial perspective view of the heat exchanger 17. In this heat exchanger 17, heat exchanger plates 17a having the same length in the axial direction of the once-through fan are arranged radially with respect to the axis of the once-through fan, and water-cooled pipes 17b bent in an arc shape are connected to each heat exchanger plate. It is connected thermally.
かかる構成の熱交換器17の各伝熱板17aは、貫流7
アンの吸入口におけるレーザ媒質ガスの流れ(第2図参
照)に溢って配列されているため、ガスの流れを妨げな
い。Each heat exchanger plate 17a of the heat exchanger 17 having such a configuration has a through-flow 7
The arrangement overflows the flow of the laser medium gas (see FIG. 2) at the inlet of the tube, so the flow of the gas is not obstructed.
第5図は本発明に係る熱交換器の他の実施例を示す一部
斜視図である。第3図および第4図に示した熱交換器1
7は水冷管17bに冷却水を流すことにより伝熱板17
aを冷却する方式であるが、第5図に示した熱交換器2
0は伝熱板20a内に冷却水を流す方式のものである。FIG. 5 is a partial perspective view showing another embodiment of the heat exchanger according to the present invention. Heat exchanger 1 shown in Figures 3 and 4
7 is a heat exchanger plate 17 by flowing cooling water through a water cooling pipe 17b.
This method cools the heat exchanger 2 shown in Fig. 5.
No. 0 is a type in which cooling water is allowed to flow inside the heat exchanger plate 20a.
第6図は熱交換器の更に他の実施例を示す一部斜視図で
あり、この熱交換器21は貫流ファンの吸入口の断面形
状を有する扇状の伝熱板21aを貫流7アンの軸方向V
CGって平行に配列し、直線状の水冷管21bを各伝熱
板と熱的に接続してなるものである。FIG. 6 is a partial perspective view showing still another embodiment of the heat exchanger, in which the heat exchanger 21 has a fan-shaped heat transfer plate 21a having a cross-sectional shape of the inlet of a cross-flow fan, and an axis of 7 am of cross-flow. Direction V
The CGs are arranged in parallel and are formed by thermally connecting straight water-cooled pipes 21b to each heat exchanger plate.
すなわち、貫流ファンはその軸方向にわたって均一の流
れ、すなわち2次元的な流れを発生するため、この軸方
向に対し【直交するように置かれた上記伝熱板21aは
貫流ファンに流入するレーザ媒質ガスの流れを妨げない
。That is, since the cross-flow fan generates a uniform flow along its axial direction, that is, a two-dimensional flow, the heat exchanger plate 21a placed perpendicular to the axial direction prevents the laser medium flowing into the cross-flow fan. Does not obstruct gas flow.
なお、熱交換器としては上記実施例に限らず、例えば、
第4図と第6図の伝熱板を組み合わせたもの、伝熱板の
形状を平板でなく、波形状板としたもの等が考えられる
。要は、貫流ファンの吸入口側における流れを妨げない
ものであればいかなるものでもよい。Note that the heat exchanger is not limited to the above embodiments, and for example,
A combination of the heat exchanger plates shown in FIG. 4 and FIG. 6, and a heat exchanger plate in which the shape of the heat exchanger plate is not a flat plate but a corrugated plate are conceivable. In short, any material may be used as long as it does not obstruct the flow on the suction side of the cross-flow fan.
また、冷却水配管18(第1図)は、放電部19から熱
交換器17に至る循環経路を形成するガイドダクト部分
の外周に配設されたもので、放電部19を通過して昇温
した高温ガスによりて加熱される上記経路部分を冷却す
る。In addition, the cooling water pipe 18 (Fig. 1) is disposed around the outer periphery of the guide duct that forms a circulation path from the discharge section 19 to the heat exchanger 17, and passes through the discharge section 19 to raise the temperature. The above-mentioned path portion heated by the high-temperature gas is cooled.
すなわち、上記経路部分は高温ガスにさらされ、その表
面はガス温度付近まで昇温する。この温度上昇に伴なっ
て、上記表面から脱ガスが増加し、これがレーザ媒質ガ
スへの不純物(特にH,0分子)となり、ガスレーザの
封じ切り動作時間を短かくする要因となる。そこで、上
記冷却水配管18によって高温ガス経路部分を冷却する
ことにより、脱ガスを抑制するようにしている。−例と
して、鉛珪酸ガラスへのH,0の吸着量は、表面温度の
低下とともに指数関数的に減少することから、上記高温
ガス経路部分の冷却は脱ガス抑制に大きな効果がある。That is, the above-mentioned path portion is exposed to high-temperature gas, and its surface temperature rises to around the gas temperature. As the temperature rises, outgassing from the surface increases, which becomes impurities (particularly H and O molecules) in the laser medium gas, which becomes a factor that shortens the sealing operation time of the gas laser. Therefore, by cooling the high temperature gas path portion with the cooling water pipe 18, degassing is suppressed. - For example, since the amount of H,0 adsorbed on lead silicate glass decreases exponentially as the surface temperature decreases, cooling the high temperature gas path has a great effect on suppressing outgassing.
また、高温ガス経路部分の材料として低脱ガス材(例え
ば、ステンレス、特殊押し出しアルミ合金など)を用い
れば、更に脱ガスを抑制できる。Furthermore, if a low-outgassing material (for example, stainless steel, special extruded aluminum alloy, etc.) is used as the material for the high-temperature gas path, outgassing can be further suppressed.
また、上記冷却水配管18による経路部分の冷却は、間
接的に高温ガスを冷却することKなり、熱交換器17の
補助的役割を果たす。なお、高温ガス経路部分を冷却す
る手段としては、冷却水配管18に限らず、種々のもの
が考えられ、また、適用するレーザ装置も貫流ファンを
用いたものに限定されない。In addition, the cooling of the path portion by the cooling water pipe 18 indirectly cools the high temperature gas, and plays an auxiliary role of the heat exchanger 17. Note that the means for cooling the high-temperature gas path portion is not limited to the cooling water pipe 18, and various other means can be considered, and the applied laser device is not limited to one using a cross-flow fan.
以上説明したよ5に本発明によれば、貫流ファンを使っ
たガスレーザ装置において、その貫流ファンの吸入口に
おけるレーザ媒質ガスの流れの妨げとならないように熱
交換器を構成したため、ファンの性能への影響を小さく
することができ、効率よく低温の均一なガス流を発生さ
せることができる。As explained above, according to the present invention, in a gas laser device using a once-through fan, the heat exchanger is configured so as not to obstruct the flow of the laser medium gas at the inlet of the once-through fan, so that the performance of the fan is affected. It is possible to reduce the influence of gas flow, and to efficiently generate a low-temperature, uniform gas flow.
第1図は本発明によるガスレーザ装置の概要を示す断面
図、第2図は貫流7アンを説明するために用いた図、第
3図は第1図における貫流ファンおよび熱交換器の拡大
図、第4図は第1図における熱交換器の詳細構造を示す
一部斜視図、第5図および第6図はそれぞれ本発明に係
る熱交換器の他の実施例を示す一部斜視図、第7図は従
来のガスレーザ装置の概要を示す斜視図である。
10・・・前ケーシング、11・・・後ケーシング、1
2・・・羽根車、13・・・円筒型真空容器、14゜1
5・・・ガイドダクト、16・・・放電電極、17゜2
0.21−・・熱交換器、17a、20a、21a・・
・伝熱板、17b、21b・・・水冷管、18・・・冷
却水配管、19・・・放電部。
第1図
第7図
前り′−シンデ
第2図
第3図FIG. 1 is a cross-sectional view showing an outline of the gas laser device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram used to explain the once-through 7 am, FIG. 3 is an enlarged view of the once-through fan and heat exchanger in FIG. 1, 4 is a partial perspective view showing the detailed structure of the heat exchanger in FIG. 1, and FIGS. 5 and 6 are partial perspective views showing other embodiments of the heat exchanger according to the present invention, respectively. FIG. 7 is a perspective view showing an outline of a conventional gas laser device. 10... Front casing, 11... Rear casing, 1
2... Impeller, 13... Cylindrical vacuum container, 14゜1
5... Guide duct, 16... Discharge electrode, 17゜2
0.21--Heat exchanger, 17a, 20a, 21a...
- Heat exchanger plate, 17b, 21b...water cooling pipe, 18...cooling water piping, 19...discharge part. Figure 1 Figure 7 Front' - Shinde Figure 2 Figure 3
Claims (5)
ようにしたガスレーザ装置において、前記貫流ファンの
吸入口側に、該吸入口における前記レーザ媒質ガスの流
れに沿つて伝熱板を並べてなる熱交換器を配設したこと
を特徴とするガスレーザ装置。(1) In a gas laser device that uses a cross-flow fan to circulate laser medium gas, a heat transfer plate is arranged on the suction side of the once-through fan along the flow of the laser medium gas at the suction port. A gas laser device characterized by being equipped with an exchanger.
同じ長さを有する伝熱板を貫流ファンの軸に対して放射
状に配列してなる特許請求の範囲第(1)項記載のガス
レーザ装置。(2) The heat exchanger according to claim (1), wherein heat transfer plates having the same length as the axial length of the once-through fan are arranged radially with respect to the axis of the once-through fan. Gas laser equipment.
形状を有する扇状の伝熱板を貫流ファンの軸方向に沿つ
て平行に配列してなる特許請求の範囲第(1)項記載の
ガスレーザ装置。(3) The heat exchanger is defined in claim (1), in which fan-shaped heat transfer plates having a cross-sectional shape of the inlet of the once-through fan are arranged in parallel along the axial direction of the once-through fan. gas laser equipment.
た水冷管と接合する特許請求の範囲第(1)項から第(
3)項のいずれかに記載のガスレーザ装置。(4) The heat exchanger plates are connected to water-cooled pipes bent into an arc shape passing through each heat exchanger plate.
3) The gas laser device according to any one of items 3).
のである特許請求の範囲第(1)項から第(3)項のい
ずれかに記載のガスレーザ装置。(5) The gas laser device according to any one of claims (1) to (3), wherein the heat transfer plate has a structure through which cooling water flows.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16263885A JPS6223182A (en) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Gas laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16263885A JPS6223182A (en) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Gas laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6223182A true JPS6223182A (en) | 1987-01-31 |
Family
ID=15758420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16263885A Pending JPS6223182A (en) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Gas laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6223182A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4948969A (en) * | 1988-03-29 | 1990-08-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photodetector having convex window for shielding electromagnetic wave and electrostatic induction noises |
-
1985
- 1985-07-23 JP JP16263885A patent/JPS6223182A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4948969A (en) * | 1988-03-29 | 1990-08-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photodetector having convex window for shielding electromagnetic wave and electrostatic induction noises |
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