JPS6342429B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス循環型のレーザ発振器に関するも
のである。

第１図は従来のガス循環型レーザ発振器のガス
循環系を示すものである。レーザ発振はレーザ管
１を含む光学共振器内で行なわれる。２は放電励
起で加熱された高温ガスを冷却するための熱交換
器である。３が循環ポンプで、この圧縮熱は熱交
換器４で冷却される。冷却により基底状態に戻さ
れたレーザガスは配管５を通つて再びレーザ管１
に供給され連続的なレーザ発振が持続される。
７，８，９はバルブで運転中閉じられ封止切型と
して運転されるか又は常時循環ガスの一部が排気
ポンプ６から排出され、それを補給する新鮮ガス
が容器１０より供給され、系内のガス圧を一定に
保持しつつ運転される。

レーザ発振器の運転開始時と停止時の動作は、
まずリークバルブ８とガス供給バルブ９を閉じ、
バルブ７を開いて排気ポンプ６を運転する。この
排気ポンプ６で排気された真空系内に混合ガスを
バルブ９を通して適当な圧力になる様に供給しレ
ーザ発振を開始する。運転停止時はガスの供給を
バルブ９で停止し、バルブ７を閉じ、リークバル
ブ８を開くとともに排気ポンプ６の運転を停止す
る。

ところで循環ポンプ３は軸受、軸シール及びタ
イミングギア等の摺動面の潤滑冷却のために油槽
を設けているので、この油がミスト状で、あるい
は軸シール面を通して系内ににじみ出ることによ
りレーザガスを汚染し出力の低下をきたす欠点が
ある。これらについて第２図を加えて詳細に説明
する。

第２図ｂは循環ポンプ部の断面図で、第２図ａ
に示す側面図のＡ―A′における断面を示す。

３０が循環ポンプ本体、３１がインペラー、３
２は軸シールでラビリンスシールと呼ばれてい
る。３３は軸受、３４は２個のインペラーを等速
で回転させるためのタイミングギア、３５が油槽
で３６が潤滑油である。３７は真空気密シール、
３８は油導入芯、３９が駆動軸である。

このような従来の装置では次のような欠点があ
る。

運転開始時、つまり初期排気時に油槽３５内
のガス（空気）は軸受３３とラビリンスシール
３２のすき間を通つて排気されるため、これら
の表面に付着したオイルがミスト状となつてガ
ス循環系内に混入する。また駆動軸側は気密シ
ール３７が施されているが摺動面に油膜を形成
させるため表面の油が同様に系内に混入しレー
ザガスを汚染する。このオイルミストの混入を
実線矢印で示す。

運転停止時には逆にガス循環系内のインペラ
３１側からラビリンスシール３２と軸受３３の
狭いすき間を通して油槽３５内に急激に流れ込
むため点線矢印の様に油槽３５内にオイルミス
トを生成させる。このオイルミストを多量に含
んだガスは沈下して油槽に戻る迄に数分〜数十
分かかるため、運転停止直後に運転を再開する
と多量の油が系内に混入することになる。

これらはレーザ発振中は油槽３５とインペラ３
１のケース内とに差力差がないため悪影響を及ぼ
さないが運転停止、開始を長期間繰返し使用する
場合はレーザガス汚染による出力低下、光学部品
の寿命の低下など多大の悪影響を及ぼす。

本発明はこれらの欠点を解決したガス循環系を
有するレーザ発振器を提供するものである。以下
図面によりその一実施例を説明する。

第３図は本発明の一実施例におけるガス循環型
レーザ発振器のガス循環系を示すものである。

第１図のものと同一の部分には同じ符号を付し
てその説明は省く。

第３図において、系内の排気は循環ポンプ３の
一部から行ない、運転停止時のリークは系内の配
管のいずれかの部分に設けられたリークバルブ８
を通じて行なわれる。又排気ポンプ６により荒引
が済んだ後の排気、あるいは循環ポンプ３の配管
５３の圧力の方が系内のインペラ容器内の圧力よ
り常に低い状態を維持した状態での排気のために
補助排気管５４を設けてもよい。

排気ポンプ６、循環ポンプ３、及びバルブ７，
８は油槽内のオイルミストがガス循環系内に混入
しない様にシーケンスコントローラー１１にて運
転制御される。１２はバルブ７，８，９および循
環ポンプ３と排気ポンプ６の指令信号である。

第４図ｂは第３図に示す本実施例のガス循環ポ
ンプ３付近の断面図で、第４図ａに示す側面図の
Ａ―A′における断面を示す。補助排気管５４は
省略してある。

循環ポンプ本体３０の両側にある油槽３５か
ら、ガス循環系配管５（第３図に示す）とは独立
した専用の配管５３を通して排気ポンプ６からガ
ス循環系外にオイルミストが放出される。７は排
気管のバルブ、８はリークバルブである。３１は
インペラ、３６は潤滑油、３９は駆動軸である。
電磁バルブ７及び８と排気ポンプ６及び循環ポン
プ３はシーケンスコントローラ１１からの信号に
より次に示す順序で制御される。

リークバルブ８が閉じられ排気ポンプ６が運
転を開始するとともにバルブ７が開かれ油槽内
３５から系内の排気が行なわれる。ガスは油槽
３５を通して排気され大気中に放出されるため
系内をオイルミストで汚染する心配はない。

レーザガスの導入〜レーザ発振の操作は従来
例と同じため省略する。

運転停止時は同じくシーケンスコントローラ
１１により第３図に示すガス供給用のバルブ９
が閉じられ、循環ポンプ３のインペラー３１の
回転が停止される。次にリークバルブ８が開き
リークを開始すると共にバルブ７が除々に閉じ
られ、排気ポンプ６の運転を停止する。リーク
バルブ８を開くことにより系内にガス（空気）
が導入されるが、シーケンスコントローラー１
１の指令で常に油槽３５内の圧力の方が循環ポ
ンプ内のガス圧より低い状態を維持するように
バルブ７が閉じられているため、油槽３５内の
オイルミストがガス循環系内に逆流することは
ない。

なお、系内をリークさせずに装置を維持する
時は、バルブ７を閉じ排気ポンプ６を停止する
だけでよい。

この様に本実施例によれば、循環ポンプから混
入するオイルミストによるガス循環系内の汚染を
極力低減せしめ、長期間安定な出力を維持でき
る。

第５図に本発明の第２の実施例を示す。第３図
に示した第１の実施例と同じ部位には同じ番号を
付してある。本実施例は、ガス消費量節約のた
め、排気ポンプ６から大気中に放出されるガスを
再生して使用する場合で、図に示す様に排気ポン
プ６の後段にガス再生系配管５５を設け、循環ポ
ンプ３及び排気ポンプ６から放出されるオイルミ
ストをオイルミストフイルタ１３で完全に除去
し、しかる後に酸化触媒１４を通して一酸化炭素
と酸素に分解された二酸化炭素を再び二酸化炭素
に再生してガス循環系に戻すことにより達成され
る。１５と１６と１７はバルブである。

従来触媒は排気ポンプ６の前段の低圧側に設け
られていたが、本実施例では後段の高圧側のオイ
ルミストフイルタを経た後に設けている。これは
高圧側に設ける方が、触媒と接触するガス分子の
量が多く効率の高い触媒の作用が得られるためで
ある。

本実施例の操作順序は次の通りである。

運転開始時は、リークバルブ８とバルブ９，
１５が閉じられ、バルブ１７，１６が開かれ
る。次に排気ポンプ６が運転を開始し、バルブ
７が開かれることにより配管５３からガス循環
系内のガスが排気される。この時排気速度を高
めるために配管５４を設けて５３と同時に排気
することも可能であるが、第４図に示す油槽３
５内の圧力が循環ポンプ３のインペラー部の圧
力より常に低い圧力で排気が続けられる様にバ
ルブ７の操作が、シーケンスコントローラ１１
からの指令１２により行なわれる。

真空排気後のガスの導入は、バルブ９を開く
ことによりガス容器１０から行なわれ、バルブ
９の開き量の制御により最適なガス圧が保持さ
れる。レーザ発振はこの状態で開始される。ガ
ス再生系での運転はバルブ９と１７を閉じると
共にバルブ１５を開くことにより排気ポンプ６
で排気されたガスがオイルミストフイルタ１３
と触媒１４を通りバルブ１６を経て再び系内に
戻されることにより行なわれる。

運転の停止は、循環ポンプ３の運転を停止
し、バルブ１５が閉じると共にバルブ１７が開
く。次にリークバルブ８を徐々に開きながらバ
ルブ７を徐々に閉じていき完全にリークが終了
した後に排気ポンプ６の運転を停止する。バル
ブ１６は長期間運転を停止する場合、触媒を保
護するために大気と遮断する目的で設けてあ
る。運転開始〜停止迄のこれらの操作はシーケ
ンスコントローラー１１からの指令信号１２に
より自動的に行なわれる。なお、系内にリーク
をさせずに装置を保持する場合はバルブ７，１
５を閉じ、排気ポンプ６の運転を停止しバルブ
１２を開く。

従来のガス再生方式は、ガス循環系の配管の一
部からガスを排気ポンプで取り出しオイルミスト
フイルターと触媒を通し再びガス循環系の配管の
一部に戻す方式か、直接ガス循環系内に触媒を入
れる方式のいずれかであつたため、循環ポンプか
ら放出されるオイルミストに対しては全く無防備
であつた。このため長期間の運転により系内が汚
染され、光学部品の劣化等による出力の低下を招
いていた。

第５図の実施例ではオイルミスト発生源である
ガス循環ポンプ３と排気ポンプ６から発生するオ
イルミストは全てオイルミストフイルタ１３を通
過することになるのでガスの再生運転時にもオイ
ルミストがガス循環系内に混入することは極めて
少ない。

また本発明は以下に示すようにシーケンスコン
トローラ１１を設定することにより、第５図に示
した触媒１４を使用することなくガス消費量の節
約を図ることができる。その例を第３図を用いて
説明する。

第３図においてレーザ発振を開始した後、バル
ブ７と９を同時に閉じて一定時間、例えば２時間
運転した後レーザ発振を維持したまま一定時間例
えば５分間バルブ７と９を同時に開いて新鮮ガス
の補給を行ない出力の低下を防ぐ。排気ポンプ６
は起動直後は所定の特性を発揮しないためバルブ
７を開く以前例えば５分前から運転を開始してお
く必要がある。これらのバルブや排気ポンプ６の
運転はシーケンスコントローラ１１からの指令信
号１２により所定のプログラムに従つて自動的に
操作される。この様な運転モードを取ることによ
り大巾にガスの消費量を節約でき、かつレーザ発
振を長期間に亘り連続して維持することが可能と
なり又系内を清浄に維持することができる。

以上のように本発明は、レーザ発振器のガス循
環系内のガスの排気を循環ポンプの油槽内から、
又リーク時は逆にガス循環系内より行なうように
構成し、各種バルブをシーケンスコントローラで
制御することにより、汚染源である循環ポンプの
油槽からのオイルミストがガス循環系内に混入
し、長期信頼性を低下させることを防止すること
ができるものである。またガス節約のためガス再
生を行なう場合も上記構成を基本とし排気ポンプ
の排出側にオイルミストフイルタと触媒を設けて
オイルミストを含まない再生ガスを再びガス循環
系内に戻すことにより容易に達成することができ
る。またガス再生装置を有さずともバルブとポン
プの自動操作により新鮮ガス補給を間けつ的に行
なうことにより長期間の連続発振を続けることを
可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス循環型レーザ発振器のガス
循環系部を示す概念図、第２図ａはその循環ポン
プ部の右側面図、同ｂは同拡大断面図、第３図は
本発明の一実施例におけるガス循環型レーザ発振
器のガス循環系部を示す概念図、第４図ａは循環
ポンプ部の側面図、同ｂは同断面図、第５図は本
発明のガス循環型レーザ発振器の他の実施例のガ
ス再生系を含むガス循環系部を示す概念図であ
る。 １……レーザ管、２……熱交換器、３……循環
ポンプ、４……熱交換器、５……配管、６……排
気ポンプ、７，８，９，１２，１５，１６……バ
ルブ、１０……ガス容器、１１……シーケンスコ
ントローラ、１２……指令信号、１３……オイル
ミストフイルタ、１４……触媒、５３……排気用
配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ管と、前記レーザ管に接続された循環
   用配管と、前記循環用配管の一部に設けられた循
   環ポンプと、前記循環ポンプの油槽部の一部に排
   気用配管を介して接続された排気ポンプと、前記
   循環用配管の一部に接続されたリーク用配管と、
   ガス供給源から循環用配管へ媒質ガスを供給する
   ガス供給用配管と、前記排気用配管、リーク用配
   管およびガス供給用配管の各々に設けられたバル
   ブと前記循環ポンプ及び排気ポンプを制御するシ
   ーケンスコントローラを具備したことを特徴とす
   るレーザ発振器。 ２ 排気ポンプの後段にガス再生手段が設けら
   れ、再生ガスがガス供給用配管に供給される特許
   請求の範囲第１項記載のレーザ発振器。 ３ レーザ発振後、排気用配管に設けられたバル
   ブと、ガス供給用配管に設けられたバルブとを間
   欠的に動作させるようシーケンスコントローラが
   設定されている特許請求の範囲第１項記載のレー
   ザ発振器。