WO1993007663A1 - Laser device - Google Patents

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WO1993007663A1
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heat exchanger
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laser gas
plate
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Inventor
Yasuyuki Morita
Kenji Mitsui
Mitsuo Manabe
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Fanuc Ltd
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    • 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
    • H01S3/04—Arrangements for thermal management
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    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser

Definitions

  • the present invention relates to a laser oscillation device that excites a laser gas forcibly cooled by a blower and a cooler in a discharge tube to perform laser oscillation, and in particular, uses a plate-type heat exchanger as a cooler.
  • a laser oscillation device that excites a laser gas forcibly cooled by a blower and a cooler in a discharge tube to perform laser oscillation, and in particular, uses a plate-type heat exchanger as a cooler.
  • Gas laser oscillators such as C 0 2 lasers have high efficiency and high output, and have good beam characteristics, so they are suitable for machining complex-shaped workpieces and high-speed machining when combined with a numerical controller. It has become widely used.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an overall configuration of a conventional laser oscillation device.
  • the laser oscillation 'device 1 is C 0 2 gas laser to Rezaga scan the C_ ⁇ 2 gas, and a laser oscillator 2, laser pressurized E unit 6 and the numerical control device 7.
  • the laser oscillator 2 is composed of laser gas circulation systems 31 and 32 and discharge tubes 21 and 22.
  • the laser gas is forced inside the laser gas circulation systems 31 and 32 and the discharge tubes 21 and 22 by a blower 43. Circulating.
  • the laser gas in the discharge tubes 21 and 22 is excited by high-frequency discharge from the laser power supplies 23 and 24, and the excited and high-temperature laser gas is discharged from the laser gas outlet 20 of the discharge tubes 21 and 22. Cooled by a heat exchanger 4 10 located at a distance L away After that, it is discharged from the blower 43. The laser gas is cooled again by the heat exchanger 420 to remove the heat of compression, and enters the discharge tubes 21 and 22 while being kept at a constant temperature.
  • the discharge tubes 21 and 22 have a Fabry-Perot oscillator having a total reflection mirror 25 and an output mirror 26 at both ends, and amplify the laser light generated by the discharge and a part thereof. Is output to the outside. The output laser light is changed in direction by a vendor mirror 27, enters a laser processing machine 6, and is tested for work processing.
  • the numerical control device 7 controls the laser oscillator 2 and the laser beam machine 6 according to a program stored therein.
  • a fin-type heat exchanger core is conventionally installed in a box-shaped closed container such as an aluminum material. Type is used. This fin-type heat exchanger cools the laser gas by flowing cooling water inside the fin-type core and transferring heat between the core and the laser gas flowing in the box-shaped closed vessel.
  • this fin-type heat exchanger is used for the laser oscillation device 1, it is inevitable that dust from the fin-type core itself and dust from the animal container in which the core is installed are unavoidable.
  • dust from the fin-type core itself and dust from the animal container in which the core is installed are unavoidable.
  • natural sand adhering to a natural container at the time of manufacture separates from the skin and enters the laser gas. If these dusts enter the laser gas, the optical components (total reflection mirror 25, output mirror 26, etc.) used in the laser oscillator 2 will be contaminated, and these extremely expensive optical components will be removed. They need to be replaced or cleaned. In the case of cleaning, the following problems have occurred.
  • the laser oscillator 1 must be stopped for a long time. (2) Since the laser gas circulation system 3 is disassembled and opened, it is inevitable that new dust or the like is mixed.
  • the above-mentioned fin-type heat exchanger has a low heat exchange efficiency per volume, and furthermore, the fin-type core must be installed in a box-shaped closed vessel, which results in an increase in size and weight. Therefore, if this fin-type heat exchanger is provided on the laser gas outlet side of the discharge tubes 21 and 22, the effects of vibrations and the like will be caused by the discharge tubes 21 and 2.
  • the discharge tubes 21 and 22 are very delicately adjusted in order to perform laser oscillation, and it is necessary to prevent the discharge tubes 21 and 22 from being affected by vibration or the like. Therefore, when installing a fin heat exchanger, it is necessary to increase the distance L between the discharge tubes 21 and 22 from the laser gas outlet 20. As a result, it is difficult to simplify the laser gas circulation system 3 / o
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a laser oscillation device capable of preventing generation of dust and the like by a heat exchanger and extending the life of an optical component. .
  • Another object of the present invention is to provide a laser oscillation device that can reduce the size of a heat exchanger.
  • Still another object of the present invention is to provide a laser oscillation device capable of increasing a laser output.
  • the laser oscillation device In a laser oscillation device that excites a laser gas forcedly cooled by a blower and a cooler in a discharge tube to perform laser oscillation, the laser oscillation device is provided at a laser gas outlet of a discharge tube to cool the laser gas excited by the discharge tube.
  • a laser oscillator comprising: a plate-type heat exchanger; and a blower provided at a laser gas outlet of the plate-type heat exchanger and blowing the laser gas cooled by the plate-type heat exchanger. Is provided.
  • a plate-type heat exchanger is provided at the laser gas outlet of the discharge tube to cool the high-temperature laser gas excited in the discharge tube.
  • a blower is provided at the laser gas outlet of the plate type heat exchanger to blow and circulate the laser gas. Since a plate-type heat exchanger is used as a cooler, generation of dust and the like from the heat exchanger can be prevented.
  • the heat exchanger can be downsized. Furthermore, the miniaturized heat exchanger can be provided close to the laser gas outlet of the discharge tube. Therefore, the path through which the high-temperature laser gas flows can be shortened, the flow rate of the laser gas can be increased by reducing the frictional resistance, and the laser output can be increased.
  • Fig. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of the laser oscillation device of the present invention.
  • Fig. 2 is a diagram schematically showing the internal structure of a plate-type heat exchanger.
  • Fig. 3 is a diagram showing the plate-type heat exchanger with a discharge tube.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state where the laser beam is installed on a laser gas outlet side;
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an overall configuration of a conventional laser oscillation device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of the laser oscillation device of the present invention.
  • the laser oscillator 1 is C_ ⁇ 2 gas laser to laser gas C 0 2 gas laser oscillator 2, and a laser beam machine 6 and the numerical control device I.
  • the laser oscillator 2 is composed of a laser gas circulation system 3 and discharge tubes 21, 22.
  • the laser gas is supplied by a blower 43 to the two gas passages 31, 32 and the discharge tubes 21, 21 of the laser gas circulation system 3. 2 2 Forced circulation inside.
  • two more discharge tubes are provided in parallel with the discharge tubes 21 and 22.
  • a plate-type heat exchanger 41 which will be described in detail later, is provided.
  • the laser gas in the discharge tubes 21 and 22 is supplied by a laser power source 23 and 24.
  • the laser gas which is excited by the high-frequency electric discharge generated by the laser and is heated to a high temperature, flows from the laser gas outlet 20 through the gas inlets 41 A and 41 B of the plate heat exchanger 41. After flowing into the inside of the heat exchanger 41 and being cooled, it flows out of the gas outlet 41 C and is sucked into the blower 43.
  • a plate-type heat exchanger 42 is also provided on the outlet side of the blower 43, and the laser gas discharged from the blower 43 is pumped from the gas inlet 42A of the plate-type heat exchanger 42. After flowing into the inside of the rate type heat exchanger 41, it is cooled again and the compression heat in the blower 43 is removed, it flows out from the gas outlets 42C, 42D and returns to the discharge tubes 21 and 22 again. be introduced. Thus, the laser gas is always cooled to a constant temperature by the plate heat exchangers 41 and 42 and enters the discharge tubes 21 and 22.
  • the discharge tubes 21 and 22 have a total reflection mirror 25 and an output mirror 26 at both ends to form a Fabry-Perot oscillator, and amplify the laser light generated by the discharge and a part thereof. Is output to the outside.
  • the output laser light is changed in direction by a vendor mirror 27, enters a laser processing machine 6, and is subjected to a workpiece processing test.
  • the numerical control device 7 controls the laser oscillator 2 and the laser beam machine 6 according to a program stored therein.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal structure of the plate heat exchanger.
  • the figure shows a cross section of the plate heat exchanger 41.
  • the plate type heat exchanger 41 has a structure in which a laser gas layer 41 E and a cooling water layer 41 F are alternately laminated via thin plates 41 G, and each layer 41 E, The 41F is provided with a fin 41H.
  • the high-temperature laser gas excited by the discharge tubes 21 and 22 flows through the adjacent cooling water layer 41F while passing through the laser gas layer 41E. Heat is exchanged through the cooling water and the thin plate 4 1 G and cooled. The heat exchange is facilitated by fin 41H.
  • each layer 41 E and 41 F of the plate type heat exchanger 41 can be freely selected, and are determined in consideration of cooling capacity, frictional resistance, price, and the like. Cooling efficiency is significantly improved compared to a conventional fin-type heat exchanger that cools by flowing laser gas into a box-shaped closed container, so the size can be significantly reduced to the conventional size of 1Z2 to 1Z5 I was able to. In addition, the size of the laser oscillator was reduced by about 10% by reducing the size and using no animal container.
  • the plate heat exchanger 41 is manufactured by brazing integrally in a vacuum furnace. That is, the adjacent portion of the plate 41P covering the outside of the plate heat exchanger 41, between the plate 41P and the thin plate 41H, between the thin plate 41H and the fin 41 Everything with G is united, for example, by brazing with copper material. Further, the n-bonding is performed in a vacuum furnace. For this reason, almost all of the dust and the like mixed into the plate type heat exchanger 41 during the manufacturing stage will be burned off at the stage of attaching ⁇ - in the furnace. It should be noted that a plate-type heat exchanger attached in a reducing furnace such as an H 2 furnace or an inert gas furnace can obtain substantially the same effect.
  • FIG. 3 is a view showing a state in which a plate-type heat exchanger is installed on a laser gas outlet side of a discharge tube, and is a view as viewed from an arrow A in FIG.
  • a plate-type heat exchanger 41 is provided close to a laser gas outlet 20, and the laser gas flows as shown by an arrow 100.
  • the high-temperature laser gas in the discharge tube 22 or the like enters the gas inlets 41 A and 41 B from the laser gas outlet 20 via the gas passages 3.3 and 34, and receives a plate-type heat. It is cooled by the exchanger 41 and flows out from the gas outlet 41C.
  • the length of the gas passages 33 and 34 between the laser gas outlet 20 such as the discharge tube 22 and the plate heat exchanger 41 is considerably shorter than the conventional case (distance L in Fig. 4).
  • the plate type heat exchanger 41 is provided immediately below the discharge tube 22 and the like.
  • Such an installation method became possible due to the use of a small and lightweight plate-type heat exchanger 41 for the heat exchanger and the provision of multiple laser gas inlets in the plate-type heat exchanger. .
  • making the heat exchanger small and lightweight reduces the effect of vibration on the discharge tubes 22 and the like, and has the function of laser gas integration, making it most suitable for the structure of the laser oscillation device. This is because the heat exchanger was used.
  • the flow rate of the laser gas could be increased by reducing the frictional resistance, and as a result, the laser output could be increased by about 20%.
  • the plate-type heat exchanger 41 has two gas inlets 41 A and 41 B corresponding to the parallel arrangement of the discharge tubes 22 and the like. Although one C is provided, the gas inlet and the gas outlet can be appropriately changed and provided according to the installation type of the discharge tube and other installation conditions. For example, blower 4 As for the plate type heat exchanger 42 provided on the outlet side of 3, two gas inlets and one gas outlet were provided.
  • the plate-type heat exchanger is used as the laser cooler of the laser oscillation device, so that generation of dust and the like from the heat exchanger can be prevented.
  • the life of optical components can be greatly extended.
  • the laser gas circulation system can be simplified and the laser oscillator can be reduced in weight.
  • the miniaturized heat exchanger can be provided close to the laser gas outlet of the discharge tube, the path through which the high-temperature laser gas flows can be shortened, and the flow rate of the laser gas can be increased by reducing the frictional resistance.
  • the laser output can be increased.

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Description

明 細 書 レーザ発振装置 技 術 分 野
本発明は送風機及び冷却器によって強制冷却されたレーザガ スを放電管内で励起してレーザ発振を行うレーザ発振装置に関 し、 特に冷却器としてプレー ト型熱交換器を用いるようにした レーザ発振装置に関する。 背 景 技 術
C 0 2 レーザ等のガス レーザ発振装置は、 高効率で高出力が 得られ、 またビーム特性も良いため、 数値制御装置と結合され て複雑形状のワーク加工や、 高速加工等に適しており、 広く使 用されるようになってきた。
図 4は従来のレーザ発振装置の全体構成を概略的に示す図で ある。 図において、 レーザ発振'装置 1 は C〇 2 ガスをレーザガ スとする C 0 2 ガス レーザであり、 レーザ発振器 2、 レーザ加 ェ機 6及び数値制御装置 7から構成される。 レーザ発振器 2 は レーザガス循環系 3 1， 3 2及び放電管 2 1 , 2 2から成り、 レーザガスは、 送風機 4 3によってそのレーザガス循環系 3 1 , 3 2及び放電管 2 1 , 2 2内部を強制循環している。
放電管 2 1及び 2 2内のレーザガスはレーザ用電源 2 3及び 2 4による高周波放電により励起され、 励起されて高温となつ たレーザガスは、 放電管 2 1及び 2 2のレーザガス出口部 2 0 から距離 L離れた位置に設けられた熱交換器 4 1 0で冷却され た後、 送風機 4 3から吐出される。 そのレーザガスは、 熱交換 器 4 2 0によって再度冷却されて圧縮熱を除去され、 常に一定 温度に管理されて放電管 2 1及び 2 2に入る。
放電管 2 1及び 2 2はその両端に全反射鏡 2 5及び出力鏡 2 6を有してフアブリペロー型発振器を構成しており、 放電によ り発生したレーザ光を.増幅してその一部を外部に出力する。 出 力されたレーザ光は、 ベンダミ ラ一 2 7で方向を換えられ、 レ 一ザ加工機 6に入り、 ワーク加工に供試される。 数値制御装置 7は、 これらのレーザ発振器 2及びレーザ加工機 6を、 その内 部に記憶しているプログラムに沿つて制御している。 - このレーザ発振装置 1において、 冷却器としての熱交換器 4 1 0及び 4 2 0には、 従来から、 フィ ン型熱交換器コアをアル ミ鐯物等の箱型密閉容器中に設置するタイプのものが使用され ている。 このフィ ン型熱交換器は、 フィ ン型コア内部に冷却水 を流し、 そのコアと箱型密閉容器中を流れるレーザガスとの間 の伝熱によりレーザガスを冷却するものである。
しかし、 このフィ ン型熱交換器をレーザ発振装置 1に使用す ると、 そのフィ ン型コア自体からの麈ゃ、 そのコアが設置され る籙物容器からの塵の発生が避けられない。 特に、 篛造時に鐯 物容器に付着した籙物砂がその鍀肌から離れてレーザガスに混 入する場合がある。 これらの塵等がレーザガスに混入すると、 レーザ発振器 2に使用されている光学部品 （全反射鏡 2 5や出 力鏡 2 6等） が汚染されるため、 非常に高価なこれらの光学部 品を交換するか、 もしくは洗浄する必要がある。 また、 洗浄す る場合には、 下記のような問題が生じていた。
( 1 ) レーザ発振装置 1を長時間停止しなければならない。 ( 2 ) レーザガス循環系 3を分解して開放するため、 新たな 塵等の混入が避けられない。
( 3 ) ベンダ ミ ラ ー 2 7 、 レーザ加工機 6等も含めた光学系 の再調整が必要となり、 多くの時間と熟練を要する。 したがって、 この熱交換器による塵等の発生を防止すること はレーザ発振装置にとって非常に重要な課題であった。
また、 上記のフィ ン型熱交換器は体積当たりの熱交換効率が 低く、 そのうえ、 フィ ン型コアを箱型密閉容器に設置しなけれ ばならないため、 大型化してしまい、 重量も重くなる。 そのた. め、 このフ ィ ン型熱交換器を放電管 2 1及び 2 2のレーザガス 出口側に設けると、 その振動による影響等が放電管 2 1及び 2
2に伝わりやすくなる。 一方、 放電管 2 1及び 2 2は、 レーザ 発振を行うために非常にデリケー トな調整がなされており、 振 動の影響等を受けないようにする必要がある。 したがって、 フ ィ ン型熱交換器を設置する場合は、 放電管 2 1及び 2 2のレー ザガス出口部 2 0からの距離 Lを長く とる必要がある。 その結 果、 レーザガス循環系 3の簡素化が困難であるという問題があ つ / o
さらに、 レーザ発振装置の高出力化のためには、 レーザガス 流量を大きくすることが有効であるが、 そのためには、 特に高 温レーザガスが流れる径路を短く して摩擦抵抗を低減すること が重要である。 その理由は、 レーザガスは高温である程、 粘性 が高く、 また、 体積流量も増大するので、 高温レーザガスが流 れる径路を長くすることは、 摩擦抵抗を大きくすることになる からである。 しかし、 上述したように、 フィ ン型熱交換器を用 いると、 高温レーザガスが流れる放電管 2 1及び 2 2から熱交 換器 4 1 0までの距離 Lを長くとる必要があるため、 摩擦抵抗 を低減できず、 レーザ発振装置の高出力化の障害となっていた < 発 明 の 開 示
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 熱交換 器による塵等の発生を.防止して光学部品を高寿命化することが できるレーザ発振装置を提供することを目的とする。
また、 本発明の他の目的は、 熱交換器を小型化することがで きるレーザ発振装置を提供することである。
さらに、 本発明の他の目的は、 レーザ出力を高出力化するこ とができるレーザ発振装置を提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、
送風機及び冷却器によって強制冷却されたレーザガスを放電 管内で励起してレーザ発振を行うレーザ発振装置において、 放 電管のレ一ザガス出口に設けられ、 前記放電管內で励起された レーザガスを冷却するプレート型熱交換器と、 前記プレート型 熱交換器のレーザガス出口に設けられ、 前記プレー ト型熱交換 器によって冷却されたレーザガスを送風する送風機と、 を有す ることを特徵とするレーザ発振装置が、 提供される。
放電管のレーザガス出口にプレー卜型熱交換器が設けられ、 放電管内で励起された高温レーザガスを冷却する。 そのプレー ト型熱交換器のレーザガス出口に送風機が設けられ、 レーザガ スを送風して循環させる。 冷却器としてプレー ト型熱交換器を 用いるので、 熱交換器からの塵等の発生を防止できる。 また、 熱交換器の小型化が可能となる。 さらに、 その小型化された熱 交換器を放電管のレーザガス出口に近接して設けることができ るので、 高温レーザガスが流れる径路を短くすることができ、 摩擦抵抗の低減によるレーザガスの流量増加が可能となり、 レ 一ザ出力を高出力化することができる。 図 面 の 簡 単 な 説 明
図 1 は本発明のレーザ発振装置の全体構成を概略的に示す図 図 2はプレー ト型熱交換器の内部構造を概略的に示す図、 図 3はプレー ト型熱交換器を放電管のレーザガス出口側に設 置した状態を示す図、
図 4は従来のレーザ発振装置の全体構成を概略的に示す図で ある。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図 1 は本発明のレーザ発振装置の全体構成を概略的に示す図 である。 図において、 レーザ発振装置 1 は C 0 2 ガスをレーザ ガスとする C〇 2 ガスレーザであり、 レーザ発振器 2 、 レーザ 加工機 6及び数値制御装置 Ίから構成される。 レーザ発振器 2 はレーザガス循環系 3及び放電管 2 1， 2 2から成り、 レーザ ガスは、 送風機 4 3によつてそのレーザガス循環系 3の 2つの ガス通路 3 1 , 3 2及び放電管 2 1， 2 2内部を強制循環して いる。 なお、 図示されていないが、 放電管 2 1， 2 2 と並列に さらに 2本の放電管が設けられている。
放電管 2 1及び 2 2のレーザガス出口部 2 0に近接した位置 に、 詳細は後述するプレー ト型熱交換器 4 1が設けられる。 放 電管 2 1及び 2 2内のレーザガスはレーザ用電源 2 3及び 2 4 による高周波放電により励起され、 励起されて高温となったレ 一ザガスは、 レーザガス出口部 2 0からプレー ト型熱交換器 4 1のガス導入口 4 1 A , 4 1 Bを経由してプレー ト型熱交換器 4 1内部に流入し、 冷却された後、 ガス出口 4 1 Cから流出し、 送風機 4 3に吸入される。 送風機 4 3の出口側にもプレー ト型 熱交換器 4 2が設けら.れ、 送風機 4 3から吐出されたレーザガ スは、 そのプレート型熱交換器 4 2のガス導入口 4 2 Aからプ レート型熱交換器 4 1内部に流入して再度冷却され送風機 4 3 での圧縮熱が除去された後、 ガス出口 4 2 C， 4 2 Dから流出 し、 放電管 2 1及び 2 2に再度導入される。 このように、 レー ザガスは、 プレート型熱交換器 4 1及び 4 2によって常に一定 温度に冷却されて放電管 2 1及び 2 2に入る。
放電管 2 1及び 2 2はその両端に全反射鏡 2 5及び出力鏡 2 6を有してフアブリペロー型発振器を構成しており、 放電によ り癸生したレーザ光を増幅してその一部を外部に出力する。 出 力されたレーザ光は、 ベンダミ ラー 2 7で方向を換えられ、 レ 一ザ加工機 6に入り、 ワーク加工に供試される。 数値制御装置 7は、 これらのレーザ発振器 2及びレーザ加工機 6を、 その内 部に記憶しているプログラムに沿つて制御している。
図 2はプレート型熱交換器の内部構造を概略的に示す図であ る。 図ではプレート型熱交換器 4 1の摸断面を示す。 プレー ト 型熱交換器 4 1 は、 レーザガス層 4 1 Eと冷却水層 4 1 Fとが、 薄板 4 1 Gを介して交互に積層された構造をしており、 その各 層 4 1 E， 4 1 Fにはフィ ン 4 1 Hが設けられている。 放電管 2 1， 2 2で励起されて高温となったレ一ザガスは、 レーザガ ス層 4 1 Eを通過する間に、 隣接する冷却水層 4 1 Fを流れる 冷却水と薄板 4 1 Gを通して熱交換され、 冷却される。 その熱 交換はフィ ン 4 1 Hによって促進される。 このプレー ト型熱交 換器 4 1の各層 4 1 E， 4 1 Fの層数や層の厚さは自由に選択 でき、 冷却能力、 摩擦抵抗、 価格等を鑑みて決定されるが、 従 来の箱型密閉容器内にレーザガスを流して冷却するフィ ン型熱 交換器に比べて冷却効率がかなり改善されるため、 従来の 1 Z 2〜 1 Z 5の大きさまで大幅な小型化を行う ことができた。 ま た、 小型化できたこと及び鍩物容器を用いないことで、 レーザ 発振器全体と して約 1 0 %の軽量化を行うことができた。
このプレー ト型熱交換器 4 1 は真空炉中で一体にロー付けに より製造される。 すなわち、 プレー ト型熱交換器 4 1の外側を 覆うプレー ト 4 1 Pの隣接する部分、 そのプレー ト 4 1 Pと薄 板 4 1 Hとの間、 薄板 4 1 Hとフ ィ ン 4 1 Gとの間はすべて、 例えば銅材によるロ ー付けによつて一体ものとなる。 さらに、 その n—付けは真空炉中で行われる。 このため、 製造段階でプ レー ト型熱交換器 4 1 内部に混入した塵等は、 炉中 π—付けの 段階でほとんどすべて焼失する。 なお、 H 2 炉のような還元炉 あるいは不活性ガス炉中で口一付けされたプレー ト型熱交換器 でもほぼ同様の効果を得る事ができる。 さらに、 従来のフ ィ ン 型熱交換器の容器のような铸物は用いないので、 鍀物砂が混入 することもない。 このため、 プレー ト型熱交換器 4 1から発生 する麈等は従来の熱交換器に比べて極めて少なくなり、 レーザ 発振器 2内部に発生する塵等の量を、 従来と比較して約 8 0パ —セ ン トの大幅低減を行う ことができた。 したがって、 レーザ 発振器 2を構成する光学部品の汚染を防止することができ、 光 学部品の寿命を飛躍的に伸ばすことができた。 図 3はプレート型熱交換器を放電管のレーザガス出口側に設 置した状態を示す図であり、 図 1の A矢視図である。 図におい て、 プレート型熱交換器 4 1 はレーザガス出口部 2 0 に近接し て設けられ、 レーザガスは矢印 1 0 0で示すように流れる。 す なわち、 放電管 2 2等内の高温レーザガスは、 レーザガス出口 部 2 0からガス通路 3. 3 , 3 4を経由してガス導入口 4 1 A， 4 1 Bに入り、 プレー ト型熱交換器 4 1で冷却されてガス出口 4 1 Cから流出する。
放電管 2 2等のレーザガス出口部 2 0 とプレート型熱交換器 4 1 と間のガス通路 3 3及び 3 4は、 その長さが従来の場合 (図 4の距離 L ) と比べてかなり短縮され、 プレー ト型熱交換 器 4 1は放電管 2 2等の直下に設けられる。 このような設置方 法が可能となったのは、 熱交換器に小型軽量のプレート型熱交 換器 4 1を使用したこと及びそのプレート型熱交換器に複数の レーザガス入口を設けたことによる。 すなわち、 熱交換器を小 型軽量とすることで、 放電管 2 2等に与える振動の影響を少な く し、 かつレーザガス統合の機'能を有することでレーザ発振装 置の構造に最も適した熱交換器としたためである。
このように、 高温レーザガスが流れる径路を短く したので、 摩擦抵抗の低減によるレーザガスの流量増加が可能となり、 そ の結果、 レーザ出力を約 2 0 %増加させることができた。
なお、 プレー ト型熱交換器 4 1は、 放電管 2 2等が並列に設 けられていることに対応してガス導入口 4 1 A， 4 1 Bを 2つ 設け、 また、 ガス出口 4 1 Cを 1つ設ける構成としたが、 この ガス導入口やガス出口は放電管の設置タィプゃ他の設置条件に 応じて適切に変更して設けることができる。 例えば、 送風機 4 3の出口側に設けるプレ一 ト型熱交換器 4 2については、 2つ のガス導入口と 1つのガス出口を設けるようにした。
以上説明したように本発明では、 レーザ発振装置のレ一ザガ スの冷却器と してプレー ト型熱交換器を用いる構成としたので、 熱交換器からの塵等の発生を防止することができ、 光学部品の 寿命を飛躍的に伸ばすことができる。 また、 熱交換器の小型軽 量化に伴い、 レーザガス循環系の簡素化及びレーザ発振器の軽 量化を行う ことができる。 さらに、 その小型化された熱交換器 を放電管のレーザガス出口に近接して設けることができるので、 高温レーザガスが流れる径路を短くすることができ、 摩擦抵抗 の低減によるレーザガスの流量増加が可能となり、 レーザ出力 を高出力化することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 送風機及ぴ冷却器によって強制冷却されたレーザガスを 放電管内で励起してレーザ発振を行うレーザ発振装置において、 放電管のレーザガス出口に設けられ、 前記放電管内で励起さ れたレーザガスを冷却するプレート型熱交換器と、
前記プレート型熱交換器のレーザガス出口に設けられ、 前記 プレート型熱交換器によって冷却されたレーザガスを送風する 送風機と、
を有することを特徵とするレーザ発振装置。
2 . 前記プレート型熱交換器は、 前記放電管のレーザガス出 口に近接して設けられることを特徴とする請求項 1記載のレー ザ発振装置。
3 . 前記プレー ト型熱交換器は、 真空炉中又は、 H 2 炉のよ うな還元炉ぁるいは不活性ガス炉中で一体に口一付けされて製 造されることを特徵とする請求項 1記載のレーザ発振装置。
4 . 前記プレー ト型熱交換器は、 レーザガス層と冷却水層と が薄板を介して交互に積層されていることを特徴とする請求項 1記載のレーザ発振装置。
5 . 前記送風機のレーザガス出口にも前記プレート型熱交換 器が設けられることを特徴とする請求項 1記載のレーザ発振装
6 . 前記プレー ト型熱交換器は、 複数のレーザガス入口もし くは出口が設けられレーザガス分岐統合の機能を有することを 特徵とする請求項 1記載のレーザ発振装置。
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