WO2024042684A1 - 送風装置、及びこれを適用したガスレーザ発振器 - Google Patents

送風装置、及びこれを適用したガスレーザ発振器 Download PDF

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WO2024042684A1
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chamber
motor chamber
shaft member
porous filter
exhaust pipe
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Inventor
隆裕 原
一也 太田
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ファナック株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/06—Lubrication
    • F04D29/063—Lubrication specially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the present invention relates to a blower device including rotating turbo blades, and a gas laser oscillator to which the blower device is applied.
  • a gas laser oscillator that uses a reactive gas as a laser medium and excites and discharges the reactive gas within a resonator to oscillate a laser beam of a predetermined wavelength.
  • gas laser oscillators include carbon dioxide (CO 2 ) lasers, argon gas (Ar) lasers, He--Ne lasers, and excimer lasers.
  • a typical gas laser oscillator includes a circulation path for compressing and supplying the reactive gas serving as the laser medium to the resonator, as well as recovering and circulating the reactive gas after discharge. At this time, a blower is installed in the circulation path to compress the reaction gas.
  • Such a blower device for example, as shown in Patent Document 1, includes a rolling bearing on the rotating shaft of a motor for rotationally driving a turbo blade that compresses gas, and a rotating shaft that partitions and isolates the gas compression chamber and the motor chamber. a seal mechanism that penetrates the motor chamber, a pump mechanism that pumps up lubricating oil in the motor chamber and sends it to the hollow hole, a trap mechanism that traps the lubricating oil in the exhaust system that exhausts the motor chamber, and a trap mechanism that traps the lubricating oil in the oil tank.
  • High-speed rotating equipment is known that is provided with an oil recovery path for recovering oil. According to the rotating device having such a configuration, oil contained in the gas exhausted to the exhaust system can be recovered and returned into the motor chamber.
  • a non-contact type sealing mechanism is used to partition the gas compression chamber and the motor chamber, with the intention of sealing while penetrating the rotation axis of the turbo blade.
  • Labyrinth seals with a structure are often used.
  • the labyrinth seal has sufficient ability to seal small solid impurities, it is difficult to seal the gas flowing into the gas compression chamber, so if you try to increase the exhaust capacity from the motor chamber, pressure loss will occur. It is necessary to use a low oil filter, and as a result, the oil filter applied to the trap mechanism has to be large.
  • a housing integrally formed with a sealed motor chamber that accommodates a rotor and a stator therein, and a ventilation chamber that accommodates turbo blades in the upper part of the motor chamber, and exhaust air from the motor chamber.
  • the motor chamber has an oil chamber for storing lubricating oil formed in the lower part of the stator, and a shaft member is rotatably housed through the rotor, and the blower chamber has the following features: The shaft member passes through the lower through hole, and a turbo blade is attached to the upper end of the shaft member, and the shaft member has a partially hollow structure, and the lower end thereof is stored in an oil chamber.
  • An annular seal member is disposed so as to be immersed in lubricating oil, and is disposed on the outer surface of the shaft member at a position corresponding to the through hole, and is in contact with the inner wall surface of the through hole. It is connected to the housing via an exhaust pipe so as to communicate with the chamber, and a porous filter having a circular cross section is attached to the connection between the exhaust pipe and the housing.
  • a gas laser oscillator includes a blower device that generates a gas flow, and the blower device includes a sealed motor chamber that accommodates a rotor and a stator therein, and a blower chamber that accommodates turbo blades in the upper part of the motor chamber.
  • the blower device includes a housing integrally formed with the motor chamber and an exhaust pump that exhausts air from the motor chamber.
  • the member is rotatably housed, and the shaft member passes through the ventilation chamber at a through hole in the lower part, and a turbo blade is attached to the upper end of the shaft member, and the shaft member has a partially hollow structure.
  • the shaft member has an annular shape on its outer surface at a position corresponding to the through hole, which is in contact with the inner wall surface of the through hole.
  • the exhaust pump is connected to the housing via an exhaust pipe so as to communicate with the motor chamber, and a porous filter having a circular cross section is attached to the connection between the exhaust pipe and the housing. .
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a gas laser oscillator according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the blower device shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of a region A1 shown in FIG. 2;
  • FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of a region A2 shown in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the blower device according to the second embodiment. It is a partial sectional view showing an example of the attachment structure of the porous filter in the blower device by a 3rd embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a porous filter according to a fourth embodiment. It is a partial sectional view showing an example of the attachment structure of the porous filter in the blower device by a 4th embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a gas laser oscillator according to a first embodiment, which is a typical example of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial sectional view showing the internal structure of the air blower shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of the area A1 shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the region A2 shown in FIG.
  • the gas laser oscillator 10 includes a resonator 20 that excites a laser gas to oscillate a laser beam LB, and a circulation path 30 that circulates the laser gas in the resonator 20.
  • a blower device 100 is connected to the circulation path 30 and generates a gas flow GF by forcibly compressing laser gas.
  • examples of the gas laser oscillator 10 according to the first embodiment include a carbon dioxide (CO 2 ) laser, an argon gas (Ar) laser, a He-Ne laser, and an excimer laser.
  • the laser beam LB emitted from the resonator 20 may be either a continuous wave or a pulse wave.
  • the resonator 20 includes, for example, a total reflection mirror 22 and an output coupling mirror 24 that are arranged to face each other along the emission direction of the laser beam LB, and a pair of discharge electrodes 26 that are arranged perpendicularly thereto. , and the generated laser beam LB is emitted toward the transmission path 28. At this time, a laser beam is generated by causing an excited discharge from a pair of discharge electrodes 26 to a laser gas, which is a laser medium, which is filled inside the resonator 20.
  • the circulation path 30 connects the resonator 20 and the blowing chamber 110 of the blowing device 100, and forms together with them a circulation system CC in which the gas flow GF circulates.
  • a laser gas supply source for example, a gas cylinder, etc.
  • It is configured to additionally supply laser gas to the circulation system CC in such a case.
  • the circulation path 30 is provided with a cooler 32 for cooling the laser gas on the side where the gas flows back from the resonator 20 to the blowing chamber 110.
  • the cooler 32 may be provided in the circulation path 30 facing the resonator 20 from the ventilation chamber 110, or may be provided in both circulation paths 30, respectively.
  • the drive power supply 40 supplies predetermined drive power (for example, high-frequency power) to the discharge electrode 26 of the resonator 20 based on a control command (drive command signal DS or stop command signal SS) from the oscillation control device 50. Furthermore, the drive power supply 40 supplies a predetermined drive power to the motor (stator 124) included in the motor chamber 120 of the blower device 100 based on the blow command signal BS from the oscillation control device 50.
  • the oscillation control device 50 outputs a drive command signal DS or a stop command signal SS to the drive power source 40 based on input such as an oscillation command from an external processing control device (not shown) or an on/off command from a user, for example. . Further, the oscillation control device 50 continuously outputs the blow command signal BS to the motor chamber 120 of the blower device 100 while the gas laser oscillator 10 is being driven (that is, while the oscillation control device 50 is activated). .
  • the gas laser oscillator 10 generates a gas flow GF in the circulation system CC with the resonator 20 by driving the air blower 100 based on various commands from the oscillation control device 50. is formed, and driving power is supplied to the discharge electrode 26 to cause laser oscillation within the resonator 20.
  • the blower device 100 includes a blower chamber 110 that accommodates a turbo blade 112, and a sealed motor chamber 120 that accommodates a motor (rotor 123 and stator 124). and a shaft member 130 which has the turbo blade 112 attached to one end thereof and rotates together with the rotor 123 inside the housing 102 integrally formed with the housing 102, and an annular seal member 140 attached to the shaft member 130.
  • An exhaust pump 150 that communicates with the inside of the motor chamber 120 and exhausts gas therein is attached via a porous filter 160 having a circular cross section.
  • the blowing chamber 110 includes an internal space S1 that accommodates a rotating turbo blade 112, and the internal space S1 is connected to the circulation path 30 at its upper end and right end in the drawing, respectively.
  • the laser gas is introduced from the circulation path 30 at the upper end, and after being compressed, is discharged from the circulation path 30 at the right end to form the gas flow GF.
  • the internal space S1 is preferably formed to have a shape that is approximately the same as the outer shape of the turbo blade 112 and has a small gap between it and the inner wall.
  • the motor chamber 120 includes, for example, a motor consisting of a stator 124 circumferentially attached to the inner wall surface of the internal space S2, and a rotor 123 that rotates inside the stator 124.
  • a shaft member 130 that rotates at a speed of 130 is attached.
  • a through hole TH (see FIG. 3) communicating with the internal space S1 of the ventilation chamber 110 is formed in the upper part of the internal space S2, and a part of the shaft member 130 is formed on the inner wall surface of the through hole TH.
  • a bearing 125 is attached to hold it rotatably.
  • an oil chamber 122 is formed below the stator 124 in the internal space S2 to store lubricating oil LO (for example, ester oil such as diester oil or polyol ester oil) for lubricating the rotating mechanism such as the motor.
  • lubricating oil LO for example, ester oil such as diester oil or polyol ester oil
  • a bearing 126 that rotatably holds a part of the shaft member 130 is attached via a leg portion 127 arranged on the bottom surface of the oil chamber 122.
  • a communication hole 128 communicating with the exhaust pipe 152 of the exhaust pump 150 is formed on the side surface of the internal space S2.
  • the shaft member 130 has a turbo blade 112 attached to its upper end and a rotor 123 attached to its lower end, and is connected to the interior of the motor chamber 120 from the internal space S1 of the ventilation chamber 110. It is rotatably held by bearings 125 and 126 so as to penetrate the space S2. Further, the shaft member 130 is formed with a hollow structure in which a part is a hollow portion 132, and is arranged so that the lower end of the hollow portion 132 is immersed in the liquid level of the lubricating oil LO stored in the oil chamber 122. be done.
  • the hollow portion 132 of the shaft member 130 is formed such that its upper end corresponds to the upper portion of the bearing 125, and an opening 134 (see FIG. 3) that penetrates the shaft member 130 is formed at the upper end. It is formed. Then, the lubricating oil LO accumulated in the oil chamber 122 is generated by a part of the centrifugal force accompanying the rotation of the shaft member 130 functioning as a component force (suction force) along the inner surface of the hollow portion 132. A portion of the oil LO is sucked up into the hollow portion 132 to form an oil airflow OF containing the lubricating oil LO in the form of mist.
  • the lubricating oil LO contained in the oil airflow OF discharged from the opening 134 of the hollow portion 132 has the function of lubricating and cooling rotating components such as the bearing 125 and the rotor 123.
  • annular seal member 140 is attached to the outer surface of the shaft member 130 at a position corresponding to the through hole TH, and is in contact with the inner wall surface of the through hole TH.
  • This seal member 140 functions as a so-called “piston ring seal” and is in sliding contact with the inner wall surface of the through hole TH as the shaft member 130 rotates.
  • the internal spaces S1 and S2 are partitioned while maintaining higher airtightness than a so-called "labyrinth seal.”
  • FIGS. 2 and 3 show an example in which two annular seal members 140 are arranged one above the other, the number of annular seal members 140 may be one as long as it fulfills the above function. There may be three or more.
  • the exhaust pump 150 communicates with the communication hole 128 of the motor chamber 120 via an exhaust pipe 152, and discharges the gas in the internal space S2 of the motor chamber 120 together with the mist of lubricating oil LO.
  • a porous filter 160 with a circular cross section is installed at the position of the communication hole 128 in the connection part (area A2) between the exhaust pipe 152 and the motor chamber 120. It is being
  • the exhaust pipe 152 is configured as a metal or resin tubular member having an outer diameter Do and an inner diameter Di.
  • the exhaust pipe 152 it is preferable to configure the exhaust pipe 152 as a flexible tube having flexibility.
  • the porous filter 160 has a high filtering ability ( It is formed as a fine porous filter.
  • the internal spaces S1 and S2 are partitioned while ensuring sufficient airtightness.
  • the internal space S2 can be made to have a lower pressure to improve exhaust efficiency.
  • the porous filter 160 a porous body made of ceramics, sintered metal, or the like can be exemplified.
  • the sintered metal may be made of bronze or stainless steel, for example.
  • the outer diameter of the porous filter 160 is set to be larger than at least the opening diameter of the communication hole 128 and the inner diameter Di of the exhaust pipe 152.
  • porous filter 160 By attaching such a porous filter 160 to the side surface of the housing 102 between the communication hole 128 and the exhaust pipe 152, as shown in FIG. An exhaust gas flow EF is generated towards.
  • the porous filter 160 is formed of a porous material having a high filtering ability to the extent that the atomized lubricating oil LO does not pass therethrough, as described above, the lubricating oil LO is filtered on the surface on the communication hole 128 side. captured and returned to liquid.
  • the captured lubricating oil LO is separated from the exhaust gas flow EF and is collected into the internal space S2 of the motor chamber 120 through the communication hole 128, so that the circulating oil LO is collected as in the conventional case.
  • the communication hole 128 is configured to have a shape that slopes toward the inside of the housing 102.
  • a plating layer such as gold plating (not shown) may be formed on the surface of the porous filter 160. This can reduce deterioration of the lubricating oil LO captured on the surface of the porous filter 160, and also suppress oxidation of the surface when the porous filter 160 is formed of sintered metal.
  • the blower device according to the first embodiment and the gas laser oscillator to which the same is applied are arranged with an annular sealing member on the outer surface of the shaft member to maintain high airtightness between the blower chamber and the motor chamber.
  • FIG. 5 is a partial sectional view showing the internal structure of a blower device according to a second embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are given to those parts that can have the same or common configurations as those in the first embodiment. The explanation of the repetition of is omitted.
  • a refrigerant path 272 is embedded in the area of the motor chamber 120 of the housing 102 in a manner that surrounds the internal space S2, as shown in FIG. 5 as an example.
  • the refrigerant passage 272 is arranged, for example, so as to spiral around the internal space S2, and is configured so that the refrigerant flowing therein circulates.
  • the refrigerant path 272 is connected to a refrigerant supply source 274 that supplies refrigerant via a refrigerant supply pipe 276, and although not shown, the refrigerant path 272, the refrigerant supply source 274, and the refrigerant supply pipe 276 form a cooling mechanism. 270.
  • the cooling mechanism 270 supplies a gas or liquid refrigerant from the refrigerant supply source 274 to the refrigerant path 272 and circulates it, thereby cooling the heat generated when the motor is driven in the motor chamber 120 and discharging the mist of lubricating oil LO. Excessive generation can be suppressed.
  • the oscillation control device 50 may be configured to feedback-control the refrigerant supply operation of the refrigerant supply source 274 by detecting the temperature of the motor chamber 120 with a sensor.
  • the blower device according to the second embodiment and the gas laser oscillator to which the blower device is applied can have the effects described in the first embodiment, as well as the refrigerant in the area corresponding to the motor chamber of the housing.
  • By providing a cooling mechanism that circulates the air it becomes possible to suppress the temperature rise in the motor room.
  • FIG. 6 is a partial sectional view showing an example of a mounting structure for a porous filter in a blower device according to a third embodiment of the present invention.
  • the same or common configurations as those in the first embodiment and the second embodiment can be adopted. A description of these repetitions will be omitted by attaching reference numerals.
  • the blower device according to the third embodiment differs from the first embodiment in that a joint structure is provided at the connection portion between the housing 102 and the exhaust pipe 352 to ensure a strong connection. That is, as an example thereof, as shown in FIG. 6, a joint portion 354 is formed at the end of the exhaust pipe 352 to accommodate the porous filter 160 inside and to be screwed to the housing 102 on the outside.
  • FIG. 6 shows an example in which the joint part 354 is formed at one end of the exhaust pipe 352, the mounting member including the joint part 354 described above is constituted by itself, and one end of the joint part 354 is formed from, for example, a flexible tube.
  • a structure in which an exhaust pipe 352 is attached may be adopted.
  • the blower device according to the third embodiment and the gas laser oscillator to which the same is applied are provided with a joint structure that ensures a strong connection at the connection portion between the housing and the discharge pipe.
  • the operation of attaching the discharge pipe, including positioning the porous filter can be simplified.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view schematically showing a porous filter according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a partial sectional view showing an example of the mounting structure of the porous filter in the air blower according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the same or common configurations can be adopted as those in the first to third embodiments. A description of these repetitions will be omitted by attaching reference numerals.
  • a porous filter 460 according to the fourth embodiment has a structure in which a convex portion 462 having a diameter Di is formed along the attachment direction B in which it is attached to the exhaust pipe 152.
  • the porous filter 460 having such a structure, for example, as shown in FIG. It becomes possible to facilitate positioning with the filter 460.
  • the diameter of the convex portion 462 may be configured to be larger than the inner diameter Di of the exhaust pipe 152. Thereby, the convex portion 462 of the porous filter 460 can be inserted into the exhaust pipe 152 without any gaps, so that leakage of the exhaust gas flow EF from the exhaust pipe 152 can be suppressed.
  • the blower device according to the fourth embodiment and the gas laser oscillator to which the same is applied have a structure in which the porous filter is provided with a convex portion and inserted into the exhaust pipe, so that it is different from that in the first embodiment.
  • positioning of the exhaust pipe and the porous filter during the mounting operation on the housing is facilitated.
  • the specific examples shown in the first to fourth embodiments may be applied by combining their respective characteristics.

Abstract

本発明は、送風装置とこれを適用したガスレーザ発振器である。本発明による送風装置は、内部にロータ及びステータを収容し密閉されたモータ室と、モータ室の上部にターボ翼を収容する送風室と、が一体で形成されたハウジング、及びモータ室から排気する排気ポンプを含み、上記モータ室は、ステータの下部に潤滑用オイルを溜めるオイル室が形成されるとともに、ロータを貫通して軸部材が回転自在に収容され、上記送風室は、下部の貫通穴において軸部材が貫通するとともに、当該軸部材の上端にターボ翼が取り付けられており、上記軸部材には、貫通穴の内壁面に接する環状のシール部材が配置され、上記排気ポンプは、モータ室と連通するようにハウジングと排気管を介して接続され、当該排気管とハウジングとの接続部に断面円形の多孔質フィルタが取り付けられている。

Description

送風装置、及びこれを適用したガスレーザ発振器
　本発明は、回転するターボ翼を含む送風装置、及び当該送風装置を適用したガスレーザ発振器に関する。
　レーザ加工の技術分野において、レーザ媒質に反応ガスを用いて、当該反応ガスを共振器内で励起放電させることにより、所定波長のレーザビームを発振させるガスレーザ発振器が知られている。このようなガスレーザ発振器としては、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ、アルゴンガス（Ａｒ）レーザ、Ｈｅ－Ｎｅレーザやエキシマレーザ等が例示できる。
　一般的なガスレーザ発振器においては、レーザ媒質となる反応ガスを圧縮して共振器に供給するとともに、放電後の反応ガスを回収して循環させるための循環路が含まれる。このとき、反応ガスを圧縮するために送風装置（ブロワ）が循環路に組み込まれる。
　このような送風装置として、例えば特許文献１に示すような、ガス圧縮を行なうターボ翼を回転駆動するためのモータの回転軸に転がり軸受と、ガス圧縮室とモータ室を区画遮断しかつ回転軸を貫通させるシール機構と、モータ室内の潤滑用オイルを汲み上げ前記中空孔へ送り出すポンプ機構と、モータ室を排気する排気系に潤滑用オイルをトラップするトラップ機構と、トラップした潤滑用オイルをオイル槽に回収させるオイル回収路と、を設けた高速回転機器が知られている。このような構成の回転機器によれば、排気系に排気されるガスに含まれるオイルを回収してモータ室内に戻すことができる。
特開２００４－１８３６２０号公報
　従来の高速回転機器（ブロワ）では、ガス圧縮室とモータ室との間を区画するためのシール機構としては、ターボ翼の回転軸を貫通させつつシールすることを意図して、非接触型の構造を有するラビリンスシールが多く用いられている。しかしながら、ラビリンスシールは、小さな固形不純物などをシールする能力は十分に有するものの、ガス圧縮室に流通されるガスをシールすることは難しいため、モータ室からの排気能力を上げようとすると圧力損失が低いオイルフィルタを用いる必要があり、結果として、トラップ機構に適用されるオイルフィルタを大きくせざるを得ない。
　そして、トラップ機構におけるオイルフィルタが大きくなることに伴い、当該オイルフィルタでトラップされた潤滑用オイルを滴下させて回収するためのオイル回収路を追加的に設ける必要がある。このため、高速回転機器の全体のサイズが大きくなるという問題があった。
　このような経緯から、モータで回転駆動されるターボ翼によりガスを圧縮して送風する送風装置において、モータ室からの排気系におけるオイル回収構造を小さくできる技術が求められている。
　本発明の一態様による、内部にロータ及びステータを収容し密閉されたモータ室と、当該モータ室の上部にターボ翼を収容する送風室と、が一体で形成されたハウジング、及びモータ室から排気する排気ポンプを含む送風装置は、上記モータ室は、ステータの下部に潤滑用オイルを溜めるオイル室が形成されるとともに、ロータを貫通して軸部材が回転自在に収容され、上記送風室は、下部の貫通穴において軸部材が貫通するとともに、当該軸部材の上端にターボ翼が取り付けられており、上記軸部材は、その一部が中空構造で形成され、その下端がオイル室に溜められた潤滑用オイル内に浸漬されるように配置され、上記軸部材の貫通穴に対応する位置の外面には、当該貫通穴の内壁面に接する環状のシール部材が配置され、上記排気ポンプは、モータ室と連通するようにハウジングと排気管を介して接続され、当該排気管とハウジングとの接続部に断面円形の多孔質フィルタが取り付けられている。
　また、本発明の他の一態様による、レーザガスを励起させてレーザ発振する共振器と、当該共振器にレーザガスを循環させる循環路と、循環路に接続されてレーザガスを強制的に圧縮することによりガス流を発生させる送風装置と、を含むガスレーザ発振器は、上記送風装置が、内部にロータ及びステータを収容し密閉されたモータ室と、当該モータ室の上部にターボ翼を収容する送風室と、が一体で形成されたハウジング、及びモータ室から排気する排気ポンプを含む送風装置は、上記モータ室が、ステータの下部に潤滑用オイルを溜めるオイル室が形成されるとともに、ロータを貫通して軸部材が回転自在に収容され、上記送風室は、下部の貫通穴において軸部材が貫通するとともに、当該軸部材の上端にターボ翼が取り付けられており、上記軸部材は、その一部が中空構造で形成され、その下端がオイル室に溜められた潤滑用オイル内に浸漬されるように配置され、上記軸部材の貫通穴に対応する位置の外面には、当該貫通穴の内壁面に接する環状のシール部材が配置され、上記排気ポンプは、モータ室と連通するようにハウジングと排気管を介して接続され、当該排気管とハウジングとの接続部に断面円形の多孔質フィルタが取り付けられている。
第１の実施形態によるガスレーザ発振器の構成を示す概略図である。 図１に示した送風装置の内部構造を示す部分断面図である。 図２に示した領域Ａ１の部分を拡大した部分断面図である。 図２に示した領域Ａ２の部分を拡大した部分断面図である。 第２の実施形態による送風装置の内部構造を示す部分断面図である。 第３の実施形態による送風装置における多孔質フィルタの取付構造の一例を示す部分断面図である。 第４の実施形態による多孔質フィルタの概要を示す断面図である。 第４の実施形態による送風装置における多孔質フィルタの取付構造の一例を示す部分断面図である。
　以下、本発明の代表的な一例による送風装置、及びこれを適用したガスレーザ発振器の実施形態を図面と共に説明する。
＜第１の実施形態＞
　図１は、本発明の代表的な一例である第１の実施形態によるガスレーザ発振器の構成を示す概略図である。また、図２は、図１に示した送風装置の内部構造を示す部分断面図である。また、図３は、図２に示した領域Ａ１の部分を拡大した部分断面図である。さらに、図４は、図２に示した領域Ａ２の部分を拡大した部分断面図である。
　第１の実施形態によるガスレーザ発振器１０は、その一例として図１に示すように、レーザガスを励起させてレーザビームＬＢを発振する共振器２０と、共振器２０にレーザガスを循環させる循環路３０と、循環路３０に接続されてレーザガスを強制的に圧縮することによりガス流ＧＦを発生させる送風装置１００と、を含む。ここで、第１の実施形態によるガスレーザ発振器１０としては、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ、アルゴンガス（Ａｒ）レーザ、Ｈｅ－Ｎｅレーザやエキシマレーザ等が例示できる。また、共振器２０から出射されるレーザビームＬＢは、連続波又はパルス波のいずれも適用し得る。
　共振器２０は、その一例として、レーザビームＬＢの出射方向に沿う位置に対向配置された全反射ミラー２２及び出力結合ミラー２４と、これらに対して直交して配置された一対の放電電極２６と、を含む放電管として構成され、発生したレーザビームＬＢは伝送路２８に向けて出射される。このとき、当該共振器２０の内部に充満されたレーザ媒質であるレーザガスに対して、一対の放電電極２６から励起放電を生じさせることによりレーザビームを発生させる。
　循環路３０は、共振器２０と送風装置１００の送風室１１０とを接続し、これらとともにガス流ＧＦが循環する循環系ＣＣを形成する。また、循環路３０には、図示を省略するレーザガス供給源（例えばガスボンベ等）が接続されており、発振制御装置５０からの指令に基づいてガスレーザ発振器１０の駆動開始時やレーザ発振時にレーザガスが不足するような場合に循環系ＣＣにレーザガスを追加供給するように構成されている。
　なお、循環路３０には、その一例として図１に示すように、共振器２０から送風室１１０に還流する側の循環路３０に、レーザガスを冷却する冷却器３２が設けられている。なお、冷却器３２は送風室１１０から共振器２０に向かう側の循環路３０に設けてもよく、また両方の循環路３０にそれぞれ配置してもよい。
　駆動電源４０は、発振制御装置５０からの制御指令（駆動指令信号ＤＳ又は停止指令信号ＳＳ）に基づいて、共振器２０の放電電極２６に所定の駆動電力（例えば高周波電力）を供給する。また、駆動電源４０は、発振制御装置５０からの送風指令信号ＢＳに基づいて、送風装置１００のモータ室１２０に含まれるモータ（ステータ１２４）に所定の駆動電力を供給する。
　発振制御装置５０は、例えば外部の加工制御装置（図示せず）からの発振指令やユーザからのオンオフ指令等の入力に基づいて、駆動電源４０に駆動指令信号ＤＳ又は停止指令信号ＳＳを出力する。また、発振制御装置５０は、ガスレーザ発振器１０が駆動中（すなわち発振制御装置５０が起動している間）に、送風装置１００のモータ室１２０に対して、継続的に送風指令信号ＢＳを出力する。
　これらの構成及び動作により、第１の実施形態によるガスレーザ発振器１０は、発振制御装置５０からの各種指令に基づいて、送風装置１００が駆動することにより共振器２０との循環系ＣＣにガス流ＧＦが形成され、放電電極２６に駆動電力が供給されることにより共振器２０内でのレーザ発振が実行される。
　第１の実施形態による送風装置１００は、その一例として図２に示すように、ターボ翼１１２を収容する送風室１１０と、モータ（ロータ１２３及びステータ１２４）を収容して密封されたモータ室１２０と、が一体形成されたハウジング１０２の内部に、一端に上記ターボ翼１１２が取り付けられてロータ１２３とともに一体で回転する軸部材１３０と、当該軸部材１３０に取り付けられた環状のシール部材１４０と、を含み、さらにモータ室１２０内部と連通して内部のガスを排出する排気ポンプ１５０が、断面円形の多孔質フィルタ１６０を介して取り付けられている。このような構成を備えた送風装置１００は、モータが駆動してロータ１２３と軸部材１３０とが図３に示す回転方向ＲＤで回転することによりターボ翼１１２も回転し、送風室１１０の内部空間のガスを圧縮して循環路３０に供給する動作を実行する。
　送風室１１０は、その一例として、回転するターボ翼１１２を収容する内部空間Ｓ１を含み、当該内部空間Ｓ１は、その図示上の上端部及び右端部で循環路３０とそれぞれ接続されている。これにより、レーザガスは上端部の循環路３０から導入され、圧縮された後に右端部の循環路３０から排出されてガス流ＧＦが形成される。なお、内部空間Ｓ１は、圧縮効率を高めるために、ターボ翼１１２の外形と略同一で、内壁との間に微小な隙間を有する形状として形成されるのが好ましい。
　モータ室１２０は、その一例として、内部空間Ｓ２の内壁面に円周状に取り付けられたステータ１２４と、当該ステータ１２４の内側で回転するロータ１２３と、からなるモータを含み、ロータ１２３には一体で回転する軸部材１３０が取り付けられている。また、内部空間Ｓ２の上部には、送風室１１０の内部空間Ｓ１と連通する貫通穴ＴＨ（図３参照）が形成されており、当該貫通穴ＴＨの内壁面には軸部材１３０の一部を回転自在に保持する軸受１２５が取り付けられている。
　一方、内部空間Ｓ２におけるステータ１２４の下部には、上記モータ等の回転機構を潤滑するための潤滑用オイルＬＯ（例えば、ジエステルオイルやポリオールエステルオイル等のエステル系オイル）を溜めるオイル室１２２が形成されており、当該オイル室１２２の底面に配置された脚部１２７を介して軸部材１３０の一部を回転自在に保持する軸受１２６が取り付けられている。さらに、内部空間Ｓ２の側面には、排気ポンプ１５０の排気管１５２と連通する連通穴１２８が形成されている。
　軸部材１３０は、その一例として図２及び図３に示すように、上端にターボ翼１１２が取り付けられるとともに下部にロータ１２３が取り付けられており、送風室１１０の内部空間Ｓ１からモータ室１２０の内部空間Ｓ２を貫通する形で、軸受１２５及び１２６により回転自在に保持されている。また、軸部材１３０は、一部が中空部１３２となる中空構造で形成され、当該中空部１３２の下端がオイル室１２２に溜められた潤滑用オイルＬＯの液面内に浸漬されるように配置される。
　軸部材１３０の中空部１３２は、その一例として、軸受１２５の上部に対応する位置が上端となるように形成されており、当該上端において軸部材１３０を貫通する開口部１３４（図３参照）が形成されている。そして、オイル室１２２に溜まっている潤滑用オイルＬＯは、軸部材１３０の回転に伴う遠心力の一部が中空部１３２の内面に沿う分力（吸い上げ力）として機能することにより、当該潤滑用オイルＬＯの一部が中空部１３２内に吸い上げられて、霧状となった潤滑用オイルＬＯを含むオイル気流ＯＦを形成する。これにより中空部１３２の開口部１３４から排出されたオイル気流ＯＦに含まれる潤滑用オイルＬＯは、軸受１２５やロータ１２３等の回転する構成部材を潤滑及び冷却する機能を有する。
　軸部材１３０における上記貫通穴ＴＨに対応する位置の外面には、その一例として図３に示すように、貫通穴ＴＨの内壁面に接する環状のシール部材１４０が取り付けられている。このシール部材１４０は、いわゆる「ピストンリングシール」として機能し、軸部材１３０が回転するのに伴って貫通穴ＴＨの内壁面と摺接している。これにより、いわゆる「ラビリンスシール」に比べてより高い気密性を保持しつつ、内部空間Ｓ１とＳ２とが区画される。
　ここで、モータ室１２０の内部空間Ｓ２は、後述する排気ポンプ１５０により排気されるため、送風室１１０の内部空間Ｓ１に対して負圧となる。このとき、気密性の高い環状のシール部材１４０で仕切られているため、内部空間Ｓ１に存在するレーザガスの一部がシール部材１４０を介して内部空間Ｓ２に流れることとなり、霧状の潤滑用オイルＬＯを含む逆流を十分に抑制できる。なお、図２及び図３においては、環状のシール部材１４０が上下に２つ並べて配置された状態のものを例示しているが、上記の機能を果たすものであれば、その数は１つであっても３つ以上であってもよい。
　排気ポンプ１５０は、排気管１５２を介してモータ室１２０の連通穴１２８と連通し、モータ室１２０の内部空間Ｓ２のガスを霧状の潤滑用オイルＬＯとともに排出する。このとき、図４に示すように、その一例として、排気管１５２とモータ室１２０との接続部（領域Ａ２）における連通穴１２８の位置に、断面円形の多孔質フィルタ１６０を介在させるように取り付けられている。
　第１の実施形態による送風装置１００において、排気管１５２は、外径Ｄｏと内径Ｄｉとを有する金属製あるいは樹脂製の管状部材として構成される。特に、上記した多孔質フィルタ１６０の取り付けや排気系のメンテナンス性を考慮すると、排気管１５２として可撓性を有するフレキシブルチューブとして構成するのが好ましい。
　多孔質フィルタ１６０は、上記したとおり、モータ室１２０の内部空間Ｓ２から排出される雰囲気（ガス）に含まれる霧状の潤滑用オイルＬＯを分離回収することを意図して、フィルタリング能力が高い（目の細かい）多孔質体のフィルタとして形成される。このような性質の多孔質フィルタ１６０は、上記した軸部材１３０に設けられた環状のシール部材１４０を適用したことにより、内部空間Ｓ１とＳ２とが十分な気密性を確保しつつ区画されることと併せて、内部空間Ｓ２をより低圧として排気効率を向上させることができる。
　ここで、上記した多孔質フィルタ１６０としては、セラミックス又は焼結金属等で構成される多孔質体が例示できる。特に、焼結金属としては、例えば青銅製やステンレス鋼製のものを適用し得る。また、多孔質フィルタ１６０の外径は、少なくとも連通穴１２８の開口径及び排気管１５２の内径Ｄｉよりも大きくなるように設定される。
　このような多孔質フィルタ１６０を、連通穴１２８と排気管１５２との間のハウジング１０２の側面に取り付けることにより、図４に示すように、多孔質フィルタ１６０の連通穴１２８側から排気管１５２側に向けて排気ガス流ＥＦが生じる。このとき、多孔質フィルタ１６０は、上記のとおり霧状の潤滑用オイルＬＯを透過しない程度にフィルタリング能力が高い多孔質体で形成されているため、連通穴１２８側の面で潤滑用オイルＬＯが捕捉されて液体に戻る。
　これにより、捕捉された潤滑用オイルＬＯは排気ガス流ＥＦから分離されて、連通穴１２８を伝ってモータ室１２０の内部空間Ｓ２に回収されるため、従来のような循環用オイルＬＯを回収するためのオイルトラップと回収した循環用オイルＬＯを戻すための回収路の構成が不要となり、オイル回収構造を小さくすることができる。このとき、液体となった潤滑用オイルＬＯを流れやすくするために、連通穴１２８をハウジング１０２の内部に向けて傾斜する形状として構成するのが好ましい。
　なお、多孔質フィルタ１６０の表面には、図示を省略する金メッキ等のメッキ層が形成されてもよい。これにより、多孔質フィルタ１６０の表面で補足される潤滑用オイルＬＯの変質を低減できるとともに、多孔質フィルタ１６０を焼結金属で形成した場合には、表面の酸化を抑制することができる。
　上記のような構成を備えることにより、第１の実施形態による送風装置及びこれを適用したガスレーザ発振器は、軸部材の外面に環状のシール部材を配置して送風室とモータ室とを高い気密性で区画するとともに、排気ポンプに接続される排気管とハウジングとの接続部に断面円形の多孔質フィルタを取り付けたことにより、モータ室からの排気系におけるオイル回収構造を小さくすることが可能となる。
＜第２の実施形態＞
　図５は、本発明の第２の実施形態による送風装置の内部構造を示す部分断面図である。なお、第２の実施形態においては、図１～図４に示した概略図等において、第１の実施形態と同一あるいは共通の構成を採用し得るものについては、同一の符号を付してこれらの繰り返しの説明は省略する。
　第２の実施形態による送風装置２００において、ハウジング１０２のモータ室１２０の領域には、その一例として図５に示すように、内部空間Ｓ２を取り囲む態様で冷媒路２７２が埋め込まれている。冷媒路２７２は、例えば内部空間Ｓ２を螺旋状に巻回するように配置されて内部を流れる冷媒が循環するように構成されている。
　冷媒路２７２は、冷媒供給管２７６を介して冷媒を供給する冷媒供給源２７４に接続されており、図示は省略するが、これらの冷媒路２７２、冷媒供給源２７４及び冷媒供給管２７６により冷却機構２７０を構成する。冷却機構２７０は、冷媒供給源２７４から気体あるいは液体の冷媒を冷媒路２７２に供給して循環させることにより、モータ室１２０のモータ駆動時の発熱を冷却して、霧状の潤滑用オイルＬＯが過剰に発生するのを抑制することができる。
　上記冷媒としては、水やオイル等の液体、あるいは気体状のアルコール等が例示できる。また、モータ室１２０の温度をセンサで検知して、発振制御装置５０が冷媒供給源２７４の冷媒供給動作をフィードバック制御するように構成してもよい。
　上記のような構成を備えることにより、第２の実施形態による送風装置及びこれを適用したガスレーザ発振器は、第１の実施形態で説明した効果に加えて、ハウジングのモータ室に対応する領域に冷媒を流通させる冷却機構を設けたことにより、モータ室の温度上昇を抑制することが可能となる。
＜第３の実施形態＞
　図６は、本発明の第３の実施形態による送風装置における多孔質フィルタの取付構造の一例を示す部分断面図である。なお、第３の実施形態においても、図１～図５に示した概略図等において、第１の実施形態及び第２の実施形態と同一あるいは共通の構成を採用し得るものについては、同一の符号を付してこれらの繰り返しの説明は省略する。
　第３の実施形態による送風装置においては、ハウジング１０２と排気管３５２との接続部に強固な接続を確保する継手構造を設けた点で、第１の実施形態の場合と異なる。すなわち、その一例として図６に示すように、多孔質フィルタ１６０を内側に収容するとともに、外側でハウジング１０２とネジ結合する継手部３５４が、排気管３５２の端部に形成されている。
　このような継手構造を有する排気管３５２によれば、ハウジング１０２との着脱動作を容易にできるとともに、多孔質フィルタ１６０の位置決めが不要となる。なお、図６では、排気管３５２の一端に継手部３５４を形成する場合を例示しているが、上記した継手部３５４を含む取付用部材を単独で構成し、その一端に例えばフレキシブルチューブ等からなる排気管３５２を取り付ける構造を採用してもよい。
　上記のような構成を備えることにより、第３の実施形態による送風装置及びこれを適用したガスレーザ発振器は、ハウジングと排出管との接続部に強固な接続を確保する継手構造を設けたため、第１の実施形態で説明した効果に加えて、多孔質フィルタの位置決めを含む排出管の取り付け動作を簡略化できる。
＜第４の実施形態＞
　図７Ａは、本発明の第４の実施形態による多孔質フィルタの概要を示す断面図である。また、図７Ｂは、本発明の第４の実施形態による送風装置における多孔質フィルタの取付構造の一例を示す部分断面図である。なお、第４の実施形態においても、図１～図６に示した概略図等において、第１の実施形態～第３の実施形態と同一あるいは共通の構成を採用し得るものについては、同一の符号を付してこれらの繰り返しの説明は省略する。
　第４の実施形態による送風装置及びこれを適用したガスレーザ発振器においては、多孔質フィルタの形状を工夫した点で、第１の実施形態の場合と異なる。すなわち、その一例として図７Ａに示すように、第４の実施形態による多孔質フィルタ４６０は、排気管１５２に取り付けられる取付方向Ｂに沿って、直径Ｄｉの凸部４６２を形成した構造を有する。
　このような構造の多孔質フィルタ４６０を用いることにより、例えば図７Ｂに示すように、凸部４６２を排気管１５２に挿入する（差し込む）ことで、ハウジング１０２に取り付ける際の排気管１５２と多孔質フィルタ４６０との位置決めを容易にすることが可能となる。また、凸部４６２の直径は、排気管１５２の内径Ｄｉより大きくなるように構成されてもよい。これにより、排気管１５２に対して多孔質フィルタ４６０の凸部４６２を隙間なく挿入することができるため、排気ガス流ＥＦが排気管１５２から漏れるのを抑制できる。
　上記のような構成を備えることにより、第４実施形態による送風装置及びこれを適用したガスレーザ発振器は、多孔質フィルタに凸部を設けて排気管に挿入する構造としたため、第１の実施形態で説明した効果に加えて、ハウジングへの取り付け動作時に排気管と多孔質フィルタとの位置決めが容易になる。
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　例えば、第１の実施形態から第４の実施形態で示した具体例は、それぞれの特徴を組合せて適用してもよい。
　１０　ガスレーザ発振器
　２０　共振器
　２２　全反射ミラー
　２４　出力結合ミラー
　２６　放電電極
　２８　伝送路
　３０　循環路
　３２　冷却器
　４０　駆動電源
　５０　発振制御装置
　１００　送風装置
　１０２　ハウジング
　１１０　送風室
　１１２　ターボ翼
　１２０　モータ室
　１２２　オイル室
　１２３　ロータ
　１２４　ステータ
　１２５　軸受
　１２６　軸受
　１２７　脚部
　１２８　連通穴
　１３０　軸部材
　１３２　中空部
　１３４　開口部
　１４０　シール部材
　１５０　排気ポンプ
　１５２　排気管
　１６０　多孔質フィルタ
　２００　送風装置
　２７０　冷却機構
　２７２　冷媒路
　２７４　冷媒供給源
　２７６　冷媒供給管
　３５２　排気管
　３５４　継手部
　４６０　多孔質フィルタ
　４６２　凸部
　ＣＣ　循環系
　ＧＦ　ガス流
　ＯＦ　オイル気流
　ＬＢ　レーザビーム
　ＬＯ　潤滑用オイル
　ＥＦ　排気ガス流
　Ｓ１　内部空間
　Ｓ２　内部空間

Claims (12)

  1. 　内部にロータ及びステータを収容し密閉されたモータ室と、前記モータ室の上部にターボ翼を収容する送風室と、が一体で形成されたハウジング、及び前記モータ室から排気する排気ポンプを含む送風装置であって、
    　前記モータ室は、前記ステータの下部に潤滑用オイルを溜めるオイル室が形成されるとともに、前記ロータを貫通して軸部材が回転自在に収容され、
    　前記送風室は、下部の貫通穴において前記軸部材が貫通するとともに、前記軸部材の上端に前記ターボ翼が取り付けられており、
    　前記軸部材は、その一部が中空構造で形成され、その下端が前記オイル室に溜められた前記潤滑用オイル内に浸漬されるように配置され、
    　前記軸部材の前記貫通穴に対応する位置の外面には、前記貫通穴の内壁面に接する環状のシール部材が配置され、
    　前記排気ポンプは、前記モータ室と連通するように前記ハウジングと排気管を介して接続され、
    　前記排気管と前記ハウジングとの接続部に断面円形の多孔質フィルタが取り付けられている
    送風装置。
  2. 　前記多孔質フィルタは、セラミックス又は焼結金属で形成されている
    請求項１に記載の送風装置。
  3. 　前記多孔質フィルタの表面には、金メッキ層が形成されている
    請求項２に記載の送風装置。
  4. 　前記ハウジングは、少なくとも前記モータ室の領域に冷媒を流通させる冷却機構をさらに含む
    請求項１～３のいずれか１項に記載の送風装置。
  5. 　前記多孔質フィルタの外径は、前記排気管の内径以上となるように設定されている
    請求項１～４のいずれか１項に記載の送風装置。
  6. 　前記多孔質フィルタは、前記排気管の内部に挿入される凸部が形成されている
    請求項５に記載の送風装置。
  7. 　レーザガスを励起させてレーザ発振する共振器と、前記共振器に前記レーザガスを循環させる循環路と、前記循環路に接続されて前記レーザガスを強制的に圧縮することによりガス流を発生させる送風装置と、を含むガスレーザ発振器であって、
    　前記送風装置は、内部にロータ及びステータを収容し密閉されたモータ室と、前記モータ室の上部にターボ翼を収容する送風室と、が一体で形成されたハウジング、及び前記モータ室から排気する排気ポンプを含み、
    　前記モータ室は、前記ステータの下部に潤滑用オイルを溜めるオイル室が形成されるとともに、前記ロータを貫通して軸部材が回転自在に収容され、
    　前記送風室は、下部の貫通穴において前記軸部材が貫通するとともに、前記軸部材の上端に前記ターボ翼が取り付けられており、
    　前記軸部材は、その一部が中空構造で形成され、その下端が前記オイル室に溜められた前記潤滑用オイル内に浸漬されるように配置され、
    　前記軸部材の前記貫通穴に対応する位置の外面には、前記貫通穴の内壁面に接する環状のシール部材が配置され、
    　前記排気ポンプは、前記モータ室と連通するように前記ハウジングと排気管を介して接続され、
    　前記排気管と前記ハウジングとの接続部に断面円形の多孔質フィルタが取り付けられている
    レーザ発振器。
  8. 　前記多孔質フィルタは、セラミックス又は焼結金属で形成されている
    請求項７に記載のレーザ発振器。
  9. 　前記多孔質フィルタの表面には、金メッキ層が形成されている
    請求項７又は８に記載のレーザ発振器。
  10. 　前記ハウジングは、少なくとも前記モータ室の領域に冷媒を流通させる冷却機構をさらに含む
    請求項７～９のいずれか１項に記載のレーザ発振器。
  11. 　前記多孔質フィルタの外径は、前記排気管の内径以上となるように設定されている
    請求項７～１０のいずれか１項に記載のレーザ発振器。
  12. 　前記多孔質フィルタは、前記排気管の内部に挿入される凸部が形成されている
    請求項１１に記載のレーザ発振器。
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