JPH02220485A - ガス・レーザ - Google Patents

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） この発明は、供給管路と、交換すべきレーザ・ガス用の
出口管路とを有するレーザ・ガス回路に配置されている
共振器によるレーザ・ガスに関する。

（従来の技術） レーザ・ガス回路におけるレーザ・ガスのような種類の
ガス・レーザは、循環ポンプ、例えばルーツ・ポンプ（
Ｒｏｏｔｓ　ｐｕｍｐ）により循環される。

また、交換されるべきレーザ・ガスは、他のポンプによ
り出口管路を介して汲み出される。この種のガス・レー
ザ、例えばＣＯ２の高性能レーザでは、レーザ・ガス回
路の高圧側、即ちルート・ポンプと共振器との間に、例
えば１２０から１３５ミリバールの圧力が存在する。従
って、周囲のガスが漏洩によってレーザ・ガス回路内に
侵入し、このガスがレーザの効率を損なう。このために
、ガス・レーザ回路に新しい補給ガスを供給し、これに
対応した量のレーザ・ガスをレーザ・ガス回路から排出
させて、レザー出力が公称出力となる純粋レベルにレー
ザ・ガス回路内のレーザ・ガスの組成を保持させている
。

（発明が解決しようとする問題点） 新鮮なガスの消費量はガス・レーザの運転において本質
的なコスト要因となる。従って、補給ガスの消費量はで
きる限り低く抑えることが好ましい、既に、好ましくな
いガスの成分なレーザ・ガス回路の吸収手段により吸収
してレーザ・ガスを純化することにより、補給ガスの必
要性を軽減しようとすることが試みられていた。しかし
、このような吸収手段には、好ましくない副作用かり、
またガス・レーザの運転そのものにも影響がある。この
吸収手段は、急速に飽和してしまい、再生するのは非常
に手間が掛るものであっる。

この発明の主な目的は、ガス・レーザに制御不能な副作
用を発生させることなく、補給ガスの要求を軽減するこ
とができるようにガス・レーザを改良することにある。

（問題点を解決するための手段及び作用）この発明のガ
ス・レーザは、前記問題を解決するために、レーザ・ガ
ス回路にフリーズ・アウト手段を備えることを特徴とす
る。レーザ・ガスがフリーズ・アウト手段を介して流れ
ると、レーザ・ガスより水蒸気のみが除去される。その
レーザ出力は公称出力のレベルか又は以上に保持される
。

これまで、漏洩によりレーザ・ガス回路に侵入するガス
のうちのいくつかの成分は、レーザ出力を低下させる原
因であるというのが一般的な説であった。これは、可能
とする最高限度まで異質ガスを除去する吸収手段を使用
することにも原因があった。しかし、この発明は、実際
には漏洩により侵入した水蒸気のみがレーザ出力を低下
させる原因であって、水蒸気部分に注目して除去するこ
とにより、漏洩の影響を殆ど完全に除去することができ
ることを発見したことに基づいている。

この発明の好ましい実施例によれば、ガス・レーザは、
レーザ・ガス回路のバイパス管路にフリーズ・アウト手
段を配置したことを特徴とする。これによりて、レーザ
・ガス回路の全量のレーザ・ガスをフリーズ・アウト手
段に流さなくとも、所望のフリーズ・アウト効果が十分
得られる。

この発明の他の実施例によれば、ガス・レーザは、レー
ザ・ガスが流れる方向で前記フリーズ・アウト手段の前
の前記バイパス管路に、スロットル・バルブを備えてい
ることを特徴とする。これによって、前記バイパス管路
を介するレーザ・ガスの量、従って前記フリーズ・アウ
ト手段を通過するレーザ・ガスの量を制御することが可
能である。

この発明の他の実施例によれば、ガス・レーザは、レー
ザ・ガスが流れる方向で前記フリーズ・アウト手段の前
後にスロットル・バルブが設けられることを特徴とする
。前記バイパス管路は、これらのバルブを閉じることに
より遮断可能にされ、これによって残りのレーザ・ガス
回路に影響を及ぼすことなく、前記フリーズ・アウト手
段による除霜が可能になる。

この発明の更に他の特徴によれば、ガス・レーザは、前
記フリーズ・アウト手段と、ガス・レーザが流れる方向
の背後に位置する前記バルブとの間のバイパス管路が、
バルブを有する洗浄管路を介して前記供給管路に接続さ
れ、かつ前記フリーズ・アウト手段と、ガス・レーザが
流れる方向の背後に位置する前記バルブとの間のバイパ
ス管路が、バルブを有する出口管路を介して出口管路に
接続されていることを特徴とする。前記フリーズ・アウ
ト手段を除霜にすると、前記洗浄管路及び前記出口管路
を介する新しいレーザ・ガスにより前記フリーズ・アウ
ト手段を洗浄することができるので、特に簡単な方法に
より前記フリーズ・アウト手段から水蒸気を殆ど完全に
除去することができる。

この発明の更に他の実施例によれば、ガス・レーザは、
前記レーザ・ガス回路の循環ポンプと前記供給管路の出
口との間に前記バイパス管路の入口及び出口を配置して
いることを特徴としている。従って、前記バイパス管路
は、前記循環ポンプの高圧側、かつ前記新しいレーザ・
ガスを供給の前に配置される。前記レーザ・ガス回路の
位置では、レーザ・ガスの水蒸気部分の圧力が最高とな
るので、前記フリーズ・アウト手段を最も効率的に用い
ることができる。

この発明の更に他の実施例によれば、ガス・レーザは、
前記フリーズ・アウト手段が真空容器に配列された冷却
フィンガーを備えたことを特徴とする。

この発明の更に他の実施例によれば、ガス・レーザは、
前記フリーズ・アウト手段に除霜手段を備えたことを特
徴としている。

最後に、この発明の更に他の実施例によれば、排出用の
ポンプを有するガス・レーザは、前記ポンプがバラスト
・ポンプであることを特徴とする。従って、前記フリー
ズ・アウト手段から満足すべき水蒸気の吸出が保証され
る。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明しよう。

（実施例） 第１図によると、レーザ・ガス回路は循環管路２と、バ
イパス管路４とを備えている。循環２内には、共振器６
、熱交換器８、この場合ではルート・ポンプである循環
ポンプ１０と、更に熱交換器１２とがこの順序でレーザ
・ガスの流れの方向に配列されている。供給管路１４は
、共振器６を備えており、前記レーザ・ガスの流れの方
向かつ共振器６の前で、その出口が循環管路２により終
端している。出口管路１６は、熱交換器８と循環ポンプ
１０との間の循環管路２から排出レーザ・ガスを汲み出
すポンプ１８へ行く。スロットル２０及びスロットル２
２は出口管路１６に配置されている。

バイパス管路４は、レーザ・ガスが流れる方向から見る
と、熱交換器１２の背後で入口により循環管路２から分
岐し、かつ一方の出口がスロットル・バルブ２４、バル
ブ２６、水蒸気分離手段（フリーズ・アウト手段）２８
及びバルブ３０により循環管路２に戻る。バイパス管路
４は、バルブ３４及びスロットル手段３６を有する洗浄
管路３２を介して供給管路１４に接続される。洗浄管路
３２は、水蒸気分離手段２８と、その背後に配置されて
いるバルブ３０との間のバイパス管路４で終端している
。バイパス管路４は川流管路３８を介して出口管路１６
に接続されている。この川流管路３８は、水蒸気分離手
段２８とバルブ２６との間のバイパス管路４から分岐し
ている。また、出力管路１６は、スロットル２２とバル
ブ４０との間に接続されている。

水蒸気分離手段２８は冷却センサ４４を関連させている
真空容器４２を備えている。冷却センサ４４の反対側に
は、ラジェータの形式の除霜装置４６が備えられている
。

バルブ３４及びバルブ４０の通常の動作では、バルブ３
４及び４０が閉成され、レーザ・ガスが循環管路２の循
環ポンプ１０によりバイパス管路４を介して循環される
。交換されるべきレーザ・ガスは、循環管路２から最小
のガス消費量に設定されているスロットル２０及びポン
プ１８を介して汲み出され、かつこれに対応した補給ガ
スが出口管路１６を介して循環管路２に供給される。バ
ルブ２２．２６及び３０は開放されており、バイパス管
路４における流量はスロットル・バルブ２４により調整
される。バイパス管路４を介して流れるレーザ・ガスに
含まれる水蒸気は、冷却フィンガー４４で部分的に分離
される。これによって、補給ガス供給を最小、又は全く
なくすことができる程度まで、レーザ・ガスにおける水
蒸気部分を減少させる。

冷却フィンガー４４で凝縮された水は、冷却フィンガー
４４が必要とする効率を確保させるように、時々除去さ
れる必要がある。除霜のときは、水蒸気分離手段２８が
スイッチ・オフにされ、バルブ２２．２６及び３０が閉
成される。水蒸気分離手段２８の真空容器４２は、バル
ブ３４及びスロットル手段３６を介して、大気圧でレー
ザ・ガスと接触する。除霜装置４６は、ラジェータ及び
ホット・エア・ブロークを備えてもよく、スイッチ・オ
ンにより真空容器４２の加熱及び冷却フィンガー４４の
除霜をそれぞれ行なうので、短時間の後に水蒸気分離手
段２８に含まれている水分が液体になる。その後、バル
ブ３４が閉成され、バルブ４０が開放される。次いて、
ポンプ１８は真空容器４２に存在する水蒸気及びガスを
汲み出す、真空容器４２では、実際の温度における水の
飽和蒸気圧より低い圧力となるので、水蒸気を完全に汲
み出すことができる。このために、ポンプ１８は、例え
ばバラスト・ポンプのように水蒸気に対応できるポンプ
として作成されたものである。ポンプの休止期間の終り
で、バルブ４０は閉成され、バルブ３４は開放される。

真空容器４２は再び一杯となる０次いで、バルブ３４が
閉成され、バルブ４０が再び開放され、ポンプ１８がも
う一度ボンブ・オフ動作を実行する。この動作は何度も
反復されて、はぼ完全に真空容器４２から水蒸気が除去
させることになる。そこでバルブ４０が閉成され、水蒸
気分離手段２８がスイッチ・オフされる。バルブ２６及
び３０が再び閉成されると、レーザな前述の通常動作に
より動作させることができる。

第２図は公称出力的１．５００ワツトを有するＣＯ２高
性能レーザにおける水蒸気分離手段２８の作用を示すも
のである０区間Ａ−Ｂでのグラフの曲線は、通常動作に
おいて、水蒸気分離手段２８をスイッチ・オンせずに、
補給ガスを供給したときのレーザ出力を示す。レーザ出
力は約１．５５０ワツトである。８点では、補給ガスの
供給がスイッチ・オフされ、スロットル２０が閉成され
ている。これによって、レーザ出力が０点まで約１．４
４０ワツトに低下している。０点では、水蒸気分離手段
２８がスイッチ・オンされ、領域Ｃ−Ｄでのレーザ出力
は約１．６００フワツトまで増加している。Ｄ点以後で
は、水蒸気分離手段２８をスイッチ・オフして更にレー
ザな動作させ、レーザ出力が１．６４０〜１，６７０ワ
ツトに達する。０点以後は、補給ガスが供給されないの
で、水蒸気分離手段２８を利用して、公称出力を保持し
、かつ当該デバイスの漏洩のために補給ガスを供給する
ことを必要としない程度まで、レーザ・ガス回路におけ
る水蒸気が低減したことを、測定曲線が示している。実
際では、レーザ・ガスの供給を最小レベルに保持するこ
とが望ましいので、その場合には、補給ガスの供給を少
量のものにすることができ、しかも、レーザ出力は公称
出力レベル又はそれ以上のものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガス・レーザ・プラントの回路図、第２図は水
蒸気分離手段の作用なレーザ出力について示す図である
。 ２・・・循環管路、　　　４・・・バイパス管路、６・
・・共振器、　　　　８．１２・・・熱交換器、１０・
・・循環ポンプ、　　１４・・・供給管路、１６・・・
出口管路、　　　１８φ・・ポンプ、２０．２４Φ・・
スロットル・バルブ、２２．２６．３０．３４．４０Φ
争・バルブ、２８・・・水蒸気分離手段、３２・・・洗
浄管路、３６・・・スロットル手段、３８・・・出流管
路、４２ψ・・ 真空容器、 ４４φφ・ 冷却フィンガー ４６・・・ 除霜装置。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ・ガス回路に配置された共振器を有すると
   共に、供給ラインと、交換されるべきレーザ・ガスを排
   出する出口管路と、前記レーザ・ガス回路にける水蒸気
   のフリーズ・アウト手段とを備えたガス・レーザ。
2. （２）請求項１記載のガス・レーザにおいて、前記フリ
   ーズ・アウト手段は前記レーザ・ガス回路のバイパス管
   路に配置されていることを特徴とするガス・レーザ。
3. （３）請求項２記載のガス・レーザにおいて、前記バイ
   パス管路には前記レーザ・ガスの流れの方向で前記フリ
   ーズ・アウト手段の前段にスロットル・バルブが配置さ
   れていることを特徴とするガス・レーザ。
4. （４）請求項２又は３記載のガス・レーザにおいて、前
   記バイパス管路には前記レーザ・ガスの流れの方向で前
   記フリーズ・アウト手段の前段及び後段に複数のバルブ
   が配置されていることを特徴とするガス・レーザ。
5. （５）請求項２から４のうちの一つに記載のガス・レー
   ザにおいて、前記フリーズ・アウト手段と、前記レーザ
   ・ガスの流れの方向で前記フリーズ・アウト手段の背後
   に配置されているバルブとの間の前記バイパス管路は、
   洗浄ラインを介して一本のバルブに接続され、かつ前記
   フリーズ・アウト手段とその前段に配置されたバルブと
   の間のバイパス管路は、オバーフロー管路を介して一つ
   のバルブにより前記出口管路に接続されていることを特
   徴とするガス・レーザ。
6. （６）請求項２に記載のガス・レーザにおいて、前記バ
   イパス管路の入口及び出口は前記レーザ・ガス回路の循
   環ポンプと、前記補給ガスの供給管路との間に配置され
   ていることを特徴とするガス・レーザ。
7. （７）前記請求項のうちの一つに記載のガス・レーザに
   おいて、前記フリーズ・アウト手段は真空容器内に配置
   された冷却フィンガーを備えていることを特徴とするガ
   ス・レーザ。
8. （８）請求項７に記載のガス・レーザにおいて、前記フ
   リーズ・アウト手段には除霜手段が備えられていること
   を特徴とするガス・レーザ。
9. （９）前記請求項のうちの一つに記載のガス・レーザに
   おいて、前記レーザ・ガスを排出するポンプを備え、前
   記ポンプはガス・バラスト・ポンプであることを特徴と
   するガス・レーザ。