JPH02271580A

JPH02271580A - ガスレーザ発振装置

Info

Publication number: JPH02271580A
Application number: JP9262089A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Kosugi; 伸一郎小杉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-12
Filing date: 1989-04-12
Publication date: 1990-11-06

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、ガスレーザ発振装置に関する。

（従来の技術）従来のガスレーザ発振装置の一例は、第５図に示すよう
にレーザ媒質ガスを封じ込んだケース（１）とこのケー
ス（１）の中に配置した横流送風機（２）。

放電電極（３）、および熱交換器（４）とで主要部が構
成されている。１対の放電電極（３）は平行配置され、
その両側に予備電離用放電電極（３ａ）が配置されてい
る。放電電極（３）の間でグロー放電が行われ、電極間
を通過するレーザ媒質ガスを励起してレーザ発振が行わ
れる。レーザ媒質ガスは横流送風機（２）によって放電
部に供給される。レーザ媒質ガスの温度は細長い放電電
極間において熱交換器（４）によって一定に保たれてい
る。

（発明が解決しようとする課題）従来のガスレーザ発振装置ではガスは横流送風機で循環
されることが多い、これはレーザ発振部ではレーザ媒質
ガスを断面半円形で対向した細長い放電型間（３）間に
均一に流す必要があるためである。細長い吐出口を持つ
検流送風機（２）は軸流送風機や遠心送風機に比べ放電
電極間に均一にガスを流す上で有利である。軸流送風機
や遠心式送態様を使用した場合、送風機の台数を増やす
ことによりガスの吸い込みと吐出の分布を調整し、放電
電極間に均一にガスが流れるようにする必要がある。台
数を１台にする場合には流路断面が電極間の形状に合う
ように吐出口から導く必要があるのでガスレーザ発振装
置はどうしても大きくなってしまう。ところが横流送風
機（２）の効率は非常に悪＜２０％程度である。ガスレ
ーザ発振装置で通常放電部の流速は３０履八以上必要で
ある。検流送風機（２）を使用した場合、効率の良い連
続発振の炭酸ガスレーザでもレーザ発振出力よりも送風
機の駆動動力の方が大きい。効率の悪いパルスレーザ（
ＴＥＡ、　ＴＥＭＡレーザ等）では送風機の駆動動力は
レーザ発振出力の数十倍にもなってしまう、しかしレー
ザ媒質ガスの消費量はレーザ発振装置が小さい方が少な
く、また、装置の設置面積や製造コストの面でも小さい
方が有利であるため、効率の悪い横流送風機（２）が使
用されている。

本発明の目的は、以上の問題点を解決し、小形で効率の
良いガスレーザ発振装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために１本発明においては、第１の
手段としてレーザ媒質ガスを循環させるケースの中に細
長い一対の放電電極と、これを支持する電極台とレーザ
媒質ガスを冷却する熱交換器とを備えたガスレーザ発振
装置において、熱交換器には放電電極に垂直に向けた多
数のフィンを設け、レーザ媒質ガスを熱交換器の長手方
向外側から供給し、ケースの長手方向のガス流路断面積
を先細りに変化させたことを特徴とし、第２の手段とし
ては、上記構成に加えて、レーザ媒質ガスの給排装置は
ケース外部に設置した軸流又は遠心送風機としたことを
特徴とする。

（作　用）上記第１の手段によれば、ケースの長手方向のガス流路
断面積を先細りに変化させたので、ケースと熱交換器と
の間の流路は下流に行くほど狭くなっている。流路が狭
くなった分のガスは熱交換器の方に押し出されるので、
流路面積が先細りに減少することで熱交換器には均一に
ガスが流れる。

熱交換器には多数のフィンが冷却管に取り付けられてい
るので熱交換器を通った後のガスの流れは熱交換器に対
して垂直で−様な流れになる。そのため放電電極間も−
様な流れになり、安定したレーザ光を得ることができる
。また、第２の手段を加えると、送風機は軸流又は遠心
送風機としたので、効率が８０％程度に顕著に向上する
。そして送風機をケース外に出したので装置が小形化で
きる。

（実施例、）実施例１以下、本発明のガスレーザ発振装置の第１の実施例につ
いて、第１図ないし第３図を参照して説明する。

上下面が平行で平面が台形状のケース（５）の中に横断
面が半円形状で、曲面を対向した細長い１対の放電電極
（３）を電極台（７）に取付ける。電極台（７）の両側
方に入口側及び出口側のフィンは熱交換器（８ａ）　、
　（８ｂ）を設ける。フィン（８ｃ）は放電電極（３）
を横切る矢印（＾）で示すガス流を生じる方向に並べる
。（８ａ）、（８ｂ）　、　（８ｃ）を総称して熱交換
器（８）とする、ケース（５）に沿って先細りで熱交換
器（８）に向って開口するダクト状の導風板（９）を設
ける。

電極台（７）の長手方向の両わきには、防風板（９ａ）
を設け、その中央にレーザ光を通す穴（９ｂ）を設ける
。第１図右側の穴（９ｂ）に対向するケース（５）の端
部には透孔（５ａ）が明けられている。軸流又は遠心送
風機（１０）はケース（５）の外に設置され、管（１１
）でケース（５）につなげられている、電極台（７）は
ケースの蓋（５ｂ）に設けたフランジ（５ｃ）と防風板
（９ａ）に取り付けられたケース（５）の中に吊り下げ
られている。熱交換１１（８）は導風板（９）に取り付
けられ、導風板（９）はケース（５）に固定されている
。ケース（５）にはミラー（１２ａ）、ハーフミラ−（
１２ｂ）が取り付けられ、レーザ光は第１図の矢印（Ｂ
）の方向に取り出される。

次にこの実施例の作用について説明する。

送風機（１０）によりレーザ媒質ガスは図の矢印（Ｃ）
　、　（Ａ）　、　（Ｄ）の方向に循環される。送風機
（１０）を出たレーザ媒質ガスは入口側も熱交換器（８
ａ）、放電電極（３）、出口側熱交換器（８ｂ）を通っ
て再び送風機に戻ってくる。熱交換器（８）は放電によ
って発生する熱と送風機（ｌＯ）によって発生する熱を
取り去り、レーザ媒質ガスの温度を一定に保つ、導風板
（９）と入口側熱交換器（８ａ）との間の流路は下流に
行（はど一定の割合で先細りに狭く変化している。流路
が狭くなった分のガスは熱交換器の方に押し出されるの
で、流路断面積が一定の割合で減少することで熱交換器
（８）には均一にガスが流れる。熱交換器には多数のフ
ィン（８ｃ）が冷却管に取り付けられているので熱交換
器を通った後のガスの流れは熱交換器に対して垂直で−
様な流れになる。そのため放電電極（３）、（３）間も
−様な流れになり、安定したレーザ光が得られる。放電
電極（３）　、　（３）の間を通り放電によって加熱さ
れたレーザ媒質ガスは出口側熱交換器（８ｂ）により再
び冷却され、出口側の導風板（９）により集められ、送
風機（１０）に再び吸い込まれる。熱交換器（８ａ）と
（８ｂ）のガスの流路は電極台（７）と防風板（９ａ）
によって構成されている。電極台（７）、防風板（９ａ
）はレーザ媒質ガスが不必要な部分を流れるのを防いで
いる。

コノヨうにすると送風機（１０）をケース（５）の側に
出したことにより送風機に効率の良い軸流速機や遠心送
風機を使用することができるようになる。

軸流送風機や遠心送風機では効率が８０％を越えるもの
も製作可能であるので、送風機の動力に関しては約１／
４で済む、必要最小限のケース体積で済むので必要なレ
ーザ媒質ガス量も必要最小限で済む、また、送風機を外
に出したことにより送風機の軸受（図示せず）などのメ
ンテナンスが非常に簡単になる。さらに以下説明する効
果もある。

第３図に実施例１の立面図を示す、　（１３）は以上説
明したレーザ発振器本体、（１４）はフレキシブル配管
、（ｌＯ）は送風機、（１５）は防振ゴム、（１６）は
台、（１７）は床である。送風機（１０）は防振ゴム（
１５）を介して床（１７）に固定され、レーザ発振器本
体（１３）とはフレキシブル配管（１４）を介して接続
されている。

送風機（１０）は回転機械であるので必ず振動があるが
本例のようにフレキシブル配管で接続することにより送
風機（１０）の振動がレーザ発振器本体（１３）に伝わ
るのを防ぐことができる。また、防振ゴム（１５）を介
して床（１７）に固定することにより床（１７）を通し
て振動が伝わるのも防ぐことができる。レーザ発振器本
体（１３）に送風機の振動が伝わると第１図のミラー（
１２ａ）、ハーフミラ−（１２ｂ）が振動しレーザ光が
振動してしまう、従来のレーザ発振器では送風機が中に
あったので振動はケースに直接法わりレーザ光を振動さ
せていた。レーザ光が振動するとレーザ加工では加工面
が荒れるなどの不具合が生じる。本実施例ではこの様な
振動を防ぐことができ、安定したレーザ光を得ることが
できる。

尚、この実施例の変形例として、ケース（５）で導風板
（９）部を１体に形成して導風板部もケース（５）と称
してもよい。

実施例２第４図に第２の実施例を示す。この実施例では略直方体
のケース（５）の中に斜めに放電電極（６）、電極台（
７）、熱交換器（８ａ）　、　（８ｂ）が取り付けられ
、熱交換器（８ａ）　、　（８ｂ）は導風板（９ｃ）　
、　（９ｄ）によってケース（５）に固定されている８
他は実施例１と同様である。

この実施例ではケース（５）と熱交換器（８ａ）　、　
（ａｂ）との間の流路の面積を変化させて熱交換器に均
一にガスを流している。この例ではケースの形状が単純
であるので製作がやりやすく、最大幅が第１図に示した
ものよりも狭くできるので強度的に優れている。その他
の作用効果は実施例１と同様である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によればレーザ媒質ガス供給
側流路断面積を電極の長手方向に対して先細りに変化さ
せたので、軸流又は遠心ファンを用いても熱交換器と放
電電極に対して均一なレーザ媒質ガスの供給ができて、
安定したレーザ光を得ることができる。そして、送風機
をケースの外に置いたことにより効率の良い軸流送風機
や遠心送風機を使用することができ小型で効率が良く、
また、振動や送風機のメンテナンスの面でも有利なガス
レーザ発振装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガスレーザ発振装置の第１の実施
例を示す水平断面図、第２図は第１図のｎ−ｎ線に沿う
矢視断面図、第３図は第１の実施例の適用立面図、第４
図は第２の実施例を示す水平断面図、第５図は従来のガ
スレーザ発振装置を示す横断面図である。３・・・放電電極　　　　　　　５・・・ケース７・・
・電極台　　　　　　　　８・・・熱交換器８ａ・・・
入口側熱交換器　　　　８ｂ・・・出口側熱交換器８ｃ
・・・フィン　　　　　　　　　９・・・導風板９ａ・
・・防風板　　　　　　　　９ｂ・・・穴１０・・・軸
流又は遠心送風機　　１３・・・レーザ発振器本体代理
人　弁理士　大　胡　典　夫図図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ媒質ガスを循環させるケースの中に細長い
一対の放電電極と、これを支持する電極台とレーザ媒質
ガスを冷却する熱交換器とを備えたガスレーザ発振装置
において、熱交換器には多数のフィンを設け、レーザ媒
質ガスを熱交換器の長手方向外側から供給し、ケースの
長手方向のガス流路断面積を先細りに変化させたことを
特徴とするガスレーザ発振装置。
（２）レーザ媒質ガスの給排装置はケース外部に設置し
た軸流又は遠心送風機としたことを特徴とする請求項１
記載のガスレーザ発振装置。