JPH0445587A - 炭酸ガスレーザ装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、切断・溶接・表面処理等に用いられる大出力
の炭酸ガスレーザ装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、大出力の炭酸ガスレーザ装置においては、ＣＯ
□　（炭酸ガス）、Ｎ２（窒素ガス）、Ｈｅ（ヘリウム
ガス）を混合させたレーザ媒質ガスを、送風機により放
電励起部に高速循環させて、陰極・陽極間にグロー放電
を発生させ、この放電によってＣ０２を励起し、レーザ
媒質ガスのガス流と直交する方向に光軸を有する光共振
器の作用でレーザ出力を取り出している。

ところで、この様なグロー放電中では、一部のＣＯ２分
子が分解してＣＯと０□が発生するため、００２分子の
励起強度が低下し、レーザ出力が低下する。また、この
０２分子の影響により、グロー放電が収縮してアーク放
電が発生しやすくなることが知られている。この様なア
ーク放電は、高温度・高電流密度であるｊコめ、レーザ
発振を不能とするばかりでな（、Ｃ０２ガスの分解をま
すます加速し、炭酸ガスレーザ装置のガスの寿命を著し
く短縮させていた。

そこで、従来より、上記の様なガス分解の対策として、
第３図に示した様な方法が用いられていた。即ち、ガス
容器１内にグロー放電電極２ａ。

２ｂが対向配置され、一方のグロー放電電極２ａは導体
３ａに固定されると同時に、電流端子４に接続されてい
る。また、他方のグロー放電電極２ｂは導体３ｂに固定
され、リード線（図示せず）により接地電位に接続され
ている。なお、ガス容器１は絶縁物から構成されている
ので、ガス容器１と電流端子４とは電気的に絶縁されて
いる。また、前記導体３ｂにはコンデンサ５が接続され
、さらに、側導体３ａ、３ｂ間にはギャップ６が形成さ
れている。このコンデンサ５及びギャップ６は、グロー
放電電極２ａ、２ｂ間のレーザガスを予備電離してグロ
ー放電を発生させるためのものである。さらに、前記ガ
ス容器１内には送風ファン７が設置され、グロー放電電
極２ａ、２ｂが形成するグロー放電部に、図中矢印８方
向にレーザガスを循環させるように構成されている。ま
た、グロー放電によって温度が上昇したレーザガスを冷
却するための熱交換器９ａ、９ｂが、前記送風ファン７
０前後に配設されている。さらに、前記ガス容器１には
、パイプ１０を介してレーザガス再生器１１が接続され
ている。このレーザガス再生器１１の内部には、レーザ
ガス再生物質１２、このレーザガス再生物質を最適な温
度条件で動作させるためのヒータコイル１３及び再生さ
れたレーザガスの温度を下げるための冷却送風機１４が
設置されている。

この様に構成された従来の炭酸ガスレーザ装置において
は、ガス容器１中のレーザガスの一部を取り出してレー
ザガス再生器１１に導き、グロー放電により分解した０
０２分子を再生するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した様な従来の炭酸ガスレーザ装置
には、以下に述べる様な解決すべき課題があった。即ち
、グロー放電電極２ａ、２ｂにより形成される放電部に
おいて劣化したレーザガスは、前述した様にガス容器１
内を一巡して再び放電部に戻る。この時、放電部で発生
したＣ０１０２などは、レーザガス再生器１１の作用で
その一部がＣＯ２に再生されるが、残りのＣＯ２０□な
どはそのまま放電部に戻ってくる。そのため、放電部に
おけるＣＯ２分子の励起強度が低下し、放電が不安定な
ものとなり、レーザ出力が低下する。

一方、レーザガス再生器１１に導入するレーザガス量を
増加させてレーザガス再生量を増加〜させれば、放電部
に循環されるＣＯ，Ｏ□などの量を減少させることがで
きるが、ガス容器１内を流れるレーザガス流量と同量の
レーザガスを再生するには、非常に大型なレーザガス再
生器が必要となり、また、レーザガス再生器１１に接続
されるパイプ１０の径も非常に大きくする必要がある。

その結果、ガス容器１内のレーザガス流速分布が乱れ、
放電が不安定なものとなるといった欠点があった。

さらに、レーザガス再生物質１２を最適な温度条件で動
作させるために、レーザガス再生物質１２をヒータコイ
ル１３を用いて加熱する必要があり、また、その結果温
度が上昇したレーザガスを冷却するために、冷却送風機
１４を用いて冷却し、一定の温度まで冷却した後、ガス
容器１内にレーザガスを戻すので、装置が非常に大型化
していた。

本発明は、上記の様な問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的は、グロー放電によって分解した
Ｃ０２ガス分子を容易に再生することができ、安定した
レーザ出力を得ることのできる、大出力の炭酸ガスレー
ザ装置を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、放電電極を対向配置したガス容器内に、送風
ファン及び熱交換器を含むガス流路を形成し、前記放電
電極によって形成される放電部にレーザガスを供給し、
このレーザガスを励起してレーザを発生させる炭酸ガス
レーザ装置において、対向配置された放電電極の対向面
近傍に、レーザガス再生物質を配設したことを特徴とす
るものである。

（作用） 以上の構成を有する本発明の炭酸ガスレーザ装置によれ
ば、放電で生じたＣＯ，Ｏ２などの活性元素を、放電電
極の対向面近傍に配設したレーザガス再生物質に直接接
触させることができるため、レーザガスの再生反応の効
率が大幅に向上される。

また、ガス容器の外部にレーザガス再生器を設ける必要
がないので、装置の構成が大幅に簡略化される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
具体的に説明する。なお、第３図に示した従来型と同一
の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施例においては、第１図及び第２図に示した様に、
対向配置されたグロー放電電極２ａ、２ｂの対向面近傍
に、表面をレーザガス再生物質２０でコーティングした
編目状の絶縁ワイヤーが配設されている。その他の構成
は第３図に示した従来型と同様である。

この様に構成された本実施例の炭酸ガスレーザ装置にお
いては、第２図に示した様に、放電電極近傍で生じた活
性状態のＣ０１０などが、グロー放電電極２ａ、２ｂの
対向面近傍に配設された編目状のレーザガス再生物質２
０に直接接触するため、レーザガスの再生反応が効率良
く行われる。

また、グロー放電電極は放電によって加熱され、その近
傍に配設された絶縁ワイヤーも加熱されるため、その表
面にコーティングされたレーザガス再生物質２０を別個
に加熱する必要はなく、さらに、レーザガスも加熱され
ないので、従来、用いられていた冷却送風機が不要とな
る。したがって、放電部から放出されたＣ０１０２を含
むレーザガスは、直ちにＣＯ□分子に再生されるので、
ガス容器１内を循環し、再び放電部に流入する時は、初
期状態と同じガス成分になっている。また、従来例の様
に、ガス容器１とレーザガス再生器１１とを接続するパ
イプが不要となるため、レーザガス流速分布が乱れるこ
ともなく、安定した放電を点弧することができる。さら
に、生成された０２分子がガス容器１内を移動する空間
が限定されて小さくなるため、ガス容器１及び容器内の
構造材料と０２分子との反応が抑制され、その結果、炭
酸ガスレーザ装置の長寿命化が実現される。

この様に、本実施例によれば、放電部で発生するＣ０１
０２を直ちにＣＯ２分子に再生することができ、しかも
、機器の構成が簡単で安定したガス流状態を実現できる
ため、安定した放電が得られ、炭酸ガスレーザ装置の長
寿命化、高出力化が可能となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、対向配置された放電電極の対向面近傍に配設される
、表面をレーザガス再生物質でコーティングした編目状
の絶縁ワイヤーの大きさ、形状、編目の間隔は、その放
電部の出力の大きさによって適宜設定することができる
。ただし、編目の間隔は、放電部における主放電を妨げ
ない大きさを確保したものでなければならない。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、対向配置された放
電電極の対向面近傍に、レーザガス再生物質を配設する
ことによって、グロー放電によって分解したＣＯ２ガス
分子を容易に再生することができ、安定したレーザ出力
を得ることのできる、大出力の炭酸ガスレーザ装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の炭酸ガスレーザ装置の一実施例を示す
断面図、第２図は第１図の要部拡大斜視図、第３図は従
来の炭酸ガスレーザ装置の一例を示す断面図である。 １・・・ガス容器、２ａ、２ｂ・・・グロー放電電極、
３ａ、３ｂ・・・導体、４・・・電流端子、５・・・コ
ンデンサ、６・・・ギャップ、７・・・送風ファン、８
・・・ガス流方向、９ａ、９ｂ・・・熱交換器、１０・
・・パイプ、１１・・・レーザガス再生器、１２・・・
レーザガス再生物質、１３・・・ヒータコイル、１４・
・・冷却送風機、２０・・・レーザガス再生物質。 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 放電電極を対向配置したガス容器内に、送風ファン及び
   熱交換器を含むガス流路を形成し、前記放電電極によっ
   て形成される放電部にレーザガスを供給し、このレーザ
   ガスを励起してレーザを発生させる炭酸ガスレーザ装置
   において、 前記対向配置された放電電極の対向面近傍に、レーザガ
   ス再生物質を配設したことを特徴とする炭酸ガスレーザ
   装置。