JPH09266335A - Coレーザー装置 - Google Patents

Coレーザー装置

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JPH09266335A
JPH09266335A JP7370496A JP7370496A JPH09266335A JP H09266335 A JPH09266335 A JP H09266335A JP 7370496 A JP7370496 A JP 7370496A JP 7370496 A JP7370496 A JP 7370496A JP H09266335 A JPH09266335 A JP H09266335A
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JP
Japan
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laser
laser gas
removal
cooler
unit
Prior art date
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Withdrawn
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JP7370496A
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English (en)
Inventor
Shigeru Kubota
茂 久保田
Osamu Noda
修 野田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 常温冷却タイプのCOレーザー装置であって
も、長時間の稼動を可能とする。 【解決手段】 レーザーガスは、レーザーガス流路6を
介して、放電部1,冷却部4,送風機5を循環送給され
る。冷却部4は水冷型の冷却器であり、レーザガスを常
温にまで冷却する。放電部1と冷却部4との間は、2系
統の分岐流路6a,6bに分岐しており、各分岐流路6
a,6bにはそれぞれCO2 除去部8a,8bを介装し
ており、各CO2 除去部8a, 8bには、ヒータ9a,
9bが備えられるとともに、真空ポンプ10が連結され
ている。レーザーガス中のCO2 の吸着除去は、CO2
除去部8a,8bが交互に行う。しかも、CO2 除去部
8a , 8bのうち、一方で吸着除去をおこなっている間
に、他方は真空引きと加熱により再生するようにしたの
で、レーザー装置全体を停止することなく、長時間の連
続稼動ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種材料の加工等
に使用される常温冷却タイプのCOレーザー装置に関
し、特に出力安定性が高く長時間の連続動作が可能なよ
うに改良したものである。
【0002】
【従来の技術】現在、各種材料の切断,溶接,表面処理
等を含むレーザー加工用の発振器、あるいはレーザーメ
ス等の医学応用へ適用する新しい発振器として、発振波
長が5μm帯のCOレーザー装置の開発が進められてい
る。COレーザーは、高出力,高効率動作が可能なばか
りでなく、短波長でビーム品質も良いという特長を有し
ている。
【0003】ここで、図2を参照して従来のCOレーザ
ー装置の基本構成を説明する。図2において、放電部1
はCO分子を含むレーザーガスに高電圧を印加して放電
を発生させ、励起を行わせる。レーザー共振器2は、励
起光を共振させレーザー光を矢印3方向に出力する。冷
却器4は、循環送風されるレーザーガスを冷却する。送
風機5は、レーザーガスを矢印7方向に循環送風する。
そして、放電部1, 冷却器4, 送風機5は、レーザーガ
ス流路6によりそれぞれ連結されている。
【0004】次に、動作原理について説明する。CO分
子は、放電部1において、放電により発生した電子と衝
突して電子の運動エネルギーを受取り、受け取ったエネ
ルギーを分子の振動エネルギーとして蓄える。この振動
エネルギーは光に変換され、変換された光は、レーザー
共振器2の作用により増幅されて発振を起こし、そのエ
ネルギーの一部がレーザー光として外部に出力される。
残った電子の運動エネルギーの大半は、レーザーガスの
加熱に費やされる。
【0005】COレーザーは、その緩和機構上、レーザ
ーガスを低温にするほど動作効率が向上する。このた
め、冷却器4として、液体窒素やフレオンなど極低温冷
媒を冷媒とした冷凍機を採用することが多い。そして、
このタイプの冷却器4により、熱を取り除くと共に、レ
ーザーガスを冷却している。この時、例えば液体窒素冷
媒は、その温度が−190℃と低温であるので、CO2
分子のみが、冷却器4の冷却管壁等において凝固して取
り除かれる。このため、一時的にCO2 濃度が抑えられ
る。CO2 が除去され、冷却されたレーザーガスは、送
風機5により循環された後、再び放電部1に導入され、
レーザー発振に寄与する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
たCOレーザー装置では、放電部1において所望の励起
反応の他、種々のプラズマ化学反応が誘起され、以下に
示す反応によりCO2 分子が生成され、レーザーガス中
のCO2 濃度が上昇する。 CO+CO→CO2 +C CO+O2 →CO2 +1/2O2
【0007】CO2 分子は、励起状態のCO分子と衝突
してその振動エネルギーを熱化させることによって失活
させてしまう他、放電維持電圧を上昇させ励起条件を不
適正化したり放電を不安定化させたりする等の悪影響を
およぼす。このため、CO2濃度が許容値以上に上昇す
ると、レーザー出力の低下や不安定化を招き、長時間の
動作ができないという欠点がある。
【0008】従来は、冷却器4の冷媒として液体窒素等
の極低温冷媒を用いていたので、CO2 分子は、冷却器
4の冷却管壁等において凝固することで取り除かれる。
しかし、常温タイプのCOレーザー装置では、放電によ
り加熱され温度上昇したレーザーガスを、冷却してその
温度を再び常温に戻すだけなので、水冷の冷却器を採用
することになる。
【0009】ところで、水温では、CO2 分子は凝固せ
ず除去されない。そこで、常温タイプのCOレーザー装
置では、CO2 ガスを除去する装置を設置することが必
要になる。つまり、レーザーガス流路6に、吸着剤を備
えたCO2 除去部を設けている。しかし、運転を継続し
ていくと吸着剤に吸着するCO2 が飽和していき、CO
2 除去能力が低下してくるという問題があった。このよ
うにCO2 除去能力が低下して、レーザーガス中のCO
2 濃度が上昇してくると、前述したように、レーザー出
力の低下や不安定化を招いてしまう。
【0010】吸着するCO2 が飽和したときには、レー
ザー装置の稼動を一旦停止して、レーザーガスの循環送
給を停止した状態で、CO2 除去部に吸着しているCO
2 を取り除いて再生をする作業をしなければならない。
このような再生作業をするたびに稼動を停止しなければ
ならないため、従来では、長時間の連続稼動はできなか
った。
【0011】本発明は、上記従来技術に鑑み、常温冷却
タイプのCOレーザー装置であっても、長時間の連続稼
動ができるCOレーザー装置を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、COを含むレーザーガスの放電によってレ
ーザー光を発生する放電部及びレーザー共振器と、この
放電部から流出したレーザーガスを冷却する冷却器と、
前記放電部と前記冷却器とを連結してレーザーガスを循
環させるレーザーガス流路とを備えたCOレーザー装置
において、前記レーザーガス流路の途中に、レーザーガ
ス中のCO2 を吸着によって除去するCO2 除去部を設
けたことを特徴とする。
【0013】また本発明の構成は、COを含むレーザー
ガスの放電によってレーザー光を発生する放電部及びレ
ーザー共振器と、この放電部から流出したレーザーガス
を冷却する冷却器と、前記放電部と前記冷却器とを連結
してレーザーガスを循環させるレーザーガス流路とを備
えたCOレーザー装置において、前記レーザーガス流路
の途中には、レーザーガスを並行して送給できるように
複数に分岐した分岐流路を形成し、各分岐流路には、そ
れぞれ、レーザーガス中のCO2 を吸着によって除去す
るCO2 除去部と、各CO2 除去部の入力側および出力
側にて分岐流路を開閉するバルブとを備え、さらに、他
のバルブを介して各CO2 除去部を真空引きする真空ポ
ンプを備えたことを特徴とする。なお、除去能力を向上
させるため、前記各CO2 除去部にヒータを備えるよう
にしてもよい。
【0014】本発明では、ベーキング用ヒーターを設け
たCO2 除去部を2個並列に設置して、片方ずつ使用
し、CO2 が飽和状態になれば、もう一方に切り替え、
その間にベーキングしながら真空ポンプによりCO2
除去を行い、次の稼働に備える。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。なお、従来技術と同一機能を
果たす部分には同一符号を付し、重複する説明は省略す
る。
【0016】図1は本発明の実施の形態を示す。同図に
おいて、1は放電部、2はレーザー共振器、4は水冷タ
イプの冷却器、5は送風機、6はレーザーガス流路であ
り、これら部材は従来の技術と同様なものである。
【0017】本実施の形態では、放電部1と冷却器4と
の間のレーザーガス流路6は、レーザーガスを並行して
送給することができるように2系統に分岐した分岐流路
6a , 6bとなっている。
【0018】各分岐流路6a, 6bには、それぞれCO
2 除去部8a, 8bを介装している。このCO2 除去部
8a, 8bは、レーザーガスに含まれているCO2 を物
理的な吸着作用によって分離する機能を有するものであ
り、天然ゼオライトまたは合成ゼオライトのような吸着
剤を使用している。
【0019】また、各分岐流路6a, 6bには、CO2
除去部8a, 8bの入口側(放電部1側)および出口側
(冷却器4側)にて分岐流路6a, 6bを開閉するため
の、バルブ11a, 11bおよびバルブ12a, 12b
を備えている。更に、CO2除去部8a, 8bにはベー
キング用のヒータ9a, 9bを備えている。
【0020】一台の真空ポンプ10は、バルブ13a,
13bを介してCO2 除去部8a,8bに連結されてい
る。
【0021】放電部1において、レーザーガス(例えば
CO/N2 /He/O2 の4種混合ガス)に放電を発生
させると、前述したプラズマ化学反応によりCO2 が生
成される。したがって、レーザーガスはCO2 を含有し
た状態でCO2 除去部8a,8bに到達してCO2 が除
去され、冷却器4に導入される。CO2 除去部8a,
bに備えた吸着剤は、CO2 に対する選択的な吸着性を
有するため、ガス中のCO2 のみが吸着除去され、その
他のガス成分、例えばCO, 2 , He, 2はそのま
まCO2 除去部8a, 8bを通過して冷却器4に導入さ
れ、ついで送風機5の作用により、放電部1に再び供給
される。ただし、本実施の形態では、後述するように、
2つのCO2 除去部8a, 8bを交互に稼動するように
している。
【0022】ここで、2つのCO2 除去部8a, 8bを
交互に稼動させる態様およびCO2除去部8a, 8bの
再生の態様を説明する。例えば、CO2 除去部8aにて
CO 2 の除去を行うときには、バルブ11a, 12aを
開としてCO2 除去部8aにレーザーガスを流通させこ
のCO2 除去部8aにてCO2 の除去を行う。この時バ
ルブ11b, 12b, 13aを閉とし、かつ、バルブ1
3bを開として、CO 2 除去部8bの再生をする。再生
動作については、CO2 除去部8a, 8bのいずれでも
同じ動作なので、後のCO2 除去部8aのところで説明
する。
【0023】CO2 除去部8aにCO2 がたまりCO2
が飽和状態になったら、バルブ11b, 12bを開とし
てCO2 除去部8bにレーザーガスを流通させこのCO
2 除去部8bによるCO2 の吸着除去を開始する。これ
と同時に、バルブ11a, 12aを閉としてCO2 除去
部8aによる吸着除去を停止するとともに、バルブ13
bを閉としてバルブ13aを開とする。そして、ベーキ
ング用ヒータ9aによりCO2 除去部8aを加熱しつ
つ、真空ポンプ10によりCO2 除去部8aを真空引き
する。このようにすると、CO2 除去部8aに吸着され
たCO2 が真空引きにより除去され再生される。このと
き、ヒータ9aにより加熱をしているので、真空引きの
効率がさらに向上する。CO2 除去部8aの再生が完了
したら、ヒータ9aによる加熱を停止するとともに、真
空ポンプ10を停止させ、バルブ13aを閉として、C
2 除去部8aは次の稼動まで待機する。
【0024】CO2 除去部8bにCO2 がたまり飽和状
態になったら、こんどは、CO2 除去部8aによりCO
2 の吸着除去をし、CO2 除去部8bの再生動作をす
る。このように、CO2 除去部8a, 8bを交互に作動
させてCO2 の吸着除去をさせ、吸着除去をしていない
方は再生をするようにしているため、再生動作のために
レーザー装置全体を停止させる必要がなく、連続的に稼
動ができる。
【0025】
【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
たように、本発明によれば、レーザーガスを並行して送
給できる分岐流路を形成し、各分岐流路にCO2 除去部
を備え、複数のCO2 除去部を順次作動させてCO2
除去をし、その間に、残りのCO2 除去部の再生動作を
完了させるようにしているので、常温冷却タイプのレー
ザー装置であっても、レーザー装置全体の運転を停止す
ることなく、長時間の連続稼動が可能になる。
【0026】また、CO2 の除去のため、真空ポンプに
て真空引きするのみならず、CO2除去部をベーキング
用のヒータにて加熱するようにしているので、真空引き
の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す構成図。
【図2】従来技術を示す構成図。
【符号の説明】
1 放電部 2 レーザー共振器 4 冷却器 5 送風機 6 レーザーガス流路 6a, 6b 分岐流路 8a, 8b CO2 除去部 9a, 9b ヒータ 10 真空ポンプ 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b バ
ルブ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 COを含むレーザーガスの放電によって
    レーザー光を発生する放電部及びレーザー共振器と、こ
    の放電部から流出したレーザーガスを冷却する冷却器
    と、前記放電部と前記冷却器とを連結してレーザーガス
    を循環させるレーザーガス流路とを備えたCOレーザー
    装置において、 前記レーザーガス流路の途中に、レーザーガス中のCO
    2 を吸着によって除去するCO2 除去部を設けたことを
    特徴とするCOレーザー装置。
  2. 【請求項2】 COを含むレーザーガスの放電によって
    レーザー光を発生する放電部及びレーザー共振器と、こ
    の放電部から流出したレーザーガスを冷却する冷却器
    と、前記放電部と前記冷却器とを連結してレーザーガス
    を循環させるレーザーガス流路とを備えたCOレーザー
    装置において、 前記レーザーガス流路の途中には、レーザーガスを並行
    して送給できるように複数に分岐した分岐流路を形成
    し、 各分岐流路には、それぞれ、レーザーガス中のCO2
    吸着によって除去するCO2 除去部と、各CO2 除去部
    の入力側および出力側にて分岐流路を開閉するバルブと
    を備え、 さらに、他のバルブを介して各CO2 除去部を真空引き
    する真空ポンプを備えたことを特徴とするCOレーザー
    装置。
  3. 【請求項3】 COを含むレーザーガスの放電によって
    レーザー光を発生する放電部及びレーザー共振器と、こ
    の放電部から流出したレーザーガスを冷却する冷却器
    と、前記放電部と前記冷却器とを連結してレーザーガス
    を循環させるレーザーガス流路とを備えたCOレーザー
    装置において、 前記レーザーガス流路の途中には、レーザーガスを並行
    して送給できるように複数に分岐した分岐流路を形成
    し、 各分岐流路には、それぞれ、レーザーガス中のCO2
    吸着によって除去するCO2 除去部と、各CO2 除去部
    の入力側および出力側にて分岐流路を開閉するバルブと
    を備え、 前記各CO2 除去部にはヒータを備え、 さらに、他のバルブを介して各CO2 除去部を真空引き
    する真空ポンプを備えたことを特徴とするCOレーザー
    装置。
JP7370496A 1996-03-28 1996-03-28 Coレーザー装置 Withdrawn JPH09266335A (ja)

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JP (1) JPH09266335A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010092920A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Ebara Corp 不純物を除去する不純物除去装置およびその運転方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20030603