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    • 专利摘要:

    公开号:WO1989001251A1
    申请号:PCT/JP1987/000567
    申请日:1987-07-30
    公开日:1989-02-09
    发明作者:Hakaru Mizoguchi
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:H01S3-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 流形ガ ス レ ー ザ装 S! 技 術 分 野
    [0002] 本 明 は、 主 と し て切断、 溶棱、 穿孔等の加ェ に 適 ffl さ れ る 軸流形ガス レ ー ザ装置 に閲 し 、 特 に は排気を 行な う た め の 構造 に閲す る 。 背 景 技 術
    [0003] 笫 3 図 は、 拳由流形、 つ ま り レ ー ザガス の 流れ方向、 放電方向 お よ び レ ー ザ光の光軸方向が同一で あ る ガス レ ー ザ装置の一例 を 概念的 に示 し て い る 。
    [0004] こ の軸流形ガス レ ー ザ装置 は 、 第 4 図 に 平面的 に 示 す よ う に 、 同一線上 に 配設 さ れ た 1 対の レ ー ザ管 1 , 2 と 、 こ れ ら の レ ー ザ管 1 , 2 に 平行す る 態様で 同一 線 上 に 配 設 さ れ た 1 対 の レ ー ザ管 3 , 4.と .を 備 え て い る 。
    [0005] 各 レ ー ザ管 1 〜 4 の 先端 は、 レ ー ザガ ス 集合用 チ ヤ ン バ 5 に接続 さ れ、 ま た レ 一 ザ管 1 , 2 , '3 お よ び 4 の 各基端部側 に は折返 し ミ ラ ー 6 、 リ ア ミ ラ ー 7 、 折 返 し ミ ラ ー 8 お よ び出 力 ミ ラ ー 9 が そ れ ぞれ配設 さ れ て い る 。
    [0006] 一方、 こ の レ ー ザ装置 は ガ ス 循 ^用 の 配管 1 0 を 備 え て い る 。 こ の 配管 1 0 は 、 チ ャ ン バ 5 に 一端が接続 さ れた主管 1 0 A と 、 こ の主管 1 0 A の他端 に お い て 左右に分岐す る 分岐管 1 0 B , 1 0 C と 力、 ら な り 、 分 岐管 1 0 B の先端は レ ー ザ管 1 , 3 の基端部 に 開 口 さ れ、 分岐管 1 0 C の先端 は レ ー ザ管 2 , 4 の基端部 に 口さ れて い る 。
    [0007] 主管 1 0 A の途中 に は ル ー ツ ブ ロ ア 1 1 が配設 さ れ て い る 。 ま た ブ ロ ア 1 1 と チ ャ ン バ 5 間 に位鼠す る 主 管 1 0 A の部位に ラ ジ ェ 一 タ 1 2 が配設 さ れ、 さ ら に 該主管 1 0 A の分岐部分に ラ ジ ェ一 夕 1 3 ， 1 4 が配 設 さ れてい る 。
    [0008] こ の レ ー ザ装置では、 ブ ロ ア 1 1 の作動 に よ っ て レ 一ザガス が矢印 に示す方向 に循環 さ れ、 同時に各 レ ー ザ管 1 〜 4 の各 々 につ いて設け ら れた 1 対の電極 1 5 , 1 6 で放 igが行な われる 。
    [0009] レ ー ザ管 1 ， 4 を流通す る レ ー ザガス は、 上記放電 に よ り 励起 さ れて反転分布状態と な り 、 レ-ーザ利得 域を形成す る 。 そ し て個 々 の レ ー ザ管 1 〜 4 の 利得領 域は、 共振器を構成す る ミ ラ ー 6 〜 9 に よ っ て ι 列 に 接続 さ れ、 こ れに よ り レ ー ザ発振が生起 さ れ る 。 そ し て 振光の一部が出力 ミ ラ ー 9 を介 し て レ ー ザ光 と し て取 出 さ れ る 。
    [0010] な お、 放 ΐ§に よ っ て高温状態に な つ た レ ーザガス は、 ラ ジ ェ 一 夕 1 2 , 1 3 お よ び 1 4 に よ り 冷却 さ れ る 。
    [0011] ま た、 レ ー ザガ ス は 上記放 ' tに よ っ て解離、 反応等 の 組成変化を生 じ る の で、 ガス 再成装 S 1 7 内 にガ ス の一部を 回流 さ せ た り 、 ガス コ ン 卜 ロ ー ラ 1 8 力、 ら 新 し い ガス を供給す る 一方で ポ ン プ .1 9 に よ り 排気を行 な う な ど し て、 解離等に よ る ガス組成の変化 に起因 し た レ ー ザ出 力 の変動が抑制 さ れ る 。
    [0012] な お 、 ガス の注入量お よ び排出 量の調整 は コ ッ ク 弁 2 0 お よ び 2 1 に よ っ て各 々 行 な わ れ る 。
    [0013] と こ ろ で、 か力、 る ガス レ ー ザ装匿 に お い て は 、 運転 停止中 に ブ ロ ア 1 1 の動力軸 の シ ー ル部分等か ら 空気、 塵、 H 2 0 等の有害物質が侵入す る 虞れが あ る 。 そ こ で従来、 運転停止時 に コ ッ ク 弁 2 7 を解放 し て N 2 、 H e 等の不活性パ ― ジ ガス をパ ー ジ ガス 供給装置 2 8 か ら 導入 し 、 こ れに に よ っ てガス 圧 を外気圧程度 ま で 上昇 さ せて上記有害物質の 侵入を防止す る よ う に し て い る
    [0014] 運転を開始す る さ い に は 、 上記パ一 ジ ガス の排出 の た め に ポ ン プ 1 9 が作動 さ れ、 ガス 压が所定値 ま で降 下 し た 時点 で ポ ン プ 1 9 が 停止 さ れ る と と も に 、 弁 2 1 が閉 1ヒ さ れ る 。 そ し て、 そ の後、 ガス 圧が運転圧 力 と な る ま で レ ー ザガス が注入 さ れ る 。
    [0015] 上記パ一 ジ ガス の排出 は、 運 ½を速 やか に 開始す る た め に で き る だ け短時間で終了す る こ と が望 ま し い。
    [0016] し か る に 、 多数本、 （第 4 図 の 例で は 4 本） の レ ー ザ管を備 え た こ の 軸流形ガ ス レ ー ザ装置 は 、 ガス の 流 路の 構造が複雑で あ る こ と か ら 流路抵抗が大 き く 、 そ の た め の ガス の 排気 に 長時 を 要 し て運転を速 や か に 開始す る こ と がで き な い と い う 不都合があ っ た。 - 本発明 は、 かか る 従来の 問題点 に鑑み、 上記ガ ス の 排気速度を向上 し て俳気に要す る 時間を大幅に短縮す る こ と がで き る 軸流形ガス レ ー ザ装 Sを提供 し よ う と す る も の であ る 。 発 明 の m 不
    [0017] 本発明 は 、 レ ー ザ管 と 、 こ の レ ー ザ管に接続 さ れた ガス循環用 配管 と 、 こ の配管の途中 に設け ら れた ガ ス 循環用送風手段 と を備え た寧 ώ流形ガス レ ー ザ装 iri に い て、 上記送風手段の吐出 口 と 上記 レ ー ザ管 と の 間 に 位 す る 上記配管の途中 に流路開閉手段を配設 し 、 か つ 該流路 m閉 手段 と 上記吐出 口 と の' m に位置す る 上記 配管の途中 に排気 ffl ポ ン プを接絞 し た構成を も つ o 本 ¾ f!/i に よ れば、 排気時に 上記ガス 循環用送風手段 を排気 ffl の前段ポン プ と し て機能 さ せ る こ と がで き 、 こ れ に よ つ て俳気速度が著 し く 高め ら れ る 。 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0018] 第 1 図は、 本発明 に 係 る 軸流形ガス レ ーザ装置の一 実施例 を示 し た概念図、 第 2 図 は吸入圧 と 排気速度 と の関係を例示 し た グ ラ フ 、 第 3 図 は従来の軸流形ガス レ ー ザ装 i の 一構成例を示 し た概念図、 第 4 図は第 3 図 に示 し た ガ ス レ ー ザ装置に お け る レ ー ザ管配置分の -面図であ る 。 発明 を実施す る た め の ¾良の 形態
    [0019] 以 下 、 図 面 を 参照 し な が ら 本 発 明 の 実施例 を 説 明 す る 。 - 第 1 図 は 、 本允明 に 係 る 蚰流形ガス レ — ザ装置 の一 施例を概念的 に示 し 、 同図で は笫 3 図 に 示 し た 要尜 と 同一の 要素 に 対 し 同一の符号が付 さ れて い る 。
    [0020] こ の ¾施例で は、 ル ー ツ ブ ロ ア 1 1 の下方に 位 置す る 主 ^ 1 0 A の 部位 に ラ ジ ェ 一 夕 2 2 お よ び常開 形？g 磁 開 m 弁 2 3 が 配 設 さ れ 、 こ の ラ ジ ェ — タ 2 2 と 弁 2 3 と の 間 に 位 置す る 主管 1 ϋ A の 部位 に 前' i コ ッ ク 弁 2 1 を介 し て排気 ポ ン プ 1 9 が接続 さ れて い る 。 そ し て コ ッ ク 弁 2 1 に 常開形電磁開 閉弁 2 4 が並列接 さ れて い る 。
    [0021] い ま 、 モ ー ド ϋ択 ス イ ッ チ 2 5 が運転七 一 卜 に セ ッ 卜 さ れて い る と す る と 、 こ の場合、 駆動回路 2 6 に よ つ て ブ ロ ア 1 1 力'作動 さ れ、 こ れ に よ つ て レ ー ザガス が矢印で示す如 く 循 ί¾ さ れ る 。
    [0022] ま た 、 こ の運転モ ー ド時 に は 、 コ ッ ク 弁 2 0 , 2 1 が ^かれ る と と も に 回路 2 6 に よ っ て ポ ン プ 1 9 が作 動 さ れ、 こ れ に よ つ て レ ー ザガ ス の 一部交換が行 な わ れ 。
    [0023] モ ー ド ϋ 択 ス ィ ツ チ 2 5 が停止モ ー ド に セ ッ 卜 さ れ る と 、 駆動回路 2 6 に よ っ て ブ ロ ア 1 1 お よ び ポ ン プ 1 9 が ^止 さ れ る 。 そ し て こ の 停止 モ ー ド時 に は 、 前 s 述 し た コ ッ ク 弁 2 7 が解放さ れてパー ジ ガス 供給装匿 2 8 に よ る パ ー ジ ガス の注入が行な われ、 こ れに よ つ てガス圧が上昇 さ れ る 。 な お、 こ の 停止モ ー ド時に は 当然 コ ッ ク 弁 2 0 , 2 1 は 閉止 さ れ る 。
    [0024] ス ィ ッ チ 2 5 カ<俳気モ ー ド に セ ッ 卜 さ れ る と 、 駆動 回路 2 6 に よ っ て電磁開閉弁 2 3 お よ び 2 4 が各 々 付 勢さ れ る 。 つ ま り 、 弁 2 3 力 閉 じ ら れ、 弁 2 4 が開力、 れ る 。 ま た 、 ルー ツ ブ ロ ア 1 1 お よ びポ ン プ 1 9 が同 回路 2 6 に よ っ て回転駆動 さ れる 。 こ の結果、 同モ ー ド時 に は、 ノレ 一 ッ ブ ロ ア 1 1 力、 ら 吐出 さ れた ガス が ポ ン プ 1 9 に 供給 さ れ る こ と に な り 、 こ れ は、 ブ ロ ア 1 1 が前段ポ ン プ と し て機能す る こ と を意味す る 。
    [0025] こ こ で俳'気モ 一 ド時の ルー ツ ブロ ア 1 1 の 作用 につ い て更に詳 し く 説明す る 。
    [0026] ノレー ッ プ ロ ア 1 1 は、 2 つ の ま ゆ形の ロ ー 夕 1 1 a , 1 1 b を備え 、 作動時に は こ れ ら の ロ ー タ がケ 一 シ ン グ ] 1 c 内で互い に反対の 方向 に等速回転 さ れ る 。 そ し て、 こ の ロ ー タ の 回転に よ っ て該 ロ ー タ と ケ 一 シ ン グで ま れ る 容積の ガスが吸人口 側 よ り 吐出 口側 に送 u レ る 0
    [0027] こ の ブ ロ ア 1 1 〖こ お い て、 口 一 夕 1 1 a ， l i b 同 志間お よ び こ れ ら の ロ ー タ と ケ ー シ ン グ 1 1 c 間 に は わ ずか の 隙間 （ 0 . 1 聽 〜 0 . 5 mm ) が存在 し てお り 、 吐 出 口 側 に圧縮 さ れた ガ ス の一部 は こ の隙間 を通 っ て 吸人 口側に逆流す る 。 こ の た め 、 吐出 口側 に圧力変化 が生 じ 、 こ れは吸入圧 に影響を与え る 。
    [0028] い ま 、 ブ ロ ア 1 1 にガス が吸入 さ れな い状態を考え る と 、 次の よ う な閔係が成立す る 。 Q Q + Q
    [0029] s d P P
    [0030] P P P
    [0031] C +■ s ( 1 )
    [0032] P P
    [0033] (Π し 、 s d ftX. n |"排気速度
    [0034] Q 総逆流ガ ス S
    [0035] Q ブ 口 ァ 内 部 の 隙 間 を 通 っ て 逆 流 す る ガ ス
    [0036] Q 隙問以外 の 要因で高真空側に 戻 る ガス の 量
    [0037] の コ ン ダ ク タ ン ス
    [0038] C s 隙
    [0039] s r Q r の ガ ス を運ぶ逆 ポ ン プ作 の 速度
    [0040] P 吸入 口 側の圧力
    [0041] o
    [0042] P 吐出 口 側 の 压力
    [0043] 2
    [0044] そ し て （ 1 ) 式の関係か ら 、 吸入 ガ ス 量 0 の と き の ブ ロ ア 1 1 の Di縮比 K は
    [0045] P . s c c
    [0046] K d + … ( 2 )
    [0047] P c + S
    [0048] と 表わ さ れ る 。
    [0049] つ ぎに 、 吸入 口 側 よ り 流 fi Q の ガ ス を流す場合を考 え る と 、 こ の場 口 、 ブ ロ ア 1 1 が俳気 し な け れば な ら な い ガス の S は Q + Q l と な る n そ し て、 こ の ガ ス 量 Q + Q i は 、 吸入圧 P 設 I!·排気速度 S d と の 積 に 等 し く な る は ずで あ る か ら 、 次式 に 示す関係が成立す る
    [0050] Q = P S d 一 Q P S ( 3 ) 但 し 、 S ； ポ ン プ 1 9 の 俳気速度
    [0051] 2
    [0052] ―方、 ( 1 ) 式 に準 じ た
    [0053] Q '- P 一 P
    [0054] P P
    [0055] P
    [0056] C s + S ( 4 )
    [0057] P
    [0058] 1
    [0059] な る 閲係 づ き 、 ( ) 式は
    [0060] Q = P S d 一 ( P 一 P
    [0061] - C s - P - S P S ( 5 )
    [0062] 2
    [0063] と表わ さ れ、 こ れ よ り 吸人圧 P t は
    [0064] S C s + S r
    [0065] P = P ( 6 )
    [0066] 1 s d + C
    [0067] と ^わ さ れ る o そ れ故、 吸入圧 P にお け る ル ー ッ ブ ロ ア 1 1 の 俳気速度 s- は、
    [0068] Q P
    [0069] S S
    [0070] P P
    [0071] s d + C
    [0072] S ( 7 )
    [0073] S + C + S
    [0074] と な る 。
    [0075] 第 2 図 に は、 （ 7 ) 式に基づい て計算 し た 吸入圧 と 排 ^速度の閲係 A と 、 吸入圧 に対す る 排気速度の ¾測 値 （ ド ッ ト で示す） と 力《示 さ れて い る 。
    [0076] ( 7 ) 式に お け る 俳気速度 S は 、 ル ー ッ プ 口 了 1 1 と ポ ン プ 1 9 と か ら な る ポ ン プ系 の俳気速度を意 味 し 、 し た力《 つ て、 こ の ¾施例 に よ れば俳気モ ー ド時 に ポ ン プ 1 9 の俳気速度 S が実質的 に s d + C „
    [0077] 倍 さ れ る
    [0078] S + C + S
    [0079] 2
    [0080] つ ま り 、 ル ー ッ ブ ロ ア 1 1 が前段 ポ ン プの 作用 を な すの で、 第 2 図力、 ら 明 ら か な よ う に排気速度が飛 的 に 向 上 し 、 こ れ に よ つ て排気時間 を著 し く 短縮す る こ と がで き る
    [0081] な お 、 排気時間 は タ イ マ や ガ ス 圧で管理 さ れ、 俳気 後 に は BiJ I し た よ ό に ガス 圧が運転 力 と な る ま で レ 一ザガス が注入 さ れ る 。 そ し て、 こ の ガ ス の注入後 、 ス ィ ツ チ 2 5 が運転 乇一 ド に セ ッ 卜 さ れて レ ー ザ装置 が起勐 さ れ る
    [0082] 記実施例で は 、 容稂式 ブ ロ ア の 1 つ で あ る ル ー ツ フ 口 ァ 1 1 が用 い ら れ て い る が、 容積式圧縮機、 容楨 式 ιά 機等の他の容 ®式送風手段.、 あ る い は遠心式圧 縮機、 m心式 ブ ロ ア ( た と え ば 夕 一 ボ ブ ロ ア ） 、 '遠心 式 機等の JSi 、式送風手段を上記ル ー ツ ブ ロ ア 1 1 に 代用 し て も 本発明 は有効 に 実施す る こ と がで き る 。 ま た 、 笫 1 図 に示 し た コ ッ ク 弁 2 (3 , 2 1 お よ び 2 7 と し て電磁弁を使用 し、 こ れ ら を駆動回路 2 6 で制御 す る こ と も 可能で あ Q
    [0083] 産 業 上 の 禾 U 用 可 能 性
    [0084] 本発明 に 係 る 軸流形ガ ス レ ー ザ装 S は 、 排気 に 要す る 時 ^ を大幅 に 短縮す る こ と がで き る の で、 運転を速 や か に 開始す る 上で有効で あ る 。
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1 . レ ー ザ管 と 、 こ の レ ー ザ管 に接铙 さ れたガス 循 環用配管 と 、 こ の配管の途中 設け ら れた ガス 循環用 送風手段 と を具備 し た軸流形ガス レ ー ザ装置に お い て、 上記送風手段の吐出 口 と 上記 レ ー ザ管 と の 間 に位置 す る 上記配管の途中 に流路開閉手段を配設 し 、
    上記流路開 閉手段 と 上記吐出 口 と の 間 に位置す る 上 記配管の途中 に排気用 ポ ン プを接 ^ し た こ と を特徴 と す る 軸流形ガス レ ー ザ装置。
    2 . 上記流路開閉手段 と し て常開形電磁開閉弁を使 用 す る と と も に、 俳気時に上記流路開 閉手段を 閉作動 さ せかつ上記送風手段お よ び ポ ン プを 同時に運転 さ せ る 手段を設け た こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 1 项記 載の軸流形ガス レ ー ザ装 S。
    3 . 上記送風手段 、 容稜式圧縮機、 容積式 ブ ロ ア、 容 ¾式送風機、 遠心式圧縮機、 遠心式 ブ ロ ア 、 遠心式 送風機の ό ち の いずれかで あ る 請求の範囲第 1 ¾記載 の軸流形ガ ス レ ー ザ装 S。
    4 . 上記容積式ブ ロ ア は、 ルー ッ ブ ロ ア で あ る 請求 の範 m第 3 項記載の 軸流形ガス レ ー ザ装置。
    5 . 上記遠心式 ブ ロ ア は 、 タ ー ボ ブ ロ ア で あ る 詰-求 の 範四笫 3 項記載の 軸流形ガス レ ー ザ装置。
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPS62209879A|1987-09-16|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-02-09| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE US |
    1990-04-26| REG| Reference to national code|Ref country code: DE Ref legal event code: 8642 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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