(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスが充填されるレーザガス容器にガス供給源から前記レーザガスを供給するガス供給部と、
前記レーザガス容器からレーザガスを外部に排出する排出部と、
前記レーザガス容器に充填されるレーザガスの圧力値を入力する入力装置と、
前記レーザガス容器内の前記レーザガスの圧力を検出する圧力検出手段と、
前記レーザガス容器に供給される前記レーザガスの流量を検出する状態量検出手段と、
前記レーザガス容器内の圧力を変化させる制御バルブを備え、前記レーザガス容器にレーザガスを供給する流路に設けられる流路開度変更手段と、
前記入力装置に入力された圧力値と前記状態量検出手段の検出結果とに基づいて、前記レーザガス容器内に供給される前記レーザガスの圧力の第一設定値を生成する制御手段と、
前記第一設定値と前記圧力検出手段の検出結果とに基づいて、前記制御バルブの内部に設けられた開度を連続的に変化させることで前記レーザガス容器内の圧力を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記状態量検出手段の検出結果が変化する毎に前記第一設定値を再度生成し、
前記調整手段は、再度生成された前記第一設定値と再度測定された前記圧力検出手段の検出結果とに基づいて、前記開度を連続的に変化させることで前記レーザガス容器内の圧力を再度調整することを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記第一設定値は、調整手段により、前記制御バルブの駆動よりも遅れて前記レーザガス容器内の圧力が変化することができる値に予め設定されることを特徴とする請求項２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
レーザガスが充填されるレーザガス容器にガス供給源から前記レーザガスを供給するガス供給部と、
前記レーザガス容器からレーザガスを外部に排出する排出部と、
前記レーザガス容器に充填されるレーザガスの圧力値を入力する入力装置と、
前記レーザガス容器内の前記レーザガスの圧力を検出する圧力検出手段と、
前記レーザガス容器に供給される前記レーザガスの流量を検出する状態量検出手段と、
前記レーザガス容器内の圧力を変化させる制御バルブを備え、前記レーザガス容器にレーザガスを供給する流路に設けられる流路開度変更手段と、
前記入力装置に入力された圧力値と前記圧力検出手段の検出結果とに基づいて、前記レーザガス容器内に供給される前記レーザガスの流量の第二設定値を生成する制御手段と、
前記第二設定値と前記状態量検出手段の検出結果とに基づいて、前記制御バルブの内部に設けられた開度を連続的に変化させることで前記レーザガス容器内の圧力を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記入力装置に入力された圧力値と前記圧力検出手段の検出結果と前記状態量検出手段の検出結果とに基づいて、前記レーザガス容器内に供給される前記レーザガスの流量の前記第二設定値を生成することを特徴とする請求項４に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記状態量検出手段の検出結果が変化する毎に前記第二設定値を再度生成し、
前記調整手段は、再度生成された前記第二設定値と再度測定された前記状態量検出手段の検出結果とに基づいて、前記開度を連続的に変化させることで前記レーザガス容器内の圧力を再度調整することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記第二設定値は、前記調整手段により、前記制御バルブの駆動よりも遅れて前記レーザガス容器内の圧力が変化することができる値に予め設定されることを特徴とする請求項６に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記排出部は、
前記レーザガス容器に接続された排出管と、
前記レーザガス容器と前記排出管とのうちの一方に接続された第２の排出管と、
前記排出管と前記第２の排出管とのうちの一方に設けられ、かつ他方の流路よりも狭い絞り部と、
前記排出管と前記第２の排出管とのうちの他方に設けられた開閉弁と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記ガス供給部は、
前記レーザガス容器に接続された供給管と、
前記レーザガス容器と前記供給管とのうちの一方に接続された第２の供給管と、
前記供給管と前記第２の供給管とのうちの一方に設けられた前記流路開度変更手段と、  前記供給管と前記第２の供給管とのうちの他方に設けられた開閉弁と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記排出部は、
前記レーザガス容器内の圧力を変化させる第二開度が設けられた第二流路開度変更手段を備え、
前記第二流路開度変更手段は、前記制御手段で生成された前記第二設定値に基づいて、前記第二開度を連続的に変化させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振器又はレーザ増幅器を構成するレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザガスをレーザガス容器内に充填したガスレーザ装置は、レーザ発振器又はレーザ増幅器を構成する。ガスレーザ装置は、レーザガス容器内にレーザガスを密閉した状態で、レーザ発振又はレーザ増幅すると、レーザガスが劣化することにより、レーザの出力が時間とともに低下する。このため、ガスレーザ装置は、レーザガスを常時入れ替えることにより、レーザの出力を維持する装置が用いられてきた（特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−５４７９２号公報
【特許文献２】特開平７−１７６８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び特許文献２に示されたガスレーザ装置は、レーザガス容器内のレーザガスを徐々に排出しながらレーザ発振又はレーザ増幅する。特許文献１及び特許文献２に示されたガスレーザ装置は、レーザガス容器内のレーザガスの圧力が予め定められた下限値以下になるとレーザガス容器内にレーザガスを供給する。特許文献１及び特許文献２に示されたガスレーザ装置は、レーザガス容器内のレーザガスの圧力が予め定められた上限値以上になるとレーザガス容器内へのレーザガスの供給を停止する。このため、特許文献１及び特許文献２に示されたガスレーザ装置は、レーザガス容器内のレーザガスの圧力が上限値と下限値との間で階段状又はのこぎり波状に変化するため、レーザ出力の変動が避けられない、という問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ出力の変動を抑制することができるレーザ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザガスが充填されるレーザガス容器にガス供給源からレーザガスを供給するガス供給部と、レーザガス容器からレーザガスを外部に排出する排出部と、を備えるレーザ装置である。レーザ装置は、レーザガス容器に充填されるレーザガスの圧力値を入力する入力装置と、レーザガス容器内のレーザガスの圧力を検出する圧力検出手段と、レーザガス容器に供給されるレーザガスの流量を検出する状態量検出手段と、レーザガス容器内の圧力を変化させる制御バルブを備え、レーザガス容器にレーザガスを供給する流路に設けられる流路開度変更手段と、入力装置に入力された圧力値と状態量検出手段の検出結果とに基づいて、レーザガス容器内に供給されるレーザガスの圧力の第一設定値を生成する制御手段と、第一設定値と圧力検出手段の検出結果とに基づいて、制御バルブの内部に設けられた開度を連続的に変化させることでレーザガス容器内の圧力を調整する調整手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るレーザ装置は、レーザ出力の変動を抑制することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るレーザ装置の構成を示す図
【図２】実施の形態１に係るレーザ装置の圧力コントローラの構成を示す図
【図３】実施の形態１に係るレーザ装置の制御装置のハードウェアの構成の一例を示す図
【図４】実施の形態２に係るレーザ装置の構成を示す図
【図５】実施の形態３に係るレーザ装置の構成を示す図
【図６】実施の形態３に係るレーザ装置の圧力コントローラの構成を示す図
【図７】実施の形態３に係るレーザ装置の制御装置の設定圧力値を生成する方法を示す図
【図８】実施の形態４に係るレーザ装置の構成を示す図
【図９】実施の形態４に係るレーザ装置のマスフローコントローラの構成を示す図
【図１０】実施の形態４に係るレーザ装置の制御装置の設定流量値を生成する方法を示す図
【図１１】実施の形態５に係るレーザ装置の構成を示す図
【図１２】実施の形態５に係るレーザ装置の制御装置の設定流量値を生成する方法を示す図
【図１３】実施の形態６に係るレーザ装置の構成を示す図
【図１４】実施の形態７に係るレーザ装置の構成を示す図
【図１５】実施の形態８に係るレーザ装置の構成を示す図
【図１６】本発明品と比較例のレーザガス容器内の圧力の変化を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態に係るレーザ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーザ装置の構成を示す図である。レーザ装置１は、レーザを増幅するレーザ増幅器を構成するものであるが、レーザを発振するレーザ発振器を構成しても良い。なお、図１は、配管を実線で示し、信号を伝送する経路を破線で示す。
【００１１】
レーザ装置１は、図１に示すように、レーザガスＬＧが充填されるレーザガス容器２と、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧを排出する排出部３と、レーザガス容器２内にレーザガスＬＧを供給するガス供給部４と、を備える。レーザガス容器２は、レーザガスＬＧが充填され、レーザガスＬＧを収容する容器である。実施の形態１において、レーザガス容器２は、レーザガスＬＧとして、レーザ増幅器又はレーザ発振器に用いられる発振器用ガスが充填される。レーザ装置１は、発振器用ガスとして、ＣＯ２（二酸化炭素）ガス、又は混合ガスを用いる。レーザ装置１は、混合ガスとして、Ｈｅ（ヘリウム）ガスとＮ２（窒素）ガスとＣＯ２ガスとの混合ガス、ＨｅガスとＮ２ガスとＣＯ２ガスとＣＯ（一酸化炭素）ガスとの混合ガス、ＨｅガスとＮ２ガスとＣＯ２ガスとＨ２（水素）ガスとの混合ガス、又はＨｅガスとＮ２ガスとＣＯ２ガスとＨ２ガスとＸｅ（キセノン）ガスとの混合ガスを用いる。
【００１２】
実施の形態１において、レーザガス容器２は、レーザ装置１がレーザ増幅器として用いられるので、内部に充填されたレーザガスＬＧを励起する励起源２ａが取り付けられている。励起源２ａは、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧにエネルギーを供給して、励起状態の分子を増加させるものである。実施の形態１において、励起源２ａは、交流電源、又はＲＦ（Radio Frequency）電源（高周波電源）により構成されるが、これらに限定されない。
【００１３】
また、レーザガス容器２は、レーザ装置１がレーザ増幅器として用いられるので、内部に充填されかつ励起されたレーザガスＬＧに、レーザ供給部２ｂからレーザが供給される。レーザガス容器２内に供給されたレーザは、励起されたガスにより増幅され、レーザ出力部２ｃからレーザ装置１外に放出される。レーザ供給部２ｂ及びレーザ出力部２ｃは、レーザを伝搬させる光学部品により構成される。光学部品は、光ファイバ、光導波路、レンズ、及びミラーの少なくとも一つにより構成される。
【００１４】
排出部３は、レーザガス容器２からレーザガスＬＧをレーザガス容器２の外部に排出するものである。排出部３は、レーザガス容器２に一端が接続された排出管３１と、排出管３１に設けられた絞り部であるニードルバルブ３２と、排出管３１の他端に接続された排出用ポンプ３３とを備える。排出管３１は、内側にレーザガスＬＧを通すことができる。
【００１５】
ニードルバルブ３２は、排出管３１の一端と他端との間に設けられ、排出管３１内に流れるレーザガスＬＧを流す図示しない弁口と、図示しない弁口の開度を変更可能な針状の弁体３２ａとを備える。ニードルバルブ３２の弁口のレーザガスＬＧが流れる方向と直交する方向の断面積は、排出管３１のレーザガスＬＧが流れる方向と直交する方向の断面積よりも小さい。実施の形態１において、ニードルバルブ３２は、弁体３２ａが作業員により軸心回りに回転されて開度が変更されるが、弁体３２ａがモータにより軸心回りに回転されて開度が変更されても良い。
【００１６】
ニードルバルブ３２は、弁口のレーザガスＬＧが流れる方向と直交する方向の断面積が、排出管３１のレーザガスＬＧが流れる方向と直交する方向の断面積よりも小さいことにより、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの排出量を抑制する。排出用ポンプ３３は、排出管３１を通してレーザガス容器２内のレーザガスＬＧを吸引する。
【００１７】
ガス供給部４は、レーザガス容器２内にガス供給源であるボンベ５からのレーザガスＬＧを供給するものである。また、ガス供給部４は、レーザガス容器２内の圧力を予め設定された圧力値に維持するものでもある。予め設定された圧力値は、時間と共に変化しない一定の値でも良く、時間と共に変化する値でも良い。実施の形態１において、ガス供給部４は、レーザガス容器２内の圧力を大気圧よりも低い５０トル（Ｔｏｒｒ）に維持するが、レーザガス容器２内の圧力は、５０トルに限定されない。なお、実施の形態１において、ボンベ５内の圧力は、レーザガス容器２内の維持される圧力よりも高い。
【００１８】
ガス供給部４は、一端がボンベ５に接続されかつ他端がレーザガス容器２に接続された供給管４１と、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力を検出する圧力検出手段である圧力センサ４２とを備える。また、ガス供給部４は、ボンベ５からレーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧの流路の開度を変更可能な流路開度変更手段である圧力コントローラ４３と、ボンベ５からレーザガス容器２内に供給されるレーザガスＬＧの状態量である圧力の第一設定値である設定圧力値Ｐを設定する制御手段である制御装置４４とを備える。供給管４１は、レーザガス容器２にレーザガスＬＧを供給する流路である。供給管４１は、ボンベ５内のレーザガスＬＧを内側に通して、レーザガス容器２内に供給する。
【００１９】
圧力センサ４２は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力ＰＤを検出し、検出した圧力ＰＤに応じた情報を圧力コントローラ４３に出力する。実施の形態１において、圧力センサ４２は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力が変動すると変形するダイヤフラムと、ダイヤフラムの表面に形成された半導体ひずみゲージとにより構成されるが、これに限定されない。
【００２０】
図２は、実施の形態１に係るレーザ装置の圧力コントローラの構成を示す図である。圧力コントローラ４３は、供給管４１に設けられる。圧力コントローラ４３は、図２に示すように、制御バルブ４３１と、調整手段である駆動回路部４３２とを備える。制御バルブ４３１は、供給管４１の一端と他端との間に設けられ、供給管４１内を通るレーザガスＬＧを通すことが可能な弁箱４３１ａと、弁箱４３１ａ内に設けられた弁口４３１ｂに弁体４３１ｃを近づけ又は離す駆動部４３１ｄとを備える。駆動部４３１ｄは、ソレノイド４３１ｅと、ソレノイド４３１ｅの内周に設けられかつ弁体４３１ｃに取り付けられた鉄心４３１ｆとを備える、所謂ソレノイドアクチュエータである。
【００２１】
実施の形態１において、駆動部４３１ｄが、ソレノイド４３１ｅに電圧を印加すると、弁体４３１ｃは、弁口４３１ｂに近付く、又は弁口４３１ｂから離れる。弁体４３１ｃは、弁口４３１ｂから離れると、弁口４３１ｂ内にレーザガスＬＧが流れることを許容する。弁体４３１ｃは、弁口４３１ｂに接触すると、弁体４３１ｃが弁口４３１ｂを塞ぐ。弁体４３１ｃが弁口４３１ｂを塞ぐと、弁口４３１ｂ内にレーザガスＬＧが流れることが規制される。制御バルブ４３１は、弁体４３１ｃの弁口４３１ｂからの距離Ｋを連続的に変化可能な電動弁である。圧力コントローラ４３は、弁体４３１ｃの弁口４３１ｂからの距離Ｋを連続的に変化することでレーザガスＬＧの流路の開度を変更する。実施の形態１において、レーザガスＬＧの流路の開度は、弁体４３１ｃの弁口４３１ｂから最も離れた位置の弁口４３１ｂからの距離に対する、弁体４３１ｃの弁口４３１ｂからの距離Ｋの割合をいう。実施の形態１において、弁体４３１ｃが弁口４３１ｂに接触した状態の開度は、０％であり、弁体４３１ｃが弁口４３１ｂから最も離れた位置の開度は、１００％である。流路開度変更手段である圧力コントローラ４３は、レーザガスＬＧの流路の開度を０％から１００％の間で連続的に無段階に変化させることが可能なものである。本発明において、開度を連続的に変化させることは、開度を０％から１００％の間の任意の値にすることができ、開度を任意の範囲内で連続的に変化させることができることをいう。
【００２２】
実施の形態１において、制御バルブ４３１は、駆動部４３１ｄがソレノイドアクチュエータにより構成された、所謂、ソレノイドバルブである。
【００２３】
駆動回路部４３２は、ソレノイド４３１ｅに電圧を印加して、圧力コントローラ４３を連続的に変化させることでレーザガス容器２内の圧力を調整するものである。駆動回路部４３２は、増幅回路４３２ａと、補正回路４３２ｂと、バルブ制御回路４３２ｃとを備える。増幅回路４３２ａには、圧力ＰＤに応じた情報が入力する。増幅回路４３２ａは、入力した圧力ＰＤに応じた情報を増幅して、補正回路４３２ｂに出力する。補正回路４３２ｂには、制御装置４４が出力した設定値である設定圧力値Ｐに応じた情報と、増幅回路４３２ａが増幅した圧力ＰＤに応じた情報とが入力する。補正回路４３２ｂは、制御装置４４が出力した設定圧力値Ｐに応じた情報と、増幅回路４３２ａが増幅した圧力ＰＤに応じた情報とに基づいて、レーザガス容器２内に供給されるレーザガスＬＧの圧力が設定圧力値Ｐとなる制御バルブ４３１の開度に応じた情報を生成する。補正回路４３２ｂは、生成した開度に応じた情報をバルブ制御回路４３２ｃに出力する。
【００２４】
バルブ制御回路４３２ｃは、補正回路４３２ｂから入力された開度に応じた情報から駆動部４３１ｄを駆動する情報を生成して、駆動部４３１ｄに出力する。駆動回路部４３２は、バルブ制御回路４３２ｃが駆動部４３１ｄを駆動する情報を生成して、駆動部４３１ｄに出力することで、制御バルブ４３１の開度をレーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧの圧力が設定圧力値Ｐとなる開度にする。駆動回路部４３２は、圧力コントローラ４３の制御バルブ４３１の開度をレーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧの圧力が設定圧力値Ｐとなる開度にすることで、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力を設定圧力値Ｐにする。このように、駆動回路部４３２は、圧力センサ４２の検出結果である圧力ＰＤと制御装置４４からの設定圧力値Ｐとに基づいて、圧力コントローラ４３の制御バルブ４３１の開度を変化させる。
【００２５】
駆動回路部４３２の増幅回路４３２ａ、補正回路４３２ｂ及びバルブ制御回路４３２ｃは、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はこれらのうち二以上を組み合わせた処理回路により実現される。増幅回路４３２ａ、補正回路４３２ｂ及びバルブ制御回路４３２ｃの機能それぞれは、処理回路により実現されても良く、増幅回路４３２ａ、補正回路４３２ｂ及びバルブ制御回路４３２ｃの一以上の機能は、処理回路により実現されても良い。
【００２６】
図３は、実施の形態１に係るレーザ装置の制御装置のハードウェアの構成の一例を示す図である。制御装置４４は、図３に示す入出力インタフェース４４１に接続された入力装置４４２から予め設定された入力設定値である入力圧力値Ｐ０が入力される。実施の形態１において、制御装置４４は、入力された入力圧力値Ｐ０に応じた情報を生成し、生成した入力圧力値Ｐ０に応じた情報を、設定圧力値Ｐに応じた情報として圧力コントローラ４３に出力する。即ち、設定圧力値Ｐは、入力圧力値Ｐ０に応じて定められる圧力値である。実施の形態１において、入力圧力値Ｐ０に応じた情報と、設定圧力値Ｐに応じた情報とが等しく、入力圧力値Ｐ０が設定圧力値Ｐと等しい。入力圧力値Ｐ０は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの予め設定された圧力値である。入力装置４４２は、タッチパネル、キーボート、マウス、トラックボール又はこれらの組合せにより構成される。
【００２７】
制御装置４４は、図３に示すように、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）４４３と、メモリ４４４と、入出力インタフェース４４１とを備えるコンピュータにより構成される。メモリ４４４は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせをプログラムとして格納する。メモリ４４４は、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、又は光磁気ディスクにより構成される。不揮発性又は揮発性の半導体メモリとしては、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、又はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）が用いられる。制御装置４４は、メモリ４４４に格納されたプログラムをＣＰＵ４４３が実行して、入力された設定圧力値Ｐに応じた情報を生成し、生成した情報を圧力コントローラ４３に出力することを実現する。
【００２８】
実施の形態１に係るレーザ装置１は、ニードルバルブ３２の開度が変更された後、入力装置４４２から入力圧力値Ｐ０が制御装置４４に入力され、入力圧力値Ｐ０即ち設定圧力値Ｐに応じた情報が圧力コントローラ４３に入力する。レーザ装置１は、圧力センサ４２が検出したレーザガス容器２内の圧力ＰＤに基づいて、圧力コントローラ４３の開度をレーザガス容器２内に供給されるレーザガスＬＧの圧力が設定圧力値Ｐとなる開度に変更し、ボンベ５内のレーザガスＬＧをレーザガス容器２内に供給する。レーザ装置１は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力が設定圧力値Ｐ即ち入力圧力値Ｐ０になる。レーザ装置１は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力が入力圧力値Ｐ０になると、励起源２ａを駆動してレーザガス容器２内のレーザガスＬＧを励起し、レーザ供給部２ｂを介してレーザをレーザガス容器２内に供給し、レーザガス容器２内で増幅されたレーザをレーザ出力部２ｃから出力する。
【００２９】
実施の形態１に係るレーザ装置１によれば、圧力コントローラ４３の制御バルブ４３１の開度を連続的に変化させることでレーザガス容器２内の圧力を調整する駆動回路部４３２を備えるので、レーザガス容器２内の圧力を任意の値に維持することができ、レーザ出力の変動を抑制することができる。レーザ装置１は、制御装置４４がレーザガス容器２内に供給されるレーザガスＬＧの圧力の設定圧力値Ｐを設定する。レーザ装置１は、圧力コントローラ４３の開度を、圧力センサ４２の検出結果である圧力ＰＤと制御装置４４からの設定圧力値Ｐとに基づいて変化させる。したがって、レーザ装置１は、レーザガス容器２内に供給されるレーザガスＬＧの圧力が設定圧力値Ｐになると、圧力センサ４２の検出結果が設定圧力値Ｐとなるので、圧力コントローラ４３の開度の変更が抑制される。その結果、レーザ装置１は、レーザガス容器２内に供給されるレーザガスＬＧの圧力が設定圧力値Ｐになると、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力を設定圧力値Ｐ即ち入力圧力値Ｐ０に維持することができるので、レーザ出力の変動を抑制することができる。
【００３０】
また、実施の形態１に係るレーザ装置１によれば、圧力コントローラ４３がレーザガスＬＧの流路の開度を０％から１００％の間で連続的に変化させるので、レーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧの圧力を連続的に変化させることができる。
【００３１】
また、実施の形態１に係るレーザ装置１によれば、設定圧力値Ｐが入力圧力値Ｐ０に応じて定められる圧力値である。その結果、レーザ装置１は、レーザガス容器２内の圧力を目標とされる入力圧力値Ｐ０に維持することができる。
【００３２】
実施の形態１において、レーザ装置１は、絞り部としてニードルバルブ３２を備えるが、これに限定されない。レーザ装置１は、絞り部として、排出管３１のレーザガスＬＧが流れる方向と直交する方向の断面積よりも小さい孔をレーザガス容器２に設けても良い。レーザ装置１は、絞り部として、排出管３１のレーザガスＬＧが流れる方向と直交する方向の断面積よりも流路が小さい孔、配管又はバルブを用いれば良い。
【００３３】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係るレーザ装置１−２を図面に基づいて説明する。図４は、実施の形態２に係るレーザ装置の構成を示す図である。図４において、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。なお、図４は、配管を実線で示し、信号を伝送する経路を破線で示す。
【００３４】
実施の形態２に係るレーザ装置１−２は、排出部３−２の構成が実施の形態１と異なる以外、実施の形態１と同一の構成である。実施の形態２に係るレーザ装置１−２の排出部３−２は、図４に示すように、排出管３１と、レーザガス容器２と排出管３１とのうちの一方に接続された第２の排出管３４と、絞り部としてのニードルバルブ３２と、第２の排出管３４に設けられた開閉弁３５と、排出用ポンプ３３とを備える。実施の形態２において、排出部３−２は、排出管３１にニードルバルブ３２が設けられ、かつ第２の排出管３４に開閉弁３５が設けられたが、排出管３１に開閉弁３５が設けられ、第２の排出管３４にニードルバルブ３２が設けられても良い。
【００３５】
実施の形態２において、第２の排出管３４は、両端が排出管３１に接続され、排出管３１に接続された両端の間に排出管３１に設けられたニードルバルブ３２を位置付ける。第２の排出管３４は、両端が排出管３１に接続されるが、一端がレーザガス容器２に接続され、かつ他端が排出用ポンプ３３に接続されても良い。ニードルバルブ３２の流路である弁口のレーザガスＬＧの流れる方向と直交する方向の断面積は、排出管３１及び第２の排出管３４双方の流路であるレーザガスＬＧの流れる方向と直交する方向の断面積よりも小さい。
【００３６】
開閉弁３５は、第２の排出管３４の両端の間に設けられる。開閉弁３５は、制御装置４４からの命令により、第２の排出管３４内にレーザガスＬＧが流れることを許容する開状態と、第２の排出管３４内にレーザガスＬＧが流れることを規制する閉状態とが切り換えられる。
【００３７】
実施の形態２に係るレーザ装置１−２は、開閉弁３５が閉状態にされ、ニードルバルブ３２の開度が変更された後、入力装置４４２から入力圧力値Ｐ０が制御装置４４に入力され、入力圧力値Ｐ０即ち設定圧力値Ｐに応じた情報が圧力コントローラ４３に入力する。レーザ装置１−２は、実施の形態１と同様に、圧力センサ４２が検出したレーザガス容器２内の圧力ＰＤに基づいて、圧力コントローラ４３の開度をレーザガス容器２内に供給されるレーザガスＬＧの圧力が設定圧力値Ｐとなる開度に変更し、ボンベ５内のレーザガスＬＧをレーザガス容器２内に供給する。レーザ装置１−２は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力が設定圧力値Ｐ即ち入力圧力値Ｐ０になると、励起源２ａを駆動してレーザガス容器２内のレーザガスＬＧを励起し、レーザ供給部２ｂを介してレーザをレーザガス容器２内に供給し、レーザガス容器２内で増幅されたレーザをレーザ出力部２ｃから出力する。
【００３８】
また、実施の形態２に係るレーザ装置１−２は、開閉弁３５が開状態とされることで、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧをレーザガス容器２外に速やかに排出することができる。
【００３９】
実施の形態２に係るレーザ装置１−２によれば、実施の形態１と同様に、圧力コントローラ４３の開度を、圧力センサ４２の検出結果である圧力ＰＤと制御装置４４からの設定圧力値Ｐとに基づいて変化させるので、レーザ出力の変動を抑制することができる。
【００４０】
また、実施の形態２に係るレーザ装置１−２によれば、開閉弁３５が開状態とされることで、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧをレーザガス容器２外に速やかに排出することができるので、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧを速やかに入れ替えることができる。
【００４１】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係るレーザ装置１−３を図面に基づいて説明する。図５は、実施の形態３に係るレーザ装置の構成を示す図である。図６は、実施の形態３に係るレーザ装置の圧力コントローラの構成を示す図である。図７は、実施の形態３に係るレーザ装置の制御装置の設定圧力値を生成する方法を示す図である。図５から図７において、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。なお、図５は、配管を実線で示し、信号を伝送する経路を破線で示す。
【００４２】
図５に示す実施の形態３に係るレーザ装置１−３は、圧力コントローラ４３−３の構成が実施の形態１と異なる以外、実施の形態１と同一の構成である。実施の形態３に係るレーザ装置１−３の圧力コントローラ４３−３は、図６に示すように、制御バルブ４３１と、駆動回路部４３２と、を備える。実施の形態３に係るレーザ装置１−３の圧力コントローラ４３−３は、図６に示すように、供給管４１を通ってレーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧの第２の状態量である流量ＦＤを検出し、検出結果を制御装置４４に出力する状態量検出手段である流量センサ４３３を備える。
【００４３】
実施の形態３において、流量センサ４３３は、制御バルブ４３１よりもボンベ５側、即ち、レーザガスＬＧの流れる方向の上流側に配置されるが、制御バルブ４３１よりもレーザガス容器２側、即ち、レーザガスＬＧの流れる方向の下流側に配置されても良い。流量センサ４３３は、ボンベ５からレーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧを通す検出管部４３３ａと、検出回路部４３３ｃとを備える。
【００４４】
検出回路部４３３ｃは、検出管部４３３ａの図示しない検出管内を流れるレーザガスＬＧの流量に応じて、互いに温度差を生じる一対の図示しない発熱抵抗線を備える。
【００４５】
検出回路部４３３ｃは、一対の発熱抵抗線同士の温度差に基づいてレーザガスＬＧの流量ＦＤに応じた情報を検出するものである。検出回路部４３３ｃは、一対の発熱抵抗線に接続されかつ一対の発熱抵抗線の温度差を電気信号に変換するブリッジ回路４３３ｄと、ブリッジ回路４３３ｄが変換した電気信号を増幅する増幅回路４３３ｅと、増幅回路４３３ｅが増幅した電気信号をレーザガスＬＧの流量ＦＤに応じた情報に変換する変換回路４３３ｆとを備える。変換回路４３３ｆは、レーザガスＬＧの流量ＦＤに応じた情報を制御装置４４に出力する。
【００４６】
検出回路部４３３ｃのブリッジ回路４３３ｄ、増幅回路４３３ｅ及び変換回路４３３ｆは、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらのうち二以上を組み合わせた処理回路により実現される。ブリッジ回路４３３ｄ、増幅回路４３３ｅ及び変換回路４３３ｆの機能それぞれは、処理回路により実現されても良く、ブリッジ回路４３３ｄ、増幅回路４３３ｅ及び変換回路４３３ｆの一以上の機能は、処理回路により実現されても良い。
【００４７】
また、実施の形態３において、流量センサ４３３は、検出管部４３３ａ内に設けられかつレーザガスＬＧを通す図示しないバイパス路を備える。バイパス路は、検出管と並行に配置される。バイパス路及び検出管は、供給管４１及び制御バルブ４３１の弁口４３１ｂに接続する。即ち、流量センサ４３３内を流れるレーザガスＬＧは、検出管とバイパス路とに分岐された後、制御バルブ４３１の上流側で合流する。
【００４８】
実施の形態３において、レーザ装置１−３の制御装置４４は、入力圧力値Ｐ０と、流量センサ４３３の検出結果であるレーザガスＬＧの流量ＦＤとに基づいて、設定圧力値Ｐを生成する。制御装置４４は、図７に示すように、レーザガスＬＧの流量ＦＤに予め設定された比例ゲインＫ３を乗算した値を、入力装置４４２から入力された入力圧力値Ｐ０から減算して、設定圧力値Ｐを生成する。実施の形態３において、設定圧力値Ｐは、レーザガスＬＧの流量ＦＤに予め設定された比例ゲインＫ３を乗算した値を、入力装置４４２から入力された入力圧力値Ｐ０から減算して得られた値である。比例ゲインＫ３は、流量を圧力に変換するとともに、圧力コントローラ４３−３の制御バルブ４３１の駆動よりも遅れてレーザガス容器２内の圧力が変化することによりレーザガスＬＧを必要以上にレーザガス容器２内に供給することを抑制することができる値に予め設定される。制御装置４４は、設定圧力値Ｐを圧力コントローラ４３−３に出力する。実施の形態３において、制御装置４４は、レーザガスＬＧの流量ＦＤに予め設定された比例ゲインＫ３を乗算しているが、レーザガスＬＧの流量ＦＤに基づいてＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）制御を行っても良い。
【００４９】
実施の形態３に係るレーザ装置１−３は、ニードルバルブ３２の開度が変更された後、入力装置４４２から入力圧力値Ｐ０が制御装置４４に入力され、入力圧力値Ｐ０即ち設定圧力値Ｐに応じた情報が圧力コントローラ４３−３に入力する。レーザ装置１−３は、実施の形態１と同様に、圧力センサ４２が検出したレーザガス容器２内の圧力ＰＤに基づいて、圧力コントローラ４３−３の開度を変更し、ボンベ５内のレーザガスＬＧをレーザガス容器２内に供給する。
【００５０】
そして、レーザ装置１−３は、レーザガスＬＧが供給されると、圧力コントローラ４３−３の流量センサ４３３の検出結果及び入力圧力値Ｐ０に基づいて、設定圧力値Ｐを再度生成し、生成した設定圧力値Ｐに応じた情報が圧力コントローラ４３−３に入力する。レーザ装置１−３は、圧力コントローラ４３−３の開度を変更し、ボンベ５内のレーザガスＬＧをレーザガス容器２内に供給する。レーザ装置１−３は、レーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０になる。レーザ装置１−３は、レーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０になると、励起源２ａを駆動してレーザガス容器２内のレーザガスＬＧを励起し、レーザ供給部２ｂを介してレーザをレーザガス容器２内に供給し、レーザガス容器２内で増幅されたレーザをレーザ出力部２ｃから出力する。
【００５１】
実施の形態３に係るレーザ装置１−３によれば、実施の形態１及び実施の形態２と同様に、圧力コントローラ４３−３の開度を、圧力センサ４２の検出結果である圧力ＰＤと制御装置４４からの設定圧力値Ｐとに基づいて変化させるので、レーザ出力の変動を抑制することができる。
【００５２】
また、実施の形態３に係るレーザ装置１−３によれば、入力圧力値Ｐ０と流量センサ４３３の検出結果であるレーザガスＬＧの流量ＦＤとに基づいて、設定圧力値Ｐが生成される。レーザ装置１−３は、圧力コントローラ４３−３の制御バルブ４３１の駆動よりも遅れてレーザガス容器２内の圧力が変化することによりレーザガスＬＧを必要以上に供給することを抑制できる。その結果、レーザ装置１−３は、圧力コントローラ４３−３の制御バルブ４３１の駆動よりも遅れてレーザガス容器２内の圧力が変化することによりレーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力が入力圧力値Ｐ０を超えることを抑制することができる。
【００５３】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４に係るレーザ装置１−４を図面に基づいて説明する。図８は、実施の形態４に係るレーザ装置の構成を示す図である。図９は、実施の形態４に係るレーザ装置のマスフローコントローラの構成を示す図である。図１０は、実施の形態４に係るレーザ装置の制御装置の設定流量値を生成する方法を示す図である。図８から図１０において、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。なお、図９は、配管を実線で示し、信号を伝送する経路を破線で示す。
【００５４】
実施の形態４に係るレーザ装置１−４は、図８に示すように、圧力コントローラ４３の代わりに流路開度変更手段であるマスフローコントローラ４５を備え、圧力センサ４２が検出したレーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力ＰＤに応じた情報を制御装置４４に出力することが実施の形態１と異なる以外、実施の形態１と同一の構成である。また、実施の形態４に係るレーザ装置１−４の制御装置４４は、レーザガス容器２内に供給されるレーザガスＬＧの状態量である流量の第二設定値である設定流量値Ｆを設定する。
【００５５】
実施の形態４に係るレーザ装置１−４のマスフローコントローラ４５は、ボンベ５からレーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧの流路の開度を変更可能とする。マスフローコントローラ４５は、図９に示すように、制御バルブ４５１と、流量センサ４５２と、調整手段である駆動回路部４５３とを備える。
【００５６】
制御バルブ４５１は、供給管４１の一端と他端との間に設けられ、供給管４１内を通るレーザガスＬＧを通すことが可能な弁箱４５１ａと、弁箱４５１ａ内に設けられた弁口４５１ｂに弁体４５１ｃを近づけ又は離す駆動部４５１ｄとを備える。駆動部４５１ｄは、ソレノイド４５１ｅと、ソレノイド４５１ｅの内周に設けられかつ弁体４５１ｃに取り付けられた鉄心４５１ｆとを備える、所謂ソレノイドアクチュエータである。
【００５７】
実施の形態４において、駆動部４５１ｄは、ソレノイド４５１ｅに電圧を印加すると、弁体４５１ｃは、弁口４５１ｂに近付く、又は弁口４５１ｂから離れる。弁体４５１ｃは、弁口４５１ｂから離れると、弁口４５１ｂ内にレーザガスＬＧが流れることを許容する。弁体４５１ｃは、弁口４５１ｂに接触すると、弁体４５１ｃが弁口４５１ｂを塞ぐ。弁体４５１ｃが弁口４５１ｂを塞ぐと、弁口４５１ｂ内にレーザガスＬＧが流れることが規制される。制御バルブ４５１は、弁体４５１ｃの弁口４５１ｂからの距離Ｋを連続的に変化可能な電動弁である。マスフローコントローラ４５は、弁体４５１ｃの弁口４５１ｂからの距離Ｋを連続的に変化することでレーザガスＬＧの流路の開度を変更する。実施の形態４において、レーザガスＬＧの流路の開度は、弁体４５１ｃの弁口４５１ｂから最も離れた位置の弁口４５１ｂからの距離に対する、弁体４５１ｃの弁口４５１ｂからの距離Ｋの割合をいう。実施の形態４において、弁体４５１ｃが弁口４５１ｂに接触した状態の開度は、０％であり、弁体４５１ｃが弁口４５１ｂから最も離れた位置の開度は、１００％である。流路開度変更手段であるマスフローコントローラ４５は、レーザガスＬＧの流路の開度を０％から１００％の間で連続的に無段階に変化させることが可能なものである。
【００５８】
実施の形態４において、制御バルブ４５１は、駆動部４５１ｄがソレノイドアクチュエータにより構成された、所謂、ソレノイドバルブである。
【００５９】
実施の形態４において、流量センサ４５２は、レーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧの第２の状態量である流量ＦＤを検出する状態量検出手段である。実施の形態４において、流量センサ４５２は、制御バルブ４５１よりもボンベ５側、即ち、レーザガスＬＧの流れる方向の上流側に配置されるが、制御バルブ４５１よりもレーザガス容器２側、即ち、レーザガスＬＧの流れる方向の下流側に配置されても良い。流量センサ４５２は、ボンベ５からレーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧを通す検出管部４５２ａと、検出回路部４５２ｃとを備える。
【００６０】
検出回路部４５２ｃは、検出管部４５２ａの図示しない検出管内を流れるレーザガスＬＧの流量に応じて、互いに温度差を生じる一対の図示しない発熱抵抗線を備える。
【００６１】
検出回路部４５２ｃは、一対の発熱抵抗線同士の温度差に基づいてレーザガスＬＧの流量ＦＤに応じた情報を検出するものである。検出回路部４５２ｃは、一対の発熱抵抗線に接続されかつ一対の発熱抵抗線の温度差を電気信号に変換するブリッジ回路４５２ｄと、ブリッジ回路４５２ｄが変換した電気信号を増幅する増幅回路４５２ｅと、増幅回路４５２ｅが増幅した電気信号をレーザガスＬＧの流量ＦＤに応じた情報に変換する変換回路４５２ｆとを備える。変換回路４５２ｆは、レーザガスＬＧの流量ＦＤに応じた情報を駆動回路部４５３に出力する。
【００６２】
検出回路部４５２ｃのブリッジ回路４５２ｄ、増幅回路４５２ｅ及び変換回路４５２ｆは、それぞれ、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらのうち二以上を組み合わせた処理回路により実現される。ブリッジ回路４５２ｄ、増幅回路４５２ｅ及び変換回路４５２ｆの機能それぞれは、処理回路により実現されても良く、ブリッジ回路４５２ｄ、増幅回路４５２ｅ及び変換回路４５２ｆの一以上の機能は、処理回路により実現されても良い。
【００６３】
また、実施の形態４において、流量センサ４５２は、検出管部４５２ａ内に設けられかつレーザガスＬＧを通す図示しないバイパス路を備える。バイパス路は、検出管と並行に配置される。バイパス路及び検出管は、供給管４１及び制御バルブ４５１の弁口４５１ｂに接続する。即ち、流量センサ４５２内を流れるレーザガスＬＧは、検出管とバイパス路とに分岐された後、制御バルブ４５１の上流側で合流する。
【００６４】
駆動回路部４５３は、比較制御回路４５３ａと、バルブ制御回路４５３ｂとを備える。比較制御回路４５３ａは、流量センサ４５２の変換回路４５２ｆが出力したレーザガスＬＧの流量ＦＤに応じた情報が入力する。比較制御回路４５３ａは、制御装置４４が出力した設定値である設定流量値Ｆに応じた情報が入力する。比較制御回路４５３ａは、レーザガスＬＧの流量ＦＤと設定流量値Ｆとの差を零とする制御バルブ４５１の開度に応じた情報を生成する。即ち、比較制御回路４５３ａは、制御装置４４が出力した設定流量値Ｆに応じた情報と、流量センサ４５２が検出したレーザガスＬＧの流量ＦＤに応じた情報とに基づいて、レーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧの流量が設定流量値Ｆとなる制御バルブ４５１の開度に応じた情報を生成する。レーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧの流量が設定流量値Ｆとなる制御バルブ４５１の開度に応じた情報は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力が入力圧力値Ｐ０となる制御バルブ４５１の開度に応じた情報である。
【００６５】
比較制御回路４５３ａは、生成した開度に応じた情報をバルブ制御回路４５３ｂに出力する。バルブ制御回路４５３ｂは、比較制御回路４５３ａから入力した開度に応じた情報から駆動部４５１ｄを駆動する情報を生成して、駆動部４５１ｄに出力する。駆動回路部４５３は、バルブ制御回路４５３ｂが比較制御回路４５３ａから入力した開度に応じた情報から生成した駆動部４５１ｄを駆動する情報を駆動部４５１ｄに出力することで、制御バルブ４５１の開度をレーザガス容器２内に供給されるレーザガスＬＧの流量が設定流量値Ｆとなる開度に変更する。このように、駆動回路部４５３は、流量センサ４５２の検出結果である流量ＦＤと制御装置４４からの設定値である設定流量値Ｆとに基づいて、マスフローコントローラ４５の制御バルブ４５１の開度を変化させる。
【００６６】
駆動回路部４５３の比較制御回路４５３ａ、及びバルブ制御回路４５３ｂは、それぞれ、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらのうち二以上を組み合わせた処理回路により実現される。比較制御回路４５３ａ、及びバルブ制御回路４５３ｂの機能それぞれは、処理回路により実現されても良く、比較制御回路４５３ａ、及びバルブ制御回路４５３ｂの一以上の機能は、処理回路により実現されても良い。
【００６７】
実施の形態４において、レーザ装置１−４の制御装置４４は、入力装置４４２から入力された入力圧力値Ｐ０と、圧力センサ４２の検出結果であるレーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力ＰＤに応じた情報とに基づいて、設定値である設定流量値Ｆを生成する。制御装置４４は、図１０に示すように、入力装置４４２から入力された入力圧力値Ｐ０からレーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力ＰＤを減算して得られた値に、予め設定された比例ゲインＫ４を乗算して、設定流量値Ｆを生成する。比例ゲインＫ４は、圧力を流量に変換するとともに、マスフローコントローラ４５の制御バルブ４５１の駆動よりも遅れてレーザガス容器２内の圧力が変化することによりレーザガスＬＧを必要以上に供給することを抑制することができる値に予め設定される。
【００６８】
制御装置４４は、生成した設定流量値Ｆをマスフローコントローラ４５に出力する。実施の形態４において、制御装置４４は、入力装置４４２から入力された入力圧力値Ｐ０からレーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力ＰＤを減算して得られた値に予め設定された比例ゲインＫ４を乗算しているが、入力装置４４２から入力された入力圧力値Ｐ０に基づいてＰＩＤ制御を行っても良い。実施の形態４において、制御装置４４が生成した設定流量値Ｆは、入力圧力値Ｐ０に応じて定められる流量値であり、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力を入力圧力値Ｐ０とする値となる。
【００６９】
実施の形態４に係るレーザ装置１−４は、ニードルバルブ３２の開度が変更された後、入力装置４４２から入力圧力値Ｐ０が制御装置４４に入力され、制御装置４４が入力された入力圧力値Ｐ０に基づいて設定流量値Ｆを生成する。レーザ装置１−４は、制御装置４４が生成した設定流量値Ｆに応じた情報がマスフローコントローラ４５に入力する。レーザ装置１−４は、設定流量値Ｆに応じた情報に基づいて、マスフローコントローラ４５の開度を変更し、ボンベ５内のレーザガスＬＧをレーザガス容器２内に供給する。
【００７０】
そして、レーザ装置１−４は、レーザガスＬＧが供給されると、制御装置４４が入力圧力値Ｐ０と圧力センサ４２が検出したレーザガス容器２内の圧力ＰＤとに基づいて再度設定流量値Ｆを生成して、マスフローコントローラ４５に出力する。マスフローコントローラ４５は、流量センサ４５２の検出結果であるレーザガスＬＧの流量ＦＤと設定流量値Ｆとに基づいて、開度を変更する。マスフローコントローラ４５の開度が変更されると、レーザ装置１−４は、レーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０になる。レーザ装置１−４は、レーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０になると、励起源２ａを駆動してレーザガス容器２内のレーザガスＬＧを励起し、レーザ供給部２ｂを介してレーザをレーザガス容器２内に供給し、レーザガス容器２内で増幅されたレーザをレーザ出力部２ｃから出力する。
【００７１】
実施の形態４に係るレーザ装置１−４によれば、マスフローコントローラ４５の開度を、流量センサ４５２の検出結果である流量ＦＤと制御装置４４からの設定流量値Ｆに基づいて変化させるので、レーザ出力の変動を抑制することができる。
【００７２】
また、実施の形態４に係るレーザ装置１−４によれば、入力圧力値Ｐ０と、圧力センサ４２が検出したレーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力ＰＤとに基づいて、マスフローコントローラ４５の設定流量値Ｆを生成する。レーザ装置１−４は、マスフローコントローラ４５の制御バルブ４５１の駆動よりも遅れてレーザガス容器２内の圧力ＰＤが変化することによりレーザガスＬＧを必要以上に供給することを抑制できる。その結果、レーザ装置１−４は、マスフローコントローラ４５の制御バルブ４５１の駆動よりも遅れてレーザガス容器２内の圧力が変化することによりレーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０を超えることを抑制することができる。
【００７３】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５に係るレーザ装置１−５を図面に基づいて説明する。図１１は、実施の形態５に係るレーザ装置の構成を示す図である。図１２は、実施の形態５に係るレーザ装置の制御装置の設定流量値を生成する方法を示す図である。図１１及び図１２において、実施の形態１から実施の形態４と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。なお、図１１は、配管を実線で示し、信号を伝送する経路を破線で示す。
【００７４】
図１１に示す実施の形態５に係るレーザ装置１−５のマスフローコントローラ４５の流量センサ４５２は、レーザガス容器２に供給されるレーザガスＬＧの第２の状態量である流量ＦＤを検出し、検出結果であるレーザガスＬＧの流量ＦＤを制御装置４４に出力する状態量検出手段である。実施の形態５に係るレーザ装置１−５は、制御装置４４が入力圧力値Ｐ０と圧力センサ４２の検出結果である圧力ＰＤとマスフローコントローラ４５の流量センサ４５２の検出結果であるレーザガスＬＧの流量ＦＤとに基づいて設定流量値Ｆを生成し、駆動回路部４５３が設定流量値Ｆに基づいてマスフローコントローラ４５の制御バルブ４５１の開度を変化させること以外、実施の形態４と同一の構成である。
【００７５】
実施の形態５に係るレーザ装置１−５の制御装置４４は、図１２に示すように、入力装置４４２から入力された入力圧力値Ｐ０からレーザガス容器２内の圧力ＰＤを減算して得られた値に、予め設定された第１の比例ゲインＫ５−１を乗算する。また、制御装置４４は、第１の比例ゲインＫ５−１を乗算して得られた値から、レーザガスＬＧの流量ＦＤに予め設定された第２の比例ゲインＫ５−２を乗算して得られた値を減算して、設定流量値Ｆを生成する。第１の比例ゲインＫ５−１とは、圧力を流量に変換する値である。第１の比例ゲインＫ５−１及び第２の比例ゲインＫ５−２は、マスフローコントローラ４５の制御バルブ４５１の駆動よりも遅れてレーザガス容器２内の圧力が変化することによりレーザガスＬＧを必要以上に供給することを抑制することができる値に予め設定される。制御装置４４は、生成した設定流量値Ｆをマスフローコントローラ４５に出力する。実施の形態５において、制御装置４４は、第１の比例ゲインＫ５−１及び第２の比例ゲインＫ５−２を乗算しているが、ＰＩＤ制御を行っても良い。
【００７６】
実施の形態５に係るレーザ装置１−５は、ニードルバルブ３２の開度が変更された後、入力装置４４２から入力圧力値Ｐ０が制御装置４４に入力される。制御装置４４は、入力された入力圧力値Ｐ０に基づいて設定流量値Ｆを生成する。レーザ装置１−５は、制御装置４４が生成した設定流量値Ｆに応じた情報がマスフローコントローラ４５に入力される。レーザ装置１−５は、設定流量値Ｆに応じた情報に基づいて、マスフローコントローラ４５の開度を変更し、ボンベ５内のレーザガスＬＧをレーザガス容器２内に供給する。
【００７７】
そして、レーザ装置１−５は、レーザガスＬＧが供給されると、制御装置４４が入力圧力値Ｐ０と圧力センサ４２が検出したレーザガス容器２内の圧力ＰＤと流量センサ４５２が検出したレーザガスＬＧの流量ＦＤとに基づいて再度、設定流量値Ｆを生成して、マスフローコントローラ４５に出力する。マスフローコントローラ４５は、流量センサ４５２の検出結果であるレーザガスＬＧの流量ＦＤと設定流量値Ｆとに基づいて、開度を変更する。レーザ装置１−５は、レーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０になる。レーザ装置１−５は、レーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０になると、励起源２ａを駆動してレーザガス容器２内のレーザガスＬＧを励起し、レーザ供給部２ｂを介してレーザをレーザガス容器２内に供給し、レーザガス容器２内で増幅されたレーザをレーザ出力部２ｃから出力する。
【００７８】
実施の形態５に係るレーザ装置１−５によれば、マスフローコントローラ４５の開度を、制御装置４４からの設定流量値Ｆに基づいて変化させるので、レーザ出力の変動を抑制することができる。
【００７９】
また、実施の形態５に係るレーザ装置１−５によれば、入力圧力値Ｐ０と、圧力センサ４２が検出したレーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力ＰＤと、流量センサ４５２が検出したレーザガスＬＧの流量ＦＤとに基づいて、マスフローコントローラ４５の設定流量値Ｆを生成する。レーザ装置１−５は、マスフローコントローラ４５の制御バルブ４５１の駆動よりも遅れてレーザガス容器２内の圧力が変化することによりレーザガスＬＧを必要以上に供給することを抑制できる。その結果、レーザ装置１−５は、マスフローコントローラ４５の制御バルブ４５１の駆動よりも遅れてレーザガス容器２内の圧力が変化することによりレーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０を超えることを抑制することができる。
【００８０】
実施の形態６．
次に、本発明の実施の形態６に係るレーザ装置１−６を図面に基づいて説明する。図１３は、実施の形態６に係るレーザ装置の構成を示す図である。図１３において、実施の形態１から実施の形態４と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。なお、図１３は、配管を実線で示し、信号を伝送する経路を破線で示す。
【００８１】
実施の形態６に係るレーザ装置１−６は、図１３に示すように、ニードルバルブ３２の代わりに第二流路開度変更手段である第２のマスフローコントローラ４５−６を設けていること以外、実施の形態４と同一の構成である。第２のマスフローコントローラ４５−６は、マスフローコントローラ４５と構成が同一である。実施の形態６に係るレーザ装置１−６の制御装置４４は、第２のマスフローコントローラ４５−６に実施の形態４のニードルバルブ３２の開度に応じた流量値Ｆ−６を出力する。実施の形態６において、第２のマスフローコントローラ４５−６は、レーザガスＬＧを流す流路が排出管３１のレーザガスＬＧが流れる方向と直交する方向の断面積よりも小さい絞り部である。
【００８２】
実施の形態６に係るレーザ装置１−６は、制御装置４４が第２のマスフローコントローラ４５−６に流量値Ｆ−６を出力して、第二開度である第２のマスフローコントローラ４５−６の開度が変更された後、入力装置４４２から入力圧力値Ｐ０が制御装置４４に入力される。レーザ装置１−６は、実施の形態４と同様に、マスフローコントローラ４５の開度を変更し、ボンベ５内のレーザガスＬＧをレーザガス容器２内に供給する。レーザ装置１−６は、レーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０になると、励起源２ａを駆動してレーザガス容器２内のレーザガスＬＧを励起し、レーザ供給部２ｂを介してレーザをレーザガス容器２内に供給し、レーザガス容器２内で増幅されたレーザをレーザ出力部２ｃから出力する。
【００８３】
実施の形態６に係るレーザ装置１−６によれば、実施の形態４と同様に、マスフローコントローラ４５の開度を、制御装置４４からの設定流量値Ｆに基づいて変化させるので、レーザ出力の変動を抑制することができる。
【００８４】
実施の形態７．
次に、本発明の実施の形態７に係るレーザ装置１−７を図面に基づいて説明する。図１４は、実施の形態７に係るレーザ装置の構成を示す図である。図１４において、実施の形態１から実施の形態６と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。なお、図１４は、配管を実線で示し、信号を伝送する経路を破線で示す。
【００８５】
実施の形態７に係るレーザ装置１−７は、図１４に示すように、ニードルバルブ３２の代わりに第二流路開度変更手段である第２のマスフローコントローラ４５−７を設けていること以外、実施の形態５と同一の構成である。第２のマスフローコントローラ４５−７は、マスフローコントローラ４５と構成が同一である。実施の形態７に係るレーザ装置１−７の制御装置４４は、第２のマスフローコントローラ４５−７に実施の形態５のニードルバルブ３２の開度に応じた流量値Ｆ−７を出力する。実施の形態７において、第２のマスフローコントローラ４５−７は、レーザガスＬＧを流す流路が排出管３１のレーザガスＬＧが流れる方向と直交する方向の断面積よりも小さい絞り部である。
【００８６】
実施の形態７に係るレーザ装置１−７は、制御装置４４が第２のマスフローコントローラ４５−７に流量値Ｆ−７を出力して、第二開度である第２のマスフローコントローラ４５−７の開度が変更された後、入力装置４４２から入力圧力値Ｐ０が制御装置４４に入力される。レーザ装置１−７は、実施の形態５と同様に、マスフローコントローラ４５の開度を変更し、ボンベ５内のレーザガスＬＧをレーザガス容器２内に供給する。レーザ装置１−７は、レーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０になると、励起源２ａを駆動してレーザガス容器２内のレーザガスＬＧを励起し、レーザ供給部２ｂを介してレーザをレーザガス容器２内に供給し、レーザガス容器２内で増幅されたレーザをレーザ出力部２ｃから出力する。
【００８７】
実施の形態７に係るレーザ装置１−７によれば、実施の形態５と同様に、マスフローコントローラ４５の開度を、制御装置４４からの設定流量値Ｆに基づいて変化させるので、レーザ出力の変動を抑制することができる。
【００８８】
実施の形態８．
次に、本発明の実施の形態８に係るレーザ装置１−８を図面に基づいて説明する。図１５は、実施の形態８に係るレーザ装置の構成を示す図である。図１５において、実施の形態１から実施の形態７と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。なお、図１５は、配管を実線で示し、信号を伝送する経路を破線で示す。
【００８９】
実施の形態８に係るレーザ装置１−８は、図１５に示すように、ガス供給部４−８と、排出部３−８の構成が実施の形態１と異なる以外、実施の形態１と同一の構成である。
【００９０】
実施の形態８に係るレーザ装置１−８のガス供給部４−８は、図１５に示すように、一端がボンベ５に接続されかつ他端がレーザガス容器２に接続された供給管４１と、レーザガス容器２と供給管４１とのうちの一方に接続された第２の供給管４８とを備える。ガス供給部４−８は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力を検出する圧力検出手段である圧力センサ４２と、流路開度変更手段である圧力コントローラ４３と、開閉弁４６とを備える。
【００９１】
実施の形態８において、第２の供給管４８は、両端が供給管４１に接続されるが、一端がレーザガス容器２に接続され、他端がボンベ５に接続されても良い。実施の形態８において、圧力コントローラ４３は、第２の供給管４８に設けられ、開閉弁４６は、供給管４１に設けられるが、圧力コントローラ４３は、供給管４１に設けられ、開閉弁４６は、第２の供給管４８に設けられても良い。実施の形態８において、開閉弁４６は、供給管４１の第２の供給管４８の両端間に配置される。また、実施の形態８において、第２の供給管４８にも、開閉弁４７が設けられる。
【００９２】
開閉弁４６は、制御装置４４からの命令により、供給管４１の第２の供給管４８の両端間にレーザガスＬＧが流れることを許容する開状態と、供給管４１の第２の供給管４８の両端間にレーザガスＬＧが流れることを規制する閉状態とが切り換えられる。開閉弁４７は、制御装置４４からの命令により、第２の供給管４８にレーザガスＬＧが流れることを許容する開状態と、第２の供給管４８にレーザガスＬＧが流れることを規制する閉状態とが切り換えられる。
【００９３】
実施の形態８に係るレーザ装置１−８の排出部３−８は、図１５に示すように、排出管３１と、レーザガス容器２と排出管３１とのうちの一方に接続された第２の排出管３４と、絞り部としてのニードルバルブ３２と、排出管３１に設けられた開閉弁３５と、排出用ポンプ３３とを備える。実施の形態８において、排出部３−８は、排出管３１に開閉弁３５を設け、第２の排出管３４にニードルバルブ３２を設けたが、排出管３１にニードルバルブ３２を設け、第２の排出管３４に開閉弁３５を設けても良い。
【００９４】
実施の形態８において、第２の排出管３４は、両端が排出管３１に接続され、両端の間に排出管３１に設けられた開閉弁３５を位置付ける。実施の形態８において、第２の排出管３４は、両端が排出管３１に接続されるが、一端がレーザガス容器２に接続され、かつ他端が排出用ポンプ３３に接続されても良い。また、排出管３１は、第２の排出管３４の両端よりも排出用ポンプ３３側に開閉弁３６を設ける。
【００９５】
開閉弁３５は、制御装置４４からの命令により、排出管３１の第２の排出管３４の両端間にレーザガスＬＧが流れることを許容する開状態と、排出管３１の第２の排出管３４の両端間にレーザガスＬＧが流れることを規制する閉状態とが切り換えられる。開閉弁３６は、制御装置４４からの命令により、排出管３１にレーザガスＬＧが流れることを許容する開状態と、排出管３１にレーザガスＬＧが流れることを規制する閉状態とが切り換えられる。
【００９６】
実施の形態８に係るレーザ装置１−８は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧを全て交換する際には、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧを全て排出した後、レーザガスＬＧをレーザガス容器２内に供給する。実施の形態８に係るレーザ装置１−８は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧを全て排出する際には、開閉弁４６，４７を閉状態とし、開閉弁３５，３６を開状態とする。実施の形態８に係るレーザ装置１−８は、レーザガスＬＧをレーザガス容器２内に供給する際には、開閉弁４６を開状態とし、開閉弁４７，３５，３６を閉状態とする。その後、実施の形態８に係るレーザ装置１−８は、開閉弁３５，４６を閉状態とし、開閉弁３６，４７を開状態として、ニードルバルブ３２の開度が変更された後、実施の形態１と同様に、レーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０になる。レーザ装置１−８は、レーザガス容器２内の圧力が入力圧力値Ｐ０になると、励起源２ａを駆動してレーザガス容器２内のレーザガスＬＧを励起し、レーザ供給部２ｂを介してレーザをレーザガス容器２内に供給し、レーザガス容器２内で増幅されたレーザをレーザ出力部２ｃから出力する。
【００９７】
実施の形態８に係るレーザ装置１−８によれば、実施の形態１と同様に、圧力コントローラ４３の制御バルブ４３１の開度を連続的に変化させることでレーザガス容器２内の圧力を調整する駆動回路部４３２を備えるので、レーザ出力の変動を抑制することができる。
【００９８】
また、実施の形態８に係るレーザ装置１−８によれば、開閉弁４６，４７を閉状態とし、開閉弁３５，３６を開状態として、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧを全て排出することができる。レーザ装置１−８によれば、開閉弁４６を開状態とし、開閉弁４７，３５，３６を閉状態として、ボンベ５のレーザガスＬＧを供給管４１を通してレーザガス容器２内に供給することができる。レーザ装置１−８は、レーザガスＬＧを圧力コントローラ４３に流すことなくレーザガス容器２に供給でき、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧをニードルバルブ３２に流すことなく排出することができる。その結果、レーザ装置１−８は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧを急速に入れ替えることができる。
【００９９】
次に、本発明の発明者らは、実施の形態１に係るレーザ装置１の効果を確認した。確認した結果を図１６に示す。図１６は、本発明品と比較例のレーザガス容器内の圧力の変化を示す図である。
【０１００】
図１６の縦軸は、レーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力を示し、図１６の横軸は、時間を示す。図１６に実線で示す本発明品は、実施の形態１の構成のレーザ装置１において、入力圧力値Ｐ０を５０トルとしている。図１６に一点鎖線で示す比較例は、下限値を４９トルとし、上限値を５１トルとし、レーザガスＬＧの圧力が下限値以下になるとレーザガスＬＧを供給し、レーザガスＬＧの圧力が上限値以上になるとレーザガスＬＧの供給を停止する。
【０１０１】
図１６によれば、比較例は、レーザガスＬＧの圧力が下限値と上限値との間で変化した。図１６によれば、本発明品は、レーザガスＬＧの圧力が入力圧力値Ｐ０である５０トルで一定となった。図１６によれば、レーザ装置１は、圧力センサ４２の検出結果に基づいて、圧力コントローラ４３の開度を変更することによりレーザガス容器２内のレーザガスＬＧの圧力を入力圧力値Ｐ０に維持することができることが明らかとなった。その結果、レーザ装置１は、レーザ出力の変動を抑制することができることが明らかとなった。
【０１０２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１，１−２，１−３，１−４，１−５，１−６，１−７，１−８  レーザ装置、２  レーザガス容器、３  排出部、４  ガス供給部、５  ボンベ（ガス供給源）、３１  排出管、３２  ニードルバルブ（絞り部）、３４  第２の排出管、３５  開閉弁、４１  供給管、４２  圧力センサ（圧力検出手段）、４３  圧力コントローラ（流路開度変更手段）、４４  制御装置（制御手段）、４５  マスフローコントローラ（流路開度変更手段）、４６  開閉弁、４８  第２の供給管、４３２  駆動回路部（調整手段）、４３３  流量センサ（状態量検出手段）、４５２  流量センサ（状態量検出手段）、４５３  駆動回路部（調整手段）、ＬＧ  レーザガス、Ｐ  設定圧力値（設定値）、Ｆ  設定流量値（設定値）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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