(57)【要約】【課題】  レーザ媒質ガスに含まれる異物を安価で、配置スペースをとらずに分離・収集するレーザ発振器用ターボブロワを得る。【解決手段】  送風翼１１の回転によりレーザ媒質ガスは吸入口１３から吸入され、スクロール状のガス通路を有する旋回部１２で旋回し吐出口１４から吐出される。旋回部１２のガス通路を形成するケーシングには、スリット１６が設けられている。該スリット１６の外側には、集塵部１５が設けられている。レーザ媒質ガスと共に旋回する該レーザ媒質ガスに含まれる粒子状の異物１７は、旋回の遠心力でガス通路の外周壁方向に押される。  この遠心力の作用で、異物１７はスリット１６を通り集塵部１５に集積されることになる。スリット１６と集塵部１５を設けるという簡単な構成で、小型でかつ安価に構成でき、レーザ媒質ガス内の異物を除去できる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動するレーザ媒質ガスを、光源、熱源、放電あるいは化学反応により励起するレーザ発振器に用いられ、前記レーザ媒質ガスを流動させるための送風を行なうレーザ発振器用ターボブロワにおいて、
送風時に該ターボブロワのスクロール状又は円弧状のガス流路内に発生する遠心力により、レーザ媒質ガス中に存在する、粒子状の異物を分離し集塵部に収集することを特徴とするレーザ発振器用ターボブロワ。
【請求項２】
集塵対象とする粒子状の異物の粒径や質量に応じて、回転数や圧縮比を変更することを特徴とする請求項１記載のレーザ発振器用ターボブロワ。
【請求項３】
前記ガス流路と前記集塵部の間に１以上のスリットを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ発振器用ターボブロワ。
【請求項４】
流動するレーザ媒質ガスを、光源、熱源、放電あるいは化学反応により励起するレーザ発振器に用いられ、前記レーザ媒質ガスを流動させるための送風を行なうレーザ発振器用ターボブロワにおいて、
回転軸の一端に取り付けられ、該回転軸の一端側から吸入したレーザ媒質ガスを径外方向に向けて吹き出す送風翼と、
前記送風翼を収納して、該送風翼から吹き出されたレーザ媒質ガスを流入して吐出口に導くスクロール状又は円弧状のガス流路を備えるケーシングと、
前記回転軸の他端側に、前記送風翼を回転駆動する駆動手段とを備え、
前記ケーシングのうち前記回転軸の一端側には、前記送風翼にレーザ媒質ガスが吸込まれる吸入口が形成されており、
かつ前記ガス流路に、該ガス流路とスリットを介して連通した集塵部が付加されており、レーザ媒質ガスが前記ガス流路を流れる際に該レーザ媒質ガスに含まれる粒子状の異物を分離して前記集塵部に収集することを特徴とするレーザ発振器用ターボブロワ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレーザ加工、医学治療、照明や通信に用いられ、流動する気体をレーザ媒質とするレーザ発振器に使用されるターボブロワに関し、特にレーザ媒質ガス中の塵などの粒子状の異物を分離、収集し、発振器内の光学部品の汚染を低減する機能を備えたレーザ発振器用ターボブロワに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来の一般的なレーザ発振器用ターボブロワの説明図である。図７（ａ）は、図７（ｂ）上側からスクロール状の旋回部１２を構成するケーシングの上部部材を取り除いて見た図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の下側から見たもので、旋回部１２のケーシングの一部分を取り除いて見た図である。送風翼１１の外周には、効率的に圧力回復させるために、旋回部１２が設けられている。駆動手段のモータ１０が駆動されて送風翼１１が回転することにより、吸入口１３よりレーザ媒質ガスを吸込み、旋回部１２の内部を通り、吐出口１４より、レーザ媒質ガスを吐出する構造となっている。
【０００３】
上述したようなレーザ発振器用ターボブロワを用いた、流動する気体をレーザ媒質とするレーザ発振器の従来例の一例を図８に示す。符号１は放電励起電源で、放電部（放電管）２の電極（図示省略）に交流電圧を印加する。放電管２で構成される放電部２は、光共振器を構成するリア鏡３及び出力鏡４の間に配置されている。放電部２は、熱交換器５、７及びターボブロワ６を含む循環するガス通路８中に組み込まれ、この循環するガス通路８を使ってレーザ媒質ガス（レーザガス）が高速で流される。
【０００４】
放電励起電源１が起動されて放電が発生し、レーザ媒質ガスが励起されると、光共振器内でレーザ光が発生する。レーザ媒質ガスは放電によって高温となるが、ターボブロワ６の手前の熱交換器５で冷却されてターボブロワ６に吸引される。ターボブロワ６はレーザ媒質ガスに圧力をかけて吐出側へ送り出す。この過程で圧縮による昇温が起るが、これをブロワ６の吐出側の熱交換器７で再度冷却し、レーザ媒質ガスの昇温を抑制する。ターボブロワ６から送り出されたレーザ媒質ガスは、熱交換器７を通過後、放電部２に供給される。
【０００５】
このような装置においては、ガス通路８内を流通する循環するレーザ媒質ガス中に種々の要因により、塵等の粒子状異物の混入は避けられない。例えば、メンテナンス時の塵の混入や部品の消耗による装置内での発塵などを完全になくすことは困難である。そして、一担装置内に混入した粉塵等の粒子状の異物は、除去されることなくレーザ媒質ガスと共に共振器内を循環し、リア鏡３、出力鏡４などの光学部品に付着し、レーザ出力の低下や光学部品の劣化を引き起こす原因となる。
【０００６】
そこで、本願出願人は、この媒質ガス中に混入した粉塵等の異物を除去するするようにしたレーザ発振器に係わる発明を、特願２００２−８１７５７として特許出願した。この発明は、図９に示すように、循環するガス通路８内にガス旋回部１８，１８を設け、旋回時に発生する遠心力により、レーザ媒質ガス中に存在する塵などの粒子状の異物を分離・収集し、共振器内部への拡散防止を図ったものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーザ出力が低下した場合には、ミラーなどの光学部品を取り外し、清掃を行なっているが、この作業には、再装着時の調整などに、習熟した技術と多大な時間がかかる。また、出力の大きなレーザでは、異物が付着したミラーにレーザ光が照射されると破損することになる。この場合にはミラーの交換が必要となる。そのため、レーザ媒質ガス中に混在する異物をレーザ発振器の循環するガス通路内で除去することができれば、ミラーなどの光学部品の清掃の頻度は少なくなる。又、異物がミラーに付着して発生するミラーの破損等も防止することができる。
【０００８】
このことから、特願２００２−８１７５７で示したような、循環するガス通路内にまた、旋回部（集塵機構）を設けて、レーザ媒質ガス中に混入している異物を、媒質該が循環している間に除去することは有効である。しかし、ガス流路にレーザ媒質ガスが旋回するような旋回部（集塵機構）を設ける必要があるため、複雑な形状の流路が必要となり、製造コストが上昇する。また、旋回部（集塵機構）を設ける配置スペースが必要なため、装置を小型化することが困難であるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みて為されたものであり、ミラーなどの光学部品の汚染防止が図られた信頼性の高い、また、光学部品の清掃頻度が少なく保守性のよい、安価で、配置スペース必要としない、レーザ発振器を得るための、ターボブロワを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願請求項１に係わる発明は、本発明は、流動するレーザ媒質ガスを、光源、熱源、放電あるいは化学反応により励起するレーザ発振器に用いられ、前記レーザ媒質ガスを流動させるための送風を行なうレーザ発振器用ターボブロワにおいて、送風時に該ターボブロワのスクロール状又は円弧状のガス流路内に発生する遠心力により、レーザ媒質ガス中に存在する、粒子状の異物を分離し集塵部に収集するようにしたものである。請求項２に係わる発明は、さらに、集塵対象とする粒子状の異物の粒径や質量に応じて、回転数や圧縮比を変更するようにした。又請求項３に係わる発明は、前記ガス流路と前記集塵部の間に１以上のスリットを設けて、スリットを通して異物を集塵部に集積するようにした。
【００１１】
請求項４に係わる発明は、流動するレーザ媒質ガスを、光源、熱源、放電あるいは化学反応により励起するレーザ発振器に用いられ、前記レーザ媒質ガスを流動させるための送風を行なうレーザ発振器用ターボブロワにおいて、回転軸の一端に取り付けられ、該回転軸の一端側から吸入したレーザ媒質ガスを径外方向に向けて吹き出す送風翼と、前記送風翼を収納して、該送風翼から吹き出されたレーザ媒質ガスを流入して吐出口に導くスクロール状又は円弧状のガス流路を備えるケーシングと、前記回転軸の他端側に、前記送風翼を回転駆動する駆動手段とを備え、前記ケーシングのうち前記回転軸の一端側には、前記送風翼にレーザ媒質ガスが吸込まれる吸入口が形成されており、かつ前記ガス流路に、該ガス流路とスリットを介して連通した集塵部が付加されており、レーザ媒質ガスが前記ガス流路を流れる際に該レーザ媒質ガスに含まれる粒子状の異物を分離して前記集塵部に収集するようにした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のターボブロワをレーザ発振器に用いることによって、レーザ媒質ガスに含まれた塵などの粒子状の異物を分離・集塵することができ、かつ、小型で、安価にレーザ発振器を構成することができる。その結果、レーザ発振器内部のミラー等の光学部品に付着する塵などの粒子状の異物の量を大幅に低減することができ、光学部品の清掃頻度を少なくすることができる。さらに、レーザパワーの低下、ミラーなどの光学部品の損傷を防止することができ、信頼性の高い、かつ、保守性のよい、レーザ発振器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面と共に本発明の実施形態について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態の説明図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）上側からスクロール状のガス通路を形成する旋回部１２のケーシングの一部を除去して見た図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の下側から旋回部１２のケーシングの一部分を取り除いて見た図である。この実施形態は、送風翼１１の回転軸がほぼ垂直に配置されたケースのもので、図１（ａ）では紙面垂直方向が垂直方向であり、図１（ｂ）においては、上下方向が垂直方向である。スクロール状のガス通路が形成された旋回部１２内に配設された送風翼１１は、レーザ媒質ガスの吸入口１３とは反対側に配置されたモータ（駆動手段）１０によって回転駆動される。送風翼１１の回転により、このレーザ媒質ガスは、吸入口１３から導入され、旋回部１２内のスクロール状のガス通路に沿って旋回して吐出口１４から吐出される。そして、本実施形態の特徴として、このレーザ媒質ガスが旋回する旋回部１２のケーシング外周部に、レーザ媒質ガス中に混入している異物１７をレーザ媒質ガスから除去するための手段としてスリット１６が設けられ、該スリット１６の外側には異物１７を収集する集塵部１５が設けられている。吸入口１３から導入された塵などの粒子状の異物１７を含んだレーザ媒質ガスは、送風翼１１により、旋回部１２で旋回する。この時、レーザ媒質ガスに比べ質量の大きい異物１７は、遠心力で外側に分離され旋回部１２のガス通路の内周面（ケーシングの内周面）に押し付けられるようにして搬送されることになる。スリット１６の位置に来ると遠心力により該スリット１６を通過し、集塵部１５に導かれ堆積する。
【００１４】
一方、集塵部１５がスリット１６で開口しているのみで他の部分は閉鎖されていることから、集塵部１５の内圧は吐出口１４につながる旋回部１２のガス通路内の圧力より高くなり、レーザ媒質ガスは、吐出口１４から吐出されることになる。その結果、異物１７が除去されたレーザ媒質ガスのみが吐出口１４から排出される。なお、集塵部１５と旋回部１２内を連通させる連通孔としてのスリット１６は複数設けてもよい。
【００１５】
図２は、本発明の第２の実施形態の説明図である。図２（ａ）はスクロール状のガス通路を形成する旋回部１２のケーシングの一部を除去し内部を見えるようにした側面図であり、図２（ｂ）は正面図である。この第２の実施形態は、送風翼１１の回転軸がほぼ水平に配置されたケ−スのものである。図１に示した第１の実施形態の相違点は、送風翼１１の回転軸がほぼ水平に配置されているのみである。この第２の実施形態の場合、旋回部１２の外側に配置される集塵部１５が下方に配設されることになるから、異物１７には送風翼１１の回転によって旋回したときの遠心力と重力が作用することになるから、より効率的にスリット１６を介して集塵部１５内に取り込むことができる。
【００１６】
図３は、本発明の第３の実施形態を示す図である。この図３も、旋回部１２のケーシングを一部取り除き内部が見えるようにしたもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。この第３の実施形態は、送風翼１１の回転軸がほぼ垂直に配置されたケ−スのものである。そして、送風翼１１が配設された旋回部１２内のガス通路は円弧状に形成されたケーシングで構成され、該旋回部１２のガス通路には複数（２つ）の吐出口１４が設けられている。該複数の吐出口１４に対し、複数のスリット１６および集塵部１５が旋回部１２のガス通路を形成するケーシングに設けられている。モータ１０の駆動により送風翼１１が回転し、レーザ媒質ガスは旋回部１２内で旋回し、吸入口１３から導入されたレーザ媒質ガスは、旋回し吐出口１４から吐出される。レーザ媒質ガス中に含まれる異物１７は、この旋回部１２での旋回中に旋回に伴う遠心力の作用によって、ケーシングに設けられたスリット１６から集塵部１５内に放出される。その結果、複数の吐出口１４から吐出されるレーザ媒質ガスには異物１７を含まないレーザ媒質ガスのみが吐出されることになる。
【００１７】
図４は、本発明の第４の実施形態を示す図である。この実施例は、送風翼１１の回転軸がほぼ水平に配置されたケ−スのものであり、図３に示した実施形態との相違点は、送風翼の回転軸がほぼ水平に配置されているのみであり、他は同じである。
【００１８】
図５は、本発明の第５の実施形態を示す図である。この第５の実施形態は、スリット１６が送風翼１１の外側に、周状に設けられたケースのものである。この図５においても、旋回部１２のケーシングを一部取り除き内部が見えるようにしたもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。また、この第５の実施形態では、送風翼１１の回転軸がほぼ垂直方向に配置され、集塵部１５は、旋回部１２のケーシングの下方に配置されている。吸入口１３の反対側に配置されたモータ１０の回転によって、送風翼１１は回転し、吸入口１３からレーザ媒質ガスを吸込み、送風翼１１で旋回されて、複数設けられた吐出口１４から吐出されるが、レーザ媒質ガスに含まれる異物１７は、レーザ媒質ガスの旋回と共に旋回し、その遠心力で旋回の外周方向に移動する。そして、レーザ媒質ガスはさらに図５（ｃ）に矢印で示すように、吐出口１４につながる旋回部の上部室に導かれるように旋回することにより、この上部室に導かれる外周部にスリット１６が設けられていることから、遠心力と、重力の作用により異物は該スリット１６を通り、集塵部１５に蓄積されることになる。なお、この第５の実施形態においては、スリット１６を全周に設けているが、一部に設けてもよい。
【００１９】
図６は、本発明の第６の実施形態を示す図である。この第６の実施形態は、図１に示した第１の実施形態の吐出口１４に、レーザ媒質ガスの圧縮比を調整する手段としてバルブ１９を設けたものである。このバルブ１９の開閉度を変えることにより、レーザ媒質ガスの圧縮比を変化させ、粒子状の異物１７に発生する遠心力を変化させることで、集塵される粒子状の異物１７の粒径や質量を変更することを可能としたものである。例えば、バルブ１９を絞り、圧縮比を大きくすると、レーザ媒質ガスの流量が減少するため、流速が低下する。そのため、発生する遠心力は低下し、粒径に比して質量の小さい異物は、スリット１６まで到達できず回収されない。粒径に比して質量の大きい異物のみが回収される。なお、バルブ１９は、吸入口１３や循環流路に設けてもよい。また、図２〜５に示した第２〜第５の実施形態に対しても、同様にバルブ１９を設けることで同様の効果が得られる。  なお、バルブ１９を設ける代わりに、駆動手段のモータ１０の回転数を変更することにより、圧縮比を変更することができ、同じ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態のターボブロワの説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のターボブロワの説明図である。
【図３】本発明の第３の実施形態のターボブロワの説明図である。
【図４】本発明の第４の実施形態のターボブロワの説明図である。
【図５】本発明の第５の実施形態のターボブロワの説明図である。
【図６】本発明の第６の実施形態のターボブロワの説明図である。
【図７】従来のターボブロワの説明図である。
【図８】従来のレーザ発振器の一例の概要図である。
【図９】先の特許出願に係わる発明により改良されたレーザ発振器の説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  放電励起電源
２  放電部（放電管）
３  リア鏡
４  出力鏡
５、７  熱交換器
６  ターボブロワ
８  ガス通路
１１  送風翼
１２  旋回部
１３  吸入口
１４  吐出口
１５  集塵部
１６  スリット
１７  異物
１８  ガス旋回部
１９  バルブ
【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】
2005123448.tif 000008
【図７】
2005123448.tif 000009
【図８】
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【図９】
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