TWI723619B - 氣密裝置 - Google Patents

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萬雅史
田中研太
河村譲一
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    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube

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Abstract

本發明提供一種未使用密封機構便能夠將腔室等氣體容器內保持為氣密的氣密裝置。具備配置於填充有氣體之氣體容器外而與氣體容器一同形成氣密空間之馬達容器及旋轉軸之馬達安裝於氣體容器。馬達容器包含將氣體容器中的空間與馬達容器中的空間分隔之分隔部分。旋轉軸穿過設置於分隔部分之第1孔而從馬達容器中延伸至氣體容器中。在分隔部分，除第1孔以外，亦設置有使氣體在馬達容器中的空間與氣體容器中的空間之間流通之第2孔。

Description

氣密裝置
本發明係有關一種氣密裝置。
放電激勵二氧化碳雷射等氣體雷射裝置具備收容放電電極、光共振器、雷射氣體等之腔室。在該腔室內配置送風機，使雷射氣體循環。將用以驅動送風機的馬達配置於腔室外，馬達的旋轉軸從腔室外***到內部。為了維持腔室內的氣密性，在旋轉軸所穿過的孔中設置有密封機構(例如專利文獻1)。 在專利文獻1中記載之雷射氣體裝置中，馬達殼體(馬達容器)內充滿惰性氣體，並將壓力設定為比腔室內的壓力高的壓力。作為密封機構，例如使用由賦予耐摩耗性之PTFE等構成之端頭密封件(lip seal)。即使在發生密封機構的密封不良時，由於馬達殼體內被設定為比腔室內高的壓力，因此亦不會發生雷射氣體從腔室內洩漏至外部的情況。 (先前技術文獻) (專利文獻) 專利文獻1：日本特開平9-283821號公報
(本發明所欲解決之課題) 若密封機構發生不良，則由於馬達殼體內的氣體流入腔室，因此導致腔室內的雷射氣體的組成發生變化。本發明的目的在於提供一種未使用密封機構便能夠將腔室等氣體容器內保持為氣密的氣密裝置。 (用以解決課題之手段) 依本發明的一觀點，提供一種氣密裝置，其具有： 氣體容器，其填充有氣體；以及 馬達，其具備配置於前述氣體容器外而與前述氣體容器一同形成氣密空間之馬達容器及旋轉軸， 前述馬達容器包含將前述氣體容器中的空間與前述馬達容器中的空間分隔之分隔部分， 前述旋轉軸穿過設置於前述分隔部分之第1孔而從前述馬達容器中延伸至前述氣體容器中，在前述分隔部分除前述第1孔以外，亦設置有使氣體在前述馬達容器中的空間與前述氣體容器中的空間之間流通之第2孔。 依本發明的另一觀點，提供一種氣密裝置，其具有： 氣體容器，其填充有氣體； 馬達，其具備配置於前述氣體容器外而與前述氣體容器一同形成氣密空間之馬達容器及旋轉軸；以及 軸承，其相對於前述馬達容器能夠旋轉地支撐前述旋轉軸， 前述馬達容器具備分隔部分及氣體路徑， 前述分隔部分將前述馬達容器中的空間與前述氣體容器中的空間分隔且設置有前述旋轉軸所穿過的第1孔， 前述氣體路徑使氣體未通過前述軸承而在前述馬達容器中的空間與前述氣體容器中的空間之間流通。 (發明之效果) 由於是以氣體容器與馬達容器形成氣密空間，因此無需將旋轉軸所穿過的第1孔氣密密封便能夠確保氣體容器中的空間的氣密性。 若在馬達容器中的空間與氣體容器中的空間之間，設置未通過軸承而使氣體流通之氣體路徑，則通過軸承的氣體的流量變少，因此流速亦降低。因此，能夠抑制因氣體流過軸承而產生之軸承的劣化。
參考圖1～圖4，對基於實施例之氣密裝置進行說明。 圖1係基於本實施例之氣密裝置的概略剖面圖。圖1中，實際上將組合複數個個別構件而構成之構件示為1個構件，並未單獨示出個別構件。又，複數個構件用螺栓等緊固而被固定時，螺栓等固定工具並未明示於圖1中。又，為了確保氣密性而使用之O型環等習知構件亦未明示於圖1中。 基於本實施例之氣密裝置具有氣體容器50及安裝於氣體容器50的馬達10。馬達10包含旋轉軸11及安裝於氣體容器50外的馬達容器12。馬達容器12由收容轉子15及定子16之收容部分12A和封住收容部分12A的開口部之分隔部分12B構成。 氣體容器50中設置有開口部51，馬達10藉由螺栓等安裝於氣體容器50以使馬達10的分隔部分12B封住開口部51。將分隔部分12B用作用以將馬達10安裝於氣體容器50的凸緣。馬達容器12與氣體容器50一同形成氣密空間。分隔部分12B將馬達容器12內的空間與氣體容器50內的空間分隔。 旋轉軸11在馬達容器12內，藉由前軸承13而可旋轉地支撐於分隔部分12B，藉由後軸承14而能夠旋轉地支撐於收容部分12A。前軸承13及後軸承14中，例如使用滾動軸承。在旋轉軸11固定有轉子15，在收容部分12A固定有定子16。 旋轉軸11穿過設置於分隔部分12B之第1孔21而從馬達容器12中延伸至氣體容器50中。在分隔部分12B，除第1孔21以外亦設置有第2孔22。第2孔22在馬達容器12中的空間與氣體容器50中的空間之間，使氣體流通。 藉由後軸承14，馬達容器12內的空間被區分成配置有轉子15及定子16等之空間和旋轉軸11的末端側的空間。第3孔23將被後軸承14區隔之2個空間彼此連接。例如，第3孔23設置於收容部分12A的壁內或固定後軸承14的外環之固定構件(未圖示)等。 在氣體容器50設置有導入埠61及排氣埠65。導入埠61經由導入閥62與氣體供給源63連接，排氣埠65經由排氣閥66與真空泵67連接。若打開排氣閥66而使真空泵67工作，則氣體容器50內的空間被排氣。若打開導入閥62，則氣體從導入埠61被導入到氣體容器50內。 圖2係用於基於本實施例之氣密裝置之馬達10的立體圖。由收容部分12A和分隔部分12B構成馬達容器12。在分隔部分12B設置有第1孔21及第2孔22。旋轉軸11從馬達容器12的內部穿過第1孔21而突出。在第1孔21的側面與旋轉軸11的側面之間確保微小的間隙。第2孔22在分隔部分12B的外側表面開口。在分隔部分12B的外周邊緣附近設置有複數個螺栓孔26。藉由使螺栓通過螺栓孔26，馬達10被固定在氣體容器50(圖1)。 圖3係對基於實施例之氣體容器50內進行排氣時的氣密裝置的概略剖面圖。圖3中，用箭頭表示氣體的流動。若關閉導入閥62，打開排氣閥66，使真空泵67工作，則通過排氣埠65氣體容器50內被排氣。此時，馬達容器12內的收容有轉子15及定子16的空間亦通過第1孔21及第2孔22被排氣。此時，比後軸承14更靠末端側空間內的氣體通過第3孔23移動至收容有轉子15及定子16的空間。 圖4係將氣體導入基於實施例之氣體容器50內時的氣密裝置的概略剖面圖。圖4中，用箭頭表示氣體的流動。若關閉排氣閥66，打開導入閥62，則氣體從氣體供給源63通過導入埠61被導入到氣體容器50內。導入於氣體容器50內之氣體通過第1孔21及第2孔22亦被導入到馬達容器12內的收容有轉子15及定子16之空間。進而，氣體通過第3孔23被導入比後軸承14更靠末端側的空間。 接著，對本實施例的優異效果進行說明。 本實施例中，藉由氣體容器50和馬達容器12這2個容器，將容器內的空間與外界(例如大氣)氣密隔離。在氣體容器50中的空間與馬達容器12中的空間之間，即使氣體經由第1孔21及第2孔22相互流通，亦可保持將氣體容器50內的空間從外界氣密隔離的狀態。如此，本實施例中，將氣體容器50中的空間和馬達容器12中的空間設為相同的氣體氛圍，並容許兩者之間的氣體流通。因此，無需將旋轉軸11所穿過的第1孔21氣密密封便能夠將氣體容器50中的空間從外界隔離。 在對氣體容器50內進行排氣時(圖3)及向氣體容器50內導入氣體時(圖4)，通過第1孔21之氣體通過前軸承13的間隙。在通過第1孔21的氣體的流速快時，前軸承13的潤滑脂飛濺，氣體容器50內因潤滑脂受到污染。又，因潤滑脂的飛濺，前軸承13的壽命變短。 本實施例中，相對於由前軸承13的間隙及第1孔21構成之氣體流路，並列設置有由第2孔22構成之氣體流路，因此在氣體容器50內的空間與馬達容器12內的空間之間流通的氣體的流動分散於第1孔21和第2孔22。因所流通的氣體流動被分散，通過第1孔21的氣體量減少，流速亦變慢。因此，能夠抑制前軸承13的潤滑脂的飛濺。其結果，能夠抑制氣體容器50內的污染或前軸承13的劣化。 又，氣體在被後軸承14區隔之2個空間之間移動時，氣體通過由後軸承14的間隙構成之氣體流路。本實施例中，相對於由後軸承14的間隙構成之氣體流路，並列設置有第3孔23，因此通過後軸承14的間隙之氣體量減少。因此，能夠抑制後軸承14的潤滑脂的飛濺或後軸承14的劣化。另外，比後軸承14更靠末端側空間的容積充分小於收容有轉子15及定子16之空間的容積。因此，在氣體排氣及氣體導入時，在被後軸承14區隔的2個空間之間移動的氣體量少。因此，在該2個空間之間移動的氣體的流速慢至不會引起潤滑脂的飛濺的程度時，可以不設置第3孔23。 為了抑制前軸承13的潤滑脂的飛濺，將第2孔22的流路阻力設為比由前軸承13的間隙及第1孔21構成之氣體流路的流路阻力小為較佳。 接著，參考圖5，對基於另一實施例之氣密裝置進行說明。以下，關於與示於圖1～圖4之基於實施例之氣密裝置共通的結構，省略說明。 圖5係基於本實施例之氣密裝置的概略剖面圖。本實施例中，在馬達容器12的分隔部分12B未設置有第2孔22(圖1)。前軸承13支撐於收容部分12A的軸承支撐部25而不是分隔部分12B。軸承支撐部25從收容部分12A的內面朝向旋轉軸11突出，在其前端支撐前軸承13。 將使氣體在比軸承支撐部25更靠近分隔部分12B側的空間與收容有轉子15及定子16之空間之間流通的第4孔24設置於軸承支撐部25。藉由串聯第1孔21及第4孔24，在馬達容器12中的空間與氣體容器50中的空間之間形成無需通過前軸承13的間隙便使氣體流通之氣體路徑(圖5中用箭頭表示之流路)。 接著，對本實施例的優異效果進行說明。 在對氣體容器50內進行排氣及向氣體容器50內導入氣體時，在氣體容器50內的空間與馬達容器12內的空間之間，氣體通過第1孔21流通。進而，在馬達容器12內，氣體在由前軸承13的間隙構成之氣體流路和第4孔24流動。本實施例中，相對於由前軸承13的間隙構成之氣體流路，並列設置有由第4孔24構成之氣體流路。因此，在被前軸承13區隔之2個空間之間流通的氣體的流動分散於由前軸承13的間隙構成之氣體流路和第4孔24。藉此，通過前軸承13的間隙的氣體量減少而能夠使氣體的流速變慢。其結果，能夠抑制前軸承13的潤滑脂的飛濺。 又，本實施例中，串聯有由第1孔21構成之氣體流路及由第4孔24構成之氣體流路，因此連接氣體容器50中的空間與馬達容器12中的空間之氣體流路的流路阻力比圖1所記載的實施例的情況更大。因此，在氣體容器50內的壓力與馬達容器12內的壓力相等時，能夠提高氣體容器50內的空間與馬達容器12內的空間的獨立性。 接著，參考圖6，進而對基於另一實施例之氣體雷射裝置進行說明。基於本實施例之氣體雷射裝置中，採用基於上述實施例之氣密裝置。 圖6係基於本實施例之氣體雷射裝置的與光軸垂直的剖面圖。氣體容器50內填充有雷射氣體。氣體容器50的內部空間藉由上下隔板54被區分為上方的光學室52及下方的送風機室53。光學室52內配置有一對放電電極55。一對放電電極55之間分隔有放電區域56。在圖6所示之剖面，在與放電區域56重疊之位置配置有光共振器57。 光學室52內配置有隔板58。隔板58分隔從設置於上下隔板54之開口54A至放電區域56為止的第1氣體流路71、從放電區域56至設置於上下隔板54之另一開口54B為止的第2氣體流路72。在放電區域56，雷射氣體朝與光軸正交之方向流動。放電方向與雷射氣體流動的方向及光軸方向這兩者正交。由送風機室53、第1氣體流路71、放電區域56及第2氣體流路72構成雷射氣體進行循環的循環路。 在送風機室53配置有送風機73。送風機73由安裝於氣體容器50的壁面之馬達10及設置於馬達10的旋轉軸11的前端之葉輪74構成。由氣體容器50和馬達10的馬達容器12形成氣密空間。送風機73產生雷射氣體的流動，以使雷射氣體在形成於氣體容器50中的循環路循環。 在送風機室53內的循環路收容有熱交換器75。在放電區域56被加熱的雷射氣體藉由通過熱交換器75而被冷卻，被冷卻的雷射氣體重新供給至放電區域56。 在光學室52的壁面設置有導入埠61，在送風機室53的壁面設置有排氣埠65。氣體容器50內的雷射氣體從排氣埠65被排出，並且雷射氣體從導入埠61被導入到氣體容器50內。 接著，對本實施例的優異效果進行說明。 因雷射氣體的劣化而置換雷射氣體時，首先對氣體容器50內進行真空排氣，之後將雷射氣體導入氣體容器50內。本實施例中，在氣體容器50及馬達10使用圖1或圖5所示之基於實施例之氣密裝置。因此，在對氣體容器50內進行真空排氣時，可抑制來自前軸承13(圖1、圖5)的潤滑脂的飛濺。其結果，能夠抑制氣體容器50內的污染或雷射氣體的潔淨度下降，能夠進行穩定的雷射振盪。進而，能夠抑制前軸承13的劣化。 又，藉由氣體容器50及馬達10的馬達容器12(圖1、圖5)確保氣密性，因此能夠抑制不理想之氣體成分侵入氣體容器50內。 上述各實施例為例示，當然能夠進行不同實施例中所示之結構的部分置換或組合。關於基於複數個實施例的相同結構之相同的作用效果，不會按實施例逐一提及。進而，本發明不會受到上述實施例的限制。例如，本領域技術人員應了解能夠進行各種變更、改良、組合等。
10:馬達 11:旋轉軸 12:馬達容器 12A:收容部分 12B:分隔部分 13:前軸承 14:後軸承 15:轉子 16:定子 21:第1孔 22:第2孔 23:第3孔 24:第4孔 25:軸承支撐部 26:螺栓孔 50:氣體容器 51:氣體容器的開口部 52:光學室 53:送風機室 54:上下隔板 54A,54B:設置於上下隔板之開口 55:放電電極 56:放電區域 57:光共振器 58:隔板 61:導入埠 62:導入閥 63:氣體供給源 65:排氣埠 66:排氣閥 67:真空泵 71:第1氣體流路 72:第2氣體流路 73:送風機 74:葉輪 75:熱交換器
[圖1]係基於實施例之氣密裝置的概略剖面圖。 [圖2]係從分隔部分側觀察基於實施例之氣密裝置的馬達之立體圖。 [圖3]係對基於實施例之氣體容器內進行排氣時的氣密裝置的概略剖面圖。 [圖4]係將氣體導入至基於實施例之氣體容器內時的氣密裝置的概略剖面圖。 [圖5]係基於另一實施例之氣密裝置的概略剖面圖。 [圖6]係基於又一實施例之氣體雷射裝置的與光軸垂直的剖面圖。
10:馬達
11:旋轉軸
12:馬達容器
12A:收容部分
12B:分隔部分
13:前軸承
14:後軸承
15:轉子
16:定子
21:第1孔
22:第2孔
23:第3孔
50:氣體容器
51:氣體容器的開口部
61:導入埠
62:導入閥
63:氣體供給源
65:排氣埠
66:排氣閥
67:真空泵

Claims (3)

  1. 一種氣密裝置，其具有： 馬達，其具備配置於填充有氣體之氣體容器外而與該氣體容器一同形成氣密空間之馬達容器及旋轉軸， 前述馬達容器包含將前述氣體容器中的空間與前述馬達容器中的空間分隔之分隔部分， 前述旋轉軸穿過設置於前述分隔部分之第1孔而從前述馬達容器中延伸至前述氣體容器中， 前述分隔部分除前述第1孔以外，亦具備使氣體在前述馬達容器中的空間與前述氣體容器中的空間之間流通之第2孔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之氣密裝置，其中， 前述馬達還包含軸承，該軸承在前述旋轉軸穿過前述第1孔的部分，相對於前述分隔部分能夠旋轉地支撐前述旋轉軸。
  3. 一種氣密裝置，其具有： 馬達，其具備配置於填充有氣體之氣體容器外而與該氣體容器一同形成氣密空間之馬達容器、旋轉軸及將前述旋轉軸相對於前述馬達容器能夠旋轉地支撐的軸承， 前述馬達容器具備分隔部分及氣體路徑， 前述分隔部分將前述馬達容器中的空間與前述氣體容器中的空間分隔且設置有前述旋轉軸所穿過的第1孔， 前述氣體路徑使氣體未通過前述軸承而在前述馬達容器中的空間與前述氣體容器中的空間之間流通。
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