(57)【要約】【課題】空冷式除湿機及び水冷式除湿機の双方の欠点を克服してレーザ発振器の除湿機能を高める。【解決手段】レーザ発振器１は、筐体１０内に配置される１以上の発熱部１１と、発熱部１１へ冷却水を通水する配管系１２と、筐体内空気を冷却水で除湿する水冷式除湿機１３と、冷却フィン２０及び放熱フィン２１を取付けたペルチェ素子２２、及び、放熱フィン２１を冷却水で冷却する水冷板２３を有し、冷却水通水前から筐体内空気を冷却フィン２０で除湿すると共に冷却水通水後には放熱フィン２１を水冷板２３で冷却しながら筐体内空気を除湿する、空冷式除湿機１４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に配置される１以上の発熱部と、
前記発熱部へ冷却水を通水する配管系と、
前記筐体内空気を前記冷却水で除湿する水冷式除湿機と、
冷却フィン及び放熱フィンを取付けたペルチェ素子、及び、前記放熱フィンを前記冷却水で冷却する水冷板を有し、前記冷却水通水前から前記筐体内空気を前記冷却フィンで除湿すると共に前記冷却水通水後には前記放熱フィンを前記水冷板で冷却しながら前記筐体内空気を除湿する、空冷式除湿機と、
を備えることを特徴とするレーザ発振器。
【請求項２】
第１基準まで前記空冷式除湿機で除湿したことを判定した後に前記冷却水通水を指令すると共に、前記第１基準より厳しい第２基準まで前記水冷式除湿機及び前記空冷式除湿機の双方で除湿したことを判定する制御部をさらに備える、請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
一定時間経過しても前記筐体内空気が前記第２基準まで除湿されない場合、前記制御部は警告信号を出力する、請求項２に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
前記水冷式除湿機が前記空冷式除湿機よりも前記配管系の下流に配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ発振器。
【請求項５】
前記発熱部が前記空冷式除湿機又は前記水冷式除湿機よりも前記配管系の下流に配置される、請求項４に記載のレーザ発振器。
【請求項６】
前記水冷式除湿機及び前記空冷式除湿機と前記発熱部との双方又は一方への前記冷却水通水を可能にする選択部をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザ発振器。
【請求項７】
前記放熱フィンが前記筐体に接触する、請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザ発振器。
【請求項８】
前記筐体内の前記配管系の上流に結露部をさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザ発振器。
【請求項９】
前記空冷式除湿機は、通電状態で常時起動するか、又は、前記レーザ発振器の主配線系とは別の副配線系から電力供給されていて前記レーザ発振器の設置後に常時起動する、請求項１から８のいずれか一項に記載のレーザ発振器。
【請求項１０】
前記空冷式除湿機は前記放熱フィンを冷却するファンをさらに有し、前記空冷式除湿機が常時起動している状態で前記ペルチェ素子が前記レーザ発振器の設置許容環境温度の範囲内で許容上限温度を上回らないように、前記ファン動作中には前記ペルチェ素子が高い駆動電圧に設定され、前記ファン停止中には前記ペルチェ素子が低い駆動電圧に設定される、請求項９に記載のレーザ発振器。
【請求項１１】
前記放熱フィンの温度が前記許容上限温度を上回る場合には、前記ペルチェ素子の電源が切断される、請求項１０に記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振器に関し、特に除湿機能を高めたレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ発振器では、電源、光学部品、共振器、励起用光源、制御基板等の発熱部による温度上昇を抑制するために発熱部を水冷する場合が多いが、レーザ発振器の筐体内露点が冷却水温より高いと結露して発熱部の漏電や腐食によって損傷する恐れがある。このため、除湿機によって筐体内空気の除湿を行っている。斯かる除湿に関する先行技術としては、下記の文献が公知である。
【０００３】
特許文献１には、筐体内空気を冷却する空気冷却機と、筐体内空気を除湿する除湿機とを備えたレーザ装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、出力ミラーの近傍に結露センサを取付け、結露センサが基準湿度以上を感知したときにマイクロコンピュータによって冷却水管に取付けた電磁弁を閉じることが記載されている。
【０００５】
特許文献３には、乾燥庫からの循環空気を熱交換器で室内空気と熱交換し、ペルチェユニットの冷却フィンでさらに冷却すると共に、ペルチェユニットの放熱フィンで加熱する除湿型電気衣類乾燥機が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、放熱フィン及び冷却フィン間に介在したペルチェ素子を備え、導水路を介して冷却フィンに生じた結露水を放熱フィン側へ案内し気化させる除湿器が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、ペルチェ素子に流れる電流を正転及び逆転させることによって速やかに空気の冷房及び暖房の切替えを行う小型空調機が開示されている。
【０００８】
特許文献６には、冷却フィンの前後に上流側熱交換器と下流側熱交換器とを設け、熱媒体が熱交換配管を通して上流側熱交換器と下流側熱交換器と温度差及び高低差によって自然に循環する乾燥装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１７−５１４１号公報
【特許文献２】実開平７−３６４６４号公報
【特許文献３】特開平８−５７１９４号公報
【特許文献４】特開２００６−７５６９７号公報
【特許文献５】特開平１１−３２５５００号公報
【特許文献６】特開２０１１−１０６７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
除湿機には空冷式と水冷式があり、空冷式除湿機は冷却水が不要であるが除湿能力が低く、水冷式除湿機は除湿能力が高いが冷却水が必要である。そのため、冷却水不要の空冷式除湿機が採用されることが多い。しかしながら、空冷式除湿機は特に温度や湿度が高い環境では除湿能力が不足するという欠点があり、水冷式除湿機は冷却水を流すまで除湿できず、冷却水を流した場合には除湿する前に結露が発生してしまうという欠点があった。
【００１１】
そこで、空冷式除湿機及び水冷式除湿機の双方の欠点を克服してレーザ発振器の除湿機能を高める技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の一態様は、筐体内に配置される１以上の発熱部と、発熱部へ冷却水を通水する配管系と、筐体内空気を冷却水で除湿する水冷式除湿機と、冷却フィン及び放熱フィンを取付けたペルチェ素子、及び、放熱フィンを冷却水で冷却する水冷板を有し、冷却水通水前から筐体内空気を冷却フィンで除湿すると共に冷却水通水後には放熱フィンを水冷板で冷却しながら筐体内空気を除湿する、空冷式除湿機と、を備える、レーザ発振器を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本開示の一態様によれば、冷却水通水前には空冷式除湿機のみで筐体内空気を除湿して冷却水通水による結露を抑制し、冷却水通水後には空冷式除湿機の放熱フィンを水冷板で冷却して空冷式除湿機の除湿能力を向上させると共に、水冷式除湿機でも除湿してレーザ発振器の除湿機能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態におけるレーザ発振器の概略構成図である。
【図２Ａ】冷却水通水前の空冷式除湿機の動作を示す図である。
【図２Ｂ】冷却水通水後の空冷式除湿機の動作を示す図である。
【図３】レーザ発振器の変形例を示す概略構成図である。
【図４】レーザ発振器の他の変形例を示す概略構成図である。
【図５】レーザ発振器の別の変形例を示す概略構成図である。
【図６】レーザ発振器のさらに別の変形例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を詳細に説明する。各図面において、同一又は類似の構成要素には同一又は類似の符号が付与されている。また、以下に記載する実施形態は、特許請求の範囲に記載される発明の技術的範囲及び用語の意義を限定するものではない。
【００１６】
図１は本実施形態におけるレーザ発振器１の概略構成図である。レーザ発振器１は密閉した筐体１０を備えており、筐体１０内には、発熱部１１、配管系１２、水冷式除湿機１３、及び空冷式除湿機１４が配設される。発熱部１１は、例えば電源、励起用光源、共振器、光学部品等の発熱部品であり、冷却水供給装置３０から配管系１２へ通水した冷却水によって冷却される。筐体内露点が冷却水温より高いと発熱部１１に結露が発生し、腐食、漏電等によって発熱部１１が損傷するため、水冷式除湿機１３及び空冷式除湿機１４が筐体内空気を除湿して筐体内露点を低下させ、結露を抑制する。
【００１７】
水冷式除湿機１３は、配管系１２に取付けたフィン、ラジエータ等（図示せず）で構成されており、配管系１２に通水した冷却水を利用して筐体内空気を除湿する。必須ではないが、水冷式除湿機１３は筐体内空気をフィンへ送風するファン（図示せず）をさらに備えてもよい。水冷式除湿機１３は、冷却水通水後に筐体内空気をフィンで冷却して結露させる。
【００１８】
空冷式除湿機１４は、冷却フィン２０及び放熱フィン２１を取付けたペルチェ素子２２を備えており、冷却水通水前から筐体内空気を冷却フィン２０で除湿することにより、冷却水通水による結露を抑制する。空冷式除湿機１４は、放熱フィン２１を冷却水で冷却する水冷板２３をさらに備えており、冷却水通水後には放熱フィン２１を水冷板２３で冷却して除湿能力を向上させる。水冷板２３は、熱伝導率の高い材料、例えば銅、アルミニウム、鉄等で形成される。
【００１９】
図２Ａは冷却水通水前の空冷式除湿機１４の動作を示す図であり、図２Ｂは冷却水通水後の空冷式除湿機１４の動作を示す図である。図２Ａに示すように冷却水通水前には、空冷式除湿機１４が筐体内空気を冷却フィン２０で冷却し、結露した結露水を漏斗２４で集水する。冷却フィン２０で冷却された乾燥空気は、放熱フィン２１で加熱され、温められた乾燥空気として筐体内に排出される。また、ペルチェ素子２２の低温側と高温側の温度差は概ね一定であるため、図２Ｂに示すように冷却水通水後には、放熱フィン２１が水冷板２３によって冷却されることにより、冷却フィン２０の温度がさらに低下する。これにより、空冷式除湿機１４の除湿能力が向上する。加えて、放熱フィン２１の冷却によって冷却フィン２０で冷却された乾燥空気が大幅に温度上昇せずに筐体内に排出されるため、筐体内露点の上昇を抑制できる。
【００２０】
図１を再び参照すると、レーザ発振器１は、露点計１５及び制御部１６をさらに備え、冷却水通水タイミングを自動判定してもよい。制御部１６は、筐体内露点を露点計１５から取得し、第１基準まで空冷式除湿機１４で除湿したことを判定した後に冷却水通水を冷却水供給装置３０に指令する。第１基準は、比較的緩い基準であり、例えば筐体内露点が冷却水温＋１°Ｃ以下であるか否かである。これにより、冷却水通水による結露をより正確に抑制できる。さらに冷却水通水後、制御部１６は水冷式除湿機１３及び空冷式除湿機１４の双方によって第２基準まで筐体内空気を除湿したことを判定する。第２基準は、第１基準より厳しい基準であり、例えば筐体内露点が冷却水温−２°Ｃ以下であるか否かである。一定時間経過しても第２基準まで筐体内空気が除湿されない場合、制御部１６は警告信号を出力してもよい。警告信号は、例えばレーザ発振器１の非常停止信号として使用される。
【００２１】
図３はレーザ発振器１の変形例を示す概略構成図である。本例のレーザ発振器１では、水冷式除湿機１３が空冷式除湿機１４よりも配管系１２の下流に配置されている点で、前述のものとは異なる。空冷式除湿機１４の排熱は放熱フィン２１から水冷板２３へ伝熱され、温度上昇した冷却水が水冷式除湿機１３に供給される。温度上昇した冷却水は、水冷式除湿機１３のフィン等で冷却されるため、水冷式除湿機１３の除湿機能は僅かに低下するものの、筐体内空気の温度上昇が抑制されて筐体内露点を低い状態に維持できる。
【００２２】
図４はレーザ発振器１の他の変形例を示す概略構成図である。本例のレーザ発振器１では、発熱部１１が空冷式除湿機１４よりも配管系１２の下流に配置されている点で、前述のものとは異なる。空冷式除湿機１４の排熱は放熱フィン２１から水冷板２３へ伝熱され、温度上昇した冷却水が発熱部１１に供給される。これにより、発熱部１１の冷却機能は僅かに低下するものの、発熱部１１が結露し難くなる。
【００２３】
図５はレーザ発振器１の別の変形例を示す概略構成図である。本例のレーザ発振器１では、発熱部１１が水冷式除湿機１３よりも配管系１２の下流に配置されている点で、前述のものとは異なる。水冷式除湿機１３の排熱は冷却水へ伝熱され、温度上昇した冷却水が発熱部１１に供給される。さらに、水冷式除湿機１３が空冷式除湿機１４よりも配管系１２の下流に配置されることにより、より温度上昇した冷却水が発熱部１１に供給される。これにより、発熱部１１の結露がさらに抑制される。
【００２４】
図６はレーザ発振器１のさらに別の変形例を示す概略構成図である。本例のレーザ発振器１は水冷式除湿機１３及び空冷式除湿機１４と発熱部１１との双方又は一方への冷却水通水を可能にする選択部１７をさらに備えている。選択部１７は、例えば発熱部１１への冷却水通水を制御する制御弁であるが、これに限定されるものではなく、例えば制御弁の開閉を制御する開閉スイッチ等でもよい。制御弁を閉じると、冷却水は発熱部１１に通水されず、水冷式除湿機１３及び空冷式除湿機１４のみに通水される。これにより、冷却水通水による発熱部１１の結露を抑制できる。制御弁を開くと、冷却水は水冷式除湿機１３及び空冷式除湿機１４と発熱部１１との双方へ通水される。これにより、レーザ発振等を行う準備が整う。
【００２５】
放熱フィン２１は、水冷板２３だけでなく筐体１０にも接触することが好ましい。これにより、放熱フィン２１の排熱が筐体１０を介して外気に放熱されるため、冷却フィン２０の温度がさらに低下し、空冷式除湿機１４の除湿能力が高まる。
【００２６】
レーザ発振器１は配管系１２の上流に結露部１８をさらに備えてもよい。結露部１８は、例えば熱伝導率の高い銅、アルミニウム、鉄等で形成されたフィンでよい。配管系１２の上流は冷却水温が低いため、筐体内空気を結露部１８で先に結露させることにより、下流、特に発熱部１１の結露を効果的に抑制できる。
【００２７】
空冷式除湿機１４は、制御部１６の通電状態で常時起動してもよい。代わりに、空冷式除湿機１４は、レーザ発振器１の主配線系３１とは別の副配線系３２から電力供給されていてレーザ発振器１の設置後は常時起動してもよい。空冷式除湿機１４が常時起動している状態に維持することにより、筐体内露点を常に低い状態に維持できる。また、空冷式除湿機１４のオンオフ回数が低減されるため、ヒートサイクルによる寿命消費も抑制される。
【００２８】
空冷式除湿機１４は、放熱フィン２１を冷却するファン２５をさらに有していてもよい。空冷式除湿機１４が常時起動している状態では、放熱フィン２１が過熱してペルチェ素子２２の許容上限温度を上回ることがある。従って、レーザ発振器１の設置許容環境温度の範囲内においてペルチェ素子２２の許容上限温度を上回らないように、ファン２５の動作中にはペルチェ素子２２が高い駆動電圧に設定され、ファン２５の停止中にはペルチェ素子２２が低い駆動電圧に設定されてもよい。
【００２９】
空冷式除湿機１４は、放熱フィン２１の温度を検知する温度センサ２６をさらに有し、放熱フィン２１の温度が許容上限温度を上回る場合には、ペルチェ素子２２の電源が切断されてもよい。これにより、空冷式除湿機１４のオンオフ制御を一律の基準で実施できる。
【００３０】
以上の実施形態によれば、冷却水通水前には空冷式除湿機１４のみで筐体内空気を除湿して冷却水通水による結露を抑制し、冷却水通水後には空冷式除湿機１４の放熱フィン２１を水冷板２３で冷却して空冷式除湿機１４の除湿能力を向上させると共に、水冷式除湿機１３でも除湿してレーザ発振器１の除湿機能を高めることができる。
【００３１】
本明細書において種々の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に記載された範囲内において種々の変更を行えることを認識されたい。
【符号の説明】
【００３２】
１    レーザ発振器
１０    筐体
１１    発熱部
１２    配管系
１３    水冷式除湿機
１４    空冷式除湿機
１５    露点計
１６    制御部
１７    選択部
１８    結露部
２０    冷却フィン
２１    放熱フィン
２２    ペルチェ素子
２３    水冷板
２４    漏斗
２５    ファン
２６    温度センサ
３０    冷却水供給装置
３１    主配線系
３２    副配線系
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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