(57)【要約】【課題】発熱部を冷却する冷却部材の温度を検出することで、発熱部の過剰な昇温（異常）を検知可能なレーザ装置を提供すること。【解決手段】１又は複数の発熱部と、１又は複数の発熱部それぞれに当接して配置され、内部を冷媒が流れる１又は複数の冷却部材と、１又は複数の冷却部材それぞれに設置され、該１又は複数の冷却部材それぞれにおける温度を検出する１又は複数の第１温度検出部と、１又は複数の第１温度検出部により検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知可能な監視部と、を備えるレーザ装置である。【選択図】図１
2018098391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の発熱部と、
前記１又は複数の発熱部それぞれに当接して配置され、内部を冷媒が流れる１又は複数の冷却部材と、
前記１又は複数の冷却部材それぞれに設置され、該１又は複数の冷却部材それぞれにおける温度を検出する１又は複数の第１温度検出部と、
前記１又は複数の第１温度検出部により検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、前記１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知可能な監視部と、を備えるレーザ装置。
【請求項２】
外部に配置された冷却装置と前記１又は複数の冷却部材とを冷媒が循環可能に連結する冷媒路であって、前記冷却装置からの冷媒を前記１又は複数の冷却部材に供給する供給路と、前記１又は複数の冷却部材からの冷媒を前記冷却装置に戻す排出路と、を有する冷媒路と、
前記供給路に配置され、前記供給路の温度を検出する第２温度検出部と、を更に備え、
前記監視部は、
前記１又は複数の第１温度検出部により検出された温度の情報と、前記第２温度検出部により検出された温度の情報と、を含む温度情報に基づいて、前記１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知する請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記監視部は、
前記温度情報に含まれる情報により前記１又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び／又は温度微分情報を算出すると共に、該算出された前記１又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び／又は温度微分情報に基づいて、前記１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知する請求項１又は２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記１又は複数の冷却部材に供給される冷媒の温度及び／又は供給量を調整可能な１又は複数の調整部と、
前記１又は複数の調整部に対して、前記冷媒の温度及び／又は供給量を指示可能な制御部と、を更に備え、
前記監視部は、
前記異常を検知した場合、前記制御部に検知した異常の内容を含む異常情報を出力し、
前記制御部は、
前記監視部により出力された前記異常情報に基づいて、前記１又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び／又は供給量を調整するよう指示する請求項３に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記１又は複数の発熱部、前記１又は複数の第１温度検出部、及び前記１又は複数の冷却部材を少なくとも収容する筐体と、
前記筐体における内部空間の温度及び／又は湿度を検出可能な内部環境検出部と、を更に備え、
前記制御部は、
前記内部環境検出部により検出された温度及び／又は湿度と、前記１又は複数の第１温度検出部により検出された温度とに基づいて、前記１又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び／又は供給量を調整するよう指示する請求項４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、レーザ装置に関する。詳細には、本発明は、発熱部を冷却する冷却部材を備えるレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザ装置等のレーザ装置は、複数のレーザキャビティや光学部品等の発熱部を有する。この発熱部は、外部の冷却装置から供給される冷却水を利用した冷却部材により冷却される。冷却水は、冷却装置と冷却部材とをつなぐ供給路により、冷却装置から冷却部材に供給されると共に、冷却部材から冷却装置へと排出され、冷却装置と冷却部材との間で循環する。
【０００３】
ここで、冷却水にゴミ等の異物が混入すると流量が低下し、発熱部材が過昇温して破損する場合がある。これに対して、循環冷却水と循環経路の清浄度を保つレーザ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、当該技術によって冷却水における流量の低下を一定程度抑制することはできるが、発熱部の過昇温等を検知することはできなかった。
【０００４】
また、流量の低下を流量計を利用して監視する方法が一般的に知られている。しかしながら、この技術には、流量計に異物が付着すると正確な流量が検出できなくなるという課題に加え、流量計の設置にスペースが必要であるという課題や、流量計が高価であるというコスト面の課題もあった。更には、レーザ装置（発振器）の内部には、多くの発熱部が配置されているため、これらに対応して必要となる流量計は多数であり、上記課題がますます大きくなる。
【０００５】
ここで、冷却水の流量ではなく、冷却水の温度を検出する技術が開示されている。例えば、電流制御素子の基準温度と検出温度、及びヒートシンクの基準温度と検出温度に基づいて、冷却水の不具合によるヒートシンクの冷却能力の低下を検知する光源装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
また、冷却水の温度を検出し、検出された冷却水の温度が所定範囲にあるか否かに応じて冷却機構の異常を検知するレーザ装置が開示されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５４４０８号公報
【特許文献２】特開２０１６−１８４５０６号公報
【特許文献３】特開２０１２−５９９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示された技術においては、発熱部である電流制御素子に直接温度測定端子を取り付けて該電流制御素子の温度を測定しているが、他の発熱部であるレーザキャビティの温度を直接測定することは困難であるという課題があった。
【０００８】
また、特許文献３に開示された技術においては、冷却水の温度を検出して冷却機構の異常を検知しているが、冷却機構のいずれの箇所に不具合があるのかを検知することはできないという課題があった。
【０００９】
更には、特許文献２及び特許文献３の技術においては、いずれも温度測定素子等が高価であることや、取り付けに手間がかかるという課題もあった。
【００１０】
本発明は、発熱部を冷却する冷却部材の温度を検出することで、発熱部の過剰な昇温（異常）を検知可能なレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、１又は複数の発熱部（例えば、後述の電源素子１１、レーザキャビティ１２Ａ〜１２Ｎ、光学部品１３）と、前記１又は複数の発熱部それぞれに当接して配置され、内部を冷媒が流れる１又は複数の冷却部材（例えば、後述の冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３）と、前記１又は複数の冷却部材それぞれに設置され、該１又は複数の冷却部材それぞれにおける温度を検知する１又は複数の第１温度検出部（例えば、後述の温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３）と、前記１又は複数の第１温度検出部により検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、前記１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知可能な監視部（例えば、後述の監視部１０１）と、を備えるレーザ装置（例えば、後述の半導体レーザ装置１）に関する。
【００１２】
前記レーザ装置は、外部に配置された冷却装置（例えば、後述の冷却設備２００）と前記１又は複数の冷却部材とを冷媒が循環可能に連結する冷媒路（例えば、後述の冷却水路５０）であって、前記冷却装置からの冷媒を前記１又は複数の冷却部材に供給する供給路（例えば、後述の供給路５２）と、前記１又は複数の冷却部材からの冷媒を前記冷却装置に戻す排出路（例えば、後述の排出路５６）と、を有する冷媒路と、前記供給路に配置され、前記供給路（例えば、後述の冷却水入力部４０）の温度を検出する第２温度検出部（例えば、後述の温度検出部３５）と、を更に備え、前記監視部は、前記１又は複数の第１温度検出部により検出された温度の情報と、前記第２温度検出部により検出された温度の情報と、を含む温度情報に基づいて、前記１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知してもよい。
【００１３】
前記監視部は、前記温度情報に含まれる情報により前記１又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び／又は温度微分情報を算出すると共に、該算出された前記１又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び／又は温度微分情報に基づいて、前記１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知してもよい。
【００１４】
前記レーザ装置は、前記１又は複数の冷却部材に供給される冷媒の温度及び／又は供給量を調整可能な１又は複数の調整部（例えば、後述の調整部１４１、１４２Ａ〜１４２Ｎ、１４３）と、前記１又は複数の調整部に対して、前記冷媒の温度及び／又は供給量を指示可能な制御部（例えば、後述の制御部１３０）と、を更に備え、前記監視部は、前記異常を検知した場合、前記制御部に検知した異常の内容を含む異常検知情報を出力し、前記制御部は、前記監視部により出力された前記異常検知情報に基づいて、前記１又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び／又は供給量を調整するよう指示するようにしてもよい。
【００１５】
前記レーザ装置は、前記１又は複数の発熱部、前記１又は複数の第１温度検出部、及び前記１又は複数の冷却部材を少なくとも収容する筐体（例えば、後述の筐体５）と、前記筐体における内部空間の温度及び／又は湿度を検出可能な内部環境検出部（例えば、後述の温湿度検出部３８）と、を更に備え、前記制御部は、前記内部環境検出部により検出された温度及び／又は湿度と、前記１又は複数の第１温度検出部により検出された温度とに基づいて、前記１又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び／又は供給量を調整するよう指示するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発熱部を冷却する冷却部材の温度を検出することで、発熱部の過剰な昇温（異常）を検知可能なレーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態におけるレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態における各発熱部の温度状態を示すグラフであり、（ａ）正常時、（ｂ）レーザキャビティ１２Ａが異常時、（ｃ）冷却設備が異常時、を示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態におけるレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第２実施形態における各発熱部の温度状態を示すグラフであり、（ａ）電源素子及びレーザキャビティ１２Ａが異常時、（ｂ）調整後、を示すグラフである。
【図５】第２実施形態における変形例のレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第２実施形態以下の説明においては、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１９】
［第１実施形態］
まず、図１により、半導体レーザ装置１（レーザ装置）について説明する。図１は、本発明の第１実施形態におけるレーザ装置の構成を示すブロック図である。
半導体レーザ装置１は、ファイバレーザ等の半導体レーザ装置であり、図１に示すように出力すべきレーザ光を共振させるためのレーザ発振器２を有する。レーザ発振器２は、筐体５と、筐体５内に収容配置される各種部材等を有する。レーザ発振器２は、外部に配置される冷却設備２００（冷却装置）と冷却水Ｗ（冷媒）を循環可能に接続される。
【００２０】
レーザ発振器２は、１又は複数の発熱部を有する。本実施形態において、レーザ発振器２は、電源素子１１（発熱部）と、複数のレーザキャビティ１２Ａ〜１２Ｎ（発熱部）と、光学部品１３（発熱部）と、を備える。これらの発熱部は、温度上昇による機能等の低下を抑制するために冷却が必要である。特に、レーザキャビティは、光出力エネルギーに応じて、例えば、数十Ｗの熱エネルギーが発生するため冷却が必要である。
【００２１】
電源素子１１は、発熱部であり、冷却板２１に冷却される。電源素子１１は、冷却板２１に当接して配置される。
【００２２】
複数のレーザキャビティ１２Ａ〜１２Ｎは、発熱部であり、冷却板２２Ａ〜２２Ｎそれぞれに冷却される。複数のレーザキャビティ１２Ａ〜１２Ｎは、冷却板２２Ａ〜２２Ｎそれぞれに当接して配置される。
【００２３】
光学部品１３は、発熱部であり、冷却板２３に冷却される。光学部品１３は、冷却板２３に当接して配置される。
【００２４】
また、レーザ発振器２は、１又は複数の発熱部それぞれに当接して配置される１又は複数の冷却部材を有する。本実施形態において、レーザ発振器２は、電源素子１１に載置される冷却板２１（冷却部材）と、レーザキャビティ１２Ａ〜１２Ｎそれぞれに載置される冷却板２２Ａ〜２２Ｎ（冷却部材）と、光学部品１３に載置される冷却板２３（冷却部材）と、を備える。
【００２５】
冷却板２１は、電源素子１１に載置されると共に、電源素子１１を冷却する部材である。冷却板２１は、例えば、その内部に複数の電熱性板状部材を積層配置すると共に、各層の間に冷却水Ｗを通液可能に構成される。冷却板２１には、後述の温度検出部３１が設置され、該冷却板２１の温度が検出される。
【００２６】
冷却板２２Ａ〜２２Ｎは、レーザキャビティ１２Ａ〜１２Ｎそれぞれに載置されると共に、レーザキャビティ１２Ａ〜１２Ｎそれぞれを冷却する部材である。冷却板２２Ａ〜２２Ｎは、例えば、その内部に複数の電熱性板状部材を積層配置すると共に、各層の間に冷却水Ｗを通液可能に構成される。冷却板２２Ａ〜２２Ｎには、後述の温度検出部３３Ａ〜３３Ｎが設置され、該冷却板２２Ａ〜２２Ｎの温度が検出される。
【００２７】
冷却板２３は、光学部品１３に載置されると共に、光学部品１３を冷却する部材である。冷却板２３は、例えば、その内部に複数の電熱性板状部材を積層配置すると共に、各層の間に冷却水Ｗを通液可能に構成される。冷却板２３には、後述の温度検出部３３が設置され、該冷却板２３の温度が検出される。
【００２８】
また、レーザ発振器２は、１又は複数の冷却部材それぞれに設置され、該１又は複数の冷却部材それぞれにおける温度を連続的に検出可能な１又は複数の第１温度検出部を有する。本実施形態においては、レーザ発振器２は、温度検出部３１（第１温度検出部）と、温度検出部３２Ａ〜３２Ｎ（第１温度検出部）と、温度検出部３３（第１温度検出部）と、を備える。
【００２９】
温度検出部３１は、電源素子１１が載置された冷却板２１に載置される。温度検出部３１は、本実施形態においては、サーミスタである。温度検出部３１は、冷却板２１における冷却水Ｗの流れる方向において下流側に配置される。温度検出部３１は、冷却板２１における冷却水Ｗの流れる方向において下流側の温度を検出する。温度検出部３１は、電源素子１１を冷却した後の冷却水Ｗにおける温度を、冷却板２１を介して間接的に検出する。温度検出部３１は、検出した温度の情報を監視部１０１に連続的に出力する。
【００３０】
同様に、温度検出部３２Ａ〜３２Ｎは、レーザキャビティ１２Ａ〜１２Ｎが載置された冷却板２２Ａ〜２２Ｎに載置される。温度検出部３２Ａ〜３２Ｎは、本実施形態においては、サーミスタである。温度検出部３２Ａ〜３２Ｎは、冷却板２２Ａ〜２２Ｎおける冷却水Ｗの流れる方向において下流側にそれぞれ配置される。温度検出部３２Ａ〜３２Ｎは、冷却板２２Ａ〜２２Ｎおける冷却水Ｗの流れる方向において下流側の温度を検出する。温度検出部３２は、レーザキャビティ１２Ａ〜１２Ｎを冷却した後の冷却水Ｗにおける温度を、冷却板２２Ａ〜２２Ｎを介して間接的に検出する。温度検出部３２Ａ〜３２Ｎそれぞれは、検出した温度の情報を監視部１０１に連続的に出力する。
【００３１】
また、同様に、温度検出部３３は、光学部品１３が載置された冷却板２３に載置される。温度検出部３３は、本実施形態においては、サーミスタである。温度検出部３３は、冷却板２３における冷却水Ｗの流れる方向において下流側に配置される。温度検出部３３は、冷却板２３における冷却水Ｗの流れる方向において下流側の温度を検出する。温度検出部３３は、光学部品１３を冷却した後の冷却水Ｗにおける温度を、冷却板２３を介して間接的に検出する。温度検出部３３は、検出した温度の情報を監視部１０１に連続的に出力する。
【００３２】
本実施形態においては、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３は、冷却板に設置されるので、取り付け作業や交換作業が簡易である。また、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３は、本実施形態においてサーミスタであり、例えば、流量計等に比べて安価であり、小型である。そのため、レーザ発振器２を小型化できると共に、コストの低減も可能である。
【００３３】
レーザ発振器２は、外部に配置された冷却設備２００と、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３と、を連結する冷却水路５０（冷媒路）を備える。冷却水路５０は、冷却水Ｗ（冷媒）が冷却設備２００とレーザ発振器２の内部との間で循環可能となるように構成される。
冷却水路５０は、冷却設備２００からの冷却水Ｗを冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３に供給する供給路５２と、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３からの冷却水Ｗを冷却設備２００に戻す排出路５６と、を有する。
【００３４】
供給路５２は、上流側に配置される冷却水入力部４０と、供給本路５３と、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３それぞれに冷却水Ｗを供給するための供給分岐路５４ａ、５４ｂＡ〜５４ｂＮ、５４ｃと、を有する。
【００３５】
冷却水入力部４０は、冷却設備２００からの冷却水Ｗが最初に供給される部分である。冷却水入力部４０は、供給本路５３の一部であってもよく、所定量の冷却水Ｗが滞留する部分であってもよい。本実施形態において、冷却水入力部４０は、電熱性の部材により形成される。
【００３６】
冷却水入力部４０には、温度検出部３５（第２温度検出部）が当接して配置される。本実施形態においては、温度検出部３５は、冷却水入力部４０に載置される。温度検出部３５は、本実施形態においては、サーミスタである。温度検出部３５は、冷却水入力部４０（供給路５２）の温度を検出する。温度検出部３５は、各冷却板に供給される冷却水の温度（Ｔ０）を間接的に検出する。温度検出部３５は、検出した温度の情報を監視部１０１に連続的に出力する。
【００３７】
排出路５６は、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３それぞれから冷却水Ｗを排出するための分岐排出路５８ａ、５８ｂＡ〜５８ｂＮ、５８ｃと、これら分岐排出路が合流し、冷却水Ｗを冷却設備２００に排出する排出本路５７と、を有する。
【００３８】
レーザ発振器２は、監視部１０１と、報知部１１０と、記憶部１２０と、を有する。
監視部１０１は、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３により連続的に検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３における異常を検知可能に構成される。監視部１０１は、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３により連続的に検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３それぞれにおける異常を検知可能に構成される。監視部１０１は、例えば、特定の冷却板の温度が上昇した場合、当該冷却板における異常を検知する。この場合、異常が検知された冷却板において冷却水Ｗのつまり等が発生している場合があり、放置すると過昇温により発熱部が損傷する場合もある。
【００３９】
また、監視部１０１は、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３により連続的に検出された温度の情報と、温度検出部３５により連続的に検出された温度の情報と、を含む温度情報に基づいて、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３における異常を検知可能に構成される。監視部１０１は、例えば、温度検出部３５により検出された温度（Ｔ０）と、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３により検出された温度（Ｔ１、ＴＡ〜ＴＮ、Ｔ２）との差分温度を算出する。そして、監視部１０１は、特定の冷却板における差分温度が所定（閾値）以上である場合、当該冷却板における異常を検知する。ここで、各冷却板（発熱部）ごとの閾値は、例えば、記憶部１２０に記憶されている。
また、監視部１０１は、例えば、温度検出部３５により検出された温度（Ｔ０）と、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３により検出された温度（Ｔ１、ＴＡ〜ＴＮ、Ｔ２）とが全て上昇していることを検知した場合、冷却設備２００の異常を検知する。
【００４０】
また、監視部１０１は、上述の温度情報に含まれる情報により冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３それぞれに対応する温度積分情報及び／又は温度微分情報を算出すると共に、該算出された冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３それぞれに対応する温度積分情報及び／又は温度微分情報に基づいて、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３における異常を検知する。
【００４１】
具体的には、監視部１０１は、温度積分情報に基づいて、各冷却板（発熱部）への熱の蓄積を予測する。そして、監視部１０１は、冷却板（発熱部）への熱の蓄積（温度積分）が所定以上の場合、熱によるダメージを抑制するため異常を検知する。
また、監視部１０１は、温度微分情報に基づいて、各冷却板（発熱部）における急激な温度上昇を検知する。監視部１０１は、各冷却板に対応する温度微分情報に基づいて急激な温度上昇を検知した場合、当該冷却板における異常を検知する。
【００４２】
そして、監視部１０１は、異常を検知した場合、報知部１１０に異常内容を含む異常情報を出力する。
【００４３】
報知部１１０は、監視部１０１からの異常情報に基づいて、所定の情報を報知する。報知部１１０は、例えば、異常が検知された冷却板や、温度情報等を報知する。報知部１１０は、例えば、音声出力装置やモニターである。
【００４４】
記憶部１２０は、例えば、監視部１０１において検知の基準として利用される各種閾値の情報を記憶する。
【００４５】
続けて、図２により、半導体レーザ装置１の動作について説明する。図２は、第１実施形態における各発熱部の温度状態を示すグラフであり、（ａ）正常時、（ｂ）レーザキャビティ１２Ａが異常時、（ｃ）冷却設備が異常時、を示すグラフである。
【００４６】
まず、半導体レーザ装置１において、温度検出部３５は、冷却水入力部４の温度（Ｔ０）の情報を監視部１０１に連続的に出力する。また、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３それぞれは、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３それぞれにおける温度（Ｔ１、ＴＡ〜ＴＮ、Ｔ２）の情報を監視部１０１に出力する。
【００４７】
次いで、監視部１０１は、各温度検出部からの温度が所定の基準温度から一定範囲内（閾値内）であるか否かを連続的に判定する。具体的には、図２の（ａ）から（ｃ）に示すように、本実施形態においては、監視部１０１は、温度Ｔ０が基準温度Ｓ０から所定範囲内であるか否かを判定すると共に、温度Ｔ１、温度ＴＡ〜ＴＮ、及び温度Ｔ２が基準温度Ｓから所定以内であるか否かを判定する。
【００４８】
また、監視部１０１は、温度Ｔ０を基準とした温度Ｔ１、温度ＴＡ〜ＴＮ、及び温度Ｔ２との差分温度を算出して、該差分温度それぞれが所定範囲内（閾値内）であるか否かを連続的に判定するように構成されていてもよい。以下においては、監視部１０１が、温度Ｔ０が基準温度Ｓ０から所定範囲内であるか否かを判定すると共に、温度Ｔ１、温度ＴＡ〜ＴＮ、及び温度Ｔ２が基準温度Ｓから所定以内であるか否かを判定する動作について説明する。
【００４９】
図２の（ａ）に示すように、温度Ｔ０が基準温度Ｓ０から所定範囲内であると共に、温度Ｔ１、温度ＴＡ〜ＴＮ、及び温度Ｔ２が基準温度Ｓから所定範囲以内である場合、監視部１０１は、いずれの冷却板についても異常を検知しない。
【００５０】
図２の（ｂ）に示すように、温度Ｔ０が基準温度Ｓ０から所定範囲内であると共に、温度ＴＡが基準温度Ｓから所定範囲外（閾値より大）である場合、監視部１０１は、冷却板２２Ａの異常を検知する。監視部１０１は、検知した異常情報を報知部１１０に出力する。そして、報知部１１０は、異常の内容を報知する。これにより、管理者等は、冷却板２２Ａにおけるつまり等を解消させる作業を行う。
【００５１】
図２の（ｃ）に示すように、温度Ｔ０、温度Ｔ１、温度ＴＡ〜ＴＮ、及び温度Ｔ２の全てが（所定範囲を超えて）上昇した場合、監視部１０１は、冷却設備２００の異常を検知する。監視部１０１は、検知した異常情報を報知部１１０に出力する。そして、報知部１１０は、異常の内容を報知する。これにより、管理者等は、冷却設備２００における不具合を解消させる作業を行う。
【００５２】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
【００５３】
より具体的には、本実施形態に係るレーザ装置（半導体レーザ装置１）は、１又は複数の発熱部（電源素子１１、レーザキャビティ１２Ａから１２Ｎ、光学部品１３）と、１又は複数の発熱部それぞれに当接して配置され、内部を冷媒が流れる１又は複数の冷却部材（冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３）と、１又は複数の冷却部材それぞれに設置され、該１又は複数の冷却部材それぞれにおける温度を検出する１又は複数の第１温度検出部（温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３）と、１又は複数の第１温度検出部により検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知可能な監視部（監視部１０１）と、を備える構成とした。
これにより、発熱部を冷却する冷却部材の温度を検出することで、発熱部の過剰な昇温（異常）を検知することができる。また、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３は、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３に設置されるため、取り付け作業や交換作業が簡易である。また、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３は、本実施形態においてサーミスタであり、例えば、流量計等に比べて安価であり、小型である。そのため、レーザ発振器２を小型化できると共にコスト低減も可能である。
【００５４】
また、本実施形態に係るレーザ装置は、外部に配置された冷却装置（冷却設備２００）と１又は複数の冷却部材とを冷媒が循環可能に連結する冷媒路（冷却水路５０）であって、冷却装置からの冷媒を１又は複数の冷却部材に供給する供給路（供給路５２）と、１又は複数の冷却部材からの冷媒を冷却装置に戻す排出路（排出路５６）と、を有する冷媒路と、供給路に配置され、供給路（冷却水入力部４０）の温度を検出する第２温度検出部（温度検出部３５）と、を更に備え、監視部は、１又は複数の第１温度検出部により検出された温度の情報と、第２温度検出部により検出された温度の情報と、を含む温度情報に基づいて、１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知する構成とした。
これにより、レーザ装置（監視部）は、より正確に冷却部材における異常を検知することができる。また、レーザ装置（監視部）は、冷却装置の異常も検知することができる。
【００５５】
また、本実施形態において、監視部は、温度情報に含まれる情報により１又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び／又は温度微分情報を算出すると共に、該算出された１又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び／又は温度微分情報に基づいて、１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知する構成とした。
これにより、レーザ装置（監視部）は、冷却部材（発熱部）それぞれにおける熱の蓄積や、温度の急上昇を検知できる。また、これにより、レーザ装置（監視部）は、より正確に冷却部材における異常を検知できる。
【００５６】
［第２実施形態］
続けて、図３により、第２実施形態のレーザ装置について説明する。図３は、本発明の第２実施形態におけるレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【００５７】
図３に示すように、半導体レーザ装置１Ａは、温湿度検出部３８（内部環境検出部）と、調整部１４１、調整部１４２Ａ〜１４２Ｎ、及び調整部１４３と、制御部１３０と、を備える。
温湿度検出部３８（内部環境検出部）は、筐体５における内部空間の温度及び湿度を検出可能に構成される。温湿度検出部３８は、検出した筐体５における内部空間の温度及び湿度の情報を監視部１０１に出力する。
【００５８】
調整部１４１は、供給分岐路５４ａに配置される。調整部１４１は、電源素子１１が載置される冷却板２１に供給される冷却水Ｗの流量及び温度を調整可能に構成される。調整部１４２は、例えば、電動バルブ及びペルチェ素子により構成される（他の調整部も同様）。調整部１４１は、制御部１３０からの指示に基づいて、冷却水Ｗの流量及び温度を調整する。
【００５９】
調整部１４２Ａ〜１４２Ｎそれぞれは、供給分岐路５４ｂＡ〜５４ｂＮそれぞれに配置される。調整部１４２Ａ〜１４２Ｎそれぞれは、レーザキャビティ１２Ａ〜１２Ｎが載置される冷却板２２Ａ〜２２Ｎそれぞれに供給される冷却水Ｗの流量及び温度を調整可能に構成される。調整部１４２Ａ〜１４２Ｎそれぞれは、制御部１３０からの指示に基づいて、冷却水Ｗの流量及び温度を調整する。
【００６０】
調整部１４３は、供給分岐路５４ｃに配置される。調整部１４３は、光学部品１３が載置される冷却板２３に供給される冷却水Ｗの流量及び温度を調整可能に構成される。調整部１４３は、制御部１３０からの指示に基づいて、冷却水Ｗの流量及び温度を調整する。
【００６１】
制御部１３０は、監視部１０１により出力された異常情報に基づいて、１又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び／又は供給量を調整するよう指示する。具体的には、監視部１０１は、異常を検知した場合、制御部１３０に検知した異常の内容を含む異常情報を出力する。そして、制御部１３０は、監視部１０１により出力された異常情報に基づいて、特定の調整部に冷却水Ｗの温度及び／又は供給量を調整するよう指示する。制御部１３０は、例えば、異常情報に含まれる冷却板を特定する情報及び温度の情報に基づいて、特定の調整部に対して、冷却水Ｗの温度を下げると共に供給量を増加させるよう指示する。制御部１３０は、異常が検知された冷却板に対して、発熱部が過昇温しないように冷却条件を強化するよう各調整部を制御する。
【００６２】
また、制御部１３０は、筐体５内部における結露の発生抑制及び結露状態の解消を目的として、各調整部を制御可能に構成される。
制御部１３０は、温湿度検出部３８により検出された温度及び／又は湿度と、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３により検出された温度とに基づいて、調整部１４１、調整部１４２Ａ〜１４２Ｎ、及び調整部１４３の全部又は一部に対して、冷却水の温度及び／又は供給量を調整するよう指示する。
【００６３】
具体的には、制御部１３０は、監視部１０１により出力された結露に関する情報に基づいて、調整部１４１、調整部１４２Ａ〜１４２Ｎ、及び調整部１４３の全部又は一部に対して、冷却水Ｗの温度を上昇及び／又は冷却水Ｗの供給量を減少させることを指示する。
制御部１３０は、主に温度に基づいて冷却水Ｗの温度や供給量を設定してもよく、所定の算出式に基づいて設定してもよく、また、所定のデータベースに基づいて設定してもよい。
【００６４】
続けて、図４により、第２実施形態における半導体レーザ装置１Ａの動作について説明する。図４は、第２実施形態における各発熱部の温度状態を示すグラフであり、（ａ）電源素子及びレーザキャビティ１２Ａが異常時、（ｂ）調整後、を示すグラフである。
【００６５】
まず、半導体レーザ装置１Ａにおいて、温度検出部３５は、冷却水入力部４０の温度（Ｔ０）の情報を監視部１０１に連続的に出力する。また、温度検出部３１、３２Ａ〜３２Ｎ、３３それぞれは、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３それぞれにおける温度（Ｔ１、ＴＡ〜ＴＮ、Ｔ２）の情報を監視部１０１に出力する。
【００６６】
次いで、監視部１０１は、各温度検出部からの温度が所定温度（閾値）を超えているか否かを連続的に判定する。本実施形態においては、監視部１０１は、温度Ｔ０が閾値温度Ｘ０を超えているか否かを判定すると共に、温度Ｔ１が閾値温度Ｘ１を超えているか否か、温度ＴＡ〜ＴＮが閾値温度Ｘを超えているか否か、及び温度Ｔ２が閾値温度Ｘ２を超えているか否かを判定する。
【００６７】
図４の（ａ）に示すように、温度Ｔ１が閾値温度Ｘ１を超えていると共に、温度ＴＡが閾値温度Ｘを超えている場合、監視部１０１は、冷却板２１及び冷却板２２Ａの異常を検知する。監視部１０１は、検知した異常情報を報知部１１０に出力する。そして、報知部１１０は、異常の内容を報知する。
【００６８】
また、監視部１０１は、検知した異常情報を制御部１３０に出力する。制御部１３０は、監視部１０１により出力された異常情報に基づいて、調整部１４１及び調整部１４２Ａを制御する。具体的には、制御部１３０は、調整部１４１及び調整部１４２Ａそれぞれに対して、冷却水Ｗの温度を低くすると共に、供給量を多くするよう指示する。
【００６９】
調整部１４１及び調整部１４２Ａそれぞれは、制御部１３０からの指示に基づいて、冷却板２１及び冷却板２２Ａそれぞれに供給する冷却水Ｗの温度を低くすると共に、供給量を多くするよう調整する。
【００７０】
続けて、図４の（ｂ）に示すように、温度Ｔ１が閾値温度Ｘ１以下になり、温度ＴＡが閾値温度Ｘ以下になった場合、監視部１０１は、冷却板２１及び冷却板２２Ａの異常を検知しなくなる。監視部１０１は、異常が解消した旨の情報を報知部１１０に出力する。そして、報知部１１０は、異常の内容の報知を停止する。
【００７１】
また、監視部１０１は、異常が解消した旨の情報を制御部１３０に出力する。制御部１３０は、監視部１０１により出力された解消情報に基づいて、調整部１４１及び調整部１４２Ａを制御する。制御部１３０は、調整部１４１及び調整部１４２Ａそれぞれに対して、例えば、冷却水Ｗの温度及び供給量を維持するよう指示する。
【００７２】
調整部１４１及び調整部１４２Ａそれぞれは、制御部１３０からの指示に基づいて、例えば、冷却板２１及び冷却板２２Ａそれぞれに供給する冷却水Ｗの温度及び供給量を維持するよう調整する。
【００７３】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態に係るレーザ装置（半導体レーザ装置１Ａ）は、１又は複数の冷却部材に供給される冷媒の温度及び／又は供給量を調整可能な１又は複数の調整部（調整部１４１、１４２Ａから１４２Ｎ、１４３）と、１又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び／又は供給量を指示可能な制御部（制御部１３０）と、を備え、監視部は、異常を検知した場合、制御部に検知した異常の内容を含む異常検知情報を出力し、制御部は、監視部により出力された前記異常検知情報に基づいて、１又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び／又は供給量を調整するよう指示する構成とした。
これにより、冷却板においてつまり等が生じた場合であっても自動的に当該冷却板に供給される冷却水Ｗの温度及び／又は供給量が調整されるので、過昇温による発熱部の破損等を抑制できる。また、運転を停止してつまり等を解消するメンテナンス作業回数を抑制できる。
【００７４】
また、本実施形態に係るレーザ装置は、１又は複数の発熱部、１又は複数の第１温度検出部、及び１又は複数の冷却部材を少なくとも収容する筐体（筐体５）と、筐体における内部空間の温度及び／又は湿度を検出可能な内部環境検出部（温湿度検出部３８）と、を更に備え、制御部は、内部環境検出部により検出された温度及び／又は湿度と、１又は複数の第１温度検出部により検出された温度とに基づいて、１又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び／又は供給量を調整するよう指示する構成とした。
これにより、筐体５の内部空間において結露が生じることを抑制できると共に、生じた結露を解消できる。
【００７５】
続けて、図５により、第２実施形態における変形例のレーザ装置について説明する。図５は、第２実施形態における変形例のレーザ装置の構成を示すブロック図である。なお、以下、第２実施形態と相違する構成について説明し、第２実施形態と同様の構成についてはその説明を省略する。
【００７６】
図５に示すように、半導体レーザ装置１Ｂにおけるレーザ発振器２Ｂは、調整部１４５を備える。本変形例においては、レーザ発振器２Ｂは、供給分岐路５４ａ、５４ｂＡ〜５４ｂＮ、５４ｃそれぞれに配置された複数の調整部ではなく、供給本路５３に配置された一つの調整部１４５を有する構成である。
調整部１４５は、制御部１３０からの指示に基づいて、冷却板２１、２２Ａ〜２２Ｎ、２３に供給する冷却水Ｗの温度及び供給量を一元的に調整する。
【００７７】
制御部１３０は、監視部１０１からの異常情報に基づいて、例えば、最も温度が上昇した冷却板を冷却するために適した冷却水Ｗの温度及び供給量に調整するよう調整部１４５に指示する。
【００７８】
本変形例によれば、第２実施形態の半導体レーザ装置に比べて調整部の数が少ないので、コストが軽減される。
【００７９】
なお、第２実施形態の他の変形例として、供給分岐路５４ａ、５４ｂＡ〜５４ｂＮ、５４ｃそれぞれに複数の調整部１４１、１４２Ａ〜１４２Ｎ、１４３を配置すると共に、供給本路５３に一つの調整部１４５を併せて配置してもよい。
【００８０】
上述において、第１実施形態及び第２実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良も当然に本発明に含まれる。
上述の実施形態では、監視部及び制御部等が筐体内に配置されているが、これに限定されず、例えば、筐体の外部や冷却設備に一体的に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１、１Ａ、１Ｂ      半導体レーザ装置（レーザ装置）
２、２Ａ、２Ｂ      レーザ発振器
５                  筐体
１１                電源素子（発熱部）
１２Ａ〜１２Ｎ      レーザキャビティ（発熱部）
１３                光学部品（発熱部）
２１                冷却板（冷却部材）
２２Ａ〜２２Ｎ      冷却板（冷却部材）
２３                冷却板（冷却部材）
３１                温度検出部（第１温度検出部）
３２Ａ〜３２Ｎ      温度検出部（第１温度検出部）
３３                温度検出部（第１温度検出部）
３５                温度検出部（第２温度検出部）
３８                温湿度検出部（内部環境検出部）
４０                冷却水入力部
５０                冷却水路（冷媒路）
５２                供給路
５６                排出路
１０１              監視部
１１０              報知部
１２０              記憶部
１３０              制御部
１４１              調整部
１４２Ａ〜１４２Ｎ  調整部
１４３              調整部
１４５              調整部
２００              冷却設備（冷却装置）
【図１】
2018098391.tif 000003
【図２】
2018098391.tif 000004
【図３】
2018098391.tif 000005
【図４】
2018098391.tif 000006
【図５】
2018098391.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月1日(2018.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の発熱部と、
前記１又は複数の発熱部それぞれに当接して配置され、内部を冷媒が流れる１又は複数の冷却部材と、
前記１又は複数の冷却部材それぞれに設置され、該１又は複数の冷却部材それぞれの温度を検出する１又は複数の第１温度検出部と、
前記１又は複数の第１温度検出部により検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、前記１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知可能な監視部と、を備えるレーザ装置。
【請求項２】
外部に配置された冷却装置と前記１又は複数の冷却部材とを冷媒が循環可能に連結する冷媒路であって、前記冷却装置からの冷媒を前記１又は複数の冷却部材に供給する供給路と、前記１又は複数の冷却部材からの冷媒を前記冷却装置に戻す排出路と、を有する冷媒路と、
前記供給路に配置され、前記供給路の温度を検出する第２温度検出部と、を更に備え、
前記監視部は、
前記１又は複数の第１温度検出部により検出された温度の情報と、前記第２温度検出部により検出された温度の情報と、を含む温度情報に基づいて、前記１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知する請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記監視部は、
前記温度情報に含まれる情報により前記１又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び／又は温度微分情報を算出すると共に、該算出された前記１又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び／又は温度微分情報に基づいて、前記１又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知する請求項１又は２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記１又は複数の冷却部材に供給される冷媒の温度及び／又は供給量を調整可能な１又は複数の調整部と、
前記１又は複数の調整部に対して、前記冷媒の温度及び／又は供給量を指示可能な制御部と、を更に備え、
前記監視部は、
前記異常を検知した場合、前記制御部に検知した異常の内容を含む異常情報を出力し、
前記制御部は、
前記監視部により出力された前記異常情報に基づいて、前記１又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び／又は供給量を調整するよう指示する請求項３に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記１又は複数の発熱部、前記１又は複数の第１温度検出部、及び前記１又は複数の冷却部材を少なくとも収容する筐体と、
前記筐体における内部空間の温度及び／又は湿度を検出可能な内部環境検出部と、を更に備え、
前記制御部は、
前記内部環境検出部により検出された温度及び／又は湿度と、前記１又は複数の第１温度検出部により検出された温度とに基づいて、前記１又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び／又は供給量を調整するよう指示する請求項４に記載のレーザ装置。