(57)【要約】【課題】複数枚のペルチェ素子を同一平面上に容易に固定できるペルチェ素子の固定方法等を提供する。【解決手段】複数のペルチェ素子３７を、ペルチェ素子で放熱／吸熱を行う第１の面および第２の面の間に、熱伝導性を有する熱伝導材３５を介して固定するために、各ペルチェ素子の厚さが所定の範囲内となるようにペルチェ素子３７を選定する工程と、ペルチェ素子３７を配置する第１の面上に、粘性を有する第１の熱伝導材３５Ａを所定の厚さで塗布し、第２の面上に第１の熱伝導材３５Ａと同じ材質で構成される第２の熱伝導材３５Ｂを所定の厚さで塗布する工程と、第１の熱伝導材３５Ａ上に複数のペルチェ素子３７を配置し、ペルチェ素子３７の周辺に所定の高さのスペーサ４２を複数配置し、第１の面と第２の面の間隔をスペーサ４２の高さとする状態で第１の面と第２の面を固定する工程とを備える。【選択図】  図２
2004347137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一以上のペルチェ素子（３７）を、ペルチェ素子（３７）で放熱／吸熱を行う第１の面および第２の面の間に、熱伝導性を有する熱伝導材（３５）を介して固定するペルチェ素子の固定方法であって、
ペルチェ素子（３７）を配置する第１の面および第２の面上に、粘性を有する熱伝導材（３５）をそれぞれ所定の厚さで塗布する工程と、
第１の面の熱伝導材（３５）上に一以上のペルチェ素子（３７）を配置し、ペルチェ素子（３７）の周辺に所定の高さのスペーサ（４２）を複数配置し、第１の面と第２の面の間隔をスペーサ（４２）の高さとする状態で第１の面と第２の面を締結具で固定する工程と、
を備えることを特徴とするペルチェ素子の固定方法。
【請求項２】
複数のペルチェ素子（３７）を、ペルチェ素子（３７）で放熱／吸熱を行う第１の面および第２の面の間に、熱伝導性を有する熱伝導材（３５）を介して固定するペルチェ素子の固定方法であって、
各ペルチェ素子（３７）の厚さが所定の範囲内となるようにペルチェ素子（３７）を選定する工程と、
ペルチェ素子（３７）を配置する第１の面上に、粘性を有する第１の熱伝導材（３５Ａ）を所定の厚さで塗布し、第２の面上に第１の熱伝導材（３５Ａ）と同じ材質で構成される第２の熱伝導材（３５Ｂ）を所定の厚さで塗布する工程と、
第１の熱伝導材（３５Ａ）上に選定された複数のペルチェ素子（３７）を配置し、ペルチェ素子（３７）の周辺に所定の高さのスペーサ（４２）を複数配置し、第１の面と第２の面の間隔をスペーサ（４２）の高さとする状態で第１の面と第２の面を固定する工程と、
を備えることを特徴とするペルチェ素子の固定方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のペルチェ素子の固定方法であって、第１または第２の熱伝導材（３５Ａ）、（３５Ｂ）を所定の厚さで塗布する工程が、塗布する面の大きさに開口しかつ所定の厚さで構成した開口部（４７ａ）を有する平板状のマスク（４７）を塗布面に配置し、マスク（４７）の開口部（４７ａ）に熱伝導材（３５）を塗布し、マスク（４７）の開口部（４７ａ）上をスキージ（４６）を当接させながら摺動させて熱伝導材（３５）を順次圧縮していき、マスク（４７）の厚さ分の熱伝導材（３５）を残して所定厚さの熱伝導材（３５）とする工程であることを特徴とするペルチェ素子の固定方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のペルチェ素子の固定方法であって、スペーサ（４２）を介して第２の面を第１の面に固定する締結具が、ネジ式であることを特徴とするペルチェ素子の固定方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のペルチェ素子の固定方法であって、ペルチェ素子（３７）の周辺に密封材（４４）を配置してペルチェ素子（３７）を外部から密封することを特徴とするペルチェ素子の固定方法。
【請求項６】
請求項５に記載のペルチェ素子の固定方法であって、前記密封材（４４）で密封された空間内に吸湿材（４３）を配置することを特徴とするペルチェ素子の固定方法。
【請求項７】
ペルチェ素子（３７）を利用する冷却装置であって、
放熱面と吸熱面を備える一以上のペルチェ素子（３７）と、
前記ペルチェ素子（３７）の吸熱面に塗布される熱伝導性を有する第１の熱伝導材（３５Ａ）と、
前記ペルチェ素子（３７）の放熱面に塗布される前記第１の熱伝導材（３５Ａ）と同じ材質で構成される第２の熱伝導材（３５Ｂ）と、
前記ペルチェ素子（３７）の厚さよりも大きい高さに形成された複数のスペーサ（４２）と、
を備え、
冷却装置が放熱／吸熱を行う第１の面および第２の面の間で、それぞれ前記第１、第２の熱伝導材（３５Ａ）、（３５Ｂ）を介して前記ペルチェ素子（３７）が第１の面および第２の面で押圧されて固定され、かつ前記スペーサ（４２）によって第１の面および第２の面の間隔がスペーサ（４２）の高さに維持されることを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
レーザ発生源を備える発振器と、
前記発振器で発生される熱量を放熱するためのヒートシンク（４０）と、
前記発振器とヒートシンク（４０）との対向面において、前記ヒートシンク（４０）の表面に塗布される熱伝導性を有する第１の熱伝導材（３５Ａ）と、
前記発振器とヒートシンク（４０）との対向面において、前記発振器の表面に塗布される熱伝導性を有する第２の熱伝導材（３５Ｂ）と、
前記第１、第２の熱伝導材（３５Ａ）、（３５Ｂ）を介して前記発振器と前記ヒートシンク（４０）で狭持され、放熱面と吸熱面を備える一以上のペルチェ素子（３７）と、
前記ペルチェ素子（３７）の厚さよりも大きい高さに形成された複数のスペーサ（４２）と、
を備え、
前記発振器とヒートシンク（４０）との間で構成される空間が前記スペーサ（４２）の高さに維持されて、この空間にて前記ペルチェ素子（３７）が前記第１、第２の熱伝導材（３５Ａ）、（３５Ｂ）を介して、前記ペルチェ素子（３７）の破壊閾値以下の押圧力で前記発振器とヒートシンク（４０）にて押圧される状態に固定されてなることを特徴とするレーザ発振器。
【請求項９】
請求項８のレーザ発振器であって、さらに前記発振器と前記ヒートシンク（４０）との間で構成される空間を密封するための密封材（４４）と、前記密封空間で水分を吸湿するための吸湿材（４３）とを備えることを特徴とするレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発熱体の冷却等の温度制御に使用するペルチェ素子を一以上固定する方法およびこのようなペルチェ素子を使用した冷却装置ならびにレーザ発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ加工装置では、レーザ光を励起させるレーザ励起光源や、励起光を固体レーザ媒質に照射して共振させる共振器等で激しい発熱を伴うため、これを効果的に冷却する機構が必要となる。特に高精度な加工を行うためには、レーザ光の出力を一定に制御する必要があり、そのためには固体レーザ媒質を励起するためのレーザ励起光源の波長を均一に制御することが要求される。レーザ励起光源の励起光は温度依存性があるため、安定して固体レーザ媒質を励起させるにはレーザ励起光源の温度制御が重要となる。同様に固体レーザ媒質の温度管理もレーザ出力を安定化させるために必要となる。レーザを長期にわたって安定して使用するためには、正確な温度制御を行う冷却機構が要求される。レーザ加工装置に限らず、このような発熱部分を冷却する手法には、水冷、空冷等の様々な方式がある。水冷式は、冷却能力が高い反面、冷却水を供給するための機構が必要となり、装置が大型化し、また冷却源として水を消費するため資源的にも問題があった。一方の空冷式は、発熱源にヒートシンクを接続し、ヒートシンク表面からの発熱、あるいはファンで強制的に送風してヒートシンク表面での熱交換を促進させるといった方式である。空冷式は水冷式に比べ一般に構造が簡単で省スペース化できる等のメリットがある反面、冷却能力が水冷式よりも劣るという欠点もあった。
【０００３】
一方で、温度制御に適した冷却方法としてペルチェ素子を使用した冷却方法も利用されている。ペルチェ素子は半導体のｐｎ接合に電流を流すことで熱移動を生じさせる素子であり、通電量によって熱量を制御できるため温度制御に好適である。例えば特許文献１に示すレーザ装置では、ペルチェ素子を放熱板に接触させ、放熱板を介してレーザ励起部を冷却する。またペルチェ素子は通電方向を逆にすることにより放熱面と吸熱面を逆にでき、冷却のみならず加熱も行うことができ、温度制御に適している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３３４５８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ペルチェ素子は、放熱面と吸熱面をそれぞれヒートシンク、発熱源に面状で接触させた状態で挟み込むように固定する。その際、それぞれの面で密着度が高いほど熱抵抗が低い、すなわち熱が効率よく伝達されるので、隙間なく密着するように接触面を押圧して挟み込む必要がある。しかしながら、ペルチェ素子は過度の圧力で押圧するとペルチェ素子内部で半田が変形して寿命が短くなったり、ペルチェ素子自体が割れてしまう。またペルチェ素子の全面を均一な押圧力で押圧するよう固定しなければならず、一部分に高い圧力が印加されても破損あるいは短寿命になるという問題もある。このようにペルチェ素子の固定は一定圧力が接触面で均一に印加される状態となるように慎重に行わねばならず、取り付けや調整作業が非常にデリケートで面倒であった。
【０００６】
さらに、ペルチェ素子一枚あたりの冷却能力は接触面積に依存するため、冷却能力を上げるには面積を大きくする必要があるが、一枚あたりの大きさには製造上の限界がある。したがって、さらに冷却能力を高めるには複数枚のペルチェ素子を使用することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、複数枚のペルチェ素子を同一平面上に並べようとすると、ペルチェ素子の固定がさらに困難となる。特に、ペルチェ素子の厚さは製造上ばらつきが生じるため、一枚のペルチェ素子で最適な押圧力となるように調整しても、厚さの異なる他のペルチェ素子では押圧力が一定とならず、押圧力が強すぎたり特定方向に偏ったりして破損するおそれがある。このため、複数枚のペルチェ素子に均等な押圧力を印加する状態で固定することは極めて困難と考えられていた。
【０００８】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的は、ペルチェ素子を容易に固定することのできるペルチェ素子の固定方法及び冷却装置ならびにレーザ発振器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載されるペルチェ素子の固定方法は、一以上のペルチェ素子３７を、ペルチェ素子３７で放熱／吸熱を行う第１の面および第２の面の間に、熱伝導性を有する熱伝導材３５を介して固定するペルチェ素子の固定方法であって、ペルチェ素子３７を配置する第１の面および第２の面上に、粘性を有する熱伝導材３５をそれぞれ所定の厚さで塗布する工程と、第１の面の熱伝導材３５上に一以上のペルチェ素子３７を配置し、ペルチェ素子３７の周辺に所定の高さのスペーサ４２を複数配置し、第１の面と第２の面の間隔をスペーサ４２の高さとする状態で第１の面と第２の面を固定する工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２のペルチェ素子の固定方法は、複数のペルチェ素子３７を、ペルチェ素子３７で放熱／吸熱を行う第１の面および第２の面の間に、熱伝導性を有する熱伝導材３５を介して固定するペルチェ素子の固定方法であって、各ペルチェ素子３７の厚さが所定の範囲内となるようにペルチェ素子３７を選定する工程と、ペルチェ素子３７を配置する第１の面上に、粘性を有する第１の熱伝導材３５Ａを所定の厚さで塗布し、第２の面上に第１の熱伝導材３５Ａと同じ材質で構成される第２の熱伝導材３５Ｂを所定の厚さで塗布する工程と、第１の熱伝導材３５Ａ上に選定された複数のペルチェ素子３７を配置し、ペルチェ素子３７の周辺に所定の高さのスペーサ４２を複数配置し、第１の面と第２の面の間隔をスペーサ４２の高さとする状態で第１の面と第２の面を固定する工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
さらに、請求項３のペルチェ素子の固定方法は、請求項１または２に記載のペルチェ素子の固定方法であって、第１または第２の熱伝導材３５Ａ、３５Ｂを所定の厚さで塗布する工程が、塗布する面の大きさに開口しかつ所定の厚さで構成した開口部４７ａを有する平板状のマスク４７を塗布面に配置し、マスク４７の開口部４７ａに熱伝導材３５を塗布し、マスク４７の開口部４７ａ上をスキージ４６を当接させながら摺動させて熱伝導材３５を順次圧縮していき、マスク４７の厚さ分の熱伝導材３５を残して所定厚さの熱伝導材３５とする工程であることを特徴とする。
【００１２】
さらにまた、請求項４のペルチェ素子の固定方法は、請求項１から３のいずれかに記載のペルチェ素子の固定方法であって、スペーサ４２を介して第２の面を第１の面に固定する締結具が、ネジ式であることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、請求項５のペルチェ素子の固定方法は、請求項１から４のいずれかに記載のペルチェ素子の固定方法であって、ペルチェ素子３７の周辺に密封材４４を配置してペルチェ素子３７を外部から密封することを特徴とする。
【００１４】
この構成によって、ペルチェ素子３７を外部から遮断して水分を含む空気の流入を阻止し、ペルチェ素子３７近傍での結露を防止することができる。
【００１５】
さらにまた、請求項６のペルチェ素子の固定方法は、請求項５に記載のペルチェ素子の固定方法であって、前記密封材４４で密封された空間内に吸湿材４３を配置することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７の冷却装置は、ペルチェ素子３７を利用する冷却装置であって、放熱面と吸熱面を備える一以上のペルチェ素子３７と、前記ペルチェ素子３７の吸熱面に塗布される熱伝導性を有する第１の熱伝導材３５Ａと、前記ペルチェ素子３７の放熱面に塗布される前記第１の熱伝導材３５Ａと同じ材質で構成される第２の熱伝導材３５Ｂと、前記ペルチェ素子３７の厚さよりも大きい高さに形成された複数のスペーサ４２とを備え、冷却装置が放熱／吸熱を行う第１の面および第２の面の間で、それぞれ前記第１、第２の熱伝導材３５Ａ、３５Ｂを介して前記ペルチェ素子３７が第１の面および第２の面で押圧されて固定され、かつ前記スペーサ４２によって第１の面および第２の面の間隔がスペーサ４２の高さに維持されることを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項８のレーザ発振器は、レーザ発生源を備える発振器と、前記発振器で発生される熱量を放熱するためのヒートシンク４０と、前記発振器とヒートシンク４０との対向面において、前記ヒートシンク４０の表面に塗布される熱伝導性を有する第１の熱伝導材３５Ａと、前記発振器とヒートシンク４０との対向面において、前記発振器の表面に塗布される熱伝導性を有する第２の熱伝導材３５Ｂと、前記第１、第２の熱伝導材３５Ａ、３５Ｂを介して前記発振器と前記ヒートシンク４０で狭持され、放熱面と吸熱面を備える一以上のペルチェ素子３７と、前記ペルチェ素子３７の厚さよりも大きい高さに形成された複数のスペーサ４２とを備え、前記発振器とヒートシンク４０との間で構成される空間が前記スペーサ４２の高さに維持されて、この空間にて前記ペルチェ素子３７が前記第１、第２の熱伝導材３５Ａ、３５Ｂを介して、前記ペルチェ素子３７の破壊閾値以下の押圧力で前記発振器とヒートシンク４０にて押圧される状態に固定されてなることを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、請求項９のレーザ発振器は、請求項８のレーザ発振器であって、さらに前記発振器と前記ヒートシンク４０との間で構成される空間を密封するための密封材４４と、前記密封空間で水分を吸湿するための吸湿材４３とを備えることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのペルチェ素子の固定方法及び冷却装置ならびにレーザ発振器を例示するものであって、本発明はペルチェ素子の固定方法及び冷却装置ならびにレーザ発振器を以下のものに特定しない。
【００２０】
さらに、本明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００２１】
本発明のペルチェ素子の固定方法及び冷却装置は、発熱源の冷却や加熱を含めた温度制御に利用でき、例えばレーザ発振器や各種のレーザ加工装置、ＭＰＵやＣＣＤ等の電子回路、モータ、トランス等の発熱源に対して利用できる。レーザ発振器は、穴あけ、マーキング、トリミング、スクライビング、表面処理等のレーザ加工や、レーザ光源として他のレーザ応用分野、例えばＤＶＤやＢｌｕ−Ｒａｙ等の光ディスクの高密度記録再生用光源や通信用の光源、印刷機器、照明用光源、ディスプレイ等の表示装置用の光源、医療機器等において、好適に利用できる。以下の例では、レーザ加工装置の一例としてレーザマーカに本発明のペルチェ素子の固定方法及び冷却装置を適用する例について説明する。なお本発明はペルチェ素子を使用した冷却・加熱のいずれも可能な温度制御を行えるため、その名称に拘わらず加熱する場合も包含し、本明細書において「冷却」は必要に応じて適宜「加熱」と読み替えることができる。
【００２２】
図１に、本発明の一実施の形態に係る冷却装置を適用したレーザ発振器の縦断面図を、図２に下方から見たレーザ発振器の分解斜視図を、それぞれ示す。これらの図に示すレーザ発振器３３は、発熱源である発振器ユニット３４と、放熱体としてヒートシンク４０と、発振器ユニット３４側で発生した熱量をヒートシンク４０側に熱移動させるペルチェ素子３７とを備える。ペルチェ素子３７は熱伝導材３５を介して、発振器ユニット３４とヒートシンク４０との間で狭持される。
【００２３】
発振器ユニット３４は、固体レーザ媒質３８であるＮｄ：ＹＶＯ４結晶と、Ｑスイッチ３９を内蔵する。これらの発熱源を効率よく放熱するために、発振器ユニット３４は熱伝導製の良いアルミニウムや銅等の金属でブロック状に形成される。さらに発振器ユニット３４は、これを固定するための発振器ベース３６とネジ止めして固定される。発振器ユニット３４はペルチェ素子３７と直接接触させて冷却するために、発振器ベース３６に設けられた開口部３６ａを通じてペルチェ素子３７と接触させる冷却面を表出させるように、発振器ユニット３４の下面を突出させた形状としている。発振器ユニット３４を発振器ベース３６に固定した状態で、発振器ベース３６の下面から発振器ユニット３４の下面が表出する。また発振器ユニット３４の突出面にはＯリング状の密封材４４Ａが挿入され、発振器ユニット３４の下面と発振器ベース３６の上面との間を密封する。
【００２４】
さらに発振器ユニット３４の突出面には第２の熱伝導材３５Ｂを介してペルチェ素子３７の吸熱面が固定され、ペルチェ素子３７の放熱面は第１の熱伝導材３５Ａを介してヒートシンク４０が固定される。ヒートシンク４０は、複数の放熱フィンを平行に直立姿勢で設けて表面積を大きくし、放熱性を向上させている。図２のヒートシンク４０は、放熱フィンを固定したヒートシンクベース４０Ａを断面コ字状に開口したヒートシンクカバー４０Ｂで覆うようにネジで固定する。ヒートシンクカバー４０Ｂの開口部には、送風用のファン４１が固定される。ファン４１は、いずれかの開口部に一設けることも可能であるが、好ましくはヒートシンク４０の開口部にそれぞれ設け、２つのファン４１で空気の吸入側と排出側を強制的に送風することによって空気の流れをよくし効率良く放熱する。ヒートシンク４０も熱伝導性の良いアルミニウムや真鍮等の金属で構成され、好ましくは発振器ベース３６と同じ材質で構成する。ヒートシンク４０はネジ止めにより発振器ベース３６に固定される。このとき、ヒートシンク４０の熱がネジを伝わって発振器ベース３６側に伝達され吸熱エネルギーが漏れないように、ネジ頭とヒートシンク４０の間には断熱用の樹脂ワッシャ４５が挿入される。また発振器ベース３６とヒートシンク４０の間には、同じくＯリング状の密封材４４Ｂが３枚のペルチェ素子３７を囲むように配置され、さらに密封材４４Ｂの外側には４つのスペーサ４２が配置される。これによってヒートシンク４０と発振器ユニット３４でペルチェ素子３７が熱伝導材３５を介して狭着される。
【００２５】
［熱伝導材３５］
熱伝導材３５は、ペルチェ素子３７と発熱源、放熱体との実質的な接触面積を大きくし、熱抵抗を低くする状態で熱的に結合される。熱伝導材３５は熱伝導性のあるグリースで構成され、シリコーングリースのような熱抵抗の小さい材質が好ましい。これによってペルチェ素子３７と発熱源、放熱体との接触熱抵抗を小さく抑えることができる。また熱伝導材３５をペルチェ素子３７に塗布することによって、接触面での隙間を無くし厚さ方向の熱伝導を促進して、面全体を均一な温度に維持できる。さらに熱伝導材３５は、所定の粘性を備えるゲル状のもの、またはペースト状のものが使用できる。これによってペルチェ素子３７に発熱源、放熱体の押圧面から押圧力を伝達すると共に、過度の押圧力が印加されるのが緩和される。高い圧力がペルチェ素子３７に加わらないようにするためには、熱伝導材３５の粘度を低くする。粘度は、使用されるペルチェ素子３７の破壊閾値や、発熱源と放熱体との隙間すなわちスペーサ４２の高さ等に応じて選択される。
【００２６】
熱伝導材３５は、図１に示すようにヒートシンク４０上に塗布されてペルチェ素子３７の放熱面との間に介在する第１の熱伝導材３５Ａと、ペルチェ素子３７の吸熱面に塗布されて発振器ユニット３４との間に介在する第２の熱伝導材３５Ｂがある。このように放熱側と吸熱側とで熱伝導材３５を分離することにより、放熱エネルギーと吸熱エネルギーの混在による損失を回避して効率よくペルチェ素子３７で熱移動を行わせることができる。ただ、熱伝導材を塗布する工程上の理由で一部放熱側と吸熱側の熱伝導材が混在することを妨げない。
【００２７】
［ペルチェ素子３７］
ペルチェ素子３７は、異種金属または異種半導体の接触面を通電したとき熱が発生または吸収される現象を利用した板状の素子で、吸熱面と放熱面を備える。ペルチェ素子３７は可動部が無いので振動を生じず小型軽量である等の利点を備える反面、自己発熱が大きい。そのため、吸熱面を発熱源と接触させる一方、放熱面を放熱体と接触させて放熱している。ペルチェ素子３７は、直流電流を流す方向を逆にすることにより、熱の移動方向も逆になるので、放熱面と吸熱面を逆転することが可能である。このためペルチェ素子３７は、加熱にも冷却にも利用することが出来、高精度の温度制御に適している。
【００２８】
ペルチェ素子３７の吸熱面・放熱面の面積が大きいほど冷却能力は高くなるが、ペルチェ素子３７の一枚あたりの大きさには限界がある。よって、冷却能力を上げるには複数枚のペルチェ素子３７を使用することが考えられる。しかしながら、ペルチェ素子３７の厚さには製造上±１００μｍ程度のばらつきが生じる。しかも破壊閾値を超える力で押圧すると素子が破損してしまう。さらに押圧力は面全体に均一に印加する必要がある。このため、ペルチェ素子３７の放熱面と吸熱面をそれぞれ発熱源、放熱体と当接するように保持しようとする際、比較的冷却・加熱面積が広い部分で複数のペルチェ素子３７を同一平面に並べて固定することは、間隔が一定の空間内で厚さの異なるペルチェ素子３７を偏りなく一定の圧力でそれぞれ押圧することが要求され、極めて実現が困難であった。
【００２９】
従来、ペルチェ素子３７にかかる押圧力の制御には、ネジの締め付けトルクによるトルク管理が利用されてきた。具体的には、ペルチェ素子３７の両側や四隅で、ペルチェ素子３７を狭着するヒートシンク４０等のプレートをネジで固定する際のネジの回転で圧力を調整していた。しかしながら、ネジのトルク管理では正確な押圧力の調整が困難である。また左右や四方をネジで締結するため、一方のネジの進行が進むと、その部分の押圧力が大きくなって偏りが生じ、面全体を均一な押圧力で押圧することができない。特に厚さが同じでない複数のペルチェ素子３７を隣接させた状態で、各ペルチェ素子３７に一定の押圧力が印加されるようにネジを締結することは不可能に近い。
【００３０】
さらにネジ締結によるトルク管理の方法では、熱伝導材の粘度の違いに応じた厚み管理や、ペルチェ素子３７と熱伝導材の密着度（熱抵抗）の管理ができないという問題があった。発熱源や放熱体で熱伝導材を押圧すると、ペルチェ素子３７にも押圧力が印加される。図３に、熱伝導材と厚さとペルチェ素子３７に加わる圧力の関係を表したペルチェ素子３７の負荷曲線を示す。この図に示すように、熱伝導材を潰すように押圧して厚さを薄くしていくと、ペルチェ素子３７に加わる圧力は指数関数的に大きくなる。従って、ペルチェ素子３７に過度の圧力を加えないためには、熱伝導材を薄くしない方がよいとされていた。このため、ペルチェ素子３７の破壊閾値を超えないように、熱伝導材を厚くしていた。
【００３１】
しかしながら、熱伝導材を厚くすると、熱抵抗が大きくなるという問題が生じる。図４に熱伝導材の厚さとその熱抵抗の関係を表した熱伝導材の熱抵抗曲線を示す。この図に示すように、熱伝導材の厚さを増すと、その熱抵抗はある時点から急激に増加する。このため、熱伝導材による熱抵抗を低減して効率よくペルチェ素子３７の熱移動を行わせるには、熱伝導材の厚さを薄くする方が好ましいが、一方で薄くすると上述のようにペルチェ素子３７への過度の圧力が加わり破壊されるという問題がある。このように、トルクを調整して熱伝導材の厚さを調整する方法では、押圧力と熱抵抗という相反する問題を解決することが極めて困難であった。また、ペルチェ素子３７は素子毎に厚さのばらつきがあるため、この方法では低粘度の熱伝導材を使用する場合や熱伝導材の厚みを薄くする必要がある場合に、各ペルチェ素子３７を均一な圧力で押圧することもできない。
【００３２】
そこで本発明の実施の形態では、熱伝導材の厚さを図４上で矢印にて示すような熱抵抗の低い範囲に設定するとともに、ペルチェ素子３７の破壊閾値の問題については熱伝導材の厚さによらず、ペルチェ素子３７の周囲にスペーサ４２を設けて保護している。具体的には、図５および図６に示すようにスキージ４６とマスク４７を使って熱伝導材３５の厚さを管理している。図５は、ヒートシンク４０上に熱伝導材３５を塗布する状態を示している。マスク４７は、ヒートシンク４０の上面とほぼ同じ大きさの矩形状のシートで、中央に開口部４７ａを設けている。開口部４７ａの大きさは、熱伝導材３５をヒートシンク４０上に塗布する形状とする。またマスク４７の厚みは、管理すべき熱伝導材３５の厚みとなるように設計される。スキージ４６は先端をテーパ状に形成した硬質のへらであり、長さはマスク４７の幅よりも長くする。
【００３３】
このマスク４７とスキージ４６を使って、以下のようにして所定の厚みの熱伝導材３５を塗布する。まず、ヒートシンク４０上にマスク４７を載置した状態で、開口部４７ａに熱伝導材３５をマスク４７の厚み以上に塗布する。この状態で、スキージ４６をマスク４７の長手方向の一端に当接させ、図６に示すように進行方向にマスク４７を傾斜させ、かつ先端の傾斜したテーパ面が進行方向に面するようにして、この状態でマスク４７上を他端に向かって摺動させる。このとき、マスク４７の開口部４７ａから盛り上がった熱伝導材３５は、スキージ４６先端のテーパ面で押し潰され、かつ余分な熱伝導材３５が掻き取られて、順次マスク４７の厚みに隙間なく圧縮された熱伝導のみがヒートシンク４０上に残る。これによって、低い熱抵抗を得られる最適な厚さに調整された熱伝導材３５が塗布される。
【００３４】
この状態で、熱伝導材３５上にペルチェ素子３７を複数配置する。図２の例では、３枚のペルチェ素子３７を一直線上に隣接させている。図１に示すようにペルチェ素子３７は、吸熱面を上面にして発振器ユニット３４側と対向させ、放熱面を下面にしてヒートシンク４０に対向させる。ペルチェ素子３７同士の間は、熱伝導材３５が浸入しないように密着状態に近接させる。さらにペルチェ素子３７群の上面、すなわち発振器ユニット３４の下面にも、同様にして熱伝導材３５が塗布される。好ましくは、図２に示すように発振器ユニット３４を上下逆にした状態で、マスク４７とスキージ４６を使って発振器ユニット３４の下面に所定厚さの熱伝導材３５を塗布する。そして所定厚さの熱伝導材３５がそれぞれ塗布されたヒートシンク４０および発振器ユニット３４でペルチェ素子３７を挟み込む。さらに発振器ユニット３４、ヒートシンク４０との間でペルチェ素子３７群の周囲にはスペーサ４２を配置し、スペーサ４２を挟む状態でネジにて締結する。この方法であればスペーサ４２の高さ以上にペルチェ素子３７および熱伝導材３５が押圧されることがないため、ペルチェ素子３７の破壊閾値以上の圧力がかかることがないようにスペーサ４２の高さ、熱伝導材３５の厚さ及び粘度を調整することで、ペルチェ素子３７の破損が防止される。また、この方法ではネジを締結するだけであるので、トルク管理のような微調整が不要で極めて簡単な作業とできる。なおこの例ではネジの締結により発振器ユニット３４とヒートシンク４０を固定しているが、固定のための締結具はこれに限られず、クランプやリベット、溶接等も利用できる。
【００３５】
また、ペルチェ素子３７には通電のためのリード線等のハーネスが接続されており、密封材４４Ｂに形成された切り欠きを介して外部に引き出され、定電流源の電源端子等と接続される。ハーネスを通した密封材４４Ｂの切り欠き部分は、この部分で隙間が生じないように接着剤等で気密にシールされる。なおペルチェ素子の形状は、図示した矩形状の他、冷却・加熱対象に応じて円形やリング状等の形状のものが適宜利用できる。
【００３６】
［スペーサ４２］
スペーサ４２は、ペルチェ素子３７の破壊閾値を超える押圧力がかからないように、かつ発振器ユニット３４とヒートシンク４０との隙間を一定値とするように設けられる。したがってスペーサ４２の高さは、使用するペルチェ素子３７の破壊閾値、厚み、ペルチェ素子３７の熱抵抗曲線に応じた熱伝導材３５の厚み、粘度に基づいて決定される。さらに図１および図２の例では、発振器ユニット３４の下面が突出して発振器ベース３６の開口を貫通しているため、発振器ベース３６の下面から突出する発振器ユニット３４の突出分の高さも考慮して決められる。突出分の高さはゲージ等で測定される。これらのパラメータに応じて隙間が決定されると、この隙間に応じたスペーサ４２が選択される。このように、使用するペルチェ素子３７等に応じてスペーサ４２を選別することによって、装置毎に最適なペルチェ素子３７の固定が実現される。
【００３７】
この例ではスペーサ４２はステンレススチール（ＳＵＳ）製としている。スペーサ４２の数は多いほど好ましいが、スペーサ４２で熱伝導してペルチェ素子３７の熱移動の漏れを防止するために、好ましくはペルチェ素子３７群の四隅近傍に４つ配置される。また、スペーサ４２を断熱性の材質で構成することが好ましい。例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＳＳ）等の断熱性に優れた樹脂やセラミック等が利用できる。
【００３８】
［密封材４４］
さらに、図１に示すように発振器ユニット３４と発振器ベース３６の間、および発振器ベース３６とヒートシンク４０との間の空間をそれぞれ密閉するために、密封材４４を使用する。密封材４４は略矩形状のＯリング型に形成され、押圧されると弾性変形して圧縮され、隙間を気密に閉塞する。密封材４４Ａは発振器ユニット３４の突出面の周囲、密封材４４Ｂはペルチェ素子３７群とスペーサ４２の間に配置されて狭持される。これらの密封材４４は、ペルチェ素子３７群を外部と遮断する。これによって、ペルチェ素子３７近辺の空気の冷却によって空気中の水分が凝縮して結露し、ペルチェ素子３７やその他の回路に損傷を及ぼすおそれを回避し、長期にわたって安定した冷却能力が維持されて信頼性の向上と回路の長寿命化が図られる。密封材４４にはブチルゴム等の弾性部材が利用される。図２に示すように密封材４４Ａは密封材４４Ｂよりも小さく、発振器ユニット３４の下面と発振器ベース３６の上面に狭持されてこれらをネジ止めする際の隙間を閉塞する。密封材４４Ａに代わって、発振器ユニット３４と発振器ベース３６をネジ止めした後に隙間をシール材で封止しても良い。また密封材４４Ｂはペルチェ素子３７のハーネスを引き出すための切り欠きを下面に形成すると共に、側面にはヒートシンク４０と発振器ベース３６を固定するネジの側面が当接するような切り欠きを形成している。
【００３９】
［吸湿材４３］
さらにまた、密封材４４により密封された空間内には、図１に示すように吸湿材４３が配置される。吸湿材４３は、密閉空間の形成時に既に存在する空気中に含まれる水分を除去して、密閉空間内での結露を確実に防止することができる。吸湿材４３にはゼオライト等が使用できる。
【００４０】
以上のようにして、熱伝導材３５の厚さを薄くして熱抵抗を抑え、ペルチェ素子３７の冷却能力を効率よく伝達すると共に、スペーサ４２によってペルチェ素子３７に破壊閾値以上の圧力がかからないように保護し、熱効率と素子保護を両立させている。また複数のペルチェ素子３７に厚みのばらつきがあっても、押圧面とペルチェ素子３７の間に介在する熱伝導材３５が粘性を備えるため、圧縮、変形して各素子を均一な押圧力で保持することができる。しかも、この方法であればスペーサ４２を挟んだ状態でネジを締結するのみでペルチェ素子３７を固定できるため、作業も簡単となる。従来のように、ネジの締め具合でトルク管理する方法のような極めて面倒な調整作業がなく、単にネジを締結するのみでペルチェ素子３７を破壊することなく確実にかつ熱抵抗の少ない最適な状態でペルチェ素子３７を固定できる。
【００４１】
［レーザ制御部への適用例］
さらに、ペルチェ素子３７自体の厚みを管理することもできる。図７および図８に、本発明の一実施の形態に係る冷却装置をレーザ加工装置のレーザ制御部に適用して、レーザ励起部を冷却する例を示す。図８はペルチェ素子３７とスペーサ２２の配置状態を示すため、図７において放熱器１６より下の部分を示している。これらの図では、ペルチェ素子３７を２枚×３枚の６枚、同一平面に並べて配置している。ペルチェ素子３７は、吸熱面を上面にして放熱器１６と面接触させ、放熱面を下面にしてヒートシンク２０と面接触させて、放熱器１６とヒートシンク２０で狭着されるように面接触状態で保持される。ペルチェ素子３７に接触面で過度の押圧力が印加されないように、放熱器１６とヒートシンク２０との間にはスペーサ２２が４箇所に配置される。
【００４２】
図７のレーザ励起部はレーザ励起光源を内蔵しており、図１の発振器ユニット３４に内蔵される固体レーザ結晶やＱスイッチ等の発熱に比べ、より多くの熱量が発生する。このため、より多くの冷却能力が要求されるので、ペルチェ素子３７を６枚使用している。多くのペルチェ素子３７を使用することに加えて、各ペルチェ素子３７の冷却能力をさらに引き出す必要があるため、熱伝導材３５の厚さも図１の例よりもさらに薄くしている。例えば、図１ではマスク４７の厚さを数百μｍに設定し、熱伝導材３５を塗布した後、これをヒートシンク４０と発振器ユニット３４の間で１００〜１５０μｍ程度圧縮している。これに対して図７では、マスク４７の厚さを数百μｍとし、これを圧縮して数十μｍとしている。
【００４３】
また、このような薄い熱伝導材３５を使用するため、ペルチェ素子３７の厚みも管理する必要がある。よって、ペルチェ素子３７の厚みが所定の許容範囲内に収まるもののみを予め選別して使用している。この例では、ペルチェ素子３７の厚みが基本設計寸法±数十〜数百μｍの範囲、つまり基本寸法に許容できるバラツキ範囲を加えたサイズ範囲にあるものを使用している。さらにペルチェ素子３７の厚みに応じたスペーサ４２を選別している。このようにして、図７のレーザ励起部はより多くのペルチェ素子３７を使用し、熱伝導材３５の厚さをより薄くすることで冷却能力を向上させている。さらに上記を実現するためにペルチェ素子３７の厚さ自体を管理して所定厚さの素子を選別し、これに応じたスペーサ４２を選別している。これによってより高度な温度制御が要求される場においても、本発明の実施の形態に係る冷却が適用できる。
【００４４】
図７で示すレーザ制御部は、レーザ励起部６と、レーザ励起部６の底面に固定された放熱器１６と、放熱器１６を介してレーザ励起部６を冷却する熱電冷却加熱素子１７としてペルチェ素子３７と、放熱器１６の不要な熱伝導を抑制するように断熱する断熱材１８と、これらの部材を収納して外部と気密に遮断するケース１９と、熱電冷却加熱素子１７の放熱面を面接触して固定したヒートシンク２０と、ヒートシンク２０の開口部に固定された送風用のファン２１を備える。
【００４５】
レーザ励起部６を放熱する放熱器１６は、熱伝導性の良い金属製で、アルミニウムや真鍮製の放熱板が好適に利用できる。放熱器１６の上面にはレーザ励起部６が固定され、下面は熱電冷却加熱素子１７と面接触して、放熱器１６を介してレーザ励起部６を放熱、冷却する。なお放熱器１６は、レーザ励起部６を冷却する場合は、レーザ励起部６からの吸熱手段として機能し、逆にレーザ励起部６を加熱する場合は、レーザ励起部６への加熱手段として機能する。
【００４６】
ヒートシンク２０は、両端を開口する中空状で、内部に複数のスリットを設けることで表面積を大きくして放熱性を上げると共に、空気を通りやすくして熱交換による放熱を促進する。ヒートシンク２０も熱伝導性の良いアルミニウムや真鍮等の金属で構成され、好ましくは放熱器１６と同じ材質で構成する。ヒートシンク２０の開口部には送風用のファン２１を備える。ファン２１は、いずれかの開口部に一設けることも可能であるが、好ましくはヒートシンク２０の空気の吸入側と排出側の開口部にそれぞれ設けられる。吸入用と排出用にそれぞれファンを設け、２つのファンによってスリット表面での空気の流れをよくし効率良く放熱する。このように空冷式で熱電冷却加熱素子１７、レーザ励起部６を冷却することで、水冷式のレーザ加工装置に比べて水冷用の外部チラー等の冷却ユニットを省略できる。これによって装置構成の簡素化、小型化、軽量化が図られると共に水資源を消費せず、さらに冷却水や水フィルタの交換等、冷却水関係のメンテナンスも不要とでき、低コスト化も実現できる。
【００４７】
［ケース１９］
ヒートシンク２０の上面には熱電冷却加熱素子１７、放熱器１６、レーザ励起部６を気密に閉塞するケース１９が固定される。ケース１９は、熱電冷却加熱素子１７で冷却される放熱器１６が結露しないよう、放熱器１６周辺を外気と完全に遮蔽する。外部から水分を含む空気がケース１９に浸入することを防止することで、ケース１９内の結露が防止される。ケース１９内部にはさらに吸湿材２３が封入される。これによって、装置の組み立て時にケース１９に取り込まれて存在する空気に含有される水分で結露することが防止される。吸湿材２３にはゼオライト等が利用できる。
【００４８】
ケース１９は略直方体形状で上方を開口した本体カバー１９Ａと、開口部を閉塞する上カバー１９Ｂで構成される。ケース１９の上方を開口させることによって、メンテナンス作業時にこの部分のみを開放して作業できる。本体カバー１９Ａと上カバー１９Ｂの接合部分は、パッキン等の弾性部材２４を狭着してネジ止めされる。本体カバー１９Ａと上カバー１９Ｂの接合時に弾性部材２４が弾性変形して接合部分の隙間を塞ぎ、気密に閉塞される。弾性部材２４はシリコーンゴム製のパッキン等が好適に利用できる。同様に、本体カバー１９Ａとヒートシンク２０との接合面においても、弾性部材２５を狭着してネジ止めしており、これによって気密に閉塞される。なおケース１９は複数部材で構成することなく、一体のケース１９で放熱器１６等を収納するよう構成しても良い。またケース１９は熱電冷却加熱素子１７、放熱器１６、レーザ励起部を外部と気密に閉塞できる構造であれば良く、図７のような下方を開口する箱形に限定されない。例えば半円形のドーム状としてヒートシンク上に固定する構造や、一端面を開口する角柱状、円筒状として開口部を封止する構造等を利用することもできる。
【００４９】
ケース１９は熱伝達を抑制し断熱効果のあるプラスチックやポリカーボネートで構成される。特にポリカーボネートは透湿度が低く、湿度の浸入を抑制でき好ましい。さらにケース１９は透光性部材とすることで、内部の状態が確認でき、組み立てやメンテナンス時の作業を容易にできる。例えば配線がケース１９内部で絡まったりケース１９の接合面で配線を挟み込むといったトラブルの発生を外部から容易に確認できる。レーザ励起部６に電源７から電力を供給するための電源線や、その他の信号線などのケーブル２６は、防水型コネクタ３０を介してケース１９外部と電気的に接続される。またレーザ励起部６には、レーザ励起光源の温度を測定するための熱電対２７が接続される。熱電対２７で測定された温度は制御部で検出され、レーザ励起部６を一定温度に保つように制御部は熱電冷却加熱素子１７の通電量を制御して放熱器１６を冷却する。このように制御部は、レーザ励起部６の駆動時にペルチェ素子に通電して、放熱器１６を冷却または加熱し、放熱器１６によってレーザ励起部６の温度を一定に維持する。熱電対２７と制御部とを接続するリード線２８は、図７の破線に示すようにケース１９に穿孔された貫通孔２９を通じてケース１９外部に引き出される。貫通孔２９はテフロン（登録商標）やシリコーンゴム等によって気密に封止される。以上のようにケース１９で、レーザ励起部６と放熱器１６、熱電冷却加熱素子１７を外部と遮断し気密に閉塞することで、ケース１９内部に水分を含んだ空気が入り込むのが阻止され、ケース１９内部での結露を効果的に防止することができる。これによってペルチェ素子等の熱電冷却加熱素子１７の冷却能力が水分で損なわれることが防止され、長期にわたって安定した冷却能力が維持されて信頼性の向上と長寿命化が図られる。
【００５０】
［断熱材１８］
さらに上記のレーザ制御部は、断熱材１８で放熱器１６及び熱電冷却加熱素子１７を覆っている。ケース１９内で放熱器１６や熱電冷却加熱素子１７と接する空気が冷却されると、ケース１９内部の空気の温度が低下し、これによってケース１９自体が冷却されて、ケース１９の外部との温度差によってケース１９表面で結露が発生する。ケース１９表面で結露が発生すると、ケース１９の外側でレーザ加工装置の内部に水分が溜まるため、これによって接点部分の腐食等が発生し、仮にケース１９内部での結露が抑制されたとしても、レーザ加工装置全体の不具合を回避することができない。そこで本発明の実施の形態においては、ケース１９による閉塞に断熱材１８による断熱を組み合わせることで、ケース１９内外の結露を効果的に防止している。具体的には、断熱材１８で放熱器１６及び熱電冷却加熱素子１７を覆い断熱することにより冷気を封じ込め、外部に漏れる冷気が結露を引き起こすのを阻止し、かつ冷気をレーザ励起部６の冷却に集中させて効率的に冷却する。
【００５１】
断熱材１８は断熱性に優れたあらゆる素材が利用できるが、好ましくはスポンジ状の弾性変形する部材を使用する。断熱材１８の材質としては、例えば発泡ポリエチレン、発泡ポリオレフィン、発泡ポリスチレン等が利用できる。断熱材１８は、熱電冷却加熱素子１７が放熱器１６を介してレーザ励起部６のみを冷却し、ケース１９内の空気等他の部分を冷却しないようにすることが好ましい。言い換えると、ケース１９内部で放熱器１６が露出しないように断熱材１８で覆い他の部分から断熱することで、熱電冷却加熱素子１７による熱交換がレーザ励起部６の冷却以外に用いられることを抑制して、熱交換のエネルギーがレーザ励起部６の冷却に集中され、効率的な冷却が行われる。ただ、放熱器１６の表面の全面を完全に被覆する必要は必ずしもなく、断熱材１８による放熱器１６表面部分の断熱効果が十分に得られる程度であれば、放熱器１６の表面の一部が露出することを妨げない。例えば製造時における微細な隙間から放熱器１６が僅かに表出することは、断熱効果に鑑みて許容され得る。
【００５２】
以上の例では、ペルチェ素子３７で熱移動された熱量をヒートシンク４０やファン４１で放熱する空冷式の冷却を説明した。空冷式とすることで、水冷式に比べて水冷用の設備を不要とでき、省スペース化と装置構成の簡素化が実現され、また水を消費しないことで省資源化、メンテナンス作業の軽減も図られる。ただ、放熱量が多く空冷式では冷却が不十分な場合等、必要に応じて空冷式に代わって、あるいはこれに加えて水冷式を本発明に適用できることは言うまでもない。
【００５３】
以上のように、本発明によれば従来極めて困難であった複数のペルチェ素子を使用する冷却方法が実現される。特に、ペルチェ素子の固定に熱伝導材とスペーサを利用することにより、熱抵抗を小さく抑えつつ、ペルチェ素子の破壊閾値以上の圧力が印加されることが防止される。さらに複数枚のペルチェ素子の厚みにばらつきがあっても、粘性のある熱伝導材が変形、圧縮するので、均一な圧力を維持できる。これによって、ペルチェ素子を大量に使用した温度制御等、これまで考えられなかった冷却や温度管理の手段が実現可能となる。さらにまた、以上の例では複数枚のペルチェ素子を固定する例を説明したが、本発明は一枚のペルチェ素子の固定においても過度な押圧力を防止しかつ熱抵抗を小さくした最適な状態で簡単に固定することができ、効率的な電子冷却を実現できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のペルチェ素子の固定方法及び冷却装置ならびにレーザ発振器は、従来極めて困難とされてきたペルチェ素子の固定を容易に実現することができる。特に複数枚のペルチェ素子を同一平面上に並べることは、ペルチェ素子の厚さにばらつきがあり、かつ熱抵抗の少ない状態でかつ破壊閾値を超えない圧力に調整して各ペルチェ素子を均一に押圧することが要求されることから、極めて実現困難とされていた。これに対して本発明では、熱伝導材の厚さを制御し、かつスペーサを利用することで、熱抵抗の少なく効率的な冷却が可能な厚さに設定すると共に、ペルチェ素子に過度の圧力が印加されることがスペーサで防止されるので、効率的な熱伝達とペルチェ素子の保護が両立されるという極めて優れた特長が実現される。また、スペーサでペルチェ素子が保護される結果、ネジ等の締結具を固定するのみで足り、ネジのトルク管理のような複雑で面倒な微調整も不要となって、作業自体も簡略化される。さらに、複数枚のペルチェ素子の固定のみならず、一枚のペルチェ素子の固定も同様の方法で最適な固定を簡単かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る冷却装置をレーザ発振器に適用する例を示す縦断面図である。
【図２】図１のレーザ発振器を下方から見た分解斜視図である。
【図３】熱伝導材と厚さとペルチェ素子に加わる圧力の関係を表すペルチェ素子の負荷曲線を示すグラフである。
【図４】熱伝導材の厚さとその熱抵抗の関係を表す熱伝導材の熱抵抗曲線を示すグラフである。
【図５】ヒートシンク上に熱伝導材を塗布する状態を示す斜視図である。
【図６】図５のスキージで熱伝導材を塗布する状態を示す側面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る冷却装置をレーザ加工装置のレーザ制御部に適用する例を示す分解斜視図である。
【図８】図７のレーザ制御部でペルチェ素子を配置する状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
６・・・レーザ励起部
１６・・・放熱器
１７・・・熱電冷却加熱素子
１８・・・断熱材
１９・・・ケース
１９Ａ・・・本体カバー
１９Ｂ・・・上カバー
２０・・・ヒートシンク
２１・・・ファン
２２・・・スペーサ
２３・・・吸湿材
２４・・・弾性部材
２５・・・弾性部材
２６・・・ケーブル
２７・・・熱電対
２８・・・リード線
２９・・・貫通孔
３０・・・コネクタ
３３・・・レーザ発振器
３４・・・発振器ユニット
３５・・・熱伝導材
３５Ａ・・・第１の熱伝導材
３５Ｂ・・・第２の熱伝導材
３６・・・発振器ベース
３６ａ・・・開口部
３７・・・ペルチェ素子
３８・・・固体レーザ媒質
３９・・・Ｑスイッチ
４０・・・ヒートシンク
４０Ａ・・・ヒートシンクベース
４０Ｂ・・・ヒートシンクカバー
４１・・・ファン
４２・・・スペーサ
４３・・・吸湿材
４４、４４Ａ、４４Ｂ・・・密封材
４５・・・樹脂ワッシャ
４６・・・スキージ
４７・・・マスク
４７ａ・・・開口部
【図１】
2004347137.tif 000003
【図２】
2004347137.tif 000004
【図３】
2004347137.tif 000005
【図４】
2004347137.tif 000006
【図５】
2004347137.tif 000007
【図６】
2004347137.tif 000008
【図７】
2004347137.tif 000009
【図８】
2004347137.tif 000010