CN109659799B - 激光振荡器 - Google Patents

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Abstract

提供一种相比于现有技术能够进行用于在保持经济性的同时使发光元件保持更长的寿命的结露应对的激光振荡器。激光振荡器具备：激光产生部；热交换器；冷却水旁通回路；冷却水回路，与激光产生部、热交换器及冷却水旁通回路连接；壳体，收纳激光产生部、热交换器、冷却水旁通回路和冷却水回路；冷却水循环部，利用冷却水回路使冷却水循环到激光产生部、热交换器和冷却水旁通回路；第一阀，调整向激光产生部供给的冷却水的流量；第二阀，调整向热交换器供给的冷却水的流量；第三阀，调整向冷却水旁通回路供给的冷却水的流量；露点测定部，测定壳体内部的露点；水温测定部，测定冷却水的水温；控制部，基于露点和水温来控制第一阀、第二阀和第三阀。

Description

激光振荡器
技术领域
本发明涉及一种激光振荡器。
背景技术
近年，在产业用中使用的数百瓦特以上的固体激光振荡器中，由于发光元件、光学部件的改良带来的振荡效率的提高使得装置的小型化得到进展，并且由于发光元件的长寿命化和低价格化，代替以往的二氧化碳激光振荡器，而特别是固体激光振荡器在激光加工领域中得到迅速普及。
虽然固体激光振荡器的效率高，但输入电力的至少一半作为热排出，因此例如在超过1kW的高输出激光器的情况下，需要利用冷却水进行冷却，以尽量将发光元件保持在低温。因此，例如，如图9所示，激光振荡器80具备冷却水循环部85，且构成为通过冷却水回路86利用冷却水来冷却收容于壳体81中的激光产生部82、激励电源部83以及光学部件84等。
由此，通过控制为使冷却水例如维持在20℃～30℃左右，来将发光元件尽量保持在低温以避免变为高温，由此确保了发光元件的寿命和可靠性。
然而，相比于二氧化碳激光振荡器，固体激光振荡器非常不耐结露，即使是少量的结露也可能成为发光元件出现故障、使用寿命变短的原因。尤其是产业用中使用的激光振荡器的设置环境不一定是凉爽干燥的环境，反而是高温、多湿、对于作为半导体的发光元件而言是严酷的使用环境的情况多。
因此，采用使用空调机、吸湿件等除湿单元对发光元件的收纳部分及其周边进行湿度管理以使发光元件不发生结露的方法，但在这样的高温、多湿的使用环境中发生如下的情况：例如在夜间停止时，激光振荡器80的内部的温度、湿度上升，在激光振荡器80启动时，激光振荡器80内的露点、尤其是包括发光元件等半导体的激光产生部82的周围的露点高。这样一来存在如下的可能性：当在启动激光振荡器80的同时供给冷却水来开始激光振荡时，在壳体81内的露点比冷却水的水温高的情况下，在激光产生部82产生结露。当产生结露时，引起电短路、部件污染或腐蚀的可能性变高，如上所述，成为发光元件出现故障、寿命变短的原因。
关于这方面，例如在专利文献1等中记载了如下内容：测定固体激光振荡器的壳体内部的露点和冷却水温，在当激光振荡器启动时壳体内的露点比冷却水的水温高的情况下，由于结露的危险性变高而停止冷却水的循环，进行禁止激光振荡的处理。
另外，例如，如图10所示，激光振荡器80A具备露点测定部87、水温测定部88以及除湿部89对于本领域技术人员而言也是公知的。通过这样，在当激光振荡器80A启动时壳体81内的露点比冷却水的水温高的情况下，由于结露的危险性变高而停止冷却水的循环，进行禁止激光振荡的处理，并且使除湿部89工作以降低激光振荡器80A的壳体81内的露点。
之后，在壳体81内的露点低于冷却水的水温的时间点，通过控制部91的控制来进行如下控制：指示冷却水循环部85启动，开始向激光产生部82通水，并且允许激光振荡，由此防止结露的产生。
图11示出壳体81内部的露点、冷却水温度以及冷却水设定温度随时间的变化与控制部91的控制内容之间的关系的一例。
在此说明图11。在控制开始时间点T00，为冷却水的设定温度低于壳体81内部的露点的状态。并且，处于该冷却水的温度高于冷却水的设定温度的状态。这是因为冷却水循环部85尚未运转。即，冷却水没有流通到激光产生部82。
在时刻T01，控制部91在启动激光振荡器80A的同时使除湿部89运转。由此，壳体81内部的露点逐渐下降。
在时刻T02，壳体81内部的露点低于冷却水温度。以此为触发，控制部91指示冷却水循环部85运转，从冷却水循环部85向激光产生部82通水，允许激光振荡。此外，在时刻T02以后，冷却水的温度持续下降，逐渐接近冷却水设定温度。
然而，在如上述那样在激光振荡器80A启动时使用除湿单元、吸湿剂等除湿单元降低发光元件的收纳部分及其周边的露点以避免发光元件结露的情况下，需要一定程度的等待时间，在该期间不能够进行激光振荡，存在激光加工装置整体的运转率下降这样的缺点。
作为其解决方法，例如虽然能够采取使除湿部和冷却水循环装置整晚运转这样的方法、将激光振荡器设置在空调有效的特别的区域这样的方法，但均存在运行成本高的缺点。
关于这方面，例如在专利文献2中公开了如下内容：为了缩短直到激光振荡为止的待机时间，设置冷却水加热单元27，根据来自控制部12的指令利用冷却水加热单元27以使(露点)+冷却第一规定温度差)≤(冷却水的水温)的方式加热冷却水，由此缩短等待时间。公开了如下技术：之后，在激光振荡器的激光振荡中，将向收容于激光振荡器的壳体的各结构要素提供的冷却水的水温控制在规定范围内，并且除湿部持续进行除湿，使得维持(激光装置的壳体的内部的露点)+(第一规定温度差)≤(冷却水的水温)的关系。
专利文献1：日本特开平08-266649号公报
专利文献2：日本特开2017-103414号公报
发明内容
发明要解决的问题
像这样，上述的技术作为用于缩短直到激光振荡为止的待机时间的手段是有效的，但进一步需要如下一种激光振荡器：缩短从激光振荡器启动到激光振荡为止的待机时间，并且能够进行用于在保持经济性的同时使发光元件保持更长寿命的结露应对。
本发明的目的在于提供如下一种激光振荡器：相比于现有技术，能够缩短从激光振荡器启动到激光振荡为止的待机时间，并且能够进行用于在保持经济性的同时使发光元件保持更长寿命的结露应对。
用于解决问题的方案
(1)本发明所涉及的第一激光振荡器(例如后述的激光振荡器10)具备：激光产生部(例如后述的激光产生部12)；热交换器(例如后述的热交换器13)，其利用制冷剂来冷却周围；冷却水旁通回路(例如后述的冷却水旁通回路14)；冷却水回路(例如后述的冷却水回路19)，其与所述激光产生部、所述热交换器及所述冷却水旁通回路连接；壳体(例如后述的壳体11)，其收纳所述激光产生部、所述热交换器、所述冷却水旁通回路以及所述冷却水回路；冷却水循环部(例如后述的冷却水循环部20)，其利用所述冷却水回路使所述冷却水循环到所述激光产生部、所述热交换器以及所述冷却水旁通回路；第一阀(例如后述的第一阀31)，其调整向所述激光产生部供给的所述冷却水的流量；第二阀(例如后述的第二阀32)，其调整向所述热交换器供给的所述冷却水的流量；第三阀(例如后述的第三阀33)，其调整向所述冷却水旁通回路供给的所述冷却水的流量；露点测定部(例如后述的露点测定部15)，其测定所述壳体内部的露点；水温测定部(例如后述的水温测定部16)，其测定所述冷却水的水温；以及控制部(例如后述的控制部51)，其基于所述露点和所述水温来控制所述第一阀、所述第二阀以及所述第三阀。
(2)在(1)所记载的激光振荡器(例如后述的激光振荡器10)中，也可以是，在所述壳体(例如后述的壳体11)的外部具有所述冷却水循环部(例如后述的冷却水循环部20)。
(3)在(1)所记载的激光振荡器(例如后述的激光振荡器10A)中，也可以是，在所述壳体(例如后述的壳体11)的内部具有所述冷却水循环部(例如后述的冷却水循环部20)。
(4)本发明所涉及的第二激光振荡器(例如后述的激光振荡器10B)具备：激光产生部(例如后述的激光产生部12)；热交换器(例如后述的热交换器13)，其利用制冷剂来冷却周围；冷却水旁通回路(例如后述的冷却水旁通回路14)；冷却水回路(例如后述的冷却水回路19)，其与所述激光产生部及所述冷却水旁通回路连接；制冷剂回路(例如后述的制冷剂回路25A)，其与所述热交换器连接；冷却水循环部(例如后述的冷却水循环部20)，其利用所述冷却水回路使冷却水循环到所述激光产生部和所述冷却水旁通回路，并且利用所述制冷剂回路使所述制冷剂循环到所述热交换器；壳体(例如后述的壳体11)，其收纳所述激光产生部、所述热交换器、所述冷却水旁通回路、所述冷却水回路以及所述冷却水循环部；第一阀(例如后述的第一阀31)，其调整向所述激光产生部供给的所述冷却水的流量；第二阀(例如后述的第二阀32)，其调整向所述热交换器供给的所述制冷剂的流量；第三阀(例如后述的第三阀33)，其调整向所述冷却水旁通回路供给的所述冷却水的流量；露点测定部(例如后述的露点测定部15)，其测定所述壳体内部的露点；水温测定部(例如后述的水温测定部16)，其测定所述冷却水的水温；以及控制部(例如后述的控制部51)，其基于所述露点和所述水温来控制所述第一阀、所述第二阀以及所述第三阀。
(5)在(1)～(4)所记载的激光振荡器(例如后述的激光振荡器10、10A、10B)中，也可以是，还具备排出部(例如后述的排出部60)，所述排出部将凝结于所述热交换器(例如后述的热交换器13)和所述冷却水回路(例如后述的冷却水回路19)的水分排出到所述壳体的外部。
(6)在(1)、(3)～(5)所记载的激光振荡器(例如后述的激光振荡器10、10A、10B)中，也可以是，还具备回收部(例如后述的回收部70)，所述回收部将凝结于所述热交换器(例如后述的热交换器13)和所述冷却水回路(例如后述的冷却水回路19)的水分回收到所述冷却水循环部(例如后述的冷却水循环部20)。
(7)在(1)、(3)～(6)所记载的激光振荡器(例如后述的激光振荡器10、10A、10B)中，也可以是，在所述壳体(例如后述的壳体11)的内部还具备除湿部(例如后述的除湿部41)，所述激光振荡器还具备将从所述除湿部产生的水分回收到所述冷却水循环部的回收部(例如后述的回收部70)。
(8)在(1)～(7)所记载的激光振荡器(例如后述的激光振荡器10、10A、10B)中，也可以是，在由所述露点测定部(例如后述的露点测定部15)测定的所述露点比由所述水温测定部(例如后述的水温测定部16)测定的所述水温高的情况下，所述控制部(例如后述的控制部51)关闭所述第一阀(例如后述的第一阀31)，打开所述第二阀(例如后述的第二阀32)和所述第三阀(例如后述的第三阀33)，禁止激光振荡。
(9)在(1)～(8)所记载的激光振荡器(例如后述的激光振荡器10、10A、10B)中，也可以是，在由所述露点测定部(例如后述的露点测定部15)测定的所述露点比由所述水温测定部(例如后述的水温测定部16)测定的所述水温低的情况下，所述控制部(例如后述的控制部51)打开所述第一阀(例如后述的第一阀31)，关闭所述第三阀(例如后述的第三阀33)，允许激光振荡。
(10)在(1)～(9)所记载的激光振荡器(例如后述的激光振荡器10、10A、10B)中，也可以是，所述控制部(例如后述的控制部51)计算对由所述露点测定部(例如后述的露点测定部15)测定的所述露点加上预先设定的规定温度所得到的第一温度，将所述第一温度作为设定水温指示给所述冷却水循环部(例如后述的冷却水循环部20)。
(11)在(1)～(10)所记载的激光振荡器(例如后述的激光振荡器10、10A、10B)中，也可以是，所述控制部(例如后述的控制部51)基于由所述露点测定部(例如后述的露点测定部15)测定的所述露点和由所述水温测定部(例如后述的水温测定部16)测定的所述水温来对所述第一阀(例如后述的第一阀31)、所述第二阀(例如后述的第二阀32)以及所述第三阀(例如后述的第三阀33)中的至少一个阀指示所述冷却水的水量。
(12)在(10)所记载的激光振荡器(例如后述的激光振荡器10、10A、10B)中，也可以是，所述控制部(例如后述的控制部51)在所述第一温度比预先设定的第二温度高或所述第一温度比预先设定的第三温度低的情况下禁止激光振荡。
发明的效果
根据本发明，相比于现有技术，能够进行用于在保持经济性的同时使发光元件保持更长寿命的结露应对。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的激光振荡器的整体结构的图。
图2A是表示本发明的第一实施方式中的排出部的结构的图。
图2B是表示本发明的第一实施方式中的排出部的结构的图。
图3A是表示本发明的第一实施方式中的冷却水循环部的结构的图。
图3B是表示本发明的第一实施方式中的冷却水循环部的结构的图。
图4是本发明的第一实施方式所涉及的激光振荡器具有的控制部的功能框图。
图5是表示本发明的第一实施方式中的各控制的定时的图。
图6是表示本发明的第二实施方式的整体结构的图。
图7A是表示本发明的第一实施方式中的回收部的结构的图。
图7B是表示本发明的第一实施方式中的回收部的结构的图。
图8是表示本发明的第三实施方式的整体结构的图。
图9是表示现有技术中的激光振荡器的整体结构的图。
图10是表示现有技术中的激光振荡器的整体结构的图。
图11是表示现有技术中的各控制的定时的图。
附图标记说明
10、10A、10B：激光振荡器；11：壳体；12：激光产生部；13：热交换器；14：冷却水旁通回路；15：露点测定部；16：水温测定部；17：激励电源部；18：光学部件；19：冷却水回路；20：冷却水循环部；31、32、33：阀；41：除湿部；51：控制部；60、60A：排出部；70、70A：回收部。
具体实施方式
〔1第一实施方式〕
以下参照图1～图5来详述本发明的第一实施方式。
〔1.1发明的结构〕
对本发明的第一实施方式所涉及的激光振荡器10的结构进行说明。图1为激光振荡器10的功能框图。如图1所示，激光振荡器10具备壳体11、设置在壳体11的外部的冷却水循环部20、控制部51。
并且，在壳体11内部收容激光产生部12、热交换器13、冷却水旁通回路14、露点测定部15、水温测定部16、激励电源部17、光学部件18、冷却水回路19、第一阀31、第二阀32、第三阀33、除湿部41、排出部60。
[壳体11]
壳体11为具备将从激光振荡器10的外部侵入至激光振荡器10的内部的空气流量抑制在规定值以下所需的密闭度的壳体。
[激光产生部12]
激光产生部12具有任意的公知结构，用于产生激光。特别是，激光产生部12经由后述的光学部件18产生激光。
从冷却水循环部20流通出的冷却水经由例如由电磁阀构成的第一阀31被供给到激光产生部12。第一阀31为能够响应来自控制部51的指令进行开闭以调整向激光产生部12流通的冷却水的水量的阀。通过将第一阀31控制为开状态，能够使冷却水在冷却水循环部20与激光产生部12之间循环。另外，通过将第一阀31控制为闭状态，能够使冷却水不在激光产生部12中流通。在后面对与第一阀31有关的控制的详情进行叙述。
[热交换器13]
热交换器13通过使冷却水流通来使激光振荡器内的水分凝结于热交换器13，由此降低激光振荡器内的露点。利用排出部60将凝结于热交换器13的水分排出到外部。
更具体地说，热交换器13例如通过在激光振荡器10启动时使冷却水流通来使激光振荡器内的水分凝结于热交换器13，以降低激光振荡器内的露点。
设置排出部60，该排出部60是将结露而附着于热交换器13的水分排出到激光振荡器10的外部以使水分不再次蒸发的单元。可以设置托盘和通向外部的排水管来作为排出部60，另外也可以使用真空力、压缩空气来强制排出结露而附着的水分。
图2A示出排出部60的一例。排出部60具备接受结露形成的水的托盘61以及将滞留在托盘中的水排出到壳体11外的配管62。并且，配管62具备用于向配管62内送入压缩空气的空气管63A及63B。通过这样，利用通过向空气管63A及63B送入压缩空气而产生的负压，将滞留在托盘61中的水排出到壳体11的外部。
图2B示出排出部60的其它例子。与排出部60一样，排出部60A具备接受结露形成的水的托盘61以及将滞留在托盘中的水排出到壳体11外的真空泵64。通过这样，利用通过真空泵64产生的负压，将滞留在托盘61中的水排出到壳体11的外部。
此外，在冷却水循环部20中，在使低于露点的温度的冷却水流通时，在壳体11内的水分凝结于除热交换器13以外的结构要素、例如凝结于冷却水旁通回路14和冷却水回路19等而附着有水的情况下，也可以与热交换器13同样，利用排出部60将这些水排出到壳体11的外部以使这些水不再次蒸发。
利用热交换器13例如在激光振荡器10启动时降低激光振荡器内的露点，由此能够缩短从激光振荡器10启动到激光振荡为止的待机时间。此外，也可以是，热交换器13不仅在激光振荡器10启动时进行除湿，还在激光振荡器10通常运转时回收在库内产生的热并且兼具进行除湿的用途。
从冷却水循环部20流通出的冷却水经由例如由电磁阀构成的第二阀32被供给到热交换器13。第二阀32为能够响应来自控制部51的指令进行开闭以调整向热交换器13流通的冷却水的水量的阀。通过将第二阀32控制为开状态，能够使冷却水在冷却水循环部20与热交换器13之间循环。另外，通过将第二阀32控制为闭状态，能够使冷却水不在热交换器13中流通。
在后面对与热交换器13有关的控制以及与第二阀32有关的控制的详情进行叙述。
[冷却水旁通回路14]
冷却水旁通回路14为用于使来自冷却水循环部20的冷却水旁通的流路，并且具备例如由电磁阀构成的第三阀33。第三阀33为能够响应来自控制部51的指令进行开闭以调整向冷却水旁通回路14流通的冷却水的水量的阀。通过将第三阀33控制为开状态，能够使冷却水在冷却水旁通回路14与冷却水循环部20之间循环。另外，通过将第三阀33控制为闭状态，能够使冷却水不在冷却水旁通回路14中流通。
例如，在流通到激光振荡器10内的冷却水流量恒定的情况下，例如在停止对构成激光振荡器10的结构要素通水的情况下，通过将第三阀33控制为开状态，能够避免流通有冷却水的其它结构要素中的水压上升。由此，能够防止发生漏水。在后面对与第三阀33有关的控制的详情进行叙述。
露点测定部15测定壳体11内的露点。更具体地说，露点测定部15基于壳体11内的空气的温度和壳体11内的湿度来测定壳体11内的露点。露点测定部15既可以配置在激光产生部等容易因结露而出现故障的部分的附近，也可以配置为能够测定多个部位。
水温测定部16测定从冷却水循环部20通过冷却水回路19供给到壳体11的内部的冷却水的水温。
激励电源部17向激光产生部12供给驱动电流。
光学部件18例如为镜(mirror)、透镜、光纤、石英块(quartz block)等从激光产生部12产生的激光所经由的光学部件。
冷却水回路19为用于使冷却水从冷却水循环部20流通到激光产生部12、热交换器13、冷却水旁通回路14、水温测定部16、激励电源部17、光学部件18的流路。此外，图1示出从冷却水循环部20的上游侧起依次设置冷却水旁通回路14、水温测定部16、热交换器13、激光产生部12、激励电源部17、光学部件18的例子，但并不限定于此。可以从冷却水循环部20的上游侧起以任意的顺序进行设置，也可以适当地配置为以串联通水的方式进行流通。
[冷却水循环部20]
冷却水循环部20例如为冷却器，使冷却水通过冷却水回路19进行循环以冷却壳体11的内部的发热部件，并且根据来自后述的控制部51的控制将冷却水保持为规定的水温。
图3A示出冷却水循环部20的一例。冷却水循环部20主要具备冷却水冷却部21、制冷剂冷却部22和压缩机23。在制冷剂回路25中循环的制冷剂在制冷剂冷却部22中被在散热水回路26中循环的散热水冷却，并且通过基于设置于制冷剂回路25的压缩机23和膨胀阀24的绝热膨胀而成为低温。并且，在冷却水冷却部21中，在冷却水回路19中循环的冷却水被在制冷剂回路25中流通的制冷剂冷却。
图3B示出作为冷却水循环部20的其它例子的冷却水循环部20A。在制冷剂回路25中循环的制冷剂在制冷剂冷却部22中被空气冷却风扇28冷却，并且通过基于设置于制冷剂回路25的压缩机23和膨胀阀24的绝热膨胀而成为低温。并且，在冷却水冷却部21中，在冷却水回路19中循环的冷却水被在制冷剂回路25中流通的制冷剂冷却。
[除湿部41]
除湿部41对壳体11内部的空气进行除湿。此外，除湿部41包括如空调等那样一般被以不同于“除湿部”的名称称呼的设备，包括具有除湿功能的所有设备。
除湿部41例如也可以为使用帕尔贴效应元件的电子冷却式除湿器。例如在使除湿部41进行连续运转或进行接近连续运转的运转的情况下，通过使除湿部41为使用没有可动部且消耗少的帕尔贴效应元件的电子冷却式除湿器，能够降低除湿部41的故障概率。
[控制部51]
控制部51基于由露点测定部15测定的壳体11内的露点以及由水温测定部16测定的冷却水的温度来控制第一阀31、第二阀32、第三阀33，并且执行激光振荡的允许/禁止。
更具体地说，在激光振荡器10启动前，在控制部51中预先设定激光振荡时的冷却水温度的下限容许值和上限容许值。通过这样，在从激光振荡器启动时到停止使用的期间，控制部51仅在冷却水温度处于下限容许值到上限容许值的范围内的情况下允许激光振荡，在检测到冷却水温度低于下限容许值或者高于上限容许值的情况下，停止(禁止)激光振荡。
为了除进行与允许/禁止激光振荡有关的控制以外、还缩短从激光振荡器10启动到激光振荡为止的待机时间，如图4所示，控制部51具备冷却水温设定部511和启动控制部512。图4示出控制部51的功能框图。
[冷却水温设定部511]
首先，冷却水温设定部511能够任意地设定冷却水循环部20中的冷却水的水温的设定值。更具体地说，控制部51能够在激光振荡器10启动前预先设定冷却水循环部20中的冷却水的水温的初始值。另外，控制部51能够在激光振荡器10启动后动态地设定冷却水循环部20中的冷却水的水温的设定值。
[启动控制部512]
启动控制部512在激光振荡器10启动时检测到由露点测定部15测定的壳体11内的露点比由水温测定部16测定的冷却水的温度高的情况下，判断为具有结露的可能性，使冷却水循环部20开始使冷却水流通，将第三阀33控制为开状态，使冷却水流通到冷却水旁通回路14，并且将第一阀31控制为闭状态，使得冷却水不在激光产生部12中流通，并且禁止激光振荡。通过这样，能够防止激光产生部12中的结露。
此外，也可以是，此时如果存在如果结露则会出现不良状况的元件，则单独设置阀，启动控制部512如下那样进行控制：通过启动控制部512对阀的开闭控制，使冷却水不流通到该元件中。启动控制部512使除湿部41运转。
另外，也可以是，启动控制部512在关闭冷却水的温度控制的状态下使送水泵运转，来使冷却水循环部20开始通水。由此，防止激光产生部12中的结露，并且启动控制部512通过向冷却水旁通回路14通水，能够借助冷却水循环部20具有的送水泵的发热来实现冷却水的水温上升。
更具体地说，由于停止向激光产生部12通水，使得冷却水的流量比通常时下降。因此，冷却水循环部20具有的送水泵的作功量减少，发热量下降，因此启动控制部512将第一阀31控制为闭状态、将第三阀33控制为开状态，向冷却水旁通回路14通水，由此能够增加送水泵的发热量，实现冷却水的水温上升。此外，在冷却水循环部20内置有用于防止冬季冻结的加热器的情况下，也可以使用该加热器来实现冷却水的水温上升。
为了进一步提高除湿效果，启动控制部512能够将第二阀32控制为开状态，来控制为使冷却水在热交换器13中流通。通过这样，冷却水的水温为露点以下，因此热交换器13的表面结露，促进了壳体11内的水分去除。此时，如上所述，启动控制部512通过排出部60强制地排出结露而附着于热交换器13的水分。
此外，为了提高热交换能力和除湿效率，既可以通过控制部51的控制来调整第二阀32的开度，也可以利用送风风扇等使壳体11内的空气循环、搅拌，利用整流板等将该空气导向热交换器13。
也可以是，启动控制部512借助冷却水温设定部511例如按规定的控制周期将冷却水循环部20中的冷却水的水温设定温度动态地设定为对露点测定部15测定出的露点加上规定的温度(也称作“第一差值”)所得到的温度。由此，结合通过上述除湿降低露点，能够更迅速地启动激光振荡器10。
更具体地说，通过由启动控制部512进行的上述控制，壳体11内部的露点降低。由此，对露点加上规定温度(第一差值)所得到的温度也下降。另一方面，由于是在冷却水循环部20中关闭冷却水的温度控制的状态，因此冷却水的温度逐渐上升。
由此，启动控制部512能够在露点测定部15测定出的露点低于冷却水温度的时间点迅速地允许激光振荡。另外，启动控制部512能够在冷却水温度超过对露点加上规定温度(第一差值)所得到的温度的时间点迅速地在冷却水循环部20中开通冷却水的温度控制。之后，接着，伴随露点下降，对露点加上规定温度(第一差值)所得到的温度下降，在达到预先设定的冷却水循环部20中的冷却水的水温的初始值的时间点，能够迅速地将冷却水的设定温度设定为初始值。此外，在此之后，由控制部51以由水温测定部16测定的冷却水的温度追随t0的方式控制冷却水循环部20。
以上对在激光振荡器10启动时检测到由露点测定部15测定的壳体11内的露点比由水温测定部16测定的冷却水的温度高的情况下的启动控制部512的功能进行了说明。
相对于此，在激光振荡器10启动时检测到由露点测定部15测定的壳体11内的露点比由水温测定部16测定的冷却水的温度低的情况下，启动控制部512能够允许激光振荡，并且通过使除湿部41运转以及根据需要启动热交换器13，来使露点进一步下降，并且与上述情况相同，能够使冷却水温度达到预先设定的冷却水循环部20中的冷却水的水温的初始值。
此外，热交换器13的作用不仅是在启动时进行除湿，还可以兼具回收在通常运转时在壳体11内产生的热的用途。具体地说，也可以是，在通常运转时，控制部51通过根据激光振荡时或待机时(激光振荡停止时)等运转模式来调整冷却水的流量、送风风扇的转速，来回收在壳体11内产生的热。
(激光振荡器10的动作)
以上基于激光振荡器10的结构要素说明了本发明的激光振荡器10的实施方式。
接下来，对从激光振荡器10启动起直到开始激光振荡并进行通常运转为止的动作进行说明。图5为表示激光振荡器10的动作的时序图。
参照图5，作为初始值，在控制开始时间点T0，将冷却水的设定温度设定为比壳体11内的露点低的初始值t0。此外，由于冷却水的水温是直接关系到发光元件的寿命的重要因素，因此仅在预先决定的温度范围、即作为冷却水温度的下限容许值的温度t2～作为冷却水温度的上限容许值的温度t3的范围内容许激光振荡。即，在冷却水的水温不在温度t2～温度t3的范围内的情况下，控制部51禁止激光振荡。
在激光振荡器10启动时，利用露点测定部15测定壳体11内的露点。在此，设为冷却水的水温为比壳体11内的露点低的温度。
在时刻T1，控制部51在使第一阀31为闭状态、使第二阀32和第三阀33为开状态且禁止激光振荡的状态下启动激光振荡器10，并且使除湿部41运转。
在时刻T2，控制部51例如按规定的控制周期以将冷却水的设定温度设定为对由露点测定部15测定的壳体11内的露点加上规定的温度t1所得到的温度的方式对冷却水循环部20进行控制。此外，设为(t0+t1)满足条件t2<(t0+t1)<t3。
在时刻T3，控制部51对冷却水循环部20指示不进行冷却水的冷却的状态下的通水，并且使热交换器13运转。通过这样，冷却水的水温上升，另一方面，壳体11内的露点下降。此外，伴随露点下降，被设定为对露点加上规定温度t1所得到的温度的冷却水的设定温度也同时下降。
在时刻T4，控制部51当检测到由露点测定部15测定的壳体11内的露点低于水温测定部16测定的冷却水的水温时，控制部51打开第一阀31，开始向激光产生部12通水，允许激光振荡。
此时，控制部51配合向激光产生部12的通水，来关闭第三阀33，将向热交换器13流通的冷却水量恢复为通常运转时的冷却水量，使激光振荡器10整体的冷却水流量保持恒定。
在时刻T5，控制部51当检测到由水温测定部16测定的冷却水的温度超过冷却水设定温度时，控制部51对冷却水循环部20指示冷却水的温度控制，其中，该冷却水设定温度被设定为对由露点测定部15测定的壳体11内的露点加上规定温度(第一差值)t1所得到的温度。
在时刻T6，控制部51当检测到由水温测定部16测定的冷却水的温度达到了初始值t0时，控制部51将冷却水的设定温度变更为初始值的t0。此时，也可以是，控制部51使第二阀32为闭状态，结束由热交换器13进行的在激光振荡器10启动时的除湿。
之后，控制部51控制冷却水循环部20，使得由水温测定部16测定的冷却水的温度追随t0。控制部51也可以通过控制冷却水循环部20，使得例如露点+α≤t0。在此，α为规定值。
此外，图5所记载的时序图为从激光振荡器10启动起直到开始激光振荡并进行通常运转为止的动作的一例，但不限定于此。
例如，对于图5所示的从激光振荡器10启动起直到开始激光振荡并进行通常运转为止的动作，示出了在冷却水的水温达到了初始的设定温度t0之后将设定温度从(露点+t1)恢复设定为初始的设定温度t0的例子。但是，也可以是，控制部51根据壳体11内的露点和冷却水的水温的测定结果来判断由结露引起不良状况的可能性以及冷却水的水温对激光产生部12的寿命的影响，在冷却水的水温达到初始的设定温度t0之后，将设定温度设定为比初始的设定温度t0高或低的温度。
另外，考虑到控制系统的延迟、结露的危险性，控制部51也可以使冷却水循环部20的温度控制开始时刻相对于时刻T5延迟规定时间。另外，控制部51也可以将控制开始温度设定得高于冷却水设定温度t0(＝壳体11内的露点+t1)。
〔1.2第一实施方式起到的效果〕
在上述实施方式中，控制部51在壳体11内部的露点比冷却水的水温高、具有激光产生部12结露的可能性的情况下，停止向激光产生部12供给冷却水，除了除湿部41以外还使热交换器13运转，由此迅速地降低壳体11内部的露点。并且，控制部51在露点成为冷却水的水温以上、成为激光产生部12不结露的安全状态之后，允许激光振荡。
由此，能够提供如下一种激光振荡器：能够防止由于结露引起的激光产生部12的损坏，且能够进一步缩短从激光振荡器10启动到激光振荡为止的待机时间，并且能够进行用于在保持经济性的同时使发光元件保持更长寿命的结露应对。
另外，冷却水循环部30设置在壳体11的外部。
由此，能够提高冷却水循环部30的维护性。
另外，激光振荡器10具备将凝结于热交换器13和冷却水回路19的水分排出到壳体11的外部的排出部60。
由此，防止结露水再次蒸发而使得壳体11内部的露点上升。
另外，在激光振荡器10中，控制部51在壳体11内部的露点比冷却水的水温高的情况下，禁止激光振荡，并且关闭第一阀，打开第二阀和第三阀，向具有除湿功能的热交换器13供给冷却水，由此能够在保护激光产生部12不受结露伤害的同时降低壳体11内部的露点，安全且迅速地缩短从激光振荡器10启动到激光振荡为止的待机时间。
另外，在激光振荡器10中，控制部51在壳体11内部的露点比冷却水的水温低的情况下，打开第一阀，关闭第三阀，允许激光振荡。
由此，如果在激光振荡器10启动时为壳体11内部的露点比冷却水的水温低、不发生结露的状况，则即使冷却水的水温没有达到设定温度，也允许激光振荡，由此能够迅速地开始激光加工的运转。
另外，在激光振荡器10中，控制部51计算对壳体11内部的露点加上规定的温度所得到的第一温度，并且对冷却水循环部20指示第一温度来作为设定水温。
由此，将冷却水的水温设定得始终比壳体11内部的露点高，由此能够可靠地防止壳体11内部的结露。
另外，在激光振荡器10中，控制部51根据壳体11内部的露点与冷却水的水温的关系来对第一阀31～第三阀33中的至少一个阀指示冷却水的流量。
由此，能够向各部分配最佳的流量，以降低壳体11内部的露点，并且抑制不需要的冷却水的循环，能够降低消耗电力。
另外，在激光振荡器10中，控制部51在第一温度比第二温度(上限容许值)高或者比第三温度(下限容许值)低的情况下禁止激光振荡。
像这样，通过决定冷却水的水温的上限容许值和下限容许值，能够在考虑了激光产生部12的寿命的情况下进行激光振荡器10的运转。
〔2第二实施方式〕
在第一实施方式所涉及的激光振荡器10中，将冷却水循环部20设置在壳体11的外部，但第二实施方式所涉及的激光振荡器10A在将冷却水循环部20设置在壳体11的内部这方面上不同。以下参照图6～图7来详述本发明的第二实施方式。此外，以下对第二实施方式所涉及的激光振荡器10A具备的结构要素中的与第一实施方式所涉及的激光振荡器10具备的结构要素相同的结构要素使用相同的标记进行表示，并且省略其说明。另外，以下主要详述第二实施方式所涉及的激光振荡器10A与第一实施方式所涉及的激光振荡器10的不同之处。
〔2.1发明的结构〕
在图6中示出第二实施方式所涉及的激光振荡器10A的功能框图。如图6所示，激光振荡器10A具备壳体11和控制部51。并且，在壳体11内部收容激光产生部12、热交换器13、冷却水旁通回路14、露点测定部15、水温测定部16、激励电源部17、光学部件18、冷却水回路19、冷却水循环部20、第一阀31、第二阀32、第三阀33、除湿部41、排出部60。
激光振荡器10A还具备回收部70，所述回收部70使凝结于热交换器13和冷却水回路19的水分、除湿部41对壳体11内进行除湿而产生的水返回到冷却水循环部20。
在图7A中示出回收部70的一例。回收部70具备接受进行除湿而产生的水的托盘71以及将滞留在托盘71中的水回收到冷却水循环部水槽73的配管72。在配管72具备单向阀74。由此，滞留在托盘71中的水由于重力被回收到冷却水循环部水槽73。并且，冷却水循环部水槽73被密封，配管72能够被单向阀关闭，因此水不会漏到冷却水循环部水槽73外。
在图7B中示出回收部70的另一个例子。在回收部70A具备的配管72中具备压力泵75来代替单向阀74，或者除了单向阀74之外还具备压力泵75。利用压力泵75将滞留在托盘71中的水回收到冷却水循环部水槽73。
〔2.2第二实施方式起到的效果〕
在第二实施方式所涉及的激光振荡器10A中，在壳体11的内部设置冷却水循环部20。另外，激光振荡器10具备将凝结于热交换器13和冷却水回路19的水分回收到冷却水循环部20的单元。另外，激光振荡器10A还具备使除湿部41对壳体11内进行除湿而产生的水返回到冷却水循环部20的回收部70。
通过这些，无需将对库内进行除湿而产生的水分排出到外部，并且无需在外部设置配管，从而能够削减作为激光加工装置的激光振荡器10A的设置面积。
另外，激光振荡器10具备将凝结于热交换器13和冷却水回路19的水分回收到冷却水循环部20的单元。另外，激光振荡器10A具备使除湿部41对壳体11内进行除湿而产生的水返回到冷却水循环部20的回收部70，由此无需将对库内进行除湿而产生的水分排出到外部。
由此，能够削减激光振荡器10A的设置面积。
另外，近年，伴随固体激光振荡器的高效化，冷却水循环装置的冷却容量变小，具有激光加工装置的小型化、省空间的要求，激光振荡器10A能够应对这样的要求。
〔3第三实施方式〕
在第二实施方式所涉及的激光振荡器10中，将冷却水循环部20设置在壳体11的外部，使冷却水流通到热交换器13，但第三实施方式所涉及的激光振荡器10B使在冷却水循环部20中使用的制冷剂流通到热交换器13这方面与第二实施方式不同。以下，对本发明的第三实施方式进行详述。此外，以下对第三实施方式所涉及的激光振荡器10B具备的结构要素中的与第二实施方式所涉及的激光振荡器10A具备的结构要素相同的结构要素使用相同的标记进行表示，并且省略其说明。另外，以下主要对第三实施方式所涉及的激光振荡器10B与第二实施方式所涉及的激光振荡器10A的不同之处进行详述。
〔3.1发明的结构〕
在图8中示出第三实施方式所涉及的激光振荡器10B的功能框图。如图8所示，激光振荡器10B具备壳体11和控制部51。并且，在壳体11内部收容激光产生部12、热交换器13、冷却水旁通回路14、露点测定部15、水温测定部16、激励电源部17、光学部件18、冷却水回路19、冷却水循环部20、制冷剂回路25A、第一阀31、第二阀32、第三阀33、除湿部41。另外，如图8所示，使在冷却水循环部20中使用的制冷剂经由制冷剂回路25A直接流通到热交换器13，并且在制冷剂回路25A设置第二阀32。
像这样，在激光振荡器10B中，通过在壳体11内收容冷却水循环部20，来利用在冷却水循环部20中使用的制冷剂进行热交换器13内的热交换。
〔3.2第三实施方式起到的效果〕
在第三实施方式中，热交换器13与冷却水循环部20的制冷剂回路25A连接，通过设置于制冷剂回路25A的第二阀32来调整用于冷却热交换器13的制冷剂的量。
由此，相比于使用冷却水的情况，能够更高效地进行热交换器13内的热交换，其结果，热交换器13的冷却能力和除湿能力提高，能够进一步缩短从激光振荡器10B启动到激光振荡为止的所需时间。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，能够适当地进行变更。另外，本实施方式所记载的效果只不过列举了基于本发明产生的最佳的效果，本发明的效果不限定于本实施方式所记载的效果。
[变形例1]
在本发明的实施方式中，为了在激光振荡器10启动时使冷却水的温度上升，将第一阀31设为闭状态来使冷却水不在激光产生部12中流通，并且在关闭冷却水循环部20中的冷却水的温度控制的状态下，将第三阀33设为开状态，驱动冷却水循环部20的送水泵，由此通过送水泵的发热来实现冷却水的温度上升，但不限定于此。
为了在激光振荡器10启动时使冷却水的温度上升，也可以是，将第一阀31设为闭状态来使冷却水不在激光产生部12中流通，并且将冷却水温度设定为规定温度，指示通水并且使热交换器13运转。通过这样，壳体11内的露点下降。而且，控制部51当检测到由水温测定部16测定的冷却水的温度超过由露点测定部15测定的壳体11内的露点时，控制部51打开第一阀31，开始向激光产生部12通水，允许激光振荡。
[变形例2]
在本发明的实施方式中，对在激光振荡器10启动时壳体11内的露点高于冷却水的水温的情况下基于露点和冷却水的水温来控制第一阀、第二阀以及第三阀的方式进行了叙述，但不限定于此。
例如，也可以是，当在通常运转时在由于壳体11内的露点高于冷却水的水温而控制部51禁止了激光振荡的状况下再次需要进行激光振荡的情况下，执行同样的控制。

Claims (12)

1.一种激光振荡器，具备：
激光产生部；
热交换器，其利用冷却水来冷却周围；
冷却水旁通回路；
冷却水回路，其与所述激光产生部、所述热交换器及所述冷却水旁通回路连接；
壳体，其收纳所述激光产生部、所述热交换器、所述冷却水旁通回路以及所述冷却水回路；
冷却水循环部，其利用所述冷却水回路来使所述冷却水循环到所述激光产生部、所述热交换器以及所述冷却水旁通回路；
第一阀，其调整向所述激光产生部供给的所述冷却水的流量；
第二阀，其调整向所述热交换器供给的所述冷却水的流量；
第三阀，其调整向所述冷却水旁通回路供给的所述冷却水的流量；
露点测定部，其测定所述壳体内部的露点；
水温测定部，其测定所述冷却水的水温；以及
控制部，其基于所述露点和所述水温来控制所述第一阀、所述第二阀以及所述第三阀，
其中，在由所述露点测定部测定的所述露点比由所述水温测定部测定的所述水温高的情况下，所述控制部关闭所述第一阀，打开所述第二阀和所述第三阀，禁止激光振荡。
2.一种激光振荡器，具备：
激光产生部；
热交换器，其利用冷却水来冷却周围；
冷却水旁通回路；
冷却水回路，其与所述激光产生部、所述热交换器及所述冷却水旁通回路连接；
壳体，其收纳所述激光产生部、所述热交换器、所述冷却水旁通回路以及所述冷却水回路；
冷却水循环部，其利用所述冷却水回路来使所述冷却水循环到所述激光产生部、所述热交换器以及所述冷却水旁通回路；
第一阀，其调整向所述激光产生部供给的所述冷却水的流量；
第二阀，其调整向所述热交换器供给的所述冷却水的流量；
第三阀，其调整向所述冷却水旁通回路供给的所述冷却水的流量；
露点测定部，其测定所述壳体内部的露点；
水温测定部，其测定所述冷却水的水温；以及
控制部，其基于所述露点和所述水温来控制所述第一阀、所述第二阀以及所述第三阀，
其中，在由所述露点测定部测定的所述露点比由所述水温测定部测定的所述水温低的情况下，所述控制部打开所述第一阀，关闭所述第三阀，允许激光振荡。
3.根据权利要求1或2所述的激光振荡器，其特征在于，
在所述壳体的外部具有所述冷却水循环部。
4.根据权利要求1或2所述的激光振荡器，其特征在于，
在所述壳体的内部具有所述冷却水循环部。
5.一种激光振荡器，具备：
激光产生部；
热交换器，其利用制冷剂来冷却周围；
冷却水旁通回路；
冷却水回路，其与所述激光产生部及所述冷却水旁通回路连接；
制冷剂回路，其与所述热交换器连接；
冷却水循环部，其利用所述冷却水回路使冷却水循环到所述激光产生部和所述冷却水旁通回路，并且利用所述制冷剂回路使所述制冷剂循环到所述热交换器；
壳体，其收纳所述激光产生部、所述热交换器、所述冷却水旁通回路、所述冷却水回路以及所述冷却水循环部；
第一阀，其调整向所述激光产生部供给的所述冷却水的流量；
第二阀，其调整向所述热交换器供给的所述制冷剂的流量；
第三阀，其调整向所述冷却水旁通回路供给的所述冷却水的流量；
露点测定部，其测定所述壳体内部的露点；
水温测定部，其测定所述冷却水的水温；以及
控制部，其基于所述露点和所述水温来控制所述第一阀、所述第二阀以及所述第三阀，
其中，在由所述露点测定部测定的所述露点比由所述水温测定部测定的所述水温高的情况下，所述控制部关闭所述第一阀，打开所述第二阀和所述第三阀，禁止激光振荡。
6.一种激光振荡器，其特征在于，
激光产生部；
热交换器，其利用制冷剂来冷却周围；
冷却水旁通回路；
冷却水回路，其与所述激光产生部及所述冷却水旁通回路连接；
制冷剂回路，其与所述热交换器连接；
冷却水循环部，其利用所述冷却水回路使冷却水循环到所述激光产生部和所述冷却水旁通回路，并且利用所述制冷剂回路使所述制冷剂循环到所述热交换器；
壳体，其收纳所述激光产生部、所述热交换器、所述冷却水旁通回路、所述冷却水回路以及所述冷却水循环部；
第一阀，其调整向所述激光产生部供给的所述冷却水的流量；
第二阀，其调整向所述热交换器供给的所述制冷剂的流量；
第三阀，其调整向所述冷却水旁通回路供给的所述冷却水的流量；
露点测定部，其测定所述壳体内部的露点；
水温测定部，其测定所述冷却水的水温；以及
控制部，其基于所述露点和所述水温来控制所述第一阀、所述第二阀以及所述第三阀，
其中，在由所述露点测定部测定的所述露点比由所述水温测定部测定的所述水温低的情况下，所述控制部打开所述第一阀，关闭所述第三阀，允许激光振荡。
7.根据权利要求1、2、5、6中的任一项所述的激光振荡器，其特征在于，
还具备排出部，所述排出部将凝结于所述热交换器和所述冷却水回路的水分排出到所述壳体的外部。
8.根据权利要求1、2、5、6中的任一项所述的激光振荡器，其特征在于，
还具备回收部，所述回收部将凝结于所述热交换器和所述冷却水回路的水分回收到所述冷却水循环部。
9.根据权利要求1、2、5、6中的任一项所述的激光振荡器，其特征在于，
在所述壳体的内部还具备除湿部，
所述激光振荡器还具备将从所述除湿部产生的水分回收到所述冷却水循环部的回收部。
10.根据权利要求1、2、5、6中的任一项所述的激光振荡器，其特征在于，
所述控制部计算对由所述露点测定部测定的所述露点加上预先设定的规定温度所得到的第一温度，将所述第一温度作为设定水温指示给所述冷却水循环部。
11.根据权利要求1、2、5、6中的任一项所述的激光振荡器，其特征在于，
所述控制部基于由所述露点测定部测定的所述露点和由所述水温测定部测定的所述水温来对所述第一阀、所述第二阀以及所述第三阀中的至少一个阀指示所述冷却水的流量。
12.根据权利要求10所述的激光振荡器，其特征在于，
所述控制部在所述第一温度比预先设定的第二温度高或所述第一温度比预先设定的第三温度低的情况下禁止激光振荡。
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