JP2001358397A - レーザ加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効果的にＬＤの冷却を行う冷却機構を備える
レーザ加熱装置を提供する。 【解決手段】 １以上のレーザダイオード（以下、ＬＤ
とする）から成り、各ＬＤを冷却するように冷却水を循
環させる配管を備えるＬＤモジュールと、ＬＤモジュー
ルより射出されるレーザ光を合焦させる光学系と、上記
冷却水を冷却する冷蔵室と、上記冷蔵室で冷却した冷却
水を上記ＬＤモジュールの備える配管に供給すると共
に、上記配管から戻ってくる冷却水を上記冷蔵室に戻し
て再び冷却させる給水装置と、少なくとも上記ＬＤモジ
ュール及び光学系を内蔵し、内蔵するＬＤモジュールの
レーザ射出面及び光学系を冷却するためのガスを大気圧
以上の圧力で気密封止したＬＤヘッドと、上記ガスを冷
却する吸熱部と、上記吸熱部において冷却されたガスを
ＬＤヘッドの内部で循環させるファンとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザダイオード
より射出したレーザ光を集光し、当該集光したレーザ光
により半田付けや溶接などの加熱処理を行うレーザ加熱
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レーザダイオード（以下、Ｌ
Ｄと表す）より射出したレーザ光を集光し、当該集光し
たレーザ光により半田付け等の加熱処理を行うレーザ加
熱装置が知られている。このようなレーザ加熱装置で
は、レーザ出力が大きいため駆動時にＬＤが熱くなる。
ＬＤは、熱くなると性能が低下したり、製品寿命が短く
なる等の弊害が生じる。このため、出力の大きなレーザ
加熱装置では、発光中のＬＤを効果的に冷却することが
必要になる。

【０００３】図６は、従来のレーザ加熱装置５００の構
成を示す図である。レーザ加熱装置５００は、ＬＤヘッ
ド５０１及びＬＤヘッド５０１に電力を供給する電源５
０３で構成される。図６の（ａ）は、円柱状のＬＤヘッ
ド５０１の断面が長方形となる方向での断面図、及び、
電源５０３を示す図であり、図６の（ｂ）は、（ａ）に
示すレーザ加熱装置５００をＬＤ５０２を含む箇所で輪
切りしたＡ−Ａ’断面図である。レーザ加熱装置５００
は、空冷式のＬＤ冷却機構を備える。

【０００４】円柱状のＬＤヘッド５０１内において、Ｌ
Ｄ５０２は、ＬＤヘッド５０１の筐体内側に接合されて
いる曲面部を備える半円柱状（かまぼこ状）の放熱体５
０４及び５０５の平面部５０４ａ及び５０５ａにより挟
持され、レーザ発光軸が円柱状のＬＤヘッド５０１の中
心軸と一致する位置に固定される。ＬＤ５０２より射出
されるレーザ光は、円柱レンズ５０６，５０７により視
準化された後、レンズ５０８により集光され、被加熱物
５０９を加熱する。各放熱体５０４、５０５には、図６
の（ａ）において横方向に貫通する多数の放熱孔５１
０、５１１が設けられている。冷却ファン５１２は、Ｌ
Ｄ５０２の発光中、冷却風を放熱体５０４の冷却孔５１
０、放熱体５０５の冷却孔５１１、並びに、放熱体５０
４及び放熱体５０５の間隙に送りＬＤ５０２の冷却を行
う。なお、ＬＤヘッド５１０の筐体には、通風孔５２０
及び５２１が設けられている。これにより、図６の
（ａ）に矢印で示すように冷却ファン５１２による冷却
風が外部に放出される。

【０００５】上記構成の冷却機構は、はんだ付け等の比
較的低温の加熱処理を行う数１０Ｗ程度の出力のレーザ
加熱装置に好適である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】金属、セラミック及び
ガラス等を溶かして封止やろう付け、溶接等を行うに
は、数百Ｗ〜数ＫＷの高出力のレーザ加熱装置が必要と
なる。出力数百Ｗクラスのレーザ加熱装置では、空冷式
の冷却機構だけではＬＤの発光に伴う発熱を効果的に冷
却することができない。これに対処するため、水冷式の
冷却機構を採用することが考えられる。しかし、レーザ
加熱装置に水冷式の冷却機構を採用するには以下のよう
な問題がある。

【０００７】発光中のＬＤに水分が付着すると内部のレ
ーザ発振構成組織が損傷を受け、高価な高出力用ＬＤが
破壊されてしまう。従って、冷却水が冷却用の配管から
漏水することは絶対に避ける必要がある。

【０００８】高出力で発光しているＬＤを効率良く冷却
するには、強力な吐出圧のポンプを使用して多量の冷却
水を循環させる必要がある。例えば、５０Ｗ出力時に、
１．５リットル／分の冷却水を必要とするＬＤを１６個
束ねて合計８００Ｗ出力のレーザ光束を形成する場合、
４Ｋｇｆ／ｍ²、即ち４０ｍもの高い吐出圧のポンプが
必要になる。このような高い吐出圧のポンプの駆動時に
冷却水の戻り管を機械に挟んだり折り曲げたりした場合
には、瞬間的に数１０Ｋｇｆ／ｍ²もの高いサージ圧力
が生じ、冷却水を循環する配管に亀裂が生じたり、シー
ル部から漏水したりする。

【０００９】また、高出力のレーザ加熱装置では、発光
に伴うＬＤの発熱量が多いため、冷却水がＬＤ近傍を通
過する際に沸騰して気化することがある。この場合、管
内の圧力が上昇して管が破裂して漏水したり、シール部
分から冷却水がにじみ出てくる恐れがある。

【００１０】また、水冷式の冷却機構では、冷却水の純
度管理が重要になる。これは、冷却水が汚れてバクテリ
アや水苔が繁殖すると純度が低下して導電率が上がり、
管の金属部を介してアース電流がＬＤに伝わりＬＤに損
傷を与えることがあるためである。また、管内が汚れて
詰まると管内の圧力が高くなり、管が破裂して漏水した
り、シール部分から冷却水がにじみ出てくる恐れがあ
る。

【００１１】また、高出力のレーザ加熱装置では、ＬＤ
から射出したレーザ光が入射するレンズが高温に曝され
て変質したり変形する恐れがある。例えば、ＡＲコート
を施し、熱の給水率を１％以下に抑えた比熱０．５℃/c
al、質量５ｇのレンズについて考察する。当該レンズに
対して８００Ｗ出力のレーザ光を２分間照射した場合、
当該レンズの発熱量Ｑは、０．２４×８００Ｗ×１２０
秒×０．０２＝２３０．４calとなり、レンズは、Ｔ＝
２３０．４／（０．５×５）＝９２．１６℃も温度上昇
する。レーザ加熱装置の場合、光学系はＬＤモジュール
の近傍に設けられることが多い。通常のＬＤの耐熱温度
が１００℃程度であるため、ＬＤ近傍に置かれるレンズ
からの放射熱によりＬＤが破壊される恐れがある。ま
た、レンズにコーティングを施して反射率を小さめに抑
えても、レーザ出力が大きい場合、レンズからＬＤ側に
反射される熱量も大きくなり、結果としてＬＤの発光端
面が高温に曝され損傷を受けるおそれがある。上記ＬＤ
の発光端面、及び、光学系は、レーザ光の進路を妨げな
いように冷却用の配管を設けるのが困難な箇所であり、
効果的な冷却を行いにくいといった問題がある。

【００１２】本発明は、上記全ての問題に対処し、効果
的な冷却機構を備える高出力なレーザ加熱装置を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１のレーザ加
熱装置は、１以上のＬＤから成り、各ＬＤを冷却するよ
うに冷却水を循環させる配管を備えるＬＤモジュール
と、ＬＤモジュールより射出されるレーザ光を合焦させ
る光学系と、冷却水を冷却する冷蔵室と、冷蔵室におい
て冷却した冷却水を上記ＬＤモジュールの備える配管に
供給すると共に、ＬＤモジュールの配管から戻ってくる
冷却水を上記冷蔵室に戻して再び冷却させる給水装置
と、少なくとも上記ＬＤモジュール及び光学系を内蔵
し、内蔵するＬＤモジュールのレーザ射出面及び光学系
を冷却するためのガスを大気圧以上の圧力で気密封止し
たＬＤヘッドと、冷却用ガスを冷却する吸熱部と、吸熱
部において冷却されたガスをＬＤヘッドの内部で循環さ
せるファンとを備えることを特徴とする。

【００１４】本発明の第２のレーザ加熱装置は、上記第
１のレーザ加熱装置において、ＬＤヘッド内の冷却用ガ
スの充填圧を、ＬＤモジュールの配管の内圧よりも高く
設定することを特徴とする。

【００１５】本発明の第３のレーザ加熱装置は、上記第
１又は第２のレーザ加熱装置において、給水装置は、冷
却水を貯蔵するタンクと、タンク内を真空状態に保つ真
空ポンプとを備えることを特徴とする。

【００１６】本発明の第４のレーザ加熱装置は、上記第
３のレーザ加熱装置において、給水装置は、ＬＤモジュ
ールから戻ってくる冷却水及び冷蔵室から供給される冷
却水の注水口を、タンク内において渦巻が生じる方向に
向けて設け、ＬＤモジュール及び冷蔵室への給水口を上
記タンク底面の中心近傍に設けることを特徴とする。

【００１７】本発明の第５のレーザ加熱装置は、上記何
れかのレーザ加熱装置において、給水装置は給水異常の
発生時に上記電源に給電停止信号を出力する給水異常検
出センサを備え、上記電源は、給水異常検出センサから
の給電停止信号に応じてＬＤモジュールへの給電を停止
する保護回路を備えることを特徴とする。

【００１８】本発明の第６のレーザ加熱装置は、上記第
５のレーザ加熱装置において、給水装置は、給水異常検
出センサとして、冷却水の吐出圧が所定値を超えた場合
に上記電源に給電停止信号を出力する流水圧力計を備え
ることを特徴とする。

【００１９】本発明の第７のレーザ加熱装置は、上記第
５又は第６のレーザ加熱装置において、給水装置は、給
水異常検出センサとして、冷却水の温度が所定値を超え
た場合に上記電源に給電停止信号を出力する温度センサ
を備えることを特徴とする。

【００２０】本発明の第８のレーザ加熱装置は、上記第
５乃至第７の何れかのレーザ加熱装置において、給水装
置は、給水異常検出センサとして、ＬＤモジュールから
戻ってくる冷却水量が所定値以下の場合に上記電源に給
電停止信号を出力する戻り流量計を備えることを特徴と
する。

【００２１】本発明の第９のレーザ加熱装置は、上記第
５乃至第８の何れかのレーザ加熱装置において、給水装
置は、給水異常検出センサとして、冷却水の導電率が所
定値以上になった場合に冷却水の純度が低下したと判断
して上記電源に給電停止信号を出力する純度センサを備
えることを特徴とする。

【００２２】本発明の第１０のレーザ加熱装置は、上記
第５乃至第９の何れかのレーザ加熱装置において、給水
装置は、冷却水を貯蔵するタンクを備え、給水異常検出
センサとして、上記タンク内の冷却水量が所定値以下に
なった場合に上記電源に給電停止信号を出力する水位セ
ンサを備えることを特徴とする。

【００２３】本発明の第１１のレーザ加熱装置は、上記
第５乃至第１０の何れかのレーザ加熱装置において、Ｌ
Ｄモジュールは、内蔵するＬＤのレーザ射出面近傍の温
度が所定値以上になった場合に上記電源に給電停止信号
を出力する温度センサを備え、上記電源は、ＬＤモジュ
ールからの給電停止信号に応じてＬＤモジュールへの給
電を停止する保護回路を備えることを特徴とする。

【００２４】本発明の第１２のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、光学系は、ＬＤモジ
ュール側に凸状の面を有するレンズで構成されることを
特徴とする。

【００２５】本発明の第１３のレーザ加熱装置は、上記
第１２のレーザ加熱装置において、光学系のＬＤモジュ
ール側のレンズの曲率、及び、ＬＤモジュールのレーザ
射出面からの距離を、ＬＤモジュールへの戻り光がＬＤ
に再入射しない値に設定したことを特徴とする。

【００２６】本発明の第１４のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、ＬＤモジュールの備
える各ＬＤは、レーザ光の波長吸収性が１０％以下の絶
縁性の鏡面物質で挟持されていることを特徴とする。

【００２７】本発明の第１５のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、冷蔵室は、冷却水の
温度制御に用いる温度センサを冷蔵室の注水口近傍又は
給水口近傍に備えることを特徴とする。

【００２８】本発明の第１６のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、冷蔵室は、ＬＤモジ
ュールの冷却効率と寿命の改善と、バクテリアの発生の
抑制を目的として冷却水を１５℃以下に冷却することを
特徴とする。

【００２９】本発明の第１７のレーザ加熱装置は、上記
第１６のレーザ加熱装置において、ＬＤモジュールの水
冷効率と寿命の更なる改善と、バクテリアの発生を完全
に無くすことを目的として、冷却水に絶縁性の不凍液を
混合して、ＬＤモジュール部の冷却水温度を０℃以下に
冷却することを特徴とする。

【００３０】本発明の第１８のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、給水装置は、冷却水
の浄化及び殺菌を行う浄水器を備えることを特徴とす
る。

【００３１】本発明の第１９のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、給水装置は、ＬＤモ
ジュールへ吐出する冷却水の圧力を調節する制御弁を備
えることを特徴とする。

【００３２】本発明の第２０のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、ＬＤモジュールの金
属部分全てをアースから絶縁する手段を備え、万一のア
ース電流のＬＤモジュールへの回り込みによる静電破壊
を防止する。

【００３３】本発明の第２１のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、ＬＤモジュールの負
極端子とアースされたＬＤヘッドの間に０．１〜１．０
μＦのコンデンサを設け、静電気や空気中の電磁波ノイ
ズを常時アースに逃がす一方、給水装置や電源からのＬ
Ｄ破壊に繋がる大サージ周波数やアース電位差電流をＬ
Ｄバーに流さない手段を備え、一層ＬＤモジュールの静
電耐圧を向上する。

【００３４】

【発明の実施の形態】（１）発明の概要 本発明のレーザ加熱装置は、レーザダイオード（以下、
ＬＤと表す）冷却用の冷却水を循環させる管を、内圧よ
りも高い圧力の環境下に置く。これにより、シールの劣
化等により管から冷却水が漏れ出てくるのを防止する。

【００３５】また、ＬＤ近傍の管内の圧力を均一に調節
する機構を設ける。これにより、汚れなどで管が詰まり
内圧が高くなって管が破裂するのを防止する。

【００３６】また、管内の圧力低下を検出するセンサを
設け、内圧が低下した場合には、ＬＤの発光を停止させ
る機構を採用する。これにより、管の破裂やシールの不
良によるＬＤの破壊を防止する。

【００３７】また、冷却水を貯蔵するタンクに真空ポン
プを備え、常時タンク内を真空状態に置く。これによ
り、ＬＤの熱により冷却水が沸騰して内圧が急上昇し、
管が破裂したりシールから漏水するのを防止して気化冷
却を可能にし、更には、バクテリアや水苔の繁殖を抑
え、管内の汚れによる不具合を防止する。また、冷却水
の殺菌灯を備え、イオン交換樹脂を使用する浄水器を備
えることで、バクテリアや水苔の繁殖をより効果的に抑
制する。

【００３８】また、冷却水の導電率に基づいて純度を検
出する純度センサを備え、冷却水の導電率が所定レベル
以上になった場合に、純度が低下したと判断してＬＤの
発光を停止する機構を備える。これにより、純度が低下
して導電率の上がった冷却水を介してアース電流がＬＤ
に直接印加され、ＬＤが損傷を受けることを防止する。

【００３９】また、タンク内の水位が所定のレベル以下
になった場合にＬＤの発光及び冷却水を循環させるポン
プを停止させる機構を備える。これにより、管の破裂や
シール部分からの漏水によって冷却水の量が減少した場
合のポンプの空運転や、冷却水の不足によるＬＤのオー
バーヒートを防止する。

【００４０】また、ＬＤの発光端面、ＬＤより射出され
たレーザ光の通過する光学系をヘリウムなどの熱交換率
の高い気体が充填された雰囲気中に置くと共に、当該気
体を循環及び冷却する機構を備える。これにより、上記
ＬＤ発光端面、及び、ＬＤより射出されたレーザ光が通
過する光学系を効果的に冷却する。

【００４１】また、ＬＤのレーザ光の射出端面近傍に温
度センサを設け、検出される温度が所定値を超えた場合
には、ＬＤの発光を停止する構成を採用する。これによ
り、ＬＤの焼付きを防止する。

【００４２】また、ＬＤより射出されたレーザ光が最初
に通過するレンズの凸面をＬＤ側に向ける。これによ
り、レンズ面からの反射光がＬＤに再入射して該ＬＤが
損傷を受けることを防止する。

【００４３】以下、添付の図面を用いて上記特徴を具備
する高出力のレーザ加熱装置について説明する。

【００４４】（２）実施の形態 (2-1)全体構成 図１は、実施の形態に係る高出力レーザ加熱装置１の全
体構成を示す図である。レーザ加熱装置１は、ＬＤヘッ
ド２と、当該ＬＤヘッド２に電力を供給する電源３より
成る。ＬＤヘッド２より射出されるレーザ光４は、所定
の位置に配されている被加熱物５上で合焦し、当該被加
熱物５を加熱する。また、ＬＤヘッド２は、外部にＬＤ
冷却用の冷却水を所定の温度にまで冷却する冷蔵室３
３、及び、冷蔵室３３において冷却された後にＬＤヘッ
ド２に給水する給水装置３０を備える。

【００４５】図２の（ａ）は、ＬＤヘッド２及び電源３
内の構成を示す横断面図であり、（ｂ）は、ＬＤヘッド
２を上から見た図である。まず、ＬＤヘッド２及び電源
３の備える端子について説明する。ＬＤヘッド２は、Ｌ
Ｄモジュール１０への給電端子２０ａ、接地端子２０
ｂ、温度センサ１８に接続される端子２１を備える。電
源３は、給電端子５０ａ、接地端子５０ｂ、及び、各セ
ンサからの給電停止信号入力端子５０ｃ，５０ｄを備え
る。

【００４６】ＬＤヘッド２の給電端子２０ａは、電源３
の給電端子５０ａに接続される。ＬＤヘッド２の接地端
子２０ｂは、電源３の接地端子５０ｂに接続される。電
源３の給電停止信号入力端子５０ｃは、ＬＤヘッド２の
端子２１に接続され、残りの給電停止信号入力端子５０
ｄは、給水装置３０の給電停止信号の出力端子３５に接
続されている。

【００４７】以下、ＬＤヘッド２の内部構成について説
明する。ＬＤヘッド２は、ＬＤモジュール１０、当該Ｌ
Ｄモジュール１０より発光されるレーザ光を視準化する
第１光学系１１、視準化されたレーザ光を集光する第２
光学系１２、ＬＤモジュール１０内のＬＤ本体を冷却す
る水冷式のＬＤ冷却機構１３、並びに、ＬＤモジュール
１０の備えるＬＤの発光端面、第１光学系１１、及び、
第２光学系１２を冷却する空冷式の冷却機構１４を備え
る。

【００４８】(2-2)水冷式の冷却機構 ＬＤモジュール１０は、４段に積層されたＬＤ１５ａ，
１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを備える。ＬＤ１５ａ〜１５ｄ
の各々は、１cm×２μmの発光面を有し、波長８０５nm
のレーザ光を定格８０Ｗで出力する。各ＬＤの周りに
は、冷却水を循環させる細かな管（マイクロチャンネ
ル）１６が設けられている。各ＬＤ１５ａ〜１５ｄは、
レーザ光の波長吸収性が１０％以下の絶縁性の鏡面物質
で挟持されている。これによりレーザの発光効率が向上
する。

【００４９】水冷式の冷却機構１３は、上記細かな管１
６、当該ＬＤモジュール１０への給水管３１及び排水管
３２、給水管３１へ冷却水を所定の吐出圧で給水する給
水装置３０、並びに、冷蔵室３５により形成される。

【００５０】ＬＤモジュール１０の冷却系統の金属部の
全ては、ＬＤ取り付けベースからネジに至るまで、全て
非金属の絶縁物を介在させることによりアースから絶縁
しておく。

【００５１】ＬＤ１５ａ〜１５ｄの共通する電源端子１
０ａ及び接地端子１０ｄは、それぞれ給電端子２０ａ及
び接地端子２０ｂに接続されている。ＬＤモジュール１
０の注水口１０ｂ，排水口１０ｃは、それぞれＬＤヘッ
ド２の外部に設けられている給水装置３０から伸びる給
水管３１，排水管３２に接続されている。管３１，３２
がＬＤヘッド２の筐体を貫通する箇所は、気密封止され
ている。冷蔵室３３は、給水装置３０に戻ってきた冷却
水を５℃まで冷却し、冷却後の冷却水を給水装置３０に
戻す。給水装置３０は、冷蔵室３３において５℃に冷や
された冷却水を、絶対圧力３気圧の吐出圧で給水管３１
に吐出する。これにより、ＬＤモジュール１０内の管１
６に冷却水が循環してＬＤ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１
５ｄの冷却が行われる。

【００５２】なお、冷蔵室３３は、冷却効率の最適化、
及び、冷却水内でのバクテリアの発生防止のため、冷却
水を１５℃以下、好ましくは氷点近傍の温度にまで冷却
することが好ましい。管１６，３１，３２の表面に結露
が生じるのを防止するため、冷却水の温度は氷点よりも
高い温度にする。

【００５３】なお、後の空冷式の冷却機構の欄で説明す
るように、ＬＤヘッド２内には大気圧以上の圧力で冷却
用のガスが充填されており、管１６，３１，３２の表面
に結露が生じるのが防止されている。この場合、冷却水
に絶縁性の不凍液を混入して水温を摂氏０℃以下に冷却
してもよい。これにより、ＬＤの一層効果的な冷却が可
能となる。

【００５４】なお、後の給水装置の欄で説明するよう
に、給水装置３０は、冷却水を貯蔵するタンクと当該タ
ンク内を常時真空状態に保つ真空ポンプを備える。これ
により、急激な管内圧力の増加による破裂を防止しつつ
気化冷却を行うことが可能となり、ＬＤの一層効果的な
冷却を行うことができる。

【００５５】アースされているＬＤヘッド２の筐体と、
ＬＤモジュール１０の接地端子の間には、０．１〜１μ
Ｆのコンデンサ５５が配設されている。これにより、静
電気や空気中の電磁波ノイズを筐体側のアースに逃がす
と共に、給水装置３０や電源３からのサージ周波数やア
ース電位差電流がＬＤモジュール１０内の各ＬＤ１５ａ
〜１５ｄに流れることを防止する。

【００５６】(2-3)空冷式の冷却機構 空冷式の冷却機構１４は、上記冷却水の流れる給水管３
１を利用する吸熱部１７、及び、ＬＤヘッド２内に気密
封止されるヘリウムガスを循環させるファン１９により
構成される。

【００５７】ＬＤヘッド２は、気密封止されており、内
部には冷却用の気体として、４Ｎ型９９．９９％以上の
熱伝導性の良い高純度ヘリウムガスが、給水管３１内の
圧力よりも高めの絶対圧力で充填されている。このよう
に、ＬＤヘッド２内の絶対圧力を給水管３１よりも高め
に設定することで、給水管３１のシールが劣化した場合
の冷却水の漏洩を抑止することができる。

【００５８】冷水の流れる給水管３１には、多数の吸熱
板（アルミ冷却フィン）で構成される吸熱部１７が接合
されている。吸熱部１７は、ＬＤヘッド２内に充填され
ているヘリウムガスの冷却を行う。また、第１光学系１
１及び第２光学系１２は、ＬＤモジュール１０の在る空
間と第２光学系１２の在る空間とを繋ぐ通気路９ａ，９
ｂ，９ｃ，９ｄを備える。上記ファン１９を駆動するこ
とにより、ヘリウムガスが図１（ｂ）に矢印で示すよう
にＬＤヘッド２内を循環し、ＬＤモジュール１０のレー
ザ光射出面、第１光学系１１の両面、及び、第２光学系
１２のレーザ光の射出面の冷却を行う。

【００５９】ＬＤヘッド２内に充填されるヘリウムガス
は、不活性ガスでありＬＤの酸化を防止すると共に、比
熱が１．２５であり比熱が０．２４の空気の５．２倍以
上も熱交換率が良く、更に、ＬＤヘッド２内は加圧され
ているため、良好な冷却能力を発揮することができる。
なお、ヘリウムガスの充填圧力を上昇することにより、
冷却能力を更に向上することができると共に、配管１
６，３１，３２の表面に結露することを防止することが
できる。

【００６０】なお、ＬＤモジュール１０のＬＤ１５ｄ近
傍には、所定の温度を越えた場合に時定数０．１秒以下
で高速に給電停止信号を出力する温度センサ１８が設け
られている。温度センサ１８の出力端子は、ＬＤヘッド
２の端子２１に接続されている。

【００６１】また、給水装置３０は、内蔵する各種のセ
ンサから得られる冷却水の純度や導電率、水量、水圧に
ついての情報に基づいて端子３５から給電停止信号を出
力する。なお、給水装置３０の構成については後に詳し
く説明する。

【００６２】(2-4)レーザ光の再入射防止機構 以下、光学系からの反射光がＬＤモジュール１０のＬＤ
に再入射するのを防止するための機構について説明す
る。第１光学系１１は、ＬＤモジュール１０が備える４
つのＬＤより射出されるレーザ光を、各々視準化するＨ
カットの円柱レンズ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄよ
り構成される。第２光学系１２は、２枚の集光レンズ１
２ａ，１２ｂで構成される。集光レンズ１２ａは、図１
の（ａ）に示す側面図において、第１光学系１１側に曲
率の大きな凸面を有するかまぼこ状の円柱レンズであ
る。また、集光レンズ１２ｂは、図１の（ｂ）に示す上
面図において、第１光学系１１側に曲率の大きな凸面を
有するかまぼこ状の円柱レンズである。集光レンズ１２
ａ，１２ｂの何れも凸面を第１光学系１１に向けること
で、第１光学系１１への反射光を発散させ、反射された
レーザ光が第１光学系１１を介してＬＤ１５ａ，１５
ｂ，１５ｃ，１５ｄに再入射するのを防止する。

【００６３】なお、第１光学系１１及び第２光学系１２
を構成するレンズには、波長850nmで反射損失０．５％
以下の狭帯域ＡＲコート、または、反射損失０．７以下
の広帯域多層ＡＲコートを施す。

【００６４】図３は、ＬＤモジュール１０のＬＤ１５ａ
〜１５ｄ、第１光学系の円柱レンズ１１ａ〜１１ｄ、及
び、集光レンズ１２ａを拡大して示す図である。図中の
矢印は、ＬＤ１５ａ〜１５ｄより射出されたレーザ光の
内、集光レンズ１２ａの凸面で反射されたレーザ光を示
す。図示するように、集光レンズ１２ａの凸面でレーザ
光は軸αから離れる方向（発散方向）に反射される。こ
れにより、反射されたレーザ光が第１光学系１１を介し
てＬＤ１５ａ〜１５ｄに再入射することを効果的に防止
することができる。第１光学系を通過して図示しない第
２光学系に入射するレーザ光についても同様である。

【００６５】なお、ＬＤモジュール１０に積み重ねた状
態で備えるＬＤの数は偶数であるほうが好ましい。これ
は、ＬＤの数が奇数の場合、軸α上に真ん中のＬＤが設
けられることになり、当該軸α上に位置するＬＤからの
レーザ光が集光レンズ１２ａで発散されることなく、そ
のまま当該ＬＤに再入射してしまうからである。但し、
軸α上にＬＤを設けない構成であれば、ＬＤモジュール
１０に奇数個のＬＤを備えても良い。

【００６６】(2-5)電源 再び図２を参照する。電源３の電源端子５０ａ及び接地
端子５０ｂは、ＬＤヘッド２の電源端子２０ａ及び接地
端子２０ｂに接続されている。端子５０ｃは、ＬＤヘッ
ド２の端子２１に接続される。端子５０ｄは、給水装置
３０の端子３５に接続されている。

【００６７】電源３は、コンセント６０を介して供給さ
れる交流電圧を直流電圧に変換して出力するＡＣ／ＤＣ
コンバータ５１、及び、温度センサ１８又は給水装置３
０からの給電停止信号に応じてＬＤヘッド２への電流の
供給を停止する保護回路５２で構成される。保護回路５
２は、トランジスタスイッチ５３及び制御回路５４で構
成される。トランジスタスイッチ５３のソース電極は、
端子５０ａに接続され、ドレイン電極は、ＡＣ／ＤＣコ
ンバータ５１の電流出力端子に接続されている。端子５
０ｂは、保護回路５２を通過し、そのままＡＣ／ＤＣコ
ンバータ５１の接地端子に接続される。制御回路５４
は、端子５０ｃ，５０ｄが接続される。制御回路５４
は、温度センサ１８からの給電停止信号、及び、給水装
置３０からの給電停止信号に応じてトランジスタスイッ
チ５３のゲート電極に制御信号を出力し、トランジスタ
スイッチ５３をオフに切り換える。なお、ＡＣ／ＤＣコ
ンバータ５１及び保護回路５２は、非金属の絶縁シート
等により電源３の筐体から完全に絶縁されており、アー
ス電流が回路内に迷走するのを防止している。

【００６８】(2-6)給水装置 図４は、給水装置３０の詳細な構成を示す図である。図
中、配管を太線で表し、当該配管を表す太線の側部に冷
却水の流れる向きを短い矢印で表す。また、各センサ
（７３，７８，８１，９０）からの信号の流れを細線で
表す。冷却水貯蔵タンク７０は、立方型の形状を有す
る。タンク７０の底面に設けられている給水口７１に接
続される管３１は、途中、高出力ポンプ７２、流水圧力
計７３を介して、給水装置３０の外部に至り、最終的に
ＬＤヘッド２内のＬＤモジュール１０の注水口１０ｂに
接続される。給水口７１からの冷却水は、高出力ポンプ
７２により管内の絶対圧力が３気圧以上になる勢いで出
力される。流水圧力計７３は、流水の圧力が所定の範囲
から外れた場合に電源３に給電停止信号を出力する。こ
れにより、詰まりの発生による管内圧力の上昇や、破裂
やシールの劣化による管内圧力の低下に対応してレーザ
出力を停止してＬＤモジュールが壊れるのを防ぐことが
できる。

【００６９】管３１から伸びる枝管７４は、途中、流量
調節弁７５、及び、浄水器７６を介してタンク７０側部
に設けられた注水口７７に接続されている。レーザ加熱
装置１の操作者は、流水圧力計７３の出力に基づいて、
流量調節弁７５を調整して管内の圧力を所望の値に設定
することができる。上記流量調節弁７５を設けることに
より、ポンプ７２の排出口に接続するＬＤモジュールの
増設時における給水管３１内の圧力調節が容易になる。

【００７０】なお、流水圧力計７３の測定値に基づい
て、管内の圧力が所望の値となるように上記流量調節弁
７５を開閉する自動制御装置を採用しても良い。当該構
成を採用することで、誤って配管が折り曲げられた際に
生じる水撃や過圧の緩衝器として流量調節弁７５を機能
させることができる。

【００７１】枝管７４に流れ込んだ冷却水は、浄水器７
６を通過する。浄水器７６は、殺菌灯付きのイオン交換
樹脂である。浄水器７６を通過する冷却水は、イオン交
換樹脂により不純物が取り払われ純水に精製され、殺菌
灯により殺菌される。浄水器７６から排水された冷却水
は、注水口７７よりタンク７０内に戻される。

【００７２】給水管３１の高出力ポンプ７２の下流側に
は温度センサ７８が設けられている。温度センサ７８
は、冷却水の温度が所定値よりも高温になった場合に電
源３に給電停止信号を出力する。これにより、ＬＤモジ
ュール１０のオーバーヒートを防止する。

【００７３】タンク７０の低部近傍の側面には、純度及
び水位センサ９０が設けられている。純度及び水位セン
サ９０は、タンク７０内の水位が配置位置よりも低くな
った場合に電源３に給電停止信号を出力する。これによ
り、配管工事時の水漏れや、配管追加による水位低下に
伴うポンプ７２の空運転、及び、冷却機能の低下に伴う
ＬＤの焼付きを防止する。また、純度及び水位センサ９
０は、冷却水の導電率を純度として測定し、導電率が一
定レベルを超えた場合、電源３に給電停止信号を出力す
る。冷却水が汚れたと判断し、冷却水を介してアース電
流がＬＤモジュール１０に流れるのを防止する。なお、
個別の純度センサ及び水位センサを用いても良い。

【００７４】ＬＤヘッド２内のＬＤモジュール１０内を
循環した冷却水は、ＬＤモジュール１０の排水口１０ｃ
より排水管３２に排水される。当該排水管３２は、タン
ク７０の側部に設けられている注水口８０に接続されて
おり、当該注水口８０よりタンク７０に戻される。排水
管３２は、途中に戻り流量計８１を備える。戻り流量計
８１は、ＬＤモジュールからの戻り流量が所定レベル以
下に減少した場合に、ＬＤモジュール１０内の配管に何
らかのトラブルが生じたと判断して電源３に給電停止信
号を出力する。これにより、冷却水の漏洩によるＬＤモ
ジュール１０の破壊を防止することができる。

【００７５】なお、電源３にも冷却水循環用配管を備え
る事が好ましい。この場合、上記管３１より分岐し、上
記冷却水循環用配管に接続される管１００、当該管１０
０に流れ込んだ冷却水を比較的低出力で出力する低出力
ポンプ１０１、上記電源３内の冷却水循環用配管より排
出される冷却水をタンク７０に戻すための管１０２を設
ける。図中、管１００及び１０２は、太点線で表す。

【００７６】タンク７０の底面には、給水口７１の他
に、もう一つの給水口８１を備える。給水口８１に接続
される管８２は、冷蔵室３３の注水口３３ａに接続され
る。冷蔵室３３は、注水口３３ａを介して入力される冷
却水の温度を強制的に５℃以下に冷却し、冷却後の冷却
水を給水口３３ｂより吐出する。給水口３３ｂに接続さ
れる管８３は、タンク７０の注水口８４に接続されてい
る。冷蔵室３３において冷却された冷却水は、当該注水
口８３よりタンク７０に戻される。

【００７７】なお、冷蔵室３３が冷却水の温度制御に用
いる温度センサ（図示せず）は、タンク７０の給水口８
１近傍よりも注水口３３ａ、又は、給水口３３ｂの近傍
に配設することが好ましい。これにより、より安定した
冷却水の温度管理を実現することができる。

【００７８】タンク７０の上蓋には、逆流防止弁９１を
備える真空ポンプ９２が設けられている。当該真空ポン
プを常時駆動しておくことにより、冷却水が沸騰して気
化した場合や、冷却水の純度が低下して導電率が上昇し
たことにより起こる電気分解によりガスが発生した場合
でも管内の圧力が急激に上昇することを防止することが
できる。また、タンク７０内を真空状態に保つことによ
り、冷却水内にバクテリアや水こけが発生するのを抑制
することができる。

【００７９】図５は、冷却水を貯蔵する立方型のタンク
７０を上から見た図である。注水口８０及び８４は、辺
の中心より一方の角（図面では上部角）に寄った位置に
設ける。これにより、タンク７０内の冷却水は、渦巻状
に攪拌され、むらの少ない安定した温度になる。また、
排水口７１，８１を渦巻の中心付近に設けることで、冷
却水の吐出圧を高めることができる。なお、タンクは、
円柱形状であっても良い。

【００８０】

【発明の効果】本発明の第１のレーザ加熱装置は、ＬＤ
ヘッド内にＬＤモジュールの冷却用のガスを大気圧以上
の圧力で充填することによりＬＤモジュール内で結露が
生じるのを防止し、ＬＤが濡れて壊れるのを防止するこ
とができる。

【００８１】本発明の第２のレーザ加熱装置は、上記第
１のレーザ加熱装置において、ＬＤヘッド内のガスの充
填圧をＬＤモジュールの配管の内圧よりも高めに設定す
ることで、前記配管に亀裂が入った場合やシール部分が
劣化した場合に冷却水が漏水しＬＤに損傷を与えること
を防止することができる。

【００８２】本発明の第３のレーザ加熱装置は、上記何
れかのレーザ加熱装置において、上記真空ポンプによ
り、給水装置の備えるタンク内を常に真空状態に保つこ
とで、冷却水が沸騰して気化した場合などに内圧が急上
昇し、配管が壊れるのを防止することができる。また、
気化冷却を可能とし、効率よくＬＤを冷却することがで
きる。

【００８３】本発明の第４のレーザ加熱装置は、上記第
３のレーザ加熱装置において、タンクへの注水口を所定
の方向に向けることで、タンク内に渦巻を生じさせ、こ
れにより冷却水の攪拌を行い、均一な温度の冷却水を低
部に設ける給水口より適切な吐出圧により給水を行うこ
とが可能になる。

【００８４】本発明の第５のレーザ加熱装置は、上記何
れかのレーザ加熱装置において、給水装置内に備える給
水異常検出手段が給水異常を検出した場合に電源に給電
停止信号を出力し、レーザ出力を迅速に停止することが
できる。なお、この場合であっても給水装置は駆動し続
け、ＬＤモジュールの冷却が行われる。これにより給水
の異常発生時にＬＤを効果的に保護することができる。

【００８５】本発明の第６のレーザ加熱装置は、上記第
５のレーザ加熱装置において、給水異常検出センサとし
て冷却水の吐出圧の異常に応じてＬＤモジュールへの給
電を停止する。これにより給水の異常発生時にＬＤを効
果的に保護することができる。

【００８６】本発明の第７のレーザ加熱装置は、上記第
５又は第６のレーザ加熱装置において、給水異常検出セ
ンサとして、水温の異常に応じてＬＤモジュールへの給
電を停止する。これにより給水の異常発生時にＬＤを効
果的に保護することができる。

【００８７】本発明の第８のレーザ加熱装置は、上記第
５乃至第７の何れかのレーザ加熱装置において、給水異
常検出センサとして、ＬＤモジュールから戻ってくる水
量の異常に応じてＬＤモジュールへの給電を停止する。
これにより給水の異常発生時にＬＤを効果的に保護する
ことができる。

【００８８】本発明の第９のレーザ加熱装置は、上記第
５乃至第８の何れかに記載のレーザ加熱装置において、
給水異常検出センサとして、冷却水の導電率が所定値以
上になった場合には、冷却水を介してＬＤモジュールの
ＬＤにアース電流が流れ込むのを防止するため、ＬＤモ
ジュールへの給電を停止する。これにより給水の異常発
生時にＬＤを効果的に保護することができる。

【００８９】本発明の第１０のレーザ加熱装置は、上記
第５乃至第９の何れかに記載のレーザ加熱装置におい
て、給水異常検出センサとして、タンク内の水位が規定
の位置以下になった場合に、配管から漏水していると判
断してＬＤモジュールへの給電を停止する。これによ
り、給水異常の発生時にＬＤを効果的に保護することが
できる。

【００９０】本発明の第１１のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、ＬＤモジュールの備
える温度センサにより、ＬＤのレーザ射出面近傍の温度
が所定値よりも高温になった場合に、ＬＤのオーバーヒ
ートであると判断して給電を停止する。これにより、Ｌ
Ｄがオーバーヒートして壊れることを防止することがで
きる。

【００９１】本発明の第１２のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、光学系として、ＬＤ
モジュール側に凸状のレンズをもちいることで、ＬＤモ
ジュールより射出されたレーザ光の光学系からの反射光
がＬＤに再入射するのを抑制することができる。これに
より、光学系からの反射光が再入射してＬＤが壊れるの
を防止することができる。

【００９２】本発明の第１３のレーザ加熱装置は、上記
第１２のレーザ加熱装置において、光学系のＬＤモジュ
ール側のレンズの曲率、及び、ＬＤモジュールのレーザ
射出面からの距離を、ＬＤモジュールへの戻り光がＬＤ
に再入射しない値に設定することで、光学系からの反射
光によりＬＤモジュールのＬＤが壊れるのを効果的に防
止することができる。

【００９３】本発明の第１４のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、ＬＤモジュールの備
える各ＬＤを、レーザ光の波長吸収性が１０％以下の絶
縁性の鏡面物質で挟持することで、レーザの発光効率を
向上することができる。

【００９４】本発明の第１５のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、冷蔵室の温度制御用
の温度センサを冷却水の注水口又は給水口の近傍に設け
ることで、より正確な温度制御を行うことができる。

【００９５】本発明の第１６のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、冷却水の温度を１５
℃以下に設定することで、ＬＤモジュールの冷却効率と
寿命の改善と、バクテリアの発生の抑制を行うことがで
きる。

【００９６】本発明の第１７のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、冷却水に絶縁性の不
凍液を混入することで、０℃以下に冷却し、ＬＤモジュ
ールの冷却効率と寿命の更なる改善を行うと共に、バク
テリアの発生を完全に防止することができる。バクテリ
アの発生を無くすことで、バクテリアにより管が詰まり
内圧が上昇して破裂したりシール部から漏水するのを防
止することができる。これによりＬＤが濡れて壊れるの
を防止することができる。

【００９７】本発明の第１８のレーザ加熱装置は、浄水
器により冷却水の純度低下を防止してアース電流がＬＤ
モジュールのＬＤに流れ込むのを防ぎ、ＬＤが破壊され
るのを防止することができる。

【００９８】本発明の第１９のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、殺菌灯により冷却水
の殺菌を行うことで、バクテリアや細菌の繁殖を防ぎ、
これらにより配管が詰まることを防止する。これによ
り、配管内の圧力の増加による破裂やシール部からの漏
水を防止し、ＬＤに水分が付着して壊れるのを防止する
ことができる。

【００９９】本発明の第２０のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、ＬＤモジュールの金
属部分全てをアースから絶縁する手段を備えることによ
り、万一のアース電流のＬＤモジュールへの回り込みに
よる静電破壊を防止することができる。

【０１００】本発明の第２１のレーザ加熱装置は、上記
何れかのレーザ加熱装置において、ＬＤモジュールの負
極端子とアースされたＬＤヘッドの間に０．１〜１．０
μＦのコンデンサを設け、静電気や空気中の電磁波ノイ
ズを常時アースに逃がす一方、給水装置や電源からのＬ
Ｄ破壊に繋がる大サージ周波数やアース電位差電流をＬ
Ｄバーに流さない手段を備えることで、一層ＬＤモジュ
ールの静電耐圧を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係るレーザ加熱装置の全体構
成図である。

【図２】 レーザ加熱装置のＬＤヘッド及び電源部の内
部構成を示す図である。

【図３】 ＬＤモジュールより射出されたレーザ光の
内、第１光学系において反射されたレーザ光の進路を示
す図である。

【図４】 給水装置の構成を示す図である。

【図５】 冷却水を貯蔵する立方型のタンクを上から見
た図である。

【図６】 従来のレーザ加熱装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ レーザ加熱装置、２ ＬＤヘッド、３ 電源、５
被加熱物、１０ ＬＤモジュール、１０ｂ，３３ａ，７
７，８０，８４ 注水口、１０ｃ 排水口、１１ 第１
光学系、１２ 第２光学系、１３ 水冷式のＬＤ冷却機
構、１４ 空冷式のＬＤ冷却機構、１５ａ〜１５ｄ Ｌ
Ｄ、３０ 給水装置、３１ 給水管、３２ 排水管、３
３ 冷蔵室、３３ｂ，７１，８１ 給水口、６０ コン
セント、７０ タンク、７８ 温度センサ、８０ 流水
計、９０ 水位センサ、９２ 真空ポンプ。

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １以上のレーザダイオードから成り、各
   レーザダイオードを冷却するように冷却水を循環させる
   配管を備えるレーザダイオードモジュールと、 レーザダイオードモジュールより射出されるレーザ光を
   合焦させる光学系と、 上記冷却水を冷却する冷蔵室と、 上記冷蔵室において冷却した冷却水を上記レーザダイオ
   ードモジュールの備える配管に供給すると共に、レーザ
   ダイオードモジュールの配管から戻ってくる冷却水を上
   記冷蔵室に戻して再び冷却させる給水装置と、 少なくとも上記レーザダイオードモジュール及び光学系
   を内蔵し、内蔵するレーザダイオードモジュールのレー
   ザ射出面及び光学系を冷却するためのガスを大気圧以上
   の圧力で気密封止したレーザダイオードヘッドと、 上記冷却用のガスを冷却する吸熱部と、 上記吸熱部において冷却されたガスをレーザダイオード
   ヘッドの内部で循環させるファンとを備えることを特徴
   とするレーザ加熱装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレーザ加熱装置におい
   て、 レーザダイオードヘッド内の冷却用のガスの充填圧を、
   上記レーザダイオードモジュールの配管の内圧よりも高
   く設定したことを特徴とするレーザ加熱装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のレーザ加
   熱装置において、 給水装置は、冷却水を貯蔵するタンクと、タンク内を常
   時真空状態に保つ真空ポンプとを備えることを特徴とす
   るレーザ加熱装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のレーザ加熱装置におい
   て、 給水装置は、レーザダイオードモジュールから戻ってく
   る冷却水及び冷蔵室から供給される冷却水の注水口を、
   タンク内において渦巻が生じる方向に向けて設け、レー
   ザダイオードモジュール及び冷蔵室への給水口を上記タ
   ンク底面の中心近傍に設けることを特徴とするレーザ加
   熱装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の
   レーザ加熱装置において、 給水装置は給水異常の発生時に上記電源に給電停止信号
   を出力する給水異常検出センサを備え、 上記電源は、給水異常検出センサからの給電停止信号に
   応じてレーザダイオードモジュールへの給電を停止する
   保護回路を備えることを特徴とするレーザ加熱装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のレーザ加熱装置におい
   て、 給水装置は、給水異常検出センサとして、冷却水の吐出
   圧が所定値を超えた場合に上記電源に給電停止信号を出
   力する流水圧力計を備えることを特徴とするレーザ加熱
   装置。
7. 【請求項７】 請求項５又は請求項６に記載のレーザ加
   熱装置において、 給水装置は、給水異常検出センサとして、冷却水の温度
   が所定値を超えた場合に上記電源に給電停止信号を出力
   する温度センサを備えることを特徴とするレーザ加熱装
   置。
8. 【請求項８】 請求項５乃至請求項７の何れかに記載の
   レーザ加熱装置において、 給水装置は、給水異常検出センサとして、レーザダイオ
   ードモジュールから戻ってくる冷却水量が所定値以下の
   場合に上記電源に給電停止信号を出力する戻り流量計を
   備えることを特徴とするレーザ加熱装置。
9. 【請求項９】 請求項５乃至請求項８の何れかに記載の
   レーザ加熱装置において、 給水装置は、給水異常検出センサとして、冷却水の導電
   率が所定値以上になった場合に冷却水の純度が低下した
   と判断して上記電源に給電停止信号を出力する純度セン
   サを備えることを特徴とするレーザ加熱装置。
10. 【請求項１０】 請求項５乃至請求項９の何れかに記載
    のレーザ加熱装置において、 給水装置は、冷却水を貯蔵するタンクを備え、給水異常
    検出センサとして、上記タンク内の冷却水量が所定値以
    下になった場合に上記電源に給電停止信号を出力する水
    位センサを備えることを特徴とするレーザ加熱装置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０の何れかに記
    載のレーザ加熱装置において、 レーザダイオードモジュールは、内蔵するレーザダイオ
    ードのレーザ射出面近傍の温度が所定値以上になった場
    合に上記電源に給電停止信号を出力する温度センサを備
    え、 上記電源は、レーザダイオードモジュールからの給電停
    止信号に応じてレーザダイオードモジュールへの給電を
    停止する保護回路を備えることを特徴とするレーザ加熱
    装置。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至請求項１１の何れかに記
    載のレーザ加熱装置において、 光学系は、レーザダイオードモジュール側に凸状の面を
    有するレンズで構成されることを特徴とするレーザ加熱
    装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のレーザ加熱装置に
    おいて、 光学系のレーザダイオードモジュール側のレンズの曲
    率、及び、レーザダイオードモジュールのレーザ射出面
    からの距離を、レーザダイオードモジュールへの戻り光
    がレーザダイオードに再入射しない値に設定したことを
    特徴とするレーザ加熱装置。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至請求項１３の何れかに記
    載のレーザ加熱装置において、 レーザダイオードモジュールの備える各レーザダイオー
    ドは、レーザ光の波長吸収性が１０％以下の絶縁性の鏡
    面物質で挟持されていることを特徴とするレーザ加熱装
    置。
15. 【請求項１５】 請求項１乃至請求項１４の何れかに記
    載のレーザ加熱装置において、 冷蔵室は、冷却水の温度制御に用いる温度センサを冷蔵
    室の注水口近傍又は給水口近傍に備えることを特徴とす
    るレーザ加熱装置。
16. 【請求項１６】 請求項１乃至請求項１５の何れかに記
    載のレーザ加熱装置において、 冷蔵室は、レーザダイオードモジュールの冷却効率と寿
    命の改善と、バクテリアの発生の抑制を目的として冷却
    水を１５℃以下に冷却することを特徴とするレーザ加熱
    装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載のレーザ加熱装置に
    おいて、 レーザダイオードモジュールの水冷効率と寿命の更なる
    改善と、バクテリアの発生を完全に無くすことを目的と
    して、冷却水に絶縁性の不凍液を混合して、レーザダイ
    オードモジュール部の冷却水温度を０℃以下に冷却する
    ことを特徴とするレーザ加熱装置。
18. 【請求項１８】 請求項１乃至請求項１７の何れかに記
    載のレーザ加熱装置において、 給水装置は、冷却水の浄化及び殺菌を行う浄水器を備え
    ることを特徴とするレーザ加熱装置。
19. 【請求項１９】 請求項１乃至請求項１８の何れかに記
    載のレーザ加熱装置において、 給水装置は、レーザダイオードモジュールへ吐出する冷
    却水の圧力を調節する制御弁を備えることを特徴とする
    レーザ加熱装置。
20. 【請求項２０】 請求項１乃至請求項１９の何れかに記
    載のレーザ加熱装置において、 レーザダイオードモジュールの金属部分全てをアースか
    ら絶縁する手段を備えたことを特徴とするレーザ加熱装
    置。
21. 【請求項２１】 請求項１乃至請求項２０の何れかに記
    載のレーザ加熱装置において、 レーザダイオードモジュールの負極端子とアースされた
    レーザダイオードヘッドの間に０．１〜１．０μＦのコ
    ンデンサを設けたことを特徴とするレーザ加熱装置。