JP2004014886A - レーザー装置の収容ケースおよびそれを用いたレーザーシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザー装置を所定の環境下に配設することができるようにする。
【解決手段】レーザー装置を内部に収容可能な本体部と、上記本体部に配設され、上記本体部の内部の水蒸気を上記本体部の外部に排出して、上記本体部内を所定の湿度に維持する除湿ユニットとを有する。また、上記除湿ユニットは、上記本体部に穿設された開口部に配設され、上記本体部の内部の水蒸気を分解する第１の電極と、上記第１の電極による水蒸気の分解で発生した水素が透過する高分子電解質膜と、上記高分子電解質膜を上記第１の電極との間で狭持し、上記高分子電解質膜を透過した水素を上記本体部の外部の酸素と反応させ、水蒸気として上記本体部の外部に排出する第２の電極とを有する。
【選択図】 図１
【解決手段】レーザー装置を内部に収容可能な本体部と、上記本体部に配設され、上記本体部の内部の水蒸気を上記本体部の外部に排出して、上記本体部内を所定の湿度に維持する除湿ユニットとを有する。また、上記除湿ユニットは、上記本体部に穿設された開口部に配設され、上記本体部の内部の水蒸気を分解する第１の電極と、上記第１の電極による水蒸気の分解で発生した水素が透過する高分子電解質膜と、上記高分子電解質膜を上記第１の電極との間で狭持し、上記高分子電解質膜を透過した水素を上記本体部の外部の酸素と反応させ、水蒸気として上記本体部の外部に排出する第２の電極とを有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー装置の収容ケースおよびそれを用いたレーザーシステムに関し、さらに詳細には、各種レーザー装置を収容するのに用いて好適なレーザー装置の収容ケースおよびそれを用いたレーザーシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光学部品や電子部品などの各種部品により構成されるレーザー装置においては、レーザー装置内で発生する光には指向性があってエネルギー密度が高いため、こうした光により各種部品に損傷を与える恐れがあった。そして、レーザー装置内で発生した光による各種部品の損傷は、レーザー装置の外部環境の湿度が高いほど生起し易くなっている。
【０００３】
より詳細には、レーザー装置の外部環境の湿度が高いと、レーザー装置の電子部品には腐食が生じることがある。
【０００４】
また、レーザー装置の外部環境の湿度が高い場合には、レーザー装置の各種部品の表面に水分が付着し、さらにその各種部品の表面の水分に塵やほこりなどが堆積することになる。そして、各種部品の表面に付着した水分や塵、ほこりなどが、レーザー装置内で発生する光の熱を吸収すると、光学部品などは損傷してしまうことがある。
【０００５】
さらに、各種部品の表面に付着した水分や塵、ほこりなどによって散乱などの影響が生じると、レーザー装置からのレーザーの出力が低下したり、光学部品の透過率が低下するなどの新たな問題点が生起されることになっていた。
【０００６】
また、上記したようなレーザー装置には、励起用ランプや励起用レーザーダイオードなどの熱源が配設されていることが多く、これら熱源を冷却するための冷却水を用いたシステムやペルチェ素子を用いたシステムなどの冷却装置も配設されている。
【０００７】
これらレーザー装置に配設された冷却装置は、レーザー装置においては周囲に比べて冷却された箇所となるため、レーザー装置の外部環境の湿度が高い場合には、当該冷却装置に結露が生じてしまい、レーザー装置に大きなダメージを与えることになる。
【０００８】
上記したようにしてレーザー装置の外部環境の湿度が高い場合に生起される各種不具合を解消するために、レーザー装置自体を密閉構造とすることや、あるいは、レーザー装置の外部から窒素ガスや乾燥空気などを供給することなどが提案されている。
【０００９】
しかしながら、レーザー装置自体を密閉構造にすることは、レーザー装置全体が大型の場合には困難であるという問題点があった。また、レーザー装置自体を密閉構造にしてしまうと、レーザー装置の調整のときなどにレーザー装置を開けることができないという問題点があった。
【００１０】
一方、レーザー装置の外部から窒素ガスや乾燥空気などを供給するには、ボンベなどの大型の装置を付加しなければならず、メンテナンスの手間がかかるという問題点があった。
【００１１】
さらに、レーザー装置の運搬時には、上記いずれの場合も、レーザー装置自体が密閉構造であると低温度にさらされ相対湿度が１００を越えて結露が生じ、レーザー装置の外部からの窒素ガスや乾燥空気などの供給も継続できないので結露が生じてしまうという問題点があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザー装置を所定の環境下に配設することができるようにしたレーザー装置の収容ケースおよびそれを用いたレーザーシステムに関する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、レーザー装置を内部に収容可能な本体部と、上記本体部に配設され、上記本体部の内部の水蒸気を上記本体部の外部に排出して、上記本体部内を所定の湿度に維持する除湿ユニットとを有するようにしたものである。
【００１４】
従って、本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、除湿ユニットによって、本体部の内部の水蒸気が本体部の外部に排出され、本体部内が所定の湿度に維持されるので、本体部の内部に収容されたレーザー装置を所定の環境下に配設することができる。
【００１５】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記除湿ユニットは、上記本体部の内部の水蒸気を分解して上記本体部の外部に排出するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記除湿ユニットは、上記本体部に穿設された開口部に配設され、上記本体部の内部の水蒸気を分解する第１の電極と、上記第１の電極による水蒸気の分解で発生した水素が透過する高分子電解質膜と、上記高分子電解質膜を上記第１の電極との間で狭持し、上記高分子電解質膜を透過した水素を上記本体部の外部の酸素と反応させ、水蒸気として上記本体部の外部に排出する第２の電極とを有するようにしたものである。
【００１７】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記除湿ユニットは、上記本体部に配設された中空の箱状体であって、開放すると上記中空の内部空間と上記本体部の内部とが連通して、上記本体部の内部の空気が上記中空の内部空間に流入する第１の扉と、開放すると上記中空の内部空間と上記本体部の外部とが連通して、上記中空の内部空間の空気が上記本体部の外部に放出する第２の扉とを有する箱状部材と、上記箱状部材の内部空間に配設され水蒸気を分解して吸着する吸着物質と、上記吸着物質を加熱し、上記吸着物質に分解して吸着した分解物を水蒸気として放出する加熱手段とを有し、上記第１の扉を開放するとともに上記第２の扉を閉じて、上記第１の扉から上記箱状部材の中空の内部空間に上記本体部の内部の空気を流入させて、上記吸着物質に上記本体部の内部の水蒸気を分解して吸着させた後、上記第２の扉を開放するとともに上記第１の扉を閉じ、上記加熱手段によって上記吸着物質を加熱して、上記吸着物質に分解して吸着した分解物を水蒸気として上記第２の扉から上記本体部の外部に排出するようにしたものである。
【００１８】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、上記吸着物質は、二酸化ケイ素を含む多孔質物質であるようにしたものである。
【００１９】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記除湿ユニットは、上記本体部の内部の水蒸気を結露させて上記本体部の外部に排出するようにしたものである。
【００２０】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、上記除湿ユニットは、上記本体部に配設された中空の箱状体であって、上記収容ケースの内部と連通する孔部を介して、上記本体部の内部の空気が中空の内部空間に流入する箱状部材と、上記箱状部材の内部空間に配設され、所定の冷却手段によって冷却され、上記箱状部材の上記孔部を介して流入した上記本体部の内部の空気が表面に接触すると結露が生じる冷却フィンと、上記箱状部材の内部空間の空気が、上記冷却フィンを通過し、上記孔部を介して上記本体部の内部に流入するように気流を生起するファンとを有するようにしたものである。
【００２１】
また、本発明のうち請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、上記冷却手段はペルチェ素子であって、該ペルチェ素子の上記冷却ファンとは反対側には上記ペルチェ素子の冷却用のフィンが配設され、該ペルチェ素子のペルチェ効果によって、上記冷却フィンが冷却されるとともに上記ペルチェ素子の冷却用のフィンが加熱されるが、上記ペルチェ素子の冷却用のフィンは、上記ファンが生起する気流によって上記冷却フィンを通過した上記箱状部材の内部空間の空気によって冷却されるようにしたものである。
【００２２】
また、本発明のうち請求項９に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７または請求項８のいずれか１項に記載の発明において、上記除湿ユニットに電池が内蔵されているようにしたものである。
【００２３】
また、本発明のうち請求項１０に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の発明において、上記本体部内は湿度が５０％以下に維持されるようにしたものである。
【００２４】
また、本発明のうち請求項１１に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の発明において、上記本体部内は湿度が２０％から５０％の範囲内に維持されるようにしたものである。
【００２５】
また、本発明のうち請求項１２に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０または請求項１１のいずれか１項に記載の発明において、上記本体部の内部に収容されたレーザー装置は、レーザーのパルス幅が１００ピコ秒以下であるようにしたものである。
【００２６】
また、本発明のうち請求項１３に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載の発明において、上記本体部の内部には冷却装置が配設されているようにしたものである。
【００２７】
また、本発明のうち請求項１４に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２または請求項１３のいずれか１項に記載のレーザー装置の収容ケースと、上記収容ケースの本体部の内部に収容されたレーザー装置とを有するようにしたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明によるレーザー装置の収容ケースおよびそれを用いたレーザーシステムの実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００２９】
図１（ａ）には、本発明によるレーザー装置の収容ケースを用いたレーザーシステムの一部を破断して示した概略構成説明図が示されており、図１（ｂ）には、（ａ）のＡ矢視図が示されている。
【００３０】
レーザーシステム２００は、レーザー装置１０２と、レーザー装置１０２を内部に収容する収容ケース１０とを有して構成されている。
【００３１】
レーザー装置１０２は、所定の透過性を有する出射側ミラー１０４と入射された光を全反射する全反射ミラー１０６とにより構成されたレーザー共振器と、レーザー共振器の光路上の出射側ミラー１０４と全反射ミラー１０６との間に配置された波長可変レーザー媒質１０８ならびにＱスイッチ１１０と、出射側ミラー１０４から出射するレーザー光を集光する集光レンズ１１２と、集光レンズ１１２によって集光されたレーザー光が入射する波長変換結晶１１４とを有して構成されている。
【００３２】
一方、収容ケース１０は、内部１２ａが中空の略箱状体の本体部１２と、本体部１２に配設された除湿ユニット１４とを有して構成されている。
【００３３】
本体部１２は、例えば、耐熱性材料により形成され、内部１２ａを気密な状態で本体部１２の外部から隔離する６つの平面部、即ち、上面部１２ｂ、底面部１２ｃ、正面部１２ｄ，背面部１２ｅ，左側面部１２ｆならびに右側面部１２ｇを備えている。
【００３４】
この本体部１２の内部１２ａにはレーザー装置１０２が配設される。そして、本体部１２の正面部１２ｄには、レーザー装置１０２から出射された出射レーザー光のみを透過する光学窓１３が形成されている。より詳細には、この光学窓１３は、レーザー装置１０２の波長変換結晶１１４の出射面１１４ｂ側に位置するようにして形成されており、レーザー装置１０２から出射される出射レーザー光の種類に応じて、例えば、シリカガラスにより形成されるものである。
【００３５】
図２には、除湿ユニット１４を中心に示した概略構成説明図が示されており、除湿ユニット１４は、本体部１２の左側面部１２ｆに穿設された開口部１２ｆｆを覆うようにして配設されている。
【００３６】
より詳細には、除湿ユニット１４は、本体部１２の左側面部１２ｆの開口部１２ｆｆの外周側にＯリング１６を介して配設される取付部材１８と、取付部材１８に支持され本体部１２の左側面部１２ｆの開口部１２ｆｆ側に位置する電極２０と、電極２０との間で高分子電解質膜２４を狭持するようにして取付部材１８に支持された電極２２と、電極２０ならびに電極２２に直流電流を供給する電池２６とを有して構成されている。
【００３７】
このように、除湿ユニット１４においては、電極２０が本体部１２の内部１２ａ側に位置し、電極２２が本体部１２の外部側に位置している。これら電極２０ならびに電極２２はいずれも、多孔質の電極である。そして、電極２０は電池２６によって直流電流が供給されると陽極となり、電極２２は電池２６によって直流電流が供給されると陰極となるようになされている。
【００３８】
電極２０と電極２２とによって狭持される高分子電解質膜２４は、陽イオン導電性固体高分子膜により形成されている。この高分子電解質膜２４の透過孔の大きさはサブミクロンのオーダーであるため、高分子電解質膜２４を透過して本体部１２に内部１２ａに塵などが流入することはない。
【００３９】
なお、高分子電解質膜２４が電極２０と電極２２とによって狭持される構成は、例えば、白金黒を含むペーストを塗布した２枚の金属多孔板によって、陽イオン導電性固体高分子膜を挟み込み、それらを高温プレスして形成することができる。即ち、上記したようにすると、接合面の食い込み部に白金黒と白金担持カーボンなどが３次元的に分布して、触媒層が形成される。これにより、金属多孔板の一方と触媒層とが電極２０のような陽極となり、金属多孔板の他方と触媒層とが電極２２のような陰極となって、陽イオン導電性固体高分子膜からなる高分子電解質膜２４が狭持された構成となる。
【００４０】
以上の構成において、レーザーシステム２００よりレーザー光を得るには、励起レーザー光を用いてレーザー装置１０２の波長可変レーザー媒質１０８を励起する。すると、波長可変レーザー媒質１０８から出射された出射光が、全反射ミラー１０６によって反射されてレーザー共振器内を往復する。
【００４１】
そして、レーザー共振内を往復して増幅されたレーザー光は、Ｑスイッチ１１０によって高出力のパスル光となって出射側ミラー１０４から出射される。出射側ミラー１０４から出射されたレーザー光は、集光レンズ１１２によって集光されて波長変換結晶１１４の入射面１１４ａに入射する。その結果、波長変換結晶１１４の出射側１１４ｂからは、波長変換結晶１１４により所定の波長に変換された出射レーザー光が出射される。
【００４２】
こうしてレーザー装置１０２の波長変換結晶１１４の出射面１１４ｂから出射された出射レーザー光が、波長変換結晶１１４の出射面１１４ｂの近傍に位置する収容ケース１０の本体部１２の光学窓１３から収容ケース１０の外部に出射されて、レーザーシステム２００によりレーザー光を得ることができる。
【００４３】
ここで、上記したようにしてレーザー光が得られるレーザーシステム２００において、レーザー装置１０２を収容する収容ケース１０は、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａが、除湿ユニット１４によって所定の湿度で維持されている。
【００４４】
より詳細には、図３に示すように、除湿ユニット１４の電極２０は、電池２６によって直流電流が供給されて陽極となり、電極２２は電池２６によって直流電流が供給されて陰極となる。
【００４５】
そして、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａの水蒸気を構成する水分子（Ｈ２Ｏ）は、本体部１２の内部１２ａ側に位置した陽極である電極２０の表面２０ａならびに内部２０ｂにおいて、以下に示す化学式１によって、酸素分子（Ｏ２）と水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）とに分解される。
【００４６】
Ｈ２Ｏ→２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−・・・化学式１
除湿ユニット１４の電極２０による水蒸気の分解で発生した水素イオン（Ｈ＋）は、陽イオン導電性固体高分子膜により形成される高分子電解質膜２４を透過して、電極２２に到達する。この際、電子（ｅ−）は取付部材１８などを通って電極２２に到達する。
【００４７】
そして、本体部１２の外部側に位置した陰極である電極２２の表面２２ａならびに内部２２ｂにおいて、以下に示す化学式２によって、高分子電解質膜２４を透過した水素イオン（Ｈ＋）が本体部１２の外部の酸素分子（Ｏ２）と反応して水蒸気となる。
【００４８】
２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ ・・・化学式２
こうして本体部１２の内部１２ａの水蒸気が、除湿ユニット１４の電極２０によって分解され、電極２２から本体部１２の外部に排出されるので、本体部１２の内部１２ａを除湿することができ、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａは所定の湿度に維持される。
【００４９】
上記したようにして、収容ケース１０は除湿ユニット１４を有するようにしたため、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａが所定の湿度に維持されるようになり、本体部１２の内部１２ａに配置されるレーザー装置１０２を所定の環境下におくことができる。
【００５０】
このため、収容ケース１０を用いることにより、本体部１２の内部１２ａに配置されたレーザー装置１０２の電子部品に腐食が発生することを防止できる。また、収容ケース１０を用いることにより、レーザー装置１０２の各種部品の表面に水分や塵、ほこりなどが付着することを防止できるので、光学部品などの損傷を防ぐことができる。
【００５１】
従って、収容ケース１０を用いると、収容ケース１０内に収容されたレーザー装置１０２の各種部品などを良好な状態に維持することができるので、レーザー装置１０２からのレーザーの出力の低下や光学部品の透過率の低下などを抑止でき、レーザー装置１０２から安定して出射レーザー光を得ることができるレーザーシステム２００を実現できる。
【００５２】
また、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａにレーザー装置１０２を収容すると、レーザー装置１０２を外部から遮断できるので、レーザー装置自体を密閉構造にする必要がなく、収容されたレーザー装置の各種調整も容易に行うことができる。
【００５３】
また、収容されるレーザー装置全体の大きさに応じて収容ケース１０の寸法設定を行えば、大型のレーザー装置であっても、収容ケース１０の内部１２ａに収容することが可能となり、大型のレーザー装置を所定の環境下におくことができる。
【００５４】
さらに、この収容ケース１０においては、レーザー装置の外部から窒素ガスや乾燥空気などを供給する必要がないので、ボンベなどの大型の装置を付加する必要がなく、省スペース化を実現でき、メンテナンスに手間がかからない。
【００５５】
さらにまた、収容ケース１０の除湿ユニット１４には電池２６が内蔵されているので、レーザーシステム２００の運搬時にも除湿ユニット１４を動作させることができる。このため、レーザーシステム２００の運搬にトラックや飛行機などを使用する際において、レーザー装置１０２が収容されている収容ケース１０の内部と外部とに温度差が生じても、除湿ユニット１４を動作させることにより、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａを所定の湿度に維持できるので、相対湿度が常に低く保たれることになって、レーザー装置内の結露を防止することができる。
【００５６】
なお、上記した除湿ユニット１４においては、電池２６としては、例えば、ＤＣ３Ｖのものを用いればよく、その場合には電流値も１μＡ以下となる。即ち、除湿ユニット１４は小型の電池で長時間動作可能であるので、収容ケース１０の内部に収容したレーザー装置を、長時間所定の環境下におくことができる。
【００５７】
また、除湿ユニット１４において、電池２６に代わって他の種類の電源を用いてもよいことは勿論である。
【００５８】
そして、収容ケース１０においては、除湿ユニット１４の動作時間を調整するなどして、本体部１２の内部１２ａの湿度を５０％以下に維持することができ、レーザー装置１０２の各種部品の表面への水分や塵、ほこりなどの付着を一層確実に防止して、本体部１２の内部１２ａに配置されるレーザー装置１０２を所定の環境下におくことができる。
【００５９】
また、収容ケース１０においては、除湿ユニット１４により、本体部１２の内部１２ａの湿度を２０％から５０％の範囲内に維持することができ、レーザー装置１０２の光学部品を良好な状態で動作させることができる。
【００６０】
より詳細には、レーザー装置１０２に配設された光学部品であるミラーの表面に、反射膜などの薄膜が形成されていることがある。こうした場合に、ミラーの外部環境の湿度が低くなりすぎると、ミラー表面に形成された薄膜の厚みが変動したり、あるいは薄膜が剥離してしまい、レーザー出力の低下や光学部品の透過率、反射率の変動を引き起こす恐れがある。
【００６１】
このため、収容ケース１０により、本体部１２の内部１２ａの湿度を２０％から５０％の範囲内に維持して、湿度が低くなりすぎることを防止すると、レーザー装置１０２の光学部品を良好な状態に維持することができ、レーザー装置１０２のレーザー出力の低下や光学部品の透過率ならびに反射率の低下などがなく、一層確実にレーザー装置１０２から安定して出射レーザー光を得ることができるレーザーシステム２００を実現することができる。
【００６２】
次に、図４乃至図８を参照しながら、上記した収容ケース１０の除湿ユニット１４の他の例について説明する。なお、図１乃至図３に示す構成と同一あるいは相当する構成には、図１乃至３と同一の符号を付して示すことにより、その詳細な説明は省略する。
【００６３】
図４には、上記した収容ケース１０の除湿ユニット１４とは異なる構成を有する除湿ユニット３４を中心に示した概略構成説明図が示されており、この除湿ユニット３４は、収容ケース１０の本体部１２の左側面部１２ｆの開口部１２ｆｆの外周側にＯリング１６を介して配設された内部３６ａが中空の略箱状体である箱状部材３６と、箱状部材３６の内部３６ａに配設された吸着物質３８と、吸着物質３８を加熱するヒーター４０とを有して構成されている。
【００６４】
ここで、箱状部材３６は、本体部１２の開口部１２ｆｆ側に開閉自在に配設された内側扉３６ｂと、本体部１２の外部側に開閉自在に配設された外側扉３６ｃとを有している。また、箱状部材３６の外側扉３６ｃ近傍には、フィルター４２が配設されている。このフィルター４２は、本体部１２に内部１２ａに塵などが流入することを防止するものである。
【００６５】
そして、この箱状部材３６の内部３６ａは、内側扉３６ｂが開放されると本体部１２の内部１２ａと連通することになり、外側扉３６ｃが開放されると本体部１２の外部と連通することになる。なお、内側扉３６ｂならびに外側扉３６ｃの開閉には、例えば、図示しないモーターの駆動力や、あるいは、形状記憶部材などを用いることができる。
【００６６】
吸着物質３８は、水分子の吸着が可能な各種除湿剤、例えば、多孔質物質などを用いることができる。この実施の形態においては、吸着物質３８として二酸化ケイ素を含む多孔質物質であるシリカゲルを用いることとする。なお、吸着物質３８はシリカゲルに限られるものではないことは勿論であり、例えば、二酸化ケイ素およびアルミナを含むゼオライトとしてもよい。
【００６７】
ヒーター４０は、吸着物質３８の種類に応じた所定の温度で、吸着物質３８を加熱するものである。ヒーター４０の加熱により、吸着物質３８たるシリカゲルの水蒸気の吸着能力を所定のレベルに維持することができる。
【００６８】
以上の構成において、レーザー装置１０２を収容する収容ケース１０においては、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａが、除湿ユニット２４によって所定の湿度で維持される。以下、この点について詳細に説明する。
【００６９】
まず、図５（ａ）に示すように、外側扉３６ｃが閉じている状態で内側扉３６ｂを開放する。なお、この際、ヒーター４０は駆動されずオフとなっている。
【００７０】
そうすると、箱状部材３６の内部３６ａに、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａの空気が流入する。内部３６ａに流入した空気中の水蒸気を構成する水分子（Ｈ２Ｏ）が、箱状部材３６の内部３６ａに配設されている吸着物質３８たるシリカゲルの表面でＯＨイオンとＨイオンとに分解して吸着される。
【００７１】
この後、内側扉３６ｂを閉じるとともに、外側扉３６ｃを開放する（図５（ｂ）に示す状態参照）。この際、ヒーター４０を駆動しオンにする。
【００７２】
そうすると、ヒーター４０により吸着物質３８たるシリカゲルが加熱されるので、シリカゲルに吸着したＯＨイオンとＨイオンとが再結合して放出され、水蒸気となって外側扉３６ｃから本体部１２の外部に排出される。
【００７３】
こうして本体部１２の内部１２ａの水蒸気が、除湿ユニット２４の吸着物質３８によって分解されて吸着され、吸着物質３８の加熱によって本体部１２の外部に排出されるので、本体部１２の内部１２ａを除湿することができ、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａは所定の湿度に維持される。
【００７４】
図６には、上記した収容ケース１０の除湿ユニット１４，３４とは異なる構成を有する除湿ユニット５４を中心に示した概略構成説明図が示されており、この除湿ユニット５４は、収容ケース１０の本体部１２の左側面部１２ｆの開口部１２ｆｆの外周側にＯリング１６を介して配設された内部５６ａが中空の略箱状体である箱状部材５６と、箱状部材５６の内部５６ａに配設されたペルチェ素子５８と、ペルチェ素子５８の一方の面５８ａに配設された冷却フィン６０と、ペルチェ素子５８の他方の面５８ｂに配設された放熱フィン６２と、放熱フィン６２側に配設されたファン６４と、受け皿６６と排水管６８とからなる排水機構７０とを有して構成されている。
【００７５】
ここで、箱状部材５６は、本体部１２の開口部１２ｆｆ側と連通する開口部５６ｂを備えている。
【００７６】
ペルチェ素子５８は、冷却フィン６０が配設される面５８ａが低温側（吸熱側）となり、放熱フィン６２が配設される面５８ｂ側が高温側（放熱側）となるようにして電流が供給される。そして、ペルチェ素子５８は、面５８ｂに配設された放熱フィン６２が、箱状部材５６の開口部５６ｂ近傍に位置するようにして、箱状部材５６の内部５６ａに配設されている。
【００７７】
ファン６４は、放熱フィン６２側に配設され、箱状部材５６の開口部５６ｂが連通する本体部１２の開口部１２ｆｆに位置している。
【００７８】
排水機構７０を構成する受け皿６６は、冷却フィン６０の重力方向に沿った下方側に配設され、排水管６８は受け皿６６に接続して箱状部材５６の外部に至る。
【００７９】
以上の構成において、レーザー装置１０２を収容する収容ケース１０は、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａが、除湿ユニット５４によって所定の湿度で維持される。以下、この点について詳細に説明する。
【００８０】
より詳細には、ペルチェ素子５８に電流が供給されると、低温側（吸熱側）となる面５５ａに配設された冷却フィン６０が冷却される。
【００８１】
そして、図７に示すように、本体部１２の開口部１２ｆｆに位置するファン６４が駆動されると、気流が生起され、箱状部材５６の開口部５６ｂを介して内部５６ａに、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａの空気が流入する（図７に示す実線矢印参照）。
【００８２】
すると、流入した本体部１２の内部１２ａの空気が、ペルチェ素子５８によって冷却されている冷却フィン６０の表面で冷やされて結露が生じる。こうして生じた冷却フィン６０の表面の結露は、重力に従って落下して受け皿６６に堆積し、排水管６８によって排水される。
【００８３】
さらに、含有する水蒸気が結露して排出された本体部１２の内部１２ａから流入した空気は、ファン６４によって生起された気流に従って、本体部１２の内部１２ａに戻される（図７に示す破線矢印参照）。この際、含有する水蒸気が結露して排出された本体部１２の内部１２ａへ戻される空気（図７に示す破線矢印参照）は、冷却フィン６０を通過して冷やされており、ペルチェ素子５８の高温側（放熱側）となる面５８ｂに配設されている放熱フィン６２を通過する際に放熱ファンを冷却することになる。その結果、ペルチェ素子５８が冷却されるので、ペルチェ素子５８の良好な動作状態が維持される。
【００８４】
こうして本体部１２の内部１２ａの水蒸気が、除湿ユニット５４の冷却フィン６０で結露して、排水機構７０を介して本体部１２の外部に排出されるので、本体部１２の内部１２ａを除湿することができ、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａは所定の湿度に維持される。
【００８５】
なお、除湿ユニット５４は、上記したようにして本体部１２の開口部１２ｆｆに配設されるのに限られるものではないことは勿論であり、例えば、図８に示す除湿ユニット５４’のように、本体部１２の内部１２ａに配設されるようにしてもよい。
【００８６】
また、上記した実施の形態においては、収容ケース１０には、レーザー装置１０２が収容されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。
【００８７】
例えば、収容ケース１０に収容されるレーザー装置は、レーザーのパルス幅が１００ピコ秒以下のレーザー装置としてもよい。このような短パルスのレーザーは瞬間的な輝度が高いため、通常のレーザー、例えば、連続発振レーザーやパスル幅がナノ秒のパスルレーザーに比べて、光学材料の損傷が生じ易いものである。具体的には、同じパルスエネルギーの場合、１ピコ秒のパルスの輝度は１ナノ秒のパルスに比べて１０３倍ほど高い。このため、瞬間的な輝度が高く光学材料の損傷の可能性が高い短パルスのレーザーは、収容ケース１０に収容して所定の環境下に配設することにより、効率的に動作させることができる。
【００８８】
また、収容ケース１０に収容されるレーザー装置としては、その内部に冷却水やペルチェ素子などの冷却装置を使用しているものでもよい。こうしたレーザー装置を収容ケース１０配設する場合には、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａに冷却装置が配設されることになるが、この場合には、レーザー装置内に周囲よりも冷却された箇所が存在することになり、周囲の温度が高い場合には当該箇所に結露が生じることがある。従って、冷却装置を使用したレーザー装置の方が冷却装置を使用していないレーザー装置よりも湿度に弱いものであるので、こうしたレーザー装置を収容ケース１０に収容して所定の環境下に配設することにより、当該レーザー装置をより効率的に動作させることができる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、レーザー装置を所定の環境下に配設することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
（ａ）は、本発明によるレーザー装置の収容ケースを用いたレーザーシステムの一部を破断して示した概略構成説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ矢視図である。
【図２】図１（ａ）のＢ矢視図に対応し除湿ユニットを中心に示した概略構成説明図である。
【図３】図２に示す除湿ユニットの動作を示す説明図である。
【図４】図２に示す除湿ユニットの他の例を示す概略構成説明図である。
【図５】図４に示す除湿ユニットの動作を示す説明図であり、（ａ）は、内側扉が開放されている状態を示す説明図であり、（ｂ）は、外側扉が開放されている状態を示す説明図である。
【図６】図２に示す除湿ユニットの他の例を示す概略構成説明図である。
【図７】図６に示す除湿ユニットの動作を示す説明図である。
【図８】図６に示す除湿ユニットの他の例を示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０ 収容ケース
１２ 本体部
１２ａ 内部
１２ｂ 上面
１２ｃ 底面
１２ｄ 正面
１２ｅ 背面
１２ｆ 左側面
１２ｆｆ 開口部
１２ｇ 右側面
１３ 光学窓
１４，３４，５４ 除湿ユニット
１８ 取付部材
２０，２２ 電極
２４ 高分子電解質膜
２６ 電池
３６ 箱状部材
３６ａ 内部
３６ｂ 内側扉
３６ｃ 外側扉
３８ 吸着物質
４０ ヒーター
４２ フィルター
５６ 箱状部材
５６ａ 内部
５８ ペルチェ素子
５８ａ，５８ｂ 面
６０ 冷却フィン
６２ 放熱フィン
６４ ファン
６６ 受け皿
６８ 排水管
７０ 排水機構
１０２ レーザー装置
１０４ 出射側ミラー
１０６ 全反射ミラー
１０８ 波長可変レーザー媒質
１１０ Ｑスイッチ
１１２ 集光レンズ
１１４ 波長変換結晶
１１４ｂ 出射面
２００ レーザーシステム
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー装置の収容ケースおよびそれを用いたレーザーシステムに関し、さらに詳細には、各種レーザー装置を収容するのに用いて好適なレーザー装置の収容ケースおよびそれを用いたレーザーシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光学部品や電子部品などの各種部品により構成されるレーザー装置においては、レーザー装置内で発生する光には指向性があってエネルギー密度が高いため、こうした光により各種部品に損傷を与える恐れがあった。そして、レーザー装置内で発生した光による各種部品の損傷は、レーザー装置の外部環境の湿度が高いほど生起し易くなっている。
【０００３】
より詳細には、レーザー装置の外部環境の湿度が高いと、レーザー装置の電子部品には腐食が生じることがある。
【０００４】
また、レーザー装置の外部環境の湿度が高い場合には、レーザー装置の各種部品の表面に水分が付着し、さらにその各種部品の表面の水分に塵やほこりなどが堆積することになる。そして、各種部品の表面に付着した水分や塵、ほこりなどが、レーザー装置内で発生する光の熱を吸収すると、光学部品などは損傷してしまうことがある。
【０００５】
さらに、各種部品の表面に付着した水分や塵、ほこりなどによって散乱などの影響が生じると、レーザー装置からのレーザーの出力が低下したり、光学部品の透過率が低下するなどの新たな問題点が生起されることになっていた。
【０００６】
また、上記したようなレーザー装置には、励起用ランプや励起用レーザーダイオードなどの熱源が配設されていることが多く、これら熱源を冷却するための冷却水を用いたシステムやペルチェ素子を用いたシステムなどの冷却装置も配設されている。
【０００７】
これらレーザー装置に配設された冷却装置は、レーザー装置においては周囲に比べて冷却された箇所となるため、レーザー装置の外部環境の湿度が高い場合には、当該冷却装置に結露が生じてしまい、レーザー装置に大きなダメージを与えることになる。
【０００８】
上記したようにしてレーザー装置の外部環境の湿度が高い場合に生起される各種不具合を解消するために、レーザー装置自体を密閉構造とすることや、あるいは、レーザー装置の外部から窒素ガスや乾燥空気などを供給することなどが提案されている。
【０００９】
しかしながら、レーザー装置自体を密閉構造にすることは、レーザー装置全体が大型の場合には困難であるという問題点があった。また、レーザー装置自体を密閉構造にしてしまうと、レーザー装置の調整のときなどにレーザー装置を開けることができないという問題点があった。
【００１０】
一方、レーザー装置の外部から窒素ガスや乾燥空気などを供給するには、ボンベなどの大型の装置を付加しなければならず、メンテナンスの手間がかかるという問題点があった。
【００１１】
さらに、レーザー装置の運搬時には、上記いずれの場合も、レーザー装置自体が密閉構造であると低温度にさらされ相対湿度が１００を越えて結露が生じ、レーザー装置の外部からの窒素ガスや乾燥空気などの供給も継続できないので結露が生じてしまうという問題点があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザー装置を所定の環境下に配設することができるようにしたレーザー装置の収容ケースおよびそれを用いたレーザーシステムに関する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、レーザー装置を内部に収容可能な本体部と、上記本体部に配設され、上記本体部の内部の水蒸気を上記本体部の外部に排出して、上記本体部内を所定の湿度に維持する除湿ユニットとを有するようにしたものである。
【００１４】
従って、本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、除湿ユニットによって、本体部の内部の水蒸気が本体部の外部に排出され、本体部内が所定の湿度に維持されるので、本体部の内部に収容されたレーザー装置を所定の環境下に配設することができる。
【００１５】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記除湿ユニットは、上記本体部の内部の水蒸気を分解して上記本体部の外部に排出するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記除湿ユニットは、上記本体部に穿設された開口部に配設され、上記本体部の内部の水蒸気を分解する第１の電極と、上記第１の電極による水蒸気の分解で発生した水素が透過する高分子電解質膜と、上記高分子電解質膜を上記第１の電極との間で狭持し、上記高分子電解質膜を透過した水素を上記本体部の外部の酸素と反応させ、水蒸気として上記本体部の外部に排出する第２の電極とを有するようにしたものである。
【００１７】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記除湿ユニットは、上記本体部に配設された中空の箱状体であって、開放すると上記中空の内部空間と上記本体部の内部とが連通して、上記本体部の内部の空気が上記中空の内部空間に流入する第１の扉と、開放すると上記中空の内部空間と上記本体部の外部とが連通して、上記中空の内部空間の空気が上記本体部の外部に放出する第２の扉とを有する箱状部材と、上記箱状部材の内部空間に配設され水蒸気を分解して吸着する吸着物質と、上記吸着物質を加熱し、上記吸着物質に分解して吸着した分解物を水蒸気として放出する加熱手段とを有し、上記第１の扉を開放するとともに上記第２の扉を閉じて、上記第１の扉から上記箱状部材の中空の内部空間に上記本体部の内部の空気を流入させて、上記吸着物質に上記本体部の内部の水蒸気を分解して吸着させた後、上記第２の扉を開放するとともに上記第１の扉を閉じ、上記加熱手段によって上記吸着物質を加熱して、上記吸着物質に分解して吸着した分解物を水蒸気として上記第２の扉から上記本体部の外部に排出するようにしたものである。
【００１８】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、上記吸着物質は、二酸化ケイ素を含む多孔質物質であるようにしたものである。
【００１９】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記除湿ユニットは、上記本体部の内部の水蒸気を結露させて上記本体部の外部に排出するようにしたものである。
【００２０】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、上記除湿ユニットは、上記本体部に配設された中空の箱状体であって、上記収容ケースの内部と連通する孔部を介して、上記本体部の内部の空気が中空の内部空間に流入する箱状部材と、上記箱状部材の内部空間に配設され、所定の冷却手段によって冷却され、上記箱状部材の上記孔部を介して流入した上記本体部の内部の空気が表面に接触すると結露が生じる冷却フィンと、上記箱状部材の内部空間の空気が、上記冷却フィンを通過し、上記孔部を介して上記本体部の内部に流入するように気流を生起するファンとを有するようにしたものである。
【００２１】
また、本発明のうち請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、上記冷却手段はペルチェ素子であって、該ペルチェ素子の上記冷却ファンとは反対側には上記ペルチェ素子の冷却用のフィンが配設され、該ペルチェ素子のペルチェ効果によって、上記冷却フィンが冷却されるとともに上記ペルチェ素子の冷却用のフィンが加熱されるが、上記ペルチェ素子の冷却用のフィンは、上記ファンが生起する気流によって上記冷却フィンを通過した上記箱状部材の内部空間の空気によって冷却されるようにしたものである。
【００２２】
また、本発明のうち請求項９に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７または請求項８のいずれか１項に記載の発明において、上記除湿ユニットに電池が内蔵されているようにしたものである。
【００２３】
また、本発明のうち請求項１０に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の発明において、上記本体部内は湿度が５０％以下に維持されるようにしたものである。
【００２４】
また、本発明のうち請求項１１に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の発明において、上記本体部内は湿度が２０％から５０％の範囲内に維持されるようにしたものである。
【００２５】
また、本発明のうち請求項１２に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０または請求項１１のいずれか１項に記載の発明において、上記本体部の内部に収容されたレーザー装置は、レーザーのパルス幅が１００ピコ秒以下であるようにしたものである。
【００２６】
また、本発明のうち請求項１３に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載の発明において、上記本体部の内部には冷却装置が配設されているようにしたものである。
【００２７】
また、本発明のうち請求項１４に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２または請求項１３のいずれか１項に記載のレーザー装置の収容ケースと、上記収容ケースの本体部の内部に収容されたレーザー装置とを有するようにしたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明によるレーザー装置の収容ケースおよびそれを用いたレーザーシステムの実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００２９】
図１（ａ）には、本発明によるレーザー装置の収容ケースを用いたレーザーシステムの一部を破断して示した概略構成説明図が示されており、図１（ｂ）には、（ａ）のＡ矢視図が示されている。
【００３０】
レーザーシステム２００は、レーザー装置１０２と、レーザー装置１０２を内部に収容する収容ケース１０とを有して構成されている。
【００３１】
レーザー装置１０２は、所定の透過性を有する出射側ミラー１０４と入射された光を全反射する全反射ミラー１０６とにより構成されたレーザー共振器と、レーザー共振器の光路上の出射側ミラー１０４と全反射ミラー１０６との間に配置された波長可変レーザー媒質１０８ならびにＱスイッチ１１０と、出射側ミラー１０４から出射するレーザー光を集光する集光レンズ１１２と、集光レンズ１１２によって集光されたレーザー光が入射する波長変換結晶１１４とを有して構成されている。
【００３２】
一方、収容ケース１０は、内部１２ａが中空の略箱状体の本体部１２と、本体部１２に配設された除湿ユニット１４とを有して構成されている。
【００３３】
本体部１２は、例えば、耐熱性材料により形成され、内部１２ａを気密な状態で本体部１２の外部から隔離する６つの平面部、即ち、上面部１２ｂ、底面部１２ｃ、正面部１２ｄ，背面部１２ｅ，左側面部１２ｆならびに右側面部１２ｇを備えている。
【００３４】
この本体部１２の内部１２ａにはレーザー装置１０２が配設される。そして、本体部１２の正面部１２ｄには、レーザー装置１０２から出射された出射レーザー光のみを透過する光学窓１３が形成されている。より詳細には、この光学窓１３は、レーザー装置１０２の波長変換結晶１１４の出射面１１４ｂ側に位置するようにして形成されており、レーザー装置１０２から出射される出射レーザー光の種類に応じて、例えば、シリカガラスにより形成されるものである。
【００３５】
図２には、除湿ユニット１４を中心に示した概略構成説明図が示されており、除湿ユニット１４は、本体部１２の左側面部１２ｆに穿設された開口部１２ｆｆを覆うようにして配設されている。
【００３６】
より詳細には、除湿ユニット１４は、本体部１２の左側面部１２ｆの開口部１２ｆｆの外周側にＯリング１６を介して配設される取付部材１８と、取付部材１８に支持され本体部１２の左側面部１２ｆの開口部１２ｆｆ側に位置する電極２０と、電極２０との間で高分子電解質膜２４を狭持するようにして取付部材１８に支持された電極２２と、電極２０ならびに電極２２に直流電流を供給する電池２６とを有して構成されている。
【００３７】
このように、除湿ユニット１４においては、電極２０が本体部１２の内部１２ａ側に位置し、電極２２が本体部１２の外部側に位置している。これら電極２０ならびに電極２２はいずれも、多孔質の電極である。そして、電極２０は電池２６によって直流電流が供給されると陽極となり、電極２２は電池２６によって直流電流が供給されると陰極となるようになされている。
【００３８】
電極２０と電極２２とによって狭持される高分子電解質膜２４は、陽イオン導電性固体高分子膜により形成されている。この高分子電解質膜２４の透過孔の大きさはサブミクロンのオーダーであるため、高分子電解質膜２４を透過して本体部１２に内部１２ａに塵などが流入することはない。
【００３９】
なお、高分子電解質膜２４が電極２０と電極２２とによって狭持される構成は、例えば、白金黒を含むペーストを塗布した２枚の金属多孔板によって、陽イオン導電性固体高分子膜を挟み込み、それらを高温プレスして形成することができる。即ち、上記したようにすると、接合面の食い込み部に白金黒と白金担持カーボンなどが３次元的に分布して、触媒層が形成される。これにより、金属多孔板の一方と触媒層とが電極２０のような陽極となり、金属多孔板の他方と触媒層とが電極２２のような陰極となって、陽イオン導電性固体高分子膜からなる高分子電解質膜２４が狭持された構成となる。
【００４０】
以上の構成において、レーザーシステム２００よりレーザー光を得るには、励起レーザー光を用いてレーザー装置１０２の波長可変レーザー媒質１０８を励起する。すると、波長可変レーザー媒質１０８から出射された出射光が、全反射ミラー１０６によって反射されてレーザー共振器内を往復する。
【００４１】
そして、レーザー共振内を往復して増幅されたレーザー光は、Ｑスイッチ１１０によって高出力のパスル光となって出射側ミラー１０４から出射される。出射側ミラー１０４から出射されたレーザー光は、集光レンズ１１２によって集光されて波長変換結晶１１４の入射面１１４ａに入射する。その結果、波長変換結晶１１４の出射側１１４ｂからは、波長変換結晶１１４により所定の波長に変換された出射レーザー光が出射される。
【００４２】
こうしてレーザー装置１０２の波長変換結晶１１４の出射面１１４ｂから出射された出射レーザー光が、波長変換結晶１１４の出射面１１４ｂの近傍に位置する収容ケース１０の本体部１２の光学窓１３から収容ケース１０の外部に出射されて、レーザーシステム２００によりレーザー光を得ることができる。
【００４３】
ここで、上記したようにしてレーザー光が得られるレーザーシステム２００において、レーザー装置１０２を収容する収容ケース１０は、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａが、除湿ユニット１４によって所定の湿度で維持されている。
【００４４】
より詳細には、図３に示すように、除湿ユニット１４の電極２０は、電池２６によって直流電流が供給されて陽極となり、電極２２は電池２６によって直流電流が供給されて陰極となる。
【００４５】
そして、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａの水蒸気を構成する水分子（Ｈ２Ｏ）は、本体部１２の内部１２ａ側に位置した陽極である電極２０の表面２０ａならびに内部２０ｂにおいて、以下に示す化学式１によって、酸素分子（Ｏ２）と水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）とに分解される。
【００４６】
Ｈ２Ｏ→２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−・・・化学式１
除湿ユニット１４の電極２０による水蒸気の分解で発生した水素イオン（Ｈ＋）は、陽イオン導電性固体高分子膜により形成される高分子電解質膜２４を透過して、電極２２に到達する。この際、電子（ｅ−）は取付部材１８などを通って電極２２に到達する。
【００４７】
そして、本体部１２の外部側に位置した陰極である電極２２の表面２２ａならびに内部２２ｂにおいて、以下に示す化学式２によって、高分子電解質膜２４を透過した水素イオン（Ｈ＋）が本体部１２の外部の酸素分子（Ｏ２）と反応して水蒸気となる。
【００４８】
２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ ・・・化学式２
こうして本体部１２の内部１２ａの水蒸気が、除湿ユニット１４の電極２０によって分解され、電極２２から本体部１２の外部に排出されるので、本体部１２の内部１２ａを除湿することができ、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａは所定の湿度に維持される。
【００４９】
上記したようにして、収容ケース１０は除湿ユニット１４を有するようにしたため、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａが所定の湿度に維持されるようになり、本体部１２の内部１２ａに配置されるレーザー装置１０２を所定の環境下におくことができる。
【００５０】
このため、収容ケース１０を用いることにより、本体部１２の内部１２ａに配置されたレーザー装置１０２の電子部品に腐食が発生することを防止できる。また、収容ケース１０を用いることにより、レーザー装置１０２の各種部品の表面に水分や塵、ほこりなどが付着することを防止できるので、光学部品などの損傷を防ぐことができる。
【００５１】
従って、収容ケース１０を用いると、収容ケース１０内に収容されたレーザー装置１０２の各種部品などを良好な状態に維持することができるので、レーザー装置１０２からのレーザーの出力の低下や光学部品の透過率の低下などを抑止でき、レーザー装置１０２から安定して出射レーザー光を得ることができるレーザーシステム２００を実現できる。
【００５２】
また、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａにレーザー装置１０２を収容すると、レーザー装置１０２を外部から遮断できるので、レーザー装置自体を密閉構造にする必要がなく、収容されたレーザー装置の各種調整も容易に行うことができる。
【００５３】
また、収容されるレーザー装置全体の大きさに応じて収容ケース１０の寸法設定を行えば、大型のレーザー装置であっても、収容ケース１０の内部１２ａに収容することが可能となり、大型のレーザー装置を所定の環境下におくことができる。
【００５４】
さらに、この収容ケース１０においては、レーザー装置の外部から窒素ガスや乾燥空気などを供給する必要がないので、ボンベなどの大型の装置を付加する必要がなく、省スペース化を実現でき、メンテナンスに手間がかからない。
【００５５】
さらにまた、収容ケース１０の除湿ユニット１４には電池２６が内蔵されているので、レーザーシステム２００の運搬時にも除湿ユニット１４を動作させることができる。このため、レーザーシステム２００の運搬にトラックや飛行機などを使用する際において、レーザー装置１０２が収容されている収容ケース１０の内部と外部とに温度差が生じても、除湿ユニット１４を動作させることにより、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａを所定の湿度に維持できるので、相対湿度が常に低く保たれることになって、レーザー装置内の結露を防止することができる。
【００５６】
なお、上記した除湿ユニット１４においては、電池２６としては、例えば、ＤＣ３Ｖのものを用いればよく、その場合には電流値も１μＡ以下となる。即ち、除湿ユニット１４は小型の電池で長時間動作可能であるので、収容ケース１０の内部に収容したレーザー装置を、長時間所定の環境下におくことができる。
【００５７】
また、除湿ユニット１４において、電池２６に代わって他の種類の電源を用いてもよいことは勿論である。
【００５８】
そして、収容ケース１０においては、除湿ユニット１４の動作時間を調整するなどして、本体部１２の内部１２ａの湿度を５０％以下に維持することができ、レーザー装置１０２の各種部品の表面への水分や塵、ほこりなどの付着を一層確実に防止して、本体部１２の内部１２ａに配置されるレーザー装置１０２を所定の環境下におくことができる。
【００５９】
また、収容ケース１０においては、除湿ユニット１４により、本体部１２の内部１２ａの湿度を２０％から５０％の範囲内に維持することができ、レーザー装置１０２の光学部品を良好な状態で動作させることができる。
【００６０】
より詳細には、レーザー装置１０２に配設された光学部品であるミラーの表面に、反射膜などの薄膜が形成されていることがある。こうした場合に、ミラーの外部環境の湿度が低くなりすぎると、ミラー表面に形成された薄膜の厚みが変動したり、あるいは薄膜が剥離してしまい、レーザー出力の低下や光学部品の透過率、反射率の変動を引き起こす恐れがある。
【００６１】
このため、収容ケース１０により、本体部１２の内部１２ａの湿度を２０％から５０％の範囲内に維持して、湿度が低くなりすぎることを防止すると、レーザー装置１０２の光学部品を良好な状態に維持することができ、レーザー装置１０２のレーザー出力の低下や光学部品の透過率ならびに反射率の低下などがなく、一層確実にレーザー装置１０２から安定して出射レーザー光を得ることができるレーザーシステム２００を実現することができる。
【００６２】
次に、図４乃至図８を参照しながら、上記した収容ケース１０の除湿ユニット１４の他の例について説明する。なお、図１乃至図３に示す構成と同一あるいは相当する構成には、図１乃至３と同一の符号を付して示すことにより、その詳細な説明は省略する。
【００６３】
図４には、上記した収容ケース１０の除湿ユニット１４とは異なる構成を有する除湿ユニット３４を中心に示した概略構成説明図が示されており、この除湿ユニット３４は、収容ケース１０の本体部１２の左側面部１２ｆの開口部１２ｆｆの外周側にＯリング１６を介して配設された内部３６ａが中空の略箱状体である箱状部材３６と、箱状部材３６の内部３６ａに配設された吸着物質３８と、吸着物質３８を加熱するヒーター４０とを有して構成されている。
【００６４】
ここで、箱状部材３６は、本体部１２の開口部１２ｆｆ側に開閉自在に配設された内側扉３６ｂと、本体部１２の外部側に開閉自在に配設された外側扉３６ｃとを有している。また、箱状部材３６の外側扉３６ｃ近傍には、フィルター４２が配設されている。このフィルター４２は、本体部１２に内部１２ａに塵などが流入することを防止するものである。
【００６５】
そして、この箱状部材３６の内部３６ａは、内側扉３６ｂが開放されると本体部１２の内部１２ａと連通することになり、外側扉３６ｃが開放されると本体部１２の外部と連通することになる。なお、内側扉３６ｂならびに外側扉３６ｃの開閉には、例えば、図示しないモーターの駆動力や、あるいは、形状記憶部材などを用いることができる。
【００６６】
吸着物質３８は、水分子の吸着が可能な各種除湿剤、例えば、多孔質物質などを用いることができる。この実施の形態においては、吸着物質３８として二酸化ケイ素を含む多孔質物質であるシリカゲルを用いることとする。なお、吸着物質３８はシリカゲルに限られるものではないことは勿論であり、例えば、二酸化ケイ素およびアルミナを含むゼオライトとしてもよい。
【００６７】
ヒーター４０は、吸着物質３８の種類に応じた所定の温度で、吸着物質３８を加熱するものである。ヒーター４０の加熱により、吸着物質３８たるシリカゲルの水蒸気の吸着能力を所定のレベルに維持することができる。
【００６８】
以上の構成において、レーザー装置１０２を収容する収容ケース１０においては、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａが、除湿ユニット２４によって所定の湿度で維持される。以下、この点について詳細に説明する。
【００６９】
まず、図５（ａ）に示すように、外側扉３６ｃが閉じている状態で内側扉３６ｂを開放する。なお、この際、ヒーター４０は駆動されずオフとなっている。
【００７０】
そうすると、箱状部材３６の内部３６ａに、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａの空気が流入する。内部３６ａに流入した空気中の水蒸気を構成する水分子（Ｈ２Ｏ）が、箱状部材３６の内部３６ａに配設されている吸着物質３８たるシリカゲルの表面でＯＨイオンとＨイオンとに分解して吸着される。
【００７１】
この後、内側扉３６ｂを閉じるとともに、外側扉３６ｃを開放する（図５（ｂ）に示す状態参照）。この際、ヒーター４０を駆動しオンにする。
【００７２】
そうすると、ヒーター４０により吸着物質３８たるシリカゲルが加熱されるので、シリカゲルに吸着したＯＨイオンとＨイオンとが再結合して放出され、水蒸気となって外側扉３６ｃから本体部１２の外部に排出される。
【００７３】
こうして本体部１２の内部１２ａの水蒸気が、除湿ユニット２４の吸着物質３８によって分解されて吸着され、吸着物質３８の加熱によって本体部１２の外部に排出されるので、本体部１２の内部１２ａを除湿することができ、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａは所定の湿度に維持される。
【００７４】
図６には、上記した収容ケース１０の除湿ユニット１４，３４とは異なる構成を有する除湿ユニット５４を中心に示した概略構成説明図が示されており、この除湿ユニット５４は、収容ケース１０の本体部１２の左側面部１２ｆの開口部１２ｆｆの外周側にＯリング１６を介して配設された内部５６ａが中空の略箱状体である箱状部材５６と、箱状部材５６の内部５６ａに配設されたペルチェ素子５８と、ペルチェ素子５８の一方の面５８ａに配設された冷却フィン６０と、ペルチェ素子５８の他方の面５８ｂに配設された放熱フィン６２と、放熱フィン６２側に配設されたファン６４と、受け皿６６と排水管６８とからなる排水機構７０とを有して構成されている。
【００７５】
ここで、箱状部材５６は、本体部１２の開口部１２ｆｆ側と連通する開口部５６ｂを備えている。
【００７６】
ペルチェ素子５８は、冷却フィン６０が配設される面５８ａが低温側（吸熱側）となり、放熱フィン６２が配設される面５８ｂ側が高温側（放熱側）となるようにして電流が供給される。そして、ペルチェ素子５８は、面５８ｂに配設された放熱フィン６２が、箱状部材５６の開口部５６ｂ近傍に位置するようにして、箱状部材５６の内部５６ａに配設されている。
【００７７】
ファン６４は、放熱フィン６２側に配設され、箱状部材５６の開口部５６ｂが連通する本体部１２の開口部１２ｆｆに位置している。
【００７８】
排水機構７０を構成する受け皿６６は、冷却フィン６０の重力方向に沿った下方側に配設され、排水管６８は受け皿６６に接続して箱状部材５６の外部に至る。
【００７９】
以上の構成において、レーザー装置１０２を収容する収容ケース１０は、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａが、除湿ユニット５４によって所定の湿度で維持される。以下、この点について詳細に説明する。
【００８０】
より詳細には、ペルチェ素子５８に電流が供給されると、低温側（吸熱側）となる面５５ａに配設された冷却フィン６０が冷却される。
【００８１】
そして、図７に示すように、本体部１２の開口部１２ｆｆに位置するファン６４が駆動されると、気流が生起され、箱状部材５６の開口部５６ｂを介して内部５６ａに、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａの空気が流入する（図７に示す実線矢印参照）。
【００８２】
すると、流入した本体部１２の内部１２ａの空気が、ペルチェ素子５８によって冷却されている冷却フィン６０の表面で冷やされて結露が生じる。こうして生じた冷却フィン６０の表面の結露は、重力に従って落下して受け皿６６に堆積し、排水管６８によって排水される。
【００８３】
さらに、含有する水蒸気が結露して排出された本体部１２の内部１２ａから流入した空気は、ファン６４によって生起された気流に従って、本体部１２の内部１２ａに戻される（図７に示す破線矢印参照）。この際、含有する水蒸気が結露して排出された本体部１２の内部１２ａへ戻される空気（図７に示す破線矢印参照）は、冷却フィン６０を通過して冷やされており、ペルチェ素子５８の高温側（放熱側）となる面５８ｂに配設されている放熱フィン６２を通過する際に放熱ファンを冷却することになる。その結果、ペルチェ素子５８が冷却されるので、ペルチェ素子５８の良好な動作状態が維持される。
【００８４】
こうして本体部１２の内部１２ａの水蒸気が、除湿ユニット５４の冷却フィン６０で結露して、排水機構７０を介して本体部１２の外部に排出されるので、本体部１２の内部１２ａを除湿することができ、レーザー装置１０２が配置される本体部１２の内部１２ａは所定の湿度に維持される。
【００８５】
なお、除湿ユニット５４は、上記したようにして本体部１２の開口部１２ｆｆに配設されるのに限られるものではないことは勿論であり、例えば、図８に示す除湿ユニット５４’のように、本体部１２の内部１２ａに配設されるようにしてもよい。
【００８６】
また、上記した実施の形態においては、収容ケース１０には、レーザー装置１０２が収容されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。
【００８７】
例えば、収容ケース１０に収容されるレーザー装置は、レーザーのパルス幅が１００ピコ秒以下のレーザー装置としてもよい。このような短パルスのレーザーは瞬間的な輝度が高いため、通常のレーザー、例えば、連続発振レーザーやパスル幅がナノ秒のパスルレーザーに比べて、光学材料の損傷が生じ易いものである。具体的には、同じパルスエネルギーの場合、１ピコ秒のパルスの輝度は１ナノ秒のパルスに比べて１０３倍ほど高い。このため、瞬間的な輝度が高く光学材料の損傷の可能性が高い短パルスのレーザーは、収容ケース１０に収容して所定の環境下に配設することにより、効率的に動作させることができる。
【００８８】
また、収容ケース１０に収容されるレーザー装置としては、その内部に冷却水やペルチェ素子などの冷却装置を使用しているものでもよい。こうしたレーザー装置を収容ケース１０配設する場合には、収容ケース１０の本体部１２の内部１２ａに冷却装置が配設されることになるが、この場合には、レーザー装置内に周囲よりも冷却された箇所が存在することになり、周囲の温度が高い場合には当該箇所に結露が生じることがある。従って、冷却装置を使用したレーザー装置の方が冷却装置を使用していないレーザー装置よりも湿度に弱いものであるので、こうしたレーザー装置を収容ケース１０に収容して所定の環境下に配設することにより、当該レーザー装置をより効率的に動作させることができる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、レーザー装置を所定の環境下に配設することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
（ａ）は、本発明によるレーザー装置の収容ケースを用いたレーザーシステムの一部を破断して示した概略構成説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ矢視図である。
【図２】図１（ａ）のＢ矢視図に対応し除湿ユニットを中心に示した概略構成説明図である。
【図３】図２に示す除湿ユニットの動作を示す説明図である。
【図４】図２に示す除湿ユニットの他の例を示す概略構成説明図である。
【図５】図４に示す除湿ユニットの動作を示す説明図であり、（ａ）は、内側扉が開放されている状態を示す説明図であり、（ｂ）は、外側扉が開放されている状態を示す説明図である。
【図６】図２に示す除湿ユニットの他の例を示す概略構成説明図である。
【図７】図６に示す除湿ユニットの動作を示す説明図である。
【図８】図６に示す除湿ユニットの他の例を示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０ 収容ケース
１２ 本体部
１２ａ 内部
１２ｂ 上面
１２ｃ 底面
１２ｄ 正面
１２ｅ 背面
１２ｆ 左側面
１２ｆｆ 開口部
１２ｇ 右側面
１３ 光学窓
１４，３４，５４ 除湿ユニット
１８ 取付部材
２０，２２ 電極
２４ 高分子電解質膜
２６ 電池
３６ 箱状部材
３６ａ 内部
３６ｂ 内側扉
３６ｃ 外側扉
３８ 吸着物質
４０ ヒーター
４２ フィルター
５６ 箱状部材
５６ａ 内部
５８ ペルチェ素子
５８ａ，５８ｂ 面
６０ 冷却フィン
６２ 放熱フィン
６４ ファン
６６ 受け皿
６８ 排水管
７０ 排水機構
１０２ レーザー装置
１０４ 出射側ミラー
１０６ 全反射ミラー
１０８ 波長可変レーザー媒質
１１０ Ｑスイッチ
１１２ 集光レンズ
１１４ 波長変換結晶
１１４ｂ 出射面
２００ レーザーシステム
Claims (14)
- レーザー装置を内部に収容可能な本体部と、
前記本体部に配設され、前記本体部の内部の水蒸気を前記本体部の外部に排出して、前記本体部内を所定の湿度に維持する除湿ユニットと
を有するレーザー装置の収容ケース。 - 請求項１に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記除湿ユニットは、前記本体部の内部の水蒸気を分解して前記本体部の外部に排出する
ものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項２に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記除湿ユニットは、
前記本体部に穿設された開口部に配設され、前記本体部の内部の水蒸気を分解する第１の電極と、
前記第１の電極による水蒸気の分解で発生した水素が透過する高分子電解質膜と、
前記高分子電解質膜を前記第１の電極との間で狭持し、前記高分子電解質膜を透過した水素を前記本体部の外部の酸素と反応させ、水蒸気として前記本体部の外部に排出する第２の電極と
を有するものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項２に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記除湿ユニットは、
前記本体部に配設された中空の箱状体であって、開放すると前記中空の内部空間と前記本体部の内部とが連通して、前記本体部の内部の空気が前記中空の内部空間に流入する第１の扉と、開放すると前記中空の内部空間と前記本体部の外部とが連通して、前記中空の内部空間の空気が前記本体部の外部に放出する第２の扉とを有する箱状部材と、
前記箱状部材の内部空間に配設され水蒸気を分解して吸着する吸着物質と、
前記吸着物質を加熱し、前記吸着物質に分解して吸着した分解物を水蒸気として放出する加熱手段と
を有し、
前記第１の扉を開放するとともに前記第２の扉を閉じて、前記第１の扉から前記箱状部材の中空の内部空間に前記本体部の内部の空気を流入させて、前記吸着物質に前記本体部の内部の水蒸気を分解して吸着させた後、前記第２の扉を開放するとともに前記第１の扉を閉じ、前記加熱手段によって前記吸着物質を加熱して、前記吸着物質に分解して吸着した分解物を水蒸気として前記第２の扉から前記本体部の外部に排出する
ものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項４に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記吸着物質は、二酸化ケイ素を含む多孔質物質である
ものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項１に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記除湿ユニットは、前記本体部の内部の水蒸気を結露させて前記本体部の外部に排出する
ものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項６に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記除湿ユニットは、
前記本体部に配設された中空の箱状体であって、前記収容ケースの内部と連通する孔部を介して、前記本体部の内部の空気が中空の内部空間に流入する箱状部材と、
前記箱状部材の内部空間に配設され、所定の冷却手段によって冷却され、前記箱状部材の前記孔部を介して流入した前記本体部の内部の空気が表面に接触すると結露が生じる冷却フィンと、
前記箱状部材の内部空間の空気が、前記冷却フィンを通過し、前記孔部を介して前記本体部の内部に流入するように気流を生起するファンと
を有するものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項７に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記冷却手段はペルチェ素子であって、該ペルチェ素子の前記冷却ファンとは反対側には前記ペルチェ素子の冷却用のフィンが配設され、該ペルチェ素子のペルチェ効果によって、前記冷却フィンが冷却されるとともに前記ペルチェ素子の冷却用のフィンが加熱されるが、前記ペルチェ素子の冷却用のフィンは、前記ファンが生起する気流によって前記冷却フィンを通過した前記箱状部材の内部空間の空気によって冷却される
ものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７または請求項８のいずれか１項に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記除湿ユニットに電池が内蔵されている
ものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８または請求項９のいずれか１項に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記本体部内は湿度が５０％以下に維持される
ものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８または請求項９のいずれか１項に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記本体部内は湿度が２０％から５０％の範囲内に維持される
ものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０または請求項１１のいずれか１項に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記本体部の内部に収容されたレーザー装置は、レーザーのパルス幅が１００ピコ秒以下である
ものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載のレーザー装置の収容ケースにおいて、
前記本体部の内部には冷却装置が配設されている
ものであるレーザー装置の収容ケース。 - 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２または請求項１３のいずれか１項に記載のレーザー装置の収容ケースと、
前記収容ケースの本体部の内部に収容されたレーザー装置と
を有するレーザー装置の収容ケースを用いたレーザーシステム。
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|---|---|---|---|
| JP2002167843A JP2004014886A (ja) | 2002-06-07 | 2002-06-07 | レーザー装置の収容ケースおよびそれを用いたレーザーシステム |
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