JP2015191723A

JP2015191723A - 光源装置

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Publication number: JP2015191723A
Application number: JP2014066592A
Authority: JP
Inventors: 愛堀部; Ai Horibe
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2015-11-02
Also published as: WO2015146536A1

Abstract

【課題】所定の被冷却体を防塵処理された風で冷却することができる光源装置を提供する。【解決手段】光源装置１は、第２給気口６１に配置される防塵部９を備え、本体部４は、風の通路である第１通路部４４と、風の通路であって、第１通路部４４の下流側に隣接される第２通路部４５とを備え、第２通路部４５のうち風が通過可能な有効断面積は、第１通路部４４のうち風が通過可能な有効断面積よりも、小さく、第２給気口６１は、本体部４の外部に連通するように配置され、第２排気口６２は、第２通路部４５に連通するように配置され、第１送風部７の送風能力は、第２送風部８の送風能力よりも、大きい。【選択図】図６

Description

本発明は、光を出射する光源部を備える光源装置に関する。

従来、光源装置として、光を出射する光源部と、光源部を収容する本体部とを備える光源装置が、知られている（例えば、特許文献１）。光源装置は、ファンを備えており、該ファンは、本体部の給気口から排気口に向けて送風している。これにより、発熱する光源部は、風に冷却される。

ところで、光学装置は、光源部の他に、回路基板及び電子部品といった精密な部品からも発熱する。しかしながら、斯かる精密な部品は、塵や埃により、誤動作や損傷する可能性があるため、防塵処理されたクリーンな風で冷却される必要がある。

特開２０１０−８９０５号公報

よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、所定の被冷却体を防塵処理された風で冷却することができる光源装置を提供することを課題とする。

本発明に係る光源装置は、光を出射する光源部と、第１給気口及び第１排気口を有し、前記光源部を収容する本体部と、第２給気口及び第２排気口を有し、冷却されるべき被冷却体を収容する収容部と、前記第１給気口から前記第１排気口に向けて送風する第１送風部と、前記第２給気口から前記第２排気口に向けて送風する第２送風部と、前記第２給気口に配置される防塵部と、を備え、前記本体部は、風の通路である第１通路部と、風の通路であって、前記第１通路部の下流側に隣接される第２通路部とを備え、前記第２通路部のうち風が通過可能な有効断面積は、前記第１通路部のうち風が通過可能な有効断面積よりも、小さく、前記第２給気口は、前記本体部の外部に連通するように配置され、前記第２排気口は、前記第２通路部に連通するように配置され、前記第１送風部の送風能力は、前記第２送風部の送風能力よりも、大きい。

本発明に係る光源装置によれば、光を出射する光源部を収容する本体部は、第１給気口及び第１排気口を有している。そして、第１送風部が、第１給気口から第１排気口に向けて送風するため、光源部は、冷却される。

また、冷却されるべき被冷却体を収容する収容部は、第２給気口及び第２排気口を有している。そして、第２送風部が、第２給気口から第２排気口に向けて送風するため、被冷却体は、冷却される。このとき、防塵部が第２給気口に配置されているため、被冷却体は、防塵部で処理された風で冷却される。

また、本体部は、風の通路である第１通路部と、風の通路であって、第１通路部の下流側に隣接される第２通路部とを備えている。そして、第２通路部のうち風が通過可能な有効断面積は、第１通路部のうち風が通過可能な有効断面積よりも、小さい。これにより、第２通路部における流速が、第１通路部における流速よりも速くなるため、第２通路部の圧力は、第１通路部の圧力よりも低くなる。即ち、ベンチュリ効果が生じる。

そして、第２給気口が本体部の外部に連通するように配置されていると共に、第２排気口が第２通路部に連通するように配置されている。加えて、第１送風部の送風能力が、第２送風部の送風能力よりも大きいため、上述のベンチュリ効果により、収容部の内部の空気は、第２排気口を経由して、本体部の内部に引かれる。したがって、第２送風部の送風能力よりも大きい風量が収容部の内部を通過することになるため、被冷却体の冷却を促進することができる。

また、本発明に係る光源装置においては、前記第２送風部は、ファンを少なくとも一つ備え、前記ファンは、前記第２給気口に配置される、という構成でもよい。

斯かる構成によれば、第２送風部である少なくとも一つのファンが、第２給気口に配置されているため、ファンにより第２給気口から空気が給気され、収容部の内部に押し込まれた空気により、収容部の空気が第２排気口から排出される。これにより、収容部の内部の圧力は、本体部の外部の圧力よりも高くなるため、収容部の内部の空気が、本体部の内部にさらに引かれることになる。したがって、被冷却体の冷却をさらに促進することができる。

また、本発明に係る光源装置においては、前記第１給気口と前記第１排気口とは、風が前記本体部の内部を直線状に通過するように、対面して配置される、という構成でもよい。

斯かる構成によれば、第１給気口と第１排気口とが対面して配置されているため、風が本体部の内部を直線状に通過する。これにより、第１送風部が第１給気口から第１排気口に向けて送風する際に、圧損が発生することを抑制できる。したがって、光源部の冷却を促進することができる。

以上の如く、本発明に係る光源装置は、所定の被冷却体を防塵処理された風で冷却することができるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る光源装置の全体斜視図である。同実施形態に係る光源装置の全体内視斜視図である。同実施形態に係る光源装置の全体縦断面図である。同実施形態に係る光源部の全体斜視図である。同実施形態に係る収容部の全体斜視図である。同実施形態に係る光源装置の風の流れを示す全体縦断面図である。

以下、本発明に係る光源装置における一実施形態について、図１〜図６を参酌して説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致していない。

図１〜図５に示すように、本実施形態に係る光源装置１は、光を出射する光源部２と、光源部２から出射された光を外部に伝送する光ファイバ部３とを備えている。光源装置１は、光源部２及び光ファイバ部３を収容する本体部４を備えており、該本体部４は、外部から空気を給入するための第１給気口４１と、外部へ空気を排出するための第１排気口４２とを備えている。

光源装置１は、冷却されるべき被冷却体（例えば、回路基板及び電子部品といった精密部品）５を備えている。光源装置１は、被冷却体５を収容する収容部６を備えており、該収容部６は、外部から空気を給入するための第２給気口６１と、外部へ空気を排出するための第２排気口６２とを備えている。

光源装置１は、本体部４の第１給気口４１から第１排気口４２に向けて送風する第１送風部７と、収容部６の第２給気口６１から第２排気口６２に向けて送風する第２送風部８とを備えている。光源装置１は、第２給気口６１から収容部６の内部に給入される空気を防塵処理すべく、第２給気口６１を覆うようにして配置される防塵部９を備えている。本実施形態においては、防塵部９は、防塵フィルタとしているが、例えば、布で形成したり、壁を格子状に形成したりしてもよい。

光源装置１は、光源部２に電源を供給する電源部１０を備えている。なお、電源部１０は、周知の冷却手段で冷却されており、特に説明しない。

光源部２は、光を出射する複数の光源２１と、各光源２１に連結されるペルチェ素子２２と、各ペルチェ素子２２に連結されるヒートシンク２３とを備えている。光源２１は、レーザ光を出射する半導体レーザ２１ａと、半導体レーザ２１ａを収容する光源ボックス２１ｂとを備えている。ヒートシンク２３は、ペルチェ素子２２に連結される連結板２３ａと、本体部４に接続されるベース板２３ｂと、連結板２３ａとベース板２３ｂとに連結されて互いに平行に並列される複数の板状のフィン２３ｃとを備えている。

光源部２においては、光源２１から発生する熱は、ペルチェ素子２２の一方側の面（上面）に吸収されるため、光源２１は、冷却される。そして、ペルチェ素子２２の他方側の面（下面）から放出される熱は、ヒートシンク２３に伝導され、ヒートシンク２３は、フィン２３ｃ，２３ｃ間を通過する風で、冷却される。このようにして、光源部２は、冷却されている。

光ファイバ部３は、各光源２１から出射された光を本体部４の外部に向けて伝送するための光ファイバ３１と、光ファイバ３１を収容する光ファイバボックス３２とを備えている。光ファイバボックス３２は、光ファイバ３１から漏れる光が外部に漏出することを防止するために、遮光性を有している。

本体部４は、天壁部４ａ、底壁部４ｂ、及び側壁部４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ（１つの側壁部４ｆは図示していない）を備えおり、直方体状に形成されている。本体部４は、光源部２及び光ファイバ部３だけでなく、収容部６（被冷却体５を含む）、各送風部７，８、防塵部９及び電源部１０を収容している。

第１給気口４１は、所定の側壁部４ｃに配置され、第１排気口４２は、当該側壁部４ｃと対面する側壁部４ｄに配置されている。これにより、第１給気口４１と第１排気口４２とは、対面して配置されているため、第１送風部７による風は、本体部４の内部を直線状に通過する。

本体部４は、第１排気口４２を有する側壁部４ｄに、収容部６の第２給気口６１と隙間を有して対面する開口部４３を備えている。これにより、収容部６の第２給気口６１は、本体部４の外部の空気を収容部６の内部に給入できるように、開口部４３を介して本体部４の外部に連通している。

なお、第１給気口４１は、大きな孔４１ａから構成されているが、斯かる構成に限れず、例えば、複数の円孔から構成されてもよく、複数の長円孔（スリット）から構成されてもよい。また、第１排気口４２及び開口部４３は、複数の円孔４２ａ，４３ａから構成されているが、斯かる構成に限れず、例えば、複数の長円孔（スリット）から構成されてもよく、１つの大きな孔から構成されてもよい。

本体部４は、風の通路である通路部４４，４５を備えており、具体的には、第１給気口４１に隣接される第１通路部４４と、第１通路部４４の下流側に隣接される第２通路部４５とを備えている。なお、第２通路部４５は、下流側で、第１排気口４２に隣接されている。

第１通路部４４は、ヒートシンク２３のフィン２３ｃ，２３ｃ同士間の隙間で形成されている。また、第２通路部４５は、光ファイバ部３と収容部６との間に形成されている。そして、第２通路部４５のうち風が通過可能な有効断面積は、第１通路部４４のうち風が通過可能な有効断面積よりも、小さくなっている。本実施形態においては、第１通路部４４の有効断面積は、Ｗ２４０ｍｍ×８０％（フィン２３ｃの厚み：Ｗ０．８ｍｍ、フィン２３ｃ，２３ｃ同士間の隙間：Ｗ３．２ｍｍ）×Ｈ８０ｍｍであり、第２通路部４５の有効断面積は、Ｗ２４０ｍｍ×Ｈ４０ｍｍである。

収容部６は、天壁部６ａ、底壁部６ｂ、及び側壁部６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ（１つの側壁部６ｆは図示していない）を備えおり、直方体状に形成されている。第２給気口６１は、開口部４３を有する本体部４の側壁部４ｄに対面する側壁部６ｃに配置されている。なお、第２給気口６１は、３つの大きな孔６１ａから構成されているが、斯かる構成に限られず、例えば、複数の円孔から構成されてもよく、複数の長円孔（スリット）から構成されてもよい。

第２排気口６２は、第２給気口６１を有する側壁部６ｃに直交する天壁部６ａに配置されている。換言すると、第２排気口６２は、光ファイバ部３と対面する天壁部６ａに配置されている。これにより、第２排気口６２は、収容部６の内部の空気を本体部４の内部（第２通路部４５）に排出できるように、本体部４の第２通路部４５に連通する。なお、第２排気口６２は、例えば、複数の長円孔（スリット）６２ａから構成されているが、斯かる構成に限れず、複数の円孔から構成されてもよく、１つの大きな孔から構成されてもよい。

第１送風部７は、複数のファンを備えており、該複数のファンは、第１給気口４１のみに配置されている。第２送風部８は、複数のファンを備えており、該複数のファンは、第２給気口６１のみに配置されている。そして、第１送風部７の送風能力は、第２送風部８の送風能力よりも、大きくなっている。本実施形態においては、第１送風部７は、最大風量１．５ｍ^３／ｍｉｎ（最大静圧８０．４Ｐａ）のファンを三つ備え、第２送風部８は、最大風量０．１８３ｍ^３／ｍｉｎ（最大静圧４５．１Ｐａ）のファンを三つ備えている。

本実施形態に係る光源装置１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る光源装置１の冷却風の流れについて、図６を参酌して説明する。

第２送風部８により、空気は、本体部４の外部から開口部４３を経由して、第２給気口６１から収容部６の内部に給入され、第２排気口６２から収容部６の外部で且つ本体部４の内部へ排出される。したがって、風が第２給気口６１から第２排気口６２に向けて流れるため、収容部６に収容される被冷却体５が冷却される。

このとき、第２送風部８である少なくとも一つのファンが、第２給気口６１のみに配置されているため、ファンにより第２給気口６１から空気が給気され、収容部６の内部に押し込まれた空気により、収容部６の空気が第２排気口６２から排出される。したがって、収容部６の内部の圧力は、本体部４の外部の圧力よりも高くなっている。

また、第１送風部７により、空気は、第１給気口４１から本体部４の内部に給入され、第１排気口４２から本体部４の外部へ排出される。したがって、風が第１給気口４１から第１排気口４２に向けて流れるため、本体部４に収容される光源部２が冷却される。

このとき、第１送風部７により、空気は、第１給気口４１、第１通路部４４、第２通路部４５、第１排気口４２の順に通過する。そして、第２通路部４５の有効断面積が、第１通路部４４の有効断面積よりも小さいため、第２通路部４５における流速Ｖ２が、第１通路部４４における流速Ｖ１よりも速くなる。

これにより、ベンチュリ効果が生じるため、第２通路部４５の圧力は、第１通路部４４の圧力よりも低くなる。しかも、収容部６の内部の圧力が、本体部４の外部の圧力よりも高くなっているため、収容部６の内部の空気は、第２排気口６２を経由して、本体部４の内部に引かれることになる。したがって、第２送風部８の送風能力よりも大きい風量が収容部６の内部を通過することになる。

以上より、本実施形態に係る光源装置１によれば、光を出射する光源部２を収容する本体部４は、第１給気口４１及び第１排気口４２を有している。そして、第１送風部７が、第１給気口４１から第１排気口４２に向けて送風するため、光源部２は、冷却される。

また、冷却されるべき被冷却体５を収容する収容部６は、第２給気口６１及び第２排気口６２を有している。そして、第２送風部８が、第２給気口６１から第２排気口６２に向けて送風するため、被冷却体５は、冷却される。このとき、防塵部９が第２給気口６１に配置されているため、被冷却体５は、防塵部９で処理された風で冷却される。これにより、精密部品である被冷却体５が誤動作や損傷することを抑制できる。

また、本実施形態に係る光源装置１によれば、本体部４は、風の通路である第１通路部４４と、風の通路であって、第１通路部４４の下流側に隣接される第２通路部４５とを備えている。そして、第２通路部４５のうち風が通過可能な有効断面積は、第１通路部４４のうち風が通過可能な有効断面積よりも、小さい。これにより、第２通路部４５における流速Ｖ２が、第１通路部４４における流速Ｖ１よりも速くなるため、第２通路部４５の圧力は、第１通路部４４の圧力よりも低くなる。即ち、ベンチュリ効果が生じる。

そして、第２給気口６１が本体部４の外部に連通するように配置されていると共に、第２排気口６２が第２通路部４５に連通するように配置されている。加えて、第１送風部７の送風能力が、第２送風部８の送風能力よりも大きいため、上述のベンチュリ効果により、収容部６の内部の空気は、第２排気口６２を経由して、本体部４の内部に引かれる。したがって、第２送風部８の送風能力よりも大きい風量が収容部６の内部を通過することになるため、被冷却体５の冷却を促進することができる。

また、本実施形態に係る光源装置１によれば、第２送風部８である少なくとも一つのファンが、第２排気口６２に配置されておらず、第２給気口６１のみに配置されている。これにより、ファンにより第２給気口６１から空気が給気され、収容部６の内部に押し込まれた空気により、収容部６の空気が第２排気口６２から排出される。

したがって、収容部６の内部の圧力は、本体部４の外部の圧力よりも高くなるため、収容部６の内部の空気が、本体部４の内部にさらに引かれることになる。その結果、被冷却体５の冷却をさらに促進することができる。

また、本実施形態に係る光源装置１によれば、第１給気口４１と第１排気口４２とが対面して配置されているため、風が本体部４の内部を直線状に通過する。これにより、第１送風部７が第１給気口４１から第１排気口４２に向けて送風する際に、圧損が発生することを抑制できる。したがって、光源部２の冷却を促進することができる。

なお、本発明に係る光源装置は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、本発明に係る光源装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

上記実施形態に係る光源装置１においては、第１送風部７は、ファンを備える、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、第１送風部７は、圧縮空気を吐出する装置を備える、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光源装置１においては、第１送風部７のファンは、第１給気口４１のみに配置される、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、第１送風部７のファンは、第１排気口４２のみに配置される、という構成でもよく、本体部４の内部に配置される、という構成でもよく、また、第１給気口４１及び第１排気口４２の両方に配置される、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光源装置１においては、第２送風部８は、ファンを備える、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、第２送風部８は、圧縮空気を吐出する装置を備える、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光源装置１においては、第２送風部８のファンは、第２給気口６１のみに配置される、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、第２送風部８のファンは、第２排気口６２のみに配置される、という構成でもよく、収容部６の内部に配置される、という構成でもよく、また、第２給気口６１及び第２排気口６２の両方に配置される、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光源装置１においては、第１給気口４１と第１排気口４２とは、対面して配置される、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、第１給気口４１は、所定の側壁部４ｃに配置され、第１排気口４２は、当該側壁部４ｃと直交する側壁部４ｅに配置される、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光源装置１においては、第１通路部４４は、上流側で第１給気口４１と隣接する、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、第１通路部４４は、上流側で、有効面積の異なる通路部と隣接し、当該通路部を介して第１給気口４１と連通する、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光源装置１においては、第２通路部４５は、下流側で第１排気口４２と隣接する、という構成である。しかしながら、本発明に係る光源装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光源装置においては、第２通路部４５は、下流側で、有効面積が大きい通路部と隣接し、当該通路部を介して第１排気口４２と連通する、という構成でもよい。

１…光源装置、２…光源部、３…光ファイバ部、４…本体部、４ａ…天壁部、４ｂ…底壁部、４ｃ〜４ｆ…側壁部、５…被冷却体、６…収容部、６ａ…天壁部、６ｂ…底壁部、６ｃ〜６ｆ…側壁部、７…第１送風部、８…第２送風部、９…防塵部、１０…電源部、２１…光源、２１ａ…半導体レーザ、２１ｂ…光源ボックス、２２…ペルチェ素子、２３…ヒートシンク、２３ａ…連結板、２３ｂ…ベース板、２３ｃ…フィン、３１…光ファイバ、３２…光ファイバボックス、４１…第１給気口、４１ａ…孔、４２…第１排気口、４２ａ…円孔、４３…開口部、４３ａ…円孔、４４…第１通路部、４５…第２通路部、６１…第２給気口、６１ａ…孔、６２…第２排気口、６２ａ…長円孔

Claims

光を出射する光源部と、
第１給気口及び第１排気口を有し、前記光源部を収容する本体部と、
第２給気口及び第２排気口を有し、冷却されるべき被冷却体を収容する収容部と、
前記第１給気口から前記第１排気口に向けて送風する第１送風部と、
前記第２給気口から前記第２排気口に向けて送風する第２送風部と、
前記第２給気口に配置される防塵部と、を備え、
前記本体部は、風の通路である第１通路部と、風の通路であって、前記第１通路部の下流側に隣接される第２通路部とを備え、
前記第２通路部のうち風が通過可能な有効断面積は、前記第１通路部のうち風が通過可能な有効断面積よりも、小さく、
前記第２給気口は、前記本体部の外部に連通するように配置され、
前記第２排気口は、前記第２通路部に連通するように配置され、
前記第１送風部の送風能力は、前記第２送風部の送風能力よりも、大きい光源装置。
前記第２送風部は、ファンを少なくとも一つ備え、
前記ファンは、前記第２給気口に配置される請求項１に記載の光源装置。
前記第１給気口と前記第１排気口とは、風が前記本体部の内部を直線状に通過するように、対面して配置される請求項１又は２に記載の光源装置。