JP2016015435A - ファイバレーザ発振器，ファイバレーザ加工装置，及びファイバレーザ発振器の除湿方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライエアによるファイバレーザモジュール内の除湿を省電力で行うファイバレーザ発振器を提供する。
【解決手段】ケース(2a)を有しレーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュール(2)と、複数のファイバレーザモジュール(2)を内部に収容する筐体(KT)と、各ケース(2a)の内部に配管された冷却流路(RF2)と、各ケース(2a)の内部にドライエアを導入するエア導入路(AR3a)と、ドライエア導入の許容と禁止とを選択的に切り替えるバルブ(32)と、筐体(KT)の内部温度(T1)及び相対湿度を測定し筐体温湿度情報(J2)として出力するセンサ部(1a)と、ケース(2a)の内部温度(T2)を測定しモジュール温度情報(J1)として出力する温度センサ(2b)と、筐体温湿度情報(J2)とモジュール温度情報(J1)とに基づきバルブ(32)の切り替えを制御する制御部(SG)とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファイバレーザ発振器，ファイバレーザ加工装置，及びファイバレーザ発振器の除湿方法に係り、特に、低露点化したエアを用いてファイバレーザ発振器の筐体内を除湿する技術に関する。

ファイバレーザ発振器（以下、ＦＬ発振器とも称する）は、内蔵するファイバレーザモジュール（以下、ＦＬモジュールとも称する）のレーザ発振に伴う発熱が比較的大きい。
そのため、ＦＬモジュールの筐体内のファイバやレーザダイオードを、コールドプレートに冷却水を流すなどして冷却するようになっている。
冷却水の温度は、一般的に２５℃程度に維持管理されるが、ＦＬモジュールの筐体内の空気が高湿度の場合、レーザ発振中にも結露が発生してファイバやレーザダイオードの故障を招く虞があった。

そこで、この結露発生を防止すべく、ＦＬモジュールの筐体内の空気を除湿する工夫が検討されてきている。
例えば、特許文献１には、コンプレッサで生成したパージエアを除湿によりドライエア化し、そのドライエアをＦＬモジュールの筐体内に導入することで除湿を行うＦＬ発振器が記載されている。

詳しく説明すると、特許文献１に記載されたＦＬ発振器における除湿方法は、パージエアを乾燥させて得た低露点の圧縮空気を、ファイバレーザ発振器内に備えられたＦＬモジュールの筐体内に導入し、その筐体内の空気の露点温度を、冷却のためＦＬモジュールの内部に配管された水路に流通させる冷却水の最低管理温度よりも低く維持する、という方法である。

特開２０１３−２３９６９６号公報

ところで、ＦＬ発振器は、結露の影響をできるだけ受けないようにするため、ＦＬモジュールの筐体内の空気を、冷却によっても結露が生じないように低湿度にし、その低湿度の状態（低露点化状態）においてレーザの発振を開始するようになっている。
従って、レーザ加工装置の立ち上げ時には、短時間でレーザ発振が可能となるように、ＦＬモジュール内の空気をできるだけ短時間に除湿して低露点化することが望まれる。

また、ＦＬモジュールの筐体内の空気が、除湿により所望の低い露点温度になった後は、その筐体の密閉度が比較的高いことから、ドライエアの外部からの導入が仮に停止していたとしても、露点温度の上昇にはかなりの時間を要する。
従って、省電力化の観点からは、ＦＬモジュール内の空気を効率的に除湿すると共に、その空気の湿度を、露点温度が所望値以下となるように維持するため、コンプレッサの動作制御を含めたドライエアの導入制御の最適化が望まれる。
特許文献１にはこの制御について詳細な言及がなく、記載されたファイバレーザ発振器には更なる改善が期待されている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ドライエアを用いたファイバレーザモジュール内の除湿を省電力で行うことができるファイバレーザ発振器，ファイバレーザ加工装置，及びファイバレーザ発振器の除湿方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は次の構成及び手順を有する。
１） モジュールケースを有しレーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、
前記複数のファイバレーザモジュールを内部に収容する筐体と、
各前記モジュールケースの内部に配管された冷却流路と、
各前記モジュールケースの内部にドライエアを導入するエア導入路と、
外部からの制御により前記ドライエアの導入の許容と禁止とを選択的に切り替えるバルブと、
前記筐体の内部の温度及び相対湿度を測定し筐体温湿度情報として出力するセンサ部と、
前記モジュールケースの内部の温度を測定しモジュール温度情報として出力する温度センサと、
前記筐体温湿度情報と前記モジュール温度情報とに基づいて、前記バルブの切り替えを制御する制御部と、
を備えたファイバレーザ発振器である。
２） 前記制御部は、前記筐体温湿度情報から前記筐体の内部の露点温度を取得し、前記モジュール温度情報から得られる前記モジュールケースの内部の温度が、前記露点温度よりも高い場合に、前記バルブを、前記ドライエアの導入を禁止するよう制御することを特徴とする１）に記載のファイバレーザ発振器である。
３） 前記ドライエアは、パージエアを低露点化して生成されたものであることを特徴とする１）又は２）記載のファイバレーザ発振器である。
４） レーザ光を出力するレーザ発振器と、
ワークを支持するテーブルと、
前記テーブルに支持された前記ワークに対して前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光を照射して加工するレーザ加工ヘッドと、
ドライエアを生成して前記レーザ発振器に供給するエアユニットと、
を備え、
前記レーザ発振器は、
モジュールケースを有しレーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、
前記複数のファイバレーザモジュールを内部に収容する筐体と、
各前記モジュールケースの内部に配管された冷却流路と、
各前記モジュールケースの内部に前記エアユニットから供給された前記ドライエアを導入するエア導入路と、
外部からの制御により前記ドライエアの導入の許容と禁止とを選択的に切り替えるバルブと、
前記筐体の内部の温度及び相対湿度を測定し筐体温湿度情報として出力するセンサ部と、
前記モジュールケースの内部の温度を測定しモジュール温度情報として出力する温度センサと、
前記筐体温湿度情報と前記モジュール温度情報とに基づいて、前記バルブの切り替えを制御する制御部と、
を備えたファイバレーザ加工装置である。
５） モジュールケースを有しレーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、前記複数のファイバレーザモジュールを収容する筐体と、各前記モジュールケースの内部に配管された冷却流路と、各前記モジュールケースの内部にドライエアを導入するエア導入路と、を有するファイバレーザ発振器の除湿方法であって、
前記ドライエアの導入の許容と禁止とを選択的に切り替え可能なバルブを設け、
前記筐体の内部の温度及び相対湿度を測定する筐体温湿度測定ステップと、
前記モジュールケースの内部の温度を測定するモジュール温度測定ステップと、
前記筐体温湿度測定ステップで得た温度及び相対湿度に基づいて前記筐体の内部の露点温度を取得する露点温度取得ステップと、
前記モジュールケースの内部の温度と前記露点温度とを比較し、前記内部の温度が前記露点温度よりも高い場合に、前記バルブを前記ドライエアの導入を禁止するよう制御する判定ステップと、
を含むことを特徴とするファイバレーザ発振器の除湿方法である。

本発明によれば、ドライエアを用いたファイバレーザモジュール内の除湿を省電力で行うことができる、という効果が得られる。

本発明の実施の形態に係るファイバレーザ加工装置の実施例であるＦＬ加工装置５１を説明するための模式的全体図である。 ＦＬ加工装置５１におけるＦＬ発振器１の構成を説明するための断面図である。 ＦＬ発振器１におけるバルブユニット３１の構成を説明するための模式図である。 ＦＬ加工装置５１におけるエアパージユニット２０の構成を説明するための模式図である。 ＦＬ加工装置５１が実行する除湿動作の手順を説明するためのフロー図である。 ＦＬ加工装置５１が実行する除湿動作における露点温度の推移を説明するためのグラフである。

本発明の実施形態に係るファイバレーザ発振器及びファイバレーザ加工装置を、それぞれの実施例であるファイバレーザ発振器１及びファイバレーザ加工装置５１により図１〜図６を参照して説明する。
以下、ファイバレーザ発振器１をＦＬ発振器１とも称し、ファイバレーザ加工装置５１をＦＬ加工装置５１とも称する。

まず、ＦＬ加工装置５１について図１を参照して説明する。
図１に示されるように、ＦＬ加工装置５１は、ワークＷに対してレーザ加工を行うファイバレーザ加工機１０（以下、ＦＬ加工機１０とも称する）と、ＦＬ加工機１０に対しレーザ光を、プロセスファイバＦＢ１を介して供給するＦＬ発振器１と、低露点のドライエアを、エア供給路ＡＲ１を介してＦＬ発振器１に供給すると共にエア供給路ＡＲ２を介してＦＬ加工機１０に供給するエアパージユニット２０と、ＦＬ発振器１の筐体ＫＴ内の空気を除湿するクーラＣと、を備えて構成されている。

ＦＬ加工機１０は、プロセスファイバＦＢ１の出口端面から拡がって出射したレーザ光Ｌを、コリメータレンズ１２で平行光にするコリメータユニット１３と、コリメータレンズ１２により平行光にされたレーザ光を反射するベンドミラー１４と、ベンドミラー１４で反射したレーザ光を集光レンズ１５で高エネルギ密度のレーザ光に集光するレーザ加工ヘッド１６と、集光したレーザ光を照射して加工を施すワークＷを支持する加工テーブル１８とを備えている。
また、レーザ加工ヘッド１６は、エア供給路ＡＲ２から供給された低露点のドライエアを内部に導入可能として光学系への塵埃の付着を防止するようになっている。

次に、ＦＬ発振器１について図２を主に参照して説明する。
図２において、ＦＬ発振器１は、筐体ＫＴと、筐体ＫＴの内部に収容された、光エンジンＥＧ，ＦＬ発振器１の動作を制御する制御部ＳＧ，電源部ＰＷ，及び冷却部ＲＦと、を有している。制御部ＳＧ及び電源部ＰＷについても、それぞれ筐体ＳＧ１及び筐体ＰＷ１を有し、その内部は比較的高い密閉状態とされている。

光エンジンＥＧは、複数（この例では四つ）のファイバレーザモジュール２（以下、ＦＬモジュール２とも称する）と、各ＦＬモジュール２で生成されたレーザ光をそれぞれ伝送する複数のユニットファイバＦＢ２と、複数のユニットファイバＦＢ２を１つに融接して纏めるコンバイナ３と、を有している。
コンバイナ３とプロセスファイバＦＢ１との間には、フィードファイバＦＢ３及びビームスイッチ４とが直列的に接続されて設けられており、コンバイナ３から一つに纏められて出力されたレーザ光は、フィードファイバＦＢ３及びビームスイッチ４を経てプロセスファイバＦＢ１内へ出力されるようになっている。

冷却部ＲＦは、冷媒として水を用いて、冷却水供給部ＲＦ１と、その冷却水供給部ＲＦ１から各ＦＬモジュール２及び電源部ＰＷの内部を巡るようにそれぞれに配管された冷却流路である水路系ＲＦ２と、を有する。
冷却水供給部ＲＦ１は、水路系ＲＦ２内に冷却水を循環流通させて各ＦＬモジュール２及び電源部ＰＷの冷却を行う。また、冷却水供給部ＲＦ１は、冷却水を所定の管理温度Ｔａで維持管理する。管理温度Ｔａは例えば２５℃である。
冷媒は水に限定されない。水以外の周知の冷却用熱冷媒を用いることができる。

筐体ＫＴ内には、エアパージユニット２０から低露点のドライエアがエア供給路ＡＲ１を介して供給される。
具体的には、筐体ＫＴ内に、バルブユニット３１とディストリビュータ５とが設けられており、エア供給路ＡＲ１がバルブユニット３１に接続され、バルブユニット３１及びエア供給路ＡＲ３を介してディストリビュータ５にドライエアが供給されるようになっている。

バルブユニット３１の詳細構成は、図３に示される。
図３に示されるように、バルブユニット３１の内部では、エア供給路ＡＲ１側から、バルブとしての開閉弁３２，除湿フィルタ３３，及び流量計３４の順に接続配管されている。流量計３４にはエア供給路ＡＲ３が接続され、エア供給路ＡＲ３からドライエアが外部に出力される。
開閉弁３２は、エア供給路ＡＲ１から供給されるドライエアの流量を制御するバルブの一例であり、例えば外部から制御可能な電磁開閉弁が用いられ、ドライエアの供給の許容及び禁止を選択的に実行する。
制御部ＳＧは、開閉弁３２を動作させるための動作信号ＳＮ１を出力する。この動作信号ＳＮ１によって、開閉弁３２の開閉動作は制御部ＳＧに制御される。
流量計３４で計測された流量情報Ｊ３は、制御部ＳＧに供給される。

図２に戻り、ディストリビュータ５は、低露点のドライエアを所定の機器や部位へ分配する。
具体的には、ディストリビュータ５へエア供給路ＡＲ３を経て供給された低露点のドライエアは、複数のＦＬモジュール２それぞれのモジュールケース２ａ内に、エア供給路ＡＲ３から分岐させた複数のエア導入路ＡＲ３ａを介して導入される。

ＦＬモジュール２は、筐体としてのモジュールケース２ａを有し、そのモジュールケース２ａ内に、半導体レーザによる励起光源，駆動回路，ヒートシンク，及び共振器等（いずれも図示せず）を有している。
モジュールケース２ａによってその内部空間は、導入されたドライエアが緩やかに排出する程度の比較的高い密閉度とされている。
さらに、ＦＬモジュール２のモジュールケース２ａ内には、そのモジュールケース２ａ内の空気の温度を測定する温度センサ２ｂが設けられている。
各ＦＬモジュール２の温度センサ２ｂからは、測定したモジュールケース２ａ内の温度情報であるモジュール温度情報Ｊ１が制御部ＳＧに向け出力される。

一つのＦＬモジュール２の出力は例えば約数百Ｗ（例えば３５０Ｗ）である。
図２に示された例では四つのＦＬモジュール２を備えているので、各ＦＬモジュール２の出力が３５０Ｗの場合、それらから出力されたレーザ光は、コンバイナ３で纏められた後、プロセスファイバＦＢ１から１．４ｋＷの出力で出射される。
もちろん、一つのＦＬモジュール２の出力は、任意に設定可能な設計事項であって、例えば数ｋＷとしてよい。また、コンバインするＦＬモジュール２の数は、五つ以上でもよく、任意に設定可能な設計事項である。
従って、プロセスファイバＦＢ１から出射されるレーザ光の出力は、広範囲に設定可能であり、例えば数ｋＷ以上としてもよい。

図１及び図２に示されるように、ＦＬ発振器１の筐体ＫＴ内の空気は、クーラＣにより除湿される。クーラＣの動作は制御部ＳＧにより制御される。

また、図２に示されるように、ＦＬ発振器１の筐体ＫＴには、筐体ＫＴ内の空気の温度及び相対湿度を測定する温湿度センサ１ａが設けられている。以下の説明において、「湿度」の記載は「相対湿度」を意味する。
また、温度を測定する温度センサと湿度を測定する湿度センサとは別体であってもよい。ここでは便宜的に、温度センサと湿度センサとを含むセンサ部として、温湿度センサ１ａと称することにする。
温湿度センサ１ａで測定した筐体ＫＴ内の温度及び湿度の情報は、制御部ＳＧに向け筐体温湿度情報Ｊ２として出力される。

次に、エアパージユニット２０について図４を主に参照して説明する。
エアパージユニット２０は、活性炭槽２１とオイルミストフィルタ２２と低露点化部２３と分岐部２４とを有している。
また、エアパージユニット２０は入力側として供給ポートＰ１を、また、出力側として二つの送出ポートＰ２ａ，Ｐ２ｂを有している。

供給ポートＰ１には、圧縮空気Ａが供給される。供給された圧縮空気Ａは、活性炭槽２１及びオイルミストフィルタ２２を通過して、油分，粉塵，オイルミスト等が除去され、その後、低露点化部２３を通過する。
低露点化部２３は、気体分離膜モジュール２３ａを有している。その気体分離膜として、例えば、ポリイミド系樹脂の中空糸膜や多孔性フッ素系樹脂の中空糸膜を用いることができる。

気体分離膜モジュール２３ａの一端側から内部に、オイルミストフィルタ２２を通過した圧縮空気Ａ１を供給すると、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）などが筒状壁から外部へ抜け出し（矢印Ａａ参照）、水蒸気濃度が低下した低露点のドライエアＡ２となって他端側から排出される。

低露点化部２３から排出された低露点のドライエアＡ２は、分岐部２４により２系統に分岐され、それぞれ送出ポートＰ２ａ，Ｐ２ｂに送出される。
送出ポートＰ２ａに供給されたドライエアは、エア供給路ＡＲ２を介してＦＬ加工機１０に向け送出される。
送出ポートＰ２ｂに供給されたドライエアは、エア供給路ＡＲ１を介してＦＬ発振器１のバルブユニット３１に向け送出される。

エアパージユニット２０の供給ポートＰ１に供給される圧縮空気Ａは、エア供給源Ｐ側のコンプレッサＣＰ（図２参照）で生成され、エアパージユニット２０に供給される前にプレフィルタ３０を通過するようになっている。
プレフィルタ３０では、圧縮空気に混合した比較的大きな、油分，異物，オイルミスト，及び水滴などの異物が除去される。

パージエアを生成するコンプレッサＣＰの動作は、エア供給路ＡＲ１及びエア供給路ＡＲ２それぞれの流量に応じ、制御部ＳＧとは別のパージエア供給系の制御部ＳＧ２（図２参照）で制御される。

上述の構成において、制御部ＳＧは、ＦＬモジュール２内の空気の除湿動作を、開閉弁３２の開閉制御などによって実行する。
この除湿動作の手順について、フロー図である図５を主に参照して説明する。
ここでは、コンプレッサＣＰの動作は、上述のように制御部ＳＧ２によって独立制御されているものとする。

＜除湿動作＞
（ＳｔｅｐＡ１）：作業者などによりＦＬ加工装置５１に電源が投入される。
（ＳｔｅｐＡ２）：制御部ＳＧは、開閉弁３２を開とする。これにより、パージエア由来の低露点の圧縮空気であるドライエアが、エア供給路ＡＲ１，バルブユニット３１，及びエア供給路ＡＲ３を通じてディストリビュータ５に供給される。このドライエアの供給開始によって、ＦＬモジュール２のモジュールケース２ａ内の除湿が開始される。
（ＳｔｅｐＡ３）：制御部ＳＧは、クーラＣを稼働する。これにより筐体ＫＴ内の除湿が開始される。
この（ＳｔｅｐＡ３）と（ＳｔｅｐＡ２）との実行順は逆でもよい。また、同時でもよい。
（ＳｔｅｐＡ４）：制御部ＳＧは、温度センサ２ｂから供給されるモジュール温度情報Ｊ１に基づいて、ＦＬモジュール２のモジュールケース２ａにおける内部空気の温度Ｔ２を把握する。

（ＳｔｅｐＡ５）：制御部ＳＧは、温湿度センサ１ａから供給される筐体温湿度情報Ｊ２に基づいて、ＦＬ発振器１の筐体ＫＴにおける内部空気の露点温度Ｔ１ｄを取得する。
具体的には、制御部ＳＧは、この露点温度Ｔ１ｄを、例えば、周知の算出式で算出する、又は、予め制御部ＳＧ内の記憶部（図示せず）に記憶させておいた温度と相対湿度と露点温度との関係を示すテーブルを参照する、などして取得する。

（ＳｔｅｐＡ６）：制御部ＳＧは、（ＳｔｅｐＡ５）で取得した露点温度Ｔ１ｄが、冷却水の温度を温度Ｔｗとしたときの（Ｔｗ−ｄａ）未満か否かを判定する。
ここで、ｄａは、必要な場合に温度差の余裕分として予め設定しておく０≦ｄａなる数値である。例えば５Ｋ（ケルビン）や１０Ｋ（ケルビン）に設定する。
冷却水の温度Ｔｗは、例えば、冷却水供給部ＲＦ１が冷却水温度を維持管理する際の管理温度Ｔａとする。
温度Ｔｗは、これに限定されず、予め設定された温度又は水路系ＲＦ２に設けられた温度センサＲＦａ（図２参照）などによる実測値を採用してもよい。
制御部ＳＧは、判定が未満（Ｙｅｓ）の場合、（ＳｔｅｐＡ７）へ移行する。
制御部ＳＧは、判定が否（Ｎｏ）の場合、（ＳｔｅｐＡ４）へ移行する。

（ＳｔｅｐＡ７）：制御部ＳＧは、温度Ｔ２が露点温度Ｔ１ｄ以下か、否か、を判定する。
以下（Ｙｅｓ）の場合、（ＳｔｅｐＡ８）へ移行する。
否（Ｎｏ）の場合、（ＳｔｅｐＡ１１）へ移行する。

（ＳｔｅｐＡ８）：制御部ＳＧは、開閉弁３２が開状態か閉状態かを判定する。
開状態と判定した場合、（ＳｔｅｐＡ１０）へ移行する。
閉状態と判定した場合、（ＳｔｅｐＡ９）へ移行する。
（ＳｔｅｐＡ９）：制御部ＳＧは、閉状態の開閉弁３２を開状態とする。これにより、後述する（ＳｔｅｐＡ１２）の指示によるＦＬモジュール２内の除湿動作の一時停止状態が解除され、再度除湿が開始される。
（ＳｔｅｐＡ１０）：ＦＬ加工装置５１に対する作業者等からの電源切断指示の有無を判定する。有の場合、除湿動作を終了する。無の場合、（ＳｔｅｐＡ４）へ戻る。

（ＳｔｅｐＡ７）の判定が否（Ｎｏ）の場合、除湿動作を一時停止状態にするための指示群を実行する。
すなわち、（ＳｔｅｐＡ２）の指示で開始する除湿動作では、モジュールケース２ａ内部にドライエアが導入される。そのため、ＦＬモジュール２におけるモジュールケース２ａ内の空気の露点温度Ｔ２ｄは、筐体ＫＴ内の空気の露点温度Ｔ１ｄと同じかそれより低くなっている。
従って、（ＳｔｅｐＡ７）の判定がＮｏの場合、モジュールケース２ａ内の空気の温度Ｔ２は、必ずその空気の露点温度Ｔ２ｄよりも高くなっていると推定される。
これにより、ＦＬモジュール２の内部に結露が生じる虞がなく、レーザ発振が可能な状態になっていると判断され、制御部ＳＧは、除湿動作を一時停止可能とする。

除湿動作一時停止手順は次の（ＳｔｅｐＡ１１）〜（ＳｔｅｐＡ１４）で示される。
（ＳｔｅｐＡ１１）制御部ＳＧは、開閉弁３２が開状態か閉状態かを判定する。
開状態と判定した場合、（ＳｔｅｐＡ１２）へ移行する。
閉状態と判定した場合、（ＳｔｅｐＡ１３）へ移行する。
（ＳｔｅｐＡ１２）：制御部ＳＧは、開閉弁３２を閉状態とする。これにより、ＦＬモジュール２内へのドライエアの導入が停止し、除湿動作が一時停止状態となる。また、エア供給路ＡＲ２へのエア供給がない場合、制御部ＳＧ２の制御の下、コンプレッサＣＰが停止して省電力状態となる。
（ＳｔｅｐＡ１３）：制御部ＳＧは、ＦＬ加工装置５１が既にレーザ加工可能な状態にされているか否かを判定する。
可能な状態にされている（Ｙｅｓ）と判定した場合、（ＳｔｅｐＡ１５）へ移行する。
否（Ｎｏ）と判定した場合、（ＳｔｅｐＡ１４）へ移行する。
（ＳｔｅｐＡ１４）：制御部ＳＧは、ＦＬ加工装置５１の動作モードを、レーザ加工可能状態へ移行する。この移行により、ＦＬ加工装置５１は、レーザ加工が可能な状態となり、作業者などによる外部からの加工指示が受諾される。

（ＳｔｅｐＡ１５）：ＦＬ加工装置５１に対する作業者等からの電源切断指示の有無を判定する。有の場合、除湿動作を終了する。無の場合、（ＳｔｅｐＡ４）へ戻る。

上述の手順において、コンプレッサＣＰの動作は、制御部ＳＧとは別のパージエア供給系の制御部ＳＧ２で、可能な限り省電力となるように制御される。
すなわち、開閉弁３２が閉じられると、エア供給路ＡＲ２からレーザ加工ヘッド１６にドライエアが供給される場合を除き、制御部ＳＧ２の制御によって、パージエアを生成するコンプレッサＣＰが停止状態にされる。
従って、上述の除湿動作により、省電力化を図ることができる。

上述の除湿動作を検証するため、試験として、ＦＬモジュール２におけるモジュールケース２ａ内の空気の温度及び湿度を測定する温湿度センサを設けた。そして、その温湿度センサの検出値などからモジュールケース２ａ内の空気の露点温度Ｔ２ｄを求め、その露点温度Ｔ２ｄと筐体ＫＴ内の空気の露点温度Ｔ１ｄとについて、除湿動作を実行した際の時間推移を調べた。
図６は、その試験結果のグラフである。冷却水の温度Ｔｗは、２５℃で一定に維持管理されている。

図６に示されるように、時間ｔ０において、（ＳｔｅｐＡ３）及び（ＳｔｅｐＡ２）の実行でクーラＣが稼動し開閉弁３２が開状態にされると、筐体ＫＴ内及びモジュールケース２ａ内の空気が除湿され、温度Ｔｗ以上の約３５℃であった露点温度Ｔ１ｄ，Ｔ２ｄが徐々に低下する。
時間経過に伴い、時間ｔ１において、露点温度Ｔ１ｄが温度Ｔｗより低くなり、かつ、それらの温度差が温度ｄａ以上となる（ＳｔｅｐＡ６）。
さらに、時間ｔ１以降の時間ｔ２において、モジュールケース２ａ内の空気の温度Ｔ２（図６には不図示）が露点温度Ｔ１ｄを超えると（ＳｔｅｐＡ７：Ｎｏ）、開閉弁３２が閉じられ（ＳｔｅｐＡ１２）、除湿動作が一時停止状態とされる。
また、ＦＬ加工装置５１は、レーザ加工可能状態とされる（ＳｔｅｐＡ１４）。

そして、時間ｔ２から除湿が一時停止状態となることで、モジュールケース２ａ内の空気の湿度は徐々に増加し、露点温度Ｔ２ｄも上昇する。
時間経過に伴い、時間ｔ３において、上昇する露点温度Ｔ１ｄが温度Ｔ２を超えると（ＳｔｅｐＡ７：Ｙｅｓ）、開閉弁３２が開けられ（ＳｔｅｐＡ９）、除湿動作が再開される。

従って、時間ｔ２〜時間ｔ３の間は、ＦＬモジュール２内の除湿動作が停止しており、コンプレッサＣＰが実質的に停止状態となっている。
この開閉弁３２の開閉動作の繰り返しにより、図６においては、同様に時間ｔ４〜時間ｔ５，時間ｔ６〜（以降同様）において、コンプレッサＣＰが実質的に停止状態となり、省電力化が図られる。

ＦＬ加工装置５１の設置環境によっては、パージエアの供給が、コンプレッサＣＰから直接供給ではなく、高圧空気としてタンクに蓄えられている場合もある。
この場合、上述の除湿動作を実行すれば、パージエアの供給が一時停止している期間を獲得できるので、タンク内に蓄えた高圧空気を無駄に消費することがない。
そのため、ＦＬ加工装置５１の立ち上げ時の急速除湿において、パージエアが潤沢に供給され得る。これにより、ＦＬ加工装置５１を短時間でレーザ加工可能状態に移行させることができ、稼動効率が向上する。

制御部ＳＧは、バルブユニット３１から供給される流量情報Ｊ３に基づいて、開閉弁３２が正常に動作しているかを連続的又は断続的に確認する。
制御部ＳＧは、例えば閉状態指示後に、流量情報Ｊ３で流量有が示された場合などには、動作異常が生じたと判定して、外部にアラーム等を出力する。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよい。

筐体ＫＴ内を除湿するためのクーラＣは、必ずしも動作させなくてもよい。
すなわち、制御部ＳＧは、図５に示される手順の（ＳｔｅｐＡ３）をパスしてもよい。
クーラＣを動作させた方が、露点温度をより速く低下させることができるが、クーラＣを動作させない場合でも、筐体ＫＴ内の露点温度Ｔ１ｄに対しＦＬモジュール２のモジュールケース２ａ内の空気の露点温度Ｔ２ｄが高くなることはないので、省電力化について同様の効果を得ることができる。

冷却水の設定温度ではなく実際の温度Ｔｗａを測定する温度センサを、水路系ＲＦ２に温度センサＲＦａ（図２参照）として設ける、又は各ＦＬモジュール２のコールドプレート（図示せず）にセンサ２ｃ（図２参照）として設ける。
そして、実測した冷却水の温度Ｔｗａを（ＳｔｅｐＡ６）の温度Ｔｗに適用してもよい。
冷却水の温度は、所定のばらつきをもって水路系ＲＦ２を循環しているので、実測の温度Ｔｗａを採用することは、高精度の除湿動作制御の観点で好ましい。
また、水路系ＲＦ２に異常が生じた場合も、その異常を早期に検出できるので好ましい。

除湿動作でＦＬモジュール２内に導入されるドライエアは、パージエア由来の空気に限定されるものではない。
また、そのパージエアの低露点化の方法は、上述の低露点化部２３を用いるものに限定されず、周知の低露点化方法を適用してよい。
ＦＬ加工装置５１において、バルブユニット３１内の除湿フィルタ３３とエアパージユニット２０内の低露点化部２３とは、上述のように両方備えられるものに限らず、いずれか一方のみ備えられていればよい。

ＦＬモジュール２に導入されるドライエアの配管は、外気と十分に熱交換可能な態様にしておくとよい。
具体的には、エア供給路ＡＲ２又はエア供給路ＡＲ３の一部を、筐体ＫＴから外部に引出して外気と接触させ、各供給路内を流れるドライエアと外気との温度がほぼなくなるように熱交換可能な状態にする。
従って、除湿動作において、ＦＬモジュール２のモジュールケース２ａ内には、外気とほぼ同温度の低露点空気が導入される。
これにより、メンテナンス等で筐体ＫＴに設けた扉を開けた場合に、筐体ＫＴ内に流入する外気が、ＦＬモジュール２に導入されるドライエアよりも低温であることによってＦＬモジュール２が冷やされ結露が生じてしまう、という虞がなくなる。

エアパージユニット２０に二つの低露点化部２３を設け、エア供給路ＡＲ１とエア供給路ＡＲ２とをそれぞれ別々の低露点化部２３でドライエア化してもよい。
この場合、二つの低露点化部２３は、同種の気体分離膜を用いた同じ構造のものに限らず、異種の気体分離膜を用いた異なる構造のものであってもよい。

１ ファイバレーザ発振器（ＦＬ発振器）、 １ａ 温湿度センサ
２ ファイバレーザモジュール（ＦＬモジュール）
２ａ モジュールケース、 ２ｂ 温度センサ、 ２ｃ センサ
３ コンバイナ
５ ディストリビュータ
１０ ファイバレーザ加工機（ＦＬ加工機）
１２ コリメータレンズ
１３ コリメータユニット
１４ ベンドミラー
１５ 集光レンズ
１６ レーザ加工ヘッド
１８ 加工テーブル
２０ エアパージユニット
２１ 活性炭槽
２２ オイルミストフィルタ
２３ 低露点化部、 ２３ａ 気体分離膜モジュール
２４ 分岐部
３０ プレフィルタ
３１ バルブユニット
３２ 開閉弁
３３ 除湿フィルタ
３４ 流量計
５１ ファイバレーザ加工装置（ＦＬ加工装置）
Ａ 圧縮空気、 Ａ２ ドライエア
ＡＲ１〜ＡＲ３ エア供給路、 ＡＲ３ａ エア導入路
Ｃ クーラ、 ＣＰ コンプレッサ
ＥＧ 光エンジン
ＦＢ１ プロセスファイバ、 ＦＢ２ ユニットファイバ
ＦＢ３ フィードファイバ
Ｊ１ モジュール温度情報、 Ｊ２ 筐体温湿度情報、 Ｊ３ 流量情報
ＫＴ 筐体
Ｐ１ 供給ポート、 Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ 送出ポート
ＰＷ 電源部、 ＰＷ１ 筐体
ＲＦ 冷却部
ＲＦａ 温度センサ、 ＲＦ１ 冷却水供給部、 ＲＦ２ 水路系
ＳＧ，ＳＧ２ 制御部、 ＳＧ１ 筐体
ＳＮ１ 動作信号
Ｔａ 管理温度、 Ｔｗ，Ｔｗａ （冷却水の）温度
Ｔ１ｄ，Ｔ２ｄ 露点温度、 Ｔ２ 温度
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. モジュールケースを有しレーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、
   前記複数のファイバレーザモジュールを内部に収容する筐体と、
   各前記モジュールケースの内部に配管された冷却流路と、
   各前記モジュールケースの内部にドライエアを導入するエア導入路と、
   外部からの制御により前記ドライエアの導入の許容と禁止とを選択的に切り替えるバルブと、
   前記筐体の内部の温度及び相対湿度を測定し筐体温湿度情報として出力するセンサ部と、
   前記モジュールケースの内部の温度を測定しモジュール温度情報として出力する温度センサと、
   前記筐体温湿度情報と前記モジュール温度情報とに基づいて、前記バルブの切り替えを制御する制御部と、
   を備えたファイバレーザ発振器。
2. 前記制御部は、前記筐体温湿度情報から前記筐体の内部の露点温度を取得し、前記モジュール温度情報から得られる前記モジュールケースの内部の温度が、前記露点温度よりも高い場合に、前記バルブを、前記ドライエアの導入を禁止するよう制御することを特徴とする請求項１記載のファイバレーザ発振器。
3. 前記ドライエアは、パージエアを低露点化して生成されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のファイバレーザ発振器。
4. レーザ光を出力するレーザ発振器と、
   ワークを支持するテーブルと、
   前記テーブルに支持された前記ワークに対して前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光を照射して加工するレーザ加工ヘッドと、
   ドライエアを生成して前記レーザ発振器に供給するエアユニットと、
   を備え、
   前記レーザ発振器は、
   モジュールケースを有しレーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、
   前記複数のファイバレーザモジュールを内部に収容する筐体と、
   各前記モジュールケースの内部に配管された冷却流路と、
   各前記モジュールケースの内部に前記エアユニットから供給された前記ドライエアを導入するエア導入路と、
   外部からの制御により前記ドライエアの導入の許容と禁止とを選択的に切り替えるバルブと、
   前記筐体の内部の温度及び相対湿度を測定し筐体温湿度情報として出力するセンサ部と、
   前記モジュールケースの内部の温度を測定しモジュール温度情報として出力する温度センサと、
   前記筐体温湿度情報と前記モジュール温度情報とに基づいて、前記バルブの切り替えを制御する制御部と、
   を備えたファイバレーザ加工装置。
5. モジュールケースを有しレーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、前記複数のファイバレーザモジュールを収容する筐体と、各前記モジュールケースの内部に配管された冷却流路と、各前記モジュールケースの内部にドライエアを導入するエア導入路と、を有するファイバレーザ発振器の除湿方法であって、
   前記ドライエアの導入の許容と禁止とを選択的に切り替え可能なバルブを設け、
   前記筐体の内部の温度及び相対湿度を測定する筐体温湿度測定ステップと、
   前記モジュールケースの内部の温度を測定するモジュール温度測定ステップと、
   前記筐体温湿度測定ステップで得た温度及び相対湿度に基づいて前記筐体の内部の露点温度を取得する露点温度取得ステップと、
   前記モジュールケースの内部の温度と前記露点温度とを比較し、前記内部の温度が前記露点温度よりも高い場合に、前記バルブを前記ドライエアの導入を禁止するよう制御する判定ステップと、
   を含むことを特徴とするファイバレーザ発振器の除湿方法。

Images