JP2018098391A - レーザ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発熱部を冷却する冷却部材の温度を検出することで、発熱部の過剰な昇温(異常)を検知可能なレーザ装置を提供すること。【解決手段】1又は複数の発熱部と、1又は複数の発熱部それぞれに当接して配置され、内部を冷媒が流れる1又は複数の冷却部材と、1又は複数の冷却部材それぞれに設置され、該1又は複数の冷却部材それぞれにおける温度を検出する1又は複数の第1温度検出部と、1又は複数の第1温度検出部により検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、1又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知可能な監視部と、を備えるレーザ装置である。【選択図】図1

Description

本発明は、レーザ装置に関する。詳細には、本発明は、発熱部を冷却する冷却部材を備えるレーザ装置に関する。
従来、半導体レーザ装置等のレーザ装置は、複数のレーザキャビティや光学部品等の発熱部を有する。この発熱部は、外部の冷却装置から供給される冷却水を利用した冷却部材により冷却される。冷却水は、冷却装置と冷却部材とをつなぐ供給路により、冷却装置から冷却部材に供給されると共に、冷却部材から冷却装置へと排出され、冷却装置と冷却部材との間で循環する。
ここで、冷却水にゴミ等の異物が混入すると流量が低下し、発熱部材が過昇温して破損する場合がある。これに対して、循環冷却水と循環経路の清浄度を保つレーザ装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、当該技術によって冷却水における流量の低下を一定程度抑制することはできるが、発熱部の過昇温等を検知することはできなかった。
また、流量の低下を流量計を利用して監視する方法が一般的に知られている。しかしながら、この技術には、流量計に異物が付着すると正確な流量が検出できなくなるという課題に加え、流量計の設置にスペースが必要であるという課題や、流量計が高価であるというコスト面の課題もあった。更には、レーザ装置(発振器)の内部には、多くの発熱部が配置されているため、これらに対応して必要となる流量計は多数であり、上記課題がますます大きくなる。
ここで、冷却水の流量ではなく、冷却水の温度を検出する技術が開示されている。例えば、電流制御素子の基準温度と検出温度、及びヒートシンクの基準温度と検出温度に基づいて、冷却水の不具合によるヒートシンクの冷却能力の低下を検知する光源装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
また、冷却水の温度を検出し、検出された冷却水の温度が所定範囲にあるか否かに応じて冷却機構の異常を検知するレーザ装置が開示されている(特許文献3参照)。
特開2006−54408号公報 特開2016−184506号公報 特開2012−59993号公報
しかしながら、特許文献2に開示された技術においては、発熱部である電流制御素子に直接温度測定端子を取り付けて該電流制御素子の温度を測定しているが、他の発熱部であるレーザキャビティの温度を直接測定することは困難であるという課題があった。
また、特許文献3に開示された技術においては、冷却水の温度を検出して冷却機構の異常を検知しているが、冷却機構のいずれの箇所に不具合があるのかを検知することはできないという課題があった。
更には、特許文献2及び特許文献3の技術においては、いずれも温度測定素子等が高価であることや、取り付けに手間がかかるという課題もあった。
本発明は、発熱部を冷却する冷却部材の温度を検出することで、発熱部の過剰な昇温(異常)を検知可能なレーザ装置を提供することを目的とする。
本発明は、1又は複数の発熱部(例えば、後述の電源素子11、レーザキャビティ12A〜12N、光学部品13)と、前記1又は複数の発熱部それぞれに当接して配置され、内部を冷媒が流れる1又は複数の冷却部材(例えば、後述の冷却板21、22A〜22N、23)と、前記1又は複数の冷却部材それぞれに設置され、該1又は複数の冷却部材それぞれにおける温度を検知する1又は複数の第1温度検出部(例えば、後述の温度検出部31、32A〜32N、33)と、前記1又は複数の第1温度検出部により検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、前記1又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知可能な監視部(例えば、後述の監視部101)と、を備えるレーザ装置(例えば、後述の半導体レーザ装置1)に関する。
前記レーザ装置は、外部に配置された冷却装置(例えば、後述の冷却設備200)と前記1又は複数の冷却部材とを冷媒が循環可能に連結する冷媒路(例えば、後述の冷却水路50)であって、前記冷却装置からの冷媒を前記1又は複数の冷却部材に供給する供給路(例えば、後述の供給路52)と、前記1又は複数の冷却部材からの冷媒を前記冷却装置に戻す排出路(例えば、後述の排出路56)と、を有する冷媒路と、前記供給路に配置され、前記供給路(例えば、後述の冷却水入力部40)の温度を検出する第2温度検出部(例えば、後述の温度検出部35)と、を更に備え、前記監視部は、前記1又は複数の第1温度検出部により検出された温度の情報と、前記第2温度検出部により検出された温度の情報と、を含む温度情報に基づいて、前記1又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知してもよい。
前記監視部は、前記温度情報に含まれる情報により前記1又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び/又は温度微分情報を算出すると共に、該算出された前記1又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び/又は温度微分情報に基づいて、前記1又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知してもよい。
前記レーザ装置は、前記1又は複数の冷却部材に供給される冷媒の温度及び/又は供給量を調整可能な1又は複数の調整部(例えば、後述の調整部141、142A〜142N、143)と、前記1又は複数の調整部に対して、前記冷媒の温度及び/又は供給量を指示可能な制御部(例えば、後述の制御部130)と、を更に備え、前記監視部は、前記異常を検知した場合、前記制御部に検知した異常の内容を含む異常検知情報を出力し、前記制御部は、前記監視部により出力された前記異常検知情報に基づいて、前記1又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び/又は供給量を調整するよう指示するようにしてもよい。
前記レーザ装置は、前記1又は複数の発熱部、前記1又は複数の第1温度検出部、及び前記1又は複数の冷却部材を少なくとも収容する筐体(例えば、後述の筐体5)と、前記筐体における内部空間の温度及び/又は湿度を検出可能な内部環境検出部(例えば、後述の温湿度検出部38)と、を更に備え、前記制御部は、前記内部環境検出部により検出された温度及び/又は湿度と、前記1又は複数の第1温度検出部により検出された温度とに基づいて、前記1又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び/又は供給量を調整するよう指示するようにしてもよい。
本発明によれば、発熱部を冷却する冷却部材の温度を検出することで、発熱部の過剰な昇温(異常)を検知可能なレーザ装置を提供することができる。
本発明の第1実施形態におけるレーザ装置の構成を示すブロック図である。 第1実施形態における各発熱部の温度状態を示すグラフであり、(a)正常時、(b)レーザキャビティ12Aが異常時、(c)冷却設備が異常時、を示すグラフである。 本発明の第2実施形態におけるレーザ装置の構成を示すブロック図である。 第2実施形態における各発熱部の温度状態を示すグラフであり、(a)電源素子及びレーザキャビティ12Aが異常時、(b)調整後、を示すグラフである。 第2実施形態における変形例のレーザ装置の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第2実施形態以下の説明においては、第1実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
[第1実施形態]
まず、図1により、半導体レーザ装置1(レーザ装置)について説明する。図1は、本発明の第1実施形態におけるレーザ装置の構成を示すブロック図である。
半導体レーザ装置1は、ファイバレーザ等の半導体レーザ装置であり、図1に示すように出力すべきレーザ光を共振させるためのレーザ発振器2を有する。レーザ発振器2は、筐体5と、筐体5内に収容配置される各種部材等を有する。レーザ発振器2は、外部に配置される冷却設備200(冷却装置)と冷却水W(冷媒)を循環可能に接続される。
レーザ発振器2は、1又は複数の発熱部を有する。本実施形態において、レーザ発振器2は、電源素子11(発熱部)と、複数のレーザキャビティ12A〜12N(発熱部)と、光学部品13(発熱部)と、を備える。これらの発熱部は、温度上昇による機能等の低下を抑制するために冷却が必要である。特に、レーザキャビティは、光出力エネルギーに応じて、例えば、数十Wの熱エネルギーが発生するため冷却が必要である。
電源素子11は、発熱部であり、冷却板21に冷却される。電源素子11は、冷却板21に当接して配置される。
複数のレーザキャビティ12A〜12Nは、発熱部であり、冷却板22A〜22Nそれぞれに冷却される。複数のレーザキャビティ12A〜12Nは、冷却板22A〜22Nそれぞれに当接して配置される。
光学部品13は、発熱部であり、冷却板23に冷却される。光学部品13は、冷却板23に当接して配置される。
また、レーザ発振器2は、1又は複数の発熱部それぞれに当接して配置される1又は複数の冷却部材を有する。本実施形態において、レーザ発振器2は、電源素子11に載置される冷却板21(冷却部材)と、レーザキャビティ12A〜12Nそれぞれに載置される冷却板22A〜22N(冷却部材)と、光学部品13に載置される冷却板23(冷却部材)と、を備える。
冷却板21は、電源素子11に載置されると共に、電源素子11を冷却する部材である。冷却板21は、例えば、その内部に複数の電熱性板状部材を積層配置すると共に、各層の間に冷却水Wを通液可能に構成される。冷却板21には、後述の温度検出部31が設置され、該冷却板21の温度が検出される。
冷却板22A〜22Nは、レーザキャビティ12A〜12Nそれぞれに載置されると共に、レーザキャビティ12A〜12Nそれぞれを冷却する部材である。冷却板22A〜22Nは、例えば、その内部に複数の電熱性板状部材を積層配置すると共に、各層の間に冷却水Wを通液可能に構成される。冷却板22A〜22Nには、後述の温度検出部33A〜33Nが設置され、該冷却板22A〜22Nの温度が検出される。
冷却板23は、光学部品13に載置されると共に、光学部品13を冷却する部材である。冷却板23は、例えば、その内部に複数の電熱性板状部材を積層配置すると共に、各層の間に冷却水Wを通液可能に構成される。冷却板23には、後述の温度検出部33が設置され、該冷却板23の温度が検出される。
また、レーザ発振器2は、1又は複数の冷却部材それぞれに設置され、該1又は複数の冷却部材それぞれにおける温度を連続的に検出可能な1又は複数の第1温度検出部を有する。本実施形態においては、レーザ発振器2は、温度検出部31(第1温度検出部)と、温度検出部32A〜32N(第1温度検出部)と、温度検出部33(第1温度検出部)と、を備える。
温度検出部31は、電源素子11が載置された冷却板21に載置される。温度検出部31は、本実施形態においては、サーミスタである。温度検出部31は、冷却板21における冷却水Wの流れる方向において下流側に配置される。温度検出部31は、冷却板21における冷却水Wの流れる方向において下流側の温度を検出する。温度検出部31は、電源素子11を冷却した後の冷却水Wにおける温度を、冷却板21を介して間接的に検出する。温度検出部31は、検出した温度の情報を監視部101に連続的に出力する。
同様に、温度検出部32A〜32Nは、レーザキャビティ12A〜12Nが載置された冷却板22A〜22Nに載置される。温度検出部32A〜32Nは、本実施形態においては、サーミスタである。温度検出部32A〜32Nは、冷却板22A〜22Nおける冷却水Wの流れる方向において下流側にそれぞれ配置される。温度検出部32A〜32Nは、冷却板22A〜22Nおける冷却水Wの流れる方向において下流側の温度を検出する。温度検出部32は、レーザキャビティ12A〜12Nを冷却した後の冷却水Wにおける温度を、冷却板22A〜22Nを介して間接的に検出する。温度検出部32A〜32Nそれぞれは、検出した温度の情報を監視部101に連続的に出力する。
また、同様に、温度検出部33は、光学部品13が載置された冷却板23に載置される。温度検出部33は、本実施形態においては、サーミスタである。温度検出部33は、冷却板23における冷却水Wの流れる方向において下流側に配置される。温度検出部33は、冷却板23における冷却水Wの流れる方向において下流側の温度を検出する。温度検出部33は、光学部品13を冷却した後の冷却水Wにおける温度を、冷却板23を介して間接的に検出する。温度検出部33は、検出した温度の情報を監視部101に連続的に出力する。
本実施形態においては、温度検出部31、32A〜32N、33は、冷却板に設置されるので、取り付け作業や交換作業が簡易である。また、温度検出部31、32A〜32N、33は、本実施形態においてサーミスタであり、例えば、流量計等に比べて安価であり、小型である。そのため、レーザ発振器2を小型化できると共に、コストの低減も可能である。
レーザ発振器2は、外部に配置された冷却設備200と、冷却板21、22A〜22N、23と、を連結する冷却水路50(冷媒路)を備える。冷却水路50は、冷却水W(冷媒)が冷却設備200とレーザ発振器2の内部との間で循環可能となるように構成される。
冷却水路50は、冷却設備200からの冷却水Wを冷却板21、22A〜22N、23に供給する供給路52と、冷却板21、22A〜22N、23からの冷却水Wを冷却設備200に戻す排出路56と、を有する。
供給路52は、上流側に配置される冷却水入力部40と、供給本路53と、冷却板21、22A〜22N、23それぞれに冷却水Wを供給するための供給分岐路54a、54bA〜54bN、54cと、を有する。
冷却水入力部40は、冷却設備200からの冷却水Wが最初に供給される部分である。冷却水入力部40は、供給本路53の一部であってもよく、所定量の冷却水Wが滞留する部分であってもよい。本実施形態において、冷却水入力部40は、電熱性の部材により形成される。
冷却水入力部40には、温度検出部35(第2温度検出部)が当接して配置される。本実施形態においては、温度検出部35は、冷却水入力部40に載置される。温度検出部35は、本実施形態においては、サーミスタである。温度検出部35は、冷却水入力部40(供給路52)の温度を検出する。温度検出部35は、各冷却板に供給される冷却水の温度(T0)を間接的に検出する。温度検出部35は、検出した温度の情報を監視部101に連続的に出力する。
排出路56は、冷却板21、22A〜22N、23それぞれから冷却水Wを排出するための分岐排出路58a、58bA〜58bN、58cと、これら分岐排出路が合流し、冷却水Wを冷却設備200に排出する排出本路57と、を有する。
レーザ発振器2は、監視部101と、報知部110と、記憶部120と、を有する。
監視部101は、温度検出部31、32A〜32N、33により連続的に検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、冷却板21、22A〜22N、23における異常を検知可能に構成される。監視部101は、温度検出部31、32A〜32N、33により連続的に検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、冷却板21、22A〜22N、23それぞれにおける異常を検知可能に構成される。監視部101は、例えば、特定の冷却板の温度が上昇した場合、当該冷却板における異常を検知する。この場合、異常が検知された冷却板において冷却水Wのつまり等が発生している場合があり、放置すると過昇温により発熱部が損傷する場合もある。
また、監視部101は、温度検出部31、32A〜32N、33により連続的に検出された温度の情報と、温度検出部35により連続的に検出された温度の情報と、を含む温度情報に基づいて、冷却板21、22A〜22N、23における異常を検知可能に構成される。監視部101は、例えば、温度検出部35により検出された温度(T0)と、温度検出部31、32A〜32N、33により検出された温度(T1、TA〜TN、T2)との差分温度を算出する。そして、監視部101は、特定の冷却板における差分温度が所定(閾値)以上である場合、当該冷却板における異常を検知する。ここで、各冷却板(発熱部)ごとの閾値は、例えば、記憶部120に記憶されている。
また、監視部101は、例えば、温度検出部35により検出された温度(T0)と、温度検出部31、32A〜32N、33により検出された温度(T1、TA〜TN、T2)とが全て上昇していることを検知した場合、冷却設備200の異常を検知する。
また、監視部101は、上述の温度情報に含まれる情報により冷却板21、22A〜22N、23それぞれに対応する温度積分情報及び/又は温度微分情報を算出すると共に、該算出された冷却板21、22A〜22N、23それぞれに対応する温度積分情報及び/又は温度微分情報に基づいて、冷却板21、22A〜22N、23における異常を検知する。
具体的には、監視部101は、温度積分情報に基づいて、各冷却板(発熱部)への熱の蓄積を予測する。そして、監視部101は、冷却板(発熱部)への熱の蓄積(温度積分)が所定以上の場合、熱によるダメージを抑制するため異常を検知する。
また、監視部101は、温度微分情報に基づいて、各冷却板(発熱部)における急激な温度上昇を検知する。監視部101は、各冷却板に対応する温度微分情報に基づいて急激な温度上昇を検知した場合、当該冷却板における異常を検知する。
そして、監視部101は、異常を検知した場合、報知部110に異常内容を含む異常情報を出力する。
報知部110は、監視部101からの異常情報に基づいて、所定の情報を報知する。報知部110は、例えば、異常が検知された冷却板や、温度情報等を報知する。報知部110は、例えば、音声出力装置やモニターである。
記憶部120は、例えば、監視部101において検知の基準として利用される各種閾値の情報を記憶する。
続けて、図2により、半導体レーザ装置1の動作について説明する。図2は、第1実施形態における各発熱部の温度状態を示すグラフであり、(a)正常時、(b)レーザキャビティ12Aが異常時、(c)冷却設備が異常時、を示すグラフである。
まず、半導体レーザ装置1において、温度検出部35は、冷却水入力部4の温度(T0)の情報を監視部101に連続的に出力する。また、温度検出部31、32A〜32N、33それぞれは、冷却板21、22A〜22N、23それぞれにおける温度(T1、TA〜TN、T2)の情報を監視部101に出力する。
次いで、監視部101は、各温度検出部からの温度が所定の基準温度から一定範囲内(閾値内)であるか否かを連続的に判定する。具体的には、図2の(a)から(c)に示すように、本実施形態においては、監視部101は、温度T0が基準温度S0から所定範囲内であるか否かを判定すると共に、温度T1、温度TA〜TN、及び温度T2が基準温度Sから所定以内であるか否かを判定する。
また、監視部101は、温度T0を基準とした温度T1、温度TA〜TN、及び温度T2との差分温度を算出して、該差分温度それぞれが所定範囲内(閾値内)であるか否かを連続的に判定するように構成されていてもよい。以下においては、監視部101が、温度T0が基準温度S0から所定範囲内であるか否かを判定すると共に、温度T1、温度TA〜TN、及び温度T2が基準温度Sから所定以内であるか否かを判定する動作について説明する。
図2の(a)に示すように、温度T0が基準温度S0から所定範囲内であると共に、温度T1、温度TA〜TN、及び温度T2が基準温度Sから所定範囲以内である場合、監視部101は、いずれの冷却板についても異常を検知しない。
図2の(b)に示すように、温度T0が基準温度S0から所定範囲内であると共に、温度TAが基準温度Sから所定範囲外(閾値より大)である場合、監視部101は、冷却板22Aの異常を検知する。監視部101は、検知した異常情報を報知部110に出力する。そして、報知部110は、異常の内容を報知する。これにより、管理者等は、冷却板22Aにおけるつまり等を解消させる作業を行う。
図2の(c)に示すように、温度T0、温度T1、温度TA〜TN、及び温度T2の全てが(所定範囲を超えて)上昇した場合、監視部101は、冷却設備200の異常を検知する。監視部101は、検知した異常情報を報知部110に出力する。そして、報知部110は、異常の内容を報知する。これにより、管理者等は、冷却設備200における不具合を解消させる作業を行う。
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
より具体的には、本実施形態に係るレーザ装置(半導体レーザ装置1)は、1又は複数の発熱部(電源素子11、レーザキャビティ12Aから12N、光学部品13)と、1又は複数の発熱部それぞれに当接して配置され、内部を冷媒が流れる1又は複数の冷却部材(冷却板21、22A〜22N、23)と、1又は複数の冷却部材それぞれに設置され、該1又は複数の冷却部材それぞれにおける温度を検出する1又は複数の第1温度検出部(温度検出部31、32A〜32N、33)と、1又は複数の第1温度検出部により検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、1又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知可能な監視部(監視部101)と、を備える構成とした。
これにより、発熱部を冷却する冷却部材の温度を検出することで、発熱部の過剰な昇温(異常)を検知することができる。また、温度検出部31、32A〜32N、33は、冷却板21、22A〜22N、23に設置されるため、取り付け作業や交換作業が簡易である。また、温度検出部31、32A〜32N、33は、本実施形態においてサーミスタであり、例えば、流量計等に比べて安価であり、小型である。そのため、レーザ発振器2を小型化できると共にコスト低減も可能である。
また、本実施形態に係るレーザ装置は、外部に配置された冷却装置(冷却設備200)と1又は複数の冷却部材とを冷媒が循環可能に連結する冷媒路(冷却水路50)であって、冷却装置からの冷媒を1又は複数の冷却部材に供給する供給路(供給路52)と、1又は複数の冷却部材からの冷媒を冷却装置に戻す排出路(排出路56)と、を有する冷媒路と、供給路に配置され、供給路(冷却水入力部40)の温度を検出する第2温度検出部(温度検出部35)と、を更に備え、監視部は、1又は複数の第1温度検出部により検出された温度の情報と、第2温度検出部により検出された温度の情報と、を含む温度情報に基づいて、1又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知する構成とした。
これにより、レーザ装置(監視部)は、より正確に冷却部材における異常を検知することができる。また、レーザ装置(監視部)は、冷却装置の異常も検知することができる。
また、本実施形態において、監視部は、温度情報に含まれる情報により1又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び/又は温度微分情報を算出すると共に、該算出された1又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び/又は温度微分情報に基づいて、1又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知する構成とした。
これにより、レーザ装置(監視部)は、冷却部材(発熱部)それぞれにおける熱の蓄積や、温度の急上昇を検知できる。また、これにより、レーザ装置(監視部)は、より正確に冷却部材における異常を検知できる。
[第2実施形態]
続けて、図3により、第2実施形態のレーザ装置について説明する。図3は、本発明の第2実施形態におけるレーザ装置の構成を示すブロック図である。
図3に示すように、半導体レーザ装置1Aは、温湿度検出部38(内部環境検出部)と、調整部141、調整部142A〜142N、及び調整部143と、制御部130と、を備える。
温湿度検出部38(内部環境検出部)は、筐体5における内部空間の温度及び湿度を検出可能に構成される。温湿度検出部38は、検出した筐体5における内部空間の温度及び湿度の情報を監視部101に出力する。
調整部141は、供給分岐路54aに配置される。調整部141は、電源素子11が載置される冷却板21に供給される冷却水Wの流量及び温度を調整可能に構成される。調整部142は、例えば、電動バルブ及びペルチェ素子により構成される(他の調整部も同様)。調整部141は、制御部130からの指示に基づいて、冷却水Wの流量及び温度を調整する。
調整部142A〜142Nそれぞれは、供給分岐路54bA〜54bNそれぞれに配置される。調整部142A〜142Nそれぞれは、レーザキャビティ12A〜12Nが載置される冷却板22A〜22Nそれぞれに供給される冷却水Wの流量及び温度を調整可能に構成される。調整部142A〜142Nそれぞれは、制御部130からの指示に基づいて、冷却水Wの流量及び温度を調整する。
調整部143は、供給分岐路54cに配置される。調整部143は、光学部品13が載置される冷却板23に供給される冷却水Wの流量及び温度を調整可能に構成される。調整部143は、制御部130からの指示に基づいて、冷却水Wの流量及び温度を調整する。
制御部130は、監視部101により出力された異常情報に基づいて、1又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び/又は供給量を調整するよう指示する。具体的には、監視部101は、異常を検知した場合、制御部130に検知した異常の内容を含む異常情報を出力する。そして、制御部130は、監視部101により出力された異常情報に基づいて、特定の調整部に冷却水Wの温度及び/又は供給量を調整するよう指示する。制御部130は、例えば、異常情報に含まれる冷却板を特定する情報及び温度の情報に基づいて、特定の調整部に対して、冷却水Wの温度を下げると共に供給量を増加させるよう指示する。制御部130は、異常が検知された冷却板に対して、発熱部が過昇温しないように冷却条件を強化するよう各調整部を制御する。
また、制御部130は、筐体5内部における結露の発生抑制及び結露状態の解消を目的として、各調整部を制御可能に構成される。
制御部130は、温湿度検出部38により検出された温度及び/又は湿度と、温度検出部31、32A〜32N、33により検出された温度とに基づいて、調整部141、調整部142A〜142N、及び調整部143の全部又は一部に対して、冷却水の温度及び/又は供給量を調整するよう指示する。
具体的には、制御部130は、監視部101により出力された結露に関する情報に基づいて、調整部141、調整部142A〜142N、及び調整部143の全部又は一部に対して、冷却水Wの温度を上昇及び/又は冷却水Wの供給量を減少させることを指示する。
制御部130は、主に温度に基づいて冷却水Wの温度や供給量を設定してもよく、所定の算出式に基づいて設定してもよく、また、所定のデータベースに基づいて設定してもよい。
続けて、図4により、第2実施形態における半導体レーザ装置1Aの動作について説明する。図4は、第2実施形態における各発熱部の温度状態を示すグラフであり、(a)電源素子及びレーザキャビティ12Aが異常時、(b)調整後、を示すグラフである。
まず、半導体レーザ装置1Aにおいて、温度検出部35は、冷却水入力部40の温度(T0)の情報を監視部101に連続的に出力する。また、温度検出部31、32A〜32N、33それぞれは、冷却板21、22A〜22N、23それぞれにおける温度(T1、TA〜TN、T2)の情報を監視部101に出力する。
次いで、監視部101は、各温度検出部からの温度が所定温度(閾値)を超えているか否かを連続的に判定する。本実施形態においては、監視部101は、温度T0が閾値温度X0を超えているか否かを判定すると共に、温度T1が閾値温度X1を超えているか否か、温度TA〜TNが閾値温度Xを超えているか否か、及び温度T2が閾値温度X2を超えているか否かを判定する。
図4の(a)に示すように、温度T1が閾値温度X1を超えていると共に、温度TAが閾値温度Xを超えている場合、監視部101は、冷却板21及び冷却板22Aの異常を検知する。監視部101は、検知した異常情報を報知部110に出力する。そして、報知部110は、異常の内容を報知する。
また、監視部101は、検知した異常情報を制御部130に出力する。制御部130は、監視部101により出力された異常情報に基づいて、調整部141及び調整部142Aを制御する。具体的には、制御部130は、調整部141及び調整部142Aそれぞれに対して、冷却水Wの温度を低くすると共に、供給量を多くするよう指示する。
調整部141及び調整部142Aそれぞれは、制御部130からの指示に基づいて、冷却板21及び冷却板22Aそれぞれに供給する冷却水Wの温度を低くすると共に、供給量を多くするよう調整する。
続けて、図4の(b)に示すように、温度T1が閾値温度X1以下になり、温度TAが閾値温度X以下になった場合、監視部101は、冷却板21及び冷却板22Aの異常を検知しなくなる。監視部101は、異常が解消した旨の情報を報知部110に出力する。そして、報知部110は、異常の内容の報知を停止する。
また、監視部101は、異常が解消した旨の情報を制御部130に出力する。制御部130は、監視部101により出力された解消情報に基づいて、調整部141及び調整部142Aを制御する。制御部130は、調整部141及び調整部142Aそれぞれに対して、例えば、冷却水Wの温度及び供給量を維持するよう指示する。
調整部141及び調整部142Aそれぞれは、制御部130からの指示に基づいて、例えば、冷却板21及び冷却板22Aそれぞれに供給する冷却水Wの温度及び供給量を維持するよう調整する。
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態に係るレーザ装置(半導体レーザ装置1A)は、1又は複数の冷却部材に供給される冷媒の温度及び/又は供給量を調整可能な1又は複数の調整部(調整部141、142Aから142N、143)と、1又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び/又は供給量を指示可能な制御部(制御部130)と、を備え、監視部は、異常を検知した場合、制御部に検知した異常の内容を含む異常検知情報を出力し、制御部は、監視部により出力された前記異常検知情報に基づいて、1又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び/又は供給量を調整するよう指示する構成とした。
これにより、冷却板においてつまり等が生じた場合であっても自動的に当該冷却板に供給される冷却水Wの温度及び/又は供給量が調整されるので、過昇温による発熱部の破損等を抑制できる。また、運転を停止してつまり等を解消するメンテナンス作業回数を抑制できる。
また、本実施形態に係るレーザ装置は、1又は複数の発熱部、1又は複数の第1温度検出部、及び1又は複数の冷却部材を少なくとも収容する筐体(筐体5)と、筐体における内部空間の温度及び/又は湿度を検出可能な内部環境検出部(温湿度検出部38)と、を更に備え、制御部は、内部環境検出部により検出された温度及び/又は湿度と、1又は複数の第1温度検出部により検出された温度とに基づいて、1又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び/又は供給量を調整するよう指示する構成とした。
これにより、筐体5の内部空間において結露が生じることを抑制できると共に、生じた結露を解消できる。
続けて、図5により、第2実施形態における変形例のレーザ装置について説明する。図5は、第2実施形態における変形例のレーザ装置の構成を示すブロック図である。なお、以下、第2実施形態と相違する構成について説明し、第2実施形態と同様の構成についてはその説明を省略する。
図5に示すように、半導体レーザ装置1Bにおけるレーザ発振器2Bは、調整部145を備える。本変形例においては、レーザ発振器2Bは、供給分岐路54a、54bA〜54bN、54cそれぞれに配置された複数の調整部ではなく、供給本路53に配置された一つの調整部145を有する構成である。
調整部145は、制御部130からの指示に基づいて、冷却板21、22A〜22N、23に供給する冷却水Wの温度及び供給量を一元的に調整する。
制御部130は、監視部101からの異常情報に基づいて、例えば、最も温度が上昇した冷却板を冷却するために適した冷却水Wの温度及び供給量に調整するよう調整部145に指示する。
本変形例によれば、第2実施形態の半導体レーザ装置に比べて調整部の数が少ないので、コストが軽減される。
なお、第2実施形態の他の変形例として、供給分岐路54a、54bA〜54bN、54cそれぞれに複数の調整部141、142A〜142N、143を配置すると共に、供給本路53に一つの調整部145を併せて配置してもよい。
上述において、第1実施形態及び第2実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良も当然に本発明に含まれる。
上述の実施形態では、監視部及び制御部等が筐体内に配置されているが、これに限定されず、例えば、筐体の外部や冷却設備に一体的に配置されていてもよい。
1、1A、1B 半導体レーザ装置(レーザ装置)
2、2A、2B レーザ発振器
5 筐体
11 電源素子(発熱部)
12A〜12N レーザキャビティ(発熱部)
13 光学部品(発熱部)
21 冷却板(冷却部材)
22A〜22N 冷却板(冷却部材)
23 冷却板(冷却部材)
31 温度検出部(第1温度検出部)
32A〜32N 温度検出部(第1温度検出部)
33 温度検出部(第1温度検出部)
35 温度検出部(第2温度検出部)
38 温湿度検出部(内部環境検出部)
40 冷却水入力部
50 冷却水路(冷媒路)
52 供給路
56 排出路
101 監視部
110 報知部
120 記憶部
130 制御部
141 調整部
142A〜142N 調整部
143 調整部
145 調整部
200 冷却設備(冷却装置)

Claims (5)

  1. 1又は複数の発熱部と、
    前記1又は複数の発熱部それぞれに当接して配置され、内部を冷媒が流れる1又は複数の冷却部材と、
    前記1又は複数の冷却部材それぞれに設置され、該1又は複数の冷却部材それぞれにおける温度を検出する1又は複数の第1温度検出部と、
    前記1又は複数の第1温度検出部により検出された温度の情報を含む温度情報に基づいて、前記1又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知可能な監視部と、を備えるレーザ装置。
  2. 外部に配置された冷却装置と前記1又は複数の冷却部材とを冷媒が循環可能に連結する冷媒路であって、前記冷却装置からの冷媒を前記1又は複数の冷却部材に供給する供給路と、前記1又は複数の冷却部材からの冷媒を前記冷却装置に戻す排出路と、を有する冷媒路と、
    前記供給路に配置され、前記供給路の温度を検出する第2温度検出部と、を更に備え、
    前記監視部は、
    前記1又は複数の第1温度検出部により検出された温度の情報と、前記第2温度検出部により検出された温度の情報と、を含む温度情報に基づいて、前記1又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知する請求項1に記載のレーザ装置。
  3. 前記監視部は、
    前記温度情報に含まれる情報により前記1又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び/又は温度微分情報を算出すると共に、該算出された前記1又は複数の冷却部材それぞれに対応する温度積分情報及び/又は温度微分情報に基づいて、前記1又は複数の冷却部材それぞれにおける異常を検知する請求項1又は2に記載のレーザ装置。
  4. 前記1又は複数の冷却部材に供給される冷媒の温度及び/又は供給量を調整可能な1又は複数の調整部と、
    前記1又は複数の調整部に対して、前記冷媒の温度及び/又は供給量を指示可能な制御部と、を更に備え、
    前記監視部は、
    前記異常を検知した場合、前記制御部に検知した異常の内容を含む異常情報を出力し、
    前記制御部は、
    前記監視部により出力された前記異常情報に基づいて、前記1又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び/又は供給量を調整するよう指示する請求項3に記載のレーザ装置。
  5. 前記1又は複数の発熱部、前記1又は複数の第1温度検出部、及び前記1又は複数の冷却部材を少なくとも収容する筐体と、
    前記筐体における内部空間の温度及び/又は湿度を検出可能な内部環境検出部と、を更に備え、
    前記制御部は、
    前記内部環境検出部により検出された温度及び/又は湿度と、前記1又は複数の第1温度検出部により検出された温度とに基づいて、前記1又は複数の調整部に対して、冷媒の温度及び/又は供給量を調整するよう指示する請求項4に記載のレーザ装置。
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