JP5837523B2 - 冷却システム、リザーバユニットおよびカートリッジ並びにそれらを備えた固体レーザ発振装置 - Google Patents
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Description
循環液が循環する循環経路を備えた、発熱源を冷却するための冷却システムにおいて、
循環経路が、循環液を貯留するリザーバユニットと、循環経路内で循環液を送液するポンプと、発熱源から発生した熱を循環液としての冷却液で吸収する吸熱部と、冷却液の熱を放出する放熱部とを経路上の要素として含むものであり、
リザーバユニットが、相互に着脱可能に構成されたカートリッジおよびカートリッジ装着部を有するものであり、
カートリッジが、循環液を貯留する貯留室と、貯留室に連通する第1連通口を有する接続部とを有するものであり、
カートリッジ装着部が、接続部が接続される接続受け部であって接続部が接続受け部に接続された際に第1連通口と連通する第2連通口を有する接続受け部と、第2連通口を外部の循環経路へ連通する接続ポートとを有するものであり、
接続部、接続受け部および接続ポートが、カートリッジおよびカートリッジ装着部が相互に装着された状態で、貯留室内の循環液を外部の循環経路へ供給可能とする供給経路と、外部の循環経路からの循環液を貯留室に回収可能とする回収経路とを構成することを特徴とするものである。
バルブは、循環液を貯留室に回収する場合には気体導入路とポンプとの間の経路が開通した状態となるように開閉可能な弁であって、循環液を貯留室から供給する場合にはリザーバユニットとポンプとの間の経路が開通した状態となるように開閉可能な弁を有するものであることが好ましい。この場合において、気体導入路は気体として空気を導入するものとすることができる。
接続部は、複数の分割貯留室のそれぞれに対応してカートリッジに複数設けられたものであり、
接続受け部は、複数の接続部のそれぞれに対応してカートリッジ装着部に複数設けられたものであり、
接続ポートは、複数の接続受け部の複数の第2連通口それぞれに対して切り替えて接続可能なものであることが好ましい。
カートリッジおよびカートリッジ装着部が適正に装着されたことがセンサによって検出されないときに、発熱源が発熱する要因を排除する制御部を備えることが好ましい。
循環液が循環する循環経路上の要素として用いられるリザーバユニットであって、
相互に着脱可能に構成されたカートリッジおよびカートリッジ装着部を備え、
カートリッジは、循環液を貯留する貯留室と、貯留室に連通する第1連通口を有する接続部とを有するものであり、
カートリッジ装着部は、接続部が接続される接続受け部であって接続部が接続受け部に接続された際に第1連通口と連通する第2連通口を有する接続受け部と、第2連通口を外部の循環経路へ連通する接続ポートとを有するものであり、
接続部、接続受け部および接続ポートは、カートリッジおよびカートリッジ装着部が相互に装着された状態で、貯留室内の循環液を外部の循環経路へ供給可能とする供給経路と、外部の循環経路からの循環液を貯留室に回収可能とする回収経路とを構成することを特徴とするものである。
接続部は、複数の分割貯留室のそれぞれに対応してカートリッジに複数設けられたものであり、
接続受け部は、複数の接続部のそれぞれに対応してカートリッジ装着部に複数設けられたものであり、
接続ポートは、複数の接続受け部の複数の第2連通口それぞれに対して切り替えて接続可能なものであることが好ましい。
循環液が循環する循環経路上の要素として用いられるリザーバユニットを構成するカートリッジであって、
カートリッジに設けられた第1連通口と連通する第2連通口を有する接続受け部と、第2連通口を外部の循環経路へ連通する接続ポートとを有するカートリッジ装着部に着脱可能に構成され、
循環液を貯留する貯留室と、
貯留室に連通する第1連通口を有する接続部とを備え、
接続部が、接続受け部および接続ポートと協同して、カートリッジおよびカートリッジ装着部が相互に装着された状態で、貯留室内の循環液を外部の循環経路へ供給可能とする供給経路と、外部の循環経路からの循環液を貯留室に回収可能とする回収経路とを構成することを特徴とするものである。
接続部は、複数の分割貯留室のそれぞれに対応してカートリッジに複数設けられたものであることが好ましい。
上記に記載の冷却システムと、
レーザロッドと、
レーザロッドを励起する励起ランプと、
レーザロッドおよび励起ランプを内包するレーザチャンバとを備え、
レーザチャンバが、冷却システムの吸熱部として循環経路の一部を構成するものであることを特徴とするものである。
冷却システムおよびリザーバユニット並びにそれらを備えた固体レーザ発振装置の第1の実施形態について説明する。図1は本実施形態の冷却システムの構成を示す概略ブロック図であり、図2は固体レーザ発振装置1の発振器2の構成を示す概略断面図である。また、図3は、本実施形態のリザーバユニット4の構成を示す概略斜視図である。
発振器2の構造は、特に限定されないが例えば図2に示されるように、レーザロッド13、励起ランプ14、レーザチャンバ15、出力ミラー16、全反射ミラー18、Qスイッチ20およびこれらを収容する筐体28から構成される。発振器2(特に発振器2内のレーザチャンバ15)は本発明における吸熱部に相当する。
放熱器3は、いわゆるラジエータであり、本発明における放熱部に相当する。放熱器3の構造は特に限定されず、一般的に使用されるラジエータを使用することが可能である。例えば放熱器3として、蛇行させた配管にヒートシンクを接触させたもの等を採用することができる。また、さらに放熱効果を高めるためにファンを併用することが好ましい。
リザーバユニット4は、カートリッジ式を採用した冷却液の貯留タンクである。本実施形態のリザーバユニット4は、図3に示されるように、冷却液を貯留するカートリッジ30、カートリッジ30を装着するカートリッジ装着部31、およびカートリッジ30を装着した後カートリッジ30を覆うカバー32から構成される。
バルブ5は、少なくとも3つの分岐を有し、当該分岐のうち1つの分岐が気体導入路12に接続され他の2つの分岐が循環経路10に接続されている。バルブ5としては例えば電磁バルブを使用することができる。弁の開閉は、手動により制御してもよいが、本実施形態では制御部8によって制御される。さらに、例えばバルブ5は、気体導入路12とポンプ6との間の経路のみが開通した状態(第1開通状態)と、リザーバユニット4とポンプ6との間の経路のみが開通した状態(第2開通状態)とを切り替え可能な弁を有する。これにより、弁が第1開通状態にある場合には、循環経路10内に気体導入路12から気体が導入されるため、循環経路10内の冷却液40が気体に押し出されて、冷却液40がカートリッジ30に回収される。なおこの時、カートリッジ30内の気体はキャップの前述したフィルタの部分から抜けてく。一方、例えば冷却液40がカートリッジ30に回収された後または新しいカートリッジ30を装着した後に弁が第2開通状態にある場合には、カートリッジ30内の冷却液40の送液がポンプ6により促進されてカートリッジ30内の冷却液40が外部の循環経路に供給され、循環経路10が冷却液40によって満たされる。このとき、循環経路10内の気体はカートリッジ30内でトラップされ、結果的にカートリッジ30に気体が回収される。バルブの位置は、より多くの冷却液40を回収するべく、リザーバユニット4の下流側でかつリザーバユニット4に近い位置が好ましい。
ポンプ6は、循環経路10内の冷却液40を送液するものであり、特に限定されず一般的な送水ポンプを使用することが可能である。なお、ポンプの位置は本実施形態での位置に限定されない。
フィルタ7は、循環経路10内の冷却液40をろ過することにより冷却液40内の汚れを取り除くものである。これにより、レーザチャンバ15内にきれいな冷却液を送液することができ、レーザロッド13の汚れを低減することができる。なお、フィルタは本発明において必須ではない。
制御部8は、固体レーザ発振装置1および冷却システム全体を制御するものであり、例えばコンピュータ等の情報処理装置によって実現される。例えば制御部8は、カートリッジ装着部31のセンサ41からの検出信号に基づいて、発振器2中のフラッシュランプ14の使用を禁止するように固体レーザ発振装置1を制御する。例えば、制御部8は、冷却システムが正常ではない旨の信号を受信したときは、フラッシュランプの電源を入れないように制御する。また、本実施形態では制御部8は、バルブ5の弁の開閉も制御する。その他、制御部8は、ポンプ6の回転方向を制御したり、フィルタ7の汚れの程度をモニタリングしたりすることも可能である。
モード切替入力部9は、冷却液40の交換作業を行う作業者によって、例えば冷却液回収モード、冷却液循環モードおよび洗浄モード等の冷却システムの起動モードを選択することを可能にするものである。選択されたモードの情報は、モード切替入力部9から制御部8に送信され、その情報に基づいて制御部8はバルブ5やポンプ6等に対する必要な制御を行う。
以下、本実施形態における冷却液の交換作業の手順について図8を用いて説明する。図8は、本実施形態における冷却液の交換作業の工程を示すフロー図である。
なお、第1の実施形態では、カートリッジ30が冷却液室39のみを有する場合について説明を行ったが、本発明はこれに限られない。カートリッジは、その内部に、相互に仕切られた複数の分割貯留室を有する態様を採用することができる。この場合、カートリッジ装着部と接続するための接続部は分割貯留室ごとにカートリッジに設けられ、カートリッジ装着部側の接続受け部も接続部の数に合わせて複数設けられる。貯留室が複数の分割貯留室を有する場合には、それぞれの分割貯留室は異種の循環液を貯留してもよいし、同種の循環液を貯留してもよい。例えば、同種の循環液として冷却液を複数の分割貯留室で貯留している場合には、新しいカートリッジを用意せずとも、流出ポートおよび流入ポートと接続する貯留室を変更するだけで、冷却液を交換することが可能となる。
次に、冷却システム、リザーバユニットおよびカートリッジ並びにそれらを備えた固体レーザ発振装置の第2の実施形態について説明する。本実施形態は、カートリッジおよびカートリッジ装着部の構造が異なる点で第1の実施形態と異なる。したがって、第1の実施形態と同様の構成についての詳細な説明は特に必要がない限り省略する。なお、同様な構成要素には支障のない限り同じ符号を付す。
本実施形態のカートリッジ45は、図9および10に示されるように、冷却液を貯留する冷却液室50および洗浄液を貯留する洗浄液室51の2つの分割貯留室を有する。冷却液室50および洗浄液室51は仕切り52で仕切られている。さらに、カートリッジ45は、カートリッジ装着部との接続を可能にする接続部46a、46b、47aおよび47bを有する。接続部46aおよび46bは、それぞれカートリッジ外部を冷却液室50に連通する連通口46cおよび46dを有し、接続部47aおよび47bは、それぞれカートリッジ外部を洗浄液室51に連通する連通口47cおよび47dを有する。これにより例えば、接続部46aは、連通口46cを介して冷却液室50からカートリッジ装着部への冷却液の送液を可能とし、接続部46bは、連通口46dを介してカートリッジ装着部から冷却液室50への冷却液の送液を可能とする構成を有する。一方、接続部47aは、連通口47cを介して洗浄液室51からカートリッジ装着部への洗浄液の送液を可能とし、接続部47bは、連通口47dを介してカートリッジ装着部から洗浄液室51への洗浄液の送液を可能とする構成を有する。
以下、本実施形態における冷却液の交換作業の手順について図11を用いて説明する。図11、本実施形態における冷却液の交換作業の工程を示すフロー図である。
次に、冷却システム、リザーバユニットおよびカートリッジ並びにそれらを備えた固体レーザ発振装置の第3の実施形態について説明する。本実施形態は、励起ランプ14の励起強度をモニタリングするための第1モニタリング部、および発振器2から出力されるレーザ光L2の出力強度をモニタリングするための第2モニタリング部を備える点で、第1の実施形態と異なる。したがって、第1の実施形態と同様の構成についての詳細な説明は特に必要がない限り省略する。なお、同様な構成要素には支障のない限り同じ符号を付す。
2 発振器
3 放熱器
4 リザーバユニット
5 バルブ
6 ポンプ
7 フィルタ
8 制御部
9 モード切替入力部
10 循環経路
11 循環経路内の流れ
12 気体導入路
13 レーザロッド
14 フラッシュランプ
15 レーザチャンバ
30、45 カートリッジ
31 カートリッジ装着部
32 カバー
35a 流出ポート
35b 流入ポート
36 ガイド部
37 カートリッジ弁
39 冷却液室
40 冷却液
41 センサ
50 冷却液室
51 洗浄液室
Claims (12)
- 循環液が循環する循環経路を備えた、発熱源から発生した熱を冷却するための冷却システムにおいて、
前記循環経路が、循環液を貯留するリザーバユニットと、前記循環経路内で前記循環液を送液するポンプと、前記発熱源から発生した熱を前記循環液としての冷却液で吸収する吸熱部と、前記冷却液の熱を放出する放熱部とを経路上の要素として含むものであり、
前記リザーバユニットが、相互に着脱可能に構成されたカートリッジおよびカートリッジ装着部を有するものであり、
前記カートリッジが、前記循環液を貯留する貯留室と、該貯留室に連通する第1連通口を有する接続部とを有するものであり、
前記カートリッジ装着部が、前記接続部が接続される接続受け部であって前記接続部が前記接続受け部に接続された際に前記第1連通口と連通する第2連通口を有する接続受け部と、前記第2連通口を外部の前記循環経路へ連通する接続ポートとを有するものであり、
前記貯留室が、相互に仕切られた複数の分割貯留室であって、それらのうちの1つが前記循環液の1つとしての冷却液を貯留する冷却液室であり、他の1つが前記循環液の他の1つとしての洗浄液を貯留する洗浄液室である複数の分割貯留室から構成され、
前記接続部が、前記複数の分割貯留室のそれぞれに対応して前記カートリッジに複数設けられたものであり、
前記接続受け部が、前記複数の接続部のそれぞれに対応して前記カートリッジ装着部に複数設けられたものであり、
前記接続ポートが、前記複数の接続受け部の複数の前記第2連通口それぞれに対して切り替えて接続可能なものであり、
前記接続部、前記接続受け部および前記接続ポートが、前記カートリッジおよび前記カートリッジ装着部が相互に装着された状態で、前記貯留室内の前記循環液を外部の前記循環経路へ供給可能とする供給経路と、外部の前記循環経路からの前記循環液を前記貯留室に回収可能とする回収経路とを構成し、
前記カートリッジおよびカートリッジ装着部の相対位置関係が変えられることにより、前記冷却液室に対応する接続部が、該接続部に対応する接続受け部と接続する位置と、前記洗浄液室に対応する接続部に対応する接続受け部と接続する位置とを選択的に取り得るものとされ、
前記リザーバユニットが、前記カートリッジが前記カートリッジ装着部に適正に装着されたか否かを検出するセンサを有することを特徴とする冷却システム。 - 前記循環経路が、前記リザーバユニットと前記ポンプとの間に、分岐を有するバルブであって該分岐のうち1つの分岐が気体導入路に接続され他の2つの分岐が前記循環経路に接続されたバルブを含むものであり、
該バルブが、前記循環液を前記貯留室に回収する場合には前記気体導入路と前記ポンプとの間の経路が開通した状態となるように開閉可能な弁であって、前記循環液を前記貯留室から供給する場合には前記リザーバユニットと前記ポンプとの間の経路が開通した状態となるように開閉可能な弁を有するものであることを特徴とする請求項1に記載の冷却システム。 - 前記気体導入路が気体として空気を導入するものであることを特徴とする請求項2に記載の冷却システム。
- 前記カートリッジの少なくとも一部が、該カートリッジ内の前記循環液の汚れの程度を確認できるように透明な材料で構成されていることを特徴とする請求項1から3いずれか1項に記載の冷却システム。
- 前記カートリッジおよび前記カートリッジ装着部が適正に装着されたことが前記センサによって検出されないときに、前記発熱源が発熱する要因を排除する制御部を備えることを特徴とする請求項1から4いずれか1項に記載の冷却システム。
- 発熱源から発生した熱を冷却するための冷却システムにおいて、循環液が循環する循環経路上の要素として用いられるリザーバユニットであって、
相互に着脱可能に構成されたカートリッジおよびカートリッジ装着部を備え、
前記カートリッジが、前記循環液を貯留する貯留室と、該貯留室に連通する第1連通口を有する接続部とを有するものであり、
前記カートリッジ装着部が、前記接続部が接続される接続受け部であって前記接続部が前記接続受け部に接続された際に前記第1連通口と連通する第2連通口を有する接続受け部と、前記第2連通口を外部の前記循環経路へ連通する接続ポートとを有するものであり、
前記貯留室が、相互に仕切られた複数の分割貯留室であって、それらのうちの1つが前記循環液の1つとしての冷却液を貯留する冷却液室であり、他の1つが前記循環液の他の1つとしての洗浄液を貯留する洗浄液室である複数の分割貯留室から構成され、
前記接続部が、前記複数の分割貯留室のそれぞれに対応して前記カートリッジに複数設けられたものであり、
前記接続受け部が、前記複数の接続部のそれぞれに対応して前記カートリッジ装着部に複数設けられたものであり、
前記接続ポートが、前記複数の接続受け部の複数の前記第2連通口それぞれに対して切り替えて接続可能なものであり、
前記接続部、前記接続受け部および前記接続ポートが、前記カートリッジおよび前記カートリッジ装着部が相互に装着された状態で、前記貯留室内の前記循環液を外部の前記循環経路へ供給可能とする供給経路と、外部の前記循環経路からの前記循環液を前記貯留室に回収可能とする回収経路とを構成し、
前記カートリッジおよびカートリッジ装着部の相対位置関係が変えられることにより、前記冷却液室に対応する接続部が、該接続部に対応する接続受け部と接続する位置と、前記洗浄液室に対応する接続部に対応する接続受け部と接続する位置とを選択的に取り得るものとされ、
前記カートリッジが前記カートリッジ装着部に適正に装着されたか否かを検出するセンサをさらに有することを特徴とするリザーバユニット。 - 前記カートリッジの少なくとも一部が、該カートリッジ内の前記循環液の汚れの程度を確認できるように透明な材料で構成されていることを特徴とする請求項6に記載のリザーバユニット。
- 発熱源から発生した熱を冷却するための冷却システムにおいて、循環液が循環する循環経路上の要素として用いられるリザーバユニットを構成するカートリッジであって、
カートリッジに設けられた第1連通口と連通する第2連通口を有する複数の接続受け部と、複数の接続受け部の複数の前記第2連通口それぞれに対して切り替えて接続可能であって、該第2連通口を外部の前記循環経路へ連通する接続ポートとを有するカートリッジ装着部に着脱可能に構成され、
前記循環液を貯留する貯留室と、
該貯留室に連通する前記第1連通口を有する接続部とを備え、
前記貯留室が、相互に仕切られた複数の分割貯留室であって、それらのうちの1つが前記循環液の1つとしての冷却液を貯留する冷却液室であり、他の1つが前記循環液の他の1つとしての洗浄液を貯留する洗浄液室である複数の分割貯留室から構成され、
前記接続部が、前記複数の分割貯留室のそれぞれ、および前記複数の接続受け部のそれぞれに対応して該カートリッジに複数設けられたものであり、
前記接続部が、前記接続受け部および前記接続ポートと協同して、前記カートリッジおよび前記カートリッジ装着部が相互に装着された状態で、前記貯留室内の前記循環液を外部の前記循環経路へ供給可能とする供給経路と、外部の前記循環経路からの前記循環液を前記貯留室に回収可能とする回収経路とを構成し、
該カートリッジの、前記カートリッジ装着部に対する相対位置関係が変えられることにより、前記冷却液室に対応する接続部が、該接続部に対応する接続受け部と接続する位置と、前記洗浄液室に対応する接続部に対応する接続受け部と接続する位置とを選択的に取り得るものとされ、
該カートリッジが前記カートリッジ装着部に適正に装着されたか否かを検出するセンサによって検出される部分をさらに有することを特徴とするカートリッジ。 - 前記カートリッジの少なくとも一部が、該カートリッジ内の前記循環液の汚れの程度を確認できるように透明な材料で構成されていることを特徴とする請求項8に記載のカートリッジ。
- 冷却液の汚れをろ過するためのフィルタを貯留室内部に有することを特徴とする請求項8または9に記載のカートリッジ。
- 前記フィルタが中空糸膜フィルタであることを特徴とする請求項10に記載のカートリッジ。
- 請求項1から5いずれか1項に記載の冷却システムと、
レーザロッドと、
該レーザロッドを励起する励起ランプと、
前記レーザロッドおよび前記励起ランプを内包するレーザチャンバとを備え、
該レーザチャンバが、前記冷却システムの吸熱部として循環経路の一部を構成するものであることを特徴とする固体レーザ発振装置。
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