JPH0685353A - レーザ発振器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ発振器を冷却する冷媒の気泡混入を防
止してレーザ出力の低下を防止し、冷媒の熱膨張を吸収
すると共に冷却効果の大きい冷却方法を得る。 【構成】 外筒がベローズ２２の冷却液タンク８の内部
にベローズ形状の冷却液ガイド２３を設け、上記ベロー
ズ２２の側面には冷却ファン１５を位置させている。ま
た、上記冷却液タンク８には第１，第２および第３の配
管を用いてフラッシュランプ１，ＹＡＧロッド３および
集光筒４を内蔵したキャビティ５とポンプ１７に結合し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ光を目標物に照射
し、目標物迄の距離の測定や目標物を追尾する測距装置
の光源であるレーザ発振器の冷却装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の冷却装置の全体構成を示す
図、図４は図３の冷却装置の姿勢を９０゜傾けた時の冷
却液タンク内の冷却状態を示す図、図５は図３の冷却装
置の姿勢を４５゜傾けた時の冷却液タンク内の冷却液状
態を示す図である。図３において、１は高電圧回路に電
極２を介して接続されたフラッシュランプ、３は上記フ
ラッシュランプ１に近接して平行に配置されたＹＡＧロ
ッド、４は上記フラッシュランプ１と上記ＹＡＧロッド
３の周囲を包むように配置された集光筒、５は上記フラ
ッシュランプ１、ＹＡＧロッド３および集光筒４を内部
に組立すると共にキャビティ冷却液出口６とキャビティ
冷却液入口７を有するキャビティ、８は上記キャビティ
冷却液入口７側の第１の配管９に接続され、その下部に
タンク冷却液出口１０、その上部にタンク冷却液入口１
１を有する冷却液タンク、１２は上記冷却液タンク８の
上面カバー１３に配置された冷却液注入口、１４は上記
冷却液タンク８の円筒面周囲に配置されたコルゲートフ
ィン、１５は上記冷却液タンク８の底面に配置された冷
却ファン、１６は上記冷却ファン１５とコルゲートフィ
ン１４を包むエアーダクト、１７は上記キャビティ冷却
液出口６と上記タンク冷却液入口１１の間に配置された
ポンプ、１８は上記キャビティ冷却液出口６と上記ポン
プ１７を接続する第２の配管、１９は上記ポンプ１７と
上記冷却液タンク８を接続する第３の配管、２０は冷却
系全体に充填され、上記タンク冷却液入口１１の先端部
分と上記上面カバー１３の中間に液面を持つ冷却液、２
１は上記冷却液タンク８内の空気層を示す。上記冷却液
２０の液面は図４および図５で示すように、レーザ測距
装置全体の姿勢が変化し冷却液タンクの角度が変化した
際にも上記空気層２１は上記タンク冷却液入口１１の先
端部分より上方に位置するようになっており、姿勢変化
があっても気泡が上記キャビティ５内に入らない構造に
なっている。

【０００３】次に動作について説明する。高電圧回路に
接続された上記フラッシュランプ１が発光し、上記集光
筒４を介して上記ＹＡＧロッド３に集光される。上記Ｙ
ＡＧロッド３においては集光されたエネルギーがある一
定状態に達するとＹＡＧロッドの単面からパルス状にレ
ーザ光が発振される。以上がレーザ発振の基本動作であ
り、レーザ発振が繰り返されると上記キャビティの内部
では集中的に大量の熱が発生しその発熱密度から直接液
冷にて放熱システムを形成する必要が生じる。ここで、
上記フラッシュランプ１とＹＡＧロッド３および集光筒
４からの熱は上記ポンプ１７によって循環されている冷
却液２０により上記キャビティ冷却液出口６を通って運
び出され、上記第２の配管１８，ポンプ１７，第３の配
管１９およびタンク冷却液入口１１を通って上記冷却液
タンク８内に達する。図中の矢印は冷却液の流れ方向を
示す。また、上記冷却液タンク８の円筒面周囲には多く
の放熱面積を有するコルゲートフィン１４が配置されて
おり、上記冷却液２０からの熱は上記冷却液タンク８の
壁面を通って上記コルゲートフィン１４に伝導され、上
記冷却ファン１５により吸収された冷却風により外部へ
放熱される。ここで上記エアーダクト１６は冷却ファン
１５により押し込まれた冷却風を効率よく上記コルゲー
トフィン１４に当てる働きをしている。図中矢印は冷却
風の方向を示す。さらに、熱拡散されて温度が低くなっ
た上記冷却液２０は上記タンク冷却液出口１０より上記
第１の配管９を通って上記キャビティ冷却液入口７より
再び上記キャビティ５内に送り込まれることで冷却シス
テムを形成している。また、上記冷却液２０の液体膨張
を本装置内で吸収する必要があり、このため上記冷却液
タンク８の内部には一定量の空気層２１を確保する構造
となっている。さらに、レーザ発振器のレーザ出力効率
低下の一因として上記キャビティ５内に気泡が残留する
ことが挙げられるが、これは上記フラッシュランプ１と
ＹＡＧロッド３および集光筒４の周囲に気泡が付着した
場合、レーザ光の透過率が低下するためＹＡＧロッド３
に集められる光エネルギーが少なくなる。また、気泡の
付着が原因となってＹＡＧロッド３自身の冷却効果が低
下して温度上昇を起こすため、気泡が上記キャビティ内
に戻らない構造にしている。なお、上記冷却液タンク８
の上方には上面カバー１３があり、ここに備えられた冷
却液注入口１２より冷却液２０を注入する構造となって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ発振器の
冷却装置は以上のように構成されており、次に示すよう
な課題を有していた。まず、レーザ測距装置全体の姿勢
が急激に変化した場合や、車両に搭載し振動が加わった
場合に、冷却タンク内の空気層が一瞬冷却液内に混入す
る状態が起きる。このため、ポンプにより循環されてい
る冷却液に気泡が混入したままキャビティ内に冷却液が
送り込まれ、ＹＡＧロッド等に気泡が付着することとな
り結果的にレーザ出力の低下をひき起こすという課題が
あった。また、冷却液タンクは腐食防止のために耐食性
ステンレス鋼を使用しているが、熱伝導が悪くしかも厚
肉であり、さらに、タンク内の冷却液量に比べてタンク
の表面積が少なく、冷却液タンク内に送り込まれた冷却
液が、冷却液タンク周囲のコルゲートフィンに十分に伝
熱されないうちにタンク冷却液出口からポンプへと戻っ
てしまい、結果として冷却液タンク部分の冷却効率が上
がらないという課題があった。

【０００５】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたもので、レーザ出力の低下を招く気泡の混入
を防止すると共に、冷却能力を向上させたレーザ発振器
の冷却装置を提案するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ発振
器の冷却装置は、冷却液タンクの上部に冷却液注入口を
有するベローズ形状の冷却液タンクにすると共に、冷却
液タンク内にもベローズ形状の冷却液ガイドを配置した
ものである。

【０００７】

【作用】本発明におけるレーザ発振器の冷却装置は、冷
却液タンクのベローズが冷却装置内の冷却液の液体膨張
を吸収する働きをすると共に、冷却装置に冷却液を注入
し、冷却系内部に残留している気泡を順次冷却液タンク
のベローズ内上部に集めた後、圧力差とベローズの伸縮
を利用して冷却液注入口から除去する。また、冷却液タ
ンク内部に設けたベローズ状の冷却液ガイドと冷却液タ
ンクのベローズ形状により、冷却液が乱流となり十分攪
はんされ、攪はんされた冷却液の熱が冷却液タンクの薄
肉でしかも表面積の大きいベローズ形状の表面から冷却
ファンにより効率よく外部へ放出される。

【０００８】

【実施例】実施例１．図１、図２は本発明によるレーザ
発振器の冷却装置の一実施例を示す図である。図１は本
発明の一実施例による装置の全体構成図、図２は図１に
おけるベローズの伸長時を示す図であり、１〜１３，１
５〜２１は上記従来装置と全く同一のものである。図１
において、２２は上記冷却液タンク８の円筒部分を構成
するベローズ、２３は上記冷却液タンク８の内部に配置
されたベローズ形状の冷却液ガイドである。

【０００９】上記のように構成されたレーザ発振器の冷
却装置において、図２に示すように装置全体を傾斜さ
せ、上記冷却液注入口１２から冷却水２０を装置内に注
入した後、上記冷却液注入口１２のキャップを閉じた状
態で上記ポンプ１７を作動させると、本装置内の上記キ
ャビティ５の内部や上記第２の配管１８や上記ポンプ１
７等装置の内部に残留していた気泡は、上記タンク冷却
液入口１１から冷却液タンク８内に入り、上記冷却液タ
ンク８内上部の冷却液注入口１２付近に空気層となって
集められる。この時、上記ポンプ１７の吐出側となって
いる上記第３の配管１９および上記冷却液タンク８の内
部は圧力が高い状態となっており、上記ベローズ２２も
自由高さ状態より内部圧力が高い分だけ伸長した状態と
なっている。この状態で上記冷却液注入口１２のキャッ
プを緩めると瞬時に内圧が開放され、上記ベローズ２２
が自由高さに復帰すると同時に上記冷却液注入口１２付
近に集まっていた空気が排出される。これにより本装置
内の空気層は完全に除去されたことになる。また、冷却
系内が完全に冷却液だけとなった後、冷却液の液体膨張
分は上記ベローズ２２が伸長することにより吸収する。
また、上記冷却液タンク８の内部にベローズ形状の冷却
液ガイド２３が配置され、上記冷却液タンク８の外筒の
ベローズ２２に向けられた上記タンク冷却液入口１１に
より、上記冷却液２０は上記冷却液ガイド２３のベロー
ズ部と上記冷却液タンク８のベローズ２２の間で攪はん
されることで上記冷却液タンク８のベローズ２２の内面
に効率よく伝熱され、上記ベローズ２２は薄肉であるた
めベローズ２２の内面の熱がベローズ２２の表面に伝達
されやすく、さらに、冷却液の液体膨張で伸長して外周
の液状間隔が拡がった上記ベローズ２２の広い表面積を
上記冷却ファン１５による冷却風が流れ、上記冷却液タ
ンク８内の冷却液２０の熱を効率よく上記ベローズの表
面から放熱でき、十分冷却された上記冷却液２０が上記
キャビティ５へと戻っていくことになり、従来装置に比
べて冷却液タンクまわりの冷却効率が改善される。

【００１０】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明のレーザ発振
器の冷却装置によれば、ベローズを用いて圧力差を利用
して装置内に空気層を持たない冷却システムとしたの
で、気泡混入によるレーザ出力の低下を防止でき、高出
力の安定したレーザ測距装置が得られるという効果があ
る。また、冷却液タンクの構造から冷却液の放熱効率が
向上し、冷却能力に優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるレーザ発振器を冷却
する装置全体を示す図である。

【図２】図１におけるベローズの伸長時を示す図であ
る。

【図３】従来のレーザ発振器を冷却する装置全体を示す
図である。

【図４】図３における装置全体を９０゜傾けた時の冷却
液の状態を示す図である。

【図５】図３における装置全体を４５゜傾けた時の冷却
液の状態を示す図である。

【符号の説明】

１ フラッシュランプ ２ 電極 ３ ＹＡＧロッド ４ 周光筒 ５ キャビティ ６ キャビティ冷却液出口 ７ キャビティ冷却液入口 ８ 冷却液タンク ９ 第１の配管 １０ タンク冷却液出口 １１ タンク冷却液入口 １２ 冷却液注入口 １３ 上面カバー １４ コルゲートフィン １５ 冷却ファン １６ エアーダクト １７ ポンプ １８ 第２の配管 １９ 第３の配管 ２０ 冷却液 ２１ 空気層 ２２ ベローズ ２３ 冷却液ガイド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧回路に電極を介して接続されたフ
   ラッシュランプと、上記フラッシュランプに近接して平
   行に配置されたＹＡＧロッドと、上記フラッシュランプ
   とＹＡＧロッドの周囲を包むように配置された集光筒
   と、上記フラッシュランプ、ＹＡＧロッド、集光筒をそ
   の内部に組立すると共に、キャビティ冷却液出口とキャ
   ビティ冷却液入口を有するキャビティと、上記キャビテ
   ィ冷却液入口側の第１の配管に接続され、その上部にタ
   ンク冷却液入口を有したベローズ状の冷却液タンクと、
   上記冷却液タンクの内部に配置された冷却液ガイドと、
   上記冷却液タンクの状面カバーに配置された冷却液注入
   口と、上記冷却液タンクの側面に配置された冷却ファン
   と、上記冷却ファンと上記冷却液タンクのベローズ部分
   を包むエアーダクトと、上記キャビティ冷却液出口と上
   記タンク冷却液入口の間に配置されたポンプと、上記キ
   ャビティと上記ポンプを接続する第２の配管と、上記ポ
   ンプと上記冷却液タンクを接続する第３の配管と、冷却
   系全体に充填された冷却液により構成されたことを特徴
   とするレーザ発振器の冷却装置。
2. 【請求項２】 上記冷却液ガイドをベローズ状の構造と
   したことを特徴とする請求項１記載のレーザ発振器の冷
   却装置。
3. 【請求項３】 上記冷却液ガイドの外面に凸部を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載のレーザ発振器の冷却装
   置。