JPH0718461U - 固体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フラッシュランプ励起の固体レーザ装置の中、
レーザロッドの加温を必要とするレーザ、たとえばアレ
キサンドライトレーザにおいて、装置の平均消費電流を
少なくするための考案。 【構成】コンデンサに充電したエネルギーをフラッシュ
ランプに供給してレーザを発振させるフラッシュランプ
励起のパルス固体レーザ装置において、レーザロッドを
一定温度に加温する必要のあるとき、ヒータにより加温
された液体をレーザロッドの周囲に流し、もってレーザ
ロッドを加熱し、加温された液体は循環するように構成
したレーザ装置において、コンデンサの充電中は循環水
の加温用ヒータの通電は中断するように構成したもの。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は固体レーザ装置の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、レーザは計測、加工、医療等の各種の用途に用いられて来ている。新し いレーザもいろいろと発表され、その応用面の研究も多く行われている。 特に医療用では、通常の診察室、治療室に設置されるものが多いので、小型で あると共に、設置に当たっては１００Ｖの通常のコンセントで使用できることと 冷却用の水道の配管の必要のないことが必要である。 このために、装置の必要電源は単相１００Ｖ１２Ａ以下であり、冷却は空冷そ の他これに準ずるものであるように作られたものが多い。 例えば、あざ治療用のルビーレーザ装置は１００Ｖ１２Ａの消費電力で済み、 冷却は内蔵の冷却水循環方式をとっている。 この方式の電気関係のブロック図を示すと図３のようになる。 １はスイッチ１であり、装置全体の電源スイッチとして、商用電源からの電源 の供給を行う。２は高電圧発生部のスイッチであり、４は高電圧発生部である。 ここで、１００Ｖまたは２００Ｖの電圧を２ｋＶあるいは４ｋＶ程度の直流高電 圧に変換する。ただし、電圧は特定するものではない。５はパルス成形回路でコ ンデンサとインダクタンスとからなり、高電圧部４で発生した高電圧でコンデン サを充電する。スイッチ３を投入するとコントロール回路６が動作し、充電制御 回路７の働きによりＳＣＲ８にゲート信号が加わり、ＳＣＲ８が通電状態になり 、フラッシュランプに高電圧が印加される。それと同時にトリガー回路９が動作 し、フラッシュランプ１０にトリガー電圧が加わる。トリガー電圧は２０ｋＶ程 度である。これによりフラッシュランプ１０が点灯する。フラッシュランプ１０ の光によりレーザロッド１１が励起され、レーザ光が発生する。なお、レーザ光 を発生するためには、レーザロッドの周辺に各種の光学素子が必要であるが、そ れらの記載は省略する。 レーザ装置としては、このほかに装置の筐体カバーが外れている、レーザ出力 部のシャッターが動作しない等の異常を検知して表示し、さらに装置の動作を停 止させる安全モニター回路１２がある。 また冷却系電源部１３がある。この部分を電気系統以外も含めて示すと図４の ようになる。 すなわち電源が供給されるとポンプ２１が動作し、水槽２２から冷却用液体、 多くの場合、純水が汲み出される。この冷却液はフィルター２３を通り、フラッ シュランプ１０、レーザロッド１１を冷却し、熱交換器２４により冷却され、イ オン交換樹脂２５を通り、水槽２２に戻る。冷却液は循環しているので、冷却の ために水道に接続するというような必要がない。 フラッシュランプやレーザロッドの冷却には次のような方法を取る。第１の方 法は、フラッシュランプの光をレーザロッドに効果的に入れるためには、通常、 楕円筒鏡の二つの焦点の一方にレーザロッドを、他方に直線状のフラッシュラン プを配しているが、この反射鏡全体に冷却水を通すものである。他の方法は、こ うした配置の中で、レーザロッドおよびフラッシュランプをガラスなどの透明パ イプの中に配し、透明パイプとレーザロッドまたはフラッシュランプとの間に冷 却液を流し、レーザロッドまたはフラッシュランプを冷却するものである。 Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ルビーレーザ等多くの固体レーザの場合、レーザロッド は冷却を要するのでこのような冷却系が用いられる。しかし、アレキサンドライ トレーザの場合は、アレキサンドライトロッドは９０℃に加温した方が大きな出 力が出るので、冷却系は冷却としてではなく加温系として使う。すなわち、水槽 ２２の中にヒータ２６を入れ冷却液を加温する。冷却液はこの場合、加温液とし て使う。この加温液を一定の温度に保つためには、サーモスタットの如きものが 必要であるが、図４においては省略してある。また熱交換器２４は不要となる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

前項に記した如く、アレキサンドライトレーザの場合には冷却ではなく加温を 必要とする。この場合、使用電力はレーザ発振用の電力に加え、加温液を加温す る分の電力が増加することになる。たとえば、加温のためのヒータは３００Ｗか ら５００Ｗ程度のものが使われる。電流としては電源が１００Ｖのとき３Ａから ５Ａである。従来、装置の使用電流が１２Ａであるとすると、合計では１５Ａか １７Ａとなる。一般に通常のコンセントは１００Ｖ、１２Ａであり、これを越え てしまうと、このような装置を使用するには新たに大きい電流にも耐える電源配 線工事をしなくてはならない。 もし、装置本来の使用電流を少なくすると、コンデンサの充電速度が遅くなり 、レーザの再発振時間が長くなる不都合がある。例えば、出力４０ジュールのあ ざ治療用のレーザ装置の場合、発振効率が１％として、４０００ジュールのエネ ルギーをコンデンサに蓄えなくてはならない。電圧３ｋＶで充電するとして、電 源入力を１００Ｖ、１２Ａに押さえると充電には約５秒を要する。これは、照射 間隔が５秒に１回と言うことになり、あざ治療用のレーザ装置であざ治療をする 場合に許し得る最大の間隔であり、この間隔が長くなることは、円滑な治療が妨 げられることになり好ましくない。 照射間隔を短く保つには電源入力を増やす必要があるが、それには電源設備を 大電流に耐えるように変更する必要が生じる。 装置を設置するに当たり、装置以外の設備工事をするというのは煩わしいこと であり、装置の設置の障害となることが多い。 なお、厳密にいえば、消費電流の中には装置の制御のための制御系の電流も含 まれるが、これはコンデンサの充電電流やヒータの加熱電流に比べ小さいので、 本提案の中では考慮しない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

電源入力を一定限度、例えば１００Ｖ、１２Ａに押さえるためにコンデンサ充 電時には、加温用の循環水の加熱用ヒータの通電を停止することにより、装置の 消費電流を一定値以下に押さえるものである。

【０００５】

【作 用】

コンデンサ充電時には循環水加温用のヒータの加熱電流を遮断し、コンデンサ の非充電時にのみ循環水加温用のヒータの加熱電流を通電し、総消費電流の増加 を防ぐようにしたレーザ装置である。 これにより、充電時にはコンデンサの充電電流のみを、非充電時にはヒータの 加熱電流のみを考慮すればよく、平均電流としては１００Ｖ、１２Ａの所定の電 流以下に押さえることができる。

【０００６】

【実施例】

図１にこの状態を示す。図３と同一部分は同一記号で示す。同一記号部分の動 作は図１と同じである。 冷却系電源（この場合は加温系となる）の水槽加温用ヒータ２６にスイッチ３ ０を設ける。このスイッチ３０はスイッチ１を投入すると連動して投入される。 これにより水槽の循環水は加温される。一定時間後、循環水が加温されるとレー ザ照射可能の状態になる。循環水が所定の温度に達した後にスイッチ２を投入可 能とするために、サーモスタット等を使用して制御することが適当であるが、こ こでは記述しない。循環水の温度が所定の値になった後、スイッチ２を投入する 。この時、連動してスイッチ３０が開放となる。スイッチ２の投入によりパルス 成形回路のコンデンサに充電が開始される。この時、充電のために大きな電流を 消費する。そこで、装置全体の消費電流を少なくするためにスイッチ３０を開放 にし、ヒータに供給される電流を遮断し、全消費電流の増加を防止する。スイッ チ３を投入するとコンデンサに充電された電荷はフラッシュランプ１０を通して 放電し、フラッシュランプ１０の光を吸収してレーザロッド１１からレーザ光が 発生する。その後、コンデンサは再度充電を開始する。この間はスイッチ３０は 開放となっている。これにより消費電流は一定値以下に押さえられる。このよう な動作をさせるには、リレー等を使用して回路を形成すればよく、当業者にとっ て容易な技術であるので、ここでは詳述しない。循環水による加温の経路は「従 来の技術」に記したものと同一の方法が考えられるがここでは問わない。 この動作を、時間的に各部の電流の変化で示すと図２のようになる。図２にお いて、ｔ_１でスイッチ１が投入されると、同時にスイッチ３０が閉となり、ヒー タ２６に電流が流れる。ｔ_２でスイッチ２を投入するとコンデンサに充電電流が 流れる。この時、スイッチ３０は開となり、ヒータ２６に電流がながれなくなる 。ｔ_３でスイッチ３を投入するとコンデンサが放電し、フラッシュランプ電流が 流れ、レーザが発振する。使用時にはコンデンサの充電と放電とを数回繰り返す ことが多い。実際の時間の例を示すと、ｔ_２とｔ_３の間隔は３秒程度であり、ｔ_３ から次のｔ_２（ここではｔ´_２）に至る間は０．２〜２ミリ秒程度である。そ こでコンデンサの充電、放電を数回繰り返しても、その間の時間は数１０秒程度 なので、ヒータの加熱を中断しても、水槽中の循環水の温度が大きく低下するこ とはない。むしろ、フラッシュランプの放電時のエネルギーにより循環水は加熱 されるので、循環水の温度が低下することはない。 これにより、装置の消費電流としては、充電時にはコンデンサの充電電流のみ を、非充電時にはヒータの加熱電流のみを考慮すればよく、消費電流は１００Ｖ 、１２Ａの所定の電流以下に押さえることができる。

【０００７】

【変形例】

レーザの照射、すなわちコンデンサの放電が終了しても、すぐにスイッチ３を 動作させてコンデンサを放電させ、レーザを照射するとは限らない。そこでスイ ッチ２を投入した状態でコンデンサの充電が終了したときは自然放電分を補給す る分の電流しか必要でなくなるので、充電終了後は自動的に再びヒータの通電が 開始し、ヒータの加温を開始させることができる。上記の例ではスイッチ２の投 入後３秒経過後は、ヒータ２６が通電されるように構成することができる。これ はスイッチ２の投入と同時に動作し、また、スイッチ３の投入と共にリセットさ れるタイマーをスイッチ３０と並列に挿入することで行うことができる。 その他ヒータの加熱の時期，循環水の経路等、本願の趣旨に反しない変形はい ろいろ考えられる。

【０００８】

【考案の効果】

上述の如き構成のときには、循環水の加温用ヒータを取り付けたにも拘らず、 装置の総消費電流をコンデンサの充電電流以下に押さえることができ、既定の屋 内配線設備で十分利用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の装置のブロック図

【図２】動作ダイヤグラム

【図３】従来の装置のブロック図

【図４】冷却系のブロック図

【符号の説明】

１ スイッチ１ １１ レーザロッド ２ スイッチ２ １２ 安全モニター回路 ３ スイッチ３ １３ 冷却系 ４ 高電圧発生部 ２２ 水槽 ５ パルス形成回路 ２３ フィルター ６ コントロール回路 ２４ 熱交換器 ７ 充電制御回路 ２５ イオン交換樹脂 ８ ＳＣＲ ２６ ヒータ ９ トリガー回路 ３０ スイッチ３０ １０ フラッシュランプ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザロッドの加温を要するフラッシュラ
   ンプ励起パルス固体レーザ装置において、加温用のヒー
   タを配置した水槽を設け、前記水槽に加温用の液体を入
   れ、前記ヒータに電流を通すことにより前記液体を加温
   し、ポンプにより前記の加温された液体をレーザロッド
   の周囲に流すことでレーザロッドの温度を上昇させ、前
   記の加温された液体はレーザロッド加温後、前記水槽に
   戻すことで循環するように構成し、フラッシュランプ点
   灯用のコンデンサの充電時は、前記循環水の加温用ヒー
   タの電流の通電を停止するように構成したレーザ装置。