JPH04130784A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は集光器内に冷却液を循環させるレーザ装置に
関する。

［従来の技術］ 一般に、レーザ装置として例えば特開昭６Ｏ−Ｂ３９６
３号公報に示す構成のものか開示されている。

この装置にはレーザ発振器内に冷却液流路の一部か配設
されており、この冷却液流路内の例えば純水等の冷却液
によってレーザ発振器が冷却される構成が示されている
。

また、レーザ発振器の冷却手段として第４図に示す構成
のものが従来から知られている。第４図中で、１は固体
レーザ共振器である。この固体レーザ発振器］にはレー
ザロッド２と励起ランプ３とが集光器４内の冷却液中に
浸漬された状態で設置されている。このレーザロッド２
の軸線上にはレーザロッド２の一側面側に第１の共振ミ
ラー５　ａ　ｓ他側面側に第２の共振ミラー５ｂがそれ
ぞれ離間対向配置されている。さらに、励起ランプ３は
電源回路６に接続されている。

また、集光器４には冷却液の入ロアａと出ロアｂとが設
けられており、これらの入ロアａと出ロアｂとに冷却液
通路８の両端部が連結されている。この冷却液通路８に
は集光器４の出ロアｂ側から順に熱交換器９、冷却液タ
ンク１０、ボンブ１１、フィルタ１２か順次連結されて
いる。さらに、冷却液タンク１０には中途部にイオン交
換器１３が介設されたバイパス通路１４の一端部が連結
されている。このバイパス通路］４の他端部は冷却液通
路８におけるポンプ１１とフィルタ１２との間に連結さ
れている。

一方、１５は例えばマイクロコンピュータおよびその周
辺回路によって形成されたこのレーザ装置のコントロー
ラである。このコントローラ１５には冷却液の電気抵抗
を測定する電気抵抗測定器１６が接続されているととも
に、励起ランプ３の電源回路６およびポンプ］１かそれ
ぞれ接続されている。さらに、抵抗測定器１６には冷却
液タンク１０内に配設された第１の抵抗測定素子１６ａ
および冷却液通路８内における集光器４の入ロアａ側に
配設された第２の抵抗測定素子１６ｂかそれぞれ接続さ
れている。

そして、このコントローラ１５によってレーザ装置の動
作が次のように制御されるようになっている。このレー
ザ装置の始動時にはまずポンプ１１か駆動される。この
ポンプ１１の駆動にともない冷却液タンク１０内の冷却
液か第４図中に矢印で示すようにポンプ１１、フィルタ
１２を経て集光器４内に導入され、この集光器４内のレ
ーザロッド２および励起ランプ３を冷却するようになっ
ている。さらに、集光器４の比ロアｂから施用される冷
却液は熱交換器９て、ファンによって冷却されたのち、
冷却液タンク１０内に回収される。

また、冷却液タンク１０内からポンプ１１によって吸い
出された冷却液の一部はイオン交換器１３内に導入され
、このイオン交換器１３内でイオン交換されて電気抵抗
値か上昇された状態で再び冷却液タンク１０内に流入さ
れるようになっている。

さらに、レーザ装置の動作中は抵抗測定器１６によって
冷却液、すなわち純水の電気抵抗値か検出されている。

この場合、冷却液中にはイオンが含まれており、イオン
濃度が高い場合には冷却液中に電気か流れ易い、すなわ
ち冷却液の電気抵抗値が小さくなる。ここで、冷却液の
電気抵抗値か所定の設定値よりも小さい場合には電源回
路６がオン操作されても電流が冷却液中を流れ、励起ラ
ンプ３を点灯することができない。そのため、冷却液の
電気抵抗値が所定の設定値以上であることが検出された
時点で電源回路６がオン操作され、励起ランプ３が点灯
される。そして、この励起ランプ３の点灯によってレー
ザロッド２にエネルギが与えられて励起され、レーザ光
か出力されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に、固体レーザ共振器１のレーザロッド２と励起ラ
ンプ３とが集光器４内の冷却液中に浸漬された状態で設
置されている場合には冷却液中のイオン濃度が高く、冷
却液の電気抵抗値が小さい状態では電源回路６がオン操
作されても励起ランプ３が点灯しない問題がある。この
場合、冷却液通路８内に配設されている冷却液タンク１
０等の構成機器は金属材料で形成されており、冷却液中
に金属イオンが溜まり易いので、イオン濃度か高くなり
易い問題がある。そのため、レーザ装置の運転開始時に
は冷却液中のイオン濃度が高い状態で保持されている場
合か多いので、イオン交換器１３内でのイオン交換によ
って冷却液中の電気抵抗値を上昇させるまでに時間がか
かり、励起ランプ３の点灯が遅れる問題かあった。

なお、イオン交換器１３を冷却液通路８内に直接的に介
設させることにより、イオン交換効率を高め、冷却液中
の電気抵抗値を上昇させる時間を短縮することも考えら
れる。しかしながら、イオン交換樹脂内に冷却液を通す
場合には圧力損失か大きいので、イオン交換器１３を冷
却液通路８内に直接的に介設させた場合には冷却液通路
８内の冷却液の流通抵抗か大きくなり、集光器４内の冷
却液中に浸漬されたレーザロッド２および励起ランプ３
の冷却効率が低下する問題かある。そのため、イオン交
換器１３を冷却液通路８内に直接的に介設させることか
できない問題もあった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、装置本
体の運転開始時に励起ランプを点灯させる時間を短縮す
ることかでき、始動時のタイムラグを低減して始動性能
の向上を図ることができるレサ装置を提供することを目
的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明はレーザロットと励起ランプとか集光器内の冷
却液中に浸漬された状態で設置された固体レーザ共振器
および前記集光器と熱交換器との間に冷却液を循環させ
る冷却液通路が設けられ、この冷却液通路に冷却液の電
気抵抗値を高めるイオン交換器か連結されたレーザ装置
において、前記冷却液通路における前記固体レーザ共振
器の上流側に前記励起ランプの点灯開始時にのみ電気抵
抗値が高い冷却液を供給する補助冷却液供給部を設けた
ものである。

［作　用］ 励起ランプの点灯開始時には補助冷却液供給部から固体
レーザ共振器内に電気抵抗値か高い冷却液を供給するこ
とにより、装置本体の運転開始時に励起ランプを点灯さ
せる時間を短縮して始動時のタイムラグを低減するよう
にしたものである。

［実施例〕 以下、この発明の第１の実施例を第１図および第２図を
参照して説明する。第１図はレーザ装置全体の概略構成
を示すものである。なお、第１図中で、第４図と同一部
分には同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施例のレーザ装置には冷却液通路８における固体
レーザ共振器１の上流側である集光器４の入ロアａとフ
ィルタ１２との間の通路部分に例えば電磁弁によって形
成される第１の開閉バルブ２１が介設されている。さら
に、この第１の開閉バルブ２１と並列にバイパス通路２
２が連結されており、このバイパス通路２２には例えば
電磁弁によって形成される第２の開閉バルブ２３および
イオン交換器によって形成される補助タンク（補助冷却
液供給部）２４かそれぞれ介設されている。

この場合、第２の開閉バルブ２Ｂはバイパス通路２２に
おけるフィルタ１２側に配置され、補助タンク２４はバ
イパス通路２２における集光器４側に配置されている。

さらに、補助タンク２４内にはイオン交換樹脂２５が収
容されている。このイオン交換樹脂２５は補助タンク２
４内の冷却液と常に接触されており、補助タンク２４内
の純水等の冷却液は電気抵抗値が高い状態で保持されて
いる。

また、第１の開閉バルブ２１および第２の開閉バルブ２
３は例えばマイクロコンピュータおよびその周辺回路に
よって形成されたこのレーザ装置のコントローラ２６に
接続されている。このコントローラ２６には冷却液タン
ク１０内に配設された第１の温度センサ２７および冷却
液通路８内におけるフィルタ１２の出口側に配設された
第２の温度センサ２８がそれぞれ接続されているととも
に、励起ランプ３の電源回路２９およびポンプ１１かそ
れぞれ接続されており、このコントローラ２６によって
レーザ装置の動作か制御されている。なお、電源回路２
９には励起ランプ３をオン、オフ操作するスイッチおよ
び励起ランプ３の通電電流を通常の第１の設定値ａＡの
状態とこの第１の設定値ａＡよりも小さい第２の設定値
ｂＡの状態とに切換える通電電流切換え回路がそれぞれ
内蔵されている。

次に、上記構成の作用について説明する。

このレーザ装置の始動時にはまず第１の開閉バルブ２１
が閉操作されるとともに、第２の開閉バルブ２３が開操
作される。そして、この状態でポンプ１１が駆動され、
このポンプ１１の駆動にともない冷却液タンク１０内の
冷却液がポンプ１１、フィルタ１２、バイパス通路２２
およびこのバイパス通路２２内の第２の開閉バルブ２３
、補助タンク２４を経て集光器４内に導入される。この
場合、補助タンク２４内の純水等の冷却液は電気抵抗値
が高い状態で保持されているので、集光器４内には電気
抵抗値が高い冷却液が導入される。さらに、補助タンク
２４から供給される電気抵抗値が高い冷却液の導入によ
って集光器４内の励起ランプ３の周囲の冷却液の電気抵
抗値を高めた状態で電源回路２９がオン操作され、励起
ランプ３が点灯される。

また、励起ランプ３の点灯後は第１の開閉バルブ２１か
開操作されるとともに、第２の開閉バルブ２３か閉操作
されて通常運転が行なわれる。そして、この状態では第
１図中に矢印で示すようにポンプ１１の駆動にともない
冷却液タンク１０内の冷却液がポンプ１１、フィルタ１
２、第１の開閉バルブ２１を経て集光器４内に導入され
、この集光器４内の１ノーザロツド２および励起ランプ
３が冷却される。さらに、集光器４の出ロアｂから流出
される冷却液は熱交換器９て、ファンによって冷却され
たのち、冷却液タンク１０内に回収されるとともに、冷
却液タンク１０内からポンプ１１によって吸い出された
冷却液の一部はイオン交換器１３内に導入され、このイ
オン交換器１３内でイオン交換されて電気抵抗値が上昇
された状態で再び冷却液タンク１０内に流入される。

また、レーザ装置の通常運転中は第１の温度センサ２７
および第２の温度センサ２８からの検出信号がコントロ
ーラ２６に入力されており、この検出信号にもとづいて
コントローラ２６によって次のようなオーバーヒート防
止制御が行なわれる。

すなわち、コントローラ２６には第２図に示すようにオ
ーバーヒート防止制御用の下側設定温度Ａ℃、上側設定
温度Ｂ℃、インタロック設定温度Ｃ℃および励起ランプ
３の通電電流として通常の第１の設定値ａＡ、通常状態
よりも小さい第２の設定値ｂＡがそれぞれ予め記憶され
ている。そして、レーザ装置の始動後、通常運転中はコ
ントロラ２６によって励起ランプ３の通電電流が通常の
第１の設定値ａＡて保持されるように電源回路２９が制
御される。

また、温度センサ２７，２Ｂによって検出される冷却液
通路８内の冷却液の検出温度が上側設定温度Ｂ’Ｃまて
上昇したことか検出されると、この時点ｔ１で電源回路
２９の通電電流切換え回路が切換え操作され、励起ラン
プ３の通電電流か第２の設定値ｂＡに切換えられる。こ
の場合には励起ランプ３の発熱量が少なくなるので、冷
却液通路８内の冷却液の温度は徐々に低下する。そして
、温度センサ２７，２８によって検出される冷却液通路
８内の冷却液の検出温度か下側設定温度Ａ℃まで下降し
たことが検出された時点ｔ２て電源回路２９の通電電流
切換え回路か再び元の通常状態に切換え操作され、励起
ランプ３の通電電流が第１の設定値ａＡに切換えられる
。

さらに、例えば熱交換器９の冷却ファンの停止等の何等
かの異常によって冷却液通路８内の冷却液の検出温度が
異常に上昇し、インタロック設定温度Ｃ℃に達したこと
が検出されると、その時点ｔ３で電源回路２９かオフ操
作され、励起ランプ３の通電電流が遮断される。

そこで、上記構成のものにあっては励起ランプ３の点灯
開始時には補助タンク２４から固体レザ共振器１内に電
気抵抗値が高い冷却液を供給し、励起ランプ３の周囲の
冷却液の電気抵抗値を高めた状態で電源回路２９をオン
操作して励起ランプ３を点灯させるようにしたので、装
置本体の運転開始時に励起ランプ３を点灯させる時間を
従来に比べて短縮することができる。そのため、従来の
ような始動時のタイムラグを低減してレーザ装置の始動
性能の向上を図ることができる。

さらに、コントローラ２６によってオーバーヒト防止制
御を行なわせるようにしたので、レザ装置の通常運転中
は冷却液通路８内の冷却液の温度を下側設定温度Ａ’Ｃ
と上側設定温度Ｂ’Ｃとの間の範囲内で保持させること
かできる。そのため、レーザ装置の通常運転中にレーザ
光の出力が児全に停止する回数を少なくすることかでき
るので、例えば医療用のレーザ装置に適用した場合に手
術か中断されることを防止することができる。また、冷
却液通路８内の冷却液の温度が異常に上昇し、インクロ
ック設定温度Ｃ′Ｃに達したことか検出されると、その
時点ｔ３で電源回路２９がオフ操作され、励起ランプ３
の通電電流が遮断されるようこしたので、冷却液通路８
内の冷却液温度の異常上昇によって冷却液通路８内の冷
却液か漏洩し、漏電が発生することを防止することがで
きる。

また、第３図はこの発明の第２の実施例を示すものであ
る。

この実施例ではイオン交換樹脂３１を内蔵させた補助タ
ンク（補助冷却液供給部）３２を設け、この補助タンク
３２内に冷却液を貯留させている。

さらに、冷却液通路８における固体レーサ共振器１の上
流側である集光器４の入ロアａとフィルタ１２との間の
通路部分に例えば電磁弁によって形成される第１の開閉
バルブ３３が介設されている。

また、補助タンク３２にはバイパス通路３４の一端か連
結されている。このバイパス通路３４にはポンプ３５お
よび例えば電磁弁によって形成される第２の開閉バルブ
３６か介設されている。そして、このバイパス通路３４
の他端は冷却液通路８における固体レーザ共振器１の集
光器４の入ロアａと第１の開閉バルブ３３との間に連結
されている。

また、第１の開閉バルブ３３および第２の開閉バルブ３
６は例えばマイクロコンピュータおよびその周辺回路に
よって形成されたこのレーザ装置のコントローラ２６に
接続されている。

そして、このレーザ装置の始動時にはまず第１の開閉バ
ルブ３３が閉操作されるとともに、第２の開閉バルブ３
６か開操作される。さらに、この状態でポンプ３５か駆
動され、このポンプ３５の駆動にともない補助タンク３
２内の電気抵抗値が高い冷却液が集光器４内に導入され
る。このときポンプ１１は停止状態で保持される。そし
て、補助タンク３２から供給される電気抵抗値か高い冷
却液の導入によって集光器４内の励起ランプ３の周囲の
冷却液の電気抵抗値を高めた状態で電源回路２９がオン
操作され、励起ランプ３か点灯される。

また、励起ランプ３の点灯後は第１の開閉バルブ３３が
開操作されるとともに、第２の開閉バルブ３６が閉操作
され、同時にポンプ３５か停止されて通常運転が行なわ
れる。そして、この状態では第３図中に矢印で示すよう
にポンプ１１の駆動にともない冷却液タンクコ０内の冷
却液がポンプ１１、フィルタ１２、第１の開閉バルブ３
３を経て集光器４内に導入され、この集光器４内のレザ
ロッド２および励起ランプ３が冷却される。さらに、集
光器４の出ロアｂから流出される冷却液は熱交換器９で
、ファンによって冷却されたのち、冷却液タンク１０内
に回収されるとともに、冷却液タンク１０内からポンプ
１１によって吸い出された冷却液の一部はイオン交換器
１３内に導入され、このイオン交換器１３内でイオン交
換されて電気抵抗値が上昇された状態で再び冷却液タン
ク１０内に流入される。

そこで、上記構成のものにあっても励起ランプ３の点灯
開始時には補助タンク３２から固体レザ共振器１内に電
気抵抗値が高い冷却液を供給し、励起ランプ３の周囲の
冷却液の電気抵抗値を高めた状態で電源回路２９をオン
操作して励起ランプ３を点灯させるようにしたので、第
１の実施例と同様の効果を得ることかできる。

なお、この発明は上記各実施例に限定されるものではな
く、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施で
きることは勿論である。

［発明の効果］ この発明によれば冷却液通路における固体レザ共振器の
上流側に励起ランプの点灯開始時にのみ電気抵抗値が高
い冷却液を供給する補助冷却液供給部を設けたので、装
置本体の運転開始時に励起ランプを点灯させる時間を短
縮することができ、始動時のタイムラグを低減して始動
性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の第１の実施例を示すも
ので、第１図はレーザ装置全体の概略構成図、第２図は
コントローラの温度制御にともなう励起ランプ電流の変
化状態を説明するための特性図、 第３図はこの発明の第２の実施例を示すレーザ装置全体
の概略構成図、 第４図は従来のレーザ装置全体の概略構成図である。 １・・・固体レーザ共振器、２・・・レーサロツド、３
・・・励起ランプ、４・・・集光器、８・・・冷却液通
路、９・・・熱交換器、１３・・・イオン交換器、２４
゜３２・・・補助タンク（補助冷却液供給部）。 出願人代理人　弁理士　坪井　　淳 第１ 叉 第２ｒ＆ 第４凶

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザロッドと励起ランプとが集光器内の冷却液中に浸
   漬された状態で設置された固体レーザ共振器および前記
   集光器と熱交換器との間に冷却液を循環させる冷却液通
   路が設けられ、この冷却液通路に冷却液の電気抵抗値を
   高めるイオン交換器が連結されたレーザ装置において、 前記冷却液通路における前記固体レーザ共振器の上流側
   に前記励起ランプの点灯開始時にのみ電気抵抗値が高い
   冷却液を供給する補助冷却液供給部を設けたことを特徴
   とするレーザ装置。