WO2013157414A1 - ファイバレーザ発振器、ファイバレーザ加工装置、及びファイバレーザ発振器の除湿方法 - Google Patents

ファイバレーザ発振器、ファイバレーザ加工装置、及びファイバレーザ発振器の除湿方法 Download PDF

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宏 迫
森野　浅実
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Definitions

  • the present invention relates to a fiber laser oscillator, a fiber laser processing apparatus, and a fiber laser oscillator dehumidification method.
  • the fiber laser oscillator includes a housing, a light engine housed in a substantially sealed state in the housing, a control device that controls the oscillation operation, and a cooling device.
  • the light engine includes a plurality of fiber laser modules each having a semiconductor laser as a laser light source, and a combiner that couples laser light generated by each fiber laser module. The laser beam combined by the combiner is output to the outside through the process fiber.
  • the laser oscillation efficiency of a semiconductor laser has temperature dependence. For this reason, it is necessary to maintain the temperature of the light engine that generates heat with the oscillation of the laser light at an appropriate temperature by cooling so that high oscillation efficiency is always obtained.
  • a cooling device is provided to maintain an appropriate temperature of the light engine. This cooling is usually performed by flowing and circulating, for example, cooling water at 24 ° C. into a cooling water channel (cooling pipe) disposed in the housing.
  • the amount of water vapor contained in the air in the housing exceeds the saturated water vapor amount at the temperature of the cooling water (for example, 24 ° C.), dew condensation occurs on the surface of the cooling pipe, and electronic components in the light engine, etc. There is a high possibility that defects will occur. Therefore, it is necessary to inject the cooling water into the cooling pipe after sufficiently reducing the humidity of the air in the housing and the air in the fiber laser module with a dehumidifier.
  • Patent Document 1 includes a dehumidifying device for supplying air (low dew point dry air) to each of a plurality of LD modules in a housing as a fiber laser oscillator having such a dehumidifying device in the housing.
  • Fiber laser oscillators have been proposed. Specifically, while an example in which dry air having a low dew point obtained by dehumidification is supplied at a rate of about 1 L (1 dm 3 ) per minute with a small pump has been proposed, it has been conventionally installed in a laser processing machine or the like. It is described that a device for supplying purge air is used.
  • the flow rate of dry air with a low dew point that can be supplied is naturally limited, and depending on the relationship between the temperature and humidity of the air in the housing, the dehumidification is sufficiently performed after starting dehumidification, for example, by turning on the power. In some cases, it took a relatively long time until the output of the fiber laser became possible.
  • Patent Document 1 discloses a specific configuration for using the compressed air for dehumidification. Not proposed.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a fiber laser oscillator, a fiber laser processing apparatus, and a fiber laser oscillator that use purge air and have a short waiting time from the start of dehumidification until the processing operation becomes possible due to dehumidification. It is to provide a dehumidifying method.
  • a plurality of fiber laser modules that output laser light
  • a combiner that combines the laser light output from each of the plurality of fiber laser modules, and sends the laser light to the outside, and an external supply And a distributor for supplying the dry air to each of the plurality of fiber laser modules.
  • a fiber laser oscillator is provided.
  • an air purge unit having a dew point reduction unit that converts compressed purge air supplied from outside into dry air having a low dew point by a gas separation membrane module, a plurality of fiber laser modules that output laser light, and the plurality of fibers
  • a fiber laser oscillator comprising: a combiner that combines laser light output from each of the laser modules and sends the laser light to the outside; and a distributor that distributes and supplies the dry air to each of the plurality of fiber laser modules;
  • a fiber laser processing apparatus including a laser processing machine that performs laser processing on a workpiece with the laser beam.
  • the fiber laser oscillator dehumidifying method further comprises: a plurality of fiber laser modules that output laser light; and a combiner that combines the laser light output from each of the plurality of fiber laser modules and sends the laser light to the outside.
  • a method of dehumidifying the fiber laser oscillator is a method of dehumidifying the fiber laser oscillator.
  • FIG. 1 is an overall view for explaining a fiber laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a fiber laser oscillator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view for explaining an air purge unit of the fiber laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph for explaining the dew point transition due to dehumidification of the fiber laser oscillator in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is another graph for explaining the dew point transition due to the dehumidifying operation of the fiber laser oscillator in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an overall view for explaining a fiber laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a fiber laser oscillator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view for explaining an air purge unit of the fiber laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph for explaining
  • FIG. 6 is a graph for explaining the dew point transition due to the dehumidifying operation of the fiber laser oscillator in Modification 1 of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph for explaining the dew point transition due to the dehumidifying operation of the fiber laser oscillator in the second modification of the embodiment of the present invention.
  • a fiber laser oscillator 1 and a fiber laser processing apparatus 51 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • a fiber laser processing apparatus 51 includes a fiber laser processing machine 10 that performs laser processing on a workpiece W, and a fiber that supplies laser light to the fiber laser processing machine 10 via a process fiber FB1.
  • a laser oscillator 1 and an air purge unit 20 for supplying dry air having a low dew point to the fiber laser oscillator 1 via the air supply path AR1 and to the fiber laser processing machine 10 via the air supply path AR2 are provided. .
  • the fiber laser processing machine 10 includes a collimator unit 13 that collimates the laser light L emitted from the exit end face of the process fiber FB1 by the collimator lens 12, and a bend that reflects the laser light collimated by the collimator lens 12.
  • the laser head 16 is configured so that dry air with a low dew point supplied from the air supply path AR2 can be introduced into the inside, thereby preventing dust from adhering to the optical system.
  • the fiber laser oscillator 1 includes a housing KT, a light engine EG housed in a substantially sealed state inside the housing KT, a control unit SG for controlling the operation of the fiber laser oscillator 1, a power supply unit It has PW and cooling part RF.
  • the control unit SG and the power supply unit PW also have a casing SG1 and a casing PW1, respectively, and the inside thereof is generally sealed.
  • the light engine EG includes a plurality (four in this example) of fiber laser modules 2, a plurality of unit fibers FB2 for transmitting laser beams generated by the fiber laser modules 2, and a plurality of unit fibers FB2. And a combiner 3 that is welded together.
  • a feed fiber FB3 and a beam switch 4 are connected in series between the combiner 3 and the process fiber FB1, and the laser light collectively output from the combiner 3 is fed to the feed fiber.
  • the signal is output into the process fiber FB1 via the FB3 and the beam switch 4.
  • the cooling unit RF includes a cooling water supply unit RF1 and a water channel system RF2 piped from the cooling water supply unit RF1 to each fiber laser module 2 and the power supply unit PW.
  • the cooling water supply unit RF1 cools each fiber laser module 2 and the power supply unit PW by flowing cooling water through the water channel system RF2. Further, the cooling water supply unit RF1 maintains and manages the cooling water at 24 ° C., for example.
  • a distributor 5 for distributing the low dew point dry air supplied from the air purge unit 20 via the air supply path AR1 to predetermined devices and parts is provided in the housing KT. Specifically, the low dew point dry air supplied to the distributor 5 is supplied to each of the plurality of fiber laser modules 2 via a plurality of air branches AR1a branched from the air supply path AR1.
  • the fiber laser module 2 has a pumping light source using a semiconductor laser, a drive circuit, a heat sink, a resonator, and the like (all not shown) and is accommodated in the housing KT.
  • the output of one fiber laser module 2 is about several hundred W (for example, 350 W). Therefore, since the four fiber laser modules 2 are provided in the example shown in FIG. 2, when the output of each fiber laser module 2 is 350 W, the laser light output from them is collected by the combiner 3. The light is emitted from the process fiber FB1 with an output of 1.4 kW.
  • the air purge unit 20 includes an activated carbon tank 21, an oil mist filter 22, a low dew point reducing unit 23, and a branching unit 24.
  • the air purge unit 20 has a supply port P1 on the input side and two delivery ports P2a and P2b on the output side.
  • Compressed air A is supplied to the supply port P1.
  • the supplied compressed air A passes through the activated carbon tank 21 and the oil mist filter 22 to remove oil, dust, oil mist, and the like, and then passes through the low dew point reduction unit 23.
  • the dew point reduction unit 23 includes a nitrogen separation membrane module 23a that is a gas separation membrane module.
  • the nitrogen separation membrane module 23a has a function of separating nitrogen (N 2 ) and argon (Ar) from other gas components using a speed difference that passes through the hollow fiber membrane.
  • N 2 nitrogen
  • Ar argon
  • the nitrogen-rich and low dew point dry air A2 discharged from the low dew point reducing unit 23 is branched into two systems by the branching unit 24 and sent to the sending ports P2a and P2b, respectively.
  • the dry air supplied to the delivery port P2a is delivered to the fiber laser processing machine 10 via the air supply path AR2.
  • the dry air supplied to the delivery port P2b is sent to the distributor 5 of the fiber laser oscillator 1 via the air supply path AR1.
  • the compressed air A supplied to the supply port P1 of the air purge unit 20 is generated by being compressed by the compressor on the air supply source P side, and passes through the prefilter 30 before being supplied to the air purge unit 20.
  • the prefilter 30 removes relatively large foreign matters such as oil, foreign matter, oil mist, and water droplets mixed in the compressed air.
  • a commercially available membrane separation type nitrogen gas generator using a nitrogen separation membrane module 23a can be used.
  • a polyimide-based hollow fiber membrane is used for the nitrogen separation membrane module 23a.
  • a membrane separation type nitrogen gas generator generates dry air having a low dew point of, for example, an atmospheric dew point of ⁇ 40 ° C. or lower (lower limit is ⁇ 60 ° C., for example) from air having a temperature of 40 ° C. and a humidity of 80% RT. Can do.
  • Dehumidifying operation for supplying the low dew point dry air generated by the dew point reducing unit 23 using the membrane separation type nitrogen gas generator as described above into the fiber laser module 2 through the distributor 5 shown in FIG.
  • the time course of the dew point temperature was measured for the air in the fiber laser module 2.
  • the space volume inside the fiber laser module 2 was about 25 dm 3
  • the ambient environment of the fiber laser module 2 was an air temperature of 40 ° C. and a humidity of 80% RH before the dehumidifying operation.
  • the temperature of the cooling water supplied by the cooling unit RF was 24 ° C. ⁇ 1 ° C.
  • the dew point reducing unit 23 one having the capability of generating dry air having a low dew point of ⁇ 40 ° C. at an atmospheric pressure dew point from air having a temperature of 40 ° C. and a humidity of 80% RH was used.
  • the time t (hereinafter also referred to as dehumidification time t) from the start of supply of the low dew point dry air generated from the compressed air A1 until the dew point temperature becomes less than 23 ° C. is supplied per minute of the low dew point dry air.
  • Transition K1 (1 dm 3 / min): 57 minutes 30 seconds (3450 seconds)
  • Transition K2 (2 dm 3 / min): 17 minutes 40 seconds (1060 seconds)
  • Transition K3 3 dm 3 / min): 12 minutes 46 seconds (766 seconds)
  • Transition K4 5 dm 3 / min): 6 minutes 05 seconds (365 seconds)
  • Transition K5 10 dm 3 / min: 2 minutes 35 seconds (155 seconds)
  • the supply amount in the transition K1 is a conventional level using a small pump that does not use compressed air for purging. Compared with this transition K1 and the transition K5 using compressed air supplied as purge air, when using compressed air, the dehumidification time t in the fiber laser oscillator 1 is reduced from 3450 seconds to 155 seconds, That is, it is shortened to about 4.5% (about 1/22).
  • the fiber laser oscillator 1 Since the dehumidifying time t is, for example, the time from when the user turns on the power until the laser beam is output, the fiber laser oscillator 1 has a very short waiting time until the operation becomes possible and is very convenient to use. It has become.
  • the low dew point dry air is directly fed into the fiber laser module 2 and the power supply unit PW. Since it is supplied, the dew point temperature of the air inside each does not rise rapidly.
  • the fiber laser processing apparatus 51 has conventionally used, for example, a membrane using a nitrogen separation membrane module as a gas separation membrane module after removing foreign matter using a filter from purged compressed air that is installed in a factory and supplied to a processing machine or the like. Dehumidify through a separate nitrogen gas generator. Then, the low dew point dry air obtained by dehumidification is branched into a plurality of supply paths, and the low dew point dry air is supplied to the fiber laser oscillator 1 through one of the branched supply paths. It supplies to the fiber laser processing machine 10 through a supply path.
  • the low dew point dry air supplied to the fiber laser oscillator 1 is supplied to each of the plurality of fiber laser modules by the distributor 5 so that the inside of the fiber laser module 2 is dehumidified to reduce the dew point of the air inside. It has become.
  • a large flow rate of low dew point dry air can be supplied to the inside of the fiber laser module 2, and the waiting time from the start of the dehumidification operation to the output of laser light is short, making the fiber laser processing apparatus easy to use. Can be very good.
  • a low dew point dry air supply path is provided with a valve that adjusts the supply amount of low dew point dry air per unit time so that power is saved in the range where dew point temperature does not rise and condensation occurs.
  • the degree of opening may be adjusted by the control unit SG.
  • a flow switch may be provided in the low dew point dry air supply path to monitor the flow rate, and an abnormality may be notified by an alarm or the like when the flow rate falls below a predetermined value.
  • FIG. 6 shows the condition of the air in the fiber laser module 2 when the dehumidification of the air in the housing KT by the cooler C is simultaneously performed in addition to the dehumidification only of the low dew point dry air supply shown in FIG. It is the graph which showed the time change of dew point temperature.
  • the dehumidifying time t for each of the transitions KC1 to 5 in this case is Transition KC1 (1 dm 3 / min): 15 minutes 10 seconds (910 seconds), Transition KC2 (2 dm 3 / min): 5 minutes 50 seconds (350 seconds), Transition KC3 ( 3 dm 3 / min): 5 minutes 55 seconds (355 seconds), Transition KC4 (5 dm 3 / min): 2 minutes 5 seconds (125 seconds)), Transition KC5 (10 dm 3 / min): 1 minute 45 seconds (105 seconds), It has become.
  • transition KC6 the transition of the dew point temperature of the air inside the housing KT and outside the fiber laser module 2 and the power supply unit PW is measured, and is shown as transition KC6 in FIG.
  • the dehumidification time t that is, the dehumidification time of the air in the housing KT
  • t in the transition KC6 is the transition KC6 (in the housing): 6 minutes 3 seconds (183 seconds).
  • the air in the housing KT is also dehumidified in parallel, so that the dehumidifying time t can be shortened to about half, and the fiber laser oscillator This is preferable because the waiting time until the first operation becomes possible is further shortened and the usability is improved.
  • a membrane air dryer may be used instead of the membrane separation type nitrogen gas generator.
  • the membrane-type air dryer uses a moisture-permeable membrane module 23b (see FIG. 3) in which a hollow fiber membrane such as a porous fluorine-based material having moisture permeability is bundled as a gas separation membrane module, and uses the supplied compressed air.
  • the dry air is generated by dehumidification by the moisture permeable membrane module 23b.
  • FIG. 7 shows the results of measuring the time change of the dew point temperature of the air in the fiber laser module 2 by performing a dehumidifying operation using a membrane air dryer provided with a moisture permeable membrane module 23b which is a gas separation membrane module. This time variation of the dew point temperature is shown as transition KC7 in FIG.
  • the supply amount of dry air is 5 dm 3 / min, and in this dehumidification operation, dehumidification in the casing KT by the cooler C is simultaneously performed in parallel. Accordingly, the conditions other than the use of the membrane air dryer are the same in the dehumidifying operation, and the transition KC7 is transition data that can be compared with the transition KC4 shown in FIG. Therefore, in FIG. 7, the transition KC4 is also shown for easy understanding.
  • the dehumidifying time t7 until the dew point temperature became less than 23 ° C. in the transition KC7 was 1 minute 53 seconds (113 seconds). This is a result evaluated to be almost equivalent to 2 minutes 5 seconds (125 seconds) in the transition KC4.
  • the membrane air dryer using the moisture permeable membrane module 23b has sufficient dehumidifying performance, and the nitrogen separation membrane module 23a. It was confirmed that the same effect as when using was exhibited.
  • the membrane air dryer Since the membrane air dryer is small and light and easy to install, it is suitable for incorporation into equipment such as the air purge unit 20. Moreover, since a power supply is unnecessary, handling is easy. Needless to say, in the dehumidifying operation using this membrane-type air dryer, the dehumidification in the casing KT by the cooler C may not be performed in parallel.
  • the fiber laser beam machine 10 may be supplied with compressed air branched on the upstream side of the air purge unit 20.
  • compressed air branched on the upstream side of the air purge unit 20 since the low dew point dry air that has passed through the air purge unit 20 is clean air from which oil mist, relatively coarse dust, and the like have been removed, air that is branched downstream of the air purge unit 20 as described above is supplied. It is preferable. Further, even when compressed air branched on the upstream side of the air purge unit 20 is supplied, oil mist, dust and the like are removed from the supplied compressed air so as not to impair the optical functions of the optical components. There is a need.
  • the laser processing machine may be welded or other than the one that cuts the workpiece W, and the type of processing is not limited.
  • the air purge unit 20 may be integrally accommodated in the fiber laser oscillator 1.
  • the upstream side of the air supply path AR ⁇ b> 2 whose downstream side is connected to the fiber laser processing machine 10 is connected to the fiber laser oscillator 1.

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Description

ファイバレーザ発振器、ファイバレーザ加工装置、及びファイバレーザ発振器の除湿方法
　本発明は、ファイバレーザ発振器、ファイバレーザ加工装置、及びファイバレーザ発振器の除湿方法に係る。
　ファイバレーザ発振器は、筐体と、その筐体内に概ね密閉状態で収容された光エンジン、発振動作を制御する制御装置、及び冷却装置と、を有して構成されている。光エンジンは、レーザ光源としての半導体レーザを有する複数のファイバレーザモジュールと、各ファイバレーザモジュールで生成されたレーザ光を結合するコンバイナと、を備えている。コンバイナで結合されたレーザ光は、プロセスファイバを介して外部へ出力される。
　一般的に、半導体レーザのレーザ発振効率には温度依存性がある。そのため、レーザ光の発振に伴い発熱する光エンジンの温度を冷却により適温で維持し、常に高い発振効率が得られるようにしておく必要がある。冷却装置はその光エンジンの適温維持のために備えられている。この冷却は、通常、筐体内に配設された冷却水路（冷却パイプ）内に、例えば２４℃の冷却水を流入循環させることで行う。
　ところで、筐体内の空気に含まれる水蒸気の量が、冷却水の温度（例えば２４℃）における飽和水蒸気量を超えていると、冷却パイプの表面に結露が発生し、光エンジン内の電子部品等に不具合が生じる可能性が高くなる。そのため、冷却水の冷却パイプ内への注入は、筐体内の空気やファイバレーザモジュール内の空気の湿度を、除湿装置により充分に低くしてから行う必要がある。
　特許文献１には、このような除湿装置を筐体内に備えたファイバレーザ発振器として、筐体内に複数のＬＤモジュールそれぞれに乾燥させた空気（低露点のドライエア）を供給するための除湿装置を備えたファイバレーザ発振器が提案されている。具体的には、除湿により得られた低露点のドライエアを、小型のポンプで毎分１Ｌ（１ｄｍ３）程度供給する実施例が提案されている一方、従来からレーザ加工機等に設置されていたパージ用エアを供給する装置を使用する旨が記載されている。
特開２０１２－０２４７７８号公報
　特許文献１に記載の装置において、低露点のドライエアの供給に小型のポンプを用いた場合には毎分１ｄｍ３程度の空気が供給される。
　しかしながら、その供給可能な低露点のドライエアの流量にはおのずと限界があり、筐体内の空気の温度及び湿度の関係によっては、例えば、電源投入等により除湿を開始してから除湿が充分になされてファイバレーザの出力が可能になるまで比較的長い時間を要する場合があった。
　一方で、市場からはファイバレーザ加工装置に対して大出力化が要望されており、その要望に応えるべく、ファイバレーザ発振器の大出力化が進められている。そして、この大出力化を余力を持って可能にするための冷却システムや除湿システムの高能力化も将来的に予想される。
　このような状況において、外部からパージ用エアとして豊富に供給され得る圧縮空気の利用は有効であると考えられるが、その圧縮空気を除湿に利用する場合の具体的な構成等について特許文献１では提案されていない。
　そこで、本発明が解決しようとする課題は、パージ用エアを用い、除湿により除湿開始から加工動作が可能となるまでの待ち時間が短く使い勝手が良いファイバレーザ発振器、ファイバレーザ加工装置及びファイバレーザ発振器の除湿方法を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、レーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれから出力されたレーザ光をコンバインして外部に送出するコンバイナと、外部から供給されるパージ用の圧縮空気を気体分離膜モジュールにより低露点のドライエアにする低露点化部と、前記ドライエアを前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれに分配供給するディストリビュータと、を備えたことを特徴とするファイバレーザ発振器が提供される。
　また、外部から供給されるパージ用の圧縮空気を気体分離膜モジュールにより低露点のドライエアにする低露点化部を有するエアパージユニットと、レーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれから出力されたレーザ光をコンバインして外部に送出するコンバイナと、前記ドライエアを前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれに分配供給するディストリビュータと、を有するファイバレーザ発振器と、前記コンバイナから送出されたレーザ光によりワークに対してレーザ加工を施すレーザ加工機と、を備えたファイバレーザ加工装置が提供される。
　さらに、レーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれから出力されたレーザ光をコンバインして外部に送出するコンバイナと、を備えたファイバレーザ発振器の除湿方法であって、外部から供給されたパージ用の圧縮空気を気体分離膜モジュールにより除湿して低露点のドライエアとするドライエア生成ステップと、前記ドライエアを前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれに分配供給するドライエア供給ステップと、を含むことを特徴とするファイバレーザ発振器の除湿方法が提供される。
図１は、本発明の一実施形態におけるファイバレーザ加工装置を説明するための全体図である。 図２は、本発明の一実施形態におけるファイバレーザ発振器を説明するための図である。 図３は、本発明の一実施形態におけるファイバレーザ加工装置のエアパージユニットを説明するための図である。 図４は、本発明の一実施形態におけるファイバレーザ発振器の除湿による露点推移を説明するためのグラフである。 図５は、本発明の一実施形態におけるファイバレーザ発振器の除湿動作による露点推移を説明するための別のグラフである。 図６は、本発明の一実施形態の変形例１におけるファイバレーザ発振器の除湿動作による露点推移を説明するためのグラフである。 図７は、本発明の一実施形態の変形例２におけるファイバレーザ発振器の除湿動作による露点推移を説明するためのグラフである。
　本発明の一実施形態であるファイバレーザ発振器１及びファイバレーザ加工装置５１を図１～図６を用いて説明する。
　まず、ファイバレーザ加工装置５１について図１を参照して説明する。図１に示されるように、ファイバレーザ加工装置５１は、ワークＷに対してレーザ加工を行うファイバレーザ加工機１０と、ファイバレーザ加工機１０に対しレーザ光をプロセスファイバＦＢ１を介して供給するファイバレーザ発振器１と、低露点のドライエアを、エア供給路ＡＲ１を介してファイバレーザ発振器１に供給すると共にエア供給路ＡＲ２を介してファイバレーザ加工機１０に供給するエアパージユニット２０と、を備えている。
　ファイバレーザ加工機１０は、プロセスファイバＦＢ１の出口端面から拡がって出射したレーザ光Ｌをコリメータレンズ１２で平行光にするコリメータユニット１３と、コリメータレンズ１２により平行光にされたレーザ光を反射するベンドミラー１４と、ベンドミラー１４で反射したレーザ光を集光レンズ１５で高エネルギー密度のレーザ光に集光するレーザヘッド１６と、集光したレーザ光により加工を施すワークＷが設置される加工テーブル１８とを備えている。また、レーザヘッド１６は、エア供給路ＡＲ２から供給された低露点のドライエアを内部に導入可能なものとして光学系への塵埃の付着を防止するようになっている。
　次に、ファイバレーザ発振器１について図２を主に参照して説明する。図２において、ファイバレーザ発振器１は、筐体ＫＴと、筐体ＫＴの内部に概ね密閉状態で収容された光エンジンＥＧと、このファイバレーザ発振器１の動作を制御する制御部ＳＧと、電源部ＰＷと、冷却部ＲＦと、を有している。制御部ＳＧ及び電源部ＰＷについても、それぞれ筐体ＳＧ１及び筐体ＰＷ１を有し、その内部は概ね密閉状態とされている。
　光エンジンＥＧは、複数（この例では四つ）のファイバレーザモジュール２と、各ファイバレーザモジュール２で生成されたレーザ光をそれぞれ伝送する複数のユニットファイバＦＢ２と、複数のユニットファイバＦＢ２を１つに融接して纏めるコンバイナ３と、を有している。コンバイナ３とプロセスファイバＦＢ１との間には、フィードファイバＦＢ３及びビームスイッチ４とが直列的に接続されて設けられており、コンバイナ３から一つに纏められて出力されたレーザ光は、フィードファイバＦＢ３及びビームスイッチ４を経てプロセスファイバＦＢ１内へ出力されるようになっている。
　冷却部ＲＦは、冷却水供給部ＲＦ１と、その冷却水供給部ＲＦ１から各ファイバレーザモジュール２及び電源部ＰＷの内部を巡るようにそれぞれに配管された水路系ＲＦ２と、を有する。冷却水供給部ＲＦ１は、水路系ＲＦ２内に冷却水を流して各ファイバレーザモジュール２及び電源部ＰＷの冷却を行う。また、冷却水供給部ＲＦ１は、冷却水を例えば２４℃で維持管理する。
　さらに、筐体ＫＴ内には、エアパージユニット２０からエア供給路ＡＲ１を介して供給された低露点のドライエアを所定の機器や部位へ分配するディストリビュータ５が設けられている。具体的には、ディストリビュータ５へ供給された低露点のドライエアは、複数のファイバレーザモジュール２それぞれに対し、エア供給路ＡＲ１から分岐させた複数のエア支路ＡＲ１ａを介して供給される。
　ファイバレーザモジュール２は、半導体レーザによる励起光源、駆動回路、ヒートシンク、及び共振器等（いずれも図示せず）を有して筐体ＫＴ内に収容されている。一つのファイバレーザモジュール２の出力は約数百Ｗ（例えば３５０Ｗ）である。従って、図２に示された例では四つのファイバレーザモジュール２を備えているので、各ファイバレーザモジュール２の出力が３５０Ｗの場合、それらから出力されたレーザ光は、コンバイナ３で纏められた後、プロセスファイバＦＢ１から１．４ｋＷの出力で出射される。
　次に、エアパージユニット２０について図３を主に参照して説明する。エアパージユニット２０は、活性炭槽２１とオイルミストフィルタ２２と低露点化部２３と分岐部２４とを有している。また、エアパージユニット２０は入力側として供給ポートＰ１を、また、出力側として二つの送出ポートＰ２ａ，Ｐ２ｂを有している。
　供給ポートＰ１には、圧縮空気Ａが供給される。供給された圧縮空気Ａは、活性炭槽２１及びオイルミストフィルタ２２を通過して、油分、粉塵、オイルミスト等が除去され、その後、低露点化部２３を通過する。
　低露点化部２３は、気体分離膜モジュールである窒素分離膜モジュール２３ａを有している。窒素分離膜モジュール２３ａは、窒素（Ｎ２）やアルゴン（Ａｒ）を、中空糸膜を透過する速度差を利用して他のガス成分から分離する機能を有する。形状としては、中空糸膜を束ねた筒状とされており、筒状の一端側が空気の入口とされ、他端側が中空糸膜の性質を利用して処理された空気の出口とされている。
　窒素分離膜モジュール２３ａの一端側から内部に、オイルミストフィルタ２２を通過した圧縮空気Ａ１を供給すると、窒素（Ｎ２）やアルゴン（Ａｒ）よりも中空糸膜を通過し易い酸素（０２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、及び二酸化炭素（ＣＯ２）などが筒状壁から外部へ抜け出し（矢印Ａａ参照）、酸素及び水蒸気濃度が低下した窒素リッチかつ低露点のドライエアＡ２となって他端側から排出される。
　低露点化部２３から排出された窒素リッチかつ低露点のドライエアＡ２は、分岐部２４により２系統に分岐され、それぞれ送出ポートＰ２ａ，Ｐ２ｂに送出される。送出ポートＰ２ａに供給されたドライエアは、エア供給路ＡＲ２を介してファイバレーザ加工機１０に向け送出される。送出ポートＰ２ｂに供給されたドライエアは、エア供給路ＡＲ１を介してファイバレーザ発振器１のディストリビュータ５に向け送出される。
　エアパージユニット２０の供給ポートＰ１に供給される圧縮空気Ａは、エア供給源Ｐ側のコンプレッサで圧縮されて生成され、エアパージユニット２０に供給される前にプレフィルタ３０を通過するようになっている。プレフィルタ３０では、圧縮空気に混合した比較的大きな、油分、異物、オイルミスト、及び水滴などの異物が除去される。
　低露点化部２３として、窒素分離膜モジュール２３ａを用いた市販の膜分離型窒素ガス発生装置を用いることができる。窒素分離膜モジュール２３ａには、例えばポリイミド系の中空糸膜が用いられる。一般的に、膜分離型窒素ガス発生装置は、例えば温度４０℃、湿度８０％ＲＴの空気から大気圧露点で－４０℃以下（下限は例えば－６０℃）の低露点のドライエアを生成することができる。
　上述のような膜分離型窒素ガス発生装置を用いた低露点化部２３で生成された低露点のドライエアを、図２に示されるディストリビュータ５を介してファイバレーザモジュール２の内部に供給する除湿作業を行い、ファイバレーザモジュール２内の空気について、露点温度の時間推移が測定された。
　ここで、ファイバレーザモジュール２の内部の空間容積は、約２５ｄｍ３であり、ファイバレーザモジュール２の周囲環境は、除湿作業前において気温４０℃、湿度８０％ＲＨであった。また、冷却部ＲＦが供給する冷却水の温度は２４℃±１℃であった。また、低露点化部２３としては、気温４０℃、湿度８０％ＲＨの空気から大気圧露点で－４０℃の低露点のドライエアを生成する能力のものを用いた。
　これらの条件の下、この測定では、低露点のドライエアの供給量を、従来の１ｄｍ３／ｍｉｎから、エアパージユニット２０で充分供給可能な１０ｄｍ３／ｍｉｎまで、５段階で測定した。その結果を図４のグラフに示す。
　図４において、露点温度が冷却水の下限温度である２３℃未満となれば、ファイバレーザモジュール２内の空気中の水蒸気量が飽和水蒸気量を上回ることはなく、結露が生じない。
　そこで、圧縮空気Ａ１から生成された低露点のドライエアの供給開始から露点温度が２３℃未満となるまでの時間ｔ（以下、除湿時間ｔとも称する）を、低露点のドライエアの毎分当たりの供給量が異なる推移Ｋ１～Ｋ５それぞれについて評価した。
　その結果、各推移における除湿時間ｔとして、
推移Ｋ１（１ｄｍ３／ｍｉｎ）：５７分３０秒（３４５０秒）、
推移Ｋ２（２ｄｍ３／ｍｉｎ）：１７分４０秒（１０６０秒）、
推移Ｋ３（３ｄｍ３／ｍｉｎ）：１２分４６秒（７６６秒）、
推移Ｋ４（５ｄｍ３／ｍｉｎ）：６分０５秒（３６５秒）、
推移Ｋ５（１０ｄｍ３／ｍｉｎ）：２分３５秒（１５５秒）、
が得られた。この結果は図５のグラフにおいて黒丸のプロットで示されている。
　推移Ｋ１における供給量は、パージ用の圧縮空気を利用していない小型ポンプを用いた従来のレベルである。この推移Ｋ１とパージ用のエアとして供給された圧縮空気を利用した推移Ｋ５の場合と比較すると、圧縮空気を利用した場合、ファイバレーザ発振器１における除湿時間ｔは、３４５０秒から１５５秒に短縮、すなわち約４．５％（約１／２２）に短縮している。
　除湿時間ｔは、例えばユーザが電源を投入してからレーザ光が出力されるまでの時間であるので、ファイバレーザ発振器１は、動作が可能になるまでの待ち時間が大変短く使い勝手が極めて良いものとなっている。
　上述した構成によれば、ファイバレーザ発振器１のメンテナンスのために、筐体ＫＴの扉（図示せず）を開けた場合でも、低露点のドライエアはファイバレーザモジュール２及び電源部ＰＷの内部に直接供給されるので、各内部の空気の露点温度が急激に上昇することはない。
　ファイバレーザ加工装置５１は、従来、工場内に設備され加工機等に供給されているパージ用の圧縮空気を、フィルタによる異物除去をした後に気体分離膜モジュールとして窒素分離膜モジュールを用いた例えば膜分離型窒素ガス発生装置に通して除湿する。そして、除湿して得られた低露点のドライエアを複数の供給路に分岐し、分岐した内の一供給路を介して低露点のドライエアをファイバレーザ発振器１に供給し、分岐した内の他の供給路を介してファイバレーザ加工機１０に供給する。そして、ファイバレーザ発振器１に供給された低露点のドライエアをディストリビュータ５により複数のファイバレーザモジュールそれぞれに供給することで、ファイバレーザモジュール２内を除湿してその内部の空気の低露点化を行うようになっている。
　この除湿方法によれば、ファイバレーザモジュール２の内部に大流量の低露点のドライエアを供給でき、除湿動作開始からレーザ光の出力が可能となるまでの待ち時間が短くファイバレーザ加工装置の使い勝手を極めて良好にすることができる。
　上述した除湿動作は制御部ＳＧによって制御される。例えば、低露点のドライエアの供給経路に、単位時間あたりの低露点のドライエアの供給量を、露点温度が上昇して結露を生じない範囲で省電力となるように調節するバルブを設け、そのバルブの開度を制御部ＳＧにより調節するようにしてもよい。また、低露点のドライエアの供給経路にフロースイッチを設けて流量を監視し、流量が所定値を下回ったときにアラーム等で異常を告知するようにしてもよい。
　本発明の実施形態は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
（変形例１）
　除湿動作については、上述したファイバレーザモジュール２及び電源部ＰＷに対する低露点のドライエアの供給による除湿動作と並行して、クーラＣによる筐体ＫＴ内の空気の除湿動作を行ってもよい。この場合、クーラＣは、例えば、図１及び図２に破線で示されるように筐体ＫＴに併設する。これらの除湿動作は制御部ＳＧによって制御される。
　図６は、図４で示した低露点のドライエアの供給のみの除湿に加えて、クーラＣによる筐体ＫＴ内空気の除湿を並行して同時に行った場合の、ファイバレーザモジュール２内の空気の露点温度の時間変化を示したグラフである。
　この場合の推移ＫＣ１～５それぞれについての除湿時間ｔは、
推移ＫＣ１（１ｄｍ３／ｍｉｎ）：１５分１０秒（９１０秒）、
推移ＫＣ２（２ｄｍ３／ｍｉｎ）：５分５０秒（３５０秒）、
推移ＫＣ３（３ｄｍ３／ｍｉｎ）：５分５５秒（３５５秒）、
推移ＫＣ４（５ｄｍ３／ｍｉｎ）：２分５秒（１２５秒））、
推移ＫＣ５（１０ｄｍ３／ｍｉｎ）：１分４５秒（１０５秒）、
となっている。これらの結果は図５のグラフに白ヌキの角プロットで示されている。
　さらに、推移ＫＣ３の試験では、筐体ＫＴの内部であってファイバレーザモジュール２及び電源部ＰＷの外側の空気の露点温度の推移を測定しており、図６において推移ＫＣ６として示している。推移ＫＣ６における除湿時間ｔ（すなわち、筐体ＫＴ内の空気の除湿時間）ｔは、推移ＫＣ６（筐体内）：６分３秒（１８３秒）である。
　図６から明らかなように、ファイバレーザモジュール２及び電源部ＰＷの除湿動作において、並行して筐体ＫＴ内の空気も除湿することは、除湿時間ｔが約半分程度に短縮でき、ファイバレーザ発振器１の動作が可能になるまでの待ち時間が更に短く使い勝手がより良くなるので好ましい。
（変形例２）
　ファイバレーザ装置５１におけるエアパージユニット２０の低露点化部２３として、膜分離型窒素ガス発生装置ではなく、膜式エアドライヤを用いてもよい。膜式エアドライヤは、気体分離膜モジュールとして、透湿性を有する多孔質フッ素系等の中空糸膜を束ねて筒状とした透湿膜モジュール２３ｂ（図３参照）を用い、供給された圧縮空気を透湿膜モジュール２３ｂにより除湿してドライエアを生成するものである。
　図３を参照して具体的に説明すると、透湿膜モジュール２３ｂの一端側から内部にオイルミストフィルタ２２を通過した圧縮空気Ａ１を供給すると、膜の内外での水蒸気分圧差によって圧縮空気Ａ１中の水蒸気（Ｈ２Ｏ）が膜に浸透して筒状壁から外部へ抜け出し（矢印Ａｂ参照）、水分のみが取り除かれたドライエアＡ２ｂとなって他端側から排出される。この排出されたドライエアＡ２ｂは、ファイバレーザ発振器１のディストリビュータ５に向け送出される。
　気体分離膜モジュールである透湿膜モジュール２３ｂを備えた膜式エアドライヤを用いて除湿動作を行い、ファイバレーザモジュール２内の空気の露点温度の時間変化を測定した結果を図７に示す。この露点温度の時間変化は、図７において推移ＫＣ７として示されている。
　ここで、ドライエアの供給量は５ｄｍ３／ｍｉｎであり、この除湿動作ではクーラＣによる筐体ＫＴ内の除湿を並行して同時に行っている。従って、除湿動作において、膜式エアドライヤを用いたこと以外の条件は同じであり、推移ＫＣ７は、図６に示された推移ＫＣ４と対比可能な推移データである。そこで、図７では理解容易のために推移ＫＣ４を併記してある。
　図７に示されるように、推移ＫＣ７において露点温度が２３℃未満になるまでの除湿時間ｔ７は、１分５３秒（１１３秒）であった。これは、推移ＫＣ４における２分５秒（１２５秒）とほぼ同等と評価される結果であり、透湿膜モジュール２３ｂを用いた膜式エアドライヤは充分な除湿性能があって、窒素分離膜モジュール２３ａを用いた場合と同様の効果が発揮されることが確認された。
　膜式エアドライヤは、小型軽量であり取り付けが容易なので、エアパージユニット２０等の機器への組み込みに好適である。また、電源が不要なので、取り扱いが容易である。この膜式エアドライヤを用いた除湿動作において、クーラＣによる筐体ＫＴ内の除湿を並行して行わなくてもよいことは言うまでもない。
（他の変形例）
　ファイバレーザ加工機１０へは、エアパージユニット２０の上流側で分岐された圧縮空気を供給してもよい。ただ、エアパージユニット２０を経た低露点のドライエアは、オイルミストや比較的粗い粉塵等が除去された清浄なエアであるので、上述したようなエアパージユニット２０の下流側で分岐されたエアを供給することは好ましい。また、エアパージユニット２０の上流側で分岐された圧縮空気を供給する場合であっても、光学部品の光学的機能を損なわないように、供給する圧縮空気からオイルミストや粉塵等は除去しておく必要がある。
　なお、レーザ加工機は、ワークＷを切断するもの以外に溶接するもの或いはその他のものでもよく、加工の種類は限定されない。
　また、ファイバレーザ発振器１の内部に、エアパージユニット２０を一体的に収容してもよい。この場合、下流側がファイバレーザ加工機１０に接続されたエア供給路ＡＲ２の上流側は、ファイバレーザ発振器１に接続される。
　以上の説明から明らかなように、本発明によれば、除湿により除湿開始から加工動作が可能となるまでの待ち時間が短く使い勝手が良いという効果が得られる。

Claims (9)

  1. 　レーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、
    　前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれから出力されたレーザ光をコンバインして外部に送出するコンバイナと、
    　外部から供給されるパージ用の圧縮空気を気体分離膜モジュールにより低露点のドライエアにする低露点化部と、
    　前記ドライエアを前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれに分配供給するディストリビュータと、
    　を備えたことを特徴とするファイバレーザ発振器。
  2. 　前記複数のファイバレーザモジュールを収容する筐体と、
    　前記筐体の内部の空間を除湿するクーラと、
    　をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のファイバレーザ発振器。
  3. 　前記ドライエアは、大気圧露点が－４０℃以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のファイバレーザ発振器。
  4. 　外部から供給されるパージ用の圧縮空気を気体分離膜モジュールにより低露点のドライエアにする低露点化部を有するエアパージユニットと、
    　レーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれから出力されたレーザ光をコンバインして外部に送出するコンバイナと、前記ドライエアを前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれに分配供給するディストリビュータと、を有するファイバレーザ発振器と、
    　前記コンバイナから送出されたレーザ光によりワークに対してレーザ加工を施すレーザ加工機と、
    　を備えたファイバレーザ加工装置。
  5. 　前記複数のファイバレーザモジュールを収容する筐体と、
    　前記筐体の内部の空間を除湿するクーラと、
    　をさらに備えていることを特徴とする請求項４記載のファイバレーザ加工装置。
  6. 　前記ドライエアは、大気圧露点が－４０℃以下であることを特徴とする請求項４又は請求項５記載のファイバレーザ加工装置。
  7. 　レーザ光を出力する複数のファイバレーザモジュールと、前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれから出力されたレーザ光をコンバインして外部に送出するコンバイナと、を備えたファイバレーザ発振器の除湿方法であって、
    　外部から供給されたパージ用の圧縮空気を気体分離膜モジュールにより除湿して低露点のドライエアとするドライエア生成ステップと、
    　前記ドライエアを前記複数のファイバレーザモジュールのそれぞれに分配供給するドライエア供給ステップと、
    　を含むことを特徴とするファイバレーザ発振器の除湿方法。
  8. 　前記ファイバレーザ発振器は、前記複数のファイバレーザモジュールを収容する筐体と、前記筐体の内部の空間を除湿するクーラと、をさらに備え、
    　前記クーラにより前記筐体の内部の空間を除湿する除湿ステップを、前記ドライエア供給ステップと並行して実行することを特徴とする請求項７記載のファイバレーザ発振器の除湿方法。
  9. 　前記ドライエアは、大気圧露点が－４０℃以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８記載のファイバレーザ発振器の除湿方法。
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