2006年5月14日(日) 10:16
パソコン水冷システムは花盛りであり、自作レーザーにも追い風だ。何もない所から水冷システム組むのは非常に大変である。個人輸入するしかないような入手難パーツは無いが・・・
水冷ホースの内径は主として3種類ある。1/4インチ、3/8インチ、そして1/2インチである。1/2インチは普通の水道の蛇口と同じであり、家庭で最もありふれたサイズである。
現在のレーザー砲は1/4インチだが、励起出力が遙かに大きなCEO社の現行機種では1/2インチとなっている。ただ、DPSSヘッド内部の水管は結構細い。
秋葉原で調達したのは、内径1/2ホースを使用しているギガバイト製である。ポンプ容量も毎時400リットルとパソコン用では最大級。
クーラント溜めには浮きが付いていて、水位が下がるとパソコンの電源を落とせるようになっている。うまく流用すれば、水位不足でレーザー砲の電源を落とすことも出来るだろう。
更に、クーラントの温度センサーも付いているがパソコン用なので、残念ながら作動温度はかなり高いと思われる。
冷却機構の方針は現在と同じ。十分な性能の冷却装置を用意しようとすれば、とても持ち運びしていられない規模になってしまう。バッテリー駆動では使える電力も制約がある。
そこで、不十分な性能の冷却装置を使うが、レーザーを断続的に発射することで負荷を減らすという手法である。例えば30秒発射したら1分停止する、と繰り返せば冷却装置の性能が3分の1しか無くても大丈夫である。
これが成立するためには、レーザー照射中に温度が上がり過ぎてはいけない。クーラントの熱容量を増やす(量を増やす)ことで実現できる。余りに量が増えると重量が増えるからスペック設定は重要だ。
今回のDPSSヘッドが完動すれば消費電力は450ワット。大部分が結局は熱となるため、ほぼ毎秒100カロリーの廃熱となる。つまり、100ccの水が毎秒1度の割で水温上昇する。
クーラントを500cc用意すれば、5秒で1度の上昇。30秒連続照射で6度、実際はラジエーターを動かしてるから5度。まあこのあたりなら何とかなるだろう。
予定としてはこのギガバイトのシステム1つを使用し、励起用LD単独で25アンペア動作試験を行う。同時に、光出力や操作電圧や水温の測定を行う。
その結果を基に、ラジエーター3つで何とか実用になりそうと判断すれば3連ラジエーターで仕様決定。4つ以上のラジエーターを使うのはレーザー砲の想定サイズ的に苦しいため、もし3つで実用能力に足りないと思われれば別の仕様にする。
具体的には、ラジエーター1つを水槽に沈めた熱交換システムだ。容量1リットルほどの断熱水槽にラジエータと水中モーターをセットし、水槽に水道水を満たす。水槽の水温が上がったら使い捨てて新しい水を入れる。長時間発振させたい場合は、コンビニでロックアイスを買って水槽に入れる。
レーザーのクーラントは不純物を嫌うため、水道水を直接クーラントに使えない。そこで、熱交換機だ。性能が大幅アップするが使い勝手は悪いため、現行レーザーで採用を検討したものの止めた。そこまでせずに実用性能が得られた。
忘れてはならないのはクーラントの流量。余りに減るとLDアレイを通過中に水温が上がり過ぎてしまう。流用を増やすには能力のあるポンプと同時にチューブの抵抗も重要。太いチューブは抵抗を減らすし内部に多くのクーラントを滞留させるメリットもある。
しかし一方では1/2インチホースは太い。家庭用水道ホースと同じである。引き回しには熟慮が必要だしレーザー砲の外に引き回したくはない。ラジエーターをバッテリーと一緒に別構成としたくはない。
ハイパワーレーザーは考慮すべきことが多い。YAG棒に沿って流れるクーラントが滞留したり気泡が出来れば、一部が一気に沸騰するかもしれない。恐らく今回入手したジャンクレーザーもそれでフローチューブが破壊されたのだろう。
written by higashino [レーザー] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]
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