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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laseroszillator, der einen Wärmetauscher umfasst, der kühlt ein Gasmedium.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In einem Gaslaseroszillator, der mit einem Gasmedium arbeitet, wie zum Beispiel ein Kohlendioxid-Gaslaseroszillator, zirkuliert das Gasmedium mit einer hohen Geschwindigkeit. In dem Gaslaseroszillator können Fremdkörper in das Gasmedium eingemengt sein. Zu solchen Fremdkörpern gehören feiner Staub, Schmutz oder ein Partikel, der während der Montage eingemengt wird, ein Quarzpulver, das aufgrund einer elektrischen Erregungsentladung in einer elektrischen Entladungsröhre entsteht, ein Abriebpulver von einer Wandoberfläche eines Gasströmungskanals, das entsteht, weil das Gasmedium mit hoher Geschwindigkeit zirkuliert, und dergleichen.
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Eine Oberfläche eines Teilreflexionsspiegels und eines Totalreflexionsspiegels, die den Oszillator bilden, wird einer Beschichtung unterzogen, die zur Oszillation von Laserlicht beiträgt. Wenn die Fremdkörper an einer Oberfläche einer optischen Komponente, wie zum Beispiel des Teilreflexionsspiegels und des Totalreflexionsspiegels, anhaften, so wird das Laserlicht absorbiert und Wärme generiert. Des Weiteren kommt es zu einer Verminderung einer Laserausgangsleistung, einer Qualitätsminderung der optischen Komponenten aufgrund des Verbrennens der Fremdkörper und dergleichen. Dementsprechend ist ein Staubfänger, der ein Teilchenmaterial von dem Gasmedium trennt und auffängt, an dem Gaslaseroszillator angebracht. Als Staubfänger wird beispielsweise ein Staubfänger vom Zyklontyp verwendet. Bei einem Zyklonstaubfänger können Staub und Schmutz, die in dem Gasmedium enthalten sind, zentrifugal abgetrennt werden, indem man das Gas in einen Wirbel versetzt.
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Die
JP 2003-283008 A offenbart einen Laseroszillator, der einen Staubauffangmechanismus umfasst, der teilchenförmige Fremdkörper in einem Gasmedium auffängt. In dem Staubauffangmechanismus bewegt sich ein Gasmedium, das die teilchenförmigen Fremdkörper enthält, im Inneren einer Röhre eines Wirbelteils während des Wirbelns von oben nach unten. Dabei werden die Fremdkörper mit einer größeren spezifischen Dichte im Vergleich zu dem Gasmedium zentrifugal abgetrennt und fallen zu einem Staubauffangteil herab, wo sie sich anhäufen.
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In dem Laseroszillator, in dem das Gasmedium zirkuliert, verwandelt sich eine Restenergie der Energie, die das Gasmedium durch eine elektrische Entladung usw. angeregt hat, die nicht in Laserlicht umgewandelt wurde, in Wärme des Gasmediums. Des Weiteren steigt eine Temperatur, wenn das Gasmedium durch ein Gebläse komprimiert wird. An dem Laseroszillator ist ein Wärmetauscher angebracht, um das Gasmedium zu kühlen, dessen Temperatur durch eine elektrische Entladung und einen Antrieb des Gebläses gestiegen ist.
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Die
JP 2006-116472 A offenbart einen Zyklon, der einen Wärmetauscher umfasst. Diese Publikation offenbart das Anordnen einer Ummantelung, die das Gas um einen Außenumfang eines röhrenförmigen Gehäuses strömen lässt, und die Vornahme eines Wärmetauschs zwischen dem in die Ummantelung eingeleiteten Gas und einem Abgas, das eine hohe Temperatur aufweist.
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Wenn die Fremdkörper an der Oberfläche der optischen Komponente anhaften und die Laserausgangsleistung sich verringert, so wird die optische Komponente abgenommen, und eine Reinigung wird ausgeführt. Alternativ muss die optische Komponente ausgewechselt werden. Wenn die optische Komponente wieder angebracht wird, so bedarf es einer ausgeklügelten Technik und eines großen Zeitaufwandes, um die Lichtachse zu justieren und dergleichen. Außerdem werden in einem Laser mit hoher Ausgangsleistung die Fremdkörper verbrannt, wenn das Laserlicht über die optische Komponente strahlt, an der die Fremdkörper anhaften. Des Weiteren absorbieren die Fremdkörper das Laserlicht, und eine Temperatur steigt punktuell an, so dass eine Beschichtung der optischen Komponente beschädigt werden kann. Auch in diesem Fall muss die optische Komponente ausgetauscht werden, und es bedarf einer ausgeklügelten Technik und eines großen Zeitaufwandes. Darum werden die Fremdkörper bevorzugt so weit wie möglich aus dem Gasmedium entfernt.
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Des Weiteren sind eine Staubauffangeinheit und ein Wärmetauscher, die in dem Laseroszillator vorhanden sind, in dem das Gasmedium mit hoher Geschwindigkeit zirkuliert, groß und teuer. Bei dem in der
JP 2003-283008 A offenbarten Laseroszillator sind ein Wärmetauscher und ein Staubfänger separat offenbart. Dementsprechend wird ein großer Raum benötigt, in dem der Wärmetauscher und der Staubfänger angeordnet sind. Des Weiteren wird eine Röhre zum Verbinden des Wärmetauschers und des Staubfängers benötigt, so dass ein Raum, in dem die Röhre angeordnet ist, benötigt wird. Zusätzlich wird ein Arbeitsschritt zum Verbinden des Wärmetauschers und des Staubfängers benötigt. Der in der
JP 2006-116472 A offenbarte Zyklon hat eine Funktion zum Kühlen eines Gases. Jedoch hat eine Struktur, bei der die Ummantelung vorhanden ist, die das Gas um den Außenumfang des röhrenförmigen Gehäuses strömen lässt, nur eine Gaskühlungskapazität.
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Aus der
US 2003 / 0 179 797 A1 ist ein Laseroszillator bekannt, der Fremdpartikel aus dem strömenden Lasergas entfernt, indem das Lasergas in einem spiralförmigen Pfad geleitet wird.
US 5 742 628 A zeigt ein Laseroszillatorsystem, welches einen Plattenwärmetauscher als Kühleinheit verwendet, um die Staubmenge, die im Wärmetauscher erzeugt wird, zu verringern.
JP H08-247 669 A ,
US 4 179 273 A und
US 6 228 260 B1 beschreiben jeweils Wärmetauscher, bei dem ein Fluid in einem spiralförmigen Pfad strömt, um Fremdkörper aus dem Fluid zu entfernen.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Ein Laseroszillator der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Gasströmungskanal, durch den ein Gasmedium zirkuliert, das Laserlicht verstärkt; ein Gebläse, das an dem Gasströmungskanal angeordnet ist und das Gasmedium zum Zirkulieren bringt, und einen Wärmetauscher, der an dem Gasströmungskanal angeordnet ist und das Gasmedium kühlt. Der Wärmetauscher enthält einen Rahmenkörper, einen Kühlteil, der einen Wärmetausch zwischen dem Gasmedium und einem Kühlmedium vornimmt, ein röhrenförmiges Element, das an dem Rahmenkörper befestigt ist, und einen Fremdkörperauffangbehälter, der in dem Gasmedium enthaltene Fremdkörper auffängt. Das röhrenförmige Element hat einen Einlassabschnitt eines inneren Strömungskanals, der mit einem Innenraum des Rahmenkörpers in Strömungsverbindung steht, und einen Auslassabschnitt des inneren Strömungskanals, der mit dem Gasströmungskanal verbunden ist. Der Kühlteil ist so angeordnet, dass das aus dem Kühlteil strömende Gasmedium in Richtung einer Außenfläche des röhrenförmigen Elements strömt. Das röhrenförmige Element ist so angeordnet, dass sich das aus dem Kühlteil strömende Gasmedium entlang der Außenfläche des röhrenförmigen Elements bewegt und dann seine Strömungsrichtung ändert und zu dem Einlassabschnitt strömt. Der Fremdkörperauffangbehälter ist an einer Stelle angeordnet, an der er dem Einlassabschnitt des röhrenförmigen Elements zugewandt ist, und so geformt, dass er in der Lage ist, die aus einem Strom des Gasmediums abgetrennten Fremdkörper aufzufangen.
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In der oben beschriebenen Erfindung kann der Kühlteil eine Struktur haben, bei der ein Gasmediumströmungsteil, das zu einer Plattenform ausgebildet ist, und ein Kühlmediumströmungsteil, das zu einer Plattenform ausgebildet ist, im Wechsel übereinander gelegt sind.
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In der oben beschriebenen Erfindung kann der Rahmenkörper des Wärmetauschers zwei oder mehr Ansaugports des Gasmediums enthalten, und das röhrenförmige Element kann zu einer zylindrischen Form ausgebildet werden und einen Wirbelverstärkungsteil enthalten, der das Gasmedium auf einer Außenfläche in einen Wirbel versetzt.
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In der oben beschriebenen Erfindung kann der Fremdkörperauffangbehälter ein Verteilungsverhinderungselement zum Verhindern des Verteilens der Fremdkörper enthalten, und kann des Weiteren so ausgebildet werden, dass er von dem Rahmenkörper abgenommen werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- 1 ist ein Schaubild eines Laseroszillators gemäß einer Ausführungsform.
- 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Wärmetauschers gemäß der Ausführungsform.
- 3 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Kühlteils des Wärmetauschers gemäß der Ausführungsform.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Verteilungsverhinderungsplatte gemäß der Ausführungsform.
- 5 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen röhrenförmigen Elements gemäß der Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung
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Ein Laseroszillator gemäß einer Ausführungsform wird mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben. Der Laseroszillator gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gaslaseroszillator, der Licht durch ein Gasmedium anregt.
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1 zeigt ein Schaubild des Laseroszillators gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Ein Laseroszillator 1 umfasst einen optischen Resonator 14, der Licht anregt, und Gasströmungskanäle 11a bis 11d, durch die man ein Gasmedium zirkulieren lässt. Der Laseroszillator 1 umfasst ein Gebläse 12, das das Gasmedium zu den Gasströmungskanälen 11a bis 11 d transportiert. Das Gebläse 12 wird angetrieben, wodurch das Gasmedium durch die Gasströmungskanäle 11a bis 11d zirkuliert. Des Weiteren umfasst der Laseroszillator 1 einen Wärmetauscher 13, der an dem Gasströmungskanal angeordnet ist und das Gasmedium kühlt. Der Wärmetauscher 13 kann an jeder beliebigen Stelle der Gasströmungskanäle angeordnet sein.
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Der optische Resonator 14 enthält eine elektrische Entladungsröhre 15, die für eine elektrische Entladung des Gasmediums sorgt, einen Teilreflexionsspiegel 16 und einen Totalreflexionsspiegel 17. Der Teilreflexionsspiegel 16 und der Totalreflexionsspiegel 17 sind optische Komponenten, die an Endabschnitten der elektrischen Entladungsröhre 15 auf beiden Seiten angeordnet sind. In dem optischen Resonator 14 wird Licht durch den Teilreflexionsspiegel 16 und den Totalreflexionsspiegel 17 zur Resonanz gebracht. Die elektrische Entladungsröhre 15 enthält eine elektrische Entladungselektrode 15a, die das Gasmedium elektrisch entlädt. Die elektrische Entladungselektrode 15a ist mit einer Stromquelleneinheit 18 verbunden. Die Stromquelleneinheit 18 lässt die elektrische Entladung im Inneren der elektrischen Entladungsröhre 15 stattfinden, indem zum Beispiel elektrischer Strom mit hoher Frequenz zugeführt wird.
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Laserlicht bewegt sich reziprok in dem im Inneren der elektrischen Entladungsröhre 15 angeregten Gasmedium so, dass eine Ausgangsleistung des Laserlichts erhöht wird.
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Das Laserlicht wird teilweise aus dem Teilreflexionsspiegel 16 genommen. Solches Laserlicht kann zur Metallverarbeitung und Harzverarbeitung verwendet werden.
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Das Gebläse 12 hat eine Funktion des Zirkulierens des Gasmediums mit hoher Geschwindigkeit. Der Wärmetauscher 13 entfernt Verdichtungswärme, die entsteht, wenn ein Gas durch das Gebläse komprimiert wird. Alternativ entfernt der Wärmetauscher 13 Wärme, die aufgrund der elektrischen Entladung entsteht.
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Das Gasmedium, das in der elektrischen Entladungsröhre 15 des optischen Resonators 14 elektrisch entladen wird, strömt durch den Gasströmungskanal 11a in dem Gebläse 12. In dem Gebläse 12 wird das Gasmedium druckbeaufschlagt. Das aus dem Gebläse 12 strömende Gasmedium strömt durch die Gasströmungskanäle 11b in den Wärmetauscher 13. In der vorliegenden Ausführungsform werden die mehreren Gasströmungskanäle 11b ausgebildet. In dem Wärmetauscher 13 wird das Gasmedium gekühlt. Das aus dem Wärmetauscher 13 strömende Gasmedium strömt durch den Gasströmungskanal 11c in den Gasströmungskanal 11d. Das Gasmedium wird durch den Gasströmungskanal 11d in die elektrische Entladungsröhre 15 des optischen Resonators 14 geleitet. Auf diese Weise zirkuliert das Gasmedium im Inneren des Laseroszillators 1.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Wärmetauscher 13 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Plattenwärmetauscher. Der Wärmetauscher 13 enthält einen Rahmenkörper 21, der als ein Außengehäuse dient, und einen Kühlteil 22, der einen Wärmetausch zwischen dem Gasmedium und einem Kühlmedium vornimmt. Der Wärmetauscher 13 enthält ein röhrenförmiges Element 23, das an dem Rahmenkörper befestigt ist, und einen Fremdkörperauffangbehälter 24, der in dem Gasmedium enthaltene Fremdkörper auffängt.
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Das röhrenförmige Element 23 wird in der vorliegenden Ausführungsform in einer zylindrischen Form ausgebildet. In dem röhrenförmigen Element 23 dient ein Innenraum als ein Gasströmungskanal. In dem röhrenförmigen Element 23 steht ein Einlassabschnitt 23a des Gasströmungskanals mit einem Innenraum des Rahmenkörpers 21 in Strömungsverbindung. Zusätzlich ist ein Auslassabschnitt 23b eines inneren Strömungskanals des röhrenförmigen Elements 23 mit dem Gasströmungskanal 11c verbunden. Das röhrenförmige Element 23 ist in der vorliegenden Ausführungsform an einem im Wesentlichen mittigen Abschnitt in einer planaren Form des Rahmenkörpers 21 angeordnet.
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3 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht des Kühlteils in der vorliegenden Ausführungsform. Der Kühlteil 22 hat eine Struktur, bei der eine Schicht für ein Niedrigtemperaturfluid und eine Schicht für ein Hochtemperaturfluid übereinander angeordnet sind. Der Kühlteil 22 ist in der vorliegenden Ausführungsform in einer rechteckigen Parallelflachform ausgebildet. Der Kühlteil 22 enthält einen Gasmediumströmungsteil 31, durch den das Gasmedium strömt, und einen Kühlmediumströmungsteil 32, durch den das Kühlmedium strömt. Der Kühlteil 22 wird so aufgebaut, dass der Gasmediumströmungsteil 31 und der Kühlmediumströmungsteil 32 abwechselnd übereinander gelegt werden. Zusätzlich werden in dem Kühlteil 22 in der vorliegenden Ausführungsform der Gasmediumströmungsteil 31 und der Kühlmediumströmungsteil 32 zu einer Plattenform gebildet, so dass sie sich in einer dünnen Form erstrecken. Das Gasmedium bewegt sich entlang einer Richtung, in der sich der Gasmediumströmungsteil 31 erstreckt. In einem Beispiel, wie in 3 veranschaulicht, strömt das Gasmedium in dem Gasmediumströmungsteil 31 in einer Richtung vertikal zu dem Flachmaterial.
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In dem Kühlteil 22 werden in der vorliegenden Ausführungsform die mehreren Gasmediumströmungsteile 31 gebildet. Hinsichtlich des Kühlteils 22 ist die Ausführungsform nicht darauf beschränkt, und es kann der einzelne Gasmediumströmungsteil 31 für den einzelnen Kühlteil 22 ausgebildet werden. Des Weiteren sind in der vorliegenden Ausführungsform die Kühlteile 22 auf beiden Seiten des röhrenförmigen Elements 23 angeordnet, so dass das röhrenförmige Element 23 dazwischen aufgenommen ist. In dem Rahmenkörper 21 werden mehrere Ansaugports 21a des Gasmediums gemäß der Anzahl von Kühlteilen 22 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform werden in dem Rahmenkörper 21 die zwei Ansaugports 21a des Gasmediums gebildet.
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Der Kühlmediumströmungsteil 32 ist mit einer Kühlmediumzuführvorrichtung verbunden. Die Kühlmediumzuführvorrichtung hat eine Funktion des Kühlens des Kühlmediums. Die Kühlmediumzuführvorrichtung ist so ausgebildet, dass sie kontinuierlich das Kühlmedium in den Kühlmediumströmungsteil 32 leitet.
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Mit Bezug auf 2 ist der Fremdkörperauffangbehälter 24 an einer Stelle angeordnet, an der er dem Einlassabschnitt 23a des röhrenförmigen Elements 23 zugewandt ist. Zwischen dem Fremdkörperauffangbehälter 24 und dem Einlassabschnitt 23a des röhrenförmigen Elements 23 wird ein Raum gebildet. Der Fremdkörperauffangbehälter 24 ist an dem Rahmenkörper 21 mit einer Schraube 25 befestigt, die als ein Befestigungselement dient. Der Fremdkörperauffangbehälter 24 ist so ausgebildet, dass er von dem Rahmenkörper 21 abgenommen werden kann, indem die Schraube 25 gelöst wird. Auf diese Weise wird der Fremdkörperauffangbehälter 24 so gebildet, dass er von dem Rahmenkörper 21 abgenommen werden kann. Durch Abnehmen des Fremdkörperauffangbehälters 24 von dem Rahmenkörper 21 können die in dem Fremdkörperauffangbehälter 24 aufgefangenen Fremdkörper auf einfache Weise entsorgt werden.
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Der Kühlteil 22 ist in der vorliegenden Ausführungsform so angeordnet, dass das aus dem Kühlteil 22 strömende Gasmedium in Richtung einer Außenfläche des röhrenförmigen Elements 23 strömt. Oder anders ausgedrückt: Der Kühlteil 22 ist so angeordnet, dass eine Erstreckungsrichtung des Gasmediumströmungsteils 31 im Wesentlichen vertikal zu einer axialen Linie des röhrenförmigen Elements 23 verläuft. Das röhrenförmige Element 23 ist neben dem Kühlteil 22 so angeordnet, dass das aus dem Kühlteil strömende Gasmedium 22 auf die Außenfläche des röhrenförmigen Elements 23 trifft. In der vorliegenden Ausführungsform strömt das Gasmedium von den zwei Kühlteilen 22 in Richtung des röhrenförmigen Elements 23.
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Ein Pfeil 81 bezeichnet eine Abwärtsrichtung in einer vertikalen Richtung. Wie durch einen Pfeil 82 angedeutet, strömt das Gasmedium durch den Gasströmungskanal 11b in den Kühlteil 22. Wie durch einen Pfeil 83 angedeutet, wird das Gasmedium durch das Strömen durch den Kühlteil 22 gekühlt. Das aus dem Kühlteil 22 strömende Gasmedium trifft auf die Außenfläche des röhrenförmigen Elements 23, um seine Richtung zu ändern. In einem Beispiel, wie in 2 veranschaulicht, ändert das Gasmedium eine Bewegungsrichtung von einer seitlichen Richtung (Richtung des Pfeils 83) zu einer Abwärtsrichtung (Richtung eines Pfeils 84). Das Gasmedium bewegt sich entlang der Außenfläche des röhrenförmigen Elements 23. Dann, wie durch einen Pfeil 85 angedeutet, ändert das Gasmedium die Richtung in der Nähe des Einlassabschnitts 23a des röhrenförmigen Elements 23. In dem Beispiel, wie in 2 veranschaulicht, ändert das Gasmedium seine Strömungsrichtung zur seitlichen Richtung und strömt dann in den Einlassabschnitt 23a des röhrenförmigen Elements 23. Dann, wie durch einen Pfeil 86 angedeutet, strömt das Gasmedium durch das Innere des röhrenförmigen Elements 23 und strömt zu dem Gasströmungskanal 11c hinaus.
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An einem Teil, an dem die Bewegungsrichtung des Gasmediums sich umkehrt, werden die Fremdkörper durch die Trägheitskraft oder die Zentrifugalkraft abgeschüttelt. Oder anders ausgedrückt: Die Fremdkörper werden aus einem Strom des Gasmediums abgetrennt. Genauer gesagt, wenn sich die Bewegungsrichtung des Gasmediums von abwärts zu aufwärts ändert, werden die Fremdkörper aus dem Gasmedium durch die Trägheitskraft und die Wirkung der Schwerkraft herausgeschüttelt. Die aus dem Gasmedium herausgeschüttelten Fremdkörper werden durch den Fremdkörperauffangbehälter 24 aufgefangen.
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In dem Wärmetauscher 13 strömt in der vorliegenden Ausführungsform das Gasmedium aus den mehreren Kühlteilen 22, die an der Seite des röhrenförmigen Elements 23 angeordnet sind, in Richtung des röhrenförmigen Elements 23. Im Inneren des Rahmenkörpers 21 wird die Strömung des Gasmediums in mehrere Richtungen generiert. Das in die mehreren Richtungen strömende Gasmedium wird veranlasst, miteinander zu kollidieren, und des Weiteren ist ein Wirbelverstärkungsteil angeordnet, wodurch eine Wirbelströmung ausgebildet werden kann. In diesem Fall wirkt die Zentrifugalkraft zusätzlich zu der Trägheitskraft und der Schwerkraftwirkung auf die Fremdkörper, Infolge dessen können die Fremdkörper auf effiziente Weise aus dem Strom des Gasmediums herausgeleitet und aufgefangen werden.
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Auf diese Weise hat der Wärmetauscher in der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zu einer Wärmetauschfunktion noch eine Funktion des Auffangens von Staub. Zusätzlich hat der Wärmetauscher in der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration, bei der der Kühlteil und ein Staubfänger miteinander integriert sind. Folglich wird keine Röhre zum Verbinden des Wärmetauschers und des Staubfängers benötigt. Die Anzahl der Komponenten, aus denen der Laseroszillator besteht, kann verringert werden. Infolge dessen können die Arbeitsschritte zur Herstellung und Montage der Elemente verringert werden. Alternativ kann der Laseroszillator von geringer Größe sein.
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Der Kühlteil des Wärmetauschers hat in der vorliegenden Ausführungsform die Form eines plattenartigen Kühlteils (Wärmetauscherteil). In dem plattenartigen Kühlteil ist eine Fläche, in der das Gasmedium durch eine Trennwand an ein Kühlfluid grenzt, groß. Dementsprechend hat der plattenartige Kühlteil ein hohes Wärmetauschvermögen. Es ist zu beachten, dass als das Kühlmedium jedes beliebige Gas oder Fluid verwendet werden kann. In dem plattenartigen Kühlteil können die Anzahl der übereinander zu legenden Platten und der Raum der Schichten gemäß einer Laserausgangsleistung verändert werden. Folglich kann auf einfache Weise ein Wärmetauscher mit dem richtigen Wärmetauschvermögen gemäß der Laserausgangsleistung konfiguriert werden. Mittels eines Wärmetauschers der vorliegenden Ausführungsform kann ein kleiner Laseroszillator mit hohem Wärmetausch- und Auffangvermögen gebildet werden.
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Des Weiteren strömt in der vorliegenden Ausführungsform das Gasmedium durch den geschichteten Gasmediumströmungsteil 31 in dem Kühlteil 22, wodurch das Gasmedium gerade gerichtet wird. Folglich kann die Bewegungsrichtung des Gasmediums wirbelfrei geändert werden. Zusätzlich kann, wenn der Wirbelverstärkungsteil vorhanden ist und das Gasmedium um das röhrenförmige Element 23 herum wirbelt, ein gleichmäßiger Wirbel um das röhrenförmige Element 23 herum erzeugt werden.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verteilungsverhinderungsplatte 27 des Fremdkörperauffangbehälters gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Mit Bezug auf die 2 und 4 enthält der Fremdkörperauffangbehälter 24 eine Verteilungsverhinderungsplatte 27, die als ein Verteilungsverhinderungselement dient, um zu verhindern, dass sich die im Inneren des Fremdkörperauffangbehälters 24 aufgefangenen Fremdkörper erneut verteilen. Die Verteilungsverhinderungsplatte 27 hat in der vorliegenden Ausführungsform eine Kreisform. Die Verteilungsverhinderungsplatte 27 fungiert als eine Abdeckung des Fremdkörperauffangbehälters 24.
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Die Verteilungsverhinderungsplatte 27 enthält einen Schlitzabschnitt 27b, der ein Öffnungsabschnitt ist, der sich in einer dünnen und langen Weise erstreckt. Der Schlitzabschnitt 27b ist in der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet, dass er sich in einer radialen Richtung der Verteilungsverhinderungsplatte 27 erstreckt. Die Verteilungsverhinderungsplatte 27 enthält einen geneigten Abschnitt 27a, dessen Höhe sich entlang einer Umfangsrichtung allmählich verringert, wie durch einen Pfeil 91 angedeutet. An einem Endabschnitt des geneigten Abschnitts 27a wird der Schlitzabschnitt 27b gebildet. Der geneigte Abschnitt 27a und der Schlitzabschnitt 27b können ausgebildet werden, indem ein Teil der kreisförmigen Platte eingeschnitten und gefalzt wird.
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Das röhrenförmige Element 23 wird in der vorliegenden Ausführungsform in einer zylindrischen Form ausgebildet. Das Gasmedium strömt entlang der Außenfläche des röhrenförmigen Elements 23, und wenn das Gasmedium die Richtung ändert und in den Einlassabschnitt des röhrenförmigen Elements strömt, so fallen die Fremdkörper auf eine Oberfläche der Verteilungsverhinderungsplatte 27 herab. In der Verteilungsverhinderungsplatte 27 der vorliegenden Ausführungsform, wie durch den Pfeil 91 angedeutet, bewegen sich die Fremdkörper, wie zum Beispiel Staub und Schmutz, auf der Oberfläche entlang der Strömung des Gasmediums. Dann fallen die Fremdkörper von dem Schlitzabschnitt 27b ins Innere des Fremdkörperauffangbehälters 24 hinab.
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Weil die Verteilungsverhinderungsplatte 27 in dem Fremdkörperauffangbehälter 24 angeordnet ist, ist das Innere des Fremdkörperauffangbehälters 24 ein geschlossener Raum, und es entsteht keine große Strömung des Gasmediums im Inneren. Weil des Weiteren ein oberer Abschnitt des Fremdkörperauffangbehälters 24 von der Verteilungsverhinderungsplatte 27 bedeckt ist, kann verhindert werden, dass die Fremdkörper aus dem Fremdkörperauffangbehälter 24 herausströmen. Des Weiteren wird die Verteilungsverhinderungsplatte 27 in einer Plattenform ausgebildet, so dass sie eine Eigenschaft besitzt, dass kaum Fremdkörper an der Oberfläche anhaften. Somit enthält der Fremdkörperauffangbehälter 24 die Verteilungsverhinderungsplatte 27, wodurch wirkungsvoll verhindert werden kann, dass sich die Fremdkörper erneut aus dem Fremdkörperauffangbehälter 24 heraus verteilen. Als ein Verteilungsverhinderungselement ist die Verteilungsverhinderungsplatte nicht einschränkend: vielmehr kann jedes beliebige Element, das ein Verteilen der Fremdkörper verhindert, verwendet werden. Zum Beispiel kann, als das Verteilungsverhinderungselement, ein Adsorbtionsmittel, das die Fremdkörper adsorbiert, im Inneren des Fremdkörperauffangbehälters angeordnet werden.
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Des Weiteren ist der Schlitzabschnitt 27b der Verteilungsverhinderungsplatte 27 so ausgebildet, dass er sich in der radialen Richtung erstreckt, wodurch die Fremdkörper, die sich in der Umfangsrichtung bewegen, veranlasst werden, effizient in den Fremdkörperauffangbehälter 24 hineinzufallen. Darüber hinaus enthält die Verteilungsverhinderungsplatte 27 den geneigten Abschnitt 27a, dessen Höhe sich entlang der Umfangsrichtung allmählich verringert, wodurch die Fremdkörper effizient in den Schlitzabschnitt 27b hineingeführt werden. Es ist zu beachten, dass die Anzahl und eine Erstreckungsrichtung der Schlitzabschnitte in jeder beliebigen Ausführungsform ausgebildet werden können. Zum Beispiel kann die Verteilungsverhinderungsplatte ein plattenförmiges Element sein, das runde Löcher aufweist, durch die die Fremdkörper nach unten fallen können und die mit einem vorgegebenen Abstand zwischen sich ausgebildet sind.
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Das röhrenförmige Element 23 hat in der vorliegenden Ausführungsform eine zylindrische Form mit einem kreisförmigen Querschnitt, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt, und die Querschnittsform kann auch anders aussehen, zum Beispiel quadratisch.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines anderen röhrenförmigen Elements in der vorliegenden Ausführungsform. Ein anderes röhrenförmiges Element 28 enthält einen Hauptkörperabschnitt 28c, der zu einer zylindrischen Form gebildet ist, und einen Führungsabschnitt 28d, der eine Strömungsrichtung des Gasmediums führt. Der Führungsabschnitt 28d ist in einer Plattenform gebildet und ist an dem Hauptkörperabschnitt 28c befestigt. Der Führungsabschnitt 28d ist so ausgebildet, dass er von einer Außenfläche des Hauptkörperabschnitts 28c absteht. Der Führungsabschnitt 28d ist an dem Hauptkörperabschnitt 28c in einer spiralförmigen Weise befestigt. Der Führungsabschnitt 28d fungiert als der Wirbelverstärkungsteil, der das Gasmedium in einen Wirbel versetzt.
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Mit Bezug auf die 2 und 5 strömt in dem Wärmetauscher 13 der vorliegenden Ausführungsform das aus dem Kühlteil strömende Gasmedium 22 in Richtung der Außenfläche des röhrenförmigen Elements 28. Wie durch einen Pfeil 92 angedeutet, wird das Gasmedium so geführt, dass es entlang einer Erstreckungsrichtung des Führungsabschnitts 28d strömt. Um den Hauptkörperabschnitt 28c herum wird eine Wirbelströmung in einer Richtung von einem Auslassabschnitt 28b zu einem Einlassabschnitt 28a erzeugt. Infolge dessen wirkt zusätzlich zur Trägheitskraft noch die Zentrifugalkraft auf die Fremdkörper. Folglich können die Fremdkörper noch effizienter aus dem Gasmedium entfernt werden.
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Der Wärmetauscher 13 ist in der vorliegenden Ausführungsform so angeordnet, dass eine Erstreckungsrichtung des röhrenförmigen Elements 23 parallel zu der vertikalen Richtung verläuft. Der Einlassabschnitt 23a des röhrenförmigen Elements 23 ist an einer Unterseite in der vertikalen Richtung angeordnet, und der Auslassabschnitt 23b ist an einer Oberseite in der vertikalen Richtung angeordnet. Dank dieser Konfiguration können die Fremdkörper, wie zum Beispiel Staub und Schmutz, zusätzlich zur Wirkung der Trägheit noch durch Schwerkraftwirkung, wenn das Gasmedium in der Nähe des Einlassabschnitts 23a die Richtung ändert, in den Fremdkörperauffangbehälter 24 geführt werden.
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Es ist zu beachten, dass der Wärmetauscher 13 so angeordnet werden kann, dass die Erstreckungsrichtung des röhrenförmigen Elements 23 jede beliebige Richtung ist. Zum Beispiel kann der Wärmetauscher 13 so angeordnet sein, dass sich das röhrenförmige Element 23 in einer horizontalen Richtung erstreckt.
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Der Kühlteil wird in der vorliegenden Ausführungsform durch den Plattenwärmetauscher konfiguriert, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt; vielmehr kann der Kühlteil jede beliebige Konfiguration annehmen, bei der ein Wärmetausch zwischen dem Gasmedium und dem Kühlmedium stattfinden kann. Zum Beispiel kann als der Kühlteil ein aus mehreren Röhren bestehender Wärmetauscherteil verwendet werden, der mehrere Röhren enthält, durch die das Kühlmedium strömt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Laseroszillator bereitgestellt werden, der den Wärmetauscher umfasst, der eine Funktion des Auffangens der Fremdkörper hat.
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Die Ausführungsformen, wie oben beschrieben, lassen sich zweckmäßig kombinieren. In jeder der Zeichnungen, wie oben beschrieben, beziehen sich identische Bezugszahlen auf identische oder entsprechende Teile. Es ist zu beachten, dass die Ausführungsformen, wie oben beschrieben, veranschaulichend sind und die Erfindung nicht einschränken. Darüber hinaus sind in der Ausführungsform Modifizierungen der in den Ansprüchen dargelegten Ausführungsformen enthalten.
