JP2015514329A - ガスレーザ用の冷却装置、冷却装置を備えたガスレーザ並びにレーザガスの冷却方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガスレーザ用のレーザガスを冷却する冷却装置（１６）に関する。冷却装置（１６）は、第１冷却循環路（２１）と、第１循環路とは独立した第２冷却循環路（２２）を含み、第１冷却循環路（２１）は、第１冷却装置（１７）と、ブロワ（１１）からガスレーザの共振器（２）へ流れるレーザガスを冷却する少なくとも１つの第１熱交換器（２６）を備え、第２冷却循環路（２２）は、第２冷却装置（１８）と、共振器（２）からブロワ（１１）へ流れるレーザガスを冷却する少なくとも１つの第２熱交換器（２７）を備える。冷却装置（１６）において第２冷却循環路（２２）は、ブロワ（１１）から共振器（２）へ流れるレーザガスを付加的に冷却するため、少なくとも１つの別の熱交換器（２８）を有する。本発明はさらに、この種の冷却装置（１６）を備えたガスレーザ、並びにガスレーザ用のレーザガスを冷却するための対応する方法にも関する。

Description

本発明は、ガスレーザ用のレーザガスを冷却するための冷却装置に関する。この冷却装置は、第１冷却循環路と、この第１循環路とは独立した第２冷却循環路とを含み、第１冷却循環路は、第１冷却装置と、ブロワからガスレーザの共振器へ流れるレーザガスを冷却する少なくとも１つの第１熱交換器とを備え、第２冷却循環路は、第２冷却装置と、共振器からブロワへ流れるレーザガスを冷却する少なくとも１つの第２熱交換器とを備える。さらに本発明は、この種の冷却装置を備えたガスレーザ、並びにガスレーザ用のレーザガスを冷却するための対応する方法にも関する。この方法によれば、ブロワから共振器へ流れるレーザガスを、第１冷却循環路の少なくとも１つの第１熱交換器によって冷却し、共振器からブロワへ流れるレーザガスを、第１冷却循環路とは独立した第２冷却循環路の少なくとも１つの第２熱交換器によって冷却する。

ガスレーザ例えばＣＯ₂ガスレーザは通常、折り返し型のレーザ共振器を有しており、この共振器内においてレーザビームは、１つの平面又は上下に位置する複数の平行な平面で折り返される。この目的で各平面にはミラー部材が配置されており、それらは一般に複数のコーナハウジング内に収容されている。各コーナハウジング間には、レーザガス励起用の電極を備えた放電管が配置されている。レーザガスは、例えばラジアルブロワとして構成可能なブロワを圧力源とし、そこから供給管路を介して各コーナハウジングへ供給される。この場合、個々の供給管路内もしくは供給ハウジング内には通常、コーナハウジングつまりはビーム案内スペースに流入する前にレーザガスを冷却する目的で、第１冷却循環路の熱交換器が配置されている。ガスレーザのレーザガス循環路は、吸出管路もしくは吸出ハウジングを介して閉じられており、加熱されたレーザガスがそれらを介して吸い出され、（ラジアル）ブロワへ供給される。ラジアルブロワへ供給される前にレーザガスを冷却する目的で、この種の吸出管路にも、典型的には第１冷却循環路とは独立した（つまり分離された冷却媒体流を伴う）第２冷却循環路の熱交換器を設けることができる。

DE 10 2008 013 816 B4によれば、レーザ加工システムからエネルギーを再生するための方法及び装置が知られており、この場合、レーザ源として例えばガスレーザを使用することができる。レーザ加工システムの動作時、最大温度Ｔ_MAXの熱エネルギーが発生する。この熱エネルギーは、限界温度Ｔ_Z＜Ｔ_MAXに至るまで、レーザ加工システムから取り出され、エネルギー再生装置へ供給される。この場合、限界温度Ｔ_Zは温度閾値を成し、この閾値以上でエネルギー再生装置を投入することができる。

DE 10 2008 013 816 B4の１つの実施例によれば、レーザ加工システムは上述のように構成されたガスレーザを有しており、吸出ハウジング又は供給ハウジングに熱交換器が設けられている。エネルギー再生システムをできる限り高い限界温度Ｔ_Zで稼動できるようにする目的で、できる限り高い冷却媒体排出温度となるようにしており、この温度は、熱交換器貫流前のレーザガス温度と熱交換器貫流後のレーザガス温度との差をできる限り大きくすることによって保持しようとしている。レーザガスが段階的に冷えるのを避けるために有利であるのは、熱交換器もしくは熱交換器の冷却フィンを、導出ハウジング又は供給ハウジング内に設けることである。

発明が解決しようとする課題
本発明の課題は、ガスレーザ用の冷却装置、ガスレーザ、並びに冒頭で述べた形式の方法において、冷却の熱効率を高めることにある。

発明の概要
本発明によればこの課題は、冒頭で述べた形式の冷却装置において、第２冷却循環路が、ブロワから共振器へ流れるレーザガスを付加的に冷却するための、少なくとも１つの別の熱交換器を有していることにより解決される。

本発明によれば、ブロワから共振器へ流れるレーザガスに対する一段階の冷却の代わりに、別個の冷却循環路を介した二段階の冷却を行うことが提案される。このように多段階で冷却を行うことによって、第２冷却循環路から取り出された熱エネルギーを、いっそう高い温度レベルで放出できるようになり、その結果、この熱エネルギーを、この熱を利用しないのであれば、僅かなエネルギーコストで周囲にそのまま放出できるようになる。このエネルギーを利用するようにし、例えばエネルギー再生ユニットへ供給するように構成すべき場合であったとしても、いっそう高い温度レベルでの放出は好適である。なぜならば上述のようにエネルギー再生ユニットは、予め設定された限界温度Ｔ_Zを超えてからでないと駆動できないからである。このことに加え、たいていのエネルギー再生ユニットは、いっそう高い温度のときにいっそう高い効率を有することになる。この場合、ブロワから共振器へ供給されるレーザガスを多段階で冷却するのが好適であり、その理由は、共振器に流入するレーザガスは、例えば約５０℃付近になる可能性のある定められた温度を、通常は超えるべきではないからである。

必要に応じて第１冷却循環路も、共振器からブロワへ流れるレーザガスを付加的に冷却するために、少なくとも１つの別の熱交換器を含むようにすることができる。このことが格別好適になるのは、エネルギー再生ユニットを備えた余熱利用システムが利用される場合であり、そのようなシステムは種々の温度レベルを必要とし、もしくは利用することができ、これは例えば多段階の吸収冷却装置などの場合である。

１つの実施形態によれば、冷却装置の動作中、第１冷却循環路の最低冷却媒体温度は、第２冷却循環路の最低冷却媒体温度よりも低くなるように構成されている。この目的で、第２冷却循環路の冷却装置から送出される冷却媒体の温度が、第１冷却装置から供給される冷却媒体の温度よりも高くなるように、冷却装置の冷却パワーが選定され、もしくは冷却媒体質量流量が調節される。双方の最低冷却媒体温度間の差は、１０Ｋよりも大きくなる可能性があり、又は１５Ｋよりも大きくなる可能性があり、或いは２０Ｋよりも大きくなる可能性すらある。このようにして、レーザガスの温度に左右されることなく、第２冷却循環路の熱エネルギーを十分に高い温度レベルで放出させることができるようになる。

さらに別の実施形態によれば、第２冷却循環路は、第２熱交換器と別の熱交換器とに冷却媒体がパラレルに貫流するように構成されている。この目的で典型的な手法によれば、冷却媒体流が第２冷却装置から共通の冷却媒体管路を介して分岐点へ供給され、この分岐点のところで冷却媒体流が２つの部分流に分配される。これらの部分流は、第２熱交換器もしくは別の熱交換器へ供給され、それらの熱交換器を貫流した後、別の分岐点のところで再び合流し、共通の冷却媒体管路を介して第２冷却装置へ再び戻される。分岐点における冷却媒体流の分配を対称に行うことができ、即ち冷却媒体質量流量の半分は、ブロワから共振器へと流れるレーザガスの冷却に用いられ、残りの半分は、共振器からブロワへと流れるレーザガスを冷却するために用いられる。ただし自明の通り、冷却媒体質量流量を非対称に分配することも可能であり、例えば４０：６０の比で分配することも可能である。

別の実施形態によれば、冷却装置の動作中、別の熱交換器を流れる冷却媒体質量流量は、第１熱交換器を流れる冷却媒体質量流量よりも少ない。このことが好適である理由は、別の熱交換器を流れる冷却媒体質量流量の方が少ないと、冷却媒体はその熱交換器にいっそう長く滞留することになるからであり、そのため第２冷却循環路の冷却媒体がいっそう強く加熱することになるからである。

別の実施形態によれば冷却装置は、第２冷却循環路を流れる冷却媒体質量流量を調節するための調節装置を有している。調節装置を、例えばポンプ又はそれと同等のものとすることができる。この場合に好適であるのは、第２冷却循環路を流れる冷却媒体質量流量と、第２冷却装置の冷却パワーとを、互いに無関係に調節できるようにすることである。調節装置の利用が特に好適となるのは、第２冷却装置自体によっても冷却パワーの調節が不可能な場合であり、例えば第２冷却装置が外気冷却器の形態をとるなど、受動的な冷却装置の場合である。このケースでは、冷却媒体質量流量の調節によって温度レベルの調整が可能となり、その際、第２冷却装置又はこれと接続された装置から、熱エネルギーが放出される。さらに第２冷却循環路の冷却媒体質量流量の調節によって、限界温度Ｔ_Zよりも高い規定の調節可能な温度のときに排出される熱エネルギーを、エネルギー再生システムが利用できるようにすることも可能である。

第１冷却装置を例えば、冷却パワーを調整可能な圧縮冷却装置とすることができる。この種の冷却装置は、ガスレーザシステムの冷却のために一般的に使用されている。典型的には、この種の冷却装置が複数、１つの共通のハウジング内に収容される。この場合、１つ又は複数の冷却装置を、レーザガスの冷却に用いることができる。ハウジング内に設けられたさらに別の圧縮冷却装置を、例えばガスレーザもしくはガスレーザをビーム源として利用するレーザ加工システムの高周波発生器もしくはフレーム並びに光学系の冷却に用いることができる。ハウジング内に収容された冷却装置を、例えば熱交換器を介して互いに結合することができ、そのようにすれば、ハウジング内に収容されたすべての冷却装置に対し場合によっては１回だけ圧縮を実施すればよくなる。第２冷却循環路を用いたレーザガスの付加的な冷却によって、圧縮冷却装置の冷却パワーを低減することができ、したがって慣用の冷却システムにおいて一般的であった仕様よりも小さく設計することができる。

別の実施形態によれば、第２冷却装置は外気冷却器であり、つまり受動的な冷却器である。この種の外気冷却器を介して、熱エネルギーを第２冷却循環路からそのまま周囲へ放出させることができる。ここで活用できるのは、熱エネルギーが放出される温度レベルは原則的に周囲温度よりも著しく高く、したがって僅かなエネルギーコストで熱を周囲空気へ放出できる、という点である。

さらに別の実施形態によれば、少なくとも１つの熱交換器は以下のグループから選択される：プレート型熱交換器、リブ型熱冷却器、螺旋型冷却器、又は排気熱交換器。全体として本発明にとって好適であるのは、使用される熱交換器によってモジュラー型構造を実現できる場合である。なぜならば通常、少なくとも２つの熱交換器は、１つの共通の供給ハウジング内もしくは１つの共通の吸出ハウジング内に収容されることになるからである。プレート型熱交換器であれば、一般に平行に配置された複数のプレートを介してレーザガスが流れ、それらのプレート間のスペースに交互に、レーザガスもしくは冷却媒体が流される。リブ型冷却器であれば、冷却媒体が流される個々の冷却素子（例えば管など）にリブが設けられることにより、冷却に利用できる表面が広くなる。螺旋型冷却器であれば、管状の冷却ダクトが螺旋状もしくは渦巻状に形成されており、例えばこれを金属材料例えばアルミニウムによって製造することができる。さらにこの目的で、例えば特別な構造を備えた矩形の管を熱交換器流体が流れる排気熱交換器を用いることもできる。リブ型冷却器の場合、リブ状もしくはフィン状の複数の管がレーザガスの流動方向と交差する方向で延在し、それらの管が１つの熱交換器カセットに組み込まれているが、そのような冷却器であると特に、個々の冷却循環路をきわめて簡単に分離することができる。

本発明の別の観点は、ガスレーザに関するものである。このガスレーザには、レーザ共振器と、レーザガスのガス流を発生させるブロワと、ブロワから共振器へ流れるレーザガス及び共振器からブロワへ流れるレーザガスを冷却するための、請求項１から８のいずれか１項記載の冷却装置とが設けられている。既述の冷却装置を備えたガスレーザは、レーザガスの入口温度が既存のシステムよりも低ければ殊に、熱効率を高めて駆動することができる。

１つの実施形態によればガスレーザには付加的に、ガスレーザの動作中、第２冷却装置へ供給される熱エネルギーを再生するためのエネルギー再生ユニットも設けられている。冷却装置を用いることによって、エネルギー再生ユニットのための熱エネルギーが供給される温度レベルを、エネルギー再生ユニットの要求に整合させることができる。つまりレーザガスもしくは冷却媒体の最大温度と、エネルギー再生システムの限界温度との間で調整可能な温度で、熱を供給することができる。

本発明はさらに、ガスレーザ用のレーザガスを冷却するための冒頭で述べた形式の方法にも関する。この方法によれば、ブロワから共振器へ流れるレーザガスの冷却が付加的に、第２冷却循環路の別の熱交換器によって行われる。本発明による方法においても、ガスレーザもしくはレーザシステム全体の効率を高める目的で、２つの異なる冷却循環路を用いたレーザガスの多段階の冷却プロセスが行われる。

以下の説明ならびに図面には、本発明のその他の利点が示されている。これまでに挙げた特徴並びにさらに以下で説明する特徴を、単独で適用することもできるし、或いは複数を任意に組み合わせて適用することもできる。なお、以下で説明する図示の実施形態は、本発明のすべてを列挙したものではなく、本発明を説明するためにその特徴を例示したものにすぎない。

折り返し型レーザ共振器を備えたＣＯ₂ガスレーザの断面を上から見た図 図１に示したＣＯ₂ガスレーザの斜視図 図１及び図２に示したガスレーザ用の冷却装置を第１冷却循環路及び第２冷却循環路とともに示す図 図１及び図２に示したガスレーザ用の変形された冷却循環路を示す図 それぞれ異なる冷却循環路によりレーザガスを二段階で冷却するための、ガスレーザ用の冷却装置を示す図

図１及び図２に示されているＣＯ₂ガスレーザ１は、正方形に折り返されたレーザ共振器２を有している。レーザ共振器２には、互いに繋ぎ合わされた４つのレーザ放電管３が設けられており、これらの放電管３は、コーナハウジング４，５を介して互いに接続されている。レーザ放電管３の軸線方向に延在するレーザビーム６が、一点鎖線で描かれている。コーナハウジング４に設けられた偏向ミラー７の役割は、レーザビーム６をそれぞれ９０゜ずつ方向転換させることである。１つのコーナハウジング５には、反射ミラー８と部分透光性の出射ミラー９が配置されている。反射ミラー８は高度に反射性に構成されており、レーザビーム６を１８０゜反射することから、レーザビーム６はレーザ放電管３の中を再び逆方向に進むようになる。レーザビーム６の一部分は、部分透光性の出射ミラー９を介してレーザ共振器２から出射し、レーザビーム６の残りの部分はレーザ共振器２内に留まり、レーザ放電管３内を再び進む。図１では、出射ミラー９を介してレーザ共振器２から出射したレーザビームは、参照符号１０で表されている。

折り返し型レーザ共振器２の中心には、レーザガスの圧力源としてラジアルブロワ１１が配置されており、これはレーザガスの供給ハウジング１２を介してコーナハウジング４，５と接続されている。コーナハウジング４とコーナハウジング５の中間には、レーザガス２の別のハウジング１４が配置されており、このハウジングは吸出ハウジング１３と接続されている。吸出ハウジング１３の役割は、レーザ共振器２からレーザガスを吸い出してラジアルブロワ１１へ戻すことである。図１には、レーザ放電管３内部のレーザガスの流動方向と、供給ハウジング１２内及び吸出ハウジング１３内のレーザガスの流動方向が、矢印で示されている。レーザガスの励起は、レーザ放電管３に隣接して配置された電極１５によって行われ、この電極は高周波発振器（図示せず）と接続されている。高周波発生器として、例えば１３．５６ＭＨｚ又は２７．１２ＭＨｚの励起周波数を使用することができる。

図２に示されているように、レーザガスを段階的に冷却できるようにする目的で、ガスレーザ１の個々の供給ハウジング１２にも個々の吸出ハウジング１３にも、それぞれ２つの熱交換器２６，２７，２８，２９が取り付けられている。図２に示したガスレーザ１は、このような段階的な冷却のために、図５に示した冷却装置１６によって冷却される。図５に示した冷却装置１６は、以下で図３を参照しながら説明する慣用の冷却装置１６とは異なるものである。

図３に示したガスレーザ用の慣用の冷却装置１６は、第１冷却循環路２１及び第２媒体冷却循環路２２を有している。第１冷却循環路２１は、ブロワ１１から共振器２へ向かって流れるレーザガスの冷却に用いられる一方、第２冷却循環路２２は、逆方向に流れるレーザガス即ち共振器２からブロワ１１へ向かって流れるレーザガスの冷却に用いられる。

ガスレーザ１の動作にあたり、個々の冷却循環路２１，２２において、冷却媒体通常は冷却液体例えば冷却水が個々の圧縮冷却装置１７，１８によって、約１０℃〜約３０℃の温度Ｔ_1,MINもしくはＴ_2,MINまで冷却される。第１圧縮冷却装置１７から送出された冷却媒体は、その後、（図示されていない）分岐点のところで（図３には示されていない）複数の供給ハウジング１２に分配され、複数のパラレルな部分流として個々の第１熱交換器２０ａを貫流する。同様に、第２圧縮冷却装置１８から供給された冷却媒体は、（やはり図示されていない）分岐点のところで複数の吸出ハウジング１３に分配され、複数のパラレルな部分流として、そこに配置された第２熱交換器２０ｂを貫流する。この場合、個々の冷却装置１７，１８の冷却パワーは、（図示されていない）開ループ制御装置もしくは閉ループ制御装置によって、個々の冷却装置１７，１８に戻る冷却媒体の温度が、約３０℃〜約４０℃の温度Ｔ_1,MAXもしくはＴ_2,MAX付近になるよう調節される。

第１冷却循環路２１により、ブロワ１１から約５０℃〜１５０℃の温度で送出されたレーザガスが、共振器２へ流入する前に、約２０℃〜５０℃の温度となるよう冷却される。通常、このようにすることが必要とされるが、その理由は、レーザガスがコーナハウジング４，５を介して、共振器２の個々の偏向ミラー７、反射ミラー８及び出射ミラー９も存在するレーザ放電管３（図２参照）へ流入するからである。レーザガスは共振器２内で、典型的には約１００℃〜２５０℃の温度まで加熱される。第２冷却循環路２２もしくは第２熱交換器２０ｂによって、ラジアルブロワ１１へ戻るように流れるレーザガスが、約２０℃〜約８０℃の温度まで冷却される。ラジアルブロワ１１はレーザガスを圧縮し、それを約５０℃〜１５０℃の温度まで加熱する。

図３に例示した冷却装置１６の場合、第１冷却循環路２１内の冷却媒体温度と第２冷却循環路２２内の冷却媒体温度は実質的に等しく、それらの温度は、互いに独立した又は場合によっては熱交換器を介して結合された圧縮冷却装置１７，１８によって形成される。両方の圧縮冷却装置１７，１８は、（図示されていない）別の冷却装置とともに共通のハウジング１９内に収容されている。別の冷却装置の役割は、図３では参照符号ＨＦの付された高周波発生器と、図３では参照符号Ｏの付されたガスレーザ１の光学素子を冷却することである。

図３に示されている冷却装置１６の場合、冷却循環路２１，２２内の冷却媒体は、約３５℃の最高温度Ｔ_1,MAXもしくはＴ_2,MAXに達する。周囲温度は一般に同様のオーダにあるので、比較的大きいエネルギーコストをかけないと、熱エネルギーを周囲に放出できない。比較的高い温度レベルでの熱エネルギーの放出を実現する目的で、１つの実施形態によれば、２つの冷却循環路２１，２２を実質的に同一に構成する代わりに、第２冷却循環路２２が変形され、例えば図４に描かれているようにして変形される。これによれば、少なくとも図３に示した熱交換器２０ｂが、供給ハウジング１２に組み込まれた少なくとも１つの別の熱交換器によって補われる。

図４に示した冷却循環路２２の役割は、ラジアルブロワ１１から共振器２へ向かって流れるレーザガスも、逆方向に流れるレーザガス即ち共振器２からラジアルブロワ１１へ向かって流れるレーザガスも冷却することである。この場合、冷却媒体は、第２冷却装置１８から供給され、共通の冷却媒体管路を介して第１分岐点もしくは第１分配点２３ａへ流れ、そこから２つの別個の冷却媒体管路を介して供給ハウジング１２へ、もしくは吸出ハウジング１３へと導かれ、正確にいえば、そこに設けられた（図４には示されていない）熱交換器へと導かれる。レーザガスにより加熱された冷却媒体は、第２分配点２３ｂで合流し、そこから共通の経路を介して第２冷却装置１８へ戻される。

ここで挙げた例の場合、冷却装置は外気冷却器の形態をとる受動的な冷却器であり、このような冷却器は、そこへ供給される熱エネルギーを、詳しくは示されていない冷却フィンを介してじかに周囲空気へ放出する。第２冷却循環路２２はポンプ２４も有しており、このポンプは（図示されていない）制御装置により制御可能であり、これによって単位時間あたりに要求される量の冷却媒体（冷却媒体質量流量）を、第２冷却循環路２２へ供給することができる。単位時間あたりに、典型的にはガスレーザ２の動作時に外気冷却器１８を介して周囲へダイレクトに放出可能な熱流Ｑは、数ｋＷ〜数１０ｋＷの範囲にあり、例えば約４０ｋＷ付近にある。

図５に示した冷却装置１６には、図４の第２冷却循環路２２が組み込まれており、つまり図５に示した冷却装置１６の場合には、図３に示した第２冷却循環路２２が、図４に示した第２冷却循環路２２と置き換えられている。図５の冷却装置１６によれば、吸出ハウジング１３を通って流れるレーザガスは、もっぱら第２冷却循環路２２によって冷却され、その目的でこの実施例によれば、直列に接続された２つの熱交換器２７，２９が用いられる。同様に図５に示されているように、第２冷却装置１８から到来する冷却媒体質量流量ｍ_w,2は、例えば約０．２４ｋｇ／ｓの値を有することができるが、これが等しい大きさの２つの冷却媒体質量流量ｍ_w,2／２（例えば約０．１２ｋｇ／ｓ）に分配される。第２冷却循環路２２における冷却媒体の部分流は、供給ハウジング１２へ導かれ、つまりそこに配置された別の熱交換器２８へ導かれ、この部分流とパラレルに、吸出ハウジング１３内に配置された熱交換器２７，２９を貫流する部分流と、第２分配点２３ｂにおいて合流する。

この場合、第２冷却循環路２２を流れる冷却媒体質量流量ｍ_w,2は、ポンプ２４によって以下のように調節される。即ちこの実施例では、第２冷却装置１８から送出されるときの冷却媒体の最低温度Ｔ_2,MINが、約１０℃付近にあるようにし、ただし場合によってはそれよりも高くてもよく、例えば２０℃、３０℃又は４０℃付近にすることができ、ここでは殊にＴ_1,MIN＜Ｔ_2,MINを適用することができる。供給ハウジング１２内に設けられた別の熱交換器２８へ供給される冷却媒体部分流は、吸出ハウジング１３の両方の熱交換器２７，２９を貫流する冷却媒体部分流と同様、約５０℃〜約１００℃の温度まで加熱する。その際、一般的には、吸気ハウジング１３の両方の熱交換器２７，２９を貫流する冷却媒体部分流は、供給ハウジング１２の別の熱交換器２８へ供給される冷却媒体部分流よりも強く加熱する。第２分配点２３ｂのところで両方の部分流が合流し、それらの冷却媒体質量流量は同一であることから、この合流によって第２冷却装置１８のところで、供給ハウジング１２へ導かれる冷却媒体部分流と、吸出ハウジング１３を貫流する冷却媒体部分流の平均に相応する、混合温度Ｔ_2,MAXが発生する。このように図５に示した冷却装置１６の場合、熱エネルギーを周囲に放出可能な温度レベルは、図３に示した冷却装置よりも著しく高いので、例えば約４３℃という高い周囲温度Ｔ_Uであっても、熱を周囲空気へそのまま放出できるようになる。

第１冷却循環路２１は、共振器２へ流入する前にレーザガスを約４０℃よりも低い温度まで冷却するために必要とされる。ただしレーザガスは、供給ハウジング１２内に配置された別の熱交換器２８によって事前に冷却されるので、（冷却媒体質量流量が同じであれば）第１冷却循環路２１の圧縮冷却装置１７を、図３に例示したケースよりも小さく設計することができる。第２冷却循環路２２用の圧縮冷却装置を、図５の場合には完全に省くことができ、そのようにすれば圧縮冷却装置のための共通のハウジング１９をいっそう小さく設計することができる。

圧縮冷却装置１７によって、第１冷却循環路２１を貫流する冷却媒体質量流量ｍ_w,1が調節され、その際、冷却媒体質量流量ｍ_w,1（この実施例では約０．８ｋｇ／ｓ）は通常、第２冷却循環路２２の冷却媒体質量流量ｍ_w,2よりも大きく選定される。このようにして第２冷却循環路２２の冷却媒体は要求通り、第１冷却循環路２１の冷却媒体よりも強く加熱される。第１冷却循環路２１及び第２冷却循環路２２において用いられる冷却媒体を、同じものとすることができ、例えば両方のケースともに冷却水とすることができる。ただし場合によっては、これら双方の冷却循環路２１，２２内で、それぞれ異なる冷却媒体を用いてもよい。

熱エネルギーを周囲にそのまま放出するのではなく、第２冷却装置１８が、エネルギー再生ユニット２５と結合された熱放出面を有することもできる。エネルギー再生ユニット２５を、冒頭で挙げたDE 10 2008 013 816 B4のように構成することができ、特にこのユニットの役割は、再生されたエネルギーをガスレーザ１もしくはレーザ加工システムが利用できるようにすることである。例えばエネルギー再生ユニットを吸着式冷却器とすることができ、この冷却器は図５に矢印で示されているように、発生した冷気を第１冷却循環路２１の圧縮冷却装置１７へ送出する。熱エネルギーを他のエネルギー形態へ変換するためのエネルギー再生ユニット２５に関して、他の適用形態も可能であるのは自明である。一例として熱エネルギーを、例えばガスレーザ１用のエアコンプレッサの作動に利用可能な機械エネルギー又は電気エネルギーへ変換するために、エネルギー再生ユニット２５を用いることができる。

この場合に好適であると判明したのは、第２冷却循環路２２の冷却媒体質量流量ｍ_w,2ひいてはそのつど第２冷却装置１８の熱放出面から供給される温度レベルＴ_2,MAXを、ポンプ２４を用いて、それぞれ適用されるエネルギー再生ユニットの形式に整合させて、その温度がそれぞれ適用されるエネルギー再生ユニット２５の限界温度Ｔ_Zよりも高くなるように、もしくはこの限界温度Ｔ_Zと一致させることである。

供給ハウジング１２内もしくは吸出ハウジング１３内に配置される熱交換器２６〜２９を、様々な形態で構成することができる。例えば熱交換器２６，２７もしくは２８，２９を、１つの共通の冷却カセットに統合されたフィン型管とすることができる。このような構成が好適である理由は、この種のシステムであると個々の冷却循環路を特に簡単に分離できるからである。また、例えばアルミニウムから成るプレート型熱交換器、リブ型冷却器、螺旋型冷却器、排気熱交換器等を、本発明の適用にあたり熱交換器２６〜２９として使用することもできる。

なお、上述の実施例で示したものとは異なり、レーザガスの冷却のために、もっと多くの又はもっと少ない（直列に接続された）熱交換器を用いることもできる。例えば個々の吸出ハウジング１３内に、２つの熱交換器２７，２９を設ける代わりに、ただ１つの熱交換器を配置してもよい。また、ガスレーザ１の構造が簡単になることから、供給ハウジング１２と吸出ハウジング１３とにおいて同数（実施例ではそれぞれ２つずつ）の熱交換器を使用するのが有利であると判明した。

Claims (11)

1. ガスレーザ（１）用のレーザガスを冷却するための冷却装置（１６）であって、
   第１冷却循環路（２１）と、該第１冷却循環路（２１）とは独立した第２冷却循環路（２２）とを含み、
   前記第１冷却循環路（２１）は、第１冷却装置（１７）と、ブロワ（１１）からガスレーザ（１）の共振器（２）へ流れるレーザガスを冷却する少なくとも１つの第１熱交換器（２６）とを備え、
   前記第２冷却循環路（２２）は、第２冷却装置（１８）と、前記共振器（２）から前記ブロワ（１１）へ流れるレーザガスを冷却する少なくとも１つの第２熱交換器（２７）とを備えている、
   ガスレーザ（１）用のレーザガスを冷却するための冷却装置（１６）において、
   前記第２冷却循環路（２２）は、前記ブロワ（１１）から前記共振器（２）へ流れるレーザガスを付加的に冷却するために、少なくとも１つの別の熱交換器（２８）を有している
   ことを特徴とする冷却装置（１６）。
2. 動作中、前記第１冷却循環路（２１）の最低冷却媒体温度（Ｔ_1,min）は、前記第２冷却循環路（２２）の最低冷却媒体温度（Ｔ_2,min）よりも低い、請求項１記載の冷却装置。
3. 前記第２冷却循環路（２２）は、前記第２熱交換器（２７）と前記別の熱交換器（２８）とに、冷却媒体をパラレルに貫流させるように構成されている、請求項１又は２記載の冷却装置。
4. 動作中、前記別の熱交換器（２８）を流れる冷却媒体質量流量（ｍ_w,2／２）は、前記第１熱交換器（２６）を流れる冷却媒体質量流量（ｍ_w,1）よりも少ない、請求項１から３のいずれか１項記載の冷却装置。
5. 前記第２冷却循環路（２２）を流れる冷却媒体質量流量（ｍ_w,2）を調節するための調節装置（２４）が設けられている、請求項１から４のいずれか１項記載の冷却装置。
6. 前記第１冷却装置は圧縮冷却装置（１７）である、請求項１から５のいずれか１項記載の冷却装置。
7. 前記第２冷却装置は外気冷却器（１８）である、請求項１から６のいずれか１項記載の冷却装置。
8. 少なくとも１つの熱交換器（２６〜２９）は、プレート型熱交換器、リブ型冷却器、螺旋型冷却器及び排気熱交換器から成るグループから選択される、請求項１から７のいずれか１項記載の冷却装置。
9. ガスレーザ（１）において、
   共振器（２）と、
   レーザガスのガス流を発生させるブロワ（１１）と、
   前記ブロワ（１１）から前記共振器（２）へ流れるレーザガス及び前記共振器（２）から前記ブロワ（１１）へ流れるレーザガスを冷却するための、請求項１から８のいずれか１項記載の冷却装置（１６）と
   を含むことを特徴とするガスレーザ（１）。
10. 前記ガスレーザ（１）の動作中、前記第２冷却装置（１８）に供給される熱エネルギーを再生するためのエネルギー再生ユニット（２５）が設けられている、請求項９記載のガスレーザ。
11. ガスレーザ（１）用のレーザガスを冷却するための方法であって、
    ブロワ（１１）から共振器（２）へ流れるレーザガスを、第１冷却循環路（２１）の少なくとも１つの第１熱交換器（２６）によって冷却し、
    前記共振器（２）から前記ブロワ（１１）へ流れるレーザガスを、前記第１冷却循環路（２１）とは独立した第２冷却循環路（２２）の少なくとも１つの第２熱交換器（２７）によって冷却する
    ガスレーザ（１）用のレーザガスを冷却するための方法において、
    前記ブロワ（１１）から前記共振器（２）へ流れるレーザガスを、前記第２冷却循環路（２２）の別の熱交換器（２８）によって付加的に冷却する
    ことを特徴とする、
    ガスレーザ（１）用のレーザガスを冷却するための方法。

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