KR102092008B1 - 폐냉각루프가 형성된 냉각부를 구비하는 레이저 - Google Patents

폐냉각루프가 형성된 냉각부를 구비하는 레이저 Download PDF

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문준영
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow

Abstract

본 발명의 일실시예는 레이저 광선을 생성하는 광발생부; 그리고 상기 광발생부에 연결되어 상기 광발생부와 냉매를 교환하는 냉각부를 포함하고, 상기 냉각부는, 상기 광발생부에 연결되어 냉매를 제공하는 제1 냉각부 포트; 상기 광발생부에 연결되어 냉매를 공급받는 제2 냉각부 포트; 상기 제2 냉각부 포트에 연결되어 냉매를 제공받아 저장하는 탱크; 상기 탱크에 연결되고, 상기 탱크로부터 제공받은 냉매의 온도를 낮추는 열교환기; 상기 열교환기와 상기 제1 냉각부 포트를 연결하고, 상기 열교환기로부터 냉매를 제공받아 상기 제1 냉각부 포트에 제공하는 펌프; 그리고 상기 펌프와 상기 탱크를 연결하는 배관에 설치된 밸브를 포함하며, 상기 밸브는, 상기 펌프와 상기 탱크를 연결하는 배관을 개폐(開閉)하는, 레이저를 제공한다.

Description

폐냉각루프가 형성된 냉각부를 구비하는 레이저{LASER HAVING A COOLING PART IN WHICH A CLOSED COOLING LOOP IS FORMED}
본 발명은 레이저에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐냉각루프가 형성된 냉각부를 구비하는 레이저에 관한 것이다.
레이저는 반전분포(population inversion)를 이용하여 빛을 생성할 수 있다. 레이저에 의해 생성되는 빛은, 공간적 간섭성(spatial coherence) 측면 및 콜리메이션(collimation) 측면에서 우수한 것으로 알려져 있다.
레이저는 다양한 분야에서 이용될 수 있다. 특히, 레이저는 의료 분야에서 활발하게 이용되고 있다. 레이저는 운전시 열을 발생할 수 있다. 운전시 발생되는 열은 레이저의 성능에 영향을 줄 수 있다. 최근, 레이저의 운전시 발생하는 열을 효과적으로 제거하기 위한 연구가 진행되고 있다.
US 9209598B1
본 발명의 다른(another) 기술적 과제는, 레이저 발진기를 효과적으로 냉각할 수 있는 냉각부를 구비하는 레이저를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면(an aspect)에 따르면, 레이저 광선을 생성하는 광발생부; 그리고 상기 광발생부에 연결되어 상기 광발생부와 냉매를 교환하는 냉각부를 포함하고, 상기 냉각부는, 상기 광발생부에 연결되어 냉매를 제공하는 제1 냉각부 포트; 상기 광발생부에 연결되어 냉매를 공급받는 제2 냉각부 포트; 상기 제2 냉각부 포트에 연결되어 냉매를 제공받아 저장하는 탱크; 상기 탱크에 연결되고, 상기 탱크로부터 제공받은 냉매의 온도를 낮추는 열교환기; 상기 열교환기와 상기 제1 냉각부 포트를 연결하고, 상기 열교환기로부터 냉매를 제공받아 상기 제1 냉각부 포트에 제공하는 펌프; 그리고 상기 펌프와 상기 탱크를 연결하는 배관에 설치된 밸브를 포함하며, 상기 밸브는, 상기 펌프와 상기 탱크를 연결하는 배관을 개폐(開閉)하는, 레이저가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 밸브는, 상기 탱크로부터 상기 펌프로의 냉매 이동을 억제하는 체크밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 냉각부는, 상기 펌프와 제1 냉각부 포트를 연결하는 배관 상에 설치되며, 상기 펌프에서 상기 제1 냉각부 포트로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제1 온도센서; 그리고 상기 제2 냉각부 포트와 상기 탱크를 연결하는 배관 상에 설치되며, 상기 제2 냉각부 포트에서 상기 탱크로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제2 온도센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 냉각부는, 상기 제1 온도센서, 상기 제2 온도센서, 상기 밸브, 그리고 상기 펌프에 전기적으로 연결되는 제어부를 포함하고, 상기 제1 온도센서와 2 온도센서 중 적어도 하나는, 냉매의 온도 정보를 포함하는 제1 신호를 상기 제어부에 제공하고, 상기 제어부는, 상기 제1 신호에 기초하여 제2 신호를 생성하고 상기 제2 신호를 상기 펌프에 제공하며, 상기 제1 신호에 기초하여 제3 신호를 생성하고 상기 제3 신호를 상기 밸브에 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 냉각부는, 상기 펌프와 상기 제1 온도센서를 연결하는 배관 상에 설치되어 상기 제1 냉각부 포트(201)로 제공되는 냉매의 유량을 측정하는 플로우 센서(flow sensor)를 포함하고, 상기 제1 신호는, 냉매의 온도 정보와 냉매의 유량 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제1 신호에 기초하여 상기 냉각부의 운전모드를 제1 내지 제3 운전 모드 중에서 하나로 설정하고, 상기 설정된 운전모드에 따라 상기 제2 및 3 신호를 생성하며, 상기 제1 운전모드에서, 상기 밸브는, 상기 펌프와 상기 탱크를 연결하는 배관을 차폐하고, 상기 제1 운전모드에서, 상기 펌프는, 상기 열교환기로부터 냉매를 제공받아 상기 제1 냉각부 포트로 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 제2 운전모드에서, 상기 밸브는, 상기 펌프와 상기 탱크를 연결하는 배관을 개방하고, 상기 제2 운전모드에서, 상기 펌프는, 상기 열교환기로부터 냉매를 제공받아 상기 탱크에 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 제3 운전모드에서, 상기 밸브는, 상기 펌프와 상기 탱크를 연결하는 배관을 일부 개방하고, 상기 제3 운전모드에서, 상기 펌프는, 상기 열교환기로부터 제공되는 냉매의 일부를 상기 탱크에 제공하고 나머지 일부를 상기 제1 냉각부 포트에 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저는, 레이저 발진기를 효과적으로 냉각할 수 있는 냉각부를 구비할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서부, 제어부, 펌프, 그리고 밸브의 관계를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저(10)는 광발생부(100)를 포함할 수 있다. 광발생부(100)는 “레이저”라 칭할 수 있다. 광발생부(100)는 광펌핑(optical pumping) 작용을 이용하여 광선(optical beam)을 형성할 수 있다. 예를 들어 광발생부(100)는 ND-YAG 레이저일 수 있다. 예를 들어 광발생부(100)는 CTH-YAG 레이저일 수 있다. 광발생부(100)에 의해 발생된 광선은 “레이저 광선”이라 칭할 수 있다. 광발생부(100)는 레이저 발진기를 포함할 수 있다.
제1 광발생부 포트(101)와 제2 광발생부 포트(102)는, 광발생부(100)에 연결될 수 있다. 광발생부 포트(101, 102)는, 제1 광발생부 포트(101)와 제2 광발생부 포트(102) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 광발생부 포트(101, 102)는 광발생부(100)의 외부에 연결될 수 있다. 예를 들어 광발생부 포트(101, 102)는, 냉매(coolant)가 광발생부(100)의 내부와 외부를 드나드는 통로가 될 수 있다. 예를 들어 제1 광발생부 포트(101)는, 냉매가 광발생부(100)로 유입되는 통로일 수 있다. 예를 들어 제2 광발생부 포트(102)는, 냉매가 광발생부(100)로부터 유출되는 통로일 수 있다.
냉각부(200)는 냉매를 담을 수 있다. 냉각부(200)는 외부로부터 냉매를 제공받을 수 있다. 냉각부(200)는 외부로부터 제공받은 냉매의 온도를 낮출 수 있다. 냉각부(200)는 냉매를 외부에 제공할 수 있다. 예를 들어 냉각부(200)는 광발생부(100)의 레이저 발진기를 냉각할 수 있다.
제1 냉각부 포트(201)와 제2 냉각부 포트(202)는, 냉각부(200)에 연결될 수 있다. 냉각부 포트(201, 202)는, 제1 냉각부 포트(201)와 제2 냉각부 포트(202) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 냉각부 포트(201, 202)는 냉각부(200)의 외부에 연결될 수 있다. 예를 들어 냉각부 포트(201, 202)는, 냉매가 냉각부(200)의 내부와 외부를 드나드는 통로가 될 수 있다. 예를 들어 제1 냉각부 포트(201)는, 냉매가 냉각부(200)의 외부로 유출되는 통로가 될 수 있다. 예를 들어 제2 냉각부 포트(202)는, 냉매가 냉각부(200)의 내부로 유입되는 통로가 될 수 있다.
제1 연결관(301)은, 냉각부(200)와 광발생부(100)를 연결할 수 있다. 예를 들어 제1 연결관(301)은, 제1 냉각부 포트(201)와 제1 광발생부 포트(101)를 연결할 수 있다. 상대적으로 낮은 온도의 냉매는, 냉각부(200)로부터 제공되어, 제1 냉각부 포트(201), 제1 연결관(301), 그리고 제1 광발생부 포트(101)를 통과하여 광발생부(100)에 도달할 수 있다. 광발생부(100)에 도달한 냉매는, 광발생부(100)로부터 열에너지를 제공받을 수 있다. 광발생부(100)에 도달한 냉매의 온도는 상대적으로 높아질 수 있다.
제2 연결관(302)은, 냉각부(200)와 광발생부(100)를 연결할 수 있다. 예를 들어 제2 연결관(302)은, 제2 광발생부 포트(102)와 제2 냉각부 포트(202)를 연결할 수 있다. 상대적으로 높은 온도의 냉매는, 광발생부(100)로부터 제공되어, 제2 광발생부 포트(102), 제2 연결관(302), 그리고 제2 냉각부 포트(202)를 통과하여 냉각부(200)에 도달할 수 있다. 냉각부(200)는, 냉각부(200)에 도달한 냉매와 열교환을 할 수 있다. 냉각부(200)와 열교환한 냉매의 온도는 낮아질 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각부(200)를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각부(200)는 온도센서(211a, 211b)를 포함할 수 있다. 온도센서(211a, 211b)는, 제1 온도센서(211a)와 제2 온도센서(211b)를 포함할 수 있다. 온도센서(211a, 211b)는, 제1 온도센서(211a)와 제2 온도센서(211b) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 온도센서(211a, 211b)는, 냉매(coolant)의 온도를 측정할 수 있다.
제1 온도센서(211a)는, 제1 냉각부 포트(201)에 연결될 수 있다. 제1 온도센서(211a)는, 배관(pipe) 상에 설치될 수 있다. 도 2에서 배관(pipe)은 구성요소를 연결하는 선으로 표시될 수 있다. 제1 온도센서(211a)는, 광발생부(100)에 유입되는 냉매의 온도를 측정할 수 있다. 제1 온도센서(211a)는, 냉각부(200)에서 광발생부(100)로 제공되는 냉매의 온도를 측정할 수 있다.
제2 온도센서(211b)는, 제2 냉각부 포트(202)에 연결될 수 있다. 제2 온도센서(211b)는, 배관 상에 설치될 수 있다. 제2 온도센서(211b)는, 광발생부(100)로부터 배출되는 냉매의 온도를 측정할 수 있다. 제2 온도센서(211b)는, 광발생부(100)에서 냉각부(200)로 제공되는 냉매의 온도를 측정할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각부(200)는 열교환기(220)를 포함할 수 있다. 열교환기(220)는 배관(pipe)을 통해 제2 냉각부 포트(202)에 연결될 수 있다. 제2 온도센서(211b)는, 열교환기(220)와 제2 냉각부 포트(202)를 연결하는 배관 상에 설치될 수 있다. 열교환기(220)는 제2 냉각부 포트(202)를 통해 유입된 냉매를 공급받을 수 있다. 열교환기(220)는, 열교환기(220)에 유입되는 냉매의 열을 외부로 배출할 수 있다. 열교환기(220)로부터 배출되는 냉매의 온도는, 열교환기(220)에 유입되는 냉매의 온도 보다 낮을 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각부(200)는 탱크(230, tank)를 포함할 수 있다. 탱크(230)는 열교환기(220)에 연결될 수 있다. 탱크(230)는, 배관(pipe)을 통해 열교환기(220)에 연결될 수 있다. 탱크(230)는, 열교환기(220)로부터 냉매를 공급받을 수 있다. 탱크(230)는 공급받은 냉매를 저장할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각부(200)는 펌프(240, pump)를 포함할 수 있다. 펌프(240)는 유입부(240a)와 배출부(240b)를 구비할 수 있다. 펌프(240)는 탱크(230)에 연결될 수 있다. 펌프(240)는, 배관(pipe)을 통해 탱크(230)에 연결될 수 있다. 펌프(240)의 유입부(240a)는, 배관을 통해 탱크(230)에 연결될 수 있다.
펌프(240)는, 유입부(240a)와 배출부(240b) 사이에 압력 차이를 형성할 수 있다. 예를 들어, 펌프(240)의 운전시, 유입부(240a)의 압력은 배출부(240b)의 압력 보다 클 수 있다. 유입부(240a)의 압력이 배출부(240b)의 압력 보다 크면, 냉매는 유입부(240a)로부터 배출부(240b)로 이동할 수 있다. 유입부(240a)의 압력이 배출부(240b)의 압력 보다 크게 하는 펌프(240)의 운전을 “제1 운전”이라 칭할 수 있다. “제1 운전”은 “제1 운전 모드”라 칭할 수 있다.
예를 들어 펌프(240)는 로터리 펌프(rotary pump)일 수 있다. 예를 들어 펌프(240)는 컴퓨터에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 펌프(240)는 컴퓨터에 의해 제어될 수 있다. 컴퓨터는 논리회로, PCB, CPU 등을 포함할 수 있다. 컴퓨터는 “제어부”라 칭할 수 있다. 펌프(240)는 제1 냉각부 포트(201)에 연결될 수 있다. 펌프(240)의 배출부(240b)는, 배관(pipe)을 통해 제1 냉각부 포트(201)에 연결될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각부(200)는 플로우 센서(213)를 포함할 수 있다. 플로우 센서(213)는 펌프(240)에 연결될 수 있다. 플로우 센서(213)는, 배관(pipe)을 통해 펌프(240)의 배출부(240b)에 연결될 수 있다. 펌프(240)의 배출부(240b)로부터 플로우 센서(240b)에 냉매가 공급될 수 있다. 플로우 센서(240b)는 냉매의 유량(flow rate) 또는 질량유량(mass flow)을 측정할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각부(200)는 필터(251, 253)을 포함할 수 있다. 필터(251, 253)는, 예를 들어 마이크로 필터(251)와 탈이온화 필터(253)를 포함할 수 있다.
마이크로 필터(251)는 제1 냉각부 포트(201)에 연결될 수 있다. 마이크로 필터(251)는, 배관(pipe)을 통해 제1 냉각부 포트(201)에 연결될 수 있다. 제1 온도센서(211a)는, 제1 냉각부 포트(201)와 마이크로 필터(251)를 연결하는 배관 상에 설치될 수 있다. 마이크로 필터(251)는, 냉매에 혼합된 이물질을 제거할 수 있다.
탈이온화 필터(253)는 펌프(240)에 연결될 수 있다. 탈이온화 필터(253)는, 배관(pipe)을 통해 펌프(240)의 배출부(240b)에 연결될 수 있다. 탈이온화 필터(253)는, 냉매에 포함된 이온(ion)을 제거할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각부(200)를 나타낸 도면이다. 도 3에서 배관(pipe)은 구성요소를 연결하는 선으로 표시될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도센서(211a, 211b), 플로우 센서(213), 필터(251, 253)는, 제1 실시예(도 2 참조)에 따른 온도센서(211a, 211b), 플로우 센서(213), 필터(251, 253)와 각각 실질적으로 동일할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각부(200)는 탱크(230)를 포함할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 탱크(230)는 제2 냉각부 포트(202)에 연결될 수 있다. 탱크(230)는, 배관(pipe)을 통해 제2 냉각부 포트(202)에 연결될 수 있다. 탱크(230)와 제2 냉각부 포트(202)를 연결하는 배관 상에, 제2 온도센서(211b)가 배치될 수 있다. 탱크(230)는, 제2 냉각부 포트(202)로부터 냉매(coolant)를 공급받을 수 있다. 탱크(230)는, 냉매를 저장할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각부(200)는 열교환기(220)를 포함할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기(220)는 탱크(230)에 연결될 수 있다. 열교환기(220)는 배관(pipe)을 통해 탱크(230)에 연결될 수 있다. 열교환기(220)는 탱크(230)로부터 냉매를 공급받을 수 있다. 열교환기(220)는 탱크(230)로부터 공급받은 냉매의 열을 제거할 수 있다. 열교환기(220)로부터 배출되는 냉매의 온도는, 열교환기(220)에 유입되는 냉매의 온도 보다 낮을 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각부(200)는 펌프(240)를 포함할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 펌프(240)는, 열교환기(220)와 탱크(230)에 연결될 수 있다. 펌프(240)는, 배관(pipe)을 통해, 열교환기(220)와 탱크(230)에 연결될 수 있다. 펌프(240)는 유입부(240a)를 포함할 수 있다. 유입부(240a)의 일측은, 배관을 통해 탱크(230)에 연결될 수 있다. 유입부(240a)의 타측은, 배관을 통해 열교환기(220)에 연결될 수 있다.
펌프(240), 탱크(230), 그리고 열교환기(220)는 서로 배관을 통해 연결되어 폐회로(closed loop)를 형성할 수 있다. 펌프(240), 탱크(230), 그리고 열교환기(220)에 형성된 폐회로(closed loop)를 폐냉각루프(closed cooling loop)라 칭할 수 있다.
펌프(240)는, 유입부(240a)에 압력 차이를 형성할 수 있다. 예를 들어 펌프(240a)의 운전에 의해, 유입부(240a) 일측의 압력이 유입부(240a) 타측의 압력과 다를 수 있다. 예를 들어 펌프(240a)의 운전에 의해, 유입부(240a) 일측의 압력이 유입부(240a) 타측의 압력 보다 낮을 수 있다. 즉 펌프(240a)의 운전에 의해, 유입부(240a) 일측에 연결된 열교환기(220)로부터 냉매가 유입부(240a)에 유입되고, 유입부(240a)를 거쳐, 유입부(240a) 타측에 연결된 탱크(230)로 유입될 수 있다. 유입부(240a)의 일측과 타측이 다른 압력을 가지도록 하는 펌프(240)의 운전을 “제2 운전”이라 칭할 수 있다. “제2 운전”은 “제2운전 모드”라 칭할 수 있다. 펌프(240)가 제2 운전 중이면, 유입부(240a)로부터 배출부(240b)로 연결되는 통로가 차단될 수 있다. 즉 제2 운전시, 제1 운전은 중단될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각부(200)는 밸브(260)를 포함할 수 있다. 밸브(260)는, 펌프(240)와 탱크(230)를 연결할 수 있다. 밸브(260)는, 펌프(240)와 탱크(230)를 연결하는 배관(pipe) 상에 설치될 수 있다. 밸브(260)는, 펌프(240)와 탱크(230)를 연결하는 배관을 개폐(open/close)할 수 있다. 밸브(260)는 체크밸브(260, check valve)를 포함할 수 있다. 체크밸브(260)는, 펌프(240)에서 탱크(230)로 향하는 냉매의 진행을 허용할 수 있다. 체크밸브(260)는, 탱크(230)에서 펌프(240)로 향하는 냉매의 진행을 억제할 수 있다. 밸브(260)는 컴퓨터에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 밸브(260)는 컴퓨터에 의해 제어될 수 있다.
펌프(240)는 배관(pipe)을 통해 제1 냉각부 포트(201)에 연결될 수 있다. 펌프(240)는 배출부(240b)를 포함할 수 있다. 예를 들어 펌프(240)의 배출부(240b)는, 배관(pipe)을 통해 제1 냉각부 포트(201)에 연결될 수 있다. 제1 운전시, 펌프(240)는 유입부(240a)로 공급되는 냉매를 배출부(240b)로 배출하여 제1 냉각부 포트(201)에 냉매를 공급할 수 있다.
도 3에 도시되지 않았으나, 탱크(230)와 열교환기(220)의 상대적 배치가 서로 뒤바뀐 경우가 고려될 수 있다. 즉 열교환기(220)가 제2 냉각부 포트(202)에 배관(pipe)을 통해 연결되어 냉매를 공급받을 수 있고, 탱크(230)는 열교환기(220)로부터 냉매를 제공받아 펌프(240)에 제공할 수 있다. 펌프(240)에 제공된 냉매는 배관을 통해 다시 열교환기(220)로 공급될 수 있다. 이와 같은 배치에 따른 냉각부(200)를 본 발명의 제3 실시예라 할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각부(200)의 개략도이다. 도 4는 도3을 참조하여 설명될 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각부(200)는 제어부(270)를 포함할 수 있다. 제어부(270)는, 컴퓨터 등으로 구현될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각부(200)는 센서부(210)를 포함할 수 있다. 센서부(210)는 제1 온도센서(211a), 제2 온도센서(211b), 그리고 플로우 센서(213)를 포함할 수 있다. 센서부(210)는 제어부(270)에 전기적으로 연결될 수 있다. 센서부(210)는 제1 신호(S1)를 제어부(270)에 전달할 수 있다. 제1 신호(S1)는, 제1 온도센서(211a)가 획득한 제1 온도정보, 제2 온도센서(211b)가 획득한 제2 온도정보, 그리고 플로우 센서(213)가 획득한 유량정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어부(270)는, 제1 신호(S1)에 포함된 정보를 기초로 제2 신호(S2) 또는 / 및 제3 신호(S3)를 생성할 수 있다. 제어부(270)는 제1 신호(S1)에 기초하여 냉각부(200)의 운전모드를 설정할 수 있다. 냉각부(200)의 운전모드는, 제1 운전모드, 제2 운전모드, 제3 운전모드, 그리고 휴지모드를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 펌프(240)는 제어부(270)에 전기적으로 연결될 수 있다. 펌프(240)는 제어부(270)로부터 제2 신호(S2)를 수신할 수 있다. 제2 신호(S2)는 냉각부(200)의 운전모드(operation mode)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 냉각부(200)의 운전모드는, 제1 운전모드, 제2 운전모드, 제3 운전모드, 휴지모드(pause mode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 펌프(240)가 휴지모드에 대응된 제2 신호(S2)를 수신하면, 펌프(240)의 작동은 멈출 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브(260)는 제어부(270)에 전기적으로 연결될 수 있다. 밸브(260)는 제어부(270)로부터 제3 신호(S3)를 수신할 수 있다. 제3 신호(S2)는 냉각부(200)의 운전모드에 관한 정보를 포함할 수 있다.
광발생부(100)가 고출력으로 운전되면, 광발생부(100)를 통과하여 제2 냉각부 포트(202)로 유입되는 냉매의 온도는 상대적으로 높을 수 있다. 이 경우, 제어부(270)가 생성하는 제2 신호(S2) 및 제3 신호(S3)는, 제1 운전모드에 대응될 수 있다. 펌프(240)가 제1 운전모드에 대응되는 제2 신호(S2)를 수신하면, 펌프(240)는 열교환기(220)로부터 냉매를 제공받아 배관(pipe)을 통해 제1 냉각부 포트(202)에 공급할 수 있다. 밸브(260)가 제1 운전모드에 대응되는 제3 신호(S3)를 수신하면, 밸브(260)는 밸브(260)에 연결된 배관을 차폐할 수 있다.
즉 밸브(260)가 제1 운전모드에 대응되는 제3 신호(S3)를 수신하면, 밸브(260)는, 펌프(240)로부터 탱크(230)로의 냉매 유입을 억제할 수 있다. 따라서 제1 운전모드에서, 열교환기(220)로부터 배출된 상대적으로 낮은 온도의 냉매는, 탱크(230)로 유입되지 않고, 제1 냉각부 포트(201)로 공급될 수 있다.
광발생부(100)가 충분히 냉각되거나 저출력으로 운전되면, 광발생부(100)를 통과하여 제2 냉각부 포트(202)로 유입되는 냉매의 온도는 상대적으로 낮을 수 있다. 이 경우 제어부(270)가 생성하는 제2 신호(S2) 및 제3 신호(S3)는, 제2 운전모드에 대응될 수 있다. 펌프(240)가 제2 운전모드에 대응되는 제2 신호(S2)를 수신하면, 펌프(240)는 열교환기(220)로부터 냉매를 제공받아 배관(pipe)을 통해 탱크(230)에 공급할 수 있다. 밸브(260)가 제2 운전모드에 대응되는 제3 신호(S3)를 수신하면, 밸브(260)는 밸브(260)에 연결된 배관을 개방할 수 있다.
즉 밸브(260)가 제2 운전모드에 대응되는 제3 신호(S3)를 수신하면, 밸브(260)는, 펌프(240)로부터 탱크(230)로의 냉매 유입을 허용할 수 있다. 따라서 제2 운전모드에서, 열교환기(220)로부터 배출된 상대적으로 낮은 온도의 냉매는, 제1 냉각부 포트(201)로 유입되지 않고, 탱크(230)로 유입될 수 있다.
제어부(270)가 생성하는 제2 신호(S2) 및 제3 신호(S3)는, 제3 운전모드에 대응될 수 있다. 펌프(240)가 제3 운전모드에 대응되는 제2 신호(S2)를 수신하면, 펌프(240)는 열교환기(220)로부터 제공받은 냉매의 일부를 배관을 통해 탱크(230)에 공급하고 다른 일부를 배관을 통해 제1 냉각부 포트(201)에 공급할 수 있다. 밸브(260)가 제3 운전모드에 대응되는 제3 신호(S3)를 수신하면, 밸브(260)는, 밸브(260)에 연결된 배관(pipe)을 일부 개방할 수 있다.
즉 밸브(260)가 제3 운전모드에 대응되는 제3 신호(S3)를 수신하면, 밸브(260)는, 펌프(240)로부터 탱크(230)로의 냉매 유입을 일부 허용할 수 있다. 따라서 제2 운전모드에서, 열교환기(220)로부터 배출된 상대적으로 낮은 온도의 냉매는, 제1 냉각부 포트(201)와 탱크(230)로 유입될 수 있다. 펌프(240)로부터 제1 냉각부 포트(201)와 탱크(230)로 유입되는 냉매의 비율은, 제3 운전모드에 대응된 제2 신호(S2) 및 제3 신호(S3)의 특성에 의존할 수 있다. 예를 들어 펌프(240)로부터 제1 냉각부 포트(201)와 탱크(230)로 유입되는 냉매의 비율은, 제3 운전모드에 대응된 제2 신호(S2) 및 제3 신호(S3)의 전압(또는 전류)의 크기에 의존할 수 있다.
도 1 내지 4 중 적어도 하나에서 설명되는 레이저(10)는, “폐냉각루프가 형성된 냉각부를 구비하는 레이저”라 칭할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 레이저 100: 광발생부
200: 냉각부 210: 센서부
220: 열교환기 230: 탱크
240: 펌프 260: 밸브

Claims (8)

  1. 레이저 광선을 생성하는 광발생부; 그리고 상기 광발생부에 연결되어 상기 광발생부와 냉매를 교환하는 냉각부를 포함하고,
    상기 냉각부는, 상기 광발생부에 연결되어 냉매를 제공하는 제1 냉각부 포트; 상기 광발생부에 연결되어 냉매를 공급받는 제2 냉각부 포트; 상기 제2 냉각부 포트에 연결되어 냉매를 제공받아 저장하는 탱크; 상기 탱크에 연결되고, 상기 탱크로부터 제공받은 냉매의 온도를 낮추는 열교환기; 그리고 상기 열교환기와 상기 제1 냉각부 포트를 연결하고, 상기 열교환기로부터 냉매를 제공받아 상기 제1 냉각부 포트에 제공하는 펌프를 포함하고,
    상기 펌프, 상기 탱크, 그리고 상기 열교환기는 폐회로(closed loop)를 형성하며,
    상기 펌프와 상기 탱크를 연결하는 배관에 설치되어 상기 배관을 개폐(開閉)하는 밸브를 더 포함하고, 상기 밸브는 상기 탱크로부터 상기 펌프로의 냉매 이동을 억제하는 체크밸브를 포함하며,
    상기 냉각부는, 상기 펌프와 제1 냉각부 포트를 연결하는 배관 상에 설치되며, 상기 펌프에서 상기 제1 냉각부 포트로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제1 온도센서; 그리고 상기 제2 냉각부 포트와 상기 탱크를 연결하는 배관 상에 설치되며, 상기 제2 냉각부 포트에서 상기 탱크로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제2 온도센서를 포함하며,
    상기 냉각부는, 상기 제1 온도센서, 상기 제2 온도센서, 상기 밸브, 그리고 상기 펌프에 전기적으로 연결되는 제어부를 포함하고,
    상기 제1 온도센서와 2 온도센서 중 적어도 하나는, 냉매의 온도 정보를 포함하는 제1 신호를 상기 제어부에 제공하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 신호에 기초하여 제2 신호를 생성하고 상기 제2 신호를 상기 펌프에 제공하며, 또한 상기 제어부는, 상기 제1 신호에 기초하여 제3 신호를 생성하고 상기 제3 신호를 상기 밸브에 제공하며,
    상기 냉각부는, 상기 펌프와 상기 제1 온도센서를 연결하는 배관 상에 설치되어 상기 제1 냉각부 포트로 제공되는 냉매의 유량을 측정하는 플로우 센서(flow sensor)를 포함하고,
    상기 제1 신호는, 냉매의 온도 정보와 냉매의 유량 정보를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 제1 신호에 기초하여 상기 냉각부의 운전모드를 제1 운전모드, 제2 운전모드, 제3 운전모드 및 휴지모드 중에서 하나로 설정하고, 상기 설정된 운전모드에 따라 상기 제2 신호 및 제3 신호를 생성하며,
    상기 휴지모드에서 상기 펌프의 작동은 멈추고,
    상기 제1 운전모드에서 상기 밸브는, 상기 펌프와 상기 탱크를 연결하는 배관을 차폐하고, 또한 상기 제1 운전모드에서 상기 펌프는, 상기 열교환기로부터 냉매를 제공받아 상기 제1 냉각부 포트로 공급하며,
    상기 제2 운전모드에서 상기 밸브는, 상기 펌프와 상기 탱크를 연결하는 배관을 개방하고, 또한 상기 제2 운전모드에서 상기 펌프는, 상기 열교환기로부터 냉매를 제공받아 상기 탱크에 제공하며,
    상기 제3 운전모드에서 상기 밸브는, 상기 펌프와 상기 탱크를 연결하는 배관을 일부 개방하고, 또한 상기 제3 운전모드에서 상기 펌프는, 상기 열교환기로부터 제공되는 냉매의 일부를 상기 탱크에 제공하고 나머지 일부를 상기 제1 냉각부 포트에 제공하며,
    상기 제3 운전모드에서 상기 탱크와 상기 제1 냉각부포트로 제공되는 냉매의 비율은, 상기 제3 운전모드에 대응된 상기 제2 신호 및 제3 신호의 특성에 의존하는 것을 특징으로 하는,
    레이저.
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