KR102291295B1 - 레이저 디스크를 위한 충돌 냉각 장치 및 관련 레이저 디스크 모듈 - Google Patents

레이저 디스크를 위한 충돌 냉각 장치 및 관련 레이저 디스크 모듈 Download PDF

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Abstract

레이저 디스크(2)가 전면측(3a)에 고정될 수 있는 캐리어 플레이트(3), 특히 디스크형 캐리어 플레이트(3); 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)이 전면측에 고정된 지지 구조체(4); 및 냉각액(13)에 의해 캐리어 플레이트(3)를 냉각시키는 충돌 냉각부(14)를 포함하며, 지지 구조체(4)가, 냉각액(13)이 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)의 방향으로, 특히 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)에 대해 직각으로 나오게 되는 복수의 냉각액 공급 라인(11), 및 복수의 냉각액 복귀 라인(12)을 포함하는, 레이저 디스크(2)를 위한 충돌 냉각 장치(1)에 있어서, 본 발명에 따르면, 공급 라인(11)과 복귀 라인(12)이 지지 구조체(4)의 길이방향으로 서로 평행하게 연장하며 지지 구조체(4)가 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)에 인접한 영역에 복수의 절결부(8)를 포함하거나, 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)이 지지 구조체(4)를 향해 개방된 복수의 절결부(8')를 포함하며, 상기 냉각액 공급 라인(11)은 상기 복수의 절결부(8; 8') 내로 들어가고 상기 냉각액 복귀 라인(12)은 상기 복수의 절결부(8; 8')로부터 나온다는 점이 제공된다.

Description

레이저 디스크를 위한 충돌 냉각 장치 및 관련 레이저 디스크 모듈
본 발명은 레이저 디스크를 위한 충돌 냉각 장치(impingement cooling device)로서, 레이저 디스크가 전면측에 고정될 수 있는 캐리어 플레이트, 특히 디스크형 캐리어 플레이트; 이 캐리어 플레이트의 배면측이 전면측에 고정된 지지 구조체; 및 냉각액에 의해 캐리어 플레이트를 냉각시키는 충돌 냉각부를 포함하며, 지지 구조체는, 냉각액이 캐리어 플레이트의 배면측의 방향으로, 특히 캐리어 플레이트의 배면측에 대해 직각으로 나오게 되는 복수의 냉각액 공급 라인, 및 복수의 냉각액 복귀 라인을 포함하는, 그러한 충돌 냉각 장치에 관한 것이며, 또한 그러한 충돌 냉각 장치를 갖는 레이저 디스크 모듈에 관한 것이다.
그러한 충돌 냉각 장치는 예를 들면 US 2014/0190665 A1에 의해 공지되어 있다.
통상, 레이저 디스크는 충돌 흐름에 의해 배면측이 냉각되는 CVD 다이아몬드의 디스크형 히트 싱크(디스크 캐리어)에 접합된다. 따라서, 디스크 캐리어의 열 기계적 특성이 레이저 디스크의 열 렌즈 효과를 실질적으로 결정한다. 이는 디스크 캐리어의 열 전도성 및 강성에 대한 요건이 부담이 되게 하여 디스크 캐리어는 CVD 다이아몬드로 이루어지며, 또한, 보다 높은 레이저 파워 출력에 대해서는 다이아몬드의 두께를 보다 두껍게 하여, 높은 제조비용을 수반한다. 다시 말해, 거의 동일한 열저항에 대해 보다 큰 강성은 훨씬 더 두꺼운 다이아몬드에 의해 달성된다.
앞서 인용한 US 2014/0190665 A1로부터 공지된 충돌 냉각 장치는 캐리어 플레이트의 배면측에 인접하는 단일의 절결부(cutout)와, 반경방향으로 연장하는 복귀 라인을 구비한다.
WO 2011/130897 A1로부터 공지된 충돌 냉각 장치에서, 레이저 디스크는 캐리어 플레이트에 장착되며, 이 캐리어 플레이트는 동시에 레이저 공진기(laser resonator)의 공진기 미러를 형성한다. 노즐 개구로부터 나오는 냉각액은 캐리어 플레이트의 자체 지지되는 배면측에 충돌하고, 이에 의해 냉각된다.
EP 1 213 801 A2에서는 피복층이 마련된 배면측에서 레이저 활성 솔리드 바디를 냉각수로 직접 냉각시키는 냉각 장치를 개시하고 있다.
US 6,339,605 B1은 구리 기판 위에 장착된 레이저 디스크를 위한 냉각 장치를 개시하고 있다. 구리 기판을 통해 냉각액이 흐르는데, 그 냉각액은 구리 기판에 있어서의 레이저 디스크를 향해 개방된 마이크로채널 내로 안내된다. 레이저 디스크의 배면측은 그 마이크로채널을 통해 흐르는 냉각액에 의해 지속적으로 냉각된다.
게다가, US 2007/0297469 A1에서는 다이아몬드 또는 사파이어로 이루어진 캐리어 플레이트에 장착된 레이저 디스크를 위한 냉각 장치를 개시하고 있다. 캐리어 플레이트 내에는 그 표면 근처에서 냉각액을 위한 마이크로채널이 연장하고 있다.
따라서, 본 발명은, 서두에 언급한 형태의 충돌 냉각 장치에 있어서 캐리어 플레이트의 거의 동일한 열저항에 대해 캐리어 플레이트의 보다 큰 강성을, 이를 위해 (다이아몬드) 캐리어 플레이트의 두께를 증가시켜야 할 필요 없이 달성한다는 과제에 기초한다.
이러한 과제는, 공급 라인과 복귀 라인이 지지 구조체의 길이방향으로 서로 평행하게 연장하며 그 지지 구조체가 캐리어 플레이트의 배면측에 인접한 영역에 복수의 절결부를 포함하거나, 캐리어 플레이트의 배면측이 지지 구조체를 향해 개방된 복수의 절결부를 포함하며, 냉각액 공급 라인은 복수의 절결부 내로 들어가고 냉각액 복귀 라인은 복수의 절결부로부터 나온다는 점에서, 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명에 따르면, 캐리어 플레이트(예를 들면, 다이아몬드 재료)와, 냉각액이 통과해 흐르는 보강용 배면측 지지 구조체(예를 들면, 텅스텐 탄화물 또는 알루미늄 질화물)는 다이아몬드 히트 싱크의 작은 열저항이 유지될 수 있게 한다. 지지 구조체의 열저항이 레이저 디스크의 온도에 영향을 미치지 않기 때문에, 큰 강성을 갖고 열저항이 비교적 높은 재료가 이용될 수 있다.
FEM 계산에서는 약 2㎜ 두께의 CVD 다이아몬드 캐리어 플레이트와 텅스텐 탄화물 지지 구조체는 레이저 디스크의 열에 의해 야기되는 굽힘에 대한 기계적 저항이 배면측에서 지지되지 않은 약 10㎜ 두께의 CVD 다이아몬드 캐리어 플레이트와 대략 동일하다는 점을 보였다. 게다가, FEM 계산에서는 약 2㎜ 두께의 다결정 다이아몬드 복합재(PDC) 캐리어 플레이트와 텅스텐 탄화물 지지 구조체는 레이저 디스크의 열에 의해 야기되는 굽힘에 대한 기계적 저항이 배면측에서 지지되지 않은 약 3.4㎜ 두께의 CVD 다이아몬드 캐리어 플레이트와 대략 동일하다는 점을 보였다.
지지 구조체의 절결부는 캐리어 플레이트의 배면측 쪽에서 개방되어 냉각액이 캐리어 플레이트에 직접 충돌하게 하거나(냉각액으로의 캐리어 플레이트의 직접 열전달), 캐리어 플레이트의 배면측 쪽에서 폐쇄되어, 냉각액이 캐리어 플레이트의 베이스에 충돌하도록 할 수도 있다. 후자의 경우, 냉각액과, 캐리어 플레이트와 지지 구조체 사이에 위치한 솔더(solder) 간의 직접적인 접촉이 피해지며, 그 결과 부식의 우려가 감소된다.
바람직하게는 캐리어 플레이트는 다이아몬드 재료(예를 들면, CVD 다이아몬드 또는 다결정 다이아몬드 복합재(PDC))로 형성되며, 특히 최대 5㎜의 두께, 바람직하게는 최대 3㎜ 특히 바람직하게는 최대 2㎜의 두께를 갖는다. 다이아몬드 재료는 높은 열전도성을 제공하는 동시에, 전면측에 장착된 레이저 디스크의 형태가 배면측의 냉각 구조체 의해 현저하게 영향을 받는 것을 방지하기에 충분한 고유의 강성을 제공한다. 짝을 이루는 재료(material pairing)에 의존하여, 캐리어 플레이트와 지지 구조체는 서로에 솔더링, 글루잉(gluing) 또는 소결되거나, 소위 본딩(bonding), 즉 중간층을 형성하는 일 없이 두 고체 바디 간에 기계적으로 하중을 지탱하는 강성적 연결에 의해 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 특히 다른 바람직한 실시예에서, 캐리어 플레이트의 배면측은 절결부를 갖는 분배기 플레이트의 전면측에 고정되며, 분배기 플레이트의 배면측은 공급 및 복귀 라인을 갖는 지지 바디에 고정된다. 바람직하게는, 지지 바디는 세라믹 또는 하드 메탈로 이루어지며, 특히 적어도 1㎝의 두께, 바람직하게는 2㎝ 내지 10㎝의 두께를 갖는다. 유리하게는, 절결부는 관통 개구로서 분배기 플레이트의 배면측으로 연장한다. 하지만, 대안적으로는 분배기 플레이트가 그 절결부의 상류에 노즐 개구를 구비할 수도 있고, 이 노즐 개구들은 캐리어 플레이트의 배면측을 향해, 특히 캐리어 플레이트의 배면측에 대해 직각으로 배향된다. 분배기 플레이트는 다이아몬드 재료로 형성되거나 세라믹 또는 하드 메탈(예를 들면, 텅스텐 탄화물 또는 알루미늄 질화물)로 형성될 수 있고, 이 재료가 바람직하며, 또한 특히 적어도 0.3㎜, 바람직하게는 적어도 0.5㎜의 두께를 갖는다.
분배기 플레이트의 절결부는, 캐리어 플레이트의 배면측 쪽에서 개방될 수 있고, 특히 분배기 플레이트의 전면측에서부터 배면측까지 관통 개구로서 연장하여 냉각액이 캐리어 플레이트의 배면측에 충돌하도록 될 수 있거나, 그렇지 않다면, 분배기 플레이트의 베이스에 의해 폐쇄되어 냉각액이 분배기 플레이트의 베이스에 충돌하도록 될 수도 있다.
개선점에서, 분배기 플레이트와 지지 바디 사이에는 노즐 개구와 관통 개구를 갖는 노즐 플레이트가 배치되며, 그 노즐 개구는 지지 바디의 공급 라인을 각각 분배기 플레이트의 절결부에 연결하는 한편, 캐리어 플레이트의 배면측의 방향으로, 특히 캐리어 플레이트의 배면측에 대해 직각으로 정렬되며, 관통 개구는 분배기 플레이트의 절결부를 복귀 라인에 연결한다. 노즐 개구를 통해 냉각액이 캐리어 플레이트의 배면측에 가속된 속도로 충돌하게 된다. 바람직하게는, 노즐 플레이트는 다이아몬드 재료(예를 들면, CVD 또는 PDC 다이아몬드), 세라믹 또는 하드 메탈(예를 들면, 텅스텐 탄화물 또는 알루미늄 질화물)로 형성되며, 특히 적어도 0.3㎜, 바람직하게는 적어도 0.5㎜의 두께를 갖는다.
바람직하게는, 짝을 이루는 재료에 따라, 지지 구조체의 개별 구성 요소들은 예를 들면 구리계 및/또는 은계 경질 솔더에 의해 각각 솔더링되거나, 서로에 글루잉, 소결 또는 본딩될 수도 있다.
본 발명의 다른 특히 바람직한 실시예에서, 캐리어 플레이트의 배면측이 절결부를 구비하고, 공급 라인 및 복귀 라인을 갖는 지지 바디의 전면측에 고정되는 것이 제공된다. CVD 다이아몬드 캐리어 플레이트에는 예를 들면 레이저 가공에 의해 배면측에 대한 충돌 흐름의 충격을 지탱하는 절결부가 마련될 수 있으며, 이어서, 예를 들면, 텅스텐 탄화물로 이루어진 샤프트가 구조화된 배면측에 경질 솔더에 의해 솔더링될 수 있다. 이어서, 필요한 공급 및 복귀 라인이 스파크 부식에 의해 텅스텐 탄화물 내에 도입될 수 있다. 대안적으로는, 지지 바디는 개별 천공 디스크들로 이루어질 수 있는데, 이들 디스크는 레이저에 의해 원하는 크기로 절단되어 함께 솔더링되어 스택을 형성하게 되며, 그 구멍들은 서로 정렬되어 스택 내에 연속한 공급 및 복귀 라인을 형성할 수 있다.
지지 바디는 바람직하게는 세라믹 또는 하드 메탈(예를 들면, 텅스텐 탄화물 또는 알루미늄 질화물)로 형성되며, 캐리어 플레이트의 강성을 충분한 정도까지 증가시키기 위해 적어도 0.5㎝의 두께, 바람직하게는 0.5㎝ 내지 10㎝의 두께를 갖는다.
본 발명의 실시예의 변형예에서, 지지 바디 내의 공급 및 복귀 라인은 예를 들면 드릴링에 의해 지지 바디 내에 서로 인접하게 도입되는 관통 채널에 의해 형성된다. 실시예의 변형예 또는 그 대안으로서, 지지 바디 내의 공급 라인은 대조적으로 갭(환형)을 형성하도록 지지 바디의 관통 채널 내에 배치되는 별도의 튜브(예를 들면, 노즐 니들)에 의해 각각 형성된다. 지지 바디 내의 복귀 라인은 관통 채널과 튜브 사이에 존재하는 갭(환형)에 의해 각각 형성된다. 이 경우, 공급 라인은 링 또는 부분 링 형태의 단지 하나의 단일 복귀 라인에 의해 둘러싸이며, 복귀 라인이 링 형태인 경우, 냉각의 균일한 공간적 분포가 얻어진다. 대안적으로, 그와는 반대로 복귀 라인이 지지 바디의 관통 채널 내의 별도의 튜브(예를 들면, 노즐 니들)에 의해 각각 형성될 수도 있고, 그 공급 라인이 관통 채널과 튜브 사이에 존재하는 갭(환형)에 의해 각각 형성될 수도 있다.
바람직하게는, 각각의 공급 라인은 복수의 복귀 라인에 의해, 특히 공급 라인에 대해 점대칭을 이루는 복수의 복귀 라인에 의해 둘러싸이며, 이들 복귀 라인은 또한 이들에 의해 둘러싸인 공급 라인이 들어가는 분배기 플레이트의 절결부로부터 나온다. 달리 말해, 복수의 복귀 라인이 각 공급 라인에 할당되어, 냉각의 균일한 공간적 분포가 얻어지게 한다. 하지만, 특히 캐리어 플레이트의 재료가 캐리어 플레이트 내에서 충분한 열 확산을 허용한다면, 예를 들면 공급 라인당 단지 하나의 복귀 라인으로 인한 냉각의 불균일한 공간적 분포가 이용될 수도 있다.
유리하게는, 공급 라인과 복귀 라인은 지지 구조체의 길이방향으로, 즉 지지 바디의 경우에 그 두께방향으로 서로 평행하게 연장한다.
본 발명은 또한, 전술한 바와 같이 형성된 충돌 냉각 장치와, 이 충돌 냉각 장치의 캐리어 플레이트의 전면측에 고정된 레이저 디스크를 구비한 레이저 디스크 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 이점 및 유리한 개선점들은 상세한 설명, 도면 및 청구 범위로부터 얻어질 것이다. 마찬가지로, 전술한 특징들은 물론 기재할 특징들은 각각 단독으로 임의의 원하는 조합으로 함께 이용될 수 있다. 도시하고 설명하는 실시예들은 총망라한 리스트로서 이해할 것이 아니라, 오히려 본 발명의 설명을 위한 예시적 성격을 갖는다. 도면에서,
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 충돌 냉각 장치의 제1 예시적 실시예를 장착 상태(도 1a) 및 분해 상태(도 1b)로 도시하며,
도 2는 2개의 복귀 라인 사이에 배치된 공급 라인의 영역에서의 도 1의 충돌 냉각 장치를 통한 개략적 길이방향 단면도를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 충돌 냉각 장치의 제2 예시적 실시예를 도 2와 유사한 개략적 길이방향 단면도로 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 충돌 냉각 장치의 제3 예시적 실시예를 도 2와 유사한 개략적 길이방향 단면도로 도시하며,
도 5는 본 발명에 따른 충돌 냉각 장치의 제4 예시적 실시예를 도 2와 유사한 개략적 길이방향 단면도로 도시한다.
도면에 대한 이하의 상세한 설명에서, 동일한 도면 부호는 동일 또는 기능적으로 동일한 구성 요소를 가리키는 데에 이용된다.
도 1a 및 도 1b에 도시한 충돌 냉각 장치(1)는 디스크 레이저(도시 생략)의 레이저 디스크(2)를 냉각액에 의해 냉각하는 기능을 한다. 레이저 디스크(2)는 레이저 활성 게인 재료로 형성되며, 예를 들면 약 50㎛ 내지 약 500㎛의 두께를 갖는 Yb:YAG, Yb:LuAG, Yb:YAG, Yb:YLF, Yb:Lu2O3, Yb:LuAG, Yb:CALGO, Nd:YAG 또는 Nd:YVO4 결정일 수 있다.
충돌 냉각 장치(1)는 레이저 디스크(2)가 전면측(3a)에 고정되는 디스크형 캐리어 플레이트(3)와, 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)에 고정되는 배면측 지지 구조체(4)를 포함한다. 지지 구조체(4)는 디스크형 분배기 플레이트(5), 디스크형 노즐 플레이트(6), 및 약 20 내지 40㎜의 직경을 갖는 원통형 지지 바디(지지 블록)(7)를 구비한다. 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)은 분배기 플레이트(5)의 전면측(5a)에 고정되며, 그 배면측(5b)은 또한 노즐 플레이트(6)의 전면측(6a)에 고정된다. 노즐 플레이트(6)의 배면측(6b)은 지지 바디(7)의 전면측(7a)에 고정된다.
캐리어 플레이트(3)는 다이아몬드 재료, 예를 들면 CVD 다이아몬드 또는 다결정 다이아몬드 복합재(PDC)로 형성되며, 이들 다이아몬드 재료는, 높은 열전도성을 갖는 동시에, 배면측의 냉각 구조체에 의해 전면측(3a)에 장착된 레이저 디스크(2)의 형태가 상당히 영향을 받는 것을 피하기에 충분한 고유 강도를 갖는다. 바람직하게는, 캐리어 플레이트(3)는 겨우 약 2 내지 4㎜의 두께를 갖는다.
분배기 플레이트(5)는 복수의 절결부(8)를 구비하며, 이들 절결부(8)는 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)과 노즐 플레이트(6)의 전면측(6a) 모두를 향해 개구되고, 이에 따라 분배기 플레이트(5)의 전면측(5a)에서부터 배면측(5b)까지 관통 개구로서 연장한다. 냉각 특성을 최적화하기 위해, 분배기 플레이트(5)도 마찬가지로 다이아몬드 재료(예를 들면, CVD 또는 PDC 다이아몬드)로 형성될 수 있거나, 대안적으로 세라믹 또는 하드 메탈(예를 들면, 텅스텐 탄화물 또는 알루미늄 질화물)로 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 분배기 플레이트(5)는 겨우 약 5㎜의 두께를 갖는다.
노즐 플레이트(6)는 세라믹 또는 하드 메탈로 형성되며, 복수의 소형 노즐 개구(9) 및 복수의 관통 채널(10)을 구비하며, 각 노즐 개구(9)는 복수의 관통 채널(10)에 의해 둘러싸인다. 노즐 개구(9)는 각각 캐리어 플레이트(3)의 배면측에 대해 직각으로 배향된다. 바람직하게는, 노즐 플레이트(6)는 겨우 약 5㎜의 두께를 갖는다.
지지 바디(7)는 세라믹 또는 하드 메탈(예를 들면, 텅스텐 탄화물 또는 알루미늄 질화물)로 형성되며, 0.3 내지 5㎜(바람직하게는 3㎜)의 라인 직경을 갖고 관통 채널로서 형성된 복수의 냉각액 공급 및 복귀 라인(11, 12)을 구비하며, 이들 라인(11, 12)은 지지 바디(7)의 두께 방향으로 서로 평행하게 연장한다. 이 경우, 각 공급 라인(11)은 복수의 복귀 라인(12), 본 명세서에는 예를 들면 6개의 복귀 라인(12)에 의해 둘러싸인다. 각 공급 라인(11)은 노즐 플레이트(6)의 노즐 개구(9) 중 하나를 통해 분배기 플레이트(5)의 절결부(8) 중 하나로 들어간다. 또한, 절결부 내로 들어가는 공급 라인(11)을 둘러싸는 6개의 복귀 라인(12)이 노즐 플레이트(6)의 관통 채널(10)을 통해 각 절결부(8)로부터 나온다. 바람직하게는, 지지 바디(7)는 0.5㎝ 내지 10㎝의 두께를 갖는다.
짝을 이루는 재료에 의존하여, 충돌 냉각 장치(1)의 개별 구성 요소(3, 5 내지 7)를 연결하는 데에 솔더링, 글루잉, 소결 또는 본딩 프로세스가 고려된다. 솔더를 선택할 때, 부식과 관련하여 솔더와 냉각 회로 간의 양립성이 고려되어야 한다. 따라서, 바람직하게는 강력한 접착 본딩, 높은 강도와 강성으로 인해, 구리계 및/또는 은계 솔더가 이용된다.
단일 공급 라인(11)과 2개의 복귀 라인(12)에 대해 도 2에 단지 개략적으로 도시한 바와 같이, 냉각액(13)은 지지 바디(7)의 공급 라인(11)을 통해 충돌 냉각 장치(1) 내로 흘러 노즐 플레이트(6)의 노즐 개구(9)로 보내진다. 노즐 개구(9)의 개구 단면이 공급 라인(11)의 라인 단면보다 작기 때문에, 냉각액(13)은 노즐 개구(9)로부터 가속된 속도로 절결부(8) 내로 나와, 거기서 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)에 충돌하여 이를 냉각시킨다. 충돌 냉각부는 도 2에 전체적으로 도면 부호 14로 나타낸다. 이어서, 다시 튕겨진 냉각액(13)은 절결부(8) 내에서 반경방향 외측으로 흘러, 노즐 플레이트(6)의 관통 채널(10)을 통해 지지 바디(7)의 복귀 라인(12) 내로 흐른다.
도 3에 도시한 충돌 냉각 장치(1)는, 분배기 플레이트(5)의 절결부(8)가 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b) 쪽에서 분배기 플레이트(5)의 베이스(17)에 의해 폐쇄되어 있다는 점만이 도 2와 다르다. 냉각액(13)은 분배기 플레이트(5)의 베이스(17)에 충돌하여, 캐리어 플레이트(3)가 냉각액(13)에 의해 직접 냉각되는 것이 아니라 분배기 플레이트(5)의 베이스(17)를 매개로 간접적으로 냉각된다. 이에 의해, 캐리어 플레이트(3)와 분배기 플레이트(5) 사이에 위치한 솔더와 냉각액(13) 간의 직접적인 접촉이 회피되어, 부식의 우려를 감소시킨다.
도 4에 도시한 충돌 냉각 장치(1)는, 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)이 지지 바디(7)의 전면측(7a) 쪽에서 개방된 절결부(8')을 구비하고 지지 바디(7)의 전면측(7a)에 직접 고정되어 있다는 점에서 도 2 및 도 3과 상이하다. 공급 라인(11)은 캐리어 플레이트(3)의 절결부(8') 내로 들어가고 또한 이로부터 복귀 라인(12)이 나온다. 냉각액(13)은 공급 라인(11)으로부터 바로 절결부(8') 내로 나와, 거기서 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)에 충돌하여 이를 냉각시킨다.
절결부(8')는 예를 들면 레이저 가공에 이해 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b) 내로 도입된다. 그러면, 캐리어 플레이트(3)의 이러한 구조화된 배면측(6b)이 지지 바디(7)의 전면측(7a)에 경질 솔더에 의해 솔더링된다. 마지막으로, 필요한 공급 및 복귀 라인(11, 12)은 스파크 부식에 의해 지지 바디(7) 내에 도입될 수 있다. 대안적으로는, 지지 바디(7)는 개별 천공 디스크들로 이루어질 수 있는데, 이들 디스크는 레이저에 의해 원하는 크기로 절단되어 함께 솔더링되어 스택을 형성하게 되며, 그 구멍들은 서로 정렬되어 스택 내에 연속한 공급 및 복귀 라인(11, 12)을 형성할 수 있다.
도 5에 도시한 충돌 냉각 장치(1)는, 지지 바디(7) 내의 공급 라인(11)이 별도의 자립형 튜브(18)(예를 들면, 고급 강)에 의해 형성되고, 이 튜브(18)는 지지 바디(7)의 관통 채널(15) 내에 배치되어 환형 갭(16)을 형성하며, 그 지지 바디(7) 내에는 튜브(18)와 관통 채널(15) 사이에 존재하는 환형 갭(16)에 의해 형성되는 단일 복귀 라인(12)만이 연장하고 있다는 점에서만 도 2와 상이하다. 튜브(18)는 그 한쪽의 자유단이 절결부(8')까지 연장하고 다른 쪽의 고정단이 지지 바디(7)의 배면측에 고정된다. 대안적으로, 도 3의 분배기 플레이트(5) 또는 도 4의 캐리어 플레이트(3)가 이용될 수도 있다.

Claims (19)

  1. 레이저 디스크(2)를 위한 충돌 냉각 장치(impingement cooling device)(1)로서:
    상기 레이저 디스크(2)가 전면측(3a)에 고정될 수 있는 캐리어 플레이트(3);
    상기 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)이 전면측에 고정된 지지 구조체(4); 및
    냉각액(13)에 의해 상기 캐리어 플레이트(3)를 냉각시키는 충돌 냉각부(14)를 포함하며,
    상기 지지 구조체(4)는, 냉각액(13)이 상기 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)의 방향으로 나오게 되는 복수의 냉각액 공급 라인(11), 및 복수의 냉각액 복귀 라인(12)을 포함하는,
    충돌 냉각 장치(1)에 있어서,
    상기 공급 라인(11)과 복귀 라인(12)이 상기 지지 구조체(4)의 길이방향으로 서로 평행하게 연장하며
    상기 지지 구조체(4)가 상기 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)에 인접한 영역에 복수의 절결부(cutout)(8)를 포함하고, 상기 냉각액 공급 라인(11)은 상기 복수의 절결부(8) 내로 들어가고 상기 냉각액 복귀 라인(12)은 상기 복수의 절결부(8)로부터 나오며,
    지지 바디(7) 내의 공급 라인(11)은 각각 상기 지지 바디(7)의 관통 채널(15) 내에 배치된 별도의 튜브(18)에 의해 형성되고 상기 지지 바디(7) 내의 복귀 라인(12)은 각각 상기 관통 채널(15)과 튜브(18) 사이에 존재하는 환형 갭(16)에 의해 형성되거나, 또는 상기 복귀 라인(12)이 각각 상기 튜브(18)에 의해 형성되고 상기 공급 라인(11)이 각각 상기 환형 갭(16)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 구조체(4)의 절결부(8)는 상기 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b) 쪽에서 개방되는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지 구조체(4)의 절결부(8)는 상기 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b) 쪽에서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트(3)는 다이아몬드 재료로 형성되며, 최대 5㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트(3)는 최대 3㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트(3)는 최대 2㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)은 상기 절결부(8)를 갖는 분배기 플레이트(5)의 전면측(5a)에 고정되며, 상기 분배기 플레이트(5)의 배면측(5b)은 공급 및 복귀 라인(11, 12)을 갖는 지지 바디(7)에 고정되는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분배기 플레이트(5)의 절결부(8)는 상기 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b) 쪽에서 개방되고, 상기 냉각액(13)은 상기 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)에 충돌하는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 분배기 플레이트(5)의 절결부(8)는 상기 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b) 쪽에서 분배기 플레이트(5)의 베이스(17)에 의해 폐쇄되며, 상기 냉각액(13)은 상기 분배기 플레이트(5)의 베이스(17)에 충돌하는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 지지 바디(7)는 세라믹 또는 하드 메탈로 이루어지며, 적어도 0.5㎝의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 분배기 플레이트(5)와 상기 지지 바디(7) 사이에는 노즐 개구(9)와 관통 개구(10)를 갖는 노즐 플레이트(6)가 배치되며, 상기 노즐 개구(9)는 상기 지지 바디(7)의 공급 라인(11)을 각각 상기 분배기 플레이트(5)의 절결부(8)에 연결하는 한편, 상기 캐리어 플레이트(3)의 배면측(3b)의 방향으로 정렬되며, 상기 관통 개구(10)는 상기 분배기 플레이트(5)의 절결부(8)를 상기 복귀 라인(12)에 연결하는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분배기 플레이트(5) 또는 상기 노즐 플레이트(6)는 다이아몬드 재료, 세라믹 또는 하드 메탈로 형성되며, 적어도 0.3㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트(3)와 상기 지지 구조체(4) 또는 상기 지지 구조체(4)의 개별 구성 요소(5 내지 7)들은 각각 서로에 솔더링, 글루잉, 소결 또는 본딩되는 것을 특징으로 하는 충돌 냉각 장치.
  18. 삭제
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 충돌 냉각 장치(1)와, 이 충돌 냉각 장치(1)의 캐리어 플레이트(3)의 전면측(3a)에 고정된 레이저 디스크(2)를 구비하는 레이저 디스크 모듈(20).
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