KR102637075B1 - 광 덤핑 장치 및 광 덤핑 장치를 포함하는 레이저 가공 장치 - Google Patents
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Abstract
일 실시예는, 외부로부터 입사하는 광의 에너지를 감쇠시키는 광 에너지 감쇠부, 상기 광 에너지 감쇠부에 인접하여 마련되는 것으로, 몸체와 상기 몸체의 일단에 형성된 공기 유입구와 상기 몸체의 타단에 형성된 공기 배출구를 포함하고, 상기 공기 유입구를 통해 공급되어 내부에 흐르는 공기의 진행 방향을 변경시킴으로써 상기 공기의 난류(turbulence)를 형성하는 지그재그 형상의 적어도 하나의 공기 통로를 가지는 냉각 배관부 및 상기 공기 유입구를 통해 상기 적어도 하나의 공기 통로와 연결되며 상기 적어도 하나의 공기 통로에 공기를 공급하는 공기 공급부를 포함하는 광 덤핑 장치를 제공한다.
Description
본 개시의 기술적 사상은 광 덤핑 장치 및 광 덤핑 장치를 포함하는 레이저 가공 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공냉식 냉각 장치를 포함하는 광 덤핑 장치 및 광 덤핑 장치를 포함하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
레이저 광은 절단(cutting), 용접(welding), 납땜(soldering) 및 어닐링(anealing) 등 다양한 작업에 널리 사용되고 있다. 레이저 광을 이용한 레이저 가공 과정에서 레이저 발진기에서 발진된 레이저 광을 일시적으로 차단해야 하는 상황이 종종 발생하게 된다. 예를 들어, 가공 대상물의 절단 시 레이저 광과 가공 대상물 간을 정밀하게 정렬(alignment)하는 경우 또는 액정 디스플레이(Liquid crystal display)에 사용되는 유리 기판의 어닐링 시 원하는 부분을 어닐링하기 위해 유리 기판을 이송하는 경우가 그러하다.
또한, 가공 대상물에 레이저 광을 집광하여 가공 대상물에 대해 레이저 가공을 수행하는 경우, 가공 대상물에 의해 반사되어 레이저 광이 레이저 가공 장치로 입사하여 레이저 가공이 손상될 위험이 있다. 이 경우, 가공 대상물에 의해 반사된 레이저 광에 의한 레이저 가공 장치의 손상을 방지하기 위해, 가공 대상물에 의해 반사된 레이저 광을 차단할 필요가 있다. 이처럼, 다양한 목적에 따라 레이저 가공 시에 레이저 광을 차단해야 하는 경우, 광 덤핑 장치를 이용하여 레이저 광의 에너지를 감쇠시킬 수 있다. 광 덤핑 장치는 레이저 광에 대해 흡수, 산란 등을 일으켜 레이저 광의 에너지를 감쇠시킬 수 있다.
그런데 광 덤핑 장치에 의해 레이저 광의 에너지가 감쇠되는 과정에서 레이저 광의 에너지의 일부가 광 덤핑 장치에 전달되어 광 덤핑 장치의 온도가 증가하여 광 덤핑 장치를 포함하는 레이저 가공 장치의 성능이 열화될 수 있다. 레이저 가공 장치의 성능 열화를 방지하기 위해서 광 덤핑 장치를 냉각시키는 냉각 장치가 사용될 수 있다.
광 덤핑 장치를 냉각시키는 냉각 장치로는 공기의 흐름을 이용하여 발열체를 냉각시키는 공냉식 냉각 장치와 액체의 흐름을 이용하여 발열체를 냉각시키는 수냉식 냉각 장치가 있다. 일반적으로, 100W 이상의 높은 에너지를 가지는 레이저 광에 의해 가열되는 광 덤핑 장치에 대해서는 수냉식 냉각 장치가 주로 사용되고 있다.
그러나, 2차 전지 제조 공정과 같이 액체를 사용할 수 없는 드라이(dry) 공정이 필요한 경우에는 공냉식 냉각 장치를 사용해야 할 필요가 있다. 이에 따라, 100W 이상의 높은 에너지를 가지는 레이저 광에 의해 가열되는 광 덤핑 장치를 효율적으로 냉각시킬 수 있으면서도 드라이 공정에도 적용될 수 있는 개선된 효율을 가지는 공냉식 냉각 장치를 개발할 필요가 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따라, 100W 이상의 높은 에너지를 가지는 레이저 광에 의해 가열되는 광 에너지 감쇠부를 효율적으로 냉각시킬 수 있는 공냉식 냉각 장치를 포함하는 광 덤핑 장치 및 광 덤핑 장치를 포함하는 레이저 가공 장치를 제공하고자 한다.
일 실시예는,
외부로부터 입사하는 광의 에너지를 감쇠시키는 광 에너지 감쇠부, 광 에너지 감쇠부에 인접하여 마련되는 것으로, 몸체와 상기 몸체의 일단에 형성된 공기 유입구와 상기 몸체의 타단에 형성된 공기 배출구를 포함하고, 상기 공기 유입구를 통해 공급되어 내부에 흐르는 공기의 진행 방향을 변경시킴으로써 상기 공기의 난류(turbulence)를 형성하는 지그재그 형상의 적어도 하나의 공기 통로를 가지는 냉각 배관부 및 상기 공기 유입구를 통해 상기 적어도 하나의 공기 통로와 연결되며 상기 적어도 하나의 공기 통로에 공기를 공급하는 공기 공급부를 포함하는, 광 덤핑 장치를 제공한다.
상기 적어도 하나의 공기 통로 각각은, 제1 방향으로 연장된 적어도 하나의 제1 공기 통로 유닛과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 적어도 하나의 제2 공기 통로 유닛을 포함하는 서브 공기 통로를 포함할 수 있다.
상기 서브 공기 통로는 상기 적어도 하나의 제1 공기 통로 유닛 및 상기 적어도 하나의 제2 공기 통로 유닛이 서로 연결된 단일한 형태를 가지는, 광 덤핑 장치.
상기 적어도 하나의 공기 통로 각각은, 내부에 상기 공기가 흐르는 통로를 제공하고, 상기 공기 유입구와 연결되는 일단과 상기 일단과 이격된 타단을 포함하는 디귿자 형상을 가지는 제1 서브 공기 통로를 포함할 수 있다.
상기 제1 서브 공기 통로는 상기 공기 유입구와 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제1 수평 공기 통로 유닛, 상기 제1 수평 공기 통로 유닛의 상기 공기 유입구와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수직 방향으로 연장 형성되는 제1 수직 공기 통로 유닛, 상기 제1 수직 공기 통로 유닛의 상기 제1 수평 공기 통로 유닛과 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제2 수평 공기 통로 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1 수평 공기 통로 유닛의 상기 수평 방향과 수직한 단면의 폭은 상기 제1 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향과 수직한 단면의 폭보다 클 수 있다.
상기 제2 수평 공기 통로 유닛의 상기 수평 방향과 수직한 단면의 폭은 상기 제1 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향과 수직한 단면의 폭보다 클 수 있다.
상기 제2 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향으로의 길이는 상기 제1 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향으로의 길이보다 짧을 수 있다.
상기 적어도 하나의 공기 통로 각각은, 내부에 상기 제1 서브 공기 통로로부터의 상기 공기가 흐르는 통로를 제공하고, 상기 제1 서브 공기 통로의 상기 타단과 연결되며, 통로 단면이 증가하다가 감소하는 구간을 포함하는 중앙 연결부 및 내부에 상기 중앙 연결부로부터의 상기 공기가 흐르는 통로를 제공하고, 상기 중앙 연결부와 연결되는 일단과 상기 공기를 배출하는 상기 공기 배출구가 형성된 타단을 포함하는 디귿자 형상을 가지는 제2 서브 공기 통로를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 서브 공기 통로는 상기 중앙 연결부와 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제3 수평 공기 통로 유닛, 상기 제3 수평 공기 통로 유닛의 상기 중앙 연결부와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수직 방향으로 연장 형성되는 제2 수직 공기 통로 유닛, 상기 제2 수직 공기 통로 유닛의 상기 제3 수평 공기 통로 유닛과 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제4 수평 공기 통로 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제3 수평 공기 통로 유닛의 상기 수평 방향과 수직한 단면의 폭은 상기 제2 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향과 수직한 단면의 폭보다 클 수 있다.
상기 제4 수평 공기 통로 유닛의 상기 수평 방향과 수직한 단면의 폭은 상기 제2 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향과 수직한 단면의 폭보다 클 수 있다.
상기 적어도 하나의 공기 통로 각각은, 내부에 상기 공기가 흐르는 통로를 제공하며 상기 공기 유입구로부터 상기 제1 서브 공기 통로와 다른 방향으로 분기되며 상기 제1 서브 공기 통로와 상기 중앙 연결부를 통해 서로 연결되는 제3 서브 공기 통로와 상기 중앙 연결부로부터 상기 제2 서브 공기 통로와 다른 방향으로 분기되며 상기 제2 서브 공기 통로와 상기 공기 배출구를 통해 서로 연결되는 제4 서브 공기 통로를 포함할 수 있다.
상기 제3 서브 공기 통로와 제4 서브 공기 통로 각각은 디귿자 형상을 가질 수 있다.
상기 제3 서브 공기 통로는 상기 공기 유입구와 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제5 수평 공기 통로 유닛, 상기 제5 수평 공기 통로 유닛의 상기 공기 유입구와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수직 방향으로 연장 형성되는 제3 수직 공기 통로 유닛, 상기 제3 수직 공기 통로 유닛의 상기 제5 수평 공기 통로 유닛과 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제6 수평 공기 통로 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제4 서브 공기 통로는 상기 중앙 연결부와 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제7 수평 공기 통로 유닛, 상기 제7 수평 공기 통로 유닛의 상기 중앙 연결부와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수직 방향으로 연장 형성되는 제4 수직 공기 통로 유닛, 상기 제4 수직 공기 통로 유닛의 상기 제7 수평 공기 통로 유닛과 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제8 수평 공기 통로 유닛을 포함할 수 있다.
상기 광 에너지 감쇠부는, 상기 입사광을 산란시키는 요철 패턴을 포함하는 광 산란 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 냉각 배관부는 두 개 이상의 공기 통로를 포함할 수 있다.
상기 광 덤핑 장치는, 상기 공기 배출구와 연결되는 소음기를 더 포함할 수 있다.
일 실시예는,
레이저 광원, 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 광을 가공 대상물에 주사하는 레이저 헤드, 상기 가공 대상물에 인접하여 마련되어 상기 가공 대상물로부터 반사된 레이저 광의 에너지를 감쇠시키는 상기 광 덤핑 장치를 포함하는 레이저 가공 장치를 제공한다.
본 개시의 다양한 실시예에 따라, 100W 이상의 높은 에너지를 가지는 레이저 광에 의해 가열되는 광 에너지 감쇠부를 효율적으로 냉각시킬 수 있는 공냉식 냉각 장치를 포함하는 광 덤핑 장치 및 광 덤핑 장치를 포함하는 레이저 가공 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따라, 레이저 광의 에너지를 감쇠시키는 광 에너지 감쇠부와 광 에너지 감쇠부에 인접하여 마련되며 공기의 난류를 형성하는 지그재그 형상의 공기 통로를 가지는 냉각 배관부를 포함하는 광 덤핑 장치 및 광 덤핑 장치를 포함하는 레이저 가공 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따라, 수평 방향 공기 통로 유닛의 폭과 수직 방향 공기 통로 유닛의 폭이 서로 다르게 설계된 냉각 배관부에 의해 효율적으로 광 에너지 감쇠부에 대한 냉각이 이루어짐과 동시에, 가열된 공기의 배출이 활발히 이루어지도록 하는 구조를 가지는 광 덤핑 장치 및 광 덤핑 장치를 포함하는 레이저 가공 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 광 덤핑 장치의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 광 덤핑 장치의 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 광 덤핑 장치의 정면에서 바라본 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 광 덤핑 장치의 측면에서 바라본 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 5는 도 1의 광 덤핑 장치의 평면도이다.
도 6은 도 1의 광 덤핑 장치의 후면에서 바라본 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 7은 도 3의 광 덤핑 장치에 포함된 중앙 연결부의 예시적인 구성을 확대하여 도시한 것이다.
도 8은 도 1의 광 덤핑 장치의 측면에서 바라본 내부 구조에서의 공기의을 흐름을 간략하게 도시한 것이다.
도 9는 다른 일 실시예에 따른 광 덤핑 장치의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 10은 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 11은 다른 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 광 덤핑 장치의 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 광 덤핑 장치의 정면에서 바라본 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 광 덤핑 장치의 측면에서 바라본 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 5는 도 1의 광 덤핑 장치의 평면도이다.
도 6은 도 1의 광 덤핑 장치의 후면에서 바라본 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 7은 도 3의 광 덤핑 장치에 포함된 중앙 연결부의 예시적인 구성을 확대하여 도시한 것이다.
도 8은 도 1의 광 덤핑 장치의 측면에서 바라본 내부 구조에서의 공기의을 흐름을 간략하게 도시한 것이다.
도 9는 다른 일 실시예에 따른 광 덤핑 장치의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 10은 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 11은 다른 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면 상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위, 아래, 좌, 우에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위, 아래, 좌, 우에 있는 것도 포함할 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
"상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 이러한 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있으며, 반드시 기재된 순서에 한정되는 것은 아니다.
도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
모든 예들 또는 예시적인 용어의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 이러한 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 광 덤핑 장치(100)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 2는 도 1의 광 덤핑 장치(100)의 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 3은 도 1의 광 덤핑 장치(100)의 정면에서 바라본 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 4는 도 1의 광 덤핑 장치(100)의 측면에서 바라본 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 5는 도 1의 광 덤핑 장치(100)의 평면도이다. 도 6은 도 1의 광 덤핑 장치(100)의 후면에서 바라본 내부 구조의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 7은 도 3의 광 덤핑 장치(100)에 포함된 중앙 연결부(43)의 예시적인 구성을 확대하여 도시한 것이다. 도 8은 도 1의 광 덤핑 장치(100)의 측면에서 바라본 내부 구조에서의 공기의 흐름을 간략하게 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 광 덤핑 장치(100)는 광 에너지 감쇠부(10), 광 에너지 감쇠부(10)와 인접하여 마련되어 광 에너지 감쇠부(10)를 냉각시키는 냉각 배관부(20), 냉각 배관부(20)와 연결되어 냉각 배관부(20) 내부에 공기를 공급하는 공기 공급부(30, 31)를 포함할 수 있다.
광 덤핑 장치(100)는 광의 에너지를 감쇠시키는 부재로서, 예를 들어, 레이저 광원으로부터 방출되는 레이저 광을 이용하여 가공 대상물을 가공하는 레이저 가공 장치에 포함되어 가공 대상물에 의해 반사된 레이저 광의 에너지를 감쇠시키는 역할을 수행할 수 있다.
광 에너지 감쇠부(10)는 외부로부터의 입사광의 에너지를 감쇠시키는 부재일 수 있다. 광 에너지 감쇠부(10)로 입사하는 광은 레이저 광일 수 있다. 예를 들어, 광 에너지 감쇠부(10)는 표면에 격자 패턴이 형성된 평판형의 산란 부재를 포함할 수 있다. 즉, 광 에너지 감쇠부(10)는 입사광을 산란시키는 요철 패턴을 포함하는 광 산란 플레이트를 포함할 수 있다.
레이저 광이 광 에너지 감쇠부(10)로 입사하면, 광 에너지 감쇠부(10)의 표면에서 레이저 광이 산란되어 레이저 광의 에너지가 감쇠될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 광 에너지 감쇠부(10)는 광 산란 플레이트 이외에, 입사광을 반사 또는 흡수하여 입사광의 에너지를 감쇠시키는 다양한 광 에너지 감쇠 부재를 포함할 수도 있다.
광 에너지 감쇠부(10)에 의해 레이저 광의 에너지가 감쇠되는 과정에서, 레이저 광의 에너지의 일부가 광 에너지 감쇠부(10)로 전달되어 광 에너지 감쇠부(10)의 온도가 증가할 수 있다. 광 에너지 감쇠부(10)의 온도가 일정 온도 이상으로 증가하게 되면 광 덤핑 장치(100)의 안정성이 저하될 수 있으므로, 광 에너지 감쇠부(10)의 온도를 일정 온도 이하로 냉각시킬 필요가 있다.
냉각 배관부(20)는 광 에너지 감쇠부(10)에 인접하여 마련되어 광 에너지 감쇠부(10)에 입사한 레이저 광의 에너지가 감쇠되는 과정에서 온도가 증가한 광 에너지 감쇠부(10)를 냉각시키는 부재일 수 있다. 냉각 배관부(20)는 공냉식 냉각 부재일 수 있다. 도 2를 참조하면, 예를 들어, 냉각 배관부(20)는 몸체(23)와 몸체(23) 내부를 관통하는 적어도 하나의 공기 통로(21, 22)를 포함할 수 있다. 도 2에서 몸체(23) 내부에 점선으로 표시된 영역이 공기 통로(21, 22)를 의미한다. 이와 유사하게, 도 4와 도 6에서도 점선으로 표시된 영역이 공기 통로(21, 22)를 의미한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 예를 들어, 냉각 배관부(20)는 몸체(23)와 몸체(23)의 일단에 형성된 공기 유입구(41, 51)와 몸체(23)의 타단에 형성된 공기 배출구(45, 55)를 포함하고, 공기 유입구(41, 51)를 통해 공급되어 내부에 흐르는 공기의 진행 방향을 변경시킴으로써 공기의 난류(turbulence)를 형성하는 지그재그 형상의 적어도 하나의 공기 통로(21, 22)를 가질 수 있다. 지그재그 형상을 가지는 공기 통로(21, 22) 내부의 구부러진 영역에서 공기 통로(21, 22) 내부에 흐르는 공기가 공기 통로(21, 22)의 내측벽에 부딪히면서 난류가 형성될 수 있다. 이처럼 공기 통로(21, 22) 내부에 공기의 난류에 의해서 광 에너지 감쇠부(10)에 대한 냉각 효율이 증가할 수 있다.
공기 통로(21, 22)가 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 달리, 구부러지지 않고 일자 형상을 갖도록 설계된 경우에는, 공기 통로(21, 22) 내부에서는 중앙부에 비해 외측면에 가까워질수록 내부 공기의 이동 속도가 감소하게 된다. 공기 통로(21, 22)의 외측면에 가까운 영역에서의 공기의 이동 속도가 느려질수록, 공기 통로(21, 22) 내부에 흐르는 공기를 이용한 공냉식 냉각의 효율이 감소하게 된다.
반면에, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 지그재그 형상을 갖도록 설계된 공기 통로(21, 22) 내부의 구부러진 영역에서 공기의 난류가 형성되고 이로 인해 공기 통로(21, 22)의 외측면에 가까운 영역에서의 공기의 이동 속도가 증가하게 된다. 이처럼, 지그재그 형상을 갖도록 설계된 공기 통로(21, 22) 내부에서는 공기 통로(21, 22)의 외측면에 가까운 영역에서의 공기의 이동 속도가 느려지지 않고 오히려 증가할 수 있으므로, 공기 통로(21, 22) 내부에 흐르는 공기를 이용한 공냉식 냉각의 효율이 증가할 수 있다.
공기 통로(21, 22)의 지그재그 형상에 대해서는 아래에서 도 2 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.
예를 들어, 냉각 배관부(20)는 제1 공기 유입구(41)를 통해 공급된 공기가 흐르는 제1 공기 통로(21)와 제2 공기 유입구(51)를 통해 공급된 공기가 흐르는 제2 공기 통로(22)를 포함할 수 있다. 제1 공기 통로(21) 내부에 흐르는 공기는 제1 공기 통로(21)의 제1 공기 유입구(41)가 형성된 일단과 이격된 타단에 형성된 제1 공기 배출구(45)를 통해 제1 공기 통로(21) 외부로 배출될 수 있다. 또한, 제2 공기 통로(22) 내부에 흐르는 공기는 제2 공기 통로(22)의 제2 공기 유입구(51)가 형성된 일단과 이격된 타단에 형성된 제2 공기 배출구(55)를 통해 제2 공기 통로(22) 외부로 배출될 수 있다.
도 2에는 제1 공기 통로(21)와 제2 공기 통로(22) 두 개의 공기 통로가 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 냉각 배관부(20)는 몸체(23) 내부를 관통하는 세 개 이상의 공기 통로를 포함하거나, 한 개의 공기 통로를 포함할 수도 있다. 이하에서는 냉각 배관부(20)가 제1 공기 통로(21)와 제2 공기 통로(22) 두 개의 공기 통로를 포함하는 경우에 대해 설명한다.
제1 공기 통로(21)와 제2 공기 통로(22) 각각은, 제1 방향으로 연장된 적어도 하나의 제1 공기 통로 유닛 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 적어도 하나의 제2 공기 통로 유닛을 포함하는 서브 공기 통로를 포함할 수 있다. 제1 공기 통로(21)와 제2 공기 통로(22) 각각이 포함하는 서브 공기 통로는 적어도 하나의 제1 공기 통로 유닛 및 적어도 하나의 제2 공기 통로 유닛이 서로 연결된 단일한 형태를 가질 수 있다. 여기서 제1 방향은 xy 평면과 평행한 임의의 한 방향인 '수평 방향' 이고, 제2 방향은 xy 평면과 수직한 z축 방향인 '수직 방향' 일 수 있다.
예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 공기 통로(21)는 제1-1 서브 공기 통로(42)와 제2-1 서브 공기 통로(44)를 포함할 수 있다. 제1 공기 통로(21)는 제1-1 서브 공기 통로(42)와 제2-1 서브 공기 통로(44)가 직렬로 연결된 구조를 포함할 수 있다. 또한, 제2 공기 통로(22)는 제1-2 서브 공기 통로(52)와 제2-2 서브 공기 통로(54)를 포함할 수 있다. 제2 공기 통로(22)는 제1-2 서브 공기 통로(52)와 제2-2 서브 공기 통로(54)가 직렬로 연결된 구조를 포함할 수 있다.
제1 공기 통로(21)의 제1-1 서브 공기 통로(42)와 제2-1 서브 공기 통로(44)는 제1 중앙 연결부(43)를 사이에 두고 서로 연결될 수 있다. 제1 중앙 연결부(43)는 내부에 제1-1 서브 공기 통로(42)로부터의 공기가 흐르는 통로를 제공할 수 있다. 제1 중앙 연결부(43)는 제1-1 서브 공기 통로(42)의 제1 공기 유입구(41)와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결될 수 있다. 이 경우, 제1 공기 통로(21)는 제1-1 서브 공기 통로(42), 제1 중앙 연결부(43), 및 제2-1 서브 공기 통로(44)가 서로 일체로 연결되어 형성된 구조를 포함할 수 있다.
제1 중앙 연결부(43)는 통로 단면이 증가하다가 감소하는 구간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, 제1 중앙 연결부(43)는 통로 단면이 일정한 제1 구간(91), 통로 단면이 증가하다가 감소하는 제2 구간(92), 통로 단면이 일정한 제3 구간(93)이 직렬로 연결된 구성을 포함할 수 있다. 이 경우, 연속 방정식(equation of continuity)을 따르는 자연 법칙에 의해, 제1 구간(91)에서 일정하던 공기의 이동 속도는 제2 구간(92)에서 감소하다가 다시 증가할 수 있고, 제3 구간(93)에서 다시 일정하게 유지될 수 있다.
또한, 제2 공기 통로(22)의 제1-2 서브 공기 통로(52)와 제2-2 서브 공기 통로(54)는 제2 중앙 연결부(53)를 사이에 두고 서로 연결될 수 있다. 제2 중앙 연결부(53)는 내부에 제1-2 서브 공기 통로(52)로부터의 공기가 흐르는 통로를 제공할 수 있다. 제2 중앙 연결부(53)는 제1-2 서브 공기 통로(52)의 제2 공기 유입구(51)와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결될 수 있다. 이 경우, 제2 공기 통로(22)는 제1-2 서브 공기 통로(52), 제2 중앙 연결부(53), 및 제2-2 서브 공기 통로(54)가 서로 일체로 연결되어 형성된 구조를 포함할 수 있다. 제2 중앙 연결부(53)는 제1 중앙 연결부(43)와 마찬가지로 통로 단면이 증가하다가 감소하는 구간을 포함할 수 있다.
한편, 도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 공기 통로(21)는 내부에 공기가 흐르는 통로를 제공하며 제1 공기 유입구(41)로부터 제1-1 서브 공기 통로(42)와 다른 방향으로 분기되며 제1-1 서브 공기 통로(42)와 제1 중앙 연결부(43)에서 서로 만나도록 형성되는 제3-1 서브 공기 통로(46)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 공기 통로(21)는 제1 중앙 연결부(43)로부터 제2-1 서브 공기 통로(44)와 다른 방향으로 분기되며 제2-1 서브 공기 통로(44)와 제1 공기 배출구(45)에서 서로 만나도록 형성되는 제4-1 서브 공기 통로(48)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 공기 통로(21)는 제3-1 서브 공기 통로(46), 제1 중앙 연결부(43), 및 제4-1 서브 공기 통로(48)가 서로 일체로 연결되어 형성된 구조를 포함할 수 있다.
또한, 제2 공기 통로(22)는 내부에 공기가 흐르는 통로를 제공하며 제2 공기 유입구(51)로부터 제1-2 서브 공기 통로(52)와 다른 방향으로 분기되며 제1-2 서브 공기 통로(52)와 제2 중앙 연결부(53)에서 서로 만나도록 형성되는 제3-2 서브 공기 통로(56)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 공기 통로(22)는 제2 중앙 연결부(53)로부터 제2-2 서브 공기 통로(54)와 다른 방향으로 분기되며 제2-2 서브 공기 통로(54)와 제2 공기 배출구(55)에서 서로 만나도록 형성되는 제4-2 서브 공기 통로(58)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제2 공기 통로(22)는 제3-2 서브 공기 통로(56), 제2 중앙 연결부(53), 및 제4-2 서브 공기 통로(58)가 서로 일체로 연결되어 형성된 구조를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 공기 통로(21)가 포함하는 제1-1 서브 공기 통로(42)는 내부에 공기가 흐르는 통로를 제공하고, 제1 공기 유입구(41)와 연결되는 일단과 이 일단과 이격된 타단을 포함하는 디귿자 형상을 가질 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 공기 통로(22)가 포함하는 제1-2 서브 공기 통로(52)는 내부에 공기가 흐르는 통로를 제공하고, 제2 공기 유입구(51)와 연결되는 일단과 이 일단과 이격된 타단을 포함하는 디귿자 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 제2 공기 통로(22)가 포함하는 제1-2 서브 공기 통로(52)는 몸체(23)의 상부 표면에 형성된 제2 공기 유입구(51)와 연결되며 제1 방향으로 연장 형성되는 제1-2 수평 공기 통로 유닛(61), 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장 형성되는 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62), 제1 방향으로 연장 형성되는 제2-2 수평 공기 통로 유닛(63)을 포함할 수 있다. 여기서 제1 방향은 xy 평면과 평행한 임의의 한 방향인 '수평 방향' 이고, 제2 방향은 xy 평면과 수직한 z축 방향인 '수직 방향' 일 수 있다.
제1-2 수직 공기 통로 유닛(62)은 제1-2 수평 공기 통로 유닛(61)의 제2 공기 유입구(51)와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결될 수 있다. 제2-2 수평 공기 통로 유닛(63)은 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62)의 제1-2 수평 공기 통로 유닛(61)과 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결될 수 있다. 다시 말해, 제1-2 수평 공기 통로 유닛(61), 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62), 및 제2-2 수평 공기 통로 유닛(63)은 디귿자 형상이 되도록 배치되어 서로 연결될 수 있다.
제1-2 수평 공기 통로 유닛(61)의 제1 방향(예를 들어, 수평 방향)과 수직한 단면의 폭(t1)은 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62)의 제2 방향(예를 들어, 수직 방향)과 수직한 단면의 폭(t2)보다 클 수 있다. 또한, 제2-2 수평 공기 통로 유닛(63)의 제1 방향(예를 들어, 수평 방향)과 수직한 단면의 폭(t3)은 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62)의 제2 방향(예를 들어, 수직 방향)과 수직한 단면의 폭(t2)보다 클 수 있다.
이 경우, 연속 방정식(equation of continuity)을 따르는 자연 법칙에 의해, 제1 수직 공기 통로 유닛(62)에서의 공기의 수직 방향으로의 이동 속도는 제1-2 수평 공기 통로 유닛(61) 또는 제2-2 수평 공기 통로 유닛(63)에서의 공기의 수평 방향으로의 이동 속도보다 더 클 수 있다. 이에 따라, 제2 공기 통로(22)를 통한 수직 방향으로의 공기의 배출이 더욱 활발히 일어날 수 있다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 제2 공기 통로(22)가 포함하는 제2-2 서브 공기 통로(54)는 제2 중앙 연결부(53)와 연결되며 제1 방향으로 연장 형성되는 제3-2 수평 공기 통로 유닛(64), 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장 형성되는 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65), 제1 방향으로 연장 형성되는 제4-2 수평 공기 통로 유닛(66)을 포함할 수 있다. 여기서 제1 방향은 xy 평면과 평행한 임의의 한 방향인 '수평 방향' 이고, 제2 방향은 xy 평면과 수직한 z축 방향인 '수직 방향' 일 수 있다.
제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)은 제3-2 수평 공기 통로 유닛(64)의 제2 중앙 연결부(53)와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결될 수 있다. 제4-2 수평 공기 통로 유닛(66)은 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)의 제3-2 수평 공기 통로 유닛(64)과 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결될 수 있다. 이 경우, 제4-2 수평 공기 통로 유닛(66)의 일부는 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)과 연결되는 연결 영역에서 수평 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 즉, 제4-2 수평 공기 통로 유닛(66)은 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)과 연결되는 연결 영역으로부터 수평 방향으로 돌출되도록 형성된 돌출 형상(pu)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 제3-2 수평 공기 통로 유닛(64), 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65), 및 제4-2 수평 공기 통로 유닛(66)은 디귿자 형상이 되도록 배치되어 서로 연결될 수 있다.
제3-2 수평 공기 통로 유닛(64)의 제1 방향(예를 들어, 수평 방향)과 수직한 단면의 폭(t4)은 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)의 제2 방향(예를 들어, 수직 방향)과 수직한 단면의 폭(t5)보다 클 수 있다. 또한, 제4-2 수평 공기 통로 유닛(66)의 제1 방향(예를 들어, 수평 방향)과 수직한 단면의 폭(t6)은 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)의 제2 방향(예를 들어, 수직 방향)과 수직한 단면의 폭(t5)보다 클 수 있다.
이 경우, 연속 방정식(equation of continuity)을 따르는 자연 법칙에 의해, 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)에서의 공기의 수직 방향으로의 이동 속도는 제3-2 수평 공기 통로 유닛(64) 또는 제4 수평 공기 통로 유닛(66)에서의 공기의 수평 방향으로의 이동 속도보다 더 클 수 있다. 이에 따라, 제2-2 공기 통로(22)를 통한 수직 방향으로의 공기의 배출이 더욱 활발히 일어날 수 있다.
도 4에는 도시되어 있지 않으나, 제2 공기 통로(22)의 제1-2 서브 공기 통로(52)와 마찬가지로, 제1 공기 통로(21)의 제1-1 서브 공기 통로(42)도 제1-1 수평 공기 통로 유닛, 제1-1 수직 공기 통로 유닛, 제2-1 수평 공기 통로 유닛이 연결된 구성을 포함할 수 있다. 제1 공기 통로(21)에 포함된 제1-1 서브 공기 통로(42)의 구성은 제2 공기 통로(22)에 포함된 제1-2 서브 공기 통로(52)의 구성과 실질적으로 동일할 수 있다. 다만, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 공기 통로(21)에 포함된 제1-1 서브 공기 통로(42)의 구성은 제2 공기 통로(22)에 포함된 제1-2 서브 공기 통로(52)의 구성과 대칭되도록 배치될 수 있다.
또한, 도 4에는 도시되어 있지 않으나, 제2 공기 통로(22)의 제2-2 서브 공기 통로(54)와 마찬가지로, 제1 공기 통로(21)의 제2-1 서브 공기 통로(44)도 제1-1 수평 공기 통로 유닛, 제1-1 수직 공기 통로 유닛, 제2-1 수평 공기 통로 유닛이 연결된 구성을 포함할 수 있다. 제1 공기 통로(21)에 포함된 제2-1 서브 공기 통로(44)의 구성은 제2 공기 통로(22)에 포함된 제2-1 서브 공기 통로(54)의 구성과 실질적으로 동일할 수 있다. 다만, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 공기 통로(21)에 포함된 제2-1 서브 공기 통로(44)의 구성은 제2 공기 통로(22)에 포함된 제2-2 서브 공기 통로(54)의 구성과 대칭되도록 배치될 수 있다.
나아가, 도 4에는 도시되어 있지 않으나, 제2 공기 통로(22)의 제1-2 서브 공기 통로(52)와 마찬가지로, 제1 공기 통로(21)의 제3-1 서브 공기 통로(46)도 제5-1 수평 공기 통로 유닛, 제3-1 수직 공기 통로 유닛, 제6-1 수평 공기 통로 유닛이 연결된 구성을 포함할 수 있다. 또한, 제2 공기 통로(22)의 제3-2 서브 공기 통로(56)도 제5-2 수평 공기 통로 유닛, 제3-2 수직 공기 통로 유닛, 제6-2 수평 공기 통로 유닛이 연결된 구성을 포함할 수 있다.
또한, 도 4에는 도시되어 있지 않으나, 제2 공기 통로(22)의 제2-2 서브 공기 통로(54)와 마찬가지로, 제1 공기 통로(21)의 제4-1 서브 공기 통로(48)도 제7-1 수평 공기 통로 유닛, 제4-1 수직 공기 통로 유닛, 제8-1 수평 공기 통로 유닛이 연결된 구성을 포함할 수 있다. 또한, 제2 공기 통로(22)의 제4-2 서브 공기 통로(58)도 제7-2 수평 공기 통로 유닛, 제4-2 수직 공기 통로 유닛, 제8-2 수평 공기 통로 유닛이 연결된 구성을 포함할 수 있다.
공기 공급부(30, 31)는 공기 유입구(41, 51)를 통해 적어도 하나의 공기 통로(21, 22)와 연결되며, 적어도 하나의 공기 통로(21, 22)에 공기를 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 공기 공급부(30)는 제1 공기 유입구(41)를 통해 제1 공기 통로(21)와 연결되어, 제1 공기 통로(21)에 공기를 공급할 수 있다. 또한, 제2 공기 공급부(31)는 제2 공기 유입구(51)를 통해 제2 공기 통로(22)와 연결되어, 제2 공기 통로(22)에 공기를 공급할 수 있다. 공기 공급부(30, 31)는 예를 들어, 공기 펌프를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 공기 공급부(30, 31)는 공기 펌프 이외의 다양한 종류의 공기 제공 장치를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2 공기 유입구(51)를 통해 유입된 공기는 제1-2 서브 공기 통로(52)를 지나면서 그 이동 속도가 감소하다가 증가하고 또 다시 감소할 수 있다. 예를 들어, 제2 공기 유입구(51)를 통해 유입된 공기가 제1-2 수평 공기 통로 유닛(61)의 내측벽에 부딪히면서 난류가 형성되고, 공기의 이동 속도가 감소할 수 있다. 제1-2 수평 공기 통로 유닛(61)에 흐르는 공기는 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62)으로 이동할 수 있다. 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62)에서의 공기의 이동 속도는 제1-2 수평 공기 통로 유닛(61)에서의 공기의 이동 속도보다 클 수 있다. 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62)에 흐르는 공기는 제2-2 수평 공기 통로 유닛(63)으로 이동할 수 있다. 제2-2 수평 공기 통로 유닛(63)에서의 공기의 이동 속도는 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62)에서의 공기의 이동 속도보다 작을 수 있다.
제2-2 수평 공기 통로 유닛(63)에 흐르는 공기는 제2 중앙 연결부(53)로 이동할 수 있다. 제2 중앙 연결부(53)에 진입한 공기의 이동 속도는 제2-2 수평 공기 통로 유닛(63)에서보다 약 2배 이상 증가할 수 있다.
제3-2 서브 공기 통로(56)에서의 공기의 흐름은 제1-2 서브 공기 통로(52)에서의 공기의 흐름과 유사할 수 있다. 또한, 제1 공기 통로(21)에 포함된 제1-1 서브 공기 통로(42)와 제3-1 서브 공기 통로(46)에서의 공기의 흐름도 제1-2 서브 공기 통로(52)에서의 공기의 흐름과 유사할 수 있다.
제2 중앙 연결부(53)를 통과한 공기는 제2-2 서브 공기 통로(54)를 지나면서 그 이동 속도가 감소하다가 증가할 수 있다. 예를 들어, 제2 중앙 연결부 (53)를 통해 유입된 공기가 제3-2 수평 공기 통로 유닛(64)의 내측벽에 부딪히면서 난류가 형성되고, 공기의 이동 속도가 감소할 수 있다. 그러나, 제2 중앙 연결부(53)에 의한 속도 증폭의 영향으로, 제3-2 수평 공기 통로 유닛(64)에서의 공기의 이동 속도는 제1-2 수평 공기 통로 유닛(61)에서의 공기의 이동 속도보다 클 수 있다. 다시 말해, 제1-2 서브 공기 통로(52)의 초입보다 제2-2 서브 공기 통로(54)의 초입에서 공기의 이동 속도가 더 크게 나타날 수 있다.
제3-2 수평 공기 통로 유닛(64)에 흐르는 공기는 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)으로 이동할 수 있다. 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)에서의 공기의 이동 속도는 제3-2 수평 공기 통로 유닛(64)에서의 공기의 이동 속도보다 클 수 있다. 또한, 제2 중앙 연결부(53)에 의한 속도 증폭의 영향으로, 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)에서의 공기의 이동 속도는 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62)에서의 공기의 이동 속도보다 클 수 있다. 이 경우, 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)은 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62)에 비해 수직 방향(z)으로 더 짧게 형성될 수 있다.
제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)에 흐르는 공기는 제4-2 수평 공기 통로 유닛(66)으로 이동할 수 있다. 제4-2 수평 공기 통로 유닛(66)에서의 공기의 이동 속도는 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)에서의 공기의 이동 속도와 유사할 수 있다. 이는 제4-2 수평 공기 통로 유닛(66)과 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)의 폭의 차이에 의한 영향보다 제1-2 수직 공기 통로 유닛(62)에 비해 수직 방향으로 짧게 형성된 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)의 수직 길이가 공기의 이동 속도에 더 큰 영향을 주기 때문일 수 있다. 이처럼, 제1-2 서브 공기 통로(52)보다 제2-2 서브 공기 통로(54)에서 공기의 이동 속도가 더 빠르게 형성됨으로써, 제2-2 서브 공기 통로(54)와 연결된 공기 배출구(55)로의 공기 배출이 효율적으로 일어날 수 있다.
또한, 제4-2 수평 공기 통로 유닛(66)의 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)과 연결되는 연결 영역으로부터 수평 방향으로 돌출되도록 형성된 돌출 형상(pu)에 의해서 제2-2 수직 공기 통로 유닛(65)과 제4-2 수평 공기 통로 유닛(66)이 연결되는 부분에 와류가 발생할 수 있다.
제4-2 서브 공기 통로(58)에서의 공기의 흐름은 제2-2 서브 공기 통로(54)에서의 공기의 흐름과 유사할 수 있다. 또한, 제1 공기 통로(21)에 포함된 제2-1 서브 공기 통로(44)와 제4-1 서브 공기 통로(48)에서의 공기의 흐름도 제1-2 서브 공기 통로(52)에서의 공기의 흐름과 유사할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 광 덤핑 장치(100)에 포함된 지그재그 형상의 공기 통로(21, 22)를 통해 공기의 난류가 형성되고, 공기의 배출이 신속하고 효율적으로 일어남에 따라, 레이저 광의 에너지가 100W 이상인 경우에도, 광 덤핑 장치(100)의 온도가 약 40이하로 유지될 수 있다.
도 9는 다른 일 실시예에 따른 광 덤핑 장치(110)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 9의 광 덤핑 장치(110)는 하우징(82), 소음기(80, 81)를 더 포함한다는 점을 제외하고는 도 1의 광 덤핑 장치(100)와 실질적으로 동일할 수 있다. 도 9를 설명함에 있어, 도 1 내지 도 8과 중복되는 내용은 생략한다.
도 9를 참조하면, 광 덤핑 장치(100)는 광 에너지 감쇠부(10), 광 에너지 감쇠부(10)와 인접하여 마련되어 광 에너지 감쇠부(10)를 냉각시키는 냉각 배관부(20), 냉각 배관부(20)와 연결되어 냉각 배관부(20) 내부에 공기를 공급하는 공기 공급부(30, 31), 냉각 배관부(20)의 공기 배출구(도 3의 45, 55)와 연결되는 소음기(80, 81), 광 에너지 감쇠부(10) 및 냉각 배관부(20)가 마련되는 내부 공간을 제공하는 하우징(82)을 포함할 수 있다. 도 9에는 하우징(82)의 내부 공간이 보여지도록 일 측면이 뚫려 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 실제로는 하우징(82)은 홀(82h) 측을 제외하고는 막혀 있는 구조를 포함할 수 있다.
광 덤핑 장치(110)는 광의 에너지를 감쇠시키는 부재로서, 예를 들어, 레이저 광원으로부터 방출되는 레이저 광을 이용하여 가공 대상물을 가공하는 레이저 가공 장치에 포함되어 가공 대상물에 의해 반사된 레이저 광의 에너지를 감쇠시키는 역할을 수행할 수 있다.
하우징(82)의 내부에는 광 에너지 감쇠부(10)와 냉각 배관부(20)가 마련되며, 하우징(82)의 전면에 형성된 홀(82h)을 통해 광 에너지 감쇠부(10)가 하우징(82) 외부로 노출될 수 있다. 외부로부터의 광은 홀(82h)을 통해 하우징(82) 내부로 진행하고, 하우징(82)의 내부 공간을 지나 광 에너지 감쇠부(10)에 입사할 수 있다.
하우징(82)의 상부에는 제1 공기 공급부(30)와 제2 공기 공급부(31)가 삽입될 수 있는 홀들(미도시)이 형성될 수 있다. 하우징(82)의 상부에 형성된 홀들에 각각 삽입된 제1 공기 공급부(30)와 제2 공기 공급부(31)는 각각 냉각 배관부(20)의 제1 공기 유입구(도 2의 41)와 제2 공기 유입구(도 2의 51)와 연결될 수 있다.
하우징(82)의 하부에는 냉각 배관부(20)의 제1 공기 배출구(45)와 제2 공기 배출구(55)를 노출시키는 홀(미도시)들이 형성될 수 있다. 하우징(82)의 하부에 형성된 홀들을 통해 냉각 배관부(20)에 포함된 제1 공기 통로(도 2의 21)와 제2 공기 통로(도 2의 22)를 이동하는 공기가 광 덤핑 장치(110) 외부로 배출될 수 있다.
광 덤핑 장치(110)는 냉각 배관부(20)로부터 배출되는 공기에 의한 소음을 줄일 수 있도록 설계된 소음기(80, 81)를 더 포함할 수 있다. 하우징(82)의 하부에 형성된 홀들에는 제1 공기 배출구(45)와 연결되는 제1 소음기(80)와 제2 공기 배출구(55)와 연결되는 제2 소음기(81)가 각각 삽입될 수 있다. 제1 소음기(80)에 의해 제1 공기 배출구(45)로부터 배출되는 공기에 의한 소음이 억제될 수 있다. 또한, 제2 소음기(81)에 의해 제2 공기 배출구(55)로부터 배출되는 공기에 의한 소음이 억제될 수 있다
도 10은 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1000)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 레이저 가공 장치(1000)는 레이저 광을 방출하는 레이저 광원(200), 레이저 광원(200)으로부터의 레이저 광을 스테이지(P) 상에 마련된 가공 대상물(S)에 주사하는 레이저 헤드(300), 가공 대상물(S)에 인접하여 마련되어 가공 대상물(S)로부터 반사된 레이저 광의 에너지를 감쇠시키는 광 덤핑 장치(120)를 포함할 수 있다.
레이저 광원(200)은 예를 들면 광섬유 레이저 광원을 포함할 수 있다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것으로, 이외에도 다른 다양한 종류의 레이저 광원(200)이 사용될 수 있다. 레이저 광원(200)으로 예를 들면, 가스 레이저(gas laser)가 사용될 수 있다. 여기서, 가스 레이저는 예를 들면, 헬륨-네온 레이저(Helium-neon laser), 아르곤 레이저(Argon laser), 크립톤 레이저(Krypton laser), 크세논 이온 레이저(Xenon ion laser), 이산화탄소 레이저(CO2 laser), 엑시머 레이저(Excimer laser)중 어느 하나일 수 있다. 한편, 이외에도 레이저 광원(200)으로는 예를 들면, 화학 레이저(Chemical laser), 색소 레이저(dye laser), 반도체 레이저(Semiconductor laser), 고체 레이저(Solid-state laser), 또는 금속 증기 레이저(Metal vapor laser) 중 어느 하나가 사용될 수도 있다.
레이저 헤드(300)는 레이저 광원(200)으로부터 방출되어 입사된 레이저 광의 경로를 변경시키는 적어도 하나의 광 경로 조절 부재(미도시)와 적어도 하나의 빔 경로 조절 부재에 의해 경로가 조절된 레이저 광을 가공 대상물(S)에 조사하는 텔레센트릭 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 레이저 헤드(300)는 적어도 하나의 광 경로 조절 부재와 텔레센트릭 렌즈를 이용하여 가공 대상물(S) 상의 원하는 위치에 레이저 광을 집광시킬 수 있다. 스테이지(P)를 이동시키거나, 레이저 헤드(300)를 이동시켜 스테이지(P)와 레이저 헤드(300) 사이의 상대적 위치를 조절하여, 가공 대상물(S)에 대해 레이저 광을 이용한 절단, 마킹 등의 다양한 레이저 가공을 수행할 수 있다.
광 덤핑 장치(120)는 가공 대상물(S)에 인접하여 마련될 수 있다. 예를 들어, 레이저 헤드(300)에 의해 가공 대상물(S)에 집광된 광 중 일부가 반사된 광이 입사하는 위치에 광 덤핑 장치(120)가 마련될 수 있다. 광 덤핑 장치(120)는 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 광 덤핑 장치(100, 110)를 포함할 수 있다.
레이저 가공 장치(1000)는 레이저 광원(200)과 레이저 헤드(300) 사이의 광 경로 상에 마련되어 레이저 광원(200)으로부터 방출되는 레이저 광을 레이저 헤드(300)로 향하게 하는 반사 부재(400)를 더 포함할 수 있다. 반사 부재(400)의 위치를 적절하게 변경함으로써, 레이저 가공 장치(100)의 레이아웃을 다양하게 변화시킬 수 있다. 도 10에는 하나의 반사 부재(400)가 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저 가공 장치(1000)는 두 개 이상의 반사 부재를 포함할 수도 있다.
도 11은 다른 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1100)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 11의 레이저 가공 장치(1100)는 광 덤핑 장치(130)의 위치가 도 10의 광 덤핑 장치(120)의 위치와 상이하다는 점을 제외하고는 도 10의 레이저 가공 장치(1000)와 실질적으로 동일할 수 있다. 도 11을 설명함에 있어, 도 10과 중복되는 내용은 생략한다.
도 11을 참조하면, 광 덤핑 장치(130)는 가공 대상물(S)에 인접하여 마련될 수 있다. 예를 들어, 레이저 헤드(300)에 의해 가공 대상물(S)에 집광된 광 중 일부가 가공 대상물(S)을 투과한 광이 입사하는 위치에 광 덤핑 장치(130)가 마련될 수 있다. 광 덤핑 장치(130)는 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 광 덤핑 장치(100, 110)를 포함할 수 있다.
상술한 광 덤핑 장치 및 광 덤핑 장치를 포함하는 레이저 가공 장치는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 권리범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 권리범위에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 광 에너지 감쇠부
20: 냉각 배관부
21, 22: 공기 통로
23: 몸체
30, 31: 공기 공급부
41, 51: 공기 유입구
45, 55: 공기 배출구
43, 53: 중앙 연결부
42, 44, 46, 48, 52, 54, 56, 58: 서브 공기 통로
61, 63, 64, 66: 수평 공기 통로 유닛
62, 65: 수직 공기 통로 유닛
80, 81: 소음기
82: 하우징
100, 110, 120, 130: 광 덤핑 장치
200: 레이저 광원
300: 레이저 헤드
400: 반사 부재
1000: 레이저 가공 장치
20: 냉각 배관부
21, 22: 공기 통로
23: 몸체
30, 31: 공기 공급부
41, 51: 공기 유입구
45, 55: 공기 배출구
43, 53: 중앙 연결부
42, 44, 46, 48, 52, 54, 56, 58: 서브 공기 통로
61, 63, 64, 66: 수평 공기 통로 유닛
62, 65: 수직 공기 통로 유닛
80, 81: 소음기
82: 하우징
100, 110, 120, 130: 광 덤핑 장치
200: 레이저 광원
300: 레이저 헤드
400: 반사 부재
1000: 레이저 가공 장치
Claims (20)
- 외부로부터 입사하는 광의 에너지를 감쇠시키는 광 에너지 감쇠부;
상기 광 에너지 감쇠부에 인접하여 마련되는 것으로, 몸체와 상기 몸체의 일단에 형성된 공기 유입구와 상기 몸체의 타단에 형성된 공기 배출구를 포함하고, 상기 공기 유입구를 통해 공급되어 내부에 흐르는 공기의 진행 방향을 변경시킴으로써 상기 공기의 난류(turbulence)를 형성하는 지그재그 형상의 적어도 하나의 공기 통로를 가지는 냉각 배관부; 및
상기 공기 유입구를 통해 상기 적어도 하나의 공기 통로와 연결되며 상기 적어도 하나의 공기 통로에 공기를 공급하는 공기 공급부;를 포함하며,
상기 적어도 하나의 공기 통로 각각은, 제1 방향으로 연장된 적어도 하나의 제1 공기 통로 유닛과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 적어도 하나의 제2 공기 통로 유닛을 포함하는 서브 공기 통로를 포함하고,
상기 서브 공기 통로는 상기 적어도 하나의 제1 공기 통로 유닛 및 상기 적어도 하나의 제2 공기 통로 유닛이 서로 연결된 단일한 형태를 가지는, 광 덤핑 장치. - 제1 항에 있어서, 상기 광 덤핑 상기 광 에너지 감쇠부는, 상기 외부로부터 입사하는 광을 산란시키는 요철 패턴을 포함하는 광 산란 플레이트를 포함하는, 광 덤핑 장치.
- 외부로부터 입사하는 광의 에너지를 감쇠시키는 광 에너지 감쇠부;
상기 광 에너지 감쇠부에 인접하여 마련되는 것으로, 몸체와 상기 몸체의 일단에 형성된 공기 유입구와 상기 몸체의 타단에 형성된 공기 배출구를 포함하고, 상기 공기 유입구를 통해 공급되어 내부에 흐르는 공기의 진행 방향을 변경시킴으로써 상기 공기의 난류(turbulence)를 형성하는 지그재그 형상의 적어도 하나의 공기 통로를 가지는 냉각 배관부; 및
상기 공기 유입구를 통해 상기 적어도 하나의 공기 통로와 연결되며 상기 적어도 하나의 공기 통로에 공기를 공급하는 공기 공급부;를 포함하며,
상기 적어도 하나의 공기 통로 각각은,
내부에 상기 공기가 흐르는 통로를 제공하고, 상기 공기 유입구와 연결되는 일단과 상기 일단과 이격된 타단을 포함하는 디귿자 형상을 가지는 제1 서브 공기 통로를 포함하는, 광 덤핑 장치. - 제3 항에 있어서,
상기 제1 서브 공기 통로는 상기 공기 유입구와 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제1 수평 공기 통로 유닛, 상기 제1 수평 공기 통로 유닛의 상기 공기 유입구와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수직 방향으로 연장 형성되는 제1 수직 공기 통로 유닛, 상기 제1 수직 공기 통로 유닛의 상기 제1 수평 공기 통로 유닛과 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제2 수평 공기 통로 유닛을 포함하는, 광 덤핑 장치. - 제4 항에 있어서,
상기 제1 수평 공기 통로 유닛의 상기 수평 방향과 수직한 단면의 폭은 상기 제1 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향과 수직한 단면의 폭보다 큰, 광 덤핑 장치. - 제4 항에 있어서,
상기 제2 수평 공기 통로 유닛의 상기 수평 방향과 수직한 단면의 폭은 상기 제1 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향과 수직한 단면의 폭보다 큰, 광 덤핑 장치. - 제4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 공기 통로 각각은,
내부에 상기 제1 서브 공기 통로로부터의 상기 공기가 흐르는 통로를 제공하고, 상기 제1 서브 공기 통로의 상기 타단과 연결되며, 통로 단면이 증가하다가 감소하는 구간을 포함하는 중앙 연결부; 및
내부에 상기 중앙 연결부로부터의 상기 공기가 흐르는 통로를 제공하고, 상기 중앙 연결부와 연결되는 일단과 상기 공기를 배출하는 상기 공기 배출구가 형성된 타단을 포함하는 디귿자 형상을 가지는 제2 서브 공기 통로; 를 더 포함하는 광 덤핑 장치. - 제7 항에 있어서,
상기 제2 서브 공기 통로는 상기 중앙 연결부와 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제3 수평 공기 통로 유닛, 상기 제3 수평 공기 통로 유닛의 상기 중앙 연결부와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수직 방향으로 연장 형성되는 제2 수직 공기 통로 유닛, 상기 제2 수직 공기 통로 유닛의 상기 제3 수평 공기 통로 유닛과 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제4 수평 공기 통로 유닛을 포함하는, 광 덤핑 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 제3 수평 공기 통로 유닛의 상기 수평 방향과 수직한 단면의 폭은 상기 제2 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향과 수직한 단면의 폭보다 큰, 광 덤핑 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 제4 수평 공기 통로 유닛의 상기 수평 방향과 수직한 단면의 폭은 상기 제2 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향과 수직한 단면의 폭보다 큰, 광 덤핑 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 제2 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향으로의 길이는 상기 제1 수직 공기 통로 유닛의 상기 수직 방향으로의 길이보다 짧은, 광 덤핑 장치. - 제7 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 공기 통로 각각은,
내부에 상기 공기가 흐르는 통로를 제공하며 상기 공기 유입구로부터 상기 제1 서브 공기 통로와 다른 방향으로 분기되며 상기 제1 서브 공기 통로와 상기 중앙 연결부를 통해 서로 연결되는 제3 서브 공기 통로와 상기 중앙 연결부로부터 상기 제2 서브 공기 통로와 다른 방향으로 분기되며 상기 제2 서브 공기 통로와 상기 공기 배출구를 통해 서로 연결되는 제4 서브 공기 통로를 포함하고,
상기 제3 서브 공기 통로와 제4 서브 공기 통로 각각은 디귿자 형상을 가지는, 광 덤핑 장치. - 제12 항에 있어서,
상기 제3 서브 공기 통로는 상기 공기 유입구와 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제5 수평 공기 통로 유닛, 상기 제5 수평 공기 통로 유닛의 상기 공기 유입구와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수직 방향으로 연장 형성되는 제3 수직 공기 통로 유닛, 상기 제3 수직 공기 통로 유닛의 상기 제5 수평 공기 통로 유닛과 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제6 수평 공기 통로 유닛을 포함하며,
상기 제4 서브 공기 통로는 상기 중앙 연결부와 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제7 수평 공기 통로 유닛, 상기 제7 수평 공기 통로 유닛의 상기 중앙 연결부와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수직 방향으로 연장 형성되는 제4 수직 공기 통로 유닛, 상기 제4 수직 공기 통로 유닛의 상기 제7 수평 공기 통로 유닛과 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제8 수평 공기 통로 유닛을 포함하는, 광 덤핑 장치. - 제3 항에 있어서,
상기 광 에너지 감쇠부는, 상기 외부로부터 입사하는 광을 산란시키는 요철 패턴을 포함하는 광 산란 플레이트를 포함하는, 광 덤핑 장치. - 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 배관부는 두 개 이상의 공기 통로를 포함하는, 광 덤핑 장치. - 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기 배출구와 연결되는 소음기; 를 더 포함하는, 광 덤핑 장치. - 레이저 광원;
상기 레이저 광원으로부터의 레이저 광을 가공 대상물에 주사하는 레이저 헤드;
상기 가공 대상물에 인접하여 마련되어 상기 가공 대상물로부터 반사된 레이저 광의 에너지를 감쇠시키는 광 덤핑 장치; 를 포함하며,
상기 광 덤핑 장치는,
외부로부터 입사하는 광의 에너지를 감쇠시키는 광 에너지 감쇠부;
상기 광 에너지 감쇠부에 인접하여 마련되는 것으로, 몸체와 상기 몸체의 일단에 형성된 공기 유입구와 상기 몸체의 타단에 형성된 공기 배출구를 포함하고, 상기 공기 유입구를 통해 공급되어 내부에 흐르는 공기의 진행 방향을 변경시킴으로써 상기 공기의 난류(turbulence)를 형성하는 지그재그 형상의 적어도 하나의 공기 통로를 가지는 냉각 배관부; 및
상기 공기 유입구를 통해 상기 적어도 하나의 공기 통로와 연결되며 상기 적어도 하나의 공기 통로에 공기를 공급하는 공기 공급부;를 포함하며,
상기 적어도 하나의 공기 통로 각각은,
내부에 상기 공기가 흐르는 통로를 제공하고, 상기 공기 유입구와 연결되는 일단과 상기 일단과 이격된 타단을 포함하는 디귿자 형상을 가지는 제1 서브 공기 통로를 포함하는, 레이저 가공 장치. - 삭제
- 제17 항에 있어서,
상기 제1 서브 공기 통로는 상기 공기 유입구와 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제1 수평 공기 통로 유닛, 상기 제1 수평 공기 통로 유닛의 상기 공기 유입구와 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수직 방향으로 연장 형성되는 제1 수직 공기 통로 유닛, 상기 제1 수직 공기 통로 유닛의 상기 제1 수평 공기 통로 유닛과 연결되는 일단과 이격된 타단과 연결되며 수평 방향으로 연장 형성되는 제2 수평 공기 통로 유닛을 포함하는, 레이저 가공 장치. - 제19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 공기 통로 각각은,
내부에 상기 제1 서브 공기 통로로부터의 상기 공기가 흐르는 통로를 제공하고, 상기 제1 서브 공기 통로의 상기 타단과 연결되며, 통로 단면이 증가하다가 감소하는 구간을 포함하는 중앙 연결부; 및
내부에 상기 중앙 연결부로부터의 상기 공기가 흐르는 통로를 제공하고, 상기 중앙 연결부와 연결되는 일단과 상기 공기를 배출하는 공기 배출구가 형성된 타단을 포함하는 디귿자 형상을 가지는 제2 서브 공기 통로; 를 포함하는 레이저 가공 장치.
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
JP2008068316A (ja) * | 2006-06-20 | 2008-03-27 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 |
JP2013049066A (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Asahi Glass Co Ltd | レーザ光の処理装置 |
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