KR101132409B1 - Cooling apparatus for laser device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 기기용 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펠티어 소자를 이용한 수냉식 냉각법을 이용한 레이저 기기용 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for laser devices, and more particularly to a cooling device for laser devices using a water-cooled cooling method using a Peltier element.
최근들어 의료분야에서 치료 및 수술용 레이저기기의 보급이 빠르게 이루어지고 있다.Recently, the spread of laser devices for treatment and surgery in the medical field has been made rapidly.
피부의 이상세포를 제거하는 것과, 안과용 시력교정술을 이용한 레이저 시술기를 비롯해 최근에는 체내로 삽입하여 체내 조직을 파괴하거나 치료하는데도 레이저 시술기가 적용되고 있는데, 그 대표적인 예가 전립선 비대증을 치료하는 레이저 시술기이다.In recent years, laser procedures have been applied to remove abnormal cells from the skin, laser procedures using ophthalmic vision correction, and to insert or destroy tissues in the body. A typical example is laser procedures for treating prostatic hyperplasia. to be.
이러한 레이저기기는 레이저발진모듈에서 다량의 열이 발생하기 때문에 레이저발진모듈의 과열을 방지하기 위한 냉각장치를 구비할 필요가 있다.Since the laser device generates a large amount of heat from the laser oscillation module, it is necessary to include a cooling device for preventing overheating of the laser oscillation module.
그런데 종래의 일반적인 레이저 기기용 냉각장치는 냉각을 위한 냉각수를 통상적인 냉각사이클을 이용한 것이어서, 부피가 크고 구조가 매우 복잡한 문제점이 있었다. 아울러 유지 보수에도 많은 비용이 소모되는 문제점이 있었다.By the way, the conventional cooling device for a laser device is a cooling water for cooling using a conventional cooling cycle, there is a problem that the volume is large and the structure is very complicated. In addition, there was a problem that a lot of costs are consumed in maintenance.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 펠티어 소자를 이용하여 냉각수를 냉각함으로써 신속하고 효율적으로 냉각수의 냉각을 제어할 수 있도록 된 레이저 기기용 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a cooling apparatus for a laser device that can control the cooling of the cooling water quickly and efficiently by cooling the cooling water using the Peltier element.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 기기용 냉각장치는 레이저 기기에 설치되는 레이저 발진모듈의 냉각을 위한 것으로서, 상기 레이저 발진모듈을 냉각하는데 사용되는 냉각수가 열교환되는 열교환실이 형성되어 있으며, 상기 냉각수가 입수 및 출수되는 입수구와 출수구가 형성된 워터블럭과, 상기 워터블럭의 하부에 설치되며 양단을 관통하는 유동홀이 형성되어 있으며, 상기 유동홀에 다수의 방열핀이 마련되어 있는 방열기와, 상기 방열기에 설치되어 상기 유동홀로 공기를 강제 순환시키는 냉각팬과, 상기 워터블럭과 방열기 사이에 설치되며, 냉각면이 상기 워터블럭과 접촉되고 반대쪽의 방열면이 상기 방열기와 접촉되는 펠티어 소자를 구비한다.Cooling apparatus for a laser device according to the present invention for achieving the above object is for cooling the laser oscillation module is installed in the laser device, the heat exchange chamber is formed in which the cooling water used to cool the laser oscillation module heat exchange, A water block formed with an inlet and an outlet of the inlet and outlet of the coolant, and a flow hole installed at a lower portion of the water block and penetrating both ends, and a radiator having a plurality of heat dissipation fins in the flow hole, and the radiator. It is provided in the cooling fan for forcibly circulating air to the flow hole, and is installed between the water block and the radiator, the cooling surface is in contact with the water block and the opposite heat dissipation surface is in contact with the radiator.
상기 워터블럭과 상기 방열기에는 각각 상기 워터블럭을 통과하는 냉각수와 상기 방열기의 온도를 측정하는 제1, 제2 온도센서가 마련되어 있고, 상기 제1, 제2 온도센서의 온도정보를 수신받아 상기 펠티어 소자 또는 상기 냉각팬을 구동시키는 제어부가 더 구비되는 것이 바람직하다.The water block and the radiator are respectively provided with first and second temperature sensors measuring the temperature of the coolant passing through the water block and the radiator, and receiving the temperature information of the first and second temperature sensors. It is preferable that a control unit for driving the element or the cooling fan is further provided.
또한 상기 워터블럭의 열교환실은 워터블럭의 전단과 후단에서 각각 후방과 전방으로 연장되되 각각의 단부가 후단과 전단으로부터 소정거리 이격되어 있는 구획판이 교호적으로 배열되어 상기 입수구와 출수구 사이에 지그재그 형태의 유로를 형성하며, 상기 구획판들의 사이에 열교환면적의 확장을 위해서 상기 워터블럭의 바닥면으로부터 상방으로 돌출되어 있고, 상기 유로를 따라 소정길이 연장되어 있는 보조가이드판이 더 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the heat exchange chamber of the water block extends rearward and frontward at the front and rear ends of the waterblock, respectively, and partition plates each end of which is spaced a predetermined distance from the rear end and the front end are alternately arranged to have a zigzag shape between the inlet and the outlet. The auxiliary guide plate may be further provided between the partition plates so as to protrude upward from the bottom surface of the water block and to extend a predetermined length along the flow path for the expansion of the heat exchange area.
아울러 상기 워터블럭과 방열기의 사이에서 열교환이 이루어지는 것을 방지하도록 단열소재로 형성된 단열시트가 상기 워터블럭과 방열기의 사이에 설치될 수 있으며, 상기 단열시트는 상기 워터블럭과 방열기와 접촉하는 상면과 하면에 각각 워터블럭과 방열기와 접촉하는 접촉면적이 최소화되도록 요철이 형성되어 있는 것이 바람직하다.In addition, an insulating sheet formed of a heat insulating material may be installed between the water block and the radiator to prevent heat exchange between the water block and the radiator. The insulating sheet may have upper and lower surfaces in contact with the water block and the radiator. It is preferable that the unevenness is formed so as to minimize the contact area in contact with the water block and the radiator, respectively.
본 발명에 따른 레이저 기기용 냉각장치는 펠티어 소자를 이용해 냉각수의 냉각온도를 효율적으로 제어할 수 있어 정밀함을 요구하는 레이저 시술기용 냉각장치로서 이상적이다.The cooling device for a laser device according to the present invention is ideal as a cooling device for a laser procedure that requires precise control because it can efficiently control the cooling temperature of the cooling water using a Peltier element.
도 1은 본 발명의 레이저 기기용 냉각장치가 적용된 레이저 의료기의 일 실시예를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 레이저 기기용 냉각장치를 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 레이저 기기용 냉각장치의 분리사시도,
도 4는 단열시트를 더 구비하는 레이저 기기용 냉각장치의 다른 실시예를 도시한 분리사시도,
도 5는 도 2의 워터블럭의 내부 상태를 도시한 사시도,
도 6은 레이저 기기용 냉각장치의 구성을 도시한 블럭도이다.1 is a perspective view showing an embodiment of a laser medical device to which the cooling device for a laser device of the present invention is applied;
2 is a perspective view showing a cooling device for the laser device of FIG.
3 is an exploded perspective view of the cooling apparatus for the laser device of FIG.
Figure 4 is an exploded perspective view showing another embodiment of a cooling device for a laser device further comprising an insulating sheet,
5 is a perspective view illustrating an internal state of the water block of FIG. 2;
6 is a block diagram showing the configuration of a cooling apparatus for a laser device.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 기기용 냉각장치(이하 '냉각장치'라 함)를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a cooling apparatus (hereinafter, referred to as a 'cooling apparatus') for a laser device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 냉각장치(100)가 적용된 레이저 시술기(10)이다.1 is a laser
본체(11)의 내부에는 레이저 발진모듈(12)이 설치되어 있고, 레이저 발진모듈(12)에서 생성된 레이저가 광섬유(13)를 통해 시술 부위에 조사될 수 있도록 광섬유(13) 및 레이저 조사기(14)와 연결되어 있다.The
냉각장치(100)는 레이저 발진모듈(12)과 인접하도록 본체(11)의 내부에 설치되어 있으며, 레이저 발진모듈(12)을 냉각시키는 냉각수가 순환하는 냉각라인(15)이 레이저 발진모듈(12)과 냉각장치(100)를 연결한다.The
상기 냉각장치(100)는 도 2 내지 도 5에 도시되어 있는 것처럼, 워터블럭(110)과, 방열기(120), 펠티어 소자(130), 냉각팬(123), 제어부(150), 제1, 제2 온도센서(151,152)를 포함한다.As shown in FIGS. 2 to 5, the
워터블럭(110)은 냉각수가 냉각되는 열교환실(111)을 제공하는 것으로, 일측에 각각 입수구(112)와 출수구(113)가 형성되어 있다. 상기 입수구(112)를 통해 유입된 냉각수는 열교환실(111)을 통과하는 과정에서 열교환을 통해 냉각된 후 출수구(113)를 통해 배출되어 다시 레이저 발진모듈(12)을 냉각하게 된다.The
열교환실(111)의 내부에는 냉각수의 유로를 지그재그 형상으로 형성하기 위해 구획판(114)이 형성되어 있는데, 상기 구획판(114)은 입수구(112) 및 출수구(113)가 형성되어 있는 워터블럭(110)의 전단으로부터 후방으로 소정길이 연장되어 있는 제1 구획판(115)과, 후단으로부터 전방으로 연장되어 있는 제2 구획판(116)을 포함한다.A
제1 구획판(115)은 두 개가 마련되는데, 입수구(112)와 출수구(113)의 사이에서 각각 상호 소정간격 이격되도록 연장 형성되어 있으며, 제2 구획판(116)은 제1 구획판(115)들의 사이에 위치하도록 형성되어 있다. 따라서 제1 구획판(115)과 제2 구획판(116)에 의해 열교환실(111) 내에서 냉각수가 이동하는 유로가 지그재그 형상이 된다.Two
상기 제1 구획판(115)과 제2 구획판(116)은 워터블럭(110)의 크기 또는 용도에 따라 개수가 가감될 수 있다.The number of the
구획판(114)들을 통해 형성된 유로에는 보조가이드판(117)이 형성되어 있다. 보조가이드판(117)은 열교환실(111)의 바닥면으로부터 상방으로 돌출되며 유로를 따라 소정길이 연장되게 형성된 것으로 냉각수가 열교환되는 열교환면적을 증가시키기 위한 것이다. An
냉각수는 상기 구획판(114) 및 보조열교환판과 접촉하여 열교환이 이뤄진 후 출수구(113)를 통해 배출된다.Cooling water is discharged through the
방열기(120)는 상기 워터블럭(110)의 하부에 설치되며, 방열을 위한 것이다.The
방열기(120)는 전후방향으로 공기가 통과할 수 있도록 유동홀(121)이 형성되어 있으며, 상기 유동홀(121)의 전단과 후단에 공기를 강제 순환시키기 위한 냉각팬(123)이 설치된다. 그리고 유동홀(121)에는 방열효율을 높이기 위해 다수의 방열핀(122)들이 형성되어 있다.The
상기 방열기(120)는 후술하는 펠티어 소자(130)에서 발열하는 열을 방열하기 위한 것이며, 이 방열기(120)를 통해 펠티어 소자(130)의 방열면을 냉각하면 냉각면 측의 온도가 더 낮아져 냉각수의 냉각효율이 더 높아지게 된다.The
상기 펠티어 소자(130)는 방열기(120)와 워터블럭(110)의 사이에 설치되는 것으로서, 냉각이 이루어지는 냉각면이 워터블럭(110)의 하면에 접하고, 반대편의 방열면이 방열기(120)와 접하도록 설치된다.The Peltier
상기 펠티어 소자(130)는 후술하는 제어부(150)에 의해 구동하게 되는데, 전원이 인가되면 냉각면측에서는 냉각이 이루어지고, 방열면 측에서는 방열이 이루어지게 된다. 상기 펠티어 소자(130)의 냉각면과 워터블럭(110)이 접촉하게 되므로 워터블럭(110)은 상기 펠티어 소자(130)에 의해 냉각되고, 다시 냉각수의 냉각이 이루어질 수 있게 된다.The Peltier
상기 방열기(120)와 워터블럭(110)의 사이에는 도 4에 도시되어 있는 것처럼 단열시트(140)가 더 장착될 수 있다.The
단열시트(140)는 워터블럭(110)과 방열기(120) 사이의 열교환을 차단하기 위한 것으로, 상기 워터블럭(110)과 방열기(120)가 접촉하여 상호 열교환이 이루어지는 경우 워터블럭(110)이 방열기(120)의 열을 흡수하여 냉각수의 냉각효율이 떨어질 수 있기 때문에 단열시트(140)를 설치한다.The
단열시트(140)는 열전달이 되지 않은 단열소재이며, 상기 워터블럭(110) 및 방열기(120)와의 접촉면적이 최소화되도록 상면과 하면에는 각각 요철이 형성되어 있다.
단열시트(140)는 방열기(120)의 길이방향을 따라 연장되어 있는 메인시트(140a)와, 이 메인시트(140a)의 양 측으로부터 분기되어 있는 분기시트(140b)를 구비하고 있는데, 상기 분기시트(140b)들은 펠티어 소자(130)의 폭에 대응하는 거리만큼 상호 이격되어 있다. 따라서 상기 분기시트(140b)들의 사이에 펠티어 소자(130)가 장착될 수 있도록 장착홀(141)이 형성되어 있다. The
The
상기 제1, 제2 온도센서(151,152)는 각각 워터블럭(110)과 방열기(120)에 설치되어 온도를 측정하는 것이다.The first and
냉각수에 의해 레이저 발진모듈(12)의 냉각이 시작되면 냉각수가 가열되면서 워터블럭(110)의 온도가 상승하게 된다. 상기 제1 온도센서(151)는 이 워터블럭(110)의 온도를 주기적으로 측정하여 제어부(150)로 전송한다.When cooling of the
제2 온도센서(152)도 펠티어 소자(130)의 구동에 의해 가열되는 방열기(120)의 온도를 주기적으로 측정하며, 측정된 온도정보를 제어부(150)로 전송한다.The
상기 제어부(150)에서는 제1, 제2 온도센서(151,152)에서 감지된 온도정보를 통해 펠티어 소자(130)와 냉각팬(123)의 구동을 제어한다. 즉, 냉각수가 가열되어 워터블럭(110)의 온도가 설정된 기준 값 이상으로 상승하게 되면 냉각수의 냉각을 위해 펠티어 소자(130)에 전원을 공급하여 펠티어 소자(130)를 구동하며, 펠티어 소자(130)의 구동에 의해 방열기(120)의 온도가 상승하면 방열기(120)와 함께 펠티어 소자(130)의 방열면을 냉각할 수 있도록 냉각팬(123)을 구동시키게 된다.The
이렇게 제어부(150)에서는 워터블럭(110)과 방열기(120)의 온도변화에 따라 능동적으로 펠티어 소자(130)와 냉각팬(123)을 구동시킴으로써 효율적인 에너지 사용이 가능하게 된다.In this way, the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
100; 냉각장치
110; 워터블럭
111; 열교환실 112; 입수구
113; 출수구 114; 구획판
117; 보조가이드판
120; 방열기
121; 유동홀 122; 방열핀
123; 냉각팬
130; 펠티어 소자
140; 단열시트
150; 제어부
151; 제1 온도센서 152; 제2 온도센서100; Chiller
110; Water block
111;
113;
117; Auxiliary Guide
120; Radiator
121;
123; Cooling fan
130; Peltier Element
140; Insulation Sheet
150; Control
151; A
Claims (5)
상기 레이저 발진모듈을 냉각하는데 사용되는 냉각수가 열교환되는 열교환실이 형성되어 있으며, 상기 냉각수가 입수 및 출수되는 입수구와 출수구가 형성된 워터블럭과;
상기 워터블럭의 하부에 설치되며 양단을 관통하는 유동홀이 형성되어 있으며, 상기 유동홀에 다수의 방열핀이 마련되어 있는 방열기와;
상기 방열기에 설치되어 상기 유동홀로 공기를 강제 순환시키는 냉각팬과;
상기 워터블럭과 방열기 사이에 설치되며, 냉각면이 상기 워터블럭과 접촉되고 반대쪽의 방열면이 상기 방열기와 접촉되는 펠티어 소자와;
상기 워터블럭과 방열기의 온도를 측정하기 위한 제1, 제2 온도센서와;
상기 제1, 제2 온도센서의 온도정보를 수신받아 상기 펠티어 소자 또는 상기 냉각팬을 구동시키는 제어부와;
상기 워터블럭과 방열기의 사이에서 열교환이 이루어지는 것을 방지하도록 상기 워터블럭과 방열기의 사이에 설치된 단열소재의 단열시트;를 구비하며,
상기 단열시트는 상기 워터블럭과 방열기와 접촉하는 상면과 하면에 각각 워터블럭과 방열기와 접촉하는 접촉면적이 최소화되도록 요철이 형성되어 있고, 상기 워터블럭 및 방열기의 길이방향을 따라 연장되어 있는 메인시트와, 상기 메인시트로부터 상기 방열기의 길이방향을 따라 상기 펠티어 소자의 폭에 대응하는 거리만큼 상호 이격되어 있는 복수개의 분기시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 기기용 냉각장치.For cooling the laser oscillation module installed in the laser device,
A heat block having a heat exchange chamber in which cooling water used to cool the laser oscillation module is heat-exchanged, and an inlet and an outlet through which the cooling water comes in and out;
A radiator installed at a lower portion of the water block and having a flow hole penetrating both ends, the radiator having a plurality of heat dissipation fins provided in the flow hole;
A cooling fan installed in the radiator for forcibly circulating air to the flow hole;
A Peltier element installed between the water block and the radiator, the cooling surface being in contact with the water block and the opposite heat dissipating surface being in contact with the radiator;
First and second temperature sensors for measuring temperatures of the water block and the radiator;
A control unit which receives temperature information of the first and second temperature sensors and drives the Peltier element or the cooling fan;
And a heat insulating sheet of a heat insulating material installed between the water block and the radiator to prevent heat exchange between the water block and the radiator.
The heat insulating sheet has irregularities formed on the upper and lower surfaces contacting the water block and the radiator so as to minimize the contact area contacting the water block and the radiator, respectively, and the main sheet extends along the length direction of the water block and the radiator. And a plurality of branch sheets spaced apart from each other by a distance corresponding to the width of the Peltier element in the longitudinal direction of the radiator from the main sheet.
상기 워터블럭의 열교환실은 워터블럭의 전단과 후단에서 각각 후방과 전방으로 연장되되 각각의 단부가 후단과 전단으로부터 소정거리 이격되어 있는 구획판이 교호적으로 배열되어 상기 입수구와 출수구 사이에 지그재그 형태의 유로를 형성하며,
상기 구획판들의 사이에 열교환면적의 확장을 위해서 상기 워터블럭의 바닥면으로부터 상방으로 돌출되어 있고, 상기 유로를 따라 소정길이 연장되어 있는 보조가이드판이 더 구비된 것을 특징으로 하는 레이저 기기용 냉각장치.The method of claim 1,
The heat exchange chamber of the water block extends backward and forward at the front end and the rear end of the water block, respectively, and partition plates, each end of which is spaced a predetermined distance from the rear end and the front end, are alternately arranged so that a zigzag flow path is formed between the inlet and the outlet. Form the
And an auxiliary guide plate protruding upward from the bottom surface of the water block to extend the heat exchange area between the partition plates and extending a predetermined length along the flow path.
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