(57)【要約】  レーザディスク（２）用のインピンジメント冷却装置（１）であって、レーザディスク（２）が取付け可能である表面（３ａ）を有する、特にディスク状の支持プレート（３）と、この支持プレート（３）の裏面（３ｂ）が取り付けられている表面を有する支持構造体（４）と、支持プレート（３）を冷却液（１３）によって冷却するためのインピンジメント冷却部（１４）とを有し、支持構造体（４）が、複数の冷却液供給管路（１１）と複数の冷却液戻し管路（１２）とを有し、冷却液（１３）が、支持プレート（３）の裏面（３ｂ）に向かって、特に支持プレート（３）の裏面（３ｂ）に対して直角に冷却液供給管路（１１）から流出する、レーザディスク（２）用のインピンジメント冷却装置（１）において、本発明によれば、供給管路（１１）と戻し管路（１２）とが、支持構造体（４）の長手方向に互いに平行に延びており、支持構造体（４）が、支持プレート（３）の裏面（３ｂ）に隣接した領域に複数の空所（８）を有するか、または支持プレート（３）の裏面（３ｂ）が、支持構造体（４）に向かって開放した複数の空所（８’）を有し、冷却液供給管路（１１）が、複数の空所（８；８’）に開口しており、冷却液戻し管路（１２）が、複数の空所（８；８’）から分岐していることが規定されている。
2019511130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザディスク（２）用のインピンジメント冷却装置（１）であって、
前記レーザディスク（２）が取付け可能である表面（３ａ）を有する、特にディスク状の支持プレート（３）と、
該支持プレート（３）の裏面（３ｂ）が取り付けられている表面を有する支持構造体（４）と、
前記支持プレート（３）を冷却液（１３）によって冷却するためのインピンジメント冷却部（１４）と
を有し、
前記支持構造体（４）は、複数の冷却液供給管路（１１）と複数の冷却液戻し管路（１２）とを有し、前記冷却液（１３）は、前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）に向かって、特に前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）に対して直角に前記冷却液供給管路（１１）から流出する、
レーザディスク（２）用のインピンジメント冷却装置（１）において、
前記供給管路（１１）と前記戻し管路（１２）とは、前記支持構造体（４）の長手方向に互いに平行に延びており、
前記支持構造体（４）は、前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）に隣接した領域に複数の空所（８）を有するか、または前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）は、前記支持構造体（４）に向かって開放した複数の空所（８’）を有し、前記冷却液供給管路（１１）は、前記複数の空所（８；８’）に開口しており、前記冷却液戻し管路（１２）は、前記複数の空所（８；８’）から分岐している
ことを特徴とする、レーザディスク（２）用のインピンジメント冷却装置（１）。
【請求項２】
前記支持構造体（４）の前記空所（８）は、前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）に向かって開放していることを特徴とする、請求項１記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項３】
前記支持構造体（４）の前記空所（８）は、前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）に対して閉鎖されていることを特徴とする、請求項１記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項４】
前記支持プレート（３）は、ダイヤモンド材料から形成されていて、特に最大５ｍｍ、好適には最大３ｍｍ、特に好適には最大２ｍｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項５】
前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）は、前記空所（８）を有する分配プレート（５）の表面（５ａ）に取り付けられており、前記分配プレート（５）の裏面（５ｂ）が、前記供給管路（１１）と前記戻し管路（１２）とを有する支持体（７）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項６】
前記分配プレート（５）の前記空所（８）は、前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）に向かって開放していて、特に貫通開口として前記分配プレート（５）の前記表面（５ａ）から前記裏面（５ｂ）にまで延びており、前記冷却液（１３）は、前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）に衝突することを特徴とする、請求項５記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項７】
前記分配プレート（５）の前記空所（８）は、前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）に対して前記分配プレート（５）の底部（１７）によって閉鎖されており、前記冷却液（１３）は、前記分配プレート（５）の前記底部（１７）に衝突することを特徴とする、請求項５記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項８】
前記支持体（７）は、セラミックスまたは超硬合金から形成されていて、特に少なくとも０．５ｃｍの厚さ、好適には０．５ｃｍ〜１０ｃｍの厚さを有することを特徴とする、請求項５から７までのいずれか１項記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項９】
前記分配プレート（５）と前記支持体（７）との間にノズルプレート（６）が配置されており、該ノズルプレート（６）は、前記支持体（７）の前記供給管路（１１）をそれぞれ前記分配プレート（５）の前記空所（８）に接続しかつ前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）に向かって、特に前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）に対して直角に方向設定された複数のノズル開口（９）と、前記分配プレート（５）の前記空所（８）を前記戻し管路（１２）に接続する複数の貫通開口（１０）とを有することを特徴とする、請求項５から８までのいずれか１項記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項１０】
前記分配プレート（５）および／または前記ノズルプレート（６）は、ダイヤモンド材料、セラミックスまたは超硬合金から形成されていて、特に少なくとも０．３ｍｍ、好適には少なくとも０．５ｍｍの厚さを有することを特徴とする、請求項５から９までのいずれか１項記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項１１】
前記支持プレート（３）の前記裏面（３ｂ）は、前記空所（８’）を有し、前記供給管路（１１）と前記戻し管路（１２）とを有する支持体（７）の表面（７ａ）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項１２】
前記支持体（７）は、セラミックスまたは超硬合金から形成されていて、特に少なくとも０．５ｃｍの厚さ、好適には０．５ｃｍ〜１０ｃｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１１記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項１３】
前記供給管路（１１）と前記戻し管路（１２）とは、前記支持体（７）に設けた複数の貫通通路によって形成されていることを特徴とする、請求項５から１２までのいずれか１項記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項１４】
前記支持体（７）において、前記供給管路（１１）は、それぞれ該支持体（７）の貫通通路（１５）内に配置された別体の管（１４）によって形成されていて、前記戻し管路（１２）は、前記支持体（７）において、それぞれ貫通通路（１５）と管（１４）との間に存在するギャップ（１６）によって形成されており、または逆に、前記支持体（７）において、前記戻し管路（１２）は、それぞれ該支持体（７）の貫通通路（１５）内に配置された別体の管（１４）によって形成されていて、前記供給管路（１１）は、前記支持体（７）において、それぞれ貫通通路（１５）と管（１４）との間に存在するギャップ（１６）によって形成されていることを特徴とする、請求項５から１３までのいずれか１項記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項１５】
前記支持プレート（３）および前記支持構造体（４）および／または前記支持構造体（４）の個々の構成要素（５〜７）は、それぞれ互いにろう接されているか、接着されているか、焼結されているか、または接合されていることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか１項記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項１６】
前記供給管路（１１）の各々は、複数の戻し管路（１２）によって取り囲まれており、該複数の戻し管路（１２）は、該複数の戻し管路（１２）により取り囲まれた前記供給管路（１１）が開口する前記分配プレート（５）の空所（８；８’）から分岐していることを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか１項記載のインピンジメント冷却装置。
【請求項１７】
請求項１から１６までのいずれか１項記載のインピンジメント冷却装置（１）と、該インピンジメント冷却装置（１）の支持プレート（３）の表面（３ａ）に取り付けられたレーザディスク（２）とを備えるレーザディスクモジュール（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザディスク用のインピンジメント冷却装置であって、レーザディスクが取付け可能である表面を有する、特にディスク状の支持プレートと、この支持プレートの裏面が取り付けられている表面を有する支持構造体と、支持プレートを冷却液によって冷却するためのインピンジメント冷却部とを備えており、支持構造体が、複数の冷却液供給管路と複数の冷却液戻し管路とを有しており、冷却液が、支持プレートの裏面に向かって、特に支持プレートの裏面に対して直角に冷却液供給管路から流出する、レーザディスク用のインピンジメント冷却装置と、このようなインピンジメント冷却装置を備えたレーザディスクモジュールとに関する。
【０００２】
このような形態のインピンジメント冷却装置は、例えば米国特許出願公開第２０１４／０１９０６６５号明細書（US 2014 / 0 190 665 A1）によって公知になっている。
【０００３】
通常、レーザディスクは、ＣＶＤダイヤモンドから成るディスク状のヒートシンク（ディスク支持体）に接着され、このヒートシンクが裏側でインピンジメント流れによって冷却される。主として、ディスク支持体の熱機械的な特性が、レーザディスクの熱レンズ効果を決定する。これによって、ＣＶＤダイヤモンドから形成されるディスク支持体の熱伝導率および剛性に高い要求が課され、レーザ出力がより高い場合には、ダイヤモンドディスクがより肉厚となる。このことは、高い製造コストに結び付けられてしまう。言い換えると、熱抵抗がほぼ等しい場合、より高い剛性は、ますます肉厚のダイヤモンドディスクによって達成される。
【０００４】
冒頭に記載した米国特許出願公開第２０１４／０１９０６６５号明細書（US 2014 / 0 190 665 A1）は、支持プレートの裏面に隣接したただ１つの空所と、半径方向に延びる複数の戻し管路とを有している。
【０００５】
国際公開第２０１１／１３０８９７号（WO 2011/130897 A1）に基づき公知のインピンジメント冷却装置では、レーザディスクが支持プレートに組み付けられている。この支持プレートは同時にレーザ共振器の共振器ミラーを形成している。ノズル開口から流出した冷却液が、支持プレートの支持裏面に衝突し、これによって、支持プレートが冷却される。
【０００６】
欧州特許出願公開第１２１３８０１号明細書（EP 1 213 801 A2）に基づき、レーザ活性固体が、被覆層を備えた裏面で冷却水によって直接冷却される冷却装置が公知である。
【０００７】
米国特許第６３３９６０５号明細書（US 6,339,605 B1）に基づき、銅製基板に組み付けられたレーザディスクのための冷却が公知である。銅製基板は冷却液によって通流される。この冷却液は銅製基板の複数の微細通路内にまで案内される。これらの微細通路はレーザディスクに向かって開放している。したがって、このレーザディスクの裏面が、微細通路を通流した冷却液によって冷却される。
【０００８】
さらに、米国特許出願公開第２００７／０２９７４６９号明細書（US 2007/0297469 A1）に基づき、ダイヤモンドまたはサファイヤから成る支持プレートに組み付けられたレーザディスクのための冷却が公知である。支持プレートの内部には、表面付近に設けられた冷却液のための複数の微細通路が延びている。
【０００９】
公知例に対して、本発明の課題は、冒頭に記載した形態のインピンジメント冷却装置において、（ダイヤモンド製）支持プレートの熱抵抗がほぼ等しい場合に、支持プレートの厚さを増大させる必要なしに、支持プレートのより高い剛性を達成することである。
【００１０】
この課題は、本発明によれば、供給管路と戻し管路とが、支持構造体の長手方向に互いに平行に延びており、支持構造体が、支持プレートの裏面に隣接した領域に複数の空所を有しているか、または支持プレートの裏面が、支持構造体に向かって開放した複数の空所を有しており、冷却液供給管路が、複数の空所に開口しており、冷却液戻し管路が、複数の空所から分岐していることによって解決される。
【００１１】
本発明によれば、（例えばダイヤモンド材料から成る）支持プレートと、冷却液により通流される補剛用の裏側の（例えば炭化タングステンまたは窒化アルミニウムから成る）支持構造体とによって、ダイヤモンド製ヒートシンクの少ない熱抵抗の維持が可能となる。支持構造体の熱抵抗はレーザディスクの温度に影響を与えないので、本発明では、高い剛性と比較的高い熱抵抗とを有する材料を使用することができる。
【００１２】
有限要素法による計算から、ＣＶＤダイヤモンド製の約２ｍｍの厚さの支持プレートと、炭化タングステン製の裏側の支持構造体とが、熱により生じるレーザディスクの曲げに対して、裏側で支持されていない約１０ｍｍの厚さのＣＶＤダイヤモンド製の支持プレートとほぼ同じ大きさの機械的な抵抗を有していることが判った。さらに、有限要素法による計算から、多結晶ダイヤモンド複合材（ＰＤＣ）製の約２ｍｍの厚さの支持プレートと、炭化タングステン製の裏側の支持構造体とが、熱により生じるレーザディスクの曲げに対して、裏側で支持されていない約３〜４ｍｍの厚さのＣＶＤダイヤモンド製の支持プレートとほぼ同じ大きさの機械的な抵抗を有していることが判った。
【００１３】
支持構造体の空所が、支持プレートの裏面に向かって開放していて、これによって、冷却液が支持プレートの裏面に直接衝突してもよいし（冷却液への支持プレートの直接的な熱伝達）、支持プレートの裏面に対して閉鎖されていて、これによって、冷却液が支持プレートの底部に衝突してもよい。後者の事例では、支持プレートと支持構造体との間に位置するろうと、冷却液との間の直接的な接触が回避され、これによって、腐食の危険が減じられる。
【００１４】
好ましくは、支持プレートが、ダイヤモンド材料（例えばＣＶＤダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンド複合材（ＰＤＣ））から形成されていて、特に最大５ｍｍ、好適には最大３ｍｍ、特に好適には最大２ｍｍの厚さを有している。ダイヤモンド材料は、高い熱伝導率と同時に十分な比剛性とを提供し、これによって、表側に組み付けられたレーザディスクの形状に裏側の冷却構造体によって大幅に影響が与えられることが阻止される。支持プレートと支持構造体とは、材料ペアに応じて、互いにろう接されているか、接着されているか、焼結されているか、またはいわゆる接合によって、つまり、中間層の形成なしでの２つの固体の間の機械的に耐荷性の剛結によって互いに結合されている。
【００１５】
本発明の特に好適な実施の形態では、支持プレートの裏面が、空所を有する分配プレートの表面に取り付けられており、分配プレートの裏面が、供給管路と戻し管路とを有する支持体に取り付けられている。好ましくは、この支持体が、セラミックスまたは超硬合金から形成されていて、特に少なくとも１ｃｍの厚さ、好適には２ｃｍ〜１０ｃｍの厚さを有している。有利には、空所が、貫通開口として分配プレートの裏面にまで延びている。しかし、代替的には、分配プレートがその空所の上流側に複数のノズル開口を有しており、これらのノズル開口が、支持プレートの裏面に向かって、特に支持プレートの裏面に対して直角に方向設定されていてもよい。分配プレートは、ダイヤモンド材料から形成されていてもよいし、好適には、セラミックスまたは超硬合金（例えば炭化タングステンまたは窒化アルミニウム）から形成されていてもよく、特に少なくとも０．３ｍｍ、好適には少なくとも０．５ｍｍの厚さを有することができる。
【００１６】
分配プレートの空所が、支持プレートの裏面に向かって開放していて、特に貫通開口として分配プレートの表面から裏面にまで延びていて、これによって、冷却液が、支持プレートの裏面に衝突してもよいし、分配プレートの底部によって閉鎖されていて、これによって、冷却液が、分配プレートの底部に衝突してもよい。
【００１７】
１つの改良形態では、分配プレートと支持体との間にノズルプレートが配置されており、このノズルプレートが、支持体の供給管路をそれぞれ分配プレートの空所に接続しかつ支持プレートの裏面に向かって、特に支持プレートの裏面に対して直角に方向設定された複数のノズル開口と、分配プレートの空所を戻し管路に接続する複数の貫通開口とを有している。ノズル開口によって、冷却液が加速して支持プレートの裏面に衝突させられる。好ましくは、ノズルプレートが、ダイヤモンド材料（例えばＣＶＤダイヤモンドまたはＰＤＣダイヤモンド）、セラミックスまたは超硬合金（例えば炭化タングステンまたは窒化アルミニウム）から形成されていて、特に少なくとも０．３ｍｍ、好適には少なくとも０．５ｍｍの厚さを有している。
【００１８】
好ましくは、支持構造体の個々の構成要素が、材料ペアに応じて、それぞれ互いに、例えば銅ベースおよび／または銀ベースの硬ろうによってろう接されているか、接着されているか、焼結されているか、または接合されている。
【００１９】
本発明の特に好適な別の実施の形態では、支持プレートの裏面が、空所を有していて、供給管路と戻し管路とを有する支持体の表面に取り付けられている。ＣＶＤダイヤモンドから成る支持プレートは、例えばレーザ加工によって、インピンジメント流れを発生させるための空所を裏側に備えることができ、その後、例えば炭化タングステンから成る軸部を硬ろうによって、構造化された裏面にろう接することができる。次いで、必要となる供給管路と戻し管路とを放電加工によって炭化タングステンに加工することができる。代替的には、支持体が、レーザ切断された個々の孔付きディスクから形成されていてもよい。これらの孔付きディスクは互いにろう接されて１つのスタックを形成しており、また、孔付きディスクの孔が互いに整合しており、これによって、一貫して延びる供給管路および戻し管路がスタック内に形成される。
【００２０】
支持体が、好適にはセラミックスまたは超硬合金（例えば炭化タングステンまたは窒化アルミニウム）から形成されていて、少なくとも０．５ｃｍの厚さ、好適には０．５ｃｍ〜１０ｃｍの厚さを有しており、これによって、支持プレートの剛性が十分に高められる。
【００２１】
本発明の変化実施形態では、供給管路と戻し管路とが、支持体に複数の貫通通路によって形成されている。これらの貫通通路は、相並んで支持体に加工、例えば穿孔されている。これに対して、代替的な変化実施形態では、供給管路が、支持体に、それぞれ（環状）ギャップを形成するように支持体の貫通通路内に配置された別体の管（例えばノズルニードル）によって形成されている。戻し管路は、支持体に、それぞれ貫通通路と管との間に存在する（環状）ギャップによって形成されている。この事例では、供給管路が、ただ１つの戻し管路によって環状にまたは部分環状に取り囲まれている。この結果、環状の戻し管路の場合に、空間的な均質な冷却分布が達成される。代替的には、逆に、戻し管路が、支持体の貫通通路内に、それぞれ別体の管（例えばノズルニードル）によって形成されていて、供給管路が、それぞれ貫通通路と管との間に存在する（環状）ギャップによって形成されていてもよい。
【００２２】
好ましくは、供給管路の各々が、複数の戻し管路によって、特に供給管路に対して点対称で取り囲まれており、また、複数の戻し管路が、これらの戻し管路により取り囲まれた供給管路が開口する分配プレートの空所から分岐している。言い換えると、各供給管路に複数の戻し管路が割り当てられている。この結果、空間的な均質な冷却分布が達成される。しかし、特に支持プレートの材料が支持プレートの内部で十分に高い熱拡散を可能にする場合には、例えば供給管路１つあたりただ１つの戻し管路に基づき、空間的な不均質な冷却分布が利用されてもよい。
【００２３】
有利には、供給管路と戻し管路とが、支持構造体の長手方向に、つまり、支持体の場合には、その厚さ方向に互いに平行に延びている。
【００２４】
本発明は、上記のように形成されたインピンジメント冷却装置と、このインピンジメント冷却装置の支持プレートの表面に取り付けられたレーザディスクとを備えたレーザディスクモジュールにも関する。
【００２５】
本発明の対象の更なる利点および有利な構成は、明細書、特許請求の範囲および図面から明らかである。また、前述した特徴および以下にさらに記載する特徴は、それぞれ単独で使用されてもよいし、複数を任意に組み合わせて使用されてもよい。図説する実施の形態は、限定的な列挙と解釈すべきものではなく、むしろ、本発明を説明するための一例としての特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１ａ】レーザディスク用の本発明に係るインピンジメント冷却装置の第１の実施例の組立て状態を示す図である。
【図１ｂ】レーザディスク用の本発明に係るインピンジメント冷却装置の第１の実施例の分解図である。
【図２】２つの戻し管路の間に配置された１つの供給管路の領域における図１のインピンジメント冷却装置の概略的な縦断面図である。
【図３】本発明に係るインピンジメント冷却装置の第２の実施例の、図２に類似した概略的な縦断面図である。
【図４】本発明に係るインピンジメント冷却装置の第３の実施例の、図２に類似した概略的な縦断面図である。
【図５】本発明に係るインピンジメント冷却装置の第４の実施例の、図２に類似した概略的な縦断面図である。
【００２７】
以下の図面の説明では、同一の構成部材もしくは機能的に同一の構成部材に同じ符号が使用してある。
【００２８】
図１ａおよび図１ｂに示したインピンジメント冷却装置１は、ディスクレーザ（図示せず）のレーザディスク２を冷却液によって冷却するために用いられる。レーザディスク２は、レーザ活性増幅材料から形成されていて、例えば、約５０μｍ〜約５００μｍの厚さを有するＹｂ：ＹＡＧ結晶、Ｙｂ：ＬｕＡＧ結晶、Ｙｂ：ＹＡＧ結晶、Ｙｂ：ＹＬＦ結晶、Ｙｂ：Ｌｕ２Ｏ３結晶、Ｙｂ：ＬｕＡＧ結晶、Ｙｂ：ＣＡＬＧＯ結晶、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶またはＮｄ：ＹＶＯ４結晶であってよい。
【００２９】
インピンジメント冷却装置１は、レーザディスク２を取り付ける表面３ａを有するディスク状の支持プレート３と、この支持プレート３の裏面３ｂを取り付ける裏側の支持構造体４とを有している。この支持構造体４は、ディスク状の分配プレート５と、ディスク状のノズルプレート６と、約２５〜４０ｍｍの直径を有する円筒状の支持体（支持ブロック）７とを有している。支持プレート３の裏面３ｂは分配プレート５の表面５ａに取り付けられている。また、分配プレート５の裏面５ｂはノズルプレート６の表面６ａに取り付けられている。ノズルプレート６の裏面６ｂは支持体７の表面７ａに取り付けられている。
【００３０】
支持プレート３はダイヤモンド材料、例えばＣＶＤダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンド複合材（ＰＤＣ）から形成されている。このダイヤモンド材料は、高い熱伝導率と同時に十分に高い比剛性とを有しており、これによって、表面３ａに組み付けられたレーザディスク２の形状に裏側の冷却構造体によって大幅に影響が与えられることが回避される。好適には、支持プレート３は約２〜４ｍｍの厚さでしかない。
【００３１】
分配プレート５は、支持プレート３の裏面３ｂだけでなく、ノズルプレート６の表面６ａにも向かって開放した複数の空所８を有している。つまり、これらの空所８は、分配プレート５の表面５ａから裏面５ｂにまで達する貫通開口として延びている。分配プレート５は、冷却特性を最適化するために、同じくダイヤモンド材料（例えばＣＶＤダイヤモンドまたはＰＤＣダイヤモンド）から形成されていてもよいし、代替的にセラミックスまたは超硬合金（例えば炭化タングステンまたは窒化アルミニウム）から形成されていてもよい。好適には、分配プレート５は約０．５ｍｍの厚さでしかない。
【００３２】
ノズルプレート６はセラミックスまたは超硬合金から形成されていて、複数の小さなノズル開口９と複数の貫通通路１０とを有している。各ノズル開口９は複数の貫通案内通路１０によって取り囲まれている。ノズル開口９は、それぞれ支持プレート３の裏面３ｂに直角に向けられている。好適には、ノズルプレート６は約０．５ｍｍの厚さでしかない。
【００３３】
支持体７はセラミックスまたは超硬合金（例えば炭化タングステンまたは窒化アルミニウム）から形成されていて、０．３〜５ｍｍ（好適には３ｍｍ）の管路直径を有する、貫通通路として形成された複数の冷却液供給管路１１および冷却液戻し管路１２を有している。これらの管路１１，１２は支持体７の厚さ方向に互いに平行に延びている。各供給管路１１は、複数、本実施の形態では例えば６つの戻し管路１２によって取り囲まれている。各供給管路１１は、ノズルプレート６の複数のノズル開口９のうちの１つのノズル開口９を介して、分配プレート５の複数の空所８のうちの１つの空所８に開口している。また、各空所８から、ノズルプレート６の貫通通路１０を介して、空所８に連通した供給管路１１を取り囲む６つの戻し管路１２が分岐している。好適には、支持体７は０．５ｃｍ〜１０ｃｍの厚さである。
【００３４】
インピンジメント冷却装置１の個々の構成要素３，５〜７同士を結合するためには、材料ペアに応じて、ろう接、接着、焼結または接合プロセスが規定されている。ろうを選択する際には、腐食に関して、ろうと冷却循環路との間の相容性に注意を払わなければならない。したがって、好ましくは、銅ベースおよび／または銀ベースの硬ろうが、その強力な付着、高い強度および剛性という理由からも使用される。
【００３５】
図２にただ１つの供給管路１１と２つの戻し管路１２とによって単に概略的に示したように、冷却液１３は、支持体７の供給管路１１を介してノズルプレート６のノズル開口９を経てインピンジメント冷却装置１内へ流入する。ノズル開口９の開口横断面積は供給管路１１の管路横断面積よりも小さいので、冷却液１３がノズル開口９から加速して空所８内に流出し、そこで、支持プレート３の裏面３ｂに衝突し、これによって、支持プレート３が冷却される。図２では、このインピンジメント冷却部に全体的に符号１４が付してある。衝突した冷却液１３は、その後、空所８の内部で半径方向外向きに引き続き流れ、ノズルプレート６の貫通通路１０を介して支持体７の戻し管路１２内に流入する。
【００３６】
図３に示したインピンジメント冷却装置１は、この実施の形態では、分配プレート５の空所８が支持プレート３の裏面３ｂに対して分配プレート５の底部１７によって閉鎖されている点でのみ図２と異なっている。冷却液１３は分配プレート５の底部１７に衝突し、これによって、支持プレート３が冷却液１３によって直接冷却されるのではなく、分配プレート５の底部１７を介して間接的に冷却される。これによって、支持プレート３と分配プレート５との間に存在するろうと、冷却液１３との間の直接的な接触が回避され、腐食の危険が減じられる。
【００３７】
図４に示したインピンジメント冷却装置１は、この実施の形態では、支持プレート３の裏面３ｂが、支持体７の表面７ａに向かって開放した空所８’を有していて、支持体７の表面７ａにじかに取り付けられている点で図２および図３と異なっている。供給管路１１は支持プレート３の空所８’に開口しており、また、この空所８’から戻し管路１２が分岐している。冷却液１３は供給管路１１から空所８’内に直接流出し、そこで、支持プレート３の裏面３ｂに衝突し、これによって、支持プレート３が冷却される。
【００３８】
空所８’は、例えばレーザ加工によって支持プレート３の裏面３ｂに加工される。その後、支持プレート３のこの構造化された裏面３ｂが、硬ろうによって支持体７の表面７ａにろう接される。最後、必要となる供給管路１１と戻し管路１２とが、放電加工によって支持体７に加工される。代替的には、支持体７が、レーザ切断された個々の孔付きディスクから形成されていてもよい。これらの孔付きディスクは互いにろう接されて１つのスタックを形成しており、また、孔付きディスクの孔が互いに整合しており、これによって、一貫して延びる供給管路１１および戻し管路１２がスタック内に形成される。
【００３９】
図５に示したインピンジメント冷却装置１は、この実施の形態では、供給管路１１が、支持体７において、独立した別体の（例えば特殊鋼から成る）管１４によって形成されている点でしか図２と異なっていない。この管１４は、環状ギャップ１６を形成するように支持体７の貫通通路１５内に配置されている。また、支持体７内には、管１４と貫通通路１５との間に存在する環状ギャップ１６によって形成されたただ１つの戻し管路１２しか延びていない。管１４はその一方の自由端部でもって空所８にまで近づいていて、その他方の固定端部において支持体７の裏面に取り付けられている。代替的には、図３の分配プレート５が使用されてもよいし、図４の支持プレート３が使用されてもよい。
【図１ａ】
2019511130.tif 000003
【図１ｂ】
2019511130.tif 000004
【図２】
2019511130.tif 000005
【図３】
2019511130.tif 000006
【図４】
2019511130.tif 000007
【図５】
2019511130.tif 000008
【国際調査報告】
2019511130.tif 000009
2019511130.tif 000010
2019511130.tif 000011
2019511130.tif 000012
2019511130.tif 000013
2019511130.tif 000014