(57)【要約】  所望のエッジ効果及び光学特性を生成する為に、所望の熱プロファイルに従って、ディスクレーザなどの発熱装置用を冷却する為の冷却装置。例示的な冷却装置は、発熱装置を支持するバックプレートを含む。バックプレートは、ノズル部を含む筐体を提供する壁を備える冷却装置ハウジングの部分である。ノズル部は、バックプレートとは反対側で冷却装置ハウジングを囲む。ノズル部の端部にはノズル冷却面が形成される。ノズル冷却面は、その中心から縁部まで外向きに延在して、バックプレートと共に冷却剤室を形成する。冷却流体は、ノズル部に形成された入口経路を通って冷却剤室に入り、且つノズル冷却面の縁部とハウジング壁の内側との間の室の間隙から出てもよい。
2015515124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱装置を支持する受熱面、対向するバックプレート内面、及び前記受熱面と前記バックプレート内面との間にバックプレートの厚さを含むバックプレート；
前記バックプレートから延在し、且つ冷却剤出口を含むハウジング；及び
前記ハウジング内に配置され、且つ前記バックプレート内面から離間してその間に冷却剤室を形成するノズル部であって、冷却剤入口を含み、且つ前記冷却剤室を通って前記冷却剤入口から前記冷却剤出口への冷却流体の流れを確立するように構成されたノズル部
を含み、
前記バックプレート、前記冷却剤室、及び前記ノズル部の少なくとも１つの形状が、前記発熱装置から前記冷却剤室まで非均一な熱伝達プロファイルを確立するように変化して、前記発熱装置において所望の温度プロファイルを与える、冷却装置。
【請求項２】
前記ハウジングが、前記バックプレートと、前記ハウジングを取り囲むように形成されたハウジング壁とによって形成され、前記ハウジング壁が、前記バックプレート内面から延在する内壁面を含み、前記ハウジング壁が、冷却剤アクセス側と前記バックプレートとの間で前記ハウジングを取り囲み；及び
前記ノズル部が、前記冷却剤室に、前記冷却剤室の中心から前記冷却剤室の外側領域までの冷却流体の流れを生成し、前記冷却剤室の前記外側領域に室の間隙を設けて前記冷却流体が出ることができるように、構成されており、前記冷却流体の流れは、前記冷却剤室の形状、及び前記冷却流体が前記冷却剤室に加えられる流速によって、前記所望の熱プロファイルに従って前記発熱装置を冷却するように制御される、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記ノズル部が：
前記ハウジングの前記冷却剤アクセス側を実質的に覆って、前記ハウジングを実質的に囲むノズル部ベース；
前記ハウジング中の、前記ノズル部ベースに対向する前記ノズル部の端部上のノズル冷却面であって、ノズル冷却面の中心からノズル冷却面の縁部まで外向きに延在し、及び前記バックプレート内面と共に前記冷却剤室を形成するノズル冷却面；
前記ノズル冷却面と前記ノズル部ベースとの間で前記ノズル部を取り囲むノズル本体壁であって、前記室の間隙が、前記ノズル本体壁と前記ハウジング壁の前記内壁面との間に形成されている、ノズル本体壁
を更に含み、
前記冷却装置が：
前記ノズル部ベースと前記ノズル冷却面との間に流体入口流路を設けるように前記ノズル部に形成された冷却剤入口であって、冷却流体を受け入れ、且つ前記流体入口流路に前記冷却流体を注入して前記冷却剤室を冷却流体で満たすように構成された冷却剤入口；及び
前記室の間隙を流れる冷却流体の為の出口を提供する冷却剤出口
を更に含む、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記ノズル部が：
前記ノズル本体壁を越えて延在する前記ノズル冷却面の縁部によって形成されたノズル棚部；及び
前記ノズル部ベースに対向して前記ノズル本体壁から延在するノズル部内面
を更に含み、
前記冷却装置が：
前記ノズル棚部、前記ノズル本体壁、前記ノズル部内面、前記ハウジング壁の前記内壁面、及び前記室の間隙によって形成された周辺チャンネルであって、内部に前記冷却剤出口が形成されている、周辺チャンネル
を更に含む、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記ノズル部ベース外周と室壁縁部との間の室壁開口部；
断面積が変化する管状の構造を形成する、前記ノズル部ベース外周から周囲を回って前記室壁縁部まで延在する出口室面を含む冷却剤出口室であって、前記断面積は、前記ハウジングの周りで最小断面積から最大断面積まで大きくなり、前記冷却剤出口は、前記最大断面積を有する前記冷却剤出口室から前記冷却剤を排出するように形成される、冷却剤出口室
を更に含む、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記ノズル冷却面が：
前記ハウジングに、前記ノズル冷却面の中心から前記ノズル冷却面の縁部まで実質的に収束する体積部を形成するように構成されたノズル冷却面輪郭
を含む、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記ノズル冷却面が：
前記ハウジングに、前記ノズル冷却面の中心から前記ノズル冷却面の縁部まで実質的に広がる体積部を形成するように構成されたノズル冷却面輪郭
を含む、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記流体入口流路が、前記流体入口流路を通る渦巻き状の流体経路を提供するように構成された旋回羽根を含む、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記ノズル部全体に分布し、及び前記ノズル部ベースから前記ノズル冷却面まで延在する複数の流体入口流路；及び
対応する流体入口流路から延在する複数の流体管であって、前記バックプレート内面に接触するように冷却流体を注入するように個別に制御された冷却流体ジェットに繋がるように構成された複数の流体管
を更に含む、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記冷却剤室が第１の冷却剤室であり、前記バックプレートが：
少なくとも発熱面領域の前記発熱装置と平行する断面積を備えて形成された第２の冷却剤室であって、冷却流体を入れるように配置された第２の冷却剤室
を含む、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記第２の冷却剤室に形成されて、冷却流体用の入口を提供する冷却剤入口；及び
前記第２の冷却剤室に形成されて、冷却流体用の出口を提供する冷却剤出口
を更に含む、請求項１０に記載の冷却装置。
【請求項１２】
発熱装置が載置される装置支持面であって、前記発熱装置の外周に実質的に沿った周辺領域に沿う前記発熱装置の面に接触するのに十分な領域を有する装置支持面；
前記発熱装置が前記装置支持面に載置されるときに前記発熱装置から延在するハウジングであって、冷却剤出口を含むハウジング；及び
前記ハウジング内に配置され、且つ前記発熱装置が前記装置支持面に載置されるときに前記発熱装置から離間してその間に冷却剤室を形成するノズル部であって、冷却剤入口を含み、且つ前記冷却剤入口から前記冷却剤出口まで前記冷却剤室を通る冷却流体の流れを確立するように構成された、ノズル部
を含み、
前記冷却剤室及び前記ノズル部の少なくとも一方の形状は、前記発熱装置から前記冷却剤室まで、非均一的な熱伝達プロファイルを確立するように変化し、前記発熱装置に所望の温度プロファイルを与える、冷却装置。
【請求項１３】
前記ハウジング壁が、前記装置支持面から延在する内壁面、冷却剤アクセス側と前記装置支持面との間で前記ハウジングを取り囲む前記ハウジング壁を含み；
前記ノズル部が、前記冷却剤室の中心から前記冷却剤室の外側領域まで前記冷却剤室に冷却流体の流れを生成し、前記冷却剤室の前記外側領域に室の間隙を設けて前記冷却流体が出ることができるように、構成されており、前記冷却流体の流れが、前記冷却剤室の前記形状、及び前記冷却流体が前記冷却剤室に加えられる流速によって、前記所望の熱プロファイルに従って前記発熱装置を冷却するように制御されている、請求項１２に記載の冷却装置。
【請求項１４】
前記ノズル部が：
前記ハウジングの前記冷却剤アクセス側を実質的に覆って、前記ハウジングを実質的に囲むノズル部ベース；
前記ハウジングの、前記ノズル部ベースに対向する前記ノズル部の端部上のノズル冷却面であって、ノズル冷却面の中心からノズル冷却面の縁部まで外向きに延在し、及び前記発熱装置が前記装置支持面に載置されると、前記発熱装置と共に前記冷却剤室を形成する、ノズル冷却面；
前記ノズル冷却面と前記ノズル部ベースとの間で前記ノズル部を取り囲むノズル本体壁であって、前記ノズル本体壁と前記ハウジング壁の前記内壁面との間に前記室の間隙が形成されている、ノズル本体壁；及び
前記ノズル部に形成されて、前記ノズル部ベースと前記ノズル冷却面との間に流体入口流路を提供する冷却剤入口であって、前記冷却流体を受け入れ、且つ前記流体入口流路に前記冷却流体を注入して、前記冷却剤室を冷却流体で満たすように構成された、冷却剤入口；及び
前記室の間隙を流れる冷却流体用の出口を提供する冷却剤出口
を更に含む、請求項１３に記載の冷却装置。
【請求項１５】
前記ノズル部が：
前記ノズル本体壁を越えて延在する前記ノズル冷却面の縁部によって形成されたノズル棚部；及び
前記ノズル部ベースに対向して前記ノズル本体壁から延在するノズル部内面
を更に含み、
前記冷却装置が：
前記ノズル棚部、前記ノズル本体壁、前記ノズル部内面、前記ハウジング壁の前記内壁面、及び前記室の間隙によって形成された周辺チャンネルであって、内部に前記冷却剤出口が形成されている、周辺チャンネル
を更に含む、請求項１３に記載の冷却装置。
【請求項１６】
前記ノズル部ベース外周と室壁縁部との間の室壁開口部；
断面積が変化する管状の構造を形成する、前記ノズル部ベース外周から周囲を回って前記室壁縁部まで延在する出口室面を含む冷却剤出口室であって、前記断面積は、前記ハウジングの周りで最小断面積から最大断面積まで大きくなり、前記冷却剤出口が、前記最大断面積を有する前記冷却剤出口室から前記冷却剤を排出するように形成される、冷却剤出口室
を更に含む、請求項１３に記載の冷却装置。
【請求項１７】
前記ノズル冷却面が：
前記発熱装置の前記所望の熱プロファイルに従って、前記発熱装置とノズル冷却面との間の距離を変化させるように構成されたノズル冷却面輪郭
を含む、請求項１３に記載の冷却装置。
【請求項１８】
前記流体入口流路が、前記流体入口流路を通る渦巻き状の流体経路を提供するように構成された旋回羽根を含む、請求項１３に記載の冷却装置。
【請求項１９】
前記ノズル部全体に分布し、且つ前記ノズル部ベースから前記ノズル冷却面まで延在する複数の流体入口流路；及び
対応する流体入口流路から延在する複数の流体管であって、前記発熱装置の前記熱プロファイルに従って前記発熱装置に接触するように冷却流体を注入する為に個別に制御された冷却流体ジェットに繋がるように構成された複数の流体管
を更に含む、請求項１３に記載の冷却装置。
【請求項２０】
ハウジング内に配置されたノズル部の中心を通って形成された流体入口流路に冷却液を注入するステップであって、前記流体入口流路は、前記ノズル部の冷却剤アクセス側に対向するノズル部冷却面に開口し、前記ノズル部冷却面は、前記発熱装置の前記所望の熱プロファイルに従って厚さが変化する熱伝導性固体上に装置支持面を含むバックプレートのバックプレート内面と共に冷却剤室を形成し、前記厚さの変化は、前記発熱装置が発生する熱が減少する箇所で厚さが増しているステップ；
前記ノズル部を取り囲み且つノズル部縁部と前記室壁との間に形成された室の間隙を通して、前記冷却剤室から前記冷却液を排出させるステップであって、前記冷却液を冷却剤出口に排出させるステップ；
前記流体入口流路の入口流速を制御することによって選択した流速で前記冷却剤室に冷却流体の流れを提供するステップであって、前記冷却流体の流れが、最小厚さを有する前記バックプレートの部分において初めに前記バックプレート内面に接触することによって前記発熱装置の対流冷却をもたらし、且つ前記バックプレート内面に沿って、最大厚さを有する前記バックプレートの部分の方に流れるステップ
を含み、
前記冷却流体の流れを提供する前記ステップが、冷却剤室の体積部及び冷却剤室体積部の形状に関して前記冷却剤室に対する冷却液の均衡のとれた流入及び流出に基づいて、前記流体入口流路における前記選択した流速を決定することを含む、発熱装置の冷却方法。
【請求項２１】
前記冷却液を排出させる前記ステップが：
前記室の間隙を経由して、前記ノズル部を取り囲む周辺チャンネルに前記冷却液を受け入れること；及び
前記冷却液が、前記周辺チャンネルに形成された前記冷却剤出口を流れることができるようにすること
を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記冷却液を排出させる前記ステップが：
断面積が変化する前記室壁を取り囲む管状の構造を形成する、ノズル部ベース外周から周囲を回って室壁縁部まで延在する出口室面を含む冷却剤出口室に、前記室の間隙を介して前記冷却液を受け入れるステップであって、前記断面積が、前記ハウジングの周りで最小断面積から最大断面積まで大きくなり、前記最大断面積を有する箇所において前記冷却剤出口室から前記冷却剤を排出するように前記冷却剤出口が形成される、ステップ
を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記選択した速度で前記冷却剤室に前記冷却流体の流れを提供する前記ステップが：
前記バックプレート内面と、前記ノズル部縁部の方に広がる前記ノズル冷却面とによって形成された、広がる冷却剤室の為の前記流体入口流路における前記選択した流速を決定すること
を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記選択した速度で前記冷却剤室に前記冷却流体の流れを提供する前記ステップが：
前記バックプレート内面と、前記ノズル部縁部の方に収束する前記ノズル冷却面とによって形成された、収束する冷却剤室の為の前記流体入口流路における前記選択した流速を決定すること
を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記流体入口流路に前記冷却液を注入する前記ステップが：
最高温度領域に方向付けられた前記冷却剤室の前記冷却剤の流れに乱流をもたらすステップであって、前記流体入口流路が、前記流体入口流路の長さの少なくとも一部分に沿って旋回羽根を備えて形成される、ステップ
を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
ハウジング内に配置されたノズル部の中心を通って形成された流体入口流路に冷却液を注入するステップであって、前記流体入口流路が、前記ノズル部の冷却剤アクセス側に対向するノズル部冷却面に開口し、前記発熱装置が、前記ハウジングを囲むように形成された室壁の装置支持面に載置されると、前記ノズル部冷却面が、前記発熱装置の第１の側面と共に冷却剤室を形成するステップ；
前記ノズル部を取り囲み且つノズル部縁部と前記室壁との間に形成された室の間隙を通って前記冷却剤室から前記冷却液を排出させるステップであって、前記冷却液を冷却剤出口に排出させるステップ；
前記流体入口流路の入口流速を制御することによって、選択した流速で前記冷却剤室に冷却流体の流れを提供するステップであって、前記冷却流体の流れが、ほとんどの熱を発生する前記発熱装置の部分において初めに前記発熱装置に接触し、前記発熱装置に沿って前記ノズル部縁部の方に流れることによって、前記発熱装置の対流冷却をもたらすステップ；
を含み、
前記冷却流体の流れをもたらす前記ステップが、冷却剤室の体積部及び冷却剤室体積部の形状に関して前記冷却剤室に対する冷却液の均衡のとれた流入及び流出に基づいて、前記流体入口流路における前記選択した流速を決定することを含む、発熱装置の冷却方法。
【請求項２７】
前記冷却液を排出させる前記ステップが：
前記室の間隙を経由して、前記ノズル部を取り囲む周辺チャンネルに前記冷却液を受け入れること；及び
前記冷却液が、前記周辺チャンネルに形成された前記冷却剤出口を流れることができるようにすること
を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記冷却液を排出させる前記ステップが：
断面積が変化する前記室壁を取り囲む管状の構造を形成する、ノズル部ベース外周から周囲を回って室壁縁部まで延在する出口室面を含む冷却剤出口室に、前記室の間隙を経由して、前記冷却液を受け入れるステップであって、前記断面積が、前記ハウジングの周りで最小断面積から最大断面積まで大きくなり、前記最大断面積を有する前記冷却剤出口室から前記冷却剤を排出させるように前記冷却剤出口が形成される、ステップ
を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記流体入口流路に前記冷却液を注入する前記ステップが：
最高温度領域に方向付けられた前記冷却剤室の前記冷却剤の流れに乱流をもたらすステップであって、前記流体入口流路が、前記流体入口流路の長さの少なくとも一部分に沿って旋回羽根を備えて形成される、ステップ
を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
ハウジング内に配置されたノズル部を通って形成された複数の流体入口流路に冷却液を注入するステップであって、前記複数の流体入口流路が、前記ノズル部の冷却剤アクセス側に対向するノズル部冷却面に開口し、前記発熱装置が、前記ハウジングを囲むように形成された室壁の装置支持面に載置されると、前記ノズル部冷却面が、前記発熱装置の第１の側面と共に冷却剤室を形成するステップ；
前記ノズル部を取り囲み且つノズル部縁部と前記室壁との間に形成された室の間隙を通して前記冷却剤室から前記冷却液を排出させるステップであって、前記冷却液を冷却剤出口に排出させるステップ；
前記複数の前記流体入口流路の各々における入口流速を個別に制御することによって、前記複数の流体入口流路の各々において選択した流速で、前記冷却剤室に冷却流体の流れをもたらすステップであって、前記冷却流体の流れが、各流体入口流路の前記入口流速を制御することによって、前記発熱装置の対流冷却をもたらし、前記発熱装置の大部分の熱を発生する部分に最大熱伝達をもたらすステップ
を含む、発熱装置の冷却方法。
【請求項３１】
前記冷却液を排出させる前記ステップが：
前記室の間隙を経由して、前記ノズル部を取り囲む周辺チャンネルに前記冷却液を受け入れること；及び
前記冷却液が、前記周辺チャンネルに形成された前記冷却剤出口を流れることができるようにすること を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記冷却液を排出させる前記ステップが：
断面積が変化する前記室壁を取り囲む管状の構造を形成する、ノズル部ベース外周から周囲を回って室壁縁部まで延在する出口室面を含む冷却剤出口室に、前記室の間隙を経由して前記冷却液を受け入れるステップであって、前記断面積が、前記ハウジングの周りで最小断面積から最大断面積まで大きくなり、前記最大断面積を有する前記冷却剤出口室から前記冷却剤を排出させるように前記冷却剤出口が形成される、ステップ
を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記冷却剤室に前記冷却流体の流れをもたらす前記ステップが、前記複数の流体入口流路の各々における前記発熱装置への前記ノズル部輪郭面の近接性に基づいて、前記複数の流体入口流路の各々に対して前記選択した流速を決定することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
発熱装置が載置される受熱面を含むバックプレート；
バックプレート中心からバックプレート外周まで外向きに渦巻き状である、前記バックプレートの前記受熱面上にあるらせん状の冷却チャンネル；
バックプレート中心を通る流体入口流路であって、冷却流体が前記バックプレート中心において前記らせん状の冷却チャンネルに入ることができるように形成された流体入口流路；
冷却流体が前記流体入口流路に入ることができるように構成された、前記受熱面に対向する前記バックプレートの冷却剤アクセス側にある冷却剤入口；及び
前記バックプレート外周に近い前記らせん状の冷却チャンネルの端点に形成された冷却剤出口
を含み、
前記らせん状の冷却チャンネルが、前記発熱装置の大部分の熱を発生する部分において最大熱伝達をもたらし且つ前記発熱装置の比較的少ない熱を発生する部分において比較的熱伝達が低い体積部及び形状で形成されている、冷却装置。
【請求項３５】
前記バックプレートから前記冷却剤までの前記熱伝達を調整し、それにより、前記発熱ディスクの前記熱プロファイルを合わせるように、前記らせん状の冷却チャンネルの幅が変化するように形成されている、請求項３４に記載の冷却装置。
【請求項３６】
前記バックプレートから前記冷却剤までの前記熱伝達を調整し、それにより、前記発熱ディスクの前記熱プロファイルを合わせるように、前記らせん状の冷却チャンネルの深さが変化するように形成されている、請求項３４に記載の冷却装置。
【請求項３７】
ノズルから、前記ノズルと冷却装置のバックプレートとの間に画成された室に冷却剤を注入するステップであって、前記発熱装置は、前記室の反対側で前記バックプレートと接触しているステップ；
前記冷却剤が前記室を通って冷却剤出口まで流れることによって、注入点から前記冷却剤出口に向かう方向に沿って変化する非均一的な熱伝達プロファイルに従って前記発熱装置を冷却するステップであって、冷却により、前記発熱装置に所望の温度プロファイルを与えるステップ
を含む、発熱装置の冷却方法。
【請求項３８】
冷却するステップが、前記冷却剤を、前記室を通って、速度を変化させて流すことを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記バックプレートの厚さが前記発熱装置と前記室との間で変化する、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記室の流れ断面積が、前記注入点から前記冷却剤出口に向かう前記方向において変化する、請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
前記ノズルが、前記室に面するノズル輪郭面を有する、請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ジェイソン・ツヴァイバック（Ｊａｓｏｎ  Ｚｗｅｉｂａｃｋ）及びクラウディオ・フィリッポーネ（Ｃｌａｕｄｉｏ  Ｆｉｌｉｐｐｏｎｅ）による、２０１２年３月２日出願の米国仮特許出願第６１／６０５，７９６号明細書（「ディスクレーザの光学的歪みを最少にする方法（Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｄｉｓｋ  Ｌａｓｅｒ）」）の優先権を主張し、且つこれを本願明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、概して、発熱する装置即ち発熱装置の冷却に関し、より詳細には、選択した熱プロファイルに従って、発熱装置を冷却する為の装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ディスクレーザは、平坦で実質的に薄い層として形成されたレーザ材料を有するレーザであり、ヒートシンクに載置されている。ディスクレーザの利得媒質が、実質的に、反射係数が１よりも大きい光学ミラーである為、ディスクレーザはまた、「アクティブミラー」としても公知である。光はディスクレーザに向けられ、且つディスクレーザで、ディスクレーザに向けられた光の強度を上回る強度で反射する。ディスク層は、ディスクレーザによって発生した相当な熱を除去する為に、ヒートシンクに載置される。
【０００４】
ヒートシンクは、ディスクレーザの表面近くを流れて熱を除去する冷却液を有し得る。ヒートシンクの構造は、冷却剤が流れ得る冷却マイクロチャネルを含み、ディスクの表面全体に実質的に均一な冷却効果をもたらし得る。冷却剤は、マイクロチャネルにポンプで通されるが、ポンプが一様でないこと及びエッジ効果の為に、ディスクの表面上に温度勾配を形成し得る。この勾配はディスクを歪ませ、光学収差を生じる。幾つかの実装例では、変形可能なミラー及びパッシブオプティクスを使用して光学収差を制御し得る。しかしながら、光学部品の追加は、レーザシステムのコスト及び複雑性を著しく増大し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記を考慮して、温度勾配に起因する光学収差を少なくするようにディスクレーザを冷却するシステム及び方法が継続的に必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記を考慮して、発熱装置の冷却の為に冷却装置が提供される。一例では、冷却装置がバックプレートを含み、このバックプレートは、発熱装置を支持する受熱面、対向するバックプレート内面、及び受熱面とバックプレート内面との間にバックプレートの厚さを含む。バックプレートからハウジングが延在し、且つハウジングは冷却剤出口を含む。ノズル部が、ハウジング内に配置され、且つバックプレート内面から離間してその間に冷却剤室を形成する。ノズル部は冷却剤入口を含み、且つ冷却剤入口から冷却剤出口まで、冷却剤室を通る冷却流体の流れを確立するように構成される。バックプレート、冷却剤室、及びノズル部の少なくとも１つの形状は、発熱装置から冷却剤室まで非均一的な熱伝達プロファイルを確立するように変化して、発熱装置に所望の温度プロファイルを与える。
【０００７】
他の例では、冷却装置は、バックプレートのないハウジングを含む。
【０００８】
他の例では、冷却剤室は、バックプレート内面と、冷却剤室の中心から縁部まで収束するように輪郭が形成されたノズル冷却面とを備えて形成される。収束は、所望の熱プロファイルに従って冷却を調整するように、設計され得る。
【０００９】
他の例では、冷却剤室は、バックプレート内面と、冷却剤室の中心から縁部まで広がるように輪郭が形成されたノズル冷却面とを備えて形成される。広がりは、所望の熱プロファイルに従って冷却を調整するように、設計され得る。
【００１０】
他の例では、冷却装置は、ノズル部を取り囲む周辺チャンネルを含み、冷却流体が室の間隙から周辺チャンネルに流れ出るようにする。
【００１１】
幾つかの例では、冷却剤出口室は、冷却装置ハウジングを取り囲むように形成され得る。冷却剤出口室は、冷却装置ハウジングの周りに展開するにつれて変化する断面を有し得る。
【００１２】
他の例では、ノズル部には複数の流体入口流路が形成され得る。複数の流体入口流路は、個別に制御されたインジェクターを使用して流体が注入され、所望の冷却プロファイルを生成するように調整される各インジェクター内に冷却剤の流れをもたらし得る。
【００１３】
他の例では、流体入口流路は、例えば、旋回羽根を使用して乱流を生成するように設計され得る。
【００１４】
本発明の他の装置、器具、システム、方法、特徴及び利点は、以下の図面及び詳細な説明を検討すれば、当業者には明らかである、又は明らかとなる。そのような追加的な全てのシステム、方法、特徴及び利点は、この説明に含まれている、本発明の範囲内にある、及び添付の特許請求の範囲によって保護されているものとする。
【００１５】
本発明は、以下の図面を参照することにより、より理解され得る。図面の構成要素は、必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を説明する為に強調している。図面では、参照符号は、異なる図面を通して、対応する部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】冷却装置の実装例の斜視的な上部断面図である。
【図２Ａ】図１に示す実装例の斜視的な上面図である。
【図２Ｂ】図１に示す実装例の斜視的な底面図である。
【図３】図１に示す冷却装置の修正実装例の斜視的な上部断面図である。
【図４】図１の冷却装置の別の修正実装例の斜視的な底部断面図である。
【図５】図４に示す冷却装置の修正実装例の断面図である。
【図６】２つの冷却剤室を有する冷却装置の例の概略的な断面図である。
【図７】図６に示す冷却装置の実装例の断面図である。
【図８】個別に制御されたインジェクターを使用して冷却剤を送達する冷却装置の別の例の概略的な断面図である。
【図９】図８に示す冷却装置の実装例の断面図である。
【図１０】冷却装置の別の実装例の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ディスクレーザなどの発熱装置は、その体積部から、熱プロファイルに一致するように熱を発生し、その熱プロファイルは、装置の体積部内で発生した熱の分布を特徴付けている。概して、ディスクレーザの熱プロファイルは、ディスク内のいずれの箇所からも同じ量の熱が発生されるようには、一様でない。ディスクレーザは、一般に、発熱装置の中心からほとんどの熱を発生し、及びディスクの縁部に向かう点からはあまり熱を発生しない。しかし、熱プロファイルは、例えば、最も熱い部分がどれほど熱くなるか、ディスクの表面に沿って温度がどの程度変化するか、及びディスクの最も熱い部分と最も冷たい部分との間の差などによって、変化し得る。更に、ディスクレーザは、均一な温度プロファイルを達成するにもかかわらずディスクレーザの光学特性を歪ませ得る光学特性を示し得る。本明細書で説明する冷却装置は、好ましくは、所望の熱プロファイルに従って冷却するように構成して、ディスクレーザに、より均一な熱プロファイルをもたらすことに加え、レーザの性能において所望の光学特性を生じるように取り組む。
【００１８】
下記で説明する冷却装置は、ディスク形状の発熱装置、より詳細には、ディスクレーザの冷却を提供することに照らして説明される。当業者は、冷却装置は、厚さ部分で分けられる平面を有する任意の発熱装置を冷却するように構成し得ることを理解する。装置はまた、丸、矩形又は多角形などの任意の形状とし得る。
【００１９】
図１は、ディスクレーザなどの熱生成装置即ち発熱装置１０１を冷却するように構成された冷却装置１００の実装例の斜視的な上部断面図である。図２Ａは、図１に示す実装例の斜視的な上面図である。図２Ｂは、図１の実装例の斜視的な底面図である。図１、図２Ａ、及び図２Ｂを参照すると、冷却装置１００は、発熱装置１０１が載置される受熱面１０４を含むバックプレート１０２を含む。発熱装置１０１は、実質的に平坦であり、平面間には厚さがある。概して、平面間の厚さは均一である為、発熱装置１０１は実質的に平面的である。発熱装置１０１はまた、少なくとも一方の面を平面にし、厚さ部分が線形的であっても、又は厚さ部分が湾曲していてもよい。上述の通り、発熱装置１０１は、説明の為にディスクレーザであると考えられるが、冷却が必要となるような十分な熱を発生する、任意の形状の平面的な面を備える任意の装置を発熱装置１０１とし得る。
【００２０】
バックプレート１０２の受熱面１０４は、発熱装置１０１の平面的な面と接触するのに十分な領域を有する。バックプレート１０２は、受熱面１０４に対向して配置されたバックプレート内面１０６を形成するように付形された、熱伝導性の固体で作製され得る。バックプレート内面１０６は、受熱面１０４とバックプレート内面１０６との間のバックプレート厚さＴｂを変化させるように、輪郭が形成され得る。図１のバックプレート１０２のバックプレート厚さＴｂは変化し、バックプレート１０２の中心部分の厚さは薄く、バックプレート１０２の外縁に向かってより厚さが増している。バックプレート１０２は、熱伝導性固形物における伝導性によって発熱装置１０１の冷却に寄与する。下記で説明するように、冷却媒質は、バックプレート内面１０６と接触するように注入される為、対流による冷却をもたらす。バックプレート１０２の幾何学的形状は、熱伝導と対流との複合効果をもたらして、発熱装置１０１の表面に対する所望の熱プロファイルに従って発熱装置１０１を冷却するように設計し得る。
【００２１】
冷却装置１００は、一方の側面がバックプレート１０２と、バックプレート１０２から延在して冷却装置ハウジング１０８を取り囲むハウジング壁１１０とによって形成された冷却装置ハウジング１０８を含む。ハウジング壁１１０は、バックプレート内面１０６から延在する内壁面１１２を含む。ハウジング壁１１０は、冷却剤アクセス側１１４とバックプレート１０２との間で冷却装置ハウジング１０８を取り囲むように形成される。
【００２２】
冷却装置１００は、冷却装置ハウジング１０８内に配置されたノズル部１２０を含む。ノズル部１２０は、冷却装置ハウジング１０８の冷却剤アクセス側１１４を覆うノズル部ベース１２２を含む。ノズル部ベース１２２は、冷却装置ハウジング１０８を実質的に囲む。冷却装置ハウジング１０８のノズル冷却面１２４は、ノズル部ベース１２２に対向するノズル部１２０の一方の端部に形成される。ノズル冷却面１２４は、ノズル冷却面の中心１２６からノズル冷却面の縁部１２８の方へ外向きに延在する。ノズル冷却面１２４は、一方では冷却剤室１３０を生み出ように形成され、及び他方ではバックプレート内面１０６と共に、冷却流体を入れる為に使用され得る体積部を形成する。ノズル部１２０はノズル本体壁１３２を含み、このノズル本体壁は、ノズル冷却面１２４とノズル部ベース１２２との間のノズル部１２０を取り囲む壁である。
【００２３】
冷却装置１００は、ノズル部１２０に形成された冷却剤入口１３６を含み、ノズル部ベース１２０とノズル冷却面１２４との間に流体入口流路１３８を提供する。冷却剤入口１３６は、冷却流体を受け入れ、且つ冷却流体を流体入口流路１３８に注入するように構成される。流体入口流路１３８は、冷却流体を、ノズル冷却面の中心１２６において冷却剤室１３０に排出させる。冷却剤室１３０から冷却剤を排出させる為に、冷却剤室１３０には、ノズル本体壁１３２とハウジング壁の内壁面１１２との間に室の間隙１４０が形成される。室の間隙１４０は、図１、図２Ａ、及び図２Ｂの冷却装置１００に関するノズル部１２０を取り囲む環状の間隙として形成される。代替的な実装例では、室の間隙１４０は、矩形の外周、又は多角形の外周となってもよく、及び室の間隙１４０によって形成される形状は、発熱装置１０１の形状に対応しても、又は対応しなくてもよい。
【００２４】
冷却装置１００は、冷却液が冷却剤室１３０に入り、冷却剤室１３０を満たして、冷却液がバックプレート内面１０６に接触して、対流による冷却効果をもたらすことができるように、構成する。冷却液は、室の間隙１４０を経由して冷却剤室１３０から流れ出る。ノズル部ベース１２２には、室の間隙１４０に流入する冷却流体の為の出口を提供するのに好適な個所に、冷却剤出口１４４が形成される。
【００２５】
図１、図２Ａ、及び図２Ｂに示す冷却装置１００では、冷却剤室１３０の幾何学的形状は、所望の熱プロファイルに一致するように、バックプレート内面１０６及びノズル冷却面１２４の輪郭の設計に応じて、選択的に形成され得る。図１の冷却装置１００の実装例では、ノズル部１２０はノズル棚部１５０を含んでもよく、このノズル棚部は、ノズル本体壁１３２を越えて延在するノズル冷却面の縁部１２８によって形成され得る。
【００２６】
ノズル部１２０はまた、ノズル部ベース１２２に対向して、ノズル本体壁１３２から延在するノズル部内面１５２を含んでもよく、それにより、周辺チャンネル１６０用の床を形成する。図１に示すように、周辺チャンネル１６０は、ノズル棚部１５０、ノズル本体壁１３２、ノズル部内面１５２、ハウジング壁１１０の内壁面１１２、及び室の間隙１４０によって形成され得る。冷却剤出口１４４はまた、周辺チャンネル１６０の、冷却装置１００から冷却液を十分に排出させるのに好適な個所に形成され得る。使用時、冷却装置１００は、流体入口流路１３８を通して冷却流体を受け入れ、冷却流体は冷却剤室１３０を満たす。冷却流体が冷却剤室１３０を満たす為、冷却流体は、バックプレート内面１０６での対流により冷却することによって、バックプレート１０２を経由して発熱装置１０１を冷却する。冷却流体が冷却剤室１３０を満たす為、冷却流体は室の間隙１４０に流入し、周辺チャンネル１６０を満たす。周辺チャンネル１６０が冷却流体で満たされる為、冷却流体は、周辺チャンネル１６０に形成され得る冷却剤出口１４４を通り流出される。
【００２７】
以下のパラメータに取り組むように、上述の通りに冷却剤室１３０の幾何学的形状を構成することによって、発熱装置１０１の冷却は、所望の熱プロファイルに従って冷却するように構成され得る：
１．流体入口流路１３８の体積部、
２．流体入口流路１３８に流入する冷却液の流速、
３．バックプレート内面１０６と接触するのに十分な、冷却剤室１３０に流入する冷却液の流速、
４．冷却剤室１３０の断面の直径、
５．バックプレート内面１０６の任意の点での対流による冷却を決定する為の、バックプレート内面１０６とノズル冷却面１２４との間の隔離距離の変化、
６．バックプレート１０２の厚さＴｂ、
７．冷却剤室１３０において冷却流体の制御流を可能にする室の間隙１４０の距離の決定、
８．冷却剤出口１４４を通して冷却流体が流れ出るときに、所望の体積の冷却流体を保持する周辺チャンネル１６０の体積部の決定。
【００２８】
これらのパラメータは相互に関係し得る為、流速の変化は、例えば、冷却剤室１３０、流体入口流路１３８、及び冷却装置の他の要素の形状及び寸法の変化によって達成され得る。これらのパラメータへの取り組み、選択された値、選択された形状、及び図１、図２Ａ、及び図２Ｂの冷却装置１０１に使用される材料は、所望の熱プロファイルの達成に寄与する。
【００２９】
図３は、所望の熱プロファイルに寄与する冷却応答に影響を及ぼすようにする為には、構成をどのように調整し得るかを示す。図３は、図１に示す冷却装置３００の修正実装例の斜視的な上部断面図を示す。図３の冷却装置３００は、冷却剤室１３０の体積部及びノズル部１２０の幾何学的形状が異なることを除いて、図１の冷却装置１００と同様である。冷却装置１００は、熱伝導性固体によって発熱装置１０１から熱を奪う効果と、冷却流体を熱伝導性固体に注入することによって、対流により冷却する効果とを組み合わせることによって、発熱装置１０１の冷却を生じることに留意されたい。修正は、それぞれの冷却効果に影響を及ぼすように、なされ得る。
【００３０】
図３に示すように、冷却装置３００は、図１の冷却装置１００にある対応する構成要素と同様のバックプレート１０２、受熱面１０４、冷却装置ハウジング１０８、及びノズル部１２０などの構成要素を含む。しかしながら、冷却剤室１３０の幾何学的形状及び体積部は、図１の熱プロファイルとは異なる熱プロファイルにより冷却する図３の冷却剤室３３０を提供する為に、修正された。ノズル冷却面１２４とバックプレート内面１０６とによって形成された図１の冷却剤室１３０では、バックプレート内面１０６とノズル冷却面１２４との間が比較的一定の間隔であるゆえ、冷却は、中心から周辺までより均一である。図３の冷却剤室３３０は、ノズル冷却面の中心１２６におけるバックプレート内面１０６とノズル冷却面１２４との間の分離が比較的に大きい。バックプレート内面１０６及びノズル冷却面１２４の輪郭も、矢印３７０で示すように狭まっている。図３の収束する冷却剤室３３０を使用して流速を制御し、熱伝達を調節し、発熱装置１０１に所望の熱プロファイルを得るようにする。図５を参照して下記で説明するように、輪郭が広がる冷却剤室を使用して同様の効果を示す。
【００３１】
図３の冷却剤室３３０の収束する輪郭は、冷却装置３００が対流によって冷却する方法を変化させる。修正は、伝導によって達成される冷却の方法に影響を及ぼすようになされ得る。例えば、図３のノズル部１２０は、図１に示すノズル棚部１５０よりも厚みのあるノズル棚部３５０を含み、冷却剤室３５０内の冷却流体と、冷却装置１００から排出されるのを待っている周辺チャンネル１６０に流入する冷却流体との間の温度差をより大きくし得る。
【００３２】
所望の熱プロファイルによる冷却は、上記でリストしたパラメータから選択した変数を使用する流体力学及び熱力学の原理を適用することによって、達成され得ることに留意されたい。上述のパラメータのリストは、排他的なリストであることを意図するものではないことにも留意されたい。冷却装置の特定の実装例の設計において、他のパラメータに取り組んでもよい。追加的なパラメータは、例えば、特定の冷却装置１００を実現する為に選択され得る冷却流体及び熱伝導性固形物に関し得る。冷却装置において使用され得る冷却流体の例は、空気、水、ナトリウム、リチウム、ガリウム、ガリウム合金、液体窒素、アンモニア、アセトン、炭化水素、炭化フッ素、及びプロピレングリコールを含む。この冷却流体のリストは、冷却装置の任意の実装例と共に使用し得る冷却流体の例としてリストされていることを理解されたい。このリストは、限定を意図するものではない。適切な熱−物理的特性を備える任意の冷却剤を、任意の実装例において用いることができる。使用され得る冷却剤の例はまた、相転移による冷却を伴う冷媒流体又は材料を含む。
【００３３】
特定の冷却装置１００において使用し得る熱伝導性固形物の例は、タングステン、銅、銅−タングステン合金、金、銀、アルミニウム、ベリリウム、及びベリリウム−銅を含む。これらの固形物は、冷却装置の実装例において使用し得る物質の例としてリストされる。所与の実装例の条件に従って任意の好適な熱伝導性固形物が使用され得る為、リストは限定を意図しない。
【００３４】
図４及び図５は、所望の熱プロファイルに従って冷却を調整し得る別の方法を示す。図４は、図１の冷却装置４００の別の修正実装例の斜視的な底部断面図である。図５は、図４に示す冷却装置の修正実装例の断面図である。
【００３５】
図４を参照すると、冷却装置４００は、図１に示す冷却装置１００の要素と同様の、多くの要素を含む。冷却装置４００はバックプレート４０２を含み、このバックプレートは、受熱面４０４と対向する側に形成されたバックプレート内面４０６を有する。図４のバックプレート内面４０６はまた、バックプレート４０２の厚さをバックプレート４０２の中心から縁部まで変化させるような輪郭に形成され得る。図４の冷却装置１００は、一方の側面においてバックプレート４０２と、修正ハウジング壁４１０とによって形成された冷却装置ハウジング１０８を含む。修正ハウジング壁４１０は、バックプレート４０２から延在して、バックプレート内面４０６から延在する内壁面４１２によって冷却装置ハウジング４０８を取り囲む壁である。冷却装置ハウジング４０８はノズル部４２０を収容し、このノズル部は、ノズル部ベース４２２、ノズル冷却面４２４、流体入口流路４３８、及びノズル部ベース４２２とノズル冷却面４２４との間のノズル本体壁４３２を含む。
【００３６】
図４の修正ハウジング壁４１０は、部分的にノズル部ベース４２２の方へのみ延在する。ノズルベース外周４７２がノズル部ベース１２２を取り囲んで、ノズル部ベース１２２の縁部を画成する。修正壁ハウジング４１０の室壁縁部４７４とノズルベース外周４７２との間に室壁開口部４７０が形成される。図４の冷却装置４００は、ノズル部ベース外周４７２から周囲を回って室壁縁部４７４まで延在する出口室面４７８を含む冷却剤出口室４７６を含む。出口室面４７８は、管状の構造を形成し、室の間隙１４０を経由し且つ室壁開口部４７０を通って冷却剤出口室４７６に流入する冷却流体を収集するように構成されている。管状の構造は、冷却装置ハウジング４０８の周りで最小断面積Α１から最大断面積Ａ２まで大きくなるように変化する断面積を含み得る。
【００３７】
使用時、冷却剤室４３０は、選択した速度で冷却流体によって満たされる。冷却剤室４３０が冷却流体によって満たされると、冷却流体は、ノズル冷却面の縁部４２８と壁ハウジング４１０の内壁面４１２との間の室の間隙４４０を経由して、冷却剤出口室４７６に流れ出る。冷却剤は、冷却剤出口室４７６が最大断面積を有する箇所の近くに位置決めされた冷却剤出口４４４を通って、冷却装置４００から出る。
【００３８】
図５は、図４の冷却装置４００と同様の冷却装置５００を示す。冷却装置５００は、バックプレート内面５０８を備えるバックプレート５０２、ノズル冷却面５０６を備えるノズル部５０４、流体入口流路５１０、及び冷却剤出口室５２０を有する。図５の冷却装置５００は、バックプレート内面５０８及びノズル冷却面５０６が、冷却剤室の中心から縁部まで広がる輪郭を形成するように、構成される。バックプレート内面５０８及びノズル冷却面５０６の広がる輪郭により、冷却剤室の流速を高め、対流による冷却効果を高める。
【００３９】
図１、図３、図４、及び図５の冷却装置１００、３００、４００、及び５００は、それぞれ、対流と伝導の複合冷却効果が所望の熱プロファイルに従うような形状にされた冷却剤室へ冷却流体の流れを送達することにより、熱伝導性冷却装置ハウジングに対流冷却を加えることによって、所望の熱プロファイルに従う冷却をもたらす。他の実装例では、対流による冷却は、冷却流体を発熱装置に、又はバックプレート１０２（図１）などの熱伝導性の構成要素に、直接注入することによって、修正され得る。冷却装置は、更に、２種類以上の冷却流体の使用を提供することによって、所望の熱プロファイルに従って冷却するように構成され得る。図６は、デュアル冷却剤室システムを有する冷却装置６００の例の概略的な断面図である。図６の冷却装置６００は、第１の冷却剤室６０６及び第２の冷却剤室６１０を含む。第１の冷却剤室６０６は、第１の冷却剤６０８が、発熱装置１０１との第１の熱界面６１１において流れるようにする。第２の冷却剤室６１０は、第２の冷却剤６１２が、第１の冷却剤室６０６との第２の熱界面６１４において流れるようにする。第１の冷却剤室６０６は、第１の冷却剤６０８に入る及び／又はそこから出る為のポート６０４を含み得る。あるいは、第１の冷却剤室６０６は閉鎖され得る。
【００４０】
第１の熱界面６１０、第２の熱界面６１４、及び第３の熱界面６１５を、図６に概略的に示す。冷却装置６００の実装例は、第１の冷却剤室６０６と第２の冷却剤室６１０との間に物理的障壁を含み得る。第１の熱界面６１１は、物理的障壁を含んでもよいし、又は含まなくてもよい。第１の冷却剤室８０６と第２の冷却剤室６１０との間の冷却装置６００の中心に第３の熱界面６１５が形成され得る。第３の熱界面６１５の特性は、例えば第１の冷却剤室６０６と第２の冷却剤室６１０との間の熱伝導性固体の厚さを適切に設定することによって、調整され得る。冷却装置６００の中心の周りの領域における厚さ、及び第１の冷却剤室６０６と第２の冷却剤室６１０との間の障壁に選択された材料（選択された材料の熱伝導率Ｋに基づいて）は、第１の冷却剤６０８と第２の冷却剤６１２との間の熱伝達特性に変化をもたらし、それにより、第３の熱界面６１５を形成し得る。
【００４１】
図６に示す例は、２種類以上の冷却液を使用する冷却装置の概略図であることに留意されたい。図７は、図６に示すタイプの冷却装置７００の実装例の断面図である。
【００４２】
図７の冷却装置７００はバックプレート７０２を含み、このバックプレートは、第１の冷却剤室７０５がバックプレート７０２に含まれていることを除いて、図１の冷却装置１００に示すバックプレート１０２と同様のバックプレート内面７０６を備える。冷却装置７００はまた、ノズル冷却面７２４を備えるノズル部７２０、及び冷却装置７００を取り囲む冷却剤出口室７８０を含み、この冷却剤出口室の断面積は最小断面積Ａ２から最大断面積Ａ１まで大きくなる。第２の冷却剤室７５０は、冷却装置７００において、バックプレート内面７０６とノズル冷却面７２４との間に形成される。
【００４３】
図７の冷却装置７００の第１の冷却剤は、第１の冷却剤室７０５内に入れられている。図７の第１の冷却剤室７０５は密閉室であり、所望の熱伝導特性を備える冷却剤を含み得る。第１の冷却剤室７０５中の第１の冷却剤はまた、熱負荷の高い領域から温度の低い領域まで室内を受動的に循環する冷却剤を含み、それにより、発熱装置１０１にわたって温度を均一にするメカニズムを提供し得る。
【００４４】
第１の冷却剤室７０５はまた、入口ポート７９２及び出口ポート７９４を含み（入口は任意選択的であることを強調する為に破線で示す）、第１の冷却剤室７０５を通る冷却剤の流れを提供し得る。第１及び第２の冷却剤は、図１に示す冷却装置１００を参照して上記で説明したように、任意の好適な冷却剤とし得る。２つの異なる冷却剤を選択する場合、任意の好適な冷却流体の組み合わせを実現し得る。
【００４５】
図８は、発熱装置１０１に、又は発熱装置１０１から熱を奪う材料に冷却流体を噴霧するか又はかける為に冷却剤注入を追加する冷却装置９００の別の例の概略的な断面図である。図８に概略的に示す冷却装置９００は、複数のインジェクター８０４からの冷却剤を受け入れるように構成された冷却剤室８０８を含む。複数のインジェクター８０４は、冷却剤容器８０２から冷却剤を受け入れ、且つ８０６において示すように、冷却流体を冷却剤室８０８に注入して、熱界面８１２において装置１０１を冷却する。第２の冷却流体８１０は、第１の冷却流体の蒸気を除去し、且つ更に冷却するように提供され得る。インジェクター８０４は、選択した熱プロファイルに従って冷却するように個別に制御され得る。実装例では、インジェクター８０４は、リアルタイムで個別に制御され得る。使用中、例えばディスクレーザの熱プロファイルは、例えば、室温の変化、空気流、ポンプのパワーの変動、及び他の考えられる影響ゆえに、変化し得る。変化を検出すると、複数のインジェクター８０４を制御して、変化を積極的にリアルタイムで補償し得る。
【００４６】
図９は、図８に概略的に示す冷却装置９００の実装例の断面図である。図９の冷却装置９００は、発熱装置１０１が載置される装置支持面９０２を含む。装置支持面９０２は、発熱装置１０１の外周に実質的に沿った周辺領域に沿う、発熱装置１０１の面と接触するのに十分な環状の領域である。装置支持面９０２は、ディスクを支持する為の環状の領域であることに留意されたい。この面の領域の実際の形状は、支持される発熱装置１０１の特定の形状に依存する。
【００４７】
冷却装置９００は、発熱装置が装置支持面９０２に載置されたときに１つの側面が発熱装置１０１と、冷却装置ハウジング９０４を取り囲むハウジング壁９０６とによって形成された冷却装置ハウジング９０４を含む。ハウジング壁９０６は、装置支持面９０２から延在する内壁面９０８を含む。ハウジング壁９０６は、冷却剤アクセス側９１０と装置支持面９０２との間で冷却装置ハウジング９０４を取り囲む。
【００４８】
冷却装置９００は、冷却装置ハウジング９０４に配置されたノズル部９１２を含む。ノズル部９１２はノズル部ベース９１４を含み、このノズル部ベースは、冷却装置ハウジング９０４の冷却剤アクセス側９１０を実質的に覆い、且つ冷却装置ハウジング９０４に筐体を提供する。ノズル部ベース９１４に対向するノズル部９１２の端部には、ノズル冷却面９１６が形成される。ノズル冷却面９１６は、ノズル冷却面の中心９１８からノズル冷却面の縁部９２０まで外向きに延在する。ノズル冷却面９１６は、発熱装置が装置支持面９０２に載置されると、発熱装置１０１と共に冷却剤室９３０を形成する。ノズル部９１２は、ノズル冷却面９１６とノズル部ベース９１４との間でノズル部９１２を取り囲むノズル本体壁９３２を含む。ノズル部ベース９１４から複数の流体管９５０が延在して、インジェクター８０４（図９Ａ）の入力部を設け、冷却流体を注入する。複数の対応する流体入口流路９５２がノズル部９１２全体に分布し、且つノズル部ベース９１４からノズル冷却面９１６まで延在するように形成されている。
【００４９】
ハウジング壁９０６のノズル本体壁９３２と内壁面９０８との間に室の間隙９４６が形成されて、冷却剤を冷却剤室９３０から排出できるようにする。図９Ｂのノズル部９１２は、ノズル本体壁９３２を越えて延在するノズル冷却面の縁部９２０によって形成されたノズル棚部９７０を含む。ノズル部内面９７２は、ノズル部ベース９１４に対向してノズル本体壁９３２から延在する。ノズル棚部９７０、ノズル本体壁９３２、ノズル部内面９７２、ハウジング壁９０４の内壁面９０８、及び室の間隙９４６によって周辺チャンネル９８０が形成される。周辺チャンネル９８０には冷却剤出口９４８が形成されて、室の間隙９４６に流入する冷却流体の為の出口を提供する。
【００５０】
使用時、図９の冷却装置９００は、対応する流体管９５０に接続された複数のインジェクターを使用して冷却剤室９３０に冷却流体を注入することによって、冷却をもたらす。複数のインジェクターは個別に制御されて、ノズル部９１２の個々の流体入口流路９５２の位置に基づいて選択した流速で冷却剤を送達し、個々の流体入口流路９５２の位置に対応する発熱装置１０１上の箇所において、発熱装置１０１の冷却を調整し得る。このようにして、発熱装置１０１の熱プロファイル全体を制御し得る。
【００５１】
本明細書で説明した冷却装置の例の様々な特徴又は要素は、異なる構成に組み合わせて、冷却装置の冷却効果を所望の熱プロファイルに調整し得ることに留意されたい。例えば、図９に示す冷却装置９００は、冷却剤を発熱装置１０１に直接噴霧する複数の流体入口流路９５２を使用する。冷却装置９００はまた、発熱装置１０１を対流によって直接冷却するように冷却流体の流れをもたらす単一の流体入口流路を備えてもよい。そのような冷却装置は、バックプレート１０２（図１）のない図１に示すタイプの冷却装置として実現され得る。
【００５２】
流体入口流路１３８（図１）はまた、乱流を生成して乱流のある対流により冷却する為に、バックプレートのない単一の流体入口流路を使用して冷却装置を修正し得る。図１０は、乱流により冷却をもたらすように構成された冷却装置１０００の実装例の断面図である。図１０の冷却装置１０００は、発熱装置が装置支持面１００２に載置されたときに１つの側面が発熱装置１０１と、冷却装置ハウジング１００４を取り囲むハウジング壁１００６とによって形成された冷却装置ハウジング１００４を含む。ハウジング壁１００６は、装置支持面１００２から延在する内壁面１００８を含む。ハウジング壁１００６は、冷却剤アクセス側１０１０と装置支持面１００２との間で冷却装置ハウジング１００４を取り囲む。
【００５３】
冷却装置１０００は、冷却装置ハウジング１００４に配置されたノズル部１０１２を含む。ノズル部１０１２はノズル部ベース１０１４を含み、ノズル部ベースは、冷却装置ハウジング１００４の冷却剤アクセス側１０１０を実質的に覆い、且つ冷却装置ハウジング１００４に筐体を提供する。ノズル部ベース１０１４に対向するノズル部１０１２の端部にノズル冷却面１０１６が形成される。ノズル冷却面１０１６は、ノズル冷却面の中心１０１８からノズル冷却面の縁部１０２０まで外向きに延在する。ノズル冷却面１０１６は、発熱装置が装置支持面１００２に載置されたときに、発熱装置１０１と共に冷却剤室１０３０を形成する。ノズル部１０１２は、ノズル冷却面１０１６とノズル部ベース１０１４との間でノズル部１０１２を取り囲むノズル本体壁１０３２を含む。
【００５４】
ノズル本体壁１０３２とハウジング壁１００６の内壁面１００８との間に室の間隙１０４６が形成されて、冷却剤が冷却剤室１０３０から排出できるようにする。ノズル部１０１２は、ノズル本体壁１０３２を越えて延在するノズル冷却面の縁部１０２０によって形成されたノズル棚部１０７０を含む。ノズル部内面１０７２は、ノズル部ベース１０１４に対向してノズル本体壁１０３２から延在する。ノズル棚部１０７０、ノズル本体壁１０３２、ノズル部内面１０７２、ハウジング壁１００４の内壁面１００８、及び室の間隙１０４６によって周辺チャンネル１０８０が形成されている。
【００５５】
図１０の冷却装置１０００は、ノズル部１０１２に、乱流を生成する流体入口流路１０４２を含む。乱流を生成する流体入口流路１０４２は、流体入口流路１０４２に形成された複数の旋回羽根１０５０を使用して実現される。旋回羽根１０５０は、選択した熱プロファイルに従って所望通りに発熱装置１０１の冷却を高めるように、選択した流速で所望量の乱流をもたらすように設計され得る。
【００５６】
図１１は、冷却装置１１００の別の実装例の上面図である。図１１の冷却装置１１００は、バックプレート１１０２に形成されたらせん状の冷却チャンネル１１１０を含む。冷却装置１１００のバックプレート１１０２は、図１〜７を参照して上述したバックプレートのいずれかと同様とし得る。冷却装置１１００はまた、図１〜１０を参照して上述したノズル部のいずれかと同様のノズル部を含み得る。らせん状の冷却チャンネル１１１０は、冷却装置１１００の中心から始まる流体経路を提供し、この中心では、流体入口流路１１０４により、冷却剤がらせん状の冷却チャンネル１１１０に入ることができる。らせん状の冷却チャンネル１１１０は、ほとんどの熱を発生する発熱装置１０１の部分において最大熱伝達をもたらし、且つ比較的熱を発生しない発熱装置の部分において比較的熱伝達が低い体積部及び形状を有するように形成され得る。更に、らせん状の冷却チャンネル１１１０は、流体経路に沿って幅及び深さが変化するように形成され得る。変化する幅及び深さは、バックプレート１１０２から冷却剤への熱伝達を調節するように構成し得る。らせん状の冷却チャンネル１１１０の幾何学的形状は、選択された熱プロファイルに冷却を調整するように構成し得る。
【００５７】
本明細書で説明した冷却装置を使用して冷却機能が調整される、選択された熱プロファイルは、発熱装置１０１の動作中に全体的に均一な熱プロファイルが生じるようなものではない可能性があることに留意されたい。発熱装置１０１の複数の部分は、多かれ少なかれ冷却されて、所望のエッジ効果及び光学特性を生じる。
【００５８】
選択された熱プロファイルに従って発熱装置を冷却するように構成された冷却装置の様々な実装例を上記で説明した。実装例に示した様々な特徴を組み合わせて、具体的に図示しても図示しなくてもよい冷却装置の他の実装例をもたらしてもよいことに留意されたい。そのような組み合わせの一例は、図１０を参照して上記で説明しており、ここでは、乱流を生成する流体入口流路が複数の流体管及び個別に制御されたインジェクターに置き換わり、乱流のある対流によって発熱装置１０１が直接冷却される。図面に具体的に示されていない、特徴の組み合わせの例は、発熱装置が載置される（少なくとも図１に示すように）バックプレートを直接冷却する為に個別に制御された複数の流体管及び流体入口流路（図９に示す）を含む冷却装置である。図１２のらせん状の冷却チャンネルは、本明細書で説明する例のいずれかに従って、ノズル部を備えるバックプレート（例えば図１に示すような）又はバックプレート７０２（図７に示すような）に追加され得る。同様に具体的に図示されていないそのような特徴の組み合わせの別の例は、例えば図９に示すようにバックプレートのない冷却剤室を備える、図１を参照して上記で説明するタイプのノズル部を組み込む冷却装置である。当業者は、図面に具体的に示さない実装例を達成する為に、上述の特徴の組み合わせがどのように形成され得るかを理解する。
【００５９】
本発明の様々な態様又は詳細は、本発明の範囲から逸脱せずに、変更され得ることを理解されたい。更に、上述の説明は、説明の為のものにすぎず、限定を意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲によって定義される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015515124.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年1月14日(2015.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015515124.tif 000015
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2015515124.tif 000016
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2015515124.tif 000017
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2015515124.tif 000018
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
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【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
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【国際調査報告】
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