(57)【要約】【課題】  製作コストを極力上げないで熱交換効率の向上を図ること。【解決手段】  上受熱体３の各放熱フィン１０間で且つＬＤアレイ１７の近傍の流路部に冷却水を堰き止める堰４０を設け、この堰４０の下方の中受熱体２の面に、冷却水が矢印Ｙ１で示すように堰４０の下をくぐってＬＤアレイ１７側へ通り抜け可能とする凹部４１を、各放熱フィン１０間に設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を発生する発熱体を、熱を受け取る第１の受熱体に搭載して接合し、前記第１の受熱体の内部に前記発熱体の直下を通る櫛歯状の放熱フィンを設けた溝を形成し、この溝が塞がれるように前記第１の受熱体の下に第２の受熱体を接合して流路を形成し、この流路に冷却水を流して発熱体を冷却する放熱器において、
前記第１の受熱体の各放熱フィン間の流路に冷却水を堰部き止める堰部を設け、この堰部の下方の前記第２の受熱体の面に、冷却水が前記堰部の下をくぐって前記発熱体の直下へ通り抜ける流路が形成されるように凹部を設けた
ことを特徴とする放熱器。
【請求項２】
前記堰部を、前記第１の受熱体の各放熱フィン間の流路に所定間隔離して複数設け、これら堰部の下方の前記第２の受熱体の面に、冷却水が前記堰部の下をくぐって通り抜ける流路を形成する凹部を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の放熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力ＬＤ（レーザーダイオード）アレイ等の高熱を発生する装置に適用される水冷式の放熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術として、例えば図５及び図６に示す高出力ＬＤアレイ用の放熱器がある。ここで、図５は、放熱器４全体の縦断面図、図６の（ａ）は図５に示すＡ−Ａから見た上受熱体３の下面図、（ｂ）は図５に示すＢ−Ｂから見た平面図、（ｃ）は図５に示すＣ−Ｃから見た平面図である。
高出力ＬＤアレイ１７は、発熱密度が数十〜数百Ｗ／ｃｍ２程度と大きいため、ＬＤアレイ１７の温度上昇によりレーザー出力、効率、発信波長、素子寿命に大きな影響を与える。従って、ＬＤアレイ１７で発生した熱をいかに除去するかが非常に重要な課題になる。
【０００３】
また、このＬＤアレイ１７の大きさが長さ１０ｍｍ×幅１〜１．５ｍｍ程度と上受熱体３との接触面積が非常に小さいく、空冷式では温度上昇が押えきれないため、この種の放熱器では内部に水路を設け水冷式の放熱を行っている。
この放熱器の水路は、図６の（ａ）に示す上面水路、（ｂ）に示す中面水路、（ｃ）に示す下面水路が設けられた３層の構造となっている。
【０００４】
このような構造の放熱器の動作を、図５及び図６を参照して説明する。
受熱体１の給水口５に導かれた冷却水は、受熱体２の円形運通口６を通り、上受熱体３の給水口７まで到達する。ここで冷却水は上面水路８より面積が拡大され、放熱フィン１０に到達する。この際、給水側の圧力損失を低減させるために上座グリ部３０を設けることによって、続路断面積を拡大させている。上座グリ部３０は、放熱フィン１０の手前まで形成され、放熱フィン１０に冷却水が流入する際、流速を向上させ熱交換効率を高める役割を果たしている。
【０００５】
この放熱フィン１０の上面の端部にはＬＤアレイ１７が接合されている。放熱フィン１０まで到達した冷却水は、当該放熱フィン１０で熱交換され中受熱体２の円形連通口１１を通り下受熱体１に設けられた放熱フィン１３の間を通り、下面水路１４に到達する。
ここで、冷却水は流路絞り部１５により２つに分流し、排水口１６で再び合流し、放熱器外に排出される。この際、排水口の圧力損失を低減させる為、中受熱体２に貫通孔３１を設けることによって流路断面積を拡大させている。
【０００６】
尚、受熱体１、２、３は熱伝導が良好な金属材料を用いて製作され、各受熱体１〜３は半田等で気密かつ熱伝導良好な状態に接合されている。
この種の従来の放熱器として、例えば特許文献１及び特許文献２に記載のものがある。
【特許文献１】ＷＯ００／１１９２２号公報
【特許文献２】特開平８−１３９４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の放熱器においては、放熱フィン１０の構造を、ＬＤアレイ１７で発生した熱を上受熱体３で受熱し、板厚方向に熱伝導させ、ＬＤアレイ１７の数倍の長さに設計した放熱フィン１０に導かせるようにしている。また、上受熱体３に設けられた放熱フィン１０だけでは、放熱量が充分でないため、中受熱体２の隔壁１１ａに熱伝導させ、更に下受熱体１に設けた放熱フィン１３に熱伝導させることによって、放熱量を増加させる構造としている。
この放熱フィン１０の構造では、給水口５の円形形状を矩形の平面状に拡大し、ＬＤアレイ１７で発生した熱を幅方向前面で熱交換し、熱交換された冷却水が、円形連通孔１１を通り下層の水路へ導かれ、排水口１６より排出されるので、ＬＤアレイ１７の熱を効率良く除去することが可能である。
【０００８】
ところで、ＬＤアレイ１７の更なる出力増加に伴う温度上昇を抑えるためには、冷却水との熱交換効率を更に高める必要がある。製作コストを無視すれば、熱交換効率をより高くすることは可能である。しかし、実際には低コスト化が要求されるので、現状の構造で熱交換効率を高める必要があるが、現状の構造では、放熱フィン１０と、この放熱フィン１０を流れる冷却水との関係が固定されているため、これ以上の冷却性能を求めることは不可能であった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、製作コストを極力上げないで熱交換効率の向上を図ることができる放熱器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１による放熱器は、熱を発生する発熱体を、熱を受け取る第１の受熱体に搭載して接合し、前記第１の受熱体の内部に前記発熱体の直下を通る櫛歯状の放熱フィンを設けた溝を形成し、この溝が塞がれるように前記第１の受熱体の下に第２の受熱体を接合して流路を形成し、この流路に冷却水を流して発熱体を冷却する放熱器において、前記第１の受熱体の各放熱フィン間の流路に冷却水を堰部き止める堰部を設け、この堰部の下方の前記第２の受熱体の面に、冷却水が前記堰部の下をくぐって前記発熱体の直下へ通り抜ける流路が形成されるように凹部を設けたことを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、流路を流れる冷却水が、堰部により一旦流れの向きが下方向に変化して、第２の受熱体の凹部に流入し、この凹部の壁面により向きが上方向に変化して受熱体の直下に直接当たるので、堰部と凹部によって流れの方向が変わる時の乱れと合わさって、冷却効率が大幅に改善される。
また、本発明の請求項２による放熱器は、請求項１において、前記堰部を、前記第１の受熱体の各放熱フィン間の流路に所定間隔離して複数設け、これら堰部の下方の前記第２の受熱体の面に、冷却水が前記堰部の下をくぐって通り抜ける流路を形成する凹部を設けたことを特徴としている。
この構成によれば、冷却水が、複数の堰部０と複数の凹部の中を上下方向に移動しながら進行して、発熱体の直下に直接当たり、また乱流が生じるので、冷却効率が更に大幅に改善される。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明は、発熱体が接合された第１の受熱体の各放熱フィン間の流路に、冷却水を堰部き止める堰部を設け、この堰部の下方の第２の受熱体の面に、冷却水が前記堰部の下をくぐって発熱体の直下へ通り抜ける流路が形成されるように凹部を設けた。これによって、流路を流れる冷却水が、堰部により一旦流れの向きが下方向に変化して、第２の受熱体の凹部に流入し、この凹部の壁面により向きが上方向に変化して受熱体の直下に直接当たるので、堰部と凹部によって流れの方向が変わる時の乱れと合わさって、冷却効率が大幅に改善される。
従って、製作コストを極力上げないで熱交換効率の向上を図ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る放熱器の全体の縦断面図である。図２は、同放熱器の構造を示し、（ａ）は図１に示すＡ１−Ａ１から見た上受熱体の下面図、（ｂ）は図１に示すＢ１−Ｂ１から見た平面図、（ｃ）は図１に示すＣ１−Ｃ１から見た平面図である。
但し、図１及び図２に示す第１の実施の形態において、図５及び図６に示した従来例の各部に対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
第１の実施の形態の放熱器が、従来例の放熱器と異なる点は、図１及び図２に示すように、上受熱体３の各放熱フィン１０間で且つＬＤアレイ１７の近傍の流路部に冷却水を堰き止める堰４０を設け、この堰４０の下方の中受熱体２の面に、冷却水が矢印Ｙ１で示すように堰４０の下をくぐってＬＤアレイ１７側へ通り抜け可能とする凹部４１を、各放熱フィン１０間に設けたことにある。
【００１３】
次に、このような構成の放熱器による放熱動作を説明する。
下受熱体１の給水口５に導かれた冷却水は、中受熱体２の連通孔６を通り、上受熱体３の冷却水導入部７に導かれる。ここで冷却水は、中受熱体２の上座グリ部３０により、断面積が拡大されているので、圧力損失の上昇を押えることが可能である。
冷却水は、上面水路８より面積が拡大され、放熱フィン１０に到達する。上座グリ部３０は、放熱フィン１０の手前で形成させているので、放熱フィン１０内に流入する際は断面鏡が縮小する。このため、流速が上昇し、熱交換を良好にさせている。
【００１４】
放熱フィン１０内を流れる冷却水は、堰４０により一旦流れの向きが下方向に変化して、中受熱体２の凹部４１に流入し、壁面４５により向きが上方向に変化する。
このような第１の実施の形態の放熱器によれば、冷却水がＬＤアレイ１７の直下４６に直接当たるので、堰４０と凹部４１によって流れの方向が変わる時の乱れと合わさって、冷却効率が大幅に改善される。この改善を行うために堰４０と凹部４１とを形成するだけなので、コストは殆ど変わらない。従って、製作コストを極力上げないで熱交換効率の向上を図ることができる。
【００１５】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る放熱器の全体の縦断面図である。図４は、同放熱器の構造を示し、（ａ）は図３に示すＡ２−Ａ２から見た上受熱体の下面図、（ｂ）は図３に示すＢ２−Ｂ２から見た平面図、（ｃ）は図３に示すＣ２−Ｃ２から見た平面図である。
但し、図３及び図４に示す第２の実施の形態において、図１及び図１に示した第１の実施の形態の各部に対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
第２の実施の形態の放熱器が、第１の実施の形態の放熱器と異なる点は、図３及び図４に示すように、堰４０を、各放熱フィン１０間の流路に沿って所定間隔離して設け、これらの堰４０の下方の中受熱体２の面に、冷却水が矢印Ｙ２で示すように堰４０の下をくぐってＬＤアレイ１７側へ通り抜け可能とする凹部４１を設けた。また、下受熱体１の放熱フィン１３間の流路にも、上記の各堰４０と対向する位置に堰４２を設け、これらの堰４２の上方の中受熱体２の面に凹部４３を設けたことにある。
【００１６】
次に、このような構成の放熱器による放熱動作を説明する。
放熱フィン１０へ流入した冷却水は、複数個の堰４０と凹部４１の中を矢印Ｙ２で示すように上下方向に移動しながら進行し、壁面４５により冷却水の向きが上方向に変化し、ＬＤアレイ１７の直下４６に直接当たる。この後も、冷却水は、堰４２と凹部４３の中を矢印Ｙ３で示すように上下方向に移動しながら進行する。
このような第２の実施の形態の放熱器によれば、第１の実施の形態よりも更に冷却水がＬＤアレイ１７の直下４６に直接当たり、また乱流が生じるので、冷却効率が更に大幅に改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る放熱器の全体の縦断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る放熱器の構造を示し、（ａ）は図１に示すＡ１−Ａ１から見た上受熱体の下面図、（ｂ）は図１に示すＢ１−Ｂ１から見た平面図、（ｃ）は図１に示すＣ１−Ｃ１から見た平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る放熱器の全体の縦断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る放熱器の構造を示し、（ａ）は図３に示すＡ２−Ａ２から見た上受熱体の下面図、（ｂ）は図３に示すＢ２−Ｂ２から見た平面図、（ｃ）は図３に示すＣ２−Ｃ２から見た平面図である。
【図５】従来の放熱器の全体の縦断面図である。
【図６】従来の放熱器の構造を示し、（ａ）は図５に示すＡ−Ａから見た上受熱体の下面図、（ｂ）は図５に示すＢ−Ｂから見た平面図、（ｃ）は図５に示すＣ−Ｃから見た平面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  下受熱体
２  中受熱体
３  上受熱体
５  給水口
６  円形運通口
７  給水口
８  上面水路
１０，１３  放熱フィン
１１ａ  中受熱体の隔壁
１４  下面水路
１５  流路絞り部
１６  排水口
１７  ＬＤアレイ
３０  上座グリ部
３１  貫通孔
４０，４２  堰
４１，４３  凹部
４５  壁面
４６  ＬＤアレイの直下
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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