(57)【要約】【課題】  装置の規模を拡大することなく、高出力のＬＤアレイの放熱を行うことができる放熱装置を提供する。【解決手段】  ＬＤアレイ４０が接触された受熱体１０，２０，３０と、受熱体１０，２０，３０に形成された流路とを備え、流路に冷媒を流すことによりＬＤアレイ４０の放熱を行う放熱装置５０において、流路は、流路の全ての部分が流路の他の部分と交差することがないように形成されている。【選択図】  図１
2005056951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に接触された受熱体と、該受熱体に形成された流路とを備え、該流路に冷媒を流すことにより前記発熱体の放熱を行う放熱装置において、
前記流路は、該流路の全ての部分が該流路の他の部分と交差することがないように形成されていることを特徴とする放熱装置。
【請求項２】
前記流路は、
前記冷媒を導入するための冷媒導入口に接合されている冷媒導入部と、
前記冷媒を排出するための冷媒排出口に接合されている冷媒排出部と、
前記冷媒の流速が上昇する流速上昇部と、
前記冷媒導入部と前記流速上昇部との間に設けられた第一水路部と、
前記冷媒排出部と前記流速上昇部との間に設けられた第二水路部と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記冷媒導入口の断面積と前記冷媒導入部の断面積とが略等しく、かつ、前記冷媒排出口の断面積と前記冷媒排出部の断面積とが略等しいことを特徴とする請求項２に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記受熱体は、第一受熱体、第二受熱体及び第三受熱体が、順次積層接合されて構成されており、
前記第一受熱体と前記第二受熱体との間に前記第一流路部が形成され、かつ、
前記第二受熱体と前記第三受熱体との間に前記第二流路部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記第二受熱体は、前記第一受熱体との間で前記第一流路部及び前記冷媒導入部を形成する部分と、前記第三受熱体との間で前記第二流路部及び前記冷媒排出部を形成する部分と、の少なくとも一方に凹部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱装置に関するもので、特に、高出力レーザダイオードアレイの放熱に好適な放熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高出力のレーザダイオードアレイ（以下「ＬＤアレイ」という）の発熱密度は、数十〜数百Ｗ／ｃｍ2程度と大きなものである。発熱によってＬＤアレイの温度が上昇すると、レーザ出力や発信波長が不安定となる、出力効率が低下する、素子寿命が短くなる等の、各種不具合が発生する。従って、ＬＤアレイで発生した熱をいかに除去するかが非常に重要な課題となる。
【０００３】
ＬＤアレイの底面の大きさは、長さ１０ｍｍ×幅１〜１．５ｍｍ程度と非常に小さいため、空冷方式の放熱装置ではＬＤアレイの温度上昇を抑えきれない。このため、ＬＤアレイの熱を放熱するための放熱装置としては、水冷方式のものが適用されている（例えば、特許文献１、２参照）。図５及び図６に、従来の水冷方式の放熱装置１００の一例を示す。当該放熱装置１００は、上受熱体７０、中受熱体８０及び下受熱体９０が順次積層接合されている。これらの受熱体７０，８０，９０は、それぞれ銅等の熱伝導率の大きな金属からなる平板状部材である。受熱体７０，８０，９０の接合面は、半田等により、機密でかつ熱伝導が良好な状態に接合されている。なお、図６（ａ）及び（ｃ）中の散点模様は、その部分に凹部が設けられていることを表している。
【０００４】
ここで、図５は放熱装置１００の断面図、図６（ａ）は図５におけるＡ−Ａ線矢視図（上受熱体７０の下面図）、同図（ｂ）は図５におけるＢ−Ｂ線矢視図（中受熱体８０の平面図）、同図（ｃ）は図５におけるＣ−Ｃ線矢視図（下受熱体９０の平面図）である。図５に示すように、上受熱体７０における中受熱体８０との接合面、並びに下受熱体９０における中受熱体８０との接合面には、それぞれ冷却水等の冷媒を通過させるための上面水路７２、並びに下面水路９３が形成されている。また、中受熱体８０の一端縁部には、上面水路７２と下面水路９３とを連通する円形連通口８２が形成されている。
【０００５】
また、上受熱体７０の上面の一端縁部には、ＬＤアレイ４０の設置箇所が設けられている。
ＬＤアレイ４０で発生した熱は、上受熱体７０に伝導される。上受熱体７０では、その板厚方向に熱が伝導され、ＬＤアレイ４０の数倍の長さに設計された放熱フィン７３に導かれる。放熱フィン７３は、放熱フィン７３の周囲を通過する冷媒に、ＬＤアレイ４０から伝導されてきた熱を放散させる。また、放熱フィン７３の放熱量だけでは充分でないため、ＬＤアレイ４０で発生した熱を、図６（ｂ）に示す中受熱体８０の隔壁８２ａに伝導させ、さらに、下受熱体９０に設けた放熱フィン９２に伝導させることにより、放熱量を増加させる構造としている。
【０００６】
このように構成した放熱装置１００の給水口９１に、例えば、冷媒として冷却水を冷却水循環装置より供給すると、この冷却水は、中受熱体８０の円形連通口８１を通り、上受熱体７０の冷却水導入部７１に到達する。ここで、流路は、冷却水導入部７１や上面水路７２の形状に沿って、冷却水の流れ方向に垂直な方向の断面積が変化している。冷却水はこの流路を流れ、放熱フィン７３に到達する。この放熱フィン７３の上部に位置する上受熱体７０の上面には、上述の通り、ＬＤアレイ４０が設置されている。
【０００７】
冷却水は、熱交換しながら放熱フィン７３の間の流路を通過し、中受熱体８０の円形連通口８２を通り、さらに、下受熱体９０に設けられた放熱フィン９２の間の流路を通り、下面水路９３に到達する。ここで、流路は、図６（ｃ）に示す絞り部９５において２つに分かれ、排水口９４付近で再び合流している。このため、流路は、冷却水の流れ方向に垂直な方向の断面積が変化している。冷却水はこの流路を流れ、排水口９４から放熱装置１００の外に排出される。
【特許文献１】国際出願公開第００／１１９２２号パンフレット
【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】
【０００８】
上記のような構成の放熱装置１００においては、ＬＤアレイ４０のレーザ出力を高くした場合には、放熱装置１００の冷却性能を上げてＬＤアレイ４０の放熱を行う必要がある。冷却性能を上げるためには、冷却水循環装置のポンプ能力を大きくするのが効果的である。ポンプ能力を大きくすれば、放熱装置１００の流路を流れる冷却水の流量が増加して、放熱フィン７３，９２付近の流速が速くなり、冷却水と放熱フィン７３，９２との熱交換量が増大する。しかしながら、冷却水循環装置のポンプ能力を大きくすると、消費電力が大きくなってしまうという問題点がある。また、ポンプ能力を大きくするためには、冷却水循環装置を大型化する必要がある。また、冷却水の高い水圧に耐えうるように、受熱体７０，８０，９０の板厚を厚くし、放熱装置１００を大型化する必要がある。このように、高出力のＬＤアレイの放熱を行うためには、装置の規模を拡大する必要があった。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、装置の規模を拡大することなく、高出力のＬＤアレイの放熱を行うことができる放熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、発熱体に接触された受熱体と、該受熱体に形成された流路とを備え、該流路に冷媒を流すことにより前記発熱体の放熱を行う放熱装置において、前記流路は、該流路の全ての部分が該流路の他の部分と交差することがないように形成されていることを特徴とする放熱装置を提供する。
請求項１に記載の発明によれば、流路の全ての部分が該流路の他の部分と交差することがないように放熱装置を構成したので、流路に絞り部を一切設ける必要がない。これにより、流路が単純化されて冷却水の流れがスムーズになり、圧力損失を低減することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放熱装置において、前記流路は、前記冷媒を導入するための冷媒導入口に接合されている冷媒導入部と、前記冷媒を排出するための冷媒排出口に接合されている冷媒排出部と、前記冷媒の流速が上昇する流速上昇部と、前記冷媒導入部と前記流速上昇部との間に設けられた第一水路部と、前記冷媒排出部と前記流速上昇部との間に設けられた第二水路部とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、前記流路は、互いに交差することのない、冷媒導入部と、冷媒排出部と、流速上昇部と、第一水路部と、第二水路部とを備えているため、冷媒は、小さい流体抵抗と圧力損失で、冷媒導入部より供給され、第一水路部を通過して、流速上昇部において発熱体の熱を奪い、第二水路部を通過して冷媒排出部より排出される。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の放熱装置において、前記冷媒導入口の断面積と前記冷媒導入部の断面積とが略等しく、かつ、前記冷媒排出口の断面積と前記冷媒排出部の断面積とが略等しいことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、前記冷媒導入口の断面積と、前記冷媒導入部の断面積とが略等しく、かつ、前記冷媒排出口の断面積と、前記冷媒排出部の断面積とが略等しくなるようにしたため、流路への冷媒の流入及び流出時に、断面積が急変することによる圧力損失を大幅に低減することができる。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放熱装置において、前記受熱体は、第一受熱体、第二受熱体及び第三受熱体が、順次積層接合されて構成されており、前記第一受熱体と前記第二受熱体との間に前記第一流路部が形成され、かつ、前記第二受熱体と前記第三受熱体との間に前記第二流路部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、前記受熱体は、第一受熱体、第二受熱体及び第三受熱体を順次積層接合した三層構造であり、各々の受熱体の間に流路を形成するようにしたため、放熱装置自体が製造し易くなる。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の放熱装置において、前記第二受熱体は、前記第一受熱体との間で前記第一流路部及び前記冷媒導入部を形成する部分と、前記第三受熱体との間で前記第二流路部及び前記冷媒排出部を形成する部分と、の少なくとも一方に凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、凹部を形成することにより、前記冷媒導入口の断面積と、前記冷媒導入部の断面積とが略等しく、かつ、前記冷媒排出口の断面積と、前記冷媒排出部の断面積とが略等しくなるように前記冷媒導入口及び前記冷媒排出口の断面積を拡大したために、前記冷媒導入部及び前記冷媒排出部付近において断面積が変化することによる圧力損失を低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、放熱装置の流路の全ての部分が流路の他の部分と交差することがないように形成したために、流路に絞り部を一切設ける必要がない。これにより、流路が単純化されて冷却水の流れがスムーズになり、圧力損失を低減することができる。
また、冷媒導入部及び冷媒排出部の断面積を拡大し、冷媒導入口の断面積と冷媒導入部の断面積とを略等しく、かつ、冷媒排出口の断面積と冷媒排出部の断面積とを略等しくしたことにより、流路への冷媒の流入及び流出時に、断面積が変化することによる圧力損失を低減することができる。
このため、放熱装置や冷媒を供給する装置の規模を拡大することなく、高出力のＬＤアレイの放熱を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る放熱装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る放熱装置５０の断面図である。放熱装置５０は、高出力ＬＤアレイ４０を発熱体として、その放熱を行うためのものである。同図に示すように、放熱装置５０は、順次積層接合された上受熱体（第一受熱体）１０、中受熱体（第二受熱体）２０及び下受熱体（第三受熱体）３０を備えて構成される。
【００１７】
具体的な一例を挙げれば、発熱体として長さ１０ｍｍ×幅１〜１．５ｍｍ×高さ０．１〜０．２ｍｍの直方状のＬＤアレイ４０を放熱対象とする場合に、長さ１１ｍｍ×幅２０ｍｍ×高さ１ｍｍの寸法を有した受熱体１０，２０，３０を適用する（３層で合計高さ３ｍｍ）。
これらの受熱体１０，２０，３０は、いずれも銅、銅−タングステン、アルミニウム等の熱伝導率が良好な金属によって矩形の平板状に構成されている。また、受熱体１０，２０，３０は、半田接合等により水密に接合されている。
【００１８】
また、受熱体１０，２０，３０の内部には、給水口３１から排水口３２へ冷媒を流すための流路が形成されている。
上受熱体１０の一方の表面（図１において上方の面）における長さ方向の一端縁部には、ＬＤアレイ４０の設置箇所が設けられている。
図２（ａ）には、図１におけるＡ−Ａ線矢視図（上受熱体１０の下面図）、同図（ｂ）には、図１におけるＢ−Ｂ線矢視図（中受熱体２０の平面図）、同図（ｃ）には、図１におけるＣ−Ｃ線矢視図（下受熱体３０の平面図）を示す。なお、図２（ａ）及び（ｃ）中の散点模様は、その部分に凹部が設けられていることを表している。
【００１９】
以下、各図を参照しながら、放熱装置５０の構成要素について説明する。
図２（ａ）に示すように、上受熱体１０の他方の表面（図１において下方の面）には、冷却水導入部（冷媒導入部）１１、上面水路（第一水路部）１２、流路（流速上昇部）１３、及び、放熱フィン１４が形成されている。
冷却水導入部１１、上面水路１２、及び、流路１３は、上受熱体１０の下方の面に開口した凹部である。当該凹部は、ＬＤアレイ４０の設置箇所に対応した一端縁部からＬＤアレイ４０の設置箇所と対向する他端縁部に亘る部位に設けられている。当該凹部の深さは、図１に示すように、その全域に亘って一様である。当該凹部は、その周囲が同一の高さを有し、かつ、連続する上受熱体１０の壁部分によって囲まれている。上受熱体１０の他方の表面を、中受熱体２０の一方の表面に積層接合した場合に、凹部が閉塞され、上受熱体１０と中受熱体２０との間に冷却水等の冷媒を流すための空間が形成される。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、冷却水導入部１１は、上受熱体１０のＬＤアレイ４０の設置箇所と対向する他端縁部に設けられている。冷却水導入部１１は、他端縁部から上面水路１２方向に向けて漸次幅が増大し、上面水路１２と交わる部分においては、上面水路１２と同じ幅となるよう形成されている。
また、上面水路１２は、冷却水導入部１１と流路１３との間に位置している。上面水路１２は、全体に亘って一様な幅と深さを有しているため、冷媒が流れる方向に垂直な方向の断面積や断面形状が一定となっている。
【００２１】
なお、以下、「断面形状」や「断面積」という場合には、冷媒が流れる方向に垂直な方向の断面をいうものとする。
また、ＬＤアレイ４０の設置箇所に対応する一端縁部には、放熱フィン１４より熱を奪うための流路１３が形成されている。当該流路１３は、中受熱体２０に形成されている複数の円形連通孔２２と連結される。
【００２２】
また、流路１３には、複数の放熱フィン１４が設けられている。これらの放熱フィン１４は、上受熱体１０のＬＤアレイ４０の設置箇所に対応する一端縁部側から他端縁部側（長さ方向、冷媒の流れる方向）に向けて、同一のピッチで、互いに平行に延設されている。各放熱フィン１４は、流路１３を囲む上受熱体１０の壁部分と同一の高さを有している。このため、中受熱体２０の一方の表面に上受熱体１０の他方の表面を積層した場合に、放熱フィン１４を上受熱体１０と中受熱体２０とに接合することが可能である。
【００２３】
中受熱体２０には、図２（ｂ）に示すように、円形連通孔（冷媒導入口）２１及び円形連通孔（流速上昇部）２２が形成されている。
円形連通孔２１は、中受熱体２０のＬＤアレイ４０の設置箇所に対向する他端縁部において、板厚方向に沿って貫設した円形の孔である。円形連通孔２１は、下受熱体３０の給水口３１と、上受熱体１０の冷却水導入部１１とを連通する。
【００２４】
また、円形連通孔２２は、中受熱体２０の板厚方向に沿って貫設した小径の円形の孔であり、ＬＤアレイ４０の設置箇所に対応した一端縁部において中受熱体２０の幅方向に沿って複数並設されている。それぞれの円形連通孔２２は、同一の内径を有している。
下受熱体３０の一方の表面（図１において上方の面）は、中受熱体２０の他方の表面（図１において下方の面）に積層接合される。下受熱体３０の上方の面には、図２（ｃ）に示すように、流路（流速上昇部）３４、下面水路（第二水路部）３３、冷却水排出部（冷媒排出部）３６、排水口（冷媒排出口）３２、給水口（冷媒水導入口）３１、及び、放熱フィン３５が形成されている。
【００２５】
流路３４、下面水路３３及び冷却水排出部３６は、下受熱体３０の上方の面に開口した凹部である。当該凹部は、排水口３２及び放熱フィン３５の部位に亘って形成されている。当該凹部の深さは、上受熱体１０に形成された凹部と同様に、その全域に亘って一様である。この凹部は、その周囲が、同一の高さで連続する下受熱体３０の壁部分によって囲まれている。下受熱体３０の一方の表面を中受熱体２０の他方の表面に積層接合すると、下受熱体３０の凹部が閉塞されて、下受熱体３０と中受熱体２０との間に、冷媒を流すための空間が形成される。
【００２６】
給水口３１は、下面水路３３において、流路３４とは長さ方向反対側の部位に、板厚方向に沿って貫設した円形の孔である。給水口３１は、中受熱体２０の円形連通孔２１と連結される。
また、排水口３２は、下受熱体３０のほぼ中央の部位に、板厚方向に沿って貫設した円形の孔である。排水口３２は、給水口３１とほぼ同一の内径を有している。給水口３１と排水口３２とは、互いの径が重ならないように配置されている。また、排水口３２は、給水口３１よりもＬＤアレイ４０の設置箇所から長さ方向に近い側に配置されている。
【００２７】
冷却水排出部３６は、下受熱体３０の排水口３２の部位に形成されている。図２（ｃ）に示すように、冷却水排出部３６は、排水口３２から下面水路３３方向に向けて漸次幅が増大し、下面水路３３と交わる部分においては、下面水路３３と同じ幅となる。
下面水路３３は、冷却水排出部３６と流路３４との間に位置し、全体に亘って一様な幅や深さとなるように形成されているため、断面形状や断面積が略一定である。
【００２８】
流路３４は、中受熱体２０の円形連通孔２２に対応した、下受熱体３０の部位に設けられており、円形連通孔２２から流入した冷媒を下面水路３３方向へ流すようになっている。
また、流路３４には、複数の放熱フィン３５が設けられている。これらの放熱フィン３５は、上受熱体１０に設けられた各々の放熱フィン１４に対応する部位に設けられている。各放熱フィン３５は、下面水路３３を囲む壁部分と同一の高さを有しているため、下受熱体３０の一方の面を中受熱体２０の他方の表面に積層した場合に、各放熱フィン３５を中受熱体２０の他方の表面（隔壁２２ａ）に接合することが可能である。
【００２９】
なお、流路１３，３４の部位（流速上昇部）は、上面流路１２，下面流路３３に比較して、放熱フィン１４，３５の厚さ分だけ断面積が小さくなるため、流速が速くなる。
なお、以上説明した上受熱体１０、中受熱体２０及び下受熱体３０は、例えば、各々にエッチング等の化学処理、あるいは切削や研削等の機械加工を施すことによって形成されている。
次に、この放熱装置５０を適用して、ＬＤアレイ４０の放熱を行うときの動作について説明する。ここでは、冷媒として冷却水を用いる。ＬＤアレイ４０の放熱を行うには、まず、上受熱体１０に設けられた設置箇所にＬＤアレイ４０を接合する。この状態から、冷却水循環装置より、加圧した冷却水を、下受熱体３０に形成された給水口３１に順次供給する。
【００３０】
給水口３１に導かれた冷却水は、中受熱体２０の円形連通孔２１を通り、上受熱体１０の冷却水導入部１１に至る。冷却水は、徐々に断面積が拡大する冷却水導入部１１の形状に沿って、上面水路１２方向に流れる。上面水路１２においては、冷却水は、断面積が一定の上面水路１２の形状に従って流れる。流路１３に到達した冷却水は、流路１３に設けられている複数の放熱フィン１４より、ＬＤアレイ４０から伝導された熱を奪うことにより、放熱フィン１４と熱交換を行う。そして、熱交換した冷却水は、中受熱体２０の円形連通孔２２を通り、下受熱体３０の流路３４に導かれる。このとき、冷却水は、放熱フィン３５より、上受熱体１０及び中受熱体２０から伝導されてきたＬＤアレイ４０の熱を奪う。そして、冷却水は、断面積が一定に保たれている下面水路３３に導かれて冷却水排出部３６に至る。冷却水は、排水口３２方向に徐々に断面積が縮小する冷却水排出部３６の形状に沿って流れる。そして、冷却水は、排水口３２から排出される。
【００３１】
このように、冷却水が給水口３１から供給され、排水口３２から排出される間に、従来のように流路が交差する部分が全く存在しないため、流路に絞り部を形成する必要がない。このため、冷却水は、小さい流体抵抗により流路をスムーズに流れることができ、冷却水の圧力損失を低減することができる。
このように、放熱装置５０を大型化することなく、冷却水の圧力損失を低減することができる。
【００３２】
このため、従来とポンプ能力が同じ冷却水循環装置を用いた場合には、圧力損失が低減された分、大きな流量を流すことが可能となるため、冷却効率が向上する。また、放熱装置５０の流路に従来と同じ流量を流す場合（従来と同じ熱交換量である場合）には、放熱装置５０の低圧損化を図ることができるので、冷却水循環装置から供給する冷却水の水圧を低くすることができる。従って、冷却水循環装置の小型化、低コスト化を実現できる。
【００３３】
このように、圧力損失が低減されたことにより、高出力のＬＤアレイ４０の場合にも、放熱装置５０や冷却水循環装置の寸法や性能を大きくすることなく、ＬＤアレイ４０の温度上昇を押さえることができる。これにより、高出力であってもＬＤアレイ４０のレーザ出力や発信波長が安定する、出力効率が向上する、素子寿命が長くなる、等々の効果を奏するようになる。
【００３４】
また、従来と同じ流量ならば、圧力損失に余裕があるので、さらに放熱フィン１４，３５の枚数を増やす等して、放熱量を向上させることも可能である。
また、上述した実施の形態１においては、冷却水が通る流路の断面積を、給水口３１から上面水路１２に至るまで徐々に拡大し、且つ、上面水路１２においては、断面積を一定に保持させながら放熱フィン１４まで導き、下面水路３３においては断面積を一定に保持させながら下面水路３３を通過させ、冷却水排出部３６においては、排水口３２に向かって徐々に断面積を縮小させる構成とした。このため、全体として、断面積の急激な変化のない流路を構成することができ、圧力損失を低減することが可能となる。
【００３５】
また、上受熱体１０の流路に連結される給水口３１を、排水口３２よりも、ＬＤアレイ４０の設置位置から遠い部位に形成したために、従来よりも、上受熱体１０の流路（凹部）を長さ方向に長くとることができる。これにより、冷却水と上受熱体１０との接触面積が大きくなり、上受熱体１０に伝達された熱は、上面水路１２を通過する冷却水に良好に除去される。この結果、ＬＤアレイ４０から効率よく放熱を行うことができるようになる。
【００３６】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る放熱装置６０の断面図である。ここで例示する放熱装置６０は、実施の形態１で示した放熱装置５０と同様に、高出力ＬＤアレイ４０を発熱体としてその放熱を行うためのものである。この放熱装置６０の構成は、実施の形態１に係る放熱装置５０とは、中受熱体（第二受熱体）の構成のみが異なっている。
【００３７】
具体的には、放熱装置６０の中受熱体２５の一方の表面には、第一の凹部２３が形成されるとともに、他方の表面には第二の凹部２４が形成されている。
図４（ａ）には、図３におけるＡ−Ａ線矢視図（上受熱体１０の下面図）、図４（ｂ）には図３におけるＢ−Ｂ線矢視図（中受熱体２５の平面図）、同図（ｃ）には中受熱体２５の断面図、同図（ｄ）には図３におけるＣ−Ｃ線矢視図（中受熱体２５の下面図）、同図（ｅ）には図３におけるＤ−Ｄ線矢視図（下受熱体３０の平面図）を示す。なお、図４（ａ）及び（ｃ）中の散点模様は、その部分に凹部が設けられていることを表している。
【００３８】
これらの図面を参照しながら、凹部２３，２４の構成を詳細に説明する。図４（ａ），（ｂ）に示すように、上受熱体１０の冷却水導入部１１及び上面水路１２に対応する、中受熱体２５の一方の面に第一の凹部２３が形成されている。この第一の凹部２３は、給水口（冷媒導入口）３１や円形連通孔（冷媒導入口）２１の断面積と、冷却水導入部（冷媒導入部）１１の断面積とが略等しくなるように形成されている。
【００３９】
また、図４（ｄ），（ｅ）に示すように、下受熱体３０の、下面水路３３，冷却水排出部３６及び排水口３２に対応する、中受熱体２５の他方の表面には、第二の凹部２４が形成されている。この第二の凹部２４は、排水口（冷媒排出口）３２の断面積と、冷却水排出部（冷媒排出部）３６の断面積とが略等しくなるように形成されている。
なお、その他の構成に関しては、実施の形態１と同様であるため、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【００４０】
次に、この放熱装置６０を適用して、ＬＤアレイ４０の放熱を行うときの動作について説明する。ＬＤアレイ４０の放熱を行うには、実施の形態１と同様に、まず、上受熱体１０に設けられたＬＤアレイ４０の設置箇所に、ＬＤアレイ４０を接合する。この状態から、冷却水循環装置より、加圧された冷却水を下受熱体３０の給水口３１に供給する。給水口３１に導かれた冷却水は、中受熱体２５の円形連通孔２１を通り、上受熱体１０の冷却水導入部１１に至る。このときに、中受熱体２５の一方の表面には第一の凹部２３が形成されているため、冷却水導入部１１の断面積は大幅に拡大されて、円形連通孔２１とほぼ等しくなっている。従って、冷却水が給水口３１，円形連通孔２１から冷却水導入部１１に流入する際の圧力損失が大幅に低減される。
【００４１】
冷却水導入部１１に導かれた冷却水は、上面水路１２を通り、放熱フィン１４が設けられている流路１３まで導かれる。ここで、第一の凹部２３は、流路１３周辺の中受熱体２５には形成されていないため、流路２８では上面水路１２に比較して断面積が縮小している。このように、流路１３で断面積を絞っているのは、放熱フィン１４は冷却水と大きな熱交換を必要とするので、流路１３の断面積を縮小することにより流路１３での流速を速くし、放熱フィン１４から冷却水への熱伝達量を向上させるためである。
【００４２】
このように放熱フィン１４と熱交換した冷却水は、中受熱体２５の円形連通孔２２を通り、下受熱体３０の流路３４に導かれる。このとき、冷却水は、下受熱体３０に設けられた放熱フィン３５から熱を除去する。そして、冷却水は、下面水路３３に導かれるが、ここで、下受熱体３０の下面水路３３に対応する、中受熱体２５の他の表面には第二の凹部２４が形成されており、下面水路３３の断面積が拡大されているので、圧力損失が低減される。
【００４３】
冷却水は、下面水路３３から、冷却水排出部３６，排水口３２に導かれて、放熱装置６０の外部に排出される。このときに、中受熱体２５の他の表面に第二の凹部３３が形成されており、冷却水排出部３６と排水口３２との断面積が略等しいため、断面積が変化することによる圧力損失が低減される。
このように、実施の形態２においては、放熱装置６０の給水口３１及び排水口３２周辺の流路断面積を拡大し、冷却水の流入及び流出による圧力損失を大幅に低減させた。
【００４４】
これにより、実施の形態１の効果に加え、さらに、給水口３１と排水口３２周辺の圧力損失を低減することができるので、放熱装置６０全体として圧力損失を大幅に低減することができる。
また、上述した実施の形態２では、中受熱体２５に、第一の凹部２３と第二の凹部２４とを形成するようにしているが、中受熱体２５に限らず、上受熱体１０や下受熱体３０に凹部を形成するようにしても構わない。しかしながら、上受熱体１０に大きな凹部を形成すると、上受熱体１０の面方向に沿った熱抵抗が大きくなるため、上受熱体１０に凹所を形成する場合には、小さいものであることが好ましい。
【００４５】
また、上記実施の形態１及び２においては、排水口３２を、下面水路３３のほぼ中央に形成したが、排水口３２は、給水口３１と重ならないように、給水口３１よりもＬＤアレイ４０の設置箇所から近い側に設けられていれば、下面水路２２のほぼ中央でなくてもよい。要するに、流路の全ての部分がその流路の他の部分と交差することがないように形成されていればよい。また、排水口３２は、給水口３１とほぼ同一の内径を有しているとしたが、異なる内径を有していてもよい。
【００４６】
また、上述した実施の形態１及び２では、放熱装置は、上受熱体１０、中受熱体２０，２５、及び、下受熱体３０の三層構造としたが、これに限定されず、例えば、一層構造でも、二層構造でも構わない。
なお、給水口３１と排水口３２とを逆にして、排水口３２より冷却水を供給し、かつ、給水口３１より冷却水を排出するようにしてもよい。この場合でも、流路構成は同じであるため、圧力損失や放熱性能には影響を与えないので、装置設計の自由度が向上する。
なお、上述した実施の形態１及び２では、いずれもＬＤアレイ４０の放熱を行うための装置を例示しているが、その他の発熱体の放熱を行うものにも適用することが可能である。
また、上述した実施の形態１及び２では、冷媒として冷却水を使用したが、水以外の液体や気体を冷媒として用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る放熱装置の断面図である。
【図２】（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線矢視図、（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線矢視図、（ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ線矢視図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る放熱装置の断面図である。
【図４】（ａ）は図３におけるＡ−Ａ線矢視図、（ｂ）は図３におけるＢ−Ｂ線矢視図、（ｃ）は中受熱体の断面図、同図（ｄ）は図３におけるＣ−Ｃ線矢視図、同図（ｅ）は図３におけるＤ−Ｄ線矢視図
【図５】従来の放熱装置の断面図である。
【図６】（ａ）は図５におけるＡ−Ａ線矢視図、（ｂ）は図５におけるＢ−Ｂ線矢視図、（ｃ）は図５におけるＣ−Ｃ線矢視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０        上受熱体
２０、２５  中受熱体
２１        円形連通孔
２２        円形連通孔
２２ａ      隔壁
２３        第一の凹部
２４        第二の凹部
３０        下受熱体
３１        給水口
３２        排水口
３３        下面水路
３４        流路
３５        放熱フィン
３６        冷却水排出部
４０        ＬＤアレイ
【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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