(57)【要約】【課題】  熱交換性能を維持しながら製造コストを安くすること。【解決手段】  中受熱体２−１の四角状の周縁部に、当該周縁に沿って所定間隔で上下面に突き抜けた複数のスリット１０１を形成し、図３に示すように、ロー材シート１００を上受熱体３と中受熱体２−１との間に１枚のみ配置して各受熱体１〜３を接合する。そして、各受熱体１〜３を接合する場合、下受熱体１、中受熱体２−１、ロー材シート１００及び上受熱体３の順に積層し、治具にセットして接合する。この際のロー材シート１００の溶融時に、ロー材シート１００が毛細管現象によって、矢印で示すように各スリット１０１へ流れ込み、更に中受熱体２−１と下受熱体１との間に入り込んで双方を接合する。この際、同時に上受熱体３と中受熱体２−１とも接合される。【選択図】      図１
2005203559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を発生する発熱体を、熱を受け取る上受熱体に搭載して接合し、この上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上受熱体の下に少なくとも２層の受熱体を、加熱溶融性でシート状の接合材で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、
前記上受熱体の下に接合される２層の受熱体のうち上下の受熱体で挟まれる中受熱体の周縁部に、所定間隔で上下面に突き抜けたスリット及び穴の少なくとも１つを形成した
ことを特徴とする放熱器。
【請求項２】
熱を発生する発熱体を、熱を受け取る上受熱体に搭載して接合し、この上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上受熱体の下に少なくとも２層の受熱体を、加熱溶融性でシート状の接合材で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、
前記上受熱体の下に接合される２層の受熱体のうち上下の受熱体で挟まれる中受熱体の周縁を任意の間隔で凹状に加工し、この凹部と凹部との間の凸部の先端が、当該中受熱体の上下の受熱体と重ねた際に上下双方の受熱体の周縁と一致する形状とした
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（ａ）は図５に示すＡ１−Ａ２から見た上受熱体３の下面図、（ｂ）は図５に示すＢ１−Ｂ２から見た中受熱体２の平面図、（ｃ）は図５に示すＣ１−Ｃ２から見た下受熱体１の平面図である。
但し、下受熱体１、中受熱体２及び上受熱体３は、図７に示すように介装されるロー材シート１００で接合されている。
【０００３】
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となる。
また、このＬＤアレイ１７の大きさが長さ１０ｍｍ×幅１〜１．５ｍｍ程度と小さいため、上受熱体３との接触面積が非常に小さく、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４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４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〜図７を参照して説明する。
下受熱体１の給水口５に導かれた冷却水は、中受熱体２の円形連通口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、概略扇形の上面水路８によって拡がり、多数の放熱フィン１０に到達する。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。
【０００５】
ここで、冷却水は流路絞り部１５により２つに分流され、排水口１６で再び合流し、放熱器４外に排出される。
なお、各受熱体１，２，３は熱伝導が良好な金属材料を用いて製作されている。更に、各受熱体１〜３は、図７に示すように、ロー材シート１００を、上受熱体３と中受熱体２との間、及び中受熱体２と下受熱体１との間にそれぞれ配置したのち治具で固定し、気密で且つ熱伝導良好な状態で接合している。
【０００６】
この種の従来の放熱器として、例えば特許文献１に記載のものがある。
【特許文献１】特開平１０−２０９５３１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された放熱フィン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。
【０００８】
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。
しかし、上受熱体３、中受熱体２及び下受熱体１の３層構造としているので、ロー材シート１００などで接合する際、図７に示すように、上受熱体３と中受熱体２との間に１枚、中受熱体２と下受熱体１との間に１枚の合計２枚のロー材シート１００が必要となるため、その分、材料費が高くなる。
【０００９】
また、接合時の前準備として、下受熱体１、ロー材シート１００、中受熱体２、ロー材シート１００、上受熱体３の順に積層し、この際、位置ズレ等を治具により補正しながらセットして接合しなければならないので組立工数がかかる。これらのことから、製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、熱交換性能を維持しながら製造コストを安くす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】
【００１０】
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、熱を受け取る上受熱体に搭載して接合し、この上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上受熱体の下に少なくとも２層の受熱体を、加熱溶融性でシート状の接合材で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、前記上受熱体の下に接合される２層の受熱体のうち上下の受熱体で挟まれる中受熱体の周縁部に、所定間隔で上下面に突き抜けたスリット及び穴の少なくとも１つを形成したことを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、接合材の溶融時に、接合材が毛細管現象によって、各スリット又は穴へ流れ込み、更に中受熱体と、この下の受熱体との間に入り込んで双方を接合する。この際、同時に上受熱体と中受熱体とも接合される。
また、本発明の請求項２による放熱器は、熱を発生する発熱体を、熱を受け取る上受熱体に搭載して接合し、この上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上受熱体の下に少なくとも２層の受熱体を、加熱溶融性でシート状の接合材で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、前記上受熱体の下に接合される２層の受熱体のうち上下の受熱体で挟まれる中受熱体の周縁を任意の間隔で凹状に加工し、この凹部と凹部との間の凸部の先端が、当該中受熱体の上下の受熱体と重ねた際に上下双方の受熱体の周縁と一致する形状としたことを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、下受熱体、中受熱体、接合材及び上受熱体の順で重ね、これらを四角状の治具に収容した際に、各凹部と治具の壁面とで囲まれたスリットが形成される。これによって、接合材の溶融時に、接合材が毛細管現象によって、各スリットへ流れ込み、更に中受熱体と、この下の受熱体との間に入り込んで双方を接合する。この際、同時に上受熱体と中受熱体とも接合される。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明の放熱器によれば、例えば受熱体が３層構造の場合、１枚の接合材で下受熱体、中受熱体、上受熱体の３層の接合が可能となるので、従来の各層間に合計２枚の接合材を挟まなければならない構造と比べ、材料費が１／２となる。また、接合材を形成する場合は、広面積の接合材を治具等で必要な形状に打ち抜いて成形しているので、必要数量が１／２となれば必然的に、その成形費用が１／２となる。また、下受熱体、中受熱体、接合材及び上受熱体の順に積層すればよく、従来のように各受熱体の間に必ず接合材を積層しなくてもよいので、組立工数を減らすことができる。これによって、特に大量生産する場合には、大幅な工数削減によるコストダウンが可能となる。更に、中受熱体に複数のスリット又は穴を設けるだけなので、放熱器の熱交換性能が少しも阻害されることはない。従って、熱交換性能を維持しながら製造コストを安くす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】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る放熱器４−１の全体の縦断面図である。図２は、同放熱器４−１の構造を示し、（ａ）は図１に示すＡ３−Ａ４から見た上受熱体３の下面図、（ｂ）は図１に示すＢ３−Ｂ４から見た中受熱体２−１の平面図、（ｂ−１）は（ｂ）に示すＤ１−Ｄ２から見た中受熱体２−１の断面図、（ｃ）は図１に示すＣ３−Ｃ４から見た下受熱体１の平面図である。
【００１５】
図３は、同放熱器４−１の下受熱体１、中受熱体２−１及び上受熱体３を接合するためのロー材シート１００の配置状態を示す図である。
本実施の形態の放熱器４−１が、従来例の放熱器４と異なる点は、図２（ｂ）及び（ｂ−１）に示すように、中受熱体２−１の四角状の周縁部に、当該周縁に沿って所定間隔で上下面に突き抜けた複数のスリット１０１を形成し、図３に示すように、ロー材シート１００を上受熱体３と中受熱体２−１との間に１枚のみ配置して各受熱体１〜３を接合するようにしたことにある。
【００１６】
このような構成の放熱器４−１において各受熱体１〜３を接合する場合、下受熱体１、中受熱体２−１、ロー材シート１００及び上受熱体３の順に積層し、治具にセットして接合する。この際のロー材シート１００の溶融時に、ロー材シート１００が毛細管現象によって、図１に矢印で示すように各スリット１０１へ流れ込み、更に中受熱体２−１と下受熱体１との間に入り込んで双方を接合する。この際、同時に上受熱体３と中受熱体２−１とも接合される。
【００１７】
このような実施の形態の放熱器４−１によれば、１枚のロー材シート１００で下受熱体１、中受熱体２−１、上受熱体３の３層の接合が可能となるので、従来の各層間に合計２枚のロー材シート１００を挟まなければならない構造と比べ、材料費が１／２となる。
また、ロー材シート１００を形成する場合は、広面積のロー材シートを治具等で必要な形状に打ち抜いて成形しているので、必要数量が１／２となれば必然的に、その成形費用が１／２となる。
【００１８】
また、従来は接合時に、下受熱体１、ロー材シート１００、中受熱体２−１、ロー材シート１００及び上受熱体３の順に積層していたが、本実施の形態では、下受熱体１、中受熱体２−１、ロー材シート１００及び上受熱体３の順に積層すればよく、ロー材シート１００を１回分積層する組立工数を減らすことができる。これによって、特に大量生産する場合には、大幅な工数削減によるコストダウンが可能となる。
【００１９】
更に、中受熱体２−１に複数のスリット１０１を設けるだけなので、放熱器４−１の熱交換性能が少しも阻害されることはない。これらのことから、本実施の形態の放熱器４−１によれば、熱交換性能を維持しながら製造コストを安くすることができる。
この他、本実施の形態の応用例として、中受熱体を図４（ａ）又は（ｂ）に示す構成としてもよい。
図４（ａ）に示す中受熱体２−２は、この中受熱体２−２の周縁を任意の間隔で凹状に加工し、この凹部１１０と凹部１１０との間の凸部１１１の先端が、下受熱体１及び上受熱体３と重ねた際に双方の周縁と一致する形状としたものである。
【００２０】
このような形状とすることによって、下受熱体１、中受熱体２−１、ロー材シート１００及び上受熱体３の順で重ね、これらを四角状の治具に収容した際に、各凹部１１０と治具の壁面とで囲まれたスリットが形成される。これによって、上記実施の形態と同様に、ロー材シート１００の溶融時に、ロー材シート１００が毛細管現象によって、各スリットへ流れ込み、更に中受熱体２−１と下受熱体１との間に入り込んで双方を接合する。この際、同時に上受熱体３と中受熱体２−１とも接合される。従って、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
図４（ｂ）に示す中受熱体２−３は、この中受熱体２−３の周縁部に一定間隔で小径の貫通穴１１３を多数形成したものである。なお、貫通穴１１３の間隔は一定でなくても良い。この構成によっても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、スリットと貫通穴とを組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明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】上記実施の形態に係る放熱器の構造を示し、（ａ）は図１に示すＡ３−Ａ４から見た上受熱体３の下面図、（ｂ）は図１に示すＢ３−Ｂ４から見た中受熱体２−１の平面図、（ｂ−１）は（ｂ）に示すＤ１−Ｄ２から見た中受熱体２−１の断面図、（ｃ）は図１に示すＣ３−Ｃ４から見た下受熱体１の平面図である。
【図３】上記実施の形態に係る放熱器の下受熱体、中受熱体及び上受熱体を接合するためのロー材シートの配置状態を示す図である。
【図４】上記実施の形態の応用例である放熱器の中受熱体の構造を示し、（ａ）は第１の応用例の中受熱体の平面図、（ｂ）は第２の応用例の中受熱体の平面図である。
【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Ａ１−Ａ２から見た上受熱体の下面図、（ｂ）は図５に示すＢ１−Ｂ２から見た中受熱体の平面図、（ｃ）は図５に示すＣ１−Ｃ２から見た下受熱体の平面図である。
【図７】従来の放熱器の下受熱体、中受熱体及び上受熱体を接合するためのロー材シートの配置状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  下受熱体
２，２−１，２−２，２−３  中受熱体
３  上受熱体
４，４−１  放熱器
５  給水口
６  円形連通口
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
１００  ロー材シート
１０１  スリット
１１０  凹部
１１１  凸部
１１３  貫通穴
【図１】
2005203559.tif 000003
【図２】
2005203559.tif 000004
【図３】
2005203559.tif 000005
【図４】
2005203559.tif 000006
【図５】
2005203559.tif 000007
【図６】
2005203559.tif 000008
【図７】
2005203559.tif 000009