JP2007127398A - 熱交換器、熱交換器の製造方法、液冷システム、光源装置、プロジェクタ、電子デバイスユニット、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄板を積層させて複数の微細流路を形成する際に、各薄板を良好に接合させた熱交換器、熱交換器の製造方法、液冷システム、光源装置、プロジェクタ、電子デバイスユニット、電子機器を提供する。
【解決手段】微細流路11を複数有する熱交換器10の製造方法であって、複数の薄板部材1a〜1dを所定の形状に形成する工程と、複数の薄板部材1a〜1dを積層して拡散接合する工程と、を有する。
【選択図】図1
【解決手段】微細流路11を複数有する熱交換器10の製造方法であって、複数の薄板部材1a〜1dを所定の形状に形成する工程と、複数の薄板部材1a〜1dを積層して拡散接合する工程と、を有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、微細流路を複数有する熱交換器、熱交換器の製造方法等に関する。
プロジェクタは、近年、小型化、高輝度化、長寿命化、廉価化等が図られてきている。例えば、小型化に関しては、液晶パネル(光変調素子)サイズが対角1.3インチから0.5インチ程度となり、面積比で1/6強の小型化がなされている。
プロジェクタの光源としては、固体光源である発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)やレーザダイオード(LD:Laser Diode)を用いることで、小型化が図られている。LED光源等は、電源を含めて小型であり、瞬時点灯/消灯が可能であること、色再現性が広く長寿命であることなど、プロジェクタ用光源としてメリットを有している。また、水銀などの有害物質を含まないため、環境保全上からみても好ましいものである。
ところが、LED光源等の高輝度化に伴い、LED光源からの発熱は増大して発光効率が低下するため、発熱対策をとる必要がある。一般的に採用されているファンによる強制空冷方式では冷却効率が不十分であったり、ファンの騒音が問題となったりしている。
このため、液体が流通する複数の流路を有する熱交換器を用いてLED光源等を強制冷却する方法がある。このような熱交換器としては、特許文献1に示すように、複数の薄板を積層させて、ろう付けすることで、複数の流路を形成する方法が提案されている。
特開2005−166855号公報
このため、液体が流通する複数の流路を有する熱交換器を用いてLED光源等を強制冷却する方法がある。このような熱交換器としては、特許文献1に示すように、複数の薄板を積層させて、ろう付けすることで、複数の流路を形成する方法が提案されている。
しかしながら、上述した技術では、薄板の接合に用いたろう材が流路に流れ込むことで、流路を塞いでしまう虞があった。また、薄板間にろう材が介在するので、薄板の積層方向の熱伝導率が大幅に低下してしまうという問題がある。更に、薄板とは異なる金属を介在させるので、電解腐食の発生が問題となる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、薄板を積層させて複数の微細流路を形成する際に、各薄板を良好に接合させることができる熱交換器の製造方法等を提供することを目的とする。
本発明に係る熱交換器、熱交換器の製造方法、液冷システム、光源装置、プロジェクタ、電子デバイスユニット、電子機器では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第1の発明は、微細流路を複数有する熱交換器の製造方法であって、複数の薄板部材を所定の形状に形成する工程と、前記複数の薄板部材を積層して拡散接合する工程と、を有するようにした。
この発明によれば、各薄板部材の間に異なる金属が介在しないので、良好に各薄板部材の接合を行うことができる。また、微細な流路が他の金属により閉塞されたり、電解腐食が発生したり、薄板の積層方向への熱伝導率の低下が発生したりする不都合を確実に回避することができる。
第1の発明は、微細流路を複数有する熱交換器の製造方法であって、複数の薄板部材を所定の形状に形成する工程と、前記複数の薄板部材を積層して拡散接合する工程と、を有するようにした。
この発明によれば、各薄板部材の間に異なる金属が介在しないので、良好に各薄板部材の接合を行うことができる。また、微細な流路が他の金属により閉塞されたり、電解腐食が発生したり、薄板の積層方向への熱伝導率の低下が発生したりする不都合を確実に回避することができる。
また、前記拡散接合工程が、前記微細流路を構成する空隙が形成された複数の第一薄板部材及び前記微細流路同士の間の隔壁を構成する複数の第二薄板部材を交互に配置すると共に、前記第一薄板部材と前記第二薄板部材の積層方向の両端または一端に、前記微細流路に連通する貫通孔と該貫通孔に連結された液送管が形成された第三薄板部材を配置する工程と、前記第三薄板部材における少なくとも前記液送管を除く領域に、前記第一薄板部材と前記第二薄板部材の積層方向と略平行な方向に圧力を加える工程と、を有するものでは、圧力を加える面に液送管が形成されている場合であっても、この液送管を避けて圧力を加えることで、複数の薄板部材に略均等な圧力を付加することができ、良好な拡散接合を実現できる。
また、拡散接合により一体となった前記複数の薄板部材を複数に切断して、複数の熱交換器に個片化する工程を有するものでは、複数の熱交換器を略同時に効率よく製造することができるので、安価な熱交換器を実現することができる。
また、拡散接合により一体となった前記複数の薄板部材を複数に切断して、複数の熱交換器に個片化する工程を有するものでは、複数の熱交換器を略同時に効率よく製造することができるので、安価な熱交換器を実現することができる。
第2の発明は、微細流路を複数有する熱交換器であって、前記微細流路を構成する空隙が形成された複数の第一薄板部材と、前記微細流路同士の間の隔壁を構成する複数の第二薄板部材と、を有し、前記複数の第一薄板部材と前記複数の第二薄板部材とは交互に拡散接合されているようにした。
この発明によれば、各薄板部材の間に異なる金属が介在しないので、各薄板部材の接合が良好に行われており、これにより、微細な流路が他の金属により閉塞されたり、電解腐食が発生したり、薄板の積層方向への熱伝導率の低下が発生したりする不都合が確実に回避される。
この発明によれば、各薄板部材の間に異なる金属が介在しないので、各薄板部材の接合が良好に行われており、これにより、微細な流路が他の金属により閉塞されたり、電解腐食が発生したり、薄板の積層方向への熱伝導率の低下が発生したりする不都合が確実に回避される。
また、前記第一薄板部材と前記第二薄板部材の積層方向の両端または一端に、前記微細流路に連通する貫通孔が形成された第三薄板部材を有するものでは、液体の導入口及び出水口を同時に形成することができる。
また、前記貫通孔の端面には、液送管を接続可能な管接合部が形成されるものでは、液体の導入管及び出口管を容易に取り付け可能となる。
また、前記貫通孔の端面には、液送管を接続可能な管接合部が形成されるものでは、液体の導入管及び出口管を容易に取り付け可能となる。
第3の発明は、発熱部品と熱的に接触する吸熱器と、前記吸熱器に対して液体を供給するポンプと、前記吸熱器から排出される液体を放熱するラジエタと、を備える液冷システムであって、前記吸熱器として、第1の発明の方法により製造された熱交換器、又は第2の発明の熱交換器を用いるようにした。
この発明によれば、発熱部品との接触面積が小さくても、高い熱交換効率を有する液冷システムを実現することができる。
この発明によれば、発熱部品との接触面積が小さくても、高い熱交換効率を有する液冷システムを実現することができる。
第4の発明は、電流を供給されることによって発光及び発熱する固体発光光源と、該固体発光光源を冷却する液冷部を有する光源装置であって、前記液冷部として、第3の発明の液冷システムを用いるようにした。
この発明によれば、固体発光光源の発熱を効率的に抑制できるので、高輝度の光源装置を実現することができる。
この発明によれば、固体発光光源の発熱を効率的に抑制できるので、高輝度の光源装置を実現することができる。
第5の発明は、プロジェクタが、第4の発明の光源装置を備えるようにした。この発明によれば、小型で高輝度のプロジェクタを実現することができる。
第6の発明は、電流を供給されることによって発熱する電子デバイスと、該電子デバイスを冷却する液冷部を有する電子デバイスユニットであって、前記液冷部として、第3の発明の液冷システムを用いるようにした。
この発明によれば、電子デバイス発熱を効率的に抑制できるので、処理能力の高い電子デバイスユニットを実現することができる。
この発明によれば、電子デバイス発熱を効率的に抑制できるので、処理能力の高い電子デバイスユニットを実現することができる。
第7の発明は、電子機器が、第6の発明の電子デバイスユニットを備えるようにした。この発明によれば、小型且つ処理能力が高い電子機器を実現することができる。
以下、本発明の熱交換器、熱交換器の製造方法、液冷システム、光源装置、プロジェクタ、電子デバイスユニット、電子機器の実施形態について、図を参照して説明する。
〔熱交換器〕
図1は、熱交換器の概略構成を示す図であって、図1(a)は斜視図、図1(b)は縦断面、図1(c)は横断面である。
熱交換器10は、銅やアルミニウムのように熱伝導性が高い金属の薄板(積層プレート1a,1b等)を複数積層させることで形成された板状部品であって、その内部に水W等の液体を流通可能な微細な流路11を複数有する。
図1(a)に示すように、熱交換器10の側面には、内部に水Wを導入するための導入管2と、内部に導入された水Wを排出するための出口管3とが接続される。また、熱交換器10の主面は発熱体Hと接触するために平坦に形成される。
なお、発熱体Hと接触する主面に直交する方向(熱交換器10の厚み方向)をZ方向、流路11内の水Wの流れ方向をX方向とする。
図1は、熱交換器の概略構成を示す図であって、図1(a)は斜視図、図1(b)は縦断面、図1(c)は横断面である。
熱交換器10は、銅やアルミニウムのように熱伝導性が高い金属の薄板(積層プレート1a,1b等)を複数積層させることで形成された板状部品であって、その内部に水W等の液体を流通可能な微細な流路11を複数有する。
図1(a)に示すように、熱交換器10の側面には、内部に水Wを導入するための導入管2と、内部に導入された水Wを排出するための出口管3とが接続される。また、熱交換器10の主面は発熱体Hと接触するために平坦に形成される。
なお、発熱体Hと接触する主面に直交する方向(熱交換器10の厚み方向)をZ方向、流路11内の水Wの流れ方向をX方向とする。
図1(b)に示すように、熱交換器10の内部には、複数の微細な流路11が形成されている。この流路11は、水Wとの接触面積を大きくするために、流路11の断面形状の縦横比(アスペクト比)が大きく形成されている。具体的には、図1(c)に示すように、各流路11の高さは2〜3mm、幅は50〜100μm程度の略矩形に形成されている。
このような構成により、導入管2から熱交換器10の内部に導入された水Wは、複数の微細な流路11に分流し、その後、出口管3から外部に排出されるようになっている。水Wの流量は、例えば、3cc/秒程度である。
このような構成により、導入管2から熱交換器10の内部に導入された水Wは、複数の微細な流路11に分流し、その後、出口管3から外部に排出されるようになっている。水Wの流量は、例えば、3cc/秒程度である。
図2は、積層プレートを示す図である。
上述したように、熱交換器10は、銅やアルミニウムのように熱伝導性が高い積層プレート1a,1b等を積層させて形成される。積層プレート1a,1b等は、打ち抜き加工やエッチング加工により、所定の形状に成形され、これら積層プレート1a,1bを積層し、加圧加熱して拡散接合させることで、熱交換器10が形成される。
上述したように、熱交換器10は、銅やアルミニウムのように熱伝導性が高い積層プレート1a,1b等を積層させて形成される。積層プレート1a,1b等は、打ち抜き加工やエッチング加工により、所定の形状に成形され、これら積層プレート1a,1bを積層し、加圧加熱して拡散接合させることで、熱交換器10が形成される。
積層プレート1a(第一薄板部材)は、熱交換器10の内部に形成される複数の流路11同士を仕切る隔壁12を構成するための薄板部材である。積層プレート1aは、図2(a)に示すように、長方形の中央部分は中実であり、長手方向の両端側に抜き穴部31,32が形成されている。中央の中実部分は、隔壁12を構成する。一方、抜き穴部31,32は、熱交換器10の内部に形成される流路に一部であって、複数の微細な流路11の上流側及び下流側に形成される空隙部分13,14を構成する(図1(b)参照)。
なお、空隙部分13,14は、複数の流路11のそれぞれに水Wを略均一に流すために設けられる空間である。また、図2において、抜き穴部31は矩形に形成されているが、円形等に形成してもよい。
なお、空隙部分13,14は、複数の流路11のそれぞれに水Wを略均一に流すために設けられる空間である。また、図2において、抜き穴部31は矩形に形成されているが、円形等に形成してもよい。
積層プレート1b(第二薄板部材)は、熱交換器10の内部に形成される複数の流路11を構成するための薄板部材である。積層プレート1bは、図2(b)に示すように、長方形の枠形に形成されており、その内側の抜き穴部33の中央部分は流路11を構成し、抜き穴部17の長手方向の両端側は流路11の上流側及び下流側に形成される空隙部分13,14を構成する。
なお、積層プレート1bの外形は積層プレート1aと同一であり、更に、積層プレート1bの抜き穴部33の一部の形状が積層プレート1aの抜き穴部31,32の一部と一致するように形成されている。
なお、積層プレート1bの外形は積層プレート1aと同一であり、更に、積層プレート1bの抜き穴部33の一部の形状が積層プレート1aの抜き穴部31,32の一部と一致するように形成されている。
そして、これらの部材を加圧、加熱すると、接触部分で相互拡散が生じ、その二つは接合される。これを利用した接合法が拡散接合である。この接合は、瞬間的に起こるのではなく、一部が接合された後、接触端の尖り部分での表面張力により接合部が拡大し、非接合部(ボイドという)が縮小し、やがてそれが消滅し、全接触面が接合される。
接合時に母材は液相にならないので、ろう材を用いた場合のように、流路11にろう材が流れ込むことで、流路11を塞いでしまう虞がない。また、積層プレート1a,1b等の間にろう材が介在することで、積層方向の熱伝導率が大幅に低下してしまう虞がない。更に、積層プレート1a,1b等とは異なる金属を介在させることで電解腐食が発生する虞もない。
このように、積層プレート1a,1b等を積層させて、拡散接合により接合することで、微細な断面形状の流路11を複数有する熱交換器10を良好に形成することができる。
接合時に母材は液相にならないので、ろう材を用いた場合のように、流路11にろう材が流れ込むことで、流路11を塞いでしまう虞がない。また、積層プレート1a,1b等の間にろう材が介在することで、積層方向の熱伝導率が大幅に低下してしまう虞がない。更に、積層プレート1a,1b等とは異なる金属を介在させることで電解腐食が発生する虞もない。
このように、積層プレート1a,1b等を積層させて、拡散接合により接合することで、微細な断面形状の流路11を複数有する熱交換器10を良好に形成することができる。
なお、図1(b)に示すように、熱交換器10における積層方向の両端に配置される積層プレート1c(第三薄板部材)又は積層プレート1dには、予め導入管2及び出口管3を形成しておいてもよい。この積層プレート1c又は積層プレート1dも、積層プレート1a,1bと同時に拡散接合される。
なお、拡散接合は、一般的には、積層配置された積層プレート1a〜1dにその積層方向と略平行な方向の圧縮力が加えられ、更に500〜800℃程度に加熱されることにより行われる。そして、この拡散接合は、減圧下(例えば、真空中)において行われる。積層プレート1a〜1d等の腐食を防止するためである。
なお、拡散接合は、一般的には、積層配置された積層プレート1a〜1dにその積層方向と略平行な方向の圧縮力が加えられ、更に500〜800℃程度に加熱されることにより行われる。そして、この拡散接合は、減圧下(例えば、真空中)において行われる。積層プレート1a〜1d等の腐食を防止するためである。
図3は熱交換器の内部構造の変形例を示す断面図、図4は積層プレートの変形例を示す図である。
図3に示すように、複数の流路11のうち、中央部分の流路11に向けて水Wが流れやすくなるように、熱交換器10の導入管2及び出口管3から中央部分の流路11付近に連通する導入流路16,17を形成してもよい。この場合には、空隙部分13,14を図1の場合に比べて狭く形成する。また、導入流路16,17は、積層プレート1a,1bにより構成される。
つまり、積層プレート1a,1bのうち、中央部分の流路11付近から導入管2及び出口管3側に配置されるもの(積層プレート1a1,1a2,1b1,1b2)には、導入流路16,17を構成するための抜き穴部36等を更に形成しておく。
具体的には、図4に示すように、積層プレート1a1,1b1には、導入流路16,17のうち、導入管2及び出口管3に接続する部位(Y方向に連通する部分)を構成する抜き穴部36,37が更に形成される。積層プレート1a2,1b2には、空隙部分13,14に接続する部位(X方向に連通する部分)を構成する抜き穴部19が更に形成される。
図3に示すように、複数の流路11のうち、中央部分の流路11に向けて水Wが流れやすくなるように、熱交換器10の導入管2及び出口管3から中央部分の流路11付近に連通する導入流路16,17を形成してもよい。この場合には、空隙部分13,14を図1の場合に比べて狭く形成する。また、導入流路16,17は、積層プレート1a,1bにより構成される。
つまり、積層プレート1a,1bのうち、中央部分の流路11付近から導入管2及び出口管3側に配置されるもの(積層プレート1a1,1a2,1b1,1b2)には、導入流路16,17を構成するための抜き穴部36等を更に形成しておく。
具体的には、図4に示すように、積層プレート1a1,1b1には、導入流路16,17のうち、導入管2及び出口管3に接続する部位(Y方向に連通する部分)を構成する抜き穴部36,37が更に形成される。積層プレート1a2,1b2には、空隙部分13,14に接続する部位(X方向に連通する部分)を構成する抜き穴部19が更に形成される。
また、図3においては、積層プレート1c又は積層プレート1dには、予め導入管2及び出口管3を接続するための管接合穴4,5を形成しておいてもよい。
なお、本実施形態においては、積層プレート1a,1b等をY方向に積層させる場合について説明したが、X方向に積層させて形成するようにしてもよい。
なお、本実施形態においては、積層プレート1a,1b等をY方向に積層させる場合について説明したが、X方向に積層させて形成するようにしてもよい。
図5は、拡散接合の際における積層プレートへの圧力付加方法を示した図である。
積層プレート1a〜1dを拡散接合する場合には、積層プレート1a〜1dを積層した後に、その積層方向に略平行な方向に圧力を加える必要がある。しかし、積層プレート1cには、予め導入管2及び出口管3が形成されているので、この導入管2及び出口管3を避けた領域に圧力を加える必要がある。
具体的には、図5(a)に示すように、積層プレート1a〜1dを積層して、積層プレート1dが定盤Bに密着するように戴置する。その後、図5(b)に示すように、積層プレート1cにおける導入管2及び出口管3を除いた領域Rに圧力Pを加える。
これにより、熱交換器10を構成する積層プレート1a〜1dに、積層方向に向けた略均一に圧力が加わるので、これらの積層プレート1a〜1dが良好に接合される。
積層プレート1a〜1dを拡散接合する場合には、積層プレート1a〜1dを積層した後に、その積層方向に略平行な方向に圧力を加える必要がある。しかし、積層プレート1cには、予め導入管2及び出口管3が形成されているので、この導入管2及び出口管3を避けた領域に圧力を加える必要がある。
具体的には、図5(a)に示すように、積層プレート1a〜1dを積層して、積層プレート1dが定盤Bに密着するように戴置する。その後、図5(b)に示すように、積層プレート1cにおける導入管2及び出口管3を除いた領域Rに圧力Pを加える。
これにより、熱交換器10を構成する積層プレート1a〜1dに、積層方向に向けた略均一に圧力が加わるので、これらの積層プレート1a〜1dが良好に接合される。
図6は、複数の熱交換器10を略同時に製造する方法を示す図である。
熱交換器10の大きさは、数センチ角程度の大きさである。このため、小さな積層プレート1a〜1dを形成、積層、拡散接合することで、熱交換器10を個々に製造する方法は効率的ではない。
そこで、積層プレート1a〜1dのそれぞれを、X方向及びZ方向(図1,図4参照)に複数個が連結された状態で形成する。そして、このように形成した積層プレート1a〜1dをY方向に順次積層し、更に拡散接合を行う。これにより、図6(a)に示すように、複数の熱交換器10がX方向及びZ方向に連結した状態で製造される。
なお、積層プレート1cに圧力Pを加える際には、上述したように、導入管2及び出口管3を除いた領域Rに圧力Pを加える。例えば、図6(b)に示すような治具Gを用いて、積層プレート1cの領域Rを押圧する。
そして、このように複数の熱交換器10が一体に連結されたものを、ワイヤーソー等を用いて切断して、個片化する。具体的には、図6(a)に示す破線に沿って切断することで、複数の熱交換器10が得られる。
このような製造方法を用いることで、複数の熱交換器10を効率よく製造することができ、熱交換器10の低コスト化を図ることができる。
熱交換器10の大きさは、数センチ角程度の大きさである。このため、小さな積層プレート1a〜1dを形成、積層、拡散接合することで、熱交換器10を個々に製造する方法は効率的ではない。
そこで、積層プレート1a〜1dのそれぞれを、X方向及びZ方向(図1,図4参照)に複数個が連結された状態で形成する。そして、このように形成した積層プレート1a〜1dをY方向に順次積層し、更に拡散接合を行う。これにより、図6(a)に示すように、複数の熱交換器10がX方向及びZ方向に連結した状態で製造される。
なお、積層プレート1cに圧力Pを加える際には、上述したように、導入管2及び出口管3を除いた領域Rに圧力Pを加える。例えば、図6(b)に示すような治具Gを用いて、積層プレート1cの領域Rを押圧する。
そして、このように複数の熱交換器10が一体に連結されたものを、ワイヤーソー等を用いて切断して、個片化する。具体的には、図6(a)に示す破線に沿って切断することで、複数の熱交換器10が得られる。
このような製造方法を用いることで、複数の熱交換器10を効率よく製造することができ、熱交換器10の低コスト化を図ることができる。
〔液冷システム〕
次に、上記熱交換器10を備える液冷システム20について説明する。
図7は、液冷システム20の概略構成を示す図である。
液冷システム20は、熱交換器10、熱交換器10の導入管2及び出口管3等に接続する液送管22、導入管2側の液送管22に設けられたポンプ24、出口管3側の液送管22に設けられたラジエタ26を備える。
このような構成により、ポンプ24から液送管22及び導入管2を介して、熱交換器10の内部に水Wが供給される。熱交換器10は、発熱体Hと接触しており、内部の流路11を流れる水Wに発熱体Hからの熱が伝わる。
発熱体Hの熱を奪うことで加熱された水Wは、出口管3から液送管22を介して、ラジエタ26に導入される。そして、ラジエタ26において、水Wの熱が大気中に放熱される。
液冷システム20によれば、熱交換器10は小型であり、発熱体Hとの接触面積が小さくても、流路11の断面形状のアスペクト比が大きいので、熱交換効率が高い。したがって、発熱体Hを効率的に冷却することができる。
次に、上記熱交換器10を備える液冷システム20について説明する。
図7は、液冷システム20の概略構成を示す図である。
液冷システム20は、熱交換器10、熱交換器10の導入管2及び出口管3等に接続する液送管22、導入管2側の液送管22に設けられたポンプ24、出口管3側の液送管22に設けられたラジエタ26を備える。
このような構成により、ポンプ24から液送管22及び導入管2を介して、熱交換器10の内部に水Wが供給される。熱交換器10は、発熱体Hと接触しており、内部の流路11を流れる水Wに発熱体Hからの熱が伝わる。
発熱体Hの熱を奪うことで加熱された水Wは、出口管3から液送管22を介して、ラジエタ26に導入される。そして、ラジエタ26において、水Wの熱が大気中に放熱される。
液冷システム20によれば、熱交換器10は小型であり、発熱体Hとの接触面積が小さくても、流路11の断面形状のアスペクト比が大きいので、熱交換効率が高い。したがって、発熱体Hを効率的に冷却することができる。
〔光源装置〕
次に、上記液冷システム20を備える光源装置100について説明する。
図8は光源装置100の概略構成を示す平面図であり、図9は光源装置100の断面図である。
光源装置100は、基台110と、LEDチップ120(固体発光光源)と、樹脂フレーム130と、キャップ140とを備えて構成されている。
基台110は、LEDチップ120が載置されるものであり、上記液冷システム20に対して密着して接続されている。
LEDチップ120は、電流を供給されることによって発光及び発熱するものであり、シリコン等によって形成されかつLEDチップ120に電力を供給するための配線が形成されたサブマウント上にフリップチップ実装され、このサブマウントごと熱伝導性の接着剤(例えば、銀ペースト)によって基台110上に実装されている。
また、第1基台110の上面には、リフレクタ114が配置されており、さらに当該リフレクタ114を囲うように樹脂フレーム130が配置されている。そして、樹脂フレーム130の上部に支持されてキャップ140が配置されており、キャップ140と樹脂フレーム130によって形成された空間内には、シリコンオイル等が充填されている。
次に、上記液冷システム20を備える光源装置100について説明する。
図8は光源装置100の概略構成を示す平面図であり、図9は光源装置100の断面図である。
光源装置100は、基台110と、LEDチップ120(固体発光光源)と、樹脂フレーム130と、キャップ140とを備えて構成されている。
基台110は、LEDチップ120が載置されるものであり、上記液冷システム20に対して密着して接続されている。
LEDチップ120は、電流を供給されることによって発光及び発熱するものであり、シリコン等によって形成されかつLEDチップ120に電力を供給するための配線が形成されたサブマウント上にフリップチップ実装され、このサブマウントごと熱伝導性の接着剤(例えば、銀ペースト)によって基台110上に実装されている。
また、第1基台110の上面には、リフレクタ114が配置されており、さらに当該リフレクタ114を囲うように樹脂フレーム130が配置されている。そして、樹脂フレーム130の上部に支持されてキャップ140が配置されており、キャップ140と樹脂フレーム130によって形成された空間内には、シリコンオイル等が充填されている。
図8及び図9に示すように、樹脂フレーム130には、アウターリード131,132がインサードモールドされており、このアウターリード131,132の一端が基台110上に配置されたフレキシブル基板117,118と接続され、他端が金ワイヤ122等によってサブマウント121上に形成された接続パッドと接続されている。そして、サブマウント121、フレキシブル基板117,118、アウターリード131,132及び金ワイヤ122を介してLEDチップ120に電力が供給される。
なお、本実施形態においては、各アウターリード131,132に3本ずつの金ワイヤ122が接続されているが、LEDチップ120に供給される電力量に応じて金ワイヤ122の本数は変更される。
なお、本実施形態においては、各アウターリード131,132に3本ずつの金ワイヤ122が接続されているが、LEDチップ120に供給される電力量に応じて金ワイヤ122の本数は変更される。
このように構成された光源装置100において、LEDチップ120に電流が供給されると、LEDチップ120から光が射出され、この射出された光がキャップ140を介して光源装置100から射出される。そして、LEDチップ120から側方に射出された光は、リフレクタ114によってキャップ140方向に反射され、その後、キャップ140を介して光源装置100から射出される。
そして、光源装置100においては、基台110に対して上記液冷システム20(熱交換器10)が密着して接続されているため、熱交換器10の流路11に水Wを流すことによって、LEDチップ120を効率的に冷却することが可能となり、LEDチップ120の熱による破損を防止することが可能となる。したがって、高輝度かつ信頼性に優れた光源装置100となる。
そして、光源装置100においては、基台110に対して上記液冷システム20(熱交換器10)が密着して接続されているため、熱交換器10の流路11に水Wを流すことによって、LEDチップ120を効率的に冷却することが可能となり、LEDチップ120の熱による破損を防止することが可能となる。したがって、高輝度かつ信頼性に優れた光源装置100となる。
〔プロジェクタ〕
次に、上記光源装置100を備えるプロジェクタ500について説明する。
図10は、プロジェクタ500の概略構成を示す模式図である。図11は、プロジェクタ500に設けられた液冷システムの配管構成を示す図である。
プロジェクタ500は、光源装置512,513,514、液晶ライトバルブ522,523,524、クロスダイクロイックプリズム525、及び投写レンズ526を備える。
3個の光源装置512,513,514は、上記光源装置100により構成されている。各光源装置512,513,514には、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)に発光するLEDチップが採用されている。なお、光源光の照度分布を均一化させるための均一照明系として、各光源装置の後方にロッドレンズやフライアイレンズを配置してもよい。
次に、上記光源装置100を備えるプロジェクタ500について説明する。
図10は、プロジェクタ500の概略構成を示す模式図である。図11は、プロジェクタ500に設けられた液冷システムの配管構成を示す図である。
プロジェクタ500は、光源装置512,513,514、液晶ライトバルブ522,523,524、クロスダイクロイックプリズム525、及び投写レンズ526を備える。
3個の光源装置512,513,514は、上記光源装置100により構成されている。各光源装置512,513,514には、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)に発光するLEDチップが採用されている。なお、光源光の照度分布を均一化させるための均一照明系として、各光源装置の後方にロッドレンズやフライアイレンズを配置してもよい。
赤色光源装置512からの光束は、重畳レンズ535Rを透過して反射ミラー517で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ522に入射する。また、緑色光源装置513からの光束は、重畳レンズ535Gを透過して緑色光用液晶ライトバルブ523に入射する。
また、青色光源装置514からの光束は、重畳レンズ535Bを透過して反射ミラー516で反射され、青色光用液晶ライトバルブ524に入射する。
なお、均一照明系としてフライアイレンズを用いた場合には、各光源からの光束は重畳レンズを介することにより液晶ライトバルブの表示領域において重畳され、液晶ライトバルブが均一に照明されるようになっている。
また、青色光源装置514からの光束は、重畳レンズ535Bを透過して反射ミラー516で反射され、青色光用液晶ライトバルブ524に入射する。
なお、均一照明系としてフライアイレンズを用いた場合には、各光源からの光束は重畳レンズを介することにより液晶ライトバルブの表示領域において重畳され、液晶ライトバルブが均一に照明されるようになっている。
また、各液晶ライトバルブ522,523,524の入射側および出射側には、偏光板(図示せず)が配置されている。そして、各光源装置512,513,514からの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブ522,523,524に入射する。
また、入射側偏光板の前方に偏光変換手段(図示せず)を設けてもよい。この場合、入射側偏光板で反射された光束をリサイクルして各液晶ライトバルブに入射させることが可能になり、光の利用効率を向上させることができる。
また、入射側偏光板の前方に偏光変換手段(図示せず)を設けてもよい。この場合、入射側偏光板で反射された光束をリサイクルして各液晶ライトバルブに入射させることが可能になり、光の利用効率を向上させることができる。
各液晶ライトバルブ522、523、524によって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム525に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。
そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ526により投写スクリーン527上に投写され、拡大された画像が表示される。
そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ526により投写スクリーン527上に投写され、拡大された画像が表示される。
上述した本実施形態の光源装置512,513,514は、LEDチップを冷却する液冷システム20を備えているので、高輝度化されるとともに安価に製造することができるものである。したがって、表示特性の優れたプロジェクタ500を安価に提供することができる。
なお、光源装置512,513,514における液冷システム20の配管構成としては、図11(a)に示す直列配管型と、図11(b)に示す並列配管型のいずれであってもよい。
また、固体発光光源としてLEDチップを採用したが、固体発光光源として半導体レーザ等を採用することも可能である。さらに、上述したプロジェクタでは光変調手段として液晶ライトバルブを採用したが、光変調手段として微小ミラーアレイデバイス等を採用することも可能である。
なお、光源装置512,513,514における液冷システム20の配管構成としては、図11(a)に示す直列配管型と、図11(b)に示す並列配管型のいずれであってもよい。
また、固体発光光源としてLEDチップを採用したが、固体発光光源として半導体レーザ等を採用することも可能である。さらに、上述したプロジェクタでは光変調手段として液晶ライトバルブを採用したが、光変調手段として微小ミラーアレイデバイス等を採用することも可能である。
〔電子デバイスユニット、電子機器〕
次に、上記液冷システム20を備える電子デバイスユニット700及び情報処理装置800について説明する。
図12は、パソコンなどの情報処理装置800の一例を示した模式図である。
情報処理装置(電子機器)800は、キーボードなどの入力部802、情報処理装置本体(筐体)804、表示部806等を備える。
そして、情報処理装置本体804の内部には、CPU(中央演算処理装置)702と、これを液冷する液冷システム20とからなる電子デバイスユニット700が設けられている。なお、電子デバイスユニットに適用される液冷システム20のポンプとしては、マイクロポンプが好適に用いられる。
CPUは、その駆動時における発熱が液冷システム20により奪われて、一定温度以下に抑制される。これにより、高い処理能力を発揮することができる。したがって、高度な演算能力を有する情報処理装置800を実現することができる。
なお、電子デバイスユニット700を備える電子機器としては、情報処理装置800に限らない。一定温度以下に冷却すべき発熱体Hを有する電子機器であればよい。
次に、上記液冷システム20を備える電子デバイスユニット700及び情報処理装置800について説明する。
図12は、パソコンなどの情報処理装置800の一例を示した模式図である。
情報処理装置(電子機器)800は、キーボードなどの入力部802、情報処理装置本体(筐体)804、表示部806等を備える。
そして、情報処理装置本体804の内部には、CPU(中央演算処理装置)702と、これを液冷する液冷システム20とからなる電子デバイスユニット700が設けられている。なお、電子デバイスユニットに適用される液冷システム20のポンプとしては、マイクロポンプが好適に用いられる。
CPUは、その駆動時における発熱が液冷システム20により奪われて、一定温度以下に抑制される。これにより、高い処理能力を発揮することができる。したがって、高度な演算能力を有する情報処理装置800を実現することができる。
なお、電子デバイスユニット700を備える電子機器としては、情報処理装置800に限らない。一定温度以下に冷却すべき発熱体Hを有する電子機器であればよい。
以上、図を参照しながら本発明に係る熱交換器、液冷システム、光源装置、プロジェクタ、電子デバイスユニット、電子機器の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、熱交換器の内部(流路)に供給する液体としては、水に限らない。冷媒に適する液体であればよい。
例えば、熱交換器の内部(流路)に供給する液体としては、水に限らない。冷媒に適する液体であればよい。
1a…積層プレート(第一薄板部材)、 1b…積層プレート(第二薄板部材)、 1c…積層プレート(第三薄板部材)、1d…積層プレート(薄板部材)、 2…導入管(液送管)、 3…出口管(液送管)、 10…熱交換器、 11…流路、 12…隔壁、 15…溝部、 20…液冷システム、 22…液送管、 24…ポンプ、 26…ラジエタ、 100…光源装置、 120…LEDチップ、 500…プロジェクタ、 512,513,514…光源装置、 700…電子デバイスユニット、 702…CPU、 C…水(液体)、 H…発熱体
Claims (11)
- 微細流路を複数有する熱交換器の製造方法であって、
複数の薄板部材を所定の形状に形成する工程と、
前記複数の薄板部材を積層して拡散接合する工程と、
を有することを特徴とする熱交換器の製造方法。 - 前記拡散接合工程は、
前記微細流路を構成する空隙が形成された複数の第一薄板部材及び前記微細流路同士の間の隔壁を構成する複数の第二薄板部材を交互に配置すると共に、前記第一薄板部材と前記第二薄板部材の積層方向の両端または一端に、前記微細流路に連通する貫通孔と該貫通孔に連結された液送管が形成された第三薄板部材を配置する工程と、
前記第三薄板部材における少なくとも前記液送管を除く領域に、前記第一薄板部材と前記第二薄板部材の積層方向と略平行な方向に圧力を加える工程と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の熱交換器の製造方法。 - 拡散接合により一体となった前記複数の薄板部材を複数に切断して、複数の熱交換器に個片化する工程を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の熱交換器の製造方法。
- 微細流路を複数有する熱交換器であって、
前記微細流路を構成する空隙が形成された複数の第一薄板部材と、
前記微細流路同士の間の隔壁を構成する複数の第二薄板部材と、を有し、
前記複数の第一薄板部材と前記複数の第二薄板部材とは交互に拡散接合されていることを特徴とする熱交換器。 - 前記第一薄板部材と前記第二薄板部材の積層方向の両端または一端に、前記微細流路に連通する貫通孔が形成された第三薄板部材を有することを特徴とする請求項4に記載の熱交換器。
- 前記貫通孔の端面には、液送管を接続可能な管接合部が形成されることを特徴とする請求項5に記載の熱交換器。
- 発熱部品と熱的に接触する吸熱器と、
前記吸熱器に対して液体を供給するポンプと、
前記吸熱器から排出される液体を放熱するラジエタと、を備える液冷システムであって、
前記吸熱器として、請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の方法により製造された熱交換器、又は請求項4から請求項6のうちいずれか一項に記載の熱交換器を用いることを特徴とする液冷システム。 - 電流を供給されることによって発光及び発熱する固体発光光源と、該固体発光光源を冷却する液冷部を有する光源装置であって、
前記液冷部として、請求項7に記載の液冷システムを用いることを特徴とする光源装置。 - 請求項8に記載の光源装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。
- 電流を供給されることによって発熱する電子デバイスと、該電子デバイスを冷却する液冷部を有する電子デバイスユニットであって、
前記液冷部として、請求項7に記載の液冷システムを用いることを特徴とする電子デバイスユニット。 - 請求項10に記載の電子デバイスユニットを備えることを特徴とする電子機器。
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