JP4645472B2 - 流体冷却装置、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、流路孔に冷却水を流通させることで発熱体を冷却する流体冷却装置、および電子機器に関する。

従来、電子機器に設けられる例えば半導体などの発熱体を冷却する冷却装置として、微小寸法の流路が形成された流路板を複数積層した、いわゆるマイクロチャネル構造を備えた冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載のものは、積層プレートを積層して形成される液冷ジャケットである。この液冷ジャケットは、銅のような熱伝導性の良好な金属の薄板に、流路を形成する穴を打ち抜き加工して積層プレートを形成し、これらの積層プレートを積層させて接合し、端部に流体の流入部および流出部が設けられた端板を接合して形成されている。この液冷ジャケットでは、積層プレートの端辺により形成される下面に半導体モジュールの上面が熱的に接続される。

特開２００５−１６６８５５号公報（第４頁ないし第７頁、図１ないし図７参照）

ところで、上記特許文献１に記載のような構成の液冷ジャケットにて発熱体を冷却するためには、発熱体が液冷ジャケットに固定されて密着されている必要がある。しかしながら、上記のような液冷ジャケットでは、積層プレートにより流路のみが形成されているため、ねじ孔などを加工するスペースがなく、半導体モジュールの固定が困難になる。また、仮に積層プレートの枚数を増やしてねじ孔を加工するスペースを作ったとしても、積層面に沿って形成されたねじ孔では強度が低く、接合部がはがれる可能性もあり、積層枚数も増加して製造コストも増大してしまうという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑み、容易に発熱体を固定可能な流体冷却装置、および電子機器を提供することを１つの目的とする。

本発明に係る流体冷却装置は、発熱体を有する冷却対象部からの熱が伝達されるフィンを備えた伝熱板、および前記フィン間に配置されて流体を流通する流路を形成する流路板を含む積層板を複数積層した積層体を備えた流体冷却装置であって、前記積層体の前記積層板の積層方向の端部に、積層方向に沿う厚み寸法が前記積層板の厚み寸法より大きく形成されるとともに前記冷却対象部を固定する固定部が設けられたことを特徴とする。

この発明によれば、伝熱板および流路板を含む積層板が積層されて内部に流路が形成される積層体の端部に発熱体を備えた冷却対象部を固定する積層板よりも厚み寸法の大きい固定部が設けられている。このため、この固定部に例えばねじ止めなどにより容易に冷却対象部を固定することができる。また、固定部に冷却対象部を固定するため、冷却対象部の固定により積層体の接合強度が弱くなることがなく、積層板の剥離などをも防止できる。

本発明では、前記固定部は、前記積層板の一端面に設けられるとともに前記積層体内部に形成される流路に流体を導入する導入パイプを有する流体導入部、および前記積層板の他端面に設けられるとともに前記積層体内部に形成される流路から流体を流出させる流出パイプを有する流体流出部をそれぞれ固定することが好ましい。
この発明によれば、固定部は、積層板の両端面にそれぞれ設けられる流体導入部および流体流出部をそれぞれ固定している。これにより、固定部は、これらの流体導入部および流体流出部を固定することで、流体導入部および流体流出部の間に配置される積層板の剥離を防止できる。したがって、積層板の接合強度を向上させることができる。

本発明では、前記固定部は、前記積層板の一端面に設けられるとともに前記積層体内部に形成される流路に流体を導入する導入パイプおよび前記流路から流体を流出させる流出パイプを有するパイプ接続板を固定することが好ましい。
この発明によれば、固定部は、積層板の一端面に設けられて、導入パイプおよび流出パイプが接続されるパイプ接続板を固定している。これにより、固定部は、パイプ接続板を確実に積層体の端面に固定することができる。また、パイプ接続板に導入パイプと流出パイプとの双方が接続されているため、１つのみのパイプ接続板で流体冷却装置への流体の導入および排出を実施でき、部品点数を減少させることができる。また、導パイプ接続板が積層体の一端面のみに接合すればよいので、接合作業も簡単になり、組み立て作業の効率化を図ることができる。

本発明では、前記固定部は、前記冷却対象部をねじ止めするねじ孔を備えることが好ましい。
この発明によれば、固定部にねじ孔が形成されているため、このねじ孔に冷却対象部をねじにより固定することができる。したがって、冷却対象部をより確実に流体冷却装置に固定することができる。また、冷却対象部をねじにより固定するため、冷却対象部の固定が容易に実施できる。

本発明に係る電子機器は、電子により駆動させるとともに、駆動により発熱する発熱体を備えた前記冷却対象部と、前記冷却対象部を冷却する上記のような流体冷却装置と、を備えることを特徴とする。
ここで、電子機器としては、例えば電子により発光するＬＥＤもしくはＬＤなどを備えた照明光学系と、照明光学系から射出された光束を光変調する光変調素子と、光変調素子から射出された光束をスクリーンなどの投写対象に拡大投写する投写光学系と、照明光学系のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）やＬＤ（Laser Diode：半導体レーザ）を固定する上記のような流体冷却装置と、を備えたプロジェクタなどが例示できる。
この発明によれば、電子機器の冷却対象部を上記のような流体冷却装置の固定部に固定しているので、冷却対象部を確実に冷却することができ、冷却対象部の固定の容易に実施できる。また、固定部に冷却対象部を固定することで、流体冷却装置と冷却対象部とを簡単にユニット化することができ、冷却対象部および流体冷却装置のユニット化されたものを電子機器に取り付けるので、電子機器の組み立てが簡単になる。したがって、電子機器の組み立て性が良好になり、製造コストの低減を図ることができる。

本発明では、前記冷却対象部および前記流体冷却装置を収納する筐体を備え、前記固定部は、前記筐体に前記流体冷却装置自身を固定することが好ましい。
この発明によれば、固定部は、流体冷却装置自身を筐体の設置位置に固定する。このため、この固定部を筐体の設置位置に固定するだけで容易に流体冷却装置を電子機器に確実に固定することができる。

［第一の実施の形態］
以下、本発明における一実施の形態を図面に基づいて説明する。

［流体冷却装置の構成］
図１は、本発明に係る第一の実施の形態の流体冷却装置の概略を示す平面図である。図２は、図１のII-II線で断面した際の流体冷却装置の断面図である。図３は、図１において冷却対象部である半導体パッケージを取り外した状態における流体冷却装置の平面図である。図４は、図３において、パイプ接続板を取り外した状態における流体冷却装置の平面図である。図５は、図４のV-V線で断面した際の流体冷却装置の断面図である。図６は、図５のVI-VI線で断面した際の流体冷却装置の断面図である。図７は、流体冷却装置の分解斜視図である。

図１において、１は、流体冷却装置であり、この流体冷却装置１は、内部に冷却流体を流通させることで、冷却対象部である半導体パッケージ２の熱を冷却する装置である。この流体冷却装置１は図２ないし図６に示すように、伝熱板１１１および流路板１１２を有する積層板が積層された積層体１０を備えている。そして、積層板の端辺にて形成される積層体１０の端面１０Ａには、半導体パッケージ２が固定され、熱的に接続されている。

半導体パッケージ２は、取り付け基板２１と半導体基板２２とを備えている。
取り付け基板２１は、流体冷却装置１に固定される基板であり、この取り付け基板２１は、熱伝導率の良好な例えば銅、アルミ、銅やアルミの合金などにて形成されている。この取り付け基板２１は、例えば略矩形状に形成され、矩形の４隅にそれぞれ取り付け孔２１１が形成されている。また、この取り付け基板２１は、例えばシリコンゴムシートなどの熱伝導性が良好な図示しない熱伝導部材を介して流体冷却装置１に取り付けられている。

半導体基板２２は、取り付け基板２１の略中心位置に接合されている。このとき、半導体基板２２は、例えばシリコンゴムシートなどの熱伝導性の良好な熱伝導部材を介して接合されていてもよい。この半導体基板２２には、発熱体２３が設けられている。この発熱体２３としては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）やＬＤ（Laser Diode：半導体レーザ）などが挙げられる。また、半導体基板２２の例えば両端部には、配線部２４が設けられており、この配線部２４は図示しない電力供給部に電気的に接続されている。これにより、半導体基板２２は、電力供給部から電力が供給されて、発熱体２３がこの電力により駆動して発熱する。

流体冷却装置１は、複数の伝熱板１１１および流路板１１２が交互に積層されて構成される冷却部１１と、この冷却部１１の伝熱板１１１および流路板１１２の積層方向の両端部に設けられる固定部１２と、これらの冷却部１１および固定部１２の積層方向に沿って接合される流体導入部としての導入側パイプ接続板１３および流体流出部としての排出側パイプ接続板１４とを備えている。そして、冷却部１１よび固定部１２により前記した積層体１０が構成されている。

冷却部１１は、前記したように伝熱板１１１と流路板１１２とを備えており、これらの伝熱板１１１および流路板１１２を、例えば拡散接合やロウ付けなどにより積層方向に接合することで、形成されている。なお、図２ないし図６において、説明の都合上、伝熱板１１１および流路板１１２の数を少なくして表示しているが、実際にはさらに多くの伝熱板１１１および流路板１１２が配置されている。
伝熱板１１１は、厚み寸法が例えば１０μｍないし１ｍｍに形成される薄板状の積層板である。この伝熱板１１１は、長手方向を有する略矩形状に形成され、この長手方向の両端側の短辺にはそれぞれ、略コ字状の流体導入孔１１１Ａおよび流体排出孔１１１Ｂが切欠形成されている。
そして、これらの伝熱板１１１に形成された流体導入孔１１１Ａ同士は、後述の流路板１１２に形成される流路部１１２Ａにより互いに連結され、導入流路１５Ａを形成している。同様に、伝熱板１１１に形成された流体排出孔１１１Ｂ同士は、流路板１１２に形成される流路部１１２Ａにより互いに連結されて排出流路１５Ｂを形成している。

また、伝熱板１１１の流体導入孔１１１Ａおよび流体排出孔１１１Ｂの間には、フィン１１１Ｃが形成されている。

流路板１１２は、伝熱板１１１と略同一厚み寸法、例えば１０μｍないし１ｍｍに形成される薄板状の積層板である。この流路板１１２は、伝熱板１１１の長手方向と同一方向に長手となる略矩形状に形成され、伝熱板１１１の長手方向と平行する側辺に沿ってそれぞれ２つ設けられている。この流路板１１２の長手方向と直行する幅寸法は、伝熱板１１１の長手方向に平行する側端辺から、流体導入孔１１１Ａおよび流体排出孔１１１Ｂの側縁までの寸法と略同一寸法に形成されている。そして、これらの２つの流路板１１２の間には所定幅寸法の空間が形成され、この空間が流路孔としての流路部１１２Ａを構成する。この流路部１１２Ａは、上記したように隣り合う伝熱板１１１の流体導入孔１１１Ａ同士を連結し、導入流路１５Ａを形成する。また、流路部１１２Ａは、上記したように、隣り合う伝熱板１１１の流体排出孔１１１Ｂ同士を連結して、排出流路１５Ｂを形成する。さらに、流路部１１２Ａは、隣り合う伝熱板１１１のフィン１１１Ｃの間に、導入流路１５Ａおよび排出流路１５Ｂ間を連通する流路としてのマイクロチャネル部１５Ｃを形成する。

固定部１２は、積層方向に沿う厚み寸法が伝熱板１１１や流路板１１２よりも厚み寸法が大きい、例えば６ｍｍないし７ｍｍに形成され、積層面が伝熱板１１１と略同一矩形状に形成された中実材である。そして、固定部１２は、伝熱板１１１および流路板１１２の積層方向に両端側に例えば拡散接合やロウ付けなどにより接合されている。また、この固定部１２の素材としては、特に限定されないが、伝熱板１１１や流路板１１２と同一素材である、例えば銅、アルミなどにて形成されていれば、拡散接合に際に、伝熱板１１１や流路板１１２との接合強度をより良好にすることができる。

また、固定部１２には、前記した積層体１０の半導体パッケージ２が固定される端面１０Ａ側の側面に、ねじ孔１２Ａが形成されている。このねじ孔１２Ａは、積層方向に直行する幅方向に沿ってそれぞれ２つ設けられている。そして、固定部１２に半導体パッケージ２の取り付け基板２１を載置して、ねじを取り付け基板２１の取り付け孔２１１からねじ孔１２Ａに螺合させることで、半導体パッケージ２が固定部１２に固定される。また、固定部１２は、積層板の積層方向に沿う端面に接合される後述する導入側パイプ接続板１３および排出側パイプ接続板１４をそれぞれ固定している。さらに、固定部１２は、例えば電子機器を構成する筐体などに、この流体冷却装置１自身を固定する。すなわち、固定部１２は、半導体パッケージ２が設けられる端面１０Ａと反対側面に、図示しないねじ孔が形成されており、このねじ孔にねじを螺合させることで、流体冷却装置１を筐体に固定している。

導入側パイプ接続板１３および排出側パイプ接続板１４は、前述した導入流路１５Ａおよび排出流路１５Ｂが露出される積層体１０の側端面にそれぞれ接合されている。これらの導入側パイプ接続板１３および排出側パイプ接続板１４は、積層体１０の積層方向の両端部に設けられる固定部１２間に亘って設けられ、これらの固定部１２に固定されている。
そして、これらの導入側パイプ接続板１３および排出側パイプ接続板１４は、伝熱板１１１の流体導入孔１１１Ａにより形成される導入流路１５Ａおよび排出流路１５Ｂを閉塞し、冷却部１１内に閉塞された流路を形成する。また、導入側パイプ接続板１３は、導入流路１５Ａと外部とを連通する導入孔を備え、この導入孔にパイプ３が接続されている。同様に、排出側パイプ接続板１４は、排出流路１５Ｂと外部とを連通する排出孔を備え、この排出孔にパイプ３が接続されている。そして、これらのパイプ３はそれぞれ、図示しないポンプに接続されており、このポンプから冷却流体が冷却部１１の内部に流通される。

［流体冷却装置の使用方法］
上記のような流体冷却装置１では、積層体１０の端面１０Ａに半導体パッケージ２を載置し、半導体パッケージ２の取り付け基板２１に設けられる取り付け孔２１１から固定部１２のねじ孔１２Ａにねじを螺合させる。この固定部１２は、比較的厚み寸法が大きい例えば６ｍｍないし７ｍｍに形成されているため、ねじ孔にねじを螺合させても破損することがなく、良好に半導体パッケージ２を取り付けることができる。そして、半導体パッケージ２の半導体基板２２に設けられる配線部２４を図示しない電力供給部に接続する。

そして、図示しないポンプにより、この半導体パッケージ２を固定した流体冷却装置１の冷却部１１に冷却流体を流通させる。これにより、半導体パッケージ２の発熱体２３から熱が伝達されるフィン１１１Ｃとマイクロチャネル部１５Ｃを流れる冷却流体との間で熱交換され、フィン１１１Ｃの熱が冷却流体中に放熱される。これにより、半導体パッケージ２の発熱体２３を良好に冷却することができる。

［流体冷却装置の製造方法］
次に、上記のような流体冷却装置１の製造方法について説明する。

上記のような流体冷却装置１を製造するためには、まず、例えば銅やアルミなどの熱伝導率の良好な基板を打ち抜き加工することで形成された伝熱板１１１および流路板１１２を交互に積層し、拡散接合により接合して冷却部１１を形成する。この後、この冷却部１１の両端部に固定部１２を拡散接合により接合して固定し、積層体１０を形成する。

そして、この積層体１０の導入流路１５Ａおよび排出流路１５Ｂが露出する側面に、それぞれ導入側パイプ接続板１３、排出側パイプ接続板１４を接合し、冷却部１１の内部に形成される流路を閉塞する。この時、導入側パイプ接続板１３および排出側パイプ接続板１４の両端側を固定部１２の端面に固定する。この固定には、例えば拡散接合、ロウ付け、ねじ止め、接着剤による接着固定など、各種固定方法を利用できる。このようにパイプ接続板１３，１４を固定部１２に固定することで、パイプ接続板１３，１４を確実に積層体１０に固定することができ、パイプ接続板１３，１４と積層体１０との接合強度を良好にできる。また、このパイプ接続板１３，１４は、積層板を構成する伝熱板１１１および流路板１１２の両端面に接合されているので、このパイプ接続板１３，１４を固定部１２に確実に固定することで、これらの伝熱板１１１および流路板１１２の接合強度を強めることができ、伝熱板１１１および流路板１１２の剥離などを防止することができる。

［第二の実施の形態］
次に本発明の第二の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図８は、第二の実施の形態に係る流体冷却装置の冷却流体の流通方向に沿って断面した断面図である。図９は、第二の実施の形態の流体冷却装置の分解斜視図である。なお、上記第一の実施の形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略もしくは簡略する。

上記した第一の実施の形態では、導入流路１５Ａおよび排出流路１５Ｂが露出される積層体１０の両側端側に沿って導入側パイプ接続板１３および排出側パイプ接続板１４を接合する例を示したが、第二の実施の形態では、積層体１０の一側端面にのみパイプ接続板１８が接合される。

すなわち、図８および図９において、流体冷却装置１Ａは、複数の伝熱板１７１、複数の流路板１７２、および流路仕切板１７３を備えた積層板が積層されて構成される冷却部１７と、この冷却部１７の各積層板の積層方向の両端部に設けられる固定部１２と、これらの冷却部１１および固定部１２の積層方向に沿う一側端面に接合されるパイプ接続板１８とを備えている。そして、これらの冷却部１７および固定部１２により積層体１０が構成されている。

冷却部１７は、第一の実施の形態の冷却部１１と略同様に、伝熱板１７１、流路板１７２、および流路仕切板１７３を、例えば拡散接合やロウ付けなどにより積層方向に接合して形成されている。なお、図８および図９において、説明の都合上、伝熱板１７１および流路板１７２の数を少なくして表示しているが、実際にはさらに多くの伝熱板１７１および流路板１７２が配置されている。
伝熱板１７１は、第一の実施の形態の伝熱板１１１と略同様に、厚み寸法が例えば１０μｍないし１ｍｍに形成される薄板状の積層板である。この伝熱板１７１は、長手方向を有する略矩形状に形成され、この長手方向の一端側の短辺には、略コ字状の流体流通孔１７１Ａが切欠形成されている。一方、長手方向の流体流通孔１７１Ａが形成される一端側とは反対側となる他端側には、略矩形状の連結孔１７１Ｂが例えば打ち抜き加工などにより形成されている。
そして、これらの伝熱板１７１に形成された流体流通孔１７１Ａ同士は、後述の流路板１７２に形成される流路孔１７２Ａにより互いに連結され、導入流路１５Ａおよび排出流路１５Ｂを形成している。また、伝熱板１７１に形成された連結孔１７１Ｂ同士は、流路板１７２に形成される流路部１７２Ａにより互いにに連結されてターン流路１５Ｄを形成している。

また、伝熱板１７１の流体流通孔１７１Ａおよび連結孔１７１Ｂの間には、フィン１７１Ｃが形成されている。

流路板１７２は、上記伝熱板１７１と略同一厚み寸法、例えば１０μｍないし１ｍｍに形成される薄板矩形状の積層板である。この流路板１７２には、流体流通孔１７１Ａに対向する流路板１７２の長手方向の一端側の短辺から、連結孔１７２Ｂに対向する位置に亘って流路孔１７２Ａが形成されている。そして、この流路孔１７２Ａは、上記したように、隣り合う伝熱板１７１の流体流通孔１７１Ａ同士を連結し、導入流路１５Ａおよび排出流路１５Ｂを形成し、連結孔１７１Ｂ同士を連結して、ターン流路１５Ｄを形成する。さらに、流路孔１７２Ａは、隣り合う伝熱板１７１のフィン１７１Ｃの間に、導入流路１５Ａおよびターン流路１５Ｄ、ターン流路１５Ｄおよび排出流路１５Ｂ間を連通するマイクロチャネル部１５Ｃを形成する。

流路仕切板１７３は、冷却部１７の略中心位置に設けられ、導入流路１５Ａと排出流路１５Ｂとを分離する。この流路仕切板１７３は、伝熱板１７１と同様の素材にて、略同一矩形状に形成されている。そして、流路仕切板１７３の、伝熱板１７１の連結孔１７１Ｂに対向する位置には、この連結孔１７１Ｂと略同一形状の連結孔１７３Ａが形成されている。この連結孔１７３Ａは、上記連結孔１７１Ｂと同様に、流路孔１７２Ａにより連結され、ターン流路１５Ｄを形成する。

固定部１２は、第一の実施の形態と同様の構成であり、伝熱板１７１および流路板１７２の積層方向に両端側に例えば拡散接合やロウ付けなどにより接合されている。また、固定部１２には、積層体１０の半導体パッケージ２が固定される端面１０Ａ側の側面に、ねじ孔１２Ａが形成されており、このねじ孔にねじを螺合させることで半導体パッケージ２を固定する。また、固定部１２は、積層板の積層方向に沿う一端面に後述するパイプ接続板１８を固定している。さらに、固定部１２は、例えば電子機器を構成する筐体などに、この流体冷却装置１Ａ自身を固定する。

パイプ接続板１８は、前述した導入流路１５Ａおよび排出流路１５Ｂが露出される積層体１０の一側端面に接合されている。このパイプ接続板１８は、積層体１０の積層方向の両端部に設けられる固定部１２間に亘って設けられ、これらの固定部１２に固定されている。
そして、このパイプ接続板１８は、伝熱板１７１の流体流通孔１７１Ａにより形成される導入流路１５Ａおよび排出流路１５Ｂを閉塞し、冷却部１１内に閉塞された流路を形成する。また、パイプ接続板１３は、流路仕切板１７３を挟んで導入流路１５Ａおよび排出流路１５Ｂのそれぞれに対応する位置に、外部と冷却部１７の内部とを連通する導入孔を備え、これらの導入孔にそれぞれ導入パイプ３Ａおよび排出パイプ３Ｂが接続されている。そして、これらのパイプ３はそれぞれ、図示しないポンプに接続されており、このポンプから冷却流体が冷却部１７の内部に流通される。

このような流体冷却装置１Ａでは、導入ポンプ３Ａから冷却流体が冷却部１７内に導入されると、冷却流体は導入流路１５Ａからマイクロチャネル部１５Ｃを通ってターン流路１５Ｄに流通する。この後、ターン流路１５Ｄから再びマイクロチャネル部１５Ｃを通って排出流路１５Ｂに流通され、排出流路１５Ｂから排出パイプ３Ｂを通って冷却流体が排出される。そして、この流体冷却装置１Ａでは、冷却流体が導入流路１５Ａからターン流路１５Ｄに向かってマイクロチャネル部１５Ｃを流通する際、およびターン流路１５Ｄから排出流路１５Ｂに向かってマイクロチャネル部１５Ｃを流通する際に、半導体パッケージ２の熱を冷却する。

上記のような流体冷却装置１Ａでも、前記した第一の実施の形態と同様に、固定部１２のねじ孔１２Ａにねじ止めなどにより、良好に半導体パッケージ２を取り付けることができる。また、パイプ接続部１８が積層体１０の積層体の積層方向に沿う一側面にのみ接合されている。このため、導入側パイプ接続板および排出側パイプ接続板を積層体１０の両端面に接合する場合に比べて、部品点数を減少させることができ、接合作業も容易に実施できる。

［第三の実施の形態］
次に本発明の第三の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１０は、第三の実施の形態に係るプロジェクタの光学系の概略構成を示す図である。

第三の実施の形態は、上記第一および第二の実施の形態にて示した流体冷却装置１，１Ａを備えた電子機器としてのプロジェクタについて説明する。

この第三の実施の形態に係るプロジェクタ５は、図１０に示すように、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色をそれぞれ発光する駆動発熱部としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）５１と、ＬＥＤ５１からの射出された光束を光変調する液晶パネル５２と、液晶パネル５２にて光変調された光束を色合成するクロスダイクロイックプリズム５３と、色合成された光束をスクリーン８に向かって投写する投写光学系５４と、ＬＥＤ５１に設けられてＬＥＤ５１の熱を冷却する冷却機構７とを備えている。

ＬＥＤ５１は、色毎に設けられ、すなわち、赤色ＬＥＤ５１Ｒ、緑色ＬＥＤ５１Ｇ、および青色ＬＥＤ５１Ｂが設けられている。これらのＬＥＤ５１は、光束の発光量に応じた熱量を発熱する発熱体である。そして、ＬＥＤ５１の発熱効率の低下を防止し、射出される光束の色を安定させるためには、この発熱された熱を吸熱、放熱などにより冷却することが必要となる。そして、このＬＥＤ５１は、それぞれ半導体基板２２に固定されており、半導体基板２２に設けられる配線部２４を介して図示しない制御回路部に電気的に接続されている。また、ＬＥＤ５１が設けられた半導体基板２２の裏面は、取り付け基板２１が取り付けられ、これらのＬＥＤ５１、半導体基板２２、取り付け基板２１により半導体パッケージ２が構成されている。

液晶パネル５２は、赤色用液晶パネル５２Ｒ、緑色用液晶パネル５２Ｇ、および青色用液晶パネル５２Ｂを備え、これらの各色液晶パネル５２は、それぞれ各色のＬＥＤ５１に対向して配置されている。これらの液晶パネル５２は、図示しない制御回路部に電気的に接続されている。そして、この制御回路部から画像信号に基づいた所定の駆動信号が入力されることにより駆動され、ＬＥＤ５１から入射した光束を画素毎に光変調する。

クロスダイクロイックプリズム５３は、各液晶パネル５２から射出された光束を色合成し、画像を形成し、投写光学系５４に投射する。そして、投写光学系５４は、クロスダイクロイックプリズム５３からの画像を拡大投写させてスクリーン８に表示させる。

冷却機構７は、ＬＥＤ５１を有する半導体パッケージ２の取り付け基板２１が固定部１２に固定された第一の実施の形態にて説明した流体冷却装置１と、流体冷却装置１に冷却流体を流通させるポンプ７１と、冷却流体の熱を放熱するラジエータ７２と、これらの流体冷却装置１、ポンプ７１、およびラジエータ７２を連結するチューブ７３とを備えている。このような冷却機構７では、流体冷却装置１の固定部１２がプロジェクタ５の光学系を収納する図示しない光学筐体に例えばねじ止めなどにより固定されている。なお、ここでは、第一の実施の形態の流体冷却装置１を用いる例を示すが、上記第二の実施の形態の流体冷却装置１Ａを用いた構成としてもよい。

このような冷却機構７では、ポンプ７１により冷却流体を流体冷却装置１、ラジエータ７２、およびチューブ７３の内部を流通させる。このような構成では、流体冷却装置１にてＬＥＤ５１の熱を冷却流体内に放熱させ、この冷却流体の熱をラジエータ７２にて冷却し、再び流体冷却装置１に流通させるので、効率よく流体冷却装置１にてＬＥＤの熱を冷却することができる。

そして、上記のような構成では、流体冷却装置１にＬＥＤ５１を備えた半導体パッケージ２を固定し、ユニット化している。このため、流体冷却装置１を半導体パッケージ２の設置が容易となり、プロジェクタ５の組み立て効率が良好にできる。また、流体冷却装置１を光学筐体に固定する際に、固定部１２を例えばねじ止めなどにより固定すればよいので、容易にプロジェクタ５を組み立てることができる。また、固定部１２により流体冷却装置１および半導体パッケージ２を確実に光学筐体に固定することができるので、ＬＥＤ５１から射出される光束の射出方向のずれを防止でき、プロジェクタ５の性能を良好にすることができる。さらに、固定部１２は上記第一の実施の形態で説明したように、比較的厚み寸法が大きい中実材にて形成されているため、例えばねじ止めなどしても破損することなく、冷却部１１を形成する各積層板の剥離などをも防止できる。

[実施の形態の変形例]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、上記第三の実施の形態において、流体冷却装置１にプロジェクタ５のＬＥＤ５１を有する半導体パッケージ２を取り付ける構成を示したが、これに限定されず、例えばＬＤ（Laser Diode：半導体レーザ）を備えたプロジェクタにおいて、ＬＤを有する半導体パッケージを流体冷却装置１の固定部１２に固定する構成としてもよい。また、電子機器としてプロジェクタに限らず、例えばパーソナルコンピュータなどの他の電子機器に本発明の流体冷却装置１を取り付ける構成としてもよく、この場合、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などに取り付ける構成とすれば、ＣＰＵを良好に冷却することができる。

また、上記第一および第二の実施の形態において、伝熱板１１１，１７１と流路板１１２，１７２とを積層した冷却部１１，１７の積層方向の両端部に固定部１２を接合して積層体１０を形成し、この積層体１０の積層方向に沿う両端端面にパイプ接続板１３，１４，１８を接合した例を示したが、これに限らない。例えばパイプ接続板１３，１４を、積層板の積層方向の両端部に接合し、固定部１２を積層方向に沿う積層体の両端面に構成としてもよい。この場合、例えば図１１および図１２に示すように、伝熱板１１１および流路板１１２にて構成される冷却部１１の積層方向の両端側にそれぞれ、流路規制板１６を積層する。これらの流路規制板１６のうち、冷却部１１の一方端に設けられる流路規制板１６には、導入流路１５Ａに対応する短辺に略コ字状の孔部が切欠形成され、冷却部の他方端に設けられる流路規制板１６には、排出流路１５Ｂに対応する短辺に略コ字状の孔部が切欠形成されている。そして、これらの流路規制板１６の外方に、導入流路１５Ａに対応した位置にパイプ３が接続される導入側パイプ接続板１３と、排出流路１５Ｂに対応した位置にパイプ３が接続される排出側パイプ接続板１４とを積層する。
そして、これらの積層板を積層した積層体１０Ｂの積層方向に沿う両側面に固定部１２をそれぞれ接合し、この固定部１２の端面で積層体１０Ｂ内部の流路を閉塞し、導入流路１５Ａ，排出流路１５Ｂ、およびマイクロチャネル部１５Ｃを形成する。そして、この固定部１２は、上記実施の形態と同様に、ねじ孔１２Ａが形成されており、このねじ孔１２Ａに半導体パッケージ２をねじ止めにより固定する。このような構成の流体冷却装置１Ａでも上記実施の形態と同様に、確実に半導体パッケージ２を固定部１２に確実に固定することができ、半導体パッケージ２を流体冷却装置１Ａで良好に冷却することができる。

本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明は、発熱体の熱を冷却する流体冷却装置、およびこの流体冷却装置を備えた電子機器に利用できる。

本発明に係る第一の実施の形態の流体冷却装置の概略を示す平面図。 図１のII-II線で断面した際の流体冷却装置の断面図。 図１において冷却対象部である半導体パッケージを取り外した状態における流体冷却装置の平面図。 図３において、パイプ接続板を取り外した状態における流体冷却装置の平面図。 図４のV-V線で断面した際の流体冷却装置の断面図。 図５のVI-VI線で断面した際の流体冷却装置の断面図。 第一の実施の形態の流体冷却装置の分解斜視図。 第二の実施の形態の流体冷却装置の冷却流体の流通方向に沿って断面した断面図。 第二の実施の形態の流体冷却装置の分解斜視図。 第三の実施の形態に係るプロジェクタの光学系の概略構成を示す図。 他の実施の形態における流体冷却装置の概略構成を模式的に示す斜視図。 図９における流体冷却装置の分解斜視図。

符号の説明

１，１Ａ…流体冷却装置、２…冷却対象部としての半導体パッケージ、３…パイプ、５…電子機器としてのプロジェクタ、１０…積層体、１２…固定部、１２Ａ…ねじ孔、１３…流体導入部としての導入側パイプ接続板、１４…流体流出部としての排出側パイプ接続板、１８…パイプ接続板、２２…発熱体、５１…発熱体としてのＬＥＤ、１１１…伝熱板、１１１Ｃ…フィン、１１２…流路板、１１２Ａ…流路孔としての流路部、１７１…伝熱板、１７１Ｃ…フィン、１７２…流路板、１７２Ａ…流路孔。

Claims (6)

1. 発熱体を有する冷却対象部からの熱が伝達されるフィンを備えた伝熱板、および前記フィン間に配置されて流体を流通する流路を形成する流路板を含む積層板を複数積層した積層体を備えた流体冷却装置であって、
   前記積層体の前記積層板の積層方向の端部に、積層方向に沿う厚み寸法が前記積層板の厚み寸法より大きく形成されるとともに前記冷却対象部を固定する固定部が設けられた
   ことを特徴とする流体冷却装置。
2. 請求項１に記載の流体冷却装置において、
   前記固定部は、前記積層板の端面に設けられるとともに前記積層体内部に形成される流路に流体を導入する導入パイプを有する流体導入部、および前記積層板の端面に設けられるとともに前記積層体内部に形成される流路から流体を流出させる流出パイプを有する流体流出部をそれぞれ固定する
   ことを特徴とする流体冷却装置。
3. 請求項１に記載の流体冷却装置において、
   前記固定部は、前記積層板の一端面に設けられるとともに前記積層体内部に形成される流路に流体を導入する導入パイプおよび前記流路から流体を流出させる流出パイプを有するパイプ接続板を固定する
   ことを特徴とする流体冷却装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の流体冷却装置において、
   前記固定部は、前記冷却対象部をねじ止めするねじ孔を備えた
   ことを特徴とする流体冷却装置。
5. 電子により駆動させるとともに、駆動により発熱する発熱体を備えた前記冷却対象部と、
   前記冷却対象部を冷却する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の流体冷却装置と、
   を備えたことを特徴とする電子機器。
6. 請求項５に記載の電子機器において、
   前記冷却対象部および前記流体冷却装置を収納する筐体を備え、
   前記固定部は、前記筐体に前記流体冷却装置自身を固定する
   ことを特徴とする電子機器。

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