DE60213925T2

DE60213925T2 - Kühlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60213925T2
Application number: DE60213925T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Isehara-shi Takigawa; Tetsuro Kawasaki-shi Sakano; Yuji Oshino Minamitsuru Nishikawa; Masao Takatsuki-shi Sato; Shinya FANUC Manshonharimomi Naito; Minimitsuru-gun Miyata Ryusuke FANUC Dai3virakaramts; FANUC Koji Room 14-505 Hayano
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: DE60213925D1; EP1271723A2; EP1271723A3; EP1271723B1; US6865200B2; JP2003008273A; US20020195238A1

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kühlgerät und insbesondere ein Kühlgerät zum Kühlen eines Gegenstandes, der eine große Menge Wärme abgibt, wie eine Laserdioden(LD)-Anordnung, womit man eine Lichtquellenvorrichtung herstellt.
Eine Laserdiodenanordnung wird als Lichtquelle zum Anregen eines Lasermediums eines Hochleistungs-Festkörperlaseroszillators verwendet. Eine hocheffiziente Laseroszillation wird erzielt, indem man das Festkörperlasermedium mit der Laserdiodenanordnung anregt, die einen Lichtstrahl mit scharfem Spektrum aussendet, statt mit einer herkömmlichen Lichtquelle, wie einer Xenon-Lampe. Eine zweidimensionale Laserdiodenanordnung (Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung), die durch Stapeln eindimensionaler Laserdiodenanordnungen (Laserdiodenbarren) mit etwa 1 cm Länge und einer Ausgangsleistung von mehreren zehn Watt gebildet wird, wird gewöhnlich als Anregungslichtquelle des Hochleistungs-Festkörperlasers verwendet.
Zur Gewinnung eines Hochleistungslichtes aus den LD-Barren ist eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der LD-Barren notwendig, da eine große Menge Wärme von nicht weniger als der Ausgangsleistung des ausgesendeten Lichts durch die LD-Barren abgegeben wird. Man muss eine große Zahl von LD-Barren zur Gewinnung des Hochleistungsausgangs stapeln, und man muss auch den Stapelabstand klein halten, damit die Dichte der Ausgangsleistung vergrößert wird.
Somit muss die Kühlvorrichtung zum Kühlen eines LD-Barrens das Stapeln einer großen Zahl gestapelter LD-Barren mit geringem Abstand ermöglichen, so dass man eine Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung mit hoher Leistung und einer hohen Ausgangsleistungsdichte erhält. Wenn die zum Kühlen einer großen Zahl von LD-Barren notwendige Kühlmittel-Strömungsgeschwindigkeit steigt, ergibt sich das Problem, dass der Druckverlust des Kühlmittels in dem Kühlgerät zunimmt, so dass die erforderliche Kühlmittel-Strömungsgeschwindigkeit nicht mehr gewährleistet ist, und die Kühlmittelleistung des Kühlgerätes gesenkt wird.
Angesichts der vorstehenden Anforderungen und Probleme möchte man den Druckverlust im Kühlgerät mindern, ohne dass die Dicke der Vorrichtung vergrößert wird und ohne dass die mechanische Festigkeit der Vorrichtung, die durch die Dünnschichten verliehen wird, verringert wird. Man muss auch die Herstellungskosten der Vorrichtung reduzieren, da eine große Anzahl von LD-Barren in der Vorrichtung verwendet wird.
Die 1 ist eine Explosionsansicht einer herkömmlichen oberflächenlichtemittierenden Vorrichtung 1 mit einer Anzahl von LD-Barren. In der 1 ist eine Anzahl von LD-Barren 2 thermisch an die jeweiligen Kühlgeräte 3 angeschlossen, und das Kühlmittel wird aus einer gemeinsamen Einlassöffnung 4 in die jeweiligen Durchläufe eingebracht, die in dem Kühlgerät 3 ausgebildet sind, und direkt unter die jeweiligen LD-Barren 2 strömen und aus einer Auslassöffnung 5 ausgelassen werden. Mit dieser Anordnung wird die Wärmebeständigkeit zwischen den LD-Barren und dem Kühlmittel reduziert, so dass ein Temperaturanstieg der LD-Barren unterdrückt wird.
In der 1 sind die LD-Barren 2 mit übertriebenen Lücken dazwischen gezeigt, und die Abdichtungsbauteile zum Verhindern von Kühlmittelaustritt aus den Kühlmittelgeräten, sowie die Leitungen zum elektrischen Verbinden der Elektroden der LD-Barren 2, die nicht mit dem Kühlgerät 3 verbunden sind, sind nicht gezeigt.
Die 2 ist eine Explosionsansicht eines Kühlgeräts 3 zum Kühlen eines LD-Barrens 2 in der Anzahl von Kühlgeräten 3, wie in der 1 gezeigt. Diese Anordnung ist in der deutschen Patentveröffentlichung DE 4315580A1 beschrieben.
In der 2 umfasst das Kühlgerät 3 fünf lamellare Platten, d.h. erste bis fünfte lamellare Platten 6 bis 10 mit entsprechenden Einlassöffnungen 4 und Auslassöffnungen 5, die sich an entsprechenden Positionen befinden. Die zweite lamellare Platte 7 befindet sich auf der ersten lamellaren Platte 6 und hat einen Kühlmittelweg 12, der mit der Einlassöffnung kommuniziert, und der sich von der Einlassöffnung 4 zur Vorderseite 11 des Kühlgeräts 3 erstreckt, wobei sich seine Breite erweitert. Die dritte lamellare Platte 8, die auf der zweiten lamellaren Platte 7 angeordnet ist, hat einen Schlitz 13, der getrennt von der Einlassöffnung 4 und der Auslassöffnung 5 entlang der Vorderseite 11 des Kühlgerätes 3 herausgearbeitet ist, und als Kühlmittelweg arbeitet. Die vierte lamellare Platte 9, die sich auf der dritten lamellaren Platte 8 befindet, hat Mikrokanäle 14, die sich entlang der Vorderseite 11 befinden, und die dem Schlitz 13 und dem Kühlmittelweg 12 entsprechen sollen, der mit der Auslassöffnung 5 kommuniziert und der von den Mikrokanälen 14 zur Auslassöffnung 5 verläuft, wobei sich seine Breite erweitert. Die fünfte lamellare Platte 10 ist auf der vierten lamellaren Platte 9 angeordnet.
Die dünnen Platten 6 bis 10 bestehen jeweils aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer, und die laminierten Platten 6 bis 10 bilden einen Durchlauf für das Kühlmittel, das aus der Einlassöffnung 4 eingelassen wird, zur Auslassöffnung 5 durch die Mikrokanäle 14. Der LD-Barren, der sich auf der obersten Schichtplatte 10 längs der Vorderseite 11 des Kühlgerätes 3 befindet, wird durch das Kühlgerät 3 gekühlt. Die Mikrokanäle 14 werden durch Laserbearbeitung usw. so geformt, dass sie etwa 20 μm haben, damit eine Reduktion der Wärmetauscheffizienz durch eine Grenzschicht des Kühlmittels unterdrückt wird.
Da die Dünnschichtplatten 6 bis 10 durch Laserverarbeitung und Stanzen hergestellt werden, ist bei dieser in 2 gezeigten Ausführungsform eine relativ große Zahl, d.h. fünf oder mehr Dünnschichtplatten, zur Bildung eines Kühlgeräts 3 notwendig, damit die Anzahl der Teile, die für das Kühlgerät nötig ist, erhöht wird, und eine andere Breite des Durchlaufs als ein Teil an den Mikrokanälen ist groß.
Daher kann die Dicke der Dünnschichtplatte angesichts der mechanischen Festigkeit des Kühlgerätes nicht dünner gemacht werden, und die Anzahl der dünnen Platten ist groß, was das Kühlgerät dicker macht. Da es zudem schwierig ist, einen Mikrokanal durch Stanzen oder chemisches Ätzen herzustellen, muss der Mikrokanal durch Laserverarbeiten erzeugt werden. Aufgrund der notwendigen teuren Laserbearbeitung werden die Herstellungskosten des Kühlgerätes erhöht.
3 ist eine Explosionsansicht eines anderen Kühlgerätes zum Kühlen eines LD-Barrens, wie in US-Patent 5 105 429 offenbart. Ein Kühlgerät 15, wie in der 3 gezeigt, umfasst (1) eine untere Dünnschichtplatte 17 mit einer Einlassöffnung 4, einer Auslassöffnung 5 und einem Strömungsweg 16, der sich erstreckt von der Einlassöffnung 4, wobei sich seine Breite erweitert, zu einer Vorderseite 11 des Kühlgerätes 15; (2) eine mittlere Dünnschichtplatte 18, die sich auf der unteren Dünnschichtplatte 17 befindet, und die aufweist eine Einlassöffnung 4 und eine Auslassöffnung 5, die der Einlassöffnung 4 und der Auslassöffnung 5 der unteren Dünnschichtplatte 17 entsprechen, sowie einen Schlitz 13, der mit dem Vorderabschnitt des Strömungswegs 16 der unteren Dünnschichtplatte 17 kommuniziert, so dass sie als Strömungsweg arbeitet, der gesondert von dem Einlassweg 4 und dem Auslassweg ist; (3) einen Mikrokanal, der längs der Vorderseite 11 des Kühlgerätes ausgebildet ist; (4) eine obere Dünnschichtplatte 19 mit einem Kühlmittelströmungsweg 16, der sich von dem Mikrokanal zur Auslassöffnung 5 erstreckt, wobei sich seine Breite erweitert, zur Kommunikation mit dem Mikrokanal in einer Auslassöffnung 5.
Die untere dünne Platte 17 und die obere dünne Platte 18 bestehen aus einem Siliciummaterial wie in US-Patent 5 105 429 beschrieben. Diese Platten werden aneinandergefügt und laminiert, so dass der Durchlauf erhalten wird, mit dem das Kühlmittel aus der Einlassöffnung 4 zur Auslassöffnung 5 durch den Mikrokanal geleitet wird.
Der LD-Barrren 2, der sich auf der oberen Dünnschichtplatte 19 an einer Vorderseite 11 des Kühlgerätes 3 befindet, wird durch das Kühlgerät 3 gekühlt. Der Mikrokanal 14 wird erzeugt durch anisotropes Ätzen von Silikon, so dass er etwa 25 μm Breite und 125 μm Tiefe hat, damit die Reduktion der Wärmetauscheffizienz durch eine Grenzschicht des Kühlmittels unterdrückt wird.
Man muss die Dünnschichtplatten aus Monokristall als Material zum Herstellen des Mikrokanals durch anisotropes Ätzen erzeugen, und daher kann kein Hochdruck in Laminierungsrichtung der Dünnschichtplatten ausgeübt werden, da die mechanische Festigkeit des Kühlgeräts niedrig ist, so dass möglicherweise Kühlmittel austreten kann.
Zudem sind die Kosten des anisotropen Ätzens hoch und es werden viele Teile verwendet, so dass die Herstellungskosten der Kühlvorrichtung erhöht werden.
4 zeigt ein weiteres Kühlgerät, wie es in der japanischen Patentveröffentlichung 10-209531 sowie in US-A-6097744 offenbart ist. Die 4 ist eine Explosionsansicht eines Kühlgeräts 20 zum Kühlen eines LD-Barrens. Das Kühlgerät 20 umfasst drei Plattenbauteile 21–23 mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Ein oberes Plattenbauteil 23 hat einen Kühlmittelströmungsweg 24 mit dem gleichen Muster wie der Strömungsweg, der in einem unteren Plattenbauteil gebildet ist.
Der Kühlmittelströmungsweg wird durch eine Anzahl von Kanälen 26 gebildet, die durch Kanten 25 voneinander getrennt sind. Die Kanten sind mit dem mittleren Plattenbauteil 22 mechanisch und thermisch verbunden, und eine Anzahl kleiner durchgehender Löcher befindet sich im mittleren Plattenbauteil 22 statt eines Schlitzes, so dass Brücken zwischen den durchgehenden Löchern zur Wärmeleitfähigkeit und zur Verhinderung der Verformung des mittleren Plattenbauteils 22 beitragen.
Mit der vorstehenden Anordnung wird die Wärmeverbindung zwischen den drei Plattenbauteilen 21–23 so verbessert, dass die von dem LD-Barren erzeugte Wärme effizient über einen weiten Bereich des Kühlgeräts 20 verteilt wird, so dass eine ausgezeichnete Kühlleistung verwirklicht wird, ohne dass Mikrokanäle erzeugt werden, die hohe Kosten verursachen. Das Kühlgerät 20, das nur aus drei Plattenbauteilen besteht, hat eine hohe mechanische Festigkeit. Es bleiben aber Probleme des Druckverlusts des Kühlmittels, die verursacht werden durch relativ schmale Abschnitte der Kanäle 26, eine Richtungsdiskontinuität des Durchlaufs und ein Zusammenfließen und Auseinanderfließen des Kühlmittelstroms.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Kühlgerätes, das sich zum Kühlen eines LD-Barrens mit einem Kühlmittel eignet, das eine hohe Kühlfähigkeit, geringe Dicke, hohe mechanische Festigkeit, niedrige Kosten und auch einen niedrigen Druckverlust des Kühlmittels aufweisen kann, was für ein Kühlgerät wünschenswert ist, das eine Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung hoher Leistung und einer hohen Ausgangsleistung ausmacht.
Ein erfindungsgemäßes Kühlgerät ermöglicht einen Kühlmittelstrom mit einer hinreichenden Strömungsgeschwindigkeit, indem man den Druckverlust in dem Durchlauf des Kühlmittels in dem Gerät reduziert, so dass eine Lichtquellenvorrichtung mit geringer Dicke, hoher Kühlfähigkeit und hoher Verlässlichkeit erleichtert wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Kühlgerät: ein erstes Plattenbauteil, bei dem eine Einlassöffnung zum Einlassen des Kühlmittels und ein erster genuteter Weg auf einer Oberfläche davon herausgearbeitet sind, die sich von dem einem mit der Einlassöffnung kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstreckt, das in der Nähe der peripheren Seite davon positioniert ist; ein zweites Plattenbauteil, bei dem eine auf der einen Oberfläche des ersten Plattenbauteils angeordnete Oberfläche einen Satz durchgehender Löcher aufweist, die an einer Position herausgearbeitet sind, die dem anderen Ende des ersten genuteten Wegs des ersten Plattenbauteils entspricht; und ein drittes Plattenbauteil, bei dem eine auf der anderen Oberfläche des zweiten Plattenbauteils angeordnete Oberfläche eine Auslassöffnung zum Auslassen des Kühlmittels und einen zweiten genuteten Weg aufweist, die auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet sind, und die sich von dem einem mit der Auslassöffnung kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstrecken, das so positioniert ist, dass es dem Satz durchgehender Löcher entspricht, die in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind. Das zweite Plattenbauteil hat zudem einen dritten genuteten Weg, der auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet ist, einen vierten genuteten Weg, der auf der anderen Oberfläche davon herausgearbeitet ist, und mindestens einen offenen Weg, der von der einen Oberfläche zur anderen Oberfläche davon geöffnet ist. Die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile mit der vorstehenden Struktur sind zur Laminierung miteinander verbunden, so dass die ersten, zweiten, dritten und vierten genuteten Wege, der Satz durchgehender Löcher und der mindestens eine offene Weg zusammen den Durchlauf für das Kühlmittel bilden.
Bei dieser Anordnung wird ein Querschnitt des Durchlaufs für das Kühlmittel erhöht, um den Druckverlust in dem Kühlgerät zu verringern, ohne dass andere Anforderungen für das Kühlgerät gestört werden.
Das zweite Plattenbauteil kann zudem eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung haben, die so positioniert sind, dass sie der Einlassöffnung und der Auslassöffnung entsprechen, die im ersten Plattenbauteil bzw. im dritten Plattenbauteil herausgearbeitet sind, und dass der mindestens eine offene Weg mit der Einlassöffnung oder der Auslassöffnung, die in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind, über den dritten genuteten Weg oder den vierten genuteten Weg kommuniziert.
Die Einlassöffnung oder Auslassöffnung, die nicht mit dem mindestens einen offenen Weg über den dritten genuteten Weg oder vierten genuteten Weg kommuniziert, kann mit dem dritten genuteten Weg oder vierten genuteten Weg kommunizieren, der nicht direkt mit dem mindestens einen offenen Weg kommuniziert.
Das zweite Plattenbauteil hat mindestens zwei offene Wege, und einer der offenen Wege kommuniziert mit der Einlassöffnung oder der Auslassöffnung, die in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind, über den dritten genuteten Weg, und ein anderer der offenen Wege kommuniziert mit der Einlassöffnung oder der Auslassöffnung, die nicht mit dem einem offenen Weg über den dritten genuteten Weg kommunizieren, über den vierten genuteten Weg.
Bei diesen Anordnungen wird ein Querschnitt des Durchlaufs in der Nähe der Einlassöffnung und der Auslassöffnung erhöht, so dass der Druckverlust in dem Durchlauf weiter gesenkt wird.
Das erste Plattenbauteil hat zudem einen fünften genuteten Weg, der nicht direkt mit dem ersten genuteten Weg auf der einen Oberfläche davon kommuniziert, und das dritte Plattenbauteil hat zudem einen sechsten genuteten Weg, der nicht direkt mit dem zweiten genuteten Weg auf der einen Oberfläche davon kommuniziert.
Bei diesen Anordnungen wird ein Querschnitt des Durchlaufs weiter erhöht, so dass der Druckverlust in dem Durchlauf weiter gesenkt wird.
Der zweite genutete Weg auf der einen Oberfläche des dritten Plattenbauteils und der fünfte genutete Weg auf der einen Oberfläche des ersten Plattenbauteils können über den mindestens einen offenen Weg, der in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet ist, miteinander kommunizieren, und der erste genutete Weg auf der einen Oberfläche des ersten Plattenbauteils und der sechste genutete Weg, der auf der einen Oberfläche des dritten Plattenbauteils herausgearbeitet ist, können über den mindestens einen offenen Weg in dem zweiten Plattenbauteil miteinander kommunizieren.
Bei dieser Anordnung wird ein Freiheitsgrad der Anordnung des Durchlaufs erhöht, und eine Anzahl genuteter Wege kommuniziert miteinander über den offenen Weg, so dass der Druckverlust weiter reduziert wird.
Der mindestens eine offene Weg in dem zweiten Plattenbauteil kann Trennwände aufweisen, deren Dicke im Wesentlichen gleich der Dicke des zweiten Plattenbauteils ist, so dass der offene Weg geteilt wird.
Ein Ende der Trennwände kann jeweils mit einem unteren Abschnitt oder einer Kante des dritten genuteten Wegs oder vierten genuteten Wegs verbunden sein, so dass sie in einem Stück mit dem zweiten Plattenbauteil gehalten werden.
Bei dieser Anordnung kann die Abnahme der mechanischen Festigkeit des Kühlgeräts, die durch die Existenz des offenen Weges in dem zweiten Plattenbauteil verursacht wird, verhindert werden.
Mindestens ein Teil der Trennwände des mindestens einen offenen Wegs kann so positioniert sein, dass er mit mindestens einem Teil der Kanten verbunden ist, die in den ersten, zweiten, fünften und sechsten genuteten Wegen herausgearbeitet sind.
Mit dieser Struktur werden die Kanten der genuteten Wege von den Trennwänden gehalten, die in dem offenen Weg herausgearbeitet sind, so dass man eine Abnahme der mechanischen Festigkeit des Kühlgeräts aufgrund des Vorhandenseins der offenen Wege in dem zweiten Plattenbauteil verhindert, wobei die Anordnung der genuteten Wege auf den ersten und dritten Plattenbauteilen so positioniert ist, dass sie dem offenen Weg entsprechen.
Eine Anzahl zweiter Plattenbauteile kann zwischen dem ersten Plattenbauteil und dem dritten Plattenbauteil angeordnet sein.
Bei diesen Anordnung wird ein Querschnitt des Kühlmitteldurchlaufs weiter erhöht, so dass der Druckverlust in dem Durchlauf gesenkt wird, obwohl das Kühlgerät dicker ist. Mindestens zwei der Anzahl zweiter Plattenbauteile können im Wesentlichen identisch zueinander sein.
Mit dieser Anordnung wird ein Anstieg der Herstellungskosten des Kühlgeräts reduziert, indem der Anstieg der Anzahl Teile unterdrückt wird.
Jedes der Anzahl zweiter Plattenbauteile kann mindestens einen offenen Weg mit Trennwänden aufweisen, und die Trennwände benachbarter zweiter Plattenbauteile sind im Wesentlichen in der gleichen Position in den jeweiligen zweiten Plattenbauteilen angeordnet, so dass sie miteinander verbunden sind.
Mit dieser Anordnung wird eine Abnahme der mechanischen Festigkeit des Kühlgeräts aufgrund des Vorhandenseins des offenen Wegs in der Anzahl von zweiten Plattenbauteilen unterdrückt.
Jedes der Anzahl zweiter Plattenbauteile kann einen Satz durchgehender Löcher mit Brückenabschnitten dazwischen aufweisen, und die Brückenabschnitte benachbarter zweiter Plattenbauteile sind in der gleichen Position zu den jeweiligen zweiten Plattenbauteilen angeordnet, so dass sie miteinander verbunden sind.
Bei dieser Anordnung kann ein Auseinander- oder Zusammenfließen des Kühlmittels in der Nähe der Löcher, die in der Anzahl der zweiten Plattenbauteile herausgearbeitet sind, verhindert werden, so dass der Druckverlust in dem Durchlauf verhindert wird und auch eine Wärmedispersion aus dem Erwärmungsgegenstand durch die Kanten und die Brückenabschnitte gesteigert wird, so dass die Kühlfähigkeit des Kühlgeräts gesteigert wird.
Eine Tiefe von mindestens einem der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten genuteten Wege kann auf mehr als die halbe Dicke des Plattenbauteils eingestellt sein, auf dem der genutete Weg herausgearbeitet ist.
Mit dieser Anordnung können Außenränder, die genuteten Wege, die offenen Wege und der Satz durchgehender Löcher der Plattenbauteile gleichzeitig hergestellt werden, und zwar durch chemisches Ätzen, so dass man die Herstellungskosten senkt, sowie einen Querschnitt des Durchlaufs für das Kühlmittel weiter steigert, wodurch man den Druckverlust senkt.
Der dritte genutete Weg und der vierte genutete Weg können eine größere Tiefe als die halbe Dicke des zweiten Plattenbauteils aufweisen, und sie kommunizieren nicht miteinander.
Mit dieser Anordnung wird ein Querschnitt des Strömungswegs, der relativ groß ist, weiter gesteigert, ohne dass man die Herstellungskosten zur weiteren Reduktion des Druckverlusts weiter steigert.
Mindestens einer der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten genuteten Wege kann einen Abschnitt aufweisen, der durch eine Anzahl Nuten herausgearbeitet ist, die durch Kanten unterteilt werden, welche an das den Kanten gegenüberstehende Plattenbauteil gebunden sind.
Mit dieser Anordnung wird die Verformung der genuteten Wege durch die Kanten verhindert, welche an das gegenüberliegende Plattenbauteil gebunden sind, so dass die mechanische Festigkeit des Kühlgeräts beibehalten wird.
Der Satz durchgehender Löcher kann eine Reihe winziger Löcher mit Brückenabschnitten dazwischen umfassen, wobei die Brückenabschnitte derart positioniert sind, dass sie den Positionen der Kanten entsprechen, die an dem anderen Ende des ersten genuteten Wegs oder dem anderen Ende des zweiten genuteten Wegs herausgearbeitet sind, so dass sie miteinander verbunden sind.
Mit dieser Anordnung kann die Verformung des Satzes durchgehender Löcher, die in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind, verhindert werden, so dass die mechanische Festigkeit des Kühlgeräts und das Auseinander- oder Zusammenfließen des Kühlmittels in der Nähe der durchgehenden Löcher minimiert werden kann, damit der Druckverlust in dem Durchfluss gesenkt wird. Die Wärme aus dem Kühlgegenstand wird effizient durch Wärmeleitung zwischen den Brückenabschnitten und den Kanten der ersten und zweiten Plattenbauteile und dem inneren Bereich des Durchlaufs, der den Wärmeaustausch unterstützt, verteilt, so dass die Kühlfähigkeit gesteigert wird.
Mindestens ein Paar Kanten, die in den ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten genuteten Wege auf gegenüber stehenden Oberflächen des ersten, zweiten und dritten Plattenbauteils herausgearbeitet sind, kann Abschnitte aufweisen, die so positioniert sind, dass sie gegenüber stehen und miteinander verbunden werden können.
Mit dieser Anordnung kann die Tiefe des Durchlaufs, der durch die gegenüberstehenden Nuten erzeugt wird, mit den verbundenen Kanten gesteigert werden, und die Breite des genuteten Wegs kann ebenfalls vergrößert werden, ohne dass die mechanische Festigkeit des Kühlgerätes gesenkt wird, da die gegenüberstehenden Plattenbauteile durch die Kanten gehalten werden, so dass der Querschnitt des Durchlaufs gesteigert wird. Zudem wird die Wärme aus dem Gegenstand der Kühlung effizient durch Wärmeleitung zwischen den Kanten der gegenüberstehenden Plattenbauteile effizient dispergiert, so dass die Kühlfähigkeit des Kühlgerätes gesteigert wird.
Der Druckverlust in dem Kühlgerät kann reduziert werden, indem man die Diskontinuität, scharfe Ausdehnung des Durchlaufs, das Auseinander- oder Zusammenfließen des Kühlmittelstroms reduziert sowie die Schnittfläche des Durchlaufs erhöht. Dieser Ansatz ist insbesondere dann effizient, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels erhöht werden muss, da der Druckverlust, der durch Diskontinuität, Ausdehnung, Reduktion des Durchlaufs oder durch Auseinander- und Zusammenfließen des Kühlmittelstroms verursacht, wird merklich vorhanden ist, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels hoch ist.
Somit umfasst ein Kühlgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform: ein erstes Plattenbauteil, bei dem eine Einlassöffnung zum Einlassen des Kühlmittels und ein erster genuteter Weg auf einer Oberfläche davon herausgearbeitet sind, die sich von dem einem mit der Einlassöffnung kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstreckt, das in der Nähe der peripheren Seite des ersten Plattenbauteils positioniert ist; ein zweites Plattenbauteil, bei dem eine auf der einen Oberfläche des ersten Plattenbauteils angeordnete Oberfläche einen Satz durchgehender Löcher aufweist, die an einer Position herausgearbeitet sind, die dem anderen Ende des ersten genuteten Wegs des ersten Plattenbauteils entspricht; und ein drittes Plattenbauteil, bei dem eine auf der anderen Oberfläche des zweiten Plattenbauteils angeordnete Oberfläche eine Auslassöffnung zum Auslassen des Kühlmittels und einen zweiten genuteten Weg aufweist, die auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet sind, und die sich von dem einen mit der Auslassöffnung kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstreckt, das so positioniert ist, dass es dem Satz durchgehender Löcher entspricht, die in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind; und wobei mindestens einer von dem ersten genuteten Weg und dem zweiten genuteten Weg einen gekrümmten Abschnitt und eine im Wesentlichen konstante Breite entlang seiner Längsrichtung aufweist. Das zweite Plattenbauteil hat zudem einen genuteten Weg auf mindestens einer Oberfläche davon. Die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile mit der vorstehenden Struktur sind zur Laminierung miteinander verbunden, so dass die genuteten Wege und der Satz der durchgehenden Löcher zusammen einen Durchlauf für das Kühlmittel bilden.
Mit der vorstehenden Anordnung können Diskontinuität, scharfe Ausdehnung und scharfe Reduktion des Durchlaufs reduziert werden, damit der Druckverlust in dem Kühlgerät gesenkt wird.
Das zweite Plattenbauteil kann einen dritten genuteten Weg aufweisen, der auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet ist, und es kann einen vierten genuteten Weg aufweisen, der auf der anderen Oberfläche davon gebildet ist.
Mit dieser Anordnung wird ein Querschnitt des Durchlaufs erhöht, so dass der Druckverlust in dem Durchlauf weiter reduziert wird.
Mindestens ein Teil des dritten genuteten Weges kann so angeordnet sein, dass er mindestens einem Teil des ersten genuteten Wegs gegenübersteht, und mindestens ein Teil des vierten genuteten Wegs kann so angeordnet sein, dass er mindestens einem Teil des zweiten genuteten Wegs gegenüber steht.
Mit dieser Anordnung wird der Querschnitt eines Teils des Durchlaufs, der durch gegenüberliegende genutete Wege herausgearbeitet ist, doppelt so groß wie der genutete Weg und die Oberfläche des gegenüberstehenden Plattenbauteils gemacht, damit der Druckverlust in dem Kühlgerät reduziert wird.
Das zweite Plattenbauteil kann eine Einlassöffnung zum Einlassen des Kühlmittels aufweisen, und der dritte genutete Weg kann mit der Einlassöffnung in dem zweiten Plattenbauteil kommunizieren. Das zweite Plattenbauteil kann zudem eine Auslassöffnung zum Auslassen des Kühlmittels aufweisen, und der vierte genutete Weg kann mit der Auslassöffnung im zweiten Plattenbauteil kommunizieren.
Mit dieser Anordnung wird ein Querschnitt des Durchlaufs in der Nähe der Einlassöffnung und der Auslassöffnung vergrößert, so dass der Druckverlust in dem Durchlauf weiter reduziert wird.
Das zweite Plattenbauteil kann zudem einen dritten genuteten Weg auf der einen Oberfläche davon und einen vierten genuteten Weg auf der anderen Oberfläche davon aufweisen, und mindestens einer der ersten, zweiten, dritten und vierten genuteten Wege kann einen Abschnitt aufweisen, der durch eine Anzahl von Nuten herausgearbeitet ist, welche durch Kanten unterteilt sind, die mit dem den Kanten gegenüber stehenden Plattenbauteil verbunden sind, wobei jede Nut eine konstante Breite in Längsrichtung davon aufweist.
Eine Breite der dritten und vierten genuteten Wege wird jeweils erhalten durch Addieren der Summe der Breiten der Nuten und der Summe der Kanten zwischen den Nuten.
Mit dieser Anordnung kann die Verformung der genuteten Wege durch die Kanten verhindert werden, die mit dem gegenüberstehenden Plattenbauteil verbunden sind, wobei ebenfalls eine plötzliche Ausdehnung oder Reduktion des Durchlaufs reduziert wird, damit der Druckverlust in dem Kühlgerät gesenkt wird.
Die Breite von mindestens einem der ersten und zweiten genuteten Wege kann im Wesentlichen gleich der Breite eines Heizabschnitts des zu kühlenden Gegenstandes eingestellt werden.
Die Einlassöffnung und die Auslassöffnung können jeweils eine Rechteckform aufweisen, wobei die Länge einer Seite im Wesentlichen gleich der Breite des damit kommunizierenden genuteten Wegs ist.
Die Einlassöffnung und die Auslassöffnung können jeweils eine Kreisform aufweisen, deren Durchmesser im Wesentlichen gleich der Breite des damit kommunizierenden genuteten Wegs ist.
Mit diesen Anordnungen kann die Breite des Durchlaufs von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung konstant gemacht werden, so dass die plötzliche Ausdehnung oder Reduktion des Durchlaufs gesenkt wird.
Die Breiten des ersten genuteten Wegs und des zweiten genuteten Wegs ist im Wesentlichen gleich der Breite des Satzes durchgehender Löcher, die im zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind.
Mit dieser Anordnung wird die plötzliche Ausdehnung oder Reduktion des Durchlaufs im Wesentlichen eliminiert, so dass der Druckverlust des Kühlmittels in dem Kühlgerät gesenkt wird.
Mindestens einer der ersten und zweiten genuteten Wege kann einen gekrümmten Abschnitt aufweisen, der von konzentrischen Bögen umgrenzt ist.
Mit dieser Anordnung wird der Durchlauf mit glatten Kurven ohne Diskontinuität herausgearbeitet, so dass der Druckverlust in dem Kühlgerät gesenkt wird.
Mindestens einer der ersten und zweiten genuteten Wege kann eine Anzahl gekrümmter Abschnitte aufweisen, die durch Sätze konzentrischer Bögen umgrenzt sind, wobei jeder der konzentrischen Bögen in einem Satz mit einem dazugehörigen Satz konzentrischer Bögen in einem Nachbarsatz verbunden ist, und die eine gemeinsame Tangente an ihrer Verbindungsstelle aufweisen.
Mit dieser Anordnung kann der Durchlauf durch glatte Kurven ohne Diskontinuität herausgearbeitet werden, außer am Wendeabschnitt nächst dem Satz durchgehender Löcher, damit der Druckverlust in dem Kühlgerät gesenkt wird.
Die Nuten von mindestens einem der ersten bis vierten genuteten Wege können eine geraden Abschnitt aufweisen, der von geraden Linien umgrenzt ist, wobei die geraden Linien jeweils mit einem dazugehörigen der konzentrischen Bögen des gekrümmten Abschnitts verbunden sind, und zu einer Tangente des dazugehörigen der konzentrischen Bögen an ihrer Verbindungsstelle gerichtet sind.
Mit dieser Anordnung kann auch die Diskontinuität der Durchlaufrichtung eliminiert werden, außer für den Abschnitt nächst dem Satz der durchgehenden Löcher, wo das Kühlmittel wendet, so dass der Druckverlust weiter reduziert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Kühlgerät:
ein erstes Plattenbauteil, bei dem eine Einlassöffnung zum Einlassen des Kühlmittels und ein erster genuteter Weg auf einer Oberfläche davon herausgearbeitet sind, die sich von dem einem mit der Einlassöffnung kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstreckt, das in der Nähe der einen peripheren Seite des ersten Plattenbauteils positioniert ist; ein zweites Plattenbauteil, bei dem eine Oberfläche auf der einen Oberfläche des ersten Plattenbauteils angeordnet ist, mit einem Satz durchgehender Löcher, die an einer Position herausgearbeitet sind, die dem anderen Ende des ersten genuteten Wegs des ersten Plattenbauteils entspricht; und ein drittes Plattenbauteil, bei dem eine auf der anderen Oberfläche des zweiten Plattenbauteils angeordnete Oberfläche eine Auslassöffnung zum Auslassen des Kühlmittels und einen zweiten genuteten Weg aufweist, die auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet sind, und die sich von dem einem mit der Auslassöffnung kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstreckt, das so positioniert ist, dass es dem Satz durchgehender Löcher entspricht, die in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind; und wobei das zweite Plattenbauteil zudem aufweist einen dritten genuteten Weg, der auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet ist, einen vierten genuteten Weg, der auf der andern Oberfläche davon herausgearbeitet ist, und der dritte genutete Weg und der vierte genutete Weg eine größere Tiefe als die halbe Dicke des zweiten Plattenbauteils aufweisen und sie nicht direkt miteinander kommunizieren. Die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile mit der vorstehenden Struktur sind zur Laminierung verbunden, so dass die ersten, zweiten, dritten und vierten genuteten Wege und der Satz durchgehender Löcher zusammen den Durchlauf für das Kühlmittel bilden
Der Anstieg des Querschnitts des Durchlaufs ist zwar nicht so groß, aber der Druckverlust in dem Kühlgerät kann reduziert werden, ohne dass der offene Weg in dem zweiten Plattenbauteil bereitgestellt wird, der die mechanische Festigkeit des Kühlgerätes senkt.
Jeder der genuteten Wege, die auf dem ersten, zweiten und dritten Plattenbauteil herausgearbeitet sind, hat eine größere Tiefe als die halbe Dicke des Plattenbauteils, auf dem der genutete Weg herausgearbeitet ist.
Mit dieser Anordnung können Außenränder, die genuteten Wege, die offenen Wege und der Satz durchgehender Löcher gleichzeitig hergestellt werden, und zwar durch chemisches Ätzen, so dass man die Herstellungskosten des Kühlgeräts stark verringert, sowie einen Querschnitt des Durchlaufs für das Kühlmittel weiter vergrößert.
Die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile können alle im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen. Die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile können alle im Wesentlichen aus dem gleichen Material bestehen.
Mit diesen Anordnungen können sämtliche Plattenbauteile durch das gleiche Mustergebungsverfahren unter der gleichen Bedingung hergestellt werden, so dass die Herstellungskosten des Kühlgerätes reduziert werden.
Die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile bestehen alle im Wesentlichen aus Metall.
Mit dieser Anordnung kann ein Kühlgerät mit einer hohen Kühlfähigkeit und einer hohen mechanischen Festigkeit billig verwirklicht werden, indem die Plattenbauteile mit einem Metall einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einer hohen mechanischen Festigkeit hergestellt werden.
Eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung können jeweils in den ersten, zweiten und dritten Plattenbauteilen an den gleichen Positionen herausgearbeitet sein.
Mit dieser Anordnung können die Einlassöffnungen und die Auslassöffnungen in jeweiligen Plattenbauteilen zusammen ein durchgehendes Einlassloch und ein durchgehendes Auslassloch in dem Kühlgerät bilden. Ist somit eine Anzahl von Kühlgeräten gestapelt, sind das durchgehende Einlassloch und das durchgehende Auslassloch in den jeweiligen Kühlgeräten verbunden und bilden gemeinsame Durchläufe zum Zuführen und Auslassen von Kühlmittel.
Die Außenränder der ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile, die genuteten Wege, der mindestens eine offene Weg, die Einlassöffnung, die Auslassöffnung, und der Satz durchgehender Löcher können durch chemisches Ätzen gebildet werden, wobei Photoresistmuster verwendet werden.
Mit dieser Anordnung können die Nuten, die durchgehenden Löcher, die Öffnungen und auch die Profile der Plattenbauteile gleichzeitig hergestellt werden, so dass die Herstellungskosten stark reduziert werden.
Eine Breite der genuteten Wege oder eine Breite jeder Nut der genuteten Wege, die auf dem ersten, zweiten und dritten Plattenbauteil herausgearbeitet sind, darf nicht kleiner als die doppelte Tiefe des genuteten Wegs oder jeder Nut sein, und nicht größer als die dreifache Tiefe des genuteten Wegs oder jeder Nut sein.
Mit dieser Anordnung hat die Nut die schmalste Breite beim Formen der Nut durch chemisches Ätzen, was gleichmäßig in sämtlichen radialen Richtungen erfolgt, so dass ein Kühlgerät verwirklicht wird, mit einer hohen Kühlfähigkeit und mechanischen Festigkeit unter niedrigen Kosten, da die Effizienz des Wärmetauschs steigt, je schmaler die Nut ist.
Eine Breite des mindestens einen offenen Wegs oder ein Abstand benachbarter Trennwände, die in dem mindestens einen offenen Weg herausgearbeitet sind, kann auf nicht weniger als die Dicke des zweiten Plattenbauteils und nicht mehr als die fünffache Dicke des zweiten Plattenbauteils eingestellt sein.
Mit dieser Anordnung hat der offene Weg die schmalste Breite bei der Herstellung der Nut durch chemisches Ätzen. Die mechanische Festigkeit des Kühlgeräts und die Effizienz des Wärmetauschs werden gesteigert, indem man die Breite des offenen Wegs schmal macht.
Ein dünnes Kühlgerät mit einem kurzen Stapelabstand wird verwirklicht, indem man das Plattenbauteils dünner macht, jedoch wird die mechanische Festigkeit des Kühlgeräts gesenkt. Man möchte ein Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie hochreines Kupfer, beispielsweise sauerstofffreies Kupfer, als Material für die Plattenbauteile verwenden. Für den Stapelabstand und die mechanische Festigkeit wird vorzugsweise die Dicke der ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile auf nicht weniger als 200 μm und nicht mehr als 500 μm eingestellt.
Mindestens einer der genuteten Wege auf den ersten, zweiten und dritten Plattenbauteilen und der mindestens eine offene Weg und der Satz durchgehender Löcher in den zweiten Plattenbauteilen bilden Makrokanäle, deren kleinster Querschnitt größer als 100 μm ist.
Mit dieser Anordnung kann ein Durchlauf mit hocheffizientem Wärmetausch durch chemisches Ätzen hergestellt werden, und zwar mit niedrigen Kosten in Bezug auf die Dicke des Plattenbauteils.
Sämtliche genuteten Wege auf den ersten, zweiten und dritten Plattenbauteilen und der mindestens eine offene Weg und der Satz durchgehender Löcher in dem zweiten Plattenbauteil kann Makrokanäle bilden, deren kleinster Querschnitt größer als 100 μm ist.
Mit dieser Anordnung kann der vollständige Durchlauf hergestellt werden durch chemisches Ätzen unter niedrigen Kosten, so dass die Herstellungskosten des Kühlgerätes gesenkt werden.
Mechanische Festigkeit ist inzwischen in der Nähe der Einlassöffnung und der Auslassöffnung in dem Kühlgerät erforderlich. Es wird vorzugsweise ein Dichtungsteil, wie ein O-Ring, in der Nähe der Einlassöffnung und der Auslassöffnung angebracht, und es wird ein Druck ausgeübt, wenn eine Anzahl von Kühlgeräten gestapelt ist, damit ein Austreten des Kühlmittels sicher verhindert wird. Die hinreichende mechanische Festigkeit ist erforderlich, da ein Austreten von Kühlmittel erfolgt, wenn sich das Kühlgerät durch den ausgeübten Druck verformt. Der Durchlauf, der mit der Einlassöffnung und der Auslassöffnung kommuniziert, ist dagegen nötig, damit das Kühlmittel zugeführt und abgelassen werden kann, und der Druckverlust steigt, wenn der Durchlauf schmal ist.
Angesichts des Vorstehenden kann eine Breite eines Abschnitts des genuteten Wegs, der mit der Einlassöffnung oder der Auslassöffnung kommuniziert auf nicht weniger als 300 μm und nicht mehr als 1000 μm in der Nähe der Einlassöffnung oder Auslassöffnung eingestellt werden.
Mit dieser Anordnung wird eine hinreichende mechanische Festigkeit in der Nähe der Einlassöffnung und der Auslassöffnung verwirklicht.
Wird eine Anzahl von Kühlgeräten mit den Dichtungsteilen dazwischen gestapelt, werden die durchgehende Einlassöffnung und die durchgehende Auslassöffnung der jeweiligen Kühlgeräte ausgerichtet und verbunden, so dass sie gemeinsame Einlass- und Auslass-Durchläufe bilden, und das Kühlmittel effizient zu einer Anzahl Kühlgeräte zugeführt und von dort abgelassen werden kann. Der Druckverlust des Kühlmittels in dem gemeinsamen Einlass- und Auslass-Durchlauf ist verringert, wenn die Flächen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung groß sind. Somit wird Kühlmittel mit einer hinreichenden Strömungsgeschwindigkeit zu einer Anzahl gestapelter Kühlgeräte zugeführt und von diesen abgelassen, so dass ein Kühlgerät verwirklicht wird, das eine hohe Kühlfähigkeit hat.
Sind die Flächen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung groß eingestellt, wird die Fläche des Plattenbauteils vergrößert, so dass die Anzahl der Plattenbauteile, die aus einer Platte mit festgelegter Abmessung herausgearbeitet wird, gesenkt wird.
Angesichts des Vorstehenden kann die Summe einer Fläche der Einlassöffnung und einer Fläche der Auslassöffnung auf nicht weniger als 20% einer Rechteckfläche des Plattenbauteils eingestellt werden.
Mit dieser Anordnung wird ein Kühlgerät mit niedrigem Druckverlust in den gemeinsamen Einlass- und Auslass-Durchläufen mit niedrigen Herstellungskosten verwirklicht.
Die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile können durch Diffusionsschweißen oder Löten mit Lötmaterial, das Ag, Pb oder Sn enthält, miteinander verbunden werden. Mit dieser Anordnung wird eine hinreichende Bindungsfestigkeit zwischen den Plattenbauteilen erhalten, so dass ein Kühlgerät mit der erforderlichen mechanischen Festigkeit erhalten wird. Insbesondere beim Löten mit Lötmaterial, das Pb oder Sn enthält, können die Herstellungskosten des Kühlgerätes reduziert werden.
Die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile können vor dem Verbinden zuvor durch stromloses Plattieren mit Lötmaterial, das Pb oder Sn enthält, beschichtet werden.
Mit dieser Anordnung wird die Ungleichmäßigkeit der Dicke der Elektroplattierung, die durch einen potentiellen Unterschied der jeweiligen Abschnitte verursacht wird, vermieden, so dass eine stabile Bindungsfestigkeit der gestapelten Plattenbauteile verwirklicht wird.
Das erste Plattenbauteil kann zudem einen Laserdiodenbarren auf der anderen Oberfläche davon an der Außenseite aufweisen, oder das dritte Plattenbauteil kann zudem einen Laserdiodenbarren auf der anderen Oberfläche an der Außenseite aufweisen, so dass man eine Lichtquellenvorrichtung erhält.
Mit dieser Anordnung wird eine Lichtquelle mit einem Hochleistungsausgang und hoher Verlässlichkeit verwirklicht.
Die Laserdiode kann elektrisch und thermisch an das erste Plattenbauteil oder das dritte Plattenbauteil über einen Metall-Submount (69) mit Lötschichten auf seinen beiden Seiten angeschlossen sein.
Mit dieser Anordnung wird das Löten der Laserdiode auf das Kühlgerät erleichtert, wobei ein billiger Metall-Submount zur Reduktion der Herstellungskosten verwendet wird. Zudem wird die Spannung auf die Laserdiode reduziert, so dass die Verlässlichkeit der Laserdiode gesteigert wird, da die Laserdiode nicht direkt auf das Kühlgerät gelötet wird, das einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat.
Eine Anzahl von Sätzen des ersten Plattenbauteils, des zweiten Plattenbauteils und des dritten Plattenbauteils, die jeweils zusammen mit den Laserdiodenbarren so verbunden sind, dass sie die Lichtquellenvorrichtungen ausmachen, können mit Dichtungselementen dazwischen um die Einlassöffnung und die Auslassöffnung in einem Zustand gestapelt sein, bei dem eine Metallplatte oder -schicht, elektrisch an eine Elektrode des Laserdiodenbarrens angeschlossen ist, die nicht an das erste Plattenbauteil angeschlossen ist, oder bei dem das dritte Plattenbauteil auf der anderen Oberfläche des ersten Plattenbauteils oder der anderen Oberfläche des dritten Plattenbauteils über ein Isolierelement befestigt ist, außer an den Bereichen nächst dem Laserdiodenbarren und der Einlassöffnung und der Auslassöffnung, so dass man die Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung erhält.
Mit dieser Anordnung wird ein Kühlgerät zum Herstellen einer Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung mit einem Hochleistungsausgang und einer hohen Leistungsausgangsdichte und hoher Verlässlichkeit verwirklicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 eine Explosionsansicht einer herkömmlichen Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung mit einer Anzahl von Laserdiodenbarren;
2 eine Explosionsansicht eines Kühlgerätes für einen Laserdiodenbarren in der Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung, wie sie in der 1 gezeigt ist;
3 eine Explosionsansicht eines weiteren herkömmlichen Kühlgerätes für einen Laserdiodenbarren;
4 eine Explosionsansicht eines weiteren herkömmlichen Kühlgerätes für einen Laserdiodenbarren;
5 eine Draufsicht auf ein drittes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
6 eine Draufsicht auf ein zweites Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
7 eine Draufsicht auf ein erstes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
8 eine Draufsicht auf ein drittes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
9 eine Draufsicht auf ein zweites Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
10 eine Draufsicht auf ein erstes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
11 eine Draufsicht auf ein drittes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
12 eine Draufsicht auf ein zweites Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
13 eine Draufsicht auf ein erstes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
14 eine Draufsicht auf ein drittes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
15 eine Draufsicht auf ein zweites Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
16 eine Draufsicht auf ein erstes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
17 eine Draufsicht auf ein drittes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
18 eine Draufsicht auf ein zweites Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
19 eine Draufsicht auf ein erstes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
20 eine Draufsicht auf ein drittes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
21 eine Draufsicht auf ein zweites Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
22 eine Draufsicht auf ein erstes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
23 eine Draufsicht auf ein drittes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
24 eine Draufsicht auf ein zweites Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
25 eine Draufsicht auf ein erstes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
26 eine Draufsicht auf ein drittes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer achten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
27 eine Draufsicht auf ein zweites Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer achten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
28 eine Draufsicht auf ein zusätzliches zweites Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer achten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
29 eine Draufsicht auf ein erstes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer achten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
30 eine Draufsicht auf ein drittes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer neunten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
31 eine Draufsicht auf ein zweites Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer neunten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
32 eine Draufsicht auf ein zusätzliches zweites Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer neunten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
33 eine Draufsicht auf ein erstes Plattenbauteil, das ein Kühlgerät nach einer neunten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmacht;
34 eine Perspektivansicht eines Kühlgerätes nach einer zehnten erfindungsgemäßen Ausführungsform; und
35 eine Perspektivansicht eines Kühlgerätes mit einer Metallplatte und einer Isolierplatte darauf.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung wird Bauteilen oder Abschnitten, die die gleiche oder äquivalente Struktur oder Funktion haben, die gleiche Bezugszahl zugewiesen.
[Erste Ausführungsform]
Die 5 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlgerätes. Das Kühlgerät dieser Ausführungsform umfasst ein erstes Plattenbauteil 29, das in 7 gezeigt ist, ein zweites Plattenbauteil 30, das in 6 gezeigt ist, und ein drittes Plattenbauteil 31, das in 5 gezeigt ist. Das zweite Plattenbauteil 30 ist auf dem ersten Plattenbauteil 29 derart angeordnet, dass eine Rückseite des zweiten Plattenbauteils 30 und eine Vorderseite 32 des ersten Plattenbauteils 31 miteinander verbunden sind, und das dritte Plattenbauteil 31 ist auf dem zweiten Plattenbauteil 30 so angeordnet, dass eine Rückseite des dritten Plattenbauteils 31 und eine Vorderseite des zweiten Plattenbauteils miteinander verbunden sind. Somit sind die drei Plattenbauteile 29 bis 31 so laminiert, dass die zusammen das Kühlgerät ausmachen. In dieser und in der nachfolgenden Ausführungsform werden die Begriffe "Vorder-" und "Rück-" auf der Basis des Zustands der Plattenbauteile verwendet, wie sie in den Figuren gezeigt sind. Nute auf der Vorderseite des Plattenbauteils sind durch durchgehende Linien angezeigt, und Nute auf der Rückseite des Plattenbauteils sind durch gepunktete Linien in den Figuren angezeigt. Die Tiefe der Nute ist kleiner als die Dicke des Plattenbauteils, auf dem die Nute herausgearbeitet sind.
Die drei Plattenbauteile 29 bis 31 haben die gleiche Dicke und bestehen aus dem gleichen Material. Die Plattenbauteile sind gewöhnlich 200 bis 500 μm dick und bestehen vorzugsweise aus einem Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie sauerstofffreies Kupfer. Eine Einlassöffnung 4 zum Einbringen des Kühlmittels und eine Auslassöffnung 5 zum Auslassen des Kühlmittels sind auf jedem der Plattenbauteile 29 bis 31 an den gleichen Positionen herausgearbeitet.
Ein erster genuteter Weg 35 und ein fünfter genuteter Weg 36 sind auf der Vorderseite 32 des ersten Plattenbauteils 29 durch erste Nute 34 bzw. fünfte Nute 36 gebildet. Ein Ende des ersten genuteten Wegs 35 kommuniziert mit der Einlassöffnung 4, und das andere Ende davon erstreckt sich zu einer Position in der Nähe einer Außenseite 33 des ersten Plattenbauteils. Ein Ende des fünften genuteten Wegs 37 kommuniziert mit der Auslassöffnung 5 und das andere Ende davon kommuniziert nicht direkt mit dem ersten genuteten Weg 35.
Ein Satz durchgehender Löcher 27 mit Brückenteilen 28 dazwischen sind in dem zweiten Plattenbauteil 30 an einer Stelle herausgearbeitet, die der Position des anderen Endes des ersten genuteten Wegs 35 auf dem ersten Plattenbauteil 29 entsprechen. Ein dritter genuteter Weg 39 ist auf der Rückseite des zweiten Plattenbauteils 30 durch dritte Nuten 38 herausgearbeitet, und ein vierter genuteter Weg 41 ist auf der Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 30 durch vierte Nuten 40 herausgearbeitet. Der dritte genutete Weg 39 auf der Rückseite des zweiten Plattenbauteils 30 und der vierte genutete Weg 41 auf der Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 30 kommunizieren nicht direkt miteinander.
Ein erster offener Weg 42 und ein zweiter offener Weg 43 werden durch das zweite Plattenbauteil 30 von einer Vorderseite zur Rückseite davon gebildet. Der erste offene Weg 42 kommuniziert mit der Eingangsöffnung 4 über den dritten genuteten Weg 39, und der zweite offene Weg 43 kommuniziert mit der Auslassöffnung 5 über den vierten genuteten Weg 41.
Ein zweiter genuteter Weg 45 und ein sechster genuteter Weg 47 sind auf der Rückseite des dritten Plattenbauteils 31 durch zweite Nute 44 bzw. sechste Nute 46 herausgearbeitet. Ein Ende des zweiten genuteten Wegs 45 kommuniziert mit der Auslassöffnung 5, und sein anderes Ende ragt zu einer Position des Satzes durchgehender Löcher 27, die in dem zweiten Plattenbauteil 30 herausgearbeitet sind. Ein Ende des sechsten genuteten Wegs 47 kommuniziert mit der Einlassöffnung 4, und sein anderes Ende kommuniziert nicht direkt mit dem zweiten genuteten Weg 45.
Der erste genutete Weg 35, der auf der Vorderseite des ersten Plattenbauteils 29 herausgearbeitet ist, und der sechste genutete Weg 47, der auf der Rückseite des dritten Plattenbauteils 31 herausgearbeitet ist, kommunizieren miteinander über den ersten offenen Weg 42, der im zweiten Plattenbauteil 30 herausgearbeitet ist. Entsprechend kommunizieren der zweite genutete Weg 45, der auf der Rückseite des dritten Plattenbauteils 31 herausgearbeitet ist, und der fünfte genutete Weg 37, der auf der Vorderseite des ersten Plattenbauteils 29 herausgearbeitet ist, miteinander über den zweiten offenen Weg 43, der in dem zweiten Plattenbauteil 30 herausgearbeitet ist.
Der dritte genutete Weg 39 auf der Rückseite des zweiten Plattenbauteils 30 ist so angeordnet, dass er dem ersten genuteten Weg 35 auf der Vorderseite des ersten Plattenbauteils 29 gegenüberliegt, und der vierte genutete Weg 41 auf der Vorderseite des zweiten Bauteils 30 ist so angeordnet, dass er dem zweiten genuteten Weg 45 auf der Rückseite des dritten Plattenbauteils 31 gegenüberliegt.
Die Kanten 25 werden zwischen den ersten bis sechsten Nuten 34, 44, 38, 40 36 und 46 der ersten bis sechsten genuteten Wege 35, 45, 39, 41, 37 bzw. 47 herausgearbeitet. Diese Kanten 25 sind mit den Oberflächen oder Kanten des gegenüberliegenden Plattenbauteils verbunden, wenn die drei Plattenbauteile 29 bis 31 miteinander verbunden sind. Die Kanten 25 des dritten genuteten Wegs 39 sind mit den Kanten 25 des ersten genuteten Wegs 35 verbunden, und die Kanten 25 des vierten genuteten Wegs 41 sind mit dem zweiten genuteten Weg 45 verbunden.
Zudem sind die Brückenabschnitte 28 zwischen dem Satz durchgehender Löcher 27, die in dem zweiten Plattenbauteil 30 herausgearbeitet sind, derart positioniert, dass sie den Kanten 25 der ersten Nute 34 auf dem ersten Plattenbauteil 29 und den zweiten Nuten 44 auf dem dritten Plattenbauteil 31 gegenüberliegen, die mit diesen Kanten verbunden werden, wenn die drei Plattenbauteile 29 bis 31 miteinander verbunden werden.
Die Trennwände 48 mit der gleichen Dicke, wie das zweite Plattenbauteil 30 werden in den ersten und zweiten offenen Wegen 42 und 43 des zweiten Plattenbauteils 30 herausgearbeitet. Mindestens ein Ende der ersten Trennwand 48 des ersten offenen Wegs 42 ist mit einem Bodenabschnitt und einer dazugehörigen Kante 25 des dritten genuteten Wegs 39 verbunden, so dass die Trennwände 48 einstückig mit dem zweiten Plattenbauteil 30 gehalten werden. Ein Ende jeder Trennwand 48 des zweiten offenen Weges 43 ist mit einem Bodenabschnitt und einer dazugehörigen Kante 25 des vierten genuteten Wegs 41 verbunden, und das andere Ende davon ist mit dem zweiten Plattenbauteil 29 am Ende des offenen Wegs 43 verbunden, so dass die Trennwände 48 einstückig mit dem zweiten Plattenbauteil 30 gehalten werden. Die Trennwände 48 des ersten offenen Wegs 42 sind mit den Kanten 25 des ersten genuteten Wegs 35 verbunden, der auf dem ersten Plattenbauteil 29 herausgearbeitet ist, und dem sechsten genuteten Weg 47, der auf dem dritten Plattenbauteil herausgearbeitet ist, wenn die drei Plattenbauteile 29 bis 31 miteinander verbunden sind. Entsprechend sind die Trennwände 48 des zweiten offenen Wegs 43 mit den Kanten 25 des zweiten genuteten Wegs 45 verbunden, der auf dem dritten Plattenbauteil 31 herausgearbeitet ist, und dem fünften genuteten Weg 37, der auf dem ersten Plattenbauteil 29 herausgearbeitet ist, wenn die drei Plattenbauteile 29 bis 31 miteinander verbunden sind.
Die Tiefe jeder Nut der ersten bis sechsten genuteten Wege 35, 45, 39, 41, 37 und 47 wird größer eingestellt als die halbe Dicke jedes Plattenbauteils, auf dem der genutete Weg herausgearbeitet ist. Durch ein derartiges Einstellen der Tiefen der Nute können die Plattenbauteile 29 bis 31 mit den Nuten und Öffnungen leicht durch chemische Ätzverfahren hergestellt werden.
Insbesondere wird ein Photoresist auf ein Metallblech aufgetragen, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, wie sauerstofffreies Kupfer, und das Metallblech mit dem Photoresist wird belichtet und entwickelt, so dass ein Photoresistmuster darauf entsteht. Dann wird das Metallblech auf beiden Seiten chemisch geätzt, so dass Nuten erhalten werden, deren Tiefe größer als die halbe Dicke des Metallblechs ist. Mit diesem Ätzverfahren werden Nuten in einem Bereich ohne Photoresist auf einer Oberfläche des Metallblechs erzeugt, und Außenkanten durchgehende Löcher und Öffnungen werden in einem Bereich ohne Photoresist auf beiden Seiten des Metallblechs gebildet. Mit dieser Technik werden Außenränder der Plattenbauteile 29 bis 31, die genuteten Wege 35, 45, 39, 41, 37 und 47, die offenen Wege 42 und 43, die Einlassöffnung 4, die Auslassöffnung 5 und der Satz durchgehender Löcher 27 gleichzeitig erzeugt.
Die Bereiche mit Photoresist auf beiden Seiten werden nicht geätzt, so dass die ursprüngliche Dicke des Metallblechs erhalten bleibt. in der Praxis kann eine Anzahl von Plattenbauteilen mit den Nuten, Öffnungen, durchgehenden Löchern, gleichzeitig aus einem Metallblech erzeugt werden. wobei die Brücken verbleiben, damit die Plattenbauteile miteinander verbunden werden und sie sich leicht abschneiden lassen, damit die Plattenbauteile anschließend voneinander getrennt werden, was die Herstellungskosten verringert.
Da das Metallblech und somit das Plattenbauteil gewöhnlich 200 bis 400 μm dick ist, wird die Tiefe jeder Nut größer als 100 μm gemacht, und die Breite jeder Nut ist doppelt so groß wie die Tiefe jeder Nut, das chemische Ätzen gleichmäßig in allen radialen Richtungen auf einem Metallblech fortschreitet.
Man möchte einen Innenwandbereich des Durchlaufs steigern, der den Wärmeaustausch zwischen dem zu kühlenden Gegenstand und dem Kühlmittel so groß wie möglich macht, insbesondere in einem Bereich, in dem Wärme aus dem zu kühlenden Gegenstand absorbiert wird, so dass die Effizienz des Wärmetauschs gesteigert wird. Somit möchte man, dass die Nut in diesem Bereich schmal ist. Angesichts des vorstehenden wird die Breite der Nut an diesem Bereich in der Nähe des zu kühlenden Gegenstandes auf mehr als die doppelte Tiefe der Nut, aber weniger als die dreifache Tiefe der Nuten, eingestellt wird.
Man muss die Breite der Nut an Bereichen in der Nähe der Einlassöffnung 4 und der Auslassöffnung 5 so schmal einstellen. Da an diesen Bereich Dichtungsteile angeordnet sind und Hochdruck darauf ausgeübt wird, wird die Breite der Nut in diesen Bereichen auf nicht mehr als 1000 μm eingestellt. Die jeweilige Breite der offenen Wege 42 und 43, die durch die Trennwände 48 getrennt sind, ist nicht kleiner als die Dicke des Plattenbauteils, und zwar aus dem gleichen Grund, wie bei dem genuteten Weg, und sie ist in Bezug auf die mechanische Festigkeit vorzugsweise nicht größer als die dreifache Dicke des Plattenbauteils. Hinsichtlich des Satzes durchgehender Löcher 27 wird die Länge einer Rechteckseite jedes durchgehenden Lochs auf nicht weniger als die Dicke des Plattenbauteils eingestellt, und zwar aus dem gleichen Grund wie bei dem genuteten Weg.
Somit sind die Schnittabmessungen sämtlicher Nute der genuteten Wege (Breiten und Tiefen), die Schnittabmessungen sämtlicher offenen Wege (Breiten und Tiefen, d.h. die Dicke des Plattenbauteils) und die Schnittabmessungen sämtlicher durchgehender Löcher (Längen und Seiten der Rechtecke) größer als 100 μm, so dass man die sogenannten "Makrokanäle" erhält.
Die drei Plattenbauteile 29 bis 31 haben die gleichen Rechteckprofile. Die Außenseite 33 jedes Plattenbauteils ist 11,6 mm lang, und eine zur Außenseite 33 rechtwinklige Seite ist in dieser Ausführungsform 24 mm lang. Die Einlassöffnung 4 und die Auslassöffnung 5 haben die gleiche Rechteckform mit 2,8 mm × 12 mm. Die Summe, 67,2 mm², der Flächen der Einlassöffnung 4 und der Auslassöffnung 5 ist 24,1% der Fläche des Rechtecks des Plattenbauteils.
Die drei Plattenbauteile 29 bis 31 können durch Diffusionsschweißen oder Löten mit Silber (Ag), Blei (Pb) oder Zinn (Sn) oder Lötmaterial, das Silber (Ag), Blei (Pb) oder Zinn (Sn) enthält, verbunden werden. In dieser Ausführungsform werden die drei Plattenbauteile 29 bis 31 wegen der niedrigen Kosten durch Löten verbunden. In diesem Fall werden die Plattenbauteile 29 bis 31 vorzugsweise vorher mit Lot durch stromloses Plattieren vor dem Löten beschichtet.
[Zweite Ausführungsform]
Die 8 bis 10 zeigen Plattenbauteile, die ein Kühlgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausmachen.
Das Kühlgerät in dieser Ausführungsform umfasst das in 10 gezeigte Plattenbauteil 29, ein in der 9 gezeigtes zweites Plattenbauteil 49 und das in der 8 gezeigte dritte Plattenbauteil 31. Die ersten und dritten Plattenbauteile 29 und 31 sind identisch zu den in den 7 bzw. 5 in der ersten Ausführungsform gezeigten ersten und dritten Plattenbauteilen. Das zweite Plattenbauteil 49 dieser Ausführungsform hat eine Struktur zur Verbesserung der Symmetrie des Durchlaufs in Bezug auf eine Längsmittelebene, rechtwinklig zu den Oberflächen der Plattenbauteile verglichen mit dem zweiten Plattenbauteil 30 in der ersten Ausführungsform.
In dem zweiten Plattenbauteil 49 kommuniziert eine dritter genuteter Weg 39a, der auf einer Rückseite davon herausgearbeitet ist, mit einem vierten genuteten Weg 41a, der auf einer Vorderseite davon herausgearbeitet ist, über den ersten offenen Weg 42. Der vierte genutete Weg 41a kommuniziert direkt mit der Einlassöffnung 4. Entsprechend kommuniziert ein vierter genuteter Weg 41b, der auf der Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 49 herausgearbeitet ist, mit einem dritten genuteten Weg 39b, der auf der Rückseite herausgearbeitet ist, über den zweiten offenen Weg 43. Der dritte genutete Weg 39b kommuniziert direkt mit der Auslassöffnung 5.
Somit kommunizieren die dritten genuteten Wege 39a und 39b nicht direkt miteinander, und die vierten genuteten Wege 41a und 41b kommunizieren nicht direkt miteinander. Einer der beiden dritten genuteten Wege 39a und 39b wird verwendet für einen Zufuhrweg, und der andere wird für einen Auslassweg für das Kühlmittel verwendet. Entsprechend wird einer der beiden vierten genuteten Wege 41a und 41b für einen Zufuhrweg verwendet, und der andere wird für einen Auslassweg für das Kühlmittel verwendet. Die Kanten 25 der dritten genuteten Wege 39a und 39b, die auf der Rückseite des zweiten Plattenbauteils 49 gebildet sind, werden mit den Kanten 25 der ersten und fünften genuteten Wege 35 und 37 verbunden, die auf der Vorderseite des ersten Plattenbauteils 29 herausgearbeitet sind, wenn die ersten und zweiten Plattenbauteile 29 und 49 miteinander verbunden sind. Entsprechend werden die Kanten des vierten genuteten Wegs 41a und 41b, der auf der Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 49 herausgearbeitet ist, mit den Kanten 25 des sechsten genuteten Wegs 47 und des zweiten genuteten Wegs 45 verbunden, der auf der Rückseite des dritten Plattenbauteils 31 herausgearbeitet ist, wenn die zweiten und dritten Plattenbauteile 49 und 31 miteinander verbunden sind.
Bei dieser Ausführungsform wird die Symmetrie des Durchlaufs des Kühlmittels in Bezug auf die Längsmittelebene, die rechtwinklig zu den Oberflächen der Plattenbauteile verläuft, verbessert, und daher werden die Druckverluste in den jeweils geteilten Wegen des Durchlaufs von der Einlassöffnung 4 zur Auslassöffnung 5 gleichförmig gemacht. Somit werden die Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels, das in den jeweiligen durchgehenden Löchern 27 strömt, die in dem zweiten Plattenbauteil 49 herausgearbeitet sind, gleichförmig gemacht, so dass der zu kühlende Gegenstand gleichförmig gekühlt wird.
[Dritte Ausführungsform]
Die 11 bis 13 zeigen Plattenbauteile, die ein Kühlgerät nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmachen. Das Kühlgerät dieser Ausführungsform umfasst ein erstes Plattenbauteil 50, das in der 13 gezeigt ist, ein zweites Plattenbauteil 51, das in der 12 gezeigt ist, und ein drittes Plattenbauteil 52, das in 11 gezeigt ist. Das zweite Plattenbauteil 51 ist auf dem ersten Plattenbauteil 50 so angeordnet, dass eine Rückseite des zweiten Plattenbauteils 51 in der 12 und eine Vorderseite 32 des ersten Plattenbauteils 50 in der 13 miteinander verbunden sind, und das dritte Plattenbauteil 52 ist auf dem zweiten Plattenbauteil 51 derart angeordnet, dass eine Rückseite des dritten Plattenbauteils 52 in der 11 und eine Vorderseite des zweiten Plattenbauteils in der 12 miteinander verbunden sind, so dass sie laminiert werden und gemeinsam das Kühlgerät bilden. Eine Einlassöffnung 4 und eine Auslassöffnung 5 werden jeweils auf den Plattenbauteilen 50 bis 52 an den gleichen Positionen gebildet.
Ein erster genuteter Weg 35, bei dem ein Ende mit der Einlassöffnung 4 kommuniziert und das andere Ende in der Nähe einer Außenseite 33 positioniert ist, ist auf einer Vorderseite des ersten Plattenbauteils 50 herausgearbeitet. Der erste genutete Weg 35 ist durch Kanten 25 geteilt, die nur in der Nähe des anderen Endes davon und der Einlassöffnung 4 herausgearbeitet sind. Die Kanten in der Nähe des anderen Endes des ersten genuteten Wegs 35 sind zur Steigerung der Fläche der Innenwände des Strömungswegs herausgearbeitet, so dass die Effizienz des Wärmetauschs zwischen dem zu kühlenden Gegenstand und dem Kühlmittel und zur Steigerung der mechanischen Festigkeit des Plattenbauteils 51 in diesem Bereich gesteigert wird, damit man einen Abfall des Kontakts zwischen dem zu kühlenden Gegenstand und dem Kühlgerät durch mögliche Verformung des Plattenbauteils 51 verhindert. Die Kanten in der Nähe der Einlassöffnung 4 werden zur Steigerung der mechanischen Festigkeit in diesem Bereich herausgearbeitet, wo ein Dichtungsbauteil zur Verhinderung eines Austretens von Kühlmittel angeordnet ist, und ein Hochdruck angelegt wird, so dass das Austreten von Kühlmittel durch eine mögliche Verformung in diesem Bereich verhindert wird.
Ein Satz durchgehender Löcher 27 mit Brückenabschnitten 28 dazwischen ist in dem zweiten Plattenbauteil 51 an einer Position herausgearbeitet, die einer Position des anderen Endes des ersten genuteten Wegs 35 entspricht, der auf dem ersten Plattenbauteil 50 herausgearbeitet ist. Ein dritter genuteter Weg 39 ist auf einer Rückseite des zweiten Plattenbauteils 51 herausgearbeitet, das mit einer Vorderseite des ersten Plattenbauteils 50 verbunden ist, und ein vierter genuteter Weg 41 ist auf der Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 51 herausgearbeitet, das mit einer Rückseite des dritten Plattenbauteils 52 verbunden ist. Die offenen Wege 53 sind in dem zweiten Plattenbauteil 51 herausgearbeitet und kommunizieren mit der Einlassöffnung 4 über den dritten genuteten Weg 39. Der dritte genutete Weg 39 und der vierte genutete Weg 41 kommunizieren nicht direkt miteinander. Die Kanten 25 sind in der Nähe der Einlassöffnung 4 in dem dritten genuteten Weg 39 herausgearbeitet, und verbinden die Trennwände 48 in den offenen Wegen 53 verbindet, und die Kanten 25 sind in der Nähe der Auslassöffnung 5 im vierten genuteten Weg 41 aus dem gleichen Grund herausgearbeitet, wie in Bezug auf das erste Plattenbauteil 50 beschrieben.
Ein zweiter genuteter Weg 45, bei dem ein Ende mit der Auslassöffnung 5 kommuniziert, und das andere Ende zu einer Position verläuft, die dem Satz durchgehender Löcher 27 des zweiten Plattenbauteils 51 entspricht, ist auf einer Rückseite des dritten Plattenbauteils 52 herausgearbeitet. Zudem ist ein sechster genuteter Weg 47 gesondert von dem zweiten genuteten Weg 45 auf der Rückseite des dritten Plattenbauteils 52 herausgearbeitet.
Der erste genutete Weg 35, der auf der Vorderseite des ersten Plattenbauteils 50 herausgearbeitet ist, und der sechste genutete Weg 47, der auf der Rückseite des dritten Plattenbauteils 52 herausgearbeitet ist, kommunizieren miteinander über die offenen Wege 53, die in dem zweiten Plattenbauteil 51 herausgearbeitet sind. Der zweite genutete Weg 45 ist durch Trennwände 25 nur in der Nähe des anderen Endes davon und in der Nähe der Auslassöffnung 5 unterteilt, und der sechste genutete Weg 47 ist durch Kanten 25 nur in der Nähe der Einlassöffnung 47 geteilt, und zwar aus dem beschriebenen Grund.
Der dritte genutete Weg 39 auf der Rückseite des zweiten Plattenbauteils 51 ist so herausgearbeitet, dass er mit dem ersten genuteten Weg 35 des ersten Plattenbauteils 50 übereinstimmt, und der vierte genutete Weg 41 ist so herausgearbeitet, dass er mit dem zweiten genuteten Weg 45 übereinstimmt, der auf der Rückseite des dritten Plattenbauteils 52 herausgearbeitet ist. Die in den genuteten Wegen herausgearbeiteten Kanten 25 und die Trennwände 48 in den offenen Wegen 53 in den ersten bis dritten Plattenbauteilen 50 bis 52 sind mit der Oberfläche oder den Kanten des gegenüberliegenden Plattenbauteils verbunden, wenn die drei Plattenbauteile 50 bis 52 miteinander verbunden sind.
Die Kanten 25 in dem ersten genuteten Weg 35 des ersten Plattenbauteils 40 sind mit den Kanten 25 in dem dritten genuteten Weg 39 verbunden, und die Trennwand 48 in dem offenen Weg 53 des zweiten Plattenbauteils 51, und die Kanten 25 des sechsten genuteten Wegs 47 sind mit den Trennwänden 48 verbunden. Die Kanten 25 des vierten genuteten Wegs 41 des zweiten Plattenbauteils 51 sind mit den Kanten 25 in dem zweiten genuteten Weg 45 des dritten Plattenbauteils 52 verbunden. Die Brückenabschnitte 28 zwischen den durchgehenden Löchern 27 des zweiten Plattenbauteils 51 sind so angeordnet, dass sie den Kanten 25 des ersten genuteten Wegs 35 des ersten Plattenbauteils 50, und den Kanten 25 des zweiten genuteten Wegs 45 des dritten Plattenbauteils 52, die mit diesen Kanten 25 verbunden werden müssen, gegenüberliegen, wenn die drei Plattenbauteile miteinander verbunden werden.
Die Trennwände 48, die in dem offenen Strömungsweg 53 des zweiten Plattenbauteils 51 herausgearbeitet sind, sind genauso dick wie das Plattenbauteil 51. Ein Ende jeder Trennwand 48 ist mit einem Bodenabschnitt 48 und der Kante 25 des dritten genuteten Wegs 39 verbunden, die einstückig mit dem zweiten Plattenbauteil 51 gehalten werden soll.
In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt des Durchlaufs aus den durchgehenden Löchern 27 zur Auslassöffnung 5 zum Auslassen des Kühlmittels kurz gemacht, und daher wird ein Druckverlust des Kühlmittels in dem Auslassdurchlauf reduziert. Folglich werden zur Vergrößerung des Querschnitts eines Anteils des Durchlaufs für die Zufuhr des Kühlmittels aus der Einlassöffnung 4 zu den durchgehenden Löchern 27 die offenen Wege 53 für den Zufuhr-Durchlauf in dem zweiten Plattenbauteil 51 bereitgestellt, jedoch wird kein fünfter genuteter Weg für den Auslassdurchlauf im ersten Plattenbauteil 50 bereitgestellt.
Die jeweilige Tiefe der Nuten der ersten, zweiten, dritten, vierten und sechsten genuteten Wege 35, 45, 39, 41 und 47 ist größer als die halbe Dicke jedes Plattenbauteils, auf dem der genutete Weg herausgearbeitet ist. Mit dieser Einstellung der Tiefen der Nute können die Außenränder der Plattenbauteile, die genuteten Wege, die offenen Wege, die Einlassöffnung, die Auslassöffnung und der Satz durchgehender Löcher gleichzeitig herausgearbeitet werden, wie es in Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben ist.
Da die Dicke der Plattenbauteile, d.h. das Materialmetallblech, gewöhnlich 200 μm bis 500 μm beträgt, wird die Tiefe jeder Nut größer als 100 μm gemacht. Die Breite jeder Nut in einem Bereich nahe des zu kühlenden Gegenstandes wird auf nicht weniger als die doppelte Tiefe jeder Nut und nicht mehr als die dreifache Tiefe jeder Nut eingestellt, und die Breite jeder Nut in einem Bereich nahe der Einlassöffnung 4 und der Auslassöffnung 5 wird auf nicht mehr als 1000 μm eingestellt.
Die Breite des offenen Wegs 53 und auch die Länge einer Seite eines rechteckigen Querschnitts jedes durchgehenden Lochs 27 ist nicht kleiner als die Dicke des Plattenbauteils. Somit sind die Schnittabmessungen sämtlicher Nute der genuteten Wege (Breiten und Tiefen), die Schnittabmessungen sämtlicher offenen Wege (Breiten und Tiefen, d.h. die Dicke des Plattenbauteils) und die Schnittabmessungen sämtlicher durchgehenden Löcher (Längen der Rechteckseiten) der Plattenbauteile 50 bis 52 größer als 100 μm, so dass man sogenannte "Makrokanäle" erhält.
Die drei Plattenbauteile 50 bis 52 haben die gleichen Rechteckprofile. Die Außenseite 33 jedes Plattenbauteils ist 14 mm lang, und eine zur Außenseite 33 lotrechte Seite ist in dieser Ausführungsform 25 mm lang. Die Einlassöffnung 4 und die Auslassöffnung 5 haben die gleiche Kreisform mit 8 mm Durchmesser. Die Summe 100,5 mm² der Flächen der Einlassöffnung 4 und der Auslassöffnung 5 ist 28,7% der Fläche, 350 mm², des Rechtecks des Plattenbauteils.
Bei dem Kühlgerät dieser Ausführungsform wird die Symmetrie des Durchlaufs in Bezug auf eine Längsmittelebene lotrecht zu den Oberflächen der Plattenbauteile im Vergleich zum Kühlgerät der zweiten Ausführungsform weiter verbessert. Da zudem die Kanten nicht an Bereichen bereitgestellt werden, die sich nahe den Bereichen befinden, die durch die Kanten 25 der ersten und zweiten genuteten Wege 35 und 45 in der Nähe des Satzes durchgehender Löcher 27 geteilt werden, werden die Drücke in den jeweiligen genuteten Wegen gleichmäßig gemacht, so dass das Kühlmittel mit der gleichen Strömungsgeschwindigkeit in den jeweiligen durchgehenden Löchern 27 fließt.
Somit wird der zu kühlende Gegenstand, der in der Nähe der durchgehenden Löcher 27 befestigt ist, gleichmäßig gekühlt. Da zudem die Einlassöffnung 4 und die Auslassöffnung 5 runde Formen haben, werden die allgemein verwendeten O-Ringe zum Abdichten von Bereichen um die Öffnungen angewendet, damit ein Austreten von Kühlmittel sicher verhindert wird.
[Vierte Ausführungsform]
Die 14 bis 16 zeigen Plattenbauteile, die ein Kühlgerät gemäß einer vierten Ausführungsform ausmachen. Ein erstes Plattenbauteil 50, das in der 16 gezeigt ist, ist identisch zum ersten Plattenbauteil 50 in der dritten Ausführungsform, wie es in der 13 gezeigt ist. Ein zweites Plattenbauteil 54, wie es in der 15 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem zweiten Plattenbauteil 51 der ersten Ausführungsform, wie es in der 12 gezeigt ist, dadurch, dass kein offener Weg in dem zweiten Plattenbauteil 54 herausgearbeitet ist. Ein drittes Plattenbauteil 55, wie es in der 14 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem dritten Plattenbauteil 52 der dritten Ausführungsform, wie es in der 11 gezeigt ist, dadurch, dass ein sechster genuteter Weg 47, der auf dem dritten Plattenbauteil 52 herausgearbeitet ist, nicht im dritten Plattenbauteil 55 herausgearbeitet ist.
Ein dritter genuteter Weg 39 ist auf der Rückseite des zweiten Plattenbauteils 54 herausgearbeitet, das auf der Vorderseite des ersten Plattenbauteils 50 so angeordnet ist, dass es mit der Einlassöffnung 4 kommuniziert. Ein vierter genuteter Weg 41 ist auf einer Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 54 herausgearbeitet, das auf einer Rückseite des dritten Plattenbauteils 55 so angeordnet ist, dass es mit der Auslassöffnung 5 kommuniziert. Der dritte genutete Weg 39 und der vierte genutete Weg 41 sind tiefer als die halbe Dicke des zweiten Plattenbauteils 54, und sie kommunizieren nicht direkt miteinander.
Die Kanten 25 des dritten genuteten Wegs 39 sind so angeordnet, dass sie den Kanten 25 des ersten genuteten Wegs 35 des ersten Plattenbauteils 50 gegenüberliegen, und die Kanten 25 des vierten genuteten Wegs 41 sind so angeordnet, dass sie den Kanten 25 des zweiten genuteten Wegs 45 gegenüberstehen.
Ein Querschnitt eines Abschnitts des Durchlaufs zum Zuführen des Kühlmittels in dieser Ausführungsform ist zwar kleiner als bei dem Kühlgerät der dritten Ausführungsform, jedoch wird die mechanische Festigkeit des Kühlgeräts gesteigert, so dass ein Austreten von Kühlmittel sicher verhindert wird, das wahrscheinlich durch Verformung des Kühlgeräts geschieht, da kein offener Weg in dem zweiten Plattenbauteil 54 bereitgestellt wird.
[Fünfte Ausführungsform]
Die 17 bis 19 zeigen Plattenbauteile, die ein Kühlgerät nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung ausmachen.
Das Kühlgerät dieser Ausführungsform umfasst ein erstes Plattenbauteil 56, das in der 19 gezeigt ist, ein zweites Plattenbauteil 57, das in 18 gezeigt ist, und ein drittes Plattenbauteil 58, das in der 17 gezeigt ist. Das zweite Plattenbauteil 57 ist auf dem ersten Plattenbauteil 56 derart angeordnet, dass seine Rückseite mit einer Vorderseite 32 des ersten Plattenbauteils 56 verbunden ist, und das dritte Plattenbauteil 58 ist auf dem zweiten Plattenbauteil 57 derart angeordnet, dass seine Rückseite mit einer Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 57 verbunden ist, so dass die drei Plattenbauteile 56 bis 58 laminiert werden und so das Kühlgerät bilden.
Eine Einlassöffnung 4 und eine Auslassöffnung 5 mit der gleichen Rechteckform sind in jedem der Plattenbauteile 56 bis 58 jeweils an den gleichen Positionen herausgearbeitet. Ein erster genuteter Weg 35, dessen eines Ende mit der Einlassöffnung 4 kommuniziert und das andere Ende in der Nähe einer Außenseite 33 positioniert ist, wird an der Vorderseite des ersten Plattenbauteils 56 herausgearbeitet.
Ein Satz durchgehender Löcher 27 mit Brückenabschnitten dazwischen, sind in dem zweiten Plattenbauteil 57 an einer Position herausgearbeitet, die der Position des anderen Endes des ersten genuteten Wegs 35 entspricht, der auf dem ersten Plattenbauteil 56 herausgearbeitet ist. Ein dritter genuteter Weg 39 ist auf der Rückseite des zweiten Plattenbauteils 57 herausgearbeitet, das auf der Vorderseite des ersten Plattenbauteils 56 angeordnet ist.
Ein zweiter genuteter Weg 44, bei dem ein Ende mit der Auslassöffnung 5 kommuniziert und das andere Ende bis zu einer Position verläuft, die dem Satz durchgehender Löcher 27 des zweiten Plattenbauteils 57 entspricht, wird auf der Rückseite des dritten Plattenbauteils 58 herausgearbeitet, das auf der Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 57 angeordnet ist. Eine Tiefe jeder Nut der ersten, zweiten und dritten genuteten Wege 35, 45 und 39 wird auf mehr als die halbe Dicke des Plattenbauteils eingestellt.
Die ersten, zweiten und dritten genuteten Wege 35, 45 und 39 haben jeweils gekrümmte Abschnitte und auch eine konstante Breite in deren Längsrichtung, so dass ein Druckverlust des Kühlmittels durch plötzliche Ausdehnung oder Reduktion eines Querschnitts des Durchlaufs reduziert wird. Die ersten, zweiten und dritten genuteten Wege 35, 45 und 39 sind jeweils durch Kanten 25 getrennt, so dass eine Anzahl von Nuten 34, 44 und 38 erhalten wird. Die jeweilige Breite der genuteten Wege 35, 45 und 39, welche eine Summe der Breiten der Nuten und Kanten ist, ist entlang der Längsrichtung davon konstant, und eine Breite jeder Nut in jedem genuteten Weg ist entlang der Längsrichtung davon konstant, außer in einem Bereich nächst der Außenseite 33.
Die Kanten 25 zwischen den Nuten 34 und 38 sind miteinander verbunden, und die Kanten 25 zwischen den Nuten 44 sind mit der Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 57 verbunden. Die Kanten 25 sind in der Nähe des Satzes durchgehender Löcher 27 herausgearbeitet, so dass die Nuten 34, 38 und 44 jeweils geteilt werden, und die Fläche der Innenwand des Durchlaufs erhöht wird, so dass die Effizienz des Wärmetauschs zwischen dem zu kühlenden Gegenstand und dem Kühlmittel gesteigert wird.
Die Brückenabschnitte 28 zwischen den durchgehenden Löchern 27 sind mit den Kanten 25 des ersten genuteten Wegs 35 und den Kanten 25 des dritten genuteten Wegs 45 verbunden, wenn die drei Plattenbauteile 56 bis 58 miteinander verbunden sind.
Die jeweilige Breite der genuteten Wege 35, 39, 45, die die Summe der Breiten der Nuten 34, 38, 44 bzw. der Kanten 25 ist, wird auf die gleiche Breite wie beim zu kühlenden Gegenstand eingestellt, d.h. eine Laserdiode, Seitenlängen des Rechteckeinlasses und der Einlassöffnungen 4 und 5 und eine Breite des Satzes der durchgehenden Löcher 27, so dass der Druckverlust des Kühlmittels reduziert wird, der durch eine plötzliche Ausdehnung oder Reduktion des Querschnitts des Durchlaufs für das Kühlmittel verursacht wird.
Übersichten über die gekrümmten Abschnitte der jeweiligen Nuten des ersten, zweiten und dritten genuteten Wegs 35, 45, 39 sind durch konzentrische Bögen umgrenzt, und jeder genutete Weg hat zwei gekrümmte Abschnitte, die durch zwei Sätze konzentrischer Bögen umgrenzt wird. Jeder der konzentrischen Bögen in einem Satz entspricht einem dazugehörigen der konzentrischen Bögen in dem anderen Satz und ist damit verbunden, mit einer gemeinsamen Tangente am Verbindungspunkt.
Die ersten, zweiten und dritten genuteten Wege 35, 45 und 39 haben jeweils gerade Abschnitte, die durch gerade Linien umgrenzt sind, und jede der geraden Linien entspricht einem dazugehörigen der konzentrischen Bögen des gekrümmten Abschnitts und ist damit verbunden, so dass eine Tangente des dazugehörigen konzentrischen Bogens mit einer Richtung der Geraden am Verbindungspunkt zusammenfällt. Die vorstehende Anordnung wird verwendet, so dass der Druckverlust des Kühlmittels, der durch eine Diskontinuität des Durchlaufs verursacht wird, reduziert wird.
Mit der vorstehenden Anordnung dieser Ausführungsform wird der Druckverlust des Kühlmittels, der durch plötzliche Ausdehnung oder Reduktion des Querschnitts des Durchlaufs und durch eine Diskontinuität des Durchlaufs verursacht wird, reduziert.
[Sechste Ausführungsform]
Die 20 bis 22 zeigen Plattenbauteile, die ein Kühlgerät nach einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform ausmachen. In dieser Ausführungsform sind genutete Wege und offene Wege mit gekrümmten Linien zur Reduktion der plötzlichen Ausdehnung oder Reduktion des Querschnitts des Durchlaufs und Diskontinuität des Durchlaufs zusätzlich zu den genuteten Wegen mit den gekrümmten Linien in der fünften Ausführungsform herausgearbeitet.
Insbesondere als Kühlgerät der ersten Ausführungsform hat ein erstes Plattenbauteil 59 einen fünften genuteten Weg 37 zusätzlich zum ersten genuteten Weg 35, und ein zweites Plattenbauteil 60 hat einen vierten genuteten Weg 41, und erste und zweite offene Wege 42 und 43 zusätzlich zum dritten genuteten Weg 39, und das dritte Plattenbauteil 61 hat einen sechsten genuteten Weg 47 auf der Rückseite davon zusätzlich zum sechsten genuteten Weg 45.
Die jeweilige Tiefe der Nuten der ersten bis sechsten genuteten Wege 35, 45, 39, 41, 37 und 47 wird auf mehr als die halbe Dicke jedes Plattenbauteils eingestellt, auf dem der genutete Weg herausgearbeitet wird.
Mit dem Kühlgerät dieser Ausführungsform wird der Querschnitt des Durchlaufs gesteigert, so dass der Druckverlust auf die gleiche Weise verringert wird wie bei der ersten Ausführungsform, und auch der Druckverlust des Kühlmittels, der durch eine plötzliche Ausdehnung oder Reduktion des Querschnitts des Durchlaufs verursacht wird, sowie die Diskontinuität des Durchlaufs werden genauso reduziert wie bei der fünften Ausführungsform, so dass ein Kühlgerät verwirklicht wird mit einem weiter reduzierten Druckverlust durch eine Kombination von Anordnungen der ersten und fünften Ausführungsformen.
[Siebte Ausführungsform]
Die 23 bis 25 zeigen Plattenbauteile, welche ein Kühlgerät gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung ausmachen. Das Kühlgerät dieser Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der fünften Ausführungsform insofern als eine Einlassöffnung 4 und eine Auslassöffnung 5 in jedem der ersten bis dritten Plattenbauteile 62 bis 64 runde Formen haben und ein vierter genuteter Weg 41 auf einer Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 63 herausgearbeitet ist.
Mit dieser Anordnung wird ein Freiheitsgrad der Unterbringung der Einlassöffnung 4 und der Auslassöffnung 5 verglichen mit den quadratischen Einlass- und Auslassöffnungen in den fünften und sechsten Ausführungsformen erhöht, so dass die Größe der Plattenbauteile 62 bis 64 reduziert werden kann. Daher wird die Anzahl der Plattenbauteile, die auf einem Metallblech herausgearbeitet sind, erhöht, so dass die Herstellungskosten des Kühlgeräts gesenkt werden. Die Länge des Durchlaufs wird zudem verkürzt, so dass der Druckverlust des Kühlmittels reduziert wird. Gewöhnlich können darüber hinaus O-Ringe für die runden Einlass- und Auslassöffnungen verwendet werden, so dass ein Austreten von Kühlmittel sicher verhindert wird.
[Achte Ausführungsform]
Die 26 bis 29 zeigen Plattenbauteile, die ein Kühlgerät gemäß einer achten Ausführungsform ausmachen. Das Kühlgerät dieser Ausführungsform umfasst ein erstes Plattenbauteil 29, zwei zweite Plattenbauteile 30a, 30b und ein drittes Plattenbauteil 31.
Das Kühlgerät dieser Ausführungsform umfasst ein erstes Plattenbauteil 29, das in der 29 gezeigt ist, zwei zweite Plattenbauteile 30a und 30b, die in der 27 und 28 gezeigt sind, und ein drittes Plattenbauteil 31, das in der 26 gezeigt ist. Das zweite Plattenbauteil 30a ist auf dem ersten Plattenbauteil 29 so angeordnet, dass eine Rückseite davon mit einer Vorderseite 32 des ersten Plattenbauteils 29 verbunden ist, das zweite Plattenbauteil 30b ist auf dem zweiten Plattenbauteil 30a so angeordnet, dass eine Rückseite davon mit einer Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 30a verbunden ist, und das dritte Plattenbauteil 31 ist auf dem zweiten Plattenbauteil 30b so angeordnet, dass eine Rückseite davon mit einer Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 30b verbunden ist, so dass die vier Plattenbauteile 29, 30a, 30b und 31 laminiert werden und sie so das Kühlgerät bilden.
Das erste Plattenbauteil 29 ist identisch zum ersten Plattenbauteil 29 in der ersten Ausführungsform, wie in der 7 gezeigt. Die beiden zweiten Plattenbauteile 30a und 30b sind identisch zum zweiten Plattenbauteil 30 der ersten Ausführungsform, wie in der 6 gezeigt. Das dritte Plattenbauteil 31 ist identisch zum dritten Plattenbauteil 31 der ersten Ausführungsform, wie in der 5 gezeigt.
Die beiden zweiten Plattenbauteile 30a und 30b haben jeweils erste und zweite offene Wege 42 und 43 mit Trennwänden 48. Die Trennwände 48 der beiden zweiten Plattenbauteile 30a und 30b sind miteinander verbunden, so dass eine Verformung des Kühlgeräts, die möglicherweise durch das Vorhandensein der offenen Wege 42 und 43 verursacht wird, verhindert wird, wenn die vier Plattenbauteile 29, 30a, 30b und 31 miteinander verbunden sind.
Die Brückenabschnitte 28 zwischen dem Satz durchgehender Löcher 27 der beiden zweiten Plattenbauteile 30a und 30b sind miteinander verbunden, so dass sie die Dispersion von Wärme aus dem zu kühlenden Gegenstand zu den Plattenbauteilen steigern, damit die Kühlfähigkeit des Kühlgeräts verbessert wird.
Das Kühlgerät dieser Ausführungsform ist zwar aufgrund des zusätzlichen zweiten Plattenbauteils dicker als dasjenige der ersten bis siebten Ausführungsformen, jedoch wird der Querschnitt des Durchlaufs des Kühlmittels durch die genuteten und offenen Wege des zusätzlichen zweiten Plattenbauteils weiter gesteigert, so dass der Druckverlust des Kühlmittels weiter reduziert wird.
In dieser Ausführungsform wird eine Anzahl zweiter Plattenbauteile 30a und 30b, die identisch zum zweiten Plattenbauteil 30 in der ersten Ausführungsform sind, zur Herstellung des Kühlgeräts verwendet. Entsprechend kann eine Anzahl der zweiten Plattenbauteile, die identisch zum zweiten Plattenbauteil 60 in der sechsten Ausführungsform ist, verwendet werden, so dass man ein Kühlgerät mit einem weiter reduzierten Druckverlust von Kühlmittel erhält.
[Neunte Ausführungsform]
Die 30 bis 33 zeigen Plattenbauteile, die ein Kühlgerät gemäß einer neunten Ausführungsform ausmachen. Das Kühlgerät dieser Ausführungsform umfasst ein ersten Plattenbauteil 50, zwei zweite Plattenbauteile 51, 65 und ein drittes Plattenbauteil 52.
Das Kühlgerät dieser Ausführungsform umfasst ein erstes Plattenbauteil 50, das in der 33 gezeigt ist, zwei zweite Plattenbauteile 51 und 65, die in der 32 und 31 gezeigt sind, und ein drittes Plattenbauteil 52, das in der 30 gezeigt ist. Das zweite Plattenbauteil 51 ist auf dem ersten Plattenbauteil 50 so angeordnet, dass seine Rückseite mit einer Vorderseite 32 des ersten Plattenbauteils 50 verbunden ist, das zweite Plattenbauteil 65 ist auf dem zweiten Plattenbauteil 51 so angeordnet, dass seine Rückseite mit einer Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 51 verbunden ist, und das dritte Plattenbauteil 52 ist auf dem zweiten Plattenbauteil 65 so angeordnet, dass seine Rückseite mit einer Vorderseite des zweiten Plattenbauteils 65 verbunden ist, so dass die vier Plattenbauteile 50, 51, 65 und 52 laminiert werden und das Kühlgerät erhalten wird.
Das erste Plattenbauteil 50 ist identisch zum ersten Plattenbauteil 50 in der dritten Ausführungsform, wie es in der 13 gezeigt ist, und das zweite Plattenbauteil 51 ist identisch zum zweiten Plattenbauteil in der dritten Ausführungsform, das in der 12 gezeigt ist. Das zusätzliche zweite Plattenbauteil 65 hat eine ähnliche Struktur wie das zweite Plattenbauteil 51 in der dritten Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch insofern davon, als das zweite Plattenbauteil 65 einen zusätzlichen offenen Weg 66 hat. Das dritte Plattenbauteil 52 ist identisch zum dritten Plattenbauteil 52 in der dritten Ausführungsform, wie es in der 11 gezeigt ist.
Eine Anzahl von zweiten Plattenbauteilen 51 und 65 mit identischer oder ähnlicher Struktur wie das zweite Plattenbauteil in der dritten Ausführungsform werden verwendet, so dass man das Kühlgerät dieser Ausführungsform erhält, und man so den Druckverlust des Kühlmittels weiter reduziert.
[Zehnte Ausführungsform]
Ein Kühlgerät, das eine Lichtquellenvorrichtung als zehnte Ausführungsform der Erfindung ausmacht, wird anhand der 34 und 35 beschrieben. Wie in den 34 und 35 gezeigt, hat ein Kühlgerät 67 einen laminierten Körper, der durch die Plattenbauteile 29 bis 31 gemäß dieser Ausführungsform aufgebaut wird. Ein Laserdioden (LD)-Barren 2 mit einer Epitaxialschicht und einer Halbleitersubstratschicht wird auf dem dritten Plattenbauteil 31, das die oberste Schicht des Kühlgeräts 67 ist, zusammen mit der Vorderseite 11 des Kühlgeräts 67 befestigt, so dass eine Elektrode, die auf der Epitaxialschicht gebildet wird, nach unten geführt wird, indem mit einer Legierung aus Blei und Zinn (Pb-Sn) gelötet wird.
In dem Fall, bei dem Plattenbauteile 29 bis 31 miteinander durch Löten verbunden werden, kann der Laserdiodenbarren 2 direkt auf die obere Oberfläche des dritten Plattenbauteils 31 mit einer Lötbeschichtung gelötet werden. In dieser Ausführungsform ist der Laserdiodenbarren 2 jedoch elektrisch und thermisch an das Kühlgerät 67 über einen Submount 69 angeschlossen, der zwischen dem Laserdiodenbarren 2 und dem Kühlgerät angeordnet ist. Der Submount besteht aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie sauerstofffreiem Kupfer, und hat beiderseits Lötschichten.
Mit dieser Anordnung wird ein Löschritt des Laserdiodenbarrens 2 auf dem Kühlgerät 67 vereinfacht, so dass die Herstellungskosten und die Spannung des Laserdiodenbarrens 2, die durch einen Unterschied der Wärmeausdehnung des Laserdiodenbarrens 2 und des Kühlgeräts 67 verursacht werden, reduziert werden.
Eine Metallplatte 71 ist über eine Isolierplatte 70 auf der Vorderseite des dritten Plattenbauteils 31 befestigt. Eine Elektrode, die auf der Halbleiterschicht des Laserdiodenbarrens 2 herausgearbeitet ist, ist elektrisch über eine in der 35 nicht gezeigte Metallfolie oder eine Leitung an die Metallplatte 71 angeschlossen.
Die Metallplatte 71 ist so angeordnet, dass sie in die Nähe des Laserdiodenbarrens 2 verläuft, so dass die andere Elektrode, die auf der Halbleiterschicht des Laserdiodenbarrens 2 herausgearbeitet ist, direkt an die Metallplatte 71 angeschlossen ist, so dass die Anzahl der Teile reduziert wird. Jede der Metallplatten 71 und Isolierplatten 70 hat eine Öffnung, die größer ist als die Einlassöffnung 4 und die Auslassöffnung 5 des Kühlgeräts 67, sowie ein Dichtungsbauteil 72, mit dem ein Austreten von Kühlmittel an der Öffnung verhindert wird.
Mit der vorstehenden Anordnung wird der Laserdiodenbarren 2 mit elektrischem Strom versorgt, indem elektrischer Strom zwischen der Rückseite des Kühlgeräts 67, d.h. der Rückseite des ersten Plattenbauteils 29, und der Metallplatte 71 zugeführt wird.
Gleichzeitig wird Kühlmittel von der Einlassöffnung 4 zugeführt und aus der Auslassöffnung 5 durch den Durchlauf ausgelassen, der in dem Kühlgerät 67 herausgearbeitet ist, so dass der Laserdiodenbarren 2 gekühlt wird. Somit wird die Lichtquellenvorrichtung 68 zum Erzeugen des gewünschten Laserstrahls erhalten.
Eine Anzahl der Lichtquellenvorrichtungen 68 ist so gestapelt, dass jeweilige Laserdiodenbarren 2 elektrisch in Reihe angeschlossen sind, so dass eine Laserdiodenanordnung und jeweilige Einlassöffnungen 4 und Auslassöffnungen 5 in Reihe ausgerichtet sind, so dass gemeinsame Einlass- und Auslassöffnungen zum Zuführen und Auslassen von Kühlmittel zum bzw. aus dem Kühlgerät 67 herausgearbeitet werden, damit ein Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung verwirklicht wird.
Das erfindungsgemäße Kühlgerät 67 hat eine hinreichende mechanische Festigkeit mit einer dünnen Dicke und einem niedrigen Druckverlust in der Vorrichtung. Ist zudem eine größere Zahl von Kühlgeräten gestapelt, so dass die Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung erhalten wird, sind ein Druckverlust in dem Kühlmittel-Zufuhrweg, der durch die aneinander angeschlossenen Einlassöffnungen 4 gebildet wird, und dem Kühlmittelauslassweg, der durch die aneinander angeschlossenen Auslassöffnungen 5 gebildet wird, niedrig, da die Flächen der Einlassöffnung 4 und der Auslassöffnung 5 groß sind. Neben den vorstehenden Merkmalen wird eine hinreichende Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels, die zum Kühlen der Laserdiodenbarren notwendig ist, verwirklicht, so dass ein eine hervorragende Kühlwirkung billig erhalten wird. Somit wird die Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung mit einer großen Beleuchtungsfläche mit hoher Verlässlichkeit und hoher Ausgangslichtdichte billig verwirklicht.
Eine Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung kann durch das Kühlgerät erhalten werden, das die Plattenbauteile 29 bis 31 der ersten Ausführungsform umfasst, sowie das Kühlgerät, das die Plattenbauteile 29, 49 und 31 der zweiten Ausführungsform umfasst, das Kühlgerät, das die Plattenbauteile 50 bis 52 der dritten Ausführungsform umfasst, das Kühlgerät, das die Plattenbauteile 50, 54 und 55 der vierten Ausführungsform umfasst, das Kühlgerät, das die Plattenbauteile 56 bis 58 der fünften Ausführungsform umfasst, das Kühlgerät, das die Plattenbauteile 59 bis 61 der sechsten Ausführungsform umfasst, das Kühlgerät, das die Plattenbauteile 62 bis 64 der siebten Ausführungsform umfasst, das Kühlgerät, das die vier Plattenbauteile 29 bis 31 der achten Ausführungsform umfasst, und das Kühlgerät, das die vier Plattenbauteile 50 bis 52 und 65 der neunten Ausführungsform umfasst.

Claims

Kühlgerät zum Kühlen eines thermisch damit verbundenen zu kühlenden Gegenstandes, indem ein Kühlmittel durch einen darin gebildeten Durchlauf geleitet wird, umfassend: ein erstes Plattenbauteil (29, 50, 59, 62), bei dem eine Einlassöffnung (4) zum Einlassen des Kühlmittels und ein erster genuteter Weg (35) auf einer Oberfläche davon herausgearbeitet sind, die sich von dem einem mit der Einlassöffnung (4) kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstreckt, das in der Nähe der peripheren Seite des ersten Plattenbauteils positioniert ist; ein zweites Plattenbauteil (30, 49, 51, 54, 60, 63), bei dem eine auf der einen Oberfläche des ersten Plattenbauteils angeordnete Oberfläche einen Satz durchgehender Löcher (27) aufweist, die an einer Position herausgearbeitet sind, die dem anderen Ende des ersten genuteten Wegs (35) des ersten Plattenbauteils entspricht; und ein drittes Plattenbauteil (31, 52, 55, 61, 64), bei dem eine auf der anderen Oberfläche des zweiten Plattenbauteils angeordnete Oberfläche eine Auslassöffnung (5) zum Auslassen des Kühlmittels und einen zweiten genuteten Weg (45) aufweist, die auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet sind, und die sich von dem einem mit der Auslassöffnung (5) kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstreckt, das so positioniert ist, dass es dem Satz durchgehender Löcher (27) entspricht, die in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind; dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Plattenbauteil zudem aufweist einen dritten genuteten Weg (39), der auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet ist, einen vierten genuteten Weg (41 ), der auf der anderen Oberfläche davon herausgearbeitet ist, und mindestens einen offenen Weg, der von der einen Oberfläche zur anderen Oberfläche davon geöffnet ist; und die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile zur Laminierung miteinander verbunden sind, so dass die ersten, zweiten, dritten und vierten genuteten Wege (35, 45, 39, 41), der Satz durchgehender Löcher (27) und mindestens ein offener Weg (42, 43, 53) zusammen den Durchlauf für das Kühlmittel bilden.
Kühlgerät nach Anspruch 1, wobei das zweite Plattenbauteil zudem eine Einlassöffnung (4) und eine Auslassöffnung (5) hat, die so positioniert sind, dass sie der Einlassöffnung (4) und der Auslassöffnung (5), die im ersten Plattenbauteil bzw. im dritten Plattenbauteil herausgearbeitet sind, entsprechen, und der mindestens eine offene Weg (42, 43, 53) mit der Einlassöffnung (4) oder der Auslassöffnung (5), die in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind, über den dritten genuteten Weg (39) oder den vierten genuteten Weg (41) kommuniziert.
Kühlgerät nach Anspruch 2, wobei die Einlassöffnung (4) oder Auslassöffnung (5), die nicht mit dem mindestens einen offenen Weg (42, 43, 53) über den dritten genuteten Weg (39) oder vierten genuteten Weg (41) kommuniziert, mit dem dritten genuteten Weg (39) oder vierten genuteten Weg (41) kommuniziert, der nicht direkt mit dem mindestens einen offenen Weg kommuniziert.
Kühlgerät nach Anspruch 2, wobei das zweite Plattenbauteil mindestens zwei offene Wege (42, 43) hat, und einer der offenen Wege mit der Einlassöffnung (4) oder der Auslassöffnung (5), die in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind, über den dritten genuteten Weg (39) kommuniziert, und ein anderer der offenen Wege mit der Einlassöffnung (4) oder der Auslassöffnung (5), die nicht mit einem der offenen Wege über den dritten genuteten Weg (39) kommunizieren, über den vierten genuteten Weg (41) kommuniziert.
Kühlgerät nach Anspruch 1, wobei das erste Plattenbauteil zudem einen fünften genuteten Weg (37) hat, der nicht direkt mit dem ersten genuteten Weg auf der einen Oberfläche davon kommuniziert.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der zweite genutete Weg (45) auf der einen Oberfläche des dritten Plattenbauteils und der fünfte genutete Weg (37) auf der einen Oberfläche des ersten Plattenbauteils über mindestens einen offenen Weg (42, 43) in dem zweiten Plattenbauteil miteinander kommunizieren.
Kühlgerät nach Anspruch 5, wobei das dritte Plattenbauteil zudem einen sechsten genuteten Weg (47) aufweist, der nicht direkt mit dem zweiten genuteten Weg (45) auf der Oberfläche davon kommuniziert.
Kühlgerät nach Anspruch 7, wobei der erste genutete Weg (35) auf der einen Oberfläche des ersten Plattenbauteils und der sechste genutete Weg (47), der auf der einen Oberfläche des dritten Plattenbauteils herausgearbeitet ist, über mindestens einen offenen Weg (42, 43, 53) in dem zweiten Plattenbauteil miteinander kommunizieren.
Kühlgerät nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine offene Weg (42, 43, 53) in dem zweiten Plattenbauteil Trennwände (48) aufweist, deren Dicke im Wesentlichen gleich der Dicke des zweiten Plattenbauteils ist, so dass der offene Weg geteilt wird.
Kühlgerät nach Anspruch 9, wobei jeweils ein Ende der Trennwände (48) mit einem unteren Abschnitt oder einer Kante des dritten genuteten Wegs (39) oder vierten genuteten Wegs (40) verbunden ist, so dass sie in einem Stück mit dem zweiten Plattenbauteil gehalten werden.
Kühlgerät nach Anspruch 9, wobei mindestens ein Teil der Trennwände (48) des mindestens einen offenen Wegs so positioniert ist, dass er mit mindestens einem Teil der Kanten verbunden ist, die in den ersten, zweiten, fünften und sechsten genuteten Wegen herausgearbeitet sind.
Kühlgerät nach Anspruch 1, wobei eine Anzahl zweiter Plattenbauteile (30a, 30b, 51, 56) zwischen dem ersten Plattenbauteil und dem dritten Plattenbauteil angeordnet ist.
Kühlgerät nach Anspruch 12, wobei mindestens zwei der Anzahl zweiter Plattenbauteile im Wesentlichen identisch zueinander sind.
Kühlgerät nach Anspruch 12, wobei jedes der Anzahl zweiter Plattenbauteile (30a, 30b, 51, 56) mindestens einen offenen Weg (41, 43, 53) mit Trennwänden (48) aufweist, und die Trennwände (48) benachbarter zweiter Plattenbauteile im Wesentlichen in der gleichen Position zu den jeweiligen zweiten Plattenbauteilen angeordnet sind, so dass sie miteinander verbunden sind.
Kühlgerät nach Anspruch 12, wobei jedes der Anzahl zweiter Plattenbauteile (30a, 30b, 51, 65) einen Satz durchgehender Löcher (27) mit Brückenabschnitten (28) dazwischen aufweist, und die Brückenabschnitte (28) benachbarter zweiter Plattenbauteile in der gleichen Position zu den jeweiligen zweiten Plattenbauteilen angeordnet sind, so dass sie miteinander verbunden sind.
Kühlgerät nach Anspruch 7, wobei eine Tiefe von mindestens einem der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten genuteten Wege größer als die halbe Dicke des Plattenbauteils ist, auf dem der genutete Weg herausgearbeitet ist.
Kühlgerät nach Anspruch 16, wobei der dritte genutete Weg (39) und der vierte genutete Weg (41) eine größere Tiefe als die halbe Dicke des zweiten Plattenbauteils aufweist, und sie nicht miteinander kommunizieren.
Kühlgerät nach Anspruch 7, wobei mindestens einer der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten genuteten Wege einen Abschnitt aufweist, der durch eine Anzahl Nuten herausgearbeitet ist, die durch Kanten (25) unterteilt werden, welche an das den Kanten (25) gegenüberstehende Plattenbauteil gebunden sind.
Kühlgerät nach Anspruch 1, wobei der Satz durchgehender Löcher (27) eine Reihe winziger Löcher mit Brückenabschnitten (28) dazwischen umfasst, wobei die Brückenabschnitte (28) derart positioniert sind, dass sie den Positionen der Kanten (25) entsprechen, die an dem anderen Ende des ersten genuteten Wegs (35) oder dem anderen Ende des zweiten genuteten Wegs (45) herausgearbeitet sind, so dass sie miteinander verbunden sind.
Kühlgerät nach Anspruch 18, wobei mindestens ein Paar Kanten, die in den ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten genuteten Wege auf gegenüber stehenden Oberflächen des ersten, zweiten und dritten Plattenbauteils herausgearbeitet sind, Abschnitte aufweisen, die so positioniert sind, dass sie gegenüber stehen und miteinander verbunden werden können.
Kühlgerät zum Kühlen eines thermisch damit verbundenen zu kühlenden Gegenstandes, indem ein Kühlmittel durch einen darin gebildeten Durchlauf geleitet wird, umfassend: ein erstes Plattenbauteil (56, 59, 62), bei dem eine Einlassöffnung (4) zum Einlassen des Kühlmittels und ein erster genuteter Weg (35) auf einer Oberfläche davon herausgearbeitet sind, die sich von dem einem mit der Einlassöffnung (4) kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstreckt, das in der Nähe der peripheren Seite des ersten Plattenbauteils positioniert ist; ein zweites Plattenbauteil (57, 60, 63), bei dem eine auf der einen Oberfläche des ersten Plattenbauteils angeordnete Oberfläche einen Satz durchgehender Löcher (27) aufweist, die an einer Position herausgearbeitet sind, die dem anderen Ende des ersten genuteten Wegs (35) des ersten Plattenbauteils entspricht; und ein drittes Plattenbauteil (58, 61, 64), bei dem eine auf der anderen Oberfläche des zweiten Plattenbauteils angeordnete Oberfläche eine Auslassöffnung (5) zum Auslassen des Kühlmittels und einen zweiten genuteten Weg (45) aufweist, die auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet sind, und die sich von dem einem mit der Auslassöffnung (5) kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstreckt, das so positioniert ist, dass es dem Satz durchgehender Löcher (27) entspricht, die in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer von dem genuteten Weg (35) und dem zweiten genuteten Weg (45) einen gekrümmten Abschnitt und eine im Wesentlichen konstante Breite entlang einer Längsrichtung davon aufweist, wobei das zweite Plattenbauteil (57, 60, 63) einen genuteten Weg auf mindestens einer Oberfläche davon hat; und die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile zur Laminierung miteinander verbunden sind, so dass die genuteten Wege und der Satz der durchgehenden Löcher (27) zusammen einen Durchlauf für das Kühlmittel bilden.
Kühlgerät nach Anspruch 21, wobei das zweite Plattenbauteil einen dritten genuteten Weg (39) aufweist, der auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet ist.
Kühlgerät nach Anspruch 22, wobei mindestens ein Teil des dritten genuteten Weges (39) so angeordnet ist, dass er mindestens einem Teil des ersten genuteten Wegs (35) gegenübersteht.
Kühlgerät nach Anspruch 22 oder 23, wobei das zweite Plattenbauteil eine Einlassöffnung (4) zum Einlassen des Kühlmittels aufweist, und der dritte genutete Weg (39) mit der Einlassöffnung (4) in dem zweiten Plattenbauteil kommuniziert.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei das zweite Plattenbauteil einen vierten genuteten Weg (41) aufweist, der auf der anderen Oberfläche davon gebildet ist.
Kühlgerät nach Anspruch 25, wobei mindestens ein Teil des vierten genuteten Wegs (41) so angeordnet ist, dass er mindestens einem Teil des zweiten genuteten Weg (45) gegenüber steht.
Kühlgerät nach Anspruch 25 oder 26, wobei das zweite Plattenbauteil eine Auslassöffnung (5) zum Auslassen des Kühlmittels hat und der vierte genutete Weg (41) mit der Auslassöffnung (5) im zweiten Plattenbauteil kommuniziert.
Kühlgerät nach Anspruch 21, wobei eine Tiefe von mindestens einem der ersten und zweiten genuteten Wege (35, 45) größer als die halbe Dicke des Plattenbauteils ist, auf dem der genutete Weg herausgearbeitet ist.
Kühlgerät nach Anspruch 28, wobei das zweite Plattenbauteil einen dritten genuteten Weg (39) auf der einen Oberflache davon und einen vierten genuteten Weg (41) auf der anderen Oberfläche davon aufweist, und der dritte genutete Weg (39) und der vierte genutete Weg (41) eine größere Tiefe als die halbe Dicke des zweiten Plattenbauteils haben und sie nicht direkt miteinander kommunizieren.
Kühlgerät nach Anspruch 21, wobei mindestens einer der ersten und zweiten genuteten Wege einen Abschnitt aufweist, der durch eine Anzahl Nuten herausgearbeitet ist, welche durch Kanten (25) unterteilt werden, die mit dem den Kanten (25) gegenüber stehenden Plattenbauteil verbunden sind.
Kühlgerät nach Anspruch 21, wobei das zweite Plattenbauteil einen dritten genuteten Weg (39) auf der einen Oberfläche davon und einen vierten genuteten Weg (41) auf der anderen Oberfläche davon aufweist, und mindestens einer der ersten, zweiten, dritten und vierten genuteten Wege einen Abschnitt aufweist, der durch eine Anzahl von Nuten herausgearbeitet ist, die durch Kanten (25) unterteilt sind, die mit dem den Kanten (25) gegenüber stehenden Plattenbauteil verbunden sind, wobei jede Nut eine konstante Breite in Längsrichtung davon aufweist.
Kühlgerät nach Anspruch 31, wobei eine Breite von jedem der ersten bis vierten genuteten Wege erhalten wird durch Addieren der Summe der Breiten der Nuten und der Summe der Kanten (25) zwischen den Nuten.
Kühlgerät nach Anspruch 21, wobei die Breite von mindestens einem der ersten und zweiten genuteten Wege (35, 45) im Wesentlichen gleich der Breite eines Heizabschnitts des zu kühlenden Gegenstandes ist.
Kühlgerät nach Anspruch 21, wobei die Einlassöffnung (4) und die Auslassöffnung (5) jeweils eine Rechteckform aufweisen, wobei die Länge einer Seite im Wesentlichen gleich der Breite des damit kommunizierenden Wegs ist.
Kühlgerät nach Anspruch 21, wobei die Einlassöffnung (4) und die Auslassöffnung (5) jeweils eine Kreisform aufweisen, deren Durchmesser im Wesentlichen gleich der Breite des damit kommunizierenden genuteten Wegs ist.
Kühlgerät nach Anspruch 21, wobei die Breiten des ersten genuteten Wegs (35) und des zweiten genuteten Wegs (45) im Wesentlichen gleich der Breite des Satzes durchgehender Löcher (27) ist, die im zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind.
Kühlgerät nach Anspruch 21, wobei mindestens einer der ersten und zweiten genuteten Wege (35, 45) einen gekrümmten Abschnitt aufweist, der von konzentrischen Bögen umgrenzt ist.
Kühlgerät nach Anspruch 37. wobei mindestens einer der ersten und zweiten genuteten Wege (35, 45) eine Anzahl gekrümmter Abschnitte aufweist, die durch Sätze konzentrischer Bögen umgrenzt sind, wobei jeder der konzentrischen Bögen in einem Satz mit einem dazugehörigen Satz konzentrischer Bögen in einem Nachbarsatz verbunden ist, und die eine gemeinsame Tangente an ihrer Verbindungsstelle aufweisen.
Kühlgerät nach Anspruch 37 oder 38, wobei die Nuten von mindestens einem der ersten bis vierten genuteten Wege eine geraden Abschnitt aufweisen, der von geraden Linien umgrenzt ist, wobei die Linien jeweils mit einem dazugehörigen der konzentrischen Bögen des gekrümmten Abschnitts verbunden sind, und zu einer Tangente des dazugehörigen der konzentrischen Bögen an ihrer Verbindungsstelle gerichtet sind.
Kühlgerät nach Anspruch 21, wobei der Satz durchgehender Löcher (27) eine Reihe winziger Löcher mit Brückenabschnitten (28) dazwischen umfasst, wobei die Brückenabschnitte (28) derart positioniert sind, dass sie den Positionen der Kanten (25) entsprechen, die am anderen Ende des ersten genuteten Wegs (35) oder am anderen Ende des zweiten genuteten Wegs (45) herausgearbeitet sind, so dass sie miteinander verbunden sind.
Kühlgerät nach Anspruch 21, wobei das zweite Plattenbauteil zudem aufweist einen dritten genuteten Weg (39), der auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet ist, und einen vierten genuteten Weg (41), der auf der anderen Oberfläche davon herausgearbeitet ist, und mindestens ein Paar Kanten (25), die in den ersten, zweiten, dritten und vierten genuteten Wegen auf gegenüber stehenden Oberflächen der ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile herausgearbeitet sind, Abschnitte aufweisen, die so gegenüber stehen, dass sie miteinander verbunden werden können.
Kühlgerät zum Kühlen eines thermisch damit verbundenen zu kühlenden Gegenstandes, indem ein Kühlmittel durch einen darin gebildeten Durchlauf geleitet wird, umfassend: ein erstes Plattenbauteil (29, 50, 59, 62), bei dem eine Einlassöffnung (4) zum Einlassen des Kühlmittels und ein erster genuteter Weg (35) auf einer Oberfläche davon herausgearbeitet sind, die sich von dem einem mit der Einlassöffnung (4) kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstreckt, das in der Nähe der peripheren Seite des ersten Plattenbauteils positioniert ist; ein zweites Plattenbauteil (30, 49, 51, 54, 60, 63), bei dem eine Oberfläche auf der einen Oberfläche des ersten Plattenbauteils angeordnet ist, mit einem Satz durchgehender Löcher (27), die an einer Position herausgearbeitet sind, die dem anderen Ende des ersten genuteten Wegs (35) des ersten Plattenbauteils entspricht; und ein drittes Plattenbauteil (31, 52, 55, 61, 64), bei dem eine auf der anderen Oberfläche des zweiten Plattenbauteils angeordnete Oberfläche eine Auslassöffnung (5) zum Auslassen des Kühlmittels und einen zweiten genuteten Weg (45) aufweist, die auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet sind, und die sich von dem einem mit der Auslassöffnung (5) kommunizierenden Ende zum anderen Ende erstreckt, das so positioniert ist, dass es dem Satz durchgehender Löcher (27) entspricht, die in dem zweiten Plattenbauteil herausgearbeitet sind; dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Plattenbauteil zudem aufweist einen dritten genuteten Weg (39), der auf der einen Oberfläche davon herausgearbeitet ist, einen vierten genuteten Weg (41), der auf der andern Oberfläche davon herausgearbeitet ist, und der dritte genutete Weg (39) und der vierte genutete Weg (41) eine größere Tiefe als die halbe Dicke des zweiten Plattenbauteils aufweisen und sie nicht direkt miteinander kommunizieren; und die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile zur Laminierung verbunden sind, so dass die ersten, zweiten, dritten und vierten genuteten Wege (35, 45, 39, 41) und der Satz durchgehender Löcher (27) zusammen den Durchlauf für das Kühlmittel bilden.
Kühlgerät nach Anspruch 42, wobei mindestens ein Teil des dritten genuteten Wegs (39) so angeordnet ist, dass er mindestens einem Teil des ersten genuteten Wegs (35) gegenüber steht.
Kühlgerät nach Anspruch 42, wobei mindestens ein Teil des vierten genuteten Wegs (41) so angeordnet ist, dass er mindestens einem Teil des zweiten genuteten Weg (45) gegenüber steht.
Kühlgerät nach Anspruch 42, wobei das zweite Plattenbauteil eine Einlassöffnung (4) zum Einlassen des Kühlmittels aufweist, und der dritte genutete Weg (39) mit der Einlassöffnung (4) in dem zweiten Plattenbauteil kommuniziert.
Kühlgerät nach Anspruch 42, wobei das zweite Plattenbauteil eine Auslassöffnung (5) zum Auslassen des Kühlmittels aufweist, und der vierte genutete Weg (41) mit der Auslassöffnung (5) in dem zweiten Plattenbauteil kommuniziert.
Kühlgerät nach Anspruch 42, wobei mindestens einer der ersten, zweiten, dritten und vierten genuteten Wege einen Abschnitt hat, der durch eine Anzahl von Nuten herausgebildet ist, die durch Kanten (25) geteilt werden, die mit dem den Kanten gegenüber stehenden Plattenbauteil verbunden sind.
Kühlgerät nach Anspruch 42, wobei der Satz durchgehender Löcher (27) einen Satz winziger Löcher mit Brückenabschnitten (28) dazwischen aufweist, wobei die Brückenabschnitte so positioniert sind, dass sie den Positionen der Kanten (25) entsprechen, die an dem anderen Ende des ersten genuteten Wegs (35) oder dem anderen Ende des zweiten genuteten Wegs (45) herausgearbeitet sind, so dass sie miteinander verbunden werden können.
Kühlgerät nach Anspruch 47, wobei mindestens ein Paar Kanten (25), die in den ersten, zweiten, dritten und vierten genuteten Wegen auf gegenüber stehenden Oberflächen der ersten zweiten und dritten Plattenbauteile herausgearbeitet sind, Abschnitte aufweisen, die so positioniert sind, dass sie gegenüber stehen und miteinander verbunden werden können.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei jeder der genuteten Wege, die auf dem ersten, zweiten und dritten Plattenbauteil gebildet sind, eine größere Tiefe als die halbe Dicke des Plattenbauteils hat, auf dem der genutete Weg herausgearbeitet ist.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile alle im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile alle im Wesentlichen aus dem gleichen Material bestehen.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile alle aus Metall bestehen.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei eine Einlassöffnung (4) und eine Auslassöffnung (5) jeweils in den ersten, zweiten und dritten Plattenbauteilen an den gleichen Positionen herausgearbeitet sind.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei die Außenränder der ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile, die genuteten Wege, die mindestens einen offenen Wege, die Einlassöffnung, die Auslassöffnung, und der Satz durchgehender Löcher durch chemisches Ätzen gebildet werden, wobei Photoresistmuster verwendet werden.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei eine Breite der genuteten Wege oder eine Breite jeder Nut der genuteten Wege, die auf dem ersten, zweiten und dritten Plattenbauteil herausgearbeitet sind, nicht kleiner als die doppelte Tiefe des genuteten Wegs oder jeder Nut ist, und nicht größer als die dreifache Tiefe des genuteten Wegs oder jeder Nut ist.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei eine Breite des mindestens einen offenen Wegs oder eines Abstands benachbarter Trennwände, die in dem mindestens einen offenen Weg herausgearbeitet sind, nicht kleiner als die Dicke des zweiten Plattenbauteils und nicht größer als die fünffache Dicke des zweiten Plattenbauteils ist.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21, und 42, wobei die Dicke der ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile nicht kleiner als 200 μm und nicht größer als 500 μm ist.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei mindestens einer der genuteten Wege auf den ersten, zweiten und dritten Plattenbauteilen und der mindestens eine offene Weg und der Satz durchgehender Löcher in den zweiten Plattenbauteilen Mikrokanäle bilden, wobei der kleinste Querschnitt davon größer als 100 μm ist.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei sämtliche genuteten Wege auf den ersten, zweiten und dritten Plattenbauteilen und der mindestens eine offene Weg und der Satz durchgehender Löcher in dem zweiten Plattenbauteil Mikrokanäle bilden, wobei der kleinste Querschnitt davon größer als 100 μm ist.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei eine Breite eines Abschnitts eines genuteten Wegs, der mit der Einlassöffnung (4) oder der Auslassöffnung (5) kommuniziert, in der Nähe der Einlassöffnung oder der Auslassöffnung nicht kleiner als 300 μm und nicht größer als 1000 μm ist.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei die Summe einer Fläche der Einlassöffnung (4) und einer Fläche der Auslassöffnung (5) nicht kleiner als 20% einer Rechteckfläche des Plattenbauteils ist.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21, und 42, wobei die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile durch Diffusionsschweißen oder Löten mit Lötmaterial, das Ag, Pb oder Sn enthält, miteinander verbunden werden.
Kühlgerät nach Anspruch 63, wobei die ersten, zweiten und dritten Plattenbauteile vor dem Verbinden zuvor durch stromloses Plattieren mit Lötmaterial, das Pb oder Sn enthält, beschichtet wurden.
Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1, 21 und 42, wobei das erste Plattenbauteil zudem einen Laserdiodenbarren (2) auf der anderen Oberfläche davon an der Außenseite aufweist, oder das dritte Plattenbauteil zudem einen Laserdiodenbarren (2) auf der anderen Oberfläche an der Außenseite aufweist, so dass man eine Lichtquellenvorrichtung erhält.
Kühlgerät nach Anspruch 65, wobei der Laserdiodenbarren (2) elektrisch und thermisch an das erste Plattenbauteil oder das dritte Plattenbauteil über einen Submount (69) mit Lötschichten auf beiden Seiten davon angeschlossen ist.
Kühlgerät nach Anspruch 65 oder 66, wobei eine Anzahl von Sätzen des ersten Plattenbauteils, des zweiten Plattenbauteils und des dritten Plattenbauteils, die jeweils zusammen mit den Laserdiodenbarren (65) so verbunden sind, dass sie die Lichtquellenvorrichtungen ausmachen, mit Dichtungselementen (72) dazwischen um die Einlassöffnung (4) und die Auslassöffnung (5) in einem Zustand gestapelt sind, bei dem eine Metallplatte oder -schicht (71), elektrisch an eine Elektrode des Laserdiodenbarrens (65) angeschlossen ist, die nicht an das erste Plattenbauteil angeschlossen ist, oder bei dem das dritte Plattenbauteil auf der anderen Oberfläche des ersten Plattenbauteils oder der anderen Oberfläche des dritten Plattenbauteils über ein Isolierelement 70 befestigt ist, außer an den Bereichen nahe dem Laserdiodenbarren (65) und der Einlassöffnung (4) und der Auslassöffnung (5), so dass man die Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung erhält.