JP2006287180A - マイクロチャンネル構造体及びその製造方法、光源装置、並びにプロジェクタ - Google Patents

マイクロチャンネル構造体及びその製造方法、光源装置、並びにプロジェクタ Download PDF

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Abstract

【課題】熱交換部品として高い冷却性能を有し、短時間で安価に製造可能なマイクロチャンネル構造体及びその製造方法、前記マイクロチャンネル構造体を使用した光源装置、並びにプロジェクタを提供する。
【解決手段】流体が流れる複数の微細流路を有するマイクロチャンネル構造体であって、上記微細流路は、ブロック１に形成される収納部１１と、上記収納部１１内に配置されるとともに複数のパイプ２１が積層されることによって構成されるパイプアレイ２とを備えて構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロチャンネル構造体及びその製造方法、光源装置、並びにプロジェクタに関するものである。
マイクロチャンネル構造体は、数μｍ〜数百μｍ幅の微細流路を備える構造体であり、種々の用途に用いられている。例えば、微細流路に冷却媒体（流体）を流すことによって高い冷却性能を有する熱交換部品として用いられたり、小流量の流体の搬送経路として用いられたりしている。
例えば、数ｍｍ〜数ｃｍ幅の流路を複数備える構造体である熱交換器であれば、特許文献１に示すように、プレス加工によって形成された波状板部材を外周壁部材の収納部に収納配置することによって、安価に大量生産することができる。
ところが、プレス加工では、微細加工が困難であり、さらにはアスペクト比（流路幅と流路高さの比）の高い流路を形成することが困難であるため、上述のような数μｍ〜数百μｍ幅の流路を複数形成する場合には、一般的には、シリコンをエッチングするか、金属にワイヤ放電加工を行うことによって流路が形成されている。
また、特許文献２には、パイプが配列されることによって流路が形成された熱交換器が開示されている。
実開昭６１−８４３８９号公報 特開２００４−２９５７１８号公報
しかしながら、シリコンを用いて流路を形成した場合には、銅等の金属を用いて流路を形成した場合と比較して熱伝導性の面で不利となるため、マイクロチャンネル構造体を高い冷却性能を有する熱交換部品として用いることが困難となる。
一方、銅等の金属を用いて数μｍ〜数百μｍ幅の流路を形成する場合には、ワイヤ放電加工等の加工法を用いることによって形成することができる。しかしながら、ワイヤ放電加工で流路を形成する場合には多くの加工時間を必要とするため、マイクロチャンネル構造体を安価に大量生産するための加工法としては好ましくない。
また、特許文献２のようにパイプを配列することによって、容易に流路を形成することができるが、マイクロチャンネル構造体のように、流路幅が数μｍ〜数百μｍ幅の場合には、パイプ内を流れる流体の流量が極めて少量となり、熱交換効率が極めて低下してしまう。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、短時間で安価に製造可能でかつ熱交換効率が高いマイクロチャンネル構造体及びその製造方法を提供とすることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のマイクロチャンネル構造体は、流体が流れる複数の微細流路を有するマイクロチャンネル構造体であって、上記微細流路が、ブロックに形成される収納部と、上記収納部内に配置されるとともに複数のパイプが積層されることによって構成されるパイプアレイとを備えて構成されることを特徴とする。
このような特徴を有する本発明のマイクロチャンネル構造体によれば、微細流路が、複数のパイプが積層されることによって構成されるパイプアレイを備えて構成されている。そして、これらのパイプ全てに流体が流れるため、パイプの積層方向への伝熱効果が高まる。よって、本発明のマイクロチャンネル構造体は、熱交換効率の高い熱交換部品となる。
また、収納部にパイプアレイを配置するのみで、微細流路を形成することができるため、ワイヤ放電加工等で微細流路を形成する場合と比較して、短時間で安価に形成することが可能となる。
したがって、本発明のマイクロチャンネル構造体は、短時間で安価に製造可能でかつ熱交換効率が高いものとなる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体においては、上記収納部の上記流体の流れ方向と直交する断面形状が上記微細流路の底部に向けて漸次狭まるという構成を採用することができる。
発熱源からの熱量は、放射状に拡散する。このため、このような構成を採用することによって、熱交換への寄与が少ない部位にパイプを配置することなく高い熱交換効率を得ることができる。よって、熱交換効率を低下させることなくパイプの配置数を減少させることができ、より低コストで製造可能なマイクロチャンネル構造体とすることができる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体においては、上記パイプアレイの表面の一部が、発熱及び発光する固体発光光源の載置領域とされているという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、固体発光光源が直接パイプアレイの表面上に配置可能となるため、より効率的に固体発光光源を冷却することが可能となる。
なお、本発明のマイクロチャンネル構造体においては、上記パイプアレイの上記載置領域が平坦化されていることが好ましい。
これによって、パイプアレイと固体発光光源との接触面積が増大するため、さらに効率的に固体発光光源を冷却することが可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体においては、上記載置領域に応じた開口部が形成されるとともに、上記ブロックに固定されることによって上記パイプアレイを固定する固定部を備えるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、固体発光光源をパイプアレイに直接載置する領域を確保しながら、容易にパイプアレイを固定することが可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体においては、一方の表面側が、発熱及び発光する固体発光光源の載置領域とされ、他方の表面側が、上記パイプアレイに対して密着可能とされた載置板を備えるという構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、固体発光光源とパイプアレイとの間の伝熱効率を高めることができるため、より効率に固体発光光源を冷却することが可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体においては、上記複数のパイプ同士が面接触しているという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、パイプ同士の接触面積が増大し、伝熱効率が向上するため、より熱交換効率が向上される。
なお、具体的には、上記パイプの断面形状が多角形状とされているという構成を採用することによって、上記複数のパイプ同士を面接触させることができる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体においては、上記流体の熱伝導率より高い熱伝導率を有するシール材が上記パイプ同士間に充填されているという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、伝熱効率を低下させることなく、パイプ同士間をシールすることが可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体においては、上記パイプよりも小径の小パイプあるいは上記パイプよりも小径の棒部材が上記パイプ同士間に設置されているという構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、パイプ同士間の空気層の容積を低減させることができ、伝熱効率を向上させることが可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体においては、上記パイプの内部及び上記パイプ同士間に上記流体が流されるという構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、流体とパイプとの接触面積が増加し、伝熱効率を向上させることが可能となる。
また、このような構成を採用する場合に、上記パイプに複数の貫通孔が形成されているという構成を採用することができる。このような構成を採用することによって、流体が貫通孔を介してパイプの内外を移動し、流体の流れが乱流状態となる。このため、より伝熱効率を向上させることが可能となる。なお、上記貫通孔は、上記収納部に配置された場合に露出される上記パイプ以外の上記パイプに形成されていることが好ましい。これによって、流体が収納部の外部に漏出することを防止することができる。
次に、本発明の光源装置は、電流を供給されることによって発光及び発熱する固体発光光源と、当該固体発光光源が載置される基台とを有する光源装置であって、上記基台として、本発明のマイクロチャンネル構造体を用いることを特徴とする。
本発明のマイクロチャンネル構造体は、短時間で安価に製造可能でかつ熱交換効率が高いものである。このため、本発明のマイクロチャンネル構造体を基台として備える光源装置は、低コストで製造可能でかつ優れた発光特性を有することができる。
次に、本発明のプロジェクタは、本発明の光源装置を備えることを特徴とする。
本発明の光源装置は、低コストで製造可能でかつ優れた発光特性を有する。このため、このような本発明の光源装置を備えるプロジェクタは、安価でかつ優れた表示特性を発揮することができる。
次に、本発明のマイクロチャンネル構造体の製造方法は、流体が流れる複数の微細流路を有するマイクロチャンネル構造体の製造方法であって、ブロックに形成された収納部に複数のパイプを積層して配置することによって上記微細流路を形成する工程を有することを特徴とする。
このような特徴を有する本発明のマイクロチャンネル構造体の製造方法によれば、ブロックに形成された収納部に複数のパイプを積層して配置することによって微細流路が形成される。このため、ワイヤ放電加工等で微細流路を形成する場合と比較して、短時間で安価に微細流路を形成することが可能となる。また、パイプが積層して配置されるため、流体の流量を十分に確保されたマイクロチャンネル構造体を製造することが可能となる。
したがって、本発明のマイクロチャンネル構造体の製造方法によれば、安価でかつ熱交換効率の高いマイクロチャンネル構造体を製造することが可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体の製造方法においては、上記収納部の上記流体の流れ方向と直交する断面形状が上記微細流路の底部に向けて漸次狭まるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、パイプの配置が容易となる。例えば、収納部の流体の流れ方向と直交する断面形状が微細流路の底部に向けて漸次狭まる三角形状である場合には、収納部にパイプを上方から順次配置していくことによって、全てのパイプを容易に位置決めすることが可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体の製造方法においては、複数のパイプによって構成されるサブブロックを上記収納部に複数配置するという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、予めサブブロック単位で複数のパイプを固着形成することができるため、より容易にパイプが配置可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体の製造方法においては、上記マイクロチャンネル構造体複数個分のブロックが一体形成された複合ブロックの収納部に上記複数のパイプを積層して配置し、その後、上記複合ブロックを切断することによって単一の上記マイクロチャンネル構造体を製造するという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、複数のマイクロチャンネル構造体を同時に製造することが可能となるため、より短時間で複数のマイクロチャンネル構造体を製造することが可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体の製造方法においては、上記複数のパイプによって構成されるパイプアレイの表面の少なくとも一部を平坦化する工程を有するという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、パイプアレイの表面の少なくとも一部が平坦化される。このため、この平坦化された部位に、例えば固体発光光源を配置することによって、パイプアレイと固体発光光源との接触面積が増大されるため、より効率的に固体発光光源を冷却することが可能となる。すなわち、このような構成を採用することによって、冷却性能に優れたマイクロチャンネル構造体を製造することが可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体の製造方法においては、上記複数のパイプによって構成されるパイプアレイ全体を圧縮する工程を有するという構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、パイプアレイの表面の少なくとも一部が平坦化されるとともに、各パイプが押圧されるため、パイプ同士の接触面積を増大させることが可能となる。すなわち、このような構成を採用することによって、より冷却性能に優れたマイクロチャンネル構造体を製造することが可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体の製造方法においては、上記複数のパイプによって構成されるパイプアレイに高圧流体を流すことによってパイプを塑性変形させ、上記パイプ相互の密着性を向上させる工程を有するという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、パイプ相互の密着性が向上され、パイプ同士の接触面積を増大させることが可能となる。すなわち、このような構成を採用することによって、より冷却性能に優れたマイクロチャンネル構造体を製造することが可能となる。
また、本発明のマイクロチャンネル構造体の製造方法においては、上記複数のパイプを延在方向を開放して一括して包み込む大径パイプを上記収納部の形状に合わせて変形させる変形工程と、上記変形工程後の上記大径パイプを上記収納部に配置することによって収納部に複数のパイプを積層して配置する工程とを有するという構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、大径パイプを変形させるのみによって収納部の形状に合ったパイプアレイを形成することができる。このため、マイクロチャンネル構造体の製造工程を簡略化することができる。
また、このような構成を採用する場合に、上記大径パイプの端部に、上記流体を送排するための管が接続されているという構成を採用することができる。通常、流体を送排するための管は、別工程において微細流路と接続されるが、このような構成を採用することによって、別工程を行うことなく、流体を送排するための管を接続することが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明に係るマイクロチャンネル構造体及びその製造方法、光源装置、並びにプロジェクタの一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
（第１実施形態）
図１は、本第１実施形態のマイクロチャンネル構造体の概略構成を示した斜視図である。この図に示すように、本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１は、収納部としての溝部１１が形成されたブロック１と、溝部１１内に配置されるパイプアレイ２とを備えて構成されている。そして、これらの溝部１１とパイプアレイ２とによって微細流路が形成されている。
図２は、本実施形態のマイクロチャンネル構造体の断面図である。この図に示すように、溝部１１は、その断面形状が逆台形状とされている。なお、本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１においては、図２の紙面垂直方向が流体の流れ方向Ｘとされている。すなわち、本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１においては、溝部１１（収納部）の流体の流れ方向Ｘと直交する断面形状が、微細流路の底部（図２における紙面下側）に向けて漸次狭まる逆台形状とされている。
パイプアレイ２は、図１及び図２に示すように、溝部１１に収納配置されており、流体の流れ方向に延在して配置されたパイプ２１が複数積層されることによって構成されている。そして、図３に示すように、このパイプアレイ２の上面（表面）の一部は、平坦化されており、この平坦化された部位がＬＥＤチップ３（固体発光光源：図１参照）の載置領域Ｒとして構成されている。
図１及び図２に戻り、本第１実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１は、パイプアレイ２の載置領域Ｒに応じた開口部４１が形成されるとともに、ブロック１に固定されることによってパイプアレイ２を固定する天板４（固定部）を備えている。また、天板４の開口部４１の側壁部４２は外側から内側に向けて傾斜されており、その表面がＬＥＤチップ３からの発光光を必要な方向に効率良く導くための反射面として構成されている。なお、この反射面は、平面であっても良いが、より望ましくは、発光光を必要な方向により効率よく導ける非球面であることが好ましい。
そして、図１及び図２に示すように、本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１においては、パイプアレイ２の載置領域ＲにＬＥＤチップ３が配置されている。このようにしてＬＥＤチップ３がパイプアレイ２の載置領域Ｒに配置されたマイクロチャンネル構造体Ｍ１は、最終的には、図４に示すように、筐体５の内部に収納される。図５は、筐体５に収納された本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１の断面図である。この図に示すように、筐体５には、マイクロチャンネル構造体Ｍ１に流体を供給するための供給口５１及びマイクロチャンネル構造体Ｍ１から流体を排出するための排出口５２が一体形成されている。そして、供給口５１がパイプアレイ２の一端に接触配置されており、排出口５２がパイプアレイ２の他端に接触配置されている。
このような構成を有する本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１によれば、流体が流される複数の微細流路が、ブロック１の溝部１１と、当該溝部１１内に配置されるパイプアレイ２とによって構成されている。このため、溝部１１にパイプアレイ２を配置するのみで、微細流路を形成することができるため、ワイヤ放電加工等で微細流路を形成する場合と比較して、短時間で安価に形成することが可能となる。また、パイプアレイ２が、複数のパイプ２が積層されることによって構成されている。このため、パイプ２全体に流体が流れることによって、パイプの積層方向への伝熱効果が高まる。よって、本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１を熱交換効率の高い熱交換部品として用いることが可能となる。
また、本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１によれば、溝部１１の流体の流れ方向Ｘと直交する断面形状が、微細流路の底部に向けて漸次狭まる逆台形状とされている。ＬＥＤチップ３からの熱量は、放射状に拡散する。このため、このような構成を採用することによって、熱交換への寄与が少ない部位にパイプ２１を配置することなく高い熱交換効率を得ることができる。よって、熱交換効率を低下させることなくパイプ２１の配置数を減少させることができ、より低コストで製造可能なマイクロチャンネル構造体とされる。
また、本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１によれば、パイプアレイ２の上面の一部が平坦化されており、この平坦化された部位がＬＥＤチップ３の載置領域Ｒとして構成されている。したがって、ＬＥＤチップ３が直接パイプアレイ２の表面上に配置可能となるため、より効率的にＬＥＤチップ３を冷却することが可能となる。また、パイプアレイ２の載置領域Ｒが平坦化されているため、パイプアレイ２とＬＥＤチップ３との接触面積が増大し、さらに効率的にＬＥＤチップ３を冷却することが可能となる。
なお、本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１においては、パイプアレイ２を構成する各パイプ２同士が面接触していることが好ましい。これによって、パイプ２１同士の接触面積が増大し、伝熱効率が向上するため、より熱交換効率が向上される。
次に、このように構成された本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１の製造方法について説明する。
まず、図６に示すように、溝部１１が形成されたブロック１を用意する。
この溝部１１は、ブロック１に対してダイシング等の突っ切り加工等を行うことによって容易に形成することができる。なお、本実施形態においては、上述のように、溝部１１は、その断面形状が逆台形となるように形成されている。
次に、図７に示すように、溝部１１内に複数のパイプ２１を積層配置することによってパイプアレイ２を配置形成する。そして、この工程によって溝部１１及びパイプアレイ２からなる微細流路が形成される。具体的には、複数のパイプ２１を束ねることによって構成されるサブブロック２２（本実施形態においては図８に示すように平面視が三角形状のサブブロック）を形成し、このサブブロック２２を溝部１１に複数配置することによってパイプアレイ２を形成することができる。このようにサブブロック２２を形成し、これを複数合わせることによってパイプアレイ２を形成することによって、ばらばらのパイプ２１を溝部１１に配置する場合と比較して、容易にパイプアレイ２を形成することができる。
なお、サブブロック２２を形成する場合には、例えば、図８に示す外形形成用型１０を用いる。この外形形成用型１０は、四角板状をなし、その中心部には、三角形状（正三角形）の外形形成用孔２０（貫通孔）が設けられている。
そして、図８に示すように、この外形形成用型１０を平板状のテーブル等の上部に載置して外形形成用孔２０の下端開口部を閉塞し、この状態で外形形成用孔２０に上方からパイプ２１を垂直に複数装填する。これによって、これらのパイプ２１は、隣接するパイプ２１，２１の外面同士が互いに接触した状態で、ハニカム状に並び、平面視での全体の外形が三角形状となる。
そして、図９に示すように、このようなサブブロック２２を３つ接合することによって、パイプアレイ２を形成することができる。
このようにしてパイプアレイ２が溝部１１に配置された後に、図１０に示すように、パイプアレイ２の上面（表面）の一部を平坦化する。具体的には、プレス加工機等を用いて、パイプアレイ２の上面の一部を押圧することによって平坦化する。これによって、パイプアレイ２の上面に上述の載置領域Ｒが形成される。
次に、載置領域Ｒに応じた開口部４１が形成された天板４を、パイプアレイ２を覆うようにブロック１に固定することによって、パイプアレイ２を固定する。ここで、天板４には、載置領域Ｒに応じた開口部４１が形成されているため、天板４をブロック１に固定した場合であっても、パイプアレイ２の載置領域Ｒは露出状態とされる。そして、このパイプアレイ２の載置領域ＲにＬＥＤチップ３を配置することによって、図１及び図２に示すマイクロチャンネル構造体Ｍ１が製造される。
このような本実施形態のマイクロチャンネル構造体の製造方法によれば、複数のサブブロック２２を溝部１１に配置、すなわち、複数のパイプ２１を溝部１１に積層して配置することによって微細流路が形成される。このため、ワイヤ放電加工等で微細流路を形成する場合と比較して、短時間で安価に微細流路を形成することが可能となる。また、パイプ２１が積層して配置されるため、微細流路に流れる流体の流量を十分に確保することができ、効率的にＬＥＤチップ３を冷却することが可能となる。
したがって、本実施形態のマイクロチャンネル構造体の製造方法によって製造されたマイクロチャンネル構造体は、短時間で安価に製造可能でかつ熱交換効率が高いものとなる。
また、本実施形態のマイクロチャンネル構造体の製造方法によれば、溝部１１の断面形状が、微細流路の底部に向けて漸次狭まる逆台形形状であるため、溝部１１の断面形状が矩形状である場合と比較して、パイプアレイ２、すなわちサブブロック２２の位置合わせが容易となる。
また、本実施形態のマイクロチャンネル構造体の製造方法によれば、複数のパイプ２１によって構成されるサブブロック２２を予め形成しておき、このサブブロック２２を溝部１１に複数配置することによってパイプアレイ２を形成しているため、溝部１１にばらばらのパイプ２１を１つずつ配置する場合と比較して、容易に全てのパイプ２１を溝部１１に配置することが可能となる。
また、本実施形態のマイクロチャンネル構造体の製造方法においては、パイプアレイ２の上面の一部が載置領域Ｒとして構成されている。そして、この載置領域Ｒは、例えばプレス加工機等によって平坦化されることによって形成されている。このため、本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１とＬＥＤチップ３との接触面積が増大し、より効率的にＬＥＤチップ３を冷却する。すなわち、本実施形態のマイクロチャンネル構造体の製造方法によれば、冷却性能の高いマイクロチャンネル構造体を製造することが可能となる。
なお、上述のように製造されたマイクロチャンネル構造体Ｍ１を筐体５の内部に収納することによって、図４に示すような形態を得ることができる。
また、以上の説明から分かるように、本実施形態においては、ブロック１、パイプアレイ２及び天板４からマイクロチャンネル構造体Ｍ１が構成されており、ＬＥＤチップ３は、マイクロチャンネル構造体Ｍ１の構成要素ではない。そして、本実施形態のマイクロチャンネル構造体及びその製造方法においては、マイクロチャンネル構造体Ｍ１は、ＬＥＤチップ３が配置されるものとして説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、載置領域Ｒには、冷却を要する発熱源を載置することが可能である。
また、上述のように、各パイプ同士２１を面接触させる場合には、例えば、溝部１１に配置したパイプアレイ２全体をプレス加工機等によって押圧する工程を行うことによって、可能とされる。また、断面形状が多角形状のパイプをパイプ２１の替わりに用いることによっても、各パイプ２１同士を面接触させることが可能である。
また、例えば、パイプアレイ２の各パイプ２１に高圧流体を流すことによって各パイプを塑性変形させ、これによって各パイプ２１同士を面接触させることも可能である。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図１１は、本第２実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ２の斜視図である。この図に示すように、本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ２においては、溝部１１の断面形状が、逆三角形状とされている。
このような構成を有する本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ２においても、溝部１１に、パイプ２１が複数積層されることによって形成されたパイプアレイ２が配置されているため、パイプ２全体に流体が流れることによって、パイプの積層方向への伝熱効果が高まる。よって、本実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ２も、上記第１実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１と同様に、熱交換効率の高い熱交換部品として用いることが可能となる。
なお、本実施形態のパイプアレイ２は、断面形状が逆三角形状となるため、例えば、サブブロック２２が、図１２に示すように、４つ接合されることによって構成されている。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本第３実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図１３に示すように、本実施形態のマイクロチャンネル構造体の製造方法は、マイクロチャンネル構造体複数個分のブロック１が一体形成された複合ブロック３０の溝部４０にパイプアレイ２を配置し、その後、複合ブロック３０を切断することによって単一のマイクロチャンネル構造体Ｍ１を一度に大量に製造する方法である。
このような本実施形態のマイクロチャンネル構造体の製造方法によれば、複数のマイクロチャンネル構造体を同時に製造することが可能となるため、より短時間で複数のマイクロチャンネル構造体Ｍ１を製造することが可能となる。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図１４は、本実施形態のマイクロチャンネル構造体の断面を示した模式図である。この図に示すように、本実施形態のマイクロチャンネル構造体は、上記第１実施形態で用いられた断面形状が円形のパイプ２１の替わりに断面形状が矩形のパイプ２３が用いられている。
このような本実施形態のマイクロチャンネル構造体によれば、パイプ２３の断面形状が矩形であるため、各パイプ２３同士を確実に面接触させることができる。したがって、パイプ同士の接触面積が増大し、伝熱効率が向上するため、流体とＬＥＤチップ３との間の熱交換効率が向上される。
なお、パイプの断面形状は、多角形状であれば良く矩形である必要はない。例えば、図１５に示すように、断面形状が三角形状のパイプ２４を用いることもできる。
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、省略あるいは簡略化する。
図１６は、本実施形態のマイクロチャンネル構造体の断面を示した模式図である。この図に示すように、本実施形態のマイクロチャンネル構造体は、一方の表面側６１が、ＬＥＤチップ３の載置領域Ｒとされ、他方の表面側６２がパイプアレイ２と密着可能とされた載置板６０を備えている。
なお、具体的には、載置板６０は、一方の表面側６１が平らで、他方の表面側６２がパイプアレイ２の表面の凹凸に応じた形状とされている。
このような本実施形態のマイクロチャンネル構造体においても、載置板６０によってパイプアレイ２とＬＥＤチップ３と間を埋めることができるため、パイプアレイ２とＬＥＤチップ３との間の伝熱効率を高めることができる。したがって、より効率にＬＥＤチップ３を冷却することが可能となる。
なお、本実施形態のマイクロチャンネル構造体においても、パイプの断面形状を円形にする必要はなく、例えば、断面が六角形状のパイプを用いることもできる。
また、例えば、載置板６０を設置することによって、溝部１１を覆うことができるため、パイプ２１，２１間にも流体を流すことができる。
このようにパイプ２１，２１間にも流体を流すことによって、流体とパイプとの接触面積が増加し、伝熱効率を向上させることが可能となる。
また、図１７に示すように、パイプ２１に複数の貫通孔２５が形成されているという構成を採用することができる。このような構成を採用することによって、流体が貫通孔２５を介してパイプの内外を移動し、流体の流れが乱流状態となる。このため、より伝熱効率を向上させることが可能となる。
なお、載置板６０を備えない上記第１実施形態のマイクロチャンネル構造体においても、パイプ２１に貫通孔２５を形成することは可能である。しかしながらその場合には、流体が溝部１１の外部に漏出することを防止するために、溝部１１において露出されるパイプ以外のパイプ、すなわち、溝部１１内の最上段以外のパイプ２１に貫通孔２５が形成されていることが好ましい。
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図１８及び１９は、本実施形態のマイクロチャンネル構造体の製造方法を説明するための説明図である。この図に示すように、本実施形態のマイクロチャンネル構造体の製造方法においては、複数のパイプ２１を大径パイプ２６の内部に配置する。つまり、複数パイプ２１は、図１８に示すように、大径パイプ２６によって、延在方向が開放された状態で一括して包み込まれている。
その後、図１９に示すように、大径パイプ２６を溝部１１の形状に合わせて変形させる（変形工程）。そして、その変形させた大径パイプ２６を溝部１１に配置することによって、パイプアレイ２を形成する。
このような本実施形態のマイクロチャンネル構造体の製造方法によれば、大径パイプ２６を変形させるのみによって溝部１１の形状に合ったパイプアレイ２を形成することができる。このため、マイクロチャンネル構造体の製造工程を簡略化することができる。
なお、このような構成を採用する場合に、マイクロチャンネル構造体Ｍ１に流体を供給するための供給口５１及びマイクロチャンネル構造体Ｍ１から流体を排出するための排出口５２（流体を送排するための管）が大径パイプ２６の端部に予め接続されているという構成を採用することができる。つまり、大径パイプ２６と供給口５１及び排出口５２とが一体形成されているという構成を採用することができる。本実施形態の構成を採用することによって、大径パイプ２６の端部に供給口５１及び排出口５２を別工程で接続する必要がなくなるとともに、例えば筐体５を無くすことも可能となる。
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態として、上記実施形態のマイクロチャンネル構造体を有する光源装置について説明する。なお、本実施形態の説明においては、上記第１実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１を備える光源装置について説明するが、上記第１実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１に限らず、上記第２〜第６のマイクロチャンネル構造体を備えることも可能である。
図２０は、本第７実施形態の光源装置１００の概略構成を示した平面図である。また、図２１は図２０におけるＣ−Ｃ断面図である。
これらの図に示すように、本実施形態の光源装置１００は、基台１１０と、ＬＥＤチップ１２０（固体発光光源）と、樹脂フレーム１３０と、キャップ１４０とを備えて構成されている。
基台１１０は、ＬＥＤチップ１２０（固体発光光源）が載置されるものであり、上記実施形態のマイクロチャンネル構造体によって構成されている。
ＬＥＤチップ１２０は、電流を供給されることによって発光及び発熱するものであり、シリコン等によって形成されかつＬＥＤチップ１２０に電力を供給するための配線が形成されたサブマウント上にフリップチップ実装され、このサブマウントごと熱伝導性の接着剤（例えば、銀ペースト）によって基台１１０上に実装されている。
また、第１基台１１０の上面には、リフレクタ１１４が配置されており、さらに当該リフレクタ１１４を囲うように樹脂フレーム１３０が配置されている。そして、樹脂フレーム１３０の上部に支持されてキャップ１４０が配置されており、キャップ１４０と樹脂フレーム１３０によって形成された空間内には、シリコンオイル等が充填されている。図２０及び図２１に示すように、樹脂フレーム１３０には、アウターリード１３１，１３２がインサードモールドされており、このアウターリード１３１，１３２の一端が基台１１０上に配置されたフレキシブル基板１１７，１１８と接続され、他端が金ワイヤ１２２等によってサブマウント１２１上に形成された接続パッドと接続されている。そして、サブマウント１２１、フレキシブル基板１１７，１１８、アウターリード１３１，１３２及び金ワイヤ１２２を介してＬＥＤチップ１２０に電力が供給される。なお、本実施形態においては、図２０に示すように、各アウターリード１３１，１３２に３本ずつの金ワイヤ１２２が接続されているが、ＬＥＤチップ１２０に供給される電力量に応じて金ワイヤ１２２の本数は変更される。
このように構成された本実施形態の光源装置１００において、ＬＥＤチップ１２０に電流が供給されると、ＬＥＤチップ１２０から光が射出され、この射出された光がキャップ１４０を介して光源装置１００から射出される。そして、ＬＥＤチップ１２０から側方に射出された光は、リフレクタ１１４によってキャップ１４０方向に反射され、その後キャップ１４０を介して光源装置１００から射出される。
そして、本実施形態の光源装置１００においては、基台１１０として上記実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１が用いられているため、微細流路に冷却媒体（流体）を流すことによってＬＥＤチップ１２０を効率的に冷却することが可能となり、ＬＥＤチップ１２０の熱による破損を防止することが可能となる。したがって、信頼性に優れた光源装置１００となる。
また、上記実施形態のマイクロチャンネル構造体Ｍ１は、上述のように安価に大量生産することが可能なため、マイクロチャンネル構造体Ｍ１を基台１１０として備える光源装置１００も、安価に製造することが可能となる。
（第８実施形態）
次に、本発明の第５実施形態として、上記第４実施形態の光源装置１００を備えるプロジェクタについて説明する。
図２２は、上記実施形態の光源装置を備えたプロジェクタ５００の説明図である。図中、符号５１２、５１３、５１４は上記実施形態の光源装置、５２２、５２３、５２４は液晶ライトバルブ、５２５はクロスダイクロイックプリズム、５２６は投写レンズを示している。
図２２のプロジェクタ５００は、上記第４実施形態のように構成した３個の光源装置５１２、５１３、５１４を備えている。各光源装置５１２、５１３、５１４には、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光するＬＥＤチップが採用されている。なお、光源光の照度分布を均一化させるための均一照明系として、各光源装置の後方にロッドレンズやフライアイレンズを配置してもよい。
赤色光源装置５１２からの光束は、重畳レンズ５３５Ｒを透過して反射ミラー５１７で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ５２２に入射する。また、緑色光源装置５１３からの光束は、重畳レンズ５３５Ｇを透過して緑色光用液晶ライトバルブ５２３に入射する。また、青色光源装置５１４からの光束は、重畳レンズ５３５Ｂを透過して反射ミラー５１６で反射され、青色光用液晶ライトバルブ５２４に入射する。なお、均一照明系としてフライアイレンズを用いた場合には、各光源からの光束は重畳レンズを介することにより液晶ライトバルブの表示領域において重畳され、液晶ライトバルブが均一に照明されるようになっている。
また、各液晶ライトバルブの入射側および出射側には、偏光板（図示せず）が配置されている。そして、各光源からの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブに入射する。また、入射側偏光板の前方に偏光変換手段（図示せず）を設けてもよい。この場合、入射側偏光板で反射された光束をリサイクルして各液晶ライトバルブに入射させることが可能になり、光の利用効率を向上させることができる。
各液晶ライトバルブ５２２、５２３、５２４によって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５２５に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ５２６により投写スクリーン５２７上に投写され、拡大された画像が表示される。
上述した本実施形態の光源装置は、ＬＥＤチップが冷却されることによって高輝度化されるとともに安価に製造することができるものである。したがって、上述した光源装置を備えることにより、表示特性の優れたプロジェクタを安価に提供することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係るマイクロチャンネル構造体及びその製造方法、光源装置、並びにプロジェクタの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記第１実施形態のマイクロチャンネル構造体においては、ブロック１と天板４とが別体として構成されていた。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、ブロック１と天板４とが一体形成されていても良い。このような構成を構成を採用することによって、ブロック１と天板４との間の熱抵抗を小さくすることが可能となるとともに、シール性が向上される。なお、このような場合には、溝部１１の側方からパイプ２１を溝部１１内に配置することによってパイプアレイ２を形成することができる。
また、パイプ２１，２１間に流体が滞留し、この滞留した流体が断熱材として作用する恐れがある。このため、パイプ２１，２１間にシール材を充填しても良い。そして、このシール材は、流体の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料から形成されていることが好ましい。このように、流体の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料からシール材を形成することによって、マイクロチャンネル構造体全体としての熱伝導率を低下させることなく、パイプ２１，２１間をシールすることが可能となる。なお、シール材の替わりに図２３に示すように、パイプ２１よりも小径のパイプ２７（小パイプ）をパイプ２１，２１間に充填しても良い。なお、小径のパイプ２７の替わりに棒部材であっても構わない。
一方、各パイプ２１内を流れる流体同士を積極的に干渉させる（混ざり合わせる）場合には、例えば、各パイプ２１は、多孔質材料によって形成されていることが好ましい。このように、多孔質材料によってパイプ２１を形成することによって、パイプ２１内を流れる流体がパイプ２１の外部、すなわちパイプ２１，２１間に流れ出すため、積極的に流体同士を干渉させることが可能となる。また、このような場合には、パイプ２１，２１間に流体が滞留することを抑止することもできる。
また、例えば、図２４に示すように、天板４に開口部４１の代わりに底部が塞がった溝部４３を形成し、溝部４３の底部にＬＥＤチップ３を配置する構成としても良い。このような場合には、パイプアレイ２に直接ＬＥＤチップ３を配置する構成よりも熱伝導率が低下するものの、パイプ２１，２１間に流入した流体が微細流路の外部にリークすることを防止することができる。
また、上記実施形態のプロジェクタにおいては、光変調素子として液晶ライトバルブを採用したが、光変調手段として微小ミラーアレイデバイス等を採用することも可能である。また、上記実施形態のプロジェクタにおいては、投写レンズを用いて光を投写スクリーン上に投写することによって画像を表示したが、投写レンズの代わりに投写ミラーを用いることも可能である。
本発明の第１実施形態であるマイクロチャンネル構造体の斜視図である。 本発明の第１実施形態であるマイクロチャンネル構造体の断面図である。 本発明の第１実施形態であるマイクロチャンネル構造体の説明図である。 本発明の第１実施形態であるマイクロチャンネル構造体が筐体に収納された状態を示す図である。 本発明の第１実施形態であるマイクロチャンネル構造体が筐体に収納された状態の断面図である。 本発明の第１実施形態であるマイクロチャンネル構造体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第１実施形態であるマイクロチャンネル構造体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第１実施形態であるマイクロチャンネル構造体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第１実施形態であるマイクロチャンネル構造体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第１実施形態であるマイクロチャンネル構造体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第２実施形態であるマイクロチャンネル構造体の斜視図である。 本発明の第２実施形態であるマイクロチャンネル構造体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第３実施形態であるマイクロチャンネル構造体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第４実施形態であるマイクロチャンネル構造体の断面を示した模式図である。 本発明の第４実施形態であるマイクロチャンネル構造体の変形例を示した模式図である。 本発明の第５実施形態であるマイクロチャンネル構造体の断面を示した模式図である。 本発明の第５実施形態であるマイクロチャンネル構造体の変形例を示した模式図である。 本発明の第６実施形態であるマイクロチャンネル構造体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第６実施形態であるマイクロチャンネル構造体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第７実施形態である光源装置の概略構成を示す図である。 図２０のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第８実施形態であるプロジェクタの概略構成を示す図である。 本発明のマイクロチャンネル構造体の変形例である。 本発明のマイクロチャンネル構造体の変形例である。
符号の説明
Ｍ１，Ｍ２……マイクロチャンネル構造体、１……ブロック、１１……溝部（収納部）、２……パイプアレイ、２１，２３，２４……パイプ、２５……貫通孔、２６……大径パイプ、２７……パイプ（小パイプ）３，１２０……ＬＥＤチップ（固体発光光源）、４……天板、４１……開口部、６０……載置板、Ｒ……載置領域、１００……光源装置、５００……プロジェクタ


Claims (24)

  1. 流体が流れる複数の微細流路を有するマイクロチャンネル構造体であって、
    前記微細流路は、
    ブロックに形成される収納部と、
    前記収納部内に配置されるとともに複数のパイプが積層されることによって構成されるパイプアレイと
    を備えて構成されることを特徴とするマイクロチャンネル構造体。
  2. 前記収納部の前記流体の流れ方向と直交する断面形状が前記微細流路の底部に向けて漸次狭まることを特徴とする請求項１記載のマイクロチャンネル構造体。
  3. 前記パイプアレイの表面の一部が、発熱及び発光する固体発光光源の載置領域とされていることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロチャンネル構造体。
  4. 前記パイプアレイの前記載置領域が平坦化されていることを特徴とする請求項３記載のマイクロチャンネル構造体。
  5. 前記載置領域に応じた開口部が形成されるとともに、前記ブロックに固定されることによって前記パイプアレイを固定する固定部を備えることを特徴とする請求項３または４記載のマイクロチャンネル構造体。
  6. 一方の表面側が、発熱及び発光する固体発光光源の載置領域とされ、他方の表面側が、前記パイプアレイに対して密着可能とされた載置板を備えることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロチャンネル構造体。
  7. 前記複数のパイプ同士が面接触していることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のマイクロチャンネル構造体。
  8. 前記パイプの断面形状が多角形状とされていることを特徴とする請求項７記載のマイクロチャンネル構造体。
  9. 前記流体の熱伝導率より高い熱伝導率を有するシール材が前記パイプ同士間に充填されていることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載のマイクロチャンネル構造体。
  10. 前記パイプよりも小径の小パイプあるいは前記パイプよりも小径の棒部材が前記パイプ同士間に設置されていることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載のマイクロチャンネル構造体。
  11. 前記パイプの内部及び前記パイプ同士間に前記流体が流されることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載のマイクロチャンネル構造体。
  12. 前記パイプに複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１１記載のマイクロチャンネル構造体。
  13. 前記貫通孔は、前記収納部に配置された場合に露出される前記パイプ以外の前記パイプに形成されていることを特徴とする請求項１２記載のマイクロチャンネル構造体。
  14. 電流を供給されることによって発光及び発熱する固体発光光源と、当該固体発光光源が載置される基台とを有する光源装置であって、
    前記基台として、請求項１〜１３いずれかに記載のマイクロチャンネル構造体を用いることを特徴とする光源装置。
  15. 請求項１４記載の光源装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。
  16. 流体が流れる複数の微細流路を有するマイクロチャンネル構造体の製造方法であって、
    ブロックに形成された収納部に複数のパイプを積層して配置することによって前記微細流路を形成する工程を有することを特徴とするマイクロチャンネル構造体の製造方法。
  17. 前記収納部の前記流体の流れ方向と直交する断面形状が前記微細流路の底部に向けて漸次狭まることを特徴とする請求項１６記載のマイクロチャンネル構造体の製造方法。
  18. 複数のパイプによって構成されるサブブロックを前記収納部に複数配置することを特徴とする請求項１６または１７記載のマイクロチャンネル構造体の製造方法。
  19. 前記マイクロチャンネル構造体複数個分のブロックが一体形成された複合ブロックの収納部に前記複数のパイプを積層して配置し、その後、前記複合ブロックを切断することによって単一の前記マイクロチャンネル構造体を製造することを特徴とする請求項１６〜１８いずれかに記載のマイクロチャンネル構造体の製造方法。
  20. 前記複数のパイプによって構成されるパイプアレイの表面の少なくとも一部を平坦化する工程を有することを特徴とする請求項１６〜１９いずれかに記載のマイクロチャンネル構造体の製造方法。
  21. 前記複数のパイプによって構成されるパイプアレイ全体を圧縮する工程を有することを特徴とする請求項１６〜１９いずれかに記載のマイクロチャンネル構造体の製造方法。
  22. 前記複数のパイプによって構成されるパイプアレイに高圧流体を流すことによって前記パイプ相互の密着性を向上させる工程を有することを特徴とする請求項１６〜１９いずれかに記載のマイクロチャンネル構造体の製造方法。
  23. 前記複数のパイプを延在方向を開放して一括して包み込む大径パイプを前記収納部の形状に合わせて変形させる変形工程と、
    前記変形工程後の前記大径パイプを前記収納部に配置することによって収納部に複数のパイプを積層して配置する工程と
    を有することを特徴とする請求項１６または１７記載のマイクロチャンネル構造体の製造方法。
  24. 前記大径パイプの端部に、前記流体を送排するための管が接続されていることを特徴とする請求項２３記載のマイクロチャンネル構造体の製造方法。


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