JP2007165481A - 熱交換器、光源装置、プロジェクタ、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでの製造が可能であり、かつ、性能が高い熱交換器を提供する。
【解決手段】ハウジングは、入口ノズル３５１Ａと出口ノズル３５２Ａとを有し、内部に流通空間３１０を画成する。ハウジングは、流通空間３１０を間にして互いに対向したトッププレート３２０とボトムプレートとを備える。トッププレート３２０は、流通空間３１０に突出しており先端部がボトムプレート３３０に近接する複数のフィン３２１を有する。ボトムプレート３３０は、それぞれのフィン３２１の先端部に対して先端に対向する方向および側方を微小な隙間を介して囲む状態にフィン３２１の先端を受け入れる遊嵌手段を備える。遊嵌手段としては、例えば、ボトムプレート３３０にフィン３２１の先端を挟む歯３３１を設けておいてもよい。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器、光源装置、プロジェクタ、電子機器に関する。

画像投射装置としてプロジェクタが知られている。プロジェクタは、光源と、光源からの光を画素ごとに変調する光変調パネルと、を備え、光変調パネルによって変調された光をスクリーンに投射して画像を表示させる。
ここで、近年では、プロジェクタの光源として、即時点灯や長寿命といった特徴を有するＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザーダイオード）を利用することが検討されている。しかしながら、このようなＬＥＤやＬＤにあっては、発熱量が非常に大きいうえに、従来の光源に比べて発熱する部分の面積が非常に小さいため、微小な面積から大きな熱量を吸熱する熱交換器が必要となる。

熱交換器としては、例えば、特許文献１に開示される構成が知られている。
特許文献１の図５においては、所定の間隔で長手方向に延びる複数のリブが形成された一対の冷却ブロックを備え、互いのリブ同士が対向して組み合わされることで複数の冷却通路が形成されている。そして、各冷却通路に冷却液を循環させることで、冷却ブロックの外壁面に接触して取り付けられた発熱体の冷却が行われる。また、特許文献１の図１においては、内側に複数のリブが形成された二つの冷却ブロックを用意し、冷却ブロックを互いの内側の面を向かい合わせて組み合わした際にリブが一定の間隔で交互に配置されることにより複数の冷却通路が形成されている。

特開平７−３８０２５号公報

特許文献１のごとく、内部に複数のフィンを立設してフィン間に通路を形成し、この通路に冷却液を流通させることにより、発熱体の熱を吸熱できる。しかしながら、ＬＥＤやＬＤといった非常に発熱量が大きくかつ発熱する部分の面積が小さい発熱体から熱を効果的に吸熱するには、狭い面積に多数のフィンを立設しなければならいという問題がある。この場合、熱交換器の内部に幅が数１００μｍのフィンを数１００μｍの間隔で数１０本形成することが例として挙げられる。

このように薄いフィンを多数形成するとなると、フィン一本一本の長さを精密に揃えることは困難であるので、熱交換器の製造工程において、特許文献１の図５に示されるように、フィンの先端同士を当接させることは到底不可能である。また、フィンの長さが揃っていない状態で特許文献１の図５に示されるごとくフィンの先端同士を当接させると、フィンが曲がってしまって冷却液を流通させる通路を適切に形成できないという問題が生じる。

同様に、フィンの長さを精密に揃えることが困難である以上、特許文献１の図１に示されるごとく、フィンが交互に配置されるように冷却ブロックを組み合わせても、フィンの先端と冷却ブロックの内面とを精密に当接させることは困難であり、無理に当接させるとフィンが曲がってしまう。

また、フィンの曲がりを避けるため、フィンと冷却ブロックの内面とを当接させずに隙間を設けるという考え方もある。しかしながら、熱交換器の内部において、隙間の部分の流体抵抗が最も小さくなるため、冷却液がフィン間の通路ではなくフィンの先端と冷却ブロックの内面との間の隙間を通ることになり、フィンと冷却液との間で十分な熱交換が行われなくなる。そのため、熱交換性能が著しく低減するという問題が生じる。
したがって、ＬＥＤやＬＤのように微小な面積から大量の熱を発する熱体から効率よく吸熱できる熱交換器を得ることは非常に困難であった。

本発明の目的は、低コストでの製造が可能であり、かつ、性能が高い熱交換器、光源装置、プロジェクタ、電子機器を提供することにある。

本発明の熱交換器は、流体を導入する入口流路と前記流体を排出する出口流路とを有するとともに前記流体を前記入口流路から前記出口流路に流通させる流通空間を内部に画成するハウジングを備え、前記ハウジングの外面に取り付けられた熱体と前記流体との熱交換を行う熱交換器であって、前記ハウジングは、前記流通空間を間にして互いに対向したトッププレートとボトムプレートとを備え、前記トッププレートは、前記流通空間に突出しており先端が前記ボトムプレートに近接する複数のフィンを有し、前記ボトムプレートは、それぞれの前記フィンの先端部分に対して先端に対向する方向および側方を微小な隙間を介して囲む状態に前記フィンの先端を受け入れる遊嵌手段を備えることを特徴とする。

このような構成において、内部に流通空間を構成するハウジングの互いに対向する面はトッププレートとボトムプレートによって構成される。そして、ハウジングを組み立てるにあたって、トッププレートとボトムプレートとを所定の間隔を保つ状態で対向させ、流通空間の内部にトッププレートのフィンが突出するようにする。このとき、トッププレートとボトムプレートとを所定間隔で対向させたとき、トッププレートに設けられたフィンは、その先端がボトムプレートの遊嵌手段に受け入れられる。すると、フィンの先端が対向方向および側方方向において遊嵌手段に囲まれた状態になる。このようにハウジングが組み合わされて流通空間が画成され、さらに、流通空間に突出したフィンとフィンとの間には微小流路が形成される。

このように組み立てられた熱交換器の外面、望ましくはトッププレートの外面に熱体を取り付ける。ここで、熱体は、高温の熱を発する発熱体でもよく、熱を吸収する吸熱体であってもよい。熱体からの熱は熱交換器の外面に伝熱されて、さらに、トッププレートの各フィンに伝熱されていく。この状態で流体を入口流路から流通空間に導入すると、流体はフィンとフィンとの間の微小流路を通って出口流路に向かう。このとき、フィンと流体とのコンタクトによってフィンと流体との間で熱交換が行われる。

このような構成によれば、流体が流通する流通空間に複数のフィンが突出しているので、これらのフィンと流体との接触面積が大きくなり、熱交換の効率を向上させることができる。ここで、フィンの先端とボトムプレートとの間に大きな隙間があると、流体が流れるときの流体抵抗はこの隙間で局所的に小さくなってしまうため、流体がこの隙間を多く流れるようになる。このような偏流が生じると流体とフィンとの接触が一部（フィンの先端部分）に偏るので、フィンと流体との熱交換が効率よく行われないという問題が生じる。

この点、本発明では、フィンの先端はボトムプレートの遊嵌手段に受け入れられ、フィンの先端は微小な隙間を介して遊嵌手段に囲まれるので、フィンの先端とボトムプレートとの間に大きな隙間が生じることがない。よって、フィンとフィンとの間の微小流路において流体抵抗に偏りがなく、流体がフィンとフィンとの間を偏りなく流通する。その結果、フィンと流体との熱交換効率を向上させることができる。

ここで、フィンの先端とボトムプレートとの間に大きな隙間を生じないようにするには、フィンの先端とボトムプレートとを極めて接近させるか、あるいは、フィンの先端とボトムプレートとを当接させて隙間を無くしてしまえばよいとも考えられる。しかしながら、熱交換性能を向上させるためにフィンの本数を多くすることが望ましく、例えばフィンの数を数１０本とした場合には、各フィンの長さを数１０μｍレベルで公差管理することには莫大なコストが必要となる。
また、フィンの先端とボトムプレートとを極めて接近させる工程が組立工程にあると、組立て作業に莫大な時間とコストが必要となる。そして、フィンの長さ管理が不完全なままでフィンの先端とボトムプレートとを当接させてしまうと、他よりも長いフィンは大きく曲がってしまうことになり、微小流路が適切に形成されないことになる。特に、小型化および熱交換効率を向上させるためにフィンの厚みを１００μｍ程度に薄くするとわずかな応力でも簡単に大きく曲がってしまう。

この点、本発明においては、ボトムプレートに遊嵌手段を設けている。
したがって、フィンの長さ管理が厳密でなくても、フィンの先端が遊嵌手段に受け入れられる程度の公差であれば十分に許容される。そして、フィンの先端が遊嵌手段に受け入れられることによって、フィンの先端とボトムプレートとの間の隙間を狭くすることができる。

このように本発明によれば、フィンの長さ管理についての厳密さが要求されないので、加工精度を少し低くしてコストを低減させることができ、かつ、このように低コストであっても流体を微小流路の間に適切に流通させて熱交換効率を高性能に維持することができる。そして、フィンの長さ管理については厳密でなくてもよいので、フィン間隔やフィンの幅等の公差管理に注力し、非常に多くのフィンを高密度に設けることができる。その結果、微小な面積から大量を熱交換可能な熱交換器とすることができる。そして、この場合でも、多くのフィンの長さ管理を厳密に行うことに比べれば低コストに抑えることができる。
また、組立てに際してフィンの先端を遊嵌手段に入れることは容易であるので、組立て効率を向上させ、かつ、組立てコストを低減することができる。

なお、フィンの厚みは１００μｍ程度とし、フィンの間隔は１００μｍとし、フィンの本数は５０本程度とすることが例として挙げられる。
また、フィンの先端と遊嵌手段との隙間は１０μｍ程度にすることが例として挙げられる。この隙間が広すぎるとフィンの先端に大きな隙間が生じるので好ましくないが、隙間が狭すぎると組立て効率が落ちるのでこれも好ましくない。よって、フィンの先端と遊嵌手段との隙間は、フィン同士の間隔の１０分の１から５分の１程度とすることが好ましい。

本発明では、前記遊嵌手段は、前記ボトムプレートに設けられ隙間を介してそれぞれの前記フィンの先端に対向する対向底部と、前記ボトムプレートに設けられ隙間を介して前記それぞれのフィンの先端を側方から挟む側壁部と、を備えて構成されていることが好ましい。

このような構成によれば、フィンの先端部が対向底部と側壁部とにて囲まれるので、フィン先端部における流体抵抗が大きくなる。よって、フィンとフィンとの間の微小流路において流体抵抗に偏りがなく、流体がフィンとフィンとの間を偏りなく流通し、フィンと流体との熱交換効率を向上させることができる。

本発明では、前記側壁部は、前記ボトムプレートの前記トッププレートに対向する面において前記フィンとは位置をずらして立設された複数の歯であることが好ましい。

このような構成において、フィンの先端部が歯間に受け入れられることによって、フィンの先端部において側方が２枚の歯で挟まれ、対向方向はボトムプレートの面に対向する。すなわち、フィンの先端部が歯とボトムプレートの面とによって囲まれる。

本発明では、前記遊嵌手段は、前記ボトムプレートの前記トッププレートに対向する面において前記フィンに対向する位置に形成された溝条であることが好ましい。

このような構成において、フィンの先端部が溝条に受け入れられて、フィンの先端部が溝条の側壁と底部とによって囲まれる。

本発明では、前記遊嵌手段は、前記フィンを内側に案内する案内手段を備えることが好ましい。

ここで、案内手段としては、例えば、フィンの先端部の面取りおよび歯の先端部の面取りが例として挙げられる。面取りが施されていれば、フィンの先端部と歯の先端部とが仮に当接しても面取りの丸みによってフィンの先端部が歯間に容易に案内される。
また、案内手段としては、歯の先端部に形成されて内側に傾斜したテーパが例として挙げられる。フィンの先端部がテーパに当たるとテーパの傾斜によってフィンの先端部が容易に遊嵌手段の内側に入る。
また、案内手段としては、溝条において側壁が開口側に拡径するように傾斜面に形成されていてもよい。フィンの先端が側壁に当たると、側壁の傾斜によってフィンの先端が容易に溝の内側に入る。
このように案内手段が設けられることによって、組立ての際にフィンの先端が容易に遊嵌手段に入るので、組立て効率を向上させることができる。

本発明の熱交換器は、流体を導入する入口流路と前記流体を排出する出口流路とを有するとともに前記流体を前記入口流路から前記出口流路に流通させる流通空間を内部に画成するハウジングを備え、前記ハウジングの外面に取り付けられた熱体と前記流体との熱交換を行う熱交換器であって、前記ハウジングは、前記流通空間を間にして互いに対向したトッププレートとボトムプレートとを備え、前記トッププレートと前記ボトムプレートとは、前記流通空間に突出したフィンを有し、前記トッププレートのフィンと前記ボトムプレートのフィンとは、先端部において互いの側面が当接することを特徴とする。

このような構成において、熱交換器を組み立てる際にトッププレートとボトムプレートとを対向させるようにするが、このときトッププレートのフィンの先端部とボトムプレートのフィンの先端部とが互いの側面で当接するようにする。すると、この当接部分から伝熱するので、熱交換器の外面に取り付けられた熱体からの熱は一方のフィンから他方のフィンに伝熱することが可能であり、両方のフィン全体から流体に伝熱することができる。
また、フィン同士の先端部分で側面が当接していればよいので、お互いにオーバーラップする長さがあればフィンの長さ管理については全く厳密さを要求されるものではない。したがって、フィンの長さ管理を必要としない分、加工コストを低減させることができる。
フィン同士の先端部分は互いの側面で当接しているので、フィンの先端に隙間が生じることはなく、フィンとフィンとの間の微小流路に隙間等による流体抵抗の小さい部分が生じることがない。したがって、流体の流通を適切にして、フィンと流体との熱交換効率を向上させることができる。

本発明では、前記トッププレートと前記ボトムプレートとは同一形状であることが好ましい。

このような構成において、トッププレートとボトムプレートとは同一形状とすることにより、部品種類を少なくできるので、加工コストを低減することができる。

本発明では、前記トッププレートのフィンと前記ボトムプレートのフィンとは互いにずれた位置に設けられていることが好ましい。

このような構成において、トッププレートのフィンとボトムプレートのフィンとは互いにずれた位置に設けることにより、熱交換器の組立て時にトッププレートのフィンとボトムプレートのフィンとを組み合わせると、容易にフィン同士が側面で当接する。

なお、フィン同士の側面を当接させる際には、フィンの弾性力によって強く当接させることが好ましい。このようにフィン同士が強く当接することによって一方のフィンから他方のフィンへ熱が伝わる熱伝導率が低下しないので、フィン全体から流体に熱を伝えることができ、熱交換効率を向上させることができる。

本発明の光源装置は、前記熱交換器と、前記熱交換器に取り付けられた光源と、を備えることを特徴とする。

このような構成において、光源が発光すると発熱するが、この熱は熱交換器によって流体に伝熱され、光源の熱が吸熱される。
このような構成によれば、光源からの熱が熱交換器によって効率よく吸熱されるので、光源の温度上昇を抑えて光源の発光を安定させることができ、また光源を長寿命とすることができる。
また、熱交換器によって効率よく光源の熱を吸熱できるので、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザーダイオード）のように微小な面積から大量の熱を発熱する光源を利用した光源装置とすることができる。

本発明のプロジェクタは、前記光源装置と、前記光源装置から発射される光を画像データに応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光を投射する投射手段と、を備えることを特徴とする。

このような構成において、光源からの光が光変調装置によって変調される。
そして、変調された光が投射手段によって投射され、例えばスクリーンに画像が投影される。
このような構成によれば、光源からの熱が熱交換器によって効率よく吸熱されるので、光源の温度上昇を抑えて光源の発光を安定させることができ、また、光源を長寿命とすることができる。よって、プロジェクタの性能を向上させることができる。
また、熱交換器によって効率よく光源の熱を吸熱できるので、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザーダイオード）のように微小な面積から大量の熱を発熱する光源を利用した光源装置とすることができる。その結果、プロジェクタによる画像の輝度を高くすることができる。

本発明の電子機器は、前記熱交換器と、前記熱交換器に取り付けられ動作状態において発熱する電子デバイスと、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、電子デバイスからの熱を熱交換器によって効率よく吸熱することができる。その結果、電子デバイスの温度上昇を抑えて電子デバイスの動作を安定させかつ長寿命とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１から図５を参照して説明する。
図１は、プロジェクションシステム１００の外観図である。
プロジェクションシステム１００は、映像ソースの画像に基づく画像データ信号を出力するパソコン（電子機器）１１０と、パソコン１１０からの画像データ信号に基づいて現画像フレームを生成してスクリーン１８０に向けて投射するプロジェクタ（画像表示装置）１２０と、プロジェクタ１２０とパソコン１１０とを接続するＵＳＢケーブル（信号伝送手段）１７０と、を備えている。

図２は、プロジェクタ１２０の内部構造を示す図である。
プロジェクタは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色をそれぞれ発光するＬＥＤ（光源、熱体）１３１〜１３３と、各ＬＥＤ１３１、１３２、１３３からの光を変調する液晶パネル（光変調装置）１４１〜１４３と、液晶パネル１４１〜１４３で変調された光を合成するプリズム１５０と、合成された光をスクリーン１８０に向けて投射する投射光学系（投射手段）１６０と、ＬＥＤ１３１、１３２、１３３から発せられる熱を吸熱する吸熱機構２００と、を備えている。

ＬＥＤ１３１、１３２、１３３は、色ごとに設けられている。すなわち、赤色ＬＥＤ１３１、緑色ＬＥＤ１３２、青色ＬＥＤ１３３が設けられている。
ここで、ＬＥＤ１３１、１３２、１３３は、小さな面積から大きな熱量を放出する発熱体である。そして、ＬＥＤ１３１〜１３３から発光される光の色を安定させたり、ＬＥＤ１３１〜１３３の損傷を防止するためにＬＥＤ１３１〜１３３の熱を吸熱することが必要となる。

光変調装置としての液晶パネルは、赤色用液晶パネル１４１、緑色用液晶パネル１４２、青色用液晶パネル１４３が各色のＬＥＤ１３１、１３２、１３３に対向して設けられている。各液晶パネル１４１〜１４３は、画像情報に応じた所定の駆動信号によって駆動され、ＬＥＤ１３１〜１３３からの光を画素ごとに変調する。そして、各液晶パネル１４１〜１４３からの光がプリズム１５０で合成されて画像が形成され、合成された画像は投射光学系１６０から射出されてスクリーン１８０上に拡大投写される。

吸熱機構２００は、ＬＥＤ１３１〜１３３の裏面に貼設されてＬＥＤ１３１〜１３３からの熱を吸熱する熱交換器３００と、熱交換器３００に冷媒を供給するためのポンプ２１０と、冷媒の熱を放熱するラジエータ２２０と、熱交換器３００、ポンプ２１０およびラジエータ２２０を連結する配管２３０と、を備えている。

熱交換器３００は、赤色ＬＥＤ１３１、緑色ＬＥＤ１３２および青色ＬＥＤ１３３の各ＬＥＤそれぞれの裏面に貼設されている。ここに、ＬＥＤ１３１〜１３３と熱交換器３００とにより光源装置が構成されている。
ここで、図３は、ＬＥＤ１３１、１３２、１３３が貼設された熱交換器３００の外観を示す図である。
図４は、熱交換器３００のエンドプレート３５１を外して、内部構造を示す図である。
図５は、熱交換器３００の内部においてフィン３２１と歯３３１とのかみ合い状態を示す図である。

熱交換器３００は、上下、左右、前後の６枚の板を組み合わせたハウジング３６０の内部に流通空間３１０を画成することによって構成されている。そして、熱交換器３００は、上および下の面をそれぞれ形成するトッププレート３２０およびボトムプレート３３０と、右および左の面を形成する２枚のサイドプレート３４０、３４０と、前および後の面をそれぞれ形成する２枚のエンドプレート３５１、３５２と、を備えている。
熱交換器３００は、熱伝導率の高い金属、例えば銅、アルミニウム、または銅やアルミニウムの合金によって形成されている。

トッププレート３２０は、矩形の扁平薄板状であって、トッププレート３２０の上面には、ＬＥＤ１３１〜１３３が貼設される。そして、トッププレート３２０の下面には複数のフィン３２１が一体的に立設されている。フィン３２１は前後方向に平行に設けられている。フィン３２１は、突出高さが３ｍｍ程度であり、幅が１００μｍであり、フィン３２１同士の間隔が１２０μｍであって、５０枚のフィン３２１が立設されている。
このようなフィン３２１を有するトッププレート３２０を形成するにあたっては、ワイヤー放電加工によることが例として挙げられる。
ここで、フィン３２１を形成するにあたり、フィン３２１の間隔については精密に公差管理を行う一方、フィン３２１の長さについての公差管理はそれほど厳密でなくてもよい。
また、フィン３２１の先端３２２は面取り（３２３）されている。

ボトムプレート３３０は、トッププレート３２０と略同形状であって、矩形の扁平薄板状である。そして、ボトムプレート３３０においてトッププレート３２０に対向する面には複数の歯３３１が櫛歯状に立設されている。歯３３１は、トッププレート３２０のフィン３２１に対してずれた位置に設けられており、図５に示されるように、歯３３１と歯３３１の間にフィン３２１の先端３２２が入るようになっている。
ここで、歯間にフィン３２１が入ったとき、歯３３１とフィン３２１との隙間は１０μｍ〜２０μｍ程度になるように歯３３１が設けられている。歯３３１の長さは、フィン３２１の先端３２２と歯３３１とがフィン３２１の幅以上にオーバーラップする１００μｍ〜５００μｍ程度がよく、例えば、２００μｍ程度にすることが例として挙げられる。
なお、歯３３１を形成するにあたって、歯３３１の間隔については精密に公差管理を行う一方、歯３３１の長さについての公差管理はそれほど厳密でなくてもよい。
また、歯３３１の先端３３２は面取り（３３３）されている。

ここで、歯間のボトムプレート面と歯３３１とによってフィン３２１の先端部３２２を遊嵌する遊嵌手段が構成されている。
また、フィン３２１の先端部３２２の面取り３２３および歯３３１の先端部３３２の面取り３３３によってフィン３２１の先端部３２２を歯間に導く案内手段が構成されている。

２枚のサイドプレート３４０、３４０は、矩形の扁平薄板状であって、トッププレート３２０とボトムプレート３３０との左右の端部においてトッププレート３２０とボトムプレート３３０との間に挟持される。
ここで、サイドプレート３４０の上下方向（熱交換器の厚み方向）の長さは、トッププレート３２０のフィン３２１の長さよりも若干長く形成されており、トッププレート３２０のフィン３２１がボトムプレート３３０の面に当接しないようになっている。すなわち、トッププレート３２０とボトムプレート３３０との間にサイドプレート３４０、３４０を挟持した際に、トッププレート３２０のフィン３２１の先端部３２２とボトムプレート３３０との間に１０μｍ〜２０μｍの隙間が形成される。

２枚のエンドプレート３５１、３５２は、矩形の扁平薄板状であって、エンドプレート３５１、３５２には、配管２３０を接続するためのノズル３５１Ａ、３５２Ａが設けられている。
ここで、前側のエンドプレート３５１に設けられたノズルを入口ノズル（入口流路）３５１Ａとし、後側のエンドプレート３５２に設けられたノズルを出口ノズル（出口流路）３５２Ａとする。

熱交換器３００を組み立てるにあたっては、２枚のサイドプレート３４０、３４０をトッププレート３２０とボトムプレート３３０との両端にそれぞれ挟む。このとき、トッププレート３２０のフィン３２１の先端部３２２をボトムプレート３３０の歯間に入れる。そして、２枚のエンドプレート３５１、３５２を前後に取り付ける。トッププレート３２０、ボトムプレート３３０、２枚のサイドプレート３４０、３４０および２枚のエンドプレート３５１、３５２を組み合わせて接合するにあたっては、６枚のプレートをろう材を用いて接合する。ただし、接合方法はこれに限るものではなく、溶接や接着、拡散接合等を適宜使用できる。

組み立てられた熱交換器３００の構成について説明する。
６枚のプレートが組み合わせられた熱交換器３００の内部において、前後方向に平行に設けられた複数のフィン３２１によって、前後方向の微小流路が複数形成される。
このとき、図５に示されるように、フィン３２１の先端部３２２は、歯３３１と歯３３１の間に入っており、すなわち、フィン３２１の先端部３２２は、約１０μｍの間隔を隔てて側方を歯３３１で挟まれ、また、約１０μｍの間隔を隔ててボトムプレート３３０の面に対向している。そして、入口ノズル３５１Ａから冷媒が流入されると、冷媒はフィン３２１とフィン３２１との間の微小流路を通って出口ノズル３５２Ａに向かい、出口ノズル３５２Ａから熱交換器３００の外部に排出される。

図２に示されるように、三つの熱交換器３００にはそれぞれＬＥＤ１３１〜１３３が貼設された状態で、３つの熱交換器３００とポンプ２１０とは配管２３０によって直列に接続されている。そして、配管２３０の途中にラジエータ２２０が設けられ、冷媒の熱がラジエータ２２０によって放熱される。

このような構成を備えるプロジェクションシステム１００の動作について説明する。
まず、プロジェクタ１２０の電源をＯＮすると、各ＬＥＤ１３１〜１３３に電圧が印加されてＬＥＤ１３１〜１３３が点灯される。各ＬＥＤ１３１〜１３３から各色の光が発射されると同時に、ＬＥＤ１３１〜１３３が発熱する。
また、プロジェクタ１２０の電源をＯＮにすると、ポンプ２１０が作動される。すると、ポンプ２１０から配管２３０を通って３つの熱交換器３００に冷媒が供給される。
ＬＥＤ１３１〜１３３からの熱は、熱交換器３００のトッププレート３２０の上面に伝熱して、さらに、トッププレート３２０の各フィン３２１に伝熱されていく。入口ノズル３５１Ａから流入する冷媒は、フィン３２１の間の微小流路を流通して出口ノズル３５２Ａに向かう。このとき、フィン３２１と冷媒とのコンタクトによってフィン３２１の熱が冷媒に伝熱される。
熱をもった冷媒は出口ノズル３５２Ａから排出され、配管２３０を流れてラジエータ２２０に導入される。そして、ラジエータ２２０において冷媒の熱が放熱される。このようなサイクルによってＬＥＤ１３１〜１３３の熱が吸熱され、ＬＥＤ１３１〜１３３の温度上昇が抑制された状態でＬＥＤ１３１〜１３３の点灯が良好に継続される。

画像をスクリーン１８０に投影するにあたっては、まず、パソコン１１０に映像ソースが入力される。すると、映像ソースに所定の画像処理が行われて画像データ信号が生成される。画像データ信号がパソコン１１０からプロジェクタ１２０に伝送される。そして、プロジェクタ１２０内において画像データ信号から現画像データが生成されて、この現画像データを表示するように各液晶パネル１４１〜１４３に駆動信号が印加される。各ＬＥＤ１３１〜１３３からの光が各液晶パネル１４１〜１４３によって画素ごとに変調され、変調された光がプリズム１５０によって合成される。これにより画像が生成される。
生成された画像は、投射光学系１６０からスクリーン１８０に向けて投射され、スクリーン１８０に画像が映写される。

このような第１実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）冷媒が流通する流通空間３１０に複数のフィン３２１が突出しており、これらのフィン３２１と冷媒との接触により、熱交換を効率よく行うことができる。

（２）フィン３２１の先端部３２２が歯間に受け入れられることによって、フィン３２１の先端部３２２において側方は２枚の歯３３１、３３１で挟まれ、対向方向はボトムプレート３３０の面に対向する。すなわち、フィン３２１の先端部３２２が歯３３１とボトムプレート３３０の面とによって囲まれる。したがって、フィン３２１の先端部３２２とボトムプレート３３０との間に大きな隙間が生じることがない。よって、フィン３２１とフィン３２１との間の微小流路において流体抵抗に偏りがなく、冷媒がフィン３２１とフィン３２１との間を偏りなく流通する。その結果、フィン３２１と流体との熱交換効率を向上させることができる。

（３）ボトムプレート３３０に歯３３１を設けており、フィン３２１の長さ管理が厳密でなくても、フィン３２１の先端部３２２が歯間に受け入れられる程度の公差であれば十分に許容される。フィン３２１の長さ管理についての厳密さが要求されないので、加工精度を少し低くしてコストを低減させることができ、かつ、このように低コストであっても冷媒を微小流路の間に適切に流通させて熱交換効率は高性能に維持することができる。

（４）所定の隙間をもってフィン３２１の先端部３２２を受け入れられる位置にフィン３２１と歯３３１とが設けられているので、組立てに際してフィン３２１の先端部３２２を歯間に入れることは容易である。よって、組立て効率を向上させ、かつ、組立てコストを低減することができる。

（５）案内手段として、フィン３２１の先端部３２２の面取り３２３および歯３３１の先端部３３２の面取り３３３が施されているので、フィン３２１の先端部３２２と歯３３１の先端部３３２とが仮に当接しても面取り３２３、３３３の丸みによってフィン３２１の先端部３２２が歯間に容易に案内される。よって、熱交換器３００の組立て作業が容易に行える。

（６）ＬＥＤ１３１〜１３３からの熱が熱交換器３００によって効率よく吸熱されるので、ＬＥＤ１３１〜１３３の温度上昇を抑えて、ＬＥＤ１３１〜１３３の発光を安定させまた長寿命とすることができる。また、熱交換器３００によって効率よく光源の熱を吸熱できるので、ＬＥＤ１３１〜１３３のように微小な面積から大量の熱を発熱する光源を利用することができる。その結果、プロジェクタ１２０による画像の輝度を高くすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。
第２実施形態の基本的構成は第１実施形態に同様であるが、第２実施形態の特徴とするところは、歯３３１の先端部３３２にテーパ面３３４が形成されている点にある。
図６において、歯３３１の先端部３３２には内側に傾斜したテーパ３３４が形成されている。このテーパ３３４によって案内手段が構成されている。
そして、熱交換器３００の組立てに際して、フィン３２１の先端部３２２がテーパ３３４に当たるとテーパ３３４の傾斜によってフィン３２１の先端部３２２が容易に遊嵌手段の内側に入る。

このような第２実施形態によれば、上記実施形態の効果に加えて次の効果を奏することができる。
（７）歯３３１の先端部３３２にテーパ３３４が設けられることによって、組立ての際にフィン３２１の先端部３２２が容易に歯間に入るので、組立て効率を向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７を参照して説明する。
第３実施形態の基本的構成は第１実施形態に同様であるが、第３実施形態の特徴とするところは、遊嵌手段がボトムプレート３３０の溝条３３５によって構成されている点にある。
図７において、ボトムプレート３３０には複数の溝条３３５が設けられている。
各溝条３３５は、各フィン３２１に対向する位置に形成されている。そして、溝条３３５において側壁３３６が開口側に拡径するように傾斜している。この側壁３３６の傾斜によって案内手段が構成されている。
このような構成において、フィン３２１の先端部３２２が溝条３３５に受け入れられると、フィン３２１の先端部３２２は、溝条３３５の側壁３３６と溝条３３５の底面部３３７とによって囲まれる。

このような第３実施形態によれば、上記実施形態の効果に加えて、次の効果を奏することができる。
（８）フィン３２１の先端部３２２が溝条３３５に受け入れられて、フィン３２１の先端部３２２が溝条３３５の側壁３３６と底面部３３７とによって囲まれる。したがって、フィン３２１の先端部３２２とボトムプレート３３０との間に大きな隙間が生じることがない。よって、フィン３２１とフィン３２１との間の微小流路において流体抵抗に偏りがなく、流体がフィン３２１とフィン３２１との間を偏りなく流通する。その結果、フィン３２１と流体との熱交換効率を向上させることができる。

（９）案内手段として溝条３３５において側壁３３６が開口側に拡径するように傾斜面に形成されていているので、フィン３２１の先端部３２２が側壁３３６に当たると、側壁３３６の傾斜によってフィン３２１の先端部３２２が容易に溝条３３５の内側に入る。よって、組立て作業を容易にすることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図８を参照して説明する。
第４実施形態の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、トッププレート４１０とボトムプレート４２０の両方にフィン４１１、４２１が設けられ、フィン４１１、４２１の先端同士が側面で当接している点に特徴を有する。
図８において、トッププレート４１０とボトムプレート４２０とは、ともに流通空間３１０に突出したフィン４１１、４２１を有する。
フィン４１１、４２１の長さは、トッププレート４１０とボトムプレート４２０との対向距離の半分よりもわずかに長い程度であり、フィン４１１、４２１同士はトッププレート４１０とボトムプレート４２０との略中間で当接している。
ここで、ボトムプレート４２０にはサイドプレート３４０との組み合わせ位置を決めるための段部４２３が設けられている。そして、図８に示すように、段部４２３から最も近くに設けられているフィンまでの距離ｌ_１は、図８に示すｌ_２よりも小さく設けられている。また、トッププレート４１０とボトムプレート４２０とは同一形状であり、トッププレート４１０にも同様の段部４１３が設けられている。従って、トッププレート４１０のフィン４１１とボトムプレート４２０のフィン４２１とでは、片側のサイドプレート３４０から見たときに、設けられている位置が互いに少しずれる。
熱交換器４００の組立て時にトッププレート４１０のフィン４１１とボトムプレート４２０のフィン４２１とを組み合わせる際は、容易に互いのフィン間に入るようになっている。さらに、それぞれの段部４１３、４２３をサイドプレート３４０に当接させて固定することで、互いのフィンの先端部同士が当接し、フィン４１１、４２１の弾性によって強く当接する方向に互いに押し合う。このようにフィン同士が当接することにより、フィン４１１、４２１とフィン４１１、４２１との間に微小流路が形成される。

このような第４実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１０）トッププレート４１０のフィン４１１の先端部４１２とボトムプレート４２０のフィン４２１の先端部４２２とが互いの側面で当接しているので、この当接部分から伝熱する。特に、フィン４１１、４２１の弾性力によってフィン同士が強く当接しているので、一方のフィン４１１から他方のフィン４２１への熱伝導が向上する。熱交換効率を向上させることができる。したがって、熱交換器４００に取り付けられたＬＥＤ１３１〜１３３からの熱はトッププレート４１０のフィン４１１からボトムプレート４２０のフィン４２１に伝熱することが可能であり、両方のフィン４１１、４２１全体から流体に伝熱することができる。その結果、熱交換効率を向上させることができる。

（１１）フィン４１１、４２１同士の先端部４１２、４２２で側面が当接していればよいので、お互いにオーバーラップする長さがあればフィン４１１、４２１の長さ管理については厳密さを要求されない。したがって、フィン４１１、４２１の長さ管理を必要としない分、加工コストを低減させることができる。

（１２）フィン４１１、４２１同士の先端部４１２、４２２は互いの側面で当接し当接部に隙間がないため、隙間による流体抵抗の小さい部分がなく区画された微小流路をフィン４１１とフィン４２１とで構成できる。したがって、流体の流通を適切にして、フィン４１１、４２１と流体との熱交換効率を向上させることができる。

（１３）トッププレート４１０のフィン４１１とボトムプレート４２０のフィン４２１とは互いにずれた位置に設けられているので、熱交換器４００の組立て時にトッププレート４１０のフィン４１１とボトムプレート４２０のフィン４２１とを組み合わせると、容易にフィン同士が側面で当接する。したがって、熱交換器４００の組立て作業が容易になる。

（１４）トッププレート４１０とボトムプレート４２０とは同一形状なので、熱交換器３００を構成する部品種類が少なく、加工コストが低減する。

次に、本発明の変形例１について図９を参照して説明する。
上記第１実施形態においては、吸熱機構２００の配管２３０は三つの熱交換器３００を直列に接続していたが、この図９に示される変形例１のように三つの熱交換器３００を並列に接続してもよい。

次に、本発明の変形例２について図１０を参照して説明する。
上記第１実施形態において、光源からの熱を吸熱する場合を例にして説明したが、図１０に示されるようにパソコン１１０の電子デバイス、例えばＣＰＵ５００からの熱を吸熱してもよい。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
光源の種類としては、ＬＥＤ１３１〜１３３に限定されず、たとえばレーザーダイオード（ＬＤ）などでもよいことはもちろんである。
熱交換器３００のハウジング３６０を構成するにあたっては、トッププレート、ボトムプレート、２枚のサイドプレート３４０、３４０および２枚のエンドプレート３５１、３５２の６枚を組み合わせるとしたが、例えば、２枚のサイドプレートはボトムプレートに一体的に形成するなど、ハウジング３６０の構成の仕方は種々変更可能である。
第４実施形態において、トッププレートとボトムプレートとは同一形状にしてもよい。あるいは、トッププレートのフィンの長さとボトムプレートのフィンの長さについては、トッププレートのフィンを長くして、ボトムプレートのフィンは短くするなど、トッププレートのフィンの長さとボトムプレートのフィンの長さは全く異なっていてもよい。

本発明は、熱交換器に利用できる他、例えば、プロジェクタに利用できる。

第１実施形態において、プロジェクションシステムの外観図。 第１実施形態において、プロジェクタの内部構造を示す図。 第１実施形態において、ＬＥＤが貼設された熱交換器の外観を示す図。 第１実施形態において、熱交換器のエンドプレートを外して、内部構造を示す図。 第１実施形態において、フィンの先端が歯間に遊嵌している状態を示す図。 第２実施形態において、フィンの先端が歯間に遊嵌している状態を示す図。 第３実施形態において、フィンの先端が溝条に遊嵌している状態を示す図。 第４実施形態において、フィン同士が先端で当接している状態を示す図。 変形例１において、熱交換器を並列に接続する配管構造を示す図。 変形例２において、熱体が電子デバイスである場合を示す図。

符号の説明

１００…プロジェクションシステム、１１０…パソコン、１２０…プロジェクタ、１３１…赤色ＬＥＤ、１３２…緑色ＬＥＤ、１３３…青色ＬＥＤ、１４１…赤色用液晶パネル、１４２…緑色用液晶パネル、１４３…青色用液晶パネル、１５０…プリズム、１６０…投射光学系、１８０…スクリーン、２００…吸熱機構、２１０…ポンプ、２２０…ラジエータ、２３０…配管、３００…熱交換器、３１０…流通空間、３２０…トッププレート、３２１…フィン、３２２…先端部、３３０…ボトムプレート、３３１…歯、３３２…先端部、３３４…テーパ、３３５…溝条、３３６…側壁、３３７…底面部、３４０…サイドプレート、３５１…エンドプレート、３５１Ａ…入口ノズル、３５２…エンドプレート、３５２Ａ…出口ノズル、３６０…ハウジング、４００…熱交換器、４１０…トッププレート、４１１…フィン、４１２…先端部、４２０…ボトムプレート、４２１…フィン、４２２…先端部。

Claims (11)

1. 流体を導入する入口流路と前記流体を排出する出口流路とを有するとともに前記流体を前記入口流路から前記出口流路に流通させる流通空間を内部に画成するハウジングを備え、前記ハウジングの外面に取り付けられた熱体と前記流体との熱交換を行う熱交換器であって、
   前記ハウジングは、前記流通空間を間にして互いに対向したトッププレートとボトムプレートとを備え、
   前記トッププレートは、前記流通空間に突出しており先端が前記ボトムプレートに近接する複数のフィンを有し、
   前記ボトムプレートは、それぞれの前記フィンの先端部分に対して先端に対向する方向および側方を微小な隙間を介して囲む状態に前記フィンの先端を受け入れる遊嵌手段を備える
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器において、
   前記遊嵌手段は、
   前記ボトムプレートに設けられ隙間を介してそれぞれの前記フィンの先端に対向する対向底部と、
   前記ボトムプレートに設けられ隙間を介して前記それぞれのフィンの先端を側方から挟む側壁部と、を備えて構成されている
   ことを特徴とする熱交換器。
3. 請求項２に記載の熱交換器において、
   前記側壁部は、前記ボトムプレートの前記トッププレートに対向する面において前記フィンとは位置をずらして立設された複数の歯である
   ことを特徴とする熱交換器。
4. 請求項２に記載の熱交換器において、
   前記遊嵌手段は、前記ボトムプレートの前記トッププレートに対向する面において前記フィンに対向する位置に形成された溝条である
   ことを特徴とする熱交換器。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱交換器において、
   前記遊嵌手段は、前記フィンを内側に案内する案内手段を備える
   ことを特徴とする熱交換器。
6. 流体を導入する入口流路と前記流体を排出する出口流路とを有するとともに前記流体を前記入口流路から前記出口流路に流通させる流通空間を内部に画成するハウジングを備え、前記ハウジングの外面に取り付けられた熱体と前記流体との熱交換を行う熱交換器であって、
   前記ハウジングは、前記流通空間を間にして互いに対向したトッププレートとボトムプレートとを備え、
   前記トッププレートと前記ボトムプレートとは、前記流通空間に突出したフィンを有し、
   前記トッププレートのフィンと前記ボトムプレートのフィンとは、先端部において互いの側面が当接する
   ことを特徴とする熱交換器。
7. 請求項６に記載の熱交換器において、
   前記トッププレートと前記ボトムプレートとは同一形状である
   ことを特徴とする熱交換器。
8. 請求項６に記載の熱交換器において、
   前記トッププレートのフィンと前記ボトムプレートのフィンとは互いにずれた位置に設けられている
   ことを特徴とする熱交換器。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱交換器と、
   前記熱交換器に取り付けられた光源と、を備える
   ことを特徴とする光源装置。
10. 請求項９に記載の光源装置と、
    前記光源装置から発射される光を画像データに応じて変調する光変調装置と、
    前記光変調装置にて変調された光を投射する投射手段と、を備えたプロジェクタ。
11. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱交換器と、
    前記熱交換器に取り付けられ動作状態において発熱する電子デバイスと、を備える
    ことを特徴とする電子機器。

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