JP2016195215A - 冷却システムおよびこれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱部品の冷却を結露が生じることなく行うことのできる冷却システムを実現する。【解決手段】 発熱部品を搭載する電子機器に備えられた冷却システムであって、発熱部品から受熱する受熱部を有し、受熱部は、発熱部品に接触する受熱板と、受熱板上の発熱部品の発熱部の中心を含む少なくとも一部に対応する箇所に設けられ、第１の冷媒が流れる第１の流路と、受熱板上に第１の流路を囲うように設けられ、第１の冷媒よりも温度が高い第２の冷媒が流れる第２の流路と、第１の冷媒を前記電子機器の周囲の温度よりも低くなるように冷却する冷媒冷却機器と、を有する。【選択図】 図６

Description

本発明は、電子機器に搭載された冷却対象を、冷却する冷却システムに関する。

パーソナルコンピュータやプロジェクタなどの電子機器には、動作時に熱を発する素子や光源が内蔵されている。また、電子機器には、上記素子や光源から発せられる熱によって加熱される部品や素子も内蔵されている。例えば、パーソナルコンピュータに内蔵されているＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、プロジェクタに内蔵されているＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、その動作時に熱を発する。さらに、プロジェクタに内蔵される画像形成素子（液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ））や光路上に配置されるミラー、レンズ、偏光板などは、光源から発せられる熱（光源から出射された光が有する熱）によって加熱される。そこで、上記素子、光源、部品などを冷却する必要がある。以下の説明では、上記素子、光源、部品などを「冷却対象」と総称する。

冷却対象に所定の性能を発揮させるため、また、冷却対象が故障するまでの時間を長くする、すなわち、部品寿命を延ばすためには、冷却対象を所定の温度に冷却する必要がある。冷却対象の冷却には、冷却対象にヒートシンクを取付け、ファンによる送風で冷却する空冷式や、冷却対象に中空の金属製受熱部を取付け、ポンプにより液体を流すことで冷却する液冷式が用いられる。液冷式では、冷却対象を冷却することにより昇温した液体は、液体流路の途中に設けられた放熱ラジエータを通過するように構成されている。液体が放熱ラジエータを通過する際に、ファンの送風により放熱ラジエータが放熱され、液体の温度が下がる。温度の下がった液体はポンプにより金属製受熱部に送られ、再び冷却対象を冷却する。通常、放熱ラジエータには、電子機器の置かれている室温の空気か、電子機器内部の室温より高い温度の空気が送風されるため、液体温度は室温よりも高くなる。

近年の電子機器の高性能化に伴い、冷却対象の小型化、高発熱量化が進み、さらなる冷却性能の向上が求められる。これに対応するため、コンプレッサーを用いた冷却装置やペルチェ素子などを使用し、液体温度を室温よりも低くする方法がある。しかし、液体温度を室温より低くすると、受熱部なども室温より低くなる。空気と接している受熱部表面が室温より低くなると、部品表面に水滴が付着、すなわち結露が生じる可能性が出てくる。環境にもよるが、湿度９０％では部品表面が室温よりおよそ２℃下がると結露が生じる。液体温度および部品表面の温度が低ければ低いほど、結露は生じやすくなる。電子機器の部品への水滴付着は、部品の腐食やショートを引き起こし、電子機器の故障や事故の原因となる。特に、受熱部の、受熱部と冷却対象が接する面に隣接する面に結露が生じると、冷却対象に水滴が付着する危険が高まるため、該当面の結露の防止が必要である。

そこで、室温より温度が低い液体を使用する液冷において、受熱部の表面の結露を防止するための技術が提案されている。例えば、特許文献１では、熱伝導率の高い部材で構成された受熱部の、冷却対象と接している面以外のすべての面を、熱伝導率の低い部材で構成される被覆部分で覆っている。これにより、被覆部分の表面温度は、受熱部の表面温度より高くなり、結露しにくくなる。

特開２０１０−０２００７１号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術には、次のような課題があった。
被覆部分の表面温度は、熱伝導率の高い部材で構成された受熱部の表面温度と、被覆部分周囲の温度の間の温度となる。そのため、被覆部分周囲の温度が室温同等である場合、受熱部に室温より低い液体を流すと、被覆部分の表面温度も室温より低くなり、結露する。また、結露しにくくするためには被覆部分の厚みを厚くする必要があり、受熱部分が大型化してしまう。受熱部品の大型化は、部品密度が高く、冷却対象周囲に冷却用の広い空間を確保しにくい近年の電子機器に組み込む部品には適さない。さらに、プロジェクタに使用されるＤＭＤのように、冷却対象と受熱部品が接する面の周囲が、ＤＭＤを動作させるための電気基板のような別部品で囲われている場合、被覆部分を厚くすると、冷却対象と受熱部品の接する面積が小さくなり、冷却性能が低下する。
総じて、特許文献１に開示されている結露防止技術は結露する可能性を残すものであり、さらに、小型化が困難で、冷却性能を低下させる。
本発明は、発熱部品の冷却を結露が生じることなく行うことのできる冷却システムを実現する。

本発明の冷却システムは、発熱部品を搭載する電子機器に備えられた冷却システムであって、
前記発熱部品から受熱する受熱部を有し、
前記受熱部は、
前記発熱部品に接触する受熱板と、
前記受熱板上の前記発熱部品の発熱部の中心を含む少なくとも一部に対応する箇所に設けられ、第１の冷媒が流れる第１の流路と、
前記受熱板上に前記第１の流路を囲うように設けられ、前記電子機器の周囲の温度よりも高い温度の第２の冷媒が流れる第２の流路と、
前記第１の冷媒を前記電子機器の周囲の温度よりも低くなるように冷却する冷媒冷却機器と、を有することを特徴とする。
本発明の電子機器は、上記の冷却システムを備えている。

本発明の冷却システムでは、受熱部周囲の温度に関係なく、受熱部表面温度を確実に室温より高い温度にできるため、冷却対象と受熱部の接する面に隣接する面において結露しない。

本発明を実施する投写型表示装置の外観を示す斜視図である。 投写型表示装置の内部の冷却システムの第１の実施形態の構成を示す斜視図である。 冷却対象であり、投写型表示装置の画像生成素子であるＤＭＤの構成を示す図であり、（ａ）、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は反対側から見た斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、受熱部の第１の実施形態の構成を示す斜視図および平面図である。 受熱部の第１の実施形態の構成を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、受熱部の第１の実施形態の構成を示す側面図および断面図である。 受熱部の第１の実施形態の低温液の流路を示す図であり、（ａ）、（ｂ）は平面図とその断面図、（ｃ）、（ｄ）は、側面図とその断面図である。 受熱部の第１の実施形態の高温液の流路を示す図であり、（ａ）、（ｂ）は平面図とその断面図である。 （ａ）、（ｂ）は投写型表示装置の内部の冷却システムの受熱部の第２の実施形態の構成を示す斜視図および平面図である。 （ａ）、（ｂ）は受熱部の第２の実施形態の内部構成を示す斜視図である。 受熱部の第２の実施形態の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）、（ｃ）はその断面図である。 受熱部の第２の実施形態の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はその断面図である。 （ａ）、（ｂ）は投写型表示装置の内部の冷却システムの受熱部の第３の実施形態の構成を示す斜視図および平面図である。 （ａ）、（ｂ）は受熱部の第３の実施形態の内部構成を示す斜視図である。 受熱部の第３の実施形態の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）、（ｃ）はその断面図である。 受熱部の第３の実施形態の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はその断面図である。 図４に示した受熱部に低熱伝導率被覆部品を取り付けた状態を示す斜視図である。 冷却システムの第１の実施形態の構成を示すブロック図である。 冷却システムの第２の実施形態の構成を示すブロック図である。 冷却システムの第３の実施形態の構成を示すブロック図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明を実施する投写型表示装置の外観を示す斜視図、図２は投写型表示装置の内部の冷却システムの第１の実施形態の構成を示す斜視図、図３（ａ）〜（ｃ）は、冷却対象であり、投写型表示装置の画像生成素子であるＤＭＤの構成を示す斜視図、図４（ａ）、（ｂ）は、図２中の受熱部２０４の第１の実施形態の構成を示す斜視図および平面図である。
投写型表示装置１１は、図３（ａ）〜（ｃ）に構成が示されるＤＭＤ３０により形成された画像光を投写レンズ１２から投写する。
図３（ａ）に示すように、開放面を備え、該開放面がカバーガラス３２で覆われたセラミック基板３１上に図３（ｂ）に示すミラーアレイ３３を有する。セラミック基板３１は図３（ｃ）に示す動作基板接触面３５も有し、このとき、ミラーアレイ３３は動作基板接触面３５の中央に設けられた受熱部接触面３４の上に位置する。

ＤＭＤ３０は図２に示されるＤＭＤ動作基板２０２に接続されて用いられる。光学エンジン２０１について、内部は図示しないが、光学エンジン２０１の内部に設けられた光源から出射された光は、レンズやミラー、カラーホイールなどの光学部品により光学処理され、ＤＭＤ３０のカバーガラス３２に入射する。さらに、ＤＭＤ３０内部の、複数の小型ミラーからなるミラーアレイ３３にて生成された画像光が、投写レンズ１２から出射し、スクリーンや壁面などに投写される。
ＤＭＤ３０の、導電部材を有するセラミック基板３１において、ミラーアレイ３３が設けられた面の反対側に位置する受熱部接触面３４は、熱伝導グリスや熱伝導シートを介して冷却システムの受熱部２０４と接触する。ＤＭＤ３０では、ＤＭＤ３０を駆動するための電気による熱と、ＤＭＤ３０に入射した光を反射する際の損失で発生する光による熱が発生するが、主な熱はミラーアレイ３３で発生する。ミラーアレイ３３で発生した熱は、セラミック基板３１内を熱伝導することで広がり、ミラーアレイ３３より広い受熱部接触面３４へと伝わり、さらに、受熱部２０４を構成する、受熱部接触面３４とほぼ同じサイズの受熱部受熱板４１（図４参照）へと放熱される。受熱部接触面３４の周囲の動作基板接触面３５は、画像生成するためのミラーアレイ３３のミラーの動作を制御するＤＭＤ動作基板２０２と、直接、または、ＤＭＤ３０を保持し、導電部品を有するソケット部品（不図示）を介して接触する。

図２に示される、受熱部２０４を含む冷却システムは、高温液用ポンプ２１０、低温液用ポンプ２１１、ペルチェ吸熱面側ジャケット２０５、ペルチェ発熱面側ジャケット２０６、受熱部２０４、ラジエータ２０８、ペルチェ素子２０７、ファン２０９から構成され、それぞれの部品は中空管であるチューブ２１２で連結される。なお、高温液用ポンプ２１０、低温液用ポンプ２１１を使用する際、流路内の気体と液体を分離し、ポンプの故障や動作不良を防止するためのタンクを流路に設けることが望ましく、このように構成してもよい。

図５は受熱部２０４を図４（ａ）と異なる方向から見たときの斜視図である。以下に、受熱部２０４について図４および図５を参照して詳細に説明する。
受熱部２０４は、受熱部天面４４を備える受熱部カバー４３と、受熱部天面４４の反対側となる面を覆う受熱部受熱板４１からなる。受熱部天面４４には、低温液入口４２、低温液出口４６、高温液入口４７、高温液出口４５が設けられている。
受熱部受熱板４１は熱伝導グリスや熱伝導シートを介してＤＭＤ３０の受熱部接触面３４と接触する。この接触によりＤＭＤ３０から受けた熱を、受熱部２０４の内部を流れる冷媒に放熱することで、ＤＭＤ３０を冷却する。ＤＭＤ３０の受熱部接触面３４の温度より、受熱部２０４の内部を流れる冷媒である高温液および低温液の温度を低くすることで、低温液のみならず高温液でもＤＭＤ３０を冷却することができる。受熱部２０４の受熱部受熱板４１に隣接する面（図示されない面も含む）の周囲には、ＤＭＤ動作基板２０２、ソケット部品、受熱部保持構造２０３が近接する。そのため、受熱部受熱板４１に隣接する面が結露すると、ＤＭＤ３０のＤＭＤ動作基板２０２と接触する面やＤＭＤ動作基板２０２、ソケット部品に水滴が付着し、部品の腐食やショートを引き起こし、投写型表示装置の故障や事故の原因となる。本実施形態は、受熱部に隣接する面の結露を防止できる。

図６（ａ）、（ｂ）は、受熱部２０４の構成を示す側面図および断面矢視図、図７は受熱部の低温液の流路を示す図であり、図７（ａ）、（ｂ）は受熱部２０４の平面図とその断面矢視図、図７（ｃ）、（ｄ）は、受熱部２０４の側面図とその断面矢視図である。図８は受熱部２０４の高温液の流路を示す図であり、図８（ａ）、（ｂ）は受熱部２０４の平面図とその断面矢視図である。
図４に示したように、受熱部２０４は、冷却対象であるＤＭＤ３０と接触し、受熱する受熱部受熱板４１と、受熱部の内部に液体の流れる空間を形成するための受熱部カバー４３と、を備え、さらに、図６（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である図６（ｂ）に示すように、受熱部２０４の内部で流路を分割する流路分割隔壁６１を備えている。受熱部受熱板４１の流路分割隔壁６１で囲まれる内壁には、表面積を拡大して冷却効果を高めるためのフィン（表面積拡大構造）６２が設けられている。

受熱部カバー４３には、室温より低い温度の液が流入する低温液入口４２と、低温液入口４２から流入した液体が流出する低温液出口４６と、室温より高い温度の液が流入する高温液入口４７と、高温液入口４７から流入した液体が流出する高温液出口４５を有する。
低温液入口４２から流入した低温液は、図６（ｂ）に示される、流路分割隔壁６１に囲われた空間を流れる。低温液は、フィン６２を流れる際にＤＭＤ３０から受熱し、低温液は昇温し、低温液出口４６から流出する。その際、図７（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である図７（ｂ）、図７（ｃ）のＡ−Ａ線断面矢視図である図７（ｄ）に示すように、低温液入口４２の後方に低温液入口後方空間７１を設け、低温液出口４６の前方に低温液出口前方空間７２を設けることで、フィン６２全体に効率よく液体を流すことができる。
図８（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である図８（ｂ）に示すように、高温液入口４７から流入した高温液は高温液出口４５から排出される。このとき、図６（ｂ）に示される、流路分割隔壁６１と受熱部カバー４３の間の空間を流れる。このような構造とすることで、受熱部２０４の中央付近を流れる低温液の温度は、受熱部受熱板４１に隣接する４つの面に伝わらず、これらの各面の温度は、室温より高い高温液の温度と同等の温度となり、結露しない。

受熱部２０４に流入した低温液は、受熱部２０４を通過する際、ＤＭＤ３０と高温液からの受熱により、液温が上がる。液温が上昇し、受熱部から流出された低温液は、図２に示すペルチェ素子２０７の吸熱面側に設置されたペルチェ吸熱面側ジャケット２０５に流入し、ペルチェ素子２０７に放熱することで、液温が下がる。液温が下がった低温液は、ペルチェ吸熱面側ジャケット２０５から流出し、低温液用ポンプ２１１により、再び受熱部２０４に流入し、ＤＭＤ３０を冷却する。
受熱部２０４に流入した高温液は、受熱部２０４を通過する際、ＤＭＤ３０からの受熱と低温液への放熱により、液温が上がる場合と下がる場合、または変わらない場合がある。受熱部２０４から流出した高温液は、ペルチェ素子２０７の発熱面側に設置されたペルチェ発熱面側ジャケット２０６に流入し、ペルチェ素子２０７から受熱することで、液温が上がる。液温の上がった高温液は、ペルチェ発熱面側ジャケット２０６から流出し、ラジエータ２０８に流入する。ラジエータ２０８はファン２０９による送風を受け、高温液はラジエータ２０８を通過する際に、冷却風へ放熱することで、その温度が下がる。液温が下がった高温液は、ラジエータ２０８から流出し、高温液用ポンプ２１０により、再び受熱部２０４に流入する。

前述の通り、ミラーアレイ３３で発生した熱は、セラミック基板３１内を熱伝導することで広がり、ミラーアレイ３３より広い受熱部接触面３４へと伝わり、受熱部受熱板４１へと放熱される。受熱部接触面３４を均等に冷却した場合、発熱部の中心であるミラーアレイ３３の中心部が、最も高温になる。ミラーアレイ３３の中心部の温度を下げるには、低温液を使用しフィン６２を有し冷却性能が高い低温液流路が、受熱部受熱板４１上に投影されたミラーアレイ３３の中心を含む領域に、形成される必要がある。図６（ｂ）にミラーアレイ３３を投影すると、流路分割隔壁６１に囲われた低温液流路の領域は、ミラーアレイ３３の短辺方向にはミラーアレイ３３より大きく、ミラーアレイ３３の長辺方向にはミラーアレイ３３より小さく形成されているが、ミラーアレイ３３の中心部は流路分割隔壁６１に囲われた内側に位置する。本構成では、高温液入口４７と高温液出口４５を形成するため、流路分割隔壁６１のミラーアレイの長辺方向を短くしたが、高温液入口４７と高温液出口４５の径を小さくすることで、流路分割隔壁６１のミラーアレイの長辺方向を長くし、流路分割隔壁６１に囲われた低温液流路の領域のミラーアレイ３３の長辺方向を、ミラーアレイ３３の長辺方向より大きく形成しても良い。結露の発生をさらに抑制するために、流路分割隔壁６１に囲われた低温液流路の領域の、ミラーアレイ３３の短辺方向を小さくし、流路分割隔壁６１と受熱部カバー４３の間の高温液流路を大きくしても良い。本構成では、流路分割隔壁６１に囲われた領域は略長方形であるが、円形であっても正方形であっても四角形以外の多角形であっても構わない。本構成では、図６に発熱部であるミラーアレイ３３を投影した際、流路分割隔壁６１に囲われた領域の各辺はミラーアレイ３３の各辺と平行であるが、角度を有しても構わない。

本構成では、低温液流路内に受熱部受熱板４１から伸びる複数の平板から構成されるフィン６２を有するが、受熱部受熱板４１から低温液に放熱する際の放熱面積を拡大し、冷却性能を向上させるための形状である。よって、平板に限らず、曲面、角柱、円柱、角錐、円錐、半球形状など任意の凸部や凹部（くぼみ）などでも放熱面積は拡大するため冷却性能を向上でき、このように表面積が大きくなる構造を総称し表面積拡大構造とする。本構成では、低温液流路内にのみ表面積拡大構造を設けたが、更なる冷却性能向上のため、高温液流路内に表面積拡大構造を設けても良い。受熱部の高さを低くしたい場合などは、低温液流路内に表面積拡大構造を設けなくても、受熱部の受熱面に隣接する面の結露を完全に防止することはできるが、冷却性能の観点から、低温液流路内には表面積拡大構造を設けることが望ましい。

本発明の根幹は、受熱部の受熱面に隣接する面の結露を完全に防止することであるが、電子機器の内部に結露が生じることは望ましくない。そのため、受熱部の受熱部受熱板に対向する面、すなわち、受熱部天面の結露も同時に防止する技術について説明する。
図９（ａ）、（ｂ）は投写型表示装置の内部の冷却システムの要部である受熱部の第２の実施形態の構成を示す斜視図および平面図、図１０（ａ）、（ｂ）は受熱部の内部構成を示す斜視図、図１１は、受熱部の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）および（ｃ）はそのＡ−Ａ線断面矢視図およびＢ−Ｂ線断面矢視図、図１２は、受熱部の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面矢視図である。
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、受熱部カバー９３には、高温液入口９７と高温液出口９５が設置され、低温液入口９２と低温液出口９６が貫通する穴が開いている。受熱部カバー９３の内側には、図１０（ａ）に示すように、低温液流路カバー１０１が設置され、低温液流路カバー１０１には低温液入口９２と低温液出口９６が設置されている。低温液入口９２および低温液出口９６は、受熱部カバー９３の穴を通過し、受熱部カバー９３の外側まで伸びている。低温液入口９２、低温液出口９６と、それぞれが通過する受熱部カバー９３の穴の周囲とは、溶接などの方法により封止される。受熱部受熱板９１の低温液流路カバー１０１で覆われる箇所には、図１０（ｂ）に示すようにフィン１０２が設けられている。

図１１および図１２に示すように、高温液入口９７から流入した高温液は、受熱部カバー９３と受熱部受熱板９１と低温液流路カバー１０１に囲われた空間を流れ、高温液出口９５から流出する。低温液入口９２から流入した低温液は、受熱部受熱板９１と低温液流路カバー１０１に囲われた空間を流れ、低温液出口９６から流出する。本実施形態においても、低温液、高温液のそれぞれについて図２に示した冷却システムによる冷却が行われる。このような構成とすることで、受熱部受熱板９１に隣接する４つの面のみならず、受熱部天面９４の温度も室温以下にならず、結露が生じない。
図１３（ａ）、（ｂ）は投写型表示装置の内部の冷却システムの要部である受熱部の第３の実施形態の構成を示す斜視図および平面図、図１４（ａ）、（ｂ）は受熱部の内部構成を示す斜視図、図１５は、受熱部の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）および（ｃ）はそのＡ−Ａ線断面矢視図およびＢ−Ｂ線断面矢視図、図１４は、受熱部の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面矢視図である。

図１３（ａ）に示される受熱部カバー１３３には、高温液入口１３７と高温液出口１３６が設置されている。受熱部カバー１３３の内側には、図１４（ａ）に示される低温液流路カバー１４１が設置され、低温液流路カバー１４１には低温液入口１３２と低温液出口１３５が設置されている。図１４（ｂ）に示すように、受熱部受熱板１３１の低温液流路カバー１４１で覆われる箇所には、フィン１４２が設けられている。低温液入口１３２は受熱部カバー１３３の高温液入口１３７を通過し、受熱部カバー１３３の外側まで伸びている。低温液出口１３５は受熱部カバー１３３の高温液出口１３６を通過し、受熱部カバー１３３の外側まで伸びている。
図１５および図１６に示すように、高温液は高温液入口１３７と低温液入口１３２の間の空間から流入し、受熱部カバー１３３と受熱部受熱板１３１と低温液流路カバー１４１に囲われた空間を流れ、高温液出口１３６と低温液出口１３５の間の空間から流出する。低温液は低温液入口１３２から流入し、受熱部受熱板１３１と低温液流路カバー１４１に囲われた空間を流れ、低温液出口１３５から流出する。本実施形態においても、低温液、高温液のそれぞれについて図２に示した冷却システムによる冷却が行われる。この構成とすることで、受熱部受熱面１３１に隣接する４つの面、受熱部天面１３４のみならず、低温液入口１３２や低温液出口１３５の周囲も室温以下にならず、結露が生じない。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１７は本発明の冷却システムの要部である受熱部の第４の実施形態の構成を示す斜視図である。図１７は、図４に示した受熱部２０４に低熱伝導率被覆部品１７１を取り付けた状態を示すもので、以下に、図１７とともに図４を参照して本実施形態について説明する。
室温より低い低温液が流入する低温液入口付近の受熱部天面４４の温度は、室温より低くなり、結露が生じる可能性がある。通常、受熱部天面４４の付近には投写型表示装置内部の空気が流通しているが、受熱部天面４４付近の温度を電子機器の周囲温度よりも高くすることで、受熱部天面４４の温度を電子機器の周囲温度よりも高いものとし、結露を防止することができる。投写型表示装置内の別の冷却対象、例えば光源であるＬＤやＬＥＤ、または電源を冷却した後の空気を受熱部天面４４付近に流通させることで、受熱部天面４４付近の温度を高くできる。低温液の温度によっては、受熱部天面４４付近の温度を電子機器の周囲温度より高くするだけでは、受熱部天面４４の結露を防止できないこともある。その場合、低温液入口４２や低温液出口４６を中心に、受熱部天面４４の一部または全面を、熱伝導率の低い材料、例えば樹脂などで被覆することで、空気と接する面の温度を高くでき、結露を防止できる。受熱部天面４４には低温液入口４２や低温液出口４６、高温液入口４７、高温液出口４５が設置される空間を有しているため、この範囲を図１７に示すように熱伝導率の低い材料で構成された低熱伝導率被覆部品１７１で被覆することで、投写型装置が大型化することなく、結露を防止することができる。

次に、本発明における冷却システムの実施形態について説明する。
本発明による冷却システムでは、上述した各構成の受熱部が用いられる。図１８ないし図２０は、それぞれ冷却構成が異なるシステムの実施形態を示している。
まず、本発明における冷却システムの第１の実施形態について図１８および図２を参照して説明する。図１８は図２に示した冷却システムの構成を示すブロック図である。
低温液用ポンプ２１１から送り出された低温液は、受熱部２０４の受熱部低温液流路１８２に流入し、冷却対象を冷却することで液温が上昇し、受熱部２０４の受熱部低温液流路１８２から流出する。温度が上昇した低温液は、ペルチェ素子２０７の吸熱面に取り付けられたペルチェ吸熱面側ジャケット２０５を通過する際に温度が下がり、低温液用ポンプ２１１に流入し、再び受熱部２０４の受熱部低温液流路１８２へ送られる。

高温液用ポンプ２１０から送り出された高温液は、受熱部２０４の受熱部高温液流路１８１に流入し、冷却対象を冷却すると同時に流路分割隔壁６１（図６参照）を挟んだ受熱部低温液流路１８２を流れる低温液に放熱する。このため、液温は上がる場合、下がる場合、変わらない場合がある。受熱部２０４の受熱部高温液流路１８１から流出した高温液は、ペルチェ素子２０７の発熱面に取り付けられたペルチェ発熱面側ジャケット２０６を通過する際に温度が上がり、ラジエータ２０８に流入する。ラジエータ２０８がファン２０９により送風されることで、ラジエータ２０８内を通過する高温液の温度が下がる。温度の下がった高温液は高温液用ポンプ２１０に流入し、再び受熱部の受熱部高温液流路１８１へ送られる。

次に、本発明における冷却システムの第２の実施形態について、図１９を参照して説明する。図１９は本実施形態の構成を示すブロック図である。
本実施形態は、図１８に示したペルチェ吸熱面側ジャケット２０５、ペルチェ発熱面側ジャケット２０６、ペルチェ素子２０７を液温低下用ジャケット１９５、光源（ＬＤ）冷却用ジャケット１９６、冷媒冷却装置１９７としたものである。
低温液用ポンプ２１１から送り出された低温液は、受熱部２０４の受熱部低温液流路１８２に流入し、冷却対象を冷却することで液温が上昇し、受熱部２０４の受熱部低温液流路１８２から流出する。温度が上昇した低温液は、例えば、コンプレッサーを用いて冷媒の温度を下げられる冷媒冷却装置１９７に取り付けられた液温低下用ジャケット１９５を通過する際に温度が下がり、低温液用ポンプ２１１に流入し、再び受熱部２０４の受熱部低温液流路１８２へ送られることで受熱部低温液流路１８２に循環供給されることとなる。

高温液用ポンプ２１０から送り出された高温液は、受熱部２０４の受熱部高温液流路１８１に流入し、冷却対象を冷却すると同時に流路分割隔壁６１（図６参照）を挟んだ受熱部低温液流路１８２を流れる低温液に放熱する。このため、液温は上がる場合、下がる場合、変わらない場合がある。受熱部２０４の受熱部高温液流路１８１から流出した高温液は、他の冷却対象である例えば光源（ＬＤ）冷却用ジャケット１９６に流入し、光源（ＬＤ）を冷却する際に温度が上がり、ラジエータ２０８に流入する。ラジエータ２０８がファン２０９により送風されることで、ラジエータ２０８内を通過する高温液の温度が下がる。温度の下がった高温液は高温液用ポンプ２１０に流入し、再び受熱部２０４の受熱部高温液流路１８１へ送られることで受熱部高温液流路１８１に循環供給されることとなる。

次に、本発明における冷却システムの第３の実施形態について、図２０を参照して説明する。図２０は本実施形態の構成を示すブロック図である。
本実施形態は、図１８に示した実施形態の受熱部高温液流路１８１、受熱部低温液流路１８２の流出先を異なるものとし、高温液用ポンプ２１０、低温液用ポンプ２１１に代えて１つのポンプ２１を用いる構成としたものである。

ポンプ２１から送り出された液体は受熱部２０４の受熱部高温液流路１８１を通過し、ペルチェ吸熱面ジャケット２０５に流入する。ペルチェ吸熱面側ジャケット２０５を通過する際に温度の下がった液体は、受熱部２０４の受熱部低温液流路１８２を通過し、冷却対象を冷却する。受熱部２０４の低温液流路１８２から流出した液体は、ペルチェ発熱面側ジャケット２０６を通過する際に温度が上がり、ラジエータ２０８に流入する。ラジエータ２０８がファン２０９により送風されることで、ラジエータ２０８内を通過する液体の温度が下がる。温度の下がった液体はポンプ２１に流入し、再び受熱部２０４の受熱部高温液流路１８１へ送られる。本実施形態の構成では１つのポンプで冷却システムを構成できる。

高温液の温度を、室温より高くし、ＤＭＤ３０の受熱部接触面３４（図３参照）の温度より低くすることで、高温液によりＤＭＤ３０を冷却しつつ、結露の発生を防止することができる。流路分割隔壁６１（図６参照）や低温液流路カバー１０１、１４１（図１０、１４参照）を熱伝導率の低い材料で作製することで、低温液と高温液の間で熱交換される熱量が小さくなり、本発明による効果は大きくなる。
受熱部カバー４３、９３、１３３（図４、９、１３参照）を熱伝導率の低い材料で作成することで、低温液入口４２、９２、１３２や低温液出口４６、９６、１３５の温度と、受熱部受熱板４１、９１、１３１と連なる、受熱部カバー４３、９３、１３３に形成される４つの面との温度差は大きくなり、本発明による効果は大きくなる。
フィン６２、１０２、１４２を有する受熱部受熱板４１、９１、１３１は、冷却性能の観点から、熱伝導率の高い材料で作成されるべきである。例えば、受熱部２０４の高さを低くしなければいけない場合、必ずしもフィンを設ける必要はない。低温液の温度が低くなる、または低温液の流量が多くなると、上述した受熱部受熱板４１、９１、１３１と連なる、受熱部カバー４３、９３、１３３に形成される４つの面の温度が下がるため、該４つの面の温度が室温より低くならないように、高温液の温度を高くする、または、流量を多くすることが必要になる。

上述したように、各液の温度や流量、各部位の材料、形状は一意的なものではなく、受熱部受熱板４１、９１、１３１と連なる、受熱部カバー４３、９３、１３３に形成される４つの面の温度が室温以下にならず、かつ、冷却対象の温度が適切な温度になるように設定される設計パラメータである。
低温液の温度を下げるための冷媒冷却器としては、ペルチェ素子、圧縮機を用いた冷却装置などが挙げられる。ペルチェ素子を用いる場合には小型化に適したものとすることができ、圧縮機を用いた冷却装置を用いる場合には冷却能力の範囲を大きなものとすることができるが、冷却可能なものであれば他のものでもよく、冷却対象に応じて適宜選択すればよい。
流路分割隔壁は、受熱部受熱板と一体で構成されても良く、受熱部カバーと一体で構成されても良く、受熱部受熱板や受熱部カバーとは別部品で構成されても良い。
流路分割隔壁と受熱部受熱板または受熱部カバーの接する面は、高温液と低温液とが往来しないように、例えば、溶接のような方法で隙間なく封止されるべきである。ただし、部品製作の都合などにより生じる隙間は、本発明の効果を得る上で問題は生じず、そのような隙間がある構成も本発明に属するとみなされるべきである。

本発明の構成では、次のような効果も得られる。ＤＭＤのみならず冷却対象は、冷却面を均一に冷却すると冷却対象の中央付近が最も高温になる。本発明では、部品中央の冷却能力が、部品周囲の冷却能力より高いため、中央が高温になることも防止でき、冷却対象内部の温度差による変形を防止し、故障や性能低下を抑制できる。
本発明を用いた冷却システムの構成は、図１８、図１９、図２０の構成に限定されるものではない。液温を下げるための方法や、本発明を取り付ける冷却対象とは別の冷却対象の冷却、本発明を搭載する電子機器に求められる性能や生産コストなどを総合し、最適な冷却システム構成を設計するべきである。

１１ 投写型表示装置
１２ 投写レンズ
４１ 受熱部受熱板
４２ 低温液入口
４６ 低温液出口
１７１ 低熱伝導率被覆部品
１８１ 受熱部高温液流路
１８２ 受熱部低温液流路
１９７ 冷媒冷却装置
２０７ ペルチェ素子

Claims (9)

1. 発熱部品を搭載する電子機器に備えられた冷却システムであって、
   前記発熱部品から受熱する受熱部を有し、
   前記受熱部は、
   前記発熱部品に接触する受熱板と、
   前記受熱板上の前記発熱部品の発熱部の中心を含む少なくとも一部に対応する箇所に設けられ、第１の冷媒が流れる第１の流路と、
   前記受熱板上に前記第１の流路を囲うように設けられ、前記電子機器の周囲の温度よりも高い温度の第２の冷媒が流れる第２の流路と、
   前記第１の冷媒を前記電子機器の周囲の温度よりも低くなるように冷却する冷媒冷却機器と、を有することを特徴とする冷却システム。
2. 請求項１記載の冷却システムにおいて、
   前記第１の流路が設けられる前記受熱板の上に形成された表面積拡大構造を有することを特徴とする冷却システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の冷却システムにおいて、
   前記受熱板が金属で構成されることを特徴とする冷却システム。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の冷却システムにおいて、
   前記受熱部の一部が、前記受熱板と異なる材料で構成され、前記受熱部の一部を構成する材料の熱伝導率が、前記受熱板を構成する材料の熱伝導率より低いことを特徴とする冷却システム。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の冷却システムにおいて、
   前記受熱部は、前記第１の冷媒の入口および出口と、該入口および出口の周囲を覆う被覆部品を有し、前記被覆部品の熱伝導率は、前記受熱板を構成する材料の熱伝導率より低いことを特徴とする冷却システム。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の冷却システムにおいて、
   前記冷媒冷却機器がペルチェ素子であることを特徴とする冷却システム。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の冷却システムにおいて、
   前記冷媒冷却機器が圧縮機を用いた冷却装置であることを特徴とする冷却システム。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の冷却システムを備えた電子機器。
9. 前記電子機器は光源から出射された光を光学処理した後画像生成素子に入射し、前記画像生成素子により画像生成した画像を前記電子機器外部に投写する投写型表示装置である、請求項８記載の電子機器。