JP2018109718A - 熱輸送装置及びプロジェクター - Google Patents

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Abstract

【課題】ループ型ヒートパイプの始動開始時間を短縮させる熱輸送装置と、熱輸送装置を備えたプロジェクターを提供する。
【解決手段】熱輸送装置100は、ループ型ヒートパイプ10と、ループ型ヒートパイプ10の起動時に発熱部(光源装置1)の発熱量の制御を行う制御部と、を備える。また、熱輸送装置100は、ループ型ヒートパイプ10の蒸発部11および発熱部(光源装置1)の少なくとも一方の温度を検出する温度検出部62を備え、制御部60は、温度検出部62で検出された検出温度と所定温度とを比較し、検出温度が所定温度より低い場合、光源装置1の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行う。
【選択図】図3

Description

本発明は、熱輸送装置と、熱輸送装置を備えたプロジェクターに関する。
従来、各種電子機器に用いられる冷却用デバイスとしてループ型ヒートパイプが知られている。ループ型ヒートパイプは、発熱体からの熱により作動液を蒸発せる蒸発部と、蒸発した作動液の放熱を行って蒸気を凝縮させる凝縮部と、蒸発部と凝縮部とをループ状に接続する蒸気管および液管と、により構成されている。このようなループ型ヒートパイプは、蒸発部内の蒸気流路に存在する作動液が蒸発しきるまで冷却サイクルが成立しないため、立ち上げに時間を要している。
特許文献1では、蒸気管と液管とに温度差を付けることで、ループ型ヒートパイプの始動開始時間を短縮する技術が開示されている。また、特許文献2では、蒸気管を加熱して蒸気管内の液を解消することで、ループ型ヒートパイプの始動開始時間を短縮する技術が開示されている。
特開2012−255577号公報 国際公開第2011/061952号
しかし、特許文献1では、ループ型ヒートパイプの他に、蓄熱材が必要となることや、発熱量が可変する場合には対応が困難となること等の課題がある。また、特許文献2では、加熱装置で蒸気管を加熱することにより蒸気管内での凝縮を防止しているが、この技術はループ型ヒートパイプの安定動作には寄与するが、始動開始時間の短縮にはあまり期待できない。
なお、ループ型ヒートパイプの始動開始に時間がかかる場合、冷却対象となる電子部品の発熱温度がオーバーシュートするという課題がある。また、電子部品の発熱量が小さい場合や、ヒートリークの影響が大きい場合等には、ループ型ヒートパイプが始動しないという課題もある。
従って、ループ型ヒートパイプの始動開始時間を短縮させる熱輸送装置と、熱輸送装置を備えたプロジェクターが要望されていた。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係る熱輸送装置は、冷却対象となる発熱部の熱を受熱して作動液を蒸発させる蒸発部、放熱を行い作動液の蒸気を凝縮させる凝縮部、蒸発部と凝縮部とを接続する蒸気管、凝縮部と蒸発部とを接続し、蒸気管と共にループを形成する液管、を有するループ型ヒートパイプと、ループ型ヒートパイプの起動時に、発熱部の発熱量の制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
本適用例の熱輸送装置によれば、制御部が、ループ型ヒートパイプの起動時に、発熱部の発熱量の制御を行うことにより、蒸発部での作動液の蒸発を制御する(例えば促進させる)ことができる。従って、ループ型ヒートパイプの始動開始時間を制御する(例えば短縮させる)ことができる。また、冷却対象の発熱温度のオーバーシュートも制御する(例えば抑制する)ことができる。
[適用例2]上記適用例に係る熱輸送装置は、蒸発部および発熱部の少なくとも一方の温度を検出する温度検出部を備え、制御部は、温度検出部で検出された検出温度と所定温度とを比較し、検出温度が所定温度より低い場合、発熱部の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行うことが好ましい。
本適用例の熱輸送装置によれば、蒸発部および発熱部の少なくとも一方の温度を検出する温度検出部を備える簡易な構成により、制御部は、温度検出部で検出された検出温度と所定温度とを比較し、検出温度が所定温度より低い場合、発熱部の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行う。これにより、蒸発部での作動液の蒸発を促進させることができ、ループ型ヒートパイプの始動開始時間を短縮させることができる。また、冷却対象の発熱温度のオーバーシュートも抑制することができる。
[適用例3]上記適用例に係る熱輸送装置は、冷却対象の起動からの経過時間を計測する経過時間計測部を備え、制御部は、経過時間計測部により計測された経過時間と所定時間とを比較し、経過時間が所定時間より短い場合、発熱部の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行うことが好ましい。
本適用例の熱輸送装置によれば、冷却対象の起動からの経過時間を計測する経過時間計測部を備える簡易な構成により、制御部は、経過時間計測部により計測された経過時間と所定時間とを比較し、経過時間が所定時間より短い場合、発熱部の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行う。これにより、蒸発部での作動液の蒸発を促進させることができ、ループ型ヒートパイプの始動開始時間を短縮させることができる。また、冷却対象の発熱温度のオーバーシュートも抑制することができる。
[適用例4]上記適用例に係る熱輸送装置は、凝縮部を冷却する冷却ファンを備え、冷却ファンは、ループ型ヒートパイプが始動を開始するまでの間、停止または回転数が抑制されることが好ましい。
本適用例の熱輸送装置によれば、ループ型ヒートパイプが始動を開始するまでの間では、冷却ファンによる凝縮部の冷却は余り必要ないため、冷却ファンを停止させてもよい。又は、回転数を抑制させて動作させることでもよい。これにより、省エネルギー化や低騒音化を図ることができる。
[適用例5]本適用例に係るプロジェクターは、上述するいずれかの熱輸送装置と、光を射出する光源装置と、光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置で変調された変調光を投写する投写光学装置と、を備えることを特徴とする。
本適用例のプロジェクターによれば、ループ型ヒートパイプの始動開始時間を短縮した熱輸送装置を備えているため、プロジェクターを駆動した場合、発熱する冷却対象を適正に冷却することができる。また、冷却対象の発熱温度のオーバーシュートも抑制することができる。
[適用例6]上記適用例に係るプロジェクターにおいて、冷却対象は光源装置であることが好ましい。
本適用例のプロジェクターによれば、発熱量の大きい光源装置、特にレーザー光源を備える光源装置に対して、発熱温度のオーバーシュートを抑制することができ、適正な冷却を行うことができる。
[適用例7]上記適用例に係るプロジェクターは、光源装置から射出された光の光量を調整する調光装置を備え、調光装置は、ループ型ヒートパイプが始動を開始するまでの間、光量を抑制することが好ましい。
ループ型ヒートパイプの始動開始時間を短縮するために、光源装置の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行うことにより、光量が定格以上の光量となり、スクリーン等に投写された画像の輝度が定格より高くなってしまう。そこで、本適用例のプロジェクターによれば、調光装置を備えることで、ループ型ヒートパイプが始動を開始するまでの間、光量を抑制することで、定格での光量に調整することにより、ループ型ヒートパイプの始動開始までの間の輝度を、始動開始後の通常動作時の輝度に合せることができる。このため、使用者に投写画像の輝度の違いによる違和感を抱かせることを抑制させることができる。
第1実施形態に係るプロジェクターの光学系の概略構成を模式的に示す図。 熱輸送装置の概略構成を模式的に示す図。 プロジェクターの回路の概構成を模式的に示す図。 従来のループ型ヒートパイプの始動時における駆動を説明する図。 本実施形態のループ型ヒートパイプの始動時における駆動を説明する図。 熱輸送装置を備えたプロジェクターの動作を示すフローチャート。 第2実施形態に係るプロジェクターの回路の概構成を模式的に示す図。 熱輸送装置を備えたプロジェクターの動作を示すフローチャート。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明を行う。
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態に係るプロジェクター7の光学系70の構成を示す図である。なお、本実施形態のプロジェクター7の光学系70は、レーザー光源1aで構成される光源装置1と、透過型の液晶パネルで構成される光変調装置とを用いて構成されている。図1を参照して、プロジェクター7の光学系70の構成を説明する。なお、本発明の熱輸送装置100は、冷却対象となる光源装置1を冷却する装置として構成されている。熱輸送装置100に関しては後述する。
プロジェクター7は、図1に示すように、照明装置700、色分離光学系710、光変調装置としての3つの液晶パネル730R,730G,730B、色合成装置740及び投写光学系750を備える。
プロジェクター7は、概略、以下のように動作する。照明装置700から射出された光は、色分離光学系710により複数の色光に分離される。色分離光学系710により分離された複数の色光は、それぞれ対応する液晶パネル730R,730G,730Bに入射して変調される。液晶パネル730R,730G,730Bにより変調された複数の色光は、色合成装置740に入射して合成される。色合成装置740により合成された光は、投写光学系750によりスクリーンS等に拡大投写され、フルカラーの投写画像が表示される。
以下、プロジェクター7の各構成要素について概略説明する。
照明装置700は、レーザー光源1aで構成される光源装置1、集光光学系701、発光素子702、コリメート光学系705、レンズアレイ706,707、偏光変換素子708、重畳レンズ709がこの順に配置された構成になっている。
光源装置1は、後述する発光素子702が備える蛍光物質を励起させる励起光として、青色のレーザー光を射出する。なお、レーザー光源1aは、複数(図1では3つ)備えているが、レーザー光源1aを1つだけ備える構成としても良い。
集光光学系701は、複数の凸レンズである第1レンズ701aと、複数の第1レンズ701aを介した光が共通して入射する凸レンズである第2レンズ701bと、を備えている。集光光学系701は、光源装置1から射出されるレーザー光の光線軸上に配置され、複数のレーザー光源1aから射出された励起光を集光する。
発光素子702は、いわゆる透過型の回転蛍光板であり、モーター704により回転可能な円板703の一部に、単一の蛍光層703aが円板703の周方向に沿って連続して形成されている。蛍光層703aが形成されている領域は、青色光が入射する領域を含んでいる。発光素子702は、青色光が入射する側とは反対の側に向けて赤色光及び緑色光を射出するように構成されている。発光素子702は、青色光の集光スポットが所定の速度で蛍光層703a上を移動するような回転速度で回転する。
円板703は、青色光を透過する材料からなる。円板703の材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。
光源装置1からの青色光は、円板703側から発光素子702に入射するように構成されている。蛍光層703aは、青色光を透過し赤色光及び緑色光を反射するダイクロイック膜703bを介して円板703上に形成されている。ダイクロイック膜703bは、例えば、誘電体多層膜からなる。そのため、蛍光層703aは、所定の波長の青色光によって効率的に励起され、光源装置1が射出する青色光の一部を、赤色光及び緑色光を含む黄色光(蛍光)に変換して射出し、併せて、青色光の残りの一部を変換せずに通過させる。
コリメート光学系705は、発光素子702からの光の拡がりを抑える第1レンズ705aと、第1レンズ705aからの光を略平行化する第2レンズ705bとを備え、全体として、発光素子702からの光を略平行化する機能を有する。第1レンズ705a及び第2レンズ705bは、凸レンズで構成される。
第1レンズアレイ706は、コリメート光学系705からの光を複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズ706aを有する。第1レンズアレイ706は、複数の第1小レンズ706aが照明光軸Axと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有している。
第2レンズアレイ707は、第1レンズアレイ706の複数の第1小レンズ706aに対応する複数の第2小レンズ707aを有する。第2レンズアレイ707は、重畳レンズ709とともに、第1レンズアレイ706の各第1小レンズ706aの像を液晶パネル730R,730G,730Bの画像形成領域近傍に結像させる機能を有している。第2レンズアレイ707は、複数の第2小レンズ707aが照明光軸Axに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有している。
なお、第1レンズアレイ706と第2レンズアレイ707との間には、第1レンズアレイ706から射出した光の光量(光源装置1から射出された光の光量)を調整する調光装置80(図3)を備えている。調光装置80に関しては後述する。
偏光変換素子708は、第1レンズアレイ706により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略1種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
重畳レンズ709は、偏光変換素子708からの各部分光束を集光して液晶パネル730R,730G,730Bの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。第1レンズアレイ706、第2レンズアレイ707及び重畳レンズ709は、発光素子702からの光の面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成する。
色分離光学系710は、ダイクロイックミラー711,712、反射ミラー713,714,715及びリレーレンズ716,717を備える。色分離光学系710は、照明装置700からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶パネル730R,730G,730Bに導光する機能を有する。色分離光学系710と、液晶パネル730R,730G,730Bとの間には、集光レンズ720R,720G,720Bが配置されている。
ダイクロイックミラー711,712は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。ダイクロイックミラー711は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分及び青色光成分を反射するダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー712は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。反射ミラー713は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。反射ミラー714,715は青色光成分を反射する反射ミラーである。
ダイクロイックミラー711を通過した赤色光は、反射ミラー713で反射され、集光レンズ720Rを通過して赤色光用の液晶パネル730Rの画像形成領域に入射する。また、ダイクロイックミラー711で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー712でさらに反射され、集光レンズ720Gを通過して緑色光用の液晶パネル730Gの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー712を通過した青色光は、リレーレンズ716、入射側の反射ミラー714、リレーレンズ717、射出側の反射ミラー715、集光レンズ720Bを経て青色光用の液晶パネル730Bの画像形成領域に入射する。リレーレンズ716,717及び反射ミラー714,715は、ダイクロイックミラー712を透過した青色光成分を液晶パネル730Bまで導く機能を有する。
なお、青色光の光路にこのようなリレーレンズ716,717が設けられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。本実施形態のプロジェクター7においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成としているが、赤色光の光路の長さを長くして、リレーレンズ716,717及び反射ミラー714,715を赤色光の光路に用いる構成としてもよい。
液晶パネル730R,730G,730Bは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラーの画像光を形成するものであり、照明装置700の照明対象となる。なお、図示を省略したが、各集光レンズ720R,720G,720Bと各液晶パネル730R,730G,730Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶パネル730R,730G,730Bと色合成装置740との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置される。これら入射側偏光板、液晶パネル730R,730G,730B及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。
液晶パネル730R,730G,730Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型のパネルであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
色合成装置740は、射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラーの画像光を形成する光学素子である。色合成装置740は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
色合成装置740から射出されたカラーの画像光は、投写光学系750によって拡大投写され、スクリーンS上でカラー画像を形成する。
図2は、ループ型ヒートパイプ10の概略構成を模式的に示す図である。図2を参照して、プロジェクター7のループ型ヒートパイプ10の構成を説明する。本実施形態のループ型ヒートパイプ10は、光源装置1で発熱する熱を冷却する装置として構成されている。なお、図2では、光源装置1から射出される励起光は図面下方向に設定している。
図2に示すように、熱輸送装置100は、いわゆるループ型ヒートパイプ10を備えて構成されている。ループ型ヒートパイプ10は、蒸発部11、凝縮部12、蒸気管13、および液管14によりループ状に構成され、内部には作動液18が封入されている。
蒸発部11は、受熱部111及び多孔質体112を備えている。蒸発部11は、光源装置1のレーザー光源1aを駆動する回路基板(図示省略)及び固定部(図示省略)を支持固定する平面視で矩形状のベース部1bの形状に合わせて、矩形状の箱状に構成されている。受熱部111は、ベース部1bの形状に対応して矩形状に形成され、伝熱性のグリス(図示省略)等を介してベース部1bと接続され、ベース部1bからの熱を受熱する。受熱部111は、銅等の伝熱性の良い材料から形成されている。
受熱部111の内部は空洞であり、空洞内には平板状の多孔質体112が、後述する蒸気管13に連通する流路としての蒸気流路130と、液管14に連通する流路としての作動液流路140とを隔てる形態で収容されている。
蒸気管13は、蒸発部11の蒸気流路130に接続され、蒸発部11と凝縮部12とを接続し、蒸発部11で発生した蒸気を凝縮部12に導く。
凝縮部12は、ヒートシンク121を備え、このヒートシンク121で放熱させることで蒸気を凝縮させて作動液18を生成する。なお、凝縮部12の近傍には、後述する冷却ファン65が設置されており、冷却ファン65が駆動することにより、ヒートシンク121からの放熱を促進している。
液管14は、蒸発部11の作動液流路140に接続され、蒸発部11と凝縮部12とを接続し、凝縮部12で生成した作動液18を蒸発部11に導く。蒸気管13、液管14、凝縮部12は、例えば銅等の金属パイプから形成される。
ループ型ヒートパイプ10に封入する作動液18は、水、フロリナート等のフッ素系溶剤、及びエタノール等のアルコール類等を用いることができる。本実施形態では、作動液18として水を用いている。
蒸発部11の内部(空洞)に収容される多孔質体112の一方の外面は、相対する蒸発部11の内壁と接触している。また、多孔質体112の一方の外面には、液管14側から、蒸気管13の連通側に向かう溝112aが、例えばスリット状に複数形成されている。この複数の溝112aが蒸気流路130を構成している。なお、蒸気流路130(溝112a)は、蒸気管13と連通している。また、蒸気流路130は、多孔質体112の外面に溝112aとして構成される以外に、多孔質体112の一方の外面に接する受熱部111の内面にスリット状に溝を形成してもよい。
多孔質体112の他方の外面と、相対する蒸発部11の内壁との間には空間Sが形成されており、液管14と連通している。この空間Sは、作動液流路140として機能すると共に、液管14で導かれる作動液18を一時的に貯留する貯留部として機能する。
本実施形態のループ型ヒートパイプ10の始動に関して説明する。なお、作動液流路140には、作動液18が適度に貯留され、多孔質体112の全体にわたり、空孔(図示省略)内には作動液18が満たされている場合を前提として説明する。
蒸発部11(受熱部111)が光源装置1のベース部1bからの熱を受熱すると、受熱部111を介して多孔質体112の一方の外面側が加熱される。多孔質体112の一方の外面側が加熱されることにより、一方の外面側で蒸気が発生し、発生した蒸気が蒸気流路130に集められる。
この時、多孔質体112の全体が湿潤している場合、多孔質体112の空孔内に作動液18が表面張力で保持されるため、発生した蒸気は多孔質体112を通過できない。そのため、蒸気流路130側の圧力が上昇することにより、蒸気は、蒸気管13、凝縮部12、及び液管14内の作動液18を、貯留部(作動液流路140)側に押し出す。以降、作動液流路140に作動液18が供給されて、定常的な作動流体の循環が始まり、ループ型ヒートパイプ10が始動を開始する。これにより、ループ型ヒートパイプ10は、冷却システムとしての動作を開始する。
ここで、ループ型ヒートパイプ10が始動を開始するとは、冷却対象であり発熱部となる光源装置1に電力が印加されて駆動を始めた場合に、その熱が蒸発部11に伝達されて、ループ型ヒートパイプ10が冷却システムとしての動作を開始することである。
また、後述するループ型ヒートパイプ10の始動開始時間とは、蒸発部11に熱が伝達(光源装置1の駆動が開始)されてから、ループ型ヒートパイプ10が冷却システムとしての動作を開始するまでの時間をいう。
次に、ループ型ヒートパイプ10の始動開始後の動作に関して説明する。
ループ型ヒートパイプ10は、作動液18が液管14を経て貯留部(作動液流路140)内に流入する。作動液18は貯留部内で一時的に貯留される。そして、貯留部(作動液流路140)内の作動液18は、多孔質体112の毛細管力によって他方の外面側から一方の外面側に運ばれる。一方の外面側に運ばれた作動液18は、受熱部111からの加熱により蒸発する。
この時発生した蒸気は、蒸気流路130を経て蒸発部11内から流出し、蒸気管13によって、凝縮部12に導かれる。凝縮部12では、放熱が行われて蒸気が凝縮し、作動液18が生成される。凝縮部12で生成された作動液18は、蒸気流路130と作動液流路140との圧力差によって液管14内を移動して貯留部(作動液流路140)内に移動する。
以上の動作により、ループ型ヒートパイプ10は、作動流体を蒸発と凝縮とを繰り返しつつ循環させることで、蒸発部11の熱(光源装置1の熱)を凝縮部12に輸送する。
図3は、プロジェクター7の回路の概構成を模式的に示す図である。プロジェクター7の回路構成に関して説明する。
図3に示すように、プロジェクター7は、画像入力端子50、画像信号入力部51、画像信号処理部52、OSD(On-Screen Display)処理部53、入力操作部54、電源端子55、電源部56、記憶部57、制御部60、光源装置駆動部61、温度検出部62、冷却ファン65、調光装置駆動部66、光源装置1、ループ型ヒートパイプ10、光学系70、調光装置80等で構成されている。また、これらの構成部は、プロジェクター7の外装筐体(図示省略)の内部に配置されている。
光学系70は、上述の光学素子以外に液晶駆動部731を含んでいる。そして、液晶駆動部731は、入力される画像データに応じた駆動電圧を各液晶パネル730R,730G,730Bを構成する画素に印加する。
入力操作部54は、ユーザーがプロジェクター7に対して各種指示を行うための複数の操作キー(図示省略)を有する操作パネル(図示省略)を備えている。ユーザーが入力操作部54の操作キーを操作すると、入力操作部54は、ユーザーの操作内容に応じた操作信号を制御部60に出力する。
画像信号入力部51は、制御部60の指示に基づき、ビデオ再生装置やPC(パーソナルコンピューター)等の外部の画像出力装置から、ケーブルを接続する複数の画像入力端子50を介して画像情報を入力し、画像信号処理部52に出力する。なお、画像信号入力部51は、無線通信や光通信等の受信部を備え、外部機器から無線によって画像信号を入力する構成としてもよい。
画像信号処理部52は、画像信号入力部51から入力される画像情報を、液晶パネル730R,730G,730Bの各画素の階調を表す画像情報に変換する。
OSD処理部53は、制御部60の指示に基づいて、投写画像上に、メニュー画像やメッセージ画像等のOSD画像を重畳して表示するための処理を行う。
制御部60は、CPU(Central Processing Unit)や、各種データ等の一時記憶に用いられるRAM(Random Access Memory)等を備え、記憶部57に記憶されている制御プログラム(図示せず)に従って動作することによりプロジェクター7の動作を統括制御する。つまり、制御部60は、記憶部57と共にコンピューターとして機能する。
記憶部57は、フラッシュメモリーやFeRAM(Ferroelectric RAM:強誘電体メモリー)等の書き換え可能な不揮発性のメモリーにより構成されており、プロジェクター7の動作を制御するための制御プログラムや、プロジェクター7の動作条件等を規定する各種設定データ等が記憶されている。また、記憶部57は、本実施形態では、温度検出部62で測定されるループ型ヒートパイプ10の蒸発部11の温度に対して、閾値として設定される所定の温度等を記録している。
温度検出部62は、温度センサー等で構成され、ループ型ヒートパイプ10(蒸発部11)において、光源装置1のベース部1bの近傍となる受熱部111に設置されている。そして、温度検出部62は、制御部60の指示に基づき、受熱部111の温度を検出し、制御部60に検出データを出力する。なお、制御部60は、温度検出部62からの検出データ(検出温度)を入力して、所定の温度と比較する温度比較部60aとしての機能を備えている。なお、制御部60の動作の詳細は後述する。
光源装置駆動部61は、制御部60の指示に基づき、光源装置1(レーザー光源1a)に対する電力の供給と停止とを制御し、光源装置1の点灯および消灯を切り替える。なお、光源装置1を点灯させる場合、光源装置駆動部61は、電源部56からの電力が供給され、その電力を光源装置1に供給することで、レーザー光源1aから励起光を射出させる。
なお、光源装置駆動部61は、通常動作時(ループ型ヒートパイプ10を始動開始させた以降の動作)では、光源装置1に印加する電流を調整し、光源装置1に供給する電力が一定となるように機能する。なお、光源装置駆動部61は、本実施形態では、ループ型ヒートパイプ10を始動する際に、制御部60の指示により、定格の電力(通常動作時の電力)より高い電力を光源装置1に供給する。これにより、光源装置1は、ループ型ヒートパイプ10の始動時において、通常動作時の発熱量より高い発熱量となる。詳細は後述する。
電源部56は、AC100V等の電力が電源端子55を介して外部から供給される。電源部56は、商用電源(交流電源)を所定の電圧の直流電源に変換して、プロジェクター7の各部に変換した電力を供給する。また、電源部56は、光源装置駆動部61の指示を受けて、所定の電流を光源装置駆動部61に出力する、定電流電源としても機能する。
冷却ファン65は、ループ型ヒートパイプ10の凝縮部12の近傍に設置されており、凝縮部12に外気(冷却風)を吹き付けることにより、凝縮部12の熱を冷却する。
調光装置80は、光学系70の第1レンズアレイ706と第2レンズアレイ707との間に設置されている。本実施形態の調光装置80は、第1レンズアレイ706を通過した光の光量を調整することにより、ループ型ヒートパイプ10の始動開始時において投写画像の輝度が通常動作時に比べて高くなることを抑制している。また、調光装置80は、通常動作時での投写画像のコントラストを向上させる機能も有している。
調光装置80は、一対の遮光板81、及び回動軸82を中心に各遮光板81を回動させる各種ギヤ及びモーター(図示省略)等を備えている。具体的には、調光装置80は、制御部60の指示により、調光装置駆動部66の制御に従って動作する。調光装置80は、調光装置駆動部66により、モーター、ギヤが回動することにより、一対の遮光板81が回動軸82を中心に照明光軸Axを通る例えば水平面に対して略対称となる位置関係で回動する。この動作により、第1レンズアレイ706から射出される光の一部を遮光して、通過させる光量を調整する。なお、遮光板81を通過した光は、第2レンズアレイ707に入射する。
熱輸送装置100は、本実施形態では、ループ型ヒートパイプ10、制御部60(温度比較部60a)、光源装置駆動部61、温度検出部62、冷却ファン65、調光装置駆動部66、調光装置80等により構成されている。
図4Aは、従来のループ型ヒートパイプの始動時における駆動を説明する図である。図4Bは、本実施形態のループ型ヒートパイプ10の始動時における駆動を説明する図である。なお、図4A、図4Bは、駆動時の状態を概念的に説明する図である。また、光源装置1に接続するループ型ヒートパイプ10は、従来も同様に構成されて、受熱部111が光源装置1のベース部1bに熱的に接続されているものとする。
図4A、図4Bにおいて、横軸Xは、光源装置1の起動時からの経過時間を示す。縦軸Yは、光源装置1の温度A、光源装置1の発熱量B、及び冷却ファン65の駆動電圧Cを見やすいレンジで示している。
図4Aに示すように、光源装置1は、従来、光源装置駆動部61により、明るさが一定となるように駆動(駆動電力が一定となるように駆動)されるため、発熱量Bは一定となっている。それに対して、光源装置1の温度Aは、起動時から徐々に上がって行く。その途中(時間T1)において、ループ型ヒートパイプ10が始動を開始することにより、光源装置1の熱が冷却されることで、所定の温度(定格内の温度)で略一定にすることができる。なお、この時、冷却ファン65は、光源装置1の起動時から駆動電圧を印加されて駆動を開始している。
この場合、光源装置1の温度Aは、受熱部111への熱伝達の遅れ(蒸発部11での作動液18が蒸気になるまでの時間遅れ)等により、ループ型ヒートパイプ10の始動開始が遅れるため、定格の温度に対して大きくオーバーシュートする状態となる。
これに対して、本実施形態の熱輸送装置100では、図4Bに示すように、光源装置1が駆動を開始した場合、光源装置駆動部61は、制御部60の指示により、定格の電流よりも高い電流を印加して定格の電力よりも高い電力で光源装置1を駆動する。これにより光源装置1の発熱量Bが定格の発熱量よりも高くなる。これにより、ループ型ヒートパイプ10の受熱部111に高い熱が印加されることにより、受熱部111への熱伝達を早めることで、ループ型ヒートパイプ10の始動開始の時間を従来の時間T1よりも短縮した時間T2を実現している。これにより、光源装置1の温度Aは、従来に比べて、オーバーシュートの量を小さくすることができる。なお、この時、本実施形態において冷却ファン65は、ループ型ヒートパイプ10の始動開始後に、光源装置駆動部61が通常動作時の定格の電力に戻して光源装置1の駆動を開始した状態となった場合に、駆動電圧を印加されて駆動を開始する。
図5は、熱輸送装置100を備えたプロジェクター7の動作を示すフローチャートである。なお、図5は、本実施形態のループ型ヒートパイプ10を始動させるまでのフローを示している。
図5に示すように、プロジェクター7の電源をONする(ステップS100)。ステップS101では、制御部60は、ループ型ヒートパイプ10の受熱部111に設置される温度検出部62に受熱部111の温度を検出させ、温度比較部60aで、その検出温度と所定の温度との比較を行う。具体的には、温度比較部60aは、検出温度が所定温度より高いか否かを判断する。なお、この検出は所定のサンプリング周期で検出する。
ここで、検出温度が所定温度より低い(ステップS101:N0)と判断した場合(検出温度が所定温度に達していない場合)には、ステップS102に移行する。ステップS102では、制御部60は、光源装置駆動部61に対して、光源装置1の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行う。
制御部60の指示で光源装置駆動部61は、電源部56に対して指示することにより、電源部56は、設定された電流(始動開始時の電流:通常動作時の電流よりも高い電流)を光源装置駆動部61に送る。光源装置駆動部61は、電源部56からの電流を光源装置1に印加することで、光源装置1の発熱量を定格の発熱量よりも高い発熱量となるように変更する。これにより、ループ型ヒートパイプ10の受熱部111には、定格の発熱量よりも高い熱量が印加される。
次に、ステップS103に移行する。ステップS103では、制御部60は、冷却ファン65への駆動電圧の印加を停止する。言い換えると、冷却ファン65の駆動を停止させる。次に、ステップS104に移行する。
ここで、光源装置1の駆動電力を定格の電力よりも高めた電力に変更した場合には、結果として、投写される画像の輝度が、定格電力による投写画像の輝度よりも高くなる。そこで、ステップS104では、制御部60は、高くなった輝度を定格電力での輝度と同等となるように調光させる(光量を抑制させる)ための指示を、調光装置駆動部66に出力する。
調光装置駆動部66は、制御部60の指示により、調光装置80を駆動して、設定される位置関係となるように、回動軸82を中心として一対の遮光板81を回動させる。この調光装置80の動作により、光量を調整(抑制)することで、高い輝度を定格での輝度に合せる。次に、ステップS101に移行する。なお、検出温度が所定温度より低い場合には、上記プロセス(ステップS102〜ステップS104)を繰り返す。
ステップS101で、検出温度が所定温度より高い(ステップS101:YES)と判断した場合(検出温度が所定温度に達した場合)には、ステップS105に移行する。なお、検出温度が所定温度より高い場合とは、図2に示すように、光源装置1の通常動作状態よりも高い熱量がループ型ヒートパイプ10の受熱部111に伝達されて、蒸気流路130の作動液18が蒸発することにより、ループ型ヒートパイプ10が始動を開始した状態となったことを意味する。
なお、温度比較部60aでの比較に用いる所定温度は、ループ型ヒートパイプ10が始動を確実に開始する状態での温度に設定されている。また、所定温度は、光源装置1の品質を保証する仕様温度範囲内で設定されている。
ステップS105では、制御部60は、光源装置駆動部61に対して、光源装置1の発熱量を定格の発熱量となるように指示する。光源装置駆動部61は、電源部56に指示することにより、電源部56は、定格の電流(通常動作時の電流)を光源装置駆動部61に送る。光源装置駆動部61は、電源部56からの電流を光源装置1に印加することで、光源装置1の発熱量を定格の発熱量となるように変更する。これにより、ループ型ヒートパイプ10の受熱部111には、定格の発熱量が印加される。次に、ステップS106に移行する。
ステップS106では、制御部60は、冷却ファン65への定格電圧の印加を開始し、冷却ファン65に通常動作を開始させる。冷却ファン65は動作を開始して凝縮部12を冷却する。次に、ステップS107に移行する。
ステップS107では、制御部60は、調光装置駆動部66に対して、調光装置80を通常動作させる指示を行う。調光装置駆動部66は、制御部60の指示により、調光装置80を駆動して、通常動作時の位置関係となるように、回動軸82を中心に一対の遮光板81を回動させて通常動作を開始させる。
以上でフローチャートが終了する。
上記、フローチャートにより、ループ型ヒートパイプ10の始動開始時間を従来に比べて短縮することができ、光源装置1の温度も起動からのオーバーシュートの量を小さくすることができる。また、始動開始時間までの間の高くなる輝度を定格の輝度に合せることもできる。
なお、ループ型ヒートパイプ10が始動を開始した場合には、光源装置1が定格の発熱量を維持する状態であれば、熱輸送装置100は、以降のループ型ヒートパイプ10の冷却動作を安定して維持することができる。これにより、光源装置1は、熱輸送装置100の冷却動作により適切に冷却される。
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)本実施形態の熱輸送装置100は、制御部60が、ループ型ヒートパイプ10の起動時に、発熱部としての光源装置1の発熱量の制御を行うことにより、蒸発部11での作動液18の蒸発を制御することができる。従って、ループ型ヒートパイプ10の始動開始時間を制御することができる。また、光源装置1の発熱温度のオーバーシュートも制御することができる。
(2)本実施形態の熱輸送装置100は、蒸発部11の温度を検出する温度検出部62を備える簡易な構成により、制御部60は、温度検出部62で検出された検出温度と所定温度とを比較し、検出温度が所定温度より低い場合、冷却対象および発熱部としての光源装置1の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行う。これにより、蒸発部11での作動液18の蒸発を促進させることができ、ループ型ヒートパイプ10の始動開始時間を短縮させることができる。また、光源装置1の発熱温度のオーバーシュートも抑制することができる。
(3)本実施形態の熱輸送装置100は、ループ型ヒートパイプ10が始動を開始するまでの間では、冷却ファン65による凝縮部12の冷却は必要ないため、冷却ファン65を停止させている。これにより、省エネルギー化や低騒音化を図ることができる。
(4)本実施形態のプロジェクター7は、ループ型ヒートパイプ10の始動開始時間を短縮した熱輸送装置100を備えているため、プロジェクター7を駆動した場合、発熱する光源装置1を適正に冷却することができる。また、光源装置1の発熱温度のオーバーシュートも抑制することができる。
(5)本実施形態のプロジェクター7は、調光装置80を備えることで、ループ型ヒートパイプ10が始動を開始するまでの間、光量を抑制することで、定格での光量(通常動作時での光量)に調整することができ、ループ型ヒートパイプ10の始動開始までの間の輝度を、始動開始後の通常動作時の輝度に合せることができる。このため、使用者に投写画像の輝度の違いによる違和感を抱かせることを抑制させることができる。
〔第2実施形態〕
図6は、第2実施形態に係るプロジェクター7Aの回路の概構成を模式的に示す図である。図6を参照して、本実施形態のプロジェクター7Aの回路構成に関して説明する。
なお、本実施形態のプロジェクター7Aの回路構成は、第1実施形態のプロジェクター7の回路構成に比べて、以下の点が異なり、他の構成部は同様となる。なお、同様の構成部や同等の動作を行う構成部には第1実施形態と同様の符号を付記している。
第1実施形態のプロジェクター7は、温度検出部62及び制御部60(温度比較部60a)を備えているが、本実施形態のプロジェクター7Aでは、温度検出部62及び温度比較部60aは備えずに、経過時間計測部67及び制御部60(経過時間比較部60b)を備えている。
従って、本実施形態の熱輸送装置100Aは、ループ型ヒートパイプ10、制御部60(経過時間比較部60b)、光源装置駆動部61、冷却ファン65、調光装置駆動部66、経過時間計測部67、調光装置80等により構成されている。
以降では、第1実施形態と異なる構成部に関して説明を行い、同様の構成部に関しての説明は省略する。
本実施形態の熱輸送装置100Aは、冷却対象としての光源装置1の起動からの経過時間を計測する経過時間計測部67を備えている。経過時間計測部67は、タイマー等により構成されている。そして、制御部60は、経過時間比較部60bを備えており、経過時間計測部67により計測された経過時間と所定時間とを比較する。そして、制御部60は、経過時間が所定時間より短い場合、光源装置1の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行う。
なお、所定時間とは、光源装置1の発熱量を一時的に定格以上の発熱量に高め、高めた熱を蒸発部11(受熱部111)に加えた場合に、ループ型ヒートパイプ10が始動を開始するまでの時間としている。所定時間は、発熱量の大きさとループ型ヒートパイプ10の始動開始までの時間のデータを計測して、確実にループ型ヒートパイプ10が始動を開始するまでの時間を設定している。
図7は、熱輸送装置100Aを備えたプロジェクター7Aの動作を示すフローチャートである。図7を参照して、本実施形態のループ型ヒートパイプ10を始動させるまでのフローを説明する。
図7に示すように、プロジェクター7Aの電源をONする(ステップS200)。ステップS201では、制御部60は、電源ONにより駆動を開始した光源装置1の起動からの経過時間を経過時間計測部67に計測させる。そして、経過時間比較部60bで、その経過温度と所定時間との比較を行う。具体的には、経過時間比較部60bは、経過時間が所定時間より長いか否かを判断する。なお、この検出は所定のサンプリング周期で検出する。
ここで、経過時間が所定時間より短い(ステップS201:N0)と判断した場合(経過時間が所定時間に達していない場合)には、ステップS202に移行する。ステップS202では、制御部60は、光源装置駆動部61に対して、光源装置1の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行う。
なお、ステップS202〜ステップS204は、第1実施形態のステップS102〜ステップS104の動作と同様となるため、説明は簡略化する。
ステップS202では、制御部60の指示により光源装置駆動部61は、電源部56から出力された設定された電流を光源装置1に印加することで、光源装置1の発熱量を定格の発熱量よりも高い発熱量となるように変更する。これにより、ループ型ヒートパイプ10の受熱部111には、定格の発熱量よりも高い熱量が印加される。
ステップS203では、制御部60は、冷却ファン65への駆動電圧の印加を停止する。言い換えると、冷却ファン65の駆動を停止させる。
ステップS204では、調光装置駆動部66は、制御部60の指示により、調光装置80を駆動して、設定される位置関係となるように、回動軸82を中心に一対の遮光板81を回動させる。この調光装置80の動作により、投写画像の高い輝度を定格での輝度に合せる。次に、ステップS201に移行する。なお、経過時間が所定時間より短い場合には、上記プロセス(ステップS202〜ステップS204)を繰り返す。
ステップS201で、経過時間が所定時間より長い(ステップS201:YES)と判断した場合(経過時間が所定時間に達した場合)には、ステップS205に移行する。なお、経過時間が所定時間より長い場合とは、図2に示すように、ループ型ヒートパイプ10が始動を開始した状態となったことを意味する。
なお、以降のステップS205〜ステップS207は、第1実施形態のステップS105〜ステップS107の動作と同様となるため、説明は簡略化する。
ステップS205では、光源装置1の発熱量を定格の発熱量となるように変更する。これにより、ループ型ヒートパイプ10の受熱部111には、定格の発熱量が印加される。
ステップS206では、制御部60は、冷却ファン65への定格電圧の印加を開始することで、冷却ファン65に通常動作を開始させる。冷却ファン65は動作を開始して凝縮部12を冷却する。
ステップS207では、制御部60は、調光装置駆動部66に対して、調光装置80を通常動作させる指示を行う。調光装置駆動部66は、制御部60の指示により、調光装置80を駆動して、通常動作時の位置関係となるように、回動軸82を中心に一対の遮光板81を回動させて通常動作を開始させる。
以上でフローチャートが終了する。
上述した実施形態によれば、第1実施形態の熱輸送装置100による効果(1),(3)、及び第1実施形態のプロジェクター7による効果(4),(5)と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
(1)本実施形態の熱輸送装置100Aは、光源装置1の起動からの経過時間を計測する経過時間計測部67を備える簡易な構成により、制御部60は、経過時間計測部67により計測された経過時間と所定時間とを比較し、経過時間が所定時間より短い場合、冷却対象および発熱部としての光源装置1の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行う。これにより、蒸発部11での作動液18の蒸発を促進させることができ、ループ型ヒートパイプ10の始動開始時間を短縮させることができる。また、光源装置1の発熱温度のオーバーシュートも抑制することができる。
なお、上述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良等を加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。
上記、第1実施形態の熱輸送装置100において、冷却ファン65は、ループ型ヒートパイプ10が始動を開始するまでの間、駆動を停止している。しかし、これに限定されず、冷却ファン65は回転数が抑制されてもよいし、定格電圧で駆動させることでもよい。これは、第2実施形態でも同様となる。
上記、第1実施形態の熱輸送装置100は、温度検出部62を蒸発部11(受熱部111)に設置しているが、発熱部(光源装置1)に設置することでもよい。
上記、第1実施形態の熱輸送装置100は、レーザー光源1aを有する光源装置1を冷却するために用いられている。しかし、これに限定されず、光源やリフレクター等から構成される放電式の光源装置、または電源部にも用いることも可能である。また、熱輸送装置100は、光源装置や電源部以外の冷却対象に用いることができる。また、プロジェクターのみならず、他の電子機器に用いることができる。これは、第2実施形態でも同様となる。
上記、第1実施形態の熱輸送装置100において、レーザー光源1aを有する光源装置1に、レーザー光源1aに印加する定格電力を維持するための温度センサーが備わる場合には、この温度センサーを利用することで、光源装置1の温度が上限値を超える場合には、定格電力に戻す等の制御を行うことができる。
また、光源装置1に温度センサーが備わる場合、この温度センサーを温度検出部62として用いることもできる。その場合には、この温度センサーの検出温度から蒸発部11の温度を予測して蒸発部11の検出温度として用いることができる。
1…光源装置、1a…レーザー光源、1b…ベース部、7,7A…プロジェクター、10…ループ型ヒートパイプ、11…蒸発部、12…凝縮部、13…蒸気管、14…液管、18…作動液、56…電源部、60…制御部、60a…温度比較部、60b…経過時間比較部、61…光源装置駆動部、62…温度検出部、65…冷却ファン、66…調光装置駆動部、67…経過時間計測部、70…光学系、80…調光装置、81…遮光板、100,100A…熱輸送装置、111…受熱部、112…多孔質体、112a…蒸気流路を構成する溝、121…ヒートシンク、130…蒸気流路、140…作動液流路、730R,730G,730B…光変調装置としての液晶パネル、750…投写光学装置を構成する投写光学系。

Claims (7)

  1. 冷却対象となる発熱部の熱を受熱して作動液を蒸発させる蒸発部、
    放熱を行い前記作動液の蒸気を凝縮させる凝縮部、
    前記蒸発部と前記凝縮部とを接続する蒸気管、
    前記凝縮部と前記蒸発部とを接続し、前記蒸気管と共にループを形成する液管、を有するループ型ヒートパイプと、
    前記ループ型ヒートパイプの起動時に、前記発熱部の発熱量の制御を行う制御部と、
    を備えることを特徴とする熱輸送装置。
  2. 請求項1に記載の熱輸送装置であって、
    前記蒸発部および前記発熱部の少なくとも一方の温度を検出する温度検出部を備え、
    前記制御部は、前記温度検出部で検出された検出温度と所定温度とを比較し、前記検出温度が前記所定温度より低い場合、前記発熱部の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行うことを特徴とする熱輸送装置。
  3. 請求項1に記載の熱輸送装置であって、
    前記冷却対象の起動からの経過時間を計測する経過時間計測部を備え、
    前記制御部は、前記経過時間計測部により計測された前記経過時間と所定時間とを比較し、前記経過時間が前記所定時間より短い場合、前記発熱部の発熱量を一時的に定格以上の発熱量となるように制御を行うことを特徴とする熱輸送装置。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の熱輸送装置であって、
    前記凝縮部を冷却する冷却ファンを備え、
    前記冷却ファンは、前記ループ型ヒートパイプが始動を開始するまでの間、停止または回転数が抑制されることを特徴とする熱輸送装置。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の熱輸送装置と、
    光を射出する光源装置と、
    前記光源装置から射出された前記光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
    前記光変調装置で変調された変調光を投写する投写光学装置と、
    を備えることを特徴とするプロジェクター。
  6. 請求項5に記載のプロジェクターであって、
    前記冷却対象は前記光源装置であることを特徴とするプロジェクター。
  7. 請求項6に記載のプロジェクターであって、
    前記光源装置から射出された前記光の光量を調整する調光装置を備え、
    前記調光装置は、前記ループ型ヒートパイプが始動を開始するまでの間、前記光量を抑制することを特徴とするプロジェクター。
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