JP2020026929A - 冷却装置及びプロジェクター - Google Patents
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Abstract
【課題】作動流体の循環効率の低下を抑制できる冷却装置及びプロジェクターを提供する。【解決手段】冷却装置は、作動流体を気相に変化させる蒸発部と、作動流体を液相に変化させる凝縮部と、気相の作動流体を凝縮部に流通させる蒸気管と、液相の作動流体を蒸発部に流通させる液管とを備え、蒸発部は、筐体と、筐体内に設けられ、流入された液相の作動流体を貯留するリザーバーと、筐体内に設けられ、液相の作動流体が浸み込む第1ウィックと、筐体に設けられ、気相に変化した作動流体が流通する複数の流路を有し、第1ウィックと接続されるグルーブと、リザーバー内の液相の作動流体を、接続される第1ウィックに輸送する第2ウィックとを備え、第2ウィックは、第1ウィックをグルーブに向けて押圧する弾性体であり、筐体において第1ウィックに対してグルーブが位置する方向とは反対方向にて第1ウィックと対向する第1内壁と第1ウィックとの間に位置する。【選択図】図4
Description
本発明は、冷却装置及びプロジェクターに関する。
従来、電子装置等の冷却に用いられる冷却装置として、内部に封入された作動流体の相変化を利用して熱を輸送するループ型ヒートパイプが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載のループ型ヒートパイプは、蒸発部、凝縮部、蒸気管及び液管を備える。蒸発部は、発熱体から受熱して液相の作動流体を蒸発させて気相の作動流体に相変化させる。蒸気管は、蒸発部にて気相に変化した作動流体を凝縮部に流通させる。凝縮部は、気相の作動流体を放熱により凝縮させて液相の作動流体に相変化させる。液管は、凝縮部にて液相に変化した作動流体を蒸発部へ流通させる。
このように、作動流体がループ型ヒートパイプ内を循環し、発熱体の熱が、蒸発部から凝縮部に輸送されて凝縮部にて放出されることによって、発熱体が冷却される。
特許文献1に記載のループ型ヒートパイプは、蒸発部、凝縮部、蒸気管及び液管を備える。蒸発部は、発熱体から受熱して液相の作動流体を蒸発させて気相の作動流体に相変化させる。蒸気管は、蒸発部にて気相に変化した作動流体を凝縮部に流通させる。凝縮部は、気相の作動流体を放熱により凝縮させて液相の作動流体に相変化させる。液管は、凝縮部にて液相に変化した作動流体を蒸発部へ流通させる。
このように、作動流体がループ型ヒートパイプ内を循環し、発熱体の熱が、蒸発部から凝縮部に輸送されて凝縮部にて放出されることによって、発熱体が冷却される。
なお、特許文献1に記載のループ型ヒートパイプでは、蒸発部は、平板型のウィックと、ウィックの下側に配置されて蒸気流路を形成するグルーブと、ウィック及びグルーブを収納する筐体とを有し、発熱体は、筐体に接続される。
ウィックは、多孔質の材料によって形成されており、ウィックには、液相の作動流体が筐体内の液溜め部から毛細管現象によって浸み込む。ウィックに浸み込んだ液相の作動流体は、発熱体から伝達される熱によって蒸発して気相の作動流体に変化し、気相の作動流体は、グルーブの蒸気流路を流通して、蒸気管内に流通する。
ウィックは、多孔質の材料によって形成されており、ウィックには、液相の作動流体が筐体内の液溜め部から毛細管現象によって浸み込む。ウィックに浸み込んだ液相の作動流体は、発熱体から伝達される熱によって蒸発して気相の作動流体に変化し、気相の作動流体は、グルーブの蒸気流路を流通して、蒸気管内に流通する。
しかしながら、特許文献1に記載のループ型ヒートパイプでは、蒸発部の姿勢によっては、作動流体の循環効率が低下し、発熱体の冷却効率が低下するという問題がある。
詳述すると、ウィックの毛細管現象による液相の作動流体の引込力は、ループ型ヒートパイプ内の作動流体の駆動力を作り出す。このことから、ウィックは、液溜め部内の液相の作動流体と接触している必要がある。しかしながら、蒸発部の姿勢が変化して、ウィックが液溜め部内の液相の作動流体と接触しなくなると、ウィックが液相の作動流体を引き込めず、作動流体が循環しなくなる。
詳述すると、ウィックの毛細管現象による液相の作動流体の引込力は、ループ型ヒートパイプ内の作動流体の駆動力を作り出す。このことから、ウィックは、液溜め部内の液相の作動流体と接触している必要がある。しかしながら、蒸発部の姿勢が変化して、ウィックが液溜め部内の液相の作動流体と接触しなくなると、ウィックが液相の作動流体を引き込めず、作動流体が循環しなくなる。
一方、液相から気相への作動流体の相変化は、グルーブ又はウィックにて生じる。
グルーブにて相変化を生じさせるためには、ウィックによって液溜め部からグルーブに液相の作動流体を輸送する必要がある。しかしながら、ウィックとグルーブとが接触せずに離れてしまうと、ウィックがグルーブに液相の作動流体を輸送できなくなる。この場合、液相から気相への作動流体の相変化を生じさせることができなくなり、作動流体が循環しなくなる。
ウィックにて相変化を生じさせるためには、グルーブ又は筐体を介して発熱体の熱をウィックに伝達する必要がある。しかしながら、ウィックとグルーブとが離れてしまうと、グルーブを介してウィックに発熱体の熱を伝達することができず、また、筐体を介した熱伝達によってウィックにて相変化が生じた場合でも、気相の作動流体をグルーブの蒸気流路に流通させづらくなり、作動流体を循環させづらいという問題がある。
グルーブにて相変化を生じさせるためには、ウィックによって液溜め部からグルーブに液相の作動流体を輸送する必要がある。しかしながら、ウィックとグルーブとが接触せずに離れてしまうと、ウィックがグルーブに液相の作動流体を輸送できなくなる。この場合、液相から気相への作動流体の相変化を生じさせることができなくなり、作動流体が循環しなくなる。
ウィックにて相変化を生じさせるためには、グルーブ又は筐体を介して発熱体の熱をウィックに伝達する必要がある。しかしながら、ウィックとグルーブとが離れてしまうと、グルーブを介してウィックに発熱体の熱を伝達することができず、また、筐体を介した熱伝達によってウィックにて相変化が生じた場合でも、気相の作動流体をグルーブの蒸気流路に流通させづらくなり、作動流体を循環させづらいという問題がある。
本発明の第1態様に係る冷却装置は、冷却対象から伝達される熱によって液相の作動流体を蒸発させて、気相の前記作動流体に変化させる蒸発部と、気相の前記作動流体を凝縮させて、液相の前記作動流体に変化させる凝縮部と、前記蒸発部において気相に変化した前記作動流体を前記凝縮部に流通させる蒸気管と、前記凝縮部において液相に変化した前記作動流体を前記蒸発部に流通させる液管と、を備え、前記蒸発部は、前記液管が接続され、前記液管から液相の前記作動流体が流入する筐体と、前記筐体内に設けられ、流入された液相の前記作動流体を貯留するリザーバーと、前記筐体内に設けられ、液相の前記作動流体が浸み込む第1ウィックと、前記筐体に設けられ、液相から気相に変化した前記作動流体が流通する複数の流路を有し、前記第1ウィックに接続されるグルーブと、前記リザーバー内に設けられ、前記第1ウィックに接続され、前記リザーバー内の液相の前記作動流体を前記第1ウィックに輸送する第2ウィックと、を備え、前記第2ウィックは、前記第1ウィックを前記グルーブに向けて押圧する弾性体であり、前記筐体の内壁のうち、前記第1ウィックに対して前記グルーブが位置する方向とは反対方向にて前記第1ウィックと対向する第1内壁と、前記第1ウィックとの間に位置することを特徴とする。
上記第1態様では、前記第2ウィックは、前記第1ウィックと直接接続されていることが好ましい。
上記第1態様では、前記第2ウィックの形状は、筒状であることが好ましい。
上記第1態様では、前記蒸発部は、前記筐体の内壁のうち前記第1ウィックに対して前記グルーブが位置する方向から見て前記第1ウィックを囲む第2内壁と、前記第1ウィックとの間を封止する封止部材を備えることが好ましい。
本発明の第2態様に係るプロジェクターは、光を出射する光源を有する光源装置と、前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、上記冷却装置と、を備えることを特徴とする。
上記第2態様では、前記冷却対象は、前記光源であることが好ましい。
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
[プロジェクターの構成]
図1は、本実施形態に係るプロジェクター1の外観を示す斜視図である。
本実施形態に係るプロジェクター1は、後述する光源装置4から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する画像表示装置である。プロジェクター1は、図1に示すように、プロジェクター1の外装を構成する外装筐体2を備える。
[プロジェクターの構成]
図1は、本実施形態に係るプロジェクター1の外観を示す斜視図である。
本実施形態に係るプロジェクター1は、後述する光源装置4から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する画像表示装置である。プロジェクター1は、図1に示すように、プロジェクター1の外装を構成する外装筐体2を備える。
[外装筐体の構成]
外装筐体2は、天面部21、底面部22、正面部23、背面部24、左側面部25及び右側面部26を有し、略直方体形状に形成されている。
底面部22は、プロジェクター1が載置される設置面と接する複数の脚部221を有する。
正面部23は、外装筐体2において画像の投射側に位置する。正面部23は、後述する投射光学装置36の一部を露出させる開口部231を有し、投射光学装置36によって投射される画像は、開口部231を通過する。また、正面部23は、プロジェクター1内の冷却対象を冷却した冷却気体が外装筐体2の外部に排出される排気口232を有する。
右側面部26は、外装筐体2外の空気等の気体を冷却気体として内部に導入する導入口261を有する。
外装筐体2は、天面部21、底面部22、正面部23、背面部24、左側面部25及び右側面部26を有し、略直方体形状に形成されている。
底面部22は、プロジェクター1が載置される設置面と接する複数の脚部221を有する。
正面部23は、外装筐体2において画像の投射側に位置する。正面部23は、後述する投射光学装置36の一部を露出させる開口部231を有し、投射光学装置36によって投射される画像は、開口部231を通過する。また、正面部23は、プロジェクター1内の冷却対象を冷却した冷却気体が外装筐体2の外部に排出される排気口232を有する。
右側面部26は、外装筐体2外の空気等の気体を冷却気体として内部に導入する導入口261を有する。
[プロジェクターの内部構成]
図2は、プロジェクター1の内部構成を示す模式図である。
プロジェクター1は、図2に示すように、外装筐体2内にそれぞれ収容される画像投射装置3及び冷却装置5を更に備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター1は、プロジェクター1の動作を制御する制御装置、及び、プロジェクター1の電子部品に電力を供給する電源装置を備える。
図2は、プロジェクター1の内部構成を示す模式図である。
プロジェクター1は、図2に示すように、外装筐体2内にそれぞれ収容される画像投射装置3及び冷却装置5を更に備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター1は、プロジェクター1の動作を制御する制御装置、及び、プロジェクター1の電子部品に電力を供給する電源装置を備える。
[画像投射装置の構成]
画像投射装置3は、制御装置から入力される画像情報に応じた画像を形成及び投射する。画像投射装置3は、光源装置4、均一化装置31、色分離装置32、リレー装置33、画像形成装置34、光学部品用筐体35及び投射光学装置36を備える。
光源装置4は、照明光を出射する。光源装置4の構成については、後に詳述する。
画像投射装置3は、制御装置から入力される画像情報に応じた画像を形成及び投射する。画像投射装置3は、光源装置4、均一化装置31、色分離装置32、リレー装置33、画像形成装置34、光学部品用筐体35及び投射光学装置36を備える。
光源装置4は、照明光を出射する。光源装置4の構成については、後に詳述する。
均一化装置31は、光源装置4から出射された照明光を均一化する。この均一化された照明光は、色分離装置32及びリレー装置33を経て、画像形成装置34の後述する光変調装置343の変調領域を照明する。均一化装置31は、2つのレンズアレイ311,312、偏光変換素子313及び重畳レンズ314を備える。
色分離装置32は、均一化装置31から入射される光を赤、緑及び青の各色光に分離する。色分離装置32は、2つのダイクロイックミラー321,322と、ダイクロイックミラー321によって分離された青色光を反射させる反射ミラー323と、を備える。
色分離装置32は、均一化装置31から入射される光を赤、緑及び青の各色光に分離する。色分離装置32は、2つのダイクロイックミラー321,322と、ダイクロイックミラー321によって分離された青色光を反射させる反射ミラー323と、を備える。
リレー装置33は、他の色光の光路より長い赤色光の光路に設けられ、赤色光の損失を抑制する。リレー装置33は、入射側レンズ331、リレーレンズ333、反射ミラー332,334を備える。なお、本実施形態では、他の色光より光路が長い色光を赤色光とし、赤色光の光路上にリレー装置33を設けることとした。しかしながら、これに限らず、例えば他の色光より光路が長い色光を青色光とし、青色光の光路上にリレー装置33を設ける構成としてもよい。
画像形成装置34は、入射される赤、緑及び青の各色光を変調し、変調された各色光を合成して、画像を形成する。画像形成装置34は、それぞれ入射される色光に応じて設けられる3つのフィールドレンズ341、3つの入射側偏光板342、3つの光変調装置343、3つの視野角補償板344及び3つの出射側偏光板345と、1つの色合成装置346と、を備える。
光変調装置343は、光源装置4から出射された光を画像情報に応じて変調する。光変調装置343は、赤色光用の光変調装置343R、緑色光用の光変調装置343G及び青色光用の光変調装置343Bを含む。本実施形態では、光変調装置343は、透過型の液晶パネルによって構成されており、入射側偏光板342、光変調装置343、出射側偏光板345によって液晶ライトバルブが構成される。
色合成装置346は、光変調装置343B,343G,343Rによって変調された各色光を合成して画像を形成する。本実施形態では、色合成装置346は、クロスダイクロイックプリズムによって構成されているが、これに限らず、例えば複数のダイクロイックミラーによって構成することも可能である。
光変調装置343は、光源装置4から出射された光を画像情報に応じて変調する。光変調装置343は、赤色光用の光変調装置343R、緑色光用の光変調装置343G及び青色光用の光変調装置343Bを含む。本実施形態では、光変調装置343は、透過型の液晶パネルによって構成されており、入射側偏光板342、光変調装置343、出射側偏光板345によって液晶ライトバルブが構成される。
色合成装置346は、光変調装置343B,343G,343Rによって変調された各色光を合成して画像を形成する。本実施形態では、色合成装置346は、クロスダイクロイックプリズムによって構成されているが、これに限らず、例えば複数のダイクロイックミラーによって構成することも可能である。
光学部品用筐体35は、上記した各装置31〜34を内部に収容する。なお、画像投射装置3には、設計上の光軸である照明光軸Axが設定されており、光学部品用筐体35は、照明光軸Axにおける所定位置に各装置31〜34を保持する。なお、光源装置4及び投射光学装置36は、照明光軸Axにおける所定位置に配置される。
投射光学装置36は、画像形成装置34から入射される画像を被投射面上に拡大投射する。すなわち、投射光学装置36は、光変調装置343B,343G,343Rによって変調された光を投射する。投射光学装置36は、例えば筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成される。
投射光学装置36は、画像形成装置34から入射される画像を被投射面上に拡大投射する。すなわち、投射光学装置36は、光変調装置343B,343G,343Rによって変調された光を投射する。投射光学装置36は、例えば筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成される。
[光源装置の構成]
図3は、光源装置4の構成を示す模式図である。
光源装置4は、照明光を均一化装置31に出射する。光源装置4は、図3に示すように、光源用筐体CAと、光源用筐体CA内にそれぞれ収容される光源部41、アフォーカル光学素子42、ホモジナイザー光学素子43、偏光分離素子44、第1集光素子45、波長変換素子46、第1位相差素子47、第2集光素子48、拡散反射装置49及び第2位相差素子RPと、を備える。
光源用筐体CAは、塵埃等が内部に侵入しづらい密閉筐体として構成されている。
図3は、光源装置4の構成を示す模式図である。
光源装置4は、照明光を均一化装置31に出射する。光源装置4は、図3に示すように、光源用筐体CAと、光源用筐体CA内にそれぞれ収容される光源部41、アフォーカル光学素子42、ホモジナイザー光学素子43、偏光分離素子44、第1集光素子45、波長変換素子46、第1位相差素子47、第2集光素子48、拡散反射装置49及び第2位相差素子RPと、を備える。
光源用筐体CAは、塵埃等が内部に侵入しづらい密閉筐体として構成されている。
光源部41、アフォーカル光学素子42、ホモジナイザー光学素子43、偏光分離素子44と、第1位相差素子47、第2集光素子48及び拡散反射装置49は、光源装置4に設定された照明光軸Ax1上に配置されている。
波長変換素子46、第1集光素子45、偏光分離素子44及び第2位相差素子RPは、光源装置4に設定され、かつ、照明光軸Ax1に直交する照明光軸Ax2上に配置されている。
波長変換素子46、第1集光素子45、偏光分離素子44及び第2位相差素子RPは、光源装置4に設定され、かつ、照明光軸Ax1に直交する照明光軸Ax2上に配置されている。
[光源部の構成]
光源部41は、光を出射する光源411及びコリメーターレンズ415を備える。
光源411は、複数の第1半導体レーザー412及び複数の第2半導体レーザー413と、支持部材414と、を備える。
第1半導体レーザー412は、励起光であるs偏光の青色光L1sを出射する。青色光L1sは、例えば、ピーク波長が440nmのレーザー光である。第1半導体レーザー412から出射された青色光L1sは、波長変換素子46に入射される。
第2半導体レーザー413は、p偏光の青色光L2pを出射する。青色光L2pは、例えば、ピーク波長が460nmのレーザー光である。第2半導体レーザー413から出射された青色光L2pは、拡散反射装置49に入射される。
光源部41は、光を出射する光源411及びコリメーターレンズ415を備える。
光源411は、複数の第1半導体レーザー412及び複数の第2半導体レーザー413と、支持部材414と、を備える。
第1半導体レーザー412は、励起光であるs偏光の青色光L1sを出射する。青色光L1sは、例えば、ピーク波長が440nmのレーザー光である。第1半導体レーザー412から出射された青色光L1sは、波長変換素子46に入射される。
第2半導体レーザー413は、p偏光の青色光L2pを出射する。青色光L2pは、例えば、ピーク波長が460nmのレーザー光である。第2半導体レーザー413から出射された青色光L2pは、拡散反射装置49に入射される。
支持部材414は、照明光軸Ax1と直交する平面にそれぞれアレイ状に配置された複数の第1半導体レーザー412及び複数の第2半導体レーザー413を支持する。支持部材414は、熱伝導性を有する金属製部材であり、後述する蒸発部6に接続され、熱源である各半導体レーザー412,413、すなわち、光源411の熱は、蒸発部6に伝達される。
第1半導体レーザー412から出射された青色光L1s及び第2半導体レーザー413から出射された青色光L2pは、コリメーターレンズ415によって平行光束に変換され、アフォーカル光学素子42に入射される。
なお、本実施形態では、光源411は、s偏光の青色光L1sと、p偏光の青色光L2pとを出射する構成である。しかしながら、これに限らず、光源411は、偏光方向が同じ直線偏光光である青色光を出射する構成としてもよい。この場合、入射された1種類の直線偏光をs偏光及びp偏光が含まれる光とする位相差素子を、光源部41と偏光分離素子44との間に配置すればよい。
なお、本実施形態では、光源411は、s偏光の青色光L1sと、p偏光の青色光L2pとを出射する構成である。しかしながら、これに限らず、光源411は、偏光方向が同じ直線偏光光である青色光を出射する構成としてもよい。この場合、入射された1種類の直線偏光をs偏光及びp偏光が含まれる光とする位相差素子を、光源部41と偏光分離素子44との間に配置すればよい。
[アフォーカル光学素子及びホモジナイザー光学素子の構成]
アフォーカル光学素子42は、光源部41から入射される青色光L1s,L2pの光束径を調整して、ホモジナイザー光学素子43に入射させる。アフォーカル光学素子42は、入射される光を集光するレンズ421と、レンズ421によって集光された光束を平行化するレンズ422とにより構成されている。
ホモジナイザー光学素子43は、青色光L1s,L2pの照度分布を均一化する。ホモジナイザー光学素子43は、一対のマルチレンズアレイ431,432により構成されている。
アフォーカル光学素子42は、光源部41から入射される青色光L1s,L2pの光束径を調整して、ホモジナイザー光学素子43に入射させる。アフォーカル光学素子42は、入射される光を集光するレンズ421と、レンズ421によって集光された光束を平行化するレンズ422とにより構成されている。
ホモジナイザー光学素子43は、青色光L1s,L2pの照度分布を均一化する。ホモジナイザー光学素子43は、一対のマルチレンズアレイ431,432により構成されている。
[偏光分離素子の構成]
ホモジナイザー光学素子43を通過した青色光L1s,L2pは、偏光分離素子44に入射する。
偏光分離素子44は、プリズム型の偏光ビームスプリッターであり、入射される光に含まれるs偏光成分とp偏光成分とを分離する。具体的に、偏光分離素子44は、s偏光成分を反射させ、p偏光成分を透過させる。また、偏光分離素子44は、s偏光成分及びp偏光成分のいずれの偏光成分であっても、所定波長以上の光を透過させる色分離特性を有する。従って、s偏光の青色光L1sは、偏光分離素子44にて反射され、第1集光素子45に入射する。一方、p偏光の青色光L2pは、偏光分離素子44を透過して、第1位相差素子47に入射する。
ホモジナイザー光学素子43を通過した青色光L1s,L2pは、偏光分離素子44に入射する。
偏光分離素子44は、プリズム型の偏光ビームスプリッターであり、入射される光に含まれるs偏光成分とp偏光成分とを分離する。具体的に、偏光分離素子44は、s偏光成分を反射させ、p偏光成分を透過させる。また、偏光分離素子44は、s偏光成分及びp偏光成分のいずれの偏光成分であっても、所定波長以上の光を透過させる色分離特性を有する。従って、s偏光の青色光L1sは、偏光分離素子44にて反射され、第1集光素子45に入射する。一方、p偏光の青色光L2pは、偏光分離素子44を透過して、第1位相差素子47に入射する。
[第1集光素子の構成]
第1集光素子45は、偏光分離素子44にて反射された青色光L1sを波長変換素子46に集光する。また、第1集光素子45は、波長変換素子46から入射される蛍光光YLを平行化する。図3の例では、第1集光素子45は、2つのレンズ451,452によって構成されているが、第1集光素子45を構成するレンズの数は問わない。
第1集光素子45は、偏光分離素子44にて反射された青色光L1sを波長変換素子46に集光する。また、第1集光素子45は、波長変換素子46から入射される蛍光光YLを平行化する。図3の例では、第1集光素子45は、2つのレンズ451,452によって構成されているが、第1集光素子45を構成するレンズの数は問わない。
[波長変換素子の構成]
波長変換素子46は、入射された光によって励起されて、入射された光より波長が長い蛍光光YLを生成し、蛍光光YLを第1集光素子45に出射する。換言すると、波長変換素子46は、入射された光の波長を変換し、変換された光を出射する。波長変換素子46によって生成された蛍光光YLは、例えば、ピーク波長が500〜700nmの光である。波長変換素子46は、波長変換部461及び放熱部462を備える。
波長変換部461は、図示を省略するが、波長変換層及び反射層を有する。波長変換層は、入射される青色光L1sを波長変換した非偏光光である蛍光光YLを拡散出射する蛍光体を含む。反射層は、波長変換層から入射される蛍光光YLを第1集光素子45側に反射させる。
放熱部462は、波長変換部461における光入射側とは反対側の面に設けられ、波長変換部461にて生じた熱を放出する。
波長変換素子46は、入射された光によって励起されて、入射された光より波長が長い蛍光光YLを生成し、蛍光光YLを第1集光素子45に出射する。換言すると、波長変換素子46は、入射された光の波長を変換し、変換された光を出射する。波長変換素子46によって生成された蛍光光YLは、例えば、ピーク波長が500〜700nmの光である。波長変換素子46は、波長変換部461及び放熱部462を備える。
波長変換部461は、図示を省略するが、波長変換層及び反射層を有する。波長変換層は、入射される青色光L1sを波長変換した非偏光光である蛍光光YLを拡散出射する蛍光体を含む。反射層は、波長変換層から入射される蛍光光YLを第1集光素子45側に反射させる。
放熱部462は、波長変換部461における光入射側とは反対側の面に設けられ、波長変換部461にて生じた熱を放出する。
波長変換素子46から出射された蛍光光YLは、照明光軸Ax2に沿って第1集光素子45を通過した後、上記色分離特性を有する偏光分離素子44に入射される。そして、蛍光光YLは、偏光分離素子44を照明光軸Ax2に沿って通過し、第2位相差素子RPに入射する。
なお、波長変換素子46は、モーター等の回転装置によって、照明光軸Ax2と平行な回転軸を中心として回転される構成であってもよい。
なお、波長変換素子46は、モーター等の回転装置によって、照明光軸Ax2と平行な回転軸を中心として回転される構成であってもよい。
[第1位相差素子及び第2集光素子の構成]
第1位相差素子47は、偏光分離素子44と第2集光素子48との間に配置されている。第1位相差素子47は、偏光分離素子44を通過した青色光L2pを円偏光の青色光L2cに変換する。青色光L2cは、第2集光素子48に入射される。
第2集光素子48は、第1位相差素子47から入射される青色光L2cを拡散反射装置49に集光する。また、第2集光素子48は、拡散反射装置49から入射される青色光L2cを平行化する。なお、第2集光素子48を構成するレンズの数は、適宜変更可能である。
第1位相差素子47は、偏光分離素子44と第2集光素子48との間に配置されている。第1位相差素子47は、偏光分離素子44を通過した青色光L2pを円偏光の青色光L2cに変換する。青色光L2cは、第2集光素子48に入射される。
第2集光素子48は、第1位相差素子47から入射される青色光L2cを拡散反射装置49に集光する。また、第2集光素子48は、拡散反射装置49から入射される青色光L2cを平行化する。なお、第2集光素子48を構成するレンズの数は、適宜変更可能である。
[拡散反射装置の構成]
拡散反射装置49は、波長変換素子46にて生成及び出射される蛍光光YLと同様の拡散角で、入射された青色光L2cを拡散反射させる。拡散反射装置49の構成として、入射された青色光L2cをランバート反射させる反射板と、反射板を照明光軸Ax1と平行な回転軸を中心として回転させる回転装置とを備える構成を例示できる。
拡散反射装置49にて拡散反射された青色光L2cは、第2集光素子48を通過した後、第1位相差素子47に入射される。青色光L2cは、拡散反射装置49にて反射される際に、回転方向が反対方向の円偏光に変換される。このため、第2集光素子48を介して第1位相差素子47に入射された青色光L2cは、偏光分離素子44から第1位相差素子47に入射された際のp偏光の青色光L2cではなく、s偏光の青色光L2sに変換される。そして、青色光L2sは、偏光分離素子44にて反射されて、第2位相差素子RPに入射される。すなわち、偏光分離素子44から第2位相差素子RPに入射される光は、青色光L2s及び蛍光光YLが混在した白色光である。
拡散反射装置49は、波長変換素子46にて生成及び出射される蛍光光YLと同様の拡散角で、入射された青色光L2cを拡散反射させる。拡散反射装置49の構成として、入射された青色光L2cをランバート反射させる反射板と、反射板を照明光軸Ax1と平行な回転軸を中心として回転させる回転装置とを備える構成を例示できる。
拡散反射装置49にて拡散反射された青色光L2cは、第2集光素子48を通過した後、第1位相差素子47に入射される。青色光L2cは、拡散反射装置49にて反射される際に、回転方向が反対方向の円偏光に変換される。このため、第2集光素子48を介して第1位相差素子47に入射された青色光L2cは、偏光分離素子44から第1位相差素子47に入射された際のp偏光の青色光L2cではなく、s偏光の青色光L2sに変換される。そして、青色光L2sは、偏光分離素子44にて反射されて、第2位相差素子RPに入射される。すなわち、偏光分離素子44から第2位相差素子RPに入射される光は、青色光L2s及び蛍光光YLが混在した白色光である。
[第2位相差素子の構成]
第2位相差素子RPは、偏光分離素子44から入射される白色光をs偏光及びp偏光が混在する光に変換する。このように変換された白色の照明光WLは、上記した均一化装置31に入射される。
第2位相差素子RPは、偏光分離素子44から入射される白色光をs偏光及びp偏光が混在する光に変換する。このように変換された白色の照明光WLは、上記した均一化装置31に入射される。
[冷却装置の構成]
冷却装置5は、プロジェクター1を構成する冷却対象を冷却する。本実施形態において、冷却対象は、光源装置4の光源411である。冷却装置5は、図2に示すように、ループ型ヒートパイプ51及び冷却ファン55を備える。
冷却ファン55は、外装筐体2内の空間において排気口232とループ型ヒートパイプ51の後述する凝縮部53との間に設けられている。冷却ファン55は、外装筐体2内の冷却気体を吸引して排気口232から排出する過程にて、凝縮部53に冷却気体を流通させ、これにより、凝縮部53を冷却する。なお、冷却ファン55は、例えば、外装筐体2内の空間において導入口261と後述する凝縮部53との間に設けられ、外装筐体2外の冷却気体を吸引して凝縮部53に冷却気体を送出する構成であってもよい。
冷却装置5は、プロジェクター1を構成する冷却対象を冷却する。本実施形態において、冷却対象は、光源装置4の光源411である。冷却装置5は、図2に示すように、ループ型ヒートパイプ51及び冷却ファン55を備える。
冷却ファン55は、外装筐体2内の空間において排気口232とループ型ヒートパイプ51の後述する凝縮部53との間に設けられている。冷却ファン55は、外装筐体2内の冷却気体を吸引して排気口232から排出する過程にて、凝縮部53に冷却気体を流通させ、これにより、凝縮部53を冷却する。なお、冷却ファン55は、例えば、外装筐体2内の空間において導入口261と後述する凝縮部53との間に設けられ、外装筐体2外の冷却気体を吸引して凝縮部53に冷却気体を送出する構成であってもよい。
ループ型ヒートパイプ51は、減圧状態で封入されることによって比較的低温で相状態が変化する作動流体が循環する循環流路を有する。詳述すると、ループ型ヒートパイプ51は、冷却対象から伝達される熱によって、減圧状態で内部に封入された作動流体の相状態を液相から気相に相変化させ、作動流体が液相から気相へ相変化した部位以外の部位にて気相の作動流体から熱を奪って、作動流体の相状態を気相から液相に変化させるとともに、奪った熱を放出することによって、冷却対象を冷却する。
このようなループ型ヒートパイプ51は、蒸発部6、蒸気管52、凝縮部53及び液管54を備える。なお、蒸発部6の構成は、後に詳述する。
このようなループ型ヒートパイプ51は、蒸発部6、蒸気管52、凝縮部53及び液管54を備える。なお、蒸発部6の構成は、後に詳述する。
[蒸気管の構成]
蒸気管52は、作動流体の循環流路において、気相の作動流体が流通可能に蒸発部6と凝縮部53とを接続する管状部材である。蒸気管52は、蒸発部6において気相に変化して蒸発部6から蒸気管52に流入される気相の作動流体を、凝縮部53に流通させる。
蒸気管52は、作動流体の循環流路において、気相の作動流体が流通可能に蒸発部6と凝縮部53とを接続する管状部材である。蒸気管52は、蒸発部6において気相に変化して蒸発部6から蒸気管52に流入される気相の作動流体を、凝縮部53に流通させる。
[凝縮部の構成]
凝縮部53は、気相の作動流体の熱を奪って放熱し、作動流体を気相から液相に相変化させ、液相の作動流体を液管54に流出させる。すなわち、凝縮部53は、気相の作動流体を凝縮させて、液相の作動流体に変化させる。凝縮部53は、図示を省略するが、蒸気管52及び液管54が接続される本体部と、本体部に接続される放熱部と、を有する。
本体部は、蒸気管52から流入される気相の作動流体が流通し、液管54と連通する相変化流路を内部に有する。気相の作動流体は、相変化流路を流通する過程にて本体部に受熱されて冷却され、これにより液相の作動流体に変化される。そして、液相に変化された作動流体は、相変化流路内を更に流通して、本体部に受熱されて冷却された後、液管54に流出される。
放熱部は、本体部に伝達された作動流体の熱を放出する部材であり、いわゆるヒートシンクである。放熱部には、冷却ファン55の駆動によって冷却気体が流通し、これにより、凝縮部53が冷却される。
凝縮部53は、気相の作動流体の熱を奪って放熱し、作動流体を気相から液相に相変化させ、液相の作動流体を液管54に流出させる。すなわち、凝縮部53は、気相の作動流体を凝縮させて、液相の作動流体に変化させる。凝縮部53は、図示を省略するが、蒸気管52及び液管54が接続される本体部と、本体部に接続される放熱部と、を有する。
本体部は、蒸気管52から流入される気相の作動流体が流通し、液管54と連通する相変化流路を内部に有する。気相の作動流体は、相変化流路を流通する過程にて本体部に受熱されて冷却され、これにより液相の作動流体に変化される。そして、液相に変化された作動流体は、相変化流路内を更に流通して、本体部に受熱されて冷却された後、液管54に流出される。
放熱部は、本体部に伝達された作動流体の熱を放出する部材であり、いわゆるヒートシンクである。放熱部には、冷却ファン55の駆動によって冷却気体が流通し、これにより、凝縮部53が冷却される。
[液管の構成]
液管54は、作動流体の循環流路において、液相の作動流体が流通可能に凝縮部53と蒸発部6とを接続する管状部材である。液管54は、凝縮部53において液相に変化した作動流体を、蒸発部6に流通させる。
液管54は、作動流体の循環流路において、液相の作動流体が流通可能に凝縮部53と蒸発部6とを接続する管状部材である。液管54は、凝縮部53において液相に変化した作動流体を、蒸発部6に流通させる。
[蒸発部の構成]
図4は、蒸発部6の内部構造を示す断面図である。
蒸発部6は、図2に示されるように、冷却対象としての光源411と接続され、光源411から伝達される熱によって液相の作動流体を蒸発させて、気相の作動流体に変化させる蒸発器である。具体的に、蒸発部6は、光源411の支持部材414に接続され、支持部材414を介して伝達される半導体レーザー412,413の熱によって液相の作動流体を蒸発させることにより、半導体レーザー412,413を冷却する。
蒸発部6は、図4に示すように、筐体61、リザーバー62、第1ウィック63、グルーブ64、受熱部材65、第2ウィック66及び封止部材67を備える。
図4は、蒸発部6の内部構造を示す断面図である。
蒸発部6は、図2に示されるように、冷却対象としての光源411と接続され、光源411から伝達される熱によって液相の作動流体を蒸発させて、気相の作動流体に変化させる蒸発器である。具体的に、蒸発部6は、光源411の支持部材414に接続され、支持部材414を介して伝達される半導体レーザー412,413の熱によって液相の作動流体を蒸発させることにより、半導体レーザー412,413を冷却する。
蒸発部6は、図4に示すように、筐体61、リザーバー62、第1ウィック63、グルーブ64、受熱部材65、第2ウィック66及び封止部材67を備える。
筐体61は、金属製の筐体であり、蒸気管52が接続される蒸気管接続部611と、蒸気管接続部611とは反対側に位置し、液管54が接続される液管接続部612とを有する。この他、筐体61は、グルーブ64と組み合わされることによって内部に形成された空間613を有する。空間613は、蒸気管接続部611を介して蒸気管52と連通し、また、液管接続部612を介して液管54と連通する。すなわち、筐体61は、液管54が接続されており、液管54から液相の作動流体が内部の空間613に流入する。
空間613は、蒸気管接続部611側の端部に開口する凹部614がグルーブ64によって閉塞されることにより形成され、液相の作動流体を貯留するリザーバー62を構成する。空間613内には、第1ウィック63、第2ウィック66及び封止部材67が配置される。このような空間613を構成する凹部614は、筐体61の内壁を構成する第1内壁615及び第2内壁616により形成される。
第1内壁615は、略円形の平面状に形成されている。第1内壁615には、液管接続部612に接続された液管54と連通する開口部6151が形成されている。
第2内壁616は、第1内壁615の外縁から垂直に垂下又は起立している。第2内壁616には、第2内壁616の周方向に沿って配置される封止部材67を挟持して保持する保持部617が設けられている。
なお、以下の説明において、グルーブ64から第1内壁615に向かう方向であり、凹部614の深さ方向を−D方向とし、−D方向とは反対方向を+D方向とする。すなわち、+D方向は、第1ウィック63に対してグルーブ64が位置する方向であり、−D方向は、第1ウィック63に対してグルーブ64が位置する方向とは反対方向である。また、+D方向は、第1内壁615に位置する開口部6151から液管54を介して液相の作動流体が空間613内に流入する方向でもある。
第1内壁615は、略円形の平面状に形成されている。第1内壁615には、液管接続部612に接続された液管54と連通する開口部6151が形成されている。
第2内壁616は、第1内壁615の外縁から垂直に垂下又は起立している。第2内壁616には、第2内壁616の周方向に沿って配置される封止部材67を挟持して保持する保持部617が設けられている。
なお、以下の説明において、グルーブ64から第1内壁615に向かう方向であり、凹部614の深さ方向を−D方向とし、−D方向とは反対方向を+D方向とする。すなわち、+D方向は、第1ウィック63に対してグルーブ64が位置する方向であり、−D方向は、第1ウィック63に対してグルーブ64が位置する方向とは反対方向である。また、+D方向は、第1内壁615に位置する開口部6151から液管54を介して液相の作動流体が空間613内に流入する方向でもある。
リザーバー62は、筐体61内に設けられ、液管54を介して空間613に流入される液相の作動流体WFを貯留する。換言すると、リザーバー62は、空間613において、第1ウィック63及び第2ウィック66によって吸引されなかった液相の作動流体WFが貯留される部位である。
第1ウィック63は、筐体61内に設けられ、液相の作動流体が浸み込む平板状の多孔質体である。第1ウィック63は、リザーバー62に貯留されている液相の作動流体WFのうち接触する液相の作動流体、又は、第2ウィック66によって第1ウィック63へ輸送された液相の作動流体を、毛管力によってグルーブ64側に輸送する。第1ウィック63は、例えば、銅やステンレス等の金属繊維、或いは、ガラス等の材料によって形成される。
第1ウィック63は、筐体61内に設けられ、液相の作動流体が浸み込む平板状の多孔質体である。第1ウィック63は、リザーバー62に貯留されている液相の作動流体WFのうち接触する液相の作動流体、又は、第2ウィック66によって第1ウィック63へ輸送された液相の作動流体を、毛管力によってグルーブ64側に輸送する。第1ウィック63は、例えば、銅やステンレス等の金属繊維、或いは、ガラス等の材料によって形成される。
グルーブ64は、熱伝導性を有する金属によって構成されている。グルーブ64は、筐体61に設けられ、第1ウィック63に接続されている。グルーブ64は、受熱部材65を介して冷却対象から伝達される熱により、すなわち、支持部材414及び受熱部材65を介して光源411から伝熱される熱により、第1ウィック63によって輸送された液相の作動流体を蒸発させる。グルーブ64は、液相から気相に変化した作動流体が流通する複数の流路641を有し、複数の流路641は、蒸気管52と連通している。液相から気相に変化された作動流体は、複数の流路641を通って蒸気管52に流出される。
なお、図4では詳しい図示を省略しているが、複数の流路641は、+D方向に垂直な方向、例えば図4の紙面に垂直な方向に延出しており、各流路641の一端と蒸気管52とが連通している。このため、複数の流路641を流通する気相の作動流体は、蒸気管52へ流出する。なお、複数の流路641と蒸気管52とが連通していることについては、後述する図5においても同様である。
なお、図4では詳しい図示を省略しているが、複数の流路641は、+D方向に垂直な方向、例えば図4の紙面に垂直な方向に延出しており、各流路641の一端と蒸気管52とが連通している。このため、複数の流路641を流通する気相の作動流体は、蒸気管52へ流出する。なお、複数の流路641と蒸気管52とが連通していることについては、後述する図5においても同様である。
受熱部材65は、ループ型ヒートパイプ51の冷却対象である光源411の支持部材414と接続され、半導体レーザー412,413にて生じた熱を、グルーブ64に伝達する。
第2ウィック66は、リザーバー62内に設けられ、液相の作動流体が浸み込む多孔質体である。第2ウィック66は、第1ウィック63に接続されている。詳述すると、第2ウィック66は、筐体61の内壁のうち、第1ウィック63に対してグルーブ64が位置する方向とは反対方向(−D方向)にて第1ウィック63と対向する第1内壁615と、第1ウィック63との間に配置される。第2ウィック66は、リザーバー62に貯留された液相の作動流体WFを、接続された第1ウィック63に輸送する。また、第2ウィック66は、第1ウィック63をグルーブ64に向けて押圧する。このため、第2ウィック66は、リザーバー62に貯留された液相の作動流体WFを毛管力によって吸い込んで第1ウィック63に輸送可能であり、かつ、第1ウィック63を押圧可能な弾性体である。
このような第2ウィック66は、円筒状等の筒状に形成されており、第1ウィック63と直接接続されている。詳述すると、第2ウィック66は、−D方向の端部が第1内壁615と接触し、+D方向の端部が第1ウィック63における−D方向の面631と接触している。なお、第2ウィック66は、例えば銅やステンレス等の金属繊維によって構成される。
このような第2ウィック66は、円筒状等の筒状に形成されており、第1ウィック63と直接接続されている。詳述すると、第2ウィック66は、−D方向の端部が第1内壁615と接触し、+D方向の端部が第1ウィック63における−D方向の面631と接触している。なお、第2ウィック66は、例えば銅やステンレス等の金属繊維によって構成される。
封止部材67は、筐体61の内壁のうち第1ウィック63に対してグルーブ64が位置する方向である+D方向から見て第1ウィック63を囲む第2内壁616と、第1ウィック63との間に設けられ、第2内壁616と第1ウィック63との間を封止する。換言すると、封止部材67は、筐体61の内壁のうち第1ウィック63に接続される第2内壁616と、第1ウィック63との間を封止する。
具体的に、封止部材67は、+D方向から見て第1ウィック63を囲む第2内壁616に位置する保持部617によって保持され、+D方向から見て第1ウィック63の外縁を形成する周面632と接触する。封止部材67は、第2内壁616と周面632との間を封止して、第1ウィック63を介さずに、リザーバー62内の液相の作動流体WFが第2内壁616を伝って流路641に流通してしまうことを抑制する。このような封止部材67は、例えばOリングによって構成できる。
具体的に、封止部材67は、+D方向から見て第1ウィック63を囲む第2内壁616に位置する保持部617によって保持され、+D方向から見て第1ウィック63の外縁を形成する周面632と接触する。封止部材67は、第2内壁616と周面632との間を封止して、第1ウィック63を介さずに、リザーバー62内の液相の作動流体WFが第2内壁616を伝って流路641に流通してしまうことを抑制する。このような封止部材67は、例えばOリングによって構成できる。
ここで、封止部材67は、保持部617によって、+D方向及び−D方向から挟持されて保持される。このため、封止部材67と接触する第1ウィック63が第2ウィック66により+D方向に押圧された場合でも、封止部材67には、第2ウィック66による+D方向への押圧力が直接作用されない。すなわち、第2ウィック66は、封止部材67と接触しない。これにより、封止部材67の位置がずれる等して、第2内壁616と第1ウィック63との間を液相の作動流体WFがグルーブ64側に流通してしまうことを抑制できる。
[蒸発部の作用]
第1ウィック63には、リザーバー62又は第2ウィック66から毛細管現象によって引き込んだ液相の作動流体WFが浸み込んでいる。一方、グルーブ64には、冷却対象の熱が受熱部材65を介して伝達される。そして、第2ウィック66は、第1ウィック63をグルーブ64に向けて押圧するので、第1ウィック63とグルーブ64とは密着している。
第1ウィック63の熱伝導率が比較的大きい場合、グルーブ64に伝達された熱は、第1ウィック63に伝達され、第1ウィック63の内部にて液相の作動流体が蒸発する。
第1ウィック63の熱伝導率が比較的小さい場合、グルーブ64に伝達された熱は、第1ウィック63に伝達されにくい。この場合には、第1ウィック63によって輸送された液相の作動流体は、グルーブ64へ流通し、グルーブ64における流路641の表面にて蒸発する。
このように、冷却対象から伝達される熱によって、液相の作動流体は、第1ウィック63の内部及びグルーブ64の表面のうち少なくともいずれかの部位にて、気相の作動流体に変化する。気相に変化した作動流体は、複数の流路641を流通して蒸気管52内に流入し、蒸気管52を介して凝縮部53に到達する。
第1ウィック63には、リザーバー62又は第2ウィック66から毛細管現象によって引き込んだ液相の作動流体WFが浸み込んでいる。一方、グルーブ64には、冷却対象の熱が受熱部材65を介して伝達される。そして、第2ウィック66は、第1ウィック63をグルーブ64に向けて押圧するので、第1ウィック63とグルーブ64とは密着している。
第1ウィック63の熱伝導率が比較的大きい場合、グルーブ64に伝達された熱は、第1ウィック63に伝達され、第1ウィック63の内部にて液相の作動流体が蒸発する。
第1ウィック63の熱伝導率が比較的小さい場合、グルーブ64に伝達された熱は、第1ウィック63に伝達されにくい。この場合には、第1ウィック63によって輸送された液相の作動流体は、グルーブ64へ流通し、グルーブ64における流路641の表面にて蒸発する。
このように、冷却対象から伝達される熱によって、液相の作動流体は、第1ウィック63の内部及びグルーブ64の表面のうち少なくともいずれかの部位にて、気相の作動流体に変化する。気相に変化した作動流体は、複数の流路641を流通して蒸気管52内に流入し、蒸気管52を介して凝縮部53に到達する。
[蒸発部の上下が逆転された場合]
図5は、蒸発部6の他の姿勢を示す断面図である。すなわち、図5は、図4に示した状態から姿勢が変更された蒸発部6の内部構成を示す断面図である。
プロジェクター1は、例えば、天面部21が鉛直方向における上側を向く正置き姿勢と、底面部22が鉛直方向における上側を向く逆置き姿勢とのいずれかの姿勢に配置可能である。そして例えば、プロジェクター1の姿勢が正置き姿勢であるときに、蒸発部6が図4に示した状態となる場合、プロジェクター1の姿勢が逆置き姿勢に変更されると、蒸発部6は、図5に示す状態となる。図5に示す姿勢では、第1ウィック63はグルーブ64に対して鉛直方向における下側となり、第2ウィック66は、第1ウィック63に対して鉛直方向における下側となる。換言すると、図4では、+D方向が鉛直方向下方を示すのに対し、図5では、−D方向が鉛直方向下方を示す。
図5は、蒸発部6の他の姿勢を示す断面図である。すなわち、図5は、図4に示した状態から姿勢が変更された蒸発部6の内部構成を示す断面図である。
プロジェクター1は、例えば、天面部21が鉛直方向における上側を向く正置き姿勢と、底面部22が鉛直方向における上側を向く逆置き姿勢とのいずれかの姿勢に配置可能である。そして例えば、プロジェクター1の姿勢が正置き姿勢であるときに、蒸発部6が図4に示した状態となる場合、プロジェクター1の姿勢が逆置き姿勢に変更されると、蒸発部6は、図5に示す状態となる。図5に示す姿勢では、第1ウィック63はグルーブ64に対して鉛直方向における下側となり、第2ウィック66は、第1ウィック63に対して鉛直方向における下側となる。換言すると、図4では、+D方向が鉛直方向下方を示すのに対し、図5では、−D方向が鉛直方向下方を示す。
このような図5に示す姿勢では、第1ウィック63は、リザーバー62に貯留された液相の作動流体WFと接触しない。このため、第2ウィック66が無い場合には、第1ウィック63に液相の作動流体が浸み込まないため、ループ型ヒートパイプ51内を作動流体が循環せず、冷却対象の熱を凝縮部53にて放熱できない。すなわち、このような場合には、冷却対象を効果的に冷却できない。
これに対し、リザーバー62内には、液相の作動流体WFを輸送可能に第1ウィック63と接触する第2ウィック66が設けられ、第2ウィック66は、第1ウィック63をグルーブ64に向けて押圧している。このため、リザーバー62に貯留された液相の作動流体WFは、第2ウィック66の毛管力によって第2ウィック66に浸み込み、第2ウィックを介して、第1ウィック63に輸送される。
これに対し、リザーバー62内には、液相の作動流体WFを輸送可能に第1ウィック63と接触する第2ウィック66が設けられ、第2ウィック66は、第1ウィック63をグルーブ64に向けて押圧している。このため、リザーバー62に貯留された液相の作動流体WFは、第2ウィック66の毛管力によって第2ウィック66に浸み込み、第2ウィックを介して、第1ウィック63に輸送される。
これにより、第1ウィック63は、液相の作動流体が浸み込んだ状態となるので、上記のように、グルーブ64に伝達される冷却対象の熱によって液相の作動流体が蒸発し、気相の作動流体が流路641を介して、蒸気管52に流通する。
なお、図4に示した状態、或いは、図5に示した状態から蒸発部6が時計回り、或いは、反時計回りに90°回動された状態では、リザーバー62に貯留された液相の作動流体は、第1ウィック63によって直接吸い込まれる他、第2ウィック66によっても吸い込まれる。
このため、プロジェクター1の姿勢がどのような姿勢であっても、リザーバー62に貯留された液相の作動流体WFを、第1ウィック63に浸み込ませることができ、冷却対象の熱によって、液相の作動流体を気相の作動流体に相変化させることができる。従って、ループ型ヒートパイプ51において、第1ウィック63に液相の作動流体が輸送されないことによる作動流体の循環効率の低下を抑制でき、冷却対象を効果的に冷却できる。
なお、図4に示した状態、或いは、図5に示した状態から蒸発部6が時計回り、或いは、反時計回りに90°回動された状態では、リザーバー62に貯留された液相の作動流体は、第1ウィック63によって直接吸い込まれる他、第2ウィック66によっても吸い込まれる。
このため、プロジェクター1の姿勢がどのような姿勢であっても、リザーバー62に貯留された液相の作動流体WFを、第1ウィック63に浸み込ませることができ、冷却対象の熱によって、液相の作動流体を気相の作動流体に相変化させることができる。従って、ループ型ヒートパイプ51において、第1ウィック63に液相の作動流体が輸送されないことによる作動流体の循環効率の低下を抑制でき、冷却対象を効果的に冷却できる。
[実施形態の効果]
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター1には、以下の効果がある。
冷却装置5を構成するループ型ヒートパイプ51は、冷却対象である光源411から伝達される熱によって液相の作動流体を蒸発させて、気相の作動流体に変化させる蒸発部6と、気相の作動流体を凝縮させて液相の作動流体に変化させる凝縮部53と、蒸発部6にて気相に変化した作動流体を凝縮部53に流通させる蒸気管52と、凝縮部53において液相に変化した作動流体を蒸発部6に流通させる液管54と、を備える。蒸発部6は、液管54が接続され、液管54から液相の作動流体が流入する筐体61と、筐体61内に設けられ、流入された液相の作動流体を貯留するリザーバー62と、筐体61内に設けられ、液相の作動流体が浸み込む第1ウィック63と、筐体61に設けられ、液相から気相に変化した作動流体が流通する複数の流路641を有し、第1ウィック63と接続されるグルーブ64と、リザーバー62内に設けられ、第1ウィック63と接続され、リザーバー62内の液相の作動流体を第1ウィック63に輸送する第2ウィック66と、を備える。第2ウィック66は、第1ウィック63をグルーブ64に向けて押圧する弾性体であり、筐体61の内壁のうち、第1ウィック63に対してグルーブ64が位置する方向とは反対方向である−D方向にて第1ウィック63と対向する第1内壁615と、第1ウィック63との間に位置する。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター1には、以下の効果がある。
冷却装置5を構成するループ型ヒートパイプ51は、冷却対象である光源411から伝達される熱によって液相の作動流体を蒸発させて、気相の作動流体に変化させる蒸発部6と、気相の作動流体を凝縮させて液相の作動流体に変化させる凝縮部53と、蒸発部6にて気相に変化した作動流体を凝縮部53に流通させる蒸気管52と、凝縮部53において液相に変化した作動流体を蒸発部6に流通させる液管54と、を備える。蒸発部6は、液管54が接続され、液管54から液相の作動流体が流入する筐体61と、筐体61内に設けられ、流入された液相の作動流体を貯留するリザーバー62と、筐体61内に設けられ、液相の作動流体が浸み込む第1ウィック63と、筐体61に設けられ、液相から気相に変化した作動流体が流通する複数の流路641を有し、第1ウィック63と接続されるグルーブ64と、リザーバー62内に設けられ、第1ウィック63と接続され、リザーバー62内の液相の作動流体を第1ウィック63に輸送する第2ウィック66と、を備える。第2ウィック66は、第1ウィック63をグルーブ64に向けて押圧する弾性体であり、筐体61の内壁のうち、第1ウィック63に対してグルーブ64が位置する方向とは反対方向である−D方向にて第1ウィック63と対向する第1内壁615と、第1ウィック63との間に位置する。
これによれば、プロジェクター1の姿勢が変更されて、例えば図4に示した状態から図5に示した状態に蒸発部6の姿勢が変更された場合でも、第2ウィック66を介して、リザーバー62に貯留されている液相の作動流体WFを、第1ウィック63に輸送できる。また、他の姿勢では、リザーバー62に貯留されている液相の作動流体WFは、第1ウィック63に直接吸い込まれる。このため、蒸発部6及びプロジェクター1の姿勢に依らずに、第1ウィック63に液相の作動流体WFを浸み込ませることができる。従って、冷却対象である光源411の熱によって、液相の作動流体を気相の作動流体に変化させることができ、これにより、ループ型ヒートパイプ51において、第1ウィック63に液相の作動流体が輸送されないことによる作動流体の循環効率の低下を抑制でき、冷却対象である光源411を効果的に冷却できる。
また、第2ウィック66は、筐体61の内壁のうち−D方向にて第1ウィック63と対向する第1内壁615と、第1ウィック63における−D方向の面631と接触し、第1ウィック63をグルーブ64に向けて押圧する弾性体である。これによれば、第1ウィック63とグルーブ64とを密着させることができる。
このため、第1ウィック63からグルーブ64に液相の作動流体を輸送できるので、液相から気相への作動流体の相変化をグルーブ64の表面にて生じさせることができる。
また、第1ウィック63とグルーブ64とが密着することにより、第1ウィック63内部にて作動流体の相変化が生じる場合でも、グルーブ64に伝達された冷却対象の熱を、第1ウィック63に伝達しやすくすることができる。
この他、グルーブ64の表面又は第1ウィック63内にて生じた気相の作動流体を、グルーブ64の流路641に流通させやすくすることができる。
これにより、冷却対象の熱によって、液相から気相への作動流体の相変化を生じさせやすくすることができる他、生じた気相の作動流体を蒸気管52に流通させやすくすることができるので、冷却対象の熱を速やかに凝縮部53に輸送できる。従って、冷却対象である光源411の冷却効率を高めることができる。
このため、第1ウィック63からグルーブ64に液相の作動流体を輸送できるので、液相から気相への作動流体の相変化をグルーブ64の表面にて生じさせることができる。
また、第1ウィック63とグルーブ64とが密着することにより、第1ウィック63内部にて作動流体の相変化が生じる場合でも、グルーブ64に伝達された冷却対象の熱を、第1ウィック63に伝達しやすくすることができる。
この他、グルーブ64の表面又は第1ウィック63内にて生じた気相の作動流体を、グルーブ64の流路641に流通させやすくすることができる。
これにより、冷却対象の熱によって、液相から気相への作動流体の相変化を生じさせやすくすることができる他、生じた気相の作動流体を蒸気管52に流通させやすくすることができるので、冷却対象の熱を速やかに凝縮部53に輸送できる。従って、冷却対象である光源411の冷却効率を高めることができる。
第2ウィック66は、第1ウィック63の面631に直接接続されている。これによれば、第2ウィック66と第1ウィック63との間に、液相の作動流体が流通可能な部材が介在している場合に比べて、第2ウィック66から第1ウィック63に液相の作動流体を輸送しやすくすることができる。従って、第1ウィック63に液相の作動流体を浸み込ませやすくすることができる。
第2ウィック66の形状は、筒状である。これによれば、リザーバー62における液相の作動流体の貯留容積を確保しつつ、リザーバー62内に設けられた第2ウィック66と第1ウィック63との間に大きな接触面積を確保できる。従って、第2ウィック66から第1ウィック63に液相の作動流体を速やかに輸送できる他、第2ウィック66による押圧力を第1ウィック63に均等に作用させることができる。
蒸発部6は、筐体61の内壁のうち、第1ウィック63に対してグルーブ64が位置する方向である+D方向から見て第1ウィック63を囲む第2内壁616と、第1ウィック63の周面632との間を封止する封止部材67を備える。これによれば、第2内壁616と第1ウィック63との間を液相の作動流体がグルーブ64側に流通してしまうことを抑制できる。従って、液相の作動流体が流路641を介して蒸気管52に流通してしまうことを抑制できる他、第1ウィック63からグルーブ64へ液相の作動流体が過剰に供給されてしまうことを抑制できるので、冷却対象の熱によって気相に変化された作動流体を蒸気管52に効率よく流通させることができる。
プロジェクター1は、光を出射する光源411を有する光源装置4と、光源装置4から出射された光を変調する光変調装置343と、光変調装置343によって変調された光を投射する投射光学装置36と、上記冷却装置5と、を備える。そして、ループ型ヒートパイプ51による冷却対象は、光源411である。これによれば、上記のように、作動流体の循環効率の低下を抑制できる他、光源411の冷却効率を高めることができるので、プロジェクター1を安定して動作させることができる。
[実施形態の変形]
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、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ものである。
上記実施形態では、第2ウィック66は、第1ウィック63に直接接続されるとした。すなわち、第2ウィック66は、第1ウィック63に接触するとした。しかしながら、これに限らず、第2ウィック66から第1ウィック63への液相の作動流体の輸送を妨げない部材が、第2ウィック66と第1ウィック63との間に介在配置されていてもよい。例えば、第2ウィック66と第1ウィック63との接続は、第2ウィック66と第1ウィック63との間に、液相の作動流体の輸送を妨げない部材、換言すると、液相の作動流体が流通可能な部材が介在されている状態も含む。すなわち、第2ウィック66は、液相の作動流体が輸送可能に第1ウィック63と接続されていればよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、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ものである。
上記実施形態では、第2ウィック66は、第1ウィック63に直接接続されるとした。すなわち、第2ウィック66は、第1ウィック63に接触するとした。しかしながら、これに限らず、第2ウィック66から第1ウィック63への液相の作動流体の輸送を妨げない部材が、第2ウィック66と第1ウィック63との間に介在配置されていてもよい。例えば、第2ウィック66と第1ウィック63との接続は、第2ウィック66と第1ウィック63との間に、液相の作動流体の輸送を妨げない部材、換言すると、液相の作動流体が流通可能な部材が介在されている状態も含む。すなわち、第2ウィック66は、液相の作動流体が輸送可能に第1ウィック63と接続されていればよい。
上記実施形態では、第2ウィック66は、筒状に形成されているとした。詳述すると、第2ウィック66は、リザーバー62の内縁形状、及び、第1ウィック63の外縁形状に合わせた円筒状に形成されているとした。しかしながら、これに限らず、第2ウィック66は、角筒状等の他の形状であってもよい。
また、半円筒状の多孔質体を複数組み合わせることによって、或いは、平板状の多孔質体を丸めて空間613内に配置することによって、円筒状の第2ウィック66を構成してもよい。
更に、第2ウィック66は、リザーバー62に貯留された液相の作動流体を第1ウィック63に輸送でき、かつ、第1ウィック63をグルーブ64に押圧できれば、棒状等の他の形状であってもよい。
また、半円筒状の多孔質体を複数組み合わせることによって、或いは、平板状の多孔質体を丸めて空間613内に配置することによって、円筒状の第2ウィック66を構成してもよい。
更に、第2ウィック66は、リザーバー62に貯留された液相の作動流体を第1ウィック63に輸送でき、かつ、第1ウィック63をグルーブ64に押圧できれば、棒状等の他の形状であってもよい。
上記実施形態では、第2ウィック66は、−D方向の端部が、液管54と連通する開口部6151が位置する第1内壁615と接触し、+D方向の端部が第1ウィック63における−D方向の面631と接触するとした。しかしながら、これに限らず、第2ウィック66における−D方向の端部が接触する筐体61の内壁は、−D方向にて第1ウィック63と対向する内壁であればよく、第2ウィック66は、少なくとも一部がリザーバー62内に位置し、第1ウィック63をグルーブ64に押圧できればよい。
上記実施形態では、冷却対象である光源411の支持部材414とグルーブ64との間に、光源411で発生した熱をグルーブ64へ伝達させやすくするための受熱部材65を配置するとした。しかしながら、これに限らず、受熱部材65を介さずに、支持部材414とグルーブ64とが、熱伝達可能に接続されていてもよい。
上記実施形態では、蒸発部6は、+D方向から見て第1ウィック63を囲む第2内壁616と第1ウィック63の周面632との間には、グルーブ64側への液相の作動流体の流通を抑制する封止部材67を有するとした。しかしながら、これに限らず、封止部材67は無くてもよい。また、封止部材67は、Oリングに限らず、上記機能を実現できれば、他の構成を有するものでもよい。
上記実施形態では、光源装置4の光源411は、半導体レーザー412,413を有するものとした。しかしながら、これに限らず、光源装置は、超高圧水銀ランプ等の光源ランプや、LED(Light Emitting Diode)等の他の固体光源を、光源として有するものであってもよい。この場合、ループ型ヒートパイプ51による冷却対象は、光源ランプや他の固体光源であってもよい。
上記実施形態では、プロジェクター1は、3つの光変調装置343(343B,343G,343R)を備えるとした。しかしながら、これに限らず、2つ以下、あるいは、4つ以上の光変調装置を備えるプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
上記実施形態では、光変調装置343は、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネルであるとした。しかしながら、これに限らず、光変調装置として、光入射面と光出射面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。また、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、DMD(Digital Micromirror Device)等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
上記実施形態では、光変調装置343は、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネルであるとした。しかしながら、これに限らず、光変調装置として、光入射面と光出射面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。また、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、DMD(Digital Micromirror Device)等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
上記実施形態では、ループ型ヒートパイプ51を備える冷却装置5をプロジェクター1に適用した例を挙げた。しかしながら、これに限らず、本発明の冷却装置は、プロジェクター以外の装置及び機器に適用可能である他、単体で利用することも可能である。すなわち、本発明の冷却装置の用途は、プロジェクターの構成部品を冷却するものに限定されない。
1…プロジェクター、4…光源装置、411…光源、343(343B,343G,343R)…光変調装置、36…投射光学装置、5…冷却装置、52…蒸気管、53…凝縮部、54…液管、6…蒸発部、61…筐体、611…蒸気管接続部、612…液管接続部、613…空間、614…凹部、615…第1内壁、6151…開口部、616…第2内壁、617…保持部、62…リザーバー、63…第1ウィック、631…面、632…周面、64…グルーブ、641…流路、65…受熱部材、66…第2ウィック、67…封止部材。
Claims (6)
- 冷却対象から伝達される熱によって液相の作動流体を蒸発させて、気相の前記作動流体に変化させる蒸発部と、
気相の前記作動流体を凝縮させて、液相の前記作動流体に変化させる凝縮部と、
前記蒸発部において気相に変化した前記作動流体を前記凝縮部に流通させる蒸気管と、
前記凝縮部において液相に変化した前記作動流体を前記蒸発部に流通させる液管と、を備え、
前記蒸発部は、
前記液管が接続され、前記液管から液相の前記作動流体が流入する筐体と、
前記筐体内に設けられ、流入された液相の前記作動流体を貯留するリザーバーと、
前記筐体内に設けられ、液相の前記作動流体が浸み込む第1ウィックと、
前記筐体に設けられ、液相から気相に変化した前記作動流体が流通する複数の流路を有し、前記第1ウィックに接続されるグルーブと、
前記リザーバー内に設けられ、前記第1ウィックに接続され、前記リザーバー内の液相の前記作動流体を前記第1ウィックに輸送する第2ウィックと、を備え、
前記第2ウィックは、前記第1ウィックを前記グルーブに向けて押圧する弾性体であり、前記筐体の内壁のうち、前記第1ウィックに対して前記グルーブが位置する方向とは反対方向にて前記第1ウィックと対向する第1内壁と、前記第1ウィックとの間に位置することを特徴とする冷却装置。 - 請求項1に記載の冷却装置において、
前記第2ウィックは、前記第1ウィックと直接接続されていることを特徴とする冷却装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の冷却装置において、
前記第2ウィックの形状は、筒状であることを特徴とする冷却装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の冷却装置において、
前記蒸発部は、前記筐体の内壁のうち前記第1ウィックに対して前記グルーブが位置する方向から見て前記第1ウィックを囲む第2内壁と、前記第1ウィックとの間を封止する封止部材を備えることを特徴とする冷却装置。 - 光を出射する光源を有する光源装置と、
前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の冷却装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項5に記載のプロジェクターにおいて、
前記冷却対象は、前記光源であることを特徴とするプロジェクター。
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