JP2020140092A - プロジェクター - Google Patents
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Abstract
【課題】プロジェクターの冷却性能を向上させる場合、冷却手段が大型化し、プロジェクターが大型化する問題があった。【解決手段】本発明のプロジェクターは、冷媒が気体へ変化することで冷却対象を冷却する冷却装置を備え、冷却装置の冷媒生成部は、回転する吸放湿部材と、吸放湿部材に空気を送る第1送風装置と、第1熱交換部と、吸放湿部材および第1熱交換部を通る循環経路内の空気を循環させる第2送風装置と、循環経路において第1熱交換部から吸放湿部材に流れる空気が通る部分に、少なくとも一部が配置された第2熱交換部と、を有し、第2熱交換部は、吸熱面と放熱面とを有する熱電素子と、吸熱面に接続された第1伝熱部材と、放熱面に熱的に接続された第2伝熱部材と、を有し、第1伝熱部材は、循環経路内を流れる空気を冷却して冷媒を生成し、第2伝熱部材は、第1伝熱部材によって冷却された後の空気を加熱する放熱部を有することを特徴とする。【選択図】図7
Description
本発明は、プロジェクターに関する。
プロジェクターを冷却する手段として、例えば特許文献1に示すような送風装置を用いた空冷による冷却手段、および例えば特許文献2に示すような冷媒液を送るポンプと冷媒液を通す配管とを用いた液冷による冷却手段等が提案されている。
近年、プロジェクターの高輝度化等に伴って、冷却手段によって冷却される冷却対象の熱量が増加しており、冷却手段による冷却性能の向上が求められている。しかし、上述した空冷および液冷等の冷却手段において冷却性能を向上させる場合、冷却手段が大型化し、プロジェクターが大型化する問題がある。また、空冷の場合には、送風装置による騒音が増大する問題もある。
本発明のプロジェクターの一つの態様は、冷却対象を備えるプロジェクターであって、光を射出する光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、冷媒が気体へ変化することで前記冷却対象を冷却する冷却装置と、を備え、前記冷却装置は、前記冷媒を生成する冷媒生成部と、生成された前記冷媒を前記冷却対象に向けて伝送する冷媒伝送部と、を有し、前記冷媒生成部は、回転する吸放湿部材と、第1領域に位置する前記吸放湿部材の部分に空気を送る第1送風装置と、前記冷媒伝送部に接続された第1熱交換部と、前記第1領域と異なる第2領域に位置する前記吸放湿部材の部分および前記第1熱交換部を通る循環経路と、前記循環経路内の空気を循環させる第2送風装置と、前記循環経路において前記第1熱交換部から前記吸放湿部材に流れる空気が通る部分に、少なくとも一部が配置された第2熱交換部と、を有し、前記第1熱交換部は、冷却されることで前記第1熱交換部に流入した空気から前記冷媒を生成し、前記第2熱交換部は、吸熱面と放熱面とを有する熱電素子と、前記吸熱面に熱的に接続された第1伝熱部材と、前記放熱面に熱的に接続された第2伝熱部材と、を有し、前記第1伝熱部材は、前記循環経路内を流れる空気を冷却して前記冷媒を生成し、前記第2伝熱部材は、前記第1伝熱部材によって冷却された後の空気を加熱する放熱部を有することを特徴とする。
前記第1伝熱部材は、前記循環経路内を流れる空気を冷却する吸熱部を有し、前記吸熱部は、前記第1熱交換部の内部に配置されている構成としてもよい。
前記第1伝熱部材は、前記吸熱部として複数のフィンを有するヒートシンクである構成としてもよい。
前記第2伝熱部材は、前記放熱部として複数のフィンを有するヒートシンクである構成としてもよい。
前記複数のフィンは、前記循環経路内において前記第2熱交換部を通る空気が流れる方向に沿って延びる板状である構成としてもよい。
前記第2熱交換部は、複数の前記熱電素子を有する構成としてもよい。
前記複数の熱電素子は、前記循環経路内において前記第2熱交換部を通る空気が流れる方向に沿って並んで配置され、前記第1伝熱部材は、前記熱電素子ごとに設けられている構成としてもよい。
前記第2熱交換部は、前記循環経路内において前記第2熱交換部を通る空気が流れる方向と直交する方向において前記第1伝熱部材を挟んで設けられる第1熱電素子および第2熱電素子を有し、前記第1熱電素子の前記吸熱面および前記第2熱電素子の前記吸熱面の両方は、前記第1熱電素子および前記第2熱電素子に挟まれた前記第1伝熱部材に熱的に接続されている構成としてもよい。
前記冷媒生成部は、前記循環経路において前記第1熱交換部から前記吸放湿部材に流れる空気が通る部分に配置された加熱部を有し、前記加熱部は、前記放熱部によって加熱された後の空気をさらに加熱する構成としてもよい。
前記冷却対象は、前記光変調装置である構成としてもよい。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るプロジェクターについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。
図1は、本実施形態のプロジェクター1を示す概略構成図である。図2は、本実施形態のプロジェクター1の一部を示す模式図である。図1に示すように、プロジェクター1は、光源装置2と、色分離光学系3と、光変調ユニット4Rと、光変調ユニット4Gと、光変調ユニット4Bと、光合成光学系5と、投射光学装置6と、を備える。光変調ユニット4Rは、光変調装置4RPを有する。光変調ユニット4Gは、光変調装置4GPを有する。光変調ユニット4Bは、光変調装置4BPを有する。
光源装置2は、略均一な照度分布を有するように調整された照明光WLを色分離光学系3に向けて射出する。光源装置2は、光源として、例えば、半導体レーザーを有する。色分離光学系3は、光源装置2からの照明光WLを赤色光LRと緑色光LGと青色光LBとに分離する。色分離光学系3は、第1のダイクロイックミラー7aと、第2のダイクロイックミラー7bと、第1の反射ミラー8aと、第2の反射ミラー8bと、第3の反射ミラー8cと、リレーレンズ8dと、を備える。
第1のダイクロイックミラー7aは、光源装置2から射出された照明光WLを、赤色光LRと、緑色光LGと青色光LBとが混合された光と、に分離する。第1のダイクロイックミラー7aは、赤色光LRを透過させるとともに、緑色光LGおよび青色光LBを反射する特性を有する。第2のダイクロイックミラー7bは、緑色光LGと青色光LBとが混合された光を緑色光LGと青色光LBとに分離する。第2のダイクロイックミラー7bは、緑色光LGを反射するとともに、青色光LBを透過させる特性を有する。
第1の反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置され、第1のダイクロイックミラー7aを透過した赤色光LRを光変調装置4RPに向けて反射する。第2の反射ミラー8bおよび第3の反射ミラー8cは、青色光LBの光路中に配置され、第2のダイクロイックミラー7bを透過した青色光LBを光変調装置4BPに導く。
光変調装置4RP、光変調装置4GP、および光変調装置4BPの各々は、液晶パネルから構成されている。光変調装置4RPは、光源装置2から射出された光のうち赤色光LRを画像信号に応じて変調する。光変調装置4GPは、光源装置2から射出された光のうち緑色光LGを画像信号に応じて変調する。光変調装置4BPは、光源装置2から射出された光のうち青色光LBを画像信号に応じて変調する。これにより、各光変調装置4RP,4GP,4BPは、各色光に対応した画像光を形成する。図示は省略するが、光変調装置4RP,4GP,4BPの各々の光入射側および光射出側には、偏光板が配置されている。
光変調装置4RPの光入射側には、光変調装置4RPに入射する赤色光LRを平行化するフィールドレンズ9Rが配置されている。光変調装置4GPの光入射側には、光変調装置4GPに入射する緑色光LGを平行化するフィールドレンズ9Gが配置されている。光変調装置4BPの光入射側には、光変調装置4BPに入射する青色光LBを平行化するフィールドレンズ9Bが配置されている。
光合成光学系5は、略立方体状のクロスダイクロイックプリズムから構成されている。光合成光学系5は、光変調装置4RP,4GP,4BPからの各色の画像光を合成する。光合成光学系5は、合成した画像光を投射光学装置6に向かって射出する。投射光学装置6は、投射レンズ群から構成されている。投射光学装置6は、光合成光学系5により合成された画像光、すなわち光変調装置4RP,4GP,4BPにより変調された光をスクリーンSCRに向かって拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー画像(映像)が表示される。
プロジェクター1は、図2に示すように、冷却装置10をさらに備える。冷却装置10は、冷媒Wが気体へ変化することで、プロジェクター1に備えられた冷却対象を冷却する。本実施形態において冷媒Wは、例えば、液体の水である。そのため、以下の説明においては、冷媒Wが気体へ変化することを単に気化と呼ぶ場合がある。本実施形態において冷却対象は、光変調ユニット4R,4G,4Bを含む。すなわち、本実施形態において冷却対象は、光変調装置4RP,4GP,4BPを含む。
冷却装置10は、冷媒生成部20と、冷媒伝送部50と、を有する。冷媒生成部20は、冷媒Wを生成する部分である。冷媒伝送部50は、生成された冷媒Wを冷却対象に向けて伝送する部分である。冷媒伝送部50によって冷却対象、すなわち本実施形態では光変調ユニット4R,4G,4Bに送られた冷媒Wが気化することで冷却対象から熱を奪うことができ、冷却装置10は、冷却対象を冷却することができる。以下、各部について詳細に説明する。
図3は、本実施形態の冷媒生成部20を模式的に示す概略構成図である。冷媒生成部20は、図3に示すように、吸放湿部材40と、モーター24と、第1送風装置60と、第1熱交換部30と、第1循環ダクト25と、第2循環ダクト26と、第2送風装置23と、冷却ダクト21と、第2熱交換部90と、を有する。
図4は、吸放湿部材40を示す斜視図である。吸放湿部材40は、図4に示すように、回転軸Rを中心とした扁平の円柱状である。吸放湿部材40の中心には、回転軸Rを中心とする中心孔40cが形成されている。中心孔40cは、回転軸Rの軸方向に吸放湿部材40を貫通する。吸放湿部材40は、回転軸R周りに回転する。以下の説明においては、回転軸Rの軸方向を「回転軸方向DR」と呼び、適宜図においてDR軸で示す。
吸放湿部材40は、吸放湿部材40を回転軸方向DRに貫通する無数の貫通孔40bを有する。吸放湿部材40は、多孔質部材である。吸放湿部材40は、吸放湿性を有する。本実施形態において吸放湿部材40は、例えば、貫通孔40bを有する帯状の帯状部材40aを回転軸R周りに巻き、巻かれた帯状部材40aにおける外部に露出する面に吸放湿性を有する物質を塗布して作られている。なお、巻かれた帯状部材40aにおける外部に露出する面とは、吸放湿部材40の外表面、中心孔40cの内周面および貫通孔40bの内側面を含む。なお、吸放湿部材40は、全体が吸放湿性を有する物質から作られていてもよい。吸放湿性を有する物質としては、例えば、ゼオライトやシリカゲル等が挙げられる。
図3に示すモーター24の出力軸は、吸放湿部材40の中心孔40cに挿入されて固定されている。モーター24は、吸放湿部材40を回転軸R周りに回転させる。モーター24によって回転させられる吸放湿部材40の回転速度は、例えば、0.2rpm以上、5rpm以下程度である。
第1送風装置60は、例えば、プロジェクター1内に外部の空気を取り込む吸気ファンである。第1送風装置60は、第1領域F1に位置する吸放湿部材40の部分に空気AR1を送る。第1領域F1は、回転軸Rと直交する方向において、回転軸Rよりも一方側の領域である。一方、回転軸Rと直交する方向において、回転軸Rよりも他方側の領域、すなわち回転軸Rに対して第1領域F1と逆側の領域は、第2領域F2である。第1領域F1は、図3では回転軸Rよりも上側の領域である。第2領域F2は、図3では回転軸Rよりも下側の領域である。
第1送風装置60は、図2に示すように、冷却対象である光変調ユニット4R,4G,4Bにも空気AR1を送る。第1送風装置60は、空気AR1を送ることができるならば、特に限定されず、例えば、軸流ファンであっても、遠心ファンであってもよい。
第1熱交換部30は、冷媒Wが生成される部分である。図5は、第1熱交換部30を示す部分断面斜視図である。図5に示すように、第1熱交換部30は、流通部31と、第1蓋部32と、第2蓋部33と、を有する。
流通部31は、一方向に延びる管状の複数の配管部31aを有する。本実施形態において配管部31aが延びる一方向は、例えば、回転軸方向DRと直交する。配管部31aは、延びる一方向の両側に開口する。配管部31aの延びる一方向と直交する断面形状は、例えば、円形状である。なお、以下の説明においては、配管部31aが延びる一方向を「延伸方向DE」と呼び、適宜図においてDE軸で示す。上述した第1領域F1と第2領域F2とは、回転軸方向DRと直交する延伸方向DEにおいて、回転軸Rを基準として分けられている。
本実施形態において流通部31は、複数の配管部31aが回転軸方向DRに沿って並べられて構成された層が、回転軸方向DRおよび延伸方向DEの両方と直交する方向に沿って複数積層されて構成されている。なお、以下の説明においては、回転軸方向DRおよび延伸方向DEの両方と直交する方向を「厚さ方向DT」と呼び、適宜図においてDT軸で示す。本実施形態において、流通部31の厚さ方向DTの寸法は、例えば、流通部31の回転軸方向DRの寸法よりも小さく、延伸方向DEと直交する方向の流通部31の寸法のうちで最も小さい。
第1蓋部32は、流通部31における延伸方向DEの一方側(+DE側)の端部に接続されている。第1蓋部32は、回転軸方向DRに長い直方体箱状である。第1蓋部32の内部には、配管部31aの延伸方向DEの一端が開口している。図3に示すように、第1蓋部32の内部には、仕切部32aが設けられている。仕切部32aは、第1蓋部32の内部を回転軸方向DRに並ぶ第1空間S1と第2空間S2とに仕切っている。図3において、第1空間S1は、第2空間S2の右側(+DR側)に位置する。
第1蓋部32には、第1空間S1と第2循環ダクト26の内部とを繋ぐ連通孔32bが形成されている。第1蓋部32には、第2空間S2と第1循環ダクト25の内部とを繋ぐ連通孔32cが形成されている。
第2蓋部33は、流通部31における延伸方向DEの他方側(−DE側)の端部、すなわち流通部31に対して第1蓋部32が接続された側と逆側の端部に接続されている。図5に示すように、第2蓋部33は、回転軸方向DRに長い直方体箱状である。第2蓋部33の内部には、配管部31aの延伸方向DEの他端が開口している。第2蓋部33の内部は、第1蓋部32と異なり、仕切られていない。第2蓋部33の内部は、流通部31の配管部31aの内部を介して、第1蓋部32の内部のうち第1空間S1および第2空間S2のそれぞれと繋がっている。第2蓋部33は、冷媒伝送部50と接続されている。これにより、第1熱交換部30は、冷媒伝送部50と接続されている。なお、図5においては、第2蓋部33における延伸方向DEの他方側の壁を省略している。
第1循環ダクト25は、図3に示すように、第1熱交換部30から吸放湿部材40の回転軸方向DRの他方側(−DR側)の領域まで延びるダクトである。第1循環ダクト25の一端部は、第1熱交換部30に接続されている。第1循環ダクト25は、第1蓋部32の連通孔32cと繋がる流入口を有する。第1循環ダクト25の内部は、当該流入口および連通孔32cを介して第2空間S2と繋がっている。第1循環ダクト25の他端部は、吸放湿部材40と僅かな隙間を介して対向して配置されている。第1循環ダクト25には、第2送風装置23によって第1熱交換部30の内部から吸放湿部材40に送られる空気が通る。
第1循環ダクト25は、第2領域F2に位置する吸放湿部材40の部分と対向する第1開口部25aを有する。第1開口部25aは、吸放湿部材40の回転軸方向DRの他方側(−DR側)に位置し、吸放湿部材40に向かって、回転軸方向DRの一方側(+DR側)に開口している。
第2循環ダクト26は、吸放湿部材40の回転軸方向DRの一方側(+DR側)の領域から第1熱交換部30まで延びるダクトである。第2循環ダクト26の一端部は、吸放湿部材40と僅かな隙間を介して対向して配置されている。第2循環ダクト26の他端部は、第1熱交換部30に接続されている。第2循環ダクト26は、第1蓋部32の連通孔32bと繋がる流出口を有する。第2循環ダクト26の内部は、当該流出口および連通孔32bを介して第1空間S1と繋がっている。第2循環ダクト26には、第2送風装置23によって吸放湿部材40から第1熱交換部30の内部に送られる空気が通る。
第2循環ダクト26は、第2領域F2に位置する吸放湿部材40の部分と対向する第2開口部26aを有する。第2開口部26aは、吸放湿部材40の回転軸方向DRの一方側(+DR側)に位置し、吸放湿部材40に向かって、回転軸方向DRの他方側(−DR側)に開口している。第2開口部26aは、第1開口部25aとの間で吸放湿部材40を回転軸方向DRに挟む位置に配置されている。
第2送風装置23は、第2循環ダクト26の内部に配置されている。第2送風装置23は、回転軸方向DRにおいて、第2領域F2に位置する吸放湿部材40の部分の一方側(+DR側)に配置されている。第2送風装置23は、例えば、遠心ファンである。第2送風装置23は、回転軸方向DRの他方側(−DR側)から吸気した空気を、排気口23aから延伸方向DEの他方側(−DE側)に放出する。排気口23aは、第1蓋部32の連通孔32bに開口している。第2送風装置23は、連通孔32bを介して第1空間S1に空気を送る。
第2送風装置23から第1空間S1に放出される空気は、第2循環ダクト26の第2開口部26aを介して第2送風装置23の回転軸方向DRの他方側(−DR側)から吸気した空気であり、第2領域F2に位置する吸放湿部材40の部分を通過した空気である。すなわち、第2送風装置23は、第1領域F1と異なる第2領域F2に位置する吸放湿部材40の部分に空気を通過させて第1熱交換部30に送る。
第2送風装置23から第1空間S1を介して第1熱交換部30に流入した空気は、複数の配管部31aのうち第1空間S1と繋がる配管部31aの内部を通って、第2蓋部33の内部に流入する。第2蓋部33の内部に流入した空気は、複数の配管部31aのうち第2空間S2と繋がる配管部31aの内部を通って、第2空間S2に流入し、連通孔32cから第1循環ダクト25の内部に流入する。第1循環ダクト25の内部に流入した空気は、第1開口部25aから吸放湿部材40に向かって放出され、再び第2領域F2に位置する吸放湿部材40の部分を通過して第2循環ダクト26の内部に流入し第2送風装置23に吸気される。
以上のように、冷媒生成部20は、第2領域F2に位置する吸放湿部材40の部分および第1熱交換部30を通る循環経路27を有する。循環経路27は、第1熱交換部30から第1循環ダクト25、第2領域F2に位置する吸放湿部材40の部分、および第2循環ダクト26をこの順に通って再び第1熱交換部30に戻るように空気が循環する経路である。第2送風装置23は、循環経路27内の空気を循環させる。吸放湿部材40と第1循環ダクト25および第2循環ダクト26との間には僅かに隙間が設けられているが、循環経路27は略密閉されており、循環経路27の内部に外部からの空気が流入することが抑制される。なお、以下の説明においては、循環経路27内を循環する空気を空気AR2と呼ぶ。
冷却ダクト21は、回転軸方向DRにおいて、第1領域F1に位置する吸放湿部材40の部分の一方側(+DR側)に配置された流入口を有するダクトである。冷却ダクト21には、第1送風装置60から放出され第1領域F1に位置する吸放湿部材40の部分を通過した空気AR1が流入する。冷却ダクト21は、第1領域F1に位置する吸放湿部材40の部分の一方側の領域から第1熱交換部30に向かって延びている。
冷却ダクト21は、回転軸方向DRに延びる冷却通路部21aを有する。冷却通路部21aには、第1熱交換部30の流通部31が延伸方向DEに貫通して配置されている。これにより、冷却通路部21aの内部には、流通部31が配置されている。冷却通路部21aを通る空気AR1は、流通部31の外表面に吹き付けられ、流通部31を回転軸方向DRに通過する。これにより、流通部31は、空気AR1によって冷却される。すなわち、第1熱交換部30は、第1送風装置60から放出され、吸放湿部材40を通過した空気AR1によって冷却される。図3では、冷却通路部21aにおいて空気AR1は、右側から左側に流通部31を通過している。冷却通路部21aにおける回転軸方向DRの他方側(−DR側)の端部は、開口している。冷却通路部21aの開口は、例えば、冷却ダクト21の流出口である。
図6は、第2熱交換部90を示す斜視図である。図7は、第2熱交換部90を示す断面図であって、図3におけるVII−VII断面図である。
第2熱交換部90は、図6および図7に示すように、少なくとも一部が循環経路27内において第1熱交換部30から吸放湿部材40に流れる空気AR2が通る部分に配置されている。本実施形態において第2熱交換部90は、第1熱交換部30の流通部31から放出された空気AR2を冷却して冷媒Wを生成し、かつ、冷却した後の空気AR2を加熱する。本実施形態において第2熱交換部90を通過する空気AR2の流れ方向は、延伸方向DEである。以下の説明において、延伸方向DEの一方側(+DE側)とは、第2熱交換部90を通る空気AR2が流れる方向における下流側であり、延伸方向DEの他方側(−DE側)とは、第2熱交換部90を通る空気AR2が流れる方向における上流側である。第2熱交換部90は、熱電素子93と、第1伝熱部材91と、第2伝熱部材92と、断熱部材94と、を有する。
第2熱交換部90は、図6および図7に示すように、少なくとも一部が循環経路27内において第1熱交換部30から吸放湿部材40に流れる空気AR2が通る部分に配置されている。本実施形態において第2熱交換部90は、第1熱交換部30の流通部31から放出された空気AR2を冷却して冷媒Wを生成し、かつ、冷却した後の空気AR2を加熱する。本実施形態において第2熱交換部90を通過する空気AR2の流れ方向は、延伸方向DEである。以下の説明において、延伸方向DEの一方側(+DE側)とは、第2熱交換部90を通る空気AR2が流れる方向における下流側であり、延伸方向DEの他方側(−DE側)とは、第2熱交換部90を通る空気AR2が流れる方向における上流側である。第2熱交換部90は、熱電素子93と、第1伝熱部材91と、第2伝熱部材92と、断熱部材94と、を有する。
熱電素子93は、循環経路27内において第2熱交換部90を通る空気AR2の流れ方向である延伸方向DEに沿って延びる板状の素子である。熱電素子93の板面は、例えば、厚さ方向DTと直交している。熱電素子93は、ペルチェ素子である。熱電素子93は、吸熱面93aと放熱面93bとを有する。本実施形態において吸熱面93aは、熱電素子93における厚さ方向DTの一方側(+DT側)の板面である。放熱面93bは、熱電素子93における厚さ方向DTの他方側(−DT側)の板面である。すなわち、吸熱面93aと放熱面93bとは、厚さ方向DTにおいて互いに反対側に位置する熱電素子93の面である。熱電素子93は、電力が供給されることで、吸熱面93aから熱を吸収し、放熱面93bから熱を放出する。
熱電素子93は、図7に示すように、第1蓋部32に設けられている。熱電素子93は、第1蓋部32のうち厚さ方向DTの他方側(−DT側)の壁部32dを厚さ方向DTに貫通して配置されている。熱電素子93は、第1蓋部32の内部と第1蓋部32の外部とに跨って配置されている。吸熱面93aは、第2空間S2内に配置されている。一方で、放熱面93bは、第1蓋部32の外部に配置されている。
第1伝熱部材91は、吸熱面93aに熱的に接続された部材である。なお、第1伝熱部材91が吸熱面93aに熱的に接続されるとは、吸熱面93aと第1伝熱部材91との間で熱の移動が可能な状態で、第1伝熱部材91と吸熱面93aとが接続されていればよい。吸熱面93aは熱を吸収する面であるため、第1伝熱部材91から吸熱面93aへと熱の移動が可能となっている。本実施形態において第1伝熱部材91は、ヒートシンクである。第1伝熱部材91は、基部91aと、複数のフィン(吸熱部)91bと、を有する。
基部91aは、図6および図7に示すように、延伸方向DEに延びる板状である。基部91aの板面は、例えば、厚さ方向DTと直交している。基部91aにおける厚さ方向DTの他方側(−DT側)の面は、吸熱面93aと接触し、固定されている。これにより、第1伝熱部材91は、吸熱面93aと熱的に接続されている。本実施形態において基部91aは、第1蓋部32における第2空間S2の内部、すなわち第1熱交換部30の内部に配置されている。厚さ方向DTに沿って視て、基部91aの全体は、例えば、吸熱面93aの全体と重なり合っている。
複数のフィン91bは、基部91aにおける厚さ方向DTの一方側(+DT側)の面に設けられている。複数のフィン91bは、基部91aから厚さ方向DTの一方側に突出している。本実施形態においてフィン91bは、循環経路27内において第2熱交換部90を通る空気AR2が流れる方向(延伸方向DE)に沿って延びる板状である。フィン91bの板面は、例えば、回転軸方向DRと直交する。フィン91bは、例えば、矩形板状である。
複数のフィン91bは、回転軸方向DRに沿って互いに間隔を空けて配置されている。本実施形態において複数のフィン91bは、第1蓋部32における第2空間S2の内部、すなわち第1熱交換部30の内部に配置されている。このように本実施形態において第1伝熱部材91は、全体が第2空間S2の内部、すなわち第1熱交換部30の内部に配置されている。
第2伝熱部材92は、放熱面93bに熱的に接続された部材である。なお、第2伝熱部材92が放熱面93bに熱的に接続されるとは、放熱面93bと第2伝熱部材92との間で熱の移動が可能な状態で、第2伝熱部材92と放熱面93bとが接続されていればよい。放熱面93bは熱を放出する面であるため、放熱面93bから第2伝熱部材92へと熱の移動が可能となっている。本実施形態において第2伝熱部材92は、ヒートシンクである。第2伝熱部材92は、基部92aと、複数のフィン(放熱部)92bと、を有する。
基部92aは、延伸方向DEに延びる板状である。基部92aの板面は、例えば、厚さ方向DTと直交している。基部92aは、図7に示すように、循環経路27の外部に配置されている。基部92aは、第1蓋部32の厚さ方向DTの他方側(−DT側)の領域から第1循環ダクト25の厚さ方向DTの他方側の領域まで延伸方向DEに延びている。基部92aにおける厚さ方向DTの他方側(−DT側)の面のうち延伸方向DEの他方側(−DE側)に位置する部分は、放熱面93bと接触し、固定されている。これにより、第2伝熱部材92は、放熱面93bと熱的に接続されている。
複数のフィン92bは、基部92aにおける厚さ方向DTの一方側(+DT側)の面のうち延伸方向DEの一方側(+DE側)に位置する部分に設けられている。複数のフィン92bは、基部92aから厚さ方向DTの一方側に突出している。複数のフィン92bは、第1循環ダクト25における厚さ方向DTの他方側(−DT側)の壁部25bを厚さ方向DTに貫通して、第1循環ダクト25の内部に突出している。すなわち、複数のフィン92bは、第1循環ダクト25の内部に配置されている。これにより、複数のフィン92bは、循環経路27のうち第1熱交換部30から吸放湿部材40に流れる空気AR2が通る部分に配置されている。複数のフィン92bは、第1伝熱部材91のフィン91bに対して、第2熱交換部90を通る空気AR2が流れる方向における下流側(+DE側)に配置されている。
複数のフィン92bの突出側(+DT側)の先端部は、例えば、第1伝熱部材91における複数のフィン91bの突出側の先端部と、厚さ方向DTにおいて同じに位置に配置されている。図6に示すように、本実施形態においてフィン92bは、第2熱交換部90を通る空気AR2が流れる方向(延伸方向DE)に沿って延びる板状である。フィン92bの板面は、例えば、回転軸方向DRと直交する。フィン92bは、例えば、矩形板状である。複数のフィン92bは、回転軸方向DRに沿って互いに間隔を空けて配置されている。
断熱部材94は、図7に示すように、第2伝熱部材92の基部92aを、厚さ方向DTの他方側(−DT側)から覆っている。断熱部材94は、例えば、断熱シートである。断熱部材94は、基部92aにおける厚さ方向DTの他方側の面と接触している。断熱部材94の外縁部は、第1蓋部32の外側面と第1循環ダクト25の外側面とに跨って固定されている。断熱部材94は、熱電素子93の放熱面93bから基部92aに放出された熱が、循環経路27の外部の空気に放出されることを抑制する。なお、図6においては、断熱部材94の図示を省略している。
熱電素子93に電力が供給されると、吸熱面93aから第1伝熱部材91の熱が吸収されて、第1伝熱部材91が冷却される。これにより、第1伝熱部材91は、複数のフィン91bから循環経路27内の空気AR2の熱を吸収し、空気AR2を冷却する。すなわち、複数のフィン91bは、循環経路27内を流れる空気AR2を冷却する吸熱部として機能する。
吸熱面93aに吸収された熱は、放熱面93bに移動し、第2伝熱部材92の基部92aに放出される。また、基部92aには、熱電素子93に供給された電力による熱も放熱面93bから放出される。基部92aに放出された熱は、基部92aを伝って複数のフィン92bに移動し、複数のフィン92bから第1循環ダクト25の内部を流れる空気AR2に放出される。すなわち、複数のフィン92bは、循環経路27内を流れる空気AR2を加熱する放熱部として機能する。ここで、本実施形態において放熱部としてのフィン92bは、第1伝熱部材91に対して、第2熱交換部90を通る空気AR2の流れ方向における下流側(+DE側)に配置されている。そのため、放熱部としてのフィン92bは、第1伝熱部材91によって冷却された後の空気AR2を加熱する。
第2伝熱部材92によって加熱された空気AR2は、第1循環ダクト25の第1開口部25aから、第2領域F2に位置する吸放湿部材40の部分に放出される。これにより、第2領域F2に位置する吸放湿部材40の部分が加熱される。第2送風装置23は、循環経路27内の空気AR2を循環させることで、吸放湿部材40における加熱された部分の周囲の空気を第1熱交換部30に送る。
第1領域F1に位置する吸放湿部材40の部分に第1送風装置60から空気AR1が送られると、空気AR1に含まれる水蒸気が、第1領域F1に位置する吸放湿部材40の部分に吸湿される。水蒸気を吸湿した吸放湿部材40の部分は、モーター24によって吸放湿部材40が回転させられることで、第1領域F1から第2領域F2に移動する。そして、第2領域F2に位置する吸放湿部材40の部分には、第2熱交換部90の第2伝熱部材92によって加熱された比較的温度の高い空気AR2が通る。これにより、吸放湿部材40に吸湿された水分が、気化して空気AR2に放湿される。
吸放湿部材40を通過することで空気AR1から吸湿した水蒸気を含んだ空気AR2は、第2送風装置23によって第1熱交換部30へと送られる。第1空間S1から第1熱交換部30へと流入した空気AR2は、流通部31の内部を流れる。より詳細には、空気AR2は、流通部31の配管部31aの内部を流れる。流通部31は、冷却ダクト21の冷却通路部21aを回転軸方向DRに沿って流れる空気AR1によって外部から冷却される。
流通部31が冷却されると、配管部31aの内部を流れる比較的温度の高い空気AR2が冷却されて、空気AR2に含まれていた水蒸気が凝縮して液体の水、すなわち冷媒Wになる。このようにして、第1熱交換部30は、冷却されることで第1熱交換部30に流入した空気AR2から冷媒Wを生成する。
流通部31を通過した空気AR2は、第2熱交換部90の第1伝熱部材91によって第1蓋部32の第2空間S2の内部で冷却される。これにより、流通部31を通過した空気AR2に残っていた水蒸気の少なくとも一部が凝縮して冷媒Wになる。このようにして、第1伝熱部材91は、循環経路27内を流れる空気AR2を冷却して冷媒Wを生成する。本実施形態において第1伝熱部材91は、第1蓋部32の第2空間S2内に配置されているため、第1熱交換部30の内部において冷媒Wを生成する。
本実施形態において冷媒伝送部50は、多孔質部材製であり、毛細管現象によって冷媒Wを伝送する。冷媒伝送部50の材質としては、例えば、ポリプロピレン、コットン、ポーラス金属等が挙げられる。冷媒伝送部50の材質は、冷媒伝送部50の表面張力を比較的大きくできる材質が好ましい。冷媒伝送部50は、図5に示すように、第1捕捉部51と、第2捕捉部52と、第3捕捉部53と、接続部54と、を有する。
第1捕捉部51は、第1蓋部32の内側面のうち延伸方向DEの一方側(+DE側)の縁部に固定されている。第1捕捉部51は、薄い帯状であり、第1蓋部32の縁部に沿って矩形枠状に成形されている。第2捕捉部52は、第2蓋部33の内側面のうち延伸方向DEの他方側(−DE側)の縁部に固定されている。第2捕捉部52は、薄い帯状であり、第2蓋部33の縁部に沿って矩形枠状に成形されている。
第3捕捉部53は、第1捕捉部51から配管部31aの内部を通って第2捕捉部52まで延びており、第1捕捉部51と第2捕捉部52とを接続している。第3捕捉部53は、延伸方向DEに延びた薄い帯状である。本実施形態において、第3捕捉部53は、図6に示すように、複数の配管部31aのうち1つの配管部31aの内部に配置されているが、これに限らない。第3捕捉部53は、複数の配管部31aのうち一部の配管部31aの内部に設けられていてもよいし、複数の配管部31aのうち全ての配管部31aの内部に設けられていてもよい。複数の配管部31aのうち一部の配管部31aの内部に設けられる場合、第3捕捉部53は、2つ以上の配管部31aの内部に設けられてもよい。
接続部54は、冷媒生成部20と冷却対象とを接続する部分である。本実施形態において接続部54は、第2捕捉部52に接続され、第2蓋部33の内部から第2蓋部33の外部に第2蓋部33の壁を貫通して突出している。図8に示すように、第2蓋部33の外部に突出した接続部54は、冷却対象である光変調ユニット4Gまで延びている。図8は、光変調ユニット4R,4G,4Bと光合成光学系5とを示す斜視図である。接続部54は、薄い帯状である。図5に示すように、接続部54の幅は、例えば、第1捕捉部51の幅、第2捕捉部52の幅、および第3捕捉部53の幅よりも大きい。
次に、本実施形態における冷却対象である光変調ユニット4R,4G,4Bについて、より詳細に説明する。以下の説明においては、正の側を上側とし、負の側を下側とする上下方向Zを、適宜図においてZ軸で示す。投射光学装置6における最も光射出側の投射レンズの光軸AXと平行な方向、すなわち投射光学装置6の投射方向と平行な方向を「光軸方向X」と呼び、適宜図においてX軸で示す。光軸方向Xは、上下方向Zと直交する。また、光軸方向Xおよび上下方向Zの両方と直交する方向を「幅方向Y」と呼び、適宜図においてY軸で示す。
なお、上下方向Z、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
図9は、光変調ユニット4Gを光入射側から視た図である。図10は、光変調ユニット4Gを示す図であって、図9におけるX−X断面図である。
冷却対象である光変調ユニット4Rと光変調ユニット4Gと光変調ユニット4Bとは、図8に示すように、光合成光学系5の周りを囲んで配置されている。光変調ユニット4Rと光変調ユニット4Bとは、光合成光学系5を幅方向Yに挟んで互いに反対側に配置されている。光変調ユニット4Gは、光合成光学系5の光軸方向Xの光入射側(−X側)に配置されている。光変調ユニット4Rの構造と光変調ユニット4Gの構造と光変調ユニット4Bの構造とは、配置される位置および姿勢が異なる点を除いて同様であるため、以下の説明においては、代表して光変調ユニット4Gについてのみ説明する場合がある。
冷却対象である光変調ユニット4Rと光変調ユニット4Gと光変調ユニット4Bとは、図8に示すように、光合成光学系5の周りを囲んで配置されている。光変調ユニット4Rと光変調ユニット4Bとは、光合成光学系5を幅方向Yに挟んで互いに反対側に配置されている。光変調ユニット4Gは、光合成光学系5の光軸方向Xの光入射側(−X側)に配置されている。光変調ユニット4Rの構造と光変調ユニット4Gの構造と光変調ユニット4Bの構造とは、配置される位置および姿勢が異なる点を除いて同様であるため、以下の説明においては、代表して光変調ユニット4Gについてのみ説明する場合がある。
光変調ユニット4Gは、光変調装置4GPを保持する保持フレーム80を有する。保持フレーム80は、図8から図10に示すように、光変調装置4GPに光が入射する方向に扁平で上下方向Zに長い略直方体状である。光変調装置4GPの光が入射する方向は、例えば、光軸方向Xである。
保持フレーム80は、図10に示すように、保持フレーム80を光が入射する方向に貫通する貫通孔81を有する。貫通孔81の光入射側(−X側)の縁には、貫通孔81の幅が広くなる段差部83が設けられている。光変調装置4GPは、段差部83に嵌められて保持フレーム80に保持されている。図9に示すように、保持フレーム80の光入射側の面における上下方向Zの両側の部分には、挿入溝82a,82bが形成されている。
プロジェクター1は、図8から図10に示すように、冷却対象である光変調ユニット4Gに設けられた冷却促進部70をさらに備える。冷却促進部70は、冷媒保持部71と、固定部材72と、を有する。冷媒保持部71は、冷却対象である光変調ユニット4Gの保持フレーム80の面に取り付けられている。本実施形態では、冷媒保持部71は、保持フレーム80における光変調装置4GPの光入射側(−X側)の面に設けられている。冷媒保持部71は、冷媒Wを保持する多孔質部材製である。冷媒保持部71の材質としては、例えば、ポリプロピレン、コットン、ポーラス金属等が挙げられる。冷媒保持部71の材質は、例えば、冷媒伝送部50の材質と同じにできる。冷媒保持部71の材質は、冷媒保持部71の表面張力を比較的大きくできる材質が好ましい。
図11は、冷媒保持部71を示す図である。冷媒保持部71は、図11に示すように、矩形枠状の本体部71aと、本体部71aにおける上下方向Zの両側の端部に設けられた挿入部71b,71cと、を有する。本体部71aは、図10に示すように、保持フレーム80における光変調装置4GPの光入射側(−X側)の面の一部を覆っている。本体部71aにおける内縁側の部分は、光変調装置4GPの外縁部分を覆っている。挿入部71bは、折り曲げられて保持フレーム80の挿入溝82aに挿入されている。挿入部71cは、折り曲げられて保持フレーム80の挿入溝82bに挿入されている。
固定部材72は、冷媒保持部71を固定する部材である。固定部材72は、図8および図10に示すように、板状の部材である。固定部材72は、例えば、金属製である。固定部材72は、矩形枠状の枠部72aと、取付部72bと、挿入部72cと、を有する。枠部72aは、図9および図10に示すように、冷媒保持部71の外縁部を覆っている。保持フレーム80と冷媒保持部71と枠部72aとは、光変調ユニット4Gを通過する光の方向(光軸方向X)に積層されている。以下の説明においては、保持フレーム80と冷媒保持部71と枠部72aとが積層された方向を単に「積層方向」と呼ぶ。固定部材72は、枠部72aによって、保持フレーム80との間で冷媒保持部71を積層方向(光軸方向X)に挟んで固定している。
枠部72aの内縁は、冷媒保持部71の内縁よりも外側に設けられている。そのため、冷媒保持部71の一部、すなわち本実施形態では枠部72aよりも内側の部分は、積層方向の固定部材72側から視て、露出している。
取付部72bは、図8および図10に示すように、枠部72aの上下方向Zの両端部における幅方向Yの両端部にそれぞれ設けられている。取付部72bは、枠部72aから保持フレーム80側(+X側)に突出している。取付部72bは、保持フレーム80の側面に設けられた突起に係合されている。これにより、固定部材72は、保持フレーム80に固定されている。
挿入部72cは、枠部72aの上下方向Zの両端部に設けられている。挿入部72cは、枠部72aから保持フレーム80側(+X側)に突出している。挿入部72cは、保持フレーム80の挿入溝82a,82bに挿入されている。挿入部72cは、挿入溝82a,82bの内部において、冷媒保持部71の挿入部71b,71cを押さえている。
冷却促進部70は、複数の光変調ユニット4R,4G,4Bのそれぞれに設けられている。すなわち、冷媒保持部71と固定部材72とは、複数の光変調ユニット4R,4G,4Bのそれぞれに設けられている。図11に示すように、各光変調ユニット4R,4G,4Bのうち、光変調ユニット4Gに設けられた冷媒保持部71Gは、冷媒伝送部50と接続されている。より詳細には、冷媒保持部71Gの下端部には、冷媒伝送部50の接続部54が接続されている。
光変調ユニット4Bに取り付けられた冷媒保持部71Bおよび光変調ユニット4Rに取り付けられた冷媒保持部71Rは、接続部54が接続されていない点を除いて、光変調ユニット4Gに取り付けられた冷媒保持部71Gと同様である。
本実施形態においては、複数の光変調ユニット4R,4G,4Bに設けられた冷媒保持部71同士を互いに連結する多孔質部材製の連結部73a,73bが設けられている。本実施形態では、光変調ユニット4Gに取り付けられた冷媒保持部71Gの両側に、連結部73a,73bを介して、光変調ユニット4Bに取り付けられた冷媒保持部71Bと、光変調ユニット4Rに取り付けられた冷媒保持部71Rとが連結されている。
連結部73aは、光変調ユニット4Gに取り付けられた冷媒保持部71Gと光変調ユニット4Bに取り付けられた冷媒保持部71Bとを連結している。これにより、冷媒保持部71Bは、冷媒保持部71Gを介して冷媒伝送部50の接続部54と接続されている。図8に示すように、連結部73aには、連結部73aを覆う被覆部74が設けられている。被覆部74は、例えば、樹脂製のフィルム等である。
連結部73bは、光変調ユニット4Gに取り付けられた冷媒保持部71と光変調ユニット4Rに取り付けられた冷媒保持部71とを連結している。これにより、冷媒保持部71Rは、冷媒保持部71Gを介して冷媒伝送部50の接続部54と接続されている。図示は省略するが、連結部73bにも、連結部73aと同様に被覆部74が設けられている。
冷媒生成部20によって生成された冷媒Wは、冷媒伝送部50の接続部54によって、冷媒保持部71Gに伝送される。冷媒保持部71Gに伝送された冷媒Wは、連結部73aを介して冷媒保持部71Bに伝送され、かつ、連結部73bを介して冷媒保持部71Rに伝送される。このようにして、冷媒生成部20で生成された冷媒Wが、3つの光変調ユニット4R,4G,4Bに伝送される。そして、伝送され冷媒保持部71に保持された冷媒Wが気化することで、冷却対象である光変調ユニット4R,4G,4Bが冷却される。より詳細には、冷媒保持部71に保持された冷媒Wが気化することで、冷媒保持部71が取り付けられた保持フレーム80が冷却され、保持フレーム80が冷却されることで、保持フレーム80が保持する光変調装置4RP,4GP,BPが冷却される。これにより、冷却装置10によって、冷却対象である光変調装置4RP,4GP,BPを冷却できる。
本実施形態によれば、冷却装置10は、冷媒生成部20で生成した冷媒Wを冷媒伝送部50によって冷却対象へと伝送し、吸熱反応である冷媒Wの気化を利用することで冷却対象から熱を奪って冷却対象を冷却することができる。冷媒Wの気化による冷却は、積極的に冷却対象から熱を奪えるため、空冷および液冷のように単に冷媒への伝熱によって冷却対象を冷却する場合に比べて、冷却性能に優れている。これにより、空冷および液冷と同じ冷却性能を得る場合に、空冷および液冷に比べて冷却装置10全体を小型化しやすい。
また、冷媒Wの気化による冷却の場合、気化する冷媒Wが冷却対象と接触する表面積を大きくすることで冷却性能を向上できる。そのため、冷却装置10による冷却性能を大きくしても、騒音が大きくなることを抑制できる。以上により、本実施形態によれば、冷却性能に優れ、かつ、小型で静粛性に優れた冷却装置10を備えたプロジェクター1が得られる。
また、本実施形態によれば、冷媒生成部20において冷媒Wを生成できるため、使用者が冷媒Wを補充する手間がなく、使用者の利便性を向上できる。また、冷媒生成部20によって、冷媒Wを必要なときに必要な分だけ生成することが調整可能であるため、貯蔵タンク等に冷媒Wを溜めておく必要がなく、プロジェクター1の重量を軽くできる。
また、本実施形態によれば、吸放湿部材40によって第1送風装置60から送られる空気AR1に含まれた水蒸気を吸湿でき、吸放湿部材40によって吸湿した水分を第2送風装置23によって送られる空気AR2内に水蒸気として放湿できる。そして、第1熱交換部30によって、空気AR2に水蒸気として放湿された水分を凝縮させて冷媒Wを生成することができる。これにより、本実施形態によれば、プロジェクター1内の雰囲気中から冷媒Wを生成することができる。
また、例えば、冷媒生成部20において、第2送風装置23から第1熱交換部30に送られる空気AR2の湿度が比較的低い場合、第1熱交換部30が冷却されても、冷媒Wが生成されにくい場合がある。第1熱交換部30に送られる空気AR2の湿度は、例えば、プロジェクター1の外部の空気等が混ざり込むような場合に、低下する場合がある。このような場合、冷媒生成部20の冷媒生成効率が低下する。
これに対して、本実施形態によれば、冷媒生成部20は、第2領域F2に位置する吸放湿部材40部分と第1熱交換部30とを通る循環経路27を有する。そのため、循環経路27を略密閉することで循環経路27内にプロジェクター1の外部の空気が入ることを抑制でき、第1熱交換部30に送られる空気AR2の湿度を比較的高い状態に維持しやすい。したがって、第1熱交換部30を冷却することで、好適に冷媒Wを生成することができる。その結果、冷媒生成部20の冷媒生成効率が低下することを抑制できる。
また、本実施形態によれば、第2熱交換部90の第1伝熱部材91は、循環経路27内を流れる空気AR2を冷却して冷媒Wを生成する。そのため、空気AR2内に含まれた水蒸気をより凝縮させることができ、冷媒生成部20において、より多くの冷媒Wを得ることができる。したがって、冷媒生成部20の冷媒生成効率を向上できる。
また、本実施形態によれば、第2熱交換部90は、吸熱面93aと放熱面93bとを有する熱電素子93によって、循環経路27内を流れる空気AR2の冷却および加熱を行う。そのため、空気AR2を加熱するエネルギーを低減することができ、冷媒生成部20の冷媒生成効率を向上できる。以下、詳細に説明する。
熱電素子93に電力が供給されると、熱電素子93は、供給された電力に応じて吸熱面93aから熱を吸収し、第1伝熱部材91を介して循環経路27内の空気AR2を冷却する。熱電素子93は、供給された電力による熱と第1伝熱部材91を介して空気AR2から吸収した熱とを、放熱面93bから第2伝熱部材92に放出する。これにより、熱電素子93は、第2伝熱部材92の放熱部であるフィン92bを介して、第1伝熱部材91によって冷却された後の空気AR2を加熱する。
ここで、上述したように、空気AR2には吸放湿部材40から放湿された水蒸気が含まれているため、第1伝熱部材91によって空気AR2が冷却されると水蒸気が凝縮して冷媒Wが生成される。そして、水蒸気が凝縮して冷媒Wが生成される際には、凝縮熱が放出される。そのため、第1伝熱部材91を通過した後の空気AR2の温度は、単に第1伝熱部材91によって熱が吸収されただけの場合よりも、凝縮熱が放出された分だけ高くなっている。この状態の空気AR2に、供給された電力による熱と第1伝熱部材91を介して空気AR2から吸収した熱とが第2伝熱部材92を介して放出されるため、結果として第2熱交換部90は、熱電素子93に供給された電力分以上に、空気AR2の温度を上昇させることができる。
一例として、空気AR2の温度を1℃上昇させるために空気AR2に1Wの熱を与える必要がある場合に、40℃の空気AR2を加熱して80℃に上昇させる場合について考える。この場合、通常のヒーターでは、ヒーターに40Wの電力を供給して、空気AR2に40Wの熱を放出する必要がある。
一方、本実施形態においては、熱電素子93に30Wの電力を供給することで、第1伝熱部材91によって40℃の空気AR2から、例えば20Wの熱が吸収される。このとき、水蒸気の凝縮が生じない場合には、空気AR2の温度は、20℃に低下する。しかし、水蒸気が凝縮して冷媒Wが生成されることで凝縮熱が放出されて、空気AR2の温度は、20℃まで低下せず、例えば、30℃となる。
第1伝熱部材91を通過した30℃の空気AR2は、第2伝熱部材92の放熱部であるフィン92bによって加熱される。このとき、フィン92bから放出される熱は、熱電素子93に供給された電力による30Wの熱と、第1伝熱部材91において空気AR2から吸収した20Wの熱との合計50Wの熱となる。これにより、空気AR2の温度は、30℃から80℃に上昇する。したがって、通常のヒーターであれば40Wの電力が必要なのに対して、本実施形態によれば、40Wよりも低い30Wの電力を熱電素子93に供給することで、空気AR2の温度を40℃から80℃にすることができる。
以上のように、本実施形態によれば、吸熱面93aと放熱面93bとを有する熱電素子93を用いて空気AR2の温度を上昇させることで、水蒸気が凝縮する際の凝縮熱を利用し、単にヒーターを用いるような場合に比べて少ないエネルギーで空気AR2の温度を上昇させることができる。したがって、空気AR2を加熱するエネルギーを低減することができ、冷媒生成部20の冷媒生成効率を向上させることができる。なお、上述した一例における熱量[W]および空気AR2の温度[℃]は、熱電素子93等、冷媒生成部20の構成により変化する値であり、特に限定されない。
また、本実施形態によれば、第1伝熱部材91において吸熱部であるフィン91bは、第1熱交換部30の内部に配置されている。そのため、第1熱交換部30に接続された冷媒伝送部50によって、第1伝熱部材91において生成された冷媒Wを冷却対象である光変調ユニット4R,4G,4Bに伝送することができる。これにより、別途他の冷媒伝送部を設けることなく、第1伝熱部材91において生成された冷媒Wを伝送することができ、プロジェクター1の部品点数が増加することを抑制できる。具体的に本実施形態では、第1伝熱部材91において生成された冷媒Wは、第1蓋部32の内部から、第1捕捉部51、第3捕捉部53、第2捕捉部52、および接続部54をこの順に介して、冷却対象である光変調ユニット4R,4G,4Bに伝送される。
また、本実施形態によれば、第1伝熱部材91は、吸熱部としてのフィン91bを有するヒートシンクである。そのため、フィン91bによって第1伝熱部材91が空気AR2と接触する表面積を大きくすることができ、空気AR2から熱を吸収しやすくできる。これにより、第1伝熱部材91において、空気AR2を凝縮させやすく、冷媒Wをより生成することができる。したがって、冷媒生成部20の冷媒生成効率をより向上できる。
また、本実施形態によれば、第2伝熱部材92は、放熱部としてのフィン92bを有するヒートシンクである。そのため、フィン92bによって第2伝熱部材92が空気AR2と接触する表面積を大きくすることができ、空気AR2に熱を放出しやすくできる。これにより、第2伝熱部材92において、空気AR2を好適に加熱することができ、冷媒生成部20における冷媒生成効率を向上できる。
また、本実施形態によれば、フィン91b,92bは、循環経路27内において第2熱交換部90を通る空気AR2が流れる方向に沿って延びる板状である。そのため、フィン91b,92bによって、空気AR2の流れを阻害しにくい。これにより、循環経路27内において空気AR2の流れを阻害することを抑制しつつ、第1伝熱部材91および第2伝熱部材92における空気AR2と接触する表面積を大きくできる。したがって、循環経路27内において空気AR2を好適に循環させつつ、第2熱交換部90によって空気AR2を好適に冷却および加熱できる。そのため、冷媒生成部20の冷媒生成効率をより向上できる。
また、本実施形態によれば、第2伝熱部材92のうち循環経路27の外部に露出する部分である基部92aを覆う断熱部材94が設けられている。そのため、熱電素子93の放熱面93bから第2伝熱部材92に放出された熱が、循環経路27の外部の空気に放出されることを抑制できる。これにより、第2伝熱部材92は、熱電素子93から放出された熱を、フィン92bを介して循環経路27内の空気AR2に好適に放出できる。したがって、第2伝熱部材92によって空気AR2を好適に加熱することができ、冷媒生成部20の冷媒生成効率をより向上できる。
なお、本実施形態においては、下記の構成を採用することもできる。以下の説明において、上記と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
[第1変形例]
図12は、本変形例の冷媒生成部120の一部を示す断面図である。図12に示すように、本変形例の冷媒生成部120の第2熱交換部190において熱電素子93は、複数設けられている。複数の熱電素子93は、循環経路27内において第2熱交換部190を通る空気AR2が流れる方向(延伸方向DE)に沿って並んで配置されている。複数の熱電素子93の放熱面93bは、いずれも同一の第2伝熱部材92における基部92aに熱的に接続されている。本変形例の第2熱交換部190において第1伝熱部材91は、熱電素子93ごとに設けられている。そのため、複数の第1伝熱部材91は、循環経路27内の空気AR2が流れる方向(延伸方向DE)に沿って並んで配置されている。図12では、熱電素子93および第1伝熱部材91は、例えば、2つずつ設けられている。
図12は、本変形例の冷媒生成部120の一部を示す断面図である。図12に示すように、本変形例の冷媒生成部120の第2熱交換部190において熱電素子93は、複数設けられている。複数の熱電素子93は、循環経路27内において第2熱交換部190を通る空気AR2が流れる方向(延伸方向DE)に沿って並んで配置されている。複数の熱電素子93の放熱面93bは、いずれも同一の第2伝熱部材92における基部92aに熱的に接続されている。本変形例の第2熱交換部190において第1伝熱部材91は、熱電素子93ごとに設けられている。そのため、複数の第1伝熱部材91は、循環経路27内の空気AR2が流れる方向(延伸方向DE)に沿って並んで配置されている。図12では、熱電素子93および第1伝熱部材91は、例えば、2つずつ設けられている。
複数の熱電素子93における吸熱面93aおよび複数の第1伝熱部材91は、上述した実施形態と同様に、第1蓋部32の第2空間S2の内部に配置されている。第2熱交換部190のその他の構成は、上述した実施形態の第2熱交換部90のその他の構成と同様である。冷媒生成部120のその他の構成は、上述した実施形態の冷媒生成部20のその他の構成と同様である。
本変形例によれば、熱電素子93が複数設けられている。そのため、複数の熱電素子93によって、第1伝熱部材91および第2伝熱部材92を介して、循環経路27内の空気AR2をより冷却しやすく、かつ、より加熱しやすい。これにより、冷媒生成部120の冷媒生成効率を向上できる。
また、本変形例によれば、複数の熱電素子93は、循環経路27内において第2熱交換部190を通る空気AR2が流れる方向に沿って並んで配置され、熱電素子93ごとに第1伝熱部材91が設けられている。そのため、複数の第1伝熱部材91を循環経路27内において空気AR2が流れる方向に沿って並べて配置することができ、空気AR2が第1伝熱部材91と接触する距離を長くできる。これにより、第1伝熱部材91によって空気AR2をより冷却しやすく、冷媒Wをより多く生成できる。したがって、冷媒生成部120の冷媒生成効率をより向上できる。
[第2変形例]
図13は、本変形例の冷媒生成部220の一部を示す断面図である。図13に示すように、本変形例の冷媒生成部220の第2熱交換部290においては、熱電素子93(第1熱電素子)に加えて、熱電素子293(第2熱電素子)が設けられている。熱電素子93と熱電素子293とは、第1伝熱部材291を厚さ方向DTに挟んで設けられている。すなわち、本変形例において第2熱交換部290は、循環経路27内において第2熱交換部290を通る空気AR2が流れる方向と直交する方向において第1伝熱部材291を挟んで設けられる熱電素子93および熱電素子293を有する。
図13は、本変形例の冷媒生成部220の一部を示す断面図である。図13に示すように、本変形例の冷媒生成部220の第2熱交換部290においては、熱電素子93(第1熱電素子)に加えて、熱電素子293(第2熱電素子)が設けられている。熱電素子93と熱電素子293とは、第1伝熱部材291を厚さ方向DTに挟んで設けられている。すなわち、本変形例において第2熱交換部290は、循環経路27内において第2熱交換部290を通る空気AR2が流れる方向と直交する方向において第1伝熱部材291を挟んで設けられる熱電素子93および熱電素子293を有する。
熱電素子293は、熱電素子93と厚さ方向DTに対称に配置されている。すなわち、熱電素子293の吸熱面293aは、厚さ方向DTの他方側(−DT側)の面であり、放熱面293bは、厚さ方向DTの一方側(+DT側)の面である。熱電素子293は、第1蓋部32のうち厚さ方向DTの一方側の壁部32eを厚さ方向DTに貫通して配置されている。熱電素子293のその他の構成は、熱電素子93のその他の構成と同様である。
第1伝熱部材291は、基部91aと、基部291aと、複数のフィン(吸熱部)291bと、を有する。基部91aと基部291aとは、複数のフィン291bの厚さ方向DTの両端部にそれぞれ接続されている。言い換えれば、基部91aと基部291aとは、複数のフィン291bによって連結されている。
基部291aは、熱電素子293の吸熱面293aに接触して固定されている。これにより、熱電素子93の吸熱面93aおよび熱電素子293の吸熱面293aの両方は、一対の熱電素子93,293に挟まれた第1伝熱部材291に熱的に接続されている。基部291aは、厚さ方向DTに対称に配置されている点を除いて基部91aと同様の構成である。フィン291bのその他の構成は、上述した実施形態のフィン91bのその他の構成と同様である。
本変形例の第2伝熱部材292は、基部92aと、基部292aと、複数のフィン(放熱部)292bと、を有する。基部92aと基部292aとは、複数のフィン292bの厚さ方向DTの両端部にそれぞれ接続されている。言い換えれば、基部92aと基部292aとは、複数のフィン292bによって連結されている。
基部292aは、熱電素子293の放熱面293bに接触して固定されている。基部292aは、厚さ方向DTに対称に配置されている点を除いて基部92aと同様の構成である。基部292aは、厚さ方向DTの一方側(+DT側)から断熱部材294で覆われている。断熱部材294は、厚さ方向DTに対称な点を除いて基部92aを覆う断熱部材94と同様の構成である。フィン292bのその他の構成は、上述した実施形態のフィン92bのその他の構成と同様である。第2熱交換部290のその他の構成は、上述した実施形態の第2熱交換部90のその他の構成と同様である。冷媒生成部220のその他の構成は、上述した実施形態の冷媒生成部20のその他の構成と同様である。
本変形例によれば、第2熱交換部290は、循環経路27内において第2熱交換部290を通る空気AR2が流れる方向と直交する方向において第1伝熱部材291を挟んで設けられる熱電素子93と熱電素子293とを有し、熱電素子93の吸熱面93aおよび熱電素子293の吸熱面293aの両方は、一対の熱電素子93,293に挟まれた第1伝熱部材291に熱的に接続されている。そのため、循環経路27内の空気AR2が流れる方向(延伸方向DE)において、第2熱交換部290の寸法が大きくなることを抑制しつつ、複数の熱電素子93,293を配置することができる。これにより、冷媒生成部220が大型化することを抑制しつつ、複数の熱電素子93,293によって冷媒生成部220の冷媒生成効率を向上できる。
また、上述した各変形例の他に下記構成を採用することもできる。
冷媒生成部は、図3に二点鎖線で示す加熱部322を有する冷媒生成部320であってもよい。加熱部322は、循環経路27において第1熱交換部30から吸放湿部材40に流れる空気AR2が通る部分に配置されている。図3において加熱部322は、第1循環ダクト25の内部に配置されている。加熱部322は、第1循環ダクト25内を流れる空気AR2の流れ方向において、第2熱交換部90よりも下流側に配置されている。加熱部322は、第2熱交換部90の放熱部であるフィン92bによって加熱された後の空気AR2をさらに加熱する。加熱部322は、空気AR2を加熱できるならば、特に限定されない。加熱部322は、例えば、電気ヒーターであってもよいし、図示しないヒーターに加熱されるヒートシンクであってもよい。
冷媒生成部は、図3に二点鎖線で示す加熱部322を有する冷媒生成部320であってもよい。加熱部322は、循環経路27において第1熱交換部30から吸放湿部材40に流れる空気AR2が通る部分に配置されている。図3において加熱部322は、第1循環ダクト25の内部に配置されている。加熱部322は、第1循環ダクト25内を流れる空気AR2の流れ方向において、第2熱交換部90よりも下流側に配置されている。加熱部322は、第2熱交換部90の放熱部であるフィン92bによって加熱された後の空気AR2をさらに加熱する。加熱部322は、空気AR2を加熱できるならば、特に限定されない。加熱部322は、例えば、電気ヒーターであってもよいし、図示しないヒーターに加熱されるヒートシンクであってもよい。
この構成によれば、第2熱交換部90に加えて加熱部322によっても空気AR2を加熱できる。そのため、空気AR2によって吸放湿部材40をより好適に加熱することができ、吸放湿部材40に吸湿された水分を好適に気化させることができる。これにより、吸放湿部材40に吸湿された水分を空気AR2に好適に放湿できる。したがって、冷媒生成部320の冷媒生成効率をより向上できる。
第1伝熱部材は、熱電素子の吸熱面に接続され、循環経路内を流れる空気を冷却して冷媒を生成できるならば、特に限定されない。第1伝熱部材の吸熱部は、上述した実施形態における流通部31内に設けられてもよい。また、第1伝熱部材の吸熱部は、循環経路のうち第1熱交換部から吸放湿部材に流れる空気が通る部分に配置されてもよい。すなわち、第1伝熱部材の吸熱部は、上述した実施形態における第1循環ダクト25の内部に配置されてもよい。また、第1伝熱部材の吸熱部は、循環経路のうち吸放湿部材から第1熱交換部に流れる空気が通る部分に配置されてもよい。すなわち、第1伝熱部材の吸熱部は、上述した実施形態における第2循環ダクト26の内部に配置されてもよい。第1伝熱部材は、吸熱部以外の部分が、循環経路の外部に設けられてもよい。吸熱部は、フィンでなくてもよい。
第2伝熱部材は、放熱部が、循環経路のうち第1熱交換部から吸放湿部材に流れる空気が通る部分に配置され、かつ、第1伝熱部材によって冷却された後の空気を加熱できるならば、特に限定されない。第2伝熱部材は、全体が循環経路の内部に配置されてもよい。第2伝熱部材の放熱部は、フィンでなくてもよい。
上述した第1変形例において、並んで配置される熱電素子93および第1伝熱部材91の数は、特に限定されず、3つ以上であってもよい。上述した第1変形例の各第1伝熱部材91のそれぞれに対して、第2変形例のように、第1伝熱部材91を厚さ方向DTに挟む2つの熱電素子93および熱電素子293を設けてもよい。断熱部材は、設けられなくてもよい。
冷媒伝送部の構成は、上述した実施形態の構成に限られない。冷媒伝送部は、冷媒を冷却対象に伝送できるならば、特に限定されない。冷媒伝送部は、冷媒を伝送するポンプとポンプによって伝送される冷媒が通る配管とを有してもよい。また、冷媒伝送部は、例えば、重力を利用して冷却対象に冷媒を伝送してもよい。また、第1熱交換部に接続された冷媒伝送部の他に、第2熱交換部の第1伝熱部材に接続された冷媒伝送部が設けられていてもよい。
冷却促進部の構成は、上述した実施形態の構成に限られない。冷却促進部は、冷却対象に伝送された冷媒による冷却対象の冷却を促進できるならば、特に限定されない。例えば、冷却促進部の冷媒保持部は、冷却対象の表面に加工等によって形成された微細な凹凸であってもよい。この場合、凹凸によって冷媒が保持される。また、冷媒保持部は、冷却対象の表面に設けられた親水性コート等であってもよい。
上述した各実施形態において冷却対象は、光変調ユニットとしたが、これに限られない。冷却対象は、光変調装置と、光変調ユニットと、光源装置と、光源装置から射出された光の波長を変換する波長変換素子と、光源装置から射出された光を拡散する拡散素子と、光源装置から射出された光の偏光方向を変換する偏光変換素子とのうちの少なくとも一つを含んでもよい。この構成によれば、プロジェクターの各部を上述したのと同様に、冷却することができる。
上記実施形態において、透過型のプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型のプロジェクターにも適用することも可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む光変調装置が光を透過するタイプであることを意味する。「反射型」とは、光変調装置が光を反射するタイプであることを意味する。なお、光変調装置は、液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。
上記実施形態において、3つの光変調装置を用いたプロジェクターの例を挙げたが、本発明は、1つの光変調装置のみを用いたプロジェクター、4つ以上の光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。
上記説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
1…プロジェクター、2…光源装置、4R,4G,4B…光変調ユニット(冷却対象)、4BP,4GP,4RP…光変調装置(冷却対象)、6…投射光学装置、10…冷却装置、20,120,220,320…冷媒生成部、23…第2送風装置、27…循環経路、30…第1熱交換部、40…吸放湿部材、50…冷媒伝送部、60…第1送風装置、90,190,290…第2熱交換部、91,291…第1伝熱部材、91b,291b…フィン(吸熱部)、92,292…第2伝熱部材、92b,292b…フィン(放熱部)、93…熱電素子(第1熱電素子)、293…熱電素子(第2熱電素子)、93a,293a…吸熱面、93b,293b…放熱面、322…加熱部、F1…第1領域、F2…第2領域、W…冷媒
Claims (10)
- 冷却対象を備えるプロジェクターであって、
光を射出する光源装置と、
前記光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、
冷媒が気体へ変化することで前記冷却対象を冷却する冷却装置と、
を備え、
前記冷却装置は、
前記冷媒を生成する冷媒生成部と、
生成された前記冷媒を前記冷却対象に向けて伝送する冷媒伝送部と、
を有し、
前記冷媒生成部は、
回転する吸放湿部材と、
第1領域に位置する前記吸放湿部材の部分に空気を送る第1送風装置と、
前記冷媒伝送部に接続された第1熱交換部と、
前記第1領域と異なる第2領域に位置する前記吸放湿部材の部分および前記第1熱交換部を通る循環経路と、
前記循環経路内の空気を循環させる第2送風装置と、
前記循環経路において前記第1熱交換部から前記吸放湿部材に流れる空気が通る部分に、少なくとも一部が配置された第2熱交換部と、
を有し、
前記第1熱交換部は、冷却されることで前記第1熱交換部に流入した空気から前記冷媒を生成し、
前記第2熱交換部は、
吸熱面と放熱面とを有する熱電素子と、
前記吸熱面に熱的に接続された第1伝熱部材と、
前記放熱面に熱的に接続された第2伝熱部材と、
を有し、
前記第1伝熱部材は、前記循環経路内を流れる空気を冷却して前記冷媒を生成し、
前記第2伝熱部材は、前記第1伝熱部材によって冷却された後の空気を加熱する放熱部を有することを特徴とするプロジェクター。 - 前記第1伝熱部材は、前記循環経路内を流れる空気を冷却する吸熱部を有し、
前記吸熱部は、前記第1熱交換部の内部に配置されている、請求項1に記載のプロジェクター。 - 前記第1伝熱部材は、前記吸熱部として複数のフィンを有するヒートシンクである、請求項2に記載のプロジェクター。
- 前記第2伝熱部材は、前記放熱部として複数のフィンを有するヒートシンクである、請求項1から3のいずれか一項に記載のプロジェクター。
- 前記複数のフィンは、前記循環経路内において前記第2熱交換部を通る空気が流れる方向に沿って延びる板状である、請求項3または4に記載のプロジェクター。
- 前記第2熱交換部は、複数の前記熱電素子を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載のプロジェクター。
- 前記複数の熱電素子は、前記循環経路内において前記第2熱交換部を通る空気が流れる方向に沿って並んで配置され、
前記第1伝熱部材は、前記熱電素子ごとに設けられている、請求項6に記載のプロジェクター。 - 前記第2熱交換部は、前記循環経路内において前記第2熱交換部を通る空気が流れる方向と直交する方向において前記第1伝熱部材を挟んで設けられる第1熱電素子および第2熱電素子を有し、
前記第1熱電素子の前記吸熱面および前記第2熱電素子の前記吸熱面の両方は、前記第1熱電素子および前記第2熱電素子に挟まれた前記第1伝熱部材に熱的に接続されている、請求項6に記載のプロジェクター。 - 前記冷媒生成部は、前記循環経路において前記第1熱交換部から前記吸放湿部材に流れる空気が通る部分に配置された加熱部を有し、
前記加熱部は、前記放熱部によって加熱された後の空気をさらに加熱する、請求項1から8のいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記冷却対象は、前記光変調装置である、請求項1から9のいずれか一項に記載のプロジェクター。
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