JP2020148410A - 冷却装置およびプロジェクター - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態では、冷却装置として、冷却対象が光源であるループ型ヒートパイプを備えたプロジェクターを例に挙げて説明する。本実施形態に係るプロジェクターの構成について、図面を参照して説明する。
図1は、第1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など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、外装を構成する外装筐体2を備える。
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および右側面部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を有しており、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外の空気など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。
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および冷却装置5をさらに備える。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、および、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および投射する。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および投射光学装置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、後述する。
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および第2位相差素子RPと、を備える。光源用筐体CAは、塵埃など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は、光を出射する光源411およ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および複数の第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。
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。
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偏光成分および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。したがって、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500nmから700nmの光である。波長変換素子46は、波長変換部461および放熱部462を備える。
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49は、波長変換素子46にて生成およ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。
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偏光および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および冷却ファン54を備える。
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7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7に流通させる。
凝縮部7は、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53に流出させる。すなわち、凝縮部7は、気相の作動流体を凝縮させることによって、気相の作動流体を液相の作動流体に変化させる。凝縮部7は、図示を省略するが、蒸気管52および液管53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53と連通する流路を内部に有する。気相の作動流体は、本体部内の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、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53に流出される。
以下、本実施形態の冷却装置5に備わる蒸発部6の詳細について説明する。蒸発部6は、冷却対象である光源411から支持部材414を介して伝達される熱によって、液相の作動流体を蒸発させて、液相の作動流体を気相の作動流体に変化させる。
図4は、蒸発部6の外観を示す斜視図である。なお、以下の各図においては、相互に直交する座標軸であるXYZ軸を付している。その場合、各図におけるXYZ軸は、XY平面を略水平面と一致させている。なお、+Z方向を上方といい、−Z方向を下方ということもある。本実施形態において、+Z方向は、後述するグルーブ64から後述するウィック63に向かう方向である。また、+X方向は、筐体61から気相の作動流体が排出される方向である。換言すると、+X方向は、後述する複数の蒸気流路651が延出する方向である。さらに、+Y方向は、+X方向に直交し、かつ、後述する複数の板状部材640が配列される方向である。
図5は、蒸発部6の内部構成を示す分解斜視図である。蒸発部6は、図5に示すように、筐体61の内部に、隔壁62、ウィック63およびグルーブ64を有する。これらは、筐体61の内部空間において、底面部61B側から上方へ向かって、グルーブ64、ウィック63、隔壁62の順に重ねられて配置される。グルーブ64およびウィック63は、概して略平板状であり、+Z方向からの平面視にて矩形である。隔壁62は、+Z方向からの平面視にて矩形の枠体である。隔壁62、ウィック63およびグルーブ64の詳細については後述する。
本実施形態では、冷却装置としてのループ型ヒートパイプについて、図面を参照して説明する。本実施形態に係るループ型ヒートパイプは、第1実施形態のループ型ヒートパイプ51に対して、蒸発促進部の形態を異ならせたものである。そのため、第1実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
本実施形態のループ型ヒートパイプは、複数の板状部材のうち少なくとも1つに、液相の作動流体とグルーブとの接触面積を増やす蒸発促進部が設けられている。
Claims (9)
- 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、
前記液管に接続され、液相の前記作動流体が内部に流入する筐体と、
前記筐体内に設けられ、液相の前記作動流体が浸み込み、液相の前記作動流体を輸送するウィックと、
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蒸気流路を有し、前記ウィックに接続されるグルーブと、を有し、
前記筐体は、前記冷却対象から熱が伝達される受熱部を有し、
前記グルーブは、所定の方向に沿って並んで配置され前記複数の蒸気流路を構成する金属の複数の板状部材を有し、
前記複数の板状部材の各板状部材は、前記板状部材の一部が折り曲げられ、前記受熱部に接続された折曲部を有することを特徴とする冷却装置。 - 前記複数の板状部材の熱伝導率は、前記ウィックの熱伝導率よりも大きいことを特徴とする、請求項1に記載の冷却装置。
- 前記板状部材は、長辺および短辺を有する矩形状であり、
前記長辺の一方に前記折曲部が設けられ、
前記長辺の他方が前記ウィックに接続され、
前記短辺の長さは、前記複数の板状部材が前記所定の方向に沿って並んで配置される間隔よりも大きいことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の冷却装置。 - 前記グルーブは、一の板状部材の前記折曲部と、前記一の板状部材に隣り合う板状部材と、が互いに接続されて構成されることを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の冷却装置。
- 前記複数の板状部材のうち少なくとも1つには、液相の前記作動流体と前記グルーブとの接触面積を増やす蒸発促進部が設けられていることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の冷却装置。
- 前記蒸発促進部は、溝を有することを特徴とする、請求項5に記載の冷却装置。
- 前記蒸発促進部は、網状であることを特徴とする、請求項5に記載の冷却装置。
- 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7のいずれか1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。 - 前記冷却対象は、前記光源であることを特徴とする、請求項8に記載のプロジェクター。
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