JP2020159599A - 冷却装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】気相の作動流体の排出効率を高めることが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、蒸発部、凝縮部、蒸気管及び液管を備え、蒸発部は、液相の作動流体が流入する筐体と、筐体内の液相の作動流体が浸み込み、液相の作動流体を輸送するウィックと、筐体に流入された液相の作動流体を貯留するリザーバーと、筐体に設けられ、ウィックに接続されるグルーブと、ウィックとグルーブとの間に設けられて気相の作動流体が流通する複数の蒸気流路と備え、ウィックは、第１接続面に螺旋状に形成された複数の第１凸部及び複数の第１凹部を有し、グルーブは、第１接続面に接続される第２接続面に螺旋状に形成された複数の第２凸部及び複数の第２凹部を有し、複数の蒸気流路は、複数の第１凸部が複数の第２凹部に嵌合し、複数の第２凸部が複数の第１凹部に嵌合することによって形成されている。【選択図】図７

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、発熱体の熱を輸送することによって、発熱体を冷却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、発熱体の熱によって液相の作動流体を蒸発させる。蒸気管は、蒸発部にて液相から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いる。ウィックの内部には、多数の細孔が設けられており、多数の細孔は、液溜め部側から蒸気流路側へ連通している。多数の細孔には、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。多数の細孔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。

特開２０１２−８３０８２号公報

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において、グルーブによって形成される複数の蒸気流路がそれぞれ平行に直線状に延出し、各蒸気流路の終端が蒸気流路の延出方向に交差し、かつ、蒸気管と連通する排出路に接続される場合、気相の作動流体は、蒸気流路から排出路を流通する際に直角に流通し、更に、排出路から蒸気管に流通する際に直角に流通する。このように気相の作動流体が直角に曲がって流通する際には、気相の作動流体の流通抵抗が大きくなり、蒸気管への気相の作動流体の排出効率が低下するという問題がある。

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、液相の前記作動流体を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、気相の前記作動流体を液相の前記作動流体に変化させる凝縮部と、前記蒸発部にて液相から気相に変化した前記作動流体を前記凝縮部へ流通させる蒸気管と、前記凝縮部にて気相から液相に変化した前記作動流体を前記蒸発部へ流通させる液管と、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、前記筐体内に設けられ、前記筐体に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、前記筐体に設けられ、前記ウィックに接続されるグルーブと、前記ウィックと前記グルーブとの間に設けられ、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蒸気流路と、備え、前記ウィックは、前記グルーブに接続される第１接続面に、第１位置を起点とする螺旋状に形成された複数の第１凸部及び複数の第１凹部を有し、前記グルーブは、前記第１接続面に接続される第２接続面に、第２位置を起点とする螺旋状に形成された複数の第２凸部及び複数の第２凹部を有し、前記複数の蒸気流路は、前記複数の第１凸部が前記複数の第２凹部に嵌合し、前記複数の第２凸部が前記複数の第１凹部に嵌合することによって形成されていることを特徴とする。

上記第１態様では、前記第１位置を原点とし、一回転当たりの拡大率をＡ、基準からの回転角度をθとした場合、前記複数の第１凸部及び前記複数の第１凹部は、以下の式（１）及び式（２）によって示される螺旋曲線に沿って、前記第１位置から前記ウィックの外側に向かって延出し、前記複数の第２凸部及び前記複数の第２凹部は、前記螺旋曲線に沿って、前記第２位置から前記グルーブの外側に向かって延出していることが好ましい。

上記第１態様では、前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部のうち少なくとも一方の凸部の断面形状は、略台形状であり、前記複数の第１凹部及び前記複数の第２凹部のうち前記少なくとも一方の凸部が嵌合する凹部の断面の形状は、略Ｖ字状であることが好ましい。

上記第１態様では、前記複数の蒸気流路は、前記複数の第２凸部が前記複数の第１凹部に嵌合することによって、前記複数の第２凸部と前記複数の第１凹部との間に形成され、前記ウィックから前記グルーブに向かう第１方向に直交し、かつ、前記第１位置を含む仮想面を第１基準面とし、前記第１方向に直交し、かつ、前記第２位置を含む仮想面を第２基準面とした場合、前記第１方向において前記第１基準面からの前記複数の第１凸部の寸法は、前記第１位置から前記ウィックの外側に向かうに従って大きくなり、前記第１方向とは反対方向において前記第１基準面からの前記複数の第１凹部の寸法は、前記第１位置から前記ウィックの外側に向かうに従って大きくなり、前記第１方向において前記第２基準面からの前記複数の第２凹部の寸法は、前記第２位置から前記グルーブの外側に向かうに従って大きくなることが好ましい。

上記第１態様では、前記複数の第２凸部における前記ウィック側の部位は、前記第２基準面と平行な同一平面上に位置していることが好ましい。

上記第１態様では、前記ウィックから前記リザーバーに向かう方向から見て、前記ウィックの外形及び前記グルーブの外形は、略円形状であり、前記蒸発部は、前記ウィックから前記リザーバーに向かう方向から見て前記ウィック及び前記グルーブを囲み、前記複数の蒸気流路を流通した気相の前記作動流体を前記蒸気管に導く環状の排出路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。

一実施形態におけるプロジェクターの外観を示す斜視図。 一実施形態におけるプロジェクターの内部構成を示す模式図。 一実施形態における光源装置の構成を示す模式図。 一実施形態における蒸発部の外観を示す斜視図。 一実施形態における蒸発部を示す平面図。 図５に示すＶＩ−ＶＩ線における蒸発部を示す断面図。 一実施形態における熱交換部を示す斜視図。 一実施形態における第２筐体内に設けられた熱交換部を示す平面図。 一実施形態におけるウィックをグルーブ側から見た斜視図。 一実施形態におけるウィックをグルーブ側から見た平面図。 一実施形態におけるウィック及びグルーブを示す断面図。 一実施形態におけるグルーブをウィック側から見た斜視図。 一実施形態におけるグルーブをウィック側から見た平面図。

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。
［プロジェクターの概略構成］
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。

［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。

［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。

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。

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。

［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。

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。照明光軸Ａｘ２は、レンズアレイ３１１の位置にて、照明光軸Ａｘと一致する。換言すると、照明光軸Ａｘ２は、照明光軸Ａｘの延長線上に設定されている。

［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。

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に接続される。そして、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。

［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。

［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。

［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ＹＬを生成し、蛍光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。

［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。

［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。

［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。

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。

［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において液相から気相に変化して蒸発部６から蒸気管５２に流入される作動流体を、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、気相から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において気相から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］
蒸発部６は、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、液相の作動流体を気相の作動流体に変化させる。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。

［筐体の構成］
図４は、蒸発部６の外観を示す斜視図である。
蒸発部６は、図２に示したように液管５４に接続される。蒸発部６は、図４に示すように、接続された液管５４から液相の作動流体が内部に流入する筐体６１を備える。
筐体６１は、それぞれ金属により形成された第１筐体６１１及び第２筐体６１２を有する他、図４においては図示を省略するが、第１筐体６１１と第２筐体６１２との間を封止する円環状の封止部材６１３（図６参照）を有する。筐体６１は、封止部材６１３が内部に設けられた状態にて第１筐体６１１及び第２筐体６１２が組み合わされることによって、全体が略円柱の形状に構成される。
このような筐体６１は、天面部６１Ａ、底面部６１Ｂ及び側面部６１Ｃを有する。

天面部６１Ａ及び底面部６１Ｂは、筐体６１において互いに反対側となる部位である。
底面部６１Ｂは、冷却装置５の冷却対象である光源４１１と熱伝達可能に接続される。光源４１１の熱は、底面部６１Ｂ、ひいては、第２筐体６１２を介して、後述するグルーブ６５に伝達される。なお、底面部６１Ｂと光源４１１との間に、光源４１１から受熱した熱を底面部６１Ｂに伝達する受熱部材が設けられていてもよい。

第１筐体６１１は、天面部６１Ａと、側面部６１Ｃにおける天面部６１Ａ側の部位とを構成する。第１筐体６１１における内部の空間は、第２筐体６１２と組み合わされたときに、後述するリザーバー６２を構成する。すなわち、第１筐体６１１には、リザーバー６２が設けられている。
第１筐体６１１は、第１筐体６１１から突出して液管５４と接続される液管接続部６１１１を有する。液管接続部６１１１は、第１筐体６１１の内部と連通しており、液管５４を流通する液相の作動流体は、液管接続部６１１１を介して、第１筐体６１１内に流入する。

図５は、蒸発部６を構成する第１筐体６１１側から見た蒸発部６を示す平面図である。
第２筐体６１２は、底面部６１Ｂと、側面部６１Ｃにおける底面部６１Ｂ側の部位とを構成する。第２筐体６１２内には、後述する熱交換部６３が配置される。
第２筐体６１２は、図５に示すように、第１筐体６１１側から見て、第１筐体６１１からの液管接続部６１１１の突出方向に直交する方向に突出して蒸気管５２と接続される蒸気管接続部６１２１を有する。この他、図５では図示を省略するが、第２筐体６１２内に設けられ、気相の作動流体が流通する排出路６１２２（図８参照）を有する。
蒸気管接続部６１２１は、蒸気管５２と接続される。詳しくは後述するが、熱交換部６３に設けられた複数の蒸気流路ＶＣを流通した気相の作動流体は、排出路６１２２を流通した後、蒸気管接続部６１２１を介して、蒸気管５２内に流入する。
なお、排出路６１２２については後に詳述する。

以下の説明では、互いに直交する三方向を、＋Ｘ方向、＋Ｙ方向及び＋Ｚ方向とする。これらのうち、底面部６１Ｂから天面部６１Ａに向かう方向を＋Ｚ方向とする。また、＋Ｚ方向から筐体６１を見た場合に、第１筐体６１１から液管接続部６１１１が突出する方向を＋Ｘ方向とし、第２筐体６１２から蒸気管接続部６１２１が突出する方向を＋Ｙ方向とする。更に、図示を省略するが、説明の便宜上、＋Ｘ方向の反対方向を−Ｘ方向とし、＋Ｙ方向の反対方向を−Ｙ方向とし、＋Ｚ方向の反対方向を−Ｚ方向とする。

［蒸発部の内部構成］
図６は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線における蒸発部６の断面を示す図である。なお、図６においては、見易さを考慮して、熱交換部６３に設けられる複数の蒸気流路ＶＣのうち、一部の蒸気流路ＶＣについてのみ符号を付す。
蒸発部６は、筐体６１に加えて、図６に示すように、筐体６１に設けられるリザーバー６２及び熱交換部６３を備える。

［リザーバーの構成］
リザーバー６２は、第１筐体６１１と第２筐体６１２とが組み合わされることによって、第１筐体６１１内に形成される。リザーバー６２は、液管接続部６１１１を介して液管５４から筐体６１内に流入された液相の作動流体を貯留する貯留部である。換言すると、リザーバー６２は、筐体６１内において、後述するウィック６４によって吸引されなかった液相の作動流体が貯留される部位である。

［熱交換部の構成］
図７は、熱交換部６３を示す斜視図である。
熱交換部６３は、図６に示すように、第２筐体６１２内に設けられている。熱交換部６３は、冷却対象である光源４１１から伝達される熱によって、リザーバー６２に貯留された液相の作動流体を蒸発させ、液相から気相に変化した作動流体である蒸気を、熱交換部６３の外側に排出する。
熱交換部６３は、図６及び図７に示すように、流体輸送層としてのウィック６４と、熱伝達層としてのグルーブ６５と、ウィック６４及びグルーブ６５の間に設けられる複数の蒸気流路ＶＣと、を有する。すなわち、蒸発部６は、熱交換部６３を構成するウィック６４、グルーブ６５及び複数の蒸気流路ＶＣを有する。詳述すると、熱交換部６３は、リザーバー６２側に位置する流体輸送層としてのウィック６４と、ウィック６４に対してリザーバー６２とは反対側に位置する熱伝達層としてのグルーブ６５と、ウィック６４及びグルーブ６５の間に設けられる複数の蒸気流路ＶＣと、を有する。そして、熱交換部６３は、図７に示すように、ウィック６４とグルーブ６５とが互いに嵌合することによって略円柱状をなす。

［ウィックの構成］
ウィック６４は、リザーバー６２に貯留されている液相の作動流体と接続するように第２筐体６１２内に設けられ、毛管力によって、リザーバー６２から浸み込んだ液相の作動流体を−Ｚ方向に輸送する。すなわち、ウィック６４は、リザーバー６２に貯留された液相の作動流体をグルーブ６５側に輸送する。ウィック６４は、例えば、銅やステンレス鋼（ＳＵＳ：Steel Use Stainless）等の金属材料によって形成された多孔質体であり、液相の作動流体がグルーブ６５側に流通する空隙が内部に形成された構成を有する。また、ウィック６４は、グルーブ６５に接続される第１接続面としての接続面６４Ａを有する。
このようなウィック６４の外形は、ウィック６４からリザーバー６２に向かう方向である＋Ｚ方向から見て略円形状である。
なお、ウィック６４の詳細な構成については、後に詳述する。

［グルーブの構成］
グルーブ６５は、第２筐体６１２内に設けられ、第２筐体６１２を介して、冷却対象である光源４１１の熱が伝達される。グルーブ６５の外形は、＋Ｚ方向から見て略円形状である。
グルーブ６５は、グルーブ６５における＋Ｚ方向の面である接続面６５Ａがウィック６４における−Ｚ方向の接続面６４Ａと接続されるようにして、ウィック６４と組み合わされる。換言すると、グルーブ６５は、ウィック６４における接続面６４Ａに接続される第２接続面としての接続面６５Ａを有する。このように、ウィック６４とグルーブ６５とが組み合わされることによって、ウィック６４とグルーブ６５との間には、複数の蒸気流路ＶＣが形成される。

［蒸気流路の構成］
複数の蒸気流路ＶＣは、ウィック６４又はグルーブ６５にて液相から気相に変化した作動流体が流通する流路である。複数の蒸気流路ＶＣは、図７に示すように、熱交換部６３の周面６３Ａに開口している。なお、周面６３Ａは、＋Ｚ方向から熱交換部６３を見た場合の熱交換部６３の周方向に沿う面である。
複数の蒸気流路ＶＣは、詳しくは後述するが、グルーブ６５の凸部６５１がウィック６４の凹部６４２に嵌合することによって、凸部６５１と凹部６４２との間に形成される。

［液相の作動流体の蒸発部位］
熱交換部６３において、ウィック６４によりグルーブ６５側に輸送された液相の作動流体は、第２筐体６１２からグルーブ６５に伝達された光源４１１の熱によって蒸発されて、作動流体の蒸気、すなわち、気相の作動流体に変化する。液相の作動流体の蒸発部位は、グルーブ６５である場合と、ウィック６４である場合とがある。
蒸発部位がグルーブ６５である場合、ウィック６４によって複数の蒸気流路ＶＣの表面に輸送された液相の作動流体が、グルーブ６５に伝達された熱によって蒸発される。
蒸発部位がウィック６４である場合、ウィック６４に保持された液相の作動流体が、グルーブ６５からウィック６４に伝達された熱によって蒸発される。
そして、グルーブ６５又はウィック６４にて蒸発されて、液相から気相に変化した作動流体は、複数の蒸気流路ＶＣを流通する。複数の蒸気流路ＶＣを流通した気相の作動流体は、熱交換部６３の周面６３Ａから熱交換部６３の外側に排出される。

［排出路の構成］
図８は、第２筐体６１２内に設けられた熱交換部６３を第１筐体６１１側、すなわち、＋Ｚ方向から見た平面図である。
ここで、図６及び図８に示すように、第２筐体６１２は、熱交換部６３の周面６３Ａと、周面６３Ａに対向する第２筐体６１２の内面６１２Ａとの間に、蒸気管接続部６１２１と連通する排出路６１２２を有する。
排出路６１２２は、図８に示すように、＋Ｚ方向から見て熱交換部６３を囲む環状、詳しくは円環状に形成されている。そして、周面６３Ａから排出された気相の作動流体は、図８において一点鎖線の矢印にて示すように、図８の図面視で時計周りに排出路６１２２を流通して、蒸気管接続部６１２１を介して蒸気管５２（図２参照）に流入する。すなわち、蒸発部６は、ウィック６４からリザーバー６２に向かう方向から見てウィック６４及びグルーブ６５を囲み、複数の蒸気流路ＶＣを流通した気相の作動流体を蒸気管５２に導く環状の排出路６１２２を備える。
このように、光源４１１から奪われた熱が液相から気相への作動流体の相変化に利用されることにより熱伝達が促進され、光源４１１が冷却される。

［ウィックの詳細構成］
図９は、ウィック６４をグルーブ６５側である−Ｚ方向から見た斜視図であり、図１０は、ウィック６４を−Ｚ方向から見た平面図である。
ウィック６４は、図９及び図１０に示すように、接続面６４Ａに設けられた複数の凸部６４１及び複数の凹部６４２を有する。
複数の凸部６４１は、複数の第１凸部に相当する。複数の凸部６４１は、グルーブ６５側、すなわち、−Ｚ方向に突出している。複数の凸部６４１は、ウィック６４とグルーブ６５とが組み合わされたときに、グルーブ６５において後述する凹部６５２に嵌合する。
複数の凹部６４２は、複数の第１凹部に相当する。複数の凹部６４２は、グルーブ６５とは反対側、すなわち、＋Ｚ方向に没入している。複数の凹部６４２には、ウィック６４とグルーブ６５とが組み合わされたときに、グルーブ６５において後述する凸部６５１が嵌合する。

各凸部６４１及び各凹部６４２は、＋Ｚ方向から見て、第１位置である接続面６４Ａの中央Ｃ１を起点とする螺旋状に形成されている。
具体的に、凸部６４１及び凹部６４２は、中央Ｃ１をＸＹ平面と平行なｘｙ平面における原点とした場合、以下に示す式（３）及び（４）に示される螺旋曲線に沿って、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かって延出している。以下の式（３）及び式（４）において、Ａは、螺旋曲線の一回転当たりの拡大率であり、θは、基準からの回転角度である。

そして、各凸部６４１は、中央Ｃ１を中心として時計回り又は反時計回りに所定角度ずつずれて形成されており、各凹部６４２は、複数の凸部６４１のうち隣り合う２つの凸部６４１の間に形成されている。
本実施形態では、凸部６４１は、中央Ｃ１を中心として時計回り又は反時計回りにそれぞれ２０°ずつずれて形成されており、凸部６４１の数は、１８である。凹部６４２は、中央Ｃ１を中心として時計回り又は反時計回りにそれぞれ２０°ずつずれて形成されており、凹部６４２に対して隣り合う２つの凸部６４１のうち、一方の凸部６４１に対して＋１０°、他方の凸部６４１に対して−１０°ずれて形成されている。凹部６４２の数は、凸部６４１の数と同じ１８である。
なお、凸部６４１及び凹部６４２が、上記螺旋曲線に沿って形成されている理由については、後に詳述する。

図１１は、離間させた状態のウィック６４及びグルーブ６５のＸＺ平面に沿う断面を示す図である。なお、図１１においては、見易さを考慮して、凸部６４１，６５１及び凹部６４２，６５２の一部に符号を付す。
また、各凸部６４１の延出方向に直交する断面の形状は、略三角形状であり、当該断面の面積は、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従って大きくなる。そして、各凸部６４１は、凸部６４１における−Ｚ方向の部位、すなわち、凸部６４１の頂点が中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従ってグルーブ６５側、すなわち、−Ｚ方向に位置するように形成されている。換言すると、ウィック６４からグルーブ６５に向かう−Ｚ方向に直交する面を基準面とした場合、当該基準面に対する−Ｚ方向に沿う複数の凸部６４１の寸法は、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従って大きくなる。詳述すると、図１１に示すように、−Ｚ方向に直交し、第１位置である中央Ｃ１を含む仮想面を第１基準面ＳＳ１とした場合、−Ｚ方向において第１基準面ＳＳ１からの複数の凸部６４１の寸法は、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従って大きくなる。
一方、各凹部６４２の延出方向に直交する断面の形状は、略Ｖ字形状であり、当該略Ｖ字形状は、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従って大きくなる。そして、各凹部６４２は、凹部６４２において最も＋Ｚ方向の部位、すなわち、凹部６４２の谷が、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従ってグルーブ６５とは反対側、すなわち、＋Ｚ方向に位置するように形成されている。換言すると、上記基準面に対する−Ｚ方向に沿う複数の凹部６４２の寸法は、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従って大きくなる。詳述すると、＋Ｚ方向において上記第１基準面ＳＳ１からの複数の凹部６４２の寸法は、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従って大きくなる。

［グルーブの詳細構成］
図１２は、グルーブ６５をウィック６４側である＋Ｚ方向から見た斜視図であり、図１３は、グルーブ６５を＋Ｚ方向から見た平面図である。
グルーブ６５は、図１２及び図１３に示すように、接続面６５Ａに設けられた複数の凸部６５１及び複数の凹部６５２を有する。
複数の凸部６５１は、複数の第２凸部に相当する。複数の凸部６５１は、ウィック６４側、すなわち、＋Ｚ方向に突出している。複数の凸部６５１は、ウィック６４とグルーブ６５とが組み合わされたときに、複数の凹部６４２に嵌合する。
複数の凹部６５２は、複数の第２凹部に相当する。複数の凹部６５２は、ウィック６４とは反対側、すなわち、−Ｚ方向に没入している。複数の凹部６５２には、ウィック６４とグルーブ６５とが組み合わされたときに、複数の凸部６４１が嵌合する。

各凸部６５１及び各凹部６５２は、図１２及び図１３に示すように、＋Ｚ方向から見て、第２位置である接続面６５Ａの中央Ｃ２を起点とする螺旋状に形成されている。
具体的に、凸部６５１及び凹部６５２は、中央Ｃ２をＸＹ平面と平行なｘｙ平面における原点とした場合、上記式（３）及び（４）に示される螺旋曲線に沿って、＋Ｚ方向から見て中央Ｃ２からグルーブ６５の外側に向かって延出している。すなわち、接続面６４Ａと接続面６５Ａとは、略鏡面対称である。

そして、各凸部６５１は、中央Ｃ２を中心として時計回り又は反時計回りに所定角度ずつずれて形成されており、各凹部６５２は、複数の凸部６５１のうち隣り合う２つの凸部６５１の間に形成されている。
本実施形態では、凸部６５１は、中央Ｃ２を中心として時計回り又は反時計回りにそれぞれ２０°ずつずれて形成されており、凸部６５１の数は、凸部６５１が嵌合する凹部６４２の数と同じ１８である。凹部６５２は、中央Ｃ２を中心として時計回り又は反時計回りにそれぞれ２０°ずつずれて形成されており、凹部６５２に対して隣り合う２つの凸部６５１のうち、一方の凸部６５１に対して＋１０°、他方の凸部６５１に対して−１０°ずれて形成されている。凹部６５２の数は、凹部６５２に嵌合する凸部６４１の数と同じ１８である。
なお、凸部６５１及び凹部６５２が、上記螺旋曲線に沿って延出している理由については、後に詳述する。

また、各凸部６５１の延出方向に直交する断面の形状は、＋Ｚ方向の部位が切り欠かれたような略台形状であり、当該断面の面積は、中央Ｃ２からグルーブ６５の外側に向かうに従って大きくなる。すなわち、凸部６５１における＋Ｚ方向の部位は、平面となっている。そして、各凸部６５１におけるウィック６４側の部位は、図６に示すように、上記基準面、詳しくは、後述する第２基準面ＳＳ２（図１１参照）と平行な同一平面上に位置している。
一方、各凹部６５２は、図１２に示すように、凹部６４２と同様に、凹部６５２の延出方向に直交する断面の形状が、略Ｖ字形状であり、当該略Ｖ字形状は、中央Ｃ２からグルーブ６５の外側に向かうに従って大きくなる。そして、各凹部６５２は、凹部６５２において−Ｚ方向の部位、すなわち、凹部６５２の谷が、中央Ｃ２からグルーブ６５の外側に向かうに従ってウィック６４とは反対側、すなわち、−Ｚ方向に位置するように形成されている。換言すると、上記基準面に対する−Ｚ方向に沿う複数の凹部６４２の寸法は、中央Ｃ２からウィック６４の外側に向かうに従って大きくなる。詳述すると、図１１に示すように、−Ｚ方向に直交し、第２位置である中央Ｃ２を含む仮想面を第２基準面ＳＳ２とした場合、−Ｚ方向において第２基準面ＳＳ２からの複数の凹部６５２の寸法は、中央Ｃ２からグルーブ６５の外側に向かうに従って大きくなる。

［ウィック及びグルーブの嵌合］
図７に示したように、接続面６４Ａ，６５Ａが互いに接続されるように、ウィック６４とグルーブ６５とは組み合わされる。この際、ウィック６４の各凸部６４１がグルーブ６５の各凹部６５２に嵌合し、グルーブ６５の各凸部６５１がウィック６４の各凹部６４２に嵌合する。
これにより、ウィック６４とグルーブ６５とが平面同士で接続される場合に比べて、ウィック６４とグルーブ６５との接触面積が拡大される。

また、各凹部６５２の断面形状が略Ｖ字形状であり、各凹部６５２に嵌合する各凸部６４１の断面形状が、各凹部６５２の断面形状に応じた略三角形状である。一方、各凹部６４２の断面形状は略Ｖ字形状であるが、各凹部６４２に嵌合する各凸部６５１の断面形状は、略台形状である。このため、凹部６４２と凸部６５１との間には、隙間ＳＰが形成される。これら隙間ＳＰは、周面６３Ａに開口し、気相の作動流体が流通する螺旋状の蒸気流路ＶＣとなる。このように、複数の蒸気流路ＶＣは、複数の凸部６４１が複数の凹部６５２に嵌合し、複数の凸部６５１が複数の凹部６４２に嵌合することによって形成されている。すなわち、複数の蒸気流路ＶＣは、複数の凸部６５１が複数の凹部６４２に嵌合することによって、複数の凸部６５１と複数の凹部６４２との間に形成されている。

そして、各凹部６４２において最も＋Ｚ方向に位置する谷の部分は、各凹部６４２において中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従って＋Ｚ方向に位置するのに対し、各凸部６５１における＋Ｚ方向の部位は、同一平面上に位置する。このため、蒸気流路ＶＣの延出方向における蒸気流路ＶＣの断面積（流路面積）は、中央Ｃ１，Ｃ２から熱交換部６３の外側、すなわち、周面６３Ａに向かうに従って大きくなる。これにより、蒸気流路ＶＣを流通する気相の作動流体の排出路６１２２への排出効率が高められ、気相の作動流体の蒸気管５２への排出効率が高められる。

［螺旋曲線に沿う凸部及び凹部］
ウィック６４は、金属材料によって形成された多孔質体であるのに対し、グルーブ６５は、密に形成された金属体である。換言すると、ウィック６４は、空隙率が大きい組織、すなわち、密度が小さい組織によって構成されるのに対し、グルーブ６５は、密度が大きい組織によって構成される。このため、ウィック６４とグルーブ６５とを同時に形成することが困難である他、別々の工程で作成後に組み合わされる場合でも、高い寸法精度でそれぞれの形状を一致させることは困難である。
例えば、ウィックとグルーブとの接触面積を拡大するために、それぞれ平行に直線状に形成された溝である複数の蒸気流路が形成されたグルーブと、蒸気流路内に一部が挿入されて、蒸気流路と接触する複数の突出部を有するウィックとを組み合わせようとした場合では、それぞれの寸法精度を厳密に管理できないと、ウィックとグルーブとを組み合わせることができない。

これに対し、本実施形態では、複数の凸部６４１，６５１及び複数の凹部６４２，６５２は、上記式（３）及び（４）によって示される螺旋曲線に沿って形成されている。これは、複数の凸部６４１及び複数の凹部６４２を有するウィック６４と、複数の凸部６５１及び複数の凹部６５２を有するグルーブ６５とのうち、一方が他方に対して等方に拡大又は縮小して形成された場合でも、ウィック６４及びグルーブ６５のうち一方に対して他方を回転させることによって、これらを組み合わせることができるようにするためである。

例えば、上記式（３）及び式（４）によって示される螺旋曲線を（１＋Ｅ）の拡大率で拡大した螺旋曲線は、以下の式（５）及び式（６）によって表される。なお、式（５）及び式（６）におけるＡ及びθは、上記式（３）及び式（４）での場合と同様である。

拡大率（１＋Ｅ）を以下の式（７）によって表した場合、上記式（５）及び式（６）は、以下の式（８）及び式（９）を経て、以下の式（１０）及び式（１１）のようになる。

上記式（１０）及び式（１１）によって示される螺旋曲線は、上記式（３）及び式（４）によって示される螺旋曲線を上記拡大率（１＋Ｅ）によって拡大した螺旋曲線であるが、原点が揃った状態では、拡大前の螺旋曲線と、拡大後の螺旋曲線とは重ならない。
これに対し、拡大後の螺旋曲線を、原点を中心として所定角度θ’回転させた螺旋曲線は、以下の式（１２）及び式（１３）によって示される。
このように、所定角度θ’回転させた拡大後の螺旋曲線、すなわち、以下の式（１２）及び式（１３）によって示される螺旋曲線は、上記式（３）及び式（４）によって示される螺旋曲線と重なる。

これに基づき、本実施形態では、ウィック６４及びグルーブ６５において、凸部６４１，６５１及び凹部６４２，６５２は、上記式（３）及び式（４）によって示される螺旋曲線に沿って形成されている。そして、互いに嵌合する凸部６４１及び凹部６５２のそれぞれの数は同じであり、互いに嵌合する凸部６５１及び凹部６４２のそれぞれの数は同じである。
これにより、ウィック６４及びグルーブ６５のうち少なくとも一方が、設計された形状に対して中央Ｃ１，Ｃ２を中心として拡大又は縮小されて形成された場合でも、中央Ｃ１，Ｃ２を通り＋Ｚ方向に沿う回動軸を中心として、ウィック６４及びグルーブ６５のうち一方を他方に対して相対的に回動させることにより、ウィック６４とグルーブ６５とを組み合わせることができる。この状態では、複数の凸部６４１と複数の凹部６５２とが嵌合し、複数の凸部６５１と複数の凹部６４２とが嵌合する。

［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によれば、以下の効果を奏することができる。
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、冷却装置５と、を備える。冷却装置５の冷却対象は、光源４１１である。
冷却装置５は、蒸発部６、凝縮部５３、蒸気管５２及び液管５４を備える。凝縮部５３は、気相の作動流体を凝縮させて、気相の作動流体を液相の作動流体に変化させる。蒸気管５２は、蒸発部６にて液相から気相に変化した作動流体を凝縮部５３へ流通させる。液管５４は、凝縮部５３にて気相から液相に変化した作動流体を蒸発部６へ流通させる。

蒸発部６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、液相の作動流体を気相の作動流体に変化させる。蒸発部６は、液管５４に接続され、液相の作動流体が内部に流入する筐体６１と、リザーバー６２、ウィック６４、グルーブ６５及び複数の蒸気流路ＶＣを備える。リザーバー６２は、筐体６１内に設けられ、筐体６１に流入された液相の作動流体を貯留する。ウィック６４は、筐体６１内に設けられ、液相の作動流体が浸み込み、液相の作動流体を輸送する。グルーブ６５は、筐体６１に設けられ、ウィック６４に接続される。複数の蒸気流路ＶＣは、ウィック６４とグルーブ６５との間に設けられ、液相から気相に変化した作動流体が流通する。
ウィック６４は、グルーブ６５に接続される第１接続面である接続面６４Ａに、第１位置である中央Ｃ１を起点とする螺旋状に形成された複数の凸部６４１及び複数の凹部６４２を有する。複数の凸部６４１は、複数の第１凸部に相当し、複数の凹部６４２は、複数の第１凹部に相当する。また、グルーブ６５は、接続面６４Ａに接続される第２接続面としての接続面６５Ａに、第２位置である中央Ｃ２を起点とする螺旋状に形成された複数の凸部６５１及び複数の凹部６５２を有する。複数の凸部６５１は、複数の第１凸部に相当し、複数の凹部６５２は、複数の第２凹部に相当する。そして、複数の蒸気流路ＶＣは、複数の凸部６４１が複数の凹部６５２に嵌合し、複数の凸部６５１が複数の凹部６４２に嵌合することによって形成されている。

このような構成によれば、複数の蒸気流路ＶＣは、中央Ｃ１，Ｃ２からウィック６４及びグルーブ６５の外側に向かって螺旋状に延出する。これによれば、ウィック６４又はグルーブ６５にて液相から気相に変化した作動流体を円環状の排出路６１２２に効率よく排出でき、蒸気流路ＶＣの流通方向に沿って時計回りに排出路６１２２内を流通した気相の作動流体を、蒸気管接続部６１２１を介して蒸気管５２に排出できる。従って、直角に交差する蒸気流路を有する蒸発部に比べて、気相の作動流体の排出抵抗を小さくでき、気相の作動流体の排出効率を高めることができるので、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。

また、ウィック６４とグルーブ６５とが組み合わされた状態では、複数の凸部６４１が複数の凹部６５２に嵌合し、複数の凸部６５１が複数の凹部６４２に嵌合する。すなわち、ウィック６４とグルーブ６５とが組み合わされた状態では、凸部６４１の外面と凹部６５２の内面とが接触し、凸部６５１の外面と凹部６４２の内面とが接触する。
これによれば、ウィックとグルーブとの間に複数の蒸気流路を形成しつつ、ウィックとグルーブとが面接触する場合に比べて、ウィック６４とグルーブ６５との接触面積を拡大できる。従って、グルーブ６５からウィック６４に熱を伝達させやすくすることができるので、光源４１１の熱による液相から気相への作動流体の相変化を促進させることができ、光源４１１の冷却効率を高めることができる。

第１位置である中央Ｃ１を原点とし、一回転当たりの拡大率をＡ、基準からの回転角度をθとした場合、複数の凸部６４１及び複数の凹部６４２は、上記式（３）及び式（４）によって示される螺旋曲線に沿って、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かって延出している。また、複数の凸部６５１及び複数の凹部６５２は、上記式（３）及び式（４）によって示される螺旋曲線に沿って、第２位置である中央Ｃ２からグルーブ６５の外側に向かって延出している。
このような構成によれば、上記のように、ウィック６４及びグルーブ６５のうち少なくとも一方が、設計された形状に対して中央Ｃ１，Ｃ２を中心として拡大又は縮小されて形成された場合でも、中央Ｃ１，Ｃ２を通り＋Ｚ方向に沿う回動軸を中心として、ウィック６４及びグルーブ６５のうち一方を他方に対して相対的に回動させることにより、ウィック６４とグルーブ６５とを組み合わせることができる。従って、ウィック６４及びグルーブ６５の寸法精度に誤差が生じた場合でも、ウィック６４とグルーブ６５とを組み合わせることができ、上記効果を好適に奏することができる。

複数の凸部６４１，６５１のうち、凸部６５１の断面形状は、略台形状である。詳述すると、凸部６５１の延出方向に直交する凸部６５１の断面形状は、略台形状である。一方、複数の凹部６４２，６５２のうち、複数の凸部６５１が嵌合する複数の凹部６４２の断面の形状は、略Ｖ字状である。詳述すると、凹部６４２の延出方向に直交する凹部６４２の断面の形状は、略Ｖ字状である。
このような構成によれば、凸部６５１が凹部６４２に嵌合した場合には、凸部６５１と凹部６４２との間に、気相の作動流体が流通する隙間ＳＰ、すなわち、蒸気流路ＶＣを形成できる。従って、螺旋状の蒸気流路ＶＣを形成できるので、上記効果を好適に奏することができる。

複数の蒸気流路ＶＣは、複数の凸部６５１が複数の凹部６４２に嵌合することによって、複数の凸部６５１と複数の凹部６４２との間に形成される。ウィック６４からグルーブ６５に向かう第１方向である−Ｚ方向に直交し、かつ、第１位置である中央Ｃ１を含む仮想面を第１基準面ＳＳ１とし、−Ｚ方向に直交し、かつ、第２位置である中央Ｃ２を含む仮想面を第２基準面ＳＳ２とした場合、−Ｚ方向において第１基準面ＳＳ１からの複数の凸部６４１の寸法は、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従って大きくなる。第１方向とは反対方向である＋Ｚ方向において第１基準面ＳＳ１からの複数の凹部６４２の寸法は、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従って大きくなる。−Ｚ方向において第２基準面ＳＳ２からの複数の凹部６５２の寸法は、中央Ｃ２からグルーブ６５の外側に向かうに従って大きくなる。
このような構成によれば、ウィック６４とグルーブ６５とを組み合わせたときに、中央Ｃ１，Ｃ２からウィック６４及びグルーブ６５の外縁に至るまでの範囲において、凸部６４１と凹部６５２とを接続でき、また、凸部６５１と凹部６４２とを接続できる。従って、ウィック６４とグルーブ６５との接触面積を一層拡大でき、グルーブ６５からウィック６４に熱を一層効率よく伝達できる。

複数の凹部６４２に嵌合する複数の凸部６５１におけるウィック６４側の部位は、上記第２基準面ＳＳ２と平行な同一平面上に位置している。
このような構成によれば、凸部６５１と凹部６４２との間に形成される蒸気流路ＶＣにおいて、蒸気流路ＶＣの延出方向に直交する断面の面積を、中央Ｃ１，Ｃ２からウィック６４及びグルーブ６５の外側に向かうに従って大きくできる。このため、中央Ｃ１，Ｃ２から蒸気流路ＶＣを流通するに従って流量が大きくなる気相の作動流体を排出路６１２２に効率よく排出できる。すなわち、蒸気流路ＶＣを流通する気相の作動流体の流通抵抗を小さくできる。従って、排出路６１２２への気相の作動流体の排出効率を一層高めることができ、液相から気相への作動流体の相変化を促進できるので、冷却対象である光源４１１の冷却効率を一層高めることができる。

ウィック６４からリザーバー６２に向かう＋Ｚ方向から見て、ウィック６４の外形及びグルーブ６５の外形は、略円形状である。蒸発部６は、＋Ｚ方向から見てウィック６４及びグルーブ６５を囲み、複数の蒸気流路ＶＣを流通した気相の作動流体を蒸気管５２に導く環状の排出路６１２２を備える。
このような構成によれば、螺旋状の蒸気流路ＶＣから排出路６１２２への気相の作動流体の流通抵抗を小さくできる。これにより、蒸気管５２への気相の作動流体の排出効率を一層高めることができる。
なお、蒸気管接続部６１２１は、排出路６１２２を流通した気相の作動流体が、排出路６１２２における気相の作動流体の流通方向に沿って流通可能な位置に設けられている。このため、蒸気管接続部６１２１を介して蒸気管５２に気相の作動流体を流通しやすくすることができる。従って、気相の作動流体の蒸気管５２への排出効率をより一層高めることができる。

［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、ウィック６４が有する複数の凸部６４１及び複数の凹部６４２と、グルーブ６５が有する複数の凸部６５１及び複数の凹部６５２とは、それぞれ、上記式（３）及び式（４）によって示される螺旋曲線に沿って形成されているとした。しかしながら、これに限らず、複数の第１凸部が複数の第２凹部に嵌合し、複数の第２凸部が複数の第１凹部に嵌合するように、ウィック６４とグルーブ６５とを精度よく組み合わせることが可能であれば、複数の第１凸部、複数の第１凹部、複数の第２凸部及び複数の第２凹部は、上記式（３）及び式（４）によって示される螺旋曲線とは異なる螺旋曲線に沿って形成されていてもよい。

また、複数の第１凸部、複数の第１凹部、複数の第２凸部及び複数の第２凹部は、上記式（３）及び式（４）によって示される螺旋曲線と鏡面対称となる螺旋曲線に沿って形成されていてもよい。詳述すると、上記実施形態では、図１０に示したように、ウィック６４における中央Ｃ１からの凸部６４１及び凹部６４２の延出方向は、反時計回りであり、図１３に示したように、グルーブ６５における中央Ｃ２からの凸部６５１及び凹部６５２の延出方向は、時計回りであった。しかしながら、これに限らず、ウィック６４における中央Ｃ１からの凸部６４１及び凹部６４２の延出方向が時計回りであり、グルーブ６５における中央Ｃ２からの凸部６５１及び凹部６５２の延出方向が反時計回りであってもよい。この場合、図８の図面視、すなわち、＋Ｚ方向から見て、排出路６１２２を流通する気相の作動流体の流通方向は、反時計回りとなることから、第２筐体６１２からの蒸気管接続部６１２１の延出方向も、図８に示した例に対して鏡面対称となることが好ましい。
更に、第１位置は中央Ｃ１であるとし、第２位置は中央Ｃ２であるとしたが、第１位置は、必ずしもウィック６４の接続面６４Ａにおける中央Ｃ１でなくてもよく、第２位置は、必ずしもグルーブ６５の接続面６５Ａにおける中央Ｃ２でなくてもよい。

上記実施形態では、蒸気流路ＶＣは、グルーブ６５が有する第２凸部としての凸部６５１が、ウィック６４が有する第１凹部としての凹部６４２に嵌合することによって、凸部６５１と凹部６４２との間に形成されるとした。しかしながら、これに限らず、蒸気流路ＶＣは、ウィック６４が有する第１凸部としての凸部６４１が、グルーブ６５が有する第２凹部としての凹部６５２に嵌合することによって、凸部６４１と凹部６５２との間に形成されてもよい。また、凸部６４１と凹部６５２との間、及び、凸部６５１と凹部６４２との間のそれぞれに、蒸気流路ＶＣが形成されていてもよい。

上記実施形態では、凸部６４１の断面形状は、略三角形状であるとし、凸部６４１が嵌合する凹部６５２の断面形状は、略Ｖ字状であるとした。しかしながら、これに限らず、凸部６４１及び凹部６５２が互いに接触できれば、凸部６４１の断面形状及び凹部６５２の断面形状は、適宜変更可能である。
同様に、凸部６５１の断面形状は、略台形状であるとし、凸部６５１が嵌合する凹部６４２の断面形状は、略Ｖ字状であるとした。しかしながら、これに限らず、凸部６５１の一部と凹部６４２の一部とが互いに接触し、かつ、凸部６５１と凹部６４２との間に蒸気流路ＶＣが形成されれば、凸部６５１の断面形状及び凹部６４２の断面形状は、適宜変更可能である。

上記実施形態では、凸部６４１の断面形状は、略三角形状であるとし、凸部６４１が嵌合する凹部６５２の断面形状は、略Ｖ字状であるとした。また、凸部６５１の断面形状は、略台形状であるとし、凸部６５１が嵌合する凹部６４２の断面形状は、略Ｖ字状であるとした。しかしながら、これに限らず、凸部６４１及び凸部６５１の両方の断面形状が略台形状であり、断面形状が略台形状である凸部６５１が嵌合する凹部６４２の断面形状、及び、断面形状が略台形状である凸部６４１が嵌合する凹部６５２の断面形状が略Ｖ字状であってもよい。すなわち、複数の凸部６４１及び複数の凸部６５１のうち少なくとも一方の凸部の断面形状は、略台形状であり、複数の凹部６４２及び複数の凹部６５２のうち当該少なくとも一方の凸部が嵌合する凹部の断面の形状は、略Ｖ字状であってもよい。これにより、上記の様に、凸部６４１と凹部６５２との間、及び、凸部６５１と凹部６４２との間のそれぞれに、蒸気流路ＶＣが形成される。

上記実施形態では、−Ｚ方向において第１基準面ＳＳ１からの各凸部６４１の寸法は、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従って大きくなり、＋Ｚ方向において第１基準面ＳＳ１からの各凹部６４２の寸法は、中央Ｃ１からウィック６４の外側に向かうに従って大きくなるとした。各凸部６５１におけるウィック６４側の部位は、ウィック６４からグルーブ６５に向かう−Ｚ方向に直交する第２基準面ＳＳ２と平行な同一平面上に位置するとした。−Ｚ方向において第２基準面ＳＳ２からの各凹部６５２の寸法は、中央Ｃ２からグルーブ６５の外側に向かうに従って大きくなるとした。しかしながら、これに限らず、凸部６４１の一部と凹部６５２の一部とが接触し、凸部６５１の一部と凹部６４２の一部とが接触すれば、凸部６４１，６５１の形状及び凹部６４２，６５２の形状は、必ずしも上記形状に限定されない。

上記実施形態では、排出路６１２２は、＋Ｚ方向から見て円環状に形成されているとした。しかしながら、これに限らず、＋Ｚ方向から見た場合の排出路６１２２の形状は、矩形状であってもよい。

上記実施形態では、熱交換部６３を構成するグルーブ６５は、ウィック６４と噛み合った状態にて第２筐体６１２内に配置されるとした。すなわち、筐体６１及びグルーブ６５は、それぞれ別体で構成されるとした。しかしながら、これに限らず、グルーブ６５は、第２筐体６１２と一体化されていてもよい。

上記実施形態では、プロジェクター１は、図２に示した画像投射装置３を有し、画像投射装置３は、図３に示した光源装置４を有するものとした。しかしながら、これに限らず、画像投射装置３が有する光学部品の構成及びレイアウトは、適宜変更可能であり、光源装置４が有する光学部品の構成及びレイアウトは、適宜変更可能である。例えば、光源装置４が有する波長変換素子４６は、波長変換部４６１にて生成した蛍光ＹＬを、青色光Ｌ１ｓの入射側に出射する反射型の波長変換素子であるが、青色光Ｌ１ｓの入射方向に沿って蛍光を出射する透過型の波長変換素子を、光源装置に採用してもよい。

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の冷却対象は、光源ランプや他の固体光源であってもよい。
また、冷却装置５の冷却対象は、光源４１１に限らず、他の構成であってもよい。例えば、冷却装置５は、光変調装置３４３及び偏光変換素子３１３等の光学部品を冷却するものでもよく、制御装置や電源装置に設けられた回路素子を冷却するものであってもよい。

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。
上記各実施形態では、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、３４３（３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒ）…光変調装置、３６…投射光学装置、４…光源装置、４１１…光源（冷却対象）、５…冷却装置、５１…ループ型ヒートパイプ、５２…蒸気管、５３…凝縮部、５４…液管、６…蒸発部、６１…筐体、６１２２…排出路、６２…リザーバー、６３…熱交換部、６３Ａ…周面、６４…ウィック、６４１…凸部（第１凸部）、６４２…凹部（第１凹部）、６４Ａ…接続面（第１接続面）、６５…グルーブ、６５１…凸部（第２凸部）、６５２…凹部（第２凹部）、６５Ａ…接続面（第２接続面）、Ｃ１…中央（第１位置）、Ｃ２…中央（第２位置）、ＳＰ…隙間、ＳＳ１…第１基準面、ＳＳ２…第２基準面、ＶＣ…蒸気流路。

Claims (8)

1. 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、液相の前記作動流体を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、気相の前記作動流体を液相の前記作動流体に変化させる凝縮部と、
   前記蒸発部にて液相から気相に変化した前記作動流体を前記凝縮部へ流通させる蒸気管と、
   前記凝縮部にて気相から液相に変化した前記作動流体を前記蒸発部へ流通させる液管と、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、
   前記筐体内に設けられ、前記筐体に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、
   前記筐体に設けられ、前記ウィックに接続されるグルーブと、
   前記ウィックと前記グルーブとの間に設けられ、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蒸気流路と、備え、
   前記ウィックは、前記グルーブに接続される第１接続面に、第１位置を起点とする螺旋状に形成された複数の第１凸部及び複数の第１凹部を有し、
   前記グルーブは、前記第１接続面に接続される第２接続面に、第２位置を起点とする螺旋状に形成された複数の第２凸部及び複数の第２凹部を有し、
   前記複数の蒸気流路は、前記複数の第１凸部が前記複数の第２凹部に嵌合し、前記複数の第２凸部が前記複数の第１凹部に嵌合することによって形成されていることを特徴とする冷却装置。
2. 請求項１に記載の冷却装置において、
   前記第１位置を原点とし、一回転当たりの拡大率をＡ、基準からの回転角度をθとした場合、
   前記複数の第１凸部及び前記複数の第１凹部は、以下の式（１）及び式（２）によって示される螺旋曲線に沿って、前記第１位置から前記ウィックの外側に向かって延出し、
   前記複数の第２凸部及び前記複数の第２凹部は、前記螺旋曲線に沿って、前記第２位置から前記グルーブの外側に向かって延出していることを特徴とする冷却装置。
   

   
3. 請求項１又は請求項２に記載の冷却装置において、
   前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部のうち少なくとも一方の凸部の断面形状は、略台形状であり、
   前記複数の第１凹部及び前記複数の第２凹部のうち前記少なくとも一方の凸部が嵌合する凹部の断面の形状は、略Ｖ字状であることを特徴とする冷却装置。
4. 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、
   前記複数の蒸気流路は、前記複数の第２凸部が前記複数の第１凹部に嵌合することによって、前記複数の第２凸部と前記複数の第１凹部との間に形成され、
   前記ウィックから前記グルーブに向かう第１方向に直交し、かつ、前記第１位置を含む仮想面を第１基準面とし、前記第１方向に直交し、かつ、前記第２位置を含む仮想面を第２基準面とした場合、
   前記第１方向において前記第１基準面からの前記複数の第１凸部の寸法は、前記第１位置から前記ウィックの外側に向かうに従って大きくなり、
   前記第１方向とは反対方向において前記第１基準面からの前記複数の第１凹部の寸法は、前記第１位置から前記ウィックの外側に向かうに従って大きくなり、
   前記第１方向において前記第２基準面からの前記複数の第２凹部の寸法は、前記第２位置から前記グルーブの外側に向かうに従って大きくなることを特徴とする冷却装置。
5. 請求項４に記載の冷却装置において、
   前記複数の第２凸部における前記ウィック側の部位は、前記第２基準面と平行な同一平面上に位置していることを特徴とする冷却装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷却装置において、
   前記ウィックから前記リザーバーに向かう方向から見て、前記ウィックの外形及び前記グルーブの外形は、略円形状であり、
   前記蒸発部は、前記ウィックから前記リザーバーに向かう方向から見て前記ウィック及び前記グルーブを囲み、前記複数の蒸気流路を流通した気相の前記作動流体を前記蒸気管に導く環状の排出路を備えることを特徴とする冷却装置。
7. 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６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。
8. 請求項７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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