JP6904321B2 - 冷却装置及びプロジェクター - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の循環型冷却装置において蒸発器は、発熱体に熱伝達可能に接続され、内部に有する冷媒の蒸発潜熱により発熱体の熱を奪う装置である。蒸発器は、液管側の冷媒供給部と、蒸気管側の伝熱部とから構成されている。伝熱部内にはウィックが格納されている他、ウィックに向かって突起した複数の伝熱フィンが設けられている。
ウィックと複数の伝熱フィンの上面とは密着しており、発熱体からの熱が冷媒に伝えられることによって冷媒が相変化し、発生した蒸気が複数の伝熱フィンの間を通って蒸気管に流通する。
しかしながら、金属を加工して複数の伝熱フィンを形成する場合、複数の伝熱フィン間に形成されて気相の作動流体が流通する流路の断面積を大きくしづらい。このため、気相の作動流体の排出時に生じる圧力損失が大きく、作動流体が液相から気相に変化する蒸発温度が高くなり、冷却対象を冷却しづらいという問題がある。
一方、伝熱フィン間の距離を大きくして流路の断面積を大きくすると、ウィックと接触する伝熱フィンの端部が少なくなる。この端部において液相から気相への作動流体の相変化が主に生じるため、液相から気相へ変化する作動流体の量が小さくなり、冷却対象を冷却しづらいという問題がある。
以下、本発明の第1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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図4は、蒸発部6の内部構造を模式的に示す断面図である。
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、蒸気生成部63A及び受熱部材66を備える。また、詳しくは後述するが、リザーバー62と受熱部材66との間に位置する蒸気生成部63Aは、リザーバー62側に位置するウィック64Aと、受熱部材66側に位置するグルーブ65Aを備える。
これらのうち、受熱部材66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65Aに伝達する。
また、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。
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65Aによって閉塞されることにより形成される。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内には、ウィック64Aが配置される。
ウィック64Aは、液相の作動流体WFが浸み込む平板状の多孔質体であり、リザーバー62に貯留されている液相の作動流体WFと接触するように筐体61内に設けられる。そして、ウィック64Aは、リザーバー62に貯留されている液相の作動流体WFを毛管力によってグルーブ65A側、すなわち、−Y方向に輸送する。ウィック64A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65Aは、液相から気相に変化した作動流体が流通する複数の蒸気流路VCを有する。複数の蒸気流路VCは、蒸気管52と連通しており、液相から気相に変化された作動流体は、複数の蒸気流路VCを通って蒸気管52に流出される。
グルーブ65Aは、図5及び図6に示すように、複数の第1金属板71及び複数の第2金属板72を備え、第1金属板71と第2金属板72とが+Z方向に沿って交互に複数重ね合わされて構成されている。すなわち、+Z方向(第2方向)は、グルーブ65Aを構成する第1金属板71及び第2金属板72が互いに複数重ね合わされる方向である。第1金属板71及び第2金属板72は、金属製の薄板であり、拡散接合等によって互いに接合されている。
一方、第1金属板71における+Y方向の寸法は、第2金属板72における+Y方向の寸法より大きい。すなわち、第1金属板71の高さ寸法は、第2金属板72の高さ寸法より大きい。
図7に示すように、第1金属板71は、ウィック64Aに接続される。本実施形態において第1金属板71の端部は、ウィック64Aに接触している。また、第2金属板72は、ウィック64Aに対して第1金属板71よりも離間して配置されている。このように第1金属板71と第2金属板72とが組み合わされて構成されるグルーブ65Aでは、図6及び図7に示すように、1つの第2金属板72を挟む隣り合う一対の第1金属板71間において第2金属板72に対する+Y方向の部位には、+X方向に沿って延出する隙間GP1が形成される。隙間GP1は、図7に示すように、各第1金属板71における+Y方向の端部がウィック64Aにおける−Y方向の端面641に接触するように配置されたときに、ウィック64A又はグルーブ65Aにて発生した蒸気が+X方向に沿って流通する蒸気流路VCとなる。すなわち、各蒸気流路VCは、グルーブ65Aのウィック64A側において、1つの第1金属板71と、当該1つの第1金属板71と隣り合う他の第1金属板71との間に形成されている。
図5及び図6に示すように、第1金属板71における−Y方向の端部と第2金属板72における−Y方向の端部とは略一致する。このことから、第1金属板71における+Y方向の寸法から第2金属板72における+Y方向の寸法を減算した値が、隙間GP1における+Y方向の寸法aとなる。
また、隙間GP1における+Z方向の寸法bは、第2金属板72における+Z方向の寸法、すなわち、第2金属板72の厚さ寸法と一致する。
本実施形態では、隙間GP1における+Y方向の寸法aは、隙間GP1における+Z方向の寸法bより大きい。すなわち、+Y方向(第1方向)及び+Z方向(第2方向)に垂直な+X方向に沿ってグルーブ65Aを見た場合の、複数の蒸気流路VCのそれぞれの断面において、+Y方向に沿う寸法aは、+Z方向に沿う寸法bよりも大きい。
一方、アスペクト比を大きくすることによって、第1金属板71の配列ピッチを小さくすることができる。これにより、グルーブ65A全体において第1金属板71における+Y方向の端部の単位面積当たりの数、すなわち、ウィック64Aと接触して蒸気を発生させる蒸気発生部位の単位面積当たりの数を増やすことができるので、蒸気の発生量を増加させることができる。
従って、蒸発部6による蒸気の発生量を増加させること及び蒸気の排出時の圧力損失を低下させることにより、冷却対象である光源411からの受熱を促進でき、光源411の冷却効率を高めることができる。
なお、本実施形態では、YZ平面に沿う蒸気流路VCの断面における+Y方向の寸法aに対する+Z方向の寸法bの比率、すなわち、隙間GP1の縦横比(「縦/横」の値)は、略19となっている。しかしながら、これに限らず、例えば2以上であれば、発生した蒸気を好適に排出できる。
この他、第2金属板72を、軽量な金属によって形成すれば、グルーブ65Aを軽量化でき、また、安価な金属によって形成すれば、グルーブ65Aの製造コストを低減できる。
しかしながら、これに限らず、第1金属板71の材料と第2金属板72の材料とは同じであってもよい。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター1は、以下の効果を有する。
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(343B,343G,343R)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。
これによれば、受熱部材66を介して光源411から第1金属板71に伝達された熱を、液相の作動流体WFを輸送するウィック64Aに伝えやすくすることができる。これにより、ウィック64A又は第1金属板71にて、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る。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第1実施形態にて示したプロジェクター1と同様の構成を有するが、ウィック及びグルーブが一体化された蒸気生成部を有する点において相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係るプロジェクターは、蒸気生成部63Aに代えて蒸気生成部63Bを備える他は、プロジェクター1と同様の構成及び機能を備える。すなわち、本実施形態に係る冷却装置の蒸発部6は、筐体61、リザーバー62及び受熱部材66と、図8に示す蒸気生成部63Bと、を備える。
蒸気生成部63Bは、蒸気生成部63Aと同様に、ウィック64B及びグルーブ65Bを有するが、本実施形態における蒸気生成部63Bは、ウィック64Bとグルーブ65Bとは一体化されている。具体的に、蒸気生成部63Bは、複数の第1金属板81、複数の第2金属板82及び複数の第3金属板83を有し、これら金属板81〜83によってウィック64B及びグルーブ65Bが一体的に構成されている。
第1金属板81、第2金属板82及び第3金属板83は、第1実施形態における第1金属板71及び第2金属板72と同様に、金属製の薄板によって構成されている。具体的に、第1金属板81及び第2金属板82は、それぞれXY平面に沿って配置される平板の金属板であり、第3金属板83は、+Y方向に延出し、+X方向に沿って並んだ隙間GP2によって分断された平板の金属板である。
一方、第1金属板81における+Y方向の寸法は、第2金属板82における+Y方向の寸法、及び、第3金属板83における+Y方向の寸法より大きい。換言すると、第1金属板81の高さ寸法は、第2金属板82の高さ寸法、及び、第3金属板83の高さ寸法より大きい。
複数の第3金属板83は、1つの第1金属板81における+Y方向の部位に応じて配置される。換言すると、図8及び図9に示すように、複数の第3金属板83は、1つの第2金属板82に対して+Y方向側に配置されている。詳述すると、1つの第1金属板81と、当該1つの第1金属板81に応じて+X方向に沿って配列される複数の第3金属板83とは、当該1つの第1金属板81における+X方向の端部と、複数の第3金属板83のうち+X方向の最端部側に配置される第3金属板83の端部とが略一致し、かつ、当該1つの第1金属板81における−X方向の端部と、複数の第3金属板83のうち−X方向の最端部側に配置される第3金属板83の端部とが略一致するように配置され、1つの第1金属板81と複数の第3金属板とが、+Z方向に沿って互いに複数重ね合わされる。更に、1つの第1金属板81と複数の第3金属板83とは、第1金属板81における+Y方向の端部と複数の第3金属板83における+Y方向の端部とが略一致するように、+Z方向に沿って互いに複数重ね合わされる。
なお、第1金属板81の熱伝導率は、第2金属板82の熱伝導率及び第3金属板83の熱伝導率より高い。
なお、ウィック64Bは、複数の第3金属板83と、第1金属板81において複数の第3金属板83と重なる部位とによって構成される。すなわち、ウィック64Bは、第1金属板81と、第2金属板82に対して+Y方向側に配置される複数の第3金属板83とが、+Z方向に沿って交互に複数重ねられて構成されている。
また、グルーブ65Bは、第2金属板82と第1金属板81において第2金属板82とが重なる部位、及び、隙間GP1と第1金属板81において隙間GP1とが重なる部位によって構成される。すなわち、グルーブ65Bは、蒸気生成部63Bにおいてウィック64Bに対して−Y方向の部位である。
図10に示すように、1つの第3金属板83と、当該1つの第3金属板83と隣り合う他の第3金属板83との間には、複数の第3金属板83に対して+Y方向の空間と、複数の第3金属板83に対して−Y方向の空間と、を+Y方向に沿って連通させる隙間GP2が設けられている。すなわち、+X方向に沿って配列された複数の第3金属板83の間には、隙間GP2が設けられている。換言すると、互いに隣り合う第1金属板81の間には、複数の第3金属板83によって、複数の隙間GP2が設けられている。複数の隙間GP2は、蒸気生成部63Bにおいて、蒸気流路VCを構成する隙間GP1とリザーバー62とを連通させて、リザーバー62に貯留された液相の作動流体を毛管力によって−Y方向に輸送する複数の輸送流路RFを構成する。隙間GP2は+X方向に複数配列されていることから、蒸気生成部63Bは、複数の輸送流路RFを有することとなる。すなわち、複数の第3金属板83は、第1金属板81と組み合わされることによって、複数の輸送流路RFを形成する。
本実施形態においては、隙間GP1における+Y方向の寸法は、第1金属板81における+Y方向の寸法から、第2金属板82における+Y方向の寸法及び第3金属板83における+Y方向の寸法を減算した値となる。換言すると、隙間GP1における+Y方向の寸法は、+Y方向における第2金属板82と複数の第3金属板83との離間量によって設定される。このように、隙間GP1における+Y方向の寸法は、第1金属板81、第2金属板82及び第3金属板83の+Y方向における寸法を調整することによって調整される。
また、隙間GP1における+Z方向の寸法は、第2金属板82における+Z方向の寸法、及び、第3金属板83における+Z方向の寸法のうち大きい方の寸法によって規定される。なお、本実施形態では、第2金属板82における+Z方向の寸法、及び、第3金属板83における+Z方向の寸法は略同じである。これは、第2金属板82及び第3金属板83が、同じ第2基板8B(図11参照)から形成されることによるものである。
図11は、蒸気生成部63Bの製造工程における一工程を説明する図である。なお、図11においては、見易さを考慮し、複数の突出部8B2間に設けられる隙間8B3の一部についてのみ符号を付す。
以下、蒸気生成部63Bの製造工程の一例を説明する。
蒸気生成部63Bは、上記のように、第1金属板81に対して第2金属板82及び第3金属板83が拡散接合等によって接合され、金属板81〜83が互いに複数重ね合わされて構成される。第2金属板82及び第3金属板83は、図11に示すように、第1金属板81を形成する第1基板8Aに重ね合わされる第2基板8Bが切断されることによって形成される。なお、第1基板8Aは、詳しい図示を省略するが、金属製の薄板である。
第2基板8Bは、+Y方向の寸法よりも+X方向の寸法が長い長方形状の開口部8B1を中央に有する。この他、第2基板8Bは、開口部8B1に対して+Y方向に位置し、−Y方向に突出する櫛歯状の複数の突出部8B2を有する。すなわち、+X方向に沿って複数配列された突出部8B2は、第2基板8Bにおける+Y方向の端部から開口部8B1に向かって−Y方向に突出している。換言すると、複数の突出部8B2は、+Y方向の部位にて互いに接続されており、複数の突出部8B2の間に形成される隙間8B3は、開口部8B1と連通している。
切断線LA,LBは、複数の突出部8B2に対して+X方向及び−X方向の位置に+Y方向に沿って設定される切断線である。また、切断線LCは、複数の突出部8B2のそれぞれを+X方向に沿って切断する切断線である。
このように、製造中間体PRを切断線LA,LB,LCにて切断することで、開口部8B1によって隙間GP1が形成され、また、突出部8B2間の隙間8B3によって隙間GP2が形成される。そして、上記のように、製造された蒸気生成部63Bでは、各隙間GP1によって蒸気流路VCが形成され、各隙間GP2によって輸送流路RFが形成される。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、第1実施形態にて示したプロジェクター1と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
第1金属板81、第2金属板82及び第3金属板83によって構成される蒸気生成部63Bは、ウィック64B及びグルーブ65Bが一体化された構成を有する。
これによれば、ウィック64Bにグルーブ65Bを直接接続させた構成とすることができ、受熱部材66を介して伝達される光源411の熱を、液相の作動流体が流通する部位に伝達しやすくすることができる。従って、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64Bとグルーブ65Bとが一体化されることによって、蒸発部6の構成を簡略化できる。
これによれば、第1金属板81間に形成される輸送流路RFによって、リザーバー62に貯留された液相の作動流体WFを毛管力によってグルーブ65B側に輸送できる他、グルーブ65Bと一体化されるウィック64Bの構成を簡略化できる。従って、蒸発部6、ひいては、冷却装置5の構成を簡略化できる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第2実施形態にて示したプロジェクターと同様の構成を有するが、ウィック及びグルーブが一体化された蒸気生成部の輸送流路の形状が異なる他、蒸気生成部がより多くの種類の金属板によって構成されている点で、第2実施形態にて示したプロジェクターと相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係るプロジェクターは、蒸気生成部63Aに代えて蒸気生成部63Cを有する他は、プロジェクター1と同様の構成及び機能を備える。すなわち、本実施形態に係る冷却装置の蒸発部6は、筐体61、リザーバー62及び受熱部材66と、図12に示す蒸気生成部63Cと、を備える。
このような蒸気生成部63Cは、それぞれ金属板である第1板部材91、第2板部材92、第3板部材93、第4板部材94、第5板部材95及び第6板部材96を有する。そして、蒸気生成部63Cは、第1板部材91に対して第2板部材92及び第3板部材93が+Z方向にて重ねられ、第2板部材92及び第3板部材93に対して第4板部材94が+Z方向にて重ねられ、第4板部材94に対して第5板部材95及び第6板部材96が+Z方向にて重ねられた構成が、更に+Z方向に沿って複数重ね合わされた構造を有する。
一方、第1板部材91及び第4板部材94における+Y方向の寸法は略同じであり、第2板部材92及び第5板部材95における+Y方向の寸法は略同じであり、第3板部材93及び第6板部材96における+Y方向の寸法は略同じである。そして、第1板部材91及び第4板部材94における+Y方向の寸法は、第2板部材92及び第5板部材95における+Y方向の寸法より大きく、第2板部材92及び第5板部材95における+Y方向の寸法は、第3板部材93及び第6板部材96における+Y方向の寸法より大きい。
第3板部材93は、第1板部材91と第4板部材94との間で、第1板部材91及び第4板部材94における+Y方向の位置に、+Y方向の端縁を第1板部材91及び第4板部材94と一致させるようにして配置されている。
第5板部材95は、第4板部材94と、第4板部材94に対して+Z方向に位置する第1板部材91との間で、第4板部材94及び第1板部材91における−Y方向の位置に、−Y方向の端縁を第4板部材94及び第1板部材91と一致させるようにして配置されている。
第6板部材96は、第4板部材94と第1板部材91との間で、第4板部材94及び第1板部材91における+Y方向の位置に、+Y方向の端縁を第4板部材94及び第1板部材91と一致させるようにして配置される。
第1板部材91及び第4板部材94は、それぞれ第1金属板に相当し、第2板部材92及び第5板部材95は、それぞれ第2金属板に相当し、第3板部材93及び第6板部材96は、それぞれ第3金属板に相当する。そして、第1板部材91の熱伝導率及び第4板部材94の熱伝導率は、第2、第3、第5及び第6板部材92,93,95,96のそれぞれの熱伝導率より高い。
蒸気生成部63Cは、図13に示す蒸気生成ユニットUTが+Z方向に沿って複数重ね合わされた後、図14に示す切断線LD,LEにて切断されることによって構成されている。切断線LD,LEは、+Y方向に沿う切断線であり、切断線LDは、蒸気生成ユニットUTにおいて+X方向に設定され、切断線LEは、蒸気生成ユニットUTにおいて−X方向に設定される。
蒸気生成ユニットUTは、第1基板9A、第2基板9B、第3基板9C及び第4基板9Dを有する。そして、蒸気生成ユニットUTは、第1基板9A、第2基板9B、第3基板9C及び第4基板9Dが+Z方向に沿って重ね合わされ、それぞれが拡散接合等によって接合されて構成される。
第1基板9A、第2基板9B、第3基板9C及び第4基板9Dは、図13に示すように、それぞれ+Z方向から見て、+X方向に沿う寸法が+Y方向に沿う寸法よりも長い略長方形状に形成された金属製の薄板である。
各基板9A〜9Dの+Y方向に沿う寸法は、それぞれ略同じである。各基板9A〜9Dの+X方向に沿う寸法は、それぞれ略同じであり、各基板9A〜9Dの+Z方向に沿う寸法は、それぞれ略同じである。換言すると、高さ寸法、幅寸法及び厚さ寸法は、各基板9A〜9Dの間で略同じである。
複数の開口部9A2は、第1基板9Aにおける+Y方向の端縁において、+X方向に沿って等間隔に形成されている。複数の開口部9A2は、+Z方向から見て+Y方向に開口する凹部であり、第1基板9Aを+Z方向に沿って貫通している。
複数の開口部9A3は、複数の開口部9A2に対して所定間隔を隔てて−Y方向に位置する。複数の開口部9A3は、+X方向に沿って等間隔に形成されており、第1基板9Aを+Z方向に沿って貫通している。
複数の開口部9A4は、複数の開口部9A3に対して所定間隔を隔てて−Y方向に位置する。複数の開口部9A4は、+X方向に沿って等間隔に形成されており、第1基板9Aを+Z方向に沿って貫通している。
そして、1つの開口部9A2、1つの開口部9A3及び1つの開口部9A4は、+Y方向に沿って配列されている。
また、各開口部9A2は、+Z方向から見て開口部9A3と同じ寸法の十字形状の下側半分の形状となるように形成されている。すなわち、各開口部9A2は、+X方向に沿う第1辺縁と、+Y方向に沿う第2辺縁とを有し、第2辺縁は、第1辺縁における+X方向の中央から−Y方向に延出している。
輸送流路形成部9B1は、複数の開口部9A2と同様の形状及び寸法にそれぞれ形成された複数の開口部9B2と、複数の開口部9A3と同様の形状及び寸法にそれぞれ形成された複数の開口部9B3及び複数の開口部9B4と、を有する。
複数の開口部9B3は、複数の開口部9B2に対して所定間隔を隔てて−Y方向に位置する。複数の開口部9B3は、+X方向に沿って等間隔に形成されており、第2基板9Bを+Z方向に沿って貫通している。
複数の開口部9B4は、複数の開口部9B3に対して所定間隔を隔てて−Y方向に位置する。複数の開口部9B4は、+X方向に沿って等間隔に形成されており、第2基板9Bを+Z方向に沿って貫通している。
そして、1つの開口部9B2、1つの開口部9B3及び1つの開口部9B4は、+Y方向に沿って配列されている。
そして、蒸気生成部63Cにおいては、領域9BBは、第2板部材92を構成し、領域9BAは、第3板部材93を構成する。すなわち、第3板部材93は、輸送流路形成部9B1を有し、第2板部材92と第3板部材93とは、+Y方向において離間して第1板部材91と重ね合わされる。
輸送流路形成部9C1は、複数の開口部9A3と同様の形状及び寸法にそれぞれ形成された複数の開口部9C2及び複数の開口部9C3を有する。
複数の開口部9C2は、第3基板9Cにおける+Y方向の端縁から所定間隔を隔てて−Y方向に位置している。複数の開口部9C2は、+X方向に沿って等間隔に形成されており、第3基板9Cを+Z方向に沿って貫通している。
複数の開口部9C3は、複数の開口部9C2に対して所定間隔を隔てて−Y方向に位置している。複数の開口部9C3は、+X方向に沿って等間隔に形成されており、第3基板9Cを+Z方向に沿って貫通している。
そして、1つの開口部9C2及び1つの開口部9C3は、+Y方向に沿って配列されている。
輸送流路形成部9D1は、複数の開口部9A3と同様の形状及び寸法にそれぞれ形成された複数の開口部9D2及び複数の開口部9D3と、複数の開口部9D4と、を有する。
複数の開口部9D3は、複数の開口部9D2に対して所定間隔を隔てて−Y方向に位置している。複数の開口部9D3は、+X方向に沿って等間隔に形成されており、第4基板9Dを+Z方向に沿って貫通している。
複数の開口部9D4は、複数の開口部9D3に対して所定間隔を隔てて−Y方向に位置し、+Y方向に沿う直線状に形成されている。複数の開口部9D4は、+X方向に沿って等間隔に形成されており、第4基板9Dを+Z方向に沿って貫通している他、蒸気流路形成部9D5と連通している。
そして、1つの開口部9D2、1つの開口部9D3及び1つの開口部9D4は、+Y方向に沿って配列されている。
蒸気生成部63Cにおいては、領域9DBは、第5板部材95を構成し、領域9DAは、第6板部材96を構成する。すなわち、第6板部材96は、輸送流路形成部9D1を有し、第5板部材95と第6板部材96とは、+Y方向において離間して第4板部材94と重ね合わされる。
図15は、互いに接合された第1〜第3板部材91〜93を、第2板部材92及び第3板部材93側から見た平面図である。図16は、第2〜第4板部材92〜94を第4板部材94側から見た平面図である。図17は、第4〜第6板部材94〜96を第5板部材95及び第6板部材96側から見た平面図である。図18は、第5板部材95、第6板部材96及び第1板部材91を第1板部材91側から見た平面図である。なお、図15〜図18では、−Z方向に位置する板部材の構成のうち、+Z方向から見て視認されない構成を点線にて示している。
蒸気生成部63Cでは、第1基板9Aにより構成される第1板部材91は、図15及び図18に示すように、輸送流路形成部9A1を有する。第2基板9Bにより構成される第3板部材93は、図15及び図16に示すように、輸送流路形成部9B1を有する。第3基板9Cにより構成される第4板部材94は、図16及び図17に示すように、輸送流路形成部9C1を有する。第4基板9Dにより構成される第6板部材96は、図17及び図18に示すように、輸送流路形成部9D1を有する。
図17に示すように、複数の開口部9D2のそれぞれは、+Z方向から見て、複数の開口部9C2のうち+X方向において隣り合う2つの開口部9C2のそれぞれの一部と重なるように配置されている。複数の開口部9D3のそれぞれは、+Z方向から見て、複数の開口部9C3のうち+X方向において隣り合う2つの開口部9C3のそれぞれの一部と重なるように配置されている。
このように、第1〜第4板部材91〜94が+Z方向に沿って重ね合わされることによって構成されるウィック64Cは、輸送流路形成部9A1,9B1,9C1,9D1が互いに重なり合うことによって構成され、リザーバー62から−Y方向に液相の作動流体WFを輸送する輸送流路RFを有する。
以下、ウィック64Cが有する輸送流路RF内を流通する液相の作動流体WFの流通経路について、図15〜図18を用いて説明する。
図15に示すように、ウィック64Cにおいて+Y方向に開口する開口部9B2内には、リザーバー62に貯留されている液相の作動流体WFが毛管力によって引き込まれる。
開口部9B2内に流入された液相の作動流体WFは、図16に示すように、開口部9C2内に流入する。開口部9C2内に流入した液相の作動流体WFの一部は、開口部9B3内に流入し、他の一部は、図17に示すように、開口部9D2内に流入する。
また、図18に示すように、ウィック64Cにおいて+Y方向に開口する開口部9A2内には、リザーバー62に貯留されている液相の作動流体WFが毛管力によって引き込まれる。そして、開口部9A2内に流入された液相の作動流体WFは、開口部9D2内に流入する。
開口部9B3内に流入した液相の作動流体WFは、図16に示すように、開口部9C3内に流入する。開口部9C3内に流入した液相の作動流体WFの一部は、開口部9B4内に流入し、他の一部は、図17に示すように、開口部9D3内に流入する。
開口部9B4内に流入した液相の作動流体WFは、図15及び図16に示すように、開口部9B4を介して蒸気流路形成部9B5によって形成される蒸気流路VC側に流通する。
このように、液相の作動流体WFは、ウィック64Cが有する輸送流路RFを毛管力によって流通することにより、リザーバー62からグルーブ65C側に輸送される。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、第2実施形態にて示したプロジェクターと同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
すなわち、ウィック64Cは、それぞれ第1金属板としての第1板部材91及び第4板部材94と、第1板部材91及び第4板部材94におけるリザーバー62側の部位に応じて配置される第3金属板としての第3板部材93及び第6板部材96とが、第2方向である+Z方向に沿って交互に複数重ねられて構成されている。第3板部材93及び第6板部材96は、第1板部材91及び第4板部材94と組み合わされることによって、リザーバー62に貯留された液相の作動流体WFを第1方向とは反対方向である−Y方向に輸送する輸送流路RFを形成する。
これによれば、ウィック64Cに設けられる輸送流路RFによって、リザーバー62に貯留された液相の作動流体WFを毛管力によってグルーブ65C側に確実に輸送できる他、グルーブ65Cと一体化されるウィック64Cの構成を簡略化できる。従って、蒸発部6、ひいては、冷却装置5の構成を簡略化できる。
本発明は、上記各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。
上記第1実施形態では、第1金属板71の熱伝導率は、第2金属板72の熱伝導率より高いとした。上記第2実施形態では、第1金属板81の熱伝導率は、第2金属板82の熱伝導率及び第3金属板83の熱伝導率より高いとした。上記第3実施形態では、それぞれ第1金属板としての第1板部材91の熱伝導率及び第4板部材94の熱伝導率は、他の板部材92,93,95,96のそれぞれの熱伝導率より高いとした。しかしながら、これに限らず、各金属板同士の熱伝導率及び各板部材同士の熱伝導率は、同じであってもよく、第1金属板の熱伝導率は、他の金属板の熱伝導率より低くてもよい。
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。
Claims (5)
- 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、
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、
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、を備え、
前記グルーブは、前記ウィックに接続される第1金属板と、前記ウィックに対して前記第1金属板よりも離間して配置される第2金属板とが、前記グルーブから前記リザーバーに向かう第1方向に垂直な第2方向に沿って交互に複数重ねられて構成され、
前記複数の蒸気流路は、前記グルーブの前記ウィック側において、前記第1金属板と、前記第1金属板と隣り合う他の前記第1金属板との間に形成され、
前記第1方向及び前記第2方向に垂直な方向に沿って前記グルーブを見た場合の前記複数の蒸気流路のそれぞれの断面において、前記第1方向に沿う寸法は、前記第2方向に沿う寸法よりも大きく、
前記第1金属板の熱伝導率は、前記第2金属板の熱伝導率より高いことを特徴とする冷却装置。 - 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、
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、
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、を備え、
前記グルーブは、前記ウィックに接続される第1金属板と、前記ウィックに対して前記第1金属板よりも離間して配置される第2金属板とが、前記グルーブから前記リザーバーに向かう第1方向に垂直な第2方向に沿って交互に複数重ねられて構成され、
前記複数の蒸気流路は、前記グルーブの前記ウィック側において、前記第1金属板と、前記第1金属板と隣り合う他の前記第1金属板との間に形成され、
前記第1方向及び前記第2方向に垂直な方向に沿って前記グルーブを見た場合の前記複数の蒸気流路のそれぞれの断面において、前記第1方向に沿う寸法は、前記第2方向に沿う寸法よりも大きく、
前記グルーブと前記ウィックとは一体化されていることを特徴とする冷却装置。 - 請求項2に記載の冷却装置において、
前記ウィックは、前記第1金属板と、前記第2金属板に対して前記第1方向に配置される第3金属板とが、前記第2方向に沿って交互に複数重ねられて構成され、
前記第3金属板は、前記第1金属板と組み合わされることによって、前記リザーバーに貯留された液相の前記作動流体を前記第1方向とは反対方向に輸送する輸送流路を形成す
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3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4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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