JP7302207B2 - 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。
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。
しかしながら、空隙径が小さいと、ウィックにおける液相の作動流体の浸透率が低下して、作動流体がウィックを通過する際の圧力損失が大きくなる。
このように、多孔質体であるウィックでは、最大毛管力と圧力損失との間に背反関係があり、液相の作動流体の輸送効率を高くしづらいという問題がある。
このことから、液相の作動流体をグルーブ側に効率よく輸送でき、冷却対象の冷却効率を高めることができるウィックの構成が要望されてきた。
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。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。
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6A、蒸気管52、凝縮部53及び液管54を備える。なお、蒸発部6A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6A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6Aにおいて液相から気相に変化して蒸発部6A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6A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6Aに流通させる。
蒸発部6A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6A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6Aは、図4~図6に示すように、筐体61を備える他、図5及び図6に示すように、貯留部62及び熱交換部63A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5及び図6に示すように、封止部材613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、全体が略直方体の形状に形成されている。このような筐体61は、図4に示すように、天面部61A、底面部61B及び側面部61C~61F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。
側面部61C及び側面部61Dは、筐体61において互いに反対側となる部位である。また、側面部61E及び側面部61Fは、筐体61において互いに反対側となる部位である。すなわち、側面部61Cを筐体61の正面部として、天面部61Aが上側、底面部61Bが下側に位置するように筐体61を見た場合、側面部61Dは、筐体61の背面部であり、側面部61Eは、筐体61の左側面部であり、側面部61Fは、筐体61の右側面部である。
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。
第1筐体611は、+Z方向に突出して液管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。
第2筐体612は、+X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。蒸気管接続部6121は、第2筐体612内に形成された複数の流路VCと連通しており、詳しくは後述するが、複数の流路VCを流通する気相の作動流体は、蒸気管接続部6121を介して、蒸気管52内に流入する。
封止部材613は、第2筐体612内に設けられたウィック64Aに対して+Y方向に配置されて、第1筐体611とウィック64Aとに接続されるように、第1筐体611と第2筐体612との間に介装される。
貯留部62は、リザーバーに相当し、図5及び図6に示すように、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。貯留部62は、液管54を介して筐体61内に流入される液相の作動流体を貯留する。換言すると、貯留部62は、筐体61内において、ウィック64A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63Aは、第2筐体612に設けられている。熱交換部63Aは、冷却対象である光源411から伝達される熱によって、貯留部62から供給された液相の作動流体を蒸発させて、液相から気相に変化した作動流体である蒸気を生成し、生成した蒸気を蒸気管52に排出する。
熱交換部63Aは、流体輸送層としてのウィック64Aと、流路形成層としてのグルーブ65と、を有する。すなわち、蒸発部6Aは、熱交換部63Aを構成するウィック64A及びグルーブ65を有する。詳述すると、熱交換部63Aは、貯留部62から熱交換部63Aに向かう第1方向である-Y方向に向かって順に設けられる流体輸送層としてのウィック64Aと、流路形成層としてのグルーブ65と、を有する。
ウィック64Aは、貯留部62に貯留されている液相の作動流体と接触するように第2筐体612内に設けられ、毛管力によって、貯留部62から浸み込んだ液相の作動流体を-Y方向に輸送する。すなわち、ウィック64Aは、貯留部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64A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構成される。
なお、ウィック64Aの構成については、後に詳述する。
グルーブ65は、上記のように、第2筐体612と一体化されている。換言すると、グルーブ65は、第2筐体612の一部である。グルーブ65は、グルーブ65における+Y方向の面であり、流体輸送層としてのウィック64Aと接続される接続面651を有する。
また、グルーブ65は、液相から気相に変化した作動流体が流通する溝状の複数の流路VCを有する。複数の流路VCは、それぞれ接続面651から-Y方向に凹んだ溝部であり、+X方向に沿って延出し、かつ、+Z方向に沿って配列されている。複数の流路VCは、蒸気管52と接続される蒸気管接続部6121と連通している。
蒸発部位がグルーブ65である場合、ウィック64Aによって複数の流路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64Aである場合、ウィック64A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64A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64Aにて蒸発されて、液相から気相に変化した作動流体は、複数の流路VCを流通して、蒸気管接続部6121と連通する蒸気管52に流入する。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。
図7は、貯留部62側である+Y方向から見たウィック64Aの一部を拡大して示す平面図である。図8は、熱交換部63AのYZ平面に沿う断面の一部を拡大して示す図である。なお、図7においては、見易さを考慮して、貫通孔THの一部にのみ符号を付す。
流体輸送層としてのウィック64Aは、図7及び図8に示すように、リザーバーである貯留部62からグルーブ65に向かう-Y方向に沿ってウィック64Aを貫通する複数の貫通孔THを有する。換言すると、ウィック64Aは、貯留部62から熱交換部63Aに向かう-Y方向に沿ってウィック64Aを貫通する複数の貫通孔THを有する。
また、ウィック64Aにおいて複数の貫通孔TH以外の部位は、上記した金属材料によって中実に形成されている。なお、ウィック64Aにおける+Y方向の面は、貯留部62に接続されており、-Y方向の面は、本実施形態ではグルーブ65における+Y方向の面である接続面651と接触している。すなわち、本実施形態においてウィック64Aは、グルーブ65に接触して配置されている。
なお、貫通孔THは、+Y方向から見て円形状に形成されているが、多角形状であってもよい。貫通孔THの形状が円形状であると、多角形状である場合に比べて、貫通孔THを流通する液相の作動流体の流通抵抗を小さくできる。
粒子が焼結されて構成され、内部に含まれる細孔(空隙)によって液相の作動流体の流路が形成されるウィックに比べて、本実施形態における貫通孔THを有するウィック64Aは、圧力損失を低減できる。以下、粒子を焼結した上記ウィックにおける圧力損失Kと、本発明のウィック64Aにおける圧力損失K’とを比較する。なお、圧力損失K,K’は、正確には、粒子を焼結した上記ウィック及び本発明のウィックに相当するウィック64Aの各圧力損失の係数を示しており、K,K’の値が大きいほど圧力損失は小さくなることを示す数値である。
粒子を焼結した上記ウィックの圧力損失Kは、以下の式(1)で表される。式(1)中のεは、ウィックの空隙率を表している。式(1)中のdPは、ウィックの空隙径を表している。なお、式(1)は、ウィックに含有される粒子が球状であり、ウィックの空隙径は、粒子の直径の0.41倍の大きさとなることが成立するものとする。
K=dP 2ε3/(150×0.412(1-ε)2) …(1)
K’=dP 2ε/32 …(2)
このように、ウィック64Aは、球状の粒子を焼結した上記ウィックに比べて、圧力損失を1/1.8倍に低減できる。換言すると、複数の貫通孔THを有するウィック64Aの構成によれば、球状の粒子を焼結した上記ウィックに比べて、圧力損失を低減できる。
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(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、光源411を冷却対象とする冷却装置5と、を備える。冷却装置5は、蒸発部6A、凝縮部53、蒸気管52及び液管54を有するループ型ヒートパイプ51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。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6Aへ流通させる。蒸気管52は、蒸発部6A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。
蒸発部6Aは、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ものであり、筐体61、リザーバーとしての貯留部62、ウィック64A及びグルーブ65を有する。筐体61は、液管54と接続され、液相の作動流体が内部に流入する。貯留部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。グルーブ65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VCを有するものであり、ウィック64Aに接続される。
ウィック64A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。このようなウィック64Aは、貯留部62からグルーブ65に向かう第1方向である-Y方向に沿ってウィック64Aを貫通し、貯留部62に貯留された液相の作動流体を-Y方向に輸送する複数の貫通孔THを有する。
これにより、ウィック64Aによって液相の作動流体をグルーブ65側に効率よく輸送できる。従って、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でき、光源411から筐体61への熱伝達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。
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実施形態に係るプロジェクター1と同様の構成を備えるが、流体輸送層を構成するウィックの構造が異なる。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。
図9は、本実施形態に係るプロジェクターが備える蒸発部6Bの内部構造を模式的に示す断面図である。具体的に、図9は、上記した仮想線VL1と同様の位置に設定される仮想線を含む蒸発部6Bの断面を示す図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、蒸発部6Aに代えて、図9に示す蒸発部6Bを有する他は、第1実施形態に係るプロジェクター1と同様の構成及び機能を有する。すなわち、本実施形態に係る冷却装置5は、蒸発部6Aに代えて蒸発部6Bを備え、光源411を冷却対象とする。
蒸発部6Bは、図9に示すように、熱交換部63Aに代えて熱交換部63Bを有する他は、蒸発部6Aと同様の構成及び機能を有する。また、熱交換部63Bは、ウィック64Aに代えて、流体輸送層としてのウィック64Bを有する他は、熱交換部63Aと同様の構成及び機能を有する。すなわち、熱交換部63Bは、貯留部62から熱交換部63Bに向かう第1方向である-Y方向に沿って順に設けられる流体輸送層としてのウィック64Bと、流路形成層としてのグルーブ65と、を有する。
ウィック64Bは、ウィック64Aと同様に、貯留部62とグルーブ65との間に配置されている。ウィック64Bは、貯留部62に貯留された液相の作動流体が浸み込み、液相の作動流体をグルーブ65側に輸送する。
ウィック64Bは、複数の層を有する。本実施形態では、流体輸送層としてのウィック64Bは、第1層641及び第2層642を有する。
図10は、熱交換部63BのYZ平面に沿う断面の一部を拡大して示す図である。
第1層641は、第2層642に対して+Y方向に位置し、貯留部62に接続されている。第1層641は、ウィック64Aと同様に銅やステンレス鋼等の金属材料によって構成され、ウィック64Aと同様の構成を有する。
すなわち、第1層641は、図10に示すように、+X方向及び+Z方向に配列され、-Y方向に沿って第1層641を貫通する複数の貫通孔THを有する。そして、第1層641は、ウィック64Aと同様に、毛管力によって、複数の貫通孔TH内に流入した液相の作動流体を第2層642側に輸送する。
なお、第1層641において複数の貫通孔TH以外の部位は、上記した金属材料によって中実に形成されている。なお、第1層641における+Y方向の面は、貯留部62に接続され、-Y方向の面は、第2層642と接触している。
第2層642は、図9及び図10に示すように、第1層641と流路形成層としてのグルーブ65との間に設けられている。第2層642における+Y方向の面は、第1層641と接触し、-Y方向の面は、グルーブ65の接続面651と接触している。すなわち、本実施形態においてウィック64Bは、グルーブ65に接触して配置されている。
第2層642は、第1層641の空隙率より大きい空隙率を有する。すなわち、第2層642の空隙率は、第1層641の空隙率より大きい。このため、第1層641の貫通孔THを-Y方向に流通した液相の作動流体は、第2層642内に容易に流入し、第2層642を介してグルーブ65に輸送される。
なお、第2層642を構成する線材は、第1層641と同じ金属により形成されていてもよい。この場合、第1層641及び第2層642が、電蝕により劣化することを抑制できる。また、第2層642として、第1層641の空隙率よりも大きな空隙率を有する多孔質体を採用してもよい。
ウィック64Bは第2層642を備えているため、第1層641が有する複数の貫通孔THのうち、グルーブ65の接続面651と対向する貫通孔THは、当該接続面651によって塞がれない。接続面651に対向する貫通孔TH内を-Y方向に流通した液相の作動流体は、第1層641の空隙率よりも大きい空隙率を有する第2層642を介して、対応する流路VC内に流入する。
また、複数の貫通孔THのうち、接続面651から-Y方向に凹んだ溝部である流路VC内に開口する貫通孔THは、接続面651によって塞がれないため、当該貫通孔TH内を-Y方向に流通した液相の作動流体は、対応する流路VC内に流入する。
これに対し、ウィック64Bは、第1層641に加えて、第1層641とグルーブ65の接続面651との間に配置される第2層642を有し、第2層642の空隙率は、第1層641の空隙率より大きい。
これによれば、図11において矢印ARによって示すように、複数の貫通孔THを-Y方向に流通した液相の作動流体は、第2層642の空隙内に流出された後、グルーブ65における複数の流路VCに供給される。従って、一部の貫通孔THが接続面651によって閉塞されることを抑制でき、ウィック64Bによって、液相の作動流体を効率よくグルーブ65側に輸送できる。
なお、貫通孔TH内にて、液相から気相に作動流体が変化する場合でも、生じた気相の作動流体を、第2層642を介して流路VCに流通させることができる。
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実施形態に係るプロジェクター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。
流体輸送層であるウィック64Bは、複数の貫通孔THを有する第1層641と、第1層641とグルーブ65の接続面651との間に位置する第2層642と、を有する。第2層642の空隙率は、第1層641の空隙率より大きい。
このような構成によれば、上記のように、一部の貫通孔THが、接続面651によって閉塞されることを抑制できる。このため、流体輸送層であるウィック64Bによって、液相の作動流体を効率よくグルーブ65側に輸送できる。従って、冷却対象である光源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できるので、光源411の冷却効率を高めることができる。
なお、上記のように、貫通孔TH内にて液相から気相への作動流体の相変化が生じる場合でも、貫通孔THから流路VCへの気相の作動流体の排出効率を高めることができるので、この場合でも、光源411の熱による作動流体の相変化を促進できるので、光源411の冷却効率を高めることができる。
これによれば、上記のように、グルーブ65から熱を効率よく第2層642に伝達できる。従って、第2層642での液相から気相への作動流体の相変化、すなわち、液相の作動流体の蒸発を促進できるので、光源411の冷却効率を高めることができる。
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1実施形態に係るプロジェクター1と同様の構成を備えるが、熱交換部がウィックの貫通孔とグルーブの流路とを連通させる隙間を形成する突出部を有する点で異なる。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、熱交換部63Aに代えて、図12に示す熱交換部63Cを有する他は、第1実施形態に係るプロジェクター1と同様の構成及び機能を有する。すなわち、本実施形態に係る冷却装置5は、熱交換部63Aに代えて熱交換部63Cを有する蒸発部6Cを備え、光源411を冷却対象とする。
この他、ウィック64Cは、-Y方向の面において貫通孔TH以外の領域に設けられ、-Y方向に突出する複数の突出部64C1を更に有する。
このように形成される隙間SPを介して、貫通孔THを-Y方向に流通した液相の作動流体は、流路VCに流入する。これにより、貫通孔THが接続面651によって閉塞されることなく、貫通孔THから液相の作動流体を、流路VCに流通させることができる。
なお、貫通孔TH内にて、液相から気相に作動流体が変化する場合でも、生じた気相の作動流体を、突出部64C1によって形成される隙間SPを介して、流路VCに流通させることができる。
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実施形態に係るプロジェクター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。
流体輸送層であるウィック64Cと流路形成層であるグルーブ65とのうち、一方の層であり、かつ、一方の部材であるウィック64Cは、ウィック64Cとグルーブ65とが接触したときに、複数の貫通孔THと複数の流路VCとを連通させる隙間SPを、他方の層であり、かつ、他方の部材であるグルーブ65の接続面651との間に形成する突出部64C1を有する。
このような構成によれば、熱交換部63Bが第2層642を有する場合と同様に、貫通孔THが閉塞されて、貫通孔THを流通した液相の作動流体、或いは、貫通孔THにて液相から気相に相変化した作動流体が、流路VCに流通しなくなることを抑制できる。従って、液相の作動流体又は気相の作動流体を流路VCに効率よく導くことができるので、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。
図13は、熱交換部63Cの変形である熱交換部63DにおけるXY平面に沿う断面の一部を拡大して示す図である。
本実施形態における熱交換部63Cでは、流体輸送層であるウィック64Cが、貫通孔THと流路VCとを連通させる隙間SPを形成する突出部64C1を有するとした。しかしながら、これに限らず、隙間SPを形成する突出部を、グルーブが有していてもよい。
例えば、蒸発部6Cは、熱交換部63Cに代えて、図13に示す熱交換部63Dを備えていてもよい。
すなわち、流体輸送層であるウィック64Aと流路形成層であるグルーブ65Dとのうち、一方の層であり、かつ、一方の部材であるグルーブ65Dは、ウィック64Aとグルーブ65Dとが接触したときに、複数の貫通孔THと複数の流路VCとを連通させる隙間SPを、他方の層であり、かつ、他方の部材であるウィック64Aとの間に形成する突出部65D1を有する。
このような熱交換部63Dを熱交換部63Cに代えて有する蒸発部6Cを備える冷却装置5及びプロジェクターによれば、熱交換部63Cを有する蒸発部6Cを備える冷却装置5及びプロジェクターと同様の効果を奏することができる。
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。
上記各実施形態では、流体輸送層としてのウィック64A~64Cに設けられた複数の貫通孔THは、+X方向及び+Z方向に配列されているとした。しかしながら、これに限らず、ウィックにおいて貫通孔THは、ランダムに設けられていてもよい。また、貫通孔THの直径は、複数の貫通孔THの間で同一でもよく、同一でなくてもよい。
更に、突出部64C1,65D1によって形成される隙間SPは、貫通孔THと流路VCとを連通させる溝状に形成されていてもよい。
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 (8)
- 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、
前記液管と接続され、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、
前記ウィックは、前記グルーブに接触して配置され、
前記ウィックは、前記リザーバーから前記グルーブに向かう第1方向に沿って前記ウィックを貫通し、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方向に輸送する複数の貫通孔を有し、
前記ウィック及び前記グルーブのうちの一方の部材は、前記複数の貫通孔と前記複数の流路とを連通させる隙間を前記ウィック及び前記グルーブのうちの他方の部材との間に形成する突出部を有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、
前記ウィックは、
前記複数の貫通孔を有する第1層と、
前記第1層と前記グルーブとの間に位置する第2層と、を有し、
前記第2層の空隙率は、前記第1層の空隙率より大きい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、
前記第2層の熱伝導率は、前記第1層の熱伝導率より大き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、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、
前記液管と接続され、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、前記筐体に流入された液相の前記作動流体を貯留する貯留部と、
前記貯留部から供給された液相の前記作動流体を蒸発させる熱交換部と、を有し、
前記熱交換部は、前記貯留部から前記熱交換部に向かう第1方向に沿って順に設けられる流体輸送層及び流路形成層を有し、
前記流路形成層は、液相から気相に変化した前記作動流体が流通し前記蒸気管と連通する複数の流路を有し、前記流体輸送層と接続され、
前記流体輸送層は、前記流路形成層に接触して配置され、
前記流体輸送層は、前記第1方向に沿って前記流体輸送層を貫通し、前記貯留部に貯留された液相の前記作動流体を前記第1方向に輸送する複数の貫通孔を有し、
前記流体輸送層及び前記流路形成層のうちの一方の層は、前記複数の貫通孔と前記複数の流路とを連通させる隙間を前記流体輸送層及び前記流路形成層のうちの他方の層との間に形成する突出部を有することを特徴とする冷却装置。 - 請求項4に記載の冷却装置において、
前記流体輸送層は、
前記複数の貫通孔を有する第1層と、
前記第1層と前記流路形成層との間に位置する第2層と、を有し、
前記第2層の空隙率は、前記第1層の空隙率より大きいことを特徴とする冷却装置。 - 請求項5に記載の冷却装置において、
前記第2層の熱伝導率は、前記第1層の熱伝導率より大きい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。 - 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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