WO2004107837A1

WO2004107837A1 - 冷却装置

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Publication number: WO2004107837A1
Application number: PCT/JP2004/007793
Authority: WO
Inventors: Shoji Kawahara; Shuu Nanba
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2004-12-09
Also published as: JPWO2004107837A1; JP4559361B2; CN101002518A; US20060157230A1; US7264359B2; CN100531534C

Abstract

たとえば、投写型表示装置の映像素子、パーソナルコンピュータのＣＰＵ、半導体レーザー装置の半導体レーザー等を効率よく冷却することが困難であった。発熱体と直接的にまたは間接的に熱的接合される受熱ケーシング１０８と、受熱ケーシング１０８の内部と連通されたホース１１６およびホース１１７を含む手段と、受熱ケーシング１０８の内部、およびホース１１６およびホース１１７を含む手段に充填された液状媒体１１０と、充填された液状媒体１１０を循環させる、受熱ケーシング１０８の内部に設けられた送液ポンプ１０７と、循環させられる液状媒体１１０を冷却する放熱器１１４および放熱ファン１１５を含む手段とを備えた冷却装置である。

Description

冷却装置技術分野

本発明は、たとえば、画像を投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置、パーソナルコンピュータ、半導体レーザー装置等の電子機器に利用可能な、筐体内部に配設された半導体や C P Uなどの発熱電子部品を液状媒体を循環させて冷却または温度制御する冷却装置に関するものである。背景技術

ノートタイプのパーソナルコンピュータや移動体通信機器に代表される携带型の電子機器は、マルチメディア情報を処理するためのマイクロプロセッサを'装備している。

この種のマイクロプロセッサは、演算速度の高速化や多機能化に伴い、動作中の発熱量が急速に増大する傾向がある。

そのため、マイクロプロセッサの動作を安定的に保証するためには、その発熱量に見合う冷却性を高める必要がある。

また、半導体レーザー光源装置に代表される電子機器は、高出力化やビームの波長安定性確保の観点から、発振源となる半導体を適当な温度に温度制御する必要がある。

また、近年の小型化の要望のため、その温度制御装置の小型化と高い温度制御性能が、要求されるようになってきている。また、ライトパルプ上で映像信号に変調された画像を照明光で照射し、投写レンズによりスクリーン上にその画像を拡大投写する投写型表示装置に代表される表示 S置においては、画像情報をより鮮明に投影するために高解像度のライトバルブからなる映像素子が用いられ、さらに投影画面の明るい高輝度化が促進されている。

また、高輝度が求められる投写型表示装置の映像素子は、原理的には入射される光量に対し、有効にスクリーンに投影されない成分等の光による熱量を吸収するため、映像素子の発熱が、輝度アップの制限となっている。

その対策として、映像素子は透過型液晶表示素子に代わつて、液晶等による反射型映像素子が使用されるようになってきている。

反射型映像素子であっても僅かの光吸収が発生するために、この反射型映像素子を強制的に冷却する必要がある。

このため反射型映像素子を精度よく位置決めする調整機構と、この反射型映像素子を強制冷却するための冷却素子と、その冷却素子の放熱側を冷却するヒートシンクおょぴそのヒートシンクを空冷する冷却ファンとがー体となった冷却装置が、利用されるようになってきている。

以下、電子機器や表示装置の熱対策に関する従来の技術について、より具体的に説明する。

ここでは、一般的な反射型映像素子を用いた投写型表示装置の冷却装置を例として説明する。

投写型表示装置の光学系は、基本的に、光源ランプュニットと、その光源ランプュニットの光源からの白色光を赤（R )、緑（G )、青（B ) に色分解し、これらの光を画像情報に応じて変調する反射型液晶パネル等から構成された映像素子と、その変調された光を色合成する光学ユニットと、その色合成された光をスクリーン上に拡大投影する投写レンズュニッ K で構成されている。

最近では、投写型表示装置においては、画像情報をより鮮明に投影するために高解像度の映像素子が用いられてきており、さらに投影画面の明るい高輝度化が促進されていることは、上述したとおりである。

従来の R、 G、 Bの各反射型映像素子を用いた 3板式投写型表示装置とその冷却装置について、図 1 0 と図 1 1 を用いてその一例を説明する。

まず、図 1 0は、従来の投写型表示装置の概略構成を示す図である。

従来の投写型表示装置は、画像情報を光学的に拡大投影するための光源である光源ランプュ二ット 1 と、その光源ランプユニット 1 の光から赤外線や紫外線を除去し、可視光のみを透過するためのフイノレター 2 と、そのフイノレター 2からの可視光を集光するための照射光学ュニット 3 と、前記照射光学ュニット 3 で集光された光が反射プリズムュニット 6 を通過した後、これを色分解して反射型映像素子 4 a 、 4 b 、 4 c に導くとともに、この反射型映像素子 4 a 、 4 b、 4 c で光学的に画像情報に生成された光を色合成する色分離合成プリズムュニット 5 と、前記色分離合成プリズムュニット 5で合成された画像情報が前記反射プリズムュニット 6で反射されてこれを拡大投射するための投写レンズュニット 7 とで構成されている。

光源ランプュニット 1 は、一般的に発光効率が高いとされる超高圧水銀ランプ 1 a と、光を効率よく集光するための凹面鏡 1 b で構成されている。

光源ランプュ二ット 1からの光を R 、 G 、 Bに色分解および色合成する色分離合成プリズムュニット 5は、例えば白色光を波長的に選択する青反射ダイクロイツクミラーと、赤反射ダイクロイツクミラーと、緑透過のダイクロイツクミラーで構成される。

そして、各々の膜特性から白色光は、 R 、 G 、 Bに色分解されて、各 R 、 G 、 Bの反射型映像素子 4 a 、 4 b 、 4 cへ導かれるとともに、その反射型映像素子 4 a 、 4 b 、 4 cで画像情報に変調された光は、再び色分離合成プリズムュニット 5 で合成される。

反射プリズムュニット 6 は、照射光学ュニット 3 からの光を透過するとともに色分離合成プリズムュニット 5 で色合成された光を投写レンズユニット 7に導く、いわゆる、ハーフミラー構成の一体型プリズムである。

図 1 1は、従来の反射型映像素子の冷却装置を示す概略断面図である。

なお、この図 1 1では、反射型映像素子 4 c部分のみを示しているが、. 反射型映像素子 4 a と 4 b部分についても同様の構成となっている。

反射型映像素子 4 cは、一方の面が、平面的位置調整ゃフオーカス調整が可能な位置調整機構 8 に接着剤等で接合固定されており、位置調整機構 8は、色分離合成プリズムュ二ット 5 に対接あるいは接着剤等で正確に位置決め固定されている。

また、反射型映像素子 4 cの他方の面は、半導体で構成された電子冷却素子 9 に熱伝導としての役目も果たすホルダ一 1 0を介して接合されている。

電子冷却素子 9には、その放熱のためのヒートシンク 1 1 が接合され、ヒートシンク 1 1 には、これを冷却するための冷却ファン 1 2が接合されている。

そして、この冷却フアン 1 2 とヒートシンク 1 1 とホルダ一 1 0は、ネジ等（図示なし）で一体的に組み立てられている。

しかしながら、上記のような従来の冷却装置では、より高輝度を目指した投写型表示装置の場合、反射型映像素子 4 a、 4 b、 4 c により多くの光が集中するため、冷却性能を向上させる必要がある。

そのため、より大きな能力を有する電子冷却素子 9 、ヒートシンク 1 1、冷却ファン 1 2が必要となり、これは装置の大型化のみならず、重量増加を招くことになる。

また、この冷却装置は、電子冷却素子 9 の吸熱量に見合つた消費電力による発熱量と反射型映像素子の発熱量との合計発熱量を放熱する必要があるため、冷却ファン 1 2が想像以上に大型化する。

また、冷却ファン 1 2は、ヒートシンク 1 1 に接合しているために、通風抵抗が過大となって送風騒音が大きくなることもある。

さらに、電子.冷却素子 9の吸熱量を大きくした場合、熱伝導部材として機能するホルダー 1 0は、電子冷却素子 9 の接合部側が雰囲気温度よりも大きく低温側となり、このため結露が発生することもある。

また、冷却ファン 1 2 の構造上、その中央部は、冷却ファン 1 2のモータ駆動部のためにヒートシンク 1 1 の外周部のみ図面の矢印のように通風冷却され、ヒートシンク 1 1の冷却効率を悪化させやすい。

一方、放熱経路で見ると、反射型映像素子 4 c とホルダー 1 0 との間、ホルダー 1 0 と電子冷却素子 9 との間、および電子冷却素子 9 とヒートシンク 1 1 との間で、 3力所の部材接合部が存在する。

このため、熱移動のインピーダンス、すなわち熱抵抗が非常に大きくなり、放熱能力を非常に大きく設計しなければならないことが普通であつた。 .

さらに、近年の投写型表示装置の高輝度化に伴い、光源ランプュニットの駆動電力も大きくなってきている。

電子冷却素子 9の吸熱能力は、一般的に 5 0 %未満である。このため、電子冷却素子 9は、反射型映像素子 4 cの発熱量の 2倍から 6倍の電力を要し、消費電力が、極めて大きなものとなってレヽる。発明の開示

本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、たとえば、投写型表示装置の映像素子、パーソナルコンピュータの C P u、半導体レーザー装置の半導体レーザー等をより効率よく冷却することができる冷却装置を提供することを目的とする。

第 1 の本発明は、発熱体と直接的にまたは間接的に熱的接合される受熱ケ一シングと、

前記受熱ケ一シングの内部と連通された循環経路と、前記受熱ケ一シングの内部、およぴ前記循環経路に充填された液状媒体と、

前記充填された液状媒体を循環させる、前記受熱ケ一シングの内部に設けられたポンプと、

前記循環させられる液状媒体を冷却する冷却手段とを備えた、冷却装置である。

第 2 の本発明は、前記'循環させられる液状媒体が前記循環経路から前記受熱ケ一シングに流入する流入口は、前記受熱ケーシングの、前記受熱ケ一シングが前記発熱体と直接的にまたは間接的に熱的接合される側に設けられている第 1 の本発明の、冷却装置である。

第 3 の本発明は、前記ポンプは、回転されるブレードを有する遠心ポンプであって、

前記流入口は、前記回転されるブレードの回転中心の近傍に設けられている第 2の本発明の、冷却装置である。

第 4の本発明は、前記受熱ケ一シングは、前記'発熱体と直接的にまたは間接的に熱的接合される側に凹凸部が設けられた内壁を有する第 1の本発明の、冷却装置である。

第 5 の本発明は、前記発熱体を駆動するための駆動電気基板が、前記発熱体の、前記受熱ケ一シングが直接的にまたは間接的に熱的接合される側に配置されている第 1 から第 4 の何れかの本発明の、冷却装置である。第 6 の本発明は、前記駆動電気基板を前記発熱体に対して押圧するための押圧ホルダーが、前記駆動電気基板の、前記受熱ケ一シングが直接的にまたは間接的に熱的接合される側に配置されている第 5の本発明の、冷却装置である。

第 7の本発明は、前記駆動電気基板は、駆動電気基板窓を有しており、

前記押圧ホルダーは、前記駆動電気基板窓と重なる位置に押圧ホルダー窓を有しており、

前記受熱ケ一シングは、前記駆動電気基板窓と前記押圧ホルダ一窓とを貫通して、前記発熱体に当接する受熱部を有する請求の範囲第 6項記載の、冷却装置である。

第 8 の本発明は、前記発熱体と接合される受熱プレートをさらに備えた第 1から第 4の何れかの本発明の、冷却装置である。

第 9 の本発明は、前記受熱ケ一シングと接合された電子冷却素子と、

前記受熱プレートと前記電子冷却素子との間に密閉空間を形成する受熱フレームと、

前記密閉空間に充填された液状材料とをさらに備えた第 8の本発明の、冷却装置である。

第 1 0の本発明は、前記発熱体の温度を検出する検出手段と、

前記検出の結果に基づいて、前記ポンプ、および前記冷却手段の内の少なくとも一つを制御する制御手段とをさらに備えた第 1から第 4の何れかの本発明の、冷却装置である。

第 1 1の本発明は、第 1の本発明の、冷却装置と、前記発熱体としての反射型映像素子とを備えた投写型表示装置である。

第 1 2の本発明は、第 1 の本発明の、冷却装置と、前記発熱体としての、半導体、および C P Uの内の少なくとも一つとを備えた電子機器である。

第 1 3 の本発明は、反射型映像素子、半導体、および C P Uの内の少なくとも一つと直接的にまたは間接的に熱的接合される受熱ケ一シングと、

前記受熱ケ一シングの内部と連通された循環経路と、前記受熱ケ一シングの内部、および前記循環経路に充填された液状媒体と、

前記充填された液状媒体を循環させるポンプと、

前記循環させられる液状媒体を冷却する冷却手段とを備えた冷却装置である。

第 1 4 の本発明は、発熱体と直接的にまたは間接的に熱的接合される受熱ケ一シングの.内部、および前記受熱ケ一シングの内部と連通された循環経路に充填された液状媒体を、前記受熱ケ一シングの内部に設けられたポンプを利用して循環させる循環ステップと、

前記循環させられる液状媒体を冷却する冷却ステップとを備えた冷却方法である。

本発明は、投写型表示装置の映像素子、パーソナルコンビユータの C P U、半導体レーザー装置等の電子機器をより効率よく冷却することができるという長所を有する。図面の簡単な説明図 1 は、本発明の実施の形態 1の冷却装置が利用された投写型表示装置の概略構成図である。

図 2は、本発明の実施の形態 1の冷却装置の概略断面図である。

図 3は、本発明の実施の形態 2の冷却装置の概略断面図である。

図 4は、本発明の実施の形態 3の冷却装置の概略断面図である。

図 5は、本発明の実施の形態 4の冷却装置の概略断面図である。

図 6は、本発明の実施の形態 5の冷却装置の概略断面図である。

図 7は、本発明の実施の形態 1の送液ポンプ 1 0 7の概略平面図である。

図 8は、本発明の実施の形態の冷却装置 1 0 0が利用されたパーソナルコンピュータの概略構成図である。

図 9は、本発明の実施の形態の冷却装置 2 0 0が利用されたパーソナルコンピュータの概略構成図である。

図 1 0は、従来の投写型表示装置の概略構成図である。図 1 1は、従来の冷却装置の概略断面図である。

(符号の説明）

4 a、 4 b、 4 c 反射型映像素子

1 0 0 冷却装置

1 0 2 受熱プレート

1 0 3 受熱フレーム 1 0 5 電子冷却素子

1 0 6 液状材料

1 0 7 送液ポンプ

1 0 8、 1 1 0 8、 2 1 0 8、 3 1 0 8 受熱ケ一シング

2 1 0 8 a 受熱部

1 1 0 液状媒体

1 1 1 開口部

1 1 2 入り口側の循環経路

1 1 2 a 通路

1 1 4 放熱器

2 0 1 温度検出手段

2 0 2 温度制御手段

4 0 1 保持部材

4 0 3 駆動電気基板

4 0 4 押圧ホルダー

5 0 2、 6 0 2 C P U 発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

(実施の形態 1 )

はじめに、図 1〜·2を主として参照しながら、本実施の形態の冷却装置の構成を説明する。

図 1 は、本発明の実施の形態 1 の冷却装置が利用された投写型表示装置の概略構成図であり、図 2は、本発明の実施の形態 1の冷却装置の概略断面図である。図 1 と図 2において、図 1 0 と図 1 1 を用いて説明した従来の装置と同一構成部分には同一符号が附してあり、その部分は同様の機能であるため詳しい説明は省略する。

図 2に示されているのは、発熱素子である反射型映像素子 4 c用の冷却装置であり、反射型映像素子 4 a 、 4 bに対応する冷却装置も同一の機能を有する。

4 a 、 4 b、 4 cは、従来例と同様に色分離合成プリズムュニット 5によって色分解された光である赤（R )、緑（G )、青（B ) に対応する反射型映像素子である。

反射型映像素子 4 c部について説明すると、その反射型映像素子 4 cの受光面とは反対側の背面には、高熱伝導率を有する金属材料、例えば銅合金あるいは純アルミニューム等で形成された受熱プレート 1 0 2が密着接合され、両者は熱的に面接合されている。

反射型映像素子 4 cの受光面側には、受光を妨げないように窓が設けられた、反射型映像素子 4 cへの駆動電力および駆動信号を供給するために駆動電気基板 5 0 3が面接合されている。

1 0 3は、合成樹脂成形等から形成された方形枠状の受熱フレームであり、熱伝導率が受熱プレート 1 0 2 よりも小さい材料からなっている。

受熱プレート 1 0 2 と受熱フレーム 1 0 3 とは、受熱プレート 1 0 2 の外周縁が密閉（水密）接合されて一体的に組み付けられている。

この密閉接合は、例えばゴム製の Oリング（図示せず）等を使用'して行うことができる。受熱プレート 1 0 2 と受熱フレーム 1 0 3 との組み付けにより、反射型映像素子 4 cの背面方向には、内容積を持つ容器形状が形成されている。

反射型映像素子 4 c側の外周縁には、枠状の位置決め部 1 0 4が形成され、反射型映像素子 4 cの外周部が、位置決め部 1 0 4によつて概ね位置決めされている。

1 0 5は、一般的にペルチヱ素子と呼ばれる電子冷却素子であり、受熱プレート 1 0 2 とは反対側で、その外周縁が受熱フレーム 1 0 3に密閉（水密）的に接合固定されている。

この密閉的接合固定も、例えばゴム製の Oリング（図示せず）等を使用して行うことができる。

1 0 6は、前記受熱プレート 1 0 2 と受熱フレーム 1 0 3 および電子冷却素子 1 0 5 によって密閉された空間内に充填された液状材料であり、例えばプロプレンダリコール等のアルコール水溶液からなる。

従って、液状材料 1 0 6 と受熱プレート 1 0 2 とは、直接平面接触し、液状材料 1 0 6 と電子冷却素子 1 0 5 とも、直接平面接触して熱的接合されている。

1 0 7は、扁平形状の遠心ポンプからなる送液ポンプ（送液手段）であり、 1 0 8は、送液ポンプ 1 0 7のケーシングを兼ねる受熱ケ一シングである。

受熱ケ一シング 1 0 8は、高熱伝導率の金属材料、例えばアルミニューム合金等で形成されており、その一方の扁平面は電子冷却素子 1 0 5 と平面でもって熱的に接合するように密着されている。

そして、受熱ケ一シング 1 0 8 と受熱フレー Λ 1 0 3 とは受熱フレーム 1 0 3 の外周縁に形成された位置決め部 1 0 9によって位置決めされて、一体的に固定されている。

1 1 0は、送液ポンプ 1 0 7によって循環され、熱量を移送する液状媒体であり、例えばプロプレングリコールのようなァルコール水溶液からなる。

送液ポンプ 1 0 7の他方の扁平部には、モータ 1 0 7 a が設けられており、モータ軸 1 0 7 b には、プレード 1 0 7 c がー体に固定されている。

1 1 2は、送液ポンプ 1 0 7への液状媒体 1 1 0 の入口側の循環経路であり、 1 1 3 は、送液ポンプ 1 0 7から液状媒体 1 1 0が送出される出口側の循環経路である。

送液ポンプ 1 0 7の入り口側の循環経路 1 1 2 は、送液ポンプ 1 0 7 のケーシングを兼ねる受熱ケ一シング 1 0 8 の一方の扁平面側、すなわち電子冷却素子 1 0 5側に配置されている。

そして、循環経路 1 1 2には、受熱ケ一シング 1 0 8 内を通るパイプ状の通路 1 1 2 a が形成され、その通路 1 1 2 a の開口端は、モータ 1 0 7 a により回転されるプレード 1 0 7 c の回転中心に向けられている。

一方、送液ポンプ 1 0 7から液状媒体 1 1 0が送出される出口側循環経路 1 1 3 は、入り口側の循環経路 1 1 2 よりもモータ 1 0 7 a が配置された受熱ケ一シング 1 0 8 の他方の扁平面側で、かつブレード 1 0 7 c の回転外周部と対向する位置に配置されている。

1 1 4は、放熱器であり、放熱器 1 1 4 の近傍には、放熱ファン 1 1 5 が設置されている。送液ポンプ 1 0 7の入り口側循環経路 1 1 2 と放熱器 1 1 4および出口側循環経路 1 1 3 と放熱器 1 1 4 とは、それぞれ可撓性のホース 1 1 6、 1 1 7で接続されている。

液状媒体 1 1 0は、送液ポンプ 1 0 7、ホース 1 1 6、 1 1 7、放熱器 1 1 4 の内部に充満されており、モータ 1 0 7 a の駆動による送液ポンプ 1 0 7のブレード 1 0 7 c の回転によって、受熱ケ一シング 1 0 8 の入り口側循環経路 1 1 2から吸引されて円周方向へと導かれ、出口側循環経路 1 1 3を経て循環させられる。

つぎに、本実施の形態の冷却装置の動作を、本実施の形態の冷却装置が利用された投写型表示装置の冷却動作として説明する。 .

なお、本実施の形態の冷却装置の動作について説明しながら、本発明の冷却方法の一実施の形態についても説明する (その他の実施の形態についても、同様である）。

発熱体である反射型映像素子 4 cは、矢印方向（図 2参照）から光を受け、有効に反射されない部分の存在によって発熱する。

反射型映像素子 4 c の光を受ける面とは反対側、すなわち背面側には、受熱プレート 1 0 2が密着されており、この受熱プレート 1 0 2が反射型映像素子 4 c の背面からその発熱を受熱する。 ·

受熱プレート 1 0 2は、液状材料 1 0 6 と接触しており、従って受熱プレート 1 0 2からの熱量は液状材料 1 0 6 に伝達されることになる。

そして、電力が投入された電子冷却素子 1 0 5は、液状材料 1 0 6 と接触する面を吸熱側とすることにより、液状材料 1 0 6 の熱量を直接吸熱して受熱プレート 1 0 2 を冷却する。

そして、受熱プレート 1 0 2は、反射型映像素子 4 c を冷却する。

電子冷却素子 1 0 5は、吸熱側とは反対側（図 2上では右側）の面を放熱面とし、この放熱面からは、反射型映像素子 4 c からの熱量と電子冷却素子 1 0 5 自身の駆動電力により発生する熱量との合算の熱量が放熱されることになる。電子冷却素子 1 0 5の放熱面側には、送液ポンプ 1 0 7のケーシングを兼ねる受熱ケ一シング 1 0 8が密着されているために、電子冷却素子 1 0 5 の放熱は、この受熱ケ一シング 1 0 8に伝達される。

そして、プレード 1 0 7 c が、送液ポンプ 1 0 7のモータ 1 0 7 a の駆動によって回転されるため、入り口側循環経路 1 1 2から入り込んだ液状媒体 1 1 0は、遠心方向に圧力がかかり、出口側循環経路 1 1 3から送出されることになる。

受熱プレート 1 0 2 と電子冷却素子 1 0 5 との熱伝導にプロプレングリコールのようなアルコール水溶液等の液状材料 1 0 6を介するようにしたため、境界部の低熱伝導性の欠点がなくなり、冷却効率が高められる。

一般的に、固体同士の接合部は、熱抵抗が大きく、熱伝導性が非常に悪いが、このような冷却装置においては、熱伝導が悪いと冷却効果が十分に得られない。

しかしながら、本実施の形態においては、液状媒体 1 0 6 が受熱プレート 1 0 2および電子冷却素子 1 0 5 に直接接触して熱伝導がなされるため、固体同士の接合部にみられるような熱抵抗の増大がない。

従って、受熱プレート 1 0 2から電子冷却素子 1 0 5 ,への熱伝導が極めて良好となり、冷却効率が向上するものであるまた、受熱ケ一シング 1 0 8においては、液状媒体 1 1 0 の入り口側の循環経路 1 1 2力 S、電子冷却素子 1 0 5 と熱的に接合された一方の扁平面側に設けられている。 .

このため、放熱器 1 1 4によって冷却された液状媒体 1 1 0が、電子冷却素子 1 0 5側から通路 1 1 2 a を通して送液ポンプ 1 0 7に流入される。

かくして、冷却効率が向上する。

循環される液状媒体 1 1 0は、放熱フアン 1 1 5により冷却される放熱器 1 1 4によって外部へ放熱、温度が低下して再ぴ受熱ケーシング 1 0 8内へ戻される。

これを繰り返すことによって、発熱体である反射型映像素子 4 cの熱量は、格段に高効率に放熱される。

もちろん、冷却装置は、反射型映像素子 4 a、 4 b側においても同様に構成されており、投写型表示装置全体の映像素子の高効率な冷却が、実現できるものである（その他の実施の形態においても、同様である）。

なお、受熱ケ一シング 1 0 8は本発明の受熱ケ一シングに対応し、ホース 1 1 6およびホース 1 1 7を含む手段は本発明の循環経路に対応し、液状媒体 1 1 0は本発明の液状媒体に対応し、送液ポンプ 1 0 7は本発明のポンプに対応し、放熱器 1 1 4および放熱ファン 1 1 5 を含む手段は本発明の冷却手段に対応する。また、受熱プレート 1 0 2は、本発明の受熱プレートに対応する。

また、電子冷却素子 1 0 5は本発明の電子冷却素子に対応し、受熱フレーム 1 0 3は本発明の受熱フレームに対応し、液状材料 1 0 6は本発明の液状材料に対応する。

また、反射型映像素子 4 a、 4 b、 4 cは、本発明の反射型映像素子に対応する。

(実 ½の形態 2 )

はじめに、図 3を主として参照しながら、本実施の形態の冷却装置の構成および動作について説明を行う。

図 3は、本発明の実施の形態 2の冷却装置の概略断面図でめ。

本実施の形態の冷却装置は、前述した実施の形態 1の冷却装置に類似しているため、主としてこれらの相違点について説明する。

本実施の形態の冷却装置においては、電子冷却素子 1 0 5 と熱的接合している受熱ケ一シング 1 1 0 8 の接合ケース面（一方の扁平面）に複数個の開口部 1 1 1が設けられている。

そして、開口部 1 1 1 を通して受熱ケ一シング 1 1 0 8の内部を循環させられる液状媒体 1 1 0が、電子冷却素子 1 0 5に直接接触する。

複数個の開口部 1 1 1は、それぞれ例えば円形状からなり、通路 1 1 2 a が位置する部分を除いてマトリクス状に配列されている。

そして、複数個の開口部 1 1 1 は、電子冷却素子 1 0 5力ら液状媒体 1 1 0への熱伝導を良好ならしめるために、電子冷却素子 1 0 5 と受熱ケ一シング 1 1 0 8 との接触面の面積に対して少なくとも 1ノ 3以上の総面積を有するように形成されている。

受熱ケ一シング 1 1 0 8 に複数個の開口部 1 1 1 を設けることにより、液状媒体 1 1 0が電子冷却素子 1 0 5に直接接触する。

そして、開口部 1 1 1 により受熱ケ一シング 1 1 0 8 の内面が複数の凹凸形状となるために、受熱ケ一シング 1 1 0 8 の内部、すなわち送液ポンプ 1 0 7 の内部で液状媒体 1 1 0 の循環流れに乱れが生じる。

熱伝導による温度境界層が、このような循環流れの乱れにより乱れて、電子冷却素子 1 0 5から液状媒体 1 1 0への熱伝達率、いわゆる熱の伝わり方が、格段に良くなり、冷却効率は、大幅に向上するものである。 ·

なお、受熱ケ一シング 1 1 0 8は、本発明の受熱ケ一シングに対応する。

(実施の形態 3 )

はじめに、図 4を主として参照しながら、本実施の形態の冷却装置の構成おょぴ動作について説明を行う。

本実施の形態の冷却装置は、前述した実施の形態 2の冷却装置に類似しているため、主としてこれらの相違点について説明する。

本実施の形態の冷却装置においては、温度制御が可能である。

具体的には、発熱体である反射型映像素子 4 c の温度を検出し、電気信号に変換するための温度検出手段 2 0 1力 S、受熱プレート 1 0 2に一体的に組込まれている。

そして、（ a ) 温度検出手段 2 0 1 からの温度情報に応じて反射型映像素子 4 c を所望の温度に調整するために、電子冷却素子 1 0 5 の吸熱量と対応する駆動電力を調整するとともに、（ b ) 送液ポンプ 1 0 7によつて循環される液状媒体 1 1 0の送液量の調整のために、送液ポンプ 1 0 7の駆動および放熱器 1 1 4に対する放熱ファン 1 1 5の駆動を最適状態に制御する温度制御手段 2 0 2が、設けられている。

より具体的には、温度検出手段 2 0 1 によって検出される反射型映像素子 4 c の温度情報が温度制御手段 2 0 2 に入 · 力され、送液ポンプ 1 0 7 の駆動力および放熱フアン 1 1 5 の駆動力が制御目標値に応じて制御され、電子冷却素子 1 0 5 の入力電力が調整される。

これにより、非常にきめ細かな温度制御が可能となり、過度の冷却による消費電力の増大を抑制することができる。

なお、温度検出手段 2 0 1 は本発明の検出手段に対応し、温度制御手段 2 0 2は本発明の制御手段に対応する。

(実施の形態 4 )

はじめに、図 5を主として参照しながら、本実施の形態の冷却装置の構成および動作について説明を行う。

本実施の形態においては、反射型映像素子 4 c に接合された受熱プレート 1 0 2 に複数個の開口部 1 1 1 が設けられた受熱ケ一シング 3 1 0 8が直接密着れ、熱的接合させられている。

. もちろん、受熱ケ一シング 3 1 0 8 の開口部 1 1 1 は、受熱プレート 1 0 2により水密に構成されている。

なお、受熱プレート 1 0 2 と受熱ケ一シング 3 1 0 8 とは受熱ケ一シング 3 1 0 8 に形成された位置決め部 3 1 0 8 bにより相互に位置決めされている。

このような構成により、実施の形態 2 と同様に、複数個の開口部 1 1 1 によって、液状媒体 1 1 0の循環流れに乱れが生じる。

そして、液状媒体 1 1 0が直接受熱プレート 1 0 2に接触するため、反射型映像素子 4 c の冷却効率が大幅に向上するものである。

なお、受熱ケ一シング 3 1 0 8は、本発明の受熱ケ一シングに対応する。

(実施の形態 5 )

はじめに、図 6を主として参照しながら、本実施の形態の冷却装置の構成を説明する。

本実施の形態の冷却装置は、前述した実施の形態 4の冷却装置に類似しているため、主としてこれらの相違点について説明する。

4 0 1 は、係止部 4 0 1 a を有し、係止部 4 0 1 a により反射型映像素子 4 cを保持する枠状の保持部材である。

保持部材 4 0 1 の背面側には、反射型映像素子 4 c への駆動電力および駆動信号を供給するために駆動電気基板 4 0 3が面接合されている。

4 0 4は、駆動電気基板 4 0 3 の反射型映像素子 4 c の接合面とは反対側の面に面接合された剛性の高いアルミニューム合金等からなる押圧ホルダーである。

反射型映像素子 4 c と、駆動電気基板 4 0 3 と、押圧ホルダー 4 0 4 とは、保持部材 4 0 1 の端部に螺合された固定ネジ 4 0 5によって固定され、一体化されてレ、る。

そして、反射型映像素子 4 c の端子と駆動電気基板 4 0 3 の端子とは、電気的に接続されている。

高熱伝導率の金属材料、例えばアルミニューム合金等で形成された送液ポンプ 1 0 7 のケーシングを兼ねる受熱ケ一シング 2 1 0 8の反射型映像素子 4 c と対向する一方の扁平面側には、突台状の受熱部 2 1 0 8 aが形成されている。

受熱部 2 1 0 8 aは、押圧ホルダー 4 0 4および駆動電気基板 4 0 3の中央部にそれぞれ設けられた矩形状の孔（図示せず）に嵌合されて、位置決めされている。

そして、受熱ケ一シング 2 1 0 8 の受熱部 2 1 0 8 a の先端扁平面は、反射型映像素子 4 c の背面に密着され、熱的接合されている。

つぎに、本実施の形態の冷却装置の動作を説明する。

反射型映像素子 4 cは、矢印方向から光を受け、有効に利用されない光のエネルギー成分によつて発熱する。

反射型映像素子 4 c の発熱は、その背面に密着された受熱ケーシング 2 1 0 8 の受熱部 2 1 0 8 a に直接熱伝導される。

受熱ケ一シング 2 1 0 8 の内部には、液状媒体 1 1 0が充填されており、熱伝導された受熱ケ一シング 2 1 0 8 の熱はその内部の液状媒体 1 1 0に伝達される。

送液ポンプ 1 0 7 によつて液状媒体 1 1 0 が放熱器 1 1 4 との間で循環され、所望の冷却がなされることは、前述した実施の形態と同様である。

本実施の形態 5 においては、押圧ホルダー 4 0 4および駆動電気基板 4 0 3 の中央部に窓を設け、これらの窓から受熱ケーシング 2 1 0 8 の受熱部 2 1 0 8 a を嵌合して反射型映像素子 4 c の背面と受熱ケ一シング 2 1 0 8 を直接面接触させるようにした。

このため、反射型映像素子 4 c に対する受熱ケ一シング 2 1 0 8 の位置決めが、前述の窓を基準として簡単に行えるものである。

なお、受熱ケ一シング 2 1 0 8 は、本発明の受熱ケ一シングに対応する。

以上においては、実施の形態 1〜 5 について詳細に説明を行った。

( 1 ) なお、開口部 1 1 1 を設けた受熱ケ一シング 1 0 8 は、送液ポンプ 1 0 7のケーシングとは必ずしも兼ねる必要はなく、送液ポンプ 1 0 7のケーシングは、ホース 1 1 6 またはホース 1 1 7の途中に設けられていてもよい。 ( 2 ) また、液状媒体は、水であってもアルコールの水溶液であってもよレヽ。

( 3 ) また、媒体循環路はいわゆるホースであつたが、プチルゴムのような可撓性のあるゴムホースであればよりよレゝ

( 4 ) また、ポンプ（送液手段）は、中央から吸引して円周方向に吐き出す遠心ポンプであつたが、ダイヤフラムまたはビストンの往復運動で容積を変化させて一定量の液体を

^繰り返し押し出す容積ポンプであっても差し支えない。

なお、本発明の実施の形態 1 の送液ポンプ 1 0 7の概略平面図である図 7 に示されているように、遠心ポンプが利用される場合には、紙面に関して垂直下向き（矢羽根の向き）に入り込んだ液状媒体 1 1 0は、プレード 1 0 7 c が回転されるため遠心方向に圧力がかかり、出口側循環経路 1 1 3 から送出されることになる。

( 5 ) また、反射型映像素子、すなわち発熱体自身が熱伝導性のよいプレートを備えている場合は、別体としての受熱プレート 1 0 2は、必ずしも必要ではない。

( 6 ) また、受熱ケ一シングの熱が導入される側の壁部には、複数個の開口部を設けた。しかし、これに限らず、大きい 1つの開口部を設けてもよい。

もちろん、開口部の形状は、円形に限られるものではなく、方形状等その他の形状であってもよい。

また、複数個の開口部を設ける場合には、その配列は任意であってよい。

要するに、受熱ケ一シングの熱が導入される側の内壁には、乱流を発生させるための凹凸部が設けられていてもよい。

( 7 ) また、発熱体である反射型映像素子 4 c と受熱プレート 1 0 2 とは、直接接触させられていた。しかし、これに限らず、より熱伝導を向上させるためには、その接合部.に熱伝導性グリース等が塗布された補助熱伝導部材を介在させてもよい。

もちろん、熱伝導性グリース等の補助熱伝導部材が、反射型映像素子 4 c と受熱ケ一シング 2 1 0 8 の受熱部 2 1 0 8 a との密着面に介在していてもよレ、。

( 8 ) また、上述した実施の形態 3においては、温度制御手段 2 0 2により、送液ポンプ 1 0 7による送液駆動条件と、放熱器 1 1 4 のための放熱ファン 1 1 5 の空冷駆動条件と、電子冷却素子 1 0 5 の吸熱量に応じた駆動条件とを制御するようにした。しかし、これに限らず、温度制御手段 2 0 2 により、送液ポンプ 1 0 7の送液駆動条件、電子冷却素子 1

0 5の駆動条件、放熱ファン 1 1 5の空冷駆動条件の三つの条件の内の少なくとも一つが制御されればよい。

もちろん、反射型映像素子 4 c の温度状況に応じて、三つの条件の内の何れを制御するかが決定されてもよい。

また、このような制御は、上述した実施の形態の何れにおいても有効である。

( 9 ) また、上述した実施の形態の冷却装置は、 3板式の投写型表示装置において各反射型映像素子に対して備えることにより、同投写型表示装置の発熱体を高効率に冷却することができるものである。

もちろん、 R、 G、 B用に 3枚の反射型映像素子を使用する 3板式投写型表示装置に限らず、モパイル装置等として巿販されている、 1枚の反射型映像素子を使用して時系列的に R、 G、 Bの色情報を作り出す単板式の投写型表示装置に、このような冷却装置を利用することも当然可能である。

さらに、上述した実施の形態の冷却装置は、投写型映像表示装置に限らず、パーソナルコンピュータの C P U、半導体レーザー等の熱制御が必要な電子機器の冷却装置として搭載することができるものである。

( 9 a ) より具体的には、本発明の実施の形態の冷却装置 1 0 0が利用されたパーソナルコンピュータの概略構成図である図 8に示されているように、パーソナルコンピュータ等の電子機器の C P Uを冷却することができる。

冷却装置 1 0 0は、上述した本発明の実施の形態 2の冷却装置と同様の構成を有している。

筐体 5 0 0内の駆動電気基板 5 0 1 に取付けられた発熱体である C P U 5 0 2の表面には、冷却装置 1 0 0が備えられており、受熱プレート 1 0 2が、 C P U 5 0 2の放熱表面に熱的に接合されたものである。

放熱器 1 1 4等は、上述した実施の形態 2 と同様である。これによれば、反射型映像素子に代えて C P U 5 0 2の発熱冷却を効率よく行えるものである。

なお、 C P U 5 0 2は、本発明の C P Uに対応する。

( 9 b ) また、本発明の実施の形態の冷却装置 2 0 0が利用されたパーソナルコンピュータの概略構成囪である図 9 に示されているように、パーソナルコンピュータ等の電子機器の C P Uを冷却することができる。冷却装置 2 0 0は、上述した本発明の実施の形態 3の冷却装置と同様の構成を有している。

筐体 6 0 0内の駆動電気基板 6 0 1 に取付けられた発熱体である C P U 6 0 2 の表面には、温度制御が可能な冷却装置 2 0 0が備えられている。

すなわち、温度検出手段 2 0 1 を組み込んだ受熱プレート 1 0 2が、 C P U 6 0 2の放熱表面に熱的に接合されたものである。

温度制御手段 2 0 2や放熱器 1 1 4等は、実施の形態 3 と同様である。

これによれば、温度制御手段 2 0 2が、温度検出手段 2 0 1 によって検出される C P U 6 0 2の温度情報をもとに、送液ポンプ 1 0 7、電子冷却素子 1 0 5、放熱ファン（図示せず）を制御でき、制御目標値に沿った最適な冷却が行えるものである。

発熱体とその受熱部を放熱器 1 1 4 と離れて配置することにより、機器の筐体サイズを極めて薄くできるものである。なお、 C P U 6 0 2は、本発明の C P Uに対応する。

また、冷却が必要な発熱体は、パーソナルコンピュータ C P Uに限られるものではなく、その他の電子機器における半導体レーザー等の高出力な発熱量を有するレーザーダイォ一ドやその他の発熱体であってもよい。

もちろん、放熱器 1 1 4は、筐体中央部に設置される必要はなく、外部空気による放熱を利用してより良好な冷却を行うために、筐体の外部に近い部分に設置されてもよい。産業上の利用可能性

本発明の冷却装置は、たとえば、投写型表示装置の映像素子、パーソナルコンピュータの C P U、半導体レーザー装置の半導体レーザー等をより効率よく冷却することができ、有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 発熱体と直接的にまたは間接的に熱的接合される受熱ケーシングと、

前記循環させられる液状媒体を冷却する冷却手段とを備えた、冷却装置。

2 . 前記循環させられる液状媒体が前記循環経路から前記受熱ケ一シン.グに流入する流入口は、前記受熱ケ一シングの、前記受熱ケ一シングが前記発熱体と直接的にまたは間接的に熱的接合される側に設けられている請求の範囲第 1項記載の、冷却装置。

3 . 前記ポンプは、回転されるブレードを有する遠心ポンプであって、

前記流入口は、前記回転されるブレードの回転中心の近傍に設けられている請求の範囲第 2項記載の、冷却装置。

4 . 前記受熱ケ一シングは、前記発熱体と直接的にまたは間接的に熱的接合される側に凹凸部が設けられた内壁を有する請求の範囲第 1項記載の、冷却装置。

5 . 前記発熱体を駆動するための駆動電気基板が、前記発熱体の、前記受熱ケ一シングが直接的にまたは間接的に熱的接合される側に配置されている請求の範囲第 1項から第 4項の何れかに記載の、冷却装置。

6 . 前記駆動電気基板を前記発熱体に対して押圧するための押圧ホルダーが、前記駆動電気基板の、前記受熱ケーシングが直接的にまたは間接的に熱的接合される側に配置されている請求の範囲第 5項記載の、冷却装置。

7 . 前記駆動電気基板は、駆動電気基板窓を有しており、前記押圧ホルダーは、前記駆動電気基板窓と重なる位置に押圧ホノレダ一窓を有しており、

前記受熱ケ一シングは、前記駆動電気基板窓と前記押圧ホルダ一窓とを貫通して、前記発熱体に当接する受熱部を有する請求の範囲第 6項記載の、冷却装置。

8 . 前記発熱体と接合される受熱プレートをさらに備えた請求の範囲第 1項から第 4項の何れかに記載の、冷却装置。

9 . 前記受熱ケ一シングと接合された電子冷却素子と、前記受熱プレートと前記電子冷却素子との間に密閉空間を形成する受熱フレームと、

前記密閉空間に充填された液状材料とをさらに備えた請求の範囲第 8項記載の、冷却装置。

1 0 . 前記発熱体の温度を検出する検出手段と、

前記検出の結果に基づいて、前記ポンプ、および前記冷却手段の内の少なくとも一つを制御する制御手段とをさらに備えた請求の範囲第 1項から第 4項の何れかに記載の、冷却装置。

1 1 . 請求の範囲第 1項記載の、冷却装置と、

前記発熱体としての反射型映像素子とを備えた投写型表示装置。

1 2. 請求の範囲第 1項記載の、冷却装置と、前記発熱体としての、半導体、および C P Uの内の少なくとも一つとを備えた電子機器。