WO2015008485A1 - 密閉筐体の冷却構造及びそれを用いた光学装置 - Google Patents

密閉筐体の冷却構造及びそれを用いた光学装置 Download PDF

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evaporation
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refrigerant
cooling structure
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暁 小路口
吉川　実
坂本　仁
正樹 千葉
賢一 稲葉
有仁 松永
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日本電気株式会社
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    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/16—Cooling; Preventing overheating

Definitions

  • the present invention relates to a cooling structure for a sealed casing and an optical apparatus using the same, and more particularly to a cooling structure for a sealed casing such as an optical apparatus that has a high heat generation amount and causes performance or life deterioration due to dust.
  • an optical device such as an LCD (Liquid Crystal Display, liquid crystal display) that uses optical components
  • performance deterioration such as a decrease in luminance, a decrease in light amount, and a change in reproduced color occurs due to dust entering the device. Since the optical device is difficult to repair, if dust enters the optical device, the life of the product is substantially ended. Therefore, securing dust resistance is an important issue for optical components.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal projector device in which a liquid cooling device is provided inside a main body without using a cooling fan. According to this, the liquid cooling device is disposed so as to circulate the liquid inside the projector main body and come into contact with the liquid crystal display device, and further includes an electronic cooling element.
  • the liquid crystal display device When the liquid crystal display device generates heat, the liquid inside the liquid cooling device is heated from the contact portion with the liquid cooling device. The heated liquid naturally circulates in the liquid cooling device and transports heat of the liquid crystal display device.
  • the electronic cooling element cools the heated liquid. The liquid cooled by the electronic cooling element circulates again in the liquid cooling device.
  • bubbles in the liquid cooling device cause shadows.
  • the gas has not dissolved in the liquid since the liquid was sealed, and secondly, steam is always generated in the operating environment of the liquid cooling device. It is necessary to satisfy the condition that the liquid to be used must be used. However, selection of such materials has been difficult.
  • An object of the present invention is to provide a cooling structure for a sealed housing that solves the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a cooling structure for a sealed housing and an optical device using the same, which solve the problem that the performance of a cooling target device is deteriorated by the arrangement of the cooling structure.
  • the cooling structure of the sealed casing of the present invention receives a heat from a heat-generating component, a sealed container that stores a heat-generating component that generates heat by light irradiation from a light source, an evaporation unit that is disposed inside the sealed container, and stores a refrigerant.
  • An optical device using a cooling structure for a sealed container is disposed in a housing within a casing, a light source, a heat generating component that generates heat by light irradiation from the light source, a sealed container that stores the heat generating component, and a sealed container.
  • An evaporator that stores the refrigerant, a condenser that liquefies the refrigerant vaporized by receiving heat from the heat generating component, a vapor pipe that connects the evaporator and the condenser, and through which the vaporized refrigerant flows, an evaporator and a condenser And a liquid pipe through which the liquefied refrigerant flows.
  • the cooling structure of the sealed casing of the present invention it is possible to realize a cooling structure that does not cause performance deterioration of the cooling target device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the cooling structure of the sealed casing of the present embodiment.
  • casing which concerns on this embodiment is the condensation part 1, the two evaporation parts 2a and 2b, the vapor
  • the liquid pipe connecting portion 6 connects between the liquid pipe 4a and the liquid pipe 4b.
  • the condensing part 1 is comprised by the radiator, for example.
  • the two evaporation parts 2a and 2b are arranged one by one in the two sealing parts 5a and 5b provided in the casing.
  • the cooling structure of the present embodiment transports heat inside these sealed portions 5a and 5b to the outside.
  • the steam pipe 3 connects the steam port of the condensing unit 1 and the steam ports of the evaporating units 2a and 2b.
  • the liquid pipes 4a and 4b connect the liquid pipe ports of the evaporation units 2a and 2b and the liquid pipe port of the condensing unit 1, respectively.
  • the condensing unit 1 includes an upper header 11, a lower header 12, a plurality of connecting pipe portions 13, and a plurality of fin portions 14.
  • the evaporation units 2 a and 2 b include an upper header 21, a lower header 22, a plurality of connecting pipe portions 23, and a plurality of fin portions 24.
  • the upper headers 11 and 21 are disposed above the lower headers 12 and 22 in the vertical direction.
  • the connecting pipe part 13 of the condensing part 1 connects the upper header 11 and the lower header 12. A plurality of connecting pipe portions 13 are provided.
  • the connecting pipe portion 23 of the heat radiating portion 2 connects the upper header 21 and the lower header 22. A plurality of connecting pipe portions 23 are provided.
  • the fin portion 14 is provided between the connecting pipe portions 13. These fin parts 14 take heat away from the high-temperature air and transmit the received heat to the refrigerant in the connecting pipe part 23.
  • the refrigerant that has received heat undergoes a phase change from the liquid phase to the gas phase, and rises in the connecting pipe portion 13.
  • the fin portions 24 are provided between the connecting pipe portions 23 in the same manner as the fin portions 14.
  • the fin portion 24 radiates the heat of the gas-phase refrigerant flowing from the upper header 21.
  • the radiated refrigerant changes its phase from the gas phase to the liquid phase, and descends the connecting pipe portion 23 toward the lower header 22.
  • the fin parts 14 and 24 are comprised by the some fin, and it is comprised so that air can pass between several fins.
  • the steam pipe port of the condensing unit 1 is provided at a higher position in the vertical direction than the liquid pipe port of the condensing unit 1. Moreover, the vapor
  • the refrigerant amount is determined based on the maximum heat generation amount of the cooling target device. After the refrigerant is sealed in the cooling structure 10, the inside of the cooling structure 10 is maintained at the saturated vapor pressure of the refrigerant by evacuation.
  • the connection position of the liquid pipe connection part 6 is provided at a position lower than the gas-liquid interface of the refrigerant liquid.
  • the sealing portions 5a and 5b can be provided for each heat generating component 8 in the housing. By doing in this way, since the volume of sealing part 5a, 5b can be made small, the heat transfer in each sealing part 5a, 5b becomes easy, and the heat-emitting component 8 can be cooled efficiently.
  • the heat generating component 8 is an optical component such as a lens, for example.
  • the heat generating component 8 is provided in the vicinity of the evaporation portions 2a and 2b of the cooling device 10 in the sealed portions 5a and 5b. At this time, the heat generating component 8 and the evaporation units 2a and 2b do not contact each other. At this time, the evaporating units 2a and 2b can receive the heat of the heat generating component 8 via the warm air in the sealed portions 5a and 5b (radiant heat of the heat generating component 8).
  • the evaporating units 2a and 2b can receive the heat of the heat generating component 8 without causing performance deterioration of the device to be cooled (heat generating component 8), such as damaging the heat generating component 8 that is the device to be cooled. Further, since the evaporating units 2a and 2b do not block the light flux 9, the heat generating component 8 can be cooled without deteriorating the performance of the cooling target device (heat generating component 8).
  • the configuration of the present embodiment is effective for a device having a plurality of parts requiring dustproof.
  • a part of components for example, a lens
  • performance degradation due to dust is large.
  • the housing has a structure that can be opened and closed for parts replacement or the like. If it is the structure of this embodiment, both conditions can be satisfy
  • the heat generating component 8 in the sealed portion is heated by the light beam 9 from the light source (not shown).
  • the amount of heat generated in the sealed portion 5a and the sealed portion 5b may be significantly different.
  • the calorific value in the sealed part 5a is larger than the calorific value in the sealed part 5b
  • the liquid phase refrigerant on the evaporation part 2a side is vaporized more than on the evaporation part 2b side, so that it is reduced more.
  • the amount of the refrigerant responsible for heat transport is insufficient, the cooling performance is lowered and the temperature of the cooling target is increased.
  • the amount of the refrigerant is excessive, the boiling point rises due to the increase in internal pressure due to the decrease in the volume occupied by the gas-phase refrigerant, so that the cooling performance is lowered.
  • the liquid pipe connecting portion 6 is configured to connect the liquid pipes 4a and 4b, so that the liquid level in the lower header 22 of the evaporation portions 2a and 2b is equal. Adjusted. That is, when the amount of one refrigerant in the evaporation units 2a and 2b is insufficient, the refrigerant is supplied from the other of the evaporation units 2a and 2b. Moreover, when the liquid quantity of one refrigerant
  • the cooling structure 10 and the heat generating component 8 are not in direct contact. Therefore, the performance of the cooling target device (heat generating component 8) is not deteriorated.
  • the evaporating units 2a and 2b can be installed without interfering with the optical path. Will not bring.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the cooling structure 20 of the hermetic casing of this embodiment.
  • the cooling structure 20 of the sealed housing according to the present embodiment includes two condensing units 1a and 1b, two evaporating units 2a and 2b, a vapor pipe 3, and liquid pipes 4a and 4b.
  • the liquid pipe connecting portion 6 connects between the liquid pipe 4a and the liquid pipe 4b.
  • the steam pipe connecting part 7 connects the upper headers 11 of the two condensing parts 1a and 1b.
  • the gas-phase refrigerant in the condensing part 1a and the gas-phase refrigerant in the condensing part 1b can go back and forth through the vapor pipe connection part 7.
  • the amount of the gas-phase refrigerant inside the upper header 11 of the condensing unit 1a and the condensing unit 1b can be made uniform.
  • the internal structure of the condensation parts 1a and 1b is the same as the internal structure of the condensation part 1 and the evaporation parts 2a and 2b.
  • FIG. 2 shows a case where the two condensing units 1a and 1b are provided.
  • the configuration of the present embodiment is not limited to this case, and three or more condensing units can be connected according to the required cooling performance.
  • each of the plurality of evaporating units 2a and 2b is connected to each condensing unit 1a and 1b.
  • both the condensing units 1a and 1b are configured by the same type of radiator, and the cooling performance can be adjusted by the number of radiators. For this reason, it is not necessary to redesign individual radiators constituting the condensing units 1a and 1b and the entire condensing units 1a and 1b (combination of condensing units) according to the amount of heat to be cooled, thereby reducing costs.
  • the design guideline can be simplified.
  • the condensing parts 1a and 1b are connected by a steam pipe connecting part 7. For this reason, even when the amount of the gas-phase refrigerant generated by the evaporation units 2a and 2b is uneven, the gas-phase refrigerant in the condensing unit 1a and the gas-phase refrigerant in the condensing unit 1b are It is possible to go back and forth through the connection part 7. Therefore, the amount of the gas phase refrigerant in the upper header 11 of the condensing unit 1a and the condensing unit 1b can be made uniform. As a result, the cooling performance can be maintained. Moreover, since it has the condensation parts 1a and 1b, since the condensation parts 1a and 1b should just have the performance according to the total evaporation, the enlargement of the condensation parts 1a and 1b can be suppressed.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the cooling structure 30 of the hermetic casing of the present embodiment.
  • the sealed container is configured to accommodate a plurality of objects to be cooled. That is, a plurality of optical components are provided in at least one sealed container. In the example of FIG. 3, a plurality of optical components 8b are provided in the sealed container 5b.
  • the light flux 9b emitted from the lamp 9a as the light source is irradiated onto the heat generating components 8a and 8b as the optical components
  • the light flux 9b is absorbed by the heat generating components 8a and 8b.
  • the heat generating components 8a and 8b generate heat in the sealed containers 5a and 5b.
  • the amount of heat generated by each of the heat generating components 8a and 8b increases or decreases depending on the operating state of the device to be cooled, but the total amount of heat generated is determined by the amount of light from the lamp 9a.
  • each sealing is performed without blocking the optical path.
  • Containers 5a and 5b can be arranged. Therefore, the cooling performance can be minimized. For this reason, the enlargement of the evaporation parts 2a and 2b and the condensation part 1 can be suppressed.
  • the cooling performance of the cooling structure 30 can be maintained without causing performance degradation of the cooling target device due to scattering of light from the lamp 9a.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of the cooling structure 40 of the hermetic casing of the present embodiment.
  • a plurality of heat generating components 8a, 8b, 8c, 8d, an evaporation unit 2b, and a fan 80 are accommodated in the sealed container 5b.
  • the fan 80 circulates the air in the sealed container 5b.
  • the fan 80 circulates the air in the sealed container 5b clockwise (clockwise).
  • dust does not mix from the outside of the airtight container 5b. Therefore, the problem of dust mixing described in the background art does not occur.
  • this cooling structure 40 by defining the arrangement of the evaporation unit 2b and the fan 80 corresponding to the arrangement of the heat generating components 8a, 8b, 8c, and 8d that are the objects to be cooled, the cooling structure 40 is in one direction starting from the evaporation unit 2b. Circulation cooling air (air flow) AF is generated.
  • the heat generating component having a small allowable temperature rise value and a small heat generation amount is disposed on the upstream side of the circulating cooling air (air flow) AF starting from the evaporation portion 2b.
  • the heat generating component having a large heat generation amount is disposed on the downstream side of the circulating cooling air (air flow) AF starting from the evaporation portion 2b.
  • the circulation path of the circulating cooling air AF is formed clockwise (clockwise). Therefore, the heat generating components are arranged in the order of decreasing heat generation along the circulation path of the circulating cooling air AF starting from the evaporation unit 2b in the clockwise direction (clockwise).
  • the heat generation amount of the heat generation component 8d is the smallest, the heat generation amount of the heat generation component 8a is the largest, and the heat generation amount of the heat generation components 8b and 8c is between the heat generation amounts of the heat generation components 8a and 8d.
  • the heat generating component 8d is arranged clockwise on the circulation path of the circulating cooling air AF starting from the evaporator 2b, and then the heat generating components 8b, 8c are arranged. Finally, the heat generating component 8a is arranged.
  • the number of sealed containers 5b is increased to a plurality, and these parts are respectively arranged on the upstream side of the circulating cooling air (air flow) AF starting from the evaporation unit 2b.
  • the fan air volume can be suppressed and dust scattering can be prevented as compared with the case where the circulating cooling air (air flow) AF is formed over the entire housing of the cooling structure 40. it can. Therefore, the components can be stably cooled with low noise.
  • the sealed containers 5a and 5b can be arranged according to the heat generation amount of the heat generating components 8a, 8b, 8c and 8d. Therefore, for example, a heat-generating component having a large heat generation amount can be configured such that only the component is housed in a single sealed container and separated from other components. Thereby, it can prevent that the temperature of the components arrange
  • At least one of the sealed containers 5a and 5b is configured to accommodate a plurality of heat generating components, and the evaporation units 2a and 2b are arranged in the vicinity of the position where the heat generating component having the smallest amount of heat generation among the plurality of heat generating components is accommodated. It is good also as composition which has.
  • Another heating element is provided between the evaporation unit 2a and the heat generating component disposed in the vicinity of the evaporation unit 2b, and the heat generation amount of the heat generating element is smaller than any of the heat generation components. It is good.
  • the sealed containers 5a and 5b may include a heating element.
  • the heat generating element and the plurality of heat generating components may be arranged near the evaporation units 2a and 2b as the heat generation amount thereof is smaller.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the cooling structure of the sealed casing of the present embodiment.
  • a cooling structure 50 for a sealed casing according to the present embodiment includes a condensing unit 1, an evaporating unit 2, a vapor pipe 3 through which refrigerant vapor flows, and a liquid pipe 4 through which liquid phase refrigerant flows.
  • the condensing part 1 is comprised by the radiator, for example.
  • the evaporation unit 2 is disposed in a sealed unit 5 provided in the casing.
  • the cooling structure of the present embodiment transports the heat inside the sealed part 5 to the outside.
  • the steam pipe 3 connects the steam port of the condensing unit 1 and the steam port of the evaporating unit 2.
  • the liquid pipe 4 connects the liquid pipe port of the evaporation unit 2 and the liquid pipe port of the condensing unit 1.
  • the internal configurations of the condensing unit 1 and the evaporation unit 2 are the same as the internal configurations of the condensing unit 1 and the evaporation units 2a and 2b described above.
  • the basic structure of the condensation part 1 and the evaporation part 2 is the same.
  • the inside of the cooling structure 10 is maintained at the saturated vapor pressure of the refrigerant by evacuation.
  • the heat generating component 8 is an optical component such as a lens, for example.
  • the heat generating component 8 is provided in the vicinity of the evaporation unit 2 of the cooling device 10 in the sealed unit 5b. At this time, the heat generating component 8 and the evaporation unit 2 do not contact each other.
  • the evaporation unit 2 can receive the heat of the heat generating component 8 through the warm air in the sealed portion 5 (radiant heat of the heat generating component 8).
  • the evaporating units 2a and 2b can receive the heat of the heat generating component 8 without causing performance deterioration of the device to be cooled (heat generating component 8), such as damaging the heat generating component 8 that is the device to be cooled.
  • the evaporation unit 2 when the optical component 8 that generates heat by absorbing light from the light source is cooled, the evaporation unit 2 can be installed without obstructing the optical path. For this reason, the performance degradation of the apparatus (heat-generating component 8) to be cooled due to light scattering or the like does not occur. That is, since the evaporating units 2a and 2b do not block the light beam 9, the heat generating component 8 can be cooled without degrading the performance of the cooling target device (heat generating component 8).
  • the heat generating component 8 in the sealed portion 5 generates heat by a light beam 9 from a light source (not shown).
  • the configuration of the present embodiment is effective for a device having a plurality of parts requiring dustproof.
  • a part of components for example, a lens
  • performance degradation due to dust is large.
  • the housing has a structure that can be opened and closed for parts replacement or the like. If it is the structure of this embodiment, both conditions can be satisfy
  • the present invention can be used for, for example, a cooling structure of a sealed housing and an optical device using the same.
  • Cooling structure Condensing part 2a, 2b Evaporating part 3 Steam pipe 4a, 4b Liquid pipe 5a, 5b Sealed part 6 Liquid pipe connecting part 7 Steam pipe connecting part 8, 8a, 8b, 8c, 8d Heat generation Components 9, 9b Light flux 9a Light source 80 Fan AF Circulating cooling air (air flow)

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Abstract

　本発明の密閉筐体の冷却構造は、光源からの光照射によって発熱する発熱部品を収容する密閉容器と、密閉容器の内部に配置され、冷媒を貯蔵する蒸発部と、発熱部品から受熱することにより気化した冷媒を液化する凝縮部と、蒸発部と凝縮部を接続し、気化した冷媒が流動する蒸気管と、蒸発部と凝縮部を接続し、液化した冷媒が流動する液管とを備える。冷却対象機器の性能劣化をもたらすことがない冷却構造を実現することができる。

Description

密閉筐体の冷却構造及びそれを用いた光学装置
　本発明は、密閉筐体の冷却構造及びそれを用いた光学装置に関し、特に、高発熱量であって塵により性能もしくは寿命の劣化を招く光学装置等の密閉筐体の冷却構造に関する。
　光学部品を使用するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ、液晶ディスプレイ）等の光学機器においては、塵が機器内へ混入することにより、輝度の低下、光量の低下、再現色彩の変化等の性能劣化が生じる。そして、光学機器は修理が困難であるため、光学機器内へ塵が混入すると、実質的に製品寿命を終わらせる。したがって、防塵性の確保が光学部品にとって重要な課題となっている。
　また、近年、グローバル規模で光学機器が普及するのに伴い、様々な環境で光学機器が使用されている。中でも砂漠気候等の過酷な環境において、光学機器内への塵の混入が生じ易くなるという問題がある。
　一方、近年、このような光学機器に対しては、高輝度化等の要求性能への要求が高まってきている。高輝度の光が照射されることにより、光学部品の発熱量は増加する傾向にある。これに対して、冷却ファンを設置して、光学部品を冷却するものも知られている。しかし、光学機器の冷却性能を高めるために、冷却ファンの風量を増加すると、塵が光学機器に混入しやすくなってしまうという問題がある。
　このような問題を解決する方法の１つとして、冷却ファンを用いずに、本体内部に液体冷却装置を設けた液晶プロジェクタ装置が特許文献１に記載されている。これによると、液体冷却装置は、プロジェクタ本体内部に液体を循環させ、液晶表示装置と接触するように配設され、さらに電子冷却素子を有している。液晶表示装置が発熱すると、液体冷却装置との接触部分から液体冷却装置内部の液体が加熱される。加熱された液体は、液体冷却装置内を自然循環して、液晶表示装置の熱を輸送する。電子冷却素子は加熱された液体を冷却する。電子冷却素子により冷却された液体は、再び液体冷却装置内を循環する。
　なお、本発明に関連する技術が、特許文献２、３にも開示されている。
特開平４－７３７３３号公報 特開２０１２－５７９０２号公報 特開２０１２－３７１８５号公報
　特許文献１の関連する液晶プロジェクタ装置においては、光源からの光が液体冷却装置を通過するが、液体冷却装置の流体の流れによって光の屈折率が変化するため、光の散乱が起こり、影ができてしまうという問題があった。
　また、液体冷却装置内の気泡が、影の原因となる。気泡が液体冷却装置内に生じないようにするためには、第１に、液体封入時から液体内に気体が溶解していないこと、第２に、液体冷却装置の動作環境において常に蒸気が発生しない液体を用いなければならないことという条件を満たす必要がある。しかし、このような材料の選択は困難であった。
　また、透明容器への液体封入に対する信頼性の問題もあった。絶縁性液体でない場合、液漏れによる電気的故障が起こり得る。また、絶縁性液体である場合でも、冷却できなくなることによるパネルの故障が起こり得る。
　このように、関連する冷却構造においては、冷却構造の配置により冷却対象機器の性能劣化をもたらすという問題があった。
　本発明は、上述の問題を解決する密閉筐体の冷却構造を提供することを課題とする。すなわち、本発明の目的は、冷却構造の配置により冷却対象機器の性能劣化をもたらす、という課題を解決する密閉筐体の冷却構造及びそれを用いた光学装置を提供することにある。
　本発明の密閉筐体の冷却構造は、光源からの光照射によって発熱する発熱部品を収容する密閉容器と、密閉容器の内部に配置され、冷媒を貯蔵する蒸発部と、発熱部品から受熱することにより気化した冷媒を液化する凝縮部と、蒸発部と凝縮部を接続し、気化した冷媒が流動する蒸気管と、蒸発部と凝縮部を接続し、液化した冷媒が流動する液管とを備える。
　本発明の密閉容器の冷却構造を用いた光学装置は、筐体内に、光源と、光源からの光照射によって発熱する発熱部品と、発熱部品を収容する密閉容器と、密閉容器の内部に配置され、冷媒を貯蔵する蒸発部と、発熱部品から受熱することにより気化した冷媒を液化する凝縮部と、蒸発部と凝縮部を接続し、気化した冷媒が流動する蒸気管と、蒸発部と凝縮部を接続し、液化した冷媒が流動する液管とを備える。
　本発明の密閉筐体の冷却構造によれば、冷却対象機器の性能劣化をもたらすことがない冷却構造を実現することができる。
本発明の第１の実施形態に係る密閉筐体の冷却構造の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る密閉筐体の冷却構造の別の構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る密閉筐体の冷却構造の構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る密閉筐体の冷却構造の構成を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る密閉筐体の冷却構造の構成を示す断面図である。
　以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
　（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態の密閉筐体の冷却構造の構成を示す断面図を図１に示す。図１において、本実施形態に係る密閉筐体の冷却構造１０は、凝縮部１、二つの蒸発部２ａ、２ｂ、冷媒蒸気が流動する蒸気管３、液相冷媒が流動する液管４ａ、４ｂ、および液管接続部６を備える。液管接続部６は、液管４ａおよび液管４ｂ間を接続している。凝縮部１は、例えば、ラジエータにより構成される。
　２つの蒸発部２ａ、２ｂは、筐体中に設ける二つの密閉部５ａ、５ｂ内にそれぞれ1つずつ配置される。本実施形態の冷却構造は、これら密閉部５ａ、５ｂ内部の熱を外部に輸送する。蒸気管３は、凝縮部1の蒸気口と蒸発部２ａ、２ｂの蒸気口とを接続する。また、液管４ａ、４ｂはそれぞれ蒸発部２ａ、２ｂの液管口と凝縮部１の液管口とを接続する。
　次に、凝縮部１および蒸発部２ａ、２ｂの内部構成について、説明する。なお、凝縮部１および蒸発部２ａ、２ｂの基本的な構成は同一である。
　図１に示されるように、凝縮部１は、上部ヘッダー１１と、下部ヘッダー１２と、複数の連結管部１３と、複数のフィン部１４を含んで構成されている。同様に、蒸発部２ａ、２ｂは、上部ヘッダー２１と、下部ヘッダー２２と、複数の連結管部２３と、複数のフィン部２４を含んで構成されている。鉛直方向において、上部ヘッダー１１、２１は、下部ヘッダー１２、２２よりも上側に配置されている。
　凝縮部１の連結管部１３は、上部ヘッダー１１および下部ヘッダー１２を連結する。連結管部１３は、複数設けられている。
　放熱部２の連結管部２３は、上部ヘッダー２１および下部ヘッダー２２を連結する。連結管部２３は、複数設けられている。
　フィン部１４は、各連結管部１３の間に設けられている。これらフィン部１４は、高温になった送風から熱を奪い、連結管部２３内の冷媒に、受熱した熱を伝える。受熱した冷媒は、液相から気相に相変化し、連結管部１３内を上昇する。
　フィン部２４は、フィン部１４と同様に、各連結管部２３の間に設けられている。フィン部２４は、上部ヘッダー２１から流入した気相の冷媒の熱を放熱する。放熱された冷媒は、気相から液相に相変化し、下部ヘッダー２２に向けて連結管部２３を下降する。
　なお、フィン部１４、２４は、複数のフィンにより構成されており、複数のフィン間には空気が通ることができるように構成されている。
　凝縮部１の蒸気管口は、凝縮部１の液管口に対して鉛直方向に、より高い位置に設けられている。また、各蒸発部２ａ、２ｂの蒸気管口は、それぞれの蒸発部２ａ、２ｂの液管口よりも高い位置に設けられる。また、凝縮部１の液管口は、蒸発部２ａ、２ｂの蒸気管口に対して鉛直方向に、より高い位置に設けられる。冷媒量は、冷却対象機器の最大発熱量に基づいて定められる。冷媒を冷却構造１０内に封入した後、真空引きを行うことにより冷却構造１０内部は冷媒の飽和蒸気圧に保たれる。液管接続部６の接続位置は、冷媒液の気液界面よりも低い位置に設けられている。
　密閉部５ａ、５ｂは、筐体内の発熱部品８ごとに設けることができる。このようにすることにより、密閉部５ａ、５ｂの容積を小さくすることができるので、各密閉部５ａ、５ｂ内の熱移動が容易になり、効率よく発熱部品８を冷却することができる。
　発熱部品８は、例えば、レンズ等の光学部品である。発熱部品８は、密閉部５ａ、５ｂ内で、冷却装置１０の蒸発部２ａ、２ｂの近傍に設けられている。このとき、発熱部品８および蒸発部２ａ、２ｂが互いに接触しない。このとき、蒸発部２ａ、２ｂは、発熱部品８の熱を、密閉部５ａ、５ｂ内の暖気（発熱部品８の放射熱）を介して、受熱することができる。
　したがって、蒸発部２ａ、２ｂは、冷却対象機器である発熱部品８を傷つける等、冷却対象機器（発熱部品８）の性能劣化をもたらすことなく、発熱部品８の熱を受熱することができる。また、蒸発部２ａ、２ｂは光束９を遮ることはないので、冷却対象機器（発熱部品８）の性能を劣化させずに、発熱部品８を冷却することができる。
　本実施形態の構成は、防塵を必要とする部品が複数存在する機器に有効である。例えば、高輝度プロジェクタ等の光学装置においては、一部分の部品（例えば、レンズ）は、塵による性能劣化が大きいため、密閉して保護する必要がある。一方で、部品の交換等のために、筐体は開閉できる構造であることが、望ましい部品もある。本実施形態の構成であれば、両方の条件を満たすことができる。つまり、塵による性能劣化が大きい複数の部品を密閉して保護することで故障しにくくすることができる。これともに、性能劣化の考慮を要しない部品は筐体を開閉して交換等を行うことができる。
　光学装置を始動させると、光源（不図示）からの光束９により密閉部内の発熱部品８が発熱する。このとき、密閉部５ａと密閉部５ｂにおける発熱量が著しく異なる場合がある。例えば、密閉部５ａ内の発熱量が密閉部５ｂ内の発熱量より大きい場合には、蒸発部２ａ側の液相冷媒が蒸発部２ｂ側より多く気化するため、より多く減少する。一般に、熱輸送を担う冷媒の液量が不足すると、冷却性能が低下し、冷却対象の温度が上昇する。また、冷媒の液量が過多となると、気相冷媒が占める体積が減少することによる内圧の上昇により、沸点が上昇するため、冷却性能が低下する。
　本実施形態の冷却構造では、液管接続部６が液管４ａ、４ｂの間を接続する構成としているので、蒸発部２ａ、２ｂの下部ヘッダー２２内の液面の高さが等しくなるように調整される。つまり、蒸発部２ａ、２ｂの一方の冷媒の液量が不足した場合、蒸発部２ａ、２ｂの他方から冷媒が供給される。また、蒸発部２ａ、２ｂの一方の冷媒の液量が過多である場合、蒸発部２ａ、２ｂの他方へ分配される。このため、液相冷媒の過不足によって、冷却性能が劣化することがない。
　また、本実施形態の構成では、前述の通り、冷却構造１０と発熱部品８とが、直接接触することがない。そのため、冷却対象機器（発熱部品８）の性能劣化をもたらすことがない。例えば、光源からの光を吸収して発熱する光学部品を冷却する場合、その光路を妨げることなく蒸発部２ａ、２ｂを設置することができるため、光の散乱などによる冷却対象機器の性能劣化をもたらすことがない。
　次に、第１の実施形態の別の形態について説明する。この実施形態の密閉筐体の冷却構造２０の断面図を図２に示す。本実施形態に係る密閉筐体の冷却構造２０は、２つの凝縮部１ａ、１ｂ、２つの蒸発部２ａ、２ｂ、蒸気管３、および液管４ａ、４ｂを備える。液管接続部６は液管４ａおよび液管４ｂ間を接続する。これに加えて、蒸気管接続部７が、２つの凝縮部１a、１ｂの上部ヘッダー１１同士を接続する。これにより、凝縮部１ａ内の気相冷媒と、凝縮部１ｂ内の気相冷媒とが、蒸気管接続部７を介して、互いに行き来することができる。この結果、凝縮部１ａおよび凝縮部１ｂの上部ヘッダー１１内部の気相冷媒の量を均一化することができる。なお、なお、凝縮部１ａ、１ｂの内部構成は、凝縮部１および蒸発部２ａ、２ｂの内部構成と同様である。
　前述の通り、図２は、２つの凝縮部１ａ、１ｂを有する場合を示している。しかし、本実施形態の構成はこの場合に限られるものではなく、要求される冷却性能に応じて凝縮部を３つ以上接続することができる。
　このように、凝縮部を複数とし、複数の凝縮部１ａ、１ｂを蒸気管接続部７によって接続する構成とすることにより、複数の蒸発部２ａ、２ｂの各々が各凝縮部１ａ、１ｂの双方に直接的または間接的に接続される。これにより、例えば、凝縮部１ａ、１ｂの双方を同種のラジエータで構成して、冷却性能をラジエータの個数によって調整することが可能となる。このため冷却対象の発熱量に応じて、凝縮部１ａ、１ｂを構成する個々のラジエータと凝縮部１ａ、１ｂ全体の構成（凝縮部の組み合わせ等）を再設計する必要がないため、コストの低減を図ることができ、また設計指針をシンプルなものにすることができる。
　また、凝縮部１ａ、１ｂは蒸気管接続部７で接続されている。このため、蒸発部２ａ、２ｂによって発生する気相冷媒の量に不均一が生じる場合であっても、凝縮部１ａ内の気相冷媒と、凝縮部１ｂ内の気相冷媒とが、蒸気管接続部７を介して、互いに行き来することができる。よって、凝縮部１ａおよび凝縮部１ｂの上部ヘッダー１１内部の気相冷媒の量を均一化することができる。この結果、冷却性能を維持することができる。また、凝縮部１ａ、１ｂを有するので、凝縮部１ａ、１ｂは全体として総蒸発量に応じた性能を有していればよいので、凝縮部１ａ、１ｂの大型化を抑制することができる。
　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の密閉筐体の冷却構造３０の断面図を図３に示す。本実施形態に係る密閉筐体の冷却構造３０では、密閉容器が複数の冷却対象を収容する構成とする。すなわち、少なくともひとつの密閉容器内に、複数の光学部品が設けられている。図３の例では、密閉容器５ｂ内に複数の光学部品８ｂが設けられている。
　このとき、例えば光源であるランプ９ａにより放射される光束９ｂが光学部品である発熱部品８ａ、８ｂに照射されると、発熱部品８ａ、８ｂに光束９ｂが吸収される。これによって、密閉容器５ａ、５ｂ内で発熱部品８ａ、８ｂの発熱が生じる。この場合、発熱部品８ａ、８ｂ各々の発熱量は、冷却対象機器の動作状態により増減するが、発熱量の総和はランプ９ａからの光量によって定まることになる。
　本実施形態の構成によれば、予め定まる発熱量の総和から蒸発部２ａ、２ｂ、凝縮部１の冷却性能を決定した上で、冷却対象機器の配置に応じて、光路を遮ることなく各密閉容器５ａ、５ｂを配置することができる。よって、冷却性能を必要最小限とすることができる。このため、蒸発部２ａ、２ｂ、凝縮部１の大型化を抑制することができる。また、光路を遮ることがないため、ランプ９ａからの光の散乱などによる冷却対象機器の性能劣化をもたらすことなく、冷却構造３０の冷却性能を維持することができる。
　（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の密閉筐体の冷却構造４０の断面図を図４に示す。本実施形態の密閉筐体の冷却構造４０では、複数の発熱部品８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、蒸発部２ｂおよびファン８０が、密閉容器５ｂ内に収容されている。
　ファン８０は、密閉容器５ｂ内の空気を循環させる。図４の例では、ファン８０は、密閉容器５ｂ内の空気を時計回り（右回り）に循環させる。なお、ファン８０は密閉容器５ｂ内に設けられているので、塵が密閉容器５ｂの外部から混入することはない。したがって、背景技術で説明した塵混入の問題は生じない。
　この冷却構造４０では、冷却対象物である発熱部品８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの配置に対応して、蒸発部２ｂ及びファン８０の配置を定めることにより、蒸発部２ｂを始点とする一方向の循環冷却風（エアフロー）ＡＦが生じる構成としている。
　より詳細には、許容温度上昇値が小さく発熱量の小さい発熱部品は、蒸発部２ｂを始点とする循環冷却風（エアフロー）ＡＦの上流側に配置される。発熱量の大きな発熱部品は、蒸発部２ｂを始点とする循環冷却風（エアフロー）ＡＦの下流側に配置される。図４では、循環冷却風ＡＦの循環経路は、時計回り（右回り）に形成されている。したがって、この時計回り（右回り）に蒸発部２ｂを始点に循環冷却風ＡＦの循環経路にそって、発熱量が小さい順に、発熱部品を配列する。
　図４の例では、発熱部品８ｄの発熱量がもっとも小さく、発熱部品８ａの発熱量がもっとも大きく、発熱部品８ｂ、８ｃの発熱量は発熱部品８ａおよび発熱部品８ｄの発熱量の間の発熱量であることを想定している。したがって、図４に示されるように、蒸発部２ｂを始点に循環冷却風ＡＦの循環経路上にて、時計回りに、まず、発熱部品８ｄが配置され、次に発熱部品８ｂ、８ｃが配置され、最後に発熱部品８ａが配置されている。
　許容温度上昇値が小さい部品が多数ある場合、密閉容器５ｂをさらに複数個に増やして、蒸発部２ｂを始点とする循環冷却風（エアフロー）ＡＦの上流側に、これらの部品をそれぞれ配置する。このような構成とすることにより、冷却構造４０の筐体内全体にわたって循環冷却風（エアフロー）ＡＦを形成する場合と比べ、ファンの風量を抑制することができ、さらに塵の散乱を防止することができる。そのため、低騒音で安定して部品を冷却することできる。
　また、熱の拡散は密閉容器５ａ、５ｂ内に制限されるので、熱の効率的な排出が可能となり、効率的な冷却が実現できる。また、上述したように、発熱部品８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの発熱量に応じて密閉容器５ａ、５ｂを配置することができる。そのため、例えば発熱量の大きい発熱部品は、その部品だけを一個の密閉容器内に収納し他の部品と隔てる構成とすることができる。これにより、発熱量の大きい発熱部品が放射する熱（あおり熱）によりその近傍に配置された部品の温度が上昇してしまうことを防ぐことができる。
　また、密閉容器５ａ、５ｂの少なくともひとつが複数の発熱部品を収容するように構成され、蒸発部２ａ、２ｂは、複数の発熱部品のうち発熱量が最も小さい発熱部品の収容位置近傍に配置している構成としてもよい。
　また、蒸発部２ａと、蒸発部２ｂの近傍に配置された発熱部品との間に、さらに別の発熱体を備え、発熱体の発熱量が複数の発熱部品のいずれの発熱量よりも小さい構成としてもよい。
　さらに、密閉容器５ａ、５ｂは、発熱体を備えてもよい。このとき、発熱体と複数の発熱部品は、それらの発熱量が小さいものほど、蒸発部２ａ、２ｂの近傍に配置されてもよい。
　（第４の実施形態）
　本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態の密閉筐体の冷却構造の構成を示す断面図を図５に示す。図５において、本実施形態に係る密閉筐体の冷却構造５０は、凝縮部１、蒸発部２、冷媒蒸気が流動する蒸気管３、液相冷媒が流動する液管４を備える。凝縮部１は、例えば、ラジエータにより構成される。
　蒸発部２は、筐体中に設ける密閉部５内に配置される。本実施形態の冷却構造は、密閉部５内部の熱を外部に輸送する。蒸気管３は、凝縮部1の蒸気口と蒸発部２の蒸気口とを接続する。また、液管４は蒸発部２の液管口と凝縮部１の液管口とを接続する。
　次に、凝縮部１および蒸発部２の内部構成については、前述の凝縮部１および蒸発部２ａ、２ｂの内部構成と同様である。凝縮部１および蒸発部２の基本的な構成は同一である。
　冷媒を冷却構造１０内に封入した後、真空引きを行うことにより冷却構造１０内部は冷媒の飽和蒸気圧に保たれる。
　発熱部品８は、例えば、レンズ等の光学部品である。発熱部品８は、密閉部５ｂ内で、冷却装置１０の蒸発部２の近傍に設けられている。このとき、発熱部品８および蒸発部２が互いに接触しない。蒸発部２は、発熱部品８の熱を、密閉部５内の暖気（発熱部品８の放射熱）を介して、受熱することができる。
　したがって、蒸発部２ａ、２ｂは、冷却対象機器である発熱部品８を傷つける等、冷却対象機器（発熱部品８）の性能劣化をもたらすことなく、発熱部品８の熱を受熱することができる。
　また、例えば、光源からの光を吸収して発熱する光学部品８を冷却する場合、その光路を妨げることなく蒸発部２を設置することができる。このため、光の散乱などによる冷却対象機器（発熱部品８）の性能劣化をもたらすことがない。すなわち、蒸発部２ａ、２ｂは光束９を遮ることはないので、冷却対象機器（発熱部品８）の性能劣化させずに、発熱部品８を冷却することができる。
　密閉部５内の発熱部品８は、光源（不図示）からの光束９により発熱する。
　本実施形態の構成は、防塵を必要とする部品が複数存在する機器に有効である。例えば、高輝度プロジェクタ等の光学装置においては、一部分の部品（例えば、レンズ）は、塵による性能劣化が大きいため、密閉して保護する必要がある。一方で、部品の交換等のために、筐体は開閉できる構造であることが、望ましい部品もある。本実施形態の構成であれば、両方の条件を満たすことができる。つまり、塵による性能劣化が大きい複数の部品を密閉して保護することで故障しにくくすることができる。これともに、性能劣化の考慮を要しない部品は筐体を開閉して交換等を行うことができる。
　本発明は上記実施形態に限定されることなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
　この出願は、２０１３年７月１９日に出願された日本出願特願２０１３－１５０４２５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　本発明は、例えば、密閉筐体の冷却構造及びそれを用いた光学装置に利用することが可能である。
　１０、２０、３０、４０　　冷却構造
　１　　凝縮部
　２ａ、２ｂ　　蒸発部
　３　　蒸気管
　４ａ、４ｂ　　液管
　５ａ、５ｂ　　密閉部
　６　　液管接続部
　７　　蒸気管接続部
　８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ　　発熱部品
　９、９ｂ　　光束
　９ａ　　光源
　８０　　ファン
　ＡＦ　　循環冷却風（エアフロー）

Claims (10)

  1. 　光源からの光照射によって発熱する発熱部品を収容する密閉容器と、
    　前記密閉容器の内部に配置され、冷媒を貯蔵する蒸発部と、
    　前記発熱部品から受熱することにより気化した前記冷媒を液化する凝縮部と、
    　前記蒸発部と前記凝縮部を接続し、気化した前記冷媒が流動する蒸気管と、
    　前記蒸発部と前記凝縮部を接続し、液化した前記冷媒が流動する液管とを備えた密閉筐体の冷却構造。
  2. 　前記蒸発部を複数個備え、
    　複数の前記蒸発部と前記凝縮部を接続する複数の前記液管を互いに接続する液管接続部をさらに備えた請求項１に記載の密閉筐体の冷却構造。
  3. 　前記蒸気管は、前記凝縮部の蒸気管口と前記蒸発部の蒸気管口とを接続し、
    　前記液管は、前記凝縮部の液管口と前記蒸発部の液管口とを接続し、
    　前記凝縮部の蒸気管口は前記凝縮部の液管口よりも鉛直上方に位置し、
    　前記蒸発部の蒸気管口は前記蒸発部の液管口よりも鉛直上方に位置し、
    　前記凝縮部の液管口は前記蒸発部の蒸気管口よりも鉛直上方に位置する請求項１または２に記載の密閉筐体の冷却構造。
  4. 　前記凝縮部は複数のラジエータを含み、
    　前記複数のラジエータを接続する蒸気管接続部を備えた請求項１～３のいずれか１項に記載の密閉筐体の冷却構造。
  5. 　前記密閉容器の少なくともひとつが複数の前記発熱部品を収容し、
    　前記蒸発部は、前記複数の発熱部品のうち、発熱量が最も小さい発熱部品の収容位置近傍に配置された請求項１～４のいずれか１項に記載の密閉筐体の冷却構造。
  6. 　密閉容器の冷却構造を用いた光学装置であって、
    　前記密閉容器の冷却構造は、
    　筐体内に、
    　光源と、
    　前記光源からの光照射によって発熱する発熱部品と、
    　前記発熱部品を収容する密閉容器と、
    　前記密閉容器の内部に配置され、冷媒を貯蔵する蒸発部と、
    　前記発熱部品から受熱することにより気化した前記冷媒を液化する凝縮部と、
    　前記蒸発部と前記凝縮部を接続し、気化した前記冷媒が流動する蒸気管と、
    　前記蒸発部と前記凝縮部を接続し、液化した前記冷媒が流動する液管とを備えた光学装置。
  7. 　前記密閉容器の少なくともひとつが複数の前記発熱部品を収容する請求項６に記載の光学装置。
  8. 　前記密閉容器が収容する前記複数の発熱部品が、その発熱量が小さいものほど前記蒸発部の近傍に配置された請求項７に記載の光学装置。
  9. 　前記蒸発部と前記蒸発部の近傍に配置している前記発熱部品との間に、さらに発熱体を備え、
    　前記発熱体の発熱量が前記複数の発熱部品のいずれの発熱量よりも小さい請求項８に記載の光学装置。
  10. 　前記密閉容器は、さらに発熱体を備え、
    　前記発熱体と前記複数の発熱部品がそれらの発熱量が小さいものほど前記蒸発部の近傍に配置された請求項７に記載の光学装置。
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