(57)【要約】【課題】熱抵抗の低減と冷却可能な熱量の増大とを両立させた冷却装置およびプロジェクターを提供すること。【解決手段】冷却装置としてのループ型ヒートパイプ５１に備わる蒸発部６は、筐体６１と、ウィック６３と、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６５１を有する、ウィック６３に接続されるグルーブ６４と、を有し、筐体６１は、光源４１１から熱が伝達される受熱部としての底面部６１Ｂを有し、グルーブ６４は、所定の方向に沿って並んで配置され複数の蒸気流路６５１を構成する複数の板状部材６４０を有し、各板状部材６４０は、一部が折り曲げられ、底面部６１Ｂに接続された折曲部６４１を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項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、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、
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、を有し、
前記筐体は、前記冷却対象から熱が伝達される受熱部を有し、
前記グルーブは、所定の方向に沿って並んで配置され前記複数の蒸気流路を構成する金属の複数の板状部材を有し、
前記複数の板状部材の各板状部材は、前記板状部材の一部が折り曲げられ、前記受熱部に接続された折曲部を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記複数の板状部材の熱伝導率は、前記ウィックの熱伝導率よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記板状部材は、長辺および短辺を有する矩形状であり、
前記長辺の一方に前記折曲部が設けられ、
前記長辺の他方が前記ウィックに接続され、
前記短辺の長さは、前記複数の板状部材が前記所定の方向に沿って並んで配置される間隔よりも大きいことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記グルーブは、一の板状部材の前記折曲部と、前記一の板状部材に隣り合う板状部材と、が互いに接続されて構成されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記複数の板状部材のうち少なくとも１つには、液相の前記作動流体と前記グルーブとの接触面積を増やす蒸発促進部が設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記蒸発促進部は、溝を有することを特徴とする、請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記蒸発促進部は、網状であることを特徴とする、請求項５に記載の冷却装置。
【請求項８】
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７のいずれか１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９】
前記冷却対象は、前記光源であることを特徴とする、請求項８に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器などの冷却装置として、閉塞空間内の作動流体の相変化により、熱源から取り込んだ熱を輸送して放熱するループ型ヒートパイプが知られていた。例えば、特許文献１には、蒸気流路を形成する複数のグルーブを備えたループ型ヒートパイプが開示されている。また、特許文献２には、ウィックに隣接して、気相の作動流体が流通するグルーブが設けられたループ型ヒートパイプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−８３０８２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９３９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載のループ型ヒートパイプでは、熱抵抗の低減と、冷却可能な熱量の増大とを両立させることが困難であるという課題があった。詳しくは、グルーブの形成材料には、一般的に熱伝導性の観点から金属が採用される。金属材料の切削加工では、蒸気流路の深さが相対的に大きく、かつピッチが相対的に小さいグルーブを形成することが難しかった。まず、グルーブのピッチを相対的に小さく形成した場合、蒸気流路の深さは相対的に小さくなってしまい、その結果、蒸気流路の断面積が相対的に小さくなるため、熱源から伝達される熱により液相の作動流体から変化した気相の作動流体が蒸気流路を流通する際の圧力損失が増大してしまう。これにより、作動流体の蒸発圧力が大きくなって蒸発温度が上がり、ループ型ヒートパイプの熱抵抗が増大してしまっていた。
【０００５】
一方で、気相の作動流体が蒸気流路を流通する際の圧力損失を低減するために、蒸気流路の深さが相対的に大きいグルーブを形成した場合、グルーブのピッチも相対的に大きくなってしまい、グルーブを構成する壁面が減少するため、グルーブにおける液相の作動流体が蒸発するための部位、換言すれば、蒸発面積が減少することになる。その結果、グルーブにおける蒸発量が減少し、ループ型ヒートパイプにより冷却可能な熱量が減少してしまう。したがって、従来のループ型ヒートパイプでは、熱抵抗の低減と冷却可能な熱量の増大とを両立させることが難しかった。すなわち、熱抵抗の低減と冷却可能な熱量の増大とを両立させた、ループ型ヒートパイプ式の冷却装置が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の冷却装置は、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、気相の作動流体に変化させる蒸発部と、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と、蒸発部において気相に変化した作動流体を、凝縮部に流通させる蒸気管と、凝縮部において液相に変化した作動流体を、蒸発部に流通させる液管と、を備え、蒸発部は、液管に接続され、液相の作動流体が内部に流入する筐体と、筐体内に設けられ、液相の作動流体が浸み込み、液相の作動流体を輸送するウィックと、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を有し、ウィックに接続されるグルーブと、を有し、筐体は、冷却対象から熱が伝達される受熱部を有し、グルーブは、所定の方向に沿って並んで配置され複数の蒸気流路を構成する金属の複数の板状部材を有し、複数の板状部材の各板状部材は、板状部材の一部が折り曲げられ、受熱部に接続された折曲部を有することを特徴とする。
【０００７】
上記の冷却装置において、複数の板状部材の熱伝導率は、ウィックの熱伝導率よりも大きいことが好ましい。
【０００８】
上記の冷却装置において、板状部材は、長辺および短辺を有する矩形状であり、長辺の一方に折曲部が設けられ、長辺の他方がウィックに接続され、短辺の長さは、複数の板状部材が所定の方向に沿って並んで配置される間隔よりも大きいことが好ましい。
【０００９】
上記の冷却装置において、グルーブは、一の板状部材の折曲部と、一の板状部材に隣り合う板状部材と、が互いに接続されて構成されることが好ましい。
【００１０】
上記の冷却装置において、複数の板状部材のうち少なくとも１つには、液相の作動流体とグルーブとの接触面積を増やす蒸発促進部が設けられていることが好ましい。
【００１１】
上記の冷却装置において、蒸発促進部は、溝を有することが好ましい。
【００１２】
上記の冷却装置において、蒸発促進部は、網状であることが好ましい。
【００１３】
本願のプロジェクターは、光を出射する光源を有する光源装置と、光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、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、上記の冷却装置と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記のプロジェクターにおいて、冷却対象は、光源であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターの外観を示す斜視図。
【図２】プロジェクターの内部構成を示す模式図。
【図３】光源装置の構成を示す模式図。
【図４】蒸発部の外観を示す斜視図。
【図５】蒸発部の内部構成を示す分解斜視図。
【図６】蒸発部の内部構造を示す断面図。
【図７】グルーブの外観を示す斜視図。
【図８】板状部材の外観を示す斜視図。
【図９】蒸発部の内部構造を示す断面図。
【図１０】第２実施形態に係る板状部材の構成を示す側面図。
【図１１】板状部材の構成を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下に説明する実施の形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も、本発明に含まれる。ここで、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００１７】
１．第１実施形態
本実施形態では、冷却装置として、冷却対象が光源であるループ型ヒートパイプを備えたプロジェクターを例に挙げて説明する。本実施形態に係るプロジェクターの構成について、図面を参照して説明する。
【００１８】
１．１．プロジェクターの構成
図１は、第１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など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、外装を構成する外装筐体２を備える。
【００１９】
１．１．１．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および右側面部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を有しており、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外の空気など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。
【００２０】
１．１．２．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および冷却装置５をさらに備える。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、および、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。
【００２１】
１．１．３．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および投射する。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および投射光学装置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、後述する。
【００２２】
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およびリレー装置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および重畳レンズ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、緑およ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。
【００２３】
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、赤色光の光路上にリレー装置３３を設けている。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。
【００２４】
画像形成装置３４は、入射される赤、緑およ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および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。
【００２５】
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およ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および出射側偏光板３４５によって液晶ライトバルブが構成される。
【００２６】
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。
【００２７】
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および投射光学装置３６は、照明光軸Ａｘにおける所定位置に配置される。
【００２８】
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。
【００２９】
１．１．４．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および第２位相差素子ＲＰと、を備える。光源用筐体ＣＡは、塵埃などが内部に侵入しづらい密閉筐体として構成されている。
【００３０】
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および拡散反射装置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および第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。
【００３１】
１．１．５．光源部の構成
光源部４１は、光を出射する光源４１１およ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および複数の第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。
【００３２】
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および複数の第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。これにより、熱源である各半導体レーザー４１２，４１３の熱、すなわち、光源４１１の熱は、蒸発部６に伝達される。
【００３３】
第１半導体レーザー４１２から出射された青色光Ｌ１ｓおよび第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偏光および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。
【００３４】
１．１．６．アフォーカル光学素子およ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。
【００３５】
１．１．７．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偏光成分および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。したがって、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。
【００３６】
１．１．８．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。
【００３７】
１．１．９．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５００ｎｍから７００ｎｍの光である。波長変換素子４６は、波長変換部４６１および放熱部４６２を備える。
【００３８】
波長変換部４６１は、図示を省略するが、波長変換層および反射層を有する。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。
【００３９】
波長変換素子４６から出射された蛍光光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、モーターなど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。
【００４０】
１．１．１０．第１位相差素子および第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。
【００４１】
１．１．１１．拡散反射装置の構成
拡散反射装置４９は、波長変換素子４６にて生成およ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。
【００４２】
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および蛍光光ＹＬが混在した白色光である。
【００４３】
１．１．１２．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偏光および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。
【００４４】
１．１．１３．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および冷却ファン５４を備える。
【００４５】
冷却ファン５４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７との間に設けられている。冷却ファン５４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７に冷却気体を流通させ、これにより、凝縮部７を冷却する。なお、冷却ファン５４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７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７に冷却気体を送出する構成であってもよい。
【００４６】
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。なお、作動流体としては、水を例示できる。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７および液管５３を備える。なお、蒸発部６の構成については、後に詳述する。
【００４７】
１．１．１４．蒸気管および液管の構成
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７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７に流通させる。
【００４８】
液管５３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７と蒸発部６とを接続する管状部材である。液管５３は、凝縮部７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。
【００４９】
１．１．１５．凝縮部の構成
凝縮部７は、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５３に流出させる。すなわち、凝縮部７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７は、図示を省略するが、蒸気管５２および液管５３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５３と連通する流路を内部に有する。気相の作動流体は、本体部内の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、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５３に流出される。
【００５０】
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５４の駆動によって外装筐体２内の冷却気体が流通し、これにより、凝縮部７が冷却される。
【００５１】
１．２．蒸発部の構成
以下、本実施形態の冷却装置５に備わる蒸発部６の詳細について説明する。蒸発部６は、冷却対象である光源４１１から支持部材４１４を介して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。
【００５２】
１．２．１．蒸発部の外部構成
図４は、蒸発部６の外観を示す斜視図である。なお、以下の各図においては、相互に直交する座標軸であるＸＹＺ軸を付している。その場合、各図におけるＸＹＺ軸は、ＸＹ平面を略水平面と一致させている。なお、＋Ｚ方向を上方といい、−Ｚ方向を下方ということもある。本実施形態において、＋Ｚ方向は、後述するグルーブ６４から後述するウィック６３に向かう方向である。また、＋Ｘ方向は、筐体６１から気相の作動流体が排出される方向である。換言すると、＋Ｘ方向は、後述する複数の蒸気流路６５１が延出する方向である。さらに、＋Ｙ方向は、＋Ｘ方向に直交し、かつ、後述する複数の板状部材６４０が配列される方向である。
【００５３】
蒸発部６は、図４に示すように、ケース部６１１と蓋部６１２とを有する筐体６１を備える。筐体６１は、天井面６１Ａ、底面部６１Ｂ、背面部６１Ｃ、正面部６１Ｄ、左側面部６１Ｅおよび右側面部６１Ｆを有し、略直方体形状に形成されている。筐体６１を構成する各面のうち、天井面６１Ａが蓋部６１２に含まれ、その他の面がケース部６１１に含まれる。ケース部６１１および蓋部６１２は、例えば、熱伝導性を有する金属製部材によって形成される。
【００５４】
蓋部６１２は、略正方形の平板状の部材である。筐体６１の内部に閉塞された空間を設けるために、ケース部６１１と蓋部６１２とは、ろう付けなどによって接合されて封止される。蓋部６１２の大きさは、特に限定されないが、例えば＋Ｚ方向からの平面視で一辺が約３０ｍｍである。
【００５５】
ケース部６１１は、背面部６１Ｃに流入部６１１１を有している。流入部６１１１は、背面部６１Ｃにおいて、±Ｙ方向の略中央かつ上方の端部寄りに設けられている。流入部６１１１は、円筒状であって、ケース部６１１の内側と連通している。流入部６１１１には、図２に示した液管５３が接続される。これにより、凝縮部７で液相となった作動流体が、流入部６１１１を通って筐体６１内部に流入する。
【００５６】
正面部６１Ｄには、排出部６１２０が付設されている。排出部６１２０は、正面部６１Ｄの下方の端部にあって、＋Ｘ方向側が細くすぼまった漏斗状を成している。排出部６１２０の＋Ｘ方向の先端には、円筒状の接続部６１２１が設けられている。接続部６１２１は、排出部６１２０を介してケース部６１１の内側と連通している。接続部６１２１は、図２に示した蒸気管５２に接続される。これにより、蒸発部６で液相から気相に変化した作動流体が、接続部６１２１を通って蒸気管５２へ排出される。
【００５７】
排出部６１２０は、例えば、金属製部材によって形成される。筐体６１の内部に閉塞された空間を設けるために、ケース部６１１と排出部６１２０とは、ろう付けなどによって接合されて封止される。
【００５８】
底面部６１Ｂは、冷却対象から熱が伝達される受熱部である。受熱部としての底面部６１Ｂには、図３に示した光源４１１の支持部材４１４が接続される。
【００５９】
１．２．２．蒸発部の内部構成
図５は、蒸発部６の内部構成を示す分解斜視図である。蒸発部６は、図５に示すように、筐体６１の内部に、隔壁６２、ウィック６３およびグルーブ６４を有する。これらは、筐体６１の内部空間において、底面部６１Ｂ側から上方へ向かって、グルーブ６４、ウィック６３、隔壁６２の順に重ねられて配置される。グルーブ６４およびウィック６３は、概して略平板状であり、＋Ｚ方向からの平面視にて矩形である。隔壁６２は、＋Ｚ方向からの平面視にて矩形の枠体である。隔壁６２、ウィック６３およびグルーブ６４の詳細については後述する。
【００６０】
背面部６１Ｃにおいて、筐体６１の内部側には、流入部６１１１と対応する流入側開口部６１１０が設けられている。流入側開口部６１１０は、略円形の開口であって、流入部６１１１と連通する。これにより、筐体６１の内部、すなわち、蒸発部６の内部と、流入部６１１１が接続される液管５３との連通が確保される。
【００６１】
正面部６１Ｄにおいて、排出部６１２０と対応する位置に、排出側開口部６１３が設けられている。排出側開口部６１３は、±Ｙ方向に細長い略矩形の開口であって、筐体６１の内部と排出部６１２０の内部とを連通させる。排出側開口部６１３は、正面部６１Ｄの下方の辺に寄せて設けられる。排出側開口部６１３の長辺は、±Ｙ方向に沿い、長さが正面部６１Ｄの下方の辺に対して、やや小さく形成されている。排出側開口部６１３の短辺は、±Ｚ方向に沿い、長さが排出部６１２０の±Ｚ方向の長さに対して、やや小さく形成されている。排出側開口部６１３によって、蒸発部６の内部と、接続部６１２１が接続される蒸気管５２との連通が確保される。
【００６２】
図６は、蒸発部６の内部構造を示す断面図である。ここで、図６は、図４に示した分断面ＶＬ１に対して、蒸発部６を＋Ｘ方向から見た断面を示している。蒸発部６は、光源４１１から支持部材４１４を介して伝達される熱によって液相の作動流体を蒸発させて、液相の作動流体から気相の作動流体に変化させる蒸発器である。
【００６３】
蒸発部６は、図６に示すように、底面部６１Ｂが光源４１１の支持部材４１４に接続される。つまり、蒸発部６は、光源４１１の支持部材４１４に対して、底面部６１Ｂが接続される。これにより、図４に示した半導体レーザー４１２，４１３の熱が、支持部材４１４を介して蒸発部６の底面部６１Ｂに伝達される。なお、底面部６１Ｂと支持部材４１４とは、受熱部材を介して接続されてもよい。受熱部材としては、例えば、熱伝導グリスなどの熱伝導部材が挙げられる。
【００６４】
蒸発部６の筐体６１の内部には、グルーブ６４、ウィック６３および隔壁６２が設けられる。グルーブ６４、ウィック６３および隔壁６２は、筐体６１の内側の壁面に沿う形状を有している。
【００６５】
筐体６１は、内部に空間Ｓを有する。この空間Ｓは、筐体６１の内部に、グルーブ６４、ウィック６３および隔壁６２が配置されることで形成され、液管５３に接続される流入部６１１１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。
【００６６】
隔壁６２は、上方からウィック６３を下方へ押さえるように設けられる。隔壁６２は、グルーブ６４の上方にウィック６３が載置された後、例えば筐体６１にろう付けされて固定される。隔壁６２により、筐体６１の内部の底面とグルーブ６４との接触、およびグルーブ６４とウィック６３との接触が確保される。隔壁６２は、例えば金属製部材によって形成される。
【００６７】
ウィック６３は、空間Ｓに貯留された液相の作動流体が上方から浸み込み、液相の作動流体を下方のグルーブ６４へ輸送する。ウィック６３の上方の面において、隔壁６２が接触する以外の領域が空間Ｓに露出しており、ウィック６３は、この露出した領域から液相の作動流体を内部に取り込む。ウィック６３の±Ｚ方向における厚さは、特に限定されないが、例えば２ｍｍである。ウィック６３には、複数の孔を有する多孔質体や繊維の成形体が採用される。該孔の孔径は、例えば約０．１μｍ以上、約５０μｍ以下である。多孔質体の形成材料としては、ステンレス鋼、銅などの金属、ガラスやセラミックスなどの無機物が採用可能である。繊維の形成材料としては、ステンレス鋼、銅などの金属、ガラスなどの無機物が採用可能である。成形体としては、該繊維を圧縮成形して不織布としたものや、編み込んでメッシュ状としたものなどが挙げられる。
【００６８】
グルーブ６４は、図６に示すように、ウィック６３の下方に配置され、ウィック６３に接続される。グルーブ６４は、底面部６１Ｂの筐体６１の内側の面である筐体６１内部の底面に接触して配置される。これにより、グルーブ６４は、筐体６１を介して支持部材４１４と接続される。グルーブ６４と筐体６１とは、例えば、ろう付によって組み立てられる。
【００６９】
また、グルーブ６４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６５１を有する。複数の蒸気流路６５１は、それぞれ＋Ｘ方向に沿って延出しており、＋Ｙ方向に沿って配列されている。複数の蒸気流路６５１は、排出側開口部６１３を介して、排出部６１２０の接続部６１２１と連通している。複数の蒸気流路６５１を流通した気相の作動流体は、接続部６１２１を介して蒸気管５２に流入する。
【００７０】
ここで、グルーブ６４の詳細な構成について、図７および図８を参照して説明する。図７は、グルーブ６４の外観を示す斜視図である。図８は、板状部材６４０の外観を示す斜視図である。
【００７１】
グルーブ６４は、図７および図８に示すように、所定の方向としての±Ｙ方向に沿って並んで配置された複数の板状部材６４０を有している。複数の板状部材６４０は、複数の蒸気流路６５１を構成する。詳しくは、板状部材６４０の厚さ方向が±Ｙ方向に重ねられて配置される。複数の板状部材６４０は、金属で形成され、具体的には、厚さが約０．１ｍｍの銅によって形成される。板状部材６４０は、±Ｘ方向に沿う一対の長辺、および±Ｚ方向に沿う一対の短辺を有する矩形状である。
【００７２】
ここで、本実施形態において複数の板状部材６４０の熱伝導率は、ウィック６３の熱伝導率よりも大きい。これにより、筐体６１の底面部６１Ｂを介した光源４１１の支持部材４１４からの熱を、グルーブ６４に効率よく伝達させるとともに、板状部材６４０からウィック６３に熱が伝わりにくくなる。
【００７３】
また、各板状部材６４０は、折曲部６４１、連結部６４２および蒸発促進部６４５を有している。
【００７４】
折曲部６４１は、板状部材６４０において、長辺の一方である下方の長辺に設けられている。折曲部６４１は、板状部材６４０の一部である下方の長辺が約９０度に折り曲げられた形状である。詳しくは、折曲部６４１は、＋Ｘ方向からの平面視で、±Ｚ方向に沿う板状部材６４０から＋Ｙ方向へ突出している。これにより、蒸発部６の筐体６１内にグルーブ６４が収容されると、折曲部６４１の−Ｚ方向側の部位が、筐体６１内部の底面に接続される。すなわち、折曲部６４１は、受熱部である底面部６１Ｂに接続される。
【００７５】
連結部６４２は、板状部材６４０において、長辺の他方である上方の長辺の両端部に１個ずつ設けられ、対を成している。各連結部６４２は、板状部材６４０の上方の長辺を約９０度に折り曲げた形状である。詳しくは、連結部６４２は、＋Ｘ方向からの平面視で、±Ｚ方向に沿う板状部材６４０から＋Ｙ方向へ突出している。グルーブ６４の板状部材６４０において他方の長辺である上方の長辺が折り曲げられて形成された連結部６４２は、ウィック６３に接続される。
【００７６】
折曲部６４１および連結部６４２は、例えば、プレス加工などによって形成される。折曲部６４１および連結部６４２が＋Ｙ方向へ突出する突出量は、特に限定されないが、例えば約０．３ｍｍである。また、板状部材６４０における±Ｚ方向の長さ、すなわち板状部材６４０の短辺の長さは、特に限定されないが、例えば約２ｍｍである。
【００７７】
グルーブ６４は、一の板状部材６４０の折曲部６４１と、一の板状部材６４０に隣り合う他の板状部材６４０と、が互いに接続されて構成される。このとき、一の板状部材６４０の連結部６４２と、一の板状部材６４０に隣り合う他の板状部材６４０と、も互いに接続される。隣り合う板状部材６４０同士の接続には、連結部６４２を用いたカシメ加工などが採用可能である。
【００７８】
このようにして、複数の板状部材６４０が互いに接続されると、隣り合う複数の板状部材６４０が所定の方向である±Ｙ方向に沿って並んで配置される間隔は、折曲部６４１が＋Ｙ方向へ突出する突出量と略等しくなる。ここで、複数の板状部材６４０が±Ｙ方向に沿って並んで配置される間隔を、以降、単に隣り合う板状部材６４０間の間隔ともいう。なお、複数の板状部材６４０が±Ｙ方向に沿って並んで配置されるピッチは、隣り合う板状部材６４０間の間隔に、１個の板状部材６４０の±Ｙ方向に沿う厚さを加算した値となり、上記間隔を小さくすることは、上記ピッチを小さくすることと同義である。
【００７９】
グルーブ６４が組み立てられると、隣り合う板状部材６４０の間には、折曲部６４１および連結部６４２を除いて、±Ｙ方向に複数の隙間が形成される。該隙間が蒸気流路６５１であり、複数の板状部材６４０によって、複数の蒸気流路６５１が構成される。蒸気流路６５１の個数は、板状部材６４０の個数と略同数が形成される。複数の蒸気流路６５１は、グルーブ６４において、各々±Ｘ方向に連通している。そのため、蒸気流路６５１では、液相から気相に変化した作動流体が±Ｘ方向に流通可能であり、本実施形態では、＋Ｘ方向へ流通する。また、連結部６４２が板状部材６４０の上方の長辺の両端部にのみ設けられているため、蒸気流路６５１の上方は、連結部６４２を除いた大部分の領域が上方に設けられたウィック６３と連通する。
【００８０】
板状部材６４０の上述した短辺の長さは、隣り合う板状部材６４０間の間隔よりも大きい。そのため、蒸気流路６５１は、＋Ｘ方向からの平面視で、±Ｚ方向に細長い略矩形状となる。このような形状を有する微細な蒸気流路６５１は、無垢材からの切削加工や鋳造などで形成することは難しい。これに対して、本実施形態では、複数の板状部材６４０を組み立ててグルーブ６４を形成することから、従来よりも容易に微細な蒸気流路６５１を形成することができる。
【００８１】
板状部材６４０には、液相の作動流体とグルーブ６４との接触面積を増やす蒸発促進部６４５が設けられる。図８に示すように、本実施形態の蒸発促進部６４５は、板状部材６４０に設けられた断面形状が略半円形の溝を有する。蒸発促進部６４５は、板状部材６４０の短辺に沿う溝であって、±Ｘ方向に並んで複数設けられている。蒸発促進部６４５における溝の数や形態は、上記に限定されない。蒸発促進部６４５によって、蒸気流路６５１に面する板状部材６４０の表面積が増大する。また、蒸発促進部６４５における溝の毛管力によって、液相の作動流体が溝内に濡れ広がる。そのため、液相の作動流体とグルーブ６４との接触面積が増える。
【００８２】
ここで、図示を省略するが、板状部材６４０の−Ｙ方向側の部位にも、蒸発促進部６４５を設けてもよい。また、本実施形態では、グルーブ６４を構成する全ての板状部材６４０に蒸発促進部６４５を設けたが、これに限定されない。蒸発促進部６４５は、複数の板状部材６４０のうち少なくとも１つに設けてもよい。
【００８３】
なお、本実施形態では、板状部材６４０に設けられた溝状の蒸発促進部６４５を例示したが、これに限定されない。蒸発促進部６４５は、液相の作動流体に対するグルーブ６４の接触面積を増大可能であればよい。具体的には、溝状の蒸発促進部６４５に替えて、網状の部材を板状部材６４０に付設した形態、金属の粉体を板状部材６４０に焼結させた形態などが採用可能である。
【００８４】
次に、図９を参照して蒸発部６の機能について説明する。図９は、蒸発部６の内部構造を示す断面図である。ここで、図９は、図４に示した分断面ＶＬ２に対して、蒸発部６を＋Ｙ方向から見た断面を示している。なお、図９におけるグルーブ６４では、蒸発促進部６４５の図示を省略している。
【００８５】
蒸発部６は、図９に示すように、筐体６１の底面部６１Ｂが光源４１１の支持部材４１４に接続される。図示を省略するが、流入部６１１１が液管５３に接続され、排出部６１２０の接続部６１２１が蒸気管５２に接続される。筐体６１の内部には、グルーブ６４が筐体６１の底面に接触して配置され、ウィック６３および隔壁６２がグルーブ６４の上方に配置される。そして、ウィック６３および隔壁６２の上方には空間Ｓが形成される。該空間Ｓは、蒸発部６におけるリザーバーであって、液管５３から流入した液相の作動流体が貯留される。
【００８６】
液相の作動流体は、図２に示した凝縮部７から液管５３に流出され、流入側開口部６１１０を通って筐体６１内部の空間Ｓに流入される。筐体６１内部に流入した液相の作動流体は、一部がウィック６３に引き込まれて浸透し、その他が上記空間Ｓに留まって貯留される。
【００８７】
ウィック６３に浸透した液相の作動流体には、ウィック６３が有する複数の孔によって毛細管現象が作用する。そのため、液相の作動流体は、ウィック６３の内部にて概して上方から下方に向かって輸送されて、グルーブ６４側に浸み出る。その後、グルーブ６４側に浸み出た液相の作動流体は、板状部材６４０の表面、すなわち、板状部材６４０の蒸気流路６５１と面した領域に濡れ広がる。このとき、板状部材６４０には蒸発促進部６４５が設けられているため、蒸発促進部６４５の溝の内部にも液相の作動流体が濡れ広がる。これにより、液相の作動流体とグルーブ６４との接触面積が増大する。
【００８８】
これに対して、光源４１１の熱は、支持部材４１４から主に筐体６１の底面部６１Ｂを介してグルーブ６４に伝わる。グルーブ６４では、折曲部６４１が筐体６１内部の底面と接触している。そのため、光源４１１からの熱は、折曲部６４１から板状部材６４０の本体を経て、概して上方に向かって伝播する。
【００８９】
グルーブ６４において、上方から濡れ広がった液相の作動流体は、下方から伝播してきた熱によって熱せられる。ループ型ヒートパイプ５１の内部は、減圧状態で作動流体が封入されている。そのため、大気圧下と比べて低い沸点で作動流体が蒸発する。作動流体は、光源４１１からの熱で蒸発して気相に変化する。このとき、作動流体の気化熱によって、板状部材６４０が吸熱される。気相の作動流体は、蒸気流路６５１内に発生して、排出部６１２０に向かって移動する。なお、本実施形態の蒸発部６では、板状部材６４０の熱伝導率がウィック６３の熱伝導率よりも大きいため、グルーブ６４から伝播した熱によって、ウィック６３の内部における作動流体の蒸発が起きにくい。
【００９０】
気相の作動流体は、排出側開口部６１３から排出部６１２０の接続部６１２１を経て、蒸気管５２へ排出される。気相の作動流体は、蒸気管５２を介して図２に示した凝縮部７に流通された後、上述したように液相の作動流体に凝縮されて蒸発部６に戻される。このように、ループ型ヒートパイプ５１には、作動流体の蒸発と凝縮とを連続的に発現させる還流系が形成されている。
【００９１】
液相の作動流体が気相の作動流体に変化する際の気化熱によって、板状部材６４０が吸熱されて冷却される。これにより、筐体６１を介して支持部材４１４も吸熱されて冷却される。すなわち、作動流体の気化熱により、半導体レーザー４１２，４１３が冷却される。なお、ループ型ヒートパイプ５１の稼働時には、上述したループ型ヒートパイプ５１の作用が連続的に進行する。
【００９２】
なお、本実施形態では、冷却対象がプロジェクター１の光源４１１である構成を例示したが、冷却対象は、半導体レーザーに限定されず、超高圧水銀ランプなどの光源ランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの他の固体光源であってもよい。また、本発明の冷却装置が適用される光変調装置は、透過型の液晶パネルに限定されず、反射型の液晶パネル、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などであってもよい。さらに、本発明の冷却装置は、プロジェクター以外の電子機器や、固体光源を備えた照明装置などに適用されてもよい。
【００９３】
以上に述べたように、第１実施形態に係る冷却装置としてのループ型ヒートパイプ５１、およびプロジェクター１によれば、以下の効果を得ることができる。
【００９４】
ループ型ヒートパイプ５１において、熱抵抗の低減および冷却可能な熱量の増大を両立させることができる。詳しくは、グルーブ６４は、複数の板状部材６４０から構成されている。そのため、切削加工などでは難しい、深さが大きな蒸気流路６５１を形成することが容易になる。また、複数の板状部材６４０が±Ｙ方向に並んで配置されるため、蒸気流路６５１の深さを大きくした上で、隣り合う板状部材６４０間の間隔を小さくすることが可能となる。これによって、板状部材６４０の表面積が増大し、作動流体の蒸発面積が増大するため、冷却可能な熱量を増大させることができる。また、蒸気流路６５１の深さを相対的に大きくしたことで、蒸気流路６５１の断面積を相対的に大きくできたため、気相の作動流体が蒸気流路６５１を流通する際の圧力損失を低減でき、ひいては、液相の作動流体の蒸発温度の増大を抑制し、ループ型ヒートパイプ５１の熱抵抗を低減させることができる。したがって、従来と比べて冷却性能を高めることができる。
【００９５】
さらに、各板状部材６４０は、折曲部６４１が受熱部としての底面部６１Ｂに接続されることから、グルーブ６４と底面部６１Ｂとの接触面積が増大する。そのため、底面部６１Ｂの熱がグルーブ６４に伝播されやすくなり、底面部６１Ｂとグルーブ６４との間の熱抵抗が低減される。
【００９６】
複数の板状部材６４０の熱伝導率は、ウィック６３の熱伝導率よりも大きいことから、板状部材６４０と比べてウィック６３には熱が伝わりにくくなる。そのため、ウィック６３を、空間Ｓに貯留された液相の作動流体に熱が伝わりにくくなる。これにより、液相の作動流体の温度上昇を抑えて、ヒートリークの発生を抑制することができる。
【００９７】
液相の作動流体は、ウィック６３内部で蒸発しにくくなり、複数の板状部材６４０が形成するグルーブ６４にて主に蒸発するようになる。すなわち、液相の作動流体と複数の板状部材６４０が構成するグルーブ６４との接触面積が増大することで蒸発面積が増大して、ループ型ヒートパイプ５１における冷却可能な熱量を増大できるため、ループ型ヒートパイプ５１の冷却性能をさらに向上させることができる。
【００９８】
さらに、ウィック６３内部で液相の作動流体が蒸発しにくいため、ウィック６３内部を移動する気相の作動流体が減少する。すなわち、気相の作動流体は、主としてグルーブ６４が形成する蒸気流路６５１を移動することになるため、気相の作動流体の圧力損失、つまり蒸気の圧力損失が低減される。これによって、液相の作動流体が比較的に低温で蒸発可能となり、冷却性能がさらに向上する。
【００９９】
板状部材６４０の±Ｚ方向に沿う短辺の長さは、隣り合う板状部材６４０間の間隔よりも大きいことから、蒸気流路６５１の深さがより大きくなる。これによって、液相の作動流体とグルーブ６４との接触面積がより増やされて作動流体の蒸発面積が増大し、ループ型ヒートパイプ５１がさらに向上する。
【０１００】
隣り合う板状部材６４０が折曲部６４１を介して接続されるため、複数の板状部材６４０の間でも熱が伝播されやすくなり、冷却性能がさらに向上する。
【０１０１】
蒸発促進部６４５において、液相の作動流体が広く濡れ広がって膜が生成されやすくなり、作動流体の蒸発面積がさらに増大する。その結果、冷却可能な熱量がさらに増大するため、ループ型ヒートパイプ５１の冷却性能をさらに向上させることができる。
【０１０２】
蒸発促進部６４５の溝によって板状部材６４０表面積が増えて、グルーブ６４と液相の作動流体との接触面積を増やすことができる。
【０１０３】
ループ型ヒートパイプ５１によって、プロジェクター１に備わる各装置を、効率的に冷却することができる。また、ループ型ヒートパイプ５１は、冷却性能が向上することから、小型化することが容易になる。また、冷却対象が光源４１１であることから、光源４１１を効率的に冷却することができる。
【０１０４】
２．第２実施形態
本実施形態では、冷却装置としてのループ型ヒートパイプについて、図面を参照して説明する。本実施形態に係るループ型ヒートパイプは、第１実施形態のループ型ヒートパイプ５１に対して、蒸発促進部の形態を異ならせたものである。そのため、第１実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
【０１０５】
２．１．蒸発促進部の構成
本実施形態のループ型ヒートパイプは、複数の板状部材のうち少なくとも１つに、液相の作動流体とグルーブとの接触面積を増やす蒸発促進部が設けられている。
【０１０６】
図１０は、第２実施形態に係る板状部材６６０の構成を示す側面図である。ここで、図１０は、板状部材６６０を＋Ｘ方向から見た側面を示している。板状部材６６０は、図１０に示すように、網状の蒸発促進部６６５を有している。本実施形態の板状部材６６０は、第１実施形態の板状部材６４０に対して、蒸発促進部６４５に替えて網状の蒸発促進部６６５を有する点が異なり、その他の構成は同様である。
【０１０７】
本実施形態のグルーブは、所定の方向としての±Ｙ方向に沿って並んで配置された複数の板状部材６６０を有している。板状部材６６０は、折曲部６６１、連結部６６２および蒸発促進部６６５を有している。折曲部６６１の−Ｚ方向側が、筐体６１内部の底面、換言すれば受熱部である筐体６１の底面部６１Ｂに接続される。
【０１０８】
図示しないグルーブは、一の板状部材６６０の折曲部６６１と、一の板状部材６６０に隣り合う他の板状部材６６０と、が互いに接続されて構成される。このとき、一の板状部材６６０の連結部６６２と、一の板状部材６６０に隣り合う他の板状部材６６０と、も互いに接続される。隣り合う板状部材６６０同士の接続には、連結部６６２を用いたカシメ加工などが採用可能である。
【０１０９】
蒸発促進部６６５は、＋Ｙ方向からの平面視にて、±Ｘ方向に長い略矩形である。蒸発促進部６６５は、長辺が±Ｘ方向に沿い、かつ、短辺が±Ｚ方向に沿って、板状部材６６０における＋Ｙ方向側の部位に取り付けられている。蒸発促進部６６５の長辺の長さは、板状部材６６０の±Ｘ方向に沿う長さと略等しい。蒸発促進部６６５の短辺の長さは、板状部材６６０の±Ｚ方向に沿う長さよりもやや小さい。蒸発促進部６６５の±Ｙ方向に沿う厚みは、グルーブにて隣り合う板状部材６６０間の間隔に対して、１／２の長さよりもやや小さい。蒸発促進部６６５には、熱伝導性を有する銅などの金属製部材を網状に加工して用いる。蒸発促進部６６５は、ろう付によって取り付けられる。
【０１１０】
蒸発促進部６６５の数や配置は、上記に限定されない。ここで、蒸発促進部６６５の異なる配置について、図１１を参照して説明する。図１１は、板状部材６６０の構成を示す側面図である。蒸発促進部６６５の異なる配置として、図１１に示すように、板状部材６６０の＋Ｙ方向側の部位に加え、板状部材６６０の−Ｙ方向側の部位にも蒸発促進部６６５を配置してもよい。これによれば、図１０における蒸発促進部６６５に対して、液相の作動流体とグルーブとの接触面積をさらに増やすことができる。
【０１１１】
蒸発促進部６６５は、複数の板状部材６６０のうち少なくとも１つに設けられてもよい。蒸発促進部６６５によって、蒸気流路に面する板状部材６６０の表面積が増大して、液相の作動流体とグルーブとの接触面積がさらに増大する。
【０１１２】
以上に述べたように、第２実施形態に係る蒸発促進部６６５によれば、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
【０１１３】
以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。
【０１１４】
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、気相の作動流体に変化させる蒸発部と、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と、蒸発部において気相に変化した作動流体を、凝縮部に流通させる蒸気管と、凝縮部において液相に変化した作動流体を、蒸発部に流通させる液管と、を備え、蒸発部は、液管に接続され、液相の作動流体が内部に流入する筐体と、筐体内に設けられ、液相の作動流体が浸み込み、液相の作動流体を輸送するウィックと、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を有し、ウィックに接続されるグルーブと、を有し、筐体は、冷却対象から熱が伝達される受熱部を有し、グルーブは、所定の方向に沿って並んで配置され複数の蒸気流路を構成する金属の複数の板状部材を有し、複数の板状部材の各板状部材は、板状部材の一部が折り曲げられ、受熱部に接続された折曲部を有することを特徴とする。
【０１１５】
この構成によれば、ループ型ヒートパイプ式の冷却装置において、熱抵抗の低減と冷却可能な熱量の増大とを両立させることができる。詳しくは、グルーブは、複数の板状部材から形成されている。そのため、切削加工などでは難しい、深さが大きな蒸気流路を形成することが容易になる。また、複数の板状部材が所定の方向に並んで配置されるため、蒸気流路の深さを大きくした上で、隣り合う板状部材間の間隔を小さくし、隣り合う板状部材間のピッチを小さくすることが可能となる。これによって、板状部材の表面積が増大し、液相の作動流体の蒸発面積が増大するため、冷却可能な熱量を増やすことができる。また、蒸気流路の深さを相対的に大きくして、蒸気流路の断面積を相対的に大きくしたため、気相の作動流体が蒸気流路を流通する際の圧力損失を低減でき、そして、作動流体の蒸発温度の増大を抑制し、ループ型ヒートパイプの熱抵抗を低減させることができる。したがって、従来と比べて冷却装置の冷却性能を高めることができる。すなわち、従来よりも冷却性能が向上したループ型ヒートパイプ式の冷却装置を提供することができる。
【０１１６】
上記の冷却装置において、複数の板状部材の熱伝導率は、ウィックの熱伝導率よりも大きいことが好ましい。
【０１１７】
この構成によれば、液相の作動流体は、ウィック内部で蒸発しにくくなり、複数の板状部材が形成するグルーブにて主に蒸発するようになる。すなわち、液相の作動流体と複数の板状部材が形成するグルーブとの接触面積が増大して、作動流体の蒸発面積が増大するため、冷却可能な熱量を増大させることができ、冷却装置の冷却性能をさらに向上させることができる。
【０１１８】
また、ウィック内部で液相の作動流体が蒸発しにくいため、ウィック内部を移動する気相の作動流体が減少する。すなわち、気相の作動流体は、主としてグルーブが形成する蒸気流路を移動することになるため、気相の作動流体の圧力損失、つまり蒸気の圧力損失が低減される。これによって、液相の作動流体が比較的に低温で蒸発可能となり、冷却性能がさらに向上する。
【０１１９】
上記の冷却装置において、板状部材は、長辺および短辺を有する矩形状であり、長辺の一方に折曲部が設けられ、長辺の他方がウィックに接続され、短辺の長さは、複数の板状部材が所定の方向に沿って並んで配置される間隔よりも大きいことが好ましい。
【０１２０】
この構成によれば、複数の板状部材が並んで配置される間隔、すなわち、隣り合う板状部材間の間隔がより小さくなると共に、蒸気流路の深さがより大きくなる。これによって、液相の作動流体とグルーブとの接触面積がより増やされて、冷却装置の冷却性能をさらに向上させることができる。
【０１２１】
上記の冷却装置において、グルーブは、一の板状部材の折曲部と、一の板状部材に隣り合う板状部材と、が互いに接続されて構成されることが好ましい。
【０１２２】
この構成によれば、隣り合う板状部材が折曲部を介して接続される。そのため、複数の板状部材の間でも熱が伝播されやすくなり、冷却性能をさらに向上させることができる。  
【０１２３】
上記の冷却装置において、複数の板状部材のうち少なくとも１つには、液相の作動流体とグルーブとの接触面積を増やす蒸発促進部が設けられていることが好ましい。
【０１２４】
この構成によれば、蒸発促進部において、液相の作動流体が濡れ広がって膜が生成されやすくなり、作動流体の蒸発面積がさらに増大する。その結果、ループ型ヒートパイプにおける冷却可能な熱量をさらに増大でき、冷却装置の冷却性能をさらに向上させることができる。
【０１２５】
上記の冷却装置において、蒸発促進部は、溝を有することが好ましい。
【０１２６】
この構成によれば、溝によって板状部材の表面積が増え、また、液相の作動流体が溝の毛管力によって溝内に濡れ広がることで、グルーブと液相の作動流体との接触面積をより増大させることができる。
【０１２７】
上記の冷却装置において、蒸発促進部は、網状であることが好ましい。
【０１２８】
この構成によれば、蒸発促進部が網状であることから、板状部材の表面積が増え、また、液相の作動流体が網の毛管力によって網内に濡れ広がることにより、グルーブと液相の作動流体との接触面積をより増大させることができる。
【０１２９】
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、光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、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、上記の冷却装置と、を備えることを特徴とする。
【０１３０】
この構成によれば、プロジェクターに備わる各装置を、冷却性能が向上した冷却装置によって効率的に冷却することができる。また、冷却装置は、冷却性能が向上することから、小型化することが容易になる。
【０１３１】
上記のプロジェクターにおいて、冷却対象は、光源であることが好ましい。
【０１３２】
この構成によれば、冷却性能が向上した冷却装置によって、光源を効率的に冷却することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１…プロジェクター、４…光源装置、５…冷却装置、６…蒸発部、７…凝縮部、３６…投射光学装置、５１…ループ型ヒートパイプ、５２…蒸気管、５３…液管、６１…筐体、６１Ｂ…受熱部としての底面部、６３…ウィック、６４…グルーブ、３４３，３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒ…光変調装置、４１１…冷却対象としての光源、６４０，６６０…板状部材、６４１，６６１…折曲部、６４５，６６５…蒸発促進部、６５１…蒸気流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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