(57)【要約】【課題】冷却対象の冷却効率を高めることができる冷却装置及びプロジェクターを提供する。【解決手段】冷却装置は、蒸発部、凝縮部、蒸気管及び液管を備え、蒸発部は、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、液相の作動流体を輸送するウィックと、筐体に流入された液相の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作動流体が流通する複数の流路を有し、ウィックに接続されるグルーブと、を有し、ウィックは、リザーバーからグルーブに向かう第１方向に沿ってウィックを貫通し、リザーバーに貯留された液相の作動流体を第１方向に輸送する複数の貫通孔を有する。【選択図】図８
2020148416.tif 000002
【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、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することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
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３】
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。
【請求項４】
請求項１に記載の冷却装置において、
前記ウィックは、前記グルーブに接触して配置され、
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５】
冷却対象から伝達される熱によって液相の作動流体を蒸発させて、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することを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項５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７】
請求項６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。
【請求項８】
請求項５に記載の冷却装置において、
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９】
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８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１０】
請求項９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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子装置等の冷却に用いられる冷却装置として、内部に封入された作動流体の相変化を利用して、発熱体の熱を輸送することによって、発熱体を冷却するループ型ヒートパイプが知られている（例えば、特許文献１参照）。
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。
【０００３】
なお、特許文献１に記載のループ型ヒートパイプでは、蒸発部は、平板型のウィックと、ウィックの下側に配置されて蒸気流路を形成するグルーブと、ウィック及びグルーブを収納する筐体とを有し、発熱体は、筐体に接続される。
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８３０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のループ型ヒートパイプが有するウィックは、上記のように、多孔質の材料によって形成されて、内部に複数の細孔（空隙）を有するウィックである。このようなウィックにおいて、液相の作動流体は、ウィックからグルーブに向かう方向に交差する方向に各細孔内を行ったり来たりしながら、グルーブ側に輸送される。このようなウィックの最大毛管力は、例えば、ウィックを構成する粒子を小さくし、空隙径を小さくすることによって高めることができる。
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に係る冷却装置は、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、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することを特徴とする。
【０００７】
上記第１態様では、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が好ましい。
【０００８】
上記第１態様では、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が好ましい。
【０００９】
上記第１態様では、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が好ましい。
【００１０】
本発明の第２態様に係る冷却装置は、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、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することを特徴とする。
【００１１】
上記第２態様では、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が好ましい。
【００１２】
上記第２態様では、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が好ましい。
【００１３】
上記第２態様では、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が好ましい。
【００１４】
本発明の第３態様に係るプロジェクターは、光を出射する光源を有する光源装置と、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、上記冷却装置と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
上記第３態様では、前記冷却対象は、前記光源であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態におけるプロジェクターの外観を示す斜視図。
【図２】第１実施形態におけるプロジェクターの内部構成を示す模式図。
【図３】第１実施形態における光源装置の構成を示す模式図。
【図４】第１実施形態における蒸発部の外観を示す斜視図。
【図５】第１実施形態における蒸発部の内部構造を模式的に示す断面図。
【図６】第１実施形態における蒸発部の内部構造を模式的に示す断面図。
【図７】第１実施形態におけるウィックの一部を拡大して示す平面図。
【図８】第１実施形態における熱交換部の断面の一部を拡大して示す図。
【図９】第２実施形態におけるプロジェクターが備える蒸発部の内部構造を模式的に示す断面図。
【図１０】第２実施形態における熱交換部の断面の一部を拡大して示す図。
【図１１】第２実施形態における貫通孔を流通した液相の作動流体が第２層に流入する状態を説明する模式図。
【図１２】第３実施形態におけるプロジェクターが備える蒸発部が有する熱交換部の断面の一部を拡大して示す模式図。
【図１３】第３実施形態の変形における熱交換部の断面の一部を拡大して示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
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。
【００１８】
［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。
【００１９】
［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。
【００２０】
［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。
【００２１】
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及びリレー装置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及び重畳レンズ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。
【００２２】
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、他の色光より光路が長い色光を赤色光とし、赤色光の光路上にリレー装置３３を設けることとした。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。
【００２３】
画像形成装置３４は、入射される赤、緑及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及び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。
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。
【００２４】
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及び投射光学装置３６は、照明光軸Ａｘにおける所定位置に配置される。
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。
【００２５】
［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。
【００２６】
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及び拡散反射装置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。
【００２７】
［光源部の構成］
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。
【００２８】
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及び複数の第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６Ａに接続される。そして、熱源である各半導体レーザー４１２，４１３、すなわち、光源４１１の熱は、蒸発部６Ａに伝達される。
【００２９】
第１半導体レーザー４１２から出射された青色光Ｌ１ｓ及び第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。
【００３０】
［アフォーカル光学素子及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。
【００３１】
［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。
【００３２】
［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。
【００３３】
［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。
【００３４】
波長変換素子４６から出射された蛍光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。
【００３５】
［第１位相差素子及び第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。
【００３６】
［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。
【００３７】
［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。
【００３８】
［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。
【００３９】
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、作動流体の相状態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。
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。
【００４０】
［蒸気管の構成］
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。
【００４１】
［凝縮部の構成］
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。
【００４２】
［液管の構成］
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。
【００４３】
［蒸発部の構成］
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。
【００４４】
図４は、蒸発部６Ａの外観を示す斜視図である。また、図５及び図６は、蒸発部６Ａの内部構造を模式的に示す断面図である。具体的に、図５は、図４において点線にて示す仮想線ＶＬ１を含む蒸発部６Ａの断面を示す図であり、図６は、図４において一点鎖線にて示す仮想線ＶＬ２を含む蒸発部６Ａの断面を示す図である。すなわち、図５に示される蒸発部６Ａの断面と、図６に示される蒸発部６Ａの断面とは、直交している。なお、図５においては、見易さを考慮して、複数の流路ＶＣのうち一部の流路ＶＣに符号を付す。
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。
【００４５】
［筐体の構成］
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。
【００４６】
底面部６１Ｂは、ループ型ヒートパイプ５１の冷却対象である光源４１１と熱伝達可能に接続される。そして、光源４１１の熱は、底面部６１Ｂ、ひいては、第２筐体６１２に伝達される。なお、底面部６１Ｂと光源４１１との間に、光源４１１から受熱した熱を底面部６１Ｂに伝達する受熱部材が設けられていてもよい。
【００４７】
以下の説明では、互いに直交する三方向を、＋Ｘ方向、＋Ｙ方向及び＋Ｚ方向とする。そして、＋Ｘ方向を、側面部６１Ｆから側面部６１Ｅに向かう方向とし、＋Ｙ方向を、底面部６１Ｂから天面部６１Ａに向かう方向とし、＋Ｚ方向を、側面部６１Ｄから側面部６１Ｃに向かう方向とする。
また、図示を省略するが、説明の便宜上、＋Ｘ方向の反対方向を−Ｘ方向とし、＋Ｙ方向の反対方向を−Ｙ方向とし、＋Ｚ方向の反対方向を−Ｚ方向とする。
【００４８】
第１筐体６１１は、図４〜図６に示すように、天面部６１Ａと、側面部６１Ｃ〜６１Ｆにおける＋Ｙ方向の部位とを構成する。第１筐体６１１における内部の空間は、第２筐体６１２と組み合わされたときに貯留部６２を構成する。すなわち、第１筐体６１１には、リザーバーである貯留部６２が設けられている。
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。
【００４９】
第２筐体６１２は、底面部６１Ｂと、側面部６１Ｃ〜６１Ｆにおける−Ｙ方向の部位とを構成する。第２筐体６１２内には、熱交換部６３Ａの流体輸送層であるウィック６４Ａが配置される他、熱交換部６３Ａの流路形成層であるグルーブ６５を構成する複数の流路ＶＣが形成されている。すなわち、第２筐体６１２とグルーブ６５とは一体化されており、第２筐体６１２には、ウィック６４Ａ及びグルーブ６５を含む熱交換部６３Ａが設けられている。
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。
【００５０】
封止部材６１３は、図５及び図６に示すように、第１筐体６１１と第２筐体６１２との間を封止して、筐体６１外への作動流体の漏出を抑制する。封止部材６１３は、後述するウィック６４Ａの外径形状に応じた円環状部材であり、封止部材６１３の中央には、貯留部６２に貯留された液相の作動流体をウィック６４Ａにおける＋Ｙ方向の面に接触させる孔部６１３１が形成されている。そして、封止部材６１３を＋Ｙ方向から見た場合、封止部材６１３の中心がウィック６４Ａの中心と略一致し、封止部材６１３の外縁がウィック６４Ａの外縁より内側に位置するように、封止部材６１３は配置される。
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。
【００５１】
［貯留部の構成］
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。
【００５２】
［熱交換部の構成］
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。
【００５３】
［ウィックの構成］
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。
【００５４】
［グルーブの構成］
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。
【００５５】
熱交換部６３Ａにおいて、ウィック６４Ａにより−Ｙ方向に輸送された液相の作動流体は、第２筐体６１２からグルーブ６５に伝達された光源４１１の熱によって蒸発されて、作動流体の蒸気、すなわち、気相の作動流体に変化する。液相の作動流体の蒸発部位は、グルーブ６５である場合と、ウィック６４Ａである場合とがある。
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。
【００５６】
［ウィックの詳細構成］
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。
【００５７】
複数の貫通孔ＴＨは、図７に示すように、ウィック６４Ａを＋Ｙ方向から見て、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向に配列されている。そして、複数の貫通孔ＴＨは、図８に示すように、ウィック６４Ａにおいて貯留部６２側である＋Ｙ方向に開口し、かつ、ウィック６４Ａにおいてグルーブ６５側である−Ｙ方向に開口している。これにより、複数の貫通孔ＴＨは、リザーバーとしての貯留部６２に貯留された液相の作動流体を第１方向である−Ｙ方向に輸送する。
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。
【００５８】
［ウィックの作用］
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。
【００５９】
［数１］
Ｋ＝ｄＰ２ε３／（１５０×０．４１２（１−ε）２）      …（１）
【００６０】
一方、ウィック６４Ａの圧力損失Ｋ’は、以下の式（２）で表される。なお、式（２）中のεは、ウィック６４Ａの空隙率であり、ｄＰは、ウィック６４Ａの空隙径、すなわち、貫通孔ＴＨの直径である。
【００６１】
［数２］
Ｋ’＝ｄＰ２ε／３２      …（２）
【００６２】
ここで、各式（１）及び（２）における空隙率εとして、球状の粒子を焼結させた上記ウィックにおける一般的な空隙率である０．４を採用すると、Ｋ’／Ｋは、略１．８となる。
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。
【００６３】
［第１実施形態の効果］
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。
【００６４】
換言すると、冷却装置５の蒸発部６Ａは、液管５４と接続され、液相の作動流体が内部に流入する筐体６１と、筐体６１内に設けられ、筐体６１内に流入された液相の作動流体を貯留する貯留部６２と、貯留部６２から供給された液相の作動流体を蒸発させる熱交換部６３Ａと、を有する。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方向に沿って順に設けられる流路形成層としてのグルーブ６５と、流体輸送層としてのウィック６４Ａと、を有する。グルーブ６５は、液相から気相に変化した作動流体が流通し蒸気管５２と連通する複数の流路ＶＣを有し、ウィック６４Ａと接続される。ウィック６４Ａは、＋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。
【００６５】
このような構成によれば、液相の作動流体を貯留部６２からグルーブ６５に向かって輸送する複数の貫通孔ＴＨが、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を貫通していることにより、上記のように、粒子を焼結させたウィックに比べて、圧力損失を低減できる。このため、貫通孔ＴＨの直径及び密度を調整することにより、ウィック６４Ａの最大毛管力の向上と圧力損失の低減との両方を実現できる。
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。
【００６６】
［第２実施形態］
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。
【００６７】
［プロジェクターの構成］
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。
【００６８】
［蒸発部の構成］
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。
【００６９】
［ウィックの構成］
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。
【００７０】
［第１層の構成］
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。
【００７１】
［第２層の構成］
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。
【００７２】
本実施形態では、第２層６４２は、第１層６４１を構成する金属の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する金属により形成された線材を編み込んだ金網のような層を、複数積層した構成を有する。これにより、第２層６４２の熱伝導率は、第１層６４１の熱伝導率より大きい。従って、グルーブ６５から熱を効率よく第２層６４２に伝達でき、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。この他、第２層６４２の空隙率を、第１層６４１の空隙率より大きくできる。
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。
【００７３】
［第２層の作用］
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。
【００７４】
図１１は、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が第２層６４２に流入する状態を説明する模式図である。
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。
【００７５】
［第２実施形態の効果］
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。
【００７６】
第２層６４２の熱伝導率は、第１層６４１の熱伝導率より大きい。
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。
【００７７】
［第３実施形態］
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。
【００７８】
図１２は、本実施形態に係るプロジェクターが備える蒸発部６Ｃの熱交換部６３ＣにおけるＸＹ平面に沿う断面の一部を拡大して示す模式図である。
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。
【００７９】
熱交換部６３Ｃは、ウィック６４Ａに代えて、流体輸送層としてのウィック６４Ｃ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６３Ｃは、貯留部６２から熱交換部６３Ｃ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６４Ｃと、流路形成層としてのグルーブ６５と、を有する。
【００８０】
ウィック６４Ｃ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６４Ｃ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６４Ｃは、ウィック６４Ａと同様の金属材料によって、ウィック６４Ａと同様に構成されている。例えばウィック６４Ｃは、ウィック６４Ａと同様に、−Ｙ方向に沿ってウィック６４Ｃを貫通する複数の貫通孔ＴＨを有する。また、流体輸送層としてのウィック６４Ｃは、流路形成層としてのグルーブ６５に接触して配置されている。
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。
【００８１】
複数の突出部６４Ｃ１は、ウィック６４Ｃとグルーブ６５とが組み合わされたときに、グルーブ６５の接続面６５１に接触して、ウィック６４Ｃと接続面６５１との間に隙間ＳＰを形成する。換言すると、複数の突出部６４Ｃ１は、接続面６５１に接触して、ウィック６４Ｃの複数の貫通孔ＴＨとグルーブ６５の複数の流路ＶＣとを連通させる隙間ＳＰを形成する。
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。
【００８２】
［第３実施形態の効果］
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。
【００８３】
［第３実施形態の変形］
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。
【００８４】
熱交換部６３Ｄは、図１３に示すように、グルーブ６５に代えてグルーブ６５Ｄを有する他は、第１実施形態における熱交換部６３Ａと同様の構成及び機能を有する。すなわち、熱交換部６３Ｄは、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、を有する。また、ウィック６４Ａは、グルーブ６５Ｄに接触して配置されている。なお、上記のように、ウィック６４Ａは、貯留部６２に接続され、複数の貫通孔ＴＨによって、貯留部６２に貯留されている液相の作動流体をグルーブ６５Ｄ側である−Ｙ方向に輸送する。
【００８５】
グルーブ６５Ｄは、グルーブ６５と同様に、気相の作動流体が流通し、蒸気管接続部６１２１と連通する複数の流路ＶＣを有する。この他、グルーブ６５Ｄは、ウィック６４Ａに接続され＋Ｙ方向の面である接続面６５１から＋Ｙ方向に突出する複数の突出部６５Ｄ１を有する。
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。
【００８６】
複数の突出部６５Ｄ１は、ウィック６４Ａとグルーブ６５Ｄとが組み合わされたときに、ウィック６４Ａの−Ｙ方向の面において複数の貫通孔ＴＨ以外の領域に接触して、複数の貫通孔ＴＨと複数の流路ＶＣとを連通させる隙間ＳＰを形成する。
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。
【００８７】
［実施形態の変形］
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。
【００８８】
上記第２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を有するとした。しかしながら、これに限らず、ウィック６４Ｂは、第１層６４１と第２層６４２との間に設けられる第３層を備えていてもよい。この場合、第３層の空隙率は、第１層６４１の空隙率よりも大きく、第２層６４２の空隙率と同じか、第２層６４２の空隙率よりも小さければ、液相の作動流体をグルーブ６５側に流通させやすくすることができるとともに、気相の作動流体が貯留部６２側に逆流することを抑制できる。
【００８９】
上記第３実施形態では、ウィック６４Ｃが有する突出部６４Ｃ１は、それぞれ隣り合う貫通孔ＴＨの間に設けられるとした。上記第３実施形態の変形では、グルーブ６５Ｄが有する突出部６５Ｄ１は、ウィック６４Ａの−Ｙ方向の面において隣り合う貫通孔ＴＨの間の領域に接触するように設けられるとした。すなわち、突出部６５Ｄ１は、ウィック６４Ａの−Ｙ方向の面において隣り合う貫通孔ＴＨの間の領域に応じて設けられるとした。しかしながら、これに限らず、ウィック６４Ｃの−Ｙ方向の面において突出部６４Ｃ１が形成される密度、及び、グルーブ６５Ｄの＋Ｙ方向の面である複数の接続面６５１において突出部６５Ｄ１が形成される密度は、適宜変更可能である。すなわち、貫通孔ＴＨと流路ＶＣとを連通させる隙間ＳＰを形成できれば、隙間ＳＰを形成する突出部の位置は、適宜変更可能である。
【００９０】
また、突出部６４Ｃ１は、ウィック６４Ｃと一体でなくてもよく、突出部６５Ｄ１は、グルーブ６５Ｄと一体でなくてもよい。すなわち、ウィックとグルーブとの間に、上記隙間ＳＰを形成する突出部として機能するスペーサーを設けてもよい。
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。
【００９１】
上記各実施形態では、グルーブ６５，６５Ｄは、筐体６１を構成する第２筐体６１２と一体化されているとした。しかしながら、これに限らず、グルーブと第２筐体とは別体であってもよい。この場合、ウィック及びグルーブは、第２筐体の内部に配置されればよい。
【００９２】
上記各実施形態では、光源装置４の光源４１１は、半導体レーザー４１２，４１３を有するものとした。しかしながら、これに限らず、光源装置は、超高圧水銀ランプ等の光源ランプや、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の他の固体光源を、光源として有するものであってもよい。この場合、ループ型ヒートパイプ５１の冷却対象は、光源ランプや他の固体光源であってもよい。
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。
【００９３】
上記各実施形態では、プロジェクターは、３つの光変調装置３４３（３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒ）を備えるとした。しかしながら、これに限らず、２つ以下、あるいは、４つ以上の光変調装置を備えるプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
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。
【００９４】
上記各実施形態では、ループ型ヒートパイプ５１を備える冷却装置５をプロジェクターに適用した例を挙げた。しかしながら、これに限らず、本発明の冷却装置は、プロジェクター以外の装置及び機器に適用可能である他、単体で利用することも可能である。すなわち、本発明の冷却装置の用途は、プロジェクターの構成部品を冷却するものに限定されない。
【符号の説明】
【００９５】
１…プロジェクター、３４３（３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒ）…光変調装置、３６…投射光学装置、４…光源装置、４１１…光源、５…冷却装置、５１…ループ型ヒートパイプ、５２…蒸気管、５３…凝縮部、５４…液管、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…蒸発部、６１…筐体、６２…貯留部（リザーバー）、６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ…熱交換部、６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ…ウィック（流体輸送層）、６４１…第１層、６４２…第２層、６４Ｃ１…突出部、６５，６５Ｄ…グルーブ（流路形成層）、６５Ｄ１…突出部、ＳＰ…隙間、ＴＨ…貫通孔。
【図１】
2020148416.tif 000003
【図２】
2020148416.tif 000004
【図３】
2020148416.tif 000005
【図４】
2020148416.tif 000006
【図５】
2020148416.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020148416.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020148416.tif 000011
【図１０】
2020148416.tif 000012
【図１１】
2020148416.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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