(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、蒸発部と、凝縮部と、気相の作動流体を凝縮部へ流通させる蒸気管と、液相の作動流体を蒸発部へ流通させる液管とを備え、蒸発部は、液相の作動流体が流入する筐体と、筐体内に設けられたリザーバーと、筐体内に設けられ、液相の作動流体を保持するウィックと、気相の作動流体が流通する複数の流路を有し、ウィックと接続されるグルーブとを有する。ウィックは、グルーブからリザーバーに向かって順に設けられる第１層、第２層及び第３層を有し、第１層は、複数の流路に沿う複数の第１開口を有し、第２層及び第３層の熱伝導性より高い熱伝導性を有し、第３層は、リザーバーの液相の作動流体を第２層に輸送し、第２層は、複数の第１開口に対応し開口面積が複数の第１開口より大きい複数の第２開口を有し、液相の作動流体を第１層に輸送する。【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、
前記蒸発部にて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、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、
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保持するウィックと、
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流路を有し、前記ウィックに接続されるグルーブと、を有し、
前記ウィックは、前記グルーブと前記リザーバーとの間にそれぞれ設けられ、かつ、前記グルーブから前記リザーバーに向かって順に設けられる第１層、第２層及び第３層を有し、
前記第１層は、前記複数の流路に沿って設けられた複数の第１開口を有し、前記第２層の熱伝導性及び前記第３層の熱伝導性より高い熱伝導性を有し、
前記第３層は、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２層に輸送し、
前記第２層は、前記複数の第１開口に対応して設けられて開口面積が前記複数の第１開口より大きい複数の第２開口を有し、前記第３層から輸送された液相の前記作動流体を前記第１層に輸送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、
前記第２層は、弾性を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の冷却装置において、
前記第２層の空隙率は、前記第１層の空隙率より小さいことを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷却装置において、
前記第１層は、前記第１層の熱伝導率が前記第２層の熱伝導率及び前記第３層の熱伝導率より高いことによって、前記第２層の熱伝導性及び前記第３層の熱伝導性より高い熱伝導性を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷却装置において、
前記第１層は、前記第１層の熱伝導率が前記第２層の熱伝導率より高く、前記第１層の熱抵抗が前記第３層の熱抵抗より小さいことによって、前記第２層の熱伝導性及び前記第３層の熱伝導性より高い熱伝導性を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
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、
前記蒸発部にて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、前記筐体内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蒸気生成部と、を有し、
前記蒸気生成部は、前記貯留部に向かって順に設けられる流路形成層、接続層、中間層及び流体輸送層を有し、
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、
前記接続層は、前記複数の流路に沿って設けられた複数の第１開口を有し、前記中間層の熱伝導性及び前記流体輸送層の熱伝導性より高い熱伝導性を有し、前記流路形成層に接続され、
前記流体輸送層は、前記貯留部に貯留された液相の前記作動流体を前記中間層に輸送し、
前記中間層は、前記複数の第１開口に対応して設けられて開口面積が前記複数の第１開口より大きい複数の第２開口を有し、前記流体輸送層から輸送される液相の前記作動流体を前記接続層に輸送することを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の冷却装置において、
前記凝縮部は、
前記蒸気管から気相の前記作動流体が流通する蒸気流通部と、
前記蒸気流通部に接続され、前記蒸気流通部より流路断面積が小さい複数の微細流路と、
前記複数の微細流路と接続され、前記複数の微細流路から流入する液相に変化された前記作動流体を前記液管に導く液体流通部と、を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
請求項７に記載の冷却装置において、
前記液体流通部は、
前記複数の微細流路と接続され、前記蒸気流通部における気相の前記作動流体の流通方向とは反対方向に液相の前記作動流体が流通する第１延出部と、
前記第１延出部における前記作動流体の流通方向下流側の端部に設けられ、液相の前記作動流体の流通方向を反転させる折返部と、
前記折返部に接続され、前記第１延出部を流通した液相の前記作動流体が前記折返部を介して流通する第２延出部と、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熱を輸送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、発熱体から受熱して液相の作動流体を蒸発させて気相の作動流体に相変化させる。蒸気管は、蒸発部にて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おり、ウィックには、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。ウィック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】
ループ型ヒートパイプでは、冷却対象の冷却効率を高めるため、蒸発部における液相の作動流体の蒸発性能が高いことが求められる。
このような要求に対し、熱伝導率の高い金属によってウィックを構成し、グルーブから伝達される熱によってウィック内にて液相の作動流体を蒸発させることが考えられる。しかしながら、このような構成では、ウィックに伝達された熱がリザーバー内の液相の作動流体に伝達されるヒートリークと呼ばれる現象が生じやすくなる。ヒートリークが生じると、液相の作動流体の温度が上昇して蒸発部内の圧力が上昇し、液相から気相への作動流体の相変化が生じにくくなって、冷却対象の冷却効率が低下してしまう。
このようなヒートリークの発生に対し、ウィックの厚みを大きくすることによって、リザーバー側への熱伝達を抑制することが考えられる。しかしながら、ウィックの厚みが大きくなると、ウィック内にて気相に変化した作動流体の排出抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなってしまう。この場合でも、液相の作動流体の温度が上昇して、上記と同様に、冷却対象の冷却効率が低下してしまう。
このため、液相の作動流体の蒸発性能を高められる蒸発部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、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、前記蒸発部にて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、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、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保持するウィックと、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流路を有し、前記ウィックに接続されるグルーブと、を有し、前記ウィックは、前記グルーブと前記リザーバーとの間にそれぞれ設けられ、かつ、前記グルーブから前記リザーバーに向かって順に設けられる第１層、第２層及び第３層を有し、前記第１層は、前記複数の流路に沿って設けられた複数の第１開口を有し、前記第２層の熱伝導性及び前記第３層の熱伝導性より高い熱伝導性を有し、前記第３層は、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２層に輸送し、前記第２層は、前記複数の第１開口に対応して設けられて開口面積が前記複数の第１開口より大きい複数の第２開口を有し、前記第３層から輸送された液相の前記作動流体を前記第１層に輸送することを特徴とする。
【０００７】
上記第１態様では、前記第２層は、弾性を有することが好ましい。
【０００８】
上記第１態様では、前記第２層の空隙率は、前記第１層の空隙率より小さいことが好ましい。
【０００９】
上記第１態様では、前記第１層は、前記第１層の熱伝導率が前記第２層の熱伝導率及び前記第３層の熱伝導率より高いことによって、前記第２層の熱伝導性及び前記第３層の熱伝導性より高い熱伝導性を有することが好ましい。
【００１０】
上記第１態様では、前記第１層は、前記第１層の熱伝導率が前記第２層の熱伝導率より高く、前記第１層の熱抵抗が前記第３層の熱抵抗より小さいことによって、前記第２層の熱伝導性及び前記第３層の熱伝導性より高い熱伝導性を有することが好ましい。
【００１１】
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、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、前記蒸発部にて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、前記筐体内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蒸気生成部と、を有し、前記蒸気生成部は、前記貯留部に向かって順に設けられる流路形成層、接続層、中間層及び流体輸送層を有し、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、前記接続層は、前記複数の流路に沿って設けられた複数の第１開口を有し、前記中間層の熱伝導性及び前記流体輸送層の熱伝導性より高い熱伝導性を有し、前記流路形成層に接続され、前記流体輸送層は、前記貯留部に貯留された液相の前記作動流体を前記中間層に輸送し、前記中間層は、前記複数の第１開口に対応して設けられて開口面積が前記複数の第１開口より大きい複数の第２開口を有し、前記流体輸送層から輸送される液相の前記作動流体を前記接続層に輸送することを特徴とする。
【００１２】
上記第１及び第２態様では、前記凝縮部は、前記蒸気管から気相の前記作動流体が流通する蒸気流通部と、前記蒸気流通部に接続され、前記蒸気流通部より流路断面積が小さい複数の微細流路と、前記複数の微細流路と接続され、前記複数の微細流路から流入する液相に変化された前記作動流体を前記液管に導く液体流通部と、を有することが好ましい。
【００１３】
上記第１及び第２態様では、前記液体流通部は、前記複数の微細流路と接続され、前記蒸気流通部における気相の前記作動流体の流通方向とは反対方向に液相の前記作動流体が流通する第１延出部と、前記第１延出部における前記作動流体の流通方向下流側の端部に設けられ、液相の前記作動流体の流通方向を反転させる折返部と、前記折返部に接続され、前記第１延出部を流通した液相の前記作動流体が前記折返部を介して流通する第２延出部と、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】本発明の一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】上記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】上記実施形態における光源装置の構成を示す模式図。
【図４】上記実施形態における凝縮部の内部構造を示す断面図。
【図５】上記実施形態における蒸発部の内部構造を示す断面図。
【図６】上記実施形態における蒸気生成部を示す分解斜視図。
【図７】上記実施形態における蒸気生成部を示す断面図。
【図８】上記実施形態における第１開口とグルーブの流路との位置関係を示す図。
【図９】上記実施形態における第２開口と第１開口との位置関係を示す図。
【図１０】上記実施形態における蒸気生成部の一部を拡大して示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、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、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、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。
【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及び出射側偏光板３４５によって液晶ライトバルブが構成される。
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。
【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。
【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。
【００３４】
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５４を備える。
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。
【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及び液管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。
【００４０】
［蒸気管及び液管の構成］
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。
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において液相に変化した作動流体を、蒸発部６に流通させる。
【００４１】
［凝縮部の構成］
図４は、凝縮部７の内部構造を示す断面図である。
凝縮部７は、作動流体を気相から液相に相変化させる。すなわち、凝縮部７は、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７は、図４に示すように、蒸気管５２及び液管５３が接続される本体部７１と、本体部７１に接続される図示しない放熱部と、を有する。気相の作動流体は、本体部７１内の流路を流通する過程にて本体部７１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７１に受熱されて冷却された後、液管５３に流出される。以下に、凝縮部７の構成について詳細に説明する。
【００４２】
放熱部は、本体部７１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。
【００４３】
本体部７１は、蒸気管５２を介して蒸発部６から流入される気相の作動流体から熱を奪って、気相から液相に作動流体を変化させ、液相の作動流体を液管５３に流出させる。本体部７１は、それぞれ作動流体が流通可能な蒸気流通部７２、複数の微細流路７３及び液体流通部７４を内部に備える。
蒸気流通部７２は、蒸気管５２から気相の作動流体が流通する流通部であり、液管５３からの気相の作動流体の流入方向である＋Ｄ１方向に直線状に延出している。蒸気流通部７２には、＋Ｄ１方向に直交する方向にそれぞれ延出する複数の微細流路７３が接続されている。このため、蒸気流通部７２内に流入された気相の作動流体は、各微細流路７３に分流されて流通する。
【００４４】
複数の微細流路７３は、それぞれ蒸気流通部７２及び液体流通部７４より流路断面積が小さい微細な流路である。複数の微細流路７３は、蒸気流通部７２から＋Ｄ１方向に直交する一方向である＋Ｄ２方向と、＋Ｄ２方向とは反対方向である−Ｄ２方向とに延出している。
具体的に、複数の微細流路７３は、複数の第１微細流路７３１及び複数の第２微細流路７３２を含む。複数の第１微細流路７３１は、蒸気流通部７２における＋Ｄ２方向側の端部から＋Ｄ２方向に延出し、複数の第２微細流路７３２は、蒸気流通部７２における−Ｄ２方向側の端部から−Ｄ２方向に延出している。そして、各第１微細流路７３１及び各第２微細流路７３２は、液体流通部７４と連通している。すなわち、複数の微細流路７３によって、蒸気流通部７２と液体流通部７４とは、作動流体が流通可能に接続される。
蒸気流通部７２に流入された蒸気である気相の作動流体は、複数の第１微細流路７３１又は複数の第２微細流路７３２を流通する過程にて熱が本体部７１に伝達され、これにより、気相の作動流体は液相の作動流体に変化する。液相に変化した作動流体は、各微細流路７３の毛管力によって、液体流通部７４に流通する。
【００４５】
液体流通部７４は、複数の微細流路７３と液管５３とを液相の作動流体が流通可能に接続するとともに、内部を流通する液相の作動流体から熱を奪う流通部である。すなわち、液体流通部７４は、複数の微細流路７３と接続され、複数の微細流路７３から流入する液相の作動流体を液管５３に導く。液体流通部７４は、複数の第１微細流路７３１と接続される第１流通部７４１と、複数の第２微細流路７３２と接続される第２流通部７４２と、第１流通部７４１及び第２流通部７４２を流通した液相の作動流体が合流する合流部７４３と、を有する。合流部７４３は、液管５３と、第１流通部７４１及び第２流通部７４２とを接続する。
【００４６】
第１流通部７４１及び第２流通部７４２は、それぞれ略Ｕ字状に形成されている。詳述すると、第１流通部７４１は、第１延出部７４１１、第２延出部７４１２及び折返部７４１３を有する。
第１延出部７４１１は、＋Ｄ１方向と平行に延出しており、複数の第１微細流路７３１のそれぞれと接続されている。そして、複数の第１微細流路７３１を流通して液相に変化された作動流体は、蒸気流通部７２における気相の作動流体の流通方向である＋Ｄ１方向とは反対方向である−Ｄ１方向に第１延出部７４１１内を流通する。
第２延出部７４１２は、第１延出部７４１１と略平行に延出しており、内部を液相の作動流体が流通可能に構成されている。第２延出部７４１２は、後述する折返部７４１３に接続され、第１延出部７４１１を流通した液相の作動流体が折返部７４１３を介して内部を流通する。
【００４７】
折返部７４１３は、第１延出部７４１１における作動流体の流通方向下流側である−Ｄ１方向側の端部に設けられ、第２延出部７４１２における作動流体の流通方向上流側である−Ｄ１方向側の端部と接続される。折返部７４１３は、第１延出部７４１１から流入される液相の作動流体を第２延出部７４１２に流通させる。折返部７４１３を介することによって、第２延出部７４１２を流通する液相の作動流体の流通方向は、第１延出部７４１１内での液相の作動流体の流通方向に対して反転される。すなわち、折返部７４１３は、液相の作動流体の流通方向を反転させる。なお、第２延出部７４１２における＋Ｄ１方向の端部は、合流部７４３と接続されている。
【００４８】
第２流通部７４２も第１流通部７４１と同様に、＋Ｄ１方向に延出する第１延出部７４２１と、第１延出部７４２１と略平行に延出する第２延出部７４２２と、第１延出部７４２１及び第２延出部７４２２における−Ｄ１方向の端部間を接続する折返部７４２３と、を有する。
合流部７４３は、第２延出部７４１２，７４２２と液管５３とを接続する部位であり、略Ｙ字状に形成されている。
【００４９】
なお、本実施形態では、第１流通部７４１の内径及び第２流通部７４２の内径は、蒸気流通部７２の内径より小さい。換言すると、第１流通部７４１が延出する方向に直交する断面の面積、及び、第２流通部７４２が延出する方向に直交する断面の面積は、蒸気流通部７２が延出する方向に直交する断面の面積より小さい。これは、液体流通部７４を流通する液相の作動流体の体積が、蒸気流通部７２を流通する気相の作動流体の体積より小さいことから、作動流体の体積の減少に伴う圧力損失の発生を抑制することを考慮したものである。
【００５０】
このような凝縮部７において、蒸気管５２から蒸気流通部７２内に流入した気相の作動流体は、一部が複数の第１微細流路７３１に流入し、他の一部が複数の第２微細流路７３２に流入する。
複数の第１微細流路７３１を流通して液相に変化された作動流体は、第１微細流路７３１から第１流通部７４１の第１延出部７４１１に流入する。
複数の第２微細流路７３２に流入された気相の作動流体も同様に液相の作動流体に変化され、第２微細流路７３２から第２流通部７４２の第１延出部７４２１に流入する。
【００５１】
各第１延出部７４１１，７４２１に流入した液相の作動流体は、−Ｄ１方向に流通し、折返部７４１３，７４２３を介して、各第２延出部７４１２，７４２２を＋Ｄ１方向に流通する。このように液相の作動流体が第１流通部７４１及び第２流通部７４２を流通することによって、液相の作動流体の熱が本体部７１に伝達され、液相の作動流体が更に冷却される。なお、液相の作動流体が内部を流通する第１流通部７４１及び第２流通部７４２が略Ｕ字状であることによって、凝縮部７内の液相の作動流体の流路を長くすることができ、液相の作動流体から熱を本体部７１に効率よく伝達させることができる。
各第２延出部７４１２，７４２２を流通した液相の作動流体は、合流部７４３にて合流され、液管５３内に流入する。
このように、凝縮部７内にて気相の作動流体が凝縮されて生じた液相の作動流体は、液管５３に流出され、ひいては、蒸発部６に流入される。
【００５２】
以上、本実施形態における凝縮部７の基本構造について説明した。このような凝縮部７は、以下の特徴を更に備えていてもよい。
例えば、微細流路７３は、蒸気流通部７２において上流側である−Ｄ１方向側の部位に密に配置され、下流側である＋Ｄ１方向側の部位に疎に配列されていてもよい。すなわち、複数の微細流路７３は、蒸気流通部７２における上流側の部位に接続される微細流路７３の単位面積当たりの数が、下流側の部位に接続される微細流路７３の単位面積当たりの数より多くなるように設けられていてもよい。この際、蒸気流通部７２の上流側の部位に接続される微細流路７３の内径又は断面積を小さくし、下流側の部位に接続される微細流路７３の内径又は断面積を大きくしてもよい。このように微細流路７３が設けられる場合には、蒸気流通部７２の上流側の部位に流入された温度が高い気相の作動流体を、密に配置された複数の微細流路に流通させることができるので、気相の作動流体からの受熱を促進させることができ、気相から液相への作動流体の相変化を効率よく行うことができる。
【００５３】
また例えば、蒸気流通部７２における上流側の部位を太くし、下流側の部位を細くしてもよい。すなわち、蒸気流通部７２は、下流側に向かうに従って内径又は断面積が小さくなる構成としてもよい。この際、蒸気流通部７２の内径又は断面積は、下流側に向かうに従って連続的に小さくなってもよく、段階的に小さくなってもよい。なお、蒸気流通部７２内での圧力損失の発生を考慮すると、蒸気流通部７２の内径は、段階的に小さくなるより、連続的に小さくなる方が好ましい。
同様に、複数の微細流路７３のうち少なくとも１つの微細流路７３に、下流側に向かうに従って内径又は断面積が小さくなる微細流路を採用してもよい。例えば、複数の第１微細流路７３１のうちの少なくとも１つに、＋Ｄ１方向に向かうに従って内径又は断面積が小さくなる第１微細流路を採用してもよい。この場合でも、微細流路７３の内径又は断面積は、下流側に向かうに従って連続的に小さくなってもよく、段階的に小さくなってもよい。
【００５４】
また例えば、蒸気流通部７２が延出する方向に直交する断面の形状、微細流路７３が延出する方向に直交する断面の形状、及び、液体流通部７４が延出する方向に直交する断面の形状は、円形状に限らず、楕円形状或いは多角形状であってもよい。なお、断面形状に角部が存在すると、角部にて圧力損失が生じやすくなる。このため、作動流体が流通する部材の断面形状は、円形状或いは楕円形状であることが好ましい。
なお、凝縮部７は、蒸気流通部７２と接続される複数の第１微細流路７３１、及び、複数の第１微細流路７３１と接続される第１流通部７４１と、同じく蒸気流通部７２と接続される複数の第２微細流路７３２、及び、複数の第２微細流路７３２と接続される第２流通部７４２とを備えるとした。しかしながら、これに限らず、第１微細流路７３１及び第１流通部７４１と、第２微細流路７３２及び第２流通部７４２とのいずれかは無くてもよい。
【００５５】
［蒸発部の構成］
図５は、蒸発部６の内部構造を示す断面図である。
蒸発部６は、図２に示されるように、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、気相の作動流体に変化させる蒸発器である。具体的に、蒸発部６は、光源４１１の支持部材４１４に接続され、支持部材４１４を介して伝達される半導体レーザー４１２，４１３の熱によって液相の作動流体を蒸発させることにより、半導体レーザー４１２，４１３を冷却する。
蒸発部６は、図５に示すように、筐体６１、貯留部６２及び蒸気生成部６３を備える。
【００５６】
［筐体及び貯留部の構成］
筐体６１は、金属製の筐体であり、蒸気管５２が接続される蒸気管接続部６１１と、蒸気管接続部６１１とは反対側に位置し、液管５３が接続される液管接続部６１２と、ループ型ヒートパイプ５１の冷却対象である光源４１１の支持部材４１４と接続され、半導体レーザー４１２，４１３にて生じた熱を、蒸気生成部６３の後述するグルーブ６４に伝達する受熱部材６１３と、を有する。この他、筐体６１は、蒸気管接続部６１１を介して蒸気管５２と連通し、また、液管接続部６１２を介して液管５３と連通する空間６１４を内部に有する。すなわち、筐体６１は、液管５３が接続されており、液管５３から液相の作動流体が内部の空間６１４に流入する。
【００５７】
貯留部６２は、筐体６１内の空間６１４に設けられ、液管５３を介して空間６１４に流入された液相の作動流体ＷＦを貯留するリザーバーである。換言すると、貯留部６２は、空間６１４において、蒸気生成部６３を構成するウィック６５に引き込まれなかった液相の作動流体ＷＦが貯留される部位である。
【００５８】
［蒸気生成部の構成］
図６は、蒸気生成部６３を示す分解斜視図であり、図７は、蒸気生成部６３を示す断面図である。
蒸気生成部６３は、筐体６１内の空間６１４に設けられ、貯留部６２から供給された液相の作動流体ＷＦを、冷却対象から伝達される熱によって気相の作動流体に変化させる部位である。換言すると、蒸気生成部６３は、冷却対象の熱によって、液相から気相に作動流体を変化させ、気相の作動流体である蒸気を生成する部位である。蒸気生成部６３は、図５〜図７に示すように、グルーブ６４及びウィック６５を有する。
なお、以下の説明では、グルーブ６４からウィック６５に向かう方向を＋Ｅ１方向とする。また、＋Ｅ１方向に直交し、かつ、互いに直交する二方向を、＋Ｅ２方向及び＋Ｅ３方向とする。更に、図示を省略するが、＋Ｅ１方向及び＋Ｅ２方向のそれぞれの反対方向を−Ｅ１方向及び−Ｅ２方向とする。
【００５９】
［グルーブの構成］
グルーブ６４は、熱伝導性を有する金属によって構成されている。グルーブ６４は、筐体６１内の空間６１４に設けられ、ウィック６５に接続されている。グルーブ６４は、筐体６１内の空間６１４においてウィック６５を挟んで貯留部６２とは反対側の位置に設けられている。グルーブ６４は、受熱部材６１３を介して冷却対象から伝達される熱により、すなわち、支持部材４１４及び受熱部材６１３を介して光源４１１から伝熱される熱により、ウィック６５によって輸送された液相の作動流体を蒸発させる。グルーブ６４は、液相から気相に変化された作動流体が流通する複数の流路６４１を有する。
【００６０】
複数の流路６４１は、蒸気管５２と連通する凹部であり、グルーブ６４における＋Ｅ１方向の端面６４Ａから−Ｅ１方向に凹むとともに、＋Ｅ２方向にそれぞれ延出している。
そして、蒸気生成部６３にて液相から気相に変化された作動流体は、複数の流路６４１を通って蒸気管５２に流出される。このように、グルーブ６４は、蒸気生成部６３において、複数の流路６４１が形成された流路形成層である。
なお、冷却対象から伝達される熱量が小さい場合等においては、グルーブ６４は、冷却対象から伝達される熱によって、ウィック６５から端面６４Ａに輸送された液相の作動流体を気相の作動流体に変化させる場合もある。
【００６１】
［ウィックの構成］
ウィック６５は、グルーブ６４とともに筐体６１内の空間６１４に設けられ、全体として平板状の多孔質体である。ウィック６５は、貯留部６２から供給された液相の作動流体が浸み込み、液相の作動流体を保持する。ウィック６５は、貯留部６２に貯留されている液相の作動流体ＷＦを毛管力によって引き込み、グルーブ６４側に輸送する。ウィック６５は、グルーブ６４から貯留部６２に向かって順に位置し、機能によって分類される第１層６６、第２層６７及び第３層６８の三層構造を有する。すなわち、第１層６６、第２層６７及び第３層６８は、グルーブ６４と貯留部６２との間にそれぞれ設けられている。
なお、本実施形態では、ウィック６５は、第１層６６、第２層６７及び第３層６８が重ね合わされた状態で、焼結によって一体化されている。
【００６２】
［第３層の構成］
ここで、ウィック６５において貯留部６２側に位置する第３層６８を先に説明する。
第３層６８は、液相の作動流体が浸み込む平板状の多孔質体である。第３層６８は、貯留部６２に貯留されている液相の作動流体ＷＦを毛管力によって引き込んで保持し、第１層６６側に輸送する流体輸送層である。第３層６８は、貯留部６２から第２層６７を介した第１層６６への液相の作動流体の輸送を効率よく行うために、空隙率が大きい多孔質体によって構成されている。
【００６３】
ここで、第３層６８から貯留部６２に熱が輸送されてしまうと、ヒートリークが発生する可能性が高くなる。ヒートリークは、貯留部６２に貯留されている液相の作動流体ＷＦの温度が上昇して、蒸発部６内の圧力が上昇し、液相から気相への作動流体の相変化が生じにくくなる現象である。このようなヒートリークが生じると、冷却対象の冷却効率が低下してしまう。このような問題から、第３層６８には、ヒートリークの発生を抑制するために、相対的に低い熱伝導性が求められる。
【００６４】
これに対し、第３層６８は、第１層６６の熱伝導性より低い熱伝導性を有する材料によって形成されているか、或いは、第１層６６より熱抵抗が大きくなるように形成されている。なお、第３層６８が第１層６６の熱伝導性と同じ熱伝導性を有する材料によって形成されている場合でも、第３層６８の＋Ｅ１方向における寸法を第１層６６の＋Ｅ１方向における寸法より大きくすることによって、第３層６８の熱抵抗を第１層６６の熱抵抗より大きくできる。
これにより、貯留部６２に貯留された液相の作動流体ＷＦに熱が伝達されにくくなり、上記したヒートリークの発生が抑制される。
【００６５】
［第１層の構成］
第１層６６は、液相の作動流体が浸み込む平板状の多孔質体である。第１層６６は、グルーブ６４の端面６４Ａと接続される接続層であり、第２層６７を介して第３層６８から液相の作動流体が輸送される。本実施形態において、接続層である第１層６６は、グルーブ６４の端面６４Ａと接触している。
第１層６６は、銅やステンレス等の熱伝導率が相対的に高い金属により形成されており、グルーブ６４から熱が伝達される。このため、第１層６６は、第３層６８から輸送された液相の作動流体を内部にて気相の作動流体に相変化可能である。
【００６６】
第１層６６は、第２層６７側である＋Ｅ１方向側の端面６６Ａと、グルーブ６４側である−Ｅ１方向側の端面６６Ｂと、複数の流路６４１に沿って設けられ、第１層６６を＋Ｅ１方向に貫通する複数の第１開口６６１と、を有する。
端面６６Ａは、第２層６７と接触し、端面６６Ｂは、グルーブ６４の端面６４Ａと接触する。
複数の第１開口６６１は、複数の流路６４１に対応して形成されており、複数の流路６４１と同様に、＋Ｅ２方向に延出している。詳述すると、複数の第１開口６６１は、図６に示すように、＋Ｅ１方向から見て＋Ｅ２方向に沿う長辺を有する略長方形状に形成されている。また、図７に示すように、＋Ｅ１方向と平行な第１開口６６１の中心線、すなわち、第１開口６６１の短辺の中央を通る中心線は、−Ｅ２方向から見て、対応する流路６４１の溝幅の中央を通る中心線ＣＬと一致する。なお、第１開口６６１の形状は、略長方形状に限らず、適宜変更可能である。
【００６７】
図８は、第１開口６６１と流路６４１との位置関係を示す図である。換言すると、図８は、グルーブ６４に重ねられた第１層６６を＋Ｅ１方向から見た平面図である。なお、図８においては、流路６４１を一点鎖線にて示している。
図８に示すように、第１開口６６１の開口幅である＋Ｅ３方向における寸法は、対応する流路６４１の溝幅である＋Ｅ３方向における寸法より小さい。
このため、第１開口６６１を形成し、かつ、＋Ｅ３方向において互いに対向する２つの端縁６６２は、＋Ｅ１方向から見て流路６４１の内側に位置する。換言すると、第１開口６６１を形成する２つの端縁６６２は、第１開口６６１に対応する流路６４１を形成し、かつ、＋Ｅ３方向において互いに対向する２つの端縁６４２より、それぞれ内側に位置している。
【００６８】
［第２層の構成］
第２層６７は、液相の作動流体が浸み込む平板状の多孔質体である。第２層６７は、図６及び図７に示すように、第１層６６と第３層６８との間に位置する中間層である。第２層６７は、第３層６８から輸送された液相の作動流体を第１層６６に輸送する。第２層６７は、第３層６８から輸送された液相の作動流体を第１層６６に効率よく輸送するために、第１層６６と第３層６８とに密着可能な弾性を有する多孔質体によって構成されている。
また、第２層６７は、第１層６６に伝達された熱が第３層６８に伝達されないように遮蔽する機能を有する。すなわち、第２層６７は、第１層６６の熱伝導性より低い熱伝導性を有する。
この他、第１層６６にて生じた蒸気が第３層６８側に流通することを抑制するために、第２層６７の空隙率は、第１層６６の空隙率より小さい。
【００６９】
第２層６７は、第３層６８側である＋Ｅ１方向側の端面６７Ａと、第１層６６側である−Ｅ１方向側の端面６７Ｂと、第２層６７を＋Ｅ１方向に貫通する複数の第２開口６７１と、を有する。
端面６７Ａは、第３層６８における−Ｅ１方向側の端面６８Ｂと接触し、端面６７Ｂは、第１層６６の端面６６Ａと接触する。
【００７０】
以上より、蒸気生成部６３には、リザーバーである貯留部６２に向かって順に、流路形成層であるグルーブ６４、接続層である第１層６６、中間層である第２層６７、そして、流体輸送層である第３層６８が設けられている。また、第１層６６の熱伝導性は、第２層６７の熱伝導性及び第３層６８の熱伝導性よりも高い。
【００７１】
図９は、第２開口６７１と第１開口６６１との位置関係を示す図である。換言すると、図９は、第１層６６に重ねられた第２層６７を＋Ｅ１方向から見た平面図である。なお、図９においては、流路６４１を一点鎖線にて示している。
第２開口６７１は、図９に示すように、＋Ｅ１方向から見て、複数の第１開口６６１に対応する位置に、対応する第１開口６６１より開口面積が大きくなるように形成されている。詳述すると、＋Ｅ２方向における第２開口６７１の寸法は、第１開口６６１の寸法と同じであるが、＋Ｅ３方向における第２開口６７１の寸法は、第１開口６６１の寸法より大きい。しかしながら、＋Ｅ２方向における第２開口６７１の寸法は、＋Ｅ２方向における第１開口６６１の寸法と同じであることに限らず、例えば、第１開口６６１の寸法より大きくてもよい。
そして、図７に示したように、＋Ｅ１方向と平行な第２開口６７１の中心線、すなわち、第２開口６７１の短辺の中央を通る中心線は、−Ｅ２方向から見て上記した中心線ＣＬと一致する。
このため、第２開口６７１は、＋Ｅ１方向から見て第１開口６６１の２つの端縁６６２が第２開口６７１の内側に位置するように形成されている。
【００７２】
一方、第２開口６７１を形成し、かつ、＋Ｅ３方向にて互いに対向する２つの端縁６７２は、図７及び図９に示すように、対応する第１開口６６１の外側に位置している。これは、第２開口６７１内に露出される第１層６６の端面６６Ａの面積を確保するためである。他方、端縁６７２は、＋Ｅ１方向から見て、必ずしも対応する流路６４１の外側に位置していなくてもよい。
このような第２開口６７１は、詳しくは後述するが、第１層６６の端面６６Ａにて気相に変化した作動流体が流路６４１に流通するための流路を、第１開口６６１とともに形成する。
なお、第２層６７は、第１開口６６１に応じて設けられ、かつ、第１層６６に向かって開口する凹状の開口を、第２開口６７１に代えて有する構成としてもよい。この場合でも、端面６６Ａにて気相に変化された作動流体を、凹状の開口から第１開口６６１を介して、対応する流路６４１に流通させることができる。
【００７３】
［蒸気生成部の作用］
図１０は、蒸気生成部６３の一部を拡大して示す断面図であり、蒸気生成部６３にて気相に変化された作動流体が流路６４１に流通する様子を説明する図である。
以下、蒸気生成部６３による蒸気の生成過程及び排出過程について説明する。
貯留部６２に貯留された液相の作動流体は、図１０に矢印ＡＬに示されるように、第３層６８から第２層６７を介して第１層６６に輸送される。一方、グルーブ６４と第１層６６とは、受熱部材６１３を介して冷却対象から伝達される熱によって、輸送された液相の作動流体を気相の作動流体に変化させる。このような作動流体の相変化が生じる部位は、グルーブ６４及び第１層６６への熱の伝達状態によって変わるものと考えられている。
本実施形態において、グルーブ６４の流路６４１の表面にウィック６５を介して液相の作動流体が輸送されている場合には、流路６４１の表面にて気相への作動流体の相変化が生じる。この場合、生じた気相の作動流体は、流路６４１を通って蒸気管５２内に流入し、蒸気管５２を通って凝縮部７に流通する。
【００７４】
一方、冷却対象から受熱部材６１３に伝達された熱量が相対的に大きく、グルーブ６４から第１層６６に伝達された熱量が相対的に大きい場合には、第１層６６内にて気相への作動流体の相変化が生じる。この場合、流路６４１の表面まで液相の作動流体が到達しないため、流路６４１の表面での相変化は生じないものと考えられている。
この場合において、第１層６６における第１開口６６１付近の−Ｅ１方向側の部位、すなわち、第１層６６における−Ｅ１方向の端面６６Ｂにおいて流路６４１内に露出する部位にて気相に変化した作動流体は、図１０に矢印Ａ１にて示すように、流路６４１に流入する。
また、第１層６６における第１開口６６１付近の＋Ｅ１方向側の部位、すなわち、第１層６６における＋Ｅ１方向の端面６６Ａにおいて第２開口６７１内に露出する部位にて気相に変化した作動流体は、図１０に矢印Ａ２にて示すように、第２開口６７１から第１開口６６１を通過して、流路６４１に流入する。
そして、流路６４１内に流入した気相の作動流体は、上記と同様に、蒸気管５２内に流入し、蒸気管５２を通って凝縮部７に流通する。
【００７５】
このような蒸気生成部６３を備える蒸発部６によれば、グルーブ６４又は第１層６６にて液相から気相に変化された作動流体を、グルーブ６４に位置する複数の流路６４１に流通させやすくすることができる。これにより、蒸気管５２への蒸気の排出効率を高めることができ、蒸気を凝縮部７に速やかに流通させることができる。従って、光源４１１の熱を蒸気生成部６３によって速やかに奪い、作動流体を用いて光源４１１の熱を凝縮部７に速やかに輸送して放熱できるので、冷却対象である光源４１１を効果的に冷却できる。
【００７６】
［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は、以下の効果を奏する。
冷却装置５は、ループ型ヒートパイプ５１を備える。ループ型ヒートパイプ５１は、冷却対象である光源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、気相の作動流体に変化させる蒸発部６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７と、蒸発部６にて気相に変化した作動流体を凝縮部７へ流通させる蒸気管５２と、凝縮部７にて液相に変化した作動流体を蒸発部６へ流通させる液管５３と、を備える。蒸発部６は、液管５３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、流入された液相の作動流体を貯留するリザーバーである貯留部６２と、筐体６１内に設けられ、液相の作動流体が浸み込み、液相の作動流体を保持するウィック６５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６４１を有し、ウィック６５と接続されるグルーブ６４と、を有する。ウィック６５は、グルーブ６４と貯留部６２との間にそれぞれ設けられ、かつ、グルーブ６４から貯留部６２に向かって順に設けられる第１層６６、第２層６７及び第３層６８を有する。第１層６６は、複数の流路６４１に沿って設けられた複数の第１開口６６１を有し、第２層６７の熱伝導性及び第３層６８の熱伝導性より高い熱伝導性を有する。第３層６８は、貯留部６２に貯留された液相の作動流体を第２層６７に輸送する。第２層６７は、複数の第１開口６６１に対応して設けられて開口面積が第１開口６６１より大きい複数の第２開口６７１を有し、第３層６８から輸送された液相の作動流体を第１層６６に輸送する。
【００７７】
このような構成によれば、ウィック６５を構成する第２層６７及び第３層６８は、同じくウィック６５を構成する第１層６６の熱伝導性より低い熱伝導性を有するので、グルーブ６４からウィック６５を介して貯留部６２に熱を伝達しにくくすることができる。従って、上記したヒートリークが発生することを抑制でき、冷却対象である光源４１１の冷却効率が低下することを抑制できる。
【００７８】
また、第１層６６における第１開口６６１付近の部位にて液相から気相に変化した作動流体は、グルーブ６４の流路６４１に直接流通する他、第２開口６７１及び第１開口６６１を介して流路６４１に流通する。これによれば、グルーブ６４と接触する第１層６６にて気相に変化された作動流体を、流路６４１に速やかに流通させることができ、気相の作動流体の蒸気管５２への排出効率を高めることができる。従って、蒸発部６内での圧力損失の発生を抑制できる他、光源４１１の熱を速やかに凝縮部７に輸送して放熱できるので、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。
【００７９】
第１層６６及び第３層６８と接触する第２層６７は、弾性を有する。これによれば、第１層６６及び第３層６８と接触した状態を維持しやすくすることができ、第２層６７を介して第３層６８から第１層６６に液相の作動流体を効率よく輸送できる。従って、作動流体によって冷却対象の熱を凝縮部７に速やかに輸送でき、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。
【００８０】
第２層６７の空隙率は、第１層６６の空隙率より小さい。
これによれば、第１層６６にて気相に変化した作動流体、すなわち、蒸気が、第３層６８に流通することを抑制できる。従って、この点においても上記したヒートリークの発生を抑制できる。
【００８１】
上記のように、第１層６６は、第２層６７の熱伝導性及び第３層６８の熱伝導性より高い熱伝導性を有する。このような第１層６６の高い熱伝導性は、第１層６６を構成する材料の熱伝導率が第２層６７を構成する材料の熱伝導率、及び、第３層６８を構成する材料の熱伝導率より高いことによって実現される。或いは、第１層６６の高い熱伝導性は、第１層６６の熱伝導率が第２層６７の熱伝導率より高く、第１層６６の熱抵抗が第３層６８の熱抵抗より小さいことによって実現される。なお、第３層６８の熱抵抗に対する第１層６６の熱抵抗の小ささは、第１層６６の熱伝導率と第３層６８の熱伝導率とが同じ場合には、第３層６８における＋Ｅ１方向の寸法を、第１層６６における＋Ｅ１方向の寸法より大きくすることによって実現される。
これによれば、第３層６８から貯留部６２に熱を伝えにくくすることができるので、上記ヒートリークの発生を抑制できる一方で、第１層６６に熱を伝えやすくすることができるので、第１層６６にて作動流体を液相から気相に相変化させやすくすることができる。従って、冷却対象の冷却効率を一層高めることができる。
【００８２】
冷却装置５は、ループ型ヒートパイプ５１を備え、ループ型ヒートパイプ５１は、それぞれ上記した蒸発部６、凝縮部７、蒸気管５２及び液管５３を備える。蒸発部６は、液管５３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蒸気生成部６３と、を有する。蒸気生成部６３は、貯留部６２に向かって順に設けられる流路形成層であるグルーブ６４、接続層である第１層６６、中間層である第２層６７、及び、流体輸送層である第３層６８を有する。グルーブ６４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６４１を有する。接続層である第１層６６は、複数の流路６４１に沿って設けられた複数の第１開口６６１を有し、第２層６７の熱伝導性及び第３層６８の熱伝導性より高い熱伝導性を有し、流路形成層であるグルーブ６４に接続される。第３層６８は、貯留部６２に貯留された液相の作動流体を第２層６７に輸送する。第２層６７は、複数の第１開口６６１に対応して設けられて開口面積が第１開口６６１より大きい複数の第２開口６７１を有し、第３層６８から輸送される液相の作動流体を第１層６６に輸送する。
このような構成によれば、上記のように、ヒートリークが発生することを抑制できるだけでなく、接続層である第１層６６にて気相に変化された作動流体を蒸気管５２に速やかに排出できる。従って、光源４１１の熱を速やかに凝縮部７に輸送して放熱でき、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】
凝縮部７は、蒸気管５２から気相の作動流体が流通する蒸気流通部７２と、蒸気流通部７２に接続され、蒸気流通部７２より流路断面積が小さい複数の微細流路７３と、複数の微細流路７３と接続され、複数の微細流路７３から流入する液相に変化された作動流体を液管５３に導く液体流通部７４と、を有する。
これによれば、複数の微細流路７３によって凝縮部７と気相の作動流体との接触面積を拡大できるので、複数の微細流路７３に気相の作動流体を流通させることによって、気相の作動流体から熱を速やかに、かつ、連続して凝縮部７に伝達させることができる。従って、気相から液相への作動流体の相変化を効率よく行うことができる。
【００８４】
液体流通部７４は、第１流通部７４１及び第２流通部７４２を有する。第１流通部７４１は、複数の微細流路７３に含まれる複数の第１微細流路７３１と接続され、蒸気流通部７２における気相の作動流体の流通方向とは反対方向である−Ｄ１方向に液相の作動流体が流通する第１延出部７４１１と、第１延出部７４１１における作動流体の流通方向下流側の端部に設けられ、液相の作動流体の流通方向を反転させる折返部７４１３と、折返部７４１３に接続され、第１延出部７４１１を流通した液相の作動流体が折返部７４１３を介して流通する第２延出部７４１２と、を有する。第２流通部７４２も同様である。
これによれば、蒸気流通部７２における気相の作動流体の流通方向と、第１延出部７４１１における液相の作動流体の流通方向とが反対方向であるので、凝縮部７全体の温度を略均一にできる。これにより、局所的な高温部位が凝縮部７に生じることを抑制できる他、冷却ファン５４によって流通される冷却気体による凝縮部７の冷却効率を高めることができる。従って、凝縮部７による作動流体の冷却効率を高めることができる。
この他、第１流通部７４１及び第２流通部７４２は、第１延出部７４１１，７４２１、第２延出部７４１２，７４２２及び折返部７４１３，７４２３を有するので、液相の作動流体の流路を長くして、液相の作動流体との接触面積を拡大しつつ、凝縮部７を小型化できる。
【００８５】
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とを備える他、上記冷却装置５を備える。そして、冷却装置５の冷却対象は、光源４１１である。
これによれば、冷却装置５による効果を奏することができる。この他、光源４１１の冷却効率を高めることができるので、光源装置４を安定して駆動させることができ、ひいては、画像投射を安定して実施できる。
【００８６】
［実施形態の変形］
本発明は、上記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。
上記実施形態では、ウィック６５は、第１層６６、第２層６７及び第３層６８を有する構成とした。これら第１層６６、第２層６７及び第３層６８の少なくとも１つの層は、単一の材料によって形成された層、又は、単一の構造を有する層でなくてもよく、それぞれ異なる材料、又は、それぞれ異なる構造を有する複数の層からなる層であってもよい。
【００８７】
上記実施形態では、蒸気生成部６３は、流路形成層であるグルーブ６４、及び、グルーブ６４とリザーバーである貯留部６２との間に位置するウィック６５を備え、ウィック６５が、接続層である第１層６６、中間層である第２層６７、及び、流体輸送層である第３層６８を有するとした。これらの層を蒸気生成部が有していれば、どの部材がどの層を有するかは問わない。例えば、グルーブ６４、第１層６６、第２層６７及び第３層６８が焼結等によって一体化されていてもよく、また例えば、グルーブ６４と第１層６６とが一体化され、第２層６７と第３層６８とが一体化されていてもよい。
【００８８】
上記実施形態では、流路形成層であるグルーブ６４の流路６４１、接続層である第１層６６の第１開口６６１、及び、中間層である第２層６７の第２開口６７１を＋Ｅ２方向から見た場合、＋Ｅ１方向と平行で＋Ｅ３方向における中央を通るそれぞれの中心線は、一致するとした。しかしながら、これに限らず、第１層６６における＋Ｅ１方向の端面６６Ａにて気相に変化した作動流体が、第２開口６７１及び第１開口６６１を介して流路６４１に流通できれば、それぞれ対応する流路６４１、第１開口６６１及び第２開口６７１は、＋Ｅ２方向及び＋Ｅ３方向の少なくともいずれかの方向に中心がずれていてもよい。
【００８９】
上記実施形態では、第２層６７は、第１層６６及び第３層６８との密着度を高めるために、弾性を有する多孔質体によって構成されているとした。しかしながら、これに限らず、グルーブ６４にウィック６５が押圧される等して、第１層６６と第３層６８とに第２層６７が密着できれば、第２層６７は、弾性を有していなくてもよい。
また、第２層６７の空隙率は、第１層６６の空隙率より小さいとした。しかしながら、これに限らず、各層６６〜６８の空隙率は、適宜設定可能である。
【００９０】
上記実施形態では、第１層６６は、第２層６７の熱伝導性及び第３層６８の熱伝導性より高い熱伝導性を有するとした。このような高い熱伝導性を第１層６６に付与するために、第１層６６の熱伝導率を、第２層６７の熱伝導率及び第３層６８の熱伝導率より高くした。或いは、高い熱伝導性を第１層６６に付与するために、第１層６６の熱伝導率を第２層６７の熱伝導率より高くし、第３層６８の熱抵抗を第１層６６の熱抵抗より小さくした。そして、第１層６６と第３層６８とが同じ熱伝導率を有する材料によって形成される場合には、第３層６８の熱抵抗を第１層６６の熱抵抗より小さくするために、第３層６８における＋Ｅ１方向の寸法を第１層６６における＋Ｅ１方向の寸法を大きくした。しかしながら、これに限らず、第２層６７の熱伝導性及び第３層６８の熱伝導性より高い熱伝導性を第１層６６に付与できれば、その手法は問わない。
【００９１】
上記実施形態では、凝縮部７は、蒸気流通部７２、複数の微細流路７３及び液体流通部７４を有する本体部７１を備える構成とした。しかしながら、これに限らず、蒸気管５２から流入する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て液管５３に排出できれば、凝縮部７の構成は問わない。例えば、凝縮部は、内部を作動流体が流通する流通路が少なくとも１回折り返される構成を有するものであってもよい。
【００９２】
上記実施形態では、冷却対象である光源４１１の支持部材４１４とグルーブ６４との間に、光源４１１で発生した熱をグルーブ６４へ伝達させやすくするための受熱部材６１３を配置するとした。しかしながら、これに限らず、受熱部材６１３を介さずに、支持部材４１４とグルーブ６４とが、熱伝達可能に接続されていてもよい。
【００９３】
上記実施形態では、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による冷却対象は、光源ランプや他の固体光源であってもよい。
【００９４】
上記実施形態では、プロジェクター１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。
【００９５】
上記実施形態では、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】
【００９６】
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（冷却対象）、５…冷却装置、５１…ループ型ヒートパイプ、５２…蒸気管、５３…液管、６…蒸発部、６１…筐体、６２…貯留部（リザーバー）、６３…蒸気生成部、６４…グルーブ（流路形成層）、６４１…流路、６４Ａ…端面、６５…ウィック、６６…第１層（接続層）、６６１…第１開口、６６Ａ，６６Ｂ…端面、６７…第２層（中間層）、６７１…第２開口、６７Ａ，６７Ｂ…端面、６８…第３層（流体輸送層）、６８Ｂ…端面、７…凝縮部、７２…蒸気流通部、７３…微細流路、７３１…第１微細流路、７３２…第２微細流路、７４…液体流通部、７４１…第１流通部、７４２…第２流通部、７４１１，７４２１…第１延出部、７４１２，７４２２…第２延出部、７４１３，７４２３…折返部。
【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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