JP2021113911A - 熱交換装置、およびプロジェクター - Google Patents

熱交換装置、およびプロジェクター Download PDF

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Abstract

【課題】ケース内部に配置された熱交換対象に対して熱交換を行うためには、ケース内部とケース外部との間で熱交換を行う必要がある。そのため、熱交換効率を十分に向上させにくい場合があった。【解決手段】熱交換装置の一つの態様はケース20と送風装置30とを備え、送風装置は筐体31の内部をケース内部に繋がる第1空間S1とケース外部に繋がる第2空間S2に仕切る仕切壁部32と、第1空間と第2空間に跨って配置された回転体40を有し、回転体は第1空間に面する第1面41aおよび第2空間に面する第2面41bを有する基部41と、第1面から第1空間に突出するフィン状の複数の第1熱伝導部42aと、第2面から第2空間に突出するフィン状の複数の第2熱伝導部42bを有し、第1熱伝導部は複数の第2熱伝導部のうち少なくとも1つに熱伝導可能に接続され、第2熱伝導部は複数の第1熱伝導部のうち少なくとも1つに熱伝導可能に接続されている。【選択図】図2

Description

本発明は、熱交換装置、およびプロジェクターに関する。
防塵等を目的として、熱交換対象をケースの内部に配置する構成が知られている。例えば、特許文献1には、密閉されたダクトの内部に、冷却される光学素子が配置されたプロジェクターが記載されている。
特開2009−222998号公報
上記のような構成において熱交換対象に対して熱交換を行うためには、ケースの内部とケースの外部との間で熱交換を行う必要がある。そのため、熱交換効率を十分に向上させにくい場合があった。
本発明の熱交換装置の一つの態様は、開口を有し、内部に熱交換対象を収容するケースと、前記開口に取り付けられた送風装置と、を備え、前記送風装置は、筐体と、前記筐体の内部を、前記ケースの内部に繋がる第1空間と前記ケースの外部に繋がる第2空間とに仕切る仕切壁部と、前記仕切壁部を貫通し、前記第1空間と前記第2空間とに跨って配置された回転体と、前記回転体を回転させる回転装置と、を有し、前記回転体は、前記第1空間に面する第1面および前記第2空間に面する第2面を有する基部と、前記第1面から前記第1空間内に突出するフィン状の複数の第1熱伝導部と、前記第2面から前記第2空間内に突出するフィン状の複数の第2熱伝導部と、を有し、前記筐体は、前記複数の第1熱伝導部が回転することで前記ケースの内部の空気を前記第1空間に吸引する第1吸気口と、前記複数の第1熱伝導部が回転することで前記第1空間の空気を前記ケースの内部に排出する第1排気口と、前記複数の第2熱伝導部が回転することで前記ケースの外部の空気を前記第2空間に吸引する第2吸気口と、前記複数の第2熱伝導部が回転することで前記第2空間の空気を前記ケースの外部に排出する第2排気口と、を有し、前記複数の第1熱伝導部のそれぞれは、前記複数の第2熱伝導部のうち少なくとも1つに熱伝導可能に接続され、前記複数の第2熱伝導部のそれぞれは、前記複数の第1熱伝導部のうち少なくとも1つに熱伝導可能に接続されていることを特徴とする。
本発明のプロジェクターの一つの態様は、冷却対象を備えるプロジェクターであって、光を射出する光源と、前記光源からの光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、上記の熱交換装置と、を備え、前記熱交換対象は、前記冷却対象であり、前記熱交換装置は、前記第1排気口から排出された空気を前記冷却対象に送ることを特徴とする。
第1実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。 第1実施形態の熱交換装置を模式的に示す概略構成図である。 第1実施形態の回転体を示す斜視図である。 第2実施形態の熱交換装置の一部を示す断面図である。 第2実施形態の熱伝導部材の一部を示す部分断面斜視図である。 第3実施形態の熱交換装置を模式的に示す概略構成図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る熱交換装置、およびプロジェクターについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。
<第1実施形態>
図1は、本実施形態のプロジェクター1を示す概略構成図である。図1に示すように、プロジェクター1は、光源2と、色分離光学系3と、光変調ユニット4Rと、光変調ユニット4Gと、光変調ユニット4Bと、光合成光学系5と、投射光学装置6と、を備える。光変調ユニット4Rは、光変調装置4RPを有する。光変調ユニット4Gは、光変調装置4GPを有する。光変調ユニット4Bは、光変調装置4BPを有する。
光源2は、略均一な照度分布を有するように調整された照明光WLを色分離光学系3に向けて射出する。光源2は、例えば、半導体レーザーである。色分離光学系3は、光源2からの照明光WLを赤色光LRと緑色光LGと青色光LBとに分離する。色分離光学系3は、第1のダイクロイックミラー7aと、第2のダイクロイックミラー7bと、第1の反射ミラー8aと、第2の反射ミラー8bと、第3の反射ミラー8cと、リレーレンズ8dと、を備える。
第1のダイクロイックミラー7aは、光源2から射出された照明光WLを、赤色光LRと、緑色光LGと青色光LBとが混合された光と、に分離する。第1のダイクロイックミラー7aは、赤色光LRを透過させるとともに、緑色光LGおよび青色光LBを反射する特性を有する。第2のダイクロイックミラー7bは、緑色光LGと青色光LBとが混合された光を緑色光LGと青色光LBとに分離する。第2のダイクロイックミラー7bは、緑色光LGを反射するとともに、青色光LBを透過させる特性を有する。
第1の反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置され、第1のダイクロイックミラー7aを透過した赤色光LRを光変調装置4RPに向けて反射する。第2の反射ミラー8bおよび第3の反射ミラー8cは、青色光LBの光路中に配置され、第2のダイクロイックミラー7bを透過した青色光LBを光変調装置4BPに導く。
光変調装置4RP、光変調装置4GP、および光変調装置4BPの各々は、液晶パネルから構成されている。光変調装置4RPは、光源2から射出された光のうち赤色光LRを画像信号に応じて変調する。光変調装置4GPは、光源2から射出された光のうち緑色光LGを画像信号に応じて変調する。光変調装置4BPは、光源2から射出された光のうち青色光LBを画像信号に応じて変調する。これにより、各光変調装置4RP,4GP,4BPは、各色光に対応した画像光を形成する。図示は省略するが、光変調装置4RP,4GP,4BPの各々の光入射側および光射出側には、偏光板が配置されている。
光変調装置4RPの光入射側には、光変調装置4RPに入射する赤色光LRを平行化するフィールドレンズ9Rが配置されている。光変調装置4GPの光入射側には、光変調装置4GPに入射する緑色光LGを平行化するフィールドレンズ9Gが配置されている。光変調装置4BPの光入射側には、光変調装置4BPに入射する青色光LBを平行化するフィールドレンズ9Bが配置されている。
光合成光学系5は、略立方体状のクロスダイクロイックプリズムから構成されている。光合成光学系5は、光変調装置4RP,4GP,4BPからの各色の画像光を合成する。光合成光学系5は、合成した画像光を投射光学装置6に向かって射出する。投射光学装置6は、投射レンズ群から構成されている。投射光学装置6は、光合成光学系5により合成された画像光、すなわち光変調装置4RP,4GP,4BPにより変調された光をスクリーンSCRに向かって拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー画像(映像)が表示される。
本実施形態のプロジェクター1は、図2に示す熱交換装置10をさらに備える。図2は、本実施形態の熱交換装置10を模式的に示す概略構成図である。本実施形態において熱交換装置10は、プロジェクター1に備えられた熱交換対象50を冷却する冷却装置である。すなわち、本実施形態の熱交換装置10の熱交換対象50は、冷却対象である。したがって、プロジェクター1は、冷却対象を備える。冷却対象としての熱交換対象50は、例えば、光変調装置4RP,4GP,4BPである。
熱交換装置10は、図2に示すように、ケース20と、循環ダクト22,23と、送風装置30と、を備える。ケース20は、内部に熱交換対象50を収容している。ケース20は、例えば、直方体箱状である。本実施形態においてケース20は、防塵性を有する防塵ケースである。ケース20は、閉塞されており、ケース20の内部と外部との塵および埃等の通過を遮断可能となっている。
なお、本明細書において「ある対象が防塵性を有する」とは、ある対象が、塵および埃等を通過させない性質、または塵および埃等をほぼ通過させない性質を有することを含む。塵および埃等をほぼ通過させない性質とは、ある対象を通過しようとした塵および埃等の90%以上を遮断できる性質であることを含む。
ケース20は、開口21を有する。開口21は、ケース20を構成する壁部を貫通する孔によって形成されている。開口21は、後述する筐体31によって塞がれている。開口21と筐体31との間には、封止材が設けられていてもよい。
循環ダクト22,23は、ケース20の内部に収容されている。循環ダクト22は、送風装置30から送られる空気AR1を熱交換対象50へと導くダクトである。循環ダクト23は、熱交換対象50に送られた後の空気AR1を再び送風装置30へと導くダクトである。
送風装置30は、開口21に取り付けられている。送風装置30は、ケース20の内部とケース20の外部とに跨って配置されている。送風装置30は、筐体31と、仕切壁部32と、回転体40と、回転装置43と、を有する。回転装置43は、回転体40を回転軸R回りに回転させる。回転装置43は、例えば、モーターである。本実施形態において回転装置43は、筐体31の内部に収容されている。
以下の説明においては、特に断りのない限り、回転軸Rを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、回転軸Rを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。また、各図においては、回転軸Rと平行な方向に延びるDR軸、およびDR軸と直交する方向に延びるDO軸を適宜示す。DR軸は、図2の左右方向に延びている。DO軸は、図2の上下方向に延びている。
また、以下の説明においては、+DR方向を「第1回転軸方向」と呼び、−DR方向を「第2回転軸方向」と呼ぶ。また、第1回転軸方向と第2回転軸方向とを含む両方向を「回転軸方向DR」と呼ぶ。また、+DO方向を「第1直交方向」と呼び、−DO方向を「第2直交方向」と呼ぶ。上述した開口21は、例えば、ケース20を構成する壁部のうち第2回転軸方向(−DR方向)に位置する壁部に設けられている。
筐体31は、本体部31aと、第1ノズル部31bと、第2ノズル部31cと、を有する。本体部31aは、開口21に嵌め合わされて、ケース20に固定されている。本体部31aは、ケース20の内部とケース20の外部とに跨って配置されている。第1ノズル部31bは、本体部31aのうちケース20の内部に位置する部分から、第1直交方向(+DO方向)に突出する筒状である。第1ノズル部31bは、第1直交方向および第2直交方向(−DO方向)の両方向に開口している。第1ノズル部31bの内部は、本体部31aの内部の後述する第1空間S1と繋がっている。
第2ノズル部31cは、本体部31aのうちケース20の外部に位置する部分から、第1直交方向(+DO方向)に突出する筒状である。第2ノズル部31cは、第1直交方向および第2直交方向(−DO方向)の両方向に開口している。第2ノズル部31cの内部は、本体部31aの内部の後述する第2空間S2と繋がっている。
筐体31は、第1吸気口33aと、第2吸気口33bと、を有する。本実施形態において第1吸気口33aおよび第2吸気口33bは、本体部31aを構成する壁部に設けられている。第1吸気口33aは、本体部31aを構成する壁部のうち第1回転軸方向(+DR方向)に位置する壁部に設けられている。本体部31aを構成する壁部のうち第1回転軸方向に位置する壁部は、ケース20の内部に位置する。第1吸気口33aは、ケース20の壁部を回転軸方向DRに貫通する孔であり、ケース20の内部に開口している。
第2吸気口33bは、本体部31aを構成する壁部のうち第2回転軸方向(−DR方向)に位置する壁部に設けられている。本体部31aを構成する壁部のうち第2回転軸方向に位置する壁部は、ケース20の外部に位置する。第2吸気口33bは、ケース20の壁部を回転軸方向DRに貫通する孔であり、ケース20の外部に開口している。
筐体31は、第1排気口34aと、第2排気口34bと、を有する。本実施形態において第1排気口34aは、第1ノズル部31bのうち第1直交方向(+DO方向)を向く開口である。第1排気口34aは、第1ノズル部31bの内部および本体部31aの内部の第1空間S1を介して、第1吸気口33aと繋がっている。本実施形態において第2排気口34bは、第2ノズル部31cのうち第1直交方向(+DO方向)を向く開口である。第2排気口34bは、第2ノズル部31cの内部および本体部31aの内部の第2空間S2を介して、第2吸気口33bと繋がっている。
本実施形態において仕切壁部32は、本体部31aの内部において、ケース20の開口21の内側に対応する部分の本体部31aの内壁面に固定されている。仕切壁部32は、筐体31の内部を、第1空間S1と第2空間S2とに仕切っている。本実施形態において仕切壁部32は、筐体31の内部を回転軸Rと平行な方向に仕切っている。第2空間S2は、第1空間S1に対して第2回転軸方向(−DR方向)に設けられている。
第1空間S1は、第1吸気口33aおよび第1排気口34aを介して、ケース20の内部に繋がっている。第2空間S2は、第2吸気口33bおよび第2排気口34bを介して、ケース20の外部に繋がっている。仕切壁部32は、仕切壁部32を回転軸方向DRに貫通する貫通孔32aを有する。貫通孔32aは、例えば、回転軸Rを中心とする円形状の孔である。貫通孔32aには、回転体40が嵌め合わされている。
回転体40は、貫通孔32aを介して仕切壁部32を回転軸方向DRに貫通し、第1空間S1と第2空間S2とに跨って配置されている。回転体40は、基部41と、複数の熱伝導部材42と、を有する。基部41は、図3に示すように、回転軸Rを中心とし、回転軸方向DRに扁平な円柱状である。図3は、回転体40を示す斜視図である。図2に示すように、基部41には、回転装置43の出力軸が接続されている。基部41は、仕切壁部32の貫通孔32aに対して回転可能に嵌め合わされている。基部41の外周面と貫通孔32aの内周面との間には、例えば、リップシール等、基部41の回転を許容しつつ基部41の外周面と貫通孔32aの内周面との間を封止できる封止材が設けられてもよい。
基部41は、貫通孔32aを介して第1空間S1と第2空間S2とに跨って配置されている。基部41は、第1空間S1に面する第1面41aと、第2空間S2に面する第2面41bと、を有する。第1面41aは、基部41における第1回転軸方向(+DR方向)の面である。第2面41bは、基部41における第2回転軸方向(−DR方向)の面である。第1面41aは、第1吸気口33aと回転軸方向DRに対向して配置されている。第2面41bは、第2吸気口33bと回転軸方向DRに対向して配置されている。基部41を構成する材料は、特に限定されず、樹脂であってもよいし、金属であってもよい。
複数の熱伝導部材42は、回転軸方向DRに延びている。複数の熱伝導部材42は、基部41を回転軸方向DRに貫通して第1空間S1と第2空間S2とに跨って配置されている。図3に示すように、複数の熱伝導部材42は、周方向に沿って互いに間隔を空けて配置されている。複数の熱伝導部材42は、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。熱伝導部材42は、例えば、6つ設けられている。
本実施形態において熱伝導部材42は、フィン状に成形された金属板である。熱伝導部材42を構成する金属は、例えば、アルミニウムおよび銅などの熱伝導率が比較的高い金属である。熱伝導部材42の板面は、周方向を向いている。熱伝導部材42は、径方向内側から径方向外側に向かうに従って周方向の一方側に位置する向きに湾曲している。
回転体40は、複数の第1熱伝導部42aと、複数の第2熱伝導部42bと、を有する。本実施形態において第1熱伝導部42aは、熱伝導部材42のうち第1空間S1に配置された部分である。本実施形態において第2熱伝導部42bは、熱伝導部材42のうち第2空間S2に配置された部分である。第1熱伝導部42aおよび第2熱伝導部42bは、フィン状である。第1熱伝導部42aの数と第2熱伝導部42bの数とは、互いに同じである。第1熱伝導部42aと第2熱伝導部42bとは、6つずつ設けられている。第1熱伝導部42aおよび第2熱伝導部42bは、送風装置30において、回転することで空気を送る羽根に相当する。
第1熱伝導部42aは、基部41の第1面41aから第1回転軸方向(+DR方向)に突出している。これにより、第1熱伝導部42aは、第1面41aから第1空間S1内に突出している。第2熱伝導部42bは、基部41の第2面41bから第2回転軸方向(−DR方向)に突出している。これにより、第2熱伝導部42bは、第2面41bから第2空間S2内に突出している。
複数の第1熱伝導部42aのそれぞれは、複数の第2熱伝導部42bのうち少なくとも1つに熱伝導可能に接続されている。複数の第2熱伝導部42bのそれぞれは、複数の第1熱伝導部42aのうち少なくとも1つに熱伝導可能に接続されている。本実施形態では、各熱伝導部材42のそれぞれにおいて、1つの第1熱伝導部42aと1つの第2熱伝導部42bとが、熱伝導部材42のうち基部41に埋め込まれた部分を介して、熱伝導可能に接続されている。すなわち、複数の第1熱伝導部42aのそれぞれは、互いに異なる1つの第2熱伝導部42bに熱伝導可能に接続され、複数の第2熱伝導部42bのそれぞれは、互いに異なる1つの第1熱伝導部42aに熱伝導可能に接続されている。なお、本明細書において「或る対象同士が熱伝導可能に接続されている」とは、或る対象同士の間で熱の移動が可能となっていればよい。
図2に示すように、複数の第1熱伝導部42aは、第1吸気口33aと回転軸方向DRに対向して配置されている。複数の第2熱伝導部42bは、第2吸気口33bと回転軸方向DRに対向して配置されている。回転装置43によって基部41が回転軸R回りに回転させられると、複数の第1熱伝導部42aおよび複数の第2熱伝導部42bも回転軸R回りに回転する。
フィン状の第1熱伝導部42aが回転することにより、ケース20の内部の空気AR1が第1吸気口33aを介して第1空間S1に吸引される。第1空間S1に吸引された空気AR1は、第1熱伝導部42aが回転することで、第1排気口34aからケース20の内部に排出される。このように、第1吸気口33aは、複数の第1熱伝導部42aが回転することでケース20の内部の空気AR1を第1空間S1に吸引する。第1排気口34aは、複数の第1熱伝導部42aが回転することで第1空間S1の空気AR1をケース20の内部に排出する。
フィン状の第2熱伝導部42bが回転することにより、ケース20の外部の空気AR2が第2吸気口33bを介して第2空間S2に吸引される。第2空間S2に吸引された空気AR2は、第2熱伝導部42bが回転することで、第2排気口34bからケース20の外部に排出される。このように、第2吸気口33bは、複数の第2熱伝導部42bが回転することでケース20の外部の空気AR2を第2空間S2に吸引する。第2排気口34bは、複数の第2熱伝導部42bが回転することで第2空間S2の空気AR2をケース20の外部に排出する。
第1排気口34aからケース20の内部に排出された空気AR1は、循環ダクト22の内部を流通し、熱交換対象50に送られる。これにより、熱交換装置10は、第1排気口34aから排出された空気AR1を冷却対象としての熱交換対象50に送ることができる。熱交換対象50に送られた空気AR1は、熱交換対象50から熱を奪う。これにより、熱交換対象50を冷却できる。熱交換対象50から熱を奪った空気AR1は、循環ダクト23の内部を流通し、再び第1吸気口33aから第1空間S1に吸引される。
熱交換対象50から熱を奪った空気AR1は、比較的温度が高くなる。そのため、第1吸気口33aから第1空間S1に吸引される空気AR1の温度は、比較的高い。一方、ケース20の外部から第2吸気口33bを介して第2空間S2に吸引される空気AR2の温度は、第1空間S1に吸引される空気AR1の温度に比べて低い。これにより、第1空間S1に吸引された空気AR1の熱が、第1熱伝導部42aから第2熱伝導部42bに伝達され、第2空間S2に吸引された空気AR2に放出される。したがって、第1排気口34aから排出されて熱交換対象50に送られる空気AR1の温度を下げることができる。そのため、熱交換対象50を好適に冷却することができる。
このように、本実施形態によれば、回転体40には、第1空間S1内に突出する第1熱伝導部42aと、第2空間S2内に突出する第2熱伝導部42bと、が設けられ、第1熱伝導部42aと第2熱伝導部42bとが熱伝導可能に接続されている。そのため、ケース20の内部に繋がる第1空間S1内の空気AR1とケース20の外部に繋がる第2空間S2内の空気AR2との間で、熱交換を行うことができる。特に、第1熱伝導部42aおよび第2熱伝導部42bが回転しているため、フィン状の各熱伝導部における表面は、それぞれ空気AR1,AR2と好適に接触する。これにより、各熱伝導部と各空気AR1,AR2との間で効率的に熱を伝達することができる。本実施形態では、空気AR1の熱を第1熱伝導部42aに伝達しやすくでき、かつ、第1熱伝導部42aから第2熱伝導部42bに伝達された熱を空気AR2に伝達しやすくできる。したがって、ケース20の内部とケース20の外部との間において、効率よく熱交換を行うことができる。以上により、本実施形態によれば、熱交換装置10の熱交換効率を向上させることができる。本実施形態では、熱交換対象50が冷却対象であるため、熱交換対象50の冷却効率を向上できる。これにより、プロジェクター1に搭載された冷却対象の冷却効率を向上できる。
また、本実施形態の熱交換装置10では、回転体40を回転させる電力のみで効率よく熱交換を行うことができる。そのため、例えばケース20の内部において熱交換対象に送った空気が奪った熱をペルチェ素子または水などの冷媒を介してケース20の外部に放出するような場合に比べて、熱交換装置10の消費電力を低減できる。これにより、プロジェクター1の消費電力を低減できる。
また、ペルチェ素子を用いる場合には送風装置の他にペルチェ素子を設ける必要があり、水などの冷媒を用いる場合には送風装置の他に冷媒を送るためのポンプおよび配管等が必要となる。これに対して、本実施形態では、送風装置30を設けることのみで熱交換効率を向上できる。そのため、熱交換装置10の部品点数を少なくできる。また、熱交換装置10の構造を簡単化できる。また、熱交換装置10を小型化できる。また、熱交換装置10を軽量化できる。
また、第1熱伝導部42aと第2熱伝導部42bとを介することで、仕切壁部32によって仕切られた第1空間S1と第2空間S2との間で熱交換を行える。そのため、ケース20の外部の空気AR2がケース20の内部に流入することを抑制できる。これにより、ケース20の外部の空気AR2に塵および埃等が混入していても、塵および埃等がケース20の内部の空気AR1に混入することを抑制できる。したがって、空気AR1が送られる熱交換対象50に塵および埃等が付着することを抑制できる。
また、本実施形態によれば、回転体40は、基部41を貫通して第1空間S1と第2空間S2とに跨って配置された複数の熱伝導部材42を有する。第1熱伝導部42aは、熱伝導部材42のうち第1空間S1に配置された部分である。第2熱伝導部42bは、熱伝導部材42のうち第2空間S2に配置された部分である。すなわち、同一の部材に、第1熱伝導部42aと第2熱伝導部42bとが設けられている。そのため、第1熱伝導部42aと第2熱伝導部42bとを好適に熱伝導可能に接続することができる。これにより、第1熱伝導部42aと第2熱伝導部42bとの間でより好適に熱を伝達することができる。したがって、熱交換装置10の熱交換効率をより向上できる。また、第1熱伝導部42aと第2熱伝導部42bとを別々に作る場合に比べて、熱交換装置10の製造を容易にできる。
また、本実施形態によれば、熱伝導部材42は、フィン状に成形された金属板である。そのため、金属板をプレス加工等によって成形することで、熱伝導部材42を容易に作ることができる。また、熱伝導部材42の製造コストを低減できる。また、熱伝導部材42が金属製であるため、熱伝導部材42の熱伝導率を比較的高くできる。これにより、第1熱伝導部42aと第2熱伝導部42bとの間でより好適に熱を伝達することができる。したがって、熱交換装置10の熱交換効率をより向上できる。
<第2実施形態>
本実施形態は、第1実施形態に対して、熱伝導部材の構成が異なる。図4は、本実施形態の熱交換装置110の一部を示す断面図である。図5は、本実施形態の熱伝導部材142の一部を示す部分断面斜視図である。なお、上述した実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により、説明を省略する場合がある。
図4に示すように、本実施形態の熱交換装置110において熱伝導部材142は、中空の部材である。熱伝導部材142は、第1実施形態と同様に、第1空間S1に位置する第1熱伝導部142aと、第2空間S2に位置する第2熱伝導部142bと、を有する。第1熱伝導部142aおよび第2熱伝導部142bも、中空となっている。第1熱伝導部142aの内部と第2熱伝導部142bの内部とは、互いに繋がっている。
熱伝導部材142の内部には、作動流体Fが密封されている。作動流体Fは、例えば、水である。作動流体Fは、熱伝導部材142を介した熱交換が行われていない状態において、液体の作動液Wとなっている。熱伝導部材142は、例えば、ベイパーチャンバーである。少なくとも1つの熱伝導部材142において、熱伝導部材142の内側面のうち回転体140の回転軸Rを中心とする径方向の外側に位置する面は、第1空間S1から第2空間S2に向かうに従って回転軸Rからの径方向に沿う距離が大きくなる傾斜面142cである。傾斜面142cは、例えば、回転軸方向DRに対して傾斜する方向に直線状に延びている。本実施形態では、全ての熱伝導部材142において、傾斜面142cが設けられている。
図5に示すように、熱伝導部材142の内側面には、回転軸Rが延びる回転軸方向DRに沿って延びる溝142dが設けられている。図4に示すように、溝142dは、回転軸方向DRにおいて熱伝導部材142の一端部から他端部まで延びている。溝142dは、回転軸方向DRに沿って第1空間S1から第2空間S2内まで延びている。本実施形態において溝142dは、熱伝導部材142の内側面のうち傾斜面142cに少なくとも設けられている。図5に示すように、溝142dは、例えば、複数設けられている。複数の溝142dは、例えば、熱伝導部材142の回転軸方向DRに延びる中心軸回りの全周に沿って並んで設けられている。溝142dの幅は、毛細管現象が生じる程度に狭い。本実施形態において熱伝導部材142の内側面は、回転軸方向DRに沿った毛細管構造となっている。
第1空間S1において空気AR1から第1熱伝導部142aに熱が伝達されると、第1熱伝導部142a内の作動液Wが暖められて蒸発し、作動ガスGとなる。すなわち、本実施形態において第1熱伝導部142aは、熱伝導部材142の内部に密閉された作動液Wが蒸発する蒸発部となっている。作動ガスGは、傾斜面142cに沿って、第2空間S2内に位置する第2熱伝導部142bの内部へと移動する。これにより、空気AR1から第1熱伝導部142aに伝達された熱が、作動ガスGを介して第2熱伝導部142bへと伝達される。
作動ガスGの熱は、第2熱伝導部142bを介して、第2空間S2内の空気AR2に放出される。このようにして、ケース20の内部の空気AR1から、ケース20の外部の空気AR2へと熱を放出できる。作動ガスGは、第2空間S2内の空気AR2に熱を放出することによって凝縮し、再び作動液Wへと戻る。すなわち、本実施形態において第2熱伝導部142bは、熱伝導部材142の内部に密閉された作動ガスGが凝縮する凝縮部となっている。作動液Wは、溝142dに沿って、第1空間S1内に位置する第1熱伝導部142aの内部へと移動する。
熱交換装置110のその他の構成は、第1実施形態の熱交換装置10のその他の構成と同様である。
本実施形態によれば、熱伝導部材142は、ベイパーチャンバーである。そのため、熱伝導部材142をフィン状にしつつ、上述したようにして、熱伝導部材142の内部に密封された作動流体Fの状態変化を利用して、ケース20の内部とケース20の外部との間で効率的に熱交換を行うことができる。したがって、熱交換装置110の熱交換効率をより向上させることができる。
また、本実施形態によれば、少なくとも1つの熱伝導部材142において、熱伝導部材142の内側面のうち回転体140の回転軸Rを中心とする径方向の外側に位置する面は、第1空間S1から第2空間S2に向かうに従って回転軸Rからの径方向に沿う距離が大きくなる傾斜面142cである。回転体140が回転軸R回りに回転して作動ガスGに遠心力が加えられると、作動ガスGが傾斜面142cに押し付けられる。これにより、作動ガスGを、傾斜面142cに沿って第1空間S1から第2空間S2へと送ることができる。したがって、作動ガスGの熱を第2空間S2内の空気AR2へと好適に伝達できる。
また、本実施形態によれば、熱伝導部材142の内側面には、回転軸Rが延びる方向に沿って第1空間S1内から第2空間S2内まで延びる溝142dが設けられている。そのため、第2熱伝導部142bの内部において凝縮して作動液Wとなった作動流体Fを、溝142dに沿って、第1熱伝導部142aの内部に移動させやすくできる。特に、本実施形態のように、溝142dの幅が十分に狭い場合には、毛細管現象を利用して、作動液Wを第2熱伝導部142bの内部から第1熱伝導部142aの内部へと、より好適に移動させることができる。
また、本実施形態によれば、溝142dは、熱伝導部材142の内側面のうち回転体140の回転軸Rを中心とする径方向の外側に位置する面に設けられている。回転体140が回転軸R回りに回転すると、遠心力によって作動液Wも熱伝導部材142の内側面のうち径方向の外側に位置する面に押し付けられる。そのため、熱伝導部材142の内側面のうち径方向の外側に位置する面に溝142dが設けられていることで、第2熱伝導部142bの内部において凝縮して生じた作動液Wを、溝142dに接触させやすい。したがって、溝142dによって、作動液Wをより第1熱伝導部142aの内部に移動させやすくできる。
<第3実施形態>
本実施形態は、第1実施形態に対して、回転体の構成が異なる。図6は、本実施形態の熱交換装置210を模式的に示す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により、説明を省略する場合がある。
図6に示すように、本実施形態の熱交換装置210の回転体240において、基部241と第1熱伝導部242aと第2熱伝導部242bとは、一体に成形された金属部材である。言い換えれば、本実施形態において回転体240は、金属製の単一部材である。回転体240を構成する金属は、例えば、アルミニウムおよび銅などの熱伝導率が比較的高い金属である。第1熱伝導部242aのそれぞれは、基部241を介して、全ての第2熱伝導部242bと熱伝導可能に接続されている。第2熱伝導部242bのそれぞれは、基部241を介して、全ての第1熱伝導部242aと熱伝導可能に接続されている。
熱交換装置210のその他の構成は、第1実施形態の熱交換装置10のその他の構成と同様である。
本実施形態によれば、基部241と第1熱伝導部242aと第2熱伝導部242bとは、一体に成形された金属部材である。そのため、複数の第1熱伝導部242aと複数の第2熱伝導部242bとの間の熱交換を、基部241を介して行うことができる。これにより、例えば、1つの第1熱伝導部242aから基部241を介して複数の第2熱伝導部242bへと熱を伝達させることもできる。すなわち、第1熱伝導部242aと第2熱伝導部242bとの間において熱が伝達される経路を多くできる。これにより、第1熱伝導部242aと第2熱伝導部242bとの間の熱交換を行いやすくできる。したがって、熱交換装置210の熱交換効率をより向上できる。
また、基部に対して熱伝導部材を貫通させる場合と異なり、基部241に熱伝導部材を通すための貫通孔を設ける必要がない。そのため、基部241によって、第1空間S1と第2空間S2との間をより好適に封止しやすい。これにより、ケース20の外部の空気AR2に塵および埃等が混入していても、塵および埃等がケース20の内部の空気AR1に混入することをより抑制できる。したがって、空気AR1が送られる熱交換対象50に塵および埃等が付着することをより抑制できる。また、基部に対して複数の熱伝導部材を貫通させる場合に比べて、熱交換装置210の部品点数を低減できる。
なお、本発明の実施形態は上述した実施形態に限られず、以下の構成を採用することもできる。
上述した実施形態において冷却対象は、光変調装置としたが、これに限られない。冷却対象は、特に限定されない。冷却対象は、光変調装置と、光変調ユニットと、光源と、光源から射出された光の波長を変換する波長変換素子と、光源から射出された光を拡散する拡散素子と、光源から射出された光の偏光方向を変換する偏光変換素子とのうちの少なくとも一つを含んでもよい。この構成によれば、プロジェクターの各部を上述したのと同様に、冷却することができる。
また、上述した実施形態において熱交換対象は、冷却対象としたが、これに限られない。熱交換対象は、加熱対象であってもよい。この場合、ケースの外部の空気の熱が、第2熱伝導部から第1熱伝導部へと伝達され、ケースの内部の空気に放出される。これにより、加熱対象を加熱できる。
また、第2実施形態のように熱伝導部材が中空の部材である場合、複数の熱伝導部材は、内側面の構成が互いに異なる熱伝導部材を含んでいてもよい。例えば、第2実施形態において、一部の熱伝導部材142の内側面に、傾斜面142cが設けられていなくてもよい。
また、少なくとも1つの熱伝導部材において、熱伝導部材の内側面のうち回転体の回転軸を中心とする径方向の外側に位置する面は、第2空間から第1空間に向かうに従って回転軸からの径方向に沿う距離が大きくなる傾斜面であってもよい。この構成によれば、例えば、熱交換対象が加熱対象であるような場合に、第2熱伝導部内で蒸発した作動ガスを当該傾斜面に沿って第1熱伝導部内へと送りやすくできる。
また、複数の熱伝導部材は、上述した傾斜面142cを有する熱伝導部材と、第2空間から第1空間に向かうに従って回転軸からの径方向に沿う距離が大きくなる傾斜面を有する熱伝導部材と、の両方を含んでいてもよい。また、熱伝導部材が中空の部材である場合、熱伝導部材の内部に密封される作動流体は、状態変化によって第1熱伝導部と第2熱伝導部との間において熱を移動させることができる流体であるならば、特に限定されない。
また、回転体の構成は、第1熱伝導部と第2熱伝導部との間で熱伝導が可能であれば、特に限定されない。第1熱伝導部を構成する材料および第2熱伝導部を構成する材料は、第1熱伝導部と第2熱伝導部との間で熱伝導が可能であるならば、特に限定されない。第1熱伝導部の数および第2熱伝導部の数は、それぞれ2つ以上であれば、特に限定されない。第1熱伝導部の数と第2熱伝導部の数とは、互いに異なっていてもよい。第1熱伝導部の形状と第2熱伝導部の形状とは、互いに異なっていてもよい。
また、上記実施形態において、透過型のプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型のプロジェクターにも適用することも可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む光変調装置が光を透過するタイプであることを意味する。「反射型」とは、光変調装置が光を反射するタイプであることを意味する。なお、光変調装置は、液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。
また、上記実施形態において、3つの光変調装置を用いたプロジェクターの例を挙げたが、本発明は、1つの光変調装置のみを用いたプロジェクター、4つ以上の光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。
また、本発明の熱交換装置の用途は、特に限定されない。本発明の熱交換装置は、プロジェクター以外の機器に搭載されてもよい。
また、本明細書において説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
1…プロジェクター、2…光源、4BP,4GP,4RP…光変調装置(冷却対象)、6…投射光学装置、10,110,210…熱交換装置、20…ケース、21…開口、30…送風装置、31…筐体、32…仕切壁部、33a…第1吸気口、33b…第2吸気口、34a…第1排気口、34b…第2排気口、40,140,240…回転体、41,241…基部、41a…第1面、41b…第2面、42,142…熱伝導部材、42a,142a,242a…第1熱伝導部、42b,142b,242b…第2熱伝導部、43…回転装置、50…熱交換対象、142c…傾斜面、142d…溝、AR1,AR2…空気、R…回転軸、S1…第1空間、S2…第2空間

Claims (10)

  1. 開口を有し、内部に熱交換対象を収容するケースと、
    前記開口に取り付けられた送風装置と、
    を備え、
    前記送風装置は、
    筐体と、
    前記筐体の内部を、前記ケースの内部に繋がる第1空間と前記ケースの外部に繋がる第2空間とに仕切る仕切壁部と、
    前記仕切壁部を貫通し、前記第1空間と前記第2空間とに跨って配置された回転体と、
    前記回転体を回転させる回転装置と、
    を有し、
    前記回転体は、
    前記第1空間に面する第1面および前記第2空間に面する第2面を有する基部と、
    前記第1面から前記第1空間内に突出するフィン状の複数の第1熱伝導部と、
    前記第2面から前記第2空間内に突出するフィン状の複数の第2熱伝導部と、
    を有し、
    前記筐体は、
    前記複数の第1熱伝導部が回転することで前記ケースの内部の空気を前記第1空間に吸引する第1吸気口と、
    前記複数の第1熱伝導部が回転することで前記第1空間の空気を前記ケースの内部に排出する第1排気口と、
    前記複数の第2熱伝導部が回転することで前記ケースの外部の空気を前記第2空間に吸引する第2吸気口と、
    前記複数の第2熱伝導部が回転することで前記第2空間の空気を前記ケースの外部に排出する第2排気口と、
    を有し、
    前記複数の第1熱伝導部のそれぞれは、前記複数の第2熱伝導部のうち少なくとも1つに熱伝導可能に接続され、
    前記複数の第2熱伝導部のそれぞれは、前記複数の第1熱伝導部のうち少なくとも1つに熱伝導可能に接続されていることを特徴とする熱交換装置。
  2. 前記回転体は、前記基部を貫通して前記第1空間と前記第2空間とに跨って配置された複数の熱伝導部材を有し、
    前記第1熱伝導部は、前記熱伝導部材のうち前記第1空間に配置された部分であり、
    前記第2熱伝導部は、前記熱伝導部材のうち前記第2空間に配置された部分である、請求項1に記載の熱交換装置。
  3. 前記熱伝導部材は、ベイパーチャンバーである、請求項2に記載の熱交換装置。
  4. 少なくとも1つの前記熱伝導部材において、前記熱伝導部材の内側面のうち前記回転体の回転軸を中心とする径方向の外側に位置する面は、前記第1空間から前記第2空間に向かうに従って前記回転軸からの前記径方向に沿う距離が大きくなる傾斜面である、請求項3に記載の熱交換装置。
  5. 少なくとも1つの前記熱伝導部材において、前記熱伝導部材の内側面のうち前記回転体の回転軸を中心とする径方向の外側に位置する面は、前記第2空間から前記第1空間に向かうに従って前記回転軸からの前記径方向に沿う距離が大きくなる傾斜面である、請求項3に記載の熱交換装置。
  6. 前記熱伝導部材の内側面には、前記回転体の回転軸が延びる方向に沿って前記第1空間内から前記第2空間内まで延びる溝が設けられている、請求項3から5のいずれか一項に記載の熱交換装置。
  7. 前記溝は、前記熱伝導部材の内側面のうち前記回転体の回転軸を中心とする径方向の外側に位置する面に設けられている、請求項6に記載の熱交換装置。
  8. 前記熱伝導部材は、フィン状に成形された金属板である、請求項2に記載の熱交換装置。
  9. 前記基部と前記第1熱伝導部と前記第2熱伝導部とは、一体に成形された金属部材である、請求項1に記載の熱交換装置。
  10. 冷却対象を備えるプロジェクターであって、
    光を射出する光源と、
    前記光源からの光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
    前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、
    請求項1から9のいずれか一項に記載の熱交換装置と、
    を備え、
    前記熱交換対象は、前記冷却対象であり、
    前記熱交換装置は、前記第1排気口から排出された空気を前記冷却対象に送ることを特徴とするプロジェクター。
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