JP5125877B2

JP5125877B2 - プロジェクタ

Info

Publication number: JP5125877B2
Application number: JP2008212516A
Authority: JP
Inventors: 邦彦高城
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2028-08-21
Also published as: JP2010048991A

Description

本発明は、プロジェクタ、特に、エジェクターポンプを備えて熱源を冷却するプロジェクタの技術に関する。

プロジェクタに用いられる光源装置は、例えば８００℃〜１０００℃と非常に高温なものである。また、プロジェクタは、光源装置から射出された光を変調する光学素子が設けられている。光学素子も光源装置からの光の照射によって発熱して室温以上の温度（例えば、６０℃〜９０℃。）となる。そのため、光源装置や光学素子を冷却するために、ファンによって光源装置等にエアーを吹き付ける空冷方式の冷却方式が用いられる。

光源装置は非常に高温であるため外気との温度差が大きくなる。したがって、室温程度のエアーを光源装置に吹き付けるだけでも冷却効率を高くすることができる。これに対して、光学素子は光源装置ほど高温にはならないため、光源装置と同様にエアーを吹き付けても高い冷却効率を得ることが難しい。

ファンの風量を増加させれば光学素子の冷却効率を高めることができるが、風量の増加に伴ってファンの運転騒音が増大するという問題が生じる。そこで、圧縮機を備えた冷却装置を設けて、ファンの風量の増加によらず光学素子の冷却効率を高める技術が、例えば、特許文献１に提案されている。

特開２００８−１１２０９４号公報

しかし、プロジェクタに圧縮機を設ければ、圧縮機の設置スペースによってプロジェクタが大型化するという問題が生じる。また、圧縮機を動作させるための電力が別途必要になるという問題も生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、静粛性の向上や装置の小型化を図ることができるとともに、消費電力を抑えつつ光学素子等の熱源の冷却効率を向上させることのできるプロジェクタを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプロジェクタは、光を射出する光源部を有し、光源部から射出された光を用いて画像を表示させるプロジェクタであって、光源部からの熱を冷媒に吸収させる光源用吸熱手段と、光源用吸熱手段で熱を吸収した冷媒を通過させるエジェクターポンプと、エジェクターポンプから流出した冷媒の熱を放熱させる放熱器と、収容された冷媒を蒸発させて冷却する蒸発器と、を有し、光源部以外の熱源からの熱を蒸発器で冷却された冷媒に吸収させ、エジェクターポンプは、光源用吸熱手段で熱を吸収した冷媒の通過による圧力低下によって蒸発器の内部を減圧することを特徴とする。

蒸発器で冷却された冷媒に光源部以外の熱源からの熱を吸収させるので、光源部以外の熱源を冷却する冷却ファンは風量を少なくできる。また場合によっては、光源部以外の熱源を冷却する冷却ファンを不要にできる。したがって、冷却ファンの運転騒音を抑えて、プロジェクタの静粛性の向上を図ることができる。なお、蒸発器内部の冷媒は蒸発時に気化熱を奪われて冷却される。

エジェクターポンプによって蒸発器の内部を減圧するので、蒸発器の内部における冷媒の沸騰温度を低くすることができる。したがって、蒸発器の周囲が室温程度の温度であっても、蒸発器内部の冷媒の温度を室温より低下させることができる。この室温より低い温度を用いた冷却により、従来の室温程度の筐体内空気を用いた空冷より、光源部以外の熱源の温度をより低く冷却することができる。

エジェクターポンプによる蒸発器内部の減圧によって低温を生成しているので、圧縮機を備えた冷却装置を用いる場合に比べて消費電力を抑えることができる。また、エジェクターポンプは圧縮機に比べて小型化しやすく、プロジェクタ自体の小型化にも寄与することができる。

光源部からの熱を吸収した冷媒をエジェクターポンプに通過させて蒸発器内部の圧力を低下させているので、蒸発器内部の圧力を低下させるための圧縮機を設ける必要がなく、装置の小型化や消費電力の抑制を図ることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源用吸熱手段において、冷媒を蒸発させることが望ましい。冷媒が光源用吸熱手段において蒸発することで気相の冷媒となる。気相の冷媒は液相の冷媒よりも高速でエジェクターポンプ内を通過させやすい。エジェクターポンプは内部を通過する流体の速度が大きいほど圧力低下を大きくすることができるので、光源用吸熱手段において冷媒を蒸発させることで、蒸発器内部の圧力を低下させやすくなる。冷媒の沸騰温度が室温以下となる圧力まで蒸発器内部の圧力を低下させれば、蒸発器内部の冷媒の温度を室温以下に冷却することもできる。

また、本発明の好ましい態様としては、熱源は、光源部から射出された光を変調する光学素子であることが望ましい。光学素子は温度上昇によって劣化しやすい。光学素子は光源部から射出された光の照射により温度が上昇するが、光学素子からの熱を蒸発器内部で冷却された冷媒に吸収させることで、光学素子の温度上昇を防いで製品の寿命を延ばすことができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光学素子の周囲を囲むヒートパイプをさらに有し、ヒートパイプの一部を蒸発器に固定し熱交換させることが望ましい。

光学素子の周囲を囲むヒートパイプによって、光学素子を周囲から均一に冷却することができる。したがって、光学素子の冷却むらをなくして光学素子の劣化が局所的に進行してしまうことを防ぐことができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光学素子は、蒸発器に接触させて配置されることが好ましい。光学素子が、蒸発器に接触させて配置されるので、光学素子からの熱を直接的に蒸発器内部の冷媒に吸収させることができる。したがって、光学素子からの熱を蒸発器内部の冷媒に吸収させるための特別の構成要素が不要であるので、小型かつ簡単な構成とすることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、蒸発器内の冷媒と分離されて流動する冷媒に光学素子からの熱を吸収させる光学素子用吸熱手段と、蒸発器の内部に配設されて、光学素子用吸熱手段で熱を吸収した冷媒を通過させる配管と、を備えることが望ましい。

蒸発器内の冷媒と分離されて流動する冷媒に光学素子からの熱を吸収させるとともに蒸発器内部に配設された配管内を通過させるので、蒸発器内の冷媒と分離されて流動する冷媒が光学素子から吸収した熱を、蒸発器内部の冷媒に吸収させることができる。

気相の冷媒が存在する蒸発器系統の配管には、気相の冷媒が配管外へ散逸しにくい金属管を用いられることが多い。一方、蒸発器内の冷媒と分離された冷媒は、そのほとんどが液相の冷媒で構成されるので、光学素子用吸熱手段で熱を吸収した冷媒を通過させる配管には、金属管と異なる材質の配管を用いることができる。例えば、曲げ加工等の容易な材質の配管を用いれば、光学素子の位置等に合わせた自由な配管経路を構成しやすくなり、プロジェクタの設計自由度も高めることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光学素子用吸熱手段と配管とが可撓性のチューブによって連結されていることが望ましい。光学素子用吸熱手段と配管とが可撓性のチューブによって連結されているので、蒸発器等を移動させることなく光学素子用吸熱手段だけを移動させることができる。光学素子と光学素子用吸熱手段が一体となっている場合であっても、光学素子の配置位置の微調整を容易に行うことができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光学素子用吸熱手段は、光学素子の周囲を囲むヒートパイプを備え、ヒートパイプの一部が、蒸発器内の冷媒と分離されて流動する冷媒で冷却されることが好ましい。

光学素子の周囲を囲むヒートパイプによって、光学素子を周囲から均一に冷却することができる。したがって、光学素子の冷却むらをなくして光学素子の劣化が局所的に進行してしまうことを防ぐことができる。更に、蒸発器内の冷媒と分離された冷媒は、そのほとんどが液相の冷媒で構成されるので、光学素子用吸熱手段で熱を吸収した冷媒を通過させる配管には金属管と異なる材質の配管を用いることができる。例えば、曲げ加工等の容易な材質の配管を用いれば、光学素子の位置等に合わせた自由な配管経路を構成しやすくなり、プロジェクタの設計自由度も高めることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源用吸熱手段は、可視領域の光を反射させ赤外領域の光を透過させる第１面と、第１面とは反対側に形成された第２面とを備えるリフレクタを有し、第２面は光の吸収効率を高める表面処理が施されていることが望ましい。リフレクタの第２面に光の吸収効率を高める表面処理が施されているので、第１面を透過した赤外領域の光を第２面で吸収できる。これにより、赤外領域の光によって発生する熱を、光源用吸熱手段において冷媒に効率よく吸収させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、放熱器から光源部に向けて空気を流動させて放熱器と光源部とを冷却させる冷却ファンをさらに有することが望ましい。１つの冷却ファンで放熱器と光源部を冷却できるので、プロジェクタの小型化、部品点数の削減及び製造コストの抑制を図ることができる。また、複数のファンを設ける場合に比べて静粛性の向上を図ることもできる。放熱器から熱を吸収して温度が上昇した空気を光源部に向けて流動させても、光源部が非常に高温であるので、空気と光源部との温度差を大きくすることができ、十分な冷却効率を確保することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、放熱器と蒸発器とがキャピラリーチューブを介して接続されていることが望ましい。放熱器と蒸発器とがキャピラリーチューブを介して接続されているので、放熱器側と蒸発器内部側の圧力差に応じた適量の冷媒が蒸発器内部に供給される。すなわち、放熱器と蒸発器の間に冷媒の流量を調整するためのバルブ等を設ける必要がなくなり、部品点数の削減及び製造コストの抑制を図ることができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成を示す。プロジェクタ１は、スクリーン（図示せず。）に光を供給し、スクリーンで反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ１は、冷却システムＳ１によって熱源である発光管（光源部）４及び空間光変調装置（光学素子）１４を冷却する。冷却システムＳ１は、循環ポンプ２、吸収蒸発器（光源用吸熱手段）５、エジェクターポンプ６、ラジエータ（放熱器）８、冷却ファン１０、低温熱交換器（蒸発器）１２、伝熱手段１６を有して大略構成される。循環ポンプ２、吸収蒸発器５、エジェクターポンプ６、ラジエータ８、低温熱交換器１２は、冷媒管１８を介して接続されている。

循環ポンプ２は、冷媒管１８を介して互いに接続された吸収蒸発器５、エジェクターポンプ６、ラジエータ８、低温熱交換器１２の間に冷媒を循環させるための動力源として機能する。なお、冷媒としては、例えば水、ハイドロフルオロエーテル、フッ素系不活性液体、プロピレングリコール、エチレングリコール等を用いる。

発光管４は、例えば、超高圧水銀ランプである。発光管４は、不図示の電極間にアークが形成されて発光するもので、発光時には８００℃〜１０００℃の非常に高温なものとなる。

図２は、吸収蒸発器５の概略構成を示す断面図である。吸収蒸発器５は、リフレクタ２０と吸熱ブロック２２とを有して構成される。リフレクタ２０のうち発光管４に対する面（第１面２０ａ）は、可視領域の光は反射するが赤外領域の光と紫外領域の光は透過させるコールドミラーとなっている。リフレクタ２０は発光管４から射出された光のうち可視領域の光を空間光変調装置１４に向けて反射させる。リフレクタ２０の第１面２０ａの反対側の面（第２面２０ｂ）は、光の吸収効率を高める表面処理が施されている。例えば、第２面２０ｂには放射率が０．８以上となるような表面処理が施されており、第１面２０ａを透過した赤外領域の光のほとんどを第２面２０ｂに吸収させる。第２面２０ｂが赤外領域の光のほとんどを吸収するので、第１面２０ａを透過した赤外領域の光によって温度が上昇する箇所を第２面２０ｂ部分に限定することができる。

吸熱ブロック２２は、リフレクタ２０の第２面２０ｂ側に配置される。吸熱ブロック２２は、熱伝導性の高い金属材料、例えばアルミニウムが充填されたブロック材料で、その内部に冷媒が通過するための流路２２ａが三次元形状に蛇行して形成されている。吸熱ブロック２２は、リフレクタ２０の第２面２０ｂに接触されて設けられており、第２面２０ｂで発生した熱は吸熱ブロック２２に伝えられる。吸熱ブロック２２に伝えられた熱は、吸熱ブロック２２内の流路２２ａを通過する冷媒に吸収される。また、高温となっている発光管４によっても吸熱ブロック２２の温度が上昇し、その熱が冷媒に吸収される。吸熱ブロック２２は、発光管４から射出される赤外領域の光によって発生した熱や発光管４自体から伝わる熱によって冷媒の沸騰温度よりも高温となり、流路２２ａを通過する冷媒を蒸発させて気相の冷媒とする。

エジェクターポンプ６は、主ノズル６ａの周囲を副ノズル６ｂが囲む同軸の二重ノズル形状を呈している。また、主ノズル６ａの壁面には、主ノズル６ａと副ノズル６ｂとを連通する連通孔６ｃが形成されている。エジェクターポンプ６の主ノズル６ａには、吸収蒸発器５が冷媒管１８を介して接続されており、吸熱ブロック２２で気相となった冷媒が流入する。また、エジェクターポンプ６の副ノズル６ｂには、低温熱交換器１２が冷媒管１８を介して接続されている。

主ノズル６ａの内部を冷媒が通過すると、連通孔６ｃを介して副ノズル６ｂ内の圧力が減圧される。これにより、副ノズル６ｂに接続された低温熱交換器１２の内部が減圧される。つまり、エジェクターポンプ６は低温熱交換器１２の内部を減圧する減圧手段として機能する。後に詳説するが、低温熱交換器１２の内部には冷媒が収容されている。低温熱交換器１２の内部がエジェクターポンプ６によって減圧されることで、冷媒の沸騰温度が下がり、冷媒が蒸発しやすくなる。低温熱交換器１２の内部での冷媒の蒸発により気相の冷媒が発生するが、この気相の冷媒は蒸発する際に液相の冷媒から気化熱を奪う。低温熱交換器１２で発生した気相の冷媒は、副ノズル６ｂを介して主ノズル６ａ内に引き込まれ、吸収蒸発器５から送り込まれた気相の冷媒と合流してラジエータ８に送り込まれる。エジェクターポンプ６は主ノズル６ａ内を通過する流体の速度が速いほど、副ノズル６ｂに対する減圧効果も高くなる。本実施例１では、主ノズル６ａを通過する冷媒は、吸収蒸発器５で蒸発して気相の冷媒となっているため、液相の冷媒に比べて高速で主ノズル６ａ内を通過させることができる。したがって、副ノズル６ｂの減圧効果を高めることができ、低温熱交換器１２内部の圧力をより低いものとすることができる。これにより、低温熱交換器１２内部の冷媒の蒸発温度もより一層低いものとなる。

ラジエータ８は、冷媒が吸収蒸発器５で吸収した熱、及び低温熱交換器１２で気化熱として奪った熱を外気に放熱させる。ラジエータ８の内部には冷媒が流れる流路（図示せず）が形成されている。エジェクターポンプ６から送り込まれた気相の冷媒は、ラジエータ８内の流路を流れる過程で冷却されることで凝縮されて液相の冷媒となる。ラジエータ８を通過した冷媒は循環ポンプ２を介して吸収蒸発器５に向かう。液相の冷媒は気相の冷媒に比べて圧送時に体積減少しにくいため、液相の冷媒を圧送する循環ポンプ２は気相の冷媒を圧送するコンプレッサーより小型のものを用いることができる。

ラジエータ８と吸収蒸発器５を結ぶ冷媒管１８は、その途中で分岐して低温熱交換器１２につながっている。したがって、ラジエータ８から流出した冷媒の一部は低温熱交換器１２に向かってその内部に収容される。

冷却ファン１０は、ラジエータ８周辺の空気を流動させて冷媒の冷却効率を高める。冷却ファン１０の周囲にはダクト（風路）１１が設けられており、冷却ファン１０によって流動された空気が発光管４に向かうようになっている。ラジエータ８で冷媒の熱を吸収した空気は、冷却ファン１０によって発光管４に向けて流動され、発光管４を冷却する。発光管４は非常に高い温度になるので、ラジエータ８において冷媒の熱を吸収して温度が上昇した空気であっても発光管４との温度差が大きくなるので、十分な冷却効率で発光管４の冷却を行うことができる。また、１つの冷却ファン１０でラジエータ８の冷却と発光管４の冷却ができるので、ラジエータ８と発光管４のそれぞれを冷却するためのファンを設ける場合に比べて、プロジェクタ１の小型化、部品点数の削減及び製造コストの低下に寄与することができる。また、複数のファンを設ける場合に比べて静粛性を向上させることができる。なお、ラジエータ８と発光管４を別個のファンで冷却することを排除するものではない。さらに、冷却ファン１０を従来プロジェクタ内に配置している他のファン、例えば、電源冷却用のファンや、プロジェクタ筐体内の空気を排出するためのファンと兼ねても良い。

低温熱交換器１２は、内部に収容した冷媒を蒸発させて冷媒を冷却する。冷媒は低温熱交換器１２の内部で蒸発する際に気化熱を奪われて冷却される。低温熱交換器１２の内部は、エジェクターポンプ６によって減圧されているため、冷媒の沸騰温度が低下する。これにより低温熱交換器１２の内部に収容された冷媒の温度は沸騰温度付近の温度に冷却される。冷媒の沸騰温度が室温以下となるように低温熱交換器１２の内部を減圧すれば、低温熱交換器１２の内部の冷媒を室温以下に冷却することができる。なお、ラジエータ８と低温熱交換器１２とを結ぶ冷媒管１８には、冷媒の流量を調整するためのバルブ１３が設けられている。低温熱交換器１２に向かう冷媒の流量をバルブ１３で調節することで、低温熱交換器１２内部の液相の冷媒がエジェクターポンプ６に引き込まれてしまうのを防ぐことができる。

空間光変調装置１４は、発光管４から射出された光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。空間光変調装置１４で変調された光がスクリーン（図示せず。）に投射されて映像が表示される。空間光変調装置１４は、発光管４から射出された光の照射によって温度が上昇する。空間光変調装置１４で発生した熱は伝熱手段１６を伝わって低温熱交換機１２内部の冷媒に吸収される。

伝熱手段１６は、熱伝導性の高い材料、例えばアルミニウムや銅等の金属材料で構成されている。伝熱手段１６は、空間光変調装置１４と低温熱交換器１２内部の液相の冷媒との両方に接触させて設けられている。空間光変調装置１４で発生した熱は伝熱手段１６を伝わって低温熱交換機１２内部の冷媒に吸収され、空間光変調装置１４は冷却される。これにより、空間光変調装置１４の温度上昇による劣化を防いでプロジェクタ１の寿命を延ばすことができる。

次に、冷却システムＳ１における冷媒の循環の流れを図３のフローチャートを用いて説明する。

ラジエータ８から冷媒が流出して吸収蒸発器５に向かう（ステップＳ１）。ラジエータ８から流出した冷媒が吸収蒸発器５で蒸発する（ステップＳ２）。吸収蒸発器５で蒸発して気相となった冷媒がエジェクターポンプ６の主ノズル６ａを通過すると（ステップＳ３）、副ノズル６ｂ内が減圧され、これによって低温熱交換器１２の内部も減圧される（ステップＳ４）。低温熱交換器１２の内部には、ラジエータ８から流出した冷媒の一部が収容されており、低温熱交換器１２の内部が減圧されることで収容された冷媒の一部が蒸発して冷媒が冷却される（ステップＳ５）。低温熱交換器１２の内部で蒸発して気相となった冷媒は副ノズル６ｂに引き込まれて主ノズル６ａを通過する冷媒と合流する（ステップＳ６）。エジェクターポンプ６で合流した冷媒は、ラジエータ８に流入して、ラジエータ８内の流路を通過する過程で外気に熱を吸収されて凝集する（ステップＳ７）。ラジエータ８で凝集した冷媒は、再度蒸発吸収器５に向けて流出する（ステップＳ８）。

以上のように、本発明に係るプロジェクタ１は、低温熱交換器１２で冷却された冷媒に空間光変調装置１４で発生した熱を吸収させて空間光変調装置１４を冷却するので、空間光変調装置１４の劣化を防いでプロジェクタ１の製品寿命を延ばすことができる。また、非常に高温となる発光管４の熱を利用して冷媒を蒸発させ、蒸発によって気相となった冷媒をエジェクターポンプ６に通過させるので、低温熱交換器１２の内部を十分に減圧することができる。低温熱交換器１２の内部が十分に減圧されるので、内部に収容された冷媒の蒸発温度を低くすることができる。冷媒の蒸発温度が低くなれば、室温程度の環境下でも低温熱交換器１２の内部の冷媒を十分に冷却させることができ、冷媒の温度を室温以下にすることもできる。十分に冷却された冷媒で空間光変調装置１４を冷却するので冷却効果を高めることができる。低温熱交換器１２で冷却された冷媒に熱を吸収させて空間光変調装置１４を冷却するので部品点数の削減を図ることができる。また、空間光変調装置１４を冷却するためのファンも設けた場合であっても、少ない風量で空間光変調装置１４を冷却することができるので、ファンの運転騒音を抑えてプロジェクタ１の静粛性を向上させることができる。

低温熱交換器１２内部を減圧するエジェクターポンプ６の主ノズル６ａを通過させる蒸気は、発光管４が発生する従来捨てられていた熱エネルギーで生成されるので、圧縮機を備えた冷却装置等を用いる場合に比べて、消費電力の削減を図ることができる。

また、エジェクターポンプ６は圧縮機に比べて小型化しやすく、冷却システムＳ１の小型化、ひいてはプロジェクタ１の小型化に寄与することができる。

本実施例１では、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いているが、これに限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid Crystal On Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）等を用いても良い。空間光変調装置として反射型液晶表示装置を用いた場合には、反射型液晶表示装置の反射面の裏側に伝熱手段１６を接触させて、反射型液晶表示装置で発生する熱を放熱させるように構成してもよい。また、低温熱交換器１２で冷却された冷媒による冷却対象を空間光変調装置１４としているが、プロジェクタ１に設けられ他の熱源、例えば偏光板、電気回路等を冷却対象としてもよい。

また、本実施例１では、エジェクターポンプ６の主ノズル６ａ内に光源用吸熱手段としての吸収蒸発器５で蒸発させた冷媒を用いているがこれに限られない。光源用吸熱手段で冷媒を蒸発させずに液相のままエジェクターポンプ６の主ノズル６ａ内を通過させることでも副ノズル６ｂ内を減圧することができる。

図４は、本実施例１の変形例１に係るプロジェクタ１の概略構成を示す。上述した構成と同様の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本変形例１に係るプロジェクタ１が有する冷却システムＳ１は、ラジエータ８と低温熱交換器１２の間にキャピラリーチューブ２４を備えている。キャピラリーチューブ２４は、その内部が毛細管となっており、キャピラリーチューブ２４に対する冷媒の流入側と流出側の圧力差に応じた量の冷媒が通過する。したがって、ラジエータ８と低温熱交換器１２との間に冷媒の流量調節のためのバルブ１３を設けずに、適量の冷媒を低温熱交換器１２に流入させることができる。バルブ１３が不要となるため、部品点数の削減及びプロジェクタ１の小型化に寄与することができる。

図５は、本実施例１の変形例２に係るプロジェクタ１の概略構成を示す。図６は、低温熱交換器１２及び空間光変調装置１４を発光管４側から見た断面図である。上述した構成と同様の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本変形例２に係るプロジェクタ１が有する冷却システムＳ１では、空間光変調装置１４の周囲を囲むように低温熱交換器１２が構成されている。空間光変調装置１４は、その周囲で低温熱交換器１２と接触している。この構成により、空間光変調装置１４で発生した熱を低温熱交換器１２内部の冷媒に直接吸収させることができるので効率がよい。また、低温熱交換器１２が光学素子用吸熱手段として機能するため、伝熱手段１６等の構成要件が不要となり、部品点数の削減及びプロジェクタ１の小型化に寄与できる。

図７は、本発明の実施例２に係るプロジェクタ５１の概略構成を示す。実施例１と同様の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施例２に係るプロジェクタ５１が有する冷却システムＳ２は、空間光変調装置１４の周囲を囲むヒートパイプ３０を用いて空間光変調装置１４を冷却すること、及び、一部が蒸発器の内部に配設された配管系（ヒートパイプ用循環系統）に、ヒートパイプ３０の一部を接触させ、空間光変調装置１４からの熱をヒートパイプ用循環系統内の冷媒に吸収させて冷却することを特徴とする。

図８は、空間光変調装置１４とヒートパイプ（光学素子用吸熱手段）３０を発光管４側から見た正面図である。ヒートパイプ３０は、空間光変調装置１４の周囲を囲んで空間光変調装置１４に接触されて配置されている。ヒートパイプ３０は、熱伝導性の高い材料、例えばアルミニウムや銅等の金属材料が用いられる。ヒートパイプ３０とヒートパイプ３０に接続されて冷媒を循環させるためのヒートパイプ用冷媒管（配管）２６とを有してヒートパイプ用循環系統が構成される。ヒートパイプ用循環系統は、蒸発器１２等が組み入れられた系統とは別系統の配管であり、ヒートパイプ用循環系統には、蒸発器１２内の冷媒と分離された冷媒が流動する。また、ヒートパイプ用冷媒管２６の途中には、冷媒を循環させる動力源としてのヒートパイプ用循環ポンプ２８が設けられている。

空間光変調装置１４の温度上昇により発生した熱は、ヒートパイプ３０を介してヒートパイプ用冷媒管２６を流れる冷媒に吸収される。したがって、空間光変調装置１４は、ヒートパイプ３０によってその周囲から均一に冷却される。空間光変調装置１４が周囲から均一に冷却されるので、空間光変調装置１４の温度分布に偏りをなくすことができ、安定した光の変調が可能となる。また、空間光変調装置１４の温度上昇による劣化を防いでプロジェクタ５１の寿命を延ばすことができる。

ヒートパイプ用冷媒管２６は、その一部が低温熱交換器１２の内部に配設されている。ヒートパイプ３０で吸収された空間光変調装置１４からの熱は、低温熱交換機１２の内部を通過する過程で、低温熱交換器１２の内部で冷却された冷媒に吸収される。そして、再度ヒートパイプ３０で空間光変調装置１４からの熱を吸収する。

ヒートパイプ用循環系統は液相冷媒のみが流動するので、配管内の冷媒が配管外部へ散逸し難くい。そこで、ヒートパイプ用冷媒管２６の少なくとも一部は、可撓性のゴムチューブ３１となっている。これにより、ヒートパイプ３０と空間光変調装置１４を移動させる際に、吸収蒸発器５や低温熱交換器１２等を移動させる必要がない。プロジェクタ５１の製造工程において空間光変調装置１４の配置位置の微調整が必要となる場合があるが、冷却システムＳ２ごと移動する必要がないため、空間光変調装置１４の配置位置の微調整を容易に行うことができる。なお、可撓性のチューブとしては、ゴムチューブ３１の他にも蛇腹状に形成された金属配管等を用いてもよい。

また、本実施例２では、ヒートパイプ３０の流路３０ａ内を流動する冷媒を、ヒートパイプ用循環系統として独立させているが、これに限られず、ヒートパイプ３０と低温熱交換器１２とを接触固定し、ヒートパイプ３０を直接低温熱交換器１２で冷却する構成にしてもよい。

図９は、本発明の実施例３に係るプロジェクタ１０１の概略構成を示す。実施例１と同様の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

発光管４は、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光を含む光を射出する光源部であり、例えば、超高圧水銀ランプである。

第１インテグレータレンズ１１２及び第２インテグレータレンズ１１３は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第１インテグレータレンズ１１２は、発光管４からの光束を複数に分割する。第１インテグレータレンズ１１２の各レンズ素子は、発光管４からの光束を第２インテグレータレンズ１１３のレンズ素子近傍にて集光させる。第２インテグレータレンズ１１３のレンズ素子は、第１インテグレータレンズ１１２のレンズ素子の像を空間光変調装置上に形成する。

２つのインテグレータレンズ１１２、１１３を経た光は、偏光変換素子１１４にて特定の振動方向の直線偏光に変換される。重畳レンズ１１５は、第１インテグレータレンズ１１２の各レンズ素子の像を空間光変調装置上で重畳させる。第１インテグレータレンズ１１２、第２インテグレータレンズ１１３及び重畳レンズ１１５は、発光管４からの光の強度分布を空間光変調装置上にて均一化させる。重畳レンズ１１５からの光は、第１ダイクロイックミラー１１６に入射する。第１ダイクロイックミラー１１６は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１１６で反射したＲ光は、第１ダイクロイックミラー１１６、反射ミラー１１７でそれぞれ光路が折り曲げられ、Ｒ光用フィールドレンズ１１８Ｒへ入射する。Ｒ光用フィールドレンズ１１８Ｒは、反射ミラー１１７からのＲ光を平行化し、Ｒ光用空間光変調装置１４Ｒへ入射させる。

Ｒ光用空間光変調装置１４Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置である。Ｒ光用空間光変調装置１４Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１２０へ入射する。

第１ダイクロイックミラー１１６を透過したＧ光及びＢ光は、第２ダイクロイックミラー１２１へ入射する。第２ダイクロイックミラー１２１は、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー１２１で反射したＧ光は、第２ダイクロイックミラー１２１で光路が折り曲げられ、Ｇ光用フィールドレンズ１１８Ｇへ入射する。Ｇ光用フィールドレンズ１１８Ｇは、第２ダイクロイックミラー１２１からのＧ光を平行化し、Ｇ光用空間光変調装置１４Ｇへ入射させる。Ｇ光用空間光変調装置１４Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置である。Ｇ光用空間光変調装置１４Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム１２０のうちＲ光が入射した面とは異なる面へ入射する。

第２ダイクロイックミラー１２１を透過したＢ光は、リレーレンズ１２２を透過した後、反射ミラー１２３での反射により光路が折り曲げられる。反射ミラー１２３からのＢ光は、さらにリレーレンズ１２４を透過した後、反射ミラー１２５での反射により光路が折り曲げられ、Ｂ光用フィールドレンズ１１８Ｂへ入射する。Ｒ光の光路及びＧ光の光路よりもＢ光の光路が長いことから、空間光変調装置における照明倍率を他の色光と等しくするために、Ｂ光の光路には、リレーレンズ１２２、１２４を用いるリレー光学系が採用されている。

Ｂ光用フィールドレンズ１１８Ｂは、反射ミラー１２５からのＢ光を平行化し、Ｂ光用空間光変調装置１４Ｂへ入射させる。Ｂ光用空間光変調装置１４Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置である。Ｂ光用空間光変調装置１４Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム１２０のうちＲ光が入射する面、Ｇ光が入射する面とは異なる面へ入射する。

クロスダイクロイックプリズム１２０は、互いに略直交するように配置された２つのダイクロイック膜１２６、１２７を有する。第１ダイクロイック膜１２６は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜１２７は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム１２０は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ１２８の方向へ射出する。投写レンズ１２８は、クロスダイクロイックプリズム１２０で合成された光をスクリーン１２９の方向へ投写してスクリーン１２９に画像を表示させる。

本実施例３に係るプロジェクタ１０１において熱源となる、発光管４、Ｒ光用空間光変調装置１４Ｒ、Ｇ光用空間光変調装置１４Ｇ、Ｂ光用空間光変調装置１４Ｂを実施例１で説明した冷却システムを用いて冷却する。これにより、Ｒ光用空間光変調装置１４Ｒ、Ｇ光用空間光変調装置１４Ｇ、Ｂ光用空間光変調装置１４Ｂの劣化を防いで、プロジェクタ１０１の製品寿命を延ばすことができる。

なお、プロジェクタ１０１は、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られず、一つの空間光変調装置により二つ又は三つ以上の色光を変調する構成としても良い。プロジェクタ１０１は、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から射出する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。

本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成を示す図。吸収蒸発器の概略構成を示す断面図。冷媒の循環の流れを説明するためのフローチャート。本実施例１の変形例１に係るプロジェクタの概略構成を示す図。本実施例１の変形例２に係るプロジェクタの概略構成を示す図。低温熱交換器と空間光変調装置を発光管側から見た断面図。本発明の実施例２に係るプロジェクタの概略構成を示す図。空間光変調装置とヒートパイプを発光管側から見た図。本発明の実施例３に係るプロジェクタの概略構成を示す図。

符号の説明

Ｓ１，Ｓ２冷却システム、１，５１，１０１プロジェクタ、２循環ポンプ、４発光管（光源部）、５吸収蒸発器（光源用吸熱手段）、６エジェクターポンプ、６ａ主ノズル、６ｂ副ノズル、６ｃ連通孔、８ラジエータ（放熱器）、１０冷却ファン、１１ダクト（風路）、１２低温熱交換器（蒸発器）、１３バルブ、１４空間光変調装置（光学素子）、１４ＲＲ光用空間光変調装置、１４ＧＧ光用空間光変調装置、１４ＢＢ光用空間光変調装置、１６伝熱手段（光学素子用吸熱手段）、１８冷媒管、２０リフレクタ、２０ａ第１面、２０ｂ第２面、２２吸熱ブロック、２２ａ流路、２４キャピラリーチューブ、２６ヒートパイプ用冷媒管（配管）、２８ヒートパイプ用循環ポンプ、３０ヒートパイプ、３０ａ流路、３１ゴムチューブ、１１２第１インテグレータレンズ、１１３第２インテグレータレンズ、１１４偏光変換素子、１１５重畳レンズ、１１６第１ダイクロイックミラー、１１７，１２３，１２５反射ミラー、１１８ＲＲ光用フィールドレンズ、１１８ＧＧ光用フィールドレンズ、１１８ＢＢ光用フィールドレンズ、１２０クロスダイクロイックプリズム、１２１第２ダイクロイックミラー、１２２，１２４リレーレンズ、１２６，１２７ダイクロイック膜、１２８投写レンズ、１２９スクリーン

Claims

光を射出する光源部を有し、該光源部から射出された光を用いて画像を表示させるプロジェクタであって、
前記光源部からの熱を冷媒に吸収させる光源用吸熱手段と、
前記光源用吸熱手段で熱を吸収した冷媒を通過させるエジェクターポンプと、
前記エジェクターポンプから流出した冷媒の熱を放熱させる放熱器と、
収容された冷媒を蒸発させて冷却する蒸発器と、を有し、
前記光源部以外の熱源からの熱を前記蒸発器で冷却された冷媒に吸収させ、
前記エジェクターポンプは、前記光源用吸熱手段で熱を吸収した冷媒の通過による圧力低下によって前記蒸発器の内部を減圧することを特徴とするプロジェクタ。
前記光源用吸熱手段において、冷媒を蒸発させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
前記熱源は、前記光源部から射出された光を変調する光学素子であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロジェクタ。
前記光学素子の周囲を囲むヒートパイプをさらに有し、前記ヒートパイプの一部が前記蒸発器に固定され熱交換することを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
前記光学素子は、前記蒸発器に接触させて配置されることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
前記蒸発器内の冷媒と分離されて流動する冷媒に前記光学素子からの熱を吸収させる光学素子用吸熱手段と、
前記蒸発器の内部に配設されて、前記光学素子用吸熱手段で熱を吸収した冷媒を通過させる配管と、を備えることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
前記光学素子用吸熱手段と前記配管とが可撓性のチューブによって連結されていることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
前記光学素子用吸熱手段は、前記光学素子の周囲を囲むヒートパイプを備え、
前記ヒートパイプの一部が、前記蒸発器内の冷媒と分離されて流動する冷媒で冷却されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のプロジェクタ。
前記光源用吸熱手段は、可視領域の光を反射させ赤外領域の光を透過させる第１面と、該第１面とは反対側に形成された第２面とを備えるリフレクタを有し、
前記第２面は光の吸収効率を高める表面処理が施されていることを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載のプロジェクタ。
前記放熱器から前記光源部に向けて空気を流動させて前記放熱器と前記光源部とを冷却させる冷却ファンをさらに有することを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載のプロジェクタ。
前記放熱器と前記蒸発器とがキャピラリーチューブを介して接続されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちいずれか１項に記載のプロジェクタ。