冷却装置及びプロジェクター
【課題】安定して熱源を冷却す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、ピストン又は可動壁を駆動することによって容積が変更可能なポンプ室と、ポンプ室へ流体を流入させる入口流路と、ポンプ室から流体を流出させる出口流路と、入口流路とポンプ室との間に、入口流路を開閉する流体抵抗要素と、を備えるポンプ２０と、出口流路から入口流路へ流体を循環させる循環流路１８と、循環流路１８の出口流路より入口流路に近い箇所に、ポンプ室に流入する流体の圧力を調整させる第２流路１９と、を備え、第２流路１９の調整容量は、循環流路１８の流体の圧力増分をΔＰ、その時の循環流路１８の体積増分をΔＶ、流体を循環させたときの循環流路１８の出口流路側の圧力をＰSとしたときに、式
【数１】
を満たす調整容量ＶBである。
【解決手段】冷却装置は、ピストン又は可動壁を駆動することによって容積が変更可能なポンプ室と、ポンプ室へ流体を流入させる入口流路と、ポンプ室から流体を流出させる出口流路と、入口流路とポンプ室との間に、入口流路を開閉する流体抵抗要素と、を備えるポンプ２０と、出口流路から入口流路へ流体を循環させる循環流路１８と、循環流路１８の出口流路より入口流路に近い箇所に、ポンプ室に流入する流体の圧力を調整させる第２流路１９と、を備え、第２流路１９の調整容量は、循環流路１８の流体の圧力増分をΔＰ、その時の循環流路１８の体積増分をΔＶ、流体を循環させたときの循環流路１８の出口流路側の圧力をＰSとしたときに、式
【数１】
を満たす調整容量ＶBである。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発熱するデバイスや加温されたデバイスの熱量を液体の冷却媒体によって吸熱することによってデバイス等の冷却対象物を冷却する小型の冷却装置が提案されている。
【０００３】
例えば、供給される信号に対する応答性が高く調光に優れた固体発光光源を備えるプロジェクターが提案されている。このような固体発光光源（発熱体）は、電流の供給量に比例して発光量が増加するが、同じように発熱量も増加するため、大きな電流を供給した場合には、自らの熱によって破損したり、短命化したりしてしまう。このため、上述の冷却装置によって固体発光光源を冷却することによって、固体発光光源の破損を抑止しかつ長寿命化を図ることが提案されている。
【０００４】
ところで、このような冷却装置は、具体的には、固体発光光源等の発熱源を冷却するための冷却媒体と、発熱源が発熱した熱量を吸熱することによって高温化された冷却媒体を冷却する冷却媒体冷却手段を備えている。そして、このような冷却装置においては、冷却の低騒音化及び省電力化の観点から、発熱体の発熱量に見合った分だけ冷却媒体冷却手段を駆動することが好ましい。
【０００５】
例えば、特許文献１には、冷却用液体（冷却媒体）が循環機構によって常時循環され、その結果、冷却槽内の温度のムラが解消される技術が開示されている。このような技術によれば、固体発光光源の破壊を気にすることなく、固体発光光源にかける電流・電圧を大幅に上げることができるようになり、その結果、スクリーン輝度を大幅に上げることができる。また、プロジェクター装置の大型化を招くことがなく、また、冷却用液体の液量を増加させることができる。さらに、冷却機構により、加熱された冷却用液体の熱を効率良く外部に放熱することができ、冷却用液体の冷却効率の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４２４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、電子機器などに設けられる半導体モジュールを冷却する上記特許文献１のような液冷ジャケットは、冷却水の漏洩を防止するために密閉系に形成されている（図７（Ａ）参照）。しかし、密閉系循環流路は、図７（Ｂ）に示すように、ポンプが動作すると密閉系循環流路の構成要素が流路の流体抵抗によって増加した圧力で変形し容積が拡大する。その拡大の度合いは上流側ほど下流側の流路抵抗の影響が加味されるため大きくなる。したがって、そのまま駆動を続けると供給側圧力が負圧となりポンプ特性が低下する。その結果、ポンプは冷却水を安定して循環させることができなくなり、発熱する機器を安定的に冷却することが困難になる虞がある。
この拡大の度合いは、以下に示すとおりである。
まず循環流路系全体に一定圧ΔＰを印加したときの流路系全体の容積増加量をΔＶとする。
次に、循環流路系に所望の流量を流す場合におけるポンプ出口流路側の圧力とポンプ入口側流路の圧力差をＰｓとする。循環流路にそって下流に行くにしたがって循環流路内の圧力は減少し、ポンプ入口側流路ではＰｓ＝０となる。このとき、循環流路全体の流体量が一定だとすると、循環流路の上流側すなわちポンプ出口流路側では、循環流路が変形し体積がＶｄ増加する。それに伴って、下流側では流体の不足が生じて負圧になるのである。
この負圧を発生させずに、ポンプ入口側流路の圧力をポンプ駆動前と同じに保つには、式１のような条件を満たす容積調整室が必要である。式に１／２が乗ぜられているのは、下流側に行くにしたがって循環流路の圧力は減少し変形による容積の増加が少なくなるからである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］ピストン又は可動壁を駆動することによって容積が変更可能なポンプ室と、前記ポンプ室へ流体を流入させる入口流路と、前記ポンプ室から流体を流出させる出口流路と、前記入口流路と前記ポンプ室との間に、前記入口流路を開閉する流体抵抗要素と、を備えるポンプと、前記出口流路から前記入口流路へ流体を循環させる循環流路と、前記循環流路の前記出口流路より前記入口流路に近い箇所に、前記ポンプ室に流入する流体の圧力を調整させる第２流路と、を備え、前記第２流路の調整容量は、前記循環流路の流体の圧力増分をΔＰ、その時の該循環流路の体積増分をΔＶ、流体を循環させたときの該循環流路の前記出口流路側の圧力をＰSとしたときに、式
【００１０】
【数１】
を満たす調整容量ＶBであることを特徴とする冷却装置。
【００１１】
これによれば、第２流路を循環流路の入口流路側に取り付けることで、入口流路と出口流路とのポンプ駆動による圧力がほぼ同一となるため、循環流路系の構成要素の変形によるポンプ前後の循環流路中の流体体積の偏りが発生しないので、安定して流体を循環させることができるため、安定して熱源を冷却することができる。
【００１２】
［適用例２］上記冷却装置であって、前記循環流路及び前記第２流路は、互いに連結されていることを特徴とする冷却装置。
【００１３】
これによれば、循環流路と第２流路とを互いに連結させることで、容易に安定して液体を循環させることができる。
【００１４】
［適用例３］上記冷却装置であって、前記第２流路の少なくとも１つの他端は、流路内の流体圧力と大気圧との圧力差に対応して移動することが可能な可動部を備えることを特徴とする冷却装置。
【００１５】
これによれば、可動部の位置により、循環流路内の流量（圧力）を測定できる。
【００１６】
［適用例４］上記冷却装置であって、前記流体が第１液体であって、前記可動部は、前記第１液体と相分離可能な第２液体と、該第２液体を封止する封止材とを備えることを特徴とする冷却装置。
【００１７】
これによれば、封止材により第２流路からの第１流体の漏れを防止できる。
【００１８】
［適用例５］上記冷却装置であって、前記可動部の可動位置をセンシングするセンサーをさらに備えることを特徴とする冷却装置。
【００１９】
これによれば、可動部の可動位置をセンシングするセンサーにより、循環流路内の流量（圧力）を容易に測定できる。
【００２０】
［適用例６］上記に記載の冷却装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
【００２１】
これによれば、固体発光光源の破壊を気にすることなく、固体発光光源にかける電流・電圧を大幅に上げることができるようになり、その結果、スクリーン輝度を大幅に上げることができる。また、冷却機構により、加熱された冷却用液体の熱を効率良く外部に放熱することができ、冷却用液体の冷却効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図。
【図２】第１の実施形態に係る冷却システムの概略構成を示す模式図。
【図３】第１の実施形態に係る分岐流路を示す断面図。
【図４】第１の実施形態に係るポンプを示す断面図。
【図５】第２の実施形態に係る冷却システムの概略構成を示す模式図。
【図６】変形例に係る分岐流路を示す断面図。
【図７】従来の冷却システムを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本実施形態に係る冷却装置、プロジェクター、及び冷却方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２４】
（第１の実施形態）
（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の概略構成を示す模式図である。本実施形態に係るプロジェクター２は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン（図示略）上に拡大投射するものである。このプロジェクター２は、外装筐体４と、光学装置６と、冷却システム（冷却装置）８とで大略構成されている。
【００２５】
なお、図１において、図示は省略するが、外装筐体４内において、光学装置６及び冷却システム８以外の空間には、プロジェクター２の構成部材に電力を供給する電源ユニットや、プロジェクター２全体を制御する制御装置等が配置される。
【００２６】
外装筐体４は、光学装置６及び冷却システム８等を内部に収納配置する筐体である。なお、図示は省略するが、この外装筐体４には、プロジェクター２外部の空気を内部に導入するための吸気口や、プロジェクター２内部で温められた空気を排出するための排気口が形成されている。
【００２７】
光学装置６は、光源から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像（カラー画像）を形成し、形成したカラー画像を拡大投射する。この光学装置６は、図１に示すように、発熱体としての光源装置１０と、光変調装置としての３つの液晶ライトバルブ１２と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム１４と、投射光学装置としての投射レンズ１６等を備える。
【００２８】
光源装置１０は、前記制御装置による制御の下、点灯し、液晶ライトバルブ１２に向けて光束を射出する。これら光源装置１０は、図１に示すように、Ｒ色光を射出するＲ色光用ＬＥＤ（Light Emitting Diode）モジュール１０Ｒと、Ｇ色光を射出するＧ色光用ＬＥＤモジュール１０Ｇと、Ｂ色光を射出するＢ色光用ＬＥＤモジュール１０Ｂとで構成される。
【００２９】
これらＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、略同様の構成であり、具体的な図示は省略するが、Ｓｉ基板上に固体発光素子である複数のＬＥＤ素子が配列形成されている。なお、ＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを構成するＬＥＤ素子は、結晶の種類及び添加物等が異なるように形成されたものであり、それぞれＲ色光、Ｇ色光、Ｂ色光を発する。
【００３０】
なお、光源装置１０としては、上述したＬＥＤモジュールに限らず、その他の構成、例えば、レーザーダイオードや、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子、シリコン発光素子等の各種固体発光素子を採用してもよい。
【００３１】
３つの液晶ライトバルブ１２は、透過型の液晶パネルであり、前記制御装置からの駆動信号に基づいて、液晶セル（図示略）に封入された液晶分子の配列を変化させ、各ＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出された各色光を、それぞれ透過若しくは遮断することにより画像情報に応じた各光学像をクロスダイクロイックプリズム１４に射出する。
【００３２】
クロスダイクロイックプリズム１４は、各液晶ライトバルブ１２から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム１４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、互いに対向する各液晶ライトバルブ１２から射出された各色光を反射し、投射レンズ１６に対向する液晶ライトバルブ１２から射出された色光を透過する。このようにして、各液晶ライトバルブ１２にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。
【００３３】
投射レンズ１６は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。そして、この投射レンズ１６は、クロスダイクロイックプリズム１４から射出されたカラー画像を図示しないスクリーン上に拡大投射する。
【００３４】
なお、光源装置１０と液晶ライトバルブ１２との間に、他の光学素子、例えば、光源装置１０から射出された色光の偏光方向を略一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子や、光源装置１０から射出された色光の面内照度を均一化するロッドインテグレーターや複数の小レンズがマトリクス状に配設されたレンズアレイ等の均一照明光学素子等を配設しても構わない。
【００３５】
冷却システム８は、具体的には後述するが、冷却媒体（流体）Ｘを循環させ、該冷却媒体Ｘにより各ＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを冷却する装置である。なお、本実施形態では、ＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを冷却する構成としているが、これに限らず、液晶ライトバルブ１２等のプロジェクター２内部の他の構成部材を冷却する構成としても構わない。
【００３６】
また、冷却システム８は、図１に示すように、各ＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対応して、３つで構成されている。なお、３つの冷却システム８は、同様の構成であるので、以下では、１つの冷却システム８のみを説明する。
【００３７】
（冷却システムの構成）
図２は、本実施形態に係る冷却システム８の概略構成を示す模式図である。本実施形態の冷却システム８は、冷却媒体Ｘを介して発熱体Ｈを冷却するためのものであり、図２に示すように、流体流動部材（チューブ）（循環流路）１８、分岐流路（第２流路）１９、ポンプ２０、受熱部２２、放熱部２４、冷却媒体冷却部２６、モーター制御部２８、温度センサー３０、及び温度管理部３２を備えて構成されている。なお、本実施形態の冷却媒体Ｘとしては、液体が用いられている。
【００３８】
流体流動部材１８は、冷却媒体Ｘの循環流路を形成するものであり、環状に形状設定されている。そして、流体流動部材１８の途中部位にポンプ２０、受熱部２２、及び放熱部２４が配置されている。流体流動部材１８は出口接続管路４８ｃから入口流路５０ａへ流体を循環させる。
【００３９】
分岐流路１９は、流体流動部材１８の入口流路５０ａ側に設けられている。分岐流路１９は、ポンプ室４８ａに流入する冷却媒体Ｘの圧力を一定に保つ。
【００４０】
ポンプ２０は、流体流動部材１８内の冷却媒体Ｘに対して流れを付与するものである。
【００４１】
受熱部２２は、発熱体Ｈに対して接触配置されるものであり、金属等の熱伝達率の高い材料によって形成されている。そして、この受熱部２２において発熱体Ｈの熱量が冷却媒体Ｘに吸熱されることで、発熱体Ｈが冷却される。
【００４２】
放熱部２４は、発熱体Ｈの熱量を吸熱することによって高温化された冷却媒体Ｘを放熱させるためのものであり、本実施形態においては、ラジエタとして構成されている。
【００４３】
冷却媒体冷却部２６は、冷却媒体Ｘを冷却するためのものであり、本実施形態においては、ファン駆動モーター３４及びファン３６を備える冷却ファンによって構成されている。
【００４４】
ファン駆動モーター３４は、ファン３６を駆動するためのモーターであり、このファン駆動モーター３４によってファン３６が回転駆動されることによって、風が生じ、放熱部２４を介して冷却媒体Ｘの熱量が放熱されることで、冷却媒体Ｘが冷却される。
【００４５】
モーター制御部２８は、発熱体Ｈに供給される信号である所定信号に基づく信号に基づいて冷却媒体冷却部２６を制御するものであり、具体的には、ファン駆動モーター３４を制御することによって、ファン３６の回転数を制御する。
【００４６】
温度センサー３０は、発熱体Ｈの近傍に配置され、発熱体Ｈの温度を測定可能に配置されており、温度管理部３２に接続されている。
【００４７】
そして、温度管理部３２は、温度センサー３０から供給される測定信号に基づいて、信号としてモーター制御部２８に供給する。
【００４８】
次に、上述のように構成された本実施形態に係る冷却システム８の動作（冷却方法）について説明する。まず、前提として、本実施形態に係る冷却システム８においては、ポンプ２０が一定駆動されており、一定の流速で冷却媒体Ｘが流体流動部材１８内を循環しているものとする。その際、分岐流路１９は、ポンプ室４８ａに流入する冷却媒体Ｘの圧力を調整させている。
【００４９】
そして、冷却媒体Ｘは、流体流動部材１８内を循環する過程で、受熱部２２において発熱体Ｈから熱量を吸熱し、放熱部２４において発熱体Ｈから吸熱した熱量を放熱することによって冷却された後、再び循環して、受熱部２２において発熱体Ｈから熱量を吸熱する。
【００５０】
このような一連の流れの中で、温度管理部３２には、発熱体Ｈの現在の温度状況が温度センサー３０を介して入力される。そして、信号としてモーター制御部２８に供給される。
【００５１】
（分岐流路）
図３は、本実施形態に係る分岐流路を示す断面図である。入口流路５０ａ側に、分岐した分岐流路１９が設けられている。これにより、大気圧を利用して入口流路５０ａ側のポンプ特性が負圧になることを防止する。分岐流路１９の材質は、気密性が高く、内部の冷却媒体が揮散しない材質が望ましい。分岐流路１９は、透明部材であってもよい。これにより内部の視認性がよくなる。分岐流路１９内の水頭の位置は、ポンプ２０より高い位置にあってもよい。分岐流路１９はポンプ２０に近い方がよい。これにより小型化できる。
【００５２】
分岐流路１９はポンプ吐出側の体積増加分以上の容積が望ましい。分岐流路１９の調整容量は、流体流動部材１８（全体）の流体の圧力増分をΔＰ、その時の流体流動部材１８（全体）の体積増分をΔＶ、流体を循環させたときの流体流動部材１８の出口接続管路４８ｃ側の流体の圧力をＰSとしたときに、式
【００５３】
【数２】
を満たす調整容量ＶBである。
【００５４】
分岐流路１９には、冷却媒体（第１液体）Ｘと、冷却媒体Ｘの界面と接触して可動部２１と、が収容されている。可動部２１は第２液体２３と、高粘度ゲル状流体（封止材）２５を備えている。高粘度ゲル２５は、分岐流路１９からの冷却媒体Ｘの漏れ及び蒸発防止のために封入されている（水性ボールペンの液栓と同様）。分岐流路１９には、高粘度ゲル２５が冷却媒体Ｘに溶解防止のため、高粘度ゲル２５と冷却媒体Ｘとの間に第２液体２３が設けられている。冷却システム８は、可動部２１の可動位置をセンシングするセンサー２７を備えている。これにより、循環流路１８内の流量（圧力）を容易に測定できる。
【００５５】
分岐流路１９は空気流通路としての通気孔２９が形成されており、分岐流路１９内の高粘度ゲル２５の後部に外気を連通させている。分岐流路１９の内壁面は、高粘度ゲル２５の移動を円滑なものとなるように、また、高粘度ゲル２５の層が移動するに際して壁面に付着して残存してしまう高粘度ゲル２５を極力少なく、ただし、内壁面との間に層の切れ目が形成されない程度のものとしている。
【００５６】
第２液体２３及び高粘度ゲル２５は、分岐流路１９内を移動することで、マーカーとして使用できる。
【００５７】
高粘度ゲル２５は、平均分子量６３０のポリブテンを基材とし、粘弾性を付与し透明性を有するものであるが、基材として、平均分子量３００〜３７００で低分子量のポリブテンやαオレフィンなどが好適に使用できる。
【００５８】
また、高粘度ゲル２５は、実質的に冷却媒体Ｘと相溶しないものであることが望ましいので、冷却媒体Ｘに油性冷却媒体を使用する場合には、水を媒体とした水性系の高粘度ゲル２５を使用することができる。ただし、水性系の高粘度ゲル２５は気体透過性が高くなったり、乾燥しやすかったりするので、さらにその上に有機溶剤を媒体とした油性系の逆流・透過・乾燥防止剤組成物の層を形成してもよく、両者の間に板状の蓋部材を配置するなどすることもできる。なお、可動部２１はプラスチックであってもよい。
【００５９】
次に、上述した分岐流路１９の動作を説明する。入口流路５０ａ側に分岐した分岐流路１９が設けられている。分岐流路１９の内部は冷却媒体Ｘで満たされている。ポンプ２０を駆動をすると循環流路１８の体積変化分、分岐流路１９内の冷却媒体Ｘの水頭が下がる（図３（Ａ）から図３（Ｂ）に変化する）。
【００６０】
本実施形態では、ポンプ２０の入口流路５０ａの圧力がポンプ動作後も負圧にならず、安定して冷却媒体Ｘを循環させることができるため、安定して熱源を冷却することができる。その他、例えば高粘度ゲル２５の位置により、循環流路１８内の流量（圧力）を測定する効果を期待できる。つまり、分岐流路１９の高粘度ゲル２５の移動量＝体積の減少分は、出口接続管路４８ｃ側（高圧側）の循環流路１８の圧力による変形量に等しいと考えることができる。循環流路１８の変形量や冷却媒体Ｘの圧縮量と、圧力との相関を取るのは容易である。したがって、高粘度ゲル２５の移動量から、出口接続管路４８ｃ側の圧力を求めることができる。さらに、出口接続管路４８ｃ側の圧力が求まれば、循環流路１８の流路抵抗から循環流路１８を流れる流量を求めることができる。
【００６１】
また、長期間の使用時、何らかの原因によって循環流路１８内部の冷却媒体Ｘが失われるような現象が起こる場合、駆動前の水頭位置で冷却媒体Ｘの補充、またはポンプ２０の交換の目安等が指示できる。
【００６２】
（ポンプの構成）
図４は、本実施形態に係わるポンプ２０を示す断面図である。積層型圧電素子の保持部材である圧電素子ケース３８の下部には、ケース底板４０が溶接によって堅固に固定されている。ポンプの駆動源である積層型圧電素子４２の上面には端板４４が予め接着され、積層型圧電素子ユニットを構成し、前記圧電素子ケース３８内部に固定される。この固定は、積層型圧電素子４２の下面と前記ケース底板４０上面の接着による。
【００６３】
積層型圧電素子４２の固定後、圧電素子ケース３８の上面と端板４４の上面は研削加工によって、同一平面に加工している。この加工の際に、積層型圧電素子４２には、駆動時における積層型圧電素子４２の駆動電圧の中心値が印加される。したがって、積層型圧電素子４２と端板４４との上面には、積層型圧電素子４２への電圧がかけられていない状態では段差が発生する。
【００６４】
研削加工後、端板４４と圧電素子ケース３８との双方に、ダイアフラム４６が接着される。ダイアフラム４６は、厚さ２０μｍのステンレス鋼薄板で形成されているが、端板４４と圧電素子ケース３８とに接着した下面とは反対側にあたる上面は樹脂皮膜を付けてある。このダイアフラム４６を圧電素子ケース３８との間に挟む形でポンプ室部材４８が取り付けられている。圧電素子ケース３８とポンプ室部材４８のダイアフラム４６の外周固定部の内周部の形状とは、圧電素子ケース３８の方が若干大きくなっている。
【００６５】
ポンプ室部材４８は、ポンプ室４８ａ、細管部４８ｂ、出口接続管路（出口流路）４８ｃがその内部に形成されている。圧電素子ケース３８とポンプ室部材４８との固定は、図示しないビスで行われている。ポンプ室部材４８の上部には、入口流路部材５０が嵌合され、図示しないビスによって固定されている。ポンプ室４８ａはダイアフラム４６が駆動されることによって容積が変更される。出口接続管路４８ｃはポンプ室４８ａから流体を流出させる。
【００６６】
開放されている入口流路部材５０の上面は、柔軟かつガスバリア性の高い圧力調整板（圧力調整要素）５２によって封止されている。圧力調整板５２はバッファーである圧力調整室５０ｂの容積を調整させる。圧力調整板５２はその形状を変化させることで圧力調整室５０ｂの容積を調整させる。圧力調整板５２は、柔軟性を有する部材で形成されている。圧力調整板５２の材質としては、柔軟性とガスバリア性とを両立するために、金属（例えばステンレス、アルミニウム等）薄膜と樹脂との複合材料等が好ましい。また、ＰＶＣフィルムを圧力調整室５０ｂの天井に貼り付けたもの又はシリコン樹脂等、柔らかいチューブでもよい。圧力調整板５２の表面は伸縮自在な折り目或いは同心円状の波状が付いていてもよいし、蛇腹構造に形成されていてもよい。蛇腹構造は螺旋状であっても夫々が独立した蛇腹であってもよい。
【００６７】
リード弁５４は入口流路５０ａとポンプ室４８ａとの間に設けられ、入口流路５０ａを開閉させる。
【００６８】
入口流路５０ａはポンプ室４８ａへ流体を流入させる。入口流路５０ａが設けられた入口流路部材５０の突出部には図示しない入口管路が接続され、同様にポンプ室部材４８の突出部には図示しない出口管路が接続される。この入口管路と出口管路とは、適当な柔軟性を持った樹脂チューブ等で構成されている。
【００６９】
次に、本実施形態のポンプ内部の流路について説明する。図示しない入口管路から流入した流体は、圧力調整室５０ｂからポンプ室４８ａに流入する。圧力調整室５０ｂのポンプ室４８ａへの流路は、徐々に縮小され約φ０．５ｍｍの穴となりポンプ室４８ａへ連通している。この圧力調整室５０ｂとポンプ室４８ａとの境界部には、１５μｍのステンレス鋼薄板で形成されたリード弁（流体抵抗要素）５４がチェック弁として設置され、ポンプ室４８ａから圧力調整室５０ｂへの逆流を防止している。
【００７０】
ポンプ室４８ａは、細管部４８ｂが開口する接続部分と、ダイアフラム４６上部の扁平形状の圧縮部分で構成される。ポンプ室４８ａから出た流体は、細管部４８ｂ、出口接続管路４８ｃを通り、図示しない接続管路に送出される。
【００７１】
（ポンプの動作）
次に、本実施形態のポンプ２０の動作について説明する。まず、流路のイナータンス値Ｌを定義する。イナータンス値Ｌは、流路の断面積をＳ、流路の長さをｌ、作動流体の密度をρとした場合に、Ｌ＝ρ×ｌ／Ｓで与えられる。流路の差圧をΔＰ、流路を流れる流量をＱとした場合に、イナータンス値Ｌを用いて流路内流体の運動方程式を変形することで、ΔＰ＝Ｌ×ｄＱ／ｄｔという関係が導き出される。
【００７２】
つまりイナータンス値Ｌとは、単位圧力が流量の時間変化に与える影響度合いを示しており、イナータンス値Ｌが大きいほど流量の時間変化が小さく、イナータンス値Ｌが小さいほど流量の時間変化が大きくなる。
【００７３】
また、複数の流路の並列接続や、複数の形状が異なる流路の直列接続に関する合成イナータンス値は、個々の流路のイナータンス値を、電気回路におけるインダクタンスの並列接続、直列接続と同様に合成して算出すればよい。具体的には、複数の流路を並列接続した場合の合成イナータンス値は、電気回路におけるインダクタンスの並列接続と同様に合成して求められる。また、複数の形状が異なる流路の直列接続した場合の合成イナータンス値は、電気回路におけるインダクタンスの直列接続と同様に合成して求められる。
【００７４】
また、流路に柔軟部等の圧力調整要素がある場合は、合成イナータンス値は圧力調整要素まで考慮すればよい。したがって本実施形態のポンプにおいて、入口流路の合成イナータンス値は、圧力調整要素である圧力調整板５２からリード弁５４までの合成イナータンス値となる。一方、出口流路の合成イナータンス値は、細管部４８ｂと出口接続管路４８ｃのイナータンス値の合計となる。出口流路は入口流路に比較して、流路の長さも長く、流路の断面積も小さいため、出口流路の合成イナータンス値は入口流路よりはるかに大きくなっている。
【００７５】
（第２の実施形態）
（冷却システムの構成）
図５は、本実施形態に係る冷却システム９の概略構成を示す模式図である。本実施形態の説明においては第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７６】
本実施形態の冷却システム（冷却装置）９は、冷却媒体Ｘを介して発熱体Ｈを冷却するためのものであり、図５に示すように、流体流動部材（チューブ）（循環流路）１８、分岐流路（第２流路）１９、ポンプ２０、及び受熱部２２を備えて構成されている。これは第１の実施形態における放熱部、冷却媒体冷却部、モーター制御部、温度センサー、及び温度管理部を省略した構成である。すなわち、流体流動部材１８、分岐流路１９、及びポンプ２０の熱を自然冷却により放熱する構成である。この場合には、流体流動部材１８、分岐流路１９、及びポンプ２０をプロジェクター内部における通風状態の良いところに設置することが好ましい。
【００７７】
（変形例１）
図６（Ａ）は、本変形例に係る分岐流路を示す断面図である。本変形例は、上記実施形態の分岐流路１９を循環管路１８に沿って這わした構成である。これにより、分岐流路１９のレイアウトが循環管路１８に沿って平らになるので、プロジェクターの小型化が図れる。
【００７８】
（変形例２）
図６（Ｂ）は、本変形例に係る分岐流路を示す断面図である。本変形例は、上記実施形態の分岐流路１９をポンプ２０周りに巻いた構成である。これにより、分岐流路１９のレイアウトがポンプ２０周りに沿って近づくので、プロジェクターの小型化が図れる。
【００７９】
（その他変形例）
上記実施形態では、透過型の液晶パネル（液晶ライトバルブ１２）を採用していたが、これに限らず、反射型の液晶パネルを採用してもよく、あるいは、ディジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インスツルメント社の商標）を採用してもよい。
【００８０】
上記実施形態では、液晶ライトバルブ１２を３枚設けた構成としていたが、これに限らず、１枚のみの液晶ライトバルブ１２を設ける構成としてもよい。
【００８１】
上記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクターの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側の投射を行うリアタイプのプロジェクターにも適用可能である。
【００８２】
上記実施形態では、プロジェクターを採用したが、これに限らず、その他の電子機器、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えたパーソナルコンピューター、プリンター、あるいは医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置）等に本実施形態に係る冷却システムを採用してもよい。
【００８３】
上記実施形態においては、冷却媒体冷却部２６がファン駆動モーター３４及びファン３６から構成されているものとして説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではなく、冷却媒体冷却部２６としてペルチェ素子等を用いることもできる。
【符号の説明】
【００８４】
２…プロジェクター ４…外装筐体 ６…光学装置 ８，９…冷却システム（冷却装置） １０…光学装置 １０Ｒ…Ｒ色光用ＬＥＤモジュール １０Ｇ…Ｇ色光用ＬＥＤモジュール １０Ｂ…Ｂ色光用ＬＥＤモジュール １２…液晶ライトバルブ １４…クロスダイクロイックプリズム １６…投射レンズ １８…流体流動部材（チューブ）（循環流路） １９…分岐流路（第２流路） ２０…ポンプ ２１…可動部 ２２…受熱部 ２３…第２液体 ２４…放熱部 ２５…高粘度ゲル状流体（封止材） ２６…冷却媒体冷却部 ２７…センサー ２８…モーター制御部 ２９…通気孔 ３０…温度センサー ３２…温度管理部 ３４…ファン駆動モーター ３６…ファン ３８…圧電素子ケース ４０…ケース底板 ４２…積層型圧電素子 ４４…端板 ４６…ダイアフラム ４８…ポンプ室部材 ４８ａ…ポンプ室 ４８ｂ…細管部 ４８ｃ…出口接続管路（出口流路） ５０…入口流路部材 ５０ａ…入口流路 ５０ｂ…圧力調整室 ５２…圧力調整板（圧力調整要素） ５４…リード弁（流体抵抗要素）。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発熱するデバイスや加温されたデバイスの熱量を液体の冷却媒体によって吸熱することによってデバイス等の冷却対象物を冷却する小型の冷却装置が提案されている。
【０００３】
例えば、供給される信号に対する応答性が高く調光に優れた固体発光光源を備えるプロジェクターが提案されている。このような固体発光光源（発熱体）は、電流の供給量に比例して発光量が増加するが、同じように発熱量も増加するため、大きな電流を供給した場合には、自らの熱によって破損したり、短命化したりしてしまう。このため、上述の冷却装置によって固体発光光源を冷却することによって、固体発光光源の破損を抑止しかつ長寿命化を図ることが提案されている。
【０００４】
ところで、このような冷却装置は、具体的には、固体発光光源等の発熱源を冷却するための冷却媒体と、発熱源が発熱した熱量を吸熱することによって高温化された冷却媒体を冷却する冷却媒体冷却手段を備えている。そして、このような冷却装置においては、冷却の低騒音化及び省電力化の観点から、発熱体の発熱量に見合った分だけ冷却媒体冷却手段を駆動することが好ましい。
【０００５】
例えば、特許文献１には、冷却用液体（冷却媒体）が循環機構によって常時循環され、その結果、冷却槽内の温度のムラが解消される技術が開示されている。このような技術によれば、固体発光光源の破壊を気にすることなく、固体発光光源にかける電流・電圧を大幅に上げることができるようになり、その結果、スクリーン輝度を大幅に上げることができる。また、プロジェクター装置の大型化を招くことがなく、また、冷却用液体の液量を増加させることができる。さらに、冷却機構により、加熱された冷却用液体の熱を効率良く外部に放熱することができ、冷却用液体の冷却効率の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４２４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、電子機器などに設けられる半導体モジュールを冷却する上記特許文献１のような液冷ジャケットは、冷却水の漏洩を防止するために密閉系に形成されている（図７（Ａ）参照）。しかし、密閉系循環流路は、図７（Ｂ）に示すように、ポンプが動作すると密閉系循環流路の構成要素が流路の流体抵抗によって増加した圧力で変形し容積が拡大する。その拡大の度合いは上流側ほど下流側の流路抵抗の影響が加味されるため大きくなる。したがって、そのまま駆動を続けると供給側圧力が負圧となりポンプ特性が低下する。その結果、ポンプは冷却水を安定して循環させることができなくなり、発熱する機器を安定的に冷却することが困難になる虞がある。
この拡大の度合いは、以下に示すとおりである。
まず循環流路系全体に一定圧ΔＰを印加したときの流路系全体の容積増加量をΔＶとする。
次に、循環流路系に所望の流量を流す場合におけるポンプ出口流路側の圧力とポンプ入口側流路の圧力差をＰｓとする。循環流路にそって下流に行くにしたがって循環流路内の圧力は減少し、ポンプ入口側流路ではＰｓ＝０となる。このとき、循環流路全体の流体量が一定だとすると、循環流路の上流側すなわちポンプ出口流路側では、循環流路が変形し体積がＶｄ増加する。それに伴って、下流側では流体の不足が生じて負圧になるのである。
この負圧を発生させずに、ポンプ入口側流路の圧力をポンプ駆動前と同じに保つには、式１のような条件を満たす容積調整室が必要である。式に１／２が乗ぜられているのは、下流側に行くにしたがって循環流路の圧力は減少し変形による容積の増加が少なくなるからである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］ピストン又は可動壁を駆動することによって容積が変更可能なポンプ室と、前記ポンプ室へ流体を流入させる入口流路と、前記ポンプ室から流体を流出させる出口流路と、前記入口流路と前記ポンプ室との間に、前記入口流路を開閉する流体抵抗要素と、を備えるポンプと、前記出口流路から前記入口流路へ流体を循環させる循環流路と、前記循環流路の前記出口流路より前記入口流路に近い箇所に、前記ポンプ室に流入する流体の圧力を調整させる第２流路と、を備え、前記第２流路の調整容量は、前記循環流路の流体の圧力増分をΔＰ、その時の該循環流路の体積増分をΔＶ、流体を循環させたときの該循環流路の前記出口流路側の圧力をＰSとしたときに、式
【００１０】
【数１】
を満たす調整容量ＶBであることを特徴とする冷却装置。
【００１１】
これによれば、第２流路を循環流路の入口流路側に取り付けることで、入口流路と出口流路とのポンプ駆動による圧力がほぼ同一となるため、循環流路系の構成要素の変形によるポンプ前後の循環流路中の流体体積の偏りが発生しないので、安定して流体を循環させることができるため、安定して熱源を冷却することができる。
【００１２】
［適用例２］上記冷却装置であって、前記循環流路及び前記第２流路は、互いに連結されていることを特徴とする冷却装置。
【００１３】
これによれば、循環流路と第２流路とを互いに連結させることで、容易に安定して液体を循環させることができる。
【００１４】
［適用例３］上記冷却装置であって、前記第２流路の少なくとも１つの他端は、流路内の流体圧力と大気圧との圧力差に対応して移動することが可能な可動部を備えることを特徴とする冷却装置。
【００１５】
これによれば、可動部の位置により、循環流路内の流量（圧力）を測定できる。
【００１６】
［適用例４］上記冷却装置であって、前記流体が第１液体であって、前記可動部は、前記第１液体と相分離可能な第２液体と、該第２液体を封止する封止材とを備えることを特徴とする冷却装置。
【００１７】
これによれば、封止材により第２流路からの第１流体の漏れを防止できる。
【００１８】
［適用例５］上記冷却装置であって、前記可動部の可動位置をセンシングするセンサーをさらに備えることを特徴とする冷却装置。
【００１９】
これによれば、可動部の可動位置をセンシングするセンサーにより、循環流路内の流量（圧力）を容易に測定できる。
【００２０】
［適用例６］上記に記載の冷却装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
【００２１】
これによれば、固体発光光源の破壊を気にすることなく、固体発光光源にかける電流・電圧を大幅に上げることができるようになり、その結果、スクリーン輝度を大幅に上げることができる。また、冷却機構により、加熱された冷却用液体の熱を効率良く外部に放熱することができ、冷却用液体の冷却効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図。
【図２】第１の実施形態に係る冷却システムの概略構成を示す模式図。
【図３】第１の実施形態に係る分岐流路を示す断面図。
【図４】第１の実施形態に係るポンプを示す断面図。
【図５】第２の実施形態に係る冷却システムの概略構成を示す模式図。
【図６】変形例に係る分岐流路を示す断面図。
【図７】従来の冷却システムを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本実施形態に係る冷却装置、プロジェクター、及び冷却方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２４】
（第１の実施形態）
（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の概略構成を示す模式図である。本実施形態に係るプロジェクター２は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン（図示略）上に拡大投射するものである。このプロジェクター２は、外装筐体４と、光学装置６と、冷却システム（冷却装置）８とで大略構成されている。
【００２５】
なお、図１において、図示は省略するが、外装筐体４内において、光学装置６及び冷却システム８以外の空間には、プロジェクター２の構成部材に電力を供給する電源ユニットや、プロジェクター２全体を制御する制御装置等が配置される。
【００２６】
外装筐体４は、光学装置６及び冷却システム８等を内部に収納配置する筐体である。なお、図示は省略するが、この外装筐体４には、プロジェクター２外部の空気を内部に導入するための吸気口や、プロジェクター２内部で温められた空気を排出するための排気口が形成されている。
【００２７】
光学装置６は、光源から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像（カラー画像）を形成し、形成したカラー画像を拡大投射する。この光学装置６は、図１に示すように、発熱体としての光源装置１０と、光変調装置としての３つの液晶ライトバルブ１２と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム１４と、投射光学装置としての投射レンズ１６等を備える。
【００２８】
光源装置１０は、前記制御装置による制御の下、点灯し、液晶ライトバルブ１２に向けて光束を射出する。これら光源装置１０は、図１に示すように、Ｒ色光を射出するＲ色光用ＬＥＤ（Light Emitting Diode）モジュール１０Ｒと、Ｇ色光を射出するＧ色光用ＬＥＤモジュール１０Ｇと、Ｂ色光を射出するＢ色光用ＬＥＤモジュール１０Ｂとで構成される。
【００２９】
これらＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、略同様の構成であり、具体的な図示は省略するが、Ｓｉ基板上に固体発光素子である複数のＬＥＤ素子が配列形成されている。なお、ＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを構成するＬＥＤ素子は、結晶の種類及び添加物等が異なるように形成されたものであり、それぞれＲ色光、Ｇ色光、Ｂ色光を発する。
【００３０】
なお、光源装置１０としては、上述したＬＥＤモジュールに限らず、その他の構成、例えば、レーザーダイオードや、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子、シリコン発光素子等の各種固体発光素子を採用してもよい。
【００３１】
３つの液晶ライトバルブ１２は、透過型の液晶パネルであり、前記制御装置からの駆動信号に基づいて、液晶セル（図示略）に封入された液晶分子の配列を変化させ、各ＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出された各色光を、それぞれ透過若しくは遮断することにより画像情報に応じた各光学像をクロスダイクロイックプリズム１４に射出する。
【００３２】
クロスダイクロイックプリズム１４は、各液晶ライトバルブ１２から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム１４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、互いに対向する各液晶ライトバルブ１２から射出された各色光を反射し、投射レンズ１６に対向する液晶ライトバルブ１２から射出された色光を透過する。このようにして、各液晶ライトバルブ１２にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。
【００３３】
投射レンズ１６は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。そして、この投射レンズ１６は、クロスダイクロイックプリズム１４から射出されたカラー画像を図示しないスクリーン上に拡大投射する。
【００３４】
なお、光源装置１０と液晶ライトバルブ１２との間に、他の光学素子、例えば、光源装置１０から射出された色光の偏光方向を略一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子や、光源装置１０から射出された色光の面内照度を均一化するロッドインテグレーターや複数の小レンズがマトリクス状に配設されたレンズアレイ等の均一照明光学素子等を配設しても構わない。
【００３５】
冷却システム８は、具体的には後述するが、冷却媒体（流体）Ｘを循環させ、該冷却媒体Ｘにより各ＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを冷却する装置である。なお、本実施形態では、ＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを冷却する構成としているが、これに限らず、液晶ライトバルブ１２等のプロジェクター２内部の他の構成部材を冷却する構成としても構わない。
【００３６】
また、冷却システム８は、図１に示すように、各ＬＥＤモジュール１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対応して、３つで構成されている。なお、３つの冷却システム８は、同様の構成であるので、以下では、１つの冷却システム８のみを説明する。
【００３７】
（冷却システムの構成）
図２は、本実施形態に係る冷却システム８の概略構成を示す模式図である。本実施形態の冷却システム８は、冷却媒体Ｘを介して発熱体Ｈを冷却するためのものであり、図２に示すように、流体流動部材（チューブ）（循環流路）１８、分岐流路（第２流路）１９、ポンプ２０、受熱部２２、放熱部２４、冷却媒体冷却部２６、モーター制御部２８、温度センサー３０、及び温度管理部３２を備えて構成されている。なお、本実施形態の冷却媒体Ｘとしては、液体が用いられている。
【００３８】
流体流動部材１８は、冷却媒体Ｘの循環流路を形成するものであり、環状に形状設定されている。そして、流体流動部材１８の途中部位にポンプ２０、受熱部２２、及び放熱部２４が配置されている。流体流動部材１８は出口接続管路４８ｃから入口流路５０ａへ流体を循環させる。
【００３９】
分岐流路１９は、流体流動部材１８の入口流路５０ａ側に設けられている。分岐流路１９は、ポンプ室４８ａに流入する冷却媒体Ｘの圧力を一定に保つ。
【００４０】
ポンプ２０は、流体流動部材１８内の冷却媒体Ｘに対して流れを付与するものである。
【００４１】
受熱部２２は、発熱体Ｈに対して接触配置されるものであり、金属等の熱伝達率の高い材料によって形成されている。そして、この受熱部２２において発熱体Ｈの熱量が冷却媒体Ｘに吸熱されることで、発熱体Ｈが冷却される。
【００４２】
放熱部２４は、発熱体Ｈの熱量を吸熱することによって高温化された冷却媒体Ｘを放熱させるためのものであり、本実施形態においては、ラジエタとして構成されている。
【００４３】
冷却媒体冷却部２６は、冷却媒体Ｘを冷却するためのものであり、本実施形態においては、ファン駆動モーター３４及びファン３６を備える冷却ファンによって構成されている。
【００４４】
ファン駆動モーター３４は、ファン３６を駆動するためのモーターであり、このファン駆動モーター３４によってファン３６が回転駆動されることによって、風が生じ、放熱部２４を介して冷却媒体Ｘの熱量が放熱されることで、冷却媒体Ｘが冷却される。
【００４５】
モーター制御部２８は、発熱体Ｈに供給される信号である所定信号に基づく信号に基づいて冷却媒体冷却部２６を制御するものであり、具体的には、ファン駆動モーター３４を制御することによって、ファン３６の回転数を制御する。
【００４６】
温度センサー３０は、発熱体Ｈの近傍に配置され、発熱体Ｈの温度を測定可能に配置されており、温度管理部３２に接続されている。
【００４７】
そして、温度管理部３２は、温度センサー３０から供給される測定信号に基づいて、信号としてモーター制御部２８に供給する。
【００４８】
次に、上述のように構成された本実施形態に係る冷却システム８の動作（冷却方法）について説明する。まず、前提として、本実施形態に係る冷却システム８においては、ポンプ２０が一定駆動されており、一定の流速で冷却媒体Ｘが流体流動部材１８内を循環しているものとする。その際、分岐流路１９は、ポンプ室４８ａに流入する冷却媒体Ｘの圧力を調整させている。
【００４９】
そして、冷却媒体Ｘは、流体流動部材１８内を循環する過程で、受熱部２２において発熱体Ｈから熱量を吸熱し、放熱部２４において発熱体Ｈから吸熱した熱量を放熱することによって冷却された後、再び循環して、受熱部２２において発熱体Ｈから熱量を吸熱する。
【００５０】
このような一連の流れの中で、温度管理部３２には、発熱体Ｈの現在の温度状況が温度センサー３０を介して入力される。そして、信号としてモーター制御部２８に供給される。
【００５１】
（分岐流路）
図３は、本実施形態に係る分岐流路を示す断面図である。入口流路５０ａ側に、分岐した分岐流路１９が設けられている。これにより、大気圧を利用して入口流路５０ａ側のポンプ特性が負圧になることを防止する。分岐流路１９の材質は、気密性が高く、内部の冷却媒体が揮散しない材質が望ましい。分岐流路１９は、透明部材であってもよい。これにより内部の視認性がよくなる。分岐流路１９内の水頭の位置は、ポンプ２０より高い位置にあってもよい。分岐流路１９はポンプ２０に近い方がよい。これにより小型化できる。
【００５２】
分岐流路１９はポンプ吐出側の体積増加分以上の容積が望ましい。分岐流路１９の調整容量は、流体流動部材１８（全体）の流体の圧力増分をΔＰ、その時の流体流動部材１８（全体）の体積増分をΔＶ、流体を循環させたときの流体流動部材１８の出口接続管路４８ｃ側の流体の圧力をＰSとしたときに、式
【００５３】
【数２】
を満たす調整容量ＶBである。
【００５４】
分岐流路１９には、冷却媒体（第１液体）Ｘと、冷却媒体Ｘの界面と接触して可動部２１と、が収容されている。可動部２１は第２液体２３と、高粘度ゲル状流体（封止材）２５を備えている。高粘度ゲル２５は、分岐流路１９からの冷却媒体Ｘの漏れ及び蒸発防止のために封入されている（水性ボールペンの液栓と同様）。分岐流路１９には、高粘度ゲル２５が冷却媒体Ｘに溶解防止のため、高粘度ゲル２５と冷却媒体Ｘとの間に第２液体２３が設けられている。冷却システム８は、可動部２１の可動位置をセンシングするセンサー２７を備えている。これにより、循環流路１８内の流量（圧力）を容易に測定できる。
【００５５】
分岐流路１９は空気流通路としての通気孔２９が形成されており、分岐流路１９内の高粘度ゲル２５の後部に外気を連通させている。分岐流路１９の内壁面は、高粘度ゲル２５の移動を円滑なものとなるように、また、高粘度ゲル２５の層が移動するに際して壁面に付着して残存してしまう高粘度ゲル２５を極力少なく、ただし、内壁面との間に層の切れ目が形成されない程度のものとしている。
【００５６】
第２液体２３及び高粘度ゲル２５は、分岐流路１９内を移動することで、マーカーとして使用できる。
【００５７】
高粘度ゲル２５は、平均分子量６３０のポリブテンを基材とし、粘弾性を付与し透明性を有するものであるが、基材として、平均分子量３００〜３７００で低分子量のポリブテンやαオレフィンなどが好適に使用できる。
【００５８】
また、高粘度ゲル２５は、実質的に冷却媒体Ｘと相溶しないものであることが望ましいので、冷却媒体Ｘに油性冷却媒体を使用する場合には、水を媒体とした水性系の高粘度ゲル２５を使用することができる。ただし、水性系の高粘度ゲル２５は気体透過性が高くなったり、乾燥しやすかったりするので、さらにその上に有機溶剤を媒体とした油性系の逆流・透過・乾燥防止剤組成物の層を形成してもよく、両者の間に板状の蓋部材を配置するなどすることもできる。なお、可動部２１はプラスチックであってもよい。
【００５９】
次に、上述した分岐流路１９の動作を説明する。入口流路５０ａ側に分岐した分岐流路１９が設けられている。分岐流路１９の内部は冷却媒体Ｘで満たされている。ポンプ２０を駆動をすると循環流路１８の体積変化分、分岐流路１９内の冷却媒体Ｘの水頭が下がる（図３（Ａ）から図３（Ｂ）に変化する）。
【００６０】
本実施形態では、ポンプ２０の入口流路５０ａの圧力がポンプ動作後も負圧にならず、安定して冷却媒体Ｘを循環させることができるため、安定して熱源を冷却することができる。その他、例えば高粘度ゲル２５の位置により、循環流路１８内の流量（圧力）を測定する効果を期待できる。つまり、分岐流路１９の高粘度ゲル２５の移動量＝体積の減少分は、出口接続管路４８ｃ側（高圧側）の循環流路１８の圧力による変形量に等しいと考えることができる。循環流路１８の変形量や冷却媒体Ｘの圧縮量と、圧力との相関を取るのは容易である。したがって、高粘度ゲル２５の移動量から、出口接続管路４８ｃ側の圧力を求めることができる。さらに、出口接続管路４８ｃ側の圧力が求まれば、循環流路１８の流路抵抗から循環流路１８を流れる流量を求めることができる。
【００６１】
また、長期間の使用時、何らかの原因によって循環流路１８内部の冷却媒体Ｘが失われるような現象が起こる場合、駆動前の水頭位置で冷却媒体Ｘの補充、またはポンプ２０の交換の目安等が指示できる。
【００６２】
（ポンプの構成）
図４は、本実施形態に係わるポンプ２０を示す断面図である。積層型圧電素子の保持部材である圧電素子ケース３８の下部には、ケース底板４０が溶接によって堅固に固定されている。ポンプの駆動源である積層型圧電素子４２の上面には端板４４が予め接着され、積層型圧電素子ユニットを構成し、前記圧電素子ケース３８内部に固定される。この固定は、積層型圧電素子４２の下面と前記ケース底板４０上面の接着による。
【００６３】
積層型圧電素子４２の固定後、圧電素子ケース３８の上面と端板４４の上面は研削加工によって、同一平面に加工している。この加工の際に、積層型圧電素子４２には、駆動時における積層型圧電素子４２の駆動電圧の中心値が印加される。したがって、積層型圧電素子４２と端板４４との上面には、積層型圧電素子４２への電圧がかけられていない状態では段差が発生する。
【００６４】
研削加工後、端板４４と圧電素子ケース３８との双方に、ダイアフラム４６が接着される。ダイアフラム４６は、厚さ２０μｍのステンレス鋼薄板で形成されているが、端板４４と圧電素子ケース３８とに接着した下面とは反対側にあたる上面は樹脂皮膜を付けてある。このダイアフラム４６を圧電素子ケース３８との間に挟む形でポンプ室部材４８が取り付けられている。圧電素子ケース３８とポンプ室部材４８のダイアフラム４６の外周固定部の内周部の形状とは、圧電素子ケース３８の方が若干大きくなっている。
【００６５】
ポンプ室部材４８は、ポンプ室４８ａ、細管部４８ｂ、出口接続管路（出口流路）４８ｃがその内部に形成されている。圧電素子ケース３８とポンプ室部材４８との固定は、図示しないビスで行われている。ポンプ室部材４８の上部には、入口流路部材５０が嵌合され、図示しないビスによって固定されている。ポンプ室４８ａはダイアフラム４６が駆動されることによって容積が変更される。出口接続管路４８ｃはポンプ室４８ａから流体を流出させる。
【００６６】
開放されている入口流路部材５０の上面は、柔軟かつガスバリア性の高い圧力調整板（圧力調整要素）５２によって封止されている。圧力調整板５２はバッファーである圧力調整室５０ｂの容積を調整させる。圧力調整板５２はその形状を変化させることで圧力調整室５０ｂの容積を調整させる。圧力調整板５２は、柔軟性を有する部材で形成されている。圧力調整板５２の材質としては、柔軟性とガスバリア性とを両立するために、金属（例えばステンレス、アルミニウム等）薄膜と樹脂との複合材料等が好ましい。また、ＰＶＣフィルムを圧力調整室５０ｂの天井に貼り付けたもの又はシリコン樹脂等、柔らかいチューブでもよい。圧力調整板５２の表面は伸縮自在な折り目或いは同心円状の波状が付いていてもよいし、蛇腹構造に形成されていてもよい。蛇腹構造は螺旋状であっても夫々が独立した蛇腹であってもよい。
【００６７】
リード弁５４は入口流路５０ａとポンプ室４８ａとの間に設けられ、入口流路５０ａを開閉させる。
【００６８】
入口流路５０ａはポンプ室４８ａへ流体を流入させる。入口流路５０ａが設けられた入口流路部材５０の突出部には図示しない入口管路が接続され、同様にポンプ室部材４８の突出部には図示しない出口管路が接続される。この入口管路と出口管路とは、適当な柔軟性を持った樹脂チューブ等で構成されている。
【００６９】
次に、本実施形態のポンプ内部の流路について説明する。図示しない入口管路から流入した流体は、圧力調整室５０ｂからポンプ室４８ａに流入する。圧力調整室５０ｂのポンプ室４８ａへの流路は、徐々に縮小され約φ０．５ｍｍの穴となりポンプ室４８ａへ連通している。この圧力調整室５０ｂとポンプ室４８ａとの境界部には、１５μｍのステンレス鋼薄板で形成されたリード弁（流体抵抗要素）５４がチェック弁として設置され、ポンプ室４８ａから圧力調整室５０ｂへの逆流を防止している。
【００７０】
ポンプ室４８ａは、細管部４８ｂが開口する接続部分と、ダイアフラム４６上部の扁平形状の圧縮部分で構成される。ポンプ室４８ａから出た流体は、細管部４８ｂ、出口接続管路４８ｃを通り、図示しない接続管路に送出される。
【００７１】
（ポンプの動作）
次に、本実施形態のポンプ２０の動作について説明する。まず、流路のイナータンス値Ｌを定義する。イナータンス値Ｌは、流路の断面積をＳ、流路の長さをｌ、作動流体の密度をρとした場合に、Ｌ＝ρ×ｌ／Ｓで与えられる。流路の差圧をΔＰ、流路を流れる流量をＱとした場合に、イナータンス値Ｌを用いて流路内流体の運動方程式を変形することで、ΔＰ＝Ｌ×ｄＱ／ｄｔという関係が導き出される。
【００７２】
つまりイナータンス値Ｌとは、単位圧力が流量の時間変化に与える影響度合いを示しており、イナータンス値Ｌが大きいほど流量の時間変化が小さく、イナータンス値Ｌが小さいほど流量の時間変化が大きくなる。
【００７３】
また、複数の流路の並列接続や、複数の形状が異なる流路の直列接続に関する合成イナータンス値は、個々の流路のイナータンス値を、電気回路におけるインダクタンスの並列接続、直列接続と同様に合成して算出すればよい。具体的には、複数の流路を並列接続した場合の合成イナータンス値は、電気回路におけるインダクタンスの並列接続と同様に合成して求められる。また、複数の形状が異なる流路の直列接続した場合の合成イナータンス値は、電気回路におけるインダクタンスの直列接続と同様に合成して求められる。
【００７４】
また、流路に柔軟部等の圧力調整要素がある場合は、合成イナータンス値は圧力調整要素まで考慮すればよい。したがって本実施形態のポンプにおいて、入口流路の合成イナータンス値は、圧力調整要素である圧力調整板５２からリード弁５４までの合成イナータンス値となる。一方、出口流路の合成イナータンス値は、細管部４８ｂと出口接続管路４８ｃのイナータンス値の合計となる。出口流路は入口流路に比較して、流路の長さも長く、流路の断面積も小さいため、出口流路の合成イナータンス値は入口流路よりはるかに大きくなっている。
【００７５】
（第２の実施形態）
（冷却システムの構成）
図５は、本実施形態に係る冷却システム９の概略構成を示す模式図である。本実施形態の説明においては第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７６】
本実施形態の冷却システム（冷却装置）９は、冷却媒体Ｘを介して発熱体Ｈを冷却するためのものであり、図５に示すように、流体流動部材（チューブ）（循環流路）１８、分岐流路（第２流路）１９、ポンプ２０、及び受熱部２２を備えて構成されている。これは第１の実施形態における放熱部、冷却媒体冷却部、モーター制御部、温度センサー、及び温度管理部を省略した構成である。すなわち、流体流動部材１８、分岐流路１９、及びポンプ２０の熱を自然冷却により放熱する構成である。この場合には、流体流動部材１８、分岐流路１９、及びポンプ２０をプロジェクター内部における通風状態の良いところに設置することが好ましい。
【００７７】
（変形例１）
図６（Ａ）は、本変形例に係る分岐流路を示す断面図である。本変形例は、上記実施形態の分岐流路１９を循環管路１８に沿って這わした構成である。これにより、分岐流路１９のレイアウトが循環管路１８に沿って平らになるので、プロジェクターの小型化が図れる。
【００７８】
（変形例２）
図６（Ｂ）は、本変形例に係る分岐流路を示す断面図である。本変形例は、上記実施形態の分岐流路１９をポンプ２０周りに巻いた構成である。これにより、分岐流路１９のレイアウトがポンプ２０周りに沿って近づくので、プロジェクターの小型化が図れる。
【００７９】
（その他変形例）
上記実施形態では、透過型の液晶パネル（液晶ライトバルブ１２）を採用していたが、これに限らず、反射型の液晶パネルを採用してもよく、あるいは、ディジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インスツルメント社の商標）を採用してもよい。
【００８０】
上記実施形態では、液晶ライトバルブ１２を３枚設けた構成としていたが、これに限らず、１枚のみの液晶ライトバルブ１２を設ける構成としてもよい。
【００８１】
上記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクターの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側の投射を行うリアタイプのプロジェクターにも適用可能である。
【００８２】
上記実施形態では、プロジェクターを採用したが、これに限らず、その他の電子機器、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えたパーソナルコンピューター、プリンター、あるいは医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置）等に本実施形態に係る冷却システムを採用してもよい。
【００８３】
上記実施形態においては、冷却媒体冷却部２６がファン駆動モーター３４及びファン３６から構成されているものとして説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではなく、冷却媒体冷却部２６としてペルチェ素子等を用いることもできる。
【符号の説明】
【００８４】
２…プロジェクター ４…外装筐体 ６…光学装置 ８，９…冷却システム（冷却装置） １０…光学装置 １０Ｒ…Ｒ色光用ＬＥＤモジュール １０Ｇ…Ｇ色光用ＬＥＤモジュール １０Ｂ…Ｂ色光用ＬＥＤモジュール １２…液晶ライトバルブ １４…クロスダイクロイックプリズム １６…投射レンズ １８…流体流動部材（チューブ）（循環流路） １９…分岐流路（第２流路） ２０…ポンプ ２１…可動部 ２２…受熱部 ２３…第２液体 ２４…放熱部 ２５…高粘度ゲル状流体（封止材） ２６…冷却媒体冷却部 ２７…センサー ２８…モーター制御部 ２９…通気孔 ３０…温度センサー ３２…温度管理部 ３４…ファン駆動モーター ３６…ファン ３８…圧電素子ケース ４０…ケース底板 ４２…積層型圧電素子 ４４…端板 ４６…ダイアフラム ４８…ポンプ室部材 ４８ａ…ポンプ室 ４８ｂ…細管部 ４８ｃ…出口接続管路（出口流路） ５０…入口流路部材 ５０ａ…入口流路 ５０ｂ…圧力調整室 ５２…圧力調整板（圧力調整要素） ５４…リード弁（流体抵抗要素）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン又は可動壁を駆動することによって容積が変更可能なポンプ室と、前記ポンプ室へ流体を流入させる入口流路と、前記ポンプ室から流体を流出させる出口流路と、前記入口流路と前記ポンプ室との間に、前記入口流路を開閉する流体抵抗要素と、を備えるポンプと、
前記出口流路から前記入口流路へ流体を循環させる循環流路と、
前記循環流路の前記出口流路より前記入口流路に近い箇所に、前記ポンプ室に流入する流体の圧力を調整させる第２流路と、
を備え、
前記第２流路の調整容量は、前記循環流路の流体の圧力増分をΔＰ、その時の該循環流路の体積増分をΔＶ、流体を循環させたときの該循環流路の前記出口流路側の圧力をＰSとしたときに、式
【数１】
を満たす調整容量ＶBであ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、
前記循環流路及び前記第２流路は、互いに連結されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の冷却装置において、
前記第２流路の少なくとも１つの他端は、流路内の流体圧力と大気圧との圧力差に対応して移動することが可能な可動部を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷却装置において、
前記流体が第１液体であって、
前記可動部は、前記第１液体と相分離可能な第２液体と、該第２液体を封止する封止材とを備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の冷却装置において、
前記可動部の可動位置をセンシングするセンサーをさらに備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷却装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１】
ピストン又は可動壁を駆動することによって容積が変更可能なポンプ室と、前記ポンプ室へ流体を流入させる入口流路と、前記ポンプ室から流体を流出させる出口流路と、前記入口流路と前記ポンプ室との間に、前記入口流路を開閉する流体抵抗要素と、を備えるポンプと、
前記出口流路から前記入口流路へ流体を循環させる循環流路と、
前記循環流路の前記出口流路より前記入口流路に近い箇所に、前記ポンプ室に流入する流体の圧力を調整させる第２流路と、
を備え、
前記第２流路の調整容量は、前記循環流路の流体の圧力増分をΔＰ、その時の該循環流路の体積増分をΔＶ、流体を循環させたときの該循環流路の前記出口流路側の圧力をＰSとしたときに、式
【数１】
を満たす調整容量ＶBであ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、
前記循環流路及び前記第２流路は、互いに連結されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の冷却装置において、
前記第２流路の少なくとも１つの他端は、流路内の流体圧力と大気圧との圧力差に対応して移動することが可能な可動部を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷却装置において、
前記流体が第１液体であって、
前記可動部は、前記第１液体と相分離可能な第２液体と、該第２液体を封止する封止材とを備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の冷却装置において、
前記可動部の可動位置をセンシングするセンサーをさらに備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷却装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６７６１３（Ｐ２０１２−６７６１３Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１０５２３（Ｐ２０１０−２１０５２３）
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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