專利名稱：冷卻單元的制造方法、冷卻單元、光學(xué)裝置以及投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻單元的制造方法、冷卻單元、光學(xué)裝置以及投影機(jī)。
背景技術(shù)：
作為使用了冷卻流體的冷卻單元，有具備下述結(jié)構(gòu)的冷卻板的冷卻單元，即在相對(duì)組裝的一對(duì)金屬板的內(nèi)表面之間配置了作為冷卻液流路的金屬管的結(jié)構(gòu)。該冷卻板，通過在一對(duì)金屬板的至少一方上形成比金屬管還大的管收納槽，將金屬管和一對(duì)金屬板組裝為整體而制造。并且，在該制造過程中，在上述組裝后向金屬管內(nèi)提供加壓流體，使該管的直徑擴(kuò)大從而使金屬管與管收納槽緊密接觸(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開2002-156195號(hào)公報(bào)在上述冷卻單元的制造方法中，通過使管收納槽相對(duì)于金屬板的結(jié)合面形成倒錐狀，在金屬管的直徑擴(kuò)大時(shí)使金屬管擠入該槽的邊緣部分(底切部，アンダ一カット部)而將金屬板和金屬管結(jié)合在一起。
然而，在上述制造方法中，在上述底切部的形成時(shí)需要進(jìn)行使用特殊的刀具的切削加工，難以實(shí)現(xiàn)低成本化。
另外，為了使金屬管良好地緊密接觸在收納槽內(nèi)，必須將金屬管的直徑擴(kuò)大工序分為多次反復(fù)進(jìn)行，需要很多的時(shí)間。
進(jìn)而，如果金屬管的直徑較小，則管的直徑擴(kuò)大較難，另外，管的變形量很容易產(chǎn)生不均勻，因此管與收納槽之間會(huì)產(chǎn)生空隙，其結(jié)果容易招致冷卻板的冷卻能力的低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供適合于低成本化和小型化的冷卻單元的制造方法、冷卻單元、光學(xué)裝置以及投影機(jī)。
本發(fā)明的第1制造方法，是制造具備在內(nèi)部流過冷卻流體的冷卻板的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述冷卻板具有在中間夾著流過冷卻流體的冷卻管而使一對(duì)板狀構(gòu)件相對(duì)配置的結(jié)構(gòu)；該制造方法包括在上述一對(duì)板狀構(gòu)件的至少一方的對(duì)向面上形成收納上述冷卻管的槽部的槽部形成工序；將上述冷卻管收納在上述槽部并將上述一對(duì)板狀構(gòu)件互相結(jié)合的結(jié)合工序；和將熱傳導(dǎo)材料填充在上述槽部和上述冷卻管之間的間隙的填充工序。
在由上述第1制造方法所制造的冷卻單元中，在板狀構(gòu)件的槽部和冷卻管互相接觸的部分，板狀構(gòu)件和冷卻管被直接地?zé)徇B接；在產(chǎn)生間隙的部分，兩者經(jīng)由熱傳導(dǎo)材料而被間接地?zé)徇B接。
即，在該第1制造方法中，不必使冷卻管的直徑擴(kuò)大，就可以使板狀構(gòu)件和冷卻管熱連接。由于不需要冷卻管的直徑擴(kuò)大工序，因此可以大幅度地縮短制造時(shí)間，另外，也可以優(yōu)選應(yīng)用于小直徑的冷卻管。
從而，該第1制造方法優(yōu)選應(yīng)用于低成本化和小型化。
另外，在由上述第1制造方法制造的冷卻單元中，由于板狀構(gòu)件的槽部和冷卻管被熱連接，因此與板狀構(gòu)件相接觸的被冷卻物體的熱量通過在冷卻管內(nèi)流過的冷卻流體而被帶走。在冷卻板的內(nèi)部配設(shè)了冷卻管的構(gòu)造，由于用于形成冷卻流體的通路的接合部較少即可，因此流體泄漏的危險(xiǎn)較小，另外由于形成有液流方向均勻且圓滑的流路，因此配管阻力較小。
熱傳導(dǎo)材料的熱導(dǎo)率優(yōu)選為3W/(m·K)或以上，更優(yōu)選為5W/(m·K)或以上。當(dāng)熱傳導(dǎo)材料的熱導(dǎo)率不足3W/(m·K)時(shí)，則板狀構(gòu)件的熱量難以向冷卻管移動(dòng)，因而不是所優(yōu)選的。另外，如果熱傳導(dǎo)材料的熱導(dǎo)率為5W/(m·K)或以上，則板狀構(gòu)件的熱量會(huì)向冷卻管良好地移動(dòng)。
在上述第1制造方法中，例如，上述熱傳導(dǎo)材料可以為包含混合有金屬材料的樹脂材料、混合有碳材料的樹脂材料以及熱熔材料中的至少一種的結(jié)構(gòu)。
此時(shí)，上述熱傳導(dǎo)材料優(yōu)選在上述冷卻板的使用溫度范圍內(nèi)具有彈性。
通過使熱傳導(dǎo)材料具有彈性，熱傳導(dǎo)材料相應(yīng)于伴隨著熱變形等而產(chǎn)生的板狀構(gòu)件和冷卻管的間隙的變化而伸縮，可以穩(wěn)定地維持板狀構(gòu)件和冷卻管的熱連接。
另外，在上述槽部形成工序中，可以使用鑄造法或鍛造法形成上述槽部。鑄造法和鍛造法與使用切削加工的槽部的形成相比，容易實(shí)現(xiàn)由批量化生產(chǎn)帶來的低成本化。
另外，在上述槽部形成工序中，還可以在上述槽部的內(nèi)表面和/或上述一對(duì)板狀構(gòu)件的至少一方的對(duì)向面上，形成至少暫時(shí)收納上述熱傳導(dǎo)材料的輔助槽。
通過上述輔助槽，可以相應(yīng)于板狀構(gòu)件和冷卻管的間隙的容積來適當(dāng)調(diào)整熱傳導(dǎo)材料的配置量，穩(wěn)定地維持板狀構(gòu)件和冷卻管間的熱連接。
另外，在上述填充工序中，可以使上述熱傳導(dǎo)材料軟化且流動(dòng)而進(jìn)行上述熱傳導(dǎo)材料的填充。
此時(shí)，例如，通過由保持上述一對(duì)板狀構(gòu)件的物體進(jìn)行的加熱和/或上述冷卻管內(nèi)的高溫流體的流動(dòng)，使上述熱傳導(dǎo)材料軟化。
通過使熱傳導(dǎo)材料軟化且流動(dòng)，可以在上述間隙的整個(gè)區(qū)域內(nèi)都填充熱傳導(dǎo)材料。
另外，在上述結(jié)合工序中，使用由螺紋件(螺釘)等進(jìn)行的緊固、粘結(jié)、焊接以及配合等機(jī)械結(jié)合中的至少一種。
通過使用這些方法，可以將一對(duì)板狀構(gòu)件互相結(jié)合。
也可以由上述熱傳導(dǎo)材料的粘結(jié)力得到上述一對(duì)板狀構(gòu)件之間的結(jié)合力的至少一部分。
本發(fā)明的第2制造方法，是制造具備在內(nèi)部流過冷卻流體的冷卻板的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述冷卻板具有在中間夾著流過冷卻流體的冷卻管而使一對(duì)板狀構(gòu)件相對(duì)配置的結(jié)構(gòu)；該制造方法具有下述工序，即在將上述冷卻管配置于上述一對(duì)板狀構(gòu)件中的第1板狀構(gòu)件上的狀態(tài)下，使用熔點(diǎn)比該冷卻管低的材料，通過成型而在該冷卻管的周圍形成第2板狀構(gòu)件的工序。
在該第2制造方法中，通過成型在該冷卻管的周圍形成第2板狀構(gòu)件，由此使第2板狀構(gòu)件和冷卻管緊密接合且將它們熱連接。由于模仿冷卻管的外形而形成第2板狀構(gòu)件，因此板狀構(gòu)件和冷卻管良好地接觸，可以實(shí)現(xiàn)第2板狀構(gòu)件和冷卻管間的熱傳遞性的提高，另外，也可以優(yōu)選應(yīng)用于直徑較小的冷卻管。
因此，該第2制造方法優(yōu)選應(yīng)用于低成本化和小型化。
此時(shí)，例如，通過隨著上述第2板狀構(gòu)件的成型使上述第1板狀構(gòu)件和上述第2板狀構(gòu)件結(jié)合在一起，可以將各板狀構(gòu)件和冷卻管互相熱連接。
另外，在由上述第2制造方法制造的冷卻單元中，與上述第1制造方法相同，板狀構(gòu)件和冷卻管被熱連接，與板狀構(gòu)件相接觸的被冷卻物體的熱量通過在冷卻管內(nèi)流過的冷卻流體而被帶走。在冷卻板的內(nèi)部配設(shè)了冷卻管的構(gòu)造，由于用于形成冷卻流體的通路的接合部較少即可，因此流體泄漏的危險(xiǎn)較小，另外由于形成有液流方向均勻且圓滑的流路，因此配管阻力較小。
在上述第2制造方法中，例如，上述第1板狀構(gòu)件由金屬材料或樹脂材料構(gòu)成，上述第2板狀構(gòu)件由樹脂材料構(gòu)成。
例如，上述樹脂材料可以為包含混合有金屬材料的樹脂材料以及混合有碳材料的樹脂材料中的至少一種的結(jié)構(gòu)。
此時(shí)，熱膨脹系數(shù)優(yōu)選為在上述冷卻管和上述一對(duì)板狀構(gòu)件的各板狀構(gòu)件之間為相同程度。
由此，通過由熱傳導(dǎo)性高的樹脂材料構(gòu)成至少一方的板狀構(gòu)件，可以實(shí)現(xiàn)冷卻單元的輕量化。另外，通過使冷卻管和一對(duì)板狀構(gòu)件的各板狀構(gòu)件之間的熱膨脹系數(shù)為相同程度，在硬化收縮時(shí)或成型后，可以防止在各板狀構(gòu)件和冷卻管之間形成由熱變形量的差所引起的間隙，穩(wěn)定地維持它們的熱連接。
另外，在上述第2制造方法中，可以設(shè)為進(jìn)一步包括下述工序的結(jié)構(gòu)，即在上述冷卻管與上述一對(duì)板狀構(gòu)件的至少一方之間的間隙中填充熱傳導(dǎo)材料的工序。
由此，通過熱傳導(dǎo)材料的填充，可以實(shí)現(xiàn)板狀構(gòu)件和冷卻管之間的熱傳遞性的提高。
熱傳導(dǎo)材料的熱導(dǎo)率優(yōu)選為3W/(m·K)或以上，更優(yōu)選為5W/(m·K)或以上。如果熱傳導(dǎo)材料的熱導(dǎo)率不足3W/(m·K)，則板狀構(gòu)件的熱量難以向冷卻管移動(dòng)，因而不是所優(yōu)選的。另外，如果熱傳導(dǎo)材料的熱導(dǎo)率為5W/(m·K)或以上，則板狀構(gòu)件的熱量會(huì)向冷卻管良好地移動(dòng)。
此時(shí)，例如，上述熱傳導(dǎo)材料包含混合有金屬材料的樹脂材料、混合有碳材料的樹脂材料以及熱熔材料中的至少一種。
另外，上述熱傳導(dǎo)材料優(yōu)選在上述冷卻板的使用溫度范圍內(nèi)具有彈性。
通過使熱傳導(dǎo)材料具有彈性，熱傳導(dǎo)材料相應(yīng)于伴隨著熱變形等所產(chǎn)生的板狀構(gòu)件和冷卻管之間的間隙的變化而伸縮，可以穩(wěn)定地維持板狀構(gòu)件和冷卻管之間的熱連接。
另外，在上述第1板狀構(gòu)件上，優(yōu)選形成有與上述間隙相連通且至少暫時(shí)收納上述熱傳導(dǎo)材料的輔助槽。。
通過上述輔助槽，熱傳導(dǎo)材料的配置量可以相應(yīng)于第1板狀構(gòu)件和冷卻管之間的間隙的容積而作適當(dāng)調(diào)整，可以穩(wěn)定地維持第1板狀構(gòu)件和冷卻管之間的熱連接。
另外，也可以使上述熱傳導(dǎo)材料軟化并流動(dòng)而進(jìn)行上述熱傳導(dǎo)材料的填充。
此時(shí)，例如可以通過上述第2板狀構(gòu)件成型時(shí)的熱量和/或上述冷卻管內(nèi)的高溫流體的流動(dòng)，來使上述熱傳導(dǎo)材料軟化。
通過使上述熱傳導(dǎo)材料軟化并流動(dòng)，可以在上述間隙的整個(gè)區(qū)域內(nèi)填充熱傳導(dǎo)材料。
本發(fā)明的第3制造方法，是制造具備在內(nèi)部流過冷卻流體的冷卻板的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述冷卻板具有在板狀構(gòu)件的內(nèi)部配置有流過冷卻流體的冷卻管的結(jié)構(gòu)；該制造方法包括使用熔點(diǎn)比上述冷卻管低的材料，通過成型而在上述冷卻管的周圍形成上述板狀構(gòu)件的工序。
在該第3制造方法中，通過成型在冷卻管的周圍形成板狀構(gòu)件，使板狀構(gòu)件和冷卻管緊密接合且將板狀構(gòu)件和冷卻管熱連接。由于模仿冷卻管的外形而形成板狀構(gòu)件，因此板狀構(gòu)件和冷卻管良好地接觸，可以實(shí)現(xiàn)板狀構(gòu)件和冷卻管間的熱傳遞性的提高，另外，也可以優(yōu)選應(yīng)用于直徑較小的冷卻管。
從而，該第3制造方法可優(yōu)選應(yīng)用于低成本化和小型化。
另外，在通過上述第3制造方法所制造的冷卻單元中，與上述第1制造方法相同，板狀構(gòu)件和冷卻管被熱連接，與板狀構(gòu)件相接觸的被冷卻物體的熱量通過流過冷卻管內(nèi)的冷卻流體而被帶走。在冷卻板的內(nèi)部配設(shè)了冷卻管的構(gòu)造，由于用于形成冷卻流體的通路的接合部較少即可，因此流體泄漏的危險(xiǎn)較小，另外由于形成有液流方向均勻且圓滑的流路，因此配管阻力較小。
在上述第3制造方法中，例如，上述冷卻管和上述板狀構(gòu)件都由金屬材料構(gòu)成。
此時(shí)，優(yōu)選上述板狀構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)比上述冷卻管高。
例如，可以設(shè)為上述冷卻管由銅合金構(gòu)成，上述板狀構(gòu)件由鋁合金或鎂合金構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
通過使板狀構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)比冷卻管高，在板狀構(gòu)件硬化收縮時(shí)，板狀構(gòu)件的收縮量比冷卻管大，因此可以防止在板狀構(gòu)件和冷卻管之間形成間隙，穩(wěn)定地維持兩者的熱連接。
另外，在上述第3制造方法中，例如，上述冷卻管由金屬材料構(gòu)成，上述板狀構(gòu)件由熱傳導(dǎo)性高的樹脂材料構(gòu)成。
此時(shí)，熱膨脹系數(shù)優(yōu)選在上述冷卻管和上述板狀構(gòu)件之間為同等程度。
例如，上述樹脂材料可以制成包含混合有金屬材料的樹脂材料以及混合有碳材料的樹脂材料中的至少一種的結(jié)構(gòu)。
通過由熱傳導(dǎo)性高的樹脂材料構(gòu)成板狀構(gòu)件，可以實(shí)現(xiàn)冷卻單元的輕量化。另外，通過使熱膨脹系數(shù)在冷卻管和板狀構(gòu)件之間為相同程度，可以防止在成型后在板狀構(gòu)件和冷卻管之間形成間隙，穩(wěn)定地維持兩者的熱連接。
本發(fā)明的冷卻單元的特征在于通過上述的制造方法來制造。
根據(jù)該冷卻單元，可以實(shí)現(xiàn)低成本化和小型化。
本發(fā)明的光學(xué)裝置，是包括根據(jù)圖像信息調(diào)制從光源射出的光束來形成光學(xué)像的光調(diào)制元件而構(gòu)成的光學(xué)裝置，其特征在于，至少在由上述制造方法所制造的冷卻單元上安裝上述光調(diào)制元件。
根據(jù)該光學(xué)裝置，可以實(shí)現(xiàn)低成本化和小型化以及冷卻的高效化。
本發(fā)明的投影機(jī)的特征在于，包括光源裝置；光學(xué)裝置，在該光學(xué)裝置中，至少在由上述制造方法所制造的冷卻單元上安裝有根據(jù)圖像信息調(diào)制從上述光源裝置射出的光束來形成光學(xué)像的光調(diào)制元件；和放大投射由上述光學(xué)裝置所形成的光學(xué)像的投射光學(xué)裝置。
根據(jù)該投影機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)低成本化和小型化以及冷卻的高效化。


圖1(A)是表示冷卻單元的結(jié)構(gòu)的俯視圖，(B)是(A)中所示的A-A剖視圖；圖2是放大表示板狀構(gòu)件的槽部的局部剖視圖；圖3是表示冷卻單元的制造方法的一例的說明圖；圖4是表示板狀構(gòu)件的結(jié)合時(shí)的樣子的一例的視圖；圖5是表示使用了螺紋件的板狀構(gòu)件的結(jié)合的樣子的視圖；圖6是表示冷卻單元的制造方法的變形例的說明圖；圖7是表示輔助槽的其他的方式例的視圖；圖8是表示輔助槽的其他的方式例的視圖；圖9是表示在冷卻管上形成輔助槽的例子的視圖；圖10是表示在冷卻管上形成輔助槽的例子的視圖；圖11是表示在冷卻管上形成輔助槽的例子的視圖；圖12是表示第2冷卻單元的剖視圖；圖13是表示第2冷卻單元的制造方法的說明圖；圖14是表示第2冷卻單元的變形例的剖視圖；
圖15是表示第2冷卻單元的變形例的剖視圖；圖16是表示第3冷卻單元的剖視圖；圖17是表示第3冷卻單元的制造方法的說明圖；圖18是示意性地表示投影機(jī)的概略結(jié)構(gòu)的視圖；圖19是從上方側(cè)觀察投影機(jī)內(nèi)的一部分的立體圖；圖20是從下方觀察投影機(jī)內(nèi)的光學(xué)裝置和液冷單元的立體圖；圖21是表示光學(xué)裝置的整體結(jié)構(gòu)的立體圖；圖22是表示支路罐(槽)的整體結(jié)構(gòu)的立體圖；圖23是表示集流罐的整體結(jié)構(gòu)的立體圖；圖24是表示光學(xué)裝置的紅色光用的面板結(jié)構(gòu)的局部立體圖；圖25是液晶面板保持框的分解立體圖；圖26(A)是液晶面板保持框的組裝正視圖，(B)是(A)中所示的A-A剖視圖；圖27(A)是入射側(cè)偏振片保持框的組裝正視圖，(B)是(A)中所示的B-B剖視圖；圖28(A)是射出側(cè)偏振片保持框的組裝正視圖，(B)是(A)中所示的C-C剖視圖；圖29是表示光學(xué)裝置中的冷卻流體的液流的配管系統(tǒng)圖；圖30是表示配管系統(tǒng)的變形例的視圖；圖31是表示配管系統(tǒng)的其他變形例的視圖。
標(biāo)號(hào)說明A...照明光軸；1...投影機(jī)；2...外裝殼體；3...空冷裝置；4...光學(xué)單元；5...投射透鏡(投射光學(xué)系統(tǒng))；10、105、106...冷卻單元；11...光學(xué)元件；12、13...板狀構(gòu)件(框狀構(gòu)件)；14...冷卻管；44...光學(xué)裝置；46...液冷單元；122、132...槽部；123、133...對(duì)向面；140...熱傳導(dǎo)材料；160...輔助槽；165...貫通孔(卡合部)；168...孔部；411...光源單元；416...光源燈；441、441R、441G、441B...液晶面板(光學(xué)元件)；442...入射側(cè)偏振片(光學(xué)元件)；443...射出側(cè)偏振片(光學(xué)元件)；444...交叉分色棱鏡；445...液晶面板保持框；4451、4452...框狀構(gòu)件；4451B、4452B...槽部；446...入射側(cè)偏振片保持框；4461、4462...框狀構(gòu)件；4461B、4462B...槽部；447...射出側(cè)偏振片保持框；4471、4472...框狀構(gòu)件；4471B、4472B...槽部；461...主槽；462...流體壓送部；463...元件冷卻管；4631R...液晶面板冷卻管；4632R...入射側(cè)偏振片冷卻管；4633R...射出側(cè)偏振片冷卻管；464...支路罐；465...匯流罐；466...散熱器；4662...散熱片；467...軸流扇具體實(shí)施方式
(第1實(shí)施例)下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施例進(jìn)行說明。另外，在各圖中，為了將各構(gòu)成要素設(shè)為可在圖上辨認(rèn)出的大小，根據(jù)需要，使其縮小縮小比例與實(shí)際有所不同。
(第1冷卻單元)圖1(A)是表示冷卻單元10的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖1(B)是圖1(A)中所示的A-A剖視圖。
如圖1(A)和圖1(B)所示，冷卻單元10，是保持透過型光學(xué)元件11的外周邊緣且冷卻該光學(xué)元件11的部件，包括保持光學(xué)元件11的一對(duì)板狀構(gòu)件12、13和由一對(duì)板狀構(gòu)件12、13所夾持的冷卻管14。
作為光學(xué)元件11，除了液晶面板、偏振片，還可以應(yīng)用相位差板、視角補(bǔ)償板等各種光學(xué)元件。另外，不限于透過型，本發(fā)明也可以應(yīng)用于反射型光學(xué)元件。進(jìn)而，不限于光學(xué)元件，本發(fā)明也可以應(yīng)用于其他物體的冷卻。另外，對(duì)于將本發(fā)明的冷卻板應(yīng)用于液晶面板和偏振片的冷卻結(jié)構(gòu)，在后面進(jìn)行詳細(xì)說明。
板狀構(gòu)件12、13分別為俯視大致矩形狀的框體，并分別具有與光學(xué)元件11的光束透過區(qū)域相對(duì)應(yīng)的矩形的開口部121、131和用于收納冷卻管14的槽部122、132。板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13將冷卻管14夾在中間而互相對(duì)地配置。作為板狀構(gòu)件12、13，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁(234W/(m·K))、鎂(156W/(m·K))或其合金(鋁合金(大約100W/(m·K))、低比重鎂合金(大約50W/(m·K))等，除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。另外，板狀構(gòu)件12、13不限于金屬材料，也可以是熱導(dǎo)率高的(例如5W/(m·K)或以上)的其他材料(樹脂材料等)。
冷卻管14，由例如具有環(huán)狀斷面并沿其中心軸線延伸的導(dǎo)管或管道構(gòu)成，相應(yīng)于板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132的平面形狀而彎折加工。作為冷卻管14，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁(234W/(m·K))、銅(398W/(m·K))、不銹鋼(16W/(m·K)(奧氏體類))或其合金、除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。另外，冷卻管14不限于金屬材料，也可以是熱導(dǎo)率高的(例如5W/(m·K)或以上)的其他材料(樹脂材料等)。
具體地，冷卻管14，如圖1(A)和(B)所示，在光學(xué)元件11的外周邊緣部(周緣部)的外側(cè)，沿著光學(xué)元件11的外周邊緣部配置在大致整個(gè)周長(zhǎng)上。即，在板狀構(gòu)件12、13的各對(duì)向面123、133(內(nèi)表面，結(jié)合面)上，沿著開口部121、131的邊緣部、在大致整個(gè)周長(zhǎng)上形成有大致半圓狀斷面的槽部122、132，槽部122和槽132具有互相大致鏡面對(duì)稱的形狀關(guān)系。而且，在將冷卻管14收納在各槽部122、132內(nèi)的狀態(tài)下，板狀構(gòu)件12、13彼此互相接合在一起。在本例中，冷卻管14為圓形導(dǎo)管，其外徑為與光學(xué)元件11的厚度相同的程度。
圖2是放大表示板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132的部分剖視圖。
如圖2所示，各板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132和冷卻管14具有大致相同形狀的外形部分(半圓斷面形狀)以互相組裝在一起。相對(duì)于冷卻管14的外形，槽部122、132的直徑大致相同或形成得稍大。例如，相對(duì)于冷卻管14的外徑尺寸，槽部122、132的內(nèi)徑尺寸形成為正公差。并且，在組裝在一起的時(shí)候等所產(chǎn)生的槽部122、132和冷卻管14之間的間隙中填充有熱傳導(dǎo)材料140。
作為熱傳導(dǎo)材料140，可以優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體。具體地，例如可以使用混合有金屬材料的樹脂材料、混合有碳材料的樹脂材料以及熱熔材料等。熱傳導(dǎo)材料140的熱導(dǎo)率優(yōu)選為3W/(m·K)或以上，更優(yōu)選為5W/(m·K)或以上。熱熔材料的熱導(dǎo)率通常為5W/(m·K)或以上。在混合有金屬材料或碳材料的樹脂材料中，有熱導(dǎo)率為3W/(m·K)或以上的材料，也有熱導(dǎo)率為10W/(m·K)或以上的材料。作為一例，有Cool polymers社制的產(chǎn)品D2(注冊(cè)商標(biāo))(LCP樹脂+熱傳導(dǎo)用材料混煉，15W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)10×10-6/K)，RS007(注冊(cè)商標(biāo))(PPS樹脂+熱傳導(dǎo)用材料混煉，3.5W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)20×10-6/K)。
板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13使用由螺紋件等進(jìn)行的緊固、粘結(jié)、焊接以及配合等機(jī)械結(jié)合中的至少一種而結(jié)合。為了低成本化和緊湊化，可以優(yōu)選使用簡(jiǎn)易的結(jié)合方法。另外，也可以是通過熱傳導(dǎo)材料140的粘結(jié)力而獲得板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13的結(jié)合力的至少一部分的結(jié)構(gòu)。
返回到圖1，在冷卻管14的一端配設(shè)有冷卻流體的流入部(入)，在另一端配設(shè)有流出部(出)。冷卻管14的流入部和流出部分別連接在冷卻流體循環(huán)用的配管上。另外，在冷卻流體的通路上，分別配設(shè)有圖中未示出的流體壓送部、各種槽容器、散熱器等流體循環(huán)用的設(shè)備。
從流入部(入)流入冷卻管14內(nèi)的冷卻流體，沿著光學(xué)元件11的外周邊緣在大致整個(gè)周長(zhǎng)上流動(dòng)，從流出部(出)流出。另外，該冷卻流體在冷卻管14內(nèi)流動(dòng)的時(shí)候，從光學(xué)元件11帶走熱量。即，光學(xué)元件11的熱量經(jīng)由板狀構(gòu)件12、13向冷卻管14的冷卻流體傳遞而向外部輸送。
在本例中，在各板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132和冷卻管14互相接觸的部分，板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14直接熱連接，在產(chǎn)生了間隙的部分，兩者經(jīng)由熱傳導(dǎo)材料140間接熱連接。即，板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14之間的熱傳遞由熱傳導(dǎo)材料140輔助完成，實(shí)現(xiàn)了板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14之間的熱傳遞性的提高。另外，由于冷卻管14是沿著光學(xué)元件11的外周邊緣部而配置在大致整個(gè)周長(zhǎng)上，因此可以實(shí)現(xiàn)傳熱面積的擴(kuò)大。因此，通過流過冷卻管14內(nèi)的冷卻流體，可以有效地冷卻光學(xué)元件11。
在保持光學(xué)元件11的框體(板狀構(gòu)件12、13)的內(nèi)部配置了冷卻管14的構(gòu)造，由于用于形成冷卻流體的通路的接合部較少即可，因此流體泄漏的危險(xiǎn)較小，另外由于形成有液流方向均勻且圓滑的流路，因此配管阻力較小。特別是，在本例中，由于冷卻管14的斷面形狀保持大致圓形，因此液流的紊流較小。而且，在該構(gòu)造中，框體兼作光學(xué)元件11的保持裝置和冷卻裝置，其結(jié)果是，具有容易實(shí)現(xiàn)具備光學(xué)元件11的裝置的小型化的優(yōu)點(diǎn)。
(第1冷卻單元的制造方法)接下來，對(duì)上述冷卻單元10的制造方法進(jìn)行說明。
圖3是表示冷卻單元10的制造方法的一例的說明圖。該制造方法包括槽部形成工序、結(jié)合工序和填充工序。在本例中，填充工序包括在結(jié)合工序中。
首先，在槽部形成工序中，如圖3(a)所示，在一對(duì)板狀構(gòu)件12、13的各對(duì)向面123、133上，形成用于收納冷卻管的剖面大致半圓狀或剖面大致U字狀的槽部122、132。在該工序中，使用鑄造法(壓力鑄造法等)或鍛造法(冷鍛/熱鍛等)而整體形成具備槽部122(132)的板狀構(gòu)件12(13)。在鑄造法中，例如使熔融后的材料流入規(guī)定形狀的模子，并使其凝固而得到希望的形狀的板狀構(gòu)件。在鍛造法中，例如將材料構(gòu)件夾在一組模子之間，將其壓縮而得到希望的形狀的板狀構(gòu)件。通過使用鑄造法(壓力鑄造法等)或鍛造法(冷鍛/熱鍛等)，可以容易且低成本地形成這樣形狀的板狀構(gòu)件12、13，另外也優(yōu)選應(yīng)用于小型的物體中。另外，由于該板狀構(gòu)件12、13的形狀很簡(jiǎn)單，因此即使使用切削加工也可以容易且低成本地形成。
接下來，在結(jié)合工序(填充工序)中，如圖3(b)所示，將板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13相對(duì)配置，在各槽部122、132內(nèi)收納冷卻管14。此時(shí)，如圖4所示，也可以預(yù)先在板狀構(gòu)件12、13上設(shè)置定位用的凹部157和凸部158、并通過將兩者組合在一起，使板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13的平面相對(duì)位置定位。另外，在該收納之前，在槽部122、132的內(nèi)表面和/或冷卻管14的外表面上涂布熱傳導(dǎo)材料140。熱傳導(dǎo)材料140的涂布，可以使用旋轉(zhuǎn)涂布法、噴涂法、粘輥法、金屬型涂敷法、浸涂法或液滴吐出法等各種方法。
然后，在熱傳導(dǎo)材料140的涂布后，如圖3(b)所示，在將冷卻管14收納在各槽部122、132內(nèi)的狀態(tài)下，施加外力以使得板狀構(gòu)件12的對(duì)向面123和板狀構(gòu)件13的對(duì)向面133緊密結(jié)合。由此，在各板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132和冷卻管14之間的間隙中填充熱傳導(dǎo)材料140。其后，將板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13結(jié)合。該結(jié)合可以使用圖5所示那樣的由螺紋件159等進(jìn)行的緊固、粘結(jié)、焊接以及配合等機(jī)械結(jié)合的至少一種來進(jìn)行。在熱傳導(dǎo)材料140的粘結(jié)力充分大的時(shí)候，也可以省略粘結(jié)以外的由其他的方法進(jìn)行的結(jié)合。
在上述結(jié)合時(shí)，根據(jù)需要使熱傳導(dǎo)材料140軟化、流動(dòng)。例如，在熱傳導(dǎo)材料140具有熱可塑性的時(shí)候，在上述結(jié)合時(shí)加熱熱傳導(dǎo)材料140。此時(shí)，例如，經(jīng)由在上述結(jié)合時(shí)保持板狀構(gòu)件12、13的物體(夾具)來加熱板狀構(gòu)件12、13，或者使高溫流體在冷卻管14內(nèi)流動(dòng)。通過在板狀構(gòu)件12、13的結(jié)合時(shí)使熱傳導(dǎo)材料140軟化、流動(dòng)，在板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132和冷卻管14之間的間隙的整個(gè)區(qū)域都填充有熱傳導(dǎo)材料140。
通過以上工序，制造出具有將冷卻管14夾在中間并將一對(duì)板狀構(gòu)件12、13相對(duì)配置的結(jié)構(gòu)的冷卻構(gòu)造(冷卻板)。
然后，如前面的圖1所示，在板狀構(gòu)件12、13上固定光學(xué)元件11，同時(shí)通過將冷卻管14連接在冷卻流體的供給系統(tǒng)上而完成冷卻單元10。
如上所述，在本例的冷卻單元10的制造方法中，通過使用熱傳導(dǎo)材料140，可以不使冷卻管14的直徑擴(kuò)大，而將各板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14熱連接。由于不需要冷卻管14的直徑擴(kuò)大工序，因此可以大幅度縮短制造時(shí)間，另外也可以優(yōu)選應(yīng)用于直徑較小的冷卻管14。因此，根據(jù)該制造方法，可以實(shí)現(xiàn)所制造的冷卻單元10的低成本化和小型化。
另外，也可以在一對(duì)板狀構(gòu)件12、13互相結(jié)合后，在板狀構(gòu)件12、13的各槽部122、132和冷卻管14之間的間隙中填充(注入)熱傳導(dǎo)材料140。
另外，熱傳導(dǎo)材料140優(yōu)選在冷卻板(板狀構(gòu)件12、13)的使用溫度范圍內(nèi)具有彈性。通過熱傳導(dǎo)材料140具有彈性，熱傳導(dǎo)材料140相應(yīng)于伴隨著熱變形等而產(chǎn)生的板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14之間的間隙的變化而伸縮，可以穩(wěn)定地維持板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14的熱連接。
圖6是表示圖3的制造方法的變形例的說明圖。另外，對(duì)于具有與已經(jīng)說明過的元件相同的功能的構(gòu)成元件，標(biāo)以相同標(biāo)號(hào)，并省略或簡(jiǎn)化其說明。
在圖6的例子中，在板狀構(gòu)件13的對(duì)向面133上，形成至少暫時(shí)收納熱傳導(dǎo)材料140的輔助槽160。
即，在槽部形成工序中，在一方的板狀構(gòu)件12的對(duì)向面123上形成用于收納冷卻管14的槽部122，在另一方的板狀構(gòu)件13的對(duì)向面133上形成用于收納冷卻管14的槽部132和與槽部132相鄰設(shè)置的輔助槽160(圖6(a))。在板狀構(gòu)件13的對(duì)向面133上，輔助槽160在槽部132的兩外側(cè)與槽部132大致平行地形成，進(jìn)而，互相分離地配設(shè)多個(gè)輔助槽160。輔助槽160的形狀和其個(gè)數(shù)可根據(jù)熱傳導(dǎo)材料140的材質(zhì)特性等而適當(dāng)確定。通過使用鑄造法(壓力鑄造法等)或鍛造法(冷鍛/熱鍛等)，即使對(duì)于這樣形狀的板狀構(gòu)件13也可以容易且低成本地形成。另外，也可以在板狀構(gòu)件12的對(duì)向面123上設(shè)置同樣的輔助槽。
在結(jié)合工序(填充工序)中，在將冷卻管14收納于槽部122、132之前，在槽部122、132的內(nèi)表面和/或冷卻管14的外表面上涂布熱傳導(dǎo)材料140。然后，在熱傳導(dǎo)材料140的涂布后，在將冷卻管14收納在各槽部122、132內(nèi)的狀態(tài)下，施加外力以使得板狀構(gòu)件12的對(duì)向面123和板狀構(gòu)件13的對(duì)向面133緊密結(jié)合，由此，在各板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132和冷卻管14之間的間隙中填充熱傳導(dǎo)材料140(圖6(b))。此時(shí)，根據(jù)需要通過加熱等使熱傳導(dǎo)材料140軟化、流動(dòng)。熱傳導(dǎo)材料140的剩余部分在輔助槽160流動(dòng)并儲(chǔ)存。之后，將板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13結(jié)合。
在本例中，由于在板狀構(gòu)件13的對(duì)向面133上形成有輔助槽160，所以熱傳導(dǎo)材料140的剩余部分在輔助槽160儲(chǔ)存。通過設(shè)置熱傳導(dǎo)材料140的逸出部位，可以容易地使熱傳導(dǎo)材料140均勻地?cái)U(kuò)散，可以更可靠地將熱傳導(dǎo)材料140配置在板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132和冷卻管14之間的間隙的整個(gè)區(qū)域上。另外，在輔助槽160(或?qū)ο蛎?23、133之間的間隙)中配置的熱傳導(dǎo)材料140，具有提高板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13的熱連接性的功能。
另外，在熱傳導(dǎo)材料140具有粘結(jié)力的時(shí)候，通過擴(kuò)大熱傳導(dǎo)材料140的配置區(qū)域，板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13之間的粘結(jié)面積擴(kuò)大，由熱傳導(dǎo)材料140產(chǎn)生的板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13之間的粘結(jié)力提高。其結(jié)果是，可以省略由螺紋件等進(jìn)行的緊固等以外的方法進(jìn)行的結(jié)合。
另外，熱傳導(dǎo)材料140也可以在冷卻板(板狀構(gòu)件12、13)的使用溫度范圍內(nèi)具有流動(dòng)性。此時(shí)，在板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132和冷卻管14之間的間隙的容積伴隨著熱變形而變化的時(shí)候，通過熱傳導(dǎo)材料140在上述間隙和輔助槽160之間適當(dāng)移動(dòng)，來保持上述間隙內(nèi)的熱傳導(dǎo)材料140的填充狀態(tài)，穩(wěn)定地維持板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14之間的熱連接。此時(shí)，優(yōu)選采取用于防止熱傳導(dǎo)材料140的向外部的泄漏的手段。例如，也可以使用厭氧型以外的熱傳導(dǎo)材料，使得在與大氣相接觸的部分硬化，在內(nèi)部保持流動(dòng)性?；蛘?，也可以在內(nèi)側(cè)配置在上述使用溫度范圍內(nèi)具有流動(dòng)性的熱傳導(dǎo)劑，在外側(cè)配置硬化的其他的熱傳導(dǎo)材料。
圖7和圖8表示輔助槽160的其他的方式例。
在圖7的例子中，輔助槽160在板狀構(gòu)件12、13的各槽部122、132的內(nèi)表面上沿其軸線方向延伸形成。進(jìn)而，多個(gè)輔助槽160被配設(shè)成在槽部122、132的圓周方向上互相分離。
另外，在圖8的例子中，輔助槽160在板狀構(gòu)件12、13的各槽部122、132的內(nèi)表面上沿其圓周方向延伸形成。進(jìn)而，多個(gè)輔助槽160被配設(shè)成在槽部122、132的軸線方向上互相分離。另外，在圖8中，也可以以深度從槽部122(132)的底部向頂部逐漸變小的方式形成輔助槽160。
通過使用鑄造法(壓力鑄造法等)或鍛造法(冷鍛/熱鍛等)，即使對(duì)于這樣形狀的板狀構(gòu)件12、13也可以容易且低成本地形成。
在圖7和圖8的例子中，由于在板狀構(gòu)件12、13的各槽部122、132的內(nèi)表面上形成有輔助槽160，因此在填充熱傳導(dǎo)材料140時(shí)，熱傳導(dǎo)材料140的剩余部分很容易向輔助槽160移動(dòng)。其結(jié)果是，熱傳導(dǎo)材料140很容易均勻地?cái)U(kuò)散，熱傳導(dǎo)材料140可以更加可靠地配置在板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132和冷卻管14之間的間隙的整個(gè)區(qū)域內(nèi)。
另外，也可以在板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132和對(duì)向面123、133雙方上都設(shè)置輔助槽160。
圖9、圖10和圖11表示將輔助槽160形成在冷卻管14的外表面上的例子。
在圖9的例子中，輔助槽160在冷卻管14的外表面上沿其軸線方向延伸形成。進(jìn)而，多個(gè)輔助槽160被配設(shè)成在冷卻管14的圓周方向上互相分離。
在圖10的例子中，輔助槽160在冷卻管14的外表面上沿其圓周方向延伸形成。進(jìn)而，多個(gè)輔助槽160被配設(shè)成在冷卻管14的軸線方向上互相分離。
在圖11的例子中，輔助槽160螺旋狀地形成在冷卻管14的外表面上。
在圖9、圖10和圖11的例子中，由于在冷卻管14的外表面上形成有輔助槽160，因此在填充熱傳導(dǎo)材料140時(shí)，熱傳導(dǎo)材料140的剩余部分很容易向輔助槽160移動(dòng)。其結(jié)果是，熱傳導(dǎo)材料140很容易均勻地?cái)U(kuò)散，熱傳導(dǎo)材料140可以更加可靠地配置在板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132和冷卻管14之間的間隙的整個(gè)區(qū)域內(nèi)。
(第2實(shí)施例)接下來，參照附圖對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施例進(jìn)行說明。另外，在各圖中，為了將各構(gòu)成要素設(shè)為可在圖上辨認(rèn)出的大小，根據(jù)需要，使其縮小比例與實(shí)際有所不同。另外，對(duì)于具有與已經(jīng)說明過的元件相同的功能的構(gòu)成元件，標(biāo)以相同標(biāo)號(hào)，并省略或簡(jiǎn)化其說明。
(第2冷卻單元)圖12是表示本例的冷卻單元105的剖視圖。該冷卻單元105與圖1的冷卻單元10相同，是保持光學(xué)元件11的外周邊緣且冷卻該光學(xué)元件11的部件，包括保持光學(xué)元件11的一對(duì)板狀構(gòu)件12、13和由一對(duì)板狀構(gòu)件12、13所夾持的冷卻管14。
本例的冷卻單元105與圖1的冷卻單元10不同，一方的板狀構(gòu)件13是由鑲嵌成型加工所形成的。
作為板狀構(gòu)件13(第1板狀構(gòu)件)，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁(234W/(m·K))、鎂(156W/(m·K))或其合金(鋁合金(大約100W/(m·K))、低比重鎂合金(大約50W/(m·K)等)，除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。另外，板狀構(gòu)件13不限于金屬材料，也可以是熱導(dǎo)率高的(例如5W/(m·K)或以上)的其他材料(樹脂材料等)。
另一方面，作為板狀構(gòu)件12(第2板狀構(gòu)件)，使用的是熔點(diǎn)比板狀構(gòu)件13和冷卻管14低的樹脂材料。例如，可以使用混合有金屬材料的樹脂材料、混合有碳材料的樹脂材料等。樹脂材料的熱導(dǎo)率優(yōu)選為3W/(m·K)或以上，更優(yōu)選為5W/(m·K)或以上。在混合有金屬材料或碳材料的樹脂材料中，有熱導(dǎo)率為3W/(m·K)或以上的材料，也有熱導(dǎo)率為10W/(m·K)或以上的材料。作為一例，有Cool polymers社制的產(chǎn)品D2(注冊(cè)商標(biāo))(LCP樹脂+熱傳導(dǎo)用材料混煉，15W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)10×10-6/K)，RS007(注冊(cè)商標(biāo))(PPS樹脂+熱傳導(dǎo)用材料混煉，3.5W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)20×10-6/K)。
冷卻管14，由例如具有環(huán)狀的剖面并沿其中心軸線延長(zhǎng)的導(dǎo)管或管道構(gòu)成，相應(yīng)于板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132的平面形狀而彎折加工。作為冷卻管14，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁(234W/(m·K))、銅(398W/(m·K))、不銹鋼(16W/(m·K)(奧氏體類))或其合金、除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。
在這里，作為板狀構(gòu)件13(第1板狀構(gòu)件)、板狀構(gòu)件12(第2板狀構(gòu)件)和冷卻管14的材質(zhì)的組合，優(yōu)選為它們的熱膨脹系數(shù)為互相相同的程度。
作為一例，可以列舉板狀構(gòu)件13和冷卻管14由銅(熱膨脹系數(shù)16.6×10-6/K)或不銹鋼(奧氏體類，熱膨脹系數(shù)13.6×10-6/K)構(gòu)成，板狀構(gòu)件12由上述熱傳導(dǎo)性高的樹脂材料(熱膨脹系數(shù)10～20×10-6/K)構(gòu)成的組合。
在板狀構(gòu)件13的對(duì)向面133上，設(shè)置有收納冷卻管14的槽部132和作為卡合部的貫通孔165。貫通孔165，在與對(duì)向面133相反一側(cè)的開口附近，形成有面積朝向開口擴(kuò)大的錐狀的斜面165a。另外，也可以代替錐狀的開口部而設(shè)置具有高度差的開口部，貫通孔165的形狀和個(gè)數(shù)可以任意設(shè)定。而且，在板狀構(gòu)件12的鑲嵌成型時(shí)，通過該板狀構(gòu)件12的成型(成形)材料填充在板狀構(gòu)件13的貫通孔165的內(nèi)部，使得板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13結(jié)合在一起。通過該結(jié)合，板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14互相熱連接。
(第2冷卻單元的制造方法)接下來，對(duì)上述冷卻單元105的制造方法進(jìn)行說明。
圖13是表示冷卻單元105的制造方法的一例的說明圖。該制造方法包括槽部形成工序和結(jié)合工序。
首先，在槽部形成工序中，如圖13(a)所示，在板狀構(gòu)件13(第1板狀構(gòu)件)的對(duì)向面133上，形成用于收納冷卻管14的剖面大致半圓狀或剖面大致U字狀的槽部132和結(jié)合用的貫通孔165。如上所述，貫通孔165在與對(duì)向面133相反一側(cè)的開口附近，具有面積向開口擴(kuò)大的錐狀的斜面165a。在該工序中，使用鑄造法(壓力鑄造法等)或鍛造法(冷鍛/熱鍛等)而整體形成具備槽部132和貫通孔165的板狀構(gòu)件13。在鑄造法中，例如使熔融后的材料流入規(guī)定形狀的模子，并使其凝固而得到希望的形狀的板狀構(gòu)件。在鍛造法中，例如將材料構(gòu)件夾在一組模子之間，將其壓縮而得到希望的形狀的板狀構(gòu)件。通過使用鑄造法(壓力鑄造法等)或鍛造法(冷鍛/熱鍛等)，可以容易且低成本地形成這樣形狀的板狀構(gòu)件13，另外也優(yōu)選應(yīng)用于小型的物體。
接下來，在結(jié)合工序中，如圖13(b)所示，在將冷卻管14收納在板狀構(gòu)件13的槽部132內(nèi)的狀態(tài)下，通過鑲嵌成型加工形成板狀構(gòu)件12。即，在將冷卻管14收納在板狀構(gòu)件13的槽部132內(nèi)的狀態(tài)下將其固定在模子166上，將熔融后的材料供給模子166的內(nèi)部(例如澆注供給或噴射供給)，并使其凝固而得到希望的形狀的板狀構(gòu)件12。
在該成型過程中，模仿板狀構(gòu)件13和冷卻管14的外形而形成板狀構(gòu)件12，由此，在板狀構(gòu)件12的對(duì)向面123上形成具有與冷卻管14大致相同形狀的外形部分(半圓斷面形狀)的槽部122。另外，通過將板狀構(gòu)件12的成型材料填充在板狀構(gòu)件13的貫通孔165內(nèi)，該部分處于卡合狀態(tài)。其結(jié)果是，相對(duì)于板狀構(gòu)件13和冷卻管14，板狀構(gòu)件12保持緊密結(jié)合狀態(tài)，板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14互相熱連接。
另外，作為板狀構(gòu)件13(第1板狀構(gòu)件)、板狀構(gòu)件12(第2板狀構(gòu)件)和冷卻管14的材質(zhì)的組合，通過使用它們的熱膨脹系數(shù)為互相相同程度的材料，可以防止在板狀構(gòu)件12的硬化收縮時(shí)或成型后，在各板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14之間形成由熱變形量的差所引起的間隙，穩(wěn)定地維持它們的熱連接。
如上所述，在本例中，由于通過鑲嵌成型而將板狀構(gòu)件12形成在冷卻管14的周圍，因此模仿冷卻管14和板狀構(gòu)件13的外形而形成板狀構(gòu)件12，板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14互相良好地接觸。因此，即使對(duì)于小型的冷卻管14也可以實(shí)現(xiàn)各板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14之間的熱傳遞性的提高。另外，由于不需要直徑擴(kuò)大工序，因此不需要使用特殊的刀具的切削加工等復(fù)雜的加工。即，根據(jù)該制造方法，可以實(shí)現(xiàn)所制造的冷卻單元105的低成本化和小型化。
另外，在上述冷卻單元中，通過在板狀構(gòu)件13的槽部132和冷卻管14之間的間隙中填充熱傳導(dǎo)材料，可以實(shí)現(xiàn)板狀構(gòu)件13和冷卻管14之間的熱傳遞性的提高。
作為熱傳導(dǎo)材料，可以優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體。
具體地，例如可以使用混合有金屬材料的樹脂材料、混合有碳材料的樹脂材料以及熱熔材料等。熱傳導(dǎo)材料的熱導(dǎo)率優(yōu)選為3W/(m·K)或以上，更優(yōu)選為5W/(m·K)或以上。熱熔材料的熱導(dǎo)率通常為5W/(m·K)或以上。在混合了金屬材料或碳材料的樹脂材料中，有熱導(dǎo)率為3W/(m·K)或以上的材料，也有熱導(dǎo)率為10W/(m·K)或以上的材料。作為一例，有Cool polymers社制的產(chǎn)品D2(注冊(cè)商標(biāo))(LCP樹脂+熱傳導(dǎo)用材料混煉，15W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)10×10-6/K)，RS007(注冊(cè)商標(biāo))(PPS樹脂+熱傳導(dǎo)用材料混煉，3.5W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)20×10-6/K)。
熱傳導(dǎo)材料的填充可以如下述那樣實(shí)施，即，例如在將冷卻管14收納在板狀構(gòu)件13的槽部132內(nèi)之前，預(yù)先在板狀構(gòu)件13的槽部132的內(nèi)表面和/或冷卻管14的外表面上涂布熱傳導(dǎo)材料。熱傳導(dǎo)材料的涂布，可以使用旋轉(zhuǎn)涂布法、噴涂法、粘輥法、金屬型涂敷法、浸涂法或液滴吐出法等各種方法。
當(dāng)在熱傳導(dǎo)材料的涂布后將冷卻管14收納在板狀構(gòu)件13的槽部132內(nèi)時(shí)，在板狀構(gòu)件13的槽部132和冷卻管14互相接觸的部分，板狀構(gòu)件13和冷卻管14直接熱連接，在產(chǎn)生了間隙的部分，兩者經(jīng)由熱傳導(dǎo)材料間接熱連接。即，板狀構(gòu)件13和冷卻管14之間的熱傳遞由熱傳導(dǎo)材料輔助完成，實(shí)現(xiàn)了板狀構(gòu)件13和冷卻管14之間的熱傳遞性的提高。另外，當(dāng)熱傳導(dǎo)材料具有粘結(jié)力的時(shí)候，也可以將該力用作板狀構(gòu)件13和冷卻管14的結(jié)合力等。
另外，在上述結(jié)合時(shí)，可以根據(jù)需要使熱傳導(dǎo)材料軟化、流動(dòng)。如，在熱傳導(dǎo)材料具有熱可塑性的時(shí)候，在上述結(jié)合時(shí)將熱傳導(dǎo)材料加熱。此時(shí)，利用板狀構(gòu)件12成型時(shí)的熱量，或者使高溫流體在冷卻管14內(nèi)流動(dòng)。通過使熱傳導(dǎo)材料軟化、流動(dòng)，在板狀構(gòu)件13的槽部132和冷卻管14之間的間隙的整個(gè)區(qū)域都填充有熱傳導(dǎo)材料。
另外，熱傳導(dǎo)材料優(yōu)選在冷卻板(板狀構(gòu)件12、13)的使用溫度范圍內(nèi)具有彈性。通過熱傳導(dǎo)材料具有彈性，熱傳導(dǎo)材料相應(yīng)于伴隨著熱變形等而產(chǎn)生的板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14之間的間隙的變化而伸縮，可以穩(wěn)定地維持板狀構(gòu)件12、13和冷卻管14的熱連接。
圖14和圖15是表示圖12的冷卻單元105的變形例的說明圖。另外，對(duì)于具有與已經(jīng)說明過的元件相同的功能的構(gòu)成元件，標(biāo)以相同標(biāo)號(hào)，并省略或簡(jiǎn)化其說明。
如圖14和圖15所示，在本例中，在板狀構(gòu)件13的槽部132和冷卻管14之間的間隙中填充有熱傳導(dǎo)材料140。通過熱傳導(dǎo)材料140的填充，可以實(shí)現(xiàn)板狀構(gòu)件13和冷卻管14之間的熱傳遞性的提高。另外，在板狀構(gòu)件13的槽部132的內(nèi)表面上，形成有至少暫時(shí)收納熱傳導(dǎo)材料140的輔助槽160。
在圖14的例子中，與前面的圖7相同，在板狀構(gòu)件13的槽部132的內(nèi)表面上，形成有沿槽部132的軸線方向延伸且在圓周方向上互相分離地設(shè)置的多個(gè)輔助槽160。
在圖15的例子中，與前面的圖8相同，在板狀構(gòu)件13的槽部132的內(nèi)表面上，形成有沿槽部132的圓周方向延伸且在軸線方向上互相分離地設(shè)置的多個(gè)輔助槽160。在圖15的例子中，輔助槽160也可以具有深度從槽部132的底部向頂部逐漸變小的形狀。
在圖14或圖15的冷卻單元105的制造工序中，在槽部形成工序中，在板狀構(gòu)件13的對(duì)向面133上形成用于收納冷卻管14的槽部132，同時(shí)在槽部132的內(nèi)表面上形成輔助槽160。輔助槽160的形狀和其個(gè)數(shù)可相應(yīng)于熱傳導(dǎo)材料140的材質(zhì)特性等而適當(dāng)確定。通過使用鑄造法(壓力鑄造法等)或鍛造法(冷鍛/熱鍛等)，可以容易且低成本地形成這樣形狀的板狀構(gòu)件13。
另外，在結(jié)合工序中，在將冷卻管14收納于槽部132之前，在槽部132的內(nèi)表面和/或冷卻管14的外表面上涂布熱傳導(dǎo)材料140。在涂布熱傳導(dǎo)材料140之后，與圖13(b)的例子相同，在將冷卻管14收納在槽部132內(nèi)的狀態(tài)下，通過鑲嵌成型加工形成板狀構(gòu)件12。由此，板狀構(gòu)件12和板狀構(gòu)件13結(jié)合在一起，同時(shí)在板狀構(gòu)件13的槽部132和冷卻管14之間的間隙中填充有熱傳導(dǎo)材料140。此時(shí)，根據(jù)需要通過加熱等使熱傳導(dǎo)材料140軟化、流動(dòng)。熱傳導(dǎo)材料140的剩余部分流動(dòng)到輔助槽160并儲(chǔ)存。在熱傳導(dǎo)材料140為熱可塑性的情況下，可以在上述結(jié)合時(shí)加熱熱傳導(dǎo)材料140。例如，利用板狀構(gòu)件12成型時(shí)的熱量，或者使高溫流體在冷卻管14內(nèi)流動(dòng)。通過使熱傳導(dǎo)材料軟化、流動(dòng)，在板狀構(gòu)件13的槽部132和冷卻管14之間的間隙的整個(gè)區(qū)域都填充有熱傳導(dǎo)材料140。
在本例中，由于在板狀構(gòu)件13的槽部132的內(nèi)表面上具有輔助槽160，因此熱傳導(dǎo)材料140的剩余部分儲(chǔ)存在輔助槽160內(nèi)。通過設(shè)置熱傳導(dǎo)材料140的逸出部位，熱傳導(dǎo)材料140容易均勻地?cái)U(kuò)散，熱傳導(dǎo)材料140更可靠地配置在板狀構(gòu)件13的槽部132和冷卻管14之間的間隙的整個(gè)區(qū)域。配置在輔助槽160內(nèi)的熱傳導(dǎo)材料140提高了冷卻管14和板狀構(gòu)件13的熱連接性。
另外，在熱傳導(dǎo)材料140具有粘結(jié)力的時(shí)候，伴隨著熱傳導(dǎo)材料140的配置區(qū)域的擴(kuò)大，冷卻管14和板狀構(gòu)件13之間的粘結(jié)面積擴(kuò)大，由熱傳導(dǎo)材料140產(chǎn)生的冷卻管14和板狀構(gòu)件13之間的粘結(jié)力提高。
熱傳導(dǎo)材料140也可以在冷卻板(板狀構(gòu)件13)的使用溫度范圍內(nèi)具有流動(dòng)性。此時(shí)，在板狀構(gòu)件13的槽部132和冷卻管14之間的間隙的容積伴隨著板狀構(gòu)件13和/或冷卻管14的熱變形而變化的時(shí)候，熱傳導(dǎo)材料140在上述間隙和輔助槽160之間適當(dāng)移動(dòng)。其結(jié)果是，可以保持上述間隙內(nèi)的熱傳導(dǎo)材料140的填充狀態(tài)，穩(wěn)定地維持板狀構(gòu)件13和冷卻管14之間的熱連接。另外，此時(shí)，優(yōu)選采取用于防止熱傳導(dǎo)材料140的向外部的泄漏的手段。例如，也可以使用無氧型以外的熱傳導(dǎo)材料，使得在與大氣相接觸的部分硬化，在內(nèi)部保持流動(dòng)性?；蛘撸部梢栽趦?nèi)側(cè)配置在上述使用溫度范圍內(nèi)具有流動(dòng)性的熱傳導(dǎo)劑，在外側(cè)配置硬化的其他的熱傳導(dǎo)材料。
圖12表示冷卻單元105的其他的變形例，如前面的圖9、圖10或圖11所示，在冷卻管14的外表面也可以具有輔助槽160。
即，可以如前面的圖9所示，在冷卻管14的外表面上，形成有具有在冷卻管14的圓周方向上互相分離并沿軸線方向延伸的形狀的多個(gè)輔助槽160。
或者，也可以如前面的圖10所示，在冷卻管14的外表面上，形成有具有在冷卻管14的軸線方向上互相分離并沿圓周方向延伸的形狀的多個(gè)輔助槽160。
或者，也可以如前面的圖11所示，在冷卻管14的外表面上，形成有具有螺旋狀的形狀的輔助槽160。
通過在冷卻管14的外表面上形成有輔助槽160，在填充熱傳導(dǎo)材料140時(shí)，熱傳導(dǎo)材料140的剩余部分很容易向輔助槽160移動(dòng)。其結(jié)果是，熱傳導(dǎo)材料140很容易均勻地?cái)U(kuò)散，熱傳導(dǎo)材料140可以更加可靠地配置在板狀構(gòu)件13的槽部132和冷卻管14之間的間隙的整個(gè)區(qū)域內(nèi)。
(第3實(shí)施例)接下來，參照附圖對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施例進(jìn)行說明。另外，在各圖中，為了將各構(gòu)成要素設(shè)為可在圖上辨認(rèn)出的大小，根據(jù)需要，使其縮小比例與實(shí)際有所不同。另外，對(duì)于具有與已經(jīng)說明過的元件相同的功能的構(gòu)成元件，標(biāo)以相同標(biāo)號(hào)，并省略或簡(jiǎn)化其說明。
(第3冷卻單元)圖16是表示本例的冷卻單元106的剖視圖。該冷卻單元106與圖1的冷卻單元10相同，是保持光學(xué)元件11的外周邊緣且冷卻該光學(xué)元件11的部件。包括保持光學(xué)元件11的板狀構(gòu)件12和配置在板狀構(gòu)件12的內(nèi)部的冷卻管14。
本例的冷卻單元106與圖1的冷卻單元10不同，單個(gè)板狀構(gòu)件12是通過鑲嵌成型加工形成在冷卻管14的周圍的。
作為板狀構(gòu)件12，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁(234W/(m·K))、鎂(156W/(m·K))或其合金(鋁合金(大約100W/(m·K))、低比重鎂合金(大約50W/(m·K))等，除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。另外，板狀構(gòu)件12不限于金屬材料，也可以是熱導(dǎo)率高的(例如5W/(m·K)或以上)的其他材料(樹脂材料等)。
冷卻管14，由例如具有環(huán)狀的剖面并沿其中心軸線延長(zhǎng)的導(dǎo)管或管道構(gòu)成，相應(yīng)于板狀構(gòu)件12、13的槽部122、132的平面形狀而彎折加工。作為冷卻管14，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁(234W/(m·K))、銅(398W/(m·K))、不銹鋼(16W/(m·K)(奧氏體類))或其合金、除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。
在這里，作為板狀構(gòu)件12和冷卻管14的材質(zhì)的組合，優(yōu)選使用對(duì)熔點(diǎn)而言板狀構(gòu)件12比冷卻管14低，對(duì)熱膨脹系數(shù)而言板狀構(gòu)件12比冷卻管14高的材料。
作為一例，可以列舉板狀構(gòu)件12由鋁合金(熔點(diǎn)580℃，熱膨脹系數(shù)22×10-6/K)構(gòu)成，冷卻管14由銅(熔點(diǎn)1083℃，熱膨脹系數(shù)16.6×10-6/K)構(gòu)成的組合，或者板狀構(gòu)件12由低比重鎂合金(熔點(diǎn)650℃，熱膨脹系數(shù)27×10-6/K)構(gòu)成，冷卻管14由銅(熔點(diǎn)1083℃，熱膨脹系數(shù)16.6×10-6/K)構(gòu)成的組合。
另外，由于通過成型而在冷卻管14的周圍形成有板狀構(gòu)件12，板狀構(gòu)件12和冷卻管14互相熱連接。
(第3冷卻單元的制造方法)接下來，對(duì)上述冷卻單元106的制造方法進(jìn)行說明。
圖17是表示冷卻單元106的制造方法的一例的說明圖。該制造方法包括形成工序。
即，如圖17所示，在冷卻管14的周圍，通過鑲嵌成型加工形成板狀構(gòu)件12。具體地，將冷卻管14固定在模子167上，將熔融后的材料供給模子167的內(nèi)部(例如流入供給或噴射供給)，并使其凝固而得到希望的形狀的板狀構(gòu)件12。
在該成型過程中，模仿冷卻管14的外形而形成板狀構(gòu)件12，在板狀構(gòu)件12的內(nèi)部形成具有與冷卻管14大致相同形狀的外形部分(半圓剖面形狀)的孔部168。其結(jié)果是，板狀構(gòu)件12和冷卻管14保持緊密結(jié)合狀態(tài)，板狀構(gòu)件12和冷卻管14互相熱連接。
另外，通過板狀構(gòu)件12的熱膨脹系數(shù)比冷卻管14高的材質(zhì)的組合，在板狀構(gòu)件12的硬化收縮時(shí)，板狀構(gòu)件12的收縮量比冷卻管14大，因此可以防止在板狀構(gòu)件12和冷卻管14之間形成間隙，從而將兩者可靠地緊密結(jié)合。即，在冷卻管14和板狀構(gòu)件12硬化收縮過程中，基于冷卻管14和板狀構(gòu)件12的熱變形量的差，成為冷卻管14卡在板狀構(gòu)件12的孔部168中的狀態(tài)。結(jié)果可以穩(wěn)定地維持二者之間的熱連接。
如上所說明的，在本例中，在冷卻管14的周圍通過鑲嵌成型形成板狀構(gòu)件12，所以模仿冷卻管14的外形而形成板狀構(gòu)件12，板狀構(gòu)件12和冷卻管14相互良好地接觸。因此，即使對(duì)于小型的冷卻管14也可以實(shí)現(xiàn)板狀構(gòu)件12和冷卻管14之間的熱傳遞性的提高。另外，由于不需要直徑擴(kuò)大工序，因此不需要使用特殊的刀具的切削加工等復(fù)雜的加工。即，根據(jù)該制造方法，可以實(shí)現(xiàn)所制造的冷卻單元106的低成本化和小型化。
另外，作為板狀構(gòu)件12，可以使用熔點(diǎn)比冷卻管14低且熱傳遞率比冷卻管14高的樹脂材料。例如，可以使用混合有金屬材料的樹脂材料、混合有碳材料的樹脂材料等。樹脂材料的熱導(dǎo)率優(yōu)選為3W/(m·K)或以上，更優(yōu)選為5W/(m·K)或以上。在混合了金屬材料或碳材料的樹脂材料中，有熱導(dǎo)率為3W/(m·K)或以上的材料，也有熱導(dǎo)率為10W/(m·K)或以上的材料。作為一例，有Cool polymers社制的產(chǎn)品D2(注冊(cè)商標(biāo))(LCP樹脂+熱傳導(dǎo)用材料混煉，15W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)10×10-6/K)，RS007(注冊(cè)商標(biāo))(PPS樹脂+熱傳導(dǎo)用材料混煉，3.5W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)20×10-6/K)。
此時(shí)，作為板狀構(gòu)件12和冷卻管14的材質(zhì)的組合，優(yōu)選為它們的熱膨脹系數(shù)為互相相同的程度。
作為一例，可以列舉冷卻管14由銅(熱膨脹系數(shù)16.6×10-6/K)或不銹鋼(奧氏體類，熱膨脹系數(shù)13.6×10-6/K)構(gòu)成，板狀構(gòu)件12由上述熱傳導(dǎo)性高的樹脂材料(熱膨脹系數(shù)10～20×10-6/K)構(gòu)成的組合。
作為板狀構(gòu)件12和冷卻管14的材質(zhì)的組合，通過使用它們的熱膨脹系數(shù)為互相相同程度的材料，可以防止在板狀構(gòu)件12的硬化收縮時(shí)或成型后，在板狀構(gòu)件12和冷卻管14之間形成由熱變形量的差所引起的間隙，穩(wěn)定地維持它們的熱連接。
上述說明的本發(fā)明的冷卻單元及其制造方法優(yōu)選應(yīng)用于需要冷卻光學(xué)元件的各種光學(xué)裝置中。通過該應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)裝置的低成本化和小型化。
(投影機(jī)的構(gòu)成)下面，作為上述冷卻單元的應(yīng)用例，參照附圖對(duì)投影機(jī)的實(shí)施例進(jìn)行說明。在下面的例子中，在后面所述的液冷單元46(參照?qǐng)D18)中，可以應(yīng)用上述的冷卻單元10、105、106及其制造方法。
此時(shí)，上述的光學(xué)元件11(參照?qǐng)D1、圖12、圖16)應(yīng)用于后面所述的液晶面板441R、441G、441B、入射側(cè)偏振片442和射出側(cè)偏振片443(參照?qǐng)D21)的至少一種之中。
同樣，上述板狀構(gòu)件12、13應(yīng)用于后面所述的液晶面板保持框445(框狀部件4451、框狀部件4452)、入射側(cè)偏振片保持框446(框狀部件4461、框狀部件4462)和射出側(cè)偏振片保持框447(框狀部件4471、框狀部件4472)的至少一種之中。
同樣，上述冷卻管14應(yīng)用于后面所述的元件冷卻管463(液晶面板冷卻管4631R、入射側(cè)偏振片冷卻管4632R和射出側(cè)偏振片冷卻管4633R)之中。
通過將上述的冷卻單元及其制造方法應(yīng)用于后面所述的液冷單元46中，可以實(shí)現(xiàn)投影機(jī)的低成本化和小型化。進(jìn)而，可以實(shí)現(xiàn)由冷卻性能的提高而帶來的長(zhǎng)壽命化。
圖18是示意性地表示投影機(jī)1的概略結(jié)構(gòu)的視圖。
投影機(jī)1是根據(jù)圖像信息來調(diào)制從光源射出的光束而形成光學(xué)影像，并將形成的光學(xué)影像放大投射在屏幕上的裝置。該投影機(jī)1包括外裝殼體2、空冷裝置3、光學(xué)單元4和作為投射光學(xué)裝置的投射透鏡5。
另外，在圖18中，雖然省略掉圖示，但在外裝殼體2內(nèi)，在空冷裝置3、光學(xué)單元4和投射透鏡5以外的空間內(nèi)，配設(shè)有電源組件、燈驅(qū)動(dòng)電路等。
外裝殼體2，由合成樹脂等構(gòu)成，形成為在內(nèi)部收納配置空冷裝置3、光學(xué)單元4和投射透鏡5的整體大致長(zhǎng)方形的形狀。該外裝殼體2，雖然省略掉圖示，由上部殼體和下部殼體構(gòu)成，所述上部殼體分別構(gòu)成投影機(jī)1的頂面、前面、背面和側(cè)面，所述下部殼體分別構(gòu)成投影機(jī)1的底面、前面、側(cè)面和背面，上述上部殼體和上述下部殼體由螺紋件等互相固定在一起。
另外，外裝殼體2，不限于合成樹脂等，也可以由其他的材料形成，例如可以由金屬等構(gòu)成。
另外，雖然省略掉圖示，在該外裝殼體2上形成有用于從投影機(jī)1的外部向內(nèi)部導(dǎo)入空氣的吸氣口(例如圖19所示的吸氣口22)、和用于將在投影機(jī)1的內(nèi)部被加熱后的空氣排出的排氣口。
進(jìn)而，在外裝殼體2上，如圖18所示，在投射透鏡5的側(cè)方且位于外裝殼體2的角部分，形成有將光學(xué)單元4的后面所述的散熱器466和軸流扇467等與其他構(gòu)件隔離的隔離壁21。
空冷裝置3是向形成在投影機(jī)1的內(nèi)部的冷卻流路內(nèi)送入冷卻空氣，冷卻在投影機(jī)1內(nèi)產(chǎn)生的熱量的裝置?？绽溲b置3包括位于投射透鏡5的側(cè)方，將投影機(jī)1外部的冷卻空氣從形成在外裝殼體2上的圖中未示出的吸氣口導(dǎo)入內(nèi)部的西洛克風(fēng)扇31；以及用于冷卻圖中未示出的電源組件、燈驅(qū)動(dòng)電路等的冷卻扇。
光學(xué)單元4是根據(jù)圖像信息對(duì)從光源射出的光束進(jìn)行光學(xué)處理而形成光學(xué)影像(彩色圖像)的單元。該光學(xué)單元4的整體形狀如圖18所示，具有大致沿外裝殼體2的背面延伸，同時(shí)沿外裝殼體2的側(cè)面延伸的俯視大致L字的形狀。另外，對(duì)于該光學(xué)單元4的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，在后面敘述。
投射透鏡5作為多塊透鏡組合而成的組合透鏡而構(gòu)成。而且，該投射透鏡5將由光學(xué)單元4形成的光學(xué)影像(彩色圖像)擴(kuò)大投射在圖中未示出的屏幕上。
(光學(xué)單元的詳細(xì)結(jié)構(gòu))光學(xué)單元4如圖18所示，包括收納配置積分器照明光學(xué)系統(tǒng)41、色光分離光學(xué)系統(tǒng)42、中繼光學(xué)系統(tǒng)43和光學(xué)裝置44的光學(xué)部件用框體45和液冷單元46。
積分器照明光學(xué)系統(tǒng)41是用于大致均勻地照明構(gòu)成光學(xué)裝置44的后面所述的液晶面板的圖像形成區(qū)域的光學(xué)系統(tǒng)。該積分器照明光學(xué)系統(tǒng)41，如圖18所示，包括光源單元411、第1透鏡陣列412、第2透鏡陣列413、偏振變換元件414和重疊透鏡415。
光源單元411包括射出放射狀光線的光源燈416和反射從該光源燈416射出的放射光的反射器417。作為光源燈416，大多使用鹵素?zé)艋蚪饘冫u化物燈、高壓水銀燈。另外，作為反射器417，在圖18中，采用了放射面鏡，但不限于此，也可以設(shè)為由橢球面反射鏡構(gòu)成，并在光束射出側(cè)采用將由該橢球面反射鏡反射的光束變?yōu)槠叫泄獾钠叫谢纪哥R的結(jié)構(gòu)。
第1透鏡陣列412具有將從光軸方向觀察具有大致矩形狀的輪廓的小透鏡排列成矩陣狀的結(jié)構(gòu)。各小透鏡將從光源單元411射出的光束分割為多個(gè)部分光束。
第2透鏡陣列413具有與第1透鏡陣列412大致相同的結(jié)構(gòu)，具有將小透鏡排列成矩陣狀的結(jié)構(gòu)。該第2透鏡陣列413具有與重疊透鏡415一起，將第1透鏡陣列412的各小透鏡的像成像在光學(xué)裝置44的后面所述的液晶面板上的功能。
偏振變換元件414是配置在第2透鏡陣列413和重疊透鏡415之間，將來自第2透鏡陣列413的光變換為大致一個(gè)種類的偏振光的元件。
具體地，由偏振變換元件414變換為大致一個(gè)種類的偏振光的各部分光通過重疊透鏡415而最終大致重疊在光學(xué)裝置44的后面所述的液晶面板上。在使用了調(diào)制偏振光的類型的液晶面板的投影機(jī)中，由于只能利用一個(gè)種類的偏振光，因此連來自產(chǎn)生隨機(jī)偏振光的光源單元411的光的大致一半都無法利用。因此，通過使用偏振變換元件414，將來自光源單元411的射出光變換為大致一個(gè)種類的偏振光，提高了光學(xué)裝置44的光利用效率。
色光分離光學(xué)系統(tǒng)42，如圖18所示，包括2片分色鏡421、422和反射鏡423，具有通過分色鏡421、422將從積分器照明光學(xué)系統(tǒng)41射出的多個(gè)部分光束分離成紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)3色光的功能。
中繼光學(xué)系統(tǒng)43，如圖18所示，包括入射側(cè)透鏡431、中繼透鏡433和反射鏡432、434，具有將由色光分離光學(xué)系統(tǒng)42分離的藍(lán)色光引導(dǎo)到光學(xué)裝置44的后面所述的藍(lán)色光用液晶面板的功能。
此時(shí)，在色光分離光學(xué)系統(tǒng)42的分色鏡421中，從積分器照明光學(xué)系統(tǒng)41射出的光束的紅色光成分反射，同時(shí)綠色光成分和藍(lán)色光成份透過。由分色鏡421反射的紅色光被反射鏡423反射，通過場(chǎng)透鏡418而到達(dá)光學(xué)裝置44的后面所述的紅色光用的液晶面板。該場(chǎng)透鏡418將從第2透鏡陣列413射出的各部分光束變換成相對(duì)于其中心軸(主光線)平行的光束。其他的設(shè)置在綠色光用、藍(lán)色光用的液晶面板的光入射側(cè)的場(chǎng)透鏡418也同樣。
在透過分色鏡421的綠色光和藍(lán)色光中，綠色光由分色鏡422反射，通過場(chǎng)透鏡418而到達(dá)光學(xué)裝置44的后面所述的綠色光用的液晶面板。另一方面，藍(lán)色光透過分色鏡422而通過中繼光學(xué)系統(tǒng)43，進(jìn)而通過場(chǎng)透鏡418而到達(dá)光學(xué)裝置44的后面所述的藍(lán)色光用的液晶面板。另外，在藍(lán)色光中使用中繼光學(xué)系統(tǒng)43，這是因?yàn)樗{(lán)色光的光程的長(zhǎng)度比其他的色光的光程長(zhǎng)度長(zhǎng)，因此用以防止由光的發(fā)散等產(chǎn)生的光利用效率的降低。即，因?yàn)樯淙肴肷鋫?cè)透鏡431的部分的色光的光程長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，但也可考慮延長(zhǎng)紅色光的光程長(zhǎng)度的結(jié)構(gòu)。
光學(xué)裝置44，如圖18所示，是作為光調(diào)制元件的3塊液晶面板441(設(shè)為紅色光用液晶面板441R、綠色光用液晶面板441G、藍(lán)色光用液晶面板441B)，作為配置在該液晶面板441的光束入射側(cè)和光束射出側(cè)的光學(xué)變換元件的3個(gè)入射側(cè)偏振片442和3個(gè)射出側(cè)偏振片443，和作為色合成光學(xué)裝置的交叉分色棱鏡444一體地構(gòu)成的裝置。
液晶面板441，雖然省略掉了具體的圖示，具有在一對(duì)透明的玻璃基板內(nèi)密封封入作為電光學(xué)物質(zhì)的液晶的結(jié)構(gòu)，根據(jù)從圖中未示出的控制裝置輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制上述液晶的取向狀態(tài)，調(diào)制從入射側(cè)偏振片442射出的偏振光束的偏振方向。
入射側(cè)偏振片442是這樣的裝置，即，由偏振變換元件414而將偏振方向一致化為大致相同方向的各色色光入射至其上，在入射的光束中，僅使與由偏振變換元件414一致化的光束的偏振軸大致相同方向的偏振光透過，并吸收其他的光束(光吸收型)。
該入射側(cè)偏振片442，雖然省略掉了具體的圖示，具有在藍(lán)寶石玻璃或水晶等透光性基板上貼附偏光膜的結(jié)構(gòu)。光吸收型的偏光膜，例如使包含碘分子或染料分子的薄膜在一個(gè)軸上延伸而形成，具有消光比比較高、入射角的依賴性較小的優(yōu)點(diǎn)。
射出側(cè)偏振片443是這樣的裝置，即，具有與入射側(cè)偏振片442大致相同的結(jié)構(gòu)，在從液晶面板441射出的光束中，僅使具有與入射側(cè)偏振片442的光束的透過軸相垂直的偏振軸的光束透過，并吸收其他的光束(光吸收型)。
交叉分色棱鏡444是對(duì)于每一從射出側(cè)偏振片443射出的色光，將調(diào)制過的光學(xué)像合成而形成彩色圖像的光學(xué)元件。該交叉分色棱鏡444，形成4個(gè)直角棱鏡貼合在一起的俯視大致正方形的形狀，在直角棱鏡互相貼合的界面上，形成有2個(gè)電介質(zhì)多層膜。這些電介質(zhì)多層膜，反射從液晶面板441R、441B射出并通過射出側(cè)偏振片443的色光，使從液晶面板441G射出并通過射出側(cè)偏振片443的色光透過。這樣，由各液晶面板441R、441G、441B調(diào)制的各色光合成而形成彩色圖像。
光學(xué)部件用框體45，例如由金屬制構(gòu)件構(gòu)成，在內(nèi)部設(shè)定有規(guī)定的照明光軸A，將上述的光學(xué)部件41～44收納配置在與照明光軸A相對(duì)的規(guī)定位置。另外，光學(xué)部件用框體45并不限于金屬制構(gòu)件，也可以由其他的材料構(gòu)成，特別優(yōu)選地由熱傳導(dǎo)性材料構(gòu)成。
液冷單元46，是使冷卻流體循環(huán)而主要冷卻光學(xué)裝置44的單元，包括暫時(shí)儲(chǔ)存冷卻流體的主槽461、作為用于釋放冷卻流體的熱量的散熱部的散熱器466、將冷卻空氣吹到該散熱器466上的軸流扇467、除此還有后面所述的流體壓送部、元件冷卻管、支路罐、匯流罐和管部等。
這里，圖19是從上方側(cè)觀察投影機(jī)1內(nèi)的一部分的立體圖。圖18是從下方主要觀察投影機(jī)1內(nèi)的光學(xué)裝置44和液冷單元46的立體圖。
另外，在圖19中，在光學(xué)部件用框體45內(nèi)的光學(xué)部件中，為了說明的簡(jiǎn)略化，僅圖示出光學(xué)裝置44，省略了其他的光學(xué)部件41～43。另外，在圖19和圖20中，為了說明的簡(jiǎn)略化，省略了液冷單元46的構(gòu)件的一部分而示出。
如圖19所示，光學(xué)部件用框體45包括部件收納構(gòu)件451和堵塞部件收納構(gòu)件451的開口部分的圖中未示出的蓋狀部件而構(gòu)成。
其中，部件收納構(gòu)件451分別構(gòu)成光學(xué)部件用框體45的底面、前面和側(cè)面。
在該部件收納構(gòu)件451中，在側(cè)面的內(nèi)側(cè)面，如圖19所示，形成有用于使上述的光學(xué)部件41～44從上方滑動(dòng)式嵌入的槽部451A。
另外，在側(cè)面的正面部分，如圖19所示，形成有用于將投射透鏡5相對(duì)于光學(xué)單元4設(shè)置在規(guī)定位置的投射透鏡設(shè)置部451B。該投射透鏡設(shè)置部451B，形成平面看大致矩形的形狀，在平面看大致中央部分與來自光學(xué)裝置44的光束射出位置相對(duì)應(yīng)形成有圓形形狀的圖中未示出的孔，由光學(xué)單元4形成的彩色圖像通過上述孔而由投射透鏡5放大投射。
(液冷單元)下面，對(duì)液冷單元46進(jìn)行詳細(xì)說明。
在圖19和圖20中，液冷單元46包括主槽461、流體壓送部462(圖20)、元件冷卻管463、支路罐464(圖20)、匯流罐465、散熱器466、軸流扇467和管部469等。
主槽461，如圖19和圖20所示，整體具有大致圓柱形狀，由鋁等金屬制的2個(gè)容器狀構(gòu)件構(gòu)成，通過將2個(gè)容器狀構(gòu)件的開口部分互相連接而暫時(shí)將冷卻流體蓄積在內(nèi)部。這些容器狀構(gòu)件，例如通過密封焊接或?qū)⑾鹉z等彈性構(gòu)件介于其間而連接。
在該主槽461的外周面上，如圖20所示，形成有冷卻流體的流入部461A和流出部461B。
這些流入部461A和流出部461B由管狀構(gòu)件構(gòu)成，并以向主槽461的內(nèi)外突出的方式配置。而且，在流入部461A的向外側(cè)突出的一端連接有管部469的一端，來自外部的冷卻流體經(jīng)由該管部469而流入主槽461的內(nèi)部。另外，在流出部461B的向外側(cè)突出的一端也連接有管部469的一端，主槽461內(nèi)部的冷卻流體經(jīng)由該管部469而流出到外部。
另外，在主槽461中，流入部461A和流出部461B的各中心軸線具有互相大致垂直的位置關(guān)系，由此，經(jīng)由該流入部461A而流入主槽461的內(nèi)部的冷卻流體，就避免了經(jīng)由流出部461B而直接流出到外部，通過在主槽461內(nèi)部的混合作用，可以實(shí)現(xiàn)冷卻流體的均質(zhì)化和溫度的均一化。然后，從主槽461流出的冷卻流體經(jīng)由管部469而向流體壓送部462輸送。
流體壓送部462，如圖20所示，將來自主槽461的冷卻流體吸引到內(nèi)部，同時(shí)將該冷卻流體向支路罐464強(qiáng)制排出到外部。即，主槽461的流出部461B和流體壓送部462的流入部462A經(jīng)由管部469而連接在一起，流體壓送部462的流出部462B和支路罐464的流入部464A經(jīng)由管部469而連接在一起。
具體地，流體壓送部462，具有例如在大致長(zhǎng)方體形狀的鋁等金屬制的中空構(gòu)件內(nèi)配置有葉輪的結(jié)構(gòu)，在圖中未示出的控制裝置的控制下，通過上述葉輪的旋轉(zhuǎn)，將積蓄在主槽461內(nèi)的冷卻流體經(jīng)由管部469而強(qiáng)制吸引，將該冷卻流體經(jīng)由管部469而強(qiáng)制排出到外部。通過這樣的結(jié)構(gòu)，可以減小上述葉輪的旋轉(zhuǎn)軸方向的厚度尺寸，實(shí)現(xiàn)小型化和節(jié)省空間化。在本實(shí)施例中，流體壓送部462，如圖19或圖20所示，配置在投射透鏡5的下方。
元件冷卻管463是與光學(xué)裝置44的液晶面板441、入射側(cè)偏振片442和射出側(cè)偏振片443等各元件相鄰配置的部件。而且，流過元件冷卻管463的內(nèi)部的冷卻流體與各元件441、442、443之間進(jìn)行熱交換。
這里，圖21是表示光學(xué)裝置44的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。
在圖21中，如上所述，光學(xué)裝置44是3塊液晶面板441(紅色光用液晶面板441R、綠色光用液晶面板441G、藍(lán)色光用液晶面板441B)、配置在各液晶面板441的入射側(cè)或射出側(cè)的偏振片(入射側(cè)偏振片442、射出側(cè)偏振片443)和交叉分色棱鏡444一體地構(gòu)成的裝置。
即，對(duì)于紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)每一顏色，按照射出側(cè)偏振片443、液晶面板441和入射側(cè)偏振片442的順序，它們疊置在交叉分色棱鏡444上。
而且，元件冷卻管463是分別與液晶面板441、入射側(cè)偏振片442和射出側(cè)偏振片443相對(duì)而單獨(dú)設(shè)置的。
具體地，對(duì)于紅色光，元件冷卻管463包括配設(shè)在液晶面板441R的外周邊緣的液晶面板冷卻管4631R、配設(shè)在入射側(cè)偏振片442的外周邊緣的入射側(cè)偏振片冷卻管4632R、和配設(shè)在射出側(cè)偏振片443的外周邊緣的射出側(cè)偏振片冷卻管4633R。冷卻流體從各元件冷卻管4631R、4632R、4633R的流入部(入)流入各管內(nèi)部，然后沿著各元件441R、442、443的外周邊緣流動(dòng)，從各管的流出部(出)流出到外部。
同樣，對(duì)于綠色光，元件冷卻管463包括配設(shè)在液晶面板441G的外周邊緣的液晶面板冷卻管4631G、配設(shè)在入射側(cè)偏振片442的外周邊緣的入射側(cè)偏振片冷卻管4632G、和配設(shè)在射出側(cè)偏振片443的外周邊緣的射出側(cè)偏振片冷卻管4633G；另外，對(duì)于藍(lán)色光，包括配設(shè)在液晶面板441B的外周邊緣的液晶面板冷卻管4631B、配設(shè)在入射側(cè)偏振片442的外周邊緣的入射側(cè)偏振片冷卻管4632B、和配設(shè)在射出側(cè)偏振片443的外周邊緣的射出側(cè)偏振片冷卻管4633B。
在本實(shí)施例中，液晶面板441、入射側(cè)偏振片442和射出側(cè)偏振片443各元件的外周邊緣由保持框來保持，在該保持框的內(nèi)部，沿著各元件的外周邊緣部在大致整個(gè)周長(zhǎng)上配置有各元件冷卻管463。而且，在各元件441、442、443的相同邊一側(cè)，配設(shè)有各元件冷卻管463的流入部(入)和流出部(出)。
另外，對(duì)于上述元件保持框和元件冷卻管463的詳細(xì)構(gòu)造，在后面詳細(xì)敘述。
返回圖19和圖20，支路罐464，如圖20所示，是使從流體壓送部462輸送過來的冷卻流體向各元件冷卻管463分支的部件。
另外，匯流罐465，如圖19所示，是使從各元件冷卻管463輸送來的冷卻流體匯流并暫時(shí)積蓄的部件。
在本實(shí)施例中，在光學(xué)裝置44的交叉分色棱鏡444的一面上配置有支路罐464，在該交叉分色棱鏡444的相反一側(cè)的一面上配置有匯流罐465。支路罐464和匯流罐465的配置位置不限于此，也可以在其他的位置。
這里，圖22是表示支路罐464的整體結(jié)構(gòu)的立體圖，圖23是表示匯流罐465的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。
支路罐464，如圖22所示，具有整體大致圓柱形狀，由鋁等金屬制的密閉的容器狀構(gòu)件構(gòu)成，暫時(shí)將冷卻流體蓄積在內(nèi)部。
在該支路罐464的圓周面上，形成有冷卻流體的流入部464A和流出部464B1、464B2、......464B9。
這些流入部464A和流出部464B1～464B9由管狀構(gòu)件構(gòu)成，并以向支路罐464的內(nèi)外突出的方式配置。而且，在流入部464A的向外側(cè)突出的一端連接有管部469的一端，來自流體壓送部462(參照?qǐng)D20)的冷卻流體經(jīng)由該管部469而流入支路罐464的內(nèi)部。另外，在流出部464B1～464B9的向外側(cè)突出的各端也分別連接有管部469的一端，支路罐464內(nèi)部的冷卻流體經(jīng)由該管部469而向各元件冷卻管463(參照?qǐng)D21)流出。
匯流罐465，與支路罐464相同，如圖23所示，具有整體大致圓柱形狀，由鋁等金屬制的密閉的容器狀構(gòu)件構(gòu)成，暫時(shí)將冷卻流體蓄積在內(nèi)部。
在該匯流罐465的圓周面上，形成有冷卻流體的流入部465A1、465A2、......465A9和流出部465B。
這些流入部465A1～464A9和流出部464B由管狀構(gòu)件構(gòu)成，并以向匯流罐465的內(nèi)外突出的方式配置。而且，在流入部465A1～464A9的向外側(cè)突出的各端分別連接有管部469的一端，來自各元件冷卻管463(參照?qǐng)D21)的冷卻流體經(jīng)由該管部469而流入?yún)R流罐465的內(nèi)部。另外，在流出部465B的向外側(cè)突出的一端也連接有管部469的一端，匯流罐465內(nèi)部的冷卻流體經(jīng)由該管部469而向散熱器466流出。
返回圖19和圖20，散熱器466如圖20所示，包括流通冷卻流體的管狀構(gòu)件4661和連接在該管狀構(gòu)件上的多個(gè)散熱片4662。
管狀構(gòu)件4661，由鋁等熱傳導(dǎo)性高的構(gòu)件構(gòu)成，從流入部4661A流入的冷卻流體向流出部4661B在內(nèi)部流動(dòng)。管狀構(gòu)件4661的流入部4661A和匯流罐465的流出部465B經(jīng)由管部469而連接在一起，管狀構(gòu)件4661的流出部4661B和主槽461經(jīng)由管部469而連接在一起。
多個(gè)散熱片4662，由鋁等熱傳導(dǎo)性高的板狀構(gòu)件構(gòu)成，并且并聯(lián)配置。另外，軸流扇467以從散熱器466的一面?zhèn)却等肜鋮s空氣的方式構(gòu)成。
而且，在散熱器466中，流過管狀構(gòu)件4661內(nèi)部的冷卻流體的熱量經(jīng)由散熱片4662而散熱，同時(shí)通過由軸流扇467進(jìn)行的冷卻空氣的供給而促進(jìn)該散熱。
另外，作為管部469的形成材料，例如可以使用鋁等金屬，也可以使用樹脂制等其他的材料。
作為冷卻流體，可以使用例如作為透明性非揮發(fā)性液體的乙二醇，也可以使用其他的液體。另外，本發(fā)明的冷卻流體不限于液體，也可以使氣體，另外，也可以使用液體和固體的混合物。
如以上所說明，在液冷單元46中，經(jīng)由管部469，冷卻流體按照主槽461、流體壓送部462、支路罐464、元件冷卻管463、匯流罐465和散熱器466的順序流動(dòng)，該冷卻流體從散熱器466返回主槽461，在上述通路內(nèi)反復(fù)流動(dòng)而循環(huán)。
而且，在液冷單元46中，通過冷卻流體流過各元件冷卻管463，由光束的照射等而產(chǎn)生的光學(xué)裝置44的各元件441、442、443的熱量被適當(dāng)除去，抑制了各元件441、442、443的溫度上升。各元件441、442、443的熱量經(jīng)由各元件的保持框而向各元件冷卻管463內(nèi)的冷卻流體傳遞。
(元件保持框和元件冷卻管)接下來，對(duì)元件保持框和元件冷卻管進(jìn)行說明。這里，以與紅色光有關(guān)的元件保持框和元件冷卻管進(jìn)行說明，與綠色光和藍(lán)色光有關(guān)的元件保持框和元件冷卻管也與此相同。
圖24是表示光學(xué)裝置44的紅色光用的面板結(jié)構(gòu)的部分立體圖。
如圖24所示，關(guān)于紅色光，液晶面板441R的外周邊緣保持在液晶面板保持框445上，入射側(cè)偏振片442的外周邊緣保持在入射側(cè)偏振片保持框446上，射出側(cè)偏振片443的外周邊緣保持在射出側(cè)偏振片保持框447上。各保持框445、446、447具有與液晶面板441R的圖像形成區(qū)域相對(duì)應(yīng)的后面所述的矩形狀的開口部，光束通過這些開口部。
而且，在液晶面板保持框445的內(nèi)部，沿著液晶面板441R的外周邊緣配設(shè)有液晶面板冷卻管4631R，在入射側(cè)偏振片保持框446的內(nèi)部，沿著入射側(cè)偏振片442的外周邊緣配設(shè)有入射側(cè)偏振片冷卻管4632R，在射出側(cè)偏振片保持框447的內(nèi)部，沿著射出側(cè)偏振片443的外周邊緣配設(shè)有射出側(cè)偏振片冷卻管4633R。
圖25是液晶面板保持框445的分解立體圖，圖26(A)是液晶面板保持框445的組裝正視圖，圖26(B)是圖26(A)中所示的A-A剖視圖。
液晶面板保持框445，如圖25所示，包括一對(duì)框狀構(gòu)件4451、4452和液晶面板固定板4453。
這里，液晶面板441R為透過型，具有在一對(duì)透明基板間密封封入液晶層的結(jié)構(gòu)，一對(duì)基板包括形成有用于向液晶施加驅(qū)動(dòng)電壓的數(shù)據(jù)線、掃描線、開關(guān)元件、像素電極等的驅(qū)動(dòng)基板；和形成有公共電極、黑底(黑矩陣)等的相向基板。
框狀構(gòu)件4451、4452分別為俯視大致矩形狀的框體，具有與液晶面板441R的圖像形成區(qū)域相對(duì)應(yīng)的矩形狀的開口部4451A、4452A和用于收納液晶面板冷卻管4631R的槽部4451B、4452B。框狀構(gòu)件4451和框狀構(gòu)件4452將液晶面板冷卻管4631R夾在其間而互相相對(duì)地配置。作為框狀構(gòu)件4451、4452，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁(234W/(m·K))、鎂(156W/(m·K))或其合金(壓鑄鋁合金(大約100W/(m·K))、Mg-Al-Zn系合金(大約50W/(m·K))，除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。另外，框狀構(gòu)件4451、4452不限于金屬材料，也可以是熱導(dǎo)率高的(例如5W/(m·K)或以上)的其他材料(樹脂材料等)。
液晶面板固定板4453，如圖25所示，由具有與液晶面板441R的圖像形成區(qū)域相對(duì)應(yīng)的矩形狀的開口部4453A的板狀構(gòu)件構(gòu)成，將液晶面板441R夾在其間地固定在框狀構(gòu)件4452上。該液晶面板固定板4453，如圖26(B)所示，接觸并配置在液晶面板441R上，具有將框狀構(gòu)件4451、4452和液晶面板441R互相緊密結(jié)合并將其熱連接的功能，同時(shí)具有對(duì)液晶面板441R的熱量進(jìn)行散熱的功能。另外，液晶面板441R的熱量的一部分經(jīng)由液晶面板固定板4453而向框狀構(gòu)件4451、4452傳遞。
液晶面板冷卻管4631R，由例如具有環(huán)狀的剖面并沿其中心軸線延長(zhǎng)的導(dǎo)管或管道構(gòu)成，如圖25所示，相應(yīng)于框狀構(gòu)件4451、4452的槽部4451B、4452B的形狀彎曲加工而成。作為液晶面板冷卻管4631R，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁、銅、不銹鋼或其合金、除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。另外，液晶面板冷卻管4631R不限于金屬材料，也可以是熱導(dǎo)率高的(例如5W/(m·K)或以上)的其他材料(樹脂材料等)。
具體地，液晶面板冷卻管4631R如圖26(A)和(B)所示，在液晶面板441R的外周邊緣部的外側(cè)，沿著液晶面板441R的外周邊緣部配置在大致整個(gè)周長(zhǎng)上。即，在框狀構(gòu)件4451、4452的各內(nèi)表面(結(jié)合面、對(duì)向面)上，沿著開口部4451A、4452A的邊緣部、在大致整個(gè)周長(zhǎng)上形成有剖面大致半圓狀的槽部4451B、4452B，槽部4451B和槽部4452B具有互相大致鏡面對(duì)稱的形狀關(guān)系。而且，在將液晶面板冷卻管4631R收納在各槽部4451B、4452B內(nèi)的狀態(tài)下，框狀構(gòu)件4451、4452彼此互相接合在一起。在本實(shí)施例中，液晶面板冷卻管4631R為圓形導(dǎo)管，其外徑為與液晶面板441R的厚度相同的程度。
框狀構(gòu)件4451和框狀構(gòu)件4452的接合可以應(yīng)用由螺紋件等進(jìn)行的緊固接合、粘結(jié)接合、焊接接合以及配合等機(jī)械接合等各種方法。作為接合方法，優(yōu)選使用液晶面板冷卻管4631R和框狀構(gòu)件4451、4452(或液晶面板441R)之間的熱傳遞性高的方法。
在液晶面板冷卻管4631R的一端配設(shè)有冷卻流體的流入部(入)，在另一端配設(shè)有流出部(出)。液晶面板冷卻管4631R的流入部和流出部分別連接在冷卻流體循環(huán)用的配管(管部469)上。
從流入部(入)流入液晶面板冷卻管4631R內(nèi)的冷卻流體，沿著液晶面板441R的外周邊緣在大致整個(gè)周長(zhǎng)上流動(dòng)，從流出部(出)流出。另外，該冷卻流體在液晶面板冷卻管4631R內(nèi)流動(dòng)的時(shí)候，從液晶面板441R帶走熱量。即，液晶面板441R的熱量經(jīng)由框狀構(gòu)件4451、4452向液晶面板冷卻管4631R內(nèi)的冷卻流體傳遞，向外部輸送。
這里，在該液晶面板保持框445中，如圖26(B)所示，在液晶面板441R的厚度方向上，接近液晶面板441R的光束入射面?zhèn)扰湓O(shè)有液晶面板冷卻管4631R。在液晶面板441R中，一般地與射出面?zhèn)认啾龋渲糜泻诘椎娜肷涿鎮(zhèn)鹊臒嵛蛰^多。因此，通過在溫度容易上升的入射面?zhèn)雀浇湓O(shè)液晶面板冷卻管4631R，可以有效地將液晶面板441R的熱量除去。
進(jìn)而，在液晶面板441R的側(cè)面上設(shè)置有臺(tái)階，與入射面相比，射出面的面積大。因此，通過在面積小的入射面?zhèn)雀浇湓O(shè)液晶面板冷卻管4631R，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)成要素的配置的高效化，并可以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。
圖27(A)是入射側(cè)偏振片保持框446的組裝正視圖，圖27(B)是圖27(A)中所示的B-B剖視圖。
入射側(cè)偏振片保持框446，由與液晶面板保持框445(參照?qǐng)D25)大致相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，如圖27(A)和(B)所示，包括一對(duì)框狀構(gòu)件4461、4462和偏振片固定板4463。
這里，入射側(cè)偏振片442由在透光性基板上貼附有偏光膜薄膜的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
框狀構(gòu)件4461、4462分別為俯視大致矩形狀的框體，具有與入射側(cè)偏振片442的光透過區(qū)域相對(duì)應(yīng)的矩形狀的開口部4461A、4462A和用于收納入射側(cè)偏振片冷卻管4632R的槽部4461B、4462B。框狀構(gòu)件4461和框狀構(gòu)件4462將入射側(cè)偏振片冷卻管4632R夾在其間地相對(duì)配置。作為框狀構(gòu)件4461、4462，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁、鎂或其合金，除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。另外，框狀構(gòu)件4461、4462不限于金屬材料，也可以是熱導(dǎo)率高的(例如5W/(m·K)或以上)的其他材料(樹脂材料等)。
偏振片固定板4463，如圖27(A)和(B)所示，由具有與入射側(cè)偏振片442的光透過區(qū)域相對(duì)應(yīng)的矩形狀的開口部4463A的板狀構(gòu)件構(gòu)成，將入射側(cè)偏振片442夾在其間地固定在框狀構(gòu)件4461上。該偏振片固定板4463，如圖27(B)所示，與入射側(cè)偏振片442接觸地配置，具有將框狀構(gòu)件4461、4462和入射側(cè)偏振片442互相緊密結(jié)合并將其熱連接的功能，同時(shí)具有對(duì)入射側(cè)偏振片442的熱量進(jìn)行散熱的功能。另外，入射側(cè)偏振片442的熱量的一部分經(jīng)由偏振片固定板4463而向框狀構(gòu)件4461、4462傳遞。
入射側(cè)偏振片冷卻管4632R，由例如通過拉拔加工或拉深加工所形成的無縫管構(gòu)成，相應(yīng)于框狀構(gòu)件4461、4462的槽部4461B、4462B的形狀彎曲加工而成。作為入射側(cè)偏振片冷卻管4632R，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁、銅、不銹鋼或其合金、除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。另外，入射側(cè)偏振片冷卻管4632R不限于金屬材料，也可以是熱導(dǎo)率高的(例如5W/(m·K)或以上)的其他材料(樹脂材料等)。
具體地，入射側(cè)偏振片冷卻管4632R如圖27(A)和(B)所示，在入射側(cè)偏振片442的外周邊緣部的外側(cè)，沿著入射側(cè)偏振片442的外周邊緣部配置在大致整個(gè)周長(zhǎng)上。即，在框狀構(gòu)件4461、4462的各內(nèi)表面(結(jié)合面、對(duì)向面)，沿著開口部4461A、4462A的邊緣部、在大致整個(gè)周長(zhǎng)上形成有剖面大致半圓狀的槽部4461B、4462B，槽部4461B和槽部4462B具有互相大致鏡面對(duì)稱的形狀關(guān)系。而且，在將入射側(cè)偏振片冷卻管4632R收納在各槽部4461B、4462B內(nèi)的狀態(tài)下，框狀構(gòu)件4461、4462彼此互相接合在一起。在本實(shí)施例中，入射側(cè)偏振片冷卻管4632R為圓形導(dǎo)管，其外徑為與入射側(cè)偏振片442的厚度相同的程度。
框狀構(gòu)件4461和框狀構(gòu)件4462的接合可以應(yīng)用由螺紋件等進(jìn)行的緊固接合、粘結(jié)接合、焊接接合以及配合等機(jī)械接合等各種方法。作為接合方法，優(yōu)選使用入射側(cè)偏振片冷卻管4632R和框狀構(gòu)件4461、4462(或入射側(cè)偏振片442)之間的熱傳遞性高的方法。
在入射側(cè)偏振片冷卻管4632R的一端配設(shè)有冷卻流體的流入部(入)，在另一端配設(shè)有冷卻流體的流出部(出)。入射側(cè)偏振片冷卻管4632R的流入部和流出部分別連接在冷卻流體循環(huán)用的配管(管部469)上。
從流入部(入)流入入射側(cè)偏振片冷卻管4632R內(nèi)的冷卻流體，沿著入射側(cè)偏振片442的外周邊緣在大致整個(gè)周長(zhǎng)上流動(dòng)，從流出部(出)流出。另外，該冷卻流體在入射側(cè)偏振片冷卻管4632R內(nèi)流動(dòng)的時(shí)候，從入射側(cè)偏振片442帶走熱量。即，入射側(cè)偏振片442的熱量經(jīng)由框狀構(gòu)件4461、4462向入射側(cè)偏振片冷卻管4632R內(nèi)的冷卻流體傳遞，向外部輸送。
圖28(A)是射出側(cè)偏振片保持框447的組裝正視圖，圖28(B)是圖28(A)中所示的C-C剖視圖。
射出側(cè)偏振片保持框447，由與入射側(cè)偏振片保持框446(參照?qǐng)D10)大致相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，如圖28(A)和(B)所示，包括一對(duì)框狀構(gòu)件4471、4472和偏振片固定板4473。
這里，射出側(cè)偏振片443與入射側(cè)偏振片442相同，由在透光性基板上貼附有偏光膜薄膜的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
框狀構(gòu)件4471、4472分別為俯視大致矩形狀的框體，具有與射出側(cè)偏振片443的光透過區(qū)域相對(duì)應(yīng)的矩形狀的開口部4471A、4472A和用于收納射出側(cè)偏振片冷卻管4633R的槽部4471B、4472B?？驙顦?gòu)件4471和框狀構(gòu)件4472將射出側(cè)偏振片冷卻管4633R夾在其間地相對(duì)配置。作為框狀構(gòu)件4471、4472，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁、鎂或其合金，除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。另外，框狀構(gòu)件4471、4472不限于金屬材料，也可以是熱導(dǎo)率高的(例如5W/(m·K)或以上)的其他材料(樹脂材料等)。
偏振片固定板4473，如圖28(A)和(B)所示，由具有與射出側(cè)偏振片443的光透過區(qū)域相對(duì)應(yīng)的矩形狀的開口部4473A的板狀構(gòu)件構(gòu)成，將射出側(cè)偏振片443夾在其間地固定在框狀構(gòu)件4471上。該偏振片固定板4473，如圖28(B)所示，與射出側(cè)偏振片443接觸地配置，具有將框狀構(gòu)件4471、4472和射出側(cè)偏振片443互相緊密結(jié)合并將其熱連接的功能，同時(shí)具有對(duì)射出側(cè)偏振片443的熱量進(jìn)行散熱的功能。另外，射出側(cè)偏振片443的熱量的一部分經(jīng)由偏振片固定板4473而向框狀構(gòu)件4471、4472傳遞。
射出側(cè)偏振片冷卻管4633R，由例如通過拉拔加工等所形成的無縫管構(gòu)成，相應(yīng)于框狀構(gòu)件4471、4472的槽部4471B、4472B的形狀彎曲加工而成。作為射出側(cè)偏振片冷卻管4633R，優(yōu)選使用由熱導(dǎo)率高的材質(zhì)構(gòu)成的熱良導(dǎo)體，例如鋁、銅、不銹鋼或其合金、除此之外還可以應(yīng)用各種金屬。另外，射出側(cè)偏振片冷卻管4633R不限于金屬材料，也可以是熱導(dǎo)率高的(例如5W/(m·K)或以上)的其他材料(樹脂材料等)。
具體地，射出側(cè)偏振片冷卻管4633R如圖28(A)和(B)所示，在射出側(cè)偏振片443的外周邊緣部的外側(cè)，沿著射出側(cè)偏振片443的外周邊緣部配置在大致整個(gè)周長(zhǎng)上。即，在框狀構(gòu)件4471、4472的各內(nèi)表面(結(jié)合面、對(duì)向面)，沿著開口部4471A、4472A的邊緣部、在大致整個(gè)周長(zhǎng)上形成有剖面大致半圓狀的槽部4471B、4472B，槽部4471B和槽部4472B具有互相大致鏡面對(duì)稱的形狀關(guān)系。而且，在將射出側(cè)偏振片冷卻管4633R收納在各槽部4471B、4472B內(nèi)的狀態(tài)下，框狀構(gòu)件4471、4472彼此互相接合在一起。在本實(shí)施例中，射出側(cè)偏振片冷卻管4633R由圓形導(dǎo)管構(gòu)成，其外徑為與射出側(cè)偏振片443的厚度相同的程度。
框狀構(gòu)件4471和框狀構(gòu)件4472的接合可以應(yīng)用由螺紋件等進(jìn)行的緊固接合、粘結(jié)接合、焊接接合以及配合等機(jī)械接合等各種方法。作為接合方法，優(yōu)選使用射出側(cè)偏振片冷卻管4633R和框狀構(gòu)件4471、4472(或射出側(cè)偏振片443)之間的熱傳遞性高的方法。
在射出側(cè)偏振片冷卻管4633R的一端配設(shè)有冷卻流體的流入部(入)，在另一端配設(shè)有流出部(出)。射出側(cè)偏振片冷卻管4633R的流入部和流出部分別連接在冷卻流體循環(huán)用的配管(管部469)上。
從流入部(入)流入射出側(cè)偏振片冷卻管4633R內(nèi)的冷卻流體，沿著射出側(cè)偏振片443的外周邊緣在大致整個(gè)周長(zhǎng)上流動(dòng)，從流出部(出)流出。另外，該冷卻流體在射出側(cè)偏振片冷卻管4633R內(nèi)流動(dòng)的時(shí)候，從射出側(cè)偏振片443帶走熱量。即，射出側(cè)偏振片443的熱量經(jīng)由框狀構(gòu)件4471、4472向射出側(cè)偏振片冷卻管4633R內(nèi)的冷卻流體傳遞，向外部輸送。
這樣，在本實(shí)施例中，對(duì)于紅色光，在液晶面板441R、入射側(cè)偏振片442、射出側(cè)偏振片443各元件的保持框445、446、447的內(nèi)部配設(shè)有元件冷卻管4631R、4632R、4633R，通過流過該元件冷卻管4631R、4632R、4633R的冷卻流體而將各元件441R、442、443的熱量適當(dāng)除去。即，經(jīng)由各保持框445、446、447而將各元件441R、442、443與元件冷卻管4631R、4632R、4633R熱連接，在各元件441R、442、443與元件冷卻管4631R、4632R、4633R內(nèi)的冷卻流體之間進(jìn)行熱交換，由此各元件441R、442、443的熱量經(jīng)由保持框445、446、447而向元件冷卻管4631R、4632R、4633R內(nèi)的冷卻流體傳遞。然后，通過各元件441R、442、443的熱量向冷卻流體移動(dòng)，各元件441R、442、443被冷卻。
另外，在本實(shí)施例中，各元件冷卻管4631R、4632R、4633R沿著各元件441R、442、443的外周邊緣部而配置在大致整個(gè)周長(zhǎng)上，因此實(shí)現(xiàn)了傳熱面積的擴(kuò)大，將各元件有效地冷卻。
而且，通過冷卻流體的通路(元件冷卻管4631R、4632R、4633R)沿著各元件441R、442、443的外周邊緣部而配設(shè)，圖像形成用的光束沒有通過冷卻流體中，因此避免了在由液晶面板441R所形成的光學(xué)像中包括冷卻流體中的氣泡或塵埃等影像，或產(chǎn)生伴隨著冷卻流體的溫度分布的光學(xué)像的搖動(dòng)。
另外，在本實(shí)施例中，各元件441R、442、443的外周邊緣部的冷卻流體的通路由管(元件冷卻管4631R、4632R、4633R)形成，因此用于形成通路的接合部較少即可。由于接合部的個(gè)數(shù)或面積較少，因此可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化，同時(shí)防止了冷卻流體的泄漏。
這樣，根據(jù)本實(shí)施例，可以抑制由于使用冷卻流體而引起的缺陷，同時(shí)可有效抑制各元件441R、442、443的溫度上升。
另外，在將元件冷卻管4631R、4632R、4633R配設(shè)于元件保持框445、446、447的內(nèi)部的構(gòu)造中，保持框445、446、447兼作為各元件441R、442、443的保持裝置和冷卻裝置，其結(jié)果是，容易實(shí)現(xiàn)小型化，可優(yōu)選應(yīng)用于小型的光學(xué)元件。
例如，在本實(shí)施例中，在各元件441R、442、443的外周邊緣部的外側(cè)，預(yù)先配設(shè)具有與各元件的厚度相同程度的外徑的元件冷卻管4631R、4632R、4633R，抑制了由于具備冷卻流體通路而造成的厚度方向的擴(kuò)大。
上面，以光學(xué)裝置44(參照?qǐng)D21)的紅色光用的面板結(jié)構(gòu)及其冷卻構(gòu)造為代表進(jìn)行了說明，對(duì)于綠色光和藍(lán)色光也與此相同，各元件(液晶面板、入射側(cè)偏振片、射出側(cè)偏振片)單獨(dú)保持在保持框內(nèi)，在該保持框的內(nèi)部配設(shè)有元件冷卻管。
即，在本實(shí)施例中，包括3塊液晶面板441R、441G、441B和3塊入射側(cè)偏振片442和3塊射出側(cè)偏振片443合計(jì)9個(gè)光學(xué)元件，用冷卻流體單獨(dú)冷卻。通過單獨(dú)冷卻各元件，可以可靠地防止伴隨著各元件的溫度上升而引起的缺陷的發(fā)生。
(配管系統(tǒng))圖29是表示上述光學(xué)裝置44中的冷卻流體的液流的配管系統(tǒng)圖。
如圖29所示，在本實(shí)施例中，相對(duì)于包括光學(xué)裝置44的3塊液晶面板441R、441G、441B和3塊入射側(cè)偏振片442和3塊射出側(cè)偏振片443的合計(jì)9個(gè)光學(xué)元件，冷卻流體的通路被并聯(lián)地設(shè)置。
具體地，包括與紅色光有關(guān)的液晶面板冷卻管4631R、入射側(cè)偏振片冷卻管4632R和射出側(cè)偏振片冷卻管4633R的3個(gè)元件冷卻管，一端分別連接在支路罐464上且另一端分別連接在匯流罐465上。同樣，與綠色光有關(guān)的3個(gè)元件冷卻管4631G、4632G、4633G以及與藍(lán)色光有關(guān)的3個(gè)元件冷卻管4631B、4632B、4633B也是一端分別連接在支路罐464上且另一端分別連接在匯流罐465上。其結(jié)果是，上述9個(gè)元件冷卻管并聯(lián)配置在支路罐464和匯流罐465之間的冷卻流體的通路上。
冷卻流體，在支路罐464分支為每色3個(gè)合計(jì)9個(gè)通路，在9個(gè)元件冷卻管(4631R、4632R、4633R、4631G、4632G、4633G、4631B、4632B、4633B)內(nèi)并聯(lián)流動(dòng)。上述9個(gè)元件冷卻管在冷卻流體的通路上并聯(lián)配置，因此在各元件冷卻管內(nèi)流入大致相同溫度的冷卻流體。通過沿著各元件的外周邊緣而使冷卻流體在各元件冷卻管內(nèi)流動(dòng)，各元件被冷卻，同時(shí)在各元件冷卻管內(nèi)流動(dòng)的冷卻流體的溫度上升。該熱交換后，冷卻流體在匯流罐465內(nèi)集流，通過前面所說明的散熱器466(參照?qǐng)D20)內(nèi)的散熱而被冷卻。然后，溫度下降了的冷卻流體再次被供給支路罐464。
在本實(shí)施例中，與9個(gè)光學(xué)元件相對(duì)應(yīng)的9個(gè)元件冷卻管并聯(lián)配置在冷卻流體的通路上，因此從支路罐464到匯流罐465的冷卻流體的通路的長(zhǎng)度比較短，由該通路的壓力損失而引起的流路阻力較小。因此，即使各元件冷卻管的直徑較小也容易確保冷卻流體的流量，另外由于分別對(duì)各元件提供溫度比較低的冷卻流體，因此可以有效冷卻各元件。
另外，在上述9個(gè)光學(xué)元件中，相對(duì)于發(fā)熱較少的元件，也可以省略掉元件冷卻管的配置。例如，在入射側(cè)偏振片442或射出側(cè)偏振片443為無機(jī)偏振片等光束吸收較少的形態(tài)的時(shí)候，可以設(shè)為相對(duì)于它們省略掉冷卻管的結(jié)構(gòu)。
另外，不限于將多個(gè)元件冷卻管全部并聯(lián)配置在冷卻流體的通路上的結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)為將至少一部分串聯(lián)配置的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，可以根據(jù)各元件的發(fā)熱量來確定通路。
圖30表示上述配管系統(tǒng)的變形例。另外，對(duì)于與圖29相同的構(gòu)成要素標(biāo)以相同標(biāo)號(hào)。
在圖30中，相對(duì)于包括光學(xué)裝置44的3塊液晶面板441R、441G、441B和3塊入射側(cè)偏振片442和3塊射出側(cè)偏振片443的合計(jì)9個(gè)光學(xué)元件分別配設(shè)有元件冷卻管(4631R、4632R、4633R、4631G、4632G、4633G、4631B、4632B、4633B)，同時(shí)冷卻流體的通路對(duì)于每種顏色都串聯(lián)地設(shè)置。
具體地，對(duì)于紅色光，支路罐464的流出部和射出側(cè)偏振片冷卻管4633R的流入部連接在一起，射出側(cè)偏振片冷卻管4633R的流出部和液晶面板冷卻管4631R的流入部連接在一起，液晶面板冷卻管4631R的流出部和入射側(cè)偏振片冷卻管4632R的流入部連接在一起，入射側(cè)偏振片冷卻管4632R的流出部和匯流罐465的流入部連接在一起。即，從支路罐464向匯流罐465，按照射出側(cè)偏振片冷卻管4633R、液晶面板冷卻管4631R、入射側(cè)偏振片冷卻管4632R的順序，將它們串聯(lián)配置。同樣，對(duì)于綠色光，從支路罐464向匯流罐465，按照射出側(cè)偏振片冷卻管4633G、液晶面板冷卻管4631G、入射側(cè)偏振片冷卻管4632G的順序，將它們串聯(lián)配置。另外，對(duì)于藍(lán)色光也一樣，從支路罐464向匯流罐465，按照射出側(cè)偏振片冷卻管4633B、液晶面板冷卻管4631B、入射側(cè)偏振片冷卻管4632B的順序，將它們串聯(lián)配置。
冷卻流體，在支路罐464分支為3個(gè)通路。然后，按每個(gè)顏色分別首先流入射出側(cè)偏振片冷卻管4633R、4633G、4633B，然后流入液晶面板冷卻管4631R、4631G、4631B，最后流入入射側(cè)偏振片冷卻管4632R、4632G、4632B。通過沿著各元件的外周邊緣而使冷卻流體在各元件冷卻管內(nèi)流動(dòng)，各元件被冷卻，同時(shí)在各元件冷卻管內(nèi)流動(dòng)的冷卻流體的溫度上升。在本例中，由于每個(gè)顏色3個(gè)元件冷卻管被串聯(lián)配置，因此冷卻流體的流入時(shí)的溫度(入口溫度)在上游側(cè)的射出側(cè)偏振片冷卻管4633R、4633G、4633B處最低，液晶面板冷卻管4631R、4631G、4631B處第二低，下游側(cè)的入射側(cè)偏振片冷卻管4632R、4632G、4632B處比較高。然后，冷卻流體在匯流罐465內(nèi)集流，通過前面所說明的散熱器466(參照?qǐng)D20)內(nèi)的散熱而被冷卻。然后，溫度下降了的冷卻流體再次被供給支路罐464。
這里，在液晶面板441R、441G、441B中，與由液晶層引起的光吸收同時(shí)，光束被形成在驅(qū)動(dòng)基板上的數(shù)據(jù)線和掃描線和形成在相向基板上的黑色基體等吸收一部分。另外，在入射側(cè)偏振片442中，入射的光束通過上游側(cè)的偏振變換元件414(參照?qǐng)D18)變換成大致一個(gè)種類的偏振光，該光束的大部分透過，光束的吸收比較少。另外，在射出側(cè)偏振片443中，入射的光束根據(jù)圖像信息而使得其偏振方向被調(diào)制，通常該光束的吸收量比入射側(cè)偏振片442多。
而且，光學(xué)裝置44的發(fā)熱量具有按照入射側(cè)偏振片、液晶面板、射出側(cè)偏振片的順序升高的傾向(入射側(cè)偏振片＜液晶面板＜射出側(cè)偏振片)。
在該圖30的例子中，由于每種顏色3個(gè)元件冷卻管在冷卻流體的通路上串聯(lián)排列，與9個(gè)元件冷卻管全都并聯(lián)配置的結(jié)構(gòu)相比，可以實(shí)現(xiàn)配管的縮小化。
另外，由于對(duì)發(fā)熱量比較高的射出側(cè)偏振片443最先提供冷卻流體，因此可以可靠地冷卻射出側(cè)偏振片443。
另外，在上述的例子中按照發(fā)熱量由高到低的順序從上游側(cè)開始串聯(lián)配置元件冷卻管，但并不限于此。也可以按照發(fā)熱量由低到高的順序從上游側(cè)開始串聯(lián)配置元件冷卻管，或者也可以是別的順序。配置的順序根據(jù)多個(gè)元件之間的發(fā)熱量的差、元件冷卻管的冷卻能力等來設(shè)定。
進(jìn)而，并不限于每個(gè)顏色的多個(gè)元件冷卻管都串聯(lián)配置，如下所述，也可以是僅將一部分串聯(lián)配置的結(jié)構(gòu)。
圖31表示上述配管系統(tǒng)的其他的變形例。另外，對(duì)于與圖29相同的構(gòu)成要素標(biāo)以相同標(biāo)號(hào)。
在圖31的例子中，相對(duì)于包括光學(xué)裝置44的3塊液晶面板441R、441G、441B和3塊入射側(cè)偏振片442和3塊射出側(cè)偏振片443的合計(jì)9個(gè)光學(xué)元件，分別配設(shè)有元件冷卻管(4631R、4632R、4633R、4631G、4632G、4633G、4631B、4632B、4633B)，同時(shí)冷卻流體的通路按每種顏色都一部分串聯(lián)地設(shè)置。
具體地，對(duì)于紅色光，從支路罐464向匯流罐465，按照液晶面板冷卻管4631R、入射側(cè)偏振片冷卻管4632R的順序?qū)⑺鼈兇?lián)，與其相并聯(lián)地配置有射出側(cè)偏振片冷卻管4633R。即，支路罐464的流出部和液晶面板冷卻管4631R的流入部連接在一起、液晶面板冷卻管4631R的流出部和入射側(cè)偏振片冷卻管4632R的流入部連接在一起、入射側(cè)偏振片冷卻管4632R的流出部和匯流罐465的流入部連接在一起。此外，支路罐464的流出部和射出側(cè)偏振片冷卻管4633R的流入部連接在一起、射出側(cè)偏振片冷卻管4633R的流出部和匯流罐465的流入部連接在一起。同樣，對(duì)于綠色光，從支路罐464向匯流罐465，按照液晶面板冷卻管4631G、入射側(cè)偏振片冷卻管4632G的順序?qū)⑺鼈兇?lián)，與其相并聯(lián)地配置有射出側(cè)偏振片冷卻管4633G。對(duì)于藍(lán)色光也一樣，按照液晶面板冷卻管4631B、入射側(cè)偏振片冷卻管4632B的順序?qū)⑺鼈兇?lián)，與其相并聯(lián)地配置有射出側(cè)偏振片冷卻管4633B。
冷卻流體，在支路罐464分支為每種顏色2個(gè)合計(jì)6個(gè)通路。然后，該冷卻流體按每種顏色分別首先流入液晶面板冷卻管4631R、4631G、4631B和射出側(cè)偏振片冷卻管4633R、4633G、4633B。流過液晶面板冷卻管4631R、4631G、4631B的冷卻流體接下來流過入射側(cè)偏振片冷卻管4632R、4632G、4632B，然后朝向匯流罐465。另一方面，流過射出側(cè)偏振片冷卻管4633R、4633G、4633B的冷卻流體，按每種顏色分別從射出側(cè)偏振片冷卻管4633R、4633G、4633B直接朝向匯流罐465。通過沿著各元件的外周邊緣使冷卻流體流過各元件冷卻管內(nèi)，各元件被冷卻，同時(shí)流過各元件冷卻管的冷卻流體的溫度上升。在本例中，冷卻流體的流入時(shí)的溫度(入口溫度)在上游側(cè)的液晶面板冷卻管4631R、4631G、4631B和射出側(cè)偏振片冷卻管4633R、4633G、4633B處較低，在入射側(cè)偏振片冷卻管4632R、4632G、4632B處比較高。另外，如上所述，由于射出側(cè)偏振片443的發(fā)熱量與其他的元件相比最高，因此射出側(cè)偏振片冷卻管4633R、4633G、4633B的冷卻流體的流出時(shí)的溫度(出口溫度)較高，與此相比，液晶面板冷卻管4631R、4631G、4631B的出口溫度比較低。因此，在該圖31的例子中，入射側(cè)偏振片冷卻管4632R、4632G、4632B的入口溫度比前面的圖30的例子低。然后，在各元件外周邊緣流過的冷卻流體在匯流罐465內(nèi)集流，通過前面所說明的散熱器466(參照?qǐng)D20)內(nèi)的散熱而被冷卻。然后，溫度下降了的冷卻流體再次被供給支路罐464。
在該圖31的例子中，由于每種顏色2個(gè)元件冷卻管串聯(lián)配置且與其相并聯(lián)地配置有另外的1個(gè)元件冷卻管，因此與9個(gè)元件冷卻管全都并聯(lián)配置的結(jié)構(gòu)相比，可以實(shí)現(xiàn)配管空間的縮小化。
另外，通過與相對(duì)于發(fā)熱量高的射出側(cè)偏振片443的冷卻通路相并聯(lián)，相對(duì)于液晶面板441R、441G、441B和入射側(cè)偏振片442設(shè)置有冷卻通路，避免了射出側(cè)偏振片443的熱影響影響其他的元件，并可以有效冷卻液晶面板441R、441G、441B和入射側(cè)偏振片442。
另外，在上述圖29、圖30和圖31的例子中，紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)這3色的冷卻構(gòu)造為分別相同的結(jié)構(gòu)，但也可以是每個(gè)顏色不同的結(jié)構(gòu)。例如，也可以對(duì)于紅色光和藍(lán)色光采用圖30或圖31的結(jié)構(gòu)，對(duì)于藍(lán)色光采用圖29或圖31的結(jié)構(gòu)?；蛘咭部梢允瞧渌慕M合。
這里，綠色光一般光強(qiáng)度比較強(qiáng)，因此其光學(xué)元件溫度也容易上升。因此，通過對(duì)綠色光采用冷卻效果高的冷卻構(gòu)造，對(duì)其他的紅色光和藍(lán)色光采用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的冷卻構(gòu)造，可以實(shí)現(xiàn)配管空間的縮小化和元件冷卻的高效化。
另外，在上述圖29、圖30和圖31的例子中，支路罐464相應(yīng)于紅、綠、藍(lán)3色而將冷卻流體的通路至少分支為3個(gè)，但并不限于此。例如，也可以是支路罐464將冷卻流體的通路分支為與紅色光和藍(lán)色光有關(guān)的系統(tǒng)和與綠色光有關(guān)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，例如，通過將與紅色光和藍(lán)色光有關(guān)的冷卻構(gòu)造串聯(lián)配置，與其相并聯(lián)地配置與綠色光有關(guān)的冷卻構(gòu)造，與上述相同，可以實(shí)現(xiàn)配管空間的縮小化和元件冷卻的高效化。
在上述實(shí)施方式中，對(duì)使用了3塊液晶面板的投影機(jī)的例子進(jìn)行了說明，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于僅使用了1塊液晶面板的投影機(jī)、僅使用了2塊液晶面板的投影機(jī)、或者使用了4塊或以上液晶面板的投影機(jī)中。
另外，不限于透過型的液晶面板，也可以使用反射型的液晶面板。
另外，作為光調(diào)制元件，不限于液晶面板，也可以使用使用了微鏡的器件等液晶以外的光調(diào)制元件。此時(shí)，光束入射側(cè)和光束射出側(cè)的偏振片可以省略。
另外，本發(fā)明也可以應(yīng)用于從觀察屏幕方向進(jìn)行投射的正投型的投影機(jī)、以及從與觀察屏幕方向相反一側(cè)進(jìn)行投射的背投型的投影機(jī)。
上面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但并不是說本發(fā)明僅限于該例子。只要本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員，應(yīng)該明白，在專利權(quán)利要求的范圍所述的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，可以思考出各種變更例或修正例，很明顯，對(duì)此當(dāng)然也屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種冷卻單元的制造方法，它是制造具備在內(nèi)部流過冷卻流體的冷卻板的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述冷卻板具有在中間夾著流過冷卻流體的冷卻管而使一對(duì)板狀構(gòu)件相對(duì)配置的結(jié)構(gòu)；該制造方法包括在上述一對(duì)板狀構(gòu)件的至少一方的對(duì)向面上形成收納上述冷卻管的槽部的槽部形成工序；將上述冷卻管收納在上述槽部并將上述一對(duì)板狀構(gòu)件互相結(jié)合的結(jié)合工序；和將熱傳導(dǎo)材料填充在上述槽部和上述冷卻管之間的間隙的填充工序。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述熱傳導(dǎo)材料包含混合有金屬材料的樹脂材料、混合有碳材料的樹脂材料以及熱熔材料中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述熱傳導(dǎo)材料在上述冷卻板的使用溫度范圍內(nèi)具有彈性。
4.如權(quán)利要求1～3中的任意一項(xiàng)所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，在上述槽部形成工序中，使用鑄造法或鍛造法形成上述槽部。
5.如權(quán)利要求1～4中的任意一項(xiàng)所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，在上述槽部形成工序中，還在上述槽部的內(nèi)表面和/或上述一對(duì)板狀構(gòu)件的至少一方的對(duì)向面上，形成至少暫時(shí)收納上述熱傳導(dǎo)材料的輔助槽。
6.如權(quán)利要求1～5中的任意一項(xiàng)所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，在上述填充工序中，使上述熱傳導(dǎo)材料軟化且流動(dòng)而進(jìn)行上述熱傳導(dǎo)材料的填充。
7.如權(quán)利要求6所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，通過由保持上述一對(duì)板狀構(gòu)件的物體進(jìn)行的加熱和/或上述冷卻管內(nèi)的高溫流體的流動(dòng)，使上述熱傳導(dǎo)材料軟化。
8.如權(quán)利要求1～7中的任意一項(xiàng)所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，在上述結(jié)合工序中，使用由螺紋件等進(jìn)行的緊固、粘結(jié)、焊接以及配合等機(jī)械結(jié)合中的至少一種。
9.如權(quán)利要求8所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，由上述熱傳導(dǎo)材料的粘結(jié)力得到上述一對(duì)板狀構(gòu)件之間的結(jié)合力的至少一部分。
10.一種冷卻單元的制造方法，它是制造具備在內(nèi)部流過冷卻流體的冷卻板的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述冷卻板具有在中間夾著流過冷卻流體的冷卻管而使一對(duì)板狀構(gòu)件相對(duì)配置的結(jié)構(gòu)；該制造方法具有下述工序，即在將上述冷卻管配置于上述一對(duì)板狀構(gòu)件中的第1板狀構(gòu)件上的狀態(tài)下，使用熔點(diǎn)比該冷卻管低的材料，通過成型而在該冷卻管的周圍形成第2板狀構(gòu)件的工序。
11.如權(quán)利要求10所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，隨著上述第2板狀構(gòu)件的成型使上述第1板狀構(gòu)件和上述第2板狀構(gòu)件結(jié)合在一起。
12.如權(quán)利要求10或11所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述第1板狀構(gòu)件由金屬材料或樹脂材料構(gòu)成，上述第2板狀構(gòu)件由樹脂材料構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求12所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述樹脂材料包含混合有金屬材料的樹脂材料以及混合有碳材料的樹脂材料中的至少一種。
14.如權(quán)利要求10～13中的任意一項(xiàng)所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述冷卻管和上述一對(duì)板狀構(gòu)件的各板狀構(gòu)件之間的熱膨脹系數(shù)為相同程度。
15.如權(quán)利要求10～14中的任意一項(xiàng)所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，還包括在上述冷卻管與上述一對(duì)板狀構(gòu)件的至少一方之間的間隙中填充熱傳導(dǎo)材料的工序。
16.如權(quán)利要求15所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述熱傳導(dǎo)材料包含混合有金屬材料的樹脂材料、混合有碳材料的樹脂材料以及熱熔材料中的至少一種。
17.如權(quán)利要求15或16所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述熱傳導(dǎo)材料在上述冷卻板的使用溫度范圍內(nèi)具有彈性。
18.如權(quán)利要求10～17中的任意一項(xiàng)所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，在上述第1板狀構(gòu)件上，形成有與上述間隙相連通且至少暫時(shí)收納上述熱傳導(dǎo)材料的輔助槽。
19.如權(quán)利要求15～18中的任意一項(xiàng)所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，使上述熱傳導(dǎo)材料軟化并流動(dòng)而進(jìn)行上述熱傳導(dǎo)材料的填充。
20.如權(quán)利要求19所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，通過上述第2板狀構(gòu)件成型時(shí)的熱量和/或上述冷卻管內(nèi)的高溫流體的流動(dòng)，來使上述熱傳導(dǎo)材料軟化。
21.一種冷卻單元的制造方法，它是制造具備在內(nèi)部流過冷卻流體的冷卻板的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述冷卻板具有在板狀構(gòu)件的內(nèi)部配置有流過冷卻流體的冷卻管的結(jié)構(gòu)；該制造方法包括使用熔點(diǎn)比上述冷卻管低的材料，通過成型而在上述冷卻管的周圍形成上述板狀構(gòu)件的工序。
22.如權(quán)利要求21所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述冷卻管和上述板狀構(gòu)件都由金屬材料構(gòu)成。
23.如權(quán)利要求22所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述板狀構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)比上述冷卻管高。
24.如權(quán)利要求22或23所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述冷卻管由銅合金構(gòu)成，上述板狀構(gòu)件由鋁合金或鎂合金構(gòu)成。
25.如權(quán)利要求21所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述冷卻管由金屬材料構(gòu)成，上述板狀構(gòu)件由熱傳導(dǎo)性高的樹脂材料構(gòu)成。
26.如權(quán)利要求25所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述冷卻管和上述板狀構(gòu)件之間的熱膨脹系數(shù)為同等程度。
27.如權(quán)利要求25或26所述的冷卻單元的制造方法，其特征在于，上述樹脂材料包含混合有金屬材料的樹脂材料以及混合有碳材料的樹脂材料中的至少一種。
28.一種冷卻單元，其特征在于，由權(quán)利要求1～27中的任意一項(xiàng)所述的制造方法來制造。
29.一種光學(xué)裝置，它是包括根據(jù)圖像信息調(diào)制從光源射出的光束來形成光學(xué)像的光調(diào)制元件而構(gòu)成的光學(xué)裝置，其特征在于，至少在由權(quán)利要求1～27中的任意一項(xiàng)所述的制造方法所制造的冷卻單元上安裝上述光調(diào)制元件。
30.一種投影機(jī)，其特征在于，包括光源裝置；如權(quán)利要求29所述的光學(xué)裝置；和放大投射由上述光學(xué)裝置所形成的光學(xué)像的投射光學(xué)裝置。
全文摘要
提供一種適合于低成本化和小型化的冷卻單元的制造方法。具備冷卻單元的冷卻板具有在中間夾著流過冷卻流體的冷卻管(14)并使一對(duì)板狀構(gòu)件(12、13)相對(duì)配置的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的制造方法包括在一對(duì)板狀構(gòu)件(12、13)的至少一方的對(duì)向面(123、133)上形成收納冷卻管(14)的槽部(122、132)的槽部形成工序；將冷卻管(14)收納在槽部(122、132)中并將一對(duì)板狀構(gòu)件(12、13)互相結(jié)合的結(jié)合工序；和用熱傳導(dǎo)材料填充槽部(122、132)和冷卻管(14)之間的間隙的填充工序。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1828408SQ200610057879
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月1日
發(fā)明者藤森基行, 木下悟志, 座光寺誠(chéng) 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社