JP2005010630A - 液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】冷却液の沸騰を生じさせずに高効率な冷却を行えるとともに、ランプ交換などのメンテナンスを向上させること。
【解決手段】光源用ランプと、液晶パネルと、電源と、電源及びランプから発生する熱を取り除くファンと、を備えた液晶プロジェクタであって、ランプに対向する液晶プロジェクタの外壁部内面に水冷ジャケット９を設け、外壁部に放熱用の金属配管１３を配置し、水冷ジャケット内を流れる冷却液を駆動するポンプ１４を設け、ランプからの発生熱を受熱した冷却液は、水冷ジャケット９、金属配管１３及びポンプ１４を循環する循環経路を形成して、発生熱を金属配管を通して外部に放出する構成とする。また、ランプ外表面と水冷ジャケットの間に、伝熱量を抑制して冷却液温度を低減させる緩和材を両者に接触させて介在させること。また、水冷ジャケット９をランプ交換、保守のため回動自在とすること。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般の電子機器類の冷却装置に関し、特に、液晶プロジェクタ用ランプと液晶パネルの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタ等の光源用ランプの液冷における従来技術として、光源部上部に設けられた配管から冷却された冷却流体をガラス板の表面に流して光源部を冷却することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、他の従来技術として、ヒートパイプの一端をランプ封止部に設けたヒートパイプに接続させ、多端を内部に冷却液が流れるパイプを接続して冷却することが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
更に他の従来技術として、光源のリフレクタ周りに集熱部材を配し、その周辺を内部に冷媒が充填された密閉容器で被い、密閉容器内の冷媒の循環によりリフレクタを介して光源を冷却させる技術が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００５】
また、液晶プロジェクタ等の液晶パネルの液冷における従来技術として、冷却液を充填密封した冷却液収納体を液晶パネルに密着させたり（例えば、特許文献４を参照）、液晶パネル板と人出射偏光板との間に透明なシート状の冷却部材を設けること（例えば、特許文献５を参照）が提案されている。更に、冷却媒体を封入した２枚の密閉容器で密着させた液晶パネル板と出射側偏光板とを挟み込んで冷却したり（例えば、特許文献６を参照）、また、各液晶パネル内に液を流入させ、温度センサにより循環ポンプを制御して循環流体を流すようにして冷却する（例えば、特許文献７を参照）ことが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２７３４３０号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−２８８０４５号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００２−１０７８２５
【０００９】
【特許文献４】
特開平５−１０７５１９号公報
【００１０】
【特許文献５】
特開平７−２４８４８０号公報
【００１１】
【特許文献６】
特開平１１−２０２４１１号公報
【００１２】
【特許文献７】
特開平５−２６４９４７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光源用ランプの冷却に関する従来技術はいずれも、液晶プロジェクタ等の光源用ランプの液冷として冷却液の沸騰が生じ得、冷却液配管の破裂や冷却液の液漏れ、寿命部品であるランプの保守交換作業の困難さ、設置場所（例えば、天地を逆にした設置）による冷却性能の低下（従来技術のヒートパイプ方式では液相源を上方配置にした場合に冷却性能低下が引き起こされた）等、に関して考慮が払われていない。
【００１４】
また、上述した液晶パネルの冷却に関する従来技術はいずれも、液晶プロジェクタ等の液晶パネルの液冷として、液が流れることによる光照射への影響、液温度、液晶パネル面温度の差による液の揺らぎ、縞模様の発生に関して考慮されていない。
【００１５】
本発明の主たる課題は、液晶プロジェクタの内部、特に光源用ランプと液晶パネルで発生する発生熱を効率良く放熱させることにある。
【００１６】
そして、具体的に、本発明の第１の目的は、冷却液の沸騰を生じさせずに高効率な冷却を行えるとともに、ランプ交換などのメンテナンスを向上させる液晶プロジェクタを提供することにある。また、第２の目的は、冷却液が流れることに起因する液晶プロジェクタからの出射光への悪影響を回避して液晶パネルの高信頼性と高効率冷却を行える液晶プロジェクタを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
光源用ランプと、赤・緑・青を表示する液晶パネルと、各素子に電力を供給する電源と、前記電源及び前記ランプから発生する熱を取り除くためのファンと、を備えた液晶プロジェクタであって、
前記ランプに対向する液晶プロジェクタの外壁部内面に水冷ジャケットを設け、
前記水冷ジャケット設置の外壁部以外の外壁部に放熱用の金属配管を配置し、
前記ランプから放出する熱を受け取った水冷ジャケット内を流れる冷却液を駆動する冷却液駆動手段を設け、
前記ランプからの発生熱を受熱した冷却液は、前記水冷ジャケット、前記金属配管及び前記冷却液駆動手段を循環する循環経路を形成して、前記発生熱を前記金属配管を通して外部に放出する構成とする。
【００１８】
また、前記液晶プロジェクタにおいて、前記ランプ外表面と前記水冷ジャケットの間に、伝熱量を抑制して冷却液温度を低減させる緩和材を、前記ランプ外表面と前記水冷ジャケットの両者に接触させて介在させる構成とする。
【００１９】
また、前記液晶プロジェクタにおいて、前記ランプ外表面と前記水冷ジャケットの間で、前記水冷ジャケットに金属性吸熱用フィンを複数設置し、
前記吸熱用フィンの先端と前記ランプ外表面との間に空気層を介在させる構成とする。
【００２０】
また、前記液晶プロジェクタにおいて、前記ランプ外表面と前記水冷ジャケットの間に、複数の金属板と前記金属板間に設けた断熱材との組み合わせからなる冷却液温度低減の緩和材を、前記ランプ外表面と前記水冷ジャケットの両者に接触させて介在させる構成とする。
【００２１】
また、前記液晶プロジェクタにおいて、前記水冷ジャケット設置の外壁部は、回動自在に又は移動自在に取り付けられる構成とする。
【００２２】
このような構成を採用することによって、高温の光源ランプに対して冷却液が直接触れることがないので、冷却液の沸騰を防ぐことができ、プロジェクタの信頼性を高く保つことができる。また、ランプを交換又は保守する際に、受熱用水冷ジャケットを簡単にランプから取り外せ、着脱作業を容易にできる。また、十分な熱輸送量を保つことができ、プロジェクタの設置条件に関係なく、同じ冷却性能を保持することができる。
【００２３】
更に、光源用ランプと、赤・緑・青を表示する液晶パネルと、各素子に電力を供給する電源と、前記液晶パネル及び前記ランプから発生する熱を取り除くためのファンと、を備えた液晶プロジェクタであって、
入射偏光板、液晶パネル体及び出射偏光板からなる液晶パネルに水冷ジャケットを設け、前記水冷ジャケット内部に冷却液を流し、
液晶プロジェクタの筐体外壁部に放熱用の金属配管を配置し、
前記液晶パネルから放出する熱を受け取った前記水冷ジャケット内を流れる冷却液を駆動する冷却液駆動手段を設け、
前記液晶パネルからの発生熱を受熱した冷却液は、前記水冷ジャケット、前記金属配管及び前記冷却液駆動手段を循環する循環経路を形成して、前記発生熱を前記金属配管を通して外部に放出する構成とする。
【００２４】
このような構成を採用することにより、冷却液が流れることに起因する液晶プロジェクタからの出射光への悪影響を回避することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る液晶プロジェクタについて、図１〜図９を参照しながら以下詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る、電源、ファン、液晶パネル、光源用ランプ等を有する液晶プロジェクタの実装配置を示す斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係る液晶プロジェクタの実装配置と空気流れを示す平面図である。図３は本実施形態の液晶プロジェクタにおける水冷ジャケットを回動開放させた場合の冷却装置の実装配置を示す斜視図である。
【００２６】
また、図４は水冷ジャケット取り付け状態時における図３のランプ中央でのＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図５は図４のランプ先端でのＢ−Ｂ線で切断した断面図である。図６は水冷ジャケットの回動開放状態時における図３のランプ中央でのＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図７は図６のランプ先端でのＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【００２７】
ここで、１は液晶プロジェクタ、２はランプ、３は液晶パネル、４は電源、５は軸流ファン、６はシロッコファン、８は冷却風、９は水冷ジャケット、１０はランプカバー、１１はランプネック、１２はフレキシブルチューブ、１３は固定配管、１４は冷却液駆動手段、１５は緩和材、１６は外壁、１７は水路、１８はフィン、１９は空気層、をそれぞれ表す。
【００２８】
図１と図２を参照して、液晶プロジェクタ１は、光源としてのランプ２、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂを表示する液晶パネル３、各素子に電気を供給する電源４を少なくとも備えている。さらに、電源４、ランプ２の熱を取り除くための軸流ファン５が設けられている。また、液晶パネル３の放熱用にシロッコファン６が設けられている。
【００２９】
図１の構成例ではファン５に軸流ファンを、ファン６にシロッコファンを用いているが、ファン５，６はこのタイプのファンに限らず、通風量と全体圧損のバランスから各種ファンの中から適切なものを選べばよい。また、ランプ２から出た光はミラー、液晶パネルＲ，Ｇ，Ｂを通って、スクリーンなどに照射される。
【００３０】
冷却風（外気を取り込んで冷却のために用いられる風）８はシロッコファン６側面から吸い込まれ、液晶パネル３を通りこれらの液晶パネルを冷却して、その後、外壁である天井板に向かって吐出されてこの天井板に沿って流れ、次いで、図２において矢印で示すように軸流ファン５によって、ランプ２の下部を通り外気に放出される。また、電源４の側面から入り込んだ冷却風８は、軸流ファン５によってランプ２の外周を通り冷却して外気に排出される。
【００３１】
液晶プロジェクタ１の発熱分布を観察するとランプ２の発熱量が大きい。したがって、ランプ２近傍の外壁である筐体の温度は、他の部分より温度が高くなる。ランプ２近傍の筐体温度が高くなるのは、ランプ２からの熱輻射、熱伝導によるものである。本発明の実施形態では、ランプ２の発熱の一部分を取り去るために、図３を参照して、ランプ２の上部に水冷ジャケット９を設けている。水冷ジャケット９内部には冷却液が流れる流路が形成されている。そして、水冷ジャケット９には２本の柔軟性のあるフレキシブルチューブ１２が取り付けられており、１本は金属からなる固定配管１３に、他の１本は冷却液駆動手段１４の接続口にそれぞれ接続されている。固定配管１３は液晶プロジェクタ１の外壁、例えば上面外壁１６に熱的に接合している。
【００３２】
図３において、水冷ジャケット９と固定配管１３との間には冷却液駆動手段１４、例えばポンプが取り付けられている。水冷ジャケット９、フレキシブルチューブ１２、固定配管１３、冷却液駆動手段１４、フレキシブルチューブ１２、水冷ジャケット９の順で閉ループの冷却液循環流路を形成している。フレキシブルチューブ１２を用いる理由は、水冷ジャケット９廻りの液晶プロジェクタ構成要素、特にランプ２の組立性及びメンテナンス性に配慮したものであり、この配慮をする必要がなければ、金属などの配管を用いても良い。
【００３３】
本実施形態によれば、ランプ２から放出した熱の一部は軸流ファン５で除熱され、その他の熱は水冷ジャケット９及び水冷ジャケット内の冷却液で熱を受け取る。水冷ジャケット９内冷却液で受け取った熱は冷却液駆動手段１４で固定配管１３まで運ばれ、液晶プロジェクタ１の外壁を通して大気に放出される。
【００３４】
ここにおいて、ランプ２のリフレクタ表面温度は数百℃にまで達するので、水冷ジャケット９を直接にランプ２に接触又は取り付けると、冷却液が沸騰してしまって、ランプの冷却を十分に実施し得ないおそれが生じる。
【００３５】
そこで、本実施形態では、ランプ２から水冷ジャケット９への伝熱量を制限できる温度緩和材１５を設けることが特徴の１つとなっている。この特徴の詳細については、図４と図５を用いて後述する。
【００３６】
液晶プロジェクタ１は、使用後に、又はランプ２のメンテナンス（例えば、ランプ交換又は修理）時に電源をオフにする。オフの直後ではランプ２の温度が高いため、軸流ファン５のみでは軸流ファン５を長時間駆動させて充分に冷却する必要がある。一方、本実施形態に示すように水冷ジャケット９を採用することにより、ランプ２の冷却を液晶プロジェクタ１における大面積の筐体表面で効率良く行えるため、ランプ２の冷却のために軸流ファン５を長時間駆動させる必要はない。これによって、ランプ２のメンテナンスに要する時間を削減することができる。
【００３７】
次に、本発明の実施形態における他の特徴について説明する。図３は液晶プロジェクタ１のランプ２を着脱する際に、水冷ジャケット９を回動又は移動させた状態を図示したものである。本実施形態における水冷ジャケット９は液晶プロジェクタ１の筐体（外壁）に取り付けられるとともに、水冷ジャケットを取り付けた筐体は蝶番等によって筐体（水冷ジャケット取り付け筐体の周りの筐体）に対して回動自在になっている。そして、水冷ジャケット９と固定配管１３及び冷却液駆動手段１４の接続口の間にそれぞれフレキシブルチューブ１２を設けることにより、水冷ジャケット９を円滑にランプ２側から回動可能とすることができる。したがって、ランプ２の交換を含むメンテナンス作業を容易に実施することができる。
【００３８】
次に、図４及び図５に示した本実施形態の特徴の１つを説明する。図４は、図３に示す水冷ジャケット９を閉じた状態においてランプの光軸線上を通るＡ−Ａ線で切断した断面図である。図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。図４、図５において、ランプネック１１を通して電源供給されたランプ２はランプカバー１０内に実装されていて、ランプ２の上面には、ランプ発生熱の熱伝導を緩和して冷却液温度を低減させる緩和材１５を設け、この緩和材１５を介在して水冷ジャケット９が設置されている。水冷ジャケット９の内部には冷却液の通る水路１７が複数設けられている。
【００３９】
なお、図示していないが、水路１７は相互に直通させ、万遍なく冷却流体が流れるようにする。図４の構成例では、ランプ２の光放出方向と垂直に水路１７が設けられているが、水路１７の方向はどの方向でもよい。水冷ジャケット９は液晶プロジェクタの外壁１６に取り付けられている。ランプ２から発した熱の一部は緩和材１５、水冷ジャケット９、水冷ジャケット９の水路１７を通って冷却液に伝わる。また、ランプ２下方では従来通りの軸流ファン５による空冷で熱を外気へ放出している。
【００４０】
また、図５において、ランプ２の上部半分を緩和材１５が被っている構造となっている。水冷ジャケット９の内部には冷却液が通る水路１７が複数設けられている（図４を参照）。水冷ジャケット９の端部には冷却液を供給するためにフレキシブルチューブ１２が設けられ、水冷ジャケット９への冷却液入口と出口の２箇所でフレキシブルチューブ１２が設けられている。
【００４１】
図４及び図５に示した本実施形態によれば、液晶プロジェクタの光源用ランプ２と水冷ジャケット９との間に温度低減用の緩和材を設けることによって、高温の光源ランプに冷却液が直接触れることがないので、冷却液の沸騰を防ぐことができる。
【００４２】
次に、図３のＡ−Ａ線で切断したランプ２光軸を通る断面図である図６は、ランプ２を保守、交換する際に、液晶プロジェクタ外壁（筐体）１６に取り付けられた水冷ジャケット９を取り外した状態を示している。水冷ジャケット取り付け用の外壁は蝶番、ヒンジなどによって回動自在の構造となっている。なお、単純な取り外し構造であっても良い。そのため、水冷ジャケットへ冷却液を供給するためにフレキシブルチューブ１２を用いており、水冷ジャケットの移動に際して異常な引張りなどのストレスを受け難いフレキシブル構造となっている。図６においては、水冷ジャケットが回動開放しているために緩和材１５のみが見えている。このように、水冷ジャケット１１を簡単に移動することができ、ランプ２のメンテナンスを容易に実施することができる。
【００４３】
図６のＢ−Ｂ断面を示す図７において、水冷ジャケット９は液晶プロジェクタ外壁１６に取り付けられているため、液晶プロジェクタの外壁１６を取り外す、または回動させることにより、水冷ジャケット９を移動できる。その際、冷却液循環用にフレキシブルチューブ１２を用いることにより、容易に水冷ジャケット９を移動することができ、ランプ２のメンテナンスも簡単に済ませることができる。
【００４４】
次に、本発明の実施形態に関する緩和材の他の構成例について、図８及び図９を参照しながら説明する。図８は本発明の実施形態に関する緩和材の他の構成例を示す断面図であり、図９は図８のランプ先端でのＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【００４５】
図４及び図５の構成と異なるところのみを説明すると、図４の緩和材１５の代わりに、吸熱用フィン１８を設けてランプ２光軸方向に対して垂直に配置されている。吸熱用フィン１８は金属材料、例えばアルミニウムや銅からできていて、角柱又は円柱形状を構成している。フィン１８の断面形状は円形又は多角形に限らずに類似の形状でも良い。このフィン１８の方向は垂直方向に限らず任意の角度を付けても良い。そして、本実施形態の構成例では、吸熱用フィン１８の先端とランプ２との間に空気層１９を介在させ、吸熱用フィン１８はランプ２に直接接していない構成である。また、フィン１８間にも空気層が介在している。フィン１８の材料は水冷ジャケット９と同一のもので一体的構造でもよく、更に、受熱作用を促進する表面処理を施し、例えば黒体塗料を塗布しても良い。
【００４６】
吸熱用フィン１８による水冷ジャケットとの一体的構造によって、実質的に水冷ジャケットの表面積を拡大したことになって吸熱効果を高めることができる。更に、このフィンに表面に凹凸を設けて伝熱面積を更に拡大することもできる。フィンとランプ間、及びフィン間に空気層を介在させることによって、ランプ２から発せられた熱はこの空気層で温度差を生じ、吸熱面積の大きなフィン１８で吸熱される。次いで、水冷ジャケット９、水冷ジャケット９の水路を通って冷却液に伝わり、金属の固定配管１３と通して放熱される。
【００４７】
このように、図６及び図７に示した本実施形態の構成例によれば、水冷ジャケットとランプ間に空気層だけを介在させたものではランプの放熱作用が悪く、また、吸熱用フィンをランプに当接させたものでは冷却液沸騰のおそれがあり不都合であったのに対して、フィンとランプ間及びフィン間の空気層の介在と、フィンによる水冷ジャケットの表面積拡大との構成によって、冷却液沸騰を防ぎ且つランプ放熱機能をも果たすものである。
【００４８】
更に、本実施形態に関する緩和材の更なる構成例を説明する。この構成例は、不図示であるが、例えば、水冷ジャケット９からランプ２まで延びた複数の金属板とその金属板間に設けた断熱材（例えば、樹脂系材料）の組み合わせ構造である。この緩和材は、ランプ発熱温度の低減機能の外に、ランプ２を振動から保護する振動吸収機能を兼ね備えたものである。この緩和材の採用により、水冷ジャケット９はランプ２の熱は受け取るが、その温度は冷却液が沸騰する温度にまでは達しないものであり、更に、外部振動を吸収するのでランプの信頼性の面からも好ましい。なお、この構成例で金属板と断熱材の断面積を適宜に選定すれば、冷却液の沸騰を防ぐ温度低減機能を果たすことができるものである。
【００４９】
したがって、ランプ２に対して安全かつ高効率な冷却を行える。なお、ランプ２から水冷ジャケット９への伝熱量を制限し過ぎると、ランプ２全体の冷却量が不足するのでこの伝熱量には最適値があり、この値は水冷ジャケットによる水冷部とファンによる空冷部の伝熱量のバランスで決めることができる。
【００５０】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る液晶プロジェクタは、次のような構成と機能乃至作用を奏することができるものである。即ち、液晶プロジェクタ光源用ランプのリフレクタ部と受熱用水冷ジャケットの間に温度低減緩和材を設けたり、リフレクタ側水冷ジャケット表面積を実質的に拡大したものである。また、水冷ジャケットを繋ぐ冷却液配管がフレキシブルなパイプであり、水冷ジャケットはランプ着脱時の利便性を考慮して筐体（外壁）に回動又は移動自在に取り付けられている。
【００５１】
さらに、水冷ジャケットと放熱部の間に冷却液駆動手段を設け、冷却液が冷却液駆動手段、水冷ジャケット、および放熱部間を循環するようにしたものである。
【００５２】
このような構成の採用によって、高温の光源ランプの影響を冷却液が直接受けることがないので、冷却液の沸騰を防ぐことができ、プロジェクタの信頼性を高く保つことが出来る。また、寿命部品であるランプを交換する際に、受熱用水冷ジャケットを簡単にランプから取り外せ、着脱作業を容易にできる。更に、冷却液の循環構成によって、十分な熱輸送量を保つことができ、プロジェクタの設置条件に関係なく同じ冷却性能を保持することができる。
【００５３】
次に、本発明の他の実施形態に係る液晶プロジェクタについて、図１０〜図１７を参照しながら以下詳細に説明する。図１０は、本発明の他の実施形態に係る液晶プロジェクタにおける液晶パネルと水冷ジャケットの配置構成例を示す正面図と側面図であり、図１１は、他の実施形態に関する、水冷ジャケットと、液晶パネルを構成する入射偏光板、液晶パネル体及び出射偏光板と、の配置構成例を示す図であり、図１２は図１１のＡ−Ａ断面図、Ｃ−Ｃ断面図であり、冷却水の流れを示す図であり、図１３は図１１のＢ−Ｂ断面図、Ｄ−Ｄ断面図であり、冷却水の流れを示す図である。
【００５４】
また、図１４は他の実施形態に関する液晶パネルと水冷ジャケットの別の配置構成例を示す正面図と側面図であり、図１５は、他の実施形態に関する、水冷ジャケットと、液晶パネルを構成する入射偏光板、液晶パネル体及び出射偏光板と、の別の配置構成例を示す図であり、図１６は図１５のＡ−Ａ断面図、Ｃ−Ｃ断面図であり、冷却水の流れを示す図であり、図１７は図１５のＢ−Ｂ断面図、Ｄ−Ｄ断面図であり、冷却水の流れを示す図である。なお、本発明の他の実施形態においても、前述した図１〜図９に示す本発明の実施形態とその基本的な構成は共通するので、図１〜図３の図示構造を参照しながら説明する。
【００５５】
図面において、３は液晶パネル、２９，２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂは水冷ジャケット（水冷以外の他の液冷受熱ジャケットでも良い）、３０は液晶パネル体、３１は冷却液、３２はフレキシブルチューブ、３６は入射偏光板、３８は出射偏光板、３９は空間、をそれぞれ表す。
【００５６】
ランプ２から出た光はミラー、液晶パネル３を通って、スクリーンなどに照射される。液晶パネル３は図２にも図示するように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）用に３枚の液晶パネルが立設されている。また、液晶パネル３の熱の一部分を取り去るために、液晶パネル３のそれぞれには水冷ジャケット２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂを設けれている。この水冷ジャケット２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂ内部には冷却液、例えば水が流れる流路が形成され、更に、水冷ジャケット２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂには２本のフレキシブルチューブ３２が取り付けられており、それぞれのフレキシブルチューブ３２の端部には固定配管１３（図３を参照）が取り付けられている。固定配管１３は液晶プロジェクタ１外壁に熱的に接合している。
【００５７】
換言すると、図２に示す液晶パネルＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれには、図１０に示す２つのフレキシブルチューブ３２が取り付けれていて、このフレキシブルチューブ３２における液晶パネルと反対側の端部は、図３に示す固定配管１３に接続されている（不図示である）。即ち、図２に示すように配置された各液晶パネルＲ、Ｇ、Ｂに対向する箇所の固定配管１３を３箇所切断して、その切断口に各液晶パネル３のそれぞれのフレキシブルチューブ３２を接続する構成としている。そうすると、固定配管１３及び各フレキシブルチューブ３２を通して、それぞれの液晶パネルＲ、Ｇ、Ｂが直列に接続することになる。また、固定配管１３を１箇所切断してこの１箇所に３つのフレキシブルチューブ３２及び液晶パネルを並列接続しても良い。
【００５８】
さらに、水冷ジャケット２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂと固定配管１３に液を供給するための冷却液駆動手段１４、たとえばポンプが取り付けられている。冷却液は閉ループの循環している。液晶パネル３から放出した熱の一部分は図１と図２に示すようにファン６で除熱され、その他の熱はこの水冷ジャケット２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂで熱を受け取っている。
【００５９】
ところで、液晶プロジェクタ１の心臓部である液晶パネル３で温度分布を生じると、光照射での色むら、色のずれなどが生じる。したがって、液晶パネル３の温度分布を均一にすることが必要である。
【００６０】
次に、図１０において、液晶パネル３に水冷ジャケット２９を熱的に取り付ける構造を示す。水冷ジャケット２９上部には冷却液循環用の柔軟性のあるフレキシブルチューブ３２が２箇所設けられている。組立性等に問題がなければフレキシブル性がない配管であってもよい。ここで、液晶パネル３の光通過面以外の箇所に水冷ジャケット２９が設けられている。即ち、液晶パネルの周辺部（光透過面以外の箇所）に水冷ジャケット２９を設置している。冷却液３１、例えば冷却水はフレキシブルチューブ３２の入口側より入り、液晶パネル３の周囲を回るように流れ、フレキシブルチューブ３２の出口から流れ出ていく。水冷ジャケット２９には仕切板３５があり、冷却液３１の流路を決定している。この水冷ジャケット２９により、液晶パネル３の発する熱を受け取ることができる。
【００６１】
図１１には液晶パネル３の詳細構造を示しており、液晶パネル３は、入射偏光板３６、液晶パネル体３０及び出射偏光板３８から構成され、これらの両側に水冷ジャケット９を設けた配置図を示す。光２７は入射偏光板３６、液晶パネル体３０、出射偏光板３８の順で通過する。各水冷ジャケット２９にはフレキシブルチューブ３２が取り付けられており、冷却液を供給できるようになっている。
【００６２】
図１２に図１１のＡ−Ａ断面、Ｃ−Ｃ断面の概略を、図１３に図１１のＢ−Ｂ断面、Ｄ−Ｄ断面の概略を示しており、液晶パネル体３０の光通過面以外の箇所に水冷ジャケット２９が設けられており、光通過面には空間３９が形成されている。
【００６３】
図１２と図１３で異なるのは、冷却液３１の流れ方向である。フレキシブルチューブ３２入口側では冷却液３１の温度は低い。一方、フレキシブルチューブ３２出口側では液晶パネルからの受熱作用で冷却液１１の温度が高くなっている。したがって、入射偏光板３６、液晶パネル体３０及び出射偏光板３８の各両側に水冷ジャケット２９を設ける際に、冷却液１１の流れ方向を交互に変更することにより、入射偏光板３６、液晶パネル体３０及び出射偏光板３８の両面に対して対称的な冷却を行えるため、これらの各表面温度を均一にすることできる。
【００６４】
図１４には図１１とは異なる他の構成例を示す。液晶パネル３に水冷ジャケット２９が熱的に取り付けられており（図示の構成例では水冷ジャケットは液晶パネルと同一の外形寸法である）、水冷ジャケット２９上部のフレキシブルチューブ３２から冷却液３１が水冷ジャケット２９内に入り込み、水冷ジャケット２９下部のフレキシブルチューブ３２より冷却液１１は流れ出る。この構成例の場合、液晶パネル３の光通過面にも水冷ジャケット２９が配置されている。水冷ジャケット２９と冷却液３１は光を透過する材質のものである。たとえば、水冷ジャケット２９はサファイヤガラス、冷却液３１は純水である。
【００６５】
ここで、光の通過する冷却液にその上下方向に温度分布を生じている場合に、冷却液１１に揺らぎを生じる。これは、冷却液１１の上下方向の温度差によって冷却液が浮遊することによる浮力現象が生じていることに因ると考えられる。この冷却液の浮力現象は重力と反対方向に生じる。したがって、冷却液を水冷ジャケット内で流さずに滞留させた場合における自然対流などで（下の温度が上に比べて高い場合）、温度差を重力方向に生じた際に冷却液の揺らぎが極端に生じやすくなる。図１４に示す構成例の場合、重力方向に冷却液３１を流すことにより、温度の低い冷却液が水冷ジャケットの上方から入り込むために、冷却液３１温度差による揺らぎ（浮力）を生じさせにくくなる。よって、冷却液３１の揺らぎを防止でき、冷却液揺らぎによる液晶プロジェクタの光照射での縞模様などを抑制することができる。
【００６６】
次に、図１５に示す入射偏光板３６、液晶パネル体３０及び出射偏光板３８の各両側に水冷ジャケット９を設けた構成例によると、光２７は入射偏光板３６、液晶パネル体３０、出射偏光板３８の順で通過する。各水冷ジャケット２９の上下にはフレキシブルチューブ３２が取り付けられており、冷却液を供給できるようになっている。
【００６７】
図１６に図１５のＡ−Ａ断面、Ｃ−Ｃ断面の概略を、図１７に図１５のＢ−Ｂ断面、Ｄ−Ｄ断面の概略を示す。図１６と図１７に示す構成例で異なるのは冷却液３１の流れ方向である。図１１、図１２、図１３の場合と同様、フレキシブルチューブ３２入口側では冷却液３１の温度は低い。一方、フレキシブルチューブ３２出口側では液晶パネルからの受熱で冷却液３１の温度が高くなっている。したがって、入射偏光板３６、液晶パネル体３０及び出射偏光板３８に水冷ジャケット２９を設置する際に、冷却液３１の上下流れ方向を交互に変更することにより、入射偏光板３６、液晶パネル体３０及び出射偏光板３の両面に対して対称的な冷却を行えるため、各表面温度を均一にできる。これによって、冷却液３１の揺らぎを防止でき、液晶プロジェクタの光照射での縞模様などを抑制できる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、高温の光源ランプに対して冷却液が直接触れることがないので、冷却液の沸騰を防ぐことができ、プロジェクタの信頼性を高く保つことができる。
【００６９】
また、ランプを交換又は保守する際に、受熱用水冷ジャケットを簡単にランプから取り外せ、着脱作業を容易にできる。また、十分な熱輸送量を保つことができ、プロジェクタの設置条件に関係なく、同じ冷却性能を保持することができる。
【００７０】
したがって、高信頼、高効率冷却とメンテナンス性を両立できる液晶プロジェクタを実現できる。
【００７１】
また、液晶プロジェクタの液晶パネルの光通過部以外の箇所に水冷ジャケットを設置することにより、液晶パネルへの冷却作用を果たすとともに、液晶パネルを通過する光を阻害せずに、十分な光量を照射することができる。
【００７２】
更に、液晶パネルを構成している入射偏光板、液晶パネル体及び出射偏光板の夫々に水冷ジャケットを設け、対向する水冷ジャケットの液循環流れの向きを逆となるようにすることにより、入射偏光板、液晶パネル体及び出射偏光板の表面温度、冷却液温度を均一にでき、冷却液温度変化から生じる冷却液の揺らぎ、光照射の縞模様を防止でき、液晶プロジェクタの照射時の色むらをなくすことができる。
【００７３】
水冷ジャケットの液流入ロが上部にあり、液排出口が下部にあるようにすることにより、液温度の上昇に伴う反重力方向への液の揺らぎを防止でき，液晶プロジェクタの照射時の色むらをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る、電源、ファン、液晶パネル、光源用ランプ等を有する液晶プロジェクタの実装配置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る液晶プロジェクタの実装配置と空気流れを示す平面図である。
【図３】本実施形態の液晶プロジェクタにおける水冷ジャケットを回動開放させた場合の冷却装置の実装配置を示す斜視図である。
【図４】水冷ジャケット取り付け状態時における図３のランプ中央でのＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図５】図４のランプ先端でのＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図６】水冷ジャケットの回動開放状態時における図３のランプ中央でのＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図７】図６のランプ先端でのＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図８】本発明の実施形態に関する緩和材の他の構成例を示す断面図である。
【図９】図８のランプ先端でのＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る液晶プロジェクタにおける液晶パネルと水冷ジャケットの配置構成例を示す正面図と側面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に関する、水冷ジャケットと、液晶パネルを構成する入射偏光板、液晶パネル体及び出射偏光板と、の配置構成例を示す図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面図、Ｃ−Ｃ断面図であり、冷却水の流れを示す図である。
【図１３】図１１のＢ−Ｂ断面図、Ｄ−Ｄ断面図であり、冷却水の流れを示す図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に関する液晶パネルと水冷ジャケットの別の配置構成例を示す正面図と側面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に関する、水冷ジャケットと、液晶パネルを構成する入射偏光板、液晶パネル体及び出射偏光板と、の別の配置構成例を示す図である。
【図１６】図１５のＡ−Ａ断面図、Ｃ−Ｃ断面図であり、冷却水の流れを示す図である。
【図１７】図１５のＢ−Ｂ断面図、Ｄ−Ｄ断面図であり、冷却水の流れを示す図である。
【符号の説明】
１ 液晶プロジェクタ
２ ランプ
３ 液晶パネル
４ 電源
５ 軸流ファン
６ シロッコファン
８ 冷却風
９ 水冷ジャケット
１０ ランプカバー
１１ ランプネック
１２ フレキシブルチューブ
１３ 固定配管
１４ 液駆動手段
１５ 緩和材
１６ 外壁
１７ 水路
１８ フィン
１９ 空気層
２７ 光
２９，２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂ 水冷ジャケット
３０ 液晶パネル体
３１ 冷却液
３２ フレキシブルチューブ
３５ 仕切板
３６ 入射偏光板
３８ 出射偏光板
３９ 空間

Claims (12)

1. 光源用ランプと、赤・緑・青を表示する液晶パネルと、各素子に電力を供給する電源と、前記電源及び前記ランプから発生する熱を取り除くためのファンと、を備えた液晶プロジェクタであって、
   前記ランプに対向する液晶プロジェクタの外壁部内面に水冷ジャケットを設け、
   前記水冷ジャケット設置の外壁部以外の外壁部に放熱用の金属配管を配置し、
   前記ランプから放出する熱を受け取った水冷ジャケット内を流れる冷却液を駆動する冷却液駆動手段を設け、
   前記ランプからの発生熱を受熱した冷却液は、前記水冷ジャケット、前記金属配管及び前記冷却液駆動手段を循環する循環経路を形成して、前記発生熱を前記金属配管を通して外部に放出する
   ことを特徴とする液晶プロジェクタ。
2. 請求項１において、
   前記ランプ外表面と前記水冷ジャケットの間に、伝熱量を抑制して冷却液温度を低減させる緩和材を、前記ランプ外表面と前記水冷ジャケットの両者に接触させて介在させる
   ことを特徴とする液晶プロジェクタ。
3. 請求項１において、
   前記ランプ外表面と前記水冷ジャケットの間で、前記水冷ジャケットに金属性吸熱用フィンを複数設置し、
   前記吸熱用フィンの先端と前記ランプ外表面との間に空気層を介在させる
   ことを特徴とする液晶プロジェクタ。
4. 請求項１において、
   前記ランプ外表面と前記水冷ジャケットの間に、複数の金属板と前記金属板間に設けた断熱材との組み合わせからなる冷却液温度低減の緩和材を、前記ランプ外表面と前記水冷ジャケットの両者に接触させて介在させる
   ことを特徴とする液晶プロジェクタ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つの請求項において、
   前記水冷ジャケット設置の外壁部は、回動自在に又は移動自在に取り付けられることを特徴とする液晶プロジェクタ。
6. 請求項５において、
   前記水冷ジャケットの入口側と出口側にはフレキシブルパイプを接続することを特徴とする液晶プロジェクタ。
7. 請求項３において、
   前記金属性吸熱用フィンは、その表面が凹凸形状であることを特徴とする液晶プロジェクタ。
8. 光源用ランプと、赤・緑・青を表示する液晶パネルと、各素子に電力を供給する電源と、前記液晶パネル及び前記ランプから発生する熱を取り除くためのファンと、を備えた液晶プロジェクタであって、
   入射偏光板、液晶パネル体及び出射偏光板からなる液晶パネルに水冷ジャケットを設け、前記水冷ジャケット内部に冷却液を流し、
   液晶プロジェクタの筐体外壁部に放熱用の金属配管を配置し、
   前記液晶パネルから放出する熱を受け取った前記水冷ジャケット内を流れる冷却液を駆動する冷却液駆動手段を設け、
   前記液晶パネルからの発生熱を受熱した冷却液は、前記水冷ジャケット、前記金属配管及び前記冷却液駆動手段を循環する循環経路を形成して、前記発生熱を前記金属配管を通して外部に放出する
   ことを特徴とする液晶プロジェクタ。
9. 請求項８において、
   前記液晶パネルにおける光通過部以外の箇所に前記水冷ジャケットを設置することを特徴とする液晶プロジェクタ。
10. 請求項８において、
    前記液晶パネルにおける光通過部の箇所に前記水冷ジャケットを設置して、前記液晶パネルと前記水冷ジャケットとを全面で対向させるように構成することを特徴とする液晶プロジェクタ。
11. 請求項８又は９において、
    前記液晶パネルを構成している入射偏光板、液晶パネル体及び出射偏光板のそれぞれの間、及び前記入射偏光板の光入射側と前記出射偏光板の光出射側に前記水冷ジャケットを設け、
    互いに対向する水冷ジャケットを流れる冷却液の向きが逆となる
    ことを特徴とする液晶プロジェクタ。
12. 請求項８において、
    前記水冷ジャケットの冷却液の流入口が上部にあり、冷却液の排出口が下部にあることを特徴とする液晶プロジェクタ。

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