JP2009186816A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心式ファンを用いて被冷却部を効率良く、かつ低騒音で冷却する。
【解決手段】電気機器は、羽根車５ｄがケーシング５ｃ内で回転することにより空気を吸い込み、ケーシング内に羽根車からの空気の吹き出し流路が該羽根車の回転方向に向かって拡大するように形成された遠心式ファン５と、該ファンにより吸い込まれる空気によってそれぞれ冷却される、第１の被冷却部５０Ｒ，５０Ｂ，５９Ｒ，５９Ｂ及び該第１の被冷却部よりも必要冷却風量が大きい第２の被冷却部５０Ｇ，５９Ｇとを有する。羽根車の回転によりファンの吸い込み面５ａに、互いに空気の吸い込み速度が異なる領域として、第１の吸い込み領域Ａと該第１の吸い込み領域よりも吸い込み速度が高い第２の吸い込み領域Ｂとが形成される。第２の吸い込み領域を、第２の被冷却部に対して、第１の被冷却部に対してよりも近い位置に配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、遠心式ファンを用いて被冷却部を冷却する電気機器に関する。

電気機器においては、小型化や静音化を目的として、シロッコファン等の遠心式ファン（以下、シロッコファンという）によって吸い込まれる空気を被冷却部の冷却に使用するものがある（特許文献１，２参照）。シロッコファンは、羽根車がケーシング内で回転することにより空気を吸い込むファンであり、ケーシング内には、羽根車からの空気の吹き出し流路が該羽根車の回転方向に向かって拡大するように形成されている。
特開２００２−１２２８３９号公報 特開２００４−１５１６４８号公報

しかしながら、シロッコファンでは、上述したケーシングの構造により、該シロッコファンの吸い込み面に吸い込み速度分布が存在する。被冷却部とシロッコファンの吸い込み面との距離が充分に確保できる場合には該吸い込み速度分布の影響が少ないが、電気機器の小型化に伴い、吸い込み面の近くに被冷却部が配置されることが多い。

シロッコファンの吸い込み面が、上記吸い込み速度分布を考慮して、被冷却部の必要冷却風量に対して適切に配置されていないと、被冷却部に対する冷却効率の低下や、これに伴うファン回転数の増加による騒音の増大を招く。

吸い込み面の近傍に、被冷却部に対して効率良く冷却風が流れるように空気の流れを制御する部材を追加することも可能であるが、スペース的に配置が難しかったり、騒音が増加したりする可能性がある。さらに、冷却効率を上げるために、ヒートシンク等の大型の冷却補助部材を吸い込み面の近くに配置する場合でも、同様の問題が生じる。

本発明は、遠心式ファンの吸い込み面に対して被冷却部が近接する場合でも、該被冷却部を効率良く、かつ低騒音で冷却することができるようにした電気機器を提供する。

本発明の一側面しての電気機器は、羽根車がケーシング内で回転することにより空気を吸い込み、ケーシング内に羽根車からの空気の吹き出し流路が該羽根車の回転方向に向かって拡大するように形成された遠心式ファンと、該ファンにより吸い込まれる空気によってそれぞれ冷却される、第１の被冷却部及び該第１の被冷却部よりも必要冷却風量が大きい第２の被冷却部とを有する。羽根車の回転によりファンの吸い込み面に、互いに空気の吸い込み速度が異なる領域として、第１の吸い込み領域と該第１の吸い込み領域よりも吸い込み速度が高い第２の吸い込み領域とが形成される。そして、第２の吸い込み領域は、第２の被冷却部に対して、第１の被冷却部に対してよりも近い位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、遠心式ファンの吸い込み面が、被冷却部ごとの必要冷却風量の大小に応じた吸い込み速度分布が得られるように配置される。このため、吸い込み面に対して被冷却部が近接する場合でも、該被冷却部を効率良く、かつ低騒音で冷却することができる。したがって、電気機器の小型化と静音化を実現することができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

まず、図１及び図３〜図９を用いて、本発明の実施例である電気機器としての液晶プロジェクタ（画像投射装置）の構成について説明する。ここでは、後述する実施例１〜３において説明するプロジェクタの構成要素についてまとめて説明する。

図１には、該プロジェクタの全体的な構成を示している。図３及び図４には、該プロジェクタにおける色分解合成光学系の周辺の冷却構造を示している。また。図５には、該プロジェクタに用いられる遠心式冷却ファンを示している。図６には、該プロジェクタにおける基板部の構成を示している。図７〜図９には、該プロジェクタにおけるランプ周辺の冷却構造を示している。

これらの図において、２４は光源ランプ（以下、単にランプという）であり、本実施例では、高圧水銀放電ランプが用いられている。ただし、光源ランプ２４として、高圧水銀放電ランプ以外の放電型ランプ（例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ）を用いてもよい。

２３はランプ２４を保持するランプホルダ、２２は防爆ガラス、２１はガラス押さえである。３５はランプ２４からの光束を均一な明るさ分布を有する平行光束に変換する照明光学系、２８は照明光学系３５からの光を色分解して、後述するＲＧＢの３色用の液晶パネルに導き、さらに該液晶パネルからの光を色合成する色分解合成光学系である。

図３及び図４に示す５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂは液晶パネルの冷却を補助するための冷却補助部材である。

３３は色分解合成光学系２８からの光（画像）を図示しないスクリーン（被投射面）に投射する投射レンズ鏡筒である。投射レンズ鏡筒３３内には、後述する投射光学系が収納されている。

図４に示す６０は色分離合成光学系２８が固定される固定部材である。固定部材６０は、色分離合成光学系２８の周囲の冷却風路を限定する部材でもある。

３１はランプ２４、照明光学系３５及び色分解合成光学系２８を収納するとともに、投射レンズ鏡筒３３が固定される光学ボックスである。該光学ボックス３１には、ランプ２４の周囲を囲むランプケース部が形成されている。光学ボックス３１の上面開口部は、該光学ボックス３１内に照明光学系３５及び色分解合成光学系２８が収納された状態で、光学ボックス蓋２７によって覆われる。

図８及び図９に示す６１はランプ２４を冷却するための第２ランプ冷却ファンである。

１７は電源ユニット（図示せず）と光源駆動ユニット（図示せず）を覆うための電源カバー部材である。２０は電源カバー部材１７の一部を構成し、電源のアース端子と電気的に接続される金属部材である。

図６において、２６は電源ユニットからの電力により、該プロジェクタの各部を制御する制御基板である。２９は映像信号に応じて液晶パネルを駆動し、該液晶パネルに映像信号に応じた画像を形成させるパネル駆動基板（変調素子駆動基板）である。１９はプロジェクタの外部からの信号を取り込むためのコネクタを有する信号取り込み基板である。これらの電気回路基板２６，２９，１９は、回路基板カバー部材３０によって覆われている。回路基板カバー部材３０は、図６及び図７に示すように、第１〜第３のカバー部材３０a，３０ｂ，３０ｃの３つの部品により構成されている。

図７において、３６は第２のカバー部材３０ｂに一体的に形成され、後述する第１ランプ冷却ファン１５へ冷却風を効率的に導くための導風部である。

５はプロジェクタ内の中央部付近に位置し、色分解合成光学系２８内の液晶パネル等の光学素子を吸い込み風によって冷却し、吹き出し風で電源ユニット及び光源駆動ユニットを冷却するパネル冷却ファンである。該パネル冷却ファン５は、遠心式ファンの１つであるシロッコファンにより構成されている。５８はパネル冷却ファン５からの吹き出し風を電源ユニット及び光源駆動ユニットに導く導風ダクトである。

第１ランプ冷却ファン１５は、回路基板カバー部材３０内に配置された電気回路基板１９，２６，２９に沿って吸い込み風を流すことによりこれら基板１９，２６，２９を冷却し、かつランプ２４に対して吹き付け風を送ってランプ２４を冷却する。第１ランプ冷却ファン１５は、シロッコファンにより構成されている。

１４は第１ランプ冷却ファン１５を保持し、該第１ランプ冷却ファン１５からの冷却風をランプ２４に送るための第１ランプダクトである。１６は第１ランプ冷却ファン１５を押さえ、かつ第１ランプダクト１４と合わさってダクトを形成する第２ランプダクトである。

１０は後述する下部外装ケース７に形成された吸気口から空気を吸い込むことで電源ユニットと光源駆動ユニット内に風を流通させ、これらを冷却する電源冷却ファンである。９は第１ランプ冷却ファン１５からランプ２４に吹き付けられ、該ランプ２４を通過した熱風をプロジェクタ外部に排出する排気ファンである。

３４はランプ２４からの光がプロジェクタ外部に漏れないような遮光機能を有するランプ排気ルーバーである。図８及び図９に示す１８はランプ２４を構成する放電発光管である。また、図７〜９に示す６はランプ２４から延び、発光管１８に点灯電力を供給するためのランプコードである。

７はランプ２４、光学ボックス３１、電源ユニット、光源駆動ユニット、回路基板カバー部材３０、冷却ファン５，１５，６１及び排気ファン９等を収納する下部外装ケースである。２５は光学ボックス３１等を収納した下部外装ケース７に蓋をするための上部外装ケースである。１は第１側板であり、１２は第２側板である。これら側板１，１２は、外装ケース７，２５の両側面に形成される開口を閉じる。第２側板１２には、排気ファン９に対向する排気口が形成されている。

下部外装ケース７、上部外装ケース２５、第１側板１及び第２側板１２によって、該プロジェクタの筐体が構成される。

８はランプ２４を冷却した熱風を排気ファン９まで導き、筐体の内部に熱風を放散させないためのランプ排気ボックスであり、前述したランプ排気ルーバー３４を内部に保持する。

３はランプ蓋であり、下部外装ケース７の底面に着脱可能に取り付けられるとともに、装着時にはビスによって下部外装ケース７に固定される。また、４はセット調整脚である。セット調整脚４は、下部外装ケース７に固定されており、その脚部の高さを調整できるようになっている。脚部の高さ調整により、プロジェクタの傾斜角度を調整できる。

２は下部外装ケース７の吸気口を覆う不図示のフィルタを押さえるＲＧＢ吸気プレートである。１３は色分解合成光学系２８を保持するプリズムベースである。

１１は外部電源差込部であり、ここには商用電源等の外部電源が接続される。３２はリモコンセンサー基板であり、リモコンによるプロジェクタの操作を可能とする。

次に、図２を用いて、プロジェクタの光学構成について説明する。なお、図２中に示す構成要素の一部は、図３及び図４にも示されている。図２において、左側には水平断面を、右側には垂直断面をそれぞれ示す。

同図において、２４は連続スペクトルで白色光を発光するランプであり、図８及び図９に示す放電発光管１８からの光をリフレクタ３７によって所定の方向に集光して射出する。

３８ａは水平方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第１シリンダアレイである。３８ｂは第１シリンダアレイ３８ａの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズセルを複数有する第２シリンダアレイである。

３９は紫外線吸収フィルタ、４０は無偏光光を所定の偏光光に変換する偏光変換素子である。

４１は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたフロントコンプレッサである。４２はランプ２４からの光軸を、ほぼ９０度（より詳しくは８８度）折り曲げるための反射ミラーである。

３８ｃは垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズセルを複数配列した第３シリンダアレイである。３８ｄは第３シリンダアレイ３８ｃの個々のレンズセルに対応したシリンドリカルレンズアレイを複数有する第４シリンダアレイである。

４５は色座標を所定値に調整するために特定波長域の色をランプ２４に戻すためのカラーフィルタである。４３はコンデンサーレンズである。４４は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたリアコンプレッサである。以上により、照明光学系３５が構成される。

４６は青（Ｂ：例えば４３０〜４９５ｎｍ）と赤（Ｒ：例えば５９０〜６５０ｎｍ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ：例えば５０５〜５８０ｎｍ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーである。４７は透明基板に偏光素子を貼り付けたＧ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光光のみを透過する。４８は多層膜により構成された偏光分離面においてＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１偏光ビームスプリッタである。

５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂはそれぞれ、入射した光を反射するとともに画像変調する画像変調素子（若しくは画像形成素子）としての赤用反射型液晶パネル、緑用反射型液晶パネル及び青用反射型液晶パネルである。

４９Ｒ，４９Ｇ，４９Ｂはそれぞれ、赤用１／４波長板、緑用１／４波長板及び青用１／４波長板である。

５１はＲ光の色純度を高めるためにオレンジ光をランプ２４に戻すトリミングフィルタである。５２は透明基板に偏光素子を貼り付けたＲＢ用入射側偏光板を示す。ＲＢ用入射側偏光板５２は、Ｐ偏光のみを透過する。

５３はＲ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板である。５７は偏光分離面においてＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２偏光ビームスプリッタである。

５４はＢ用射出側偏光板（偏光素子）であり、Ｂ光のうちＳ偏光成分のみを整流する。５６はＧ光のうちＳ偏光成分のみを透過させるＧ用出側偏光板である。５５はＲ光及びＢ光を透過し、Ｇ光を反射するダイクロイックプリズムである。

以上のダイクロイックミラー４６〜ダイクロイックプリズム５５により、色分解合成光学系２８が構成される。

本実施例において、偏光変換素子４０はＰ偏光をＳ偏光に変換するが、ここでいうＰ偏光とＳ偏光は、偏光変換素子４０における光の偏光方向を基準として述べている。一方、ダイクロイックミラー４６に入射する光は、第１及び第２偏光ビームスプリッタ４８，５７での偏光方向を基準として考え、Ｐ偏光であるとする。すなわち、本実施例では、偏光変換素子４０から射出された光をＳ偏光とするが、同じＳ偏光光をダイクロイックミラー４６に入射させる場合はＰ偏光として定義する。

次に、光学的な作用を説明する。

放電発光管１８から発した光はリフレクタ３７により所定の方向に集光される。リフレクタ３７は放物面形状の凹面鏡を有し、放物面の焦点位置からの光は該放物面の対称軸に平行な光束となる。但し、発光管１８からの光源は理想的な点光源ではなく、有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。これらの光束は、第１シリンダアレイ３８ａに入射する。第１シリンダアレイ３８ａに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、垂直方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。そして、これら複数の分割光束は、紫外線吸収フィルタ３９及び第２シリンダアレイ３８ｂを経て、複数の光源像を偏光変換素子４０の近傍に形成する。

偏光変換素子４０は、偏光分離面と反射面と１／２波長板とを有する。複数の光束は、それぞれの列に対応した偏光分離面に入射し、これを透過するＰ偏光成分とここで反射するＳ偏光成分とに分割される。反射されたＳ偏光成分は反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に射出する。一方、偏光分離面を透過したＰ偏光成分は、１／２波長板を透過してＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換される。こうして、同じ偏光方向を有する複数の光束が射出する。

偏光変換された複数の光束は、偏光変換素子４０から射出した後、フロントコンプレッサ４１で圧縮され、反射ミラー４２によって８８度の角度で反射され、第３シリンダアレイ３８ｃに入射する。

第３シリンダアレイ３８ｃに入射した光束は、シリンダレンズセルの数に応じた複数の光束に分割されて集光され、水平方向に並ぶ帯状の複数の光束となる。該複数の分割光束は、第４シリンダアレイ３８ｄ及びコンデンサーレンズ４３を介してリアコンプレッサ４４に入射する。

フロントコンプレッサ４１、コンデンサーレンズ４３及びリアコンプレッサ４４の光学作用によって、複数の光束によって形成される矩形像は互いに重なり合い、矩形の均一な明るさの照明エリアを形成する。この照明エリアに、反射型液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが配置される。

偏光変換素子４０によってＳ偏光とされた光は、ダイクロイックミラー４６に入射する。以下、ダイクロイックミラー４６を透過したＧ光の光路について説明する。

ダイクロイックミラー４６を透過したＧ光は、入射側偏光板４７に入射する。Ｇ光はダイクロイックミラー４６によって分解された後もＰ偏光（偏光変換素子４０を基準とする場合はＳ偏光）となっている。そして、Ｇ光は入射側偏光板４７から射出した後、第１偏光ビームスプリッタ４８に対してＰ偏光として入射し、その偏光分離面を透過してＧ用反射型液晶パネル５０Ｇへと至る。

ここで、該プロジェクタには、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置（図示せず）が接続されている。パネル駆動基板２９は、画像供給装置から入力された画像情報に基づいて反射型液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを駆動し、これらに各色用の原画を形成させる。これにより、各反射型液晶パネルに入射した光は、反射されるとともに原画に応じて変調（画像変調）される。画像供給装置とプロジェクタとにより画像表示システムが構成される。

Ｇ用反射型液晶パネル５０Ｇにおいては、Ｇ光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧ光のうちＰ偏光成分は、再び第１偏光ビームスプリッタ４８の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＧ光のうちＳ偏光成分は、第１偏光ビームスプリッタ４８の偏光分離面で反射され、投射光としてダイクロイックプリズム５５に向かう。

このとき、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１偏光ビームスプリッタ４８とＧ用反射型液晶パネル５０Ｇとの間に設けられた１／４波長板４９Ｇの遅相軸を所定の方向に調整する。これにより、第１偏光ビームスプリッタ４８とＧ用反射型液晶パネル５０Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。

第１偏光ビームスプリッタ４８から射出したＧ光は、ダイクロイックプリズム５５に対してＳ偏光として入射し、該ダイクロイックプリズム５５のダイクロイック膜面で反射して投射レンズ鏡筒３３（投射光学系）へと至る。

一方、ダイクロイックミラー４６で反射したＲ光とＢ光は、トリミングフィルタ５１に入射する。Ｒ光とＢ光はダイクロイックミラー４６によって分解された後もＰ偏光となっている。そして、Ｒ光とＢ光は、トリミングフィルタでオレンジ光成分がカットされた後、入射側偏光板５２を透過し、色選択性位相差板５３に入射する。

色選択性位相差板５３は、Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転させる作用を有し、これによりＲ光はＳ偏光として、Ｂ光はＰ偏光として第２偏光ビームスプリッタ５７に入射する。

Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ５７に入射したＲ光は、該第２偏光ビームスプリッタ５７の偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ５７に入射したＢ光は、該第２偏光ビームスプリッタ５７の偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル５０Ｂへと至る。

Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒに入射したＲ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＲ光のうちＳ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ５７の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＲ光のうちＰ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ５７の偏光分離面を透過して、投射光としてダイクロイックプリズム５５に向かう。

また、Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｂに入射したＢ光は、画像変調されて反射される。画像変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ５７の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたＢ光のうちＳ偏光成分は、第２偏光ビームスプリッタ５７の偏光分離面で反射されて、投射光としてダイクロイックプリズム５５に向かう。

このとき、第２偏光ビームスプリッタ５７とＲ用，Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｒ，５０Ｂとの間に設けられた１／４波長板４９Ｒ，４９Ｂの遅相軸を調整することにより、Ｇ光の場合と同じように、Ｒ，Ｂ光それぞれの黒表示状態での調整を行うことができる。

こうして１つの光束に合成されて第２偏光ビームスプリッタ５７から射出したＲ光とＢ光のうちＢ光は、射出側偏光板５４で検光されてダイクロイックプリズム５５に入射する。また、Ｒ光はＰ偏光のまま射出側偏光板５４を透過して、ダイクロイックプリズム５５に入射する。

射出側偏光板５４で検光されることにより、Ｂ光は、該Ｂ光が第２偏光ビームスプリッタ５７、Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｂ及び１／４波長板４９Ｂを通ることによって生じた無効な成分がカットされた光となる。

そして、ダイクロイックプリズム５５に入射したＲ光とＢ光は、ダイクロイック膜面を透過して、該ダイクロイック膜面にて反射したＧ光と合成されて投射レンズ鏡筒３３に至る。

そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、投射レンズ鏡筒３３内の投射光学系によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。

以上説明した光路は、反射型液晶パネルが白表示状態の場合である。以下では、反射型液晶パネルが黒表示状態の場合での光路について説明する。

まず、Ｇ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー４６を透過したＧ光のＰ偏光光は、入射側偏光板４７に入射し、その後第１偏光ビームスプリッタ４８に入射してその偏光分離面で透過され、Ｇ用反射型液晶パネル５０Ｇへと至る。しかし、反射型液晶パネル５０Ｇが黒表示状態であるため、Ｇ光は画像変調されずに反射される。このため、Ｇ用反射型液晶パネル５０Ｇで反射された後も、Ｇ光はＰ偏光光のままである。したがって、Ｇ光は再び第１偏光ビームスプリッタ４８の偏光分離面を透過し、入射側偏光板４７を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。

次に、Ｒ光とＢ光の光路について説明する。ダイクロイックミラー４６で反射したＲ光とＢ光のＰ偏光光は、トリミングフィルタ５１を透過して入射側偏光板５２に入射する。そして、入射側偏光板５２から射出した後、色選択性位相差板５３に入射する。色選択性位相差板５３は、Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転する作用を持つため、Ｒ光はＳ偏光として、Ｂ光はＰ偏光として第２偏光ビームスプリッタ５７に入射する。

Ｓ偏光として第２偏光ビームスプリッタ５７に入射したＲ光は、その偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒへと至る。また、Ｐ偏光として第２偏光ビームスプリッタ５７に入射したＢ光は、その偏光分離面を透過してＢ用反射型液晶パネル５０Ｂへと至る。

ここで、Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒは黒表示状態であるため、Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒに入射したＲ光は画像変調されないまま反射される。このため、Ｒ用反射型液晶パネル５０Ｒで反射された後も、Ｒ光はＳ偏光光のままである。したがって、Ｒ光は再び第２偏光ビームスプリッタ５７の偏光分離面で反射し、入射側偏光板５２を通過して光源側に戻され、投射光から除去される。これにより、黒表示がなされる。

一方、Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｂに入射したＢ光は、Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｂが黒表示状態であるため、画像変調されないまま反射される。このため、Ｂ用反射型液晶パネル５０Ｂで反射された後も、Ｂ光はＰ偏光光のままである。したがって、Ｂ光は再び第２偏光ビームスプリッタ５７の偏光分離面を透過し、色選択性位相差板５３によりＰ偏光に変換され、入射側偏光板５２を透過して、光源側に戻され、投射光から除去される。

図５には、パネル冷却ファン（シロッコファン）５を示している。パネル冷却ファン５では、図中に一点鎖線で簡略化して示す羽根車５ｄがケーシング５ｃ内で半時計回り方向（点線矢印方向）に回転することにより、吸い込み面（吸気口）５ａから空気を吸い込み、吹き出し口５ｂから空気を吹き出す。ケーシング５ｃ内には、羽根車５ａからの空気の吹き出し流路が該羽根車５ａの回転方向に向かって拡大するように形成されている。吹き出し流路が拡大するとは、該ファン５の径方向における該流路の断面積が増加することを意味する。

そして、このようなケーシング５ｃの構造により、羽根車が回転したときに、吸い込み面５ａにおける空気の吸い込み速度に分布が生じる。具体的には、図中にＡで示す領域（第１の吸い込み領域）での吸い込み速度よりも、Ｂで示す領域（第２の吸い込み領域）での吸い込み速度の方が高くなる。本実施例でのＢ領域は、吹き出し流路のうち断面積が最も大きい部分に接した又は近接した領域であり、吸い込み面５ａのうち最も吸い込み速度が高くなる吸い込み領域である。

ただし、第２の吸い込み領域は最も吸い込み速度が高い吸い込み領域でなくてもよく、吸い込み面のうち任意の２つの領域において相対的に吸い込み速度が小さい領域を第１の吸い込み領域とし、吸い込み速度が高い領域を第２の吸い込み領域とすればよい。

なお、第１ランプ冷却ファン１５及び第２ランプ冷却ファン６１もシロッコファンであり、羽根車が回転することにより、パネル冷却ファン５と同様に、吸い込み面にＡ領域と該Ａ領域よりも空気の吸い込み速度が高いＢ領域とが形成される。

以下、図３〜図９を用いて、本発明の実施例１〜３について説明する。図３〜図９において、実線矢印は空気の流れを示す。

図３及び図４を用いて、実施例１について説明する。これらの図には、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ、色分離合成光学系２８及びパネル冷却ファン５が示されている。

色分離合成光学系２８は、図２に示したダイクロイックミラー４６、Ｇ用入射側偏光板４７、第１の偏光ビームスプリッタ４８、１／４波長板４９Ｒ，４９Ｇ，１９Ｂを含む。また、色分離合成光学系２８は、トリミングフィルタ５１、ＲＢ用入射側偏光板５２、色選択性位相差板５３、Ｂ用出側偏光板５４、ダイクロイックプリズム５５、Ｇ用出側偏光板５６及び第２の偏光ビームスプリッタ５７を含む。液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの背面には、冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂが配置されている。

色分離合成光学系２８を図１に示したプリズムベース１３に固定して、光学ボックス３１内に収納し、光学ボックス蓋２７を光学ボックス３１に取り付けることで、光学ボックス３１内における色分離合成光学系２８の外側に冷却風路が形成される。

図４には、図３の構成を改良した例を示す。固定部材６０には、プリズムベース１３と色分離合成光学系２８内の光学部品が固定される。

また、固定部材６０は、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ及び色分離合成光学系２８を挟んでパネル冷却ファン５とは反対側に配置されている。これにより、固定部材６０は、色分解合成光学系２８において液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを冷却するための風路を限定する風路限定部材としても機能する。固定部材６０によって、色分解合成光学系２８における液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの冷却にあまり寄与しない風路Ｃを閉じ、各液晶パネルの冷却に使用する風路を限定することで、各液晶パネルの冷却効率をより向上させることができる。

このように光学ボックス３１内において色分離合成光学系２８を構成する光学部品間や冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂに沿って形成される冷却風路に、パネル冷却ファン５に吸い込まれる空気が流れることで、色分離合成光学系２８が冷却される。

色分離合成光学系２８における主たる冷却対象は液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂである。色分離合成光学系２８を構成する光学部品には、熱により劣化が生じ易い部品が含まれている。このような光学部品の劣化によって該光学部品の光学特性が変化するため、投射画像の劣化を引き起こす。したがって、熱により劣化が生じ易いる光学部品に対して、その許容温度以下となるように温度管理をする必要がある。そのような光学部品の中でも、特に液晶パネルは許容温度が低いため（例えば、５０℃以下）、良好な駆動が保証される許容温度以下に冷却する必要がある。

したがって、本実施例では、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの背面に、放熱フィンにより構成される冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂがそれぞれ取り付けられている。冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂに形成されたフィンに沿って冷却風を流すことで、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを冷却することができる。

このとき、パネル冷却ファン５の吸い込み面５ａは、色分離合成光学系２８、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ及び冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂの側を向くように配置されている。さらに、パネル冷却ファン５の吸い込み面５ａのうち上記Ｂ領域は、Ｇ用液晶パネル５０Ｇを冷却するための冷却補助部材５９Ｇに対して、他の液晶パネル５０Ｒ，５０Ｂを冷却するための冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｂに対してよりも近い位置に配置されている。

なお、Ｇ用液晶パネル５０Ｇ及び冷却補助部材５９Ｇが第２の被冷却部に相当し、他の液晶パネル５０Ｒ，５０Ｂ及び冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｂが第１の被冷却部に相当する。

３つの液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂにおいては、照明光の光学特性により、一般に、Ｇ用液晶パネル５０Ｇの発熱量が他の液晶パネル５０Ｒ，５０Ｂよりも大きい。しかし、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの許容温度は互いに等しい。このため、Ｇ用液晶パネル５０Ｇ（冷却補助部材５９Ｇ）に必要な冷却風量（必要冷却風量）が、他の液晶パネル５０Ｒ，５０Ｂ（冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｂ）の必要冷却風量よりも多くなる。

従来は、１つの冷却ファンの吸い込み風によって複数の被冷却部を冷却する場合において、複数の被冷却部に対して互いに異なる冷却風量を分配するために、以下の構成又は対策が採られている。

（１）冷却風量を分配するための部材を、冷却ファンの吸い込み面と複数の被冷却部との間に設ける。

（２）各被冷却部を冷却するための風路断面形状を、必要冷却風量に応じて異ならせる。

（３）最も必要冷却風量が多い被冷却部に合わせて、ファンを選定したり、ファンの駆動条件を設定したりする。

（４）冷却補助部材の形状を互いに異ならせて、冷却能力を発熱量に合わせる。

しかし、（１）の構成では、ファンの近傍に風量分配部材を配置するため、ファンの効率が低下し、騒音も増大する。（２）の構成では、主として光学的な理由によって冷却風路形状を自由に設定することが困難な場合が多く、プロジェクタの小型化にも不利である。（３）の対策では、必要冷却風量の少ない被冷却部が過冷却となるため、全体として無駄な冷却が生じる。また、ファンの回転数を上げると、騒音が増大する。さらに、（４）の構成では、被冷却部ごとに形状が異なる冷却補助部材を用意する必要があるので、コストアップにつながる。また、ファンの吸い込み面の近傍では、冷却風路を阻害しないようにするために冷却補助部材の形状が限定される。

そこで本実施例では、上述のようにパネル冷却ファン５の吸い込み面５ａのうち吸い込み速度がＡ領域よりも大きいＢ領域を、Ｇ用液晶パネル５０Ｇに対して設けられた冷却補助部材５９Ｇに近づけることで、上記問題を解決し、かつ以下の効果を得ている。

〔１〕吸い込み面５ａと冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂとの間に風量分配部材を設けずに、該３つの冷却補助部材に対して適切な冷却風量を分配することができる。このため、ファン効率を低下させることなく、３つの液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを適切に冷却することができる。これにより、パネル冷却ファン５から生ずる騒音を低下させることができるとともに、冷却ファンの使用個数を減少させることができる。

〔２〕吸い込み面５ａの配置を冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂの必要冷却風量に応じた設定にするだけで、それぞれに必要な必要冷却風量を確保することができる。このため、光学的な理由等によって冷却風路形状の自由度が低い場合でも、冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂを適切に冷却することができる。特に、風路の限定を行いたい場合でも、図４に示すように風路を限定するための部材（固定部材６０）を吸い込み方向における冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂよりも上流側に配置するだけでよい。さらに、高密度に光学部品が配置される場合でも、冷却風路の断面積を大きくすることなく、３つの冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂを冷却することができる。

〔３〕最も大きい必要冷却風量に合わせてパネル冷却ファン５を選定したり、ファン駆動条件を設定したりする必要がない。このため、小型のファンの選定による騒音の削減やプロジェクタの小型化が可能となる。

〔４〕冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂの形状を共通にすることで、コストダウンが可能である。また、冷却補助部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂを大型化させる必要がないため、冷却風路も阻害されず、冷却効率を向上させることができる。

図６及び図７を用いて、実施例２について説明する。図６には、基板部の冷却構造を、図７には、基板部とランプ２４の冷却構造を示している。

図６において、基板部は、回路基板カバー部材３０（３０a，３０ｂ，３０ｃ）内に互いに平行に配置された制御基板２６、パネル駆動基板２９及び信号取り込み基板１９により構成されている。これら基板２６，２９，１９に実装された電子部品の発熱量が大きいため、各基板を強制冷却する必要がある。

このため、回路基板カバー部材３０内において、制御基板２６、パネル駆動基板２９及び信号取り込み基板１９に沿って冷却風路を形成し、該冷却風路内を第１ランプ冷却ファン１５により吸い込まれる空気が流れることで、基板２６，２９，１９が冷却される。

ただし、各基板上の電子部品の発熱量がそれぞれ異なるため、３つの基板２６，２９，１９の必要冷却風量は同じではなく、パネル駆動基板２９が最も必要冷却風量が多い。

このため、本実施例では、第１ランプ冷却ファン１５の吸い込み面１５ａが、基板２６，２９，１９の側を向くように配置されている。さらに、該吸い込み面１５ａのうちＢ領域を、パネル駆動基板（第２の被冷却部）２９に対して、他の基板２６，１６（第１の被冷却部）に対してよりも近い位置に配置している。

これにより、基板２６，１６に沿って流す風量よりも多い風量の冷却風をパネル駆動基板２９に沿って流すことができる。したがって、風量分配部材を設けることによるファン効率の低下や騒音の増大を回避しつつ、必要冷却風量が多いパネル駆動基板２９を含む３つの基板２６，２９，１９の適切な冷却が可能となる。

また、第１ランプ冷却ファン１５からの吹き出し風は、ランプダクト１４，１６により形成される風路を介してランプ２４及び図２に示した偏光変換素子４０を冷却する。

超高圧水銀ランプ等により構成されるランプ２４では、放電発光管１８の動作圧力を高くして該放電発光管１８に高い発光性能を発揮させるために、放電発光管１８の温度を高くする必要がある。ただし、放電発光管１８の温度が高すぎても、ランプ２４の長時間動作を保証できない。すなわち、放電発光管１８の温度を適切な範囲に維持しなければ、黒化や白化等の失透現象が生じたり、動作が不安定になったりする。このため、放電発光管１８に対して適正な冷却が行われる必要がある。

従来、上記のようにファンの吹き出し方向とそれ以外の方向に配置された２つ以上の被冷却部が存在する場合、それぞれの必要冷却風量に応じた冷却を行うために、以下の構成が採られている。

（１）被冷却部ごとに専用の冷却ファンを設ける。

（２）ダクトを通じて冷却風をそれぞれの被冷却部に導く。

しかし、（１）の構成では、装置の大型化やコストアップを招く。（２）の構成では、ファンの吹き出し方向とは異なる方向にダクトを構成するため、製品の大型化を招く。

これに対し、本実施例によれば、上記問題を解決し、かつ以下の効果が得られる。

〔１〕基板部及びランプ２４のそれぞれに専用の冷却ファンを設けずに、これらを冷却可能である。このため、使用ファン個数を削減することができ、プロジェクタの小型化やコストダウンが可能である。

〔２〕ダクト構成が単純化されるため、プロジェクタの小型化が可能である。

なお、上記のようにファンへの吸い込み風とファンからの吹き出し風とを用いて別々の被冷却部を冷却する構成においては、装置内の部品の高密度配置や発熱量の増大に対応するため、冷却効率を高める必要がある。本実施例によれば、遠心式ファンである第１ランプ冷却ファン１５の吸い込み面を、吸い込み風により冷却される被冷却部の必要冷却風量に合わせて配置することで、吸い込み風による冷却効率を高めることができる。

図８及び図９を用いて、実施例３について説明する。これらの図には、ランプ周辺の冷却構造を示している。

ランプ周辺には、ランプ２４、ランプコード６、ランプダクト１４，１６、ランプホルダ２３及び図２に示した偏光変換素子４０が配置されている。そして、第１ランプ冷却ファン１５からの吹き出し風は、ランプダクト１４，１６を介してランプ２４（特に、放電発光管１８）及び偏光変換素子４０を冷却する。また、第２ランプ冷却ファン６１への吸い込み風によって、ランプコード６と発光管１８が冷却される。

ランプ２４の発熱量は非常に大きく、その影響からランプコード６が高温になる。ランプコード６は、コードの耐熱温度を満たすように強制冷却する必要がある。ただし、実施例２で説明したように、放電発光管１８の冷却も必要であり、必要冷却風量は、ランプコード６よりも放電発光管１８の方が多い。

プロジェクタの小型化や高性能化により、筐体内での発熱量が増大する。この結果、筐体外に排出される排気風はより高温になり、プロジェクタの周囲にいるユーザにとって不快とならないように、排気風の排気方向も考慮する必要がある。

しかし、筐体内のスペースの関係上、冷却ファンの配置自由度が低い場合があり、部品密集部に配置した冷却ファンからの排気をダクトを用いて筐体外へ排出するというような、冷却ファンに高負荷がかかる場合も想定される。このような場合、排気の指向性が強く、高負荷でもファン効率の低下が少ない遠心式ファンを使用することが好ましい。

また、発熱量が大きな部品の近傍には、その熱の影響を受けて強制冷却が必要となる部品が生じる場合がある。この際、ファンを効率的に利用し、発熱量の大きな部品とその近傍にて強制冷却が必要となる部品の双方を冷却するのが好ましい。

このため本実施例では、図８に示すように、第２ランプ冷却ファン６１の吸い込み面６１ａが、ランプ２４及びランプコード６の側を向くように配置されている。さらに、吸い込み面６１ａのうちＢ領域を、ランプ（第２の被冷却部）２４に対し、ランプコード（第１の被冷却部）６に対してよりも近い位置に配置している。より詳細には、Ｂ領域は、ランプ２４のうち放電発光管１８を冷却した空気の排気面に対向するように配置されている。また、Ａ領域が、ランプコード６側に位置するように配置されている。

これにより、風量分配部材を設けることによるファン効率の低下や騒音の増大を回避しつつ、必要冷却風量が多い放電発光管１８を適切に冷却することができるとともに、ランプコード６も十分冷却することができる。

そして、第２ランプ冷却ファン６１からの指向性の強い排気（吹き出し風）は、ダクト等を用いてプロジェクタにおける任意の方向に排出することができる。

上記各実施例では、遠心式ファンを用いた冷却構造をプロジェクタに適用した場合について説明したが、同様の冷却構造を他の電気機器に適用することもできる。

例えば、ビデオカメラ等の撮像装置において、ＣＰＵ等の演算処理素子及びＣＣＤセンサ等の撮像素子といった電子部品もしくはこれらを搭載した電気回路基板の冷却に使用することができる。また、同様に、パーソナルコンピュータ内の各種電子部品や電気回路基板の冷却にも使用することができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

本発明の実施例であるプロジェクタ（画像投射装置）の分解斜視図。 実施例のプロジェクタの光学構成を示す平面図及び側面図。 実施例１を示す配置図。 実施例１を示す配置図。 実施例に使用される遠心式ファンを示す図。 実施例２を示す配置図。 実施例２を示す配置図。 実施例３を示す配置図。 実施例３を示す配置図。

符号の説明

５ パネル冷却ファン（シロッコファン）
６ ランプコード
１５ 第１ランプ冷却ファン（シロッコファン）
１８ 放電発光管
１９ 信号取り込み基板
２４ 光源ランプ
２６ 制御基板
２８ 色分解合成光学系
２９ パネル駆動基板
３５ 照明光学系
４０ 偏光変換素子
５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ 液晶パネル
５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂ 冷却補助部材
６０ 固定部材
６１ 第２ランプ冷却ファン（シロッコファン）

Claims (6)

1. 羽根車がケーシング内で回転することにより空気を吸い込み、前記ケーシング内に前記羽根車からの空気の吹き出し流路が該羽根車の回転方向に向かって拡大するように形成された遠心式ファンと、
   該ファンにより吸い込まれる空気によってそれぞれ冷却される、第１の被冷却部及び該第１の被冷却部よりも必要冷却風量が大きい第２の被冷却部とを有し、
   前記羽根車の回転により、前記ファンの吸い込み面に、互いに空気の吸い込み速度が異なる領域として、第１の吸い込み領域と該第１の吸い込み領域よりも吸い込み速度が高い第２の吸い込み領域とが形成され、
   前記吸い込み面が、前記第１及び第２の被冷却部の側を向くように配置されており、
   前記第２の吸い込み領域は、前記第２の被冷却部に対して、前記第１の被冷却部に対してよりも近い位置に配置されていることを特徴とする電気機器。
2. 前記第２の吸い込み領域は、前記吸い込み面のうち最も吸い込み速度が高い領域であることを特徴とする請求項１に記載の電気機器。
3. 該電気機器は、互いに波長領域が異なる光を画像変調する複数の画像変調素子からの光を被投射面に投射する画像投射装置であり、
   前記第２の吸い込み領域は、前記複数の画像変調素子のうち最も必要冷却風量が大きい画像変調素子に対して、他の画像変調素子に対してよりも近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気機器。
4. 光源からの光を互いに波長領域が異なる光に分解し、前記複数の画像変調素子からの光を合成する色分解合成光学系と、
   前記色分解合成光学系において前記複数の画像変調素子を冷却するための風路を限定する風路限定部材とを有し、
   前記風路限定部材は、前記複数の画像変調素子及び前記色分解合成光学系を挟んで前記ファンとは反対側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電気機器。
5. 該電気機器は、光源からの光を画像変調素子によって変調し、被投射面に投射する画像投射装置であり、
   前記複数の画像変調素子を駆動する変調素子駆動基板を含む複数の電気回路基板を有し、
   前記第２の吸い込み領域は、前記変調素子駆動基板に対して、他の電気回路基板に対してよりも近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気機器。
6. 該電気機器は、コードを介して点灯電力が供給される光源からの光を画像変調素子によって変調し、被投射面に投射する画像投射装置であり、
   前記第２の吸い込み領域は、前記光源に対して、前記コードに対してよりも近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気機器。