JP2016009003A - 冷却装置、画像投射装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺部品の設計変更を行う必要のない放熱体を具備した冷却装置を提供する。【解決手段】排気口を備えた送風部と、複数の放熱フィンを備えた放熱体とを有する冷却装置であって、放熱体の上面の端辺が直線状に揃っていること、複数の放熱フィンは、少なくとも第１放熱領域と第２放熱領域とを有し、第２放熱領域に配置された放熱フィンは、第１放熱領域に配置された放熱フィンよりも表面積が狭いこと、放熱フィンは、送風部の排気口と対向する位置に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、冷却装置、画像投射装置、電子機器に関する。

従来から、発熱源を冷却する冷却装置として、発熱源に複数の放熱フィンを有する放熱体を押し付けて放熱面積を拡大させ、ファンから排気された空気を直接放熱フィンに吹き付けて冷却する構成が既に知られている。

こうした冷却装置として、例えば放熱フィンを有する放熱体が、複数の排気口を有するファンの当該排気口内にそれぞれ内在され、一方の排気口内に配置された放熱体の放熱フィンのピッチは、他方の排気口内に配置された放熱体の放熱フィンのピッチより一様に狭くした構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１の冷却装置は、放熱体がファンの排気口内に設置される構成である。そのため、上記の冷却装置は放熱体とファンの羽との位置などを考慮に入れた最適設計とされ、組み合わせるファンの種類やレイアウトが限定されてしまう。したがって、発熱源に対応させた他の放熱体と交換したい場合、周辺部品までも設計変更しなければならないという問題があった。

そこで、本発明は上記従来技術の問題に鑑みて、放熱体を交換する際に、周辺部品の設計変更を必要としない冷却装置を提供することにある。

上記課題に鑑み、本発明の冷却装置の一つの実施形態において、
排気口を備えた送風部と、複数の放熱フィンを備えた放熱体とを有する冷却装置であって、
前記放熱体の上面の端辺が直線上に揃っていること、
前記複数の放熱フィンは、少なくとも第１放熱領域と第２放熱領域とを有し、
前記第２放熱領域に配置された放熱フィンは、前記第１放熱領域に配置された放熱フィンよりも表面積が狭いこと、
前記放熱フィンは、前記送風部の前記排気口と対向する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、放熱体を交換する際に、周辺部品の設計変更を必要としない冷却装置を提供できる。

本発明に係る画像投射装置の使用態様を示す斜視図である。 （ａ）は図１の正面側から見た画像投射装置の内部構造を示す斜視図である。（ｂ）は図１の背面側からみた画像投射装置の内部構造を示す斜視図である。 光学エンジンと光源装置との関係を示す斜視図である。 光学エンジンの概略構成を示す斜視図である。 照明光学部と画像処理部の概略構成と光路を説明する説明図である。 画像処理部の概略構成を示す斜視図である。 投射光学部の構成の一部を示す斜視図である。 投射光学部の構成を示す斜視図である。 投射光学部の光路を説明するための説明図である。 第１の実施形態に係る冷却装置の構成を示す斜視図である。 シロッコファンの構成を示す斜視図である。 図１０に示した冷却装置の底面図である。 図１０に示した冷却装置の平面図である。 第１の実施形態に係る冷却装置を備えた冷却構造の一例を示す全体斜視図である。 ダクトを設けた冷却構造の一例を示す全体斜視図である。 図１５に示した冷却構造の底面図である。 第２の実施形態に係る冷却装置の構成を示す斜視図である。 図１７に示した冷却装置の底面図である。 第２の実施形態に係る冷却装置を備えた冷却構造の一例を示す底面図である。 第３の実施形態に係る冷却装置の構成を示す斜視図である。 図２０に示した冷却構造の底面図である。 第１放熱領域に配置されたフィンの形状を模式的に示す側面図である。 第３の実施形態に係る冷却装置を備えた冷却構造の一例を示す底面図である。 第４の実施形態に係る冷却装置の構成を示す斜視図である。 図２４に示した冷却装置を冷却風の流通方向に対して正面に見た正面図である。 第４の実施形態に係る冷却装置を備えた冷却構造の一例を示す底面図である。 第１の実施形態に係る冷却装置を変形させた一例を示す斜視図である。

次に、本発明に係る冷却装置、画像投射装置及び電子機器の実施形態を説明する。各図面中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜簡略化ないし省略する。図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

以下、本発明に係る冷却装置は、画像投射装置に搭載されることが最良である。したがって、以下、先ず画像投射装置の全体構成を説明した後、冷却装置及び冷却構造の構成を具体的に説明するものとする。

＜画像投射装置＞
図１〜図２は、本発明に係る画像投射装置１の概略構成の一例を示している。図１は画像投射装置１の概略構成を示す投射時の斜視図である。図２は画像投射装置１の外装カバー３を外した状態を示した内部構成図であり、（ａ）は、図１の正面側Ｆから見た斜視図であり、（ｂ）は図１の背面側Ｂから見た斜視図である。

画像投射装置１は、パソコンやビデオカメラ等から入力される映像データを基に映像を生成し、その映像を被投射面であるスクリーン２などに投影表示する装置である。図示した画像投射装置１は、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を利用した小型軽量型のフロントタイプの液晶プロジェクタである。また、縦置き型であるがこの限りではない。

画像投射装置１は、内部構造が外装カバー３内に搭載されるものであり、外装カバー３の上面部には操作部４、投射口５、右側面には吸気口６及びコネクタ部７、左側面（図示省略）には排気口、正面にはピント調節部８などが設けられている。

画像投射装置１は、図２に示すように、基本構成として大きく分けて光源装置２０と光学エンジン３０、冷却装置５０を備えている。その他、通常液晶プロジェクタに搭載されている各構造が同様に搭載されており、ここで詳しく説明することは省略する。

次に、光源装置２０、光学エンジン３０及び冷却装置５０について図面に基づいて説明する、図３には、画像投射装置１から光源装置２０と光学エンジン３０、及び冷却装置５０を取り出した状態を示した。図４には画像投射装置１から光学エンジン３０と冷却装置５０のみを取り出した状態を示した。

冷却装置５０は、本発明の特徴となる部分であるため詳細は後述するが、点線で示したシロッコファン６０（送風部に相当）と組み合わされて構成される。
光源装置２０は、例えば高圧水銀ランプなどの光源を制御して、画像の投射に必要な光を光学エンジン部３０へと白色光を供給する。

光源装置２０は、光源２１を保持する保持部材である光源ブラケット２２を有しており、光源ブラケット２２にハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプなどの光源２１が装着されている。

また、光源ブラケット２２の光源２１の光出射側には、不図示のリフレクタなどが保持されたホルダ２４がネジ止めされている。ホルダ２４の光源２１が配置された側と反対側の面には、出射窓２３（図４参照）が設けられている。光源２１から出射した光は、ホルダ２４に保持された不図示のリフレクタにより出射窓２３に集光され、出射窓２３から出射する。

また、ホルダ２４の側面には、光源２１を冷却するための空気が流入する光源給気口（図示省略）と、光源２１の熱により加熱された空気が排気される光源排気口２４Ｃが設けられている。

光学エンジン部３０は、光源装置２０から供給された光を用いて、入力された画像データを処理して投射する制御を行う。図４は、光学エンジン部３０の詳細な構成を示す斜視図である。光学エンジン部３０は、照明光学部３１、投射光学部３３、及び画像処理部３２を備えている。上述した光源装置２０からの白色光は、まず照明光学部３１に照射される。照明光学部３１は、光源装置２０からの白色光をＲＧＢのそれぞれの成分へと分光し、画像処理部３２へと導光する。画像処理部３２は、変調信号に応じて画像形成を行い、入力された画像データから投影する画像を生成する。投射光学部３３は、画像処理部３２で生成された画像を被照射面に拡大投射する。

図５は、照明光学部３１と画像処理部３２の配置構成と光路を示す図である。
照明光学部３１は、カラーホイル３８、ライトトンネル３７、リレーレンズ３６、シリンダミラー３５、凹面ミラー３４を備えている。カラーホイル３８は、円盤状のカラーフィルタにより上記光源装置２０から出射した白色光を単位時間毎にＲＧＢの各色が繰り返す光に変換して出射する。

ライトトンネル３７は、板ガラスを張り合わせて筒状に構成されており、カラーホイル３８から出射する光を導く。リレーレンズ３６は、２枚のレンズを組み合わせて構成されており、ライトトンネル３７より出射される光の軸上色収差を補正しつつ集光する。

シリンダミラー３５、および凹面ミラー３４は、リレーレンズ３６より出射される光をそれぞれ反射する。反射された光は、画像処理部３２へと入光され、画像処理部３２は、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、映像や画像のデータに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の映像を形成するように投射光を加工して反射するＤＭＤ素子４１を備えている。そして、画像処理部３２において、ＤＭＤ素子４１（第１冷却対象）により時分割された映像データに基づいて、複数のマイクロミラーが使用する光は、図中で矢印Ｂで示される投射レンズ５１の方向へ反射させ、捨てる光は矢印Ｃで示されるＯＦＦ光板５３へと反射させる。

図６は、画像処理部３２の構成を示す斜視図である。画像処理部３２はＤＭＤ素子４１とＤＭＤ素子４１を制御するＤＭＤプリント基板４２とＤＭＤ素子４１を冷却するヒートシンク４３と、ヒートシンク４３をＤＭＤ素子４１に押し付ける固定板４４とを備える。本実施形態において、ヒートシンク４３が放熱体に相当する。ヒートシンク４３は、第１冷却対象のＤＭＤ素子４１と接触することで、ＤＭＤ素子４１の熱を放熱する。

また、図７、図８は、投射光学部３３の構成を示す斜視図である。画像処理部３２を通過した光は図７の投射レンズ５１へ反射され、捨てられる光はＯＦＦ光板５３へと反射される。

図９は、投射光学部３３における光路を説明する側面図である。投射レンズ５１を通過し、拡大された映像光は折り返しミラー５４によって光路が折り返され、自由曲面ミラー５５によってスクリーン２上へ拡大投影される。以上の構成によって、画像投射装置１は光学エンジン部３０をスクリーン２に近接して配置でき、光軸路が垂直方向となる縦型にして設置面積を小さくできる。

［第１の実施形態］
＜冷却装置＞
次に、本発明に係る冷却装置５０を図面に基づいて説明する。
図１０は、冷却装置５０の全体構成を示す斜視図である。冷却装置５０は端的に云うと、図６に示したヒートシンク４３と、その内部（装置の底面側）に設けられたシロッコファン６０を組み合わせて構成される。

このヒートシンク４３が、例えば画像投射装置１へ搭載された場合、画像処理部３２のＤＭＤ素子４１と、光源装置２０の２つの冷却対象を冷却するための冷却構造を実現する。

上記したヒートシンク４３には、垂直方向に延びる複数のフィン４５（放熱フィンに相当）が並設され、フィン４５にシロッコファン６０からの冷却風が直接吹き付けられることで冷却対象を冷却する構成である。

因みに、図示したフィン４５は、ヒートシンク４３の短手方向に対して直交する向きで、所定のピッチを空けて並設されており、各ピッチ間の隙間が冷却風の流路を形成する構成である。
そして、フィン４５は、表面積の狭い第１放熱領域４５ａと、第１放熱領域４５ａよりも表面積が広い第２放熱領域４５ｂを有している。以下、第１放熱領域４５ａに配置されるフィンを４５１、第２放熱領域４５ｂに配置されるフィンを４５２と表記する。

本実施形態は第１放熱領域４５ａに配置されたフィン４５１と、第２放熱領域４５ｂに配置されたフィン４５２のフィンピッチを異ならせることで、それぞれの領域におけるフィンの表面積を変化させている。フィンピッチと各領域については後述する。

本実施形態では、ヒートシンク４３の一部に段差を設けてその段差部４６内にシロッコファン６０を収納し、シロッコファン６０とヒートシンク４３とが一体的に接続されて冷却装置５０を構成している。したがって、冷却装置５０の外形は、略直方体形状となり、他の周辺部品への設計変形の必要性を最小限に止めている。

また、ヒートシンク４３の上面の端辺は直線状に揃っており、図示例のヒートシンク４３の上面形状は矩形に形成されている。勿論、隅部にはＲ加工が施されていても良い。本発明においては、特に図示例においてヒートシンクの上面の右側端辺が揃っていることが重要である。右側端辺は、例えば光源装置などの他の周辺装置（周辺部品）と連結される辺であり、この辺に段部などが形成されると、周辺装置との接続部品に設計変形を行う必要が生じてしまう。本発明は、ヒートシンク４３の上面の連結側端辺を直線状に揃えることで、周辺部品の設計変更を無くすことを大きな特長としている。

シロッコファン６０は、ヒートシンク４３に対して、外気を取り込み送風する送風部に相当する。シロッコファン６０は、多数の小型の前向き羽根をもった筒と整風器をくみ合わせた構造であり、静圧効率が６０％程度の一般的なものが用いられる。

また、シロッコファン６０は、図１１に示すように第１吸気口７１、第２吸気口７２、及び排気口７３を有している。第２吸気口７２は、第１吸気口７１の反対面側に設けられており、シロッコファン６０は、両面吸い込み式のファンとなっている。すなわち、本実施形態では、第１吸気口７１は、シロッコファン６０の上面側、第２吸気口７２はシロッコファン６０の底面側に設けられている。また、本構成では排気口７３が幅広、すなわち厚みよりも横幅のほうが大きい排気口７３を有するシロッコファン６０を使用しているが、これは冷却効率をさらに高めるためである。

排気口７３が幅広なシロッコファン６０の方が、冷却風の排気される面積を大きくすることが可能となり、冷却風とヒートシンク４３との接触面積を大きくすることができる。そして、冷却風とヒートシンク４３との接触表面積を拡大させることにより冷却効率を向上できる。表面積の拡大方法は、後述するが放熱フィン４５１の構成を工夫することで実現できる。

また、シロッコファン６０は、生じた冷却風を右回転流れにより排気口７３へ導風する構成であるため、矢印Ｐで示した端部側に風速の速い流れが集中する。したがって、排気される冷却風の風速は排気口７３の幅方向（長手方向）に対して均一ではなく、風速の速い箇所と風速の遅い箇所が存在する。そのため、図示において右寄り箇所の風速は速く、それ以外の箇所の風速は遅くなる。したがって、幅広な排気口７３は、所定の第１流量の冷却風が流れて流量が少ない第１排気領域７３ａと、第１流量よりも多い第２流量で空気が流れる第２排気領域７３ｂと、に区分できる。

因みに、上記第１排気領域７３ａとフィン４５の第１放熱領域４５ａ、及び第２排気領域７３ｂとフィン４５の第２放熱領域４５ｂとは、それぞれの対応する構成とされている。

図１２は、シロッコファン６０を備えた冷却装置５０を底面側から見た図である。
図１２に示すように、第１排気領域７３ａには、第１放熱領域４５ａのフィン４５１が配置されている。第２排気領域７３ｂには、第２放熱領域４５ｂのフィン４５２が配置されている。
そして、図示のようにフィン４５１、４５２は、排気口７３の外側であって、当該排気口７３と対向する位置に配置されているため、当該フィン４５１、４５２が排気口７３内を塞いでシロッコファン６０の静圧を上昇させることがない。

そして、流量の多い第２排気領域７３ｂに配置された複数のフィン４５２は、それぞれのフィンピッチＦＰ２を狭くすることでフィンの表面積を拡大している。また、流量の少ない冷却風が通過する第１排気領域７３ａに配置されたフィン４５１は、それぞれのフィンピッチＦＰ１を広く（粗く）している。フィンピッチとは各フィン間の間隔である。因みに、図示例においてフィンピッチＦＰ１とＦＰ２との関係は、ＦＰ２＝ＦＰ１×１／２であることが好ましい。

上記のように流量の多い冷却風が通過する第２排気領域７３ｂにおいては、フィン４５２のフィンピッチＦＰ２を狭くすることで表面積を拡大して、温度定格の厳しいＤＭＤ素子４１（第１冷却対象）を固定するヒートシンク４３を優先的かつ効率的に冷却できる。

一方、流量の少ない冷却風が通過する第１排気領域７３ａにおいては、フィン４５１のピッチを広くすることにより、通風抵抗が低減されて冷却風の抜けを良くし、第１放熱領域４５ａを通過した冷却風を下流側に配置された冷却対象（第２冷却対象）の冷却に利用できる。すなわち、ピッチが狭い第２放熱領域４５ｂのフィン４５２においてヒートシンク４３の冷却を行い、ピッチが広い第１放熱領域４５ａのフィン４５１において下流側の冷却対象の冷却を可能にする構成である。

図１３に、冷却装置５０の平面図を示した。
上記したようにヒートシンク４３は、表面積の異なる第１放熱領域４５ａと第２放熱領域４５ｂを有するフィン４５が存在している。しかし、図示例から明らかなように、ヒートシンク４３の上面の端辺が直線状に揃っており、上面形状は矩形に保持されている。これは、ヒートシンク４３の基本的なサイズに変更が生じていないことを意味する。

また、冷却装置５０の外形は、図１０に示したように直方体形状である。直方体形状である利点は、冷却装置５０を他の色々な機器や場所において、冷却装置５０を取り巻く周辺部品の設計変更をさせずとも組み入れ可能な点にある。すると、コストを飛躍的に低減でき、設計（レイアウト）の自由度を向上できる。

上記してきたように本実施形態の冷却装置５０は、『ヒートシンク４３の放熱効率をより高めること＝第２放熱領域４５ｂに配置されるフィン４５２の表面積をより大きくすること』と、『第１放熱領域４５ａを通過する際の通風抵抗を低減し、第１放熱領域４５ａの下流側に配置された別の冷却対象の冷却効率を高めること＝第１放熱領域４５ａの表面積をより小さくすること』という冷却バランスの調整を、ヒートシンク４３の基本的なサイズに変更を生じさせることなく行える。

フィンの表面積を変化させる際、ヒートシンク４３の基本的なサイズに変更を生じさせないことは設計において重要な要素である。即ちサイズに変更を加える場合、従前の金型サイズと合わなくなる可能性があり、金型からの新規設計を行う必要が生じ大幅なコストアップの要因となるからである。

本実施形態では基本的なサイズを変更することなくフィンピッチの変更により表面積を異ならせたが、この変更であれば金型共通で二次加工の変更もしくは金型の入れ子変更で対応できるため、少額のコスト変動で流用することが可能となるのである。
また、ヒートシンク４３のサイズを変更しないこと、更には冷却装置５０の外形を略直方体形状に保持することで、ヒートシンクの周辺部品又は冷却装置の周辺装置の設計変更を行なうことなく、様々な装置や配置に流用できる。

例えば、第２冷却対象が光源装置である場合、ランプ出力の向上といったマイナーチェンジにより、第２冷却対象が所望する冷却風の量が変化して冷却バランスが崩れる場合がある。そうした際に、フィンを最適な冷却バランスに調整したヒートシンクを、レイアウト変更や、周辺部品の設計変更を行うことなく組み入れる（交換）ことができる。斯すると、開発コストをミニマムにした冷却バランス調整が可能となる。

＜冷却構造＞
次に、本発明に係る冷却構造を説明する。図１４に本実施形態の冷却装置５０を備えた冷却構造の全体斜視図を示した。特に冷却装置５０の空気の流路の下流側に第２冷却対象として光源装置２０を配置した例を示した。

この冷却構造は、図１４に示されるように、強制空冷用の冷却源であるシロッコファン６０とヒートシンク４３と、第２冷却対象である光源装置２０を直線状に並べ、フィン４５１が配置される第１放熱領域４５ａの直線上に光源装置２０の冷却用のダクト２５を連結する構成とする。このような構造とすることで、風量を損なうことなく第１放熱領域４５ａを通過した冷却風が、上記ダクト２５内に入り、光源装置２０を冷却することに利用できる。一方で、ピッチの狭いフィン４５２の第２放熱領域４５ｂでは、上記したようにヒートシンク４３の冷却が効率的に行われている。

よって、本実施形態の冷却構造は、ヒートシンク４３（ＤＭＤ素子４１）と光源装置２０の２つの部品の冷却を、１つのシロッコファン６０で効率的に行うことができる。

因みに、光源装置２０を冷却しなければならない理由として、ランプ交換時の火傷防止が挙げられる。ランプ交換時には、使用者が光源装置２０の底面部分に触れるため、光源装置２０の特に下部を冷却する必要がある。

さらに、定格温度について言及すると、ヒートシンク４３が取付けられている画像処理部３２のＤＭＤ素子４１（画像表示素子）の定格温度は７０℃となっている。しかし、この数値はＤＭＤ素子４１自体の発熱も考慮して決められた値であるため、その自己発熱分を相殺した６５℃程度がＤＭＤ素子４１の表面温度となるように設計する必要がある。一方、ＤＭＤ素子４１の下流側に配置されている光源装置２０の下部に関しては明確な温度の決まりはなく、使用者が触れる可能性のある箇所は安全規格上９５℃までは許されることになっている。上記のような背景から、ヒートシンク４３に取り付けたＤＭＤ素子４１の冷却を優先する必要がある。したがって、風速の速い第２排気領域７３ｂをフィン４５の表面積が大きな第２放熱領域４５ｂと対向させることで、ヒートシンク４３を介してＤＭＤ素子４１を優先的に冷却している。

また、風速の遅い第１排気領域７３ａを表面積が小さく通風抵抗が小さい第１放熱領域４５ａと対向させることで、風速の低下を抑えて、温度的に余裕度の大きい光源装置２０を冷却できる構成としている。

なお、第１放熱領域４５ａを通過した後の冷却風を、より損失なく光源装置２０の冷却用のダクト２５へ導く方法として、以下の図１５に示すような連結用ダクト８０を新たに設けることが望ましい。図１６は連結用ダクト８０（以下単にダクト８０という）を連結した冷却構造を底面側から見た図を示した。

これはシロッコファン６０から排気された冷却風を漏れることなく光源装置２０へ流通させるためであり、ダクト８０が有する導風機能によって更なる冷却効率の向上が期待できる。

即ち、ダクト８０は、冷却風を流通させる流路８１を有しており、冷却風の流通方向に対する先端部８２が、光源手段２０のダクト２５と接続されている。冷却風の流通方向に対する基端部８３には、ヒートシンク４３のフィン４５が配置されている側面を挟持する接続部８４が設けられ、当該接続部８４により冷却装置５０と接続されている。

前記ダクト８０の流路８１は、第１放熱領域４５ａの延長線上に設けられている。したがって、第１放熱領域４５ａにおいて、ピッチが広く設計されたフィン４５１が速度の遅い冷却風の風速を低減することなく下流側へ通風すると、ダクト８０は、その遅い冷却風を光源装置２０へ空気漏れさせることなく効果的に送ることができる。

因みに、流路８１の冷却風の流通方向と直交する幅は、第１放熱領域４５ａより少し広く形成されて、第１放熱領域４５ａからの冷却風を確実に流通できる構成とされている。
本実施形態の冷却装置５０は、上記したように優先される冷却対象はヒートシンク４３に取付けられたＤＭＤ素子４１である。したがって、シロッコファン６０の冷却風は主にヒートシンク４３へ当てられるべきである。

上記の点を鑑みて、ダクト８０の接続部８４には、第２放熱領域４５ｂの排気側近傍に当該第２放熱領域４５ｂから排気された冷却風を衝突させる衝突壁８４ａが設けられている。この衝突壁８４ａにより、第２放熱領域４５ｂに配置されたフィン４５２の先端まで十分に冷却風が行き渡ることを期待できる。

即ち、一般に、フィン４５を通過する冷却風はフィン４５の入り口側ほど風速が速く、出口に向かうにつれて風速が低下する傾向がある。そのため、フィン４５の出口側（排気側とも云う）ほど冷却能力が低くなっている。そこで、第２放熱領域４５ｂに配置されたフィン２５２の排気側近傍に衝突壁８４ａを設けると、シロッコファン６０から排気された冷却風は、第２放熱領域４５ｂのフィン４５２を通過後、衝突壁８４ａに衝突する。その際、冷却風の流れは層流から乱流となり、フィン４５２の出口付近で空気が掻き回されるので、フィン４５２の排気側でもフィン先端まで空気を十分に行き渡らせることができる。

とは言え、第２放熱領域４５ｂの排気側付近の全面を衝突壁８４ａで覆うと静圧が上昇してファン本来が有する風量特性を発揮できなくなる虞がある。したがって、衝突壁８４ａの流路８１に繋がる端部をゆるやかなＲ形状に形成して、第２放熱領域４５ｂを通過した冷却風を流路８１へ導風（矢印Ｑ）することにより、ファンの静圧上昇を防止する。のみならず第２放熱領域４５ｂを通過した冷却風を光源装置２０（第２冷却対象）の冷却風にも利用できる。

上記してきたように本実施形態の冷却構造は、冷却装置５０のフィン４５１、４５２のピッチを変えて冷却のバランスを調整する際、シロッコファン６０を保持するブラケットやダクト８０、光源装置２０の部品や位置など冷却装置５０を取り巻く周辺部品の設計変更やレイアウト変更の必要がない。

［第２の実施形態］
＜冷却装置＞
次に、第２の実施形態に係る冷却装置５０Ｂを図１７〜図１８に基づいて説明する。図１７は、冷却装置５０の全体構成を示す上方斜視図であり、図１８は冷却装置５０Ｂの底面図である。
第２の実施形態は、基本的に第１の実施形態で説明したと同様の構成であるため、相違点のみ説明する。

第１の実施形態との相違点は、フィン４５Ｂにおいて第１放熱領域４５ａに配置されたフィン４５１Ｂと、第２放熱領域４５ｂに配置されたフィン４５２Ｂの長さを異ならせることで、それぞれの領域におけるフィンの表面積を変化させた点にある。

つまり、本実施形態のヒートシンク４３Ｂは、フィン４５１Ｂとフィン４５２Ｂの長さの変化により、表面積の小さな（＝通風抵抗の小さな）第１放熱領域４５ａと、表面積の大きな（ヒートシンク４３への放熱効率の高い）第２放熱領域４５ｂの２箇所を形成している。

具体的には、図１８に示すように、流量の大きい第２排気領域７３ｂに対向配置された、ヒートシンク４３Ｂの第２放熱領域４５ｂのフィン４５２Ｂの長さを、第１放熱領域４５ａのフィン４５１Ｂより長くしてフィンの表面積を拡大する。

上記のように流量の多い冷却風が通過する第２排気領域７３ｂのフィン４５２Ｂの表面積を拡大することで、ヒートシンク４３Ｂを効率的に冷却できる。
また、流量の少ない冷却風が通過する第１排気領域７３ａに対向配置された、第１放熱領域４５ａのフィン４５１Ｂの長さを、上記フィン４５２Ｂより短くする。因みにフィンピッチは同じであり長さのみが相違する構成であり、第１放熱領域４５ａと第２放熱領域４５ｂの表面積の変化量は第１の実施形態と等しい。

上記のように流量の少ない冷却風が通過する第１排気領域７３ａのフィン４５１Ｂの表面積を小さくすることにより、通風抵抗が低減されて冷却風の抜けを良くし、第１放熱領域４５ａを通過した冷却風を下流側に配置された冷却対象（第２冷却対象）の冷却に利用できる。

本実施形態では、フィン４５２Ｂとフィン４５１Ｂの長さが異なっているが、ヒートシンク４３の上面の端辺は直線状に揃っており、その上面形状や冷却装置５０のサイズ（外形）は第１の実施形態と全く変化していない。
上記のように形状を変化させないため、フィン４５１Ｂの長さが短い部分には上壁４５２０Ｂ（図１８斜線部）が形成されている。因みにこの上壁４５２０Ｂは、冷却風の漏れ防止としての機能を発揮できる。

なお、第１放熱領域４５ａに配置されるフィン４５１Ｂのうち一番外側（側面側）に位置する１本の端部フィン４５１０Ｂは、第２放熱領域４５ｂに配置されたフィン４５２Ｂと同じ長さを有している。これは、端部フィン４５１０Ｂにより、第１放熱領域４５ａから排気された冷却風の流れを乱さず、光源装置２０へ導風する導風路として活用するためである。また、後述する冷却構造において、光源装置２０と接続するダクト８０の流路８１に至るまで冷却風の漏れを防止する機能も発揮できる。

本実施形態の冷却装置５０Ｂは、第１の実施形態とフィン４５２Ｂとフィン４５１Ｂの長さとフィンピッチにおいて違いがあるが、ヒートシンク４３Ｂの上面形状もっては冷却装置５０Ｂの外形が第１の実施形態と変わらない。したがって、良好な冷却バランスに調整したヒートシンクを、シロッコファン６０を保持するブラケットやヒートシンクを取り巻く周辺部品の設計変更を行うことなく交換できる。のみならず冷却装置を取り巻く周辺部品（周辺装置）のレイアウト変更や設計変更の必要も最小限にできる。また、第１放熱領域４５ａと第２放熱領域４５ｂの表面積の変化量は第１の実施形態と等しいため、良好な冷却効果を期待できる。

更に、本実施形態では表面積を変更するパラメータとしてフィンの長さを変更したが、この変更であれば金型共通で二次加工の変更もしくは金型の入れ子変更で対応できるため、少額のコスト変動で流用可能である。

＜冷却構造＞
次に、第２の実施形態に係る冷却装置５０Ｂを使用した冷却構造の一例を図１９に示した。図１９は冷却構造の底面図である。上方斜視図は図１５と全く同じになるため図示することは省略した。

本実施形態の冷却構造も第１の実施形態の冷却構造と略同じであり、冷却装置５０Ｂ、ダクト８０、光源装置２０が直線状に配置されて構成される。したがって重複する説明は省略する。

因みに、上方斜視図が図１５と同じになる理由は、ヒートシンク４３Ｂのフィン４５１Ｂと、４５２Ｂの長さを異ならせても、ヒートシンク４３Ｂの上面形状及び冷却装置５０Ｂの外形が保持されているためである。

第２の実施形態に係る冷却装置５０Ｂを使用した冷却構造は、冷却装置５０Ｂのフィン４５１（Ｂ）の長さが第１の実施形態とは相違するが、その表面積の変化量は等しい。そのため、空気の流れは第１の実施形態と差がなく、第１放熱領域４５ａから排気された冷却風は、効率よく光源装置２０へ送られ冷却される。また、フィン４５１Ｂの形状を変えることで冷却のバランスを変化させたとしても、シロッコファン６０を保持するブラケットやダクト８０、光源装置２０の部品や位置など冷却装置５０Ｂを取り巻く周辺部品の設計変更やレイアウト変更を行う必要がない。

［第３の実施形態］
＜冷却装置＞
次に、第３の実施形態に係る冷却装置５０Ｃを図２０〜図２２に基づいて説明する。図２０は、冷却装置５０Ｃの全体構成を示す上方斜視図であり、図２１は冷却装置５０Ｃの底面図である。図２２は、フィン４５１Ｃの形状を模式的に示す側面図である。
第３の実施形態も基本的に第１の実施形態で説明したと同様の構成であるため、相違点のみ説明する。

第１の実施形態との相違点は、フィン４５Ｃにおいて第１放熱領域４５ａに配置されるフィン４５１Ｃの形状（縦断面）を、第２放熱領域４５ｂに配置されたフィン４５２Ｃと変えて表面積を変化させた点にある。因みに、フィン４５２Ｃは、第１、第２の実施形態と同じ形状（縦断面）にして表面積を拡大している。上記のように、流量の多い冷却風が通過する第２排気領域７３ｂのフィン４５２Ｃの表面積を拡大することで、ヒートシンク４３Ｃを効率的に冷却できる。

また、第１放熱領域４５ａと第２放熱領域４５ｂの表面積の変化量は第１の実施形態と等しい。つまり、本実施形態のヒートシンク４３Ｃは、フィン４５１Ｃの形状をフィン４５２Ｃの形状（断面形状）と異ならせることで、表面積の小さな（＝通風抵抗の小さな）第１放熱領域４５ａと、表面積の大きな（ヒートシンク４３への放熱効率の高い）第２放熱領域４５ｂの２箇所を形成しているのである。

具体的にフィン４５１Ｃの断面（縦断面）は、図２２の模式側面図に示すように、下方に向かって狭窄する形状に形成されている。図示例では、フィン４５１Ｃのシロッコファン６０側の面は垂直に起立しており、他側面が下方に向かって内側に約４５°傾斜する形状とされている。特にシロッコファン６０側の面が傾斜せず起立した形状とされているため、当該シロッコファン６０を良好に配置できると共に、無駄な隙間を空けて放熱効果を損失することを防止できる。また、他側面が下方内向きに傾斜する形状とされているので、表面積を小さく（通風抵抗を低減）しつつも、ヒートシンク４３Ｃの上面形状が第１の実施形態と変わらない構成にできる。つまり、ヒートシンク４３Ｃの上面の端辺が直線状に揃う形状を保持できる。

上記のように流量の少ない冷却風が通過する第１排気領域７３ａのフィン４５１Ｃの表面積を小さくすることにより、通風抵抗が低減されて冷却風の抜けを良くし、第１放熱領域４５ａを通過した冷却風を下流側に配置された冷却対象（第２冷却対象）の冷却に利用できる。

なお、第１放熱領域４５ａに配置されるフィン４５１Ｃのうち一番外側（側面側）に位置する１本の端部フィン４５１０Ｃは、第２放熱領域４５ｂに配置されたフィン４５２Ｃと同じ長さを有している。これは、端部フィン４５１０Ｃにより、第１放熱領域４５ａから排気された冷却風の流れを乱さず、光源装置２０へ導風する導風路として活用するためである。また、後述する冷却構造において、光源装置２０と接続するダクト８０の流路８１に至るまで冷却風を漏れなく（損失無く）流通させることができる。

本実施形態の冷却装置５０Ｃは、第１、第２の実施形態とフィン４５１（Ｃ）の形状が相違しているが、ヒートシンク４３Ｃの上面形状もっては冷却装置５０Ｃの外形が第１の実施形態と変わらない。したがって、良好な冷却バランスに調整したヒートシンクを、シロッコファン６０を保持するブラケットやヒートシンクを取り巻く周辺部品の設計変更を行うことなく交換できる。のみならず冷却装置を取り巻く周辺部品（周辺装置）のレイアウト変更や設計変更の必要も最小限にできる。

また、第１放熱領域と第２放熱領域の表面積の変化量は第１の実施形態と等しいため、良好な冷却効果を期待できる。

更に、本実施形態では表面積を変更するパラメータとしてフィンの形状を変更したが、この変更であれば金型共通で二次加工の変更もしくは金型の入れ子変更で対応できるため、少額のコスト変動で流用可能である。

＜冷却構造＞
次に、第３の実施形態に係る冷却装置５０Ｃを使用した冷却構造の一例を図２３に示した。図２３は冷却構造の底面図である。上方斜視図は図１５と全く同じになるため図示することは省略した。

本実施形態の冷却構造も第１の実施形態の冷却構造と略同じであり、冷却装置５０Ｃ、ダクト８０、光源装置２０が直線状に配置されて構成される。したがって、重複する説明は省略する。

因みに、上方斜視図が図１５と同じになる理由は、ヒートシンク４３Ｃのフィン４５１Ｃの形状を４５２Ｃの形状と異ならせても、ヒートシンク４３Ｃの上面形状及び冷却装置５０Ｃの外形が保持されているためである。

第３の実施形態に係る冷却装置５０Ｃを使用した冷却構造は、冷却装置５０Ｃのフィン４５１（Ｃ）の形状が第１、第２の実施形態とは相違するが、その表面積の変化量は等しい。そのため、空気の流れは上記した実施形態と差がなく、第１放熱領域４５ａから排気された冷却風は、効率よく光源装置２０へ送られ冷却されるのである。また、フィン４５１Ｃの形状を変えることで冷却のバランスを変化させたとしても、シロッコファン６０を保持するブラケットやダクト８０、光源装置２０の部品や位置など冷却装置５０Ｃを取り巻く周辺部品の設計変更やレイアウト変更を行う必要がない。

［第４の実施形態］
＜冷却装置＞
次に、第４の実施形態に係る冷却装置５０Ｄを図２４〜図２５に基づいて説明する。図２４は、冷却装置５０Ｄの全体構成を示す上方斜視図であり、図２５は冷却装置５０Ｄの冷却風の流通方向に対して正面から見た正面図である。
第４の実施形態も基本的に第１の実施形態で説明したと同様の構成であるため、相違点のみ説明する。

第１の実施形態との相違点は、フィン４５Ｄにおいて第１放熱領域４５ａに配置されるフィン４５１Ｄの高さを、第２放熱領域４５ｂに配置されたフィン４５２Ｄに比して低くして表面積を変化させた点にある。因みに、フィン４５２Ｄは、第１〜第３の実施形態と同じ形状（縦断面）と高さを有して表面積を拡大している。このように、流量の多い冷却風が通過する第２排気領域７３ｂのフィン４５２Ｄの表面積を拡大することで、ヒートシンク４３Ｄを効率的に冷却できる。第１放熱領域４５ａと第２放熱領域４５ｂの表面積の変化量は第１の実施形態と等しい。

つまり、本実施形態のヒートシンク４３Ｄは、フィン４５１Ｄの高さをフィン４５２Ｄの高さと異ならせることで、表面積の小さな（＝通風抵抗の小さな）第１放熱領域４５ａと、表面積の大きな（ヒートシンク４３Ｄへの放熱効率の高い）第２放熱領域４５ｂの２箇所を形成しているのである。

具体的には、図２５に示すように、第１排気領域７３ａに対向配置された第１放熱領域４５ａのフィン４５１Ｄの高さＨ１が、第２排気領域７３ｂに対向配置された第２放熱領域４５ｂのフィン４５２Ｄの高さＨ２より低く（Ｈ１＜Ｈ２）して表面積を小さくする。

フィン４５２Ｄの高さＨ２は、第１〜第３の実施形態と同様の高さを有することでフィン４５１Ｄに比して表面積を拡大している。フィン４５１Ｄの高さＨ１は、ヒートシンク４３Ｄの上部からシロッコファン６０の排気口７３の第１排気領域７３ａの略中央位置までの高さに設計されている。つまり、第１排気領域７３ａの下半分の対向側にはフィン４５１Ｄは存在せずに開口状態とされている。

したがって、第１排気領域７３ａの下方から排気される冷却風は、通風抵抗が無い状態でフィン４５を通過するので、下流側に配置された冷却対象（第２冷却対象）の冷却効率を向上できる。

本実施形態では、フィン４５１Ｄの高さがフィン４５２Ｄの高さより低くなっているが、ヒートシンク４３Ｄの上面形状やサイズ自体は変化していない。つまり、ヒートシンク４３Ｄの上面の端辺が直線状に揃う形状を保持している。

なお、第１放熱領域４５ａに配置されるフィン４５１Ｄのうち一番外側（側面側）に位置する１本の端部フィン４５１０Ｄは、第２放熱領域４５ｂに配置されたフィン４５２Ｄと同じ高さＨ２を有している。これは、端部フィン４５１０Ｄにより、第２放熱領域４５ｂから排気された冷却風の流れを乱さず、光源装置２０へ導風する導風路として活用するためである。また、後述する冷却構造において、光源装置２０と接続するダクト８０の流路８１に至るまで冷却風の漏れを防止する効果も期待できる。

本実施形態の冷却装置５０Ｄは、第１の実施形態とフィン４５１（Ｄ）の高さが異なっているが、ヒートシンク４３Ｄの上面形状もっては冷却装置５０Ｄの外形が第１の実施形態と変わらない。したがって、良好な冷却バランスに調整したヒートシンクを、シロッコファン６０を保持するブラケットやヒートシンクを取り巻く周辺部品の設計変更を行うことなく交換できる。のみならず冷却装置を取り巻く周辺部品（周辺装置）のレイアウト変更や設計変更の必要も最小限にできる。

また、第１放熱領域と第２放熱領域の表面積の変化量は第１の実施形態と等しいため、良好な冷却効果を期待できる。

更に、本実施形態では表面積を変更するパラメータとしてフィンの高さを変更したが、この変更であれば金型共通で二次加工の変更もしくは金型の入れ子変更で対応できるため、少額のコスト変動で流用可能である。

＜冷却構造＞
次に、第４の実施形態に係る冷却装置５０Ｄを使用した冷却構造の一例を図２６に示した。図２５は冷却構造の底面図である。上方斜視図は図１５と全く同じになるため図示することは省略した。
第４の実施形態に係る冷却装置５０Ｄを使用した冷却構造も、底面から見ると図１６と略同じであることが分かる。

因みに、底面図と上方斜視図が図１５、図１６と同じになる理由は、ヒートシンク４３Ｄのフィン４５１Ｄの高さをフィン４５２Ｄの高さより低くしても、ヒートシンク４３Ｄの上面形状及び冷却装置５０Ｄの外形が保持されているためである。

第４の実施形態に係る冷却装置５０Ｄを使用した冷却構造は、冷却装置５０Ｄのフィン４５１（Ｄ）の形状が第１〜第３の実施形態とは相違するが、その表面積の変化量は等しい。そのため、空気の流れは上記した実施形態と差がなく、第１放熱領域４５ａから排気された冷却風は、効率よく光源装置２０へ送られ冷却されるのである。また、フィン４５１Ｄの形状を変えることで冷却のバランスを変化させたとしても、シロッコファン６０を保持するブラケットやダクト８０、光源装置２０の部品や位置など冷却装置５０Ｄを取り巻く周辺部品の設計変更やレイアウト変更を行う必要がない。

［第５の実施形態］
第５の実施形態として、上記してきた第１〜第４の実施形態で説明した何れかの１つの冷却装置５０を搭載した画像投射装置１を挙げる。

画像投射装置１の具体的構成は図１〜図９などで説明してきたとおり、冷却装置５０の他、光源装置２０、光学エンジン３０などを少なくとも有している。各構成については上記に説明したため省略する。

また、画像投射装置１には、第１〜第４の実施形態で既に説明した何れかの１つの冷却装置５０が搭載されるため、説明することは省略する。また、冷却装置５０を使用した冷却構造も第１〜第４で説明したとおりであり説明は省略する。

したがって、画像投射装置１の種類、大きさ、性能に合わせた冷却装置５０（冷却構造を含む）を搭載して、良好な画像投射機能を発揮できる。

また、以上で示したヒートシンク、冷却装置、冷却構造は、画像投射装置以外にも、通常のＰＣや電子回路など電子機器の冷却対象の装置に対しても用いることができる。

（変形例）
上記した第１〜第４の実施形態の冷却装置において、ヒートシンク４３は、いずれも段差部４６を設けてシロッコファン６０と一体化した構成であった。しかし、以下の構成の冷却装置５０'であっても良い。

即ち、冷却装置を構成するヒートシンクは、この限りではなく、図２７に示したように段差部を設けない完全な直方体形状に形成されたヒートシンク４３０であっても良い。その他、第１放熱領域４５０ａと第２放熱領域４５０ｂを有するフィン４５０の長さ、高さ、形状などは第１〜第４の実施形態で説明したものが同様に実施可能である。図示した形状は第１の実施形態で説明したフィン４５を一例として示したに過ぎない。

この変形例においても、ヒートシンク４３０の上面の端辺は直線状に揃う形状とされており、上面形状は矩形である。勿論隅部にはＲ加工が施されていても良い。

また、シロッコファン６０も第１〜第４の実施形態で説明したものが同様に実施され、ヒートシンク４３０とは、図示しない連結部材により連結されて冷却装置５００を構成することができる。

この変形例は、上記したようにヒートシンク４３０自体が完全な直方体形状であるため、ヒートシンク４３０を取り巻く周辺部材の設計変更を行わずとも、色々な機器（装置）や場所に組み入れて使用することができるため、汎用性が高い。

以上、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明した。なお、上記の記載は、実施形態を理解するためのものであり、実施形態の範囲を限定するものではない。また、上記の複数の実施形態は、相互に排他的なものではない。したがって、矛盾が生じない限り、異なる実施形態の各要素を組み合わせることも意図しており、特許請求の範囲に記載された開示の技術の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１ 画像投射装置
２ スクリーン
３ 外装カバー
２０ 光源装置
２１ 光源
２２ 光源ブラケット
２３ 出射窓
２４ ホルダ
２５ ダクト
３０ 光学エンジン部
３１ 照明光学部
３２ 画像処理部
３３ 投射光学部
３４ 凹面ミラー
３５ シリンダミラー
３６ リレーレンズ
３７ ライトトンネル
３８ カラーホイル
４１ ＤＭＤ素子
４２ ＤＭＤプリント基板
４３ ヒートシンク
４４ 固定板
４５ フィン
４５ａ 第１放熱領域
４５ｂ 第２放熱領域
４５１ （第１放熱領域のフィン）
４５２ （第２放熱領域のフィン）
４５１０ 端部フィン
５１ 投射レンズ
５３ ＯＦＦ光板
５４ 折り返しミラー
５５ 自由曲面ミラー
６０ シロッコファン
７１ 第１吸気口
７２ 第２吸気口
７３ 排気口
７３ａ 第１排気領域
７３ｂ 第２排気領域
８０ ダクト

特許第４１４４０３７号公報

Claims (8)

1. 排気口を備えた送風部と、複数の放熱フィンを備えた放熱体とを有する冷却装置であって、
   前記放熱体の上面の端辺が直線状に揃っていること、
   前記複数の放熱フィンは、少なくとも第１放熱領域と第２放熱領域とを有し、
   前記第１放熱領域に配置された放熱フィンは、前記第２放熱領域に配置された放熱フィンよりも表面積が狭いこと、
   前記放熱フィンは、前記送風部の前記排気口と対向する位置に配置されていること、
   を特徴とする冷却装置。
2. 前記排気口は、冷却風を排気する第１排気領域と、当該第１排気領域より多量の冷却風を排気する第２排気領域とを有し、
   前記第１排気領域には、前記放熱フィンの前記第１放熱領域が配置され、前記第２排気領域には、前記放熱フィンの前記第２放熱領域が配置されること、
   を特徴とする請求項１に記載した冷却装置。
3. 前記第１放熱領域に配置された放熱フィンのピッチは、第２放熱領域に配置された放熱フィンのピッチより広いことを特徴とする請求項１又は２に記載した冷却装置。
4. 前記第１放熱領域に配置された放熱フィンの長さは、第２放熱領域に配置された放熱フィンの長さより短いことを特徴とする請求項１又は２に記載した冷却装置。
5. 前記第１放熱領域に配置された放熱フィンは、縦断面が下方に向かって狭窄する形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載した冷却装置。
6. 前記第１放熱領域に配置された放熱フィンの高さは、第２放熱領域の放熱フィンの高さより低いことを特徴とする請求項１又は２に記載した冷却装置。
7. 画像を表示するための画像表示素子と、前記画像表示素子に表示された前記画像を投射するための投射光学部と、請求項１〜６の何れか一項に記載の冷却装置とを備えた画像投射装置。
8. 冷却対象と、当該冷却対象を冷却する冷却装置とを備える電子機器において、請求項１〜６の何れか一項に記載の冷却装置を備えた電子機器。

Images