JP4047713B2 - 光学機器の冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶プロジェクターや投写型（ＤＬＰ）プロジェクターのような、高熱を発する光源およびその駆動回路を備えた光学機器の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクターは、対角数ｃｍの映像ソースを強力なランプ光源で数１０〜数１００倍に拡大投射する映像投射機器であり、その筐体の内部に、映像信号を外部より取り込み処理する回路、該回路から出力された信号を実像化する光学メカ部（この光学メカ部に前記ランプ光源部が含まれている）、光源ランプを駆動する駆動回路、光源ランプを冷却する冷却手段、駆動回路を冷却する冷却手段などが配設されており、冷却手段は、固定したファン及び風路による強制空冷構造をとるものが、一般的である。
【０００３】
図５は、従来の光源ランプの冷却構造を示す構成図であり、図６は、従来の光源ランプの冷却構造を示す上面から見た説明図である。図５、図６において、１１は光源ランプ、１２はリフレクター、１３はランプ光軸、１４は吹き付けファン、１５は吹き付けファン１４の風路形成体、１６は風路形成体１５で形成される吹き付け風路、１７Ａは空気流である。なお、図５では、ランプ光軸１３上に吹き付けファン１４の吹付け風路１６が配置されているような表現となっているが、図５は横方向から見た模式図であって、実際には上部から見ると図６に示すように、ランプ光軸１３と吹き付け風路１６とは斜交する配置関係となっている（これは、以下の本発明の実施の形態においても同様である）。
【０００４】
光源ランプ１１は、吹き付けファン１４から送り出される空気流１７Ａによって空冷される。吹き付けファン１４から送り出される空気は、固定構造をとる吹き付け風路１６によって、光源ランプ１１の方向に方向付けされる。
【０００５】
図７は、従来の光源ランプの駆動回路の冷却構造を示した構成図である。図７において、３１は光源ランプの駆動回路（回路基板）、３２はランプ駆動用ＩＣ、３３’はランプ駆動用ＩＣの放熱板、３４’は風路形成体、３５は風路形成体３４’で形成される排気風路（吸引風路）、３６は排気ファン（吸引ファン）、３７は排気口ネット、１７Ｂは空気流である。
【０００６】
風路形成体３４’は、駆動回路３１と排気ファン３６とをつなぐ排気風路３５を形作っており、駆動回路３１は、排気ファン３６により引かれる空気流１７Ｂにより冷却され、排気ファン３６を通った空気流は、排気口ネット３７から機器の外部に排気される。排気ファン３６により吸引される空気は、排気ファン３６の位置により方向付けされ、この排気ファン３６は固定構造となっている。
【０００７】
また、プロジェクタの光源の冷却に関する技術として、プロジェクターの光源ランプの冷却構造として冷却空気の方向を制御するものが知られており（特許文献１参照）、この特許文献１においては、（１）リフレクターの反射面と逆側の湾曲外側面に流す冷却空気の方向を制御し、湾曲外側面に突出したランプ口金部及び同方向に別個に設けたランプ放熱部を選択的に冷却し、リフレクタが過冷却となることを防ぎ、（２）冷却空気の方向は、手動による調整機構により調整するようにした点が、示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−３０２５２２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
映像のプロジェクター機器は、当初、大口径のレンズを用い、比較的大きな筐体を持つものであったため、その熱対策はさほど問題となるものではなかった。
【００１０】
ところが、近年のプロジェクターは、その性能向上のため、格段と高出力のランプが用いられる傾向にあるが、反面、機器の小型化の要求もあり、そのために、高発熱体を内包するのに相対的に放熱能力が脆弱となり、寿命や性能に悪影響を与える結果となり、機器内部の温度上昇に対応を迫られている。
【００１１】
また、プロジェクター機器を設置する姿勢も、機器の筐体底面を下向きに配置する姿勢である、重力方向に平置きする一般的な使用方法に加えて、機器を天地逆さまにして天井からつるす天吊りなる使用方法にも対応できることが、要求されてきている。
【００１２】
一般的なプロジェクター機器では、平置き姿勢においては、機器より上側のスクリ−ンに映像を投写する。これに対して、室内の天井付近に機器を配置する場合、機器より下側のスクリ−ンに映像を投写するため、機器を上下１８０°反転させ、天吊り姿勢の状態で使用する。
【００１３】
また、投写映像を上下に調整できるレンズシフト機構を備えたプロジェクター機器においても、通常、天井から吊るす場合には、機器の外観意匠上の観点から、機器の裏側を見せること無く、同様に上下１８０°反転させ、天吊り姿勢状態で使用する。
【００１４】
ところが、平置き姿勢と天吊り姿勢とでは、機器内部の温度分布が変わるため、平置き姿勢にのみ対応した冷却構造をとると、天吊り姿勢では、光源ランプが適正に動作する温度範囲を逸脱したり、回路の冷却が不十分となったりして、そのため使用するランプの変質や、あるいは回路の集積回路等の異常動作を招来して、性能向上を目論見つつも、性能が発揮できない、あるいは機器自体が危険な状態になるという問題が発生している。
【００１５】
ここで補足説明すると、強制対流による空冷にもかかわらず、姿勢による重力方向の変化により温度分布が変わるのは、光源ランプにおいては、ランプ内部での封入ガスの対流が生じ、また駆動回路においては、基板上に実装された部品による凹凸により空冷空気の滞留（滞り）が起こり、それが原因で一般的に重力方向の上部にある部分が高温度となるためである。
【００１６】
なお、前記特許文献１においては、上述した平置き姿勢と天吊り姿勢とで、機器内部の温度分布が変わることについては、配慮がなされていない。
【００１７】
本発明は上記したような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、一般的な平置き姿勢と機器の上下が反転する天吊り姿勢とに応じ、それぞれに好適な冷却態様の切り換えが行え、かつ、機器の姿勢に応じた冷却態様の切り換えを、使用者による操作ではなく、機器自体が自動的に行うようにすることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、高熱を発する光源およびその駆動回路と、光源を空気流によって冷却する光源冷却手段と、駆動回路を空気流によって冷却する回路冷却手段とを有し、かつ、光学機器自体の設置姿勢として、平置き姿勢と天地逆さまに設置する天吊り姿勢とをとり得る光学機器において、
平置き姿勢と天吊り姿勢とに応じて第１の位置と第２の位置とを選択的にとる重力方向判別部材と、重力方向判別部材が一方の位置をとった際に熱源からの熱が供給される形状記憶合金部材とを有し、この形状記憶合金部材の温度に応じた形状変化によって、平置き姿勢の使用状態と天吊り姿勢の使用状態とにそれぞれ応じて、光源冷却手段および回路冷却手段の風向を、自動的に好適なものに変更するように、構成する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００２０】
図１〜図４は本発明の一実施形態による光学機器の冷却装置に係り、本実施形態では、光学機器は例えば液晶プロジェクターであり、この光学機器の筐体の内部には、光源ランプおよびその駆動回路と、それぞれの冷却手段とが配設されており、また、光学機器は、平置き姿勢と天地逆さまに設置する天吊り姿勢とをとり得るようになっている。
【００２１】
図１は、本実施形態における平置き姿勢での光源ランプの冷却構造を示し、図２は、本実施形態における天吊り姿勢での光源ランプの冷却構造を示している。
【００２２】
図１、図２において、１１は光源ランプ、１２はリフレクター、１４は吹き付けファン、１５は吹き付けファン１４の風路形成体、１６は風路形成体１５で形成される吹き付け風路、１７Ｃ、１７Ｄは空気流、１８は吹き付け風路１６内に回動可能に配置された風向切り換え部材、１９は風向切り換え部材１８の回転位置を制御するための付勢バネ（ここでは、通常のバネ用金属で形成されたつるまきバネ）、２０は風向切り換え部材１８の回転位置を制御するための形状記憶合金部材（ここでは、形状記憶合金で形成されたつるまきバネ）、２１は形状記憶合金部材２０の一端が接続・固定された熱誘導部材、２２はその基端部を熱誘導部材２１に回動可能に保持された重力方向判別部材、２３は平置き姿勢で重力方向判別部材の自由端側を担持するストッパー、２４は平置き姿勢で光源ランプ１１の下側に位置する駆動用熱源板である。
【００２３】
図１に示すように、機器が平置き姿勢にある際には、重力方向判別部材２２はその自由端側をストッパー２３に担持されて、駆動用熱源板２４から離間した状態にある。また、機器が平置き姿勢にある際には、風路形成体１５によってその回動範囲を規制される吹き付け風路１６内の風向切り換え部材１８は、付勢バネ１９によって、風路形成体１５の底面１５ａ側（平置き姿勢での底面側）に押し付けられていて、吹き付け風路１６から送り出される空気の風向を所定のものに（空気が光源ランプ１１の重力方向の上部側を中心に吹き付けられるように）規定している。そして、吹き付けファン１６から吹き付け風路１６を経由して送り出される空気流１７Ｃは、光源ランプ１１の上側を中心に吹き付けられ、これによって光源ランプ１１が効果的に冷却されるようになっている。
【００２４】
一方、図２に示すように、機器が天吊り姿勢で使用される際には、重力方向判別部材２２は自重によって回動して、その自由端側を駆動用熱源板２４に接触させた状態となる。駆動用熱源板２４は光源ランプ１１によって熱せられており、この駆動用熱源板２４の熱は、重力方向判別部材２３および熱誘導部材２１を介して、形状記憶合金部材２０に伝えられ、これによって、形状記憶合金部材２０が加熱されて変形する。この形状記憶合金部材２０の変形によって、吹き付け風路１６内の風向切り換え部材１８は、風路形成体１５の天井１５ｂ側（平置き姿勢での天井側）に押し付けられていて、吹き付け風路１６から送り出される空気の風向を所定のものに（空気が光源ランプ１１の重力方向の上部側を中心に吹き付けられるように）規定する。したがって、吹き付けファン１６から吹き付け風路１６を経由して送り出される空気流１７Ｄは、光源ランプ１１の上側を中心に吹き付けられ、これによって光源ランプ１１が効果的に冷却されるようになっている。
【００２５】
このように、機器が平置き姿勢で使用される際にも、天吊り姿勢で使用される際にも、吹き付けファン１６から、光源ランプ１１の重力方向の上部側を中心に空気が吹き付けられるので、平置き姿勢、天吊り姿勢のいずれにおいても、その姿勢に応じた適応的な風向で、光源ランプ１１は効果的に空冷される。
【００２６】
なお、天吊り姿勢時において、機器の内部温度が上昇していない状態では、駆動用熱源板２４が低温のため 上記した動作は行えないが、その場合にはランプ温度も低い状態なので問題はない。
【００２７】
図３は、本実施形態における平置き姿勢での駆動回路（光源ランプの駆動回路）の冷却構造を示し、図４は、本実施形態における天吊り姿勢での駆動回路の冷却構造を示している。
【００２８】
図３、図４において、１７Ｅ、１７Ｆは空気流、３１は光源ランプの駆動回路（回路基板）、３２はランプ駆動用ＩＣ、３３はランプ駆動用ＩＣに固着された駆動用熱源板（ここでは、ランプ駆動用ＩＣの放熱板としても兼用される金属板材）、３４は固定の風路形成体、３６は排気ファン（吸引ファン）、３７は排気口ネット、３８Ａ、３８Ｂはその一端側を風路形成体３４の端部に回動可能に保持された可動風路形成体、３９Ａ、３９Ｂは、その一端側を可動風路形成体３８Ａ、３８Ｂの他端側にそれぞれ回動可能に保持され、排気ファン３６を保持・支承するファン保持部材、４０Ａ、４０Ｂは可動風路形成体３８Ａ、３８Ｂの可動範囲を規制するストッパー、４１は可動風路形成体３８Ａ、３８Ｂの回動位置を制御するための付勢バネ（ここでは、通常のバネ用金属で形成された板バネ）、４２は可動風路形成体３８Ａ、３８Ｂの回動位置を制御するための形状記憶合金部材（ここでは、形状記憶合金で形成された板バネ）、４３は、その基端部を回動可能に保持されると共に、その基端部を形状記憶合金部材４２に接続された重力方向判別部材である。
【００２９】
図３に示すように、機器が平置き姿勢にある際には、重力方向判別部材４３は駆動用熱源板３３から離間した状態にある。また、機器が平置き姿勢にある際には、付勢バネ４１によって、可動風路形成体３８Ａ、３８Ｂは図３に示すような回動状態をとって、可動風路形成体３８Ａがストッパー４０Ａに押し付けられており、これにより、排気ファン３６によって吸引される空気の風向を所定のものに（空気が駆動回路３１の重力方向の上部側を中心に吸引されるように）規定している。そして、駆動回路３１は、排気ファン３６により引かれる空気流１７Ｅによって、駆動回路３１の重力方向の上部側を中心に吸引されて、効果的に冷却されるようになっていて、排気ファン３６を通った空気流は、排気口ネット３７から機器の外部に排気される。
【００３０】
一方、図４に示すように、機器が天吊り姿勢で使用される際には、重力方向判別部材４３は自重によって回動して、駆動用熱源板３３に接触した状態となる。駆動用熱源板３３は駆動回路３１によって（主としてランプ駆動用ＩＣ３２によって）熱せられており、この駆動用熱源板３３の熱は、重力方向判別部材４３を介して、形状記憶合金部材４２に伝えられ、これによって、形状記憶合金部材４２が加熱されて変形する。この形状記憶合金部材４２の変形によって、可動風路形成体３８Ａ、３８Ｂは図４に示すような回動状態に遷移し、可動風路形成体３８Ｂがストッパー４０Ｂに押し付けられた状態となり、これにより、排気ファン３６によって吸引される空気の風向を所定のものに（空気が駆動回路３１の重力方向の上部側を中心に吸引されるように）規定する。したがって、駆動回路３１は、排気ファン３６により引かれる空気流１７Ｆによって、駆動回路３１の重力方向の上部側を中心に吸引されて、効果的に冷却される。
【００３１】
このように、機器が平置き姿勢で使用される際にも、天吊り姿勢で使用される際にも、排気ファン３６により、駆動回路３１の重力方向の上部側を中心に空気が吸引されるので、平置き姿勢、天吊り姿勢のいずれにおいても、その姿勢に応じた適応的な風向で、駆動回路３１を効果的に空冷できる。
【００３２】
なお、天吊り姿勢時において、機器の内部温度が上昇していない状態では、駆動用熱源板３３が低温のため 上記した動作は行えないが、その場合には駆動回路３１の温度も低い状態なので問題はない。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、平置き姿勢と天吊り姿勢とに応じ、それぞれに好適な冷却態様へと切り換えが行えるので、平置き姿勢と天吊り姿勢のいずれにおいても好適な空冷が行える光学機器を提供することができる。また、機器の姿勢に応じた冷却態様の切り換えを、使用者による操作ではなく、機器自体が自動的に行うので、使用者に煩わしさを与えることがなく、かつ、使用者の誤操作が入り込む余地がないので、誤操作による不適当な冷却態様をとることに起因する、冷却性能の劣化が生じる虞が全くない。しかも、重力方向判別部材と形状記憶合金部材とを利用して、冷却態様の切り換えを行うようにしているので、別途の切り換え駆動源を必要とせず、機構も簡略なもので実現可能となる。総じて、平置き姿勢と天吊り姿勢とをとり得る、液晶プロジェクターや投写型プロジェクターなどの光学機器において、機器の姿勢に応じた冷却態様をとり得る冷却装置をもつことにより、光源ランプや駆動回路の寿命や性能を確保できる、放熱に対して信頼性の高い機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学装置における、平置き姿勢での光源ランプの冷却構造を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光学装置における、天吊り姿勢での光源ランプの冷却構造を示す構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光学装置における、平置き姿勢での駆動回路の冷却構造を示す構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光学装置における、天吊り姿勢での駆動回路の冷却構造を示す構成図である。
【図５】従来の光源ランプの冷却構造を示す構成図である。
【図６】図５の光源ランプの冷却構造を上面から見た説明図である。
【図７】従来の駆動回路の冷却構造を示す構成図である。
【符号の説明】
１１ 光源ランプ
１２ リフレクター
１４ 吹き付けファン
１５ 風路形成体
１６ 吹き付け風路
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１７Ｅ、１７Ｆ 空気流
１８ 風向切り換え部材
１９ 付勢バネ
２０ 形状記憶合金部材
２１ 熱誘導部材
２２ 重力方向判別部材
２３ ストッパー
２４ 駆動用熱源板
３１ 光源ランプの駆動回路
３２ ランプ駆動用ＩＣ
３３ 駆動用熱源板
３４ 風路形成体
３６ 排気ファン
３７ 排気口ネット
３８Ａ、３８Ｂ 可動風路形成体
３９Ａ、３９Ｂ ファン保持部材
４０Ａ、４０Ｂ ストッパー
４１ 付勢バネ
４２ 形状記憶合金部材
４３ 重力方向判別部材

Claims (4)

1. 高熱を発する光源およびその駆動回路と、前記光源を空気流によって冷却する光源冷却手段と、前記駆動回路を空気流によって冷却する回路冷却手段とを有し、かつ、光学機器自体の設置姿勢として、平置き姿勢と天地逆さまに設置する天吊り姿勢とをとり得る光学機器において、
   前記平置き姿勢と前記天吊り姿勢とに応じて第１の位置と第２の位置とを選択的にとる重力方向判別部材と、
   この重力方向判別部材が一方の位置をとった際に熱源からの熱が供給される形状記憶合金部材とを、有し、
   この形状記憶合金部材の温度に応じた形状変化によって、前記平置き姿勢の使用状態と前記天吊り姿勢の使用状態とに応じて、前記光源冷却手段と前記回路冷却手段の風向を自動的に変更するようにしたことを特徴とする光学機器の冷却装置。
2. 請求項１記載において、
   前記形状記憶合金部材には、前記重力方向判別部材を介して熱源からの熱が供給されることを特徴とする光学機器の冷却装置。
3. 請求項１または２記載において、
   前記光源冷却手段は吹き付けファンを含み、この吹き付けファンの吹き付け風路内に回動可能に配置された風向切り換え部材を、前記形状記憶合金部材によって選択的に回動させることによって、前記した風向を自動的に変更するようにしたことを特徴とする光学機器の冷却装置。
4. 請求項１または２記載において、
   前記回路冷却手段は回動可能に設置された排気ファンを含み、この排気ファンを前記形状記憶合金部材によって選択的に回動させることによって、前記した風向を自動的に変更するようにしたことを特徴とする光学機器の冷却装置。

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