(57)【要約】【課題】放熱性能に優れるとともに、小型化が可能な光源冷却装置を提供する。【解決手段】光源冷却装置１は、ランプ２およびランプ２から発せられた光を反射するリフレクタ３からなる光源１を冷却する装置である。光源冷却装置１は、リフレクタ３の外側に着脱自在に被せられ、かつリフレクタ３の外周面に面接触する受熱面14を有する高熱伝導材料製受熱カバー11と、受熱カバー11の外側に設けられた冷却ジャケット12とを備えている。受熱カバー11と冷却ジャケット12とにより密閉状冷却流体循環路13を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプおよびランプから発せられた光を反射するリフレクタからなる光源を冷却する装置であって、リフレクタの外側に被せられ、かつリフレクタの外周面に面接触する受熱面を有する高熱伝導材料製受熱部材と、受熱部材の外側に設けられた冷却ジャケットとを備えており、受熱部材と冷却ジャケットとにより密閉状冷却流体循環路が形成されている光源冷却装置。
【請求項２】
受熱部材がリフレクタの外周面を覆うようになっており、リフレクタの外側に着脱自在に被せられている請求項１記載の光源冷却装置。
【請求項３】
冷却ジャケットが受熱部材に固定されている請求項１または２記載の光源冷却装置。
【請求項４】
冷却ジャケットが、前端部が受熱部材の前端部に固定された周壁部と、周壁部の後端部と受熱部材の後端部とに跨って設けられた端壁部とを備えている請求項３記載の光源冷却装置。
【請求項５】
冷却ジャケットが高熱伝導材料からなり、端壁部に、受熱部材の外周面に面接触するフランジ部が設けられている請求項４記載の光源冷却装置。
【請求項６】
受熱部材が金属からなる請求項１〜５のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。
【請求項７】
受熱部材がアルミニウムからなる請求項６記載の光源冷却装置。
【請求項８】
冷却ジャケットが金属からなる請求項１〜７のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。
【請求項９】
冷却ジャケットがアルミニウムからなる請求項８記載の光源冷却装置。
【請求項１０】
受熱部材と冷却ジャケットとがろう付されている請求項６〜９のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。
【請求項１１】
受熱部材の周囲に、冷却流体循環路に臨む高熱伝導材料製伝熱フィンが、前後方向に間隔をおいて複数設けられている請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。
【請求項１２】
伝熱フィンが穴あき板状であるとともに、受熱部材に嵌め被せられており、伝熱フィンにおける穴の周縁部に、受熱部材の外周面に面接触するフランジ部が設けられている請求項１１記載の光源冷却装置。
【請求項１３】
伝熱フィンが金属からなる請求項１１または１２記載の光源冷却装置。
【請求項１４】
伝熱フィンがアルミニウムからなる請求項１３記載の光源冷却装置。
【請求項１５】
伝熱フィンが受熱部材にろう付されている請求項１３または１４記載の光源冷却装置。
【請求項１６】
冷却ジャケットに、冷却流体入口部材および冷却流体出口部材が設けられている請求項１〜１５のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のうちのいずれかに記載の光源冷却装置を備えているプロジェクタ。
【請求項１８】
請求項１〜１６のうちのいずれかに記載の光源冷却装置を備えているリアプロジェクションテレビ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえばプロジェクタ、リアプロジェクションテレビなどの光学装置に用いられる光源冷却装置に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。また、この明細書および特許請求の範囲において、図１の左側を前、これと反対側を後というものとする。
【背景技術】
【０００３】
プロジェクタ、リアプロジェクションテレビなどの光学装置においては、キセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプなどのランプと、ランプから発せられた光を反射するリフレクタからなる光源が用いられている。
【０００４】
この種の光源においては、ランプおよびリフレクタの温度が上昇するので、従来、強制冷却用ファンによりリフレクタを冷却し、光源周辺の温度上昇を抑制するようになっていた。
【０００５】
しかしながら、強制冷却用ファンによる騒音が大きくなり、ホームシアター用プロジェクタやリアプロジェクションテレビのように静粛性が求められる光学装置においては、適していない。
【０００６】
そこで、強制冷却用ファンを用いない光源冷却装置として、ランプおよびリフレクタからなる光源と、リフレクタの外面に一体に形成された放熱フィンとを備えており、リフレクタが熱伝導性を有するアルミニウムまたはグラファイトにより形成され、リフレクタの反射面にセラミックコーティングが施されるとともに、セラミックコーティングの表面に多重干渉膜が形成されたものが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１記載の光源冷却装置においては、リフレクタが光の可視光を反射するとともに放射赤外線を透過させることにより、リフレクタの発熱量を低減し、この熱を空気の自然対流により放熱フィンから放熱するようになされている。
【０００７】
しかしながら、最近では、光学装置の画像品質の向上のために、ランプのさらなる高輝度化が図られており、その結果発熱量も増加する傾向にあるので、特許文献１記載の光源冷却装置によっても十分な放熱性能が得られないという問題がある。また、特許文献１記載の光源冷却装置おいて十分な放熱性能を得るには、放熱フィンを大型化しなければならず、光源冷却装置全体が大型化するととともに、重量が大きくなるという問題がある。しかも、リフレクタに放熱フィンが一体に形成されているので、光源を交換する必要が生じた際には、交換品のコストが高くなるという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−１７０８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の目的は、上記問題を解決し、放熱性能に優れるとともに、小型化が可能な光源冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【００１０】
1)ランプおよびランプから発せられた光を反射するリフレクタからなる光源を冷却する装置であって、リフレクタの外側に被せられ、かつリフレクタの外周面に面接触する受熱面を有する高熱伝導材料製受熱部材と、受熱部材の外側に設けられた冷却ジャケットとを備えており、受熱部材と冷却ジャケットとにより密閉状冷却流体循環路が形成されている光源冷却装置。
【００１１】
2)受熱部材がリフレクタの外周面を覆うようになっており、リフレクタの外側に着脱自在に被せられている上記1)記載の光源冷却装置。
【００１２】
3)冷却ジャケットが受熱部材に固定されている上記1)または2)記載の光源冷却装置。
【００１３】
4)冷却ジャケットが、前端部が受熱部材の前端部に固定された周壁部と、周壁部の後端部と受熱部材の後端部とに跨って設けられた端壁部とを備えている上記3)記載の光源冷却装置。
【００１４】
5)冷却ジャケットが高熱伝導材料からなり、端壁部に、受熱部材の外周面に面接触するフランジ部が設けられている上記4)記載の光源冷却装置。
【００１５】
6)受熱部材が金属からなる上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。
【００１６】
7)受熱部材がアルミニウムからなる上記6)記載の光源冷却装置。
【００１７】
8)冷却ジャケットが金属からなる上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。
【００１８】
9)冷却ジャケットがアルミニウムからなる上記8)記載の光源冷却装置。
【００１９】
10)受熱部材と冷却ジャケットとがろう付されている上記6)〜9)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。
【００２０】
11)受熱部材の周囲に、冷却流体循環路に臨む高熱伝導材料製伝熱フィンが、前後方向に間隔をおいて複数設けられている上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。
【００２１】
12)伝熱フィンが穴あき板状であるとともに、受熱部材に嵌め被せられており、伝熱フィンにおける穴の周縁部に、受熱部材の外周面に面接触するフランジ部が設けられている上記11)記載の光源冷却装置。
【００２２】
13)伝熱フィンが金属からなる上記11)または12)記載の光源冷却装置。
【００２３】
14)伝熱フィンがアルミニウムからなる上記13)記載の光源冷却装置。
【００２４】
15)伝熱フィンが受熱部材にろう付されている上記13)または14)記載の光源冷却装置。
【００２５】
16)冷却ジャケットに、冷却流体入口部材および冷却流体出口部材が設けられている上記1)〜15)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。
【００２６】
17)上記1)〜16)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置を備えているプロジェクタ。
【００２７】
18)上記1)〜16)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置を備えているリアプロジェクションテレビ。
【発明の効果】
【００２８】
上記1)の光源冷却装置によれば、ランプから発せられた熱は、主として熱放射および熱伝導によりリフレクタに伝わり、リフレクタから受熱面を経て受熱部材に伝わる。ついで、受熱部材に伝わった熱は、受熱部材全体に広がった後、受熱部材と冷却ジャケットとにより形成された冷却流体循環路内を流れる冷却流体に伝わる。そして、受熱部材が、リフレクタの外面に面接触する受熱面を有するので、リフレクタから受熱部材への接触熱抵抗が低減され、しかも受熱部材が高熱伝導材料により形成されているので、受熱部材から冷却流体循路内を流れる冷却流体への伝熱効率が向上する。したがって、ランプからリフレクタに伝わった熱が速やかに冷却流体循環路内を流れる冷却流体に伝えられ、これによりランプから発せられる熱が効率よく放熱される。その結果、上記1)の光源冷却装置においては、空気の自然対流により放熱フィンから放熱するようになされている特許文献１記載の光源冷却装置に比べて、放熱性能が向上する。また、リフレクタには放熱フィンを一体に形成する必要がなく、ランプおよびリフレクタからなる光源の大型化を防止することができる。さらに、リフレクタに放熱フィンを一体に形成する必要がないので、リフレクタのコストが安くなり、光源を交換する必要が生じた際の交換品のコストダウンを図ることができる。
【００２９】
上記2)の光源冷却装置によれば、光源を交換する必要が生じた際には、受熱部材をリフレクタから簡単に取り外すことができる。
【００３０】
上記3)の光源冷却装置によれば、光源を交換する必要が生じた際には、冷却ジャケットを受熱部材とともにリフレクタから簡単に取り外すことができる。
【００３１】
上記4)の光源冷却装置によれば、冷却ジャケットの構成が比較的簡単になる。
【００３２】
上記5)の光源冷却装置によれば、受熱部材に伝わった熱は、端壁部のフランジ部を経て冷却ジャケットに伝わり、冷却ジャケットからも冷却流体循環路内を流れる冷却流体に伝わるので、受熱部材から冷却流体循路内を流れる冷却流体への伝熱効率が向上する。したがって、ランプからリフレクタに伝わった熱が速やかに冷却流体循環路内を流れる冷却流体に伝えられ、これによりランプから発せられる熱が効率よく放熱される。
【００３３】
上記6)および7)の光源冷却装置によれば、受熱部材の材料コストが比較的安くなる。
【００３４】
上記8)および9)の光源冷却装置によれば、冷却ジャケットの材料コストが比較的安くなる。
【００３５】
上記10)の光源冷却装置によれば、受熱部材から冷却ジャケットへの伝熱効率が向上する。
【００３６】
上記11)の光源冷却装置によれば、受熱部材から冷却流体循路内を流れる冷却流体への伝熱面積が増大し、その結果受熱部材から冷却流体への伝熱効率が向上する。
【００３７】
上記12)の光源冷却装置によれば、受熱部材から伝熱フィンへの伝熱面積が増大し、その結果受熱部材から冷却流体への伝熱効率が向上する。
【００３８】
上記13)および14)の光源冷却装置によれば、伝熱フィンの材料コストが比較的安くなる。
【００３９】
上記15)の光源冷却装置によれば、受熱部材から伝熱フィンへの接触熱抵抗が低減され、受熱部材から伝熱フィンへの伝熱効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００４１】
図１は光源冷却装置が装着された光源を示し、図２〜図５は光源冷却装置を示す。
【００４２】
図１において、光源冷却装置(10)は、ランプ(2)およびランプ(2)から発せられた光を反射するリフレクタ(3)からなる光源(1)を冷却する装置であって、リフレクタ(3)の外側に着脱自在に被せられ、かつリフレクタ(3)の外周面を覆う受熱カバー(11)（受熱部材）と、受熱カバー(11)の外側に設けられた冷却ジャケット(12)とを備えており、受熱カバー(11)と冷却ジャケット(12)とにより密閉状冷却流体循環路(13)が形成されたものである。
【００４３】
光源(1)のランプ(2)は、キセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプなどからなる。リフレクタ(3)の内面に反射膜（図示略）がコーティングされている。リフレクタ(3)の前端部内にはレンズ(4)が嵌め止められている。
【００４４】
図２〜図５に示すように、受熱カバー(11)は、金属などの高熱伝導材料、ここではアルミニウムにより形成されており、後部円筒状部(11a)と、後部円筒状部(11a)の前端に連なって一体に形成され、かつ前方に向かって径方向外方に広がった前部フレア状部(11b)と、前部フレア状部(11b)の前端に一体に形成された外向きフランジ部(11c)とよりなる。そして、後部円筒状部(11a)および前部フレア状部(11b)の内周面が、リフレクタ(3)の外周面に面接触する受熱面(14)となっている。後部円筒状部(11a)の外周面は円筒面であり、前部フレア状部(11b)の外周面は円錐面である。なお、後部円筒状部(11a)、前部フレア状部(11b)および外向きフランジ部(11c)の一部は、たとえば図示しない光源の電極等を配置するために切除されている。この切除部を(15)で示す。
【００４５】
冷却ジャケット(12)は、金属などの高熱伝導材料、ここではアルミニウムにより形成されており、前端部が受熱カバー(11)の外向きフランジ部(11c)の外周縁部に接合、たとえばろう付された円筒状周壁部(12a)と、周壁部(12a)の後端部と受熱カバー(11)の後端部との間に配置されて両者に接合、たとえばろう付された端壁部(12b)とを備えている。冷却ジャケット(12)の周壁部(12a)における受熱カバー(11)の切除部(15)に対応する部分は切除されている。この切除部を(16)で示す。そして、受熱カバー(11)における切除部(15)に臨む周方向の両端部と、冷却ジャケット(12)の周壁部(12a)における切除部(16)に臨む周方向の両端部と、端壁部(12b)とにより形成される開口が、金属などの高熱伝導材料、ここではアルミニウムにより形成されかつ受熱カバー(11)、周壁部(12a)および端壁部(12b)に接合、たとえばろう付された閉鎖板(17)により塞がれている。したがって、冷却流体循環路(13)の周方向の両端部は閉鎖されている。冷却ジャケット(12)の端壁部(12b)における冷却流体循環路(13)の周方向の両端部に対応する位置にそれぞれ貫通穴(18)が形成され、一方の貫通穴(18)に冷却流体入口部材(20)の端部が差し込まれて端壁部(12b)に接合され、他方の貫通穴(18)に冷却流体出口部材(21)の端部が差し込まれて端壁部(12b)に接合されている。また、冷却ジャケット(12)の端壁部(12b)における受熱カバー(11)の切除部(15)および冷却ジャケット(12)の周壁部(12a)の切除部(16)と対応する部分を除いた部分、すなわち冷却流体循環路(13)に臨む部分の内周縁部に、前方に突出しかつ受熱カバー(11)の後部円筒状部(11a)の外周面の後部に面接触するフランジ部(12c)が一体に形成されている。フランジ部(12c)は受熱カバー(11)の後部円筒状部(11a)に接合、たとえばろう付されている。
【００４６】
図示は省略したが、冷却ジャケット(12)の冷却流体入口部材(20)と冷却流体出口部材(21)との間には、放熱機能を有する冷却流体循環装置が接続され、冷却流体循環路(13)内および冷却流体循環装置内に、たとえば不凍液などのアルミニウムに対して非腐食性の冷却流体が密封されている。冷却流体循環装置の途中には冷却流体循環ポンプが設けられている。そして、冷却流体が、循環ポンプにより冷却流体循環路(13)内と冷却流体循環装置との間で循環させられるようになっている。
【００４７】
受熱カバー(11)の周囲に、冷却流体循環路(13)に臨む高熱伝導材料、ここではアルミニウム製伝熱フィン(22)が、前後方向に間隔をおいて複数設けられている。伝熱フィン(22)は、受熱カバー(11)の切除部(15)および冷却ジャケット(12)の周壁部(12a)の切除部(16)と対応する部分が切除された穴あき円板状であるとともに、受熱カバー(11)に嵌め被せられており、伝熱フィン(22)における穴の周縁部に、受熱カバー(11)の外周面に面接触するフランジ部(22a)が一体に形成されている。そして、フランジ部(22a)が受熱カバー(11)に接合、たとえばろう付されている。伝熱フィン(22)における冷却ジャケット(12)の端壁部(12b)の両貫通穴(18)と対応する部分は切除されており、これにより前端の伝熱フィン(22)と受熱カバー(11)の外向きフランジ部(11c)との間の空間部、隣り合う伝熱フィン(22)どうしの間の空間部および後端の伝熱フィン(22)と冷却ジャケット(12)の端壁部(12b)との間の空間部が相互に連通させられている。また、伝熱フィン(22)の外周縁部は冷却ジャケット(12)の周壁部(12a)に当接させられるとともに、周壁部(12a)に接合、たとえばろう付されている。
【００４８】
上述した光源冷却装置(10)において、ランプ(2)において発生した熱は、主として熱放射および熱伝導によりリフレクタ(3)に伝わり、リフレクタ(3)から受熱面(14)を経て受熱カバー(11)に伝わる。ついで、受熱カバー(11)に伝わった熱は、受熱カバー(11)全体に広がった後、受熱カバー(11)と冷却ジャケット(12)とにより形成された冷却流体循環路(13)内を流れる冷却流体に伝わる。そして、熱を受けて加熱された冷却流体が、冷却流体出口部材(21)から出て冷却流体循環装置内を循環し、冷却流体入口部材(20)を通って冷却流体循環路(13)内に戻る間に、冷却流体の有する熱が放熱される。このような動作を繰り返してランプ(2)から発せられる熱が放熱される。
【００４９】
上記実施形態においては、伝熱フィン(22)は、受熱カバー(4)と別個に形成されたものが受熱カバー(4)に接合されているが、これに限定されるものではなく、受熱カバー(4)と一体に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の光源冷却装置を光源に装着した状態を示す縦断面図である。
【図２】この発明の光源冷却装置のみを示す斜視図である。
【図３】この発明の光源冷却装置を軸線方向と直交する平面で切断した断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】この発明の光源冷却装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
(1)：光源
(2)：ランプ
(3)：リフレクタ
(10)：光源冷却装置
(11)：受熱カバー（受熱部材）
(12)：冷却ジャケット
(12a)：周壁部
(12b)：端壁部
(12c)：フランジ部
(13)：冷却流体循環路
(14)：受熱面
(20)：冷却流体入口部材
(21)：冷却流体出口部材
(22)：伝熱フィン
(22a)：フランジ部
【図１】
2006236984.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006236984.tif 000005
【図４】
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【図５】
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