(57)【要約】【課題】  大型化させずに冷却性能を向上させることが可能な冷却装置の提供。【解決手段】  固体光源と、該固体光源の裏面側に設けられた放熱器と、筺体に吸気口と排気口が設けられており、前記吸気口から気体を吸気し、前記排気口から気体を排気する送風器と、を備える冷却装置であって、前記筺体を構成する最も長い辺を含む第１面と、最も短い辺を含む第２面とのうち、一方に前記吸気口が、他方に前記排気口が設けられており、それと垂直な面のうちの１つに他方が設けられている。【選択図】  図３
2018128616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体光源と、
該固体光源の裏面側に設けられた放熱器と、
該放熱器を含む空間とそれ以外の空間とを隔てる筺体と、
該筺体に吸気口と排気口が設けられており、前記吸気口から気体を吸気し、前記排気口から気体を排気する送風器と、
を備える冷却装置であって、
前記筺体を構成する最も長い辺を含む第１面と、最も短い辺を含む第２面とのうち、一方に前記吸気口が、他方に前記排気口が設けられている、
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記筺体が直方体形状をしており、前記直方体の３つの辺をＡ、Ｂ、Ｃについて、
Ａ≦Ｂ≦Ｃ
の関係が成り立つとき、
前記第１面は辺Ｂと辺Ｃにより形成される面であり、前記第２面は辺Ａと辺Ｂ、或いは辺Ａと辺Ｃにより形成される面である、
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記一方の面が前記第１面であり、前記他方の面が前記第２面である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記放熱器は、Ｘ≦Ｙ≦Ｚを満足する辺Ｘ、辺Ｙ、辺Ｚの３つの辺で構成される直方体形状の空間内に配置されており、
前記放熱器の吸気面及び前記排気面は、前記辺Ｚを含む互いに異なる面に設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記放熱器の排気面が吸気面と略直角に配置されており、
前記送風手段の中心が前記放熱器の排気面の中心に対して、前記吸気面から遠ざかる方向にずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記送風手段の一部が前記放熱器の排気面の外形よりも
前記吸気面から遠ざかる位置にはみ出るように配置されていることを特徴とする、請求項１乃至５いずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記放熱器の排気面の前記送風器と対向していない領域が塞がれていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記排気口には、ルーバーが設けられており、
前記ルーバーが無い場合よりも、前記ルーバーが有る場合の方が、前記吸気口から遠ざかる方向に気体を排気する、
ことを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記ルーバーの角度は、前記排気口が設けられた面の法線に対して、２０度以上４０度以下の範囲で傾いた角度であることを特徴とする請求項８に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記ルーバーを構成する複数の羽根の法線は、前記冷却装置の側面に対して平行である、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記吸気口から前記排気口へと気体が流れる流路中に前記放熱器が配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１２】
固体光源と、前記固体光源を冷却する請求項１乃至１１いずれか１項に記載の冷却装置と、前記固体光源からの光で照明される画像表示素子と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクタにおける固体光源の冷却構成、特に固体光源を空気等の気体で冷却するための冷却構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源として固体光源を用いるプロジェクタが発売されている。固体光源は、ランプ光源に比べて長寿命である一方、高出力であるため発熱量が大きく、高い冷却性能が必要となる。
【０００３】
固体光源の空冷方法としては、特許文献１に示すようにヒートシンクを取り付けて冷却することが一般的である。この特許文献１では、吸気口から排気口へ向かう冷却風の流路が筺体内を横断するように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５８０４３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような配置を採ると、吸気口と排気口の間の流路に配置できるものが、固体光源に取り付けられたヒートシンクとダクトに限られてしまうため、筺体が大型化してしまう。また、この構成でヒートシンクの吸気面を拡げようとすると筺体が大型化してしまうため、筺体サイズを抑えようとするとヒートシンクの吸気面が小さくなり風量が少なくなるため冷却性能が低下する。
【０００６】
そこで、本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、大型化させずに、冷却効率を向上させることが可能な冷却装置、それを用いた画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の冷却装置は、固体光源と、該固体光源の裏面側に設けられた放熱器と、該放熱器を含む空間とそれ以外の空間とを隔てる筺体と、該筺体に吸気口と排気口が設けられており、前記吸気口から気体を吸気し、前記排気口から気体を排気する送風器と、を備える冷却装置であって、前記筺体を構成する最も長い辺を含む第１面と、最も短い辺を含む第２面とのうち、一方に前記吸気口が、他方に前記排気口が設けられている、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、放熱器と対向する面と、それに直交する面にそれぞれ吸気口および排気口を設けることで、流路を短くして冷却性能を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における投射表示装置の外観図
【図２】本発明の実施例１における投射表示装置の内観を示す概略図
【図３】本発明の実施例１における投射表示装置の各辺の長さと吸気口および排気口の関係を示す概略図
【図４】本発明の実施例１におけるヒートシンクと吸気口および排気口の関係を示す概略図
【図５】本発明の実施例２におけるヒートシンクの各辺の長さと吸気口および排気口の関係を示す概略図
【図６】本発明の実施例３における投射表示装置の排気口のルーバー形状を示す概略図
【図７】本発明の実施例４における投射表示装置の排気口および排気ファンの位置関係を示す概略図
【図８】本発明の実施例４における投射表示装置の排気口および排気ファン、壁の位置関係を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本実施例の投射表示装置（画像表示装置、プロジェクタ）１の外観を示す概略図であり、図２は投射表示装置１の内観を示す概略図である。投射表示装置１は、固体光源２から射出された光を光源ユニット３で集光、折り曲げして蛍光体４で反射させる。蛍光体４で反射された光は、色分離合成光学系５内に配置された画像表示素子を照明することで画像情報に変換され、投射レンズユニット６により投射される。
【００１２】
また、固体光源２に電力を供給するためにＤＣＤＣ基板７が配置され、ＤＣＤＣ基板７を冷却するためにＤＣＤＣ排気ファン８がＤＣＤＣ基板７の後方に配置され、投射表示装置１の外部に熱を排出している。固体光源２は発熱量が大きいため、固体光源の裏面側に配置されたヒートシンク９に固定され、このヒートシンク９に固体排気ファン１０を並列につなぐことで冷却している。投射表示装置１の右側には、その他の基板に電力を供給するための電源ユニット１１が配置され、電源ユニット１１からの熱を電源排気ファン１２で投射表示装置１の外部に排出している。
【００１３】
ここで、図３に投射表示装置１の各辺の長さおよび各面についての相関関係を記載する。投射表示装置１はその外形が略直方体形状をした筺体を有しており、この筺体内部に光源、光源の冷却用のヒートシンク、このヒートシンクの冷却用の送風機が含まれている。この直方体を構成する３つの辺（Ａ，Ｂ，Ｃ）の関係がＣ≧Ｂ≧Ａとなっている。この略直方体形状をした筺体は、本実施例の投射表示装置（画像表示装置）の外装である。この筺体は、固体光源のヒートシンク（放熱器）を含む空間と、それ以外の外部空間（装置外の空間）とを隔てるように構成されている。また、この筺体は、本実施例で記載したように、投射表示装置全体（外装）であっても良いし、ヒートシンクを含む、つまり空間内にヒートシンクを包含する箱状（略直方体形状）の筺体（外装の内側に配置された筺体）であっても構わない。
【００１４】
ここで、辺Ｂ，Ｃにより構成される第一の筺体面（第１面）１３に設けられた筺体吸気口１４、辺Ａ，Ｂにより構成され第一の筺体面１３と直交する第二の筺体面（第２面）１５に設けられた筺体排気口１６がある。ここで、筺体吸気口１４から吸気した風はヒートシンク９を通過して筺体排気口１６から排気される。ヒートシンク９は図４に示すように固体光源２が取り付けられている面と反対の面に放熱器排気面１８を有しており、略直角の面に放熱器吸気面１７を有している。筺体吸気口１４と放熱器吸気面１７が、筺体排気口１６と放熱器排気面１８が、それぞれ接続されている。このように吸気口から排気口に至る気体（冷却風）の短い流路中にヒートシンクを配置することが可能となるので、効率よく冷却できる。また、この吸気口と排気口とを入れ替えても構わないが、複数台の投射表示装置を（通常は上下に）積み重ねて画像を投影する場合を考えると、他の投射表示装置に熱風が当たらないようにする、つまり第一の筺体面に吸気口を設けることが望ましい。
【００１５】
本構成により、吸気口・排気口を直線状に配置した場合に生じるダクトによるデットスペースを小さくして製品を小型化している。それと共に、流路を短くすることで圧損（圧力損失）を小さくして風量を大きくしたり、風上と風下の温度差を小さくしたりして固体光源２の冷却ムラを小さくすることができる。また、ＤＣＤＣ排気ファン（送風器）８、放熱器排気面１８からの熱を筺体排気口１６から外部に排気する固体排気ファン１０、電源排気ファン１２、がそれぞれ投射レンズと反対側の面に取り付けられている。これによって、互いの排気を吸い込むことを抑制し、フレッシュエアー（外気、筺体外部の気体）を吸気することができる。
【００１６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、吸気口と排気口が反対になっていて背面から吸気して底面から排気してもよいし、第二の筺体面１５が辺Ａ、辺Ｃにより構成、即ち側面に吸気口もしくは排気口があってもよい。ただし、辺Ａ、辺Ｂにより構成される面および辺Ａ、辺Ｃにより形成される面をそれぞれ吸気口および排気口にした場合、十分な吸排気面積を確保するために筺体サイズが大きくなってしまうため望ましくない。尚、本実施例は、蛍光体を用いない投射表示装置（画像表示装置）にも適用することが可能な例であることは言うまでもない。
【実施例２】
【００１７】
実施例１に記載の事項は共通なので割愛する。図５にヒートシンク９の各辺の長さおよび各面についての相関関係を記載する。ヒートシンク９の３辺（辺Ｘ、辺Ｙ、辺Ｚ）の関係がＺ≧Ｙ≧Ｘを満足している。この辺Ｙ、Ｚにより構成される面が放熱器吸気面１７、辺Ｘ、Ｚにより構成され放熱器吸気面１７と略直交する面が放熱器排気面１８である。
【００１８】
本構成により、ヒートシンク９のサイズの最も広い面および二番目に広い面が吸気口および排気口になり、圧損が小さくなることで風量が大きくなり冷却性能が上げることができる。
【００１９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。吸気口と排気口が反対になっていてもよい。
【実施例３】
【００２０】
実施例１および実施例２に記載の事項は共通なので割愛する。図６に示すように筺体排気口１６にはルーバー形状が設けられており、筺体吸気口１４に筺体排気口１６からの高温の排気が流入しないようにする。排気を筺体吸気口１４から遠ざかる方向へ流すようになっていればルーバーの形状は問わない。しかしながら、角度が水平（排気口が設けられた面の法線と平行）に近いと筺体吸気口１４に高温の排気が流入する可能性があり、逆に垂直に近いと圧損が高くなり冷却性能が下がる可能性がある。そのため、好適にはルーバーの角度は水平面（排気口が設けられた面の法線）に対し２０度以上４０度以下（好ましくは２２度以上３０度以下）の範囲であることが望ましい。また、このルーバーを構成する複数の羽根の少なくとも１枚以上の羽根の法線は、画像表示装置、或いは冷却装置の側面に対して平行であることが望ましい。或いは、仕様によっては、羽根の法線と装置の底面を平行にしても構わない。この場合であっても、ルーバーの傾きは、２０度以上４０度以下であることが望ましい。
【００２１】
また、種々の排気ファンの排気を筺体吸気口から吸気しないように、種々の排気ファンが同じ向きに取り付けられており、それぞれの排気が上記ルーバー形状により筺体吸気口１４から遠ざかる方向に流れていることが望ましい。本構成を取ることにより、スタック置きでも一方のプロジェクタの排気を他方のプロジェクタが吸いこむことを抑制できる。
【００２２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、上記筺体排気口１６が、ＤＣＤＣ排気ファン８、固体排気ファン１０、電源排気ファン１２すべての排気口を兼ねている。更に言えば、ルーバー形状も一体であってもよいし、それぞれのファンに独立した開口がありそれぞれに角度が異なるルーバー形状が設けられていてもよい。
【実施例４】
【００２３】
実施例１から実施例３に記載の事項は共通なので割愛する。図７に示すように放熱器排気面１８の中心に対し固体排気ファン１０の中心位置が放熱器吸気面１７から遠ざかる方向にずれるように構成する。これによって、吸込んだ空気が最短経路流れヒートシンク９の上側に風が流れないことを抑制し、ヒートシンク９の上側にも風が流れるようにすることで全体の冷却ムラを小さくできる。また、風が上側にも流れることで放熱面積が増えて冷却性能が向上する。なお、図８に示すように放熱器排気面１８の風が流れない領域をヒートシンク９の一部やダクト等の壁１９で塞ぐことで、排気を吸気しない（排気すべき空気を循環させない）ようにできるため望ましい。つまり、ヒートシンク９のうち送風機（排気ファン）１０と対向する側の放熱気排気面１８のうち、送風機と対向していない領域を壁１９で塞ぐことにより、冷却効率を向上させている。
【００２４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  投射表示装置
２  固体光源
９  ヒートシンク
１０  固体排気ファン
１１  電源ユニット
１２  電源排気ファン
１３  第一の筺体面
１４  筺体吸気口
１５  第二の筺体面
１６  筺体排気口
１７  放熱器吸気面
１８  放熱器排気面
【図１】
2018128616.tif 000003
【図２】
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【図３】
2018128616.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2018128616.tif 000008
【図７】
2018128616.tif 000009
【図８】
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