(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶プロジェクタなどの液晶投射型表示装置の内部冷却に使用されている多翼送風機の羽根切り音による騒音を低減する。または、同一の騒音レベルにあっては、空気流量を増加させて冷却性能を向上する。【解決手段】本発明の送風により投写型映像表示装置の内部冷却をおこなう多翼送風機は、多翼羽根車１９と、前記多翼羽根車の周囲に、当該多翼送風機の吸気口から排気口１３に環状に形成された空気流路３０と、前記空気流路に沿って前記多翼羽根車の外側に複数の共鳴箱１７が設けられたケーシング１４と、を備えるようにした。さらに、前記空気流路の排気口近傍３３に設けられた共鳴箱の個数を、前記空気流路の中流部３２に配置された共鳴箱の個数より多くするか、前記共鳴箱を、前記多翼羽根車の軸方向に複数列配置するようにした。【選択図】図４
2011149380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風により投写型映像表示装置の内部冷却をおこなう多翼送風機において、
多翼羽根車と、
前記多翼羽根車の周囲に、当該多翼送風機の吸気口から排気口に環状に形成された空気流路と、
前記空気流路に沿って前記多翼羽根車の外側に複数の共鳴箱が設けられたケーシングと、を備えたことを特徴とする多翼送風機。
【請求項２】
請求項１に記載の多翼送風機において、
前記空気流路の排気口近傍に設けられた共鳴箱の個数は、前記空気流路の中流部に配置された共鳴箱の個数より多いことを特徴とする多翼送風機。
【請求項３】
請求項１に記載の多翼送風機において、
前記共鳴箱は、前記多翼羽根車の軸方向に複数列配置されることを特徴とする多翼送風機。
【請求項４】
請求項３に記載の多翼送風機において、
前記空気流路の排気口近傍に設けられた共鳴箱は、前記多翼羽根車の軸方向に複数列配置され、
前記空気流路の排気口近傍に設けられた共鳴箱の個数は、前記空気流路の中流部に配置された共鳴箱の個数より多いことを特徴とする多翼送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高発光量のランプや液晶パネルなどのライトバルブ等を有して映像を表示する投射型映像表示装置に係り、当該映像表示装置の冷却をおこなう多翼送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
水銀ランプ等の高出力ランプの光束を液晶パネルなどのライトバルブで映像変調して光学像を生成し、スクリーンなどに拡大投影する投射型映像表示装置が知られている。これらの投射型映像表示装置では、液晶パネルなどの光学部品に有機材料が用いられることがあるが、有機材料の部材は、長時間にわたり高温に曝されたりすると、その機能が著しく損なわれてしまう。このため、多翼送風機等により冷却して、投射型映像表示装置の過度の温度上昇を防止して性能を維持している。
【０００３】
しかし、多翼送風機には、いわゆる羽根切り音という騒音が発生する問題がある。この騒音を低減するために、ヘルムホルツ共鳴器を多翼送風機に配置して多翼送風機から発生する羽根切り音の吸音を図る技術がある。例えば、特許文献１や特許文献２には、多翼送風機のハウジングにヘルムホルツ共鳴器を設け、羽根切り音を低減した多翼送風機が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、多翼送風機の吸気口に接続されるダクト部分にヘルムホルツ共鳴器を設けた投写型映像表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３３２２８４号公報
【特許文献２】特開２００７−９２６７２号公報
【特許文献３】特開２００８−５８３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術においては、送風機のノーズ部にのみヘルムホルツ共鳴器が設けられているため、ノーズ部付近の羽根切り音は吸音することが可能であるが、ノーズ部以外で発生する羽根切り音は吸音することが難しいため、吸音効率が悪い。
【０００７】
また、特許文献２に開示されている技術においても、前記特許文献１と同様に、ヘルムホルツ共鳴器が配置されている部分で発生する羽根切り音は吸音することができるが、その他の部分で発生する羽根切り音を吸音することが難しいため、吸音効率が悪い。
【０００８】
また、特許文献３に開示されている技術においては、多翼送風機の吸気口に接続されているダクト部にヘルムホルツ共鳴器を配置しているため、吸気口から漏れてくる羽根切り音にのみしか吸音効果は得られず、吸音効率が悪い。
【０００９】
本発明はかかる点を鑑みて成されたものであり、その目的は、羽根切り音による騒音の発生を抑止した多翼送風機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
送風により投写型映像表示装置の内部冷却をおこなう本発明の多翼送風機は、多翼羽根車と、前記多翼羽根車の周囲に、当該多翼送風機の吸気口から排気口に環状に形成された空気流路と、前記空気流路に沿って前記多翼羽根車の外側に複数の共鳴箱が設けられたケーシングと、を備えるようにした。
【００１１】
さらに、前記共鳴箱は、前記多翼羽根車の軸方向に複数列配置されるようにし、特に、前記空気流路の排気口近傍に設けられた共鳴箱は、前記多翼羽根車の軸方向に複数列配置され、前記空気流路の排気口近傍に設けられた共鳴箱の個数は、前記空気流路の中流部に配置された共鳴箱の個数より多く配置するようにした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、羽根切り音の小さな多翼送風機を提供できるので、投射型映像表示装置の低騒音化を図れると共に、従来の同様の騒音レベルが許容される状況では、高い冷却性能を達成できるので高い光束量の投射型映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】投射型映像表示装置を投射光学系を上側から見たときの模式平面構成図である。
【図２】投射型表示装置の内部構成を示す斜視図である。
【図３】プリズムユニット５の冷却風路部分の分解図である。
【図４】多翼送風機７０ａの水平断面図である。
【図５】多翼送風機７０ａの垂直断面図である。
【図６】第２の実施例の吹出口１３近傍の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、この発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
まず、実施例１に係る投射光学系の概略構成について説明する。図１は、本実施例に係る投射型映像表示装置の投射光学系を上側から見た模式平面構成図である。
【００１６】
図１に示すように、投射光学系は、光源ユニット３と、光源ユニット３からの光の照度分布の一様化（均一化）を図るとともに色分離してライトバルブ素子である液晶パネル６（６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ）に照射する照明光学／色分離ユニット４と、各液晶パネル６（６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ）で形成した各光学像を光合成プリズム８で合成して投射レンズ９で投射するプリズムユニット５とからなる。
【００１７】
光源ユニット３は、超高圧水銀ランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプ，水銀キセノンランプ，ハロゲンランプ等の白色ランプであるランプ３ａと、ランプ３ａからの光束を反射させて平行光に変換して出射させる、円形乃至多角形の出射開口を持つリフレクタ３ｂとからなる。この光源ユニット３からの光は、ライトバルブ素子である例えば液晶パネル６（６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ）を通過して投射レンズ９に向かい、図示しないスクリーンへ投影される。
【００１８】
ランプ３ａから放射される光は、例えば放物面のリフレクタ３ｂで反射されて光軸に平行となり、照明光学／色分離ユニット４に入射する。照明光学／色分離ユニット４に入射した光は、まず第１アレイレンズ４０３に入射する。第１アレイレンズ４０３は、入射した光をマトリックス状に配設された複数のレンズセルで複数の光に分割して、効率よく第２アレイレンズ４０４と偏光変換素子４０５を通過するように導く。
【００１９】
即ち、第１アレイレンズ４０３はランプ３ａと第２アレイレンズ４０４の各レンズセルとが互いに物体と像の関係（共役関係）になるように設計されている。第１アレイレンズ４０３と同様に、マトリックス状に配設された複数のレンズセルを持つ第２アレイレンズ４０４は、構成するレンズセルそれぞれが対応する第１アレイレンズ４０３のレンズセルの形状を液晶パネル６（６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ）に投影する。
【００２０】
この時、偏光変換素子４０５で第２アレイレンズ４０４からの光は所定の偏光方向に揃えられ、そして、第１アレイレンズ４０３の各レンズセルの投影像は、それぞれ集光レンズ４０６、およびコンデンサレンズ４１３，４１４，第１リレーレンズ４１５，第２リレーレンズ４１６，第３リレーレンズ４１７により各液晶パネル６（６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ）上に重ね合わせられる。
【００２１】
なお、第２アレイレンズ４０４とこれに近接して配設される集光レンズ４０６とは、第１アレイレンズ４０３と液晶パネル６（６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ）とが、互いに物体と像の関係（共役関係）になるように設計されているので、第１アレイレンズ４０３で複数に分割された光束は、第２アレイレンズ４０４と集光レンズ４０６によって、液晶パネル６（６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ）上に重畳して投影され、実用上問題のないレベルの均一性の高い照度分布の照明が可能となる。
【００２２】
その過程で、ダイクロイックミラー４１１により、例えばＢ光(青色帯域の光)は反射され、Ｇ光(緑色帯域の光)およびＲ光(赤色帯域の光)は透過されて２色の光に分離され、更に、Ｇ光とＲ光はダイクロイックミラー４１２によりＧ光とＲ光に分離される。例えば、Ｇ光はダイクロイックミラー４１２で反射され、Ｒ光はダイクロイックミラー４１２を透過して３色の光に分離される。この光の分離の仕方は種々考えられ、ダイクロイックミラー４１１でＲ光を反射させ、Ｇ光及びＢ光を透過させてもよいし、Ｇ光を反射させ、Ｒ光及びＢ光を透過させてもよい。
【００２３】
ここでは、Ｂ光はダイクロイックミラー４１１を反射して、反射ミラー４１０で反射され、コンデンサレンズ４１３を通してプリズムユニット５に入射する。また、ダイクロイックミラー４１１で透過されたＧ光及びＲ光の内、Ｇ光はダイクロイックミラー４１２で反射され、コンデンサレンズ４１４を通してプリズムユニット５に入射する。
【００２４】
さらに、Ｒ光はダイクロイックミラー４１２を透過し、第１リレーレンズ４１５で集光され、反射ミラー４０８で反射され、第２リレーレンズ４１６で集光され、反射ミラー４０９で反射された後、第３リレーレンズ４１７で集光されてプリズムユニット５に入射する。
【００２５】
プリズムユニット５は、光合成プリズム８の相隣接する３面にＲ光用液晶パネル６Ｒ，Ｇ光用液晶パネル６Ｇ，Ｂ光用液晶パネル６Ｂがそれぞれ入射側偏光板７ａ（７ａＲ，７ａＧ，７ａＢ），出射側偏光板７ｂ（７ｂＲ，７ｂＧ，７ｂＢ）とともに装着され、残りの面に投射レンズ９が装着されたものである。
【００２６】
プリズムユニット５に入射したＢ光，Ｇ光，Ｒ光は、各色光の入射側偏光板７ａ，液晶パネル６，出射側偏光板７ｂを通る過程で、それぞれ図示しない映像信号に応じた光学像に変換され、光合成プリズム８によってカラー映像として合成された後、例えばズームレンズであるような投射レンズ９を通過し、図示しないスクリーンに到達する。液晶パネル６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ上に光強度変調で形成された光学像は、投射レンズ９によりスクリーン上に拡大投影され表示装置として機能するものである。
【００２７】
図１では、第１の光路（Ｂ光）と第２の光路（Ｇ光）にはリレーレンズは使用されていないが、第３の光路（Ｒ光）にはＢ光，Ｇ光と光路長を等しくするためのリレーレンズが使用されている。また、第１アレイレンズ４０３、第２アレイレンズ４０４、集光レンズ４０６等は所謂周知のオプティカルインテグレータを構成している。
【００２８】
入射側偏光板７ａ，出射側偏光板７ｂや液晶パネル６は照射される光で発熱する。これらの光学部品は、有機材料が用いられていることが多く、そのため許容温度が低いので、多翼送風機７０ａを用い、冷風５０４により冷却している。
【００２９】
また、光源ユニット３は、前述のとおり、ランプ３ａで発光した光を照明光学／色分離ユニット４に射出するユニットであるが、電力を光に変換する際、ランプ３ａにて熱損失を生じ、またランプ３ａから射出する可視光成分以外の例えば赤外線や紫外線の輻射成分によってリフレクタ３ｂが非常に高温となる。そこで、冷却送風機１０および多翼送風機７０ｂを用いて空気の流れ（風）を生じさせ、風で例えばリフレクタ３ｂの表面で熱交換を行わせ、温度が上がった高温の空気の流れ（熱風）を投射型映像表示装置外に放出させて、冷却するようにしている。
【００３０】
次に、上記した投射光学系を筐体に搭載した投射型映像表示装置について説明する。図２は、投射型映像表示装置の上側外装を取り除いた内部構成を説明する斜視図である。図２に示すように投射光学系が配設されている。投射型映像表示装置１では、電源ユニット２からの電力供給を受けて、光源ユニット３から略白色光が出射し、照明光学／色分離ユニット４に入射する。照明光学／色分離ユニット４は、光源ユニット３から入射した白色光の照度分布を一様化し、偏光方向を所定偏光方向に揃え、さらに３つの色光（Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光）に分離して、液晶パネルに照射する。
【００３１】
プリズムユニット５に入射した照明光学／色分離ユニット４からのＲ，Ｇ，Ｂ光は、それぞれ各液晶パネル６で光強度変調されて各色光の光学像が形成され、入射側偏光板７ａ，出射側偏光板７ｂで色純度やコントラストが高められ、そして光合成プリズム８で画像光に合成され、投射レンズ９から拡大投射される。
【００３２】
次に、プリズムユニット５の冷却機構について図３を用いて説明する。図３はプリズムユニットの冷却風路部分の分解図である。多翼送風機７０ａにより吸気口５０１から集塵フィルタ５０２を介して取り込まれた外気の温度の低い空気（冷気）は、ダクト５０３で整流されて冷風５０４（図１）とされ、プリズムユニット５の入射側偏光板７ａ（７ａＲ，７ａＧ，７ａＢ），出射側偏光板７ｂ（７ｂＲ，７ｂＧ，７ｂＢ）や液晶パネル６（６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ）に吹き付けられ、これらを冷却する。これらの光学部品（光変調素子）は、有機材料が用いられていることが多く、そのため許容温度が低いので、多翼送風機７０ａを用いて外気を取り込み冷却している。
【００３３】
図４は、前記多翼送風機７０ａの水平断面図であり、図５は垂直断面図である。
多翼送風機７０ａはモーター１８によって回転可能な多翼羽根車１９がハウジング１４内に収納されている。多翼羽根車１９は多数の羽根１２が円周方向に等間隔に配置され、各羽根１２の一方の端部が円板状の端板２０に固定されている。端板２０には前記モーター１８の駆動軸１１に連結され、モーター１８は、ハウジング１４の底面２１に取り付けられている。
【００３４】
ハウジング１４は、多翼羽根車１９の周囲を覆うハウジング１４と、ハウジング１４に対し多翼羽根車１９から離れる方向に延長される空気吹出口部１３とを備えている。ハウジング１４の前記側壁２１と反対側の面には、空気の吸気口３４が形成されており、この吸気口３４は多数の羽根１２に囲まれた空気取込空間３５に連通している。
【００３５】
多数の羽根１２の外周側とハウジング１４の内壁面３６との間には、吸気口３４から取り入れた空気が流れる環状の流路３０が形成されている。この環状の流路３０は取り込んだ空気流の上流部３１から中流部３２を経て、下流部３３にわたり、多翼羽根車１９と内壁面３６との間隔が徐々に広くなっている。
【００３６】
一方、下流部３３の先端には空気吹出口１３が形成されており、環状の流路３０内の上流部３１付近は、多翼羽根車１９と内壁面３６との間を狭く形成してある。これにより空気取込空間３５から各羽根１２の相互間を経て環状の流路３０に流出した空気が、環状の流路３０を図４中で反時計方向に流れ、下流部３３からスムーズに吹出口１３に向かうことになる。
【００３７】
前述の空気流れ構造をした多翼送風機７０ａの内壁面３６には、上流部３１付近から下流部３３付近、空気吹出口１３にまで、多翼羽根車１９の回転によって発生する羽根切り音を吸音するヘルムホルツ共鳴器１７が、複数並べて設置されている。ヘルムホルツ共鳴器１７は所定の容積を備えた容積部１５と、流路３０への開口部である共鳴器管路部１６から形成される。
【００３８】
前記羽根切り音は、多翼羽根車１９の羽根１２の枚数と１秒間あたりの多翼羽根車１９の回転数との積を基本周波数に持つ騒音であり、ヘルムホルツ共鳴器１７は、この周波数音を吸音可能なように容積部１５の容積、共鳴器管路部１６の管路断面積および管路長を設定してある。ここで、共鳴器管路部は、図示しないが、図４の容積部15の内部に入るように構成してもよい。
【００３９】
このヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数は、下式より求められる。
【００４０】
【数１】
2011149380.tif 000003
【００４１】
【数２】
2011149380.tif 000004
fr： 共鳴周波数（Hz）  
c： 空気中の音速（m/s）
d： 共鳴器管路部の直径(m)
h： 共鳴器管路部の長さ（m）
δ： 共鳴器管路部端補正（（π／２）ｒ）
r： 共鳴器管路部の半径(m)
Vn： 容積部容積（ｍ３）
容積部１５の容積、共鳴器管路部１６の直径、長さなどの寸法は、上記の式に従い、厳密に設定することが必要である。
【００４２】
前記、多翼送風機内に形成される環状の流路３０内の音圧レベル（騒音）の関係については、この環状の流路３０内において上流部３１から中流部３２を経て、下流部３３へ流れ、吹出口１３から排出される時、吹出口１３近傍の上流部３１と下流部３３音圧レベル（騒音）は中流部３２の音圧レベル（騒音）より大きいことがわかった。
【００４３】
前記、環状の流路３０内の音圧レベル（騒音）の関係から、ヘルムホルツ共鳴器１７を複数配置するとき、環状の流路３０内の音圧レベル（騒音）が大きい吹出口１３近傍に配置されるヘルムホルツ共鳴器１７１、１７２、１７３や、上流部３１近傍に配置されるヘルムホルツ共鳴器１７Ｄ、１７Ｅ、１７Ｆついては、容積部１５１、１５２、１５３、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆの容積を小さくし、ヘルムホルツ共鳴器１７の配置間隔を密となるようにしている。このように、音圧レベル（騒音）の大きな位置においては、所定の共鳴周波数をもつヘルムホルツ共鳴器１７を数多く配置することで、吸音効率を上げることができる。
【００４４】
また、音圧レベル（騒音）の小さい中流部３２近傍に配置されるヘルムホルツ共鳴器１７７、１７８、１７９ついては、その容積部１５７、１５８、１５９の容積を上記容積部１５１、１５２、１５３、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆと比較して大きくなるようにしている。これは、音圧レベル（騒音）の小さい位置においては、ヘルムホルツ共鳴器１７の数を少なくし、多翼送風機７０ａの流量の損失を最小限に抑えることができる。
【００４５】
上記実施例の多翼送風機７０ａによれば、ヘルムホルツ共鳴器１７による流量損失を抑え、騒音の吸音効率を上げることができる。
【００４６】
なお、本実施例においては、ヘルムホルツ共鳴器１７を１７１〜１７Ｆの１５個配置しているが、これに限定されるものではなく、多翼送風機７０ａの大きさに応じて、１５個より少なくしたり、多くしたりしてもよい。
【実施例２】
【００４７】
図６は、第２の実施例の多翼送風機７０ａの吹出口１３近傍の斜視図であり、前記図４のＢ−Ｂ断面に相当する。図に示したように吹出口１３近傍のヘルムホルツ共鳴器１７１（１７１ａ〜１７１ｄ）、１７２（１７２ａ〜１７２ｂ）、１７３（１７３ａ〜１７３ｂ）を多翼羽根車19の軸方向にも配置している。
【００４８】
上述のヘルムホルツ共鳴器１７１（１ａ〜１７１ｄ）の容積部１５１（１ａ〜１５１ｄ）、および共鳴器管路部１６１（１ａ〜１６１ｄ）は前記第１の実施例のヘルムホルツ共鳴器１７１の容積部１５１の容積、共鳴器管路部１６１の管路断面積が異なる。
【００４９】
同様に、ヘルムホルツ共鳴器１７２（１７２ａ〜１７２ｂ）、１７３（１７３ａ〜１７３ｂ）の容積部１５２（１５２ａ〜１５２ｂ）、１５３（１５３ａ〜１５３ｂ）および共鳴器管路部１６２（１６２ａ〜１６２ｂ）、１６３（１６３ａ〜１６３ｂ）は、それぞれ第１の実施例のヘルムホルツ共鳴器１７２、１７３の容積部１５２、１５３の容積、共鳴器管路部１６２、１６３の管路断面積が異なる。また、他の部分は第１の実施例の多翼送風機７０ａと同じであるため、詳細説明は省略する。
【００５０】
このように、第２の実施例の多翼送風機７０ａにおいては、音圧レベル（騒音）の大きい位置においてヘルムホルツ共鳴器１７を多翼羽根車19の軸方向と冷却風の流路方向の２方向に面配置することで、第１の実施例の線配置時よりも多くのヘルムホルツ共鳴器１７を配置することができるため、さらに吸音効果を高めることができる。
【００５１】
図に示すように音圧レベル（騒音）の大きい空気吹出口１３近傍においては、前記ヘルムホルツ共鳴器１７１（１７１ａ〜１７１ｄ）を多翼羽根車19の軸方向に４列の面配置とし、ヘルムホルツ共鳴器１７２（１７２ａ〜１７２ｂ）、１７３（１７３ａ〜１７３ｂ）を２列、その他を第１の実施例と同じ線配置としているが、これに限定されるものではなく、空気吹出口１３近傍を３列あるいは、２列配置にしてもよい。
【００５２】
また、上記はプリズムユニット５を冷却する多翼送風機７０ａにおいて、ヘルムホルツ共鳴器を用いて騒音低減を行ったが、ランプユニット３の冷却を行う多翼送風機７０ｂに本技術を用いても同じように騒音低減の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…投射型映像表示装置、２…電源ユニット、３…光源ユニット、４…照明光学／色分離ユニット、５…プリズムユニット、６…液晶パネル、７…偏光板、７ａ…入射側偏光板、７ｂ…出射側偏光板、８…光合成プリズム、９…投射レンズ、１０…冷却ファン、１１…駆動軸、１２…羽根、１３…空気吹出口、１４…ハウジング、１５…容積部、１６…共鳴器管路部、１７…ヘルムホルツ共鳴器、１８…モーター、１９…多翼羽根車、２０…端板、２１…底面、３０…環状の流路、３１…上流部、３２…中流部、３３…下流部、３４…吸気口、３５…空気取込口、７０ａ…多翼送風機（送風機）、７０ｂ…多翼送風機（送風機）、
５０１…吸気口、５０２…集塵フィルタ、５０３…ダクト、５０４…冷風
【図１】
2011149380.tif 000005
【図２】
2011149380.tif 000006
【図３】
2011149380.tif 000007
【図４】
2011149380.tif 000008
【図５】
2011149380.tif 000009
【図６】
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