(57)【要約】【課題】  ランプを冷却するための排気ファンから外部にランプの光が漏れるため、排気ファンの近傍に遮光板を設けている。しかし、遮光板は光を遮るだけでなく排気する空気流も遮ってしまうため、冷却効果が十分でなかった。【解決手段】  ハウジングの空気排出口に放熱器を備える。放熱器の放熱フィンは、ランプの光を遮るように傾けるか変形させて取り付ける。これによりランプから漏れる光を大幅に抑制し、且つ放熱機能も向上させることができる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源となるランプを収容したハウジングと、
該ハウジングに開設した少なくとも一つの空気取り入れ口および少なくとも一つの空気排出口と、
該空気排出口付近に取り付けられ、前記ハウジング内に空気流を発生させて前記ランプを冷却する排気ファンと、
該空気排出口付近に取り付けられ、吸熱部と複数の放熱フィンが取り付けられた放熱部により構成される放熱器を具備し、
前記放熱フィンにより前記ランプからの光漏れを遮光することを特徴とするランプユニット。
【請求項２】
前記放熱フィンは、前記光源からの光路を遮る角度に傾けて設けられることを特徴とする請求項１に記載のランプユニット。
【請求項３】
前記放熱フィンは、前記光源からの光路を遮る形状に変形されることを特徴とする請求項１に記載のランプユニット。
【請求項４】
前記放熱器は、前記吸熱部を前記放熱部の底部に接続してなり、前記吸熱部は第１の平板型ヒートパイプによって構成され、前記放熱部は、前記放熱フィンの両端を第２の平坦型ヒートパイプを曲折した側壁に固着されて構成されることを特徴とする請求項１に記載のランプユニット。
【請求項５】
前記吸熱部を前記ランプの近傍に延在し、該ランプの形状に沿って湾曲させることを特徴とする請求項１に記載のランプユニット。
【請求項６】
第１の平板型ヒートパイプによって構成される吸熱部と、
第２の平板型ヒートパイプを曲折して側壁および底部を構成し、前記側壁に複数の放熱フィンを取り付けた放熱部とを具備し、
前記放熱フィンにより、近傍に配置される光源からの光路を遮ることを特徴とする放熱器。
【請求項７】
前記吸熱部を前記放熱部の前記底部に接続し、前記放熱フィンを変形させるかあるいは前記底部に対して傾けて取り付けたことを特徴とする請求項６に記載の放熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクター装置などの映像表示装置に用いるランプユニットおよび放熱器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター装置は、光源から得られる光を光学系に導いて映像光を生成し、該映像光をスクリーンに拡大投射するものであって、光源としては、ランプユニットに収納されたランプが用いられる。
【０００３】
図６はプロジェクター装置に採用されるランプユニット３０の一例を示す断面図である。
【０００４】
図６（Ａ）のごとく、ランプ２２はハウジング２１内に収容され、リフレクター２２ｂの焦点位置に発光部２２ａを配置して構成され、前方へ向けて高輝度の白色光を放射する。
【０００５】
ハウジング２１には、ランプ冷却用の空気を取り入れるための複数の空気取り入れ口２４が開設されている。ハウジング２１の後方には空気排出口２５が開設されており、該空気排出口２５には、排気ファン２６が取り付けられている。
【０００６】
上記のランプユニット３０において、超高圧水銀ランプ等の高輝度ランプを採用した場合、ランプ２２の発熱量が大きく、特に発光部２２ａから発せられる光がリフレクター２２ｂを透過して、ハウジング２１の内周壁に照射されるため、ハウジング２１内が高温となる。
【０００７】
このため、排気ファン２６を回転駆動して、複数の空気取り入れ口２４から空気を取り入れ、ランプ２２の周囲を通過させた後、排気ファン２６を経て外部へ放出させる。この空気の流れによって、ランプ２２を冷却している（例えば特許文献１参照。）。
【０００８】
また、上記のごときランプユニット３０においては、冷却のための排気ファン２６から、ランプ２２の光が漏れるため、図６（Ｂ）の如く、排気ファン２６付近に遮光板２７が取り付けられているものも知られている。
【特許文献１】特許第３４６２８６３号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図６（Ａ）の構造においては、冷却のための排気ファン２６から、ランプ２２の光が漏れ、拡大投射する映像光の妨げとなる。一方、図６（Ｂ）の如く遮光板２７を設けると、光は漏れないが空気の流れも妨げることになり、この場合には放熱の妨げとなる。このため排気ファンを更に高速回転する必要が生じ、機器の騒音につながる問題があった。
【００１０】
また、近年では、ランプの高輝度化に伴い、発熱量が更に増加する傾向にある。しかし、例えば広い表面積で放熱するような放熱器を別途設ける場合を考えると、装置の小型化に逆行することになる。また遮光板と放熱器を、排気ファンの近傍に設けることになり、排気ファン部分での流動抵抗が増加し、排気ファンの風量を増加することにより低騒音化を阻む問題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明はかかる課題に鑑みてなされ、第１に、光源となるランプを収容したハウジングと、該ハウジングに開設した少なくとも一つの空気取り入れ口および少なくとも一つの空気排出口と、該空気排出口付近に取り付けられ、前記ハウジング内に空気流を発生させて前記ランプを冷却する排気ファンと、該空気排出口付近に取り付けられ、吸熱部と複数の放熱フィンが取り付けられた放熱部により構成される放熱器を具備し、前記放熱フィンにより前記ランプからの光漏れを遮光することにより解決するものである。
【００１２】
また、前記放熱フィンは、前記光源からの光路を遮る角度に傾けて設けられることを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記放熱フィンは、前記光源からの光路を遮る形状に変形されることを特徴とするものである。
【００１４】
また、前記放熱器は、前記吸熱部を前記放熱部の底部に接続してなり、前記吸熱部は第１の平板型ヒートパイプによって構成され、前記放熱部は、前記放熱フィンの両端を第２の平坦型ヒートパイプを曲折した側壁に固着されて構成されることを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記吸熱部を前記ランプの近傍に延在し、該ランプの形状に沿って湾曲させることを特徴とするものである。
【００１６】
第２に、第１の平板型ヒートパイプによって構成される吸熱部と、第２の平板型ヒートパイプを曲折して側壁および底部を構成し、前記側壁に複数の放熱フィンを取り付けた放熱部とを具備し、前記放熱フィンにより、近傍に配置される光源からの光路を遮ることにより解決するものである。
【００１７】
また、前記吸熱部を前記放熱部の前記底部に接続し、前記放熱フィンを変形させるかあるいは前記底部に対して傾けて取り付けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、第１に、光源からの光漏れを防ぎ、かつ放熱性を高めたランプユニットを提供することができる。放熱器の放熱フィンを遮光板として利用するので、遮光板のみの場合と比較して、同量の空気の流量であっても放熱効果が大きくなる。換言すれば、空気の流量を減らしても従来と同等の放熱効果が得られるため、排気ファンの回転数を下げることができ、騒音が低減される。
【００１９】
第２に、ランプユニットは、放熱器が放熱機能と遮光機能を兼ね備えており、放熱器および遮光板を個別に搭載する場合と比較して部品点数の削減と装置の小型化が実現する。
【００２０】
第３に、ランプユニットは、光を遮る放熱フィンは既知の平板状のものを傾けて取り付けるだけでよく、容易に映像光の妨げとなる光漏れを防ぐことができる。
【００２１】
第４に、ランプユニットは、放熱フィンを変形させることにより、何れの位置で視聴するユーザにとっても遮光が十分となり、遮光機能が高まる。
【００２２】
第５に、放熱器は、第１および第２の平板状ヒートパイプと放熱フィンから構成されており、ランプからの輻射熱を効率的に放熱フィンに伝えることができるので、遮光機能の付加によりに空気の流量が多少低下しても十分な吸熱および熱の輸送が行えるランプユニットを提供することができる。
【００２３】
第６に、放熱器の吸熱部をランプの曲面に沿うように湾曲させることでランプからの輻射熱の吸熱効率を高めたランプユニットを提供することができる。
【００２４】
第７に、近傍に配置される光源からの光漏れを防ぎ、放熱性を高めた放熱器を提供できる。放熱器は第１および第２の平板型ヒートパイプと放熱フィンにより構成されており、十分な吸熱および熱の輸送を行うことができる。
【００２５】
第８に、放熱フィンは、変形させるかあるいは底部に対して傾けて取り付けるだけでよく、容易に遮光機能付きの放熱器が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１から図５を参照して本発明の実施の形態のランプユニット１５について、プロジェクター装置２０を例に詳細に説明する。
【００２７】
まず、図１から図４を参照して第１の実施形態を説明する。
【００２８】
図１は、プロジェクター装置２０の全体を示す斜視図である。図１（Ａ）は外観図であり、図１（Ｂ）は内部構造の概要図を示す斜視図である。
【００２９】
プロジェクター装置２０は図のごとく上半ケース１１ａおよび下半ケース１１ｂからなる扁平なケーシング１１を備え、ケーシング１１の全面には投射窓１２が開設されると共に、内蔵するランプユニット１５から排出される温風の排気孔１３が設けられる。第１の実施形態は、投射窓１２を前面とした場合に側面の排気孔１３からランプユニット１５の排気を行う配置である。また、ケーシング１１内部は、ランプユニット１５の他にカラー映像を生成するための光学ユニット１４が設けられる。光学ユニット１４は冷却用の冷却ユニット（不図示）を含んでいる。
【００３０】
図２を参照して、ランプユニット１５について説明する。図２（Ａ）はランプユニット１５全体の斜視図であり、図２（Ｂ）はハウジングを除いた内部構造を示す斜視図であり、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。
【００３１】
ランプユニット１５は、ハウジング８と、空気取り入れ口９と空気排出口１０と、排気ファン７と、放熱器５とから構成される。本実施形態のプロジェクター装置２０においては、光源として、図２（Ａ）に示す如く直方体状のハウジング８に収容された超高圧水銀ランプ６が用いられており、ランプ６は、リフレクター６ｂの焦点位置に発光部６ａ（図２（Ｃ））を配置して構成されている。
【００３２】
ハウジング８には、ランプ６の上方に、複数の空気取り入れ口９が開設されると共に、ランプ６の側面位置に少なくとも１つの空気排出口１０が開設され、空気排出口１０には放熱器５および排気ファン７が設置されている。
【００３３】
放熱器５は、第１の平板型ヒートパイプからなる吸熱部１と、第２の平板型ヒートパイプ３および放熱フィン４により構成される放熱部２とからなる。ここでは放熱フィン４は、ランプ６からの光路を遮るように放熱部２の底部と平行面に対して所定の角度で取り付けられているとする。
【００３４】
そして、放熱器５は吸熱部１のみがハウジング８の内部に配置され、吸熱部１は、ランプ６の周囲に沿う形状に湾曲している。この形状により、効果的にランプ６からの輻射熱を吸収することができる。尚、放熱器５の詳細については後述する。
【００３５】
ハウジング８内の冷却にはまず、排気ファン７を回転駆動して、複数の空気取り入れ口９から空気を取り入れ、ランプ６の周囲を通過させた後、排気ファン７を経て外部へ放出させる。この空気の流れによって、ランプ６を冷却する。また、ランプ６で発生した輻射熱は、吸熱部１で吸収され、冷媒により放熱フィン４まで効率的に伝えられる。そして放熱フィン４に伝えられた熱は、排気ファン７の回転駆動によって放熱フィン４を通過する空気により外部に放熱される。すなわち、排気ファン７の回転駆動による空気の流れと、放熱器５での強制冷却によりより冷却効率を高めることができる。
【００３６】
更に、放熱フィン４はランプ６からの光路を遮るように傾けて取り付けられているので、排気ファン７からの空気流とともにランプ６から外部に漏れる光を大幅に抑制することができる。排気ファン７の配置は図１（Ｂ）のごとく排気孔１３を介して直接外部と通じているため、ここから漏れる光を大幅に抑制することで映像光をより鮮明に拡大投射することができ、プロジェクター装置２０の性能を十分引き出すことができる。
【００３７】
図３は本実施形態の放熱器を示す。図３（Ａ）は放熱器の斜視図であり、図３（Ｂ）はａ方向における側面図であり、図３（Ｃ）はｂ方向における側面図である。
【００３８】
放熱器５は、吸熱部１と放熱部２を有し、吸熱部１は放熱部２の底部３ｂに接続している。吸熱部１は内部に液体（または気体）が封入される第１の平板型ヒートパイプからなり、吸熱部１は湾曲している。この形状により、ランプ６の曲面に沿って吸熱部１を配置できる。
【００３９】
特に、第１の実施形態の配置では、図２のごとく吸熱部１をランプ６の周囲を囲むように配置できるので、リフレクター６ｂを透過する輻射熱の吸熱効率を高めることができる。
【００４０】
放熱部２は、帯状の第２の平板型ヒートパイプ３を長手方向に数回曲折し、側壁３ａと底部３ｂを構成している。すなわちヒートパイプとしては側壁３ａと底部３ｂが連続した構造となっており、内部に封入される液体（または気体）が十分に循環できる構造を実現している。
【００４１】
第１および第２の平板状ヒートパイプの内部は冷媒として例えばブタンを、常温であれば０．４８Ｍｐａ（４．７ａｔｍ）程度の圧力で封入する。冷媒はヒートパイプ内部を循環しており、吸熱部（第１のヒートパイプ）１で吸収した熱は、第２の平板型ヒートパイプ３に輸送され、放熱フィン４を通過する空気により外部に放熱される。すなわち、他の冷媒を用いる場合も、吸熱時に液体であり放熱時に気体となるような、使用温度範囲に即した冷媒を適宜選択する。
【００４２】
また、冷媒は超臨界流体でもよい。超臨界流体とは、物質の臨界点以上の環境下で物質が変化した、液体とも気体とも異なる流体である。超臨界流体は、密度や熱伝導度が液体と同じような物性値を示し、粘土が気体の物性値に近い値を有する。従って低粘度で高い移動速度が期待できる。さらに動粘土が気液に比較して小さく、対流が極めて起こり易い等の特徴を有しており、熱輸送には好適である。
【００４３】
超臨界流体としては空気、二酸化炭素、塩化水素、水、窒素、酸素等があるが、二酸化炭素が比較的臨界条件が穏やかであり使用しやすい。この臨界点温度は３１．５℃であり、臨界点圧力は７２．８ａｔｍであるので、この条件でヒートパイプに封入する。
【００４４】
本実施形態では、一例として側壁３ａにより４つの部分に分かれた放熱部２を示すが、これに限るものではなく、連続したヒートパイプにより側壁３ａおよび底部３ｂが構成される構造で有ればよい。
【００４５】
放熱部２は、多数の放熱フィン４が設けられる。放熱フィン４は平板状であり、両端が側壁３ａに固着され、支持されている。
【００４６】
そして本実施形態では、吸熱部２の上部付近に配置される光源からの光路を遮るように、放熱フィン４を変形させるか、あるいは底部３ｂに対して傾けて取り付ける。放熱器５は前述の如く放熱フィン４に空気を通過させることにより放熱する。そして放熱フィン４を空気流が通過するということはすなわち、光源が付近にある場合はそこからの光も漏れることになる。この場合に図の如く放熱フィン４を例えば傾けることにより光路を遮断することができるので、放熱器５に遮光板の機能を付加することができる。
【００４７】
ここで、光路を遮るように放熱フィン４を取り付けることで、ここを通過する空気の流れにとっては障害物となる。しかし、本実施形態ではこの障害物が放熱機能を有しており、放熱フィン４と空気が接触することで効率よく熱を伝達できる。すなわち、従来の遮光板のみの場合と比較して同じ空気量でも放熱効果が大きくなる。
【００４８】
換言すれば、空気の流量を減らしても従来と同等の放熱効果が得られるため、排気ファン７の回転数を下げることができるため、排気ファン７から発生する騒音が低減される。
【００４９】
また、例えば、遮光板と放熱器を個別に準備して併設した場合、すなわち図６（Ｂ）の遮光板２７の外側または内側に、放熱器を配置した場合と比較しても本実施形態は有利となる。これは、本実施形態では放熱器５が遮光機能を有しているため、遮光板と放熱器を併設する場合に比べて空気の流路中の障害物が少なく、流動抵抗を小さくできるためである。すなわちこれによっても排気ファン７の回転数を低下させることができ、排気ファン７の騒音を低減できる。
【００５０】
更に、本実施形態によれば、放熱器および遮光板を個別に併設する場合と比較して部品点数の削減と装置の小型化が実現する。
【００５１】
図４には、放熱フィンの取り付け例を示す。図は、図３（Ｃ）の放熱部の拡大図である。
【００５２】
放熱フィン４は、図４（Ａ）〜（Ｃ）の如く、近傍に配置される光源Ｌからの光路を遮るように、底部３ｂと平行面から所定の角度で傾けて取り付けられる。この角度は光源Ｌの位置（高さ方向および距離）や光源Ｌの大きさにより適宜選択する。
【００５３】
例えば図４（Ａ）では特定の方向（矢印の方向）で視聴するユーザを除き、光源Ｌからの光路を遮ることができる。また図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の光源Ｌを高さ方向に移動したものであり、この光源Ｌの位置の調節により何れの方向で視聴するユーザに対しても光路を遮ることができる。また、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の光源Ｌの位置をユーザに対して遠ざけた場合であり、光源Ｌの距離を調節することによりいずれの方向のユーザに対しても光路を遮ることができる。
【００５４】
これらの場合では、平板の放熱フィン４を傾けて固着するだけで実現できるので、遮光機能付きの放熱器５が容易に実施できる。
【００５５】
また図４（Ｄ）から（Ｆ）のごとく、平板状の放熱フィン４を折り曲げるなどして変形させ、変形箇所により光路を遮るようにしてもよい。この場合は、変形箇所により、何れの方向のユーザに対しても光源から直進する光路を遮ることができるので、遮光機能として効果的である。
【００５６】
次に図５を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。尚、第１の実施形態と重複する部分については詳細な説明を省略する。
【００５７】
図５（Ａ）はプロジェクター装置２０の内部構造を示す斜視図であり、図５（Ｂ）はランプユニット１５の内部構造を示す斜視図であり、図５（Ｃ）には図５（Ａ）のランプユニット１５のＢ−Ｂ線における断面図を示す。
【００５８】
第２の実施形態はランプユニット１５の排気を投射窓１２側（前面）から行うようにした配置である。すなわち、ランプ６の背面側にハウジング８の空気排出口１０、放熱器５および排気ファン７を配置する。
【００５９】
また、この配置によれば、放熱器５の吸熱部１は、ランプ６の前後方向の曲面形状に沿うように湾曲し、ハウジング８内に配置される。これによりランプ６からの光を効率的に吸収することができる。
【００６０】
排気ファン７が回転駆動すると、空気は複数の空気取り入れ口９からハウジング内８に吸い込まれ、ランプ６の周囲を通過して排気ファン７を経て外部へ放出される。この空気の流れによって、ランプ６を冷却する。また、ランプ６で発生した輻射熱を吸熱部（第１のヒートパイプ）１で吸収し、放熱フィン４に伝え、放熱フィン４を通過する空気により強制冷却する。
【００６１】
そして、本実施形態では放熱フィン４が図５（Ｃ）のごとくランプ６からの光路を遮るように傾けて取り付けられているので、排気ファン７からの空気流とともに漏れる光を大幅に抑制することができる。
【００６２】
第２の実施形態では、ランプ６の背面側に排気孔１３が設けられており、第1の実施形態の配置と比較して外部に漏れる光が少ない配置となっている。すなわち本発明の放熱器５を適用することにより更に外部に漏れる光を少なくすることができる。
【００６３】
このように遮光機能を有する放熱器５を設けることにより、排気ファン７の回転速度を従来よりも下げたとしても、全体として十分な冷却効果が得られ、この結果、排気ファン７から発生する騒音が低減される。
【００６４】
また、映像光の拡大投射を妨げる外部への光漏れを大幅に抑制できるので、プロジェクター装置２０の投影機能を十分発揮することができる。
【００６５】
尚、上記図２および図５における配置によれば、放熱器５は排気ファン７の吸い込み口側に配置されているが、これらの位置を入れ替えて、排気ファン７を放熱器５とランプ６の間に配置してもよい。この場合、排気ファン７が内部に移動するので、ユーザにとっての騒音をより低減できる利点があるが、これらの配置に関しては、例えば放熱効果および遮光効果等他の条件と併せて、最適な配置を選択すればよい。
【００６６】
さらに、本実施形態では湾曲させた吸熱部１を例に説明したが、吸熱部１は湾曲させない平板状のままであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係るランプユニットの第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】上実施例を説明する（Ａ）斜視図、（Ｂ）斜視図、（Ｃ）断面図である。
【図３】本発明に係る放熱器を示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）側面図である。
【図４】本発明に係る放熱器の放熱フィンの形状を示す側面図である。
【図５】本発明に係るランプユニットの第２実施例を示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）斜視図、（Ｃ）断面図である。
【図６】従来のランプユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１        吸熱部（第１の平板状ヒートパイプ）
２        放熱部
３        第２の平板状ヒートパイプ
３ａ      側壁
３ｂ      底部
４        放熱フィン
５        放熱器
６        ランプ
６ａ      発光部
６ｂ      リフレクター
７        排気ファン
８        ハウジング
９        空気取り入れ口
１０      空気排出口
１１      ケーシング
１２      投射窓    
１３      排気孔  
１４      光学ユニット
１５      ランプユニット
２０      プロジェクター装置
２１      ハウジング
２２      ランプ
２２ａ    発光部
２２ｂ    リフレクター
２４      空気取り入れ口
２５      空気排出口
２６      排気ファン
２７      遮光板
３０      ランプユニット
【図１】
2005275150.tif 000003
【図２】
2005275150.tif 000004
【図３】
2005275150.tif 000005
【図４】
2005275150.tif 000006
【図５】
2005275150.tif 000007
【図６】
2005275150.tif 000008