(57)【要約】【課題】発熱部品を冷却ファンにて強制的に放熱させる電力供給装置において、発熱部品の温度に基づいて、冷却ファンの駆動を精度よく制御する、他の技術を提供する。【解決手段】電力供給装置であって、所定の１次側電圧を、１次側と２次側とを絶縁しつつ、１次側電圧よりも低い、所定の２次側電圧に降圧させる降圧器と、降圧器の１次側に接続される、発熱量の多い発熱部品と、内部に発熱部品および降圧器が配置され、発熱部品が配置される１次側領域を有する、中空のケースと、少なくとも、その一部が、１次側領域に配置される導風部であって、発熱部品の近傍を流れる風を、ケース外に放出させる導風部と、を備える、電力供給装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給装置であって、
所定の１次側電圧を、１次側と２次側とを絶縁しつつ、前記１次側電圧よりも低い、所定の２次側電圧に降圧させる降圧器と、
前記降圧器の前記１次側に接続される、発熱量の多い発熱部品と、
内部に前記発熱部品および前記降圧器が配置されるケースであって、前記発熱部品が配置される１次側領域を有する、中空のケースと、
少なくとも、その一部が、前記１次側領域に配置される導風部であって、前記発熱部品の近傍を流れる風を、前記ケース外に放出させる導風部と、
を備える、電力供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力供給装置であって、
前記導風部は、絶縁体から成る、電力供給装置。
【請求項３】
プロジェクタであって、
請求項１または２に記載の電力供給装置と、
前記降圧器の２次側に接続され、前記ケース内に風を生成する冷却ファンと、
前記ケース外に配置されると共に、前記降圧器の２次側に接続され、前記導風部を介して放出される風の温度を検知する温度検知部と、
前記降圧器の２次側に接続され、前記温度検知部によって検知された温度に基づいて、前記冷却ファンを制御する冷却ファン制御部と、
前記電力供給装置から電力が供給される光源と、
前記電力供給装置から電力が供給され、画像データに基づいて、前記光源からの光を変調させるための制御部と、
備える、プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱部品を備える電子回路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源ユニットやバラストユニット等の電力供給装置は、パワーＦＥＴ等の発熱量が多い発熱部品を備える。そのため、発熱部品の発熱による温度上昇が原因で、動作が不安定になるおそれがある。そこで、電源ユニット等の電力供給装置は、冷却ファンによってそれらの発熱部品を強制的に放熱させている。
【０００３】
発熱部品は、動作状況によって温度が変化するため、発熱部品の温度に応じて、ファン電圧を最適化するために、従来、例えば、電源ユニット近傍の空気の温度をサーミスタ等の温度センサによって検知して、フィードバック制御を行なっている。そうすると、発熱部品の温度を直接検知していないため、正確なフィードバック制御を行なえないおそれがある。
【０００４】
一般に、電源ユニットは、高電圧の商用電源を、降圧させて電力を供給するためのトランスを備え、主な発熱部品は、トランスの１次側に接続されている。そして、フィードバック制御を行なう制御回路は、２次側に接続されている。そこで、上記したような問題を解決するために、特許文献１では、温度センサを、電源ユニット内の１次側の発熱部品に近い位置に配置する技術が提案されている。その場合、温度センサは、１次側に接続されるため、１次側と２次側との絶縁状態を保つために、フォトカプラや絶縁トランス等を介して、１次側に接続されている温度センサから２次側に接続されている制御回路に、温度情報を伝えている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４５８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した方法では、温度情報を制御回路に伝える際に、フォトカプラや絶縁トランス等を使用するため、部品点数が増加し、また、検出した温度をＰＷＭ信号などの電気信号に変換するための回路も必要とするため、コストが増大するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記した従来技術の課題に鑑みて、発熱部品を冷却ファンにて強制的に放熱させる電力供給装置において、発熱部品の温度に基づいて、冷却ファンの駆動を精度よく制御する、他の技術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】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］  電力供給装置であって、
所定の１次側電圧を、１次側と２次側とを絶縁しつつ、前記１次側電圧よりも低い、所定の２次側電圧に降圧させる降圧器と、
前記降圧器の前記１次側に接続される、発熱量の多い発熱部品と、
内部に前記発熱部品および前記降圧器が配置されるケースであって、前記発熱部品が配置される１次側領域を有する、中空のケースと、
少なくとも、その一部が、前記１次側領域に配置される導風部であって、前記発熱部品の近傍を流れる風を、前記ケース外に放出させる導風部と、
を備える、電力供給装置。
【００１０】
一般に、電力供給装置を備える電気・電子機器において、電力供給装置内の発熱部品を、冷却ファンを利用して冷却している。適用例１の電力供給装置を用いると、発熱部品の近傍を流れる風が、電力供給装置外に放出されるため、放出された風の温度を検知可能に、温度検知部を配置すれば、発熱部品の温度を、より精度よく検知することができる。したがって、温度検知部が検知した温度情報に基づいて、より精度よく、冷却ファンの駆動を制御することができる。
【００１１】
［適用例２］  適用例１に記載の電力供給装置であって、
前記導風部は、絶縁体から成る、電力供給装置。
【００１２】
一般に、電力供給装置を備える電気・電子機器において、電力供給装置内の発熱部品を冷却するための冷却ファン、冷却ファンの駆動を制御する冷却ファン駆動回路、および発熱部品の温度を検知する検知部は、降圧器の２次側に接続される。導風部が、絶縁体から成る場合には、導風部の一部が、ケース内の１次側領域に配置されていても、導風部を介して、温度検知部に、１次側電圧が印加されるおそれが低減される。したがって、電力供給装置を備える電気・電子機器の安全性を向上させることができる。
【００１３】
なお、本発明は、上記した電力供給装置の態様に限ることなく、その電力供給装置を備えるプロジェクタなどの態様で実現することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて、以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ａ−１．実施例の構成：
Ａ−１−１．電源ユニットの構成：
Ａ−２．ケース内の風の流れ：
Ａ−３．実施例の効果
Ｂ．変形例：
【００１５】
Ａ．実施例：
Ａ−１．実施例の構成
図１は、本発明のプロジェクタ１０００の構成を示すブロック図である。図示するように、プロジェクタ１０００は、電力供給装置８００と、冷却部３００と、制御部４００と、光源ランプ５００と、液晶パネル６００と、投写レンズ７００と、を備える。
【００１６】
電力供給装置８００は、電源ユニット１００と、バラストユニット２００とを備える。電源ユニット１００は、商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ）を全波整流によって直流に変換する整流回路１０２と、高調波電流を抑制するとともに力率を改善するＰＦＣ（ＰＦＣ：Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路１０４と、ＰＦＣ回路１０４の出力（例えば、ＤＣ３８０Ｖ）をトランス１１２により所定の電圧（例えば、ＤＣ５〜１８Ｖ）に変換するＤＣ−ＤＣフライバックコンバータ１０６と、を備える。電源ユニット１００は、商用電源から、制御部４００を動作させる動作電力および冷却部３００を動作させるファン駆動電力を生成する。本実施例におけるトランス１１２が、請求項における降圧器に、本実施例における電源ユニット１００が、請求項における電力供給装置に、それぞれ、相当する。
【００１７】
バラストユニット２００は、電源ユニット１００の備えるＰＦＣ回路１０４に接続されており、ＰＦＣ回路１０４からの出力電圧（例えば、ＤＣ３８０Ｖ）を、降圧チョッパ（図示しない）によって降圧して、光源ランプ５００を駆動させるための光源駆動電力を生成する。
【００１８】
冷却部３００は、冷却ファン３１０と、冷却ファン制御部３２０と、温度検知部３３０と、を備える。図示するように、冷却ファン３１０と、冷却ファン制御部３２０と、温度検知部３３０とは、トランス１１２の２次側に接続されている。冷却ファン３１０は、後述するように、電源ユニット１００に当接して配置され、電源ユニット１００内に風を送り込み、電源ユニット１００の備える部品を、強制的に冷却する。冷却ファン３１０は、電源ユニット１００から供給される、ファン駆動電力によって動作する。本実施例において、冷却ファン３１０として、軸流ファンを用いているが、その他、シロッコファン等を用いてもよい。
【００１９】
冷却ファン制御部３２０は、温度検知部３３０によって検出された温度に基づいて、冷却ファン３１０の回転数を制御している。冷却ファン制御部３２０および温度検知部３３０は、マザーボード（図示しない）に配置されている。そして、冷却ファン制御部３２０は、温度検知部３３０にて検知される冷却風の温度を、発熱部品の温度とみなして、冷却ファン３１０の回転数を制御している。本実施例において、温度検知部３３０として、サーミスタを用いているが、周知の他の温度センサを用いてもよい。本実施例における冷却ファン３１０が、請求項における冷却ファンに、温度検知部３３０が、請求項における温度検知部に、それぞれ相当する。
【００２０】
制御部４００は、ＣＰＵ４１０と、画像処理部４２０と、メモリ４３０と、を主に備える。ＣＰＵ４１０は、メモリ４３０に格納されたコンピュータプログラムに従って種々の処理や制御を行う。画像処理部４２０は、例えば、外部接続用コネクタ(図示しない)に接続されたＰＣ、ＤＶＤプレイヤー、外部メモリ等、外部から与えられた画像データに対して、画像処理を施して、処理済み画像データを、液晶パネル６００に供給する。制御部４００は、トランス１１２の２次側に接続され、電源ユニット１００によって生成された動作電力によって動作する。本実施例における制御部４００が、請求項における制御部に相当する。なお、冷却ファン３１０、冷却ファン制御部３２０、温度検知部３３０および制御部４００は、トランス１１２の２次側に、直接接続されてもよいし、さらに、変圧器等を介して接続されてもよい。
【００２１】
光源ランプ５００は、液晶パネル６００に光を照射するものであって、バラストユニット２００で生成された光源駆動電力により点灯動作を行なう。液晶パネル６００は、透過型の液晶パネルであって、画像処理部４２０から与えられる画像データを用いて、光源ランプ５００から射出された光を変調し、画像を表す光を射出する。投写レンズ７００は、液晶パネル６００から射出された光をスクリーン（図示しない）上に投写し、この結果、スクリーン上に画像が表示される。本実施例における光源ランプ５００が、請求項における光源に相当する。
【００２２】
Ａ−１−１．電源ユニットの構成：
図２は、電源ユニット１００の構成を概略的に示す平面図、図３は、電源ユニットの構成を概略的に示す立面図である。図２は、電源ユニット１００を、上面側（図中ｚ軸プラス方向が上とする）から見て、各部品の配置および風の流れを示している。電源ユニット１００は、図２、３に示すように、プリント回路板１１０と、ケース１９０と、導風ダクト３４０を備える。そして、図２、３に示すように、電源ユニット１００の吸気側に、風を送り込む方式の冷却ファン３１０が配置されている。本実施例における導風ダクト３４０が、請求項における導風部に、相当する。
【００２３】
プリント回路板１１０は、図２、３に示すように、プリント配線板１１１の一方の面に、トランス１１２、コイル１１３、コンデンサ１１４、コイル１１５、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１１６、およびＭＯＳＦＥＴ１１７が、配置されている。
【００２４】
本実施例において、図２に示すように、トランス１１２の１次側に、電気的に接続されるコイル１１３、コンデンサ１１４、コイル１１５、ＭＯＳＦＥＴ１１６（以下、まとめて１次側部品とも呼ぶ）は、図２における左側に配置され、トランス１１２の２次側に、電気的に接続されるＭＯＳＦＥＴ１１７（以下、２次側部品とも呼ぶ）は、図２における右側に配置される。そして、本実施例では、ケース１９０内の空間において、コイル１１３、コンデンサ１１４、コイル１１５、ＭＯＳＦＥＴ１１６が配置される領域を、１次側領域、ＭＯＳＦＥＴ１１７が配置される領域を、２次側領域と呼ぶ。図２に示すように、トランス１１２の１次側に接続される１次側部品と、トランス１１２の２次側に接続される２次側部品とは、所定の絶縁距離を保って、配置されている。本実施例におけるコイル１１３、コンデンサ１１４、コイル１１５、ＭＯＳＦＥＴ１１６が、請求項における１次側部品に、本実施例におけるＭＯＳＦＥＴ１１７が、請求項における２次側部品に、それぞれ、相当する。なお、図１〜３において、１次側領域と２次側領域との境界を、１点差線にて示し、１次側領域を「１次側」、２次側領域を「２次側」と省略して図示している。
【００２５】
本実施例において、コイル１１３、およびＭＯＳＦＥＴ１１６は、他の部品に対して、発熱量が多い。なお、ＭＯＳＦＥＴ１１６は、図示するように、放熱板１１６ｈにねじ止めされており、放熱板１１６ｈを介して、ＭＯＳＦＥＴ１１６による発熱の一部を放熱させている。本実施例におけるコイル１１３、およびＭＯＳＦＥＴ１１６が、請求項における発熱部品に相当する。
【００２６】
放熱板１１６ｈは、熱伝導率の高いアルミニウム製の平板である。上記したように、ＭＯＳＦＥＴ１１６は、放熱板１１６ｈにねじ留めされているため、ＭＯＳＦＥＴ１１６の熱の一部は、放熱板１１６ｈと接触している面から、放熱板１１６ｈに伝導によって伝わり、さらに、放熱板１１６ｈの表面から空気に、放射（輻射）と対流（伝達）によって伝わる。なお、本実施例において、放熱板１１６ｈの材料として、アルミニウムを用いているが、その他、例えば、銅等の熱伝導率の高い材料を用いてもよい。
【００２７】
上記したように、ＭＯＳＦＥＴ１１６は、放熱板１１６ｈを介して、効率よく放熱されるため、電源ユニット１００が備える部品の中で、コイル１１３が、最も高熱になりうる。そこで、本実施例において、コイル１１３の温度に基づいて、冷却ファン３１０の回転数を制御するのが、好ましい。
【００２８】
ケース１９０は、図２、３に示すように、断面形状が略四角形状の筒状を成すケース１９０の一方の開口が吸気口、他方の開口が排気口として、機能している。なお、本実施例において、ケース１９０の材料としては、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ＋ＰＳ）を用いているが、その他の耐熱性の高い樹脂を用いてもよい。
【００２９】
導風ダクト３４０は、絶縁性の樹脂材料から成る円筒状のダクトである。図２、３に示すように、コイル１１３の近傍に配置されており、コイル１１５およびコイル１１３とは接していない。そして、図３に示すように、ケース１９０内を流れる風を、ケース１９０外に流出させている。本実施例において、導風ダクト３４０の材料として、ケース１９０と同様に、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ＋ＰＳ）を用いているが、その他の耐熱性の高い、絶縁性の樹脂を用いてもよい。
【００３０】
Ａ−２．ケース内の風の流れ：
本実施例において、図２に示すように、電源ユニット１００の吸気側には、冷却ファン３１０が配置されており、ケース１９０内に、空気を送り込んで風を流す。冷却ファン３１０によって、ケース１９０内に空気が送り込まれると、ケース１９０内に、図２に矢印で示すように、一定の方向に、すなわち、２次側領域から１次側領域に向かって、風が流れる。
【００３１】
導風ダクト３４０は、コイル１１３の近傍に配置され、導風ダクト３４０が、ケース１９０内の風に向かって開口しているため、その風の流れによって、コイル１１３近傍の空気が、導風ダクト３４０を介してケース１９０外に放出される。なお、本実施例において、冷却ファン３１０を吸気口側に配置して、風を送り込む構成を採用しているが、冷却ファン３１０を排気口側に配置して、風を吸い出す構成にしてもよい。さらに、冷却ファン３１０を吸気口側と排気口側の両方に配置する構成にしてもよい。
【００３２】
Ａ−３．実施例の効果：
以上説明したように、本実施例のプロジェクタ１０００では、電源ユニット１００が導風ダクト３４０を備えるため、高電圧雰囲気下にある１次側領域の空気を、ケース１９０外に放出することができる。そして、温度検知部３３０は、導風ダクト３４０の空気放出口の近傍に配置されているため、ケース１９０外に設けられる温度検知部３３０によって、ケース１９０内の、発熱部品近傍の温度を検知することができる。そして、温度検知部３３０によって検知される温度情報に基づいて、冷却ファン３１０を制御しているため、発熱部品の温度をより正確に検知して、冷却ファン制御部３２０によって、冷却ファン３１０を、より正確に制御することができるようになる。
【００３３】
また、上記したように、温度検知部３３０は、トランス１１２の２次側に接続されており、発熱部品は、トランス１１２の１次側に接続されているため、例えば、発熱部品の温度を正確に検知するために、温度検知部３３０を発熱部品の近傍に配置すると、絶縁距離を保てず、放電現象が起こり、温度検知部３３０に高電圧が印加されるおそれがある。しかしながら、本実施例においては、温度検知部３３０は、ケース１９０外に配置されており、１次側部品との間に、充分な絶縁距離を保つと共に、絶縁性のケース１９０によって、隔離されている。さらに、導風ダクト３４０も絶縁性材料から成るため、温度検知部３３０に高電圧が印加されるおそれがない。
【００３４】
したがって、導風ダクト３４０を利用して、ケース１９０内の風を、ケース１９０外に放出させるという、簡単な構成で、発熱部品の温度に基づいて、冷却ファンの駆動を精度よく制御することができる。また、温度検知部３３０、冷却ファン制御部３２０共に、トランス１１２の２次側に接続されているため、温度検知部３３０から冷却ファン制御部３２０に対して温度情報を送出する際に、絶縁する必要がなく、フォトカプラ等の絶縁に要する部品を必要としないため、コストの増大を抑制することができる。
【００３５】
Ｂ．変形例：
なお、本発明は上記した実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【００３６】
（１）上記した実施例において、プロジェクタ１０００は、透過型の液晶パネル６００を用いて、光源ランプ５００からの光を変調しているが、透過型の液晶パネル６００に限定されず、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）や、反射型の液晶パネル（ＬＣＯＳ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）等を用いて、光源ランプからの光を変調する構成にしてもよい。
【００３７】
（２）上記した実施例において、電力供給装置として、電源ユニット１００を例に挙げて説明したが、例えば、バラストユニットであってもよい。発熱部品が高電圧の１次側に接続されている場合には、本発明を適用すると、トランスの２次側に接続される温度検知部および冷却ファン制御部等との絶縁を保ちつつ、発熱部品の温度をほぼ正確に検知して、冷却ファンを精度よく制御することができる。
【００３８】
（３）上記した実施例において、ケース１９０内を、２次側領域から１次側領域に向かって、風が流れる構成を例示しているが、ケース１９０内を流れる風の向きは、上記した実施例に限定されない。例えば、図４は、変形例の電源ユニット１００Ｂの構成を概略的に示す平面図である。電源ユニット１００Ｂが、上記した実施例における１００と異なる点は、プリント回路板１１０Ｂにおける各部品の配置および、導風ダクト３４０Ｂの配置である。図示するように、電源ユニット１００Ｂにおいて、トランス１１２Ｂの１次側に接続される１次側部品が配置される１次側領域と、トランス１１２Ｂの２次側に接続される２次側部品が配置される２次側領域とは、冷却ファン３１０によって、ケース１９０に生成される風の流れに平行に形成される。このような場合に、例えば、コイル１１３が、他の部品よりも発熱量が多い、発熱部品だとすると、図４に示すように、導風ダクト３４０Ｂを、コイル１１３の下流に、ケース１９０内の風に向かって開口するように配置すればよい。このようにすると、上記した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
（４）上記した実施例において、温度検知部３３０としてのサーミスタは、マザーボードに実装されるものを示したが、例えば、マザーボード以外の小基板に実装されてもよいし、種々の態様で、ケース１９０外に配置することができる。
【００４０】
（５）上記した実施例において、導風部として、導風ダクト３４０を用いているが、導風部の形状は、ダクト状に限定されない。例えば、図５は、変形例の電源ユニット１００Ｃの構成を概略的に示す立面図である。電源ユニット１００Ｃにおいて、上記した実施例における導風ダクト３４０に代えて、ケース１９０の上面に貫通孔３４０ｈと、風を貫通孔に案内するフィン３４０ｆを、発熱部品の近傍に設けている。このようにしても、発熱部品近傍の風を、ケース外に放出させることができるため、上記した実施例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のプロジェクタ１０００の構成を示すブロック図である。
【図２】電源ユニット１００の構成を概略的に示す平面図である。
【図３】電源ユニットの構成を概略的に示す立面図である。
【図４】変形例の電源ユニット１００Ｂの構成を概略的に示す平面図である。
【図５】変形例の電源ユニット１００Ｃの構成を概略的に示す立面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ…電源ユニット
１０２…整流回路
１０４…ＰＦＣ回路
１１０、１１０Ｂ…プリント回路板
１１１…プリント配線板
１１２…トランス
１１３…コイル
１１４…コンデンサ
１１５…コイル
１１６…ＭＯＳＦＥＴ
１１６ｈ…放熱板
１１７…ＭＯＳＦＥＴ
１９０…ケース
２００…バラストユニット
３００…冷却部
３１０、３１０Ａ…冷却ファン
３２０…冷却ファン制御部
３３０…温度検知部
３４０、３４０Ａ、３４０Ｂ…導風ダクト
３４０ｆ…フィン
３４０ｈ…貫通孔
４００…制御部
４１０…ＣＰＵ
４２０…画像処理部
４３０…メモリ
５００…光源ランプ
６００…液晶パネル
７００…投写レンズ
８００…電力供給装置
１０００…プロジェクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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