JP2004004942A - プロジェクター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　ランプ５を光源として映像光を投射するプロジェクター装置において
、ランプ５を少ない風量で効果的に冷却する。
【解決手段】　本発明に係るプロジェクター装置においては、直方体状のハウジ
ング41b内にランプ５を設置すると共に、ランプ５の後方位置に排気ファン40を設置している。ランプ５を包囲するハウジング41bの上壁には、ランプ５の光軸に直交する方向へ偏った位置に、吸気窓45が開設されて、該光軸に対して左右非対称の開口パターンが付与され、排気ファン40の運転によってハウジング41b内に旋回流を発生させる。
【選択図】　　　図７
　

Description

　本発明は、液晶プロジェクターの如く、ランプを光源として映像光をスクリー
ンに向けて投射するプロジェクター装置に関するものである。

　この種のプロジェクター装置においては、ハウジング内に水銀ランプを配備し
てなるランプユニットが装備され、水銀ランプの後方位置には、排気ファンが設
置されて、該排気ファンの運転により、水銀ランプの周囲に空気流を発生させて
、水銀ランプの冷却を行なっている。

　しかしながら、光源として超高圧水銀ランプを装備した高輝度プロジェクター
装置においては、水銀ランプの発熱量が大きく、十分な冷却を行なうためには、
排気ファンを高速で回転させて、高速の気流を発生させる必要があった。この結
果、排気ファンからの騒音が大きくなる問題があった。

　そこで本発明の目的は、光源となるランプを少ない風量で効果的に冷却するこ
とが出来るプロジェクター装置を提供することである。

　本発明に係るプロジェクター装置において、ランプユニットは、ハウジング内にリフレクター及びこのリフレクターの前面側に設けられた発光部りなるランプを設置すると共に、このランプの後方位置に排気ファンを設置して構成され、前記ランプを包囲する前記ハウジングの周壁の内、少なくとも１つの周壁には、前記ランプの光軸に直交する方向へ偏った位置に、少なくとも１つの吸気窓が開設されて、該光軸に対して左右非対称の開口パターンが付与され、前記排気ファンの運転によって前記ハウジング内で且つ前記リフレクター背面に前記光軸を中心とする旋回流を発生させる。

　　　上記本発明のプロジェクター装置によれば、ハウジングの外部から吸気窓を経てハウジングの内部へ吸い込まれた空気が、ランプの光軸と食い違う方向に流れて、ハウジング内に旋回流が発生する。

　この結果、ランプの外周面と旋回流の間の熱伝達率が増大して、ランプが効果的に空冷される。

　具体的構成において、排気ファンは軸流ファンである。これによって、ハウジング内には、ランプを包囲して旋回する気流が発生する。

　ここで、前記少なくとも１つの吸気窓を、排気ファンの回転方向に沿う方向へ偏った位置に開設すれば、ハウジングの外部からハウジングの内部へ吸い込まれた空気の旋回方向が、排気ファンの回転によって気流に与えられる旋回力の方向と一致して、ランプを包囲する旋回流が助勢されることになる。

　本発明に係るプロジェクター装置によれば、ランプユニットのランプの外周面と旋回流の間の熱伝達率が増大して、ランプが効果的に空冷される。

　以下、本発明を液晶プロジェクターに実施した形態につき、図面に沿って具体
的に説明する。
全体構成
　本発明に係る液晶プロジェクターは、図１に示す如く下半ケース(11)及び上半
ケース(12)からなる扁平なケーシング(１)を具え、該ケーシング(１)の前面パネ
ル(13)には、投射窓(14)が開設されると共に、内蔵せるランプユニットから排出
される温風の排気孔(15)が開設されている。

　ケーシング(１)の内部には、図３〜図５に示す如く、カラー映像光を生成する
ための光学ユニット(２)と、光学ユニット(２)の光源となるランプユニット(４)
と、光学ユニット(２)を冷却するための冷却ユニット(６)とが配備される。
光学ユニット(２)
　光学ユニット(２)は、図２に示す如く、ランプユニット(４)からの白色光を、
第１インテグレータ(21)、第１ミラー(22)、第２インテグレータ(23)及び偏光ビ
ームスプリッター(24)を経て、青用二色分離ミラー(25)に導き、これによって青
色光を分離する。又、青用二色分離ミラー(25)を通過した光を緑用二色分離ミラ
ー(27)に導き、これによって緑色光を分離する。

　青用二色分離ミラー(25)によって分離された青色光は、第２ミラー(26)を経て
色合成装置(３)に入射する。又、緑用二色分離ミラー(27)によって分離された緑
色光は色合成装置(３)に入射し、赤色光は第３ミラー(28)を経て色合成装置(３)
に入射する。

　色合成装置(３)に入射した青色光は、色合成装置(３)の青用入射側偏光板(31)
、青用液晶パネル(32)、及び青用出射側偏光板(33)を経て、色合成プリズム(30)
に導かれる。又、色合成装置(３)に入射した緑色光は、色合成装置(３)の緑用入
射側偏光板(34)、緑用液晶パネル(35)、及び緑用出射側偏光板(36)を経て、色合
成プリズム(30)に導かれる。更に、色合成装置(３)に入射した赤色光は、色合成
装置(３)の赤用入射側偏光板(37)、赤用液晶パネル(38)、及び赤用出射側偏光板
(39)を経て、色合成プリズム(30)に導かれる。

　色合成プリズム(30)に導かれた３色の映像光は、色合成プリズム(30)により合
成され、これによって得られるカラー映像光が、投射レンズ(20)を経て前方のス
クリーンへ拡大投射される。
ランプユニット(４)
　ランプユニット(４)は、図７に示す如く、ハウジング(41)内に超高圧水銀ラン
プ(５)を配備しており、該ランプ(５)の後方位置には、排気ファン(40)が設置さ
れている。

　超高圧水銀ランプ(５)は、リフレクター(51)と、リフレクター(51)の焦点位置
に設けられた発光部(50)と、リフレクター(51)の開口を覆う透光プレート(53)と
を具えており、透光プレート(53)の下端部には、リフレクター(51)の開口縁との
間に、透光プレート(53)の幅方向に拡がる細長い空気導入口(52)が開設されると
共に、透光プレート(53)の上端部には、リフレクター(51)の開口縁との間に、透
光プレート(53)の幅方向に拡がる細長い空気導出口(54)が開設されている。尚、
空気導入口(52)と空気導出口(54)はそれぞれ、ランプ(５)の発光部(50)に向かっ
て傾斜した開口形状を有している。

　ハウジング(41)の上壁には、図６に示す如く、ランプの光軸(前後方向)と直交
する幅方向の一方の端部に、前後方向に伸びる細長い１本の第１吸気窓(45)が開
設されると共に、幅方向の中央部に、前後方向に伸びる細長い複数本の第２吸気
窓(46)が開設されている。又、ハウジング(41)の上壁には、光出射方向の端部に
、幅方向に拡がる１本の第３吸気窓(49)が開設されている。

　ハウジング(41)には、空気導入口(52)との対向部に、ダクト(47)を介してファ
ンケース(42)が接続されており、該ファンケース(42)の内部には、送風ファン(4
4)が収容されている。該送風ファン(44)は、ダクト(47)の内部へ向けて開口する
吐出口(48)と、下方へ向けて開口する吸気口(43)とを有し、該吸気口(43)は、図
４に示す如く下半ケース(11)の底壁に開設された複数の吸気孔(16)と繋がること
になる。

　液晶プロジェクターに電源が投入されると、排気ファン(40)及び送風ファン(4
4)が回転を開始する。

　排気ファン(40)が回転することにより、ハウジング(41)の第１吸気窓(45)、第
２吸気窓(46)及び第３吸気窓(49)から空気が吸い込まれて、ランプ(５)の周囲を
排気ファン(40)へ向かって流れる気流が発生し、該気流によってランプ(５)の外
周面が冷却される。

　ここで、ハウジング(41)の上壁には、第１吸気窓(45)によって左右非対称の開
口パターンが付与されているため、ランプ(５)のリフレクター(51)の周囲には、
ランプ(５)の光軸を中心として一方向に回転しながら、排気ファン(40)へ向かう
気流が発生することになる。

　例えば図８に示す如く、排気ファン(40)が時計方向に回転する場合、ハウジン
グ(41b)の天井壁には、全体として右側に偏った位置に第１吸気窓(45)及び第３
吸気窓(49)を開設して、全体として左右非対称の開口パターンを付与することに
より、ランプ(５)を包囲して時計方向に回転する気流が発生し、該気流は、その
回転を維持しながら排気ファン(40)を通過することとなる。

　この結果、ランプ(５)の外周面全体において均一な熱伝達が行なわれることと
なり、より少ない風量でランプ(５)を十分に冷却することが出来る。

　これに対し、図９に示す如く、ハウジング(41a)の天井壁に左右対称に複数の
第２吸気窓(46)が開設されている場合、ランプ(５)の周囲を回転する気流は殆ど
発生せず、ランプ(５)の外周面の一部に偏った気流が発生する。

　この結果、ランプ(５)の外周面における熱伝達が不十分となり、温度分布にも
偏りが生じることになる。

　図１０(ａ)は、天井壁の中央部に複数の第２吸気窓(46)が開設されたハウジン
グ(41a)を示し、同図(ｂ)は、天井壁の端部を幅方向に伸びる第３吸気窓(49)と
天井壁の側部を前後に伸びる第１吸気窓(45)とが開設されたハウジング(41b)を
示し、同図(ｃ)は、上記の第１吸気窓(45)、第２吸気窓(46)及び第３吸気窓(49)
の全てが開設されたハウジング(41c)を示しており、表１は、これらのハウジン
グ(41a)(41b)(41c)を具えた３種類のランプユニットについて、ランプ外周面の
温度分布を測定した結果を表わしている。

　表１の結果から明らかな様に、全体として左右非対称の開口パターンを有する
ハウジング(41b)(41c)においては、左右対称の開口パターンを有するハウジング
(41a)よりも、最高温度が低く抑えられると共に、最高温度と最低温度の差が小
さく抑えられており、左右非対称の開口パターンを有するハウジングの効果が裏
付けられる。

　又、図６及び図７に示すランプユニット(４)においては、送風ファン(44)が回
転することによって、下半ケース(11)の吸気孔(16)から送風ファン(44)の吸気口
(43)を経て空気が吸い込まれると共に、吐出口(48)から空気が吐出され、吐出さ
れた空気は、ダクト(47)を経て、ランプ(５)の空気導入口(52)からリフレクター
(51)の内側へ導入される。ここで、空気導入口(52)は発光部(50)へ向けて開設さ
れているため、リフレクター(51)の内側に導入された空気は、発光部(50)に対し
て直接に吹き付けられる。又、リフレクター(51)の凹曲面に沿って気流が案内さ
れることにより、発光部(50)を包囲する旋回流が発生する。

　この結果、リフレクター(51)の内側へ導入された空気は、ランプ(５)の発光部
(50)と高い熱伝達率で熱交換を行なって、発光部(50)を強制空冷した後、空気導
出口(54)からリフレクター(51)の外側へ導出される。

　空気導出口(54)からリフレクター(51)の外側へ導出された空気は、リフレクタ
ー(51)の周囲を流れる気流と合流して、排気ファン(40)へ向かって流れる。排気
ファン(40)を通過した気流は、図１に示す前面パネル(13)の排気孔(15)から前方
へ排出される。

　上述の如く、ランプ(５)の内、最も高温となる発光部(50)が効率的に冷却され
るので、排気ファン(40)や送風ファン(44)の風量を少なく設定することが可能で
あり、これによって、これらのファン(40)(44)から発生する騒音を大幅に低減さ
せることが出来る。

　又、本発明の液晶プロジェクターにおいては、ランプユニット(４)からの白色
光の出射方向と、光学ユニット(２)からの映像光の投射方向とを、互いに１８０
度異なる逆方向に設定した光学系の採用によって、ケーシング(１)の前面パネル
(13)に投射窓(14)と排気孔(15)とを併設しているため、ランプユニット(４)に内
蔵されているファンから発生する騒音は、スクリーンに向かって光投射方向に放
出されることになる。これによって、液晶プロジェクターよりもスクリーンから
離れた後方位置の視聴者には、ファンからの騒音が届き難くなる。
冷却ユニット(６)
　図３及び図４に示す如く、光学ユニット(２)の下方位置には、光学ユニット(
２)を冷却するために、冷却ユニット(６)が配置される。

　冷却ユニット(６)は、図１１及び図１２に示す如く扁平なハウジング(60)を具
えており、該ハウジング(60)の表面に開設した４つの空気吹出し口(63)(64)(65)
(69)から上方の光学ユニット(２)の４つの発熱部へ向けて空気を吹き出すもので
ある。

　前記４つの空気吹出し口(63)(64)(65)(69)の内、図１６に示す３つの空気吹出
し口(63)(64)(65)はそれぞれ、色合成装置(３)を構成する青用入射側偏光板(31)
、青用液晶パネル(32)及び青用出射側偏光板(33)へ向けて開口する青用の空気吹
出し口と、緑用入射側偏光板(34)、緑用液晶パネル(35)及び緑用出射側偏光板(3
6)へ向けて開口する緑用の空気吹出し口と、赤用入射側偏光板(37)、赤用液晶パ
ネル(38)及び赤用出射側偏光板(39)へ向けて開口する赤用の空気吹出し口となっ
ている。

　又、図１２に示す残りの１つの空気吹出し口(69)は、図２に示す偏光ビームス
プリッター(24)へ向けて開口する偏光ビームスプリッター(以下、ＰＢＳという)
用の空気吹出し口となる。

　冷却ユニット(６)のハウジング(60)は、図１４に示す如く本体(61)と蓋体(62)
から構成され、蓋体(62)に、前述の４つの空気吹出し口(63)(64)(65)(69)が開設
されている。ハウジング本体(61)には、第１〜第３の３つの冷却ファン(66)(67)
(68)が一列に配備されており、これらの冷却ファン(66)(67)(68)から吐出される
空気は、複数の仕切り壁によって形成された流路網(８)を経て分流され或いは合
流して、後述の如く適切な流量の４つの流れとなり、４つの空気吹出し口(63)(6
4)(65)(69)から吹き出される。

　即ち、色合成装置(３)を構成する各色用の入射側偏光板、液晶パネル及び出射
側偏光板(以下、これら３枚を一組として偏光／液晶部という)の内、青用の偏光
／液晶部の発熱量が最も大きいため、各冷却ファン(66)(67)(68)から吐出される
気流を二分割し、分割された一方の気流をそれぞれ、緑用偏光／液晶部、赤用偏
光／液晶部及びＰＢＳの冷却に割り当て、分割された他方の気流を全て青用の偏
光／液晶部に割り当てるのである。

　そこで、図１４及び図１５に示す如く、流路網(８)として、第１冷却ファン(6
6)から青用空気吹出し口(63)及びＰＢＳ用空気吹出し口(69)へ至る流路と、第２
冷却ファン(67)から青用空気吹出し口(63)及び緑用空気吹出し口(64)へ至る流路
と、第３冷却ファン(68)から青用空気吹出し口(63)及び赤用空気吹出し口(65)へ
至る流路とを形成する。

　ＰＢＳ用空気吹出し口(69)には、案内羽根(89)を取り付けて、第１冷却ファン
(66)からの気流を偏光ビームスプリッター(24)の高温部、即ち光出射面の中央部
へ高速で吹き付ける。

　又、青用偏光／液晶部、緑用偏光／液晶部、及び赤用偏光／液晶部の冷却につ
いては、入射側と出射側に対する風量と風向を適切に調整するために、後述の如
く気流案内面を形成する。

　即ち、図１３に示す如く、青用空気吹出し口(63)には、第１〜第４仕切り壁(8
1)(82)(83)(84)を設置して、第１冷却ファン(66)からの気流を吹き出すべき第１
空気吹出し部(91)と、第２冷却ファン(67)からの気流を吹き出すべき第２空気吹
出し部(92)と、第３冷却ファン(68)からの気流を吹き出すべき第３空気吹出し部
(93)とを形成する。又、第１仕切り壁(81)及び第３仕切り壁(83)にはそれぞれ気
流案内面(図示省略)を形成して、第２冷却ファン(67)及び第３冷却ファン(68)か
ら青用偏光／液晶部の入射側と出射側への気流の風向と風量を調整する。

　緑用空気吹出し口(64)には、案内羽根(85)を設置して、その両側に２つの空気
吹出し部(95)(96)を形成し、第２冷却ファン(67)から緑用偏光／液晶部の入射側
と出射側への気流の風向と風量を調整する。

　更に赤用空気吹出し口(65)には、第５仕切り壁(86)と案内羽根(87)を設置して
、２つの空気吹出し部(97)(98)を形成し、第３冷却ファン(68)から赤用偏光／液
晶部の入射側と出射側への気流の風向と風量を調整する。

　図１６は、青用空気吹出し口(63)と青用偏光／液晶部の位置関係、緑用空気吹
出し口(64)と緑用偏光／液晶部の位置関係、並びに、赤用空気吹出し口(65)と赤
用偏光／液晶部の位置関係を表わしており、上述の如く風量及び風向の調節され
た気流が、各偏光／液晶部の入射側及び出射側へ吹き付けられて、効果的な冷却
が行なわれる。

　図１４に示す第１冷却ファン(66)、第２冷却ファン(67)及び第３冷却ファン(6
8)は、何れもケーシングの片面に吸い込み口を有する片吸い込み式のシロッコフ
ァンである。第１冷却ファン(66)及び第２冷却ファン(67)は、それぞれの吸い込
み口(66a)(67a)を上方に向けた姿勢でハウジング本体(61)に設置されており、そ
れぞれの吐出口(66b)(67b)は、流路網(８)の入口に向いている。又、第３冷却フ
ァン(68)は、吸い込み口を下方に向けた姿勢でハウジング本体(61)に設置されて
おり、吐出口(68b)は、流路網(８)の入口に向いている。

　ハウジング本体(61)の背面には、図１４に示す如く第１冷却ファン(66)、第２
冷却ファン(67)及び第３冷却ファン(68)に対応して、第１背面吸気窓(71)、第２
背面吸気窓(72)及び第３背面吸気窓(73)が開設されている。又、ハウジング本体
(61)の底面には、図１８に示す如く第３冷却ファン(68)に対応して、下面吸気窓
(74)が開設されている。

　図１７は、冷却ユニット(６)の第２冷却ファン(67)が設置された位置における
断面構造を表わし、第１冷却ファン(66)が設置された位置における断面構造も同
様である。又、図１８は、冷却ユニット(６)の第３冷却ファン(68)が設置された
位置における断面構造を表わしている。

　第１冷却ファン(66)及び第２冷却ファン(67)の上方には、蓋体(62)の上壁との
間に、可及的に大きなスペースＳが設けられており、図１７中に矢印で示す様に
、ハウジング本体(61)の背面吸気窓(71)(72)から吸い込まれた空気が該スペース
を経て第１及び第２冷却ファン(66)(67)の吸い込み口(66a)(67a)へ流入する。又
、第３冷却ファン(68)の下方には、ハウジング本体(61)の底壁との間に、可及的
に大きなスペースＳが設けられており、図１８中に矢印で示す様に、ハウジング
本体(61)の背面吸気窓(73)及び下面吸気窓(74)から吸い込まれた空気が該スペー
スを経て第３冷却ファン(68)の吸い込み口(68a)へ吸い込まれる。

　尚、ハウジング本体(61)の３つの背面吸気窓(71)(72)(73)は、ケーシング(１)
の背面に開設された吸気孔(図示省略)と繋がり、ハウジング本体(61)の下面吸気
窓(74)は、ケーシング(１)の底壁に開設された吸気孔(図示省略)と繋がる。

　上述の如く、各冷却ファン(66)(67)(68)の吸い込み口(66a)(67a)(68a)は何れ
も、ケーシング(１)の外部と繋がり、ケーシング(１)の内部とは、ハウジング(6
0)の壁面が仕切りとなって、繋がりがないので、各冷却ファン(66)(67)(68)には
、専らケーシング(１)外部の低温の空気のみが吸い込まれ、ケーシング(１)内部
の高温の空気が吸い込まれることはない。

　この結果、光学ユニット(２)へ向けて低温の空気が吹き出されることとなり、
少ない風量で光学ユニット(２)を十分に冷却することが出来る。

　又、冷却ユニット(６)の各冷却ファン(66)(67)(68)として片吸い込み式のシロ
ッコファンを採用し、吸い込み口(66a)(67a)(68a)が開設されたファン側面とハ
ウジング(60)壁面との間に、十分な広さのスペースＳを設けているので、該スペ
ースを経てファンに吸い込まれる空気の流動抵抗は低いものとなる。この結果、
各冷却ファンとして、回転速度の低い低出力のシロッコファンを採用することが
可能となる。

　上記本発明の液晶プロジェクターによれば、ランプ(５)や光学ユニット(２)を
冷却するための冷却系統の改善によって、従来よりも少ない風量で効果的な冷却
を行なうことが出来るので、冷却空気を送り込むためのファンを低い回転速度で
運転することが可能であり、これによって、ファンから発生する騒音を大幅に低
減させることが出来る。

本発明に係る液晶プロジェクターの斜視図である。 該液晶プロジェクターに装備されているランプユニット及び光学ユニットの光学系の構成を示す図である。 該液晶プロジェクターの分解斜視図である。 該液晶プロジェクターにおいて、下半ケースからランプユニット、光学ユニット及び冷却ユニットを取り外した状態を示す斜視図である。 該液晶プロジェクターにおいて、下半ケースにランプユニット、光学ユニット及び冷却ユニットを組み込んだ状態を示す斜視図である。 ランプユニットの平面図である。 ランプユニットの断面図である。 左右非対称の開口パターンを有するランプユニットの一部破断斜視図である。 左右対称の開口パターンを有するランプユニットの一部破断斜視図である。 開口パターンの異なる３種類のランプユニットの平面図である。 冷却ユニット及び色合成装置の斜視図である。 冷却ユニットの斜視図である。 冷却ユニットの平面図である。 冷却ユニットの分解斜視図である。 冷却ユニットのハウジング本体の平面図である。 冷却ユニットと光学ユニットの３つの偏光／液晶部との位置関係を示す平面図である。 冷却ユニットの第２冷却ファンにおける断面図である。 冷却ユニットの第３冷却ファンにおける断面図である。

符号の説明

(１) ケーシング
(11)　下半ケース
(12)　上半ケース
(13)　前面パネル
(14)　投射窓
(15)　排気孔
(２) 光学ユニット
(３) 色合成装置
(４) ランプユニット
(40)　排気ファン
(41)　ハウジング
(44)　送風ファン
(45)　第１吸気窓
(46)　第２吸気窓
(47)　ダクト
(５) ランプ
(50)　発光部
(51)　リフレクター
(52)　空気導入口
(53)　透光プレート
(54)　空気導出口
(６) 冷却ユニット
(60)　ハウジング
(63)　青用空気吹出し口
(64)　緑用空気吹出し口
(65)　赤用空気吹出し口
(69)　ＰＢＳ用空気吹出し口
(66)　第１冷却ファン
(67)　第２冷却ファン
(68)　第３冷却ファン
(71)　第１背面吸気窓
(72)　第２背面吸気窓
(73)　第３背面吸気窓
(74)　下面吸気窓
(８) 流路網

Claims (3)

1. ランプユニットを光源として映像光を投射するプロジェクター装置において、このランプユニットは、ハウジング内にリフレクター及びこのリフレクターの前面側に設けられた発光部りなるランプを設置すると共に、このランプの後方位置に排気ファンを設置して構成され、前記ランプを包囲する前記ハウジングの周壁の内、少なくとも１つの周壁には、前記ランプの光軸に直交する方向へ偏った位置に、少なくとも１つの吸気窓が開設されて、該光軸に対して左右非対称の開口パターンが付与され、前記排気ファンの運転によって前記ハウジング内で且つ前記リフレクター背面に前記光軸を中心とする旋回流を発生させることを特徴とするプロジェクター装置。
2. 前記排気ファンは軸流ファンである請求項１に記載のプロジェクター装置。
3. 前記少なくとも１つの吸気窓は、前記旋回流の旋回方向と前記排気ファンの回転方向が同一となるような位置に開設されてなる請求項１又は請求項２に記載のプロジェクター装置。
   　

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