JP2004191742A - ランプユニット及びそれを備えたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】十分な冷却風量を得ながら、小型化することが可能であり、発生する騒音の小さいランプユニット及びそれを備えたプロジェクタを提供する。
【解決手段】上述した課題を解決するために、本発明のランプユニット（３）は、光源ランプ（４）と、この光源ランプから射出された光を反射させるためのランプリフレクタ（６）と、光源ランプ及びランプリフレクタを収容したチャンバ（８）と、このチャンバ内の空気を排気し、又はチャンバ内に空気を吸気する複数の送風手段（１８、２０）とを有することを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタ等の機器に使用されるランプユニット、及びそれを備えたプロジェクタに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタ等の機器の光源ランプは、点灯中に大量の熱を発生するので、光源ランプ、ランプリフレクタ、ランプユニット等を冷却する必要がある。特許文献１には、投写型表示装置（プロジェクタ）が記載されている。この投写型表示装置では、電源ユニットを冷却するための吸気ファンと、ランプユニットを冷却する排気ファンが使用されている。プロジェクタ等には、多くの場合、送風効率の高い軸流ファンが、冷却用のファンとして採用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１８６５１３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ランプが発生する多量の熱を速やかに排出するには、風量の多いファンを使用する必要がある。さらに、軸流ファンにおいては、大きな風量を得るためには、直径の大きなインペラーを使用する必要があり、それに伴って軸流ファン全体が大型化する。しかしながら、大型の軸流ファンを採用することは、プロジェクタの小型化の要請に反し、プロジェクタ全体を大型化させる原因となるという問題がある。また、大型の軸流ファンは、大きなノイズを発生するので、プロジェクタが発する騒音が大きくなるという問題がある。
【０００５】
従って、本発明は、十分な冷却風量を得ながら、小型化することが可能なランプユニット及びそれを備えたプロジェクタを提供することを目的としている。
また、本発明は、十分な冷却風量を得ながら、発生する騒音の小さいランプユニット及びそれを備えたプロジェクタを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のランプユニットは、光源ランプと、この光源ランプから射出された光を反射させるためのランプリフレクタと、光源ランプ及びランプリフレクタを収容したチャンバと、このチャンバ内の空気を排気し、又はチャンバ内に空気を吸気する複数の送風手段とを有することを特徴としている。
【０００７】
このように構成された本発明においては、チャンバ内に収容された光源ランプによって発生した熱は、複数の送風手段によってチャンバ内の空気を排気することによって排出される。
【０００８】
本発明によれば、チャンバ内の空気は複数の送風手段によって排出されるので、十分な排気量を得ながら各送風手段を小型化することが可能になり、ランプユニット全体を小型化することが可能になる。
【０００９】
また、本発明のランプユニットの複数の送風手段は、第１軸流ファン及び第２軸流ファンであるのが良い。
このように構成された本発明によれば、軸流ファンにより、効率良く空気を排出することができる。
【００１０】
さらに、本発明のランプユニットは、チャンバ内に取付けられた第１フィン及び第２フィンを更に有しており、かつ、チャンバには第１吸気口及び第２吸気口が設けられており、第１フィンは第１吸気口から吸入された空気を第１軸流ファンに導くように配置され、第２フィンは第２吸気口から吸入された空気を第２軸流ファンに導くように配置されているのが良い。
【００１１】
このように、構成された本発明においては、第１吸気口からチャンバ内に吸入された空気の多くは、第１フィンによって案内されて第１軸流ファンから排出され、第２吸気口からチャンバ内に吸入された空気の多くは、第２フィンによって案内されて第２軸流ファンから排出される。
これにより、チャンバ内の安定した空気の流れを確保することができ、冷却効率を高めることができる。
【００１２】
また、本発明のランプユニットは、第１吸気口から第１軸流ファンへの空気の流れ、及び、第２吸気口から第２軸流ファンへの空気の流れが、ランプユニットから射出される光の光軸を横断し、第１吸気口から第１軸流ファンへの空気の流れと、第２吸気口から第２軸流ファンへの空気の流れが、光軸に対してほぼ対称になるように、第１吸気口、第１軸流ファン、第２吸気口、及び第２軸流ファンが配置されているのが良い。
【００１３】
このように構成された本発明においては、各吸気口からチャンバ内に吸入された空気は、光源ランプ又はランプリフレクタの近傍を通って各軸流ファンから排気されるので、チャンバ内を流れる空気が、光源ランプ又はランプリフレクタから十分に熱を奪うことができる。これにより、効率良く冷却を行うことができる。
【００１４】
さらに、本発明のランプユニットは、複数の送風手段による送風量が各々独立に制御可能であるのが良い。
このように構成された本発明においては、各送風手段から排出又は吸入される風量を独立して調整することができるので、光源ランプ又はランプリフレクタを温度ムラなく、均一に冷却することができる。
【００１５】
また、本発明のランプユニットは、複数の送風手段が、夫々、送風手段が停止した際に、送風手段を通過する空気の流入又は流出を防止するためのシャッターを有するのが良い。
【００１６】
このように構成された本発明においては、何らかの原因により一部の送風手段が停止した場合においても、停止した送風手段を通過して空気が逆流することがないので、チャンバ内の空気の流れが全体として大きく変化することがない。
また、本発明は、上記のランプユニットを備えたプロジェクタである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるプロジェクタを説明する。図１は、本発明の実施形態によるプロジェクタの全体構成を示す概略断面図である。図２（ａ）はランプユニットの平面断面図であり、図２（ｂ）は立面部分断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明の実施形態のプロジェクタ１は、筐体２と、筐体２の中に配置されたランプユニット３と、ランプユニット３から射出された光を偏向させる第１プリズム１０と、第１プリズム１０によって偏向された光を合焦させる第１レンズ群１２と、第１レンズ群１２によって合焦された光を偏向、透過させる第２プリズム１４と、第２プリズム１４を透過した光を変調する変調素子１５と、変調素子１５によって変調された光をスクリーンに投写する第２レンズ群１６と、を有する。また、プロジェクタ１は、変調素子を作動させるための制御回路３０と、制御回路３０及びランプユニット３に電力を供給する電源回路３２と、を有する。
筐体２には、筐体外の空気を筐体内に取り入れる吸気口（図示せず）と、筐体内の空気を外に排出する排気口（図示せず）が設けられている。また、本実施形態では、変調素子１５としてＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）を使用している。
【００１９】
図１及び図２に示すように、ランプユニット３は、光源ランプ４と、光源ランプから射出された光を反射させるためのランプリフレクタ６と、光源ランプ４及びランプリフレクタ６を収容したチャンバ８と、を有する。更に、チャンバ８の背面側には送風手段である小型の第１軸流ファン１８及び第２軸流ファン２０が取付けられ、また、チャンバ８の側面の上部には第１吸気口２２が、第１吸気口２２の反対側の側面の下部には第２吸気口２４が夫々設けられている。更に、チャンバ８の上面には第１吸気口２２から第１軸流ファン１８に向かって延びる第１フィン２６が、チャンバ８の下面には第２吸気口２４から第２軸流ファン２０に向かって延びる第２フィン２８が、夫々形成されている。本実施形態においては、第１、第２吸気口は、夫々、同一形状、同一寸法に形成されている。
【００２０】
チャンバ８の、光源ランプ４に面している前面８ａは、光源ランプ４から射出され、ランプリフレクタ６によって反射された光を透過することができるように、ガラス等の透光性材料で構成されている。第１軸流ファン１８及び第２軸流ファン２０は、チャンバ８内の空気を排気するために、チャンバ８の背面側のコーナーに、前面８ａ側の対向するコーナーに向けて夫々配置されている。また、第１、第２軸流ファン、及び、第１、第２吸気口は、夫々、ランプリフレクタの中心軸線に対して対称の位置に配置されている。本実施形態では、第１、第２軸流ファンとして、外形寸法４０×４０×１５ｍｍ、定格駆動電圧１２ＶＤＣ、消費電力０．７６Ｗ、定格回転数６０００ＲＰＭ、定格風量０．１９ｍ³／ｍｉｎ、騒音２５．５ｄＢＡ、静圧３．８ｍｍＨ₂Ｏの小型軸流ファンを使用している。
【００２１】
第１フィン２６は、チャンバ８の上面から下方に向かって延びるように形成され、チャンバ８の右側面８ｂ上方の前面８ａの近くに形成された第１吸気口２２から吸入された空気を第１軸流ファン１８に導くことができるように湾曲した断面を有している。同様に、第２フィン２８は、チャンバ８の下面から上方に向かって延びるように形成され、チャンバ８の左側面８ｃ下方の前面８ａの近くに形成された第２吸気口２４から吸入された空気を第２軸流ファン２０に導くことができるように湾曲した断面を有している。
【００２２】
また、第１軸流ファン１８及び第２軸流ファン２０には、各ファンのインペラーの回転数を検出するためのセンサ３６、３８が夫々取付けられている。さらに、プロジェクタ１は、センサ３６、３８によって検出された各軸流ファンの回転数に基づいて、ファンの回転数を制御するファン制御回路３４を有する。また、各軸流ファン１８、２０には、ファン制御回路３４によって開閉される開閉可能なシャッター４０、４２が夫々取付けられている。図２（ｂ）に示すように、シャッター４０、４２は、可動式の複数のルーバーから構成されている。制御回路３４が、複数のルーバーを回動させることによって、シャッター４０、４２を開閉させることができるように構成されている。
【００２３】
次に、本発明の実施形態によるプロジェクタの作用を説明する。プロジェクタ１の電源スイッチ（図示せず）をオンにすると、電源回路３２から電力が供給されて光源ランプ４が点灯し、第１、第２軸流ファンのシャッター４０、４２が開き、第１軸流ファン１８及び第２軸流ファン２０のインペラーが回転する。光源ランプ４から射出された光は、ランプリフレクタ６によって反射され、プリズム１０に差し向けられる。第１プリズム１０によって偏向された光は、第１レンズ群１２によって合焦され、第２プリズム１４を透過する。第２プリズム１４を透過した光は、制御回路３０によって制御された変調素子１５によって変調され、反射される。変調素子１５によって反射された光は、第２プリズム１４によって偏向され、第２レンズ群１６を介してスクリーン（図示せず）に投射され、スクリーンに画像が表示される。
【００２４】
各軸流ファンのインペラーが回転すると、チャンバ８内の空気がチャンバ８の外に排気され、チャンバ８の内部が負圧になる。チャンバ８の内部が負圧になると、第１吸気口２２及び第２吸気口２４を通って、チャンバ８の外部の空気がチャンバ８内に引き込まれる。第１吸気口２２から吸込まれた空気は、チャンバ８の上面とランプリフレクタ６の間の隙間を通って、第１軸流ファン１８から排出される。第１吸気口２２から吸込まれた空気は、チャンバ８の上面とランプリフレクタ６の間の隙間を通る際に、光源ランプ４の発生する熱で加熱されているランプリフレクタ６の上側の部分から熱を奪ってチャンバ８の外へ排出される。第１フィン２６は、第１吸気口２２から吸込まれた空気がランプリフレクタ６を迂回して第２軸流ファン２０によってチャンバ８の外へ排出されるのを防止する。
【００２５】
同様に、第２吸気口２４から吸込まれた空気は、チャンバ８の下面とランプリフレクタ６の間の隙間を通って、第２軸流ファン２０から排出される。第２吸気口２４から吸込まれた空気は、チャンバ８の下面とランプリフレクタ６の間の隙間を通る際に、ランプリフレクタ６の下側の部分から熱を奪ってチャンバ８の外へ排出される。第２フィン２８は、第２吸気口２４から吸込まれた空気がランプリフレクタ６を迂回して第１軸流ファン１８によってチャンバ８の外へ排出されるのを防止する。従って、第１吸気口２２から吸込まれ第１軸流ファン１８によって排出されるランプリフレクタ６の上側を通る空気の流れと、第２吸気口２４から吸込まれ第２軸流ファン２０によって排出されるランプリフレクタ６の下側を通る空気の流れが、チャンバ８の内部で交差する。
【００２６】
ランプリフレクタ６の上側と下側を均等に冷却するために、第１軸流ファン１８から排出される風量と、第２軸流ファン２０から排出される風量が同じになるように、軸流ファンのインペラーの回転数を制御する必要がある。一般に、各軸流ファンに同一の電圧を印加したとしても、軸流ファンの個々のばらつきにより軸流ファンのインペラーの回転数は同じにならない。そこで、各軸流ファンから排出される風量を同じにするために、第１軸流ファン１８、第２軸流ファン２０のインペラーの回転数をセンサ３６、３８によって夫々検出する。制御回路３４は、センサ３６、３８による検出結果に基づいて、インペラー回転数が同一になるように第１軸流ファン１８、第２軸流ファン２０に印可する電圧を夫々独立に制御する。また、制御回路３４は、プロジェクタ１の作動モードや、ランプリフレクタ６の温度に基づいて、各軸流ファンのインペラー回転数を制御する。
【００２７】
また、トラブル等によって何れかの軸流ファンが停止した場合には、制御回路３４は、停止した軸流ファンの部分から空気が流入して空気の流路が乱されるのを防止するために、停止した軸流ファンのシャッターを閉鎖する。
【００２８】
本発明の実施形態のプロジェクタによれば、小型の軸流ファンによってランプユニットを十分に冷却することができるので、プロジェクタ全体を小型化することができる。また、２つの小型の軸流ファンで冷却することにより、プロジェクタの冷却用のファンから発生する騒音を低減することができる。一例として、本実施形態において採用した軸流ファンよりも約２５％定格風量が大きい、定格風量０．２４ｍ³／ｍｉｎの軸流ファンのカタログデータをみると、ファンの発生する騒音は３３．５ｄＢＡとなっている。この値は、本実施形態において採用した軸流ファンよりも８ｄＢＡ高い。従って、この軸流ファンは、本実施形態において採用した軸流ファン２基が発生する騒音よりも約５ｄＢＡ大きい騒音を発生することになる。
【００２９】
更に、チャンバ内にフィンを配置したことによって吸気口から吸入された空気がランプリフレクタを十分に冷却することができる空気の流路が安定して確保される。また、２つの軸流ファンの回転数を独立に制御することによりランプユニット内を均一に冷却することができる。これにより、ランプリフレクタの温度の不均一によって発生する熱応力を軽減し、ランプリフレクタの歪みや割れを防止することができる。さらに、高温の空気を２つの軸流ファンで排気することにより、排気を分散することができるので、排気による火傷等の危険を軽減することができる。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、冷却に使用する送風手段は、軸流ファン以外のものであっても良く、送風手段の数は３つ以上であっても良い。また、上記の実施形態は、ランプユニットをプロジェクタに組み込んだ場合について説明したが、本発明のランプユニットをプロジェクタ以外の機器に組み込んで使用することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、十分な冷却風量を得ながら、小型化することが可能なランプユニット及びそれを備えたプロジェクタを提供することができる。
また、本発明によれば、十分な冷却風量を得ながら、発生する騒音の小さいランプユニット及びそれを備えたプロジェクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるプロジェクタの全体構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態によるプロジェクタのランプユニットの平面断面図及び立面部分断面図である。
【符号の説明】
１ プロジェクタ
２ 筐体
３ ランプユニット
４ 光源ランプ
６ ランプリフレクタ
８ チャンバ
１０ 第１プリズム
１２ 第１レンズ群
１４ 第２プリズム
１６ 第２レンズ群
１８ 第１軸流ファン
２０ 第２軸流ファン
２２ 第１吸気口
２４ 第２吸気口
２６ 第１フィン
２８ 第２フィン
３０ 制御回路
３２ 電源回路
３４ ファン制御回路
３６ センサ
３８ センサ
４０ シャッター
４２ シャッター

Claims (7)

1. 光源ランプと、
   この光源ランプから射出された光を反射させるためのランプリフレクタと、
   前記光源ランプ及び前記ランプリフレクタを収容したチャンバと、
   このチャンバ内の空気を排気し、又はチャンバ内に空気を吸気する複数の送風手段とを有することを特徴とするランプユニット。
2. 前記複数の送風手段が第１軸流ファン及び第２軸流ファンである請求項１記載のランプユニット。
3. 前記チャンバ内に取付けられた第１フィン及び第２フィンを更に有し、かつ、前記チャンバには第１吸気口及び第２吸気口が設けられ、前記第１フィンは前記第１吸気口から吸入された空気を前記第１軸流ファンに導くように配置され、前記第２フィンは前記第２吸気口から吸入された空気を前記第２軸流ファンに導くように配置されている請求項２記載のランプユニット。
4. 前記第１吸気口から前記第１軸流ファンへの空気の流れ、及び、前記第２吸気口から前記第２軸流ファンへの空気の流れが、前記ランプユニットから射出される光の光軸を横断し、前記第１吸気口から前記第１軸流ファンへの空気の流れと、前記第２吸気口から前記第２軸流ファンへの空気の流れが、前記光軸に対してほぼ対称になるように、前記第１吸気口、前記第１軸流ファン、前記第２吸気口、及び前記第２軸流ファンが配置されている請求項３記載のランプユニット。
5. 前記複数の送風手段による送風量が各々独立に制御可能である請求項１記載のランプユニット。
6. 前記複数の送風手段が、夫々、前記送風手段が停止した際に、前記送風手段を通過する空気の流入又は流出を防止するためのシャッターを有する請求項１記載のランプユニット。
7. 上記請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のランプユニットを備えたプロジェクタ。

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