JP2005203592A - 冷却装置及びこれを用いた投写型表示装置等の電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱体に発生する熱を放熱するための放熱器の放熱性能向上のため、放熱フィンの間隔を狭く構成して放熱面積を大きくした場合、放熱フィンへの冷却風に含まれるほこりやゴミ等の塵埃がその放熱フィンに付着し、冷却性能が悪化するという課題があった。
【解決手段】発熱体に発生する熱を放熱するための放熱フィンを有する放熱器と、前記放熱器に冷却風を送風する送風装置を備え、前記送風装置は電子機器の筐体に設けられた開口からの吸引外気により前記放熱器を冷却する第１の送風動作と、前記筐体に設けられた前記開口からその筐体内の空気を排気し、前記放熱器の放熱フィンに付着した塵埃を筐体の外に吹き飛ばす第２の送風動作を行うように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、筐体内部に配設された半導体やマイクロプロセッサ等の発熱電子部品を液状媒体を循環させて冷却または温度制御する冷却装置及びこれを搭載した電子機器に関するものである。そしてその電子機器としては画像を投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置やパーソナルコンピュータ、半導体レーザー装置等が掲げられる。

パーソナルコンピュータや移動体通信機器に代表される携帯型の電子機器は、マルチメディア情報を処理するためのマイクロプロセッサを装備している。この種のマイクロプロセッサは、演算速度の高速化や多機能化に伴い、動作中の発熱量が急速に増大する傾向にある。そのため、マイクロプロセッサの動作を安定的に保証するためには、その発熱量に見合う冷却性を高める必要がある。

また、半導体レーザー光源装置に代表される電子機器は、高出力化やビーム波長の安定性確保の観点から、発振源となる半導体を適当な温度に温度制御する必要がある。また、近年の小型化の要望のためにその温度制御装置の小型化と高い温度制御性能が要求されるようになってきている。

さらに、ライトバルブ上で映像信号に変調された画像を照明光で照射し、投写レンズによりスクリーン上にその画像を拡大投写する投写型表示装置に代表される表示装置においては、画像情報をより鮮明に投写するために高解像度のライトバルブからなる映像素子が用いられ、さらに投写画面の明るい高輝度化が促進されている。

そして、高輝度が求められる投写型表示装置の映像素子は原理的には入射される光量に対して有効にスクリーンに投写されない成分等の光による熱量を吸収するため、映像素子の発熱が大きく、これが輝度アップの制限となっている。

その対策として、映像素子は透過型液晶表示素子に代わって、液晶等による反射型映像素子が使用されるようになってきている。しかしながら、反射型映像素子であっても僅かの光吸収が発生するために、これを強制的に冷却する必要があり、このため反射型映像素子を精度よく位置決めする調整機構の他に、例えば、この反射型映像素子を強制冷却するための電子冷却素子と、その電子冷却素子の放熱側を冷却するヒートシンク及びそのヒートシンクを空冷する冷却ファンとが一体となった冷却装置を備えるようになってきている。

以下、電子機器や表示装置の発熱対策に関する従来の技術について説明する。

ここでは、最も一般的な反射型映像素子を用いた投写型表示装置の冷却装置を例として説明する。

まず、投写型表示装置の光学系は基本的に次の各部分から構成されている。すなわち光源ランプユニットと、その光源ランプユニットの光源からの白色光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に色分解し、これらの光を画像情報に応じて変調する反射型液晶パネル等から構成された映像素子と、その変調された光を色合成する光学ユニットと、その色合成された光をスクリーン上に拡大投写する投写レンズユニットで構成されている。

そして最近では、投写型表示装置は画像情報をより鮮明に投写するために高解像度の映像素子が用いられてきており、さらに投写画面の明るい高輝度化が促進されていることは上述したとおりである。

従来のＲ、Ｇ、Ｂの各反射型映像素子を用いた３板式投写型表示装置とその冷却装置について、図１１と図１２を用いてその一例を説明する。

まず、図１１は従来の投写型表示装置の概略構成を示す図である。装置は一般的に画像情報を光学的に拡大投写するための光源である光源ランプユニット１と、その光源ランプユニット１の光から赤外線や紫外線を除去し、可視光のみを透過するためのフィルター２と、そのフィルター２からの可視光を集光するための照射光学ユニット３と、前記照射光学ユニット３で集光された光が反射プリズムユニット６を通過した後、これを色分解して反射型映像素子４ａ、４ｂ、４ｃに導くとともに、この反射型映像素子４ａ、４ｂ、４ｃで光学的に画像情報に生成された光を色合成する色分離合成プリズムユニット５と、前記色分離合成プリズムユニット５で合成された画像情報を前記反射プリズムユニット６で反射させてこれを拡大投写するための投写レンズユニット７で構成されている。

光源ランプユニット１は、一般的に発光効率が高いとされる超高圧水銀ランプ１ａと、光を効率よく集光するための凹面鏡１ｂで構成されている。光源ランプユニット１からの光をＲ、Ｇ、Ｂに色分解及び色合成する色分離合成プリズムユニット５は、例えば白色光を波長的に選択する青反射ダイクロイックミラーと赤反射ダイクロイックミラーと、緑透過のダイクロイックミラーで構成され、各々の膜特性から白色光はＲ、Ｇ、Ｂに色分解されて各Ｒ、Ｇ、Ｂの反射型映像素子４ａ、４ｂ、４ｃへ導かれるとともに、その反射型映像素子４ａ、４ｂ、４ｃで画像情報に変調された光は再び色分離合成プリズムユニット５で合成される。反射プリズムユニット６は照射光学ユニット３からの光を透過するとともに色分離合成プリズムユニット５で色合成された光を投写レンズユニット７に導く、いわ
ゆるハーフミラー構成の一体型プリズムである。

図１２は従来の一般的な反射型映像素子の冷却装置を示す概略断面図である。なお、この図１２では反射型映像素子４ｃ部分のみを示しており、反射型映像素子４ａと４ｂ部分についても同様の構成となっている。

反射型映像素子４ｃは平面的位置調整やフォーカス調整が可能な位置調整機構８に一方の面が接着剤等で接合固定され、そして位置調整機構８は色分離合成プリズムユニット５に僅かの空隙をもって対接あるいは接着剤等で正確に位置決め固定されている。また、反射型映像素子４ｃの他方の面は半導体で構成された電子冷却素子９に熱伝導としての役目も果たすホルダー１０を介して接合されている。前記電子冷却素子９にはその放熱のためのヒートシンク１１が接合され、さらにヒートシンク１１にはこれを冷却するための冷却ファン１２が接合され、この冷却ファン１２とヒートシンク１１とホルダー１０はネジ等（図示せず）で一体的に組み立てられている。

しかしながら、上記のような従来の冷却装置では、より高輝度を目指した投写型表示装置の場合、反射型映像素子４ａ、４ｂ、４ｃに、より多くの光が集中するため、冷却性能を向上させる必要があり、そのためにはより大きな能力を有する電子冷却素子９、ヒートシンク１１、冷却ファン１２が必要となり、これは装置の大型化のみならず、重量増加を招くことになる。また、この冷却装置は電子冷却素子９の吸熱量に見合った消費電力による発熱量と反射型映像素子の発熱量との合計発熱量を放熱する必要があるため、冷却ファン１２が想像以上に大型化する。

一方、近年強制的に液状媒体を循環させ、この液状媒体により発熱体の熱量を奪い冷却する、いわゆる液体冷却装置が提案されている。

この液体冷却装置は、小型で大きな冷却能力を有するが、放熱器の放熱性能の向上のために、放熱フィンの間隔を狭くして放熱面積を大きくした場合、放熱フィンへの流通空気に含まれるほこりやゴミ等の塵埃がその放熱フィンに付着し、このため目詰まりにより流通空気抵抗が大きくなる等によって冷却性能が悪化することが大きな課題となっている。

このような冷却性能の悪化防止の対策として、放熱フィンにほこりやゴミ等が付着しないように、空気の吸引口にエアーフィルターを設置したりするが、これはエアーフィルターに目詰まりが生じるため、使用者にその清掃を促す必要があり、使い勝手や信頼性の観点から充分な対策とはいえないものであった。
特開平１０−２００８３７号公報

本発明は、特に、放熱器の放熱性能の向上のために、放熱フィンの間隔を狭くして放熱面積を大きくした場合に、放熱フィンにほこりやゴミ等が付着して冷却性能が悪化することを防止するようにしたもので、放熱フィンに付着するほこりやゴミ等を送風装置によって吹き飛ばし、目詰まりのしにくい冷却装置を提供するものである。

第１の本発明は、電子機器内に設けられた発熱体と、前記発熱体に発生する熱を放熱するための放熱フィンを有する放熱器と、前記放熱器に冷却風を送風する送風装置を備え、前記送風装置は電子機器の筐体に設けられた開口からの吸引外気により前記放熱器を冷却する第１の送風動作と、前記筐体に設けられた前記開口からその筐体内の空気を排気し、前記放熱器の放熱フィンに付着した塵埃を筐体の外に吹き飛ばす第２の送風動作を行うように構成したことを特徴とする冷却装置である。

第２の本発明は、前記第１の発明において、送風装置は第１の送風動作を行う第１の送風機と第２の送風動作を行う第２の送風機からなることを特徴とする冷却装置である。

第３の本発明は、前記第１の発明において、送風装置は１つの送風機からなり、その送風機の送風羽根の回転切り換えにより第１の送風動作と第２の送風動作を行うように構成したことを特徴とする冷却装置である。

第４の発明は、前記第３の発明において、第２の送風動作時の送風量は第１の送風動作時の送風量よりも大きいことを特徴とする冷却装置である。

第５の発明は、前記第１から第４のいずれかの発明において、放熱器は前記発熱体の熱を吸収する循環液状媒体の熱を放熱する放熱器であることを特徴とする冷却装置である。

第６の発明は、前記第１から第５のいずれかの発明の冷却装置における発熱体は反射型映像素子であることを特徴とする投写型表示装置である。

第７の発明は、前記第１から第５のいずれかの発明の冷却装置における発熱体はＣＰＵ等の半導体部品であることを特徴とする電子機器である。

第８の発明は、前記第１から第５のいずれかの発明の冷却装置と、電源スイッチと、画像投写スイッチと、ランプを備え、発熱体は前記ランプからの光を画像情報として変調する反射型映像素子であり、前記電源スイッチのＯＮ時から画像投写スイッチのＯＮ時までの期間と画像投写スイッチのＯＦＦ時から電源スイッチのＯＦＦ時までの期間の少なくとも１つの期間は、前記送風装置は第２の送風動作を行い、画像投写スイッチのＯＮ状態では前記送風装置は第１の送風動作を行うことを特徴とする投写型表示装置である。

本発明の冷却装置は、放熱器の特に放熱フィンに付着しているほこりやゴミ等の塵埃を装置の筐体の外に吹き飛ばすようにしたことにより、放熱能力を高めるために備えられている放熱フィンがほこり等の付着により目詰まりを起こして放熱性能が低下し、冷却装置の冷却能力が悪化するようなことが防止されるものである。したがって目詰まりを取り除く作業は殆ど必要がなくなり、投写型表示装置の映像素子やパーソナルコンピュータのＣＰＵ、あるいは半導体レーザー装置等の電子機器に搭載する冷却装置として最適である。

以下本発明の実施の形態例について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１として、投写型表示装置の全体概要を示す平面図、図２は投写型表示装置の反射型映像素子を冷却する冷却装置を示す概略断面図である。また、図３は冷却装置に備える第１の送風機及び第２の送風機の組み立て状態を示すもので、図３（ａ）はその上面図、図３（ｂ）は正面図、さらに図４は組み立て前の第１の送風機と第２の送風機を示し、図４（ａ）は第１の送風機の正面図、図４（ｂ）は第２の送風機の正面図である。さらに、図５は投写型表示装置の概略回路図、図６は同装置の動作フロー図である。

この図１と図２において、図１１と図１２を用いて説明した従来の装置と同一構成部分には同一符号が附してあり、その部分は同様の機能であるため説明は省略する。図１、図２において、４ａ、４ｂ、４ｃは従来例と同様に色分離合成プリズムユニット５によって色分解された光である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応する反射型映像素子であり、１００はその反射型映像素子４ｃを冷却する冷却装置である。なお、この冷却装置については反射型映像素子４ａ、４ｂについても同様の冷却装置を備えているが、その構成と機能は同一であるため、その説明は省略し、反射型映像素子４ｃ部について説明する。

ランプ１ａからの光を画像情報として変調する反射型映像素子４ｃの受光面とは反対側の背面には高熱伝導率を有する金属材料、例えば銅合金あるいは純アルミニューム等で形成された受熱プレート１０２が密着接合され、両者は熱的に面接合されている。１０３は合成樹脂成形等から形成された方形枠状の第１の受熱ケーシングであり、熱伝導率は上記受熱プレート１０２よりも小さい材料からなっている。

前記受熱プレート１０２と第１の受熱ケーシング１０３とはその受熱プレート１０２の外周縁が密閉（水密）接合されて一体的に組み付けられている。この密閉接合は例えばゴム製のＯリング（図示せず）等を使用することができる。前記受熱プレート１０２と第１の受熱ケーシング１０３との組み付けにより反射型映像素子４ｃの背面方向に内容積を持つ容器状をなしており、かつその反射型映像素子４ｃ側の外周縁には枠状の第１の位置決め部１０４が形成され、この第１の位置決め部１０４に反射型映像素子４ｃの外周部が概ね位置決めされている。

１０５は一般的にペルチェ素子と呼ばれる電子冷却素子であり、この電子冷却素子１０５は前記受熱プレート１０２とは反対側でその外周縁が第１の受熱ケーシング１０３に密閉（水密）的に接合固定されている。この密閉的接合固定は例えばゴム製のＯリング（図示せず）等を使用することができる。

１０６は前記第１の受熱プレート１０２と第１の受熱ケーシング１０３及び電子冷却素子１０５によって密閉された空間内に充填された第１の液状媒体であり、これは、例えばプロプレングリコール等のアルコール水溶液からなる。従って、第１の液状媒体１０６と受熱プレート１０２とは直接平面接触し、また同様に第１の液状媒体１０６と電子冷却素子１０５も直接平面接触してこれらは熱的接合されている。

１０７は扁平形状の遠心ポンプからなる送液ポンプ（送液手段）であり、１０８は送液ポンプ１０７のケーシングを兼ねる第２の受熱ケーシングである。この第２の受熱ケーシング１０８は高熱伝導率の金属材料、例えばアルミニューム合金等で形成されており、その一方の扁平面は電子冷却素子１０５と平面でもって熱的に接合するように密着されている。そして第２の受熱ケーシング１０８と第１の受熱ケーシング１０３とはその第１の受熱ケーシング１０３の外周縁に形成された第２の位置決め部１０９によって位置決めされて一体的に固定されている。１１０は送液ポンプ１０７によって循環され、熱量を移送する第２の液状媒体であり、これは例えばプロプレングリコールのようなアルコール水溶液からなる。

送液ポンプ１０７の他方の扁平部にはモータ１０７ａが設けられており、そのモータ軸１０７ｂにはブレード１０７ｃが一体に固定されている。１１２は送液ポンプ１０７への第２の液状媒体１１０の入口側の循環経路であり、１１３は送液ポンプ１０７から第２の液状媒体１１０が送出される出口側の循環経路である。前記送液ポンプ１０７の入り口側の循環経路１１２はこの送液ポンプ１０７のケーシングを兼ねる第２の受熱ケーシング１０８の一方の扁平面側、すなわち電子冷却素子１０５側に配置されており、そしてその循環経路１１２には第２の受熱ケーシング１０８内を通るパイプ状の通路１１２ａが形成され、その通路１１２ａの開口端はモータ１０７ａにより回転されるブレード１０７ｃの回転中心に向けられている。一方、送液ポンプ１０７から第２の液状媒体１１０が送出される出口側の循環経路１１３は前記入り口側の循環経路１１２よりもモータ１０７ａが配置された第２の受熱ケーシング１０８の他方の扁平面側で、かつブレード１０７ｃの回転外周部と対向する位置に配置されている。

１１４は複数の放熱フィン１１４ａを有する放熱器であり、その放熱器１１４の近傍には後述する第１の送風機１１８と第２の送風機１１９が一体的に組立てられた送風装置１１５が設置されており、投写型表示装置の筐体１２０に設けられた開口１２１に対してその筐体１２０内から放熱器１１４が近接状態で対向し、そしてその放熱器１１４の内方に第１の送風機１１８が位置し、その第１の送風機１１８よりも内方に第２の送風機１１９が位置するように配置されている。

前記送液ポンプ１０７の入り口側循環経路１１２と放熱器１１４及び出口側循環経路１１３と放熱器１１４とはそれぞれ可撓性のホース１１６、１１７で接続されている。

前記第２の液状媒体１１０は前記送液ポンプ１０７、ホース１１６、１１７、放熱器１１４内に充満され、モータ１０７ａの駆動による送液ポンプ１０７のブレード１０７ｃの回転によって第２の液状媒体１１０は第２の受熱ケーシング１０８の入り口側循環経路１１２から吸引されて円周方向へと導かれ、出口側循環経路１１３を経て循環させられる。

前記電子冷却素子１０５と熱的接合している第２の受熱ケーシング１０８の接合ケース面（一方の扁平面）に複数個の開口部１１１が形成されており、この開口部１１１を通して第２の受熱ケーシング１０８の内部を循環させられる第２の液状媒体１１０が電子冷却素子１０５に直接接触するようにされている。この複数個の開口部１１１はそれぞれ例えば円形状からなり、かつ通路１１２ａが位置する部分を除いてマトリクス状に配列されている。そして複数個の開口部１１１の総面積は電子冷却素子１０５から第２の液状媒体１１０への熱伝導を良好ならしめるために電子冷却素子１０５と第２の受熱ケーシング１０８との接触面の面積に対して少なくとも１／３以上の面積になるように形成されている。

次に、前記送風装置１１５について図３、図４を用いて説明すると、送風装置１１５は第１の送風機１１８と第２の送風機１１９からなり、これらはそれぞれプロペラ羽根が３枚１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃと１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃで構成され、そしてその各第１の送風機１１８と第２の送風機１１９は図３に示すようにプロペラ羽根が互いに同心で向き合うように、すなわちお互いのプロペラ軸が同軸上に位置された状態で螺子等の固定具（図示せず）により一体的に組み立てられており、前記第１の送風機１１８と第２の送風機１１９はその送風方向を図２にＰ，Ｑで示すように互いに逆方向となるように組み立てられており、そして、各送風機において３枚のプロペラ羽根の合計面積はその回転範囲の面積に対して約４０％程度の比率に構成され、これにより各送風機１１８、１１９の送風路内では、例えば第１の送風機１１８のプロペラ羽根１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃが回転され、第２の送風機１１９のプロペラ羽根１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃが回転停止状態にある時、プロペラ羽根１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃが第１の送風機１１８の大きな送風抵抗になるようなことがなく、また同様に第１の送風機１１８のプロペラ羽根１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃが停止され、第２の送風機１１９のプロペラ羽根１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃが回転状態にある時、プロペラ羽根１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃが第２の送風機１１９の大きな送風抵抗になるようなことがなく、それぞれ適切な送風量が得られるものである。

なお、第１の送風機１１８と第２の送風機１１９は、同一構造の送風機を表裏反転して組み合わせても差し支えない。また、これらの送風機１１８、１１９は軸流ファンで構成することが望ましい。さらに、各送風機１１８、１１９においてプロペラ羽根は３枚に限らず、４枚等のその他の枚数であってもよく、かつプロペラ羽根の合計面積はその回転範囲の面積に対して約４０％程度の比率に限らないものであり、例えば約４０％、約５０％、約６０％の比率であってもよく、約６０％以下が望ましい。

図５は投写型表示装置の概略回路図で、１５０は電源、１５１は装置の電源スイッチ、１５２は画像投写スイッチであり、この画像投写スイッチ１５２は通常は開（OFF）のスイッチ１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄと通常は閉（ON）のスイッチ１５２ｅを有している。

前記電源１５０に電源スイッチ１５１を介して、スイッチ１５２ａとランプ１ａの直列回路と、スイッチ１５２ｂと液送ポンプ１０７のモータ１０７ａの直列回路と、スイッチ１５２ｃと反射型映像素子４ａ、４ｂ、４ｃ及びその駆動回路や投写表示画像のズーミングのための駆動回路等の映像表示制御部１５３の直列回路と、スイッチ１５２ｄと第１の送風機１１８のモータ１１８ｄの直列回路及びスイッチ１５２ｅと第２の送風機１１９のモータ１１９ｄの直列回路がそれぞれ接続されている。そして前記各スイッチ１５２ａから１５２ｅは連動して開閉する連動スイッチで構成されており、画像の投写開始とその終了のために操作される。なお、この通常は開のスイッチ群は例えば１つのスイッチで構成し、これにランプ１ａ、モータ１０７ａ、映像表示制御部１５３、モータ１１８ｄ等をそれぞれ直列接続してもよく、またこの連動して開閉するスイッチ群はマイコン等で電子的に制御されるようにしてもよい。

つぎに、動作について図６の動作フロー図とともに説明する。

電源スイッチ１５１を閉（ＯＮ）にすると（Ｓ１０１）、画像投写スイッチ１５２のスイッチ１５２ｅを介してモータ１１９ｄに通電されるため、第２の送風機１１９が動作され（Ｓ１０２）、この第２の送風機１１９により投写型表示装置内の空気は第１の送風機１１８のプロペラ羽根１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ間の空間から放熱器１１４を通して筐体１２０の開口１２１から装置の外に排気される。この第２の送風機１１９の駆動により放熱器１１４の放熱フィン１１４ａに付着しているほこりやゴミ等の塵埃は画像の投写開始前に筐体１２０の開口１２１から外に吹き飛ばされる。

そして、画像の投写を開始するために、画像投写スイッチ１５２を閉（ＯＮ）にすると（Ｓ１０３）、スイッチ１５２ａによりランプ１ａに通電されてこのランプ１ａは発光し、またスイッチ１５２ｂによりモータ１０７ａが動作して送液ポンプ１０７のブレード１０７ｃの回転によって第２の液状媒体１１０は第２の受熱ケーシング１０８の入り口側循環経路１１２から吸引され、その円周方向へと導かれて出口側循環経路１１３からホース１１７、放熱器１１４、ホース１１６を通って循環させられる。

また、スイッチ１５２ｃにより反射型映像素子４ｃ等に通電されるため、前記ランプ１ａの発光により画像がスクリーンに投写される（Ｓ１０４）とともに、スイッチ１５２ｄによりモータ１１８ｄが動作（Ｓ１０５）して第１の送風機１１８が筐体１２０の開口１２１から外気を筐体内に吸引し、かつ、スイッチ１５２ｅの開（ＯＦＦ）によりモータ１１９ｄが停止し（Ｓ１０６）、第２の送風機１１９による筐体１２０内の空気の排出は停止される。

前記画像投写の開始により反射型映像素子４ｃは図２の左方向、すなわち矢印Ｒ方向から光を受け、有効に反射されない光の存在によって発熱する。その熱は反射型映像素子４ｃの光を受ける面とは反対側、すなわち背面側に密着されている受熱プレート１０２が受熱する。前記受熱プレート１０２は第１の液状媒体１０６と接触しており、従って受熱プレート１０２からの熱量は第１の液状媒体１０６に伝達されることになる。

そして、画像投写スイッチ１５２による画像投写の開始とともに図示しないスイッチにより電力が投入された電子冷却素子１０５は第１の液状媒体１０６と接触する面を吸熱側とすることにより、第１の液状媒体１０６の熱量を直接吸熱して受熱プレート１０２を冷却する。これにより受熱プレート１０２は反射型映像素子４ｃを冷却する。

上記電子冷却素子１０５は吸熱側とは反対側の面、すなわち図面右側では放熱面となり、この放熱面からは反射型映像素子４ｃからの熱量と電子冷却素子１０５自身の駆動電力により発生する熱量との合算の熱量が放熱されることになる。前記電子冷却素子１０５の放熱面側には送液ポンプ１０７のケーシングを兼ねる第２の受熱ケーシング１０８が密着されているために電子冷却素子１０５の放熱はこの第２の受熱ケーシング１０８に伝達されるとともに、この第２の受熱ケーシング１０８の接合ケース面（一方の扁平面）に設けられた複数個の開口部１１１を通して第２の受熱ケーシング１０８の内部を循環する第２の液状媒体１１０が電子冷却素子１０５に直接接触してこれを冷却する。

前記循環される第２の液状媒体１１０が吸収する熱は、第１の送風機１１８により冷却される放熱器１１４により放熱され、これにより温度が低下した第２の液状媒体１１０は再び第２の受熱ケーシング１０８内へ戻され、これを繰り返すことによって発熱体である反射型映像素子４ｃの熱量を格段に高効率に放熱し、冷却する。

前記画像投写を終了するために、画像投写スイッチ１５２を終了側に切り換える（ＯＦＦ）（Ｓ１０７）と、スイッチ１５２ａから１５２ｄはＯＦＦ状態となってランプ１ａは消灯し、モータ１０７ａは停止して液送ポンプ１０７は停止し、また映像表示制御部１５３への通電が断たれるために反射型映像素子４ｃ等への通電も停止され、さらにモータ１１８ｄへの通電停止により第１の送風機１１８は停止する（Ｓ１０８）。

これと同時に、スイッチ１５２ｅがＯＮとなるため、第１の送風機１１８に代わって第２の送風機１１９が動作し（Ｓ１０９）、装置内の暖められている空気を放熱器１１４を通して開口１２１から外部に排気し、反射型映像素子４ｃ等の装置内部が冷却される。これにより放熱器１１４の放熱フィン１１４ａに付着しているほこりやゴミ等の塵埃を開口１２１から外に吹き飛ばす。

なお、電源スイッチ１５１をＯＦＦすれば（Ｓ１１０）、前記モータ１１９ｄが停止して第２の送風機１１９は停止し（Ｓ１１１）、装置は停止状態になる（Ｓ１１２）。

ここで、上記電源スイッチのＯＮ状態で画像投写の開始前と終了後に、第２の送風機１１９が動作して放熱器１１４に付着しているほこりやゴミ等の塵埃を装置の筐体１２０の外に吹き飛ばすようにしたことにより、放熱能力を高めるために備えられている放熱フィン１１４ａがほこり等の付着により目詰まりを起こして放熱性能が低下し、冷却装置１００の冷却能力が悪化するようなことが防止されるものである。したがって目詰まりを取り除く作業は殆ど必要がなくなるものである。

なお、発熱体である反射型映像素子４ｃと受熱プレート１０２とは直接接触させたが、より熱伝導を向上させるためにその接合部には熱伝導性グリース等を塗布する等の補助熱伝導部材を介在させるのが望ましい。

上記冷却装置１００は反射型映像素子４ａ、４ｂ側においても同様に構成されており、これにより投写型表示装置の映像素子の高効率な冷却が実現できるものである。

（実施の形態２）
次に、図７、図８、図９を用いて本発明の実施の形態２について説明する。

図７は冷却装置を示す概略断面図、図８は投写型表示装置の概略回路図、図９は動作フロー図である。これらの図において、図１から図５を用いて説明した実施の形態１と同一の構成部分については同一の符号が附してあり、その説明は省略し、異なる部分について説明する。

なお、この実施の形態２においては、上記実施の形態１の第２の受熱ケーシング１０８を単に受熱ケーシングといい、また第２の液状媒体１１０を単に液状媒体という。

この図７に示す実施の形態２の冷却装置１００において、４０１はこれに設けられた係止部４０１ａにより反射型映像素子４ｃを保持する枠状の保持部材である。反射型映像素子４ｃへの駆動電力及び駆動信号を供給するためにその背面側には駆動電気基板４０３が面接合されている。４０４は前記駆動電気基板４０３の反射型映像素子４ｃの接合面とは反対側の面に面接合された剛性の高いアルミニューム合金等からなる押圧ホルダーであり、前記反射型映像素子４ｃと駆動電気基板４０３及び押圧ホルダー４０４は保持部材４０１の端部に螺合された固定ネジ４０５によって附勢固定され、これらは一体化されている。これにより反射型映像素子４ｃの端子と駆動電気基板４０３の端子は圧接によって電気的に接続されている。

高熱伝導率の金属材料、例えばアルミニューム合金等で形成された送液ポンプ１０７のケーシングを兼ねる受熱ケーシング１０８の反射型映像素子４ｃと対向する一方の扁平面側には突台状の受熱部１０８ａが形成されており、この受熱部１０８ａは前記押圧ホルダー４０４及び駆動電気基板４０３の中央部にそれぞれ設けられた矩形状の孔（符号なし）に嵌合されてこれらは相互に位置決めされている。そして前記受熱ケーシング１０８の受熱部１０８ａの先端扁平面は上記反射型映像素子４ｃの背面に密着され、熱的接合されている。

この実施の形態２における送風装置１１５は正逆回転可能な１つの送風機４０６からなり、その正回転（排気動作）時にはプロペラ羽根により投写型表示装置の筐体内の空気を放熱器１１４を通してその筐体１２０の開口１２１から外部に排気し、一方、逆回転（吸引動作）時には開口１２１から外気を放熱器１１４を通して筐体１２０内に吸引し、放熱器１１４を冷却するように動作する。この場合、送風機４０６はそのプロペラ羽根の設計構成上その正回転時の送風量は逆回転時の送風量よりも大きくなっている。

図８は投写型表示装置の概略回路図で、電源１５０に電源スイッチ１５１を介してモータ制御回路４０７と前記送風機４０６のモータ４０６ａが接続されており、そして画像投写スイッチ１５２は通常は開のスイッチ１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄを有し、スイッチ１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃにはそれぞれ実施の形態１と同様にランプ１ａ、モータ１０７ａ、映像表示制御部１５３が接続され、スイッチ１５２ｄは前記モータ制御回路４０７に接続されている。

これにより、電源スイッチ１５１のＯＮによりモータ４０６ａが正回転され、画像投写スイッチ１５２がＯＮされるとスイッチ１５２ｄが閉じられることによってモータ制御回路４０７が制御され、モータ４０６ａが逆回転されるようになっている。

次に、動作について図９のフロー図とともに説明する。

電源スイッチ１５１をＯＮ（Ｓ４０１）にすると、モータ４０６ａが動作し、送風機４０６が排気動作（Ｓ４０２）をして投写型表示装置の筐体１２０内の空気は放熱器１１４を通して開口１２１から排気される。この送風機４０６の第１の動作により実施の形態１と同様に放熱器１１４の放熱フィン１１４ａに付着しているほこりやゴミ等の塵埃は画像の投写開始前に筐体１２０の開口１２１から外に吹き飛ばされる。

そして、画像の投写を開始するために、画像投写スイッチ１５２をＯＮにすると（Ｓ４０３）、スイッチ１５２ａによりランプ１ａに通電されてこのランプ１ａは発光し、またスイッチ１５２ｂによりモータ１０７ａが動作して送液ポンプ１０７のブレード１０７ｃの回転によって液状媒体１１０は受熱ケーシング１０８の入り口側循環経路１１２から吸引され、その円周方向へと導かれて出口側循環経路１１３からホース１１７、放熱器１１４、ホース１１６を通って循環させられる。

また、スイッチ１５２ｃにより反射型映像素子４ｃ等に通電されるため、前記ランプ１ａの発光により画像がスクリーンに投写される（Ｓ４０４）とともに、スイッチ１５２ｄによりモータ制御回路４０７が制御されてモータ４０６ａが逆転動作し、送風機４０６が排気動作から吸引動作（Ｓ４０５）に変わり、筐体１２０の前記と同じ開口１２１から外気を放熱器１１４を通して筐体内に吸引する。これにより放熱器１１４が冷却される。

前記ランプ１ａの発光により、反射型映像素子４ｃは図面の左方向、すなわち矢印方向から光を受け、有効に利用されない光のエネルギー成分によって発熱する。この反射型映像素子４ｃの発熱はその背面に密着された受熱ケーシング１０８の受熱部１０８ａに直接熱伝導される。そして受熱ケーシング１０８の内部には液状媒体１１０が充填されており、従って熱伝導された受熱ケーシング１０８の熱はその内部の液状媒体１１０に伝達される。

そして、送液ポンプ１０７によって液状媒体１１０が放熱器１１４との間で循環され、送風機４０６によって所望の冷却がなされることは実施の形態１と同様である。

前記画像投写を終了するために、画像投写スイッチ１５２をＯＦＦ（Ｓ４０６）すると、スイッチ１５２ａから１５２ｄは開状態となってランプ１ａは消灯し、モータ１０７ａは停止して液送ポンプ１０７は停止し、また映像表示制御部１５３への通電が断たれるために反射型映像素子４ｃ等への通電も停止され、そしてモータ制御回路４０７はモータ４０６ａを再度逆転動作し、送風機４０６は排気動作に切り換えられる（Ｓ４０７）。

前記送風機４０６の排気動作により、装置内の暖められている空気を放熱器１１４を通して前記同一の開口１２１から外部に排気し、反射型映像素子４ｃ等の装置内部が冷却される。これにより放熱器１１４の放熱フィン１１４ａに付着しているほこりやゴミ等の塵埃を開口１２１から外に吹き飛ばす。

なお、電源スイッチ１５１をＯＦＦにすれば（Ｓ４０８）、前記モータ４０６ａが停止して送風機４０６は停止し（Ｓ４０９）、装置は停止状態になる（Ｓ４１０）。

上記実施の形態２においても、実施の形態１と同様に電源スイッチのＯＮ状態で画像投写の開始前と終了後に、送風機４０６が動作して放熱器１１４に付着しているほこりやゴミ等の塵埃を装置の筐体１２０の外に吹き飛ばすことができ、放熱能力を高めるために備えられている放熱フィン１１４ａがほこり等の付着により目詰まりを起こして放熱性能が低下し、冷却装置１００の冷却能力が悪化するようなことが防止されるものである。したがって、これにおいても目詰まりを取り除く作業は殆ど必要がなくなるものである。

なお、上記のように１つの送風機を逆回転させるようにしたものにおいて、排気動作時の送風量が吸引動作時のそれよりも大きく構成されているが、吸引動作時の送風量を大きくしたい場合、すなわち外気の吸引力を大きくしたい場合は、例えばモータ制御回路により逆回転時のモータ４０６ａの回転数を高くすればよい。また、発熱体である反射型映像素子４ｃと受熱ケーシング１０８とは受熱部１０８ａにて直接接触させたが、より熱伝導を向上させるためにその接合部には熱伝導性グリース等を塗布する等の補助熱伝導部材を介在させるのが望ましい。

また、押圧ホルダー４０４及び駆動電気基板４０３の中央部に孔を設け、この孔から受熱ケーシング１０８の受熱部１０８ａを嵌合して反射型映像素子４ｃの背面と受熱ケーシング１０８を直接面接触させるようにしたため、反射型映像素子４ｃに対する受熱ケーシング１０８の位置決めが前記孔と受熱部１０８ａにより簡単に行えるものである。

上記冷却装置１００は反射型映像素子４ａ、４ｂ側においても同様に構成されており、これにより投写型表示装置の映像素子の高効率な冷却が実現できるものである。

なお、前記画像投写スイッチ１５２は実施の形態１と同様にマイコン等により電子的に構成しても同様である。

（実施の形態３）
図１０は本発明の実施の形態３を示し、これはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の電子機器のＣＰＵ（中央演算ユニット）を冷却する例であり、上記実施の形態１及び実施の形態２の各図面と同一構成部分には同一の符号が附してあり、その説明は省略する。

ＰＣの筐体２００内の電気基板２０１に取付けられた発熱体であるＣＰＵ２０２の表面には上記実施の形態２で説明した受熱ケーシング１０８の受熱部１０８ａの先端扁平面が接合されており、そしてこの例では送風装置１１５として実施の形態１で説明した送風装置と同様に第１の送風機１１８と第２の送風機１１９を備えたものである。そして、ＰＣの電源スイッチのＯＮ時からＰＣ画面が立ち上がって動作可能となる期間及び電源スイッチのＯＦＦ時からＰＣが完全に停止されるまでの期間（シャットダウン期間）に第２の送風機１１９が動作し、ＰＣの動作中は第１の送風機１１８が動作して外気を開口２０３から吸引し、放熱器１１４を冷却するようにしたものである。

したがって、この実施の形態３においては、ＣＰＵ２０２の発熱冷却を効率よく行うことができるとともに、ＰＣの電源スイッチのＯＮ時からＰＣ画面が立ち上がって動作可能となる期間及び電源スイッチのＯＦＦ時からＰＣが完全に停止されるまでの期間（シャットダウン期間）に放熱器１１４の放熱フィン１１４ａに付着している塵埃等を筐体の開口２０３から外部に吹き飛ばすことができる。

なお、この例において、送風装置１１５は上記実施の形態２で説明した１つの送風機で構成しても同様である。

また、この実施の形態３に限らず、２つの送風機を用いる場合、別々の送風機を組み合わせるほか、１つの枠に２つのプロペラ羽根を組み込んだ一体型として構成してもよい。

上記実施の形態１から３で説明した受熱ケーシング１０８は送液ポンプ１０７のケーシングとは必ずしも兼ねる必要はなく、送液ポンプ１０７をホース１１６あるいは１１７の途中に設けてもよい。

また、各送風機は軸流ファンで構成することが望ましく、液状媒体は水であってもアルコールの水溶液であってもよく、また媒体循環路を形成するホースはブチルゴムのような可撓性のあるゴムホースであるとよい。

また、送液手段として中央から吸引して円周方向に吐き出す遠心ポンプを用いているが、貫流ポンプであっても差し支えない。

さらに、熱伝導性のよいプレートが反射型映像素子やＣＰＵ等の発熱体自身が備えている場合は、別体としての受熱部材は必ずしも必要とはしない。

また、上記の実施の形態１、２では反射型映像素子をＲ、Ｇ、Ｂ用に３枚を使用する３板式の投写型表示装置を例に挙げて説明したが、モバイル用等で最近市販されている１枚の反射型映像素子を使用し、時系列的にＲ、Ｇ、Ｂの色情報を作り出す単板式の投写型表示装置に適用することも当然可能である。

また、上記の各実施の形態では、液体冷媒を用いる冷却装置を例に説明したが、これは液体冷媒を用いる他の冷却装置のみならず、例えば空冷式の冷却装置であっても、機器の動作時は外気を吸引して放熱器を冷却し、そしてその動作時の前後には放熱器に付着しているほこりやゴミ等の塵埃を外部に飛散させるようにしても同様である。

なお、以上の説明では、機器が投写型表示装置の場合、画像投写の前後、すなわち電源スイッチのＯＮ時から画像投写開始までの期間と画像投写の終了から電源スイッチのＯＦＦまでの期間に放熱器に付着しているほこりやゴミ等の塵埃を筐体の外部に飛散させるようにしたが、この動作は電源スイッチのＯＮ時から画像投写開始までの期間のみあるいは画像投写の終了から電源スイッチのＯＦＦまでの期間のみ行うようにしてもよいものである。そして、ＰＣ等では電源スイッチのＯＮ時から動作が可能となる期間あるいは電源スイッチのＯＦＦ時から完全にＰＣが停止されるまでの期間のいずれかに放熱器に付着しているほこりやゴミ等の塵埃を外部に飛散させるようにしてもよい。

また、本発明における電子機器は上記の実施の形態で説明した投写型表示装置やパーソナルコンピュータに限らないとともに、冷却が必要な発熱体はＣＰＵに限られるものではなく、その他の電子機器における半導体レーザー等のように大きな発熱を伴うレーザーダイオードやその他の発熱体であっても同様である。

さらに、発熱体である反射型映像素子やＣＰＵ、半導体レーザー等の発熱温度を検出し、この発熱温度情報により冷却装置の動作開始制御や冷却能力、例えば電子冷却素子の吸熱能力や送風装置の動作開始や送風力制御による放熱器の冷却能力を制御するようにされた温度制御機能を備える装置や機器であっても同様である。

本発明の冷却装置は、放熱器の特に放熱フィンに付着するほこりやゴミ等の塵埃等を外部に吹き飛ばし、目詰まりを防止して冷却性能の高い装置を得ることができるため、投写型表示装置、パーソナルコンピュータ、半導体レーザー装置等に最適である。

本発明の実施の形態１における投写型表示装置の概略構成図 本発明の実施の形態１における冷却装置の概略断面図 本発明の実施の形態１における冷却装置の第１の送風機及び第２の送風機の組み立て状態を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図 本発明の実施の形態１における冷却装置の組み立て前の第１の送風機と第２の送風機を示し、（ａ）は第１の送風機の正面図、（ｂ）は第２の送風機の正面図 本発明の実施の形態１における投写型表示装置の概略回路図 本発明の実施の形態１における投写型表示装置の動作フロー図 本発明の実施の形態２における冷却装置の概略断面図 本発明の実施の形態２における投写型表示装置の概略回路図 本発明の実施の形態２における投写型表示装置の動作フロー図 本発明の実施の形態３における電子機器の要部概略構成図 従来の投写型表示装置の概略構成図 従来の冷却装置の概略断面図

符号の説明

１ａ ランプ
４ａ、４ｂ、４ｃ 反射型映像素子
１００ 冷却装置
１０５ 電子冷却素子
１０６ 第１の液状媒体
１０７ 送液ポンプ
１０８ａ 受熱部
１１０ 第２の液状媒体
１１４ 放熱器
１１４ａ 放熱フィン
１１５ 送風装置
１１８ 第１の送風機
１１８ｄ モータ
１１９ 第２の送風機
１１９ｄ モータ
１２０、２００ 筐体
１２１、２０３ 開口
１５１ 電源スイッチ
１５２ 画像投写スイッチ
４０６ 送風機
４０６ａ モータ

Claims (8)

1. 電子機器内に設けられた発熱体と、前記発熱体に発生する熱を放熱するための放熱フィンを有する放熱器と、前記放熱器に冷却風を送風する送風装置を備え、前記送風装置は電子機器の筐体に設けられた開口からの吸引外気により前記放熱器を冷却する第１の送風動作と、前記筐体に設けられた前記開口からその筐体内の空気を排気し、前記放熱器の放熱フィンに付着した塵埃を筐体の外に吹き飛ばす第２の送風動作を行うように構成したことを特徴とする冷却装置。
2. 前記送風装置は第１の送風動作を行う第１の送風機と第２の送風動作を行う第２の送風機からなることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記送風装置は１つの送風機からなり、その送風機の送風羽根の回転切り換えにより第１の送風動作と第２の送風動作を行うように構成したことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
4. 第２の送風動作時の送風量は第１の送風動作時の送風量よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
5. 前記放熱器は前記発熱体の熱を吸収する循環液状媒体の熱を放熱する放熱器であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の冷却装置。
6. 前記発熱体は反射型映像素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の冷却装置を備える投写型表示装置。
7. 前記発熱体はＣＰＵ等の半導体部品であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の冷却装置を備える電子機器。
8. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の冷却装置と、電源スイッチと、画像投写スイッチと、ランプを備え、発熱体は前記ランプからの光を画像情報として変調する反射型映像素子であり、前記電源スイッチのＯＮ時から画像投写スイッチのＯＮ時までの期間と画像投写スイッチのＯＦＦ時から電源スイッチのＯＦＦ時までの期間の少なくとも１つの期間は、前記送風装置は第２の送風動作を行い、画像投写スイッチのＯＮ状態では前記送風装置は第１の送風動作を行うことを特徴とする投写型表示装置。

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