JP2006145942A - 映像投写装置用冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 噴流音を効果的に低減できる簡単な構成からなる安価な映像投写装置用冷却装置を提供する。
【解決手段】 映像投写装置の内部に設けられており、噴流発生手段１０と、噴流発生手段１０より生成される噴流を導入口より導き前記映像投写装置の発熱部に対して複数の通風口より噴流の方向を変えて噴射するダクト上壁部２１とダクト下壁部２２とからなるダクト２０とを有し、ダクト上壁部２１には、導入口側の内側に斜面２６を形成してあり、斜面２６は到達する噴流の一部をダクト下壁部２２に向う方向に変えるとともに、噴流の残りを噴出するための通風口２３を有する映像投写装置用冷却装置１において、通風口２３の入り口側の斜面２６上に、通風口２３を取り囲んで、周囲３方に２つの傾斜面２３５、２３６からなる断面が略山形形状をなし、対向する２つの傾斜面２３６に複数の整流突起２３７を有する噴流音低減要素を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像投写装置用冷却装置に係り、特に冷却用の空気の噴流に発生する噴流音を低減した映像投写装置用冷却装置に関するものである。

従来、映像投写装置が広範に実用化されている。
中でも、液晶表示素子を用いた映像投写装置は、広く普及している。
この液晶表示素子を用いた映像投写装置においては、高輝度特性が要求され、このため３色の色分解合成系である光学部品には、強力な光源からの光が導入される。この光は、光学部品の温度上昇を引き起こし、さまざまの特性劣化を引き起こす恐れがある。そのため、光学部品を冷却するための、例えば、空気の噴流を光学部品に吹き付けて冷却する冷却装置が設けられている。

この冷却装置は、送風装置の空気の噴出口から空気を開放空間に流出させるものである。
ところが、このように噴出口で空気を開放空間に流出させると、噴出口のすぐ下流において、流れに直角な渦ベクトルを有する横渦が生起される。この横渦により、噴流音が発生する。この噴流音は、映像投写装置の騒音となるので、防止、抑制することが求められる。

これまで、噴流音を引き起こす、横渦が生起されないようにして噴流音の発生を防止、抑制する種々の提案がなされている。
流体中に横幅を直線的に増大させた、平面視が三角形のプラウ材若しくは前記プラウ材と気流の方向に対して逆方向に配置されるランプ材を用いた縦渦発生装置を配し、これにより、強い縦渦を発生させストラット等に発生する流体騒音を低減する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、空気流の上流端と下流端を、滑らかに出っ張った背面側と平らな腹面側で結んで形成された高さが空気流の境界層の厚さの数倍程度にされた複数の噴流音低減要素を背側面同士及び腹側面同士が対面するように、下流端が噴出口に一致するように配置して、空気流の流れに平行な縦渦を生起させて、横渦の発生を抑えて流体騒音を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−１０８１４４号公報 特開２００１−７５５７５号公報

ところで、上記の各特許文献に開示された方法では、縦渦を発生させることにより噴流音低減効果は大きいのであるが、いずれも空気の流速の大きい（１５０ｍ／ｓｅｃ程度）且つ装置自体大きい、例えばガスタービンのディフュ−ザー、風洞等の噴出口に適用されているものであり、大掛りでいわば業務用の装置に適用されているものであり、これらを、民生用の映像投写装置のような、小型な家電製品（空気の流速は２０ｍ／ｓｅｃ程度）の冷却装置に適用する場合には、装置が高価となってしまうという問題があった。

そこで、本発明は映像投写装置用冷却装置において、噴流音を効果的に低減できる簡単な構成からなる安価な映像投写装置用冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための手段として、本発明は、空気流を発生させるファンと、前記ファンにより発生した前記空気を流入する空気流入口と前記空気流を排出する排出口を備えた冷却筐体と、からなり、前記排出口から排出する前記空気流により映像投写装置が発生する熱を空冷する際の騒音を低減する映像投写装置用冷却装置において、前記冷却筐体は、両側部に複数の山型形状部を、中央部に開口部を有した部材からなり、前記部材が前記空気の流れる方向に平行な一方の側壁に対して斜めに傾けられて固定された前記開口部より大きい開口部を有するガイド板上に支持された第１噴流音低減手段と、前記ガイド板下部に設けられ、前記空気流入口を有した複数の空間を備えた部材からなる第２噴流音低減手段と、前記一方の側駅に対向する他方の側壁に設けられた半球状の部材からなる第３噴流音低減手段と、を有することを特徴とする映像投写装置用冷却装置を提供しようとするものである。

本発明の映像投写装置用冷却装置は、前記冷却筐体は、両側部に複数の山型形状部を、中央部に開口部を有した部材からなり、前記部材が前記空気の流れる方向に平行な一方の側壁に対して斜めに傾けられて固定された前記開口部より大きい開口部を有するガイド板上に支持された第１噴流音低減手段と、前記ガイド板下部に設けられ、前記空気流入口を有した複数の空間を備えた部材からなる第２噴流音低減手段と、前記一方の側駅に対向する他方の側壁に設けられた半球状の部材からなる第３噴流音低減手段と、を有するので、騒音防止のために別部品を取り付けたり、特別な工夫を加えることなく、モールド部品でダクトを形成するような場合、金型に彫り込むことで、簡単に噴流音低減要素や隔壁を形成できるので、噴流音を効果的に低減できる簡単な構成からなる安価な映像投写装置用冷却装置を提供出来るという効果がある。

以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の映像投写装置用冷却装置の実施例を示す構成図である。
図２は、本発明の映像投写装置用冷却装置における第１及び第２噴流音低減要素を示す構成図である。
図３は、第１噴流音低減要素を示す図である。
図４は、第３噴流音低減要素を示す図である。

図１において、図１の（Ａ）は、実施例の映像投写装置用冷却装置１の平面図を示し、図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）に示すＸ−Ｘ’断面図を示す。
図１の（Ａ）及び図１の（Ｂ）に示すように、映像投写装置用冷却装置（以下、単に冷却装置ともいう）１は、例えばシロッコファンからなる噴流発生装置１０と、噴流発生装置１０の空気の噴出し口１１に接続したダクト２０より構成される。

噴流発生装置１０内には、ファン１２が設けられている。ファン１２を所定回転することによって、噴出し口１１より図示で垂直方向の空気流３１を噴出する。
ダクト２０は、図示しない映像投写装置の中にある発熱源である光学部品６０（一点鎖線で示す）を冷却するためのものである。ダクト２０は、ダクト上壁部２１とダクト下壁部２２とからなる略４角筒状をしており、ダクト上壁部２１には、噴出し口１１から遠ざかるに従い、順次、通風口２３、通風口２４及び通風口２５を設けてある。光学部品６０は、通風口２３、２４、２５に対向して配置されている。
なお、ファン１０の外直径は、略８０ｍｍであり、内幅Ｄ３は略２５ｍｍである。
また、ダクト２０においては、噴出し口１１の厚さＤ１は略３０ｍｍであり、幅Ｌ１は略２９ｍｍであり、噴出し口１１より長さＬ４（略２５ｍｍ）の位置から、図示下端から長さＬ５（略４６ｍｍ）まで広がるようになっており、図示下端の幅Ｌ２は略６５ｍｍである。ダクト２０の図示下端部の幅Ｄ２は略１８ｍｍである。ダクト２０の全長Ｌ３は略１２３ｍｍである。
通風口２３、２４、２５の開口の大きさは、それぞれ略、２８ｍｍ×６ｍｍ、４１ｍｍ×１０ｍｍ、４６ｍｍ×１３ｍｍである。

通風口２３は、空気流３１に対し略４５度をなす上記ダクト上壁部２1の斜面２６上に開口している。
空気流３１は、ダクト２０内を進むと、まず、空気流３３と空気流３２に分かれる。
空気流３３は、通風口２３を通過すると、前通風口２３を形成する部材であるガイド板２９に導かれ、部屋２３２を通って、部屋２３２に設けられたＲ斜面部２３３で方向を９０度変換されて（図示で水平方向）、開口部４１より噴出される。

一方、空気流３２は、斜面２６に沿ってダクト２０の図示下方に進み、ダクト２０の中央部に設けた仕切り板２７により、空気流３２ａと空気流３２ｂに分かれる。仕切り板２７は空気流３２ｂを通風口２５に、空気流３２ａを通風口２４にそれぞれ導くように配置されている。
空気流３２ｂは、通風口２５の根元に設けられたＲ傾斜面２８によって、略９０度方向が曲げられ、空気流３４となって通風口２５より噴出する。
空気流３２ａは、通風口２４の根元に設けられた図示しないＲ傾斜面によって、略９０度方向が曲げられ、空気流３５となって噴出する。

ダクト２０から噴出した空気流３３、３４、３５は光学部品６０の表面に沿って流れ、光学部品を冷却する。光学部品６０は、例えば、４個の偏光ビームスプリッタ６２と偏光ビームスプリッタ６２の所定の面に配置された液晶表示素子６１より構成される。なお、同図においては、映像投写装置の光学部品６０以外は、その表示を省略してある。

斜面２６上に設けられた通風口２３には、第１噴流音低減要素３０を設けてある。
図２により、第１噴流音低減要素３０について、説明する。
図２において、図２の（Ａ）は、第１噴流音低減装置３０をダクト上壁部２１の内側２１ａより見た図であり、図２の（Ｂ）は、図２の（Ａ）に示すＺ−Ｚ’断面図を示し、図２の（Ｃ）は、図２の（Ａ）に示すＹ−Ｙ’断面図を示す。

図２の（Ａ）、図２の（Ｂ）及び図２の（Ｃ）に示すように、第１噴流音低減要素３０は、ダクト上側部２１の斜面２６に設けられた通風口２３の内側２１ａに、通風口２３を取り囲む形状で設けてある。通風口２３は、長方形状であり、その短辺が空気流３３の方向と垂直になるように配置してあり、長辺は空気流３３の方向に対して約４５度の傾斜をなして配置してある。

第１噴流音低減要素３０は、通風口２３の２つの長辺に沿って設けられた斜面２３６と斜面２３５より形成される断面形状が山形の山形部と、図示下方の短辺（部屋２３２の開口部４１に近い方）に形成された斜面２３６と斜面２３５より形成された断面形状が山形の山形部とから構成されている。斜面２３６は通風口２３と斜面２６とが交差接するところより外側に滑らかに立ち上がっており、斜面２３５は斜面２３６の頂上から滑らかに外側に下降して、斜面２６に達している。通風口２３の２つの長辺に沿った斜面２３６上には、周期的に整流突起２３７を設けてある（斜線部で示す）。

この整流突起２３７を図３を参照して説明する。
図３の（Ａ）は、通風口２３の外周に設けられた第１噴流音低減装置３０の平面図であり、図３の（Ｂ）は、その断面図を示す。
図３の（Ａ）及び図３の（Ｂ）に示すように、整流突起２３７は、斜面２３６に沿って形成されてあり、巾ｗが１．５ｍｍであり、その取り付け間隔ｐは１．８乃至２ｍｍであり、高さは０．２ｍｍである。斜面２３５と斜面２３６とが形成する断面が山形状の山の高さｈは、１．２ｍｍ程度であり、斜面２３５の斜面２６への投影Ａと略等しくしてある。山の断面幅Ｂは、山の高さｈの約３倍としてある。突起２３７の辺と通風口２３の長辺との成す角度は３０度から６０度としてある。通風口２３の左右に設ける斜面２３６上の突起は、対称となるように構成してある。

次に、第１噴流音低減要素３０の作用について説明をする。
図１を参照して、噴流発生装置１０からの空気流３１の噴流が、噴出し口１１からダクト２０に入り、その一部が空気流３３の噴流となって通風口２３に流入する際、第１噴流音低減要素３０に到達すると、コアンダ効果により、第１噴流音低減要素３０の斜面２３５に沿って上昇し、その後斜面２３６に沿って通風口２３へと流れていく。斜面２３６には、空気流３３の噴流を通風口２３の噴流方向と同じ方向に導く整流突起２３７が設けてある。整流突起２３７には、空気流などの流体が渦や乱流を生じにくくする作用がありその作用を角運動量保存の法則で積極的に利用することにより、通気口に流入する噴流の圧力変動を減少させることが出来、その結果、噴流音の発生を抑制することが出来る。

つぎに、ダクト上側部２１の通風口２３の後方外側に設けた第２噴流音低減要素４０について、上述の図２を参照して説明する。
通風口２３を直進通過した空気流３３の噴流は通風口２３の後方部（同図において、下側方向）に設けた部屋２３２まで進み、部屋２３２に一体で設けてあるＲ傾斜面２３３に沿ってほぼ直角方向に流路が曲げられる。その結果、直進してきた噴流が垂直に曲げられことによる急激な圧力変化と剥離が生じ、それに伴い噴流騒音が発生することが知られた。

この噴流騒音を防止するために、部屋２３２を隔壁部材（第２噴流音低減要素）４０により分割して、空気流３３を２分して開口部４１より、流出させる。このように、開口部４１を有する部屋２３２を２室にすることで、開口部４１から噴出する二つの噴流の波面に位相差を生じさることにより干渉が起こり、互いに騒音を打ち消しあって結果として騒音の減少を図る。

次に、第３噴流音低減要素（緩和部材）５０について、図１及び図４を参照して説明する。
なお、図４の（Ａ）は、第３噴流音低減要素５０の断面図であり、図４の（Ｂ）は、第３噴流音低減要素５０の平面図である。
図１に示すように、第１噴流音低減要素３０を構成してあるダクト上壁部２１の斜面２６の延長面３８とダクト下壁部２２の内面とが交わる位置より少しばかり噴流発生装置１０側に第３噴流音低減要素（以下、緩和部材ともいう）５０を配置してある。空気流３１から分離した空気流３２は、斜面２６に沿って、図示下方に流れる。この方向に、第３噴流音低減要素である緩和部材５０を設けたものである。

図４に示すように、緩和部材５０は、空気流３２の噴流と接する表面を滑らかな半円型の曲面を持った突形状にして形成してあり、その高さＨは略４ｍｍであり、その幅Ｗは略３Ｈとしてある。（緩和部材５０の幅方向と空気流３２の方向とは一致させてある。）緩和部材５０は空気流３２の方向と略９０度となる様に構成してある。

次に、第３噴流音低減要素５０の作用について説明する。
ダクト上壁面２１の斜面２６により斜め下方に曲げられた空気流３２の噴流は斜面２６に沿って流れる。第３噴流音低減要素５０がない場合、空気流３２はダクト下壁面２２の内面に衝突して大きく変形加速されることになり、大きな圧力変動を生じる。圧力変動の発生が噴流音発生の原因となる。本実施例においては、第３噴流音低減要素５０を鈍頭にし表面を滑らかにして流れの剥離を低減する形状に形成してあるので、空気抵抗を低減するとともに渦の急激な加速度運動をなくすることが可能とり、従って噴流音発生の低減を図れることになる。

本実施例で説明した第１乃至第３噴流音低減要素３０、４０、５０を備えた冷却装置によれば、波面の位相差による干渉効果を利用した騒音の減少、コアンダ効果を利用した噴流の剥離防止、急激な圧力変動の減少作用により、噴流の剥離及び圧力変動が原因で発生する騒音を減少させる効果がある。音圧測定器により、冷却装置を備えた映像投写装置の外部の騒音を測定したところ、６０．６ｄＢであり、第１乃至第３噴流音低減要素を装着しない場合は、騒音は６３．３ｄＢであり、２．７ｄＢの改善があった。第１噴流音低減要素３０により１．４ｄＢ、第２噴流音低減要素４０により０．４ｄＢ、第３噴流音低減要素により０．９ｄＢの改善がそれぞれ得られた。
本実施例によれば、騒音防止のために別部品を取付けたり、特別な工夫を加えることなく、例えばモールド部品でダクトを形成するような場合、金型に上記形状を彫り込むことで簡単に噴流音低減要素や隔壁を形成できるので、簡単な構成で安価に噴流音を効果的に低減できる。
第１乃至第３噴流音低減要素の作用効果についてさらに、詳しく説明すると、次のとおりである。

亜音速流域における空力騒音は物体表面に誘起される圧力変動によってひき起こされる。空力騒音低減のためには物体表面の渦度を低減すればよい。
第１噴流音低減要素３０によれば、斜面に設けた通風口の周囲３方向に略山形形状を設け、且つ内周側斜面に気体の通風口流入方向に平行となる様に平面視が四角形の突起を設けてあるので、このように構成された噴流音低減要素では、平面から直角に落ち込んだエッジに対し、上記山形形状の斜面に沿って噴流がコアンダ効果により斜面上に設けた通気口に流れ込み、剥がれによって騒音が生じる領域でも、表面に沿って空気が流れるため、物体表面に誘起される圧力変動が少なくなり、従って物体表面の渦度が低減し騒音の発生が減少する。また上記山形形状の内周側に設けた突起で気流を通気口の流入方向へ導く様に、つまり、斜面上に整流体（整流突起）が突設されており、噴流が渦や乱流等を生じにくくなり、同様に圧力変動が減少するため、騒音の減少に繋がる。

また、第２噴流音低減要素４０によれば、通風口の排出側終端部の中心部に隔壁を設け、２部屋に仕切ったことで、つまり、２つの部屋で生じた発生音の波の位相のズレによる干渉効果により騒音が減少するものと考えられる。

また、第３噴流音低減要素５０によれば、上記斜面で下方向に曲げられた噴流は斜面に沿って直進し、ダクト下壁部の内面の平面に衝突し、急激な圧力変動が生じ、圧力変動によって引き起こされる空力騒音が発生することになるのであるが、上記斜面の略延長線とダクト下側部との交差位置に、表面が滑らかな、断面が半円状の曲面を設けたことで、噴流はそのコアンダ効果により曲面の表面に沿って流れる為、急激な圧力変動が減少され、物体表面に誘起される圧力変動が少なくなり圧力変動によって引き起こされる空力騒音騒音が減少すると考えられる。
なお、本実施例においては、上記３箇所について説明したが、これに限らず噴流が流れている場所には、適宜応用することが出来ることはいうまでもない。

本発明の映像投写装置用冷却装置の実施例を示す構成図である。 本発明の映像投写装置用冷却装置における第１及び第２噴流音低減要素を示す構成図である。 第１噴流音低減要素を示す図である。 第３噴流音低減要素を示す図である。

符号の説明

１…冷却装置、１０…噴流発生装置、１１…噴出し口、１２…ファン、２０…ダクト、２１…ダクト上壁部、２１ａ…内側、２２…ダクト下壁部、２３…通風口、２４…通風口、２５…通風口、２６…斜面、２７…仕切り板、２８…Ｒ傾斜面、２９…ガイド板、３０…第１噴流音低減要素、３１、３２，３３、３４、３５…空気流、３８…延長軸、４０…隔壁部材（第２噴流音低減要素）、４１…開口部、５０…緩和部材（第３噴流音低減要素）、６０…光学部品、６１…液晶表示素子、６２…偏光ビームスプリッタ、２３２…部屋、２３３…Ｒ傾斜面、２３５…斜面、２３６…斜面、２３７…整流突起。

Claims (1)

1. 空気流を発生させるファンと、前記ファンにより発生した前記空気を流入する空気流入口と前記空気流を排出する排出口を備えた冷却筐体と、からなり、前記排出口から排出する前記空気流により映像投写装置が発生する熱を空冷する際の騒音を低減する映像投写装置用冷却装置において、
   前記冷却筐体は、
   両側部に複数の山型形状部を、中央部に開口部を有した部材からなり、前記部材が前記空気の流れる方向に平行な一方の側壁に対して斜めに傾けられて固定された前記開口部より大きい開口部を有するガイド板上に支持された第１噴流音低減手段と、
   前記ガイド板下部に設けられ、前記空気流入口を有した複数の空間を備えた部材からなる第２噴流音低減手段と、
   前記一方の側駅に対向する他方の側壁に設けられた半球状の部材からなる第３噴流音低減手段と、
   を有することを特徴とする映像投写装置用冷却装置。
   
   

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