JP2006227087A - 光源ランプ付き機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 騒音が発生しない光源ランプ付き機器を提供すること。
【解決手段】 筐体１１の内部に光源ランプ１２が設置されたプロジェクター装置１０の筐体１１の上面に、筐体１１の熱を外部に放出するための放熱フィン１５を設けるとともに、光源ランプ１２と筐体１１との間をヒートパイプ１４で接続した。また、光源ランプ１２の外周部を構成するリフレクタ１２ａを、熱膨張率が２×１０^-6〜１０×１０^-6／℃の金属材料で構成した。さらに、筐体１１およびヒートパイプ１４の一部を、アルミニウムで構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源ランプおよび光源ランプが発生する熱を外部に放出するためのヒートシンク部を備えた光源ランプ付き機器に関する。

従来から、プロジェクター装置のように光源ランプを備えた光源ランプ付き機器が用いられている。このような光源ランプ付き機器では、光源ランプが高熱を発生するため、冷却ファンを設けて冷却ファンの風で光源ランプを冷却することにより、光源ランプ付き機器を正常に作動させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３１８４２８号公報

しかしながら、前述した冷却ファンを備えた光源ランプ付き機器では、冷却ファンの作動によって騒音が発生するという問題がある。特に、プロジェクター装置のように光源ランプの光が外部に漏れないようにするために、光源ランプをカートリッジで囲んだ状態で設置した光源ランプ付き機器の場合には、光源ランプの温度上昇が大きくなるため、冷却ファンを高速回転させて冷却効果を大きくする必要が生じる。この結果、冷却ファンがさらに大きな騒音を発生するという問題が生じる。

本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、騒音が発生しない光源ランプ付き機器を提供することである。

前述した目的を達成するため、本発明に係る光源ランプ付き機器の構成上の特徴は、筐体の内部に光源ランプが設置された光源ランプ付き機器であって、筐体に、筐体内の熱を外部に放出するためのヒートシンク部を設けて、光源ランプが発生する熱を、ヒートシンク部を介して外部に放出することにある。

この場合のヒートシンク部は、板状体と板状体の表面に形成されたフィンとで構成される部材や熱伝導性や熱輸送性に優れた部材等で構成することができる。また、筐体におけるヒートシンク部が設けられる部分は、筐体の上面、下面および側面のどの面でもよいし、筐体を構成する各面の内面、外面および内部等のどの部分でもよい。また、筐体の一部または全部をヒートシンク部で構成することもできる。ヒートシンク部を筐体の内面に設けた場合には、ヒートシンク部は、光源ランプが発生した熱を吸収してその熱を筐体に伝達し、その熱は筐体から外部に放出される。

また、ヒートシンク部を筐体の外面に設けた場合には、ヒートシンク部は、光源ランプが発生した熱を吸収した筐体の熱を吸収してその熱を外部に放出する。さらに、ヒートシンク部を筐体の内部に設けたり、筐体の一部または全部をヒートシンク部で構成したりした場合には、ヒートシンク部は、直接または筐体の所定の部分を介して、光源ランプが発生した熱を吸収して、その熱を直接または筐体の所定の部分を介して外部に放出する。これによると、光源ランプおよび筐体内部の効果的な冷却が可能になるため光源ランプを冷却するための冷却ファンが不要になる。この結果、騒音の発生がなく、静かに作動する光源ランプ付き機器が得られる。

本発明に係る光源ランプ付き機器の他の構成上の特徴は、光源ランプと筐体との間を、熱輸送部材で接続したことにある。また、この場合、熱輸送部材をパイプ状の部材で構成することができる。この場合のパイプ状の熱輸送部材としては、棒状のヒートパイプや、パイプ状の細管がジグザグ状に配置されて全体形状が箱状に形成された蛇行細管型ヒートパイプ等のヒートパイプを用いることができる。

これによると、単位断面積当たりの熱輸送量が大きくなるため、光源ランプから発生する熱は、効率よく熱輸送部材を介して筐体に伝達されていき、筐体に設けられたヒートシンク部を介して外部に放出される。このため、ヒートシンク部等による冷却効果が大幅に向上する。また、熱輸送部材を構成するパイプ状の部材以外のものとしては、ブロック状の部材や線材等を使用することができる。これによると、熱輸送部材を安価に作製できるとともに、断面積を大きくすることができるため、熱輸送量を大きくすることができる。また、取り付け姿勢の自由度が増すようになる。

本発明に係る光源ランプ付き機器のさらに他の構成上の特徴は、対向させて配置した一対の絶縁体における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面を接合させて構成したペルチェ素子の一方の面を、光源ランプの外周部を構成するリフレクタに、直接または受熱部材を介して接合し、ペルチェ素子の他方の面を、熱輸送部材を介してヒートシンク部に接続したことにある。

ペルチェ素子は、熱電気変換を行うことにより一方の面から吸熱し他方の面から放熱する特性を備えており、このペルチェ素子の吸熱側の面を光源ランプ側にして、光源ランプを冷却することにより、さらに大きな冷却効果が生じる。また、ペルチェ素子の放熱側には、熱輸送部材が設けられ、この熱輸送部材を介して熱が筐体に伝導されるため、さらに大きな冷却効果が得られる。また、ペルチェ素子とリフレクタとの間に受熱部材を設けることにより、ペルチェ素子とリフレクタとの間に隙間をなくすことができる。これによって、光源ランプからペルチェ素子への熱伝導がより効率よく行える。この受熱部材を用いる場合には、受熱部材を構成する材料として、熱伝導率が大きく加工しやすい材料を用いることが好ましい。

本発明に係る光源ランプ付き機器のさらに他の構成上の特徴は、リフレクタを、熱膨張率が２×１０^-6〜１０×１０^-6／℃の材料で構成したことにある。これによると、リフレクタの膨張収縮と、ランプバルブや、ペルチェ素子または受熱部材の膨張収縮との差が小さくなるため、ランプバルブとの接合部や、ペルチェ素子または受熱部材との接合部にひずみが生じにくくなる。この結果、光源ランプが破損し易くなったり、冷却効果が低下したりすることを防止できる。この場合のリフレクタを構成する材料としては、インバーやコバール等の金属、セラミック、ガラスなどの材料を用いることが好ましい。

本発明に係る光源ランプ付き機器のさらに他の構成上の特徴は、熱輸送部材およびヒートシンク部の少なくとも一方を、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムおよびマグネシウム合金のうちのいずれかの材料、またはこれらの材料のうちの任意の材料を組み合わせた材料で構成したことにある。これによると、光源ランプ付き機器の軽量化が可能になる。

本発明に係る光源ランプ付き機器のさらに他の構成上の特徴は、光源ランプを、熱輸送部材を含む熱伝導性固体部材を介して筐体に接続したことにある。この場合の熱伝導固体部材を構成する部材としては、熱輸送部材の外、受熱部材やペルチェ素子が含まれ、受熱部材やペルチェ素子を用いない場合には、熱輸送部材だけで構成される。また、光源ランプと筐体との間に、その他の固体部材を設置する場合には、その固体部材も含まれる。これによると、光源ランプが発生する熱を効率よく筐体側に伝導させることができる。例えば、光源ランプを冷却するための冷却ファンを用いた場合には、光源ランプと冷却ファンとの間に他の部材が配置されていると送風の妨げになって冷却効果が低下するが、このように、固体からなる熱伝導性固体部材を介して熱を伝導させることにより、各部材の配置に自由度が増すようになる。

本発明に係る光源ランプ付き機器のさらに他の構成上の特徴は、筐体の少なくとも一部をパイプ状の熱輸送部材からなる筐体構成冷却部材で構成するとともに、筐体構成冷却部材でヒートシンク部の少なくとも一部を構成したことにある。この場合、筐体の全面を筐体構成冷却部材で構成してもよいし、筐体の一部だけを筐体構成冷却部材で構成してもよい。これによると、筐体自体を構成する筐体構成冷却部材でヒートシンク部が構成されるため、光源ランプ付き機器を構成する部材点数が減少し、構造が簡単になる。また、冷却効果もさらに増大する。

本発明に係る光源ランプ付き機器のさらに他の構成上の特徴は、光源ランプが箱状のカートリッジによって囲まれた状態で設置されていることにある。このカートリッジは、光源ランプの前面以外の部分を遮光できるように構成することが好ましい。これによると、光源ランプから発射され、前方以外の方向に散乱する光をカートリッジで遮蔽できるため、遮蔽性の優れた光源ランプ付き機器を得ることができる。

本発明に係る光源ランプ付き機器のさらに他の構成上の特徴は、光源ランプ付き機器がプロジェクター装置であることにある。これによると、光源ランプを冷却するための冷却ファンが備わってなく、冷却ファンの作動による騒音の発生がない静かなプロジェクター装置が得られる。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る光源付き機器の各実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光源ランプ付き機器としてのプロジェクター装置１０を示しており、図２はその概略構成図を示している。このプロジェクター装置１０では、アルミニウムからなる箱状の筐体１１の内部に、光源ランプ１２が前方（図１における右方向）に向けて設置されている。そして、光源ランプ１２の上面に受熱部材１３が取り付けられ、受熱部材１３の上面と筐体１１の上面部１１ａの内面との間にヒートパイプ１４が取り付けられている。

光源ランプ１２の外周部を構成するリフレクタ１２ａは、図３に示したように構成されている。このリフレクタ１２ａは、正面（図示せず）に円形の開口部が形成され、側面（周面）が後端部に近づくにしたがって細くなり後端部が閉塞された略ドーム状に形成されている。また、このリフレクタ１２ａは、インバーからなる金属材料で構成されており、内面が鏡面に形成されている。

また、このリフレクタ１２ａを構成するインバーの熱膨張率は、２×１０^-6〜１０×１０^-6／℃である。そして、リフレクタ１２ａの正面の開口部には透明のガラス１２ｂが設けられ、リフレクタ１２ａの内部における中央奥端部には光源１２ｃが設けられている。光源１２ｃは、高圧水銀ランプからなり、点灯時には内部圧力が２００気圧程度になり温度は１０００℃程度に上昇する。また、その際、リフレクタ１２ａの温度は、３００℃以上に上昇する。

受熱部材１３は、上面が平面状に形成され、下面がリフレクタ１２ａの表面に沿った曲面に形成された銅タングステン製のブロック体で構成されている。この受熱部材１３を構成する銅タングステンは高熱伝導率を備えており、光源ランプ１２の放熱の多くをヒートパイプ１４に伝導することができる。ヒートパイプ１４は、両端側部分が水平方向を向くように下端部と上端部が屈曲したパイプ状に形成され、図４に示したように、アルミニウムからなるパイプ状のコンテナ１９ａの内周面に、パイプ状のメッシュウイック１９ｂを取り付けて構成されている。

また、このヒートパイプ１４内には、作動液（図示せず）が密閉状態で収容されており、ヒートパイプ１４の一端部（光源ランプ１２側の端部）の温度が吸熱により上昇すると、作動液は蒸発する。そして、作動液は蒸気となってヒートパイプ１４の内部空間を通ってヒートパイプ１４の他端部（上部側の端部）に移動する。ヒートパイプ１４の他端部に移動した蒸気は、ヒートパイプ１４の他端部の放熱に伴って液化し、メッシュウイック１９ｂ内に浸入する。

そして、作動液は、メッシュウイック１９ｂ内を通ってヒートパイプ１４の一端部に移動する。この作動液の移動が繰り返し行われ、これによって、ヒートパイプ１４の一端部から他端部に熱が伝導されていく構成になっている。そして、ヒートパイプ１４の他端部に伝導された熱は、筐体１１の上面部１１ａに伝わっていく。また、筐体１１の上面部１１ａの上面には、複数の放熱フィン１５が形成されており、筐体１１に伝わった熱は、この放熱フィン１５によって効率よく外部に放出される。この放熱フィン１５と上面部１１ａとで本発明に係るヒートシンク部が構成される。また、受熱部材１３、ヒートパイプ１４で本発明に係る熱伝導性固体部材が構成される。

また、筐体１１の正面部１１ｂにおける下部側部分には、開口部が設けられその開口部にレンズ１６が取り付けられている。このレンズ１６は、光軸が水平方向に延び、かつその光軸と光源ランプ１２の光軸とが同軸になるように設置されている。また、筐体１１の所定部分には、図２に示したように、筐体１１内に外気を通過させるための通気孔１１ｃが形成されている。そして、筐体１１の外部におけるレンズ１６から所定間隔を保った位置に投影用のスクリーン１７が設置されている。

また、本実施形態に係るプロジェクター装置１０は、前述した装置や部材の外に、プロジェクター装置１０が備える各装置に電力を供給するための電源装置、各種のスイッチや操作ボタン、外部のパソコン等の装置から画像データ、音声データ等を入力したり、他の装置に出力したりするための入出力端子等を備えている。さらに、プロジェクター装置１０が備える各装置を電気的に接続する電子回路基板や、プロジェクター装置１０に供給される電力に関係なく光源ランプ１２に一定の電力を供給するバラストユニットなども備えている。

このように構成されたプロジェクター装置１０を作動させる際には、まず、入出力端子にパソコン等の配線コードを接続してプロジェクター装置１０にデータの入出力ができる状態にする。そして、スイッチをオン状態にするとともに所定の操作ボタンを操作する。これによって、光源ランプ１２が発光して、レンズ１６を介してスクリーン１７に所定の画像が映し出される。

この場合、光源ランプ１２の発光による放熱によって、光源ランプ１２の温度は上昇するが、その熱は、受熱部材１３に吸収されたのちにヒートパイプ１４を介して筐体１１に伝導される。そして、その熱は、筐体１１に形成された放熱フィン１５から外部に放出される。また、受熱部材１３に吸収されず、筐体１１内に放熱された熱は、筐体１１に吸収され、放熱フィン１５から外部に放出される。このため、光源ランプ１２および筐体１１内の温度は適正温度に維持され、プロジェクター装置１０は適正な状態での作動を維持することができる。

このように、本実施形態に係るプロジェクター装置１０では、ヒートパイプ１４や放熱フィン１５によって、光源ランプ１２や筐体１１内の温度上昇を防止できるため、光源ランプ１２を冷却するための冷却ファンが設けられていない。このため、プロジェクター装置１０は、騒音を発生することなく、静かな状態で作動することができる。また、光源ランプ１２と筐体１１との間を、熱伝導性の高いヒートパイプ１４で接続したため、光源ランプ１２から発生される熱を、効率よく筐体１１に伝導させ、筐体１１に設けられた放熱フィン１５から外部に放出することができる。

さらに、リフレクタ１２ａを、熱膨張率が２×１０^-6〜１０×１０^-6／℃のインバーで構成したため、リフレクタ１２ａと光源１２ｃとの接合部や、リフレクタ１２ａと受熱部材１３との接合部にひずみが生じにくくなる。この結果、光源ランプ１２が破損し易くなったり、冷却効果が低下したりすることを防止できる。また、受熱部材１３を精度よく加工して、リフレクタ１２ａとヒートパイプ１４に密着させることにより、光源ランプ１２からヒートパイプ１４への熱伝導性をさらに良好にすることができる。さらに、筐体１１およびヒートパイプ１４のコンテナ１９ａが、アルミニウムで構成されているため、プロジェクター装置１０が軽量になる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る光源ランプ付き機器としてのプロジェクター装置１０ａの概略構成図を示している。このプロジェクター装置１０ａでは、筐体１１の上面部１１ａの下面（内面）に、複数の吸熱フィン１５ａが形成されている。また、図６に示したように、光源ランプ１２とヒートパイプ１４ａとの間に受熱部材は設けられてなく、ヒートパイプ１４ａの下端側部分は、直接光源ランプ１２の外周面に沿って所定の長さだけ接触した状態で光源ランプ１２に接続されている。このプロジェクター装置１０ａにおけるそれ以外の部分の構成については、前述したプロジェクター装置１０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。

このように構成したため、筐体１１内の空間部の熱が吸熱フィン１５ａによって吸収され、吸熱フィン１５ａが吸収した熱は、筐体１１の上面部１１ａから放熱フィン１５を通って外部に放出される。このため、筐体１１内の熱の吸収とその熱の外部への放出が効果的に行われ、さらに冷却効果が増すようになる。また、ヒートパイプ１４ａは、受熱部材を介さず、直接光源ランプ１２に接続されているため、ヒートパイプ１４ａが光源ランプ１２から吸収する熱の吸収率も大きくなる。このプロジェクター装置１０ａのそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０と同様である。

（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態に係る光源ランプ付き機器としてのプロジェクター装置１０ｂの概略構成図を示している。このプロジェクター装置１０ｂでは、筐体１１の上面部１１ａだけでなく、側面部１１ｄの外面にも、複数の放熱フィン１５ｂが形成されている。また、図８に示したように、光源ランプ１２とヒートパイプ１４ｂとの間に受熱部材は設けられてなく、ヒートパイプ１４ｂの下端部は、直接光源ランプ１２の表面に接続されている。

そして、光源ランプ１２の周囲は、前面が透光面に形成された箱形の遮光用カートリッジ１８で囲まれている。このカートリッジ１８は、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエンスチレン）樹脂で構成されており、上面にヒートパイプ１４ｂを通すための挿通穴１８ａが形成され、後面に光源ランプ１２の光源１２ｃの後端部を通すための挿通穴１８ｂが形成されている。そして、挿通穴１８ａにヒートパイプ１４ｂを通すとともに、挿通穴１８ｂに光源１２ｃの後端部を通した状態で、カートリッジ１８内は密閉されている。このプロジェクター装置１０ｂにおけるそれ以外の部分の構成については、前述したプロジェクター装置１０，１０ａと同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。

このように構成したため、光源ランプ１２から発生する熱の大部分は、カートリッジ１８内に閉じ込められ、その熱はヒートパイプ１４ｂを介して、筐体１１に伝導される。そして、筐体１１を構成する各壁部や放熱フィン１５，１５ｂから外部に放出される。この場合、筐体１１内の空間部の温度も多少上昇するが、筐体１１内の熱は筐体１１の各壁面部に吸収され、筐体１１の壁面部が吸収した熱は、放熱フィン１５，１５ｂを通って外部に放出される。このようにカートリッジ１８を設けることによって、遮光性に優れたプロジェクター装置が得られるとともに、その冷却効果がさらに増すようになる。このプロジェクター装置１０ｂのそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０，１０ａと同様である。

（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態に係る光源ランプ付き機器としてのプロジェクター装置２０の概略構成図を示している。このプロジェクター装置２０では、筐体２１の上面部が、全体形状が箱形に形成されたヒートパイプ２１ａで構成されている。このヒートパイプ２１ａは、前述したヒートパイプ１４等と同じ原理を利用したもので、図１０に示したように構成されている。すなわち、このヒートパイプ２１ａでは、パイプ状のコンテナ２２が一方側と他方側との間をジグザク状に延びるように形成され、その両端部が一方側で連結されたループを構成している。

また、コンテナ２２内には、熱吸収することにより蒸発し、放熱することにより液化する作動液が、液相部分と気相部分とが混合した状態で収容されている。そして、コンテナ２２の一方側部分２２ａに熱吸収することにより作動液を蒸発させる蒸発部２３が形成されている。また、コンテナ２２の複数の他方側部分２２ｂに掛け渡された状態で、熱放出することにより作動液を液化させる凝縮部２４が形成されている。この場合、作動液の気相部分は、矢印ａ，ｂで示した方向に移動し、矢印ａで示した蒸発部２３側から凝縮部２４側に移動する際には気相部分の合計体積は大きくなり、矢印ｂで示した凝縮部２４側から蒸発部２３側に移動する際には気相部分の合計体積は小さくなる。

また、作動液の液相部分は、コンテナ２２の各部分で、蒸発部２３側と凝縮部２４側との間で振動するように往復移動する。この間の作動液の気相部分と液相部分との移動によって、コンテナ２２の蒸発部２３側から凝縮部２４側に熱が伝導される。また、光源ランプ１２と筐体２１とを接続するヒートパイプ２５は屈曲しない真っ直ぐなパイプ状に形成されて、上端部がヒートパイプ２１ａに接続されている。このプロジェクター装置２０におけるそれ以外の部分の構成については、前述したプロジェクター装置１０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。

このように構成したため、光源ランプ１２から発生する熱は、受熱部材１３およびヒートパイプ２５を介して、ヒートパイプ２１ａに伝導される。そして、ヒートパイプ２１ａから筐体１１や放熱フィン１５を介して外部に放出される。この場合、筐体１１内の空間部に溜まった熱もヒートパイプ２１ａに吸収され、ヒートパイプ２１ａから筐体１１や放熱フィン１５を介して外部に放出される。このように、筐体２１の上面部をヒートパイプ２１ａで構成することによって、大きな冷却効果を得ることができる。このプロジェクター装置２０のそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０と同様である。

（第５実施形態）
図１１は、本発明の第５実施形態に係る光源ランプ付き機器としてのプロジェクター装置３０の概略構成図を示している。このプロジェクター装置３０では、筐体３１の内部における一方側部分に小型の送風ファン３２が設けられ、筐体３１の上面部３１ａにおける他端側部分に上下に貫通する挿通穴３１ｂが設けられている。そして、送風ファン３２と上面部３１ａの上面との間に筒状の導風路３３が設けられている。この導風路３３は、送風ファン３２から筐体３１内を他端側に向って延びたのちに、上方に延び挿通穴３１ｂを通過して上面部３１ａの上面に達している。

そして、導風路３３の上端開口３３ａは、筐体３１の一方側に向けられており、上面部３１ａの上面に形成された放熱フィン３５に、送風ファン３２から送られる風を吹き付けて冷却することができるように構成されている。このプロジェクター装置３０におけるそれ以外の部分の構成については、前述したプロジェクター装置１０と同一である。すなわち、図１１には示していないが、このプロジェクター装置３０には、光源ランプ１２やヒートパイプ１４等が備わっている。

このように構成したため、光源ランプ１２によって発生され、受熱部材１３およびヒートパイプ１４を介して、筐体３１に伝導された熱は、筐体３１の上面部３１ａから放熱フィン３５を介して外部に放出される。その際、放熱フィン３５は、送風ファン３２から導風路３３を通過して送られてくる風によって冷却されるため、より大きな放熱効果を奏するようになる。このため、プロジェクター装置３０は、大きな冷却効果を得ることができる。このプロジェクター装置３０のそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０と同様である。

（第６実施形態）
図１２は、本発明の第６実施形態に係る光源ランプ付き機器としてのプロジェクター装置３０ａの概略構成図を示している。このプロジェクター装置３０ａでは、筐体１１の内部における下部側部分に上方に向けて送風できる送風ファン３２ａが設けられている。このプロジェクター装置３０ａにおけるそれ以外の部分の構成については、前述したプロジェクター装置１０ａと同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。なお、図１２においても示していないが、プロジェクター装置３０ａには、光源ランプ１２やヒートパイプ１４ａ等が備わっている。

このように構成したため、光源ランプ１２によって発生され筐体１１内に溜まった熱は、吸熱フィン１５ａによって吸収され、吸熱フィン１５ａから筐体１１の上面部１１ａおよび放熱フィン１５を介して外部に放出される。その際、吸熱フィン１５ａは、送風ファン３２ａから送られてくる風によって冷却されるため、より大きな吸熱効果を奏するようになる。このため、プロジェクター装置３０ａは、大きな冷却効果を得ることができる。このプロジェクター装置３０ａのそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０ａと同様である。なお、送風ファン３２ａは、吸熱フィン１５ａに送風するために設けられたもので小型のファンで構成されている。

（第７実施形態）
図１３は、本発明の第７実施形態に係る光源ランプ付き機器としてのプロジェクター装置４０の概略構成図を示している。このプロジェクター装置４０では、筐体４１の上面部４１ａにおける一端側部分に上下に貫通する挿通穴４１ｂが形成され、その挿通穴４１ｂにヒートパイプ４４の上端部が固定されている。また、ヒートパイプ４４の下端部には、図３に示した光源ランプ１２等と同じ構造の光源ランプ４２等が取り付けられ、上面部４１ａの上面には、ヒートパイプ４４と連結された状態で水冷式のラジエター４３が取り付けられている。そして、筐体４１の側部における所定部分には、通気孔４１ｃが形成されている。

このように構成したため、光源ランプ４２によって発生された熱は、ヒートパイプ４４を介してラジエター４３に効率よく吸収される。また、筐体４１内の熱は、筐体４１の上面部４１ａを介してラジエター４３によって強制的に冷却される。このため、プロジェクター装置４０は、大きな冷却効果を得ることができる。このプロジェクター装置４０のそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０等と同様である。

（第８実施形態）
図１４は、本発明の第８実施形態に係る光源ランプ付き機器としてのプロジェクター装置４０ａの概略構成図を示している。このプロジェクター装置４０ａでは、筐体４１の上面部４１ａの上面でなく、下面部４１ｄの下面に水冷式のラジエター４３ａが取り付けられている。このプロジェクター装置４０ａのそれ以外の部分の構成については、前述したプロジェクター装置４０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。

このように構成したため、光源ランプ４２によって発生された熱は、ヒートパイプ４４を介して筐体４１の上面部４１ａに伝導され、筐体４１から外部に放出されるか、ラジエター４３ａに吸収される。この場合、筐体４１の上部と下部の両方で冷却が行われるため、プロジェクター装置４０ａは、大きな冷却効果を得ることができる。このプロジェクター装置４０ａのそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置４０と同様である。

（第９実施形態）
図１５は、本発明の第９実施形態に係る光源ランプ付き機器としてのプロジェクター装置が備える光源ランプ５２の連結構造を示している。このプロジェクター装置では、光源ランプ５２の上面に、前述した受熱部材１３と同様の受熱部材５３が取り付けられ、受熱部材５３の上面にペルチェ素子５５が取り付けられている。そして、ペルチェ素子５５の上面に、ヒートパイプ１４が接続されており、このプロジェクター装置は、ペルチェ素子５５を備えていること以外は、プロジェクター装置１０と同一の構成からなっている。

ペルチェ素子５５は、図１６および図１７に示したように、下基板５６ａと上基板５６ｂとからなる一対の絶縁基板を備えており、下基板５６ａの上面における所定部分に下部電極５７ａが一定間隔で形成され、上基板５６ｂの下面における所定部分に上部電極５７ｂが一定間隔で形成されている。そして、チップからなる熱電素子５８が、それぞれ下端面を下部電極５７ａにハンダ付けにより固定され、上端面を上部電極５７ｂにハンダ付けにより固定されて下基板５６ａと上基板５６ｂとを一体的に連結している。

下部電極５７ａと上部電極５７ｂとは、それぞれ熱電素子５８の略１個分の幅に等しい長さをずらして形成されている。上基板５６ｂの各上部電極５７ｂには、それぞれ２個の熱電素子５８の上端面が接合されており、下基板５６ａの下部電極５７ａには、１個の熱電素子５８の下端面だけが接合されるものと、２個の熱電素子５８の下端面が接合されるものとがある。そして、１個の熱電素子５８の下端面だけが接合される下部電極５７ａは下基板５６ａの一方側（図１７における後端部）の２箇所の角部に設けられ、その下部電極５７ａの一方の端部側には、リード線５９ａ，５９ｂが取り付けられ電源装置に接続可能になっている。

下基板５６ａおよび上基板５６ｂはアルミナからなる板で構成され、熱電素子５８は、直方体に形成されたビスマス・テルル系の合金からなるＰ型の素子とＮ型の素子とからなっている。また、この熱電素子５８は、下基板５６ａと上基板５６ｂとの間で下部電極５７ａおよび上部電極５７ｂを介して電気的に接続されている。このように構成されたペルチェ素子５５のリード線５９ａ，５９ｂを電源装置に接続して通電することにより、熱電素子５８の両端部間に温度差が生じて、下基板５６ａと上基板５６ｂとの一方の温度が高くなり、他方の温度が低くなる。

このペルチェ素子５５は、吸熱側（通電により低温になる側）を受熱部材５３に接面させ、放熱側（通電により高温になる側）をヒートパイプ１４に接面させた状態で取り付けられる。また、光源ランプ５２は、図３および図６に示した光源ランプ１２と同一構造であるため、図１５に示した各部分には、図３および図６の対応する部分と同一の符号を記している。

このように構成したため、このプロジェクター装置は、ヒートパイプ１４、筐体１１および放熱フィン１５による放熱効果に加えて、ペルチェ素子５５による冷却効果が得られるため、より大きな冷却効果を得ることができる。このペルチェ素子５５を備えたプロジェクター装置のそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０と同様である。

（第１０実施形態）
図１８は、本発明の第１０実施形態に係る光源ランプ付き機器としてのプロジェクター装置が備える光源ランプ５２ａの連結構造を示している。このプロジェクター装置では、光源ランプ５２ａの外周面に沿って、前述したペルチェ素子５５と同様のペルチェ素子５５ａが複数個取り付けられ、ペルチェ素子５５ａの表面に、ヒートパイプ１４ａの下部側部分が接続されている。このプロジェクター装置は、複数個のペルチェ素子５５ａを備えていること以外は、プロジェクター装置１０ａと同一の構成からなっている。したがって、同一部分に同一符号を記している。

このように、このプロジェクター装置では、ペルチェ素子５５ａが複数個設けられているため、さらに大きな冷却効果を得ることができる。このペルチェ素子５５ａを備えたプロジェクター装置のそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０ａと同様である。

（第１１実施形態）
図１９は、本発明の第１１実施形態に係る光源ランプ付き機器としてのプロジェクター装置が備える光源ランプ６２の連結構造を示している。このプロジェクター装置では、光源ランプ６２の上面に受熱部材６３が取り付けられ、受熱部材６３の上面に、ペルチェ素子５５と同様のペルチェ素子５５ｂが取り付けられ、さらにペルチェ素子５５ｂの上面に、ヒートパイプ１４ｂの下部側部分が接続されている。このプロジェクター装置は、ペルチェ素子５５ｂを備えていること以外は、プロジェクター装置１０ｂと同一の構成からなっている。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。

このように、このプロジェクター装置では、ペルチェ素子５５ｂが設けられているため、大きな冷却効果を得ることができる。また、光源ランプ６２とヒートパイプ１４ｂとの間に受熱部材６３を設けているため、光源ランプ６２とヒートパイプ１４ｂとの連結が容易になる。このペルチェ素子５５ｂを備えたプロジェクター装置のそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０ｂと同様である。

つぎに、冷却ファンを備え筐体からの放熱効果がない従来のプロジェクター装置を比較例１、冷却ファンを備えず、筐体にフィンが設けられてないプロジェクター装置を比較例２とし、冷却ファンを備えず、筐体にフィンが設けられたプロジェクター装置を実施例１、フィン冷却用の小型の冷却ファンを備えるとともに、筐体にフィンが設けられたプロジェクター装置を実施例２として、それぞれの比較例１，２および実施例１，２のプロジェクター装置の騒音レベルと筐体温度とを比較した。その比較テストの結果を、下記の表１に示した。

この比較テストでは、光源ランプとしては消費電力が１６０Ｗのランプを使用し、筐体の上面部のサイズは、２００ｍｍ×３００ｍｍで、フィンがある場合のフィンのサイズは、４０ｍｍ×９８ｍｍ×０．３ｍｍとした。その結果、表１に示したように、比較例１では、騒音レベルが３５ｄＢで、筐体温度が３５℃、比較例２では、騒音レベルが２４ｄＢで、筐体温度が８５℃であった。また、実施例１では、騒音レベルが２４ｄＢで、筐体温度が５２℃、実施例２では、騒音レベルが２６ｄＢで、筐体温度が４７℃であった。

一般に、このようなプロジェクター装置においては、騒音レベルを３０ｄＢ以下にすることが好ましく、より好ましくは２５ｄＢ以下にすることである。また、２０ｄＢ以下になると使用者は殆ど騒音を感じなくなる。これから判断すると、比較例２および実施例１，２のプロジェクター装置から発生する音は、使用者に不快感を与えることがない。また、筐体温度においては、比較例２のプロジェクター装置はかなり高温になったが、それ以外のプロジェクター装置は、それほど高温にならず、良好な結果が得られた。この結果から、フィンを備えた実施例１，２のプロジェクター装置が、騒音レベル、筐体温度ともに良好であることがわかる。

また、ペルチェ素子を備えたプロジェクター装置、ペルチェ素子は備えてなく冷却ファンを備えたプロジェクター装置、ペルチェ素子および冷却ファンの双方を備えていないプロジェクター装置を用いて、それらの稼動時間に対する光源ランプ（リフレクタ）の温度を比較した。その結果を、図２０に示した。図２０では、ペルチェ素子を備えたプロジェクター装置の結果を実線ｃ、冷却ファンを備えたプロジェクター装置の結果を破線ｄ、ペルチェ素子も冷却ファンも備えていないプロジェクター装置の結果を一点鎖線ｅで示している。

この結果、ペルチェ素子を備えたプロジェクター装置では、リフレクタの温度は、所定時間経過後に略３００℃に上昇し、その後はその温度に維持された。また、冷却ファンを備えたプロジェクター装置では、リフレクタの温度は、所定時間経過後に略３００℃に上昇し、その後は所定温度の幅で上下に変化していった。ペルチェ素子も冷却ファンも備えていないプロジェクター装置では、リフレクタの温度は、所定時間経過後に略４００℃に上昇し、その後はその温度に維持された。この結果から、ペルチェ素子を用いることにより、冷却効果が大幅に向上することがわかる。

また、本発明に係る光源ランプ付き機器は前述した各実施形態に限定するものでなく適宜変更して実施することが可能である。例えば、前述した第１〜第１１実施形態では、光源ランプ１２等と筐体１１等との間をヒートパイプ１４等で連結しているが、この光源ランプ１２等と筐体１１等との間を連結するためのヒートパイプ１４等は省略することができる。また、各プロジェクター装置１０等を構成するヒートパイプ１４、放熱フィン１５、送風ファン３２、ペルチェ素子５５等の各部材は、前述した実施形態の組み合わせに限るものでなく、各部材分をそれぞれ任意に組み合わせてプロジェクター装置を構成することができる。

さらに、前述した各実施形態では、熱輸送部材をヒートパイプ１４等で構成しているが、この熱輸送部材としてはパイプ状の部材以外のものを用いることもできる。その場合の熱輸送部材としては、銅、アルミニウム、鉄およびそれらを用いた合金等の金属やカーボン等からなるブロック状の部材や線材等を使用することができる。これによると、熱輸送部材を安価に作製できるとともに、断面積を大きくすることができるため、熱輸送量を大きくすることができる。また、取り付け姿勢の自由度が増すようになる。

さらに、プロジェクター装置における筐体や光源ランプ等の各部材を構成する材料や形状等についても、前述した実施形態に限らず適宜変更することができる。また、本発明の光源ランプ付き機器は、プロジェクター装置に限るものでなく、光源ランプを使用し発熱する装置であればどのようなものでもよい。例えば、野外照明、屋内照明、自動車、バイク等の光源ランプを備えた装置として使用することができる。

本発明の第１実施形態によるプロジェクター装置を示す概略構成図である。 図１に示したプロジェクター装置の要部を示す概略構成図である。 図１に示したプロジェクター装置が備える光源ランプとヒートパイプとの連結構造を示す断面図である。 図１に示したプロジェクター装置が備えるヒートパイプの内部を示す一部切欠き斜視図である。 本発明の第２実施形態によるプロジェクター装置の要部を示す概略構成図である。 図５に示したプロジェクター装置が備える光源ランプとヒートパイプとの連結構造を示す断面図である。 本発明の第３実施形態によるプロジェクター装置の要部を示す概略構成図である。 図７に示したプロジェクター装置が備える光源ランプとヒートパイプとの連結構造を示す断面図である。 本発明の第４実施形態によるプロジェクター装置の要部を示す概略構成図である。 図９に示したプロジェクター装置の筐体における上面部を構成するヒートパイプを示す平面図である。 本発明の第５実施形態によるプロジェクター装置の要部を示す概略構成図である。 本発明の第６実施形態によるプロジェクター装置の要部を示す概略構成図である。 本発明の第７実施形態によるプロジェクター装置の要部を示す概略構成図である。 本発明の第８実施形態によるプロジェクター装置の要部を示す概略構成図である。 本発明の第９実施形態によるプロジェクター装置が備える光源ランプとペルチェ素子との連結構造を示す断面図である。 ペルチェ素子を示す斜視図である。 ペルチェ素子を示す正面図である。 本発明の第１０実施形態によるプロジェクター装置が備える光源ランプとペルチェ素子との連結構造を示す断面図である。 本発明の第１１実施形態によるプロジェクター装置が備える光源ランプとヒートパイプとの連結構造を示す断面図である。 各プロジェクター装置における稼動時間に対する光源ランプの温度を比較した結果を示すグラフである。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ，２０，３０，３０ａ，４０，４０ａ…プロジェクター装置、１１，２１，３１，４１…筐体、１２，４２，５２，５２ａ，６２…光源ランプ、１２ａ…リフレクタ、１４，１４ａ，１４ｂ，２１ａ，２５，４４…ヒートパイプ、１５，１５ｂ，３５…放熱フィン、１５ａ…吸熱フィン、１８…カートリッジ、３２，３２ａ…送風ファン、４３，４３ａ…ラジエター、５５，５５ａ，５５ｂ…ペルチェ素子、５６ａ…下基板、５６ｂ…上基板、５７ａ…下部電極、５７ｂ…上部電極、５８…熱電素子。

Claims (10)

1. 筐体の内部に光源ランプが設置された光源ランプ付き機器であって、前記筐体に、前記筐体内の熱を外部に放出するためのヒートシンク部を設けて、前記光源ランプが発生する熱を、前記ヒートシンク部を介して外部に放出することを特徴とする光源ランプ付き機器。
2. 前記光源ランプと前記筐体との間を、熱輸送部材で接続した請求項１に記載の光源ランプ付き機器。
3. 前記熱輸送部材をパイプ状の部材で構成した請求項２に記載の光源ランプ付き機器。
4. 対向させて配置した一対の絶縁体における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、前記対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面を接合させて構成したペルチェ素子の一方の面を、前記光源ランプの外周部を構成するリフレクタに、直接または受熱部材を介して接合し、前記ペルチェ素子の他方の面を、前記熱輸送部材を介して前記ヒートシンク部に接続した請求項２または３に記載の光源ランプ付き機器。
5. 前記リフレクタを、熱膨張率が２×１０^-6〜１０×１０^-6／℃の材料で構成した請求項４に記載の光源ランプ付き機器。
6. 前記熱輸送部材および前記ヒートシンク部の少なくとも一方を、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムおよびマグネシウム合金のうちのいずれかの材料、またはこれらの材料のうちの任意の材料を組み合わせた材料で構成した請求項２ないし５のうちのいずれか一つに記載の光源ランプ付き機器。
7. 前記光源ランプを、前記熱輸送部材を含む熱伝導性固体部材を介して前記筐体に接続した請求項２ないし６のうちのいずれか一つに記載の光源ランプ付き機器。
8. 前記筐体の少なくとも一部をパイプ状の熱輸送部材からなる筐体構成冷却部材で構成するとともに、前記筐体構成冷却部材で前記ヒートシンク部の少なくとも一部を構成した請求項１ないし７のうちのいずれか一つに記載の光源ランプ付き機器。
9. 前記光源ランプが箱状のカートリッジによって囲まれた状態で設置されている請求項１ないし８のうちのいずれか一つに記載の光源ランプ付き機器。
10. 光源ランプ付き機器がプロジェクター装置である請求項１ないし９のうちのいずれか一つに記載の光源ランプ付き機器。
    

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