JP2006236983A - Light source cooling apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、たとえばプロジェクタ、リアプロジェクションテレビなどの光学装置に用いられる光源冷却装置に関する。 The present invention relates to a light source cooling device used in an optical device such as a projector or a rear projection television.
この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。 In this specification and claims, the term “aluminum” includes aluminum alloys in addition to pure aluminum.
プロジェクタ、リアプロジェクションテレビなどの光学装置においては、キセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプなどのランプと、ランプから発せられた光を反射するリフレクタからなる光源が用いられている。 In an optical apparatus such as a projector or a rear projection television, a light source including a lamp such as a xenon lamp, a metal halide lamp, and a high-pressure mercury lamp and a reflector that reflects light emitted from the lamp is used.
この種の光源においては、ランプおよびリフレクタの温度が上昇するので、従来、強制冷却用ファンによりリフレクタを冷却し、光源周辺の温度上昇を抑制するようになっていた。 In this type of light source, the temperature of the lamp and the reflector rises. Conventionally, the reflector is cooled by a forced cooling fan to suppress the temperature rise around the light source.
しかしながら、強制冷却用ファンによる騒音が大きくなり、ホームシアター用プロジェクタやリアプロジェクションテレビのように静粛性が求められる光学装置においては、適していない。 However, the noise caused by the forced cooling fan increases, and it is not suitable for an optical apparatus that requires quietness such as a home theater projector or a rear projection television.
そこで、強制冷却用ファンを用いない光源冷却装置として、ランプおよびリフレクタからなる光源と、リフレクタの外面に一体に形成された放熱フィンとを備えており、リフレクタが熱伝導性を有するアルミニウムまたはグラファイトにより形成され、リフレクタの反射面にセラミックコーティングが施されるとともに、セラミックコーティングの表面に多重干渉膜が形成されたものが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１記載の光源冷却装置においては、リフレクタが光の可視光を反射するとともに放射赤外線を透過させることにより、リフレクタの発熱量を低減し、この熱を空気の自然対流により放熱フィンから放熱するようになされている。
Therefore, as a light source cooling device that does not use a forced cooling fan, it includes a light source composed of a lamp and a reflector, and a heat radiation fin integrally formed on the outer surface of the reflector, and the reflector is made of aluminum or graphite having thermal conductivity. It has been proposed that a reflecting surface of a reflector is coated with a ceramic coating and a multiple interference film is formed on the surface of the ceramic coating (see Patent Document 1). In the light source cooling device described in
しかしながら、最近では、光学装置の画像品質の向上のために、ランプのさらなる高輝度化が図られており、その結果発熱量も増加する傾向にあるので、特許文献１記載の光源冷却装置によっても十分な放熱性能が得られないという問題がある。また、特許文献１記載の光源冷却装置おいて十分な放熱性能を得るには、放熱フィンを大型化しなければならず、光源冷却装置全体が大型化するととともに、重量が大きくなるという問題がある。しかも、リフレクタに放熱フィンが一体に形成されているので、光源を交換する必要が生じた際には、交換品のコストが高くなるという問題がある。
この発明の目的は、上記問題を解決し、放熱性能に優れるとともに、小型化が可能な光源冷却装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light source cooling device that solves the above problems, has excellent heat dissipation performance, and can be miniaturized.
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。 In order to achieve the above object, the present invention comprises the following aspects.
1)ランプおよびランプから発せられた光を反射するリフレクタからなる光源を冷却する装置であって、リフレクタの外側に被せられ、かつリフレクタの外周面に面接触する受熱面を有する高熱伝導材料製受熱部材と、受熱部材の外周面に巻き付けられた高熱伝導材料製冷却流体循環管とを備えている光源冷却装置。 1) A device for cooling a light source composed of a lamp and a reflector that reflects light emitted from the lamp, and is made of a highly heat-conductive material that has a heat receiving surface that is placed on the outside of the reflector and is in surface contact with the outer peripheral surface of the reflector A light source cooling device comprising: a member; and a cooling fluid circulation tube made of a high thermal conductivity material wound around the outer peripheral surface of the heat receiving member.
2)受熱部材がリフレクタの外周面を覆うようになっており、リフレクタの外側に着脱自在に被せられている上記1)記載の光源冷却装置。 2) The light source cooling device according to 1), wherein the heat receiving member covers the outer peripheral surface of the reflector, and is detachably placed on the outside of the reflector.
3)冷却流体循環管が円管からなる上記1)または2)記載の光源冷却装置。 3) The light source cooling device according to 1) or 2), wherein the cooling fluid circulation pipe is a circular pipe.
4)冷却流体循環管が、互いに対向する１対の平坦壁部と、両平坦壁部の両側縁どうしを連結する１対の連結壁部とからなる偏平管よりなる上記1)または2)記載の光源冷却装置。 4) The above description 1) or 2), wherein the cooling fluid circulation pipe is composed of a flat pipe comprising a pair of flat wall portions facing each other and a pair of connecting wall portions connecting both side edges of both flat wall portions. Light source cooling device.
5)受熱部材の外周面に、径方向外側を向いた平坦なスパイラル面が形成されており、冷却流体循環管が、その一方の平坦壁部外面がスパイラル面に面接触するように、受熱部材の外周面にスパイラル状に巻き付けられている上記4)記載の光源冷却装置。 5) A flat spiral surface facing radially outward is formed on the outer peripheral surface of the heat receiving member, and the cooling fluid circulation pipe has its one flat wall outer surface in surface contact with the spiral surface. The light source cooling device according to 4), wherein the light source cooling device is spirally wound around the outer peripheral surface of the light source.
6)受熱部材の外周面に、径方向外側を向いた平坦なスパイラル面が形成されており、冷却流体循環管が、その一方の連結壁部外面がスパイラル面に接触するように、受熱部材の外周面にスパイラル状に巻き付けられている上記4)記載の光源冷却装置。 6) A flat spiral surface facing the radially outer side is formed on the outer peripheral surface of the heat receiving member, and the cooling fluid circulation pipe is arranged so that the outer surface of one of the connection walls contacts the spiral surface. The light source cooling device according to 4) above, wherein the light source cooling device is wound around the outer peripheral surface in a spiral shape.
7)複数の冷却流体循環管が、受熱部材の外周面にスパイラル状に巻き付けられている上記6)記載の光源冷却装置。 7) The light source cooling device according to 6) above, wherein a plurality of cooling fluid circulation pipes are spirally wound around the outer peripheral surface of the heat receiving member.
8)受熱部材の外周面に、径方向外側を向いた平坦なスパイラル面が形成されており、冷却流体循環管が、受熱部材のスパイラル面に面接触する平坦壁部を有している上記1)または2)記載の光源冷却装置。 8) A flat spiral surface facing radially outward is formed on the outer peripheral surface of the heat receiving member, and the cooling fluid circulation pipe has a flat wall portion in surface contact with the spiral surface of the heat receiving member. ) Or 2).
9)受熱部材が金属からなる上記1)〜8)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。 9) The light source cooling device according to any one of 1) to 8), wherein the heat receiving member is made of metal.
10)受熱部材がアルミニウムからなる上記9)記載の光源冷却装置。 10) The light source cooling device according to 9) above, wherein the heat receiving member is made of aluminum.
11)冷却流体循環管が金属からなる上記1)〜10)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。 11) The light source cooling device according to any one of 1) to 10), wherein the cooling fluid circulation pipe is made of metal.
12)冷却流体循環管がアルミニウムからなる上記11)記載の光源冷却装置。 12) The light source cooling device according to 11) above, wherein the cooling fluid circulation tube is made of aluminum.
13)冷却流体循環管が受熱部材にろう付されている上記9)〜12)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置。 13) The light source cooling device according to any one of 9) to 12), wherein the cooling fluid circulation pipe is brazed to the heat receiving member.
14)上記1)〜13)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置を備えているプロジェクタ。 14) A projector comprising the light source cooling device according to any one of 1) to 13) above.
15)上記1)〜13)のうちのいずれかに記載の光源冷却装置を備えているリアプロジェクションテレビ。 15) A rear projection television comprising the light source cooling device according to any one of 1) to 13) above.
上記1)の光源冷却装置によれば、ランプから発せられた熱は、主として熱放射および熱伝導によりリフレクタに伝わり、リフレクタから受熱面を経て受熱部材に伝わる。ついで、受熱部材に伝わった熱は、受熱部材全体に広がった後冷却流体循環管に伝わり、冷却流体循環管内を流れる冷却流体に伝わる。そして、受熱部材が、リフレクタの外面に面接触する受熱面を有するので、リフレクタから受熱部材への接触熱抵抗が低減され、しかも受熱部材および冷却流体循環管がそれぞれ高熱伝導材料により形成されているので、受熱部材から冷却流体循環管への伝熱効率が向上する。したがって、ランプからリフレクタに伝わった熱が速やかに冷却流体循環管内を流れる冷却流体に伝えられ、これによりランプから発せられる熱が効率よく放熱される。その結果、上記1)の光源冷却装置においては、空気の自然対流により放熱フィンから放熱するようになされている特許文献１記載の光源冷却装置に比べて、放熱性能が向上する。また、リフレクタには放熱フィンを一体に形成する必要がなく、ランプおよびリフレクタからなる光源の大型化を防止することができる。さらに、リフレクタに放熱フィンを一体に形成する必要がないので、リフレクタのコストが安くなり、光源を交換する必要が生じた際の交換品のコストダウンを図ることができる。
According to the light source cooling device of 1), the heat generated from the lamp is transmitted to the reflector mainly by heat radiation and heat conduction, and is transmitted from the reflector to the heat receiving member through the heat receiving surface. Next, the heat transmitted to the heat receiving member spreads over the entire heat receiving member, then is transmitted to the cooling fluid circulation pipe, and is transmitted to the cooling fluid flowing in the cooling fluid circulation pipe. Since the heat receiving member has a heat receiving surface that comes into surface contact with the outer surface of the reflector, the contact heat resistance from the reflector to the heat receiving member is reduced, and the heat receiving member and the cooling fluid circulation pipe are each formed of a high heat conductive material. Therefore, the heat transfer efficiency from the heat receiving member to the cooling fluid circulation pipe is improved. Therefore, the heat transmitted from the lamp to the reflector is quickly transmitted to the cooling fluid flowing in the cooling fluid circulation pipe, and thereby the heat generated from the lamp is efficiently radiated. As a result, in the light source cooling device of 1), the heat radiation performance is improved as compared with the light source cooling device described in
上記2)の光源冷却装置によれば、光源を交換する必要が生じた際には、リフレクタを受熱部材から簡単に取り外すことができる。 According to the light source cooling device of 2) above, when the light source needs to be replaced, the reflector can be easily detached from the heat receiving member.
上記5)の光源冷却装置によれば、受熱部材に対する冷却流体循環管の接触面積が増大するので、受熱部材から冷却流体循環管への伝熱効率が向上する。 According to the light source cooling device of the above 5), the contact area of the cooling fluid circulation pipe with the heat receiving member is increased, so that the heat transfer efficiency from the heat receiving member to the cooling fluid circulation pipe is improved.
上記6)および7)の光源冷却装置によれば、限られたスペースに多くの冷却流体循環管を配することができるので、放熱性能が向上する。 According to the light source cooling devices of 6) and 7) above, since many cooling fluid circulation pipes can be arranged in a limited space, the heat radiation performance is improved.
上記8)の光源冷却装置によれば、受熱部材に対する冷却流体循環管の接触面積が増大するので、受熱部材から冷却流体循環管への伝熱効率が向上する。 According to the light source cooling device of the above 8), the contact area of the cooling fluid circulation pipe with the heat receiving member is increased, so that the heat transfer efficiency from the heat receiving member to the cooling fluid circulation pipe is improved.
上記9)および10)の光源冷却装置によれば、受熱部材の材料コストが比較的安くなる。 According to the light source cooling device of 9) and 10) above, the material cost of the heat receiving member is relatively low.
上記11)および12)の光源冷却装置によれば、冷却流体循環管の材料コストが比較的安くなる。 According to the light source cooling device of 11) and 12) above, the material cost of the cooling fluid circulation pipe is relatively low.
上記13)の光源冷却装置によれば、受熱部材から冷却流体循環管への接触熱熱抵抗が低減され、受熱部材から冷却流体循環管への伝熱効率が向上する。 According to the light source cooling device of 13) above, the contact thermal heat resistance from the heat receiving member to the cooling fluid circulation pipe is reduced, and the heat transfer efficiency from the heat receiving member to the cooling fluid circulation pipe is improved.
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and the same thing through all drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施形態１
この実施形態は図１および図２に示すものである。
This embodiment is shown in FIG. 1 and FIG.
図１および図２において、光源冷却装置は、ランプ(2)およびランプ(2)から発せられた光を反射するリフレクタ(3)からなる光源(1)を冷却する装置であって、リフレクタ(3)の外側に着脱自在に被せられ、かつリフレクタ(3)の外周面全体を覆う受熱カバー(4)（受熱部材）と、受熱カバー(4)の外周面に巻き付けられた冷却流体循環管(5)とを備えている。 1 and 2, the light source cooling device is a device for cooling a light source (1) comprising a lamp (2) and a reflector (3) that reflects light emitted from the lamp (2). ) And a heat receiving cover (4) (heat receiving member) covering the entire outer peripheral surface of the reflector (3) and a cooling fluid circulation pipe (5) wrapped around the outer peripheral surface of the heat receiving cover (4) ).
光源(1)のランプ(2)は、キセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプなどからなる。リフレクタ(3)の内面に反射膜（図示略）がコーティングされている。リフレクタ(3)の先端部内にはレンズ(6)が嵌め止められている。 The lamp (2) of the light source (1) is a xenon lamp, a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, or the like. A reflective film (not shown) is coated on the inner surface of the reflector (3). The lens (6) is fixed in the tip of the reflector (3).
受熱カバー(4)は、金属などの高熱伝導材料、ここではアルミニウムにより形成されており、その内周面がリフレクタ(3)の外周面に面接触する受熱面(4a)となっている。 The heat receiving cover (4) is made of a highly heat conductive material such as metal, here aluminum, and its inner peripheral surface is a heat receiving surface (4a) in surface contact with the outer peripheral surface of the reflector (3).
冷却流体循環管(5)は、金属などの高熱伝導材料、ここではアルミニウム製の円管からなり、受熱カバー(4)の外周面に、隙間が生じることなくスパイラル状に巻き付けられている。冷却流体循環管(5)は、受熱カバー(4)の外周面にろう付されていることが好ましい。冷却流体循環管(5)の両端には放熱機能を有する冷却流体循環装置（図示略）が接続され、冷却流体循環管(5)内および冷却流体循環装置内に、たとえば不凍液などのアルミニウムに対して非腐食性の冷却流体が密封されている。冷却流体循環装置の途中には冷却流体循環ポンプが設けられている。そして、冷却流体が、循環ポンプにより冷却流体循環管(5)内と冷却流体循環装置との間で循環させられるようになっている。 The cooling fluid circulation pipe (5) is made of a highly heat-conductive material such as metal, here a circular pipe made of aluminum, and is wound around the outer peripheral surface of the heat receiving cover (4) in a spiral shape without generating a gap. The cooling fluid circulation pipe (5) is preferably brazed to the outer peripheral surface of the heat receiving cover (4). A cooling fluid circulation device (not shown) having a heat radiation function is connected to both ends of the cooling fluid circulation tube (5), and the inside of the cooling fluid circulation tube (5) and the cooling fluid circulation device, for example, against aluminum such as antifreeze liquid Non-corrosive cooling fluid is sealed. A cooling fluid circulation pump is provided in the middle of the cooling fluid circulation device. The cooling fluid is circulated between the cooling fluid circulation pipe (5) and the cooling fluid circulation device by a circulation pump.
上述した光源冷却装置において、ランプ(2)において発生した熱は、主として熱放射および熱伝導によりリフレクタ(3)に伝わり、リフレクタ(3)から受熱面(4a)を経て受熱カバー(4)に伝わる。ついで、受熱カバー(4)に伝わった熱は、受熱カバー(4)全体に広がった後冷却流体循環管(5)に伝わり、冷却流体循環管(5)内を流れる冷却流体に伝わる。そして、熱を受けて加熱された冷却流体が、冷却流体循環管(5)の出口側端部開口から出て冷却流体循環装置内を循環し、入口側端部開口を通って冷却流体循環管(5)内に戻る間に、冷却流体の有する熱が放熱される。このような動作を繰り返してランプ(2)から発せられる熱が放熱される。 In the light source cooling device described above, the heat generated in the lamp (2) is transmitted to the reflector (3) mainly by heat radiation and heat conduction, and is transmitted from the reflector (3) to the heat receiving cover (4) through the heat receiving surface (4a). . Next, the heat transmitted to the heat receiving cover (4) spreads over the entire heat receiving cover (4) and then is transmitted to the cooling fluid circulation pipe (5), and is transmitted to the cooling fluid flowing in the cooling fluid circulation pipe (5). Then, the cooling fluid heated by receiving heat exits from the outlet side end opening of the cooling fluid circulation pipe (5), circulates in the cooling fluid circulation device, and passes through the inlet side end opening to pass through the cooling fluid circulation pipe. (5) While returning to the inside, the heat of the cooling fluid is dissipated. By repeating such an operation, the heat generated from the lamp (2) is dissipated.
実施形態２
この実施形態は図３に示すものである。
This embodiment is shown in FIG.
この実施形態の場合、受熱カバー(4)の外周面に、径方向外側を向いた平坦なスパイラル面(10)が形成されている。また、冷却流体循環管(11)は、互いに対向する１対の平坦壁部(11a)と、両平坦壁部(11a)の両側縁どうしを連結する１対の連結壁部(11b)とからなる偏平管よりなる。連結壁部(11b)の断面形状は外方に突出した円弧状となっている。偏平管は、金属などの高熱伝導材料、ここではアルミニウムからなる。 In the case of this embodiment, a flat spiral surface (10) facing outward in the radial direction is formed on the outer peripheral surface of the heat receiving cover (4). The cooling fluid circulation pipe (11) includes a pair of flat wall portions (11a) facing each other and a pair of connecting wall portions (11b) connecting both side edges of both flat wall portions (11a). It consists of a flat tube. The cross-sectional shape of the connecting wall portion (11b) is an arc shape protruding outward. The flat tube is made of a highly heat conductive material such as metal, here aluminum.
そして、冷却流体循環管(11)は、一方の平坦壁部(11a)外面が受熱カバー(4)のスパイラル面(10)に面接触するように、受熱カバー(4)のスパイラル面(10)に沿ってスパイラル状に巻き付けられている。冷却流体循環管(11)は、受熱カバー(4)の外周面にろう付されていることが好ましい。 The cooling fluid circulation pipe (11) has a spiral surface (10) of the heat receiving cover (4) such that the outer surface of one flat wall (11a) is in surface contact with the spiral surface (10) of the heat receiving cover (4). Is wound in a spiral shape. The cooling fluid circulation pipe (11) is preferably brazed to the outer peripheral surface of the heat receiving cover (4).
その他の構成は実施形態１と同じであり、実施形態１の場合と同様にしてランプ(2)から発せられる熱が放熱される。 Other configurations are the same as those in the first embodiment, and heat generated from the lamp (2) is radiated in the same manner as in the first embodiment.
実施形態２においては、冷却流体循環管(11)は偏平管からなるが、これに限定されるものではなく、受熱カバー(4)のスパイラル面(10)に面接触する平坦壁部を有しているものであれば、どのような横断面形状の管からなるものであってもよい。 In the second embodiment, the cooling fluid circulation pipe (11) is a flat pipe, but is not limited to this, and has a flat wall portion in surface contact with the spiral surface (10) of the heat receiving cover (4). As long as it is, it may be composed of a tube having any cross-sectional shape.
実施形態３
この実施形態は図４に示すものである。
This embodiment is shown in FIG.
この実施形態の場合、複数、ここでは２本の冷却流体循環管(11)が、平坦壁部(11a)の外面どうしが面接触するようにまとめられ、これらの冷却流体循環管(11)が、一方の連結壁部(11b)外面が受熱カバー(4)のスパイラル面(10)に接触するように、受熱カバー(4)のスパイラル面(10)に沿ってスパイラル状に巻き付けられている。冷却流体循環管(11)は、受熱カバー(4)の外周面にろう付されていることが好ましい。図示は省略したが、これらの冷却流体循環管(11)の両端部はヘッダ部材に接続されており、ヘッダ部材を介してこれらの冷却流体循環管(11)の両端開口が連通させられている。そして、両ヘッダ部材に、放熱機能を有する冷却流体循環装置が接続され、これらの冷却流体循環管(11)および冷却流体循環装置内に、たとえば不凍液などのアルミニウムに対して非腐食性の冷却流体が密封されている。冷却流体循環装置の途中には冷却流体循環ポンプが設けられている。そして、冷却流体が、循環ポンプにより冷却流体循環管(11)内と冷却流体循環装置との間で循環させられるようになっている。 In the case of this embodiment, a plurality of, here two cooling fluid circulation pipes (11) are gathered so that the outer surfaces of the flat wall portion (11a) are in surface contact with each other, and these cooling fluid circulation pipes (11) The one connecting wall portion (11b) is wound in a spiral shape along the spiral surface (10) of the heat receiving cover (4) so that the outer surface of the connecting wall portion (11b) contacts the spiral surface (10) of the heat receiving cover (4). The cooling fluid circulation pipe (11) is preferably brazed to the outer peripheral surface of the heat receiving cover (4). Although not shown, both ends of the cooling fluid circulation pipes (11) are connected to the header member, and both ends of the cooling fluid circulation pipes (11) are communicated with each other through the header member. . Then, a cooling fluid circulation device having a heat dissipation function is connected to both header members, and in these cooling fluid circulation pipes (11) and the cooling fluid circulation device, a cooling fluid that is non-corrosive to aluminum such as antifreeze liquid, for example. Is sealed. A cooling fluid circulation pump is provided in the middle of the cooling fluid circulation device. The cooling fluid is circulated between the cooling fluid circulation pipe (11) and the cooling fluid circulation device by a circulation pump.
その他の構成は実施形態２と同じであり、実施形態２の場合と同様にしてランプ(2)から発せられる熱が放熱される。 Other configurations are the same as those in the second embodiment, and heat generated from the lamp (2) is dissipated in the same manner as in the second embodiment.
(1)：光源
(2)：ランプ
(3)：リフレクタ
(4)：受熱カバー（受熱部材）
(4a)：受熱面
(5)：冷却流体循環管
(10)：スパイラル面
(11)：冷却流体循環管
(11a)：平坦壁部
(11b)：連結壁部
(1): Light source
(2): Lamp
(3): Reflector
(4): Heat receiving cover (heat receiving member)
(4a): Heat receiving surface
(5): Cooling fluid circulation pipe
(10): Spiral surface
(11): Cooling fluid circulation pipe
(11a): Flat wall
(11b): Connecting wall
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090407 |