JP2006267622A - ランプ冷却装置及び投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低騒音で高信頼性のランプ冷却装置及び投射型表示装置を提供すること。
【解決手段】 前面ガラス板５と、発光源３ａからの光を前面ガラス板５側に反射させるリフレクタ２とで囲まれたランプ内空間１０に発光源３ａが配置されたランプ１を冷却するためのランプ冷却装置であって、両端部１５、１６にランプ内空間１０に接続される接続口１３、１４が形成され、両端部１５、１６の間はランプ１の外部空間でひとつながりにされ、ランプ内空間１０の気体がランプ１の外部空間と遮断された状態で循環されるダクト１７を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば投射型表示装置の光源として用いられるランプの冷却装置及び投射型表示装置に関し、詳しくはリフレクタと前面透明板とで囲まれるランプ内空間を直接空冷するようにしたランプ冷却装置及び投射型表示装置に関する。

一般的なランプ１の構成を図２０、図２１に示す。放電用ガスをガラス管内に封入した発光源３ａが、リフレクタ２と前面透明板５によって囲まれて外部から密閉された空間内に位置している。発光源３ａで発生した光はリフレクタ２内面の反射面によって前面透明板５側に反射され、前面透明板５を透過して外部に出射される。出射される光は図２１において実線矢印で示すように平行光束である場合が主流であるが、出射先にて集光もしくは発散する破線で示すような出射光のような場合もある。

このようなランプ１において、発光源３ａからは光のみならず多量の熱が放出されるが、発光効率や寿命の観点から、発光源（バーナ部）３ａの温度Ｔｂと、バルブ先端封止部３ｂの温度Ｔｃが所定の温度範囲内に収まるようにすることが必要である。そのため、図２０に示すように、ランプ１の後側からファン５１を用いて冷風をランプ１に吹き当てて空冷を行うことが従来より行われている。

しかし、最近の高輝度化に伴ってランプ１から排熱すべき熱量は増加の一途をたどっており、図２０に示すようなランプ１の外側に風を吹き当てる空冷では上記温度Ｔｂ、Ｔｃを所定の温度範囲内に収めることが困難になっている。また、その所定温度範囲内に収めるためにファン５１の回転数を上げたり、より大きなファンを用いることが考えられるが、これは投射型表示装置としては許容されない送風騒音を伴う可能性があり、投射型表示装置としての商品性を大きく損なうことになる。

そこで、図２２に示すように、リフレクタ２の底面と上面にそれぞれ開口５２、５３をあけて、それら開口５２、５３を介してランプ内空間を外気と換気できる構成にして、発光源３ａとバルブ先端封止部３ｂを直接空冷する構造が提案されている。例えば特許文献１参照。

特開平１０−１８６５１３号公報（図６（Ｂ））

しかし、発光源３ａとバルブ先端封止部３ｂが配置されたランプ内空間に外気を導入することには以下の問題がある。外気に含まれる塵や埃などがランプ内空間に入り込んで光を遮ってランプ１からの出射光量が減少する（輝度が低下する）。また、気体出入口５２、５３において風切り音が発生し、騒音となる。また、ランプ１が寿命を迎え発光源３ａが破裂を起こすと、その破裂音や破損片が外部に出てしまう。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、低騒音で高信頼性のランプ冷却装置及び投射型表示装置を提供することにある。

本発明は前記課題を解決するため以下の構成を採用した。
すなわち、本発明のランプ冷却装置は、両端部に、ランプ内空間に接続される接続口が形成され、それら両端部の間はランプの外部空間でひとつながりにされ、ランプ内空間の気体がランプの外部空間と遮断された状態で循環されるダクトを備える。

また、本発明の投射型表示装置は、ランプと、このランプを冷却するためのランプ冷却装置とを備え、ランプ冷却装置は、両端部に、それぞれランプの気体入口と気体出口とに接続される接続口が形成され、それら両端部の間はランプの外部空間でひとつながりにされ、ランプ内空間の気体がランプの外部空間と遮断された状態で循環されるダクトを備える。

ランプに電力が投入され発光源から光が発せられると、これに伴ってランプ内空間の気体温度も上昇していき、このとき気体の自然対流上昇により、ランプ内空間において上側（重力方向の反対方向側）が高温に、下側（重力方向側）が低温になる温度差が生じ、この温度差に起因してランプ内空間に気流が生じ、高温の気体はより低温なダクト内に流入する。ダクト内に流入した気体はダクト内を流れる間にダクト外部の空気との熱交換等により冷却されてランプ内空間に戻ってくる。

上記のダクトを流れる間に冷却されて戻ってくる気体は、ランプ内空間から出ていく気体よりも低温であり、この低温な気体により発光源は冷却され、このとき発光源から熱を奪った高温気体は再びダクト内に流入して、そのダクト内を流れる間に冷却されて再びランプ内空間に流入する。このような循環気流がランプ内空間とダクト内に形成される。この結果、発光源が所望の温度範囲内に制御され、ランプの長寿命化や、所望の光量の維持が図れる。

そして、上述のようにランプ内空間内の発光源を直接空冷するにあたって、その空冷用の気体は、ランプの外部空間と遮断されている。すなわち、ランプ内空間の気体とランプ外の気体とは、気体そのものが交換（換気）されることなく、熱交換のみを両者の間で行っている。

このような構成のため、ランプ内空間に、外部から塵や埃などが入り込むことがなく、それら侵入物に光が遮られて輝度低下劣化が起こることもない。また、気体がランプ内空間に流入するときや流出するときに風切り音が生じたとしても、さらには寿命で発光管が破裂してその破裂音が生じても、それらは外部と遮断されたダクト内で生じることであるので、それら音の外部へのもれが抑制され投射型表示装置としての騒音が大幅に低減される。さらに、上記破裂による破損片や有害物質（例えば水銀ランプにおける水銀）などの外部への流出も防げる。

本発明によれば、ランプ外と遮断された状態でランプ内空間の気体がダクトを介して循環して、ランプ内空間に直接風を当てて空冷するので、ランプ内空間にランプ外から異物が入り込むことがなく、且つランプ内空間からランプ外に騒音がもれることも抑えられる。この結果、品質を損なうことなくランプの効果的な冷却を行え長寿命化を図れる。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係るランプ冷却装置及びランプの断面図を示し、図２はその要部の拡大図を示す。本実施形態に係るランプ冷却装置は、ランプ１から出射された光束を光学ユニット６にて処理し、これで得た画像を投射レンズにて投射面上に拡大投射する投射型表示装置に適用される。ここで、投射型表示装置としては、プロジェクタや、スクリーンの後ろからプロジェクタを使って画像を映し出す背面投射型テレビ（リアプロジェクションテレビ）などが挙げられる。画像形成には液晶やＤＭＤ（Digital Micro-Mirror Device）などが用いられる。

ランプ１としては、発光管３の中に金属ガスが封入され、両電極の間で放電を起こして強い光を出すメタルハライドランプや、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプなどを用いることができる。

発光源３ａ（両電極の先端が対向しその間で放電が生じる部分）の周囲を椀状のリフレクタ２が囲んでいる。リフレクタ２は、耐熱及び耐紫外線性を有するガラス部材に光反射膜を付けた楕円鏡または放物面鏡であり、発光源３ａで発生した光を効率よく集光して前面透明板５及び光学ユニット６側に導く役目をする。

前面透明板５は、透明で且つ耐熱性を有するガラス材料または樹脂材料からなり、リフレクタ２の前部開口を塞いでいる。リフレクタ２の後端部は筒状にされ、その後端部からは発光管３の一端部がリフレクタ２の外部に延出されている。この発光管３の一端部とリフレクタ２の後端部内面との間の間隙には耐熱性材料（例えばセラミック材料）の封止材９が充填されている。以上により、リフレクタ２、封止材９、前面透明板５で囲まれてランプ内空間１０が形成され、このランプ内空間１０においてリフレクタ２の根元部（ネック）近くに発光源３ａが位置している。

リフレクタ２の上部において前面透明板５上端部の近傍位置には、リフレクタ２を貫通して気体出口１２が形成されている。気体出口１２は、ランプ１の動作時に気体の自然対流上昇によりランプ内空間１０において他の領域よりも比較的高温になる領域に臨んで形成されている。この気体出口１２に対向する位置であって、リフレクタ２の下部において前面透明板５下端部の近傍位置には、リフレクタ２を貫通して気体入口１１が形成されている。気体入口１１は、ランプ１動作時における上記気体の自然対流上昇により生じる温度差で、ランプ内空間１０において他の領域よりも比較的低温になる領域に臨んで形成されている。なお、気体入口１１及び気体出口１２は上記位置に限らず、リフレクタ２における他の部分に形成してもよいし、あるいは前面透明板５に形成してもよい。

以上のように構成されるランプ１はランプケース７内に配設されている。前面透明板５を透過してくる発光源３ａからの光及びリフレクタ２内面での反射光が光学ユニット６に進むのを妨げないように、ランプケース７において前面透明板５と光学ユニット６との間に位置する部分には開口８ｂが形成されている。

その開口８ｂの上方位置には上側開口２２が形成され、開口８ｂの下方位置には下側開口２１が形成されている。上側開口２２と気体出口１２とは９０゜隔てた配置関係にある。下側開口２１と気体入口１１とは９０゜隔てた配置関係にある。その他、ランプケース７において、上面、後面、下面には複数の開口８ａが形成されている。

ランプ１の気体入口１１とランプケース７の下側開口２１との間にはこれらをつなぐダクトとして入口側ダクト１５が設けられている。入口側ダクト１５の一端は気体入口１１に差し込まれてその一端に形成された接続口１３が気体入口１１を通じてランプ内空間１０と連通されている。入口側ダクト１５の他端には一端側の接続口１３とダクト１５内を通じてつながっている接続口が形成され、この接続口はランプケース７の下側開口２１に向き合わされている。

入口側ダクト１５の接続口１３よりランプ内空間１０に出てくる循環気流の方向を規制する構造物として入口側ダクト１５の外側壁部１５ａが設けられ、この外側壁部１５ａは気体入口１１と気体出口１２とを結ぶ直線に対して発光源３ａ側に傾斜している。

入口側ダクト１５と、ランプケース７の底壁部との間には、一端がランプケース７の底壁部に取り付けられた板バネ状のダクト押さえバネ１９が配設されている。ダクト押さえバネ１９は、ダクト外側壁部１５ａの湾曲部（開口２１側に位置しランプケース７底壁部に平行な部分と、気体吹き込み方向に平行な傾斜部分とをつなぐ部分）付近に圧接して、入口側ダクト１５の一端側を、ランプ１における前面透明板５下端部と気体入口１１の周縁部に押し付け、入口側ダクト１５の他端側を、ランプケース７における開口２１の周縁部に押し付けている。これにより、入口側ダクト１５と気体入口１１との接続部及び入口側ダクト１５とランプケース７の下側開口２１との接続部における隙間がなくなりランプ内空間１０の気密性が確保される。

ランプケース７の下側開口２１と、これに向き合わされる入口側ダクト１５の接続口との間には網板２０が介在されている。網板２０は例えば金網である。

ランプ１の気体出口１２とランプケース７の上側開口２２との間にはこれらをつなぐダクトとして出口側ダクト１６が設けられている。出口側ダクト１６の一端は気体出口１２に差し込まれてその一端に形成された接続口１４が気体出口１２を通じてランプ内空間１０と連通されている。出口側ダクト１６の他端には一端側の接続口１４とダクト１６内を通じてつながっている接続口が形成され、この接続口はランプケース７の上側開口２２に向き合わされている。

出口側ダクト１６の接続口１４よりランプ内空間１０に出てくる循環気流の方向を規制する構造物として出口側ダクト１６の外側壁部１６ａが設けられ、この外側壁部１６ａは気体出口１２から流出する気体をランプケース７の上側開口２２へと円滑に導くように傾いている。

出口側ダクト１６と、ランプケース７の上壁部との間には、一端がランプケース７の上壁部に取り付けられた板バネ状のダクト押さえバネ１９が配設されている。ダクト押さえバネ１９は、ダクト外側壁部１６ａの湾曲部（開口２２側に位置しランプケース７上壁部に平行な部分と、傾斜部分とをつなぐ部分）付近に圧接して、出口側ダクト１６の一端側を、ランプ１における前面透明板５上端部と気体出口１２の周縁部に押し付け、出口側ダクト１６の他端側を、ランプケース７における開口２２の周縁部に押し付けている。これにより、出口側ダクト１６と気体出口１２との接続部及び出口側ダクト１６とランプケース７の上側開口２２との接続部における隙間がなくなりランプ内空間１０の気密性が確保される。

ランプケース７の上側開口２２と、これに向き合わされる出口側ダクト１６の接続口との間には網板２０が介在されている。網板２０は例えば金網である。

ランプケース７の下側開口２１にはランプケース７の外側からダクト１８の一端部が接続され、上側開口２２にはそのダクト１８の他端部がランプケース７の外側から接続される。ランプケース７の下側開口２１とダクト１８の一端部、およびランプケース７の上側開口２２とダクト１８の他端部との間には、ぞれぞれ気密確保用のシール材（例えばゴム製のＯリング）が介在されて、下側開口２１とダクト１８一端部の互いの開口縁部が合わされ、上側開口２２とダクト１８他端部の互いの開口縁部が合わされる。

ダクト１８は、ランプケース７の下側開口２１と接続された一端部から、ランプケース７の上側開口２２と接続された他端部にかけてひとつながりとされて、ランプケース７の外部に配設されている。このダクト１８と、ランプケース７内に配設された入口側ダクト１５及び出口側ダクト１６とから、ランプ内空間１０内のランプ１の外部空間と遮断された状態で循環させるダクト１７が構成される。このダクト１７の一端部を構成する入口側ダクト１５に形成された接続口１３と、ランプ１のリフレクタ２に形成された気体入口１１と、ダクト１７の他端部を構成する出口側ダクト１６に形成された接続口１４と、ランプ１のリフレクタ２に形成された気体出口１２とを介して、ダクト１７内部がランプ内空間１０と連通されている。

上述したように、入口側ダクト１５と気体入口１１との接続部、入口側ダクト１５とランプケース７の下側開口２１との接続部、出口側ダクト１６と気体出口１２との接続部、出口側ダクト１６とランプケース７の上側開口２２との接続部はダクト押さえバネ１９の押し付け力によって良好な密着性（気密性）が保たれ、ランプケース７の下側、上側開口２１、２２とダクト１８の両端部との間はシール材によって気密性が保たれているので、ランプ内空間１０、ダクト１５、１６、１８内は、ランプ１の外部空間（投射型表示装置の筐体内空間及び筐体外の大気）から遮断された密閉空間となっている。

ランプ１は消耗品であり使用寿命がくると交換しなければならない。本実施形態では、ランプ１は、図３に示すようにランプケース７及びこの内部に配設された入口側ダクト１５、出口側ダクト１６と共に、ダクト１８の両端部から分離できるように構成されている。ここで、ランプケース７の下側開口２１と上側開口２２とは同じ方向を向いて形成されているため、ランプケース７を一方向（図３において左右方向）に動かすことで、容易にランプケース７をダクト１８から外したり、接続させたりできる。

次に、ランプ１の冷却作用について説明する。

ランプ１に電力が投入され発光源３ａから光が発せられると、これに伴ってランプ内空間１０の気体（空気）の温度も上昇していく。このとき、気体の自然対流上昇により、ランプ内空間１０において上側が高温に下側が低温になる温度差が生じ、下から上に流れる気流が形成される。

高温の気体はリフレクタ２上面に形成された気体出口１２を通って出口側ダクト１６内に入り、この出口側ダクト１６の外側壁部１６ａの傾斜に沿ってランプケース７の上側開口２２に導かれ、ダクト１８内に流入する。ダクト１８内に流入した気体はダクト１８を流れる間にダクト１８外部の空気との熱交換により冷却されてランプケース７の下側開口２１を通過して入口側ダクト１５内を流れ、リフレクタ２の底面に形成された気体入口１１からランプ内空間１０に吹き込む。このとき、入口側ダクト１５の外側壁部１５ａの傾斜に沿って発光源３ａに向けて吹き込む。

ダクト１８を流れる間に冷却されて、気体出口１２から出ていく気体よりも低温とされた上記吹き込み風により、発光源３ａを含む発光管３は冷却され、この発光源３ａ、発光管３から熱を奪った高温な気体は再び気体出口１２からダクト１８内に流入して、そのダクト１８内を流れる間に冷却されて再び気体入口１１からランプ内空間１０に流入する。このような循環気流がランプ内空間１０とダクト１７（出口側ダクト１６、ダクト１８、入口側ダクト１５）内に形成される。この結果、発光源３ａ、発光管３が冷却されて所望の温度範囲内に制御され、ランプ１の長寿命化や、所望の光量の維持が図れる。このことは、投射型表示装置における長寿命化や表示画質の向上につながる。

そして、本実施形態では、上述のようにランプ内空間１０及び発光源３ａを直接空冷するにあたって、その空冷用の気体は、ランプ１の外部空間（投射型表示装置の筐体内空間や筐体外の大気）と遮断されている。すなわち、ランプ内空間１０の気体とランプ１外の気体とは、気体そのものが交換（換気）されることなく、熱交換のみを両者の間で行っている。

このような構成のため、ランプ内空間１０に、外部から塵や埃などが入り込むことがなく、それら侵入物に光が遮られて輝度低下劣化が起こることもない。また、気体が気体入口１１からランプ内空間１０に流入するときや、気体出口１２から流出するときに風切り音が生じたとしても、さらには寿命で発光管３が破裂してその破裂音が生じても、それらは外部と遮断されたダクト１７で生じることであるので、それら音の外部へのもれが抑制され投射型表示装置としての騒音が大幅に低減される。さらに、上記破裂による破損片や有害物質（例えば水銀ランプにおける水銀）などの外部への流出も防げる。

なお、上記破損片は、入口側ダクト１５とランプケース７の下側開口２１との間、および出口側ダクト１６とランプケース７の上側開口２２との間に介在された網板２０によって、ランプ内空間１０からダクト１８内への流出が阻止される。これにより、例えば樹脂材料からなるダクト１８がその破損片によって損傷して外部との気密が破れるということを防止できる。また、ランプ交換時においても、図３に示すように、ランプケース７ごとランプ１だけを交換すればよく、ダクト１８の交換を不要にできる。

なお、網板２０は、入口側ダクト１５におけるランプ内空間１０との接続口１３や、出口側ダクト１６におけるランプ内空間１０との接続口１４に配置してもよいが、この場合、気体吹き込み方向や流出方向に対して斜めに網板２０が配置されることになり、所望の方向（角度）に設定された気体吹き込み方向や流出方向が変わってしまう心配がある。

これに対して、入口側ダクト１５とランプケース７の下側開口２１との間や、出口側ダクト１６とランプケース７の上側開口２２との間であれば、流れに対して垂直に網板２０が位置され、その網板２０の部分で気体の流れ方向が変わることがなく円滑な流れの妨げにならない。また、網板２０は、ランプ内空間１０への循環気流の吹き込み方向を規制する入口側ダクト１５の外側壁部１５ａより前（上流側）に位置しているので、網板２０で流れが乱れてしまってもこの下流にある外側壁部１５ａで所望の吹き込み方向に整流される。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。

第２の実施形態では、図４に示すように、ダクト１８内を流れる気体を冷却するための冷却装置２４を設けている。冷却装置２４は、気体出口１２から出た気体が気体入口１１に至る経路のほぼ中間に設けられている。冷却装置２４は、例えば放熱性に優れたアルミニウムや銅などのヒートシンク（フィン付き、フィンなし両方含む）やヒートパイプ、吸熱材、その他の熱交換器などである。このように、冷却装置２４を設けることで、外気温度に大きく影響されずに、ダクト１８内の気体を効率良く冷却することができる。

さらに、本実施形態では、ファンなどの送風装置２５を設けて強制的にランプ内空間１０とダクト１７内に循環気流を形成するようにして、その気流の流速を上げてランプ内空間１０における高温気体と低温気体との熱交換効率を上げるようにしている。

送風装置２５は、ダクト１８において冷却装置２４の下流側に配置している。これは、送風装置２５のモータや羽根などが高温気体によって損傷を受けないようにするためである。

また、ランプ１として水銀ランプを用いる場合には、ダクト１８の途中に水銀捕捉部２６を設けることが好ましい。例えば寿命で発光源３ａが破裂して水銀ガスがダクト１８内の気流の流れに乗っても、水銀捕捉部２６にて水銀ガスを吸収することで、有害な水銀の飛散を防げる。水銀捕捉部２６としては、水銀と反応して水銀を捕捉する例えばマンガン化合物、活性炭、キレート樹脂等のフィルタを用いることができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、上記第１、第２の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。

第３の実施形態では、図５に示すように、上述した冷却装置２４と熱交換を行う第２の冷却装置として、液冷ジャケット２８と、冷却液の循環パイプ３０と、冷却液の循環用ポンプ２９と、冷却装置２４と同様なヒートシンク等の放熱部材３１を備える。冷却装置２４から熱を奪った液冷ジャケット２８を流れる冷却液はパイプ３０を流れて放熱部材３１に至り、ここで外気に放熱される。

放熱部材３１から放熱される熱はファンなどの助けを借りて筐体外部の外気に放熱されるが、ここで上記第２の実施形態の冷却装置２４から外気に放熱する場合に比べて、本実施形態では液冷を経て放熱部材３１から外気に放熱させるので、この外気放熱時にファンから放熱部材３１に吹き当てる風の風速を抑えることができ、騒音低減が図れる。

また、本実施形態では、液冷手段を利用して、外気への放熱箇所を上記第２の実施形態における冷却装置２４配置箇所から放熱部材３１配置箇所へと移動させており、液冷パイプ３０の引き回し具合によって所望の位置に外気への放熱箇所を設定できる。これは、投射型表示装置において部品レイアウトやその他のデザイン自由度を広げることになり、投射型表示装置の薄型や小型化が可能になる。その他に、ヒートパイプなどを用いて外気への放熱箇所を冷却装置２４配置箇所から移動させてもよい。

次に、気体入口１１からランプ内空間１０への気体の吹き込み方向（角度）について説明する。例えば、図６において気体入口１１の中心と気体出口１２の中心とを結ぶ直線ａに平行な方向に、気体入口１１からランプ内空間１０へと気体を吹き込んでしまうと、そのまま気体出口１２に向かう流れになり、最も温度が高くなる発光源３ａへの風量が不足し十分な冷却を行えないことになる。したがって、気体入口１１の中心と気体出口１２の中心とを結ぶ直線ａから発光源３ａ側に傾いた方向に気体入口１１からの吹き込み方向がなるようにするのが好ましい。

図９〜図１９は、気体入口１１からランプ内空間１０に流入する空気の温度を一定（６０℃）として、流入する空気の角度（吹き込み方向）、風速、周囲の環境温度Ｔａを変化させたときのランプ各部の温度変化を示す。横軸は流入する空気の角度を示し、図６において気体入口１１の中心を通る水平線（重力方向に直交する直線）ｃからの角度を示す。この角度は気体入口１１に接続されるダクト３５ａの配置角度の調整にて調整される。縦軸は温度を示す。

各図において、「Ｔａ−１０」とあるのは周囲の環境温度Ｔａ＝−１０℃とした場合を示す。その他はＴａ＝４０℃である。また、「逆」とあるのは、上側の気体出口１２から気体をランプ空間１０内に吹き込んだ場合であり、図６を上下逆さまにした状態である。

また、レフバルブ上、レフバルブ下、レフバルブ右は、それぞれ、リフレクタ２において発光源３ａの上、下、右位置に対応する部分を示す。ネック上、ネック下は、それぞれ、リフレクタ２の根元部（ネック）の上位置、下位置を示す。バルブ上、下は、それぞれ、発光源３ａの上位置、下位置を示す。図１８は、図２１に示すようにバーナ先端部３ｂの温度Ｔｃの変化を示す。図１９は、ランプのバーナ発光源３ａ内において上下の温度差を示す。

各グラフの結果より、上記吹き込み角度としては、図６において気体入口１１の中心と発光源３ａの中心とを結んだ直線ｂから、光出射方向側（反時計回り）に４５゜、光出射方向の反対方向側（時計回り）に２５゜の角度範囲内であれば特定の条件下において問題がないと言える。

次に、ランプ１を正面（光出射面）側から見た図７において、気体入口１１をランプ１の左側部に形成し、気体出口１２をランプ１の右側部に形成して、気体入口１１の中心と気体出口１２の中心とを結ぶ直線ｅが重力方向と直交する方向となるように配置した場合に、気体入口１１に接続されるダクト３５ｂからの気体の吹き込み角度を変えてバルブ発光源３ａの温度測定を行った結果について、表１及び図８のグラフに示す。温度Ｔ（Max）はバルブ発光源３ａの最高温度を示し、温度Ｔ（Min）はその最低温度を示し、ΔＴはＴ（Max）−Ｔ（Min）を示す。図８のグラフにおいて、縦軸は上記ΔＴであり、横軸は、図７において気体入口１１の中心を通り重力方向に平行な直線ｄから時計回りへの角度θである。

この結果より、今回の検討条件（構造、形状、風速など）下においては上記θとして５０゜付近でΔＴすなわちバルブ発光源３ａの温度差が最も小さくなり、よってランプの信頼性を最も高くする冷却効果が図れる。なお、実用上は、気体入口１１の中心と発光源３ａの中心とを結んだ直線ｅから、上側に６５゜、下側に６５゜の角度範囲内であれば特定の条件下において問題ないと言える。

上記各実施形態において、ダクト１８の内側または外側、もしくは内と外の両側に、気体との接触面積を増大させる構造（例えばディンプル状の凹凸やフィンなど）を設けてダクト１８における放熱効率を高めてもよい。

さらに、ダクト１８の内側または外側、もしくは内と外の両側に、高放射率を有する材料（例えば、セラミックス塗料、アルマイト層、黒鉛など）を形成して、熱輻射による放熱効率を高めてもよい。

また、ダクト１８全部をもしくは一部をゴムや樹脂などの振動減衰機能を有する材料で構成して騒音抑制を図ってもよい。

また、ダクトそのものがランプ１を囲うランプケースを兼用する構造であってもよい。

本発明のランプ冷却装置は、投射型表示装置のランプ冷却に限らず、その他ランプを備えた電子機器のランプ冷却、あるいはランプ単体の冷却にも適用できる。

本発明の第１の実施形態に係るランプ及びランプ冷却装置の断面図である。 図１における要部拡大断面図である。 ランプがランプケースごとダクトに対して分離される様子を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るランプ及びランプ冷却装置の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るランプ及びランプ冷却装置の断面図である。 ランプ内空間への気体吹き込み角度を説明するための図（その１）である。 ランプ内空間への気体吹き込み角度を説明するための図（その２）図である。 図７における吹き込み角度と温度との関係を示すグラフである。 レフバルブ上位置における吹き込み角度と温度との関係を示すグラフである。 レフバルブ下位置における吹き込み角度と温度との関係を示すグラフである。 レフバルブ右位置における吹き込み角度と温度との関係を示すグラフである。 前面ガラス上位置における吹き込み角度と温度との関係を示すグラフである。 前面ガラス下位置における吹き込み角度と温度との関係を示すグラフである。 ネック上位置における吹き込み角度と温度との関係を示すグラフである。 ネック下位置における吹き込み角度と温度との関係を示すグラフである。 バルブ上位置における吹き込み角度と温度との関係を示すグラフである。 バルブ下位置における吹き込み角度と温度との関係を示すグラフである。 バーナ先端部における吹き込み角度と温度との関係を示すグラフである。 ランプ内空間の上下の温度差と吹き込み角度との関係を示すグラフである。 従来例のランプ冷却構造を示す斜視図である。 図２０のランプの側面図である。 他従来例のランプ冷却構造を示す斜視図である。

符号の説明

１…ランプ、２…リフレクタ、３…発光管、３ａ…発光源、５…前面透明板、７…ランプケース、１０…ランプ内空間、１１…気体入口、１２…気体出口、１５…入口側ダクト、１６…出口側ダクト、１７…ダクト、１８…ダクト、２０…網板、２４…冷却装置、２５…送風装置。

Claims (11)

1. 前面透明板と、発光源からの光を前記前面透明板側に反射させるリフレクタとで囲まれたランプ内空間に前記発光源が配置されたランプを冷却するためのランプ冷却装置であって、
   両端部に前記ランプ内空間に接続される接続口が形成され、前記両端部の間は前記ランプの外部空間でひとつながりにされ、前記ランプ内空間の気体が前記ランプの外部空間と遮断された状態で循環されるダクトを備える
   ことを特徴とするランプ冷却装置。
2. 前記ダクト内に強制的に循環気流を形成する送風装置を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のランプ冷却装置。
3. 前記ダクト内を循環する気体を冷却する冷却装置を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のランプ冷却装置。
4. 前記ダクトの前記接続口、または前記接続口近傍の前記ダクト内より出てくる循環気流の方向を規制する構造物の前に、網板が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のランプ冷却装置。
5. 前記網板は前記ダクト内の循環気流の流れに垂直に設けられている
   ことを特徴とする請求項４に記載のランプ冷却装置。
6. 前面透明板と、発光源からの光を前記前面透明板側に反射させるリフレクタとで囲まれたランプ内空間に前記発光源が配置され、前記ランプ内空間に通じる気体入口と気体出口とが形成されたランプと、
   前記ランプを冷却するためのランプ冷却装置と、を備えた投射型表示装置であって、
   前記ランプ冷却装置は、
   両端部にそれぞれ前記気体入口と前記気体出口とに接続される接続口が形成され、前記両端部の間は前記ランプの外部空間でひとつながりにされ、前記ランプ内空間の気体が前記ランプの外部空間と遮断された状態で循環されるダクトを備える
   ことを特徴とする投射型表示装置。
7. 前記ダクトの一端部は、前記ランプ内空間において気体の自然対流上昇により他の領域よりも高温になる領域に接続され、
   前記ダクトの他端部は、気体の自然対流上昇により他の領域よりも低温になる領域に接続されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
8. 前記ダクトからの前記ランプ内空間への循環気流の吹き込み方向は、前記気体入口と前記気体出口とを結ぶ直線に対して前記発光源側に傾いている
   ことを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
9. 前記ダクトからの前記ランプ内空間への循環気流の吹き込み角度は、前記気体入口の中心と前記発光源の中心とを結んだ直線から、光出射方向側に４５゜、前記光出射方向の反対方向側に２５゜の角度範囲内である
   ことを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
10. 前記ランプの側部に前記気体入口を形成した場合において、前記ダクトからの前記ランプ内空間への循環気流の吹き込み角度は、前記気体入口の中心と前記発光源の中心とを結んだ直線から、上側に６５゜、下側に６５゜の角度範囲内である
    ことを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
11. 前記ランプと前記ダクトとは、気密確保用のシール材を介在させた合わせ面にて分離可能に接続されている
    ことを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。