JP2007114372A - 筐体内発熱源の冷却構造およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】少ないスペースで効率よく発熱部品の冷却ができ、上下反転の使用でもファンを増加する必要のない筐体内発熱源の冷却構造およびプロジェクタを提供する。
【解決手段】筐体内発熱源の冷却構造１０は、発熱部品が内部に配置される第１のダクト１１と、第１のダクトを内包する第２のダクト１２と、ファン１４とから構成され、第１のダクト１１を構成する部品には耐熱性と熱伝導性に優れた金属が使用され、第２のダクト１２を構成する部品には熱伝導率の低い材料が使用され、両ダクトの一端に設けられたファン１４により両ダクト内に冷却空気を通過させて、発熱部品と昇温したダクト構成部材を冷却する。第１のダクト１１と第２のダクト１２との間に一端が第１のダクト１１に回動可能に保持された第１の開閉プレート１６と第２の開閉プレート１７を上下対称に配置されているので熱の流れの多い第１のダクトの上側の面に常に冷却風が多く流れる。
【選択図】図１

Description

本発明は筐体内発熱源の冷却構造およびプロジェクタに関し、特に発熱源を格納する高熱伝導ダクトを備えた冷却構造とその冷却構造を有するプロジェクタに関する。

従来から、内部に高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの高熱を発する放電ランプが用いられた光源部を有するプロジェクタのような装置では、ファンによる送風によって直接発熱源の冷却が行なわれている（特許文献１参照）。光源部のほかに電源部や液晶パネルなども冷却の必要があり、特許文献２には液晶パネル冷却用の吸気用の長方形ダクトは断熱材で形成され、光源部からの吸熱を防ぐとともに放熱から電子回路を保護する構成が記載されている。

さらに、熱に弱いモールド部品と発熱部品との距離を離したり、間に放熱のための部材を配置したりすることも行なわれている。
特開２００２−２４４２１０号公報 特開２００２−３１８５１号公報

ファンによる送風によって冷却が行なわれる場合には通常送風はダクトを経由して行なわれ、冷却後の空気は高温となるためダクトの温度も上昇するので、ダクト自体の断熱性を高めたり、ダクトに近接する筐体や部品に耐熱のための手段を講ずる必要が生じたりするという問題があった。

熱に弱いモールド部品と発熱部品との距離を離したり、間に放熱のための部材を配置したりするとそのためのスペースが必要となる。しかし、装置小型化の要求から部品と部品との間の空間は少しでも小さくする必要があり、コストダウンのために不要な部品は少しでも削除する必要があるという問題があった。

また、プロジェクタでは、デスクトップとしての使用だけでなく天井からの吊り下げて使用するといった上下が反転する使用条件が存在するが、すべての使用条件において冷却性能を維持するためには使用条件に対応させて冷却用ファンの数が増加するという問題があった。

もし、周囲に悪影響を与えることなく発熱部品の冷却効率を上げることができれば冷却用ファンの数や所要動力も削減できるので、更なるコストダウンに寄与できる。

本発明の目的は、少ないスペースで効率よく発熱部品の冷却ができ、上下反転の使用でもファンを増加する必要のない筐体内発熱源の冷却構造およびプロジェクタを提供することにある。

本発明の筐体内発熱源の冷却構造は、
第１の態様では、発熱源を格納する耐熱性と熱伝導性に優れた材料からなるダクトと、そのダクトの内部に空気を流通させるファンとを有することを特徴とする。ダクトの内部には複数の発熱源を分離して配置するための分離棚を有してもよい。

第２の態様では、発熱源を格納する耐熱性と熱伝導性に優れた材料からなる第１のダクトと、その第１のダクトの外側に所定の間隔を保って設けられた低熱伝導性の第２のダクトと、第１のダクトと第２のダクトとの内部に空気を流通させるファンとを有することを特徴とする。

第１のダクトの内部には複数の発熱源を分離して配置するための分離棚を有してもよく、第１のダクトの上面および下面のそれぞれに設けられた第１および第２の開閉プレートを備え、各開閉プレートは第１のダクトの外方に向かって第２のダクトに衝止されるまで開放されるように回動可能に第１のダクトに保持されてもよい。

第１のダクトは接地されており、その第１のダクトの外面にはプリント基板が配置されて、そのプリント基板の接地とシールドが行なわれるようにその第１のダクトとプリント基板とが接続されていてもよく、第１のダクトの外面には発熱部品が搭載されたプリント基板が配置され、その発熱部品の発熱部とその第１のダクトとが熱的に接続されていてもよい。

本発明のプロジェクタは、
上述のいずれかに記載の筐体内発熱源の冷却構造を有する。

ダクト状の構造体の中にランプや電源等の発熱部品を配置する際に、第１のダクトを構成する部品に耐熱性と熱伝導性に優れた材料を使用することで、発熱部品と第１のダクトの構成部材との間の空間距離を小さくすることができる。

さらに、発熱部品を配置した第１のダクトを一回り大きい第２のダクトの内部に配置して二つのダクトの間にも冷却風を流すことで、発熱体からの輻射熱で高温となる耐熱性と熱伝導性に優れた材料からなる第１のダクトを効率的に冷却することができる。この際、耐熱性と熱伝導性に優れた材料からなる第１のダクトの冷却は、多くの熱が伝達される上側の面に多くの風を流して冷却することが効率的であることから、プロジェクタの向きに応じて第１のダクトと第２のダクトとの間に設けられた開閉プレートが移動するようにしたことによって、常に第１のダクトの上側を流れる風の風量が多くなるようになる。以上の手段で、冷却のための空気の流れは従来よりも少なくてすむため、小型のファンが使用可能となる。

また、発熱部品と冷却構造の外側を形成する第２のダクトとの距離も少なくすることができるので冷却構造の小型化が可能となる。

本発明は、発熱源となる発熱部品を格納する空間部を構成する第１のダクトを耐熱性と熱伝導性に優れた材料製にすることにより、発熱部品と第１のダクトとの間隙を狭くすることができるため、容積の少ない空間部の中で効率的に発熱部品の冷却を行うことができるという効果がある。

また、第１のダクトを内包して設けられた第２のダクトを低熱伝導材とすることにより筐体内部の構成部品と第２のダクトとの空間距離を小さくすることが可能となり、装置の小型化が図れるという効果がある。

さらに、装置の上下方向の設置の向きに対応して第１のダクトと第２のダクトとの間に設けられた第１の開閉プレートと第２の開閉プレートとが開閉するので、ファンで作り出される空気の流れを冷却に効果的な流路に流すことができて効率的な冷却が可能となるという効果がある。

本発明の筐体内発熱源の冷却構造は、発熱部品が内部に配置される第１のダクトと、第１のダクトを内包する第２のダクトとファンとから構成され、第１のダクトを構成する部品には耐熱性と熱伝導性に優れた材料が使用され、第２のダクトを構成する部品には熱伝導率の低い材料が使用され、両ダクトの一端に設けられたファンにより両ダクト内に冷却空気を通過させて、発熱部品と昇温したダクト構成部材を冷却する。この構成によって発熱部品と第１のダクトの構成部材との間の空間距離を小さくすることができ冷却構造を小型化しながら効率よく発熱部品と第１のダクトとを冷却できることを特徴とする。

さらに、第１のダクトと第２のダクトとの間に一端が第１のダクトに回動可能に保持された第１の開閉プレートと第２の開閉プレートとを上下対称に配置することによって自動的に上側の開閉プレートは開放され、下側の開閉プレートは閉鎖される構成とした。それによって、冷却構造が上下反転しても常に上側の開閉プレートは解放され、下側の開閉プレートは閉鎖されるので熱の流れの多い第１のダクトの上側の面に常に冷却風が多く流れ冷却効率が高まることを特徴とする。以上の手段で、冷却のための空気の流れは従来よりも少なくてすむため、小型のファンが使用可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の筐体内発熱源の冷却構造を有するプロジェクタの模式的断面図であり、図２は図１の冷却構造の第１のダクトの模式的斜視図であり、図３は図１の冷却構造の第２のダクトの模式的斜視図である。本実施の形態ではプロジェクタを例として発熱源の冷却構造を説明するが、対象はプロジェクタに限定されるものではなく、強制的な冷却を必要とする発熱源を有する装置の筐体内の発熱源の冷却に広く適用することができる。また、実施の形態では第１のダクトと第２のダクトを備えた形態で説明するが、発熱源の発熱量が少なく近接する部材に対する熱の影響も少ない場合には第１のダクトだけで構成してもよい。

プロジェクタ１の冷却構造１０は、発熱源を格納する第１のダクト１１と、第１のダクト１１より一回り大きく第１のダクト１１を内包する第２のダクトと、第２のダクトの一端に設けられたファン１４とから構成される。

第１のダクト１１の内部には空気の通路となる第１の空間部２１が形成され、格納される発熱源を分離して収納するための分離棚１３が設けられている。ここでは分離棚１３によって第１の空間部分２１が上下に分離されてそれぞれに光源部４１と電源部４２とが設けられているものとして説明する。ここでは光源部４１は第１のダクト１１の空気取入口の方向に向けて光を投射する。しかし、装置の構成上ダクトの側面方向に投射の必要がある場合は第１のダクト１１と第２のダクト１２の側壁に窓を設けてもよい。第１のダクト１１の構成部材は耐熱性と熱伝導性に優れた金属を使用することとして説明するが金属に限定されるものではなく耐熱性と熱伝導性に優れた材料であればよい。

第２のダクト１２は第１のダクト１１を取り囲んで設けられ、その一端には冷却用のファン１４が取り付け可能となっている。ここではファン１４がダクト内の空気を吸引する構成としているが、ダクト内に送入する構成であってもよい。冷却用のファン１４は他の構成材に取り付けられて第１のダクト１１と第２のダクト１２との一端から空気を送入あるいは吸引できる構成であってもよい。第２のダクト１２の構成部材は熱伝導性が少ない材料、例えばモールド樹脂で形成されていることが望ましい。これは発熱源からの放熱が第２のダクトの外面から放出される量を抑制するためである。第１のダクト１１と第２のダクト１２との間には空気通路となる第２の空間部２２が形成されている。ここでは、第２のダクト１２を独立した部材として説明するが、例えばプロジェクタ１の筐体の一部をその壁面として構成してもよい。

第１のダクト１１の上下の外側にはそれぞれ第１の開閉プレート１６と第２の開閉プレート１７とが設けられている。第１の開閉プレート１６と第２の開閉プレート１７とは一端が第１のダクト１１の上下の外側に回動可能に取り付けられており、上側となった開閉プレートは重力で第１のダクト１１側に倒れて第１のダクト１１と第２のダクト１２との間の空気通路を開放し、下側となった開閉プレートは重力で第１のダクト１１側から垂れ下がって第２のダクト１２の内面に接触して第１のダクト１１と第２のダクト１２との間の空気通路を閉鎖する。従ってプロジェクタ１が通常のデスクトップとして使用されている場合も、天井吊り下げなどで反転して使用される場合も、常に上側の第１のダクト１１と第２のダクト１２との間の空気通路は解放され、下側の第１のダクト１１と第２のダクト１２との間の空気通路は閉鎖される。これによって発熱部品からの熱伝達量の大きい第１のダクト１１の上面が多くの冷却空気に接触して冷却が促進される。

次に本発明の第１の実施の形態の筐体内発熱源の冷却構造を有するプロジェクタの動作について説明する。本実施の形態では発熱部品として光源部４１と電源部４２とが第１の空間部２１内に実装されており、共通する空間内に配置されると性能的に問題を生じるおそれがあることから分離棚１３によって一つの第１の空間部２１を２つに分けて、２種類の発熱部品が配置されている。第１の空間部２１および第２の空間部２２には、ファン３によってそれぞれ矢印で示す第１の空気の流れ３１、第２の空気の流れ３２、第３の空気の流れ３３、および第４の空気の流れ３４が発生する。

光源部４１は第１の空気の流れ３１によって、電源部４２は第２の空気の流れ３２によって、それぞれ直接冷却されるとともに、これら発熱部品から輻射される熱によって第１のダクト１１の内面の温度が上昇すると熱伝導性のよい第１のダクト１１の金属製の部材によって第１のダクト１１の外面に熱伝導され、内面は内部から空気の流れ３１および空気の流れ３２によって冷却されるとともに、外面は第２の空間部２２を流れる第３の空気の流れ３３、および第４の空気の流れ３４によって冷却される。

このとき熱は上方に伝わりやすいことから第２の空間部２２では、第１の開閉プレート１６、第２の開閉プレート１７の自動的な開閉によって第２の空間部２２の上側に多くの空気の流れを作ることで効率的な冷却ができる。冷却構造１０が図１に示される向きに設置されているときは、重力によって第１の開閉プレート１６が第２の空間部２２の第３の空気の流れ３３の出口を解放する方向に動くとともに、第２の開閉プレート１７が第２の空間部２２の第４の空気の流れ３４の出口を閉じる方向に動くことで第４の空気の流れ３４を遮断し、第４の空気の流れ３４の分の空気が第１、第２、第３の空気の流れ３１〜３３に分配されるのでより効率的に冷却が可能となる。

また、冷却構造１０を搭載したプロジェクタ１が上下反転して使われる場合は第２の開閉プレート１７が第２の空間部２２を開放する方向に動くとともに、第１の開閉プレート１６が第２の空間部２２を閉じる方向に動くことで空気の流れ３３を遮断し、空気の流れ３３の分の空気が空気の流れ３１、３２、３４に分配されてより効率的な冷却が可能となる。

本発明の第１の実施の形態には上述の構成以外に図示されていない多くの応用例が考えられる。図１の実施の形態では第１の空間部２１と第２の空間部２２とを冷却するために１つのファン１４が使用されているが、第１の応用例では第１の空間部２１と第２の空間部２２の冷却はそれぞれ別のファンを用いてもよい。それによって、第１の空間部２１と第２の空間部２２との空気の流速をそれぞれ望ましい値に設定することができる。

第２の応用例としては、図１では第１の空間部２１と第２の空間部２２とを冷却するためのファン１４や風の入り口が空間部の長手の方向に配置されているが、装置の形状や周囲の構成部品の配置によってはこれらの位置を空間部側面等、任意の位置に配置することができる。例えば光源部４１の投射方向にレンズ等の光学部品を配置する必要があり、第１の空間部２１への空気の取り入れに障害のある場合は、第１のダクト１１の光源部４１とレンズ等の光学部品との間の側面に空気取入口を設けてもよい。

第３の応用例としては、図１では第１の空間部２１を分離棚１３によって上下方向に区分して全体を一つのファンで冷却しているが、第１の空間部２１は必要に応じて分離壁によって左右方向に仕切ってもよいし、空間部やファンは発熱部品ごとに独立したものを設けてもよい。

第４の応用例としては、図１では第１のダクト１１、第２のダクト１２がともに水平方向を向いており、一端からファン１４で排気しているが、発熱量が少ない場合は第１のダクト１１、第２のダクト１２をともに鉛直方向として、発熱源により加熱された空気の上昇気流により下側の開口部から空気を吸い込み上側の開口部から放出させてもよい。この場合はファンと開閉プレートは必要がなくなる。光源部からの投射光はミラーにより方向を変換して水平方向に投射すればよい。

第５の応用例としては、図１では平滑である第１のダクトの外面に風の流れる方向に平行に放熱フィンを設けてもよい。これにより第１のダクトの外面の放熱面積が増えて熱伝達量が上昇するので第１のダクト１１と第２のダクト１２との間隔を狭くすることができる。

次に本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態の筐体内発熱源の冷却構造を有するプロジェクタの模式的断面図である。第２の実施の形態では、第１の実施の形態の第１のダクト１１を利用して取り付けたプリント基板の接地とシールドを行った以外は第１の実施の形態と同じなので同一の構成には同じ符号を付して説明を省略する。

図４において、第１のダクト１１の金属部材は接地されており（不図示）、プリント基板５１はスペーサ５２を介して第１のダクト１１に固定され、プリント基板５１の接地端子５３が第１のダクト１１の金属部材に接続されている。これにより、容易にプリント基板５１の接地が行なわれる。またシールド部６３を有するプリント基板６１がスペーサ６２を介して第１のダクト１１に固定され、シールド部６３が接続部６４を介して第１のダクト１１の金属部材に接続されている。これにより、容易にシールド部６２のシールド効果を強化することができる。ここでは、接地とシールドの両方が記載されているがその何れかだけであってもよい。

次に本発明の第３の実施の形態について説明する。図５は本発明の第３の実施の形態の筐体内発熱源の冷却構造を有するプロジェクタの模式的断面図である。第３の実施の形態では、第１の実施の形態の第１のダクト１１を利用して取り付けたプリント基板に設けられた発熱部品を、熱伝導材料を用いて第１のダクト１１と熱的に接続した以外は第１の実施の形態と同じなので同一の構成には同じ符号を付して説明を省略する。

図５において、プリント基板７１はスペーサ７２を介して表面側がダクト１１の表面と対向するように第１のダクト１１に固定され、プリント基板７１に設けられた発熱部品７３が熱伝導材７４を介して第１のダクト１１の金属部材に接続されている。これにより、発熱部品７３より発生した熱は、特にヒートシンクを設けなくても第１のダクト１１の金属部材に伝導されて第１のダクト１１を介して発熱部材７３の冷却が行なわれる。

本発明の第１の実施の形態の筐体内発熱源の冷却構造を有するプロジェクタの模式的断面図である。 図１の冷却構造の第１のダクトの模式的斜視図である。 図１の冷却構造の第２のダクトの模式的斜視図である。 本発明の第２の実施の形態の筐体内発熱源の冷却構造を有するプロジェクタの模式的断面図である。 本発明の第３の実施の形態の筐体内発熱源の冷却構造を有するプロジェクタの模式的断面図である。

符号の説明

１ プロジェクタ
１０ 冷却構造
１１ 第１のダクト
１２ 第２のダクト
１３ 分離棚
１４ ファン
１６ 第１の開閉プレート
１７ 第２の開閉プレート
２１ 第１の空間部
２２ 第２の空間部
３１ 第１の空気の流れ
３２ 第２の空気の流れ
３３ 第３の空気の流れ
３４ 第４の空気の流れ
４１ 光源部
４２ 電源部
５１、６１、７１ プリント基板
５２、６２、７２ スペーサ
５３ 接地端子
６３ シールド部
６４ 接続部
７３ 発熱部品
７４ 熱伝導材

Claims (8)

1. 装置の筐体内の発熱源の冷却構造において、
   前記発熱源を格納する耐熱性と熱伝導性に優れた材料からなるダクトと、
   該ダクトの内部に空気を流通させるファンとを有することを特徴とする筐体内発熱源の冷却構造。
2. 前記ダクトの内部には複数の前記発熱源を分離して配置するための分離棚を有する、請求項１に記載の筐体内発熱源の冷却構造。
3. 装置の筐体内の発熱源の冷却構造において、
   前記発熱源を格納する耐熱性と熱伝導性に優れた材料からなる第１のダクトと、
   該第１のダクトの外側に所定の間隔を保って設けられた前記第１のダクトよりも低熱伝導性の第２のダクトと、
   前記第１のダクトと前記第２のダクトとの内部に空気を流通させるファンとを有することを特徴とする筐体内発熱源の冷却構造。
4. 前記第１のダクトの内部には複数の前記発熱源を分離して配置するための分離棚を有する、請求項３に記載の筐体内発熱源の冷却構造。
5. 前記第１のダクトの上面および下面のそれぞれに設けられた第１および第２の開閉プレートを備え、各開閉プレートは第１のダクトの外方に向かって前記第２のダクトに衝止されるまで開放されるように回動可能に前記第１のダクトに保持される、請求項３または請求項４に記載の筐体内発熱源の冷却構造。
6. 前記第１のダクトは接地されており、該第１のダクトの外面にはプリント基板が配置されて、該プリント基板の接地とシールドとが行なわれるように前記第１のダクトと前記プリント基板とが接続されている、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の筐体内発熱源の冷却構造。
7. 前記第１のダクトの外面には発熱部品が搭載されたプリント基板が配置され、該発熱部品の発熱部と前記第１のダクトとが熱的に接続されている、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の筐体内発熱源の冷却構造。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の筐体内発熱源の冷却構造を有するプロジェクタ。
   
   
   

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