JP2007170413A - 軸流ファン及び軸流ファンを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】回転音を極力少なくして静粛性の高い、軸流ファン、および軸流ファンを用いた電子機器を提供すること。
【解決手段】回転軸周りに所定の配置ピッチで配置される複数の羽根４４１、４４２を備え、これら複数の羽根４４１、４４２を回転軸を中心として回転させることにより、回転軸方向に沿って空気を取り込み、排出する軸流ファンは、複数の羽根４４１、４４２のうちの一部の羽根４４２は、羽根のねじれ角を変えることで前記回転軸を含む平面内の羽根４４２の断面形状を他の羽根の断面形状４４１と変えている。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、回転軸周りに所定の配置ピッチで配置される複数の羽根を備えたファンであって、これら複数の羽根を回転軸を中心として回転させることにより、回転軸方向に沿って空気を取り込み、排出する軸流ファンに関し、例えば、コンピュータ、プロジェクタ等の電子機器の吸気ファン、および／または排気ファンとして利用することができる。

パーソナルコンピュータ、プロジェクタ等の電子機器においては、従来より、機器内部発熱部品を冷却するために、機器外部の空気を取り込んで発熱部品に吹き付けることにより冷却する吸気ファンや、機器内部の加熱した空気を機器外部に排出する排気ファンが採
用され、吸気ファンおよび排気ファンとしては、軸流ファン、遠心力ファンが利用されている。
ここで、軸流ファンは、回転軸周りに所定の配置ピッチで配置される複数の羽根を備え、これら複数の羽根を回転軸を中心として回転させることにより、回転軸方向に沿って空気を取り込み、排出するタイプのファンである。
また、遠心力ファンは、回転軸周りに所定の配置ピッチで配置される複数の羽根を備え、これら複数の羽根を回転軸周りに回転させることにより、回転軸方向に沿って空気を取り込み、複数の羽根の回転の接線方向に空気を排出するタイプのファンである。

このような軸流ファンおよび遠心力ファンは、例えば、コンピュータを構成するマイクロプロセッサユニットの上部に配置され、またプロジェクタを構成する電気光学装置としての液晶パネルや、光源系を構成する光源ランプ等の近傍に配置され、これらの発熱部品に冷却空気を吹き付けまたは加熱された空気を排出することにより、効率的な冷却を達成している。

ところで、上述した電子機器内部に配置される軸流ファンとしては、従来より、同一形状の羽根を回転軸周りに均等な配置ピッチで５〜１１枚程度配置したものが採用されている。しかしながら、このような同一形状の羽根を均等な配置ピッチで配置した軸流ファン、遠心力ファンでは、空気の流れに伴う風切り音の他に、ファン固有の回転音が発生する。
例えば、９枚の羽根を回転軸周りに等ピッチに配置した軸流ファンを４０００ｒｐｍで回転させた場合、４０００／６０×９（Ｈｚ）の回転音が発生し、加えて、羽根の枚数である９は素数ではないから、９の素因数３に基づく回転音、４０００／６０×３（Ｈｚ）の回転音も発生する。
このような回転音は、電子機器等の使用の際の雑音となり、操作者に不快感を及ぼすものであるから、回転音の少ないファンが望まれている。

本発明の目的は、回転音を極力少なくして静粛性の高い、軸流ファン、および軸流ファンを用いた電子機器を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る軸流ファンは、各羽根間の配置バランスをくずすことで、通常均等に配置される複数の羽根が回転することにより発生する回転音を少なくすることを特徴とし、具体的には、以下のような方法が考えられる。

本発明に係る軸流ファンは、回転軸周りに所定の配置ピッチで配置される複数の羽根を備え、これら複数の羽根を前記回転軸を中心として回転させることにより、前記回転軸方向に沿って空気を取り込み、排出する軸流ファンであって、前記複数の羽根のうちの一部の羽根は、前記回転軸を含む平面内の羽根の断面形状を他の羽根の断面形状と変えていることを特徴とする。
ここで、一部の羽根の断面形状が他の羽根の断面形状と変えているとは、例えば、回転軸に直交する平面と羽根の断面とがなす角度を、他の羽根の角度よりも大きく設定したり、小さく設定したりすることにより、一部の羽根の断面形状を他の羽根の断面形状と異ならせることができる。

このような本発明によれば、一部の羽根の断面形状が他の羽根の断面形状と異なっているので、回転軸周りの羽根の配置バランスをくずすことができ、同一の羽根を均等ピッチで配置した場合に発生する回転音を低減することができ、静粛性の高い軸流ファンとすることができる。

以上において、軸流ファンを構成する羽根の枚数は素数に設定されているのが好ましい。
すなわち、前述のように軸流ファンの羽根が素因数分解可能な８枚、９枚に設定されていると、羽根枚数の応じた回転音の他、素因数である２、３、４の回転音も発生する。従って、軸流ファンの羽根の枚数を素数に設定することでこのような素因数に基づく回転音の発生を防止することができ、軸流ファンの静粛性を一層向上することができる。

また、前記発明に係る軸流ファンは、回転軸周りの重量バランスを調整する偏芯調整手段を備えているのが好ましい。
ここで、偏芯調整手段は、平面形状、断面形状、および配置ピッチを変更した一部の羽根の回転軸を挟んだ部分にウエイト等を対称配置することにより構成することができる。
具体的には、軸流ファンがプラスチック成形により構成され、複数の羽根と、回転軸周りに回動自在に配置される羽根支持部材とを備えていれば、平面形状等を変更した羽根の回転軸を挟んだ対称位置の羽根支持部材に突部を設けたり、切欠を形成して、変更した羽根との重量バランスを取るように構成することができる。

すなわち、軸流ファンが偏芯調整手段を備えているので、一部の羽根の平面形状、断面形状、および配置ピッチを変更しても、偏芯調整手段により、複数の羽根および羽根支持部材の回転軸周りの重量バランスをとって、駆動モータ等に負荷がかかることを防止することができる。

本発明に関連する関連技術として挙げられる軸流ファンは、回転軸周りに所定の配置ピッチで配置される複数の羽根を備え、これら複数の羽根を前記回転軸を中心として回転させることにより、前記回転軸方向に沿って空気を取り込み、排出する軸流ファンであって、前記複数の羽根のうちの一部の羽根は、前記回転軸に直交する平面に沿った平面形状が他の羽根の平面形状と異なることを特徴とする。

ここで、回転軸に直交する平面に沿った平面形状が他の羽根の平面形状と異なるとは、回転軸方向から見た場合、一部の羽根の幅寸法が他の羽根の幅寸法と異なっていることをいい、例えば、回転軸を中心とした羽根の開き角を大きくしたり、回転軸に対する羽根のねじれ角を小さくすることにより、一部の羽根の平面形状を他の羽根の平面形状と異ならせることができる。

このような関連技術によれば、一部の羽根の回転軸に直交する平面に沿った平面形状が他の羽根の平面形状と異なっているので、回転軸周りの羽根の配置バランスをくずすことができ、前記のように同一の羽根を均等ピッチで配置した場合に発生する回転音を低減することができ、静粛性の高い軸流ファンとすることができる。

他の本発明に関連する関連技術として挙げられる軸流ファンは、回転軸周りに所定の配置ピッチで配置される複数の羽根を備え、これら複数の羽根を前記回転軸を中心として回転させることにより、前記回転軸方向に沿って空気を取り込み、排出する軸流ファンであって、前記複数の羽根のうちの一部の羽根は、他の羽根の配置ピッチと異なる配置ピッチで配置されていることを特徴とする。

ここで、一部の羽根を他の羽根の配置ピッチと異なる配置ピッチで配置するとは、例えば、回転軸周りに４０°の角度で配置される９枚の羽根の一部を３０°、５０°等、他の羽根の配置ピッチとは異なる角度で配置することを意味する。
このような関連技術によれば、一部の羽根が他の羽根の配置ピッチと異なる配置ピッチで配置されているので、複数の羽根の等ピッチ配置に伴う回転音を低減することができ、静粛性の高い軸流ファンとすることができる。

前記他の関連技術において、複数の羽根のうち回転軸を挟んで互いに略対称に配置される一対の羽根は、配置ピッチを略等しく設定するのが好ましい。
具体的には、９枚の羽根を有する軸流ファンにおいて、１枚の羽根の配置ピッチを変更した場合、回転軸を挟んで対称に配置される５枚目の羽根の配置ピッチを変更した配置ピッチと略等しく設定すればよい。

すなわち、このようにすれば、軸流ファンの回転軸周りの重量バランスを大きくくずすことがなく、駆動モータ等の回転時、軸流ファンの偏芯による回転時のがたつき音の発生を防止することができ、また駆動モータ等に大きな負担がかかることを防止することができる。

さらに、上述した本発明に係る関連技術は、軸流ファンのみならず、遠心力ファンにも応用することができ、遠心力ファンに利用しても、上述した各作用および効果を享受することができる。
ここで、遠心力ファンは、回転軸周りに所定の配置ピッチで配置される複数の羽根を備え、これら複数の羽根を回転軸を中心として回転させることにより、回転軸方向に沿って空気を取り込み、複数の羽根の回転の接線方向に空気を排出するようなファンをいい、例えば、シロッコファン等が該当する。

このような遠心力ファンは、回転の接線方向に空気を排出するので、軸流ファンよりも低回転で排出空気の吐出圧を大きくとることができるが、上記各発明を採用することにより、回転音を低減することができ、遠心力ファンの静粛性を向上することができる。

そして、上述した本発明及び関連技術に係る軸流ファン、および／または遠心力ファンをパーソナルコンピュータ、プロジェクタに採用すれば、操作中のファンの回転に伴う雑音を低減することができ、静粛性の良好な電子機器とすることができる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。

（１）装置の全体構成
図１、図２には、第１実施形態に係るプロジェクタ１の概略斜視図が示され、図１は上面側から見た斜視図、図２は下面側から見た斜視図である。プロジェクタ１は、光源としての光源装置から出射された光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色に分離し、これらの各色光束を、電気光学装置を構成する液晶パネルを通して画像情報に対応させて変調し、変調した後の各色の変調光束をクロスダイクロイックプリズム（色合成光学系）により合成して、投写レンズ６を介して投写面上に拡大表示する形式のものである。
各構成部品は外装ケース２の内部に収納されているが、投写レンズ６はそのズーム機構により、必要に応じて外装ケース２から突出可能に設けられている。

（２）外装ケースの構造
外装ケース２は、基本的には、装置上面を覆うアッパーケース３と、装置底面を構成するロアーケース４と、正面部分を覆うフロントケース５とから構成され、アッパーケース３およびロアーケース４がマグネシウムダイキャスト製で、フロントケース５が樹脂製である。

アッパーケース３の上面右側（正面から見て右側）には、樹脂製のフィルタ交換蓋２４１で覆われた空気取入口２４０が設けられている。このフィルタ交換蓋２４１には、外部から取り入れた空気を装置内部へ冷却空気として導入するためのスリット状の開口２４１Ａが形成され、当該フィルタ交換蓋２４１の内側には、エアフィルタ２４２（図８）が設けられている。このフィルタ交換蓋２４１をアッパーケース３の上面側から着脱することで、内部のエアフィルタ２４２を交換することが可能である。

また、アッパーケース３の上面において、フィルタ交換蓋２４１の前方には、スピーカ２５０（図７）用の多数の連通孔２５１が穿設されている。連通孔２５１の側方には、プロジェクタ１の画質等を調整するための操作パネル６０が設けられている。
これらのフィルタ交換蓋２４１、連通孔２５１、および操作パネル６０が設けられている部分は、図７、図８に示されるように、アッパーケース３の一部が上方に膨出した膨出部３Ａになっており、この膨出部３Ａによって形成される内部空間に前述のエアフィルタ２４２や、スピーカ２５０、操作パネル６０用の回路基板６１等が収容されている。

図２において、ロアーケース４の底面には、内部に収納される光源ランプユニット８（図３、図４）を交換するためのランプ交換蓋２７が設けられている。
ロアーケース４の底面前方側の角部にはフット３１Ｒ、３１Ｌが設けられ、後方側の中央にはフット３１Ｃが設けられている。なお、フット３１Ｒ、３１Ｌは、ダイヤル部分を回転させたり、レバー３２Ｒ、３２Ｌを操作することで突出方向に進退する構成であり、その進退量を調整することによって表示画面の高さや傾きを変更することが可能である。

フロントケース５前面の向かって右側部分には、図示略のリモートコントローラからの光信号を受信するための受光部７０が設けられている。
フロントケース５の略中央には、装置内部の空気を排出する排気口１６０が設けられている。このような外装ケース２の空気取入口２４０寄りの側面および背面には、外部電源との接続用のＡＣインレット５０や各種の入出力端子群５１が配置されている。

（３）装置の内部構造
図３〜図８には、プロジェクタ１の内部構造が示されている。図３は装置内部の概略斜視図、図４は光学系を示す斜視図、図５、図６は光学系の内部を示す斜視図、図７、図８はプロジェクタ１の垂直断面図である。

これらの図において、外装ケース２の内部には、光源ランプユニット８、電源としての電源ユニット９、光学ユニット１０、ドライバーボード１１（図８）、メインボード１２、ＡＶボード１３などが配置されている。
そして、本実施形態では、光源ランプユニット８、光学ユニット１０、および前述した投写レンズ６により、図９にも示されるように、平面Ｕ字形状の光学系が構成され、各ボード１１、１２、１３で制御系が構成されている。

電源ユニット９は、光学系の投写レンズ６側の側部に配置された第１電源ブロック９Ａ、平面Ｕ字型の光学系における中央の開口部１４内、すなわち投写レンズ６と光源ランプユニット８との間に配置された第２電源ブロック９Ｂ、光学系の光源ランプユニット８側の側部に配置された第３電源ブロック９Ｃで構成されている。

第１電源ブロック９Ａは、前記ＡＣインレット５０を備えており、このＡＣインレット５０を通して得られる外部電源からの電力を第２電源ブロック９Ｂおよび第３電源ブロック９Ｃに分配供給している。
第２電源ブロック９Ｂは、第１電源ブロック９Ａから得られる電力を変圧して主に前記制御系を構成するメインボード１２に供給している。この第２電源ブロック９Ｂの排気口１６０側には、当該第２電源ブロック９Ｂからの電力で駆動される補助排気ファン１５が取り付けられている。

第３電源ブロック９Ｃは、第１電源ブロック９Ａから得られる電力を変圧して光源ランプユニット８内の光源としての光源装置１８３（図９）に供給している。すなわち、第３電源ブロック９Ｃは、最も消費電力の大きい光源装置１８３に電力を供給する必要から、第１、第２電源ブロック９Ａ、９Ｂよりも大きく、プロジェクタ１の前後にわたる大きさに設けられている。このような第１〜第３電源ブロック９Ａ〜９Ｃは、投写レンズ６や光学ユニット１０に先がけてロアーケース４にネジ等によって固定される。なお、第１電源ブロック９Ａは、第２電源ブロック９Ｂにのみ電力を供給し、第３電源ブロック９Ｃはその第２電源ブロック９Ｂから電力が分配されるようにしてもよい。

光源ランプユニット８は、プロジェクタ１の光源部分を構成するものであり、図７および図９に示されるように、光源ランプ１８１および凹面鏡１８２からなる光源装置１８３と、この光源装置１８３を収納するランプハウジング１８４とを有している。

そして、ランプハウジング１８４において、光源装置である光源ランプユニット８は、後述のライトガイド９００を構成する上ライトガイド９０１と一体の収容部９０２１で覆われており、上述したランプ交換蓋２７を開けて取り外せるように構成されている。収容部９０２１の前方には、排気口１６０に対応した位置に補助排気ファン１５よりも大きい主排気ファン１６が配置されている。そして、この主排気ファン１６も第２電源ブロック９Ｂからの電力で駆動される。

光学ユニット１０は、光源ランプユニット８から出射された光束を、光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成するユニットであり、ライトガイド９００を備えている。このライトガイド９００は、樹脂製で箱状とされた上ライトガイド９０１と、マグネシウム製で蓋状とされた下ライトガイド９０２とで構成され、その内部には照明光学系９２３、色光分離光学系９２４、変調系としての電気光学装置９２５、および色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム９１０が収容されている。また、下ライトガイド９０２には投写レンズ６が固定される鉛直なヘッド板９０３が設けられている。電気光学装置９２５およびクロスダイクロイックプリズム９１０以外の光学ユニット１０の光学素子は、上下のライトガイド９０１、９０２の間に挟まれて保持された構成となっている。
これらの上ライトガイド９０１、下ライトガイド９０２は一体とされて、ロアーケース４の側に固定されている。

クロスダイクロイックプリズム９１０は、ヘッド板９０３の裏面側であって、下ライトガイド９０２上に固定されている。電気光学装置９２５を構成する各液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂは、クロスダイクロイックプリズム９１０の３側面と対向配置され、クロスダイクロイックプリズム９１０の対向する面に固定部材を介して接着固定されている。なお、各液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの互いの位置関係は、液晶パネル９２５Ｂと液晶パネル９２５Ｒとがクロスダイクロイックプリズム９１０を挟んで対向した位置に設けられ、液晶パネル９２５Ｇがクロスダイクロイックプリズム９１０を挟んで投写レンズ６と対向した位置に設けられている。
そして、これらの液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂは、クロスダイクロイックプリズム９１０の上方に位置しかつ前述の空気取入口２４０に対応して設けられた吸気ファン１７からの冷却用空気によって冷却される。この際、吸気ファン１７駆動用の電力は、メインボード１２からドライバーボード１１を介して供給される。

ドライバーボード１１は、上述した電気光学装置９２５の各液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂを制御するためのものであり、光学ユニット１０の上方に配置されている。メインボード１２は、プロジェクタ１全体を制御する制御回路が形成されたものであり、光学ユニット１０の後方に立設されている。
従って、メインボード１２とドライバーボード１１とは互いに直角に配置されてコネクタを介して電気的に接続されている。
ＡＶボード１３は、前述の入出力端子群５１を備えた回路基板であって、光学ユニット１０とメインボード１２との間に立設され、メインボード１２に電気的に接続されている。

以上の内部構造においては、吸気ファン１７で吸引された冷却空気は、電気光学装置９２５を冷却した後、各排気ファン１５、１６の回転によって各ボード１１、１２、１３を冷却しながら光源ランプユニット８側に導かれる。そして、冷却空気は、ロアーケース４の底面に設けられた吸入口４Ａ（図２）からの新たな冷却空気と共に、主に光源ランプユニット８に流れ込んで内部の光源装置１８３を冷却する。
また、冷却空気の一部は第２電源ブロック９Ｂ側を流れ、他の一部は第３電源ブロック９Ｃ側を流れ、それぞれを冷却する。この後、冷却空気は各排気ファン１５、１６によって排気口１６０からプロジェクタ１の前面側に排気される。

（４）光学系の構造
次に、図５、図９を参照して光学系の光学ユニット１０について詳細に説明する。

光学ユニット１０は、それぞれ上ライトガイド９０１内に収容された照明光学系９２３と、色光分離光学系９２４と、リレー光学系９２７と、それぞれ下ライトガイド９０２に固定された電気光学装置９２５と、色光合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム９１０と、下ライトガイド９０２のヘッド板９０３に固定された投写レンズ６とで構成されている。

照明光学系９２３は、電気光学装置９２５の３枚の液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの画像形成領域をほぼ均一に照明するためのインテグレータ照明光学系であり、光源装置１８３と、第１のレンズアレイ９２１と、第２のレンズアレイ９２２と、反射ミラー９３１と、重畳レンズ９３２とを備えている。
これらのレンズアレイ９２１、９２２、重畳レンズ９３２、および反射ミラー９３１は、上ライトガイド９０１の立ち上がり部分に支持された状態で配置されているとともに、脱落防止部材としてのクリップ７によって固定され、上ライトガイド９０１を図５に示す状態から反転させても脱落しないようになっている。

照明光学系９２３を構成する光源装置１８３は、放射状の光線を出射する放射光源としての光源ランプ１８１と、光源ランプ１８１から出射された放射光をほぼ平行な光線束として出射する凹面鏡１８２とを有する。
光源ランプ１８１としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、または高圧水銀ランプが用いられることが多い。凹面鏡１８２としては、放物面鏡や楕円面鏡を用いることが好ましい。

第１のレンズアレイ９２１は、略矩形状の輪郭を有する小レンズ９２１１がＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズ９２１１は、光源から入射された平行な光束を複数の（すなわちＭ×Ｎ個の）部分光束に分割し、各部分光束を第２のレンズアレイ９２２の近傍で結像させる。各小レンズ９２１１の輪郭の形状は、液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。例えば、液晶パネルの画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、各小レンズのアスペクト比も４：３に設定する。

第２のレンズアレイ９２２も、第１のレンズアレイ９２１の小レンズ９２１１に対応するように、小レンズ９２２１がＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。第２のレンズアレイ９２２は、第１のレンズアレイ９２１から出射された各部分光束の中心軸（主光線）が重畳レンズ９３２の入射面に垂直に入射するように揃える機能を有している。
ここで、重畳レンズ９３２は、複数の部分光束を３枚の液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂ上で重畳させる機能を有している。また、第２のレンズアレイ９２２は、図５に示されるように、反射ミラー９３１を挟んで第１のレンズアレイ９２１に対して９０度傾いて配置されている。

反射ミラー９３１は、第１のレンズアレイ９２１から出射された光束を第２のレンズアレイ９２２に導くためのミラーであり、照明光学系の構成によっては、必ずしも必要としない。例えば、第１のレンズアレイ９２１が第２のレンズアレイ９２２に平行に設けられていれば不要である。

色光分離光学系９２４は、本発明に係る光学部品としての２枚のダイクロイックミラー９４１、９４２と、反射ミラー９４３とを備え、照明光学系９２３の重畳レンズ９３２から出射される光を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。各ミラー９４１、９４２、９４３は、前述と同様に上ライトガイド９０１の立ち上がり部分に支持され、クリップ７によって上ライトガイド９０１に固定されている。リレー光学系９２７は、入射側レンズ９５４、リレーレンズ９７３、および反射ミラー９７１、９７２を備えており、これらの反射ミラー９７１、９７２もクリップ７によって上ライトガイド９０１に固定されている。

電気光学装置９２５の液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものである。各液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂは、上ライトガイド９０１の外側であって、上ライトガイド９０１の外周に設けられた凹状部９０４（図５）に対応して配置され、かつクロスダイクロイックプリズム９１０の三方の側面に対向した状態でクロスダイクロイックプリズム９１０の対向する面に固定部材を介して接着固定されている。各液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの光入出射面側には、入射側偏光板９６０Ｒ、９６０Ｇ、９６０Ｂが、光出射面側には出射側偏光板９６１Ｒ、９６１Ｇ、９６１Ｂがそれぞれ配置されている。

クロスダイクロイックプリズム９１０は、３色の色光を合成してカラー画像を形成する機能を有し、下ライトガイド９０２の上面に固定ネジにより固定されている。クロスダイクロイックプリズム９１０には、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に形成され、これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成される。
投写レンズ６は、プロジェクタ１の中でも最も重量の大きい光学部品であり、その基端側に設けられたフランジ６２を介して下ライトガイド９０２のヘッド板９０３にネジ等で固定されている。

以上のように構成された光学ユニット１０は、以下のようにして組み立てられる。先ず、箱状の上ライトガイド９０１をその開口側が上向きとなるようにして置き、この上ライトガイド９０１内に照明光学系９２３、色光分離光学系９２４、およびリレー光学系９２７などを構成する各光学部品（反射ミラー、各種のレンズ等）を配置し、それらの光学部品をクリップ７で上ライトガイド９０１に固定する。

一方、蓋状の下ライトガイド９０２の上面に液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂを固定したクロスダイクロイックプリズム９１０を固定し、ヘッド板９０３に投写レンズ６を固定しておく。次いで、各光学部品が搭載された上ライトガイド９０１を持って反転させ、下ライトガイド９０２に被せるようにして取り付け、固定する。

最後に、このようにして完成したライトガイド９００を、ロアーケース４にネジ等で固定する。なお、液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂ、クロスダイクロイックプリズム９１０、および投写レンズ６を搭載しておいた下ライトガイド９０２を先にロアーケース４に固定しておき、その後、各光学部品が搭載された上ライトガイド９０１を持って反転させ、下ライトガイド９０２に被せるようにして取り付け、しかる後、ネジ等によって、上ライトガイド９０１をロアーケース４に固定するようにしてもよい。

さらに、下ライトガイド９０２のみを先にロアーケース４にネジ止めしておき、そこに液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂおよびクロスダイクロイックプリズム９１０を搭載したり、投写レンズ６を固定したりし、その後、各光学部品が搭載された上ライトガイド９０１を持って反転させ、下ライトガイド９０２に被せるようにして取り付け、しかる後、ネジ等によって、上ライトガイド９０１をロアーケース４に固定するようにしてもよい。また、本実施形態において、下ライトガイド９０２へのクロスダイクロイックプリズム９１０や投写レンズ６の固定、ロアーケース４への上下ライトガイド９０１、９０２の固定は、ネジによって行われているが、そのような固定を接着や嵌合形式など、他の適宜な固定方法で行ってもよい。

（５）光学系の機能
図９に示す光学ユニット１０において、光源装置１８３から出射された略平行な光束は、インテグレータ光学系（照明光学系９２３）を構成する第１と第２のレンズアレイ９２１、９２２によって、複数の部分光束に分割される。第１のレンズアレイ９２１の各小レンズ９２１１から出射された部分光束は、重畳レンズ９３２によって、液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂの画像形成領域上で概ね重畳される。その結果、各液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂは、面内分布がほぼ均一な照明光によって照明される。

この際、色光分離光学系９２４の第１のダイクロイックミラー９４１では、照明光学系９２３から出射された光束の赤色光成分が反射するとともに、青色光成分と緑色光成分とが透過する。第１のダイクロイックミラー９４１によって反射した赤色光は、反射ミラー９４３で反射し、フィールドレンズ９５１を通って赤色用の液晶パネル９２５Ｒに達する。このフィールドレンズ９５１は、第２のレンズアレイ９２２から出射された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。
他の液晶パネル９２５Ｇ、９２５Ｂの前に設けられたフィールドレンズ９５２、９５３も同様である。

第１のダイクロイックミラー９４１を透過した青色光と緑色光のうちで、緑色光は第２のダイクロイックミラー９４２によって反射し、フィールドレンズ９５２を通って緑色用の液晶パネル９２５Ｇに達する。
一方、青色光は第２のダイクロイックミラー９４２を透過してリレー光学系９２７を通り、さらにフィールドレンズ９５３を通って青色光用の液晶パネル９２５Ｂに達する。なお、青色光にリレー光学系９２７が用いられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路長さよりも長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ９５４に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ９５３に伝えるためである。

赤、緑、青の各色光は、液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂに入射するにあたり、入射側偏光板９６０Ｒ、９６０Ｇ、９６０Ｂで特定の偏光のみとされる。この後、各偏光光は、各液晶パネル９２５Ｒ、９２５Ｇ、９２５Ｂにおいて与えられた画像情報に従って変調され、変調光として出射側偏光板９６１Ｒ、９６１Ｇ、９６１Ｂに出射される。
そして、出射側偏光板９６１Ｒ、９６１Ｇ、９６１Ｂにおいては、変調光のうちの特定の偏光光のみが透過し、クロスダイクロイックプリズム９１０に出射される。
出射された各色光の偏光光は、クロスダイクロイックプリズム９１０で合成されて合成光となり、投写レンズ６の方向に出射される。この合成光は、投写レンズ６により投写スクリーン等の投写面上にカラー画像として投射される。

（６）排気ファンおよび吸気ファンの構造
このような構造のプロジェクタ１に設けられる主排気ファン１６、吸気ファン１７としては、図１０に示されるように、回転軸Ｃ周りに配置される複数の羽根４１１〜４２１と、回転軸Ｃ周りに回転自在に軸支され、複数の羽根４１１〜４２１の基端部分を支持する羽根支持部材４３と、複数の羽根４１１〜４２１の外側を囲むケース４５とを備えた軸流ファン４０が採用されている。尚、図示を略したが、この軸流ファン４０の羽根４１１〜４２１を回転させる駆動モータは羽根支持部材４３の裏側に収納配置され、羽根支持部材４３は駆動モータの回転軸と接合固定され、外部電力により駆動モータが回転すると、羽根支持部材４３が回転し、これに伴い複数の羽根４１１〜４２１が回転軸Ｃ周りに回転して送風が行われる。

この軸流ファン４０は、１１枚の羽根４１１〜４２１を有し、各羽根４１１〜４２１が回転軸Ｃ周りに均等な配置ピッチで配置されたものではなく、複数の羽根４１１〜４２１の一部の配置ピッチが他の配置ピッチとは異なり、１１枚の羽根４１１〜４２１が不等ピッチで配置されたものである。

本実施形態における実際の配置ピッチは、羽根４１１と羽根４１２間の配置ピッチ角をα１（ｄｅｇ）、羽根４１１と羽根４１２との間の隙間角をβ１（ｄｅｇ）、羽根４１１の羽根支持部材４３に対する羽根固定幅角をγ１（ｄｅｇ）とすると、羽根４１１を基点として、回転軸Ｃ周りに配置ピッチ角α１〜α１１、隙間角β１〜β１１、固定幅角γ１〜γ１１が設定され、これらを所望の値に設定することで、不等ピッチの軸流ファン４０とすることができる。
例えば、すべての羽根４１１〜４２１の固定幅角γ１〜γ１１をγ＝１５．７°という一定値とすれば、配置ピッチ角α１〜α１１、隙間角β１〜β１１を表１のように設定することができる。

表１で設定される軸流ファン４０の羽根の配置ピッチ角α１〜α１１において、羽根４１１および羽根４１２間の配置ピッチ角α１は、回転軸Ｃを挟んで対称に配置される羽根４１６および羽根４１７間の配置ピッチ角α６と略等しく設定されている。
また、羽根４１１および羽根４１２の配置ピッチ角α１は、隣接する羽根４１２および羽根４１３の配置ピッチ角α２と、羽根４２１および羽根４１１の配置ピッチ角α１１となるべく近い値になるようにしている。

上記のような羽根４１１〜４２１が不等ピッチに配置された軸流ファン４０を設計する場合、隣接する羽根間の隙間角βに基づいて設計する。
1) まず、隙間角βとして取りうる下限値を設定する。軸流ファン４０を射出成形等で製造する場合、隙間角βを２°以上としなければ、羽根が１枚１枚分離できなくなるので、隙間角βの下限値を２°と設定する。
2) 次に、回転軸Ｃ周りに１１枚の羽根を均等に配置すると、羽根の配置ピッチは、３６０°／１１枚≒３２．７°となる。平均隙間角βが１７°の場合最大可変角は１５°となるので、隙間角βの上限値を３２°と設定する。
3) ２°≦β≦３２°という条件に基づいて、例えば、β１を下限値２°に設定したら、９°増加させた値をβ２として設定し、以下順次β３…を徐々に大きくして設定する。βmaxが略３２°となったら、１０°減少させた値をβの値として順次設定していく。
4) β１〜β１１の設定が終了したら、固定幅角γ＝１５．７°を各β１〜β１１に加えて、α１〜α１１を決定する。

（７）第１実施形態の効果
前述のような第１実施形態によれば、以下のような効果がある。
1) 回転軸Ｃ周りに配置される羽根４１１〜４２１が不等ピッチに配置されているので、複数の羽根が等ピッチに配置された場合に生じる回転音を低減することができ、静粛性の高い軸流ファン４０とすることができる。
2) プロジェクタ１の主排気ファン１６、吸気ファン１７としてこのような軸流ファン４０を採用しているので、プロジェクタ１の操作中に主排気ファン１６、吸気ファン１７の回転に伴う雑音を低減することができ、静粛性の良好なプロジェクタとすることができる。
3) 表１に示されるように、羽根４１１および羽根４１２間の配置ピッチ角α１が、回転軸Ｃを挟んで対称配置される羽根４１６および羽根４１７間の配置ピッチ角α６と略等しく設定されているので、回転軸Ｃ周りの羽根４１１〜４２１および羽根支持部材４３の重量バランスの調和を図ることができ、回転時のがたつき音の発生を防止することができ、また、軸流ファン４０の偏芯に伴って駆動モータに大きな負担がかかることを防止できる。
4) 軸流ファン４０の羽根４１１〜４２１の枚数が１１枚という素数に設定されているので、羽根の枚数が８枚や９枚の場合のように、素因数である２、３、４枚に基づく回転音の発生を防止することができ、軸流ファン４０の静粛性を一層向上させることができる。

（８）第２実施形態の構成および効果
次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分又は部材と同一又は類似の部分等について、同一又は類似の符号を付してその説明を省略または簡略する。
前記第１実施形態では、軸流ファン４０は、固定幅角γ１〜γ１１を１５．７°に
固定し、同一形状の羽根４１１〜４２１を不等ピッチで配置することにより、軸流ファン４０の羽根４１１〜４２１の回転に伴う回転音の発生を低減させていた。

これに対して、第２実施形態に係る軸流ファン３４０は、図１１に示すように、１１枚の羽根３４１〜３５１のうち、一部の羽根、例えば、羽根３４２の固定幅角γ２を羽根３４１の固定幅角γ１よりも大きくし、回転軸Ｃに直交する平面にそった羽根３４２の平面形状を変更している点が相違する。尚、本実施形態では、羽根３４１〜３５１の配置ピッチも第１実施形態と同様に異なる配置ピッチに設定しているが、回転軸Ｃ周りに配置される複数の羽根を等ピッチで配置し、隣接する羽根間の隙間角β１等を調整して固定幅角γ１等を変更してもよい。

このような軸流ファン３４０の羽根３４１〜３５１の固定幅角γを設定する場合、まず、羽根支持部材４３に対して固定幅角γの上限値を設定し、これに基づいて、徐々に羽根の固定幅角γを小さくし、配置ピッチを調整することで、羽根３４１〜３５１の固定幅角γを（３６０°−２×１１）／１１枚＝３０．７°／枚よりも小さな値に設定して、回転軸Ｃ周りの羽根３４１〜３５１の配置バランスをくずす。固定幅角γの下限は十分な強度を確保できるように配慮する。

このように設定された羽根３４１〜３５１をそのまま回転させると、回転軸Ｃ周りの重量バランスが悪いため、羽根支持部材４３内の駆動モータで回転させると、がた付き音等が発生する可能性がある。
そこで、図１１に示すように、羽根３４１〜３５１の粗な部分に突起４３１を羽根支持部材４３に設けたり、羽根３４１〜３５１の密な部分では、回転軸Ｃに向かう方向に切欠部４３３を羽根支持部材４３に形成することにより、羽根支持部材４３および羽根３４１〜３５１の回転軸Ｃ周りの重量バランスをとる。
これらの突起４３１および切欠部４３３は偏芯調整手段としての役割を有し、これらの偏芯調整手段により、羽根３４１〜３５１および羽根支持部材４３は回転軸Ｃを中心として重量バランスのとれた安定した回転が確保される。尚、羽根支持部材４３および羽根３４１〜３５１がプラスチックの射出成形等により、一体形成される場合、羽根支持部材４３に錘を付けたり、切欠加工を施して、重量バランスをとれる形状を確認した後、射出成形用金型を修正して、これら突起４３１および切欠部４３３をも、羽根支持部材４３の成形時に同時に形成できるようにしておくのが望ましい。

このような第２実施形態によれば、第１実施形態で述べた効果に加えて、以下のような効果を有する。
5) 回転軸Ｃに直交する羽根３４１〜３５１の一部の羽根３４２の平面形状が他の羽根３４１と異なっているので、第１実施形態と同様に、回転音の発生を低減でき、静粛性の高い軸流ファン３４０とすることができる。
6) 不等ピッチの他に羽根の固定幅をも変更しているので、軸流ファンの設計自由度が大幅に向上し、形状、仕様等に応じた回転音の発生のしにくい軸流ファンを製造することができる。
7) 配置ピッチ角α１〜α１１の回転軸Ｃ周りの配置調整を行って、回転軸Ｃ周りの重量バランスを取るだけでなく、突起４３１、切欠部４３３等の偏芯調整手段をも採用しているので、羽根支持部材４３および羽根３４１〜３５１の回転軸Ｃ周りの重量バランスを一層容易に調整することができ、軸流ファン３４０の設計を簡単化することができる。第一実施形態でも同様である。

（９）第３実施形態の構成および効果
次に、本発明の第３実施形態について説明する。前記第２実施形態では、羽根３４１〜３５１の回転軸Ｃに直交する平面形状について、一部の羽根３４２と他の羽根３４１とが異なるようにすることにより、配置バランスをくずして羽根の回転音の発生を低減していた。

これに対して、第３実施形態に係る軸流ファン４４０は、図１２に示すように、各羽根４４１〜４５１は、回転軸Ｃに直交する平面に沿った平面形状が同一、すなわち、各羽根４４１〜４５１の固定幅角γは同一に設定され、複数の羽根４４１〜４５１は、回転軸Ｃ周りに均等な配置ピッチ角αも一定値に設定されている。

しかしながら、本実施形態の場合、一部の羽根は、回転軸を含む平面内の羽根の断面形状が他の羽根の断面形状と異なっていて、これにより羽根４４１〜４５１の配置バランスを崩している。すなわち、例えば、羽根４４１、羽根４４２の断面形状を対比すると、図１３に示すように、２種類の羽根４４１、４４２は、羽根の平面形状に応じた幅寸法Ｗは一致しているが、羽根４４２のねじれ角θ２は、羽根４４１のねじれ角θ１よりも小さくなっている。
そして、このようなねじれ角θ１、θ２の異なる羽根４４１〜４５１を回転軸Ｃ周りに適宜に配置することにより、複数の羽根４４１〜４５１の配置バランスをくずしている。尚、回転軸Ｃ周りの重量バランスは、各羽根４４１〜４５１の配置の調和を図ることによって、調整することもできるが、羽根支持部材４３に突起、切欠部等を形成して重量バランスを調整してもよい。

このような第３実施形態によれば、羽根４４１〜４５１の断面形状が異なっているので、前記第１実施形態および第２実施形態と同様に、回転軸Ｃ周りの羽根４４１〜４５１の配置バランスをくずして回転音の発生を低減して、静粛性の高い軸流ファン４４０とする
ことができる。

（１０）実施形態の変形
尚、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。前記各実施形態では、軸流ファン４０、３４０、４４０に本発明を適用していたが、図１４に示すような遠心力ファン５４０に本発明を採用しても、前記各実施形態で述べた効果と同様の効果を享受することができる。
尚、遠心力ファン５４０は、羽根支持部材４３、羽根５４１〜５５１、およびケース５５を備え、ケース５５には、吐出口となる開口部５５Ａが形成されているとともに、回転軸Ｃに直交する側面の一方の側面にも空気取入用の開口部が形成されている（図示略）。
羽根５４１〜５５１が回転すると、空気取入用の開口部から回転軸Ｃに沿って空気が取り込まれ、取り込まれた空気は、羽根５４１〜５５１によりファンの回転の接線方向に導かれ、開口部５５Ａから排出される。
このような遠心力ファン５４０は、開口部５５Ａから排出される空気の吐出圧を大きくとることができるので、電子機器の発熱部品をスポット的に冷却する場合、少ない回転数で効率よく冷却することができる。そして、このような遠心力ファン５４０に前記各実施形態で説明した発明を適用すれば、回転音を低減することができ、遠心力ファン５４０の静粛性を向上することができる。

また、前記各実施形態では、プロジェクタ１に本発明に係る軸流ファン４０、３４０、４４０を採用していたが、これに限られない。すなわち、オーバーヘッドプロジェクタ、パーソナルコンピュータ等内部に発熱部品を備えた電子機器であれば、他の電子機器についても、本発明に係る軸流ファン、遠心力ファンを採用することができ、前記各実施形態で述べた効果と同様の効果を享受することができる。

前述のような本発明の軸流ファン、遠心力ファンによれば、ファンの回転音を低減することができるので、静粛性の高い軸流ファン、遠心力ファンとすることができ、これらを用いれば静粛性の良好な電子機器とすることができる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの上面側からの外観斜視図である。 前記プロジェクタの下面側からの外観斜視図である。 前記プロジェクタの内部構造を示す斜視図である。 前記プロジェクタの光学系を示す斜視図である。 前記光学系の構造を示す斜視図である。 前記光学系の構造を示す他の斜視図である。 図１のVII−VII線断面図であり、前記プロジェクタの垂直断面図である。 図７のVIII−VIII線断面図であり、前記プロジェクタの別の垂直断面図である。 前記光学系の機能を説明するための模式図である。 前記実施形態における排気ファン、吸気ファンを構成する軸流ファンの構造を表す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る軸流ファンの構造を表す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る軸流ファンの構造を表す平面図である。 前記実施形態における軸流ファンの羽根の回転軸を含む平面内の断面図である。 前記各実施形態の変形となる遠心力ファンの断面図および側面図である。

符号の説明

１…プロジェクタ（電子機器）、４０、３４０、４４０…軸流ファン、３４１〜３５１、４１１〜４２１、４４１〜４５１、５４１〜５５１…羽根、５４０…遠心力ファン、Ｃ…回転軸、α１〜α１１…配置ピッチ角（配置ピッチ）

Claims (4)

1. 回転軸周りに所定の配置ピッチで配置される複数の羽根を備え、これら複数の羽根を前記回転軸を中心として回転させることにより、前記回転軸方向に沿って空気を取り込み、排出する軸流ファンであって、
   前記複数の羽根のうちの一部の羽根は、羽根のねじれ角を変えることで前記回転軸を含む平面内の羽根の断面形状を他の羽根の断面形状と変えていることを特徴とする軸流ファン。
2. 請求項１に記載の軸流ファンにおいて、
   前記複数の羽根の枚数は、素数に設定されていることを特徴とする軸流ファン。
3. 請求項１または請求項２に記載の軸流ファンにおいて、
   前記回転軸周りの重量バランスを調整する偏芯調整手段を備えていることを特徴とする軸流ファン。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の軸流ファンを備えていることを特徴とする電子機器。

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