JP2008058626A - プロジェクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】投影画像の画質を長期間安定して確保し、かつ、光学部品を効率的に冷却できるプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタ1は、環状の空気流通路を有する密閉構造内部に配置される光学部品と、空気流通路の空気を循環させる循環ファンとを備える。密閉構造は、内部に空気を流入させるための流入口および外部に空気を流出させるための流出口を有する光学部品用筐体と、光学部品用筐体内部に空気を導くとともに光学部品用筐体内部から外部に流出した空気を再度、光学部品用筐体内部に導く複数のダクト部材84と、密閉構造内部に配置され密閉構造内部の空気の熱を受熱する受熱部材851、および密閉構造内外を貫通し、密閉構造内部に配置される一端側が受熱部材851に熱伝達可能に接続し、受熱部材851の熱を密閉構造外部に配置された他端側に導く導熱部材852を有する放熱装置85とを含んで構成される。
【選択図】図17

Description

本発明は、プロジェクタに関する。
従来、光源装置と、光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタが知られている。
このプロジェクタにおいて、光変調装置の表面に塵埃、油煙等が付着すると、投影画像の画質が劣化してしまう。また、液晶パネル等の光変調装置は、一般的に熱に弱いため、光源装置からの光束の照射による発熱により、熱劣化が生じる恐れがある。
そこで、投影画像の画質を安定して確保し、光変調装置を効率的に冷却するために、光変調装置を密閉構造内部に配置し、密閉構造内部の空気を循環ファンにて循環させる構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−162708号公報
特許文献1に記載の構造では、密閉構造内部の空気を冷却するための部材を特段、設けておらず、密閉構造を構成する密閉ボックス、ヘッド体、およびパイプ状部材を金属材料にて形成することで、これら各部材を介して、密閉構造内部の空気の熱を外部に放熱する構成としている。このような構成では、放熱面積を十分に確保することが難しく、密閉構造内部の空気を効果的に冷却することが難しい。すなわち、光変調装置等の光学部品を効率的に冷却することが難しい。
したがって、投影画像の画質を長期間安定して確保し、かつ、光変調装置等の光学部品を効率的に冷却できる技術が要望されている。
本発明の目的は、投影画像の画質を長期間安定して確保し、かつ、光学部品を効率的に冷却できるプロジェクタを提供することにある。
本発明のプロジェクタは、空気を流通可能とする環状の空気流通路を有する密閉構造内部に配置される光学部品と、前記環状の空気流通路の空気を循環させる循環ファンとを備えたプロジェクタであって、前記密閉構造は、前記光学部品を内部に収納配置するとともに、内部に空気を流入させるための流入口および外部に空気を流出させるための流出口を有する光学部品用筐体と、前記流入口を介して前記光学部品用筐体内部に空気を導くとともに、前記流出口を介して前記光学部品用筐体内部から外部に流出した空気を再度、前記流入口を介して前記光学部品用筐体内部に導く複数のダクト部材と、前記密閉構造内部に配置され前記密閉構造内部の空気の熱を受熱する受熱部材、および前記密閉構造内外を貫通し、前記密閉構造内部に配置される一端側が前記受熱部材に熱伝達可能に接続し、前記受熱部材の熱を前記密閉構造外部に配置された他端側に導く導熱部材を有する放熱装置とを含んで構成されていることを特徴とする。
ここで、導熱部材としては、物質の移動を伴わず熱が導熱部材中を伝わる、いわゆる熱伝導を利用した導熱部材と、内部に冷媒を有して当該冷媒の移動に伴って熱移動を生じる、いわゆる対流熱伝達を利用した導熱部材とのいずれも採用できる。
本発明によれば、密閉構造を構成する光学部品用筐体内部に光変調装置等の光学部品が収納配置されているので、光学部品に塵埃、油煙等が付着することを防止でき、プロジェクタから投射される投影画像の画質を長期間安定して確保できる。
また、密閉構造を構成する放熱装置は、受熱部材および導熱部材を含んで構成され、受熱部材にて密閉構造内部の空気の熱を受熱し、導熱部材により受熱部材にて受熱した熱を密閉構造内部から密閉構造外部に導く。このことにより、放熱装置により、密閉構造内部の空気の熱を密閉構造外部に移動させ、密閉構造内部の空気を良好に冷却できる。このため、光変調装置等の光学部品を効率的に冷却できる。
したがって、投影画像の画質を長期間安定して確保し、かつ、光学部品を効率的に冷却できるため、本発明の目的を達成できる。
また、従来のように密閉構造を構成する各部材を金属材料にて形成する必要がなく、プロジェクタ自体の軽量化が図れる。
さらに、導熱部材の他端側をプロジェクタ内部における空きスペースまで引き回し、前記空きスペースにて導熱部材の他端側を冷却する構成とすれば、プロジェクタ内部において、導熱部材の他端側を冷却する機構を種々の位置に配置でき、プロジェクタの設計の自由度を向上できる。
本発明のプロジェクタでは、前記導熱部材は、内部に毛細管構造を有する管状に形成されるとともに、管内部には冷媒が収容され、前記冷媒が管内部を還流することにより、前記導熱部材内で熱移動が行われるヒートパイプで構成されていることが好ましい。
ここで、ヒートパイプの毛細管構造としては、種々の構造が採用でき、例えば、複数の細い銅線等で構成された極細線型ウィック、網目状の金属メッシュ型ウィック、管内部に複数の溝を形成したグルーブ型のウィック、あるいは、パウダー状の焼結型ウィック等が例示できる。
本発明によれば、導熱部材は、冷媒の還流を利用したヒートパイプで構成されているので、例えば、導熱部材として熱伝導を利用した導熱部材を採用した場合と比較して、一端側(蒸発部)と他端側(凝縮部)との熱抵抗が略0に近い状態となり、他端側を冷却することで一端側を直接冷却している状態と同じものとなる。すなわち、導熱部材内の熱移動が素早く行われることとなり、密閉構造内部の空気の冷却効率を向上させることができる。
また、導熱部材をヒートパイプで構成することで、例えば、正置き姿勢(机等の設置面上に載置した状態)、天吊り姿勢(正置き姿勢に対して上下が逆となるように天井等から吊下げた状態)、投影画像の位置を調整するために傾斜させた状態等のあらゆるプロジェクタの姿勢状態に対応し、密閉構造内部の空気の冷却効率を良好に維持できる。
本発明のプロジェクタでは、前記導熱部材の毛細管構造は、焼結型ウィックで構成されていることが好ましい。
本発明によれば、導熱部材の毛細管構造が焼結型ウィックで構成されているので、他のウィック(極細線型ウィック、金属メッシュ型ウィック、グルーブ型のウィック等)と比較して、一端側と他端側との熱抵抗を十分に低いものとするとともに、ウィック自体の熱伝導性が良好であるため冷媒に熱を良好に伝達させることができ、導熱部材内の熱移動をより素早く行い、密閉構造内部の空気の冷却効率をより向上させることができる。
本発明のプロジェクタでは、前記受熱部材は、前記複数のダクト部材のうち前記光学部品用筐体の前記流出口と接続する流路後段側ダクト部材内部において、前記流出口に平面的に干渉する位置に配置されていることが好ましい。
本発明によれば、受熱部材は、流路後段側ダクト部材内部において、流出口に平面的に干渉する位置に配置されているので、光学部品にて温められた空気が直接、受熱部材に吹き付けられることとなる。すなわち、光学部品にて温められた直後の空気を受熱部材にて受熱した後、導熱部材により密閉構造外部に熱移動させることができるため、密閉構造内部の空気の温度上昇を少なくし効果的に冷却できる。
本発明のプロジェクタでは、前記密閉構造は、それぞれ互いに独立した空気流通路を有するように複数設けられていることが好ましい。
ここで、複数の密閉構造としては、それぞれ互いに独立した空気流通路を有するように設けられていればよく、各構成部材のうち少なくともいずれか(例えば、光学部品用筐体)を共通の部材として用いてもよいものである。
ところで、密閉構造内部において、同一の空気流通路中に、発熱量の異なる複数の光学部品が配置されている場合には、他の光学部品からの熱移動および熱干渉により、前記複数の光学部品をそれぞれ良好に冷却することが難しい。
本発明では、密閉構造は、複数設けられている。このことにより、各密閉構造における互いに独立した各空気流通路中に、発熱量の異なる複数の光学部品をそれぞれ配置することで、他の光学部品からの熱移動および熱干渉を防止でき、各空気流通路を辿る空気により、前記複数の光学部品をそれぞれ効率的に冷却できる。
本発明のプロジェクタでは、前記放熱装置は、前記導熱部材の他端側に接続し前記導熱部材を介して移動した熱を放熱する放熱部材を有し、前記複数の密閉構造を構成する各前記放熱装置は、前記放熱部材が同一の放熱部材で構成されていることが好ましい。
本発明によれば、放熱装置は、導熱部材の他端側に接続する放熱部材を備えているので、導熱部材の他端側に移動した熱を放熱部材により効果的に放熱できる。また、複数の密閉構造を構成する各放熱装置は、放熱部材が同一の放熱部材で構成されているので、例えば、各放熱装置がそれぞれ放熱部材を有する構成と比較して、放熱部材を共通の部材で構成して部材を省略し、プロジェクタの低コスト化、小型化、および軽量化が図れる。
本発明のプロジェクタでは、前記密閉構造は、前記密閉構造内部に面し前記密閉構造内部の空気の熱を受熱する受熱側熱伝導性部材、および前記密閉構造外部に面し前記受熱側熱伝導性部材と熱伝達可能に接続して前記受熱側熱伝導性部材の熱を前記密閉構造外部に放熱する放熱側熱伝導性部材を有する熱交換器を含んで構成されていることが好ましい。
本発明によれば、密閉構造は、受熱側熱伝導性部材および放熱側熱伝導性部材を有する熱交換器を含んで構成されているので、放熱装置および熱交換器を併用することで、密閉構造内部の空気をさらに良好に冷却できる。
本発明のプロジェクタでは、前記密閉構造は、前記密閉構造内部に面し前記密閉構造内部の空気の熱を受熱する受熱側熱伝導性部材、および前記密閉構造外部に面し前記受熱側熱伝導性部材と熱伝達可能に接続して前記受熱側熱伝導性部材の熱を前記密閉構造外部に放熱する放熱側熱伝導性部材を有する熱交換器を含んで構成され、前記放熱装置を構成する導熱部材の他端側は、前記放熱側熱伝導性部材に熱伝達可能に接続していることが好ましい。
本発明によれば、密閉構造は、受熱側熱伝導性部材および放熱側熱伝導性部材を有する熱交換器を含んで構成されているので、放熱装置および熱交換器を併用することで、密閉構造内部の空気をさらに良好に冷却できる。
また、放熱装置を構成する導熱部材の他端側は、放熱側熱伝導性部材に熱伝達可能に接続しているので、導熱部材の他端側を冷却する機構と、熱交換器を構成する受熱側熱伝導性部材を冷却する機構とを同一の部材で構成でき、例えば、放熱装置が導熱部材の他端側に接続する独自の放熱部材を有する構成と比較して、部材を省略し、プロジェクタの低コスト化、小型化、および軽量化が図れる。
本発明のプロジェクタでは、前記放熱側熱伝導性部材は、複数のフィンを有し、前記熱交換器は、前記複数のフィンに向けて冷却空気を送風する、または、前記複数のフィン近傍の空気を吸入する冷却ファンを備えていることが好ましい。
本発明によれば、熱交換器が冷却ファンを備え、冷却ファンにより放熱側熱伝導性部材の複数のフィンを冷却できるので、熱交換器による密閉構造内部の空気の冷却効率をさらに向上させることができる。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
〔外観構成〕
図1および図2は、第1実施形態におけるプロジェクタ1の外観を示す斜視図である。具体的に、図1は、プロジェクタ1を前面上方側から見た斜視図である。図2は、プロジェクタ1を前面下方側から見た斜視図である。図1では、説明の便宜上、光学像の投射方向をZ軸とし、該Z軸に直交する2軸をそれぞれX軸(水平軸)およびY軸(垂直軸)とする。以下の図面も同様である。
プロジェクタ1は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン(図示略)上に拡大投射するものである。このプロジェクタ1は、図1または図2に示すように、略直方体状の外装筺体2、およびこの外装筺体2から露出する投射光学装置としての投射レンズ3を備える。
投射レンズ3は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成され、プロジェクタ1の装置本体により画像情報に応じて変調された光学像を拡大投射する。この投射レンズ3は、複数のレンズの相対位置を変更するレバー3A(図1)を備え、投射される光学像のフォーカス調整および倍率調整可能に構成されている。
外装筺体2は、合成樹脂製の筺体であり、プロジェクタ1の装置本体を収納する。この外装筺体2は、図1または図2に示すように、装置本体の上部部分、前面部分の一部、側面部分の一部、および背面部分の一部を覆うアッパーケース21と、装置本体の下部部分、前面部分の一部、側面部分の一部、および背面部分の一部を覆うロアーケース22と、装置本体の前面部分の一部を覆うフロントケース23等を備える。
アッパーケース21の上面部分において、+X軸方向側(前方からみて右側)には、図1に示すように、外装筺体2の内部側に窪む凹部211が形成され、凹部211の底部分に内部と貫通する開口部211Aを有している。そして、この開口部211Aを介して、投射レンズ3のレバー3Aが露出し、レバー3Aの操作が可能となる。
また、アッパーケース21の上面部分において、平面視略中央部分には、図1に示すように、プロジェクタ1の起動・調整操作を実施する操作パネル212が左右方向に延びるように設けられている。操作パネル212の操作ボタン212Aを適宜押下すると、操作ボタン212A内部に配置される図示しない回路基板に実装されたタクトスイッチと接触し、所望の操作が可能となる。
なお、前述した操作パネル212の回路基板は、後述する制御基板と電気的に接続され、操作ボタン212Aの押下に伴う操作信号は、制御基板に出力される。
また、アッパーケース21の背面部分において、−X軸方向側(後方から見て右側)には、具体的な図示は省略するが、外装筺体2の内外を連通する電源用吸気口が形成されている。この電源用吸気口は、外装筺体2外部の冷却空気を外装筺体2内部に取り込むための開口であり、外装筺体2内部の装置本体を構成する後述する筐体内部冷却装置により、該電源用吸気口を介して外装筺体2外部の冷却空気が内部に導入され、装置本体を構成する電源ユニットに送風される。
さらに、アッパーケース21における+X軸方向側の側面部分において、+Z軸方向側(前面側)には、図2に示すように、外装筺体2の内外を連通する熱交換器用吸気口213が形成されている。この熱交換器用吸気口213は、外装筺体2外部の冷却空気を外装筺体2内部に取り込むための開口であり、外装筺体2内部の装置本体を構成する後述する熱交換器により、熱交換器用吸気口213を介して外装筐体2外部の冷却空気が内部に導入され、前記熱交換器を構成する熱交換器本体の放熱側に送風される。
また、アッパーケース21の前面部分において、+X軸方向側には、図1または図2に示すように、外装筺体2の内外を連通する第1の熱交換器用排気口214が形成されている。この第1の熱交換器用排気口214は、熱交換器用吸気口213を介して外装筺体2内部に導入され、前記熱交換器本体の放熱側に送風された空気を外装筺体2外部に排出するための開口である。
さらに、アッパーケース21の+X軸方向側の側面部分において、−Z軸方向側(背面側)には、図2に示すように、外装筺体2の内外を連通する第2の熱交換器用排気口215が形成されている。この第2の熱交換器用排気口215は、第1の熱交換器用排気口214と同様に、熱交換器用吸気口213を介して外装筺体2内部に導入され、前記熱交換器本体の放熱側に送風された空気を外装筺体2外部に排出するための開口である。
ロアーケース22の底面部分において、−X軸方向側には、図2に示すように、平面視矩形状の開口221が形成され、該開口221に着脱自在に平面視矩形板状の蓋体222が取り付けられている。
そして、具体的な図示は省略するが、蓋体222をロアーケース22から取り外した場合には、外装筺体2内部の装置本体を構成する後述する光源装置の一部が露出し、開口221を介して前記光源装置を交換可能とする。
また、ロアーケース22の底面部分において、開口221に対して−Z軸方向側には、図2に示すように、外装筺体2の内外を連通する光源用吸気口223が形成されている。この光源用吸気口223は、外装筺体2外部の冷却空気を外装筺体2内部に取り込むための開口であり、外装筐体2内部の装置本体を構成する後述する筐体内部冷却装置により、該光源用吸気口223を介して外装筺体2外部の冷却空気が内部に導入され、前記光源装置に送風される。
また、ロアーケース22における+X軸方向側の側面部分において、+Z軸方向側には、図2に示すように、外装筺体2の内外を連通する熱交換器用吸気口224が形成されている。この熱交換器用吸気口224は、アッパーケース21に形成された熱交換器用吸気口213と同様に、前記熱交換器により外装筐体2外部の冷却空気を外装筺体2内部に取り込むための開口である。
さらに、ロアーケース22の前面部分において、+X軸方向側には、図1または図2に示すように、外装筺体2の内外を連通する第1の熱交換器用排気口225が形成されている。この第1の熱交換器用排気口225は、アッパーケース21に形成された第1の熱交換器用排気口214と同様に、熱交換器用吸気口213,224を介して外装筺体2内部に導入され、前記熱交換器本体の放熱側に送風された空気を外装筺体2外部に排出するための開口である。
また、ロアーケース22の+X軸方向側の側面部分において、−Z軸方向側には、図2に示すように、外装筺体2の内外を連通する第2の熱交換器用排気口226が形成されている。この第2の熱交換器用排気口226は、アッパーケース21に形成された第2の熱交換器用排気口215と同様に、熱交換器用吸気口213,224を介して外装筺体2内部に導入され、前記熱交換器本体の放熱側に送風された空気を外装筺体2外部に排出するための開口である。
また、ロアーケース22における背面部分において、−X軸方向側には、外装筺体2の内外を連通する電源用吸気口227(図5参照)が形成されている。この電源用吸気口227は、アッパーケース21に形成された電源用吸気口と同様に、前記筺体内部冷却装置により、電源用吸気口227を介して外装筺体2外部の冷却空気を内部の前記電源ユニットに送風するための開口である。
フロントケース23において、+X軸方向側には、図1または図2に示すように、円孔231が形成され、円孔231を介して投射レンズ3の先端部分が露出する。すなわち、円孔231を介して投射レンズ3から光学像が拡大投射されてスクリーン上に投影される。
また、フロントケース23において、X軸方向略中央部分には、図1または図2に示すように、リモコン受光窓232が形成されている。このリモコン受光窓232の内側には、図示しないリモートコントローラからの操作信号を受信する図示しないリモコン受光モジュールが配置されている。
なお、リモートコントローラには、前述した操作パネル212に設けられる起動スイッチ、調整スイッチ等と同様のものが設けられ、リモートコントローラを操作すると、この操作に応じた赤外線信号がリモートコントローラから出力され、赤外線信号は、リモコン受光窓232を介してリモコン受光モジュールで受光され、後述する制御基板で処理される。
さらに、フロントケース23において、−X軸方向側には、図1または図2に示すように、外装筺体2内部の空気を外部に排出するための排気口233が形成されている。この排気口233には、図1または図2に示すように、複数の整流板234Aが格子状に配列したルーバ234が設けられている。複数の整流板234Aは、図1または図2に示すように、その板面がYZ平面に対して投射レンズ3から離間する方向に所定角度、傾斜するように形成されている。そして、前記筺体内部冷却装置により、外装筺体2内部の空気が排気口233およびルーバ234を介して、投射レンズ3から離間する方向に整流されて排気される。
〔内部構成〕
図3ないし図7は、プロジェクタ1の内部構成を示す図である。具体的に、図3は、図1の状態からアッパーケース21を取り外した状態を示す図である。図4は、図3の状態から制御基板6を取り外した状態を示す図である。図5は、図4の状態を背面側から見た斜視図である。図6は、プロジェクタ1における制御基板6を除く装置本体を前面下方側から見た斜視図である。図7は、図6の状態を背面側から見た斜視図である。
外装筺体2の内部には、図3ないし図7に示すように、プロジェクタ1の装置本体が収容されており、この装置本体は、光学ユニット4と、電源ユニット5と、制御基板6(図3)と、密閉循環空冷ユニット7と、筺体内部冷却装置10とを備える。
〔光学ユニットの構成〕
図8および図9は、光学ユニット4の構成を示す図である。具体的に、図8は、図4の状態から密閉循環空冷ユニット7の一部(各放熱装置85,94、各流路後段側ダクト部材84,93等)を取り外した状態を示す図である。図9は、光学ユニット4の光学系を模式的に示す平面図である。
光学ユニット4は、制御基板6による制御の下、画像情報に応じて画像光を形成するものであり、図8に示すように、外装筺体2の前面側から背面側に向けてZ軸方向に延出し、−Z軸方向端部が+X軸方向に屈曲して延出し、さらに、+Z軸方向に屈曲して延出する平面視略U字形状を有している。この光学ユニット4は、図9に示すように、光源装置41と、均一照明光学系42と、色分離光学系43と、リレー光学系44と、光学装置45と、光学部品用筐体46とを備える。
光源装置41は、光源ランプ411から放射された光束を一定方向に揃えて射出し、光学装置45を照明するものである。この光源装置41は、図9に示すように、光源ランプ411、リフレクタ412、およびこれらを保持するランプハウジング413(図6、図7)を備えて構成される。この光源装置41は、光学部品用筐体46に接続する光源装置収納部4611(図6〜図8)に収納配置される。光源装置41は、光源装置収納部4611に収納配置されることで、光学部品用筐体46に対する所定位置(光源装置41から射出される光束の中心軸と光学部品用筐体46内に設定された照明光軸Aとが一致する位置)に位置決めされる。
光源ランプ411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。
リフレクタ412としては、光源ランプ411から射出された光束を略平行化して反射するパラボラリフレクタを用いている。なお、リフレクタ412としては、パラボラリフレクタの他、平行化レンズと組み合わせて、光源ランプ411から射出された光束を所定位置に収束するように反射する楕円面リフレクタを用いてもよい。
均一照明光学系42は、光源装置41から射出された光束を複数の部分光束に分割し、照明領域の面内照度を均一化する光学系である。この均一照明光学系42は、図9に示すように、第1レンズアレイ421と、第2レンズアレイ422と、偏光変換素子423と、反射ミラー424と、重畳レンズ425とを備える。
第1レンズアレイ421は、光源装置41から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸Aと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成される。
第2レンズアレイ422は、上述した第1レンズアレイ421により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第1レンズアレイ421と同様に照明光軸Aに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成を有している。
偏光変換素子423は、第1レンズアレイ421により分割された各部分光束の偏光方向を略一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子である。
この偏光変換素子423は、図示を略したが、照明光軸Aに対して傾斜配置される偏光分離膜および反射膜を交互に配列した構成を具備する。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるP偏光光束およびS偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射膜によって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Aに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子423の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、略全ての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換素子423を用いることにより、光源装置41から射出される光束を、略一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置45で利用する光源光の利用率を向上することができる。
重畳レンズ425は、第1レンズアレイ421、第2レンズアレイ422、偏光変換素子423、および反射ミラー424を経た複数の部分光束を集光して光学装置45の後述する3つの液晶パネルの画像形成領域上に重畳させる光学素子である。
色分離光学系43は、図9に示すように、2枚のダイクロイックミラー431,432と、反射ミラー433とを備え、ダイクロイックミラー431,432により均一照明光学系42から射出された複数の部分光束を、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離する機能を具備する。
ダイクロイックミラー431,432は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。そして、光路前段に配置されるダイクロイックミラー431は、青色光を反射し、その他の色光を透過するミラーである。また、光路後段に配置されるダイクロイックミラー432は、緑色光を反射し、赤色光を透過するミラーである。
リレー光学系44は、図9に示すように、入射側レンズ441、リレーレンズ443、および反射ミラー442,444を備え、色分離光学系43のダイクロイックミラー431,432を透過した赤色光を光学装置45まで導く機能を有している。なお、赤色光の光路にこのようなリレー光学系44が設けられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。本実施形態においては赤色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、青色光の光路の長さを長くしてリレー光学系44を青色光の光路に用いる構成も考えられる。
上述したダイクロイックミラー431により分離された青色光は、反射ミラー433により曲折された後、フィールドレンズ455を介して光学装置45に供給される。また、ダイクロイックミラー432により分離された緑色光は、そのままフィールドレンズ455を介して光学装置45に供給される。さらに、赤色光は、リレー光学系44を構成するレンズ441,443および反射ミラー442,444により集光、曲折されてフィールドレンズ455を介して光学装置45に供給される。なお、光学装置45の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ455は、第2レンズアレイ422から射出された各部分光束を、各部分光束の主光線に対して平行な光束に変換するために設けられている。
光学装置45は、入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものである。この光学装置45は、図9に示すように、照明対象となる光変調装置としての3つの液晶パネル451(赤色光側の液晶パネルを451R、緑色光側の液晶パネルを451G、青色光側の液晶パネルを451Bとする)と、クロスダイクロイックプリズム453とを備えて構成される。なお、フィールドレンズ455および各液晶パネル451の間には、入射側偏光板452が介在配置され、各液晶パネル451およびクロスダイクロイックプリズム453の間には、射出側偏光板454が介在配置され、入射側偏光板452、液晶パネル451、および射出側偏光板454によって入射する各色光の光変調が行われる。
液晶パネル451は、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFT(Thin Film Transistor)をスイッチング素子として、与えられた画像信号にしたがって、入射側偏光板452から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。
クロスダイクロイックプリズム453は、射出側偏光板454から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム453は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、これらの誘電体多層膜によって赤色光および青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
光学部品用筐体46は、図8または図9に示すように、平面視U字形状を有し、内部に所定の照明光軸A(図9)が設定され、上述した各光学系41〜45を照明光軸Aに対する所定位置に配置する。この光学部品用筐体46は、図8に示すように、部品収納部材461と、蓋状部材462とを備える。
部品収納部材461は、図8に示すように、光源装置収納部4611と、部品収納部本体4612とで構成される。
光源装置収納部4611は、図6または図7に示すように、光学部品用筐体46のU字形状一端側に位置し、−Y軸方向側(下方側)に開口部4611Aを有する容器状に形成され、開口部4611Aを介して内部に光源装置41を着脱自在に構成されている。
この光源装置収納部4611において、X軸方向に交差する各側面(光学部品用筐体46のU字形状内側および外側に面する側面)には、図6に示すように、開口部4611B(図6では、U字形状内側の側面に形成された開口部のみを図示)が形成されている。これら開口部4611Bにより、光源装置収納部4611内部に空気を流通可能とし、内部に配置される光源装置41を冷却可能とする。
部品収納部本体4612は、+Y軸方向側(上方側)に開口部(図示略)を有する容器状に形成され、前記開口部を介して、光源装置収納部4611と接続する一端側から順に各光学系42,43が収納配置され、前記一端側とは反対側の他端側に光学装置45が収納配置される。
この部品収納部本体4612において、−Y軸方向端面には、光学装置45を構成する各液晶パネル451R,451G,451Bの配置位置に対応した位置にそれぞれ開口部4612R,4612G,4612B(図13、図14参照)が形成されている。
また、部品収納部本体4612において、−Y軸方向端面には、偏光変換素子423の配置位置に対応した位置に開口部4612P(図13、図14参照)が形成されている。
これら各開口部4612R,4612G,4612B,4612Pは、光学部品用筺体46内部における光学装置45の配置位置の空間Ar1(図8、図9)、および偏光変換素子423の配置位置の空間Ar2(図8、図9)に空気を流入させる流入口として機能する。
蓋状部材462は、図8に示すように、部品収納部本体4612の+Y軸方向側の開口部分を閉塞する部材であり、部品収納部本体4612の平面形状と略同一の平面形状を有する。
この蓋状部材462には、図8に示すように、光学装置45の配置位置に対応して、光学装置45を平面的に囲うようにコ字状の切り欠き4621が形成されている。
また、蓋状部材462には、図8に示すように、偏光変換素子423の配置位置に対応して開口部4622が形成されている。
これら切り欠き4621および開口部4622は、上述した各開口部4612R,4612G,4612B,4612Pを介して光学部品用筐体46内部における空間Ar1,Ar2に流入された空気を光学部品用筐体46外部に排出するための流出口として機能する。
なお、具体的な図示は省略したが、光学部品用筐体46内部において、空間Ar1は、部品収納部本体4612に形成されたリブ、入射側偏光板452およびフィールドレンズ455等の光学部品、後述する突出部8415により、隣接する他の空間と連通しないように構成されている。また、同様に、光学部品用筐体46内部において、空間Ar2は、部品収納部本体4612に形成されたリブや、第2レンズアレイ422および重畳レンズ425等の光学部品により、隣接する他の空間と連通しないように構成されている。
〔電源ユニットの構成〕
電源ユニット5は、プロジェクタ1の装置本体を構成する各構成部材に電力を供給する。この電源ユニット5は、図8に示すように、外装筺体2における−X軸方向側の側面に沿って、背面側から前面側にかけて延びるように配置されている。この電源ユニット5は、具体的な図示は省略したが、電源ケーブルを通して外部から供給された電力を前記各構成部材に供給する電源ブロックと、前記電源ブロックから供給された電力に基づいて光源ランプ411を点灯させるランプ駆動ブロックとを備える。これら電源ブロックおよびランプ駆動ブロックは、図3ないし図8に示すように、両端が開口されたアルミニウム等の金属性のシールド部材51によって周囲を覆われている。そして、このシールド部材51により背面側から流入された空気が前面側に誘導されるとともに、前記電源ブロックや前記ランプ駆動ブロックで発生する電磁ノイズが外部へ漏れないように構成されている。
〔密閉循環空冷ユニットの構成〕
図10ないし図14は、密閉循環空冷ユニット7の構成を示す図である。具体的に、図10は、密閉循環空冷ユニット7の略全体構成を前面上方側から見た斜視図である。図11は、図5の状態から密閉循環空冷ユニット7の一部(各放熱装置85,94、各高熱伝導ダクト部842,942等)を取り外した状態を示す図である。図12は、図6の状態から筺体内部冷却装置10の一部(光源冷却用ファン101等)、密閉循環空冷ユニット7の一部(カバー部材8322、循環ファン91、補助ダクト部材92、第2の流路後段側ダクト部材93等)を取り外した状態を示す図である。図13は、図12の状態から密閉循環空冷ユニット7の一部(ダクト本体832等)を取り外した状態を示す図である。図14は、図13の状態から密閉循環空冷ユニット7の一部(循環ファン82等)を取り外した状態を示す図である。
密閉循環空冷ユニット7は、光学部品用筐体46とともに本発明に係る密閉構造を構成し、光学部品用筐体46における空間Ar1を含む環状の第1の空気流通路の空気を循環させ空間Ar1に配置される光学装置45を冷却するとともに、光学部品用筐体46における空間Ar2を含む環状の第2の空気流通路の空気を循環させ空間Ar2に配置される偏光変換素子423を冷却する。
この密閉循環空冷ユニット7は、図10ないし図14に示すように、光学部品用筐体46とともに第1の密閉構造を構成し前記第1の密閉構造内部の第1の空気流通路の空気を循環させて光学装置45を冷却する第1の空冷ユニット8と、光学部品用筐体46とともに第2の密閉構造を構成し前記第2の密閉構造内部の第2の空気流通路の空気を循環させて偏光変換素子423を冷却する第2の空冷ユニット9とを備える。
〔第1の空冷ユニットの構成〕
第1の空冷ユニット8は、図6、図7、図10ないし図14に示すように、熱交換器81と、循環ファン82(図6、図7、図10、図12、図13)と、流路前段側ダクト部材83と、第1の流路後段側ダクト部材84(図4、図5、図10、図11)と、第1の放熱装置85(図6、図7、図10、図12〜図14)とを備える。
なお、以下では、第1の空気流通路に沿って、空間Ar1に対する上流側から順に説明する。また、循環ファン82の具体的な構成については、流路前段側ダクト部材83と同時に説明する。
〔熱交換器の構成〕
図15および図16は、熱交換器81の構成を示す斜視図である。具体的に、図15は、+Z軸方向側から熱交換器81を見た斜視図である。図16は、図15の分解斜視図である。なお、図15および図16では、説明の便宜上、熱交換器用排気ダクト815を省略している。
熱交換器81は、図11ないし図14に示すように、投射レンズ3の+X軸方向側に隣接配置され、前記第1の密閉構造内部の第1の空気流通路を辿る空気の熱を受熱し、前記第1の密閉構造外部に放熱する装置である。この熱交換器81は、図15または図16に示すように、熱交換器本体811と、受熱側ダクト812と、放熱側ダクト813と、冷却ファン814と、熱交換器用排気ダクト815(図3〜図5、図8、図10)とを備える。
熱交換器本体811は、図15または図16に示すように、受熱側熱伝導性部材8111と、放熱側熱伝導性部材8112とを備える。
受熱側熱伝導性部材8111は、高熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、放熱側熱伝導性部材8112と熱伝達可能に接続する。この受熱側熱伝導性部材8111は、図15または図16に示すように、矩形状の板体8111Aと、板体8111Aにおける−X軸方向端面(放熱側熱伝導性部材8112との接続面とは反対側の端面)から突出しY軸方向(上下方向)に延出する板状の複数のフィン部材8111Bとを有する、いわゆるヒートシンクで構成されている。
放熱側熱伝導性部材8112は、受熱側熱伝導性部材8111と同様に、高熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、図15または図16に示すように、板体8112Aおよび複数のフィン部材8112Bを有するヒートシンクで構成されている。ここで、複数のフィン部材8112Bは、図15または図16に示すように、受熱側熱伝導性部材8111における複数のフィン部材8111Bの延出方向と略直交する方向(Z軸方向)に延出するように形成されている。
受熱側ダクト812は、低熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、図15または図16に示すように、受熱側熱伝導性部材8111の複数のフィン部材8111Bを囲みY軸方向に延出する断面略コ字形状を有する。また、受熱側ダクト812は、コ字状先端部分が受熱側熱伝導性部材8111の板体8111Aに接続可能に構成され、板体8111Aに接続することで、コ字状内側部分に複数のフィン部材8111Bが配置される。そして、図15に示すように、受熱側ダクト812により、複数のフィン部材8111Bの延出方向に沿って空気を流通可能とする流路C1が形成される。そして、この流路C1は、前記第1の密閉構造内部の第1の空気流通路の一部を構成する。すなわち、受熱側熱伝導性部材8111が前記第1の密閉構造内部に面し、放熱側熱伝導性部材8112が前記第1の密閉構造外部に面することとなる。そして、流路C1を辿る空気の熱が、複数のフィン部材8111B〜板体8111A〜板体8112A〜複数のフィン部材8112Bの熱伝達経路を辿って、放熱側熱伝導性部材8112に伝達される。
放熱側ダクト813は、高熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、図15または図16に示すように、放熱側熱伝導性部材8112の+X軸方向側に配置され、冷却ファン814から送風され放熱側熱伝導性部材8112を介した空気を所定方向に導く。より具体的に、放熱側ダクト813は、図15または図16に示すように、放熱側熱伝導性部材8112の+X軸方向側、および+Y軸方向側を囲む断面略L字形状を有している。そして、放熱側ダクト813には、図15または図16に示すように、+X軸方向側の面(フィン部材8112Bに対向する面)に切り欠き8131が形成されている。また、切り欠き8131周縁部分には、図15または図16に示すように、冷却ファン814を外装筺体2内部に設置するためのファン設置部材814Aと接続する接続部8132が形成されている。そして、放熱側ダクト813は、図15に示すように、冷却ファン814からフィン部材8112Bに吹き付けられる空気を、+Z軸方向側、および−Z軸方向側の2方向に導く。
冷却ファン814は、図15または図16に示すように、軸流ファンで構成され、外装筺体2に形成された熱交換器用吸気口213,224に対向するように配置され、制御基板6による制御の下、駆動することで、熱交換器用吸気口213,224を介して外装筺体2外部の空気を吸入し、放熱側熱伝導性部材8112における複数のフィン部材8112Bに空気を吐出する。すなわち、複数のフィン部材8111B〜板体8111A〜板体8112A〜複数のフィン部材8112Bの熱伝達経路を辿って複数のフィン部材8112Bに伝達された熱が、冷却ファン814により冷却される。
熱交換器用排気ダクト815は、冷却ファン814から放熱側熱伝導性部材8112に送風され放熱側ダクト813により−Z軸方向側に導かれた空気を、外装筺体2に形成された第2の熱交換器用排気口215,226に導くものである。この熱交換器用排気ダクト815は、図3〜図5、図8、または図10に示すように、空気を内部に導入する導入口8151から内部の空気を外部に排出する排出口8152にかけて、−Z軸方向に延出するとともに、延出方向先端部分が+X軸方向に所定角度、屈曲した形状を有する。そして、熱交換器用排気ダクト815は、図5に示すように、導入口8151が放熱側ダクト813の−Z軸方向側の端部に接続し、排出口8152が外装筺体2に形成された第2の熱交換器用排気口215,226に対向するように配置される。
したがって、冷却ファン814から放熱側熱伝導性部材8112に送風された空気のうち、放熱側ダクト813により−Z軸方向側に導かれた空気は、図5に示すように、熱交換器用排気ダクト815を介して第2の熱交換器用排気口215,226に導かれ、第2の熱交換器用排気口215,226を介して、外装筐体2外部に排出される。
また、冷却ファン814から放熱側熱伝導性部材8112に送風された空気のうち、放熱側ダクト813により+Z軸方向側に導かれた空気は、図5に示すように、外装筺体2に形成された第1の熱交換器用排気口214,225を介して、外装筐体2外部に排出される。
〔流路前段側ダクト部材の構成〕
流路前段側ダクト部材83は、低熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、流路C1を辿って熱交換器81を介した空気を循環ファン82に導くとともに、循環ファン82から吐出された空気を空間Ar1に導く部材である。この流路前段側ダクト部材83は、図6、図7、図10、図12ないし図14に示すように、ベース板831(図6、図7、図12〜図14)と、ダクト本体832(図6、図7、図10、図12)とを備える。
ベース板831は、図6、図7、図12ないし図14に示すように、光学部品用筐体46における部品収納部本体4612の−Y軸方向端面に所定の間隔(例えば、5〜10mm程度)を空けて取り付けられ、循環ファン82およびダクト本体832を支持する。このベース板831は、図13または図14に示すように、平面視略L字形状を有する。より具体的に、ベース板831は、投射レンズ3の下方側から光学部品用筐体46内部における光学装置45の配置位置に対応する位置にかけて−Z軸方向に延出するとともに、−Z軸方向端部が+X軸方向に延出する。
そして、ベース板831において、投射レンズ3の下方側に位置する部分は、図13または図14に示すように、循環ファン82を取り付けるための第1取付部8311として機能する。また、ベース板831において、光学装置45の配置位置に対応する位置から+X軸方向に延出した部分は、図13または図14に示すように、循環ファン82を取り付けるための第2取付部8312として機能する。
ここで、循環ファン82は、前記第1の密閉構造内部の環状の第1の空気流通路に沿って空気を循環させるものであり、図13に示すように、第1シロッコファン821および第2シロッコファン822で構成されている。そして、第1シロッコファン821は、図13に示すように、吸気口8211が−Y軸方向側に向き、吐出口8212が−Z軸方向側に向くように、ベース板831の第1取付部8311に取付けられる。また、第2シロッコファン822は、図13に示すように、吸気口8221が−Y軸方向側に向き、吐出口8222が−Z軸方向に向きかつXY平面に対して−X軸方向側に向けて所定角度、傾斜した状態となるように、ベース板831の第2取付部8312に取り付けられる。
また、ベース板831において、光学装置45の配置位置に対応する位置には、図13または図14に示すように、光学部品用筐体46に形成された各開口部4612R,4612G,4612Bに対応した開口部8313R,8313G,8313Bがそれぞれ形成されている。
ダクト本体832は、ベース板831の−Y軸方向端面に取り付けられることで、流路C1を辿って熱交換器81を介した空気を循環ファン82に導くとともに、循環ファン82から吐出された空気を空間Ar1に導く。このダクト本体832は、図6、図7、図10、または図12に示すように、基体8321と、カバー部材8322(図6、図7、図10)とを備える。
基体8321は、図12に示すように、ベース板831の平面形状と略同一の平面形状を有し、第1ダクト部8321Aと第2ダクト部8321Bとが一体的に形成されたものである。
第1ダクト部8321Aは、流路C1を辿って熱交換器81を介した空気を循環ファン82に導くものである。この第1ダクト部8321Aは、図12に示すように、密閉循環空冷ユニット7を光学部品用筐体46に設置した状態で、熱交換器81の受熱側ダクト812、および循環ファン82を平面的に囲う障壁部8321A1を有し、−Y軸方向側に開口部8321A2を有する容器状に形成されている。
この第1ダクト部8321Aにおいて、熱交換器81の受熱側ダクト812に対応する位置には、図12に示すように、流路C1と連通する開口部8321A3が形成されている。
また、第1ダクト部8321Aにおいて、循環ファン82を構成する各シロッコファン821,822の各吸気口8211,8221に対応する位置には、図12に示すように、開口部8321A4,8321A5がそれぞれ形成されている。
さらに、第1ダクト部8321Aにおいて、各開口部8321A4,8321A5の間には、図12に示すように、障壁部8321A1から開口部8321A3に向けて延出する整流リブ8321A6が形成されている。
さらにまた、第1ダクト部8321Aにおいて、熱交換器81の放熱側ダクト813に対応する位置には、図12に示すように、障壁部8321A1から+X軸方向に延出する平面視矩形形状の放熱風規制部8321A7が形成されている。すなわち、第1の空冷ユニット8を組み立てた状態では、放熱風規制部8321A7と熱交換器81の放熱側ダクト813とが接続する。そして、放熱風規制部8321A7および放熱側ダクト813により、冷却ファン814から複数のフィン部材8112Bに吹き付けられる空気を、+Z軸方向側、および−Z軸方向側に導く。
また、第1ダクト部8321Aにおいて、開口部8321A4周縁部分は、図12に示すように、循環ファン82を構成する第1シロッコファン821を取り付けるための第1取付部8321A8として機能する。すなわち、第1シロッコファン821は、ベース板831の第1取付部8311、およびダクト本体832の第1取付部8321A8とで挟持固定される。
さらに、第1ダクト部8321Aにおいて、開口部8321A5周縁部分は、図12に示すように、循環ファン82を構成する第2シロッコファン821を取り付けるための第2取付部8321A9として機能する。すなわち、第2シロッコファン822は、ベース板831の第2取付部8312、およびダクト本体832の第2取付部8321A9とで挟持固定される。
カバー部材8322は、図6または図7に示すように、第1ダクト部8321Aにおける障壁部8321A1に取り付けられ、開口部8321A2を閉塞する部材である。
そして、第1ダクト部8321Aにカバー部材8322が取り付けられることで、図12に示すように、流路C1を辿った空気が開口部8321A3を介して第1ダクト部8321Aおよびカバー部材8322間に導入され、整流リブ8321A6により、前記空気を開口部8321A4(第1シロッコファン821)に導く流路C2と、前記空気を開口部8321A5(第2シロッコファン822)に導く流路C3とが形成される。これら流路C2,C3は、前記第1の密閉構造内部の第1の空気流通路の一部を構成する。
第2ダクト部8321Bは、各流路C2,C3を辿って各シロッコファン821,822に吸入・吐出された空気を光学部品用筐体46内部の空間Ar1に導くものである。この第2ダクト部8321Bは、図10に示すように、+Y軸方向側が開口した容器状に形成されている。
この第2ダクト部8321Bにおいて、図10に示すように、容器状の側壁部分には、第1シロッコファン821の吐出口8212と接続する切り欠き8321B1と、第2シロッコファン822の吐出口8222と接続する切り欠き(図示略)とが形成されている。
また、この第2ダクト部8321Bには、図10に示すように、第1シロッコファン821および第2シロッコファン822から吐出された空気を所定位置に導くための整流リブ8321B2が形成されている。なお、図10では、説明の便宜上、ベース板831を省略している。
そして、ダクト本体832をベース板831に取り付けることで、図13に示すように、流路C2を辿り第1シロッコファン821にて吸入・吐出された空気が第2ダクト部8321Bおよびベース板831間に導入され、整流リブ8321B2により、前記空気をベース板831の各開口部8313R,8313Bおよび光学部品用筐体46の各開口部4612R,4612Bを介して空間Ar1に導く流路C4が形成される。また、図13に示すように、流路C3を辿り第2シロッコファン822にて吸入・吐出された空気が第2ダクト部8321Bおよびベース板831間に導入され、整流リブ8321B2により、前記空気をベース板831の開口部8313Gおよび光学部品用筐体46の開口部4612Gを介して空間Ar1に導く流路C5が形成される。これら流路C4,C5は、前記第1の密閉構造内部の第1の空気流通路の一部を構成する。
〔第1の流路後段側ダクト部材の構成〕
図17および図18は、第1の流路後段側ダクト部材84の構成を示す図である。具体的に、図17は、図10の状態から第1の空冷ユニット8の一部(循環ファン82、流路前段側ダクト部材83等)を取り外した状態を背面後方側から見た図である。図18は、図17の状態から熱交換器81、および第2の空冷ユニット9の一部(補助ダクト部材92、低熱伝導ダクト部931等)を取り外した状態を示す図である。
第1の流路後段側ダクト部材84は、空間Ar1内部から空間Ar1外部に流出した空気を熱交換器81の受熱側ダクト812(流路C1)に導く部材である。この第1の流路後段側ダクト部材84は、図4、図5、図10、図11、図17、または図18に示すように、低熱伝導ダクト部841と、高熱伝導ダクト部842(図4、図5、図10、図17、図18)とを備える。
低熱伝導ダクト部841は、低熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、図11に示すように、熱交換器81を構成する受熱側ダクト812の+Y軸方向側の開口部分、および光学部品用筐体46内部の光学装置45の配置位置を平面的に囲う障壁部8411を有し、+Y軸方向側に開口部8412を有する平面視略L字形状の容器状に形成されている。そして、この低熱伝導ダクト部841は、具体的な図示は省略するが、蓋状部材462の+Y軸方向端面に所定の間隔(例えば、5〜10mm程度)を空けて取り付けられる。
この低熱伝導ダクト部841において、受熱側ダクト812に対応する位置には、図11または図18に示すように、流路C1と連通する開口部8413が形成されている。
また、低熱伝導ダクト部841において、蓋状部材462の切り欠き4621に対応する位置には、図11、図17、または図18に示すように、切り欠き4621を介して空間Ar1に連通する開口部8414が形成されている。
さらに、低熱伝導ダクト部841において、開口部8414における+Z軸方向側の周縁部分には、図10、図11、図17、または図18に示すように、−Y軸方向に突出する平面視矩形状の突出部8415が形成されている。また、この突出部8415には、図10、図11、図17、または図18に示すように、平面視矩形状の開口部8415Aが形成されている。そして、第1の流路後段側ダクト部材84を光学部品用筐体46に設置した状態では、突出部8415は、蓋状部材462の切り欠き4621を介して光学部品用筐体46内部に設置された光学装置45と投射レンズ3との間に配置される。そして、光学装置45にて形成されたカラー画像は、突出部8415の開口部8415Aを介して投射レンズ3に入射する。すなわち、突出部8415は、光学部品用筐体46における投射レンズ3の設置位置の開口部分を閉塞する部材である。
高熱伝導ダクト部842は、高熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、図4、図5、図10、図17、または図18に示すように、低熱伝導ダクト部841における障壁部8411に取り付けられ、開口部8412を閉塞する板状部材である。
また、高熱伝導ダクト部842の内面(−Y軸方向端面)において、低熱伝導ダクト部841の開口部8413に対応する位置には、板状の複数のフィン部材8421が取付けられている(図19、図20参照)。これら複数のフィン部材8421は、高熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、互いに平行してX軸方向に積層配置され、高熱伝導ダクト部842に熱伝達可能に接続している。そして、高熱伝導ダクト部842を低熱伝導ダクト部841に取り付けた状態では、複数のフィン部材8421は、低熱伝導ダクト部841の開口部8413を介して、受熱側ダクト812内部の受熱側熱伝導性部材8111近傍まで突出することとなる。
ここで、各フィン部材8421は、厚み寸法が0.3mm以上2.0mm以下に設定されているとともに、フィン部材8511毎の間隔が2.0mm以上10.0mm以下に設定されている。
さらに、高熱伝導ダクト部842には、図4、図5、または図10に示すように、各液晶パネル451と制御基板6とを接続する各FPCケーブル456を通すための孔8422が設けられている。そして、各孔8422と各FPCケーブル456との隙間は、第1の流路後段側ダクト部材84内部の密閉性が損なわれないように、ゴム、スポンジ等により封止されている。
そして、低熱伝導ダクト部841に高熱伝導ダクト部842が取り付けられることで、図11、図17、または図18に示すように、空間Ar1内部から空間Ar1外部に流出した空気が切り欠き4621および開口部8414を介して第1の流路後段側ダクト部材84内部に導入され、開口部8413を介して前記空気を受熱側ダクト812(流路C1)に導く流路C6が形成される。この流路C6は、前記第1の密閉構造内部の第1の空気流通路の一部を構成する。
すなわち、上述した流路C1〜C6、および空間Ar1により前記第1の密閉構造内部の環状の第1の空気流通路を構成する。そして、循環ファン82により、流路C1〜流路C2,C3〜流路C4,C5〜空間Ar1〜流路C6〜流路C1の環状の第1の空気流通路を辿って空気を流通させることで、空間Ar1内の光学装置45(液晶パネル451、入射側偏光板452、射出側偏光板454等)が冷却される。
なお、具体的な図示は省略したが、光学部品用筐体46および第1の空冷ユニット8は、例えば、各部材間に弾性を有するシール部材等が介在されることで前記第1の空気流通路と外部とが連通しない密閉構造を構成している。
〔第1の放熱装置の構成〕
図19および図20は、第1の放熱装置85の構成を示す図である。具体的に、図19は、図18の状態から低熱伝導ダクト部841を取り外した状態を示す図である。図20は、第1の放熱装置85を下方側から見た分解斜視図である。
第1の放熱装置85は、図17ないし図20に示すように、第1の流路後段側ダクト部材84における高熱伝導ダクト部842に接続し、前記第1の密閉構造内部の第1の空気流通路(流路C6)を辿る空気の熱を受熱し、前記第1の密閉構造外部に放熱する装置である。この第1の放熱装置85は、図17ないし図20に示すように、第1の受熱部材851と、第1の導熱部材852と、第1の放熱部材853と、冷却ファン854(図5〜図7)とを備える。
第1の受熱部材851は、高熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、図17ないし図20に示すように、高熱伝導ダクト部842の内面(−Y軸方向端面)に熱伝達可能に接続し、流路C6を辿る空気の熱を受熱する。より具体的に、第1の受熱部材851は、高熱伝導ダクト部842の内面において、光学部品用筐体46に形成された切り欠き4621(光学装置45の配置位置)に平面的に干渉する位置に配置される。
この第1の受熱部材851は、図17ないし図20に示すように、板状の複数のフィン部材8511を有し、互いに平行してZ軸方向に積層配置された構成を有している。すなわち、複数のフィン部材8511は、流路C6を辿る空気の流通方向(X軸方向)に延出するように配置されている。
また、複数のフィン部材8511において、光学部品用筐体46に形成された切り欠き4621(光学装置45の配置位置)に平面的に干渉する部位8511Aは、図17ないし図20に示すように、−Y軸方向に突出し、平面視櫛歯形状を有している。すなわち、第1の空冷ユニット8を光学部品用筐体46に設置した状態では、複数のフィン部材8511における部位8511Aは、第1の流路後段側ダクト部材84の開口部8414、および光学部品用筐体46に形成された切り欠き4621を介して、光学装置45近傍まで突出することとなる。
ここで、各フィン部材8511は、厚み寸法が0.3mm以上2.0mm以下に設定されているとともに、フィン部材8511毎の間隔が2.0mm以上10.0mm以下に設定されている。
第1の導熱部材852は、図17ないし図20に示すように、内部に毛細管構造(ウィック)を有する管状に形成されるとともに、管内部には冷媒が収容され、冷媒が管内部を還流することにより、該第1の導熱部材852内での熱移動が行われる、いわゆるヒートパイプで構成されている。
ここで、具体的な図示は省略するが、第1の導熱部材852の毛細管構造は、パウダー状の焼結型ウィックで構成されている。また、冷媒としては、水を採用している。なお、前記毛細管構造としては、焼結型ウィックに限らず、その他のウィック、例えば、複数の細い銅線等で構成された極細線型ウィック、網目状の金属メッシュ型ウィック、あるいは、管内部に複数の溝を形成したグルーブ型のウィックとして構成しても構わない。また、冷媒としては、水に限らず、その他の冷媒、例えば、アルコール等を採用しても構わない。
この第1の導熱部材852は、図20に示すように、L字形状となるように屈曲形成されている。そして、第1の導熱部材852は、一方の端部(蒸発部)が第1の流路後段側ダクト部材84における低熱伝導ダクト部841を貫通し、高熱伝導ダクト部842および第1の受熱部材851の間で高熱伝導ダクト部842および第1の受熱部材851に熱伝達可能に接続する。また、第1の導熱部材852は、他方の端部(凝縮部)が第1の放熱部材853に熱伝達可能に接続する。すなわち、第1の導熱部材852は、流路C6を辿る空気から直接、第1の受熱部材851に伝達された熱、流路C6を辿る空気から高熱伝導ダクト部842に伝達された熱、および複数のフィン部材8421を介して高熱伝導ダクト部842に伝達された熱を、前記第1の密閉構造内部から外部へと導き、第1の放熱部材853に伝達させる。
第1の放熱部材853は、高熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、図4または図5に示すように、外装筺体2における背面側に配設され、第1の導熱部材852を介して伝達された熱を放熱する。
この第1の放熱部材853は、図17ないし図20に示すように、板状の複数のフィン部材8531を有し、互いに平行してX軸方向に積層配置された構成を有している。そして、第1の導熱部材852における他方の端部(凝縮部)は、図17ないし図19に示すように、+X軸方向側から−X軸方向側に向けて各フィン部材8531を貫通し、各フィン部材8531と熱伝達可能に接続する。
冷却ファン854は、図5ないし図7に示すように、シロッコファンで構成され、第1の放熱部材853の−Y軸方向側において、吸入口8541(図5、図7)が−Z軸方向側に向き、吐出口8542(図5、図7)が第1の放熱部材853に対向するように配設されている。そして、冷却ファン854は、制御基板6による制御の下、駆動することで、外装筺体2内部の空気を吸入し、第1の放熱部材853に空気を吐出する。すなわち、第1の受熱部材851および高熱伝導ダクト部842〜第1の導熱部材852〜第1の放熱部材853の熱伝達経路を辿って第1の放熱部材853に伝達された熱が、冷却ファン854により冷却される。
〔第2の空冷ユニットの構成〕
第2の空冷ユニット9は、図6、図7、図10、図11、図17ないし図19に示すように、循環ファン91(図6、図7、図10)と、補助ダクト部材92(図6、図7、図10、図17)と、第2の流路後段側ダクト部材93と、第2の放熱装置94(図7、図10、図17〜図19)とを備える。
なお、以下では、第2の空気流通路に沿って、空間Ar2に対する上流側から順に説明する。
循環ファン91は、シロッコファンで構成され、前記第2の密閉構造内部の環状の第2の空気流通路に沿って空気を循環させるものである。そして、循環ファン91は、図6または図7に示すように、吸気口(図示略)が+Y軸方向側に向き、吐出口911が−X軸方向側に向くように、第2の流路後段側ダクト部材93の後述するファン取付部に取り付けられる。
〔補助ダクト部材の構成〕
補助ダクト部材92は、低熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、循環ファン91から吐出された空気を空間Ar2に導く部材である。この補助ダクト部材92は、略直方体形状を有し、互いに直交する側面に、内部に空気を導入する導入口921(図6、図7、図17)と、内部の空気を外部に排出する排出口(図示略)とがそれぞれ形成されている。そして、補助ダクト部材92は、空間Ar2の−Y軸方向側において、導入口921が循環ファン91の吐出口911に接続し、前記排出口が+Y軸方向側に向くように、第2の流路後段側ダクト部材93の後述する補助ダクト設置部に取り付けられる。補助ダクト部材92が前記補助ダクト設置部に取り付けられることで、図6、図7、図10、または図17に示すように、循環ファン91から吐出された空気を−X軸方向に流通させ、さらに、+Y軸方向に流通させて、空間Ar2に導く流路C11が形成される。この流路C11は、前記第2の密閉構造内部の第2の空気流通路の一部を構成する。
〔第2の流路後段側ダクト部材の構成〕
第2の流路後段側ダクト部材93は、空間Ar2内部から空間Ar2外部に流出した空気を循環ファン91の吸気口に導く部材である。この第2の流路後段側ダクト部材93は、図6、図7、図10、図11、図17ないし図19に示すように、低熱伝導ダクト部931(図6、図7、図10、図11、図17)と、高熱伝導ダクト部932(図10、図17〜図19)とを備える。
低熱伝導ダクト部931は、低熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、図6、図7、図10、図11、図17に示すように、第1ダクト部9311(図10、図11、図17)と、第2ダクト部9312(図7、図10、図11、図17)と、第3ダクト部9313(図6、図7、図10、図17)と、補助ダクト設置部9314(図6、図7、図10)とが一体的に形成されたものである。そして、低熱伝導ダクト部931は、光学部品用筐体46の+Y軸方向側、−Z軸方向側、および−Y軸方向側の三方を囲むように光学部品用筐体46に所定の間隔(例えば、5〜10mm程度)を空けて取り付けられ、循環ファン91および補助ダクト部材92を支持する。
第1ダクト部9311は、図10、図11、または図17に示すように、空間Ar2の+Y軸方向側から−Z軸方向に延出し、空間Ar2内部から空間Ar2外部に流出した空気を導入して−Z軸方向に導く。
この第1ダクト部9311において、−Y軸方向端面には、図11または図17に示すように、光学部品用筐体46に形成された開口部4622に対応する位置に、開口部4622を介して空間Ar2に連通する開口部9311Aが形成されている。
また、第1ダクト部9311において、+Y軸方向端面には、図11に示すように、開口部9311Aに平面的に干渉する位置から−Z軸方向に延びるよう開口部9311Bが形成されている。
第2ダクト部9312は、図7、図10、図11、または図17に示すように、第1ダクト部9311の延出方向先端部分から−Y軸方向に延出し、第1ダクト部9311にて導かれた空気を−Y軸方向に導く。
第3ダクト部9313は、図6、図7、図10、または図17に示すように、第2ダクト部9312の延出方向先端部分から+X軸方向に延出し、延出方向先端部分が+Z軸方向に延出する平面視略L字形状を有している。
この第3ダクト部9313において、+Z軸方向に延出する部位9313Aの−Y軸方向端面は、図17に示すように、循環ファン91を取り付けるためのファン取付部9313A1として機能する。
また、この第3ダクト部9313において、部位9313Aには、図17に示すように、循環ファン91の吸気口に対応する位置に、開口部9313A2が形成されている。
補助ダクト設置部9314は、図6、図7、または図10に示すように、第3ダクト部9313におけるL字内側部分に形成された平面視矩形状の板状部材であり、−Y軸方向端面にて補助ダクト部材92を支持固定する。
この補助ダクト設置部9314には、図10に示すように、光学部品用筐体46に形成された開口部4612Pに対応する位置に、開口部4612Pを介して空間Ar2に連通する開口部9314Aが形成されている。そして、補助ダクト部材92は、補助ダクト設置部9314において、排出口(図示略)が開口部9314Aと接続するように配置される。すなわち、補助ダクト部材92内部の流路C11を辿る空気は、開口部9314Aおよび開口部4612Pを介して空間Ar2に流通する。
高熱伝導ダクト部932は、高熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、図10または図17に示すように、低熱伝導ダクト部931における第1ダクト部9311の+Y軸方向端面に取り付けられ、第1ダクト部9311の開口部9311Bを閉塞する板状部材である。
そして、低熱伝導ダクト部931に高熱伝導ダクト部932が取り付けられることで、図10、図11、または図17に示すように、空間Ar2内部から空間Ar2外部に流出した空気が開口部4622および開口部9311Aを介して低熱伝導ダクト部931(第1ダクト部9311)内部に導入され、第1ダクト部9311〜第2ダクト部9312〜第3ダクト部9313の流路C12を辿った後、第3ダクト部9313の開口部9313A2を介して循環ファン91に吸入される。この流路C12は、前記第2の密閉構造内部の第2の空気流通路の一部を構成する。
すなわち、上述した流路C11,C12、および空間Ar2により前記第2の密閉構造内部の環状の第2の空気流通路を構成する。そして、循環ファン91により、流路C11〜空間Ar2〜流路C12〜流路C11の環状の第2の空気流通路を辿って空気を流通させることで、空間Ar2内の偏光変換素子423が冷却される。
なお、具体的な図示は省略したが、光学部品用筐体46および第2の空冷ユニット9は、例えば、各部材間に弾性を有するシール部材等が介在されることで前記第2の空気流通路と外部とが連通しない密閉構造を構成している。
〔第2の放熱装置の構成〕
図21は、第2の放熱装置94の構成を示す図である。具体的に、図21は、第2の放熱装置94を下方側から見た分解斜視図である。
第2の放熱装置94は、図17〜図19、または図21に示すように、第2の流路後段側ダクト部材93の高熱伝導ダクト部932に接続し、前記第2の密閉構造内部の第2の空気流通路(流路C12)を辿る空気の熱を受熱し、前記第2の密閉構造外部に放熱する装置である。この第2の放熱装置94は、図17ないし図19、または図21に示すように、第2の受熱部材941と、第2の導熱部材942(図21)と、第1の放熱部材853と、冷却ファン854(図5〜図7)とを備える。なお、本実施形態では、図5〜図7、または、図17〜図19に示すように、第1の放熱装置85を構成する放熱部材および冷却ファンと、第2の放熱装置94を構成する放熱部材および冷却ファンとを、第1の放熱部材853および冷却ファン854としてそれぞれ共通化して用いている。
第2の受熱部材941は、高熱伝導材料(下記表1参照)で構成され、図17ないし図19、または図21に示すように、高熱伝導ダクト部932の内面(−Y軸方向端面)に熱伝達可能に接続し、流路C12を辿る空気の熱を受熱する。より具体的に、第2の受熱部材941は、高熱伝導ダクト部932の内面において、光学部品用筐体46に形成された開口部4622(偏光変換素子423の配置位置)に平面的に干渉する位置に配置される。
この第2の受熱部材941は、図18、図19、または図21に示すように、板状の複数のフィン部材9411を有し、互いに平行してX軸方向に積層配置された構成を有している。すなわち、複数のフィン部材9411は、第1ダクト部9311内部の流路C12を辿る空気の流通方向(Z軸方向)に延出するように配置されている。
また、複数のフィン部材9411において、光学部品用筐体46に形成された開口部4622(偏光変換素子423の配置位置)に平面的に干渉する部位9411Aは、図17〜図19、または図21に示すように、−Y軸方向に突出し、平面視櫛歯形状を有している。すなわち、第2の空冷ユニット9を光学部品用筐体46に設置した状態では、複数のフィン部材9411における部位9411Aは、第1ダクト部9311の開口部9311A、および光学部品用筐体46に形成された開口部4622を介して、偏光変換素子423近傍まで突出することとなる。
さらに、複数のフィン部材9411において、第2ダクト部9312に対応する部位9411Bは、図17ないし図19、または図21に示すように、−Y軸方向に突出している。すなわち、第2の空冷ユニット9を組み立てた状態では、複数のフィン部材9411における部位9411Bは、第2ダクト部9312の延出方向に沿って突出することとなる。
ここで、各フィン部材9411は、厚み寸法が0.3mm以上2.0mm以下に設定されているとともに、フィン部材9411毎の間隔が2.0mm以上10.0mm以下に設定されている。
第2の導熱部材942は、第1の導熱部材852と同様に、パウダー状の焼結型ウィックを有するヒートパイプで構成されている。なお、第2の導熱部材942が有する毛細管構造としては、焼結型ウィックに限らず、その他のウィック、例えば、極細線型ウィック、金属メッシュ型ウィック、あるいは、グルーブ型のウィックとして構成しても構わない。
この第2の導熱部材942は、図21に示すように、L字形状となるように屈曲形成されているとともに、L字状の一方の端部(蒸発部)が平面視コ字形状を有するように屈曲形成されている。そして、第2の導熱部材942は一方の端部(蒸発部)が第2の流路後段側ダクト部材93における低熱伝導ダクト部931を貫通し、高熱伝導ダクト部932および第2の受熱部材941の間で高熱伝導ダクト部932および第2の受熱部材941に熱伝達可能に接続する。また、第2の導熱部材942は、他方の端部(凝縮部)が−X軸方向側から+X軸方向側に向けて第1の放熱部材853における各フィン部材8531を貫通し、各フィン部材8531と熱伝達可能に接続する。すなわち、第2の導熱部材942は、流路C12を辿る空気から直接、第2の受熱部材941に伝達された熱、および流路C12を辿る空気から高熱伝導ダクト部842に伝達された熱を、前記第2の密閉構造内部から外部へと導き、第1の放熱部材853に伝達させる。
そして、第1の受熱部材851および高熱伝導ダクト部842〜第1の導熱部材852〜第1の放熱部材853の熱伝達経路を辿って第1の放熱部材853に伝達された熱、および第2の受熱部材941および高熱伝導ダクト部932〜第2の導熱部材942〜第1の放熱部材853の熱伝達経路を辿って第1の放熱部材853に伝達された熱の双方が、冷却ファン854により冷却される。
上述した高熱伝導材料および低熱伝導材料は、以下の表1に示す材料が例示できる。ここで、表1に示すように、高熱伝導材料としては、熱伝導率が42W/(m・K)以上の材料が好ましく、低熱伝導材料としては、熱伝導率が0.9W/(m・K)以下の材料が好ましい。
Figure 2008058626
〔筺体内部冷却装置の構成〕
筺体内部冷却装置10は、前記第1の密閉構造および前記第2の密閉構造外部の構成部材(制御基板6、光源装置41、電源ユニット5等)を冷却する。この筺体内部冷却装置10は、図3ないし図7に示すように、光源冷却用ファン101(図6、図7)と、電源冷却用ファン102と、排気ファン103(図3〜図6)とを備える。
光源冷却用ファン101は、図6または図7に示すように、シロッコファンで構成され、吸気口1011が−Y軸方向側に向き、吐出口1012が+Z軸方向側に向くように、部品収納部本体4612の−Y軸方向端面における光源装置収納部4611と接続する一端側に取り付けられている。そして、光源冷却用ファン101は、制御基板6による制御の下、駆動することで、ロアーケース22に形成された光源用吸気口223を介して外装筺体2外部の冷却空気を吸入し、+Z軸方向に吐出する。光源冷却用ファン101から吐出された空気は、図6または図7に示すように、光源装置41のランプハウジング413に形成された空気導入部4131(図6)および開口部4132(図7)によりランプハウジング413内外を連通する流路C21を辿って、ランプハウジング413内部に導入され、光源ランプ411やリフレクタ412が冷却される。
電源冷却用ファン102は、図3ないし図7に示すように、軸流ファンで構成され、吸気口1021が−Z軸方向側に向き、吐出口1022が+Z軸方向側に向くように、外装筺体2内部における−Z軸方向側でかつ−X軸方向側の角隅部分に配設される。そして、電源冷却用ファン102は、制御基板6による制御の下、駆動することで、図4または図5に示すように、外装筺体2に形成された電源用吸気口227を介して外装筺体2外部の冷却空気を吸入し、+Z軸方向側に吐出する。電源冷却用ファン102から吐出された空気は、図4または図5に示すように、電源ユニット5のシールド部材51によりシールド部材51内外を連通する流路C22を辿って、シールド部材51の−Z軸方向側の開口部分からシールド部材51内部に導入され、前記電源ブロックや前記ランプ駆動ブロックが冷却される。
排気ファン103は、図3ないし図6に示すように、軸流ファンで構成され、吸気口1031(図6)が−Z軸方向に向きかつXY平面に対して+X軸方向側に向けて所定角度、傾斜した状態となるように、外装筺体2内部の+Z軸方向側でかつ−X軸方向側の角隅部分に配設される。この排気ファン103は、制御基板6による制御の下、駆動することで、排気ファン103近傍の空気を吸入する。
例えば、排気ファン103は、図4または図5に示すように、各放熱装置85,94における冷却ファン854にて送風され、第1の放熱部材853を介し、さらに、制御基板6や高熱伝導ダクト部842,932等を介して、これら各部材853,6,842,932等を冷却した後に光源装置収納部4611近傍に流通した空気を吸入する。
また、例えば、排気ファン103は、図5または図6に示すように、光源装置収納部4611における−X軸方向端面に形成された開口部(図示略)を介して、光源装置収納部4611内部の空気を吸入する。すなわち、光源冷却用ファン101により流路C21を辿ってランプハウジング413内部に導入され光源ランプ411やリフレクタ412にて温められた空気や、光源装置収納部4611における+X軸方向端面に形成された開口部4611Bを介して光源装置収納部4611内部に流通した空気が排気ファン103により吸入される。
さらに、例えば、排気ファン103は、図4または図5に示すように、シールド部材51における+Z軸方向側の開口部分を介してシールド部材51内部の空気を吸入する。すなわち、電源冷却用ファン102により流路C22を辿ってシールド部材51内部に導入され前記電源ブロックや前記ランプ駆動ブロックにて温められた空気が排気ファン103により吸入される。
そして、排気ファン103から吐出された空気は、外装筺体2の排気口233を介して、ルーバ234にて整流されて、外装筺体2外部に排出される。
〔制御基板の構成〕
制御基板6は、図3に示すように、CPU(Central Processing Unit)等の回路素子が実装された回路基板として構成され、各高熱伝導ダクト部842,932を介して光学ユニット4の上方側に配置される。そして、制御基板6は、光学ユニット4(光源ランプ411、液晶パネル451)、電源ユニット5、密閉循環空冷ユニット7(循環ファン82,91、冷却ファン854)、筺体内部冷却装置10(光源冷却用ファン101、電源冷却用ファン102、排気ファン103)等を駆動制御する。
上述した第1実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態によれば、第1の密閉構造および第2の密閉構造をそれぞれ構成する光学部品用筐体46内部の空間Ar1,Ar2に光学装置45および偏光変換素子が収納配置されているので、各光学部品45,423に塵埃、油煙等が付着することを防止でき、プロジェクタ1から投射される投影画像の画質を長期間安定して確保できる。よってプロジェクタ1の長寿命化が図れる。
また、第1の密閉構造を構成する第1の放熱装置85は、第1の受熱部材851および第1の導熱部材852を含んで構成され、第1の受熱部材851にて第1の密閉構造内部の空気の熱を受熱し、第1の導熱部材852により第1の受熱部材851にて受熱した熱を第1の密閉構造内部から第1の密閉構造外部に導く。第2の密閉構造を構成する第2の放熱装置94も同様に、第2の導熱部材942により第2の受熱部材941にて受熱した熱を第2の密閉構造内部から第2の密閉構造外部に導く。このことにより、各放熱装置85,94により、各密閉構造内部の空気の熱を各密閉構造外部に移動させ、各密閉構造内部の空気を良好に冷却できる。このため、光学装置45および偏光変換素子423を効率的に冷却できる。
また、従来のように密閉構造を構成する各部材を金属材料にて形成する必要がなく、プロジェクタ1自体の軽量化が図れる。
さらに、各導熱部材852,942の他端側をプロジェクタ1内部における空きスペースである背面側まで引き回すことで、背面側の空きスペースにて各導熱部材852,942を第1の放熱部材853および冷却ファン854にて冷却できる。すなわち、導熱部材852,942の他端側を種々の位置に引き回すことが可能であるので、プロジェクタ1内部において、各導熱部材852,942の他端側を冷却する上記各部材853,854を種々の位置に配置でき、プロジェクタ1の設計の自由度を向上できる。
また、各導熱部材852,942は、冷媒の還流を利用したヒートパイプで構成されているので、例えば、導熱部材として熱伝導を利用した導熱部材を採用した場合と比較して、一端側(蒸発部)と他端側(凝縮部)との熱抵抗が略0に近い状態となり、他端側を冷却することで一端側を直接冷却している状態と同じものとなる。すなわち、各導熱部材852,942内の熱移動が素早く行われることとなり、各密閉構造内部の空気の冷却効率を向上させることができる。
さらに、各導熱部材852,942をヒートパイプで構成することで、例えば、正置き姿勢(机等の設置面上に載置した状態)、天吊り姿勢(正置き姿勢に対して上下が逆となるように天井等から吊下げた状態)、投影画像の位置を調整するために傾斜させた状態等のあらゆるプロジェクタ1の姿勢状態に対応し、各密閉構造内部の空気の冷却効率を良好に維持できる。
また、各導熱部材852,942の毛細管構造が焼結型ウィックで構成されているので、他のウィック(極細線型ウィック、金属メッシュ型ウィック、グルーブ型ウィック等)と比較して、一端側と他端側との熱抵抗を十分に低いものとするとともに、ウィック自体の熱伝導性が良好であるため冷媒に熱を良好に伝達させることができ、各導熱部材852,942内の熱移動をより素早く行い、各密閉構造内部の空気の冷却効率をより向上させることができる。
さらに、各受熱部材851,941は、各流路後段側ダクト部材84,93内部において、切り欠き4621および開口部4622に平面的に干渉する位置に配置されているので、光学装置45、偏光変換素子423にて温められた空気が直接、各受熱部材851,941に吹き付けられることとなる。すなわち、各光学部品45,423にて温められた直後の空気を各受熱部材851,941にて受熱した後、各導熱部材852,942により各密閉構造外部に熱移動させることができるため、各密閉構造内部の空気の温度上昇を少なくし効果的に冷却できる。
ところで、例えば、同一の空気流通路中に、発熱量の異なる光学装置45および偏光変換素子423が配置されている場合には、他の光学部品(例えば、偏光変換素子423に対して光学部品45)からの熱移動および熱干渉により、各光学部品45,423をそれぞれ良好に冷却することが難しい。
本実施形態では、冷却対象となる光学部品45,423に対応して2つの密閉構造が設けられているので、各密閉構造における互いに独立した各空気流通路中に、発熱量の異なる各光学部品45,423をそれぞれ配置することで、他の光学部品からの熱移動および熱干渉を防止でき、各空気流通路を辿る空気により、各光学部品45,423をそれぞれ効率的に冷却できる。
また、各放熱装置85,94は、各導熱部材852,942の他端側に接続する第1の放熱部材853を備えているので、各導熱部材852,942の他端側に移動した熱を第1の放熱部材853により効果的に放熱できる。また、各放熱装置85,94は、放熱部材が同一の第1の放熱部材853で構成されているので、例えば、各放熱装置85,94がそれぞれ放熱部材を有する構成と比較して、第1の放熱部材853を共通の部材で構成して部材を省略し、プロジェクタ1の低コスト化、小型化、および軽量化が図れる。
さらに、第1の密閉構造は、受熱側熱伝導性部材8111および放熱側熱伝導性部材8112を有する熱交換器81を含んで構成されているので、第1の放熱装置85および熱交換器81を併用することで、第1の密閉構造内部の空気をさらに良好に冷却できる。
また、熱交換器81が冷却ファン814を備え、冷却ファン814により放熱側熱伝導性部材8112の複数のフィン部材8112Bを冷却できるので、熱交換器81による第1の密閉構造内部の空気の冷却効率をさらに向上させることができる。
また、各放熱装置85,94を構成する各受熱部材851,941は、各流路後段側ダクト部材84,93内部にそれぞれ配設されているので、例えば、各受熱部材を各流路後段側ダクト部材84,93の外面にそれぞれ熱伝達可能に接続する構成と比較して、各受熱部材の配設空間だけ余計に外装筺体2内部の空間を大きく設ける必要がなく、プロジェクタ1の小型化が図れる。
さらに、各受熱部材851,941の各フィン部材8511,9411は、厚み寸法が0.3mm以上2.0mm以下に設定されているとともに、フィン部材毎の間隔が2.0mm以上10.0mm以下に設定されている。このことにより、各受熱部材851,941の表面積を大きくして各密閉構造内部の空気の熱の吸熱量を大きくし、各密閉構造内部の空気の冷却効率を向上させることができる。また、流路C6,C12を辿る空気が各受熱部材851,941を流通する際の抵抗を少ないものとすることができ、各空気流通路を辿る空気を良好に循環させることができる。
また、各部位8511A,9411Aが光学部品45,423近傍まで突出するように形成されているので、各光学部品45,423にて温められた空気の熱をより良好に吸熱することができる。
また、各密閉構造を構成する各放熱装置85,94、各循環ファン82,91、および光学部品用筐体46は、各密閉構造内部の各空気流通路における空気の流通方向に沿って、各放熱装置85,94、各循環ファン82,91、および光学部品用筐体46の順に配設されている。このことにより、各循環ファン82,91が各放熱装置85,94にて冷却された空気を吸入して、光学部品用筐体46内部の空間Ar1,Ar2に収納配置された各光学部品45,423に向けて吐出できる。すなわち、各放熱装置85,94にて冷却された低い温度状態で各光学部品45,423に空気を送風でき、各光学部品45,423を効率的に冷却できる。
ここで、各循環ファン82,91は、シロッコファンで構成されているので、吐出圧および吐出された空気の風速を十分に確保でき、各光学部品45,423を効果的に冷却できる。
さらに、受熱側ダクト812、流路前段側ダクト部材83、低熱伝導ダクト部841、補助ダクト部材92、および低熱伝導ダクト部931は、熱伝導率が0.9W/(m・K)以下の低熱伝導材料で構成されている。このことにより、上記各部材812,83,841,92,931を熱伝導率の十分に低い材料で構成することで、各密閉構造外部の空気の熱や、各密閉構造外部に配設される構成部材の熱が上記各部材812,83,841,92,931を介して各空気流通路を辿る空気に伝達されることを防止できる。すなわち、各密閉構造内部の空気の冷却効率を十分に維持できる。
ここで、流路前段側ダクト部材83(ベース板831)、低熱伝導ダクト部841、および低熱伝導ダクト部931は、光学部品用筐体46に対して所定の間隔(例えば、5〜10mm程度)を空けて取付けられているので、上記各部材831,841,931と光学部品用筐体46間の空気層(断熱層)により、光源装置41等の光学部品から光学部品用筐体46に伝達された熱が、上記各部材831,841,931を介して、各密閉構造内部の空気に伝達されることを確実に防止できる。
さらにまた、上述したように各光学部品45,423を効率的に冷却できる構造を採用することで、循環ファン82,91の回転数を必要以上に増加させる必要がなく、プロジェクタ1の低騒音化が図れる。
また、各流路後段側ダクト部材84,93は、光学部品用筐体46の切り欠き4621および開口部4622に平面的に干渉する位置に熱伝導率が42W/(m・K)以上の熱伝導率の十分に高い高熱伝導材料で構成された高熱伝導ダクト部842,932を有している。すなわち、各流路後段側ダクト部材84,93において、光学部品用筐体46内部の空間Ar1,Ar2に収納配置された各光学部品45,423により温められた空気が光学部品用筐体46の切り欠き4621および開口部4622、低熱伝導ダクト部841の開口部8414、低熱伝導ダクト部931の開口部9311Aを介して吹き付けられる部分に、各高熱伝導ダクト部842,932が設けられている。このことにより、流路C6,C12を辿る空気の熱、すなわち、光学部品用筐体46内部の空間Ar1,Ar2に収納配置された各光学部品45,423により温められた空気の熱を、各高熱伝導ダクト部842,932を介して、各密閉構造外部に放熱できる。
また、各放熱装置85,94を構成する各導熱部材852,942の一端側は、各受熱部材851,941の他、各高熱伝導ダクト部842,932にも熱伝達可能に接続しているので、各高熱伝導ダクト部842,932の熱も、各受熱部材851,941の熱と同様に、各導熱部材852,942により、各密閉構造外部に移動させることができる。
したがって、各密閉構造内部の各空気流通路を辿る空気の温度を十分に低い温度に設定でき、各光学部品45,423をより効率的に冷却できる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図22は、第2実施形態における第1の放熱装置85Aおよび第2の放熱装置94Aの構成を示す図である。具体的に、図22は、第1の放熱装置85Aおよび第2の放熱装置94Aを下方側から見た斜視図である。
本実施形態は、前記第1実施形態に対して、図22に示すように、第1の放熱部材853および冷却ファン854を省略した点が異なるのみである。その他の構成は、前記第1実施形態と同様である。
そして、本実施形態では、第1の放熱装置85Aおよび第2の放熱装置94Aにおいて、各導熱部材852,942は、図22に示すように、他方の端部(凝縮部)が熱交換器81における放熱側熱伝導性部材8112に熱伝達可能に接続するように構成されている。より具体的に、各導熱部材852,942は、他方の端部(凝縮部)が+Y軸方向側から−Y軸方向側に向けて放熱側熱伝導性部材8112における各フィン部材8112Bを貫通し、各フィン部材8112Bと熱伝達可能に接続する。
以上のような構成により、第1の受熱部材851および高熱伝導ダクト部842〜第1の導熱部材852の熱伝達経路を辿った熱、および第2の受熱部材941および高熱伝導ダクト部932〜第2の導熱部材942の熱伝達経路を辿った熱の双方が、放熱側熱伝導性部材8112に伝達され、冷却ファン814により冷却される。
上述した第2実施形態においては、前記第1実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、各放熱装置85A,94Aを構成する各導熱部材852,942の他端側は、熱交換器81を構成する放熱側熱伝導性部材8112に熱伝達可能に接続している。このことにより、各導熱部材852,942の他端側を冷却する機構と、熱交換器81を構成する受熱側熱伝導性部材8111を冷却する機構とを同一の部材で構成でき、第1の放熱部材853および冷却ファン814を省略して、プロジェクタ1の低コスト化、小型化、および軽量化が図れる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、それぞれ互いに独立した空気流通路を有する2つの密閉構造を設けていたが、これに限らず、密閉構造を1つのみ(空気流通路を1つのみ)設けた構成としてもよく、あるいは、密閉構造を3つ以上(それぞれ互いに独立した空気流通路を3つ以上)設けた構成としても構わない。また、密閉構造を1つのみ設けた構成とした場合には、該密閉構造に1つのみの光学部品(例えば、光学装置45)のみを配置する構成としてもよく、あるいは、複数の光学部品を配置する構成としても構わない。また、密閉構造を3つ以上設けた構成とした場合には、各密閉構造にそれぞれ1つずつの光学部品を配置する構成としてもよく、あるいは、各密閉構造にそれぞれ2つ以上の光学部品を配置する構成としても構わない。さらに、前記各実施形態においても、第1の密閉構造内部に、光学装置45以外の他の光学部品を配置してもよく、第2の密閉構造内部に、偏光変換素子423以外の他の光学部品を配置してもよい。
また、冷却対象となる光学部品としては、光学装置45および偏光変換素子423に限らず、光学装置45および偏光変換素子423以外の他の光学部品を採用しても構わない。
前記各実施形態では、各導熱部材852,942は、ヒートパイプで構成されていたが、これに限らず、物質の移動を伴わず熱が導熱部材中を伝わる、いわゆる熱伝導を利用した導熱部材や、重力を利用して冷媒を管内部で循環させる熱サイフォン等の導熱部材等を採用しても構わない。
前記各実施形態において、熱交換器81の構成は、前記各実施形態で説明した構成に限らない。例えば、受熱側熱伝導性部材8111および放熱側熱伝導性部材8112の間に、ペルチェ素子等の熱電変換素子を介在配置させた構成としても構わない。すなわち、ペルチェ素子の吸熱面を受熱側熱伝導性部材8111の板体8111Aに熱伝達可能に接続するとともに、ペルチェ素子の放熱面を放熱側熱伝導性部材8112の板体8112Aに熱伝達可能に接続する。このような構成では、密閉構造内部の空気の熱をさらに良好に冷却できる。
また、前記各実施形態では、第1の密閉構造のみに熱交換器81を設けていたが、第1の密閉構造および第2の密閉構造の双方に熱交換器81をそれぞれ設けてもよく、第2の密閉構造のみに熱交換器81を設けても構わない。
前記各実施形態では、光源装置41は、放電発光型の光源装置で構成していたが、これに限らず、レーザダイオード、LED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子等の各種固体発光素子を採用してもよい。
また、前記各実施形態では、光源装置41を1つのみ用い色分離光学系43にて3つの色光に分離していたが、色分離光学系43を省略し、3つの色光をそれぞれ射出する3つの前記固体発光素子を光源装置として構成してもよい。
前記各実施形態では、色合成光学装置としてクロスダイクロイックプリズム453を採用していたが、これに限らず、ダイクロイックミラーを複数用いることで各色光を合成する構成を採用してもよい。
前記各実施形態では、プロジェクタ1は、液晶パネル451を3つ備える三板式のプロジェクタで構成していたが、これに限らず、液晶パネルを1つ備える単板式のプロジェクタで構成しても構わない。また、液晶パネルを2つ備えるプロジェクタや、液晶パネルを4つ以上備えるプロジェクタとして構成しても構わない。
前記各実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
前記各実施形態では、光変調装置として液晶パネルを用いていたが、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
本発明のプロジェクタは、投影画像の画質を長期間安定して確保し、かつ、光学部品を効率的に冷却できるため、プレゼンテーションやホームシアタに用いられるプロジェクタとして利用できる。
第1実施形態におけるプロジェクタの外観を示す斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタの外観を示す斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタの内部構成を示す図。 前記実施形態におけるプロジェクタの内部構成を示す図。 前記実施形態におけるプロジェクタの内部構成を示す図。 前記実施形態におけるプロジェクタの内部構成を示す図。 前記実施形態におけるプロジェクタの内部構成を示す図。 前記実施形態における光学ユニットの構成を示す図。 前記実施形態における光学ユニットの構成を示す図。 前記実施形態における密閉循環空冷ユニットの構成を示す図。 前記実施形態における密閉循環空冷ユニットの構成を示す図。 前記実施形態における密閉循環空冷ユニットの構成を示す図。 前記実施形態における密閉循環空冷ユニットの構成を示す図。 前記実施形態における密閉循環空冷ユニットの構成を示す図。 前記実施形態における熱交換器の構成を示す斜視図。 前記実施形態における熱交換器の構成を示す斜視図。 前記実施形態における第1の流路後段側ダクト部材の構成を示す図。 前記実施形態における第1の流路後段側ダクト部材の構成を示す図。 前記実施形態における第1の放熱装置の構成を示す図。 前記実施形態における第1の放熱装置の構成を示す図。 前記実施形態における第2の放熱装置の構成を示す図。 第2実施形態における第1の放熱装置および第2の放熱装置の構成を示す図。
符号の説明
1・・・プロジェクタ、45・・・光学装置(光学部品)、46・・・光学部品用筐体、81・・・熱交換器、82,91・・・循環ファン、83・・・流路前段側ダクト部材、84,93・・・流路後段側ダクト部材、85,85A,94,94A・・・放熱装置、92・・・補助ダクト部材、423・・・偏光変換素子(光学部品)、814・・・冷却ファン、851,941・・・受熱部材、852,942・・・導熱部材、853・・・第1の放熱部材、4612R,4612G,4612B,4612P・・・開口部(流入口)、4621・・・切り欠き(流出口)、4622・・・開口部(流出口)、8111・・・受熱側熱伝導性部材、8112・・・放熱側熱伝導性部材、8112B・・・フィン部材。

Claims (9)

  1. 空気を流通可能とする環状の空気流通路を有する密閉構造内部に配置される光学部品と、前記環状の空気流通路の空気を循環させる循環ファンとを備えたプロジェクタであって、
    前記密閉構造は、
    前記光学部品を内部に収納配置するとともに、内部に空気を流入させるための流入口および外部に空気を流出させるための流出口を有する光学部品用筐体と、
    前記流入口を介して前記光学部品用筐体内部に空気を導くとともに、前記流出口を介して前記光学部品用筐体内部から外部に流出した空気を再度、前記流入口を介して前記光学部品用筐体内部に導く複数のダクト部材と、
    前記密閉構造内部に配置され前記密閉構造内部の空気の熱を受熱する受熱部材、および前記密閉構造内外を貫通し、前記密閉構造内部に配置される一端側が前記受熱部材に熱伝達可能に接続し、前記受熱部材の熱を前記密閉構造外部に配置された他端側に導く導熱部材を有する放熱装置とを含んで構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
  2. 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
    前記導熱部材は、内部に毛細管構造を有する管状に形成されるとともに、管内部には冷媒が収容され、前記冷媒が管内部を還流することにより、前記導熱部材内で熱移動が行われるヒートパイプで構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
  3. 請求項2に記載のプロジェクタにおいて、
    前記導熱部材の毛細管構造は、焼結型ウィックで構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
    前記受熱部材は、前記複数のダクト部材のうち前記光学部品用筐体の前記流出口と接続する流路後段側ダクト部材内部において、前記流出口に平面的に干渉する位置に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
    前記密閉構造は、互いに独立した空気流通路を有するように複数設けられていることを特徴とするプロジェクタ。
  6. 請求項5に記載のプロジェクタにおいて、
    前記放熱装置は、前記導熱部材の他端側に接続し前記導熱部材を介して移動した熱を放熱する放熱部材を有し、
    前記複数の密閉構造を構成する各前記放熱装置は、前記放熱部材が同一の放熱部材で構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
  7. 請求項1から請求項6のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
    前記密閉構造は、
    前記密閉構造内部に面し前記密閉構造内部の空気の熱を受熱する受熱側熱伝導性部材、および前記密閉構造外部に面し前記受熱側熱伝導性部材と熱伝達可能に接続して前記受熱側熱伝導性部材の熱を前記密閉構造外部に放熱する放熱側熱伝導性部材を有する熱交換器を含んで構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
  8. 請求項1から請求項5のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
    前記密閉構造は、
    前記密閉構造内部に面し前記密閉構造内部の空気の熱を受熱する受熱側熱伝導性部材、および前記密閉構造外部に面し前記受熱側熱伝導性部材と熱伝達可能に接続して前記受熱側熱伝導性部材の熱を前記密閉構造外部に放熱する放熱側熱伝導性部材を有する熱交換器を含んで構成され、
    前記放熱装置を構成する導熱部材の他端側は、前記放熱側熱伝導性部材に熱伝達可能に接続していることを特徴とするプロジェクタ。
  9. 請求項7または請求項8に記載のプロジェクタにおいて、
    前記放熱側熱伝導性部材は、複数のフィンを有し、
    前記熱交換器は、前記複数のフィンに向けて冷却空気を送風する、または、前記複数のフィン近傍の空気を吸入する冷却ファンを備えていることを特徴とするプロジェクタ。
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