JP2008172118A - 冷却装置及び冷却方法、この冷却装置により冷却される電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高い冷却効率と静粛性を安定して保つことのできる冷却装置を得る。
【解決手段】ファン１２にはファン接続回路１５が接続され、ファン接続回路１５にはマイコン１６が接続されることにより、ファン１２の回転数が制御される。また、外気の温度Ｔ_１を計測する第１の温度センサ１７が吸気口１４近傍に設けられている。さらに、吸気口１３の下流側に発熱体３０が設けられ、発熱体３０に隣接し、発熱体３０の温度Ｔ_２を計測する第２の温度センサ１８が設けられる。この発熱体３０は第２の温度センサ１８と組み合わされて、この冷却装置１０における冷却効率のモニタとして機能する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空冷手段を用いて機器の冷却を行なう冷却装置、冷却方法、及びこの冷却装置により冷却される電気機器に関する。

電気機器においては、その部品の発熱が動作上の問題になる場合は多い。例えば、プロジェクタでは、投射映像の輝度を高めるために、消費電力の大きな明るいランプを光源として用いることが不可欠である。このランプの発する熱量は大きいため、この発熱により、ランプ近傍にある他の部品の温度が上昇する。ところが、例えばプロジェクタの部品としてランプの近傍に設けられる光変調素子の特性はその温度により変動するため、温度上昇によって投射映像に悪影響が出ることがある。このため、冷却装置を用いてこれらが設けられた筐体内の温度を下げ、光変調素子等の温度上昇を抑制するという手法が用いられている。この冷却装置の構成としては、吸気口と排気口とが設けられた筐体内に冷却される機器を組み込み、モーターによって回転するファンを用いてこの機器の部品を冷却する空冷手段が一般的に用いられている。この場合は、高温となった空気をファンにより筐体外に排出し、代わりに筐体外の空気を吸入している。これにより、筐体内の温度を適正に保つことができる。ランプの発熱の影響が大きな場合には、ファンの回転数を高めて送風能力を向上させることにより高い冷却効率を得ることができ、良好な投射映像が得られる。

一方、ファンを用いた場合には、その回転による騒音が問題になる。例えば、プロジェクタにおいて冷却効率を高めるためにファンの回転数を高くした場合には、その投射映像は良好となるものの、この騒音によって利用者が音声出力を聴き取りにくくなる場合がある。このため、冷却される部品の温度等に応じて、ファンの回転数を必要最低限とするべく制御することが必要である。ファンを用いる場合以外でも、機械的動作を用いる空冷手段においては同様である。

このため、筐体内の複数箇所に温度センサを設けて冷却される部品の温度を検出し、部品の温度に応じてファンの回転数を制御するという方式が用いられている。これにより、部品の温度に応じた回転数の制御、あるいは部品の温度に応じて回転をＯＮ・ＯＦＦする制御を行うことができる。しかしながら、ファンによる冷却とは筐体内の空気を外部の空気と入れ換えることであるため、その冷却効率は回転数だけでなく、外部環境にも依存する。例えば、ファンの回転数が同じであっても、筐体の外部の空気（外気）の温度が高い場合にはその冷却効率は低くなり、外気の温度が低い場合にはその冷却効率は高くなる。従って、前者の場合には回転数を高くして冷却効率を高め、後者の場合には前者よりも回転数を低くすることにより、静粛性を高めるという制御が必要である。

こうした状況を考慮した技術が特許文献１に記載されている。この構成においては、筐体の吸気口付近に温度センサを設け、これにより外気の温度を検出する。この冷却装置が組み込まれたプロジェクタの構成図が図１０である。プロジェクタ７０においては、入力端子７１から入力した映像信号は映像処理回路７２を介して光変調素子７３に入力する。一方、ランプ７４から発せられる光（図中白矢印）は光変調素子７３に入射し、この光が映像信号で変調されて投射レンズ７５に入射し、拡大された映像が投射される。この際に、光変調素子７３の特性は温度に敏感である一方で、光源となるランプ７４は高出力であることが必要であるため、その発する熱は極めて大きい。このため、この冷却装置５０は、これらが組み込まれた筐体内部、特に光変調素子７３の冷却を行う。なお、ランプ７４の駆動電流（電圧）はランプ制御回路７６で制御される。

この冷却装置５０における筐体５１内の換気は、回転するファン５２が行う。ファン５２により、筐体５１内の熱せられた空気は排気口５３から排出され、代わりに吸気口５４から外気が吸入されることにより、冷却が行われる。図中、破線の矢印は空気の流れを示す。ここで、ファン５２にはファン接続回路５５が接続され、ファン接続回路５５にはマイコン５６が接続されることにより、ファン５２の回転数が制御される。また、外気の温度を計測する外気温度センサ５７が吸気口５４近傍に、光変調素子７３の温度を計測する部品温度センサ５８が光変調素子７３近傍に、排気の温度を計測する排気温度センサ５９が排気口５３近傍にそれぞれ設けられている。マイコン５６には計測されたこれらの温度データが入力し、これらに基づいてファン５２の回転数が制御される。これにより、外気の温度、光変調素子７３の温度、排気の温度のいずれもが低い場合にはファン５２の回転数を低くして静粛性を高くし、いずれかの温度が高い場合にはこれを検知し、ファン５２の回転数を高めて送風能力を高め、冷却効率を高めることができた。すなわち、これらの温度を参照することにより、マイコン５６がファン５２の回転数を適切に調整することができ、高い冷却効率と静粛性とを兼ね備えた冷却装置が得られた。
特開２００３−５２８９号公報

しかしながら、こうした冷却装置においては、冷却を阻害する要因が突発的に発生した場合の応答速度が不充分であるという問題があった。例えば、筐体外部の吸気口５４付近に空気流の障害物が設置されたり、吸気口５４に埃が吸着された場合には、たとえ外気の温度が低くとも冷却効率は急激に低下する。図１０の構成の冷却装置においても、冷却効率が低下して光変調素子７３等の温度が上昇すればこれに応じてファン５２の回転数を高め、冷却効率を補償する制御がなされるが、回転数が高くなるのは光変調素子７３等の温度や排気の温度が上昇した後である。すなわち、この時点では既に光変調素子７３の温度は上昇しているため、これによってプロジェクタ７０の特性は既に悪影響を受けている。従って、この制御の応答速度は充分ではない。

従って、冷却を阻害する要因が突発的に発生した場合においても高い冷却効率と静粛性を安定して保つことのできる冷却装置を得ることは困難であった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決できる冷却装置、冷却方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の冷却装置は、筐体内の空気を排気口から排出し、吸気口から外気を吸入する空冷手段により前記筐体に組み込まれた機器の部品を冷却し、制御手段によって前記空冷手段における送風能力が制御される冷却装置であって、前記吸気口の下流側でありかつ前記筐体内に設けられた発熱体と、前記外気の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記発熱体の温度を検出する第２の温度検出手段とを具備し、前記制御手段は、前記外気の温度及び前記発熱体の温度に基づいて、前記送風能力を制御することを特徴とする。
本発明の冷却装置において、前記空冷手段には回転するファンが用いられ、前記制御手段は前記ファンの回転数を制御することを特徴とする。
本発明の冷却装置において、前記ファンは前記排気口近傍に設けられることを特徴とする。
本発明の冷却装置において、前記制御手段は、前記外気と前記発熱体との温度差に基づいて前記送風能力を制御することを特徴とする。
本発明の冷却装置は、前記冷却される部品の温度を検出する第３の温度検出手段を具備することを特徴とする。
本発明の冷却装置において、前記冷却される部品の温度がある設定値よりも高くなった場合に、前記制御手段は、前記機器の発熱部分の電源をＯＦＦする信号を出力することを特徴とする。
本発明の冷却装置は、前記排気口から排出される排気の温度を検出する第４の温度検出手段を具備することを特徴とする。
本発明の冷却装置において、前記排気の温度がある設定値よりも高くなった場合に、前記制御手段は、前記機器における発熱部分の電源をＯＦＦする信号を出力することを特徴とする。
本発明の冷却装置において、前記発熱体には、バイポーラトランジスタが使用されることを特徴とする。
本発明の冷却方法は、筐体内の空気を排気口から排出し、吸気口から外気を吸入する空冷手段により前記筐体に組み込まれた機器の部品を冷却し、制御手段によって前記空冷手段における送風能力を制御する冷却方法であって、前記吸気口の下流側でありかつ前記筐体内に発熱体を設け、前記外気の温度及び前記発熱体の温度を検出し、前記外気の温度及び前記発熱体の温度に基づいて、前記制御手段が前記送風能力を制御することを特徴とする。
本発明の冷却方法は、前記外気と前記発熱体との温度差に基づいて前記制御手段が前記送風能力を制御することを特徴とする。
本発明の電気機器は、前記筐体内に組み込まれ、前記冷却装置によりその部品が冷却されることを特徴とする。
本発明の電気機器はプロジェクタであることを特徴とする。

本発明によれば、冷却を阻害する要因が突発的に発生した場合においても、高い冷却効率と静粛性を安定して保つことのできる冷却装置を得ることができる。

図１は、本発明の実施の形態となる冷却装置を適用したプロジェクタの構成を示す図である。この冷却装置１０は、電気機器と組み合わせて使用されるが、ここではプロジェクタ４０と組み合わせられ、その部品を冷却する。このため、この冷却装置１０の構成要素の中には、プロジェクタ４０の構成要素としても動作するものがあるが、これについては適宜述べる。

この冷却装置１０は、プロジェクタ４０と組み合わされる。プロジェクタ４０においては、入力端子４１から入力した映像信号は映像処理回路４２を介して光変調素子４３に入力する。一方、ランプ４４から発せられる光（図中白矢印）は光変調素子４２に入射し、この光が映像信号で変調されて投射レンズ４５に入射し、拡大された映像が投射される。この際に、光変調素子４３の特性は温度に敏感である一方で、映像が高輝度であるためには光源となるランプ４４は高出力であることが必要である。このため、ランプ４４が発する熱は極めて大きい。このため、この冷却装置１０は、これらが組み込まれた筐体内部を効率的に冷却する。特にその温度上昇を抑制する必要があるのは光変調素子４３であるため、この冷却装置１０はこの温度上昇を抑制するべく設計されている。なお、ランプ４４にはランプ制御回路４６が接続され、その駆動電流（電圧）が制御される。

この冷却装置１０における筐体１１内の換気は、回転するファン１２が行う。ファン１２により、筐体１１内の熱せられた空気は排気口１３から排出され、代わりに吸気口１４から外気が吸入されることにより、冷却が行われる。図中、破線の矢印は空気の流れを示す。ここではファン１２は排気口１３の上流側であり、かつその近傍に設けられている。従って、この冷却装置１０におけるファン１２による冷却能力はその送風能力に依存し、送風能力はファン１２の回転数（ｒｐｍ）にほぼ比例する。ここで、ファン１２にはファン接続回路１５が接続され、ファン接続回路１５にはマイコン１６が接続されることにより、ファン１２の回転数が制御される。また、外気の温度Ｔ_１を計測する第１の温度センサ（温度検出手段）１７が吸気口１４近傍に設けられている。さらに、吸気口１４の下流側であり、かつ筐体１１内に発熱体３０が設けられ、発熱体３０の温度Ｔ_２を計測する第２の温度センサ１８が発熱体３０に隣接して設けられる。図１の例においては、発熱体３０等は吸気口１４の下流側であり、かつその近傍に設けられている。発熱体３０は、電源回路１９により電力が供給されることにより発熱する。また、電源回路１９がマイコン１６に接続されており、この発熱量はマイコン１６により制御される。また、光変調素子４３に隣接して第３の温度センサ２０が設けられ、排気口１３の近傍に第４の温度センサ２１が設けられる。第３の温度センサ２０は光変調素子４３の温度Ｔ_３を計測し、第４の温度センサ２１は排気の温度Ｔ_４を計測する。なお、温度センサ１７、１８、２０、２１の大きさはいずれも小さく、これらの存在がこの筐体１１内の気流に与える影響は無視できる。これらの温度センサとしては、室温から３００℃程度の温度を計測し、電気信号として出力し、小型のものであれば任意に用いることができ、例えば白金抵抗体等を用いることができる。

ここで、マイコン１６は、プロジェクタ４０の一部としても冷却装置１０の一部としても機能する。すなわち、マイコン１６は上記の冷却装置１０の構成要素と接続され、その制御を行うと同時に、プロジェクタ４０におけるランプ制御回路４６にも接続され、これを制御することにより、ランプ４４の出力の制御やそのＯＮ・ＯＦＦの制御も行う。プロジェクタ４０の制御用と冷却装置１０の制御用として別個にマイコンを設けることも可能である。

発熱体３０の大きさは、筐体内の気流、特に光変調素子４３に向かう気流に対して大きな影響を与えない程度のものであり、かつ、その発生する熱量も、ランプ４４が２００Ｗ程度であるのに対して、０．５Ｗ程度であり、無視できる程度に小さい。このため、発熱体３０の発熱が光変調素子４３等に与える影響は無視できる程度に小さい。また、発熱体３０は吸気口１４の下流側であり、かつ筐体１１内に設置されるが、光変調素子４３およびランプ４４の上流側に設置されることが好ましい。

発熱体３０の構成の一例を図２に示す。この例では発熱体３０はバイポーラトランジスタと抵抗を用いた電気回路で構成される。ここでは、発熱は主にバイポーラトランジスタ３１（ＮＰＮ型）によりなされる。このパイポーラトランジスタ３１のコレクタには入力端子３２を介して、前記の電源回路１９から直流電圧が印可される。このバイポーラトランジスタ３１のベースには、もう一つのバイポーラトランジスタ３３（ＰＮＰ型）、抵抗３４、３５、３６により形成されるエミッタフォロアにより電圧が供給される。バイポーラトランジスタ３１のエミッタには負荷抵抗３７が接続される。

この場合には、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ３１のベース電圧をＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３３のエミッタから供給することによりバイポーラトランジスタのベース−エミッタ間電圧の温度ドリフトを補償している。ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ３１のベース−エミッタ間電圧は例えば約−２ｍＶ／℃の温度係数を持っているため、ベース電圧を一定としても周囲温度の変化と伴にエミッタ電圧は変化してしまう。エミッタ電圧が変化するとエミッタ電流も変化し、トランジスタの消費電力が周囲温度により変動してしまう。ところが、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３３のベース−エミッタ間電圧も約−２ｍＶ／℃の温度係数を持っている。このため、ある周囲温度のＮＰＮ型バイポーラトランジスタ３１のベース−エミッタ間電圧をＶ_ＢＥ３１、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ３３のベース−エミッタ間電圧をＶ_ＢＥ３３、周囲温度の変化をΔＴとすると、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ３１のエミッタ電圧はＶ_Ｂ＋（Ｖ_ＢＥ３３＋（−２ｍＶ× ΔＴ））−（Ｖ_ＢＥ３１＋（−２ｍＶ × ΔＴ））＝Ｖ_Ｂ＋Ｖ_ＢＥ３３−Ｖ_ＢＥ３１となる。すなわち、ＮＰＮバイポーラトランジスタ３１のエミッタ電圧は周囲温度の変化の影響を受けず一定の値となる。このため、周囲温度の影響を受けず、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ３１に安定した電力を消費させることができる。バイポーラトランジスタ３１のエミッタ電圧は、入力端子３２から供給される直流電圧を抵抗３５、３６で分圧したものとなる。また、このコレクタ電流はこのエミッタ電圧を負荷抵抗３７の抵抗値で除算した値となる。これにより、このバイポーラトランジスタ３１は、（コレクタ−エミッタ間電圧）×（コレクタ電流）となる電力を消費して発熱する。従って、安定した発熱体として機能する。この発熱体３０の大きさは９ｍｍ×１２ｍｍ程度であるため、筐体内の気流に対する影響を無視できる程度に小さくすることができる。また、この発熱体３０全体の熱容量は光変調素子４３と比べて小さいため、冷却効率の変動が発生した場合に、発熱体３０の温度が変動する応答速度は光変調素子４３よりも速い。すなわち、この発熱体３０の温度を検知することにより、冷却効率の変動を敏感に検知することができる。また、この冷却効率の変動が検知できる範囲であれば、この発熱量を小さな値に設定することが好ましい。

この発熱体３０は第２の温度センサ１８と組み合わされて、この冷却装置１０における冷却効率のモニタとして機能する。このため、第２の温度センサ１８はマイコン１６に接続され、電源回路１９もマイコン１６に接続される。これにより、発熱体３０の消費電力は、後述する冷却効率の変動による発熱体３０の温度変化を検出でき、かつその発生する熱がプロジェクタ４０に悪影響を与えない範囲で適宜決定され、マイコン１６により制御される。

また、冷却効率を判定するためのデータとしては、外気の温度Ｔ_１も用いられる。このため、マイコン１６には、第１の温度センサ１７により計測された温度データも入力する。さらに、光変調素子４３の温度Ｔ_３、および排気の温度Ｔ_４も同様に用いることができる。このため、マイコン１６には、第３の温度センサ２０、および第４の温度センサ２１により計測された温度データも入力する。

以下に、マイコン１６が行うファン１２の回転数の制御、すなわち、その送風能力の制御につき具体的に説明する。この制御を行うタイミングは任意に設定することができるが、この間隔を長くすると制御の応答速度が遅くなり、短くするとマイコン１６の負荷が大きくなるため、例えば１〜１０秒間隔とすることができる。

発熱体３０には電源回路１９から安定した電力が供給されているため、この消費電力が発熱量となり、その発熱量は一定である。外気の温度Ｔ_１及びファンの回転数を一定としたときの、発熱体３０への電力供給が開始された時点からの経過時間と、発熱体３０の温度Ｔ_２との関係を示したのが図３である。ここで、空気流に対する障害物がない場合の特性がＡである。外気の温度Ｔ_１及びファンの回転数がＡと同一であった場合に、吸気口１４の近傍に空気流の障害物がある場合に得られる特性がＢである。すなわち、Ｂの場合には、ファン１２によって発生する気流に障害が発生して冷却効率が低くなるために、どの点においてもＢの場合の方が発熱体３０の温度Ｔ_２は高くなる。一方、Ａの場合もＢの場合も、外気の温度Ｔ_１は変わらない。従って、この冷却装置１０における冷却効率を示す指針として、発熱体３０と外気の温度との温度差（Ｔ_２−Ｔ_１）を用いることができる。

一方、同じ回転数であっても、外気の温度Ｔ_１が高い場合には冷却効率が低下し、Ｔ_１が低い場合には冷却効率が高くなることも明らかである。

以上の状況を鑑み、本実施の形態では、図４に示すフロー図に従って回転数の制御を行う。以下に、この制御方法につき説明する。

まず、第１の温度センサ１７が外気の温度Ｔ_１を測定し（Ｓ１）、その結果をマイコン１６に出力する。次に、第２の温度センサ１８が発熱体３０の温度Ｔ_２を測定し（Ｓ２）、その結果をマイコン１６に出力する。次に、マイコン１６は、これらの差分ΔＴ＝Ｔ_２−Ｔ_１を算出する（Ｓ３）。ここで、一般に発熱体３０の温度Ｔ_２は外気の温度Ｔ_１よりも高いため、ΔＴは正の値となる。

マイコン１６においては、予めＴ_ｔという値が設定されており、マイコン１６中のメモリ、あるいはマイコン１６に接続されたメモリに記憶されている。Ｔ_ｔは、その後に行う処理をΔＴの値により識別するための閾値となる。すなわち、ΔＴがＴ_ｔ以下であれば（Ｓ４）、マイコン１６はファン１２の回転数をｒ_１とすべくファン接続回路１５を制御する（Ｓ５）。一方、ΔＴがＴ_ｔよりも大きければ（Ｓ４）、ファン１２の回転数をｒ_２とすべくファン接続回路１５を制御する（Ｓ６）。ここで、回転数ｒ_１は外気の温度Ｔ_１のみで決まり、回転数ｒ_２はＴ１およびΔＴで決まる。また、Ｔ_１の値によらずｒ_２＞ｒ_１である。

ΔＴがＴ_ｔ以下である場合、すなわち、外気の温度Ｔ_１と発熱体３０の温度Ｔ_２との差が小さい場合に設定する回転数ｒ_１とＴ_１との関係の例を図５に示す。Ｔ_１は外気の温度であるため、その変動幅はＴ_２と比べて小さく、例えば−１０〜＋５０℃の範囲である。従って、ΔＴがＴ_ｔ以下である場合には発熱体３０の温度は低く保たれている、すなわち、正常な冷却効率が得られていると判断される。ｒ_１はＴ_１に対する単調増加関数となっており、ΔＴがＴ_ｔ以下であれば、ｒ_１はΔＴに依存しない。すなわち、外気の温度が高ければ冷却効率が低下するため、これを補償するために、ファン１２の回転数を高める。ただし、通気に障害は発生していない状態であると判断されるため、後述するΔＴがＴ_ｔよりも大きな場合と比べてその回転数を低くすることができる。

ΔＴがＴ_ｔよりも大きな場合に設定する回転数ｒ_２とＴ_１との関係は、以下の状況に応じて設定される。

（１）Ｔ_１が一定である場合に、ΔＴが増大した場合には、その増大分はＴ_２の増大分に等しい。すなわち、この場合は外気の温度が一定であるにもかかわらずＴ_２が上昇していることになり、冷却効率が低下していることになる。すなわち、この場合は、例えば吸気口１４近くの外部に通気の障害物が設置されたり、吸気口１４に埃が付着して充分な通気ができなくなった場合に対応する。従って、これに応じてｒ_２を大きくする必要がある。すなわち、Ｔ_１が一定の場合には、ｒ_２はΔＴに対して単調増加関数となる。この場合には、冷却効率が低下しているため、ｒ_２は同じＴ_１の場合の前記のｒ_１よりも大きな値とする必要がある。

（２）ΔＴがＴ_ｔよりも大きいが、ΔＴがＴ_ｔに近くかつＴ_１が小さな場合には、Ｔ_２、Ｔ_１共に小さい場合に対応する。すなわち、この場合には、充分な冷却効率が得られているため、ファン１２の回転数を低く、前記のｒ_１に近い値とすることができる。ただし、前記（１）のとおり、ｒ_２＞ｒ_１である。

（３）ΔＴが大きく、かつＴ_１が大きな場合には、Ｔ_１、Ｔ_２共に大きくなっており、外気の温度が高い上に、かつＴ_２も大きな状態となっている。この場合には、（１）と同様に気流に障害が発生している上に、外気の温度も高い場合に対応する。従って、（１）以上に冷却効率が低下した状態である。このため、ｒ_２を特に大きくする必要がある。

以上の状況に応じて設定されるｒ_２のＴ_１に対する関係の例を図６に示す。ｒ_１同様に、ｒ_２もＴ_１に対する単調増加関数となっているが、ｒ_２はΔＴ＝Ｔ_２−Ｔ_１にも依存する。図６中では、ΔＴが小さな場合（ａ）と大きな場合（ｂ）の典型的な２例について示してある。ΔＴが大きいほどｒ_２は大きくなり、かつそのＴ_１に対する増加率（傾き）も大きい。また、ΔＴがＴ_ｔに近づくと、ｒ_２はｒ_１に近づく。

上記の制御方法を用いた場合には、外気の温度が上昇した場合、あるいは冷却を阻害する要因が突発的に発生した場合に、ファン１２の回転数を高めて、低下した冷却効率が補償される。一方、充分高い冷却効率が得られている場合には、ファン１２の回転数を低くして静粛性を保つことができる。従って、高い冷却効率と静粛性を安定して保つことができる。また、これにより、不必要にファン１２の回転数を高めることがないため、この冷却装置を低消費電力とすることもできる。

前記の図５、図６の例では、ファン１２の回転数を連続的な値に制御しているが、この回転数を連続的な値とせずに、離散的な値とすることもできる。図４のフロー図において回転数を離散的な値とした場合のファンの回転数とΔＴとの関係が図７である。この場合には、ΔＴがＴ_ｔ以下の場合には回転数をｒ_１＝ｒ_ａ（定数）とし、Ｔ_ｔよりも大きな場合にはｒ_２＝ｒ_ｂ（定数）となる階段関数とする。ここで、ｒ_ａ＜ｒ_ｂである。また、この場合のｒ_ａとｒ_ｂは、Ｔ_１の値に応じてやはり離散的に設定することができる。この例が図８（ａ）（ｂ）である。ここで、図８（ａ）がｒ_ａとＴ_１との関係であり、図８（ｂ）がｒ_ｂとＴ_１との関係を示す。この例では、ｒ_ａ及びｒ_ｂはＴ_１が３種類の温度範囲（低温、中温、高温）のどれに属しているかによって決定される階段関数となっている。すなわち、ｒ_ａ及びｒ_ｂはＴ_１のみによって決まり、回転数をｒ_ａまたはｒ_ｂのいずれとするかはΔＴのみにより決まる。なお、Ｔ_１が等しい場合にはｒ_ａ＜ｒ_ｂである。

ファン１２の回転数を離散的な値として制御を行う場合には、マイコン１６の動作は単純となる。このため、前記の例よりも低機能で安価なマイコンをマイコン１６として用いることができ、より低コストでこの冷却装置１０を実現することができる。

また、以上の例では、マイコン１６が外気の温度Ｔ_１と発熱体３０の温度Ｔ_２によってファン１２の回転数を制御していた。これに加え、第３の温度センサ２０により測定された光変調素子４３の温度Ｔ_３もこの制御に用いることができる。この場合の回転数の制御の例のフロー図が図９である。

この制御方法の場合、まず、第３の温度センサ２０が光変調素子４３の温度Ｔ_３を計測する（Ｓ１１）。次に、Ｔ_３が予め設定された温度Ｔ_３ｔより大きいか否かをマイコン１６が判定する（Ｓ１２）。ここで、Ｔ_３ｔは、光変調素子４３の特性に悪影響が出る温度よりも低い温度とすることが好ましい。これにより、Ｔ３がＴ_３ｔ以下である（Ｓ１２）場合には、ファン１２の回転数を零とする（Ｓ１３）。すなわち、この場合には光変調素子４３の温度が充分低いために冷却は不要と判断し、冷却を行わない。一方、Ｔ_３がＴ_３ｔよりも大きな場合（Ｓ１２）の場合には、図４と同様の制御を行う。すなわち、Ｔ_１とΔＴに応じた回転数の制御を行う。なお、図８におけるＳ１４〜Ｓ１９は図４におけるＳ１〜Ｓ６と同様であるため、説明は省略する。

この制御方法を用いる場合は、光変調素子４３の温度が充分低い場合には、ファン１２の回転数を零とすることにより、この冷却装置の静粛性を更に高め、その消費電力も抑制することができる。また、Ｓ１４以降の工程を全て省略することができるため、マイコン１６の制御の効率を高めることができる。このため、マイコン１６の動作上の負荷が減少し、代わりに他の制御を行わせることもできる。

また、マイコン１６はプロジェクタ４０におけるランプ制御回路４６にも接続され、これによってランプ４４の制御も行うことができる。このため、光変調素子４３の温度Ｔ_３がある設定値よりも高くなった場合に、ランプ４４の駆動電流を零とする、すなわち、強制的にＯＦＦとすることができる。この際、光変調素子４３の温度Ｔ_３の代わりに、第４の温度センサ２１によって計測された排気の温度Ｔ_４を用いることもできる。また、Ｔ_３とＴ_４が共にそれぞれ設定値よりも高くなった場合にランプ４４を強制的にＯＦＦとする設定とすることもできる。こうした場合には、マイコン１６は、ランプ４４への電力供給を停止する信号をランプ制御回路４６に出力する。なお、ランプ４４がＯＦＦとなった場合でも、光変調素子４３等の冷却は引き続き行うことが好ましいため、ファン１２の回転数の制御は前記の通りに行うことが好ましい。

この制御方法を用いる場合は、高い冷却効率と静粛性に加えて、プロジェクタ４０内の過度の温度上昇に対して即座に対応することができ、プロジェクタの異常発熱による部品の劣化や火災を防止することができる。

なお、上記の実施の形態においては、バイポーラトランジスタを用いた発熱体３０を設けた例につき記載したが、これに限られるものではなく、ランプ４４よりも小さな熱量を安定して発生するものであれば同様に用いることができる。また、プロジェクタ４０や冷却装置１０において、特定の機能を有する部品として用いられるものであって、安定した熱量を発するものであれば、これを発熱体３０として兼用することもできる。

また、発熱体３０と第２の温度センサ１８との組み合わせは、上記の実施の形態においては一組としたが、これに限られるものではなく、その数を適宜設定することができる。例えば、冷却する対象の部品が複数ある場合には、これに応じてこれらの数及び配置を適宜設定することができる。

なお、上記の実施の形態では、空冷手段として回転するファン１２を排気口１４の上流側に設けた例につき記載したが、これに限られるものではなく、ファン１２の位置は、この筐体１１内に気流を発生できる箇所であれば、適宜設定できる。また、ファンは１箇所ではなく複数の箇所に設けることも可能であり、上記の制御方法をそのうちの一つのファンあるいは複数のファンに対して同時に適用することもできる。更に、回転するファンを用いる場合だけでなく、例えば揺動式の空冷手段等、機械的手段を用いた空冷手段であれば、本発明の冷却装置が同様に適用できることは明らかである。

また、上記の実施の形態では、第１の温度センサ１７は吸気口１４の下流側に、第４の温度センサ２１は排気口１３の上流側に設けたが、これに限られるものではなく、外気の温度、排気の温度を測定できる箇所であれば任意の箇所に設置することが可能である。例えば、これらを筐体１１の外部に設置することも可能である。

また、上記の実施の形態では、本発明の冷却装置がプロジェクタ４０における光変調素子４３を冷却する場合につき記載したが、これに限られるものではない。例えば、プロジェクタ４０における光変調素子４３以外の部品を冷却する場合にも本発明の冷却装置を適用できることは明らかである。また、光変調素子４３がランプ４４によって加熱される場合につき記載したが、自身が発熱する部品についても適用できることは明らかである。また、冷却される部品が複数ある場合にも同様に適用できる。

さらに、プロジェクタ以外にも、部品の温度上昇を抑制することが必要である電気機器であれば、同様に組み合わせて用いることが可能である。例えば、テレビジョン受像機や、パーソナルコンピュータ等と本発明の冷却装置とを組み合わせた場合にも同様の効果が得られる。一般に、これらの電気機器は冷却装置と共通の筐体内で共通の電源を用いて一体化されて使用される。このため、こうした電気機器全体としても高い信頼性と静粛性を兼ね備え、低消費電力となる。

本発明の実施の形態となる冷却装置とプロジェクタとを組み合わせた場合の構成図である。 本発明の実施の形態となる冷却装置において用いられる発熱体の一例の構成を示す図である。 発熱体の温度と電流投入後の経過時間の関係を示す図である。 ファンの回転数を決定する手順の一例を示すフロー図である。 図４に示すフロー図におけるファンの回転数ｒ_１とＴ_１との関係の一例を示す例である。 図４に示すフロー図におけるファンの回転数ｒ_２とＴ_１との関係の一例を示す例である。 ファンの回転数とΔＴとの関係の他の一例を示す例である。 図７におけるｒ_ａとＴ_１との関係（ａ）とｒ_ｂとＴ_１との関係（ｂ）である。 ファンの回転数を決定する手順の他の一例を示すフロー図である。 従来の冷却装置とプロジェクタとを組み合わせた場合の構成図の一例である。

符号の説明

１０、５０ 冷却装置
１１、５１ 筐体
１２、５２ ファン
１３、５３ 排気口
１４、５４ 吸気口
１５、５５ ファン接続回路
１６、５６ マイコン
１７ 第１の温度センサ
１８ 第２の温度センサ
１９ 電源回路
２０ 第３の温度センサ
２１ 第４の温度センサ
３０ 発熱体
３１ ＮＰＮバイポーラトランジスタ
３２ 入力端子
３３ ＰＮＰバイポーラトランジスタ
３４〜３６ 抵抗
３７ 負荷抵抗
４０ プロジェクタ
４１ 入力端子
４２ 映像処理回路
４３ 光変調素子
４４ ランプ
４５ 投射レンズ
４６ ランプ制御回路
５７ 外気温度センサ
５８ 部品温度センサ
５９ 排気温度センサ

Claims (13)

1. 筐体内の空気を排気口から排出し、吸気口から外気を吸入する空冷手段により前記筐体に組み込まれた機器の部品を冷却し、制御手段によって前記空冷手段における送風能力が制御される冷却装置であって、
   前記吸気口の下流側でありかつ前記筐体内に設けられた発熱体と、
   前記外気の温度を検出する第１の温度検出手段と、
   前記発熱体の温度を検出する第２の温度検出手段とを具備し、
   前記制御手段は、前記外気の温度及び前記発熱体の温度に基づいて、前記送風能力を制御することを特徴とする冷却装置。
2. 前記空冷手段には回転するファンが用いられ、前記制御手段は前記ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記ファンは前記排気口近傍に設けられることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記制御手段は、前記外気と前記発熱体との温度差に基づいて前記送風能力を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置。
5. 前記冷却される部品の温度を検出する第３の温度検出手段を具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷却装置。
6. 前記冷却される部品の温度がある設定値よりも高くなった場合に、前記制御手段は、前記機器の発熱部分の電源をＯＦＦする信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
7. 前記排気口から排出される排気の温度を検出する第４の温度検出手段を具備することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の冷却装置。
8. 前記排気の温度がある設定値よりも高くなった場合に、前記制御手段は、前記機器における発熱部分の電源をＯＦＦする信号を出力することを特徴とする請求項７に記載の冷却装置。
9. 前記発熱体には、バイポーラトランジスタが使用されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の冷却装置。
10. 筐体内の空気を排気口から排出し、吸気口から外気を吸入する空冷手段により前記筐体に組み込まれた機器の部品を冷却し、制御手段によって前記空冷手段における送風能力を制御する冷却方法であって、
    前記吸気口の下流側でありかつ前記筐体内に発熱体を設け、
    前記外気の温度及び前記発熱体の温度を検出し、
    前記外気の温度及び前記発熱体の温度に基づいて、前記制御手段が前記送風能力を制御することを特徴とする冷却方法。
11. 前記外気と前記発熱体との温度差に基づいて前記制御手段が前記送風能力を制御することを特徴とする請求項１０に記載の冷却方法。
12. 前記筐体内に組み込まれ、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の冷却装置によりその部品が冷却されることを特徴とする電気機器。
13. 前記電気機器がプロジェクタであることを特徴とする請求項１２に記載の電気機器。

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