JP2009265379A - 投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送風方向と鉛直平面に基板が配置された場合にでも基板冷却を可能にし、効率冷却構成を実現しつつ、省スペース化をも同時に可能とする投影装置を提供する。
【解決手段】吸気面と対向して配置された基板８において、吸気面とは反対の面８２に配置された素子を該基板保持を兼ねる放熱板８ｂと熱的に結合することで、前記基板８の吸気面側に実装された素子は、外気を用いて空冷され、反対面側は板金８ｂへ放熱することで冷却を行う。1つの基板８に対して表裏で異なった冷却方式を適用することで、このようなレイアウトがされても基板両面８１，８２の冷却を効率的に行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタなどの投影装置に使用される電気基板における冷却技術に関するものである。

従来から、プロジェクタなどの投影装置では、光源から発せられた光に、光変調素子より画像情報を付加し、外部スクリーンに投影している。そのため、投影装置内部には光源を駆動するためのバラスト電源基板と、光変調素子を制御するための制御基板と、これらの基板に電源ケーブルから供給される電力を各基板に分配するＰＦＣ電源などが少なくとも配置されている。これらの基板は、高圧の電流を処理する基板であったり、高速の信号を処理する基板であったりと、内部の発熱量は大きく、ファンなどの送風装置を用いて、装置内部に風を取り込み、これらの基板に実装される電気素子を冷却するのが一般的である。

このような状況の中、例えば特許文献１に示すように、気流に沿って基板を配置して基板を用いてダクトを形成し、その中を通風させることで全ての電気素子に対して冷却を行う技術が知られている。もしくは、特許文献２に示されているように、発熱素子の近傍に通風孔を設けた基板を構成することで冷却必要箇所のみ的確に効率良く冷却する技術が知られている。
特開２００２−３５３６７６号公報 特開２００６−１９６６００号公報

しかしながら、特許文献１に示すような構造では、送風方向と基板の方向を一致させる必要があり、一般的に広く使われる軸流ファンで冷却する場合には、通風抵抗を減少させるためにはファン回転軸方向に沿って基板を配置する必要があり、装置内部のレイアウトが制限されてしまうという問題がある。その為、装置の大型化を招いてしまう。

また、特許文献２に示す構造では、電気素子各々へ導風させるダクトが必要になることから、多くのスペースを必要とするためこちらも装置の大型化を招いてしまう。

これらの文献に示すように、従来では風の流れに対して同一方向に基板を配置することが一般的であり、従来は基板と鉛直方向に送風する配置は避けられてきた。

そこで、本発明の目的は、送風方向と鉛直平面に基板が配置された場合にでも基板冷却を可能にし、効率冷却構成を実現しつつ、省スペース化をも同時に可能とする投影装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、両面実装された電気基板と、該基板を保持する板金部材と、前記電気基板を冷却するファンと、少なくともこれらの部品を内部に配置する外装と、該外装の一側面に吸気口が設けられ、かつ該吸気口と対向する位置に前記基板が配置される構成において、前記基板の１つの実装面は前記板金部材と熱的に結合されており、かつ、少なくとも前記吸気口から、前記基板、前記保持板金、前記ファンの順で配置されることで、吸気面に面した側の基板面に実装された電気部品は外気と触れ合うことで冷却され、冷却ファン面は保持部材へ熱を伝熱することで冷却される。このように基板の面それぞれの冷却方式を変えることで、空気流れに鉛直な平面に基板を配置したとしても基板の両面を冷却することが可能になる。

更に、保持板金を送風方向から見て、基板面積より大きくすることで、板金が吸気されたばかりの風と直接触れ合う面積が確保でき、板金の温度を下げることができ、結果として吸気面とは冷却ファン側の実装面に対しても更に効率的に電気素子の冷却を行うことを可能にする。

また、基板に実装された電気部品から保持板金への伝熱を更に効率を上げるには、熱伝導シートなどの熱輸送手段を介することが望ましい。この時、アルミ電解コンデンサなどに対しては安全装置（防爆弁の開閉）の関係上、周囲に部材を配置することは困難なため、吸気面側に位置する実装面にアルミ電解コンデンサなどを多用する電源回路が実装され、吸気面と冷却ファン面（板金と接触する面）に対して、ICなどが実装される制御回路が実装されていることが望ましい。

吸気口と対向する位置に基板を配置した場合でも、前記基板の両実装面を冷却可能にすることで、レイアウトの自由度が増え、省スペースな冷却構成を実現することができる。その結果、装置の小型化を実現することができる。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図４は、本発明の投影装置を示している。

図４において、１は光源を含む光源ユニット、２は照明および色分離合成光学系を含む光学系ユニット、３は投射レンズ、４は光源を駆動するためのバラスト電源基板および各基板を駆動する電源を保持する電源バラストユニット、５〜９は信号処理およびパネルを駆動する制御基板、１０〜１３は冷却ファンを示す。
これらは、外装１４〜１７によって装置内部に収納される。

次に、図３を用いて本発明の投影装置における冷却風の流れについて説明する。

まず、第一の流れとして、冷却ファン１２によって、外装１５下部に設けられた吸気口（不図示）より装置内部に外気を吸気し（Ｗ１）、光学系ユニット２を構成する光学部品に送風することで光学部品の冷却を行う（Ｗ２）。更にＷ２は隣に配置されている電気基板６および７を冷却した後、冷却ファン１０および１１の吸引力によって引き寄せられ（Ｗ３）、電源バラストユニット４を冷却後、装置外部に排気される（Ｗ４）。

一方、第二の流れとして、外装１７に吸気口１７ａを設けることで、冷却ファン１０および１１の吸引力によって、外気が取り入れられ（Ｗ５）、一部がＷ３と混ざり合いながらＷ４として装置外部に排気される。

このような構成において、図１を用いて、本発明の吸気口１７ａ部付近の構成について説明する。

図１に示すように、制御基板８は板金部材８ｂに保持されている。更にこの制御基板８および板金部材８ｂは、吸気口１７ａと対向する位置に配置される。この時、吸気口１７ａと制御基板８が対面してしまっていることから、外部から基板が視認できるため、製品としての品位を悪化させることが懸念される。そこで、前記吸気口１７ａは一般的にパンチングメタルのような小さい孔が複数設けられた多孔板であったり、外部からの視線を遮るような遮光部材（例えばフィルターのような通風機構を含むものが望ましい）を設けることが多い。

また、前記制御基板８の吸気側面側８１には主にアルミ電解コンデンサ等の電源回路が実装され、冷却ファン面８２には主にＩＣなどの制御回路が実装される。そして、この冷却ファン面８２側に実装される電気素子について、冷却が必要なＩＣには例えば熱伝導シートもしくは熱伝導グリスなど伝熱部材（不図示）を介して、保持板金８ｂに熱的に結合される。この時、保持板金８ｂの吸気口１７ａから見た面積が、制御基板８の面積よりも大きくなるように配置する。

このような構成において、図２に示すように、排気ファン１０および１１が駆動し、装置内部の風が外部へ排気されることで、装置内部が負圧となり、吸気口７ａから外気Ｗ５が導入される。Ｗ５によって制御基板８の吸気面側８１周囲の空気は、流れが促され、常に外気と触れ合う環境を作り出すことができ、吸気面側８１の冷却を可能にする。

一方、Ｗ５は吸気口から取り入れた後も排気ファン１０および１１によって引っ張られ、かつ制御基板を回避するような流れを作られることでＷ５１に示すような流れが作り出される。このＷ５１によって、保持板金８ｂの一部（８ｂ１および８ｂ２）が冷却される。保持板金８ｂは金属（例えばアルミニウム）で構成されている為、熱伝導率が高く、一部が冷却風によって冷却されるだけでも、保持板金８ｂに熱的結合がされている電気素子全てが冷却されることになる。

このように構成することで、制御基板の吸気面側８１は、外気から導入した冷却風を用いて冷却を行い、冷却ファン面側８２は、保持板金８ｂに伝熱することで冷却を行うというように、1つの基板に対して表裏で異なった冷却を行うことが可能になる。

そうすることで、吸気口に対向させる（冷却風の鉛直平面に基板を配置）という冷却における悪条件のレイアウトに対しても、基板の両実装面に対しても充分に冷却を行うことが可能になる。結果として、レイアウトの自由度が増すことで、省スペースなレイアウトが可能になり、小型な装置の実現を可能にする。

一般的に、アルミ電解コンデンサは、使用上安全装置を兼ね備えているため、例えば素子上方向に防爆弁が開くなど、形状が変形する構成になっている。その為、周辺部材の配置には制限が設けられているため、上記に示すような放熱部材を近傍に設けることは難しく、コンデンサ近傍に実装されるチップ抵抗等の発熱体に対しては、風での冷却が望ましい。このようなことを踏まえて、以上に、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

実施例１を説明する図 実施例１を説明する図 実施例１を全体のエアフロー図 実施例１の全体構成図

符号の説明

１ 光源ユニット
２ 光学系ユニット
３ 投射レンズユニット
４ 電源バラストユニット
５〜９ 制御基板
８１ 制御基板吸気口面側
８２ 制御基板ファン側
８ｂ、８ｂ１、８ｂ２ 制御基板保持板金
１０〜１３ 冷却ファン
１４〜１７ 装置外装
１７ａ 吸気口
Ｗ１〜Ｗ５、Ｗ５１ 風

Claims (3)

1. 両面実装された電気基板と、
   該基板を保持する板金部材と、
   前記電気基板を冷却するファンと、
   少なくともこれらの部品を内部に配置する外装と、
   該外装の一側面に吸気口が設けられ、かつ該吸気口と対向する位置に前記基板が配置される構成の投影装置において、
   前記基板の１つの実装面は前記板金部材と熱的に結合されており、
   かつ、少なくとも前記吸気口から、前記基板、前記保持板金、前記ファンの順で配置されていることを特徴とする投影装置。
2. 請求項１に記載の投影装置において、
   前記板金部材は吸気側からの投影図上で、保持する前記基板よりも大きい面積であることを特徴とする投影装置。
3. 請求項１、又は請求項２に記載の投影装置において、
   前記基板には、吸気面側の一面に主にアルミ電解コンデンサの電源系が実装されており、もう一面にはICの制御系が実装されていることを特徴とする投影装置。

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