JP2011138053A - プロジェクタ及びプロジェクタに設置されたランプの冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプの冷却系の設置に必要な領域を削減することができ、全体のサイズを低減したりデザインの自由度を高めたりすることが可能なプロジェクタ及びプロジェクタに設置されたランプの冷却方法を提供する。
【解決手段】互いに隣接して配置された光源である複数のランプが内蔵されたランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂと、ランプ近傍の空気を排出する、複数のランプに隣接して設置された一つの排気ファン１０２を備える。また、点灯したランプから排出された空気と、非点灯のランプから排出された空気とが接触して、両方の空気の温度を変化させる、ランプの空気の排出側に設置された伝熱部材１０４を更に備えてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタ及びプロジェクタに設置されたランプの冷却方法に関する。

映像を投写する表示装置であるプロジェクタは、高輝度のランプを光源として、例えば液晶パネルを透過した光をスクリーン等に照射する。プロジェクタには、二つのランプを備える２灯式といわれるものがある。そして、２灯式のプロジェクタには、二つのランプを同時に点灯して輝度を高めるものと、通常は片方のランプのみを点灯して使用し、他方のランプは予備として備えておく切替え式のものがある。

プロジェクタに内蔵されたランプは、点灯時に発熱するため、ランプやプロジェクタ内部が高温になる。そこで、プロジェクタには、給気ファンや排気ファン等の冷却系が設置されて、ランプやプロジェクタ内部が冷却される。

特許文献１は、２灯式のプロジェクタに関する技術が開示されており、二つのランプに一つずつ冷却ファンが設けられた構成が開示されている。

特開２００７−１０８６２５号公報

ところで、従来の２灯式のプロジェクタは、図５及び図６に示すように、ランプが照明光学系２０を間に挟んで対照的な位置関係で配置されている。図５は、従来のプロジェクタ１０を示す平面図である。図６は、従来のプロジェクタ１０を示す斜視図である。図５及び図６共に、プロジェクタ１０の外装ケースを取り外した状態で、ベース４０に設置された内部の主要な部品と排気ファン２Ａ，２Ｂを概略的に示したものである。

従来のプロジェクタ１０は、ランプボックス１０Ａ，１０Ｂと、照明光学系２０と、投射光学系３０と、排気ファン２Ａ，２Ｂ等を備える。２灯切替え式の場合、プロジェクタ１０は、ランプボックス１０Ａ又はランプボックス１０Ｂに内蔵されたランプから光が照射される。ランプボックス１０Ａ及びランプボックス１０Ｂに内蔵されたランプは、光の照射方向が互いに向かい合うように配置される。ランプから照射された光は、照射光学系２０で一度３原色（ＲＧＢ）に分光され、分光された光が液晶パネルを透過した後、合成される。照射光学系２０で合成された光は、投射光学系３０を介して映像として図５の投射光学系３０からの矢印方向にスクリーン等に投射される。

従来の２灯切替え式のプロジェクタ１０は、照明光学系２０における二つのランプボックス１０Ａ，１０Ｂの中間位置で光路を切り替えるためのミラーを配置していた。このようなランプボックス１０Ａ，１０Ｂの配置、照明光学系２０の配置は、光学的設計が容易であった。しかし、二つのランプボックス１０Ａ，１０Ｂが離れて配置されているため、プロジェクタ１０全体のサイズが大きくなるという問題があった。

また、ランプボックス１０Ａ，１０Ｂが離れているため、ランプボックス１０Ａ，１０Ｂそれぞれにランプを冷却するための冷却系を構築する必要があった。特に、排気のための排気ファン２Ａ，２Ｂは、ランプボックス１０Ａ，１０Ｂのスリット１２から排出される空気が効率よく排出されるように、ランプボックス１０Ａ，１０Ｂの位置に合わせて構築する必要がある。その結果、少なくとも二つの排気ファン２Ａ，２Ｂがランプボックス１０Ａ，１０Ｂに近い外装ケース４２に設置されることになり、複数の排気ファン２Ａ，２Ｂの設置のために、プロジェクタ１０に広い領域が占有されることになった。

また、プロジェクタ１０外部に排出される空気の温度は、ユーザーや外部環境に対する影響を考慮して、低温であるほうがよい。しかし、従来のプロジェクタ１０では、点灯して発熱したランプから排出される空気は、ランプボックス１０Ａ，１０Ｂから排気ファン２Ａ，２Ｂまでの距離が短いため、温度の低減が困難であり、比較的高温でプロジェクタ１０の外部に排出されていた。更に、ランプの点灯又は非点灯による排気ファン２Ａ，２Ｂの動作制御をしない場合、非点灯のランプから排出される空気は、温度変化がないにもかかわらず、排気ファン２Ａ，２Ｂを無駄に動作させることになっていた。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ランプの冷却系の設置に必要な領域を削減することができ、全体のサイズを低減したりデザインの自由度を高めたりすることが可能な、新規かつ改良されたプロジェクタ及びプロジェクタに設置されたランプの冷却方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、互いに隣接して配置された光源である複数のランプと、ランプ近傍の空気を排出する、複数のランプに隣接して設置された一つの排気ファンを備える、プロジェクタが提供される。

点灯したランプから排出された空気と、非点灯のランプから排出された空気とが接触して、両方の空気の温度を変化させる、ランプの空気の排出側に設置された伝熱部材を更に備えてもよい。

上記ランプを内蔵する箱状のランプボックスを更に備え、ランプボックスは、ランプの空気の排出側に開口部が形成され、開口部の側壁は伝熱部材にランプから排出された空気が流れやすいように伝熱部材側に傾斜して形成されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、互いに隣接して配置された光源である複数のランプのうち一つのランプのみが点灯し、複数のランプに隣接して配置された一つの排気ファンが、点灯したランプ近傍の空気と、非点灯のランプ近傍の空気を混合して排出する、プロジェクタに設置されたランプの冷却方法が提供される。

上記ランプの空気の排出側に設置された伝熱部材が、点灯したランプから排出された空気と、非点灯のランプから排出された空気と接触して、両方の空気の温度を変化させてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、互いに隣接して配置された光源である複数のランプが点灯し、複数のランプに隣接して配置された一つの排気ファンが、点灯した複数のランプの近傍の空気を混合して排出する、プロジェクタに設置されたランプの冷却方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、ランプの冷却系の設置に必要な領域を削減することができ、全体のサイズを低減したりデザインの自由度を高めたりすることができる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクタ１００を示す斜視図である。 同実施形態に係るプロジェクタ１００を示す平面図である。 同実施形態に係るランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂを示す側面図（ａ）及び横断面図（ｂ）である。 同実施形態に係る給気ファン１０６Ａ，１０６Ｂと、ランプボックス１１０Ａを示す縦断面図である。 従来のプロジェクタ１０を示す平面図である。 従来のプロジェクタ１０を示す斜視図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．一実施形態の構成
２．一実施形態の動作

＜１．一実施形態の構成＞
まず、本発明の一実施形態に係るプロジェクタ１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプロジェクタ１００を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るプロジェクタ１００を示す平面図である。図１及び図２共に、プロジェクタ１００の外装ケースを取り外した状態で、ベース１４０に設置された内部の主要な部品と排気ファン１０２を概略的に示したものである。

本実施形態に係るプロジェクタ１００は、ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂと、照明光学系１２０と、投射光学系１３０と、排気ファン１０２等を備える。プロジェクタ１００は、映像を投写する表示装置であって、高輝度のランプを光源として、例えば液晶パネルを透過した光をスクリーン等に投射する。

プロジェクタ１００は、２灯切替え式であり、通常は片方のランプのみを点灯して使用し、他方のランプは予備として備えておく。従って、プロジェクタ１００を使用するときは、点灯する片側のランプのみが発熱し高温となり、点灯しない残りのランプは発熱しない。

ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂは、箱形状を有し、プロジェクタ１００の光源であるランプを内蔵する。ランプは、例えばキセノンランプ、超高圧水銀ランプなどである。ランプから照射された光は、照明光学系１２０に出力される。プロジェクタ１００が２灯切替え式であるため、プロジェクタ１００の使用時は、ユーザーの選択、プロジェクタ１００内部の設定などに応じて、ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂのいずれかのランプが点灯される。

ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂは、従来のプロジェクタ１０と異なり、プロジェクタ１００の内部において、それぞれに内蔵された二つのランプが同一方向に光を照射するように平行に配置されている。また、ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂは、従来のプロジェクタ１０と異なり、互いに隣接して配置されている。

照明光学系１２０は、プロジェクタ１００が２灯切替え式であるため、ランプボックス１１０Ａのランプからの光の光路と、ランプボックス１１０Ｂのランプからの光の光路を切り替えるミラーを有する。ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂの配置が従来のプロジェクタ１０と異なるため、ランプからの光の光路を切り替えるミラーの配置は、従来のプロジェクタ１０と異なる。

照明光学系１２０は、ランプから出力された光を一旦３原色（ＲＧＢ）に分光する。そして、照明光学系１２０は、分光された光を液晶パネルに透過させて、各色の映像光を生成した後、一つの映像光に合成する。照明光学系１２０は、合成された映像光を投射光学系１３０に出力する。照明光学系１２０は、ＵＶカットフィルタ、フライアイレンズ、ミラー、レンズ、液晶パネル、クロスプリズム等を有する。ランプからの光の光路を切り替えるミラーの配置を除いて、照明光学系１２０は通常の技術を適用できる。

投射光学系１３０は、例えば投射レンズ等から構成され、照明光学系１２０から出力された映像光をスクリーン等に投射する。

［プロジェクタ１００の冷却系］
次に、図１〜図４を参照して、プロジェクタ１００の冷却系について説明する。図３は、本実施形態に係るランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂを示す側面図（ａ）及び横断面図（ｂ）である。図４は、本実施形態に係る給気ファン１０６Ａ，１０６Ｂと、ランプボックス１１０Ａを示す縦断面図である。

プロジェクタ１００の冷却系は、例えば給気ファン１０６Ａ，１０６Ｂと、排気ファン１０２と、伝熱部材１０４等からなる。

給気ファン１０６Ａ，１０６Ｂは例えば遠心ファンである。給気ファン１０６Ａ，１０６Ｂは、ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂそれぞれに内蔵されたランプに空気を供給し、点灯時に発熱するランプを冷却する。給気ファン１０６Ａ，１０６Ｂは、例えば図４に示すように、ランプボックス１１０Ａ（又は１１０Ｂ）と接続される。

二つの給気ファン１０６Ａ，１０６Ｂは、図４に示すように、上下に設けられる。これにより、ランプの上側と下側からランプを冷却できる。なお、図示しないが、給気ファン１０６Ａ，１０６Ｂと、ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂの間にはダクトが設けられて、ダクトを介して給気ファン１０６Ａ，１０６Ｂからランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂに冷却風を供給してもよい。

排気ファン１０２は例えば軸流ファンである。排気ファン１０２は、ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂそれぞれに内蔵されたランプに供給された空気を吸い込み、吸い込んだ空気をプロジェクタ１００の外部に排出する。排気ファン１０２は、図４に示すように、例えばプロジェクタ１００の外装ケース１４２に取り付けられる。

排気ファン１０２は、上述したランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂに隣接して一つのみ配置される。排気ファン１０２は、ランプボックス１１０Ａとの距離と、ランプボックス１１０Ｂとの距離が等しい位置に配置される。これにより、両方のランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂから均等に空気を排出できる。

排気ファン１０２は、ランプボックス１１０Ａから排出された空気と、ランプボックス１１０Ｂから排出された空気を混合して排出する。なお、排気ファン１０２とランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂの間に間隔を設けて、排気ファン１０２を設置することで、ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂ以外のプロジェクタ１００内部の空気も外部に排出できる。これにより、排気ファン１０２は、プロジェクタ１００全体を冷却できる。

伝熱部材１０４は、熱伝導性の高い、例えば金属製の板状部材である。伝熱部材１０４は、二つのランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂの排気側の中間に配置される。伝熱部材１０４には、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、ランプボックス１１０Ａから排出された空気と、ランプボックス１１０Ｂから排出された空気とが接触する。

伝熱部材１０４は、放熱性を有するため、点灯して発熱したランプから排出された空気の温度を低下させる。プロジェクタ１００が２灯切替え式であるため、一方では、点灯して発熱したランプから高温の空気が伝熱部材１０４に接触し、他方では、非点灯のランプから常温の空気が伝熱部材１０４に接触する。そのため、伝熱部材１０４は、比較的低温の空気で冷却され続けるため、発熱したランプ側からの空気を効率よく冷却できる。

ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂには、図１、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、排気側にスリット１１２が形成される。スリット１１２は、ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂの壁に形成された複数の開口部である。スリット１１２の側壁は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、伝熱部材１０４側に傾斜して形成される。これにより、ランプから排出された空気が伝熱部材１０４に流れやすくなる。

＜２．一実施形態の動作＞
次に、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係るプロジェクタ１００に設置されたランプの冷却方法について説明する。

プロジェクタ１００は、２灯切替え式であるため、プロジェクタ１００の使用時は、ランプボックス１１０Ａ内のランプ、ランプボックス１１０Ｂ内のランプのいずれかが点灯する。ランプは、点灯によって発熱を開始する。プロジェクタ１００の点灯に合わせて、プロジェクタ１００の給気ファン１０６Ａ，１０６Ｂ及び排気ファン１０２が動作を開始する。

給気ファン１０６Ａ，１０６Ｂ及び排気ファン１０２の動作によって、ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂに空気が供給され、ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂに供給された空気が外部に排出される。その結果、二つのランプのうち点灯したランプが空気の流れによって冷却される。これにより、点灯したランプ近傍を通過する空気は、温度が上昇し、高温になってランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂから排出される。一方、非点灯のランプ近傍を通過する空気は、温度を変化させずに、ランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂから排出される。

ランプボックス１１０Ａから排出された空気と、ランプボックス１１０Ｂから排出された空気は、全てではないが、伝熱部材１０４に接触する。伝熱部材１０４は、放熱性を有するため、点灯して発熱したランプから排出された空気の温度を低下させる。非点灯のランプから常温の空気が伝熱部材１０４に接触するため、伝熱部材１０４は、比較的低温の空気で冷却され続けるため、発熱したランプ側からの空気を効率よく冷却できる。

その後、排気ファン１０２が、ランプボックス１１０Ａから排出された空気と、ランプボックス１１０Ｂから排出された空気を混合して、プロジェクタ１００の外部に混合された空気を排出する。高温の空気と低温の空気が混合されるため、外部に排出される空気は、室温（常温）に近い温度になる。なお、プロジェクタ１００の使用に応じて、点灯するランプと非点灯のランプを切り替えた場合でも、同じ結果が得られる。

従来、２灯式のプロジェクタ１０は、図５及び図６に示すように、ランプが照明光学系２０を間に挟んで対照的な位置関係で配置されていた。そのため、ランプボックス１０Ａ，１０Ｂが離れているため、ランプボックス１０Ａ，１０Ｂそれぞれにランプを冷却するための二つの排気ファン２Ａ，２Ｂを配置して、プロジェクタ１０の冷却系を構築する必要があった。その結果、排気ファン２Ａ，２Ｂがプロジェクタ１０の外装に占める割合が大きかった。

一方、本実施形態によれば、二つのランプボックス１１０Ａ，１１０Ｂを隣接して配置して、排気ファン１０２を一つのみ設置することとした。その結果、プロジェクタ１００の排気構造を一つにまとめることができ、排気ファン１０２がプロジェクタ１００の外装に占める割合を縮小できる。また、排気ファンの数量が低減するため、製造コストを削減することもできる。更に、プロジェクタ１００全体のサイズを低減したり、デザインの自由度を高めたりすることが可能となる。

また、２灯切替え式のプロジェクタは、使用時において、一方のランプが点灯して発熱し、他方のランプは非点灯であり発熱しない。従来の２灯切替え式のプロジェクタ１０では、排気ファン２Ａ，２Ｂが二つのランプに対して一つずつ設置されていたため、一方の排気ファン２Ａ（又は２Ｂ）では高温の空気が排出され、他方の排気ファン２Ｂ（又は２Ａ）では常温の空気が排出されていた。そのため、ユーザーや外部環境に対して望ましくない高温の空気が排出される場合があった。

本実施形態の２灯切替え式のプロジェクタ１００は、使用時において、一方のランプが点灯して発熱し、他方のランプは非点灯であり発熱しない点では、従来の２灯切替え式のプロジェクタ１０と同様である。一方、本実施形態では、点灯して発熱したランプ近傍を通過した空気と、非点灯のランプ近傍を通過した空気が混合して、一つの排気ファン１０２からまとめて排気されるため、冷却風の排気温度を室温近くまで低減することができる。

また、従来、非点灯のランプ近傍を通過した空気は、そのまま排出されて排気ファン２Ｂ（又は２Ａ）が無駄に動作している場合があった。一方、本実施形態では、一つの排気ファン１０２が二つのランプから空気を吸い込むため、排気ファン１０２の無駄な動作がない。更に、本実施形態は、点灯して発熱したランプ近傍を通過した空気を冷却するために、非点灯のランプ近傍を通過した比較的低温（常温）の空気を利用できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、ランプボックス及びランプがプロジェクタに二つ設置される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されず、ランプボックス及びランプがプロジェクタに三つ以上設置される場合についても同様である。例えば、三つのランプが互いに隣接するとき、中間のランプに隣接して排気ファンを設置すればよい。

また、上記実施形態では、２灯切替え式のプロジェクタについて説明したが、本発明は、２灯を同時に点灯して、輝度を高めるプロジェクタにも適用できる。このとき、点灯したランプからは高温の空気のみが排出されるが、プロジェクタ１００の排気構造を一つにまとめることができ、排気ファン１０２がプロジェクタ１００の外装に占める割合を縮小できる。また、伝熱部材１０４がランプから排出された空気を冷却できるため、プロジェクタの外部に排出される空気の温度を低減できる。

２Ａ，２Ｂ，１０２ 排気ファン
１０，１００ プロジェクタ
１０Ａ，１０Ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ ランプボックス
１２，１１２ スリット
２０，１２０ 照明光学系
３０，１３０ 投射光学系
４０，１４０ ベース
４２，１４２ 外装ケース
１０４ 伝熱部材
１０６Ａ，１０６Ｂ 給気ファン

Claims (6)

1. 互いに隣接して配置された光源である複数のランプと、
   前記ランプ近傍の空気を排出する、前記複数のランプに隣接して設置された一つの排気ファンを備える、プロジェクタ。
2. 点灯した前記ランプから排出された空気と、非点灯の前記ランプから排出された空気とが接触して、前記両方の空気の温度を変化させる、前記ランプの空気の排出側に設置された伝熱部材を更に備える、請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記ランプを内蔵する箱状のランプボックスを更に備え、
   前記ランプボックスは、前記ランプの空気の排出側に開口部が形成され、前記開口部の側壁は前記伝熱部材に前記ランプから排出された空気が流れやすいように前記伝熱部材側に傾斜して形成された、請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 互いに隣接して配置された光源である複数のランプのうち一つの前記ランプのみが点灯し、
   前記複数のランプに隣接して配置された一つの排気ファンが、点灯した前記ランプ近傍の空気と、非点灯の前記ランプ近傍の空気を混合して排出する、プロジェクタに設置されたランプの冷却方法。
5. 前記ランプの空気の排出側に設置された伝熱部材が、点灯した前記ランプから排出された空気と、非点灯の前記ランプから排出された空気と接触して、前記両方の空気の温度を変化させる、請求項４に記載のプロジェクタに設置されたランプの冷却方法。
6. 互いに隣接して配置された光源である複数のランプが点灯し、
   前記複数のランプに隣接して配置された一つの排気ファンが、点灯した前記複数のランプの近傍の空気を混合して排出する、プロジェクタに設置されたランプの冷却方法。
   

Images