JP2011253156A - プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタ装置の各種の設置形態（据置、天吊、縦置き）に対応し、簡単な構造で放電ランプの温度差をなくし適正な温度に保つこと。
【解決手段】冷却ダクト３から送られた冷却風は、仕切板２２にて分割された複数の流路２３ａ〜２３ｃを有する冷却風吹出し口２１から放電ランプ１０に供給される。風向切替部２４は、冷却風吹出し口２１から放電ランプ１０に冷却風を供給する流路を切替える。風向切替部２４内の遮風球２５は、その自重によりガイド部２６内を移動して冷却風吹出し口２１の流路を遮断する。これより、プロジェクタ装置の設置姿勢が据置設置と天吊設置と縦置き設置の間で変化しても、放電ランプ１０のランプバルブの重力方向上部側１１ａに冷却風を集中させて放電ランプ１０の温度差をなくす。
【選択図】図３

Description

本発明は、放電ランプを光源として映像を投写表示するプロジェクタ装置に係り、特に、光源ランプを好適に冷却するプロジェクタ装置の冷却機構に関する。

プロジェクタ装置は、光源が発する光を反射鏡、レンズ等で集光し、液晶パネル等の表示素子を透過し光学像を形成し、該光学像を投射レンズや投射ミラーを介して外部のスクリーン等に投影する装置である。プロジェクタ装置の光源としては、一般に高圧水銀ランプ等の放電ランプが用いられる。放電ランプは背後をリフレクタ、前方を防爆ガラスで覆われ、ほぼ密閉された形態となっている。放電ランプは点灯時に高温になるため適正温度が設定されているが、適正温度を超えて使用を続けるとランプ寿命の短時間化及び破裂、失灯を招くことになる。そのため、放電ランプを適正温度に保つためにファンによる強制空冷を行う冷却機構を備えている。プロジェクタ装置に用いる放電ランプは特に発光部の上部が高温になるため、上部を集中的に冷却して放電ランプの温度差をなくし適正温度に保つようにしている。

またプロジェクタ装置の設置形態は、机上に水平に設置する据置設置と天井に吊り下げて設置する天吊設置が一般的である。据置設置では斜め上向きに投射する場合が多いので、そのままの姿勢で天井に取り付けると天井に向けて投射してしまう。よって天吊設置では、プロジェクタ装置を上下逆転させた姿勢で取り付け斜め下に投射するようにしている。この場合、プロジェクタ装置内の放電ランプも上下逆転する。よって、ランプ冷却機構には据置設置と天吊設置のいずれの状態でも常に放電ランプを適正温度（温度分布）に保つことが求められる。

プロジェクタ装置の放電ランプを冷却する技術として、例えば特許文献１では、放電ランプを支持するランプハウジング側面の上部と下部にランプ冷却用の開口部を形成し、その開口部の開口領域を選択するシャッタを設けている。シャッタは、ランプハウジングの取り付け姿勢に応じて上下方向にスライドして開口領域を選択する。これにより、ランプハウジングの取り付け姿勢が天地方向で逆になった場合でも、冷却ファンからの風をランプハウジングの上部に向けて導く構成とされている。

特開平１０−１０６３０７号公報

近年のプロジェクタ装置の設置形態は、用途に合わせて上記した据置設置と天吊設置以外の姿勢のものが要求されている。例えば、投射方向を机上面などの下方向に向けた下投射設置である。この場合は、プロジェクタ装置の筐体を垂直方向に起立させ、これに伴い装置内の放電ランプも垂直方向の姿勢で使用することになる。以下、この形態を「縦置き設置」と呼ぶことにする。

特許文献１に開示される冷却機構において、シャッタは自重により上下に可動する構造であり、据置設置と天吊設置に対しては、ランプの温度が高温となる上部を効果的に冷却することができる。しかしながら、上記縦置き設置に対しては有効に対応できない。なぜなら、自重により上下可動するシャッタは水平方向には移動できないだけでなく、逆に、開口部にシャッタが存在することで開口領域が狭くなってランプの冷却効率が低下するからである。

また、各種の据え置き設置形態に応じてそれぞれに適した冷却機構（冷却ファンや冷却風吹き出し部）を個別に設けることも考えられるが、装置構造が複雑で使用する冷却部品の数が多くなり、コストアップと装置重量の増加の要因となる。

本発明の目的は、プロジェクタ装置の各種の設置形態（据置、天吊、縦置き）に対応し、簡単な構造で放電ランプの温度差をなくし適正な温度に保つ冷却機構を備えるプロジェクタ装置を提供することである。

本発明は、放電ランプを光源として映像を投写表示するプロジェクタ装置において、冷却風を発生する冷却ファンと、冷却風を放電ランプへ導く冷却ダクトと、冷却ダクトから送られた冷却風を仕切板にて分割された複数の流路から放電ランプに供給する冷却風吹出し口と、冷却風吹出し口から放電ランプに冷却風を供給する流路を切替える風向切替部とを備え、風向切替部は、放電ランプのランプバルブの重力方向上部側に冷却風を集中させるように流路を選択する構成とした。

ここに冷却風吹出し口の流路は２枚の仕切板にて３分割されており、風向切替部は、当該装置の設置姿勢が据置設置と天吊設置の場合には３分割された流路の重力方向上側の２流路を選択し、縦置き設置の場合は３流路全てを選択する。

また風向切替部は、冷却風の流れを遮る遮風球と遮風球の移動路であるガイド部を有し、遮風球はその自重によりガイド部内を移動して冷却風吹出し口の流路を遮断する。

本発明によれば、プロジェクタ装置の据置設置、天吊設置、縦置き設置のいずれの状態においても、放電ランプは上下方向の温度差がなく適正温度に保たれる。これにより放電ランプの長寿命化を実現するだけでなく、そのための冷却機構を簡単な構造で実現する。

本発明に係るプロジェクタ装置の実施例で装置内部の平面構成図である。 ランプユニット１に収納される放電ランプ１０の断面図である。 ランプユニット１近傍の冷却機構を示す斜視図である。 プロジェクタ装置の据置設置の形態を示す図である。 プロジェクタ装置の天吊設置の形態を示す図である。 プロジェクタ装置の縦置き設置の形態を示す図である。 プロジェクタ装置の据置設置における冷却風の流れを示す図。 プロジェクタ装置の天吊設置における冷却風の流れを示す図。 プロジェクタ装置の縦置き設置における冷却風の流れを示す図。

本発明の実施例を図面に基づき説明をする。
図１は、本発明に係るプロジェクタ装置の実施例で装置内部の平面構成図を示す。主な構成要素として、放電ランプを収納するランプユニット１、ランプユニット１へ冷却風を導く冷却ダクト２、冷却風を発生する冷却ファン３、光学像を形成する表示素子としての液晶パネル４、光学像を外部のスクリーン等に投影する投射レンズ５と投射ミラー６を備える。

図２は、ランプユニット１に収納される放電ランプ１０の断面図である。放電ランプ１０は、光源となるランプバルブ１１（以下、単にバルブと呼ぶ）とランプチップ（以下、単にチップと呼ぶ）１２、バルブ１１を背後から覆うリフレクタ１３で構成される。放電ランプ１０を点灯させると、発生熱の対流により常にバルブ４の上部側１１ａが下部側１１ｂよりも高温となる。放電ランプ１０の照度維持時間（ランプ寿命）は、動作中のバルブ１１の上部側１１ａと下部側１１ｂの温度差に起因し、長寿命化するには両者の温度差を小さくする必要がある。すなわちバルブ１１の高温側を集中的に冷却して温度差を小さくすればよいが、高温位置は、プロジェクタ装置の設置姿勢（設置形態）により変化する。そこで本実施例では、装置の設置姿勢に対応して冷却風の風向制御を行うようにした。

図３は、ランプユニット１近傍の冷却機構を示す斜視図である。放電ランプ１０は、ランプハウジング２０にて支持されてプロジェクタ装置に取り付けられる。ランプハウジング２０の側面には、冷却ダクト３から送られたランプ冷却風を放電ランプ１０に供給する冷却風吹出し口２１を有する。冷却風吹出し口２１は２枚の仕切板２２によりその開口部が仕切られ、上下方向に３個の流路２３に分割されている。３個の流路をハウジング２０側（図面上側）から２３ａ，２３ｂ，２３ｃとし、冷却風は仕切板２２により整流されて各流路から吹出される。

さらに冷却風吹出し口２１の手前（風上側）には風向切替部２４を設けて、冷却ダクト３から送られたランプ冷却風が放電ランプ１０に吹出す方向（吹出す流路）を制御する。風向切替部２４は、冷却風の流れを遮る１個の遮風球２５と、遮風球２５の移動路であるガイド部２６により構成される。遮風球２５はその直径が上記流路のサイズより大きい金属球で、その自重によりガイド部２６内を移動する。また、遮風球２５は冷却風吹出し口２１の仕切板２２により風下方向への脱落が防止される。ここでは遮風球２５が３方向の重力の方向に応じて自在に移動し、それぞれ異なる移動先で安定に留まるように、ガイド部２６は略三角形状の移動路と凹状の玉受け部を形成している。すなわち、重力方向が２８ａのときは遮風球２５の移動位置（安定位置）は玉受け部２７ａとなり、重力方向が２８ｂのときの移動位置は玉受け部２７ｂ、重力方向が２８ｃのときの移動位置は玉受け部２７ｃとなる。なお、重力方向が紙面に垂直な方向２８ｄの場合には、移動位置２７ｃへの移動路に傾斜を付け玉受け部２７ｃの深さを他よりも深くすることで、遮風球２５の移動位置を２７ｃとすることができる。この図では、重力方向が２８ｂのときに遮風球２５が２７ｂの位置に移動して留まっている状態を示している。

風向切替部２４を冷却風吹出し口２１に取り付けるとき、ガイド部２６の移動位置（玉受け部）２７ａと２７ｂはそれぞれ冷却風吹出し口２１の流路２３ａと２３ｃの位置に対応させ、移動位置２７ｃはいずれの流路とも外れた位置に設定する。これより、遮風球２５が移動位置２７ａに移動したときは流路２３ａを塞ぎ、遮風球２５が移動位置２７ｂに移動したときは流路２３ｃを塞ぐことで、冷却風の吹出す流路を切替える。なお、遮風球２５が移動位置２７ｃに移動したときはいずれの流路も塞がないので冷却風は均一に吹出す。プロジェクタ装置の設置姿勢が変化すると風向切替部２４の姿勢も変化し、そのときの重力方向に応じて遮風球２５が自重により移動することにより、冷却風の吹出し方向を切替えることができる。

このように、ランプハウジング２０の側面に設けられている冷却風吹出し口２１を仕切り板２２により３分割して３個の流路２３ａ〜２３ｃを形成し、風向切替部２４によりプロジェクタ装置の設置姿勢に応じて最適な流路を選択することで、冷却風の吹出し方向を制御するようにした。このような冷却機構は、仕切り板２２と風向切替部２４を追加するという簡単な構造で実現できる。

図４Ａ〜図４Ｃは、プロジェクタ装置の各種の設置形態を示す図である。各図面において、４１はプロジェクタ装置、４２は投射ミラー、４３は投射面である。
図４Ａは据置設置の場合で、プロジェクタ装置４１をテーブル上に水平に設置し、投射ミラー４２から垂直の投射面４３に向けて映像を投射する。図４Ｂは天吊設置の場合で、プロジェクタ装置４１を天井から支柱によって吊り下げ、投射ミラー４２から垂直の投射面４３に向けて映像を投射する。図４Ｃは縦置き設置の場合で、プロジェクタ装置４１を投射面４３を兼ねたテーブル上に縦置きに載置し、投射ミラー４２から水平の投射面４３に映像を投射する。

プロジェクタ装置４１の設置形態が変わると、内蔵するランプユニット１（放電ランプ１０）の姿勢が変化する。すなわち、ランプユニット１が図１の配置の場合、各設置形態においてランプバルブ１１の軸方向はほぼ水平であるが、ランプバルブ１１に対する重力方向上部側の部分が入れ替わることになる。

図５Ａ〜図５Ｃは、プロジェクタ装置の各設置形態における冷却風の流れを示す図である。ここではランプ冷却機構全体の断面図（図１におけるＡ−Ａ断面）と、放電ランプ１０の断面図（Ｂ−Ｂ断面）を示す。重力方向を矢印２８で、冷却風の流れを矢印２９で示す。

図５Ａは据置設置の場合であり、風向切替部２４内の遮風球２５は、自重によりガイド部２６内の重力下方の移動位置２７ｂで安定する。その結果、冷却風吹出し口２１の下部流路２３ｃを遮断することになり、残る上部流路２３ａおよび中央部流路２３ｂが冷却風の吹出し口として選択される。上部流路２３ａからの冷却風でバルブ１１の上部側１１ａの冷却を行い、中央部流路２３ｂからの冷却風でチップ１２の冷却を行う。

図５Ｂは天吊設置の場合であり、図５Ａの据え置き設置の場合に対し、冷却風吹出し口２１と風向切替部２４の上下方向が反転する。風向切替部２４内の遮風球２５は、自重によりガイド部２６内の重力下方の移動位置２７ａで安定する。その結果、冷却風吹出し口２１の下部流路２３ａを遮断することになり、残る上部流路２３ｃおよび中央部流路２３ｂが冷却風の吹出し口として選択される。上部流路２３ｃからバルブ１１の上部側１１ａの冷却を行い、中央部流路２３ｂからチップ１２の冷却を行う。

図５Ｃは縦置き設置の場合であり、図５Ａの据え置き設置や図５Ｂの天吊設置の場合に対し、冷却風吹出し口２１の各流路２３ａ、２３ｂ、２３ｃは水平方向に配置される。このとき、冷却風吹出し口２１は放電ランプ１０（バルブ１１やチップ１２）の重力上方に配置されるようにする。風向切替部２４内の遮風球２５は、自重によりガイド部２６内の重力下方の移動位置２７ｃで安定する。この場合は遮風球２５によりどの流路２３ａ、２３ｂ、２３ｃも遮断されない。すなわち、３流路すべてが冷却風の吹出し口として選択される。左部の流路２３ａと右部の流路２３ｃからバルブ１１の上部側１１ａの冷却を行い、中央部の流路２３ｂからチップ１２の冷却を行う。

以上のような冷却風の風向制御を行うことにより、プロジェクタ装置の据置設置、天吊設置、縦置き設置のいずれの状態においても、放電ランプ内の高温となるバルブ上部側への冷却風を集中させて温度上昇を抑え、バルブ上部側と下部側との温度差をなくし適正温度に保つことができる。これより、放電ランプの長寿命化を実現するだけでなく、そのための冷却機構を簡単な構造で実現することができる。

１…ランプユニット、
２…冷却ダクト、
３…冷却ファン、
４…液晶パネル、
１０…放電ランプ、
１１…ランプバルブ、
１２…ランプチップ、
２０…ハウジング、
２１冷却風吹出し口、
２２…仕切板、
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…流路、
２４…風向切替部、
２５…遮風球、
２６…ガイド部、
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…移動位置。

Claims (4)

1. 放電ランプを光源として映像を投写表示するプロジェクタ装置において、
   冷却風を発生する冷却ファンと、
   該冷却風を上記放電ランプへ導く冷却ダクトと、
   該冷却ダクトから送られた冷却風を仕切板にて分割された複数の流路から上記放電ランプに供給する冷却風吹出し口と、
   該冷却風吹出し口から上記放電ランプに冷却風を供給する流路を切替える風向切替部とを備え、
   該風向切替部は、上記放電ランプのランプバルブの重力方向上部側に冷却風を集中させるように流路を選択することを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 請求項１に記載のプロジェクタ装置において、
   前記冷却風吹出し口の流路は２枚の仕切板にて３分割されており、
   前記風向切替部は、当該装置の設置姿勢が据置設置と天吊設置の場合には３分割された流路の重力方向上側の２流路を選択し、縦置き設置の場合は３流路全てを選択することを特徴とするプロジェクタ装置。
3. 請求項１または２に記載のプロジェクタ装置において、
   前記風向切替部は、冷却風の流れを遮る遮風球と該遮風球の移動路であるガイド部を有し、該遮風球はその自重によりガイド部内を移動して前記冷却風吹出し口の流路を遮断することを特徴とするプロジェクタ装置。
4. 請求項３に記載のプロジェクタ装置において、
   前記風向切替部を前記冷却風吹出し口の手前に設け、前記遮風球はその直径が前記各流路のサイズより大きい金属球であり、該遮風球は該冷却風吹出し口の仕切板により脱落が防止されることを特徴とするプロジェクタ装置。

Images