JP2015082582A - Electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器に係り、更に詳しくは、ファンにより発生され発熱体を冷却した気流を排出する電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device, and more particularly to an electronic device that discharges an airflow generated by a fan and cooling a heating element.
従来、冷却ファンにより発生され熱源を冷却した（熱源との間で熱交換した）高温の気流の温度を排気前に低減するための、複数枚のフィンが設けられた熱伝導部材を有する電気機器が知られている（例えば特許文献１参照）。 Conventionally, an electric device having a heat conducting member provided with a plurality of fins for reducing the temperature of a high-temperature air flow generated by a cooling fan and cooling a heat source (heat exchanged with the heat source) before exhausting Is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１に開示されている電気機器では、気流の温度を排気前に十分に低減するために複数枚のフィン及び熱伝導部材の表面積を大きくする必要があり、機器の大型化を招いていた。
However, in the electric device disclosed in
本発明は、ファンにより発生され発熱体を冷却した気流を排出する電子機器において、前記ファンは、前記気流の流路の上流側から下流側にかけて断面の輪郭が大きくなる部材を吸気側に有することを特徴とする電子機器である。 The present invention relates to an electronic device that discharges an airflow generated by a fan and that cools a heating element, and the fan has a member on the intake side that has a cross-sectional contour that increases from the upstream side to the downstream side of the flow path of the airflow. Is an electronic device characterized by
本発明によれば、機器の大型化を招くことなく、発熱体を冷却した気流の温度を排気前に十分に低減できる。 According to the present invention, the temperature of the airflow that has cooled the heating element can be sufficiently reduced before exhausting without causing an increase in the size of the device.
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１５に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る電子機器としてのプロジェクタ装置１０が斜視図にて示されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of a
プロジェクタ装置１０は、一例として、コンパクトな縦置き型の装置であり、例えば水平面に平行な床上又は該床上に設置された設置台の上面上に載置されて使用される。
As an example, the
プロジェクタ装置１０は、一例として、筐体１２、該筐体１２に収容された、光源ユニット１４（図５参照）、光学エンジン１６（図５参照）、冷却システムなどを備えている。
As an example, the
筐体１２は、図１に示されるように、全体として、縦長の略直方体形状の外形を有している。以下、プロジェクタ装置１０の幅方向（水平面内の一軸方向）をＸ軸方向、プロジェクタ装置１０の奥行き方向（水平面内でＸ軸に直交する方向）をＹ軸方向、プロジェクタ装置１０の高さ方向（鉛直方向）をＺ軸方向として説明を行う。
As shown in FIG. 1, the
図２及び図３には、プロジェクタ装置１０を＋Ｘ方向から見た図（右側面図）、−Ｘ方向から見た図（左側面図）がそれぞれ示されている。以下、図１〜図３に基づいて、外部から見えるプロジェクタ装置１０の構成各部について説明する。
2 and 3 show a view of the
筐体１２は、一例として、底板を含むベース１２ａと、該ベース１２ａに取り付けられた外装カバー１２ｂとを含む。筐体１２の材料としては、比較的軽量で丈夫な素材、例えばプラスチックなどの硬質樹脂が用いられている。
As an example, the
筐体１２の前壁（−Ｙ側の壁）の上端中央には、図１に示されるように、図示しないリモートコントローラ（リモコン）からの光信号を受光する受光センサ２８が設けられている。受光センサ２８は、上記リモコンからの光信号を受光すると、該光信号を電気信号に変換して制御装置（不図示）に出力し、該制御装置は、その電気信号に対応する指令内容に従って、各種の制御動作を実行する。リモコンは、後述する操作部１４０と同様の指令を上記制御装置に与える機能を有する。操作部１４０で与えられる機能については後述する。
As shown in FIG. 1, a
筐体１２の前壁の受光センサ２８の−Ｚ側には、後述するスピーカから出力される音声を放出するための複数の貫通孔から成る音声放出口３００が形成されている。
On the −Z side of the
筐体１２の前壁の音声放出口３００の−Ｚ側には、後述する投射光学系ユニット２２が有する投射レンズ２２ａの焦点位置（ピント）を調整するためのピント調整レバー３４の操作のための窓部３６が形成されている。
For the operation of the focus adjustment lever 34 for adjusting the focal position (focus) of the
ピント調整レバー３４は、Ｘ軸方向にスライド可能（又はＺ軸回りに回動可能）に構成されており、例えばギヤ等を含む駆動力伝達機構（不図示）を介して投射レンズ２２ａと機械的に接続されている。上記駆動力伝達機構は、ピント調整レバー３４のスライドに伴い、投射レンズ２２ａを構成する一部のレンズエレメントを、光軸方向に沿って移動させる。これにより、投射レンズ２２ａの焦点位置が調整されるようになっている。具体的には、ピント調整レバー３４がＸ軸方向の一側（又はＺ軸回りの一方向）に駆動されると、投射レンズ２２ａを介して投射される光が結像する位置（焦点位置）が遠くなる。一方、ピント調整レバー３４がＸ軸方向の他側（又はＺ軸回りの他方向）に駆動されると、上記焦点位置が近くなる。
The
筐体１２の上壁（＋Ｚ側の壁）には、図１に示されるように、光投射口４００及び操作部１４０が設けられている。光投射口４００は、筐体１２の上壁の＋Ｘ側かつ＋Ｙ側の箇所に形成された平面視多角形（例えば六角形）の開口から成る。光投射口４００は、透明又は半透明な蓋部材によって閉塞されている。後に詳述するように、投射光学系ユニット２２からの光は、光投射口４００を閉塞する蓋部材を介して筐体１２外に投射される。以下では、便宜上、蓋部材を光投射口４００とも呼ぶ。
As shown in FIG. 1, a
操作部１４０は、図１に示されるように、筐体１２の上壁に設けられた複数（例えば６つ）の操作部材を含む。
As shown in FIG. 1, the
詳述すると、筐体１２の上壁における光投射口４００の−Ｘ側の領域には、電源ボタン６８、インプットボタン７００（入力切り替えボタン）、ミュートボタン７２、エンターボタン７４（決定ボタン）が、−Ｘ側から＋Ｘ側に順に一列に並べて配置されている。
More specifically, a
電源ボタン６８は、プロジェクタ装置１０の電気系に対する電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための操作部材である。電源ボタン６８が押し下げられると、上記電気系に対する電源のＯＮ／ＯＦＦが切り替わる。
The
インプットボタン７００は、プロジェクタ装置１０に接続された外部機器又は外部メモリ（以下、両者をそれぞれ接続機器とも称する）の入力を切り替えるための操作部材である。インプットボタン７００が押し下げられると、プロジェクタ装置１０への入力が、映像信号を出力している別の接続機器に切り替わる。
The
ミュートボタン７２は、投射光学系ユニット２２から投射される光、及びスピーカから出力される音声を消す（ミュートする）ための操作部材である。投射光学系ユニット２２から光が投射され、スピーカから音声が出力されているときに、ミュートボタン７２が押し下げられると、投射光学系ユニット２２からの光の投射が停止されるとともに、スピーカからの音声の出力が停止される。ミュートボタン７２が再度押し下げられると、ミュートが解除され、投射光学系ユニット２２からの光の投射が再開されるとともに、スピーカからの音声の出力が再開される。
The
エンターボタン７４は、後述するメニューボタン７８が操作されることによりスクリーンＳに表示されるメニュー画面内において、後述するカーソル７６が操作されることにより選択された項目（選択表示が位置する項目）を決定するための操作部材である。上記メニュー画面内において選択表示が所定の項目に位置する状態で、エンターボタン７４が押し下げられると、メニュー画面にその所定の項目の詳細内容が表示される。
The
筐体１２の上壁におけるエンターボタン７４の外周近傍には、操作部材としてのカーソル７６が、エンターボタン７４の外周を取り囲んだ状態で配置されている。カーソル７６は、スクリーンＳ上に投影されたメニュー画面内の項目を選択するための操作部材である。上記メニュー画面内において選択及び決定される項目としては、例えば、画像の調整・設定モードなどが挙げられる。
In the vicinity of the outer periphery of the
筐体１２の上壁におけるカーソル７６の−Ｘ側かつ−Ｙ側の位置には、メニューボタン７８が配置されている。メニューボタン７８は、スクリーンＳ上にメニュー画面を呼び出すための操作部材である。メニューボタン７８が押し下げられると、スクリーンＳ上におけるメニュー画面の表示／非表示が切り替わる。
A
上記各操作部材が、それぞれ押し下げられると、その直下に位置する、上記制御装置が有する不図示の基板上に実装された対応する操作端子（不図示）が押圧され、制御装置に該操作部材固有の指令信号が出力され、制御装置により、その固有の指令内容（機能）が実行される。 When each operation member is pushed down, a corresponding operation terminal (not shown) mounted on a substrate (not shown) included in the control device, which is located immediately below the operation member, is pressed, and the control device has a unique operation member. The command signal is output and the control device executes the specific command content (function).
前述したリモコンは、その本体に、上記各操作部材と同じ機能（操作内容）を有する例えば押しボタンを有している。 The above-described remote controller has, for example, a push button having the same function (operation content) as that of each operation member in the main body.
筐体１２の右側壁（＋Ｘ側の側壁）の中央部には、図２に示されるように、吸気口１７が設けられている。吸気口１７は、複数の貫通孔１７ａ（通気口）から成る。
As shown in FIG. 2, an
吸気口１７は、筐体１２の右側壁に形成された略五角形状の開口の周囲に固定された枠部２３により外縁が設定されている。吸気口１７を構成する複数の貫通孔１７ａは、枠部２３と、該枠部２３内に配置された格子部２１とにより形成（区画）されている。
An outer edge of the
格子部２１は、ＸＺ平面に平行でＹ軸方向に一定間隔で配置された複数の縦格子線部２９ｂと、ＸＹ平面に平行でＺ軸方向に一定間隔で配置された横格子線部２９ｃとから成る、厚さ（Ｘ軸方向の長さ）が均一の２次元格子部から成る格子本体２９と、該格子本体２９の縦格子線部２９ｂと横格子線部２９ｃとの各交点（格子の各交点）部分に設けられた円柱状部２９ａと、を有している。
The
格子本体２９の格子ピッチ（Ｙ軸又はＺ軸方向に隣り合う２つの円柱状部２９ａの軸線間の距離）は、互いに等しく、それぞれ、例えば６ｍｍ程度に設定されている。
The lattice pitch of the lattice main body 29 (the distance between the axes of two
また、筐体１２の右側壁には、上述の吸気口１７の下方に、コネクタ部８が設けられている。コネクタ部８は、複数（例えば７つ）のコネクタを含む。複数（例えば７つ）のコネクタは、それぞれ、上記制御装置に接続された、外部機器（外部メモリを含む）又は外部電源との接続用の接続端子である。
A
７つのコネクタのうちの６つは、筐体１２の右側壁に形成された凹部５００内に上下二段に配置されている。
Six of the seven connectors are arranged in two upper and lower stages in a
凹部５００内の上段には、外部機器（例えばＵＳＢメモリ等の外部メモリを含む）との間の入出力用のＵＳＢ端子５２０、及びＡＶ機器との接続用のＨＤＭＩ（登録商標）端子５４が、−Ｙ側から＋Ｙ側に順に並べて配置されている。
In the upper part of the
凹部５００内の下段には、通信用のＬＡＮ端子５６、パソコンなどからのＲＧＢ信号又はビデオ機器（例えばＤＶＤビデオレコーダ）などからのコンポーネント映像信号を入力するコンピュータ端子５８、ビデオ機器などからの映像信号を入力するビデオ入力端子６０、及びパソコン、ビデオ機器などからの音声信号を入力するオーディオ入力端子６２が、−Ｙ側から＋Ｙ側に順に並べて配置されている。
In the lower part of the
７つのコネクタのうちの残りの１つは、外部電源との接続用の電源端子６４（電源用コネクタ）であり、筐体１２の右側壁と後壁とが交わる部分に形成された凹部６６内に設けられている。
The remaining one of the seven connectors is a power supply terminal 64 (power supply connector) for connection to an external power supply, and in a
前記スピーカは、上記制御装置に接続されている。制御装置は、前述したＨＤＭＩ（登録商標）端子５４、オーディオ入力端子６２に音声ケーブルを介して接続された外部機器（例えばＤＶＤビデオレコーダＲ、パソコンＣ等）、又はＵＳＢ端子５２に接続されたＵＳＢメモリＭからの音声信号を受信したときに、その音声信号をスピーカに送信する。スピーカは、その音声信号を音声に変換して出力し、該出力された音声は、音声放出口３００（図１参照）を介して筐体１２外に放出される。
The speaker is connected to the control device. The control device is an external device (for example, a DVD video recorder R, a personal computer C, or the like) connected to the HDMI (registered trademark)
筐体１２の左側壁（−Ｘ側の側壁）の上部には、図３に示されるように、排気口１９が形成されている。排気口１９は、複数の貫通孔１９ａから成る。
As shown in FIG. 3, an
排気口１９は、筐体１２の左側壁に形成された概略矩形の開口の周囲に固定された枠部３５により外縁が設定されている。排気口１９を構成する複数の貫通孔１９ａは、枠部３５と、該枠部３５内に形成された格子部３３とにより形成（区画）されている。
An outer edge of the
格子部３３は、厚さ（Ｘ軸方向の長さ）が均一の２次元格子部から成る格子本体４３と、該格子本体４３の格子の各交点部分に設けられた円柱状部２９ａと、を有している。
The
格子部３３は、輪郭形状及び各部の配置が異なる点を除いて、格子部２１と同様の構成（取り囲まれる枠部との位置関係を含む）及び機能を有している。なお、図３では、格子部３３の各構成部分（縦格子線部、横格子線部及び円柱状部）は、格子部２１と同じ符号を用いて示されている。なお、排気口１９の開口面積は、吸気口１７の開口面積よりも幾分小さくなっている。
The
ベース１２ｂの−Ｚ側の面には、図２及び図３に示されるように、同一直線上にない少なくとも３つ（例えば３つ）の短寸の脚部材４６が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, at least three (for example, three)
ここで、プロジェクタ装置１０では、その重量バランスが−Ｙ側寄りになるように（＋Ｙ側よりも−Ｙ側が重くなるように）、筐体１２内に各構成部が配置されている。すなわち、プロジェクタ装置１０の重心は、例えば筐体１２の中心の−Ｙ側の位置にある。
Here, in the
そこで、本実施形態では、一例として、３つの脚部材４６のうちの２つは、それぞれ、筐体１２の底壁２４の−Ｙ側かつ＋Ｘ側の隅部、及び−Ｙ側かつ−Ｘ側の隅部に配置され、残りの１つは、筐体１２の底壁２４の＋Ｙ側の端部中央に配置されている。これにより、プロジェクタ装置１０は、所定の水平面上に３つの脚部材４６を介して３点で安定して支持される（倒れ難い）。なお、３つの脚部材４６の位置は、要は、プロジェクタ装置１０の重量バランスに応じて適正な位置に設定されれば良く、上述したものに限られない。
Therefore, in the present embodiment, as an example, two of the three
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）には、プロジェクタ装置１０から外装カバー１２ｂを取り外した状態を異なる方向から見た斜視図が示されている。また、図５には、光源ユニット１４及び光学エンジン１６を抜き出した斜視図が示され、図６には、光学エンジン１６を抜き出した斜視図が示されている。
4A and 4B are perspective views of the
ところで、プロジェクタ装置は、パソコンやビデオカメラ等から入力される画像データを基に画像を生成し、その画像を例えばスクリーン等に投影して表示する装置である。プロジェクタ装置の中でも、液晶プロジェクタは、近年、液晶パネルの高解像化、光源ランプの高効率化に伴う明るさの改善、低価格化などが進んでいる。さらに、液晶プロジェクタの中には、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を利用した小型軽量なものもあり、オフィスや学校のみならず家庭においても広く普及している。特に、フロントタイプの液晶プロジェクタは、携帯性が向上し、数人規模の小会議にも使用されるようになってきている。 Incidentally, the projector device is a device that generates an image based on image data input from a personal computer, a video camera, or the like, and projects and displays the image on, for example, a screen. Among projector apparatuses, in recent years, liquid crystal projectors have been improved in the resolution and the cost reduction due to the higher resolution of the liquid crystal panel, the higher efficiency of the light source lamp. In addition, some liquid crystal projectors are small and lightweight using DMD (Digital Micro-mirror Device), and are widely used not only in offices and schools but also at home. In particular, front-type liquid crystal projectors have improved portability and have been used for small meetings of several people.
そこで、近年、プロジェクタ装置に対して、「大画面の画像を投射できること（投射画面の大画面化）」及び「装置外に必要とされる投影空間を極力小さくできること」が要求されている。 Therefore, in recent years, there has been a demand for projector devices that “a large screen image can be projected (a large projection screen)” and “a projection space required outside the device can be made as small as possible”.
この要求に応えるために、本実施形態のプロジェクタ装置１０では、以下に説明する内部構成が採用されている。
In order to meet this demand, the
前記光源ユニット１４は、図５に示されるように、光源１４ａ、該光源１４ａの周囲を覆うリフレクタ１４ｂなどを含む。ここでは、光源１４ａとして、高圧水銀ランプが採用されている。光源ユニット１４は、後述するカラーホイール１８ａに向けて白色光を出射する。
As shown in FIG. 5, the
前記光学エンジン１６は、図６に示されるように、光源ユニット１４からの白色光をＲＧＢ（光の３原色）に分光し、後述する画像生成ユニット２０へ導くための照明光学系ユニット１８と、該照明光学系ユニット１８からの光を外部機器からの画像信号に応じて変調して画像を生成する画像生成ユニット２０と、生成された画像を拡大投射する投射光学系ユニット２２とを有する。
As shown in FIG. 6, the
照明光学系ユニット１８は、図７に示されるように、光源ユニット１４からの白色光を円盤状のカラーフィルタにより単位時間毎にＲＧＢの各色が繰り返す光に変換して出射するカラーホイール１８ａと、板ガラスを張り合わせて筒状に構成され、カラーホイール１８ａからの光を導光するライトトンネル１８ｂと、２枚のレンズの組み合わせで構成され、ライトトンネル１８ｂからの光の軸上色収差を補正しつつ集光するリレーレンズ１８ｃと、該リレーレンズ１８ｃを介した光を反射するシリンダミラー１８ｄと、該シリンダミラー１８ｄで反射された光を後述するＤＭＤ素子２０ａに向けて反射する凹面ミラー１８ｅとを含む。
As shown in FIG. 7, the illumination
画像生成ユニット２０は、図７及び図８に示されるように、複数のマイクロミラーを有し、凹面ミラー１８ｅからの光を画像情報に基づく画像（画像光）が生成されるように各マイクロミラーを時分割駆動して反射するＤＭＤ素子２０ａを含む。ＤＭＤ素子２０ａで画像の生成に使用される光は投射レンズ２２ａに向けて反射され、不要な光（捨てる光）はＯＦＦ光板３０に向けて反射される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
画像生成ユニット２０は、図８に示されるように、ＤＭＤ素子２０ａに加えて、該ＤＭＤ素子２０ａが実装され該ＤＭＤ素子２０ａを制御するＤＭＤプリント基板２０ｂと、発熱体としてのＤＭＤ素子２０ａ、ＤＭＤプリント基板２０ｂを冷却するヒートシンク２０ｃと、該ヒートシンク２０ｃをＤＭＤプリント基板２０ｂに押し付ける固定板２０ｄとを含む。
As shown in FIG. 8, in addition to the
図９には、照明光学系ユニット１８、画像生成ユニット２０、投射光学系ユニット２２の一部（投射レンズ２２ａ）が抜き出して示されている。画像生成ユニット２０から、投射光として使用される光は投射レンズ２２ａに向けて反射され、捨てる光はＯＦＦ光板３０に向けて反射される。
FIG. 9 shows a portion of the illumination
図１０及び図１１には、それぞれ投射光学系ユニット２２の構成が斜視図及び側面図にて示されている。投射光学系ユニット２２は、投射レンズ２２ａに加えて、投射レンズ２２ａにより拡大された画像光の光路を折り返す折り返しミラー２２ｂと、該折り返しミラー２２ｂを介した画像光を拡大しつつ反射する自由曲面ミラーとを含む。すなわち、投射光学系ユニット２２は、超短焦点の光学系である。
10 and 11 show a configuration of the projection
このように超短焦点の光学系を採用することで、プロジェクタ装置１０を、光を投射する対象物であるスクリーンＳに近接して配置でき、設置面積が小さいコンパクトな縦置き型に設計することができる。
By adopting the ultra short focal length optical system in this way, the
続いて、前記冷却システムについて図１２〜図１５を参照して説明する。冷却システムは、３つのファンを用いた強制空冷システムである。 Next, the cooling system will be described with reference to FIGS. The cooling system is a forced air cooling system using three fans.
詳述すると、冷却システムは、図１２に示されるように、筐体１２内におけるベース１２ａ（筐体１２の底部）上に配置され、冷却用の空気を外部から筐体１２内に取り込むための吸気ファン４０と、筐体１２内に配置され、筐体１２内の空気を取り込み光源ユニット１４のリフレクタ１４ｂ内に冷却用の空気を送る光源冷却用ファン４２と、筐体１２内における排気口１９の＋Ｘ側近傍に配置され、筐体１２内に取り込まれた空気を外部に排出するための排気ファン４４とを含む。
More specifically, as shown in FIG. 12, the cooling system is disposed on the
ここで、ベース１２ａには、吸気ファン４０に対向する箇所に吸気口５２が形成されている。
Here, an
なお、吸気口１７は、排気ファン４４の吸気側（＋Ｘ側）に位置し、排気ファン４４が発生させる気流を、吸気口１７を介して筐体１２内に流入させることができるため、吸気口１７付近には吸気用のファンは設けられていない。以下では、便宜上、吸気口１７を側面吸気口とも称し、吸気口５２を底面吸気口とも称する。
The
吸気ファン４０は、両面吸い込み式のシロッコファンであり、筐体１２外の空気を底面吸気口に対向する一面側から吸い込み、かつ側面吸気口から流入した空気の一部を他面側から吸い込むように配置されている。
The
図１３には、側面吸気口から取り込まれた冷却用の空気の流れ（気流）が示されている。図１３では、筐体１２内での気流の流れの理解を容易にするために、外装カバー１２ｂを取り外した状態が示されているが、実際には、図１３中の気流を示す縦並びの４つの矢印が指す位置に側面吸気口が設けられている。
FIG. 13 shows a flow of air for cooling (airflow) taken from the side air inlet. FIG. 13 shows a state in which the
側面吸気口及び底面吸気口から筐体１２内に流入した空気は、排気ファン４４、光源冷却用ファン４２及び吸気ファン４０の３つのファンにより吸引され、複数の流路が形成される（図１３参照）。
Air that has flowed into the
なお、側面吸気口と排気口との間に光学エンジン１６が配置されているため、側面吸気口から排気ファン４４に至る気流の流路も複数存在する。図１４には、これら複数の流路を＋Ｚ側から見た状態が示されている。
In addition, since the
ここで、排気ファン４４は、一例として、Ｘ軸方向に延びる筒状部と該筒状部の外周面に連続する複数の羽根とを含むファン部材４４ａ、該ファン部材４４ａの回転軸を駆動するモータ（不図示）などを有する。ファン部材４４ａの回転中心線（以下では、単に、回転中心線とも称する）、すなわちファン部材４４ａの回転軸の軸線は、Ｘ軸に平行となっている。つまり、排気ファン４４による排気方向は、概ね−Ｘ方向である。
Here, as an example, the
図１４に示されるように、側面吸気口から取り込まれた冷却用の空気の流れは、光学エンジン１６の表面に沿って排気ファン４４に向かう流れと光学エンジン１６内部（例えば画像生成ユニット２０）を通過して排気ファン４４に向かう流れの２つに大別できる。図１４は、気流の状態を平面視した図であるが、これを立体的に見た場合には、より複雑に複数の気流が存在することになる。
As shown in FIG. 14, the flow of cooling air taken in from the side air inlets flows toward the
このように、ファンを用いた強制空冷の場合、各流路上に配置された部品や素子の形や大きさによって通風抵抗が異なるため、始点（流入部）と終点（流出部）が仮に１つずつであるとしても、始点から終点に至る経路は複数存在し、さらにその各流路を通過する気流の温度や流速は、流路の環境（温度や広さ）によって互いに異なる。そのため、気流には、通過してきた流路の環境によって、単位体積当たりの大きな熱エネルギを有する箇所と小さな熱エネルギを有する箇所が生じる。すなわち、気流において、熱エネルギの不均一性が生じる。 As described above, in the case of forced air cooling using a fan, the ventilation resistance varies depending on the shape and size of components and elements arranged on each flow path, so there is only one start point (inflow portion) and one end point (outflow portion). Even if there are multiple paths, there are a plurality of paths from the start point to the end point, and the temperature and flow velocity of the airflow passing through each flow path differ from each other depending on the environment (temperature and width) of the flow path. For this reason, in the airflow, there are places having large thermal energy per unit volume and places having small thermal energy depending on the environment of the flow path that has passed through. That is, non-uniformity of thermal energy occurs in the airflow.
排気ファン４４を有する本実施形態では、図１４に示されるように、筐体１２内部の空気は、最終的には、排気ファン４４に引き寄せられ排気口１９から筐体１２外へ排出される。
In the present embodiment having the
具体的には、排気ファン４４により側面吸気口を介して筐体１２内に流入した気流の一部、及び吸気ファン４０により底面吸気口を介して流入した気流の一部は、光学エンジン１６を冷却した後、テーパ部材５０に向かって流れる。一方、排気ファン４４により側面吸気口を介して筐体１２内に流入した気流の残部、及び吸気ファン４０により底面吸気口を介して流入した気流の残部は、光源冷却用ファン４２によって光源ユニット１４のリフレクタ１４ｂ内に吹き付けられ光源１４ａを冷却した後、ガイド部材７０に沿って上昇し、テーパ部材５０の＋Ｘ側で光学エンジン１６を冷却した上記気流と合流し、テーパ部材５０で広げられた後、排気ファン４４によって排気口１９から筐体１２外に排出される。
Specifically, a part of the airflow that flows into the
ところで、一般に、冷却ファンを用いた空冷システムは、筐体内に発熱源の冷却用の空気を取り込むための吸気ファン、及び発熱源との熱交換によって熱せられた空気を筐体外に排出するための排気ファンの少なくとも一方を有している。このような空冷システムを備える電子機器の中で、特に、筐体内部に非常に高温な発熱源（例えば光源）を有するプロジェクタ装置では、発熱源との熱交換後の高温の空気が筐体外に排出され、ユーザに不快感を与えることや火傷などの怪我を負わせるおそれがあることが問題視されている。 By the way, in general, an air cooling system using a cooling fan is used for exhausting air heated by heat exchange with an intake fan and a heat source for taking in air for cooling the heat source into the housing. At least one of the exhaust fans is included. Among electronic devices equipped with such an air cooling system, particularly in a projector apparatus having a very high temperature heat source (for example, a light source) inside the case, high-temperature air after heat exchange with the heat source is outside the case. It has been regarded as a problem that it may be discharged and cause discomfort to the user and injuries such as burns.
そこで、排気の際には気流の温度を低減させる必要があるが、その方法として、排気される空気が通る流路を長くするという方法が既に知られている。この方法では、高温の発熱源との熱交換によって急激に熱せられた空気は、長い流路を通過するうちに流路を構成するダクト等との熱交換により温度が徐々に低くなり、低温の状態で筐体外部に排出される。 Therefore, it is necessary to reduce the temperature of the airflow at the time of exhausting. As a method for this, a method of lengthening the flow path through which the exhausted air passes is already known. In this method, air that has been heated rapidly by heat exchange with a high-temperature heat source gradually decreases in temperature due to heat exchange with ducts that constitute the flow path while passing through a long flow path. In the state, it is discharged outside the housing.
しかしながら、このように流路を長くすることで排気温度を低減させる方法では、筐体内部に長い流路を形成する必要があり、機器の大型化を招いていた。また、流路内での熱交換を促進するために長い流路をダクト等で覆う必要があり、コスト増や重量増を招いていた。 However, in the method of reducing the exhaust temperature by elongating the flow path in this way, it is necessary to form a long flow path inside the housing, which leads to an increase in the size of the device. In addition, in order to promote heat exchange in the flow path, it is necessary to cover the long flow path with a duct or the like, resulting in an increase in cost and weight.
そこで、本実施形態では、排気ファン４４を有する強制空冷システムにおいて発熱体との熱交換後の空気の単位体積あたりの熱エネルギを低減させるために、図１５に示されるように、テーパ形状の部材であるテーパ部材５０を、ファン部材４４ａに取り付けている。
Therefore, in the present embodiment, in order to reduce the thermal energy per unit volume of air after heat exchange with the heating element in the forced air cooling system having the
詳述すると、テーパ部材５０は、一例として、Ｘ軸方向を軸方向とし、Ｘ軸に直交する断面が＋Ｘ側から−Ｘ側にかけて徐々に大きくなる円錐形状の部材から成る。すなわち、テーパ部材５０は、排気ファン４４による気流の流路の上流側から下流側にかけて断面の輪郭が大きくなる。
More specifically, the
また、テーパ部材５０は、軸がファン部材４４ａの回転中心線に一致するように、ファン部材４４ａの筒状部の背面（＋Ｘ側の面）に取り付けられている。すなわち、排気ファン４４は、テーパ部材５０を吸気側に有している。
Further, the
ところで、ファン部材４４ａによる気流は回転中心線に近いほど流速が高い。流速が高いほど圧力が低くなるというベルヌーイの定理から明らかなように、流速が高い回転中心線に近いほど負圧になるため、周囲の空気は回転中心線上に引き寄せられる。その結果、熱エネルギが回転中心線付近に集中し、回転中心線付近では単位体積あたりの熱エネルギの量が大きくなる。
By the way, the airflow by the
そこで、本実施形態では、上述の如く排気ファン４４の筒状部の＋Ｘ側（上流側）の面の回転中心線上にテーパ部材５０を直接取り付け、排気ファン４４による気流を、排気前に回転中心線上に位置するテーパ部材５０に当てて広げることで、熱エネルギの分散を図っている。
Therefore, in the present embodiment, as described above, the
なお、上述したように、ファン部材４４ａにテーパ部材５０を直接取り付ける場合、回転中心線とテーパ部材５０の軸が一致するように設計・組立を行う必要がある。仮に両者が一致していない場合には、ファン部材４４ａの回転によってファン部材４４ａの回転軸にぶれが生じ、該回転軸の磨耗が激しくなり耐久性が低下するおそれがあるためである。
As described above, when the
以上説明した本実施形態のプロジェクタ装置１０は、ファン（排気ファン４４、光源冷却用ファン４２、吸気ファン４０）により発生され発熱体（光源１４ａ、ＤＭＤ素子２０ａ、ＤＭＤプリント基板２０ｂ等）を冷却した気流を排出する電子機器であり、排気ファン４４は、前記気流の流路の上流側から下流側にかけて断面の輪郭が大きくなるテーパ部材５０を吸気側に有している。
The
この場合、発熱体を冷却した（発熱体との間で熱交換した）高温の気流を排気前にテーパ部材５０に当てて広げることで、該気流における熱エネルギを分散させることができる。
In this case, the heat energy in the airflow can be dispersed by spreading the high-temperature airflow that has cooled the heat generating body (heat exchanged with the heat generating body) against the
この結果、機器の大型化を招くことなく、発熱体を冷却した気流の温度を排気前に十分に低減できる。 As a result, the temperature of the airflow that has cooled the heating element can be sufficiently reduced before exhausting without causing an increase in the size of the device.
また、発熱体を冷却した高温の気流を冷却するための大型のヒートシンクや長いダクトを設ける必要がないため、コスト増や重量増を抑制できる。 Moreover, since it is not necessary to provide a large heat sink or a long duct for cooling the high-temperature airflow that has cooled the heating element, an increase in cost and weight can be suppressed.
また、排気ファン４４は、発熱体の下流側（−Ｘ側）に配置されているため、発熱体を冷却した高温の気流をテーパ部材５０により広げて低温化させた状態で速やかに排出することができる。
In addition, since the
また、テーパ部材５０は、排気ファン４４の回転中心線上に配置されているため、テーパ部材５０により広げられた気流を均等に排気することができ、かつ排気ファン４４の回転軸の軸ぶれを防止できる。
Further, since the
また、テーパ部材５０は、回転中心線に関して対称な形状を有しているため、テーパ部材５０により広げられた気流をより均等かつスムーズに排気することができる。
Further, since the
また、プロジェクタ装置１０は、発熱体である光源１４ａから射出された光を画像情報に応じて変調して投射する光学エンジン１６を更に備えているため、排気温度を十分に低減しつつ画像光を投射できる。すなわち、安全性が高く快適に使用できるプロジェクタ装置を提供することができる。
In addition, the
複数のファン（排気ファン４４、吸気ファン４０、光源冷却用ファン４２）により発生され対応する複数の発熱体（光学エンジン１６、光源ユニット１４）を冷却した気流は、テーパ部材５０の上流側で合流するため、１つのテーパ部材５０を用いて、複数系統の流路を経た複数の高温の気流を効率良く低温化した状態で排気することができる。
Airflow generated by a plurality of fans (
以上の説明から分かるように、本実施形態では、ファンを１つ以上用いた強制空冷システムを採用するプロジェクタ装置において、発熱体との熱交換によって熱せられた空気の低温化を、小型の筐体内で実現することができる。 As can be seen from the above description, in the present embodiment, in a projector apparatus that employs a forced air cooling system using one or more fans, the temperature of the air heated by heat exchange with the heating element is reduced. Can be realized.
一方、特許４９７３９１３号公報には、冷却ファンにより発生され熱源を冷却した高温の空気が外部に排出される前にその温度を低減するための、複数枚のフィンが設けられた熱伝導部材（ヒートシンク）を有する排気温度低減装置を筐体内に備えた投射型表示装置が開示されている。 On the other hand, Japanese Patent No. 49791313 discloses a heat conduction member (heat sink) provided with a plurality of fins for reducing the temperature of hot air generated by a cooling fan and cooling the heat source before it is discharged to the outside. ) Has been disclosed which includes an exhaust temperature reduction device having a housing in a casing.
この投射型表示装置では、大型化・部品点数の増大によるコスト増及び重量増を招いていた。その理由としてヒートシンクを用いていることが挙げられる。ヒートシンクの冷却効率は、その表面積に依存するため、高い冷却効率を得るためには大きな表面積を確保する必要があり、その結果、大型化するとともに重量が重くなる。すなわち、小型軽量の機器設計には不向きであると言わざるを得ない。 In this projection type display device, an increase in cost and weight due to an increase in size and an increase in the number of parts have been incurred. The reason is that a heat sink is used. Since the cooling efficiency of the heat sink depends on its surface area, it is necessary to ensure a large surface area in order to obtain high cooling efficiency. As a result, the heat sink becomes large and heavy. In other words, it must be said that it is not suitable for designing small and light equipment.
また、特許４９７３９１３号公報のように、排気される空気とヒートシンクとの間で熱交換を行って排気温度を低減させる場合、ヒートシンクが吸収した熱量がどのようにして放出されるかが問題となる。 In addition, as in Japanese Patent No. 497913, when heat is exchanged between the exhausted air and the heat sink to reduce the exhaust temperature, how to dissipate the amount of heat absorbed by the heat sink becomes a problem. .
ヒートシンクの使用方法としては、ヒートシンクを発熱体に押し当てることで効率良く吸熱を行い、ヒートシンクに冷却用の空気を吹き付けることで熱伝達（熱交換）により放熱を行い、放熱に利用された空気を筐体外に排出するのが一般的である。すなわち、一般的には、発熱体から吸熱したヒートシンクを気流で冷却し、冷却した高温の気流を筐体の外部に排出する。 As a method of using the heat sink, heat is efficiently absorbed by pressing the heat sink against the heating element, heat is released by heat transfer (heat exchange) by blowing cooling air to the heat sink, and the air used for heat dissipation is Generally, it is discharged out of the housing. That is, generally, the heat sink that has absorbed heat from the heating element is cooled with an air flow, and the cooled high-temperature air flow is discharged to the outside of the housing.
特許４９７３９１３号公報では、その逆を行っており、筐体外に排出される空気（排気前の空気）からヒートシンクが熱を吸収している。しかしながら、筐体外に放出することなく吸収した熱を筐体内に留め続けることは一般的に不可能である。 In Japanese Patent No. 497913, the reverse is performed, and the heat sink absorbs heat from the air discharged outside the casing (air before exhausting). However, it is generally impossible to keep the absorbed heat inside the casing without releasing it outside the casing.
仮にそのような構成とした場合には、ヒートシンクの温度は徐々に上昇していきいずれ排気温度と等しくなるため、熱の授受は行われなくなり、結果として排気温度の低減は実現しなくなる。 If such a configuration is adopted, the temperature of the heat sink gradually rises and eventually becomes equal to the exhaust temperature, so that heat is not transferred, and as a result, the exhaust temperature cannot be reduced.
そのため、排気される空気から吸収したヒートシンクの熱を筐体の外部に放出することが必要となるが、その場合には熱伝導を利用して筐体の外装に伝熱することになると考えられる。この場合、排気温度を低減することは可能であるが、その代わり筐体の外装に熱い箇所が生じる可能性がある。もしくは、熱を筐体外装に伝えない構成とした場合には、時間の経過と共に吸収できる熱量が減少していきいずれ熱交換が行われなくなり、結果として定常状態においては排気温度の低減は実現しなくなる。 Therefore, it is necessary to release the heat of the heat sink absorbed from the exhausted air to the outside of the housing. In that case, it is considered that heat is transferred to the exterior of the housing using heat conduction. . In this case, although it is possible to reduce exhaust temperature, a hot location may arise in the exterior of a housing | casing instead. Alternatively, if the heat is not transferred to the exterior of the housing, the amount of heat that can be absorbed decreases with the passage of time, and eventually heat exchange is not performed, resulting in a reduction in exhaust temperature in steady state. Disappear.
本実施形態のプロジェクタ装置１０では、発熱体を冷却するためのファンを１つ以上用いた電子機器において、他の部品の温度を高めることなく定常状態においても排気温度を低減することができる。また、そのシステムを小型軽量な構成で実現することができる。
In the
以下に、本願の発明者らが電子機器の排気温度を低減させる方法を様々な観点から考察し、本実施形態を採用するに至った思考過程について説明する。 Below, the method of reducing the exhaust temperature of the electronic device by the inventors of the present application will be considered from various viewpoints, and the thought process that led to the adoption of this embodiment will be described.
先ず、排気温度を低減させる方法として複数の手法が考えられるが、これら複数の手法は、一例として、以下の３つに大別される。
（１）発熱源（発熱体）が有する熱エネルギ自体を低減する。
（２）排気される空気が有する熱エネルギ自体を低減する。
（３）排気される空気が有する単位体積あたりの熱エネルギを低減する。
First, a plurality of methods are conceivable as a method for reducing the exhaust temperature. These methods are roughly classified into the following three as an example.
(1) The heat energy itself of the heat source (heating element) is reduced.
(2) The thermal energy itself of the exhausted air is reduced.
(3) The thermal energy per unit volume of the exhausted air is reduced.
まず、（１）の方法に関して述べると、この方法では発熱源の発熱量自体が小さくなるため、冷却用の空気が熱交換によって吸収する熱エネルギ自体も小さくなるといえる。すなわち、冷却用の空気自体の温度上昇を抑えることが可能となるため、排気温度の低減が実現する。しかし、この場合には、一般に、本来達成すべき機能が損なわれる可能性が高く、排気温度低減のために機器本来の機能が損なわれるおそれがある。 First, the method (1) will be described. In this method, the amount of heat generated by the heat generation source itself becomes small, so that it can be said that the heat energy itself absorbed by the cooling air by heat exchange becomes small. That is, since it is possible to suppress the temperature rise of the cooling air itself, the exhaust temperature can be reduced. However, in this case, generally, there is a high possibility that the function to be originally achieved is impaired, and there is a possibility that the original function of the device is impaired due to the exhaust temperature reduction.
続いて、（２）の方法に関して述べると、（１）の方法との違いは発熱源の熱エネルギにあるといえる。（２）の方法においては発熱源の発熱量は高い状態のままであり、排気される空気が有する熱エネルギのみを小さくしている。排気温度は排気される空気が有する熱エネルギに依存するため、排気される空気が有する熱エネルギを小さくすることは排気温度の低減と同値である。その具体的な構成は、冷却用の空気が発熱源から熱を吸収してから排気されるまでの間に、何らかの熱交換を行うことによって冷却用の空気が熱の放出を行い、低温化された状態で排気する構成である。 Next, regarding the method (2), it can be said that the difference from the method (1) is the heat energy of the heat source. In the method (2), the heat generation amount of the heat source remains high, and only the heat energy of the exhausted air is reduced. Since the exhaust temperature depends on the thermal energy of the exhausted air, reducing the thermal energy of the exhausted air is equivalent to reducing the exhaust temperature. The specific structure is that the cooling air releases heat by performing some kind of heat exchange between the time when the cooling air absorbs heat from the heat source and the time when it is exhausted, and the temperature is lowered. It is the structure which exhausts in the state.
本構成、すなわち（２）の方法を具現化するための構成では、発熱源が有する熱エネルギは不変のため機能が損なわれるおそれはないが、問題は冷却用の空気の放熱である。筐体の内部で放熱を行うため、筐体内の何らかの部品の温度が上昇してしまう。さらに、過渡的ではなく定常的に排気温度を低減するためには、冷却用の空気の放熱によって熱を受け取った部品の温度が上昇しないよう、その部品の冷却を行わなくてはならない。 In this configuration, that is, the configuration for embodying the method (2), the heat energy of the heat generation source does not change and the function is not likely to be impaired. However, the problem is the heat radiation of the cooling air. Since heat is dissipated inside the housing, the temperature of some component in the housing rises. Furthermore, in order to reduce the exhaust temperature steadily rather than transiently, the component must be cooled so that the temperature of the component that has received heat does not rise due to the heat radiation of the cooling air.
以上のように、本構成では排気される空気を冷却するために新たに部品を設ける必要が生じるため、小型軽量な製品設計には不向きな構成であると言わざるを得ない。なお、筐体内部だけで熱の授受のサイクルを永久に回すことは不可能であり、最終的には必ず筐体外部の外気に対して熱を放出する必要がある。すなわち、本構成の場合には、仮に排気温度を低減できたとしても筐体外装の温度が上昇するなどの不具合が生じるおそれがある。 As described above, in this configuration, it is necessary to provide a new part in order to cool the exhausted air. Therefore, it must be said that the configuration is not suitable for designing a small and light product. Note that it is impossible to rotate the heat transfer cycle permanently only inside the housing, and it is necessary to release heat to the outside air outside the housing. That is, in the case of this configuration, even if the exhaust temperature can be reduced, there is a possibility that a problem such as an increase in the temperature of the housing exterior may occur.
また、仮に外気に対して熱を放出することなく筐体内部だけで熱の授受のサイクルを回した場合、そのサイクルの効率は時間の経過と共に低下していき、最終的には排気温度は低減されることなく高温の空気として外部へと排出されることになる。 In addition, if the heat transfer cycle is rotated only inside the housing without releasing heat to the outside air, the efficiency of the cycle will decrease over time, and the exhaust temperature will eventually decrease. Without being discharged, it will be discharged to the outside as high-temperature air.
以上より、本構成では排気される空気を冷却するために新たに排気温度低減用部品を設けるだけでなく、さらにその新たに設けた排気温度低減用部品の冷却も考慮しなくてはならないため、システムが必要以上に大型化してしまうことが懸念される。 As described above, in this configuration, in order to cool the exhausted air, not only a new exhaust temperature reduction component must be provided, but also cooling of the newly provided exhaust temperature reduction component must be considered. There is a concern that the system will become larger than necessary.
一方、（３）の方法に関して述べると、（２）の方法との違いは排気される空気が有する熱エネルギにあるといえる。（２）の方法では発熱源から吸収した熱の一部を排気前に放熱していた。すなわち、排気される空気の流量に関係なく、有している熱エネルギ自体を小さくしていたといえる。（３）の方法では、吸収した熱エネルギ自体は小さくすることなく、単位体積レベルで見た際の熱エネルギの量を低減しているのである。すなわち、（３）の方法では、冷却用の空気は、吸熱後の流路において一切の熱交換を行わない。 On the other hand, regarding the method (3), it can be said that the difference from the method (2) is the thermal energy of the exhausted air. In the method (2), part of the heat absorbed from the heat source is dissipated before exhausting. That is, it can be said that the thermal energy itself is reduced regardless of the flow rate of the exhausted air. In the method (3), the amount of heat energy when viewed at the unit volume level is reduced without reducing the absorbed heat energy itself. That is, in the method (3), the cooling air does not exchange any heat in the flow path after the heat absorption.
このように単位体積レベルでの熱エネルギの低減方法として、気流の温度分布の偏りに広がりを持たせることが挙げられる。一般に、発熱源を有する電子機器において、その筐体内を流れる気流の温度分布には偏りが生じている。それは、筐体内部に複数の流路が存在するためであり、その流路の過程には様々な素子や部品があり流路ごとに通風抵抗が異なるためである。また、流路上の部品の温度によって、その流路を流れる空気の温度は変化するため、最終的にそれぞれの流路を通ってきた複数の空気の塊が一箇所に集中したとしても、通ってきた流路によって流速および温度が異なるため、それら全ての空気の塊が混ざり合うわけではなく速度分布・温度分布に偏りを持った状態で排出される。 As described above, as a method for reducing the thermal energy at the unit volume level, there is an increase in the deviation of the temperature distribution of the airflow. Generally, in an electronic device having a heat source, the temperature distribution of the airflow flowing in the housing is biased. This is because there are a plurality of flow paths inside the housing, and there are various elements and parts in the process of the flow paths, and the ventilation resistance is different for each flow path. Also, since the temperature of the air flowing through the flow path changes depending on the temperature of the parts on the flow path, even if a plurality of air masses that have finally passed through each flow path are concentrated in one place, they will pass through. Since the flow velocity and temperature differ depending on the flow path, all of these air masses are not mixed but discharged in a state where the velocity distribution and temperature distribution are biased.
すなわち、排気される空気には単位体積あたりにおいて大きな熱エネルギを有している高温の箇所も存在すれば、あまり熱エネルギを有していない低温の箇所も存在しているといえる。その高温の空気の分布に広がりを持たせるということは、単位体積あたりで見ると熱エネルギを小さくしていることと同等となり、結果として排気温度の低減を実現することができる。 That is, it can be said that the exhausted air has a high-temperature portion having a large thermal energy per unit volume, and a low-temperature portion having a little thermal energy. Giving the distribution of the high-temperature air wide is equivalent to reducing the heat energy when viewed per unit volume, and as a result, the exhaust temperature can be reduced.
なお、（３）の方法の場合、気流の流量自体を増加させることによっても実現可能であると言えるが、その場合には、ファンの回転数を大きくする、もしくはより大きな径のファンを搭載することが必要となる。しかしながら、ファンの回転数を大きくすると機器全体の騒音は大きくなってしまい、大きな径のファンを搭載すると機器全体のサイズが大きくなってしまう。このため、この手法はファンの騒音を問題視しないような製品、もしくはサイズアップが許容されるような機器に限って有効な手法であり、小型軽量化が望まれる電子機器全般に好適に応用できる手法とは言い難い。 In the case of the method (3), it can be said that this can also be realized by increasing the flow rate of the airflow itself. In this case, however, the fan speed is increased or a fan with a larger diameter is mounted. It will be necessary. However, if the number of rotations of the fan is increased, the noise of the entire device increases, and if a fan having a large diameter is mounted, the size of the entire device increases. For this reason, this method is effective only for products that do not regard fan noise as a problem, or devices that allow for an increase in size, and can be suitably applied to all electronic devices that are desired to be reduced in size and weight. It's hard to say that method.
結果として、（３）の方法の場合、高温の空気の分布に広がりを持たせることによって単位体積あたりの熱エネルギを小さくすることが、最も望ましい手法であると考えられる。 As a result, in the case of the method (3), it is considered that the most desirable method is to reduce the thermal energy per unit volume by providing a high temperature air distribution.
その手法として、排気される空気が通過する流路の途中にテーパもしくはそれに相当する広がりを持った形状の部品を配置する手法が挙げられる。 As such a technique, there is a technique in which a part having a taper or a shape corresponding to a taper is arranged in the middle of a flow path through which exhausted air passes.
この手法を用いた場合、排気される空気はテーパ形状に沿って広がりを持った分布へと変化していくため、単位体積あたりで見た場合にその空気が有する熱エネルギの量は小さくなる。この結果、排気温度の低減が可能となる。 When this method is used, since the exhausted air changes into a distribution having a spread along the taper shape, the amount of heat energy that the air has per unit volume becomes small. As a result, the exhaust temperature can be reduced.
ところで、本手法では、テーパ形状の部品に対して熱を放出する、すなわち熱交換をすることを目的としていない。 By the way, this method does not aim at releasing heat, that is, exchanging heat with respect to the tapered part.
このため、テーパ形状の部品自体を冷却する必要は一切なく、テーパ形状の部品が仮に熱くなったとしても排気温度の低減効率が低下することはない。なお、本手法において配置するテーパ形状の部品のサイズは流路のサイズに合わせることが望ましく、狭い流路が構成される場合の多い小型機器ではテーパ部品のサイズも小さくて良いというメリットがある。また、テーパ形状の部品を冷却する装置などは一切不要のため、機器の大型化や重量増、コスト増等の問題は発生し難い。 For this reason, there is no need to cool the tapered part itself, and even if the tapered part is heated, the efficiency of reducing the exhaust temperature is not lowered. In addition, it is desirable that the size of the tapered part arranged in this method is matched to the size of the flow path, and there is an advantage that the size of the tapered part may be small in a small device in which a narrow flow path is often formed. In addition, since there is no need for a device for cooling the tapered part, problems such as an increase in size, weight, and cost of the apparatus are unlikely to occur.
なお、排気ファンを用いているシステムであればファン自体にテーパ形状の部品を取り付けることが望ましいといえる。その理由として、以下の２つが挙げられる。1つは、ファンは、気流が排気されるにあたって必ず通過する流路に位置するためである。本手法において大切な点はテーパ形状の部品を流路内に配置して広がりを持たせることであり、排気される高温の空気が必ず通過する位置にあることが望ましい。また、２つ目の理由として、排気ファンよりも上流側にテーパ形状の部品を設けて気流に広がりを持たせたとしても、排気ファンを通過する際にその吸引力によって広がりを持った空気が一箇所（例えば回転中心線上）に集中してしまうおそれがある。 In the case of a system using an exhaust fan, it can be said that it is desirable to attach a tapered part to the fan itself. There are two reasons for this. One reason is that the fan is located in a flow path that always passes when the airflow is exhausted. An important point in this method is to place a taper-shaped part in the flow path so as to have a spread, and it is desirable that the high-temperature air to be exhausted is in a position where it always passes. Also, as a second reason, even if a taper-shaped part is provided upstream of the exhaust fan to make the airflow spread, the air that has spread by the suction force when passing through the exhaust fan There is a risk of concentrating on one place (for example, on the rotation center line).
そのため、排気ファン自体にテーパ形状の部品を取り付けて、気流をファン通過直前で広がりを持たせ単位体積あたりの熱エネルギを小さくした状態とし、その状態のまま排気ファンにより筐体外に排出することが望ましい。 Therefore, it is possible to attach a taper-shaped part to the exhaust fan itself so that the airflow is widened just before passing through the fan and the thermal energy per unit volume is reduced, and the exhaust fan discharges it outside the housing in that state. desirable.
このような構成であれば、排気ファンにテーパ形状の部品を取り付けるだけで排気温度の低減が実現できるため、先に述べたように小型軽量な機器においても定常的に排気温度を低減することができる。 With such a configuration, the exhaust temperature can be reduced simply by attaching a tapered part to the exhaust fan. Therefore, as described above, the exhaust temperature can be constantly reduced even in a small and lightweight device. it can.
すなわち、本実施形態では、発熱体を冷却する際の熱交換によって熱せられた空気が排気口に至るまでの流路の途中にテーパ形状の部品（テーパ部材）が配置されることを特徴としている。この場合、発熱体を冷却した高温の空気はテーパ部材に沿って広がり持つようになる。その結果、単位体積あたりの熱エネルギ量は小さくなり、排気温度は低減される。 That is, this embodiment is characterized in that a taper-shaped component (taper member) is disposed in the middle of the flow path until the air heated by heat exchange when cooling the heating element reaches the exhaust port. . In this case, the high-temperature air that has cooled the heating element spreads along the taper member. As a result, the amount of heat energy per unit volume is reduced, and the exhaust temperature is reduced.
なお、テーパ形状の部品の配置としては、排気ファンが存在しない空冷システムでは発熱源から排気口に至るまでの任意の流路、本実施形態のように排気ファンが存在する空冷システムでは排気ファン自体に取り付けることが望ましい。これは、排気ファンが流路の末端に存在するためであり、排気ファンを通過する直前、すなわち排気される直前にテーパ形状の部品によって広がりを持たせ、その状態のまま排気した方が、より高い温度低減効果を得られるためである。 As for the arrangement of the taper-shaped components, in an air cooling system in which no exhaust fan exists, an arbitrary flow path from the heat generation source to the exhaust port, in an air cooling system in which an exhaust fan exists as in this embodiment, the exhaust fan itself It is desirable to attach to. This is because the exhaust fan is present at the end of the flow path, and it is more appropriate to have the taper-shaped parts expand just before passing through the exhaust fan, that is, immediately before being exhausted, and to exhaust in that state. This is because a high temperature reduction effect can be obtained.
なお、例えば図１６に示される変形例１のように、テーパ部材５０の配置をラフに設定できる構成を採用することもできる。
Note that, for example, as in
詳述すると、変形例１では、排気ファン１４４による気流の流路（排気ファン１４４の上流側（＋Ｘ側））にテーパ部材５０を設けることによって、もしくはその流路上に予め配置されている部品の少なくとも一部をテーパ形状に形成することによって、排気口１９から排気される気流に広がりを持たせることが可能であり、上記実施形態と概ね同様の効果を得ることができる。
More specifically, in the first modification, the
変形例１によるメリットは、テーパ部材５０の組み付け位置において高い精度が要求されない点である。一方、変形例１によるデメリットは、上記実施形態に比べて排気温度低減効果が劣る点である。詳述すると、変形例１では、上記実施形態に比べて、テーパ部材５０が排気ファン１４４から離れた位置に設けられている。このため、テーパ部材５０によって気流に広がりを持たせたとしても、その後、排気ファン１４４に引き込まれるまでに回転中心線付近の負圧により回転中心線側に引き込まれるおそれがある。すなわち、気流に一旦広がりを持たせたとしても、その後再び集中するおそれがある。
The merit by the modified example 1 is that high accuracy is not required at the assembly position of the
そこで、変形例１の構成を採用する場合は、排気ファン１４４とテーパ部材５０との距離を極力短くすることが望ましい。なお、これに代えて又は加えて、テーパ部材５０の頂角（広がり角）をより大きくして気流を広げる角度を大きくしても良い。
Therefore, when adopting the configuration of the first modification, it is desirable to shorten the distance between the
また、図１７に示される変形例２のように、上記実施形態及び変形例１のテーパ部材に代えて、半球形状の部材である半球部材１５０を用いても良い。
In addition, as in Modification 2 shown in FIG. 17, a
半球部材１５０は、排気ファン２４４のファン部材４４ａの＋Ｘ側（上流側）の面に取り付けられている。すなわち、排気ファン２４４は、半球部材１５０を吸気側に有している。
The
本発明の効果は、気流に広がりを持たせ単位体積あたりの熱エネルギ量を小さくすることによってもたらされると言え、テーパ部材に限らず、例えば半球部材等の気流の流路の上流側から下流側にかけて断面の輪郭が大きくなる部材全般によっても同等の効果が期待できる。 It can be said that the effect of the present invention is brought about by spreading the air flow and reducing the amount of heat energy per unit volume. The same effect can be expected by all members whose cross-sectional contours increase in size.
ここで、変形例２によっても、上記実施形態と概ね同様の排気温度低減効果が得られることが確認されているが、両者を比較すると、上記実施形態の方がより高い排気温度低減効果が得られることが確認されている。 Here, it has been confirmed that the exhaust gas temperature reduction effect substantially the same as that of the above embodiment can be obtained also in the modified example 2. However, when both are compared, the above embodiment has a higher exhaust gas temperature reduction effect. It has been confirmed that
その理由として、テーパ部材、半球部材をＸ軸に平行な単位間隔ごとに切断した際の断面径の増加率の違いが挙げられる。テーパ部材の場合は断面形状である円の半径が一定割合で増加するのに対して、半球部材の場合にはその増加率が不均一になっている。特に、半球部材の場合には断面の円の半径が大きくなるにつれてその増加率は小さくなるため、その表面上を流れる気流の広がり度合はテーパ部材の場合に比べて徐々に小さくなる。このため、半球部材を用いる場合は、排気温度低減効果がテーパ部材の場合に比べて劣ってしまう。 The reason for this is the difference in the rate of increase in cross-sectional diameter when the taper member and hemispherical member are cut at unit intervals parallel to the X axis. In the case of a tapered member, the radius of a circle having a cross-sectional shape increases at a constant rate, whereas in the case of a hemispherical member, the rate of increase is non-uniform. In particular, in the case of a hemispherical member, the increase rate becomes smaller as the radius of the circle of the cross section becomes larger, so that the degree of spread of the airflow flowing on the surface becomes gradually smaller than that in the case of the tapered member. For this reason, when a hemispherical member is used, the exhaust temperature reduction effect is inferior to that of a tapered member.
また、排気ファンが存在しない電子機器においては、上述のように取り付け位置に精度が要求されることはなく、単に高温の空気が通過する流路上に例えばテーパ部材、半球部材等の気流の流路の上流側から下流側にかけて断面の輪郭が大きくなる部材を設けるだけで、本発明の効果を得ることが可能になる。 In addition, in an electronic apparatus that does not have an exhaust fan, accuracy is not required for the mounting position as described above, and an air flow path such as a taper member or a hemispherical member is simply placed on a flow path through which high-temperature air passes. The effect of the present invention can be obtained only by providing a member having a cross-sectional contour that increases from the upstream side to the downstream side.
それは、排気ファンの回転中心線上の負圧部分に気流が引き込まれるという現象が発生しないためであり、テーパ部材、半球部材によって一旦広がりを持った気流はそのまま広がりを維持した状態で外部に排出される。 This is because the phenomenon that the airflow is not drawn into the negative pressure portion on the rotation center line of the exhaust fan does not occur, and the airflow once spread by the taper member and the hemispherical member is discharged to the outside while maintaining the spread. The
すなわち、高温の気流が通過する流路上にテーパ部材を設けるだけの簡易な構成により、気流の単位体積あたりの熱エネルギ量を低減することができ、該気流を広がりを維持したまま排気することで空気が有する熱エネルギの総量自体は減少しなくても局所的に高いエネルギが集中する箇所が発生しなくなるため、結果として体感する排気温度が低減される。 In other words, the amount of heat energy per unit volume of the airflow can be reduced with a simple configuration by simply providing a taper member on the flow path through which the high-temperature airflow passes, and the airflow is exhausted while maintaining its spread. Even if the total amount of heat energy in the air itself does not decrease, a location where high energy is concentrated locally does not occur, and as a result, the exhaust temperature experienced is reduced.
なお、上記実施形態及び各変形例のプロジェクタ装置の構成は、適宜変更可能である。例えば、発熱体の種類及び数は、適宜変更可能である。例えば、発熱体は、上記制御装置のＣＰＵ、チップセット等であっても良い。また、内蔵するファンの種類及び数は、適宜変更可能である。例えば内蔵するファンの数は、発熱体の数及び配置に応じて１つ以上であれば良い。 In addition, the structure of the projector apparatus of the said embodiment and each modification can be changed suitably. For example, the type and number of heating elements can be changed as appropriate. For example, the heating element may be a CPU or a chip set of the control device. Further, the type and number of the built-in fans can be changed as appropriate. For example, the number of built-in fans may be one or more depending on the number and arrangement of the heating elements.
また、上記実施形態及び各変形例では、テーパ部材又は半球部材が採用されているが、要は、ファンによる気流の流路の上流側から下流側にかけて断面の輪郭が大きくなる部材であれば良い。この部材は、断面の輪郭が徐々に大きくなっても良いし、段階的に大きくなっても良い。また、この部材は、中実及び中空のいずれであっても良い。また、テーパ部材は、円錐形状の部材とされているが、Ｎ角錐形状（Ｎは、３以上の整数）の部材とされても良い。半球部材に代えて、半球部材以外の球部材の一部を用いても良い。 Moreover, in the said embodiment and each modification, although a taper member or a hemispherical member is employ | adopted, the main point should just be a member from which the outline of a cross section becomes large from the upstream of the flow path of the airflow by a fan. . This member may have a cross-sectional outline that gradually increases or may increase gradually. Further, this member may be solid or hollow. The tapered member is a conical member, but may be an N-pyramidal member (N is an integer of 3 or more). Instead of the hemispherical member, a part of a spherical member other than the hemispherical member may be used.
また、上記第１変形例では、排気ファン１４４の上流側（＋Ｘ側）に、テーパ部材５０が設けられているが、これに代えて、半球部材を設けても良い。
Moreover, in the said 1st modification, although the
また、上記実施形態及び第２変形例では、排気ファン４４のファン部材４４ａにテーパ部材５０が取り付けられているが、ファン部材がテーパ部材５０と同形状のテーパ部、又は半球部材１５０と同形状の半球部を有していても良い。
In the above embodiment and the second modification, the
また、上記実施形態及び第２変形例では、排気ファンは、発熱体の下流側に配置されているが、上流側に配置されても良い。この場合、テーパ部材の広がり角（又は半球部材の半径）をテーパ部材（又は半球部材）と排気口１９との距離に応じた大きさに設定しても良い。具体的には、排気ファンと排気口１９との距離が短いほどテーパ部材の広がり角（又は半球部材の半径）を大きくしても良い。逆に言うと、排気ファンと排気口１９との距離が長いほどテーパ部材の広がり角（又は半球部材の半径）を小さくしても良い。
Moreover, in the said embodiment and 2nd modification, although the exhaust fan is arrange | positioned in the downstream of a heat generating body, you may arrange | position in the upstream. In this case, the spread angle of the taper member (or the radius of the hemispherical member) may be set to a size corresponding to the distance between the taper member (or hemispherical member) and the
また、上記第１変形例では、テーパ部材５０は、排気ファン１４４の上流側に配置されているが、これに限られない。例えば、排気ファン１４４を排気口１９から離間させて配置し、テーパ部材５０を排気ファン１４４と排気口１９との間に配置しても良い。また、例えば、排気ファンに代えて又は加えて、側面吸気口の下流側近傍に吸気ファンを設け、該吸気ファンと排気口１９との間の気流の流路にテーパ部材（又は半球部材）を配置しても良い。これらの場合、テーパ部材の広がり角（又は半球部材の半径）をテーパ部材（又は半球部材）と排気口１９との距離に応じて設定しても良い。具体的には、テーパ部材（又は半球部材）と排気口１９との距離が短いほどテーパ部材の頂角（又は半球部材の半径）を大きくしても良い。逆に言うと、テーパ部材（又は半球部材）と排気口１９との距離が長いほどテーパ部材の広がり角（又は半球部材の半径）を小さくしても良い。
Moreover, in the said 1st modification, although the
また、上記実施形態及び各変形例では、テーパ部材又は半球部材は、排気ファンの回転中心線上に配置されていることが好ましく、該回転中心線上から外れた位置に配置されても良い。 Moreover, in the said embodiment and each modification, it is preferable that the taper member or hemispherical member is arrange | positioned on the rotation centerline of an exhaust fan, and may be arrange | positioned in the position remove | deviated from this rotation centerline.
また、上記実施形態及び各変形例では、テーパ部材又は半球部材は、排気ファンの回転中心線に関して対称な形状を有しているが、非対称な形状を有していても良い。 Moreover, in the said embodiment and each modification, although a taper member or a hemispherical member has a symmetrical shape about the rotation centerline of an exhaust fan, you may have an asymmetrical shape.
また、上記実施形態及び各変形例では、筐体１２を、例えば天井又は壁などから伸びる支柱に上下逆さまに取り付けても良い（天吊りしても良い）。具体的には、例えば、天地判別用のセンサを設けた筐体１２を上下逆さまにした状態で、底壁２４の各脚部材４６を天井又は支柱に固定具を介して固定する。この場合、上記センサによって天地が判別され、光投射口４００から斜め下方に画像情報に応じた光が投射される。
Moreover, in the said embodiment and each modification, you may attach the housing | casing 12 upside down to the support | pillar extended, for example from a ceiling or a wall (it may suspend from a ceiling). Specifically, for example, each
また、上記実施形態及び各変形例では、テーパ部材又は半球部材を備える電子機器として、プロジェクタ装置１０が採用されたが、これに限らず、要は、ファンにより発生され発熱体を冷却した気流を排出する電子機器であれば良い。具体的には、パーソナルコンピュータ、テレビ会議端末等を採用しても良い。
In the above-described embodiment and each modified example, the
１０…プロジェクタ装置、１４ａ…光源（発熱体）、２０ａ…ＤＭＤ素子（発熱体）、１６…光学エンジン（光投射手段）、４０…吸気ファン、４２…光源冷却用ファン、４４…排気ファン、５０…テーパ部材、１５０…半球部材。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ファンは、前記気流の流路の上流側から下流側にかけて断面の輪郭が大きくなる部材を吸気側に有することを特徴とする電子機器。 In an electronic device that discharges an airflow generated by a fan and cooling a heating element,
The electronic device according to claim 1, wherein the fan has a member on a suction side of which a contour of a cross section increases from an upstream side to a downstream side of the air flow path.
前記気流の流路に配置され、該流路の上流側から下流側にかけて断面の輪郭が大きくなる部材を備えることを特徴とする電子機器。 In an electronic device that discharges an airflow generated by a fan and cooling a heating element,
An electronic apparatus comprising: a member disposed in the air flow channel and having a cross-sectional contour that increases from an upstream side to a downstream side of the flow channel.
前記光源から射出された光を画像情報に応じて変調して投射する光投射手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子機器。 The heating element is a light source;
The electronic apparatus according to claim 1, further comprising: a light projecting unit configured to modulate and project light emitted from the light source according to image information.
前記ファンは、前記複数の発熱体に対応して複数設けられ、
前記複数のファンにより発生され対応する前記複数の発熱体を冷却した気流は、前記部材の上流側で合流することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子機器。 A plurality of the heating elements are provided,
A plurality of the fans are provided corresponding to the plurality of heating elements,
The electronic device according to claim 1, wherein the airflow generated by the plurality of fans and cooling the corresponding plurality of heating elements is merged on the upstream side of the member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013219946A JP2015082582A (en) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | Electronic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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| JP2013219946A Pending JP2015082582A (en) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | Electronic apparatus |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017102243A (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | 株式会社リコー | Image projection device |
| CN111344632A (en) * | 2018-02-02 | 2020-06-26 | 麦克赛尔株式会社 | Light source device, projector, and lighting device |
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- 2013-10-23 JP JP2013219946A patent/JP2015082582A/en active Pending
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