JP3846732B2

JP3846732B2 - 投影装置

Info

Publication number: JP3846732B2
Application number: JP2004188652A
Authority: JP
Inventors: 努吉川
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: JP2006011083A

Description

本発明は、投影装置、特に、ランプを含む光学系要素を内蔵している筐体の内部を排気することによってランプなどを冷却するようになっている投影装置に関する。

従来、電気機器の筐体の内部通路やその筐体の内部に装備された発熱部品としての素子などを、筐体の内部に装備したファンの送風によって冷却する技術が知られている（たとえば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

このうち、特許文献１に記載されているものは、吸気口と排気口とを備える表示装置の内部にファンを設置し、そのファンからの送風をダクトにより排気口に導いて表示装置の外部に排出すると共に、そのような排気の排出に伴って発生する負圧を利用して吸気口から表示装置の内部に外気を取り込むというものである。また、特許文献２に記載されているものは、筐体の内部に装備されているファン付きシンクから送られた気流によってＣＰＵを冷却し、その冷却後の気流を排気開口部から筐体の内部に向けて排出するときに発生する負圧を利用して筐体の内部に外気を吸い込ませ、その外気によって面実装型パッケージを冷却するというものである。また、特許文献３に記載されているものは、排気ファンの作用で電装品ボックスの内部を排気し、それに伴って生じる負圧で別の箇所から外気を電装品ボックスの内部に吸入させることによって、電装品ボックスの内部の温度上昇を防止するというものである。

特許文献１、特許文献２、特許文献３などに記載されている技術は、いずれも、電気機器の筐体の内部の温度上昇や筐体の内部に配備されている発熱素子などの発熱を抑制するための技術である。

一方、画像をスクリーンに投影することに用いられるプロジェクタのような投影装置では、筐体の内部に収容されているランプが高熱を発生して筐体の内部に装備されている電気電子部品に悪影響を与えたり筐体が高温に加熱されたりすることを防ぐために、筐体の内部に送風ファンを設置し、その送風ファンによって筐体に設けた排気口からその筐体の外部へ熱気を気流として排出するということが一般的に行われていて、そのような筐体の内部温度の上昇を抑制するための技術として、上掲の特許文献に見られるように多様な観点からの研究がなされているところである。

特開２０００−４７５９０号公報特開２００３−２８３１７１号公報特開２００２−１５４０８３号公報

しかしながら、筐体の排気口から筐体の外部へ排出される排気の温度を低くするための技術については、上掲の特許文献１、特許文献２、特許文献３のいずれによっても提供されていない。

ところで、プロジェクタのような投影装置では、発熱部品としてのランプの発熱によって高温になった筐体の内部の熱気を、送風ファンの作動によって筐体の排気口から筐体の外部へ排出させた場合の排気温度を過酷条件下での実験によって調査すると、８０℃あるいはそれ以上の温度に達する可能性のあることが判った。そのため、筐体の内部に設置した送風ファンによってその筐体の内部の熱気を排気口から筐体の外部へ排出すると、排出された高熱の排気によって当該投影装置のユーザが火傷を負う危険が無いとは云えず、また、ユーザが排気によって高温に加熱された筐体に触って火傷を負うという危険も無いとは云えないということが判明した。

一方、排気口から排出される排気の温度を下げるためには、筐体の内部に長い排気ダクトを設置することによって筐体内部での熱気の流路を長く延長し、そうすることによって熱気の温度が排気口から排出されまでにある程度下がるようにしておくという対策が考えられる。また、排気口を筐体の１箇所だけでなく複数箇所に具備させ、それら複数箇所の排気口から筐体の内部の熱気を分散させて排出するということも考えられる。

しかしながら、筐体の内部に長い排気ダクトを設置すると、排気ダクトの長さに見合って筐体が大形化することを避けられないことになるので実用上不向きである。また、複数箇所の排気口から筐体の内部の熱気を分散させて排出するという対策を講じると、広い範囲に比較的高温の排気が排出されてユーザに不快感を与えたり、複数箇所に形成された排気口によって筐体の強度が低下するといった不都合を生じる。

本発明は以上の状況の下でなされたものであり、筐体の内部に長い排気ダクトを設置したり筐体の複数箇所に排気口を形成したりする必要がないにもかかわらず、筐体の排気口から排出される排気の温度をきわめて効率よく低下させることのできる投影装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、排気口から排出される直前の筐体の内部の熱気に、それよりも低温の外気を混ぜるという対策を講じることによって、排気口から排出される排気の温度をきわめて効率よく下げることのできる投影装置を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、筐体の内部温度の上昇を抑制するために従来より設けられている送風ファンの他に別途送風ファンや圧力源を用いずに、排気口から排出される直前の筐体の内部の熱気に、それよりも低温の外気を効率よく混ぜることのできる投影装置を提供することを目的とする。

本発明に係る投影装置は、画像をスクリーンに投影するための、発熱部品としてのランプを含む光学系要素を内蔵する筐体に設けられた排気口を通じてその筐体の内部の熱気を筐体の外部へ排出するようになっている投影装置において、上記熱気の流路が、上記筐体の内部に配備された排気ダクトの上記排気口に通じる内部通路によって形成され、その排気ダクトが、上記筐体の内部から外部へ排出される気流を生起させるための送風ファンが設置された上流側ダクトと、円弧状に湾曲した曲り通路を形成している下流側ダクトとに分かれていて、上流側ダクトの周囲に、その全体を取り囲む形態で、上記筐体に設けられた外気取入口から延び出た外気導入路を平行に配備し、かつ、その外気導入路を上流側ダクトの出口の周囲で環状に開口させて下流側ダクトの始部に連通させてあることによって、外気導入路の開口が下流側ダクトの始部と外気導入路との連通箇所を流れる熱気の流れ方向に沿う方向を向いて上流側ダクトの内部通路を流れる熱気の流れ方向と外気導入路を流れる外気の流れ方向が略平行流になり、かつ、上記連通箇所での熱気の流動に伴って発生する吸込力を利用して上記外気を上記外気導入路を経て下流側ダクトによって形成されている上記曲り通路に導入するように構成してある。

この発明において、筐体の内部に取り入れられて筐体の内部の熱気と混ぜ合わされる外気は、発熱部品としてのランプなどの冷却には用いられていない外気である。そのため、冒頭で掲げた特許文献１に見られるような表示装置の内部の冷却に用いられる外気とは異なり、同様に、特許文献３に見られるような電装品ボックスの内部の冷却に用いられる外気とも異なっている。そのため、この発明のように、筐体の内部の熱気が筐体の内部に取り入れた外気と混ざり合った後で排気口から筐体の外部へ排出されるようになっていると、外部へ排出された排気の温度が上記熱気に比べて極端に低くなる。その上、筐体の内部の熱気の温度は、その熱気が外気と混ざり合うことによってきわめて短時間で下がってしまうので、熱気に外気を混ぜ合わせる位置から排気口に至る長さをきわめて短くすることが可能になって、既述したように排気ダクトを長くしたり排気口を複数箇所に設けたりする必要もなくなる。

また、上記筐体の内部での上記排気口に通じる熱気の流路に、その熱気の流動に伴って発生する吸込力を利用して上記外気を導入するようにしてあることにより、筐体の内部で熱気を流動させるための送風ファンの他に、別途送風ファンやその他の圧力源となる機構部品を設ける必要がなくなる。

さらに、本発明によれば、熱気と外気とが排気ダクトの中で混ざり合った後、排気口から排出されるので、排気ダクトをそれほど長くしなくても排気の温度が下がる。そのために、排気ダクトの設置スペースを筐体の内部に広く確保する必要がなくなって筐体の小形化が阻害されにくくなる。

さらに、上記連通箇所で、上記外気導入路の開口が上記熱気の流路の周囲を取り囲んでいることにより、連通箇所を流れる熱気の流路の周囲全体から外気が吸い込まれてその熱気と混ざり合うので、排気口から排出される排気の温度に温度むらが生じにくくなり、排気口からは一様に低温の排気が排出されるようになる。

そのほか、本発明では、上記熱気の流路を曲り通路として形成してあるので、その曲り通路の有効長がその熱気の流路の直線長さよりも長くなる。そのため、筐体の内部の狭いスペースに有効長の長い熱気の流路を配備することが可能になる。なお、曲り通路の有効長とは、曲り通路の曲り形状に沿う通路長さのことであり、熱気の流路の直線長さとは、その熱気の流路の始部から終部に至る直線距離のことである。

以上説明したように、本発明に係る投影装置によれば、筐体の内部の熱気を、筐体の内部の冷却や発熱部品の冷却に用いられていない外気と混ぜ合わせてから排気口より筐体の外部に排出するというものであるので、排気の温度をきわめて効率よく下げることが可能になる。そのため、ユーザが高温の排気に当たって火傷を負うという事態や、ユーザが排気によって加熱された筐体に触って火傷を負うという事態が未然に防止される。その上、外気を熱気に混ぜ合わせて排気の温度を下げるという方式を採用しているので、筐体の内部に長い排気ダクトを設置したり、筐体の複数箇所に排気口を形成して排気を複数箇所から分散して行うという必要がなくなって当該投影装置の小型化が阻害されなくなる。

特に、本発明において、熱気の流動によって発生する吸込力を利用して外気を熱気に混ぜ合わせる方式を採用したものでは、排気口から筐体の外部へ排気を気流として排出するための手段として、筐体の内部温度の上昇を抑制するために従来より設けられている送風ファンを利用することで足り、その送風ファンの他に別途送風ファンや圧力源となる機構を用いる必要がない。そのため、排気の温度を低く抑えられる小型の投影装置を安価に提供することが可能になるという卓越した効果が奏される。

図１は本発明の実施形態に係る投影装置の外観を示した概略斜視図、図２は同投影装置の要部の構造を説明的に示した断面図、図３は原理図である。

図１に示した投影装置は、偏平箱形の筐体１の前面に投写レンズが配備された投写口２と排気口３とが備わっている。また、図示していないけれども、筐体１には、光源や反射ミラー、上記投写レンズなどの必要な光学系要素が内蔵されているほか、光源などの発熱を抑えるための風を送る送風ファンなどが内蔵されている。この投影装置は、投写口２から映像光線を前方のスクリーン（不図示）に投写してそのスクリーンに映像を映すことに使われる。

この投影装置では、顕著な発熱を伴うランプをリフレクタの内側に配備してなるランプユニットを光源に用いることによって、スクリーンでの投影画像品質を高めるための十分な光量を確保している。そして、そのようなランプを用いた投影装置では、ランプユニットの発熱に起因するトラブルを防ぐことなどのために、上記送風ファンの作動で生じた気流（風）を使ってランプユニットが高熱になることを防ぎ、そうすることによってランプ温度についてのスペックを満たしている。一方、この種の投影装置において、筐体１の内部で生じた熱気は、上記送風ファンの作動によって排気口３から気流となって筐体１の外部へ排出される。

上記した投影装置の排気の温度を下げるための対策を、図３の原理図を参照して説明する。同図において、１０は筐体の内部の上記送風ファン（不図示）の作動によって生起される熱気の流路であり、筐体の内部に設けた排気ダクト２０の排気口３に通じる内部通路によって形成されている。この熱気の流路１０の途中箇所には、筐体の外部から導入した外気をその熱気の流路１０に取り入れるための外気導入路３０が連通していて、その外気導入路３０が、熱気の流路１０と当該外気導入路３０との連通箇所で、その連通箇所を流れる熱気の流れ方向に沿う方向に向かって開口している。

上記対策を講じておくと、筐体の内部に取り入れられた外気が熱気と混ざり合って排気口３を通じて筐体の外部に排出される。また、外気は、熱気の流路１０と外気導入路３０との連通箇所での熱気の流動に伴って発生する吸込力によって熱気の流路１０に吸い込まれる。このため、外気を熱気の流路１０に送り込むための送風ファンや圧力源を別途設置することなく、排気口３から排出される排気の温度を下げることができる。

また、外気の温度は筐体の内部の熱気の温度に比べて十分に低いので、熱気の流路１０と外気導入路３０との連通箇所、すなわち熱気に外気が混ざり合う箇所を排気口３の近くに定めても、排気口３から排出される排気の温度を十分に低くすることが容易に可能である。そのため、熱気の流路１０を形成する排気ダクト２０の長さを短くしてその排気ダクト２０の筐体の内部での設置スペースを狭く抑えることが容易に可能になり、そのことが、筐体ひいては投影装置の全体の大きさを小型に抑えることに役立つ。

次に、図２に示した実施例を参照して説明する。図２の投影装置では、筐体４０の前面パネル４１に排気口３を形成することによって、筐体４０の内部の熱気が排気口３から筐体４０の外部前方へ排出されるようになっている。また、筐体４０の他の箇所に外気取入口５１が備わっている。この外気取入口５１を設ける箇所は、上記前面パネルであっても、筐体４０の他の箇所、たとえば筐体４０の底板、天板、側板、背板などから選ばれる箇所であってもよい。

排気ダクト２０は、上流側ダクト２１と下流側ダクト２５とに分かれていて、その排気ダクト２０の全体の内部通路によって形成される熱気の流路１０が排気口３に連通していると共に、上流側ダクト２５に送風ファン５０が設置されている。また、下流側ダクト２５が円弧状に湾曲していることにより、排気ダクト２０の内部通路によって形成されている熱気の流路１０が曲り通路として形成され、その曲り通路の有効長が排気ダクト２０の直線長さよりも長くなっている。上流側ダクト２１の周囲に、その全体を取り囲む形態で、外気取入口５１から延び出た外気導入路３０を平行に配備することによって、上流側ダクト２１の内部通路を流れる熱気の流れ方向と外気導入路３０を流れる外気の流れ方向とが略平行流となるように構成してある。３３は外気導入路を形成している外気導入ダクトであって、上記下流側ダクト２５に連続している。そして、外気導入路３０を、上流側ダクト２１の出口の周囲で環状に開口させて下流側ダクト２５の始部に連通させている。しかも、その連通箇所イでは、外気導入路３０の開口３２が、当該連通箇所を流れる熱気の流れ方向に沿う方向を向いている。

このように構成された投影装置において、筐体４０の内部の冷却を行う排気ファン５０を作動させると、筐体４０の内部の熱気が矢印Ａのように熱気の流路１０を通じて排気口３から筐体４０の外部へ排出される。そして、熱気の流路１０に対する外気導入路３０の連通箇所イを流れる熱気の流動に伴って吸込力が発生し、その吸込力によって外気導入路３０が吸引される。そのため、外気取入口５１から筐体４０の外部の低温の外気が外気導入路３０に導入され、さらに外気導入路３０から開口３２を通じて矢印Ｂのように熱気の流路１０に吸い込まれる。そして、そのような外気の吸込みが熱気の流路１０の周囲全体から行われる。そのため、上記連通箇所イでは、熱気に低温の外気が混ざり合ってその熱気の温度が即座に下がり、排気口３から排出される排気の温度が低下する。

この実施例では、熱気の流路１０を曲り通路として形成してあるけれども、熱気の流路１０の形状は他の形状の曲り通路であっても、あるいはまっすぐな通路であってもよい。さらに、排気口３が筐体４０の前面パネルに設けられているけれども、排気口を筐体４０の底板、天板、側板、背板などから選ばれる箇所に設けてもよい。

本発明の実施形態に係る投影装置の外観を示した概略斜視図である。同投影装置の要部の構造を説明的に示した断面図である。原理図である。

符号の説明

３排気口
１０熱気の流路
２０排気ダクト
２１上流側ダクト
２５下流側ダクト
３０外気導入路
３２開口
３３外気導入ダクト
４０筐体
５１外気取入口

Claims

画像をスクリーンに投影するための、発熱部品としてのランプを含む光学系要素を内蔵する筐体に設けられた排気口を通じてその筐体の内部の熱気を筐体の外部へ排出するようになっている投影装置において、
上記熱気の流路が、上記筐体の内部に配備された排気ダクトの上記排気口に通じる内部通路によって形成され、その排気ダクトが、上記筐体の内部から外部へ排出される気流を生起させるための送風ファンが設置された上流側ダクトと、円弧状に湾曲した曲り通路を形成している下流側ダクトとに分かれていて、
上流側ダクトの周囲に、その全体を取り囲む形態で、上記筐体に設けられた外気取入口から延び出た外気導入路を平行に配備し、かつ、その外気導入路を上流側ダクトの出口の周囲で環状に開口させて下流側ダクトの始部に連通させてあることによって、外気導入路の開口が下流側ダクトの始部と外気導入路との連通箇所を流れる熱気の流れ方向に沿う方向を向いて上流側ダクトの内部通路を流れる熱気の流れ方向と外気導入路を流れる外気の流れ方向が略平行流になり、かつ、上記連通箇所での熱気の流動に伴って発生する吸込力を利用して上記外気を上記外気導入路を経て下流側ダクトによって形成されている上記曲り通路に導入するように構成してあることを特徴とする投影装置。