JP4685070B2 - ランプユニット及びこれを用いた電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器に組み込まれて使用される交換式のランプユニット、及びこの電気機器の構造に関する。

プロジェクタ等の表示用機器には、発光強度の高い光源として、例えば水銀ランプが用いられる。水銀ランプは、ガラス管内に電極が設けられ、高圧の水銀蒸気が封入された構造となっている。水銀ランプは一般には消耗品であり、所望の発光強度が得られなくなった場合には利用者によって交換される。また、水銀ランプは使用中には高温となり、加熱によってガラス管が割れることがあり、この場合にも利用者による交換作業が必要となる。

こうした使用状況に対応して、利用者による水銀ランプの交換が安全かつ容易に行われる構造をもつランプユニットが考案され、使用されている。例えば、図７に特許文献１、２に記載されたランプユニット（光源装置）における水銀ランプ周辺の断面構造を模式的に示す。このランプユニット９０においては、リフレクタ９１の内部に水銀ランプ９２が設置され、リフレクタ９１に蓋をする形態となって光透過窓９３が設けられている。光透過窓９３は防爆ガラスで構成され、可視光を透過させ、プロジェクタで用いられる可視光を透過させ、図７中の矢印に示されるように、プロジェクタの光学系に導く。また、ガラス管が割れた場合でもガラス片の飛散を防止する。図８はこのランプユニット９０の外観斜視図である。このランプユニット９０においては、リフレクタ９１はランプ固定アングル９４に固定され、ランプ固定アングル９４の側面には流入用窓９５が設けられている。リフレクタ９１にも流入用窓９５に対応した箇所に窓が設けられ、ここから冷却風が流入され、水銀ランプ９２が冷却される。なお、図示していないが、ランプ固定アングル９４における流入用窓９５の反対側には流出用窓９６が設けられ、リフレクタ９１にもこれに対応した箇所に窓が設けられており、冷却風の流出口となっている。流入用窓９５と流出用窓９６には、ガラス管が割れた場合のガラス片の飛散を防止するための金属メッシュが設けられている。このランプユニット９０が組み込まれるプロジェクタ側にはこの流入用窓９６に冷却風を送るための冷却ファンが設けられている。

この構造のランプユニットにおいては、水銀ランプにおけるガラス管が割れた場合でも、ガラス片の飛散は光透過窓９３と、流入用窓９５と流出用窓９６に設けられた金属メッシュによって防止される。従って、利用者は、このランプユニットの交換を安全かつ容易に行うことができた。
特許第３７６０９２１号公報 特開２００６−２４３６３５号公報

ガラス片の飛散を防止し、かつ可視光を透過させる光透過窓９３を構成する防爆ガラスは、例えばホウケイ酸ガラス等で構成され、高価である。このため、このランプユニット全体が高価となった。しかも、光透過窓９３（防爆ガラス）自体の使用寿命は水銀ランプと比べて充分長く、水銀ランプが破損した後でも使用が可能であるにもかかわらず、水銀ランプがその製品寿命となった場合、この高価なランプユニットごとの交換が必要となる。従って、これを用いたプロジェクタのランニングコストが高くなっていた。

従って、安全性が高く、低コストのランプユニット及びこれを用いた電気機器を得ることは困難であった。

本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明のランプユニットは、光源がその内部に固定され、前記光源から発した光を透過させる開口部が設けられ、電気機器に組み込まれて使用されるランプユニットであって、光透過材料からなる光透過窓を具備せず、前記開口部に、前記ランプユニットが前記電気機器に組み込まれる際に開くシャッターが設けられたことを特徴とする。
本発明のランプユニットにおいて、前記光源を冷却する冷却風が流入される流入用窓及び前記冷却風が流出される流出用窓が設けられ、前記流入用窓及び前記流出用窓にはメッシュが設けられていることを特徴とする。
本発明のランプユニットにおいて、前記シャッターはバネを介して前記ランプユニットに固定されたことを特徴とする。
本発明のランプユニットにおいて、前記シャッターには、シャッター駆動用突起が設けられ、前記ランプユニットが前記電気機器に組み込まれる際に前記シャッター駆動用突起が移動することによって前記シャッターが開くことを特徴とする。
本発明の電気機器は、前記ランプユニットを収納するランプハウスを具備し、前記ランプユニットと組み合わせて使用される電気機器であって、前記ランプハウスの内壁部に、前記シャッター駆動用突起を移動させるシャッター押しリブと、光透過材料からなる光透過窓と、を具備することを特徴とする。
本発明の電気機器において、前記ランプユニットが前記ランプハウスに収納された際の前記光透過窓と前記シャッター又は前記開口部との間の前記内壁部に、溝が形成されていることを特徴とする。
本発明の電気機器は、前記光源を冷却する冷却手段を具備することを特徴とする。
本発明の電気機器は、プロジェクタであることを特徴とする。

本発明は以上のように構成されているので、安全性が高く、低コストのランプユニット及びこれを用いた電気機器を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。以下では、本発明の実施の形態として、ランプユニットと、これが組み込まれる電気機器としてプロジェクタを用いた場合について説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態であるランプユニット１における二つの状態を示す外観図が図１（ａ）（ｂ）である。ここで、図１（ａ）はこのランプユニット１がプロジェクタに組み込まれた際の状態を示す外観斜視図であり、図１（ｂ）はこのランプユニット１がプロジェクタから取り外された際の状態を示す外観斜視図である。ここで、特に図１（ａ）においては、形状を明確にするために、ランプユニット１の周囲にあるプロジェクタについての記載は省略している。このランプユニット１の光軸方向に沿った断面構造の模式図が図２である。このランプユニット１には、光源となる水銀ランプ１１がリフレクタ１２中に設けられている。水銀ランプ１１から発した光はリフレクタ１２で反射する。このランプユニット１においては、リフレクタ１２には蓋部１３が固定され、蓋部１３はさらにランプ固定アングル１４に固定されている。蓋部１３及びランプ固定アングル１４には開口部１５が形成され、反射した光はこの開口部１５を通って外部に出射する。蓋部１３は光を透過しない材料で構成される。なお、ランプ固定アングル１４の側面には流入用窓１６が設けられている。図示していないが、ランプ固定アングル１４における流入用窓１６の反対側には流出用窓１７が設けられている。また、リフレクタ１２中にも流入用窓１６、流出用窓１７に対応する箇所に開口が設けられている。図示していないが、プロジェクタには冷却ファン（空冷手段）が設けられており、これにより発生した冷却風は流入用窓１６から流入され、流出用窓１７から流出される。これにより、リフレクタ１２中の水銀ランプ１１は冷却される。また、流入用窓１６及び流出用窓１７には水銀ランプ１１のガラス管が割れた際のガラス片の飛散を抑制するためのメッシュが設けられている。このメッシュは例えば金属で形成される。なお、このランプユニット１においては、防爆ガラス等の光透過材料で構成される光透過窓は用いられていない。

ここで、ランプ固定アングル１４の外側（図２中右側）には、開口部１５に対応したシャッター開口部１８が設けられたシャッター１９が設けられている。シャッター１９は、例えば金属で形成され、図２における上下方向にスライドして移動する。この際に、図１（ａ）のようにシャッター開口部１８と開口部１５の垂直方向の位置が合致した場合には水銀ランプ１１から発した光はシャッター開口部１８から出射する（シャッター１９が開いた状態）。図１（ｂ）のように、そうでない場合にはこの光はシャッター１９によって遮られる（シャッター１９が閉じた状態）。なお、シャッター１９は図１中で上下方向に移動する構成となっているが、ランプ固定アングル１４とは略密着している。

このシャッター１９の詳細な構造を示した斜視図が図３である。このシャッター１９は、ランプ固定アングル１４に設けられた２箇所のガイドレール２０に係合し、ガイドレール２０に沿って移動する。シャッター１９の上部にはシャッター突起２１が設けられ、ランプ固定アングル１４にはバネ固定用突起２２が設けられ、これらにバネ２３の両端が掛止される。シャッター突起２１とバネ固定用突起２２は、図３の例ではシャッター１９を部分的に折り曲げた形状となっているが、バネ２３を掛止できる形状であれば任意の形状とすることができる。また、シャッター１９の上部には、シャッター突起２１の両側に、シャッター駆動用突起２４が設けられている。

このため、シャッター１９はバネ２３によって図３中で上方向に引っ張られる形態となり、この状態ではシャッター開口部１８の位置と開口部１５の垂直方向の位置とは合致せず、シャッター１９は閉じた状態となる（図１（ａ））。シャッター１９がバネ２３の弾性力に逆らって図１中で下側に引っ張られれば、シャッター１９が開いた状態となる（図１（ｂ））。

このランプユニット１がプロジェクタに組み込まれる際の形態を図４に示す。ここで、図４（ａ）はランプユニット１が組み込まれた状態であり、図４（ｂ）は組み込まれる前の状態である。ランプユニット１は図１とは上下が逆向きに記載されている。このランプユニット１は、プロジェクタ１００に設けられたランプハウス３０に嵌合する形で組み込まれる。このランプハウス３０に組み込まれた際のランプユニット１の形態を詳細に示したのが図５である。ランプハウス３０の内壁には、シャッター押しリブ３１となる突起部、及びランプユニット１が発した光を透過させる光透過窓３２が設けられている。シャッター押しリブ３１は、ランプユニット１が組み込まれる際のシャッター駆動用突起２４に対応する箇所に設けられている。このため、このランプユニット１が組み込まれる際には、シャッター駆動用突起２４にはバネ２３の弾性力に逆らう方向（図１においては下側方向）に力が加わり、図１（ｂ）の状態となる。これによって、シャッター１９が閉じた状態から開いた状態となる。従って、このランプユニット１は、この構造のランプハウス３０を具備するプロジェクタに組み込まれた状態では、光を出射させることができる。

出射された光は、ランプハウス３０に設けられた光透過窓３２を透過して、プロジェクタ内に設けられた光学系（図示せず）に入射する。これにより、映像を投影する出力光が生成される。

光透過窓３２の材料としては、プロジェクタの出力光である可視光に対して透明なガラス材料が用いられる。また、光透過窓３２は、水銀ランプ１１のガラス管が割れた場合にはその飛散を防止するため、充分な機械的強度をもつことも必要である。こうした条件を満たす材料として、例えば防爆ガラスとなるホウケイ酸ガラスが用いられる。

また、光透過窓３２は、図５に示されるように、垂直方向から傾いた角度、すなわち光透過窓３２に対する光の入射角度が９０度とならない角度で設置されている。水銀ランプ１１から発した光が光透過窓３２に入射する際に、可視光以外の成分（赤外光、紫外光）は表面で反射されるが、この入射角度を９０度からずらすことにより、この反射光が水銀ランプ１１に戻ることを防止し、水銀ランプ１１の温度が上昇することを抑制することができる。

以上の構造のランプユニット１及びプロジェクタ１００を組み合わせて使用する場合、従来のランプユニット及びプロジェクタと同様に、利用者によるランプユニット１の交換を容易に行うことができる。

使用中にランプユニット１における水銀ランプ１１のガラス管が割れた場合のガラス片の飛散は流入用窓１６及び流出用窓１７に設けられたメッシュと、光透過窓３２によって防止される。利用者がこのランプユニット１を取り外した際には、シャッター１９が閉じた状態となるため、開口部１５からのガラス片の飛散は抑制される。従って、利用者は、ガラス管が割れた場合でもこのランプユニット１及びプロジェクタ１００を安全に取り扱うことができる。

更に、水銀ランプ１１の破損や製品寿命によって利用者によって交換されるランプユニット１においては、高価な光透過窓３２が含まれず、光透過窓３２はプロジェクタ１００側にのみ設けられている。従って、消耗品であるランプユニット１を安価とすることができる。一方、プロジェクタ１００における光透過窓３２は消耗品とはならず、半永久的に使用できるため、交換する必要が生ずる頻度は少ない。更に、ランプユニット側に光透過窓を有する構造とは異なり、高価な光透過窓を利用者が直接接触する機会は少なく、これを破損したり表面に傷を付ける機会も少なくなる。一方、ランプユニット１におけるシャッター１９は頑強な金属で構成することができ、安価で破損しにくく、表面に傷がついても機能上の問題はない。

従って、このランプユニット１及びプロジェクタ１００は安全に取り扱うことができ、かつ低コストとなる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態であるプロジェクタは、第１の実施の形態におけるプロジェクタの安全性を更に高めた構造を有する。このプロジェクタにおいては第１の実施の形態におけるランプユニット１が用いられており、これを組み込むランプハウスの形状に特徴を有する。このプロジェクタ２００におけるランプユニット１とランプハウス４０の接点付近の断面構造の模式図を図６に示す。この図は、ランプユニット１が組み込まれた際の形状を示している。ランプハウス４０の内壁４１には光透過窓４２が組み込まれ、シャッター押しリブ４３が光透過窓４２の上側に設けられている。光透過窓４２は、前記の通りに、鉛直方向から傾いて設置されている。

ランプハウス４０にランプユニット１が組み込まれた状態では、図６に示されるように、シャッター１９が開いた状態で、シャッター開口部１８の周囲で内壁４１とシャッター１９とは略密着した状態となっている。従って、このプロジェクタ２００を使用している間に水銀ランプ１１のガラス管が割れても、ガラス片がこの部分から外部に飛散することはない。また、光透過窓４２によって、ガラス片がプロジェクタ２００の光学系側に飛散することもなく、流入用窓１６、流出用窓１７におけるメッシュによってこれらから飛散することもない。

この際、光透過窓４２は鉛直方向から傾いて設置されているため、図６において光透過窓４２の上側では、光透過窓４２とシャッター１９との距離は小さくなる。一方、図６において光透過窓４２の下側では、光透過窓４２とシャッター１９との距離は大きくなる。従って、このプロジェクタ２００の使用中にガラス管が割れた場合に、ガラス片がシャッター１９と光透過窓４２の間の空間に飛散して残る可能性がある。

このため、このプロジェクタ２００においては、内壁４１にポケット（溝）４４が設けられている。ポケット４４は、シャッター１９と光透過窓４２との間の内壁４１の下側に設けられた溝である。シャッター１９と光透過窓４２との間の空間に飛散したガラス片はこのポケット４４に落ち、その後で飛散しにくくなる。従って、ガラス片がシャッター１９と光透過窓４２の間の空間に飛散した場合でも、その後のランプユニット１の取り外し時に、ガラス片が飛散することが防止される。

このプロジェクタ２００においては、第１の実施の形態と同様のランプユニット１が用いられているため、低コストとなる。ガラス片の飛散を更に低減しているため、さらに安全に取り扱うことができる。

なお、図６の例においてはポケット４４は光透過窓４２の下側にのみ形成したが、光透過窓４２の周囲方向にわたり形成してもよい。この場合は、プロジェクタ２００が使用される際に、どの向きで使用される場合でも、ガラス片はポケット４４に収納され、その飛散が防止される。

なお、上記の例のランプユニットにおいては、シャッターはランプユニットの蓋部の外側に設置したが、同様の動作を行うことができれば、蓋部（ランプユニット）の内部、あるいはランプ取付アングルの内側に設けてもよい。この場合、ポケットは開口部と光透過窓との間に形成すればよい。

また、上記の例では、光源として水銀ランプを用いた場合につき説明したが、これに限られるものではなく、交換可能な光源であれば、同様にこのランプユニット内に設置して用いることができることは明らかである。

また、上記のどちらの実施の形態においても本発明をプロジェクタに適用した例につき記載したが、これに限られるものではなく、取り替え式の光源を用いる電気機器であれば本発明が適用できることは明らかである。

本発明の第１の実施の形態となるランプユニットの外観図（（ａ）：シャッター開、（ｂ）：シャッター閉）である。 本発明の第１の実施の形態となるランプユニットの光軸方向に沿った断面構造の模式図である。 本発明の第１の実施の形態となるランプユニットにおけるシャッター付近の詳細な外観図である。 本発明の第１の実施の形態となるランプユニットがプロジェクタに組み込まれる形態を示す図（（ａ）ランプユニット取付後、（ｂ）ランプユニット取付前）である。 本発明の第１の実施の形態となるランプユニットがランプハウスに組み込まれた際の形態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態となるプロジェクタにおいてランプユニットが組み込まれた際のランプハウスの形状を示す断面図である。 従来のランプユニットにおける水銀ランプ周辺の模式的な断面図である。 従来のランプユニットの外観斜視図である。

符号の説明

１、９０ ランプユニット
１１、９２ 水銀ランプ
１２、９１ リフレクタ
１３ 蓋部
１４、９４ ランプ固定アングル
１５ 開口部
１６、９５ 流入用窓
１７、９６ 流出用窓
１８ シャッター開口部
１９ シャッター
２０ ガイドレール
２１ シャッター突起
２２ バネ固定用突起
２３ バネ
２４ シャッター駆動用突起
３０、４０ ランプハウス
３１、４３ シャッター押しリブ
３２、４２、９３ 光透過窓
４１ 内壁
４４ ポケット（溝）
１００、２００ プロジェクタ

Claims (8)

1. 光源がその内部に固定され、前記光源から発した光を透過させる開口部が設けられ、電気機器に組み込まれて使用されるランプユニットであって、
   光透過材料からなる光透過窓を具備せず、
   前記開口部に、前記ランプユニットが前記電気機器に組み込まれる際に開くシャッターが設けられたことを特徴とするランプユニット。
2. 前記光源を冷却する冷却風が流入される流入用窓及び前記冷却風が流出される流出用窓が設けられ、前記流入用窓及び前記流出用窓にはメッシュが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のランプユニット。
3. 前記シャッターはバネを介して前記ランプユニットに固定されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のランプユニット。
4. 前記シャッターには、シャッター駆動用突起が設けられ、前記ランプユニットが前記電気機器に組み込まれる際に前記シャッター駆動用突起が移動することによって前記シャッターが開くことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のランプユニット。
5. 請求項４に記載のランプユニットを収納するランプハウスを具備し、前記ランプユニットと組み合わせて使用される電気機器であって、
   前記ランプハウスの内壁部に、
   前記シャッター駆動用突起を移動させるシャッター押しリブと、
   光透過材料からなる光透過窓と、
   を具備することを特徴とする電気機器。
6. 前記ランプユニットが前記ランプハウスに収納された際の前記光透過窓と前記シャッター又は前記開口部との間の前記内壁部に、溝が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電気機器。
7. 前記光源を冷却する冷却手段を具備することを特徴とする請求項５または６に記載の電気機器。
8. 前記電気機器はプロジェクタであることを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の電気機器。