JP4788157B2 - 電子装置及び電子装置の冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に高圧水銀灯等のように非常に高温となる光源ランプを使用する投影装置等に好適な電子装置及び電子装置の冷却方法に関する。

従来よりプロジェクタ装置では、非常に高温となる高圧水銀灯等の光源ランプの劣化を避けるために、アフタークーリングと称される、投影を完了してランプを消灯した後にも冷却ファンを継続して駆動させ、光源ランプを十分冷却する期間が必要であった。

しかしながら、このアフタークーリング中に誤って電源プラグを抜いてしまった場合には、冷却ファンへの通電が停止してされてしまうためにランプの冷却を十分に行なうことができず、結果として高価な光源ランプの寿命を縮めてしまうことになる。

このようなアフタークーリングが完了するまでの時間を短縮し、且つアフタークーリング完了前にユーザ等によって電源プラグが引き抜かれた場合でも確実にアフタークーリングを行なう装置として、投影動作中に蓄電する、例えば大容量コンデンサや二次電池などの蓄電手段を設け、電源プラグが引き抜かれた場合、または電源スイッチがオフ状態に設定された場合には、冷却ファン駆動制御回路は冷却ファンに蓄電池から給電されるように電力供給経路の切替を行ない、冷却ファンの駆動源である直流モータの回転方向を排気ファンとして動作するような方向にする技術が考えられている。（例えば、特許文献１）
特開２００４−０１２７２４号公報

しかしながら、アフタークーリングの電源としてなんらかの蓄電手段を用いる場合、当然ながらその蓄電手段はアフタークーリングを行なう時間、冷却ファンを駆動し続ける電力を供給できることが必要であり、蓄電手段の種類や容量、さらには充放電の回数に制限がある二次電池の消耗度等によっては、装置全体が大型化し、あるいはアフタークーリングが完了する以前に供給すべき電力がなくなってしまう可能性もある。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、装置の大型化を招くことなく、電源の供給時／非供給時共に拘わらず発熱部材を確実に冷却することが可能な電子装置及び電子装置の冷却方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、装置の使用によって発熱する発熱部材と、上記発熱部材を冷却するべく設けられた冷却手段と、上記発熱部材に近接して設けられ、与えられる電気エネルギーにより、上記発熱部材側の吸熱面から吸熱し且つ上記発熱部材側とは反対側の発熱面から発熱する電熱変換素子と、上記電熱変換素子の発熱部材側とは反対側に当該電熱変換素子と一体として設けられ、上記発熱部材側の受熱面で上記発熱部材または上記電熱変換素子の発熱面からの熱を受け取り且つ上記発熱部材側とは反対側の放熱面から熱を放熱し、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子と、装置の電源供給時に、上記熱電変換素子により発生する電力を上記冷却手段に供給して上記発熱部材を冷却させ、且つ上記電熱変換素子により上記発熱部材を冷却させる一方で、装置の電源非供給時に上記熱電変換素子の発生する電力を上記冷却手段に供給して上記発熱部材を冷却させる電源制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記熱電変換素子及び電熱変換素子は、上記発熱部材を覆う装置内筐体の少なくとも上面に形成することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記熱電変換素子は、上記装置内筐体の外面側を放熱面として放熱フィンを形成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記電源制御手段は、装置の電源供給時に上記熱電変換素子の発生する電力を装置電源の電力に加算して上記冷却手段に供給することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記電源制御手段は、装置の電源供給時にも上記熱電変換素子の発生する電力のみを上記冷却手段に供給することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、装置の使用によって発熱する発熱部材と、上記発熱部材を冷却するべく設けられた冷却手段とを備えた電子装置の冷却方法であって、上記発熱部材に近接し、与えられる電気エネルギーにより上記発熱部材側の吸熱面から吸熱し且つ上記発熱部材側とは反対側の発熱面から発熱する電熱変換素子を設け、上記電熱変換素子の上記発熱部材側とは反対側に、上記発熱部材側の受熱面で上記発熱部材または上記電熱変換素子の発熱面からの熱を受け取り且つ上記発熱部材側とは反対側の放熱面から熱を放熱して、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子を上記電熱変換素子と一体的に設け、装置の電源供給時に、上記熱電変換素子により発生する電力を上記冷却手段に供給して上記発熱部材を冷却させ且つ上記電熱変換素子により上記発熱部材を冷却させる一方で、装置の電源非供給時に上記熱電変換素子の発生する電力を上記冷却手段に供給して上記発熱部材を冷却させることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、大容量のコンデンサや二次電池等を用いず、発熱部材近傍に熱電変換素子及び電熱変換素子を一体化した板状の部材を配置することで実現できるので、装置の大型化を招くことなく、電源の供給時／非供給時共に拘わらず発熱部材を確実に冷却することが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、上記請求項１に記載した発明の効果に加えて、発熱部材を覆う装置内筐体の少なくとも上面を熱電変換素子及び電熱変換素子を一体化した板状の部材で形成することにより、装置内の他の部位への熱の影響を抑えながら効率的に発熱部材からの熱を電気に変換して当該発熱部材を冷却できる。

請求項３記載の発明によれば、上記請求項２に記載した発明の効果に加えて、熱電変換素子及び電熱変換素子で形成する上記装置内筐体の外面側の放熱効率を上げ、より多くの電力を発生して発熱部材を確実に冷却することができる。

請求項４記載の発明によれば、上記請求項１に記載した発明の効果に加えて、装置の電源供給時にも熱電変換素子の発生する電力を装置電源の電力に加算して冷却に用いることで、装置の消費電力を低減することができる。

請求項５記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、装置の電源供給時にも熱電変換素子の発生する電力のみで冷却を行なうことで、発熱部材の冷却に関する構成とその制御をきわめて簡略化し、故障等のトラブルが発生する可能性を大幅を低減できる。

請求項６記載の発明によれば、大容量のコンデンサや二次電池等を用いず、発熱部材近傍に熱電変換素子及び電熱変換素子を一体化した板状の部材を配置することで実現できるので、装置の大型化を招くことなく、電源の供給時／非供給時共に拘わらず発熱部材を確実に冷却することが可能となる。

以下本発明をプロジェクタに適用した場合の実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１はこのプロジェクタの使用状態での外観斜視図、図２は上記プロジェクタ装置１の横断平面図、図３は図２のIII−III線に沿った縦断面図である。

このプロジェクタ装置は、平面形状が矩形状をなすプロジェクタケース１内に、光源装置１７と、複数の画素が行方向及び列方向にマトリックス状に配列した表示エリアを有し、上記複数の画素に入射した光の出射を制御して画像を表示する表示素子２８と、上記光源装置１７からの出射光を上記表示素子２８に入射させる光源側光学系２９と、上記表示素子２８からの出射光を図示しないスクリーン等の投影面に投影する投影レンズ４５とを配置したものである。

上記プロジェクタケース１は、その両側面及び後面と底面とを構成するケース本体１ａと、上面パネル１ｂと、前面パネル１ｃとからなっており、その後面に、パソコン用のＵＳＢ端子及びカラー画像信号と音声信号の入力端子と、ビデオ信号入力端子と、電源コネクタ（いずれも図示せず）が設けられ、上面に、電源キー２と、上記光源装置１７の点灯を表示するランプインジケータ３及び上記光源装置１７の過熱を表示する過熱インジケータ４と、自動画質調整キー５及び手動画質調整キー６と、上記電源コネクタを商用電源に接続したスタンバイ状態と上記電源キー２をオンさせたときとで表示色が変化するパワー／スタンバイインジケータ７と、開閉蓋８を開いて操作される各種調整キー（図示せず）と、スピーカ用放音部９が設けられ、前面に、図示しないリモコン器からの赤外線信号を受けるリモコン受信部１０が設けられている。

また、上記プロジェクタケース１の前面の一側部には、開閉可能な投影レンズカバー１２を備えた投影口１１が設けられている。なお、上記投影レンズカバー１２の中央部には開口が形成されており、その開口に例えば赤色の半透明板１３が設けられている。

さらに、上記プロジェクタケース１の底面には、その後側領域の両側部に配置された左右一対の後足部材１４ａと、前側領域の中央部付近にケース前縁部よりもある程度後方にずらして配置された１つの前足部材１４ｂが設けられている。

この後足部材１４ａ及び前足部材１４ｂは、プロジェクタの使用時（投影時）に、上記プロジェクタケース１を、その前側を高くした斜め上向き状態に支持するものであり、一対の後足部材１４ａは、プロジェクタケース１の底部に螺合された図示しないねじ脚の下端に固定されており、前足部材１４ｂは、上記プロジェクタケース１内に設けられた図示しない脚ロック機構に上下方向にスライド可能に保持されたロッド脚１５の下端に固定され、ケース底面からの突出高さを調整可能に設けられている。

なお、上記脚ロック機構は、上記前面パネル１ｃに設けられたロック解除つまみ１６の押し下げにより上記ロッド脚１５のロックを解除し、ロック解除つまみ１６の押し下げが解除されたときにばね力により自動的に上記ロッド脚１５をロックする構成となっており、プロジェクタケース１は、プロジェクタの使用時に、上記ロック解除つまみ１６を押し下げて上記ロッド脚１５を前足部材１４とともに自重により自由に下降できるようにし、その状態でプロジェクタケース１の前側を持ち上げて上記投影レンズ４５による投影方向を投影面に合わせた後に、上記ロック解除つまみ１６の押し下げを解除して上記ロッド脚１５をロックすることにより、上記斜め上向き状態に支持される。

次に、光源装置１７について説明する。この光源装置１７は、図２及び図３に示すように、光源ランプ１８と、光を出射させる開放面を有し、内部に配置された上記光源ランプ１８からの放射光を反射して上記開放面から出射するリフレクタ２１とを備えている。

上記光源ランプ１８は、中間部に球状の膨らみ部を有するガラスバルブ１９内に、モリブデン等からなる一対の棒状電極２０ａ，２０ｂが、それぞれの先端を上記膨らみ部内において近接対向させ、それぞれの後端部を上記ガラスバルブ１９の両端からガラスバルブ１９外に露出させて設けられ、上記ガラスバルブ１９内に上記電極２０ａ，２０ｂの先端間に発生するアークにより発光する物質が封入された高圧水銀ランプ等のショートアークランプである。

また、上記リフレクタ２１は、その軸線上のリフレクタ内の点と上記開放面の前方の点とにそれぞれ焦点を有する楕円面リフレクタであり、中空の楕円球体をその長軸に対して垂直に切断した形状を有する耐熱ガラス製リフレクタ本体の内面全体に紫外線透過性反射膜２１ａを設けた構成となっている。

そして、上記光源ランプ１８は、その一端側を上記リフレクタ２１内に位置させ、他端側を上記リフレクタ２１の内奥面の中心に設けられた開口部からリフレクタ２１の後側に突出させるとともに、上記ガラスバルブ１９の軸線をリフレクタ２１の軸線に一致させ、且つ上記一対の電極２０ａ，２０ｂの先端間の発光点を上記リフレクタ２１のリフレクタ内側の焦点に一致させて設けられている。

さらに、この光源装置１７は、上記リフレクタ２１の開放面の前側に配置された金属筒または耐熱性樹脂筒からなる筒状の防爆カバー２５を備えている。

この防爆カバー２５は、両端が開放し、且つ一端側から他端側に向かって大径となるテーパー付き円筒体の内周面全体に非反射処理を施したものであり、その一端、つまり大径側端の開放縁は防爆カバー２５の軸線に対して垂直に形成され、他端、つまり小径側端の開放縁は上記軸線に垂直な面に対して一方向に所定角度傾いた傾斜面に形成されている。

そして、この防爆カバー２５は、その一端（大径側端）の周縁部を上記リフレクタ２１の開放面の周縁部にビス止め等の手段により接続して設けられており、この防爆カバー２５の他端部（小径側端部）の内周に、防爆ガラス２４が上記リフレクタ２１からの出射光の光軸、つまりリフレクタ２１の軸線に垂直な面に対して一方向に所定角度斜めに傾けて嵌合されている。

また、上記防爆カバー２５には、上記リフレクタ２１への接続端側の周面の一側部と他側部とに、上記リフレクタ２１の内部空間及び光源ランプ１８を空冷するための通風孔２６，２７が設けられている。

一方、上記表示素子２８（図２参照）は、カラーフィルタのような入射光を着色する手段を備えない表示素子であり、この実施の形態では、一般にＤＭＤと略称されるマイクロミラー表示素子（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）（登録商標）を用いている。以下、この表示素子２８をマイクロミラー表示素子と言う。

上記マイクロミラー表示素子２８は、その構成は図示しないが、１つ１つの画素をそれぞれ、ＣＭＯＳをベースとするミラー駆動素子によって一方の傾き方向と他方の傾き方向とに傾動されるアレイ状に配列されたマイクロミラーにより形成したものであり、これらのマイクロミラーは、縦横の各幅が１０［μｍ］〜２０［μｍ］の極薄金属片（例えばアルミニウム片）からなっている。

このマイクロミラー表示素子２８は、その正面方向に対して一方向に傾いた入射方向から所定の角度範囲の入射角で入射した光を、上記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより上記正面方向と斜め方向とに反射して画像を表示するものであり、一方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより正面方向に反射し、他方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより斜め方向に反射し、正面方向への反射による明表示と、斜め方向への反射による暗表示とにより画像を表示する。

なお、上記明表示の明るさは、上記マイクロミラーを上記一方の傾き方向（入射光を正面方向に反射させる傾き方向）に傾けておく時間幅を制御することによって任意に変化させることができ、したがって、上記マイクロミラー表示素子２８に、明るさに階調をもたせた画像を表示させることができる。

上記マイクロミラー表示素子２８は、上記プロジェクタケース１内の後部領域の一側部に、その正面方向を上記プロジェクタケース１の前面の一側部に設けられた投影口１１に対向させて配置されている。

また、上記光源装置１７からの出射光を上記マイクロミラー表示素子２８に入射させる光源側光学系２９は、図２及び図３に示すように上記光源装置１７からの出射光を赤、緑、青の３色に順次着色するためのカラーホイール３０と、上記光源装置１７からの出射光の強度分布を均一にするための導光ロッド３３と、上記カラーホイール３０により着色され、上記導光ロッド３３により強度分布を均一にされた光を上記マイクロミラー表示素子２８の前面に向けて投射する前後２つの光源側レンズ３４，３５及びミラー３７とからなっている。

上記カラーホイール３０は、扇状の赤、緑、青の３色のカラーフィルタ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂが周方向に並べて設けられた回転板からなっており、その中心を上記光源装置１７からの出射光の光路の側方に配置されたカラーホイール回転モータ３２の回転軸に固定され、ホイール周方向の一部を上記光源装置１７からの出射光の光路に介在させて配置されている。

このカラーホイール３０は、上記モータ３２により、上記３色のカラーフィルタ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂが上記光源装置１７からの出射光の光路を順次横切るように高速で回転駆動される。

また、上記導光ロッド３３は、上記マイクロミラー表示素子２８の複数の画素がマトリックス状に配列している表示エリアの外形と相似な断面形状を有し、内周面全体に反射膜（図示せず）が設けられた角筒状体からなっており、その一端に光を入射させる入射面が形成され、他端に上記入射面から入射した光の出射面が形成されている。

この導光ロッド３３は、上記入射面から入射した光をロッド内周面の反射膜により反射しながら導いて上記出射面から均一な強度分布の光を出射するものであり、この導光ロッド３３は、上記カラーホイール３０の出射側に、上記入射面を上記カラーホイール３０を介して上記光源装置１７に対向させるとともに、上記光源装置１７のリフレクタ２１の開放面から出射し、上記リフレクタの前側に斜めに傾けて配置された上記防爆ガラス２４を屈折して透過した光を上記入射面から入射させるために、上記防爆ガラス２４を透過した光の光軸、つまり上記リフレクタ２１の開放面からの出射光の光軸（リフレクタ２１の軸線）に対して一方向（防爆ガラス２４での屈折方向）に平行にシフトした光軸Ｏ2 にロッド中心軸を一致させて配置されている。

また、上記光源側レンズ３４，３５は、上記導光ロッド３３の出射側に配置されたレンズ支持筒３６内に、レンズ中心を上記導光ロッド３３の中心軸の延長線、つまり上記光源装置１７からの出射光（防爆ガラス２４を透過して出射した光）の光軸Ｏ2 に一致させて配置されている。

そして、この実施の形態では、上記レンズ支持筒３６の入射側に、上記カラーホイール回転モータ３２の配置部に対応する側部が切欠された筒状の導光ロッド支持部を形成し、この導光ロッド支持部内に上記導光ロッド３３を嵌装している。

なお、上記導光ロッド３３は、上記マイクロミラー表示素子２８の表示エリアと相似な断面形状を有する透明な角棒状体からなり、一端の入射面から入射した光を、ロッド外周面と外気である空気層との界面で全反射しながら導いて他端の出射面から均一な強度分布の光を出射するものでもよく、その場合は、上記レンズ支持筒３６の導光ロッド支持部の内径を大きくし、上記角棒状体からなる導光ロッドを、上記導光ロッド支持部内に、その内周面との間に空間を介在させて配置すればよい。

上記光源装置１７のリフレクタ２１と、上記光源側光学系２９のカラーホイール回転モータ３２と、上記導光ロッド３３と光源側レンズ３４，３５を支持したレンズ支持筒３６は、両端が開放する光源側ハウジング３８内に所定の位置関係で固定されている。

そして、光源側ハウジング３８は、図２及び図３に示すように、上記プロジェクタケース１内の前後方向における中央部から後側の領域に、上記プロジェクタケース１の両側面のうち、上記マイクロミラー表示素子２８の配置側とは反対側の側面に上記光源装置１７の配置側を向け、上記レンズ支持筒３６の出射端を上記マイクロミラー表示素子２８の正面方向の領域に対向させるとともに、上記光源装置１７からの出射光の光軸Ｏ2 を、上記マイクロミラー表示素子２８の正面方向に対して略直交させて設置されている。

また、上記光源側光学系２９のミラー３７は、平面鏡からなっており、このミラー３７は、一側面と後面及び前面に開口４０，４１，４２を有し、上記一側面の開口４０内に上記レンズ支持筒３６の出射端を挿入するとともに後面の開口４１を上記マイクロミラー表示素子２８に対向させて上記プロジェクタケース１内に設置されたミラーハウジング３９内に、上記マイクロミラー表示素子２８の正面方向領域を挟んで上記レンズ支持筒３６の出射端と対向させるとともに、上記光源装置１７からの出射光の光軸Ｏ2 に対して所定角度斜めに傾けて、上記光源装置１７から出射し、上記カラーホイール３０と導光ロッド３３と光源側レンズ３４，３５とを透過した光を上記マイクロミラー表示素子２８に向けて反射し、その反射光を上記マイクロミラー表示素子２８にその正面方向に対して一方の方向に傾いた方向から投射するように配置されている。

一方、上記マイクロミラー表示素子２８の前面には、このマイクロミラー表示素子２８を保護するカバーガラス４３が配置されており、その前面側に、上記ミラーハウジング３９の後面の開口に設けられ、上記光源装置１７から出射し、上記光源側光学系２９によりマイクロミラー表示素子２８にその正面方向に対して一方の方向に傾いた方向から投射された光を上記マイクロミラー表示素子２８の正面方向に対して所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して上記マイクロミラー表示素子２８に入射させ、上記マイクロミラー表示素子２８から出射した画像光を集光させて投影レンズ４５に入射させる中継レンズ４４が配置されている。

この中継レンズ４４は、上記光源側光学系２９からの投射光のうち、中継レンズ面で表面反射した光を、上記投影レンズ４５による投影方向以外の方向に出射する特性を有している。

上記中継レンズ４４は、一方の面が凸面に形成され、他方の面が凹面に形成されたメニスカスレンズからなっており、その凸面を上記マイクロミラー表示素子２８に対向させ、凹面を上記光源側光学系２９及び投影レンズ４５に対向させるとともに、レンズ中心を、上記マイクロミラー表示素子２８の表示エリアの周縁のうち、上記光源側光学系２９からの投射光が入射する方向とは反対側の縁部の中心付近に対向させて配置されている。

そして、この中継レンズ４４の光源側光学系２９及び投影レンズ４５に対向する凹面は、上記光源側光学系２９からの投射光のうち、上記凹面で表面反射した光を、投影レンズ４５による投影方向以外の方向に出射する曲率をもった面に形成され、マイクロミラー表示素子２８に対向する凸面は、上記凹面の曲率に基いて、上記光源側光学系２９からの投射光を上記凹面と凸面とによりマイクロミラー表示素子２８の正面方向に対して所定角度傾いた方向に屈折させて上記マイクロミラー表示素子２８に入射させ、上記マイクロミラー表示素子２８からその正面方向に出射した光を上記凸面と凹面とにより集光方向に屈折させて上記投影レンズ４５に入射させる曲率をもった面に形成されている。

なお、この中継レンズ４４の有効領域は、円形レンズのうちの上記マイクロミラー表示素子２８の表示エリアに対応する部分であり、他の部分は非有効領域であるため、この実施の形態では、円形レンズから上記非有効領域を切り落とした形状の中継レンズ４４を用いている。

また、上記投影レンズ４５は、入射側固定鏡筒４６と、この固定鏡筒４６に係合され、回転操作により軸方向に進退移動される出射側可動鏡筒４７とを備え、これらの鏡筒４６，４７内にそれぞれ複数枚のレンズ素子を組合わせて構成されたレンズ群４８，４９を設けた可変焦点レンズであり、この投影レンズ４５は、その固定鏡筒４６の基端を上記ミラーハウジング３９の前面の開口４２内に挿入し、この固定鏡筒４６の入射端を上記中継レンズ４４を介して上記マイクロミラー表示素子２８に対向させ、上記可動鏡筒４７の出射端をプロジェクタケース１の前面の一側部に設けられた投影口１１に移動可能に嵌装して上記プロジェクタケース１内に配置されている。

なお、上記プロジェクタケース１の投影レンズ配置側の側面には、上記投影レンズ４５の可動鏡筒４７を手動により回転させて軸方向に移動させ、上記投影レンズ４５の焦点調整を行なうための開口５０が設けられている。

また、上記プロジェクタケース１内には、プロジェクタケース１の後面に設けられた図示しないＵＳＢ端子、カラー画像信号及び音声信号の入力端子、ビデオ信号入力端子に接続された表示／音声系回路基板５１が、プロジェクタケース１の後面部と上記光源側ハウジング３８との間に立設状態で配置されており、この回路基板５１に、上記マイクロミラー表示素子２８と、上記プロジェクタケース１内の上面部にスピーカ用放音部９に対向させて配置されたスピーカ（図示せず）が接続されている。

さらに、上記プロジェクタケース１内の上記光源側ハウジング３８の前側のスペースには、プロジェクタケース１の後面に設けられた図示しない電源コネクタに接続された電源系回路基板５２が水平に配置されており、この回路基板５２に、上記光源装置１７の光源ランプ１８が、その一対の電極２０ａ，２０ｂの露出部にそれぞれ接続されたリード線５３ａ，５３ｂを介して接続されるとともに、上記カラーホイール回転モータ３２が図示しないリード線を介して接続されている。

なお、上記光源ランプ１８の一対の電極２０ａ，２０ｂのうち、リフレクタ２１内側の電極２０ａの露出部に接続されたリード線５３ａは、上記リフレクタ２１に設けられたリード挿通孔を通してリフレクタ２１外に引き出され、さらに光源側ハウジング３８の端部から引き出されて上記電源系回路基板５２に接続されている。

また、上記プロジェクタケース１内には、その上面部と光源側ハウジング３８及びミラーハウジング３９との間に、プロジェクタ制御回路基板５４が水平に配置されており、この制御回路基板５４に、上記表示／音声系回路基板５１及び電源系回路基板５２と、プロジェクタケース１の上面に設けられたランプインジケータ３及び過熱インジケータ４と、自動画質調整キー５及び手動画質調整キー６と、パワー／スタンバイインジケータ７と、開閉蓋８を開いて操作される各種調整キーと、プロジェクタケース１内にその前面のリモコン受信部１０に対向させて設けられた図示しない受信素子と、上記光源側ハウジング３８内にリフレクタ２１の近傍に位置させて配置された図示しない光源温度測定センサが接続されている。

さらに、上記プロジェクタケース１の底面と、上記投影レンズ４５が配置された側の側面と、後面には、それぞれ、プロジェクタケース１内を空冷するための複数の長孔状吸気孔５５，５６，５７が設けられている。

なお、上記光源側ハウジング３８と電源系回路基板５２は、プロジェクタケース１の底面部との間に通風空間を確保して配置されており、ケース底面の複数の吸気孔５５は、上記光源側ハウジング３８及び電源系回路基板５２の下側に設けられている。

また、上記投影レンズ４５は、プロジェクタケース１の側面部との間に通風空間を確保して配置されており、ケース側面の複数の吸気孔５６は、上記ケース側面の投影レンズ焦点調整用開口５０よりも後側の部分の略全域にわたって設けられている。

さらに、上記表示／音声系回路基板５１は、プロジェクタケース１の上面部との間に通風空間を確保して配置されており、ケース後面の複数の吸気孔５７は、上記マイクロミラー表示素子２８の配置部に対応する部分に設けられている。

上記ケース底面の複数の吸気孔５５のうち、上記電源系回路基板５２の下側に設けられた吸気孔（図示せず）と、ケース右側面の吸気孔５６は自然吸気孔、上記ケース底面の光源側ハウジング３８の下側の部分に設けられた吸気孔５５と、ケース後面のマイクロミラー表示素子２８の配置部に対応する部分に設けられた吸気孔５７は強制吸気孔であり、上記プロジェクタケース１内には、上記強制吸気孔５５，５７にそれぞれ対向させて吸気ファン５８，５９が配置されている。

また、上記プロジェクタケース１の光源装置１７が配置された左側の側面には、その略全体にわたって複数の長孔状排気孔６１が設けられている。

なお、上記プロジェクタケース１の光源装置１７が配置された側の側面は、嵌め込みパネル６０により構成されており、この嵌め込みパネル６０の略全域に上記複数の長孔状排気孔６１が設けられている。

これらの排気孔６１はいずれも強制排気孔であり、上記プロジェクタケース１内には、上記排気孔６１の形成領域、つまり上記嵌め込みパネル６０の略全域に対応させて、複数台、例えば３台の大風力排気ファン６２，６３，６４が配置されている。

そして、上記吸気ファン５８，５９及び排気ファン６２，６３，６４は、上記電源系回路基板５２に接続されている。

また、上記複数の排気孔６１の孔縁はそれぞれ、排気効率を向上させるとともに、上記大風力排気ファン６２，６３，６３による強制排気流の風切り音を低減するために、排気流方向に対して垂直またはそれに近い角度の面の無い形状、つまり排気流に渦を生じさせにくい形状に形成されている。

この実施の形態では、隣り合う排気孔間の部分の断面形状を略菱形形状にすることにより、複数の排気孔６１の孔縁をそれぞれ、その縁幅（嵌め込みパネル６０の板厚）の中央部からケース内面及び外面に向かって孔幅が大きくなる方向に傾斜させた形状にしている。

加えて、上記プロジェクタケース１の上面パネル１ｂ下面には、上記プロジェクタ制御回路基板５４と平行にして水平に延在した複数の放熱フィン６６が直接配設される。これら放熱フィン６６は、上記吸気ファン５８，５９及び排気ファン６２，６３，６４の回転駆動に伴う冷却風Ｗの流れに沿って、図３中では左右の方向に延在するように複数が同一間隔で並列配置され、上面パネル１ｂを介して（特にプロジェクタ直上部の）外気とプロジェクタ内を流れる冷却風Ｗとの間での熱交換を促進し、該冷却風Ｗを冷却する。

このプロジェクタは、光源装置１７から光を出射させ、光源側光学系２９のカラーホイール３０を高速で回転駆動させることにより、上記光源装置１７から出射して上記光源側光学系２９に入射した光を、上記カラーホイール３０により赤、緑、青の３色に順次着色し、さらに上記導光ロッド３３により光強度分布を均一にして、上記光源側レンズ３４，３５及びミラー３７によりマイクロミラー表示素子２８に向けて投射するとともに、上記赤、緑、青の光の投射周期に同期させて上記マイクロミラー表示素子２８に赤、緑、青の単色画像データを順次書込むことにより、上記マイクロミラー表示素子２８に赤、緑、青の単色画像を順次表示させ、上記マイクロミラー表示素子２８から順次出射する赤、緑、青の単色画像光を、投影レンズ４５により拡大して投影面に投影するものであり、上記投影面に、赤、緑、青の３色の単色画像が重なって見えるフルカラー画像を表示する。

なお、このプロジェクタは、投影レンズカバー１２を図１のように開いて投影レンズ４５の出射端を露出させ、電源キー２を操作よりオンさせて使用されるものであり、上記電源キー２をオンさせると、上記光源装置１７の光源ランプ１８が点灯し、上記カラーホイール３０が回転駆動されてマイクロミラー表示素子２８に赤、緑、青の光が順次投射され、上記マイクロミラー表示素子２８から順次出射する赤、緑、青の光が投影レンズ４５により投影されるとともに、上記吸気ファン５８，５９及び排気ファン６２，６３，６４が駆動され、プロジェクタケース１内の空冷が開始される。

また、上記投影レンズ４５による投影方向を投影面に合わせるプロジェクタケース１の姿勢調整は、上記赤、緑、青の光を投影レンズ４５により投影させた状態で前足部材１４の突出高さを調整することにより行なわれる。

なお、パソコンからの画像信号またはビデオ信号が入力されないときは、上記マイクロミラー表示素子２８の表示エリア全体からフル階調で赤、緑、青の光が順次出射し、その光が投影レンズ４５により投影される。そのため、このときの投影面の投影領域はその全体にわたって白一色の表示となる。

そして、上記画像信号またはビデオ信号が入力されると、上記マイクロミラー表示素子２８に赤、緑、青の単色画像データが順次書込まれ、上記投影面に赤、緑、青の３色の単色画像が順次投影されてフルカラー画像が表示される。

また、画像投影の終了後は、上記画像信号またはビデオ信号の入力を停止し、電源キー２をオフさせて、上記投影レンズカバー１２を手動で閉じればよく、電源キー２をオフさせると、光源装置１７の光源ランプ１８が消灯し、上記カラーホイール３０の回転駆動が停止されるとともに、それからアフタークーリングが完了する一定時間後、または光源温度が一定温度以下になったときに吸気ファン５８，５９及び排気ファン６２，６３，６４の駆動が停止される。

なお、上記画像信号またはビデオ信号の入力を停止して画像投影を終了すると、投影面の投影領域全体が上述したように白になるため、上記電源キー２をオフさせずに投影レンズカバー１２を閉じてしまうことがあり、その場合は、光源ランプ１８の点灯と、カラーホイール３０と吸気ファン５８，５９及び排気ファン６２，６３，６４の駆動が継続されて無駄に電力を消費してしまう。

しかし、このプロジェクタでは、上記投影レンズカバー１２の中央部に開口を形成し、その開口に半透明板１３を設けているため、電源キー２をオフさせずに投影レンズカバー１２を閉じてしまったときは、上記半透明板１３が投影レンズ４５からの出射光を受けて光って見える。そのため、使用者に電源の切り忘れを気付かせることができる。

図４（Ａ）は、上記光源側ハウジング３８のみを取り出して単体の外観構成を例示するものであり、図中の右手前側の下側がオープンとなった開口に上記光源側光学系２９が配置され、吸気ファン５９，６０によりプロジェクタケース１内に吸気された冷却風は、この光源側光学系２９が位置する図中の右手前側の開口から導入され、図示しない左奥側の開口より導出された後、上記排気ファン６２，６３，６４により嵌め込みパネル６０の複数の排気孔６１を通ってプロジェクタケース１外に排出される。

この光源側ハウジング３８の上記光源装置１７に対応する部分より下流側の上面及び両側面の計３面を、外面側に放熱フィン７１を設けた多数の熱電／電熱モジュール７２を敷設してなる熱電／電熱モジュール部７０として、ボックス状の光源側ハウジング３８を一体に形成するものとする。

この熱電／電熱モジュール部７０を構成する個々の熱電／電熱モジュール７２は、図４（Ｂ）に示す図示する如く放熱フィン７１を設けた側が熱電モジュール７２ａ、放熱フィン７１を設けていない側が電熱モジュール７２ｂとして２枚の平板状のモジュールが例えば図示しないスペーサを介して適宜間隙をあけて一体に構成されるものであり、電熱モジュール７２ｂ側に光源装置１７から矢印ＩＶで示す熱が与えられる。

熱電モジュール７２ａは、放熱フィン７１を設けた面側で放熱フィン７１によって放熱がなされる一方で、電熱モジュール７２ｂを介しての上記光源装置１７からの発熱及び電熱モジュール７２ｂ自体の発熱を受け、その表裏で温度差を生じることにより、内部に封入されている２種類の半導体素子間で熱の移動に伴って起電するもので、現状でも例えば１平方センチメートル当たり１Ｗ程度の起電力を有するものが実用化されている。

また、電熱モジュール７２ｂは、例えばペルチェ素子により構成され、外部から与えられる電力により熱電モジュール７２ａに対向する面側が発熱、光源装置１７に対向している側が吸熱するものであり、この電熱モジュール７２ｂでの吸熱作用により光源装置１７を冷却する。

この光源側ハウジング３８では、放熱フィン７１を設けた熱電モジュール７２ａ側が外面側、光源装置１７に直接対向してその発熱を受ける電熱モジュール７２ｂ側が内面側となるように、多数の熱電／電熱モジュール７２を敷設し、相互に電気的に接続して上面及び両側面の計３面からなる熱電／電熱モジュール部７０を構成するようにしたもので、この熱電／電熱モジュール部７０以外の上記光源側光学系２９を収納する下側がオープンとなったカバー状の部位、及び熱電／電熱モジュール部７０の底面側を例えば耐熱性硬化プラスチックで構成するものとして、熱電／電熱モジュール部７０を含む光源側ハウジング３８全体を一体に構成している。

なお、熱電／電熱モジュール部７０の外面側に設けられた上記放熱フィン７１は、上記図２及び図３で示した吸気孔５５，５６，５７から排気ファン６２，６３，６４に至る破線の矢印Ｗの流れに沿った方向に形成され、熱電／電熱モジュール部７０の外面側での放熱効率を高めるものとしている。

この光源側ハウジング３８の熱電／電熱モジュール部７０の各熱電モジュール７２ａで光源装置１７の発熱により得られる電力はリード線７３ａ，７３ｂを介して接続された電源系回路基板５２に供給され、必要に応じて上記吸気ファン５８，５９、排気ファン６２，６３，６４の駆動に使用される。

一方で、電源系回路基板５２から熱電／電熱モジュール部７０の電熱モジュール７２ｂへはリード線７３ｃ，７３ｄを介して電力が供給され、光源装置１７の冷却駆動が行なわれる。

次いで上記電源系回路基板５２に実装される、熱電モジュール部７０からの電力を上記吸気ファン５８，５９、排気ファン６２，６３，６４（以下「冷却ファン８１」と総称する）に供給する一方で、電熱モジュール７２ｂを冷却駆動する回路の具体的な構成についていくつか説明する。

図５は、第１の回路構成例であり、ここでは熱電／電熱モジュール部７０の熱電モジュール７２ａで発生した電力を電源系回路基板５２上で電圧安定化回路８２に供給する。

この電圧安定化回路８２は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータで構成され、不安定な直流電源として機能する熱電モジュール７２ａからの電力を所定の直流電圧値に変換して電力加算回路８３に送出する。

この電力加算回路８３にはまた、このプロジェクタの電源回路８４から電源オン時にＡＣ電源より生成された所定の電圧値が印加されており、電力加算回路８３はこれらの２入力を加算して冷却ファン８１に供給し、これを回転駆動させる。

一方で、電源回路８４は直接熱電／電熱モジュール部７０の電熱モジュール７２ｂに所定電圧を印加して給電し、光源装置１７に対する吸熱駆動を実行させる。

続く図６は、第２の回路構成例であり、ここでは熱電モジュール部７０の熱電モジュール７２ａで発生した電力を電源系回路基板５２上で電圧安定化回路８２に供給する。

この電圧安定化回路８２は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータで構成され、不安定な直流電源として機能する熱電モジュール７２ａからの電力を所定の直流電圧値に変換して直接冷却ファン８１に供給し、これを回転駆動させる。

一方で、このプロジェクタの電源回路８４は、電源オン時にＡＣ電源より生成した所定の電圧値を熱電／電熱モジュール部７０の電熱モジュール７２ｂに印加して給電し、光源装置１７に対する吸熱駆動を実行させる。

次に上記実施の形態の動作について説明する。

図７は、電源のオン／オフに応じた熱電／電熱モジュール部７０の熱電モジュール７２ａと電熱モジュール７２ｂの動作を示すもので、図７（Ａ）が電源がオンされ、図示しない光源装置１７が発光駆動して発熱している状態、図７（Ｂ）が電源がオフされ、光源装置１７は消灯されているものの、その残熱により熱電／電熱モジュール部７０がなお加熱される状態である。

図７（Ａ）に示す電源オン時には、電熱モジュール７２ｂに対して電源回路８４から図中に矢印βで示す如く給電がなされ、ペルチェ効果により光源装置１７に面した側で吸熱、熱電モジュール７２ａに面した（図中右下がりの密なハッチングで示す）側で発熱する。

この電熱モジュール７２ｂでの吸熱により、上記冷却ファン８１での送風による冷却と併せて、光源装置１７の発熱を効率的に冷却することが可能となる。

このとき併せて、光源装置１７による発熱を受ける熱電モジュール７２ａでは、同時に電熱モジュール７２ｂからの発熱も受けることとなり、一方で上記放熱フィン７１を形成した側では冷却ファン８１からの送風により放熱して効率的に冷却される。

そのため、熱電モジュール７２ａでは、放熱フィン７１を形成した側と、（図中右上がりの粗なハッチングで示す）電熱モジュール７２ｂに対向した面側とで大きな温度差を生じ、図中に矢印αで示す如く効率的に発電して、冷却ファン８１を駆動し、光源装置１７に送風してより一層冷却させる。

一方の図７（Ｂ）に示す電源オフ時、特にまだ光源装置１７での発熱が残っており、さらなる冷却が必要である状態では、電源回路８４からの電力供給がないため、熱電／電熱モジュール７２の電熱モジュール７２ｂはペルチェ効果を奏せず、光源装置１７を冷却することはない。

このとき、電熱モジュール７２ｂを挟んで光源装置１７と反対側に位置する熱電モジュール７２ａでは、光源ランプ１８がまだ冷却を必要とする程度の残熱を有している場合、その残熱を受けることで放熱フィン７１を形成した側との温度差を生じ、図中に矢印αで示す如く発電して冷却ファン８１を駆動し、電源がオフされていても光源装置１７に送風して冷却させる。

その後、光源装置１７がもう必要がない程に充分冷却され、残熱を生じなくなった時点
で、熱電モジュール７２ａも発電しなくなり、冷却ファン８１の駆動も自然に停止される。

このような熱電／電熱モジュール部７０の熱電／電熱モジュール７２を駆動するに当たって、上記図５に示した如く熱電モジュール７２ａでの起電力をＡＣ電源による電力と加算して冷却ファン８１を駆動するような回路構成にあっては、結果的にプロジェクタの消費電力を低減することができる。

また、上記図６に示した如く電源オン／オフに関係なく熱電モジュール７２ａで得た起電力をそのまま安定化した後に冷却ファン８１を駆動し、これとは独立して電源回路８４でＡＣ電源に基づいて電熱モジュール７２ｂにより光源装置１７を冷却するような回路構成にあっては、光源装置１７の冷却に関する制御回路構成をきわめて簡略化し、故障等のトラブルが発生する可能性を大幅を低減できる。

特に電源オン時においては、光源装置１７が確実に高温となるので、これをそのまま電力に変換して冷却を行なわせる熱電モジュール部７０も、安定した電力供給を実現できる。

以上図５及び図６のいずれの回路構成とした場合であっても、大容量のコンデンサや二次電池等を用いず、光源装置１７を覆うようにして熱電／電熱モジュール部７０を設けるものとしたので、装置の大型化を招くことなく、電源のオン時／オフ時共に拘わらず光源装置１７を確実に冷却し、光源ランプ１８の寿命を不用意に縮めてしまうことを確実に回避できる。

なお、上記実施の形態は、本発明をプロジェクタに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、電源の供給を絶った後も冷却が必要であったり、使用後は冷却したほうが好ましい発熱部材を有するような機器、例えば電気アイロンやガステーブルのように使用後に速やかに冷却したほうが安全な機器に適用したり、またはターボチャージャー付きの内燃式エンジンを動力源とする自動車用の制御装置で、電源（イグニッション）スイッチを切った後もターボチャージャーの排気側タービンの焼き付きを防ぐべく、その発熱により発電して電磁オイルポンプを作動させ、該タービンにオイルを潤滑させるなど、適用例は多々考えることができる。

その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。

さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の実施の一形態に係るプロジェクタの外観構成を示す斜視図。 同実施の形態に係るプロジェクタの横断平面図。 同実施の形態に係る図２のIII−III線に沿ったプロジェクタの縦断面図。 同実施の形態に係る光源側ハウジング単体の構成を示す斜視図。 同実施の形態に係る和夜話主に光源側ハウジング上部の他の構造例を示すプロジェクタの縦断面図。 同実施の形態に係る電源系回路基板に実装される第１の回路構成例を示すブロック図。 同実施の形態に係る電源系回路基板に実装される第２の回路構成例を示すブロック図。

符号の説明

１７…光源装置、１８…光源ランプ、１９…ガラスバルブ、２０ａ，２０ｂ…棒状電極、２１…リフレクタ、２４…防爆ガラス、２５…防爆カバー、２８…マイクロミラー表示素子、２９…光源側光学系、３０…カラーホイール、３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ…カラーフィルタ、３３…導光ロッド、３４，３５…光源側レンズ、３７…ミラー、３８…光源側ハウジング、４３…カバーガラス、４４…中継レンズ、４５…投影レンズ、７０…熱電／電熱モジュール部、７１…放熱フィン、７２…熱電／電熱モジュール、７２ａ…熱電モジュール、７２ｂ…電熱モジュール、８１…冷却ファン、８２…電圧安定化回路、８３…電力加算回路、８４…電源回路。

Claims (6)

1. 装置の使用によって発熱する発熱部材と、
   上記発熱部材を冷却するべく設けられた冷却手段と、
   上記発熱部材に近接して設けられ、与えられる電気エネルギーにより、上記発熱部材側の吸熱面から吸熱し且つ上記発熱部材側とは反対側の発熱面から発熱する電熱変換素子と、
   上記電熱変換素子の発熱部材側とは反対側に当該電熱変換素子と一体として設けられ、上記発熱部材側の受熱面で上記発熱部材または上記電熱変換素子の発熱面からの熱を受け取り且つ上記発熱部材側とは反対側の放熱面から熱を放熱し、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子と、
   装置の電源供給時に、上記熱電変換素子により発生する電力を上記冷却手段に供給して上記発熱部材を冷却させ、且つ上記電熱変換素子により上記発熱部材を冷却させる一方で、装置の電源非供給時に上記熱電変換素子の発生する電力を上記冷却手段に供給して上記発熱部材を冷却させる電源制御手段と
   を具備したことを特徴とする電子装置。
2. 上記熱電変換素子及び電熱変換素子は、上記発熱部材を覆う装置内筐体の少なくとも上面に形成することを特徴とする上記請求項１記載の電子装置。
3. 上記熱電変換素子は、上記装置内筐体の外面側を放熱面として放熱フィンを形成したことを特徴とする請求項２記載の電子装置。
4. 上記電源制御手段は、装置の電源供給時に上記熱電変換素子の発生する電力を装置電源の電力に加算して上記冷却手段に供給することを特徴とする請求項１記載の電子装置。
5. 上記電源制御手段は、装置の電源供給時にも上記熱電変換素子の発生する電力のみを上記冷却手段に供給することを特徴とする請求項１記載の電子装置。
6. 装置の使用によって発熱する発熱部材と、上記発熱部材を冷却するべく設けられた冷却手段とを備えた電子装置の冷却方法であって、
   上記発熱部材に近接し、与えられる電気エネルギーにより上記発熱部材側の吸熱面から吸熱し且つ上記発熱部材側とは反対側の発熱面から発熱する電熱変換素子を設け、
   上記電熱変換素子の上記発熱部材側とは反対側に、上記発熱部材側の受熱面で上記発熱部材または上記電熱変換素子の発熱面からの熱を受け取り且つ上記発熱部材側とは反対側の放熱面から熱を放熱して、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子を上記電熱変換素子と一体的に設け、
   装置の電源供給時に、上記熱電変換素子により発生する電力を上記冷却手段に供給して上記発熱部材を冷却させ且つ上記電熱変換素子により上記発熱部材を冷却させる一方で、装置の電源非供給時に上記熱電変換素子の発生する電力を上記冷却手段に供給して上記発熱部材を冷却させる
   ことを特徴とする電子装置の冷却方法。

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