JP6218387B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、発熱部を冷却する放熱器を備えた投写型表示装置に関する。

従来から、ファンから送られてきた風をダクトを通じて導くことにより、光源などの光学素子を冷却する投写型表示装置が知られている。温度を下げるには、ファンの出力を大きくし、また、ファンの個数を増やすことが考えられる。しかし、投写型表示装置が大型化し、また、騒音や消費電力が増大してしまう。一方、送風冷却に代えて、液体冷却を用いる方法も考えられる。しかし、液体冷却では投写型表示装置が大型化し、価格が高く、また、液漏れの可能性も生じる。ここで、光学素子の近傍で乱流を発生させて光学素子を冷却する方法がある。

特許文献１には、乱流発生手段を光学素子より上流側に設置し、光学素子の近傍を流れる空気全体の流れを乱流とすることより光学素子を冷却する構成が開示されている。

特開２００１−１２５０５７号公報

特許文献１の構成によれば、空気の流れを主に乱流とすることにより、平面状の光学素子を冷却することができる。しかしながら、空気の流れに沿って凹凸部を有する放熱器に対して空気を送る構造を有する場合、放熱器の凹部は狭くて通風抵抗が大きいため、乱流状態の空気は通過しにくい。このため、放熱器より上流側に乱流発生手段を設けて空気の流れを乱流化させても、放熱器の凸部は冷却されるが、放熱器の凹部の空気の流れが悪くなって冷却効率は低下する。また、放熱器の凹部の間隔を広くすると、放熱器の表面積が小さくなり、冷却効率は低下する。

そこで本発明は、放熱器を効率的に冷却可能な投写型表示装置を提供する。

本発明の一側面としての投写型表示装置は、発熱部と、前記発熱部の搭載面と反対側の面に凹凸部を備えた放熱手段と、前記放熱手段に空気を送る送風手段と、前記送風手段から送られた前記空気を前記放熱手段に導く導風手段と、前記導風手段の内部において前記放熱手段と対向する位置に設けられた乱流発生手段とを有し、前記放熱手段の前記凹凸部は、前記空気の導風方向に沿って形成された凹部と、前記導風方向に沿って形成された凸部とを有し、前記乱流発生手段は、前記凹部と前記凸部が並んでいる方向に延びるように配置されている。
本発明の他の側面としての投写型表示装置は、発熱部と、前記発熱部の搭載面と反対側の面に凹凸部を備えた放熱手段と、前記放熱手段に空気を送る送風手段と、前記送風手段から送られた前記空気を前記放熱手段に導く導風手段と、前記導風手段の内部において前記放熱手段と対向する位置に設けられた乱流発生部材とを有し、前記放熱手段の前記凹凸部は、前記空気の導風方向に沿って形成された凹部と、前記導風方向に沿って形成された凸部とを有し、前記乱流発生部材の前記凹部と前記凸部が並んでいる方向の長さは、前記乱流発生部材の前記導風方向の長さよりも長い。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、放熱器を効率的に冷却可能な投写型表示装置を提供することができる。

実施例１における投写型表示装置の光学構成図である。 実施例１における投写型表示装置の要部斜視図である。 実施例１における投写型表示装置の要部斜視図である。 実施例１における投写型表示装置の要部断面斜視図である。 実施例１における乱流発生手段による乱流の発生メカニズムの説明図である。 実施例１における投写型表示装置の要部断面図（ＹＺ面）である。 実施例１における投写型表示装置の要部断面図（ＸＺ面）である。 実施例１における乱流発生手段の位置と放熱器の低下温度との関係図である。 実施例２における投写型表示装置の要部断面図（ＹＺ面）である。 実施例３における投写型表示装置の要部断面図（ＹＺ面）である。 実施例４における投写型表示装置の要部断面図（ＸＺ面）である。 実施例５における投写型表示装置の要部断面図（ＸＺ面）である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本発明の実施例１における投写型表示装置の光学系について説明する。図１は、本実施例における投写型表示装置１００の光学構成図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。投写型表示装置１００は、反射型液晶表示素子を搭載した投写型表示装置であり、ランプ１、照明光学系α、色分解合成光学系β、および、投写レンズ５を備えて構成される。

図１において、４１は連続スペクトルで白色光を発光する発光管である。４２は発光管４１からの光を所定の方向に集光するリフレクタであり、発光管４１とリフレクタ４２によりランプ１が構成される。３は防爆ガラス（防爆凸レンズ）である。４３ａは、水平方向（ランプ１からの光の進行方向における水平方向（紙面垂直方向））において屈折力を有するレンズアレイで構成された第１のシリンダアレイである。４３ｂは、第１のシリンダアレイ４３ａの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第２のシリンダアレイである。４４は、紫外線吸収フィルタである。４５は、無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子である。

４６は、垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたフロントコンプレッサである。４７は、光軸を８８度変換する全反射ミラーである。４３ｃは、垂直方向（ランプ１からの光の進行方向における垂直方向（紙面垂直方向））において屈折力を有するレンズアレイで構成された第３のシリンダアレイである。４３ｄは、第３のシリンダアレイ４３ｃの個々のレンズに対応したレンズアレイを有する第４のシリンダアレイである。５０は、色座標をある値に調整するために特定波長域の色をランプ１に戻すカラーフィルタである。４８はコンデンサーレンズ、４９は垂直方向において屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されたリアコンプレッサである。以上により、照明光学系αが構成される。

５８は、青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を反射し、緑（Ｇ）の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーである。５９は、透明基板に偏光素子を貼着したＧ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光光のみを透過する。６０は、Ｐ偏光光を透過してＳ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッタであり、偏光分離面を有する。

６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂはそれぞれ、入射光を反射するとともに画像変調する赤用、緑用、青用の反射型液晶表示素子である。６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂはそれぞれ、赤用、緑用、青用の１／４波長板である。６４ａはＲの色純度を高めるためにオレンジ光をランプ１に戻すトリミングフィルタ、６４ｂは透明基板に偏光素子を貼着したＲＢ用の入射側偏光板であり、Ｐ偏光のみを透過する。６５は、Ｒの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板である。６６は、Ｐ偏光を透過してＳ偏光を反射する第２の偏光ビームスプリッタであり、偏光分離面を有する。６８ＢはＢ用出射側偏光板（偏光素子）であり、ＢのＳ偏光のみを整流し、６８ＧはＳ偏光のみを透過させるＧ用出側偏光板（偏光素子）である。６９は、ＲＢ光を透過してＧ光を反射するダイクロイックプリズムである。以上のダイクロイックミラー５８からダイクロイックプリズム６９までの各要素により、色分解合成光学系β（図１（ｂ）中において破線で囲われた部分）が構成される。

図１（ａ）において、１０１は反射型液晶表示素子（光学素子）である。反射型液晶表示素子１０１は、本実施例における発熱部である。１０２は、反射型液晶表示素子１０１に接続されたフレキシブルケーブルである。１０３は、反射型液晶表示素子１０１を搭載した熱交換手段としての放熱器（放熱手段、ヒートシンク）である。放熱器１０３は、後述のように、反射型液晶表示素子１０１の搭載面と反対側の面に凹凸部１０３ｃを備えている。７０は、集積回路が形成されたＲＧＢ基板（基板）である。

続いて、図２および図３を参照して、本実施例における投写型表示装置１００の要部について説明する。図２および図３は、投写型表示装置１００の要部斜視図であり、反射型液晶表示素子１０１の周辺構造を示している。図２に示されるように、放熱器１０３は、反射型液晶表示素子１０１の上に搭載されている。また、反射型液晶表示素子１０１にはフレキシブルケーブル１０２が接続されている。

また、図３に示されるように、反射型液晶表示素子１０１および放熱器１０３は、冷却ダクト１０４（導風手段）の上部（上面）に固定されている。また、冷却ダクト１０４には、冷却ファン１０５（送風手段）が接続されている。冷却ファン１０５は、放熱器１０３に空気を送る。冷却ダクト１０４は、冷却ファン１０５から送られた空気を放熱器１０３に導く。なお、図３には示されていないが、冷却ダクト１０４の内部には、乱流発生手段１０６（乱流発生源）が設けられている。乱流発生手段１０６の詳細については後述する。

反射型液晶表示素子１０１は、フレキシブルケーブル１０２を通じて送られてきた映像信号に基づいて、図１に示されるＲＧＢ基板７０により所定の処理が行われることにより、入射した光を反射するとともに画像変調を行う。反射型液晶表示素子１０１に入射した光のうち数パーセントの光は、反射型液晶表示素子１０１で反射されずに熱エネルギーに変換される。このため、反射型液晶表示素子１０１には熱が発生する。反射型液晶表示素子１０１で発生した熱は、放熱器１０３を通じて冷却ダクト１０４の内部の空気に放出される。冷却ダクト１０４の内部の空気は、冷却ファン１０５からの送風により、図３中の矢印で示されるように冷却ダクト１０４の外部へ放出される。

続いて、図４を参照して、本実施例における乱流発生手段について説明する。まず、乱流による冷却の原理について説明する。壁面に対して一様に風が流れている場合、壁面から十分離れた領域における流速は主流と一致する。一方、粘性の影響がある壁面の近傍では、壁面上で流速がゼロとなり、壁面と主流との間に速度勾配が発生する領域（境界層）が形成される。境界層において、流体粒子は壁面に沿って層状をなして流れるため、主流と境界層との間での熱交換はほとんどない。このため、境界層を薄膜化することにより、壁面（固体壁）と流体（空気）の熱交換を促進することができる。そこで乱流を発生させると、以下の３つの理由により、冷却効率を向上させることが可能である。すなわち、第一に、境界層にランダムに風が当たることにより壁面近傍の境界層を破壊する。第二に、旋回渦の発生により周囲流体との温度交換を促進する。第三に、旋回渦が壁面に付着して流れる（コアンダ効果）ことにより、有効冷却面積が増加する。

図４は、投写型表示装置１００の要部断面斜視図であり、反射型液晶表示素子１０１の周辺構造を示している。図４に示されるように、乱流発生手段１０６は、冷却ダクト１０４の内部下側（内部下面）において、放熱器１０３と対向する位置に設けられている。このような構成により、乱流発生手段１０６が乱流を発生させることで、放熱器１０３（の凸部）を効率的に冷却することができる。なお、投写型表示装置には、上面と下面とを反転して用いることができるものがある。本実施例における投写型表示装置の上面と下面を反転して用いる場合、図４に示される冷却ダクト１０４の上下も反転する。このため、乱流発生手段１０６は、冷却ダクト１０４の内部上面において、放熱器１０３と対向する位置に設けられていることになる。つまり、乱流発生手段１０６は、冷却ダクト１０４の内部において、放熱器１０３と対向する位置に設けられている。

続いて、図５を参照して、乱流発生手段１０６により乱流が発生するメカニズムについて説明する。図５は、乱流発生手段１０６による乱流の発生メカニズムの説明図であり、乱流発生手段１０６を冷却ダクト１０４の内部であって放熱器１０３と対向する位置に設置した場合に放熱器１０３の近傍で発生する空気の流れを示している。

図５において、空気Ａは、放熱器１０３の近傍（放熱器１０３の凹部）を流れる空気である。空気Ｂは、冷却ダクト１０４の入口付近（放熱器１０３の手前側）を流れる空気である。空気Ｃは、放熱器１０３と対向する領域であって、放熱器１０３および乱流発生手段１０６のいずれからも離れた領域（乱流発生手段１０６により冷却ダクト１０４の風路が狭められた領域）を流れる空気である。空気Ｄは、乱流発生手段１０６の後側を流れる空気である。空気Ｅは、空気Ａと空気Ｃとの速度差により発生した空気（渦）である。空気Ｆは、乱流発生手段１０６により乱された空気である。

空気Ａの速度は、空気の粘性により、空気Ｂの速度に対し著しく遅い。空気Ｂは、乱流発生手段１０６を設けることにより冷却ダクト１０４の風路が狭められた領域を流れるため、更に流速が速い空気Ｃとなる。ここで、空気は粘性を有するため、速度差を有する空気が隣り合って流れると、速度の速い空気が速度の遅い空気を巻き込むように渦が発生する。前述のように、放熱器１０３の凹部を流れる空気Ａと放熱器１０３から離れた領域を流れる空気Ｃとの速度差は大きい。このため、図５に示されるように、高速の空気Ｃが低速の空気Ａを巻き込むように反時計回りの渦（空気Ｅ）が発生する。一方、空気Ｄの流れは、乱流発生手段１０６により妨げられるため、空気Ｄの速度は遅くなり、渦は発生しにくい。また、図５に示されるように、乱流発生手段１０６により乱された空気Ｆが下側から上側に流入することにより、反時計回りの渦（空気Ｅ）が促進される。

乱流発生手段１０６を設けることにより、放熱器１０３の近傍において、乱流の一種である渦（空気Ｅ）の発生量が増加し、放熱器１０３の温度を効率的に低下させることができる。なお、風速を大きくするための別構造として、冷却ダクト１０４に勾配を付与することや、冷却ダクト１０４の径を小さくすることが考えられる。しかし、いずれの場合においても、発生する空気の流れは層流であるため、乱流を発生させることが可能な乱流発生手段１０６を設けることと比較すると、冷却効果は小さい。

図６（ａ）は、投写型表示装置１００の要部断面図であり、反射型液晶表示素子１０１の周辺を空気の入口側（冷却ファン１０５側）から見た図である。本実施例の放熱器１０３は、冷却ダクト１０４の内部の反射型液晶表示素子１０１側に設けられている。そして放熱器１０３は、凸部１０３ａ（突起部）と凹部１０３ｂが交互に形成された凹凸部１０３ｃを有する。凹凸部１０３ａは、放熱器１０３の表面積を大きくして熱伝達率を大きくするため、空気が流れる方向（Ｘ方向）に沿って延びるように設けられている。

このように本実施例において、放熱器１０３の凹凸部１０３ｃは、空気の導風方向（Ｘ方向）に延びるように配列された凹部１０３ｂおよび凸部１０３ａを有する。そして乱流発生手段１０６は、導風方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に延びるように配置されている。このため、乱流発生手段１０６は、空気が放熱器１０３の凹部１０３ｂにおいて層流状態となり、空気が放熱器１０３の凸部１０３ａにおいて乱流状態となるように構成されることになる。

図６（ａ）に示されるように、放熱器１０３の凹部１０３ｂの幅Ｗ（隣り合う凸部１０３ａの間隔）は狭い。このため、凹部１０３ｂに乱流を流そうとすると、通風抵抗が大きく、凹部１０３ｂに空気が入りにくい。ここで、放熱器１０３よりも上流側（冷却ダクト１０４の入口付近）に乱流発生手段１０６を設けて空気の流れを乱流化させることを考える。この場合、放熱器１０３の凸部１０３ａは乱流により効率的に冷却される。しかし、放熱器１０３の凹部１０３ｂにおける空気の流れが悪くなり、冷却効率は低下する。一方、放熱器１０３の凹部１０３ｂの間隔（幅Ｗ）を広くした場合でも、放熱器１０３の表面積が小さくなり、冷却効率は低下する。このため、放熱器１０３の凸部１０３ａ（図６（ａ）中の凸部１０３ａの下面）を流れる空気は乱流状態であり、かつ、放熱器１０３の凹部１０３ｂを流れる空気は層流状態であることが好ましい。

乱流が発生すると、通風抵抗により図６（ａ）中の下側の放熱器１０３の凸部１０３ａから凹部１０３ｂの方向に空気が入りづらい。そこで、放熱器１０３の凹部１０３ｂに層流状態の空気を流すには、乱流発生手段１０６で乱流化される前の空気を、放熱器１０３の上流側（放熱器１０３の手前側）から流す必要がある。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示される冷却ダクト１０４内を通る空気の流れを模式的に示した図である。図７は、投写型表示装置１００の要部断面図（ＸＺ面）であり、図７（ａ）は空気の流れ、図７（ｂ）は各要素の寸法をそれぞれ示している。以下、図６（ａ）、（ｂ）と図７（ａ）を参照して、乱流発生手段１０６による作用について説明する。図７（ａ）に示されるように、乱流発生手段１０６を放熱器１０３の上流側（上流側端部）より内側に設置する、すなわち乱流発生手段１０６を放熱器１０３と対向する位置に設ける。このような配置により、放熱器１０３に進入する時点の空気（空気Ａ）は層流状態である。このため、放熱器１０３の凹部１０３ｂには、放熱器１０３の上流側から層流状態の空気（空気Ａ）が流れる。一方、放熱器１０３の凸部１０３ａ（図６（ｂ））には、空気Ｂが乱流発生手段１０６により乱流となった空気（空気Ｅ）が流れる。

このような構成により、放熱器１０３の凹部１０３ｂにおいて空気の流れを滞らせることなく、放熱器１０３の凸部１０３ａにおいて乱流により境界層を破壊して冷却効率を向上させる。このように、本実施例では、層流状態と乱流状態の空気を放熱器１０３の凹部１０３ｂと凸部１０３ａとで使い分けることにより、放熱器１０３の全体を層流または乱流状態の空気で一律に冷却する場合に比べて、冷却効率を向上させることができる。

本実施例において、図７（ｂ）に示されるように、放熱器１０３の全長（Ｘ方向の長さ）をＬとする。また、図７（ｂ）の左側を上流側として、放熱器１０３の上流側端部を基準位置とした場合における乱流発生手段１０６の位置（中央位置）をｘとする。冷却ダクト１０４の放熱器１０３と対向する面を基準面として、基準面から放熱器１０３の凸部１０３ａ（の下面）までの高さ（Ｚ方向の長さ）をＨとする。基準面から乱流発生手段１０６の上面までの高さ（Ｚ方向の長さ）をｙとする。また、乱流発生手段１０６の空気流れ方向の長さ（Ｘ方向の長さ）をｚとする。

図８（ａ）は、乱流発生手段１０６の位置ｘと放熱器１０３の低下温度Ｔとの関係図である。本実施例において、放熱器１０３の全長Ｌは５１ｍｍ（Ｌ＝５１ｍｍ）である。図８（ａ）において、例えば、放熱器１０３の温度が−１度よりも大きく低下する場合、すなわち低下温度Ｔ≦−１の場合に、乱流発生手段１０６による冷却効果が得られたものと判断される。図８（ａ）に示されるように、Ｔ＝−１が成立する場合、乱流発生手段１０６の位置ｘ（中央位置）は、Ｌ／２０または７Ｌ／１０である。このため、本実施例において放熱器１０３を効率的に冷却するには、Ｌ／２０≦ｘ≦７Ｌ／１０の範囲内で乱流発生手段１０６を設置することが好ましい。また、Ｔ＝−１．５が成立する場合、乱流発生手段１０６の位置ｘは、Ｌ／１０またはＬ／２である。このため、本実施例において放熱器１０３を効率的に冷却するには、Ｌ／１０≦ｘ≦Ｌ／２の範囲内で乱流発生手段１０６を設置することがより好ましい。また、ｘ＝Ｌ／５の場合に、放熱器１０３の冷却効率は最大となるため、ｘ＝Ｌ／５の付近に乱流発生手段１０６を設置することがより好ましい。

また、放熱器１０３の凸部１０３ａを乱流により冷却する際に、基準面から乱流発生手段１０６の凸部までの長さが短すぎると発生した乱流が十分に放熱器１０３の凸部１０３ａに接触しない。一方、この長さが長すぎると、風路が塞がれてしまい風量が小さくなる。そこで本実施例では、高さＨ、ｙの関係を適切に設定することが好ましい。

図８（ｂ）は、乱流発生手段１０６の高さｙと放熱器１０３の低下温度Ｔとの関係図である。本実施例において、Ｈ＝４ｍｍである。図８（ｂ）に示されるように、Ｔ＝−１が成立する場合、乱流発生手段１０６の高さｙ（平均高さ）は、３Ｈ／１０である。一方、高さｙが高さＨに近づき過ぎると、風が流れにくくなるため、ｙ≦７Ｈ／８であることが好ましい。このため、本実施例において放熱器１０３を効率的に冷却するには、３Ｈ／１０≦ｙ≦７Ｈ／８の範囲内で乱流発生手段１０６を設定することが好ましい。また、Ｔ＝−１．５が成立する場合、乱流発生手段１０６の高さｙは、２Ｈ／５または４Ｈ／５である。このため、本実施例において放熱器１０３を効率的に冷却するには、２Ｈ／５≦ｙ≦４Ｈ／５の範囲内で乱流発生手段１０６を設定することがより好ましい。また、ｙ＝３Ｈ／５の場合に、放熱器１０３の冷却効率は最大となるため、乱流発生手段１０６の高さｙをｙ＝３Ｈ／５の近傍に設定することがより好ましい。

また、乱流発生手段１０６の空気流れ方向（Ｘ方向）の長さが長すぎると、乱流発生手段１０６の設置範囲における冷却ダクト１０４の開口面積が小さくなる。このため、通風抵抗が大きくなり風量が小さくなることにより、冷却効率は低下する。そこで本実施例において、乱流発生手段１０６の空気流れ方向の長さｚ（平均長さ）がＬ／５以下（０＜ｚ≦Ｌ／５）に設定することが好ましい。これにより、乱流を発生させつつ、通風抵抗を十分小さくすることができる。

本実施例の乱流発生手段１０６は、大きさおよび設置位置が所定の範囲内にあれば、その形状や材質に限定されるものではない。また、乱流発生手段１０６の一部が分割または切断されている構造、または、切り込みや突起などが設けられた構造を有していてもよい。また乱流発生手段１０６は、冷却ダクト１０４と一体成型された突起部、リブなどの部品を取り付けた突起部、または、板金などの別部品の一部を加工した突起部のいずれであってもよい。

なお本実施例において、放熱器１０３に搭載した発熱部（光学素子）として反射型液晶表示素子を用いているが、これに限定されるものではない。本実施例は、発熱部としての他の光学素子にも適用可能である。また、発熱部として光学素子以外の構造体（素子や回路）に適用してもよい。

次に、図９を参照して、本発明の実施例２における投写型表示装置について説明する。図９は、本実施例における投写型表示装置１００ａの要部断面図（ＹＺ面）である。本実施例の投写型表示装置１００ａは、放熱器１０３１が互いに高さ（Ｚ方向の長さ）が異なる凸部１０３１ａ、１０３１ｂを有する点で、放熱器１０３の凸部１０３ａが一様な高さを有する実施例１の投写型表示装置１００とは異なる。それ以外の構成は実施例１と同様であるため、それらの説明は省略する。

本実施例において、放熱器１０３１は空気の流れ方向（Ｘ方向）に沿って形成された凹部１０３１ｃおよび凸部１０３１ａ、１０３１ｂ（凹凸部１０３１ｄ）を有する。ただし乱流発生手段１０６は、実施例１と同様に、放熱器１０３１の上流側端部よりも内側、すなわち放熱器１０３１と対向する位置に設けられている。このため、放熱器１０３１に進入する時点の空気は層流状態であり、放熱器１０３１の凹部１０３１ｃには、放熱器１０３１の上流側端部から層流状態の空気が流れる。

一方、放熱器１０３１の凸部１０３１ａ、１０３１ｂ（の下面側）には、乱流発生手段１０６で乱流（乱流状態）となった空気が流れる。これにより、放熱器１０３１の凹部１０３１ｃにおいて空気の流れを滞らせることなく、放熱器１０３１の凸部１０３１ａ、１０３１ｂにおいて乱流により境界層を破壊して冷却効率を向上させることができる。このように本実施例では、層流と乱流の空気を放熱器１０３１の凹部１０３１ｃと凸部１０３１ａ、１０３１ｂで使い分けることで、放熱器１０３１の全体に層流または乱流状態の空気で一律に冷却する場合に比べて、冷却効率を向上させることが可能となる。このとき、放熱器１０３１の高さＨ（冷却ダクト１０４の下側内面を基準とした場合におけるＺ方向の長さ）は、放熱器１０３１の凸部１０３１ａ、１０３１ｂの高さを積分した値を放熱器１０３１の空気の流れに直交する方向（Ｙ方向）の長さｍで除した値とする。また、高さＨは、複数の凸部の高さの平均値を用いてもよい。

なお本実施例において、互いに異なる高さを有する２つの凸部１０３１ａ、１０３１ｂを交互に配置しているが、これに限定されるものではない。３つ以上の互いに異なる凸部を配置してもよく、また、その配列順序にも限定されるものではない。

次に、図１０を参照して、本発明の実施例３における投写型表示装置について説明する。図１０は、本実施例における投写型表示装置１００ｂの要部断面図（ＹＺ面）である。本実施例の投写型表示装置１００ｂは、乱流発生手段１０６１の高さ（Ｚ方向の長さ）が乱流発生手段１０６の軸方向（Ｙ方向）にて異なる領域１０６１ａ、１０６１ｂを有する点で、乱流発生手段１０６の高さが一様である実施例１の投写型表示装置とは異なる。それ以外の構成は実施例１と同様であるため、それらの説明は省略する。

空気は粘性を有して流れるため、粘性の影響がある壁面の近傍では、壁面上で流速がゼロとなり、壁面と主流との間に速度勾配が生じる。そして、この速度差を解消するため、空気は剥離され乱流化する。実施例１の乱流発生手段１０６は、図６（ａ）に示されるように、一様な高さ（Ｚ方向の長さ）を有する。一方、本実施例の乱流発生手段１０６１は、図１０に示されるように、互いに異なる高さの領域１０６１ａ、１０６１ｂを有する（高さは一様でない）。

しかし、乱流発生手段１０６１の高さに関わらず、空気の流れを妨げるように、冷却ダクト１０４の内部に乱流発生手段１０６１を設置することで、壁面と主流との間に速度勾配が生じる。そして、この速度差を解消するため、空気が剥離されて乱流が発生する。乱流発生手段１０６１を放熱器１０３の上流側端部より内側、すなわち乱流発生手段１０６１を放熱器１０３と対向する位置に設置する。このため、放熱器１０３に進入する時点の空気は層流状態であり、放熱器１０３の凹部１０３ｂには、放熱器１０３の上流側端部から層流状態の空気が流れる。

一方、放熱器１０３の凸部１０３ａ（の下面側）には、乱流発生手段１０６１で乱流（乱流状態）となった空気が流れる。これにより、放熱器１０３の凹部１０３ｂにおいて空気の流れを滞らせることなく、放熱器１０３の凸部１０３ａにおいて乱流により境界層を破壊して冷却効率を向上させることができる。

このように本実施例では、層流と乱流の空気を放熱器１０３の凹部１０３ｂと凸部１０３ａで使い分けることで、放熱器１０３の全体に層流または乱流状態の空気で一律に冷却する場合に比べて、冷却効率を向上させることが可能となる。このとき、乱流発生手段１０６１の高さｙは、乱流発生手段１０６１の領域１０６１ａ、１０６１ｂの高さを積分した値を乱流発生手段１０６１の空気の流れに直交する方向（Ｙ方向）の長さｎで除した値とする。また、高さＨは、複数の凸部の高さの平均値を用いてもよい。なお、高さｙは、冷却ダクト１０４の下側内面を基準とした場合における乱流発生手段１０６１のＺ方向の長さ（平均高さ）である。

次に、図１１を参照して、本発明の実施例４における投写型表示装置について説明する。図１１は、本実施例における投写型表示装置１００ｃの要部断面図（ＸＺ面）である。本実施例の投写型表示装置１００ｃは、乱流発生手段１０６２が角柱である（ＸＺ面での断面が四角形である）点で、乱流発生手段１０６が円柱（丸棒）である（ＸＺ面での断面が円形である）実施例１の投写型表示装置１００とは異なる。それ以外の構成は実施例１と同様であるため、それらの説明は省略する。

空気は粘性を有して流れるため、粘性の影響がある壁面の近傍では、壁面上で流速がゼロとなり、壁面と主流との間に速度勾配が生じる。そして、この速度差を解消するため、空気は剥離され乱流化する。円柱の場合と比べて角柱の角部では、特に速度勾配が大きい。このため、円柱の場合に比べて、角柱の場合の方がより乱流が発生しやすく、境界層破壊による冷却効果が大きい。

次に、図１２を参照して、本発明の実施例５における投写型表示装置について説明する。図１２は、本実施例における投写型表示装置１００ｄの要部断面図（ＸＺ面）である。本実施例において、ＲＧＢ基板７０上の集積回路１０７に取り付けられた放熱器１０３２を冷却する。

実施例１乃至４では冷却対象として反射型液晶表示素子（光学素子）を用いているが、表面に空気の流れに沿うような凹凸部（突起部）を有する放熱器（熱交換手段）を取り付けることが可能であれば、基板上の集積回路に対しても冷却が可能である。図１２に示されるように、本実施例では、乱流発生手段１０６が整流板１０８上に設置され、放熱器１０３２の上流側端部より内側すなわち放熱器１０３２と対向する位置に設けられている。放熱器１０３２の凹部には放熱器１０３２の上流側端部から層流状態の空気が流れ、放熱器１０３２の凸部には乱流発生手段１０６で乱流となった空気が流れる。これにより、放熱器１０３２の凹部で空気の流れを滞らせることなく、放熱器１０３２の凸部で乱流を発生させることができ、全体に層流もしくは乱流状態の空気で一律に送風する場合に比べて、冷却効率を向上させることが可能となる。なお、整流板１０８は導風可能な構造であれば、近接部材の一部であってもよい。

上記各実施例の投写型表示装置によれば、放熱器と対向する位置に乱流発生手段を設置することにより、放熱器の凹部に層流状態の空気が流れ、放熱器の凸部に乱流状態の空気が流れる。このため各実施例によれば、放熱器を効率的に冷却可能な投写型表示装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０１ 反射型液晶表示素子
１０３ 放熱器
１０４ 冷却ダクト
１０５ 冷却ファン
１０６ 乱流発生手段

Claims (12)

1. 発熱部と、
   前記発熱部の搭載面と反対側の面に凹凸部を備えた放熱手段と、
   前記放熱手段に空気を送る送風手段と、
   前記送風手段から送られた前記空気を前記放熱手段に導く導風手段と、
   前記導風手段の内部において前記放熱手段と対向する位置に設けられた乱流発生手段と、を有し、
   前記放熱手段の前記凹凸部は、前記空気の導風方向に沿って形成された凹部と、前記導風方向に沿って形成された凸部と、を有し、
   前記乱流発生手段は、前記凹部と前記凸部が並んでいる方向に延びるように配置されていることを特徴とする投写型表示装置。
2. 前記乱流発生手段は、前記空気が前記放熱手段の前記凹部において層流状態となり、該空気が該放熱手段の前記凸部において乱流状態となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。
3. 前記乱流発生手段は、円柱または角柱の突起部であることを特徴とする請求項１または２に記載の投写型表示装置。
4. 前記放熱手段の導風方向における全長をＬ、該放熱手段の上流側端部を基準位置とした場合の前記乱流発生手段の位置をｘとするとき、該乱流発生手段は、Ｌ／２０≦ｘ≦７Ｌ／１０の範囲内に設置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
5. 前記乱流発生手段は、Ｌ／１０≦ｘ≦Ｌ／２の範囲内に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の投写型表示装置。
6. 前記導風手段の前記放熱手段と対向する面を基準面とした場合の該基準面から該放熱手段の前記凹凸部の下面までの高さをＨ、該基準面から前記乱流発生手段の上面までの高さをｙとするとき、該乱流発生手段は、３Ｈ／１０≦ｙ≦７Ｈ／８の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
7. 前記乱流発生手段は、２Ｈ／５≦ｙ≦４Ｈ／５の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の投写型表示装置。
8. 前記放熱手段の導風方向における全長をＬ、前記乱流発生手段の前記導風方向の長さをｚとするとき、該乱流発生手段は０＜ｚ≦Ｌ／５を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
9. 前記発熱部は、光学素子であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
10. 前記光学素子は、反射型液晶表示素子であることを特徴とする請求項９に記載の投写型表示装置。
11. 前記発熱部は、基板上に形成された集積回路であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投写型表示装置。
12. 発熱部と、
    前記発熱部の搭載面と反対側の面に凹凸部を備えた放熱手段と、
    前記放熱手段に空気を送る送風手段と、
    前記送風手段から送られた前記空気を前記放熱手段に導く導風手段と、
    前記導風手段の内部において前記放熱手段と対向する位置に設けられた乱流発生部材と、を有し、
    前記放熱手段の前記凹凸部は、前記空気の導風方向に沿って形成された凹部と、前記導風方向に沿って形成された凸部と、を有し、
    前記乱流発生部材の前記凹部と前記凸部が並んでいる方向の長さは、前記乱流発生部材の前記導風方向の長さよりも長いことを特徴とする投写型表示装置。