JPH0139183B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は陰極線管装置、特に例えばカラープロ
ジエクターに用いる高輝度陰極線管に適用して好
適な陰極線管装置に係わる。

背景技術とその問題点 高輝度陰極線管は、螢光面に衝撃させる電子ビ
ームのエネルギーを大きくして高い輝度の再生光
学像を得るようにしているが、この場合、螢光面
への電子ビームの高エネルギーによる衝撃によつ
て或いはこれに加えて、例えば螢光面に対向して
管体内に、電子ビームの螢光面に対する電子ビー
ムのライデイング位置を規制するシヤドウマス
ク、アパーチヤグリル等の電子ビーム到達位置決
定用電極を設ける場合においてはこの電極に対す
る電子ビームの衝撃によつて発生する熱が電子ビ
ームのエネルギーの増大化で、より著しくなる。
ところが、陰極線管管体の螢光面が形成された前
面パネル、即ちガラスパネルは、その熱伝導度が
低いので、特に連続動作時において熱の放散がし
にくい前面パネル中央における温度上昇が著し
い。そのため螢光面にいわゆる温度消光が生じ
る。この温度消光とは温度の上昇に伴つて螢光体
の輝度が低下する現象であるが、この温度消光
は、各色の螢光体に関してその度合いが異なるの
でホワイトバランスに狂いを生じさせる。

そしてこの中央でのホワイトバランスの狂いは
著しく画質を阻害するので、この中央で連続動作
時ホワイトバランスがとれるように各色の光学像
の輝度を調整することが考えられるが、この場合
は周辺のホワイトバランスが崩れると共に全体の
明るさを高めることができないという欠点が生じ
る。

このことは例えばカラープロジエクターにおい
て各単色の陰極線管より得た各色の画像をスクリ
ーン上に合成投射してカラー画像を得る場合にお
いても、また或いは複数の色の画像によるカラー
画像を同一陰極線管に得て、スクリーン上に投射
するようにしたものの何れにおいても問題となる
ところである。

そこでこの種高輝度陰極線管において、連続動
作によつても、その螢光面に温度消光を生じさせ
るような温度上昇を来すことがないようにするに
はその前面パネルを冷却させる必要がある。この
冷却は冷却フアンによつてなすことが考えられる
が、この場合、管体の前面パネル面に対する送風
と共にこのパネル面に塵埃を送り込むことにな
り、この塵埃がパネル面に付着して見掛け上輝度
劣化を来す。またこの場合、冷却フアンの騒音の
問題も生じる。

このような欠点を回避するものとして陰極線管
管体の前面パネルに接して透明液状冷却媒体、特
に対流の生じ易い液体を配してその冷却を行うよ
うにするものが提案された。

このような液冷式陰極線管装置、特に密閉対流
型の陰極線管装置は、例えば第１図にその一部を
断面として示した側面図を示すように、内面に螢
光面７が被着形成された陰極線管管体１の前面パ
ネル１ａの前方に、これに対向して例えばガラス
より成る光透過性の透明パネル２を、両パネル１
ａ及び２間の周辺部にリング状の熱伝導性に優れ
た金属枠３を介存させて、この金属枠３によつて
パネル１ａ及び２間の間隔を設定して対向配置さ
せて成る。この金属枠３とパネル１ａの外面及び
パネル２の内面との間には樹脂接着剤例えばシリ
コーン樹脂４によつて接着されると共に液密に封
止されてパネル２及び１ａ間に液密空間５が形成
され、この液密空間５内に透明且つ対流の生じ易
い液状冷却媒体６が封入充填される。

このような構成による陰極線管管体１は、その
パネル１ａがほぼ垂直状態或いは傾けられた状態
に配置されて用いられる。

この場合、密閉空間５内に充填された冷却媒体
６は、陰極線管管体１の前面パネル１ａの外面に
直接的に接触するようになされることによつて熱
的に密に結合される。したがつてこのような構成
によれば、パネル１ａに温度上昇が生じるとこれ
によつて冷却媒体６が効果的に熱せられ、この熱
せられた冷却媒体６は上方に移行し、空間５内に
おいて対流を生じる。これによつてパネル１ａの
例えば中央部の熱といえどもこれが効果的に周辺
部に移行され、この周辺部に配された熱伝導性に
優れた例えばアルミニウムより成る金属枠３にそ
の熱が伝達されこの金属枠３中を伝達して金属枠
の外気と接触する或いはシヤーシ等の熱放散路に
接触する外周部から熱の放散が行われる。

このような構成による陰極線管装置によればパ
ネル１ａにおける温度上昇の抑制が比較的効果的
に行われる。

ところが近時、例えばプロジエクタにおいて、
その陰極線管の高輝度、高解像度化が要求され、
高輝度化に伴う高パワー化が要求され、益々効果
的な放熱が要求されるに至つている。更に、この
高パワー化（パワーＰは、Ｐ＝Vp×Ikで与えら
れる。ここにVpは陽極電圧（加速電圧）、Ikはカ
ソード電流である。）に伴つてその加速電圧が高
められると、管体１の前面パネルは、Ｘ線透過率
の増加を回避するために、その厚さを大にする必
要が生じる。ところがプロジエクタにおいては、
その光学系において特にプラスチツクレンズを使
用する場合、レンズ設計の上から、螢光面７とレ
ンズとの距離、すなわち前面パネル１ａの厚さは
余り大にすることができない。そこで、この場合
は、透明パネル２のガラス素材としてＸ線の遮蔽
効果を有する例えば鉛の含有量を増加させるとい
う方法が採られることになる。ところがこのよう
に鉛を多量に含むガラスは、その硬度が低下し、
傷つき易くなる性質となる。したがつて、この場
合、前述したような温度上昇が生じて透明パネル
２に熱膨脹によるたわみなどの変形が生じると、
特に破損が生じ易くなる。したがつて、このよう
に高輝度化が図られると、これに伴つて、より効
果的な放熱冷却が要求されることになる。

これがため例えば第１図に示した従来構造のも
のにおいて、例えば放熱フイン８を設けるなどし
てその外気との接触表面積を大にするが、このよ
うにしてもその熱放散は差程効果的に行われな
い。本発明者等は先に種々の実験考察を行つた結
果、これはこの金属枠３に冷却媒体６の熱が効果
的に伝達されていないことによることを究明し
た。即ち、実際上金属枠３は、その両パネル２及
び１ａ間に介存される部分の両外面及び内面が樹
脂４によつてパネル２及び１ａと液密に接着され
るようになされているために、この金属枠３の冷
却媒体６と接触する面積が小さく、これがため金
属枠３に冷却媒体６の熱が効果的に伝達されてい
ないことを究明した。

本出願人は、この究明に基づいて、先に冷却媒
体の熱が金属枠に効果的に伝達するように考慮し
た陰極線管装置を、特願昭57−101550号出願にお
いて提供した。第２図は、この陰極線管装置の例
を示すもので、第２図において第１図と対応する
部分には同一符号を付して示すが、この場合、金
属枠３の内周に他部に比し肉薄の板状の内周突出
部３ｅを設け、これが空間５内の冷却媒体６内に
浸漬してこれと直接的に接触するようにして、金
属枠３と媒体６との接触面積の増大化をはかるも
のである。

このように金属枠３の内周に、液状冷却媒体６
内に浸漬される突出部３ｅを設ける場合、冷却媒
体６の熱の金属枠３への伝達効率は増大するもの
の、この内周突出部３ｅは、陰極線管の画面周囲
の有効画面外に設けられる必要があることから、
この内周突出部３ｅの面積に制約がある。

また、実際上陰極線管型プロジエクタを構成す
る場合、第３図にその略線的断面図を示すよう
に、上述した陰極線管装置の透明パネル２に対向
してレンズ系９が配置される。このレンズ系９
は、例えばその鏡胴１０が陰極線管管体１の前方
周囲に配された円筒状のレンズホルダ１１に、鏡
胴１０の端部から外方に突設した例えば３本の取
付け脚片１２をねじどめすることによつて固定さ
れる。レンズホルダ１１は、その後端にフランジ
部が設けられ、これが例えば金属枠３と共にシヤ
ーシ１３に固定される。このような構成による場
合、陰極線管管体からの熱は、陰極線管管体自体
の周囲からも直接的に放散するが、更に、金属枠
３からシヤーシ１３へと放熱がなされ、また、金
属枠３及び透明パネル２の外気と接する表面から
外気へと熱の放散がなされる。尚、これら金属枠
３及び透明パネル２は、レンズ系９や、レンズホ
ルダ１１によつて囲まれているもの、この囲まれ
た空間は、レンズ鏡胴１０の周囲の、レンズホル
ダ１１との間に設けられている間隙によつて外気
と連通していることによつて、これによつて熱の
放散がなされると共に、金属製のレンズホルダ１
１からも熱の放散がなされる。しかしながら、こ
のように陰極線管に対向してレンズ系が設けられ
る場合、このレンズ系として明るいレンズいわゆ
るＦ値の小さいものを用いる場合レンズ系と、陰
極線管上の画像との距離、すなわちレンズ系９と
陰極線管管体１の前面パネル１ａとの間の間隔は
できるだけ小さくすることが望まれ、これに伴つ
て金属枠３の厚さ、冷却媒体６の厚さ、透明パネ
ル２の厚さ等に制約がある。また、冷却媒体６は
これが昇温した場合にその熱膨張によつてパネル
２に変形や破損を生じたり樹脂４による封止部の
液密を阻害して液もれを生じさせたりすることが
ないように、その体積を小さく、したがつて媒体
６の厚さを小さくすることが望まれ、これに伴つ
て金属枠３の厚さも薄くされる。したがつてこの
密閉対流型の液体による冷却による冷却効果を上
げるには、更に何らかの工夫が必要とされてい
る。例えばレンズ系９としてプラスチツクレンズ
を用いる場合、Ｆ値が1.0程度に小さいものを用
意し得るが、この場合、７インチ型の陰極線管に
おいてレンズ系９と陰極線管の前面パネル１ａと
の間隔は例えば20mm程度となる。更にレンズホル
ダ１１の配設による空間的制約、更に例えば３管
式プロジエクタのように赤、緑及び青の各色の陰
極線管を配列する場合においては、全体の小型化
からこの空間的制約は更に厳しくなり冷却媒体６
からの熱の放散を効果的に行うべく金属枠等の表
面積等を増大させるに制限がある。

発明の目的 本発明は上述したような、例えばカラー陰極線
管型のプロジエクタに用いられるような高輝度陰
極線管に適用する液冷密閉対流型陰極線管におい
て、上述した制約にもかかわらず、放熱効果を更
に向上させるものである。

発明の概要 本発明は陰極線管管体の前面パネルの外面の有
効画面の周囲に金属枠を配し、この金属枠を介し
て透明パネルが、上述の陰極線管の前面パネルに
対して金属枠によつて規定される間隔をもつて対
応されるようにしてこの前面パネルと透明パネル
との間に液密空間を形成し、この液密空間内に透
明液状冷却媒体を封入する。そして金属枠の内周
はそのほぼ全周に亘つて上述の液密空間に収容し
た透明液状冷却媒体に直接的に接触するようにな
される。また透明パネルの少くとも上側縁には、
陰極線管管体の前面パネルの上側縁に対応する位
置より上方に突出する突出部を設けこの突出部と
金属枠との間に透明液状冷却媒体が入り込む上述
の液密空間より延長する液密延長空間を設ける。

実施例 第４図以下を参照して本発明の一例を説明す
る。尚、第４図以下の図面において第１図ないし
第３図と対応する部分には同一符号を付す。

本発明においては第４図ないし第６図に示すよ
うに、前述したと同様に例えばガラス陰極線管管
体１の螢光面７が内面に形成された前面ガラスパ
ネル１ａの外面の、有効画面の周囲に金属枠３を
配し、この金属枠３を介してガラス板等の透明パ
ネル２を前面パネル１ａに所要の間隔を保持して
対向させて、両パネル２及び１ａ間に液密空間５
を形成するものであるが、特に本発明において
は、第７図に示すように、透明パネル２の少くと
も上側縁（ここで本明細書でいう上側とは、陰極
線管の使用時の設置状態での上側を指称する）
に、陰極線管管体１の前面パネル１ａの上側縁に
対応する位置より上方に突出する突出部２ｃを設
ける。尚、実際上は、この種陰極線管装置におい
ては、その上下方向に関しては任意に選定されて
例えばプロジエクタとして組立られることからパ
ネル２の上下各縁に夫々突出する突出部２Ｃを設
ける。

金属枠３は、例えばアルミニウムのダイキヤス
トによつて構成される。この金属枠３は、第８図
ないし第１０図に示すように、陰極線管管体１の
前面パネル１ａと透明パネルとの間に介存される
枠状部３Ａと、これより管体１の周面に沿つて後
方に屈曲するリング状周壁面３Ｂとよりなり、こ
のリング状周壁面３Ｂの上下に上下方向に突出す
る突出部３Ｃを有して成る。枠状部３Ａはパネル
１ａの輪郭形状に対応する外周輪郭形状を有し且
つ陰極線管管体１の有効画面の輪郭に沿う内周形
状を有して成る。また、上下突出部３Ｃは、リン
グ状周壁面３Ｂの軸心方向の幅に相当する肉厚を
有し、これらに夫々の上下外面及び後方面に亘る
複数の溝１４が設けられて、これら溝１４間に放
熱フイン１５が形成される。また上下突出部３Ｃ
の前方面は、枠状部３Ａの前方面と同一平面を形
成するようになす。１７は、金属枠３の上下突出
部３Ｃの左右両側に夫々突出して設けられたフラ
ンジ部で、このフランジ部１７には、金属枠３を
固定部、例えばシヤーシにとりつけるに供する取
付けねじ等の挿入孔１８が穿設される。

そして、この金属枠３内に、陰極線管管体１の
前方部、すなわち前面パネル１ａを挿入し、枠状
部３Ａの内面と前面パネル１ａの周辺との間にパ
ネル１ａの全周に沿つてシリコーン樹脂等の接着
性樹脂４を介存させ、これによつて枠状部３Ａと
パネル１ａ間を液密に接着する。また金属枠３の
前方面に透明パネル２を対向させこのパネル２
と、金属枠３の前方面との間にパネル２の全周に
沿つて同様の接着性樹脂４を介存させ、これによ
つて金属枠３とパネル２とを液密に接着する。こ
のようにしてパネル１ａと２との間に金属枠３に
よつて囲まれ接着性樹脂４によつて封止された液
密空間５を形成する。

尚、ここに金属枠３の上下突出部３Ｃと、透明
パネル２の上下突出部２Ｃは、上述した接着状態
で互いに対向するように予めその位置関係が設定
される。また透明パネル２の輪郭形状は、金属枠
３の輪郭形状に対応して形成されるも金属枠３の
輪郭より少しく小に選定される。また金属枠３の
前方面、すなわち透明パネル２と対向する側の面
には、透明パネル２の接着性樹脂４によつて接合
される周縁部を除いて、これより内側に凹部１９
を設け、これによつて陰極線管管体１の有効画面
外において例えばその周囲を囲むように、透明パ
ネル２と金属枠３との間、特に各突出部２Ｃ及び
３Ｃ間において間隙を形成してここに液密空間よ
り延長する延長空間５Ａを形成する。

また、金属枠３の枠状部３Ａの内面、すなわち
管体１の前面パネル１ａと対向する側においても
枠状部３Ａの内周部とパネル１ａとの間にこの枠
状部３Ａとパネル１ａとの間に介存させる接着性
樹脂４の厚さによつて間隙が生ずるようにする。
そして、このような間隙を形成し得るように金属
枠３とパネル１ａとの間の接着性樹脂４の厚さを
規制するに、金属枠３の枠状部３Ａの内面に、パ
ネル１ａとの突き当てとなる突起２０を形成す
る。

そして、液密空間５内に透明液状冷却媒体６例
えばエチレングリコール水溶液を、延長空間５Ａ
内を含んで注入充填する。このようにすると、こ
の冷却媒体６中に金属枠３の枠状部３Ａの内周部
が所定の幅に渡つて浸漬接触すると共に、特に延
長空間５の存在によつて透明パネル２の上下延長
部２ｃと金属枠３の上下延長部３ｃとの間にもそ
の外周部の樹脂４による封着部を除いて冷却媒体
６が入り込み、ここにおいても、この媒体６に、
金属枠３とパネル２とが接触することになる。

尚、この空間５内に対する媒体６の注入は、金
属枠３の突出部３Ｃにおける溝１４間の肉厚部分
に、空間５に連通するように穿設した注入孔２１
を通じて行う、この注入孔２１は、例えば第１１
図に示すように突出部３Ｃの上下外面から各前方
面の延長空間５Ａ内に延びる断面Ｌ字状に形成し
得る。この場合、このＬ字状注入孔２１の、突出
部３Ｃの上下外面に延びる垂直部はねじ孔２１ａ
となし、媒体６の空間５内への注入後にこのねじ
孔２１ａに弾性ワツシヤーを嵌めたねじを螺入し
てこの注入孔２１の封止を行い得る。

また２２は、金属枠３の枠状部３Ａの上辺に設
けた切欠で、空間５内に注入した冷却媒体６内に
生じた気泡を有効画面外に抜き出すためのもので
ある。

尚、上述した例では液密空間５の延長空間５Ａ
がパネル２の面方向に沿うように形成した場合で
あるが、或る場合は第１２図に示すように更に金
属枠３の突出部３Ｃにパネル２の面方向と交る方
向に延びる空洞５A′を設けて断面Ｔ字型とする
こともできるなど種々の変形変更をなし得ること
は云う迄もないところである。

発明の効果 上述の本発明構成によれば、金属枠３の枠状部
３Ａの内周縁部が、陰極線管管体１の前面パネル
１ａに接して配された液状冷却媒体６中に浸漬さ
れてこれと接触するようになされているが、更
に、透明パネル２と突出部２Ｃと金属枠３の特に
突出部３Ｃとの間に空間５Ａを設け、ここにも液
状冷却媒体が入り込むようにしたことによつて、
金属枠３と冷却媒体６との接触面積の増大化がは
かられると共に、透明パネル２と冷却媒体６との
接触面積の増大化がはかられ、金属枠３と前面パ
ネル２とによる放熱面積及び吸熱面積の増大化が
はかられる。

そして、この突出部２Ｃは、パネル２の少くと
も上側縁に設けたので、陰極線管管体１よりの熱
によつて加熱されて上昇する媒体６の上方高温部
の熱が効果的に放散されることになる。

また、このように透明パネル２に突出部２Ｃを
設けるものであるが、この突出部２Ｃは、金属枠
３の放熱フイン１５を構成する突出部３Ｃに相当
する部分に選定することによつて、実質的に前述
した第１図及び第２図に示した陰極線管装置に比
して占有空間の増大が生じることはなく、またこ
のようにフイン１５が設けられる部分に液状冷却
媒体６が入り込む延長空間５Ａが設けられたこと
によつて、この媒体６と放熱フイン１５との間の
間隔、したがつて放熱路の短縮化がはかられ、よ
り放熱の効果が高められる。

今、第１図と第２図とで夫々説明した構造によ
る従来例と比較例と、上述の本発明による実施例
とを5.5インチ型陰極線管に適用し、これに11.2
ワツトの電力を投入した場合の２〜３時間後にお
ける媒体６の各部の温度T_Lと室温T₀との差の平
均温度（_L−₀）を各例における透明パネル２
と、金属枠３の各放熱面積及び吸熱面積と共に第
１３図の表図に示す。この表より明らかなように
本発明によるときは、液状冷却媒体の温度が効果
的に低下していることがわかる。

尚、ここで冷却液、すなわち冷却媒体６の熱が
ガラス又は金属を通つて空気中に放熱する機構に
ついての概略を説明するに、今、第１４図に示す
ように、温度T_L℃の液体（媒質）に接するガ
ラス又は金属（媒質）の面の温度をT₁とし、
この媒質の空気（媒質）と接する面の温度を
T₂とする。この場合、液体からガラス又は金属
にｑなる熱量が流れる時、熱の式は次のように示
すことができる。

ｑ＝h_LS₁（T_L−T₁） …(1) ｑ＝ｋT₁−T₂／ＤＳ …(2) ｑ＝h_AIRS₂（T₂−T₀） …(3) ここで、h_L、h_AIRは液体及び空気の熱伝達係数
と呼ばれ、液体、空気の物性及びこれに接する固
体の表面物性で決まる定数である。

又、ｋはガラス又は金属の熱伝導率S₁、Ｓ、S₂
は、夫々液体との接触面積、熱が固体中を通る経
路の断面積、空気との接触面積である。Ｄは熱が
固体中を通る経路の長さである。

(1)、(2)、(3)の式を変形して、 T_L−T₁＝ｑ／h_LS₁ …(1)′ T₁−T₂＝ｑ／kSＤ …(2)′ T₂−T₀＝ｑ／h_AIRS₂ …(3)′ (1)′、(2)′、(3)′の和を求めれば、 T_L−T₀＝ｑ（１／h_LS₁＋Ｄ／kS＋１／h_AIRS₂） …(4) (1)′、(2)′、(3)′の右辺に示される１／h_LS₁、Ｄ
／kS、 １／h_AIRS₂は、熱抵抗とよばれる。今これらの熱抵 抗をRiで表わせば(4)式は T_L−T₀＝qΣRi …(4) で表わすことができる。但しΣRiは熱抵抗の和を
表わす。今フロントパネルからの放熱量をq_G、金
属枠からの放熱量をq_Mで表わすと、両者の放熱
量の和Ｑは Ｑ＝q_G＋q_M …(5) となる。T_Lが一定のとき、放熱量を大きくする
には式(4)から熱抵抗を小さくすればよい事が分
る。又、逆に、ｑが一定のとき液の温度T_Lを下
げるには、やはり熱抵抗を小さくすればよい。

透明パネル２及び金属枠３からの放熱量は(5)式
で示されるから、液冷式密閉型陰極線管全体の温
度を下げるには、透明パネル２と金属枠３のいず
れか一方、又は両者の熱抵抗を小さくしてやれば
よいことになる。あるいは、両者の熱抵抗の和が
小さくなればよい。第１２図の表図をみて明らか
なように、第１図の従来例に比し、第２図の比較
例では透明パネル２の熱抵抗は変わらないが金属
枠３の吸熱面積が増大し、金属枠３の熱抵抗を下
げたことによつて液の平均温度（_L−₀）が40
℃から36℃に下がつている。また、上述の比較例
と本発明の実施例とを比べると、金属枠３の放熱
面積は減少したものの、吸熱面積が増加してい
る。この場合熱抵抗の増減は余りないと考えられ
るが透明パネル２の放熱面積及び吸熱面積が、共
に大きくなり明らかに熱抵抗が小さくなつてい
る。したがつて結果的には本発明によるときは、
総熱抵抗が小さくなり、液の平均温度（_L−₀）
が36℃から33℃へと低下している。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の陰極線管装置の一部を断面とす
る側面図、第２図は本発明と比較される陰極線管
装置の一部を断面とする側面図、第３図は従来の
陰極線管装置のレンズ系が取付けられた状態を示
す断面図、第４図は本発明による陰極線管装置の
一例の一部を切欠した斜視図、第５図はその正面
図、第６図はその一部を断面とする側面図、第７
図はその透明パネルの一例の正面図、第８図はそ
の金属枠の一例の正面図、第９図及び第１０図は
夫々その上面図及び後方からみた斜視図、第１１
図は本発明装置の要部の断面図、第１２図は本発
明の他の例の要部の一部を断面とした斜視図、第
１３図は本発明の説明に供する表図、第１４図は
本発明の効果の説明に供する線図である。 １は陰極線管管体、１ａはその前面パネル、２
は透明パネル、２Ｃはその突出部、３は金属枠、
５は液密空間、５Ａはその延長空間、６は透明液
状冷却媒体、３Ａは金属枠の枠状部、３Ｂはリン
グ状周壁面、３Ｃは突出部、１５はフインであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 陰極線管管体の前面パネルの外面の有効画面
   の周囲に金属枠が配され、該金属枠を介して透明
   パネルが、上記前面パネルに対して上記金属枠に
   よつて規定される間隔をもつて対向されて上記前
   面パネルと上記透明パネルとの間に液密空間が形
   成され、該液密空間内に透明液状冷却媒体が封入
   され、上記金属枠の内周はそのほぼ全周に亘つて
   上記透明液状冷却媒体に直接的に接触するように
   なされ、上記透明パネルの少くとも上側縁に、上
   記陰極線管管体の前面パネルの上側縁に対応する
   位置より上方に突出する突出部が設けられ、該突
   出部と上記金属枠との間に上記透明液状冷却媒体
   が入り込む延長液密空間が設けられて成る陰極線
   管装置。