JPS60170138A

JPS60170138A - 投写型陰極線管の冷却装置

Info

Publication number: JPS60170138A
Application number: JP59024358A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ichijo; 一條　隆; Mamoru Tominaga; 富永　守
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-02-14
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1985-09-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明はプロジェクションテレビに用いられる投写型陰
極線管の冷却装置に関し、更に詳しくは投写型陰極線管
の螢光面及びフェースプレートの冷却効果を向上せしめ
ることが可能な２重構造の冷却装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

投写型陰極線管を用いたプロジェクションテレビでは、
螢光面に発生させた画像を直接肉眼で観察する直視型陰
極線管を用いた直視型テレビの場合とは異なり、螢光面
に電子ビームを照射して発生させた画像を投影レンズを
用いてスクリーン上に拡大投影する。そのため、スクリ
ーン上の投影画像は拡大投影前の螢光面画像に比べて著
しく暗くなる。画像観察する側からいえは、このスクリ
ーン上の投影画像は明るい方が望しいことはいうまでも
なく、その明るさもできるならば直視型陰極線管の螢光
面に発生する画像の明るさ程度にまでなることが望まし
い。

このため、投写型陰極線管においては、その螢光面に照
射される単位面積当りの電子ビームエネルギー（ビーム
電流値×加速電圧値÷照射面積の値）を直視型陰極線管
におけるそれよりも非常に太きくして螢光面で単位面積
当り大きな光エネルギーを発生させている。

しかしながら、螢光面では、照射された電子ビームのエ
ネルギーは光エネルギーだけでなく熱エネルギーにも変
換されるので、照射する電子ビームエネルギーを太きく
すればするほど、螢光面での発熱量も犬きくなり、その
結果、螢光面、更にほこの螢光面と接触するフェースプ
レートの温度が上昇する。

また、一般にリアグロジエクションテレビでは。

スクリーンの画面サイズが等しいならばプロジェクショ
ンテレビのセット寸法の小さい方が望ましいので、フェ
ースプレートと投影レンズとの間隙を狭くして拡大投影
の倍率を太きくシ、そのことにより投写型陰極線管から
スクリーンまでの光路長を短かくしてセット寸法を小さ
くするように設計されている。この形式において、上記
した間隙が広ければ、この間隙における空気の自然対流
によってフェースプレートはよく冷却されるが、しかし
、一般にこの間隙は非常に狭まいので空気の自然対流は
充分進行せず、フェースプレートは有効に冷却されない
。また、投影レンズを構成するレンズ及び鏡筒の材質は
通常熱伝導率の小さいプラスチック又はガラスであるた
め、フェースプレートからの熱輻射伝達によりこの投影
レンズ自体も熱をもつようになる。

このため、上記間隙には熱がこもった状態となり、投写
型陰極線管を単独で用いた場合よりも螢光面及びフェー
スプレートの温度が一層上昇する。

いずれにしても、投写型陰極線管の作動時に、螢光面及
びフェースグレートを冷却しない場合には１周囲の温度
にもよるが、螢光面の温度はしばしば１００℃以上にな
ることがある。

螢光面、フェースプレートの温度上昇は次のような不都
合を生ずる。第１の問題は、スクリーン上の投影画像の
輝度低下及びホワイトバランスの崩れである。すなわち
、一般に螢光体の発光効率は温度に依存し温度上昇に伴
い指数関数的に低下するので、螢光面が温度上昇すると
その発光効率が減少して投影画像の輝度は低下する。更
には、螢光体の発光効率の温度依存性は螢光体の種類に
よって異なるため、複数台の投写型陰極線管の螢光面に
発光させた赤、緑、青の３原色の画像をスクリーン上で
合成する管式カラープロジェクションテレビにおいては
、各陰極線管の螢光面の温度が上昇するにしたがい投影
画像のホワイトバランスが崩れることになる。

第２の問題は、螢光体の使用寿命の問題である。

すなわち、螢光面の温度が上昇しすぎると螢光体の焼損
によりその寿命が短縮することになる。第３の問題は、
フェースプレートとファンネル部の境界付近にクラック
等の破損現象が生じうるということである。螢光面に発
生する画像バター／によっては螢光面の発熱分布は一様
ではない。そのためフェースプレートが局部的に加熱さ
れることがある。しかし、ガラスの熱伝導率は比較的小
さいので、フェースプレートと接触するファンネル部は
室温に近い状態にある。そのため、フェースプレートと
ファンネル部との境界付近では両者の熱膨張差の相違に
より熱歪みが生じ、はなはだしい場合には、この部分で
クラック等が発生してしまうことがある。

このようなことから、投写型陰極線管の螢光面及びフェ
ースプレートを冷却するために、第１図〜第３図に例示
した次のような装置及び方法が知られている。

第１図で、１は投写型陰極線管で、２は螢光面、３はフ
ェースプレートである。４は投影レンズで間隙５を介し
てフェースプレートと対向している。

６はプロアファンでこれにより間隙５に空気を強制的に
吹きつけてフェースプレート３を強制空冷する。しかし
ながら、この装置と方法ではフェースプレート３を充分
有効に冷却することができないばかりではなく、帯電し
ているフェースプレート３の表面に空気中の塵埃が付着
して投影画像の画質が劣化しやすく、更にはプロアファ
ン６の発生するノイズで画像が乱れるという現象が起る
。

第２図、第３図は、それぞれフェースプレート３の前方
に、透明パネル７（第２図）又は投影レンズ４（第３図
）ヲリング状のカバー８を用いて保持固定することによ
り密閉空間９を形成し、この密閉空間内に透明な冷媒液
を封入した構造の装置である（実開昭５５−１７７２５
６号、同５５−１５４７５１号、同５６−１５６２５３
号、同５７−１４３５９号、同５７−１７０２６２号、
同５７−１８０９５７号参照）。

このような装置においては、螢光面２で発生した熱はフ
ェースプレート３を介して密閉空間９内に充満する冷媒
液に吸収され、更にはカバー８゜透明パネル７若しくは
投影レンズ４を介して大気中に放熱されるので、螢光面
２及びフェースプレート３の温度上昇が抑制される。し
かも、密閉空間９内の冷媒液は自然対流するため、フェ
ースプレート３の局部的加熱も緩和される。また、第３
図に示した装置の場合、フェースプレート３と投影レン
ズ４の間には、気体層ではなく、気体よりもフェースプ
レート３及び投影レンズ４の材質であるガラス又はプラ
スチックの屈折率に近い液体の層が介在しているので、
一般に異なる屈折率の材質層を重ね合せたときに生ずる
多重反射が減少して投影画像の輝度及び鮮鋭度が改善さ
れるという効果を生ずる。

しかしながら、第２図、第３図に例示した装置には以下
のような不都合な問題がある。

第１の問題は、密閉空間９内に封入できる冷媒液の種類
が限定されてしまうことである。用いる冷媒液には、透
明で、屈折率が１．４〜１．７であり、粘性係数が小さ
く、無毒であるものが要求される。

このような条件をほぼ満足するものとしてはエチレング
リコール水溶液が知られている（実開昭５７−１４３５
９号参照）。しかしながら、冷却効果を更に向上させる
ためにはエチレングリコール水溶液よりも更に粘性係数
の小さい水のような液体の方が好ましく、また投影画像
の画質を向上させるためＫは、トリエチレングリコール
のように更に屈折率の高い液体の方が好適であるが、し
かし、これらのものは上記した４つの条件を同時に満足
するものではない。

第２の問題は、投写型陰極線管の動作条件に対応して積
極的な冷却手段を講することができないことである。密
閉空間９内に冷媒液を単に封入した状態では、例えば陰
極線管の高負荷動作時に螢光面２の温度は大気温度より
数十度高い温度になってしまう。このような事態を解消
して螢光面２の温度を大気温度に近ずける又はそれより
低くするためには、密閉空間９を導管を介して冷却器及
びポンプに接続し、低温の冷媒液を密閉空間９内に絶え
ず供給・循環せしめるという方法が容易に考えられる。

しかしながら、この方法の場合、一般に液体は低温にな
るとその粘性係数が大きくなるので、冷媒液が低温化す
るに伴ってその循環は円滑に進行しなくなる。更には、
冷媒液の屈折率も温度の影響を受けて変動するので、密
閉空間９内の冷媒液の温度が場所によって極端に異って
いると、いわゆるかげろう現象が発生して投影画像の画
質の劣化を招く。そのうえ、冷媒液として例えばエチレ
ングリコール等の有機溶媒を用いた場合には、特定の導
管、ポンプを必要とするという問題が生ずる。

〔発明の目的〕

本発明は上記した冷却装置を改良し、螢光面及びフェー
スプレートを一層効果的に冷却でき、投影画像の画質を
より向上させることを可能にし、更には用いる冷媒の種
類を広げることができる。

投写型陰極線管の冷却装置の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、第３図、第４図に例示した冷却装置において、密閉
空間９を更に第２の冷却機構で冷却すれば密閉空間９に
封入する冷媒液に要する条件は大幅に緩和され、しかも
全体としての冷却効果も向」ニするとの着想を得、該着
想に基づいて本発明の冷却装置を開発するに到った。

本発明の冷却装置は、フェースプレートの前面に冷媒を
封入した第１の密閉空間を設け、この空間の内部又は外
部に該冷媒を冷却するための第２の密閉空間を設けて成
る２重構造である。すなわち、本発明の投写型陰極線管
の冷却装置は、フェースプレートの前面に該フェースプ
レートと接触して形成され、かつ、第１冷媒の供給口及
び排出口を備えた第１密閉空間域と、該第１密閉空間域
の側壁の少なくとも一部を被包して形成され、又は、該
第１密閉空間域内に配置され、かつ、第２冷媒の供給口
及び排出口を備えた第２密閉空間域とから成ることを特
徴とする。

以下に、本発明を図面に則して更に詳細に説明する。

まず、第４図、第５図はいずれも第１密閉空間域の外部
に第２密閉空間域を配置した例を示すものであり、第４
図はその一部切欠側面図、第５図は正面図である。

図で１は投写型陰極線管、２は螢光面、３はフェースプ
レートである。７１ｄフエースプレート３の前面位置に
対向して配置された透明プレートである。フェースプレ
ート３と透明プレート７との間には例えば図のように断
面凹型で銅又はアルミニウムのように熱伝導性が良好な
材質でつくられた筒状スペーサ１１が介装される。スペ
ーサ１１とフェースプレート３、透明プレート７とのそ
れぞれの当接個所は、例えばシリコーン接着剤で液密に
接着される。かくして、フェースプレート３の前面には
、該フェースプレート３、透明プレート７、スペーサ１
１をそれぞれ隔壁とする第１の密閉空間域１２が形成さ
れる。なお、このとき透明プレート７の代りに、直接、
投影レンズを配置してもよい。この場合には投影レンズ
群の第１入射レンズ（フラットナー）が隔壁の１つとな
る。

スペーサ１１の下辺及び上辺にはそれぞれ後述する第１
冷媒の供給口１１ａ及び排出口１１ｂが少なくとも１個
（図では各１個）設けられ、これらは、例えばシリコー
ン接着剤を用いてそれぞれに液密に接着された第１冷媒
供給導管１３ａ、第１冷媒排出導管１３ｂを介して第１
冷媒貯留管１４に接続している。

１５は、スペーサ１１の外壁の全周面（図の場合）又は
一部を被包し、断面が例えば凹型形状の筒状カバーであ
る。カバー１５の内周端面とスペーサ１１の外壁とは例
えばシリコーン接着剤を用いて液密に接着される。かく
して、第１密閉空間域１２の側壁の少なくとも一部分と
カバー１５とで囲まれた第２の密閉空間域１６が形成さ
れる。

第２密閉空間域１６の下辺及び上辺にはそれぞれ後述す
る第２冷媒の供給口１７厘及び排出口１７ｂが少なくと
も１側設けられ、これらには、例えばノリコーン接着剤
を用いてそれぞれに液密、気密に接着された第２冷媒供
給導管１８ａ、第２冷媒排出導管１８ｂを介して、コン
プレッサー等の第２冷媒供給・循環機構１９に接続され
て全体として閉回路を構成する。

さて１図示した装置は次のようにして操作される。

まず、貯留管１４に貯留されている第１冷媒１４ａを供
給導管１３ｍを介して供給口１１ａから第１密閉空間域
１２に注入する。空間域１２の中にあった空気は冷媒注
入とともに排出口１１ｂから排出され、やがて第１密閉
空間域１２内は第１冷媒１４ｍで充満される。このとき
の充満の量は１例えば貯留管１４の側面に付設された目
盛レベル１４ｂによって知ることができる。第１冷媒が
排出導管１３ｂまで充満し貯留管１４の上部にある程度
の空間を残した状態で注入を停止し、各導管に付設され
たコック（図示しない）を閉じて第１密閉空間域１２内
に第１冷媒１：４・ａｉ封入する。

用いる第１冷媒としては、適当に着色していてもよいが
、可能な限り透明で屈折率も１４〜１７の範囲内にある
ものが好ましい。エチレングリコール水溶液は好適なも
のである。

つぎに、第２冷媒供給・循環機構１９を作動して供給導
管１８＆を介して供給口１７ａから第２密閉空間域１６
に第２冷媒を供給し、排出口１７ｂ−排出導管１８ｂ−
機構１９を循環せしめる。用いる第２冷媒としては、液
体、気体のいずれであってもよく、また、透明である必
要はなく、不透明又は着色していてもよく、その種類は
問わないが、例えばフロン、ヘリウム等の粘性係数の小
さい気体であることが好ましい。なお、液体の冷媒を用
いたときは、第１密閉空間域１２からの熱を吸収して気
化するようにその種類を選択したり又は機構１９の熱設
計を行なうことが好ましい。

第６図は、第２密閉空間域１６を第１密閉空間域１２の
内部に形成した装置の一部切欠側面図である。図中の番
号は第４図、第５図と同じ要素を表わす。

図で、２１は内部が中空で通常は螢光面２の外周枠を囲
むように配設された熱伝導性良好なパイプの枠体であっ
て、該枠体の上枠及び下枠のそれぞれ中央位置は、排出
口１７ｂ及び供給口１７ｍと液密、気密に接続されて、
パイプ中空部と排出導管１８ｂ、供給導管１８ａとは中
空な閉口路を構成する。かくして、第２密閉空間域１６
が形成される。この装置の操作条件は、第４図、第５図
で示した場合と同様である。

第７図は、第４図、第５図、第６図に示した装置がいず
れも第２冷媒を第２密閉空間域に強制対流して第１密閉
空間域の第１冷媒を冷却するという事例であったのとは
異なり、第２密閉空間域内に室温で気化する例えばエチ
ルアルコールのような冷媒液を第２冷媒として封入し、
この冷媒液の気化熱吸収によって第１冷媒を冷却せんと
する装置の正面図である。

第４図、第５図に示した装置において、スペーサ１１の
外壁周囲には例えばガラヌ繊維のような繊維体３１が巻
きつけられている。繊維体３１の末端３１ａは筒状カバ
ー１５の内壁下面と接触させる。この第２密閉空間域１
６には上記したような冷媒ｇ３ｔｂ’２少量注入したの
ち供給口、排出口（いずれも図示しない）を閉じて封入
する。筒状カバー１５の少なくとも上部には、複数枚の
放熱板３１ａを配設する。かくすることにより、冷媒液
３１　ｂｉｊ毛細管現象により繊維体３１全経由して吸
上げられ、スペーサ１１の外壁周囲含浸す。

第１密閉空間域１２からの熱を吸収して冷媒液３１ｂは
気化しそのときの気化熱吸収によってスペーサを冷却す
る。気化した冷媒液３１ｂは放熱板３１ａと接触して液
化し再び筒状カバー１５内の底部に流下して貯留する。

この過程を反復することにより、第１密閉空間域１２の
熱は吸収されて螢光面２及びフェースプレート３が冷却
される。

〔発明の効果〕

以上のような本発明装置においては、螢光面２に発生す
る熱はフェースプレート３を介して第１密閉空間域１２
内の第１冷媒に吸収される。そして第１冷媒の熱伝導、
自然対流熱伝導によってフェースプレート３したがって
螢光面の温度分布が均一化する。更に、第１密閉空間域
１２の外部又は内部に位置する第２密閉空間城１６に存
在する第２冷媒によって第１密閉空間域Ｉ２内の第１冷
媒の熱は吸収されるので、フェースプレート３、螢光面
２の冷却効果は向上する。

例えば、第１密閉空間域１２内の第１冷媒として融点−
５８，５℃のプロピレングリコールヲ用イ、第２冷媒供
給・循環機構１９の冷却能力を該プロピレングリコール
の最底温度を約−５０℃になるまで冷却できるように設
定すると、螢光面２の温度を−４０〜−３・０℃にまで
冷却することが可能である。したがって、使用する螢光
体の種類によってはその発光効率が非常に向上する。

また、螢光面２の過度の温度上昇を心配する虞れがない
ので投写型陰極線管には従来以上に大きいカソード電流
を流すことができ、その結果、投影画像の輝度を大幅に
高めることが可能である。

このような効果は、透明パネル７を投影レンズのフラッ
トナーに代えても充分期待されるものであるが、とくに
その場合には、螢光面２からフラットナーに至る光路内
には気体層が介在しないので屈折率変化は小さくなり投
影画像の鮮鋭度も改善されるであろう。

また、第４図、第５図、第６図に示した装置では、第２
冷媒の排出導管１８ｂをこの投写型陰極線管ｌが使用さ
れているグロジエクションテレビの電子回路部にまで延
長して該回路部を取り囲んでおくと１例えば、ＩＣ，ｈ
ランジスタのような放熱処理を必要とする素子全冷却す
ることができ。

その結果、４０℃以上の太気雰凹気中でもプロジェクシ
ョンテレビを支障なく使用することができ、しかも電子
回路部の故障率の低減が可能となる。

しかも、従来使用されていた該回路部冷却用のプロアフ
ァンなどを廃止することもできるようになる。また、プ
ロジェクションテレビのセット内には種々の発熱源が内
蔵されているので、一般に従来はセット内温度はセット
外に比べて１０〜２０℃程高く、冷却を要する素子、投
写型陰極線管にとっては不利な環境であったが、上記し
た処置を施こし第２冷媒で吸収した熱をセット外にある
機構１９を介して外気中に放熱することによってセット
内の温度も下げることができるようになる。

更に、第４図、第５図、第６図に示した装置において、
第８図に示したように、第２冷媒供給・循環機構１９を
取り外し、供給口１８ａを水道の蛇口４１に接続して第
２密閉空間域１６内に水道水を矢印のように通流するこ
ともできる。この場合には、特別の冷却器、放熱器を必
要とすることがないため装置全体が安価になる。またモ
ータ等を使用しないので静かであるという利点もある。

本発明の装置にあっては、従来の冷却装置では使用でき
なかった冷媒であっても、その光学的、熱的特性に関す
る物性値が本発明装置の条件に適合するものであれば何
んでも使用することができるので、使用可能な冷媒の種
類は大幅に多様になる。とりわけ、第２密閉空間域１６
を通流する第２冷媒は、螢光面から投影レンズに至る光
路を遮えぎることがないので、従来装置では投影画像を
ゆらがずような気化熱・冷却手段をも適用することがで
きる。その結果、投写型陰極線管の冷却装置の熱設計に
おける自由度が増し、しかも効果的に行なえるという効
果を奏しその工業的価値は犬である。

【図面の簡単な説明】第１図、第２図、第３図はいずれも従来の投写型陰極線
管の冷却装置である。第４図、第５図、第６図、第７図
はいずれも本発明の冷却装置を例示する図である。第８
図は、本発明装置の使”用例を示す図である。１・・・投写型陰極線管、２・・・螢光面、３・・・フ
ェースグレート、４・・・投影レンズ、５・・間隙、６
・・・プロアファン、７・・・透明プレート、８・・・
リング状カバー、１１・・・筒状スペーサ、１１ａ・・
・第１冷媒供給口、Ｉｌｂ・・・第１冷媒排出口、１２
・・・第１密閉空間域、１３８・・・第１冷媒供給導管
、１３ｂ・・・第１冷媒排出導管、１４・・・第１冷媒
貯留管、１４ａ・・・第１冷媒、１４ｂ・・・レベル目
盛、１５・・・筒状カバー、１６・・・第２密閉空間域
、１７ｍ・・・第２冷媒供給口、１７ｂ・・・第２冷媒
排出口、１８ａ・・・第２冷媒供給専管、１８ｂ・・・
第２冷媒排出導管、１９・・・第２冷媒供給・循環機構
、２１・・・パイプ枠体。３１・・・繊維体、３１ａ・・・繊維体末端、３１ｂ・
・・第２冷媒、３１ｃ・・・放熱板、４１・・・蛇口。第１図第２図第３図第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】１、　フェースグレートの前面に該フェースプレートと
接触して形成され、かつ、第１冷媒の供給口及び排出口
を備えた第１密閉空間域と、該第】密閉空間域の側壁の
少なくとも一部を被包して形成され、又は、該第１密閉
空間域内に配置され、かつ、第２冷媒の供給口及び排出
口を備えた第２密閉空間域とから成ることを特徴とする投写型陰極線管の冷却装置。２　該第１冷媒が、透明液体で屈折率が該フェースプレ
ートの屈折率と近似する冷媒である特許請求の範囲第１
項記載の投写型陰極線管の冷却装置。３、　該第２冷媒が、該第２密閉空間域内を自然対流又
は強制循環される気体である特許請求の範囲第１項記載
の投写型陰極線管の冷却装置。４、該第２密閉空間域には、室温で気化する冷媒液が封
入されている特許請求の範囲第１項記載の投写型陰極線
管の冷却装置。