JP4343032B2

JP4343032B2 - 冷却構造および投射型画像表示装置

Info

Publication number: JP4343032B2
Application number: JP2004162486A
Authority: JP
Inventors: 知典斉藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2024-05-31
Also published as: US7275833B2; JP2005347349A; CN100380643C; CN1705111A; US20050265001A1

Description

本発明は、発熱体を冷却する冷却構造に係り、特にプリント基板に実装された半導体デバイスを冷却する冷却構造およびこの冷却構造を備えた投射型画像表示装置に関する。

近年、プリント基板に実装された半導体デバイスの発熱量は増加の傾向にあり、半導体デバイスを冷却する技術は益々重要となってきている。

特に、パーソナルコンピュータ等代表される情報処理装置に用いられるＣＰＵの処理クロックは、情報処理の高速化を実現するために近年急速な高周波化が進められている。

ＣＰＵの処理クロックの高周波化にともなって、ＣＰＵ自体が発生する熱量も急激に増加しており、ＣＰＵ冷却技術はＣＰＵの性能を維持するためには不可欠な技術となっている。

ＣＰＵを冷却するためには、多数の放熱フィン或いは放熱突起を備えた放熱器（ヒートシンクと呼ばれることもある。）とＣＰＵの発熱部とを熱的に接続させ、放熱器を強制空冷する手法が採られることが多い。

放熱器をＣＰＵに取り付けるにあたっては、放熱器とＣＰＵの発熱部との伝熱性能の確保とともに、振動や衝撃に対しても放熱器とＣＰＵとの機械的な結合が維持できるように配慮される必要がある。

さらに、近年ＣＰＵ等に代表されるキー電子デバイスは、プリント基板に直接半田付け等で固定される形態からソケット等によって容易に交換可能な形態へ移る傾向にある。この傾向に対応すべく、放熱器のＣＰＵへの取り付け、取り外しはより簡便な方法で可能となるように配慮される必要もある。

特許文献１ないし３には、ＣＰＵ等の半導体デバイスと放熱器とを熱的、機械的に確実に結合するとともに、両者を簡便な方法で着脱可能な技術が開示されている。
特開２００１−２３０３５６号公報特開平１０−４１６１号公報特開平８−４６０９７号公報

しかしながら、特許文献１ないし３が開示する主たる技術はいずれも放熱器を上側から適宜の部材を用いて固定させる形態のものである。

例えば、特許文献１が開示する技術は、プリント基板上に設けられたソケットに装着されたＣＰＵの上から放熱器を設置し、弾性を有した金属線材をソケットの２カ所に係合させて放熱器の上から放熱器とＣＰＵを押さえ込むように固定するものである。

金属線材が放熱器の上面からずれないようにするために、放熱器が備える放熱フィンの中央部に凹部が設けられた構造となっている。

このような構造によってＣＰＵと放熱器との熱的・機械的結合は確実になるものの、放熱フィンに凹部が設けられているために放熱フィンの放熱面積が減少することになり、放熱性能を犠牲にした構造となっている。

特許文献２には、特許文献１と同様に放熱器の上側から弾性を有した金属線材や板バネによって放熱器とＣＰＵとを固定する技術が開示されている。特許文献２の開示する放熱器は多数の放熱突起を有するもので、金属線材や板バネはこの多数の放熱突起の所定の隙間に沿わせて放熱器とＣＰＵを押さえ込むものである。

特許文献２は放熱部の形状が突起状のものに限定されており、板状の放熱フィンを有する放熱器に対する実施例は開示されていない。また、放熱器を強制空冷するような場合には、金属線材や板バネ等の取り付け部材によって空気の流路抵抗が増加することが予想される。

特許文献３には、ＣＰＵを覆う放熱器の上からさらに板状の部材で覆い、この板状の部材を上から押さえつけてＣＰＵと放熱器を固定する技術が開示されている。

特許文献３の開示する技術においても、放熱器と板状部材を固定するためのボス部等によって放熱部の放熱面積が一部犠牲にされている。

このように、特許文献１ないし３に開示される冷却構造はいずれも放熱器を上側からＣＰＵと固定する方式であるために、放熱面積の減少、或いは固定部材による冷却流路の流路抵抗の増大といった、冷却性能を一部犠牲にした冷却構造となっている。

一方、強制的な冷却を必要とする半導体デバイスとしては、情報処理装置の技術分野に留まるものではない。

投射型画像表示装置の技術分野においては、表示デバイスと呼ばれるキー電子デバイスがＣＰＵと同様に、或いはＣＰＵ以上に冷却が必要とされる。

表示デバイスには、透過型或いは反射型の液晶表示デバイスがあり、液晶表示デバイスを用いた投射型画像表示装置は液晶プロジェクタと呼ばれることもある。

表示デバイスとしてはこの他、ＤＭＤ（登録商標）（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏＭｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）といった表示デバイスもあり、ＤＭＤを用いた投射型画像表示装置はＤＬＰ（登録商標）（ＤｉｇｉｔａｌＬｉｇｈｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式プロジェクタと呼ばれている。

ＤＭＤは、微小なミラーを画素数に対応した数だけ表示デバイスの表面に形成し、個々のミラーの角度を電子・機械的に変えることによってＤＭＤ表面から入射された光が変調・反射するものであり、反射型の表示デバイスである。

なお、ＤＭＤ（登録商標）、ＤＬＰ（登録商標）はいずれも米国テキサス・インスツルメンツ社の商標である。

上記の液晶表示デバイスやＤＭＤはいずれも画素単位の画像信号の制御を半導体素子で行うものであり、半導体素子自体から発熱する。

また、これらの表示デバイスは、投射型画像表示装置が内蔵する光源からの光を反射或いは透過させて反射光ないしは透過光をスクリーン上に投射させるものである。この際、表示デバイスでは一定の反射損或いは透過損が発生し、これらに起因して光エネルギの一部が熱エネルギに変換される。

このため、液晶表示デバイスやＤＭＤ等の表示デバイスでは、半導体素子自体からの発熱に加えて反射損あるいは透過損に起因する発熱が付加されることになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、投射型画像表示装置の備える表示デバイスを含めた半導体デバイスを、冷却性能を犠牲にすることなく高い冷却効率で冷却することができる冷却構造を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、投射型画像表示装置の備える反射型表示デバイスを、冷却性能を犠牲にすることなく高い冷却効率で冷却することができる冷却構造を有した投射型画像表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る冷却構造は、請求項１に記載したように、基板に実装された発熱体と熱的に接続される受熱部を備えた放熱部材と、受熱部を貫通させる開口部と放熱部材を支持する支持部とを備えた支持部材と、受熱部を貫通させる開口部を備え、支持部材と基板との間に設けられる補強板と、を具備し、放熱部材は、複数の放熱フィンと、これらを片側で支持し固定する基部と、この基部の底面上に凸形状をなす受熱部が一体的に形成され、支持部材は、前記基部の底面側から支持することを特徴とするものである。

本発明に係る冷却構造によれば、投射型画像表示装置の備える表示デバイスを含めた半導体デバイスを、冷却性能を犠牲にすることなく高い冷却効率で冷却することができる。

また、本発明に係る冷却構造を有した投射型画像表示装置によれば、反射型表示デバイスを、冷却性能を犠牲にすることなく高い冷却効率で冷却することができる。

本発明に係る冷却構造および投射型画像表示装置の第１の実施形態について添付図面を参照して説明する。

（１）装置の全体構成
投射型画像表示装置１は、例えば超高圧水銀ランプを光源として、この光源からの光を赤、緑、青（ＲＧＢ）の回転するフィルム（カラーホイール）を介してＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）と呼ばれる表示デバイスに入射させ、ＤＭＤで画素毎に変調された反射光を投射用レンズを介してスクリーン上に拡大投射させるものである。

図１は、投射型画像表示装置１の外観の一例を示す図である。図１（ａ）は投射型画像表示装置１を上から見た斜視図であり、また図１（ｂ）は下から見た斜視図である。

図１に示したように、投射型画像表示装置１は、上下に２分割可能に一体化された本体ケース２を有し、この本体ケース２の前面に投射レンズ部６の一部が露出している。投射型画像表示装置１の各構成品は、本体ケース２の内部に収納される。

本体ケース２は、上部ケース３と下部ケース４とから構成される。

図１（ａ）に示すように、本体ケース２の前面には、外部のスクリーン上に拡大画像を投射するための投射レンズ部６の一部が露出している。

また、上部ケース３および下部ケース４の背面側から見て左側面には、冷却用の空気を吸い込む多数の吸気口８が設けられている。

上部ケース３の上面には、投射型画像表示装置１の各種操作を行うための複数の操作ボタン７が配設されている。

図１（ｂ）に示したように、上部ケース３および下部ケース４の背面側から見て右側面には、冷却用の空気を吐き出す多数の排気口９が設けられている。

本体ケース２の背面下部には多数の連通孔１０が設けられている。これらの連通孔１０は本体ケース２の内部に配設されたスピーカの音声を外部に出力するためのものである。

また、本体ケース２の背面には、テレビジョン受信機やパーソナルコンピュータ等の外部機器と接続される各種コネクタが配置されるコネクタパネル１１が設けられている。

下部ケース４の底面には、光源ランプを交換するための扉１２が設けられている。また下部ケース４の底面には、投射型画像表示装置１を３点で支持するためのフット１３ａ、１３ｂおよび１３ｃが設けられている。

（２）装置構成品のレイアウト
図２は、本体ケース２を構成する上部ケース３を取り外した状態で投射型画像表示装置１を上から見た図であり、投射型画像表示装置１の各構成品の部品配置を示している。

本体ケース２の図２において左前側に投射レンズ部６が配置される。投射レンズ部６から放射される光によって、投射レンズ部の前方に設けたれたスクリーン（図示せず）上に画像が拡大投射される。

本体ケース２の中央付近には、発光源である光源ランプを内蔵するライトユニット２０が配置されている。ライトユニット２０の図２において左方には光学ユニット２４が投射レンズ部６の後部に接して配設されている。光学ユニット２４は、ライトユニット２０から入射される光束方向を光学的に変更させるためのものである。

ライトユニット２０と光学ユニット２４の間にはカラーホイール２５が配置されている。カラーホイール２５は、赤・緑・青の３原色の透明フィルムを備えた回転円盤であり、光源からの白色光をカラー化するために用いられるものである。

ライトユニット２０と本体ケース２の前側面との間には、光源ランプ２０１に電力を供給するための光源電源部２２が配置される。

また、ライトユニット２０と排気口９の間には、冷却風を本体ケース２の外部に排気するための排気ファン３０が配置される。

本体ケース２の約半分を占める後半部空間には、メイン回路ブロック２８が配置される。

メイン回路ブロック２８は、本体ケース２の底面に平行に配設されるプリント基板や、プリント基板に実装される電子部品や排気・吸気ファン等に電力を供給する回路電源部（図示せず）等から構成されるものである。

また、メイン回路ブロック２８と本体ケース２の右側面との間にはメイン回路ブロック用排気ファン３１が配置される。

本体ケース２の中央部から左側面にわたって空気ダクト３２が配置される。空気ダクト３２の一端は本体ケース２の左側面に設けられる吸気口８に隣接して対向している。空気ダクト３２の他端は、ライトユニット２０に連接している。

空気ダクト３２は、吸気側ダクト３４と図２において扇形形状に見える排気側ダクト３６とから構成される。吸気側ダクト３４と排気側ダクト３６との間には吸気ファン３８がそれぞれのダクトに密に連接されて設けられる。

光学ユニット２４と吸気側ダクト３４との間には、反射型表示デバイス２６および反射型表示デバイス２６が発生する熱を冷却する冷却構造５が配置されている。

反射型表示デバイス２６は、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）といった電子デバイスで構成される。ＤＭＤは、微小なミラーを画素数に対応した数だけ表示デバイスの表面に形成している。個々の微小なミラーの角度を電子・機械的に高速に変えることによってＤＭＤ表面から入射された光が変調・反射され画像を形成するものである。

吸気側ダクト３４には、冷却構造５を構成する放熱部材４０の放熱フィン４０１（図５等参照）が収納されている。

次に、投射型画像表示装置１における光学系の機能について概略説明する。

ライトユニット２０に内蔵される光源ランプによって発生する白色光は、ライトユニット２０の図２において左側の側面から放射される。この白色光はカラーホイール２５を透過した後、赤・緑・青の３原色光となって光学ユニット２４に入射される。

光学ユニット２４に入射された光束は、光学ユニット２４の内部で方向を変えて反射型表示デバイス２６に向かう。反射型表示デバイス２６の反射面は前方即ち投射レンズ部６の方向を向いている。反射面で反射された光束は光学ユニット２４の内部を直進し、投射レンズ部６に入射される。

投射レンズ部６では、フォーカス調整機構等を備えたレンズ群によって光束の放射角が拡大されて外部に設けられるスクリーン上に拡大画像が投射される。このようにして反射型表示デバイス２６上に表現された画像がスクリーン上に拡大表示される。

（３）反射型表示デバイスを冷却する冷却風の流れ
図２に示した空気流路５０は、吸気口８から吸気された空気が、吸気側ダクト３４、吸気ファン３８，排気側ダクト３６を通ってライトユニット２０の内部に入り、排気ファン３０を介して排気口９から外部に向かって流れる流路である。

空気流路５０では、吸気ダクト３４の内部に収納された放熱フィン４０１と熱交換することによって、放熱フィン４０１と熱的に接続された反射型表示デバイス２６を冷却している。また、空気流路５０では、吸気ファン３８によって加圧された冷却空気がライトユニット２０の内部を流れることによって、光源ランプ２０１が冷却される。

このように、空気流路５０は、反射型表示デバイス２６と光源ランプ２０１との冷却に特化した冷却流路である。

（３）冷却構造の実装状態
図３は、冷却構造５が実装された投射型画像表示装置１の吸気側ダクト３４、吸気ファン３８および排気側ダクト３６を投射型画像表示装置１の上側から見た断面図を示したものである。

吸気側ダクト３４と排気側ダクト３６との中間に設けられるモータ駆動の吸気ファン３８によって、本体ケース２に設けられた吸気口８から外部の空気を吸いこみ、排気側ダクト３６から空気を吐き出す。

排気側ダクト３６はライトユニット２０のライトケース２０２に設けられるライトケース入口開口２０５（図２参照）に連通しており、排気側ダクト３６から吐き出された空気はライトケース２０２の内部に流入する。

吸気側ダクト３４の吸気開口３４２に吸い込まれた空気は、吸気側ダクト３４を吸気ファン３８に向かって流れる間に、吸気側ダクト３４に収納されている放熱部材４０の放熱フィン４０１を冷却する。放熱フィン４０１は、吸気側ダクト３４の内部の空間をほぼ埋め尽くすように収納され、ファンの熱交換面積を大きくとっている。

放熱フィン４０１を冷却した空気は、吸気ファン３８のファン吸込口３８２から吸い込まれ、吸気ファン３８で加圧された後、ファン排気口３８３から排気側ダクト３６に吐き出される。

図４は、図３のＺ−Ｚ線断面図である。図４に示したように、放熱部材４０に設けられる多数の放熱フィン４０１は、吸気側ダクト３４の内部の空間をほぼ埋め尽くすように収納されている。このような構成によって、熱交換面積を増大させ、吸気側ダクト３４を流れる冷却空気のほぼ全体が放熱フィン４０１の表面と接触することが可能となり、効率よく放熱フィン４０１を冷却することができる。

この結果、放熱部材４０の受熱部４０２と熱的に接続されている反射型表示デバイス２６の発熱面を効率良く冷却することができる。

図５は、冷却構造５が光学系の各構成品と結合される実装状態を示す図である。図５（ａ）は、投射型画像表示装置１の背面側から見た斜視図を示しており、図５（ｂ）は投射型画像表示装置１の前面側から見た斜視図を示している。

冷却構造５は、光学ユニット２４の背面側からねじ締結されて光学ユニット２４に固定される。光学ユニット２４の前面側には投射レンズ部６が固定される。

光学ユニット２４の図５において右側方にはライトユニット２０が配置されている（図２参照）。ライトユニット２０から放射される白色光は、カラーホイール２５によって赤、緑、青の３原色光となって光学ユニット２４に入射される。

光学ユニット２４の内部で光束方向が変更されて冷却構造５が備える反射型表示デバイス２６の方向に向かう。反射型表示デバイス２６で変調・反射された画像光は光学ユニット２４内を直進し、投射レンズ部６に入射した後投射型画像表示装置１の前方に設けられたスクリーン上に拡大画像が投射される。

図５（ａ）に示した冷却構造５の構成品のうち、放熱部材４０の放熱フィン４０１の部分が図３に示したように排気側ダクト３４の内部に収納される。

（４）冷却構造の構成
図６は、投射型画像表示装置１の備える冷却構造５の構成および構造を分解斜視図で示したものである。図６（ａ）と図６（ｂ）はそれぞれ見る角度を変えて示したものである。

図６（ａ）に示したように、冷却構造５は、多数の板状の放熱フィン４０１を備えた放熱部材４０と、放熱部材４０を支持する支持部材４１と、発熱体である反射型表示デバイス２６と、反射型表示デバイス２６の実装を容易にするＤＭＤケース２６２と、反射型表示デバイス２６が実装されるプリント基板２６１と、プリント基板２６１に対する過度なストレスを排除する補強板４２と、これらの各構成品を取り付け固定する固定部材２４１を備える。

放熱部材４０は、多数の板状の放熱フィン４０１と、これらの放熱フィン４０１を片側で支持し固定する基部４０３と、基部４０３の底面４０３ａから突き出た二段の凸形状をなす受熱部４０２とが一体的に形成されている。放熱部材４０は熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウム等で形成される。

反射型表示デバイス２６は、図６（ｂ）に示したように略四角板形状をなし、表面（固定部材２４１と対向する面）側の中央には四角形状の凹部が形成されている。この凹部の底面が、画素数に対応した多数の微小なミラー（マイクロミラー）によって構成される反射面２６ａとなっている。

固定部材２４１に設けられている光学開口２４２を通って光源からの光は、反射面２６ａに入射し、反射面２６ａのマイクロミラーで反射された反射光は同じく光学開口２４２を通った後投射レンズ部６に向かう。

ＤＭＤ（登録商標）（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏＭｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）である反射型表示デバイス２６は、マイクロミラーを制御するための半導体素子を内蔵しており、この半導体素子は自己発熱する。さらに、反射型表示デバイス２６に入射した光の総てが反射するわけではなく、一部は反射損として熱エネルギーに変換される。このように反射型表示デバイス２６は半導体素子による自己発熱と入射光に起因する発熱の双方によって発熱する。

反射型表示デバイス２６が発生する熱は、反射型表示デバイス２６の裏面に設けられている金属製の発熱面２６ｂ（図６（ａ）参照）に内部から伝熱される。

反射型表示デバイス２６は、この発熱面２６ｂから伝熱される熱を放熱部材４０の放熱フィン４０１によって冷却空気と熱交換することによって冷却される。

発熱面２６ｂの周囲に設けられる接続面２６ｃには、反射型表示デバイス２６の電気的インタフェース用の多数のピン（図示せず）が露出している。

ＤＭＤケース２６２は、反射型表示デバイス２６のプリント基板２６１への実装を容易にするための実装部材である。ＤＭＤケース２６２は中央に放熱部材４０の受熱部４０２を貫通させるための開口を備えており、例えば合成樹脂等で形成されている。

ＤＭＤケース２６２によって反射型表示デバイス２６とプリント基板２６１との正確な位置決めが可能となる。

また、ＤＭＤケース２６２は、その表裏の両面を貫通する弾性を有した多数のピン（図示せず）を備えており、ＤＭＤケース２６２を挟んで反射型表示デバイス２６をプリント基板２６１に押しつけることによって半田付けすることなく反射型表示デバイス２６とプリント基板２６１とを電気的に接続することが可能となっている。

プリント基板２６１には、ＤＭＤケース２６２を介して反射型表示デバイス２６が実装される。プリント基板２６１の中央には、放熱部材４０の受熱部４０２を貫通させるための開口２６１ｂが設けられている。反射型表示デバイス２６の電気信号はＤＭＤケース２６２を介してプリント基板２６１に接続され、さらにコネクタ２６１ｃを介して外部の回路と電気的に接続される。

補強板４２は、プリント基板２６１と支持部材４１の間に設けられるもので、ねじ締結による冷却構造５の組み立て時に過度のストレスがプリント基板２６１に発生することを防止するためのものである。

支持部材４１は、放熱部材４０をその基部４０３の底面４０３ａ側から支持するとともに、支持した放熱部材４０が備える受熱部４０２の受熱面４０２ａを適切な圧力をもって反射型表示デバイス２６の発熱面２６ｂに押し当てるためのものである。

支持部材４１は、中央に放熱部材４０の受熱部４０２を貫通させる開口４１１を備えた板状の部材で形成されている。

また、支持部材４１は、放熱部材４０側に隆起した支持部４１２と、支持部４１２の両側に設けられる取付部４１３と、図６において上下の両端に設けられた係止部４１４とを備えている。

支持部材４１は、適宜の弾性を有する板状部材、例えばステンレス鋼板等をプレス加工して形成される。金属材料に限定されず、例えば適宜の弾性を有する合成樹脂板であってもよい。

支持部材４１の係止部４１４は、係止部４１４に設けられている係止穴４１４ａを放熱部材４０の基部４０３の両側端に設けられている係止用突起４０５に係止して固定させるものである。

支持部材４１の支持部４１２は、放熱部材４０を基部４０３の底面４０３ａ側から支持するものである。

また支持部材４１の取付部４１３は、締結ねじ２４１ｂが貫通する４つのねじ案内孔を有する。

固定部材２４１は、冷却構造５の構成品であると同時に図５（ａ）に示した光学ユニット２４の後部側の側壁の一部を形成するものである。

固定部材２４１は、中央に光学開口２４２を備え、この開口から光源からの光が入射するとともに反射型表示デバイス２６で反射された反射光が光学開口２４２を通って投射レンズ部６に向かう。

固定部材２４１の四隅には、冷却構造５をねじ締結によって組み立てるためのボス部２４１ａが設けられている。

（５）冷却構造５の組立
図６（ａ）に示したように放熱部材４０は、支持部材４１の係止部４１４と放熱部材４０の係止用突起４０５とを係止させることによって支持部材４１と結合され、支持部材４１の支持部４１２が放熱部材４０の基部４０３の底面４０３ａを支持する。

一方、４本の締結ねじ２４１ｂは、支持部材４１、補強板４２およびプリント基板２６１がそれぞれ備えるねじ案内孔４１３ａ、４２ａおよび２６１ａを通して固定部材２４１の備える４つのボス部２４１ａのねじ孔にねじ込まれる。

このねじ込みによって、支持部材４１と固定部材２４１、およびこの２つの部材によって挟まれる補強板４２、プリント基板２６１、ＤＭＤケース２６２および反射型表示デバイス２６が一体的に組み立てられ、固定される。

（６）冷却構造５の細部構造
図７は組み立てた冷却構造５の外観を示す図である。図７（ａ）は冷却構造５を上から見た斜視図であり、図７（ｂ）は冷却構造５を下から見た斜視図である。なお、図７では便宜上補強板４２、プリント基板２６１およびＤＭＤケース２６２を省略して図示している。

図７（ａ）に示したように、支持部材４１の取付部４１３と固定部材２４１のボス部２４１ａとが締結ねじ２４１ｂによってねじ結合されることによって、支持部材４１と固定部材２４１は固定される。

また、支持部材４１と放熱部材４０とは、支持部材４１の係止部４１４と放熱部材４０の係止用突起４０５とが相互に係止されることによって固定される。

また、図７（ｂ）に示したように、放熱部材４０に設けられた凸形状の受熱部４０２は、支持部材４１の開口４１１を貫通して反射型表示デバイス２６の裏面にある発熱面２６ｂと熱的に接続されている。

図８は、図７（ａ）に示したＹ断面の分割線Ｙで冷却構造５を分割した冷却構造５の断面斜視図である。

図８からわかるように、放熱部材４０が有する凸形状の受熱部４０２の先端は受熱面４０２ａとなっており、反射型表示デバイス２６の発熱面２６ｂと受熱面４０２ａとは図示しない伝熱性グリスや伝熱シート等を介して接触しており、熱的な接続が確保されている。

放熱部材４０の受熱面４０２ａが受けた熱は凸形状の受熱部４０２部、放熱部材４０の基部４０３を伝熱して、多数の放熱フィン４０１の表面に至る。放熱フィン４０１の表面には冷却用の空気が流れており、放熱フィン４０１による熱交換によって反射型表示デバイス２６の発熱面２６ｂの熱は逐次冷却される。

また、図８に示したように、放熱部材４０の基部４０３の両端に設けたれた係止用突起４０５と、支持部材４１に設けられた係止部４１４の係止穴４１４ａとが相互に係止することによって、放熱部材４０と支持部材４１とが固定される。

係止用突起４０５の形状は、図８に示すように傾斜をもって形成されている。このため、放熱部材４０を支持部材４１に上から挿入すると、係止用突起４０５の有する傾斜によって支持部材４１の係止部４１４が左右に弾性変形によって押し広げられる。係止用突起４０５と係止部４１４の係止穴４１４ａが完全に嵌合すると押し広げられた係止部４１４は自動的に元の形状に復帰する。このように、係止用突起４０５の有する傾斜形状によって放熱部材４０と支持部材４１とワンタッチで固定させることが可能となり、組立作業を容易かつ迅速に行うことが可能となる。

図９は、図７（ａ）に示したＸ断面の分割線Ｘで分割した断面図を示したものである。

図９には、図７で省略した補強板４２、プリント基板２６１およびＤＭＤケース２６２も併せて示している。

図９からもわかるように、放熱部材４０の有する凸形状の受熱部４０２が補強板４２、プリント基板２６１およびＤＭＤケース２６２の各開口を貫通して、受熱部４０２の受熱面４０２ａと、反射型表示デバイス２６の発熱面２６ｂとは確実に接触する。

さらに、受熱部４０２の受熱面４０２ａと、反射型表示デバイス２６の発熱面２６ｂとは支持部材４１の有する適宜の弾性から生じる圧力をもって相互に押圧されている。

図１０は、締結ねじ２４１ｂによって締結する前の支持部材４１の状態を実線で、また締結後の支持部材４の状態を２点鎖線で示したものである。

図１０が示すように、冷却構造５の各構成品の寸法関係は、締結ねじ２４１ｂをねじ込む前においては、支持部材４１の取付部４１３と補強板４２との間に所定の間隙ｄを有するように設定される。締結ねじ２４１ｂを固定部材２４１のボス部２４１ａにねじ込むことによって支持部材４１の取付部４１３は補強板４２と密に固定されるが、同時に支持部材４１は弾性変形し、弾性変形に基づいた弾性力によって、図１０において下側に圧力が発生する。この圧力によって放熱部材４０の受熱面４０２ａと、反射型表示デバイス２６の発熱面２６ｂとが伝熱性グリスや伝熱シートを介して適宜の圧力をもって相互に押圧されることによって伝熱性能が向上し、効率の高い冷却が可能となる。

また、冷却構造５を構成する各構成品の寸法は一定の製造誤差を伴うため、補強板４２の取付面と反射型表示デバイス２６の発熱面２６ｂとの間隔は常に一定とはかぎらない。支持部材４１が有する弾性によってこのような製造誤差を吸収することが可能となり、誤差調整等の組立時間が短縮され加工性が向上する。

上述したように、冷却構造５の第１の実施形態によれば、支持部材４１を放熱部材４０の基部４０３の底面４０３ａ側から支持する構造である。従来技術のように適宜の支持部材を用いて放熱フィンの上側から放熱部材を固定する形態の場合は、支持部材が放熱フィンの形状等に影響を与え冷却性能を一部犠牲にせざるを得なかったが、第１の実施形態によれば、放熱部材４０は放熱フィン４０１の形状に対して何ら機構的な影響を与えることがない。

このため、放熱フィン４０１の熱交換面積を低減することがなく、発熱体である反射型表示デバイス２６を高い冷却効率で冷却できる。

さらに、放熱フィン４０１を冷却する空気流路の近傍に支持部材４１が全く存在しない形態であるため、放熱フィン４０１を冷却する空気流路の流路抵抗を増加させることがない。このため発熱体である反射型表示デバイス２６を高い冷却効率で冷却できる。

また、支持部材４１が有する弾性を利用することによって、弾性変形から生じる適宜の圧力で放熱部材４０の受熱面４０２ａと反射型表示デバイス２６の発熱面２６ｂとを押圧するため、高い熱伝導性が確保でき、冷却効率が向上する。

さらに、支持部材４１の弾性によって製造誤差を吸収できるため加工性が向上する。

また、放熱部材４０の係止用突起４０５が有する傾斜を持った形状によって放熱部材４０と支持部材４１とをワンタッチで結合できるため、放熱部材４０と支持部材４１との組立時における加工性がさらに向上する。

（７）第２の実施形態
図１１は、冷却構造５の第２の実施形態を示す図である。

第１の実施形態では、係止用突起４０５と係止部４１４の位置が図１２において上下の両端に設けられた形態としているが、第２の実施形態では図１２において左右の両端に係止用突起４０５と係止部４１４とを設けた形態としている。

この場合であっても支持部材４１は放熱フィン４０１に対して影響を与えることなく放熱部材４０を支持することができる。

第２の実施形態によれば、例えば両端の放熱フィンの極近傍にダクト等が隣接しているような場合であっても係止用突起４０５および係止部４１４が障害とならないため、余裕をもって実装できる。

（８）第３の実施形態
図１２は、冷却構造５の第３の実施形態を示す図である。

第３の実施形態は、係止部４１４の係止穴４１４ａと係止用突起４０５による係止結合に代えて、放熱部材４０の基部４０３と支持部４１２とを２つの止めねじ４１２ａで結合するものである。

ねじ結合であっても、放熱部材４０を基部４０３の底面４０３ａ側から支持することに変わりはなく、放熱フィン４０１へ影響を与えることがないため高い冷却効率が確保できる。

第１の実施形態による係止結合のワンタッチ性は失われるものの、支持部材４１と放熱部材４０とのより強固な結合が要求されるような環境においては有利な実施形態である。

（９）第４の実施形態
第４の実施形態は、第１の実施形態にかかる冷却構造５の構成品の中から、放熱部材４０Ａと支持部材４１Ａとを取り出して冷却構造５Ａの構成としたものである。またこれら２つの構成品にさらに補強板４２Ａを付加した形態としてもよい。

第４の実施形態では、冷却対象である発熱体は反射型表示デバイス２６に限定されない。図１３に示したように発熱体は、例えばプリント基板１００に実装されたＣＰＵ１１０であってもよい。プリント基板１００に設けられるボス部１００ａと締結ねじ１００ｂとが締結されることによって支持部材４０Ａとプリント基板１００とが補強板４２Ａを介して一体的に結合される。

放熱部材４０が形成する受熱部４０２の凸形状の厚み或いは補強板４２Ａの厚みは放熱部材４０Ａの受熱面４０２ａとＣＰＵ１１０の発熱面１１０ａとが適切に接合されるように決定すればよい。

また、放熱部材４０Ａの受熱面４０２ａの形状や面積もＣＰＵ１１０の発熱面１１０ａを覆うような形状、面積に形成すればよい。

第４の実施形態においても第１の実施形態と同様に、支持部材４１Ａが放熱部材４０Ａの備える基部４０３の底面４０３ａ側から支持する形態である。このため、支持部材４１Ａは放熱フィン４０１に対して熱交換面積を減少させる等の機構的影響がなく、また冷却風に対して流路抵抗を増す等の悪影響もない。このため従来のように放熱フィンの上側から支持部材によって放熱部材を固定する構造に比べてより冷却効率の高い冷却構造となっている。

また、第１の実施形態と同様に、支持部材４１Ａの有する弾性によってＣＰＵの発熱面１１０ａと放熱部材４０Ａの受熱面４０２ａとが熱的に確実に接続されるため冷却効率が向上する。さらに支持部材４１Ａの有する弾性によって構成品寸法の製造誤差を吸収できるため加工性が向上する。

また、第１の実施形態と同様に、支持部材４１Ａと放熱部材４０Ａとがワンタッチで固定されるため組み立ての作業性が向上する。

（ａ）は本発明に係る投射型画像表示装置の一実施形態を上から見た斜視図、（ｂ）は本発明に係る投射型画像表示装置の一実施形態を下から見た斜視図。上記投射型画像表示装置が備える各構成品の配置を示す図。本発明に係る冷却構造の第１の実施形態が空気ダクトに実装された状態を示す図。図３のＺ−Ｚ線断面図。（ａ）は本発明に係る冷却構造の第１の実施形態が光学系の構成品に実装された状態を示す第１の図、（ｂ）は同第２の図。（ａ）は本発明に係る冷却構造の第１の実施形態の構造を示す第１の分解図、（ｂ）は同第２の分解図。（ａ）は本発明に係る冷却構造の第１の実施形態を示す第１の斜視図、（ｂ）は同第２の斜視図。図７（ａ）に示す冷却構造のＹ軸分割断面からの斜視図。図７（ａ）に示す冷却構造のＸ軸断面図。本発明に係る冷却構造の第１の実施形態の支持部材の弾性力による効果を示す断面図。本発明に係る冷却構造の第２の実施形態に係る放熱部材の外観図。本発明に係る冷却構造の第３の実施形態に係る放熱部材の外観図。本発明に係る冷却構造の第４の実施形態に係る実装断面図。

符号の説明

１投射型画像表示装置
２本体ケース
６投射レンズ部
８吸気口
９排気口
２０ライトユニット
２０１光源ランプ
２４光学ユニット
２４１固定部材
２４２光学開口
２６反射型表示デバイス（発熱体）
２６１プリント基板（基板）
２６２ＤＭＤケース（実装部材）
３０排気ブロア
３２ダクト
３４吸気側ダクト
３４１放熱部用開口
３４２吸気開口
３６排気側ダクト
４０放熱部材
４０１放熱フィン
４０２受熱部
４０３基部
４１支持部材
４１１開口
４１２支持部
４１３取付部
４１４係止部
４１４ａ係止穴
４２補強板

Claims

基板に実装された発熱体と熱的に接続される受熱部を備えた放熱部材と、
前記受熱部を貫通させる開口部と前記放熱部材を支持する支持部とを備えた支持部材と、
前記受熱部を貫通させる開口部を備え、前記支持部材と前記基板との間に設けられる補強板と、
を具備し、
前記放熱部材は、複数の放熱フィンと、これらを片側で支持し固定する基部と、この基部の底面上に凸形状をなす受熱部が一体的に形成され、
前記支持部材は、前記基部の底面側から支持することを特徴とする冷却構造。
前記支持部材は、外部に設けられた固定部が有するボス部に前記基板を挟んでねじ固定されることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
前記発熱体の周辺部を前記基板に押さえつけて固定する実装部材をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
前記支持部材は、板形状をなすとともに係止穴を備えた係止部が前記支持部材の対向する両端に設けられ、前記放熱部材の有する基部の対向する両側面に設けられた突起と前記係止穴を係合させることによって前記放熱部材を支持することを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
前記支持部材は板形状をなし、前記基部の底面とねじで固定することによって前記放熱部材を支持することを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
前記支持部材は弾性変形可能な板形状をなし、前記支持部が前記基板を介して外部に設けられた固定部に固定されることによって生じる弾性力によって、前記受熱部と前記発熱体とが押圧されることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
光源からの光を通過させる光開口部を備えた固定部材と、
前記光開口部と対向するとともに前記光を反射する反射面を備えた表示デバイスと、
前記表示デバイスが実装される基板と、
前記表示デバイスの発熱面と熱的に接続される受熱部を備えた放熱部材と、
前記受熱部を貫通させる開口部と前記放熱部材を支持する支持部とを備えた支持部材と、
前記受熱部を貫通させる開口部を備え、前記支持部材と前記基板との間に設けられる補強板と、
を具備し、
前記放熱部材は、複数の放熱フィンと、これらを片側で支持し固定する基部と、この基部の底面上に凸形状をなす受熱部が一体的に形成され、
前記支持部材は、前記基部の底面側から支持することを特徴とする冷却構造。
光を発生する光源部と、
外部に設けられたスクリーンに画像を投射する投射レンズ部と、
前記光源からの光を通過させる光開口部を備えた固定部材と、
前記光開口部と対向するとともに前記光を反射する反射面を備えた表示デバイスと、
前記表示デバイスが実装される基板と、
前記表示デバイスの発熱面と熱的に接続される受熱部を備えた放熱部材と、
前記受熱部を貫通させる開口部と前記放熱部材を支持する支持部とを備えた支持部材と、
前記受熱部を貫通させる開口部を備え、前記支持部材と前記基板との間に設けられる補強板と、
を具備し、
前記放熱部材は、複数の放熱フィンと、これらを片側で支持し固定する基部と、この基部の底面上に凸形状をなす受熱部が一体的に形成され、
前記支持部材は、前記基部の底面側から支持することを特徴とする投射型画像表示装置。