JP2006184600A - 集塵装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 高圧電源の一部が停止した場合でも集塵率の低下を抑えることができる集塵装置及びこれを備えた投射型映像表示装置を提供する。
【構成】 集塵装置においては、マイナス側となる多数の針状電極２１…でコロナ放電によって空気や塵埃等をマイナスイオン化し、このマイナスイオン化した空気や塵埃等をアース側電極となる第１、第２集塵電極２２Ａ、２２Ｂで引き寄せて移動空気を生じさせると共に、前記ハニカム状フィルタ２３及び第１、第２集塵電極２２Ａ、２２Ｂによって塵埃を吸着する。また、高圧電源２６ａは、放電極２１ａと、放電極２１ｄに電源供給を行う。高圧電源２６ｂは、放電極２１ｂと、放電極２１ｅに電源供給を行う。高圧電源２６ｃは、放電極２１ｃと、放電極２１ｆに電源供給を行う。このように各高圧電源と各放電極を配線することで、いずれかの高圧電源が停止した場合でも、集塵装置における集塵率の低下を最小限に抑えることができる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、集塵装置及びこれを備えた投写型映像表示装置に関する。

投写型映像表示装置は、光源から出射された光を液晶パネルや、ＤＭＤ^ＴＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ^ＴＭ）等のライトバルブにより変調して投写する構成であるため、高輝度の光源を備える必要がある。この高輝度の光源から発生する熱や液晶パネルの偏光板あるいは各種光学部品に光が吸収されるときに発生する熱の対策が必要である。そこで、従来より、モーターによってファンを回転させて吸気や排気を行ない、熱を装置外に放出するようにしていた（特許文献１参照）。

また、装置外の空気を吸気して装置内に送風する場合、装置外の塵埃が装置内に入り込んでしまうおそれがある。このため、通常は塵埃除去フィルタを設置するように構成していた。

しかし、塵埃除去フィルタは開口幅を液晶パネルの画素サイズ（１０μｍ〜２０μｍ）以下にする必要があり、空気の流れに対して抵抗となり放熱効率が低下するという問題がある。

上記の事情に鑑み、本願出願人は、気流に対する抵抗を極力小さくして塵埃を効率的に除去できる集塵装置及びこれを備えた投写型映像表示装置を開発した（特願２００４−１７５１１３号）。

図１３を参照して、上記出願で開示した集塵装置は、角状筒体内に、針状電極２１…、導電性の第１メッシュフィルタ２２Ａ、ハニカム状フィルタ２３、及び導電性の第２メッシュフィルタ２２Ｂをこの順序で空気流方向に配置して成る。この集塵装置においては、マイナス側となる多数の針状電極２１…でコロナ放電によって空気や塵埃等をマイナスイオン化し、このマイナスイオン化した空気や塵埃等をアース側電極となる第１，第２メッシュフィルタ２２Ａ，２２Ｂで引き寄せて移動空気を生じさせると共に、前記ハニカム状フィルタ２３及び第１，第２メッシュフィルタ２２Ａ，２２Ｂによって塵埃を吸着する。
特開２００１−２２２０６５号公報

しかしながら、上記説明した本願出願人による発明では、高圧電源が停止した場合、空気中の塵埃をイオン化する電極に対する電源供給が停止してしまい、集塵できなくなるという問題があった。

そこで、この発明は上記の事情に鑑み、高圧電源の一部が停止した場合でも、全ての電極への電源供給が停止することがない集塵装置及びこれを備えた投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

この発明による集塵装置は、第１、及び、第２の高圧電源と、ｍ個（ｍ＞２）の放電極と、該放電極に対向する集塵極とを有し、前記第１の高圧電源から電源供給される放電極と、前記第２の高圧電源から電源供給される放電極とは、交互に配置されることを特徴とする。

また、この発明による他の集塵装置は、第１〜第ｎ（ｎ≧２）の高圧電源と、ｍ個（ｍ＞ｎ）の放電極と、該放電極に対向する集塵極とを有し、前記ｎ個の高圧電源のうちの、第ｊ番目（１≦ｊ≦ｎ）の高圧電源から電源供給される放電極群をｄｊとしたとき、放電極群をｄｊを構成する各放電極は、互いに隣接しないことを特徴とする。

また、この発明による他の集塵装置は、第１〜第ｎ（ｎ≧２）の高圧電源と、ｍ個（ｍ＞ｎ）の放電極と、該放電極に対向する集塵極とを有し、前記ｎ個の高圧電源のうちの、第ｊ番目（１≦ｊ≦ｎ）の高圧電源から電源供給される放電極をｄｊとしたとき、放電極ｄ１、…、ｄｎは、互いに隣接しないことを特徴とする。

また、好ましくは、前記集塵極は、多数の筒状部を有して成るフィルタ部材と、前記フィルタ部材の空気入口側に配置され、前記筒状部の開口よりも小さな開口を有する導電性の第１メッシュフィルタと、前記フィルタ部材の空気出口側に配置され、前記筒状部の開口よりも小さな開口を有する導電性の第２メッシュフィルタと、を有して成ることを特徴とする。

上記の構成においては、前記フィルタ部材の筒状部の開口幅を例えば液晶パネルの画素サイズに対して十分大きくして空気流に対する抵抗を低くすることができる。前記フィルタ部材の筒状部に向かって移動する塵埃は、先ず第１メッシュフィルタによって捕捉される。そして、第１メッシュフィルタをすり抜けた塵埃は、前記フィルタ部材の筒状部内を通る際に、当該筒状部の内壁に吸引されて除去される。更に筒状部をすり抜けた塵埃は、第２メッシュフィルタによって捕捉されるため、十分に清浄化された空気を供給できることになる。

また、この発明の投写型映像表示装置は、光源から出射された光をライトバルブにより変調して投写する投写型映像表示装置において、上述したいずれかの集塵装置と、前記集塵装置にて清浄化された空気を吸引して送風する送風装置と、を備えたことを特徴とする。

この発明の集塵装置によれば、高圧電源の一部が停止した場合でも、全ての電極への電源供給が停止することのない。集塵装置及びこれを備えた投写型映像表示装置を提供することができる。

また、この発明の集塵装置は、高圧電源の一部が停止した場合でも、集塵機能の低下が小さい。例えば、請求項１の発明では、第１の高圧電源から電源供給される放電極と、第２の高圧電源から電源供給される放電極とを交互に配置している。これにより、高圧電源の一部が停止した場合でも、電源供給される放電極間の距離の増加を最小限とすることが可能であるので、高圧電源の一部が停止した場合でも、集塵機能の低下を最小限に抑えることが出来る。

以下、この発明の実施形態の集塵装置及び投写型映像表示装置を図１ないし図５に基づいて説明する。

図１は、集塵送風装置２０を示した斜視図（一部透視）である。集塵送風装置２０は集塵装置及び送風部を備えて成る。

集塵装置は、角状筒体内に、針状電極２１…、導電性の第１メッシュフィルタ２２Ａ、ハニカム状フィルタ２３、及び導電性の第２メッシュフィルタ２２Ｂをこの順序で空気流方向（ｚ方向）に配置して成る。第１メッシュフィルタ２２Ａ及び第２メッシュフィルタ２２Ｂはハニカム状フィルタ２３を挟み込むように配置される。ハニカム状フィルタ２３は平面内に多数のハニカム筒状部が配置されたものであり、例えば、数ｃｍの厚みに設定される。また、この実施形態ではハニカム状フィルタ２３は紙を基材とし、オゾン分解触媒フィルタとしての機能も持たせている。具体的には、二酸化マンガン、酸化ニッケル、活性炭などの触媒を、ハニカム筒状部の内壁に添着して成る。勿論、ハニカム状フィルタ２３は紙から成るものに限らず、導電性材料、樹脂材料、セラミック材料などを用いて構成することもできる。

上記集塵装置においては、マイナス側となる多数の針状電極２１…でコロナ放電によって空気や塵埃等をマイナスイオン化し、このマイナスイオン化した空気や塵埃等をアース側電極となる第１，第２メッシュフィルタ２２Ａ，２２Ｂにより引き寄せて空気移動を生じさせると共に、前記ハニカム状フィルタ２３及び第１，第２メッシュフィルタ２２Ａ，２２Ｂによって塵埃を吸着するようになっている。この実施形態では、前記ハニカム状フィルタ２３Ａをアースに接続している。高電圧発生回路２６は、図示しない電源部から電圧供給を受け、マイナス数ｋＶ乃至マイナス十数ｋＶ程度の高電圧を発生させてこれを針状電極２１…に印加する。

第１，第２メッシュフィルタ２２Ａ・２２Ｂのメッシュ開口の直径（円形の場合）或いは一辺の長さ（方形の場合）は、例えば、液晶表示パネルの画素の大きさ（１０μｍ〜２０μｍ）の約１０倍程度に設定されている。また、ハニカム状フィルタ２３の開口の大きさは、例えば数ｍｍ程度に設定されている。これらハニカム状フィルタ２３及び第１，第２メッシュフィルタ２２Ａ・２２Ｂは取り外し可能に設けられていてもよい。

前記送風部は、前記集塵装置にて清浄化された移動空気をフード部（エルボ部）２５を介してシロッコファン２４にて吸引し送風する構成となっている。シロッコファン２４は空気をファン回転軸方向に吸い込んでファン回転軸方向と直交する方向に吹き出すものである。

なお、以後は、図１で示すように、空気流方向をｚ方向、垂直方向（上方向）をｘ方向、水平方向（前記ｘ、ｚ方向と直交する方向）をｙ方向であるとして、説明を行う。

図２は３板式カラー液晶プロジェクタの光学系と集塵送風装置２０の配置関係の一例を示した説明図である。光源１の発光部２は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光は、例えばパラボラリフレクタ３によって平行光となって出射される。第１ダイクロイックミラー５は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー５を透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー６にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー６にて反射された赤色光はコンデンサレンズ７を経て赤色光用の透過型の液晶パネル３１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー５にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイックミラー８に導かれる。第２ダイクロイックミラー８は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー８にて反射した緑色波長帯域の光はコンデンサレンズ９を経て緑色光用の透過型の液晶パネル３２に導かれ、これを透過することによって光変調される。また、第２ダイクロイックミラー８を透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー１１、１３、リレーレンズ１０、１２、及びコンデンサレンズ１４を経て青色光用の透過型の液晶パネル３３に導かれ、これを透過することによって光変調される。

上記の液晶パネル３１、３２、３３は、入射側偏光板と、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板とを備えて成る。液晶パネル３１、３２、３３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、クロスダイクロイックプリズム１５によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ１６によって拡大投写され、図示しないスクリーン上に投影表示される。

集塵送風装置２０は、映像光生成光学系の下方側に配置されている。シロッコファンの送風口にはダクト２７が設けられている。ダクト２７の先端側は３つに分岐されており、各先端部開口は液晶パネル３１、３２、３３、及びその入出射側偏光板の下方に位置して上方に向けて送風を行うようになっている。

図３は集塵装置を側面（ｙ方向）から見た概略の構成例を示している。ハニカム状フィルタ２３の筒状部の開口幅を液晶パネルの画素サイズに対して十分に大きくして空気流に対する抵抗を低くすることができる。第１メッシュフィルタ２２Ａをすり抜けた塵埃は、前記ハニカム状フィルタ２３の筒状部内を通る際に、当該筒状部の内壁に電気的に吸引されて除去される。更に、筒状部をすり抜けた塵埃は、第２メッシュフィルタ２２Ｂによって捕捉されるため、十分に清浄化された空気を供給できることになる。なお、第１メッシュフィルタ２２Ａの開口の大きさと第２メッシュフィルタ２２Ｂの開口の大きさは必ずしも一致している必要はない。

また、放電極２１…は、空気流（ｚ方向）とは直交する平面（ｘ−ｙ平面）上に配置して成る。例えば、図３の例では、高圧電源２６ａは、放電極２１ａと、放電極２１ｄに電源供給を行う。高圧電源２６ｂは、放電極２１ｂと、放電極２１ｅに電源供給を行う。高圧電源２６ｃは、放電極２１ｃと、放電極２１ｆに電源供給を行う。

図４は、空気流方向（ｚ方向）から見たときの放電極２１…の２次元配置（ｘ−ｙ平面上の配置）の一例を示したものである。黒丸は高圧電源２６ａに接続された放電極を示すものであり、白丸は高圧電源２６ｂに接続された放電極を示すものであり、斜線入り丸は高圧電源２６ｃに接続された放電極を示すものである。高圧電源２６ａ〜ｃから電源供給される放電極は、交互に配置される。

このように、集塵装置の放電極に電源供給を行う高圧電源を複数個設けることにより、高圧電源２６…の一部が停止した場合でも、全ての放電極２１…への電源供給が停止することがないので、集塵装置の集塵機能が停止することは無い。また、隣接しない２つの放電極に対して電源供給を行うよう各高圧電源と各放電極を配線する（各高圧電源から電源供給される放電極を交互に配置する）ことにより、いずれかの高圧電源が停止した場合でも、集塵装置における集塵率の低下を最小限に抑えることができる。

なお、各高圧電源と各放電極の配線は、図４に示すようなものに限られない。例えば、図５のように、高圧電源２６ａ〜ｃから電源供給される放電極を、ｘ方向に交互に配置させるような配線であっても良い。

（実験例）
以下、図６ないし図１１を参照して実験例を説明する。

高圧電源２６と放電極間の配線を様々に変えて、集塵率の測定を行った。図６を参照して、放電極２１…の前方（マイナスｚ方向）には、放電極２１…を通過する前の塵埃の数を計数するパーティクルカウンタ３１Ａを配置した。集塵極２２の後方（プラスｚ方向）には、集塵極２２を通過した塵埃の数、言い換えれば集塵極２２により集塵されなかった塵埃の数を計数するパーティクルカウンタ３１Ｂを配置した。なお、ここでいう集塵極２２とは、図１乃至図３を参照して説明した、導電性の第１メッシュフィルタ２２Ａ、ハニカム状フィルタ２３、及び導電性の第２メッシュフィルタ２２Ｂを総称したものである。

また、本実験では、パーティクルカウンタ３１Ａにより計数された塵埃の数をＰａ、パーティクルカウンタ３１Ｂにより計数された塵埃の数をＰｂとし、集塵率を、（Ｐａ−Ｐｂ）／Ｐａと定義した。

（第１の測定）
図７、図８に示すような集塵装置を用いて集塵率を測定した。図７は集塵装置を側面（ｙ方向）から見た図であり、図８は、集塵装置を空気流方向（ｚ方向）から見た図である。高圧電源２６には、放電極２１…を構成する全ての放電極を接続した。

（第２の測定）
図９、図１０に示すような集塵装置を用いて集塵率を測定した。図９は集塵装置を側面（ｙ方向）から見た図であり、図１０は、集塵装置を空気流方向（ｚ方向）から見た図である。

ｘ方向でいうところの、第１、第３、第５列目の放電極には高圧電源を接続し、電源を供給した。ｘ方向でいうところの、第２、第４列目の放電極には高圧電源を接続せず、電源を供給しなかった。

この測定においては、全ての放電極に電源供給をした第１の測定の場合と比較して、集塵率の低下は殆どなかった。

（第３の測定）
図１１、図１２に示すような集塵装置を用いて集塵率を測定した。図１１は集塵装置を側面（ｙ方向）から見た図であり、図１２は、集塵装置を空気流方向（ｚ方向）から見た図である。

ｘ方向でいうところの、第１、第２、第３列目の放電極には高圧電源２６を接続し、電源を供給した。ｘ方向でいうところの、第４、第５列目の放電極には高圧電源２６を接続せず、電源を供給しなかった。

この測定では、第１、第２の測定の場合よりも集塵率が大幅に低かった。これは、第４、第５列目の近くを通過する塵埃があまり集塵されなかったことにより、全体的な集塵率が低くなったものと考えられる。

上記第１〜第３の測定結果から、放電極に接続する高圧電源を複数設けることにより、いずれかの高圧電源が停止したとしても、集塵装置の集塵機能は停止しないことが示された。また、各高圧電源から電源供給される放電極を、交互に配置させるような配線とすることにより、高圧電源が停止した場合における集塵率の低下を最小限に抑えることができることが、上記結果により示された。

今回開示された実施の形態、及び実験例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記の例では、透過型の液晶表示パネルを３枚用いた映像生成光学系を示したが、このような映像生成光学系に限るものではなく、他の映像生成光学系を用いる投写型映像表示装置にも適用することができる。また、ハニカム状の筒状部を有するハニカム状フィルタ２３を示したが、円筒部や角筒部を多数有した構造のフィルタ部材を用いてもよいものである。

また、高圧電源で発生する高圧は、マイナスに限らず、プラスでも良い。

集塵送風装置２０を示した斜視図（一部透視）である。 ３板式カラー液晶プロジェクタの光学系と集塵送風装置２０の配置関係の一例を示した説明図である。 集塵装置を側面（ｙ方向）から見た概略の構成例を示している。 空気流方向（ｚ方向）から見たときの放電極２１…の２次元配置（ｘ−ｙ平面上の配置）の一例を示したものである。 高圧電源２６ａ〜ｃから電源供給される放電極を、ｘ方向に交互に配置させるような配線例である。 集塵率の測定装置を示した斜視図（一部透視）である。 第１の測定における集塵装置を側面（ｙ方向）から見た図である。 第１の測定における集塵装置を空気流方向（ｚ方向）から見た図である。 第２の測定における集塵装置を側面（ｙ方向）から見た図である。 第２の測定における集塵装置を空気流方向（ｚ方向）から見た図である。 第３の測定における集塵装置を側面（ｙ方向）から見た図である。 第３の測定における集塵装置を空気流方向（ｚ方向）から見た図である。 従来の集塵装置を示す図である。

符号の説明

１ 光源
２０ 集塵送風装置
２１ 針状電極
２２Ａ 第１メッシュフィルタ
２２Ｂ 第２メッシュフィルタ
２３ ハニカム状フィルタ
２６ 高圧電源

Claims (5)

1. 第１の高圧電源と、第２の高圧電源と、
   ｍ個（ｍ＞２）の放電極と、
   該放電極に対向する集塵極とを有し、
   前記第１の高圧電源から電源供給される放電極と、前記第２の高圧電源から電源供給される放電極とは、交互に配置されることを特徴とする、集塵装置。
2. 第１〜第ｎ（ｎ≧２）の高圧電源と、
   ｍ個（ｍ＞ｎ）の放電極と、
   該放電極に対向する集塵極とを有し、
   前記ｎ個の高圧電源のうちの、第ｊ番目（１≦ｊ≦ｎ）の高圧電源から電源供給される放電極をｄｊとしたとき、放電極ｄ１、…、ｄｎは、交互に配置されることを特徴とする、集塵装置。
3. 第１〜第ｎ（ｎ≧２）の高圧電源と、
   ｍ個（ｍ＞ｎ）の放電極と、
   該放電極に対向する集塵極とを有し、
   前記ｎ個の高圧電源のうちの、第ｊ番目（１≦ｊ≦ｎ）の高圧電源から電源供給される放電極群をｄｊとしたとき、放電極群をｄｊを構成する各放電極は、互いに隣接しないことを特徴とする、集塵装置。
4. 前記集塵極は、
   多数の筒状部を有して成るフィルタ部材と、
   前記フィルタ部材の空気入口側に配置され、前記筒状部の開口よりも小さな開口を有する導電性の第１メッシュフィルタと、
   前記フィルタ部材の空気出口側に配置され、前記筒状部の開口よりも小さな開口を有する導電性の第２メッシュフィルタと、を有して成ることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の集塵装置。
5. 光源から出射された光をライトバルブにより変調して投写する投写型映像表示装置であって、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の集塵装置と、
   前記集塵装置にて清浄化された空気を吸引して送風する送風装置と、を備えたことを特徴とする、投写型映像表示装置。
   

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