JP3638256B2 - 電子冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱電モジュールを用いた電子冷却装置に関し、特に液晶プロジェクションにおける発熱部である液晶パネルや入射側偏光板等を冷却する電子冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ペルチェ効果を有するペルチェ素子からなる熱電モジュールを用いた電子冷却装置が供されている。この電子冷却装置は、構造が極めて簡単でかつ小型という利点があり、冷却装置として注目され、様々の分野で使用されている。
【０００３】
図２４に、従来の電子冷却装置の一例を示す。この電子冷却装置は、熱電モジュール１と吸熱器である吸熱フィン２および放熱器である放熱フィン３から構成される。熱電モジュール１と吸熱フィン２および放熱フィン３の熱的密着性を上げるため吸熱フィン２および放熱フィン３の間は複数組のねじ４およびナット５で締め付けられている。また、図２５のように複数本のねじ６によって締め付けることも可能である。
【０００４】
このとき、ねじ４あるいはねじ６を介して高温の放熱フィン３から低温の吸熱フィン２へ熱が移動して、冷却装置の熱効率を劣化させる。そこで、ねじ４あるいはねじ６が直接吸熱フィン２や放熱フィン３と接触しないように、図２６のような樹脂製のスペーサ７などを用いている。熱電モジュール１は材質がもろいため、図２７に示したベークライトなど衝撃吸収部材８を用いて衝撃を吸収したり、組立時の損壊を防止していることもある。
【０００５】
図２４では熱電モジュールを１つとしたが、必要な吸熱能力を複数個の熱電モジュールによってまかなう場合もある。そのような場合には図２８のように吸熱フィンを熱電モジュールごとにもつことも見受けられる（実開平５−２７５６４参照）。
【０００６】
また、熱電モジュール１は熱電変換性能の関係より約４ｍｍと薄くなっているため、高温になる放熱フィンと低温になる吸熱フィンが近接して、放熱フィンの熱が吸熱フィンへ移動するため、吸熱量が低下して熱電モジュールの効率が低下する。そこで、図２９のように吸熱用と放熱用の両ブロック９、１０を用いてこれらで熱電冷却素子１を挟んで構成している。吸熱用ブロックと放熱用ブロックのどちらかひとつとしてもよい。ブロック９、１０の間は複数組のねじ１１およびナット１２で締め付けられている。また、図３０のように複数本のねじ１３によって締め付けられているものもある。図３１のようにブロック９、１０の間をプラスチック製の挟圧具１４で挟圧結合したものもある（特願平５−１０６２８参照）。
【０００７】
また液晶プロジェクションに組み込まれた液晶パネル及び入射側偏光板などの光学部品では光源ランプから出射された光の一部が熱に変換して高温となるため、部品の特性を維持し、経年劣化を防ぐためには規定された許容温度以下に保つように冷却することが必要である。また光学部品である液晶パネルに埃の付着しない構造であることが望ましい。そこで液晶パネル及び入射側偏光板の冷却装置としては、上述のペルチェ素子による冷却を含めて、下記のような従来技術がある。
【０００８】
(1) 空冷方式
冷却用ダクト内に冷却ファンにより、フィルターを通じて外気を取り入れ、前記冷却用ダクト内に配した液晶パネル及び入射側偏光板などの発熱部を冷却し、発熱部を通過し熱を帯びた空気は本体外部に排出する。
【０００９】
(2) 液冷方式
液晶パネル及び入射側偏光板などの発熱部に接する透明の冷却用セル内部に液送ポンプにて冷却液を循環送流し、発生した熱を光学部品の外部の放熱フィンに導いて、放熱用ファンにより本体外部に熱を排出する。
【００１０】
(3) 蒸発潜熱利用方法
液晶パネル及び入射側偏光板などの発熱部に接する透明の冷却用セル内部に規定温度以下で蒸発する液体冷媒を封入し、発生熱により冷媒が蒸発することで発熱部を冷却し、放熱部では冷媒が凝縮することで熱を光学部品の外部の放熱フィンに導いて、放熱用ファンにより本体外部に熱を排出する。
【００１１】
(4) 光透過型熱良導体接着冷却方式
液晶パネル及び入射側偏光板などの発熱部にサファイアガラスなどの光透過型熱良導体を接着することで熱を光学部品の外部の放熱フィンに導いて、放熱用ファンにより本体外部に熱を排出する。
【００１２】
(5) ペルチェ素子接着冷却方式
液晶パネル及び入射側偏光板などの発熱部の光の通過しない端部にペルチェ素子の低温端部を伝熱結合させて発熱部を冷却し、ペルチェ素子の高温端部を光学部品の外部の放熱フィンに伝熱結合させて、放熱用ファンにより本体外部に熱を排出する。
【００１３】
(6) ペルチェ素子を用いた液冷方式
発熱部である液晶パネルに接する透明の冷却用セル内部に液体冷媒を封入し、昇温した冷媒は自然対流によってペルチェ素子の低温端部が取り付けられたセル上部に上昇して冷却される。ペルチェ素子の高温端部を光学部品の外部の放熱フィンに伝熱結合させて、放熱用ファンにより本体外部に熱を排出する（実開平１−９２６３５参照）。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
まず、熱電モジュールを用いた電子冷却装置においては、図２４や図２５の場合には熱電モジュールをはさんで２本ずつで吸熱フィンと放熱フィンの間のねじ締めを行うとすると、計４本のねじ締めのみの工程となり、製造は極めて簡単であるが、吸熱フィン２と放熱フィン３が近接しているため、周辺の空気を介して高温側から低温側へ熱が移動して熱効率が低下する。そこで、図２９，３０，３１に示すように、吸熱用ブロック９や放熱用ブロック１０を用いて吸熱フィン２と放熱フィン３の距離を広くとっているが、ねじ締めに４本づつ用いるとすると、ブロックと放熱フィン、吸熱フィンの間にねじ締めが８カ所、ブロック間でも４カ所必要で、計１２本となり、ねじで締め付ける工程が大幅に増すため、製造性が悪いという欠点を有していた。
【００１５】
次に液晶プロジェクションの冷却装置において、従来技術に記載したペルチェ素子を利用していない(1)〜(4)で、外気温度が高い場合、液晶パネル及び入射側偏光板などの発熱部の温度を、規定された許容温度以下に冷却するのが困難となる。
【００１６】
また(1)の空冷方式では、フィルターに埃が詰まった場合に圧力損失が増大することから冷却空気の風量が低下し、発熱部の温度が高くなる恐れがある。フィルターの洗浄あるいは交換を頻繁に行うことで防止は可能であるが、ユーザーの負担は増大する。またフィルターの目よりも細かい埃の混入およびフィルター交換時における冷却用ダクト内への埃の混入により液晶パネルに埃が付着して画像が乱れるという問題がこの方式の場合の大きな課題である。液晶プロジェクションでは投影画像が液晶パネルの大きさに比べて非常に大きく拡大されるため、微細な埃であっても問題となり得る。
【００１７】
(2)〜(4)の場合は、液晶パネル及び入射側偏光板などの発熱部に外部の空気が接触しないため埃の付着する恐れはない。
【００１８】
しかし(2)の液冷方式の場合は、液中の微細な気泡や液送ポンプの摩擦等で生じた微細な塵が液晶パネル表面上を通過する際にその影が投影画像中に生じる可能性がある。また液冷方式の場合は液漏れという課題が常に存在する。
【００１９】
(3)の蒸発潜熱利用方式はポンプを使用しないために構造が簡単であるが、やはり、発熱部での冷媒の蒸発時に生ずる気泡が投影画面の影となるのが課題である。
【００２０】
(4)の光透過型熱良導体接着冷却方式では気泡等の課題は解決されているが、この方式に使用されるサファイアガラス等は現在非常に高価であり、実用には不向きである。
【００２１】
(5)のペルチェ素子接着冷却方式では、ペルチェ素子の接着面に近い液晶パネルの端部は効率よく冷却されるが、液晶パネル表面のガラスは熱伝導率が低いため、液晶パネルの中央部が高温になるという課題がある。
【００２２】
(6)のペルチェ素子を用いた液冷方式では、液の循環は自然対流によるため効率のよい冷却効果は望めない。また被冷却面が液晶パネルの片面のみであるため、液晶パネル裏面及び入射側偏光板からの発熱の処理に課題がある。特に入射側偏光板は液晶パネルから数ｍｍの近い位置にあり、液晶パネルの数倍の大きな発熱量を有するため、液晶パネルに与える熱量の大きさ及び、入射側偏光板の耐熱温度等の問題から発熱処理については慎重に対処する必要がある。
【００２３】
本発明の目的は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、冷却性能と製造性にすぐれた電子冷却装置を提供することである。
また本発明の目的は、外気温度が高くなった場合でも液晶パネルおよび入射側偏光板の温度を規定された許容温度以下に冷却することができ、特に、液晶パネルへの埃の付着が防止できる電子冷却装置を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液晶プロジェクションの光学部品の発熱部をペルチェ効果により冷却する電子冷却装置において、
ペルチェ素子と、該ペルチェ素子の直流電源と、ペルチェ素子の高温端部に伝熱結合された放熱器と、該放熱器に送風を行う放熱用ファンと、外気取入口に配置した埃除去用フィルターと、光学系内にある側壁が前記光学部品の前記発熱部で構成された冷却用ダクトと、冷却用ダクト内にあってペルチェ素子の低温端部に伝熱結合された吸熱器と、該吸熱器に前記埃除去用フィルターを介して送風を行う冷却用ファンと、ペルチェ素子と吸熱器と放熱器とを接続するための凸状のモジュールベースとを有し、
前記モジュールベースは、
熱伝導性の高い材料から成り、
凸部と平面部とを有し、
前記凸部に、ペルチェ素子の低温端部または高温端部が接触され、
前記凸部に前記低温端部が接触されかつ平面部に吸熱部を伝熱結合して構成し、または
前記凸部に前記高温端部が接触されかつ平面部に放熱器を伝熱結合して構成し、
前記ペルチェ素子に電流を流した状態で、冷却用ファンによって取り入れ吸熱器によって冷却された外気を、冷却用ダクトを通じて前記冷却用ダクトの前記側壁を構成する前記発熱部に送って冷却し、ペルチェ素子からの放熱は放熱用ファンによって取り入れられた外気に対して放熱器より放出することを特徴とする電子冷却装置である。
また本発明は、液晶プロジェクションの光学部品の発熱部をペルチェ効果により冷却する電子冷却装置において、
ペルチェ素子と、該ペルチェ素子の直流電源と、ペルチェ素子の高温端部に伝熱結合された放熱器と、該放熱器に送風を行う放熱用ファンと、外気取入口に配置した埃除去用フィルターと、光学系内にある側壁が前記光学部品の前記発熱部で構成された冷却用ダクトと、冷却用ダクト内にあってペルチェ素子の低温端部に伝熱結合された吸熱器と、該吸熱器に前記埃除去用フィルターを介して送風を行う冷却用ファンと、ペルチェ素子と吸熱器 と放熱器とを接続するための断面Ｚ状のモジュールベースとを有し、
前記モジュールベースは、
熱伝導性の高い材料から成り、
一方の平面部と他方の平面部とを有し、
前記一方の平面部に、ペルチェ素子の低温端部または高温端部が接触され、
前記一方の平面部に前記低温端部が接触されかつ他方の平面部に吸熱部を伝熱結合して構成し、または
前記一方の平面部に前記高温端部が接触されかつ他方の平面部に放熱器を伝熱結合して構成し、
前記ペルチェ素子に電流を流した状態で、冷却用ファンによって取り入れ吸熱器によって冷却された外気を、冷却用ダクトを通じて前記冷却用ダクトの前記側壁を構成する前記発熱部に送って冷却し、ペルチェ素子からの放熱は放熱用ファンによって取り入れられた外気に対して放熱器より放出することを特徴とする電子冷却装置である。
【００２５】
また本発明は、液晶プロジェクションの光学部品の発熱部をペルチェ効果により冷却する電子冷却装置において、
ペルチェ効果を有するペルチェ素子と、該ペルチェ素子の直流電源と、ペルチェ素子の高温端部に伝熱結合された放熱器と、該放熱器に送風を行う放熱用ファンと、光学系内にある側壁が前記光学部品の前記発熱部で構成された冷却用ダクトと、冷却用ダクト内にあってペルチェ素子の低温端部に伝熱結合された吸熱器と、該吸熱器に送風を行う冷却用ファンと、ペルチェ素子と吸熱器と放熱器とを接続するための凸状のモジュールベースとを有し、
前記モジュールベースは、
熱伝導性の高い材料から成り、
凸部と平面部とを有し、
前記凸部に、ペルチェ素子の低温端部または高温端部が接触され、
前記凸部に前記低温端部が接触されかつ平面部に吸熱部を伝熱結合して構成し、または
前記凸部に前記高温端部が接触されかつ平面部に放熱器を伝熱結合して構成し、
前記ペルチェ素子に電流を流した状態で、吸熱器によって冷却された空気を冷却用ファンによって冷却用ダクト内で循環させて前記冷却用ダクトの前記側壁を構成する前記発熱部を送って冷却し、前記発熱部を通過して熱せられた空気を再度吸熱器入口に導き冷却し、ペルチェ素子からの放熱は放熱用ファンによって取り入れられた外気に対して放熱器より放出することを特徴とする電子冷却装置である。
また本発明は、液晶プロジェクションの光学部品の発熱部をペルチェ効果により冷却する電子冷却装置において、
ペルチェ効果を有するペルチェ素子と、該ペルチェ素子の直流電源と、ペルチェ素子の高温端部に伝熱結合された放熱器と、該放熱器に送風を行う放熱用ファンと、光学系内にある側壁が前記光学部品の前記発熱部で構成された冷却用ダクトと、冷却用ダクト内にあってペルチェ素子の低温端部に伝熱結合された吸熱器と、該吸熱器に送風を行う冷却用ファンと、ペルチェ素子と吸熱器と放熱器とを接続するための断面Ｚ状のモジュールベースとを有し、
前記モジュールベースは、
熱伝導性の高い材料から成り、
一方の平面部と他方の平面部とを有し、
前記一方の平面部に、ペルチェ素子の低温端部または高温端部が接触され、
前記一方の平面部に前記低温端部が接触されかつ他方の平面部に吸熱部を伝熱結合して構成し、または
前記一方の平面部に前記高温端部が接触されかつ他方の平面部に放熱器を伝熱結合して構成し、
前記ペルチェ素子に電流を流した状態で、吸熱器によって冷却された空気を冷却用ファ ンによって冷却用ダクト内で循環させて前記冷却用ダクトの前記側壁を構成する前記発熱部を送って冷却し、前記発熱部を通過して熱せられた空気を再度吸熱器入口に導き冷却し、ペルチェ素子からの放熱は放熱用ファンによって取り入れられた外気に対して放熱器より放出することを特徴とする電子冷却装置である。
【００２６】
【００２７】
また本発明は、吸熱器と冷却用ファンの間を、ダクト断熱材によって断熱したことを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、前記発熱部は、液晶パネルと入射側偏光板であり、この発熱部の空気出口の空気温度及び吸熱器の空気出口の空気温度のうち１点あるいは両点の温度を温度センサで検出し、その温度検出値をもとに前記発熱部の温度を予測し、ペルチェ素子に流す電流及び冷却用ファンの回転数を制御することを特徴とする。
【００２９】
また本発明は、前記発熱部は、液晶パネル及び入射側偏光板であり、この発熱部で光を透過しない部分の温度を温度センサで検出し、その温度検出値をもとに前記発熱部の温度を予測し、ペルチェ素子に流す電流及び冷却用ファンの回転数を制御することを特徴とする。
【００３０】
また本発明は、前記冷却空気として、熱伝導率の良いヘリウムあるいはネオンなどのガスを、埃を取り除いた状態で、冷却ダクト内に封入することを特徴とする。
【００３１】
【作用】
本発明に従えば、ペルチェ素子に対して直流電流より所定の方向に電流を流すと、ペルチェ効果によってペルチェ素子の低温端部に伝熱結合された吸熱器を通じて、冷却用ファンによって吸い込まれた冷却用の空気から吸熱し、低温度になった冷却空気は冷却用ダクトを通じて液晶パネルおよび偏光板などの発熱部に導かれ、これらを冷却する。
【００３２】
本発明に従えば、冷却空気を内部循環型の閉サイクルとした場合、外気との冷却空気の入れ替わりがないため液晶パネル表面に埃が付着しない。
【００３３】
【００３４】
本発明に従えば、吸熱器から冷却用ファンまでダクト断熱材５１で冷却用ダクトが断熱されている場合、外気から冷却用ダクトへの熱侵入がなく、効率よく冷却できる。
【００３５】
本発明に従えば、液晶プロジェクションの使用時において、液晶パネルおよび入射側偏光板である発熱部の発熱温度に対応して、ペルチェ素子に流す電流および吸熱器の風量を調整することにより、これらの光学部品の発熱部の温度が規定された許容温度以下に保たれる。
【００３６】
本発明に従えば、冷却空気としてヘリウム、ネオン等の熱伝導率の良いガスを使用した場合にはペルチェ素子への消費電力が少ない状態で冷却される。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。図１は、本発明に係る電子冷却装置の前提となる構成を示す断面図であり、図２は、その上面図である。この電子冷却装置は、ペルチェ冷却効果を有するペルチェ素子からなる熱電モジュール１、熱伝導性の高い、例えばアルミニウム、マグネシウム、銅、銀などで作られたモジュールベース１５、低温側吸熱器としての吸熱フィン２、高温側放熱器としての放熱フィン３から構成される。熱電モジュール１、モジュールベース１５、吸熱フィン２、放熱フィン３の間には接触熱抵抗を減らすために熱伝導性グリースを塗布してもかまわない。
【００３８】
モジュールベース１５は、平板のアルミニウムなどを図１の断面図のように折り曲げて製作したもので、図２のように凸部１ａの長さＬ１は熱電モジュール１の長さＬｐよりねじ締め分だけ大きくした長さで、平面部とも称する底部１５ｂ、１５ｃの長さＬ２よりも短い。熱電モジュール１はモジュールベース１５の凸部１５ａの上に放熱側１ｂがモジュールベース１５に接するように置かれ、凸部１５ａの幅Ｗ１は熱電モジュール１の幅Ｗｐと等しくした。モジュールベース１５の幅Ｗは放熱フィン３の幅Ｗｆｈと等しく、底部１５ｂ、１５ｃの幅Ｗ２、Ｗ３と同じ幅とした。モジュールベース１５の長さＬ２は放熱フィン３の長さＬｆｈと同じにした。モジュールベース１５の厚さは厚いほど望ましいが、製造性、後で述べるモジュールベース１５の高さとの関係から決定する。
【００３９】
電子冷却装置の熱収支は熱電モジュール１の吸熱性能、吸熱フィン２の吸熱量及び放熱フィン３の放熱量から次のいくつかの式であらわすことができる。熱電モジュール１の低温側温度Ｔｃと高温側温度Ｔｈおよび熱電モジュール１に流れた電流値Ｉから、吸熱量Ｑｃ、電圧Ｖ、消費電力Ｗについて、次の関係を得る。
【００４０】
Ｑｃ＝ｎ（αＩＴｃ−１／２Ｉ²Ｒ−Ｋ（Ｔｈ−Ｔｃ））
Ｖ＝ｎ（ＩＲ＋α（Ｔｈ−Ｔｃ））
Ｗ＝ＶＩ
ここで、ｎは熱電モジュールの全素子数、αはゼーベック係数、Ｒは素子抵抗、Ｋは熱コンダンタンスである。
【００４１】
このとき、吸熱フィン２ではＱｃと同じ熱量をＴａｃの温度の空気から吸熱するから、
Ｑｃ＝Ｋｃ（Ｔａｃ−Ｔｆｃ）
で表される。ここで、Ｔｆｃは吸熱フィン２の代表温度、Ｋｃは熱コンダンタンスである。
【００４２】
一方、放熱フィン３では吸熱量Ｑｃと消費電力Ｗを放熱する必要があるから、
Ｑｃ＋Ｗ＝Ｋｈ（Ｔｆｈ−Ｔａｈ）
である。ここで、Ｔｆｈは放熱フィン３の代表温度、Ｔａｈは放熱フィン３を通過する空気温度、Ｋｈは放熱フィン３の熱コンダクタンスである。あらかじめ、必要な吸熱量Ｑｃや電流値Ｉや熱電モジュール１の低温側温度Ｔｃは熱電モジュール１の仕様や目標性能から決定されているのが一般的であり、熱電モジュール１の高温側温度Ｔｈや電圧Ｖ、消費電力Ｗを求めることができる。
【００４３】
電子冷却装置の設計条件として、吸熱フィン２への吸入空気温度Ｔａｃ、放熱フィン３への流入空気温度Ｔａｈがあらかじめ分かっているとすると、それぞれの代表温度Ｔｆｃ、Ｔｆｈが決まり、必要な熱コンダクタンスが決定される。吸熱フィン２の代表温度Ｔｆｃは熱電モジュール１の吸熱側温度Ｔｃより高く、放熱フィン３の代表温度Ｔｆｈは放熱側温度Ｔｈより低くなるが、その値は接触熱抵抗や熱移動を考慮して、実験や経験的に決める。熱コンダクタンスは，フィンを通過する風速から決定される熱透過率とフィン表面積の積であるから、ファンの風量、前面通過面積などを考慮してフィンの仕様が決定される。
【００４４】
このような熱設計にもとづいて、吸熱フィン２と放熱フィン３の仕様は決定されているものとして本構成の説明を続ける。
【００４５】
従来例の図２４では、吸熱フィン２と放熱フィン３は熱電モジュール１の高さＨｐで向かいあっている。ここで、吸熱フィン２の底面面積が放熱フィン３の底面面積より小さいものとすると、向かいあった面積は
Ｗｆｃ×Ｌｆｃ−Ｗｐ×Ｌｐ
である。このとき、間の空気層が動かないものとすると、空気の熱伝導率λを用いて高温側から低温側への熱移動ＱＬ１は
ＱＬ１＝λ／Ｈｐ×(Ｔｆｈ−Ｔｆｃ)×(Ｗｆｃ×Ｌｆｃ−Ｗｐ×Ｌｐ)
なる関係となる。
【００４６】
図２９のように吸熱用ブロック９や放熱用ブロック１０を用いたときにはブロックの幅、長さが熱電モジュール１と同じと仮定すると、吸熱用ブロック９の高さＨｂｃ，放熱用ブロック１０の高さＨｂｈを用いて、

なる関係となる。
【００４７】
吸熱フィン２、放熱フィン３の温度Ｔｆｃ２、Ｔｆｈ２はブロック内での温度勾配、フィンと熱電モジュール１の接触抵抗を考慮したものであるから、
ＱＬ２＜ＱＬ１
とするには、
(Ｔｆｈ２−Ｔｆｃ２)／(Ｈｐ＋Ｈｂｃ＋Ｈｂｈ)＜(Ｔｆｈ−Ｔｆｃ)／Ｈｐ
を満たすブロックの高さＨｂｃ、Ｈｂｈとする必要がある。十分にブロックの熱伝導率がよく、接触抵抗も無視することができ、Ｔｆｈ２＝Ｔｆｈ、Ｔｆｃ２＝Ｔｆｃとみなすことができれば、ブロックの高さに相当する熱移動を減少させることができることは明白である。
【００４８】
本構成に同様の考えを適用し、モジュールベース１５の温度をＴｈとすると、

である。ここで、βは吸熱フィンの面積のうち、モジュールベース１５と高さＨｐで向かいあっている比率である。βを１とすると図３と同じ熱移動量となる。理想的にβを０とするとＱＬ３は次のようになる。
【００４９】
ＱＬ３＝λ／(Ｈｐ＋Ｈ)×(Ｔｆ−Ｔｆｃ)×(Ｗｆｃ×Ｌｆｃ−Ｗｐ×Ｌｐ)
このとき、ＱＬ３＜ＱＬ１とするには
（Ｔｈ−Ｔｆｃ）／（Ｈｐ＋Ｈ）＜（Ｔｆｈ−Ｔｆｃ）／Ｈｐ
となり、モジュールベース１５の高さＨに相当する熱移動量を減少させることができる。
【００５０】
次にブロックを用いたときと比較する。ＨをＨｂｃ＋Ｈｂｈとなるように設定し、接触抵抗などを無視すると、Ｔｆ−ＴｆｃはＴｆｈ２−Ｔｆｃ２とみなすことができ、ＱＬ３＝ＱＬ２となる。一方、放熱フィン３と熱電モジュール１の熱的接触はモジュールベース１５の接触面積Ｌｆｈ×（Ｗｆｈ−Ｗ１）を介して行われるのに対して、アルミブロックを用いたときにはＬｐ×Ｗｐとなり、本構成のモジュールベース１５を用いた時の方が熱的効率が優れていることは明らかである。
【００５１】
放熱フィン３とモジュールベース１５は平面部１５ｂと１５ｃで、締結手段であるねじ１８あるいはねじとナットで締め付けられる。その位置および個数も締め付け強度を考慮して決定する。
【００５２】
ねじ締め個所はモジュールベース１５と高温側放熱フィン３、吸熱フィン２の結合にそれぞれ４本の計８本であり、アルミブロックを用いた場合に比べ、ねじ締め個所を減少させることができ、製造性を高めることができる。
【００５３】
このように、この電子冷却装置ではアルミブロックを用いたときのように、吸熱フィン２と放熱フィン３の距離を広げ、熱移動を抑えることができ、またねじ締め工程も少なく、平板を曲げるだけの簡単な構造で、製造も容易となる利点を持つ。
【００５４】
吸熱側と放熱側の熱的接触を防止するため、図３に示すように、取り付け部材が用いられている。モジュールベース１５の凸部１５ａと吸熱フィン２のねじ締め箇所にベークライトで作られた取り付け部材１６を配し、モジュールベース１５と吸熱フィンをねじ１７で締め付けた。取り付け部材１６の材質は熱伝導性が低く、堅く、もろいまたは弾力性のある素材、例えば硬質ゴム等を用いれば、ベークライトでなくてもかまわない。取り付け部材１６は上部が細くなっており、モジュールベース１５の凸部１５ａには外径ｄ１より小さく、取り付け部材１６の上細部外径ｄ２より大きな穴が開けられている。取り付け部材１６の上細部の高さＨｔは熱電モジュール１の高さと等しいか、それより短くする。上細部へは吸熱フィン２からねじ１７で締め付けた。取り付け部材１６の位置および個数は締め付け強度を考慮して決定する。
【００５５】
熱伝導性の低い材質で取り付け部材１６を製作すると、ねじはモジュールベースに接触することなく、吸熱フィン２とモジュールベース１５の間の熱移動を抑えることができ、しいては放熱フィン３から吸熱フィン２への熱移動を抑えることになる。また、取り付け部材１６は堅く、もろいまたは弾力性のある素材で形成されているので、製造時締めすぎによる損傷や衝撃から熱電モジュール１を保護することができる。
【００５６】
この構成では、一般に放熱フィン３と吸熱フィン２では、放熱フィン３の底面面積が大きいから、熱電モジュール１の放熱側１ｂがモジュールベース１５と接するようにしたが、吸熱側１ａがモジュールベース１５に接してもかまわない。
【００５７】
熱的な効率を考えると図２のようにモジュールベース１５の凸部１５ａの中央に熱電モジュール１を置くのが望ましいが、設置上の理由などにより中央になくてもかまわない。複数個の熱電モジュールを用いるときには熱的な分布を考慮して図４のように熱電モジュール１を凸部に配置することも可能である。一般的にはモジュールベース１５の平面部の幅Ｗ２、Ｗ３は等しくした方が伝熱の面から望ましいが、電子冷却装置の取り付け位置の関係から異なってもかまわない。
【００５８】
吸熱フィン２とモジュールベース１５は凸部１５ａで、従来例の図２９において説明したように、取り付け部材１６を使わないで、締結手段としてねじあるいはねじとナットを用いて締めつけてもかまわない。放熱フィン３は図５のように取り付け部材１６の底面にねじ１９で締め付けてもかまわない。図１では取り付け部材１６は放熱フィン３と接触するようにしているが、接触していなくてもかまわないし、例えば図６のようにねじ２０が貫通してナットのように締め付ける構造でもかまわない。
【００５９】
モジュールベース１５は凸形状としたが、図７のように曲げ角度を大きくした形にしてもかまわない。このようにすると凸形状に比べ、衝撃をモジュールベース１５が吸収することができ、信頼性を高めることができる。
【００６０】
本構成では図１のように放熱フィン３とモジュールベース１５の接触部は平面部１５ｂ、１５ｃに限られているが、図８のように凸部１５ａの一部をさらに折り曲げた形状とし、平面部１５ｄ，１５ｅも接触させると、放熱フィン３とモジュールベース１５の接触面積を大きくすることができる。また、どこにおいても図１の断面形状となるように凸部１５ａを長くしてもかまわない。このときには吸熱フィン２とモジュールベース１２の向かい合う部分の面積が大きくなり、高温側から低温側への熱移動を増加するが、製造がより容易になる。
【００６１】
熱電モジュール１は凸部に設置してきたが、吸熱フィン２、放熱フィン３の大きさの関係より、図５のように平面部において複数個設置してもかまわない。
【００６２】
低温側吸熱器として吸熱フィン２、高温側放熱器として放熱フィン３を用いて説明を行ってきたが、他の放熱手段、吸熱手段でもかまわない。例えば、液晶表示装置に、この電子冷却装置を用いて、バックライトを吸熱器とすることも考えられる。バックライトを有する液晶表示装置では、バックライトと液晶パネルが密着しており、バックライトの発熱および液晶パネルで吸収されたバックライト光の発熱によって、液晶パネルの温度が上昇する。液晶表示装置が高温の環境で使われるとき、液晶パネルの温度がその耐熱温度を越え、液晶パネルが劣化する。そこで、温度を抑制するためにファンで放熱を促進するようにしているが、空冷では冷却能力に限界がある。バックライトと液晶パネルの間に冷却液を封入した放熱手段を有する冷却容器を挿入する方法も提案されているが、液漏れの危険性、光学特性の劣化から採用事例はほとんど見受けられない。
【００６３】
そこで図９のように熱電モジュール１によってバックライト２１裏面を冷却する。これはバックライト２１に電子冷却装置を接触させたものである。発熱体であるバックライト２１とアルミニウムの厚さ２ｍｍのモジュールベース１５はモジュールベース１５の同じ幅の平面部１５ｂ、１５ｃで帯状のバンド２２とねじ２３でバックライト２１に締め付けることにより密着させた。バックライト２１、モジュールベース１５の幅と長さは等しい。モジュールベース１５の凸部１５ａには４０ｍｍ×４０ｍｍの熱電モジュール１の低温側１ａが密着している。高温側１ｂは高温側放熱フィン３と接触しており、放熱フィン３とモジュールベース１５は取り付け部材１６を介してねじ２５で締め付けた。取り付け部材１６は熱電モジュール１から６ｍｍ離れた長さ方向の位置に２本づつとりつけた。取り付け部材１６はバックライト２１に底面が接する高さとした。このようにすると、バックライト２１の構造を大きく変化させることなく、熱電モジュール１を用いて液晶パネル２４を本構成の作用によって効果的に冷却することができる。
【００６４】
以上に述べた構成では凸状のモジュールベース１５を用いたが、図１０のように断面Ｚ状のモジュールベース２６でもかまわない。このとき、熱電モジュール１は平面部２６ａあるいは２６ｂに設置されるが、設置方法などは上記構成とかわらない。吸熱フィンと放熱フィンの大きさがほとんど変わらないような場合、凸状モジュールベースとしなくてもこの方法により同じ効果を得ることができ、モジュールベースの折り曲げ個所を減らせ、製造性を高めることができる。
【００６５】
さて図１１は、本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第１実施例を示す構成図である。フィルター３１は、外気取り入れ口付近に位置し、吸熱フィン３３および冷却すべき光学部品に埃が付着するのを防止している。冷却用ファン３４によってフィルター３１から取り入れられた冷却空気３８は、冷却用ダクト３５の中を通過する時に吸熱フィン３３によって冷却される。吸熱フィン３３はペルチェ素子３２の低温端面３２ａに伝熱結合しているが、ペルチェ素子３２は直流電源３２ｃから直流電流を受け、低温端面３２ａより吸熱し、高温端面３２ｂより放熱する。ここで高温端面３２ｂに伝熱結合した放熱フィン３６から放熱用ファン３７によって取り入れられた外気に対して放熱することにより強制空冷される。
【００６６】
冷却空気３８は、図１２の光学部品群に導かれる。この光学部品群は、フレネルレンズ３９、出射側偏光板４０、液晶パネル４１、マイクロレンズ４１ａ、入射側偏光板４２、ディンプルシェイプトレンズ４３、ＵＶ−ＩＲフィルタ４４、投射レンズ４５、光源ランプ４６などで構成されるが、発熱部である液晶パネル４１は耐熱温度が６０℃前後と低く、もう１つの発熱部である入射側偏光板４２は耐熱温度が７０℃前後と液晶パネル４１よりも上限温度は高いが、発熱量は液晶パネル４１の数倍あるため、共に十分な冷却が必要である。特に入射側偏光板４２は発熱量が大きいため、入射側偏光板４２とディンプルシェイプトレンズ４３の間にも冷却空気３８を送る必要があり、また高温の光源ランプに近いディンプルシェイプトレンズ４３とＵＶ−ＩＲフィルタ４４の間も冷却した方が効率が良いため光学系内部の冷却用ダクト側壁としてＵＶ−ＩＲフィルタ４４を使用している。入射側偏光板４２の発熱量が少ない場合は、ディンプルシェイプトレンズ４３あるいは入射側偏光板４２を冷却用ダクト側壁として使用する。
【００６７】
なお後に述べるように、光学系内部の冷却用ダクト壁として入射側偏光板４２あるいは液晶パネル４１を使い、入射側偏光板４２の片面あるいは入射側偏光板４２のすべてと液晶パネル４１の片面を他の冷却手段で冷却するという方式もある。またもう片方の冷却用ダクト壁としては発熱量の非常に小さい出射側偏光板４０を使えば壁の外からの放熱については自然対流あるいは放熱用ファン３７や光源ランプ冷却用ファン（図示していない）の分岐流で十分まかなうことができる。このような光学系内部のダクト壁を用いることにより、液晶パネル４１および入射側偏光板４２の温度を規定された温度以下に低下させることができる。
【００６８】
図１３にこの冷却装置の実験結果を示す。ペルチェ素子を使用しない空冷タイプの冷却装置による実験結果は、入射側偏光板の最高温度が２５．７℃、入射側偏光板の平均温度が１８．３℃、液晶パネルの最高温度が１５．２℃、液晶パネルの平均温度が１０．５℃であったため、ペルチェ素子への入力を増加させると共に空冷タイプとの比較において冷却効果があがっていくことがわかる。
【００６９】
図１４は本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第２実施例を示す構成図である。液晶パネル４１からの冷却空気３８の冷却用ダクト３５を吸熱フィン３３の空気入口部に接続し、冷却空気３８を循環させる構造にすることにより、フィルター３１を取り除くことができ、液晶パネル４１表面に埃を付着させることなく、冷却を行うことができる。この密閉タイプの実験結果を図１５に示す。この場合も、ペルチェ素子への入力を増加させると共に、空冷タイプとの比較において冷却効果があがっていくことがわかる。
【００７０】
【００７１】
【００７２】
図１６は本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第３実施例を示す構成図である。吸熱フィン３３で外気温度以下に冷却された冷却空気３８に対する熱侵入を防ぐため、吸熱フィン３３と冷却用ファン３４の間の冷却用ダクト３５は断熱材５１で断熱することが効率の良い冷却につながる。冷却用ファン３４はそれ自体が発熱体であり、液晶パネルの入口付近は光源ランプからの熱を受けて高温になっているため断熱はしない方が良い。冷却用ダクト３５の厚みを厚くすることや、吸熱フィン３３と被冷却物である液晶パネル及び入射側偏光板の間の冷却用ダクト３５の長さを短くすることでも同様の効果が得られる。
【００７３】
なお第２実施例に記載した冷却装置の冷却用ダクト３５の仕様については、冷却空気３８の風量が大きく、液晶パネル４１および入射側偏光板４２の入口付近における冷却空気３８の温度が冷却用ダクト３５の外部の空気温度と同程度であり、その他の部分で冷却用ダクト３５の外部の空気温度よりも冷却空気３８の温度を高く設定した仕様の製品では、冷却用ダクト３５から回りの空気に対して放熱し易いように冷却用ダクト３５に放熱フィンを付けたり、冷却用ダクト３５を薄くしたりすることにより、効率の良い冷却が可能となる。逆に冷却空気３８の風量が小さく、吸熱フィン３３と被冷却物である液晶パネル４１および入射側偏光板４２の間の部分で、冷却空気３８の温度が冷却用ダクト３５回りの空気温度よりも低くなっている仕様の製品では、この部分は先に述べたのと同様に断熱したり長さを短くして熱漏洩を受ける面積を小さくすることで効率の良い冷却が可能となる。
【００７４】
図１７は本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第４実施例を示す構成図である。まず温度センサとして液晶パネル４１や入射側偏光板４２の出口の第１温度センサ５２によって冷却空気３８の温度を予測し、その値から液晶パネル４１や入射側偏光板４２の最高温度を推定する簡易な方法や、温度測定点をもう１点増やし、吸熱フィン３３出口の第２温度センサ５３によって冷却空気３８の温度を測定することで精度良く液晶パネル４１や入射側偏光板４２の最高温度を推定する方法がある。また冷却空気３８の温度を測定する以外にも、液晶パネル４１及び入射側偏光板４２の光の通らない端部である第３温度センサ５４及び第４温度センサ５５によって端部温度を検出することで液晶パネル４１及び入射側偏光板４２の最高温度を推定できる。
【００７５】
図１８は第４実施例の温度制御におけるペルチェ素子３２、冷却用ファン３４、放熱用ファン３７の制御方法を示すフローチャートの１例である。これらの要素の制御としてはＯＮ、ＯＦＦ以外に、電流値を様々に変化させることによるきめ細かな制御が可能であるが、実用的には簡単な制御で十分な場合が多い。そこで、ここではペルチェ素子３２についてはＯＮ、ＯＦＦと強冷、中冷、弱冷の３種類、冷却用ファン３４については、ＯＮ、ＯＦＦと高回転、低回転、２種類、放熱用ファン３７については、ＯＮ、ＯＦＦのみの制御とし、使用条件に応じて実験で最適な制御を採用するものとする。次に温度スイッチについては、液晶パネル４１温度あるいは入射側偏光板４２温度ｔのどちらかが最高許容温度ａを越えた時点で温度スイッチＡが働くものとする。また、液晶パネル４１温度あるいは入射側偏光板４２温度ｔのどちらもがある決められた温度ｂ以下になった場合は過剰冷却であると判断して温度スイッチＢが働くものとする。
【００７６】
図１８のフローチャートは高効率な冷却を可能とするものである。一般的にペルチェ素子３２の消費電力は冷却用ファン３４の消費電力よりも格段に高いため、騒音を無視すれば、ペルチェ素子３２の消費電力を抑えて、冷却用ファン３４を高回転で作動させた方が高効率となる。制御の流れであるが、図１８に示したとおり、ペルチェ素子３２は強冷、冷却用ファンは高回転で運転し、温度スイッチＢが作動すれば、ペルチェ素子３２の中冷、弱冷、冷却用ファン低回転の順に一段階ずつ冷却度を下げていく。温度スイッチＡが働いた場合は、これとは逆の順に冷却度を上げていく。冷却度が最強モードにおいて温度スイッチＡが作動した場合は、光源ランプ４６はＯＦＦし、冷却装置も一定時間作動した後に停止する。冷却度の各段階においてタイムラグを設けたのは、検知温度が安定するのを待つためである。本体の電源をＯＮした場合に冷却度が最強モードでスタートするのは、タイムラグを含む冷却制御の遅れによって、外気温が高温時などに長時間、温度スイッチＡが作動したままの状態になることを避けるためである。
【００７７】
図１９のフローチャートは静音型の冷却を可能とするものである。図１８とは冷却装置ＯＮ時に冷却用ファン３４が低回転で作動するという点で異なっている。温度スイッチＡが作動した場合には、冷却用ファン３４が高回転で作動する。温度スイッチＢが作動した場合には、ペルチェ素子３２を中冷、弱冷の順に一段階ずつ冷却度を下げていく。
【００７８】
図２０は本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第５実施例を示す構成図である。これは、ペルチェ素子３２の消費電力を低減するために、ペルチェ素子３２で冷却すべき光学部品を耐熱温度の低い液晶パネル４１と入射側偏光板４２の片面に限定した実施例である。出射側偏光板４０と入射側偏光板４２とを冷却空気の通る送風経路として使用しているため、ペルチェ素子の冷却能力は小さくできる。送風経路が狭くなるため冷却用ファンは高静圧型のものを使用する必要がある。実施例では、液晶パネル用冷却ファン３４ａと入射側偏光板冷却ファン３４ｂの２つのファンが同軸によって１つのモータで駆動される例を示している。なおペルチェ素子３２は、特に高温端面３２ｂより放出される熱量がかなり大きいため、冷却に必要な能力の半分のものを２枚使用して放熱フィン３６に均等に熱が伝わるような位置に配置している。
【００７９】
図２１は本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第６実施例を示す構成図である。同じくペルチェ素子３２の消費電力低減のためペルチェ素子３２で冷却すべき光学部品を液晶パネル４１の表面にのみ限定した例である。作動時に焦点は液晶パネル１１表面にあり、マイクロレンズ４１ａには微小な埃が付着してもさほどの問題にはならないため、液晶パネル４１のみを密閉構造中でペルチェ素子３２によって冷却した例である。この場合は発熱量は大きいが、耐熱温度の高い入射側偏光板４２からの放熱をすべて外気を取り入れた空冷で行うためにペルチェ素子３２の消費電力はかなり低減できる。
【００８０】
図２２は本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第７実施例を示す構成図である。これは冷却用ファン３４ａを隙間の狭い液晶パネル４１および入射側偏光板４２入口付近から上部の吸熱フィン３３の近くに移動した例であり、大きなファンを設置できることから風量を増大させ、冷却能力を上げることができる。入射側偏光板冷却用ファン３４ｂにより入射側偏光板冷却用ダクト３５ａを通じて入射側偏光板４２の壁外面を冷却する。
【００８１】
図２３は本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第８実施例を示す構成図である。これは同軸ファンを使用するかわりに入射側偏光板を冷却する送風により、羽根車５６を回転させ、冷却用ダクト３５内部の空気も同軸の羽根車５６によって循環させようとするものである。なお第２実施例に記載した電子冷却装置において冷却空気としては、水分と埃を取り除いた空気を使用するのが最も経済的であるが、前述のように、熱伝導率の良いヘリウムやネオンなどを使用することにより、より効率の良い冷却が可能となる。
【００８２】
【発明の効果】
以上の記述で明らかなように、本発明の電子冷却装置は熱電モジュールと放熱器あるいは吸熱器の間に凸状のまたは断面Ｚ状のモジュールベースを用いたことを特徴とし、それによって冷却性能や熱効率の向上を図りつつ、製造が容易になる効果を持つ。
【００８３】
本発明によれば、ペルチェ素子で外部から取り入れた空気を冷却し、低温の冷却空気を液晶パネル及び入射側偏光板などの発熱部に送風することにより、外気温度が高くなった場合でも液晶パネル及び偏光板などの温度を規定された許容温度以下に冷却することができる。なお空気温度が下がることにより、若干風量が低下しても冷却が可能なことから騒音値の低減につながる。またフィルターを細かくすることができ、埃付着の恐れが減少する。
【００８４】
本発明によれば、冷却用ダクト内部の空気として外気を取り入れる代わりに埃除去用のフィルターを取り除き、液晶パネル及び入射側偏光板などの出口の空気を再度吸熱器入口に導き、ペルチェ素子で冷却した空気を内部で循環させながら液晶パネル及び偏光板などの発熱部に送風することで、外気温度が高くなった場合でも液晶パネル及び入射側偏光板などの温度を規定された許容温度以下に冷却することができ、かつ、液晶パネルへの埃の付着を防止することができる。
【００８５】
本発明によれば、凸状のモジュールベースまたは断面Ｚ状のモジュールベースを用いることによって、吸熱部と放熱部との距離を広げ、熱移動を抑えることができ、冷却性能や 熱効率の向上を図ることができる。またたとえばねじ締め工程が少なく平板を曲げるだけの簡単な構造で実現することもでき、製造が容易になる。
【００８６】
本発明によれば、吸熱器と冷却用ファンの間の冷却用ダクトをダクト断熱材５１によって断熱することにより、冷却空気に対して外部から熱侵入することなく、液晶パネルおよび入射側偏光板などの発熱部を効率よく冷却することができる。
【００８７】
本発明によれば、液晶パネル及び偏光板出口の空気温度及び吸熱器出口の空気温度のうち１点あるいは両点の温度を温度センサで検出し、その温度検出値をもとに液晶パネル及び入射側偏光板の温度を予測し、ペルチェ素子に流す電流及び冷却用ファンの回転数を制御することで、効率よく液晶パネルおよび入射側偏光板などの発熱部を冷却することができる。
【００８８】
本発明によれば、液晶パネル及び入射側偏光板端部の光を通過しない部分の温度を温度センサで検出し、その温度検出値をもとに液晶パネル及び入射側偏光板の温度を予測し、ペルチェ素子に流す電流及び冷却用ファンの回転数を制御することで、効率よく液晶パネルおよび入射側偏光板などの発熱部を冷却することができる。
【００８９】
本発明によれば、密閉型の冷却装置において、熱伝導率の良いヘリウムあるいはネオンなどのガスを、埃を取り除いた状態で冷却ダクト内部に封入することで、液晶パネルおよび入射側偏光板などの発熱部を効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の前提となる電子冷却装置を示す断面図である。
【図２】 その電子冷却装置の上面図である。
【図３】 取り付け部材を用いたねじ締めつけ部の部分拡大図である。
【図４】 複数の熱電モジュールを用いた電子冷却装置の実施例の断面図である。
【図５】 モジュールベースの平面部に熱電モジュールを取り付けた電子冷却装置の実施例の断面図である。
【図６】 取り付け部材をナットとした電子冷却装置の実施例の断面図である。
【図７】 モジュールベースの曲げを大きくした本発明の他の前提となる電子冷却装置の断面図である。
【図８】 モジュールベースの凸部を折り曲げて放熱フィンに接触させた本発明のさらに他の前提となる電子冷却装置の上面図である。
【図９】 液晶表示装置の冷却に用いた本発明の他の前提となる電子冷却装置の断面図である。
【図１０】 断面Ｚ状のモジュールベースを用いた本発明の他の前提となる電子冷却装置の断面図である。
【図１１】 本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第１実施例を示す構成図である。
【図１２】 液晶パネル及び入射側偏光板などの発熱部を含む光学部品の構成図である。
【図１３】 この電子冷却装置の入射側偏光板及び液晶パネルの温度上昇を示すグラフである。
【図１４】 本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第２実施例を示す構成図である。
【図１５】 この電子冷却装置の入射側偏光板及び液晶パネルの温度上昇を示すグラフである。
【図１６】 本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第３実施例を示す構成図である。
【図１７】 本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第４実施例を示す構成図である。
【図１８】 第４実施例の制御方法を示すフローチャートである。
【図１９】 第４実施例の他の制御方法を示すフローチャートである。
【図２０】 本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第５実施例を示す構成図である。
【図２１】 本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第６実施例を示す構成図である。
【図２２】 本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第７実施例を示す構成図である。
【図２３】 本発明に係る液晶プロジェクションの電子冷却装置の第８実施例を示す構成図である。
【図２４】 ねじとナットで締め付けた従来の電子冷却装置の断面図である。
【図２５】 ねじで締め付けた従来の電子冷却装置の断面図である。
【図２６】 スペーサを用いたねじとナットで締め付けた従来の電子冷却装置の断面図である。
【図２７】 衝撃吸収部材を用いたねじとナットで締め付けた従来の電子冷却装置の断面図である。
【図２８】 複数の熱電モジュールを用いた従来の電子冷却装置の断面図である。
【図２９】 ブロックを用いた従来の電子冷却装置の断面図である。
【図３０】 ブロックをねじで締め付けた従来の電子冷却装置の断面図である。
【図３１】 ブロックを挟圧具で締め付けた従来の電子冷却装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 熱電モジュール
２ 吸熱フィン
３ 放熱フィン
１５ モジュールベース
１６ 取り付け部材

Claims (8)

1. 液晶プロジェクションの光学部品の発熱部をペルチェ効果により冷却する電子冷却装置において、
   ペルチェ素子と、該ペルチェ素子の直流電源と、ペルチェ素子の高温端部に伝熱結合された放熱器と、該放熱器に送風を行う放熱用ファンと、外気取入口に配置した埃除去用フィルターと、光学系内にある側壁が前記光学部品の前記発熱部で構成された冷却用ダクトと、冷却用ダクト内にあってペルチェ素子の低温端部に伝熱結合された吸熱器と、該吸熱器に前記埃除去用フィルターを介して送風を行う冷却用ファンと、ペルチェ素子と吸熱器と放熱器とを接続するための凸状のモジュールベースとを有し、
   前記モジュールベースは、
   熱伝導性の高い材料から成り、
   凸部と平面部とを有し、
   前記凸部に、ペルチェ素子の低温端部または高温端部が接触され、
   前記凸部に前記低温端部が接触されかつ平面部に吸熱部を伝熱結合して構成し、または
   前記凸部に前記高温端部が接触されかつ平面部に放熱器を伝熱結合して構成し、
   前記ペルチェ素子に電流を流した状態で、冷却用ファンによって取り入れ吸熱器によって冷却された外気を、冷却用ダクトを通じて前記冷却用ダクトの前記側壁を構成する前記発熱部に送って冷却し、ペルチェ素子からの放熱は放熱用ファンによって取り入れられた外気に対して放熱器より放出することを特徴とする電子冷却装置。
2. 液晶プロジェクションの光学部品の発熱部をペルチェ効果により冷却する電子冷却装置において、
   ペルチェ素子と、該ペルチェ素子の直流電源と、ペルチェ素子の高温端部に伝熱結合された放熱器と、該放熱器に送風を行う放熱用ファンと、外気取入口に配置した埃除去用フィルターと、光学系内にある側壁が前記光学部品の前記発熱部で構成された冷却用ダクトと、冷却用ダクト内にあってペルチェ素子の低温端部に伝熱結合された吸熱器と、該吸熱器に前記埃除去用フィルターを介して送風を行う冷却用ファンと、ペルチェ素子と吸熱器と放熱器とを接続するための断面Ｚ状のモジュールベースとを有し、
   前記モジュールベースは、
   熱伝導性の高い材料から成り、
   一方の平面部と他方の平面部とを有し、
   前記一方の平面部に、ペルチェ素子の低温端部または高温端部が接触され、
   前記一方の平面部に前記低温端部が接触されかつ他方の平面部に吸熱部を伝熱結合して構成し、または
   前記一方の平面部に前記高温端部が接触されかつ他方の平面部に放熱器を伝熱結合して構成し、
   前記ペルチェ素子に電流を流した状態で、冷却用ファンによって取り入れ吸熱器によって冷却された外気を、冷却用ダクトを通じて前記冷却用ダクトの前記側壁を構成する前記発熱部に送って冷却し、ペルチェ素子からの放熱は放熱用ファンによって取り入れられた外気に対して放熱器より放出することを特徴とする電子冷却装置。
3. 液晶プロジェクションの光学部品の発熱部をペルチェ効果により冷却する電子冷却装置において、
   ペルチェ効果を有するペルチェ素子と、該ペルチェ素子の直流電源と、ペルチェ素子の高温端部に伝熱結合された放熱器と、該放熱器に送風を行う放熱用ファンと、光学系内にある側壁が前記光学部品の前記発熱部で構成された冷却用ダクトと、冷却用ダクト内にあってペルチェ素子の低温端部に伝熱結合された吸熱器と、該吸熱器に送風を行う冷却用ファンと、ペルチェ素子と吸熱器と放熱器とを接続するための凸状のモジュールベースとを有し、
   前記モジュールベースは、
   熱伝導性の高い材料から成り、
   凸部と平面部とを有し、
   前記凸部に、ペルチェ素子の低温端部または高温端部が接触され、
   前記凸部に前記低温端部が接触されかつ平面部に吸熱部を伝熱結合して構成し、または
   前記凸部に前記高温端部が接触されかつ平面部に放熱器を伝熱結合して構成し、
   前記ペルチェ素子に電流を流した状態で、吸熱器によって冷却された空気を冷却用ファンによって冷却用ダクト内で循環させて前記冷却用ダクトの前記側壁を構成する前記発熱部を送って冷却し、前記発熱部を通過して熱せられた空気を再度吸熱器入口に導き冷却し、ペルチェ素子からの放熱は放熱用ファンによって取り入れられた外気に対して放熱器より放出することを特徴とする電子冷却装置。
4. 液晶プロジェクションの光学部品の発熱部をペルチェ効果により冷却する電子冷却装置において、
   ペルチェ効果を有するペルチェ素子と、該ペルチェ素子の直流電源と、ペルチェ素子の高温端部に伝熱結合された放熱器と、該放熱器に送風を行う放熱用ファンと、光学系内にある側壁が前記光学部品の前記発熱部で構成された冷却用ダクトと、冷却用ダクト内にあってペルチェ素子の低温端部に伝熱結合された吸熱器と、該吸熱器に送風を行う冷却用ファンと、ペルチェ素子と吸熱器と放熱器とを接続するための断面Ｚ状のモジュールベースとを有し、
   前記モジュールベースは、
   熱伝導性の高い材料から成り、
   一方の平面部と他方の平面部とを有し、
   前記一方の平面部に、ペルチェ素子の低温端部または高温端部が接触され、
   前記一方の平面部に前記低温端部が接触されかつ他方の平面部に吸熱部を伝熱結合して構成し、または
   前記一方の平面部に前記高温端部が接触されかつ他方の平面部に放熱器を伝熱結合して構成し、
   前記ペルチェ素子に電流を流した状態で、吸熱器によって冷却された空気を冷却用ファンによって冷却用ダクト内で循環させて前記冷却用ダクトの前記側壁を構成する前記発熱部を送って冷却し、前記発熱部を通過して熱せられた空気を再度吸熱器入口に導き冷却し、ペルチェ素子からの放熱は放熱用ファンによって取り入れられた外気に対して放熱器より放出することを特徴とする電子冷却装置。
5. 吸熱器と冷却用ファンの間を、ダクト断熱材によって断熱したことを特徴とする請求項１〜４のうちの１つに記載の電子冷却装置。
6. 前記発熱部は、液晶パネルと入射側偏光板であり、この発熱部の空気出口の空気温度及び吸熱器の空気出口の空気温度のうち１点あるいは両点の温度を温度センサで検出し、その温度検出値をもとに前記発熱部の温度を予測し、ペルチェ素子に流す電流及び冷却用ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項１〜５のうちの１つに記載の電子冷却装置。
7. 前記発熱部は、液晶パネル及び入射側偏光板であり、この発熱部で光を透過しない部分の温度を温度センサで検出し、その温度検出値をもとに前記発熱部の温度を予測し、ペルチェ素子に流す電流及び冷却用ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項１〜５のうちの１つに記載の電子冷却装置。
8. 前記冷却空気として、熱伝導率の良いヘリウムあるいはネオンなどのガスを、埃を取り除いた状態で、冷却ダクト内に封入することを特徴とする請求項３または４記載の電子冷却装置。

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