JPH08178469A

JPH08178469A - 電子冷却装置

Info

Publication number: JPH08178469A
Application number: JP6328774A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Okuda; 英明奥田; Akira Takushima; 朗多久島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-12
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: US5813233A; JP3212818B2

Abstract

(57)【要約】【目的】冷却性能と製造性に優れた電子冷却装置を提
供する。【構成】ペルチェ素子からなる熱電モジュール１を熱
伝導性の高いアルミニウム作られたモジュールベース１
５の凸部１５ａに置き、低温側吸熱器としての吸熱フィ
ン２とモジュールベース１５の凸部１５ａを締め付け、
高温側放熱器としての放熱フィン３をモジュールベース
１５の平面部１５ｂ，１５ｃで締め付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、更に液晶プロジェクションにお
ける発熱部分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２６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２７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２８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２９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２６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３０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３１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１
２で締め付けられている。また、図３２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
３３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５−１０
６２８参照）。

【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２６や図２７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３１，３２，３３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、更に、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】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、ペルチェ効果により冷却する電
子冷却装置であって、ペルチェ素子からなる熱電モジュ
ールと、該熱電モジュールの低温端部に伝熱結合させる
吸熱器と、前記熱電モジュールの高温端部に伝熱結合さ
せる放熱器と、熱伝導性の高い素材の凸状モジュールベ
ースと、を有し、前記モジュールベースの凸部に熱電モ
ジュールの低温端部または高温端部を接触させ、前記低
温端部を接触させた場合は前記モジュールベースの平面
部に吸熱器を接触させ、前記高温端部を接触させた場合
は前記モジュールベースの平面部に放熱器を接触させた
ことを特徴とする。

【００２５】請求項２の発明は、ペルチェ効果により冷
却する電子冷却装置であって、ペルチェ素子からなる熱
電モジュールと、該熱電モジュールの低温端部に伝熱結
合させる吸熱器と、前記熱電モジュールの高温端部に伝
熱結合させる放熱器と、熱伝導性の高い素材の凸状モジ
ュールベースと、を有し、前記モジュールベースの平面
部に熱電モジュールの低温端部または高温端部を接触さ
せ、前記低温端部を接触させた場合は前記モジュールベ
ースの凸部に吸熱器を接触させ、前記高温端部を接触さ
せた場合は前記モジュールベースの凸部に放熱器を接触
させたことを特徴とする。

【００２６】請求項３の発明は、ペルチェ効果により冷
却する電子冷却装置であって、ペルチェ素子からなる熱
電モジュールと、該熱電モジュールの低温端部に伝熱結
合させる吸熱器と、前記熱電モジュールの高温端部に伝
熱結合させる放熱器と、熱伝導性の高い素材の断面Ｚ状
モジュールベースと、を有し、前記モジュールベースの
一方の平面部に熱電モジュールの低温端部または高温端
部を接触させ、前記低温端部を接触させた場合は前記モ
ジュールベースの他方の平面部に吸熱器を接触させ、前
記高温端部を接触させた場合は前記モジュールベースの
他方の平面部に放熱器を接触させたことを特徴とする。

【００２７】請求項４の発明は、請求項１、２又は３記
載の電子冷却装置であって、熱電モジュールを挟むよう
に、吸熱器または放熱器とモジュールベースを配置し、
吸熱器または放熱器とモジュールベースとを締結手段に
よって締結する場合に、熱伝導性が低く、堅く、もろい
または弾力性のある素材の取り付け部材を吸熱器または
放熱器とモジュールベースとの間に介在させて、締結手
段とモジュールベースが接触しないようにしたことを特
徴とする。

【００２８】請求項５の発明は、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
冷却装置であって、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
取入口に配した埃除去用フィルターと、光学系内にある
側壁が光学系部品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を
有し、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内壁間にあ
る液晶パネル及び入射側偏光板などの発熱部に送って冷
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。

【００２９】請求項６の発明は、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
冷却装置であって、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光学系部品で構
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を有し、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ダクト内で循環させ、液
晶パネル及び入射側偏光板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。

【００３０】請求項７の発明は、請求項５又は６記載の
電子冷却装置であって、ヒートパイプの蒸発部をペルチ
ェ素子の高温端部に伝熱結合し、前記ヒートパイプの凝
縮部を放熱器に伝熱結合したことを特徴とする。

【００３１】請求項８の発明は、請求項５記載の電子冷
却装置であって、吸熱器と発熱部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。

【００３２】請求項９の発明は、請求項５又は６記載の
電子冷却装置であって、発熱部である液晶パネルと入射
側偏光板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を特徴とする。

【００３３】請求項１０の発明は、請求項５又は６記載
の電子冷却装置であって、発熱部である液晶パネル及び
入射側偏光板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液晶パネル及び偏光
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を特徴とする。

【００３４】請求項１１の発明は、請求項５記載の電子
冷却装置であって、冷却空気を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。

【００３５】

【作用】請求項１、２及び３の発明において、凸状ある
いは断面Ｚ状のモジュールベースの凸部と平面部、ある
いは２つの平面部にそれぞれ吸熱器と放熱器を接触させ
る。したがって、吸熱器と放熱器の距離を広げることに
なり、それだけ熱移動を抑えることができる。また、従
来技術に述べたブロックを用いる場合に比較して、ねじ
やナット等の締結手段の数を少なくできる。また、モジ
ュールベースは単に平板を曲げるだけの簡単な構造なの
で、製造も容易である。特に請求項３の発明における断
面Ｚ状のモジュールベースは、折り曲げ数が少なく、更
に製造が容易である。

【００３６】請求項４の発明において、熱伝導性が低
く、堅く、もろいまたは弾力性のある素材の取り付け部
材を吸熱器または放熱器とモジュールベースとの間に介
在させて、締結手段とモジュールベースが接触しないよ
うにしているので、締結手段を介して吸熱器と放熱器間
で発生する熱の移動が少なくなる。また堅く、もろいま
たは弾力性のある素材の取り付け部材を吸熱器または放
熱器とモジュールベースとの間に介在させている。した
がってその間に挟まれている熱電モジュールは取り付け
部材に保護されることになり、ねじ等による締め付け過
ぎや衝撃による破損等も生じにくくなる。

【００３７】請求項５の発明において、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。

【００３８】請求項６の発明において、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。

【００３９】請求項７の発明において、ペルチェ素子の
高温端部に伝熱結合されたヒートパイプ蒸発部から放熱
器に伝熱結合されたヒートパイプ凝縮部を通じて前記と
同様に放熱器から放熱される。ヒートパイプにより、放
熱器の設置位置の自由度が増える。

【００４０】請求項８の発明において、吸熱器から発熱
部までの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。

【００４１】請求項９及び１０の発明において、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
射側偏光板などの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温度が規定された許容温度以
下に保たれる。

【００４２】請求項１１の発明において、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。

【００４３】

【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一実施
例を示す断面図であり、図２は、その上面図である。本
発明の電子冷却装置は、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。

【００４４】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、
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。

【００４５】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Ｑ
ｃ、電圧Ｖ、消費電力Ｗについて、次の関係を得る。Ｑｃ＝ｎ（αＩＴｃ−１／２Ｉ²Ｒ−Ｋ（Ｔｈ−Ｔ
ｃ））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。

【００４６】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。

【００４７】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、Ｔ
ａｈ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。

【００４８】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Ｔｆ
ｃ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。

【００４９】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
本発明の説明を続ける。従来例の図２６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を用いて高温側が低温側への熱移動ＱＬ１はＱＬ１＝λ／Ｈｐ×(Ｔｆｈ−Ｔｆｃ)×(Ｗｆｃ×Ｌｆ
ｃ−Ｗｐ×Ｌｐ) なる関係となる。

【００５０】図３１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、ＱＬ２＝λ／（Ｈｐ＋Ｈｂｃ＋Ｈｂｈ）×(Ｔｆｈ−Ｔ
ｆｃ)×(Ｗｆｃ×Ｌｆｃ−Ｗｐ×Ｌｐ) なる関係となる。

【００５１】吸熱フィン２、放熱フィン３の温度Ｔｆｃ
２、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、Ｑ
Ｌ２＜ＱＬ１とするには、 (Ｔｆｈ２−Ｔｆｃ２)／(Ｈｐ＋Ｈｂｃ＋Ｈｂｈ)＜(Ｔ
ｆｈ−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。

【００５２】本発明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、ＱＬ３＝λ／（Ｈｐ＋Ｈ）×（Ｔｆ−Ｔｆｃ）×（１−
β）×（Ｗｆｃ×Ｌｆｃ−Ｗｐ×Ｌｐ）＋λ／Ｈｐ×
（Ｔｆ−Ｔｆｃ）×β×（Ｗｆｃ×Ｌｆｃ−Ｗｐ×Ｌ
ｐ）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。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。

【００５３】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、本発明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。

【００５４】放熱フィン４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。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。

【００５５】このように、本発明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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】実施例では、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１
５に接してもかまわない。

【００５９】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。

【００６０】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３１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。

【００６１】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。

【００６２】本発明では図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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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４
０mm×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１
６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を本発明の作用
によって効果的に冷却することができる。

【００６６】以上に述べた実施例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２６ａあるいは２６ｂに設置されるが、設置
方法などは上記実施例とかわらない。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。

【００６７】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たいして放熱するこ
とにより強制空冷される。

【００６８】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４１
ａ、入射側偏光板４２、ディンプルシェイプトレンズ４
３、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、液晶パネル４１は耐熱温
度が６０℃前後と低く、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

【００６９】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４
０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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【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。ヒ
ートパイプ５０の蒸発部５０ａがペルチェ素子３２の高
温端面３２ｂに伝熱結合している。周知のようにヒート
パイプ５０の内部には蒸発性の冷媒が封入されており、
高温端面３２ｂから熱を受けた冷媒が蒸発してヒートパ
イプ５０の凝縮部５０ｂで凝縮し、放熱フィン３６で熱
を放出する。熱抵抗の非常に小さなヒートパイプ５０を
使用することにより、放熱フィン３６の設置位置の自由
度が増え、放熱に都合の良い場所に放熱フィン３６を設
置できることから効率の良い冷却が可能となる。図１３
の第２実施例と比較すると、ヒートパイプ５０を設置す
ることで放熱フィン３６の位置を下げることができ、冷
却装置の高さを低くすることができるため、液晶プロジ
ェクション全体の小型化が可能となる。

【００７３】この実施例を図１７に示す。放熱フィン３
６の位置が下がることによって、放熱用ファンと光源ラ
ンプ収納部４８内部の光源ランプ３６の冷却用ファンを
共用化した冷却用ファン４９ａを用いることも可能であ
り、消費電力および騒音値の低減を図ることができる。

【００７４】図１８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。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。

【００７５】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。

【００７６】図１９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。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。

【００７７】図２０は第５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４
２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。

【００７８】図２０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２０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。

【００７９】図２１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２０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。

【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６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。

【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７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で冷却すべき工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。

【００８２】図２４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
れは冷却用ファン３４ａを隙間の狭い液晶パネル４２お
よび入射側偏光板４２入口付近から上部の吸熱フィンの
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。

【００８３】図２５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９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、請求項７に
記載したように、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。

【００８４】

【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
の間に平板の凸状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。

【００８５】請求項１、２、３の発明によると、モジュ
ールベースを用いて吸熱器と放熱器間の距離を取ること
ができ熱移動を抑制できるとともに、放熱器との接触面
積を大きくとることが可能であり熱的効率を高く保つこ
とができる。また、締結工程を減少させることができ、
製造性を高めることができる。

【００８６】また、請求項４の発明によると、取り付け
部材をモジュールベースと吸熱器あるいは放熱器との間
に介在させ、その部分で締結するから、ねじ等の締結手
段を介して熱移動を起こすことが抑制され、また熱電モ
ジュールを締め付け過ぎや衝撃から保護することができ
る。

【００８７】請求項５の発明によると、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。

【００８８】請求項６の発明によると、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。

【００８９】請求項７の発明によると、ヒートパイプの
蒸発部をペルチェ素子の高温端部に伝熱結合し、凝縮部
を放熱器に伝熱結合することにより、液晶プロジェクシ
ョン本体内部において、放熱器から効率よく放熱できる
場所に放熱器を位置させることができる。また冷却装置
の小型化および放熱用ファンと光源ランプ冷却用ファン
との一体化も図ることが出来る。

【００９０】請求項８の発明によると、吸熱器と液晶パ
ネル及び入射側偏光板などの発熱部の間の冷却用ダクト
を断熱材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。

【００９１】請求項９の発明によると、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。

【００９２】請求項１０の発明によると、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。

【００９３】請求項１１の発明によると、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】本発明に係る電子冷却装置の一実施例を示す断
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電子冷却
装置の実施例の断面図である。

【図８】モジュールベースの凸部を折り曲げて放熱フィ
ンに接触させた電子冷却装置の実施例の上面図である。

【図９】液晶表示装置の冷却に用いた電子冷却装置の実
施例の断面図である。

【図１０】断面Ｚ状のモジュールベースを用いた電子冷
却装置の実施例である。

【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】ヒートパイプを使用して小型化した実施例を
示す構成図である。

【図１８】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１９】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２０】第５実施例の制御方法を示すフローチャート
である。

【図２１】第５実施例の他の制御方法を示すフローチャ
ートである。

【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６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７実施例を示す構成図である。

【図２４】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２５】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９実施例を示す構成図である。

【図２６】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】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２８】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２９】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３０】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３１】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３２】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３３】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

【特許請求の範囲】

【請求項１】ペルチェ効果により冷却する電子冷却装
置において、ペルチェ素子からなる熱電モジュールと、該熱電モジュールの低温端部に伝熱結合させる吸熱器
と、前記熱電モジュールの高温端部に伝熱結合させる放熱器
と、熱伝導性の高い素材の凸状モジュールベースと、を有
し、前記モジュールベースの凸部に熱電モジュールの低温端
部または高温端部を接触させ、前記低温端部を接触させ
た場合は前記モジュールベースの平面部に吸熱器を接触
させ、前記高温端部を接触させた場合は前記モジュール
ベースの平面部に放熱器を接触させたことを特徴とする
電子冷却装置。
【請求項２】ペルチェ効果により冷却する電子冷却装
置において、ペルチェ素子からなる熱電モジュールと、該熱電モジュールの低温端部に伝熱結合させる吸熱器
と、前記熱電モジュールの高温端部に伝熱結合させる放熱器
と、熱伝導性の高い素材の凸状モジュールベースと、を有
し、前記モジュールベースの平面部に熱電モジュールの低温
端部または高温端部を接触させ、前記低温端部を接触さ
せた場合は前記モジュールベースの凸部に吸熱器を接触
させ、前記高温端部を接触させた場合は前記モジュール
ベースの凸部に放熱器を接触させたことを特徴とする電
子冷却装置。
【請求項３】ペルチェ効果により冷却する電子冷却装
置において、ペルチェ素子からなる熱電モジュールと、該熱電モジュールの低温端部に伝熱結合させる吸熱器
と、前記熱電モジュールの高温端部に伝熱結合させる放熱器
と、熱伝導性の高い素材の断面Ｚ状モジュールベースと、を
有し、前記モジュールベースの一方の平面部に熱電モジュール
の低温端部または高温端部を接触させ、前記低温端部を
接触させた場合は前記モジュールベースの他方の平面部
に吸熱器を接触させ、前記高温端部を接触させた場合は
前記モジュールベースの他方の平面部に放熱器を接触さ
せたことを特徴とする電子冷却装置。
【請求項４】熱電モジュールを挟むように、吸熱器ま
たは放熱器とモジュールベースを配置し、吸熱器または
放熱器とモジュールベースとを締結手段によって締結す
る場合に、熱伝導性が低く、堅く、もろいまたは弾力性のある素材
の取り付け部材を吸熱器または放熱器とモジュールベー
スとの間に介在させて、締結手段とモジュールベースが
接触しないようにしたことを特徴とする請求項１、２又
は３記載の電子冷却装置。
【請求項５】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、外気取入口に配した埃除
去用フィルターと、光学系内にある側壁が光学系部品で
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を有し、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内壁間にある液晶
パネル及び入射側偏光板などの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。
【請求項６】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光学系部品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
用ファンとを有し、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ダクト内
で循環させ、液晶パネル及び入射側偏光板を通過して熱
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。
【請求項７】ヒートパイプの蒸発部をペルチェ素子の
高温端部に伝熱結合し、前記ヒートパイプの凝縮部を放
熱器に伝熱結合したことを特徴とする請求項５又は６記
載の電子冷却装置。
【請求項８】吸熱器と発熱部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５記載の電子冷却
装置。
【請求項９】発熱部である液晶パネルと入射側偏光板
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を特徴とする請求項５又は６
記載の電子冷却装置。
【請求項１０】発熱部である液晶パネル及び入射側偏
光板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液晶パネル及び偏光板の温
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を特徴とする請求項５又は６記
載の電子冷却装置。
【請求項１１】冷却空気を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５記載の電子
冷却装置。