冷凍ユニットを備えた装置及び冷凍ユニットを備えたプロジェクタ
【課題】本体の姿勢変化に拘わらず、蒸発器からのドレン水を確実に排出することができる冷凍ユニットを備えた装置及び冷凍ユニットを備えたプロジェクタを提供する。
【解決手段】少なくとも圧縮機１２、放熱器１４、キャピラリチューブ１６（減圧装置）及び蒸発器１８から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニット１０を本体に備えた液晶プロジェクタＰ（装置）において、想定される本体１の姿勢変化において蒸発器１８の下方となる全範囲に構成された蒸発器１８を取り囲むダクト５０の密閉経路５０Ａのテーパ形状と、その中央に形成された溝７０（受液部）と、この溝７０に受容されたドレン水を、毛細管力を利用して排出するウィック７５（排出部材）とを備える。
【解決手段】少なくとも圧縮機１２、放熱器１４、キャピラリチューブ１６（減圧装置）及び蒸発器１８から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニット１０を本体に備えた液晶プロジェクタＰ（装置）において、想定される本体１の姿勢変化において蒸発器１８の下方となる全範囲に構成された蒸発器１８を取り囲むダクト５０の密閉経路５０Ａのテーパ形状と、その中央に形成された溝７０（受液部）と、この溝７０に受容されたドレン水を、毛細管力を利用して排出するウィック７５（排出部材）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器等から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニットを本体に備えた装置及びその冷凍ユニットを備えたプロジェクタに関するものである。
【０００２】
従来より、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器等から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニットは、冷蔵庫、冷凍庫、空気調和機等、種々の装置に搭載されている。当該冷凍ユニットでは、圧縮機が駆動されると、圧縮機の圧縮要素に冷媒が吸い込まれて圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり放熱器に流入する。放熱器に流入した冷媒は周囲の空気と熱交換して放熱した後、減圧装置で減圧され、蒸発器に至る。
【０００３】
そして、蒸発器にて冷媒は、周囲の空気から吸熱して蒸発した後、再び圧縮機に吸い込まれるサイクルを繰り返すものであった。また、蒸発器において、冷媒と熱交換することで、空気中に含まれる水分は蒸発器の表面に凝結し、水滴となって降下するため、蒸発器の下部には受け皿が設置され、この受け皿により蒸発器からのドレン水（結露水）を受容可能に構成されている。そして、受け皿に降下したドレン水はその後、当該受け皿の底部に接続された配管を介して外部に排出されていた（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−９９５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、出願人は先にこの冷凍ユニットをプロジェクタに搭載して、当該プロジェクタの光学素子を蒸発器で冷却された空気で冷却する冷凍ユニットを備えたプロジェクタを開発した。このようにプロジェクタの光学素子を冷凍ユニットにて冷却することで、光学素子の温度を、それに適した温度に保持することが可能となると共に、ファンの風量の低減やエネルギー効率の改善、設置スペースの縮小など種々の効果を得ることができる。
【０００５】
一方、このようなプロジェクタは、本体が光源ランプのバーナー軸（光軸）に対して回転可能に設けられるため、冷凍ユニットもこれに対応させる必要がある。この場合、蒸発器からのドレン水はプロジェクタの回転によりあらゆる箇所に降下することとなるため、従来の如く蒸発器の下部に受け皿を設置しただけでは、本体の想定される全姿勢において蒸発器からのドレン水を受容して外部に排出させることができなかった。
【０００６】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、本体の姿勢変化に拘わらず、蒸発器からのドレン水を確実に排出することができる冷凍ユニットを備えた装置及び冷凍ユニットを備えたプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明の冷凍ユニットを備えた装置は、少なくとも圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニットを本体に備えたものであって、想定される本体の姿勢変化において蒸発器の下方となる全範囲に構成された受液部と、この受液部に受容されたドレン水を、毛細管力又は浸透力を利用して排出する排出部材とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明の冷凍ユニットを備えた装置は、請求項１に記載の発明において排出部材は、受液部に受容されたドレン水を放熱器に排出することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明の冷凍ユニットを備えたプロジェクタは、請求項１又は請求項２に記載の装置はプロジェクタであり、本体に光源と、この光源からの出射光を映像情報に応じて加工する光学素子と、加工後の投写光像をスクリーンに投写するための投写レンズと、蒸発器を内蔵して当該蒸発器と熱交換した空気を光学素子に供給するためのダクトとを備え、受液部を、ダクト内面に構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、少なくとも圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニットを本体に備えた装置において、想定される本体の姿勢変化において蒸発器の下方となる全範囲に構成された受液部と、この受液部に受容されたドレン水を、毛細管力又は浸透力を利用して排出する排出部材とを備えたので、本体の姿勢が変化した場合であっても蒸発器からのドレン水を受液部により受容し、排出部材により外部に排出することができる。
【００１１】
特に、請求項２の発明の如く排出部材は、受液部に受容されたドレン水を放熱器に排出するものとすれば、ドレン水を放熱器の輻射熱により蒸発させることができる。
【００１２】
更に、請求項３の発明の如く請求項１又は請求項２に記載の装置をプロジェクタとし、本体に光源と、この光源からの出射光を映像情報に応じて加工する光学素子と、加工後の投写光像をスクリーンに投写するための投写レンズと、蒸発器を内蔵して当該蒸発器と熱交換した空気を光学素子に供給するためのダクトとを備え、受液部を、ダクト内面に構成するものとすれば、プロジェクタに冷凍ユニットを搭載した場合であっても、蒸発器からのドレン水をダクト外部に排出することができるので、光学素子にドレン水が流れる不都合を未然に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を詳述する。図１は、本発明の冷凍ユニットを備えた装置の一実施例としてのプロジェクタを示す概略斜視図である。本実施例のプロジェクタは、本体１の内部に光源２と、光路変更部材３と、均一照明光学系８６と、色分離光学系８７と、光学素子５と、投写レンズ９と、光学素子５の冷凍ユニット１０とを設けて成る液晶プロジェクタＰである。本体１は、放熱性に優れた素材、例えば、マグネシウムを素材として構成された扁平の筐体である。尚、図１では本体１内部に設けられた各機器の説明のため、当該本体１は上方を切断した平断面で示している。
【００１４】
光源２は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどのランプ２０と、ランプ２０から発散される光（発散光）を前方に出射するためのリフレクタ（パラボラリフレクタ）２１から構成されている。実施例の光源２は、複数（４つ）のランプ２０にそれぞれリフレクタ２１を取り付けて成るもので、本体１内に設けられたランプボックス２２内に収容されている。
【００１５】
前記均一照明光学系８６は、光源２からの出射光を均一な輝度分布の平行光束とするものであり、インテグレータレンズ８０、偏光変換装置８１、集光レンズ８２等から構成されている。また、前記色分離光学系８７は、均一照明光学系８６からの光束を各色Ｒ、Ｇ、Ｂの色光に分離するものであり、均一照明光学系８６からの光束を各色に分離するための第１、第２のダイクロイックミラー８３Ａ、８３Ｂや反射用ミラー４（４Ａ〜４Ｃ）等により構成されている（図１では図示せず、図４、主に図７に示す）。
【００１６】
前記光源２の照射光は、リフレクタ２１によって平行光となって出射され、前記インテグレータレンズ８０へと導かれる。このインテグレータレンズ８０は一対のレンズ群（フライアイレンズ）８０Ａ、８０Ｂから構成されており、個々のレンズ部分が光源２から出射された光を後述する液晶パネル６の入射側の偏光板８Ａの全面に導くように構成され、光源２において存在する部分的な輝度ムラを平均化し、画面中央と周辺部とでの光量差を低減する。インテグレータレンズ８０を経た光は、前記偏光変換装置８１及び集光レンズ８２を経た後、前記第１のダイクロイックミラー８３Ａに導かれる。
【００１７】
この第１のダイクロイックミラー８３Ａ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のダイクロイックミラー８３Ａを透過した赤色波長帯域の光は、反射用ミラー４Ａにて反射されて光路を変更される。反射用ミラー４Ａにて反射された赤色光は、レンズ８４を経て赤色光用の透過型の表示デバイスとしての後述する液晶パネル６を通過することによって光変調される。また、第１のダイクロイックミラー８３Ａにて反射したシアンの波長帯域の光は、第２のダイクロイックミラー８３Ｂに導かれる。
【００１８】
前記第２のダイクロイックミラー８３Ｂ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のダイクロイックミラー８３Ｂにて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ８４を経て緑色光用の透過型の表示デバイスとしての後述する液晶パネル６を通過することによって光変調される。また、第２のダイクロイックミラー８３Ｂを透過した青色波長帯域の光は、全反射用ミラー４Ｂ、４Ｃ、レンズ８４を経て青色光用の透過型の表示デバイスとしての後述する液晶パネル６に導かれ、これを通過することによって光変調される。
【００１９】
図４、図５、図７に示すように、光学素子５は３枚の前記液晶パネル（ＬＣＤパネル）６と、各液晶パネル６の入射側に間隔を存して設けられた前記偏光板８Ａと、各液晶パネル６の出射側に間隔を存して設けられた偏光板８Ｂと、プリズム２５等から構成されている。液晶パネル６は、上記色分離光学系８７により分離されて当該各液晶パネル６に導かれた光を映像情報に応じて加工（変調）するものである。また、プリズム２５は、各色の光を合成して投写光像を形成するものである。このプリズム２５は、Ｘ状の誘電体多層膜から成る反射面を備えており、当該反射面を介して、各液晶パネル６からの光が単一の光束とされる。尚、前記投写レンズ９は、プリズム２５からの投写光像をスクリーンに拡大投写するものであり、本体１の壁面に形成された図示しない孔内に着脱可能に配設されている。また、図１において、２７は光源２からの出射光を各液晶パネル６及び偏光板８Ａ、８Ｂ等に導くための光路を被覆する箱体、１Ｔは本体１の底部に設けられた足部、１８Ｍは後述するファン１８Ｆのモータをそれぞれ示している。即ち、光源２から各液晶パネル６の入射側の偏光板８Ａに至るまでに光が通過する経路（光路）は当該箱体２７内に形成されている。
【００２０】
以上の構成で動作を説明すると、光源２からの出射光は、均一照明光学系８６を介して均一な輝度分布の平行光束とされ、色分離光学系８７において各色Ｒ、Ｇ、Ｂの各光に分離されて、それぞれ対応するライトバルブとして機能する液晶パネル６に入射側の偏光板８Ａを介して導かれる。各液晶パネル６に導かれた各光束はそこで映像情報に応じて変調され、出射側の偏光板８Ｂを経てプリズム２５で単一の光束の投写映像とされた後、投写レンズ９によりスクリーンに拡大投写される。
【００２１】
次に、図２乃至図４を用いて本発明の冷凍ユニット１０について説明する。図２乃至図４は本発明の冷凍ユニット１０を正面（投写レンズ９側）、側面、平面から見た配置を示す図である。本発明の液晶プロジェクタＰは、本体１内に冷凍ユニット１０を備える。この冷凍ユニット１０は、前記液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等から成る光学素子５を冷却するためのものであり、図２乃至図４に示すように圧縮機１２、放熱器１４、キャピラリチューブ１６（本発明の減圧装置）及び蒸発器１８から冷媒回路が構成されている。即ち、圧縮機１２の冷媒吐出管１３は放熱器１４の入口に接続され、放熱器１４の出口にはキャピラリチューブ１６に至る冷媒配管１５が接続されている。また、キャピラリチューブ１６の出口は冷媒配管１７（蒸発器１８の入口配管）を介して蒸発器１８の入口に接続され、当該蒸発器１８の出口には圧縮機１２の冷媒吸込管１１（蒸発器１８の出口配管）が接続されて環状の冷媒回路が構成されている。
【００２２】
実施例の圧縮機１２は縦長円筒状の密閉容器１２Ａ内に圧縮要素と、この圧縮要素を駆動するための電動要素（駆動要素）とを備えて成るものである。また、実施例で使用する放熱器１４は空冷式の熱交換器であるため、放熱器１４の近傍（側方）には送風手段としてのファン１４Ｆが設置されている。尚、本実施例では冷媒を減圧する装置としてキャピラリチューブ１６を用いるものとしたが、減圧装置は当該キャピラリチューブに限定されるものでなく、冷媒を所定の圧力に減圧することができるものであれば、どのようなものであっても良く、例えば、膨張弁を用いるものとしても構わない。
【００２３】
冷凍ユニット１０は、姿勢調整手段により液晶プロジェクタＰの本体１の姿勢変化に応じて基本姿勢を維持可能に構成されている。本実施例において基本姿勢とは、圧縮機１２の摩擦部（摺動部）への給油を円滑に行うことが可能（潤滑特性が良好）で、冷媒回路の冷媒の流れの信頼性が良好である冷凍ユニット１０の姿勢のことである。実施例の姿勢調整手段は、籠状の回転体４０から成り、前記光源２のバーナー軸Ａ（光軸）と同一平面上で平行に配置された回転軸Ｂを中心として冷凍ユニット１０が回転可能に設置されている。具体的に、この回転体４０内に圧縮機１２、放熱器１４及び放熱器１４のファン１４Ｆが収納され、蒸発器１８は後述するダクト５０内に配置されている。また、キャピラリチューブ１６は、回転体４０とダクト５０との間の空間に配置されている。
【００２４】
回転体４０の外側面は、円盤状のパネル４２とされ、このパネルが液晶プロジェクタＰの本体１の側壁１Ａに形成された円形の孔４３内に回転自在に配置されている。即ち、本実施例の回転体４０は、本体１の前記孔４３により本体１の側壁１Ａに回転自在に支持されている。また、本体１の外面に露出するパネル面４２には、当該回転体４０の位置を調節するためのダイヤル４５が設けられている。即ち、本実施例の回転体４０は当該ダイヤル４５を操作することで回転体４０の姿勢を調節可能に構成されている。尚、本実施例では、当該ダイヤル４５を操作することで、回転体４０の姿勢を調節し、冷凍ユニット１０の基本姿勢を維持するものとしたが、例えば、回転体４０の姿勢を重力と重心位置により自動で調節可能に設けても良いし、姿勢センサやエンコーダなどで冷凍ユニット１０の姿勢を自動調節するよう構成しても差し支えない。
【００２５】
そして、回転体４０内の圧縮機１２、放熱器１４及びファン１４Ｆは当該回転体４０の回転軸Ｂを中心として配置されている。具体的に、圧縮機１２、ファン１４Ｆ及び放熱器１４Ｆは、回転軸Ｂの軸心方向と直交する回転体４０の径方向において圧縮機１２、ファン１４Ｆ及び放熱器１４の順であって、且つ、これらが同一平面上で平行に沿うように配置される。即ち、図３に示すように圧縮機１２はファン１４Ｆの一端側の面に沿って配置されると共に、放熱器１４はファン１４Ｆの他端側の面に沿って配置されている。特に、本実施例では、圧縮機１２は回転体４０の回転中心となる位置において、圧縮機１２の縦長円筒状の軸（鉛直方向の軸）と回転体４０の回転軸Ｂとが直交する位置を基本姿勢として回転体４０内に配置されている。
【００２６】
また、前記キャピラリチューブ１６及び蒸発器１８も、同様に回転体４０の回転軸Ｂを中心として配置されている。本実施例では、回転体４０内において軸心方向と直交する前記径方向において並設された各機器（圧縮機４０、ファン１４Ｆ及び放熱器１４）の一直線上にキャピラリチューブ１６及び蒸発器１８が位置するよう配置されている。
【００２７】
このように、回転軸Ｂを中心として、圧縮機１２、放熱器１４及び蒸発器１８を配置することで、回転体４０により冷凍ユニット１０を円滑に回転させることができる。特に、冷凍ユニット１０を構成する上記各機器（圧縮機１２、放熱器１４、ファン１４Ｆ、キャピラリチューブ１６及び蒸発器１８）を一直線上に配置し、回転体４０により回転される冷凍ユニット１０の径を回転体４０の径より小さくすることで、冷凍ユニット１０を回転体４０の径の範囲内に納めることができるので、冷凍ユニット１０の回転半径を小さくすることができるようになり、回転体４０によるより円滑な回転が可能となると共に、回転体４０の巨大化も防ぐことができる。
【００２８】
一方、前記液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等の光学素子５の周囲には前述したダクト５０が設けられており、蒸発器１８と熱交換した冷気が、当該ダクト５０を介して液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等の光学素子５に供給されている。即ち、本実施例の液晶プロジェクタＰにおいて、光学素子５は半密閉構造のダクト５０にて構成された冷却風路中に配置され、ダクト５０にて循環される冷気により局所的に冷却されるよう構成されている。
【００２９】
このダクト５０は、断熱材にて構成されている。当該断熱材としては硬質塩化ビニル、シリコン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリスチレン樹脂等の熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）乃至０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度のゴム・プラスチック系材料、或いは、石英ガラス、ガラスセラミック等の熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）乃至４Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度のガラス系材料、若しくは、グラスウール、ロックウール、炭化コルク等の熱伝導率が０．００４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の繊維系断熱材、発泡スチロール、また、これらから構成される建築用断熱材や真空断熱材等を使用することができる。これ以外に、断熱材として熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の素材を用いることも可能である。
【００３０】
また、前述の如く冷凍ユニット１０の蒸発器１８がダクト５０内に内蔵されており、この蒸発器１８と熱交換した冷気を循環して、光学素子に供給可能に構成されている。当該ダクト５０は、図５に示すように液晶パネル６及びプリズム２５の周囲に形成され、略コ字状を呈する筒状の密閉経路５０Ａと、各液晶パネル６の上方に位置する密閉経路５０Ａの一端に形成された各吹出口５２と、液晶パネル６の下方に位置する密閉経路５０Ａの他端に形成された各吸込口５３とをそれぞれ連通する連通管５０Ｂにより構成されている。上記密閉経路５０Ａ内には蒸発器１８と、ファン１８Ｆが配置されている。
【００３１】
また、各連通管５０Ｂ内には、それぞれ液晶パネル６（１つの連通管５０Ｂ内に３つの液晶パネル６の内の何れか１つが設置される）と、偏光板８Ａ、８Ｂが設置されている。各液晶パネル６と各偏光板８Ａ、８Ｂとはそれぞれ間隔を存して連通管５０Ｂ内に並設されている。また、偏光板８Ａは連通管５０Ｂの一方の壁面との間に間隔を存して配置され、同様に偏光板８Ｂも連通管５０Ｂの他方の壁面との間に間隔を存して配置されている。更に、この連通管５０Ｂは液晶パネル６、偏光光板８Ａ、８Ｂ及び照射される光、及び、液晶パネル６にて変調後にプリズム２５に送出される映像情報を阻害することのないよう配置され、且つ、蒸発器１８と熱交換した冷気が各液晶パネル６偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５に供給されるように構成されたものである。
【００３２】
このダクト５０に内臓された上記蒸発器１８には入口側にキャピラリチューブ１６からの冷媒配管１７が接続され、出口側には圧縮機１２の冷媒吸込管１１が接続されている。本実施例では、蒸発器１８がダクト５０内にて前記回転体４０により回転可能に配置されている。即ち、回転体４０の回転軸Ｂに対応するダクト５０の密閉経路５０Ａの側壁に当該ダクト５０内外を貫通する孔１９が形成され、その孔１９内に冷媒配管１７と冷媒吸込管１１とが回転体４０の回転軸Ｂに沿い、且つ、相互に離間した状態で断熱的に配置されている。
【００３３】
このように、発器１８の入口側に接続された冷媒配管１７と蒸発器１８の出口側に接続された冷媒吸込管１１とを回転体４０の回転軸Ｂに沿って配置することで、回転体４０により、蒸発器１８をダクト５０内で回転可能に設けることが可能となる。更に、冷媒配管１７と冷媒吸込管１１とを相互に離間した状態で断熱的に配置することで、キャピラリチューブ１６から出て蒸発器１８に至る冷媒配管１７を流れる冷媒と、蒸発器１８から出て圧縮機１２に向かう冷媒吸込管１１を流れる冷媒とが熱交換される不都合を防ぐことができる。即ち、キャピラリチューブ１６で減圧された冷媒が冷媒吸込管１１を流れる冷媒から吸熱して、蒸発することにより、蒸発器１８内における吸熱作用が低下して、蒸発器１８に通風される循環空気の冷却に支障を来す不都合を解消することができるようになる。
【００３４】
以上の構成で、本実施例の液晶パネル６の冷却動作を説明する。回転体４０内の圧縮機１２が駆動されると、冷媒吸込管１１から図示しない圧縮要素内に低温低圧の冷媒が吸い込まれて、そこで圧縮される。圧縮されて高温高圧となった冷媒は、冷媒吐出管１３に吐出され、放熱器１４に流入する。放熱器１４に流入した冷媒は、そこでファン１４Ｆにより送風される空気と熱交換して放熱する。放熱器１４にて放熱した冷媒は、冷媒配管１５を経て回転体４０とダクト５０との間に配置されたキャピラリチューブ１６に入り、当該キャピラリチューブ１６を通過する過程で減圧され、この状態で冷媒配管１７を経てダクト５０内の蒸発器１８に流入する。尚、当該冷媒配管１７は、前述した如く蒸発器１８の出口側に接続された冷媒吸込管１１と相互に離間した状態で断熱的に配置されているため、冷媒吸込管１１を流れる冷媒に影響されることなく、即ち、前述したように冷媒配管１７を流れる冷媒が、冷媒吸込管１１を流れる冷媒から吸熱して蒸発することなく、蒸発器１８に流入する。
【００３５】
蒸発器１８に流入した冷媒は、そこで、ダクト５０内の循環空気から熱を奪って、蒸発する。そして、蒸発器１８にてダクト５０内を循環する空気の熱（即ち、光学素子５の熱）を受け取った冷媒は、冷媒吸込管１１に入り、孔１９からダクト５０外に出て回転体４０内に配置された圧縮機２１に吸い込まれて圧縮され、放熱器１４に流入し、当該放熱器１４にて通風される空気に熱を放出するサイクルを繰り返す。
【００３６】
一方、蒸発器１８にて冷媒に熱を奪われて冷却された空気はダクト５０の密閉経路５０Ａ内に設置されたファン１８Ｆにより液晶パネル６及び偏光板８Ａ、８Ｂの直上に形成された各吹出口５２から連通管５０Ｂ内に吐出され、液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ、プリズム２５に供給される。即ち、各吹出口５２から連通管５０Ｂ内に流入した空気は、この連通管５０Ｂ内に設けられた各液晶パネル６と偏光板８Ａの間、各液晶パネル６と偏光板８Ｂの間、偏光板８Ａと連通管５０Ｂの一方の壁面（即ち、前記箱体２７の開口と接続された孔）との間、偏光板８Ｂと連通管５０Ｂの他方の壁面（即ち、プリズム２５）との間に形成された隙間を通過する。これにより、液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５は空気（冷気）に熱を放出して、冷却される。
【００３７】
そして、液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５により熱を受け取って加熱された空気は、液晶パネル６及び偏光板８Ａ、８Ｂの直下にそれぞれ形成された吸込口５３から密閉経路５０Ａ内に吸い込まれて、蒸発器１８に至る。そこで、蒸発器１８内を流れる冷媒と熱交換して冷却され、再びファン１８Ｆを経て吹出口５２から各液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ、プリズム２５に供給されるサイクルを繰り返す。
【００３８】
このように、液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ、プリズム２５の周囲に冷凍ユニット１０の蒸発器１８と熱交換した冷気を各液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ、プリズム２５に供給するダクト５０を形成することで、冷凍ユニット１０の蒸発器１８と熱交換した空気をファン１８Ｆにより液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等に供給して、冷却することができる。これにより、外気温度に影響されること無く液晶パネル６や偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等を冷却することが可能となり、液晶パネル６や各偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等の光学素子５を常に最適な一定温度に維持することができる。
【００３９】
特に、上述の如く液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５には蒸発器１８と熱交換した冷気を常に供給することが可能となるので、従来の外気を液晶パネルに供給するものと比較して放熱量が著しく改善されるため、ファンの小型化して設置スペースの縮小を図ると共に、ファンの風量を減らして騒音の低減を図ることができる。更に、従来の電子冷却と比べてエネルギー効率も著しく改善することができる。
【００４０】
更に、液晶パネル６の発熱により加熱された空気と冷凍ユニット１０の蒸発器１８を流れる冷媒とを熱交換させることで、液晶パネル６の熱を冷媒により搬送して、放熱器１４にて送風される外気に放出することができるので、電子冷却により光学素子を冷却するものと異なり、空間的な（本体１内の）レイアウト設計の自由度が向上する。
【００４１】
他方、前述の如く液晶プロジェクタＰが光源２のバーナー軸Ａを中心として回転された場合には、回転体４０の外面側のパネル４２に取り付けられたダイヤル４５を操作することで、図６に示すように、冷凍ユニット１０が基本姿勢を維持することができる。
【００４２】
このように、本体１が回転した場合にはダイヤル４５を操作して冷凍ユニット１０の姿勢を調節することで、本体１が如何なる姿勢に回転した場合であっても、例えば、本体１が光源２のバーナー軸Ａを中心として、上下（天地）反転した場合であっても、冷凍ユニット１０の基本姿勢を維持することができるので、冷凍ユニット１０を支障なく運転することができる。これにより、圧縮機１２内に格別な給油機構を構成することなく、摩擦部への給油を円滑に行うことが可能となるので、圧縮機１２の大型化や製造コストの高騰を極力抑制することができる。
【００４３】
ところで、上述の如く蒸発器１８においてダクト５０内の循環空気は冷媒と熱交換して、冷却されることにより、当該空気中の水分が蒸発器１８の表面に凝結し、その後、水滴となって降下する。本実施例の如く蒸発器１８を半密閉構造のダクト５０内に設置した場合には、液晶プロジェクタＰの１回の使用に付き、循環空気から数グラム程度の水分が回収される。
【００４４】
この蒸発器１８からのドレン水（結露水）は、従来の冷凍ユニットのように固定される、即ち、回転や傾動しない装置に冷凍ユニットが設置される場合には、蒸発器の下部にドレン水を受ける受け皿を設置し、その底部に当該受け皿に落下したドレン水を排出するための配管を取り付けることで、蒸発器からのドレン水を受け皿にて受容し、その後、当該受け皿の底部に接続された配管から外部に排出させることが可能である。しかしながら、液晶プロジェクタＰのように本体１の姿勢が変化する（回転する）装置に冷凍ユニットを搭載した場合には、本体１の姿勢により蒸発器１８の下部に相当する箇所が異なるため、従来のような受け皿を設けても蒸発器１８からのドレン水を受容して排出させることが困難となる。
【００４５】
この場合、蒸発器１８からのドレン水は、ダクト５０内に散乱して、最悪の場合には循環空気と共に、吹出口５２から連通管５０Ｂ内に流入、或いは、吐出口５３から連通管５０Ｂ内に流入し、そこに設けられた液晶パネル６及び偏光板８Ａ、８Ｂ等の光学素子５に侵入して、光学素子５が損傷を受けたり、光源からの出射光の加工に支障を来たす恐れがあった。
【００４６】
そこで、本発明の液晶プロジェクタＰは、想定される本体１の姿勢変化において蒸発器１８の下方となる全範囲に受液部が構成されている。この受液部はダクト５０内面に構成されている。本実施例の受液部は、図１に示すように蒸発器１８を取り囲むダクト５０の密閉経路５０Ａの内面全周において、中央が外側となるテーパ形状と、その中央に形成された溝７０から成り、当該溝７０に蒸発器１８からのドレン水が収集可能に構成されている。
【００４７】
更に、溝７０内に受容されたドレン水を毛細管力又は浸透力を利用して排出する排出部材が設けられている。当該排出部材として、金属製のものでは、例えば、ウィックがあり、代表的なものとして、金属パイプ内径のグルーブ（溝）や燒結金属、或いは、メッシュ状の金網、複数の細かいワイヤーなどがある。また、繊維状のものでは、例えばスポンジや糸などがある。本実施例において、排出部材はウィック７５にて構成され、このウィック７５の一端がダクト５０内の上記溝７０内に開口している。そして、このウィック７５は、溝７０内に開口する一端からダクト５０外部に延出し、回転体４０内に入り、他端は放熱器１４に当接して開口、或いは、放熱器１４近傍にて開口している。本実施例では、ウィック７５の一端は本体１の底面側となる一端部に取り付けられている。また、ウィック７５は、前記回転体４０が回転した場合であっても接続状態を維持できるように充分な長さを有するか、或いは、可撓性の素材にて構成されている。
【００４８】
係る構成で、前述したように液晶プロジェクタＰが光源２のバーナー軸Ａを中心として回転された場合には、蒸発器１８から落下したドレン水はその本体１の姿勢において下方となるダクト５０内の密閉経路５０Ａの内面に落下し、この密閉経路５０Ａのテーパ形状により中央に形成された溝７０内に受容される。そして、この溝７０内のドレン水は当該溝７０内にて開口する一端からウィック７５内に入り、当該ウィックの毛細管力によりダクト５０の外部の放熱器１４に排出される。
【００４９】
また、放熱器１４に排出されたドレン水は放熱器１４を流れる冷媒の輻射熱により加熱されて、蒸発する。このように、ウィック７５の他端の開口を放熱器１４に当接して設ける、或いは、放熱器１４の近傍に設けることで、蒸発器１８からのドレン水を放熱器１４を流れる冷媒の輻射熱により、蒸発させることができる。尚、本実施例では、ウィック７５の他端は放熱器１４に当接して開口するか、或いは、放熱器１４近傍にて開口するものとして説明したが、前者の如くウィック７５の他端を放熱器１４に当接して開口させた場合には、当該ウィック７５の他端からのドレン水を、当該当接部から放熱器１４の表面に浸透させることができる。これにより、溝７０に受容されたドレン水を放熱器１４に円滑に排出させて、蒸発を促進することができる。
【００５０】
以上詳述したように、本発明により本体１の姿勢変化に拘わらず、蒸発器１８からのドレン水を確実にダクト５０外部に排出することができるので、光学素子５にドレン水が流れる不都合を未然に回避することができる。これにより、液晶プロジェクタＰの信頼性を向上させることができるようになる。
【００５１】
尚、本実施例では蒸発器１８を取り囲むダクト５０の密閉経路５０Ａの全周が、中央が外側となるテーパ形状とされ、中央に溝７０が形成されるものとしたが、この溝７０に限定されるものでなく、想定される本体の姿勢変化において蒸発器１８の下方となる全範囲に受液部を構成したものであれば、本発明は有効である。例えば、上記溝７０に換えてウィックを想定される本体の姿勢変化において蒸発器１８の下方となる取り付けるものとしても差し支えない。この場合、ウィックの毛細管力を利用して一端から流入したドレン水を排出部材に導くことで、同様の排水効果を得ることができる。また、排出部材も本実施例に記載のウィック７５に限らず、例えば、吸湿性繊維により構成するものとしても構わない。この場合には、当該吸湿性繊維により受液部（実施例では溝７０）に受容されたドレン水を浸透力を利用してダクト５０の外部に排出することができる。
【００５２】
また、上記実施例では冷凍ユニット１０を備えた装置の一実施例として、液晶プロジェクタＰを用いて説明したが、プロジェクタはこれに限定されるものでなく、本体に光源と、この光源からの出射光を映像情報に応じて加工する光学素子と、加工後の投写光像をスクリーンに投写するための投写レンズとを設けて成るプロジェクタであれば良く、例えば、ＤＬＰプロジェクタ（ＤＬＰ（登録商標））に本発明を適用しても有効である。更に、請求項１に記載の発明では、冷凍ユニット１０を備えた装置は、プロジェクタに限らず、例えば、可搬式の冷蔵庫や冷凍庫、カーエアコン、パーソナルコンピュータ等の装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明を適用した冷凍ユニットを備えた装置の一実施例としての液晶プロジェクタの概略を示す斜視図である。
【図２】図１の液晶プロジェクタの冷凍ユニットの正面から見た配置図である。
【図３】図１の液晶プロジェクタの冷凍ユニットの一側面から見た配置図である。
【図４】図１の液晶プロジェクタの冷凍ユニットの平面から見た配置図である。
【図５】図１の液晶プロジェクタのダクト及びダクト内を流れる空気の流れを示す図である。
【図６】図１の液晶プロジェクタの本体が回転した場合の冷凍ユニットを示す図である。
【図７】図１の液晶プロジェクタの光学系を示した構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｐ 液晶プロジェクタ
１ 本体
２ 光源
３ 光路変更部材
４ 反射用ミラー
５ 光学素子
６ 液晶パネル
８Ａ、８Ｂ 偏光板
９ 投写レンズ
１０ 冷凍ユニット
１１ 冷媒吸込管
１２ 圧縮機
１３ 冷媒吐出管
１４ 放熱器
１４Ｆ、１８Ｆ ファン
１５ 冷媒配管
１６ キャピラリチューブ（減圧装置）
１７ 冷媒配管
１８ 蒸発器
２０ ランプ
２１ リフレクタ
２２ ランプボックス
２５ プリズム
４０ 回転体
４２ パネル
４５ ダイヤル
７０ 溝（受液部）
７５ ウィック（排出部材）
８６ 均一照明光学系
８７ 色分離光学系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器等から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニットを本体に備えた装置及びその冷凍ユニットを備えたプロジェクタに関するものである。
【０００２】
従来より、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器等から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニットは、冷蔵庫、冷凍庫、空気調和機等、種々の装置に搭載されている。当該冷凍ユニットでは、圧縮機が駆動されると、圧縮機の圧縮要素に冷媒が吸い込まれて圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり放熱器に流入する。放熱器に流入した冷媒は周囲の空気と熱交換して放熱した後、減圧装置で減圧され、蒸発器に至る。
【０００３】
そして、蒸発器にて冷媒は、周囲の空気から吸熱して蒸発した後、再び圧縮機に吸い込まれるサイクルを繰り返すものであった。また、蒸発器において、冷媒と熱交換することで、空気中に含まれる水分は蒸発器の表面に凝結し、水滴となって降下するため、蒸発器の下部には受け皿が設置され、この受け皿により蒸発器からのドレン水（結露水）を受容可能に構成されている。そして、受け皿に降下したドレン水はその後、当該受け皿の底部に接続された配管を介して外部に排出されていた（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−９９５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、出願人は先にこの冷凍ユニットをプロジェクタに搭載して、当該プロジェクタの光学素子を蒸発器で冷却された空気で冷却する冷凍ユニットを備えたプロジェクタを開発した。このようにプロジェクタの光学素子を冷凍ユニットにて冷却することで、光学素子の温度を、それに適した温度に保持することが可能となると共に、ファンの風量の低減やエネルギー効率の改善、設置スペースの縮小など種々の効果を得ることができる。
【０００５】
一方、このようなプロジェクタは、本体が光源ランプのバーナー軸（光軸）に対して回転可能に設けられるため、冷凍ユニットもこれに対応させる必要がある。この場合、蒸発器からのドレン水はプロジェクタの回転によりあらゆる箇所に降下することとなるため、従来の如く蒸発器の下部に受け皿を設置しただけでは、本体の想定される全姿勢において蒸発器からのドレン水を受容して外部に排出させることができなかった。
【０００６】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、本体の姿勢変化に拘わらず、蒸発器からのドレン水を確実に排出することができる冷凍ユニットを備えた装置及び冷凍ユニットを備えたプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明の冷凍ユニットを備えた装置は、少なくとも圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニットを本体に備えたものであって、想定される本体の姿勢変化において蒸発器の下方となる全範囲に構成された受液部と、この受液部に受容されたドレン水を、毛細管力又は浸透力を利用して排出する排出部材とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明の冷凍ユニットを備えた装置は、請求項１に記載の発明において排出部材は、受液部に受容されたドレン水を放熱器に排出することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明の冷凍ユニットを備えたプロジェクタは、請求項１又は請求項２に記載の装置はプロジェクタであり、本体に光源と、この光源からの出射光を映像情報に応じて加工する光学素子と、加工後の投写光像をスクリーンに投写するための投写レンズと、蒸発器を内蔵して当該蒸発器と熱交換した空気を光学素子に供給するためのダクトとを備え、受液部を、ダクト内面に構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、少なくとも圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニットを本体に備えた装置において、想定される本体の姿勢変化において蒸発器の下方となる全範囲に構成された受液部と、この受液部に受容されたドレン水を、毛細管力又は浸透力を利用して排出する排出部材とを備えたので、本体の姿勢が変化した場合であっても蒸発器からのドレン水を受液部により受容し、排出部材により外部に排出することができる。
【００１１】
特に、請求項２の発明の如く排出部材は、受液部に受容されたドレン水を放熱器に排出するものとすれば、ドレン水を放熱器の輻射熱により蒸発させることができる。
【００１２】
更に、請求項３の発明の如く請求項１又は請求項２に記載の装置をプロジェクタとし、本体に光源と、この光源からの出射光を映像情報に応じて加工する光学素子と、加工後の投写光像をスクリーンに投写するための投写レンズと、蒸発器を内蔵して当該蒸発器と熱交換した空気を光学素子に供給するためのダクトとを備え、受液部を、ダクト内面に構成するものとすれば、プロジェクタに冷凍ユニットを搭載した場合であっても、蒸発器からのドレン水をダクト外部に排出することができるので、光学素子にドレン水が流れる不都合を未然に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を詳述する。図１は、本発明の冷凍ユニットを備えた装置の一実施例としてのプロジェクタを示す概略斜視図である。本実施例のプロジェクタは、本体１の内部に光源２と、光路変更部材３と、均一照明光学系８６と、色分離光学系８７と、光学素子５と、投写レンズ９と、光学素子５の冷凍ユニット１０とを設けて成る液晶プロジェクタＰである。本体１は、放熱性に優れた素材、例えば、マグネシウムを素材として構成された扁平の筐体である。尚、図１では本体１内部に設けられた各機器の説明のため、当該本体１は上方を切断した平断面で示している。
【００１４】
光源２は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどのランプ２０と、ランプ２０から発散される光（発散光）を前方に出射するためのリフレクタ（パラボラリフレクタ）２１から構成されている。実施例の光源２は、複数（４つ）のランプ２０にそれぞれリフレクタ２１を取り付けて成るもので、本体１内に設けられたランプボックス２２内に収容されている。
【００１５】
前記均一照明光学系８６は、光源２からの出射光を均一な輝度分布の平行光束とするものであり、インテグレータレンズ８０、偏光変換装置８１、集光レンズ８２等から構成されている。また、前記色分離光学系８７は、均一照明光学系８６からの光束を各色Ｒ、Ｇ、Ｂの色光に分離するものであり、均一照明光学系８６からの光束を各色に分離するための第１、第２のダイクロイックミラー８３Ａ、８３Ｂや反射用ミラー４（４Ａ〜４Ｃ）等により構成されている（図１では図示せず、図４、主に図７に示す）。
【００１６】
前記光源２の照射光は、リフレクタ２１によって平行光となって出射され、前記インテグレータレンズ８０へと導かれる。このインテグレータレンズ８０は一対のレンズ群（フライアイレンズ）８０Ａ、８０Ｂから構成されており、個々のレンズ部分が光源２から出射された光を後述する液晶パネル６の入射側の偏光板８Ａの全面に導くように構成され、光源２において存在する部分的な輝度ムラを平均化し、画面中央と周辺部とでの光量差を低減する。インテグレータレンズ８０を経た光は、前記偏光変換装置８１及び集光レンズ８２を経た後、前記第１のダイクロイックミラー８３Ａに導かれる。
【００１７】
この第１のダイクロイックミラー８３Ａ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のダイクロイックミラー８３Ａを透過した赤色波長帯域の光は、反射用ミラー４Ａにて反射されて光路を変更される。反射用ミラー４Ａにて反射された赤色光は、レンズ８４を経て赤色光用の透過型の表示デバイスとしての後述する液晶パネル６を通過することによって光変調される。また、第１のダイクロイックミラー８３Ａにて反射したシアンの波長帯域の光は、第２のダイクロイックミラー８３Ｂに導かれる。
【００１８】
前記第２のダイクロイックミラー８３Ｂ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のダイクロイックミラー８３Ｂにて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ８４を経て緑色光用の透過型の表示デバイスとしての後述する液晶パネル６を通過することによって光変調される。また、第２のダイクロイックミラー８３Ｂを透過した青色波長帯域の光は、全反射用ミラー４Ｂ、４Ｃ、レンズ８４を経て青色光用の透過型の表示デバイスとしての後述する液晶パネル６に導かれ、これを通過することによって光変調される。
【００１９】
図４、図５、図７に示すように、光学素子５は３枚の前記液晶パネル（ＬＣＤパネル）６と、各液晶パネル６の入射側に間隔を存して設けられた前記偏光板８Ａと、各液晶パネル６の出射側に間隔を存して設けられた偏光板８Ｂと、プリズム２５等から構成されている。液晶パネル６は、上記色分離光学系８７により分離されて当該各液晶パネル６に導かれた光を映像情報に応じて加工（変調）するものである。また、プリズム２５は、各色の光を合成して投写光像を形成するものである。このプリズム２５は、Ｘ状の誘電体多層膜から成る反射面を備えており、当該反射面を介して、各液晶パネル６からの光が単一の光束とされる。尚、前記投写レンズ９は、プリズム２５からの投写光像をスクリーンに拡大投写するものであり、本体１の壁面に形成された図示しない孔内に着脱可能に配設されている。また、図１において、２７は光源２からの出射光を各液晶パネル６及び偏光板８Ａ、８Ｂ等に導くための光路を被覆する箱体、１Ｔは本体１の底部に設けられた足部、１８Ｍは後述するファン１８Ｆのモータをそれぞれ示している。即ち、光源２から各液晶パネル６の入射側の偏光板８Ａに至るまでに光が通過する経路（光路）は当該箱体２７内に形成されている。
【００２０】
以上の構成で動作を説明すると、光源２からの出射光は、均一照明光学系８６を介して均一な輝度分布の平行光束とされ、色分離光学系８７において各色Ｒ、Ｇ、Ｂの各光に分離されて、それぞれ対応するライトバルブとして機能する液晶パネル６に入射側の偏光板８Ａを介して導かれる。各液晶パネル６に導かれた各光束はそこで映像情報に応じて変調され、出射側の偏光板８Ｂを経てプリズム２５で単一の光束の投写映像とされた後、投写レンズ９によりスクリーンに拡大投写される。
【００２１】
次に、図２乃至図４を用いて本発明の冷凍ユニット１０について説明する。図２乃至図４は本発明の冷凍ユニット１０を正面（投写レンズ９側）、側面、平面から見た配置を示す図である。本発明の液晶プロジェクタＰは、本体１内に冷凍ユニット１０を備える。この冷凍ユニット１０は、前記液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等から成る光学素子５を冷却するためのものであり、図２乃至図４に示すように圧縮機１２、放熱器１４、キャピラリチューブ１６（本発明の減圧装置）及び蒸発器１８から冷媒回路が構成されている。即ち、圧縮機１２の冷媒吐出管１３は放熱器１４の入口に接続され、放熱器１４の出口にはキャピラリチューブ１６に至る冷媒配管１５が接続されている。また、キャピラリチューブ１６の出口は冷媒配管１７（蒸発器１８の入口配管）を介して蒸発器１８の入口に接続され、当該蒸発器１８の出口には圧縮機１２の冷媒吸込管１１（蒸発器１８の出口配管）が接続されて環状の冷媒回路が構成されている。
【００２２】
実施例の圧縮機１２は縦長円筒状の密閉容器１２Ａ内に圧縮要素と、この圧縮要素を駆動するための電動要素（駆動要素）とを備えて成るものである。また、実施例で使用する放熱器１４は空冷式の熱交換器であるため、放熱器１４の近傍（側方）には送風手段としてのファン１４Ｆが設置されている。尚、本実施例では冷媒を減圧する装置としてキャピラリチューブ１６を用いるものとしたが、減圧装置は当該キャピラリチューブに限定されるものでなく、冷媒を所定の圧力に減圧することができるものであれば、どのようなものであっても良く、例えば、膨張弁を用いるものとしても構わない。
【００２３】
冷凍ユニット１０は、姿勢調整手段により液晶プロジェクタＰの本体１の姿勢変化に応じて基本姿勢を維持可能に構成されている。本実施例において基本姿勢とは、圧縮機１２の摩擦部（摺動部）への給油を円滑に行うことが可能（潤滑特性が良好）で、冷媒回路の冷媒の流れの信頼性が良好である冷凍ユニット１０の姿勢のことである。実施例の姿勢調整手段は、籠状の回転体４０から成り、前記光源２のバーナー軸Ａ（光軸）と同一平面上で平行に配置された回転軸Ｂを中心として冷凍ユニット１０が回転可能に設置されている。具体的に、この回転体４０内に圧縮機１２、放熱器１４及び放熱器１４のファン１４Ｆが収納され、蒸発器１８は後述するダクト５０内に配置されている。また、キャピラリチューブ１６は、回転体４０とダクト５０との間の空間に配置されている。
【００２４】
回転体４０の外側面は、円盤状のパネル４２とされ、このパネルが液晶プロジェクタＰの本体１の側壁１Ａに形成された円形の孔４３内に回転自在に配置されている。即ち、本実施例の回転体４０は、本体１の前記孔４３により本体１の側壁１Ａに回転自在に支持されている。また、本体１の外面に露出するパネル面４２には、当該回転体４０の位置を調節するためのダイヤル４５が設けられている。即ち、本実施例の回転体４０は当該ダイヤル４５を操作することで回転体４０の姿勢を調節可能に構成されている。尚、本実施例では、当該ダイヤル４５を操作することで、回転体４０の姿勢を調節し、冷凍ユニット１０の基本姿勢を維持するものとしたが、例えば、回転体４０の姿勢を重力と重心位置により自動で調節可能に設けても良いし、姿勢センサやエンコーダなどで冷凍ユニット１０の姿勢を自動調節するよう構成しても差し支えない。
【００２５】
そして、回転体４０内の圧縮機１２、放熱器１４及びファン１４Ｆは当該回転体４０の回転軸Ｂを中心として配置されている。具体的に、圧縮機１２、ファン１４Ｆ及び放熱器１４Ｆは、回転軸Ｂの軸心方向と直交する回転体４０の径方向において圧縮機１２、ファン１４Ｆ及び放熱器１４の順であって、且つ、これらが同一平面上で平行に沿うように配置される。即ち、図３に示すように圧縮機１２はファン１４Ｆの一端側の面に沿って配置されると共に、放熱器１４はファン１４Ｆの他端側の面に沿って配置されている。特に、本実施例では、圧縮機１２は回転体４０の回転中心となる位置において、圧縮機１２の縦長円筒状の軸（鉛直方向の軸）と回転体４０の回転軸Ｂとが直交する位置を基本姿勢として回転体４０内に配置されている。
【００２６】
また、前記キャピラリチューブ１６及び蒸発器１８も、同様に回転体４０の回転軸Ｂを中心として配置されている。本実施例では、回転体４０内において軸心方向と直交する前記径方向において並設された各機器（圧縮機４０、ファン１４Ｆ及び放熱器１４）の一直線上にキャピラリチューブ１６及び蒸発器１８が位置するよう配置されている。
【００２７】
このように、回転軸Ｂを中心として、圧縮機１２、放熱器１４及び蒸発器１８を配置することで、回転体４０により冷凍ユニット１０を円滑に回転させることができる。特に、冷凍ユニット１０を構成する上記各機器（圧縮機１２、放熱器１４、ファン１４Ｆ、キャピラリチューブ１６及び蒸発器１８）を一直線上に配置し、回転体４０により回転される冷凍ユニット１０の径を回転体４０の径より小さくすることで、冷凍ユニット１０を回転体４０の径の範囲内に納めることができるので、冷凍ユニット１０の回転半径を小さくすることができるようになり、回転体４０によるより円滑な回転が可能となると共に、回転体４０の巨大化も防ぐことができる。
【００２８】
一方、前記液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等の光学素子５の周囲には前述したダクト５０が設けられており、蒸発器１８と熱交換した冷気が、当該ダクト５０を介して液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等の光学素子５に供給されている。即ち、本実施例の液晶プロジェクタＰにおいて、光学素子５は半密閉構造のダクト５０にて構成された冷却風路中に配置され、ダクト５０にて循環される冷気により局所的に冷却されるよう構成されている。
【００２９】
このダクト５０は、断熱材にて構成されている。当該断熱材としては硬質塩化ビニル、シリコン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリスチレン樹脂等の熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）乃至０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度のゴム・プラスチック系材料、或いは、石英ガラス、ガラスセラミック等の熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）乃至４Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度のガラス系材料、若しくは、グラスウール、ロックウール、炭化コルク等の熱伝導率が０．００４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の繊維系断熱材、発泡スチロール、また、これらから構成される建築用断熱材や真空断熱材等を使用することができる。これ以外に、断熱材として熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の素材を用いることも可能である。
【００３０】
また、前述の如く冷凍ユニット１０の蒸発器１８がダクト５０内に内蔵されており、この蒸発器１８と熱交換した冷気を循環して、光学素子に供給可能に構成されている。当該ダクト５０は、図５に示すように液晶パネル６及びプリズム２５の周囲に形成され、略コ字状を呈する筒状の密閉経路５０Ａと、各液晶パネル６の上方に位置する密閉経路５０Ａの一端に形成された各吹出口５２と、液晶パネル６の下方に位置する密閉経路５０Ａの他端に形成された各吸込口５３とをそれぞれ連通する連通管５０Ｂにより構成されている。上記密閉経路５０Ａ内には蒸発器１８と、ファン１８Ｆが配置されている。
【００３１】
また、各連通管５０Ｂ内には、それぞれ液晶パネル６（１つの連通管５０Ｂ内に３つの液晶パネル６の内の何れか１つが設置される）と、偏光板８Ａ、８Ｂが設置されている。各液晶パネル６と各偏光板８Ａ、８Ｂとはそれぞれ間隔を存して連通管５０Ｂ内に並設されている。また、偏光板８Ａは連通管５０Ｂの一方の壁面との間に間隔を存して配置され、同様に偏光板８Ｂも連通管５０Ｂの他方の壁面との間に間隔を存して配置されている。更に、この連通管５０Ｂは液晶パネル６、偏光光板８Ａ、８Ｂ及び照射される光、及び、液晶パネル６にて変調後にプリズム２５に送出される映像情報を阻害することのないよう配置され、且つ、蒸発器１８と熱交換した冷気が各液晶パネル６偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５に供給されるように構成されたものである。
【００３２】
このダクト５０に内臓された上記蒸発器１８には入口側にキャピラリチューブ１６からの冷媒配管１７が接続され、出口側には圧縮機１２の冷媒吸込管１１が接続されている。本実施例では、蒸発器１８がダクト５０内にて前記回転体４０により回転可能に配置されている。即ち、回転体４０の回転軸Ｂに対応するダクト５０の密閉経路５０Ａの側壁に当該ダクト５０内外を貫通する孔１９が形成され、その孔１９内に冷媒配管１７と冷媒吸込管１１とが回転体４０の回転軸Ｂに沿い、且つ、相互に離間した状態で断熱的に配置されている。
【００３３】
このように、発器１８の入口側に接続された冷媒配管１７と蒸発器１８の出口側に接続された冷媒吸込管１１とを回転体４０の回転軸Ｂに沿って配置することで、回転体４０により、蒸発器１８をダクト５０内で回転可能に設けることが可能となる。更に、冷媒配管１７と冷媒吸込管１１とを相互に離間した状態で断熱的に配置することで、キャピラリチューブ１６から出て蒸発器１８に至る冷媒配管１７を流れる冷媒と、蒸発器１８から出て圧縮機１２に向かう冷媒吸込管１１を流れる冷媒とが熱交換される不都合を防ぐことができる。即ち、キャピラリチューブ１６で減圧された冷媒が冷媒吸込管１１を流れる冷媒から吸熱して、蒸発することにより、蒸発器１８内における吸熱作用が低下して、蒸発器１８に通風される循環空気の冷却に支障を来す不都合を解消することができるようになる。
【００３４】
以上の構成で、本実施例の液晶パネル６の冷却動作を説明する。回転体４０内の圧縮機１２が駆動されると、冷媒吸込管１１から図示しない圧縮要素内に低温低圧の冷媒が吸い込まれて、そこで圧縮される。圧縮されて高温高圧となった冷媒は、冷媒吐出管１３に吐出され、放熱器１４に流入する。放熱器１４に流入した冷媒は、そこでファン１４Ｆにより送風される空気と熱交換して放熱する。放熱器１４にて放熱した冷媒は、冷媒配管１５を経て回転体４０とダクト５０との間に配置されたキャピラリチューブ１６に入り、当該キャピラリチューブ１６を通過する過程で減圧され、この状態で冷媒配管１７を経てダクト５０内の蒸発器１８に流入する。尚、当該冷媒配管１７は、前述した如く蒸発器１８の出口側に接続された冷媒吸込管１１と相互に離間した状態で断熱的に配置されているため、冷媒吸込管１１を流れる冷媒に影響されることなく、即ち、前述したように冷媒配管１７を流れる冷媒が、冷媒吸込管１１を流れる冷媒から吸熱して蒸発することなく、蒸発器１８に流入する。
【００３５】
蒸発器１８に流入した冷媒は、そこで、ダクト５０内の循環空気から熱を奪って、蒸発する。そして、蒸発器１８にてダクト５０内を循環する空気の熱（即ち、光学素子５の熱）を受け取った冷媒は、冷媒吸込管１１に入り、孔１９からダクト５０外に出て回転体４０内に配置された圧縮機２１に吸い込まれて圧縮され、放熱器１４に流入し、当該放熱器１４にて通風される空気に熱を放出するサイクルを繰り返す。
【００３６】
一方、蒸発器１８にて冷媒に熱を奪われて冷却された空気はダクト５０の密閉経路５０Ａ内に設置されたファン１８Ｆにより液晶パネル６及び偏光板８Ａ、８Ｂの直上に形成された各吹出口５２から連通管５０Ｂ内に吐出され、液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ、プリズム２５に供給される。即ち、各吹出口５２から連通管５０Ｂ内に流入した空気は、この連通管５０Ｂ内に設けられた各液晶パネル６と偏光板８Ａの間、各液晶パネル６と偏光板８Ｂの間、偏光板８Ａと連通管５０Ｂの一方の壁面（即ち、前記箱体２７の開口と接続された孔）との間、偏光板８Ｂと連通管５０Ｂの他方の壁面（即ち、プリズム２５）との間に形成された隙間を通過する。これにより、液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５は空気（冷気）に熱を放出して、冷却される。
【００３７】
そして、液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５により熱を受け取って加熱された空気は、液晶パネル６及び偏光板８Ａ、８Ｂの直下にそれぞれ形成された吸込口５３から密閉経路５０Ａ内に吸い込まれて、蒸発器１８に至る。そこで、蒸発器１８内を流れる冷媒と熱交換して冷却され、再びファン１８Ｆを経て吹出口５２から各液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ、プリズム２５に供給されるサイクルを繰り返す。
【００３８】
このように、液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ、プリズム２５の周囲に冷凍ユニット１０の蒸発器１８と熱交換した冷気を各液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ、プリズム２５に供給するダクト５０を形成することで、冷凍ユニット１０の蒸発器１８と熱交換した空気をファン１８Ｆにより液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等に供給して、冷却することができる。これにより、外気温度に影響されること無く液晶パネル６や偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等を冷却することが可能となり、液晶パネル６や各偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５等の光学素子５を常に最適な一定温度に維持することができる。
【００３９】
特に、上述の如く液晶パネル６、偏光板８Ａ、８Ｂ及びプリズム２５には蒸発器１８と熱交換した冷気を常に供給することが可能となるので、従来の外気を液晶パネルに供給するものと比較して放熱量が著しく改善されるため、ファンの小型化して設置スペースの縮小を図ると共に、ファンの風量を減らして騒音の低減を図ることができる。更に、従来の電子冷却と比べてエネルギー効率も著しく改善することができる。
【００４０】
更に、液晶パネル６の発熱により加熱された空気と冷凍ユニット１０の蒸発器１８を流れる冷媒とを熱交換させることで、液晶パネル６の熱を冷媒により搬送して、放熱器１４にて送風される外気に放出することができるので、電子冷却により光学素子を冷却するものと異なり、空間的な（本体１内の）レイアウト設計の自由度が向上する。
【００４１】
他方、前述の如く液晶プロジェクタＰが光源２のバーナー軸Ａを中心として回転された場合には、回転体４０の外面側のパネル４２に取り付けられたダイヤル４５を操作することで、図６に示すように、冷凍ユニット１０が基本姿勢を維持することができる。
【００４２】
このように、本体１が回転した場合にはダイヤル４５を操作して冷凍ユニット１０の姿勢を調節することで、本体１が如何なる姿勢に回転した場合であっても、例えば、本体１が光源２のバーナー軸Ａを中心として、上下（天地）反転した場合であっても、冷凍ユニット１０の基本姿勢を維持することができるので、冷凍ユニット１０を支障なく運転することができる。これにより、圧縮機１２内に格別な給油機構を構成することなく、摩擦部への給油を円滑に行うことが可能となるので、圧縮機１２の大型化や製造コストの高騰を極力抑制することができる。
【００４３】
ところで、上述の如く蒸発器１８においてダクト５０内の循環空気は冷媒と熱交換して、冷却されることにより、当該空気中の水分が蒸発器１８の表面に凝結し、その後、水滴となって降下する。本実施例の如く蒸発器１８を半密閉構造のダクト５０内に設置した場合には、液晶プロジェクタＰの１回の使用に付き、循環空気から数グラム程度の水分が回収される。
【００４４】
この蒸発器１８からのドレン水（結露水）は、従来の冷凍ユニットのように固定される、即ち、回転や傾動しない装置に冷凍ユニットが設置される場合には、蒸発器の下部にドレン水を受ける受け皿を設置し、その底部に当該受け皿に落下したドレン水を排出するための配管を取り付けることで、蒸発器からのドレン水を受け皿にて受容し、その後、当該受け皿の底部に接続された配管から外部に排出させることが可能である。しかしながら、液晶プロジェクタＰのように本体１の姿勢が変化する（回転する）装置に冷凍ユニットを搭載した場合には、本体１の姿勢により蒸発器１８の下部に相当する箇所が異なるため、従来のような受け皿を設けても蒸発器１８からのドレン水を受容して排出させることが困難となる。
【００４５】
この場合、蒸発器１８からのドレン水は、ダクト５０内に散乱して、最悪の場合には循環空気と共に、吹出口５２から連通管５０Ｂ内に流入、或いは、吐出口５３から連通管５０Ｂ内に流入し、そこに設けられた液晶パネル６及び偏光板８Ａ、８Ｂ等の光学素子５に侵入して、光学素子５が損傷を受けたり、光源からの出射光の加工に支障を来たす恐れがあった。
【００４６】
そこで、本発明の液晶プロジェクタＰは、想定される本体１の姿勢変化において蒸発器１８の下方となる全範囲に受液部が構成されている。この受液部はダクト５０内面に構成されている。本実施例の受液部は、図１に示すように蒸発器１８を取り囲むダクト５０の密閉経路５０Ａの内面全周において、中央が外側となるテーパ形状と、その中央に形成された溝７０から成り、当該溝７０に蒸発器１８からのドレン水が収集可能に構成されている。
【００４７】
更に、溝７０内に受容されたドレン水を毛細管力又は浸透力を利用して排出する排出部材が設けられている。当該排出部材として、金属製のものでは、例えば、ウィックがあり、代表的なものとして、金属パイプ内径のグルーブ（溝）や燒結金属、或いは、メッシュ状の金網、複数の細かいワイヤーなどがある。また、繊維状のものでは、例えばスポンジや糸などがある。本実施例において、排出部材はウィック７５にて構成され、このウィック７５の一端がダクト５０内の上記溝７０内に開口している。そして、このウィック７５は、溝７０内に開口する一端からダクト５０外部に延出し、回転体４０内に入り、他端は放熱器１４に当接して開口、或いは、放熱器１４近傍にて開口している。本実施例では、ウィック７５の一端は本体１の底面側となる一端部に取り付けられている。また、ウィック７５は、前記回転体４０が回転した場合であっても接続状態を維持できるように充分な長さを有するか、或いは、可撓性の素材にて構成されている。
【００４８】
係る構成で、前述したように液晶プロジェクタＰが光源２のバーナー軸Ａを中心として回転された場合には、蒸発器１８から落下したドレン水はその本体１の姿勢において下方となるダクト５０内の密閉経路５０Ａの内面に落下し、この密閉経路５０Ａのテーパ形状により中央に形成された溝７０内に受容される。そして、この溝７０内のドレン水は当該溝７０内にて開口する一端からウィック７５内に入り、当該ウィックの毛細管力によりダクト５０の外部の放熱器１４に排出される。
【００４９】
また、放熱器１４に排出されたドレン水は放熱器１４を流れる冷媒の輻射熱により加熱されて、蒸発する。このように、ウィック７５の他端の開口を放熱器１４に当接して設ける、或いは、放熱器１４の近傍に設けることで、蒸発器１８からのドレン水を放熱器１４を流れる冷媒の輻射熱により、蒸発させることができる。尚、本実施例では、ウィック７５の他端は放熱器１４に当接して開口するか、或いは、放熱器１４近傍にて開口するものとして説明したが、前者の如くウィック７５の他端を放熱器１４に当接して開口させた場合には、当該ウィック７５の他端からのドレン水を、当該当接部から放熱器１４の表面に浸透させることができる。これにより、溝７０に受容されたドレン水を放熱器１４に円滑に排出させて、蒸発を促進することができる。
【００５０】
以上詳述したように、本発明により本体１の姿勢変化に拘わらず、蒸発器１８からのドレン水を確実にダクト５０外部に排出することができるので、光学素子５にドレン水が流れる不都合を未然に回避することができる。これにより、液晶プロジェクタＰの信頼性を向上させることができるようになる。
【００５１】
尚、本実施例では蒸発器１８を取り囲むダクト５０の密閉経路５０Ａの全周が、中央が外側となるテーパ形状とされ、中央に溝７０が形成されるものとしたが、この溝７０に限定されるものでなく、想定される本体の姿勢変化において蒸発器１８の下方となる全範囲に受液部を構成したものであれば、本発明は有効である。例えば、上記溝７０に換えてウィックを想定される本体の姿勢変化において蒸発器１８の下方となる取り付けるものとしても差し支えない。この場合、ウィックの毛細管力を利用して一端から流入したドレン水を排出部材に導くことで、同様の排水効果を得ることができる。また、排出部材も本実施例に記載のウィック７５に限らず、例えば、吸湿性繊維により構成するものとしても構わない。この場合には、当該吸湿性繊維により受液部（実施例では溝７０）に受容されたドレン水を浸透力を利用してダクト５０の外部に排出することができる。
【００５２】
また、上記実施例では冷凍ユニット１０を備えた装置の一実施例として、液晶プロジェクタＰを用いて説明したが、プロジェクタはこれに限定されるものでなく、本体に光源と、この光源からの出射光を映像情報に応じて加工する光学素子と、加工後の投写光像をスクリーンに投写するための投写レンズとを設けて成るプロジェクタであれば良く、例えば、ＤＬＰプロジェクタ（ＤＬＰ（登録商標））に本発明を適用しても有効である。更に、請求項１に記載の発明では、冷凍ユニット１０を備えた装置は、プロジェクタに限らず、例えば、可搬式の冷蔵庫や冷凍庫、カーエアコン、パーソナルコンピュータ等の装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明を適用した冷凍ユニットを備えた装置の一実施例としての液晶プロジェクタの概略を示す斜視図である。
【図２】図１の液晶プロジェクタの冷凍ユニットの正面から見た配置図である。
【図３】図１の液晶プロジェクタの冷凍ユニットの一側面から見た配置図である。
【図４】図１の液晶プロジェクタの冷凍ユニットの平面から見た配置図である。
【図５】図１の液晶プロジェクタのダクト及びダクト内を流れる空気の流れを示す図である。
【図６】図１の液晶プロジェクタの本体が回転した場合の冷凍ユニットを示す図である。
【図７】図１の液晶プロジェクタの光学系を示した構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｐ 液晶プロジェクタ
１ 本体
２ 光源
３ 光路変更部材
４ 反射用ミラー
５ 光学素子
６ 液晶パネル
８Ａ、８Ｂ 偏光板
９ 投写レンズ
１０ 冷凍ユニット
１１ 冷媒吸込管
１２ 圧縮機
１３ 冷媒吐出管
１４ 放熱器
１４Ｆ、１８Ｆ ファン
１５ 冷媒配管
１６ キャピラリチューブ（減圧装置）
１７ 冷媒配管
１８ 蒸発器
２０ ランプ
２１ リフレクタ
２２ ランプボックス
２５ プリズム
４０ 回転体
４２ パネル
４５ ダイヤル
７０ 溝（受液部）
７５ ウィック（排出部材）
８６ 均一照明光学系
８７ 色分離光学系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニットを本体に備えた装置において、
想定される前記本体の姿勢変化において前記蒸発器の下方となる全範囲に構成された受液部と、該受液部に受容されたドレン水を、毛細管力又は浸透力を利用して排出する排出部材とを備えたことを特徴とする冷凍ユニットを備えた装置。
【請求項２】
前記排出部材は、前記受液部に受容されたドレン水を前記放熱器に排出することを特徴とする請求項１に記載の冷凍ユニットを備えた装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の装置はプロジェクタであり、前記本体に光源と、該光源からの出射光を映像情報に応じて加工する光学素子と、加工後の投写光像をスクリーンに投写するための投写レンズと、前記蒸発器を内蔵して当該蒸発器と熱交換した空気を前記光学素子に供給するためのダクトとを備え、
前記受液部を、前記ダクト内面に構成したことを特徴とする冷凍ユニットを備えたプロジェクタ。
【請求項１】
少なくとも圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成された冷媒回路を有する冷凍ユニットを本体に備えた装置において、
想定される前記本体の姿勢変化において前記蒸発器の下方となる全範囲に構成された受液部と、該受液部に受容されたドレン水を、毛細管力又は浸透力を利用して排出する排出部材とを備えたことを特徴とする冷凍ユニットを備えた装置。
【請求項２】
前記排出部材は、前記受液部に受容されたドレン水を前記放熱器に排出することを特徴とする請求項１に記載の冷凍ユニットを備えた装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の装置はプロジェクタであり、前記本体に光源と、該光源からの出射光を映像情報に応じて加工する光学素子と、加工後の投写光像をスクリーンに投写するための投写レンズと、前記蒸発器を内蔵して当該蒸発器と熱交換した空気を前記光学素子に供給するためのダクトとを備え、
前記受液部を、前記ダクト内面に構成したことを特徴とする冷凍ユニットを備えたプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２７０７８９（Ｐ２００８−２７０７８９Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８１０９５（Ｐ２００８−８１０９５）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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