(57)【要約】      （修正有）【課題】ランプの放熱を効率よく利用することにより、より大きな電力を発生することのできる排熱利用装置を提供すること。【解決手段】プロジェクター装置のランプ２１の外壁部２１ａに吸熱部材２２を介して熱電変換モジュール２３を取り付けた。そして、吸熱部材２２におけるランプ２１に対向する対向面を、ランプ２１の外壁部２１ａに沿った形状に形成するとともに、吸熱部材２２における下基板に対向する対向面を、下基板の下面に沿った平面状に形成した。また、吸熱部材２２を構成する材料を銅とした。さらに、吸熱部材２２とランプ２１の外壁部２１ａとの間に、放熱用グリース層を設けた。そして、熱電変換モジュール２３が発生する電力をペルチェ素子２５に供給して、ペルチェ素子２５を作動させることによりデジタルミラーデバイスからなる表示素子２６を冷却するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向させて配置した一対の絶縁体における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、前記対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面を接合させて構成した熱電変換モジュールをランプの外周面側に取り付けて、前記ランプの発熱により加熱される前記熱電素子の一方の絶縁体側の端部と他方の絶縁体側の端部との間に生じる温度差に応じて前記熱電変換モジュールが発生する電力を利用する排熱利用装置であって、前記一方の絶縁体と前記ランプの外周面との間に吸熱部材を設けたことを特徴とする排熱利用装置。
【請求項２】
前記吸熱部材における前記ランプに対向する対向面を、前記ランプの外周面に沿った形状に形成するとともに、前記吸熱部材における前記一方の絶縁体に対向する対向面を、前記一方の絶縁体における前記吸熱部材との対向面に沿った形状に形成した請求項１に記載の排熱利用装置。
【請求項３】
前記一方の絶縁体を薄膜で構成した請求項１または２に記載の排熱利用装置。
【請求項４】
前記吸熱部材を構成する材料をアルミニウムまたは銅とした請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載の排熱利用装置。
【請求項５】
前記吸熱部材と前記ランプの外周面との間に、耐熱性および高熱伝導性を有するグリース、カーボンまたは樹脂からなる熱抵抗低減層を設けた請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載の排熱利用装置。
【請求項６】
前記吸熱部材における前記ランプと前記一方の絶縁体との対向面を除く部分の所定箇所を断熱材で被覆した請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載の排熱利用装置。
【請求項７】
前記排熱利用装置がプロジェクター装置である請求項１ないし６のうちのいずれか一つに記載の排熱利用装置。
【請求項８】
画像を表示するための表示装置と、前記表示装置の温度を調節するためのペルチェ素子とを備え、前記熱電変換モジュールが発生する電力を前記ペルチェ素子に供給して、前記ペルチェ素子を作動させることにより前記表示装置の温度調節を行うようにした請求項１ないし７のうちのいずれか一つに記載の排熱利用装置。
【請求項９】
前記表示装置がデジタルミラーデバイスを用いたものである請求項８に記載の排熱利用装置。
【請求項１０】
前記熱電変換モジュールを前記ランプの上方に配置した請求項１ないし９のうちのいずれか一つに記載の排熱利用装置。
【請求項１１】
前記ランプの発光の向きを下方にした請求項１ないし１０のうちのいずれか一つに記載の排熱利用装置。
【請求項１２】
前記ランプが発生する熱が上方に向かって伝達されるように、前記ランプの上部側部分に前記吸熱部材を配置し、前記吸熱部材の上部に前記熱電変換モジュールを配置した請求項１ないし１１のうちのいずれか一つに記載の排熱利用装置。
【請求項１３】
前記熱電素子が、ビスマスおよびアンチモンのうちの少なくとも一方と、テルルおよびセレンのうちの少なくとも一方とからなる材料で構成されている請求項１ないし１２のうちのいずれか一つに記載の排熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプの発熱を伴う電子機器等の排熱を利用して発電する排熱利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ペルチェ効果を利用して熱電気変換を行う熱電変換モジュールが加熱・冷却装置および発電装置等に用いられている。この熱電変換モジュールは、一対の絶縁基板における相対向する内側の面の所定箇所に複数の電極を形成し、この相対向する電極にそれぞれ熱電素子の上下の端面をハンダ付けすることにより、一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成されている。
【０００３】
そして、この熱電変換モジュールは、例えば、二つの発熱体を有する電子機器の一方の発熱部に取り付けられて、発熱部の発熱により加熱される一方の絶縁基板と他方の絶縁基板との間の温度差によって生じる電力を利用して、冷却ファンを作動させることにより他方の電子機器の発熱部を冷却することができる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３１０７２９９号公報
【発明の開示】
【０００４】
前述した従来の熱電変換モジュールでは、熱電変換モジュールが取り付けられる電子機器の発熱部が平面状に形成されていれば、熱電変換モジュールの一方の絶縁基板の全面が発熱部に接触して効率のよい熱伝導が行われる。しかしながら、発熱部がランプのように曲面の外周面を有するものである場合には、熱電変換モジュールの一方の絶縁基板の一部しか発熱部に接触することができず熱回収の効率が悪くなる。この結果、一方の絶縁基板と他方の絶縁基板との間の温度差を大きくすることができず熱電変換モジュールが発生する電力が小さなものになるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、ランプの放熱を効率よく利用することにより、より大きな電力を発生することのできる排熱利用装置を提供することである。
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる排熱利用装置の構成上の特徴は、対向させて配置した一対の絶縁体における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面を接合させて構成した熱電変換モジュールをランプの外周面側に取り付けて、ランプの発熱により加熱される熱電素子の一方の絶縁体側の端部と他方の絶縁体側の端部との間に生じる温度差に応じて熱電変換モジュールが発生する電力を利用する排熱利用装置であって、一方の絶縁体とランプの外周面との間に吸熱部材を設けたことにある。
【０００７】
このように構成した本発明の排熱利用装置においては、熱電変換モジュールにおけるランプ側に位置する一方の絶縁体とランプの外周面との間に吸熱部材を設けているため、ランプから吸熱部材への熱伝導および吸熱部材から一方の絶縁体への熱伝導が効率よく行われる。このため、ランプから一方の絶縁体への熱伝導が効率よく行われるようになり、熱電素子における一方の絶縁体側の端部と他方の絶縁体側の端部との間の温度差が大きくなる。この結果、熱電変換モジュールの発電量が大きくなる。
【０００８】
この場合、吸熱部材におけるランプに対向する対向面を、ランプの外周面に沿った形状に形成するとともに、吸熱部材における一方の絶縁体に対向する対向面を、一方の絶縁体における吸熱部材との対向面に沿った形状に形成することができる。これによって、さらに、ランプから一方の絶縁体への熱伝導の効率が向上するようになり、熱電変換モジュールの発電量が大きくなる。また、他方の絶縁体を冷却用のファン等で冷却して、一方の絶縁体と他方の絶縁体との間の温度差がより大きくなるようにすることが好ましい。これによって、熱電変換モジュールの発電量がさらに大きくなる。また、吸熱部材としては、熱伝導率が大きく加工しやすい材料を用いることが好ましい。
【０００９】
本発明にかかる排熱利用装置の他の構成上の特徴は、一方の絶縁体を薄膜で構成したことにある。これによると、一方の絶縁体の厚みが薄くなるため吸熱部材から熱電素子の端部への熱伝導を効率よく行えるようになりさらに熱電変換モジュールの発電量が大きくなる。この場合、熱電変換モジュールを製造する際に、吸熱部材も熱電変換モジュールと一体的に形成することが好ましい。
【００１０】
本発明にかかる排熱利用装置のさらに他の構成上の特徴は、吸熱部材を構成する材料をアルミニウムまたは銅としたことにある。これによると、アルミニウムおよび銅の熱伝導率が高いため、ランプの放熱を吸熱部材が効率よく吸収でき、ランプから吸熱部材および吸熱部材から熱電変換モジュールへの効率のよい熱伝導が可能になる。また、アルミニウムを用いることにより排熱利用装置の軽量化が図れる。
【００１１】
本発明にかかる排熱利用装置のさらに他の構成上の特徴は、吸熱部材とランプの外周面との間に、耐熱性および高熱伝導性を有するグリース、カーボンまたは樹脂からなる熱抵抗低減層を設けたことにある。これによると、吸熱部材とランプの外周面との間の熱抵抗が低減して、ランプから吸熱部材への熱の伝導がさらに効率よく行える。
【００１２】
本発明にかかる排熱利用装置のさらに他の構成上の特徴は、吸熱部材におけるランプと一方の絶縁体との対向面を除く部分の所定箇所を断熱材で被覆したことにある。これによると、吸熱部材から一方の絶縁体に伝達されずに外部に放出される熱量が減少して効果的な熱伝導が行われるようになる。この結果、放熱を無駄にすることなく回収してより大きな電力を得ることができる。
【００１３】
本発明にかかる排熱利用装置のさらに他の構成上の特徴は、排熱利用装置がプロジェクター装置であることにある。これによると、ランプの発熱を電力に変換し、この電力をランプの発光に利用したり、プロジェクター装置が備える他の装置の作動のために利用したりすることができる。
【００１４】
本発明にかかる排熱利用装置のさらに他の構成上の特徴は、画像を表示するための表示装置と表示装置の温度を調節するためのペルチェ素子とを備え、熱電変換モジュールが発生する電力をペルチェ素子に供給して、ペルチェ素子を作動させることにより表示装置の温度調節を行うようにしたことにある。これによると、熱電変換モジュールが発生する電力を表示装置の温度調節を行うためのペルチェ素子を作動させる電力として利用できるため、別途表示装置の温度調節をするための装置を作動させる電源を設ける必要がなくなる。また、この場合、表示装置をデジタルミラーデバイスを用いた装置で構成することができる。デジタルミラーデバイスは、ランプ光（光源）によっても加熱されるため、温度調節するためにも有効である。
【００１５】
本発明にかかる排熱利用装置のさらに他の構成上の特徴は、熱電変換モジュールをランプの上方に配置したことにある。これによると、上方に向かって移動する熱を効果的に熱電変換モジュールに伝達させることができ、効率のよい発電が可能になる。また、この場合のランプの発光の向きは下方にしておくことが好ましい。これによると、ランプの外周面全体を上方に向けることができ、ランプの放熱を効率よく上方の熱電変換モジュールに伝達することができる。
【００１６】
この排熱利用装置をプロジェクター装置とした場合には、ランプを冷却するためのファンを設けなくて済むようになる。すなわち、プロジェクター装置においては、ランプを冷却するために、例えば、ランプの左右にファンを設置している。そして、一方のファンでランプ側に送風するとともに、他方のファンでランプ側を吸引する風を発生させ、ランプを挟んで一方から他方に向けて流れる風を発生させることによりランプを冷却している。
【００１７】
しかしながら、この排熱利用装置をプロジェクター装置とした場合には、ランプの発熱が上方の吸熱部材に吸収されるため、冷却用のファンが不要になる。この結果、排熱利用装置の消費電力を低下させることができるとともに、排熱利用装置の小型化が可能になる。また、プロジェクター装置以外の装置においてもプロジェクター装置のファンと同様の目的でファンが設置されていれば、本発明の構成をとることによりそのファンを不要にすることができる。
【００１８】
また、本発明にかかる排熱利用装置では、ランプが発生する熱が上方に向かって伝達されるように、ランプの上部側部分に吸熱部材を配置し、その上部に熱電変換モジュールを配置することができる。例えば、ランプの発光の向きを水平方向にした場合には、ランプの上部側に吸熱部材や熱電変換モジュールを配置し、ランプの下部側には断熱材を設けることができる。これによっても熱電変換モジュールの効率のよい発電が可能になる。
【００１９】
また、熱電変換モジュールの熱電素子は、ビスマスおよびアンチモンのうちの少なくとも一方と、テルルおよびセレンのうちの少なくとも一方とからなる材料で構成することが好ましい。これによると、両端部の温度差が大きくなる熱電素子を得ることができ、熱電変換モジュールの発電量も大きくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明にかかる排熱利用装置の各実施形態を図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる排熱利用装置としてのプロジェクター装置１０を示している。プロジェクター装置１０は、箱状の筺体１１の内部にランプユニット２０、レンズ１２、電子回路基板１３、バラストユニット１４および冷却ファン１５を収容して構成されている。
【００２１】
ランプユニット２０は、図２に示したように、ランプ２１、吸熱部材２２、熱電変換モジュール２３、放熱フィン２４、冷却用のペルチェ素子２５および表示装置としてのデジタルミラーデバイスからなる表示素子２６を備えている。ランプ２１の外周面を構成するレフからなる外壁部２１ａは、図３および図４に示したように正面が円形に形成された開口部に形成され、側面が後端部に近づくにしたがって細くなり後端部が閉塞された略ドーム状の形状のセラミックで構成されている。
【００２２】
そして、外壁部２１ａの正面の開口部には透明のガラス２１ｂが設けられ、外壁部２１ａの内部における中央奥端部には光源２１ｃが設けられている。光源２１ｃは、超高圧水銀ランプからなり、点灯時には内部圧力が２００気圧程度になり温度は１０００℃程度に上昇する。また、その際、外壁部２１ａの温度は、２２０℃程度に上昇する。
【００２３】
吸熱部材２２は、上面が平面状に形成され、下面がランプ２１の外壁部２１ａに沿った曲面に形成されたタフピッチ銅製のブロック体で構成されている。そして、外壁部２１ａと吸熱部材２２との境界面には、本発明の熱抵抗低減層としての放熱用グリース層２２ａが設けられている。この放熱用グリース層２２ａは、高耐熱性および高熱伝導性を有するシリコンからなっておりランプ２１から吸熱部材２２への熱伝導性を改善する。吸熱部材２２を構成するタフピッチ銅の熱伝導率は、０．９３であり、吸熱部材２２は、放熱用グリース層２２ａを介して効率よく伝導されるランプ２１の放熱の殆どを熱電変換モジュール２３に伝導することができる。
【００２４】
熱電変換モジュール２３は、図５および図６に示したように、下基板２７ａと上基板２７ｂとからなる一対の絶縁基板を備えており、下基板２７ａの上面における所定部分に下部電極２８ａが取り付けられ、上基板２７ｂの下面における所定部分に上部電極２８ｂが取り付けられている。そして、チップからなる熱電素子２３ａが、それぞれ下端面を下部電極２８ａにハンダ付けにより固定され、上端面を上部電極２８ｂにハンダ付けにより固定されて下基板２７ａと上基板２７ｂとを一体的に連結している。
【００２５】
下部電極２８ａと上部電極２８ｂとは、それぞれ熱電素子２３ａの略１個分に等しい距離をずらして取り付けられている。上基板２７ｂの各上部電極２８ｂには、それぞれ２個の熱電素子２３ａの上端面が接合されており、下基板２７ａの下部電極２８ａには、１個の熱電素子２３ａの下端面だけが接合されるものと、２個の熱電素子２３ａの下端面が接合されるものとがある。そして、１個の熱電素子２３ａの下端面だけが接合される下部電極２８ａは下基板２７ａの一方側の２箇所の角部に設けられ、その下部電極２８ａには、リード線２９ａ，２９ｂが取り付けられ外部に通電可能になっている。
【００２６】
下基板２７ａおよび上基板２７ｂはアルミナからなる板で構成され、熱電素子２３ａは、直方体に形成されたビスマス・テルル系の合金からなるＰ型の素子とＮ型の素子とからなっている。また、この熱電素子２３ａは、下基板２７ａと上基板２７ｂとの間で下部電極２８ａおよび上部電極２８ｂを介して直列に接続されている。このように構成された熱電変換モジュール２３は、吸熱部材２２の上面に固定され、吸熱部材２２を介してランプ２１の発光により生じる放熱の一部が伝導される。そして、ランプ２１からの放熱によって加熱される下基板２７ａと加熱されない上基板２７ｂとの間に生じる温度差から電力を発生する。なお、プロジェクター装置１０には、２個の熱電変換モジュール２３が備わっている。
【００２７】
放熱フィン２４は、アルミニウムからなるブロック体の上面に一定間隔で前後に貫通する複数の放熱溝２４ａを設けて構成され、熱電変換モジュール２３の上基板２７ｂの上面に固定されている。この放熱フィン２４は、複数の放熱溝２４ａを設けて上面の表面積を大きくすることによって放熱性を向上させるようになっており、熱電変換モジュール２３の上基板２７ｂ側の放熱量を多くする。これによって、熱電変換モジュール２３の下基板２７ａ側と上基板２７ｂ側との温度差が大きくなり、熱電変換モジュール２３が発生する電力が大きくなる。
【００２８】
また、熱電変換モジュール２３から延びるリード線２９ａ，２９ｂの端部はそれぞれ冷却用のペルチェ素子２５に接続されている。このペルチェ素子２５は、熱電変換モジュール２３と同様の構成からなり、リード線２９ａ，２９ｂを介して熱電変換モジュール２３から供給される電力を熱に変換することができる。本実施形態では、ペルチェ素子２５は表示素子２６を冷却するために用いられている。
【００２９】
表示素子２６は、シリコン基板上に小さな金属ミラーを複数配列して構成され、入射光の反射方向をコントロールしながら入射光を反射しレンズ１２を介して画像をスクリーン（図示せず）に投影する。また、表示素子２６は、温度が高くなると正常な作動を行えなかったり、寿命が短くなったりするため、冷却する必要があり、この冷却をペルチェ素子２５によって行っている。
【００３０】
筐体１１内に設置された電子回路基板１３には、導通回路がプリントされており、この導通回路によってプロジェクター装置１０が備える各装置が電気的に接続されている。また、バラストユニット１４は、安定器を備えており、プロジェクター装置１０に供給される電力に関係なくランプ２１に一定の電力を供給する。これによって、ランプ２１は安定した発光を行う。冷却ファン１５は、筐体１１の所定箇所に設けられた複数の開口部（図示せず）にそれぞれ設けられ外部の空気を筐体１１内に吸い込ませることにより筐体１１内の各装置を冷却する。この冷却ファン１５の一部は、熱電変換モジュール２３に接続されて熱電変換モジュール２３が発生する電力によって作動する。
【００３１】
また、本実施形態に係るプロジェクター装置１０は、前述した各装置の外に、プロジェクター装置１０が備える各装置に電力を供給するための電源、各種のスイッチや操作ボタンおよび、例えばパソコンから画像データ、音声データ等を入力したり、他の機器に出力したりするための入出力端子等を備えている。
【００３２】
このように構成されたプロジェクター装置１０を使用する際には、入出力端子にパソコン等の配線コードを接続してプロジェクター装置１０にデータの入出力をできる状態にして、スイッチをオン状態にするとともに所定の操作ボタンを操作する。これによって、ランプ２１が発光するとともに、表示素子２６やプロジェクター装置１０の各装置が作動して、レンズ１２を介してスクリーンに所定の画像が映し出される。
【００３３】
この場合、ランプ２１の発光による放熱や、表示素子２６等の各装置からの放熱によって、筐体１１内の温度は上昇するが、同時に冷却ファン１５も作動して、筐体１１内を空気の流れによって冷却する。その際、ランプ２１における吸熱部材２２と対向した面から放出される熱は、放熱用グリース層２２ａを介して吸熱部材２２に吸収されたのちに熱電変換モジュール２３の下基板２７ａに伝導される。
【００３４】
吸熱部材２２の下面はランプ２１の外壁部２１ａに沿った形状に形成されているとともに、外壁部２１ａと吸熱部材２２との間には放熱用グリース層２２ａが設けられているためこの際の熱の伝導は、効率よく行われる。また、熱電変換モジュール２３の上基板２７ｂは、放熱フィン２４による放熱によって冷却されるとともに、冷却ファン１５から供給される空気流によって空冷される。
【００３５】
この結果、熱電素子２３ａにおける下基板２７ａ側の端部と上基板２７ｂ側の端部との間には大きな温度差が生じ、この温度差に応じて熱電変換モジュール２３は発電する。この熱電変換モジュール２３が発生する電力の一部はペルチェ素子２５に供給され、一部は冷却ファン１５に供給され、ペルチェ素子２５および冷却ファン１５をそれぞれ作動させる。
【００３６】
ペルチェ素子２５は、上述のとおり熱電変換モジュール２３と同様の構成であるため、ここでは図５に示した熱電変換モジュール２３を参照して説明する。熱電変換モジュール２３で発生した電力は、リード線２９ａ，２９ｂを介して、ペルチェ素子２５の上基板２７ｂ側で吸熱、下基板２７ａ側で放熱が生じるように、すなわち、図５で示した熱電素子２３ａにおいて、キャリアが上基板２７ｂ側から下基板２７ａ側へ移動するような向きに電圧がかかるように接続される。そして、ペルチェ素子２５の上基板２７ｂを表示素子２６に接触させてペルチェ素子２５を設置することにより、表示素子２６を冷却することができる。これによって、表示素子２６は適温に維持されて、良質の画質を生じさせるとともに、長寿命になる。また、熱電変換モジュール２３の上下の方向は、Ｐ型の素子とＮ型の素子との配列に応じて適宜変更する。
【００３７】
このように、本実施形態に係るプロジェクター装置１０では、熱電変換モジュール２３とランプ２１の外壁部２１ａとの間に熱伝導性に優れた吸熱部材２２を設けている。そして、この吸熱部材２２の下面はランプ２１の外壁部２１ａに沿った形状に形成し、吸熱部材２２の上面は平面に形成している。したがって、吸熱部材２２の下面はランプ２１の外壁部２１ａと広い面積で接することができ吸熱部材２２の上面は熱電変換モジュール２３の下基板２７ａと密着できる。
【００３８】
さらに、外壁部２１ａと吸熱部材２２との間には放熱用グリース層２２ａが設けられているため、ランプ２１から吸熱部材２２への熱伝導および吸熱部材２２から下基板２７ａへの熱伝導が効率よく行われる。一方、上基板２７ｂは放熱フィン２４による放熱と、冷却ファン１５による冷却とで低温に維持される。この結果、下基板２７ａと上基板２７ｂとの間の温度差が大きくなり、熱電変換モジュール２３が発生する電力が大きくなる。これによって、プロジェクター装置１０が必要とする電力の一部をランプ２１の放熱を利用して発生させた電力でまかなうことができ、プロジェクター装置１０の電源からの消費電力を低減させることができる。
【００３９】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態によるプロジェクター装置が備えるランプ３１およびその周辺部分を示している。このプロジェクター装置では、吸熱部材３２の側面にグラスウールからなる断熱材３３が設けられている。このプロジェクター装置におけるそれ以外の部分の構成については前述したプロジェクター装置１０と同一である。したがって、図示の同一部分に同一符号を記している。
【００４０】
このように構成したことにより、吸熱部材３２の周面から放熱されて熱電変換モジュール２３に伝導されない熱量が減少し、さらに効果的に熱電変換モジュール２３への熱伝導が行われる。この結果、熱電変換モジュール２３がより大きな電力を発生するようになる。このプロジェクター装置のそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０と同様である。なお、図７に示した断熱材３３は、吸熱部材３２の側面だけに設けているが、この断熱材３３は、吸熱部材３２の露呈した表面すべてに設けることもできる。これによって、さらに効果的な熱伝導が行える。
【００４１】
（第３実施形態）
図８および図９は、本発明の第３実施形態によるプロジェクター装置が備えるランプ４１およびその周辺部分を示している。このプロジェクター装置では、吸熱部材４２の中央にランプ４１の外壁部４１ａを収容できる穴部４２ａが設けられて、吸熱部材４２は後端部が細くなった筒状に形成されている。そして吸熱部材４２の前部側の外周面には、一定の面積を有する平面部４２ｂが８個設けられて、それぞれの平面部４２ｂに熱電変換モジュール４３が固定されている。
【００４２】
また、各熱電変換モジュール４３にはそれぞれ放熱フィン４４が取り付けられている。なお、このプロジェクター装置では、放熱用グリース層は設けられてなく、吸熱部材４２は直接ランプ４１の外壁部４１ａに取り付けられている。このプロジェクター装置におけるそれ以外の部分の構成については前述したプロジェクター装置１０と同一である。したがって、図示の同一部分に同一符号を記している。
【００４３】
このように構成したことにより、ランプ４１の外壁部４１ａの略全面から放出される熱を吸熱部材４２を介して、熱電変換モジュール４３に伝導することができ、さらに効果的に熱電変換モジュール４３への熱伝導が行われる。この結果、熱電変換モジュール４３がより大きな電力を発生するようになる。このプロジェクター装置のそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０と同様である。
【００４４】
（第４実施形態）
また、本発明の第４実施形態として、熱電変換モジュールの下基板を、吸熱部材で構成し、この吸熱部材の上面に薄肉のアルミナ層からなる絶縁体を設けることもできる。これによると、ランプの外壁部と熱電素子の下端部との間の距離が短くなって、より効率のよい熱伝導が行える。
【００４５】
つぎに、図３および図４に示した吸熱部材２２および放熱用グリース層２２ａを備えた装置を実施例１とし、吸熱部材および熱抵抗低減層の材質をそれぞれ変更した装置を実施例２〜７として準備するとともに、吸熱部材を設けず、グリースだけを用いてランプに直接熱電変換モジュールを取り付けた装置を比較例として準備して、それぞれの装置による発電量を比較した。その比較テストの結果を、下記の表１に示す。
【００４６】
【表１】
2004312986.tif 000003
【００４７】
この比較テストでは、ランプとしては消費電力が１５０Ｗの超高圧水銀ランプを使用し、熱電変換モジュールとしては、縦横のサイズがともに２０ｍｍで、高さが２ｍｍのものを使用した。また冷却ファンとしては、消費電力が２Ｗのものを使用した。そして、実施例１〜７では、下部電極の温度を１５０℃に設定したときの下部電極と上部電極との間の温度差（熱電素子の下端部と上端部との温度差と等しい）と発電量を測定し、比較例では、下部電極の温度を８０℃に設定して同様の測定を行った。この比較例では、ランプの排熱効率を考慮して安全のため（ランプの破損防止のため）下部電極の温度を８０℃に設定した。
【００４８】
また、吸熱部材としては、実施例２，３では銅を用い、実施例４〜７ではアルミニウムを用いた。そして、熱抵抗低減層を構成する材料としては、実施例２がカーボン、実施例３が樹脂、実施例４がグリース、実施例５がカーボン、実施例６が樹脂をそれぞれ使用し、実施例７では熱抵抗低減層を設けなかった。その結果、表１に示したように、下部電極と上部電極との間の温度差ΔＴは、実施例１〜７ではすべて１００℃であった。また、発電量は、実施例１が５．４Ｗ、実施例２が５．３Ｗ、実施例３が５Ｗ、実施例４が５．１Ｗ、実施例５が５．１Ｗ、実施例６が４．７Ｗ、実施例７が４．２Ｗであった。また、比較例では、下部電極と上部電極との間の温度差ΔＴは３０℃で、発電量は０．７Ｗであった。
【００４９】
このように、実施例１〜７では、すべて比較例よりも大幅に発電量が多くなり良好な結果が得られた。また、実施例１〜７の中では、吸熱部材として、アルミニウムを用いた装置よりも銅を用いた装置の発電量が大きく、熱抵抗低減層の材料としては、グリース、カーボン、樹脂を用いた装置の順に良好な結果が得られ、熱抵抗低減層を用いなかった実施例７の発電量が最も小さかった。この結果から、銅からなる吸熱部材とグリースからなる熱抵抗低減層を用いた場合に最も大きな発電量を得ることができることがわかる。
【００５０】
（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態にかかる排熱利用装置としてのプロジェクター装置５０の要部を示している。このプロジェクター装置５０では、箱状の筐体５６の内部に、ランプ５１が下方に向けて設置されている。そして、ランプ５１の上部に吸熱部材５２が取り付けられ、吸熱部材５２の上部に熱電変換モジュール５３が取り付けられている。吸熱部材５２は、上面が平面状に形成され、下面がランプ５１の外壁部５１ａに沿った曲面からなる凹部に形成されたアルミニウム製のブロック体で構成されている。そして、吸熱部材５２の凹部にランプ５１の外壁部５１ａが固定されており、吸熱部材５２の側面には、グラスウールからなる断熱材５２ａが取り付けられている。
【００５１】
また、吸熱部材５２の上面には、熱電変換モジュール２３と同一の構成からなる熱電変換モジュール５３が取り付けられ、その上部に放熱フィン２４と同一の構成からなる放熱フィン５４が取り付けられている。そして、放熱フィン２４から所定間隔を保って冷却ファン５５が設置されている。冷却ファン５５は、筐体５６の天井部に設けられており、外部の空気を筐体５６内に吸引することにより、放熱フィン５４を冷却して、熱電変換モジュール２３の上下の温度差をより大きくする。
【００５２】
筐体５６の正面における下部側部分には、開口部が設けられその開口部にレンズ５７が取り付けられている。このレンズ５７は、光軸が水平方向に延び、かつその光軸とランプ５１の光軸とが互いに交差するように設置されている。そして、ランプ５１の光軸とレンズ５７の光軸とが交差する位置に反射ミラー５８が傾斜角度を変更可能な状態で取り付けられている。また、筐体５６の外部におけるレンズ５７から所定間隔を保った位置に投影用のスクリーン５９が設置されている。このプロジェクター装置５０のそれ以外の部分の構成については、前述したプロジェクター装置１０と同一である。
【００５３】
このように、プロジェクター装置５０では、ランプ５１を下方に向けるとともに、ランプ５１の外壁部５１ａ全体に接触させるようにして、ランプ５１の上面に吸熱部材５２を取り付けている。そして、吸熱部材５２の上面に熱電変換モジュール５３を取り付けている。したがって、ランプ５１から放熱されて上昇しようとする熱を効率よく吸熱部材５２で吸熱し、熱電変換モジュール５３に伝達することができる。また、熱電変換モジュール５３の上面は、放熱フィン５４と冷却ファン５５によって冷却される。このため、熱電変換モジュール５３の下面と上面との温度差を大きくすることができ、熱電変換モジュール５３の発電量が大きくなる。このプロジェクター装置５０のそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０等と同様である。
【００５４】
つぎに、プロジェクター装置５０が備える各装置のうち、図１１に示したランプ５１、吸熱部材５２、断熱材５２ａ、熱電変換モジュール５３、放熱フィン５４および冷却ファン５５からなる装置を実施例８とし、実施例８の装置から熱電変換モジュール５３等の取り付け位置を変更した図１２に示した装置を実施例９とし、実施例８の装置からランプ５１の発光方向を変更した図１３に示した装置を実施例１０として、それぞれの装置による発電量を比較した。
【００５５】
実施例９の装置は、下方に向けたランプ５１の外壁部５１ａの上面に吸熱部材５２を取り付け、吸熱部材５２の側面に熱電変換モジュール５３を取り付けた。そして、横向きになった熱電変換モジュール５３に放熱フィン５４を取り付け、放熱フィン５４から所定間隔を保って冷却ファン５５を取り付けた。また、断熱材５２ａは、吸熱部材５２の上面と側面における熱電変換モジュール５３が取り付けられた部分以外の部分に設けた。
【００５６】
実施例１０の装置は、ランプ５１の発光方向を水平にし、外壁部５１ａの後面に吸熱部材５２を取り付けた。そして、吸熱部材５２の上面に熱電変換モジュール５３を取り付け、熱電変換モジュール５３の上面に放熱フィン５４を取り付けた。さらに、放熱フィン５４から所定間隔を保って冷却ファン５５を取り付けた。また、断熱材５２ａは、吸熱部材５２の上面と前面以外の部分に設けた。なお、実施例８乃至１０の装置すべてに、放熱用グリース層は設けなかった。実施例８乃至１０の装置の発電量の比較テストの結果を、下記の表２に示す。
【００５７】
【表２】
2004312986.tif 000004
【００５８】
この比較テストでは、ランプとしては消費電力が１５０Ｗの超高圧水銀ランプを使用し、熱電変換モジュールとしては、縦横のサイズがともに４０ｍｍで、高さが３ｍｍのものを使用した。また冷却ファンとしては、消費電力が２Ｗのものを使用した。そして、実施例８〜１０では、上部電極（放熱側）の温度を５０℃に設定したときの下部電極と上部電極との温度差ΔＴと発電量を測定した。その結果、表２に示したように、下部電極と上部電極との間の温度差ΔＴは、実施例８では１５０℃、実施例９では１１０℃、実施例１０では１３０℃であった。また、発電量は、実施例８が４．１Ｗ、実施例９が２．３Ｗ、実施例１０が３．２Ｗであった。
【００５９】
このように、ランプ５１の発光方向を下方にし、ランプ５１の上方に吸熱部材５２や熱電変換モジュール５３を設置した実施例８の装置が、他の装置よりも大きな発電量を発生した。ついで、ランプ５１の発光方向を水平にし、ランプ５１の上方に吸熱部材５２や熱電変換モジュール５３を設置した実施例９の装置が、大きな発電量を発生した。この結果から、大きな発電量を得るためには、ランプ５１の上方に吸熱部材５２や熱電変換モジュール５３を設置することが好ましく、つぎに、ランプ５１の発光方向を下方にして、ランプ５１の放熱方向を上方にすることが好ましいことがわかる。
【００６０】
（第６実施形態）
図１４は、本発明の第６実施形態にかかる排熱利用装置としてのプロジェクター装置６０の概略を示している。このプロジェクター装置６０では、箱状の筐体６１の内部に、ランプ６２が水平方向に向けて設置されている。そして、ランプ６２の後部の下面に吸熱部材６３が取り付けられ、吸熱部材６３の下部に熱電変換モジュール６４が取り付けられている。吸熱部材６３は、上面がランプ６２の後部の下面に沿った曲面に形成され、下面が平面に形成されたアルミニウム製のブロック体で構成されている。
【００６１】
また、吸熱部材６３の下面に取り付けられた熱電変換モジュール６４の下面に放熱フィン６５が取り付けられている。また、筐体６１内におけるランプ６２の下方には、表示ディスプレイ６６が画面を外部に露出させて設けられ、表示ディスプレイ６６の上面にペルチェ素子６７が取り付けられている。このペルチェ素子６７はリード線６４ａを介して熱電変換モジュール６４に接続されており、熱電変換モジュール６４から供給される電力を利用して表示ディスプレイ６６を冷却する。このペルチェ素子６７の上面にも放熱フィン６８が取り付けられている。また、筐体６１の内壁におけるランプ６２の後方には、冷却ファン６９が設けられている。
【００６２】
筐体６１の下面には、開口部が設けられその開口部にレンズ７１が取り付けられている。このレンズ７１は、光軸が垂直方向に延び、かつその光軸とランプ６２の光軸とが互いに交差するように設置されている。そして、ランプ６２の光軸とレンズ７１の光軸とが交差する位置に光学系装置７２が取り付けられている。この光学系装置７２は、複数のミラーからなる分離光学系７２ａ、複数の液晶パネル７２ｂおよび合成光学系７２ｃからなっており、ランプ６２からの投光で液晶パネル７２ｂを照明し、液晶パネル７２ｂの画像をレンズ７１を介してスクリーン（図示せず）に投射する。
【００６３】
また、このプロジェクター装置６０は、外部装置に接続されてその外部装置から映像信号７３を受信するためのインターフェース制御回路７４、各種の信号処理することにより高画質化等の処理を実行する信号処理回路７５および液晶パネル７２ｂを作動させる液晶ドライブ回路７６を備えている。さらに、電源回路７７、冷却ファン６９を作動させる温度調節ファンドライブ回路７８およびランプ６２を作動させるランプドライブ回路７９も備えている。
【００６４】
このように、プロジェクター装置６０では、ランプ６２を水平方向に向けるとともに、吸熱部材６３をランプ６２の後部下面に取り付けている。そして、吸熱部材６３の下面に熱電変換モジュール６４を取り付けている。これによっても、液晶ディスプレイ６６を冷却させるために十分な電力を、ペルチェ素子６７に供給することができる。このプロジェクター装置６０のそれ以外の作用効果については、前述したプロジェクター装置１０等と同様である。
【００６５】
また、本発明に係る排熱利用装置は前述した各実施形態に限定するものでなく適宜変更が可能である。例えば、前述した第１〜第３実施形態では、吸熱部材２２，３２，４２をタフピッチ銅で構成したが、この吸熱部材を構成する材料としては無酸素銅でもよく、アルミニウムでもよい。アルミニウムを用いる場合には純アルミが好ましく、これによると熱伝導率を高くすることができるとともに、プロジェクター装置の軽量化が図れる。また、前述した第２および第５実施形態では、吸熱部材３２，５２を被覆する断熱材３３，５２ａをグラスウールとしたがこの断熱材としてはグラスウールに限らず、ロックウールやその他の断熱材を用いることもできる。
【００６６】
さらに、ランプ２１の外壁部２１ａと吸熱部材２２との境界面等に設けた放熱用グリース層に代えてカーボン層や樹脂層を設けることもできるし、この放熱用グリース層を設けなくてもよい。また、本発明の排熱利用装置は、プロジェクター装置に限るものでなく、ランプを使用し発熱する装置であればどのようなものでもよい。例えば、野外照明、屋内照明、自動車、バイク等のライトを備えた装置である。また、表示素子２６としては、デジタルミラーデバイスに限らず液晶を用いたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態によるプロジェクター装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したプロジェクター装置が備えるランプユニットを示す概略構成図である。
【図３】ランプユニットの要部を示す正面図である。
【図４】ランプユニットの要部を示す側面図である。
【図５】熱電変換モジュールの斜視図である。
【図６】熱電変換モジュールの正面図である。
【図７】第２実施形態によるプロジェクター装置が備えるランプユニットの要部を示す正面図である。
【図８】第３実施形態によるプロジェクター装置が備えるランプユニットの要部を示す正面図である。
【図９】図８に示したランプユニットの要部を示す側面図である。
【図１０】第５実施形態によるプロジェクター装置を示す概略構成図である。
【図１１】実施例８のランプユニットの要部を示す正面図である。
【図１２】実施例９のランプユニットの要部を示す正面図である。
【図１３】実施例１０のランプユニットの要部を示す正面図である。
【図１４】第６実施形態によるプロジェクター装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０，５０，６０…プロジェクター装置、１５，５５…冷却ファン、２０…ランプユニット、２１，３１，４１，５１，６２…ランプ、２１ａ，４１ａ，５１ａ…外壁部、２２，３２，４２，５２，６３…吸熱部材、２２ａ…放熱用グリース層、２３，４３，５３，６４…熱電変換モジュール、２３ａ…熱電素子、２４，４４，５４，６５…放熱フィン、２５，６７…ペルチェ素子、２６…表示素子、２７ａ…下基板、２７ｂ…上基板、２８ａ…下部電極、２８ｂ…上部電極、３３，５２ａ…断熱材、４２ａ…穴部、４２ｂ…平面部。
【図１】
2004312986.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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