JP5119507B2

JP5119507B2 - 集塵装置及び集塵方法

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Publication number: JP5119507B2
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Inventors: 和弥槙田; 隆之岡田
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Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2013-01-16
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Description

本発明は、発熱部品等の発熱体を備える電子機器に用いられ、発熱部品を冷却する空気が通過する集塵装置及び集塵方法に関する。

内部に空気を送る冷却ファンを備える電子機器では、内部への塵埃の進入を防止するために、エアフィルタが用いられている。電子機器の外部から吸気された空気は、エアフィルタを通過し、塵埃除去後の空気が発熱部品に送風されて発熱部品を冷却する。その一般的な構造は、筐体の外周部に設けられた吸気ルーバーにエアフィルタが取り付けられており、吸気ルーバーから吸い込まれた外部空気を、エアフィルタを通過させて電子機器の内部に送り込む構造である。

一般的に、エアフィルタの塵埃除去性能は、エアフィルタの目が細かくなるほど高くなる。しかし、塵埃除去性能を高めるために目が細かいエアフィルタを用いた場合にはエアフィルタの目詰まりが起こり易くなる。また同様に、電子機器内を冷却するために大きな風量が必要な場合にも、エアフィルタを通過する空気の流量が大きくなるので、エアフィルタの目詰まりが起こり易くなる。そして、エアフィルタが目詰まりした場合、外部から取り込まれる空気が減少して、発熱部品に送風される風量が少なくなる。その結果、発熱部品の温度上昇に伴って実装部品の劣化が進んだり、故障を招くおそれがある。

そこで、電子機器の内部の温度を、サーミスタを用いて検出することで、内部の温度が所定の温度になったときに電子機器の作動を停止させる対策が行われている。また、エアフィルタを通過する風速を検出することで、エアフィルタの目詰まりを検知し、エアフィルタの清掃作業をユーザーに促す対策が行われている。また、電子機器の駆動の停止を避けたり、エアフィルタの清掃作業の手間を省くための従来技術としては、以下の特許文献１〜５に開示されている。

特許文献１には、エアフィルタに付着した塵埃を、コンプレッサに接続された吸引ノズルで吸い取る集塵装置を備える通信装置が開示されている。近年、空調装置（エアコンディショナ）のフィルタ掃除機構としても同様の構成が実用化されている。

特許文献２には、エアフィルタに付着した塵埃を、吸気方向と逆方向に通風させることによって吹き飛ばす構成を備える清掃装置が開示されている。この特許文献２に記載の構成は、モータによるエアフィルタの位置を回転させるモータを備える構成であり、上述の特許文献１の構成が備えるノズルの移動機構のような複雑な機構が不要である。

特許文献３には、電気掃除機内に配置されるエアフィルタに関する技術が開示されている。特許文献３の構成では、円筒状に形成されたエアフィルタを回転させ、エアフィルタの周面に設けられた打撃体を用いてエアフィルタを振動させたり、エアフィルタに作用する遠心力やエアフィルタの回転運動によって生じた気流で、エアフィルタに付着した塵埃を除去する構成である。

特許文献４には、空気清浄機が備えるフィルタユニットの構成が開示されている。この空気清浄機では、サイクロン方式によって比較的大きな租塵の捕集後、円筒状に構成された目が細かいエアフィルタで比較的小さな細塵の捕集を行っている。特許文献４では、サイクロン方式を採用しているので、租塵の捕集後の空気の流れがエアフィルタの全周方向であり、エアフィルタが円筒状に形成されることで、空気の流れの損失が小さく、効率良く捕集できる。

特許文献５には、真空掃除機が備える集塵ユニットが開示されている。この集塵ユニットは、サイクロン方式の集塵と、エアフィルタによる集塵とを組合せた構成が開示されている。

特開２００７−１９４２６４号公報特開２００６−７３９１９号公報特開２００９−５７９９号公報特開２００６−２８９１７１号公報特開２００４−１６７２０７号公報

この特許文献１に記載の構成では、エアフィルタ全面に沿って吸引ノズルを移動させてエアフィルタを清掃するので、吸引ノズルの移動機構を備える必要があり、集塵装置全体の大型化を招く問題がある。

また、特許文献１の構成では、通信装置の稼働を停止させずにエアフィルタの清掃を行うことが可能であるが、フィルタ清掃時に吸引ノズルが空気吸引の障害となるので、通信装置内の冷却能力が低下してしまう。このため、エアフィルタの清掃時には、電子機器の稼働を停止させるのが望ましい。通信装置の稼働を停止させずにエアフィルタの清掃動作を行う場合には、電子部品が急激に温度上昇することがあり、電子部品の劣化を招く問題がある。したがって、この構成は、例えば、監視用途の投写型表示装置のように２４時間の連続稼動が必要な電子機器に適していない。

さらに、特許文献１の構成における、吸気ノズルの吸引源として用いられるコンプレッサは、振動が発生しやすく、騒音も大きいという問題がある。

また、特許文献２に記載の構成では、吸気側と排気側の各送風路を隣り合う位置に配置する必要があるという構造上の制約を受けるので、装置の設計の自由度が損なわれてしまう。また、特許文献２の構成では、モータの回転軸を中心としてエアフィルタを回転させるので、エアフィルタが大きくなってしまい、装置の大型化を招くという問題もある。

また、特許文献３に記載の構成では、円筒状に形成されたエアフィルタを備えているが、上述した特許文献２の塵埃除去方法と同様に、エアフィルタを回転させて塵埃を除去する構造である。このため、特許文献３の構造においても、エアフィルタが大きくなってしまい、装置の大型化を招くという上述と同様の問題がある。

特許文献４の構成では、エアフィルタの目が詰まった場合、エアフィルタを交換する必要がある。エアフィルタを交換する場合、電子機器の稼働を一時停止させる必要があり、連続稼働が中断されてしまうという問題がある。

また、特許文献５に記載の構成は、上述した特許文献４の構成と同様である。したがって、特許文献５においても、エアフィルタの目が詰まった場合には、特許文献４の構成と同様にエアフィルタを交換する必要があり、電子機器の連続稼働が中断されてしまう問題がある。

本発明の目的は、上記関連する技術の問題を解決できる集塵装置及び集塵方法を提供することである。その目的の一例は、エアフィルタが目詰まりした場合であっても冷却ファンによって発熱体に空気を送り続けることを可能にし、電子機器の連続稼働時間を延ばすことである。また、他の目的は、集塵装置の小型化を図ると共に、冷却ファンによる騒音を抑えることである。

本発明の一つの態様に係る集塵装置は、吸気口及び排気口を有する構造体と、吸気口と排気口との間に通気方向に沿って配置され、塵埃が堆積する捕集面を有する筒状に形成された弾性変形可能な第１及び第２のエアフィルタと、第１及び第２のエアフィルタをそれぞれ支持する第１及び第２の支持体と、第１及び第２のエアフィルタを通過させた空気を発熱体に送る冷却ファンと、を備える。第１及び第２のエアフィルタは、弾性変形したときに捕集面の目の大きさが変化する。第１のエアフィルタは、第２のエアフィルタの内周部に配置される。第１の支持体は、第２の支持体に着脱可能に支持されている。第２の支持体は、構造体に着脱可能に支持されている。

また、本発明に係る集塵方法は、塵埃が堆積する捕集面を有する弾性変形可能なエアフィルタを通過させた空気を発熱体に送り、エアフィルタを弾性変形させることで、捕集面の目の大きさを変化させ、捕集面に堆積した塵埃の一部がエアフィルタを通過する。

第１の実施形態の投射型表示装置を示す斜視図である。第１の実施形態の投射型表示装置の内部を示す分解斜視図である。第１の実施形態の投射型表示装置が備える集塵ユニットを示す分解斜視図である。第１の実施形態の投射型表示装置が備える集塵ユニットの内部構造を示す分解斜視図である。第１の実施形態における集塵ユニットを示す斜視図である。第１の実施形態における集塵ユニットを示す斜視図である。第１の実施形態における集塵ユニットが有する集塵ボックス及び吸気ルーバーを示す斜視図である。第１の実施形態における集塵ユニットを示す横断面図である。第１の実施形態における集塵ユニットを示す縦断面図である。第１の実施形態における集塵ユニットを示す分解斜視図である。第１の実施形態における集塵ユニットが備える第２のフィルタ支持フレームを示す斜視図である。第２のフィルタ支持フレームに第２のエアフィルタが取り付けられた状態を示す斜視図である。第１の実施形態における集塵ユニットの動作を説明するための横断面である。吸気ルーバーの構成例を示す斜視図である。第２の実施形態の投射型表示装置を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１に、第１の実施形態の投写型表示装置の斜視図を示す。図１に示すように、第１の実施形態の投射型表示装置１が備える筐体６の側面には、筐体６内に空気を取り込む吸気ルーバー２０が配置されており、外観上は一般的な投写型表示装置と同様に構成されている。吸気ルーバー２０は、外観デザイン上、大きなスリットを有する形状に形成されているが、吸気ルーバー２０の内部に設けられた吸気開口部の開口面積は、一般的な投写型表示装置が備える吸気ルーバー２０の開口面積の半分以下にされている。このため、筐体６の内部の騒音が吸気ルーバー２０の吸気開口部から筐体６の外部に漏れることが防止されている。

図２に、実施形態の投射型表示装置１において、筐体６の上部が取り外された状態の斜視図を示す。図３に、実施形態の投射型表示装置１の内部構造を説明するための分解斜視図を示す。

図２及び図３に示すように、投写型表示装置１は、投射映像を投射する投射レンズ１１、光学エンジン１２、ランプユニット１３、電源ユニット１４、及びメイン基板１５を備えて構成され、実装部品を冷却するための排気ファン１６を含めた複数の冷却ファンを備えて構成されている。図３に示すように、投射型表示装置１は、筐体６内に送る空気から塵埃を除去する集塵ユニット３を備えている。集塵ユニット３は、筐体６の、投射レンズ１１が設けられた一側面の反対側の側面（後方左側面部）に位置する開口部６ａ近傍に実装されている。集塵ユニット３を通過した空気によって、光学エンジン１２内の映像生成部品は冷却されている。

図４に、集塵ユニット３の内部構造の分解図を示す。エアフィルタの交換時には、図４に示すように、筐体６の開口部６ａから吸気ルーバー２０を取り外して、集塵ユニット３のエアフィルタ２６，２７等の交換作業が行われる。最初に、吸気ルーバー２０を筐体６から取り外し、次に各フィルタ支持フレーム２８，２９のフランジ部２８ｂ，２９ｂに設けられたノブ２８ｃ，２９ｃを掴んで、各エアフィルタ２６，２７を引き出して投射型表示装置１の内部から取り出す。

図５に、投写型表示装置１の集塵ユニット３によって実装部品を冷却するダクト構成を説明するための斜視図を示す。

図５に示すように、集塵ユニット３を構成する赤色（Ｒ）用冷却ファン３１（以下、第１の冷却ファン３１と称する）及び緑青（ＧＢ）用冷却ファン３２（以下、第２の冷却ファン３２と称する）の吹き出し口が、液晶表示（ＬＣＤ）部送風ダクト１８に連通されている。この構成では、ＬＣＤ部送風ダクト１８の内部仕切り板（不図示）の構造に応じて風量が分配され、ＬＣＤ部送風ダクト１８の上面に設けられた開口部から、ほぼ垂直方向に冷却風が吹き上げられる。ＬＣＤ部送風ダクト１８の上部には、冷却される発熱体としてのＬＣＤ部である光学部材が配置されており、ＬＣＤ部送風ダクト１８の開口部から吹き上げられた冷却風によってＬＣＤ部が冷却される。ＬＣＤ部を冷却した空気は、その後、メイン基板１５や、ランプユニット１３の光源ランプなどの他の発熱部品を冷却するように流れ、排気ファン１６によって筐体６の外部へ排気される。

次に、第１の実施形態における集塵ユニット３の構成の詳細について説明する。図６に、本実施形態の投射型表示装置１が備える集塵ユニット３の斜視図を示す。

図４及び図６に示すように、本実施形態の集塵ユニット３は、塵埃が混入している外部空気が吸気される吸気ルーバー２０と、吸気ルーバー２０を通して吸気された空気から流れ、塵埃を除去する集塵ボックス２１と、を備えている。集塵ボックス２１は、箱状に形成されており、空気を吸気する吸気口２３と、吸気口２３から吸気された空気を排気する第１及び第２の排気口２４ａ，２４ｂとを有している。集塵ボックス２１は、開口端に吸気口２３が形成されており、一対の側面に、円形状の第１及び第２の排気口２４ａ，２４ｂが対向して形成されている。

また、集塵ユニット３は、塵埃が堆積する捕集面３３，３４を有する弾性変位可能な第１及び第２のエアフィルタ２６，２７と、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４を各エアフィルタ２６，２７の上流側から支持する支持体としての第１及び第２のフィルタ支持フレーム２８，２９と、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７を通過させた空気をＬＣＤ部に送る第１及び第２の冷却ファン３１，３２と、を備えている。

第１及び第２のエアフィルタ２６，２７は、吸気口２３と排気口２４ａ，２４ｂとの間に配置されている。第１及び第２のエアフィルタ２６，２７は、排気口２４ａ，２４ｂに対向する捕集面３３，３４が目詰まりしたときに同一面上の捕集面３３，３４全体が下流側に向かって膨らむように、第１及び第２のフィルタ支持フレーム２８，２９に弾性変形可能に支持されている。つまり、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７は、弾性変形したときに捕集面３３，３４の目の大きさが変化する。

また、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７と、第１及び第２のフィルタ支持フレーム２８，２９は、集塵ボックス２１の内部にそれぞれ配置されている。第１及び第２の排気口２４ａ，２４ｂは、集塵ボックス２１の、捕集面３３，３４に対向する面に設けられている。また、各排気口２４ａ，２４ｂは、開口面積が捕集面３３，３４よりも小さく形成され、集塵ボックス２１の、捕集面３３，３４の中央部に対向する位置に設けられている。

第１の冷却ファン３１及び第２の冷却ファン３２は、集塵ボックス２１の両側面に対向して配置されている。第１の冷却ファン及び第２の冷却ファン３１，３２の各吸い込み口は、集塵ボックス２１の第１及び第２の排気口２４ａ，２４ｂに連通されている。一対の第１の冷却ファン３１及び第２の冷却ファン３２は、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７によって塵埃が除去された空気を第１及び第２の排気口２４ａ，２４ｂから吸い込んで、ＬＣＤ部送風ダクト１８を通してＬＣＤ部に送る。

図７に、集塵ボックス２１の両脇に対向して配置された第１の冷却ファン３１及び第２の冷却ファン３２を、集塵ボックス２１から取り外した状態の斜視図を示す。図８に、集塵ボックス２１の中心軸線を含む水平面で、集塵ユニット３を切断した斜視図を示す。

図７及び図８に示すように、集塵ボックス２１の内部は、筒状であるかご状のフレーム構造を有する第１のフィルタ支持フレーム２８及び第２のフィルタ支持フレーム２９が設けられており、第１のフィルタ支持フレーム２８及び第２のフィルタ支持フレーム２９によって、スポンジ等の多孔質材料によって角筒状に形成された第１のエアフィルタ２６及び第２のエアフィルタ２７のそれぞれが支持された二重構造になっている。

すなわち、集塵ユニット３の外部から吸気ルーバー２０を通過して流入した空気は、内側に配置された第１のフィルタ支持フレーム２８によって支持された各角筒状の第１のエアフィルタ２６を通過した（１段階目の塵埃の捕集）後、同様に第２のフィルタ支持フレーム２９によって支持された角筒状の第２のエアフィルタ２７を通過し（２段階目の塵埃の捕集）、集塵ボックス２１の壁面内側を沿って第１の排気口２４ａ及び第２の排気口２４ｂに向かって分流され、集塵ボックス２１の側面に設けられた円形状の第１の排気口２４ａ及び第２の排気口２４ｂに到達する。これらの空気の流れは、集塵ボックス２１の両側に設けられた一対の第１の冷却ファン３１及び第２の冷却ファン３２の吸気力によって発生した第１の排気口２４ａ及び第２の排気口２４ｂによる圧力と外部との差圧によって作りされたものである。本実施形態の集塵ユニット３が備える第１の冷却ファン３１と第２の冷却ファン３２としては、共に同じサイズのシロッコファン（多翼ファン）が用いられている。第１の冷却ファン３１と第２の冷却ファン３２は、集塵ボックス２１内に配置された各エアフィルタ２６，２７を間に挟んで、各冷却ファン３１，３２の吸い込み口が互いに対向して設けられており、その静圧が３５ｍｍＡｑ程度に設定されている。

図９に、集塵ボックス２１の中心軸を含む垂直面で、集塵ユニット３を切断した斜視図を示す。図９を参照して、二重に構成されたフィルタ支持構造を説明する。

角筒状の第２のエアフィルタ２７を支持する第２のフィルタ支持フレーム２９は、図９に示すように、吸気ルーバー２０側の一端部に形成された後述するフランジ部２９ｂと、集塵ボックス２１のフランジ部２１ａに形成された突起部とが凹凸の嵌合構造によって位置決めされている。

また、第２のフィルタ支持フレーム２９の他端は、図９中の上下方向の２箇所に形成された、後述する２つのフィルタ支持突起３７が、集塵ボックス２１の底面部に設けられた２つのフィルタ支持孔３８にそれぞれ挿入されて位置決めされ、固定されている。第１のエアフィルタ２６の支持構造も同様に、第２のエアフィルタ２７を支持する第２のフィルタ支持フレーム２９のフランジ部２９ｂの突起構造と、フィルタ支持突起３７及びフィルタ支持孔３８の支持構造とを有している。

図１０に、集塵ボックス２１内の構成部品を、集塵ボックス２１の中心軸を含む垂直面で切断した分解斜視図を示す。まず、第２のフィルタ支持フレーム２９が集塵ボックス２１に固定される構造について説明する。

図１０に示すように、第２のフィルタ支持フレーム２９は、集塵ボックス２１の底面部に設けられた２つのフィルタ支持孔３８と、第２のフィルタ支持フレーム２９の底部に設けられた２つのフィルタ支持突起３７とが係合することによって位置決めされ、固定される。これと共に、図９に示すように、集塵ボックス２１のフランジ部２１ａに設けられた、四角形の枠状に形成された凸形突起と、第２のフィルタ支持フレーム２９のフランジ部２９ｂに設けられた、四角形状に形成された凹形状の溝とが嵌合することによって位置決めされ、固定される。

次に、第１のフィルタ支持フレーム２８が第２のフィルタ支持フレーム２９の内側に固定される構造について説明する。

第１のフィルタ支持フレーム２８は、第２のフィルタ支持フレーム２９の底部に設けられたフィルタ支持孔３６と、第１のフィルタ支持フレーム２９の底部に設けられたフィルタ支持突起３５とが係合されることによって位置決めされ、固定される。これと共に、第２のフィルタ支持フレーム２９のフランジ部２９ｂに設けられた、四角形の枠状に形成された凸形突起と、第１のフィルタ支持フレーム２８のフランジ部２８ｂに設けられた、四角形状に形成された凹形溝とが嵌合することによって位置決めされ、固定される。これら第１及び第２のエアフィルタ２６，２７をそれぞれ支持する第１及び第２のフィルタ支持フレーム２８，２９が固定された後、吸気ルーバー２０が集塵ボックス２１のフランジ部２１ａの枠部に位置決めされて固定される。

図１１に、第２のフィルタ支持フレーム２９の斜視図を示し、図１２に、第２のフィルタ支持フレーム２９に第２のエアフィルタ２７が取り付けられた状態の斜視図を示す。便宜上、外側に配置される第２のフィルタ支持フレーム２９の構成についてのみ説明するが、図１０に示したように第１のフィルタ支持フレーム２８が第１のエアフィルタ２６を支持する構成も、第２のフィルタ支持フレーム２９と同様である。

図１１に示すように、第２のフィルタ支持フレーム２９は、第２のエアフィルタ２７を支持するかご状のフレーム部２９ａと、集塵ボックス２１に支持されるフランジ部２９ｂとを有している。

フレーム部２９ａの、フランジ部２９ｂの反対側の位置には、四角形の枠状の底部が形成されており、この底部に、集塵ボックス２１に対して第２のフィルタ支持フレーム２９を位置決めするための凸状のフィルタ支持突起３７が設けられている。また、この底部に、第２のフィルタ支持フレーム２９に対して第１のフィルタ支持フレーム２８を位置決めするためのフィルタ支持孔３６が設けられている。そして、フレーム部２９ａの外周部には、角筒状の第２のエアフィルタ２７が所定位置に支持されている。フレーム部２９ａは、フランジ部２９ｂが形成された開口から流入する塵埃を伴った空気を内側から外側に通過させて、第２のエアフィルタ２７によって塵埃を捕集する役割を果たしている。

フランジ部２９ｂは、フレーム部２９ａの開口部の周囲に形成されており、フィルタ構造部を集塵ボックス２１内から取り出すためのノブ２９ｃが、フレーム部２９ａの開口部を挟んで両側に設けられている。一方、フランジ部２９ｂの背面には、第２のフィルタ支持フレーム２９を集塵ボックス２１内の所定位置に位置決めするための凹形の溝が設けられている。この溝は、フランジ部２９ｂの外周に沿って四角形の枠状に形成されている。

第２のフィルタ支持フレーム２９の内側に配置される第１のフィルタ支持フレーム２８も、第２のフィルタ支持フレーム２９と基本構造が同様であるので、異なる点のみを説明する。

第１のフィルタ支持フレーム２８も同様に、第１のエアフィルタ２６を支持するフレーム部２８ａと、第２のフィルタ支持フレーム２９のフランジ部２９ｂを介して集塵ボックス２１に支持されるフランジ部２８ｂとを有している。第１のフィルタ支持フレーム２８のフレーム部２８ａの、フランジ部２８ｂの反対側の位置には、四角形の枠状の底部が形成されており、この底部に、第２のフィルタ支持フレーム２９に対して第１のフィルタ支持フレーム２８を位置決めするための凸状のフィルタ支持突起３５が設けられている。

以上のように、第１及び第２のフィルタ支持フレーム２８，２９は、集塵ボックス２１にそれぞれ着脱可能に支持されているので、第１及び第２のフィルタ支持フレーム２８，２９を集塵ボックス２１から容易に取り外して交換することができる。

そして、これら第１及び第２のフィルタ支持フレーム２８，２９によってそれぞれ支持されている第１及び第２のエアフィルタ２６，２７は、一端側が閉じられた角筒状に形成されており、５つの捕集面３３，３４をそれぞれ有している。そして、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７は、第１及び第２のフィルタ支持フレーム２８，２９のフレーム部２８ａ，２９ａの外側に配置されており、これらフレーム部２８ａ，２９ａによって上流側から支持されている。

したがって、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７は、吸気ルーバー２０の開口面と平行に支持されていた一般的な平板状のエアフィルタの捕集面と比べて、捕集面３３，３４の合計面積が５倍程度に相当している。このため、目詰まりまでにかかる時間が５倍程度に延長されると共に、冷却ファン３１，３２が外部から空気を吸気するための通風抵抗が軽減されている。

また、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４（通気方向の上流側の面）で捕集されていた塵埃は、角筒状に形成された内部に蓄積される。したがって、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４と、吸気ルーバー２０の吸気面とが離れているので、一般的なエアフィルタを用いる構成のように、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７に捕集された塵埃が、吸気ルーバー２０からこぼれ落ちることが避けられる。このため、投射型表示装置１を長時間使用した場合であっても、筐体の一部を構成する吸気ルーバー２０が、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７で集塵した塵埃で汚損されることが避けられる。

また、本実施形態における集塵ユニット３では、角筒状のエアフィルタ２６，２７の内部に塵埃が収容されるので、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７の各捕集面３３，３４の面積と、吸気ルーバー２０の開口面積とに相関関係がない。つまり、吸気ルーバー２０の開口面積と、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７が目詰まりするまでにかかる時間との間に直接的な関連がない。

したがって、吸気ルーバー２０の吸気開口部の開口面積を小さく形成することが可能となり、投射型表示装置１内部で発生する冷却ファン３１，３２等の騒音を筐体６内部に閉じ込めて、筐体６外部に漏れる騒音を小さくすることができる。また、角筒状の第１及び第２エアフィルタ２６，２７を二重構造に配置することで、各エアフィルタ２６，２７の多孔質構造が吸音効果を奏し、特に周波数が１ｋＨ以上の騒音成分を減少させることができる。吸気ルーバー２０の吸気開口部と平行に平板状のエアフィルタが取り付けられた一般的な構造に比べて、本実施形態によれば、騒音を３ｄＢ程度低減することができた。

図１３（ａ）は、集塵ユニット３を水平面で切断して、集塵ボックス２１の一方の排気口２４ｂ側を模式的に示す横断面図である。図１３中において、破線が空気の流れを示し、黒丸が塵埃を示している。図１３（ａ）に示すように、集塵ユニット２１の外部から吸気ルーバー２０を通して吸気された、塵埃を伴った空気は、第１のフィルタ支持フレーム２８の開口部から内部へ進入する。第２のエアフィルタ２７の内側に配置される第１のエアフィルタ２６は、目が比較的粗く、セルサイズが３０セル／インチ、厚さ２ｍｍに形成されている。第１のエアフィルタ２６の外側に配置される第２のエアフィルタ２７は、目が比較的細かく、セルサイズが５０セル／インチ、厚さ２ｍｍに形成されている。つまり、下流側に配置される第２のエアフィルタ２７を構成するセルの直径は、上流側に配置される第１のエアフィルタ２６のセルよりも半分以下に小さく、第２のエアフィルタ２７は第１のエアフィルタ２６に比べて更に細かい塵埃を捕集する。

すなわち、塵埃を伴った空気は、最初に第１のエアフィルタ２６によって大きさが５００μｍ〜８５０μｍ程度の中径の塵埃Ｍが捕集される。次に、第１のエアフィルタ２６を通過した空気は、第２のエアフィルタ２７によって大きさが５００μｍ以下の小径の塵埃Ｓが捕集される。上述したように第１及び第２のエアフィルタ２６，２７は、吸気ルーバーの吸気面と平行に配置されるエアフィルタの捕集面に比べて、捕集面３３，３４の合計面積が５倍程度に大きくなる。また、集塵ユニット３では、最初に大きさが中径以上の塵埃Ｍが除去され、次に、大きさが小径から中径までの塵埃Ｓを除去する二段階で集塵を行うので、塵埃を集塵可能な合計面積がほぼ１０倍に確保されている。

次に、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７が目詰まりを起こした場合に、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４で捕集された塵埃の一部を積極的に放出することによって、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７の目詰まりの発生を防止し、冷却ファン３１，３２によって送られる冷却風量の大幅な減少を回避するメカニズムについて説明する。

図１３（ｂ）に、本実施形態の集塵ユニット３を長時間使用した場合に第１及び第２のエアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４が目詰まりを起し始めたときの各エアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４の変形状態を模式的に示す。集塵ユニット３は、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７として厚さ２ｍｍの多孔質スポンジフィルタを使用して形成されているので、外部応力によって比較的容易に弾性変形可能である。また、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７は、第１及び第２の排気口２４ａ，２４ｂに対向する捕集面３３，３４が、第１及び第２のフィルタ支持フレーム２８，２９の外周に沿って延ばされており、捕集面３３，３４が容易に弾性変形可能に形成されている。

すなわち、本実施形態では、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７の目詰まりが起こり始めたときに、各エアフィルタ２６，２７における排気口２４ａ，２４ｂ側の面と、内側の面との圧力差が大きくなる。この圧力差によって、図１３（ｂ）に示すように、各エアフィルタ２６，２７における同一面上の捕集面３３，３４全体が湾曲するように膨らんで弾性変形する。その結果、弾性変形した捕集面３３，３４を構成する目の大きさ、つまりセルのサイズが少し大きく変化するので、既に捕集された塵埃が捕集面３３，３４から放出され、各エアフィルタ２６，２７を通過する。このため、各エアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４の目詰まりの状態が軽減される。このとき、捕集面３３，３４から放出された塵埃は投射型表示装置１の内部に流れる。なお、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７は、５つの捕集面３３，３４を含んでいるが、５つの捕集面３３，３４のうち、各排気口２４ａ，２４ｂに対向する捕集面３３，３４が、同一平面上において排気口２４ａ，２４ｂ側に向かって湾曲するように効果的に弾性変形する。

第２のエアフィルタ２７の捕集面３４が弾性変形した以降、第２のエアフィルタ２７は大きさが中径以上の塵埃Ｍを捕集対象にする。このような捕集面３４の弾性変形は、二重構造に配置された各エアフィルタ２６，２７にそれぞれほぼ同様に発生する。このため、第１のエアフィルタ２６においも、その捕集面３３が弾性変形した以降、第１のエアフィルタ２６は、大きさが８５０μｍ以上の大径の塵埃を捕集対象にする。したがって、上流側に配置された第１のエアフィルタ２６の捕集面３３が、下流側に配置された第２のエアフィルタ２７の捕集面３４よりも常に大きいサイズの塵埃を捕集する作用は変わらない。

なお、本実施形態における第２のエアフィルタ２７の捕集面３４の一辺は４ｃｍ角であり、上流側と下流側の圧力変化で生じる弾性変形に伴って、少し大きい６ｃｍ角程度に変形する。このとき、セルの直径は１．５倍となり、捕集対象である塵埃の直径も１．５倍程度になる。すなわち、外側の第２のエアフィルタ２７は、内側の第１のエアフィルタ２６がそのときまで担っていた役割に移行する。つまり、第２のエアフィルタ２７は、中径以上の塵埃Ｍが捕集対象になる。

本実施形態では、最良の形態を示しており、他の実施形態としては、二重構造よりも更に多重構造のものが挙げられる。また、多重構造としては、複数のエアフィルタを直接多重に重ねて配置し、複数のエアフィルタをフィルタ支持フレームに支持させる構造も挙げられる。また、本実施形態において、投射型表示装置１を使用する環境の塵埃量が比較的少ない場合には、内側の第１フィルタ支持フレーム２８が取り外されて第２のエアフィルタ２７のみが装着された状態で集塵ユニット３が使用されてもよい。また、集塵ユニット３自体が１つのエアフィルタのみを備える構成にされても良い。

また、本実施形態では、冷却ファン３１，３２がエアフィルタ２６，２７に近接する位置に配置された構成が採られているが、集塵ボックス２１の排気口２４ａ，２４ｂから延長されたダクトが冷却ファンに連通されている構造であれば、冷却ファンが他の位置に配置された構成であっても同様に機能する。ただし、集塵ボックスの排気口の位置は、角筒状に構成したエアフィルタにおいて弾性変形する捕集面に対して垂直な面以外、すなわち捕集面に対向する面に配置することが必要である。特に、集塵ボックスの排気口の位置は、弾性変形する捕集面の中央部と対向する位置に配置する構成が好ましい。この構成によって、同一面上で捕集面３３，３４全体を良好に湾曲させて膨らむように弾性変形させることができる。なお、集塵ボックスには、角筒状のエアフィルタの長手方向の４つの捕集面に対してそれぞれ対向する位置に４つの排気口を形成することで、これら４つの捕集面を同一平面上でそれぞれ湾曲させるように弾性変形させる構成にされてもよい。この構成の場合、集塵ボックスの各排気口は、各冷却ファンの吸気口とそれぞれダクトを介して連通される。

本発明に係る集塵装置は、電子機器一般に広く適用することができるが、特に液晶表示板の発熱密度が比較的高いので、液晶方式の投写型表示装置において高い効果が得られる。比較的に、発熱密度が高い実装部品には冷却風が大量に送風されており、冷却風の減少が実装部品の温度上昇に与える影響は大きい。一般的な投写型表示装置では、エアフィルタの目詰まりが発生した場合、冷却ファンによる空気の送風量が大きく減少し、ＬＣＤ部の液晶表示板や偏光板等の光学部品の温度が４０℃以上に上昇することがある。このような温度上昇に伴って、光学部品の劣化が進み、投写映像の色合いが変化してしまうおそれがある。このようにエアフィルタが目詰まりした場合であっても、本実施形態では、エアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４に集塵された塵埃のうち、比較的小径の塵埃Ｓを積極的に放出することで、エアフィルタ２６，２７の通気が確保され、冷却ファン３１，３２による冷却風の送風状態が維持される。その結果、第２のエアフィルタ２７の捕集面３４から５００μｍ以下の小径の塵埃Ｓが放出され、小径の塵埃ＳがＬＣＤ部に付着する。このため、投射映像の明るさが若干低下するが、投写映像の色温度（色合い）の変化を防ぐことができる。すなわち、本実施形態では、エアフィルタ２６，２７が目詰まりしたときに捕集面３３，３４から塵埃を放出させることで冷却ファン３１，３２による送風を保つように動作させる理由は、投射映像の明るさが若干低下するよりも、投写映像の色合いの変化を防ぐことを重視しているからである。なお、投射型表示装置１内に放出された小径の塵埃は、所望の連続稼働時間が終了した後、別途にメンテナンス作業を行って清掃される。

図１４に、実施形態の投写型表示装置が備える吸気ルーバー２０の構成例の拡大図を示す。本実施形態における吸気ルーバー２０の吸気開口部の開口面積は、一般的な吸気ルーバーの開口面積の半分程度にされている。このため、吸気ルーバー２０が外部から吸気する空気の流速もほぼ２倍（２ｍ／ｓ）となっている。その結果、投射型表示装置１の周囲に置かれた例えば印刷物等の紙類が吸気ルーバー２０の吸気開口部に貼り付いて塞ぎ、吸気できなくなる場合もある。したがって、本実施形態における吸気ルーバー２０は、図１４に示すように、スリット２０ａの両端に矩形状の一対の突起２０ｂ，２０ｃが、外周部に沿って設けられることが好ましい。これによって、吸気ルーバー２０に紙類が貼り付いた場合であっても、突起２０ｂ，２０ｃと紙類との間に隙間が確保され、隙間から吸気を行うことが可能になる。

上述したように、本実施形態の投射型表示装置１によれば、集塵ユニット３を備えることによって、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４が目詰まりを起こした場合に、捕集面３３，３４の表裏に生じる圧力差によって、捕集面３３，３４に捕集された塵埃の一部を放出することができる。したがって、本実施形態は、エアフィルタ２６，２７の目詰まりの状態を軽減し、冷却ファン３１，３２による風量が大幅に減少するのを回避することができる。このため、エアフィルタ２６，２７が目詰まりするまでにかかる時間を、格段に延長することが可能になり、投射型表示装置１の連続稼働時間の延長を図ることができる。

すなわち、投射型表示装置１は、実装部品の温度上昇に伴う、実装部品の劣化や故障を低減することができる。また、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７が角筒状に形成されたことで、捕集面３３，３４に付着した塵埃が、吸気ルーバー２０から筐体６外部にこぼれ落ちるのを防げる。また、集塵ユニット３は、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７が角筒状に形成され、第１のエアフィルタ２６が第２のエアフィルタ２７の内部に配置されているので、構成が簡素であり、集塵ユニット３の小型化を図ると共に、冷却ファン３１，３２による騒音を抑えることができる。

（第２の実施形態）
図１５に、第２の実施形態の投射型表示装置の斜視図を示す。第２の実施形態の投射型表示装置は、一般的な投射型表示装置に対して、集塵ユニットが後付けで取り付けられる点が異なっている。なお、第２の実施形態の投射型表示装置が備える集塵ユニットは、冷却ファンを備えていない点を除いて、上述した第１の実施形態における集塵ユニットと基本構造がほぼ同一であるので、異なる構成についてのみ説明する。また、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部材には、便宜上、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態の投射型表示装置は、図示しないが、吸気ルーバーの吸気面と平行に、平板状のエアフィルタが予め取り付けられて構成されている。この平板状のエアフィルタの代わりに、図１５に示すように、第２の実施形態の投射型表示装置２は、集塵ユニット４が後付けで取り付けられて構成されている。

集塵ユニット４は、図示しないが、上述した集塵ボックス２１、第１及び第２のエアフィルタ２６，２７、第１及び第２のフィルタ支持フレーム２８，２９を備えている。そして、集塵ユニット４では、冷却ファンとして、投射型表示装置２に予め組み込まれている冷却ファン３１，３２を利用している。

また、集塵ユニット４は、上述した第１の実施形態における集塵ボックス２１が、図１５に示すようにケーシング４１に覆われている。このケーシング４１内では、集塵ボックス２１の排気口４２ａ，４２ｂと、筐体６内に配置された冷却ファン３１，３２が、筐体６の開口部６ａを通して連通されている。ケーシング４１は、箱状に形成されており、一端が筐体６の開口部６ａに着脱可能に取り付けられている。また、ケーシング４１の他端には、内部に配置された第１のエアフィルタ２６の内部に外部空気を取り込むための吸気ルーバー４２が設けられている。この吸気ルーバー４２には、図１４に示した吸気ルーバー２０と同様に、一対の突起が設けられている。

集塵ユニット４は、第１の実施形態の集塵ユニット３と同様に、投射レンズ１１が配置された、筐体６の一側面の反対側の側面に位置する開口部６ａに着脱可能に構成されている。このように構成することで、筐体６に集塵ユニット３を後付けした場合に、集塵ユニット３が投射レンズ１１の投射光軸の反対側に延びるように配置される。このため、集塵ユニット３が投射光軸を妨げず、投射光軸の位置の調整の自由度を低下させることなく取り付けることができると共に、エアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４を長手方向に延長する自由度を確保することができる。

そして、本実施形態の投射型表示装置によれば、集塵ユニット４を備えることによって、上述した実施形態と同様に、エアフィルタが目詰まりするまでにかかる時間を大幅に延長することができる。

本実施形態の投射型表示装置２では、集塵ユニット４を用いることによってエアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４の面積を十分に確保するために大きくなる方向が、角筒状のエアフィルタ２６，２７の長手方向（中心軸線方向）である。このため、本実施形態では、筐体６から吸気ルーバーを取り外し、集塵ユニット４を後付けで追加することで、エアフィルタ２６，２７の捕集面３３，３４の面積を容易に増やすことが可能である。

一般的な投写型表示装置は、そのエアフィルタの構成が、投射型表示装置の内部構造に制約を受ける。このため、集塵ユニットを後付けによって筐体に取り付けるためには、集塵ユニットに対応する形状の筐体と交換する必要があった。しかし、本実施形態によれば、予め備えていた吸気ルーバー及びエアフィルタを取り外して、集塵ユニット４を筐体６に容易に取り付けることができる。また、このように集塵ユニット４が取り付けられることで、エアフィルタの捕集面を、吸気ルーバーの吸気面に直交する方向に対して延長できる。このため、新たな形状の筐体と交換することなく、既存の投写型表示装置であっても、必要に応じて後付によって集塵ユニット４を取り付けることで、エアフィルタが目詰まりするまでの時間を延長することが可能になる。

１投写型表示装置
３集塵ユニット（集塵装置）
２１集塵ボックス（構造体）
２３吸気口
２４ａ第１の排気口
２４ｂ第２の排気口
２６第１のエアフィルタ
２７第２のエアフィルタ
２８第１の支持フレーム（支持体）
２９第２の支持フレーム（支持体）
３１第１の冷却ファン
３２第２の冷却ファン
３３，３４捕集面

Claims

吸気口及び排気口を有する構造体と、
前記吸気口と前記排気口との間に通気方向に沿って配置され、塵埃が堆積する捕集面を有する筒状に形成された弾性変形可能な第１及び第２のエアフィルタと、
前記第１及び第２のエアフィルタをそれぞれ支持する第１及び第２の支持体と、
前記第１及び第２のエアフィルタを通過させた空気を発熱体に送る冷却ファンと、を備え、
前記第１及び第２のエアフィルタは、弾性変形したときに前記捕集面の目の大きさが変化し、
前記第１のエアフィルタは、前記第２のエアフィルタの内周部に配置され、
前記第１の支持体は、前記第２の支持体に着脱可能に支持され、
前記第２の支持体は、前記構造体に着脱可能に支持されている集塵装置。
請求項１に記載の集塵装置において、
前記第１及び第２のエアフィルタ及び前記第１及び第２の支持体は、前記構造体の内部に配置され、
前記排気口は、前記構造体の、前記捕集面に対向する面に設けられている集塵装置。
請求項２に記載の集塵装置において、
前記排気口は、開口面積が前記捕集面よりも小さく形成され、前記構造体の、前記捕集面の中央部に対向する位置に設けられている集塵装置。
塵埃が堆積する捕集面を有する弾性変形可能なエアフィルタを通過させた空気を発熱体に送り、前記エアフィルタを弾性変形させることで、前記捕集面の目の大きさを変化させ、前記捕集面に堆積した塵埃の一部が前記エアフィルタを通過する集塵方法。