專利名稱：液體冷卻系統(tǒng)和包括液體冷卻系統(tǒng)的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在電子設(shè)備上的液體冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
諸如個人電腦或投影儀的電子設(shè)備包括在操作期間產(chǎn)生熱的元件或光源。電子設(shè)備還包括由來自該元件或光源產(chǎn)生 的熱加熱的部件或元件。例如，包括在個人電腦中的CPU (中央處理單元)或包括在投影儀中的放電燈或LED (發(fā)光二極管)在其操作期間產(chǎn)生熱。而且，包括在個人電腦中的存儲器或硬盤被由CPU產(chǎn)生的熱加熱。包括在投影儀中的成像元件(液晶面板或DMD (數(shù)字微鏡設(shè)備))或布置在光路上的鏡子、透鏡或起偏振片被由光源產(chǎn)生的熱(從光源輸出的光的熱)加熱。這需要使元件、光源或部件冷卻。在下文，元件、光源或部件統(tǒng)稱為“冷卻目標(biāo)”。冷卻該冷卻目標(biāo)的系統(tǒng)主要地分類為空冷式與液冷式。液體冷卻系統(tǒng)通過冷卻目標(biāo)與液體(致冷劑)之間的熱交換使該冷卻目標(biāo)冷卻。因此，一般的液體冷卻系統(tǒng)包括流路以使致冷劑循環(huán)，用于使致冷劑循環(huán)的泵和用于儲存預(yù)定量的致冷劑的罐布置在該流路上。在罐中，形成了氣體層以用于吸收由溫度變化引起的致冷劑體積膨脹。氣體可能在流路中違背目的地混合。氣體從罐或流路進入到泵中可能引起泵操作失效。因而，提出用于防止氣體從罐或流路進入到泵中的技木。例如，專利文獻(xiàn)I描述了包括儲備的液體冷卻系統(tǒng)(水冷系統(tǒng))。在專利文獻(xiàn)I中公開的儲備的右側(cè)面上形成了入口，且在左側(cè)面上形成了具有出口的中空管。中空管的一端(出口)延伸到儲備罐的中心。換言之，出口被設(shè)置在儲備罐的中心。將出口設(shè)置在儲備罐的中心使得出口能夠總是保持在致冷劑的水面下方。因此，即使當(dāng)儲備罐的姿勢變化伴隨致冷劑的水面變化時，氣體也不穿過出ロ從儲備罐流出。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I JP2003-78271A

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題然而，專利文獻(xiàn)I中公開的技術(shù)具有以下問題。在專利文獻(xiàn)I中，不存在關(guān)于中空管是否與罐主體整體形成的描述。假如中空管與罐主體整體形成，則出現(xiàn)以下問題。通常，通過使用模具形成儲備罐。然而，制造通過使用模具而整體形成細(xì)長管狀部分和主體部分的模制品是極其困難的。另ー方面，當(dāng)中空管和罐主體分開形成時，出現(xiàn)以下問題。當(dāng)中空管和罐主體分開形成吋，中空管必須被插入到形成在罐主體的側(cè)面中的孔中以便被固定。這增加制造步驟的數(shù)目。具體地，通過諸如粘附或焊接等的固定方式來固定插入到形成在罐主體的側(cè)面中的孔中的中空管的步驟是必要的。通常，在專利文獻(xiàn)I中公開的儲備罐的情況下，制造儲備罐是困難的，或制造耗時且費カ并且成本高。問題解決方案根據(jù)本發(fā)明的液體冷卻系統(tǒng)安裝在電子設(shè)備上。本發(fā)明的液體冷卻系統(tǒng)包括致冷劑循環(huán)通過的流路以及布置在該流路上的泵和儲備罐。儲備罐的側(cè)面的一部分向回設(shè)置到儲備罐的中心的附近以形成凹部。在 凹部的前中心上，形成了致冷劑穿過流出的出口。發(fā)明效果發(fā)明的有益效果在根據(jù)本發(fā)明的液體冷卻系統(tǒng)中，通過將儲備罐的出ロ向回設(shè)置到罐中心，出ロ設(shè)置在罐中心附近。因此，在不使用諸如中空管的任何細(xì)長管狀構(gòu)件的情況下，出ロ可被布置在罐的中心附近。


圖I是示出了投影儀的內(nèi)置結(jié)構(gòu)的透視圖，在該投影儀中安裝了本發(fā)明的液體冷卻系統(tǒng)。圖2是示出了圖I所示的光源單元的分解透視圖。圖3是示出了在圖I所示的液體冷卻系統(tǒng)中致冷劑的主流的透視圖。圖4是示出了圖I所示的儲備罐的外觀透視圖。圖5是示出了圖I所示的儲備罐的每個表面的平面視圖。圖6是示出了圖I所示的儲備罐的截面圖。圖7是示出了圖I所示的儲備罐的分解透視圖。圖8A是示出了投影儀的第一姿勢的透視圖。圖SB示出了當(dāng)投影儀處于第一姿勢時儲備罐的姿勢。圖9A是示出了投影儀的第二姿勢的透視圖。圖9B示出了當(dāng)投影儀處于第二姿勢時儲備罐的姿勢。圖IOA是示出了投影儀的第三姿勢的透視圖。圖IOB示出了當(dāng)投影儀處于第三姿勢時儲備罐的姿勢。圖IlA是示出了投影儀的第四姿勢的透視圖。圖IlB示出了當(dāng)投影儀處于第四姿勢時儲備罐的姿勢。圖12A是示出了投影儀的第五姿勢的透視圖。圖12B示出了當(dāng)投影儀處于第五姿勢時儲備罐的姿勢。圖13A是示出了投影儀的第六姿勢的透視圖。圖13B示出了當(dāng)投影儀處于第六姿勢時儲備罐的姿勢。
具體實施例方式描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的液體冷卻系統(tǒng)。圖I是示出了投影儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部分的透視圖，在該投影儀中安裝了本發(fā)明的液體冷卻系統(tǒng)。在圖I中，省略了殼體以示出內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
根據(jù)該實施例的投影儀包括成像單元I、圍繞成像單元I布置的三個LED(發(fā)光二極管)光源単元2、用于投影由成像単元I形成的圖像的投影透鏡3以及液體冷卻系統(tǒng)4。三個LED光源單元2分別包括產(chǎn)生紅光的紅光源單元2R、產(chǎn)生綠光的綠光源單元2G和產(chǎn)生藍(lán)光的藍(lán)光源単元2B。如圖2所示，每個光源単元2包括至少ー對保持器11 (在每個支架11中安裝LED 10);用于將LED 10的溫度維持為等于或低于預(yù)定溫度的冷卻機構(gòu)12 ;以及聚光透鏡13。包括保持器11、冷卻機構(gòu)12和聚光透鏡13的每個光源單元2的部件被接收在盒子14中以便被集成。在每個光源単元2中的該對保持器11布置成彼此面對，并且由安裝在保持器11中的LED 10產(chǎn)生的光由聚光透鏡13聚集以進入成像単元I (示出在圖I中)。
再次參考圖1，成像単元I至少包括十字分色棱鏡和圍繞棱鏡布置的三個液晶面板。三個液晶面板是為相應(yīng)的光源単元所準(zhǔn)備的。在每個液晶面板上，基于視頻信號調(diào)節(jié)從每個光源単元2輸出的光。具體地，從紅光源単元2R輸出的光(紅光)進入用于待調(diào)節(jié)的紅顏色的液晶面板。從綠光源単元2G輸出的光(綠光)進入用于待調(diào)節(jié)的綠顔色的液晶面板。從藍(lán)光源単元2B輸出的光(藍(lán)光)進入用于待調(diào)節(jié)的藍(lán)顔色的液晶面板。在相應(yīng)液晶面板上調(diào)節(jié)的光被十字分色棱鏡合成以經(jīng)由投影透鏡3投影到屏幕等。接下來，描述根據(jù)該實施例的液體冷卻系統(tǒng)4。液體冷卻系統(tǒng)4包括經(jīng)由光源単元2R、2G和2B鋪設(shè)的流路20。在流路20上，至少布置了泵21、儲備罐22、散熱器23和用于將冷卻空氣供應(yīng)到散熱器23的風(fēng)扇24。此外，根據(jù)該實施例的液體冷卻系統(tǒng)4包括兩個散熱器(第一散熱器23a和第二散熱器23b)以及用于將冷卻空氣供應(yīng)到散熱器23a和散熱器23b的兩個風(fēng)扇(第一風(fēng)扇24a和第二風(fēng)扇24b)。流路20包括柔性管。圖3示意性地示出了液體冷卻系統(tǒng)4中的致冷劑的流動。圖3中所示的每個箭頭表示液體冷卻系統(tǒng)4中致冷劑的流動。然而，圖3所示的表示了致冷劑的主流的箭頭與實際流路設(shè)計的主流并不完全匹配。在流出泵21的致冷劑到達(dá)散熱器23之前，該制冷劑被分成兩個流路使得其流動到第一散熱器23a和第二散熱器23b中。通過熱交換使流動到散熱器23a和散熱器23b中的致冷劑冷卻。流出第一散熱器23a和第二散熱器23b的致冷劑匯合以流動到儲備罐22中。流出儲備罐22的致冷劑流動到紅光源単元2R以冷卻其中的LED。然后，致冷劑經(jīng)由綠光源単元2G和藍(lán)光源単元2B返回到泵21。流動到綠光源単元2G和藍(lán)光源単元2B中的致冷劑冷卻其中的LED。換言之，當(dāng)泵21被設(shè)定為起始點時，致冷劑按以下順序循環(huán)泵21=>散熱器23=>儲備罐22=>紅光源単元2R=>綠光源単元2G=>藍(lán)光源単元2B=>泵21。因為該循環(huán)路線，致冷劑的溫度在其流入散熱器23之后立即變?yōu)樽畹?，并且在通過光源單元2R、2G和2B期間逐漸增加。由包括在紅光源單元2R中的紅LED產(chǎn)生的熱量小于分別包括在其它光源單元2G和2B中的綠LED和藍(lán)LED產(chǎn)生的熱量。然而，由溫度變化引起的紅LED的亮度的變化大于綠LED和藍(lán)LED的亮度。換言之，通過溫度變化，紅LED的亮度變化大于綠LED和藍(lán)LED的亮度變化。但是，紅LED比綠LED和藍(lán)LED對溫度變化更敏感。換言之，紅LED的溫度特性的變化大于綠LED和藍(lán)LED的溫度特性的變化。相應(yīng)地，紅LED的溫度管理最重要。這是利用上述流路設(shè)計的原因。具體地，利用了在散熱器23處冷卻的致冷劑首先被供應(yīng)到紅光源単元2R的流路設(shè)計。
而且,如上所述,姆個光源單元2包括ー對LED 10。相應(yīng)地,優(yōu)選的是,該對LED 10之間的溫度差是小的。特別優(yōu)選的是，包括在紅光源単元2R中的該對紅LED 10之間的溫度差應(yīng)盡可能多地維持在零。因此，對紅光源単元2R和其它光源単元2G和2B利用了不同的流路設(shè)計。具體地，紅光源単元2R具有并聯(lián)的流路，而綠光源単元2G和藍(lán)光源単元2B具有串聯(lián)的流路。如圖2所示，在每個光源單元2的盒子14中，具有安裝在表面上的LED 10的ー對保持器11布置成彼此面對。每個放熱元件(在該實施例中為Peltier元件15)布置成與紅光源単元2R的每個保持器11的后表面緊密接觸。在Peltier元件15的后表面上，以緊密接觸方式布置了冷卻板16。在盒子1 4中，布置了包括保持器11、Peltier元件15和冷卻板16的兩個組件。然而，圖2僅示出了一個組件的結(jié)構(gòu)。兩個組件具有相同的結(jié)構(gòu)。致冷劑經(jīng)由入口流動到冷卻板16中，并且經(jīng)由出口流出冷卻板16。換言之，熱交換經(jīng)由冷卻板16在Peltier元件15和致冷劑之間進行。此外，換言之，經(jīng)由冷卻板16和Peltier元件15在致冷劑與LED 10之間進行熱交換。回過來參考對光源単元之間的流路設(shè)計中的差異的描述，流動到具有上述結(jié)構(gòu)的紅光源単元2R中的致冷劑被分開以被供應(yīng)到兩個冷卻板16。另ー方面，流動到綠光源単元2G和藍(lán)光源単元2B中的致冷劑隨后被供應(yīng)到兩個冷卻板16而沒有被分開。相應(yīng)地，包括在紅光源單元2R中的兩個紅LED 10被具有相同溫度的致冷劑冷卻。如上所述，具有最低溫度的致冷劑被供應(yīng)到紅光源單元2R。換言之，包括在紅光源單元2R中的兩個紅LED 10被具有最低且相等的溫度的致冷劑均勻地冷卻。結(jié)果，兩個紅LED 10的溫度維持為等于或低于預(yù)定溫度，而兩個紅LED 10之間的溫度差盡可能多地維持為零。不用說，包括在包括串聯(lián)流路的綠光源単元2G和藍(lán)光源単元2B中的每ー個中的兩個LED 10被具有不同溫度的致冷劑冷卻。具體地，后LED 10由其溫度因與前LED 10熱交換而增加的致冷劑冷卻。更具體地，已經(jīng)流動到綠光源単元2G中的致冷劑流動到前冷卻板16中以冷卻前綠LED 10，并隨后流動到后冷卻板16中以冷卻后綠LED 10。類似地，已經(jīng)流動到藍(lán)光源單元中的致冷劑流動到前冷卻板16中以冷卻前藍(lán)LED 10，并隨后流動到后冷卻板16中以冷卻后藍(lán)LED 10。然而，由綠LED 10和藍(lán)LED 10的溫度變化引起的亮度變化小于紅LED 10的亮度變化。這允許綠光源單元2G中兩個綠LED 10之間的微小的溫度差。類似地，允許在藍(lán)光源単元2B中兩個藍(lán)LED 10之間的微小的溫度差。下面，描述包括在液體冷卻系統(tǒng)4中的儲備罐22。圖4是示出了儲備罐22的外觀透視圖。圖5是示出了儲備罐22的姆個表面的平面圖。圖6是示出了儲備罐22的截面圖。圖7是示出了儲備罐的分解透視圖。儲備罐22總體上包括大體圓柱形的主體30、在縱向方向上布置在主體30的一端處的下蓋31和在縱向方向上布置在另一端處的上蓋32。主體30、下蓋31和上蓋32由諸如鋁或鋁合金的金屬制成。主體30、下蓋31和上蓋32単獨地通過模具形成，并且如圖7所示被組裝。具體地，下蓋31的四個角部通過螺釘34固定到主體30的下端表面。上蓋32的四個角部通過螺釘35固定到主體30的上端表面。防水墊圈(O形圈36)布置在主體30與上蓋31之間以及主體30與下蓋32之間。而且，上蓋32包括致冷劑補充孔37。主要如圖6所示，在儲備罐22的主體側(cè)面中形成了凹部40，且在凹部40的前表面41中形成了入口 43和出口 42。為了描述儲備罐22的結(jié)構(gòu)，定義了在罐22的中心處相互正交的三個軸。出現(xiàn)在與主體30的開口表面平行的平面內(nèi)并且在罐中心處相互正交的兩個軸中的一個被定義為X軸，而另一個被定義為Y軸。在罐中心處與X軸和Y軸兩者均正交的軸被定義為Z軸。因而定義的每個軸在圖5或圖6中示出?？梢岳斫?，圖6示出了沿X-Y平面切割的儲備罐22 (主體30)的截面。還可以理解，Y軸方向平行于致冷劑的流入方向和流出方向。然而，定義僅是為了描述方便。凹部40在Z軸方向(中心軸方向)上位于主體30的中心。凹部40在Y軸方向上朝向主體30的中心凹入。換言之，凹部40在Y軸方向上向回設(shè)置。凹部40的前表面41向回設(shè)置得比X-Z平面深。換言之，凹部40 的前表面41向回設(shè)置得比主體30的中心深。出口 42形成在如上面描述的向回設(shè)置的凹部40的前中心中。換言之，出口 42大體位于儲備罐22的中心中。入口 43在如上面描述的向回設(shè)置的凹部40的前表面41中與出口 42相鄰地形成。更具體地，出口 42位于儲備罐22的在X軸方向和Z軸方向上的中心，并且在Y軸方向上設(shè)置得比儲備罐22的中心深。換言之，出口 42的中心從儲備罐22的中心(三個軸的交點)沿Y軸偏移。關(guān)于流路阻力和設(shè)備尺寸，出口 42和入口 43的內(nèi)徑應(yīng)優(yōu)選地設(shè)置在3毫米至10毫米的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在4毫米至6毫米的范圍內(nèi)。根據(jù)該實施例，出口 42和入口 43的內(nèi)徑為4毫米。在凹部40的前表面41中，整體地形成了接頭51與接頭52，該接頭51與出口 42連通，該接頭52與入口 43連通。接頭51和接頭52在與凹部40向回設(shè)置的方向相反的方向上從出口 42和入口 43的邊緣突出。接頭51和接頭52相對于凹部40的前表面41突出的長度(高度)比凹部40的向回設(shè)置量短。構(gòu)成流路20的部分的管被連接到兩個接頭51和52。具體地，用于連接儲備罐22和散熱器23的管被連接到接頭52，該接頭52與入口 43連通。用于連接儲備罐22和紅光源單元2R的管被連接到接頭51，該接頭51與出口 42連通。出口 42的位置使得能夠防止氣體穿過出口 42流出儲備罐22，甚至當(dāng)投影儀的姿勢變化伴隨儲備罐22中致冷劑的水面變化時也如此。換言之，決不將出口 42設(shè)置在致冷劑的水面上方。圖8A至13B中的每一個示出了投影儀60的姿勢和儲備罐22的姿勢之間的關(guān)系。在圖8B至圖13B中的每一個中，儲備罐22中的致冷劑由剖面線表示。圖8A示出了投影儀60的第一姿勢。在第一姿勢中，投影儀60以其底表面61向下設(shè)置地水平地布置。圖8B示出了當(dāng)投影儀60處于第一姿勢時儲備罐22的姿勢。圖9A示出了投影儀60的第二姿勢。在第二姿勢中，投影儀60以其頂表面62向下設(shè)置地水平地布置。圖9B示出了當(dāng)投影儀60處于第二姿勢時儲備罐20的姿勢。圖IOA示出了投影儀60的第三姿勢。在第三姿勢中，投影儀60以其右側(cè)面63向下設(shè)置地垂直地豎起。圖IOB示出了當(dāng)投影儀60處于第三姿勢時儲備罐22的姿勢。圖IlA示出了投影儀60的第四姿勢。在第四姿勢中，投影儀60以其左側(cè)面64向下設(shè)置地垂直地豎起。圖IlB示出了當(dāng)投影儀60處于第四姿勢時儲備罐22的姿勢。圖12A示出了投影儀60的第五姿勢。在第五姿勢中，投影儀60以其后表面65向下設(shè)置地垂直地豎起。圖12B示出了當(dāng)投影儀60處于第五姿勢時儲備罐22的姿勢。圖13A示出了投影儀60的第六姿勢。在第六姿勢中，投影儀60以其前表面66向下設(shè)置地垂直地豎起。圖13B示出了當(dāng)投影儀60處于第六姿勢時儲備罐22的姿勢。第一姿勢是投影儀60最常使用狀態(tài)下的姿勢。當(dāng)投影儀60從天花板懸掛時，投影儀60可設(shè)置在第二姿勢中。在投影儀60的輸送等期間，投影儀60可設(shè)置在第三姿勢至第六姿勢之一中。而且，當(dāng)圖像被投影到天花板時，投影儀60可設(shè)置在第五姿勢中。在任何情形中，投影儀60的姿勢根據(jù)使用、輸送和儲存而變化。然而，如圖8A至圖13B所示，在投影儀60的第一狀態(tài)至第六狀態(tài)下的任何狀態(tài)下，儲備罐22的出口 42設(shè)置成低于致冷劑的水面。換言之，出口 42從不與儲備罐22中的氣體連通。因此，儲備罐22中的氣體不穿過出口 42流出。
根據(jù)本發(fā)明的液體冷卻系統(tǒng)可應(yīng)用于電子設(shè)備，比如除投影儀之外的個人電腦。即使當(dāng)液體冷卻系統(tǒng)安裝在除投影儀之外的電子設(shè)備上時，也可提供相同的效果。附圖標(biāo)記列表20 流路21 泵22儲備罐40 凹部41凹部的前表面42 出口43 入口
權(quán)利要求
1.一種液體冷卻系統(tǒng),所述液體冷卻系統(tǒng)被安裝在電子設(shè)備上，所述液體冷卻系統(tǒng)包括: 流路，致冷劑通過所述流路循環(huán)；以及 布置在所述流路上的泵和儲備罐， 其中所述儲備罐的側(cè)面的一部分向回設(shè)置到所述儲備罐的中心的附近以形成凹部，并且在所述凹部的前中心上形成出口，所述致冷劑通過所述出口流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液體冷卻系統(tǒng)，其中所述出口就所述致冷劑的流出方向而言設(shè)置在所述儲備罐的中心的前面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液體冷卻系統(tǒng)，其中所述出口在與所述致冷劑的流出方向正交的方向上設(shè)置在所述儲備罐的中心處。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任一項所述的液體冷卻系統(tǒng)，其中在所述凹部的前表面中形成入口，所述致冷劑通過所述入口流入。
5.—種液體冷卻系統(tǒng),所述液體冷卻系統(tǒng)被安裝在電子設(shè)備上，所述液體冷卻系統(tǒng)包括 流路，致冷劑通過所述流路循環(huán)；以及 布置在所述流路上的泵和儲備罐， 其中所述儲備罐的中心軸為Z軸，在所述儲備罐的中心處與所述Z軸正交并與所述致冷劑的流出方向平行的軸為Y軸，且在所述儲備罐的中心處與所述Z軸正交并與所述致冷劑的流出方向正交的軸為X軸，所述儲備罐的側(cè)面的一部分在所述Y軸方向上向回設(shè)置得比X-Y平面深以形成凹部，并且在所述凹部的前中心上形成出口，所述致冷劑通過所述出口流出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體冷卻系統(tǒng)，其中所述出口設(shè)置在Y軸上的從所述X軸、所述Y軸和所述Z軸的交點在與所述致冷劑的流出方向相反的方向上偏移的位置中。
7.一種電子設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求I至6中的任一項所述的液體冷卻系統(tǒng)。
全文摘要
公開了一種安裝在電子設(shè)備上的液體冷卻系統(tǒng)。液體冷卻系統(tǒng)包括致冷劑循環(huán)通過的流路(20)；以及布置在該流路(20)上的泵(21)和儲備罐(22)。儲備罐(22)的側(cè)面的一部分向回設(shè)置到儲備罐(22)的中心的附近以形成凹部(40)。在凹部(40)的前中心上，形成了致冷劑穿過流出的出口(42)。
文檔編號G03B21/16GK102754537SQ20108006338
公開日2012年10月24日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者增田直樹 申請人:Nec顯示器解決方案株式會社