CN102754537B - 液体冷却系统和包括液体冷却系统的电子设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种安装在电子设备上的液体冷却系统。液体冷却系统包括：致冷剂循环通过的流路(20)；以及布置在该流路(20)上的泵(21)和储备罐(22)。储备罐(22)的侧面的一部分向回设置到储备罐(22)的中心的附近以形成凹部(40)。在凹部(40)的前中心上，形成了致冷剂穿过流出的出口(42)。

Description

液体冷却系统和包括液体冷却系统的电子设备

技术领域

本发明涉及安装在电子设备上的液体冷却系统。

背景技术

诸如个人电脑或投影仪的电子设备包括在操作期间产生热的元件或光源。电子设备还包括由来自该元件或光源产生的热加热的部件或元件。例如，包括在个人电脑中的CPU(中央处理单元)或包括在投影仪中的放电灯或LED(发光二极管)在其操作期间产生热。而且，包括在个人电脑中的存储器或硬盘被由CPU产生的热加热。包括在投影仪中的成像元件(液晶面板或DMD(数字微镜设备))或布置在光路上的镜子、透镜或起偏振片被由光源产生的热(从光源输出的光的热)加热。这需要使元件、光源或部件冷却。在下文，元件、光源或部件统称为“冷却目标”。

冷却该冷却目标的系统主要地分类为空冷式与液冷式。液体冷却系统通过冷却目标与液体(致冷剂)之间的热交换使该冷却目标冷却。因此，一般的液体冷却系统包括流路以使致冷剂循环，用于使致冷剂循环的泵和用于储存预定量的致冷剂的罐布置在该流路上。

在罐中，形成了气体层以用于吸收由温度变化引起的致冷剂体积膨胀。气体可能在流路中违背目的地混合。气体从罐或流路进入到泵中可能引起泵操作失效。

因而，提出用于防止气体从罐或流路进入到泵中的技术。例如，专利文献1描述了包括储备罐的液体冷却系统(水冷系统)。在专利文献1中公开的储备罐的右侧面上形成了入口，且在左侧面上形成了具有出口的中空管。中空管的一端(出口)延伸到储备罐的中心。换言之，出口被设置在储备罐的中心。将出口设置在储备罐的中心使得出口能够总是保持在致冷剂的水面下方。因此，即使当储备罐的姿势变化伴随致冷剂的水面变化时，气体也不穿过出口从储备罐流出。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP2003-78271A

发明内容

技术问题

然而，专利文献1中公开的技术具有以下问题。在专利文献1中，不存在关于中空管是否与罐主体整体形成的描述。假如中空管与罐主体整体形成，则出现以下问题。通常，通过使用模具形成储备罐。然而，制造通过使用模具而整体形成细长管状部分和主体部分的模制品是极其困难的。

另一方面，当中空管和罐主体分开形成时，出现以下问题。当中空管和罐主体分开形成时，中空管必须被插入到形成在罐主体的侧面中的孔中以便被固定。这增加制造步骤的数目。具体地，通过诸如粘附或焊接等的固定方式来固定插入到形成在罐主体的侧面中的孔中的中空管的步骤是必要的。

通常，在专利文献1中公开的储备罐的情况下，制造储备罐是困难的，或制造耗时且费力并且成本高。

问题解决方案

根据本发明的液体冷却系统安装在电子设备上。本发明的液体冷却系统包括致冷剂循环通过的流路以及布置在该流路上的泵和储备罐。储备罐的侧面的一部分向回设置到储备罐的中心的附近以形成凹部。在凹部的前中心上，形成了致冷剂穿过流出的出口。

发明效果

发明的有益效果

在根据本发明的液体冷却系统中，通过将储备罐的出口向回设置到罐中心，出口设置在罐中心附近。因此，在不使用诸如中空管的任何细长管状构件的情况下，出口可被布置在罐的中心附近。

附图说明

图1是示出了投影仪的内置结构的透视图，在该投影仪中安装了本发明的液体冷却系统。

图2是示出了图1所示的光源单元的分解透视图。

图3是示出了在图1所示的液体冷却系统中致冷剂的主流的透视图。

图4是示出了图1所示的储备罐的外观透视图。

图5是示出了图1所示的储备罐的每个表面的平面视图。

图6是示出了图1所示的储备罐的截面图。

图7是示出了图1所示的储备罐的分解透视图。

图8A是示出了投影仪的第一姿势的透视图。

图8B示出了当投影仪处于第一姿势时储备罐的姿势。

图9A是示出了投影仪的第二姿势的透视图。

图9B示出了当投影仪处于第二姿势时储备罐的姿势。

图10A是示出了投影仪的第三姿势的透视图。

图10B示出了当投影仪处于第三姿势时储备罐的姿势。

图11A是示出了投影仪的第四姿势的透视图。

图11B示出了当投影仪处于第四姿势时储备罐的姿势。

图12A是示出了投影仪的第五姿势的透视图。

图12B示出了当投影仪处于第五姿势时储备罐的姿势。

图13A是示出了投影仪的第六姿势的透视图。

图13B示出了当投影仪处于第六姿势时储备罐的姿势。

具体实施方式

描述根据本发明的第一实施例的液体冷却系统。图1是示出了投影仪的内部结构的一部分的透视图，在该投影仪中安装了本发明的液体冷却系统。在图1中，省略了壳体以示出内部结构。

根据该实施例的投影仪包括成像单元1、围绕成像单元1布置的三个LED(发光二极管)光源单元2、用于投影由成像单元1形成的图像的投影透镜3以及液体冷却系统4。

三个LED光源单元2分别包括产生红光的红光源单元2R、产生绿光的绿光源单元2G和产生蓝光的蓝光源单元2B。如图2所示，每个光源单元2包括：至少一对保持器11(在每个支架11中安装LED 10)；用于将LED 10的温度维持为等于或低于预定温度的冷却机构12；以及聚光透镜13。包括保持器11、冷却机构12和聚光透镜13的每个光源单元2的部件被接收在盒子14中以便被集成。在每个光源单元2中的该对保持器11布置成彼此面对，并且由安装在保持器11中的LED 10产生的光由聚光透镜13聚集以进入成像单元1(示出在图1中)。

再次参考图1，成像单元1至少包括十字分色棱镜和围绕棱镜布置的三个液晶面板。三个液晶面板是为相应的光源单元所准备的。在每个液晶面板上，基于视频信号调节从每个光源单元2输出的光。具体地，从红光源单元2R输出的光(红光)进入用于待调节的红颜色的液晶面板。从绿光源单元2G输出的光(绿光)进入用于待调节的绿颜色的液晶面板。从蓝光源单元2B输出的光(蓝光)进入用于待调节的蓝颜色的液晶面板。在相应液晶面板上调节的光被十字分色棱镜合成以经由投影透镜3投影到屏幕等。

接下来，描述根据该实施例的液体冷却系统4。液体冷却系统4包括经由光源单元2R、2G和2B铺设的流路20。在流路20上，至少布置了泵21、储备罐22、散热器23和用于将冷却空气供应到散热器23的风扇24。此外，根据该实施例的液体冷却系统4包括两个散热器(第一散热器23a和第二散热器23b)以及用于将冷却空气供应到散热器23a和散热器23b的两个风扇(第一风扇24a和第二风扇24b)。流路20包括柔性管。

图3示意性地示出了液体冷却系统4中的致冷剂的流动。图3中所示的每个箭头表示液体冷却系统4中致冷剂的流动。然而，图3所示的表示了致冷剂的主流的箭头与实际流路设计的主流并不完全匹配。

在流出泵21的致冷剂到达散热器23之前，该制冷剂被分成两个流路使得其流动到第一散热器23a和第二散热器23b中。通过热交换使流动到散热器23a和散热器23b中的致冷剂冷却。流出第一散热器23a和第二散热器23b的致冷剂汇合以流动到储备罐22中。流出储备罐22的致冷剂流动到红光源单元2R以冷却其中的LED。然后，致冷剂经由绿光源单元2G和蓝光源单元2B返回到泵21。流动到绿光源单元2G和蓝光源单元2B中的致冷剂冷却其中的LED。换言之，当泵21被设定为起始点时，致冷剂按以下顺序循环：泵21=>散热器23=>储备罐22=>红光源单元2R=>绿光源单元2G=>蓝光源单元2B=>泵21。因为该循环路线，致冷剂的温度在其流入散热器23之后立即变为最低，并且在通过光源单元2R、2G和2B期间逐渐增加。

由包括在红光源单元2R中的红LED产生的热量小于分别包括在其它光源单元2G和2B中的绿LED和蓝LED产生的热量。然而，由温度变化引起的红LED的亮度的变化大于绿LED和蓝LED的亮度。换言之，通过温度变化，红LED的亮度变化大于绿LED和蓝LED的亮度变化。但是，红LED比绿LED和蓝LED对温度变化更敏感。换言之，红LED的温度特性的变化大于绿LED和蓝LED的温度特性的变化。相应地，红LED的温度管理最重要。这是利用上述流路设计的原因。具体地，利用了在散热器23处冷却的致冷剂首先被供应到红光源单元2R的流路设计。

而且，如上所述，每个光源单元2包括一对LED 10。相应地，优选的是，该对LED 10之间的温度差是小的。特别优选的是，包括在红光源单元2R中的该对红LED 10之间的温度差应尽可能多地维持在零。因此，对红光源单元2R和其它光源单元2G和2B利用了不同的流路设计。具体地，红光源单元2R具有并联的流路，而绿光源单元2G和蓝光源单元2B具有串联的流路。

如图2所示，在每个光源单元2的盒子14中，具有安装在表面上的LED 10的一对保持器11布置成彼此面对。每个放热元件(在该实施例中为Peltier元件15)布置成与红光源单元2R的每个保持器11的后表面紧密接触。在Peltier元件15的后表面上，以紧密接触方式布置了冷却板16。在盒子14中，布置了包括保持器11、Peltier元件15和冷却板16的两个组件。然而，图2仅示出了一个组件的结构。两个组件具有相同的结构。

致冷剂经由入口流动到冷却板16中，并且经由出口流出冷却板16。换言之，热交换经由冷却板16在Peltier元件15和致冷剂之间进行。此外，换言之，经由冷却板16和Peltier元件15在致冷剂与LED 10之间进行热交换。

回过来参考对光源单元之间的流路设计中的差异的描述，流动到具有上述结构的红光源单元2R中的致冷剂被分开以被供应到两个冷却板16。另一方面，流动到绿光源单元2G和蓝光源单元2B中的致冷剂随后被供应到两个冷却板16而没有被分开。相应地，包括在红光源单元2R中的两个红LED 10被具有相同温度的致冷剂冷却。如上所述，具有最低温度的致冷剂被供应到红光源单元2R。换言之，包括在红光源单元2R中的两个红LED 10被具有最低且相等的温度的致冷剂均匀地冷却。结果，两个红LED 10的温度维持为等于或低于预定温度，而两个红LED 10之间的温度差尽可能多地维持为零。

不用说，包括在包括串联流路的绿光源单元2G和蓝光源单元2B中的每一个中的两个LED 10被具有不同温度的致冷剂冷却。具体地，后LED 10由其温度因与前LED 10热交换而增加的致冷剂冷却。更具体地，已经流动到绿光源单元2G中的致冷剂流动到前冷却板16中以冷却前绿LED 10，并随后流动到后冷却板16中以冷却后绿LED 10。类似地，已经流动到蓝光源单元中的致冷剂流动到前冷却板16中以冷却前蓝LED 10，并随后流动到后冷却板16中以冷却后蓝LED 10。

然而，由绿LED 10和蓝LED 10的温度变化引起的亮度变化小于红LED 10的亮度变化。这允许绿光源单元2G中两个绿LED 10之间的微小的温度差。类似地，允许在蓝光源单元2B中两个蓝LED 10之间的微小的温度差。

下面，描述包括在液体冷却系统4中的储备罐22。图4是示出了储备罐22的外观透视图。图5是示出了储备罐22的每个表面的平面图。图6是示出了储备罐22的截面图。图7是示出了储备罐的分解透视图。

储备罐22总体上包括大体圆柱形的主体30、在纵向方向上布置在主体30的一端处的下盖31和在纵向方向上布置在另一端处的上盖32。主体30、下盖31和上盖32由诸如铝或铝合金的金属制成。主体30、下盖31和上盖32单独地通过模具形成，并且如图7所示被组装。具体地，下盖31的四个角部通过螺钉34固定到主体30的下端表面。上盖32的四个角部通过螺钉35固定到主体30的上端表面。防水垫圈(O形圈36)布置在主体30与上盖31之间以及主体30与下盖32之间。而且，上盖32包括致冷剂补充孔37。

主要如图6所示，在储备罐22的主体侧面中形成了凹部40，且在凹部40的前表面41中形成了入口43和出口42。为了描述储备罐22的结构，定义了在罐22的中心处相互正交的三个轴。出现在与主体30的开口表面平行的平面内并且在罐中心处相互正交的两个轴中的一个被定义为X轴，而另一个被定义为Y轴。在罐中心处与X轴和Y轴两者均正交的轴被定义为Z轴。因而定义的每个轴在图5或图6中示出。可以理解，图6示出了沿X-Y平面切割的储备罐22(主体30)的截面。还可以理解，Y轴方向平行于致冷剂的流入方向和流出方向。然而，定义仅是为了描述方便。

凹部40在Z轴方向(中心轴方向)上位于主体30的中心。凹部40在Y轴方向上朝向主体30的中心凹入。换言之，凹部40在Y轴方向上向回设置。凹部40的前表面41向回设置得比X-Z平面深。换言之，凹部40的前表面41向回设置得比主体30的中心深。

出口42形成在如上面描述的向回设置的凹部40的前中心中。换言之，出口42大体位于储备罐22的中心中。入口43在如上面描述的向回设置的凹部40的前表面41中与出口42相邻地形成。更具体地，出口42位于储备罐22的在X轴方向和Z轴方向上的中心，并且在Y轴方向上设置得比储备罐22的中心深。换言之，出口42的中心从储备罐22的中心(三个轴的交点)沿Y轴偏移。关于流路阻力和设备尺寸，出口42和入口43的内径应优选地设置在3毫米至10毫米的范围内，更优选地在4毫米至6毫米的范围内。根据该实施例，出口42和入口43的内径为4毫米。

在凹部40的前表面41中，整体地形成了接头51与接头52，该接头51与出口42连通，该接头52与入口43连通。接头51和接头52在与凹部40向回设置的方向相反的方向上从出口42和入口43的边缘突出。接头51和接头52相对于凹部40的前表面41突出的长度(高度)比凹部40的向回设置量短。构成流路20的部分的管被连接到两个接头51和52。具体地，用于连接储备罐22和散热器23的管被连接到接头52，该接头52与入口43连通。用于连接储备罐22和红光源单元2R的管被连接到接头51，该接头51与出口42连通。

出口42的位置使得能够防止气体穿过出口42流出储备罐22，甚至当投影仪的姿势变化伴随储备罐22中致冷剂的水面变化时也如此。换言之，决不将出口42设置在致冷剂的水面上方。

图8A至13B中的每一个示出了投影仪60的姿势和储备罐22的姿势之间的关系。在图8B至图13B中的每一个中，储备罐22中的致冷剂由剖面线表示。

图8A示出了投影仪60的第一姿势。在第一姿势中，投影仪60以其底表面61向下设置地水平地布置。图8B示出了当投影仪60处于第一姿势时储备罐22的姿势。

图9A示出了投影仪60的第二姿势。在第二姿势中，投影仪60以其顶表面62向下设置地水平地布置。图9B示出了当投影仪60处于第二姿势时储备罐20的姿势。

图10A示出了投影仪60的第三姿势。在第三姿势中，投影仪60以其右侧面63向下设置地垂直地竖起。图10B示出了当投影仪60处于第三姿势时储备罐22的姿势。

图11A示出了投影仪60的第四姿势。在第四姿势中，投影仪60以其左侧面64向下设置地垂直地竖起。图11B示出了当投影仪60处于第四姿势时储备罐22的姿势。

图12A示出了投影仪60的第五姿势。在第五姿势中，投影仪60以其后表面65向下设置地垂直地竖起。图12B示出了当投影仪60处于第五姿势时储备罐22的姿势。

图13A示出了投影仪60的第六姿势。在第六姿势中，投影仪60以其前表面66向下设置地垂直地竖起。图13B示出了当投影仪60处于第六姿势时储备罐22的姿势。

第一姿势是投影仪60最常使用状态下的姿势。当投影仪60从天花板悬挂时，投影仪60可设置在第二姿势中。在投影仪60的输送等期间，投影仪60可设置在第三姿势至第六姿势之一中。而且，当图像被投影到天花板时，投影仪60可设置在第五姿势中。在任何情形中，投影仪60的姿势根据使用、输送和储存而变化。然而，如图8A至图13B所示，在投影仪60的第一状态至第六状态下的任何状态下，储备罐22的出口42设置成低于致冷剂的水面。换言之，出口42从不与储备罐22中的气体连通。因此，储备罐22中的气体不穿过出口42流出。

根据本发明的液体冷却系统可应用于电子设备，比如除投影仪之外的个人电脑。即使当液体冷却系统安装在除投影仪之外的电子设备上时，也可提供相同的效果。

附图标记列表

20流路

21泵

22储备罐

40凹部

41凹部的前表面

42出口

43入口

Claims (6)

1.一种液体冷却系统，所述液体冷却系统被安装在电子设备上，所述液体冷却系统包括：

流路，致冷剂通过所述流路循环；以及

布置在所述流路上的泵和大体圆柱形的储备罐，其中所述储备罐的中心轴为Z轴，在所述储备罐的中心处与所述Z轴正交并与所述致冷剂的流出方向平行的轴为Y轴，在所述储备罐的中心处与所述Z轴正交并与所述致冷剂的流出方向正交的轴为X轴，凹部在Z轴方向上位于所述储备罐的中心，所述凹部在Y轴方向上朝向所述储备罐的中心凹入，所述凹部的前表面向回设置得比所述储备罐的中心深，并且在所述凹部的前中心上形成出口，所述致冷剂通过所述出口流出，

其中所述出口在所述Y轴方向上设置得比所述储备罐的中心深，并且

其中所述出口位于所述储备罐的在所述X轴方向和所述Z轴方向上的中心。

2.根据权利要求1所述的液体冷却系统，其中在所述凹部的前表面中形成入口，所述致冷剂通过所述入口流入。

3.一种液体冷却系统，所述液体冷却系统被安装在电子设备上，所述液体冷却系统包括：

流路，致冷剂通过所述流路循环；以及

布置在所述流路上的泵和大体圆柱形的储备罐，

其中所述储备罐的中心轴为Z轴，在所述储备罐的中心处与所述Z轴正交并与所述致冷剂的流出方向平行的轴为Y轴，且在所述储备罐的中心处与所述Z轴正交并与所述致冷剂的流出方向正交的轴为X轴，所述储备罐的侧面的一部分在所述Y轴方向上向回设置得比X-Z平面深以形成凹部，所述凹部在Z轴方向上位于所述储备罐的中心，所述凹部在所述Y轴方向上朝向所述储备罐的中心凹入，并且在所述凹部的前中心上形成出口，所述致冷剂通过所述出口流出。

4.根据权利要求3所述的液体冷却系统，其中所述出口设置在Y轴上的从所述X轴、所述Y轴和所述Z轴的交点在与所述致冷剂的流出方向相反的方向上偏移的位置中。

5.一种电子设备，包括根据权利要求1所述的液体冷却系统。

6.一种电子设备，包括根据权利要求3所述的液体冷却系统。