CN113448156A - 一种回风换热系统和投影机密封光机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回风换热系统，应用于投影机密封光机上，该投影机密封光机具有光机壳体，所述光机壳体内具有光阀散热通道，所述光机壳体上设有进风口和出风口；所述回风换热系统包括内循环风机、回风换热管、导风陀螺和引流蜗壳。本发明还公开了一种投影机密封光机，包括所述的回风换热系统。本发明光机壳体内的热风经引流蜗壳进行初步的旋转后进入至导风陀螺的导风叶，热风进一步产生旋转，在离心力和导风陀螺小头端的锥体状结构的作用下，热风和回风换热管的内壁产生高效的接触传热，进而实现了投影机密封光机散热效率的显著改善和提升。

Description

一种回风换热系统和投影机密封光机

技术领域

本发明涉及投影机领域，尤其涉及一种回风换热系统和投影机密封光机。

背景技术

当前的LCD投影机密封光机，通常做法是在光机的内循环风路中，设置一个热交换器(或换热器，后同)，光机内部的热风通过不断和热交换器的吸热部表面碰撞，在具有一定温差的前提下，将热量传递给热交换器，再通过热交换器裸露于光机外部的扩热装置，最终将光机内部的热量传递到大气中，维持某种需求的散热、温度等指标。

参见图8，内循环风机8′、热交换器的吸热部11′位于全密封光机的内部，热交换器的放热部12′位于光机的外部，光机的内部和外部具有气密性，并不连通(图8未画出)。

当内循环风机8′旋转时，热风A1′流过具有肋状吸热结构的吸热部11′，热风A1′和吸热部11′的表面不断碰撞，如果双方存在温差，且热风A1′的温度高于吸热部11′的表面，那么热风A1′在流出吸热部11′后，温度会有所降低成为相对“冷”一点的气流A2′。

气流A2′对光机内部需要散热的部件散热后，流回到内循环风机8′的进风口(图8未画出)。而吸热部11′假如又比放热部12′的温度高，放热部12′又比周围环境空气的温度高，则热风A1′的热量，就经吸热部11′传导到放热部12′，通过放热部12′的表面扩热措施，扩散到了大气中，实现对密封光机的散热。

这种换热技术存在许多非常尖锐的工程矛盾，第一是吸热部11′由于希望和光机内部的热风(如A1′)尽量多地产生接触，会带来很大的空气阻力，具体是指热风流通回路截面积被减小，即吸热部11′的肋片之间的间隔被减小，有限的长度内过多地增加肋片的数量来提高肋片的总表面积，这必然影响热风的顺畅流动；第二是减小肋片的厚度，让肋片的间隔增大以减小风阻，尽管吸热部11′和热风A1′的接触面积没有变小，但由于肋片的自身厚度减小，肋顶到肋基(或肋根)的热阻增大，热量仍然不能高效传递到放热部12′的表面。同时，这种换热技术几乎都没有进行高效的空气动力设计，风阻没有纳入考虑范围，所以绝大多数情况要么是风阻比较大，要么是热阻比较大，最后体现的问题就是噪音大，散热效率低。解决这种问题的办法是增大换热器的体积，以增大吸热部的过风截面且保持较低的热阻，这自然而然增大了整机的成本和体积，影响产品竞争力，实际上也没有厂家这么做，宁愿适当牺牲投影机的输出亮度，来降低光机的发热量，进而降低换热系统的负担。

所以如何更高效地解决投影机密封光机的散热问题，成为本领域技术人员持续亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种回风换热系统和投影机密封光机，以更高效地解决投影机密封光机的散热问题。

本发明提供的一种回风换热系统，应用于投影机密封光机上，该投影机密封光机具有光机壳体，所述光机壳体内具有光阀散热通道，所述光机壳体上设有进风口和出风口；所述回风换热系统包括内循环风机、回风换热管、导风陀螺和引流蜗壳。

所述回风换热管为外壁设有扩热结构的空心金属管；所述回风换热管位于所述光机壳体的外部，且所述回风换热管的两端分别与所述光机壳体的进风口和出风口相连接。

所述内循环风机和引流蜗壳位于所述光机壳体内，所述内循环风机的进风口与所述光机壳体的进风口相连接；所述内循环风机的出风口与所述光阀散热通道的进风端相连通，所述引流蜗壳的进风部与所述光阀散热通道的出风端相连通；所述引流蜗壳的出风部对准所述光机壳体的出风口。

所述导风陀螺的大头端设有多片导风叶，所述导风陀螺位于所述回风换热管内；所述导风陀螺的小头端的呈圆锥体状结构；所述导风陀螺的大头端与所述引流蜗壳的中心轴相连接；所述导风陀螺的小头端朝向所述内循环风机。

所述引流蜗壳的进风部呈径向(也可以理解为引流蜗壳圆柱内壳面相切的方向，后同)布置，所述引流蜗壳的出风部呈轴向布置，热风经所述引流蜗壳的进风部进入并绕所述引流蜗壳的中心轴旋转，一边旋转一边从所述引流蜗壳的出风部沿轴向流出至所述回风换热管内，在所述回风换热管内热风进入至所述导风陀螺的导风叶，并沿所述导风陀螺的轴向和径向两个方向行进。

进一步地，所述引流蜗壳内热风绕中心轴旋转的方向和内循环风机的旋转方向相同。

进一步地，热风经所述导风陀螺的导风叶后，沿径向行进的热风的旋转方向和内循环风机的旋转方向相同。

本发明还提供的一种投影机密封光机，包括所述的回风换热系统。

本发明的有益效果：

本发明内循环风机的进风和出风都发生在光机壳体和回风换热管的内部，并形成闭合循环风路，其中光机壳体内的热风经引流蜗壳进行初步的旋转后进入至导风陀螺的导风叶，热风进一步产生旋转，在离心力和导风陀螺小头端的圆锥体状结构的作用下，热风和回风换热管的内壁产生高效的接触传(换)热，实现了热阻和风阻的双低效果，进而实现了对热风的高效冷却，投影机密封光机散热效率实现了显著改善和提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体图，对应回风换热系统进行了局部剖切；

图2为图1拆掉回风换热管和导风陀螺后的立体图；

图3为本发明回风换热管、导风陀螺和引流蜗壳的分解示意图；

图4为本发明导风陀螺的立体图；

图5为本发明引流蜗壳的外表面展示图；

图6为本发明引流蜗壳的内表面展示图；

图7为本发明一种实施例的剖切示意图；

图8为现有技术示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1-7所示，本实施例提供的一种回风换热系统，应用于投影机密封光机上，该投影机密封光机具有光机壳体3，光机壳体3内具有光阀散热通道(参见图7的A1-A3所示)，所述光机壳体3上设有进风口32和出风口31。

所述回风换热系统包括内循环风机8、回风换热管1、导风陀螺2和引流蜗壳33。

回风换热管1的外壁设有扩热结构，内部为空心管状，此扩热结构可以是如图1所示的肋状扩热结构但不局限于肋状扩热结构，还可以是采用热管散热器、导热扩散片、半导体制冷和液冷等常规扩热手段，这由整个回风换热系统的热阻设计而定；回风换热管1位于光机壳体3的外部，两端分别与光机壳体3的进风口32和出风口31相连接。

内循环风机8和引流蜗壳33位于光机壳体3的内部，内循环风机8的进风口与光机壳体3的进风口相连接，内循环风机8的出风口与光阀散热通道的进风端相连通，引流蜗壳33设于光机壳体3上，引流蜗壳33的进风部331与光阀散热通道的出风端相连通；引流蜗壳33的出风部对准光机壳体3的出风口31。

导风陀螺2的大头端设有多片导风叶21。导风叶21的表面呈曲面或者平面状，优选导风叶21的表面和导风陀螺2的中轴线呈＞30°和＜60°范围内的某个夹角，导风叶21的片数优选为奇数，优选五或者七片。上述的夹角，如果为90°，则会完全阻止风的流通，如果为0°，则失去了导风的作用。

以图1为例，通常而言，上述夹角和回风换热管1的长度、导风陀螺2的长度有直接的关联，和内部热风到回风换热管1内壁的热阻、回风换热管1内壁到外壁肋状扩热片的肋根的热阻、肋片的肋根到肋顶的热阻、肋片到外部空气的热阻成间接关联。上述夹角越大，代表内部热风到回风换热管1内壁的热阻可能越低，因为等效于内部热风和回风换热管1内壁的接触面积更大(流经距离更长了)。不过这需要上述多种热阻的综合选择。

导风陀螺2位于回风换热管1的内部；导风陀螺2的中轴线和回风换热管1的中轴线重合。导风陀螺2的小头端的外壁呈圆锥体状结构，且小头端朝向内循环风机8；小头端曲面的面型和内循环风机8、导风叶21等参数匹配。

引流蜗壳33的进风部331呈径向布置，进风部331在整个引流蜗壳33圆周上占的弧长，优选弧长为π/2左右。当弧长≤2π/3时，热风在引流蜗壳33内旋转性能优良但风阻大，随弧长的减小而过风量进一步减小，当弧长＞π/2时，热风在引流蜗壳33内的旋转性能随弧长的增加而减弱，风阻增大而风量受影响。热风进入引流蜗壳33时，原始流体状态与引流蜗壳33的圆周可以近似看作相切(切点计作0°或者起点)。引流蜗壳33的出风部呈轴向布置，热风经引流蜗壳33的进风部331进入并绕引流蜗壳33的中心轴旋转，一边旋转一边风量逐次递减地在引流蜗壳33内径向流动，均匀地从出风部轴向流出至所述回风换热管1内。热风在经过起点后，一边旋转一边风量逐次递减地在引流蜗壳33内径向流动，到引流蜗壳33的360°位置(或者终点)时候，热风全部流出。

在回风换热管1内，热风进入至导风陀螺2的导风叶21部位时，因为导风叶21的表面和导风陀螺2的中轴线存在某个夹角(不平行)，故热风会沿导风陀螺2的轴向和径向两个方向行进。

本实施例中，内循环风机8的进风和出风都发生在光机壳体3和回风换热管1的内部，形成闭合循环风路。其中光机壳体3内部光阀散热通道内的热风经径向布置的进风部331进入至引流蜗壳33内，热风在引流蜗壳33内绕其中心轴旋转，使得热风从径向变为径向+轴向的方式(0°处轴向风量为0，360°处径向风量为0)。热风在引流蜗壳33内旋转时，能有效降低从径向到轴向方向改变而产生的巨大风阻，帮助气流顺畅流通，经引流蜗壳33后形成具有一定的径向和轴向速度矢量的气流，并从轴向布置的出风部流入至回风换热管1内。

在回风换热管1内具有一定的径向和轴向速度矢量的气流进一步到达导风陀螺2的导风叶21，被多片导风叶21进一步引导，分配径向(离心力作用)和轴向(内循环风机8吸风产生的负压等作用)速度矢量，使热风呈螺旋行进状态通过回风换热管1，且具有一定的径向初速度(或者动能)进入至内循环风机8的进风口。因此本实施例中热风经引流蜗壳33进行初步的旋转后，又经导风叶21进一步产生旋转，在离心力和导风陀螺2小头端的圆锥体状结构的作用下，热风和回风换热管1的内壁产生高效的接触传热，以极低的热阻和风阻，实现了对热风的冷却，进而实现了对光阀的散热，使投影机密封光机散热效率得到显著改善，散热效果更好。

本实施例中导风陀螺2的小头端呈圆锥体状，此结构形状具有减小径向(离心力)的行进阻力和轴向阻力(帮助内循环风机8吸风)的作用。即内循环风机8的进风口和导风陀螺2之间的部位，因为较大负压的存在，导风陀螺2小头端的圆锥体状结构，可以有效减轻紊流、乱流的发生，降低流动风阻，消除内循环风机8进风口的漩涡对风的阻断现象。

优选地，内循环风机8的进风口和导风陀螺2之间的距离≥5mm，如果此距离太小，会引起内循环风机8叶片的共振。

图7所示实施例中，光阀散热通道为光机壳体3内流经LCD光阀6的散热通道，实现对LCD光阀6的散热。光机壳体3内安装的光学系统包括按光线行进方向依次设置的投影光源4、聚光照明装置5、LCD光阀6和投影镜头7，其中光阀散热通道由第一通道A1、聚光照明装置5和LCD光阀6之间形成的第二通道A2和第三通道A3组成。

本实施方式优选地，所述引流蜗壳33内热风绕中心轴旋转的方向和内循环风机8的旋转方向相同。所述导风陀螺2上沿径向行进的热风的旋转方向和内循环风机8的旋转方向相同。由于热风的旋转方向和内循环风机8的旋转方向相同且具有一定的动能，能有效降低内循环风机8的叶片边缘部位产生的噪音(任一点、任一瞬间的风和叶片的相对位移量被减小)，减少空气振动而增加内循环风机8泵出的风量和风压。

本实施例优选地，光机壳体3的出风口31和进风口32的边缘均设有一圈凸台(见图2中“31”、“32”所指向部位)，通过把该凸台分别对应插入至回风换热管1的两端，以起到增强光机壳体3气密性的作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种回风换热系统，应用于投影机密封光机上，该投影机密封光机具有光机壳体(3)，所述光机壳体(3)内具有光阀散热通道，所述光机壳体(3)上设有进风口(32)和出风口(31)；所述回风换热系统包括内循环风机(8)、回风换热管(1)、导风陀螺(2)和引流蜗壳(33)；

所述回风换热管(1)为外壁设有扩热结构的空心金属管；所述回风换热管(1)位于所述光机壳体(3)的外部，且所述回风换热管(1)的两端分别与所述光机壳体(3)的进风口(32)和出风口(31)相连接；

所述内循环风机(8)和引流蜗壳(33)位于所述光机壳体(3)内，所述内循环风机(8)的进风口与所述光机壳体(3)的进风口(32)相连接；所述内循环风机(8)的出风口与所述光阀散热通道的进风端相连通，所述引流蜗壳(33)的进风部(331)与所述光阀散热通道的出风端相连通；所述引流蜗壳(33)的出风部对准所述光机壳体(3)的出风口(31)；

所述导风陀螺(2)的大头端设有多片导风叶(21)，所述导风陀螺(2)位于所述回风换热管(1)内；所述导风陀螺(2)的小头端呈圆锥体状结构；所述导风陀螺(2)的大头端与所述引流蜗壳(33)的中心轴相连接；所述导风陀螺(2)的小头端朝向所述内循环风机(8)；

所述引流蜗壳(33)的进风部(331)呈径向布置，所述引流蜗壳(33)的出风部呈轴向布置，热风经所述引流蜗壳(33)的进风部(331)进入并绕所述引流蜗壳(33)的中心轴旋转，一边旋转一边从所述引流蜗壳(33)的出风部沿轴向流出至所述回风换热管(1)内，在所述回风换热管(1)内热风进入至所述导风陀螺(2)的导风叶(21)，并沿所述导风陀螺(2)的轴向和径向两个方向行进。

2.根据权利要求1所述的回风换热系统，其特征在于，所述引流蜗壳(33)内热风绕中心轴旋转的方向和内循环风机(8)的旋转方向相同。

3.根据权利要求1所述的回风换热系统，其特征在于，热风经所述导风陀螺(2)的导风叶(21)后，沿所述导风陀螺(2)的径向行进的热风的旋转方向和内循环风机(8)的旋转方向相同。

4.一种投影机密封光机，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的回风换热系统。

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