JP5237012B2 - Heating part cooling device and liquid crystal projector device - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器の発熱部材、および電子投影装置に関し、特に複数の並列する平板に対し、複数の方向から送風することにより冷却する発熱部冷却装置、及び液晶プロジェクタ装置に関する。 The present invention relates to a heat generating member of an electronic apparatus and an electronic projection device, and more particularly to a heat generating portion cooling device and a liquid crystal projector device that cool a plurality of parallel flat plates by blowing air from a plurality of directions.
近年における電子機器は、高機能を要求されるとともに、小型化も同時に求められている。そのため、高密度実装により発熱密度の高い電子機器が数多く開発され、冷却技術の向上が求められている。 In recent years, electronic devices are required to have high functions and to be downsized at the same time. Therefore, many electronic devices with high heat generation density have been developed by high-density mounting, and improvement of cooling technology is required.
特に液晶プロジェクタ装置はより明るく、より鮮明な映像を実現させるために高輝度化が進められており、光の照射により発熱する光学部品の寿命維持のため、冷却方法の改善が求められている。 In particular, the liquid crystal projector apparatus has been increased in brightness in order to realize a brighter and clearer image, and an improvement in the cooling method has been demanded in order to maintain the life of optical components that generate heat by light irradiation.
図14から図17に、従来の液晶プロジェクタ装置の構造と冷却方式を示す。図14は、一般的な液晶プロジェクタ装置の概観図である。 14 to 17 show the structure and cooling method of a conventional liquid crystal projector apparatus. FIG. 14 is an overview of a general liquid crystal projector apparatus.
また、図15は液晶プロジェクタ装置の内部構造を示す図である。図16は、液晶プロジェクタ装置の内部の模式的構成図を示す。 FIG. 15 is a diagram showing the internal structure of the liquid crystal projector apparatus. FIG. 16 is a schematic configuration diagram of the inside of the liquid crystal projector device.
図16に示すように、液晶プロジェクタ装置1の筐体内には、液晶ユニット部2を強制空冷するための冷却ファン3と空冷ダクト4が実装されており、この他にも光源5や電源ユニット10などを冷却するためのランプ用冷却ファン7や、筐体排気用の排気ファン9などが必要に応じて設けられている。
As shown in FIG. 16, a
個々で、液晶プロジェクタ装置1の液晶ユニット部2の一般的な冷却方法について、図17を用いて説明する。図17は、液晶プロジェクタ装置の液晶ユニット冷却部の構成図である。
Individually, a general cooling method of the
図17において、入射側偏光板12、液晶パネル13、および出射側偏光板14から構成される液晶ユニット部2は、R/G/Bの色光ごとに設けられており、その下方に、冷却ファン3と空冷ダクト4とからなる空冷装置15が配置されている。
In FIG. 17, the
空冷装置15の動作中は、図17に示すように、冷却ファン3からの送風16を空冷ダクト4に用意された吐出口17を介して、液晶ユニット部2の下端から各液晶ユニット部2を構成する入射側偏光板12、液晶パネル13、出射側偏光板14の間の空間に通風して強制空冷を行っている。
During the operation of the
近年、液晶プロジェクタ装置に対しては、その利用方法の多様化に合わせて、小型・高輝度化への要求が高まってきている。このような要求に応えるために、ランプ出力の増加と表示デバイスの小型化が進められ、その結果、液晶ユニット部へ入射する光の光束密度が増大し、液晶ユニット部2を構成する各ユニットの熱負荷は上昇の一途をたどっており、従来の空冷方式では冷却が困難になってきている。
In recent years, liquid crystal projector apparatuses have been increasingly demanded for miniaturization and high brightness in accordance with the diversification of usage methods. In order to meet such a demand, an increase in lamp output and a reduction in the size of the display device have been promoted. As a result, the luminous flux density of light incident on the liquid crystal unit portion is increased, and each unit constituting the liquid
強制空冷で熱伝達率を大きくする手法としては、衝突噴流が挙げられる。衝突噴流冷却は、発熱面に対して垂直に冷媒(空気)を衝突させることで、温度境界層を破壊して局所的に熱伝達率を高める効果があり、流れを高乱流化して冷却性能を改善する方法である。 As a method for increasing the heat transfer coefficient by forced air cooling, a collision jet can be cited. Collision jet cooling has the effect of destroying the temperature boundary layer and locally increasing the heat transfer coefficient by colliding the refrigerant (air) perpendicularly to the heat generation surface, making the flow highly turbulent and cooling performance It is a method to improve.
しかしながら、プロジェクタ装置の液晶ユニットのように板間の狭い状態(以下、狭板間)で平行配置された発熱体(液晶パネルや偏光板)を冷却する場合、従来の空冷方法では、発熱面に平行に空気が流れて層流が形成されるため、風速増加に対する冷却性能の改善が十分ではなかった。 However, when cooling a heating element (liquid crystal panel or polarizing plate) arranged in parallel in a narrow state between plates (hereinafter referred to as “between narrow plates”) like a liquid crystal unit of a projector device, the conventional air-cooling method has a problem that Since air flows in parallel and a laminar flow is formed, the improvement in cooling performance with respect to an increase in wind speed has not been sufficient.
そこで、例えば特許文献1には、図18に示すような液晶ユニット近傍において液晶パネル、偏光板などが形成する板間に対して異なる2方向から送風し、発熱面近傍で風を衝突させることにより、光の透過を妨げることなく、発熱面に垂直へ向かう空気流れを形成して局所熱伝達率を向上させる技術について開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された方法は、従来の空冷方法に比べて高い冷却性能を提供するものであるが、異なる方向から狭い板間に通風して、発熱面上で送風を衝突させる構成をとるため、発熱面サイズと噴流の大きさ(すなわちダクト幅)の組み合わせによって、その冷却性能が左右される。 However, although the method disclosed in Patent Document 1 provides higher cooling performance than the conventional air cooling method, it is configured to blow air between the narrow plates from different directions and impinge on the heat generation surface. Therefore, the cooling performance depends on the combination of the size of the heat generating surface and the size of the jet (that is, the duct width).
したがって、どのような発熱面サイズにおいても、常に従来の空冷方法より優れた冷却性能を発揮できるような衝突噴流冷却の構成を採用することは、設計の汎用性を高めて、開発コストとリードタイムを縮小しコスト競争力を高めることができるようになるとともに、高熱負荷の電子機器に対する優れた冷却ソリューションを提供することに貢献する。 Therefore, adopting an impinging jet cooling configuration that can always provide better cooling performance than the conventional air cooling method at any heating surface size increases the versatility of the design, development cost and lead time. This will contribute to the provision of excellent cooling solutions for electronic devices with high heat loads.
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、発熱面サイズに依存せず、常に優れた冷却性能を発揮するような衝突噴流冷却の構造を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a collision jet cooling structure that always exhibits excellent cooling performance without depending on the size of the heat generating surface.
上記課題を解決するため、本発明における発熱部冷却装置は、面内方向が同じとなるように並列されて、面の内部に発熱部を有する1つ以上の平板状発熱部品群と、平板状発熱部品群に対して異なる方向から送風を行い、平板状発熱部品群の1つ以上の隙間において1箇所以上の空気衝突部を発生させる2つ以上の空冷手段と、空冷手段は、空気を噴出する少なくとも1つ以上の噴出口の幅が、平板状発熱部品の噴出口から平板状発熱部品群へ向かって吐出される空気の流れの方向に対して直交する向きの平板状発熱部品の最大幅に対して0.8倍以下である空気噴出手段と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the heat generating portion cooling device according to the present invention includes one or more flat plate-like heat generating component groups arranged in parallel so that the in-plane directions are the same, and having a heat generating portion inside the surface, and a flat plate shape. Two or more air cooling means for blowing air from different directions to the heat generating component group to generate one or more air collision portions in one or more gaps of the flat plate heat generating component group, and the air cooling means jet air The maximum width of the flat plate-like heating component in which the width of at least one of the jetting ports is perpendicular to the direction of the air flow discharged from the jet port of the flat plate-like heating component toward the flat plate-like heating component group And air jetting means that is 0.8 times or less.
空気噴出手段は、噴出口の幅が平板状発熱部品群の形成する異なる隙間の両側の平板状発熱部品の最大幅が異なる場合、小さい方の平板状発熱部品の最大幅に対して、0.8倍以下であること特徴とする。 When the maximum width of the flat plate-like heat generating components on the both sides of the different gaps formed by the flat plate-like heat generating component group is different, the air jetting means is set to 0. 0 with respect to the maximum width of the smaller flat plate-like heat generating component. It is characterized by being 8 times or less.
空冷手段は、少なくとも1つが冷却ファンと空冷ダクトを有することを特徴とする。 At least one of the air cooling means has a cooling fan and an air cooling duct.
空冷手段は、少なくとも1つの空冷ダクトが途中分岐する構造を有し、2つ以上の空気噴出口を有することを特徴とする。 The air cooling means has a structure in which at least one air cooling duct branches in the middle, and has two or more air jet outlets.
空気衝突部は、他の空気衝突部から発生した2次流れの送風による衝突であることを特徴とする。 The air collision part is characterized by being a collision caused by blowing a secondary flow generated from another air collision part.
平板状発熱部品群は、衝突部を有する隙間と、衝突部を有しない隙間とを混在して備えることを特徴とする。 The flat plate-like heat generating component group includes a gap having a collision portion and a gap not having a collision portion.
空気噴出手段は、噴出口の幅が、噴出口から平板状発熱部品群へ向かって吐出される空気流れの方向に対して直交する向きの平板状発熱部品の最大幅に対して0.8倍以上であり、衝突部を有しない隙間に対して、一方向から送風して冷却することを特徴とする。 The air ejecting means is 0.8 times the maximum width of the flat plate-like heat generating component in which the width of the jet port is orthogonal to the direction of the air flow discharged from the jet port toward the flat plate-shaped heat generating component group. It is the above, It is characterized by blowing and cooling from one direction with respect to the clearance gap which does not have a collision part.
また、本発明における液晶プロジェクタ装置は、上記いずれかに記載の発熱部冷却装置を備えることを特徴とする。 In addition, a liquid crystal projector device according to the present invention includes any one of the heat generating unit cooling devices described above.
本発明により、噴出口の幅が、平板状発熱部品の最大幅に対して0.8倍以下の幅になる構成をとることで、衝突噴流方式の冷却効率を高くすることができ、さらに衝突後の2次流れを活用してさらに衝突させることにより、発熱領域が分散している場合でも少ない数の冷却ファンで効率的に冷却することが可能となる。 According to the present invention, the cooling efficiency of the collision jet system can be increased by adopting a configuration in which the width of the ejection port is 0.8 times or less the maximum width of the flat plate-like heat generating component. By using the subsequent secondary flow to cause further collision, it is possible to efficiently cool with a small number of cooling fans even when the heat generation region is dispersed.
まず、衝突噴流の性能を発揮する構造を見出すために、衝突噴流で冷却性能が上げられる理由と、衝突噴流が一般的な一方向空冷と異なる特性について以下に説明する。 First, in order to find a structure that exhibits the performance of the collision jet, the reason why the cooling performance is improved by the collision jet and the characteristics of the collision jet different from general one-way air cooling will be described below.
衝突噴流では、狭板間における空気の流れの挙動を解明する必要がある。そこで、流れと温度の可視化手法のひとつである、熱流体の数値シミュレーションを用いて解析を行う。 In an impinging jet, it is necessary to clarify the behavior of air flow between narrow plates. Therefore, analysis is performed using a numerical simulation of thermal fluid, which is one of the visualization methods of flow and temperature.
図1は、従来の一方向送風によるパネル空冷時の、送風方向に平行なパネル中央断面(AA断面)の流速ベクトルの分布を示したものである。図18で示すように、パネル流入直後の板間の流速分布は一定に近いが、流入直後から徐々に流れの後方に行くに従って、流速分布は放物線分布に近くなっていく。 FIG. 1 shows a distribution of flow velocity vectors in a panel central cross section (AA cross section) parallel to the air blowing direction during panel air cooling by conventional one-way air blowing. As shown in FIG. 18, the flow velocity distribution between the plates immediately after the inflow of the panel is almost constant, but the flow velocity distribution becomes closer to a parabolic distribution as it gradually goes to the rear of the flow immediately after the inflow.
パネルから空気へ伝わる熱量は、パネル壁面近傍の流速勾配で決まり、流速勾配が大きいほど伝わる熱量が大きく放熱性能が高い。従って、従来の一方向送風では、流れの後方に行くに従い、徐々に放熱性能が悪くなり、図の上部のパネル温度が高くなってしまう。なお、この傾向は、送風時の流速に依存しない。 The amount of heat transferred from the panel to the air is determined by the flow velocity gradient in the vicinity of the panel wall. The larger the flow velocity gradient, the larger the amount of heat transferred and the higher the heat dissipation performance. Accordingly, in the conventional one-way air blowing, the heat dissipation performance gradually deteriorates as the flow goes backward, and the panel temperature at the top of the figure becomes high. Note that this tendency does not depend on the flow velocity during blowing.
図2は、上下の二方向送風によりパネル板間の中央付近で空気が衝突する場合の流速ベクトルを示したものである。AA断面は、衝突する前までのパネル中央付近の流速ベクトルであり、放物線分布で中央に向かう空気流れが確認される。 FIG. 2 shows a flow velocity vector when air collides in the vicinity of the center between the panel plates by upper and lower two-way ventilation. The AA cross section is a flow velocity vector near the center of the panel before the collision, and an air flow toward the center is confirmed by a parabolic distribution.
一方、BB断面は、衝突した後の左右方向に流れる衝突後の流速ベクトルを示したものである(表示の都合上、上下に示している)。衝突後の左右への2次流れの流速ベクトルは、衝突前の放物線分布とは異なり、ほぼ一定分布となる。これは、衝突後、乱流状態が激しくなり、乱流状態を維持したまま左右に流れるためである。 On the other hand, the BB cross section shows the velocity vector after the collision that flows in the left-right direction after the collision (shown up and down for the sake of display). Unlike the parabolic distribution before the collision, the velocity vector of the secondary flow to the left and right after the collision is almost constant. This is because the turbulent state becomes intense after the collision, and flows left and right while maintaining the turbulent state.
このことより、衝突後の左右への2次流れはパネルから空気に伝わる熱量が大きく、高い放熱性能が得られる。これが、狭い板間で二方向の送風で衝突させることにより、パネルの温度(最高温度)を低くできる最大の理由である。 From this, the secondary flow to the left and right after the collision has a large amount of heat transferred from the panel to the air, and high heat dissipation performance can be obtained. This is the largest reason why the temperature (maximum temperature) of the panel can be lowered by causing collision between two narrow plates by blowing air in two directions.
次に、衝突冷却の特性を明らかにするために、送風のダクト幅の影響について説明する。図3は、パネル幅サイズ20mmのパネルに対して、ダクト幅10mmと20mmの結果を、従来の一方向方式と衝突方式、それぞれについて示したものである。 Next, in order to clarify the characteristics of the collision cooling, the influence of the duct width of the blowing will be described. FIG. 3 shows the results of a duct width of 10 mm and 20 mm for a panel having a panel width size of 20 mm, for the conventional one-way method and the collision method, respectively.
左図は、パネル温度分布を示し、右図は、左図のABCの線上の温度分布を示す図であ
る。ここで、ABCは流れ方向における初期、中期、後期の点を示し、一方向方式と衝突方式とではCの位置が異なり、衝突方式では、左右の中央端部がC点となる。
The left figure shows the panel temperature distribution, and the right figure shows the temperature distribution on the ABC line in the left figure. Here, ABC indicates the initial, middle, and late points in the flow direction. The position of C is different between the one-way method and the collision method, and in the collision method, the left and right central ends are C points.
まず、一方向方式の温度分布は、図1で説明したように空気流れの後方に行くに従い、流速分布が放物線分布となるため、パネル温度が高くなっている。また、ダクト幅が狭くなると、空気が流れにくいパネルの左右両側の温度が中央よりも高くなり、パネルの右上、左上の位置での温度が高くなってしまう。このように、一方向方式の場合には、ダクト幅はパネル幅に近い方がよい。 First, as described with reference to FIG. 1, the temperature distribution of the one-way system increases toward the rear of the air flow, and the flow velocity distribution becomes a parabolic distribution, so that the panel temperature increases. Further, when the duct width is narrowed, the temperature on both the left and right sides of the panel in which air hardly flows is higher than the center, and the temperatures at the upper right and upper left positions of the panel are increased. Thus, in the case of the one-way method, the duct width should be close to the panel width.
一方、衝突方式の場合は、この傾向が逆になる。すなわち、衝突方式における放熱性能は、ダクト幅がパネル幅よりも狭いほうが高くなる。衝突方式においては、中央での衝突後、左右に2次流れが発生し、しかも2次流れの放熱性能が高いため、パネル全体で空気が流れにくい場所が無く、パネル全面を安定して冷却できる。このとき、ダクト幅をパネル幅に等しくなるまで広げると、流速の低下が著しくなり、冷却性能が低下する傾向を示す。 On the other hand, this tendency is reversed in the collision method. That is, the heat dissipation performance in the collision method is higher when the duct width is narrower than the panel width. In the collision method, after the collision at the center, the secondary flow is generated on the left and right, and the heat dissipation performance of the secondary flow is high, so there is no place where the entire panel is difficult to flow air, and the entire panel can be cooled stably. . At this time, when the duct width is increased to be equal to the panel width, the flow velocity is remarkably lowered, and the cooling performance tends to be lowered.
以上のように、衝突噴流冷却では、従来の冷却方法とは異なり、ダクト幅をパネル幅より狭く設定したほうが冷却性能を高く保つことができる。 As described above, in the collision jet cooling, unlike the conventional cooling method, the cooling performance can be kept high when the duct width is set narrower than the panel width.
続いて、衝突方式においてダクト幅を狭くするための具体的なパネル(発熱部品)の大きさとダクト(噴出口)の幅の関係について説明する。 Next, a specific relationship between the size of the panel (heat generating component) and the width of the duct (jet port) for narrowing the duct width in the collision method will be described.
図4は、板間を1.5mm空けて並列した発熱部20を内蔵する複数の平板状発熱部品群18に対し、特定のP−Q(静圧−流量)特性を与えた冷却ファンからの空気をダクトから送風する際の概観図である。
FIG. 4 shows a cooling fan provided with a specific PQ (static pressure-flow rate) characteristic for a plurality of flat plate-like
発熱部20を内蔵する二つの並列した平板状発熱部品郡18は、断熱材21に囲まれており、板間に面した放熱面22からのみ放熱することができる。
Two parallel flat plate-like heat
衝突噴流を用いる場合は、平板状発熱部品群18に対して、冷却ファンおよびダクトは、上下1対にて第1の空冷手段、及び第2の空冷手段として備えられる。第1の空冷手段と第2の空冷手段の組み合わせは、第1の空冷手段が第1の冷却ファン23aと第1の空冷ダクト19aから構成され、第2の空冷手段が第2の冷却ファン23bと第2の空冷ダクト19bから構成される。
When a collision jet is used, a cooling fan and a duct are provided as a first air cooling means and a second air cooling means in a pair of upper and lower sides with respect to the flat plate-like heat
第1の冷却ファン23aと第2の冷却ファン23bは、同じP−Q特性を有し、一方向からの強制空冷で用いた冷却ファンと比べて静圧(P)は同じであるが、流量(Q)を半分としている。そのため、第1の冷却ファン23aと第2の冷却ファン23bは一方向からの強制空冷に用いた冷却ファンをそれぞれ二手に分けたものと同じP−Q特性となる。
The
図5は、図4で示す構成において、平板状発熱部品群(幅20mm)から15mm離れた位置に設けられた噴出口の幅dの変化に対する、並列した平板状発熱部品群に形成された板間に流入する空気の流速の特性図を示す。
FIG. 5 shows a plate formed in a parallel flat plate-like heat generating component group in response to a change in the width d of the jet port provided at a
一方向からの送風については実線、衝突噴流における結果を点線で示している。衝突噴流においては、横軸のダクト噴出口の幅dの値が大きくなるにつれて、板間への流入速度が著しく減少し、さらに、発熱部品長さLの値が小さくなるにつれて、板間への流入速度は減少することになる。 As for the air blowing from one direction, the solid line and the result in the collision jet are shown by the dotted line. In the impinging jet, the inflow speed between the plates decreases remarkably as the value of the width d of the duct outlet on the horizontal axis increases, and further, as the value of the heat generating component length L decreases, The inflow speed will decrease.
衝突噴流においては、対向する風と狭い板間で衝突させるため、衝突した風によって圧
力が増加し、空気が板間へ流入しづらくなるため、ダクトの構成条件によっては流入する風速が下がりやすくなる。
In the impinging jet, the collision between the opposing wind and the narrow plate causes the pressure to increase due to the colliding wind, making it difficult for air to flow into the space between the plates. .
図6は、図4で示す構成と同様の冷却ファン、空冷ダクト形状を用いて単位体積当たり同等の発熱量を有し、板間2.5mmの空間を設けて並列する平板状発熱部品群を空冷した際の、構成要素から15mm離れた位置に設定された噴出口の幅dの変化に対する、平板状発熱部品群の表面温度上昇の最高値をプロットしたものを発熱部長さLの変化ごとに並べたものである。
FIG. 6 shows a group of flat plate-like heat generating components that have the same heat generation amount per unit volume using the same cooling fan and air cooling duct shape as the configuration shown in FIG. For each change in the heat generating part length L, a plot of the maximum surface temperature rise of the plate-like heat generating component group with respect to the change in the width d of the jet nozzle set at a
図6(a)〜(d)で示すLの値は、それぞれ(a):10mm、(b):15mm、(c):20mm、(d):30mmである。いずれも温度変化の傾向は似ており、噴出口の幅dが大きくなるにつれ、衝突噴流の温度上昇は大きくなり、一方向からの強制空冷は、温度上昇が低減される。 The values of L shown in FIGS. 6A to 6D are (a): 10 mm, (b): 15 mm, (c): 20 mm, and (d): 30 mm, respectively. In all cases, the tendency of the temperature change is similar. As the width d of the jet outlet increases, the temperature rise of the impinging jet increases, and the forced air cooling from one direction reduces the temperature rise.
図7は、発熱部品の最高温度に与える影響を、噴出口幅と発熱部品長さのそれぞれについて発熱部品幅で無次元化してプロットしたグラフである。 FIG. 7 is a graph in which the influence on the maximum temperature of the heat-generating component is plotted by making the dimension of the heat-generating component width dimensionless for each of the jet outlet width and the heat-generating component length.
図7を参照にして、発熱部品の最高温度に噴出口幅が与える影響を見ると、噴出口幅/発熱部品幅の値が0.8を境界にして、それよりも噴出口幅が小さいと、発熱部品の長さに依存して最高温度が変化することになる。すなわち、噴出口幅/発熱部品幅の値が0.8以下では、発熱部品の最高温度を効率的に低下させることができる。このような傾向を示す理由は、噴出口幅/発熱部品幅の値が0.8よりも小さくなると、噴出口での流速の増加が顕著になり、結果として温度が低下するためである。 Referring to FIG. 7 and seeing the effect of the jet width on the maximum temperature of the heat generating component, if the value of the jet width / heat generating component width is 0.8 and the jet width is smaller than that, Depending on the length of the heat generating component, the maximum temperature will change. That is, when the value of the jet outlet width / heat generating component width is 0.8 or less, the maximum temperature of the heat generating component can be efficiently reduced. The reason for this tendency is that when the value of the jet outlet width / heat generating component width becomes smaller than 0.8, the increase in the flow velocity at the jet outlet becomes remarkable, and as a result, the temperature decreases.
衝突方式の前述のような現象と特性を活用すると、衝突箇所を複数個設けて平板状発熱部品を効率的に冷却することも可能である。比較的面積が広く隙間が狭い平板状発熱部品、例えば電子機器のプリント基板が複数枚搭載された構造においては、衝突の場所が複数個あることにより、プリント基板全体を均一に冷却することが可能となる。 By utilizing the above-mentioned phenomenon and characteristics of the collision method, it is possible to efficiently cool the flat plate-like heat generating component by providing a plurality of collision locations. In a structure with a plurality of printed circuit boards mounted on a flat plate-like heat generating component, for example, an electronic device, which has a relatively large area and a narrow gap, it is possible to cool the entire printed circuit board uniformly by having multiple collision locations. It becomes.
また、プリント基板も、そこに搭載される部品の種類によって、発熱量の大きな部品が複数箇所に散らばっている場合もあり、できるだけ少ない数の送風により衝突箇所を増やしたい要求もある。この場合、衝突後に発生する2次流れを次の衝突に活用することにより、少ない数の冷却ファンあるいはダクトでも、効率的に冷却することが可能となる。 Also, the printed circuit board may have components with a large amount of heat scattered at a plurality of locations depending on the type of components mounted on the printed circuit board, and there is a demand to increase the number of collision locations with as few air blows as possible. In this case, by utilizing the secondary flow generated after the collision for the next collision, even a small number of cooling fans or ducts can be efficiently cooled.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態における電子機器の発熱部冷却装置の構成と動作について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、理解を容易にするために、電子機器を液晶プロジェクタ装置の液晶型画像表示器とし、平板状発熱部品を、液晶ユニット部を構成する入射側偏光板、液晶パネル、および2枚の出射側偏光板として説明する。しかし、この形態に限定されるものではなく、間隔をおいて互いに対向する面をそれぞれが備え、互いに対向する面の少なくともいずれかが発熱部である複数の平板状発熱部品を備える電子機器の冷却装置などとしても適用可能である。
(First embodiment)
The configuration and operation of the heating unit cooling device for an electronic device according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, in order to facilitate understanding, the electronic apparatus is a liquid crystal image display of a liquid crystal projector apparatus, a flat plate-like heat-generating component, an incident side polarizing plate, a liquid crystal panel, and two sheets constituting a liquid crystal unit section The output side polarizing plate will be described. However, the present invention is not limited to this mode. Cooling of an electronic apparatus that includes a plurality of flat plate-like heat generating components, each of which has a surface facing each other at an interval, and at least one of the surfaces facing each other is a heat generating portion. It can also be applied as a device.
図8は、本発明の第1の実施形態における液晶画像表示器の発熱部冷却装置の模式的分解斜視図である。 FIG. 8 is a schematic exploded perspective view of the heat generating part cooling device of the liquid crystal image display according to the first embodiment of the present invention.
冷却装置24は、R/G/Bの色光ごとに用意された、入射側偏光板25、液晶パネル26、及び出射側偏光板27、28のそれぞれをユニットとして構成する液晶ユニット部の上下端に対向するように配置され、第1の冷却ファン29と第1の空冷ダクト30からなる第1の空冷部31と、同じく第2の冷却ファン32と第2の空冷ダクト33からなる
第2の空冷部34とから構成される。
The
次に、図9を用いて本実施形態における冷却装置24による冷却作用について説明する。図9は液晶プロジェクタが有するR/G/Bの3つの液晶パネルうち1つの色光部分の液晶ユニット部を取り出した断面図である。
Next, the cooling effect | action by the cooling
第1の送風35は、液晶ユニット部の下方から入射側偏光板25と液晶パネル26との空間、及び液晶パネル26と出射側偏光板A27との空間、出射側偏光板A27と出射側偏光板B28との空間から上方へ向かって送り出される。
The
同様に、第2の送風36は、入射側偏光板25と液晶パネル26との空間、及び液晶パネル26と出射側偏光板A27との空間、出射側偏光板A27と出射側偏光板B28との空間から下方へ向かって送り出される。
Similarly, the
第1の送風35と第2の送風36とは、第1の冷却ファンと第2の冷却ファンとの送風量が等価で、かつ第1の空冷ダクト30と第2の空冷ダクト33の通風抵抗が等しい場合は、各ユニット間の空間の中央(衝突面a−a’)で対向する状態で衝突する。
The
また、第1の送風を送り出すダクトの噴出口37と第2の送風を送り出すダクトの噴出口38の偏光板の面内方向の幅は10mmである。液晶パネル26のサイズは0.7インチを使用しており、入射側偏光板25、出射側偏光板A27、出射側偏光板B28にもほぼ同サイズの偏光フィルムが20mm×20mmの放熱用ガラス基板に取り付けられている。
Further, the width in the in-plane direction of the polarizing plate of the
図10は、図9で示す風の衝突部の拡大図を示す。図10(a)は、出射側偏光板A27と、出射側偏光板B28との空間を拡大したものである。 FIG. 10 shows an enlarged view of the wind collision portion shown in FIG. FIG. 10A is an enlarged view of the space between the output side polarizing plate A27 and the output side polarizing plate B28.
第1の送風25と第2の送風36は、ユニット間の空間の中央(衝突面a−a’)で衝突し、出射側偏光板A27と出射側偏光板B28のそれぞれの光透過面へ向かう旋回流が発生し、光の通過を妨げることなく垂直な噴流を発生させ冷却する。このとき、ダクト噴出口幅は10mmであり、出射側偏光板Aと出射側偏光板Bの幅は20mmであるため、ダクト噴出口幅は出射側偏光板AおよびBの幅の0.5倍となる。この状態での出射側偏光板AおよびBの最高温度は低く抑えられていることが確認された。
The
一方、図10(b)は、入射側偏光板25と液晶パネル26との空間を拡大したものである。第1の送風35と第2の送風36は、ユニット間の空間の中央(衝突面a−a’)で衝突し、入射側偏光板25と液晶パネル26のそれぞれの光透過面へ向かう旋回流が発生し、光の通過を妨げることなく垂直な噴流を発生させ冷却する。
On the other hand, FIG. 10B is an enlarged view of the space between the incident
このとき、ダクト噴出口幅は10mmであり、入射側偏光板25と比べて図中奥行き方向のサイズの小さい液晶パネル26の幅は14mmであるため、ダクト噴出口幅は液晶パネルの幅の約0.7倍となる。この状態での出射側偏光板AおよびBの最高温度は低く抑えられていることが確認された。液晶パネル26の放熱面22は凹部にあり、一方向からの強制空冷では風が届きにくいが衝突噴流は旋回流が発生するため、風が届きやすく衝突噴流のほうが有利である。
At this time, the duct outlet width is 10 mm, and the width of the
以上より、噴出口の幅が平板状発熱部品の最大幅の0.8倍よりも小さいと、発熱部品の温度を低く抑えられることが確認された。 From the above, it was confirmed that the temperature of the heat generating component can be kept low when the width of the jet port is smaller than 0.8 times the maximum width of the flat plate-shaped heat generating component.
なお、プロジェクタ装置などにおいては、複数の平板状発熱部品が形成する板間が狭い
場合(5mm程度まで)に大きな効果が得られる。
In a projector device or the like, a great effect can be obtained when the distance between the plates formed by the plurality of flat plate-like heat-generating components is narrow (up to about 5 mm).
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態における冷却装置について、図面を参照して詳細に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a cooling device according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図11は、本発明における第2の実施形態の模式図であり、冷却ファン39から送り込まれる風は、第1の空冷ダクト40と、その途中から分岐している第2の空冷ダクト41により2方向に分けて液晶ユニット部2へと送風される。
FIG. 11 is a schematic diagram of the second embodiment of the present invention. The air sent from the cooling
本実施形態によれば、第1の空冷ダクト39による液晶ユニット部2の下方から上方へ通風させる第1の送風42と、液晶ユニット部2の側方から通風される第2の送風43とが、液晶ユニット部2の間の各空間において、2つの異なるベクトル(直交ベクトル)を持つ送風としての衝突が生じるため、高い冷却効果を得ることが可能となる。
According to the present embodiment, the first air blowing 42 that causes the first
本構成のように空冷ダクトを途中から分岐させると、ファン実装個数を削減して低コスト化と低騒音化を図れるとともに、空冷ダクトも小さくできるため小型のプロジェクタ装置に適用することが容易になる。 If the air cooling duct is branched from the middle as in this configuration, the number of fans mounted can be reduced to reduce cost and noise, and the air cooling duct can be made small, so that it can be easily applied to a small projector device. .
なお、上記冷却構造において、ダクト噴出口幅は、第1の空冷ダクト40、第2の空冷ダクト41ともに10mmであり、液晶ユニット部2の最小のサイズのパネルである液晶パネルの幅は14mmである。このときのダクト噴出口幅は、液晶パネルの幅の約0.7倍となる。この状態において、液晶パネルの最高温度は低く抑えられていることが確認された。
In the above cooling structure, the duct outlet width is 10 mm for both the first
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施形態における冷却装置について、図面を参照して詳細に説明する。図12は、本発明の第3の実施形態における冷却装置の模式図である。
(Third embodiment)
A cooling device according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 12 is a schematic view of a cooling device according to the third embodiment of the present invention.
液晶ユニット部2に対して、下側には、それぞれ共通のダクトから分岐した第1の空冷ダクト44と第2の空冷ダクト45が配置され、上側には、それぞれ共通のダクトから分岐した第3の空冷ダクト46と第4の空冷ダクト47が配置される。
A first air-cooling
第1の空冷ダクト44からの送風と、第3の空冷ダクト46からの送風は、液晶ユニット部2の隙間の空間において第1の衝突48を起こし、右側へと第1の2次流れ49を発生させる。
The air blowing from the first
一方、第2の空冷ダクト45からの送風と、第4の空冷ダクト47からの送風は、液晶ユニット部2の隙間の空間において第2の衝突50を起こし、左側へと第2の2次流れ51を発生させる。
On the other hand, the air blown from the second
お互い対面する方向の第1の2次流れ49と第2の2次流れ51により、液晶ユニット部2の中央付近の隙間の空間において、2次流れ同士の衝突である第3の衝突52が発生する。
Due to the first
衝突部およびその結果生じる2次流れは、液晶ユニット部2から空気に伝わる熱を大きくする効果があるが、本実施形態においては、第1および第2の実施形態において1箇所であった衝突部が3箇所になっているため、液晶ユニット部2の放熱効率は増加し、さらに各パネル内での放熱効率の均一化も可能である。
The collision part and the resulting secondary flow have the effect of increasing the heat transferred from the liquid
なお、液晶ユニット部2内の最小のサイズである液晶パネルの最大幅は14mmであり、第1から第4の4つの空冷ダクトの噴出口の幅は2mmで構成される。このとき、噴出口の幅は、液晶パネル最大幅の0.14倍になり、0.8倍よりも小さい値である。このように噴出口の幅を0.8倍よりも小さくすることにより、衝突噴流の流速を上げることが可能になり、液晶ユニット部2の冷却効率を高められることが確認された。
The maximum width of the liquid crystal panel, which is the minimum size in the
(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施形態における冷却装置について、図面を参照して詳細に説明する。図13は、本発明の第4の実施形態における冷却装置の模式図である。
(Fourth embodiment)
A cooling device according to a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 13 is a schematic diagram of a cooling device according to the fourth embodiment of the present invention.
図13において、(a)は側面図、(b)は上面図、(c)は下面図を示す。本冷却装置は、図13(a)に示すように、入射光側(図の右側)から入射側偏光板25、液晶パネル26、出射側偏光板A27、出射側偏光板B28の4枚の平板が並行に備えられる。
13A is a side view, FIG. 13B is a top view, and FIG. 13C is a bottom view. As shown in FIG. 13 (a), the present cooling device is composed of four flat plates including an incident
また、前記4枚の平板に対して、下側には第1の空冷ダクト53が設置され、上側には第2の空冷ダクト54が設置される。
A first
前記4枚の平板中、液晶パネル26は他の3枚の平板よりも発熱量が大きい。そこで、液晶パネルの冷却に関係する2つの隙間空間(1つは入射側偏光板25と液晶パネル26の隙間空間、もう1つは液晶パネル26と出射側偏光板A27の隙間空間)は衝突噴流による空冷を用いて、液晶パネルの冷却に関係しない出射側偏光板A27と出射側偏光板B28の隙間空間は、一方向方式による空冷を用いる。
Among the four flat plates, the
図13(b)は、図13(a)の中央AA断面から下側を見た図である。図13(b)において、斜線部は第1の空冷ダクト53の噴出口を示す。第1の空冷ダクト53の噴出口は、衝突噴流用のダクトであり、液晶パネルの冷却に関係する2つの隙間空間(1つは入射側偏光板25と液晶パネル26の隙間空間、もう1つは液晶パネル26と出射側偏光板A27の隙間空間)に空気が流れるように形成されている。
FIG.13 (b) is the figure which looked at the lower side from the center AA cross section of Fig.13 (a). In FIG. 13 (b), the hatched portion indicates the outlet of the first
液晶パネルの最大幅は14mmであり、第1の空冷ダクト53の噴出口の幅は6mmである。このとき、第1の空冷ダクト53の噴出口の幅は、液晶パネルの最大幅の0.43倍であり、0.8倍よりも小さいため衝突噴流の冷却効率が高い。
The maximum width of the liquid crystal panel is 14 mm, and the width of the jet outlet of the first
図13(c)は、図13(a)の中央AA断面から上側を見た図である。図13(c)において、斜線部は第2の空冷ダクト54の噴出口を示す。第2の空冷ダクト54の噴出口は、衝突噴流冷却用の領域(図の右側)と一方向冷却用の領域(図の左側)の2つの領域から成る。
FIG.13 (c) is the figure which looked at the upper side from the center AA cross section of Fig.13 (a). In FIG. 13 (c), the hatched portion indicates the jet outlet of the second
衝突噴流冷却用の領域(図の右側)は、液晶パネルの冷却に関係する2つの隙間空間(1つは入射側偏光板25と液晶パネル26の隙間空間、もう1つは液晶パネル26と出射側偏光板A27の隙間空間)に送風できる位置にあり、噴出口の幅(図における縦の長さ)は6mmであり、液晶パネルの最大幅の0.43倍であり、0.8倍よりも小さい。
The area for cooling the impinging jet (the right side in the figure) has two gap spaces related to the cooling of the liquid crystal panel (one is the gap space between the incident-side
一方、第2の空冷ダクト54の一方向冷却用の領域(図の左側)は、出射側偏光板A27と出射側偏光板B28に送風できる位置にあり、噴出口の幅は20mmであり、出射側偏光板A27と出射側偏光板B28の幅である20mmの1倍である。このため、一方向の空冷として冷却性能が高くなっている。
On the other hand, the region for unidirectional cooling (the left side in the figure) of the second
このように、4つの平板状発熱部品があり、それぞれの発熱量に応じてダクト噴出口の幅を各隙間空間によって変えることにより、全体として最適、且つ最大の冷却性能を実現
することが可能である。
In this way, there are four plate-like heat generating components, and by changing the width of the duct outlet according to the amount of each heat generation according to each gap space, it is possible to realize the optimum and maximum cooling performance as a whole. is there.
以上、第1〜第4の実施形態では、液晶プロジェクタ装置の液晶ユニット部の冷却装置を例として述べてきたが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、他の電子機器における平板状発熱部品郡の空冷方法に本発明を適用しても同様の効果が得られることは明白である。 As described above, in the first to fourth embodiments, the cooling device for the liquid crystal unit of the liquid crystal projector device has been described as an example. However, the application target of the present invention is not limited to this, and in other electronic devices It is obvious that the same effect can be obtained even if the present invention is applied to the air cooling method for the flat plate-like heating component group.
例えば、データセンターに設置される大型サーバは、実装密度を上げるためにCPU、メモリ、ハードディスク、電源などを搭載したボードを数cmのピッチで複数枚並べた構成を採るもの(一般的に、ブレードサーバと呼ぶ)があるが、この場合にもボードあるいは部品間の隙間は小さく、従来の一方向の空冷では冷却性能に限界がある。このため、本発明のように、送風の噴出口幅をボードの最大幅の0.8倍よりも小さくした2つ以上の空冷手段を持つ衝突噴流冷却は非常に有効である。 For example, a large server installed in a data center employs a configuration in which a plurality of boards equipped with a CPU, memory, hard disk, power supply, etc. are arranged at a pitch of several centimeters in order to increase mounting density (generally, blades In this case as well, the gap between the boards or components is small, and the conventional one-way air cooling has a limited cooling performance. For this reason, as in the present invention, impinging jet cooling having two or more air-cooling means in which the blower outlet width is smaller than 0.8 times the maximum width of the board is very effective.
1 液晶プロジェクタ装置
2 液晶ユニット部
3 冷却ファン
3a 第1の冷却ファン
3b 第2の冷却ファン
4 空冷ダクト
5 光源
6 リフレクタ
7 ランプ用冷却ファン
8 ランプ用冷却ダクト
9 排気ファン
10 電源ユニット
11 投写レンズ
12 入射側偏光板
13 液晶パネル
14 出射側偏光板
15 空冷装置
16 送風
17 吐出口
18 平板状発熱部品郡
19a 第1の空冷ダクト
19b 第2の空冷ダクト
20 発熱部
21 断熱材
22 放熱面
23a 第1の冷却ファン
23b 第2の冷却ファン
24 冷却装置
25 入射側偏光板
26 液晶パネル
27 出射側偏光板A
28 出射側偏光板B
29 第1の冷却ファン
30 第1の空冷ダクト
31 第1の空冷部
32 第2の冷却ファン
33 第2の空冷ダクト
34 第2の空冷部
35 第1の送風
36 第2の送風
37 第1のダクト噴出口
38 第2のダクト噴出口
39 冷却ファン
40 第1の空冷ダクト
41 第2の空冷ダクト
42 第1の送風
43 第2の送風
44 第1の空冷ダクト
45 第2の空冷ダクト
46 第3の空冷ダクト
47 第4の空冷ダクト
48 第1の衝突
49 第1の2次流れ
50 第2の衝突
51 第2の2次流れ
52 第3の衝突
53 第1の空冷ダクト
54 第2の空冷ダクト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid
28 Output-side polarizing plate B
29
Claims (7)
前記平板状発熱部品群に対して異なる方向から送風を行い、前記平板状発熱部品群の1つ以上の隙間において1箇所以上の空気衝突部を発生させる2つ以上の空冷手段と、
前記空冷手段は、空気を噴出する少なくとも1つ以上の噴出口の幅が、前記平板状発熱部品の前記噴出口から前記平板状発熱部品群へ向かって吐出される空気の流れの方向に対して直交する向きの平板状発熱部品の最大幅に対して0.8倍以下である空気噴出手段と、を有し、
前記空気衝突部は、他の空気衝突部から発生した2次流れの送風による衝突であることを特徴とする発熱部冷却装置。 One or more plate-like heat generating component groups arranged in parallel so that the in-plane directions are the same and having a heat generating part inside the surface;
Two or more air cooling means for blowing air from different directions with respect to the flat plate-like heat generating component group, and generating one or more air collision portions in one or more gaps of the flat plate-like heat generating component group;
The air-cooling means has a width of at least one or more outlets for ejecting air with respect to the direction of the flow of air discharged from the outlet of the flat plate-like heating component toward the flat plate-like heating component group. and air jetting means is 0.8 times or less with respect to the maximum width of the flat heat generating component orthogonal orientation, and possess,
The heating unit cooling device according to claim 1, wherein the air collision part is a collision caused by blowing a secondary flow generated from another air collision part .
前記衝突部を有しない隙間に対して、一方向から送風して冷却することを特徴とする請求項5記載の発熱部冷却装置。The heat generating part cooling device according to claim 5, wherein the gap that does not have the collision part is cooled by blowing air from one direction.
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