冷却装置以及投影显示装置的制作方法

本发明涉及冷却装置以及投影显示装置，例如涉及用于冷却投影仪的光源的冷却装置以及投影显示装置。

背景技术：

作为投影仪用的光源，正在积极采用激光以及发光二极管(lightemittingdiode：led)等半导体光源。半导体光源由于发热密度高，因此利用散热器进行冷却。关于冷却，公开了一种将散热器等放热器与热源连接且向放热器进行送风的结构、或者使用了热管的光源灯冷却结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-075081号公报；

专利文献2：日本特开2009-238948号公报。

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

在专利文献1中，如图8的(a)以及(b)所示，公开了一种投影显示装置4，其具有作为热源的灯5、与热源相接合的热量接收块42、被设置多个散热片48的散热器47、向散热器47进行送风并进行散热的排气风扇49。专利文献1的投影显示装置4经由热量接收块42以及热管43使热源的热量移动到散热器47，并通过排气风扇49，使热量从散热器47向外部发散。

另外，专利文献2中公开了一种带鳍片的散热器，其包括具备空气进入口以及空气排出口的轴流风扇、被设置在空气进入口的第一散热片、被设置在空气排出口的第二散热片、连接第一散热片和第二散热片的热管、以及与热管相接合的热量接收块。使热源的热量经由热管移动到第一散热片以及第二散热片，并通过排气风扇49，使热量从第一散热片以及第二散热片向外部发散。

在此，为了提高散热器和热管的散热片的冷却效率而增加散热片的面积时，在一定面积以上时散热效率不会提高，散热效率饱和。另外，当增加散热片的面积时，即使增加送风量，空气阻力也增加，因此存在不能对应于散热片的面积而进行散热的问题。

本发明是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于提供一种能够提高热源的冷却性能的冷却装置以及投影显示装置。

用于解决技术问题的手段

因此，本发明提供一种冷却装置，其包括：管道，所述管道的一端和另一端开口；风扇，所述风扇被配置在所述管道的内部，将所述管道的所述内部的空气向连接所述一端和所述另一端的送风方向送出；散热器，所述散热器具有：基部，所述基部具有位于所述管道的外部、且与所述另一端的开口对置的对置面；以及散热鳍片，所述散热鳍片中，沿着所述送风方向从所述对置面延伸出的多个薄板分别仅隔开预定的距离；热源，所述热源与所述基部接触；热管，所述热管与所述热源或者所述散热器连接；以及热管鳍片，所述热管鳍片在所述管道的所述内部被配置在相比所述风扇更靠近所述一端侧，沿着所述送风方向从所述热管延伸出的多个薄板分别仅隔开预定的距离。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够提高热源的冷却性能的冷却装置以及投影显示装置。

附图说明

图1是例示了实施方式所涉及的冷却装置的立体图；

图2是例示了实施方式所涉及的冷却装置的立体图；

图3是例示了实施方式所涉及的冷却装置的截面图；

图4是实施方式所涉及的冷却装置的侧视图；

图5的(a)～(c)是例示了实施方式所涉及的散热器、风扇、热管鳍片的配置模式、以及风量和热阻抗之间的关系的模拟结果的图；

图6是例示了比较例1所涉及的冷却装置的立体图；

图7是例示了比较例2所涉及的冷却装置的立体图；

图8的(a)以及(b)是例示了现有例的投影显示装置的图。

具体实施方式

(实施方式)

对实施方式所涉及的冷却装置进行说明。实施方式所涉及的冷却装置例如为用于冷却投影仪的光源的冷却装置。首先，对实施方式所涉及的冷却装置的构成进行说明。

图1以及图2是例示了实施方式所涉及的冷却装置的立体图。图3是例示了实施方式所涉及的冷却装置的截面图。图4是实施方式所涉及的冷却装置的侧视图。图2示出拆卸了图1的管道(duct)50的内部。

如图1～图4所示，本实施方式所涉及的冷却装置1具有散热器10、风扇20、风扇安装部25、热管30、热管鳍片35以及管道50。冷却装置1是用于冷却与散热器10接触的热源60、例如热密度高的光源的装置。作为散热器10以及热管鳍片35的材料，使用铝、铜等。

管道50是两端开口的方简状的部件。例如，管道50是开口呈长方形状的矩形筒状。将管道50开口的两端部中的一侧端部作为一端51，将另一侧端部作为另一端52。

风扇20被配置在管道50的内部。风扇20送出管道50内部的空气。例如，风扇20在连接管道50的一端51和另一端52的送风方向上进行送风。例如，送风方向是从一端51朝向另一端52的方向。在管道50的内部，设置一个或者多个风扇20。风扇20例如为旋转轴上安装多个螺旋桨的。风扇20在沿着旋转轴的方向进行送风。风扇20被配置在管道50内，使得旋转轴位于从一端51沿着另一端52的方向。

这里，在图1～图4中，为了便于说明，导入xyz正交坐标系。将被设置在管道50内部的风扇20的送风方向作为x轴方向。将与x轴方向正交的平面中的一个方向、例如铅垂方向作为z轴方向。将与x轴方向以及z轴方向正交的方向作为y轴方向。

风扇安装部25被设置在风扇20的周围，以便包围风扇20的旋转轴。风扇20在由风扇安装部25包围的内部进行旋转。风扇安装部25被安装在管道50的内周面。风扇安装部25阻挡管道50内的空气的流动。因此，从管道50的一端51送出到另一端52的空气通过风扇20旋转的部分。即，从管道50的一端51流入到管道50内的空气通过未被风扇安装部25阻挡的、风扇20旋转的部分，流动到管道50的另一端52侧。因此，从送风方向观察到的风扇20旋转部分的面积与管道50的送风方向正交的截面积相比更小。

散热器10包括具有第一面11以及第二面12的基部10a。散热器10的第二面12是第一面11的相反侧的面。散热器10的长度方向，例如成为y轴方向。在该情况下，基部10a具有y轴方向的长度方向。散热器10的y轴方向的长度以及z轴方向的长度与管道50的另一端52的开口的y轴方向的长度以及z轴方向的长度大致相同。散热器10的第一面11与管道50的另一端52的开口对置。因此，基部10a具有位于管道50的外部、且与另一端52的开口对置的对置面。散热器10除了基部10a之外还包含散热鳍片15。

散热鳍片15具有多个薄板。散热鳍片15的薄板从散热器10的基部10a的第一面11向另一端52的开口侧延伸。散热鳍片15的各薄板例如为具有将z轴方向作为长度方向的板面的薄板状。散热鳍片15的各薄板具有大致相同形状。散热鳍片15的z轴方向的长度与散热器10的z轴方向的长度大致一致。散热鳍片15的每个薄板分别沿着第一基准面配置，第一基准面是由与散热器10的基部10a的第一面11和管道50的另一端52侧的开口交叉的面来定义的。在散热鳍片15中，沿着送风方向从对置面延伸出的多个薄板分别仅隔开预定的距离。第一基准面并不限于平面，相对于由管道50的形状决定的送风方向连续的、与管道50的另一端52侧的开口交叉。因此，第一基准面沿着送风方向。

与散热鳍片15的各薄板的板面正交的方向是y轴方向。将与板面正交的方向称为板面方向。散热鳍片15的板面方向成为散热器10的长度方向。散热鳍片15的多个薄板在板面方向上隔着间隔配置。因此，散热鳍片15的薄板之间的槽沿着z轴方向延伸。散热鳍片15的薄板之间的间隙沿着风扇20的送风方向。也就是说，散热鳍片15的板面方向与送风方向大致正交。

热源60被配置在散热器10的基部10a的第二面12，并与基部10a接触。热源60例如被安装为紧贴于散热器10的基部10a的第二面12。热源60例如为光源。进一步详细地讲，热源60例如为激光光源或者半导体光源。热源60安装有一个或者多个。热源60被配置在基部10a的第二面12的中央部分。此外，热源60并不限于光源，也可以是cpu(centralprocessingunit，中央处理器)等产生热的电子设备。

热管鳍片35被设置在管道50的内部。热管鳍片35被设置在相比风扇20更靠近管道50的一端51侧。热管鳍片35具有多个薄板。热管鳍片35的各薄板例如为具有将z轴方向作为长度方向的板面的薄板状。热管鳍片35的各薄板具有大致相同形状。热管鳍片35的z轴方向的长度与散热器10的z轴方向的长度大致一致。

热管鳍片35的板面方向为y轴方向，成为散热器10的长度方向。热管鳍片35的各薄板在板面方向上隔着间隔配置。热管鳍片35的薄板之间的间隙沿着风扇20的送风方向。也就是说，热管鳍片35的板面方向与送风方向大致正交。另外，散热鳍片15的板面方向与热管鳍片35的板面方向是大致相同方向。

热管30具有折弯的部分。例如，热管30具有弯曲的部分。热管30设置有多个。热管30与热源60或者散热器10连接。热管30与散热器10或者热源60的长度方向的两端连接。例如，热管30与基部10a的长度方向的两端连接。热管与散热器10的侧面13以及14接合，并被内置在散热器10的基部10a的内部。

热管30与侧面13以及14的z轴方向的中央部连接。另外，热源60被配置在散热器10的第二面12的中央部。因此，在z轴方向，热管30被连接到散热器10的位置和热源60配置在散热器10的位置在z轴方向上一致。

从散热器10的+y轴方向侧的侧面13向+y轴方向突出的热管30弯曲而向-x轴方向侧延伸。并且，热管30向-y轴方向侧弯曲而插入到管道50的内部。另外，从散热器10的-y轴方向侧的侧面14向-y轴方向突出的热管30弯曲而向-x轴方向侧延伸。并且，热管30向+y轴方向侧弯曲而插入到管道50的内部。被插入到管道50的内部的热管30与被设置在管道50的内部的热管鳍片35连接。热管30从板面方向贯穿热管鳍片35的多个薄板。贯穿热管鳍片35的部分以外的热管30被配置在管道50的外侧。因此，热管30的一部分被配置在管道50的外侧。热管鳍片35的每个薄板分别沿着第二基准面配置，第二基准面由与热管30和管道50的一端51侧的开口交叉的面来定义的。在热管鳍片35中，沿着送风方向从热管30延伸出的多个薄板分别仅隔开预定的间隔。第二基准面并不限于平面，相对于由管道50的形状决定的送风方向连续的、与管道50的一端51侧的开口交差。因此，第二基准面沿着送风方向。

热源60是投影显示装置的光源，在由冷却装置1冷却光源的情况下，投影显示装置包含冷却装置1。

接着，对冷却装置1的动作进行说明。首先，启动被配置在散热器10的基部10a的第二面12上的热源60。从热源60产生的热量通过热传导被传递到与热源60接触的散热器10。从热源60传递到散热器10的热量的一部分通过散热器10本身来发散。另外，从热源60传递到散热器10的热量的一部分通过被设置在散热器10的散热鳍片15来发散。进一步，从热源60传递到散热器10的热量的一部分通过热传导被传递到热管30。

从热源60经由散热器10传递到热管30的热量的一部分通过热管30本身来发散。另外，从热源60经由散热器10传递到热管30的热量的一部分通过热传导被传递到热管鳍片35。并且，通过热管鳍片35来发散。

另一方面，热源60启动前后或者热源60启动的同时，使风扇20启动。由此，在管道50内，从一端51向另一端52的方向进行送风。即，如图3以及图4所示，沿着从一端51到另一端52的方向发生空气的流向71。

从一端51的开口进入的空气通过热管鳍片35的薄板之间的间隙。热管鳍片35的各薄板在板面方向上隔着间隔配置。并且，板面方向与送风方向正交。即，热管鳍片35的薄板之间的间隙沿着送风方向。因此，到达热管鳍片35的空气通过热管鳍片35的薄板之间的间隙。在空气通过热管鳍片35的薄板之间的间隙的期间，热量从热管鳍片35传递到空气中。由此，热管鳍片35所具有的热量被发散。

穿过热管鳍片35的薄板之间的间隙的空气通过风扇20旋转的部分。通过风扇安装部25来阻挡管道50中除了风扇20旋转部分以外的部分的空气的流动。

穿过风扇20旋转的部分的空气进一步进入到管道50的内部。并且，变成从管道50的另一端52的开口流出的流向72。散热器10的基部10a被配置成与另一端52的开口对置，散热鳍片15的薄板向开口侧延伸。因此，从管道50的另一端52开口流出的空气通过散热鳍片15的薄板之间的间隙。散热鳍片15的薄板在板面方向上隔着间隔配置。并且，板面方向与送风方向正交。即，散热鳍片15的薄板之间的间隙沿着送风方向。因此，到达散热鳍片15的空气通过散热鳍片15的薄板之间的间隙。在空气通过散热鳍片15的薄板之间的间隙的期间，热量从散热鳍片15传递到空气中。由此，散热鳍片15所具有的热量被发散。

已通过散热鳍片15的薄板之间的间隙的空气到达散热器10的基部10a的第一面11。并且，在散热器10的基部1oa的第一面11，已通过散热鳍片15的薄板之间的间隙的空气的一部分变成向散热鳍片15的薄板之间的槽延伸的方向、即+z轴方向的流向73，一部分变成-z轴方向的流向74。并且，在空气向+z轴方向以及-z轴方向流通的期间，热量从散热器10的第一面11传递到空气。由此，使散热器10所具有的热量发散。

如此，散热器10、散热鳍片15、热管30、热管鳍片35其本身也发散热量，但是有空气流的情况下，能够提高冷却效率，并且能够更有效地发散热量。

接着，关于散热器10、风扇20、热管鳍片35的配置，假设a～i的配置模式，并说明各配置模式中的风量和热阻抗之间的关系的模拟结果。图5的(a)～(c)是例示了实施方式所涉及的散热器10、风扇20、热管鳍片35的配置模式、以及风量和热阻抗之间的关系的模拟结果的图。这里，风量表示在各配置模式中每单位时间内移动的空气量，热阻抗是指散热器10的热阻抗，意味着热阻抗越大冷却効率越小。

图5的(a)的配置模式a是在管道50内只配置了风扇20的情况，将相对于与管道50的送风方向正交的截面积(下面，简称为截面积)的风扇20的截面积之比作为1。将该情况下的风量作为100％，并由配置模式a～c进行比较。

图5的(a)的配置模式b是在管道50内配置风扇20、且在风扇20的排气侧配置了热管鳍片35的情况，将相对于管道50的截面积的热管鳍片35的截面积之比作为1。该情况下的风量为89％。

图5的(a)的配置模式c是在管道50内配置风扇20、且在风扇20的吸气侧配置了热管鳍片35的情况，将相对于管道50的截面积的热管鳍片35的截面积之比作为1。该情况下的风量为87％。

如图5的(a)的配置模式a～c所示，从风扇20与热管鳍片35之间的关系来看，即使将热管鳍片35配置在风扇20的吸气侧以及排气侧中的任何一侧，均能减少风量。并且，当将热管鳍片35配置在排气侧时，与配置在吸气侧相比，风量的减少量小。

图5的(b)的配置模式d是在管道50内只配置了风扇20的情况，但是将相对于管道50的截面积的风扇20的截面积之比作为0.60。将该情况下的风量作为100％，由配置模式d～f来进行比较。

图5的(b)的配置模式e是在管道50内配置风扇20、且在风扇20的排气侧配置了热管鳍片35的情况，将相对于管道50的截面积的热管鳍片35的截面积之比作为1。因此，相对于风扇20的截面积的热管鳍片35的截面积之比是1.65。该情况下的风量为94％。

图5的(b)的配置模式f是在管道50内配置风扇20、且在风扇20的吸气侧配置了热管鳍片35的情况，将相对于管道50的截面积的热管鳍片35的截面积之比作为1。因此，相对于风扇20的截面积的热管鳍片35的截面积之比是1.65。该情况下的风量为92％。

如图5的(b)的配置模式d～f所示，在扩大了管道50的截面积的情况下，相对于配置模式a～c，抑制风量的减少。另外，即使将热管鳍片35配置在风扇20的吸气侧以及排气侧的任何一侧时均能减少风量的倾向和当将热管鳍片35配置在排气侧时与配置在吸气侧时相比风量的减少量小的倾向是相同的。

图5的(c)的配置模式g是在管道50内配置风扇20、且将散热器10配置成与管道50的另一端52的开口对置的情况，将相对于管道50的截面积的风扇20的截面积之比作为0.60。将该情况下的风量作为100％。另外，将该情况下的热阻抗作为100％，由配置模式g～i来进行比较。

图5的(c)的配置模式h是在管道50内配置风扇20、在风扇20的排气侧配置热管鳍片35、且将散热器10配置成与管道50的另一端52的开口对置的情况，将相对于管道50的截面积的热管鳍片35的截面积之比作为1。相对于风扇20的截面积的热管鳍片35的截面积之比是1.65。该情况下的风量是92％。另外，该情况下的热阻抗是109％。

图5的(c)的配置模式i是在管道50内配置风扇20、在风扇20的吸气侧配置热管鳍片35、且将散热器10配置成与管道50的另一端52的开口对置的情况。将相对于管道50的截面积的热管鳍片35的截面积之比作为1。相对于风扇20的截面积的热管鳍片35的截面积之比是1.65。该情况下的风量是94％。另外，该情况下的热阻抗是104％。

如图5的(c)的配置模式g～i所示，在将散热器10配置成与管道50的另一端52的开口对置的情况下，即使将热管鳍片35配置在风扇20的吸气侧以及排气侧的任何一侧，均能减少风量，但是将热管鳍片35配置在吸气侧时，与配置在排气侧相比，风量的减少量小。

在此，说明在配置模式g～i的比较中比较散热器10的热阻抗的理由。通常，热管30相对于散热器10的热阻抗足够小，并且有效地进行向热管鳍片35的热传递，因此热管鳍片35的热阻抗没有大的变化。另一方面，散热器10的热阻抗，根据在由热管鳍片35的薄板的同隙构成的流路移动时所产生的流路阻抗引起的向散热器10的空气流动的变化而变化。因此，比较散热器10的热阻抗。

在此，说明配置模式i中的风量和热阻抗的变化小的理由。首先，在配置模式g～i和配置模式a～f中，不同点在于有无散热器10。接着，在配置模式g～i中，在风扇20的排气侧配置了成为流路阻抗的散热器10的配置模式i，配置成使散热器10的流路阻抗和热管鳍片35的流路阻抗夹着风扇20。通常，在风扇20的排气侧存在流路阻抗的情况下，风量容易降低，但配置模式i是在风扇20的吸气侧和排气侧的两侧均存在流路阻抗的唯一的配置模式。也就是说，在配置模式i中，除了风扇20的吸气侧的热管鳍片35的流路阻抗之外，通过增加排气侧的散热器10的流路阻抗，风扇20的吸气侧和排气侧的平衡变得更好。其结果，能够抑制风量的减少，进一步，也能够抑制热阻抗的增加。在此，在配置模式a～i中，吸气侧和排气侧的流路阻抗的平衡良好的配置模式只有a和i，因此配置模式i是在配置模式b～i中能够实现最接近配置模式a的空气移动的配置。

因此，如本实施方式，在排气侧配置了如散热器10那样的作为流路阻抗的部件的情况下，通过将热管鳍片35配置在吸气侧，能够提高冷却効率。

进一步，在本实施方式中，通过热管30，将散热器10的热量的一部分分配给热管鳍片35。并且，由散热器10和热管鳍片35这两个来发散热量。由此，不会使风量减少，能够提高冷却効率。

接着，说明本实施方式的効果，但在此之前，对比较例进行说明，之后，通过与比较例进行对比，说明本实施方式的効果。

图6是例示了比较例1所涉及的冷却装置的立体图。如图6所示，比较例1所涉及的冷却装置101具有散热器10、风扇20、热管30以及热管鳍片35。但是，散热器10不具有散热鳍片15。另外，热管鳍片35被配置为比风扇20更靠近排气侧。

在比较例1的冷却装置101中，如图5所示，热管鳍片35未配置在风扇20的吸气侧，因此风量减少，不能提高冷却効率。另外，不能抑制热阻抗的增加。由于不存在通过散热鳍片15的热量发散，因此与本实施方式中的配置模式i相比，冷却性能差。

图7是例示了比较例2所涉及的冷却装置的立体图。如图7所示，比较例2所涉及的冷却装置102具有散热器10、散热鳍片15、风扇20。但是，比较例2所涉及的冷却装置102不具有热管30以及热管鳍片35。因此，不能将传递到散热器10的热量分配给其他散热部。因此，即使增加散热器10的面积，在一定面积以上时也不能提高散热効率，散热效率饱和。因此，不能提高冷却効率。

接着，说明本实施方式的効果。

本实施方式的冷却装置1将从热源60产生的热量的散热部分为，与热源60连接的散热器10和经由散热器10以及热管30而与热源60连接的热管鳍片35。因此，即使不加大散热器10，也能够提高冷却効率。由此，能够抑制散热效率饱和。

另外，冷却装置1从吸气侧依次配置热管鳍片35、风扇20、散热器10。如图5的(a)～(c)所示，当在管道50的排气侧的开口附近存在如散热鳍片15那样的妨碍空气流动的结构物(流路阻抗)时，与在风扇20的排气侧配置热管鳍片35相比，在风扇20的吸气侧配置热管鳍片35时，更能够抑制风量的减少，并且能够抑制热阻抗的增加。另外，当在风扇20的排气侧存在流路阻抗时，风扇20越接近散热鳍片15时，能够不降低流速且进行效率良好的送风。如此，冷却装置1优选配置成，在热管鳍片35和散热器10之间夹着风扇20，并从吸气侧依次配置热管鳍片35、风扇20、散热器10。

将散热鳍片15的板面方向和热管鳍片35的板面方向作成大致相同方向，并使这些方向与送风方向正交。因此，能够促进散热鳍片15以及热管鳍片35与空气的接触，能够抑制风量的减少，并且能够提高冷却能力。

热管30使用多个例如三根，并与散热器10连接。由此，能够增加将散热器10的热量传递到热管鳍片35的量。

另外，热管30与散热器10的长度方向或者宽度方向的两端部连接。更优选，与宽度方向相比，与长度方向的两端部连接。由此。能够将散热器10的热量均匀地传递到热管30。因此，尤其在如热密度大的光源的情况下，与将热管30连接到散热器10的长度方向的一端51的情况相比，更能够抑制热源60的冷却偏差。

在本实施方式中，将散热鳍片15以及热管鳍片35的板面方向作为散热器10的长度方向。因此，从管道50的另一端52的开口排出的空气沿着散热器10的宽度方向流动。由此，能够抑制风量衰减。

此外，也可以将散热鳍片15的板面方向作为z轴方向，将热管鳍片35的板面方向作为y轴方向。并且，也可以将热管30与散热器10的y轴方向的两端连接。在该情况下，从管道50的另一端52的开口排出的空气，通过散热器10，送风方向转换成y轴方向。并且，通过散热鳍片15的间隙，从散热器10的y轴方向的两端排出。这时，由于热管30与散热器10的y轴方向的两端连接，因此从散热器10的y轴方向的两端排出的空气与热管30接触。由此，与热管30接触的空气从热管30发散热量。因此，能够进一步提高冷却効率。

此外，将管道50做成沿着x轴方向延伸的方筒状，但并不限于此。也可以做成沿着x轴方向延伸的圆筒，也可以将一端51侧的开口形状做成任意形状。在这种情况下，根据开口的形状，成形散热器10的形状以及热管鳍片35的形状。另外，将管道50做成向一方向延伸的筒状，但也可以做成以弯曲的方式延伸的筒状。在这种情况下，风扇20使送风方向变成沿着管道50的形状的方向进行送风。

此外，分别决定散热鳍片15的面形状以及热管鳍片35的面形状的第一基准面及第二基准面，也可以是相对于管道50的形状连续地连接的形状。

符号说明

1、101、102...冷却装置，10...散热器，10a...基部，11...第一面，12第二面，13...侧面，14...侧面，15...散热鳍片，20...风扇，25...风扇安装部，30...热管，35...热管鳍片，50...管道，51...一端，52...另一端，60...热源，71、72、73、74...流向。