专利名称：用于电子设备的冷却器和液晶投影仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在电子设备比如液晶投影仪中使用的冷却器，并且更加具体 地涉及一种用于冷却发出热量的部件表面的冷却器。
背景技术：
包括用于强制空气冷却的风扇的冷却器因为廉价且结构简单，所以被广泛地用作 用于电子设备的冷却装置。液晶投影仪也采用包括多个风扇的冷却器，所述风扇用于对于 在液晶投影仪中发出热量的光学构件进行强制空气冷却。在液晶投影仪中，来自光源的光束被施加到偏振光束分裂器。被偏振光束分裂器 偏振的光束被分离成相应于三原色的红色、绿色和蓝色光束。红色光束被施加到红色液晶 面板，绿色光束被施加到绿色液晶面板，并且蓝色光束被施加到蓝色液晶面板。液晶面板利 用视频信号以光学方式调制分别施加的光束。被以光学方式调制的光束被颜色组合棱镜组 合成单一光束，该单一光束被投影透镜投影到屏幕上。每一个液晶面板均包括液晶盒矩阵和围绕每一个液晶盒的、被称为“黑矩阵”的光 线屏蔽区域。当黑矩阵吸收光线时，液晶面板产生热量。如果液晶面板包括以TN(扭曲向列)模式操作的液晶面板，则偏振板分别地设置 在每一个液晶面板的入口侧和出口侧上。偏振板仅仅通过特定偏振光线例如S偏振光线， 并且阻挡其它光线。当偏振板阻挡光线时，它们将光线转换成热量。因此，偏振板也生产热量。液晶面板和偏振板经常是由有机材料制成的。因此，如果液晶面板和偏振板被长 时间保持在高温下，则液晶面板的配向膜可能被损坏并且偏振选择性可能被降低。因此，液 晶投影仪结合有用于冷却发出热量的构件比如液晶面板和偏振板的冷却器。将在下面描述用于在液晶投影仪中使用的冷却器。液晶面板和设置在液晶面板的 入口侧和出口侧上的偏振板在下文中将被称作“液晶单元”。图1A到1C是示出根据相关技术的液晶投影仪的视图。图1A是液晶投影仪的透 视图，图1B是示出液晶投影仪的内部结构细节的透视图，并且图1C是示出液晶投影仪的构 件布局的视图。如在图1A到1C中所示，液晶投影仪1具有外壳，该外壳在其中容纳液晶单元组件 2、冷却风扇3、空气冷却管道4、光源5、电源单元6、灯冷却风扇7、排气风扇8和投影透镜 9。液晶单元组件2包括R、G、B液晶单元。每一个液晶单元均包括液晶面板和设置在 液晶面板的入口侧和出口侧上的偏振板。来自光源5的光束被多个二向色镜分离成红色、 绿色和蓝色光束。已被分离的红色、绿色和蓝色光束被供应到液晶单元组件2的相应的液 晶单元。红色、绿色和蓝色光束在空间中被液晶单元调制成图像光束，图像光束被颜色组合 棱镜组合。来自颜色组合棱镜的已被组合的图像光束被投影透镜9投影到屏幕上。灯冷却风扇7用作用于冷却光源5的装置。由灯冷却风扇7产生的空气流通过灯冷却管道流动到光源5。冷却风扇3和空气冷却管道4用作用于冷却液晶单元组件2的装 置。由空气冷却风扇3产生的空气流通过空气冷却管道4流动到液晶单元组件2的液晶单 元。排气风扇8将外壳中的空气排出外壳。图2A和2B是示出用于冷却液晶单元的冷却器的具体结构细节的视图。图2A是 冷却器的分解透视图，并且图2B是示意冷却器的冷却作用的截面视图。如在图2A和2B中所示，液晶单元组件2包括三个液晶单元。每一个液晶单元均 包括液晶面板11和分别地设置在液晶面板11的入口侧和出口侧上的偏振板10、12。冷却器13包括空气冷却风扇3和空气冷却管道4。空气冷却管道4具有位于液晶 单元组件2下方并且具有用于朝向相应的液晶单元喷射空气流的三个出口端口 15的部分。 空气流流动通过空气冷却管道4并且方向从相应的出口端口 15朝向相应的液晶单元。来 自出口端口 15的空气流向上通过在偏振板10和液晶面板11之间以及在液晶面板11和偏 振板12之间的空间(间隙)。流出出口端口 15的空气流通过在液晶面板11和偏振板10、 12之间的间隙时，它们冷却液晶面板11和偏振板10、12。JP-A No. 11-295814公开了用于冷却液晶单元的另一种冷却器。图3是示出所公 开的冷却器的结构细节的视图。如在图3中所示，来自冷却风扇3的空气流在偏振板10和液晶面板11之间并且 在液晶面板11和颜色组合棱镜16之间流动。在靠近冷却风扇3保持颜色组合棱镜16的 部件的一个部分上安装用于改变来自冷却风扇3的空气流的方向的空气偏转板17。来自冷 却风扇3的空气流使其方向被空气偏转板17改变，并且方向朝向液晶面板11的表面。因 此改变了空气流的方向以提高液晶面板13的冷却效率。JP-A No. 2001-318361公开了用于冷却液晶单元的又一种冷却器。图4是示出所 公开的冷却器的结构细节的视图。如在图4中所示，利用沿其相对边缘具有两个凸起19的保持框架18保持液晶面 板11。凸起19具有板状部件的形式，用于限制从管道出口端口 20供应的空气流沿着一个 方向流动，由此保持沿着液晶面板11的表面流动的空气流的流量(空气流量)。JP-A No. 2000-124649公开了用于冷却液晶单元的再一种冷却器。图5A和5B是 示出所公开的冷却器的结构细节的视图。图5A是平面视图，并且图5B是截面侧视图。如在图5A和5B中所示，具有U形截面的空气引导件21被安装在颜色组合棱镜16 和偏振板10上并且在它们之间延伸，颜色组合棱镜16和偏振板10以彼此相对的关系设 置，液晶面板11置入其之间。来自冷却风扇3的空气流在颜色组合棱镜16和液晶面板11 之间经过，并且此后空气引导件21使其回流。利用空气引导件21而使其回流的空气流在 液晶面板11和偏振板10之间经过。这种结构对于防止在液晶面板11的表面上的温度不 规律性而言是有效的。JP-A No. 2000-124649还公开了以上冷却器的一种改进。图6A和6B是示出这种 改进的视图。图6A是平面视图，并且图6B是截面侧视图。根据所述改进，下冷却风扇22 被设置在液晶面板11下方，并且上冷却风扇23被设置在液晶面板11上方。来自下冷却风 扇22的空气流向上地在颜色组合棱镜16和液晶面板11之间经过。来自上冷却风扇23的 空气流向下地在液晶面板11和偏振板10之间经过。对于防止在液晶面板11的表面上的 温度不规律性而言，所述改进也是有效的。
通常，为了在用于已加热平坦板的强制空气冷却中促进热传递而提高热传递系数 的尝试包括两种方案“薄化层方法”和“置换方法”。前面的“薄化层方法”是通过薄化在已加热体的表面上的热边界层(薄化层)而 促进从已加热体到冷却剂(空气)的热传递的方法。因为热边界层的厚度与在主要流动方 向的速率(沿着平坦板的表面的流动速率)的平方根成反比，所以可以增加流动速率以降 低已加热体的温度。然而，如果为了提高冷却能力的目的而增加从风扇的流动速率，则风扇的工作噪 音变得更严重并且风扇的体积增加。进而，因为热传递系数与流动速率的平方根成正比 (=热边界层的厚度与流动速率的平方根成反比)(层流)，所以薄化层方法是有问题的， 这在于，如果温度被降低到特定水平，无论流动速率增加多少，则温度将不被显著地进一 步降低，(空气冷却限制)。图2A和2B所示的冷却器和在JP-ANo. 2001-318361和JP-A No. 2000-124649中公开的冷却器被分类成根据基于“薄化层”方法冷却已加热平坦板的方 法的冷却器。因为需要液晶投影仪具有更小的尺寸、更高的亮度和更长的产品寿命周期，这 些冷却器存在以上问题。后面的“置换方法”是通过形成空气湍流以加速非稳态涡流的产生/消除从而由 此以强制方式交换靠近已加热体的表面的流体(高温)和被与已加热体的表面隔开一点的 流体(低温)而促进热传递的方法。“置换方法”的一个典型示例是撞击射流冷却。撞击射流冷却指的是一种用于使得 来自喷嘴的射流(冷却剂比如水或者空气)在已加热平坦板上垂直地撞击以从那里散热的 冷却方法。根据撞击射流冷却，利用以下三个过程有效地冷却了已加热表面1)由于射流的撞击而引起在已加热体的表面上的热边界层脱离(剥离)；2)由于在撞击表面上产生的漩涡而引起的流体交换(温度置换)；和3)由于柯恩达效应(Coanda effect)而引起的射流在壁表面上滑移。柯恩达效应指的是以下流体性质当物体被置于流体流中时，在流体和物体的固 体壁表面之间的压力下降以将流体流吸引到壁表面，从而使得流体沿着物体的固体壁表面 流动。如果撞击射流冷却被应用于冷却液晶投影仪的液晶单元的过程，则用于产生射流 的喷嘴的位置是重要的。具体地，因为液晶面板和偏振板在吸收通过其的光线时发出热量， 发出热量的表面和光线通过的表面基本上相互一致。因此，垂直于已加热表面产生空气的 空气流(撞击射流)从而不阻挡在液晶面板和偏振板之间的小间隙中的光线传输是重要 的。根据在JP-A No. 11-295814中公开的冷却器，在管道出口处的空气偏转板控制被 施加到液晶面板的空气的量和方向以提高冷却能力。所公开的冷却器被分类成大致在“薄 化层方法”和“置换方法”之间的器件。因为被施加到与液晶面板相对地定位的偏振板的空 气量降低，所以对于偏振板的冷却能力降低。为了利用在管道出口处的空气偏转板使在液 晶面板和偏振板之间的空气流动倾斜，液晶面板和偏振板需要被充分地相互隔开。除非它 们被充分地相互隔开，其之间的空气流动不能被有效地倾斜，而是流动路径被关闭，从而导 致冷却能力降低。进而，即便空气被倾斜地给付到液晶面板，它的冷却能力也远未达到利用撞击射流可以实现的冷却能力。
发明内容
本发明的一个示例性目的在于提供一种用于在电子设备中使用的冷却器，该冷却 器能够在窄流动路径中利用有效的置换方法而实现充分的冷却能力；和一种结合这种冷却 器的投影仪。根据本发明，一种用于电子设备的冷却器，所述电子设备包括多个部件，所述多个 部件被并置从而其表面彼此相对，所述部件中的至少一个部件包括散热表面，所述冷却器 包括第一空气冷却部件，所述第一空气冷却部件包括第一出口端口，所述第一出口端 口产生沿着所述散热表面流动的第一空气流；和第二空气冷却部件，所述第二空气冷却部件包括第二出口端口，所述第二出口端 口产生在不同于所述第一空气流的方向沿着所述散热表面流动的第二空气流，其中所述第一出口端口和所述第二出口端口在平行于所述散热表面的截面中具 有不同的开口宽度。根据本发明，一种液体投影仪包括液晶面板；第一光学器件，所述第一光学器件设置在所述液晶面板的入口侧上；第二光学器件，所述第二光学器件设置在所述液晶面板的出口侧上；第一空气冷却部件，所述第一空气冷却部件包括第一出口端口，所述第一出口端 口产生沿着所述液晶面板与所述第一光学器件和第二光学器件的相对表面流动的第一空 气流；和第二空气冷却部件，所述第二空气冷却部件包括第二出口端口，所述第二出口端 口产生在不同于所述第一空气流的方向沿着所述相对表面流动的第二空气流，所述第一出口端口和所述第二出口端口在平行于所述液晶面板的表面的截面中 具有不同的开口宽度。参考示意本发明的示例的附图，根据以下说明，将会清楚本发明的以上和其它目 的、特征和优点。
图IA是根据本发明相关技术的液晶投影仪1的透视图；图IB是示出图IA所示的液晶投影仪1的内部结构细节的透视图；图IC是示出图IA所示的液晶投影仪1的构件布局的视图；图2A是用于冷却图IA所示的液晶投影仪的液晶单元的冷却器13的分解透视图；图2B是示意图2A所示的冷却器13的冷却作用的截面视图；图3是示出在JP-A No. 11-295814中公开的冷却器的结构细节的视图；图4是示出在JP-A No. 2001-318361中公开的冷却器的结构细节的视图；图5A是在JP-A No. 2000-124649中公开的冷却器的平面视图；图5B是在JP-A No. 2000-124649中公开的冷却器的侧视 图6A是在JP-A No. 2000-124649中公开的另一冷却器的平面视图；图6B是在JP-A No. 2000-124649中公开的另一冷却器的侧视图；图7A是根据本发明第一示例性实施例的冷却器的总体结构的截面视图；图7B是局部放大视图，示出当在光线被施加到液晶面板的方向观察时，在图7A所 示的冷却器中空气在液晶单元的液晶面板11的表面上流动的方式；图7C是示出当在侧视图中观察时，空气在图7B所示的液晶单元的液晶面板11上 流动的方式的视图；图8A是根据本发明第二示例性实施例的冷却器的总体结构的截面视图；图8B是局部放大视图，示出当在光线被施加到液晶面板的方向观察时，在图8A所 示的冷却器中空气在液晶单元的液晶面板11的表面上流动的方式；图8C是示出当在侧视图中观察时，空气在图8B所示的液晶单元的液晶面板11上 流动的方式的视图；图9A是根据本发明第三示例性实施例的冷却器的总体结构的截面视图；图9B是局部放大视图，示出当在光线被施加到液晶面板的方向观察时，在图9A所 示的冷却器中空气在液晶单元的液晶面板11的表面上流动的方式；图9C是示出当在侧视图中观察时，空气在图9B所示的液晶单元的液晶面板11上 流动的方式的视图；图10是根据本发明第四示例性实施例的冷却器的局部放大视图；以及图11是根据本发明第五示例性实施例的冷却器的局部放大视图。
具体实施例方式将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例。(第一示例性实施例)图7A到7C是示出根据本发明第一示例性实施例的冷却器的视图。图7A是冷却 器的总体结构的截面视图，图7B是局部放大视图，示出当在光线被施加到液晶面板的方向 观察时，空气在液晶单元的液晶面板11的表面上流动的方式，并且图7C是示出当在侧视图 中观察时，空气在液晶单元的液晶面板11上流动的方式的视图。图7A到7C所示的冷却器用于冷却液晶投影仪的液晶单元组件2，并且具有两个空 气冷却单元30a、33a。在图7A到7C中，为了说明的目的，仅仅示出液晶单元组件2的三个 液晶单元中的一个。如在图7C中所示，液晶单元包括液晶面板11和分别地位于液晶面板 11的入口侧和出口侧上的偏振板10、12。为了说明的目的，定义上侧和下侧，从而液晶面板 11设置柔性缆线Ila的一侧将被称作“上侧”并且相对的一侧将被称作“下侧”。空气冷却单元30a包括冷却风扇28a和用于将由冷却风扇28a产生的空气流引导 到液晶单元的空气冷却管道29a。空气冷却管道29a具有位于液晶单元下方并且在其上形 成出口端口 34a的末端。空气冷却管道29a的另一末端在其中容纳冷却风扇28a。由冷却 风扇28a产生的空气流流动通过空气冷却管道29a并且被从出口端口 34a排出该管道。被 从出口端口 34a排出的空气流36a朝向液晶面板11的中心从下方通过在液晶面板11和偏 振板10、12之间的空间流动。空气冷却单元33a包括冷却风扇31a和用于将由冷却风扇31a产生的空气流引导到液晶单元的空气冷却管道32a。空气冷却管道32a具有位于液晶单元上方并且在其上形 成出口端口 35a的末端。空气冷却管道32a的另一末端在其中容纳冷却风扇31a。由冷却 风扇31a产生的空气流流动通过空气冷却管道32a并且被从出口端口 35a排出该管道。被 从出口端口 35a排出的空气流37a朝向液晶面板11的中心从上方通过在液晶面板11和偏 振板10、12之间的空间流动。如在图7B中所示，出口端口 34a、35a被设置成使得它们的开口彼此相对。出口端 口 34a、35a的开口例如具有正方形形状。出口端口 34a、35a在平行于液晶面板11的表面 的截面中具有开口宽度Wl、W2。出口端口 35a的开口宽度W2小于出口端口 34a的开口宽 度W1。应该理想地根据空气流36a、37a的流动速率(空气速率)和流量(空气流量)而适 当地设定开口宽度Wl、W2的尺寸。开口宽度Wl和开口宽度W2的比率例如是3 1。当在垂直于液晶面板11的表面的方向观察时，出口端口 34a、35a的开口沿着截面 的中心位于经过液晶面板11的中心的中央轴线A上。理想地，当在垂直于液晶面板11的 表面的方向观察时，垂直于出口端口 34a的开口延伸、并且经过在出口端口 34a的开口中沿 着截面的线上的中间点的第一中央轴线与垂直于出口端口 35a的开口延伸、并且经过在出 口端口 35a的开口中沿着截面的线上的中间点的第二中央轴线对准。换言之，出口端口 34a 的开口和出口端口 35a的开口使得它们的中心相互对准。将在下面描述根据本示例性实施例的冷却器的液晶单元组件2的冷却作用。从出口端口 34a排出的空气流36a在偏振板10和液晶面板11之间的空间以及液 晶面板11和偏振板12之间的空间中向上地流动。从出口端口 35a排出的空气流37a在偏 振板10和液晶面板11之间的空间以及液晶面板11和偏振器12之间的空间中向下地流动。当在垂直于液晶面板11的表面的方向观察时，空气流36a和空气流37a在液晶面 板11和偏振器10、12之间的空间的中央区域中相互撞击，从而产生撞击射流。该撞击射流 包括伴随非稳态涡流的产生/消除的湍流。如在图7C中所示，该撞击射流包括方向基本垂 直地朝向液晶面板11和偏振器10、12的表面的旋流(涡流)。因为基本上垂直于液晶面板 11和偏振器10、12的表面施加旋流(涡流)，所以它们的冷却效果比当空气流沿着表面流 动(层流)时更强。基于包括旋流(涡流)的撞击射流的冷却经历三个过程1)在表面上的热边界层脱离(剥离)；2)由于非稳态涡流的产生/消除而引起的强制流体交换(温度置换)；和3)由于柯恩达效应而引起的射流在壁表面上滑移。流体交换(温度置换)指在靠近已加热体的表面的流体(高温)和被与已加热体 的表面隔开一点的流体(低温)之间的交换(温度置换)。柯恩达效应指的是以下种流体 性质当物体被置于流体流中时，在流体和物体的固体壁表面之间的压力下降以将流体流 吸引到壁表面，从而使得流体沿着物体的固体壁表面流动。基于以上三个过程的冷却提供的冷却能力是当流体只是沿着平坦板流动(层流) 时实现的冷却能力的五到十倍。根据本示例性实施例的冷却器利用以上三个过程来产生方 向垂直朝向偏振板10、12和液晶面板11的光线传输表面的旋流，从而由此形成垂直于已加 热表面(光线传输表面)的射流而不阻断色光传输。因此与其中流体沿着平行的平坦板流 动的结构相比，可以大大地增加热传递系数，结果能够在冷却液晶单元中提高热辐射效率。
进而，因为撞击射流作用于促进从液晶面板11和偏振板10、12的表面的热辐射， 所以被转换成撞击射流的流体的温度由于从该表面排出的热能而升高。因此，如果例如流 体停留在液晶面板10和偏振板11之间，则因为在已加热表面和冷却空气之间的温差下降， 所以有可能导致热传递系数降低。通过有效率地排出具有撞击射流的热量保持流体，根据 该示例性实施例的冷却器能够减小热传递系数的降低。 将在下面具体地描述具有撞击射流的热量保持流体的运动原理和优点。因为出口端口 34a的开口宽度Wl大于出口端口 35a的开口宽度W2，所以向上空气 流36a的宽度大于向下空气流37a的宽度。因此，如在图7B中所示，部分空气流36a产生 沿着在撞击空气流37a以形成压力升高的区域(即，系统阻抗高的区域)的两侧流动的旁 通流38。如果空气流36a和空气流37a在已加热表面的中心之上相互撞击，则通过被旋流 促进的热传递而被加热至高温的排出空气(流体)39被携带于在撞击区域的两侧上的旁 通流38上，并且在液晶面板11和偏振板10、12之间的空间中被向上地输送。因为排出空 气39被旁通流38输送，所以排出空气39不回流到初始冷却流(流入撞击区域中的空气流 36a、37a)，而是被排出液晶单元。以此方式，冷却能力得以进一步增加。(第二示例性实施例)图8A到8C是示出根据本发明第二示例性实施例的冷却器的视图。图8A是冷却 器的总体结构的截面视图，图8B是局部放大视图，示出当在光线被施加到液晶面板的方向 观察时，空气在液晶单元的液晶面板11的表面上流动的方式，并且图8C是示出当在侧视图 中观察时，空气在液晶单元的液晶面板上流动的方式的视图。如在图8A到8C中所示，冷却器具有两个空气冷却单元30b、33b和空气挡板41a。 空气冷却单元30b包括冷却风扇28b和具有出口端口 34b的空气冷却管道29b。空气冷却单 元33b包括冷却风扇31b和具有出口端口 35b的空气冷却管道32b。除了在出口端口 34b、 35b之间的位置关系，冷却风扇28b、31b和空气冷却管道29b、32b与图7A到7C所示的那些 基本上相同。如在图8B中所示，出口端口 34b、35b被设置成使得它们的开口彼此相对。出口端 口 34b、35b的开口例如具有正方形形状。出口端口 35b的开口宽度W2小于出口端口 34b 的开口宽度W1。当在垂直于液晶面板11的表面的方向观察时，出口端口 34b的开口的中心 位于经过液晶面板11的中心的中央轴线A上，而出口端口 35b的开口的中心位于中央轴线 A的右侧(与冷却风扇所位于的一侧相对的一侧)上。具体地，当在垂直于液晶面板11的 表面的方向观察时，出口端口 35b的中央轴线的位置从出口端口 34b的中央轴线(或者液 晶面板11的中央轴线A)向右移位。换言之，出口端口 34b的开口和出口端口 35b的开口 不沿着开口的宽度相互对准。空气挡板41a被与保持器40 —体地组合，利用保持器40，液晶单元(偏振板10、 液晶面板11和偏振板12)被紧固到合适的位置。当在垂直于液晶面板11的表面的方向观 察时，空气挡板41a以与偏振板10、液晶面板11和偏振板12的侧边缘相对的关系而被设置 在出口端口 35b的中央轴线向其移位的一侧上。在偏振板10、液晶面板11和偏振板12的 末端与空气挡板41a之间的间隙所具有的尺寸防止流体从在液晶面板11和偏振板10、12 之间的空间泄漏。
空气冷却管道29b中的流动路径设置出口端口 34b的末端以直角弯曲，并且弯曲 流动路径的远端用作出口端口 34b。根据这个流动路径结构，来自冷却风扇28b的空气流在 行进通过弯曲流动路径时流动速率(空气速率)在外周区域中比在内周区域中更高。换言 之，在出口端口 34b的开口中空气流36b的流动速率在沿着平行于液晶面板11的表面的截 面的方向具有以下分布从一侧到另一侧，流动速率逐渐地更高。因此，从出口端口 34b排 出的空气流36b具有以下流动速率(空气速率)分布速率在外周区域中比在内周区域中 更高。根据本示例性实施例，基于流动速率(空气速率)分布，空气流36b被划分成位于外 周区域中的空气流42a和位于内周区域中的空气流43a。空气流42a的流动速率(空气速 率)大于空气流43a的流动速率(空气速率)。将在下面描述根据本示例性实施例的冷却器的液晶单元组件2的冷却作用。从出口端口 34b排出的空气流42a、43a在偏振板10和液晶面板11 之间的空间以 及液晶面板11和偏振器12之间的空间中向上地流动。从出口端口 35b排出的空气流37b 在偏振板10和液晶面板11之间的空间以及液晶面板11和偏振器12之间的空间中向下地流动。当在垂直于液晶面板11的表面的方向观察时，从出口端口 34b排出的、在外周区 域中的空气流42a和从出口端口 35b排出的空气流37b在从出口端口 34b的中央轴线向外 定位的外周区域(设置空气挡板41a的区域)中行进，并且在液晶面板11和偏振器10、12 之间的空间的中央区域中相互撞击，从而产生撞击射流。因为如上文关于第一示例性实施 例所述的，撞击射流包含旋流(涡流)，所以它提供基于上文指出的三个过程的冷却能力。 空气流动37b、42a的动量理想地应该彼此相等。在空气流37b、42a已经相互撞击之后，方向朝向在液晶面板11和偏振器10、12的 平面内的外周区域的流动受到空气挡板41a限制。因此，主要流动包括方向从空气挡板41a 远离的流动(方向朝向液晶面板的中心的流动)。这个流动被称作“撞击组合流动44a”。在从出口端口 34b的中央轴线(或者液晶面板的中央轴线A)向内定位的、液晶单 元组件2的已加热表面之上的内周区域中，撞击组合流动44a撞击从出口端口 34b排出的、 在内周区域中的空气流43a，从而产生撞击射流。因为如上文关于第一示例性实施例所述 的，撞击射流包含旋流(涡流)，所以它提供基于上文指出的三个过程的冷却能力。撞击组合流动44a基本以直角撞击空气流43a。因此，当撞击组合流动44a撞击空 气流43a时，在液晶面板11和偏振器10、12的平面内产生在图8B纸面上方向朝左上的流 动(撞击组合流动45a)。被反复地加热至高温的空气不回流到冷却系统，而是被排出液晶 单元组件。根据本示例性实施例的冷却器，因为具有不同流动速率(空气速率)矢量的空气 流(空气流动)在液晶单元组件的构件(偏振板10、液晶面板11和偏振板12)的光线传输 表面上的外周区域和内周区域两个区域中相互撞击，所以在已加热表面之上的大范围中形 成高度湍流场。因此，能够更加有效地冷却液晶单元。因为液晶面板具有用于调制输入信号的、高度依赖于温度的光学调制能力，所以 如果面板表面的温度分布不规则，则液晶面板趋向于引起亮度不规则性和颜色不规则性， 从而导致图像质量降低。然而，因为根据本示例性实施例的冷却器能够在已加热表面之上 的大范围中形成高度湍流场，所以使得液晶面板的平面内温度分布是均勻的，因此解决了亮度不规则性和颜色不规则性的问题。当在垂直于液晶面板11的表面的方向观察时，在内周区域中利用第二撞击形成 的撞击组合流动45a从与设置空气挡板41a的一侧相对的一侧(内周侧)被(在图8B中 朝左上)排出液晶单元组件2。当撞击组合流动45a被排出时，它经过需被冷却的区域的最 小需求区域(光线透射表面)，而且不回流到冷却系统。因此，具有高温的排出空气不回流 到冷却系统，而是被有效地移除。(第三示例性实施例)图9A到9C是示出根据本发明第三示例性实施例的冷却器的视图。图9A是冷却器的总体结构的截面视图，图9B是局部放大视图，示出当在光线被施加到液晶面板的方向 观察时，空气在液晶单元的液晶面板11的表面上流动的方式，并且图9C是示出当在侧视图 中观察时，空气在液晶单元的液晶面板上流动的方式的视图。如在图9A到9C中所示，冷却器具有两个空气冷却单元30c、33c和两个空气挡板 41b、41c。空气冷却单元30c包括冷却风扇28c和具有出口端口 34c的空气冷却管道29c。 空气冷却单元33c包括冷却风扇31c和具有出口端口 35c的空气冷却管道32c。除了在出 口端口 34c、35c之间的位置关系，冷却风扇28c、31c和空气冷却管道29c、32c与图7A到7C 所示的那些基本上相同。如在图9B中所示，出口端口 34c、35c被设置成使得它们的开口彼此相对。出口端 口 34c、35c的开口例如具有正方形形状。出口端口 35c的开口宽度W2小于出口端口 34c 的开口宽度W1。当在垂直于液晶面板11的表面的方向观察时，出口端口 34c的开口的中心 位于经过液晶面板11的中心的中央轴线A上，而出口端口 35c的开口的中心位于中央轴线 A的左侧(冷却风扇所位于的一侧)上。具体地，当在垂直于液晶面板11的表面的方向观 察时，出口端口 35c的中央轴线的位置从出口端口 34c的中央轴线(或者液晶面板11的中 央轴线A)向左移位。空气挡板41b、41c被与保持器一体地组合，利用所述保持器，液晶单元(偏振板 10、液晶面板11和偏振板12)被紧固到合适的位置。当在垂直于液晶面板11的表面的方 向观察时，空气挡板41b被设置在出口端口 35c的中央轴线向其移位的一侧上，并且空气挡 板41c被与空气挡板41b相对地设置。以彼此相对的关系设置空气挡板41b、41c。空气挡 板41b、41c的表面的平面横向于(或者垂直于)偏振板10、液晶面板11和偏振板12的表 面的平面延伸。在偏振板10、液晶面板11以及偏振板12的末端与空气挡板41b、41c之间 的间隙所具有的尺寸防止流体从在液晶面板11和偏振板10、12之间的空间泄漏。空气冷却管道29c具有与根据第二示例性实施例相同的弯曲结构。因此，从出口 端口 34c排出的空气流36c具有以下流动速率(空气速率)分布当在垂直于液晶面板11 的表面的方向观察时，速率在外周区域中比在内周区域中更高。根据本示例性实施例，基于 流动速率(空气速率)分布，空气流36c被划分成位于最外周区域中的空气流42b、位于最 内周区域中的空气流43b和在空气流42b、43b之间位于中间的空气流46a。空气流42b的 流动速率(空气速率)大于空气流46a的流动速率(空气速率)。空气流46a的流动速率 (空气速率)大于空气流43b的流动速率(空气速率)。将在下面描述根据本示例性实施例的冷却器的液晶单元组件2的冷却作用。从出口端口 34c排出的空气流42b、43b、46a在偏振板10和液晶面板11之间的空间以及液晶面板11和偏振器12之间的空间中向上地流动。从出口端口 35c排出的空气流 37c在偏振板10和液晶面板11之间的空间以及液晶面板11和偏振器12之间的空间中向 下地流动。当在垂直于液晶面板11的表面的方向观察时，从出口端口 34c排出的、在最内周区域中的空气流43b和从出口端口 35c排出的空气流37c在从出口端口 34c的中央轴线向 内定位的内周区域(设置空气挡板41b的区域)中经过，并且相互撞击，从而产生撞击射 流。因为如上文关于第一示例性实施例所述的，撞击射流包含旋流(涡流)，所以它提供基 于上文指出的三个过程的冷却能力。空气流37c的动量大于空气流动43b的动量，空气流 37c和空气流43b相互撞击的位置靠近设置出口端口 34c的、在液晶单元组件2的已加热表 面之上的区域。在空气流37c、43b已经相互撞击之后，方向朝向在已加热表面的平面内的内周区 域的流动受到空气挡板41b限制。因此，主要流动包括方向从空气挡板41b远离的流动(方 向朝向液晶面板的中心的流动)。这个流动被称作“撞击组合流动44b”。在液晶单元组件2的已加热表面之上的中央区域附近，撞击组合流动44b撞击从 出口端口 34c排出的空气流46a，从而产生撞击射流。因为如上文关于第一示例性实施例所 述的，撞击射流包含旋流(涡流)，所以它提供基于上文指出的三个过程的冷却能力。撞击组合流动44b基本以直角撞击空气流46a。因此，当撞击组合流动44b撞击空 气流46a时，在液晶面板11和偏振器10、12的平面内产生方向朝向外周区域的流动(撞击 组合流动45b)。湍流分量被添加到撞击组合流动45b以促进热传递。在液晶单元组件2的已加热表面之上在从出口端口 34c的中央轴线(或者液晶面 板的中央轴线A)向外的区域中，撞击组合流动45b以锐角撞击从出口端口 34c排出的、在 最外周区域中的空气流42b，从而产生撞击射流。因为撞击射流还包含如上文关于第一示例 性实施例所述的旋流(涡流)，所以它提供基于上文指出的三个过程的冷却能力。当撞击组合流动45b和空气流42b相互撞击时，它们产生方向朝外的平面内流动。 方向朝外的平面内流动的方向受到设置在外周区域中的空气挡板41c限制，并且作为空气 流47a而被排出液晶单元组件2，空气流47a方向朝向邻近于空气冷却管道32c的、在液晶 单元组件2上方的空间中。根据本示例性实施例的冷却器，因为具有不同流动速率(空气速率)矢量的空气 流(空气流动)在液晶单元组件的构件(偏振板10、液晶面板11和偏振板12)的光线传输 表面上的外周区域和内周区域以及中间区域三个区域中相互撞击，所以在已加热表面之上 的大范围中形成高度湍流场。因此，能够更加有效地冷却液晶单元。因为根据本示例性实施例的冷却器能够在已加热表面之上的大范围中形成高度 湍流场，所以使得液晶面板的平面内温度分布是均勻的，因此解决了亮度不规则性和颜色 不规则性的问题。由第三撞击形成的撞击组合流动47a经过需被冷却的区域的最小需求区域(光线 透射表面)，而且不回流到冷却系统。因此，具有高温的排出空气不回流到冷却系统，而是被 有效地移除。在本示例性实施例中，空气流36c被划分成三个空气流42b、43b、46a，并且利用第 一、第二和第三离散的空气流撞击实现冷却作用。实际上，在已加热表面之上，空气流相互撞击的角度根据空气流36c的流动速率(空气速率)分布而逐渐地改变，从而使得空气流 连续地相互撞击(线性撞击)。线性撞击能够在光线传输表面(已加热表面)之上的大范 围中形成高度湍流场。(第四示例性实施例)图10是根据本发明第四示例性实施例的冷却器的局部放大视图。图10示出当 在光线被施加到液晶面板的方向观察时，空气在液晶单元的液晶面板的表面之上流动的方 式。如在图10中所示，除了肋条48设置在空气冷却管道29b的出口端口 34b中以调节 在外周区域中的空气流和在内周区域中的空气流的流量(空气流量)比率和排出方向(空 气流动方向)之外，该冷却器类似于图8A到8C所示的冷却器。与图8A到8C所示的那些 部分相同的、图10所示的部分由相同的附图标记表示，并且将不在下文予以描述以避免多 于的说明。肋条48是板状部件并且垂直于出口端口 34b的开口地设置在该端口 34b。当在垂 直于液晶面板11的表面的方向观察时，肋条48沿着出口端口 34b的中央轴线延伸，并且将 在空气冷却管道29b中流动的空气流36b划分成在外周区域中的空气流42c和在内周区域 中的空气流43c。空气流42c和空气流43c的流量(空气流量)比率是由通过其排出空气 流42c的开口的面积和通过其排出空气流43c的开口的面积的比率确定的。空气流42c和 空气流43c的排出方向(空气流动方向)是由肋条48相对于开口的角度确定的。当肋条48改变在外周区域中的空气流42c和在内周区域中的空气流43c的空气 流量比率和空气流动方向时，在外周区域中的空气流42c和在内周区域中的空气流43c相 互撞击的位置和通过撞击产生的湍流的强度(流动速率、流量或者空气作用力)得以调节。 进而，通过空气流42c和空气流37b的撞击而产生的撞击组合流动44c与在内周区域中的 空气流43c相互撞击的位置、它们相互撞击的角度和通过撞击产生的湍流的强度也得以调 节。除了在上文关于第二示例性实施例描述的优点，根据本示例性实施例的冷却器由 于肋条48而提供了以下优点。因为当肋条48改变在外周区域中的空气流42c和在内周区域中的空气流43c的 空气流量比率和空气流动方向时，撞击位置和湍流强度能够得以调节，所以能够根据液晶 面板和偏振板的加热特性而控制冷却能力和散热区域。(第五示例性实施例)图11是根据本发明第五示例性实施例的冷却器的局部放大视图。图11示出当 在光线被施加到液晶面板的方向观察时，空气在液晶单元的液晶面板的表面之上流动的方 式。如在图11中所示，除了替代空气挡板41c设置空气挡板41d之外，该冷却器类似 于图9A到9C所示的冷却器。与图9A到9C所示的那些部分相同的、图11所示的部分由相 同的附图标记表示，并且将不在下文予以描述以避免多余的说明。以与空气挡板41b相对的关系设置在外周区域中的空气挡板41d比空气挡板41b 更短。当在垂直于液晶面板11的表面的方向观察时(如在图11中所示)，在从液晶面板 11的下端延伸到中心的范围中，液晶面板11的外端与空气挡板41d相对。具体地，在液晶面板11的外端上方(设置柔性缆线11a)的区域是开放空间，因为在其中不存在空气挡板。利用根据本示例性实施例的冷却器，在已加热表面之上发生类似于根据第三示例 性实施例的线性撞击的线性撞击。由线性撞击产生的撞击组合流动47b (对应于图9B所示 的撞击组合流动47a)被排出到邻近于空气冷却管道32c的、液晶单元组件2上方的空间 中。因为空气挡板41d的长度降低，所以撞击组合流动47b不受由空气挡板41d控制的流 动限制。因此，当在垂直于液晶面板11的表面的方向观察时，撞击组合流动47b被倾斜地 向右上排出。除了在上文关于第三示例性实施例描述的优点，根据本示例性实施例的冷却器由 于在外周区域和内周区域中的该对空气挡板的非对称结构(具有不同长度的结构)而提供 了以下优点。如果根据第三示例性实施例的空气冷却单元33c不能产生足够的空气流量，则有 必要增加出口端口 35c的开口宽度W2。如在图9A到9C中所示，利用具有对称结构的在外 周区域和内周区域中的该对空气挡板41b、41c，如果出口端口 35c的开口宽度W2增加，则 在液晶单元组件2上方在外周区域中在出口端口 35c和空气挡板41c之间的空间(开放空 间)变窄。据此，在已加热表面之上利用线性撞击产生的撞击组合流动以降低的效率被排 出到液晶单元组件2上方的空间中。在平行于液晶面板11的平面的截面中，空气挡板41d的长度小于空气挡板41b的 长度。换言之，空气挡板41d限制组合流动的方向的范围从液晶面板11的下部延伸到中 心。因为在液晶单元组件2上方在出口端口 35c和在外周区域中的空气挡板41c之间的空 间(开放空间)大于利用图9A到9C所示的结构的空间，所以在出口端口 35c具有增加的 开口宽度W2的结构中，能够增加用于排出通过被旋流促进的热传递而被加热至高温的流 体的空间。根据上述示例性实施例的冷却器是作为示例描述的，并且在本发明的范围内可以 适当地改进它们的结构。例如，在根据图7A到7C所示的第一示例性实施例的冷却器中，肋条可以设置在出 口端口 34a中，以将空气流36c划分成旁通流38和在其之间在中央处流动的空气流。空气挡板可以通过夹住液晶面板11的关系设置在液晶面板11的两侧上。当能够产生旁通流时，经过出口端口 34a的中心的中央轴线可以在位置上不同于 经过出口端口 35a的中心的中央轴线。虽然出口端口 34a、35a分别地位于液晶单元的下端和上端处，但是它们不限于这 种布局。只要以彼此相对的关系设置，出口端口 34a、35a便可以通过夹住液晶单元的关系 而彼此相对。本发明通常能够应用于具有液晶单元的液晶投影仪，并且还能够应用于具有被并 置的部件从而包括至少一个散热表面的所述部件的多个表面以彼此相对的关系设置的电 子设备。能够应用本发明的电子设备可以包括具有并置地安装的多个印刷电路板的台架单 元和具有被安装于外壳中的IC芯片板的小型电子设备。根据第一示例性实施例到第五示例性实施例，一个液晶单元需被冷却。然而，本发 明不限于这种应用。相反，可以冷却多个液晶单元。如果可以冷却多个液晶单元，则一个空 气冷却管道的出口端口和另一个空气冷却管道的出口端口以夹住每一个液晶单元的关系彼此相对。一个空气冷却管道可以由液晶单元共享。类似地，另一个空气冷却管道可以由 液晶单元共享。液晶单元可以包括液晶面板和分别地设置在液晶面板的入口侧和出口侧上的光 学器件。每一个光学器件可以包括偏振板、光学补偿板或其组合，或者除了偏振板和光学补 偿板，可以包括另一个光学元件。包括能够应用本发明的多个液晶单元的液晶投影仪可以例如是图1A到1C所示的 液晶投影仪。在液晶投影仪中，设置在液晶单元上方的管道的出口端口和设置在液晶单元 下方的管道的出口端口具有关于第一示例性实施例到第五示例性实施例中任一个示例性 实施例描述的结构。如此构造的液晶投影仪具有优良的冷却能力。根据本发明一个方面的冷却器是一种用于电子设备的冷却器，所述电子设备包括 多个部件，所述多个部件被并置从而其表面彼此相对，所述部件中的至少一个部件包括散 热表面，所述冷却器包括第一空气冷却部件，所述第一空气冷却部件包括第一出口端口， 所述第一出口端口产生沿着所述散热表面流动的第一空气流；和第二空气冷却部件，所述 第二空气冷却部件包括第二出口端口，所述第二出口端口产生在不同于所述第一空气流的 方向沿着所述散热表面流动的第二空气流，所述第一出口端口和所述第二出口端口在平行 于所述散热表面的截面中具有不同的开口宽度。根据本发明的另一个方面的一种液晶投影仪包括液晶面板；第一光学器件，所 述第一光学器件设置在所述液晶面板的入口侧上；第二光学器件，所述第二光学器件设置 在所述液晶面板的出口侧上；第一空气冷却部件，所述第一空气冷却部件包括第一出口端 口，所述第一出口端口产生沿着所述液晶面板与所述第一光学器件和第二光学器件的相对 表面流动的第一空气流；和第二空气冷却部件，所述第二空气冷却部件包括第二出口端口， 所述第二出口端口产生在不同于所述第一空气流的方向沿着所述相对表面流动的第二空 气流，所述第一出口端口和所述第二出口端口在平行于所述液晶面板的表面的截面中具有 不同的开口宽度。根据以上方面，当第一空气流和第二空气流在散热表面之上相互撞击时，形成了 包括方向垂直于散热表面的旋流(涡流)的撞击射流。撞击射流剥离在散热表面上产生的 热边界层，从而为充分的冷却能力而促进流体温度置换从而提高热传递系数。因为在平行于散热表面的截面中第一出口端口和第二出口端口的开口宽度彼此 不同，所以来自具有更大开口宽度的出口端口的部分空气流产生沿着形成撞击射流的区域 的两侧流动的旁通流。因此，被加热至高温的排出空气不回流到冷却系统，而是被有效地排 出液晶单元组件。因此能够进一步提高冷却能力。根据另一装置，设置在液晶单元组件的一侧上的空气挡板控制通过上下空气流的 撞击而产生的组合流动的方向，从而垂直地撞击未在第一撞击中使用的、来自具有更大开 口宽度的出口端口的空气流的其余空气流。因此，形成撞击射流的区域分布于全部已加热 表面之上以实现更高的散热效果，并且在面板平面中的温度不规则性被消除以提高图像质量。本申请基于在2007年9月28日向日本专利局提交的日本专利申请 No. 2007-254432并且要求该申请的优先权，其内容由此通过引用而被并入。虽然已经使用特定术语描述了本发明的示例性实施例，但是这种描述仅仅是为了说明的目的，并且应该理解，在不偏离所附权利要求的精神或者范围的前提下可以作出改 变和变化。
权利要求
一种用于电子设备的冷却器，所述电子设备包括多个部件，所述多个部件被并置从而其表面彼此相对，所述部件中的至少一个部件包括散热表面，所述冷却器包括第一空气冷却部件，所述第一空气冷却部件包括第一出口端口，所述第一出口端口产生沿着所述散热表面流动的第一空气流；和第二空气冷却部件，所述第二空气冷却部件包括第二出口端口，所述第二出口端口产生在不同于所述第一空气流的方向沿着所述散热表面流动的第二空气流，其中所述第一出口端口和所述第二出口端口在平行于所述散热表面的截面中具有不同的开口宽度。
2.根据权利要求1所述的用于电子设备的冷却器，其中所述第一出口端口和所述第二 出口端口以彼此相对的关系设置，所述部件置于其间。
3.根据权利要求2所述的用于电子设备的冷却器，其中当在垂直于所述散热表面的方 向观察时，垂直于所述第一出口端口的开口延伸、并且经过在所述第一出口端口的开口中 沿着所述截面的线上的中间点的第一中央轴线与垂直于所述第二出口端口的开口延伸、并 且经过在所述第二出口端口的开口中沿着所述截面的线上的中间点的第二中央轴线对准。
4.根据权利要求2所述的用于电子设备的冷却器，其中当在垂直于所述散热表面的方 向观察时，垂直于所述第一出口端口的开口延伸、并且经过在所述第一出口端口的开口中 沿着所述截面的线上的中间点的第一中央轴线与垂直于所述第二出口端口的开口延伸、并 且经过在所述第二出口端口的开口中沿着所述截面的线上的中间点的第二中央轴线在位 置上不同。
5.根据权利要求4所述的用于电子设备的冷却器，其中所述第一出口端口的开口宽度 大于所述第二出口端口的开口宽度，并且在所述第一出口端口的开口中在沿着所述截面的 方向流动的所述第一空气流具有以下流动速率分布从一侧到另一侧，所述流动速率逐渐 地更高。
6.根据权利要求5的所述用于电子设备的冷却器，其中所述第一出口端口包括在沿着 所述截面的方向彼此邻近地设置的多个开口，以产生具有不同流动速率的空气流。
7.据权利要求5或6所述的用于电子设备的冷却器，进一步包括空气挡板装置，所述空气挡板装置用于调节所述第一空气流和所述第二空气流的组合 流动的方向。
8.根据权利要求7所述的用于电子设备的冷却器，其中所述空气挡板装置包括与横 向于所述散热表面的平面平行设置的空气挡板，并且当在垂直于所述散热表面的方向观察 时，所述空气挡板在所述第二中央轴线所位于的一侧在所述散热表面的末端处沿着所述第 二中央轴线设置。
9.根据权利要求8所述的用于电子设备的冷却器，其中所述空气挡板装置还包括与 所述空气挡板以相对的关系设置的另一个空气挡板，所述散热表面置于这两个空气挡板之 间。
10.根据权利要求9所述的用于电子设备的冷却器，其中当在垂直于所述散热表面的 方向观察时，在平行于所述散热表面的截面中，所述另一个空气挡板比所述空气挡板更短。
11.根据权利要求7到10中的任一项所述的用于电子设备的冷却器，其中所述空气挡 板装置与保持器一体地组合，利用所述保持器，所述部件被固定到合适的位置。
12.根据权利要求1到11中的任一项所述的用于电子设备的冷却器，其中所述部件包括液晶面板；第一光学器件，所述第一光学器件设置在所述液晶面板的入口侧上；和 第二光学器件，所述第二光学器件设置在所述液晶面板的出口侧上， 所述第一出口端口和所述第二出口端口朝向所述液晶面板的相应的相对末端。
13.根据权利要求12所述的用于电子设备的冷却器，其中所述第一光学器件和所述第 二光学器件中的每一个包括偏振板和光学补偿板中的至少一种。
14.根据权利要求12或13所述的用于电子设备的冷却器，其中所述液晶面板包括第一 末端，在所述第一末端上安装用于供应驱动信号的柔性缆线，所述第一出口端口朝向所述 液晶面板的与所述第一末端相对的第二末端，并且所述第二出口端口朝向所述液晶面板的 所述第一末端
15.一种液晶投影仪，包括 液晶面板；第一光学器件，所述第一光学器件设置在所述液晶面板的入口侧上； 第二光学器件，所述第二光学器件设置在所述液晶面板的出口侧上； 第一空气冷却部件，所述第一空气冷却部件包括第一出口端口，所述第一出口端口产 生沿着所述液晶面板与所述第一光学器件和第二光学器件的相对表面流动的第一空气流； 和第二空气冷却部件，所述第二空气冷却部件包括第二出口端口，所述第二出口端口产 生在不同于所述第一空气流的方向沿着所述相对表面流动的第二空气流，其中所述第一出口端口和所述第二出口端口在平行于所述液晶面板的表面的截面中 具有不同的开口宽度。
全文摘要
一种在电子设备中使用的冷却器，能够在窄流动路径中利用有效置换方法实现充分冷却能力。所述电子设备包括多个部件，所述多个部件被并置从而其表面彼此相对，所述部件中的至少一个部件包括散热表面，用于电子设备的所述冷却器包括第一空气冷却部件，所述第一空气冷却部件包括第一出口端口，所述第一出口端口产生第一空气流；和第二空气冷却部件，所述第二空气冷却部件包括第二出口端口，所述第二出口端口产生在不同于所述第一空气流的方向流动的第二空气流。所述第一出口端口和所述第二出口端口分别具有不同的开口宽度。
文档编号G03B21/16GK101809496SQ20088010911
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月26日 优先权日2007年9月28日
发明者宇都宫基恭 申请人:Nec显示器解决方案株式会社