JP2006100758A - イオン風を利用した無騒音高効率放熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】PDP TV、LCD TV及びLCDモニターなど熱源を有する電子製品に適用される無騒音高効率放熱装置を提供する。
【解決手段】イオン風を利用した無騒音高効率放熱装置は、電子製品の発熱部に装着された装着部１０５と、この装着部１０５の底面１１０から上方へ一定の高さで形成された複数の突出部１２０と、を有する放熱機１００と、 放熱機１００の上部を覆い、放熱機１００の一端及び他端を開放して突出部１２０を通して流体の流入及び流出通路を提供するカバー２００と、放熱機１００の突出部１２０間の少なくとも一つに具備され、放熱機１００の一端から他端へ突出部１２０と並んで配された所定の長さを有する導体線から成り高電圧により該突出部１２０間にイオン風を発する電線３００と、各電線３００の両端を支持する電線支持体４００と、各電線３００に高電圧端を連結し、放熱機１００に接地端を連結して、各電線３００に高電圧を供給する電源装置５００と、を含む。
【選択図】図３ｂ

Description

本発明はPDP TV、LCD TV及びLCDモニターなど熱源を有する電子製品に適用される無騒音高効率放熱装置に関するものであって、とりわけイオン風(ion wind)を利用して強制対流を形成し電子製品に発生する熱を冷却ファンを使用せずに無騒音で放出でき、イオン風の速度を増加させ放熱効率を高められるイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置に関するものである。

一般に、最近脚光を浴びているディスプレー分野であるPDP TV、LCD TV及びLCDモニターなどは画面自体が蛍光体発光型ディスプレーであるため、迫真あふれる画面の具現に有利で、地球磁場に影響されないのでどこでも鮮明な画面が見られ、また画面の中央部と外郭部との画質差が無いという利点がある。

しかし、こうした電子製品は駆動電圧が高すぎ、消費電力が大変高いばかりでなく、パネルなどの発熱部に電力を供給する電源、パネル駆動回路、LEDユニットなどのような熱源から高熱が発生する。そこで、従来では、こうした高熱を外部へ放出するために電子製品内部に冷却用ファンを装着して放熱を行っている。

こうした従来の放熱装置を図１及び図２を参照しながら説明する。

図１は従来のファンタイプ放熱装置の構成図である。

図１に示した従来のファンタイプ放熱装置が適用される電子製品は、電子製品の後面発熱部１に後面ケース２が被され、この後面ケース２の内部の後面発熱部１には複数の熱源素子３が装着されている。

こうした電子製品の複数の熱源から発生する熱を外部へ放出するために、後面ケース２の一方の側面には、流出口２Ａが形成され、他方の側面には、流入口２Ｂが形成されている。また、流出口２Ａには、冷却ファン４が設けられている。

冷却ファン４の駆動により、後面ケース２の内部に強制対流が形成され、外部から冷気が流入口２Ｂを通して後面ケース２内部へ流入し、後面ケース２の内部の熱気は冷却ファン４が設けられた流出口２Ａを通して外部へ放出される。

こうした従来のファンタイプ放熱装置は、放熱効率には優れるが、ファン駆動時発生するファンの振動及びファンと空気との摩擦による騒音が発生する問題がある。

こうした問題を解消するために、冷却ファンの回転時冷却ファンの固定部位に発生しかねない振動騒音を減少させるために別途の防振構造を追加設置したり防振用ゴムパッドを適用しできる限り冷却ファンから発生する振動騒音を減らそうとする試みがなされている。

しかし、こうした冷却ファンタイプの放熱装置において、冷却ファンの振動騒音を減らすのには限界があり、TVなどのような騒音の無い静かな環境で動作されるべき電子製品には適用し難い点があり、こうして、冷却ファンタイプの放熱装置の欠点を克服するためには冷却ファンの無いファンレス(fanless)放熱装置の開発が必要である。

図２は従来のファンレスタイプ放熱装置の構成図である。
図２に示した従来のファンレスタイプ放熱装置が適用される電子製品は、電子製品の発熱部１１に後面ケース１２が被され、この後面ケース１２の内部の発熱部１１には複数の熱源素子１３が装着されている。

こうした電子製品から発生する熱を外部へ放出するために、後面ケース１２の一方の側面には流出口１２ａが設けられ、後面ケース１２の他方の側面には流入口１２ｂが形成され、また発熱部１１に放熱機１４が設けられ、発熱部１１から発生する熱は放熱機１４を通して空気中へ放出される。

しかし、このような従来のファンレスタイプの放熱装置は騒音が無いという利点があるが、空気流が自然対流にのみ依存するので、放熱効率が低すぎ高熱を発する電子製品には適用し難いとの問題がある。

したがって、先述したような従来の放熱装置は、無騒音及び高効率を同時に果たせない問題があり、これにより無騒音及び高効率放熱装置の開発に対するニーズが切実となってきている。
本発明はこの問題を解決するために案出されたもので、その目的はイオン風(ion wind)を利用して強制対流を形成し電子製品に発生する熱を冷却ファンを使用せずに無騒音で放出させられるイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置を提供することにある。

さらに、本発明の他目的はイオン風の速度を増加させ放熱効率を高められるイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置を提供することにある。

本発明の目的を成し遂げるために、本発明のイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置は、電子製品の発熱部に装着された装着部と、この装着部の底面から上方へ一定の高さで形成された複数の突出部と、を有する放熱機と、放熱機の上部を覆い、放熱機の一端及び他端を開放して突出部を通して流体の流入及び流出通路を提供するカバーと、放熱機の突出部間の少なくとも一つに、放熱機の一端から他端へ突出部と並んで配列された所定の長さを有する導体線から成り、高電圧により該突出部の間にイオン風を発生する電線と、各電線の両端を支持する電線支持体と、各電線に高電圧端を連結し、放熱機に接地端を連結して、各電線に高電圧を供給する電源装置と、を含む。

さらに、本発明のイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置は、放熱機の各突出部の側面に形成され、電線により発生したイオン風を放熱機の底面方向へ加速するウィンドガイドをさらに含む。

上述したような本発明によると、PDP TV、LCD TV及びLCDモニターなど熱源を有する電子製品に適用される無騒音高効率放熱装置において、イオン風(ion wind)を利用して強制対流を形成し、すなわち各放熱機の突出部間にイオン風を直接吹き当て(impinging)残余熱を最少化し、発熱部位の温度を低下させる効果がある。これによって、電子製品から発生する熱を冷却ファンを使用せずに無騒音で放出でき、適用電子製品を静かに駆動させることができる。

また、イオン風の速度を増加させ放熱効率を高めることができる。

そればかりでなく、放熱機の厚さを減らしTVなど適用される電子製品の厚さを最少化することができ、また電力消費を下げることができ、熱関係の信頼性を確保する効果がある。

以下、本発明の好ましき実施例を添付した図を参照しながら詳しく説明する。

本発明が参照する図面において実質的に同一な構成と機能を有する構成要素には同一な符合を付する。

図３ａ、図３ｂは本発明により電子製品に設けられた無騒音高効率放熱装置の斜視図及び無騒音高効率放熱装置の構成を示す斜視図で、図３ａは本発明の無騒音高効率放熱装置が電子製品に設けられた状態を示し、図３ｂは本発明の無騒音高効率放熱装置の構成を示す斜視図である。そして、図４は本発明の無騒音高効率放熱装置の側面図である。

図３及び図４を参照すると、無騒音高効率放熱装置は、電子製品の発熱部に装着された装着部１０５と、この装着部１０５の底面１１０から上方へ一定の高さで形成された複数の突出部１２０と、を有する放熱機１００と、放熱機１００の上部を覆い、放熱機１００の一端及び他端を開放して突出部１２０を通して流体の流入及び流出通路を提供するカバー２００と、放熱機１００の突出部１２０間の少なくとも一つに、放熱機１００の一端から他端へ突出部１２０と並んで配された所定の長さを有する導体線から成り、高電圧により該突出部１２０間にイオン風を発する電線３００と、各電線３００の両端を支持する電線支持体４００と、 各電線３００に高電圧端を連結し、放熱機１００に接地端を連結して、 各電線に高電圧を供給する電源装置５００とを含む。

さらに、本発明の無騒音高効率放熱装置は放熱機１００の各突出部１２０の側面に形成され、電線３００から発生したイオン風を放熱機１００の底面１１０方向へ加速するウィンドガイド６００を含むことができる。

ここで、後面パネルなどの発熱部は電源、パネル駆動回路、LEDユニットなどのような高熱が発生する熱源が設けられる回路基板または放熱板またはシャシベースなどに該当するか、またはCPUなどの回路チップに該当する。

本発明の無騒音高効率放熱装置には、従来の多様な突出部形態を有する放熱機中少なくとも一つの放熱機を用いることができるが、こうした諸放熱機の中でも代表的なＦＩＮタイプ放熱機及びＰＩＮタイプ放熱機を図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明する。

図５（ａ）、（ｂ）は本発明に適用されるＦＩＮタイプ放熱機及びＰＩＮタイプ放熱機の例示図である。

図５（ａ）は本発明に適用されるＦＩＮタイプ放熱機の突出部の構造を示すが、ＦＩＮタイプ放熱機の突出部は放熱機の一端から他端まで直線形態で長く形成され、こうした直線形態の突出部が一定の間隔で複数個配されている。

図５（ｂ）は本発明に適用されるＰＩＮタイプ放熱機の突出部の構造を示しているが、ＰＩＮタイプ放熱機の突出部は四角柱形態で形成され、こうした突出柱形態の突出部が横及縦方向に各々一定の間隔で配される格子構造となる。

図５（ａ）及び（ｂ）は本発明が適用される放熱機の突出部構造に対する例示図で、本発明が適用される放熱機の突出部の構造は図５（ａ）及び（ｂ）に限られるものではない。

ここで、諸放熱機１００はその構造が相異するが、共通的に突出部を含んでおり、これに応じて本発明の無騒音高効率放熱装置に諸放熱機中少なくとも一つの放熱機を用いられることがわかる。

また、図３及び図４を参照すると、電線３００は放熱機１００の放熱効率を部分的に高めるためには、放熱機１００の各突出部１２０間に選択的に配することができる。例えば、電線３００は放熱機１００の中央部に対する放熱効率を高めるためには、放熱機１００の中央部に形成される隣接した両突出部１２０間に配され、その周辺部には交互に配することができる。

そして、放熱機１００の放熱効率を全体的に高めるためには、電線３００は放熱機１００の互いに隣接する両側の両突出部１２０間に全て配することが好ましい。そして、電線３００は両側の突出部１２０間に発生するイオン風により各突出部１２０の冷却効果を均一にするために、放熱機１００の互いに隣接した両突出部１２０間の中央に配することが好ましい。

一方、図５（ａ）及び（ｂ）に係わり、電線３００及びウィンドガイド６００がＦＩＮタイプ放熱機及びＰＩＮタイプ放熱機に適用される場合を図６ａ、図６ｂに示す。

図６ａ、図６ｂは本発明のＦＩＮタイプ放熱機及びＰＩＮタイプ放熱機を利用した無騒音高効率放熱装置の平断面図で、図６ａを参照すると、放熱機１００の突出部１２０がＦＩＮ形態のＦＩＮタイプ突出部の場合、電線３００はＦＩＮタイプ突出部の長手方向へ配される。さらに、ウィンドガイド６００は各突出部１２０の側面に沿って、一定の高さで付着される。

図６ｂを参照すると、放熱機１００の突出部１２０がＰＩＮ形態のＰＩＮタイプ突出部の場合、電線３００は各列の突出部１２０の配列方向と同一な方向へ配される。そして、ウィンドガイド６００は各列の突出部１２０の側面に沿って、各突出部１２０の側面に一定の高さで付着される。

即ち、図６ａ、図６ｂに示すように、本発明の無騒音高効率放熱装置にはＦＩＮタイプ及びＰＩＮタイプ放熱機中少なくとも一つの放熱機を用いることができる。

図７は図４のＡ部分拡大図である。

図７を参照すると、電線３００はカバー２００に付着された電線支持体４００により支持され、放熱機１００の互いに隣接した両突出部１２０の頂部１２０ａ間の中央に配することが最も好ましい。その理由は、イオン風による両側突出部１２０に対する冷却効果を均一にすることができ、またイオン風による突出部１２０の側面の冷却長さを最大にすることができるためである。即ち、放熱機１００の底面１１０からの高さＬ１と同一な高さで配することが好ましい。

電線支持体４００はカバー２００から放熱機１００の突出部１２０間に各々設けられ、各電線３００の両端を支持するように構成されることが好ましい。

また、図３、図４及び図７を参照すると、ウィンドガイド６００は放熱機１００の各突出部１２０の側面中、底面から電線３００が配された位置までの高さＬ１より低い高さで形成されることができる。とりわけ、放熱機１００の各突出部１２０の側面中、底面１１０から電線３００が配された高さと実質的に同一な高さＬ１で形成されることが好ましい。その理由は、イオン風が発生次第、ウィンドガイド６００によりイオン風が加速されるので、イオン風の移動量及び速度を増加させられるからである。

ここで、イオン風の加速原理は断面積が減少すると断面積が小さい箇所を通過する流体は圧力が減少し速度が増加するというベルヌーイの定理(Bernoulli's theorem)によるものである。
さらに、ウィンドガイド６００は放熱機１００の各突出部１２０の側面中、底面方向の側面と鋭角(θ１)を形成してなることが好ましく、ウィンドガイド６００は放熱機１００の各突出部１２０の側面中、底面方向の側面と実質的に６０°を形成することがより好ましい。

以下、本発明の作用及び効果を添付の図に基づいて詳しく説明する。

本発明の無騒音高効率放熱装置は放熱機１００の周囲温度をイオン風(ion wind)による強制対流を通して効率的に放熱させる。ここで、ここでイオン風は負コロナ放電(Negative Corona Discharge)時に発生する現象である。

図３及び図４を参照すると、本発明の無騒音高効率放熱装置において、電源装置５００から高電圧を電線３００に供給すると、放熱機１００の突出部１２０間に各々配された電線３００からイオン風が発生する。

ここで、イオン風の生成原理について簡単に説明すれば、放熱機１００が接地され、電線３００に高電圧が供給されると、電線３００に高い強度の電場が形成されながらこの電場の電位差が特定値を越える場合には電線３００の周囲にコロナ放電領域が形成される。このコロナ放電領域内の電子は高速に加速され空気分子と衝突して空気分子を陽イオンと電子とに分離させる。

こうした過程を通して電線周囲にはコロナ放電と呼ばれる陽イオンと電子の稠密な雲が形成される。ここで、底面１１０が陰極なのでコロナ放電領域内の陽イオンは底面１１０に移動し、電子が底面１１０から遠ざかることで、イオン風が生成され、放熱機１００の各突出部１２０間の底面１１０に移動するようになる。

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明によるイオン風の加速原理の説明図である。

図８（ａ）は本発明の無騒音高効率放熱装置において、カバー２００が無い状態で電線３００からイオン風が発生する現象を示しているが、この際電線３００から発生するイオン風は電線３００を中心に周辺に発生することが分かる。

図８（ｂ）は本発明の無騒音高効率放熱装置において、カバー２００が有る状態で電線３００からイオン風が発生する現象を示しているが、この場合には放熱機１００のカバー２００によってイオン風が放熱機１００の突出部１２０間に集中することが分かる。

図８（ｃ）は本発明の無騒音高効率放熱装置において、カバー２００が有る状態で電線３００からイオン風が発生する現象を示しているが、この場合には放熱機１００のカバー２００によってイオン風が放熱機１００の突出部１２０間に集中し、こうした突出部１２０間に集中するイオン風がベルヌーイの定理によりウィンドガイド６００によって放熱機１００の底面１１０へ加速されることが分かる。

図９（ａ）、（ｂ）は本発明によるイオン風の底面方向への移動例示図及びイオン風の底面での移動例示図である。
図９（ａ）に示すように、電線３００から発生したイオン風は放熱機１００の各突出部１２０間の底面１１０へ移動しながら、このイオン風により発生した強制対流により両側突出部１２０を冷却させるようになる。

図９（ｂ）に示すように、本発明の無騒音高効率放熱装置が適用された電子製品において、本発明の放熱機１００の突出部１２０が上下方向に形成される場合には、イオン風は、放熱機１００の底面１１０へ移動した後、上方へ移動しながら、このイオン風により発生した自然対流により、放熱機１００の底面１１０を冷却させるようになる。

このように、イオン風の強制対流と自然対流により、放熱機１００を効率的に冷却させることができる。

図１０は本発明による距離別イオン風速度グラフである。

図１０を参照すると、入力電源がＤＣ１４ＫＶで１４μＡ〜１５μＡの場合、イオン風は距離別に３００ｍｍでは０．５ｍ／ｓｅｃ、４００ｍｍでは０．４ｍ／ｓｅｃ、５００ｍｍでは０．３ｍ／ｓｅｃ程度である。

図１１ａは従来の放熱機を適用した電子製品の温度分布図で、図１１ｂは本発明の無騒音高効率放熱装置が適用された電子製品の温度分布図である。

図１１ａを参照すると、従来の放熱機を適用した電子製品の温度分布において、最高温度は実質的に８３℃ほどであることが分かり、図１１ｂを参照すると、本発明の無騒音高効率放熱装置が適用された電子製品の温度分布において最高温度は実質的に４６℃程と、本発明による無騒音高効率放熱装置が冷却効果に優れていることが分かる。

このように、本発明の電線(wire)３００は放熱機１００の全ての突出部１２０間の中央に配し、各電線３００に高電圧(15kV以上)を供給して放熱機１００の突出部１２０間の熱を充分に減少させられるようになる。また、放熱機１００の突出部頂部１２０ａと同一な高さの突出部側面にウィンドガイド６００を固定設置し、放熱機１００の両突出部１２０の側面に形成されるウィンドガイド６００の両翼の角度は突出部１２０の側面から各々６０°に形成することが好ましく、こうしたウィンドガイド６００によってイオン風が加速されるので放熱機１００の冷却効果はより向上する。

なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で本実施の形態を変更しても良いことは勿論である。

従来のファンタイプ無騒音高効率放熱装置の構成図である。 従来のファンレスタイプ無騒音高効率放熱装置の構成図である。 電子製品に設けられた無騒音高効率放熱装置の斜視図である。 無騒音高効率放熱装置の構成を示した斜視図である。 本発明の無騒音高効率放熱装置の側面図である。 （ａ）本発明に適用されるＦＩＮタイプ放熱機の例示図である。 （ｂ）本発明に適用されるＰＩＮタイプ放熱機の例示図である。 ＦＩＮタイプ放熱機を利用した無騒音高効率放熱装置の平断面図である。 ＰＩＮタイプ放熱機を利用した無騒音高効率放熱装置の平断面図である。 図４のＡ部分拡大図である。 （ａ）本発明によるイオン風の加速原理図である。

（ｂ）本発明によるイオン風の加速原理図である。

（ｃ）本発明によるイオン風の加速原理図である。
（ａ）本発明によるイオン風の底面方向への移動例示図である。

（ｂ）本発明によるイオン風の底面での移動例示図である。
本発明による距離別イオン風速度グラフである。 従来の放熱機を適用した電子製品の温度分布図である。 本発明の無騒音高効率放熱装置が適用された電子製品の温度分布図である。

符号の説明

１００ 放熱機
１１０ 底面
１２０ 突出部
２００ カバー
３００ 電線
４００ 電線支持体
５００ 電源装置
６００ ウィンドガイド

Claims (11)

1. 電子製品の発熱部に装着された装着部と、この装着部の底面から上方へ一定の高さで形成された複数の突出部と、を有する放熱機と、
   前記放熱機の上部を覆い、前記放熱機の一端及び他端を開放して前記突出部を通して流体の流入及び流出通路を提供するカバーと、
   前記放熱機の突出部間の少なくとも一つに、前記放熱機の一端から他端へ突出部と並んで配列された所定の長さを有する導体線から成り、高電圧により該突出部の間にイオン風を発生する電線と、
   前記各電線の両端を支持する電線支持体と、
   前記各電線に高電圧端を連結し、前記放熱機に接地端を連結して、前記各電線に高電圧を供給する電源装置と、
   を含むことを特徴とするイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置。
2. 前記放熱機の各突出部の側面に形成され、前記電線により発生したイオン風を前記放熱機の底面方向へ加速させるウィンドガイド
   をさらに含むことを特徴とするイオン風を利用した請求項１に記載の無騒音高効率放熱装置。
3. 前記電線支持体は、
   前記カバーのうち、前記放熱機の突出部間に対応する部分に各々設けられ、前記各電線の両端を支持することを特徴とするイオン風を利用した請求項１に記載の無騒音高効率放熱装置。
4. 前記電線は、
   前記放熱機の互いに隣接した両突出部間の中央に配されることを特徴とする請求項１に記載のイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置。
5. 前記電線は、
   前記放熱機の互いに隣接した両突出部の頂部間の中央に配されることを特徴とする請求項１に記載のイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置。
6. 前記電線は、
   前記放熱機の突出部がＦＩＮ形態のＦＩＮタイプ突出部である場合、前記ＦＩＮタイプ突出部の長手方向へ配されることを特徴とする請求項１に記載のイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置。
7. 前記電線は、
   前記放熱機の突出部がＰＩＮ形態のＰＩＮタイプ突出部である場合、各列のＰＩＮタイプ突出部の配列方向と同一な方向へ配列されることを特徴とする請求項１に記載のイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置。
8. 前記ウィンドガイドは、
   前記放熱機の各突出部の側面中、前記底面から前記電線が配された位置までの高さと実質的に同一な高さで形成されることを特徴とする請求項２に記載のイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置。
9. 前記ウィンドガイドは、
   前記放熱機の各突出部の側面中、前記底面から前記電線が配された位置までの高さより低い高さで形成されることを特徴とする請求項２に記載のイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置。
10. 前記ウィンドガイドは、
    前記放熱機の各突出部の側面中、底面方向の側面と鋭角を形成してなることを特徴とする請求項２に記載のイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置。
11. 前記ウィンドガイドは、
    前記放熱機の各突出部の側面中、底面方向の側面と実質的に６０°を形成してなることを特徴とする請求項２に記載のイオン風を利用した無騒音高効率放熱装置。
    

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