JP2011166190A - 平面型ディスプレイテレビ用放熱機構 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型の平面型ディスプレイテレビになると、空冷ファンユニットとシャーシ１との隙間及び空冷ファンユニットとバックカバー８との隙間が狭まってホコリが堆積しやすくなり、結果的にホコリのために空冷ファンユニットが回転しなくなる。
【解決手段】平面型ディスプレイテレビの金属製のシャーシとバックカバーの間に空冷ファンユニットを備える平面型ディスプレイテレビ用放熱機構において、前記シャーシは、前記空冷ファンユニットの吸気口に対面し、前記ファンモータ部の回転軸と同心の溝を備え、空冷ファンユニットとシャーシとの隙間及び空冷ファンユニットとバックカバーとの隙間を大きく取り、ホコリの堆積を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイテレビなどの平面型ディスプレイテレビ用空冷ファンがホコリ堆積により空冷ファンが回転できなくなるのを防止する平面型ディスプレイテレビ用放熱機構に関するものである。

従来のプラズマディスプレイテレビの放熱機構は、軸流ファンを使っており、エアーフィルターを設けた吸気口からホコリの少ない空気をテレビ筐体内に取り入れ、発熱源である電気回路基板とプラズマディスプレイパネルとシャーシを冷却している（例えば、特許文献１参照）。

図８は特許文献１に記載された従来のプラズマディスプレイテレビの放熱機構を示すものである。従来のプラズマディスプレイテレビは、プラズマディスプレイパネル１０５と、シャーシ１０１と、保護ガラス１１３と、電気回路基板１０７と、軸流ファンユニット１０２と、フロントカバー１０９と、バックカバー１０８とから構成されている。

シャーシ１０１は、アルミなどの金属板であり、接着剤が付いた熱伝導シートを介してプラズマディスプレイパネル１０５を保持している。またシャーシ１０１は、プラズマディスプレイパネル１０５の取り付け面と反対側の面に複数の電気回路基板１０７も保持している。シャーシ１０１とプラズマディスプレイパネル１０５と電気回路基板１０７をひとかたまりとしたものが、フロントカバー１０９と組み合わされる。さらにフロントカバー１０９は、バックカバー１０８と合わさり、プラズマディスプレイテレビの筐体を構成している。

バックカバー８には吸気口１１８とエアーフィルター１１１と排気口１１０とビス締めボス１４７とから構成されている。

軸流ファンユニット１０２は、ファンケーシング１７０と、ファンケーシング１７１と、ファンモータと、ファン羽根とから構成されている。図８に示す軸流ファンユニット１０２は吸い込み型ファンであり、バックカバー１０８に設けられたビス締めボス１４７にビス１１９で取り付けられる。空気流れベクトル１５５で示すように、低温空気はエアーフィルター１１１経由で吸気口１１８からホコリを除去してテレビ筐体内に取り込まれる。テレビ筐体内に入った空気は電気回路基板１０７とプラズマディスプレイパネル１０５に加熱されたシャーシ１０１を空冷し、排気口１１０から排出される。

図９は、図８の従来技術の軸流ファンユニット１０２を吐き出し型として使用したプラズマディスプレイテレビの放熱機構を表した図である。特定の発熱源を局所的に空冷する場合は軸流ファンユニット１０２を吸い込み型として使う。しかしプラズマディスプレイテレビの筐体全体の放熱を行うには、軸流ファンユニット１０２を吐き出し型ファンとして使う方が有効である。

図９に示したプラズマディスプレイテレビは、図８と同構成要素であり、プラズマディスプレイパネル１０５と、シャーシ１０１と、電気回路基板１０７と、軸流ファンユニット１０２と、フロントカバー１０９と、バックカバー１０８とから構成されている。軸流ファンユニット１０２がシャーシ１に固定される点と、吐き出し型ファンとして使用される点とが図８と異なる。

図１０は遠心ファンユニットを用いたプラズマディスプレイテレビの断面図である。遠心ファンユニット１０３を用いたプラズマディスプレイテレビの構成は、プラズマディスプレイパネル１０５と、シャーシ１０１と、保護ガラス１１３と、電気回路基板１０７と、遠心ファンユニット１０３と、フロントカバー１０９と、送風ダクト１３１と、バックカバー１０８とから構成されている。図１０の放熱機構の構成では、図８の軸流ファンユニット１０２のプラズマディスプレイテレビと比較して送風ダクト１３１が追加されている。図１０の放熱機構において、遠心ファンユニット１０３は吐き出し型ファンとして使用され、吸気口はファンケーシング１７０とファンケーシング１７１の両面に有る（例えば、特許文献２参照）。

図１０の構成において遠心ファンユニット１０３は、シャーシ１０１に備えられたビス締めボス１４５にビス１１９で取り付けられる。送風ダクト１３１は、遠心ファンユニット１０３の吐き出し口に取り付けられ、遠心ファンユニット１０３から吐き出された空気をバックカバー１０８の排気口１１０に導く。空気流れベクトル１５５は、空気がエアーフィルター１１１を通して吸気口１１８からプラズマディスプレイテレビの筐体内に入り、電気回路基板１０７とシャーシ１０１を冷却して、温められた空気が排気口１１０から排出される様子を表している。

図８、図９の軸流ファンユニット１０２及び図１０の遠心ファンユニット１０３のホコリ対策はエアーフィルター１１１に加えて、プラズマディスプレイテレビ筐体が厚いことを活用して、ファンケーシング１７１とバックカバー１０８との隙間、及びファンケーシング１７０とシャーシ１０１との隙間を大きく取る方式を用いている。
特開２００７−００３８０４号公報 特開２００５−３４７６７１号公報

しかしながら今日のようにプラズマディスプレイテレビなどの平面型ディスプレイテレビの更なる薄型化が進むと、空冷ファンユニットの吸気口と対面するバックカバー１０８あるいはシャーシ１０１との隙間が狭くなる。図１１（ａ）は、図８の軸流ファンユニット１０２の排気口と電気回路基板１０７との隙間ｄに対する、ファン風量を表している。図１１（ｂ）は図９の軸流ファンユニット１０２の吸気口とシャーシ１との隙間ｈに対する、ファン風量を表している。図１１（ｃ）は図１０の遠心ファンユニット１０３のシャーシ側吸気口とシャーシ１との隙間ｓ１、遠心ファンユニット１０３のバックカバー側吸気口とバックカバー８との隙間ｓ２の和（ｓ１＋ｓ２）、に対する、ファン風量を表している。いずれのグラフも、空冷ファンユニットとシャーシあるいはバックカバーとの隙間が狭くなると、ファン風量の減少に比例してファン空冷能力の低下が発生することを示している。加えて、平面型ディスプレイテレビの更なる薄型化を図ると、主な発熱体であるプラズマディスプレイパネル１０５と電気回路基板１０７の距離が短くなり、テレビ筐体の単位体積あたりの発熱密度が大きくなって、従来の厚みのプラズマディスプレイテレビよりも高温になる。ゆえに、平面型ディスプレイテレビの更なる薄型化には、空冷能力の高い冷却機構が必要になる。

また、空冷ファンユニットとシャーシ１あるいはバックカバー８との隙間が狭くなると、ホコリが堆積しやすい第１の要因となる。そして、図１１で示したように空冷ファンユニットとの隙間が狭まりファン風量が減ると、隙間に堆積したホコリを空冷ファンによる空気の流れで吹き飛ばすことが出来なくなり、ホコリが堆積しやすい第２の要因となる。

また、エアーフィルター１１１は厚みが１〜２ｍｍあり、流路抵抗として無視できなくなり、さらに薄型化の設計の観点でもエアーフィルター１１１は使えなくなる。このエアーフィルター１１１の廃止は、ホコリが堆積しやすい第３の要因となる。従ってテレビの筐体厚みが薄くなると、連鎖的にホコリが堆積しやすい要因が増加する。

以上のように、平面型ディスプレイテレビの筐体厚みを薄くするとき、空冷ファンユニットには、ファン厚みを薄くしながらファン空冷能力を向上させ、かつホコリに強いこと、という新たな課題が発生している。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、平面型ディスプレイテレビにおいて、空冷能力を維持しながら、エアーフィルター１１１を使わないでホコリの堆積を防止する平面型ディスプレイ用放熱機構の提供を目的とする。

前記従来の課題を解決するために、平面型ディスプレイテレビの金属製のシャーシとバックカバーの間に空冷ファンユニットを備える平面型ディスプレイテレビ用放熱機構において、前記シャーシは、前記空冷ファンユニットの吸気口に対面し、前記ファンモータ部の回転軸と同心の溝を有することで、空冷ファンユニットとシャーシとの隙間及び空冷ファンユニットとバックカバーとの隙間を大きく取る。

この構成により、空冷ファンユニット周辺の隙間が大きくなり、ホコリが堆積しにくくなる。

本発明のプラズマディスプレイテレビ用空冷ファンユニットによれば、溝深さの分だけ空冷ファンユニットとシャーシ、あるいはバックカバーとの隙間を大きくすることができるので、ホコリの堆積を防止することができる。同時に前記隙間が大きくなると、プラズマディスプレイ内の流路抵抗が小さくなり、空冷ファンのファン風量が増加してファン空冷能力が向上する。さらにファン風量が増加するので、一時的に空冷ファンユニットとシャーシとの隙間にホコリが堆積しても、ファンの風圧でホコリを隙間外へ吹き飛ばすことができる。

このように本発明の構成によれば、エアーフィルターを用いなくても、ホコリ堆積防止に優れた平面型ディスプレイテレビ用放熱機構を提供できる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について図１〜図５を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態１における軸流ファンユニットを用いたプラズマディスプレイテレビの断面図である。図２は、シャーシに設けられた円環形状の溝と軸流ファンユニットの寸法関係を説明する斜視図である。図３は本発明の実施の形態１における軸流ファンユニットをシャーシに組み立てる前の斜視図である。図４はシャーシに設けられた溝形状について、第二の例を表した斜視図である。図５はシャーシに設けられた溝形状について、第三の例を表した斜視図である。

本発明の実施の形態１のプラズマディスプレイテレビは、保護ガラス１３と、フロントカバー９と、バックカバー８と、シャーシ１と、プラズマディスプレイパネル５と、電気回路基板７と、スポンジクッション８０と、軸流ファンユニット２とから構成されている。

フロントカバー９は、アルミなどの金属製である。フロントカバー９は、ビス１９にてアルミ製のシャーシ１と固定され、同時にビス１９にて鉄製のバックカバー８と組み合わされる。保護ガラス１３は、補助金具（図は省略）にてフロントカバー９に取り付けられる。

電気回路基板７は、プラズマディスプレイテレビ内に大小合わせて６〜１０枚程度搭載される。その内訳は、画像処理等を行う制御回路、テレビチューナー、電源基板などがある。

バックカバー８は鉄系鋼板でできており、吸気口１８と排気口１０を備えている。

図２に示すように軸流ファンユニット２は、ファンモータ４とファン回転部１２と板状ファンケーシング７０と外囲ファンケーシング７１とから構成されている。板状ファンケーシング７０と外囲ファンケーシング７１には、内半径ｒ１と外半径ｒ２の円環形状の吸気口が設けられている。板状ファンケーシング７０はビス１９にてシャーシ１上のビス締めボス４５にビス締めされる。

ビス締めボス４５はアルミ製であり、カシメ工法で製作される。先端にローレット加工した段つきボスを、シャーシ１に予め設けた予備孔に向かってかしめる（図は省略）。

引き続き図２を用いて、続いてシャーシ１に設けられた溝３２を用いて説明する。溝３２はシャーシ１のバックカバー８と対面する側に設けた円環形状の凹部であり、内半径がｒ３、外半径がｒ４である。溝３２はシャーシ１をプレス加工するときに同時加工にて形成される。シャーシ１の板厚は２ｍｍ、溝３２の深さは０．７ｍｍである。

溝３２の深さが深ければホコリの堆積防止には有効だが、シャーシ１の機械的強度が低下する。シャーシ１はプラズマディスプレイテレビが描画中は８０℃以上の高温となるが、この時に熱応力を小さくするために溝３２を深くするのは好ましくない。シャーシ１の面積と溝３２の面積の比率にもよるが、溝３２の深さはシャーシ１の厚みの５０％以下とする。溝３２の円環形状の中心は、軸流ファンユニット２がプラズマディスプレイテレビ筐体内に設置された時のファンモータ４の回転軸と同心となるように、軸流ファンユニット２を固定するためのビス締めボス４５がシャーシ１上に配置されている。

さて軸流ファンユニット２と溝３２において、ｒ３＜ｒ１＜ｒ２＜ｒ４となるよう各部材の半径を形成すると、プラズマディスプレイ内のシャーシ１とバックカバー８の隙間を通る空気は、軸流ファンユニット２の内部を通過して排気口１０から排気できる。ここで、ｒ１は１５ｍｍ、ｒ２は３０ｍｍ、ｒ３は１０ｍｍ、ｒ４は３５ｍｍとした。

スポンジクッション８０について図３を用いて説明する。スポンジクッション８０の材質はウレタンフォームである。スポンジクッション８０の形状は円環であり、内半径はｒ２、外半径は軸流ファンユニット２の外半径より数ｍｍ大きい。厚みは２〜５ｍｍである。スポンジクッション８０は外囲ファンケーシング７１に両面テープで貼られ、外囲ファンケーシング７１とバックカバー８との隙間を塞ぐ。

実施の形態１におけるプラズマディスプレイテレビの放熱機構は、溝３２の深さだけ板状ファンケーシング７０とシャーシ１との隙間が広くなり、プラズマディスプレイテレビ内の流路抵抗が減って空冷能力が向上する。同時にホコリが堆積しにくい構成となる。

次に実施の形態１における熱の流れを説明する。図１と図２において軸流ファンユニット２の回転により吸気口１８から吸い込まれた冷たい空気は、発熱している電気回路基板７とプラズマディスプレイパネルによって加熱されたシャーシ１とを冷却する。この冷却作用によって加熱された空気は上昇を続け、軸流ファンユニット２の直前で溝３２と板状ファンケーシング７０の隙間に進む。空気は溝３２を経て、板状ファンケーシング７０に設けた内半径ｒ１と外半径ｒ２の吸気口から軸流ファンユニット２の中に入っていく。それから軸流ファンユニット２の中の空気は排気口１０から吐き出される。

上記実施形態１のようにプラズマディスプレイテレビのシャーシ１に溝３２を設けて軸流ファンユニット２とシャーシ１との隙間を増やすと、軸流ファンユニット２のホコリ堆積が防止でき、薄型筐体プラズマディスプレイテレビを起動するときにファンが回転しない課題が解決できる。

なお、本実施の形態において、溝３２を円環形状としたが、溝を円形状としても良い。
図４は、シャーシ１に形成された溝形状の第二の例を示している。溝３６は軸流ファンユニット２の回転中心を同心とした円形状であり、溝３２と異なりｒ３＝０である。このとき板状ファンケーシング７０と外囲ファンケーシング７１の吸気口の内半径ｒ１、外半径ｒ２と、シャーシ１に設けた溝３６の半径ｒ４の関係はｒ３（＝０）＜ｒ１＜ｒ２＜ｒ４であり、溝３２と同様である。軸流ファンユニット２のファン羽根が小口径のときはｒ４も小さくなるので、ｒ３＝０でもシャーシ１の機械強度は実用上支障ない。

なお、本実施の形態において、溝３２を円環形状としたが、溝を遠心ファンユニット２の回転中心を同心とした複数の扇形状としてもよい。図５は、シャーシ１に形成された溝形状の第三の例を示している。溝３７は遠心ファンユニット２の回転中心を同心とした扇形状の凹部であり、シャーシ１上の周方向に複数個配置している。溝３７の内半径ｒ３、外半径ｒ４は、遠心ファンユニット２の板状ファンケーシング７０と外囲ファンケーシング７１の吸気口の内半径ｒ１、外半径ｒ２に対して、ｒ３＜ｒ１＜ｒ２＜ｒ４の関係を持つ。複数の扇形状の溝３７の間にシャーシ１の厚みが２ｍｍの溝でない部分が扇形状の溝３７の面積以上あるため、つまり、扇形状の溝３７が５０％以下の面積であるため、シャーシ１の機械強度は実用上支障ないので、溝部３７は凹部でなく貫通孔にしても問題ない。

なお本実施の形態について、プラズマディスプレイテレビとしたが、液晶ディスプレイテレビやフィールドエミッションテレビなどの平面型ディスプレイテレビとしてもよい。その場合は、筐体内のディスプレイパネルを保持するシャーシに軸流ファンユニット２を配置する。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について図６〜図７を用いて説明する。実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略することが有る。

図６は本発明の実施の形態２における遠心ファンユニットを用いたプラズマディスプレイテレビの断面図である。図７は本発明の実施の形態２における遠心ファンユニットをシャーシに組み立てる前の斜視図である。

実施の形態１と実施の形態２の違いは空冷ファンが軸流ファンユニット２でなく、両面吸気仕様の遠心ファンユニット３という点と、送風ダクト３１が追加されている点と、バックカバー８に溝３３を追加した点である。

本発明の実施の形態２のプラズマディスプレイテレビは、保護ガラス１３と、フロントカバー９と、バックカバー８と、シャーシ１と、プラズマディスプレイパネル５と、電気回路基板７と、スポンジクッション８１と、送風ダクト３１と、遠心ファンユニット３とから構成されている。

バックカバー８は鉄系鋼板でできており、吸気口１８と排気口１０と溝３３とを備えている。

溝３２はシャーシ１のバックカバー８と対面する側に設けた円環形状の凹部であり、内半径がｒ３、外半径がｒ４である。溝３２はシャーシ１をプレス加工するときに同時加工にて形成される。シャーシ１の板厚は２ｍｍ、溝３２の深さは０．７ｍｍである。

溝３３はバックカバー８のシャーシ１と対面する側に設けた円環形状の凹部であり、内半径がｒ３、外半径がｒ４である。溝３３はバックカバー８をプレス加工するときに同時加工にて形成される。バックカバー８の板厚は２ｍｍ、溝３３の深さは０．７ｍｍである。

送風ダクト３１はポリカーボネートなどのプラスチック材料で成型されており、ビス１９によりバックカバー８上のビス締めボス４６に固定される。送風ダクト３１の目的は、遠心ファンユニット３の吐き出し口４９（図７参照）から出た空気をバックカバー８の排気口１０へ誘導することである。

スポンジクッション８１について図７を用いて説明する。スポンジクッション８１の材質はウレタンフォームである。スポンジクッション８１の形状は口の字であり、その寸法は送風ダクト３１の吐き出し口３９に対応し、両面テープで送風ダクト３１に貼られる。

実施の形態２における遠心ファンユニット３では、溝３２と溝３３の深さだけ遠心ファンユニット３の吸気口の空間が広くなるから、プラズマディスプレイテレビ内の流路抵抗が減って空冷能力が向上するとともに、ホコリが堆積しにくい構成となる。

次に実施の形態２における熱の流れを説明する。図６において遠心ファンユニット３の回転により吸気口１８から吸い込まれた冷たい空気は、発熱している電気回路基板７とプラズマディスプレイパネル５によって加熱されたシャーシ１とを冷却する。この冷却作用によって加熱された空気は、上昇を続け遠心ファンユニット３の直前で溝３２と板状ファンケーシング７０の隙間、および外囲ファンケーシング７１と溝３３との隙間に分かれて上昇する。

二つに分かれた空気は、それぞれに板状ファンケーシング７０の半径ｒ１からｒ２に位置する吸気口、外囲ファンケーシング７１のｒ１からｒ２の吸気口から遠心ファンユニット３に入って、吐き出し口４９から遠心ファンユニット３を抜け、送風ダクト３１へと進む。そして最終的に空気は、送風ダクト３１の吐き出し口３９と連結したバックカバー８の排気口１０から排気される。

上記実施形態２のようにプラズマディスプレイテレビのシャーシ１とバックカバー８にそれぞれ溝３２、溝３３を設けて遠心ファンユニット３との隙間を増やすと、遠心ファンユニット３へのホコリ堆積が防止でき、薄型筐体プラズマディスプレイテレビを起動するときにファンが回転しない課題が解決できる。

本発明にかかる平面型ディスプレイテレビ用放熱機構は、シャーシと空冷ファンユニットとの隙間あるいはバックカバーと空冷ファンユニットとの隙間を大きく出来るので、隙間にホコリ堆積して空冷ファンが回転できないトラブルを解消できる。特に薄型のプラズマディスプレイテレビでは空冷ファンユニットとシャーシあるいはバックカバーとの隙間が狭くなるため本発明は有用である。

本発明の実施の形態１における軸流ファンユニットを用いたプラズマディスプレイテレビの断面図 本発明の実施の形態１におけるシャーシに設けた溝形状を説明する図 本発明の実施の形態１においてシャーシに設けた溝の上に軸流ファンユニットを組み立てることを説明する斜視図 本発明の実施の形態１におけるシャーシ上の溝の第二の例を説明する斜視図 本発明の実施の形態１におけるシャーシ上の溝の第三の例を説明する斜視図 本発明の実施の形態２における遠心ファンユニットを用いたプラズマディスプレイテレビの断面図 本発明の実施の形態２においてシャーシに設けた溝の上に遠心ファンユニットを組み立てることを説明する斜視図 従来技術における軸流ファンユニットを吸い込み型ファンとして用いたプラズマディスプレイテレビの断面図 従来技術における軸流ファンユニットを吐き出し型ファンとして用いたプラズマディスプレイテレビの断面図 従来技術における遠心ファンユニットを用いたプラズマディスプレイテレビの断面図 従来技術における冷却ファンユニット付近の隙間に対するファン風量との関係を説明する図であって、（ａ）軸流ファンユニットの排気口と電気回路基板との隙間ｄに対する図、（ｂ）軸流ファンユニットの吸気口とシャーシとの隙間ｈに対する図、（ｃ）遠心ファンユニットのシャーシ側吸気口とシャーシ１との隙間ｓ１、遠心ファンユニットのバックカバー側吸気口とバックカバーとの隙間ｓ２の和に対する図

符号の説明

１ シャーシ
２ 軸流ファンユニット
３ 遠心ファンユニット
４ ファンモータ
５ プラズマディスプレイパネル
７ 電気回路基板
８ バックカバー
９ フロントカバー
１０ 排気口
１２ ファン回転部
１３ 保護ガラス
１８ 吸気口
１９ ビス
２９ ファン羽根
３１ 送風ダクト
３２ 溝
３３ 溝
３６ 溝
３７ 溝
３８ 吸い込み口
３９ 吐き出し口
４５ ビス締めボス
４６ ビス締めボス
４９ 吐き出し口
５５ 空気流れベクトル
７０ 板状ファンケーシング
７１ 外囲ファンケーシング
８０ スポンジクッション
８１ スポンジクッション
ｒ１ ファンケーシング孔内半径
ｒ２ ファンケーシング孔外半径
ｒ３ シャーシ溝内半径
ｒ４ シャーシ溝外半径
ｄ シャーシ側ファンケーシングと電気回路基板との隙間
ｈ シャーシ側ファンケーシングとシャーシとの隙間
ｓ１ シャーシ側ファンケーシングとシャーシとの隙間
ｓ２ バックカバー側ファンケーシングとバックカバーとの隙間

Claims (4)

1. 平面型ディスプレイテレビの金属製のシャーシとバックカバーの間に空冷ファンユニットを備える平面型ディスプレイテレビ用放熱機構において、
   前記シャーシは、前記空冷ファンユニットの吸気口に対面し、前記ファンモータ部の回転軸と同心の溝を有することを特徴とする平面型ディスプレイテレビ用放熱機構。
2. 前記溝は、円形、あるいは、円環形状、あるいは、前記回転軸から放射状に広がる複数の扇形状であることを特徴とする請求項１に記載の平面型ディスプレイテレビ用放熱機構。
3. 前記溝の外径が、前記空冷ファンユニットの吸気口の外径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の平面型ディスプレイテレビ用放熱機構。
4. 前記溝の体積は、前記溝の外径円の面積と前記シャーシの厚みの積の５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の平面型ディスプレイテレビ用放熱機構。

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