JP2021179524A - 表示装置、及び、機能拡張ユニットの冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置において、拡張スロットに装着された機能拡張ユニットの熱が表示装置の他の回路部品の温度上昇に影響することを抑制しながら、機能拡張ユニットを冷却することができるようにする。【解決手段】表示装置は、内部空間２１及び内部空間２１を外側の空間につなぐ通気口２２を有する表示装置本体と、表示装置本体の内部空間２１に設けられて、機能拡張ユニット１０を着脱自在に装着する拡張スロット３と、表示装置本体の内部空間２１に設けられ、拡張スロット３から通気口２２まで延びるダクト４と、ダクト４において拡張スロット３から通気口２２に向けて強制的に空気を流すファン５と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置、及び、機能拡張ユニットの冷却方法に関する。

特許文献１には、密閉された筐体の内部空間において空気を複数のファンにより強制循環することで、筐体内に設けられた光源や基板の熱を空気に伝達して、光源や基板を冷却する表示装置（画像表示機器）が開示されている。特許文献１の表示装置では、筐体の内部空間及び筐体の外部の両方に露出するヒートシンク（排熱フィン）により、内部空間を循環する空気の熱を筐体の外部に排出する。

特開２００７−０５２９５１号公報

ところで、表示装置の機能拡張を実現するために、各種の機能（例えばテレビジョンチューナー機能や通信機能など）を有する機能拡張ユニットを着脱自在に装着する拡張スロットを備えた表示装置がある。このような表示装置において、拡張スロットに装着した機能拡張ユニットは、表示装置の内部に配置され、稼働することで発熱する。発熱する機能拡張ユニットを特許文献１のような方法で冷却する場合には、機能拡張ユニットの冷却に伴って熱を帯びた空気が表示装置の内部で循環することで、表示装置の他の回路部品（例えば電源基板や制御基板など）に流れるため、他の回路部品の温度上昇に影響してしまう。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、他の回路部品の温度上昇への影響を抑制しながら、機能拡張ユニットを冷却することができる表示装置、及び、機能拡張ユニットの配置方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、内部空間及び前記内部空間を外側の空間につなぐ通気口を有する表示装置本体と、前記表示装置本体の内部空間に設けられて、機能拡張ユニットを着脱自在に装着する拡張スロットと、前記表示装置本体の内部空間に設けられ、前記拡張スロットから前記通気口まで延びるダクトと、前記ダクトにおいて前記拡張スロットから前記通気口に向けて強制的に空気を流すファンと、を備える表示装置である。

本発明の一態様は、前記表示装置において、前記ファンが動作することで、前記拡張スロットに装着された前記機能拡張ユニットの熱を帯びた空気を前記拡張スロットから前記ダクトの内部に誘導し、前記ダクト内部に誘導された空気を前記通気口から前記表示装置本体の外側の空間に排出する機能拡張ユニットの冷却方法である。

本発明によれば、拡張スロットに装着された機能拡張ユニットの熱が表示装置の他の回路部品の温度上昇に影響することを抑制しながら、機能拡張ユニットを冷却することができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置を背面側から見た斜視図である。 図１の表示装置から表示装置本体のバックカバーを取り外して、表示装置本体の内部空間に設けられた拡張スロット、ダクト及びファン、並びに拡張スロットに装着した機能拡張ユニットを示す拡大斜視図である。 図２において、機能拡張ユニットを拡張スロットから取り外した状態を示す拡大斜視図である。 図２，３のダクトを示す斜視図である。 図２に示す状態において、拡張スロット及びダクトで空気が流れる方向を示す拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る表示装置の要部を示す断面図である。

以下、図１〜５を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１〜３に示すように、本実施形態に係る表示装置１は、表示装置本体２と、拡張スロット３と、ダクト４と、ファン５と、を備える。

図１に 示すように、表示装置本体２は、概ね板状に形成され、内部空間２１と、内部空間２１を外側の空間につなぐ通気口２２を有する。本実施形態の表示装置本体２は、前面に画像や映像を表示する表示面２３ａを有する板状の表示パネル２３と、表示パネル２３の背面２３ｂ（図２，３参照）側を覆うバックカバー２４と、を有する。表示装置本体２の内部空間２１は、主に表示パネル２３の背面２３ｂとバックカバー２４との間に形成される。表示装置本体２の通気口２２は、バックカバー２４に形成されている。本実施形態の通気口２２は、バックカバー２４に密集して形成された多数の小さい孔によって構成されている。

図１〜３に示すように、拡張スロット３は、表示装置本体２の内部空間２１に設けられている。拡張スロット３には、各種の機能拡張ユニット１０が着脱自在に装着される。拡張スロット３は、表示装置本体２の背面（表示パネル２３の背面２３ｂ）に沿う第一方向（Ｘ軸方向）に向く表示装置本体２の側面２ｃに開口している。これにより、機能拡張ユニット１０を拡張スロット３に対して第一方向に挿抜することができる。

本実施形態の拡張スロット３は、一つの機能拡張ユニット１０だけを装着する一つのスロット領域３１を有する状態と、それぞれに機能拡張ユニット１０を装着する二つのスロット領域３１（３１Ａ，３１Ｂ）を有する状態とに切り替えることができる。拡張スロット３が二つのスロット領域３１を有する状態において、二つのスロット領域３１は表示装置本体２の背面に沿って第一方向に直交する第二方向（Ｙ軸方向）に間隔をあけて並ぶ。以下、本実施形態の拡張スロット３について具体的に説明する。

図２，３に示すように、拡張スロット３は、三つのガイド部３２〜３４を有する。三つのガイド部３２〜３４は、それぞれ第一方向に延びている。三つのガイド部３２〜３４は、第二方向に間隔をあけて並んでいる。これらガイド部３２〜３４は、機能拡張ユニット１０を拡張スロット３に対して挿抜する際に第一方向に案内したり、拡張スロット３に装着した機能拡張ユニット１０を第二方向から保持したりする。
三つのガイド部３２〜３４のうち両端に位置する二つの端ガイド部３２，３３は、表示装置本体２の背面側に固定され、第二方向における拡張スロット３の範囲を定める。三つのガイド部３２〜３４のうち二つの端ガイド部３２，３３の間に位置する一つの中間ガイド部３４は、表示装置本体２の背面側に着脱自在に固定されている。

中間ガイド部３４を表示装置本体２から取り外した状態では、二つの端ガイド部３２，３３の間に一つのスロット領域３１だけが形成される。一方、図２，３に示すように中間ガイド部３４を表示装置本体２に取り付けた状態では、スロット領域３１が中間ガイド部３４によって二つに分けられる。すなわち、三つのガイド部３２〜３４によって第二方向に並ぶ二つのスロット領域３１（３１Ａ，３１Ｂ）が形成される。

表示装置本体２の内部空間２１には、拡張スロット３に装着した機能拡張ユニット１０に接続されるコネクタ６が設けられている。コネクタ６は、拡張スロット３のうち機能拡張ユニット１０の挿入方向前側（Ｘ軸負方向側）の端部に配置されている。本実施形態では、前述した二つのスロット領域３１にそれぞれ対応するように、二つのコネクタ６が第二方向に間隔をあけて並んでいる。コネクタ６は、表示パネル２３の背面２３ｂ側に配置した回路基板７に搭載されている。

機能拡張ユニット１０は、コネクタ６に接続されることで表示装置１の機能を拡張する。機能拡張ユニット１０は、例えば、Intel社のSmart Display ModuleであるSDM-LやSDM-S、やRaspberry Piなどであってよい。本実施形態において、拡張スロット３の第一スロット領域３１Ａに装着される第一機能拡張ユニット１０Ａ（例えばRaspberry Pi）は、多数の放熱用フィン（不図示）を備えたヒートシンク１１を有する。一方、拡張スロット３の第二スロット領域３１Ｂに装着される第二機能拡張ユニット１０Ｂ（例えばSDM-S）は、ヒートシンク１１の代わりに自己を冷却する冷却ファン１２を有する。

図１〜３に示すように、ダクト４は、表示装置本体２の内部空間２１に設けられ、拡張スロット３から表示装置本体２の通気口２２まで延びている。すなわち、ダクト４は、その両端が拡張スロット３側と通気口２２側とに開口することで、空気を拡張スロット３から表示装置本体２の通気口２２まで導くように形成されている。

本実施形態のダクト４は、拡張スロット３から二つのスロット領域３１の配列方向（Ｙ軸方向）に延びることで通気口２２に到達する。また、ダクト４は、二つのスロット領域３１の両方に隣り合うように配置される。
そして、図２，３に示すように、拡張スロット３側に位置するダクト４の端部（基端部）は、二つのスロット領域３１のうち通気口２２から離れて位置する第一スロット領域３１Ａにのみ開口する。本実施形態では、通気口２２の近くに位置する第二スロット領域３１Ｂに第二機能拡張ユニット１０Ｂを装着した状態でダクト４の基端部が第一スロット領域３１Ａにのみ開口し、第二スロット領域３１Ｂに第二機能拡張ユニット１０Ｂを装着していない状態でダクト４の基端部が第一スロット領域３１Ａ及び第二スロット領域３１Ｂの両方に開口する。以下、この点について具体的に説明する。

ダクト４の基端部には、第一スロット領域３１Ａに開口する第一開口部４１と、第二スロット領域３１Ｂに開口する第二開口部４２と、が形成されている。第一開口部４１は、第一スロット領域３１Ａに第一機能拡張ユニット１０Ａを装着しても、第一機能拡張ユニット１０Ａによって塞がれないように形成されている。一方、第二開口部４２は、第一開口部４１よりも小さく形成され、第二スロット領域３１Ｂに第二機能拡張ユニット１０Ｂを装着した状態で、第二機能拡張ユニット１０Ｂによって塞がれるように形成されている。

上記したダクト４は、例えば拡張スロット３に対して表示装置本体２の厚さ方向（Ｚ軸方向）に重ねて配置されてもよい。本実施形態のダクト４は、前述したコネクタ６と同様に、拡張スロット３のうち機能拡張ユニット１０の挿入方向前側（Ｘ軸負方向側）の端部に配置されている。そして、ダクト４の第一、第二開口部４１，４２は機能拡張ユニット１０の挿入方向後側（Ｘ軸正方向側）に開口している。

ダクト４は、例えば単独で空気の流通路４５を形成する管状に形成されてよいが、本実施形態では表示パネル２３の背面２３ｂ側に設けられた回路基板７と共に空気の流通路４５を構成するように形成されている。具体的に、ダクト４は、図２〜４に示すように、回路基板７に間隔をあけて配置される天板部４３と、天板部４３の周縁の一部から回路基板７に向けて天板部４３の板厚方向に延びる側板部４４とを有する。そして、側板部４４の先端の少なくとも一部が回路基板７に接することで、空気の流通路４５が形成されている。

ここで、第一開口部４１に対応する位置には側板部４４が形成されていないため、第一開口部４１の開口面積は大きい。特に、特に表示装置本体２の厚さ方向における第一開口部４１の高さ寸法が大きい。一方、第二開口部４２に対応する位置には側板部４４が形成されているため、第二開口部４２の開口面積は第一開口部４１の開口面積よりも小さい。特に、表示装置本体２の厚さ方向における第二開口部４２の高さ寸法が小さい。この第二開口部４２に第二スロット領域３１Ｂに装着した第二機能拡張ユニット１０Ｂの先端部が挿入されることで、第二開口部４２が塞がれる、あるいは、第二開口部４２の開口面積が非常に小さくなる。

本実施形態では、前述した二つのコネクタ６がダクト４の内側に配置されている。回路基板７に搭載された二つのコネクタ６は、それぞれダクト４の内側から第一、第二開口部４１，４２を介して第一、第二スロット領域３１Ａ，３１Ｂに臨む。

図２〜３に示すファン５は、ダクト４において拡張スロット３から表示装置本体２の通気口２２に向けて空気を強制的に流す。ファン５は、ダクト４の延長方向（図１〜３においてＺ軸方向）の任意の位置に設けられてよいが、本実施形態では、通気口２２側に位置するダクト４の端部（先端部）に設けられている。

次に、本実施形態の表示装置における機能拡張ユニット１０の冷却方法について主に図５を参照して説明する。
図５に示すように、機能拡張ユニット１０の冷却方法では、ファン５が動作することで、拡張スロット３に装着された機能拡張ユニット１０の熱を帯びた空気を、矢印Ｄ１で示すように拡張スロット３からダクト４の内部に誘導する。そして、ダクト４の内部に誘導された空気を、矢印Ｄ２で示すように通気口２２まで流し、通気口２２から表示装置本体２の外側の空間に排出する。これにより、機能拡張ユニット１０を冷却することができる。

次に、拡張スロット３の第一、第二スロット領域３１Ａ，３１Ｂに、第一、第二機能拡張ユニット１０Ａ，１０Ｂを装着した場合の冷却方法について説明する。
第二スロット領域３１Ｂに第二機能拡張ユニット１０Ｂを装着した状態では、第二機能拡張ユニット１０Ｂによってダクト４の第二開口部４２が塞がれる、あるいは第二開口部４２の開口面積が非常に小さくなる。このため、ファン５が動作すると、拡張スロット３の空気は主に第一開口部４１を通してダクト４の内部に誘導される。これにより、第一スロット領域３１Ａでは、矢印Ｄ１で示すようにダクト４の内部に向けて空気が流れやすくなる。したがって、第一スロット領域３１Ａに装着した第一機能拡張ユニット１０Ａ（特にヒートシンク１１）の熱を帯びた空気がダクト４内に向けて誘導されやすくなる。

一方、第二スロット領域３１Ｂでは、第一スロット領域３１Ａにおける矢印Ｄ１で示す空気の流れによって、矢印Ｄ３で示すように第一スロット領域３１Ａに向かう空気の流れが誘起される。また、第二スロット領域３１Ｂに装着した第二機能拡張ユニット１０Ｂの冷却ファン１２が動作することで、矢印Ｄ３で示す空気の流れをさらに促すことができる。したがって、第二スロット領域３１Ｂに装着した第二機能拡張ユニット１０Ｂの熱を帯びた空気は第一機能拡張ユニット１０Ａ（特にヒートシンク１１）を介してダクト４内に向けて誘導される。
以上により、第一、第二スロット領域３１Ａ，３１Ｂに装着した第一、第二機能拡張ユニット１０Ａ，１０Ｂの両方を同等に冷却することができる。

次に、拡張スロット３の第一スロット領域３１Ａに第一機能拡張ユニット１０Ａを装着し、第二スロット領域３１Ｂに第二機能拡張ユニット１０Ｂを装着しない場合の冷却方法について説明する。
第二スロット領域３１Ｂに第二機能拡張ユニット１０Ｂを装着していない状態では、第二スロット領域３１Ｂとダクト４の内部とが第二開口部４２を通してつながる。ただし、第二開口部４２の大きさは第一開口部４１と比較して小さいため、ファン５が動作した際に第二開口部４２を通る空気の流量は、第一開口部４１を通る空気の流量よりも小さい。すなわち、ファン５が動作すると、拡張スロット３の空気は矢印Ｄ１で示すように主に第一開口部４１を通してダクト４の内部に誘導されやすくなる。これにより、第一スロット領域３１Ａに装着した第一機能拡張ユニット１０Ａ（特にヒートシンク１１）の熱を帯びた空気がダクト４内に向けて誘導されやすくなる。したがって、第一スロット領域３１Ａに装着した第一機能拡張ユニット１０Ａを効率よく冷却することができる。

以上説明したように、本実施形態の表示装置１は、拡張スロット３から表示装置本体２の通気口２２まで延びるダクト４と、ダクト４において拡張スロット３から通気口２２に向けて強制的に空気を流すファン５と、を備える。これにより、本実施形態の表示装置１及び機能拡張ユニット１０の冷却方法では、拡張スロット３に装着した機能拡張ユニット１０の熱（熱を帯びた空気）が、表示装置１の内部空間２１のうち拡張スロット３やダクト４の外側で漂うことを抑制できる。これにより、機能拡張ユニット１０の熱が、表示装置１の内部空間２１に設けられた他の回路部品（例えば電源基板や制御基板など）の温度上昇に影響することを抑制しながら、機能拡張ユニット１０を冷却することができる。

また、本実施形態の表示装置１では、ダクト４が拡張スロット３から二つのスロット領域３１の配列方向に延びて通気口２２に到達する場合に、拡張スロット３側に位置するダクト４の基端部が二つのスロット領域３１のうち通気口２２から離れて位置する第一スロット領域３１Ａにのみ開口する。このため、ダクト４の基端部が二つのスロット領域３１の両方に開口する場合と比較して、二つのスロット領域３１にそれぞれ装着された二つの機能拡張ユニット１０の両方を同等に冷却することができる。以下、この点について説明する。

例えばダクト４の基端部が二つのスロット領域３１の両方に開口する場合には、ファン５が動作すると、通気口２２から遠い第一スロット領域３１Ａよりも通気口２２に近い第二スロット領域３１Ｂにおいて空気が流れやすくなる。このため、第二スロット領域３１Ｂに装着した第二機能拡張ユニット１０Ｂが冷却しやすく、第一スロット領域３１Ａに装着した第一機能拡張ユニット１０Ａが冷却しにくくなる。これに対して、ダクト４の基端部が第一スロット領域３１Ａにのみ開口する場合には、第一スロット領域３１Ａに空気が流れやすくなり、第二スロット領域３１Ｂにおいては第一スロット領域３１Ａに向けて空気が流れる。このため、二つのスロット領域３１にそれぞれ装着された二つの機能拡張ユニット１０の両方を同等に冷却することができる。

また、本実施形態の表示装置１では、機能拡張ユニット１０を拡張スロット３に装着した状態で機能拡張ユニット１０に接続されるコネクタ６が、ダクト４の内側に配置されている。これにより、表示装置本体２の内部における拡張スロット３及びダクト４の占有領域を小さく抑えることができる。

以上、本発明に係る表示装置及び機能拡張ユニットの装着方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明において、拡張スロット３におけるスロット領域３１の数は、一つや二つに限らず、三つ以上であってもよい。この場合、拡張スロット３のガイド部３２〜３４の数を四つ以上（中間ガイド部３４の数を二つ以上）とすればよい。また、拡張スロット３側に位置するダクト４の基端部は、上記実施形態と同様に、複数のスロット領域３１のうち第二方向において通気口２２側から離れて位置する一部（一つ以上）のスロット領域３１にのみ開口していればよい。

本発明の表示装置は、例えば図６に示すように、少なくとも内部空間２１及び通気口２２を有する表示装置本体２と、内部空間２１に設けられた拡張スロット３と、内部空間２１に設けられて拡張スロット３から通気口２２まで延びるダクト４と、ダクト４において拡張スロット３から通気口２２に向けて強制的に空気を流すファン５と、を備えればよい。

１ 表示装置
２ 表示装置本体
２１ 内部空間
２２ 通気口
３ 拡張スロット
３１ スロット領域
３１Ａ 第一スロット領域
３１Ｂ 第二スロット領域
４ ダクト
５ ファン
６ コネクタ
７ 回路基板
１０ 機能拡張ユニット
１０Ａ 第一機能拡張ユニット
１０Ｂ 第二機能拡張ユニット

Claims (4)

1. 内部空間及び前記内部空間を外側の空間につなぐ通気口を有する表示装置本体と、
   前記表示装置本体の内部空間に設けられて、機能拡張ユニットを着脱自在に装着する拡張スロットと、
   前記表示装置本体の内部空間に設けられ、前記拡張スロットから前記通気口まで延びるダクトと、
   前記ダクトにおいて前記拡張スロットから前記通気口に向けて強制的に空気を流すファンと、
   を備える表示装置。
2. 前記拡張スロットは、隣り合わせて配置され、それぞれに前記機能拡張ユニットを装着可能な二つのスロット領域を有し、
   前記ダクトは、前記拡張スロットから前記二つのスロット領域の配列方向に延びることで前記通気口に到達し、
   前記拡張スロット側に位置する前記ダクトの端部は、前記二つのスロット領域のうち前記通気口から離れて位置する第一スロット領域にのみ開口する請求項１に記載の表示装置。
3. 前記表示装置本体の内部空間に設けられ、前記機能拡張ユニットを前記拡張スロットに装着した状態で前記機能拡張ユニットに接続されるコネクタが、前記ダクトの内側に配置されている請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
4. 請求項１に記載の表示装置において、前記ファンが動作することで、前記拡張スロットに装着された前記機能拡張ユニットの熱を帯びた空気を前記拡張スロットから前記ダクトの内部に誘導し、前記ダクト内部に誘導された空気を前記通気口から前記表示装置本体の外側の空間に排出する機能拡張ユニットの冷却方法。
   

Images