JP5556545B2 - 放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば屋外に設置される電子機器に活用される放熱ユニットおよびこれを組み込んだ電子機器に関するものである。

電子機器、例えばテレビジョン受像機では、本体ケースの前面側に表示部が設けられ、またこの本体ケースの内部には前記表示部の制御部が設けられ、制御部の背面側は仕切り板で覆っていた。

また、この電子機器は、天井から吊り下げて使用される場合もあった（例えば特許文献１）。

特開平７―３２２１７２号公報

近年のテレビジョン受像機はその表示部が極めて大きくなってきたので、その表示効果の高さを利用し、これを広告装置として屋外に設置する取り組みも活発化されるようになっている。

この場合、屋外で使用するためには、本体ケース内に雨水が浸入しないように密閉構造をとることが必要となり、そのためにこの本体ケースの前面開口部は表示部で、また背面開口部は仕切り板で、それぞれ密封する構成としていた。

しかしながら、この様な密閉構造をとると、本体ケース内部分となる表示部背面側や、制御部の放熱が十分に行えなくなる。

そこで、従来は本体ケースの背面側に設けた前記仕切り板を金属製とし、さらにこの仕切り板の内、外に金属製のフィンを複数設け、この状態で本体ケース内の空気を送風機で攪拌する構成としていた。

つまり、本体ケース内の空気を送風機で攪拌することで、先ず本体ケース内の熱を、本体ケース内のフィン、仕切り板に伝達し、次に、熱伝導によりこの仕切り板から熱を移動させ、その後、熱伝導により、本体ケース外のフィンに熱を移動させ、その後本体ケース外のフィンから屋外空気に放熱させる構成となっている。

しかしながら、このような放熱構造、つまり金属製仕切り板の内、外に金属製のフィンを複数設けた構造は、よく知られているように極めて重くなり、このように放熱構造が重くなると、テレビジョン受像機自体も重くなり、結果として屋外の高所に設置するのに好ましくないものとなる。

そこで、本発明は放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器の軽量化を図ることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために、本発明の放熱ユニットは、電子機器の一つの面に装着して、この電子機器の内部と外部を仕切る仕切り板と、この仕切り板の前記電子機器の外部側に配置した熱交換体とを備え、前記仕切り板は、その一端に第一の開口、その対向する一端に第二の開口を有し、前記熱交換体は、前記仕切り板の前記電子機器の外部側において、前記第一の開口と第二の開口を橋架状に連結した温風路体と、前記電子機器の外部側の第二の開口には、前記電子機器の内部の空気を第一の開口から第二の開口へ前記温風路体を介して送風する送風機を備え、外側の前記第一の開口と前記第二の開口間においては、前記温風路体に沿って第一の通風路と、外側の前記第一の開口と前記第二の開口間においては、前記仕切り板と間に橋架連結する方向に対して交差する第二の風路と、前記温風路体の内部に第三の通風路とを設け、前記温風路体は、前記仕切り板に近い側に配置して前記第一の開口と前記第二の開口を連結するベース部と、前記仕切り板から遠い側に配置して前記ベース部を外側から覆い前記第一の開口と前記第二の開口を連結する覆部とから構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明の放熱ユニットは、電子機器の一つの面に装着して、この電子機器の内部と外部を仕切る仕切り板と、この仕切り板の前記電子機器の外部側に配置した熱交換体とを備え、前記仕切り板は、その一端に第一の開口、その対向する一端に第二の開口を有し、前記熱交換体は、前記仕切り板の前記電子機器の外部側において、前記第一の開口と第二の開口を橋架状に連結した温風路体と、前記電子機器の外部側の第二の開口には、前記電子機器の内部の空気を第一の開口から第二の開口へ前記温風路体を介して送風する送風機を備え、外側の前記第一の開口と前記第二の開口間においては、前記温風路体に沿って第一の通風路と、外側の前記第一の開口と前記第二の開口間においては、前記仕切り板と間に橋架連結する方向に対して交差する第二の風路と、前記温風路体の内部に第三の通風路とを設け外側の前記第一の開口と前記第二の開口間においては、前記温風路体に沿って第一の通風路と、外側の前記第一の開口と前記第二の開口間においては、前記仕切り板と間に橋架連結する方向に対して交差する第二の風路と、前記温風路体の内部に第三の通風路とを設け、前記温風路体は、前記仕切り板に近い側に配置して前記第一の開口と前記第二の開口を連結するベース部と、前記仕切り板から遠い側に配置して前記ベース部を外側から覆い前記第一の開口と前記第二の開口を連結する覆部とから構成したものであるので、放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器の軽量化を図ることができる。

すなわち、本発明においては、従来のように電子機器内部にまで放熱対策用に放熱フィンを設けなくても、この電子機器の内部の熱を、送風機の送風により、電子機器の外部側に配置した熱交換体へ移動させて効果的に放熱させることができるので、放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器の軽量化を図ることができるのである。
さらに、第一の通風路と、第二の通風路と、第三の通風路とを備えることにより、放熱ユニットを取り付けた表示装置を縦長に設置した場合でも横長に設置した場合でもその設置方向に限定されることなく、放熱効果が得られる。

本発明の実施の形態１の設置例を示す斜視図 同背面側の斜視図 同背面側の分解斜視図 同熱交換体の風路を示す斜視図 （ａ）同温風路体の構成を示す正面図（ｂ）同側面図 同温風路体の分解斜視図 （ａ）同電子機器の構成と風路を示す側断面図（ｂ）同温風路体外側の風路を示す側断面図 （ａ）同設置状態による自然対流風路を示す斜視図（ｂ）同縦長設置時の斜視図

以下、本実施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）
図１において、電子機器の一例として用いた表示装置１は、テレビジョン受像機としての機能以外に、屋外における広告用の表示も行えるようになっている。

したがって、この図１では、表示装置１は商店２の軒下３、つまり屋外に設置され、この屋外において横長状態の本体ケース４の前面に例えばプラズマバックライトを用いた表示部５が表出した状態となっている。

前記表示装置１は、図２に示すように背面にメッシュあるいは格子構造によって通気性を有する背面カバー６を備えている。

表示装置１の内部には、図３に示すように、表示装置１の前面に配置する表示部５とこの表示部５の背面側に配置して表示部５の明るさや映像を調整する制御部６ａとを備えている。そして、これらは、外気に対して水密性を保つようにして表示装置１の内部に納められている。

また、表示装置１の背面の背面カバー６の内側には放熱ユニット７が備えられている。この放熱ユニット７は、表示装置１本体の背面に設けた背面開口８を一つのユニットまたは複数のユニットに分割して覆うものである。

放熱ユニット７は、背面開口８を外側から閉塞する金属製の板体である仕切り板９と、この仕切り板９の外側に配置した熱交換体１０と、仕切り板９の外側の下端に位置する送風機１１とで構成する。

仕切り板９は上端に横長に形成した長方形の第一の開口１２と下端にはこの第一の開口に比べて縦横の長さの差が小さい第二の開口１３を有する。また、熱交換体１０は、仕切り板９の前記電子機器の外部側において、前記第一の開口１２と第二の開口１３を温風路体１０ａによって縦方向に橋架状に連結した構成とする。そして、温風路体１０ａは、第一の開口１２と第二の開口１３に対向させて、上端と下端をそれぞれ水平方向に曲げた縦長のコの字形状の空洞体であって、ポリスチレン樹脂をはじめとする合成樹脂を薄く成型して形成したものである。つまり、この温風路体１０ａは、前記仕切り板９の第一の開口１２と第二の開口１３を仕切り板９の外側で連結するものである。

そして、図４に示すように、温風路体１０ａは、所定の間隔を置いて内外に並行する複数の縦方向の風路を形成して第一の開口１２と第二の開口１３を前記内に並行する風路によって橋架連結するものである。

そして、温風路体１０ａは、外部側の第一の開口１２と第二の開口１３間においては、温風路体１０ａに沿って第一の通風路１４を形成する。

また、図４に示すように、温風路体１０ａは、外部側の第一の開口１２と第二の開口１３間においては、仕切り板９との間に温風路体１０ａが橋架連結する方向である第一の通風路１４の方向に対して交差する第二の通風路１５を形成する。さらに、温風路体１０ａは前述のように空洞体であって、内部に第三の通風路１６を形成する。

さて、温風路体１０ａは、図５（ｂ）に示すように、仕切り板９に近い側に配置して第一の開口１２と第二の開口１３を連結するベース部１７と、仕切り板９から遠い側に配置して前記ベース部を外側から覆い第一の開口１２と第二の開口１３を連結する覆部１８とから構成される。そして図６に示すように、温風路体１０ａは、ベース部１７に覆部１８を外側から嵌合させて前記空洞体を形成するものである。

温風路体１０ａはすでに説明したように樹脂で成形したものであり、さらにベース部１７は、覆部１８に比べて肉厚を厚く形成する。

また、図６に示すように、温風路体１０ａは、第一の開口１２で風路を複数に分割する分割部１９と、第二の開口１３で風路を一つに集結する集結部２０と、前記分割部１９と集結部２０を連結するレーン部２１とを有したものである。

そして、レーン部２１は、温風路体１０ａの分割部１９に対して肉厚を薄く形成し、また集結部２０に対しても肉厚を薄く形成したものである。

また、図５（ａ）に示すように、レーン部２１は、複数のレーン体２２を横方向に並べて配置したものである。

つまり、温風路体１０ａは、複数のレーン体２２を並べて配置したレーン部２１を備え、図３に示す仕切り板９は、このレーン体２２を並べた方向を長く形成した長方形の開口を有する第一の開口１２と、第一の開口１２に比べて縦横の長さの差を小さくした開口を有する第二の開口１３を備えたものである。

また、送風機１１は、図３に示すように、表示装置１の下方、つまり第二の開口１３に対向させるように温風路体１０ａの集結部２０に配置して、第一の開口１２から吸い込んだ空気を第二の開口１３から温風路体１０ａ内部に向けて空気を吹き出す構成にする。

そして、この送風機１１は、第一の開口１２に合わせて薄型の軸流ファンを一つの放熱ユニットに対して一つ配置すれば良いのである。

このような構成によれば、表示装置１を駆動し、表示部５を点灯させると、プラズマバックライトを用いた表示部５と制御部６ａ内の回路部品が大きな熱を発生させることとなる。

すなわち、このような屋外の人々を対象にした表示装置１では、屋内のテレビジョン受像機の表示に比べて表示部５の発光輝度を高くする必要があり、非常に大きな電力とそれに伴う大きな熱が発生する。また、表示装置１は屋外で使用するため、埃や雨水の浸入を防ぐように前面は、保護ガラスによって覆い、背面は、制御部６ａを放熱ユニット７によって覆い、表示装置１の内部は密閉された状態であり、表示装置１の内部は非常に大きな熱がこもる構成となる。

そこで、表示部５で表示を開始すると、図７（ａ）に示すように、送風機１１を駆動させて、表示装置１内で、上方の空気は第一の開口１２の分割部１９から温風路体１０ａへ吸い込まれ、下方では集結部２０に集められて第二の開口１３から再び表示装置１内へ吹き出される。つまり、第三の通風路１６を表示装置１内の空気が流れることとなる。

また、表示装置１内へ吹き出された空気は、表示部の背面側と制御部６ａを通過して、再び上方の第一の開口１２から温風路体１０ａ内へ吸い込まれることとなる。

一方、温風路体１０ａの外側では、図７（ｂ）に示すように、表示装置１の背面側では、背面カバー６にメッシュあるいは格子構造を設けていることで、煙突効果により自然対流が発生して、第一の通風路１４を空気が上昇する。

そして、温風路体１０ａを形成する樹脂板体を介して、内部の熱が外気へ放出される。このようにして、表示装置１内の熱は外気へ放出される。

以上のごとく、本実施形態においては、表示装置１内にこもった表示部５や制御部６ａの熱は、放熱ユニット７により、表示装置１外へと搬送され、外気で効果的に冷却されることになる。

また、表示装置１の上方の空気は分割部１９により幅広く吸い込まれ、レーン部２１で温風路体１０ａを介して外気へ大きく放熱をし、集結部２０およびこの集結部２０に配置した送風機１１の作用によって、表示装置１内へ強く吹き出されることとなるので、表示装置１内の空気を多く循環させることができ、放熱ユニット７による放熱の効果を増大させることができる。

そして、放熱ユニット７の温風路体１０ａは合成樹脂で形成し、表示装置１の背面に設けた仕切り板９の外にだけ設けられているので、軽量化を図ることができる。

以上のように本実施の形態の放熱ユニット７の基本構成およびその作用効果につい説明をした。

ここで、温風路体１０ａについて、説明を加える。

つまり、温風路体１０ａは、その構成を説明したように合成樹脂を材料としてベース部１７と覆部１８を組み合わせて形成したものである。

上記のように表示装置１内で発生した温度の高い空気を内部に流すものであるから、その組み合わせ状態が重要になる。

そこで本実施の形態のように、ベース部１７の肉厚を覆部１８よりも厚くするものである。

すなわち、肉厚の厚いベース部１７に肉厚の薄い覆部１８を外側から覆うことで熱膨張時の膨張による変化量に差が発生することで嵌合力を維持することができる。薄い樹脂に比べて厚い樹脂は熱膨張時の変化量が大きいため温風路体１０ａ内に温度の高い空気が流れても内側のベース部１７が外側の覆部１８よりも大きくなるため両者の嵌合が強くなるからである。

また、温風路体１０ａのなかで細長く形成し長手方向となるレーン部２１は、分割部１９に対して肉厚を薄く形成し、また集結部２０に対しても肉厚を薄く形成しているので、熱膨張によるひずみを少なくすることができるとともに、弾力性を生じさせて、仕切り板９に連結した分割部１９と集結部２０から受ける応力を吸収することができ、温風路体１０ａの密封性を長期にわたり確保することができる。よって、信頼性の高い放熱ユニットを実現することができる。

以上のように、表示装置１は横長に設置した場合、つまり図８（ａ）のように設置した場合、温風路体１０ａの作用によって第一の通風路１４を空気が上昇して放熱を行うことができた。

ところが、表示装置１は、表示内容によっては図８（ｂ）に示すように、縦長に設置することもある。

つまり、前記表示装置１を９０度回転させた状態に設置して使用する場合もある。この場合、仕切り板９と温風路体１０ａの間に形成した第二の通風路１５に自然対流が発生して、この第二の通風路１５に空気が上昇して流れることとなる。

このようにして、本実施の形態の放熱ユニットでは、表示装置１を縦長に設置した場合でも横長に設置した場合でもその設置方向に限定されることなく、同様の放熱効果が得られる。

そして、電子機器内の表示部と制御装置から発生した熱を本体ケースの背面側の設けた放熱ユニットで外気へ放熱することができ、効率良く熱の放出を行い小型化軽量化した電子機器を提供することができるという効果を奏する。

以上のごとく本発明の放熱ユニットは、電子機器の一つの面に装着して、この電子機器の内部と外部を仕切る仕切り板と、この仕切り板の前記電子機器の外部側に配置した熱交換体とを備え、前記仕切り板は、その一端に第一の開口、その対向する一端に第二の開口を有し、前記熱交換体は、前記仕切り板の前記電子機器の外部側において、前記第一の開口と第二の開口を橋架状に連結した温風路体と、前記電子機器の外部側の第二の開口には、前記仕切り板の前記電子機器の外部側に前記電子機器の内部の空気を第一の開口から第二の開口へ前記温風路体を介して送風する送風機を備え構成したものであるので、放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器の軽量化を図ることができる。

すなわち、本発明においては、従来のように電子機器内部にまで放熱対策用に放熱フィンを設けなくても、この電子機器の内部の熱を、送風機の送風により、電子機器の外部側に配置した熱交換体へ移動させて効果的に放熱させることができるので、放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器の軽量化を図ることができるのである。

したがって、屋外設置タイプの電子機器に広く活用される。

１ 表示装置
２ 商店
３ 軒下
４ 本体ケース
５ 表示部
６ 背面カバー
６ａ 制御部
７ 放熱ユニット
８ 背面開口
９ 仕切り板
１０ 熱交換体
１０ａ 温風路体
１１ 送風機
１２ 第一の開口
１３ 第二の開口
１４ 第一の通風路
１５ 第二の通風路
１６ 第三の通風路
１７ ベース部
１８ 覆部
１９ 分割部
２０ 集結部
２１ レーン部
２２ レーン体

Claims (11)

1. 電子機器の一つの面に装着して、この電子機器の内部と外部を仕切る仕切り板と、この仕切り板の前記電子機器の外部側に配置した熱交換体とを備え、前記仕切り板は、その一端に第一の開口、その対向する一端に第二の開口を有し、前記熱交換体は、前記仕切り板の前記電子機器の外部側において、前記第一の開口と第二の開口を橋架状に連結した温風路体と、前記電子機器の外部側の第二の開口には、前記電子機器の内部の空気を第一の開口から第二の開口へ前記温風路体を介して送風する送風機を備え、外側の前記第一の開口と前記第二の開口間においては、前記温風路体に沿って第一の通風路と、外側の前記第一の開口と前記第二の開口間においては、前記仕切り板と間に橋架連結する方向に対して交差する第二の風路と、前記温風路体の内部に第三の通風路とを設け、前記温風路体は、前記仕切り板に近い側に配置して前記第一の開口と前記第二の開口を連結するベース部と、前記仕切り板から遠い側に配置して前記ベース部を外側から覆い前記第一の開口と前記第二の開口を連結する覆部とから構成した放熱ユニット。
2. 温風路体は、第一の開口を複数に分割する分割部と、第二の開口部で一つに集結する集結部と前記分割部と集結部を連結するレーン部とを有した請求項１記載の放熱ユニット。
3. 温風路体は、複数のレーン体を並べて配置したレーン部を備え、仕切り板は、このレーン体を並べた方向を長く形成した長方形の開口を有する第一の開口と、第一の開口に比べて縦横の長さの差を小さくした開口を有する第二の開口を備えた請求項１または２記載の放熱ユニット。
4. 第一の開口から吸い込んだ空気を第二の開口から吹き出す送風機を温風路体の集結部に備えた請求項１から３のいずれか一つに記載の放熱ユニット。
5. 温風路体のベース部は覆装部に比べて肉厚を厚く形成した請求項１から４のいずれか一つに記載の放熱ユニット。
6. レーン部は、温風路体の分割部に対して肉厚を薄く形成し、また集結部に対しても肉厚を薄く形成した請求項１から５のいずれか一つに記載の放熱ユニット。
7. 温風路体は、所定の間隔をおいてレーン部の内外に並行する複数の風路を形成して、前記レーン部内の風路が第一の開口と第二の開口を橋架連結する請求項１または２に記載の放熱ユニット。
8. 前面側に設けた表示部とこの表示部の背面側に前記表示部の制御部をそれぞれ設けた本体ケースの背面側に、開口部を設け、この開口部に、請求項１から７のいずれか一つに記載の放熱ユニットを、この放熱ユニットの温風路体が、前記本体ケースの外面側となるように配置した電子機器。
9. 本体ケースは横長の長方形とし、この本体ケースの上方に第一の開口を配置、本体ケースの下方に第二の開口を配置した放熱ユニットを配置した請求項８記載の電子機器。
10. 本体ケースは縦長の長方形とし、この本体ケースの左右の一方に第一の開口を配置し、本体ケースの他方に第二の開口を配置した放熱ユニットを配置した請求項８記載の電子機器。
11. 配置した放熱ユニットを背面カバーで覆った請求項８から１０のいずれか一つに記載の電子機器。

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