KR20040110414A - 유량 분배 덕트를 이용한 디스플레이 장치의 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유량 분배 덕트(Duct)를 이용한 디스플레이 장치의 냉각시스템에 관한 것으로, 냉각팬을 통과한 공기가 유입되는 유입구와 유입된 공기가 디스플레이 장치의 발열부로 토출되는 복수개의 토출구들을 구비한 덕트와; 상기 유입구를 통해 덕트 내부로 유입된 공기를 분배하여 토출구로 통출시키기 위해, 상기 덕트 내부에 형성된 복수개의 공기량 분배 가이드들로 구성된다.

따라서, 본 발명은 유량 분배 덕트(Duct)와 토출구의 형상을 이용하여 팬을 통해 유입된 공기를 원하는 부분에 효과적으로 보낼 수 있으므로, 각 부품 발열 특성에 맞는 냉각을 통해 냉각효율을 증대할 수 있어 디스플레이 장치의 발열부를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 발생한다.

Description

유량 분배 덕트를 이용한 디스플레이 장치의 냉각시스템{Cooling system of display device using flux distribution duct}

본 발명은 유량 분배 덕트를 이용한 디스플레이 장치의 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유량 분배 덕트(Duct)와 토출구의 형상을 이용하여 팬을 통해 유입된 공기를 원하는 부분에 효과적으로 보낼 수 있으므로, 디스플레이 장치의 발열부를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 유량 분배 덕트를 이용한 디스플레이 장치의 냉각시스템에 관한 것이다.

최근, 대화면 디스플레이 장치로 TFT LCD 패널을 이용한 디스플레이가 각광받고 있다.

이러한, TFT LCD는 동작온도에 따라 반응시간, 밝기, 컨트러스트 비율(Contrast Ratio)이 크게 좌우된다.

종래에는, TFT LCD의 적정 온도를 유지하기 위해서 팬만을 이용하여 냉각을 하였으나 이는 팬의 복잡한 유동특성으로 인해 TFT LCD의 온도를 제어하는데 문제가 있었다.

또한, 팬에 의해 발생된 유량을 각 발열부품의 발열량에 맞게 이용하지 못하기 때문에, 초과 유량이 발생하여 소음을 유발할 수 있으며 각 발열부품의 온도를 동시에 제어할 수 없는 어려움이 있다.

팬만을 이용한 냉각은 공기 흡입과 토출시에 유동저항이 증가하고, 팬을 통과한 냉각공기가 불안정한 상태로 발열부품을 냉각하게 되어, 토출 유량 대비 온도저감 효과가 감소된다.

도 1은 종래 기술에 따른 팬을 사용한 냉각시스템이 디스플레이 장치에 부착된 상태를 개략적으로 도시한 도면으로서, 디스플레이 장치 케이스(4) 내부에 TFT LCD들(2a,2b)이 위치되어 있고, 이 TFT LCD들(2a,2b) 사이에는 프리즘(3)이 위치되어 있다.

상기 케이스(4) 하단부에는 팬(1a)을 사용한 냉각시스템(1)이 장착되어, 냉각팬(1a)을 통하여 바닥으로부터 냉각 공기를 흡입하여, 상측의 발열부로 공기를 이동시킨다.

이 때, 팬 유입을 위해 바닥에 충분한 여유공간이 필요하게 된다.

팬을 통과한 공기는 복잡한 유동 형태로 각각의 TFT LCD들(2a,2b)과 프리즘(3) 사이와, 각각의 TFT LCD들(2a,2b)과 케이스(4) 사이를 통과하면서 대류 열 전달을 통해 TFT LCD들(2a,2b)의 열을 제거하게 된다.

이러한, 종래 기술은 냉각 팬으로의 공기 유입을 위한 여유 공간이 필요하게 되며, 냉각 팬과 상부 발열부의 협소한 공간으로 인해 불안전한 유동상태에서 냉각을 하게 되므로 냉각효율이 감소하게 되는 문제점이 있었다.

또한, TFT LCD의 발열량 차이로 인해 각각 TFT LCD 온도를 제어하기 어렵기 때문에, 일부 TFT LCD에서는 과냉각 혹은 냉각유량 저하를 유발하게 된다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 유량 분배 덕트(Duct)와 토출구의 형상을 이용하여 팬을 통해 유입된 공기를 원하는 부분에 효과적으로 보낼 수 있으므로, 디스플레이 장치의 발열부를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 유량 분배 덕트를 이용한 디스플레이 장치의 냉각시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 냉각팬을 통과한 공기가 유입되는 유입구와 유입된 공기가 디스플레이 장치의 발열부로 토출되는 복수개의 토출구들을 구비한 덕트와;

상기 유입구를 통해 덕트 내부로 유입된 공기를 분배하여 토출구로 토출시키기 위해, 상기 덕트 내부에 형성된 복수개의 공기량 분배 가이드들로 구성된 유량 분배 덕트를 이용한 디스플레이 장치의 냉각시스템이 제공된다.

도 1은 종래 기술에 따른 팬을 사용한 냉각시스템이 디스플레이 장치에 부착된 상태를 개략적으로 도시한 도면

도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 냉각시스템의 유량 분배 덕트(Duct)를 개략적으로 도시한 도면

도 3은 본 발명에 따른 공기량 분배 가이드를 갖는 냉각시스템의 유량 분배 덕트(Duct)를 도시한 도면

도 4는 본 발명에 따른 냉각시스템의 덕트에 있는 토출구를 도시한 상면도

도 5는 도 4의 A-A'선 단면도

도 6은 도 4와 다른 형상을 갖는 덕트의 토출구를 도시한 상면도

도 7은 도 6의 B-B'선 단면도

도 8a와 8b는 도 4와 6의 토출구의 공기 속도분포도

도 9a와 9b는 도 4와 6의 토출구의 공기 속도 벡터 분포를 나타낸 그래프

도 10a와 10b는 도 4와 6의 토출구의 컨투어(Contour) 분포를 나타낸 그래프

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 덕트(Duct) 11 : 냉각팬

12 : 유입구 13,13a,13b,13c,13d,13e,13f : 토출구

14 : 발열부 21,22 : 공기량 분배 가이드

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 냉각시스템의 유량 분배 덕트(Duct)를 개략적으로 도시한 도면으로서, 본 발명의 냉각시스템에 사용되는 덕트(10)는 냉각팬(11)을 통과한 공기가 유입되는 유입구(12)와 유입된 공기가 발열부(14)로 토출되는 토출구(13)로 구성된다.

도 3은 본 발명에 따른 공기량 분배 가이드를 갖는 냉각시스템의 유량 분배 덕트(Duct)를 도시한 도면으로서, 유입구(12)를 통하여 덕트(10)에 유입된 공기는공기량 분배 가이드(21,22)에 의해 발열부의 발열량 특성에 맞게 나누어진다.

상기 공기량 분배 가이드(21,22)에 의해 분배된 'a','b','c'방향 공기는 토출구 'A','B'와 'C'를 통하여 토출된다.

따라서, 본 발명은 덕트(10)의 외관과 분배 가이드(21,22)의 간격을 조절함으로써, 공기의 속도를 증가 또는 감소시킬 수 있다.

이는, 가이드 간격이 좁게되면, 공기가 지나가는 면적이 작아져, 유속이 증가되고 압력이 작아지게 된다는 베르누이(Bernoulli) 원리를 이용한 것이다.

한편, 분배 가이드에 의해 나누어진 공기는 토출구의 면적 및 형상에 따라 유량과 유동특성이 변하게 된다.

이와 같이, 본 발명은 공기량 분배 가이드를 통해 나누어진 공기를 발열부로 토출시켜, 토출 유동분포가 균일하게 되고 유동 속도를 증가하여 냉각 효율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

도 4는 본 발명에 따른 냉각시스템의 덕트에 있는 토출구를 도시한 상면도로서, 덕트(10)에는 복수개의 토출구들이 존재한다.

도면에서는 본 발명의 설명을 돕기 위하여, 편의상 3개 토출구(13a,13b,13c)를 마련하였으나, 디스플레이 장치에 존재하는 발열부의 개수에 대응하도록, 전술된 공기량 분배 가이드와 토출구의 개수를 설계할 수 있다.

도 5는 도 4의 A-A'선 단면도로서, 토출구(13b)는 사각기둥 형상으로 덕트(10)에 돌출되고, 덕트(10) 내부와 연통되는 중공부를 구비하고 있다.

즉, 공기는 토출구(13b)의 수직한 중공부를 지나가서 토출됨으로, 공기의 직진성이 증가된다.

여기서, 도 4를 참조하면, 각각의 토출구(13a,13b,13c) 토출 면적을 다르게 설계하면, 각각의 토출구(13a,13b,13c)로 토출되는 공기량은 다르게 된다.

따라서, 본 발명에서는 발열부의 발열량에 따라 토출구의 토출 면적을 다르게 하거나, 전술된 바와 같이, 공기량 분배 가이드와 덕트의 외관 사이 간격 또는 공기량 분배 가이드들의 사이 간격을 조절하여, 공기의 유동 속도를 다르게 설계할 수 있다.

도 6은 도 4와 다른 형상을 갖는 덕트의 토출구를 도시한 상면도로서, 도 7을 더 참조하면, 도 6의 토출구(13d,13e,13f)는 사다리꼴 형태의 사각뿔대 형상으로 덕트(10)에 돌출되고, 덕트(10) 내부와 연통되는 중공부를 구비하고 있다.

따라서, 도 6의 토출구는 공기가 덕트와 연결된 넓은 면적으로 통로로 많이 유입되어 좁은 면적으로 토출되는 형상을 갖으므로, 도 4의 토출구보다 공기가 토출되는 속도가 커지게 된다.

그리고, 사다리꼴 형태의 단면은 공기의 직진성과 유동의 균일화를 증가시킨다.

한편, 본 발명에서는 토출구의 형상을 원뿔대(Circular truncated cone)로 형성하여도 된다.

도 8a와 8b는 도 4와 6의 토출구의 공기 속도분포도로서, 먼저, 도 8a는 도 4의 토출구 공기 속도분포도인데, 토출구 전면으로 유속이 집중되고 있으며, 후면에서는 매우 느린 유속 분포가 나타났다.

그리고, 도 8b는 도 6의 토출구 공기 속도분포도인데, 토출구 전면에서 유속은 도 4의 토출구보다는 크기가 작지만, 전/후면에서의 유속분포가 균일하게 나타났다.

도 9a는 도 4의 토출구 공기 속도 벡터 분포도로서, 토출구 전면에는 덕트 내부의 유동 관성에 의해 유동방향으로 속도 벡터가 기울어져 있고, 후면에서는 백 플로우(Back flow)가 발생하고 있다.

도 9b는 도 6의 토출구 공기 속도 벡터 분포도로서, 전체적으로 속도 벡터가 수직형상으로 균일한 분포를 보이고 있다.

도 10a와 10b는 도 4와 6의 토출구의 컨투어(Contour) 분포를 나타낸 그래프로서, 도 10a는 도 4의 토출구 컨투어 분포도이고, 전면부 'K'영역에 유속이 큰 영역이 존재하고, 도 10b에서는 토출구 전체(도 10b에서 'P'영역)에 균일하게 유속이 큰 영역이 분포되어 있다.

결과적으로, 본 발명은 냉각하고자 하는 발열부의 위치에 따라, 도 4와 6의 토출구를 선택하여 적용하면 효율적인 냉각을 수행할 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 유량 분배 덕트(Duct)와 토출구의 형상을 이용하여 팬을 통해 유입된 공기를 원하는 부분에 효과적으로 보낼 수 있으므로, 각 부품 발열 특성에 맞는 냉각을 통해 냉각효율을 증대할 수 있어 디스플레이 장치의 발열부를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

더불어, 공기량 분배 가이드를 통해 나누어진 공기를 발열부로 토출시켜, 토출 유동분포가 균일하게 되고 유동 속도를 증가하여 냉각 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

1. 냉각팬을 통과한 공기가 유입되는 유입구와 유입된 공기가 디스플레이 장치의 발열부로 토출되는 복수개의 토출구들을 구비한 덕트와;

   상기 유입구를 통해 덕트 내부로 유입된 공기를 분배하여 토출구로 통출시키기 위해, 상기 덕트 내부에 형성된 복수개의 공기량 분배 가이드들로 구성된 유량 분배 덕트를 이용한 디스플레이 장치의 냉각시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 토출구들은,

   사각기둥 형상으로 상기 덕트에 돌출되고, 상기 덕트 내부와 연통되는 중공부를 구비한 것을 특징으로 하는 유량 분배 덕트를 이용한 디스플레이 장치의 냉각시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 토출구들은,

   사각뿔대 또는 원뿔대(Circular truncated cone) 형상으로 상기 덕트에 돌출되고, 상기 덕트 내부와 연통되는 중공부를 구비한 것을 특징으로 하는 유량 분배 덕트를 이용한 디스플레이 장치의 냉각시스템.