WO2012004949A1 - 電子機器の放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

　仕切り板（９）と、熱交換体（１０）とを備えた電子機器（１）の放熱ユニット（７）であって、仕切り板は第１の通気口（１２）および第２の通気口（１３）を有し、熱交換体は外部側において、第１の通気口と第２の通気口との間を、間隔を設けて複数個並列した管路（１４）によって連結して構成され、外部側には内部側の空気を第１の通気口から管路を介して第２の通気口に送風する第１の送風機（１１）と、外部側の空気を管路の表面に送風する第２の送風機（１７）とを設けている。

Description

電子機器の放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器

　本発明は、電子機器の放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器に関する。

　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、本体ケースの内部に表示部の制御部が設けられている。そして制御部の本体ケースの背面側は、仕切り板により覆われている。また、テレビジョン受像機は、天井から吊り下げて使用される場合もある（例えば特許文献１）。

　そして近年のテレビジョン受像機は、表示部が極めて大きくなってきた。そのためテレビジョン受像機は、表示効果の高さを利用し、広告装置として屋外に設置する取り組みが活発になっている。

　この場合、テレビジョン受像機が屋外にて使用されるためには、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る。そのため、本体ケースの前面開口部は表示部により、また背面開口部は仕切り板によりそれぞれ密閉されていた。しかしながらこの様な密閉構造をとると、本体ケース内の表示部、および制御部の放熱が十分に行えなくなる。

　そこで、従来のテレビジョン受像機は本体ケースの背面側に設けた仕切り板を金属製とし、仕切り板の内、外に金属製のフィンを複数設けていた。そして、本体ケース内の空気は、送風機により攪拌されていた。つまり、本体ケース内の空気が送風機により攪拌されることによって、本体ケース内の熱が、本体ケース内のフィン、仕切り板に伝達される。次に本体ケース内の熱は、熱伝導により本体ケース外のフィンに移動され、屋外空気に放熱されていた。

　しかしながら、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る。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、屋外の高所に設置するのが難しくなっていた。

特開平７―３２２１７２号公報

　本発明は、複数面から構成される電子機器の一つの面に装着され電子機器の内部側と外部側とを仕切る仕切り板と、外部側に配置され、電子機器から発生する熱を外気と熱交換する熱交換体とを備えた電子機器の放熱ユニットであって、仕切り板は第１の通気口および第２の通気口を有し、熱交換体は外部側において、第１の通気口と第２の通気口との間を、間隔を設けて複数個並列した管路によって連結して構成され、外部側には内部側の空気を第１の通気口から管路を介して第２の通気口に送風する第１の送風機と、外部側の空気を管路の表面に送風する第２の送風機とが設けられている。

　電子機器の本体ケース内の熱は、第１の送風機の送風により、本体ケース外の熱交換体へ移動される。また第２の送風機の送風により、熱交換体を構成する管路が冷却されるので、効果的に本体ケース内の熱が外部に放熱される。このように金属製のフィン等を使用することがないため、放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器の軽量化が図られる。

図１は、本発明の実施の形態の電子機器の設置例を示す斜視図である。 図２は、同電子機器の背面側の斜視図である。 図３は、同電子機器の背面側の分解斜視図である。 図４は、同電子機器の放熱ユニットの背面側の斜視図である。 図５Ａは、同電子機器の放熱ユニットの正面図である。 図５Ｂは、同電子機器の放熱ユニットの上面図である。 図５Ｃは、同電子機器の放熱ユニットの側面図である。 図５Ｄは、同電子機器の放熱ユニットの下面図である。 図６Ａは、同電子機器の放熱ユニットの通気空間を説明する図である。 図６Ｂは、同電子機器の放熱ユニットの管路を説明する図である。 図７Ａは、同電子機器の本体ケースを横長に設置した場合の斜視図である。 図７Ｂは、同電子機器の本体ケースを縦長に設置した場合の斜視図である。

　以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。なお以下の実施の形態では縦方向（縦）とは鉛直方向を、横方向（横）とは水平方向を意味する。

　（実施の形態）
　図１は、本発明の実施の形態の電子機器の設置例を示す斜視図である。図１において、電子機器の一例である表示装置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なわれる。

　そのため、表示装置１は商店２の軒下３、つまり屋外に設置されている。屋外において表示装置１は横長、長方形状の表示部４を有している。

　図２は本発明の実施の形態の電子機器の背面側の斜視図、図３は同電子機器の背面側の分解斜視図である。図２、図３に示すように表示装置１は、本体ケース５と、表示部４と、制御部６と、複数の放熱ユニット７と、背面カバー８とを備えている。ここで本体ケース５は横長、長方形状であり、前面開口部５ａと背面開口部５ｂとを有している。表示部４は、前面開口部５ａに水密状態にて配置されている。制御部６は、本体ケース５の内部の表示部４の背面開口部５ｂ側に配置され、表示部４の制御を行う。複数の放熱ユニット７（本発明の実施の形態では４個）のそれぞれは、本体ケース５の背面開口部５ｂを分割して覆い、背面開口部５ｂに水密状態にて配置されている。背面カバー８は、放熱ユニット７の背面側を通気する状態にて覆っている。

　放熱ユニット７は、仕切り板９と、熱交換体１０と、第１の送風機１１とを備えている。ここで仕切り板９は、複数面から構成される表示装置１の一つの面１ａに装着され、本体ケース５の内部側９ａと外部側９ｂとを仕切り、縦長、長方形状の金属製である。このように一つの面１ａには、仕切り板９が複数個設けられている。熱交換体１０と第１の送風機１１とは、仕切り板９の本体ケース５の外部側９ｂに配置されている。熱交換体１０は、表示装置１から発生する熱を外気と熱交換する。このように電子機器の放熱ユニット７は、制御部６および表示部４において発生する熱を外部側９ｂに放出する。

　なお、４つの放熱ユニット７の仕切り板９は、本実施の形態では縦長の長方形状としたが、本体ケース５の形状などにより、横長の長方形状でも、正方形状でもよい。例えば、４つの放熱ユニット７を１つの放熱ユニット７にした場合、仕切り板９は１つの横長の長方形状になる。

　４つの仕切り板９は、その上辺の近傍の上部に第１の通気口１２が設けられ、上辺に対向する下辺の近傍の下部には第２の通気口１３が設けられている。

　図４は、本発明の実施の形態の電子機器の放熱ユニットの背面側の斜視図である。熱交換体１０は、仕切り板９の外部側９ｂにおいて、第１の通気口１２と第２の通気口１３との間を間隔を設けて、縦長の複数個並列した管路１４によって縦方向に橋架状に連結されている。

　管路１４は、合成樹脂製である。また管路１４は筒状となっていて、第１の通気口１２と第２の通気口１３とを、本体ケース５の外部側９ｂにおいて、連通している。図３に示すように、第２の通気口１３に配置した第１の送風機１１は、内部側９ａの空気を第１の通気口１２から管路１４を介して第２の通気口１３に送風する。

　また図４に示すように、管路１４の第１の通気口１２側、第２の通気口１３側は一つに集合されている。管路１４の上方は第１の通気口１２に連結され、管路１４の下方は下方集合筒１４ａを介して第２の通気口１３に連結されている。そして、下方集合筒１４ａ内に第１の送風機１１が配置されている。

　本実施の形態では、第１の送風機１１は予め第２の通気口１３に取り付けられている。そして第１の送風機１１の外周を覆うように、下方集合筒１４ａが被せられている。

　図５Ａは本発明の実施の形態の電子機器の放熱ユニットの正面図、図５Ｂは同電子機器の放熱ユニットの上面図、図５Ｃは同電子機器の放熱ユニットの側面図、図５Ｄは同電子機器の放熱ユニットの下面図である。

　図５Ａ～図５Ｄに示すように、隣接する管路１４間には、それぞれ通気空間１５が設けられている。さらに図５Ｃに示すように管路１４と、第１の通気口１２の下端１２ａと第２の通気口１３の上端１３ａとの間の仕切り板９とに囲まれた空間に、対流通路１６が形成されている。また図３に示した背面カバー８は縦方向、横方向への通気が可能である。

　このように本体ケース５は、前面開口部５ａが表示部４により、背面開口部５ｂが仕切り板９および放熱ユニット７により、それぞれ水密状態にて覆われている。そのため、表示部４および制御部６の熱が本体ケース５内にこもる。

　次に、表示部４および制御部６の冷却、すなわち、表示部４および制御部６内にこもった熱の放出について説明する。

　図６Ａは本発明の実施の形態の電子機器の放熱ユニットの通気空間を説明する図、図６Ｂは同電子機器の放熱ユニットの管路を説明する図である。第１の送風機１１が駆動されると、図６Ｂの矢印Ａのように本体ケース５内の熱は、温風として第１の通気口１２から管路１４、本体ケース５外へ搬送される。そして本体ケース５内の空気は、管路１４を第２の通気口１３へと下方に進み、再び第１の送風機１１によって本体ケース５内に吹出される。

　この時、図６Ａに示すように縦方向、横方向への通気が可能な背面カバー８から矢印Ｂのように進入した外気が、管路１４の表面１４ｂに沿って通気空間１５を上昇する。そして、管路１４内を下降する温風と、外気とが熱交換され、管路１４内を下降する温風が冷却される。

　そしてこの冷却された空気が、第１の送風機１１によって第２の通気口１３から制御部６の高温部６ａに吹付けられ、高温部６ａが効果的に冷却される。

　また対流通路１６が設けられているため、対流通路１６にも矢印Ｃのように、背面カバー８から進入した外気が上昇し、外気と管路１４内の温風との熱交換が十分に行われる。

　図７Ａは本発明の実施の形態の電子機器の本体ケースを横長に設置した場合の斜視図、図７Ｂは同電子機器の本体ケースを縦長に設置した場合の斜視図である。このように表示効果を高めるために、横長の本体ケース５が縦長に設置される場合もある。

　図７Ａに示すように、本体ケース５が横長に設置された場合、本体ケース５の上部５ｃに対応する位置に第１の通気口１２を配置し、本体ケース５の下部５ｄに対応する位置に第２の通気口１３を配置している。また図７Ｂに示すように、本体ケース５が縦長に設置された場合、本体ケース５の左右の一方に対応する位置５ｅに第１の通気口１２を配置し、本体ケース５の左右の他方に対応する位置５ｆに第２の通気口１３を配置している。

　図７Ｂに示すように横長の本体ケース５が縦長に設置された場合、外気は対流通路１６内を直線状に上昇する。そのため、外気と管路１４内の温風との熱交換が十分に行われる。

　以上のように本体ケース５内の表示部４および制御部６の熱は、放熱ユニット７により、本体ケース５外へ搬送され、外気により効果的に冷却される。

　また、管路１４は本体ケース５外にだけ設けられているので、軽量化が図りやすい。

　本実施の形態では、従来のように表示装置１内部にまで放熱対策用に放熱フィンを設けなくても、表示装置１の内部の熱は第１の送風機１１の送風により、表示装置１の外部側９ｂに配置した管路１４へ移動させて効果的に放熱させることができる。そのため、電子機器の放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器の軽量化が図られる。

　また、第１の送風機１１が仕切り板９の本体ケース５の外部側９ｂに配置されているので、仕切り板９の本体ケース５の内部側９ａは、何も配置されず、制御部６の設計配置自由度が高くなる。

　さらに図６Ａ、図６Ｂに示すように管路１４内の空気は、外気によって冷却される。そのため管路１４内の空気は、第１の送風機１１に近づくに従って冷却され、密度が大きくなり下方の第１の送風機１１に送られる。その結果、第１の送風機１１の送風抵抗が低減され、大量の冷却空気が制御部６に吹き出され、冷却効果が高められる。

　また第２の通気口１３近傍に制御部６の高温部６ａが設けられると、第２の通気口１３からの外気によって冷却された管路１４内の空気が制御部６の高温部６ａに噴出され、制御部６の冷却効果はさらに高められる。

　さらに第１の送風機１１は、冷却後の空気が通過するので、高温空気による劣化が防止される。

　これに対して、第１の送風機１１が第１の通気口１２に設けられると、第１の通気口１２から高温の空気が管路１４内に吸引される。この場合、本体ケース５内に比べて通気抵抗の高い管路１４内に送風空気が押し込まれることになるので、送風量が低下し、制御部６が冷却されにくくなる。

　また、本体ケース５内において温度上昇した空気が第１の送風機１１を通過するので、第１の送風機１１は高温空気による劣化が進む。

　次に、本実施の形態における特徴点について説明する。

　図３に示すように、４つの仕切り板９の外周の、短辺側（上下に存在するが本実施形態では下側辺）と長辺側（左右に存在するが本実施形態では右側辺）に、第２の送風機１７がそれぞれ複数個設けられている。第２の送風機１７は、仕切り板９の本体ケース５の外部側９ｂの空気を管路１４の表面１４ｂに送風する。このように第２の送風機１７は、仕切り板９の直交する辺に沿って設けられている。

　すなわち、図６Ａ、図６Ｂに示すように背面カバー８から矢印Ｂのように進入した外気（本体ケース５の外部側９ｂの空気）が、管路１４の表面１４ｂに沿って上昇する。そのため、管路１４内を下降する温風と、外気とが熱交換され、管路１４内を下降する温風が冷却される。しかし気象条件などによっては、背面カバー８から矢印Ｂのように進入する外気量が十分に取れないこともある。

　そこで図３に示すように、第２の送風機１７がそれぞれ複数個設けられている。また図７Ａに示すように、横長の本体ケース５が横長に設置された場合、４つの仕切り板９の、短辺側（下辺側）に設置された図３に示す第２の送風機１７が駆動される。

　また、図７Ｂに示すように、横長の本体ケース５が縦長に設置された場合、図３に示す４つの仕切り板９の、長辺側（右側辺）に設置された第２の送風機１７が駆動される。

　第２の送風機１７は、いずれも吸い込みタイプであるので、第２の送風機１７が駆動されると、外気が背面カバー８を介して吸い込まれる。次に外気が管路１４の表面１４ｂに送風され、気象条件などによらず常に外気が管路１４の表面１４ｂに送風される。そのため、管路１４内を流れる温風と、外気とは十分に熱交換される。

　なお本実施の形態では図３に示すように、４つの仕切り板９の、短辺側（下側辺）と長辺側（右側辺）に、仕切り板９の本体ケース５の外部側９ｂの空気を、管路１４の表面１４ｂに送風する第２の送風機１７が、それぞれ複数個設けられている。しかし第２の送風機１７は、短辺側として下側辺と上側辺、また長辺側として右側辺と左側辺に設けられ、第２の送風機１７の駆動が切り替えられても良い。

　また、本実施の形態では第２の送風機１７は仕切り板９の外部側９ｂに設けられた。しかし、第２の送風機１７を構成するファンだけが仕切り板９の外部側９ｂに設けられ、第２の送風機１７を構成するモータは仕切り板９の内部側９ａに設けられても良い。その場合、モータとファンとを連結する軸が、仕切り板９を貫通する。

　本発明の電子機器の放熱ユニットおよびこれを用いた電子機器は、屋外設置の電子機器として広く活用される。

１　　表示装置
１ａ　　一つの面
２　　商店
３　　軒下
４　　表示部
５　　本体ケース
５ａ　　前面開口部
５ｂ　　背面開口部
５ｃ　　上部
５ｄ　　下部
５ｅ　　左右の一方に対応する位置
５ｆ　　左右の他方に対応する位置
６　　制御部
６ａ　　高温部
７　　放熱ユニット
８　　背面カバー
９　　仕切り板
９ａ　　内部側
９ｂ　　外部側
１０　　熱交換体
１１　　第１の送風機
１２　　第１の通気口
１２ａ　　下端
１３　　第２の通気口
１３ａ　　上端
１４　　管路
１４ａ　　下方集合筒
１４ｂ　　表面
１５　　通気空間
１６　　対流通路
１７　　第２の送風機

Claims (15)

1. 複数面から構成される電子機器の一つの面に装着され前記電子機器の内部側と外部側とを仕切る仕切り板と、
   前記外部側に配置され、前記電子機器から発生する熱を外気と熱交換する熱交換体とを備えた電子機器の放熱ユニットであって、
   前記仕切り板は第１の通気口および第２の通気口を有し、
   前記熱交換体は前記外部側において、前記第１の通気口と第２の通気口との間を間隔を設けて複数個並列した管路によって連結して構成され、
   前記外部側には前記内部側の空気を前記第１の通気口から前記管路を介して前記第２の通気口に送風する第１の送風機と、
   前記外部側の空気を前記管路の表面に送風する第２の送風機とを設けたことを特徴とする電子機器の放熱ユニット。
2. 前記第１の送風機は、前記第２の通気口に配置したことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の放熱ユニット。
3. 前記一つの面に前記仕切り板を複数個設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の放熱ユニット。
4. 前記管路は下方集合筒を介して前記第２の通気口に連結されたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の放熱ユニット。
5. 前記仕切り板は方形状であり、前記第１の通気口は前記仕切り板の上部に設け、前記第２の通気口は前記仕切り板の下部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の放熱ユニット。
6. 前記熱交換体は、前記第１の通気口と前記第２の通気口とを橋架状に連結されたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の放熱ユニット。
7. 前記管路と、前記第１の通気口の下端と前記第２の通気口の上端との間の前記仕切り板とに囲まれた空間に、対流通路が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の電子機器の放熱ユニット。
8. 前記仕切り板の外周に、複数の前記第２の送風機を設けたことを特徴とする請求項５に記載の電子機器の放熱ユニット。
9. 前記第２の送風機は前記仕切り板の直交する辺に沿って設けられたことを特徴とする請求項８に記載の電子機器の放熱ユニット。
10. 前面開口部と背面開口部とを有し前記前面開口部に表示部を配置した本体ケースと、
    前記表示部の前記背面開口部側の前記本体ケースの内部に配置した制御部と、
    前記背面開口部に前記制御部および前記表示部において発生する熱を放出する請求項１に記載の電子機器の放熱ユニットとを備えたことを特徴とする電子機器。
11. 前記電子機器の放熱ユニットが複数個配置されたことを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。
12. 複数の前記電子機器の放熱ユニットは、それぞれ通気する背面カバーにより覆われたことを特徴とする請求項１１に記載の電子機器。
13. 前記第２の通気口近傍に、前記制御部の高温部を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。
14. 前記本体ケースは水平方向の長さが鉛直方向の長さより長い横長の長方形状とし、前記本体ケースの上部に対応する位置に前記第１の通気口を配置し、前記本体ケースの下部に対応する位置に前記第２の通気口を配置したことを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。
15. 前記本体ケースは鉛直方向の長さが水平方向の長さより長い縦長の長方形状とし、前記本体ケースの左右の一方に対応する位置に前記第１の通気口を配置し、前記本体ケースの左右の他方に対応する位置に前記第２の通気口を配置したことを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。

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