JP5556348B2 - 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に伝達し、次に、熱伝導によりこのフィンから仕切り板に熱を移動させ、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り、効率的に熱交換す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され、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、第一、第二の通気口を有し、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、前記第一の通気口と第二の通気口を連結した複数の温風路体によって構成し、前記仕切り板の前記電子機器の外部側には、この仕切り板の前記電子機器の内部側の空気を、前記第一の通気口側から前記温風路体を介して第二の通気口側に送風する送風機を設け、前記温風路体は、下方集合空間で合流し、前記第一の通気口から下方集合空間までの風路長を前記送風機の吸込口から遠いほど短くし、これにより所期の目的を達成するものである。

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され、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、第一、第二の通気口を有し、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、前記第一の通気口と第二の通気口を連結した複数の温風路体によって構成し、前記仕切り板の前記電子機器の外部側には、この仕切り板の前記電子機器の内部側の空気を、前記第一の通気口側から前記温風路体を介して第二の通気口側に送風する送風機を設け、前記温風路体は、下方集合空間で合流し、前記第一の通気口から下方集合空間までの風路長を前記送風機の吸込口から遠いほど短く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り、効率的な熱交換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の本体ケース内部にまで放熱用のフィンを設けなくても、前記本体ケース内部の熱を、送風機の送風により、本体ケース外の熱交換体へ移動させ、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。

また、本発明においては、熱交換体を構成する温風路体、および前記仕切り板の第一の通気口側から前記温風路体を介して第二の通気口側に送風する送風機を、前記仕切り板の前記電子機器の外部側に設けたものであるので、仕切り板の内部側に配置される、電子機器の制御部の設計配置自由度が向上するものにもなる。

また、複数の温風路体間の圧力損失差を小さくできるので、複数の温風路体内を均一に風を流して効率的な熱交換を行うことができる。

本発明の実施の形態１の電子機器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 同放熱ユニットの背面側の斜視図 （ａ）同放熱ユニットの正面図（ｂ）同上面図（ｃ）同側面図（ｄ）同下面図 （ａ）同断面図（ｂ）同断面図 （ａ）同斜視図（ｂ）同配置状態を変更した斜視図

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１は、電子機器の一例として用いた表示装置で、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、長方形状（四角形の一例）の表示部４が、前面側に表出した状態となっている。

前記表示装置１は、図２、図３に示すように、前面と背面が開口した横長、長方形状の本体ケース５と、この本体ケース５の前面開口部を覆うごとく、水密状態で配置された前記表示部４と、この本体ケース５の内部で、前記表示部４の背面側に配置されるとともに、前記表示部４の制御を行う制御部６と、前記本体ケース５の背面開口部を分割状態で覆うとともに、水密状態で配置された四つ（複数の一例）の放熱ユニット７と、この放熱ユニット７の背面側を通気状態で覆った通気性の背面カバー８とを備えている。

なお、本実施形態では図３から理解されるように、四つの放熱ユニット７を左右に並べて配置することで、本体ケース５の背面開口部を、これら四つの放熱ユニット７で水密状態に覆う構成としている。

また、前記四つの放熱ユニット７は、それぞれ図４、図５に示すように表示装置１を構成する本体ケース５背面開口部に装着して、この本体ケース５の内部と外部を水密状態で仕切る縦長、長方形状の金属製の仕切り板９と、この仕切り板９の前記本体ケース５の外部側に配置した熱交換体１０と、前記仕切り板９の前記本体ケース５の外部側に配置した送風機１１とを備えている。

なお、前記四つの放熱ユニット７の仕切り板９は、本実施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、正方形でも作成することもできる。例えば、四つの放熱ユニット７を一つの放熱ユニット７にした場合には、仕切り板９は一つの横長の長方形状になる。

前記四つの仕切り板９は、それぞれ図３、図４からも理解されるように、その上辺の内側（下側）に上方通気口１２が設けられ、また上辺に対向する下辺内側（上側）には下方通気口１３が設けられている。

さらに、前記熱交換体１０は、図４から図６に示すごとく、前記仕切り板９の前記本体ケース５の外部側において、前記上方通気口１２と下方通気口１３を、縦長の複数の温風路体１４によって縦方向に橋架状に連結した構成となっている。

つまり、温風路体１４は合成樹脂製で、筒状となっており、上方通気口１２と下方通気口１３間を、前記本体ケース５の外部側において、連通させた状態となっている。

また、複数の温風路体１４の上方通気口１２側も、下方通気口１３側も一つに集合され、この集合した状態で、上方は上方通気口１２に連結され、下方は下方通気口１３に連結されている。

そして、複数の温風路体１４の下方集合筒１４ａ内に前記送風機１１が配置されている。

この時、本実施形態では、送風機１１は予め、仕切り板９の下方通気口１３部分に取り付け、その状態で、この送風機１１の外周を覆うように温風路体１４の下方集合筒１４ａを被せるようにしている。

また、これら複数の温風路体１４で、隣接する温風路体１４間には、それぞれ通気空間１５が設けられている。

さらに、本実施形態においては、上方通気口１２と下方通気口１３を、縦長の温風路体１４によって縦方向に橋架状に連結したことにより、この温風路体１４の前記上方通気口１２と下方通気口１３間において、前記仕切り板９の本体ケース５外部側との間には、通風路１６が形成されている。

さらに、前記背面カバー８は上下、左右への通気が可能な多開口状態としている。

以上の構成において、本体ケース５は、その前面開口部が表示部４で、また背面開口部が仕切り板９により、それぞれ水密状態で覆われているので、表示部４や制御部６の熱がこの本体ケース５内にこもることになる。

そこで、本実施形態では、上述の放熱ユニット７を設けたものであり、送風機１１を駆動すると、図６（ｂ）の矢印Ａのごとく、本体ケース５内の熱は温風として上方通気口１２から温風路体１４内へと、つまり本体ケース５外へと搬送される。

そして、温風路体１４を下方通気口１３へと下方に進み、再び送風機１１によって本体ケース５内に吹出される。

この時、図６（ａ）に示すごとく上下、左右への通気が可能な多開口状態の背面カバー８から矢印Ｂのごとく進入した外気が、温風路体１４の外表面に沿って上昇することで、温風路体１４内を下降する温風と、熱交換され、この結果として、温風路体１４内を下降する温風が冷却されることになる。

そして、この冷却風が、送風機１１によって、下方通気口１３から制御部６の高温部に吹付けられ、これを効果的に冷却することになる。

なお、本実施形態では、温風路体１４を合成樹脂によって形成しているが、その板厚を薄くしているので、合成樹脂の熱伝導率が金属よりも小さくとも、対流による熱交換作用で十分なる熱交換が行えるようになっている。

また、本実施形態の温風路体１４は、上述のごとく、その仕切り板９側に通風路１６を設けているので、この通風路１６にも矢印Ｃのごとく、背面カバー８から進入した外気が上昇し、その結果として外気と温風路体１４内の温風との熱交換は十分に行えるものとなる。

図７（ａ）は横長の本体ケース５を横長状態に設置した状態を示しているが、図７（ｂ）は横長の本体ケース５を縦長状態で設置した状態を示している。

つまり、表示効果を高めるためには、このように横長の本体ケース５を縦長状態で設置することもある。

そしてこのように横長の本体ケース５を縦長状態で設置した場合には、外気は各温風路体１４の通風路１６内を直線状に上昇することになるので、この場合にも、外気と温風路体１４内の温風との熱交換は十分に行えるものとなる。

以上のごとく、本実施形態においては、本体ケース５内にこもった表示部４や制御部６の熱は、放熱ユニット７により、本体ケース５外へと搬送され、外気で効果的に冷却されることになる。

また、放熱ユニット７の温風路体１４は本体ケース５外にだけ設けられているので、軽量化が図りやすくなる。

つまり、本実施形態では、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、この表示装置１の内部の熱を、送風機１１の送風により、表示装置１の外部側に配置した熱交換体１０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。

また、本実施形態においては、送風機１１を仕切り板９の本体ケース５外側に配置したので、仕切り板９の本体ケース５内側は、単なる平面状態となるので、制御部６の設計配置自由度が高くなる。

さらに、送風機１１は冷却空気を下方通気口１３から本体ケース５内に吹出す構成としたものであるので、送風機１１に対する送風抵抗が高くならず、大量の冷却空気を制御部６に吹き出すことが出来、その冷却効果を高めることができる。

また、この下方通気口１３からの冷却空気が、制御部６の高温部に噴出されるようにしておけば、制御部６の冷却効果をさらに高めることができる。

さらに、この送風機１１にとっても、冷却後の空気が通過するので、その寿命が延びることにもなる。

これに対して、送風機１１を上方通気口１２側に設け、上方通気口１２から送風機１１で空気を温風路体１４内に吸引するようにすると、本体ケース５内に比べて通気抵抗の高い温風路体１４内に送風空気を押し込むことになるので、送風量が低下し、その結果として制御部６の冷却効果が低いものとなる。

また、この時には、本体ケース５内で温度上昇した空気が送風機１１を通過することになるので、この送風機１１にとっても寿命が短くなる。

次に、本実施形態における最も特徴的な部分について説明する。

すなわち、本実施形態においては、仕切り板９の上方通気口１２、下方通気口１３間に複数設けた温風路体１４は、下方集合空間で合流し、さらに、下方集合筒１４ａに流れるように設けられ、下方集合筒１４ａ内部には送風機１１が設けられている。

そして、このような構成において、前記複数の温風路体１４の内、この送風機１１の吸込口（図６の１６ａ）から遠いものほど、その風路長を短くしている。

具体的には、送風機１１の吸込口１６ａは、図４の下方集合筒１４ａ内に存在するため、この図４、および図５から理解されるように、前記複数の温風路体１４は、送風機１１の吸込口１６ａの中心部分のものに対して、その両側のものは、中心部分のものから両側のものに向けて、徐々に、その長さを短くしている。つまり、送風機１１の吸込口１６ａの中心部分に位置する温風路体１４の長さよりも、吸込口１６ａの中心部分の両側に位置する温風路体１４の長さを短くしているのである。

その理由は、吸込口１６ａの中心部分の両側に位置する温風路体１４の方が、吸込口１６ａの中心部分に位置する温風路体１４よりも、送風機１１の吸込口１６ａからの距離が遠くなるので、温風路体１４の長さを短くし、これにより複数の温風路体１４に流れる空気量を均一化し、それによって熱交換体１０全体の熱交換効率を高めようとしているのである。

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され、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、第一、第二の通気口を有し、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、前記第一の通気口と第二の通気口を連結した複数の温風路体によって構成し、前記仕切り板の前記電子機器の外部側には、この仕切り板の前記電子機器の内部側の空気を、前記第一の通気口側から前記温風路体を介して第二の通気口側に送風する送風機を設け、前記温風路体は、前記送風機の吸込口から遠いほどその風路長を短く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用のフィンを設けなくても、前記電子機器内部の熱を、送風機の送風により、電子機器の外部側の熱交換体へ移動させ、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。

また、本発明においては、熱交換体を構成する温風路体、および前記仕切り板の第一の通気口側から前記温風路体を介して第二の通気口側に送風する送風機を、前記仕切り板の前記電子機器の外部側に設けたものであるので、仕切り板の電子機器の内部側に配置される、電子機器の制御部の設計自由度が向上するものにもなる。

また、複数の温風路体間の圧力損失差を小さくできるので、複数の温風路体内を均一に風を流して効率的な熱交換を行うことができる。

したがって、屋外設置タイプの電子機器にも、広く活用されることが期待される。

１ 表示装置
２ 商店
３ 軒下
４ 表示部
５ 本体ケース
６ 制御部
７ 放熱ユニット
８ 背面カバー
９ 仕切り板
１０ 熱交換体
１１ 送風機
１２ 上方通気口
１３ 下方通気口
１４ 温風路体
１４ａ 下方集合筒
１５ 通気空間
１６ 通風路

Claims (14)

1. 電子機器の一つの面に装着され、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、第一、第二の通気口を有し、
   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、前記第一の通気口と第二の通気口を連結した複数の温風路体によって構成し、
   前記仕切り板の前記電子機器の外部側には、この仕切り板の前記電子機器の内部側の空気を、前記第一の通気口側から前記温風路体を介して第二の通気口側に送風する送風機を設け、
   前記温風路体は、下方集合空間で合流し、前記第一の通気口から下方集合空間までの風路長を前記送風機の吸込口から遠いほど短くした放熱ユニット。
2. 複数の温風路体の第二の通気口側を集合させ、この集合した第二の通気口側に送風機を配置した請求項１に記載の放熱ユニット。
3. 送風機は、温風路体の第二の通気口側に配置した請求項１または２に記載の放熱ユニット。
4. 送風機は、温風路体の第二の通気口側内に配置した請求項３に記載の放熱ユニット。
5. 送風機は、仕切り板の前記電子機器の外部側に取り付けた請求項１から４のいずれか一つに記載の放熱ユニット。
6. 仕切り板は四角形で、第一の通気口は、この仕切り板の一辺内側に配置し、第二の通気口は、この一辺に対向する他辺内側に配置した請求項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、第一の通気口と第二の通気口を橋架状に連結した請求項１から６のいずれか一つに記載の放熱ユニット。
8. 温風路体の、第一の通気口と第二の通気口間部分には、仕切り板の前記電子機器の外部側との間に対流通路を有する形状とした請求項７に記載の放熱ユニット。
9. 前面側に表示部を配置した本体ケースと、この本体ケースの前記表示部の背面側に配置した制御部と、この制御部の背面側の本体ケースの背面開口部に装着された請求項１から８のいずれか一つに記載の放熱ユニットとを備えた電子機器。
10. 本体ケースの背面開口部に、複数の放熱ユニットを配置した請求項９に記載の電子機器。
11. 複数の放熱ユニットの外表面は、それぞれ通気性の背面カバーで覆った請求項１０に記載の電子機器。
12. 放熱ユニットの第二の通気口近傍に、制御部の高温部を設けた請求項９から１１のいずれか一つに記載の電子機器。
13. 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通気口を配置し、本体ケースの下方に第二の通気口を配置し請求項９から１２のいずれか一つに記載の電子機器。
14. 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通気口を配置し、前記本体ケースの左右の他方に第二の通気口を配置し請求項９から１３のいずれか一つに記載の電子機器。

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