WO2010007821A1

WO2010007821A1 - 電子装置及び画像表示装置、ならびに電子装置の冷却方法

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Publication number: WO2010007821A1
Application number: PCT/JP2009/057347
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Inventors: 坂本　仁; 三窪　和幸; 毅哉橋口
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Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-01-21
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Abstract

防塵性と冷却性を高めた簡易な構造の電子装置（１）であって、電子装置（１）は、密閉された内部空間（３３）を形成する外囲器（３１）と、内部空間（３３）に設けられた回路部（３９）と、内部空間（３３）に設けられ、上下方向仕切り部（７）を有する第１の仕切り板（３４）であって、上下方向仕切り部（７）の少なくとも一部が、回路部（３９）よりも上方を横方向に延び、外囲器（３１）の両側側面の手前で終端する第１の仕切り板（３４）と、上下方向仕切り部（７）を貫通するファン（５）、（６）と、を有している。

Description

電子装置及び画像表示装置、ならびに電子装置の冷却方法

　本発明は電子装置及び画像表示装置、ならびに電子装置の冷却方法に関し、特に駅ホームや構内、空港ロビー等の半屋外などの公共場所に設置される、密閉式の大型液晶表示装置の冷却構造に関する。

　近年の電子装置は、部品実装の高密度化、装置の大型化、設置場所の多様化が進んでいる。電子装置は元来、精密機器として、使用環境を考慮して取り扱われてきたが、今後はこれまで使用されてこなかった耐環境性が求められる場所での使用が進むと考えられる。

　一例として、大型画像表示装置の公共場所での設置が進んでいる。駅のホームや空港などにおいて大量の情報を表示するために、従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いた画像表示装置にかわり、液晶方式などの画像表示装置への要望が高まっている。液晶表示装置は、搭載されている液晶や電子部品が高温や粉塵に対して脆弱であるため、これらの課題に対処して、従来の画像表示装置に対して長期的な信頼性において遜色ないものにする必要がある。

　画像表示装置では、大画面化、高輝度化による商品性の向上により、光源部となるバックライト、電源供給部の消費電力は増加傾向にある。音声機能、パーソナルコンピュータ機能も搭載され、商品としてのパフォーマンスも向上してきており、それに伴い、画像表示装置全体の消費電力が増加してきている。

　この種の画像表示装置では、パネルの画質均一性、長寿命化など、高い信頼性を実現するために、光源部品、制御部品、電源部品の動作保証のための温度規格を満たす冷却技術が、要素技術の一つとなっている。　家庭用のテレビに用いられる液晶表示装置などと違い、公共の場で用いられる画像表示装置は連続運転が基本で、設置場所に応じた耐環境性が要求される。駅のホームなどで用いられる場合、導電性の塵埃や高温多湿の環境に対して脆弱であってはならない。さらに、自然対流で冷却される液晶面は大型になるにつれて、上下で温度差ができやすくなるが、温度差が極度に大きくなると画質の均一性が失われてしまう。そこで、公共の場で用いられる大型の画像表示装置の冷却技術が求められている。

　図１に、本発明に関連する液晶表示装置の分解図を示す。液晶パネル１０２の後ろにはバックライトとして蛍光ランプ１０３などが設置されている。ランプ両端、すなわち画像表示装置両端には電極１０４，１０５が設けられ、輝度の均一化を図るため反射板１０６が設けられている。液晶パネル表面の温度がばらつくとパネルの発光状態にばらつきが生じるために、パネル面内の温度をなるべく均一にする必要がある。このため、液晶パネル１０２とバックシャーシー１０８の間には光の拡散により輝度を均一化するために一定の空間が設けられている。この空間では内部に対流が生じるために、特に上下方向に温度差がつきやすい。このため、反射板１０６のバックシャーシー側には、熱拡散を促すためにグラファイトなどを用いた熱拡散シート１０７が設置されることがある。前面の液晶パネル１０２から熱拡散シート１０７までの空間は、輝度の安定化、均一化のために、外部から埃などが侵入しない密閉構造になっていることが多い。これらの部材を用いた液晶表示装置で液晶表示パネルの冷却を行うには、内部の主要な発熱部品であるランプを、外気に直接接触しないで冷却することが重要である。

　この目的のために、一般的には、画像表示装置内に比較的低温の周辺空気を導入するフィルター付きの吸気口と排気口を設け、装置内に搭載された光源部品、制御部品、電源部品を周辺空気によって冷却する手段が採用されている。吸気口にフィルターを設けることで、ある程度粉塵の侵入を阻止することができる。しかしながら、この方法では、フィルターの交換を定期的に行う必要がある。さらに、半屋外などの公共場所に設置される画像表示装置においては、微細な粉塵はフィルターを通過して侵入してしまう。外気中に飛散する非導電性及び導電性の微細な塵埃は、装置内部の光源部品、制御部品、電源部品上に堆積する。特に、導電性の塵埃が侵入した場合、装置内に搭載された電子回路部品間でショートが発生する可能性があり、信頼性向上の妨げとなり、商品性を高める上で大きな課題となる。

　このため、従来から、防塵性及び冷却性に優れ、半屋外などの公共場所への設置に適した画像表示装置の検討が行われている。例えば特許第３９７５５０６号公報（以下、特許文献１という。）に開示された画像表示装置では、液晶表示パネル用の蛍光ランプは防塵性の収納部に収容されている。収納部は、前面が画像表示部で、背面が反射板で形成されている。蛍光ランプにより熱せられた空気は、画像表示装置の両側側面に設けられたコ字状のダクトに導出された後、ダクト内で冷却され、再び収容部に戻される。従って、蛍光ランプの防塵、冷却という要求に対しては一定の効果を奏している。

　特開２００３－２１８２３号公報及び特開２００４－２９４８６３号公報には各々、液晶パネルの冷却技術と、電源の冷却性に優れた画像表示装置と、が記載されている。

　特許文献１記載の冷却技術では、液晶表示パネル用のランプのみの冷却を対象としている。しかし、液晶表示装置では、これ以外に表示内容を制御する制御基板、パネルや制御基板への電源を供給する電源供給部などの回路部が必要となる。近年では、その他装置ユーザーのニーズの多様化により、パーソナルコンピュータ機能や音声機能などのオプション装置が搭載されることも多い。これら基板部品やオプション装置はいずれも粉塵に対して脆弱であるために、これらを含めた液晶表示装置全体が防塵構造をとることが望ましい。

　近年の液晶表示装置では、発生熱量全体に対する熱量比は、蛍光ランプ、インバータ回路の光源部分が約６０％、音声機能、パーソナルコンピュータ機能、電源供給部などに搭載される電子回路部品が約４０％となっている。従って、蛍光ランプ部の防塵構造と冷却手段のみでは、他の音声機能、パーソナルコンピュータ機能、電源供給部に対し、外気中に飛散する塵埃に対する防塵性や、設置環境温度での搭載部品全ての温度規格を満たす冷却性を確保することは難しく、信頼性の点で十分とはいえない。

　塵埃侵入を防止する観点からは、液晶表示装置として独立して機能できるだけの部品を密閉構造内に収容した密閉型液晶表示装置が好ましい。しかし、密閉型の液晶表示装置では外気の流入がないために、個々の部品は高い温度の空気により冷却されることになる。一般的には、ファンを個々の部品に対して設置することが考えられるが、多くの部品に対応できるだけのファンを搭載することは効率的でなく、ファンの存在自体が冷却を阻害する可能性もある。

　前述のように、屋外、半屋外に設置される電子装置には、耐環境性が求められる。例えば、夏場における設置環境温度は４０℃を想定しなければならない。その上、外気中に飛散する塵埃の侵入を防止して、装置内蔵部品の信頼性を確保する必要がある。防塵構造とすることにより、冷却のための外気導入が不可能となるため、比較的低温の外気による装置の冷却は望めない。

　液晶パネル寿命と温度とは密接な関係にある。設置環境温度が４０℃の場合、液晶パネル温度は、設計マージンを含めて５５℃以下に抑えなければ、液晶パネルの長期的な信頼性を確保することができない。公共場所に設置される画像表示装置においては、連続運転を想定することは当然のことながら、表示内容の重要性や大量の設置台数などの理由によって、家庭向け画像表示装置以上の信頼性が求められている。しかしながら、密閉性の筐体や、高い環境温度などは、いずれも冷却にとっては不利な条件である。さらに、液晶表示装置では大画面化とともに薄型、軽量化、低コスト化が望まれており、防塵性と冷却性を簡易な構造で両立させることが重要な課題となっている。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で、回路部が塵埃の侵入を防止可能な密閉筐体に収容され、かつ回路部を効率的に冷却することが可能な電子装置及び電子装置の冷却方法を提供することを目的とする。

　本発明の一実施態様に係る電子装置は、密閉された内部空間を形成する外囲器と、内部空間に設けられた回路部と、内部空間に設けられ、上下方向仕切り部を有する第１の仕切り板であって、上下方向仕切り部は、少なくとも一部が、少なくとも一部の回路部よりも上方を横方向に延び、外囲器の両側側面の手前で終端する、第１の仕切り板と、上下方向仕切り部を貫通する第１のファンと、を有している。

　本発明の他の一実施態様によれば、密閉された内部空間を形成する外囲器と、内部空間に設けられた回路部と、を有する電子装置の冷却方法が提供される。この冷却方法は、内部空間を水平方向に延びるように内部空間に設けられ少なくとも一部の回路部とその上方空間とを仕切る上下方向仕切り部に設けられた開口を通して、上下方向仕切り部の下面側から上下方向仕切り部の上面側へ内部空間の空気を送出することと、上下方向仕切り部の上面側へ送出された空気を、上下方向仕切り部の上面に沿って外囲器の側面に向かわせることと、外囲器の側面に至った空気を、外囲器の側面に沿って下降させながら冷却することと、冷却された空気を開口に向けて上昇させることと、によって空気を内部空間内で循環させることを含んでいる。

　本発明のさらに他の一実施態様によれば、同様の構成の電子装置の冷却方法が提供される。この冷却方法は、内部空間を水平方向に延びるように内部空間に設けられ少なくとも一部の回路部とその上方空間とを仕切る上下方向仕切り部に設けられた開口を通して、上下方向仕切り部の上面側から上下方向仕切り部の下面側へ内部空間の空気を送出することと、上下方向仕切り部の下面側へ送出された空気を、外囲器の側面の下部に向かわせることと、外囲器の側面の下部に至った空気を、外囲器の側面に沿って上昇させながら冷却することと、外囲器の側面に沿って上昇した空気を、上下方向仕切り部の上面に沿って開口に向かわせることと、によって空気を内部空間内で循環させることを含んでいる。

　本発明によれば、簡易な構造で防塵性と冷却性に優れた電子装置及び電子装置の冷却方法を提供することができる。

本発明に関連する画像表示装置の内部構造を示す断面図である。本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図（背面側から見た断面図）である。本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図（図２ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図）である。図１に示す画像表示装置の概念的な分解斜視図である。縦置きで設置・使用される画像表示装置の内部構造を示す断面図（背面側から見た断面図）である。縦置きで設置・使用される画像表示装置の内部構造を示す断面図（図４ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図）である。本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図である。本発明の第３の実施形態に係る画像表示装置の内部構造を示す概念図である。本発明の第４の実施形態に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図（背面側から見た断面図）である。本発明の第４の実施形態に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図（図７ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図）である。本発明の第５の実施形態に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図（背面側から見た断面図）である。本発明の第５の実施形態に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図（図８ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図）である。図８Ａ，８Ｂに示す実施形態における第１の仕切り板とファンの概略構成を示す概略図である。図８Ａ，８Ｂに示す実施形態の変形例に係る、画像表示装置の内部構造を示す断面図（背面側から見た断面図）である。図８Ａ，８Ｂに示す実施形態の変形例に係る、画像表示装置の内部構造を示す断面図（図１０ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図）である。本発明の第６の実施形態に係る画像表示装置の、第１の仕切り板の概略図である。本発明の第７の実施形態に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図（背面側から見た断面図）である。本発明の第７の実施形態に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図（図１２ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図）である。図１２Ａ，１２Ｂに示す実施形態における第１の仕切り板とファンの概略構成を示す概略図である。本発明の実施例に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図（背面側から見た断面図）である。本発明の実施例に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図（図１４ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図）である。図１４Ａ，１４Ｂに示す画像表示装置の背面側から見た斜視図である。本発明の実施例の効果を説明する概略図である。本発明の実施例の効果を説明する概略図である。ファンの設置間隔の一例を示す概略図である。ファンの設置間隔の一例を示す概略図である。ファンの設置間隔と整流板の一例を示す概略図である。ファンのＰＱ特性図の一例である。本発明と比較例における発熱部品の温度を示すグラフである。

　１　液晶表示装置
　２　液晶画像表示部
　５　ファン
　６　ファン
　７　上下方向仕切り部
　８　鉛直方向延長部
　９　インバータ回路部
　１０　コンピュータ部
　１１　制御基板
　１２　電源供給部
　１３　音声制御部
　１７　整流板
　３１　外囲器
　３２　筺体
　３３　内部空間
　３４　第１の仕切り板
　３５　端部
　３６　連通孔
　３７　上部空間
　３８　側方空間
　３９　回路部
　４０　第２の仕切り板

　以下、図面を参照して、本発明の電子装置及び画像表示装置について説明する。以下では、密閉型の大型液晶表示装置を例に本発明を説明するが、本発明はこれに限定されず、プラズマディスプレイ装置、ＣＲＴ(Cathode　Ray　Tube)方式の画像表示装置等にも同様に適用することができる。また、本発明は、画像表示以外の密閉型の電子装置にも広く適用することができる。

　（第１の実施形態）
　図２Ａ，２Ｂは、本実施形態に係る画像表示装置の内部構造を示す断面図で、図２Ａは背面側から見た断面図、図２Ｂは図２ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図である。図３は、図２Ａ，２Ｂに示す画像表示装置の概念的な分解斜視図である。

　これらの図を参照すると、画像表示装置１は、密閉された内部空間３３を形成する外囲器３１と、内部空間３３に設けられた回路部３９と、を有している。外囲器３１は、装置前面に位置する画像表示部（表示パネル）２と、画像表示部２とともに密閉容器を形成する筺体３２と、を備えている。筺体３２は中央筺体部４１と、裏板４２と、天板４３とによって構成されている。表示パネル部２の前面には、防塵シート４８を間に挟んで、固定金具４５で周囲を固定された無反射透明板４４が設置されている。

　回路部３９は画像表示部２に画像を表示させる回路部であって、装置中央に設けられたコンピュータ部１０、液晶表示部を制御するための制御基板１１、画像表示装置への電源供給を行う電源供給部１２、及び音声制御部１３などから構成されている。この他、装置の左右両端にはバックライトに電力を供給するインバータ部９が設置されている。

　内部空間３３の上部には第１の仕切り板３４が設けられている。第１の仕切り板３４は上下方向仕切り部７を備えている。上下方向仕切り部７は水平に延びており、コンピュータ部１０、制御基板１１、電源供給部１２、及び音声制御部１３の上方を横方向に延び、筺体３２の両側側面の手前で終端している。第１の仕切り板３４は、上下方向仕切り部７の筺体３２の側面側の端部３５から鉛直方向下方に延びる一対の鉛直方向延長部８を有している。この結果、第１の仕切り板３４は、搭載発熱部品であるコンピュータ部１０、制御基板１１、電源供給部１２、及び音声制御部１３の上部に『［』の字状に設置され、第１の仕切り板３４で仕切られた上部空間３７を形成している。鉛直方向延長部８は必要とされる冷却性能によっては省略することもできる。また、回路部３９の配置は一例であって、回路部の配置によっては、コンピュータ部１０、制御基板１１、電源供給部１２、音声制御部１３などの一部が第１の仕切り板３４の上方に位置していてもかまわない。

　第１の仕切り板３４は画像表示部２の上面に固定されている。具体的には、第１の仕切り板３４は画像表示部２のシャーシー４６に固定ねじ４７を介して固定されている。第１の仕切り板３４は、装置前後方向には、画像表示部２の裏面から裏板４２まで延びている。

　上下方向仕切り部７には開口３６が設けられ、一対のファン５，６が、開口３６の位置で、上下方向仕切り部７を貫通して設けられている。ファン５，６は上下方向仕切り部７に固定されている。ファン５，６は上下方向仕切り部７の下方から気体を吸入し、上下方向仕切り部７の上方に気体を排出し、これによって上下方向仕切り部７で仕切られた上部空間３７に循環流を発生させる。ファン５，６は、制御基板１１と電源供給部１２のそれぞれの鉛直方向上方に設置されている。ファンは本実施形態では一対設けられているが、必要とされる冷却性能によっては１台、または３台以上設けられていてもよい。

　上下方向仕切り部７は、その上面の、ファン５，６の近傍であってファン５，６よりも水平方向中央寄りの位置に、ファン５，６の側に傾斜して設けられた整流板１７を備えている。整流板１７の傾斜角度は例えば４５°である。

　図２Ａ，２Ｂには、本実施形態の画像表示装置内部の気流が概念的に示されている。コンピュータ部１０、制御基板１１、電源供給部１２、音声制御部１３等の装置中央部の回路部３９からの発熱によって暖められた空気はファン５，６に吸い込まれて、上下方向仕切り部７を通って上部空間３７に排出される。上部空間３７に排出された高温の空気は左右方向に分流し（水平分岐流１５）、鉛直方向延長部８と筺体３２の間の側方空間３８を下向きに流れ（下降流１６）、内部空間３３の下部に達し、その後再び装置中央部の回路部３９に上昇流１４となって流入する。主として回路部３９で受け取った熱は筺体３２の外壁を介して外部に放熱される。空気は筺体３２の外壁に沿って概ね『［』の字状に流れるため、筺体３２の外壁を介した外部との熱交換が効率的に行われる。

　本実施形態によれば、攪拌冷却作用は、ファン５，６と、冷却空気の流れを制御する第１の仕切り板３４と、によって実現される。第１の仕切り板３４は一般的に考えられる受熱部と放熱部とを結ぶ通風路としての仕切り板ではなく、その構造を限定することにより、循環流の最大化と効率化を可能としている。本実施形態における効率的な冷却では、ファンの台数や電力を抑制しながら、部品を冷却、すなわち部品を規定温度以下に抑えつつ、放熱（装置外部に対しての排熱）を可能としている。一般的な冷却方法では、発熱部品近傍にファンを設置し、高い風速を利用して部品の冷却をしつつ、暖められた空気を装置の排気口より排出している。しかし、本実施形態の場合、密閉構造を前提としているために排気口がなく、排気に頼らない排熱技術が必要となる。そのため、本実施形態では、熱を攪拌によって筐体表面へ移動させ、筐体表面を介した熱伝導によって放熱を行っている。そのため、筐体外側の表面では自然対流による冷却となる。本実施形態ではこのような攪拌効果を利用することにより、筐体表面をより広く利用した効率的な放熱ができる。

　本実施形態によれば、ファン５，６は熱拡散に効果的な循環流を発生し、攪拌効果を最大限に発生させる。本実施形態では、放熱後の最も温度が下がった下降流１６をコンピュータ部１０、制御基板１１、電源供給部１２、及び音声制御部１３に還流するので、これらの回路部３９に対して個別の熱対策を施す必要はない。

　第１の仕切り板３４は下向きに「［」の字状の構成を有しているため、上向きファン５，６と組み合わせたときに、上部空間３７において高温のよどみができない。高温のよどみ空気は、回路部３９の冷却を阻害するだけでなく、装置の内部空間３３に上下方向の温度差を作る原因となり、ひいては液晶パネルの画質に影響を及ぼす可能性がある。本実施形態では、回路部３９からの熱はファン入り口に集約され、ファン出口のある上部空間３７で高流の水平分岐流１５が形成されるため、高温のよどみができない構造を確立することができる。

　上部空間３７に抜けた空気は水平分岐流１５となって装置の左右側面に向かって流れるが、整流板１７を設けてあるため、圧力損失を抑えながら気流を左右方向に向けることができ、冷却効果を一層高めることができる。

　本実施形態の液晶表示装置では、他の液晶表示装置で多く見られるように、バックライト用のインバータ部９が装置左右側面に配されている。第１の仕切り板３４は鉛直方向延長部８を有しているため、インバータ部９を通過する空気の流速を高めに維持することができる。その結果、インバータ部９を効率的に冷却することができる。インバータ部９自身は内部空間３３の下端付近まで設置されているが、鉛直方向延長部８は下端まで延伸するよりは、内部空間３３の中ほどの高さにとどめておくほうが、装置全体の冷却にとって好ましい。

　本実施形態の冷却構造によれば、第１の仕切り板３４が装置内部に循環流を発生させ、回路部３９からの熱を装置全体に拡散し、放熱を促進させることができる。従来の冷却方法に比べて、空気の温度差が小さくても効率的な冷却が可能であり、密閉容器からの放熱特性を向上させることができる。画像表示装置の場合、画像表示面である装置前面からの冷却は不可能であるが、本実施形態では、大きな面積を有する背面側を利用した放熱が可能となる。また、画像表示装置においては、画像表示部背面に隣接して発熱部品が搭載されていることが通常であるが、本実施形態によれば、効果的な循環流によって、発熱した熱を装置内部の表示部側から背面側へ移動させることが可能となる。さらに、装置内部を循環流が面内方向に循環する構造のために、筺体３２の側面、天板４３、及び筐体の下面を利用した放熱も可能となる。その結果、表示部以外のすべての面を利用した放熱が可能となる。

　第１の仕切り板３４はファンの風量を最大限利用することができるだけでなく、その単純な仕切り構造によって、回路部３９との干渉も最小限に抑えられ、回路部３９の各電子部品を効率的に冷却することができる。さらに、その単純な構造のために循環空気の圧力損失も小さく、循環流量を大きく設定することが可能であるため、冷却上有利である。

　本実施形態の画像表示装置では、内蔵される部品全体が一つの密閉構造に収納されるために、従来のようにランプの収容部について特別な冷却機能を搭載する必要がない。そのため、一般的な液晶表示装置の部品をそのまま使用することができ、コスト抑制が可能である。

　第１の仕切り板３４とファン５，６は、その位置や形状を最適化することによって、インバータ回路部９、制御基板１１、電源供給部１２などの装置内蔵部品を効果的に冷却することができるため、冷却性能の改善が容易である。例えば、第１の仕切り板３４の形状を変化させることで、個別部品の冷却効果を調節することができる。このことは効率的であるだけでなく、低コスト化、設置作業の簡素化につながる。また、第１の仕切り板３４は発熱領域全体を覆うように形成されているため、回路部３９との干渉が発生しにくい。このため、第１の仕切り板３４は汎用性が高く、多くの画像表示装置に対して適用可能である。その結果、多くの画像表示装置について、搭載電子回路部品温度の安定化、蛍光ランプを一定輝度で点灯することによる輝度安定化、温度均一化による液晶パネルの高寿命化などを実現することができる。

　本実施形態の液晶表示装置は、縦置きで設置・使用される場合もある。この場合においても、攪拌冷却を実現するために、横置きの場合と同様な循環流れを形成することが望ましい。図４Ａ，４Ｂに示すように、液晶表示装置内部の中央よりに上昇流１４を生成し、ファン５，６によって循環流として左右に展開することが好ましい。縦置きで使用する場合には、インバータ部９が上下端に設置されるため、循環流を上下方向にいきわたらせることが比較的難しい。ただし、下端に位置するインバータ部９は、装置内部で最も低温の雰囲気にさらされているために、循環流に依存した冷却の必要性は低い。

　（第２の実施形態）
　以降の実施形態では主に第１の実施形態から変更となっている事項について説明する。特記なき場合は第１の実施形態の説明を参照されたい。

　本実施形態の概念図を図５に示す。本実施形態では、ファン５，６は第１の仕切り板３４の上方から気体を吸入し、第１の仕切り板３４の下方に気体を排出するようにされている。第１の仕切り板３４は第１の実施形態と同様の構造であるが、ファンを下向きに設置することで、図５に示すような循環流を生成することができる。この場合、ファン５，６からの流れは液晶表示装置内部の制御基板や電源供給部などの回路部３９に沿って下向きに流れる。ファン５，６から比較的流速の高い流れが供給されるため、回路部３９の部品群の効率的な冷却を実現できる。

　（第３の実施形態）
　本実施形態の概念図を図６に示す。本実施形態では、第２の実施形態と同様ファン５，６を下向きに設置しているが、さらに、第１の仕切り板３４の、一対のファン５，６の間の位置に連通孔２１が設けられている。このような構造によって、液晶表示装置内部における上下の通風効果を高められる。循環する空気の圧力損失が小さくなるために、ファンからの流量を増すことができ、回路部３９へより多くの冷却空気を供給できる。このため、部品への冷却効果を一層高めることができる。

　（第４の実施形態）
　本実施形態の概念図を図７Ａ，７Ｂに示す。図７Ａは背面側から見た画像表示装置の断面図、図７Ｂは図７ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図である。本実施形態は、液晶表示装置が縦置きで設置、使用される場合に好適に適用できる。本実施形態では、内部空間３３の下部に、回路部３９よりも下方を横方向に延び、筺体３２の水平方向両側側面の手前で終端する、第２の仕切り板３４’を有している。第２の仕切り板３４’の両側端部からは鉛直方向延長部８’が鉛直方向上方に延びている。第１の仕切り板３４にはファン５が、第２の仕切り板３４’にはファン６が貫通して設けられている。装置外の温度が高い場合など、下側のインバータ部９にも大きな温度負荷がかかる条件のもとでは、例えば、図７Ａに示すように上下に『［』の字の仕切り板第１、第２の仕切り板３４，３４’を設置し、循環流が装置内部全体に行き渡るような構造にすることが好ましい。下側に設置されるファン６が上昇流を誘導し、装置内部の攪拌を促進するだけでなく、下側のインバータ部９を通る流れを生じさせるために、この部分の冷却効果を高める効果がある。冷却条件によっては、ファン６は必ずしも必要ではない。筺体の側面や背面で冷却された空気は比重が大きいため、下降流となって自然にインバータ部９の下側に回り込みためである。逆に冷却条件によっては、第１の仕切り板３４と第２の仕切り板３４’の各々に一対のファンを設けることもできる。回路部３９の配置によっては、第２の仕切り板３４’は回路部３９の一部の部品よりも上方に位置していてもよい。鉛直方向延長部８’は冷却条件によっては不要である。

　（第５の実施形態）
　内部空間に循環流を形成するための効果的なファンの設置方法については、いくつかの構造が考えられる。図８Ａ，８Ｂにはこのような実施形態の一例を、図９には、図８Ａ，８Ｂに示す実施形態における第１の仕切り板とファンの概略構成を示す。図８Ａは背面側から見た画像表示装置の断面図、図８Ｂは図８ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図である。一対のファン５，６が第１の仕切り板３４ａの上下方向仕切り部７ａに設けられている。上下方向仕切り部７ａは、横方向に延びる中央部５１と、中央部５１より下方の位置を横方向に延びる一対の両側側部５２と、中央部５１と一対の両側側部５２とを結ぶ一対の傾斜部５３と、を有し、一対のファンは一対の傾斜部５３で上下方向仕切り部７ａを貫通している。本実施形態では傾斜部５３、すなわちファンの設置面は４５°傾いているが、傾斜角度は適宜選定できる。ファンの設置面を傾けることにより、整流板を使わずに、圧力損失を抑えながら、流れの向きを変えることができる。

　筐体３２の高さが画像表示部２よりも高い場合は、図１０Ａ，１０Ｂに示すように、画像表示部２の上端面を仕切り板の一部として利用することもできる。図１０Ａは背面側から見た画像表示装置の断面図、図１０Ｂは図１０ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図である。この場合、画像表示部２上部の熱も排熱することが可能である。

　（第６の実施形態）
　図１１は、図９に示す第１の仕切り板の変形形態を示す。上下方向仕切り部７ａと鉛直方向延長部８ａとの連結部は湾曲した形状を有している。循環流の圧力損失を最小限にするためには、流路の急激な曲がりをなるべく抑えることが望ましい。直角に曲げられる流体は圧力損失が大きくなるために、図１１のように、第１の仕切り板３４ａが滑らかに湾曲することによって圧力損失を低減することができる。なお、本実施形態は第５の実施形態以外のあらゆる実施形態の第１及び第２の仕切り板と組み合わせることが可能である。

　（第７の実施形態）
　本実施形態の概念図を図１２Ａ，１２Ｂに示す。図１３には、図１２Ａ，１２Ｂに示す実施形態における第１の仕切り板とファンの概略構成を示す。図１２Ａは背面側から見た画像表示装置の断面図、図１２Ｂは図１２ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図である。一対のファン５，６が設けられ、第１の仕切り板３４ｂの上下方向仕切り部７ｂは、筺体３２の上面から鉛直方向下方に延びる一対の鉛直部５４と、鉛直部５４の下端から筺体３２の両側側面に向かって横方向に延びる一対の両側側部５５と、を有し、一対のファン５，６は一対の鉛直部５４で上下方向仕切り部７ｂを貫通している。ファン５，６を対向式とすることで、回路部３９を装置内上部まで設置することが可能である。さらに、同図に示すように筐体３２の高さが画像表示部２より高い場合は、画像表示部２の上部もファン５，６の設置場所として利用できるため、画像表示装置１全体の厚みを薄くすることが可能となる。

　（実施例）
　ここで、公共場所に用いられる比較的大型で密閉型の５２インチ液晶表示装置に本発明を適用した実施例を示す。５２インチの液晶画像表示部は、高さ約６５０ｍｍ、幅約１１５０ｍｍである。パネルとバックライトなどを含めた液晶画像表示部は、厚み約４５ｍｍである。この液晶画像表示部を密閉筐体に組み込んだ液晶表示装置の断面図を図１４Ａ，１４Ｂに、背面側から見た斜視図を図１５に示す。図１４Ａは背面側から見た画像表示装置の断面図、図１４Ｂは図１４ＡのＡ－Ａ線に沿った側方断面図である。

　これらの図を参照すると、液晶画像表示部背面側に設置された制御基板１１や電源基板（電源供給部）１２の直上に位置する部分にそれぞれファン５，６が設置されている。これらの基板はそれぞれ３００ｍｍの幅をもち、装置内部の中央寄りに設置されている。これにあわせてファン５，６もその中心間距離２２０ｍｍで設置されている。ファン５，６は発熱部品からの熱を吸気するだけでなく、『［』の字型の第１の仕切り板３４の上部に滞留している空気も同時に循環させることができ、装置内部での熱の滞留を抑制する効果がある。熱せられた空気はファン５，６を通り、装置左右端の領域へと向かう。このとき暖められた空気は装置の前後方向に攪拌され、温度も緩和される。その結果、インバータ部９の冷却効果を得ることができる。攪拌されつつ装置の左右端部を下降し、装置中央部に戻る流れは、温度の低い装置の左右や背面側の壁面を通じて排熱する。

　背面側の外部にはフィン２５が形成されており、自然対流での放熱効果を得ている。フィン２５は背面に加えて側面に設けてもよい。フィン２５を設置することで背面側ないし側面側での放熱効率を極めて効果的に高めることができる。前後方向の攪拌効果により、発熱は液晶パネル前面側で生じ、排熱は背面側で行われる。本実施例の循環流は図１６Ａに示すように、装置内部を面内方向に循環するように形成されている。これに対して図１６Ｂに示すように、前後を仕切るように仕切り板１２２を形成することも考えられるが、その場合流路形状のアスペクト比が大きく扁平になるため、圧力損失が大きくなってしまい、好ましくない。

　本実施例では、図１７に示すように、横方向に延びる第１の仕切り板３４上に狭い間隔でファン５，６が設置されているが、２台のファン５，６間の距離は、下部に設置されている発熱部品が搭載されている基板のサイズや位置に応じて変えることが望ましい。例えば、図１８に示すように、ファン間の距離を５００ｍｍ程度に広くとることが良好な場合も考えられる。循環流の循環パスが短くなるために、装置内部の左右の領域において大きな流量を得ることができる。第１の仕切り板３４の上部領域においては、ファン間のエリアに流入しようとする流れが発生するために、図１９のように整流板１７を設置して装置の左右端方向に気流が流れやすくすることも好ましい。

　５２インチ液晶表示装置の場合を例に、ファンの選定の目安を説明する。５２インチの装置の冷却負荷を約３００Ｗと仮定する。装置内部で攪拌しながら循環する空気は、その過程で５℃の温度差をもって、発熱基板領域で温められたり、フィン部で冷却されたりしていると考える。空気の温度差５℃の熱容量で３００Ｗ程度の熱を移動させようとすると、約３.０ｍ^３/分の流量が必要となる。２つのファンでこれらの流量を得ようとする場合、１台あたり約１.５ｍ^３/分の供給能力が求められる。これに見合うファンの例として図２０に直径１２０ｍｍのファンのＰＱ特性を示す。同図より、１２ボルトのＤＣ電力を供給して運転するとき、約１５Ｐａの圧力損失のもとで１.５ｍ^３/分を供給できることがわかる（運転ポイント）。本実施例による循環流生成構造によれば、循環系の圧力差を１５Ｐａ以下にすることで、必要な流量を得ることができる。圧力差が大きな従来の放熱構造の場合、必要流量を得ることができず、装置内部の温度上昇に依存した冷却になってしまう。装置内部の極度の温度上昇は、内蔵部品の冷却が不十分となる可能性を高める。

　最後に、本発明の効果を確認するため、いくつかの仕切り板とファン構成について実機で評価した結果を説明する。それぞれの構成について、図２１に、画像表示装置に搭載された発熱部品の平均温度と最大温度及び最小温度を記録した部品の温度を示す。比較例１と比較例２はいずれも、本発明の仕切り板構造によらずに装置内部を攪拌する構成である。これらの平均温度上昇値は３２から３４℃であった。

　「仕切り板Ａ１」は図１８に示す構造で、ファン間の距離を大きく（中心間距離５００ｍｍ）とり、ファンの排気方向は上向きとした。「仕切り板Ａ２」は図１９に示す構造で、Ａ１の構造に整流板を追加した構造である。整流板を設けることにより、流れ方向を制御することができ、循環流の形成効果が得られる。「仕切り板Ｂ」は図６に示す構造で、ファン間の距離を大きくとり、ファンの排気方向は下向きとし、仕切り板の中央に連通孔を設けた構造である。「仕切り板Ｃ」は構造としては図１５に示すものと同じであるが、ファンの排気方向は下向きとした。ファン間の距離は小さく（中心間距離２２０ｍｍ）、整流板は設けていない。仕切り板ＢとＣの場合でも、比較例に対する優位性が得られた。「仕切り板Ｄ」は図１７に示す構造で、ファン間距離を小さく（中心間距離２２０ｍｍ）とり、ファンの排気方向は上向きとし、整流板を設けている。平均温度上昇値は２４℃を記録しており、単純に攪拌するだけの比較例の冷却構造に比べて１０℃近い温度低減効果を得ることができた。仕切り板Ａに関しても平均温度上昇値は約２５℃を記録しており、比較例に対する優位性が認められ、本発明の効果が確認された。

　以上、実施形態及び実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明おのスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　この出願は２００８年７月１７日に出願された日本出願特願２００８－１８６１７８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims

　密閉された内部空間を形成する外囲器と、
　前記内部空間に設けられた回路部と、
　前記内部空間に設けられ、上下方向仕切り部を有する第１の仕切り板であって、前記上下方向仕切り部は、少なくとも一部が、少なくとも一部の前記回路部よりも上方を横方向に延び、前記外囲器の両側側面の手前で終端する、第１の仕切り板と、
　前記上下方向仕切り部を貫通する第１のファンと、
　を有している、電子装置。
　前記第１の仕切り板は、前記上下方向仕切り部の前記外囲器の前記側面側の端部から鉛直方向下方に延びる鉛直方向延長部を有している、請求項１に記載の電子装置。
　前記上下方向仕切り部と前記鉛直方向延長部との連結部は湾曲した形状を有している、請求項２に記載の電子装置。
　前記ファンは前記上下方向仕切り部の下方から気体を吸入し、前記上下方向仕切り部の上方に気体を排出するようにされている、請求項１から３のいずれか１項に記載の電子装置。
　前記ファンは一対設けられ、
　前記上下方向仕切り部は水平に延びており、
　前記上下方向仕切り部は、その上面の、前記ファンの近傍であって該ファンよりも水平方向中央寄りの位置に、該ファンの側に傾斜して設けられた整流板を備えている、
　請求項４に記載の電子装置。
　前記ファンは一対設けられ、
　前記上下方向仕切り部は、横方向に延びる中央部と、該中央部より下方の位置を横方向に延びる一対の両側側部と、該中央部と該一対の両側側部とを結ぶ一対の傾斜部と、を有し、
　前記一対のファンは前記一対の傾斜部で前記上下方向仕切り部を貫通している、
　請求項４に記載の電子装置。
　前記ファンは一対設けられ、
　前記上下方向仕切り部は、前記外囲器の上面から鉛直方向下方に延びる一対の鉛直部と、該鉛直部の下端から前記外囲器の前記両側側面に向かって横方向に延びる一対の両側側部と、を有し、
　前記一対のファンは前記一対の鉛直部で前記上下方向仕切り部を貫通している、
　請求項４に記載の電子装置。
　前記ファンは前記上下方向仕切り部の上方から気体を吸入し、前記上下方向仕切り部の下方に気体を排出するようにされている、請求項１から３のいずれか１項に記載の電子装置。
　前記ファンは一対設けられ、前記上下方向仕切り部の、該一対のファンの間の位置に連通孔が設けられている、請求項８に記載の電子装置。
　前記回路部は、前記液晶表示部を制御するための制御基板と、前記電子装置への電源供給を行う電源供給部と、を有し、
　前記ファンは、前記制御基板と前記電源供給部のそれぞれの鉛直方向上方に設置されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の電子装置。
　前記内部空間に設けられ、少なくとも一部が、前記少なくとも一部の前記回路部よりも下方を横方向に延び、前記外囲器の前記水平方向両側側面の手前で終端する、第２の仕切り板を有している、請求項１から１０のいずれか１項に記載の電子装置。
　前記第２の仕切り板を貫通する第２のファンを有している、請求項１１に記載の電子装置。
　前記外囲器は、装置前面に位置する画像表示部と、該画像表示部とともに密閉容器を形成する筺体と、を備え、前記回路部は前記画像表示部に画像を表示させる回路部である、請求項１から１２のいずれか１項に記載の電子装置を用いた画像表示装置。
　密閉された内部空間を形成する外囲器と、前記内部空間に設けられた回路部と、を有する電子装置の冷却方法であって、
　前記内部空間を水平方向に延びるように前記内部空間に設けられ少なくとも一部の前記回路部とその上方空間とを仕切る上下方向仕切り部に設けられた開口を通して、前記上下方向仕切り部の下面側から前記上下方向仕切り部の上面側へ前記内部空間の空気を送出することと、
　前記上下方向仕切り部の前記上面側へ送出された前記空気を、前記上下方向仕切り部の前記上面に沿って前記外囲器の側面に向かわせることと、
　前記外囲器の前記側面に至った前記空気を、前記外囲器の前記側面に沿って下降させながら冷却することと、
　冷却された前記空気を前記開口に向けて上昇させることと、
　によって前記空気を前記内部空間内で循環させることを含む、電子装置の冷却方法。
　密閉された内部空間を形成する外囲器と、前記内部空間に設けられた回路部と、を有する電子装置の冷却方法であって、
　前記内部空間を水平方向に延びるように前記内部空間に設けられ少なくとも一部の前記回路部とその上方空間とを仕切る上下方向仕切り部に設けられた開口を通して、前記上下方向仕切り部の上面側から前記上下方向仕切り部の下面側へ前記内部空間の空気を送出することと、
　前記上下方向仕切り部の前記下面側へ送出された前記空気を、前記外囲器の側面の下部に向かわせることと、
　前記外囲器の前記側面の下部に至った前記空気を、前記外囲器の前記側面に沿って上昇させながら冷却することと、
　前記外囲器の前記側面に沿って上昇した前記空気を、前記上下方向仕切り部の前記上面に沿って前記開口に向かわせることと、
　によって前記空気を前記内部空間内で循環させることを含む、電子装置の冷却方法。