(57)【要約】【課題】温度差によって電力を発生するペルチェ素子を用いて、その発生した電力によって直接冷却ファンを駆動する冷却装置を備え、消費電力の低減化を図るＦＰＤテレビジョン装置を提供する。【解決手段】ペルチェ素子には、冷却や熱交換の性質の他に温度差を与えると電力を発生する性質（ゼーベック効果）があり、温度制御対象部分２０にペルチェ素子２１を置き、さらに、その上に周囲温度又は装置外温度にさらされるような部材（図示していない）を取り付ける。そして、温度制御対象部分２０と例えば周囲温度との差があれば、ペルチェ素子２１から起電力が発生し、発生した起電力により冷却ファン２２が駆動し、温度制御対象部分２０が冷却される。【選択図】図２
2008028878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置内部において、熱の発生によって所定の動作が維持できなくなることを防ぐための冷却装置を必要とする複数個の部位を有するＦＰＤテレビジョン装置において、
前記冷却装置は、前記熱の発生する部位に配置したペルチェ素子と、
該熱の発生する部位の温度と、該部位から離れた周辺領域の温度との差により、前記ペルチェ素子が発生する起電力により駆動される冷却部と、を備え、
温度センサの役目を果たす前記ペルチェ素子と、前記冷却部とによって温度制御系が形成され、前記部位の温度制御がなされるとともに、消費電力を低減したことを特徴とするＦＰＤテレビジョン装置。
【請求項２】
前記冷却装置は、前記ペルチェ素子の起電力を電力増幅する電力増幅回路を備え、
前記部位の温度が上昇し、前記起電力によって前記冷却部が前記部位を冷却しきれない場合に、前記電力増幅器は、前記冷却部への供給電力を増加し、温度制御ができるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＦＰＤテレビジョン装置。
【請求項３】
機器内部において、熱の発生によって所定の動作が維持できなくなることを防ぐための冷却装置を必要とする複数個の部位を有するＦＰＤテレビジョン装置において、
前記冷却装置は、前記熱の発生する部位に配置したペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子の起電力を電力増幅する電力増幅回路と、
該熱の発生する部位の温度と、該部位から離れた周辺領域の温度との差により、前記ペルチェ素子が発生する起電力により駆動される冷却部と、
前記ペルチェ素子と前記電力増幅器に電力供給する電源と、
前記電源からの供給電力と前記ペルチェ素子からの起電力とを切替える第１のスイッチと、
前記ペルチェ素子からの起電力と前記電力増幅器からの供給電力とを切替える第２のスイッチと、を備え、
前記ペルチェ素子からの起電力を前記冷却部に供給する第１の動作モードと、前記第２のスイッチを前記電力増幅回路からの供給電力に切替え、前記冷却部に供給する第２の動作モードと、前記第１のスイッチを前記電源からの供給電力を前記ペルチェ素子に電力を供給するように切替え、該ペルチェ素子自体によって冷却する第３の動作モードと、を設け、前記部位の温度状態に応じて動作モードを切替えて、適切に消費電力を低減したことを特徴とするＦＰＤテレビジョン装置。
【請求項４】
前記冷却部は、冷却ファンであり、空冷により前記部位が冷却されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＦＰＤテレビジョン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペルチェ素子によって発生する電力を使用した冷却系を備えるＦＰＤテレビジョン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイを含むＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）テレビジョン装置は、大型化、薄型化が非常に早い速度で進んでおり、装置の大型化、薄型化に伴って装置内部で発生する（主たる熱発生源として例えば、ＣＰＵを含む制御処理部やバックライトがある）熱が大幅に増加し、熱の処理（冷却）に苦慮している。
【０００３】
即ち、上記冷却するにあたって、温度制御対象部分の温度制御を効率よく行う一方で、制御機器全体の消費電力が増加しないようにする必要があるからである。
【０００４】
従来、熱処理にあたっては、装置内の各部に設置している「温度センサ」が、一定の温度以上に上昇したことを捉え、その情報を制御部に送り、制御部からの指示に従って、外部からの電源供給により冷却ファンを回転させる等を行い、所定の部位の温度が一定の温度以下になるように制御・冷却を行っていた。
【０００５】
また、上記冷却ファンの代わりに、吸熱対（吸熱側と発熱側）として熱発生源に接するように配置したペルチェ素子を用い、外部からの電源供給によりこのペルチェ素子に通電し、ペルチェ効果（Ｐｅｌｔｉｅｒ  ｅｆｆｅｃｔ）により、吸熱側で熱を吸熱し、発熱側にこの熱を移動し、強力な放熱機構を用いて冷却する構成で（特許文献１参照）、ＦＰＤテレビジョン装置内の所定の部位の冷却を行っていた。
【０００６】
図５は、従来の温度制御系を示す温度制御系統図である。
【０００７】
温度制御対象部分５０の周囲の温度を感知する温度センサ５１と、温度センサ５１からの温度情報を入力し、ファン電力制御信号を生成する制御マイコン５２と、ファン電力制御信号を入力し、ファンの回転駆動用の電力供給を行うファン駆動用電源及び駆動制御部５４と、温度制御対象部分５０の熱を空冷するファン５５と、を備えて、温度制御ループ系を構成している。
【０００８】
上記温度制御ループ系において、図６（ａ）は、温度センサ５１により感知された温度からファンに供給する供給電力を演算する演算テーブルを示す例である。（ａ）に示すように、感知された温度が高い程、供給電力を大きくして、ファンの回転数を上げて冷却効果を高くしている。
【０００９】
また、図６（ｂ）は、温度上昇時と温度下降時において、感知された温度からファンに供給する供給電力の関係を示すファンへの供給電力を変える制御を行わせるための演算テーブルを示す例である。
【００１０】
この演算テーブルを使用して、一定時間毎に、温度センサ５１からの温度情報を取得し、温度制御対象部分５０の温度が上昇しているのか降下しているのかを判断し、温度上昇時に比べ下降時の供給電力を抑制することで、消費電力を低減するようにしたものである。
【００１１】
上記のような感知された温度とファンへの供給電力の関係を持たせることによって、温度制御対象部分５０の温度が所定の温度範囲内に収まるように、温度センサ５１→マイコン５２→ファン駆動用電源５４→ファン５５の制御ループが形成される。
【００１２】
なお、温度制御を行うために従来は温度センサ・制御マイコン・ファン駆動用電源等へ電力供給を行っていたが、これら供給電力の和が「０」に近づくことが消費電力という観点からは望ましい。
【００１３】
このように、従来の温度制御系において、ファンへの供給電力を抑えたり、制御系の効率化を図ることにより、できる限り機器全体の消費電力の低減している。
【特許文献１】特開２０００−２６９６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来技術の図５に示す温度制御系では、制御マイコンによる温度上昇、下降時における供給電力制御により消費電力の低減化を図るもののファンを回転させるための駆動用電源が必要であり、また、常時温度情報を制御マイコンに取り込むため常に温度センサと制御マイコンで電力消費があるためＦＰＤテレビジョン装置の消費電力低減の根本的な対策にはならない。
【００１５】
また、ペルチェ素子を用い、外部からの電源供給によりこのペルチェ素子に通電し、冷却する構成でも上記と同様に、抜本的な消費電力低減にはつながらない。
【００１６】
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑みて提案されたものであって、温度差によって電力を発生するペルチェ素子の特性を用いて、その発生した電力によって直接冷却ファンを駆動する冷却装置を備え、消費電力の低減化を図るＦＰＤテレビジョン装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明に係るＦＰＤテレビジョン装置は、以下の特徴を備えている。
【００１８】
本発明に係るＦＰＤテレビジョン装置は、装置内部において、熱の発生によって所定の動作が維持できなくなることを防ぐための冷却装置を必要とする複数個の部位を有するＦＰＤテレビジョン装置において、前記冷却装置は、前記熱の発生する部位に配置したペルチェ素子と、該熱の発生する部位の温度と、該部位から離れた周辺領域の温度との差により、前記ペルチェ素子が発生する起電力により駆動される冷却部と、を備え、温度センサの役目も果たす前記ペルチェ素子と前記冷却部とによって温度制御系が形成され、前記部位の温度制御がなされるとともに、消費電力を低減したことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るＦＰＤテレビジョン装置は、前記冷却装置は、前記ペルチェ素子の起電力を電力増幅する電力増幅回路を備え、前記部位の温度が上昇し、前記起電力によって前記冷却部が前記部位を冷却しきれない場合に、前記電力増幅器は、前記冷却部への供給電力を増加し、温度制御ができるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係るＦＰＤテレビジョン装置は、機器内部において、熱の発生によって所定の動作が維持できなくなることを防ぐための冷却装置を必要とする複数個の部位を有するＦＰＤテレビジョン装置において、前記冷却装置は、前記熱の発生する部位に配置したペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の起電力を電力増幅する電力増幅回路と、該熱の発生する部位の温度と、該部位から離れた周辺領域の温度との差により、前記ペルチェ素子が発生する起電力により駆動される冷却部と、前記ペルチェ素子と前記電力増幅器に電力供給する電源と、前記電源からの供給電力と前記ペルチェ素子からの起電力とを切替える第１のスイッチと、前記ペルチェ素子からの起電力と前記電力増幅器からの供給電力とを切替える第２のスイッチと、を備え、前記ペルチェ素子からの起電力を前記冷却部に供給する第１の動作モードと、前記第２のスイッチを前記電力増幅回路からの供給電力に切替え、前記冷却部に供給する第２の動作モードと、前記第１のスイッチを前記電源からの供給電力を前記ペルチェ素子に電力を供給するように切替え、該ペルチェ素子自体によって冷却する第３の動作モードと、を設け、前記部位の温度状態に応じて動作モードを切替えて、適切に消費電力を低減したことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係るＦＰＤテレビジョン装置は、前記冷却部は、冷却ファンであり、空冷により前記部位が冷却されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、以下のような優れた効果を奏し得る。
【００２３】
本発明に係るＦＰＤテレビジョン装置によれば、冷却装置そのものに駆動電源を持たないため、装置全体の消費電力の低減、さらには、部品点数の削減を図ることができる構成となっている。
【００２４】
また、本発明に係るＦＰＤテレビジョン装置によれば、温度制御対象部分の温度状態に応じて、動作モードを切替えることで、消費電力を適切に制御し、平均消費電力を下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１〜図４は、発明を実施する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わすものである。
【００２７】
図１は、ペルチェ素子によって発生する電力により冷却ファンを駆動する冷却装置を備えるＦＰＤテレビジョン装置のブロック図の例である。
【００２８】
図１に示すように、ＦＰＤテレビジョン装置１は、放送波の受信信号を受信するアンテナ１２と、受信信号を選局・復調し、復調信号を生成するチューナ１３と、ＤＶＤ等の外部接続機器１０からの符合化映像信号を取り込む外部入力端子１１と、復号化、映像信号処理、音声信号処理を行うとともに、装置全体の制御を行う制御マイコン１４と、制御マイコン１４からの音声信号を入力し音声に変換する音声出力装置１７と、制御マイコン１４からの映像信号を入力し、（液晶）パネルを制御する（液晶）コントローラ１８と、映像を表示する（液晶）パネル２１と、制御マイコン１４からの輝度信号を入力し、バックライトを制御するインバータ２２と、パネル背面から光を照射するバックライト２３と、を備えて構成される。
【００２９】
さらに、ＦＰＤテレビジョン装置１の内部で、熱を発生し冷却を必要とする箇所にペルチェ素子と、冷却ファン等とからなる冷却装置を備えている。
【００３０】
図１に示す例では、温度制御対象部分として、制御マイコン１４と、コントローラ１８と、バックライト２３の３箇所に冷却装置を備えている。
【００３１】
即ち、ペルチェ素子１５と冷却ファン１６、ペルチェ素子１９と冷却ファン２０及びペルチェ素子２４と冷却ファン２５の３つの冷却装置である。
しかし本出願はこれに限定されるものではなく、取り付け場所・数量は任意に変えることができる。例えば熱により寿命が大きく左右される部品として電解コンデンサなどが有名であるが、ＴＶ装置中にある多数の電解コンデンサ全てに対してペルチェ素子をと冷却ファンから成る本件温度制御システムを設けることも可能である。また、今回の例では冷却装置として冷却ファンを用いたが、冷却装置はそれに限定されるものではなく、水冷ポンプや循環系で構成される水冷システムであっても良い。
【００３２】
次に、上記のように構成されたＦＰＤテレビジョン装置１に備えられている冷却装置の構成と動作について、図２及び図３を用いて詳細に説明する。
【００３３】
一般的に知られているように、異なる２種類の金属又は半導体（ｎ型とｐ型）を接合したペルチェ素子に通電すると、ペルチェ効果により片方の接合点で熱の吸収、他方の接合点で熱の放出が起こる。この熱の吸収する接合点を温度制御対象部分に接触しておけば、この温度制御対象部分が冷却され、他方の接合点に熱が放出されるため冷却機構が形成される。
【００３４】
このようにペルチェ素子に通電すると、冷却効果は得られるが消費電力は低減できない。
【００３５】
一方、ペルチェ素子には、冷却や熱交換の性質の他に温度差を与えると電力を発生する性質（ゼーベック効果）があり、本出願はこの特性を利用して図２（ａ）に示すような外部電源を必要としない冷却装置を提案するものである。
【００３６】
＜第１の実施形態に係る冷却装置の説明＞
図２（ａ）に示す冷却装置は、この性質を利用したものであり、温度制御対象部分２０にペルチェ素子２１を設置する。
【００３７】
そして、温度制御対象部分２０と例えば周囲温度との差があれば、ペルチェ素子２１から起電力が発生し、発生した起電力により冷却ファン２２が駆動し、温度制御対象部分２０が空冷される。
【００３８】
図２（ｂ）に示すように、温度制御対象部分２０と周囲温度との温度差が大きければ、ペルチェ素子２１から供給される起電力が大きくなり、ファン２２の回転数が上がり、その結果冷却効果は高くなる。温度制御対象部２０の温度が高いほどファン２２の冷却効果が高くなるのは図６（ａ）に示した温度センサと供給電力との関係と同じである。
【００３９】
このように、上記温度差とファン回転数との関係があれば、温度制御マイコン等の制御部分を持たなくても温度制御ループ系を構成することが可能である。
【００４０】
なお、この冷却装置は、ペルチェ素子自体が温度センサを兼ね備えるため、従来の温度センサも必要なく、部品点数を減らすことができる。
【００４１】
次に、温度制御動作について、時間と温度制御対象部分の温度及びファン回転数との関係を示す図２（ｃ）及び図３を用いて説明する。
【００４２】
図２（ｃ）は、例えば、ＦＰＤテレビジョン装置本体の電源が投入された後に、温度制御対象部分の温度（Ｇａ）及びファン回転数（Ｇｂ）が時間経過とともに変化する状態を示したグラフである。
【００４３】
このグラフから分かるように、電源投入直後に、温度制御対象部分２０の温度が急速に立ち上がる。ペルチェ素子２１から供給される起電力がファン回転に必要な閾値を超えた段階から冷却ファン２２が回転を初め、温度制御対象部２０の温度上昇に伴ってファン回転数もこれに追従して上昇する。温度制御対象部分２０はファン回転数の上昇に伴い冷却され初め、時間の経過とともに、温度制御対象部分２０の急速な温度上昇が止まる。さらに時間が経過すると、温度制御対象部分２０の温度が一定の範囲内に制御されていることが分かる。
【００４４】
図３は、図２（ｃ）に示した動作を説明するフローである。
【００４５】
図３を用いて、簡単に動作フローを説明する。
【００４６】
温度制御対象部分に温度変化があると（ステップＳ１００；Ｙｅｓ）、ペルチェ素子は、この温度変化に応じた熱起電力を発生する（ステップＳ１０１）。一方、温度変化が無ければ（ステップＳ１００；Ｎｏ）、ペルチェ素子は、そのまま同じ起電力を発生し続ける。
【００４７】
一方、冷却ファンは、起電力に増減があった場合には（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、冷却ファンは、その起電力の増減に応じてファンの回転数を増減させる（ステップＳ１０４）。一方、起電力に増減がないと（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、冷却ファンはそのまま同じ回転数を維持し、ステップＳ１００に戻る。
【００４８】
以上説明したように、従来の温度制御系の場合には、ファンを回転させると消費電力が発生するため温度に応じて出来る限りファンを回転させないような非線形的な制御が必要であったが、本冷却装置は、前述のように外部からの電力を消費することがないのでファンを連続的に常時回転するような線形的な制御が可能である。
【００４９】
＜第２及び３の実施形態に係る冷却装置の説明＞
図４（ａ）は、第２の実施形態に係る冷却装置のブロック図である。
図４（ｂ）は、第３の実施形態に係る冷却装置のブロック図である。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、第２の実施形態に係る冷却装置は、ペルチェ素子３１からの起電力を電力増幅回路４０によって、増幅した電力をファン３２に供給する構成となっている。
【００５１】
この構成は、温度制御対象部分３０の温度が所望する温度範囲に入らない場合に、ペルチェ素子３１からの起電力を補うものである。ブロック図上は、図５に示す従来のファン駆動用電源５４と同様であるが、もともとある程度の起電力がペルチェ素子３１から発生していることから、システム全体として消費される電力は、図５に示すものよりかなり小さくすることが可能である。
ここで、電力増幅回路４０とあるが、ペルチェ素子３１からの入力をゲートに、電源４１からの入力をソースに、そして冷却ファン３２にドレインから出力をするトランジスタを設けるという極めて簡単な構成で作ることも可能である。この場合もペルチェ素子・トランジスタ・冷却ファンと極めて少ない部品点数で冷却システムを構成することが可能である。
ペルチェ素子３１からの電流に応じて、図５のように制御マイコンを用いるなど更に複雑に増幅率を変えるような制御も可能であるが、その場合には部品点数の増加や、制御マイコンでの電力消費が増加してしまう。
【００５２】
次に、第３の実施形態に係る冷却装置の動作について説明する。
【００５３】
図４（ｂ）に示すように、第３の実施形態に係る冷却装置は、３つの動作モードを組み合わせたものであり、スイッチ４２及びスイッチ４３によって、その動作モードを切替えている。
【００５４】
第１の動作モードは、図２（ａ）に示した動作と同じ動作を行う。即ち、スイッチ４２の接点をＢ側、スイッチ４３の接点をＤ側に倒し、ペルチェ素子３１の起電力がそのままファン３２に供給された動作モードであり、ペルチェ素子の起電力で十分に温度制御対象部分３０の温度を制御できる場合である。
【００５５】
第２の動作モードは、スイッチ４２の接点をＢ側、スイッチ４３の接点をＥ側に倒し、温度制御対象部分３０の温度がペルチェ素子からの起電力での冷却では賄うことができなく、電力増幅器４０から補充する場合である。
【００５６】
最後に、第３の動作モードは、スイッチ４２の接点をＡ側、スイッチ４３の接点をＥ側に倒し、第２の場合より、温度制御対象部分３０の温度が更に高温になった場合で、電源４１からペルチェ素子３１に電力を供給し、ペルチェ素子で強力冷却するものである。
【００５７】
このように、温度制御対象部分３０の温度状態に応じて、動作モードを切替えることで、消費電力を適切に制御し、平均消費電力を下げるものである。
【００５８】
以上説明したように、上記のように構成されたＦＰＤテレビジョン装置１において、上記冷却装置は、冷却システムとして電源を必要としないため、装置全体の消費電力の低減、さらには、部品点数の削減が可能な構成となっている。
【００５９】
尚、本発明に係るペルチェ素子を備えたＦＰＤテレビジョン装置は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】ペルチェ素子によって発生する起電力により冷却ファンを駆動する冷却装置を備えるＦＰＤテレビジョン装置のブロック図である。
【図２】（ａ）は、ペルチェ素子と冷却ファンからなる冷却器の概略の構成図であり、（ｂ）は、温度差と起電力の関係を示すグラフである。（ｃ）は、時間と温度制御対象部分の温度及びファン回転数の関係を示すグラフである。
【図３】ペルチェ素子によって発生する起電力により冷却ファンを駆動する冷却装置の動作を示すフロー図である。
【図４】（ａ）は、第２の実施形態に係る冷却装置のブロック図である。（ｂ）は、第３の実施形態に係る冷却装置のブロック図である。
【図５】従来の温度制御系を示す温度制御系統図である。
【図６】（ａ）は、温度センサ５１により感知された温度からファンに供給する供給電力を演算する演算テーブルを示す図である。（ｂ）は、温度上昇時と温度下降時において、感知された温度からファンに供給する供給電力の関係を示すファンへの供給電力を変える制御を行わせるための演算テーブルを示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  ＦＰＤテレビジョン装置
１０  外部接続機器
１１  外部入力端子
１２  アンテナ
１３  チューナ
１４、４４  制御マイコン
１５、１９、２４、３１  ペルチェ素子
１６、２０、２５、３２  冷却ファン
１７  音声出力装置
１８  コントローラ
２１  液晶パネル
２２  インバータ
２３  バックライト
３０  温度制御対象部分
４０  電力増幅回路
４１  電源
４２、４３  スイッチ
５０  温度制御対象部分
５１  温度センサ
５２  制御マイコン
５３  制御系処理用電源
５４  ファン駆動用電源及び駆動制御部
５５  冷却ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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