熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラム、および記録媒体
【課題】放電管の周囲の導体の影響、あるいはリーク電流の影響を考慮することによって、解析対象物の温度分布をより正確に計算することができる熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラム、および記録媒体を提供する。
【解決手段】熱解析装置１００は、放電管を表わす放電管モデルと導体を表わす導体モデルとを記憶するためのメモリ１０５と、熱解析装置を制御するためのプロセッサ１１０とを備える。プロセッサは、放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割し、エリアのそれぞれと導体との間の浮遊容量を計算し、浮遊容量に基づいて解析対象物の温度分布を解析する。
【解決手段】熱解析装置１００は、放電管を表わす放電管モデルと導体を表わす導体モデルとを記憶するためのメモリ１０５と、熱解析装置を制御するためのプロセッサ１１０とを備える。プロセッサは、放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割し、エリアのそれぞれと導体との間の浮遊容量を計算し、浮遊容量に基づいて解析対象物の温度分布を解析する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析するための熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラム、および記録媒体に関し、特に、放電管を適切なブロックに分割することによって解析対象物の温度分布を解析するための熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラム、および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象となる物体の温度分布を解析する熱解析装置が知られている。熱解析装置は、対象となる物体を表わすモデルについて、当該モデルを複数の要素に分割することによって、要素単位の温度分布を計算する。たとえば、特開２００６−１９０４９９号公報（特許文献１）には、内側にランプヒータが内蔵された加圧ローラ本体の各部の温度分布をシミュレーションする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９０４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、放電管は、高電圧・高周波であるため、上記の加圧ローラのようなコイル巻線の発熱モデルを適用することができない。
【０００５】
また、液晶モジュールには、バックライト用の光源として、円管形状の放電管（ランプ）が内蔵されている。ランプはバックライトシャーシのような導体に近接して配置されることが多いため、ランプからバックライトシャーシへのリーク電流による発熱への影響が無視できない。液晶モジュールにおいては、ランプは、入力電力の約７割以上を使用する主要発熱源である。そのため、ランプを、回路基板のチップ部品等と同様に、単純な均一な発熱体として定義すると、ランプから各部品への伝熱が正しく考慮されず、液晶モジュールを構成する各部品の温度予測にも影響を与えてしまう。
【０００６】
例えば、液晶モジュール前面（液晶パネルの表面）への放熱を考える。ランプから発生した熱は、空気層、光学シートを介して、パネルへと伝熱する。しかしながら、ランプの正確な発熱量の分布が考慮されていないと、パネル中央部は実際の温度よりもその予測値が高く、パネル端部は実際の温度よりもその予測値が低く出力されてしまう。すなわち、パネルの全体的な温度だけでなく、パネルにおける温度むらに関しても、予測値と実測値とのずれが大きくなってしまう。
【０００７】
そのため、液晶モジュールに関する熱シミュレーションによって、対象となるパネルが温度に関する設計基準を満たしているかどうかを確認する事が難しかった。換言すれば、温度に関する設計上の検証手段として、熱シミュレーションを有効に利用することができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、解析領域内に導体と近接する放電管を有する数値計算モデルであっても、リーク電流の影響を考慮したランプの発熱モデルにより、液晶モジュールのパネルの温度を正確に計算できる熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラムおよび記録媒体を提供することである。
【０００９】
あるいは、本発明は上記の不具合を解決するためになされたものであって、本発明の主たる目的は、放電管の周囲の導体の影響、あるいはリーク電流の影響を考慮することによって、解析対象物の温度分布をより正確に計算することができる熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラム、および記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面に従えば、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析するための熱解析装置が提供される。熱解析装置は、放電管を表わす放電管モデルと導体を表わす導体モデルとを記憶するためのメモリと、熱解析装置を制御するためのプロセッサとを備える。プロセッサは、放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割し、エリアのそれぞれと導体との間の浮遊容量を計算し、浮遊容量に基づいて解析対象物の温度分布を解析する。
【００１１】
好ましくは、プロセッサは、浮遊容量に基づいてエリアを第１の個数よりも少ない第２の個数のブロックへと分類し、分類結果に基づいて解析対象物の温度分布を解析する。
【００１２】
好ましくは、プロセッサは、浮遊容量に基づいてエリアそれぞれの発熱量の比率を計算し、発熱量の比率が近しい複数のエリアを１つのブロックへとまとめることによってエリアを分類する。
【００１３】
好ましくは、プロセッサは、ブロックのそれぞれへと分類されたエリアの発熱量の比率の合計が等しくなるように、エリアを分類する。
【００１４】
好ましくは、放電管は、液晶パネルのランプである。導体は、バックライトシャーシである。
【００１５】
この発明の別の局面に従うと、メモリとプロセッサとを含むコンピュータにおける、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析するための熱解析方法が提供される。熱解析方法は、メモリが、放電管を表わす放電管モデルと導体を表わす導体モデルとを記憶するステップと、プロセッサが、放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、プロセッサが、エリアのそれぞれと導体との間の浮遊容量を計算するステップと、プロセッサが、浮遊容量に基づいて解析対象物の温度分布を解析するステップとを備える。
【００１６】
この発明の別の局面に従うと、メモリとプロセッサとを含むコンピュータに、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析させるための熱解析プログラムが提供される。メモリは、放電管を表わす放電管モデルと導体を表わす導体モデルとを記憶する。熱解析プログラムは、プロセッサに、放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、エリアのそれぞれと導体との間の浮遊容量を計算するステップと、浮遊容量に基づいて解析対象物の温度分布を解析するステップとを実行させる。
【００１７】
この発明の別の局面に従うと、メモリとプロセッサとを含むコンピュータに、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析させるための熱解析プログラムを格納するコンピュータ読取可能な記録媒体が提供される。メモリは、放電管を表わす放電管モデルと導体を表わす導体モデルとを記憶する。熱解析プログラムは、プロセッサに、放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、エリアのそれぞれと導体との間の浮遊容量を計算するステップと、浮遊容量に基づいて解析対象物の温度分布を解析するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、この発明によれば、放電管の周囲の導体の影響、あるいはリーク電流の影響を考慮することによって、解析対象物の温度分布をより正確に計算することができる熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラム、および記録媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態に係る熱解析装置（コンピュータ）を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る熱解析装置（コンピュータ）のハードウェア構成を示す制御ブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る熱解析装置（コンピュータ）の機能構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る熱解析装置（コンピュータ）における熱解析処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本実施の形態に係る解析対象物の一例を示す概略斜視図である。
【図６】解析対象物をＹ軸（高さ）方向の中央位置で切断した概略断面図である。
【図７】区間計算テーブルを示す表である。
【図８】リーク電流モデルとしてのランプとバックライトシャーシの浮遊容量を示すイメージ図である。
【図９】ランプの解析モデルを１００個に分割する場合のランプの発熱密度分布を示す。
【図１０】本実施の形態に係るブロックへの分割後の解析モデルを示す斜視図である。
【図１１】本実施の形態に係るブロックへの分割後の解析モデルを示す断面図である。
【図１２】液晶モジュールの端部と中央部との温度分布を示すイメージ図である。
【図１３】パターン１の解析モデルの断面図である。
【図１４】パターン２の解析モデルの断面図である。
【図１５】パターン４の解析モデルの断面図である。
【図１６】熱解析処理の解析結果の一覧表である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお以下の説明では、同一の部品については同一の符号を付すものとし、それらの部品の名称や機能が同一である場合には、それらの部品についての詳細な説明は繰り返さない。
【００２１】
＜用語の定義＞
「出力」とは、データや信号に基づいて表示や印刷を行う動作だけでなく、少なくともデータや信号を他のプログラムや装置に与える動作も含む概念である。すなわち、「出力」とは、コンピュータ内部において他のアプリケーションなどにデータを受け渡す動作や、ネットワークを介してデータを送信する動作も含む概念である。
【００２２】
また、「受け付け」や「入力」とは、少なくともデータや信号を取得する動作をいうものであって、プロセッサが、キーボードやマウスやタッチパネルなどのユーザインターフェイスを介してユーザから情報を受け付ける動作だけでなく、他のインターフェイスを介して他のプログラムや他の媒体などからデータや信号を受け付ける動作をも含む概念である。あるいは、「受け付け」や「入力」は、コンピュータ内部において他のアプリケーションなどからデータを受け付ける動作や、ネットワークを介してコンピュータの外部からデータを受信する動作も含む概念である。
【００２３】
＜全体構成＞
まず、本実施の形態に係る熱解析装置の一例であるコンピュータ１００の全体構成について説明する。本実施の形態に係るコンピュータ１００は、解析対象物に含まれる部品の温度分布をシミュレートするためのものである。特に、本実施の形態に係るコンピュータ１００は、近接する部品同士の浮遊容量を考慮し、リーク電流を考慮することによって、対象となる解析対象物の温度分布をより正確に計算するものである。
【００２４】
＜ハードウェア構成＞
図１は、本実施の形態に係るコンピュータ１００を示す斜視図である。図１を参照して、このコンピュータ１００は、コンピュータ本体１０１と、モニタ１０２と、キーボード１０３と、マウス１０４とを含む。
【００２５】
図２は、本実施の形態に係るコンピュータ１００のハードウェア構成を示す制御ブロック図である。図２を参照して、コンピュータ本体１０１は、相互に内部バス１０９で接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０と、ＲＡＭ（Random access memory）などのメモリ１０５と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの固定ディスク１０６と、通信インターフェイス１０７と、ＣＤ（Compact Disk)−ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）駆動装置１０８とを含む。
【００２６】
ＣＤ−ＤＶＤ駆動装置１０８にはＣＤ１１８やＤＶＤなどが装着される。なお、コンピュータ１００は、ＣＤ（Compact Disk)−ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）駆動装置１０８だけでなく、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタやＦＤ（Flexible Disk）駆動装置などを有してもよい。
【００２７】
モニタ１０２は、液晶パネルやＣＲＴから構成されるものであって、ＣＰＵ１１０が出力した情報を表示する。キーボード１０３は、キー入力により、ユーザから情報を受け付ける。マウス１０４は、クリックされたりスライドされたりすることによって、ユーザから情報を受け付ける。メモリ１０５は、各種の情報を記憶するものであって、たとえば、ＣＰＵ１１０がプログラムを実行する際に必要となるデータを一時的に記憶する。固定ディスク１０６は、ＣＰＵ１１０が実行するプログラムやデータベースを記憶する。
【００２８】
ＣＰＵ１１０は、コンピュータ１００の各要素を制御するものであって、各種の演算を実施する装置である。また、ＣＰＵ１１０は、後述するように、メモリ１０５へと読み出されたＣＡＤ情報と材料情報とに基づいて、解析対象物に含まれる部品にて発生する熱量やそれらにおける温度分布を解析結果として作成するものである。ＣＰＵ１１０は、解析結果をメモリ１０５の所定領域に格納したり、当該解析結果を、内部バス１０９を介してモニタ１０２に出力したり、通信インターフェイス１０７を介して外部の装置に送信したりする。
【００２９】
なお、コンピュータ１００に搭載されるＣＰＵ１１０は、１つに限定されるものではない。すなわち、コンピュータ１００は、複数のＣＰＵを含んでもよい。また、ＣＰＵ１１０は、並列計算が可能なものが好ましく、計算速度が速いものが好ましい。
【００３０】
通信インターフェイス１０７は、ＣＰＵ１１０が出力した情報を電気信号へと変換する、すなわちＣＰＵ１１０が出力した情報をその他の装置が利用できる信号へと変換する。また、通信インターフェイス１０７は、本実施の形態に係るコンピュータ１００の外部から入力された信号を受信して、ＣＰＵ１１０が利用できる情報に変換する。
【００３１】
ＣＰＵ１１０は、通信インターフェイス１０７を用いて、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）やインターネットなどを介して、他の装置との間でデータを送受信することができる。また、コンピュータ１００には、必要に応じて、プリンタなどの他の出力装置や、アンテナなどの他の入力装置が接続され得る。
【００３２】
本実施の形態に係る熱解析装置および熱解析処理は、コンピュータ１００などのハードウェアと制御プログラムなどのソフトウェアとによって実現される。一般的にこうしたソフトウェアは、ＵＣＢメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＦＤなどの記録媒体に格納されて、もしくはインターネットなどのネットワークを介して流通する。当該ソフトウェアは、ＣＤ−ＤＶＤ駆動装置１０８や他のインターフェイスを介して記録媒体から読取られて、若しくは通信インターフェイス１０７を介して受信されて、固定ディスク１０６へと格納される。当該ソフトウェアは、固定ディスク１０６からメモリ１０５に読出されて、ＣＰＵ１１０により実行される。
【００３３】
このようにして、本実施の形態に係るコンピュータ１００は、解析が行われる領域（以下、「解析領域」と記す）に解析対象物の形状に関するデータを入力することによって解析モデルを生成する。コンピュータ１００は、当該解析モデルを用いて、解析領域内に物理的な作用を加えたときのシミュレーション（熱解析処理）を行う。コンピュータ１００は、モニタ１０２や他の装置にシミュレーション結果（熱解析処理結果）を出力する。
【００３４】
本実施の形態においては、３次元空間である解析領域に対応させて、３次元の解析モデルを生成してシミュレーションを行っているが、２次元の解析モデルを生成してシミュレーションを行ってもよい。
【００３５】
＜機能構成＞
次に、本実施の形態に係るコンピュータ１００が有する各機能について説明する。図３は、本実施の形態に係る熱解析装置（コンピュータ１００）の機能構成を示すブロック図である。
【００３６】
図３を参照して、本実施の形態に係るコンピュータ１００は、入力部１１１、区間分割部１１２、浮遊容量算出部１１３、発熱量分布算出部１１４、ブロック分割部１１５、放電管解析モデル生成部１１６、解析部１１７、出力部１１８、および制御部１１９を含む。なお、前述したように、コンピュータ１００は、メモリ１０５（あるいは固定ディスク１０６）、モニタ１０２なども含む。
【００３７】
入力部１１１、区間分割部１１２、浮遊容量算出部１１３、発熱量分布算出部１１４、ブロック分割部１１５、放電管解析モデル生成部１１６、解析部１１７、出力部１１８、および制御部１１９は、ＣＰＵ１１０によって実現される機能ブロック（モジュール）である。より詳細には、ＣＰＵ１１０が有する上記の機能は、ＣＰＵ１１０がメモリ１０５や固定ディスク１０６などに記憶される制御プログラムを実行することによって実現される。
【００３８】
本実施の形態においては、熱解析処理を実行するための機能がＣＰＵ１１０上で実行されるソフトウェアによって実現される構成としているが、各ブロックの機能や各ステップの処理をソフトウェアによって実現する代わりに、各々を専用のハードウェア回路等によって実現してもよい。
【００３９】
本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０が、不揮発性の固定ディスク１０６に格納されている各種制御プログラム、ＣＡＤ情報、および材料情報を、ワークメモリとして機能するメモリ１０５へと一旦読み出した上で、メモリ１０５に記憶されているプログラムを実行することによってＣＡＤ情報と材料情報とに基づく熱解析処理を実行する。そして、ＣＰＵ１１０は、熱解析処理によって得られた解析結果を、メモリ１０５または固定ディスク１０６に格納する。
【００４０】
本実施の形態においては、メモリ１０５は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）情報データベースＤ１と、材料情報データベースＤ２と、および解析結果データベースＤ３とを記憶する。
【００４１】
以下、コンピュータ１００が有する各機能ブロック（モジュール）について詳細に説明する。
【００４２】
制御部１１９は、入力部１１１、区間分割部１１２、浮遊容量算出部１１３、発熱量分布算出部１１４、放電管解析モデル生成部１１６、解析部１１７、出力部１１８、ＣＡＤ情報データベースＤ１、材料情報データベースＤ２、解析結果データベースＤ３を制御する。制御部１１９は、制御プログラムに基づいて、これら機能ブロックの間での情報の受け渡しを制御する。
【００４３】
入力部１１１は、ＣＡＤ装置などによって作成された解析対象物の３次元形状データを解析領域内へと取り込む。すなわち、入力部１１１は、解析領域内に解析対象物の３次元形状を作成する。この３次元形状の作成に関しては、ユーザが入力装置を操作することによって解析対象物の形状をコンピュータ１００に直接入力してもよいし、コンピュータ１００が記録媒体などから解析対象物の形状を取得してもよい。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、解析領域は、有限の３次元の空間領域である。そして、解析領域は、熱解析処理の開始時に、ＣＰＵ１１０（たとえば、入力部１１１）によって、メモリ１０５内に確保される。
【００４５】
また、入力部１１１は、ユーザからの操作や、メモリ１０５に格納されているデータに基づいて、解析対象物について所望のシミュレーションを実行するために必要な境界条件および初期条件などの条件および必要なデータを設定する。また、ランプの発熱モデルを作成するのに必要なランプの管電圧、駆動周波数、管電流、電力、および空気の誘電率を入力する。これらの条件およびデータは、ユーザが、たとえば表示装置の表示画面に表示された設定用画面に対し、入力装置を操作して適切な値を入力することによって設定される。
【００４６】
入力部１１１は、解析対象物に設定された形状情報をＣＡＤ情報としてＣＡＤ情報データベースＤ１に、解析対象物に設定された材料情報を材料情報データベースＤ２に、格納する。
【００４７】
なお、入力部１１１は、ＣＰＵ１０５に実行されるソフトウェアだけでなく、キーボード１０３や、マウス１０４や、通信インターフェイス１０７や、ＣＤ−ＤＶＤ駆動装置１０８などのハードウェアを含む概念であってもよい。
【００４８】
区間分割部１１２は、ランプを表わすモデルを、当該ランプの長さに対して十分に細かい微小区間によって等間隔に離散化する。区間分割部１１２は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して今回設定された、分割数に基づいて、ランプのモデルを微小区間へと分割する。
【００４９】
浮遊容量算出部１１３は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力された、空気の誘電率や、ランプとバックライトシャーシ（導体）との距離およびランプの表面積などの幾何学的な条件から、区間分割部１１２で分割した微小区間毎に、ランプと近接するバックライトシャーシとの浮遊容量を算出する。
【００５０】
なお、本実施の形態では、説明のために、ランプとバックライトシャーシとが平行平板であるものと近似することによって、浮遊容量を算出している。しかし、浮遊容量は、ランプの表面形状や、ランプとバックライトシャーシとの位置関係を、より厳密に考慮した他の算出方法に基づいて、算出されてもよい。
【００５１】
発熱量分布算出部１１４は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力された、駆動周波数とランプ各部の電位と、浮遊容量算出部１１３で算出された浮遊容量とに基づいて、区間分割部１１２で分割した微小区間毎に、ランプ−バックライトシャーシ間のリーク電流を算出する。本実施の形態においては、発熱量分布算出部１１４は、各微小区間を流れるリーク電流を求めて、当該リーク電流に電圧を掛け合わせる事で、ランプ全区間に占める各微小区間の発熱量の比率を求める。
【００５２】
発熱量分布算出部１１４は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力された、ランプの電力を乗じることによって、各小区間の発熱量を計算する。すなわち、発熱量分布算出部１１４は、ランプの発熱量分布を算出する。なお、発熱量分布算出部１１４は、入力部１１１を介して入力されたランプ管電圧に基づいて、各微小区間の電圧を算出する。
【００５３】
ブロック分割部１１５は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力された、ブロック分割数に基づいて、区間分割部１１２で分割された微小区間に関して、発熱密度が略等しい複数の微小区間をひとつのブロックとしてまとめる。すなわち、ブロック分割部１１５は、ブロック分割数に従って、ランプのモデルを複数のブロックへと分割し直す。
【００５４】
なお、各ブロックを構成する複数の微小区間の発熱量の総和を、各ブロックの発熱量として定義する。本実施の形態においては、ブロック分割部１１５は、ブロックに含まれる複数の微小区間の発熱量の合計がブロック間で等しくなるように、全ての微小区間を複数のブロックへと分類する。
【００５５】
そのため、本実施の形態においては、ブロックに含まれる微小区間の個数は、ブロック間で異なるものとなる。たとえば、各微小区間の発熱量が大きいブロックに含まれる微小区間の数は、各微小区間の発熱量が小さいブロックに含まれる微小区間の数よりも少ない。
【００５６】
放電管解析モデル生成部１１６は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力されたランプの解析モデルを、ブロック分割部１１５で設定されたブロックで構成されるランプの解析モデルへと変換する。なお、放電管解析モデル生成部１１６は、密度、熱伝導率、比熱、輻射率など、当該変換の前後で変更を必要としないパラメータを踏襲する。一方、放電管解析モデル生成部１１６は、ランプの解析モデルが分割されることによって変更を要する初期条件や境界条件を設定し直すことによって、新たに分割されたランプの解析モデルを作成する。
【００５７】
解析部１１７は、解析モデルに物理的な作用を加えるシミュレーションをして解析結果を算出する。たとえば、解析部１１７は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力された条件に基づいて、運動量保存式、質量保存式、エネルギ方程式および熱伝導方程式などの支配方程式や、有限要素法、境界要素法、有限体積法および有限差分法などの離散化手法など用いて解析を行う。本実施の形態においては、解析部１１７は、ブロック毎の発熱量に基づいて、解析対象物（解析モデル）に含まれる部品（部品モデル）の温度を計算する。
【００５８】
出力部１１８は、モニタ１０２を制御することによって、モニタ１０２に、解析モデルを表示させたり、解析部１１７によって算出された解析結果を表示させたりする。なお、出力部１１８は、ＣＰＵ１０５に実行されるソフトウェアだけでなく、モニタ１０２や、通信インターフェイス１０７や、ＣＤ−ＤＶＤ駆動装置１０８などのハードウェアを含む概念であってもよい。
【００５９】
ＣＡＤ情報データベースＤ１は、ＣＡＤ情報が格納されるデータベースである。ＣＡＤ情報は、解析領域に入力される解析対象物を構成する部品についての情報を含む。ＣＡＤ情報は、たとえば、部品の形状を表す形状情報、部品の材料種類を表す材料種類情報、部品の発熱量を表す発熱量情報、部品の体積を表す体積情報、および部品の位置を表す位置情報、ならびに解析領域の形状などを表す情報である。ここでの部品は、ランプやバックライトシャーシなどである。
【００６０】
材料情報データベースＤ２は、材料情報が格納されるデータベースである。材料情報は、材料種類ごとの材料物性値を表す情報であり、たとえば密度を表す密度情報、熱伝導率を表す熱伝導率情報、比熱を表す比熱情報および輻射率を表わす輻射率情報などが含まれる。
【００６１】
解析結果データベースＤ３は、解析部１１７によって算出された解析結果を、出力部１１８がメモリ１０５へと出力した出力情報として、格納する。
【００６２】
＜熱解析処理＞
次に、本実施の形態に係るコンピュータ１００における熱解析処理について説明する。図４は、本実施の形態に係るコンピュータ１００における熱解析処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００６３】
図４を参照して、このフローチャートに示されている処理は、ＣＰＵ１１０がメモリ１０５に記憶されるプログラムを実行することによって実行される。換言すれば、このフローチャートは、本実施の形態に係る熱解析方法の処理工程を示す。
【００６４】
本実施の形態においては、キーボード１０３やマウス１０４などの操作部から熱解析処理の実行が指示されると、ＣＰＵ１１０が当該フローチャートに記載の処理を開始する。まず、ステップＳ１０２において、入力部１１１を実現するＣＰＵ１１０は、解析領域内に解析対象物の３次元形状データを取り込む。ＣＰＵ１１０は、解析領域内に解析対象物の３次元形状を作成する。なお、本実施の形態においては、３次元形状データの取り込みは、たとえば所定の選択画面で、ユーザが、キーボード１０３やマウス１０４を操作することによって、既にメモリ１０５に格納されている、所望の解析対象物に係る３次元形状データを選択することによって実行される。
【００６５】
ここで、図５は、解析領域内に解析対象物１０が取り込まれた状態、すなわち解析領域内に解析対象物１０のモデルが生成された状態を説明するための図である。換言すれば、図５は、解析対象物１０の一例を示す概略斜視図である。図５では、ランプの管軸方向をＸ軸方向とし、ランプ端側をＸ軸における正方向とし、液晶モジュールの厚み方向をＺ軸方向とし、パネル側をＺ軸における正方向、液晶モジュールの高さ方向をＹ軸方向とする。
【００６６】
また、図６は、解析対象物１０をＹ軸（高さ）方向の中央位置で切断した概略断面図である。なお、後述する解析モデルの断面図も、Ｙ軸（高さ）方向の中央位置で切断した断面図とする。
【００６７】
本実施の形態においては、解析領域は、直交する解析領域境界面に覆われた直方体形状の空間である。
【００６８】
図５および図６を参照して、本実施の形態において入力される解析対象物１０（ここでは液晶モジュールの一部）は、３７型の液晶モジュールのうちのランプ一本分である。具体的には、解析対象物１０は、バックライトシャーシ２１と、拡散シート２２と、パネル２４と、ベゼル２５と、インバータ基板２６と、インバータ部品２７と、ランプ３０とを含む。解析対象物１０（解析モデル）を構成する部品（部品モデル）の外形寸法は以下のようになっている。
【００６９】
まず、バックライトシャーシ２１は、Ｘ方向の長さが４３３．８ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、Ｚ方向の長さが１５ｍｍ、厚みが０．８ｍｍである、箱形状の板金であるものとする。
【００７０】
ランプ３０は、バックライトシャーシ２１に対して、Ｚ方向に１．４５ｍｍ離れた位置に配置されている。すなわち、リーク電流が無視できないぐらい、ランプ３０とバックライトシャーシ２１とは近接している。ランプは、Ｘ方向の長さが４２０ｍｍ、Ｙ方向の長さが３．５ｍｍ、Ｚ方向の長さが３．５ｍｍである。
【００７１】
拡散シート２２は、Ｘ方向の長さが４３２ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、厚み（Ｚ方向の長さ）が２ｍｍである。拡散シート２３は、Ｘ方向の長さが４３２ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、厚み（Ｚ方向の長さ）が１．９８ｍｍである。
【００７２】
パネル２４は、Ｘ方向の長さが４３２ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、厚み（Ｚ方向の長さ）が１．８７ｍｍである。
【００７３】
ベゼル２５は、Ｘ方向の長さが２０．８ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、Ｚ方向の長さが１６．６ｍｍであり、厚みが０．８ｍｍである、箱形状の板金である。
【００７４】
インバータ基板２６は、Ｘ方向の長さが２０ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、厚み（Ｚ方向の長さ）が１．６ｍｍである。
【００７５】
インバータ部品２７が、Ｘ方向の長さが２０ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、Ｚ方向の長さが９ｍｍである。
【００７６】
そして、バックライトシャーシ２１、ランプ３０、拡散シート２２、拡散シート２３、パネル２４、ベゼル２５などを含むバックライト（解析対象物１０）の外形は、Ｘ方向の長さが４３５．８ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、Ｚ方向の長さが１６．６ｍｍである。
【００７７】
なお、本実施の形態においては、バックライト（解析対象物１０）の形状が左右対称であり、インバータ基板２６も両側駆動タイプであって左右対称である。そこで、本実施の形態では、左右対称のハーフモデルについて説明する。すなわち、本実施の形態においては、パネル面から見てＸ軸方向の右側半分をモデル化し、左側半分を解析領域面に対称条件を設定しており、省略している。
【００７８】
また、本実施の形態においては、直交格子モデルに関する解析を行うために、全ての曲面形状が角形状へと近似されるものとする。たとえば、ランプ３０は実際は円管形状であるが、説明のために、ランプ３０は解析モデルとして四角柱の棒形状へと近似されている。このようにして、解析領域内に解析対象物１０が取り込まれると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１０４へと移行する。
【００７９】
ステップＳ１０４では、入力部１１１によって初期条件が設定される。解析空間（ランプ３０やバックライトシャーシ２１などの解析対象物１０を含む空間）には、空気が充填されているものとする。初期温度は４０℃とする。ランプ３０の発熱量は２．１１Ｗとする。インバータ部品２７の発熱量は０．０５Ｗとする。
【００８０】
各部材の材質について説明する。バックライトシャーシ２１には機械構造用炭素鋼Ｓ３５Ｃが設定される。ランプ３０にはガラスが設定される。拡散シート２２にはポリカーボネートが設定される。拡散シート２３にはポリカーボネートが設定される。パネル２４にはガラスが設定される。ベゼル２５には機械構造用炭素鋼Ｓ３５Ｃが設定される。インバータ基板２６には熱伝導率１０［Ｗ／ｍ・Ｋ］を有する基板材料が設定される。インバータ部品２７にはコーニングが設定される。
【００８１】
また、ステップＳ１０４では、入力部１１１によって境界条件も設定される。具体的には、解析領域の、Ｘ軸における負側、Ｙ軸における正側、Ｙ軸における負側の境界面には対称条件が設定される。すなわち、本実施の形態においては、解析対象物の左右対称条件かつ上下対称条件が設定される。重力の向きは、Ｙ軸における負方向に設定される。また、本実施の形態においては、自然対流の定常問題として、解析処理が実行されている。初期条件、および境界条件が設定されると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１０６に移行する。
【００８２】
ステップＳ１０６では、入力部１１１によってランプに関するパラメータが入力される。ランプ３０の管電圧は１３００Ｖ、駆動周波数は６０ｋＨｚ、管電流は６ｍＡ、電力２．１１Ｗとする。空気の誘電率としては、真空誘電率８．８５４×１０−１２Ｆ／ｍに空気の比誘電率１．０００５３６を掛け合わせた数値が入力される。ランプパラメータが入力されると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１０８に移行する。
【００８３】
ステップＳ１０８では、区間分割部１１２を実現するＣＰＵ１１０によって区間分割数が入力される。本実施の形態においては、区間分割数として１００が入力される。ＣＰＵ１１０は、区間分割数に基づいて、ランプ３０を管軸方向において等間隔に分割する。一区間の幅は４．２ｍｍであって、ランプ３０の長さ４２０ｍｍに対して十分に小さくなっている。以下では、ランプ３０の端部から中央部に向けて、区間番号を１、２・・・１００とする。
【００８４】
ここで、図７は、区間計算テーブルを示す表である。図７を参照して、区間計算テーブルは、ランプの解析モデルをブロックに分割するために利用するテーブルである。区間計算テーブルは、メモリ１０５に記憶される。より詳細には、以後のステップＳ１１０からステップＳ１２０において、ＣＰＵ１１０は、各区間の発熱量、すなわちランプの発熱量の分布を求めるために、区間計算テーブルを作成したり、区間計算テーブルに数値を格納したり、区間計算テーブルの数値を更新していく。
【００８５】
図４に戻って、ステップＳ１０８では、ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの２列目に各区間の番号を格納し、１列目には各区間の終了位置であるランプ端部からの距離を格納する。ＣＰＵ１１０は、ランプを複数の微小区間に分割すると、ステップＳ１１０に移行する。
【００８６】
ステップＳ１１０では、浮遊容量算出部１１３を実現するＣＰＵ１１０によって、ステップＳ１０８で定義した微小区間毎に、ランプとバックライトシャーシ間の浮遊容量［Ｆ］を算出する。高電圧の放電管と導体とが近接すると、放電管−導体間に浮遊容量が発生する。
【００８７】
図８は、リーク電流モデルとしてのランプとバックライトシャーシの浮遊容量を示すイメージ図である。図面では、説明のために、区間分割数を４としているが、本実施の形態においては、ランプは１００つの区間に分割されている。浮遊容量の計算式は、ランプとバックライトシャーシとを平行平板として近似すると、次式のようになる。
【００８８】
浮遊容量 ＝ 真空の誘電率 × 空気の比誘電率 × 平行平板の面積 ／ ランプとバックライトシャーシ間の距離 …(1)
平行平板の面積、ランプとバックライトシャーシと間の距離は入力部１１１によって入力される。本実施の形態においては、平行平板の面積は、ステップＳ１０８で定義した区間毎の長さ４．２ｍｍに、ランプの解析モデルである四角柱のＺ軸方向のサイズ３．５ｍｍを掛け合わせたものとしている。ランプとバックライトシャーシとの間の距離は１．４５ｍｍである。
【００８９】
本実施の形態においては、全ての区間において、計算パラメータは上記と同様である。そのため、式(1)で計算した各区間の浮遊容量は同じであって、１．０３×１０−１３Ｆとなる。浮遊容量は、図７の区間計算テーブルの４列目に対応している。各区間の浮遊容量を算出すると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１１２に移行する。
【００９０】
ステップＳ１１２では、発熱量分布算出部１１４を実現するＣＰＵ１１０が、各区間のリーク電流を計算する。入力部１１１によって入力された駆動周波数、ランプ各部の電位、浮遊容量算出部１１３によって算出された浮遊容量に基づいて、区間分割部１１２によって分割された微小区間毎に、ランプ−バックライトシャーシ間のリーク電流を次式を使って算出する。
【００９１】
各区間のリーク電流＝２π×駆動周波数×ランプ各部の電位×各区間の浮遊容量…(2)
ランプ各部の電位は次のように求める。図８は、リーク電流を説明するためのイメージ図である。ランプの長さが長くなるにつれて、ランプに印加すべき電圧を高くする必要がある。そこで、図８に示すように、２個の電源を用いて、ランプの両側から逆位相の電圧を印加する方法が一般的である。
【００９２】
本実施の形態のように、ランプの一方の端部にランプ管電圧１３００Ｖの半分である６５０Ｖが印加され、他方の端部に−６５０Ｖが印加された場合、ランプ中央が中性点となる。すなわち、ランプ端の電位は６５０Ｖであり、ランプ中央は０Ｖであるから、各区間の電位は、ランプ端からランプ中央へかけて比例的に減少した分布となる。ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの３列目に各区間の電位を、５列目にリーク電流を格納する。ＣＰＵ１１０は、各区間のリーク電流を計算すると、ステップＳ１１４に移行する。
【００９３】
ステップＳ１１４では、発熱量分布算出部１１４を実現するＣＰＵ１１０が、ステップＳ１１２で求めたリーク電流に基づいて、各区間の電流を求める。ＣＰＵ１１０は、リーク電流に各区間の電圧を掛け合わせることによって、ランプの全区間に占める各区間の発熱量の比率を算出する。
【００９４】
より詳細には、図８を参照して、各区間の電流の求め方について説明する。以下では、ランプ管電流をＩｌａｍｐ、各区間のリーク電流をＩｌｅａｋ１、Ｉｌｅａｋ２、Ｉｌｅａｋ３、Ｉｌｅａｋ４とする。区間１を流れる電流は、管電流Ｉｌａｍｐからリーク電流Ｉｌｅａｋ１を引いたものとなる。区間２を流れる電流は、区間１を流れる電流から、区間２からバックライトシャーシへのリーク電流Ｉｌｅａｋ２を引いたものとなり、これを区間４まで同様に考えると、各区間を流れる電流は、次のように表される。
【００９５】
区間１を流れる電流 ＝ Ｉｌａｍｐ − Ｉｌｅａｋ１
区間２を流れる電流 ＝ 区間１を流れる電流 − Ｉｌｅａｋ２
区間３を流れる電流 ＝ 区間２を流れる電流 − Ｉｌｅａｋ３
区間４を流れる電流 ＝ 区間３を流れる電流 − Ｉｌｅａｋ４
区間分割数が１００の場合も、上記と同様の考え方で計算することができる。ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１１２の区間計算シート３列目で求めた各区間の電位差に基づいて、各区間の電圧を計算する。ＣＰＵ１１０は、次式を用いることによって、これら各区間の電流と電圧とに基づいて各区間の発熱量の比率を求める。
【００９６】
各区間の発熱量の比率 ＝ 各区間の電流 × 各区間の電圧 ／ Σ（各区間の電流 × 各区間の電圧） …(3)
ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの７列目に各区間を流れる電流を、６列目に各区間の電圧を、８列目に各区間の発熱量の比率を格納する。ＣＰＵ１１０は、各区間の発熱量の比率を計算すると、ステップＳ１１６に移行する。
【００９７】
ステップＳ１１６では、発熱量分布算出部１１４を実現するＣＰＵ１１０が、各区間の発熱量を算出する。ＣＰＵ１１０は、入力部１１１によって入力されたランプ電力に、発熱量分布算出部１１４によって算出した各区間の発熱量の比率を掛け合わせることによって、各区間の発熱量を算出する。ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの９列目に各区間の発熱量を格納する。ＣＰＵ１１０は、各区間の発熱量を計算すると、ステップＳ１１８に移行する。
【００９８】
ステップＳ１１８では、ブロック分割部１１５を実現するＣＰＵ１１０が、予め定められた、あるいは入力されたブロック分割数に基づいて、複数の微小区間をその発熱密度が近いもの同士を１つのブロックとしてまとめる。たとえば、ＣＰＵ１１０は、１００個の微小区間を４つのブロックに分類する。換言すれば、ＣＰＵ１１０は、ランプの解析モデルを、入力されたブロック分割数に基づいて、ブロックに分割する。
【００９９】
なお、ブロック分割数は、微小区間分割数より少ないことが好ましい。ただし、ブロック分割数は、区間分割数と同じでもよい。
【０１００】
微小区間に分割されたランプの解析モデルに関しては、当該微小区間を表すために、微小区間の頂点を通るように多数のメッシュを作成する必要がある。メッシュの数が増大することによって、解析処理に必要なＣＰＵ１１０の計算負荷が大きくなってしまう。そのため、指定したブロック分割を用いることで、ランプのメッシュ数（分割数）を減らすことが好ましい。
【０１０１】
本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０は、指定したブロック分割数の範囲内で、解析精度の高い分割位置を計算する。本実施の形態に係るブロック分割部１１５は、ランプの解析モデルを、４個（ブロック分割数）に分割する。
【０１０２】
ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１１６で求めた各区間の発熱量を、ステップＳ１０８で求めた一区間の幅で割る事によって、発熱密度を計算する。ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの１０列目に各区間の発熱密度を格納する。
【０１０３】
図９は、ランプ３０の解析モデルを１００個に分割する場合のランプ３０の発熱密度分布を示す。図９を参照して、区間分割数が多いほど、発熱量の分布は、より連続的な曲線に近づく。逆に、区間分割数が少ないほど、発熱量の分布は、階段形状で表され、熱解析の精度が低下する。
【０１０４】
ＣＰＵ１１０は、各微小区間の発熱量の積分値と、指定したブロック分割数に対応する各ブロックの発熱量の積分値とが略等しくなる、放電管の管軸方向の位置で放電管をブロック分割する。すなわち、ＣＰＵ１１０は、ブロックに含まれる微小区間の発熱量の合計が、ランプの発熱量の合計をブロック分割数で除した値となる位置で、ランプをブロックへと分割する。
【０１０５】
なお、区間１から区間１００までの、発熱量の積分値は次のように、計算する。
区間１の発熱量の積分値＝区間１の電力
区間２の発熱量の積分値＝区間１の電力＋区間２の電力
区間１００の発熱量の積分値＝区間１の電力＋区間２の電力＋・・・区間１００の電力
ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの１１列目に各区間の積分電力を格納する。入力部１１１によって入力されたランプの電力２．１１Ｗを、ブロック分割数４で割ると、０．５２８Ｗとなる。ＣＰＵ１１０は、ブロックの発熱量の積分電力を次式のように計算する。
【０１０６】
ブロック１の発熱量の積分値 ＝ ２．１１Ｗ／４ ＝ ０．５２８Ｗ
ブロック２の発熱量の積分値 ＝ ２．１１Ｗ／４×２ ＝ １．０５７Ｗ
ブロック３の発熱量の積分値 ＝ ２．１１Ｗ／４×３ ＝ １．５８５Ｗ
ブロック４の発熱量の積分値 ＝ ２．１１Ｗ／４×３ ＝ ２．１１３Ｗ
ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルに基づいて、微小区間の電力の合計値が、上記の各ブロックの発熱量の積分値に最も近くなる、ブロック同士の境界を探す。ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの１列目の各区間のランプ端部からの距離を参照して、以下の境界を計算する。
【０１０７】
ブロック１のランプ端部からの距離 ９２．４ｍｍ（１．２３）
ブロック２のランプ端部からの距離 １９７．４ｍｍ（１．０８）
ブロック３のランプ端部からの距離 ３０６．６ｍｍ（１．０３）
ブロック４のランプ端部からの距離 ４２０．０ｍｍ（１．００）
各ブロックの発熱量は０．５２８Ｗである。ＣＰＵ１１０は、発熱密度＝発熱量／ブロック長を計算することによって、各ブロックの発熱密度比を計算する。発熱密度比は、括弧内に示している。なお、ここでは、ランプ中央部のブロック４を１としている。区間計算テーブルのそれぞれ対応する行に太線枠でマークしている。ＣＰＵ１１０は、ブロック単位でランプの分割位置を算出すると、ステップＳ１２０に移行する。
【０１０８】
ステップＳ１２０では、放電管解析モデル生成部１１６を実現するＣＰＵ１１０が、ステップＳ１０２で入力されたランプの解析モデルを変更する。ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１１８で設定されたランプのブロック分割数、ブロック分割位置、発熱量に従って、ランプの分割モデルを作成する。なお、ＣＰＵ１１０は、密度、熱伝導率、比熱、輻射率など、変更を必要としないパラメータを踏襲する。ここでは、ランプに対する初期条件や、境界条件に変更はない。
【０１０９】
図１０は、本実施の形態に係る、ブロックへの分割後の解析モデルを示す斜視図である。図１１は、本実施の形態に係る、ブロックへの分割後の解析モデルを示す断面図である。
【０１１０】
図９および図１０を参照して、ランプ３０はブロック分割部１１５によって指定された分割位置で分割されている。ＣＰＵ１１０は、ランプ３０の解析モデルが作成されると、ステップＳ１２２へ移行する。
【０１１１】
ステップＳ１２２では、解析部１１７を実現するＣＰＵ１１０が、ランプ３０を含む解析対象物１０に対して新たなメッシュを作成する。すなわち、ＣＰＵ１１０は、解析領域に含まれる部品全てを要素分割する。本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０は、直交メッシュとして、解析領域をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ８８個に、１４個に、４９個に分割する。解析対象物１０がメッシュ分割されると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１２４へと移行する。
【０１１２】
ステップＳ１２４では、解析部１１７を実現するＣＰＵ１１０が、メッシュに分割された解析対象物１０について、解析処理を実行する。
【０１１３】
ステップＳ１２６では、出力部１１８を実現するＣＰＵ１１０は、解析部１１７によって算出された解析結果を、モニタ１０２の表示画面に表示する。解析結果が表示されると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１２８に移行して解析処理を終了する。
【０１１４】
＜まとめ＞
本実施の形態に係るコンピュータ１００によれば、着目している解析対象物１０（たとえば、液晶モジュールなど）に関して、液晶モジュールの端部の温度が４８．７℃、中央部の温度が４６．８℃であった。図１２は、液晶モジュールの端部と中央部との温度分布を示すイメージ図である。出力部１１８を実現するＣＰＵ１１０は、モニタ１０２に、図１２に示すような映像などを、解析結果として出力させる。
【０１１５】
たとえば、パネルの温度むら＝パネルの端部の温度−パネルの中央部の温度とすると、本実施の形態に係るパネルの温度むらは、２．０℃であった。
【０１１６】
以下では、本実施の形態に係るコンピュータ１００を用いた場合の解析結果の精度と、通常の熱解析装置を用いた場合の解析結果の精度とを比較する。ランプ３０の解析モデルに対して、以下の４パターンにおける熱解析処理が考えられる。
【０１１７】
１．ブロック分割なし
２．区間分割数４、ブロック分割数４
３．区間分割数１００、ブロック分割数４（本実施の形態）
４．区間分割数１００、ブロック分割数１００
パターン１，２，３，４の解析モデルの断面図をそれぞれ、図１３、図１４、図１１、図１５に示す。より詳細には、図１４（ａ）はパターン２の場合の解析モデルの断面図であって、図１４（ｂ）と図１１とが本実施の形態に係るパターン３の場合の解析モデルの断面図である。
【０１１８】
そして、図１６は、熱解析処理の解析結果の一覧表である。図１６に示すように、パターン３に対応する本実施の形態に係るコンピュータ１００は、パターン１に示される通常の熱解析装置と比較して、パネル温度むらが２℃改善されている。
【０１１９】
そして、本実施の形態に係るコンピュータ１００は、区間分割数とブロック分割数とが共に大きい（すなわち微小区間とブロックとが共に十分に細かい）パターン４に対応する熱解析装置と比較して、同程度の解析精度を有していることが分かる。
【０１２０】
また、本実施の形態に係るコンピュータ１００は、区間分割数とブロック数とが共に小さい（微小区間とブロックとがどちらも細かくない）パターン２に対応する熱解析装置と比較して、０．３℃分、パネル温度むらに関する解析精度が向上されている。
【０１２１】
このことから、本実施の形態に係るコンピュータ１００においては、区間分割数を増やし、ブロック分割数を低減することによって、区間分割数とブロック分割数とが共に大きい場合（パターン４）と略同程度の解析精度を実現しつつ、処理量（処理速度）を区間分割数とブロック分割数とがどちらも小さい場合（パターン２）と略同程度に抑えることができる。
【０１２２】
本実施の形態においては、単純な解析モデルを用いているが、コンピュータ１００は、さらに複雑なランプ形状を有する解析対象物や、より大規模な組品の解析モデルのためにも使用することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態においては、両側駆動タイプのインバータ基板についての解析を行っているが、コンピュータ１００は、片側駆動インバータのためにも使用することができる。なお、片側駆動インバータの場合、ランプの片側が接地されている点に注意する必要がある。その他の条件については、両側駆動タイプと同様に、会席処理を実行することができる。
【０１２４】
上記説明のように、本実施の形態に係るコンピュータ１００によれば、ランプのブロック分割位置を最適化することによって、パネルの温度やパネルの温度むらの解析精度向上を図る事ができる。その結果、コンピュータ１００は、熱シミュレーションによって、パネルが温度設計基準を満たしているかどうかを確認できる。すなわち、熱設計の検証手段として、熱シミュレーションを利用する事が可能となる。
【０１２５】
本実施の形態においては、プログラムは、コンピュータ１００に内蔵されている記憶装置（メモリ１０５、固定ディスク１０６など）に格納されている。しかしながら、これらの記憶装置に限定されるものではなく、プログラムは、コンピュータが読取り可能な記録媒体（ＣＤ１１８やＤＶＤやＵＳＢメモリなど）に記録されていればよい。すなわち、記録媒体は、プログラム読取装置（ＣＤ−ＤＶＤ駆動装置１０８など）に挿入されることによって、コンピュータ１００に読取り可能な記録媒体であってもよい。記録媒体は、他の装置を利用することによって、そのプログラムがコンピュータ１００に読み取られるものであっても良い。
【０１２６】
すなわち、コンピュータ１００が、当該記録媒体に記憶されているプログラムにアクセスして、読み出して、実行できればよい。さらに、コンピュータ１００は、通信ネットワークを介して他の装置からプログラムをダウンロードすることによって、内蔵の記憶装置にプログラムを記憶させても良い。ダウンロード用のプログラムは、予めコンピュータ１００の記憶装置に記憶されているか、または別の記録媒体から記憶装置にインストールされている。
【０１２７】
なお、コンピュータ１００の本体１０１と分離可能な記録媒体は、たとえば磁気テープ、カセットテープなどのテープ系の記録媒体、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスクなどの磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＭＯ（Magneto Optical disk）、ＭＤ（Mini Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの光ディスク、ＩＣ（Integrated Circuit）カード（メモリカードを含む）、光カードなどのカード系の記録媒体、マスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリを含む固定的にプログラムを担持する記録媒体であっても良い。
【０１２８】
また、コンピュータ１００を通信ネットワークに接続することによって、上記のプログラムを、通信ネットワークを介して供給しても良い。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、たとえばインターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）、ＣＡＴＶ（Community Antenna TeleVision）通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網などが利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、たとえばＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）１３９４、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線などの有線でも、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）やリモコンのような赤外線、Bluetooth（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ（High Data Rate）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網などの無線でも利用可能である。
【０１２９】
なお、本発明は、上記のプログラムが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１３０】
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１３１】
また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１３２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３３】
１０ 解析対象物、２１ バックライトシャーシ、２２ 拡散シート、２３ 拡散シート、２４ パネル、２５ ベゼル、２６ インバータ基板、２７ インバータ部品、３０ ランプ、１００ コンピュータ、１０１ コンピュータ本体、１０２ モニタ、１０３ キーボード、１０４ マウス、１０５ メモリ、１０６ 固定ディスク、１０７ 通信インターフェイス、１０８ 駆動装置、１０９ 内部バス、１１０ ＣＰＵ、１１１ 入力部、１１２ 区間分割部、１１３ 浮遊容量算出部、１１４ 発熱量分布算出部、１１５ ブロック分割部、１１６ 放電管解析モデル生成部、１１７ 解析部、１１８ 出力部、１１９ 制御部、Ｄ１ 情報データベース、Ｄ２ 材料情報データベース、Ｄ３ 解析結果データベース。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析するための熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラム、および記録媒体に関し、特に、放電管を適切なブロックに分割することによって解析対象物の温度分布を解析するための熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラム、および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象となる物体の温度分布を解析する熱解析装置が知られている。熱解析装置は、対象となる物体を表わすモデルについて、当該モデルを複数の要素に分割することによって、要素単位の温度分布を計算する。たとえば、特開２００６−１９０４９９号公報（特許文献１）には、内側にランプヒータが内蔵された加圧ローラ本体の各部の温度分布をシミュレーションする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９０４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、放電管は、高電圧・高周波であるため、上記の加圧ローラのようなコイル巻線の発熱モデルを適用することができない。
【０００５】
また、液晶モジュールには、バックライト用の光源として、円管形状の放電管（ランプ）が内蔵されている。ランプはバックライトシャーシのような導体に近接して配置されることが多いため、ランプからバックライトシャーシへのリーク電流による発熱への影響が無視できない。液晶モジュールにおいては、ランプは、入力電力の約７割以上を使用する主要発熱源である。そのため、ランプを、回路基板のチップ部品等と同様に、単純な均一な発熱体として定義すると、ランプから各部品への伝熱が正しく考慮されず、液晶モジュールを構成する各部品の温度予測にも影響を与えてしまう。
【０００６】
例えば、液晶モジュール前面（液晶パネルの表面）への放熱を考える。ランプから発生した熱は、空気層、光学シートを介して、パネルへと伝熱する。しかしながら、ランプの正確な発熱量の分布が考慮されていないと、パネル中央部は実際の温度よりもその予測値が高く、パネル端部は実際の温度よりもその予測値が低く出力されてしまう。すなわち、パネルの全体的な温度だけでなく、パネルにおける温度むらに関しても、予測値と実測値とのずれが大きくなってしまう。
【０００７】
そのため、液晶モジュールに関する熱シミュレーションによって、対象となるパネルが温度に関する設計基準を満たしているかどうかを確認する事が難しかった。換言すれば、温度に関する設計上の検証手段として、熱シミュレーションを有効に利用することができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、解析領域内に導体と近接する放電管を有する数値計算モデルであっても、リーク電流の影響を考慮したランプの発熱モデルにより、液晶モジュールのパネルの温度を正確に計算できる熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラムおよび記録媒体を提供することである。
【０００９】
あるいは、本発明は上記の不具合を解決するためになされたものであって、本発明の主たる目的は、放電管の周囲の導体の影響、あるいはリーク電流の影響を考慮することによって、解析対象物の温度分布をより正確に計算することができる熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラム、および記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面に従えば、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析するための熱解析装置が提供される。熱解析装置は、放電管を表わす放電管モデルと導体を表わす導体モデルとを記憶するためのメモリと、熱解析装置を制御するためのプロセッサとを備える。プロセッサは、放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割し、エリアのそれぞれと導体との間の浮遊容量を計算し、浮遊容量に基づいて解析対象物の温度分布を解析する。
【００１１】
好ましくは、プロセッサは、浮遊容量に基づいてエリアを第１の個数よりも少ない第２の個数のブロックへと分類し、分類結果に基づいて解析対象物の温度分布を解析する。
【００１２】
好ましくは、プロセッサは、浮遊容量に基づいてエリアそれぞれの発熱量の比率を計算し、発熱量の比率が近しい複数のエリアを１つのブロックへとまとめることによってエリアを分類する。
【００１３】
好ましくは、プロセッサは、ブロックのそれぞれへと分類されたエリアの発熱量の比率の合計が等しくなるように、エリアを分類する。
【００１４】
好ましくは、放電管は、液晶パネルのランプである。導体は、バックライトシャーシである。
【００１５】
この発明の別の局面に従うと、メモリとプロセッサとを含むコンピュータにおける、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析するための熱解析方法が提供される。熱解析方法は、メモリが、放電管を表わす放電管モデルと導体を表わす導体モデルとを記憶するステップと、プロセッサが、放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、プロセッサが、エリアのそれぞれと導体との間の浮遊容量を計算するステップと、プロセッサが、浮遊容量に基づいて解析対象物の温度分布を解析するステップとを備える。
【００１６】
この発明の別の局面に従うと、メモリとプロセッサとを含むコンピュータに、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析させるための熱解析プログラムが提供される。メモリは、放電管を表わす放電管モデルと導体を表わす導体モデルとを記憶する。熱解析プログラムは、プロセッサに、放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、エリアのそれぞれと導体との間の浮遊容量を計算するステップと、浮遊容量に基づいて解析対象物の温度分布を解析するステップとを実行させる。
【００１７】
この発明の別の局面に従うと、メモリとプロセッサとを含むコンピュータに、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析させるための熱解析プログラムを格納するコンピュータ読取可能な記録媒体が提供される。メモリは、放電管を表わす放電管モデルと導体を表わす導体モデルとを記憶する。熱解析プログラムは、プロセッサに、放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、エリアのそれぞれと導体との間の浮遊容量を計算するステップと、浮遊容量に基づいて解析対象物の温度分布を解析するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、この発明によれば、放電管の周囲の導体の影響、あるいはリーク電流の影響を考慮することによって、解析対象物の温度分布をより正確に計算することができる熱解析装置、熱解析方法、熱解析プログラム、および記録媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態に係る熱解析装置（コンピュータ）を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る熱解析装置（コンピュータ）のハードウェア構成を示す制御ブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る熱解析装置（コンピュータ）の機能構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る熱解析装置（コンピュータ）における熱解析処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本実施の形態に係る解析対象物の一例を示す概略斜視図である。
【図６】解析対象物をＹ軸（高さ）方向の中央位置で切断した概略断面図である。
【図７】区間計算テーブルを示す表である。
【図８】リーク電流モデルとしてのランプとバックライトシャーシの浮遊容量を示すイメージ図である。
【図９】ランプの解析モデルを１００個に分割する場合のランプの発熱密度分布を示す。
【図１０】本実施の形態に係るブロックへの分割後の解析モデルを示す斜視図である。
【図１１】本実施の形態に係るブロックへの分割後の解析モデルを示す断面図である。
【図１２】液晶モジュールの端部と中央部との温度分布を示すイメージ図である。
【図１３】パターン１の解析モデルの断面図である。
【図１４】パターン２の解析モデルの断面図である。
【図１５】パターン４の解析モデルの断面図である。
【図１６】熱解析処理の解析結果の一覧表である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお以下の説明では、同一の部品については同一の符号を付すものとし、それらの部品の名称や機能が同一である場合には、それらの部品についての詳細な説明は繰り返さない。
【００２１】
＜用語の定義＞
「出力」とは、データや信号に基づいて表示や印刷を行う動作だけでなく、少なくともデータや信号を他のプログラムや装置に与える動作も含む概念である。すなわち、「出力」とは、コンピュータ内部において他のアプリケーションなどにデータを受け渡す動作や、ネットワークを介してデータを送信する動作も含む概念である。
【００２２】
また、「受け付け」や「入力」とは、少なくともデータや信号を取得する動作をいうものであって、プロセッサが、キーボードやマウスやタッチパネルなどのユーザインターフェイスを介してユーザから情報を受け付ける動作だけでなく、他のインターフェイスを介して他のプログラムや他の媒体などからデータや信号を受け付ける動作をも含む概念である。あるいは、「受け付け」や「入力」は、コンピュータ内部において他のアプリケーションなどからデータを受け付ける動作や、ネットワークを介してコンピュータの外部からデータを受信する動作も含む概念である。
【００２３】
＜全体構成＞
まず、本実施の形態に係る熱解析装置の一例であるコンピュータ１００の全体構成について説明する。本実施の形態に係るコンピュータ１００は、解析対象物に含まれる部品の温度分布をシミュレートするためのものである。特に、本実施の形態に係るコンピュータ１００は、近接する部品同士の浮遊容量を考慮し、リーク電流を考慮することによって、対象となる解析対象物の温度分布をより正確に計算するものである。
【００２４】
＜ハードウェア構成＞
図１は、本実施の形態に係るコンピュータ１００を示す斜視図である。図１を参照して、このコンピュータ１００は、コンピュータ本体１０１と、モニタ１０２と、キーボード１０３と、マウス１０４とを含む。
【００２５】
図２は、本実施の形態に係るコンピュータ１００のハードウェア構成を示す制御ブロック図である。図２を参照して、コンピュータ本体１０１は、相互に内部バス１０９で接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０と、ＲＡＭ（Random access memory）などのメモリ１０５と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの固定ディスク１０６と、通信インターフェイス１０７と、ＣＤ（Compact Disk)−ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）駆動装置１０８とを含む。
【００２６】
ＣＤ−ＤＶＤ駆動装置１０８にはＣＤ１１８やＤＶＤなどが装着される。なお、コンピュータ１００は、ＣＤ（Compact Disk)−ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）駆動装置１０８だけでなく、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタやＦＤ（Flexible Disk）駆動装置などを有してもよい。
【００２７】
モニタ１０２は、液晶パネルやＣＲＴから構成されるものであって、ＣＰＵ１１０が出力した情報を表示する。キーボード１０３は、キー入力により、ユーザから情報を受け付ける。マウス１０４は、クリックされたりスライドされたりすることによって、ユーザから情報を受け付ける。メモリ１０５は、各種の情報を記憶するものであって、たとえば、ＣＰＵ１１０がプログラムを実行する際に必要となるデータを一時的に記憶する。固定ディスク１０６は、ＣＰＵ１１０が実行するプログラムやデータベースを記憶する。
【００２８】
ＣＰＵ１１０は、コンピュータ１００の各要素を制御するものであって、各種の演算を実施する装置である。また、ＣＰＵ１１０は、後述するように、メモリ１０５へと読み出されたＣＡＤ情報と材料情報とに基づいて、解析対象物に含まれる部品にて発生する熱量やそれらにおける温度分布を解析結果として作成するものである。ＣＰＵ１１０は、解析結果をメモリ１０５の所定領域に格納したり、当該解析結果を、内部バス１０９を介してモニタ１０２に出力したり、通信インターフェイス１０７を介して外部の装置に送信したりする。
【００２９】
なお、コンピュータ１００に搭載されるＣＰＵ１１０は、１つに限定されるものではない。すなわち、コンピュータ１００は、複数のＣＰＵを含んでもよい。また、ＣＰＵ１１０は、並列計算が可能なものが好ましく、計算速度が速いものが好ましい。
【００３０】
通信インターフェイス１０７は、ＣＰＵ１１０が出力した情報を電気信号へと変換する、すなわちＣＰＵ１１０が出力した情報をその他の装置が利用できる信号へと変換する。また、通信インターフェイス１０７は、本実施の形態に係るコンピュータ１００の外部から入力された信号を受信して、ＣＰＵ１１０が利用できる情報に変換する。
【００３１】
ＣＰＵ１１０は、通信インターフェイス１０７を用いて、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）やインターネットなどを介して、他の装置との間でデータを送受信することができる。また、コンピュータ１００には、必要に応じて、プリンタなどの他の出力装置や、アンテナなどの他の入力装置が接続され得る。
【００３２】
本実施の形態に係る熱解析装置および熱解析処理は、コンピュータ１００などのハードウェアと制御プログラムなどのソフトウェアとによって実現される。一般的にこうしたソフトウェアは、ＵＣＢメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＦＤなどの記録媒体に格納されて、もしくはインターネットなどのネットワークを介して流通する。当該ソフトウェアは、ＣＤ−ＤＶＤ駆動装置１０８や他のインターフェイスを介して記録媒体から読取られて、若しくは通信インターフェイス１０７を介して受信されて、固定ディスク１０６へと格納される。当該ソフトウェアは、固定ディスク１０６からメモリ１０５に読出されて、ＣＰＵ１１０により実行される。
【００３３】
このようにして、本実施の形態に係るコンピュータ１００は、解析が行われる領域（以下、「解析領域」と記す）に解析対象物の形状に関するデータを入力することによって解析モデルを生成する。コンピュータ１００は、当該解析モデルを用いて、解析領域内に物理的な作用を加えたときのシミュレーション（熱解析処理）を行う。コンピュータ１００は、モニタ１０２や他の装置にシミュレーション結果（熱解析処理結果）を出力する。
【００３４】
本実施の形態においては、３次元空間である解析領域に対応させて、３次元の解析モデルを生成してシミュレーションを行っているが、２次元の解析モデルを生成してシミュレーションを行ってもよい。
【００３５】
＜機能構成＞
次に、本実施の形態に係るコンピュータ１００が有する各機能について説明する。図３は、本実施の形態に係る熱解析装置（コンピュータ１００）の機能構成を示すブロック図である。
【００３６】
図３を参照して、本実施の形態に係るコンピュータ１００は、入力部１１１、区間分割部１１２、浮遊容量算出部１１３、発熱量分布算出部１１４、ブロック分割部１１５、放電管解析モデル生成部１１６、解析部１１７、出力部１１８、および制御部１１９を含む。なお、前述したように、コンピュータ１００は、メモリ１０５（あるいは固定ディスク１０６）、モニタ１０２なども含む。
【００３７】
入力部１１１、区間分割部１１２、浮遊容量算出部１１３、発熱量分布算出部１１４、ブロック分割部１１５、放電管解析モデル生成部１１６、解析部１１７、出力部１１８、および制御部１１９は、ＣＰＵ１１０によって実現される機能ブロック（モジュール）である。より詳細には、ＣＰＵ１１０が有する上記の機能は、ＣＰＵ１１０がメモリ１０５や固定ディスク１０６などに記憶される制御プログラムを実行することによって実現される。
【００３８】
本実施の形態においては、熱解析処理を実行するための機能がＣＰＵ１１０上で実行されるソフトウェアによって実現される構成としているが、各ブロックの機能や各ステップの処理をソフトウェアによって実現する代わりに、各々を専用のハードウェア回路等によって実現してもよい。
【００３９】
本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０が、不揮発性の固定ディスク１０６に格納されている各種制御プログラム、ＣＡＤ情報、および材料情報を、ワークメモリとして機能するメモリ１０５へと一旦読み出した上で、メモリ１０５に記憶されているプログラムを実行することによってＣＡＤ情報と材料情報とに基づく熱解析処理を実行する。そして、ＣＰＵ１１０は、熱解析処理によって得られた解析結果を、メモリ１０５または固定ディスク１０６に格納する。
【００４０】
本実施の形態においては、メモリ１０５は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）情報データベースＤ１と、材料情報データベースＤ２と、および解析結果データベースＤ３とを記憶する。
【００４１】
以下、コンピュータ１００が有する各機能ブロック（モジュール）について詳細に説明する。
【００４２】
制御部１１９は、入力部１１１、区間分割部１１２、浮遊容量算出部１１３、発熱量分布算出部１１４、放電管解析モデル生成部１１６、解析部１１７、出力部１１８、ＣＡＤ情報データベースＤ１、材料情報データベースＤ２、解析結果データベースＤ３を制御する。制御部１１９は、制御プログラムに基づいて、これら機能ブロックの間での情報の受け渡しを制御する。
【００４３】
入力部１１１は、ＣＡＤ装置などによって作成された解析対象物の３次元形状データを解析領域内へと取り込む。すなわち、入力部１１１は、解析領域内に解析対象物の３次元形状を作成する。この３次元形状の作成に関しては、ユーザが入力装置を操作することによって解析対象物の形状をコンピュータ１００に直接入力してもよいし、コンピュータ１００が記録媒体などから解析対象物の形状を取得してもよい。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、解析領域は、有限の３次元の空間領域である。そして、解析領域は、熱解析処理の開始時に、ＣＰＵ１１０（たとえば、入力部１１１）によって、メモリ１０５内に確保される。
【００４５】
また、入力部１１１は、ユーザからの操作や、メモリ１０５に格納されているデータに基づいて、解析対象物について所望のシミュレーションを実行するために必要な境界条件および初期条件などの条件および必要なデータを設定する。また、ランプの発熱モデルを作成するのに必要なランプの管電圧、駆動周波数、管電流、電力、および空気の誘電率を入力する。これらの条件およびデータは、ユーザが、たとえば表示装置の表示画面に表示された設定用画面に対し、入力装置を操作して適切な値を入力することによって設定される。
【００４６】
入力部１１１は、解析対象物に設定された形状情報をＣＡＤ情報としてＣＡＤ情報データベースＤ１に、解析対象物に設定された材料情報を材料情報データベースＤ２に、格納する。
【００４７】
なお、入力部１１１は、ＣＰＵ１０５に実行されるソフトウェアだけでなく、キーボード１０３や、マウス１０４や、通信インターフェイス１０７や、ＣＤ−ＤＶＤ駆動装置１０８などのハードウェアを含む概念であってもよい。
【００４８】
区間分割部１１２は、ランプを表わすモデルを、当該ランプの長さに対して十分に細かい微小区間によって等間隔に離散化する。区間分割部１１２は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して今回設定された、分割数に基づいて、ランプのモデルを微小区間へと分割する。
【００４９】
浮遊容量算出部１１３は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力された、空気の誘電率や、ランプとバックライトシャーシ（導体）との距離およびランプの表面積などの幾何学的な条件から、区間分割部１１２で分割した微小区間毎に、ランプと近接するバックライトシャーシとの浮遊容量を算出する。
【００５０】
なお、本実施の形態では、説明のために、ランプとバックライトシャーシとが平行平板であるものと近似することによって、浮遊容量を算出している。しかし、浮遊容量は、ランプの表面形状や、ランプとバックライトシャーシとの位置関係を、より厳密に考慮した他の算出方法に基づいて、算出されてもよい。
【００５１】
発熱量分布算出部１１４は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力された、駆動周波数とランプ各部の電位と、浮遊容量算出部１１３で算出された浮遊容量とに基づいて、区間分割部１１２で分割した微小区間毎に、ランプ−バックライトシャーシ間のリーク電流を算出する。本実施の形態においては、発熱量分布算出部１１４は、各微小区間を流れるリーク電流を求めて、当該リーク電流に電圧を掛け合わせる事で、ランプ全区間に占める各微小区間の発熱量の比率を求める。
【００５２】
発熱量分布算出部１１４は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力された、ランプの電力を乗じることによって、各小区間の発熱量を計算する。すなわち、発熱量分布算出部１１４は、ランプの発熱量分布を算出する。なお、発熱量分布算出部１１４は、入力部１１１を介して入力されたランプ管電圧に基づいて、各微小区間の電圧を算出する。
【００５３】
ブロック分割部１１５は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力された、ブロック分割数に基づいて、区間分割部１１２で分割された微小区間に関して、発熱密度が略等しい複数の微小区間をひとつのブロックとしてまとめる。すなわち、ブロック分割部１１５は、ブロック分割数に従って、ランプのモデルを複数のブロックへと分割し直す。
【００５４】
なお、各ブロックを構成する複数の微小区間の発熱量の総和を、各ブロックの発熱量として定義する。本実施の形態においては、ブロック分割部１１５は、ブロックに含まれる複数の微小区間の発熱量の合計がブロック間で等しくなるように、全ての微小区間を複数のブロックへと分類する。
【００５５】
そのため、本実施の形態においては、ブロックに含まれる微小区間の個数は、ブロック間で異なるものとなる。たとえば、各微小区間の発熱量が大きいブロックに含まれる微小区間の数は、各微小区間の発熱量が小さいブロックに含まれる微小区間の数よりも少ない。
【００５６】
放電管解析モデル生成部１１６は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力されたランプの解析モデルを、ブロック分割部１１５で設定されたブロックで構成されるランプの解析モデルへと変換する。なお、放電管解析モデル生成部１１６は、密度、熱伝導率、比熱、輻射率など、当該変換の前後で変更を必要としないパラメータを踏襲する。一方、放電管解析モデル生成部１１６は、ランプの解析モデルが分割されることによって変更を要する初期条件や境界条件を設定し直すことによって、新たに分割されたランプの解析モデルを作成する。
【００５７】
解析部１１７は、解析モデルに物理的な作用を加えるシミュレーションをして解析結果を算出する。たとえば、解析部１１７は、予め定められた、あるいは入力部１１１を介して入力された条件に基づいて、運動量保存式、質量保存式、エネルギ方程式および熱伝導方程式などの支配方程式や、有限要素法、境界要素法、有限体積法および有限差分法などの離散化手法など用いて解析を行う。本実施の形態においては、解析部１１７は、ブロック毎の発熱量に基づいて、解析対象物（解析モデル）に含まれる部品（部品モデル）の温度を計算する。
【００５８】
出力部１１８は、モニタ１０２を制御することによって、モニタ１０２に、解析モデルを表示させたり、解析部１１７によって算出された解析結果を表示させたりする。なお、出力部１１８は、ＣＰＵ１０５に実行されるソフトウェアだけでなく、モニタ１０２や、通信インターフェイス１０７や、ＣＤ−ＤＶＤ駆動装置１０８などのハードウェアを含む概念であってもよい。
【００５９】
ＣＡＤ情報データベースＤ１は、ＣＡＤ情報が格納されるデータベースである。ＣＡＤ情報は、解析領域に入力される解析対象物を構成する部品についての情報を含む。ＣＡＤ情報は、たとえば、部品の形状を表す形状情報、部品の材料種類を表す材料種類情報、部品の発熱量を表す発熱量情報、部品の体積を表す体積情報、および部品の位置を表す位置情報、ならびに解析領域の形状などを表す情報である。ここでの部品は、ランプやバックライトシャーシなどである。
【００６０】
材料情報データベースＤ２は、材料情報が格納されるデータベースである。材料情報は、材料種類ごとの材料物性値を表す情報であり、たとえば密度を表す密度情報、熱伝導率を表す熱伝導率情報、比熱を表す比熱情報および輻射率を表わす輻射率情報などが含まれる。
【００６１】
解析結果データベースＤ３は、解析部１１７によって算出された解析結果を、出力部１１８がメモリ１０５へと出力した出力情報として、格納する。
【００６２】
＜熱解析処理＞
次に、本実施の形態に係るコンピュータ１００における熱解析処理について説明する。図４は、本実施の形態に係るコンピュータ１００における熱解析処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００６３】
図４を参照して、このフローチャートに示されている処理は、ＣＰＵ１１０がメモリ１０５に記憶されるプログラムを実行することによって実行される。換言すれば、このフローチャートは、本実施の形態に係る熱解析方法の処理工程を示す。
【００６４】
本実施の形態においては、キーボード１０３やマウス１０４などの操作部から熱解析処理の実行が指示されると、ＣＰＵ１１０が当該フローチャートに記載の処理を開始する。まず、ステップＳ１０２において、入力部１１１を実現するＣＰＵ１１０は、解析領域内に解析対象物の３次元形状データを取り込む。ＣＰＵ１１０は、解析領域内に解析対象物の３次元形状を作成する。なお、本実施の形態においては、３次元形状データの取り込みは、たとえば所定の選択画面で、ユーザが、キーボード１０３やマウス１０４を操作することによって、既にメモリ１０５に格納されている、所望の解析対象物に係る３次元形状データを選択することによって実行される。
【００６５】
ここで、図５は、解析領域内に解析対象物１０が取り込まれた状態、すなわち解析領域内に解析対象物１０のモデルが生成された状態を説明するための図である。換言すれば、図５は、解析対象物１０の一例を示す概略斜視図である。図５では、ランプの管軸方向をＸ軸方向とし、ランプ端側をＸ軸における正方向とし、液晶モジュールの厚み方向をＺ軸方向とし、パネル側をＺ軸における正方向、液晶モジュールの高さ方向をＹ軸方向とする。
【００６６】
また、図６は、解析対象物１０をＹ軸（高さ）方向の中央位置で切断した概略断面図である。なお、後述する解析モデルの断面図も、Ｙ軸（高さ）方向の中央位置で切断した断面図とする。
【００６７】
本実施の形態においては、解析領域は、直交する解析領域境界面に覆われた直方体形状の空間である。
【００６８】
図５および図６を参照して、本実施の形態において入力される解析対象物１０（ここでは液晶モジュールの一部）は、３７型の液晶モジュールのうちのランプ一本分である。具体的には、解析対象物１０は、バックライトシャーシ２１と、拡散シート２２と、パネル２４と、ベゼル２５と、インバータ基板２６と、インバータ部品２７と、ランプ３０とを含む。解析対象物１０（解析モデル）を構成する部品（部品モデル）の外形寸法は以下のようになっている。
【００６９】
まず、バックライトシャーシ２１は、Ｘ方向の長さが４３３．８ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、Ｚ方向の長さが１５ｍｍ、厚みが０．８ｍｍである、箱形状の板金であるものとする。
【００７０】
ランプ３０は、バックライトシャーシ２１に対して、Ｚ方向に１．４５ｍｍ離れた位置に配置されている。すなわち、リーク電流が無視できないぐらい、ランプ３０とバックライトシャーシ２１とは近接している。ランプは、Ｘ方向の長さが４２０ｍｍ、Ｙ方向の長さが３．５ｍｍ、Ｚ方向の長さが３．５ｍｍである。
【００７１】
拡散シート２２は、Ｘ方向の長さが４３２ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、厚み（Ｚ方向の長さ）が２ｍｍである。拡散シート２３は、Ｘ方向の長さが４３２ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、厚み（Ｚ方向の長さ）が１．９８ｍｍである。
【００７２】
パネル２４は、Ｘ方向の長さが４３２ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、厚み（Ｚ方向の長さ）が１．８７ｍｍである。
【００７３】
ベゼル２５は、Ｘ方向の長さが２０．８ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、Ｚ方向の長さが１６．６ｍｍであり、厚みが０．８ｍｍである、箱形状の板金である。
【００７４】
インバータ基板２６は、Ｘ方向の長さが２０ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、厚み（Ｚ方向の長さ）が１．６ｍｍである。
【００７５】
インバータ部品２７が、Ｘ方向の長さが２０ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、Ｚ方向の長さが９ｍｍである。
【００７６】
そして、バックライトシャーシ２１、ランプ３０、拡散シート２２、拡散シート２３、パネル２４、ベゼル２５などを含むバックライト（解析対象物１０）の外形は、Ｘ方向の長さが４３５．８ｍｍ、Ｙ方向の長さが１２．９ｍｍ、Ｚ方向の長さが１６．６ｍｍである。
【００７７】
なお、本実施の形態においては、バックライト（解析対象物１０）の形状が左右対称であり、インバータ基板２６も両側駆動タイプであって左右対称である。そこで、本実施の形態では、左右対称のハーフモデルについて説明する。すなわち、本実施の形態においては、パネル面から見てＸ軸方向の右側半分をモデル化し、左側半分を解析領域面に対称条件を設定しており、省略している。
【００７８】
また、本実施の形態においては、直交格子モデルに関する解析を行うために、全ての曲面形状が角形状へと近似されるものとする。たとえば、ランプ３０は実際は円管形状であるが、説明のために、ランプ３０は解析モデルとして四角柱の棒形状へと近似されている。このようにして、解析領域内に解析対象物１０が取り込まれると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１０４へと移行する。
【００７９】
ステップＳ１０４では、入力部１１１によって初期条件が設定される。解析空間（ランプ３０やバックライトシャーシ２１などの解析対象物１０を含む空間）には、空気が充填されているものとする。初期温度は４０℃とする。ランプ３０の発熱量は２．１１Ｗとする。インバータ部品２７の発熱量は０．０５Ｗとする。
【００８０】
各部材の材質について説明する。バックライトシャーシ２１には機械構造用炭素鋼Ｓ３５Ｃが設定される。ランプ３０にはガラスが設定される。拡散シート２２にはポリカーボネートが設定される。拡散シート２３にはポリカーボネートが設定される。パネル２４にはガラスが設定される。ベゼル２５には機械構造用炭素鋼Ｓ３５Ｃが設定される。インバータ基板２６には熱伝導率１０［Ｗ／ｍ・Ｋ］を有する基板材料が設定される。インバータ部品２７にはコーニングが設定される。
【００８１】
また、ステップＳ１０４では、入力部１１１によって境界条件も設定される。具体的には、解析領域の、Ｘ軸における負側、Ｙ軸における正側、Ｙ軸における負側の境界面には対称条件が設定される。すなわち、本実施の形態においては、解析対象物の左右対称条件かつ上下対称条件が設定される。重力の向きは、Ｙ軸における負方向に設定される。また、本実施の形態においては、自然対流の定常問題として、解析処理が実行されている。初期条件、および境界条件が設定されると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１０６に移行する。
【００８２】
ステップＳ１０６では、入力部１１１によってランプに関するパラメータが入力される。ランプ３０の管電圧は１３００Ｖ、駆動周波数は６０ｋＨｚ、管電流は６ｍＡ、電力２．１１Ｗとする。空気の誘電率としては、真空誘電率８．８５４×１０−１２Ｆ／ｍに空気の比誘電率１．０００５３６を掛け合わせた数値が入力される。ランプパラメータが入力されると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１０８に移行する。
【００８３】
ステップＳ１０８では、区間分割部１１２を実現するＣＰＵ１１０によって区間分割数が入力される。本実施の形態においては、区間分割数として１００が入力される。ＣＰＵ１１０は、区間分割数に基づいて、ランプ３０を管軸方向において等間隔に分割する。一区間の幅は４．２ｍｍであって、ランプ３０の長さ４２０ｍｍに対して十分に小さくなっている。以下では、ランプ３０の端部から中央部に向けて、区間番号を１、２・・・１００とする。
【００８４】
ここで、図７は、区間計算テーブルを示す表である。図７を参照して、区間計算テーブルは、ランプの解析モデルをブロックに分割するために利用するテーブルである。区間計算テーブルは、メモリ１０５に記憶される。より詳細には、以後のステップＳ１１０からステップＳ１２０において、ＣＰＵ１１０は、各区間の発熱量、すなわちランプの発熱量の分布を求めるために、区間計算テーブルを作成したり、区間計算テーブルに数値を格納したり、区間計算テーブルの数値を更新していく。
【００８５】
図４に戻って、ステップＳ１０８では、ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの２列目に各区間の番号を格納し、１列目には各区間の終了位置であるランプ端部からの距離を格納する。ＣＰＵ１１０は、ランプを複数の微小区間に分割すると、ステップＳ１１０に移行する。
【００８６】
ステップＳ１１０では、浮遊容量算出部１１３を実現するＣＰＵ１１０によって、ステップＳ１０８で定義した微小区間毎に、ランプとバックライトシャーシ間の浮遊容量［Ｆ］を算出する。高電圧の放電管と導体とが近接すると、放電管−導体間に浮遊容量が発生する。
【００８７】
図８は、リーク電流モデルとしてのランプとバックライトシャーシの浮遊容量を示すイメージ図である。図面では、説明のために、区間分割数を４としているが、本実施の形態においては、ランプは１００つの区間に分割されている。浮遊容量の計算式は、ランプとバックライトシャーシとを平行平板として近似すると、次式のようになる。
【００８８】
浮遊容量 ＝ 真空の誘電率 × 空気の比誘電率 × 平行平板の面積 ／ ランプとバックライトシャーシ間の距離 …(1)
平行平板の面積、ランプとバックライトシャーシと間の距離は入力部１１１によって入力される。本実施の形態においては、平行平板の面積は、ステップＳ１０８で定義した区間毎の長さ４．２ｍｍに、ランプの解析モデルである四角柱のＺ軸方向のサイズ３．５ｍｍを掛け合わせたものとしている。ランプとバックライトシャーシとの間の距離は１．４５ｍｍである。
【００８９】
本実施の形態においては、全ての区間において、計算パラメータは上記と同様である。そのため、式(1)で計算した各区間の浮遊容量は同じであって、１．０３×１０−１３Ｆとなる。浮遊容量は、図７の区間計算テーブルの４列目に対応している。各区間の浮遊容量を算出すると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１１２に移行する。
【００９０】
ステップＳ１１２では、発熱量分布算出部１１４を実現するＣＰＵ１１０が、各区間のリーク電流を計算する。入力部１１１によって入力された駆動周波数、ランプ各部の電位、浮遊容量算出部１１３によって算出された浮遊容量に基づいて、区間分割部１１２によって分割された微小区間毎に、ランプ−バックライトシャーシ間のリーク電流を次式を使って算出する。
【００９１】
各区間のリーク電流＝２π×駆動周波数×ランプ各部の電位×各区間の浮遊容量…(2)
ランプ各部の電位は次のように求める。図８は、リーク電流を説明するためのイメージ図である。ランプの長さが長くなるにつれて、ランプに印加すべき電圧を高くする必要がある。そこで、図８に示すように、２個の電源を用いて、ランプの両側から逆位相の電圧を印加する方法が一般的である。
【００９２】
本実施の形態のように、ランプの一方の端部にランプ管電圧１３００Ｖの半分である６５０Ｖが印加され、他方の端部に−６５０Ｖが印加された場合、ランプ中央が中性点となる。すなわち、ランプ端の電位は６５０Ｖであり、ランプ中央は０Ｖであるから、各区間の電位は、ランプ端からランプ中央へかけて比例的に減少した分布となる。ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの３列目に各区間の電位を、５列目にリーク電流を格納する。ＣＰＵ１１０は、各区間のリーク電流を計算すると、ステップＳ１１４に移行する。
【００９３】
ステップＳ１１４では、発熱量分布算出部１１４を実現するＣＰＵ１１０が、ステップＳ１１２で求めたリーク電流に基づいて、各区間の電流を求める。ＣＰＵ１１０は、リーク電流に各区間の電圧を掛け合わせることによって、ランプの全区間に占める各区間の発熱量の比率を算出する。
【００９４】
より詳細には、図８を参照して、各区間の電流の求め方について説明する。以下では、ランプ管電流をＩｌａｍｐ、各区間のリーク電流をＩｌｅａｋ１、Ｉｌｅａｋ２、Ｉｌｅａｋ３、Ｉｌｅａｋ４とする。区間１を流れる電流は、管電流Ｉｌａｍｐからリーク電流Ｉｌｅａｋ１を引いたものとなる。区間２を流れる電流は、区間１を流れる電流から、区間２からバックライトシャーシへのリーク電流Ｉｌｅａｋ２を引いたものとなり、これを区間４まで同様に考えると、各区間を流れる電流は、次のように表される。
【００９５】
区間１を流れる電流 ＝ Ｉｌａｍｐ − Ｉｌｅａｋ１
区間２を流れる電流 ＝ 区間１を流れる電流 − Ｉｌｅａｋ２
区間３を流れる電流 ＝ 区間２を流れる電流 − Ｉｌｅａｋ３
区間４を流れる電流 ＝ 区間３を流れる電流 − Ｉｌｅａｋ４
区間分割数が１００の場合も、上記と同様の考え方で計算することができる。ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１１２の区間計算シート３列目で求めた各区間の電位差に基づいて、各区間の電圧を計算する。ＣＰＵ１１０は、次式を用いることによって、これら各区間の電流と電圧とに基づいて各区間の発熱量の比率を求める。
【００９６】
各区間の発熱量の比率 ＝ 各区間の電流 × 各区間の電圧 ／ Σ（各区間の電流 × 各区間の電圧） …(3)
ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの７列目に各区間を流れる電流を、６列目に各区間の電圧を、８列目に各区間の発熱量の比率を格納する。ＣＰＵ１１０は、各区間の発熱量の比率を計算すると、ステップＳ１１６に移行する。
【００９７】
ステップＳ１１６では、発熱量分布算出部１１４を実現するＣＰＵ１１０が、各区間の発熱量を算出する。ＣＰＵ１１０は、入力部１１１によって入力されたランプ電力に、発熱量分布算出部１１４によって算出した各区間の発熱量の比率を掛け合わせることによって、各区間の発熱量を算出する。ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの９列目に各区間の発熱量を格納する。ＣＰＵ１１０は、各区間の発熱量を計算すると、ステップＳ１１８に移行する。
【００９８】
ステップＳ１１８では、ブロック分割部１１５を実現するＣＰＵ１１０が、予め定められた、あるいは入力されたブロック分割数に基づいて、複数の微小区間をその発熱密度が近いもの同士を１つのブロックとしてまとめる。たとえば、ＣＰＵ１１０は、１００個の微小区間を４つのブロックに分類する。換言すれば、ＣＰＵ１１０は、ランプの解析モデルを、入力されたブロック分割数に基づいて、ブロックに分割する。
【００９９】
なお、ブロック分割数は、微小区間分割数より少ないことが好ましい。ただし、ブロック分割数は、区間分割数と同じでもよい。
【０１００】
微小区間に分割されたランプの解析モデルに関しては、当該微小区間を表すために、微小区間の頂点を通るように多数のメッシュを作成する必要がある。メッシュの数が増大することによって、解析処理に必要なＣＰＵ１１０の計算負荷が大きくなってしまう。そのため、指定したブロック分割を用いることで、ランプのメッシュ数（分割数）を減らすことが好ましい。
【０１０１】
本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０は、指定したブロック分割数の範囲内で、解析精度の高い分割位置を計算する。本実施の形態に係るブロック分割部１１５は、ランプの解析モデルを、４個（ブロック分割数）に分割する。
【０１０２】
ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１１６で求めた各区間の発熱量を、ステップＳ１０８で求めた一区間の幅で割る事によって、発熱密度を計算する。ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの１０列目に各区間の発熱密度を格納する。
【０１０３】
図９は、ランプ３０の解析モデルを１００個に分割する場合のランプ３０の発熱密度分布を示す。図９を参照して、区間分割数が多いほど、発熱量の分布は、より連続的な曲線に近づく。逆に、区間分割数が少ないほど、発熱量の分布は、階段形状で表され、熱解析の精度が低下する。
【０１０４】
ＣＰＵ１１０は、各微小区間の発熱量の積分値と、指定したブロック分割数に対応する各ブロックの発熱量の積分値とが略等しくなる、放電管の管軸方向の位置で放電管をブロック分割する。すなわち、ＣＰＵ１１０は、ブロックに含まれる微小区間の発熱量の合計が、ランプの発熱量の合計をブロック分割数で除した値となる位置で、ランプをブロックへと分割する。
【０１０５】
なお、区間１から区間１００までの、発熱量の積分値は次のように、計算する。
区間１の発熱量の積分値＝区間１の電力
区間２の発熱量の積分値＝区間１の電力＋区間２の電力
区間１００の発熱量の積分値＝区間１の電力＋区間２の電力＋・・・区間１００の電力
ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの１１列目に各区間の積分電力を格納する。入力部１１１によって入力されたランプの電力２．１１Ｗを、ブロック分割数４で割ると、０．５２８Ｗとなる。ＣＰＵ１１０は、ブロックの発熱量の積分電力を次式のように計算する。
【０１０６】
ブロック１の発熱量の積分値 ＝ ２．１１Ｗ／４ ＝ ０．５２８Ｗ
ブロック２の発熱量の積分値 ＝ ２．１１Ｗ／４×２ ＝ １．０５７Ｗ
ブロック３の発熱量の積分値 ＝ ２．１１Ｗ／４×３ ＝ １．５８５Ｗ
ブロック４の発熱量の積分値 ＝ ２．１１Ｗ／４×３ ＝ ２．１１３Ｗ
ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルに基づいて、微小区間の電力の合計値が、上記の各ブロックの発熱量の積分値に最も近くなる、ブロック同士の境界を探す。ＣＰＵ１１０は、区間計算テーブルの１列目の各区間のランプ端部からの距離を参照して、以下の境界を計算する。
【０１０７】
ブロック１のランプ端部からの距離 ９２．４ｍｍ（１．２３）
ブロック２のランプ端部からの距離 １９７．４ｍｍ（１．０８）
ブロック３のランプ端部からの距離 ３０６．６ｍｍ（１．０３）
ブロック４のランプ端部からの距離 ４２０．０ｍｍ（１．００）
各ブロックの発熱量は０．５２８Ｗである。ＣＰＵ１１０は、発熱密度＝発熱量／ブロック長を計算することによって、各ブロックの発熱密度比を計算する。発熱密度比は、括弧内に示している。なお、ここでは、ランプ中央部のブロック４を１としている。区間計算テーブルのそれぞれ対応する行に太線枠でマークしている。ＣＰＵ１１０は、ブロック単位でランプの分割位置を算出すると、ステップＳ１２０に移行する。
【０１０８】
ステップＳ１２０では、放電管解析モデル生成部１１６を実現するＣＰＵ１１０が、ステップＳ１０２で入力されたランプの解析モデルを変更する。ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１１８で設定されたランプのブロック分割数、ブロック分割位置、発熱量に従って、ランプの分割モデルを作成する。なお、ＣＰＵ１１０は、密度、熱伝導率、比熱、輻射率など、変更を必要としないパラメータを踏襲する。ここでは、ランプに対する初期条件や、境界条件に変更はない。
【０１０９】
図１０は、本実施の形態に係る、ブロックへの分割後の解析モデルを示す斜視図である。図１１は、本実施の形態に係る、ブロックへの分割後の解析モデルを示す断面図である。
【０１１０】
図９および図１０を参照して、ランプ３０はブロック分割部１１５によって指定された分割位置で分割されている。ＣＰＵ１１０は、ランプ３０の解析モデルが作成されると、ステップＳ１２２へ移行する。
【０１１１】
ステップＳ１２２では、解析部１１７を実現するＣＰＵ１１０が、ランプ３０を含む解析対象物１０に対して新たなメッシュを作成する。すなわち、ＣＰＵ１１０は、解析領域に含まれる部品全てを要素分割する。本実施の形態においては、ＣＰＵ１１０は、直交メッシュとして、解析領域をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ８８個に、１４個に、４９個に分割する。解析対象物１０がメッシュ分割されると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１２４へと移行する。
【０１１２】
ステップＳ１２４では、解析部１１７を実現するＣＰＵ１１０が、メッシュに分割された解析対象物１０について、解析処理を実行する。
【０１１３】
ステップＳ１２６では、出力部１１８を実現するＣＰＵ１１０は、解析部１１７によって算出された解析結果を、モニタ１０２の表示画面に表示する。解析結果が表示されると、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１２８に移行して解析処理を終了する。
【０１１４】
＜まとめ＞
本実施の形態に係るコンピュータ１００によれば、着目している解析対象物１０（たとえば、液晶モジュールなど）に関して、液晶モジュールの端部の温度が４８．７℃、中央部の温度が４６．８℃であった。図１２は、液晶モジュールの端部と中央部との温度分布を示すイメージ図である。出力部１１８を実現するＣＰＵ１１０は、モニタ１０２に、図１２に示すような映像などを、解析結果として出力させる。
【０１１５】
たとえば、パネルの温度むら＝パネルの端部の温度−パネルの中央部の温度とすると、本実施の形態に係るパネルの温度むらは、２．０℃であった。
【０１１６】
以下では、本実施の形態に係るコンピュータ１００を用いた場合の解析結果の精度と、通常の熱解析装置を用いた場合の解析結果の精度とを比較する。ランプ３０の解析モデルに対して、以下の４パターンにおける熱解析処理が考えられる。
【０１１７】
１．ブロック分割なし
２．区間分割数４、ブロック分割数４
３．区間分割数１００、ブロック分割数４（本実施の形態）
４．区間分割数１００、ブロック分割数１００
パターン１，２，３，４の解析モデルの断面図をそれぞれ、図１３、図１４、図１１、図１５に示す。より詳細には、図１４（ａ）はパターン２の場合の解析モデルの断面図であって、図１４（ｂ）と図１１とが本実施の形態に係るパターン３の場合の解析モデルの断面図である。
【０１１８】
そして、図１６は、熱解析処理の解析結果の一覧表である。図１６に示すように、パターン３に対応する本実施の形態に係るコンピュータ１００は、パターン１に示される通常の熱解析装置と比較して、パネル温度むらが２℃改善されている。
【０１１９】
そして、本実施の形態に係るコンピュータ１００は、区間分割数とブロック分割数とが共に大きい（すなわち微小区間とブロックとが共に十分に細かい）パターン４に対応する熱解析装置と比較して、同程度の解析精度を有していることが分かる。
【０１２０】
また、本実施の形態に係るコンピュータ１００は、区間分割数とブロック数とが共に小さい（微小区間とブロックとがどちらも細かくない）パターン２に対応する熱解析装置と比較して、０．３℃分、パネル温度むらに関する解析精度が向上されている。
【０１２１】
このことから、本実施の形態に係るコンピュータ１００においては、区間分割数を増やし、ブロック分割数を低減することによって、区間分割数とブロック分割数とが共に大きい場合（パターン４）と略同程度の解析精度を実現しつつ、処理量（処理速度）を区間分割数とブロック分割数とがどちらも小さい場合（パターン２）と略同程度に抑えることができる。
【０１２２】
本実施の形態においては、単純な解析モデルを用いているが、コンピュータ１００は、さらに複雑なランプ形状を有する解析対象物や、より大規模な組品の解析モデルのためにも使用することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態においては、両側駆動タイプのインバータ基板についての解析を行っているが、コンピュータ１００は、片側駆動インバータのためにも使用することができる。なお、片側駆動インバータの場合、ランプの片側が接地されている点に注意する必要がある。その他の条件については、両側駆動タイプと同様に、会席処理を実行することができる。
【０１２４】
上記説明のように、本実施の形態に係るコンピュータ１００によれば、ランプのブロック分割位置を最適化することによって、パネルの温度やパネルの温度むらの解析精度向上を図る事ができる。その結果、コンピュータ１００は、熱シミュレーションによって、パネルが温度設計基準を満たしているかどうかを確認できる。すなわち、熱設計の検証手段として、熱シミュレーションを利用する事が可能となる。
【０１２５】
本実施の形態においては、プログラムは、コンピュータ１００に内蔵されている記憶装置（メモリ１０５、固定ディスク１０６など）に格納されている。しかしながら、これらの記憶装置に限定されるものではなく、プログラムは、コンピュータが読取り可能な記録媒体（ＣＤ１１８やＤＶＤやＵＳＢメモリなど）に記録されていればよい。すなわち、記録媒体は、プログラム読取装置（ＣＤ−ＤＶＤ駆動装置１０８など）に挿入されることによって、コンピュータ１００に読取り可能な記録媒体であってもよい。記録媒体は、他の装置を利用することによって、そのプログラムがコンピュータ１００に読み取られるものであっても良い。
【０１２６】
すなわち、コンピュータ１００が、当該記録媒体に記憶されているプログラムにアクセスして、読み出して、実行できればよい。さらに、コンピュータ１００は、通信ネットワークを介して他の装置からプログラムをダウンロードすることによって、内蔵の記憶装置にプログラムを記憶させても良い。ダウンロード用のプログラムは、予めコンピュータ１００の記憶装置に記憶されているか、または別の記録媒体から記憶装置にインストールされている。
【０１２７】
なお、コンピュータ１００の本体１０１と分離可能な記録媒体は、たとえば磁気テープ、カセットテープなどのテープ系の記録媒体、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスクなどの磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＭＯ（Magneto Optical disk）、ＭＤ（Mini Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの光ディスク、ＩＣ（Integrated Circuit）カード（メモリカードを含む）、光カードなどのカード系の記録媒体、マスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリを含む固定的にプログラムを担持する記録媒体であっても良い。
【０１２８】
また、コンピュータ１００を通信ネットワークに接続することによって、上記のプログラムを、通信ネットワークを介して供給しても良い。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、たとえばインターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）、ＣＡＴＶ（Community Antenna TeleVision）通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網などが利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、たとえばＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）１３９４、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線などの有線でも、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）やリモコンのような赤外線、Bluetooth（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ（High Data Rate）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網などの無線でも利用可能である。
【０１２９】
なお、本発明は、上記のプログラムが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１３０】
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１３１】
また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１３２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３３】
１０ 解析対象物、２１ バックライトシャーシ、２２ 拡散シート、２３ 拡散シート、２４ パネル、２５ ベゼル、２６ インバータ基板、２７ インバータ部品、３０ ランプ、１００ コンピュータ、１０１ コンピュータ本体、１０２ モニタ、１０３ キーボード、１０４ マウス、１０５ メモリ、１０６ 固定ディスク、１０７ 通信インターフェイス、１０８ 駆動装置、１０９ 内部バス、１１０ ＣＰＵ、１１１ 入力部、１１２ 区間分割部、１１３ 浮遊容量算出部、１１４ 発熱量分布算出部、１１５ ブロック分割部、１１６ 放電管解析モデル生成部、１１７ 解析部、１１８ 出力部、１１９ 制御部、Ｄ１ 情報データベース、Ｄ２ 材料情報データベース、Ｄ３ 解析結果データベース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析するための熱解析装置であって、
前記放電管を表わす放電管モデルと前記導体を表わす導体モデルとを記憶するためのメモリと、
前記熱解析装置を制御するためのプロセッサとを備え、
前記プロセッサは、
前記放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割し、
前記エリアのそれぞれと前記導体との間の浮遊容量を計算し、
前記浮遊容量に基づいて前記解析対象物の温度分布を解析する、熱解析装置。
【請求項２】
前記プロセッサは、
前記浮遊容量に基づいて前記エリアを前記第１の個数よりも少ない第２の個数のブロックへと分類し、
分類結果に基づいて前記解析対象物の温度分布を解析する、請求項１に記載の熱解析装置。
【請求項３】
前記プロセッサは、
前記浮遊容量に基づいて前記エリアそれぞれの発熱量の比率を計算し、
前記発熱量の比率が近しい複数の前記エリアを１つの前記ブロックへとまとめることによって、前記エリアを分類する、請求項２に記載の熱解析装置。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記ブロックのそれぞれへと分類された前記エリアの発熱量の比率の合計が等しくなるように、前記エリアを分類する、請求項３に記載の熱解析装置。
【請求項５】
前記放電管は、液晶パネルのランプであって、
前記導体は、バックライトシャーシである、請求項１から４のいずれか１項に記載の熱解析装置。
【請求項６】
メモリとプロセッサとを含むコンピュータにおける、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析するための熱解析方法であって、
前記メモリが、前記放電管を表わす放電管モデルと前記導体を表わす導体モデルとを記憶するステップと、
前記プロセッサが、前記放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、
前記プロセッサが、前記エリアのそれぞれと前記導体との間の浮遊容量を計算するステップと、
前記プロセッサが、前記浮遊容量に基づいて前記解析対象物の温度分布を解析するステップとを備える、熱解析方法。
【請求項７】
メモリとプロセッサとを含むコンピュータに、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析させるための熱解析プログラムであって、
前記メモリは、前記放電管を表わす放電管モデルと前記導体を表わす導体モデルとを記憶し、
前記熱解析プログラムは、前記プロセッサに、
前記放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、
前記エリアのそれぞれと前記導体との間の浮遊容量を計算するステップと、
前記浮遊容量に基づいて前記解析対象物の温度分布を解析するステップとを実行させる、熱解析プログラム。
【請求項８】
メモリとプロセッサとを含むコンピュータに、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析させるための熱解析プログラムを格納するコンピュータ読取可能な記録媒体であって、
前記メモリは、前記放電管を表わす放電管モデルと前記導体を表わす導体モデルとを記憶し、
前記熱解析プログラムは、前記プロセッサに、
前記放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、
前記エリアのそれぞれと前記導体との間の浮遊容量を計算するステップと、
前記浮遊容量に基づいて前記解析対象物の温度分布を解析するステップとを実行させる、記録媒体。
【請求項１】
放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析するための熱解析装置であって、
前記放電管を表わす放電管モデルと前記導体を表わす導体モデルとを記憶するためのメモリと、
前記熱解析装置を制御するためのプロセッサとを備え、
前記プロセッサは、
前記放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割し、
前記エリアのそれぞれと前記導体との間の浮遊容量を計算し、
前記浮遊容量に基づいて前記解析対象物の温度分布を解析する、熱解析装置。
【請求項２】
前記プロセッサは、
前記浮遊容量に基づいて前記エリアを前記第１の個数よりも少ない第２の個数のブロックへと分類し、
分類結果に基づいて前記解析対象物の温度分布を解析する、請求項１に記載の熱解析装置。
【請求項３】
前記プロセッサは、
前記浮遊容量に基づいて前記エリアそれぞれの発熱量の比率を計算し、
前記発熱量の比率が近しい複数の前記エリアを１つの前記ブロックへとまとめることによって、前記エリアを分類する、請求項２に記載の熱解析装置。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記ブロックのそれぞれへと分類された前記エリアの発熱量の比率の合計が等しくなるように、前記エリアを分類する、請求項３に記載の熱解析装置。
【請求項５】
前記放電管は、液晶パネルのランプであって、
前記導体は、バックライトシャーシである、請求項１から４のいずれか１項に記載の熱解析装置。
【請求項６】
メモリとプロセッサとを含むコンピュータにおける、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析するための熱解析方法であって、
前記メモリが、前記放電管を表わす放電管モデルと前記導体を表わす導体モデルとを記憶するステップと、
前記プロセッサが、前記放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、
前記プロセッサが、前記エリアのそれぞれと前記導体との間の浮遊容量を計算するステップと、
前記プロセッサが、前記浮遊容量に基づいて前記解析対象物の温度分布を解析するステップとを備える、熱解析方法。
【請求項７】
メモリとプロセッサとを含むコンピュータに、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析させるための熱解析プログラムであって、
前記メモリは、前記放電管を表わす放電管モデルと前記導体を表わす導体モデルとを記憶し、
前記熱解析プログラムは、前記プロセッサに、
前記放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、
前記エリアのそれぞれと前記導体との間の浮遊容量を計算するステップと、
前記浮遊容量に基づいて前記解析対象物の温度分布を解析するステップとを実行させる、熱解析プログラム。
【請求項８】
メモリとプロセッサとを含むコンピュータに、放電管と導体とを含む解析対象物の温度分布を解析させるための熱解析プログラムを格納するコンピュータ読取可能な記録媒体であって、
前記メモリは、前記放電管を表わす放電管モデルと前記導体を表わす導体モデルとを記憶し、
前記熱解析プログラムは、前記プロセッサに、
前記放電管モデルを第１の個数のエリアへと分割するステップと、
前記エリアのそれぞれと前記導体との間の浮遊容量を計算するステップと、
前記浮遊容量に基づいて前記解析対象物の温度分布を解析するステップとを実行させる、記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２３７２４９（Ｐ２０１１−２３７２４９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０８２０４（Ｐ２０１０−１０８２０４）
【出願日】平成２２年５月１０日（２０１０．５．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１０日（２０１０．５．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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