JP2002099040A - 熱交換器および電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、基部に対して相対運動する可動部上に
設置された冷却を要する機器に対して、装置内部の冷却
空気を循環させて熱交換を行っていた。そのため、装置
内の空気が薄くなると冷却効率が悪化し、また装置内部
の空気を攪拌するために空力加熱により加熱された装置
外壁からの入熱量が増え、それを冷却するために熱交換
器およびブロアが大型化するという問題があった。 【解決手段】 基部と可動部の間に熱伝達を促進するた
め、可動部側、基部側双方に放熱フィンを一組もしくは
複数組対向させて取付けることにより、強制対流を行わ
ずに基部と可動部間の熱交換を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、相対的に変位す
る可動部を有した電子機器における熱交換器、およびそ
の電子機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、この種の電子機器の一例として
の、従来の航空機搭載用カメラスタビライザ装置におけ
る冷却手段を示す図である。図において、1は基部、2は
機器が搭載されている航空機が高速で飛行するために空
力加熱により高温の周囲環境にさらされ、カメラ4用の
撮像窓を備えたドーム、3は軸受10により基部1に対して
回転自由に支持された可動部、4は可動部3上に、可動部
３に接合されて設置された冷却の必要なカメラ、5はカ
メラ4の発熱部に取付けられた放熱フィン、6は基部に設
置された熱交換器、7は熱交換器6により冷却された空気
を機器内に循環させるための第一のブロア、8は冷媒を
熱交換器6に送る配管、9は配管8を通じて冷媒を熱交換
器6に送り、熱交換器６により暖められた冷媒を配管８
を通じて循環させ、その熱を機器外部に放熱する冷却
器、10は軸受、11は可動部3に設置された第二のブロ
ア、12はカメラ4に必要な電力および信号の送受を可動
部3と基部1間で行うためのスリップリング、13は可動部
3の基部1に対する相対角度を測定する角度検出器、14は
可動部3を基部1に対して相対角度変位させるためのモー
タである。

【０００３】このように構成された装置においては、カ
メラ4の向きをモータ14および角度検出器13により制御
している。カメラ4の発熱部冷却のために基部に取付け
た第一のブロア7および、第二のブロア11によりドーム
内空気を攪拌することで、放熱フィン５とドーム内空気
の間の熱伝達率を高め、カメラを冷却する方法を用いて
いた。これは、装置内空気の対流を利用した方法である
ため、内部空気が高い密度を保っている必要がある。ま
た、熱交換器から冷却空気を機器内に吐出するための第
一のブロアに加え、可動部が任意の角度を指向した場合
でも放熱フィンに常に風をあてるための第二のブロアが
必要であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置の冷却にお
いては、機器内部の空気の対流を利用して冷却をしてい
るため、上空飛行時空気が薄くなると冷却効率が悪化
し、また第二のブロアの電力はスリップリング12を経由
しているためカメラ4の画像信号にノイズを与えるとい
う問題があった。また、ブロアが２つ必要であるため消
費電力が大きく、また、第一のブロアからドーム内部に
送風するためのスペースの確保が必要なため、装置寸法
の小型化に限界があった。さらに、ブロアによってドー
ム2内部の空気が攪拌されるため、空力加熱により加熱
されたドーム2から機器内部への入熱量が増え、それを
冷却するために、熱交換器およびブロア、冷却器が更に
大型なものとなって、消費電力が更に増加してしまうと
いう問題があった。

【０００５】この発明は、以上のような従来の問題を解
決するためになされたものであり、装置内部の空気を強
制対流させずに電子機器の冷却を行うことを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明による熱交換
器は、基部に取り付けられた第一の放熱フィンと、この
基部に対して回転方向または並進方向に相対運動し、冷
却を要する電子機器を有した可動部に取り付けられた第
二の放熱フィンとを具備し、上記第一、第二の放熱フィ
ンが上記基部と可動部の間にあって、互いに対向するよ
うに１組もしくは複数組配置されて成るものである。

【０００７】第２の発明による熱交換器は、上記第一、
第二の放熱フィンの少なくとも一方に、突起、穴、段差
など一様でない形状を設けたものである。

【０００８】第３の発明による熱交換器は、上記第一、
第二の放熱フィンの、一方に第一の電極、他方に上記電
極に常に接触を維持するような第二の電極を設け、上記
基部と上記可動部間の電力と信号を伝達する手段を備え
たものである。

【０００９】第４の発明による熱交換器は、上記第一、
第二の放熱フィンの双方にコイルを設け、上記基部と上
記可動部間の電力と信号を伝達する手段を備えたもので
ある。

【００１０】第５の発明による熱交換器は、上記第一、
第二の放熱フィンの、一方に規則的な間隔で設けた穴や
突起などの形状を有し、他方に上記形状を検知すること
により角度を検出する検出手段を備えたものである。

【００１１】第６の発明による熱交換器は、上記第一、
第二の放熱フィンの表面を黒色としたものである。

【００１２】第７の発明による電子機器は、基部と、こ
の基部に対して回転方向または並進方向に相対運動し、
冷却を要する電子機器を備えた可動部と、上記基部と可
動部の周囲を覆うように配置されたドームと、上記可動
部に取付けられた第一の放熱フィンと、上記基部に取付
けられ第一の放熱フィンと対向するように配置された第
二の放熱フィンとを備えたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
に係る実施の形態１の熱交換器を示す構成図であり、図
1-(a)は全体の構成図、図1-(b)は熱交換器の詳細図であ
る。図１において、20は熱伝導率の高い例えばアルミニ
ウムを素材とした複数の円盤（フィン）を、隙間を持た
せて重ねた形状とした基部側放熱フィン、21は基部側放
熱フィン20の各複数の円盤（フィン）の間に、基部側放
熱フィン20と等間隔に重ねた複数の円盤（フィン）を設
けた形状とし、基部側放熱フィン20に近接した状態で対
向して配置され、基部側放熱フィン20と同様熱伝導率の
高い材料を素材とする可動部側放熱フィン、22は基部1
に取付けた熱交換器、23はカメラ4発熱部と可動部3の間
に配置された熱伝導性のよい金属などを材料とするブラ
ケットであり、その他については従来例と同様である。

【００１４】このように構成された熱交換器において、
カメラ4にて発生した熱は、図１の矢印で示すように、
ブラケット23、可動部3、可動部側放熱フィン21、基部
側放熱フィン20、基部1を経由して熱交換器22に流れ、
熱交換器２２から配管８内の冷媒および冷却器９を通じ
て、機器外部に放熱される。ブラケット２３はカメラ４
の熱を熱伝導によって可動部３に伝えるヒートシンクと
して作用するが、カメラ４と可動部３間との接合部にお
いて十分な熱伝導が行われるのであれば、必ずしも必要
なものではない。

【００１５】この実施の形態では、可動部側放熱フィン
21と基部側放熱フィン20の間で空気層を経由した熱伝達
がなされているが、その他は部材間の熱伝導により放熱
する構成となっている。双方のフィン間では、空気の対
流を利用した強制対流による熱伝達を行っておらず、従
ってフィン間隔を狭めて空気層を少なくすることによ
り、フィン間の熱伝達を高め、機器の冷却をすることが
可能となる。より好ましくは、放熱フィンの表面を塗装
や表面処理によって黒色とするのが良く、これによっ
て、可動部側放熱フィンと基部側放熱フィンの間の温度
差により、輻射熱伝達が高効率で行われ、さらに熱伝達
を促進することができる。

【００１６】この実施の形態によれば、ブロアを必要と
しないため、基部と可動部を伝達される電力および信号
にノイズを与えず、更に消費電力も小さくすることが可
能である。また、基部とドーム間、電子機器および可動
部とドーム間に送風スペースの確保が不要なため、装置
寸法を小さくすることが可能となる。

【００１７】さらに、ドーム内部の空気を攪拌しないた
め、ドーム外部が高温に晒される機器においても、ドー
ム内部の空気は断熱材として作用し、ドームから機器内
部への入熱量が少なくなり、熱交換器の熱負荷が下がる
ため、冷却器の小型化、消費電力の低下を図ることが可
能であり、設計の自由度がさらに増加する。

【００１８】なお、実施の形態１においては、可動部は
基部に対して回転運動を行う実施例を示しているが、相
対並進運動をする機器においても同様に適用可能であ
る。また、上述では、可動部側放熱フィン21と基部側放
熱フィン2０を、複数の円盤（フィン）を並置して構成
した例を示したが、双方のフィン間での熱伝達が十分行
われるのであれば、互いに一枚の円盤（フィン）を対向
させて配置するような構成を適用しも良い。

【００１９】実施の形態２．図２は、この発明に係る実
施の形態２の熱交換器の詳細図である。図において、30
は放熱フィン20,21に開けた穴であり、その他の構成は
実施の形態1と同様である。

【００２０】このように構成された熱交換器は、実施の
形態１と同様に機能するが、基部側放熱フィン20と、可
動部側放熱フィン21とが相対運動するときに、穴30によ
り、フィン間にある空気層が攪拌されるため、フィンと
空気間の熱伝達を更に高めることが可能である。

【００２１】なお、本実施の形態２では放熱フィンに穴
を空けた形状としているが、突起、段差など一様でない
形状であれば同様の効果を奏する。

【００２２】実施の形態３．図3はこの発明に係る実施
の形態３による熱交換器を示す詳細図である。図におい
て、40は可動部側フィン21と導体42の間を電気的に絶縁
するための絶縁シート、41は基部側フィン20とブラシ43
の間を電気的に絶縁するための絶縁シート、42は導体、
43は可動部が基部に対して相対回転運動をしたときに導
体42との接触が常に保たれるように配置されたブラシで
ある。その他の構成は実施の形態１と同様である。

【００２３】このように構成された熱交換器は、導体42
とブラシ43を介して、基部と可動部間の電力および信号
の送受が行われる。熱交換器のスペースの中に電力、信
号送受機能を付加することにより、従来例に示すスリッ
プリングの極数を減らして小型化する、もしくは完全に
スリップリングをなくすことが可能であり、機器のスペ
ース効率化が可能である。

【００２４】実施の形態４．図４はこの発明に係る実施
の形態４の熱交換器の詳細図である。50は可動部側放熱
フィン、51は基部側放熱フィン、52は可動部側放熱フィ
ン50に開けたスリット、53は基部側放熱フィン51に開け
たスリット、54はスリット52を通して可動部側放熱フィ
ン50に巻き付けたコイル、55はスリット53を通して基部
側放熱フィン51に巻き付けたコイルである。

【００２５】このように構成された熱交換器は、コイル
54,55を介して、基部と可動部間の電力および信号の送
受が行われる。熱交換器のスペースの中に電力、信号送
受機能を付加することにより、従来例に示すスリップリ
ングの極数を減らして小型化する、もしくは完全にスリ
ップリングをなくすことが可能であり、機器のスペース
効率化が可能である。また、送受のためにブラシなどの
接触がないため、可動部の回転を妨げない。

【００２６】実施の形態５．図５はこの発明に係る実施
の形態５の熱交換器の詳細図であり、図５-(a)は構成
図、図５-(b)はフォトトランジスタ64の出力波形を示
す。図において、60は基部側放熱フィンＡ、61は基部側
放熱フィンに取付けたＬＥＤ、62は可動部側放熱フィ
ン、63はＬＥＤ61に正対する位置に周方向に等間隔に配
置した可動部側放熱フィン62に開けたスリット、64は基
部側放熱フィンＢ、65はＬＥＤ61およびスリット63に正
対する位置に基部側放熱フィンＢ64上に取付けたフォト
トランジスタ、66はＬＥＤ61を発光する電力を供給し、
フォトトランジスタ65の出力を角度信号に変換する回路
である。

【００２７】このように構成された熱交換器は、可動部
と基部が相対角度変位する際にＬＥＤ61とフォトトラン
ジスタ65の間にスリット63が通過することで、図5-(b)
に示す矩形波が発生する。これを回路66により角度信号
に変換する、インクリメント型エンコーダとして機能す
る。熱交換器の機能を維持したまま角度検出機能が得ら
れるため、従来例に示す角度検出器が不要になり、機器
の省スペース化が可能である。

【００２８】

【発明の効果】この発明は以上に説明したように構成さ
れているので、以下に記載される効果を奏する。

【００２９】第１から第７の発明によれば、フィン間隔
を狭めて空気層を少なくすることにより、強制対流を行
わずにフィン間の熱伝達を高めることが可能である。

【００３０】また、ブロアを必要としないため、基部と
可動部を伝達される電力および信号にノイズを与えず、
消費電力も小さくすることが可能である。

【００３１】また、基部とドーム間、電子機器および可
動部とドーム間に送風スペースの確保が不要なため、装
置寸法を小さくすることが可能である。

【００３２】また、第２の発明によれば、基部側放熱フ
ィンと、可動部側放熱フィンとが相対運動するときに、
フィン間にある空気層が攪拌され、フィンと空気間の熱
伝達を更に高めることが可能である。

【００３３】また、第３の発明によれば、熱交換器のフ
ィンを用いて電力および信号伝送の機能を兼用させるこ
とにより、機器のスペース効率化が可能である。

【００３４】また、第４の発明によれば、熱交換器のフ
ィンを用いて電力および信号伝送の機能を兼用させるこ
とにより、機器のスペース効率化が可能である。また、
送受のためにブラシなどの接触がないため、可動部の回
転を妨げない。

【００３５】また、第５の発明によれば、熱交換器のフ
ィンを用いて角度検出機能を兼用させることにより、機
器の省スペース化が可能である。

【００３６】また、第６の発明によれば、より熱伝達を
促進することが可能である。

【００３７】また、第７の発明によれば、ドーム内部の
空気を攪拌しないため、ドーム内部の空気は断熱材とし
て効果し、ドームから機器内部への入熱量が少なくな
り、熱交換器の熱負荷が下がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す機器の構成図
である。

【図２】 この発明の実施の形態２を示す熱交換器の詳
細図である。

【図３】 この発明の実施の形態３を示す熱交換器の詳
細図である。

【図４】 この発明の実施の形態４を示す熱交換器の詳
細図である。

【図５】 この発明の実施の形態５を示す熱交換器の詳
細図である。

【図６】 従来の一般的な航空機搭載用カメラスタビラ
イザの構成例である。

【符号の説明】

１ 基部 ２ ドーム ３ 可動部 ４ カメラ ５ 放熱フィン ６ 熱交換器 ７ 第一のブロア ８ 配管 ９ 冷却器 １０ 軸受 １１ 第二のブロア １２ スリップリング １３ 角度検出器 １４ モータ ２０ 基部側放熱フィン ２１ 可動部側放熱フィン ２２ 熱交換器 ２３ ブラケット ３０ 穴 ４０ 絶縁シート ４１ 絶縁シート ４２ 導体 ４３ ブラシ ５０ 可動部側放熱フィン ５１ 基部側放熱フィン ５２ スリット ５３ スリット ５４ コイル ５５ コイル ６０ 基部側放熱フィンＡ ６１ ＬＥＤ ６２ 可動部側放熱フィン ６３ スリット ６４ 基部側放熱フィンＢ ６５ フォトトランジスタ ６６ 回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基部に取り付けられた第一の放熱フィン
   と、この基部に対して回転方向または並進方向に相対運
   動し、冷却を要する電子機器を有した可動部に取り付け
   られた第二の放熱フィンとを具備し、上記第一、第二の
   放熱フィンが上記基部と可動部の間にあって、互いに対
   向するように１組もしくは複数組配置されて成る熱交換
   器。
2. 【請求項２】 上記第一、第二の放熱フィンの少なくと
   も一方に、突起、穴、段差など一様でない形状を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 上記第一、第二の放熱フィンの、一方に
   第一の電極、他方に上記電極に常に接触を維持するよう
   な第二の電極を設け、上記基部と上記可動部間の電力と
   信号を伝達する手段を備えたことを特徴とする請求項１
   記載の熱交換器。
4. 【請求項４】 上記第一、第二の放熱フィンの双方にコ
   イルを設け、上記基部と上記可動部間の電力と信号を伝
   達する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱
   交換器。
5. 【請求項５】 上記第一、第二の放熱フィンの、一方に
   規則的な間隔で設けた穴や突起などの形状を有し、他方
   に上記形状を検知することにより角度を検出する検出手
   段を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
6. 【請求項６】 上記第一、第二の放熱フィンの表面が黒
   色であることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
7. 【請求項７】 基部と、この基部に対して回転方向また
   は並進方向に相対運動し、冷却を要する電子機器を備え
   た可動部と、上記基部と可動部の周囲を覆うように配置
   されたドームと、上記可動部に取付けられた第一の放熱
   フィンと、上記基部に取付けられ第一の放熱フィンと対
   向するように配置された第二の放熱フィンとを備えた電
   子機器。