JP2012028974A

JP2012028974A - 結露防止機構

Info

Publication number: JP2012028974A
Application number: JP2010164786A
Authority: JP
Inventors: Satoru Nakaya; 聡中谷; Kenzo Kono; 兼三河野
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-22
Also published as: JP4869427B1

Abstract

【課題】密閉型の筺体に取り付けられたガラスが、厳しい温度変化の下でも結露しない結露防止機構を提供する。
【解決手段】本発明の結露防止機構は、密閉された筐体の一部に取り付けられたガラスの結露を防止する。本発明の結露防止機構は、熱源部、ダクト部、結露部を備える。熱源部は、筐体内に配置され、熱を発生する発熱源と発熱源で暖められた空気を移動させるファンからなる。また、必要であれば、結露部の近傍にもファンを設ければよい。ダクト部は、熱源部で暖められた空気をガラスの位置に導き、ガラスの内側の面に沿うように暖められた空気を移動させる。結露部は、ガラスの内側の面を通過した空気が接触する筐体の内側の一部であって、当該部分の温度が外気温に従って変動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、一部にガラスが取り付けられた密閉された筐体の、当該ガラスの結露を防止する結露防止機構に関し、特にカメラスタビライザのガラスの結露防止に関する。

ヘリコプタなどの外部に取り付け、上空からの映像を撮影する装置としてカメラスタビライザが知られている。カメラスタビライザは強風にさらされることが多いので、密閉型の筺体と、その筺体内に設置されたカメラと、カメラの向きを変えるための機構部などで構成されている。そして、カメラスタビライザのガラスの曇りを取る方法として、特許文献１の発明などがある。特許文献１の発明では、ガラスの内側の面に風を当てることで曇りを防止している。

また、特に文献は見つからなかったが、カメラスタビライザの筺体は密閉されているので、ヘリコプタの離陸直前に筺体内部に乾燥した窒素ガスを封入し、筺体内部の湿度を下げておく曇り防止方法も慣用的に用いられてきた。

さらに、屋外設置用のカメラハウジングのガラスの曇りを取る方法として、特許文献２の発明などがある。屋外設置用のカメラハウジングは、密閉されていないことが多く、ファンなどによって筺体内部の空気と外気とが循環できる構造となっている。特許文献２の発明では、熱交換によって除湿し、除湿した空気を加熱して湿度をさらに下げた上でガラスとレンズの間に吹き出させている。また、除湿により溜まった水はカメラハウジングの外に排出される。

特開２００４−２５８２９３号公報特開平８−２０５００７号公報

カメラスタビライザはヘリコプタなどに取り付けられるので、かなり上空（例えば、高度６０００ｍ）で使用されることがあり、地上との温度差が４０度になることもある。また、強風にさらされるので、筺体の温度はすぐに外気温と同じ程度になってしまう。このような厳しい条件に適合するため、離陸直前に筺体内に乾燥した窒素ガスを封入する方法は有効であった。しかし、乾燥した窒素を封入する方法は、ヘリコプタが緊急出動しなければならない場合には対応できない。また、さらに、特許文献２の方法は、筺体が開放型であることや、カメラスタビライザほどの厳しい環境での使用を前提としていないことから、そのままでは採用できない。

本発明は、密閉型の筺体に取り付けられたガラスが、厳しい温度変化の下でも結露しない結露防止機構を提供することを目的とする。

本発明の結露防止機構は、密閉された筐体の一部に取り付けられたガラスの結露を防止する。例えば、カメラスタビライザの筐体に取り付けられたガラスの結露を防止する。本発明の結露防止機構は、熱源部、ダクト部、結露部を備える。熱源部は、筐体内に配置され、熱を発生する発熱源（カメラスタビライザの場合はサーボ用アンプ）と発熱源で暖められた空気を移動させるファンからなる。また、必要であれば、結露部の近傍にもファンを設ければよい。ダクト部は、熱源部で暖められた空気をガラスの位置に導き、ガラスの内側の面に沿うように暖められた空気を移動させる。結露部は、ガラスの内側の面を通過した空気が接触する筐体の内側の一部であって、当該部分の温度が外気温に従って変動する。そして、発熱源（サーボ用アンプ）が筺体内の上部側に配置され、結露部が筺体の下部側に配置されている。なお、「密閉された筺体」とは、外部の風雨が内部に侵入しない程度の筺体を意味する。さらに、ガラスの周囲およびダクト部の内部に、空気を暖める熱線も備えてもよい。

本発明の結露防止機構によれば、発熱源が筺体内の上部側に配置され、結露部が筺体の下部側に配置されている。つまり、ファンがない状態を考えると、冷たい空気は結露部付近にあつまり、外気温が下がればより冷やされる。また、暖かい空気は発熱源付近にあつまり、一層暖められる。このような空気をファンで循環させるので、十分に結露させて水分を取り除き、十分に空気を暖めて湿度をさげることができる。したがって、外気の温度変化が激しい場合であっても、密閉型の筺体に取り付けられたガラスの結露を防止できる。

カメラスタビライザの外観図を示す図。カメラスタビライザの内部構造を示す側面断面図。カメラスタビライザの正面図。カメラスタビライザの内部構造であって、熱源部からガラス近傍までの構造を示す図。ガラス近傍の構造を示す図。筺体の筒部とダクト部と熱線の配置を示す断面図。本発明の結露防止機構の結露部付近とガラスの内側付近の温度と湿度の関係のイメージを示す図。筺体内部の初期状態を３０℃、湿度６０％とし、外気温を３０℃から−２０℃まで変化させ、ガラス内側付近の温度と湿度を調べた結果を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

本発明の結露防止機構は、一部にガラスが取り付けられた密閉された筐体と、筐体内に配置されたカメラとカメラの向きを変化させるための機構部とを具備するカメラスタビライザ用の結露防止機構である。ただし、カメラスタビライザにのみ適用できるものではなく、密閉された筐体の一部に取り付けられたガラスであれば、同様に結露を防止できる。なお、「密閉された筺体」とは、外部の風雨が内部に侵入しない程度の筺体を意味する。

図１にカメラスタビライザの外観図を示す。図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）は側面図である。図２にカメラスタビライザの内部構造を示す側面断面図を示す。図３はカメラスタビライザの正面図である。図４はカメラスタビライザの内部構造であって、熱源部からガラス近傍までの構造を示す図である。図５はガラス近傍の構造を示す図であって、図５（Ａ）は図４のＡ−Ａ線での断面図、図５（Ｂ）は図４のＢの部分の拡大図である。図６は筺体の筒部とダクト部と熱線の配置を示す断面図であり、図６（Ａ）は全体の配置を示す図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＣの部分の拡大図である。

カメラスタビライザ１００は、筺体１１０、固定部１２０、ガラス保持部１３０、ガラス１４０、支持部１５０、ダクト部１６０、カメラ２１０、レンズ２２０、機構部２３０、結露部３１０、熱源部３２０、熱線３３０を備える。筺体１１０は、内部構成部のほとんどを収容する球形の球部１１１と、筒状であって、球部１１１の一部に筒状の一端が取り付けられ、筒状の他端にガラス１４０が取り付けられた筒部１１２とで構成されている。固定部１２０は、カメラスタビライザ１００をヘリコプタなどのボディに固定するための部材である。

ガラス保持部１３０は、ガラス１４０を筒部１１２に保持させるための構成部で、例えば、ガラス保持部品１３１、１３２、断熱材１３３、シール部品１３４、ネジ１３５などから構成される（図５（Ｂ）、図６（Ｂ）参照）。ガラス保持部品１３１とガラス保持部品１３２は、例えばアルミニウム製であって、確実にかつ長期的にガラス１４０を筒部１１２に保持するための機械的信頼度を確保する部品である。断熱材１３３は筺体１１０内部の熱（特にガラスの内側の面の熱）がガラス保持部品１３１、１３２を伝わって逃げることを防止するための部品である。なお、ガラス保持部品１３１とガラス保持部品１３２の境界部分であって、断熱材１３３がない部分には隙間があり、熱が伝わりにくくなっている。シール部品１３４は筺体１１０の機密性を確保するための部品であり、ネジ１３５はガラス保持部品１３１、１３２を締め付けることによって、ガラス１４０を筒部１１２に保持している。

ガラス１４０は、筺体１１０内部に搭載されたカメラ２１０が撮影するための窓である。鮮明な映像を撮影するために、ガラス１４０には透過性などの高いスペックが求められ、二重窓や、結露防止のコーティングを採用できない。このことも、結露を防止しにくくしている。支持部１５０は、筺体１１０を固定部１２０に稼動できるように取り付ける構成部である。

ダクト部１６０は、熱源部３２０で暖められた空気をガラス１４０の位置に導き、ガラス１４０の内側の面に沿うように暖められた空気を移動させる。機構部２３０は、カメラ２１０（筺体１１０）の向きを変更するための機構であって、サーボモータによって駆動される。

結露部３１０は、ガラスの内側の面を通過した空気が接触する位置にある。結露部３１０は、筺体１１０の下部側の一部とすればよい。また、この部分の温度は、外気温にしたがって変動する。熱源部３２０は、機構部２３０を駆動するためのサーボ用アンプ３２１と、サーボ用アンプ３２１を冷却するための（サーボ用アンプ３２１で暖められた空気を移動させるための）ファン３２２からなる。また、熱源部３２０は筺体１１０内の上部側に配置されている。なお、結露部３１０付近に冷たい空気を熱源部３２０側に供給するためのファン３４０を設けてもよい。また、筺体１１０の全体または一部を球状にすることで、空気を循環させやすくできる。さらに、筒部１１２のガラス１４０が取り付けられている一端付近に溝部１７０を設けておけば、カメラスタビライザ１００が下方向を撮影する際にも、結露によって発生した水がガラス１４０にまで伝わることを防げる。

熱線３３０は、ガラス１４０の周囲およびダクト部１６０の内部に配置されている。熱線３３０をガラス１４０全体に配置しないのは、上述のとおりガラス１４０に対する高いスペックを満足させるため、撮影に関係する部分には熱線を配置できないからである。また、ダクト部１６０内の熱線３３０は、全体的に暖かくしてもよいし、ガラス１４０に近い部分のみを暖かくしてもよい。

なお、ダクト部１６０は、ダクト開口部１６１、ダクト開始部１６２を有している（図６参照）。ファン３２２の近傍のダクト開始部１６２は、サーボ用アンプ３２１で暖められた空気を取り込むために広がっている。ダクト開始部１６２で取り込まれた暖められた空気は、ダクト部１６０内を通ってダクト開口部１６１からガラス１４０の内側の表面に沿って移動する。図５（Ａ）に示すように、ダクト開口部１６１をガラス１４０の上側と左右に設けることで、３方向から暖かい空気を供給し、ガラス１４０の全体を暖めればよい。

本発明の結露防止機構によれば、サーボ用アンプ３２１が筺体１１０内の上部側に配置され、結露部３１０が筺体１１０の下部側に配置されている。つまり、ファン３２２（３４０）がない状態を考えると、冷たい空気は結露部３１０付近にあつまり、外気温が下がればより冷やされる。また、暖かい空気はサーボ用アンプ３２１付近にあつまり、一層暖められる。このような空気をファン３２２（３４０）で循環させるので、外気温が低いほど、ガラスの内側の面に沿って移動する空気の温度と外気温との差が大きくなるように、ファンの強さを調整することも可能である。つまり、十分に結露させて水分を取り除き、十分に空気を暖めて湿度をさげることができる。したがって、外気の温度変化が大きい場合であっても、乾燥した窒素を封入しなくても密閉型の筺体に取り付けられたガラスの結露を防止できる。実際のカメラスタビライザでは、サーボ用アンプなどの発熱源で発生する熱量、筺体の大きさや形状、空気と結露部が接する面積、使用環境などから、ファンの強さを適宜設計すればよい。

カメラスタビライザの場合、筺体は密閉型であり、発熱源（サーボ用アンプ）は上部側に配置されていることが多い。これは、特許文献２のような屋外設置用のカメラハウジングと異なる点である。特許文献２のように筺体が開放型であれば、除湿により取り出された水分を排出できる。しかし、密閉型の場合、除湿によって水分を取り出しても排出できないので、筺体内部の水分の絶対的な量を短時間に変えることはできない。また、特許文献２のようにヒータをガラスよりも下側に配置すれば、暖められた空気を自然に上に移動させることもできる。しかし、発熱源が上部側に配置されているので同じ方法は採用しにくい。このような点は、カメラスタビライザに求められる厳しい温度変化などと共に、結露を防止しにくくしていた。本発明は、カメラスタビライザのこのような特徴（密閉型であること、発熱源が上部に配置されていること）を積極的に利用することで目的を達成したものである。なお、結露部が取り出す水分は外気温が低いほど多くなるが、外気温が氷点下になれば氷になるため、結露部付近に溜まっても実際には問題がないことも分かった。

＜実験＞
図７に本発明の結露防止機構の結露部付近とガラスの内側付近の温度と湿度の関係のイメージを示す。図７の実線は温度を示しており、点線は湿度を示している。（１）はカメラスタビライザを動作させていない状態（発熱源での発熱がない状態）で地上に配置している場合（初期状態）、（２）はある程度の高さの上空の場合、（３）は（２）よりもさらに上空の場合を示している。（１）の場合、結露部付近とガラスの内側付近の温度と湿度は同じである。（２）や（３）のように上空では、外気温が下がり、それに伴って結露部付近の温度は露点以下に下がる。しかし、発熱源で十分に暖められるので、ガラスの内側付近の温度はあまり下がらない。また、結露部で十分に水分を取り出すことができる。したがって、外気温が下がったときに、ガラスの内側近傍の露点も下げることができ、ガラスでの結露を防止できる。この方法であれば、結露部で十分に空気を冷やすこともできるので、水分を取り出す量を増やすことも可能であり、設計によっては外気温が下がるほどガラスの内側近傍の湿度を下げることも可能である。

このことを確認するために、筺体内部の初期状態を３０℃、湿度６０％とし、外気温を３０℃から−２０℃まで変化させ、ガラス内側付近の温度と湿度を調べた。図８はその結果を示す図である。この結果から分かるように、外気温が低いほど、ガラスの内側の面の温度と外気温との差が大きくなっている。そして、外気温が低い方がガラスの内側近傍の湿度も低くなっている。この実験結果から、本発明の結露防止機構によれば、外気温が低いほど、ガラスの内側の面の温度と外気温との差を大きくできる。したがって、温度変化が激しい環境で使用しても、確実にガラスの内側近傍の湿度を低い状態に保てるので、結露を防止できる。

１００カメラスタビライザ１１０筺体
１１１球部１１２筒部
１２０固定部１３０ガラス保持部
１３１、１３２ガラス保持部品１３３断熱材
１３４シール部品１３５ネジ
１４０ガラス１５０支持部
１６０ダクト部１６１ダクト開口部
１６２ダクト開始部１７０溝部
２１０カメラ２２０レンズ
２３０機構部３１０結露部
３２０熱源部３２１サーボ用アンプ
３２２、３４０ファン３３０熱線

Claims

密閉された筐体の一部に取り付けられたガラスの結露を防止する結露防止機構であって、
前記筐体内に配置され、熱を発生する発熱源と前記発熱源で暖められた空気を移動させるファンからなる熱源部と、
前記熱源部で暖められた空気を前記ガラスの位置に導き、前記ガラスの内側の面に沿うように暖められた空気を移動させるダクト部と、
前記ガラスの内側の面を通過した空気が接触する前記筐体の内側の一部であって、当該部分の温度が外気温に従って変動する結露部と
を備え、
前記発熱源が前記筺体内の上部側に配置され、前記結露部が前記筺体の下部側に配置されている
ことを特徴とする結露防止機構。
一部にガラスが取り付けられた密閉された筐体と、前記筐体内に配置されたカメラと前記カメラの向きを変化させるための機構部とを具備するカメラスタビライザの結露防止機構であって、
前記機構部を駆動するためのサーボ用アンプと、当該サーボ用アンプを冷却するためのファンからなる熱源部と、
前記熱源部で暖められた空気を前記ガラスの位置に導き、前記ガラスの内側の面に沿うように暖められた空気を移動させるダクト部と、
前記ガラスの内側の面を通過した空気が接触する前記筐体の内側の一部であって、当該部分の温度が外気温に従って変動する結露部と
を備え、
前記サーボ用アンプが前記筺体内の上部側に配置され、前記結露部が前記筺体の下部側に配置されている
ことを特徴とする結露防止機構。
請求項１または２記載の結露防止機構であって、
前記ガラスの周囲および前記ダクト部の内部に熱線も備える
ことを特徴とする結露防止機構。
請求項１から３のいずれかに記載の結露防止機構であって、
外気温が低いほど、前記ガラスの内側の面に沿って移動する空気の温度と外気温との差が大きくなるように、前記ファンの強さが調整されている
ことを特徴とする結露防止機構。
請求項１から４のいずれかに記載の結露防止機構であって、
前記筐体は、
球形であって、前記熱源部と前記結露部を備える球部と、
筒状であって、前記球部の一部に筒状の一端が取り付けられ、筒状の他端に前記ガラスが取り付けられた筒部と
からなる
ことを特徴とする結露防止機構。
請求項１から５のいずれかに記載の結露防止機構であって、
前記ダクト部は、
少なくとも前記ガラスの内側の面に３方向から空気を供給する
ことを特徴とする結露防止機構。
請求項１から６のいずれかに記載の結露防止機構であって、
前記結露部で冷やされた空気を移動させるファンを具備する
ことを特徴とする結露防止機構。