JP3284585B2 - 電子機器の冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラや電子ス
チルカメラのように、固体撮像素子等の発熱体を有する
電子機器に適用するのに最適な冷却装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】本発明の出願人は、ビデオカメラの固体
撮像素子の冷却装置の先願例として、例えば実開平３−
５８０７６号公報に記載されたものを先に出願してい
る。

【０００３】この先願例は、熱膨張率の良い流動体を内
部に充填した熱伝達バッグを用い、この熱伝達バッグを
固体撮像素子とペルチェ素子の冷却部との間に介在し、
ペルチェ素子の放熱部を熱伝達パイプを介して外筐に接
続したものである。そして、ペルチェ素子で熱伝達バッ
グを介して固体撮像素子を冷却すると同時に、ペルチェ
素子の熱を熱伝達パイプを介して外筐に放熱するように
したものである。そして、熱伝達バッグが弾性を有する
ことから、ペルチェ素子の取付位置や取付姿勢にバラツ
キがあっても、固体撮像素子に機械的なストレスを与え
ないようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、先願例は、 １．液体を使用しているために熱伝達バックから液体が
洩れる心配がある。 ２．蒸発することがあるので、定期的にメンテナンスが
必要。 ３．液体を巡回させるためにポンプなどの複雑な機構が
必要であり、そのため故障し易い。 ４．液体に不純物が混入した際、目詰まりを起こす可能
性がある。 ５．気圧の反動を受けやすいので、例えば、真空中など
では使えない。という問題があった。

【０００５】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであって、簡単な構造で、固体撮像素子を効
率良く放熱することができるようにした電子機器の冷却
装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の電子機器の冷却装置の請求項１は、発熱体
を有する電子機器において、電子冷却用素子に接続され
たシリンダーと、上記シリンダー内に摺動自在に嵌合さ
れたピストンと、上記ピストンの先端に形成された球面
に沿って摺動自在に嵌合された自在スペーサーと、上記
ピストンを介して上記自在スペーサーを上記発熱体に平
行に圧着する弾性体とを有する緩衝熱伝導機構を備えた
ものである。請求項２は、上記電子機器の外筐内に形成
され、ファンによって外気を吸入して排出する強制空冷
用通路を設け、上記緩衝熱伝導機構に接続され、放熱部
が上記強制空冷用通路内に挿入された放熱用部材を設け
たものである。請求項３は、上記外筐の内部に上記発熱
体の収納室を設け、上記強制空冷用通路を上記収納室の
上部に配置し、上記収納室の上下に上部排気口と下部吸
気口を設け、上記上部排気口を上記強制空冷用通路の上
記ファンより上流側に連通させたものである。請求項４
は、上記放熱用部材を、可撓性を有する細管内に作動流
体を封入したループ型細管放熱パイプによって構成した
ものである。

【０００７】

【作用】上記のように構成された本発明の電子機器の冷
却装置の請求項１は、弾性体によりピストンを介して発
熱体に圧着される自在スペーサーをピストンの先端の球
面に沿って２次元方向に自在に首振り運動させることが
できるので、発熱体に対する電子冷却素子の取付位置や
取付姿勢のバラツキがあっても、緩衝熱伝導機構の自在
スペーサーを発熱体に倣って平行に圧着させることがで
きる。しかも、自在スペーサーはピストンの球面に沿っ
て摺動自在に嵌合されていて、自在スペーサーに回転支
軸を設けなくても良い。請求項２は、ファンによって外
気を吸入して排出する強制空冷用通路を電子機器の外筐
内に形成し、緩衝熱伝導機構に接続された放熱用部材の
放熱部をその強制空冷用通路内に挿入したので、強制空
冷方式によって放熱用部材の放熱効率を高めることがで
きる。請求項３は、外筐の内部に設けた発熱体の収納室
の上部に強制空冷用通路を配置し、その収納室に設けた
上部排気口と下部排気口のうちの上部排気口を強制空冷
用通路のファンより上流側に連通させたので、１つのフ
ァンによって、放熱用部材の放熱部の強制空冷作用と同
時に、収納室内で暖まった空気を強制排出することがで
きる。請求項４は、可撓性を有する細管内に作動流体を
封入したループ型細管放熱パイプによって発熱体の放熱
を行うので、熱伝導効率が非常に高く、電子機器の姿勢
の影響を受けにくい。

【０００８】

【実施例】以下、本発明をビデオカメラに適用したＣＣ
Ｄの冷却装置の一実施例を図を参照して説明する。

【０００９】まず、図４はビデオカメラ全体を示したも
のであって、外筐であるカメラ本体外筐１内が収納室２
に形成され、この収納室２内に３板式の撮像装置３が収
納され、カメラ本体外筐１の前面には光学レンズ４が取
り付けられ、上面には把手５が取り付けられている。

【００１０】次に、図２はカメラ本体外筐１の内部の詳
細を示したものであり、収納室２内の前側に取り付けら
れた３板式の撮像装置３は、プリズム６の３つの光射出
面に発熱体に相当するＲ、Ｇ、Ｂの３つの固体撮像素子
であるＣＣＤ７を固着したものであり、各ＣＣＤ７はそ
の背面側に配置された３つのＣＣＤ基板８にリード線に
よって接続されている。

【００１１】そして、各ＣＣＤ７の背面には電子冷却用
素子であるペルチェ素子９の冷却側が緩衝熱伝導機構１
０を介して接続され、各ペルチェ素子９の放熱側に固着
された放熱板１１が撮像装置３の後方側を覆うように側
面形状がほぼコ字状に形成された放熱用部材であるルー
プ型細管放熱パイプ１２の３つの受熱板１３に固着され
ている。

【００１２】そして、収納室２内の後側には、ＣＣＤ７
の駆動回路や信号処理回路等が実装された複数のカード
基板１４が上下一対の差込みガイド１５に差し込まれて
垂直状に収納されている。

【００１３】そして、カメラ本体外筐１内の上部には収
納室２との間を隔壁１６によって分離されたほぼ水平な
強制空冷用通路１７が形成されていて、この強制空冷用
通路１７の前後両端が給気口１８と排気口１９に形成さ
れている。そして、この強制空冷用通路１７内の排気口
１９側にモータ２０によって駆動されるファン２１が取
り付けられている。

【００１４】そして、収納室２の上部排気口２２を隔壁
１６に開口して強制空冷用通路１７内のファン２１より
上流側（図２で左側のこと）に連通させ、カメラ本体外
筐１の底部に収納室２内への下部給気口２３を開口して
いる。

【００１５】そして、ループ型細管放熱パイプ１２の上
端に形成された放熱部１２ａを上部排気口２２から強制
空冷用通路１７内に挿入している。

【００１６】次に、図３はループ型細管放熱パイプ１２
を示したものであって、これはアルミニウムや銅等の熱
良導体にて形成された直径１〜４ｍｍ程度の可撓性を有
する１本の細管１２ｃを間隔を詰めてループ状に巻回
し、かつ全体として側面形状をほぼコ字状に屈曲させた
ものである。そして、この細管１２ｃの３つの受熱部１
２ｂに銅板等の熱良導体で形成された３つの受熱板１３
が接着等にて固着されている。そして細管１２ｃの内部
には、ヒートパイプと同じように、受熱部１２ｂで与え
られる熱量の大きさに対応した核沸騰による圧力波の伝
播及び軸方向振動によって、受熱部１２ｂから放熱部１
２ａへ熱量を搬送する作動流体が封入されていて、熱伝
導効率の非常に高いものである。そして、放熱部１２ａ
では隣接する細管１２ｃの間に適度な隙間Ｇが形成され
て、いわゆるフィン形状に形成されている。なお、この
ループ型細管放熱パイプ１２の下端側に接着等にて固着
された取付板２４が図２に示すように収納管８内に固定
されている。

【００１７】次に、図１は各ＣＣＤ７と各ペルチェ素子
９との間を接続する緩衝熱伝導機構１０を示したもので
あって、この緩衝熱伝導機構１０は、シリンダー２６
と、シリンダー２６内に摺動自在に嵌合されたピストン
２７と、ピストン２７の頂部２７ａの先端に形成され、
このピストン２７の軸線上に中心を有する球面２８と、
その球面２８に面接触されて、その球面２８に沿って矢
印ａ方向に対して直角な方向である２次元方向に首振り
運動できるように摺動自在に嵌合された自在スペーサー
２９と、シリンダー２６内の底部２６ａとピストン２７
の頂部２７ａとの間に介在されてピストン２７を介して
自在スペーサー２９の平坦な先端面２９ａをＣＣＤ７の
平坦な背面７ａに平行に圧着する弾性体である圧縮コイ
ルバネ３０とを有している。なお、これらシリンダー２
６、ピストン２７及び自在スペーサー２９はアルミニウ
ム等の熱良導体で構成されており、シリンダー２６とピ
ストン２７との摺動面３１及びピストン２７と自在スペ
ーサー２９との摺動面である球面２８にはシリコングリ
ース等の熱良導性のグリースが塗布されている。

【００１８】そして、グラスファイバー入り樹脂等の熱
絶縁体で構成されたカバー３２によってシリンダー２６
及び自在スペーサー２９の外周が覆われていて、そのカ
バー３２のフランジ３２ａの中心穴３２ｂ内にペルチェ
素子９が嵌合されている。そして、ペルチェ素子９の吸
熱面９ａ側と放熱面９ｂ側との両側に配置されたシリン
ダー２６の平坦な底部２６ａと平坦な放熱板１１とがフ
ランジ３２ａを挟んで複数のネジ３３によって締結され
て、これら底部２６ａと放熱板１１とがペルチェ素子９
の吸熱面９ａと放熱面９ｂとに平行に圧着されている。
なお、各ネジ３３の頭部と放熱板１１との間にはグラス
ファイバー入り樹脂等の熱絶縁体からなるワッシャー３
４が介在されており、放熱板１１とループ型細管放熱パ
イプ１２の接続板１３とは複数のネジ（図示せず）によ
って一体に締結されている。

【００１９】以上のように構成されたビデオカメラによ
れば、図１に示すように、緩衝熱伝導機構１０の圧縮コ
イルバネ３０によりピストン２７を介して自在スペーサ
ー２９をＣＣＤ７の背面７ａに圧着させる際、自在スペ
ーサー２９をＣＣＤ７の背面７ａに倣わせるようにして
ピストン２７の球面２８に沿って２次元方向に自在に首
振り運動させることができるので、ＣＣＤ７に対するペ
ルチェ素子９の取付位置や取付姿勢にバラツキがあって
も、ＣＣＤ７に機械的なストレスを与えることなく、自
在スペーサー２９の平坦な先端面２９ａをＣＣＤ７の平
坦な背面７ａに常に平行に密着させることができて、Ｃ
ＣＤ７と自在スペーサー２９との密着性を高めることが
できる。

【００２０】そして、シリンダー２６、ピストン２７及
び自在スペーサー２９の接触精度を上げることができる
ことから、ペルチェ素子９の吸熱面９ａとＣＣＤ７との
間の熱抵抗を下げて、これらの間での効果的な伝熱を行
うことができる。

【００２１】従って、ペルチェ素子９への通電により、
ＣＣＤ７の熱を吸熱面９ａに効果的に吸熱して、放熱面
９ｂから放熱板１１に効果的に放熱することができるの
で、ＣＣＤ７の冷却効率を高めることができる。

【００２２】しかも、緩衝熱伝導機構１０を構成するシ
リンダー２６、ピストン２７及び自在スペーサー２９が
摺動嵌合されていて、自在スペーサー２９を２次元方向
に回転自在に支持するための互いに直交する回転支軸等
を全く有していないので、この緩衝熱伝導機構１０は構
造が簡単であり、製造が容易である。

【００２３】次に、図２及び図３に示すように、３つの
ＣＣＤ７を冷却する３つのペルチェ素子９の放熱板１１
の熱を３つの受熱板１３を介して、１つのループ型細管
放熱パイプ１２の３つの受熱部１２ｂに伝導し、このル
ープ型細管放熱パイプ１２内の作動流体によって強制空
冷用通路１７内の放熱部１２ａへ効率良く伝熱すること
ができる。そして、強制空冷用通路１７内では、モータ
２０によって回転駆動されるファン２１により、給気口
１８から矢印ｂ方向に吸入された外気が放熱部１２ａの
隙間Ｇを矢印ｃ方向に通って排気口１９から外部へ排出
されるような強制空冷作用が行われるので、放熱部１２
ａを外気によって効率良く放熱することができる。

【００２４】従って、３つのペルチェ素子９を１つのル
ープ型細管放熱パイプ１２を用いて均一に、しかも、効
率良く放熱することができるので、３つのＣＣＤ７を均
一に、しかも、効率良く冷却することができる。

【００２５】なお、図３に示すループ型細管放熱パイプ
１２は、可撓性を有しているので、狭いスペース内にも
容易に組み込むことができる。また、ループ型細管放熱
パイプ１２は内部に封入した作動流体の核沸騰による圧
力波の伝播及び軸方向の振動によって、受熱部１２ｂか
ら放熱部１２ａに熱量を輸送するので、その特性からし
て、ビデオカメラの姿勢の影響を受けにくく、構造が簡
単である上に、軽量である。

【００２６】次に、図２に示すように、収納室２の上部
排気口２２が強制空冷用通路１７のファン２１より上流
側に連通されているので、ファン２１による強制空冷用
通路１７内での放熱部１２ａの強制空冷作用と同時に、
強制空冷用通路１７内の負圧を利用して、収納室２内の
暖まった空気を上部排気口２２から矢印ｄ方向に強制排
出し、収納室２内に下部給気口２３から外気を取り入れ
ることができる。

【００２７】従って、１つのファン２１によって、放熱
部１２ａの強制空冷作用と、収納室２内の暖まった空気
の強制排出とを同時に行うことができ、収納室２内の空
気循環を効率良く行って、３つのＣＣＤ７及び複数のカ
ード基板１４の冷却を効率良く行える。

【００２８】以上、本発明の一実施例に付き述べたが、
本発明は上記の実施例に限定されることなく、本発明の
技術的思想に基づいて各種の変更が可能である。例えば
本発明は、固体撮像素子の冷却装置に限定されることな
く、各種の電子機器の各種の発熱体の冷却装置に適用可
能である。

【００２９】

【発明の効果】以上のように構成された本発明の電子機
器の冷却装置は次のような効果を奏する。

【００３０】請求項１は、発熱体に対する電子冷却素子
の取付位置や取付姿勢のバラツキがあっても、緩衝熱伝
導機構の自在スペーサーを発熱体に倣って平行に圧着さ
せることができるので、発熱体に機械的なストレスを与
えることなく、発熱体と自在スペーサーとの密着性を高
めることができる。そして、緩衝熱伝導機構を構成する
シリンダー、ピストン及び自在スペーサーが摺動嵌合さ
れていて、これらの接触精度を上げることができるの
で、電子冷却素子と発熱体との間の熱抵抗を下げて、こ
れらの間での効果的な伝熱を行える。従って、電子冷却
素子による発熱体の冷却を効率良く行える。

【００３１】請求項１は、緩衝熱伝導機構を構成するシ
リンダー、ピストン及び自在スペーサーが摺動嵌合され
ていて、自在スペーサーの回転支軸を全く有していない
ので、構造が簡単であり、製造が容易である。

【００３２】請求項２は、ファンによって外気を強制的
に吸入して排出する強制空冷用通路内で、発熱体の放熱
用部材の放熱部を強制空冷するので、放熱用部材の放熱
効率を高めて、伝熱体を効率良く冷却できる。

【００３３】請求項３は、１つのファンによって、強制
空冷用通路内での放熱用部材の放熱部の強制空冷作用
と、発熱体の収納室内の暖まった空気の強制排出とを同
時に行うことができるので、簡単な構造によって収納室
内の空気循環を効率良く行って、発熱体の冷却を効率良
く行える。

【００３４】請求項４は、発熱体の放熱用部材を、可撓
性を有する細管内に作動流体を封入した熱伝導効率の非
常に高いループ型細管放熱パイプによって構成したの
で、電子機器の姿勢の影響を受けにくく、発熱体の冷却
を効率良く行える上に、可撓性を有するループ型細管放
熱パイプを狭いスペース内に容易に組み込むことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるＣＣＤ冷却装置の緩衝
熱伝導機構を示す断面図である。

【図２】ＣＣＤ冷却装置全体を示す一部切欠き側面図で
ある。

【図３】ループ型細管放熱パイプの側面図及び正面図で
ある。

【図４】ビデオカメラ全体を示す側面図である。

【符号の説明】

１ カメラ本体外筐（外筐） ２ 収納室 ７ ＣＣＤ（発熱体） ９ ペルチェ素子（電子冷却素子） ９ａ ペルチェ素子の吸熱側 ９ｂ ペルチェ素子の放熱側 １０ 緩衝熱伝導機構 １２ ループ型細管放熱パイプ（放熱用部材） １２ａ ループ型細管放熱パイプの放熱部 １７ 強制空冷用通路 １８ 給気口 １９ 排気口 ２０ モータ ２１ ファン ２２ 上部排気口 ２３ 下部給気口 ２６ シリンダー ２７ ピストン ２８ 球面 ２９ 自在スペーサー ３０ 圧縮コイルバネ（弾性体）

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱体を有する電子機器において、 電子冷却用素子に接続されたシリンダーと、 上記シリンダー内に摺動自在に嵌合されたピストンと、 上記ピストンの先端に形成された球面に沿って摺動自在
   に嵌合された自在スペーサーと、 上記ピストンを介して上記自在スペーサーを上記発熱体
   に平行に圧着する弾性体とを有する緩衝熱伝導機構を備
   えたことを特徴とする電子機器の冷却装置。
2. 【請求項２】上記電子機器の外筐内に形成され、ファン
   によって外気を吸入して排出する強制空冷用通路を設
   け、 上記緩衝熱伝導機構に接続され、放熱部が上記強制空冷
   用通路内に挿入された放熱用部材を設けたことを特徴と
   する請求項１に記載の電子機器の冷却装置。
3. 【請求項３】上記外筐の内部に上記発熱体の収納室を設
   け、 上記強制空冷用通路を上記収納室の上部に配置し、 上記収納室の上下に上部排気口と下部吸気口を設け 上記
   上部排気口を上記強制空冷用通路の上記ファンより上流
   側に連通させたことを特徴とする請求項２に記載の電子
   機器の冷却装置。
4. 【請求項４】上記放熱用部材を、可撓性を有する細管内
   に作動流体を封入したループ型細管放熱パイプによって
   構成したことを特徴とする請求項２記載の電子機器の冷
   却装置。