JP5074320B2 - カメラケース - Google Patents

Description

本発明は、カメラケースに関わり、特に密閉型のカメラケースに収納した高感度撮像装置の冷却技術に関する。

ＥＭ−ＣＣＤ（ Electron Multiplying - Charge Coupled Device ）等の高感度撮像素子を使用する撮像装置においては、高感度撮像素子の性能を最大限に引き出すため、外気温度が比較的に高い環境においても高感度撮像素子の温度を十分に低温に保つようにする必要がある。

従来、監視用途等に用いられるテレビカメラ等の撮像装置の冷却構造では、高感度撮像素子冷却用のペルチェ素子の放熱部を撮像装置の筐体部に接触させることによって冷却する構造が主流であった。
しかし、撮像素子冷却用のペルチェ素子の放熱部を撮像装置の筐体部に接触させることによる冷却構造だけでは、冷却が必要な高感度撮像素子の内部温度及び電源部を低温に維持することが容易ではなく、冷却効果を充分に得ることができない場合が多かった。

そこで本出願人は、特許文献１に開示されたように、撮像素子や電源で発生する熱をカメラケース内部で対流させ空気循環させる手段を備えた冷却構造を提案した。
特許文献１に開示された冷却構造は、ファンと放熱フィンとの間にダクトを設置しており、ファンからの冷却風を、ダクト内を通過させて整流し、放熱フィンに当てることにより冷却効果を得ている。
また、特許文献１に開示された冷却構造は、放熱フィンから上方に流れ出た温風をガイド板によって撮像装置のレンズ部の上部面の空間を通過させて撮像装置の前方に誘導している。この上部からの温風と、放熱フィンから下方に流れ出てレンズ部の下部面の空間を通過した温風とがカメラケースの前面ガラス付近で衝突する。そして、上下方向から衝突して合流した風は、レンズ部の左右側面に逃れて後方に向かって流れる。この後方に流れてきた風は、後部にあるファンの吸入口にフィードバックし、再び循環されるものである。また、カメラケースの前面ガラス付近には、高温の空気が流れることから、前面ガラスに対する加熱効果があるため、結露対策のためのデフロスターを不要とすることができたものである。

特開２００８−２８５９７号公報

上述のカメラケースでは、ダクトの占める容積割合が大きく、撮像装置を収納するカメラケースを小型化するための障害となっていた。
また、ガイド板によって空気流を誘導する構造は、左右側面方向に開放された構成になっているため、空気の流れが一部分散してしまい、高温の空気の一部が前面ガラス方向に流れない。このため、高温の空気が十分に冷却されていない状態でファン側に流れ込んでフィードバックしてしまうことがあり、十分な冷却効果を得ることができなくなってしまう。
更に、前面ガラスに対する空気流が弱くなり、前面ガラスの結露防止効果があまり期待できなくなる。
本発明は上記課題に着目してなされたものであり、十分な冷却と小型化が可能で、更に前面ガラスの結露防止を実現することができるカメラケースの冷却構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のカメラケースは、撮像装置を収納する密閉型のカメラケースにおいて、前記撮像装置の撮像素子が発生する熱を放熱するための放熱フィンと、前記放熱フィンに空気流を吹き出すファンと、前記放熱フィンと前記ファンとの間に設けられ、前記ファンに対応する位置に複数の開口部を有する仕切板と、前記放熱フィンから流れる空気を流入し、所定の方向に吹き出すチャンバとを備えたものである。
また好ましくは、本発明のカメラケースにおいて、前記チャンバが吹き出す所定の方向は、前記カメラケースの前面方向である。
更に好ましくは、本発明のカメラケースは、内表面及び外表面の両方にフィン構造を有する。

本発明によれば、カメラケースの小型化を実現できる。
また、前面ガラスに対するデフロスタ装置が不要となり、カメラケースの部品点数を減らすことができ、製造コストも低減できる。

以下、本発明によるカメラケースの冷却構造について従来技術と比較しながら、図面を参照して説明する。なお、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避けるため、説明を省略する。

図１と図２によって従来のカメラケースの構成と冷却する空気の流れを説明する。図１は従来のカメラケースを側面から見た図で、図２は従来のカメラケースを上面から見た図である。説明のため、図１では、カメラケース外壁を形成する左側面板を除去し、図２では、カメラケース外壁を形成する上面板を除去している。１００はカメラケース、１０１はカメラケース１００の外壁を形成する前面板、１０２は前面板１０１の中央部に設けられた前面ガラス、１０３はカメラケース１００の外壁を形成する上面板、１１２はカメラケース１００の外壁を形成する底面板、１１１はカメラケース１００の外壁を形成する背面板、１２０はカメラケース１００の外壁を形成する右側面板、１２１はカメラケース１００の外壁を形成する左側面板、１０４は撮像装置のレンズ部、１０８は撮像素子部、１０６は放熱フィン、１０５はガイド板、１０７は仕切板、１０９はダクト、１１０はファン、１１３〜１１９、１２２〜１２５、及び１２９は空気の流れを模式的に示す矢印である。
図１及び図２において、前面ガラス１０２は、撮像装置のレンズ部１０４を通して光像を入射するために、前面板１０１に中央部の開口部に取付けられている。また、前面板１０１、前面ガラス１０２、上面板１０３、底面板１１２、右側面板１２０、左側面板１２１、及び背面板１１１は、カメラケース１００の外壁を構成して、密閉型のカメラケースとなっている。
図１及び図２においては、説明に不要な、例えば、カメラケース１００の外壁の付属物（例えば、コネクタ、操作パネル、その他のアクセサリ）、等を省略している。カメラケース内部も同様で、例えば、撮像装置に必要な、映像信号処理部（ＣＣＤ駆動回路、プロセス処理回路、制御回路、等）、電源部、等は省略している。なお、これらの図示しない部分は、従来例及び本発明のカメラケース１００における空気の流れを妨げないように実装されている。
更に、仕切板１０７は、図１及び図２に示すように、撮像装置の上部及び下部ではファン１１０側に空気が流れないように仕切り、左右方向では、前面板１０１から流れる空気が背面板１１１側に流れ込むように仕切りが無い構造としている。また、図２では、図１に記載したガイド板１０５は省略し、記載していない。

次に、従来のカメラケース１００内部の冷却風の流れを図１及び図２を用いて説明する。
先ず図１において、ファン１１０は、カメラケース１００の背面板１１１付近の空気を矢印１２５のように吸引し、矢印１２９のようにダクト１０９に吐き出す。ダクト１０９を通った空気は、矢印１１３のように、放熱フィン１０６の撮像素子部１０８側にぶつかって、上下方向に流れる。
放熱フィン１０６の撮像素子部１０８側には図示しないペルチェ素子が取り付けられており、撮像素子部１０８の発生する熱は、ペルチェ素子によって冷却され、ペルチェ素子はその冷却のために発熱する。ペルチェ素子の発生した熱は放熱フィン１０６の近傍を流れる空気の流れ（矢印１１３）にその熱量を吸収され冷却される。

ペルチェ素子から熱量を受け取った空気（矢印１１３）は、その後カメラケース１００の上面側では、上方向に上昇する途中に設けられたガイド板１０５によって、曲げられ、背面から前面の方向に流れる（矢印１１５）。そして、前面板１０１に衝突し（矢印１１６）、下方の前面ガラス板１０２に向かう（矢印１１７）。
一方、ペルチェ素子から熱量を受け取った空気（矢印１１３）の一部はその後、カメラケース１００の下面側では、底面板１１２に沿って背面から前面の方向に流れる（矢印１１９）。そして、前面板１０１に衝突し上方の前面ガラス板１０２に向かう（矢印１１８）。この間空気はカメラケース１００内部より外気温が低いため冷却され、熱量を奪われていく。

次に、図２において、前面ガラス１０２に至った空気（矢印１１７、１１８）は、更に、前面ガラス１０２に熱量を奪われて冷却され、カメラケース１００の側面側を、右側面板１２０及び左側面板１２１に沿って流れる（矢印１２３）。そしてこの冷却された空気は、両側面板１２０及び１２１によって更に熱量を奪われ、冷却されながら背面板１１１側に至る（矢印１２４）。背面板１１１側においては、ファン１１０が背面板１１１側の空気を吸引し（矢印１２５）、再度、カメラケース１００内を循環して冷却がなされる。
なお、図１、図２に示すように、放熱フィン１０６のフィンは上下方向に複数の薄板状の金属（例えば、アルミニウム）板が平行に並ぶ構成で、放熱フィン１０６内に入った空気は上下に排出される（矢印１１３）構造である。

次に、図３と図４によって、従来の冷却構造と本発明の一実施例の冷却構造の詳細を説明する。
図３（ａ）は、図１のダクト１０９、仕切板１０７、及びガイド板１０５の詳細を説明するため、図１と同様に示した部分拡大図（側面図）で、図３（ｂ）は、本発明の一実施例の仕切板とガイド板の詳細を説明するための部分拡大図（側面図）である。
また、図４（ａ）は図３（ａ）の分解斜視図、図４（ｂ）は図３（ｂ）の分解斜視図である。１２６と３２６はフィンカバー、１２７はダクトパッキン、３２７はクッション、１２８は仕切板１０７の開口部、３２８は仕切板３０７の開口部、３０６は放熱フィンである。
フィンカバー３２６、クッション３２７、及び仕切板３０７は、例えば、それぞれの開口部の位置が一致するように組み付けられる。仕切板３０７の背面側には、開口部３２８に対応する位置にファン３１０の吹き出し口となるように設置される。ファン３１０は、例えば、ＤＣファン（山洋電気製、SanAce40L ）を並列に２つ組み合わせたものである。

図３及び図４に示すように、本発明のカメラケースでは、ダクト１０９を除去してファン３１０と放熱フィン３０６間の距離を短くした構成としてカメラケースの長さを縮め容積を小さくした。また、距離が短く、風量が少なくできたことにより従来よりパワーの小さいファン３１０を採用できた。
また、仕切板１０７の開口部１２８は、ファン１１０から吸入されダクト１０９を介して放熱フィン１０６に至る空気を通すためのものであって、従来は１つの穴で構成された開口部であった。しかし、本発明では、開口部３２８を複数に分離し、分離された境界としての梁を設けた。これによって、梁によって乱気流を意図的に発生させるようにした。
また更に、従来のガイド板１０５と放熱フィン１０６に替え、本発明はチャンバ３０５と放熱フィン３０６を設けた。これによって、従来は、放熱フィン１０６を通過後上方に向かう空気の流れはガイド板１０５によって流れる方向の制御を受けていたところを、本発明では、放熱フィン３０６から吹き出された空気は、一旦チャンバ３０５に流入する。そして、チャンバ３０５は、流入された空気を一旦溜めるようにし、かつ吸入口の大きさより排出口の大きさを小さくしたノズル状にしたものである。この結果、カメラケースの上面板６０３側を流れる空気は、吹き出し速度が速くなり（流速が上がり）、カメラケース前面板１０１及び前面ガラス１０２に吹き付けることができ、冷却効率が向上する。
なお、フィンカバー３２６には、開口部を有する枠状の弾性部材で構成されたクッション３２７が取り付けられる。クッション３２７は、例えば、ゴムのような弾性体からなり、フィンカバー３２６と仕切板３０７の間で振動や衝撃を吸収する。

図５によって、本発明の冷却部分の一実施例の構成を更に詳細に説明する。図５は、本発明の冷却部分の構成を説明するための分解斜視図である。
図５（ａ）は図４（ｂ）に示したチャンバ３０５、図５（ｂ）は図４（ｂ）の仕切板３０７、図５（ｃ）は図４（ｂ）のファン３１０、図５（ｄ）は仕切板３０７、放熱フィン３０６、チャンバ３０５、ファン３１０を組み立てた断面図である。
図５（ｂ）に示すように、４つの開口部３２８が縦と横に十字状に組合せた梁で分けられている。図５（ｃ）に示すように、本発明の一実施例のファン３１０は横方向に隣接して２台設けられ、仕切板３０７の開口部３２８と吹き出し口とが一致するように、若しくはファン３１０から出力される空気がすべて開口部３２８から放熱フィン３０６に流れ込むように設けられる。即ち、ファン３１０の出力口は、仕切板３０７に密着して開口部３２８及び開口部３２８を構成する梁と相対し、更に、クッション３２７、及びフィンカバー３２６によってファン３１０から出力される空気が他へ漏れ出ないように構成する。
この結果、ファン３１０は、背面側の空気吸入口（図示せず）から空気を取り込み、仕切板３０７の開口部３２８、クッション３２７の開口部、及びフィンカバー３２６の開口部をそれぞれ通って、放熱フィン３０６に対して冷却風を吹き付ける。ファン３１０から出力された空気は、放熱フィン３０６に図５（ｄ）に示す矢印３１３のように流れ込む。そして、放熱フィン３０６を冷却した空気は、放熱フィン３０６から熱を受け取り、上下方向に排出される。上方に排出された空気は、更に、チャンバ３０５に流れ込み、図５（ｄ）に示す矢印３１４のように流れ、チャンバ３０５からカメラケースの前面側に向かって出力される。
この時、チャンバ３０５は、内部に流入した空気を溜める空間が形成されており、空気吸入口の断面積に比べ空気流出口（吹き出し口）の断面積を小さくし、流入する空気より吹き出す空気の流速を早くするようにしている。その結果、チャンバ３０５は、放熱フィン３０６から流入した空気を内部空間に一時的に溜めてから前方にノズル状に吹き出すことができる。

次に、図６と図７によって本発明のカメラケースの構成と冷却する空気の流れを説明する。図６は本発明のカメラケースの一実施例を側面から見た図で、図７は本発明のカメラケースの一実施例を上面から見た図である。説明を分かり易くするため、図６では、カメラケース外壁を形成する左側面板を除去し、図７では、カメラケース外壁を形成する上面板を除去している。また、図７のチャンバ３０５もまた、上部の壁を除去して図示している。更に、組立等に用いる突起や金具等もできるだけ省略した。６００はカメラケース、６０３はカメラケース６００の外壁を形成する上面板、６１２はカメラケース６００の外壁を形成する底面板、６２０はカメラケース６００の外壁を形成する右側面板、６２１はカメラケース６００の外壁を形成する左側面板、３１３、３１４、６１５〜６１９、及び６２２〜６２５は空気の流れを模式的に示す矢印である。
また、図６及び図７は、図１及び図２と同様に、前面板１０１、前面ガラス１０２、上面板６０３、底面板６１２、右側面板６２０、左側面板６２１、及び背面板１１１は、カメラケース６００の外壁を構成した密閉型のカメラケースである。従って、カメラケース６００の内部の空気は外部に漏れず、外部雰囲気もカメラケース６００の内部には入らない。
また更に、図１と図２と同様に、図６及び図７においては、本発明の説明に不要な、例えば、カメラケース外壁の付属物（例えば、コネクタ、操作パネル、その他のアクセサリ）、等を省略している。カメラケース内部も同様で、例えば、撮像装置に必要な、映像信号処理部（ＣＣＤ駆動回路、プロセス処理回路、制御回路、等）、電源部、等は省略している。なお、これらの図示しない部分は、従来例及び本発明のカメラケースにおける空気の流れを妨げないように実装されている。

本発明のカメラケース６００内部の冷却風の流れを図６及び図７を用いて説明する。
先ず図６において、ファン３１０は、カメラケース６００の背面板１１１付近の空気を矢印６２５のように吸引し、仕切板３０７の開口部３２８からクッション３２７を介して、放熱フィン３０６に吐き出す。放熱フィン３０６に入った空気は、矢印３１３のように、乱流となって放熱フィン３０６の撮像素子部１０８側にぶつかって、上下方向に流れる。
放熱フィン３０６の撮像素子部１０８側には図示しないペルチェ素子が取り付けられており、撮像素子１０８の発生する熱は、ペルチェ素子によって冷却され、ペルチェ素子はその冷却のために発熱する。ペルチェ素子の発生した熱は放熱フィン３０６の近傍を流れる空気の流れ（矢印３１３）にその熱量を吸収され冷却される。

ペルチェ素子から熱量を受け取った空気（矢印３１３）は、その後カメラケース６００の上面側では、チャンバ３０５に流入し、上方向から水平方向に流れの方向を変えられ、かつ、流速を増した空気（矢印６１５）となって、チャンバ３０５から前面方向に吐き出される。そして、前面板１０１に衝突し（矢印６１６）、下方の前面ガラス板１０２に向かう（矢印６１７）。
一方、ペルチェ素子から熱量を受け取った空気（矢印３１３）の一部はその後、カメラケース６００の下面側では、底面板６１２に沿って背面から前面の方向に流れる（矢印６１９）。そして、前面板１０１に衝突し上方の前面ガラス板１０２に向かう（矢印６１８）。この間空気はカメラケース６００内部より外気温が低いため冷却され、熱量を奪われていく。

次に、図７において、前面ガラス１０２に至った空気（矢印６１７、６１８）は、更に、前面ガラス１０２に熱量を奪われて冷却され、カメラケース６００の側面側を、右側面板６２０及び左側面板６２１に沿って流れる（矢印６２３）。そしてこの冷却された空気は、両側面板６２０及び６２１によって更に熱量を奪われ、冷却されながら背面板１１１側に至る（矢印６２４）。背面板１１１側においては、ファン３１０が背面板１１１側の空気を吸引し（矢印６２５）、再度、カメラケース６００内を循環して冷却が継続して実行される。

なお、図６及び図７に示すように、放熱フィン１０６のフィンは上下方向に複数の薄板状の金属（例えば、アルミニウム）板が平行に並ぶ構成で、放熱フィン３０６内に入った空気は上下に排出される（矢印３１３）構造である。
また、チャンバ３０５内、及び放熱フィン３０６内、等、カメラケース６００内の空気の流れを示す矢印は、模式的に示した一実施例であり、この矢印以外の流れも存在することは自明である。
また、仕切板３０７の開口部の数は上記実施例では４つであったが、複数の開口部によって空気の乱流を発生させる梁状若しくは他の形状の障害物が形成されていれば良い。また、開口部の形状及び梁等の障害物の形状も任意である。また左右上下対称である必要いもない。
また、ファンの数もいくつでも良い。

上記実施例１によれば、比較的大きな容積を必要とするダクトを不要としたことにより、ダクト分の占有容積を削減でき、カメラケースの小型化を実現できる。
そして、ダクトを除去したことによって、放熱フィンとファンとの間の間隔が小さくできたことにより、発生する圧力損失による風量の減少を抑制でき、また更に、放熱フィンとファンとの間に設置する仕切板に複数の開口部を設けたことにより開口部間に梁状部が形成され、この結果、ファンから送風された空気は、梁に当たって乱気流が発生することから、良好な空気流通状態を維持することができる。
更に、放熱部材から流入した空気をためて、所定の方向に吹き出すためのチャンバを備えた結果、空気流の分散を防止でき、かつ空気の流速を上げることができることから、十分な冷却効果を得ることが可能になる。
また、前面ガラスに対して良好な結露防止効果が得られるので、デフロスタ装置が不要となり、カメラケースの部品点数を減らすことができ、製造コストも低減できる。

次に、上記本発明の一実施形態のカメラケースでは、小型化を実現した。このため、カメラケース外壁を形成する板面の面積が小さくなる。このため、内部を流れる空気と外気との熱交換のための接触面積が小さくなり放熱効果が小さくなる。そこで、以下の図８に説明する実施例により放熱効果を向上した。
図８は、従来のカメラケースの外壁の形状と本発明の一実施例の外壁の形状を説明するための図である。図８（ａ）は従来のカメラケースの外壁を説明するための図で、図８（ｂ）は本発明の一実施例のカメラケースの外壁を説明するための図である。図８（ａ）、（ｂ）共に、左が断面図で右が斜視図である。また、カメラケースの前面板１０１、前面ガラス１０２、背面板、及びカメラケースの内部の構成物は図示していない。
図８で分かるように、従来のカメラケース１００では、上面板１０３に放熱フィンを設けている構成となっている。従って、放熱は主に上面板側で効率が良い。本発明のカメラケース６００では、上面板６０３の他に、更に、下面板６１２、右側面板６２０、及び左側面板６２１にも放熱用のフィンを設けた。このため、小型化したために、カメラケース外面の表面積が減少せず、従来と同等若しくはそれ以上の表面積とすることができる。
この結果、カメラケースの上下面及び左右側面でも放熱効果が向上する。
また、フィン形状は内表面側と外表面側の両面としたため、更に表面積が増し、効果的な冷却作用を維持することができる。

以上、本発明による撮像装置の冷却構造を実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、、クッション３２７を構成する材料はゴムに限定されず、プラスチックやスプリング部材等にしてもよい。
また、仕切板３０７に形成する複数の開口部の数量および形状は本実施例に限定されず、所定の乱気流が得られる限りどのような形態であってもかまわない。例えば、梁は十字状である必要はなく、格子状、ハニカム状、等、任意の形状で良い。また、開口部の形状も同様に任意の形状で良い。
また、ファン３１０の型式及び設置個数は、本実施例に限定されるものではない。さらに、上記実施例のファン３１０は、並列に並べているが、直列に接続しても良い。
また、チャンバ３０５における空気を溜めるための内部空間の形状も、矩形状、球形状、断面長円状、等、任意で良い。また、複数の内部空間を形成してもよい。
また、本実施例ではカメラケースの内表面および外表面の両方にフィン構造を設けているが、カメラケースの内表面と外表面のいずれかのみにフィンを形成する構成にしてもよく、また、内表面及び外表面の一部分のみにフィンを形成する構成にしても良い。

上記実施例２によれば、小型化した本発明のカメラケースの場合には、カメラケース外壁を形成する板面の面積が小さくなる。このため、内部を流れる空気と外気との熱交換のための接触面積が小さくなり放熱効果が小さくなるが、カメラケース外壁を形成する上面板、下面板、及び両側面板の内表面及び外表面の両面をフィン構造とした。この結果、放熱のためのケース外壁全体の表面積を従来と同等とし、効果的な冷却作用を維持することができる。

従来のカメラケースの構造を説明するための側面図。 従来のカメラケースの構造を説明するための上面図。 従来と本発明のカメラケースの構造を説明するための部分側面図。 図３の分解斜視図。 本発明のカメラケースの一実施例を説明するための図。 本発明のカメラケースの一実施例の構造を説明するための側面図。 本発明のカメラケースの一実施例の構造を説明するための上面図。 従来と本発明のカメラケースの構造を説明するための図。

符号の説明

１００：カメラケース、 １０１：前面板、 １０２：前面ガラス、 １０３：上面板、 １０４：レンズ部、 １０５：ガイド板、 １０６：放熱フィン、 １０７：仕切板、 １０８：撮像素子部、 １０９：ダクト、 １１０：ファン、 １１１：背面板、 １１２：底面板、 １１３〜１１９、１２９：空気の流れを模式的に示す矢印、 １２０：右側面板、 １２１：左側面板、 １２２〜１２５：空気の流れを模式的に示す矢印、 １２６：フィンカバー、 １２７：ダクトパッキン、 １２８：開口部、 ３０５：チャンバ、 ３０６：放熱フィン、 ３０７：仕切板、 ３１０：ファン、 ３１３、３１４：空気の流れを模式的に示す矢印、 ３２６：フィンカバー、 ３２７：クッション、 ３２８：開口部、 ６００：カメラケース、 ６０３：上面板、 ６１２：底面板、 ６２０：右側面板、 ６２１：左側面板、 ６１５〜６１９、６２２〜６２５：空気の流れを模式的に示す矢印。

Claims (3)

1. 撮像装置を収納する密閉型のカメラケースにおいて、
   前記撮像装置の撮像素子から発生する熱を放熱するための放熱フィンと、
   前記放熱フィンに空気流を吹き出すファンと、
   前記放熱フィンと前記ファンとの間に設けられ、前記ファンに対応する位置に複数の開口部を有する仕切板と、
   前記放熱フィンから流れる空気を流入し、所定の方向に吹き出すチャンバと、
   を備えたことを特徴とするカメラケース。
2. 請求項１記載のカメラケースにおいて、前記チャンバから空気を吹き出す所定の方向は、前記カメラケースの前面方向であることを特徴とするカメラケース。
3. 請求項１または２記載のカメラケースにおいて、前記カメラケースの外壁の内表面及び外表面の両方にフィン構造を有することを特徴とするカメラケース。

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