JPH0831993A

JPH0831993A - 冷却装置

Info

Publication number: JPH0831993A
Application number: JP6158925A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Kanda; 修平神田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1996-02-02
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JP3400114B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高密度実装を行い、ビデオカメラ内部の容積
を小さくし小型化した場合にも充分にＣＣＤを冷却でき
る冷却装置を提供すること。【構成】ＣＣＤパッケージ1Aの裏面へペルチェ素子10
0aを配し、さらにこのペルチェ素子100aとヘッド基板11
との間にヒートパイプ200 を配す。ヒートパイプ200 の
一方の端部とヘッド基板11との間に弾性のあるゴム20を
挿入して、パッケージ1Aとペルチェ素子100aおよびペル
チェ素子100aとヒートパイプ200 とを熱的、機械的に強
固に接続する。ヒートパイプ200 の他端を、取付金具6a
によりキャビネット7 へ取り付け、ＣＣＤ1 からの熱を
損失なくキャビネット7 まで導き、外気へと放熱する。
熱的、機械的な確実な接触は、ゴム片、あるいは樹脂片
の厚さを調整し、接触面へ加える圧力を調整することに
より得る。また接触面には、シリコングリースなどを塗
布し、さらに熱抵抗を低くして接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラなどに用
いられるＣＣＤなどの電子部品の冷却装置に係り、特に
ヒートパイプおよびペルチェ素子を用いた冷却装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子回路などでは、回路からの発
熱による温度上昇を抑制するため、放熱板あるいはヒー
トパイプなどの熱伝達系を用い、回路からの熱を放出し
ている。また、ペルチェ素子なども用いられており、こ
れらを用いて冷却することが行われている。ビデオカメ
ラなどでは、撮像素子の温度特性が画質に影響を与える
ため、特に効率的に冷却することが行われる。一般に、
ビデオカメラに用いられる撮像素子（ＣＣＤ：ＣHARGE
ＣOUPLED ＤEVICE）は、素地ムラと言われる固定パター
ンノイズが温度の上昇とともに指数関数的に増加して現
れ、画質に劣化を与えることが知られている。

【０００３】また、ビデオカメラの内部は、小型化のた
め高密度に回路実装が行われ、ＣＣＤの自己発熱ばかり
でなく、周囲の電気回路の発熱により温度が上昇し、Ｃ
ＣＤの温度が高温となるため、上述の固定パターンノイ
ズが増える。このため、図４，図５に示すようにペルチ
ェ素子あるいはヒートパイプを用いた冷却が行われてい
る。ペルチェ素子１００は、図４に示すように、Ｎ型半
導体１０３とＰ型半導体１０４とを金属板１０１、１０
２ａ，１０２ｂにて結合し、一方の結合面から他方の結
合面へ熱を移送する素子である。図４に示すような閉路
へ定電流源Ｉから直流電流Ｉを流すことにより、結合面
の間に温度差を与えることができ、一方の金属板１０１
側に位置する発熱体（たとえばＣＣＤ）から熱を汲み上
げ、他方の金属板１０２ａ，１０２ｂ側から熱を放出す
る熱ポンプとしてペルチェ素子が働くことは周知の通り
である。図４の例は、原理を説明するため、一対のＰ、
Ｎ半導体で構成した例であり、通常、必要な数だけ、Ｐ
およびＮ型半導体を電気的には直列に、熱的には並列
に、接続して用いられ、所望の冷却性能を得ている。な
お、以下このペルチェ素子の温度差が与えられた高温側
の結合面にＴH 、低温側の結合面にＴC の符号を付して
説明する。

【０００４】また、図５に示すヒートパイプ２００は、
金属導体に比べ、非常に熱伝導率の良い熱輸送用のパイ
プであり、パイプ内に封入された作動流体（たとえば
水）の相変化の際のエンタルピーの差すなわち潜熱を利
用して熱を効率的に一端から他端へ運ぶものである。こ
の熱の輸送は、図５に示すように、蒸発部で気化した水
が、蒸気流となり、この蒸気流が管内の蒸気圧の差によ
り断熱部を介して凝縮部へ伝達され、液化することによ
り起こる。このように気化された蒸気流と液化による凝
縮を利用した熱伝達にて金属での熱伝達よりはるかに大
きな熱量が輸送されることになる。ヒートパイプの両端
の温度差は、固液気の３相状態図（図６参照）からも明
かなように理論的にはほぼ０度であるが、実際には、蒸
気流と凝縮伝熱の間に、有限の熱伝達率が存在するた
め、熱抵抗が生じ、この熱抵抗により輸送される熱量が
減じる。さらに発熱体からヒートパイプあるいはヒート
パイプから冷却源への伝熱形態（放射、伝導あるいは対
流）によりやはり熱抵抗が生じ、伝達される熱量が減じ
るため、この熱抵抗を如何に減じるかがヒートパイプを
使用する場合のポイントとなっている。

【０００５】以下、上述のペルチェ素子およびヒートパ
イプをビデオカメラ内の撮像ユニットの冷却に用いた場
合を例に取り説明を加える。まず、ペルチェ素子を用い
た冷却装置を図７を参照して説明する。図７は、業務用
ビデオカメラ内の撮像部とこの撮像部から熱が移送され
るキャビネットまでを部分的に拡大した図であり、ＣＣ
Ｄおよび熱の移送を行うための部分を被写体を左に見、
ビデオカメラ全体を正面から見た図にて示している。

【０００６】図７に示すように、レンズおよびプリズム
から成る光学系を介してＣＣＤ１上に被写体からの画像
情報が結像され、電気信号に変換される。ＣＣＤ１は、
パッケージ化されており、２次元に配列された多数の受
光部および信号読み出し部を備え、パッケージ１Ａ内に
収納されている。パッケージ１Ａは、略直方体の形状を
成し、受光部には、光線が透過するように透過用の窓が
設けられている。この受光部を表側として、ＣＣＤ１の
パッケージ１Ａの裏側へ一方の対向する側面から張り出
すようにして、複数の入出力用のリード線１Ｂが設けら
れる。これらのリード線１Ｂへ電源および制御信号を供
給することによりＣＣＤ１の受光部および信号読み出し
部が駆動され、被写体の画像情報が電気信号として取り
出される。また、この駆動部および電源部（図示せず）
もＣＣＤパッケージ１Ａ周辺に設けられ、実装される。
なお、ＣＣＤパッケージ１Ａは熱伝導率の良いセラミッ
クにて形成される。また、ＣＣＤパッケージ１Ａの窓側
には、プリズムなどの光学系が配置されており、焦点位
置が調整された上、接着剤にて固定されている。なお、
図面には、簡単の為、フィルタ１ＤとＣＣＤパッケージ
１Ａとの接着層１Ｃのみ示してある。

【０００７】ビデオカメラのキャビネット７は、熱の良
導体である金属で構成され、このキャビネット７内にＣ
ＣＤ１および光学系から成る撮像ユニットが収納され
る。ＣＣＤパッケージ１Ａを実装するため、ヘッド基板
１１がＣＣＤパッケージ１Ａのリード線側へ配設され
る。なお、ヘッド基板１１は、キャビネットなどへたと
えば補助金具（図示せず）などにより固着されている。
ＣＣＤパッケージ１Ａのリード線１Ｂがヘッド基板１１
に空けられたスルホールへ嵌入され、半田１２にて電気
的および機械的に強固に接続されている。この基板１１
上には、上述の駆動回路、電源回路などか実装される。
リード線１Ｂは、やや長めに設けられており、ヘッド基
板１１とＣＣＤパッケージ１Ａとの間には、ペルチェ素
子１００ａが実装可能に配置されている。なお、このペ
ルチェ素子１００ａは、図４の説明でも述べたようにＰ
型とＮ型の半導体と金属板とでなる単位構成を、電気的
に直列にかつ熱的に並列に複数接続して構成したもの
で、実際には、低温側ＴC を発熱体に結合し、高温側Ｔ
H を伝熱手段に接合するものであるために、金属板１０
１と１０２ａおよび１０２ｂに電気的な絶縁を施すとと
もに熱的な結合を許容すべく、その表面にそれぞれ絶縁
抵抗が大きくかつ熱伝導率が良好なたとえばアルミナセ
ラミック基板（図示せず）が固着されている。さらに、
そのアルミナセラミック基板の各表面に銅板（図示せ
ず）が配設されており、図４のＴC あるいはＴH で示す
面が先の銅板の露出した面にて形成される。この露出し
た面と発熱体あるいは伝熱手段と接触面積を大きくして
を接続することが可能となっている。また、キャビネッ
ト７には、ＣＣＤパッケージ１Ａからの熱をキャビネッ
ト７へ伝達するための金属金具２を固着するため、キャ
ビネット７から取付金具５がＣＣＤ側へ張り出してお
り、この金具５の一端はキャビネット７にネジ９ａにて
締結される。また、他端は、発熱部からの熱を伝達する
ために設けられた金具２を固定するため、隙間をおい
て、張り出した腕部５ａと対向するように補助金具６ａ
が設けられている。この補助金具６ａは、張り出した腕
部５ａへネジ８ａを用いて締結され、補助金具６ａと張
り出した腕部５ａとの間に先の金具２が挟み込まれるよ
うに置かれる。この金具２は、機械的に適度な圧力を加
えれることにより挟着され、この圧力は、この金具２と
腕部５ａおよび補助金具６ａとの間にそれぞれ挿入され
る導熱性の樹脂片３ａおよびゴム片４ａの厚みにて調整
される。すなわち、これらのゴム片４ａおよび導熱性の
樹脂片３ａの厚みを調整することにより適度な押圧力を
得、固定されるに足る圧力を得ている。また、このよう
な構成にすることにより、熱を効率よく伝導するととも
に機械的な強度が保たれる。一方、ＣＣＤのパッケージ
１Ａのリード線側には、ペルチェ素子１００ａが、ＴC
を撮像部側へ、ＴH をヘッド基板側へ向けられ、配置さ
れる。このペルチェ素子１００の低温側ＴC には、たと
えば、シリコングリースが塗布され、ＣＣＤのパッケー
ジ１Ａとペルチェ素子１００ａとが実質的な接触面積を
大きくしてすなわち熱抵抗を低くして接続される。ま
た、ペルチェ素子には、配線するための線材（図示せ
ず）が、引き出されており、この線材と定電流源（図示
せず）の電源端子とが接続され、電気的な結合を得るよ
うなっている。なお、定電流源Ｉは、ヘッド基板上ある
いはペルチェ素子の近傍に線材を短くして配置される。

【０００８】また、高温側ＴH には、金属金具２が、配
設され、先のペルチェ素子１００ａからの熱をそのまま
キャビネット７へ伝えられるように構成される。なお、
ヘッド基板１１と金属金具２の間にゴム２０が挿入され
ており、金具２を押して圧力を加え、ＣＣＤパッケージ
１とペルチェ素子１００ａと金具２との接触を確実にし
ている。また、キャビネット７は、良導体である金属に
て形成され、外気と広い接触面積を有する。したがっ
て、伝えられた熱は、外気へ放出され、ＣＣＤの温度上
昇を防ぐことができる。

【０００９】しかしながら、上記装置では、ペルチェ素
子１００ａにて吸収した熱量を金具２で伝達する際、金
具２での熱の損失が大きく、充分な冷却効果が得られな
いという問題があった。これは、吸熱された熱が放熱さ
れるが、この発熱された熱を熱伝導率の良い金属金具を
使用したとしても、ビデオカメラの内部容積の関係から
金属金具２の断面形状をそれほど大きくすることもでき
ず、効率的に熱をＣＣＤ１から外気へ導くことができな
いためである。

【００１０】以上がペルチェ素子１００を用いた従来例
であるが、次にヒートパイプ２００を用いた冷却装置に
ついて図８を用いて説明を加える。上記構成とはＣＣＤ
１Ａからの熱を吸収する部分とキャビネット７への固着
方法が異なり、ＣＣＤパッケージ１Ａの裏面にヒートパ
イプ２００の一端がシリコングリースなどが塗布され、
実質的な接触面積を大きくして熱的に結合される。この
一端から熱伝導率の良いヒートパイプ２００を介して他
端へ熱が損失なく移送される。ヒートパイプ２００の他
端も、キャビネット７へシリコングリースなどが塗布さ
れ、実質的な接触面積を大きくして熱的に結合されてお
り、ＣＣＤ１からの熱を損失なく外気へと導く。したが
って、ＣＣＤ１の温度上昇を防ぐことができる。キャビ
ネット７には、ヒートパイプ２００の一端を固定するた
め、取付用の金具６が設けられている。この取付用の金
具６は、一枚の平板がそれぞれ反対側へほぼ直角に折れ
曲がっており、この折り曲げられたそれぞれの面がほぼ
平行となっている。この折り曲げられた面の一方には、
ネジ９を挿入するため、挿入されるネジ９の外形よりや
や大きめの穴が設けられる。キャビネット７へこの面を
配し、他方の折り曲げられた面を隙間を隔ててＣＣＤ１
側へ配す。キャビネット７には、めねじが切られてお
り、取付金具６の穴部の中心軸とねじの中心軸を一致す
るようにしておねじ９をキャビネットの方へ力を加えつ
つかつ回しながら螺入することにより補助金具６とキャ
ビネット７との機械的な結合を得る。その後、ヒートパ
イプ２００の一端をキャビネット７と取付金具６との間
隙に配し、さらにこのヒートパイプ２００を挟み込むよ
うに導熱性の樹脂片３をキャビネット側へ、ゴム４を金
具側へそれぞれ配した後、ネジ９頭部が取付金具６と接
するまで、ネジ９を旋回する。その後、さらに適度なト
ルクをネジ９へ加え、ゴム４を押さえとしてヒートパイ
プ２００および導熱性樹脂３をキャビネット７へ締着す
ることにより、ヒートパイプ２００とキャビネット７と
の機械的かつ熱的な結合を得ている。

【００１１】一方、パッケージ１Ａ裏面に配設されたヒ
ートパイプ２００の他端は、このパッケージ１Ａ裏面に
熱的に結合されるよう配置される。パッケージ１Ａに
は、電気的な結合を得るためリード線１Ｂが設けられて
おり、このリード線１Ｂから電源および制御信号が供給
される。このリード線１Ｂとヘッド基板１１とは、基板
１１のスルホールにリード線１Ｂが嵌入された後、基板
面１１より突出したリード線およびスルホールを含むラ
ンドパターンの部分に液状の半田が流し込まれる。この
半田が冷えて固化することによりＣＣＤパッケージ１Ａ
がヘッド基板１１へ固着される。パッケージ１Ａは、ほ
ぼ直方体形状を有しており、リード線１Ｂは、このパッ
ケージ１Ａの一方の対向する側面にそれぞれ設けられて
いる。したがって、ヒートパイプ２００の他端は、ＣＣ
Ｄパッケージ１Ａの他方の対向する側面から挿入され、
パッケージ１Ａ裏面に配置される。このヒートパイプ２
００の他端とパッケージ１Ａとの熱的な結合を得るた
め、ヒートパイプ２００とヘッド基板１１との間にゴム
２０を挿入し、パッケージ１Ａ側へ圧力を加えている。
この圧力により、ＣＣＤパッケージ１Ａとヒートパイプ
２００との確実な熱的接触が得られる。なお、これらの
ゴム片４，２０および導熱性の樹脂片３は弾性を持ち、
圧力を加えるとともに、ＣＣＤ１の位置ずれを防止する
ための緩衝材として働いており、これらの導熱性の樹脂
片３およびゴム片４にてＣＣＤパッケージ１Ａへ過大な
外力が加えられた場合のストレスを吸収するとともに機
械的な強度を保つように構成されている。このような構
成にすることにより、ＣＣＤ１から発生する発熱を外気
まで導き、ＣＣＤ１の温度が上昇することを防止でき
る。

【００１２】しかしながら、ヒートパイプ２００を用い
る場合には、熱の移送は損失なく行われたとしても、ヒ
ートパイプ２００の性質上、ＣＣＤ１を外気以下の温度
に下げることは無理であり、外気温が高い場合、ＣＣＤ
１を充分に冷却することができないという問題があっ
た。すなわち、ヒートパイプ２００は、熱を損失なく輸
送することはできるが、周囲温度の影響を受けるため、
外気温が高い場合、ＣＣＤの冷却が充分に行われないと
いう問題があった。

【００１３】また、ペルチェ素子あるいはヒートパイプ
を単独で使用した場合、また、電子回路などの消費電力
が著しく大きい場合、カメラキャビネット内の温度が異
常に上昇し、ＣＣＤの十分な冷却が行われないという問
題があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、ペルチェ
素子を使用する場合、カメラキャビネットなどの収容器
の内部容積の制約からキャビネットまで熱を十分に移送
することができず、ＣＣＤなどの発熱体を十分に冷却す
ることができないという問題があった。また、ヒートパ
イプを使用した場合、熱を損失なく輸送できても、ＣＣ
Ｄなどの発熱体を外気以下まで温度を下げることができ
ないという問題があった。

【００１５】さらに、収容器内に収納される他の電子回
路などの消費電力が極端に大きくなった場合など、内部
容積の制約から収容器内の温度が異常に上昇し、ＣＣＤ
などの発熱体の十分な冷却が行われないという問題があ
った。

【００１６】そこで、本発明はこのような問題に鑑み、
収容器内に収納される電子回路の消費電力が大きい場合
あるいは外気温が高い場合にも、充分にＣＣＤなどの電
子部品を冷却できる冷却装置を提供することを目的とし
ている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明に
よる冷却装置は、発熱体と、この発熱体を内部に収容す
る高熱伝導率の材料で形成された収容器と、ペルチェ素
子とヒートパイプを有し、前記発熱体と前記収容器内壁
とを連結する熱伝達路と、を具備したことを特徴とする
ものである。

【００１８】請求項２記載の本発明による冷却装置は、
請求項１記載の冷却装置において、前記熱伝達路が、低
温側が前記発熱素子に接合されたペルチェ素子と、一端
が前記ペルチェ素子の高温側に接合され、他端が前記収
容器内壁に接合されたヒートパイプでなることを特徴と
するものである。

【００１９】請求項３記載の冷却装置は、請求項１記載
の冷却装置において、前記熱伝達路が、一端が前記発熱
素子に接合されたヒートパイプと、低温側が前記ヒート
パイプの他端に接合され、高温側が前記収容器内壁に接
合されたペルチェ素子とでなることを特徴とするもので
ある。

【００２０】請求項４記載の冷却装置は、請求項１記載
の冷却装置において、前記熱伝達路が、低温側が前記発
熱素子に接合された第１のペルチェ素子と、高温側が前
記収容器内壁に接合された第２のペルチェ素子と、一端
が前記第１のペルチェ素子の高温側に接合され、他端が
前記第２のペルチェ素子の低温側に接合されたヒートパ
イプでなることを特徴とするものである。

【００２１】請求項５記載の冷却装置は、請求項１記載
の冷却装置において、前記発熱体は、ＣＣＤ撮像素子で
あることを特徴とするものである。

【００２２】

【作用】請求項１記載の本発明においては、発熱体から
の熱の伝達経路を柔軟に構成でき、小型化して高密度に
実装できるとともに効率的に熱を外気まで導くことがで
きる。

【００２３】請求項２記載の本発明においては、ペルチ
ェ素子に電流を供給して温度差を与え、発熱体の温度を
外気以下の温度まで下げることができる。また、発熱体
からの熱をペルチェ素子にて吸熱し、吸熱された熱を発
熱側から損失なくヒートパイプにより輸送することがで
き、さらにこの輸送された熱を外気と広い接触面を持つ
良導体により外気へと放散できる。

【００２４】請求項３記載の本発明においては、発熱体
からの熱を損失なくヒートパイプにて収容器近傍まで輸
送することができ、さらにこの輸送された熱をペルチェ
素子を用いて外気と広い接触面を持つ良導体に伝えるこ
とにより、効率的に外気へと放散できるばかりでなく、
ペルチェ素子に電流を供給して温度差を与え、発熱体を
外気以下の温度に制御することができる。

【００２５】請求項４記載の本発明においては、ペルチ
ェ素子に電流を供給して温度差を与え、発熱体の温度を
外気以下の温度まで下げることができる。また、発熱体
からの熱をペルチェ素子にて吸熱し、吸熱された熱を発
熱側から損失なくヒートパイプにより収容器の内壁近傍
まで輸送することができ、さらに内壁近傍に設けたペル
チェ素子にて、汲み上げられた熱を外気と広い接触面を
持つ良導体から効率よく外気へと放散できる。さらに２
つのペルチェ素子へ電流を供給し、それぞれの温度差を
併せた温度差を外気と発熱体との間に与えられる。

【００２６】請求項５記載の本発明においては、発熱体
としてのＣＣＤ撮像素子をペルチェ素子とヒートパイプ
とを有する熱伝達路で収容器に接合することで、発生し
た熱を効率よく外気へと放散でき、ＣＣＤ撮像素子の固
定パターンノイズを減らすことができる。

【００２７】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
１は、本発明による冷却装置の一実施例を示す図であ
る。図７，図８と同様、ビデオカメラ内の撮像ユニット
部を部分的に拡大した図にて示している。同一の構成要
素には同符号を付して説明する。本実施例では、図１に
示すように、発熱体すなわちＣＣＤ１からの熱をペルチ
ェ素子のＴC 側にて吸熱し、この吸熱された熱が放出さ
れるＴH 側へヒートパイプ２００を接続することによ
り、キャビネットまで効率よく熱を伝達している。ま
ず、図１の構成を説明する。図８の従来例のヒートパイ
プ２００の一端とＣＣＤ１のパッケージ１Ａとの間にペ
ルチェ素子１００ａを配している。

【００２８】まず、パッケージ１Ａ裏面にペルチェ素子
１００ａを配し、治具などにて仮止しておく。ヒートパ
イプ２００の一端をペルチェ素子１００ａの高温側ＴH
へ配す。また、ヒートパイプ２００の他端を従来例と同
様に取付金具６とキャビネット７の間に配し、さらに導
熱性の樹脂片３とゴム片４との間にヒートパイプ２００
を挟み込むようにして配した後、ネジ９にて軽く締め付
ける。その後、ＣＣＤ１側に予め配置されているヒート
パイプ２００の他端とヘッド基板１１との間に押さえの
ゴム片２０を挿入し、パッケージ１Ａとペルチェ素子１
００ａとおよびペルチェ素子１００ａとヒートパイプ２
００との熱的および機械的な接続を得る。ＣＣＤ１の位
置ずれおよび必要以上の外力を加えないように慎重かつ
丁寧にゴムの挿入を終えた後、ヒートパイプ２００の他
端を金具のネジ９にてさらに締め付け、完全に固定す
る。このようにして、ペルチェ素子１００ａとヒートパ
イプ２００にて熱伝達路を構成し、ＣＣＤ１から発熱さ
れた熱を良導体のキャビネット７まで伝達する。また、
ペルチェ素子１００ａから引き出された線材は、たとえ
ばヘッド基板１１上の定電流源Ｉの電源端子に接続され
ており、この定電流源Ｉから所定の電流が供給される。

【００２９】なお、ヒートパイプは、好ましくは、ヒー
トパイプの両端の温度勾配が小さいすなわち熱伝達効率
の良いヒートパイプを用いることが望ましく、また、変
形自在で、熱伝達路を自在に構成できることが望まし
い。

【００３０】また、ＣＣＤパッケージ１Ａとペルチェ素
子１００ａとヒートパイプ２００およびヒートパイプ２
００と樹脂片３とキャビネット７との接触部には、たと
えばシリコングリースなどを塗布し、実質的な接触面積
を大きくすることが望ましい。このシリコングリースが
塗布された接触面へ樹脂片３およびゴム片４を用いて、
一様に圧力を加えることにより確実な熱的な接触を得、
熱抵抗を下げている。したがって、これらの樹脂片３お
よびゴム片４は、接触面へ一様に圧力が加わるように、
対向する２つの面がほぼ平行であることが望ましく、ま
た接触する面積をできるだけ大きくすることが望まし
い。さらに、上述の熱伝達路に使用される金属、たとえ
ばキャビネット７などは、好ましくは、熱伝導率の良い
金属を用いることが望ましく、材質としては、たとえ
ば、アルミ、ステンレス綱、銅などが代表として挙げら
れる。さらに、導熱性樹脂３も、熱伝導率の良い樹脂を
用いることが望ましくたとえばシリコーン（珪素重合
体）樹脂などが挙げられる。

【００３１】図１の動作を説明する。従来は、外気温度
の影響を受け、外気以下まで下げることが不可能であっ
たが本実施例では、ペルチェ素子１００ａの低温側ＴC
をパッケージ１Ａに配し、このパッケージ１Ａから発熱
される熱を吸収している。ペルチェ素子１００ａは、所
定の電流Ｉを通電することにより一方の結合面と他方の
結合面との間に所定の温度差を与えることができるた
め、ＣＣＤ１との接合面の温度は、外気温との間に温度
差を設けることが可能となっている。たとえば、外気温
度をＴ度とすると、ヒートパイプの一端すなわちペルチ
ェ素子側は、この温度に対し△Ｔ度低いＴ−△Ｔ度に設
定することが可能となる。したがって、これにより、従
来、ＣＣＤ１の温度をＴ度以下に下げられないという問
題点を解決でき、ＣＣＤパッケージ１Ａを充分に冷却で
きる。このように十分な冷却が行われるため、ビデオカ
メラの映像の固定パターンノイズを減少させることがで
きる。以上のような構成にすることにより、外気温が上
昇してもＣＣＤを充分に冷却することができる。

【００３２】図２は本発明による冷却装置の他の実施例
を示す図である。図７，図８と同一の構成要素には同符
号を付して説明する。本実施例では、図１の実施例にお
いて、ＣＣＤパッケージ１Ａの裏面に配されたペルチェ
素子１００ａをキャビネット側７へ配すことにより、上
記目的を達成している。押さえなどは従来例と同様の構
成であり、押さえのゴム片４，２０の厚さなどを調整す
ることにより、適度な圧力を接触部へ加え、図１の実施
例と同様に熱的および機械的な結合を得ている。ペルチ
ェ素子１００ａのＴC をヒートパイプ２００側へ配し、
ＴH をキャビネット側へ配す。ペルチェ素子１００ａの
ＴC 側のは、導熱性の樹脂片３と接続され、また、ＴH
は、キャビネットの内壁と接続されている。これらの接
触面には、シリコングリースなどが塗布されるとともに
ゴム片を用いて適度な圧力が加えられるため、熱的に確
実な接触が得られる。また、ＣＣＤパッケージ１Ａのリ
ード線１Ｂ側の面には、ヒートパイプ２００のもう一方
の端部が配され、この端部とＣＣＤパッケージ１Ａとの
接触面がゴム片４により押圧されて、熱的および機械的
に確実に接続される。したがって、図１の実施例と同
様、ＣＣＤ１をＴ−△Ｔ度まで下げることができる。

【００３３】図３は、本発明の冷却装置の他の実施例を
示す図であり、図１と図２を組み合わせた例であり、さ
らにＣＣＤ１の温度を下げることができる。すなわち、
ペルチェ素子１００ａを２個用い、ヒートパイプ２００
の両端に配す。

【００３４】これらの熱的および機械的接続は、図１、
図２の実施例と同様であり、熱伝達路のそれぞれの接触
面には、シリコングリースなどが塗布され、ゴム片およ
び樹脂片にて適度な圧力が加えらている。本実施例で
は、ペルチェ素子を２個用いることにより、２△Ｔの温
度差を設けることができ、ＣＣＤ１を図１，図２の実施
例に比べさらに冷却することができる。

【００３５】以上のような構成にすることにより、ＣＣ
Ｄを充分に冷却でき、カメラ映像の固定パターンノイズ
の発生を減少させることができる。

【００３６】なお、本実施例では、ＣＣＤを発熱体とし
た例を挙げているが本発明はこれに限定されず、電子回
路を発熱体とする冷却装置に広く適用することができ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ペ
ルチェ素子とヒートパイプを種々組み合わせることによ
り、容易にＣＣＤを充分に冷却する熱伝達系を構成する
ことができる。また、部品数が増えても、変形自在なヒ
ートパイプとペルチェ素子を容易に組み合わせて熱伝達
系を構成することにより、高密度な実装ができる。さら
に、充分な冷却効果が得られ、その波及効果としてカメ
ラ映像の劣化を引き起こす固定パターンノイズの発生を
減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷却装置の一実施例を示す図であ
る。

【図２】本発明による冷却装置の他の実施例を示す図で
ある。

【図３】本発明による冷却装置の他の実施例を示す図で
ある。

【図４】ペルチェ素子の動作を説明する図である。

【図５】ヒートパイプの動作を説明する図である。

【図６】ヒートパイプ内の作動流体の気液固の３相状態
を示す状態図である。

【図７】ペルチェ素子を用いた従来の冷却装置を示す図
である。

【図８】ヒートパイプを用いた従来の冷却装置の他の例
を示す図である。

【符号の説明】

１…ＣＣＤ（発熱体）１００、１００ａ…ペルチェ素子２００…ヒートパイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体と、この発熱体を内部に収容する高熱伝導率の材料で形成さ
れた収容器と、ペルチェ素子とヒートパイプを有し、前記発熱体と前記
収容器内壁とを連結する熱伝達路と、を具備したことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】前記熱伝達路は、低温側が前記発熱体に接
合されたペルチェ素子と、一端が前記ペルチェ素子の高
温側に接合され、他端が前記収容器内壁に接合されたヒ
ートパイプでなることを特徴とする請求項１記載の冷却
装置。
【請求項３】前記熱伝達路は、一端が前記発熱体に接合
されたヒートパイプと、低温側が前記ヒートパイプの他
端に接合され、高温側が前記収容器内壁に接合されたペ
ルチェ素子とでなることを特徴とする請求項１記載の冷
却装置。
【請求項４】前記熱伝達路は、低温側が前記発熱体に接
合された第１のペルチェ素子と、高温側が前記収容器内
壁に接合された第２のペルチェ素子と、一端が前記第１
のペルチェ素子の高温側に接合され、他端が前記第２の
ペルチェ素子の低温側に接合されたヒートパイプでなる
ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項５】前記発熱体は、ＣＣＤ撮像素子であること
を特徴とする請求項１記載に冷却装置。