JP7195770B2 - 冷却ユニットを用いた撮像装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、冷却ユニット、特に、冷却ファンを備える冷却ユニットを用いた撮像装置および電子機器に関する。

近年、デジタルカメラ、スマートフォン、タブレット、およびゲーム機などの電子機器においては高機能化などによって消費電力が増加する傾向にある。一方、この種の電子機器においては、携行性を向上させるため小型化の要望が強い。

消費電力の増加および小型化などによって電子機器で生じる熱が増加するので、その排熱を効率的に行う必要がある。そして、排熱を効率的に行うため、例えば、冷却ファンを備える冷却ユニットが用いられている。

例えば、冷却ファンを備える冷却ユニットを薄型とし冷却効率を向上させるため、ファンケースの一部を銅板とし、放熱主要部である放熱フィンまでヒートパイプおよびファンケーシングによって熱輸送を行うようにしたものがある（特許文献１）。

特開２００４－２２７８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷却ユニットを用いた場合においても、熱交換を行うための放熱フィンをファンケースとは別に設ける必要があり、冷却ユニットがその分大型化し、結果的に電子機器を小型化することが困難となる。

従って、本発明の目的は、小型化可能な冷却ユニットを用いた撮像装置および電子機器を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、撮影光学系を介して光学像を受ける撮像素子と、前記撮影光学系の光軸と平行に延びる回転軸の周りに回転し、一の方向に延びる吸気開口と前記一の方向とは異なる他の方向に延びる排気開口とを備える冷却ファンと、前記吸気開口に対向して設けられ、空気の吸気を行う吸気口と、前記排気開口に対向して設けられ、前記空気の排気を行う排気口と、熱交換を行う板状部材により成形された熱輸送部であって、その厚み方向に空気を流す熱輸送部であって、一端側が前記撮像素子に対向し、且つ、他端側に、前記吸気口から吸気された空気が通過する少なくとも１つの吸気貫通孔と前記排気口から排気される空気が通過する少なくとも１つの排気貫通孔とを有する第１領域を有する熱輸送部と、を備え、前記少なくとも１つの吸気貫通孔は前記吸気開口に対向して設けられ、前記少なくとも１つの排気貫通孔は前記排気開口に対向して設けられ、前記冷却ファンは、前記吸気口、前記少なくとも１つの吸気貫通孔、前記吸気開口、前記排気開口、前記少なくとも１つの排気貫通孔、前記排気口、の順に空気を通過させ、前記熱輸送部の単位面積当たりにおける前記少なくとも１つの吸気貫通孔および前記少なくとも１つの排気貫通孔の側壁の面積の割合を示す面積率は、前記少なくとも１つの吸気貫通孔および前記少なくとも１つの排気貫通孔を流れる空気の流速が速くなる程、大きくなるように設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、熱輸送部に規定された貫通孔領域において熱交換を行うようにしたので、冷却ユニットおよび電子機器を小型化することができる。

本発明の第１の実施形態による冷却ユニットが用いられる電子機器の一例を示す図である。 図１に示すカメラの構成を説明するための図である。 図１に示すカメラに備えられた冷却ユニットの一例を説明するための図である。 従来の冷却構造を備えるカメラの一例を説明するための図である。 図１に示すカメラに備えられた冷却ユニットの構成を説明するための図である。 図５に示す熱輸送部を説明するための図である。 図５に示すカメラシステム制御部の位置と熱輸送部に設けられる貫通孔との関係についてその一例を説明するための図である。 図５に示す冷却ファンの回転方向と熱輸送部に形成された貫通孔との関係を説明するための図である。 図５に示す冷却ファンの回転方向と熱源の位置との関係を説明するための図である。 図７に示す吸気貫通孔および排気貫通孔の周辺の構造を説明するための図である。 図７に示す吸気貫通孔および排気貫通孔の構造についてその一例を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態による冷却ユニットで用いられる熱輸送部の一例を説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態による冷却ユニットの一例について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による冷却ユニットが用いられる電子機器の一例を示す図である。そして、図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は背面側から見た斜視図である。また、図１（ｃ）は下面図である。なお、ここでは、電子機器の一例として撮像装置を例に挙げて説明する。

図示の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）１であり、その正面にはレンズ鏡筒２が備えられている。レンズ鏡筒２には、複数の光学レンズを有する撮影光学系３が配置され、撮影光学系３は光軸４を有している。

カメラ筐体（撮像装置筐体）の上面にはレリーズボタン１０ａが配置されており、またカメラ筐体内には後述する冷却ファン１２が配置されている。また、撮影光学系３に対応してカメラ筐体内には撮像素子が配置されており、カメラ筐体の背面には各種の操作部１０およびＬＣＤなどの表示部９が配置されている。

図示のように、カメラ筐体の背面には吸気口１４が形成され、カメラ筐体の下面には排気口１５が形成されている。そして、冷却ファン１２の駆動によって、吸気口１４から実線矢印１６で示すように吸気が行われ、熱輸送部１３を介して熱が排気口１５から実線矢印１７で示すように排気される。なお、参照番号１８は冷却ファン１２の回転軸を示す。

図２は、図１に示すカメラの構成を説明するための図である。そして、図２（ａ）はレンズ鏡筒を繰り出した状態でカメラを正面側から示す斜視図であり、図２（ｂ）はカメラを沈胴状態において破断して側面側から示す図である。また、図２（ｃ）はカメラの構成を示すブロック図である。

図示のカメラ１は、カメラシステム制御部５を備えており、カメラシステム制御部５はカメラ１全体の制御を司る。撮影光学系３を介して光学像が撮像素子６に結像し、撮像素子６は光学像に応じた画像信号を出力する。画像処理部７は、カメラシステム制御部５の制御下で、画像信号に所定の画像処理を施して画像データを生成し、当該画像データをメモリ部８に記録する。

カメラシステム制御部５は、撮像素子６で得られた画像信号に応じて、レンズ駆動部１１によって、撮影光学系３に備えられた焦点レンズ、ブレ補正レンズ、および絞りなどを駆動してピント調整などを行うとともに、露光制御を行う。つまり、カメラシステム制御部５はＡＦ制御およびＡＥ制御を行う。なお、露光制御には、露光時間、絞り値、および増幅率の制御が含まれる。

画像処理部７は、Ａ／Ｄ変換器、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、および補間演算回路などを備えており、前述のように、撮像素子６の出力である画像信号に応じた画像データを生成する。

メモリ部８は画像データなどを記録する記憶部と記録に必要な処理回路とを備えている。ここでは、メモリ部８は、記録部に画像データを記録するともに、表示部９に出力する表示用画像を生成して保存する。

なお、メモリ部８は、予め定められた手法によって画像データを圧縮する圧縮処理を行う。また、メモリ部８には、カメラシステム制御部５で実行されるプログラムが記録された不揮発性メモリおよび当該プログラムが展開される揮発性メモリを備えている。そして、揮発性メモリはカメラシステム制御部５のワークエリアとして用いられる。

カメラシステム制御部５は、操作部１０の操作に応じてカメラ１を制御する。例えば、シャッタレリーズボタン１０ａの押下を検出すると、カメラシステム制御部５は撮像素子６を駆動し、画像処理部７を制御するとともにメモリ部８における圧縮処理などを制御する。さらに、カメラシステム制御部５は、表示部９に各種情報を表示する。

カメラシステム制御部５は、撮像素子６で得られた画像信号に基づいて適切な焦点位置および絞り位置を求める。そして、カメラシステム制御部５は、焦点位置に基づいてレンズ駆動部１１によって撮影光学系３を制御するとともに、絞り位置に基づいて絞りの開口を調整する。

なお、カメラ１のエイミング動作においては、カメラシステム制御部５は撮像素子６で得られた画像を逐次表示部９に表示するライブビュー表示を行う。

前述のように、カメラ１には、冷却ファン１２が備えられており、カメラシステム制御部８はカメラ１の状態に応じて冷却ファン１２を動作させる。これによって、所謂強制空冷による排熱が行われる。

また、熱輸送部１３（図１）は、発熱源である撮像素子６およびカメラシステム制御部５と冷却ファン１２の吸気部又は排気部と対向するように配置されている。これによって、撮像素子６およびカメラシステム制御部５、そして、その近傍で発生した熱を効率よく輸送して排熱することができる。

図３は、図１に示すカメラに備えられた冷却ユニットの一例を説明するための図である。そして、図３（ａ）は図１に一点鎖線で示す部分における断面を示す図であり、図３（ｂ）はカメラの背面に備えられた吸気口を拡大して示す図である。また、図３（ｃ）はカメラの底面に備えられた排気口を拡大して示す図である。

熱輸送部１３には吸気貫通孔３１が形成されるとともに、排気貫通孔３２が形成されている。さらに、冷却ファン１２には吸気開口１２ａが形成されるとともに、排気開口１２ｂが形成されている。なお、ファン１２には回転翼１２ｃが備えられている。を表している。

冷却ファン１２によってカメラ１を冷却する際には、冷却ファン１２の駆動によって熱源であるカメラシステム制御部５および撮像素子６で発生した熱が熱輸送部１３によって冷却ファン１２に輸送される。図示の例では、熱輸送部１３にカメラシステム制御部５が熱的に接続された状態が示されているが、熱輸送部１３に撮像素子６を熱的に接続するようにしてもよい。

図３（ａ）に示すように、熱輸送部１３の一端側はカメラシステム制御部５（および撮像素子６）などの熱源に対向して熱的に接続されている。そして、熱輸送部１３の他端側は吸気開口１２ａおよび排気開口１２ｂに対向している。

冷却ファン１２によって空気が吸気口１４から吸気され、熱輸送部１３に形成された吸気貫通孔３１を通過する際に熱交換が行われる。その後、吸気開口１２ａから冷却ファン１２に流入して排気開口１２ｂから排出される。この際、空気が熱輸送部１３に設けられた排気貫通孔３２を通過する際に再び熱交換が行われて、空気は排気口１５を介してカメラ１の外に排出される。

図３（ｂ）に示すように、熱輸送部１３には、吸気貫通孔３１が複数設けられており、同様に、図３（ｃ）に示すように、熱輸送部１３には排気貫通孔３２が複数設けられている。このように、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の各々を複数設けることによって、後述するように、貫通孔自体の側面積を増やすことができ、熱交換を効率よく行うことが可能となる。

ところで、従来、冷却ファンを備えたカメラなどの電子機器においては、制御部などの熱源から、冷却ファンの排気又は吸気開口の周辺に設けられた熱交換部まで熱を輸送している。そして、当該熱交換部において冷却ファンによって吸入された空気との熱交換を行っている。

ここで、上述の冷却構造（冷却ユニット）をカメラに用いた例について説明する。

図４は、従来の冷却構造を備えるカメラの一例を説明するための図である。そして、図４（ａ）は従来のカメラを正面から見た図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す一点鎖線１１０における断面を示す図である。また、図４（ｃ）はカメラの背面に形成された吸気口を拡大して示す図であり、図４（ｄ）はカメラ１の底面に形成された排気口を拡大して示す図である。さらに、図４（ｅ）は冷却ファン１２および熱交換部を示す斜視図である。なお、図４において、図１および図３に示すカメラと同一の構成要素については同一の参照番号を付す。

熱交換部１１１は、冷却ファン１２の排気開口１２ｂに対向して配置されている。そして、熱交換部１１１は放熱フィンおよびヒートシンクと呼ばれる熱交換を行うため部分の表面積が大きくなるように成形されている。

図示の例では、冷却ファン１２の排気開口１２ｂの前に熱交換部１１１が配されており、冷却ファン１２によって排出された空気は熱交換部１１１によって熱交換される。カメラシステム制御部５（および撮像素子６）で発生した熱は熱輸送部１３によって熱交換部１１１に輸送される。そして、熱交換部１１１において当該熱は冷却ファン１２によって吸入された空気と熱交換される。つまり、図４に示す例では、熱輸送部１３とは別に、熱交換のための熱交換部１１１が必要となる。

一方、図３に示す冷却ユニットにおいては、熱輸送部１３に熱交換のための貫通孔を設けることによって、熱輸送部１３が熱交換部を兼ねて熱交換部１１１を不要する。

続いて、本発明の第１の実施形態による冷却ユニットについてさらに説明する。

図５は、図１に示すカメラに備えられた冷却ユニットの構成を説明するための図である。そして、図５（ａ）は冷却ユニットを示す斜視図であり。図５（ｂ）は冷却ユニットに備えられた冷却ファンを斜視図である。

図示の冷却ユニットは熱輸送部１３および冷却ファン１２を有しており、熱輸送部１３は、その一端側が、例えば、熱源であるカメラシステム制御部５に対向し、他端側がファン１２と対向するようにして配置されている。そして、前述したように、熱輸送部１３には、冷却ファン１２と対応する面に吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２が形成されている（図５（ａ）参照）。また、図５（ｂ）に示すように、冷却ファン１２として、例えば、遠心ファンが用いられ、回転翼１２ｃの回転に応じて実線矢印１６で示すように回転軸の方向から吸気を行って、実線矢印１７示すように回転翼１２の半径方向に排気が行われる。

図６は、図５に示す熱輸送部を説明するための図である。そして、図６（ａ）は熱輸送部をその正面から示す図であり、図６（ｂ）は熱輸送部をその底面から示す図である。また、図６（ｃ）は図６（ａ）に示す一点鎖線５０に沿った断面を示す図であり、図６（ｄ）は、図５（ｂ）に示す円５７で示す部分を拡大して示す図である。さらに、図６（ｅ）は図６（ｃ）に示す円５８で示す部分を拡大して示す図である。なお、図６（ａ）における正面とはカメラ１の背面から見た場合をいう。

図３に関連して説明したように、カメラシステム制御部５（および撮像素子６）で発生した熱は熱輸送部１３によって輸送される。そして、熱輸送部１３に形成された吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２において、それぞれ冷却ファン１２によって吸入又は排出された空気と熱交換が行われる。

吸気貫通孔３１は、冷却ファン１２に形成された吸気開口１２ａに対向するようにして複数設けられており、同様に、排気貫通孔３２は、冷却ファン１２に形成された排気開口１２ｂに対向するようにして複数設けられている。

図６（ｅ）において、斜線部５１は吸気貫通孔３１において、冷却ファン１２によって吸入された空気と熱交換が行われる吸気貫通孔側面を示す。同様に、斜線部５２は排気貫通孔３２において空気と熱交換が行われる排気貫通孔側面を示す。

ここで、図６（ｄ）を参照して、吸気貫通孔および排気貫通孔の開孔率と熱交換効率との関係、そして、吸気貫通孔および排気貫通孔の側面積と熱交換効率との関係についてについて説明する。

開口率とは、貫通孔が母材の単位面積当たりの割合を示す指標である。例えば、図６（ｄ）に示すように、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２がともに六角形６０°の千鳥型（所謂ハニカム形状）に形成されている場合には、開孔率Ａｒは次の式（１）で表される。

式（１）において、Ｐは、図６（ｄ）に参照番号５３で示す六角形状の貫通孔の中心間距離（ピッチ）を示す。また、ｄは、図６（ｄ）に参照番号矢印５５で示す幅（厚み）を示す。さらに、Ｗは、図６（ｄ）に参照番号５４で示す貫通孔の幅（開口幅）を示す。なお、Ｐ＞ｄである。

前述のように、熱交換は吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２において行われる。そして、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の各々が大きい程、空気が通過しやすく、空気が通過する際の抵抗（以下、通風抵抗と呼ぶ）が小さくなる。よって、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２を通過する間に熱交換を行う際には、開口率が大きい程、熱交換効率は良くなる。つまり、式（１）において、ＷがＰに近い程、言い換えると、Ｐ＞＞ｄの関係にある程、熱交換効率は良くなる。

熱交換効率を考慮すると、熱交換を行う貫通孔の側面は、その面積が大きい程、熱交換効率が高くなる。熱輸送部１３においては、冷却ファン１２によって吸入された空気と吸気貫通孔側面５１および排気貫通孔側面５２とにおいて熱交換が行われる。つまり、吸気貫通孔側面５１および排気貫通孔側面５２の側面積（側壁の面積）が大きい程、熱交換を行う面積が大きくなるので、貫通孔を通過する空気の流速が変わらないとすると、側面積が大きい程、熱交換効率は高くなる。

ここで、熱輸送部１３の母材の単位面積当たりにおける貫通孔の側面積の割合を側面積率と呼ぶ。例えば、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２がともに六角形６０°千鳥型形状である場合には、側面積率Ｓｒは次の式（２）で表される。

式（２）において、Ｐ、ｄ、およびＷは上記の式（１）と同様である。ｔは、図６（ｃ）に参照番号５６で示す熱輸送部１３の厚さを示す。

側面積率Ｓｒを大きくするためには、厚さｔを大きくする他、ピッチＰおよび幅ｄを小さくすればよい。なお、Ｐおよびｄは、加工条件によって決定される最小値とすることが望ましい。また、Ｐおよびｄについては、理想的にはＳｒが最大となるＰ＝２ｄに近づけることが望ましい。

以上、熱交換効率を高くするための開口率および側面積率に係る条件に付いて説明したが、両者は相反する関係にある。つまり、開口率を大きくするためには、ピッチＰを大きくし、かつ幅ｄを小さくすることが望ましい。一方、側面積率を大きくするためには、ピッチＰを小さくし、かつ幅ｄをＰ／２に近づけることが望ましい。

どのように条件が最適であるかについては、冷却ファン１２の性能にもよるが、熱輸送部１３を板状部材で成形する際には、貫通孔の側面積が非常に小さくなるので、通風抵抗が高くなりすぎない程度にピッチＰを小さくすることが望ましい。

続いて、熱源と吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の幅との関係についてその一例を説明する。

図７は、図５に示すカメラシステム制御部の位置と熱輸送部１３に設けられる貫通孔との関係についてその一例を説明するための図である。そして、図７（ａ）は熱輸送部を正面側から見た図であり、図７（ｂ）は熱輸送部を底面側から見た図である。

前述のように、熱輸送部１３は熱輸送の役割と熱交換の役割の２つを兼ねている。熱輸送の面からみると、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の部分には熱伝導率が非常に低い空気が存在するので、熱輸送の阻害要因となる。

熱交換効率を考慮すると、熱源からの距離が遠い貫通孔まで熱を十分に輸送し、多数の貫通孔側面において熱交換を行えば熱交換効率は高くなる。よって、熱輸送部１３においては熱源に近い箇所程、熱輸送を優先させることが望ましい。

例えば、図７（ａ）に示すように、熱源であるカメラシステム制御部５に近い程、吸気貫通孔３１の幅５４（図中紙面上側の吸気貫通孔３１の幅５４）を小さくする。吸気貫通孔３１の幅５４を小さくすることによって、熱輸送部１３の母材の幅５５が大きくなって、熱輸送能力を高めることができる。

上述のように、熱源であるカメラシステム制御部５に近い程、吸気貫通孔３１の幅５４を小さくする。これによって、熱源から遠い貫通孔まで、つまり、排気貫通孔３２までより多くの熱を輸送することが可能となって、熱交換効率を高くすることができる。

上述の例では、式（１）におけるＷ（図６（ｄ）に示す幅５４）を小さくすることによって、開口率を小さくして熱輸送能力を高めている。一方、式（１）におけるＰ（図６（ｄ）に示すピッチ５３）を大きくすることによっても熱輸送能力を高めることが可能である。Ｗを変更することなく、Ｐを大きくした場合、ｄ（図６（ｄ）に示す幅５５）が大きくなって、同様にして熱輸送能力を高めることが可能となる。つまり、熱輸送部１３において、熱源に近い程、式（１）に示す開口率を小さくすることによって、熱交換効率を高くすることができる。

次に、冷却ファンと貫通孔の幅との関係について説明する。

図８は、図５に示す冷却ファンの回転方向と熱輸送部に形成された貫通孔との関係を説明するための図である。そして、図８（ａ）は熱輸送部を正面側から示す図であり、図８（ｂ）熱輸送部を底面側から示す図である。

一般に、冷却ファン１２では、その回転方向によって吸気開口１２ａおよび排気開口１２ｂにおいて流入する空気の速度（流速）の分布が変化する。参照番号７１は冷却ファン１２の回転方向を示す。いま、回転方向７１に冷却ファン１２が回転しているとする。この場合、図８（ａ）において紙面の下方向に排気を行うとすると、吸気開口１２ａの周辺における流速分布においては一般には吸気開口１２ａの紙面左側で冷却ファン１２に流入する空気の流速が速い。一方、紙面右側においては冷却ファン１２に流入する空気の流速が遅い。

図８（ｂ）において、排気開口１２ｂの周辺における流速分布においては、紙面右側で冷却ファン１２から流出する空気の流速が速く、紙面左側で冷却ファン１２から流出する空気の流速が遅い。

よって、流速が遅い箇所に位置する貫通孔についてはその幅を小さくすることによって熱輸送能力を向上させて、流速が速い箇所に位置する貫通校孔に熱を輸送する。これによって、熱交換効率を上げることができる。

例えば、図８（ａ）に示すように、流速が速い箇所に位置する程、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の幅を大きくし、流速が遅い箇所に位置する程、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の幅を小さくする。これによって、側面積率が大きく熱交換効率が高い貫通孔に熱を輸送して効率良く熱交換を行うことができる。

なお、冷却ファン１２の回転方向が回転方向７１と逆の場合には、貫通孔の幅の大小関係も上述の場合と逆にする。つまり、紙面右側程、貫通孔の幅を大きくし、紙面左側程、貫通孔の幅を小さくする。

このように、流速が速い箇所に位置する貫通孔程、式（２）におけるＷ（図６（ｄ）に示す幅５４）を大きくすることによって、側面積率を大きくして熱交換効率を高くすることができる。

一方、式（２）におけるＰ（図６（ｄ）に示すピッチ５３）を小さくして熱交換効率を高くするようにしてもよい。流速が速い箇所に位置する貫通孔程、Ｗを変更することなくＰを小さくした場合には、ｄ（図６（ｄ）に示す幅５５）が小さくなって側面積率が大きくなり、熱交換効率を高めることができる。つまり、熱輸送部１３において、流速が速い箇所に位置する貫通孔程、式（２）に示す側面積率を大きくすることによって、熱交換効率を高くすることができる。

続いて、冷却ファンの回転方向と熱源の配置との関係について説明する。

図９は、図５に示す冷却ファンの回転方向と熱源の位置との関係を説明するための図である。そして、図９（ａ）は冷却ファンの回転方向と熱源であるカメラシステム制御部の位置との関係について一例を示す図であり、図９（ｂ）は冷却ファンの回転方向と熱源であるカメラシステム制御部の位置との関係について他の例を示す図である。

図９（ａ）においては、冷却ファン１２の回転方向７１に対して流速の遅い箇所（紙面右側）に熱源であるカメラシステム制御部５が配置されている。そして、熱輸送部１３において、カメラシステム制御部５と対向する部分が冷却ファン１２から見て流速の遅い側に延在している。

一方、図９（ｂ）においては、流速の速い箇所（紙面左側）に熱源であるカメラシステム制御部５が配置されている。そして、熱輸送部１３において、カメラシステム制御部５と対向する部分が冷却ファン１２から見て流速の速い側に延在している。

図７に関連して説明したように、熱輸送部１３においては、熱源に近い程、貫通孔の幅を小さくする方が熱源から遠くまで熱を輸送することができ、熱交換効率が高くなる。一方、図８に関連して説明したように、冷却ファン１２の回転方向によって流速の速い側程、貫通孔の幅を大きくする方が熱交換効率は良い。

従って、熱源と冷却ファン１２の位置とによって決定される熱輸送部１３のレイアウトに応じて、冷却ファン１２の回転方向を決定する。例えば、図９（ａ）に示すように、熱源と対向する部分が冷却ファン１２から見て紙面右側に延在する場合には、冷却ファン１２の回転方向を右回りとする。一方、図９（ｂ）に示すように、熱源と対向する部分が冷却ファン１２から見て紙面左側に延在する場合には。冷却ファン１２の回転方向を左回りとする。

なお、図９（ｂ）に示す配置の場合には、吸気貫通孔３１の幅も左右反転させて紙面左側ほど貫通孔の幅を小さくする方が熱輸送能力の観点から望ましい。

図１０は、図７に示す吸気貫通孔および排気貫通孔の周辺の構造を説明するための図である。そして、図１０（ａ）は熱輸送部を正面側から見た図であり、図１０（ｂ）は熱輸送部を底面側から見た図である。

図９において、斜線部９１は熱輸送部１３において吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２が形成されていない領域（非貫通孔領域）を示す。前述のように、吸気貫通孔３１又は排気貫通孔３２が形成された領域（貫通孔領域）においては、熱輸送部の能力（つまり、熱輸送能力）が下がってしまう。このため、貫通孔領域の周囲又は周辺に非貫通孔領域を規定して、熱輸送能力を補う。

図示のように、斜線部９１で示す非貫通孔領域を規定することによって破線矢印９２で示す熱伝達経路が形成される。この結果、熱源であるカメラシステム制御部５から熱輸送部１３によって排気貫通孔３２まで効率的に熱を輸送することができる。これによって、熱交換効率を上げることが可能となる。

図１１は、図７に示す吸気貫通孔および排気貫通孔の構造についてその一例を説明するための図である。そして、図１１（ａ）は熱輸送部を正面側から示す図であり、図１１（ｂ）は熱輸送部を底面側から示す図である。また、図１１（ｃ）は図１１（ａ）に示す一点鎖線５０に沿った断面を示す図であり、図１１（ｄ）は図１１（ｃ）に示す円１０３で示す部分を拡大して示す図である。

図示の熱輸送部１３はプレス加工によって成形されており、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２において一方の開口端部にはそれぞれ曲げ部１０１が形成されている。さらには、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の各々において他方の開口端部にはＲ部（曲面部）１０２が形成されている。例えば、曲げ部１０１は、プレス加工によって生じるバリであり、Ｒ部１０２はプレス加工によって生じるダレである。

図６に関連して説明したように、熱輸送部１３に形成された吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２を空気が通過する際に熱交換が行われる。このため、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の側面積が大きい方が熱交換効率は高くなる。よって、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の端部に曲げ部１０１を形成すれば、貫通孔の高さが高くなって側面積を増加させることができる。

同様に、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の側面積を増加させる手法として、図６（ｃ）に示す厚み５６（厚みｔ）を増加させることが考えられるが、この場合には、熱輸送部１３の厚さが大きくなってしまう。このため、カメラ１が厚み方向（光軸方向）に大型化してしまう。

一方、図１１に示す例では、熱輸送部１３の厚みを変化させることなく、プレス加工によって貫通孔を作成する際にバリを残すように加工手法を工夫すれば貫通孔の側面積を増加させることができる。特に、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２は吸気口１４、排気口１５、吸気開口１２ａ、および排気開口１２ｂと対向しているので、これら開口などに入り込むように曲げ部１０１を配置することが可能である。よって、熱輸送部１３の厚みを増やすことなく、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の側面積を増加させることができる。

さらに、熱交換を行う際には、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２における通風抵抗が小さい方が、空気が流れやすくなって熱交換効率は高くなる。そこで、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の端部にその径が広がるようにＲ部１０２を形成する。これによって、冷却ファン１２によって空気を吸入する際の通風抵抗を小さくすることができる。

なお、曲げ部１０１およびＲ部１０２の曲げ方向については、図１１（ｄ）に示すに、冷却ファン１２による空気の流れ方向に向かって曲げた方が通風抵抗が小さくなるとので望ましい。

このように、本発明の第１の実施形態では、熱輸送部１３に空気が流れる貫通孔を形成して、当該貫通孔の側面において熱交換を行う。これによって、熱交換を行うための熱交換部を設ける必要がなくなって、冷却ユニットを小型化することができる。

なお、上述の例では、熱輸送部１３が吸気開口１２ａおよび排気開口１２ｂの双方に対向し、吸気貫通孔３１および排気貫通孔３２の双方で熱交換を行うようにしたが、いずれか一方と対向して熱交換を行うようにしてもよい。

［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態による冷却ユニットが用いられるカメラの一例を示す図である。

上述の第１の実施形態においては、冷却ユニットが１つの冷却ファンを備える場合について説明したが、冷却ユニットは複数の冷却ファンを備えるようにしてもよい。ここでは、冷却ユニットが２つの冷却ファンを備える場合について説明する。

なお、第２の実施形形態による冷却ユニットについては、第１の実施形態による冷却ユニットと異なる構成についてのみ説明し、同様の構成について説明を省略する。

図１２は、本発明の第２の実施形態による冷却ユニットで用いられる熱輸送部の一例を説明するための図である。そして、図１２（ａ）は熱輸送部を正面側から見た図であり、図１２（ｂ）は熱輸送部を底面側から見た図である。

図示のように、冷却ユニットは２つの冷却ファン１２１２ａおよび１２１２ｂを有しており、これら冷却ファン１２１２ａおよび１２１２ｂに対向して熱輸送部１２１３が配置されており、さらに、熱輸送部１２１３は、熱源であるカメラシステム制御部５に対向している。

熱輸送部１２１３には、第１の冷却ファン１２１２ａおよび第２の冷却ファン１２１２ｂに対向してそれぞれ第１の貫通孔領域および第２の貫通孔領域が規定されている。第１の貫通孔領域には第１の吸気貫通孔１２３１ａおよび第１の排気貫通孔１２３２ａが形成され、第２の貫通孔領域には第２の吸気貫通孔１２３１ｂおよび第２の排気貫通孔１２３２ｂが形成されている。

なお、ここでは、熱源であるカメラシステム制御部５に対して近い側に位置する冷却ファンを第１の冷却ファン１２１２ａとし、遠い側に位置する冷却ファンを第２のファン１２１２ｂとする。

図示の例では、第１の冷却ファン１２１２ａおよび第２の冷却ファン１２１２ｂの各々はそれぞれ所定の回転数で回転制御される。そして、第１の冷却ファン１２１２ａの回転数は第２の冷却ファン１２１２ｂの回転数よりも大きい。さらに、第１の吸気貫通孔１２３１ａおよび第１の排気貫通孔１２３２ａはその大きさが第２の吸気貫通孔１２３１ｂおよび第２の排気貫通孔１２３２ｂよりも小さい。

相対的に回転数が大きい第１の冷却ファン１２１２ａにおいては、通風抵抗が大きいとしも風を流すことができる（つまり、流量が多い）。一方、相対的に回転数が小さい第２の冷却ファン１２１２ｂでは、通風抵抗が大きいと、通風抵抗によって風を流すことが困難となる（つまり、流量が少ない）。

よって、図示の例では、第１の冷却ファン１２１２ａに対向して配置された第１の吸気貫通孔１２３１ａおよび第１の排気貫通孔１２３２ａについては通風抵抗が大きくなるようにその径を小さくする。一方、第２のファン１２１２ｂに対向して配置された第２吸気貫通孔１２３１ｂおよび第２の排気貫通孔１２３２ｂは通風抵抗が小さくなるようにその径を大きくする。

上述のように、熱輸送部１２１３において、カメラシステム制御部５に近い側に位置する貫通孔の径を小さくし、遠い側に位置する貫通孔の径を大きくする。これによって、遠い側に位置する貫通孔まで熱を効率的に輸送することができ、熱輸送部１２１３における熱輸送能力の低下を防止することができる。言い替えると、カメラシステム制御部５に近い側に位置する貫通孔の径を大きし、遠い側に位置する貫通孔の径を小さくすると、熱の輸送に寄与しない欠損部が熱源に近い側に位置することになって、熱輸送能力が低下する。

上述のように、第１の冷却ファン１２１２ａおよび第２の冷却ファン１２１２ｂの回転数と熱輸送部１２１３に形成された貫通孔の径とを設定する。これによって、カメラを動作した際に冷却ファンの騒音を小さくすることを優先するモードと冷却を優先するモードとを選択することができる。

例えば、動画撮影（録画および録音）などのように冷却ファンの回転による騒音を低減したい場合には、第２の冷却ファン１２１２ｂを駆動するモードを用いる。一方、スタンバイ中などのように冷却ファンの回転による騒音が気になることがなく冷却を優先したい場合には、第１の冷却ファン１２１２ａを駆動するモードを用いる。さらには、動画撮影などを行った後、急速な冷却を必要とする場合には、第１の冷却ファン１２１２ａおよび第２の冷却ファン１２１２ｂを駆動するモードを用いる。

このように、回転数の異なる第１の冷却ファン１２１２ａおよび第２の冷却ファン１２１２ｂを選択的に駆動制御することによって、つまり、冷却ファンの回転数制御を行うことなくカメラの動作状態に合わせて冷却を行うことができる。

以上のように、本発明の第２の実施形態では、冷却ファンを複数備え、これら冷却ファンに対向して、熱輸送部に吸気貫通孔および排気貫通孔を形成する。そして、複数の冷却ファンの回転数を異ならせるとともに、吸気貫通孔および排気貫通孔の径を冷却ファンの位置に応じて異ならせる。これによって、冷却ユニットを小型化するとともに、冷却ファンの回転数制御を行う必要がなくなる。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。つまり、材質、形状、寸法、形態、数、および配置箇所などについては、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１ カメラ（撮像装置）
２ レンズ鏡筒
１２ 冷却ファン
１２ａ 吸気開口
１２ｂ 排気開口
１３ 熱輸送部
１４ 吸気口
１５ 排気口
３１ 吸気貫通孔
３２ 排気貫通孔

Claims (12)

1. 撮影光学系を介して光学像を受ける撮像素子と、
   前記撮影光学系の光軸と平行に延びる回転軸の周りに回転し、一の方向に延びる吸気開口と前記一の方向とは異なる他の方向に延びる排気開口とを備える冷却ファンと、
   前記吸気開口に対向して設けられ、空気の吸気を行う吸気口と、
   前記排気開口に対向して設けられ、前記空気の排気を行う排気口と、 熱交換を行う板状部材により成形された熱輸送部であって、その厚み方向に空気を流す熱輸送部であって、一端側が前記撮像素子に対向し、且つ、他端側に、前記吸気口から吸気された空気が通過する少なくとも１つの吸気貫通孔と前記排気口から排気される空気が通過する少なくとも１つの排気貫通孔とを有する第１領域を有する熱輸送部と、を備え、
   前記少なくとも１つの吸気貫通孔は前記吸気開口に対向して設けられ、前記少なくとも１つの排気貫通孔は前記排気開口に対向して設けられ、前記冷却ファンは、前記吸気口、前記少なくとも１つの吸気貫通孔、前記吸気開口、前記排気開口、前記少なくとも１つの排気貫通孔、前記排気口、の順に空気を通過させ、
   前記熱輸送部の単位面積当たりにおける前記少なくとも１つの吸気貫通孔および前記少なくとも１つの排気貫通孔の側壁の面積の割合を示す面積率は、前記少なくとも１つの吸気貫通孔および前記少なくとも１つの排気貫通孔を流れる空気の流速が速くなる程、大きくなるように設定されていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１領域においては、前記少なくとも１つの吸気貫通孔の開口率は、前記撮像素子の近くに配置されているもの程小さいことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像素子の位置と前記冷却ファンの位置とに応じて前記冷却ファンの回転方向を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記第１領域の周囲には、吸気貫通孔も排気貫通孔も形成されていない第２領域が規定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記少なくとも１つの吸気貫通孔の開口端部は前記空気の流れる方向に曲げられた曲面を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記少なくとも１つの排気貫通孔の開口端部は前記空気の流れる方向に曲げられた曲げ部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記熱輸送部の前記他端側において、前記第１領域が複数備えられ、該複数の第１領域のそれぞれに対応して複数の前記冷却ファンが備えられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記複数の冷却ファンのうち第１の冷却ファンは、前記複数の第１領域のうち一の第１領域に対応する第１の所定の回転数で駆動され、
   前記複数の冷却ファンのうち第２の冷却ファンは、前記複数の第１領域のうち他の第１領域に対応する、前記第１の所定の回転数よりも小さい第２の所定の回転数で駆動され、 前記第１の冷却ファンに対応する前記一の第１領域における前記少なくとも１つの吸気貫通孔の第１の開口率は、前記第２の冷却ファンに対応する前記他の第１領域における前記少なくとも１つの吸気貫通孔の第２の開口率よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記第１の冷却ファンに対応する前記一の第１領域は、前記第２の冷却ファンに対応する前記他の第１領域よりも前記撮像素子に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 撮影光学系と、
    前記撮影光学系を介して光学像を受ける撮像素子と、
    前記撮影光学系の光軸と平行に延びる回転軸の周りに回転し、一の方向に延びる吸気開口と前記一の方向とは異なる他の方向に延びる排気開口とを備える第１の冷却ファンと、 前記吸気開口に対向して設けられ、空気の吸気を行う吸気口と、
    前記排気開口に対向して設けられ、前記空気の排気を行う排気口と、 熱交換を行う板状部材により成形された熱輸送部であって、その厚み方向に空気を流す熱輸送部であって、一端側が前記撮像素子に対向し、且つ、他端側に、前記吸気口から吸気された空気が通過する少なくとも１つの吸気貫通孔と前記排気口から排気される空気が通過する少なくとも１つの排気貫通孔とを有する前記第１の冷却ファンに対応した第１領域を有する熱輸送部と、を備え、
    前記少なくとも１つの吸気貫通孔は前記吸気開口に対向して設けられ、前記少なくとも１つの排気貫通孔は前記排気開口に対向して設けられ、前記第１の冷却ファンは、前記吸気口、前記少なくとも１つの吸気貫通孔、前記吸気開口、前記排気開口、前記少なくとも１つの排気貫通孔、前記排気口、の順に空気を通過させ、
    前記熱輸送部の単位面積当たりにおける前記少なくとも１つの吸気貫通孔および前記少なくとも１つの排気貫通孔の側壁の面積の割合を示す面積率は、前記少なくとも１つの吸気貫通孔および前記少なくとも１つの排気貫通孔を流れる空気の流速が速くなる程、大きくなるように設定されていることを特徴とする電子機器。
11. 前記第１の冷却ファンの前記吸気開口に相当する吸気開口と、前記第１の冷却ファンの前記排気開口に相当する排気開口とを有する第２の冷却ファンと、
    前記電子機器の動作状態に応じて前記第１の冷却ファンおよび前記第２の冷却ファンを選択的に駆動制御する制御手段と、をさらに備え、
    前記一端側と前記他端側を含む前記熱輸送部の前記他端側において、前記第１の冷却ファンに対応した第１領域に相当する前記第２の冷却ファンに対応した第１領域をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。
12. 前記制御手段は、所定の回転数で前記第１の冷却ファンを駆動させ、前記所定の回転数よりも小さい回転数で前記第２の冷却ファンを駆動させ、
    前記第１の冷却ファンに対応した第１領域における前記少なくとも１つの吸気貫通孔の開口率は、前記第２の冷却ファンに対応した前記第１領域における前記少なくとも１つの吸気貫通孔の開口率よりも小さいことを特徴とする請求項１１に記載の電子機器。

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