(57)【要約】【課題】磁場印加手段を小型化又は簡易化しつつも、主熱源からの熱入力が小さい場合にも磁性流体を安定して循環させることが可能な磁性流体熱機関を提供すること。【解決手段】磁性流体と、前記磁性流体の循環流路と、前記循環流路の途中に配置される磁場印加部と、前記磁場印加部内に配置される受熱部及び非受熱部と、前記受熱部に接続される主熱源と、前記受熱部に接続される補助熱源と、前記磁場印加部に磁場を印加する磁場印加手段を備え、前記磁場印加部において前記循環流路を折り返し、前記循環流路を折り返した頂部に対して前記磁場印加手段のいずれかの磁極を対向させるように配置し、前記循環流路を折り返すことで生じる往復の流路のうち、一方に受熱部を、もう一方に非受熱部を配置し、前記循環流路を折り返すことで生じる循環流路間の隙間に前記補助熱源を配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性流体と、
前記磁性流体の循環流路と、
前記循環流路の途中に配置される磁場印加部と、
前記磁場印加部内に配置される受熱部及び非受熱部と、
前記受熱部に接続される主熱源と、
前記受熱部に接続される補助熱源と、
前記磁場印加部に磁場を印加する磁場印加手段とを備え、
前記磁場印加部において前記循環流路を折り返し、
前記循環流路を折り返した頂部に対して前記磁場印加手段のいずれかの磁極を対向させるように配置し、
前記循環流路を折り返すことで生じる往復の流路のうち、一方に受熱部を、もう一方に非受熱部を配置し、
前記循環流路を折り返すことで生じる循環流路間の隙間に前記補助熱源を配置することを特徴とする磁性流体熱機関。
【請求項２】
前記補助熱源は一対の伝熱板を有するペルチェ素子であり、
前記ペルチェ素子の一方の伝熱板が前記受熱部に接続され、もう一方の伝熱板が前記非受熱部に接続されることを特徴とする請求項１に記載の磁性流体熱機関。
【請求項３】
熱源となる電子部品と、
請求項１または２に記載の磁性流体熱機関を備え、
前記主熱源が前記電子部品であることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
前記磁性流体の流量検出手段を備え、
前記主熱源である電子部品の駆動中に、前記磁性流体の流量が第一のしきい値より小さい場合に、第二のしきい値より大きくなるまで前記補助熱源を駆動することを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
動作開始直後から、所定の時間だけ前記補助熱源を駆動することを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項６】
前記主熱源である電子部品の発熱量が第一のしきい値よりも小さい場合、及び第二のしきい値よりも大きい場合は、前記補助熱源を駆動しないことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項７】
前記受熱部における、前記補助熱源の伝熱面の重心位置が、前記主熱源である電子部品の伝熱面の重心位置よりも、前記磁性流体の循環方向の下流側に位置するように前記補助熱源を配置することを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項８】
蓄熱材と、
熱伝導部材を備え、
前記蓄熱材が前記熱伝導部材を介して前記ペルチェ素子の前記非受熱に接続された伝熱板に並列的に接続されることを特徴とする請求項２に記載の磁性流体熱機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の構成及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、循環流路中の磁性流体を熱エネルギーにより循環させる、磁性流体熱機関が提案されている。特許文献１では、循環流路の一部分において、磁場印加手段により磁場を発生させたうえで、主熱源から熱を入力し、磁性流体に温度勾配を発生させることで、この部分を動力変換部として磁性流体を循環させる構成が開示されている。このような磁性流体熱機関は、機械類や電子機器等のための熱輸送装置や液送装置としての応用例が提案されている。
【０００３】
上述の磁性流体熱機関の動力変換の効率を高めるためには、動力変換部においてなるべく流路に沿った方向の磁場を発生させることが肝心である。そのための磁場印加手段の構成として、従来、特許文献１では所定幅の磁気ギャップを有する電磁石を用いる構成が開示されている。また、特許文献２では流路方向に対して垂直な磁化容易軸を持つ一対の永久磁石を、流路方向に沿って互いに異なる磁極面を流路に向けるように並列配置した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−０１２８５２号公報
【特許文献２】特開２０１４−５０１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２で開示されている構成の磁性流体熱機関は、磁場印加手段が大型又は煩雑であるため、搭載できる機器が限られるという課題がある。一方、磁場印加手段を小型化又は簡略化すると、動力変換効率が低くなることで、主熱源からの熱入力が小さい場合に磁性流体を循環させにくいという課題がある。
【０００６】
そこで本発明は、磁場印加手段を小型化又は簡易化しつつも、主熱源からの熱入力が小さい場合にも磁性流体を安定して循環させることが可能な磁性流体熱機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る磁性流体熱機関は、
磁性流体と、前記磁性流体の循環流路と、前記循環流路の途中に配置される磁場印加部と、前記磁場印加部内に配置される受熱部及び非受熱部と、前記受熱部に接続される主熱源と、前記受熱部に接続される補助熱源と、前記磁場印加部に磁場を印加する磁場印加手段を備え、前記磁場印加部において前記循環流路を折り返し、前記循環流路を折り返した頂部に対して前記磁場印加手段のいずれかの磁極を対向させるように配置し、前記循環流路を折り返すことで生じる往復の流路のうち、一方に受熱部を、もう一方に非受熱部を配置し、前記循環流路を折り返すことで生じる循環流路間の隙間に前記補助熱源を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、磁場印加手段を小型化又は簡易化しつつも、主熱源からの熱入力が小さい場合にも磁性流体を安定して循環させることが可能な磁性流体熱機関の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】磁性流体熱機関の概念的な構成を示す模式図
【図２】磁性流体熱機関における動力変換部の周囲の構成を示す模式図
【図３】磁性流体熱機関を搭載する撮像装置の模式図
【図４】撮像装置のペルチェ素子の駆動部の電気的な構成を示すブロック図
【図５】蓄熱材を併用した磁性流体熱機関を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明における磁性流体熱機関の概念的な構成を示す模式図である。図１において、１００は磁性流体熱機関を、１０１は磁性流体を、１０２は磁性流体１０１の循環流路を、１０３は磁場印加手段を、１０４ａは主熱源を、１０４ｂは補助熱源を、まとめて、１０４は熱源を、１０５は仕事手段を、１０６は放熱手段をそれぞれ示す。更に、１０２ａは循環流路１０２中の磁場印加部を、１０２ｂは磁場印加部１０２ａ中の受熱部を、１０２ｃは磁場印加部１０２ａ中の非受熱部をそれぞれ示す。また、１０７は磁場印加手段１０３、熱源１０４及び循環流路１０２の磁場印加部１０２ａを含む部分の総称として、磁性流体熱機関１００の動力変換部を示す。また、１０８ｂ、１０８ｃの矢印はそれぞれ、循環流路１０２の受熱部１０２ｂ及び非受熱部１０２ｃ内の磁性流体１０１に作用する磁気体積力の代表的な向きと大きさを、１０９の矢印は磁性流体１０１の循環方向を示す。
【００１２】
磁性流体熱機関１００は、動力変換部１０７において主熱源１０４ａの熱エネルギーを磁性流体１０１の運動エネルギーに変換する機関である。磁性流体熱機関１００における動力変換の原理は先行文献にて開示されているため、詳しい図示を省略し簡潔に説明する。まず、感温性を有する磁性流体１０１を循環流路１０２に封入する。次に、循環流路１０２の一部分に磁場印加部１０２ａを設けて、その内部に対して磁場印加手段１０３により磁場を発生させる。この際、磁場印加部１０２ａにおける、互いに対称な半分ずつの領域を、それぞれ受熱部１０２ｂ、及び非受熱部１０２ｃとして、これらの領域で専ら流路方向に沿う向きの磁場が発生するようにする。更に、それぞれの領域における、内部の磁性流体１０１に作用する磁気体積力の流路方向成分が、互いにもう一方の領域の方に引き付けられる向きになるようにする。次に、受熱部１０２ｂに対して主熱源１０４ａにより熱を印加し、内部の磁性流体１０１の温度を上昇させる。すると、磁性流体１０１の磁性が弱まるため、磁場から受ける磁気体積力も弱まる。これにより磁場印加部１０２ａ中で受熱部１０２ｂ内の磁性流体１０１と非受熱部１０２ｃ内の磁性流体１０１の間の磁気体積力の流路方向成分の平衡が崩れるため、非受熱部１０２ｃから受熱部１０２ｂに向かって磁性流体１０１を移動させる駆動力が発生する。すなわち動力変換がなされ、これが連続的に伝搬することにより、磁性流体１０１が循環流路１０２内を循環する。
【００１３】
磁性流体熱機関１００には様々な用途がある。例えば、主熱源１０４ａにヒーター等の加熱手段を用いると、仕事手段１０５で仕事を行う液送装置（ポンプ）として利用することができる。このポンプは原理上騒音や振動を発生せず、また、可動部が無いため、流体の流出や異物の混入が起こりづらいといった優れた特徴を有する。また、主熱源１０４ａに放熱対象の電子部品を用いると、その熱により磁性流体１０１を循環させ、放熱手段１０６へ熱を輸送し放熱する、別途電源を必要としない自己循環式の液冷システムとして利用することができる。
【００１４】
上記の原理に基づけば、動力変換の効率を高めるためには、受熱部１０２ｂ及び非受熱部１０２ｃ内に印加する磁場の向きをなるべく流路方向に沿うようにすることが肝心である。よって、従来は、例えば磁場印加手段１０３として、所定幅の磁気ギャップを有する電磁石を用いる構成が開示されている。又は、磁場印加手段１０３として、流路方向に対して垂直な磁化容易軸を持つ一対の永久磁石を、流路方向に沿って互いに異なる磁極面を流路に向けるように並列配置した構成が開示されている。しかし、前者の構成は、磁場印加部１０２ｂを外側から取り囲むような形状の電磁石を用いる必要があるため、磁場印加手段１０３が大型化するという課題があった。また、後者の構成は、一対の永久磁石を並列配置するため、部品数が多くなり煩雑化するという課題があった。これより、共に磁場印加手段１０３が煩雑又は大型であるため、磁性流体熱機関を搭載できる機器が限られるという課題があった。
【００１５】
一方、上記の課題を解決するために、磁場印加手段１０３を小型化又は簡略化すると、磁場印加部１０２ａ中で流路方向に沿う磁場の強さが減少するため、磁性流体熱機関の動力変換効率が低下する。これにより、主熱源１０４ａからの熱入力が小さい場合に、磁性流体１０１に自身の粘性抵抗や、循環流路１０２の流路抵抗を越えて動き出させるのに十分な大きさの駆動力を与えることができないために、循環を開始させることができない場合がある。更に、この状態が続くと、受熱部１０２ｂから非受熱部１０２ｃに熱が伝わり、内部の磁性流体１０１の温度が上昇することで磁性流体の温度差が小さくなる場合がある。すると、たとえその後主熱源１０４ａからより大きい熱を入力したとしても、磁性流体１０１の温度差が小さいため、やはり磁性流体の循環を開始させることができない場合がある。
【００１６】
本発明の磁性流体熱機関１００は、これらの課題を鑑みて、磁場印加手段１０３を従来より小型化又は簡易化しつつも、主熱源１０４ａからの熱入力が小さい場合にも、磁性流体１００を安定して循環させることができるように構成されたものである。続いて、動力変換部１０７の詳細な構成を説明する。
【００１７】
図２は本発明の磁性流体熱機関１００における動力変換部１０７の周囲の構成を示す模式図である。図２（ａ）において、１０１は磁性流体を、１０２は循環流路に相当するチューブ又はパイプ部材を、１０３は磁場印加手段に相当する単一の永久磁石を、１０４ａは主熱源に相当する加熱手段であるヒーターを、１０４ｂは補助熱源に相当するペルチェ素子を、１１１は弾性を有する熱伝導部材をそれぞれ示す。更に、１０２ａは磁場印加部を、１０２ｂは受熱部を、１０２ｃは非受熱部をそれぞれ示す。また、１２１は循環流路の折り返しの中心線を、１２２は循環流路の折り返し角度を説明する補助図をそれぞれ示す。また、図２（ｂ）は永久磁石１０３により磁場印加部１０２ａ内に発生する磁場を磁力線１３１で示す模式図である。図中の各箇所における磁力線１３１の接線の方向が、その箇所における磁場の向きを示す。更に、図２（ｃ）はペルチェ素子１０４ｂの詳細な構造を示す断面模式図である。図２（ｃ）において、１０４１ａ、１０４１ｂはそれぞれ、セラミック等からなる一対の伝熱板を、１０４２は金属と半導体の組合せからなる電極部をそれぞれ示す。図２（ａ）及び図２（ｂ）では、図示の便宜上ペルチェ素子１０４ｂはこれらの構造を省略して、簡略的に図示している。本発明では以降もペルチェ素子１０４ｂは簡略的に図示する。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、本発明においてはまず、動力変換部１０７の磁場印加部１０２ａにおいて、循環流路１０２を約１８０度折り返す。これにより見かけ上往復の流路が生じるが、その一方に受熱部１０２ｂを、もう一方に非受熱部１０２ｃを配置する。次に、主熱源に相当するヒーター１０４ａを、熱伝導部材１１１を介して受熱部１０２ｂに接触さる。更に、循環流路１０２の折り返しの頂部に対して、永久磁石１０３をＮ又はＳのどちらか一方の磁極面が対向するように配置する。この際、永久磁石１０３は受熱部１０２ｂと非受熱部１０２ｃ内にそれぞれ互いに対称な磁場を印加するために、磁極面の中心が循環流路１０２の折り返しの中心線１２１上に位置するように配置する。このような構成を取ることで、図２（ｂ）に示すように、受熱部１０２ｂと非受熱部１０２ｃ内には専ら流路方向に沿い、互いに対向する向きの磁場が発生するため、ヒーター１０４ａを駆動すると、磁性流体１０１には駆動力が作用し、磁性流体１０１を循環させることができる。この際、１個の永久磁石で磁場印加手段１０３を構成することができるため、磁場印加手段１０３を小型かつ簡易化することができる。
【００１９】
更に、本発明においては補助熱源に相当するペルチェ素子１０４ｂを、磁場印加部１０２ａにおいて循環流路１０２を折り返すことで生じる循環流路１０２間の隙間部に配置するとよい。ペルチェ素子１０４ｂは熱電変換素子の一種であり、一対の伝熱板１０４１間に電極部１０４２を備えた構成を有している。ペルチェ素子１０４ｂに電圧を印加すると、ペルチェ効果により内部で吸放熱が起こり、一対の伝熱板１０４１のうち一方が高温、他方が低温となる。よって、一対の伝熱板１０４１をそれぞれ、循環流路１０２の受熱部１０２ｂ、及び非受熱部１０２ｃに接続する。更に、受熱部１０２ｂ側が高温となるように電力を印加すると、受熱部１０２ｂ側においては磁性流体１０１を加熱し、非受熱部１０２ｃ側においては磁性流体１０１を冷却するため、磁性流体１０１に大きな温度差を発生させることができ、駆動力を発生させる補助熱源として利用することができる。これより、例えば磁性流体熱機関１００を起動する際に、主熱源であるヒーター１０４ａだけでは駆動力が不足し、磁性流体１０１の循環を開始させることができない場合も、補助熱源であるペルチェ素子１０４ｂを補助的に駆動し駆動力を補うことで、磁性流体１０１の循環を開始させることができるようになる。
【００２０】
以上説明した構成により、本発明では磁性流体熱機関の磁場印加手段を小型かつ簡易化しつつも、主熱源１０４ａからの熱入力が小さい場合にも磁性流体１０１を安定して循環させることができる。この際、補助熱源として用いたペルチェ素子１０４ｂは、一般に扁平形状であるため、循環流路１０２の折り返しの隙間部に効率良く配置することができる。また、ペルチェ素子１０４ｂは加熱と冷却の両方を持って磁性流体１０１に大きな温度差を発生させることができるため、本発明の補助加熱手段として好適である。なぜならば、仮にヒーターを用いて加熱のみで磁性流体１０１に大きな温度差を発生させようとすると、必然的に加熱部の温度が高くなるため、その分周囲へ逃げる熱量が多くなり、加熱効率が低下するからである。
【００２１】
以上説明した構成により本発明の磁性流体熱機関１００は完成するが、続いて各部のより詳細な構成について説明する。
【００２２】
本発明における磁性流体１０１は、温度変化に応じた磁性の変化量が大きい、いわゆる感温性磁性流体と呼ばれる種類の物を用いることが望ましい。そのような磁性流体は、磁性粒子として例えばマンガン−亜鉛フェライトの様なキュリー温度の低い物質を用いることで作成することができる。
【００２３】
循環流路１０２は、チューブ又はパイプ部材を用いることができる。又は、磁性流体熱機関１００を搭載する機器の構造部材中に直接流路を形成するようにしてもよい。これらの材質は、内部に磁場印加手段１０３による磁場が作用するように、樹脂やゴム、銅やアルミ等の非磁性の材料を用いることが望ましい。また、動力変換の効率を高めるにあたっては、受熱部１０２ｂにおいては内部の磁性流体１０１によく熱を伝えることが重要であり、一方非受熱部１０２ｃにおいては磁性流体になるべく熱を伝えないことが重要である。よって、循環流路１０２は部分的に材質を変えて複数の部品で形成してもよい。例えば、受熱部１０２ｂは熱伝導率が高い銅製、非受熱部１０２ｃは熱伝導率が低いナイロン製にするとよい。
【００２４】
磁場印加手段に相当する永久磁石１０３は、例えば高い磁束密度を有するネオジム磁石を用いるとよい。また、本実施形態では単一の永久磁石を用いる例を説明したが、受熱部１０２ｂ及び非受熱部１０２ｃにおける磁場の向きをより流路方向に沿うようにするために、磁極間の距離を延長する役割を果たす、鋼等の磁性材料からなるバックヨークを付加してもよい。
【００２５】
主熱源に相当するヒーター１０４は、例えばプレートヒータ等の一般的な面状発熱体を用いることができる。この場合、一般にチューブ又はパイプ部材１０２は曲面状であるため、ヒーター１０４の熱を効率良く受熱部１０２ｂに伝えるために、弾性を有する熱伝導部材１１１を間に介在させて、間接的に密着させるようにするとよい。このような熱伝導部材１１１としては、例えば熱伝導率が高いフィラーを含むゴムやグリス等を用いることが好ましい。または、ヒーター１０４は電熱線等の線状発熱体や、ラバーヒーター等の柔軟性を有する面状発熱体をチューブ又はパイプ部材１０２の受熱部１０２ｂに巻き付けて使用するとよい。この場合、熱伝導部材１１１は省略することができる。
【００２６】
補助熱源に相当するペルチェ素子１０４ｂは、一般に伝熱板１０４１がセラミック等からなり、略剛体であるため、上記のプレートヒータを用いる場合と同様に、熱伝導部材１１１を用いて循環流路１０２の受熱部１０２ａ及び非受熱部１０２ｂに間接的に密着させるとよい。
【００２７】
仕事手段１０５は、磁性流体１０１の運動エネルギーを利用して別の仕事を行う際に付加することができるが、必須の構成ではなく、省略しても構わない。
【００２８】
放熱手段１０６は、熱源１０４により加熱されて高温となる磁性流体１０１の温度を下げて非受熱部１０２ｃへ戻すために必要である。仮に放熱を行わない場合、非受熱部１０２ｂへ流れ込む磁性流体１０１の温度が次第に上昇するため、磁場印加部１０２ａ内の磁性流体１０１の温度差が減少し、動力変換効率が下がり、やがて循環が止まってしまう場合がある。放熱手段としては、例えば放熱フィンや熱容量が大きい構造部材を循環流路１０２の一部に取り付けて用いるとよい。又は、循環流路１０２をファンの風や他の冷媒中に晒すことで冷却するようにしてもよい。
【００２９】
続いて、磁性流体熱機関１００を搭載する電子機器の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３０】
図３は磁性流体熱機関１００を搭載する電子機器に相当する撮像装置の模式図である。図３（ａ）は撮像装置全体の正面断面と側面断面を示す模式図である。また、図３（ｂ）は動力変換部１０７ａの周囲のより詳細な模式図である。図３（ａ）において、２００は撮像装置本体を、２０１は撮像装置２００の筐体を、２０２は撮像光学系を、２０２ａは撮像光学系２０２の光軸を、２０３はイメージセンサを、２０４はメインＩＣを、２０５はメインＩＣ２０４等の各種電子部品や、不図示の電子回路を搭載したメイン基板をそれぞれ示す。更に、１０３は磁性流体熱機関１００の磁場印加手段に相当する永久磁石を、１０４ｂは補助熱源に相当するペルチェ素子を、１０７ａ、１０７ｂはそれぞれ、第一及び第二の動力変換部を、１０９は磁性流体１０１の循環方向をそれぞれ示す。また、２０６はバッテリボックスを、２０７はストロボ用のキャパシタを、２０８はディスプレイを、２０９は循環流路１０２の固定部材を、２１０と２１１は熱伝導部材をそれぞれ示す。撮像装置２００はその他にも動作に関わる様々な部材を有するが、本発明の要部ではないため図示及び説明を省略する。また、本実施例の撮像装置２００の構成は一例を示す物であるため、本発明は他の構成を有する撮像装置や電子機器にも同様に適用することができる。
【００３１】
図３（ｂ）において、３０１ａは循環流路１０２の受熱部１０２ｂとイメージセンサ２０３の伝熱面（接触面）を、３０２ａは伝熱面３０１ａの、受熱部１０２ｂにおける磁性流体１０１の流路方向の重心位置をそれぞれ示す。また、３０１ｂは循環流路１０２の受熱部１０２ｂとペルチェ素子１０４ｂの伝熱面（接触面）を、３０２ｂは伝熱面３０１ｂの、受熱部１０２ｂにおける磁性流体１０１の流路方向の重心位置をそれぞれ示す。
【００３２】
撮像装置２００の撮像原理は公知であるため、詳細は省略し、簡潔に説明する。まず、撮像する対象からの光を撮像光学系２０２により取り込む。次に、イメージセンサ２０３を駆動し、取り込んだ光の光電変換を行うことで電気的な画像信号を得る。その後、メイン基板２０５上でメインＩＣ２０４等により各種の信号処理を行うことで画像データを得る。最後に、得られた画像データを不図示の不揮発性の記録媒体等に記録することで撮像がなされる。以上の動作を一度だけ行うと、１枚の画像、すなわち静止画を得ることができる。一方、継続的に繰り返し行うと、時間的に連続した複数の画像、すなわち動画を得ることができる。
【００３３】
上記の原理により撮像装置２００を動作させると、イメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４を電気的に駆動するため、これらの電子部品で局所的に大きな熱が発生する。これらの熱が局所的に存在すると、電子部品の故障や性能低下を招いたり、直近の筐体２０１の部分を高温にしたりする可能性があり、好ましくない。よって、電子部品で発生した熱を速やかに周囲に拡散させ、筐体２００の外に放出させる、すなわち、放熱の対策をとることが望ましい。本実施例の撮像装置２００は、そのような放熱システムで磁性流体熱機関１００を搭載している。すなわち、イメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４といった大きな熱を発生する電子部品を、磁性流体熱機関１００の主熱源１０４ａとして用いて、動力変換部１０７ａ、１０７ｂで動力変換を行うことで、磁性流体１０１を循環させる。これにより、磁性流体１０１を熱媒体として電子部品から熱を放出させることができる。なお、本実施例で示すように、本発明の磁性流体熱機関１００の動力変換部１０７は１箇所に限らず、複数箇所設けることができる。
【００３４】
イメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４は、動力変換部１０７ａ、１０７ｂにおいて、不図示の熱伝導部材を介して循環流路１０２の受熱部に接続される。更に、循環流路１０２は複数個所で固定部材２０９により筐体２０１に接触させて固定される。磁性流体１０１を循環させると、これらの箇所で循環流路１０２を介して磁性流体１０１から筐体２０１へ熱が伝わることで、電子部品が放出した熱が筐体２０１の外へ放出され、放熱がなされる。また、循環流路１０２をバッテリボックス２０６や、キャパシタ２０７、ディスプレイ２０８といった熱容量が大きい部材に対して熱伝導部材２１０、２１１を用いて接続することで、磁性流体からこれらの部品へ熱を伝えるようにしてもよい。この際の熱伝導部材２１０、２１１としては、例えばヒートパイプやグラファイトシートといった部材を使用することができる。
【００３５】
本実施例のように、放熱システムとして磁性流体熱機関１００を用いる場合、その動作のさせ方は能動的なものではなく、受動的なものとなる。すなわち、磁性流体１０１を循環させるために主熱源１０４ａを駆動するのではなく、主熱源１０４ａを別の目的で動作させて、その結果生じた熱により磁性流体１０１を循環させようとする。例えば、図３（ａ）に示す撮像装置２００の場合は、撮像動作のためにイメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４を駆動し、その結果生じた熱で磁性流体１０１を循環させようとする。この際、磁性流体１０１を循環させる目的でイメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４の駆動制御をする（熱出力を調整する）ことは、一般には行わない。よって、撮像動作を開始しても、仮にイメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４の発熱量が所定の大きさよりも小さい場合、磁性流体熱機関１００は磁性流体１０１の粘性抵抗や、循環流路１０２の流路抵抗を越えて磁性流体１０１の循環を開始させるだけの駆動力を発生させることができない場合がある。仮にこの状態で動画撮影等を行い、イメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４を駆動し続けると、これらの電子部品の周囲に熱が滞留してしまう可能性があるため、好ましくない。よって、本実施例のように、放熱システムとして磁性流体熱機関１００を用いる場合は、放熱対象となる主熱源１０４ａに加えて、補助熱源１０４ｂを備えて、主熱源１０４ａの熱出力が低い場合に補助熱源１０４ｂを補助的に動作させることで、磁性流体１０１を安定して循環させることができるようにするとよい。本実施例の撮像装置２００は、このような補助熱源としてペルチェ素子１０４ｂを備えており、これを補助的に駆動するように制御することで、安定して磁性流体１０１を循環させ、磁性流体１０１が熱媒体となり電子部品から熱を運び去ることで、放熱がなされるようにすることができる。
【００３６】
図４は撮像装置２００のペルチェ素子１０４ｂの駆動部の電気的な構成を示すブロック図である。図４において、４０１はペルチェ素子１０４ｂに電力を供給するためのドライバを、４０２は循環流路１０２における磁性流体１０１の流量を検出する流量検出手段を、４０３は撮像装置２００の各部の温度を検出する温度検出手段をそれぞれ示す。これらはいずれも図３においては不図示である。また、図４においては、イメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４、ペルチェ素子１０４ｂが磁性流体熱機関１００の主熱源や補助熱源に相当することを明示するため、循環流路１０２、及びその内部の磁性流体１０１の模式図を合わせて部分的に示している。
【００３７】
撮像装置２００において、メインＩＣ２０４は、撮像装置２００の各種動作状態や、流量検出手段４０２や温度検出手段４０３の出力に基づきペルチェ素子１０４ｂの駆動制御内容を決定し、ドライバ４０１に制御信号を送信する。ドライバ４０１が制御信号に基づき、ペルチェ素子１０４ｂに供給する電力を調整することで、ペルチェ素子１０４ｂの駆動制御がなされる。
【００３８】
具体的なペルチェ素子１０４ｂの駆動制御方法としては、例えば流量検出手段４０２の出力に基づき、磁性流体１０１の流量が所定の第一のしきい値よりも小さく、循環が止まっていると判断できる場合に、磁性流体１０１の流量が所定の第二のしきい値よりも大きくなり、循環が始まったと判断できるようになるまでペルチェ素子１０４ｂを駆動するように制御するとよい。又は、流量検出手段４０２を省略する場合は、磁性流体１０１の循環が止まっている可能性が高いと判断することができる、撮像装置２００の動作開始直後（起動直後や、動画撮影の開始直後等）から、一定の時間だけペルチェ素子１０４ｂを駆動するように制御するとよい。
【００３９】
一方、仮にイメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４の発熱量がとりわけ小さく、磁性流体１０１が循環せずとも、熱伝導のみで放熱が間に合うような場合は、省電力等の観点からもペルチェ素子１０４ｂは駆動しない方がよい。よって、例えばイメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４の発熱量が所定の第一のしきい値よりも小さい場合は、ペルチェ素子１０４ｂを駆動しないように制御するとよい。また、逆にイメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４の発熱量がとりわけ大きく、ペルチェ素子１０４ｂを駆動せずとも磁性流体１０１の循環がすぐに開始すると判断できるような場合は、同様にペルチェ素子１０４ｂは駆動しない方がよい。よって、例えばイメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４の発熱量が所定の第二のしきい値よりも大きい場合も、同様にペルチェ素子１０４ｂを駆動しないように制御するとよい。
【００４０】
また、これまで説明したような磁性流体１０１の循環を開始させる目的に限らず、磁性流体１０１の流量の変動を抑えて安定に循環させる目的や、一時的に磁性流体１０１の流量を増やす目的等で、補助熱源であるペルチェ素子１０４ｂを駆動するように制御してもよい。例えば、イメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４の発熱量と、ペルチェ素子１０４ｂの発熱量の和が常に一定となるように制御すると、磁性流体１０１の流量変動の抑止を図ることができる。また、イメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４の発熱量が増えると推測できる場合（例えば、タイマーで撮影動作をセットした場合等）に、ペルチェ素子１０４ｂを駆動して、予め磁性流体１０１を循環させておくようにしてもよい。
【００４１】
また、撮像装置２００の周囲の環境温度が低い場合は、筐体２０１からの放熱効率が高くなるため、より磁性流体１０１を多く循環させることで、磁性流体１０１による熱輸送量を増やし、放熱効果を高めることができる場合がある。よって、温度検出手段４０３の出力に応じてペルチェ素子１０４ｂの熱出力を調整するように制御してもよい。
【００４２】
また、仮にペルチェ素子１０４ｂを駆動することでイメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４の温度が上昇する（温度上昇速度が高くなる）ような場合は、放熱システムとして逆効果である。よって、例えば、イメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４に対応する温度検出手段４０３が出力する温度の時間変化の二階微分値が、所定のしきい値よりも大きくなるような場合は、ペルチェ素子１０４ｂの駆動を停止するように制御するとよい。
【００４３】
以上、撮像装置２００における磁性流体熱機関１００の補助熱源に相当するペルチェ素子１０４ｂの駆動制御方法の例をいくつか説明したが、本発明はこれらの例に限定されず、その要旨の範囲内で自由に駆動制御を行って構わない。
【００４４】
更に、本実施例のように放熱システムとして磁性流体熱機関１００を用いる場合は、図３（ｂ）に示すように、動力変換部１０７の受熱部１０２ｂにおいて、補助熱源（ペルチェ素子１０４ｂ）が放熱対象である主熱源（イメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４）よりも磁性流体１０１の循環方向の下流側に位置するように配置することが望ましい。より具体的には、ペルチェ素子１０４ｂの伝熱面３０１ｂの重心位置３０２ｂが、少なくともイメージセンサ２０３の伝熱面３０１ａの重心位置３０２ａよりも磁性流体１０１の循環方向の下流側に位置するようにペルチェ素子１０４ｂやイメージセンサ２０３を配置するとよい。なぜならば、補助熱源であるペルチェ素子１０４ｂが主熱源であるイメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４よりも上流側に位置すると、磁性流体１０１により熱が主熱源へ運ばれるため、本来放熱対象であるはずのイメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４の温度を上昇させてしまうためである。一方、ペルチェ素子１０４ｂがイメージセンサ２０３やメインＩＣ２０４よりも下流側に位置すると、磁性流体１０１により熱が主熱源へ運ばれることがないため、放熱システムとして好適に利用することができる。
【００４５】
なお、図２（ｂ）に示すように、動力変換部の受熱部において、磁場印加手段１０３に近い磁性流体１０１の循環方向の上流側程、磁束密度は大きい。よって、主熱源１０４ａと補助熱源１０４ｂは共に、本来は上流側に配置する方が動力変換効率は高くなる。よって、放熱システム以外の用途の場合は、上記の相互位置は考慮せず、主熱源１０４ａと補助熱源１０４は共に、上流側になるべく近づけて配置するとよい。図２（ａ）の模式図はそのような配置を示すものである。
【００４６】
また、本実施例に示すように放熱システムとして磁性流体熱機関１００を使用し、特に補助加熱手段としてペルチェ素子１０４ｂを用いる場合は、蓄熱材を併用するとよい場合がある。具体的には、ペルチェ素子１０４ｂの低温側の伝熱板１０４１に対して、熱伝導部材を介して蓄熱材を並列的に接続するとよい。図５は蓄熱材を併用した磁性流体熱機関１００を示す断面模式図である。図５において、５０１は蓄熱材を、５０２は熱伝導部材をそれぞれ示す。蓄熱材５０１としては、例えば熱容量が大きい金属材を用いることができる。または、水や低融点合金等の常温で液体の潜熱蓄熱材をケースに充填した物を用いてもよい。
【００４７】
図５に示す状態でペルチェ素子１０４ｂを駆動すると、不図示の低温側の伝熱板１０４１に接続された蓄熱材５０１には冷熱が蓄えられる。これにより、ペルチェ素子１０４ｂ及び主加熱手段１０４ａの駆動を停止しても、蓄熱材５０１から非受熱部１０２ｃへ冷熱が伝わるため、磁場印加部１０２ａ内で磁性流体１０１に温度差が発生し、駆動力が生じる。よって、加熱手段１０４を停止しても、しばらくの間磁性流体１０１の循環を継続させて、放熱効果を得ることができる。このような構成は、例えば繰り返し動作する機器において、動作間の放熱を早めて、安定して動作させるために有効である。
【００４８】
以上説明した構成により本発明は完成するが、本発明はこれらに限定されず、その要旨の範囲内で自由に変更して適用して構わない。
【符号の説明】
【００４９】
１００  磁性流体熱機関、１０１  磁性流体、１０２  循環流路、
１０３  磁場印加手段、１０４ａ  主熱源、１０４ｂ  補助熱源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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