(57)【要約】      （修正有） 【課題】電子機器を水中または悪天候下で長時間にわたり使用可能にするか、または発熱量の大きな電子機器を防水状態で使用可能にすることのできる防水ケースおよび防水ケースの使用方法の提供。【解決手段】防水ケース１２は、電子機器１０の廃熱部７に対向するようにその受熱部２が配置され、その放熱部３が外部に配置されるヒートシンク１またはヒートパイプを含む高熱伝導部材を、水密状態で設けた防水ケースの内部の使用位置で電子機器を支持し、電子機器の使用に伴い発生する廃熱部からの廃熱を高熱伝導部材を介して熱伝導させ、防水ケースの外部で放熱させる。【選択図】図１
2007207984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯可能な電子機器を防水状態で長時間に渡り使用可能にするか、または発熱量の大きな電子機器を防水状態で使用可能にする防水ケースであって、
前記防水ケースは、前記電子機器の廃熱部に対向するようにその受熱部が配置され、その放熱部が外部に配置されるヒートシンクまたはヒートパイプを含む高熱伝導部材を、水密状態で設けたことを特徴とする防水ケース。
【請求項２】
前記防水ケースは、ケース本体と、前記ケース本体に対する水密状態となるように開閉自在または着脱自在に設けられる蓋体と、を備え、
前記高熱伝導部材は、前記ケース本体または前記蓋体の開口部に対して前記受熱部を挿入した後に、Ｏリングを含むシール部材を介して固定されることを特徴とする請求項１に記載の防水ケース。
【請求項３】
前記電子機器は、筐体の表面に表示部、操作部を配設し、全体の制御を司るために記憶部に接続される制御部と、電源部と、を前記筐体の内部に内蔵するとともに、前記廃熱部は、内部の熱気を外部に送り出すように前記筐体の側面の送風口に対向配置される送風部を備え、
前記防水ケースは、前記表示部、操作部を使用位置で支持するための支持部を、前記ケース本体または前記蓋体の内側に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の防水ケース。
【請求項４】
携帯可能な電子機器を、防水状態で長時間に渡り使用するか、または発熱量の大きな電子機器を防水状態で使用する防水ケースの使用方法であって、
前記電子機器の廃熱部に対向するようにその受熱部が配置され、その放熱部が外部に配置されるヒートシンクまたはヒートパイプを含む高熱伝導部材を、水密状態で設けた防水ケースの内部の使用位置で前記電子機器を支持し、
前記電子機器の使用に伴い発生する前記廃熱部からの廃熱を、前記高熱伝導部材を介して熱伝導させ、前記防水ケースの外部で放熱させることを特徴とする防水ケースの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防水ケースおよび防水ケースの使用方法に係り、特に携帯可能な各種電子機器を水密状態にするとともに長時間に渡り水中または悪天候下で使用可能にする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子技術の進歩は目覚しく、携帯可能なサイズの筐体内にＣＰＵ素子、記憶装置、電源他を内蔵し、筐体上に大型の表示部を備えた各種電子機器である超小型パソコン、ＰＤＡ、携帯電話、動画再生専用機器などの携帯可能な各種電子機器の機種が多数実用化されている。これらの電子機器は、持ち歩いて使用されることを前提に設計されているので、筐体の強度は確保されている。
【０００３】
一方、所謂ノート型パソコンは大型の液晶表示部がフルキーボード面に対して折り畳み可能に設けられており、携帯時に２つ折りして液晶表示部を保護でき、使用時には液晶表示部を好みの傾斜角度にセットできるように構成されている。
【０００４】
また、このようなノート型パソコンを衝撃力から保護し、かつ使用の都度携帯時に必要な拡張ユニットを接続する手間を省いた保護カバーも提案されている。（特許文献１）
一方、上記のような電子機器を水中または悪天候下で使用可能にするためには、水中ハウジングを使用することが考えられる。この水中ハウジングは、アクリルなどの合成樹脂製のケース本体に対して開閉または着脱可能に設けられるとともに水密状態を維持するように固定される蓋体と、ケース本体と蓋体との間のシール面に配置されるＯリングを用いることで、水深５〜１００ｍ程度の水圧に耐えることができるように構成されている。（非特許文献１）
【特許文献１】特開２０００−１８１５７４号公報。
【非特許文献１】写真用語辞典  株式会社日本カメラ社  １９９７年６月３０日改訂版第１刷発行。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の保護カバーは、液晶表示部を任意の角度にセットすることができるノート型パソコン用であり、防水は配慮されていないので水中または暴風雨時などの悪天候下で使用することはできない。
【０００６】
一方、上記の水中ハウジング内に携帯可能な電子機器を装填することで水中または悪天候下で使用することが可能になる。しかし、電子機器は主に室内で使用されることを前提として通常は設計されている。具体的には、小型の筐体の表面に表示部、操作部を配設し、全体の制御を司るために記憶部に接続される制御部と、充電可能な２次電池または乾電池を交換可能に設けた電源部とを筐体内部に内蔵するとともに、廃熱部を筐体の裏面側に配置しておき、内部の熱気を外部に送り出すように構成されている。
【０００７】
以上のように構成される携帯可能な電子機器を、水中ハウジング内に装填した状態で長時間に渡り使用すると水中ハウジング内部に熱がこもり、電子機器の筐体内部の温度上昇を招く結果、制御部の保護回路が作動して自動停止してしまう。このため、通常は電子機器を水中ハウジングの外部に取り出し、筐体内部の熱気を廃熱部を介して外部に送り出すことで制御部が動作可能になる温度まで下がるのを待ち、再度水中ハウジング内に装填しなければならないことになる。
【０００８】
また、発熱量の大きな電子機器を水中ハウジング内に装填した状態で使用すると水中ハウジング内部に短時間内にすぐに熱がこもり、使用できなくなってしまう。
【０００９】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであり、電子機器を水中または悪天候下で長時間に渡り使用可能にするか、または発熱量の大きな電子機器を防水状態で使用可能にすることのできる防水ケースおよび防水ケースの使用方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、携帯可能な電子機器を防水状態で長時間に渡り使用可能にするか、または発熱量の大きな電子機器を防水状態で使用可能にする防水ケースであって、前記防水ケースは、前記電子機器の廃熱部に対向するようにその受熱部が配置され、その放熱部が外部に配置されるヒートシンクまたはヒートパイプを含む高熱伝導部材を、水密状態で設けたことを特徴としている。
【００１１】
また、前記防水ケースは、ケース本体と、前記ケース本体に対する水密状態となるように開閉自在または着脱自在に設けられる蓋体と、を備え、前記高熱伝導部材は、前記ケース本体または前記蓋体の開口部に対して前記受熱部を挿入した後に、Ｏリングを含むシール部材を介して固定されることを特徴としている。
【００１２】
また、前記電子機器は、筐体の表面に表示部、操作部を配設し、全体の制御を司るために記憶部に接続される制御部と、電源部と、を前記筐体の内部に内蔵するとともに、前記廃熱部は、内部の熱気を外部に送り出すように前記筐体の側面の送風口に対向配置される送風部を備え、前記防水ケースは、前記表示部、操作部を使用位置で支持するための支持部を、前記ケース本体または前記蓋体の内側に形成したことを特徴としている。
【００１３】
そして、携帯可能な電子機器を、防水状態で長時間に渡り使用するか、または発熱量の大きな電子機器を防水状態で使用する防水ケースの使用方法であって、前記電子機器の廃熱部に対向するようにその受熱部が配置され、その放熱部が外部に配置されるヒートシンクまたはヒートパイプを含む高熱伝導部材を、水密状態で設けた防水ケースの内部の使用位置で前記電子機器を支持し、前記電子機器の使用に伴い発生する前記廃熱部からの廃熱を、前記高熱伝導部材を介して熱伝導させ、前記防水ケースの外部で放熱させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の防水ケースおよびその使用方法によれば、携帯可能な電子機器を長時間に渡り使用するときに発生する筐体内部の蓄熱を効果的に外部に放熱するか、または発熱量の大きな電子機器を防水状態で使用するときに発生する筐体内部の蓄熱を効果的に外部に放熱することで、水中または悪天候下で使用できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の好適な各実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１６】
ここで、以下に述べる各実施形態において、本発明の防水ケースは携帯可能な大きさを有する扁平箱形の筐体を備えた各種電子機器を防水ケース内に装填した場合について主に述べるが、これに限定されず特に発熱量の大きな電子機器にも適用可能である。
【００１７】
また、各種電子機器は、手のひらサイズまたは文庫本サイズの超小型パソコンやＰＤＡ（ページャ）、携帯電話、動画再生専用機器、ゲーム機などがあるが、これらの他にも携帯可能な機種に対して専用設計された本発明の防水ケースが使用できることになる。
【００１８】
まず、図１は、電子機器１０と本発明の第１実施形態に基づく防水ケース１２について要部を破断して図示した平面図である。
【００１９】
本図において、ゲーム機である電子機器１０は、携帯可能な手のひらサイズの扁平箱型の樹脂製の筐体１８の内部にＣＰＵ素子、記憶装置、電池他を内蔵しており筐体１８の表面１８ａ上に大型の液晶表示器または有機ＥＬ表示器による表示部１１を備えている。この表示部１１は平坦であり、図示のようにかなりの面積を略占める大きさを備えている。この表示部１１の左右には十字形状とボタン形状の外部操作部１６で操作される操作部が図示のように配置されており、必要な外部操作を可能にしている。また、表示部１１はフルキーボード画面の表示が可能であり、これを付属のペンもしくは指先でタッチ入力できるように構成される場合もある。
【００２０】
この筐体１８は、裏面側の廃熱部７となる複数の開口部１８ｄを形成しており、この開口部１８ｄに対向して軸流ファン８が固定されており、筐体１８の内部に発生した熱量を図中の矢印方向に送風することで筐体内部の冷却を行うように構成されている。
【００２１】
防水ケース１２は、透明または不透明樹脂製のケース本体１３と、このケース本体１３に対する水密状態となるように開閉自在または着脱自在に設けられる透明樹脂製の蓋１４とから構成されているので、上記の表示部１１を外部から見ることができる。また、上記の外部操作部１６はシール状態で押圧可能に蓋体１４に設けられているので外部操作ができるようにしている。
【００２２】
ケース本体１３には開口部１３ａが形成されており、この開口部１３ａに対してヒートシンク１の受熱部２を挿入した後に、Ｏリング６をヒートシンク１のフランジ部４と開口部１３ａの周囲の鍔部との間で圧縮するようにネジ５で固定することで、ヒートシンク１の放熱部３がケース体１３の外部に位置するように構成されている。Ｏリング６は着色及び射出成型可能なポリプロピレン樹脂、シリコン、エラストマー、ナイロン系樹脂、エンプラ樹脂から成型される。
【００２３】
次に、図１のＸ-Ｘ線矢視断面図である図２をさらに参照して、既に説明済みの構成または部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、電子機器１０は、筐体１８の内部において全体の制御を司るように記憶部に接続される制御部１００と、電源部１０１とを内蔵している。また、廃熱部７となる開口部１８ｄがヒートシンク１の受熱部２に対向するように筐体１８の４隅を支持するためにゴム材料などから形成される支持部２２がケース本体１２と蓋体１４に図示のように設けられている。また、筐体１８の表面１８ａ上には操作部１５が上記の外部操作部１６に対向する位置に設けられている。
【００２４】
また、蓋体１４は、ケース本体１３に対して開閉または着脱可能に設けられており、その接合面において無端のＯリング３０を設けることで図示の状態では、水密状態を維持できるように構成されている。
【００２５】
なお、ヒートシンク１は図示のように多数の放熱フィンを上記のフランジ部４とともに一体成型するようにアルミ押し出し成型されるものが良いが、これ以外にも熱伝導性のより良好な銅から全体または一部を構成するタイプも使用できる。また、放熱フィンの枚数および厚さは内蔵される電子機器の発熱量に応じて適宜設定されることになるが、放熱部３は外部に位置し、思わぬ外力に晒されるので十分な機械的強度を備える必要がある。あるいは、放熱部３を取り囲むように不図示のガード部材を設けても良い。
【００２６】
次に、図３（ａ）は、図１、２に図示した電子機器１０の廃熱部７の近くに温度センサを配置し、かつ比較のためにヒートシンク１を取り外し開口部１３ａを塞いで電子機器１０の廃熱部７の近くに温度センサを配置して温度測定した温度特性図であって、電子機器１０のプログラムに負荷の無い状態を示し、このとき軸流ファン８は回転していない。また、図３（ｂ）は、同じく電子機器１０のプログラムに大きな負荷を加えた図であって、このとき軸流ファン８は回転している温度特性図である。
【００２７】
まず、図３（ａ）において、電子機器１０の電源をオンした後に防水ケース１２内に入れ蓋体１４を閉じて、時間経過とともに温度測定すると、ヒートシンク１無しの場合には曲線Ａ１のように室温２５℃から１時間経過後に約４３℃まで温度上昇した。一方、ヒートシンク１有りの場合には曲線Ｂ１のように室温２５℃から４５分後に約３７℃となり、１時間後まで同じ温度が維持された。この結果、ヒートシンク１により防水ケースの外部への放熱が行われることが確認できた。
【００２８】
また、図３（ｂ）において、電子機器１０の電源をオンした後に防水ケース１２内に入れ蓋体１４を閉じて、ＣＰＵが加熱するようなプログラムを実行させて負荷を加えて時間経過とともに温度測定すると、ヒートシンク１無しの場合で軸流ファン８が回転していない場合には、３８分後に４５℃になりＣＰＵ保護回路が作動して自動停止した。
【００２９】
これに対してヒートシンク１を設け、軸流ファン８が回転している場合には、ＣＰＵが加熱するようなプログラムを同様に実行させて負荷を加えると、曲線Ｃで図示したように１時間経過すると４９℃までの温度上昇になったが、自動停止することはなかった。これは筐体内部の廃熱が効果的に実施できたものと思われる。また、ヒートシンク１を設け、ＣＰＵが加熱するようなプログラムを同様に実行させて負荷を加え、軸流ファン８が回転していない場合に温度測定すると、曲線Ｂ２のようになり、１時間後でも４０度までの温度上昇となった。また、ヒートシンク１無しで自動停止した曲線Ａ２との温度差は７℃となった。
【００３０】
以上のようにヒートシンク１により防水ケースの外部への放熱が行われることが確認できた。このため、電子機器１０を水中または暴風雨などの悪天候下で長時間に渡り使用できることが確認された。
【００３１】
次に、電子機器１０を異なる構成の防水ケース内に装填する場合について述べる。
【００３２】
図４(ａ)は小型薄型の電子機器１０を防水ケース１２の内部の使用位置に装填した後の要部断面図、(ｂ)はペンタッチ入力可能な電子機器１０を防水ケース１２の内部の使用位置に装填した後の要部断面図、（ｃ）は大型サイズの発熱の大きい電子機器１０を防水ケース１２の内部の使用位置に装填した後の要部断面図である。
【００３３】
本図において、既に説明済みの構成または部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、先ず、図３(ａ)において、電子機器１０は、透明樹脂製のケース本体１３に収納された後に、内部の支持部材２２によって支持され図示の使用位置に装填される。この後に、ケース本体１３の横方向の開口部付近で回動軸支部３１により回動軸支されている蓋体１４が図示のように蓋をされ、ロックレバー３２の操作でケース本体１３のフランジ部に埋設された連続したＯリング３０を軽く圧縮することで内部を完全な液密状態に維持する。この結果、悪天候下での撮影や、水中撮影に必要となる防水性を発揮できるように構成されている。
【００３４】
このように装填された後は、通常は指先で直接操作される操作部１５が、ケース本体１３の外部から押圧される操作部１６に対向する状態となるので、外部からの操作が可能となる。また、ヒートシンク１はケース本体１３の側面に固定されており、軸流ファン８からの熱を外部に放熱するように構成されている。
【００３５】
続いて、図３(ｂ)において、電子機器１０は、透明樹脂製のケース本体１３に収納された後に、内部の支持部材２２によって使用可能な位置に装填されており、ケース本体１３外側から例えば光学ペン５０を用いて操作可能に構成されている。その後、ケース本体１３の開口部の右側面の回動軸支部３１１で回動軸支されている蓋体１４が図示のように蓋をされ、ロックレバー３２の操作でケース本体１３のフランジ部に埋設されたＯリング３０を軽く圧縮することで内部を完全な液密状態に維持できるように構成されている。ケース本体１３の側面にはヒートパイプ１が図示のように固定されており、その受熱部２が熱伝導部材１７に接触する一方で、放熱部３が外側に位置するように構成されている。以上の構成で、ヒートパイプ１の熱伝導で効果的な放熱を行うことが可能になる。
【００３６】
そして、図３(ｃ)において、大型サイズの電子機器１０を装填するための防水ケース１２が図示されており、図示のような大型のヒートシンク１を設けた蓋体１４は、ケース本体１３から完全に分離して取り外し可能となるように構成されている。この蓋体１４の左右縁部において回動軸支された左右のロックレバー３２、３２がケース本体１３のフック部１３ｆに対して係止する状態にすることで、上記の液密状態に維持できるように構成されている。以上の構成によれば、ヒートシンク２を大型化できより効率のよい熱伝導で効果的な放熱を行うことが可能になる。
【００３７】
以上説明した防水ケースが代表的な構成があるが、これら以外にも電子機器の形状、着脱時の操作性などを考慮した上で随時設計されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】電子機器１０と本発明の第１実施形態に基づく防水ケース１２について要部を破断して図示した平面図である。
【図２】図１のＸ-Ｘ線矢視断面図である。
【図３】（ａ）は、図１、２に図示した電子機器１０の廃熱部７の近くに温度センサを配置し、かつ比較のためにヒートシンク１を取り外し開口部１３ａを塞いで電子機器１０の廃熱部７の近くに温度センサを配置して温度測定した温度特性図、（ｂ）は、同じく電子機器１０のプログラムに大きな負荷を加えた図であって、このとき軸流ファン８は回転している温度特性図である。
【図４】(ａ)は小型薄型の電子機器１０を防水ケース１２の内部の使用位置に装填した後の要部断面図、(ｂ)はペンタッチ入力可能な電子機器１０を防水ケース１２の内部の使用位置に装填した後の要部断面図、（ｃ）は大型サイズの発熱の大きい電子機器１０を防水ケース１２の内部の使用位置に装填した後の要部断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ヒートシンク
２  受熱部
３  放熱部
４  フランジ部
６  Ｏリング
７  廃熱部
８  軸流ファン
１０  電子機器
１２  防水ケース
１３  ケース本体
１４  蓋体
【図１】
2007207984.tif 000003
【図２】
2007207984.tif 000004
【図３】
2007207984.tif 000005
【図４】
2007207984.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月14日(2006.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
一方、上記のような電子機器を水中または悪天候下で使用可能にするためには、水中ハウジングを使用することが考えられる。この水中ハウジングは、アクリルなどの合成樹脂製のケース本体に対して開閉または着脱可能に設けられるとともに水密状態を維持するように固定される蓋体と、ケース本体と蓋体との間のシール面に配置されるＯリングを用いることで、水深３〜１００ｍ程度の水圧に耐えることができるように構成されている。（非特許文献１）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
次に、図３（ａ）は、図１、２に図示した電子機器１０の廃熱部７の近くに温度センサを配置し、かつ比較のためにヒートシンク１を取り外し開口部１３ａを塞いで電子機器１０の廃熱部７の近くに温度センサを配置して温度測定した温度特性図であって、電子機器１０のプログラムに負荷の無い状態を示し、また、図３（ｂ）は、同じく電子機器１０のプログラムに大きな負荷を加えた温度特性図である。ここで、温度測定結果のファンの有無とは防水ケースの背面部分にファンを取り付ける場合と、取り付けないことを示している。このファンは防水ケース内のエアフローの改善の為に取り付けたものであり、測定に使用したパソコンは吸気口が電子機器の下部に有り、排気口が上部に有ることから、これを防水ケースに入れ動作させた場合にパソコン自体の吸気および排気によってケース内の空気は循環してしまい、この状態から測定を行うとケース上部の熱が高くなるため、補助として使用したものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
これに対してヒートシンク１を設け、ファンが回転している場合には、ＣＰＵが加熱するようなプログラムを同様に実行させて負荷を加えると、曲線Ｃで図示したように１時間経過すると４９℃までの温度上昇になったが、自動停止することはなかった。これは筐体内部の廃熱が効果的に実施できたものと思われる。また、ヒートシンク１を設け、ＣＰＵが加熱するようなプログラムを同様に実行させて負荷を加え、ファンが回転していない場合に温度測定すると、曲線Ｂ２のようになり、１時間後でも４０度までの温度上昇となった。また、ヒートシンク１無しで自動停止した曲線Ａ２との温度差は７℃となった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本図において、既に説明済みの構成または部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、先ず、図４(ａ)において、電子機器１０は、透明樹脂製のケース本体１３に収納された後に、内部の支持部材２２によって支持され図示の使用位置に装填される。この後に、ケース本体１３の横方向の開口部付近で回動軸支部３１により回動軸支されている蓋体１４が図示のように蓋をされ、ロックレバー３２の操作でケース本体１３のフランジ部に埋設された連続したＯリング３０を軽く圧縮することで内部を完全な液密状態に維持する。この結果、悪天候下での撮影や、水中撮影に必要となる防水性を発揮できるように構成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
続いて、図４(ｂ)において、電子機器１０は、透明樹脂製のケース本体１３に収納された後に、内部の支持部材２２によって使用可能な位置に装填されており、ケース本体１３外側から例えば光学ペン５０を用いて操作可能に構成されている。その後、ケース本体１３の開口部の右側面の回動軸支部３１１で回動軸支されている蓋体１４が図示のように蓋をされ、ロックレバー３２の操作でケース本体１３のフランジ部に埋設されたＯリング３０を軽く圧縮することで内部を完全な液密状態に維持できるように構成されている。ケース本体１３の側面にはヒートパイプ１が図示のように固定されており、その受熱部２が熱伝導部材１７に接触する一方で、放熱部３が外側に位置するように構成されている。以上の構成で、ヒートパイプ１の熱伝導で効果的な放熱を行うことが可能になる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
そして、図４(ｃ)において、大型サイズの電子機器１０を装填するための防水ケース１２が図示されており、図示のような大型のヒートシンク１を設けた蓋体１４は、ケース本体１３から完全に分離して取り外し可能となるように構成されている。この蓋体１４の左右縁部において回動軸支された左右のロックレバー３２、３２がケース本体１３のフック部１３ｆに対して係止する状態にすることで、上記の液密状態に維持できるように構成されている。以上の構成によれば、ヒートシンク２を大型化できより効率のよい熱伝導で効果的な放熱を行うことが可能になる。