(57)【要約】【課題】蓄熱材を用いて電子機器の内部温度の上昇を長時間にわたって抑える。【解決手段】電子機器の本体１に設けられた装填部に蓄熱材５、２１が挿脱自在に装填される。装填時には、電子機器内の発熱体３、４から発した熱が蓄熱材２１、５にそれぞれ吸収され、発熱体の温度上昇が抑えられる。蓄熱材の蓄熱効果が弱まったら蓄熱材を取り出し、新しい蓄熱材に交換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体内に発熱体を含む電子機器であって、
前記発熱体の除熱用の蓄熱材が着脱可能に装填される装填部を備え、
前記装填部に装填された該蓄熱材が該発熱体の熱を吸収可能に構成したことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記装填部に装填された前記蓄熱材が前記発熱体と直接的または間接的に接触するよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記発熱体の熱を前記装填された前記蓄熱材に伝熱する伝熱機構を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記伝熱機構は、前記発熱体の熱を拡散して前記蓄熱材に伝熱する熱拡散部材を含むことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
前記伝熱機構は、前記熱拡散部材と前記発熱体との密着性を高めるためのカップリング材を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【請求項６】
前記発熱体またはその周囲温度を検出する温度センサと、検出された温度が所定温度以上になると前記蓄熱材の交換を促す報知手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記蓄熱剤は薄板状とされることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項８】
前記蓄熱材は、前記電子機器に電源を供給するためのバッテリに組み込まれ、前記装填部はバッテリ室であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項９】
前記蓄熱材は、潜熱蓄熱材であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記潜熱蓄熱材の固相から液相への相変化温度は５５度以上６５度以下であることを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記発熱体は、被写体からの光束を受光して電気的画像信号に変換する撮像素子であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記発熱体は、画像信号に対して画像処理を行う制御素子であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１３】
本体内に発熱体を含む電子機器に着脱可能に装填されるバッテリであって、
装填時に電子機器へ給電するための給電機構と、装填時に電子機器に設けられた前記発熱体の熱を吸収する蓄熱材とを含むことを特徴とする電子機器用バッテリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等の電子機器、および電子機器用のバッテリに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラにおいて、撮像素子の近傍に潜熱蓄熱材を配置し、撮像素子から発した熱を相変化によって潜熱蓄熱材に蓄熱させることで、撮像素子周辺の温度上昇を抑えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６０４５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、相変化による蓄熱には限度があり、潜熱蓄熱材は、相変化が完了すると温度上昇を抑えることができない恐れがある。そのため、単に発熱体（撮像素子等）の近傍に潜熱蓄熱材を配置しただけの構造では、温度上昇を抑えることが困難な場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る電子機器は、本体内に発熱体を含むものであって、発熱体の除熱用の蓄熱材が着脱可能に装填される装填部を備え、装填部に装填された蓄熱材が発熱体の熱を吸収可能に構成したことを特徴とする。
本発明に係るバッテリは、本体内に発熱体を含む電子機器に着脱可能に装填されるものであって、装填時に電子機器へ給電するための給電機構と、装填時に電子機器に設けられた発熱体の熱を吸収する蓄熱材とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、蓄熱材を用いて電子機器の内部温度の上昇を長時間にわたって抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態におけるデジタルカメラを正面から見た概略構成図。
【図２】上記デジタルカメラの概略制御ブロック図。
【図３】潜熱蓄熱材の作用を説明する図。
【図４】撮像素子の除熱機構を示す図。
【図５】蓄熱バッテリを用いたＡＳＩＣの除熱機構を示す図。
【図６】蓄熱カードを用いたＡＳＩＣの除熱機構を示す図。
【図７】蓄熱カードを用いたＡＳＩＣの他の除熱機構を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して、本発明をデジタルカメラに適用した場合の一実施形態を説明する。
図１において、カメラ本体１の前面には、図示右寄りに撮影レンズ２が設けられ、撮影レンズ２を透過した被写体光束が、カメラ本体１内に配置された撮像素子（光電変換素子）３に導かれる。４は後述するＡＳＩＣ、５は蓄熱バッテリである。  
【０００９】
図２のブロック図に示すように、撮像素子３の光電変換出力は、Ａ／Ｄ変換器１１でデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ１６内のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）４に入力され、種々の画像処理が施される。ＡＳＩＣ４は、画像処理、画像の圧縮／伸張、記録、モニタ出力等の処理をするチップであり、図１に示すようにカメラ本体１内の図示左寄りに配置される。
【００１０】
また、カメラ本体１は、画像表示が可能な液晶モニタ１２、メモリカード等の記録媒体を挿脱させる記録媒体インターフェイス（ＩＦ）、撮像素子３の温度あるいは周辺の温度を検出する温度センサ１４、ＡＳＩＣ４の温度あるいは周辺の温度を検出する温度センサ１５、ＣＰＵ１６、報知器１７を備える。図２では、記録媒体ＩＦに挿入された後の記録媒体１３を示している。なお、本発明と無関係な部材や回路は図示を省略している。
【００１１】
近年、デジタルカメラでは、高画素化や高性能化に伴って情報処理量が増大し、また処理速度も高速化が図られている。そのため、撮像素子３やＡＳＩＣ４の発熱量が多くなり、熱対策の重要性が増している。熱対策には、蓄熱材の利用が効果的である。特に潜熱蓄熱材は、材料の相変化（ここでは固相→液相）時の吸熱を利用するもので、撮像素子３やＡＳＩＣ４からの熱を効率よく吸収し、それらの温度上昇を飛躍的に遅らせることが可能である。
【００１２】
本発明者は、潜熱蓄熱材を用いた場合の撮像素子３の時間的な温度変化を計測する実験を行った。用いた潜熱蓄熱材は、相変化温度（融点）が５５℃、密度が１．４５×１０−３ｇ／ｍｍ３、相変化時の潜熱が約１５０Ｊ／ｇの酢酸ナトリウム系潜熱蓄熱材である。これをカメラの撮像素子３の背面に配置し、４０℃の環境温度で動画を連続して撮影し、撮像素子３の温度が６０℃を超えるまでに要した時間を計測した。６０℃とは電子機器の動作に支障をきたす温度である。計測した結果、撮像素子３の温度が６０℃を超えるまでに要した時間は、約３５分であった。図３は潜熱蓄熱材を用いた場合における撮像素子３の温度の時間変化を示している。撮像素子３の温度は、時刻ｔ1から時刻ｔ２までの間は潜熱蓄熱材の相変化により一定となり、相変化が完了すると潜熱蓄熱材の相変化温度（融点）Ｔを超える。
【００１３】
一方、潜熱蓄熱材を用いずに同条件で動画の連続撮影を行ったところ、撮像素子３の温度が６０℃を超えるまでに要した時間は、約２０分であった。このように、潜熱蓄熱材を用いることで、電子機器の動作にとって好都合な６０℃以下でのカメラ動作時間を１５分、率にして７５％程度長くできることが分かった。
【００１４】
しかしながら、潜熱蓄熱材を撮像素子３やＡＳＩＣ４の近傍に配置しただけでは、相変化完了後に再び温度が上昇するため、その後は温度上昇を抑えることはできない。例えば特許文献１のカメラでは、潜熱蓄熱材の温度を計測し、その温度が高くなると、撮像素子３の動作クロックの周期を制限したり、冷却ファンを作動させたりするなどの処置をとっている。すなわち特許文献１では、潜熱蓄熱材を用いているにも関わらず、熱による影響を防止するためにカメラ機能を低下させたり、他の冷却装置を作動させたりといった措置を採らざるを得ない。
【００１５】
そこで本実施形態では、潜熱蓄熱材を交換して使用できるようにした。
図１において、潜熱蓄熱材としてカード型潜熱蓄熱材２１を用いて、薄板状のケース内に潜熱蓄熱材料を充填する（以下、蓄熱カードと呼ぶ）。潜熱蓄熱材料としては、パラフィン系、酢酸ナトリウム系、硫酸ナトリウム系等のものが使用可能で、相変化温度（融点）が５５℃〜６５℃のものが好適である。例えば６０℃以下での動作が理想的な撮像素子３やＡＳＩＣ４等の素子に対して潜熱蓄熱材を用いる場合は、融点が５５℃程度の潜熱蓄熱材料を用いればよい。潜熱蓄熱材料として利用可能なノルマルパラフィンは、炭素数によって融点が異なるので、理想的な融点のものを選出することができる。
【００１６】
蓄熱カード２１の形状は、画像記録用のメモリカードとほぼ同等とされ、したがって、従来からある記録媒体の挿脱機構と同様の機構を用いてカメラ本体１内への挿脱が可能となる。図１の例では、撮像素子３がカメラ本体１の右寄りに位置しているので、本体１の右側面に蓄熱カード２１の挿脱口（スリット状）が設けられる。カード挿入口は、扉で開閉可能としてもよい。
【００１７】
図４は蓄熱カード２１による撮像素子３の除熱構造を示す斜視図である。
撮像素子３は、撮像基板３１の実装面（カメラ前方を向く面）に実装され、撮像基板３１の実装面とは反対側の面にサーマルカップリング材３２を介して、蓄熱カード２１を収容するスロット３３が配置される。スロット３３は、熱拡散の機能を持たせるために、銅やアルミ等の熱伝導率が高い材料で構成される。スロット３３の配置位置は、撮像素子３の実装位置に相当する位置（撮像素子３の真裏）である。スロット３３に挿入された蓄熱カード２１は、その表面が全体的にスロット３３の内面に接触するよう構成される。サーマルカップリング材３２は、基板３１とスロット３３との密着性を高め、熱抵抗を下げる役割を果たす。これらのサーマルカップリング材３２および熱拡散性の高いスロット３３の作用により、撮像素子３から蓄熱カード２１への伝熱の効率を最大限に高めることができる。
【００１８】
一方、ＡＳＩＣ４の除熱には、潜熱蓄熱材を組み込んだバッテリ（以下、蓄熱バッテリと呼ぶ）５を用いる。蓄熱バッテリ５は、例えば樹脂製のカバー内に、カメラ各部への給電を行うために必要な回路や電池セルを組み込み、更に上述した蓄熱カード２１と同様の潜熱蓄熱材料を充填して構成される。蓄熱バッテリ５が装填されるバッテリ室は、多くのデジタルカメラのバッテリ室と同様に、カメラの左側のグリップ部内に設けられる。
【００１９】
図５は蓄熱バッテリ５によるＡＳＩＣ４の除熱構造を示している。
ＡＳＩＣ４は、バッテリ室の前方に配置された基板４１の裏面（カメラ後方を向く面）に実装される。ＡＳＩＣ４の頂面には、サーマルカップリング材４２を介して熱拡散プレート４３が密着配置される。熱拡散プレート４３は、熱拡散性を良くするために、銅やアルミ等の熱伝導率が高い材料で構成される。バッテリ室に装填された蓄熱バッテリ５は、その一面（最も面積が広い面）が全体にわたって熱拡散プレート４３に面接触する。またサーマルカップリング材４２は、ＡＳＩＣ４と熱拡散プレート４３との密着性を高め、熱抵抗を下げる役割を果たす。これらのサーマルカップリング材４２および熱拡散プレート４３の作用により、ＡＳＩＣ４から蓄熱バッテリ５への伝熱の効率を最大限に高めることができる。
【００２０】
上述のような蓄熱カード２１および蓄熱バッテリ５（いずれも固相状態）をカメラ本体１に装填し、電源をオンする。撮像を繰り返し行うと、撮像素子３およびＡＳＩＣ４の発熱量が増し、特に高速連写や動画撮影を長時間行うと発熱量も多くなる。撮像素子３から発した熱は、図４の撮像基板３１、サーマルカップリング材３２およびスロット３３を介して蓄熱カード２１に効率よく伝熱され、吸収、蓄熱される。これにより撮像素子３の温度上昇が抑制され、例えば相変化温度が５５℃の蓄熱カード２１を用いた場合は、相変化が完了するまで撮像素子３の温度は６０℃未満に保たれる。
【００２１】
相変化が完了すると撮像素子３の温度は上昇するが、６０℃に達する前に蓄熱カード２１をカメラ本体１から取り出し、他の蓄熱カード（固相状態）２１に交換すれば、引き続き６０℃未満の状態を維持することができる。一方、取り出した蓄熱カード２１の潜熱蓄熱材料は室温で凝固するため、室温で所定時間冷却することで自然に再使用可能な状態に復帰する。
【００２２】
一方、ＡＳＩＣ４から発した熱は、図５のサーマルカップリング材４２および熱拡散プレート４３を介して蓄熱バッテリ５に効率よく伝熱され、蓄熱バッテリ５内の潜熱蓄熱材料に吸収、蓄熱される。これによりＡＳＩＣ４の温度上昇が抑制され、例えば相変化温度が５５℃の潜熱蓄熱材料を充填させた蓄熱バッテリ５を用いた場合は、相変化が完了するまでＡＳＩＣ４の温度は６０℃未満に保たれる。相変化が完了するとＡＳＩＣ４の温度は上昇するが、６０℃に達する前に他の蓄熱バッテリ５に交換すれば、引き続き６０℃未満の状態に維持される。
【００２３】
このように本実施形態では、撮像素子３およびＡＳＩＣ４の除熱を行うための潜熱蓄熱材（蓄熱カード２１、蓄熱バッテリ５）を交換可能に構成したので、予め複数（最低２個）の蓄熱カード２１と蓄熱バッテリ５をそれぞれ所持することで、実質的に時間制限なく撮像素子３およびＡＳＩＣ４の温度上昇を抑え、カメラ本体１の内部温度を不具合が生ずる高温状態を回避することができる。したがって、高速連写や動画撮影を連続して行うなどカメラ本体１を比較的頻繁に使用したとしても、高温状態により生ずる熱ノイズによる画質低下等の悪影響を受けることがない。また、各素子の動作クロックを落とす必要もなく、冷却ファン等の他の冷却機構も不要である。
【００２４】
さらに、蓄熱カード２１や蓄熱バッテリ５の交換は、従来の記録媒体やバッテリの交換と同様にごく簡易に短時間で行えるので、交換による撮影の中断時間も短くて済み、また撮影者が交換自体にストレスを感じることもない。また、薄板状の潜熱蓄熱材（蓄熱カード２１）を用いることで、カメラの大型化を抑えられる。また、蓄熱バッテリ５を利用するものは、蓄熱材の装填部を新たに設ける必要がなく、カメラの小型化および低コスト化に有利である。
【００２５】
ところで、潜熱蓄熱材の交換タイミングは、撮影者がカメラの使用状況や使用時間を考慮して適宜判断してもよいが、交換するタイミングを報知する機能をカメラに持たせてもよい。例えば図２のブロック図に示すように、撮像素子３およびＡＳＩＣ４の温度（それらの周囲温度でもよい）をそれぞれ温度センサ１４、１５で検出する。ＣＰＵ１６は、温度センサ１４の出力が所定値以上の場合に、蓄熱カード２１の交換を促すメッセージ等を液晶モニタ１２に表示する。またＣＰＵ１６は、温度センサ１５の出力が所定値以上の場合に、蓄熱バッテリ５の交換を促すメッセージ等を液晶モニタ１２に表示する。上記所定値は、その素子が温度上昇により動作に不具合が生ずる温度の上限よりもやや低い値とする。これによれば、潜熱蓄熱材を常に適切なタイミングで交換でき、交換すべきときに交換しなかったり、交換の必要がないときに交換したりするといったことがなくなる。なお、専用の報知器１７（ＬＥＤ、ブザー、音声発生装置など）により潜熱蓄熱材の交換を促してもよい。
【００２６】
図６、図７はＡＳＩＣ４の除熱に蓄熱バッテリ５ではなく蓄熱カード６１を用いた２例を示している。
図６は、蓄熱カード６１を熱拡散プレート５３に面接触させる例を示す。図７は、蓄熱カード６１をスロット５４に収容する例を示す。
図６および図７において、６１は蓄熱カード、５１はＡＳＩＣ４が実装される基板、５２はサーマルカップリング材、５３は熱拡散プレート、５４は蓄熱カード６１が装填されるスロットであり、これらの部材の材質や作用は上述した同名の部材と同等である。蓄熱カード６１の挿脱口は、例えばカメラ本体１の底面に設けられる。蓄熱カード６１を用いて除熱する場合は、カメラ各部への給電を行うバッテリをカメラ本体１に装填する。
【００２７】
なお、装填された潜熱蓄熱材（蓄熱カード２１、蓄熱バッテリ５等）が、撮像素子３やＡＳＩＣ４等の発熱体と直接接触するよう構成してもよい。また以上では、撮像素子３とＡＳＩＣ４の除熱機構をどちらも示したが、いずれか一方の除熱機構のみを搭載してもよい。また、除熱の対象となる発熱体は上記以外のものでもよく、さらにデジタルカメラ以外の電子機器にも本発明を適用できる。例えば、プロジェクタを内蔵する機器（小型プロジェクタ装置やプロジェクタ内蔵カメラ等）であれば、プロジェクタ光源である高輝度ＬＥＤ等の除熱に本発明の構成を適用できる。他の除熱対象としては、メモリやＤＣ／ＤＣコンバータなどが挙げられる。
【００２８】
また、潜熱蓄熱材を用いる例を示したが、比熱の大きい材料（ガラス、プラスチック、ゴム、アルミ等）を用いた顕熱蓄熱材でもよく、潜熱蓄熱材と顕熱蓄熱材とを適宜組み合わせて用いてもよい。また、用いる蓄熱材の形状も上記のものに限定されず、例えばブロック状の蓄熱材を用いてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１  カメラ本体
２  撮影レンズ
３  撮像素子
４  ＡＳＩＣ
５  蓄熱バッテリ
１２  液晶モニタ
１４、１５  温度センサ
１６  ＣＰＵ
１７  報知器
２１、６１  蓄熱カード
３１、４１、５１  基板
３２、４２、５２  サーマルカップリング材
３３、５４  スロット
４３、５３  熱拡散プレート
【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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【図６】
2013125894.tif 000008
【図７】
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