JP2013125894A - Electronic apparatus and battery for electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an electronic device such as a digital camera and a battery for the electronic device.
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)。 In digital cameras, a latent heat storage material is disposed in the vicinity of the image sensor, and heat generated from the image sensor is stored in the latent heat storage material by phase change, thereby suppressing temperature rise around the image sensor ( For example, see Patent Document 1).
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。 However, there is a limit to heat storage by phase change, and the latent heat storage material may not be able to suppress the temperature rise when the phase change is completed. Therefore, it may be difficult to suppress the temperature rise with a structure in which the latent heat storage material is simply disposed in the vicinity of the heating element (such as an image sensor).
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。
An electronic apparatus according to the present invention includes a heating element in a main body, and includes a loading unit in which a heat storage material for heat removal of the heating element is detachably loaded, and the heat storage material loaded in the loading unit is It is characterized in that the heat of the heating element can be absorbed.
A battery according to the present invention is detachably loaded in an electronic device including a heating element in a main body, and includes a power feeding mechanism for feeding power to the electronic device when loaded, and heat generated in the electronic device when loaded. And a heat storage material that absorbs the heat of the body.
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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to suppress the raise of the internal temperature of an electronic device over a long time using a thermal storage material.
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。
An embodiment when the present invention is applied to a digital camera will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, a
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。
As shown in the block diagram of FIG. 2, the photoelectric conversion output of the
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。
The
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。
In recent years, in digital cameras, the amount of information processing has increased with the increase in pixels and performance, and the processing speed has also been increased. For this reason, the amount of heat generated by the
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。
The inventor conducted an experiment for measuring a temporal temperature change of the
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。
On the other hand, when a moving image was continuously shot under the same conditions without using a latent heat storage material, the time required for the temperature of the
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。
However, simply placing the latent heat storage material in the vicinity of the
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。
Therefore, in this embodiment, the latent heat storage material can be used by being exchanged.
In FIG. 1, a card-type latent
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。
The shape of the
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。
FIG. 4 is a perspective view showing a heat removal structure of the
The
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。
On the other hand, a battery (hereinafter referred to as a heat storage battery) 5 incorporating a latent heat storage material is used for heat removal of the
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。
FIG. 5 shows a heat removal structure of the
The
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。
The
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。
When the phase change is completed, the temperature of the
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。
On the other hand, the heat generated from the
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。
Thus, in this embodiment, since the latent heat storage material (
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。
Further, since the
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。
By the way, although the photographer may appropriately determine the replacement timing of the latent heat storage material in consideration of the usage status and usage time of the camera, the camera may have a function of notifying the replacement timing. For example, as shown in the block diagram of FIG. 2, the temperatures of the
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。
6 and 7 show two examples using the
FIG. 6 shows an example in which the
6 and 7, 61 is a heat storage card, 51 is a substrate on which the
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。
In addition, you may comprise so that the latent heat storage material (heat storage card |
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。 Moreover, although the example using a latent heat storage material was shown, the sensible heat storage material using materials (glass, plastic, rubber, aluminum, etc.) with a large specific heat may be used, and a latent heat storage material and a sensible heat storage material are combined suitably. It may be used. Moreover, the shape of the heat storage material to be used is not limited to the above, and for example, a block-shaped heat storage material may be used.
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
DESCRIPTION OF
5
17
Claims (13)
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。 An electronic device including a heating element in the body,
A loading section in which a heat storage material for heat removal of the heating element is detachably loaded;
An electronic apparatus, wherein the heat storage material loaded in the loading section is configured to be able to absorb the heat of the heating element.
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。 A battery detachably loaded in an electronic device including a heating element in the body,
A battery for an electronic device, comprising: a power supply mechanism for supplying power to the electronic device at the time of loading; and a heat storage material that absorbs heat of the heating element provided in the electronic device at the time of loading.
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JP2011274417A JP2013125894A (en) | 2011-12-15 | 2011-12-15 | Electronic apparatus and battery for electronic apparatus |
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JP2017028039A (en) * | 2015-07-21 | 2017-02-02 | キヤノン株式会社 | Electronic apparatus and imaging device |
CN112954962A (en) * | 2021-01-28 | 2021-06-11 | 深圳市博领科技电子有限公司 | Radiating display screen of intelligence |
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2011
- 2011-12-15 JP JP2011274417A patent/JP2013125894A/en active Pending
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