電池パック、電子機器、充電器、電池駆動式電子機器システム
【課題】 電池パックにより携帯型の電子機器内を冷却する。
【解決手段】 デジタルカメラ３の電源として用いられる電池パック４に、蓄熱材料で形成された冷却部４８を一体に設ける。電池パック４は、充電器５によって充電される際に、冷却部４８が充電器５のペルチェ素子６０に接触し、このペルチェ素子６０が吸熱動作を行なうことにより冷却部４８を冷却する。冷却部４８が冷却された電池パック４をデジタルカメラ３の電池室７に収納すると、冷却部４８はデジタルカメラ３内で冷気を放出し、基板や固体撮像装置等の発熱する部品を冷却する。
【解決手段】 デジタルカメラ３の電源として用いられる電池パック４に、蓄熱材料で形成された冷却部４８を一体に設ける。電池パック４は、充電器５によって充電される際に、冷却部４８が充電器５のペルチェ素子６０に接触し、このペルチェ素子６０が吸熱動作を行なうことにより冷却部４８を冷却する。冷却部４８が冷却された電池パック４をデジタルカメラ３の電池室７に収納すると、冷却部４８はデジタルカメラ３内で冷気を放出し、基板や固体撮像装置等の発熱する部品を冷却する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を電力源として用いる電子機器の冷却技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等の固体撮像装置で被写体光を撮像し、これによって得た撮像信号をデジタルの画像データに変換してメモリ等の記憶媒体に記憶するデジタルスチルカメラ（以下、デジタルカメラと略称する）が普及している。デジタルカメラでは、撮像を行なうことによって固体撮像装置や、固体撮像装置の駆動回路等の温度が上昇する。これは、固体撮像装置に設けられた多数の受光素子に蓄積された電荷を転送路を用いて転送する際に起こる発熱が原因であり、撮像時間に比例して温度の上昇が大きくなる。
【０００３】
固体撮像装置では、受光していないときにも受光素子に電荷が蓄積される、いわゆる暗電流が発生する。この暗電流は、受光素子によって実際に受光することにより蓄積された電荷に取り込まれてしまうため、スローシャッタ等で夜景を撮影したときには、暗電流の乗った受光素子に相当する画素が光点となり、撮影画像のＳ／Ｎ比を悪化させてしまう。この暗電流は、固体撮像装置の温度上昇にともなって増加することが知られており、例えば、固体撮像装置の温度が１０°上昇すると暗電流は２倍以上に増加する。
【０００４】
上記固体撮像装置の温度上昇による暗電流の悪影響を解消するために、本体ケース内の空気を電動ファンによって強制的に排気し、空冷するようにしたビデオカメラが発明されている（例えば、特許文献１参照）。また、冷却ユニットの熱伝導板を挿入して固体撮像装置に接触させ、熱伝導板を介してペルチェ素子により固体撮像装置を冷却するようにしたデジタルカメラが発明されている（例えば、特許文献２参照）。その他、物品を冷却する装置として、ドライアイス等の冷媒を用いた保冷コンテナ（例えば、特許文献３参照）や、ペルチェ素子を用いた保冷装置（例えば、特許文献４参照）等が知られている。
【特許文献１】特開平１０−２８５４４１号公報
【特許文献２】特開２００３−３０４４２０号公報
【特許文献３】特開２００４−１５０７３５号公報
【特許文献４】特開２００１−０２１２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１記載の発明は、カメラ内の空気の循環を良くするために筐体を大型化する必要がある。更に、電動ファンの騒音や、消費電力の増加による電池の消耗等も問題となる。また、特許文献２記載の発明は、冷却ユニットを携行していないときには、固体撮像装置を冷却することができず、デジタルカメラと冷却ユニットとを携行する場合には、携行物の増加により煩雑さが増してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記各問題点を解決するためのもので、機器の大型化、消費電力の増加、不携行時の使用不能、取り扱いの煩雑さ等の問題を発生させずに、デジタルカメラ等の電子機器内の冷却を行なうことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明の電池パックは、バッテリーセルと、蓄熱材料で形成された冷却部と、バッテリーセルを収納し、冷却部の一部が外部に露呈されるように保持するケースとから構成した。冷却部の冷却は、電池パックごと冷蔵庫等で冷やしてもよいし、冷却部がケースから着脱できるように構成して、冷却部だけを冷蔵庫で冷やしてからケースに取り付けてもよい。更に、バッテリーセルと冷却部との間に断熱材を配することにより、バッテリーセルの温度が低下しないようにした。
【０００８】
また、電池パックのケースの少なくとも一部を蓄熱材料で形成して、冷却ケースとした。この場合にも、バッテリーセルと冷却ケースとの間に断熱材を配した。
【０００９】
更に、冷却部または冷却ケースの蓄熱量を、バッテリーセルの電力から発生する熱量と相殺し得る程度とした。
【００１０】
次に、本発明の電子機器は、冷却部または冷却ケースが冷却された電池パックが収納される電池室を設け、この電池室の壁面に、電池パックの冷却部または冷却ケースから放出された冷気を電子機器内に送り込む通気孔を設けた。また、電池パックが電池室に収納された際に、冷却部、または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分が電子機器の内側を向くように、該電池パックの収納方向を規定する手段を設けた。更に、通気孔は、電池パックの冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分に対面する位置に設けた。また、通気孔は、発熱する部品や、発熱する部品を取り付けた基板の近傍に配置した。
【００１１】
また、本発明の別の電子機器では、冷却部または冷却ケースが冷却された電池パックが収納される電池室を設け、この電池室の壁面に、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分と、電子機器内に組み込まれた発熱する部品とに接触する熱伝達部材を設けた。熱伝達部材に接触される発熱する部品としては、固体撮像装置や、多数の電子部品が取り付けられたプリント基板を用いた。
【００１２】
更に、電子機器の外形形状を形成する外装部品に断熱性を付与した。
【００１３】
更に、本発明の充電器は、冷却部または冷却ケースを備えた電池パックが収納される電池収納部と、電池パック内のバッテリーセルに充電を行なう充電回路と、冷却部または冷却ケースの冷却を行なう冷却手段と、充電回路と冷却手段とを制御する制御部とを設けた。
【００１４】
上記制御部により、電池パックのバッテリーセルへの充電と同時にまたは順次に冷却手段を作動させ、冷却部または冷却ケースの冷却を行なうようにした。また、バッテリーセルへの充電完了後に充電回路を停止、または補助充電状態に切り換え、冷却手段による冷却部または冷却ケースの冷却を継続するようにした。更に、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分の温度を測定する温度センサを設け、温度センサの測定結果に基づいて冷却手段を制御し、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分を予め設定された温度に保つようにした。
【００１５】
また、冷却手段としてペルチェ素子を用い、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分に接触させて冷却を行なうようにした。また、別の冷却手段としては、熱交換機を用い、電池パックの周囲の温度下げて冷却部または冷却ケースの冷却を行なうようにした。
【００１６】
以上で説明した電池パック、電子機器、充電器を組み合わせ、電池駆動式電子機器システムを構成した。
【発明の効果】
【００１７】
以上で説明した電池パック、電子機器、充電器、電池駆動式電子機器システムによれば、電子機器に電池パックをセットするだけで電子機器内を冷却することができるので、電子機器のサイズが大型化することはない。また、外付けの冷却ユニットのように使用したいときに携行していなかったり、携行時に煩雑さが増す等の問題も発生しない。
【００１８】
更に、冷却部として蓄熱材料を用いたので、冷却時の騒音や、消費電力の増加等の問題も発生しない。また、冷却部を取り外せるようにしたので、冷却部だけを冷蔵庫等で冷やして使用することができる。更には、バッテリーセルと冷却部との間に断熱材を配した。これらにより、バッテリーセルの温度が必要以上に低くなるのを防止することができるので、電池パックの出力電圧が低下するようなことはない。なお、電池パックのケースを蓄熱材料で形成すれば、冷却部を設けることによる電池パックの大型化を防ぐことができる。
【００１９】
また、電池パックを交換する際に、冷却部も十分に冷えたものと交換されるため、バッテリーセルの電力から発生する熱量を相殺し得る蓄熱量を備えた冷却部や冷却ケースを使用すれば、電池パックを交換しながら長時間使用しても、電子機器内の温度上昇を防止することができる。
【００２０】
更に、電子機器の電池室内に通気孔を設ける、冷却部または冷却カバーの蓄熱材料で形成された部分を電子機器の内側に向ける、通気孔を冷却部または冷却カバーの蓄熱材料で形成された部分に対面させる、通気孔を発熱する部品または発熱する部品を取り付けた基板の近傍に設ける等の工夫を施したので、冷却部または冷却ケースから放出された冷気を電子機器内に適切に供給することができる。
【００２１】
また、電池パックの冷却部と、固体撮像装置やプリント基板等の発熱する部品との間に熱伝達部材を配置し、この熱伝達部材を介して直接冷却することもできるので、発熱量の大きな部品であっても効果的に冷却することができる。
【００２２】
また、電池パックの充電器に、冷却部または冷却ケースを冷却する冷却手段を設けたので、電池パックの充電と同時に冷却部の冷却も行なうことができる。これにより、充電済みの電池パックを電子機器にセットすることにより、必ず電子機器内の冷却を行なうことができる。更に、充電器では、バッテリーセルへの充電が完了した後も冷却部または冷却ケースの冷却は継続して行なわれるため、常に適正に冷却された冷却部または冷却ケースを有する電池パックを使用することができる。なお、温度センサで冷却部または冷却ケースの温度を測定し、所定の温度に保つようにしたので、冷却不足や過冷却は発生しない。
【００２３】
更に、電池パックの冷却部の冷却には、ペルチェ素子や熱交換機等の一般に普及している冷却手段を用いたので、比較的低コストに採用することができる。特に、熱交換機を使用した場合には、電池パック全体を冷却することができるので、充電効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の電池駆動式電子機器システムの一例である、デジタルカメラシステムの構成を示す概略図である。デジタルカメラシステム２は、デジタルカメラ３と、このデジタルカメラ３の電源として用いられる電池パック４と、この電池パック４を充電する充電器５とから構成されている。電池パック４は、冷却部４８を備えており、充電器５によって充電を行なう際に同時に冷却部４８が冷却される。この電池パック４をデジタルカメラの電池室７に収納すると、電源の供給と同時に内部の冷却を行なうことができる。
【００２５】
図２（Ａ），（Ｂ）は、デジタルカメラ３の外観形状を示す斜視図である。デジタルカメラ３の前面及び上面には、撮影レンズ１０が組み込まれた鏡筒部１１，対物側ファインダ窓１２，ストロボ発光部１３と、シャッタボタン１４，モード選択ダイヤル１５等が設けられている。モード選択ダイヤル１５は、デジタルカメラ３の動作モードを静止画撮影モード，動画撮影モード，再生モード等の各種モード間で切り換え、かつデジタルカメラ３の電源をオン／オフする操作に用いられる。
【００２６】
デジタルカメラ３の背面及び側面には、接眼側ファインダ窓１８，画像表示部１９，各種操作ボタン２０と、メモリカードスロット２１等が設けられている。画像表示部１９は、例えば、液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤパネル）からなり、撮影中または撮影済みの画像や各種設定メニュー等を表示する。各種操作ボタン２０は、デジタルカメラ３による撮影時または再生時の各種操作に用いられる。メモリカードスロット２１の奥には、挿入されたメモリカード２２と電気的に接続するメモリカードコネクタが組み込まれている。
【００２７】
デジタルカメラ３を正面から見て左方側には、デジタルカメラ３の電源となる電池パック４が収納されている。図３に示すように、デジタルカメラ３の底面には、電池パック４が収納される電池室７にアクセスするための開口２５が設けられている。この開口２５は、回動自在に軸支された電池蓋２６によって開閉される。
【００２８】
デジタルカメラ３の断面図である図４に示すように、デジタルカメラ３内には、撮影レンズ１０を組み込んで鏡筒部１１内に収納されたレンズ鏡筒３０と、固体撮像装置３１と、対物側ファインダ窓１２と接眼側ファインダ窓１８との間に配置された光学ファインダ３２と、ストロボ発光部１３を含むストロボ装置３３と、メイン基板３４，電源基板３５等が組み込まれている。
【００２９】
固体撮像装置３１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサであり、レンズ鏡筒３０の背後に配置されて撮影レンズ１０よって結像された被写体光を撮像し、この被写体光の光量に応じた撮像信号を出力する。メイン基板３４には、ＣＰＵやメモリ等の各種電子部品が取り付けられ、デジタルカメラ３の各部を制御する制御回路や、固体撮像装置を駆動する駆動回路等が設けられている。このメイン基板３４は、電池室７の側方に配置されている。電源基板３５には、電池パック４から供給された電気を変圧し、デジタルカメラ３の各部に給電する電源回路が設けられている。この電源基板３５は、電池室７の上方に配置されている。
【００３０】
電池室７の上面には穴７ａが形成され、電源基板３５に接続された金属接片３６が挿入されている。電池室７のデジタルカメラ２の内側を向いている側面には、図５（Ａ）に示すように、矩形状の開口からなる通気孔３９が形成されている。
【００３１】
デジタルカメラ２の外形形状を構成する外装部材４２は、金属やプラスチック等で形成された外殻部４３と、この外殻部の外側に配された断熱部４４とから構成されている。断熱部４４は、断熱性を有する金属や合成樹脂等の断熱材料によって形成されている。なお、外殻部４３の内側に断熱部４４を配してもよいし、外装部材自体を断熱材料で形成してもよい。
【００３２】
電池パック４の断面図である図６に示すように、電池パック４は、二次電池であるバッテリーセル４７と、略板状に形成された冷却部４８と、この冷却部４８とバッテリーセル４７との間を断熱する断熱材４９と、バッテリーセル４７に電気的に接続された金属製の接点５０と、これらを収納する例えばプラスチックで形成されたケース５１とから構成されている。ケース５１には、冷却部４８の一方の面４８ａを外部に露呈させる開口５１ａが形成されている。また、電池パック４のデジタルカメラ３への誤装填を防止するため、ケース５１の側面で厚み方向の中心からずれた位置には一対の突起５１ｂが、電池室７の端部には突起５１ｂが嵌合する凹部７ｂが形成されている。
【００３３】
冷却部４８は、蓄熱材料で形成されており、電池パック４ごと冷やされることによって冷熱を蓄積する。蓄熱材料としては、蓄熱効果の高い金属や合成樹脂を使用してもよいし、液体状またはゲル状等の蓄熱材料を密閉収納した、いわゆる保冷材を用いてもよい。この冷却部４８には、フル充電時のバッテリーセル４７の電力から発生する熱量と相殺し得る程度の蓄熱量が与えられている。
【００３４】
充電及び冷却された電池パック４をデジタルカメラ３の電池室７に収納すると、ケース５１の突起５１ｂと電池室７の凹部７ｂとの嵌合により、冷却部４８が必ずデジタルカメラ３の内側を向く。電池室７の側面で、冷却部４８に対面する位置には通気孔３９が設けられているため、冷却部４８から放出された冷気は通気孔３９を通ってデジタルカメラ３内に導入される。通気孔３９の近傍には、メイン基板３４や電源基板３５が配置されているため、冷却部４８の冷気によって効果的に冷却することができる。また、デジタルカメラ３の外装部材４２に断熱性が付与されているため、デジタルカメラ３内に放出された冷気の温度が下がりにくくなる。そのため、通気孔３９から離れた位置にある固体撮像装置３１やストロボ装置３３も冷却することができる。
【００３５】
また、電池パック４に冷却部４８を組み込むことによって電池パック４のサイズは僅かに大きくなるが、デジタルカメラ３内に冷却ユニットや電動ファンを組み込む場合のように、デジタルカメラ３のサイズが極端に大型化することはなく、騒音や消費電力の増加も発生しない。
【００３６】
また、冷却部４８は、バッテリーセル４７の電力から発生する熱量を相殺し得る蓄熱量を備えているため、電池パック４を交換しながら長時間の撮影を行なっても、内部の温度上昇を防止することができ、暗電流の増加による画像劣化も発生しない。更に、バッテリーセル４７と冷却部４８との間には断熱材４９が配されているため、冷却部４８によってバッテリーセル４７が冷やされて出力電圧が低下するようなことはない。
【００３７】
更に、電池室７の通気孔の形状としては、前述した大きな矩形のもの以外に、図５（Ｂ）に示すように、多数の小さな開口からなる通気孔４０を用いてもよいし、同図（Ｃ）に示すように、多数のスリット状の開口からなる通気孔４１を用いてもよい。
【００３８】
図７に示すように、充電器５は、略矩形形状をした外装部材の上面に電池パック４が収納される凹状の電池収納部５５と、充電ボタン５６及び冷却ボタン５７と、充電状況及び冷却状態を表すインジケータ５８等が設けられている。電池収納部５５内の側面には、電池パック４の接点５０に接触する複数の金属接片５９が設けられている。また、電池収納部５５の底面には、冷却部４８に接触して冷却を行なう冷却手段であるペルチェ素子６０とが配置されている。
【００３９】
充電器５の断面図である図８に示すように、ペルチェ素子６０は電池収納部５５の底面に形成された凹部６３内に組み込まれている。周知のようにペルチェ素子６０は、Ｐ型素子とＮ型素子からなる二種類の熱電半導体素子を金属電極でπ型に接合したもので、Ｎ型素子からＰ型素子に向かって電流を流すと、ペルチェ効果により一方の面（吸熱面）から吸熱して他方の面（放熱面）から放熱する素子である。充電器５に組み込まれているペルチェ素子６０は、電池パック４の冷却部４８に接触する上面に吸熱面６０ａが配置されている。そのため、反対側の放熱面６０ｂに対面する部分には、放熱用の開口６４が形成されている。
【００４０】
ペルチェ素子６０の近傍には、電池収納部５５に収納された電池パック４の冷却部４８の温度を測定する温度センサ６７が設けられている。また、充電器５内には、バッテリーセル４７に充電を行なう充電回路６８と、ペルチェ素子６０を駆動するペルチェ駆動回路６９と、これらの回路を制御する制御回路７０とが設けられたプリント基板７１が設置されている。
【００４１】
図８は、充電器５の構成を示すブロック図である。制御回路７０は、例えばＣＰＵやプログラムＲＯＭ，データＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータからなる。この制御回路７０には、前述の充電回路，ペルチェ駆動回路６９とともに、充電ボタン５６及び冷却ボタン５７の操作を検出する各スイッチ７４、インジケータ５８を構成するＬＥＤ７６、温度センサ６７等が接続されている。充電回路６８及びペルチェ駆動回路６９には、それぞれ金属接片５９、及びペルチェ素子６０が接続されている。
【００４２】
充電器５、例えば、図９のフローチャートに示す手順にしたがって電池パック４の充電及び冷却を行なう。充電器５の電池収納部５５に電池パック４が収納され、接点５０が金属接片５９に接触すると、制御回路７０は、例えば金属接片５９の抵抗変化等によって電池パック４がセットされたことを検出する。制御回路７０は、充電回路６８を制御してバッテリーセル４７への充電を開始させる。この充電は、バッテリーセル４７の充電状態を監視しながら行なわれ、充電完了後には充電回路６８による充電が停止される。なお、充電を停止させずに、バッテリーセル４７からの自然放電分を常時充電する補助充電に切り換えてもよい。
【００４３】
制御回路７０は、充電と同時にペルチェ駆動回路６９を制御して、ペルチェ素子６０に冷却動作を開始させる。図１１のフローチャートに示すように、ペルチェ駆動回路６９の冷却動作は、温度センサ６７で冷却部４８の温度を測定し、この測定温度が予め設定されている温度になるようにペルチェ素子６０の駆動をオン／オフする能動的な制御である。冷却部４８の冷却は、バッテリーセル４７への充電が完了した後も継続して行なわれるが、温度が一定になるように制御するので、冷却部４８の温度が低下したり、過冷却されることもない。
【００４４】
このように、充電と冷却とを自動的に行なうようにしたので、冷却するのを忘れてしまうことはなく、電池パック４の収納によりデジタルカメラ３内を確実に冷却することができる。また、断熱材４９によって冷却部４８が断熱されているため、充電及び冷却中にバッテリーセル４７の温度が低下することもない。
【００４５】
なお、電池パック４のセットを検知して自動的に充電と冷却とを行なう動作について説明したが、上記充電器５は、充電停止中や冷却停止中に充電ボタン５６や冷却ボタン５７が操作されると、強制的に充電や冷却が行なわれる。
【００４６】
本実施形態のデジタルカメラシステム２において、予備の電池パック４を携行する際には、予備の電池パック４をクーラーボックスや保冷袋等に収納するとよい。クーラーボックス内で冷却部４８により電池パック４全体の温度が低下するが、バッテリーセル４７は断熱材４９によって保温されるため、電圧が極端に低下することはない。また、バッテリーセル４７と冷却部４８との間に断熱材４９を配したが、バッテリーセル４７全体を断熱材で包んでもよい。
【００４７】
上記実施形態では、メイン基板や電源基板を効果的に冷却するようにしたが、デジタルカメラにおいて発熱量が大きく、画像に影響を及ぼす部品は固体撮像装置である。そのため、図１２の断面図に示すように、デジタルカメラ８０のレンズ鏡筒８１に取り付けられた固体撮像装置８２の背後に、冷却部８３が対面するように電池パック８４を装填し、電池室８５の側壁に、固体撮像装置８２と冷却部８３とを対面させる通気孔８６を設けてもよい。この実施形態の場合、デジタルカメラ８０の背後にＬＣＤパネルを組み込むスペースがなくなるため、アイビューファインダ（ＥＶＦ）８７を組み込むとよい。
【００４８】
また、上記各実施形態では、冷却部から放出される冷気によって冷却を行なうようにしたが、図１３に断面図を示すデジタルカメラ９０のように、固体撮像装置９１と電池パック９２の冷却部９３とを熱伝導率の高い材質で形成された熱伝達部材９４に接触させ、この熱伝達部材９４を介して固体撮像装置９１を直接冷却してもよい。これによれば、より効率よく固体撮像装置９１を冷却することができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、熱伝達部材を介して固体撮像装置を冷却したが、例えば、図１４（Ａ），（Ｂ）に示すパーソナルコンピュータ１００のように、キーボード１０１が取り付けられたプリント基板１０２の裏面にシリコン等の薄いシート状の熱伝達シート１０３を貼り付け、この熱伝達シート１０３に電池パック１０４の冷却部１０５を接触させて、プリント基板１０２を冷却することもできる。この場合に、熱伝達シート１０３の面積を大きくしてハードディスク１０６等に接触させれば、ＣＰＵ等とともに発熱量の大きなハードディスク１０６も冷却することができる。
【００５０】
更に、上記実施形態では、電池パック内に冷却部を組み込んだが、電池パックと冷却部とを別々に構成し、電池パックに冷却部を着脱自在にしてもよい。例えば、図１５（Ａ）に示すように、冷却部の設けられていない電池パック１１０の上面に、端部に面ファスナー１１１が設けられた保持ベルト１１２が取り付けられている。この電池パック１１０は、同図（Ｄ）に示すように、充電器１１３にセットされて充電される。同図（Ｂ）には、電池パック１１０とともに使用される冷却材１１４が描かれている。この冷却材１１４は、柔軟なプラスチック製のパック内に蓄熱剤が密封されたもので、同図（Ｅ）に示すように、冷蔵庫１１５内に収納されて冷却される。
【００５１】
図１５（Ｃ）に示すように、冷却が完了した冷却材１１４は、充電が完了した電池パック１１０の上に載置され、保持ベルト１１２によって電池パック１１０上に取り付けられる。電池パック１１０及び冷却材１１４は、前述の実施形態と同様に、同図（Ｆ）に示すデジタルカメラ１１７の電池室内に収納されて給電及び冷却を行なう。本実施形態によれば、充電器１１３に冷却手段を設ける必要がないため、デジタルカメラシステムのコストを下げることができる。また、冷却材１１４だけを冷却することができるため、電池パック１１０の電圧低下は発生しない。なお、デジタルカメラ１１７内において電池パック１１０と冷却材１１４とが近接することにより、電池パック１１０の温度が低下するので、電池パック１１０内に断熱材を組み込んでおくとよい。
【００５２】
電池パックへの冷却材の取り付け方法としては、前述の保持ベルトを使った方法以外に、電池パック内に組み込めるようにしてもよい。図１６に示す電池パック１２０は、上面に板状の冷却材１２１を収納するための凹部１２２が形成されている。この凹部１２２の側面には、一対の係止爪１２３が形成されており、図中２点鎖線で示すように、凹部１２２内に収納された冷却剤１２１を係止することができる。本実施形態によれば、電池パック１２０と冷却材１２１とを組み合わせたときの一体感が増すため、デジタルカメラへの収納が容易になる。
【００５３】
更に、上記実施形態では、電池パックに冷却部を別途設けたが、図１７に示す電池パック１３０のように、蓄熱材料で形成された冷却ケース１３１内に断熱材１３２で包まれたバッテリーセル１３３を収納して、電池パック１３０を構成してもよい。この電池パック１３０によれば、冷却部を別に設ける必要がないため、電池パックのサイズが大きくなることはない。また、電池パック１３０全体から冷気を放射することができるため、冷却効率を向上させることができる。
【００５４】
電池パック１３０の冷却ケース１３１を効率よく冷却するには、ペルチェ素子で部分的に冷却するよりも全体を冷却するのがよい。図１８は、電池パック１３０の冷却に適した冷却手段を有する充電器１４０である。この充電器１４０は、開閉ドア１４５によって開閉自在とされた充電室１４１内に電池パック１３０を垂直方向に向けて収納し、下方に配置された充電回路１４２によってバッテリーセル１３３に充電を行なっている。充電室１４１の上方には、充電室１４１の上面に設けられた複数個の通気孔１４３から冷気を送り込む熱交換機１４４が組み込まれている。充電室１４１内は、送り込まれた冷気によって温度が下がるため、電池パック１３０の冷却ケース１３１を全体的に冷却することができる。
【００５５】
なお、上記各実施形態は、デジタルカメラやパーソナルコンピュータを例に説明したが、ポータブルＤＶＤプレーヤーや、シリコンオーディオプレーヤー、携帯電話機等の各種電池駆動式電子機器にも適用することができる。また、冷却部を一体に設ける装置は、電池パックに限定されるものではなく、電池パックに代表される電子機器の付属装置や拡張装置、例えばメモリカード等に冷却部を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のデジタルカメラシステムの構成を示す外観斜視図である。
【図２】デジタルカメラの外観形状を示す斜視図である。
【図３】電池パック及び電池室の形状を示す斜視図である。
【図４】デジタルカメラの構成を示す正面側断面図である。
【図５】通気孔の形状を示す斜視図である。
【図６】電池パックの構成を示す断面図である。
【図７】電池パック及び充電器の外観形状を示す斜視図である。
【図８】充電器の側面断面図である。
【図９】充電器の構成を示すブロック図である。
【図１０】充電器の充電及び冷却手順を示すフローチャートである。
【図１１】冷却動作の手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の別の実施形態のデジタルカメラの構成を示す側面断面図である。
【図１３】本発明の更に別の実施形態のデジタルカメラの構成を示す側面断面図である。
【図１４】本発明を実施したパーソナルコンピュータの外観斜視図及び側面断面図である。
【図１５】本発明の別の実施形態のデジタルカメラシステムを示す説明図である。
【図１６】本発明の別の実施形態の電池パックを示す外観斜視図である。
【図１７】本発明の更に別の実施形態の電池パックを示す側面断面図である。
【図１８】本発明の別の実施形態の充電器の構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
２ デジタルカメラシステム
３，１１７ デジタルカメラ
４，８４，９２，１０４，１１０，１２０，１３０ 電池パック
５，１１３，１４０ 充電器
７，８５ 電池室
３１，８２，９１ 固体撮像装置
３９〜４２ 通気孔
４２ 外装部材
４７，１３３ バッテリーセル
４８，８３，９３，１０５ 冷却部
４９，１３２ 断熱材
５１ ケース
５５ 電池収納部
６０ ペルチェ素子
６７ 温度センサ
７０ 制御回路
９４ 熱伝達部材
１０３ 熱伝達シート
１１４，１２１ 冷却材
１３１ 冷却ケース
１４４ 熱交換機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を電力源として用いる電子機器の冷却技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等の固体撮像装置で被写体光を撮像し、これによって得た撮像信号をデジタルの画像データに変換してメモリ等の記憶媒体に記憶するデジタルスチルカメラ（以下、デジタルカメラと略称する）が普及している。デジタルカメラでは、撮像を行なうことによって固体撮像装置や、固体撮像装置の駆動回路等の温度が上昇する。これは、固体撮像装置に設けられた多数の受光素子に蓄積された電荷を転送路を用いて転送する際に起こる発熱が原因であり、撮像時間に比例して温度の上昇が大きくなる。
【０００３】
固体撮像装置では、受光していないときにも受光素子に電荷が蓄積される、いわゆる暗電流が発生する。この暗電流は、受光素子によって実際に受光することにより蓄積された電荷に取り込まれてしまうため、スローシャッタ等で夜景を撮影したときには、暗電流の乗った受光素子に相当する画素が光点となり、撮影画像のＳ／Ｎ比を悪化させてしまう。この暗電流は、固体撮像装置の温度上昇にともなって増加することが知られており、例えば、固体撮像装置の温度が１０°上昇すると暗電流は２倍以上に増加する。
【０００４】
上記固体撮像装置の温度上昇による暗電流の悪影響を解消するために、本体ケース内の空気を電動ファンによって強制的に排気し、空冷するようにしたビデオカメラが発明されている（例えば、特許文献１参照）。また、冷却ユニットの熱伝導板を挿入して固体撮像装置に接触させ、熱伝導板を介してペルチェ素子により固体撮像装置を冷却するようにしたデジタルカメラが発明されている（例えば、特許文献２参照）。その他、物品を冷却する装置として、ドライアイス等の冷媒を用いた保冷コンテナ（例えば、特許文献３参照）や、ペルチェ素子を用いた保冷装置（例えば、特許文献４参照）等が知られている。
【特許文献１】特開平１０−２８５４４１号公報
【特許文献２】特開２００３−３０４４２０号公報
【特許文献３】特開２００４−１５０７３５号公報
【特許文献４】特開２００１−０２１２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１記載の発明は、カメラ内の空気の循環を良くするために筐体を大型化する必要がある。更に、電動ファンの騒音や、消費電力の増加による電池の消耗等も問題となる。また、特許文献２記載の発明は、冷却ユニットを携行していないときには、固体撮像装置を冷却することができず、デジタルカメラと冷却ユニットとを携行する場合には、携行物の増加により煩雑さが増してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記各問題点を解決するためのもので、機器の大型化、消費電力の増加、不携行時の使用不能、取り扱いの煩雑さ等の問題を発生させずに、デジタルカメラ等の電子機器内の冷却を行なうことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明の電池パックは、バッテリーセルと、蓄熱材料で形成された冷却部と、バッテリーセルを収納し、冷却部の一部が外部に露呈されるように保持するケースとから構成した。冷却部の冷却は、電池パックごと冷蔵庫等で冷やしてもよいし、冷却部がケースから着脱できるように構成して、冷却部だけを冷蔵庫で冷やしてからケースに取り付けてもよい。更に、バッテリーセルと冷却部との間に断熱材を配することにより、バッテリーセルの温度が低下しないようにした。
【０００８】
また、電池パックのケースの少なくとも一部を蓄熱材料で形成して、冷却ケースとした。この場合にも、バッテリーセルと冷却ケースとの間に断熱材を配した。
【０００９】
更に、冷却部または冷却ケースの蓄熱量を、バッテリーセルの電力から発生する熱量と相殺し得る程度とした。
【００１０】
次に、本発明の電子機器は、冷却部または冷却ケースが冷却された電池パックが収納される電池室を設け、この電池室の壁面に、電池パックの冷却部または冷却ケースから放出された冷気を電子機器内に送り込む通気孔を設けた。また、電池パックが電池室に収納された際に、冷却部、または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分が電子機器の内側を向くように、該電池パックの収納方向を規定する手段を設けた。更に、通気孔は、電池パックの冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分に対面する位置に設けた。また、通気孔は、発熱する部品や、発熱する部品を取り付けた基板の近傍に配置した。
【００１１】
また、本発明の別の電子機器では、冷却部または冷却ケースが冷却された電池パックが収納される電池室を設け、この電池室の壁面に、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分と、電子機器内に組み込まれた発熱する部品とに接触する熱伝達部材を設けた。熱伝達部材に接触される発熱する部品としては、固体撮像装置や、多数の電子部品が取り付けられたプリント基板を用いた。
【００１２】
更に、電子機器の外形形状を形成する外装部品に断熱性を付与した。
【００１３】
更に、本発明の充電器は、冷却部または冷却ケースを備えた電池パックが収納される電池収納部と、電池パック内のバッテリーセルに充電を行なう充電回路と、冷却部または冷却ケースの冷却を行なう冷却手段と、充電回路と冷却手段とを制御する制御部とを設けた。
【００１４】
上記制御部により、電池パックのバッテリーセルへの充電と同時にまたは順次に冷却手段を作動させ、冷却部または冷却ケースの冷却を行なうようにした。また、バッテリーセルへの充電完了後に充電回路を停止、または補助充電状態に切り換え、冷却手段による冷却部または冷却ケースの冷却を継続するようにした。更に、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分の温度を測定する温度センサを設け、温度センサの測定結果に基づいて冷却手段を制御し、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分を予め設定された温度に保つようにした。
【００１５】
また、冷却手段としてペルチェ素子を用い、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分に接触させて冷却を行なうようにした。また、別の冷却手段としては、熱交換機を用い、電池パックの周囲の温度下げて冷却部または冷却ケースの冷却を行なうようにした。
【００１６】
以上で説明した電池パック、電子機器、充電器を組み合わせ、電池駆動式電子機器システムを構成した。
【発明の効果】
【００１７】
以上で説明した電池パック、電子機器、充電器、電池駆動式電子機器システムによれば、電子機器に電池パックをセットするだけで電子機器内を冷却することができるので、電子機器のサイズが大型化することはない。また、外付けの冷却ユニットのように使用したいときに携行していなかったり、携行時に煩雑さが増す等の問題も発生しない。
【００１８】
更に、冷却部として蓄熱材料を用いたので、冷却時の騒音や、消費電力の増加等の問題も発生しない。また、冷却部を取り外せるようにしたので、冷却部だけを冷蔵庫等で冷やして使用することができる。更には、バッテリーセルと冷却部との間に断熱材を配した。これらにより、バッテリーセルの温度が必要以上に低くなるのを防止することができるので、電池パックの出力電圧が低下するようなことはない。なお、電池パックのケースを蓄熱材料で形成すれば、冷却部を設けることによる電池パックの大型化を防ぐことができる。
【００１９】
また、電池パックを交換する際に、冷却部も十分に冷えたものと交換されるため、バッテリーセルの電力から発生する熱量を相殺し得る蓄熱量を備えた冷却部や冷却ケースを使用すれば、電池パックを交換しながら長時間使用しても、電子機器内の温度上昇を防止することができる。
【００２０】
更に、電子機器の電池室内に通気孔を設ける、冷却部または冷却カバーの蓄熱材料で形成された部分を電子機器の内側に向ける、通気孔を冷却部または冷却カバーの蓄熱材料で形成された部分に対面させる、通気孔を発熱する部品または発熱する部品を取り付けた基板の近傍に設ける等の工夫を施したので、冷却部または冷却ケースから放出された冷気を電子機器内に適切に供給することができる。
【００２１】
また、電池パックの冷却部と、固体撮像装置やプリント基板等の発熱する部品との間に熱伝達部材を配置し、この熱伝達部材を介して直接冷却することもできるので、発熱量の大きな部品であっても効果的に冷却することができる。
【００２２】
また、電池パックの充電器に、冷却部または冷却ケースを冷却する冷却手段を設けたので、電池パックの充電と同時に冷却部の冷却も行なうことができる。これにより、充電済みの電池パックを電子機器にセットすることにより、必ず電子機器内の冷却を行なうことができる。更に、充電器では、バッテリーセルへの充電が完了した後も冷却部または冷却ケースの冷却は継続して行なわれるため、常に適正に冷却された冷却部または冷却ケースを有する電池パックを使用することができる。なお、温度センサで冷却部または冷却ケースの温度を測定し、所定の温度に保つようにしたので、冷却不足や過冷却は発生しない。
【００２３】
更に、電池パックの冷却部の冷却には、ペルチェ素子や熱交換機等の一般に普及している冷却手段を用いたので、比較的低コストに採用することができる。特に、熱交換機を使用した場合には、電池パック全体を冷却することができるので、充電効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の電池駆動式電子機器システムの一例である、デジタルカメラシステムの構成を示す概略図である。デジタルカメラシステム２は、デジタルカメラ３と、このデジタルカメラ３の電源として用いられる電池パック４と、この電池パック４を充電する充電器５とから構成されている。電池パック４は、冷却部４８を備えており、充電器５によって充電を行なう際に同時に冷却部４８が冷却される。この電池パック４をデジタルカメラの電池室７に収納すると、電源の供給と同時に内部の冷却を行なうことができる。
【００２５】
図２（Ａ），（Ｂ）は、デジタルカメラ３の外観形状を示す斜視図である。デジタルカメラ３の前面及び上面には、撮影レンズ１０が組み込まれた鏡筒部１１，対物側ファインダ窓１２，ストロボ発光部１３と、シャッタボタン１４，モード選択ダイヤル１５等が設けられている。モード選択ダイヤル１５は、デジタルカメラ３の動作モードを静止画撮影モード，動画撮影モード，再生モード等の各種モード間で切り換え、かつデジタルカメラ３の電源をオン／オフする操作に用いられる。
【００２６】
デジタルカメラ３の背面及び側面には、接眼側ファインダ窓１８，画像表示部１９，各種操作ボタン２０と、メモリカードスロット２１等が設けられている。画像表示部１９は、例えば、液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤパネル）からなり、撮影中または撮影済みの画像や各種設定メニュー等を表示する。各種操作ボタン２０は、デジタルカメラ３による撮影時または再生時の各種操作に用いられる。メモリカードスロット２１の奥には、挿入されたメモリカード２２と電気的に接続するメモリカードコネクタが組み込まれている。
【００２７】
デジタルカメラ３を正面から見て左方側には、デジタルカメラ３の電源となる電池パック４が収納されている。図３に示すように、デジタルカメラ３の底面には、電池パック４が収納される電池室７にアクセスするための開口２５が設けられている。この開口２５は、回動自在に軸支された電池蓋２６によって開閉される。
【００２８】
デジタルカメラ３の断面図である図４に示すように、デジタルカメラ３内には、撮影レンズ１０を組み込んで鏡筒部１１内に収納されたレンズ鏡筒３０と、固体撮像装置３１と、対物側ファインダ窓１２と接眼側ファインダ窓１８との間に配置された光学ファインダ３２と、ストロボ発光部１３を含むストロボ装置３３と、メイン基板３４，電源基板３５等が組み込まれている。
【００２９】
固体撮像装置３１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサであり、レンズ鏡筒３０の背後に配置されて撮影レンズ１０よって結像された被写体光を撮像し、この被写体光の光量に応じた撮像信号を出力する。メイン基板３４には、ＣＰＵやメモリ等の各種電子部品が取り付けられ、デジタルカメラ３の各部を制御する制御回路や、固体撮像装置を駆動する駆動回路等が設けられている。このメイン基板３４は、電池室７の側方に配置されている。電源基板３５には、電池パック４から供給された電気を変圧し、デジタルカメラ３の各部に給電する電源回路が設けられている。この電源基板３５は、電池室７の上方に配置されている。
【００３０】
電池室７の上面には穴７ａが形成され、電源基板３５に接続された金属接片３６が挿入されている。電池室７のデジタルカメラ２の内側を向いている側面には、図５（Ａ）に示すように、矩形状の開口からなる通気孔３９が形成されている。
【００３１】
デジタルカメラ２の外形形状を構成する外装部材４２は、金属やプラスチック等で形成された外殻部４３と、この外殻部の外側に配された断熱部４４とから構成されている。断熱部４４は、断熱性を有する金属や合成樹脂等の断熱材料によって形成されている。なお、外殻部４３の内側に断熱部４４を配してもよいし、外装部材自体を断熱材料で形成してもよい。
【００３２】
電池パック４の断面図である図６に示すように、電池パック４は、二次電池であるバッテリーセル４７と、略板状に形成された冷却部４８と、この冷却部４８とバッテリーセル４７との間を断熱する断熱材４９と、バッテリーセル４７に電気的に接続された金属製の接点５０と、これらを収納する例えばプラスチックで形成されたケース５１とから構成されている。ケース５１には、冷却部４８の一方の面４８ａを外部に露呈させる開口５１ａが形成されている。また、電池パック４のデジタルカメラ３への誤装填を防止するため、ケース５１の側面で厚み方向の中心からずれた位置には一対の突起５１ｂが、電池室７の端部には突起５１ｂが嵌合する凹部７ｂが形成されている。
【００３３】
冷却部４８は、蓄熱材料で形成されており、電池パック４ごと冷やされることによって冷熱を蓄積する。蓄熱材料としては、蓄熱効果の高い金属や合成樹脂を使用してもよいし、液体状またはゲル状等の蓄熱材料を密閉収納した、いわゆる保冷材を用いてもよい。この冷却部４８には、フル充電時のバッテリーセル４７の電力から発生する熱量と相殺し得る程度の蓄熱量が与えられている。
【００３４】
充電及び冷却された電池パック４をデジタルカメラ３の電池室７に収納すると、ケース５１の突起５１ｂと電池室７の凹部７ｂとの嵌合により、冷却部４８が必ずデジタルカメラ３の内側を向く。電池室７の側面で、冷却部４８に対面する位置には通気孔３９が設けられているため、冷却部４８から放出された冷気は通気孔３９を通ってデジタルカメラ３内に導入される。通気孔３９の近傍には、メイン基板３４や電源基板３５が配置されているため、冷却部４８の冷気によって効果的に冷却することができる。また、デジタルカメラ３の外装部材４２に断熱性が付与されているため、デジタルカメラ３内に放出された冷気の温度が下がりにくくなる。そのため、通気孔３９から離れた位置にある固体撮像装置３１やストロボ装置３３も冷却することができる。
【００３５】
また、電池パック４に冷却部４８を組み込むことによって電池パック４のサイズは僅かに大きくなるが、デジタルカメラ３内に冷却ユニットや電動ファンを組み込む場合のように、デジタルカメラ３のサイズが極端に大型化することはなく、騒音や消費電力の増加も発生しない。
【００３６】
また、冷却部４８は、バッテリーセル４７の電力から発生する熱量を相殺し得る蓄熱量を備えているため、電池パック４を交換しながら長時間の撮影を行なっても、内部の温度上昇を防止することができ、暗電流の増加による画像劣化も発生しない。更に、バッテリーセル４７と冷却部４８との間には断熱材４９が配されているため、冷却部４８によってバッテリーセル４７が冷やされて出力電圧が低下するようなことはない。
【００３７】
更に、電池室７の通気孔の形状としては、前述した大きな矩形のもの以外に、図５（Ｂ）に示すように、多数の小さな開口からなる通気孔４０を用いてもよいし、同図（Ｃ）に示すように、多数のスリット状の開口からなる通気孔４１を用いてもよい。
【００３８】
図７に示すように、充電器５は、略矩形形状をした外装部材の上面に電池パック４が収納される凹状の電池収納部５５と、充電ボタン５６及び冷却ボタン５７と、充電状況及び冷却状態を表すインジケータ５８等が設けられている。電池収納部５５内の側面には、電池パック４の接点５０に接触する複数の金属接片５９が設けられている。また、電池収納部５５の底面には、冷却部４８に接触して冷却を行なう冷却手段であるペルチェ素子６０とが配置されている。
【００３９】
充電器５の断面図である図８に示すように、ペルチェ素子６０は電池収納部５５の底面に形成された凹部６３内に組み込まれている。周知のようにペルチェ素子６０は、Ｐ型素子とＮ型素子からなる二種類の熱電半導体素子を金属電極でπ型に接合したもので、Ｎ型素子からＰ型素子に向かって電流を流すと、ペルチェ効果により一方の面（吸熱面）から吸熱して他方の面（放熱面）から放熱する素子である。充電器５に組み込まれているペルチェ素子６０は、電池パック４の冷却部４８に接触する上面に吸熱面６０ａが配置されている。そのため、反対側の放熱面６０ｂに対面する部分には、放熱用の開口６４が形成されている。
【００４０】
ペルチェ素子６０の近傍には、電池収納部５５に収納された電池パック４の冷却部４８の温度を測定する温度センサ６７が設けられている。また、充電器５内には、バッテリーセル４７に充電を行なう充電回路６８と、ペルチェ素子６０を駆動するペルチェ駆動回路６９と、これらの回路を制御する制御回路７０とが設けられたプリント基板７１が設置されている。
【００４１】
図８は、充電器５の構成を示すブロック図である。制御回路７０は、例えばＣＰＵやプログラムＲＯＭ，データＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータからなる。この制御回路７０には、前述の充電回路，ペルチェ駆動回路６９とともに、充電ボタン５６及び冷却ボタン５７の操作を検出する各スイッチ７４、インジケータ５８を構成するＬＥＤ７６、温度センサ６７等が接続されている。充電回路６８及びペルチェ駆動回路６９には、それぞれ金属接片５９、及びペルチェ素子６０が接続されている。
【００４２】
充電器５、例えば、図９のフローチャートに示す手順にしたがって電池パック４の充電及び冷却を行なう。充電器５の電池収納部５５に電池パック４が収納され、接点５０が金属接片５９に接触すると、制御回路７０は、例えば金属接片５９の抵抗変化等によって電池パック４がセットされたことを検出する。制御回路７０は、充電回路６８を制御してバッテリーセル４７への充電を開始させる。この充電は、バッテリーセル４７の充電状態を監視しながら行なわれ、充電完了後には充電回路６８による充電が停止される。なお、充電を停止させずに、バッテリーセル４７からの自然放電分を常時充電する補助充電に切り換えてもよい。
【００４３】
制御回路７０は、充電と同時にペルチェ駆動回路６９を制御して、ペルチェ素子６０に冷却動作を開始させる。図１１のフローチャートに示すように、ペルチェ駆動回路６９の冷却動作は、温度センサ６７で冷却部４８の温度を測定し、この測定温度が予め設定されている温度になるようにペルチェ素子６０の駆動をオン／オフする能動的な制御である。冷却部４８の冷却は、バッテリーセル４７への充電が完了した後も継続して行なわれるが、温度が一定になるように制御するので、冷却部４８の温度が低下したり、過冷却されることもない。
【００４４】
このように、充電と冷却とを自動的に行なうようにしたので、冷却するのを忘れてしまうことはなく、電池パック４の収納によりデジタルカメラ３内を確実に冷却することができる。また、断熱材４９によって冷却部４８が断熱されているため、充電及び冷却中にバッテリーセル４７の温度が低下することもない。
【００４５】
なお、電池パック４のセットを検知して自動的に充電と冷却とを行なう動作について説明したが、上記充電器５は、充電停止中や冷却停止中に充電ボタン５６や冷却ボタン５７が操作されると、強制的に充電や冷却が行なわれる。
【００４６】
本実施形態のデジタルカメラシステム２において、予備の電池パック４を携行する際には、予備の電池パック４をクーラーボックスや保冷袋等に収納するとよい。クーラーボックス内で冷却部４８により電池パック４全体の温度が低下するが、バッテリーセル４７は断熱材４９によって保温されるため、電圧が極端に低下することはない。また、バッテリーセル４７と冷却部４８との間に断熱材４９を配したが、バッテリーセル４７全体を断熱材で包んでもよい。
【００４７】
上記実施形態では、メイン基板や電源基板を効果的に冷却するようにしたが、デジタルカメラにおいて発熱量が大きく、画像に影響を及ぼす部品は固体撮像装置である。そのため、図１２の断面図に示すように、デジタルカメラ８０のレンズ鏡筒８１に取り付けられた固体撮像装置８２の背後に、冷却部８３が対面するように電池パック８４を装填し、電池室８５の側壁に、固体撮像装置８２と冷却部８３とを対面させる通気孔８６を設けてもよい。この実施形態の場合、デジタルカメラ８０の背後にＬＣＤパネルを組み込むスペースがなくなるため、アイビューファインダ（ＥＶＦ）８７を組み込むとよい。
【００４８】
また、上記各実施形態では、冷却部から放出される冷気によって冷却を行なうようにしたが、図１３に断面図を示すデジタルカメラ９０のように、固体撮像装置９１と電池パック９２の冷却部９３とを熱伝導率の高い材質で形成された熱伝達部材９４に接触させ、この熱伝達部材９４を介して固体撮像装置９１を直接冷却してもよい。これによれば、より効率よく固体撮像装置９１を冷却することができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、熱伝達部材を介して固体撮像装置を冷却したが、例えば、図１４（Ａ），（Ｂ）に示すパーソナルコンピュータ１００のように、キーボード１０１が取り付けられたプリント基板１０２の裏面にシリコン等の薄いシート状の熱伝達シート１０３を貼り付け、この熱伝達シート１０３に電池パック１０４の冷却部１０５を接触させて、プリント基板１０２を冷却することもできる。この場合に、熱伝達シート１０３の面積を大きくしてハードディスク１０６等に接触させれば、ＣＰＵ等とともに発熱量の大きなハードディスク１０６も冷却することができる。
【００５０】
更に、上記実施形態では、電池パック内に冷却部を組み込んだが、電池パックと冷却部とを別々に構成し、電池パックに冷却部を着脱自在にしてもよい。例えば、図１５（Ａ）に示すように、冷却部の設けられていない電池パック１１０の上面に、端部に面ファスナー１１１が設けられた保持ベルト１１２が取り付けられている。この電池パック１１０は、同図（Ｄ）に示すように、充電器１１３にセットされて充電される。同図（Ｂ）には、電池パック１１０とともに使用される冷却材１１４が描かれている。この冷却材１１４は、柔軟なプラスチック製のパック内に蓄熱剤が密封されたもので、同図（Ｅ）に示すように、冷蔵庫１１５内に収納されて冷却される。
【００５１】
図１５（Ｃ）に示すように、冷却が完了した冷却材１１４は、充電が完了した電池パック１１０の上に載置され、保持ベルト１１２によって電池パック１１０上に取り付けられる。電池パック１１０及び冷却材１１４は、前述の実施形態と同様に、同図（Ｆ）に示すデジタルカメラ１１７の電池室内に収納されて給電及び冷却を行なう。本実施形態によれば、充電器１１３に冷却手段を設ける必要がないため、デジタルカメラシステムのコストを下げることができる。また、冷却材１１４だけを冷却することができるため、電池パック１１０の電圧低下は発生しない。なお、デジタルカメラ１１７内において電池パック１１０と冷却材１１４とが近接することにより、電池パック１１０の温度が低下するので、電池パック１１０内に断熱材を組み込んでおくとよい。
【００５２】
電池パックへの冷却材の取り付け方法としては、前述の保持ベルトを使った方法以外に、電池パック内に組み込めるようにしてもよい。図１６に示す電池パック１２０は、上面に板状の冷却材１２１を収納するための凹部１２２が形成されている。この凹部１２２の側面には、一対の係止爪１２３が形成されており、図中２点鎖線で示すように、凹部１２２内に収納された冷却剤１２１を係止することができる。本実施形態によれば、電池パック１２０と冷却材１２１とを組み合わせたときの一体感が増すため、デジタルカメラへの収納が容易になる。
【００５３】
更に、上記実施形態では、電池パックに冷却部を別途設けたが、図１７に示す電池パック１３０のように、蓄熱材料で形成された冷却ケース１３１内に断熱材１３２で包まれたバッテリーセル１３３を収納して、電池パック１３０を構成してもよい。この電池パック１３０によれば、冷却部を別に設ける必要がないため、電池パックのサイズが大きくなることはない。また、電池パック１３０全体から冷気を放射することができるため、冷却効率を向上させることができる。
【００５４】
電池パック１３０の冷却ケース１３１を効率よく冷却するには、ペルチェ素子で部分的に冷却するよりも全体を冷却するのがよい。図１８は、電池パック１３０の冷却に適した冷却手段を有する充電器１４０である。この充電器１４０は、開閉ドア１４５によって開閉自在とされた充電室１４１内に電池パック１３０を垂直方向に向けて収納し、下方に配置された充電回路１４２によってバッテリーセル１３３に充電を行なっている。充電室１４１の上方には、充電室１４１の上面に設けられた複数個の通気孔１４３から冷気を送り込む熱交換機１４４が組み込まれている。充電室１４１内は、送り込まれた冷気によって温度が下がるため、電池パック１３０の冷却ケース１３１を全体的に冷却することができる。
【００５５】
なお、上記各実施形態は、デジタルカメラやパーソナルコンピュータを例に説明したが、ポータブルＤＶＤプレーヤーや、シリコンオーディオプレーヤー、携帯電話機等の各種電池駆動式電子機器にも適用することができる。また、冷却部を一体に設ける装置は、電池パックに限定されるものではなく、電池パックに代表される電子機器の付属装置や拡張装置、例えばメモリカード等に冷却部を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のデジタルカメラシステムの構成を示す外観斜視図である。
【図２】デジタルカメラの外観形状を示す斜視図である。
【図３】電池パック及び電池室の形状を示す斜視図である。
【図４】デジタルカメラの構成を示す正面側断面図である。
【図５】通気孔の形状を示す斜視図である。
【図６】電池パックの構成を示す断面図である。
【図７】電池パック及び充電器の外観形状を示す斜視図である。
【図８】充電器の側面断面図である。
【図９】充電器の構成を示すブロック図である。
【図１０】充電器の充電及び冷却手順を示すフローチャートである。
【図１１】冷却動作の手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の別の実施形態のデジタルカメラの構成を示す側面断面図である。
【図１３】本発明の更に別の実施形態のデジタルカメラの構成を示す側面断面図である。
【図１４】本発明を実施したパーソナルコンピュータの外観斜視図及び側面断面図である。
【図１５】本発明の別の実施形態のデジタルカメラシステムを示す説明図である。
【図１６】本発明の別の実施形態の電池パックを示す外観斜視図である。
【図１７】本発明の更に別の実施形態の電池パックを示す側面断面図である。
【図１８】本発明の別の実施形態の充電器の構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
２ デジタルカメラシステム
３，１１７ デジタルカメラ
４，８４，９２，１０４，１１０，１２０，１３０ 電池パック
５，１１３，１４０ 充電器
７，８５ 電池室
３１，８２，９１ 固体撮像装置
３９〜４２ 通気孔
４２ 外装部材
４７，１３３ バッテリーセル
４８，８３，９３，１０５ 冷却部
４９，１３２ 断熱材
５１ ケース
５５ 電池収納部
６０ ペルチェ素子
６７ 温度センサ
７０ 制御回路
９４ 熱伝達部材
１０３ 熱伝達シート
１１４，１２１ 冷却材
１３１ 冷却ケース
１４４ 熱交換機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーセルと、蓄熱材料で形成された冷却部と、該バッテリーセルを収納し冷却部の一部が外部に露呈されるように保持するケースとを備えたことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記冷却部は、ケースに対して着脱自在であることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記バッテリーセルと冷却部との間に断熱材を配したことを特徴とする請求項１または２記載の電池パック。
【請求項４】
バッテリーセルと、このバッテリーセルを収納するとともに、少なくとも一部が蓄熱材料で形成された冷却ケースとを備えたことを特徴とする電池パック。
【請求項５】
前記バッテリーセルと冷却ケースとの間に断熱材を配したことを特徴とする請求項４記載の電池パック。
【請求項６】
前記冷却部または冷却ケースは、バッテリーセルの電力から発生する熱量と相殺し得る蓄熱量を備えていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の電池パック。
【請求項７】
前記請求項１ないし６いずれか記載の電池パックが、前記冷却部または冷却ケースが冷却された状態で収納される電池室と、この電池室の壁面に形成され、該電池パックの冷却部または冷却ケースから放出された冷気を電子機器内に送り込む通気孔とを設けたことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
前記電池パックが電池室に収納された際に、冷却部、または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分が電子機器の内側を向くように、該電池パックの収納方向を規定する手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の電子機器。
【請求項９】
前記通気孔は、電池パックの冷却部、または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分に対面する位置に設けられていることを特徴とする請求項７または８記載の電子機器。
【請求項１０】
前記通気孔は、発熱する部品、または発熱する部品を取り付けた基板の近傍に設けられていることを特徴とする請求項７ないし９いずれか記載の電子機器。
【請求項１１】
前記請求項１ないし６いずれか記載の電池パックが、前記冷却部または冷却ケースが冷却された状態で収納される電池室と、この電池室の壁面に設けられ、電池パックの冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分と電子機器内に組み込まれた発熱する部品とに接触する熱伝達部材とを設けたことを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
前記発熱する部品は、固体撮像装置であることを特徴とする請求項１０または１１記載の電子機器。
【請求項１３】
前記発熱する部品は、多数の電子部品が取り付けられたプリント基板であることを特徴とする請求項１１記載の電子機器。
【請求項１４】
前記電子機器の外形形状を形成する外装部品に断熱性を付与したことを特徴とする請求項７ないし１３いずれか記載の電子機器。
【請求項１５】
前記請求項１ないし６いずれか記載の電池パックが収納される電池収納部と、電池パック内のバッテリーセルに充電を行なう充電回路と、冷却部または冷却ケースの冷却を行なう冷却手段と、充電回路と冷却手段とを制御する制御部とを設けたことを特徴とする充電器。
【請求項１６】
前記制御部は、電池パックのバッテリーセルへの充電と同時にまたは順次に冷却手段を作動させ、冷却部または冷却ケースの冷却を行なうことを特徴とする請求項１５記載の充電器。
【請求項１７】
前記制御部は、バッテリーセルへの充電完了後に充電回路を停止、または補助充電状態に切り換え、冷却手段による冷却部または冷却ケースの冷却を継続することを特徴とする請求項１５または１６記載の充電器。
【請求項１８】
前記冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分の温度を測定する温度センサを設け、前記制御部は、温度センサの測定結果に基づいて冷却手段を制御し、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分を予め設定された温度に保つことを特徴とする請求項１５ないし１７いずれか記載の充電器。
【請求項１９】
前記冷却手段としてペルチェ素子を用い、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分に接触させて冷却を行なうことを特徴とする請求項１５ないし１８いずれか記載の充電器。
【請求項２０】
前記冷却手段として熱交換機を用い、電池パックの周囲の温度を下げて冷却部または冷却ケースの冷却を行なうことを特徴とする請求項１５ないし１９いずれか記載の充電器。
【請求項２１】
前記請求項１ないし６いずれか記載の電池パックと、請求項７ないし１４いずれか記載の電子機器と、請求項１５ないし２０いずれか記載の充電器とから構成したことを特徴とする電池駆動式電子機器システム。
【請求項１】
バッテリーセルと、蓄熱材料で形成された冷却部と、該バッテリーセルを収納し冷却部の一部が外部に露呈されるように保持するケースとを備えたことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記冷却部は、ケースに対して着脱自在であることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記バッテリーセルと冷却部との間に断熱材を配したことを特徴とする請求項１または２記載の電池パック。
【請求項４】
バッテリーセルと、このバッテリーセルを収納するとともに、少なくとも一部が蓄熱材料で形成された冷却ケースとを備えたことを特徴とする電池パック。
【請求項５】
前記バッテリーセルと冷却ケースとの間に断熱材を配したことを特徴とする請求項４記載の電池パック。
【請求項６】
前記冷却部または冷却ケースは、バッテリーセルの電力から発生する熱量と相殺し得る蓄熱量を備えていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の電池パック。
【請求項７】
前記請求項１ないし６いずれか記載の電池パックが、前記冷却部または冷却ケースが冷却された状態で収納される電池室と、この電池室の壁面に形成され、該電池パックの冷却部または冷却ケースから放出された冷気を電子機器内に送り込む通気孔とを設けたことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
前記電池パックが電池室に収納された際に、冷却部、または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分が電子機器の内側を向くように、該電池パックの収納方向を規定する手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の電子機器。
【請求項９】
前記通気孔は、電池パックの冷却部、または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分に対面する位置に設けられていることを特徴とする請求項７または８記載の電子機器。
【請求項１０】
前記通気孔は、発熱する部品、または発熱する部品を取り付けた基板の近傍に設けられていることを特徴とする請求項７ないし９いずれか記載の電子機器。
【請求項１１】
前記請求項１ないし６いずれか記載の電池パックが、前記冷却部または冷却ケースが冷却された状態で収納される電池室と、この電池室の壁面に設けられ、電池パックの冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分と電子機器内に組み込まれた発熱する部品とに接触する熱伝達部材とを設けたことを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
前記発熱する部品は、固体撮像装置であることを特徴とする請求項１０または１１記載の電子機器。
【請求項１３】
前記発熱する部品は、多数の電子部品が取り付けられたプリント基板であることを特徴とする請求項１１記載の電子機器。
【請求項１４】
前記電子機器の外形形状を形成する外装部品に断熱性を付与したことを特徴とする請求項７ないし１３いずれか記載の電子機器。
【請求項１５】
前記請求項１ないし６いずれか記載の電池パックが収納される電池収納部と、電池パック内のバッテリーセルに充電を行なう充電回路と、冷却部または冷却ケースの冷却を行なう冷却手段と、充電回路と冷却手段とを制御する制御部とを設けたことを特徴とする充電器。
【請求項１６】
前記制御部は、電池パックのバッテリーセルへの充電と同時にまたは順次に冷却手段を作動させ、冷却部または冷却ケースの冷却を行なうことを特徴とする請求項１５記載の充電器。
【請求項１７】
前記制御部は、バッテリーセルへの充電完了後に充電回路を停止、または補助充電状態に切り換え、冷却手段による冷却部または冷却ケースの冷却を継続することを特徴とする請求項１５または１６記載の充電器。
【請求項１８】
前記冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分の温度を測定する温度センサを設け、前記制御部は、温度センサの測定結果に基づいて冷却手段を制御し、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分を予め設定された温度に保つことを特徴とする請求項１５ないし１７いずれか記載の充電器。
【請求項１９】
前記冷却手段としてペルチェ素子を用い、冷却部または冷却ケースの蓄熱材料で形成された部分に接触させて冷却を行なうことを特徴とする請求項１５ないし１８いずれか記載の充電器。
【請求項２０】
前記冷却手段として熱交換機を用い、電池パックの周囲の温度を下げて冷却部または冷却ケースの冷却を行なうことを特徴とする請求項１５ないし１９いずれか記載の充電器。
【請求項２１】
前記請求項１ないし６いずれか記載の電池パックと、請求項７ないし１４いずれか記載の電子機器と、請求項１５ないし２０いずれか記載の充電器とから構成したことを特徴とする電池駆動式電子機器システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００６−９２８９４（Ｐ２００６−９２８９４Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７６５４０（Ｐ２００４−２７６５４０）
【出願日】平成１６年９月２４日（２００４．９．２４）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２４日（２００４．９．２４）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
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