(57)【要約】【課題】基地局を大型化することなく、発熱体を効率的に冷却する冷却システムを備える無線通信装置を提供する。【解決手段】本発明にかかる無線通信装置（１００）は、発熱体（１０３）を冷却するための冷却システムを内部に備える密閉構造の無線通信装置（１００）であって、前記冷却システムが、冷媒が流れる熱伝導用パイプ（１０４）と、前記熱伝導用パイプ（１０４）が配設されている第１の熱伝導板（１０１）と、を備え、前記発熱体（１０３）が前記第１の熱伝導板（１０１）を覆うように取り付けられている。【選択図】図１
2010278161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を冷却するための冷却システムを内部に備える密閉構造の無線通信装置であって、前記冷却システムが、
冷媒が流れる熱伝導用パイプと、
前記熱伝導用パイプが配設されている第１の熱伝導板と、
を備え、
前記発熱体が前記第１の熱伝導板を覆うように取り付けられている、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置において、前記発熱体が前記第１の熱伝導板に接触していることを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の無線通信装置において、前記冷却システムが更に、前記熱伝導用パイプが配設されている第２の熱伝導板を該無線通信装置の外部に備え、
前記熱伝導用パイプ内の前記冷媒が循環し、
前記第２の熱伝導板は外気により前記冷媒を冷却する、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置において、前記冷却システムが更に前記冷媒を循環させるためのポンプを備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
請求項３に記載の無線通信装置において、更に前記第２の熱伝導板用の日よけを有していることを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信装置において、前記冷却システムが更に前記冷媒を循環させるためのポンプを備え、前記第２の熱伝導板用の前記日よけに前記ポンプを駆動させるための太陽電池が取り付けられていることを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置に関し、特に、発熱体を冷却するための冷却システムを内部に備える密閉構造の無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＨＳ等の通信システムに用いられる屋外設置用の基地局は、基地局内部の基板に配置されている集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）などの発熱体を冷却するために冷却システムを備えている。冷却システムが集積回路の温度を動作保証温度に保つことにより、基地局の性能が維持される。近年、無線通信で扱う情報量が増えているため、基地局は高周波及び高出力の信号を扱う必要がある。その結果、基地局内部の発熱体の発熱量は増加する傾向にあり、発熱体を冷却することがますます重要となっている。
【０００３】
従来の基地局の冷却システムには、発熱体が発生する熱により上昇した基地局内の空気（内気）を冷却する、又は当該内気を基地局外に放出する冷却システムがある（例えば特許文献１又は２参照）。具体的には、基地局内に冷媒液が供給され、基地局内で冷媒液が冷媒ガスに気化する。冷媒液が気化する際に、冷媒液が内気から気化熱を吸収するため、内気の温度が下がる。又他の方式では、基地局はフィンを備え、基地局に取り付けられた冷却システムはファンを備えている。基地局の外面に設けられたフィンにより、内気の熱が外気に放出される。更に、当該ファンが内気を基地局内から冷却システム内に吸い出し、吸い出された内気は冷却システムの通風孔から外部に放出される。基地局の内気の温度が下がることにより、内気が発熱体の発生する熱を吸収することができる。その結果、発熱体の温度が下がることになる。
【０００４】
従来の他の基地局の冷却システムには、発熱体を熱遮蔽函に封入し、当該熱遮蔽函内の空気を冷却する冷却システムがある（例えば特許文献３参照）。具体的には、極低温冷凍機により、熱遮蔽函内の空気が冷却される。冷却された熱遮蔽函内の空気が、発熱体の周囲に設けられている冷却部材を介して、発熱体が発生する熱を吸収する。その結果、発熱体の温度が下がる。冷却される空気の範囲を熱遮蔽函で定めることにより、発熱体付近の空気のみを集中的に冷却することが可能となる。そのためこの冷却システムは、上記した基地局内の空気の温度を下げる冷却システムに比べ、効率的に発熱体の温度を下げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−２５０７７９号公報
【特許文献２】特開平１１−２７４９４４号公報
【特許文献３】特開２０００−１３４１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１又は２に記載されている冷却システムは、基地局の内気を介して発熱体の温度を間接的に下げるシステムであるため、発熱体の冷却に時間がかかるという問題がある。また、特許文献３に記載されている冷却システムは発熱体を封入するための熱遮蔽函を必要とするので、冷却システムを小さくすることが難しく、ひいてはこの冷却システムを内蔵する基地局の小型化が困難になる。発熱体の数が多いほど、この問題は深刻となる。基地局が大きくなると、基地局の設置場所が限定されてしまう。基地局はアンテナ鉄塔の塔頂部に設置されることもあり、基地局の大きさは、基地局を設計する上で重要な問題となる。
【０００７】
上述したように、従来の冷却システムは、基地局内の空気を介して発熱体を冷却するため、冷却効率が悪い。また、冷却効率を上げるためには、基地局を大きくしなければならない。
【０００８】
従って、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、基地局を大型化することなく、発熱体を効率的に冷却する冷却システムを備える無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による無線通信装置は、
発熱体を冷却するための冷却システムを内部に備える密閉構造の無線通信装置であって、前記冷却システムが、
冷媒が流れる熱伝導用パイプと、
前記熱伝導用パイプが配設されている第１の熱伝導板と、
を備え、
前記発熱体が前記第１の熱伝導板を覆うように取り付けられている、
ことを特徴とする。
【００１０】
また、前記発熱体が前記第１の熱伝導板に接触している、ことが望ましい。
【００１１】
また、前記冷却システムが更に、前記熱伝導用パイプが配設されている第２の熱伝導板を該無線通信装置の外部に備え、
前記熱伝導用パイプ内の前記冷媒が循環し、
前記第２の熱伝導板は外気により前記冷媒を冷却する、
ことが望ましい。
【００１２】
また、前記冷却システムが更に前記冷媒を循環させるためのポンプを備える、ことが望ましい。
【００１３】
また、該無線通信装置が更に前記第２の熱伝導板用の日よけを有している、ことが望ましい。
【００１４】
また、前記冷却システムが更に前記冷媒を循環させるためのポンプを備え、前記第２の熱伝導板用の前記日よけに前記ポンプを駆動させるための太陽電池が取り付けられている、ことが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成された本発明にかかる無線通信装置によれば、第１の熱伝導板を覆うように発熱体を取り付けることにより発熱体の冷却効率が上がる。また、発熱体を熱遮蔽函に封入する必要もないため、基地局の大型化を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る冷却システムの構造を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る冷却システムの構造を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る基地局の概略図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る基地局の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明にかかる実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る冷却システムの構造を示している。筐体１００は密閉構造の無線通信装置であり、例えば基地局又は基地局を構成するベースバンドユニット（ＢＢＵ：Base Band Unit）若しくは無線部（ＲＲＨ：Remote Radio Head）である。冷却板１０１（請求項における第１の熱伝導板）は基板１０３を冷却するためのものである。冷却板１０１の材質は、伝導効率の高い金属が好ましく、例えばアルミニウムである。基地局の熱源は主に基板１０３に配置される集積回路であるが、本発明の発熱体は基板に限定されるわけではない。冷却板１０１は水冷パイプ１０４（請求項における熱伝導用パイプ）を配設している。配設とは、水冷パイプ１０４が冷却板１０１の内部に位置する場合、及び冷却板１０１の表面に露出している場合を含む。なお、冷却板１０１全体を巡るように水冷パイプ１０４を形成することができる。冷却水（請求項における冷媒）は水冷パイプ１０４内を流れる。冷却水は、防触剤や防藻剤などが含まれた液体とすることができ、水に限定されない。
【００１９】
冷却水が水冷パイプ１０４内をながれると、冷却板１０１の温度が下がる。基板１０３から発生した熱が、冷却板１０１を通して水冷パイプ１０４を流れる冷却水に放出される。基板１０３から熱を吸収した冷却水は水冷パイプ１０４から排出される。冷却水を排出せずに、冷却水を循環させることもできる。
【００２０】
図２を参照して、冷却板１０１と基板１０３との接続について詳細に説明する。冷却板１０１には水冷パイプ１０４が配設されている。基板１０３が、冷却板１０１を覆うように取り付けられている。図２には、２枚の基板１０３が示されているが、基板が冷却板１０１を覆っていれば基板の数は他の任意の数とすることができる。また図２に示されているように、基板１０３と冷却板１０１とは接触していることが好ましいが、隙間が存在してもよい。
【００２１】
本実施形態では、基板１０３が冷却板１０１を覆うように取り付けられた冷却システムにより、空気の介在を極力減らすことができる。その結果、基板１０３により発生する熱が水冷パイプ１０４を流れる冷却水に効率的に放出される。例えば、ＩＣは、ＩＣの温度が８５℃を超えると誤作動を起こす場合もあるが、図２に示すこのシステムにより基板温度を８５℃以下に保つことが可能である。また、本実施形態は発熱体を熱遮蔽函に封入する必要がないので、基地局の小型化が可能となる。
【００２２】
基板１０３と冷却板１０１とを接触させることにより、空気を介さずに基板１０３からの熱が冷却板１０１内の水冷パイプ１０４を流れる冷却水に放出される。そのため、基板１０３から冷却水への熱の移動に時間がかからず、より効率的に基板１０３を冷却することが可能となる。
【００２３】
図３又は図４を参照して、他の実施形態にかかる冷却システムについて説明する。図３は、基地局を構成するＢＢＵとＲＲＨとが別々に設置されている場合の実施例である。なお、日よけ２１２により冷却板２０１及び冷却板２０１内の水冷パイプ１０４は本来隠れているが、説明の便宜上、図３では冷却板２０１及び冷却板２０１内の水冷パイプ１０４を透過表示してある。
【００２４】
図３（ａ）はポンプを用いることにより冷却水を循環させる態様である。なお、ＢＢＵ及びＲＲＨ内の基板は図２のように冷却板を覆うように取り付けられているものとする。水冷パイプ１０４内の冷却水は循環している。冷却水を循環させるためのポンプ２１０が水冷パイプ１０４間に設けられている。また、基板の熱を吸収した冷却水を冷却するための冷却板２０１（請求項における第２の熱伝導板）が水冷パイプ１０４間に設けられている。冷却板２０１の構造は冷却板１０１と同様で、冷却板２０１は、水冷パイプ１０４を配設するものである。なお冷却板２０１全体を巡るように水冷パイプ１０４を形成することができる。冷却板２０１、ＲＲＨ及びＢＢＵが日よけ２１２を有している。更に日よけ２１２には太陽電池２１３が取り付けられている。図３（ａ）には、日よけ２１２の一面に太陽電池２１３が記載されているが、例えば、日よけ２１２の全面に太陽電池２１３を取り付けることもできる。ここで冷却板２０１は、冷却板１０１と同様にアルミニウム等の伝導効率の高い金属によって構成されるものである。冷却板２０１は基地局の外部に設置されるため、外気を利用して水冷パイプ１０４内の冷却水を冷却することができる。
【００２５】
ポンプ２１０により水冷パイプ１０４内の冷却水が循環することになる。ＢＢＵ及びＲＲＨ内の基板により発生する熱が、ＢＢＵ及びＲＲＨ内の冷却板内部の水冷パイプ１０４内を流れる冷却水に放出される。基板からの熱を吸収した冷却水は、水冷パイプ１０４を通って、冷却板２０１に供給される。冷却水は、冷却板２０１を介して外気と接触することにより冷却され、再び、ＢＢＵ及びＲＲＨ内の基板により発生する熱を吸収する。
【００２６】
本実施形態では、冷却板２０１をＢＢＵ及びＲＲＨの外部に設置することにより、冷却水を外気で冷却することができる。外気による冷却水の冷却は、電力を必要とせず、また騒音も発生しない。
【００２７】
また、本実施形態では、冷却板２０１、ＲＲＨ及びＢＢＵが日よけ２１２を有することにより、冷却板２０１、ＲＲＨ及びＢＢＵは直射日光を避けることができる。その結果、冷却板２０１における冷却水の冷却効率があがり、またＲＲＨ及びＢＢＵの内部温度の上昇が防げる。ＲＲＨ及びＢＢＵの内部温度の上昇が防げると、ＲＲＨ及びＢＢＵ内の冷却板による基板の冷却効率があがる。なお、日よけ２１２は、冷却板２０１、ＲＲＨ及びＢＢＵに直射日光が当たらない場合には設置を省略することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、日よけ２１２に太陽電池２１３を取り付けることにより、太陽電池２１３により生成された電力をポンプ２１０の駆動に利用することができる。ＲＲＨ及びＢＢＵは屋外に設置されることが多く、日差しが強いと外気の温度上昇と伴にＲＲＨ及びＢＢＵの内部温度も上昇する。しかし、日差しが強いとその分太陽電池２１３からポンプ２１０に供給される電力量も増え、冷却水の循環速度が速くなる。その結果、基板の冷却効率も上がる。従って、ポンプ２１０の駆動に太陽電池２１３を利用することにより、外気温度とバランスをとり、必要な電力をポンプ２１０に供給することができる。
【００２９】
図３（ｂ）は自然対流により冷却水を循環させる態様である。図３（ｂ）の構成は、ポンプ２１０と太陽電池２１３以外全て図３（ａ）と同じである。本実施形態では、ＢＢＵ内部の基板温度とＲＲＨ内部の基板温度の違いを利用して、ポンプ２１０を使用せずに自然対流により冷却水を循環させることもできる。例えば、ＲＲＨ内の基板はＢＢＵ内の基板よりも多く発熱するため、ＲＲＨ内の基板温度はＢＢＵ内の基板温度より１０〜２０℃高くなる。その結果ＲＲＨ内を流れる冷却水の温度は、ＢＢＵ内を流れる冷却水の温度よりも高くなる。この冷却水の温度差を利用することにより冷却水内で自然対流が発生し、冷却水は循環する。なお、自然対流により冷却水を循環させる場合、水冷パイプではなくヒートパイプを用いることが好ましい。
【００３０】
本実施形態では、自然対流により水冷パイプ１０４内の冷却水を循環させると、水冷パイプ１０４内の冷却水を循環させるための電力を必要としなくなる。また、ポンプ２１０及び太陽電池２１３を設置する手間及び費用を省くことができる。
【００３１】
図４は、ＢＢＵとＲＲＨとが一つの筐体（基地局）内に構成されている場合の実施例である。図４（ａ）は冷却システムを備える筐体（基地局）の概略図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の内部構造を示す概略図である。筐体３００内の基板１０３は図２のように冷却板１０１を覆うように取り付けられている。水冷パイプ１０４内の冷却水は循環している。冷却水を冷却するための冷却板３０１（請求項における第２の熱伝導板）が筐体３００の外部に設けられている。ここで冷却板３０１は、冷却板１０１と同様にアルミニウム等の伝導効率の高い金属によって構成されるものである。冷却板３０１は基地局の外部に設置されるため、外気を利用して水冷パイプ１０４内の冷却水を冷却することができる。冷却板３０１の内部に水冷パイプ１０４が冷却板全体を巡るように形成されている。筐体３００及び冷却板３０１のための日よけ３１２が設けられている。冷却水を循環させるためのポンプ２１０が水冷パイプ１０４間に設けられている。図４（ｂ）では、筐体３００の内部にポンプは示されているが、筐体３００の外部に、ポンプ２１０を設けることもできる。
【００３２】
ポンプ２１０により水冷パイプ１０４内の冷却水が循環することになる。基板１０３により発生する熱が、冷却板１０３の内部の水冷パイプ１０４を流れる冷却水に放出される。基板１０３からの熱を吸収した冷却水は、水冷パイプ１０４を通って、冷却板３０１に供給される。冷却水は、冷却板３０１で外気と接触することにより冷却され、再び、基板１０３により発生する熱を吸収する。
【００３３】
本実施形態では、日よけ３１２が、直射日光による筐体３００の内部温度及び冷却板３０１の温度の上昇を防ぐ。その結果、基板１０３及び冷却板３０１における冷却水の冷却効率が上がる。また、日よけに太陽電池を取り付け、太陽電池が生成する電力をポンプ２１０の駆動に利用することができる。
【００３４】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００３５】
例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１００、３００  筐体
１０１、２０１、３０１  冷却板
１０３  基板
１０４  水冷パイプ
２１０  ポンプ
２１２、３１２  日よけ
２１３  太陽電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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