(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側円筒と内側円筒とが同心に配置されて２重円筒に構成され、前記外側円筒と前記内側円筒間で作る空間に、冷媒の停留部と冷媒の循環流路が構成され、前記内側円筒の内部に、通信機器を収容する収容部が構成されている冷却筒と、
前記冷却筒の収容部を密封するため前記冷却筒を封止する筒蓋とを備え、
発熱部品が搭載されているプリント板から成る通信機器を、前記冷却筒の収容部に収容し、前記冷却筒を前記筒蓋で封止して構成されることを特徴とする屋外筐体構造。
【請求項２】
外側円筒と内側円筒とが同心に配置されて２重円筒に構成され、前記外側円筒と前記内側円筒間で作る空間に、冷媒が停留する停留部と冷媒の循環流路が構成され、前記内側円筒の内部に、通信機器を収容する収容部が構成されている冷却筒と、
前記冷却筒の収容部を密封するため前記冷却筒を封止する筒蓋とを備え、
発熱部品が搭載されているプリント板から成る通信機器を、前記冷却筒の収容部に収容し、前記冷却筒を前記筒蓋で封止して構成される屋外筐体構造であって、前記循環流路は、前記停留部に停留している冷媒が、前記プリント板からの熱により、蒸発し、この蒸発した蒸気冷媒が、前記外側円筒の内面に沿って上昇して冷却され凝縮されて液化し、この液化冷媒が、重力により前記内側円筒の壁面に沿って下降し前記停留部に戻るよう構成されることを特徴とする屋外筐体構造。
【請求項３】
前記外側円筒は、外部に延びるフィンを有することを特徴とする請求項１と２とのうちのいずれか１項記載の屋外筐体構造。
【請求項４】
前記内側円筒は、前記外側円筒と前記内側円筒間で作る空間に延びるフィンを有することを特徴とする請求項１と２とのうちのいずれか１項記載の屋外筐体構造。
【請求項５】
前記内側円筒と前記外側円筒は、金属材料で構成される円筒であることを特徴とする請求項１と２とのうちのいずれか１項記載の屋外筐体構造。
【請求項６】
前記筒蓋は、前記プリント板を回路接続するためのコネクタを有して構成されることを特徴とする請求項１と２とのうちのいずれか１項記載の屋外筐体構造。
【請求項７】
前記筒蓋は、前記プリント板を実装する手段を有して構成されることを特徴とする請求項１と２とのうちのいずれか１項記載の屋外筐体構造。
【請求項８】
前記筒蓋は、前記冷却筒を密封するためのＯリングを有して構成されることを特徴とする請求項１と２とのうちのいずれか１項記載の屋外筐体構造。
【請求項９】
前記プリント板に実装され、前記プリント板からの熱を前記内側円筒に伝導する放熱板を有することを特徴とする請求項１と２とのうちのいずれか１項記載の屋外筐体構造。
【請求項１０】
前記放熱板は、金属材料とグラファイトとのうちのいずれかで構成されることを特徴とする請求項９記載の屋外筐体構造。
【請求項１１】
前記冷媒は、フロロカーボンと水とのうちのいずれかで構成されることを特徴とする請求項１と２とのうちのいずれか１項記載の屋外筐体構造。
【請求項１２】
外側円筒と内側円筒とが同心に配置されて２重円筒に構成され、前記外側円筒と前記内側円筒間で作る空間に冷媒が封入されて構成される冷却筒に、発熱部品が搭載されているプリント板を収容し、筒蓋で封止して構成される屋外筐体構造と、
前記屋外筐体構造の複数を挿脱できるシェルフとを有し、
前記屋外筐体構造の複数が前記シェルフに実装されて構成されることを特徴とするパネル実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信機器を冷却する冷却構造を有する屋外筐体構造とそのパネル実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路が、ますます高集積化、大容量化、高速化し、これに伴い、半導体集積回路を使用する通信機器の発熱量と発熱密度も、ますます増大している。それに対し、市場からの、通信機器の小型化、軽量化のニーズはますます高まる傾向にある。そして、通信機器は、さまざまな空いたスペースに設置されることが要求されるようになり、通信機器の放熱を良好にするために通信機器の設置方向を予め規定できるという状況ではなくなってきているのが現状である。
【０００３】
従来の、屋外筐体構造を有する通信機器は、図８に示すように、半導体集積回路が搭載されたプリント板５３０が、フィンを備える筐体５２０と、フィンを備えるカバー５１０とにより実装されて構成される。
【０００４】
冷却効率を良くするため、フィンが垂直になるように通信機器の設置方向を規定することが必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現状の設置スペースを考えるとき、この通信機器を冷却効率が良い方向に設置できるとは限らないという課題を有する。
【０００６】
本発明の目的は、従来のこの様な課題を解決し、設置の方向に依存しないで良好な冷却効率を有する、小型の屋外筐体構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の屋外筐体構造は、外側円筒と内側円筒とが同心に配置されて２重円筒に構成され、前記外側円筒と前記内側円筒間で作る空間に、冷媒の停留部と冷媒の循環流路が構成され、前記内側円筒の内部に、通信機器を収容する収容部が構成されている冷却筒と、
前記冷却筒の収容部を密封するため前記冷却筒を封止する筒蓋とを備え、
発熱部品が搭載されているプリント板から成る通信機器を、前記冷却筒の収容部に収容し、前記冷却筒を前記筒蓋で封止して構成されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の屋外筐体構造は、外側円筒と内側円筒とが同心に配置されて２重円筒に構成され、前記外側円筒と前記内側円筒間で作る空間に、冷媒が停留する停留部と冷媒の循環流路が構成され、前記内側円筒の内部に、通信機器を収容する収容部が構成されている冷却筒と、
前記冷却筒の収容部を密封するため前記冷却筒を封止する筒蓋とを備え、
発熱部品が搭載されているプリント板から成る通信機器を、前記冷却筒の収容部に収容し、前記冷却筒を前記筒蓋で封止して構成される屋外筐体構造であって、前記循環流路は、前記停留部に停留している冷媒が、前記プリント板からの熱により、蒸発し、この蒸発した蒸気冷媒が、前記外側円筒の内面に沿って上昇して冷却され凝縮されて液化し、この液化冷媒が、重力により前記内側円筒の壁面に沿って下降し前記停留部に戻るよう構成されることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の屋外筐体構造は、前記外側円筒が、外部に延びるフィンを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の屋外筐体構造は、前記内側円筒が、前記外側円筒と前記内側円筒間で作る空間に延びるフィンを有することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の屋外筐体構造は、前記内側円筒と前記外側円筒が、金属材料で構成される円筒であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の屋外筐体構造は、前記筒蓋が、前記プリント板を回路接続するためのコネクタを有して構成されることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の屋外筐体構造は、前記筒蓋が、前記プリント板を実装する手段を有して構成されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の屋外筐体構造は、前記筒蓋が、前記冷却筒を密封するためのＯリングを有して構成されることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の屋外筐体構造は、前記プリント板に実装され、前記プリント板からの熱を前記内側円筒に伝導する放熱板を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の屋外筐体構造は、前記放熱板が、金属材料とグラファイトとのうちのいずれかで構成されることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の屋外筐体構造は、前記冷媒が、フロロカーボンと水とのうちのいずれかで構成されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のパネル実装構造は、外側円筒と内側円筒とが同心に配置されて２重円筒に構成され、前記外側円筒と前記内側円筒間で作る空間に冷媒が封入されて構成される冷却筒に、発熱部品が搭載されているプリント板を収容し、筒蓋で封止して構成される屋外筐体構造と、
前記屋外筐体構造の複数を挿脱できるシェルフとを有し、
前記屋外筐体構造の複数が前記シェルフに実装されて構成されることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明による屋外筐体構造の構造図で、図１（ａ）は、屋外筐体構造の外観斜視図で、図１（ｂ）は、屋外筐体構造の詳細斜視図で、図２は、屋外筐体構造の分解斜視図で、図３は、冷却筒の分解斜視図で、図３（ａ）は、右側から見た冷却筒の分解斜視図で、図３（ｂ）は、左側から見た冷却筒の分解斜視図で、図４は、屋外筐体構造の断面図である。
【００２１】
図１と図２と図４を参照して、本発明の屋外筐体構造１００は、発熱部品、たとえば半導体集積回路が搭載されたプリント板５２を収容し、且つ、冷媒２０を封入する冷却筒１０と、この冷却筒１０を封止する筒蓋３０とを有して構成される。また、プリント板５２からの熱を冷却筒１０に効率よく伝えるための放熱板５４が備えられている。筒蓋３０には、プリント板５２を回路接続するためのコネクタ５０が備えられている。さらに、筒蓋３０と冷却筒１０との封止のためのＯリング３２が備なえられている。
【００２２】
冷却筒１０は、図３に示されるように、外側円筒であるラジエータ円筒１２と内側円筒であるケース円筒１４とが同心に配置されて構成される２重円筒であり、このラジエータ円筒（外側円筒）１２とケース円筒（内側円筒）１４間で作る空間に冷媒２０が封入されて構成される。
【００２３】
ラジエータ円筒（外側円筒）１２は、熱伝導の良好な金属材料、例えば、アルミニウム、銅、もしくはステンレス、から構成される円筒で、冷却筒１０の外側円筒になるものである。そして、円筒の１端は、底板１２１を有し、別の１端は、開口部１２３を有するよう構成され、さらに、円筒の外周には、外部へ突起する複数のフィン１２２を有するよう構成されている。また、ラジエータ円筒（外側円筒）１２は、その板厚が、１．５〜２ｍｍになるような薄板シェル構造が好ましく、そして、ラジエータ円筒（外側円筒）１２の外表面は、屋外環境に耐え得るように、耐候性があり、かつ屋外環境に適した塗装が施されていることが好ましい。
【００２４】
ケース円筒（内側円筒）１４は、ラジエータ円筒（外側円筒）１２と同一材料で構成され、ラジエータ円筒（外側円筒）１２の内径より一回り小さい外径を有するよう構成される円筒で、冷却筒１０の内側円筒になるものである。この円筒の内部に、プリント板５２が収容される。この円筒の外周には外部へ突起する複数のフィン１４２を有するよう構成されている。そして、円筒の１端は、開口部１４３を有し、別の１端には、ラジエータ円筒（外側円筒）１２の断面形状と同形のケース底板１６を有している。そして、別の１端の内面には、筒蓋３０とネジで締結するためのネジ部１４１が備わっている。
【００２５】
冷却筒１０は以下のように組み立てられ構成される。
【００２６】
先ず、ラジエータ円筒（外側円筒）１２の開口部１２３に、ケース円筒（内側円筒）１４の開口部１４３を挿入し、ラジエータ円筒（外側円筒）１２の内部にケース円筒（内側円筒）１４を収める。
【００２７】
そして、ケース円筒（内側円筒）１４のケース底板１６とラジエータ円筒（外側円筒）１２の縁とを全周にわたって溶接する。これにより、ラジエータ円筒（外側円筒）１２とケース円筒（内側円筒）１４との間に冷媒を密封するための空間が形成される。
【００２８】
ラジエータ円筒（外側円筒）１２とケース円筒（内側円筒）１４とで形成される空間から、空気成分を完全に追い出して、この空間を真空状態にする。
【００２９】
つぎに、この空間に、冷媒２０、例えばフロロカーボンまたは水、を注入して密封する。
【００３０】
このようにして、図３に示される冷却筒１０が構成される。
【００３１】
図２を参照して、筒蓋３０は、Ｏリング３２を取り付けるためのリング取付溝３０２を有し、冷却筒１０のケース円筒（内側円筒）１４に設けられているネジ部１４１と締結するためのネジ部３０１を有し、そして、プリント板５２を回路接続するための複数のコネクタ５０を有して構成される。また、筒蓋３０は、その内面に、プリント板５２を実装できるプリント板挿入溝３０３を有して構成される。
【００３２】
放熱板５４は、プリント板５２に接触してプリント板５２からの熱を伝導するプリント板接触部５４１と、冷却筒１０のケース円筒（内側円筒）１４に内接して、プリント板接触部５４１から伝導してくる熱を、冷却筒１０のケース円筒（内側円筒）１４に伝導する冷却筒接触部５４２とを有して構成される。プリント板接触部５４１は、プリント板５２の形状に合わせて平板状に構成され、冷却筒接触部５４２は、ケース円筒（内側円筒）１４の内面形状に合わせて円弧状の曲面を有して構成される。また、放熱板５４は、熱伝導が良好な材料、たとえば、アルミニウム、銅、または、グラファイト、で構成されるのが好ましい。さらに、放熱板５４は、プリント板５２からの電磁ノイズを削減するために電気伝導が良好な金属材料が望ましい。
【００３３】
Ｏリング３２は、冷却筒１０と筒蓋３０とを密封するためのもので、冷却筒１０の防水性を高く保つためのものである。
【００３４】
次に、屋外筐体構造の組み立て法を、図２を参照して説明する。
【００３５】
先ず、コネクタ５０が実装された筒蓋３０に、リング取付溝３０２を利用してＯリング３２を取り付ける。
【００３６】
次に、放熱板５４をプリント板５２に取り付ける。
【００３７】
次に、放熱板５４が取り付けられたプリント板５２を、プリント板挿入溝３０３を利用して筒蓋３０に取り付ける。そして、プリント板５２とコネクタ５０とを電気的に接続する。
【００３８】
次に、筒蓋３０に取り付けられたプリント板５２を冷却筒１０に挿入し、筒蓋３０を回転して冷却筒１０にネジ締めする。
【００３９】
冷却筒１０は、Ｏリング３２を介して筒蓋３０により密閉され、プリント板５２が実装されている冷却筒１０の内部、すなわちケース円筒（内側円筒）１４の内部は、高いシール圧力を有した気密空間となる。
【００４０】
このようにして、図４に示されるように、冷却筒１０のラジエータ円筒（外側円筒）１２とケース円筒（内側円筒）１４間の空間に冷媒２０が封入され、ケース円筒（内側円筒）１４の内部にプリント板５２が実装された屋外筐体構造１００が組み立てられる。
【００４１】
次に、屋外筐体構造１００の動作について説明する。
【００４２】
図５は、垂直および水平に設置された屋外筐体構造を示す図で、図５（ａ）は、屋外筐体構造１００が垂直に設置された場合を示し、図５（ｂ）は、屋外筐体構造１００が水平に設置された場合を示し、図６は、屋外筐体構造の冷却動作を説明するための図で、図６（ａ）は、垂直に設置された屋外筐体構造の断面図で、図６（ｂ）は、水平に設置された屋外筐体構造の断面図である。
【００４３】
屋外筐体構造１００が垂直に設置された場合の冷却動作を、図５（ａ）と図６（ａ）とを使用して説明する。
【００４４】
屋外筐体構造１００は、図５（ａ）と図６（ａ）に示されるように、筒蓋３０を下に、冷却筒１０の筒軸方向が垂直になるよう設置されている。冷媒２０は、筒蓋３０の近傍の、冷却筒１０の下部に停留している。
【００４５】
垂直に設置された屋外筐体構造１００において、プリント板５２に搭載されている半導体集積回路から発生する熱（図６（ａ）の２０１）は、まず、プリント板５２に伝わり、次に、放熱板５４に伝わり、ケース筒（内側円筒）１４に伝わり、そして冷却筒１０のラジエータ筒（外側円筒）１２とケース筒１４（内側円筒）間の空間を加熱する。
【００４６】
この加熱により、この空間が高度の減圧状態となるため、冷却筒１０の下部に停留している冷媒は、その液の沸点よりも低い温度で蒸発し沸騰し、冷媒の蒸気は、圧力波となり音速に近い速度でケース円筒（内側円筒）１４の壁面に沿って移動（図６（ａ）の２０２）し、冷却筒１０の上部に達する。上部に達した蒸気は、冷却筒１０の上部で冷却されると凝縮して潜熱を放出して液化（図６（ａ）の２０３）する。液化した冷媒は、重量の力によりラジエータ円筒（外側円筒）１２の内壁面を流れて、冷却筒１０の下部へ戻る（図６（ａ）の２０４）。その後、冷媒は、再び沸騰して蒸気となり加熱部を通り冷却筒１０の上部へ移動するというサイクルを繰り返し、プリント板５２の冷却を行う。このようにして、冷媒の循環流路が形成される。
【００４７】
次に、屋外筐体構造１００が水平に設置された場合の冷却動作を、図５（ｂ）と図６（ｂ）とを使用して説明する。
【００４８】
屋外筐体構造１００は、図５（ｂ）と図６（ｂ）に示されるように、冷却筒１０の軸方向が水平になるよう設置されている。
【００４９】
冷媒２０は、冷却筒１０の下部に停留している。
【００５０】
冷却筒１０の下部に停留している冷媒２０は、垂直に設置された場合と同様に、プリント板５２からの熱で蒸発され、冷却され凝縮されて液化され、重力の力により壁面を通じて冷却筒１０の下部に戻る。この冷媒の循環により、プリント板５２が冷却される。
【００５１】
このように構成される屋外筐体構造１００は、冷却筒１０が、円筒であるため、どのような向きに配置しても冷媒２０が下部に常に停留され、設置の方向に依存しないで、高い放熱効果のある、良好な冷却を行うことができる。
【００５２】
このような屋外筐体構造１００をパネルに実装して、このパネルを密度高く実装することで、より小型な装置を実現できる。
【００５３】
図７は、屋外筐体構造のパネル実装構造を示す図である。
【００５４】
図７を参照して、パネル実装構造３００は、複数のパネル３２０と、このパネル３２０を収容するシェルフ３３０を有して構成される。
【００５５】
パネル３２０は、屋外筐体構造１００にフロントパネル３１０を装備して構成される。フロントパネル３１０は、シェルフ３３０からパネル３２０を挿脱するための把持部を有している。そして、このパネル３２０は、保守交換のための装置構成の最小単位となる。
【００５６】
パネル３２０を、パネル単位で、シェルフ３３０に実装することで、パネル実装構造３００が実現される。保守交換は、パネル３２０の単位で実行される。
【００５７】
屋外筐体構造１００自体が、防水構造であるので、パネル３２０の単位で防水構造が取られることになり、したがって、パネル実装構造も全体で防水構造となる。
【００５８】
このようなパネル実装構造の採用により、複数パネルを高密度に実装できるので、装置自体の小型化につながるとともに、保守性の向上が計られる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の屋外筐体構造は、円筒形状の冷却筒を有して構成されているので、屋外筐体構造をどのような向きに設置しても、良好な冷却を行うことができるという効果を有している。
【００６０】
また、本発明は、屋外筐体構造をどのような向きに設置しても、発熱体であるプリント板の下方向に、冷媒が停留できるよう構成されているので、屋外筐体構造の設置方向に依存しないで良好な冷却を行うことができるという効果がある。
【００６１】
さらに、本発明は、可動部がなく、冷却できるよう構成されているので、低騒音で低振動の屋外筐体構造を提供できるという効果がある。
【００６２】
また、本発明は、冷却筒と筒蓋との２部品による、高いシール圧力のシール構造が採用されているので、高い防水性を得ることができるという効果がある。
【００６３】
さらに、本発明は、プリント板が電磁シールド効果のある材料から構成される放熱板により覆われるよう構成され、そして、このプリント板が冷却筒に収容されるよう構成されているので、プリント板から発生する電磁ノイズの漏洩を防ぐことが出来、高いシールド性能を得ることが出来るという効果がある。
【００６４】
また、本発明は、屋外筐体構造が保守単位のパネルとして構成され、複数のパネルがシェルフに実装されるよう構成されているので、小型で保守が容易な装置が実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による屋外筐体構造の構造図である。
【図２】屋外筐体構造の分解斜視図である。
【図３】冷却筒の分解斜視図である。
【図４】屋外筐体構造の断面図である。
【図５】垂直および水平に設置された屋外筐体構造を示す図である。
【図６】屋外筐体構造の冷却動作を説明するための図である。
【図７】屋外筐体構造のパネル実装構造を示す図である。
【図８】従来の屋外筐体構造図である。
【符号の説明】
１０    冷却筒
１２    ラジエータ円筒（外側円筒）
１４    ケース円筒（内側円筒）
２０    冷媒
３０    筒蓋
３２    Ｏリング
５０    コネクタ
５２    プリント板
５４    放熱板
１００    屋外筐体構造
３００    パネル実装構造
３２０    パネル
３３０    シェルフ
【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】
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【図７】
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【図８】
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