(57)【要約】【課題】冷却対象機器を効率よく冷却する。【解決手段】航空機が飛行しているときには、冷却ユニット２９の冷却ファンの運転を停止し、冷却ファンの運転に伴うエネルギーの消費を抑制する。航空機が飛行しているときには、航空機のブレードによって発生した気流が、ケース２５に至る。このため、冷却ファンが運転されていなくても、ブレードによって発生した気流によって、ケース２５が冷却され、結果的にケース２５の内部に収容された機器が冷却される。したがって、航空機が飛行中に冷却ユニット２９のファンを停止させることで、エネルギーの消費量を削減しつつ、通信装置２０を構成する機器を効率よく冷却することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の回転翼によって発生する気流があたる位置に設置される機器を冷却するための冷却装置であって、
前記機器の発熱部を冷却する冷却手段と、
前記航空機の飛行状況に基づいて、前記冷却手段を制御する制御手段と、
を備える冷却装置。
【請求項２】
前記回転翼の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記回転数検出手段によって検出された前記回転翼の回転数が閾値以下のときに、前記冷却手段を駆動する請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記航空機が飛行しているときには、前記冷却手段を停止させる請求項１又は２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記発熱部の温度を計測する計測手段を備え、
前記制御手段は、
前記計測手段によって計測された温度が閾値以上のときに、前記冷却手段を駆動する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記航空機はヘリコプターである請求項１乃至４のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項６】
航空機に設置されるアンテナと、
前記アンテナを介して情報を送受信する通信手段と、
前記通信手段の発熱部を冷却する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の冷却装置と、
を備える通信装置。
【請求項７】
航空機の回転翼によって発生する気流があたる位置に設置される機器を冷却するための冷却方法であって、
前記回転翼の回転数を検出する工程と、
検出された回転数と閾値とを比較する工程と、
検出された回転数が閾値以下である場合に、前記機器の発熱部を冷却する工程と、
を有する冷却方法。
【請求項８】
航空機の回転翼によって発生する気流があたる位置に設置される機器を冷却する冷却装置に、
前記回転翼の回転数と閾値とを比較する手順と、
前記回転翼の回転数が閾値以下である場合に、前記機器の発熱部の冷却を行う手順と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置、通信装置、冷却方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘリコプターなどの航空機には、管制や安全な運行を行うための通信装置やジャイロスコープ、或いは周囲を撮影するためのカメラなどの機器が搭載されることがある。この種の機器を正常に動作させるためには、機器を構成する集積回路や増幅器などから発生する熱による悪影響を除去する必要がある。
【０００３】
そこで、ヘリコプターに搭載された機器を、ヘリコプターのブレードが回転することにより生じる気流を利用して冷却するための機構が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示された冷却装置は、機器の発熱部にヒートパイプを介して接続された放熱フィンを有している。この冷却装置では、冷媒が、ヒートパイプを介して、発熱部と放熱フィンとの間を循環することで、発熱部と外気との間で熱交換が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４８４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された装置では、ヘリコプターのロータが回転することによって、放熱フィンの周りに気流が生じると、冷却効率が向上する。しかしながら、ロータが停止している場合などには、放熱フィンでの放熱が不十分になり、冷却効率が低下することが考えられる。
【０００７】
一般に機器を冷却する際には、冷却ファンを用いて、冷却対象となる機器（冷却対象機器）を強制的に空冷することが考えられる。しかしながら、ヘリコプターが飛行しているときや、ロータが回転しているときには、冷却対象機器の周囲に気流が発生する。この場合には、冷却ファンによる冷却効率が低下することが考えられる。
【０００８】
また、冷却対象機器の周囲に発生する気流の影響を考えると、冷却対象機器を密閉することも考え得る。しかしながら、冷却対象を密閉すると、冷却対象機器から発生した熱を外部へ放出するための機構が複雑になる。その結果、装置が大型化したり冷却効率が低下するという問題が発生する。
【０００９】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、冷却対象機器を効率よく冷却することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の冷却装置は、航空機の回転翼によって発生する気流があたる位置に設置される機器を冷却するための冷却装置であって、機器の発熱部を冷却する冷却手段と、航空機の飛行状況に基づいて、冷却手段を制御する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷却装置は、航空機の飛行状況に応じて、冷却手段を制御する。このため、航空機の回転翼によって発生した気流によって発熱部が冷却されているときには、発熱部の冷却に用いられる冷却手段を停止させることによって、航空機でのエネルギー消費量を抑制することができる。これにより、冷却対象となる発熱部を効率よく冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る航空機を示す図である。
【図２】通信装置を示す図である。
【図３】通信装置のブロック図である。
【図４】制御部のブロック図である。
【図５】ＣＰＵによって実行される処理を示すフローチャートである。
【図６】通信装置の冷却について説明するための図である。
【図７】変形例に係る通信装置のブロック図である。
【図８】変形例に係る通信装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施の形態に係る航空機１０を示す図である。図１に示されるように、航空機１０は本体１１、本体１１に設けられた回転シャフト１３、回転シャフト１３に取り付けられたブレード１２、及び本体１１の側面に取り付けられた通信装置２０を有している。
【００１４】
本体１１には、回転シャフト１３を回転させるエンジンや、飛行に必要な計器が装備されている。航空機１０では、回転シャフト１３の回転にともなって、ブレード１２が回転することで、本体１１が浮上し飛行可能となる。
【００１５】
図２は、通信装置２０の外観を概略的に示す図である。この通信装置２０は、航空機１０が飛行する際に、例えば通信衛星を介して、地上の基地局と通信を行うための装置である。図２に示されるように、通信装置２０は、本体１１の側面から延びるアーム１４の先端に設けられた保持部１４ａに固定されている。この通信装置２０は、保持部１４ａの上面に保持されるベース２２、ベース２２の上面に固定されたレドーム２１、ベース２２の下方にステー２３によって吊り下げられたケース２５、保持部１４ａの下方に取り付けられた冷却ユニット２９、ケース２５に取り付けられた放熱板２６を有している。
【００１６】
ベース２２は、円盤状に整形された金属性の部材である。図２を参照するとわかるように、ベース２２は、アーム１４に設けられた保持部１４ａにほぼ水平となった状態で保持されている。
【００１７】
レドーム２１は、内部に収容されるアンテナ３１を、粉塵、氷雪、紫外光などから保護するためのカバーである。レドーム２１は、例えば電波の透過を阻害しないグラスファイバなどを素材とし、上方が半球状に整形されている。このレドーム２１が、ベース２２の上面に装着されることで、ベース２２とレドーム２１とによって、外部から隔離された空間が形成される。この空間には、通信衛星と通信を行うためのアンテナ３１と、このアンテナ３１を自機と通信衛星との位置関係に応じて駆動するアンテナ駆動部３２が収容されている。
【００１８】
アンテナ３１は、情報の送信及び受信の双方に共用されるアンテナである。このアンテナ３１は、アンテナ駆動部３２によって姿勢が調整される。
【００１９】
アンテナ駆動部３２は、サーボモータなどを備え、制御部３０の指示に基づいて、アンテナ３１の方向や角度を調整する。これにより、通信衛星から発せられる電波に対するアンテナ３１の感度が、一定以上に維持された状態となる。
【００２０】
冷却ユニット２９は、アーム１４に設けられた保持部１４ａの下面に取り付けられている。この冷却ユニット２９は、ケース２５へ向けて空気を送りだすことによって、ケース２５の周囲に気流を発生させる冷却ファンと、当該冷却ファンを回転させるモータとを有している。
【００２１】
ケース２５は、通信を行うための機器が収容されるケースである。このケース２５は、例えば金属からなり、ベース２２の下面に取り付けられたステー２３によって、ベース２２の下方に吊り下げられている。
【００２２】
図３は、通信装置２０のブロック図である。図３に示されるように、ケース２５の内部には、送受信部３３、信号処理部３４、温度検出部３５、移動検出部３６、ブレード回転検出部３７が収容されている。本実施の形態では、ケース２５の内部に収容された機器が主たる発熱源となる。
【００２３】
送受信部３３は、増幅器などの素子を有している。送受信部３３は、アンテナ３１が通信衛星からの電波を受信することにより生成される受信信号を増幅して、信号処理部３４へ出力する。また、送受信部３３は、信号処理部３４から出力される送信信号を増幅してアンテナ３１に出力する。これによ、送信情報によって変調された電波がアンテナ３１を介して通信衛星に射出されることになる。
【００２４】
信号処理部３４は、送受信部３３から出力される受信信号を復調して、通信衛星を介して基地局から送信された情報を抽出する。そして、抽出した情報を制御部３０へ出力する。また、信号処理部３４は、制御部３０から出力された情報を受信すると、この情報に基づいて変調された送信信号を生成し、送受信部３３へ出力する。
【００２５】
温度検出部３５は、温度に応じて抵抗が変化する測温抵抗体などから構成される。この温度検出部３５は、ケース２５の内部に配置されている。
【００２６】
移動検出部３６は、ジャイロスコープ、加速度センサ、或いはＧＰＳシステム（Global Positioning System）などから構成されている。移動検出部３６は、航空機１０の移動速度や移動方向に応じた信号を、制御部３０へ出力する。
【００２７】
ブレード回転検出部３７は、例えば、図１に示される回転シャフト１３に設けられたエンコーダ、或いは、ブレード１２を回転させるためのエンジンの出力軸に設けられたエンコーダからのパルス信号を受信する。そして、受信したパルス信号の周期に基づいて、ブレード１２の回転数を演算し、演算結果を制御部３０へ出力する。
【００２８】
図４は、制御部３０のブロック図である。図４に示されるように、制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０ａ、主記憶部３０ｂ、補助記憶部３０ｃ、インタフェース部３０ｄ、及び上記各部を相互に接続するシステムバス３０ｅを有するコンピュータである。
【００２９】
主記憶部３０ｂは、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んで構成され、ＣＰＵ３０ａの作業領域として用いられる。
【００３０】
補助記憶部３０ｃは、ＲＯＭ（Read Only Memory）、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリを含んで構成されている。この補助記憶部３０ｃには、ＣＰＵ３０ａが実行するプログラム、及び各種パラメータなどが記憶されている。
【００３１】
インタフェース３０ｄは、アンテナ駆動部３２や信号処理部３４、或いは航空機１０の本体１１に設置された本体機器１５などが接続される。これにより、航空機１０の操縦士などは、本体機器１５を構成する計器や通信機を操作することにより、地上の基地局と通信を行うことが可能となる。
【００３２】
ＣＰＵ３０ａは、補助記憶部３０ｃに記憶されたプログラムを読み出して実行する。以下、ＣＰＵ３０ａの動作について、図５を参照して説明する。図５のフローチャートは、ＣＰＵ３０ａの処理アルゴリズムに対応している。このフローチャートに示される一連の処理は、通信装置２０が起動されることにより開始される。
【００３３】
最初のステップＳ１０１では、ＣＰＵ３０ａは、航空機１０が通信中であるか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ３０ａは、信号処理部３４から制御部３０へ情報が出力されているか否か、又は、本体機器１５から制御部３０へ情報が出力されているか否かを判断する。そして、信号処理部３４から情報が出力されておらず、かつ、本体機器か１５から情報が出力されていない場合には、通信中ではないと判断する（ステップＳ１０１：Ｎｏ）。一方、信号処理部３４から情報が出力されているか、又は、本体機器１５から情報が出力されている場合には、通信中と判断する（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）。
【００３４】
ステップＳ１０１での判断が否定された場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＣＰＵ３０ａは、ステップＳ１０２へ移行する。
【００３５】
ステップＳ１０２では、ＣＰＵ３０ａは、冷却ユニット２９へ、冷却ファンの停止を指示する。冷却ユニット２９は、ＣＰＵ３０ａから、冷却ファンの停止を指示されると、冷却ファンの運転を停止する。また、冷却ユニット２９は、冷却ファンが停止しているときには、冷却ファンの停止を維持する。これにより、ケース２５の冷却が停止し、結果的に、ケース２５に収容された送受信部３３や制御部３０などの冷却が停止する。
【００３６】
一方、ステップＳ１０１での判断が肯定された場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３０ａは、ステップＳ１０３へ移行する。
【００３７】
ステップＳ１０３では、ＣＰＵ３０ａは、航空機１０が飛行中であるか否かを判断する。例えば、ＣＰＵ３０ａは、ブレード回転検出部３７からの演算結果に基づいて、ブレード１２の回転数を計測する。そして、ブレード１２の回転数が閾値Ｔｈ１以上である場合には、航空機１０が飛行中であると判断する（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）。一方、ブレード１２の回転数が閾値Ｔｈ１未満である場合には、航空機１０が飛行中ではないと判断する（ステップＳ１０３：Ｎｏ）。なお、閾値Ｔｈ１は、航空機１０が浮上可能なときのブレード１２の回転数である。
【００３８】
ステップＳ１０３での判断が肯定された場合には、ＣＰＵ３０ａは、ステップＳ１０２へ移行し、冷却ユニット２９へ、冷却ファンの停止を指示する。これにより、ケース２５に収容された送受信部３３や制御部３０などの冷却が停止する。一方、ステップＳ１０３での判断が否定された場合には、ＣＰＵ３０ａは、ステップＳ１０４へ移行する。
【００３９】
ステップＳ１０４では、ケース２５の内部温度が閾値以下であるか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ３０ａは、温度検出部３５の測温抵抗体の抵抗値を測定することで、ケース２５の内部温度を計測する。そして、ケース２５の内部温度が閾値Ｔｈ２以下であるか否かを判断する。
【００４０】
ケース２５の内部温度が、閾値Ｔｈ２以下である場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３０ａは、ステップＳ１０２へ移行し、冷却ユニット２９へ、冷却ファンの停止を指示する。これにより、ケース２５に収容された送受信部３３や制御部３０などの冷却が停止する。一方、ステップＳ１０４での判断が否定された場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＣＰＵ３０ａは、ステップＳ１０５へ移行する。
【００４１】
ステップＳ１０５では、ＣＰＵ３０ａは、冷却ユニット２９へ、冷却ファンの駆動を指示する。冷却ユニット２９は、ＣＰＵ３０ａから、冷却ファンの駆動を指示されると、冷却ファンの運転を開始する。これにより、図２の白抜き矢印に示される方向に流れる気流が発生する。そして、この気流によって、ケース２５の冷却が行われ、結果的にケース２５に収容された送受信部３３や制御部３０などの冷却が行われる。また、冷却ユニット２９は、冷却ファンの駆動の指示を受信したときに、冷却ファンが既に運転されている場合には、冷却ファンの運転を維持する。これにより、ケース２５の冷却が維持される。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態では、航空機１０が飛行しているときには、冷却ユニット２９の冷却ファンの運転を停止し（ステップＳ１０３，Ｓ１０２）、冷却ファンの運転に伴うエネルギーの消費を抑制する。
【００４３】
航空機１０が飛行しているときには、航空機１０のブレード１２によって発生した気流が、図６の白抜き矢印に示されるように流れ、ケース２５に至る。このため、冷却ファンが運転されていなくても、ブレード１２によって発生した気流によって、ケース２５が冷却され、結果的にケース２５の内部に収容された機器が冷却される。したがって、航空機１０が飛行中に冷却ユニット２９のファンを停止させることで、エネルギーの消費量を削減しつつ、通信装置２０を構成する機器を効率的に冷却することが可能となる。
【００４４】
本実施の形態では、図６に示されるように、ケース２５に放熱板２６が設けられている。このため、ケース２５に収容された機器から発生した熱は、ケース２５を経由して放熱板２６に至り、この放熱板２６を介して外部に放熱される。したがって、効率よくケース２５を冷却することができる。
【００４５】
本実施の形態では、ケース２５の内部の温度が上昇したときにのみ、冷却ユニット２９の冷却ファンが運転される。このため、航空機１０のエネルギーが不必要に消費されることがなく、効率的に通信装置２０を冷却することができる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態では、ケース２５の内部の温度が上昇した場合に、航空機１０が飛行中である場合には、飛行に伴って自然発生する気流を利用して、ケース２５の冷却が行われ、航空機１０が飛行していない場合にのみ、冷却ユニット２９によるケース２５の冷却が強制的に行われる。このため、航空機１０でのエネルギーの消費を抑制しつつ、効率よく通信装置２０の冷却を行うことが可能となる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、温度検出部３５を構成する測温抵抗体の抵抗値と、移動検出部３６からの出力とに基づいて、制御部３０が、冷却ユニット２９に対して、冷却ファンの運転指示を出力する場合について説明した。これに限らず、例えば図７に示されるように、通信装置２０は温度検出部３５を構成する測温抵抗体の抵抗値と、移動検出部３６からの出力とに基づいて、冷却ファンを運転するか否かを決定するための運転判定部３８を備えていてもよい。この場合には、運転判定部３８が、冷却ファンの運転の要否を決定し、冷却ユニット２９に対して、冷却ファンの運転指示を出力する。
【００４８】
上記実施形態では、図５に示されるステップＳ１０３において、ブレード１２の回転数と閾値Ｔｈ１とを比較することで、航空機１０が飛行中であるか否かを判断した。これに限らず、移動検出部３６からの出力に基づいて、航空機１０が飛行中であるか否かを判断することとしてもよい。
【００４９】
例えば、移動検出部３６の加速度センサからの信号を積分することにより航空機１０の速度Ｖを検出し、速度Ｖが閾値以上である場合に、航空機１０が飛行中であると判断することが考えられる。また、速度Ｖについては、ＧＰＳを用いて算出してもよいし、ジャイロ信号を用いて算出してもよい。
【００５０】
上記実施の形態では、冷却ユニット２９が、アーム１４の保持部１４ａに取り付けられている場合について説明したが、冷却ユニット２９の位置は、特に限定されるものではい。例えば、冷却ユニット２９は、ケース２５に設けられていてもよい。
【００５１】
上記実施の形態では、冷却ユニット２９が、ケース２５を空冷する場合について説明した。これに限らず、冷却ユニット２９は、ケース２５を水冷することとしてもよい。
【００５２】
上記実施の形態では、冷却対象となる機器が通信装置２０である場合について説明した。これに限らず、冷却対象となる機器は、カメラやビデオなどの撮影装置や、レーダなどの計測装置であってもよい。
【００５３】
上記実施の形態では、航空機１０がヘリコプターである場合について説明した。これに限らず、航空機１０は、回転翼を備える飛行機であってもよい。
【００５４】
上記実施の形態では、制御部３０がプログラムを実行するコンピュータから構成されていることとした。これに限らず、制御部３０は、ハードウエアから構成されていてもよい。
【００５５】
上記実施の形態では、ケース２５に放熱板２６が設けられている場合について説明した。これに限らず、ケース２５には、図８に示されるように、放熱板が設けられていなくてもよい。また、放熱板に代えて、例えばケース２５の表面に放熱フィンなどを設けることとしてもよい。
【００５６】
上記実施の形態では、ケース２５に、送受信部３３、信号処理部３４、温度検出部３５、移動検出部３６、ブレード回転検出部３７が収容されている場合について説明した。ケース２５に収容される機器は特に限定されるものではないが、ケース２５には、発熱量が多い機器が収容されるのが好ましい。
【００５７】
制御部３０の補助記憶部３０ｃに記憶されているプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行する装置を構成することとしてもよい。
【００５８】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の冷却装置、冷却方法、及びプログラムは、冷却対象機器の冷却に適している。また、本発明の通信装置は、外部機器との通信に適している。
【符号の説明】
【００６０】
１０  航空機、１１  本体、１２  ブレード、１３  回転シャフト、１４  アーム、１４ａ  保持部、１５  本体機器、２０  通信装置、２１  レドーム、２２  ベース、２３  ステー、２５  ケース、２６  放熱板、２９  冷却ユニット、３０  制御部、３０ａ  ＣＰＵ、３０ｂ  主記憶部、３０ｃ  補助記憶部、３０ｄ  インタフェース部、３０ｅ  システムバス、３１  アンテナ、３２  アンテナ駆動部、３３  送受信部、３４  信号処理部、３５  温度検出部、３６  移動検出部、３７  ブレード回転検出部、３８  運転判定部。
【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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