(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦパワー素子（１２）を有するＲＦ増幅器（１０）と、前記ＲＦパワー素子（１２）に電気的に接続される回路基板（１１）と、当該回路基板（１１）に配置される共振回路と、放熱装置（２０）とを含み、
前記放熱装置（２０）は、
一側が前記ＲＦパワー素子（１２）に貼接される熱伝導ブロック（２６）と、
前記熱伝導ブロック（２６）の他側に熱伝導的に接続される熱伝導板（２１）と、
一端が前記熱伝導ブロック（２６）に設けられ、蒸発部（２２１）と凝縮部（２２２）とをそれぞれ有する複数のヒートパイプ（２２）と、
前記熱伝導板（２１）上に互いに間隔をあけて平行に配列され、複数の前記ヒートパイプ（２２）の他端が貫通して接続される複数のフィン（２３）とを含み、
各前記フィン（２３）は、各前記ヒートパイプ（２２）に対応する穿孔（２３０）と、当該穿孔（２３０）の周縁に形成される凸環（２３１）とを有し、複数の前記凸環（２３１）は、複数の前記ヒートパイプ（２２）に貼接され、
各前記ヒートパイプ（２２）は、前記蒸発部（２２１）と前記凝縮部（２２２）とに接続され、外側の複数の前記フィン（２３）に隣接される断熱部（２２３）をさらに有し、
複数の前記ヒートパイプ（２２）の断熱部（２２３）は、複数の前記ヒートパイプ（２２）の凝縮部（２２２）が複数の前記フィン（２３）に間隔をあけて貫設されるように、それぞれが互いに異なる方向に配置され、
前記ＲＦパワー素子（１２）が発した熱は、前記熱伝導ブロック（２６）に伝導され、前記熱伝導板（２１）及び複数の前記ヒートパイプ（２２）を介して、複数の前記フィン（２３）に伝導されることを特徴とするＲＦ増幅システム。
【請求項２】
各前記凸環（２３１）は、前記穿孔（２３０）の周縁から垂直に所定距離延設され、
複数の前記フィン（２３）は、前記所定距離をあけて互いに当接して配列されることを特徴とする請求項１に記載のＲＦ増幅システム。
【請求項３】
複数の前記フィン（２３）に複数の前記ヒートパイプ（２２）が互いに異なる方向に貫通して接続されることを特徴とする請求項１に記載のＲＦ増幅システム。
【請求項４】
ＲＦ増幅器（１０）のＲＦパワー素子（１２）の放熱を行うためのＲＦ増幅システムの放熱装置（２０）であって、
前記ＲＦパワー素子（１２）に電気的に接続される回路基板（１１）と、
当該回路基板（１１）に配置される共振回路と、
前記ＲＦパワー素子（１２）に熱伝導的に接続される熱伝導板（２１）と、
それぞれが前記熱伝導板（２１）に熱伝導的に接続される蒸発部（２２１）と、凝縮部（２２２）とを有する複数のヒートパイプ（２２）と、
互いに間隔をあけて平行に配列され、複数の前記ヒートパイプ（２２）の凝縮部（２２２）が貫通して接続される複数のフィン（２３）とを含み、
各前記フィン（２３）は、各前記ヒートパイプ（２２）に対応する穿孔（２３０）と、当該穿孔（２３０）の周縁に形成される凸環（２３１）とを有し、複数の前記凸環（２３１）は、複数の前記ヒートパイプ（２２）の凝縮部（２２２）に貼接され、
各前記ヒートパイプ（２２）は、前記蒸発部（２２１）と前記凝縮部（２２２）とに接続され、外側の複数の前記フィン（２３）に隣接される断熱部（２２３）をさらに有し、
複数の前記ヒートパイプ（２２）の断熱部（２２３）は、複数の前記ヒートパイプ（２２）の凝縮部（２２２）が複数のフィン（２３）に間隔をあけて貫設されるように、それぞれが互いに異なる方向に配置され、
前記ＲＦパワー素子（１２）が発した熱は、前記熱伝導板（２１）及び複数の前記ヒートパイプ（２２）の蒸発部（２２１）に伝導され、複数の前記ヒートパイプ（２２）の凝縮部（２２２）を介して、複数の前記フィン（２３）に伝導されることを特徴とするＲＦ増幅システムの放熱装置。
【請求項５】
前記放熱装置（２０）は、前記熱伝導板（２１）に配置される熱伝導ブロック（２６）をさらに含み、
前記熱伝導ブロック（２６）には、前記ＲＦパワー素子（１２）が貼接され、
複数の前記ヒートパイプ（２２）の蒸発部（２２１）は、前記熱伝導ブロック（２６）に嵌設され、
前記ＲＦパワー素子（１２）は、前記熱伝導ブロック（２６）及び複数の前記ヒートパイプ（２２）の蒸発部（２２１）を介して前記熱伝導板（２１）に熱伝導的に接続されることを特徴とする請求項４に記載のＲＦ増幅システムの放熱装置。
【請求項６】
各前記凸環（２３１）は、前記穿孔（２３０）の周縁から垂直に所定距離延設され、
複数の前記フィン（２３）は、前記所定距離をあけて互いに当接して配列されることを特徴とする請求項４に記載のＲＦ増幅システムの放熱装置。
【請求項７】
前記放熱装置（２０）は、放熱ファン（２４）と、導風シート（２５）とをさらに含み、
前記放熱ファン（２４）は、前記ＲＦ増幅器（１０）及び複数の前記フィン（２３）の一側に配置され、
前記導風シート（２５）には、複数の導風孔（２５０）が設けられ、
前記放熱ファン（２４）が発生する強制気流は、一部が複数の前記フィン（２３）に向かって流れ、他の一部が複数の前記導風孔（２５０）を通過して前記ＲＦ増幅器（１０）に向かって流れることを特徴とする請求項４に記載のＲＦ増幅システムの放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦ増幅システムに関し、特に、ヒートパイプ及びフィンを利用してＲＦ増幅器の放熱を行うＲＦ増幅システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦ増幅器は、ＲＦトランスミッタ回路において非常に重要な要素の１つであり、主な機能として、信号のパワーを増幅してアンテナに出力するように構成され、アンテナを介して当該信号を遠隔地にあるＲＦレシーバに送信することができる。そして、ＲＦ増幅器におけるＲＦパワー素子は、消費電力が最も大きく、送信する信号の質を直接決める要素となっている。そのため、ＲＦパワー素子を設計する際には、その出力パワー、歪度、効率、帯域幅、や信頼性などの要因を考慮して設計する必要がある。
【０００３】
従来のＲＦ増幅器は、一般的に、ＲＦパワー素子を製造する技術において低電圧高電流となるような制限を受ける。そのため、高ワット数のＲＦパワー素子は、電流ストレスを低減し、発熱源を分散させることができる従来の並列接続構造を採用するように設計されることが多い。また、ＲＦ増幅システムは、他の寄生素子（Ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ｅｌｅｍｅｎｔ）のパラメータの影響を受けないように大型放熱シートが採用されることが多いため、全体の重量が重くなりすぎるといった問題が生じる。なお、既存のＲＦパワー素子は、熱的に安定するまで時間がかかるといった欠点があるため、使用者は、システムの比較的長い暖機時間を待たなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来のＲＦ増幅システムは、上記ＲＦパワー素子を使用するため、変換効率が悪く、使用する素子の数が多いといった欠点を有している。これに対し、産業界は、高電圧方式の新型のＲＦパワースイッチ素子により構成されるＲＦパワー増幅器を開発した。しかし、この新型のＲＦパワースイッチ素子は、その単位体積当たりの電力消費が高く、熱源が集中することから、安定した温度に達した際に、高温によって破壊されないようにするため、放熱させる必要がある。
【０００５】
本発明者は、上記の状況に鑑み、その欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に上記欠点を解消することができ、設計が合理的な本発明を提案する。
【０００６】
本発明の１つの目的は、ＲＦパワー素子の変換効率が高く、放熱装置によって迅速に放熱させることにより、熱バランスを迅速に安定させることができるＲＦ増幅システム及びその放熱装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、放熱構造の簡略化及び放熱素子の減少化を図り、放熱装置の体積及び重さを減少させることができるＲＦ増幅システム及びその放熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のＲＦ増幅システムは、ＲＦパワー素子を有するＲＦ増幅器と、ＲＦパワー素子に電気的に接続される回路基板と、回路基板に配置される共振回路と、放熱装置とを含む。放熱装置は、熱伝導ブロックと、熱伝導板と、蒸発部と凝縮部とをそれぞれ有する複数のヒートパイプと、複数のフィンとを含む。各フィンは、各ヒートパイプに対応する穿孔と、穿孔の周縁に形成される凸環とを有し、複数の凸環は、複数のヒートパイプに貼接される。熱伝導ブロックの一側がＲＦパワー素子に貼接され、熱伝導板が熱伝導ブロックの他側に熱伝導的に接続され、これらのヒートパイプの一端が熱伝導ブロックに設けられ、複数のフィンが熱伝導板上に互いに間隔をあけて平行に配列され、ヒートパイプの他端がフィンを貫通して接続される。各ヒートパイプは、蒸発部と凝縮部とに接続され、外側の複数のフィンに隣接される断熱部をさらに有し、複数のヒートパイプの断熱部は、複数のヒートパイプの凝縮部が複数のフィンに間隔をあけて貫設されるように、それぞれが互いに異なる方向に配置される。ＲＦパワー素子から発生する熱は、熱伝導ブロックに伝導され、熱伝導板及びヒートパイプを介して、フィンに伝導される。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のＲＦ増幅システムの放熱装置は、ＲＦ増幅器のＲＦパワー素子の放熱を行うために用いられる。放熱装置は、ＲＦパワー素子に電気的に接続される回路基板と、回路基板に配置される共振回路と、熱伝導板と、複数のヒートパイプと、複数のフィンとを含む。熱伝導板は、ＲＦパワー素子に熱伝導的に接続される。各ヒートパイプは、蒸発部と凝縮部とを有する。ヒートパイプの蒸発部は、熱伝導板に熱伝導的に接続される。フィンは、互いに間隔をあけて平行に配列される。ヒートパイプの凝縮部がフィンを貫通して接続される。各フィンは、各ヒートパイプに対応する穿孔と、穿孔の周縁に形成される凸環とを有し、複数の凸環は、複数のヒートパイプに貼接される。各ヒートパイプは、蒸発部と凝縮部とに接続され、外側の複数のフィンに隣接される断熱部をさらに有し、複数のヒートパイプの断熱部は、複数のヒートパイプの凝縮部が複数のフィンに間隔をあけて貫設されるように、それぞれが互いに異なる方向に配置される。ＲＦパワー素子から発生する熱は、熱伝導板及びヒートパイプの蒸発部に伝導され、ヒートパイプの凝縮部を介して、フィンに伝導される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＲＦ増幅システムは、従来のＲＦ増幅器の放熱構造に比べ、相変化した熱伝導素子（例えば、ヒートパイプ）を利用してＲＦパワー素子の熱伝導を迅速に行い、また、フィンに相変化した熱伝導素子を貫設させることにより、フィンに熱を迅速に分散させることができる。これにより、放熱機能を最適化することで、ＲＦ増幅器の放熱構造の簡略化を図るとともに、放熱素子の数を減少させることによって、放熱装置の全体体積が小さくなるため、軽量化を図ることができる。また、この構造において、高電圧方式のＲＦパワー素子の温度が迅速にバランスよく安定することにより、システムが暖機するまでの時間短縮することが可能なため、使用者に待たせることを抑制することができる。さらに、本発明のＲＦパワー素子は、変換効率が高く、放熱装置の体積が小さく、重さが軽いといった利点を有する。これにより、本発明の実用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のＲＦ増幅システムを示す概略分解斜視図である。
【図２】本発明のＲＦ増幅システムの一側から見た外観を示す斜視図である。
【図３】本発明のＲＦ増幅システムの他側から見た外観を示す斜視図である。
【図４】本発明のＲＦ増幅器と放熱装置との接合を示す概略図である。
【図５】本発明のＲＦ増幅器と放熱装置とを接合した外観を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の放熱装置の外観を示す概略斜視図である。
【図７】本発明のＲＦ増幅器と放熱装置との組立て状態を一側から見た断面図である。
【図８】本発明のＲＦ増幅器と放熱装置との組立て状態を他側から見た断面図である。
【図９】図８の要部拡大概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の詳細な説明及び技術内容について、図面を参照して以下に説明するが、図面は、ただ参考及び説明に用いるのみであり、本発明に制限を加えるものではない。
【００１３】
図１〜図３は、それぞれ、本発明のＲＦ増幅システムを示す概略分解斜視図、及び両側から見た外観を示す斜視図である。図１〜図３に示すように、本発明のＲＦ増幅システム及びその放熱装置は、ＲＦ増幅器１０と、放熱装置２０とを含んでいる。放熱装置２０は、ＲＦ増幅器１０に熱伝導的に接続され、ＲＦ増幅器１０の放熱を行う。これにより、ＲＦ増幅器１０の操作温度が高くなりすぎることを防ぎ、ＲＦ増幅器１０の正常動作及び使用寿命を維持することができる。
【００１４】
図１に示すように、本発明の一実施例において、ＲＦ増幅器１０は、回路基板１１と、回路基板１１に電気的に接続されるＲＦパワー素子１２と、回路基板１１に配置される共振回路（図示せず）とを含んでいる。本実施例において、ＲＦ増幅器１０は、複数の回路基板１１を含み、ＲＦパワー素子１２は、２つの回路基板１１の間に配置されるとともに電気的に接続されている。ＲＦパワー素子１２は、高変換効率を有し、高電圧方式のＲＦパワースイッチ素子であることが好ましい。
【００１５】
放熱装置２０は、熱伝導板２１（例えば、アルミ板）と、複数のヒートパイプ２２と、複数のフィン２３とを含んでいる。熱伝導板２１は、ＲＦパワー素子１２に熱伝導的に接続されている。複数のフィン２３は、熱伝導板２１上に互いに間隔をあけて平行に配列されている。また、複数のヒートパイプ２２は、熱伝導板２１と複数のフィン２３との間に貫設されている。
【００１６】
放熱装置２０は、放熱ファン２４と、導風シート２５とをさらに含むことが好ましい。放熱ファン２４は、ＲＦ増幅器１０及び複数のフィン２３の一側に配置されている。導風シート２５には、複数の導風孔２５０が設けられている。また、放熱ファン２４が発生する強制気流の一部は、複数のフィン２３に向かって流れて、複数のフィン２３から熱を奪っていく。これにより、ＲＦ増幅器１０の放熱を間接的に行うことができる。一方、強制気流の他の一部は、導風シート２５によって複数の導風孔２５０を通過するように導かれて、ＲＦ増幅器１０に向かって流れる。これにより、ＲＦ増幅器１０の放熱を直接的に行うことができる。
【００１７】
本発明のＲＦ増幅システムは、筐体３０と、支持板４０とをさらに含むことが好ましい。ＲＦ増幅器１０と放熱装置２０とを組み立てる際には、ＲＦ増幅器１０を支持板４０の一側面に配置する一方、放熱装置２０のヒートパイプ２２及びフィン２３を支持板４０の他側面に配置する。その後、支持板４０を筐体３０にロックする。最後に、ＲＦ増幅器１０、熱伝導板２１、複数のヒートパイプ２２及び複数のフィン２３を筐体３０に接合して組み立てる。
【００１８】
図２は、本発明のＲＦ増幅器と放熱装置との組み立てを一側方向から見た外観を示す斜視図である。同図に示すように、ＲＦ増幅器１０は、支持板４０の一側面に配置され、この支持板４０を介して筐体３０内に固定されている。放熱ファン２４は、ＲＦ増幅器１０及び複数のフィン２３の一側に配置されている。また、本発明の放熱ファン２４が発生する強制気流は、一側からＲＦ増幅器１０の放熱を行う。より詳細に、本発明は、導風シート２５を配置することで、放熱ファン２４からの強制気流の一部が、複数の導風孔２５０を通過するように導かれ、さらに、電子部品に向かって流れて、ＲＦ増幅器１０の放熱を直接行うことにより、電子部品の放熱効率を向上させることができる。
【００１９】
図３は、本発明のＲＦ増幅器と放熱装置との組み立てを一側方向から見た外観を示す斜視図である。同図に示すように、複数のフィン２３は、熱伝導板２１上に互いに間隔をあけて平行に配列されている。また、複数のヒートパイプ２２は、複数のフィン２３に貫設されている。複数のヒートパイプ２２及び複数のフィン２３は、支持板４０の他側面に配置されている。このように、放熱ファン２４が発生する強制気流は、一側から複数のフィン２３の放熱を行う。これにより、電子部品の放熱効率を向上させることができる。
【００２０】
図４は、本発明のＲＦ増幅器と放熱装置との接合を示す概略図である。図５は、本発明のＲＦ増幅器と放熱装置とを接合した外観を示す概略斜視図である。図６は、本発明の放熱装置の外観を示す概略斜視図である。図４に示すように、本実施例において、ＲＦ増幅器１０が支持板４０の一側面に配置され、ＲＦパワー素子１２が支持板４０の他側面に露出して設けられている。また、放熱装置２０を組み立てる際には、まず、ヒートパイプ２２が貫設される複数のフィン２３を熱伝導板２１に組立て、次に、熱伝導板２１の一側面がＲＦパワー素子１２に貼接するように、熱伝導板２１を支持板４０にロックして組み立てる。
【００２１】
図５に示すように、ＲＦ増幅器１０は、支持板４０に間隔をあけて固定される複数の回路基板１１を含んでいる。また、ＲＦパワー素子１２は、支持板４０に露出して設けられ、複数の回路基板１１に電気的に接続されている。このように、支持板４０にＲＦ増幅器１０と放熱装置２０とが接合されている。
【００２２】
図６に示すように、本実施例において、放熱装置２０は、熱伝導板２１に配置される熱伝導ブロック２６（例えば、銅ブロック）をさらに含んでいる。熱伝導ブロック２６の一側には、ＲＦパワー素子１２が貼接されている（貼り付けられている）。熱伝導ブロック２６は、熱伝導板２１に嵌設され、熱伝導板２１に熱伝導的に接続されている。
【００２３】
各ヒートパイプ２２は、蒸発部２２１と、凝縮部２２２とを有している。複数のヒートパイプ２２の蒸発部２２１は、熱伝導板２１に熱伝導的に接続されている。また、複数のヒートパイプ２２の一端（蒸発部２２１）は、熱伝導ブロック２６に嵌設されている。ＲＦパワー素子１２は、熱伝導ブロック２６及び複数のヒートパイプ２２の蒸発部２２１を介して熱伝導板２１に熱伝導的に接続されている。そして、複数のフィン２３は、熱伝導板２１に互いに間隔をあけて平行に配列されている。複数のヒートパイプ２２の他端（凝縮部２２２）は、複数のフィン２３を貫通して接続されている。以下、複数のヒートパイプ２２の貫設方式について、より詳しく説明する。
【００２４】
本発明の一実施例において、複数のヒートパイプ２２のそれぞれは、Ｕ字状のパイプである。各ヒートパイプ２２は、蒸発部２２１と凝縮部２２２とに接続される断熱部２２３をさらに有している。各断熱部２２３は、外側の複数のフィン２３に隣接するように設けられている。複数のヒートパイプ２２の断熱部２２３は、複数のヒートパイプ２２の凝縮部２２２が複数のフィン２３に間隔をあけて貫設されるように、互いに異なる方向に配置されていることが好ましい。すなわち、複数のヒートパイプ２２は、複数のフィン２３に互いに異なる方向に貫設されている。これにより、複数のヒートパイプ２２は、複数のフィン２３に熱を均一に伝導することができる。
【００２５】
図７は、本発明のＲＦ増幅器と放熱装置との組立て状態を一側から見た断面図である。図８は、本発明のＲＦ増幅器と放熱装置との組立て状態を他側から見た断面図である。図９は、図８の要部拡大概略断面図である。図７から分かるように、ＲＦ増幅器１０のＲＦパワー素子１２は、熱伝導ブロック２６上に配置され、熱伝導ブロック２６は、複数のフィン２３に貼接している。
【００２６】
図８に示すように、本実施例において、各フィン２３は、各ヒートパイプ２２に対応する穿孔２３０と、穿孔２３０の周縁に形成される凸環２３１とを有している。複数のフィン２３の凸環２３１は、複数のヒートパイプ２２の外表面に貼接されることにより、これらのヒートパイプ２２との接触面積を比較的に大きく保持することができる。
【００２７】
図９に示すように、本実施例において、各凸環２３１は、穿孔２３０の周縁から垂直に所定距離Ｈで延びて設けられている。複数のフィン２３は、所定距離Ｈをおいて互いに当接して配列されている。これにより、複数のヒートパイプ２２の熱を、比較的に大きな接触面積を介して複数のフィン２３に迅速に伝導させることができる。
【００２８】
上述したように、ＲＦ増幅器１０が動作すると、ＲＦパワー素子１２が高温となる。ＲＦパワー素子１２から発生する熱は、熱伝導ブロック２６に伝導され、熱伝導ブロック２６を介して複数のヒートパイプ２２及び熱伝導板２１に伝導される。次に、複数のヒートパイプ２２は、複数のフィン２３に熱を迅速に伝導することが可能である。最後に、熱が複数のフィン２３全体に均一的に伝導されて散逸する。これにより、ＲＦパワー素子１２は、迅速に放熱されることで、迅速に、熱的に安定する温度にすることができる。
【００２９】
以上、本発明の好ましい具体的な実施例を説明したが、これによって本発明の特許請求の範囲が限定されるものではない。また、本発明の内容を応用してなされる等価な変更は、すべて本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３０】
１０…ＲＦ増幅器
１１…回路基板
１２…ＲＦパワー素子
２０…放熱装置
２１…熱伝導板
２２…ヒートパイプ
２２１…蒸発部
２２２…凝縮部
２２３…断熱部
２３…フィン
２３０…穿孔
２３１…凸環
２４…放熱ファン
２５…導風シート
２５０…導風孔
２６…熱伝導ブロック
３０…筐体
４０…支持板
【図１】
0006448595.tif 000002
【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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【図９】
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