(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋内に設置され、冷媒により冷却される電波送信機と、
屋外に設置され、前記冷媒を冷却する冷却器と、
前記電波送信機と前記冷却器とを接続し、前記冷媒が通流する冷媒経路と、
前記冷媒経路に設けられ、前記冷媒を循環させるポンプと、
蓄熱部材を有し、前記冷媒と前記蓄熱部材との熱交換を行う熱交換部と、
を備え、
前記冷媒経路は、前記屋内であって前記冷却器よりも前記冷媒の通流方向の下流側において、前記熱交換部を有する第一冷媒経路と、前記熱交換部をバイパスする第二冷媒経路と、に分岐する分岐部により前記冷媒を分割し、前記電波送信機よりも前記通流方向の上流側において前記第一冷媒経路と前記第二冷媒経路とを合流する合流部により前記冷媒を混合する電波送信システム。
【請求項２】
前記第一冷媒経路と前記第二冷媒経路との合流部と前記電波送信機における前記冷媒の出口との間における前記冷媒の温度に対応して、前記冷媒の流量を制御する制御部を備えた請求項１に記載の電波送信システム。
【請求項３】
前記熱交換部内の前記冷媒の温度を検出する熱交換部冷媒温度検出手段と、
前記屋外における前記冷媒の温度を検出する屋外冷媒温度検出手段と、
を備え、
前記制御部は、前記熱交換部冷媒温度検出手段により検出された熱交換部冷媒温度と、前記屋外冷媒温度検出手段により検出された屋外冷媒温度とに対応して、前記冷媒の流量を制御する請求項２に記載の電波送信システム。
【請求項４】
前記電波送信機に設けられた基板の温度を検出するための基板温度検出手段を有し、
前記基板温度検出手段により検出された前記電波送信機内の基板部冷媒温度をＴｉｎとし、
前記電波送信機に流入する前記冷媒の流量をＭとし、
前記熱交換部冷媒温度をＴｍｉｘとし、
前記合流部における前記冷媒の流量に対する前記第一冷媒経路からの前記冷媒の流量の比をαとし、
前記屋外冷媒温度をＴｏとし、
前記電波送信機の前記基板が結露を発生するときのエネルギ変化量をＦとし、
前記冷媒の比熱をＣｐとしたとき、
前記制御部は、
【数１】
0006293625.tif 000003
を満足するように、前記電波送信機に流入する前記冷媒の流量を制御する請求項３に記載の電波送信システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記ポンプの回転数を制御することにより、前記冷媒の流量を制御する請求項２から４のいずれか１項に記載の電波送信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電波送信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばテレビ放送用の電波送信機を冷却水等の冷媒により冷却する、水冷方式の電波送信システムが知られている。水冷方式の電波送信システムは、電波送信機と、冷却器と、電波送信機を冷却する冷媒と、冷媒が通流する配管と、冷媒を循環させるポンプと、を備えている。一般に、電波送信機は屋内に設置され、冷却器は屋外に設置される。
【０００３】
ところで、冬季など屋外の温度が極端に低いときに電波送信システムを起動させて冷媒を循環させると、屋外の配管内で低温となった冷媒が屋内の電波送信機に流入する。このとき、電波送信システムは、電波送信機の急激な温度低下による結露により、動作不良が発生する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１３６５８７号公報
【特許文献２】特表２０１１−５２２４０８号公報
【特許文献３】特開２０１３−２１３５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、動作不良を防止できる電波送信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の電波送信システムは、電波送信機と、冷却器と、冷媒経路と、ポンプと、熱交換部と、を持つ。電波送信機は、屋内に設置され、冷媒により冷却される。冷却器は、屋外に設置され、冷媒を冷却する。冷媒経路は、電波送信機と冷却器とを接続し、冷媒が通流する。ポンプは、冷媒経路に設けられ、冷媒を循環させる。熱交換部は、蓄熱部材を有し、冷媒と蓄熱部材との熱交換を行う。冷媒経路は、屋内であって冷却器よりも冷媒の通流方向の下流側において、第一冷媒経路と、第二冷媒経路と、に分岐する分岐部により冷媒を分割する。第一冷媒経路は、熱交換部を持つ。第二冷媒経路は、熱交換部をバイパスする。冷媒経路は、電波送信機よりも通流方向の上流側において第一冷媒経路と前記第二冷媒経路とを合流する合流部により冷媒を混合する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の電波送信システムを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の電波送信システムを、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の電波送信システム１を示すブロック図である。なお、図１において、二点鎖線により囲まれた領域は屋内を示しており、二点鎖線により囲まれた領域の外側は屋外を示している。
図１に示すように、電波送信システム１は、電波送信機２と、冷却器３と、冷媒経路４と、ポンプ５と、熱交換部６と、制御ユニット７と、を備えている。
【０００９】
電波送信機２は、屋内に設置される。電波送信機２は、例えばテレビ放送用の電波を送信する。電波送信機２は、トランジスタやダイオード等の高周波用半導体デバイスが実装された基板２１を有している。基板２１に実装された高周波用半導体デバイスは、電波送信機２の動作時に発熱する。発熱した電波送信機２は、内部を通流する不凍液等の冷媒により冷却される。電波送信機２の内部には、後述の制御ユニット７（請求項の「制御部」に相当。）が設けられている。
【００１０】
冷却器３は、屋外に設置される。冷却器３は、電波送信機２の熱を吸収した冷媒の放熱を行うためのものであって、例えば冷却ファンを備えたラジエータ等が採用される。
冷媒経路４は、例えばパイプ状の部材により形成されており、内部を冷媒が通流可能となっている。冷媒経路４は、全体として環状に形成されており、電波送信機２と冷却器３とを接続している。なお、以下の説明では、冷媒経路４における冷媒の通流方向の上流側を単に「上流側」といい、冷媒経路４における冷媒の通流方向の下流側を単に「下流側」ということがある。
【００１１】
冷媒経路４は、第一接続路４１と、第二接続路４２とを備えている。
第一接続路４１は、電波送信機２と冷却器３とを接続しており、電波送信機２から排出された冷媒を冷却器３に流入させる。第一接続路４１のうち、電波送信機２との接続部４１ａは、室内に配置される。第一接続路４１のうち、冷却器３との接続部４１ｂは、室外に配置される。
【００１２】
第二接続路４２は、電波送信機２と冷却器３とを接続しており、冷却器３から排出された冷媒を電波送信機２に流入させる。
第二接続路４２は、冷却器３よりも下流側において、分岐部４３により第一冷媒経路４５と第二冷媒経路４６とにより分岐される。
第一冷媒経路４５は、後述の熱交換部６を有する。
第二冷媒経路４６は、第一冷媒経路４５を挟んで電波送信機２および冷却器３とは反対側に設けられている。第二冷媒経路４６は、第一冷媒経路４５および熱交換部６を迂回（バイパス）するように設けられている。
【００１３】
冷媒は、分岐部４３により所定の比率に分割されて、第一冷媒経路４５と第二冷媒経路４６とを通流する。分岐部４３による冷媒の分割比率は、例えば分岐部４３における第一冷媒経路４５の断面積と、第二冷媒経路４６の断面積との比率により決定される。
また、冷媒は、第一冷媒経路４５と第二冷媒経路４６とを通流した後、合流部４４により所定の比率で混合されて電波送信機２に流入する。合流部４４による冷媒の混合比率は、例えば合流部４４における第一冷媒経路４５の断面積と、第二冷媒経路４６の断面積との比率により決定される。
【００１４】
第二接続路４２のうち、冷却器３との接続部４２ａは、屋外に配置される。第二接続路４２における冷却器３との接続部４２ａには、屋外冷媒温度検出センサ３１（請求項の「屋外冷媒温度検出手段」に相当。）が設けられている。屋外冷媒温度検出センサ３１は、冷却器３よりも下流側であって、屋外における第二接続路４２内の冷媒の温度を検出する。
【００１５】
第二接続路４２のうち、分岐部４３、第一冷媒経路４５、第二冷媒経路４６、合流部４４および電波送信機２との接続部４２ｂは、屋内に配置される。
電波送信機２内であって、基板２１よりも冷媒の通流方向の下流側の部分には、基板部冷媒温度検出センサ２３（請求項の「基板温度検出手段」に相当。）が設けられている。本実施形態の基板部冷媒温度検出センサ２３は、例えば電波送信機２内において、基板２１よりも下流側における冷媒経路４の配管内に設けられている。
基板部冷媒温度検出センサ２３は、電波送信機２における冷媒の出口から流出する直前の冷媒の温度Ｔｉｎ（以下、「基板部冷媒温度Ｔｉｎ」という。）を検出する。
ここで、基板２１の温度をＴｓ（以下、「基板温度Ｔｓ」という。）とし、電波送信機２に流入する直前の冷媒の温度をＴｒ（以下、「流入冷媒温度Ｔｒ」という。）としたとき、基板部冷媒温度Ｔｉｎ、基板温度Ｔｓおよび流入冷媒温度Ｔｒは、電波送信システム１の起動時および起動直後において、略同一となっている。電波送信システム１は、基板部冷媒温度Ｔｉｎに応じて、結露を引き起こす要因となる流入冷媒温度Ｔｒおよび基板温度Ｔｓを推定して基板２１における結露の発生を抑制し、冷媒の流量を制御する。なお、基板温度Ｔｓは、電波送信システム１の起動時および起動直後において流入冷媒温度Ｔｒと略同一であるが、電波送信システム１の起動後、措定時間が経過すると、高周波用半導体デバイス等の発熱により漸次上昇する。
【００１６】
ポンプ５は、冷媒経路４の第二冷媒経路４６であって、合流部４４と電波送信機２との間に設けられている。ポンプ５は、例えば不図示のインペラと、インペラを回転させる不図示のモータとを備えている。モータとしては、例えばブラシレスモータが好適である。
ポンプ５は、インペラが回転することにより、吸入口５ａから冷媒を吸入し、排出口５ｂから冷媒を排出する。冷媒は、ポンプ５によって圧送されて、所定の流量で冷媒経路４内を循環する。
【００１７】
熱交換部６は、第一冷媒経路４５に設けられている。熱交換部６は、冷媒が一時的に貯留される貯留部６ａと、貯留部６ａを覆う蓄熱部材６１と、蓄熱部材６１を覆う断熱部材６２と、により形成されている。
貯留部６ａは、壁面により囲われて形成されており、所定の容積を有する。貯留部６ａは、冷媒を一時的に貯留する。
蓄熱部材６１は、貯留部６ａの壁面の表面に取り付けられる。蓄熱部材６１の材料としては、例えば無機水和物系の材料である酢酸ナトリウム水和物や硫酸ナトリウム水和物、有機物系の材料であるパラフィン等が好適に用いられる。
【００１８】
蓄熱部材６１は、固液相変化にともない潜熱を放出および貯留する。具体的に蓄熱部材６１は、流入した冷媒により冷却され、所定温度まで冷媒の温度が低下したときに、液体から固体に相変化するとともに、潜熱を放出する。また、蓄熱部材６１は、放出された潜熱を冷媒が吸収し、所定温度よりも冷媒の温度が上昇したとき、固体から液体に相変化するとともに、潜熱を貯留する。
断熱部材６２は、蓄熱部材６１の表面に取り付けられる。断熱部材６２は、例えばウレタンやポリスチレン等を材料とする発泡系断熱材料が好適に用いられる。
【００１９】
熱交換部６の内部には、熱交換部冷媒温度検出センサ６３（請求項の「熱交換部冷媒温度検出手段」に相当。）が設けられている。熱交換部冷媒温度検出センサ６３は、熱交換部６の内部に貯留された冷媒の温度を検出するセンサである。熱交換部冷媒温度検出センサ６３としては、例えば熱電対やサーミスタ等が好適である。熱交換部冷媒温度検出センサ６３は、制御ユニット７と電気的に接続されており、検出した温度の情報を制御ユニット７に対して電気信号として伝達する。
【００２０】
制御ユニット７は、電波送信機２の内部に設けられている。制御ユニット７は、屋外冷媒温度検出センサ３１や基板部冷媒温度検出センサ２３、熱交換部冷媒温度検出センサ６３等により検出された各温度の情報を基に、ポンプ５のインペラ（すなわちモータ）の回転数を制御することにより冷媒の流量を制御する。制御ユニット７は、例えばモータ駆動用ドライバのスイッチング周波数を変更することにより、モータの回転数および冷媒の流量を制御する。
【００２１】
電波送信システム１は、起動後に冷媒の流量制御（以下、単に「流量制御」という。）を行う。まず、制御ユニット７は、屋外冷媒温度検出センサ３１により検出された屋外冷媒温度Ｔｏおよび熱交換部冷媒温度検出センサ６３により検出された熱交換部冷媒温度Ｔｍｉｘが、基板部冷媒温度Ｔｉｎに対して、それぞれ所定の判定温度以上か否かを判定する。判定温度は、基板２１に結露が発生する条件に対応して決定される。基板部冷媒温度Ｔｉｎに対する、屋外冷媒温度Ｔｏおよび熱交換部冷媒温度Ｔｍｉｘの判定温度は、例えばデータテーブル化されている。
【００２２】
屋外冷媒温度Ｔｏおよび熱交換部冷媒温度Ｔｍｉｘが、それぞれ判定温度よりも低い場合には、電波送信機２に流入する冷媒の温度（すなわち流入冷媒温度Ｔｒ）が下限温度以下であると考えられる。電波送信機２に下限温度以下の冷媒が急激に流入すると、基板２１には、結露が発生するおそれがある。したがって、制御ユニット７は、屋外冷媒温度Ｔｏおよび熱交換部冷媒温度Ｔｍｉｘがそれぞれ判定温度よりも低い場合には、電波送信機２に流入する冷媒の流量が定格よりも低い所定値となるように、ポンプ５を駆動する。これにより、電波送信システム１は、低温の冷媒が急激に電波送信機２に流入するのを抑制できるので、結露の発生を抑制し、電波送信機２の動作不良を防止できる。
【００２３】
これに対して、屋外冷媒温度Ｔｏおよび熱交換部冷媒温度Ｔｍｉｘが判定温度以上である場合には、冷媒が急激に流入しても、基板２１には、結露が発生しない。したがって、屋外冷媒温度Ｔｏおよび熱交換部冷媒温度Ｔｍｉｘが判定温度以上である場合、制御ユニット７は、電波送信機２に流入する冷媒の流量が定格となるように、ポンプ５を駆動する。これにより、制御ユニット７は、電波送信システム１の起動に速やかに電波送信機２を冷却できる。
【００２４】
ここで、電波送信システム１の流量制御において、上述の通り、基板部冷媒温度をＴｉｎ（Ｋ）とする。また、電波送信機２に流入する冷媒の流量をＭ（ｋｇ／ｓ）とする。また、熱交換部冷媒温度をＴｍｉｘ（Ｋ）とする。また、合流部４４における冷媒の流量に対する第一冷媒経路４５からの冷媒の流量の比をαとする。また、屋外冷媒温度をＴｏ（Ｋ）とする。また、電波送信機２の基板２１が結露を発生するときのエネルギ変化量をＦ（ｋＪ／ｓ）とする。また、冷媒の比熱をＣｐ（ｋＪ／ｋｇ・Ｋ）とする。このとき、制御ユニット７は、次式を満足するように電波送信機２に流入する冷媒の流量Ｍを制御する。
【００２５】
【数１】
0006293625.tif 000002
【００２６】
（１）式により、制御ユニット７は、熱交換部冷媒温度Ｔｍｉｘ、屋外冷媒温度Ｔｏおよび基板部冷媒温度Ｔｉｎの相対関係に基づき流量制御を行う。具体的に制御ユニット７は、（１）式においてαＴｍｉｘ＋（１−α）Ｔｏで表される合流部４４における冷媒の温度が、基板部冷媒温度Ｔｉｎよりも低い場合であって、かつ合流部４４における冷媒の温度と基板部冷媒温度Ｔｉｎとの温度差が大きいほど、冷媒の流量Ｍが小さくなるように制御する。また、制御ユニット７は、合流部４４における冷媒の温度が、基板部冷媒温度Ｔｉｎよりも低い場合であって、かつ合流部４４における冷媒の温度と基板部冷媒温度Ｔｉｎとの温度差が小さいほど、冷媒の流量Ｍが大きくなるように制御する。このように、制御ユニット７は、第一冷媒経路４５と第二冷媒経路４６との合流部４４と、電波送信機２における冷媒の出口との間における冷媒の温度に対応して、冷媒の流量Ｍを制御する。このとき、制御ユニット７は、ポンプ５の回転数を制御することにより、電波送信機２に流入する冷媒の流量Ｍを制御する。
【００２７】
本実施形態によれば、電波送信システム１は、熱交換部６を有する第一冷媒経路４５と、熱交換部６をバイパスする第二冷媒経路４６と、を持つ。また、第一冷媒経路４５と第二冷媒経路４６とは、電波送信機２よりも上流側において合流部４４により合流される。この構成によれば、電波送信システム１の起動時において、屋外で低温となった冷媒と、熱交換部６に貯留されて屋外の冷媒よりも高温となった冷媒とを混合して電波送信機２に流入させることができる。これにより、電波送信システム１は、低温の冷媒が急激に電波送信機２に流入するのを抑制できるので、結露の発生を抑制し、電波送信機２の動作不良を防止できる。
【００２８】
また、制御ユニット７は、ポンプ５の回転数を制御することにより、電波送信機２に流入する冷媒の流量Ｍを制御できる。したがって、制御ユニット７は、例えばポンプ５のモータ駆動用ドライバのスイッチング周波数を変更することにより、ポンプ５の回転数および電波送信機２に流入する冷媒の流量Ｍを簡単に制御することができる。
【００２９】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、電波送信システムは、熱交換部を有する第一冷媒経路と、熱交換部をバイパスする第二冷媒経路と、を持つ。また、第一冷媒経路と第二冷媒経路とは、電波送信機よりも上流側において合流部により合流される。この構成によれば、電波送信システムの起動時において、屋外で低温となった冷媒と、熱交換部に貯留されて屋外の冷媒よりも高温となった冷媒とを混合して電波送信機に流入させることができる。これにより、電波送信システムは、低温の冷媒が急激に電波送信機に流入するのを抑制できるので、結露の発生を抑制し、電波送信機の動作不良を防止できる。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１…電波送信システム  ２…電波送信機  ３…冷却器  ４…冷媒経路  ５…ポンプ  ６…熱交換部  ７…制御ユニット（制御部）  ２１…基板  ２３…基板部冷媒温度検出センサ（基板温度検出手段）  ３１…屋外冷媒温度検出センサ（屋外冷媒温度検出手段）  ４４…合流部  ４５…第一冷媒経路  ４６…第二冷媒経路  ６１…蓄熱部材  ６３…熱交換部冷媒温度検出センサ（熱交換部冷媒温度検出手段）
【図１】
0006293625.tif 000004