(57)【要約】【課題】内部ユニットの信号処理回路に高価な部品を使用することなく、通信容量を増やすことのできる、海底中継装置を提供することを目的とする。【解決手段】内部に収容した発熱体が発する熱を、外部周囲の液体中に伝達する外部放熱部材において、外部周囲の液体と接する外表面部に少なくとも１つの、凸部を形成することで、表面積を広げて、放熱効果を高めることにより、内部に収容した発熱体の温度上昇を抑える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に所定の発熱体を収容する発熱体収容部と、
外部周囲の液体と接する外表面部に少なくとも１つの、凸部が形成され、内部に収容した前記発熱体が発する熱を外部周囲の液体中に伝達する外部放熱部材と、
を備えていることを特徴とする発熱体保護装置。
【請求項２】
前記凸部が、前記外部放熱部材の外周表面部に沿って、螺旋状であることを特徴とする請求項１に記載の発熱体保護装置。
【請求項３】
前記外部放熱部材に外接する、少なくとも１組の、外接放熱部材を備え、
１組の前記外接放熱部材は、少なくとも２つの放熱部材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の発熱体保護装置。
【請求項４】
前記外部放熱部材に外接する、少なくとも１組の、外接放熱部材を備え、
１組の前記外接放熱部材は、少なくとも２つの放熱部材で構成され、
前記外部放熱部材と、前記外接放熱部材と、の接する面の表面形状は、互いに合致することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の発熱体保護装置。
【請求項５】
前記外部放熱部材に外接する、少なくとも２組の、外接放熱部材を備え、
１組の前記外接放熱部材は、少なくとも、２つの放熱部材と、１つの締結補助部材で構成され、
前記締結補助部材は、異なる組の前記外接放熱部材をまとめて同時に締結することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の発熱体保護装置。
【請求項６】
前記外部放熱部材に外接する、少なくとも２組の、外接放熱部材を備え、
１組の前記外接放熱部材は、少なくとも、２つの放熱部材と、１つの締結補助部材で構成され、
前記外部放熱部材と、前記外接放熱部材と、の接する面の表面形状は、互いに合致し、
前記締結補助部材は、異なる組の前記外接放熱部材をまとめて同時に締結することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の発熱体保護装置。
【請求項７】
前記外部放熱部材に外接する、少なくとも２組の、外接放熱部材を備え、
１組の前記外接放熱部材は、少なくとも、２つの放熱部材と、１つの締結補助部材で構成され、
前記外部放熱部材の穴が、軸方向から見ると全て一致していることを特徴とする発熱体保護装置。
【請求項８】
電子機器類と
前記所定の発熱体として、前記電子機器類を収容する請求項１乃至７のいずれかに記載の発熱体保護装置と
を備えている電子機器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水中もしくは水中に設置する電子機器装置に関し、特に内部に収容した電子機器類が発する熱の放熱に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の大陸間や大都市間を結ぶ長距離大容量の伝送（以下、基幹通信と記述）は、波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ、以下、ＷＤＭと記述）方式が一般的である。ＷＤＭ方式の伝送は、光ファイバーをコアとする通信ケーブル（以下、光ケーブルと記述）を使用する。数百ｋｍから数千ｋｍ、あるいはそれ以上の超長距離伝送となると、途中で中継装置を介し、伝送することが一般的である。
【０００３】
海を隔てた基幹通信（以下、海底通信と記述）では、光ケーブルおよび中継装置などを海底に設置している。光ケーブル、中継装置、分岐装置、などの通信機器類は、陸上に設置する通信機器類に対し、多様な機能が必要であるため、これらの通信機器類は高価である。前述の多様な機能としては、例えば、海底用の光ケーブル（以下、光海底ケーブルと記述）には、少なくとも、光ファイバーを水圧から保護するための耐水圧性と、敷設する際の装置やケーブルなどの重みでケーブルが断線しないようするための耐張力性と、の機能が必要である。また、海底用の中継装置（以下、海底中継装置と記述）の外部構造体には、内部に収容された電子機器類（以下、内部ユニットと記述）を、海水の圧力や水分から保護するために、少なくとも、耐水圧性と、気密性と、の機能が必要である。また、敷設時などに海底中継装置に加わる衝撃や振動などの外力から、内部ユニットを保護するために、内部ユニットと外部構造体の間には高い緩衝性を有する緩衝部材が配置されている。さらに、この緩衝部材は、内部ユニットが発する熱を効率よく外部構造体に伝えるために高い熱伝導性が必要である。
【０００４】
図１９は、特許文献１の海底中継器の断面図である。この海底中継器は、中継器本体を収容した内部ユニット１０と、この内部ユニット１０を内蔵して外圧から保護する、円筒形の外部筐体１１と、外部筐体１１と内部ユニット１０との間の円筒状空間１２に配置した放熱緩衝部材と、で構成される。特許文献１では、内部ユニット１０で発生する熱を、内部ユニットの周囲に配置した放熱緩衝部材を介し、さらに外部筐体１１を介して、海水中に拡散させるという、一般的な海底中継装置における内部ユニットで発生する熱の放熱手段が例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平０５−０１１５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の通信トラフィックの増大に伴い、基幹通信には更なる大容量の伝送が必要となってきている。海底通信においては、海底という特殊な環境に通信機器類を設置するため、既存の光海底ケーブル内に新たな光ケーブルを追加することは容易ではない。新たに光海底ケーブルを敷設するにしても、多額の費用が必要となる。ＷＤＭ方式での伝送では、１本の光ケーブルに波長の異なる複数の光信号を伝送することができるため、光信号である信号波を増やすことで、伝送容量を増やすことができる。しかし、信号波を増やすと、信号波間の波長間隔が狭くなり、伝送品質に影響が出てくる可能性がある。前述の長距離伝送における中継装置では、長距離伝送により乱れた光信号を修復し、再伝送する、という中継処理を行なっている。この中継処理を行う信号処理回路に使用される電気部品には、温度上昇により、特性が悪化する部品があり、これが中継処理における光信号の修復を妨げる一因となっている。信号波を増やすには、中継処理後の光信号を、伝送品質に影響を与えないように修復する必要があるため、温度上昇しても特性が悪化しない高価な部品を使用する必要がある。
【０００７】
これらを鑑み、本発明の目的は、高価な部品を使用することなく、通信容量を増やすことのできる、海底中継装置の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発熱体保護装置は、内部に所定の発熱体を収容する発熱体収容部と、外部周囲の液体と接する外表面部に少なくとも１つの、凸部が形成され、内部に収容した前記発熱体が発する熱を外部周囲の液体中に伝達する外部放熱部材と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高価な部品を使用することなく、光信号の信号波を増やすことができ、通信容量を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願発明の第１の実施形態の外形図である。
【図２】本願発明の第１の実施形態の断面図である。
【図３】円筒筐体の表示形状を示す断面図である。
【図４】円筒筐体の表示形状を示す断面図である。
【図５】円筒筐体の表示形状を示す断面図である。
【図６】本願発明の第１の実施形態の外形図である。
【図７】本願発明の第２および第３の実施形態の外形図である。
【図８】円筒筐体と放熱部材の接触部の断面図である。
【図９】放熱部材の外形図である。
【図１０】放熱部材の外形図である。
【図１１】放熱部材の締結部の拡大図である。
【図１２】放熱部材の締結部の拡大図である。
【図１３】放熱部材の締結部の拡大図である。
【図１４】放熱部材の外形図である。
【図１５】放熱部材の外形図である。
【図１６】締結補助部材の外形図である。
【図１７】放熱部材の締結部の断面図である。
【図１８】本願発明の第４の実施形態の断面図である。
【図１９】従来技術の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の第１の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１２】
図１および図２は本発明の実施形態である海底中継装置の概略を示す外形図および断面図である。海底中継装置１は、少なくとも、円柱状の内部ユニット１０と、内部ユニット１０の円周方向に配置した放熱緩衝部材２０と、円筒状の外部筐体１１０（以降、円筒筐体１１０と記述）と、円盤状の外部部材１２０（以降、円盤部材１２０と記述）と、で構成される。外部筐体１１０の両端には、光海底ケーブルと連結するための接続部材との締結部１１０−ｐがある。なお、光海底ケーブルや光海底ケーブルとの接続部材などの図示は省略している。
【００１３】
内部ユニット１０は、中継装置の本体であり、光信号を中継処理する信号処理回路と、前述の信号処理回路を固定する構造体などで構成される。また、内部ユニット１０は、公知であるので、詳細な装置構成、機能、動作などの説明は省略する。
【００１４】
放熱緩衝部材２０は、内部ユニット１０が発する熱を効率よく円筒筐体１１０に伝えるための高い熱伝導性と、敷設時などに海底中継装置１に加わる衝撃や振動などの外力から、内部ユニット１０を保護するための高い緩衝性と、を有する部材である。放熱緩衝部材２０は、例えば、特許文献１の金属スプリングなどである。
【００１５】
図２に示すように、海底中継装置１は、円筒筐体１１０の内部に、内部ユニット１０などを収容し、円筒筐体１１０の両端を円盤部材１２０で蓋をするような構造となっている。円筒筐体１１０と、円盤部材１２０と、が所定の製造工程を経ることで、円筒筐体１１０と、円盤部材１２０と、により、それらの内側の空間は高い気密性を有するようになる。この高い気密性により、内部ユニット１０などは、海底においても海水などの水分などから保護される。また、円筒筐体１１０と、円盤部材１２０と、は内部ユニット１０などを水圧から保護するため、耐水圧性を有する部材である。図示を省略しているが、光ケーブルが円盤部材１２０を貫通し、内部ユニット１０と繋がっている。
【００１６】
図３〜図５は、図２のＡ部の拡大図であり、円筒筐体１１０の両端の締結部１１０−ｐを除いた円筒筐体１１０の外側表面の断面図である。図３は凸部（Ｒ部）の断面形状を四角形としている実施形態である。図４は凸部の断面形状を弓状曲線としている実施形態である。なお、凸部の断面形状は、前述の四角形や弓状曲線に限るものではなく、三角形や多角形でもよい。また、図５に示すように、断面形状が弓状曲線となる溝を製造することで、凸部を製造してもよい。
【００１７】
図１の縦線Ｒ’部は凸部（図３のＲ部）の稜線を示し、一つの凸部は、円筒筐体１１０の外周に沿って、一周している。また、図６の斜線Ｒ”部は凸部（図３のＲ部）の稜線を示し、一つの凸部は、外周に沿って、螺旋状としてもよい。前述の凸部を螺旋状とすると、仮に水流が凸部に対して、垂直に当たったとしても、凸部と凸部の間に海水が滞留しにくいので、外周に沿って一周するような図１の凸部より、効果的に放熱できる。
【００１８】
通信仕様などにより、内部ユニットを構成する部品などが異なるため、凸部の、形状および間隔は、内部ユニットを構成する部品などに応じて、任意に設定する。しかし、製造を容易にするために、図３〜図５に示すように、同一形状、かつ、一定間隔、で繰り返されることが望ましい。なお、円筒筐体１１０の内壁から破線Ｘ−Ｘまでが、円筒筐体１１０の壁の厚さであり、海底中継装置が設置される水深における水圧に耐えうる、十分な値に設定されている。
【００１９】
円筒筐体１１０の表面温度が周囲の海水の温度より高ければ、円筒筐体１１０の表面積が大きいほど、円筒筐体１１０の放熱効果は高くなる。円筒筐体１１０の外側表面に凸部をつけることで、円筒筐体１１０の表面積が大きくなり、円筒筐体１１０の放熱効果が高くなる。円筒筐体１１０の放熱効果を高めることにより、円筒筐体１１０の内壁と接する放熱緩衝部材２０の温度を下げることができ、さらに内部ユニットの温度を下げることができる。また、
円筒筐体１１０の内壁の一部は、空間１５０を構成する一部であり、空間１５０の温度を下げることができ、内部ユニットの両端面からも、内部ユニットの温度を下げることができる。
【００２０】
したがって、円筒筐体１１０の外側表面に凸部をつけ、円筒筐体１１０の表面積を大きくすることで、円筒筐体１１０の放熱性が高まり、内部ユニットの温度上昇を抑えることができる。
【００２１】
以上のように、円筒筐体１１０の外側表面に凸部をつけて、内部ユニットの温度上昇を抑えることで、高価な部品を使用することなく、光信号の信号波を増やすことができ、通信容量を増やすことができる。
【００２２】
本発明の第２の実施形態について、図を参照して説明する。
【００２３】
内部ユニット１０の内部において、均等に発熱していると仮定すると、内部ユニット１０の中央部の温度上昇が大きく、内部ユニット１０の表面においても、中央部の温度上昇が大きい。そこで、端面部付近に対し、中央部の表面積を広げる必要がある。第２の実施形態は第１の実施形態に対し、中央部の表面積を広げた海底中継装置であり、図７に外形図を示す。着脱可能な放熱部材２００、２１０、２２０を円筒筐体１１０の外側表面に取り付けている。なお、端面側は図示を省略している。図７では、放熱部材２００、２１０、２２０を例示しているが、放熱部材の数量は３つに限定しない。放熱部材の数量は増やしても、減らしてもよく、放熱部材間の間隔も、広げても狭めてもよい。図８は円筒筐体１１０と放熱部材２００と、の接触部の断面図である。良好な放熱性を得るため、図８に示すように、放熱部材２００の内弧側表面形状は、円筒筐体１１０の外側表面の形状に合致する形状となっている。なお、放熱部材の温度が、周囲の海水より高くなるのであれば、合致しなくともよい。
【００２４】
図９は、海底中継装置の端面方向から見た、放熱部材２００の構成を示す図であり、図１０は、同様に、放熱部材の取付状態を示す図である。図１１は、図９におけるＢ方向から見た締結部の拡大図であり、図１２は、図１０におけるＢ’方向から見た締結部の拡大図である。図９に示すように、放熱部材２００は、２つの弧状放熱部材２０１、２０２と、で構成され、図１０に示すように、取付状態において、リング状となる。弧状放熱部材２０１と、同２０２と、は、部品の種類を減らすために、同一形状であることが望ましい。弧状放熱部材２０１は、少なくとも、両端に、締結部２０１−ａと、締結部２０１−ａ’と、を有し、その他の部分に複数の貫通穴２０１−ｂを有する。貫通穴２０１−ｂは、弧状放熱部材の軽量化と、表面積の確保と、を目的とし、その穴の形状は円形に限らず、三角形、四角形、あるいは多角形でもよい。図１２に示すように、放熱部材２０１と、同２０２と、は、ボルト３００とナット４００で締結される。また、締結部２０２−ａ’の厚さが、ネジ穴を加工するのに十分な厚さがあれば、締結部２０２−ａ’にネジ穴を加工し、ナットを不要としてもよい。また、図１３に示すように、締結部の一方の角部を円弧状とし、締結部２０１−ａ’をピンとし、締結部２０２−ａを穴とすることで、締結部２０１−ａ’を中心とする回転可動機構による連結とし、ボルトなどによる締結を一箇所としてもよい。この他にも、公知の締結手段は多様にあるので、どれを使用してもよい。
【００２５】
円筒筐体１１０の外側表面の凸部より表面積の大きな放熱部材をつけることで、円筒筐体１１０の中央部の放熱効果が高まる。放熱部材は着脱可能であるため、内部ユニットの構成に応じて、最適な放熱効果が得られるように、放熱部材の数量、放熱部材間の間隔を調整することができる。また、幅や大きさの異なる、少なくとも２つの種類の放熱部材を取り付けることで、放熱効果を調整してもよい。また、円筒筐体１１０の外側表面の凸部に合致するように放熱部材を取り付けることで、放熱部材の円筒筐体１１０の長さ方向への移動を防止できる。さらに、円筒筐体１１０の直径、および、凸部の形状および間隔、を統一することで、長さの異なる円筒筐体に対しても、放熱部材を共通して使用することができる。
【００２６】
したがって、第２の実施形態では、着脱可能な放熱部材を取りつけることで、第１の実施形態よりさらに表面積を広げることができる。円筒筐体１１０の表面温度や温度分布などに応じて、放熱部材の幅や大きさ、あるいはその間隔と数量と、を調整することができ、円筒筐体１１０の放熱性を効率よく高めることができる。
【００２７】
本発明の第３の実施形態について、図を参照して説明する。
【００２８】
図７は、第３の実施形態の海底中継装置の外形図でもある。着脱可能な放熱部材５００、５１０、５２０を円筒筐体１１０の外側表面に取り付けている。なお、端面側は図示を省略している。図１４は、図７における放熱部材５００を海底中継装置の端面方向から見た図であり、円筒筐体１１０に取り付けた状態を示す外形図である。図１４に示すように、放熱部材５００は、２つの弧状放熱部材５０１、５０２と、２つの締結補助部材６０１、６０２と、で構成される。図示は省略しているが、弧状放熱部材と、締結補助部材と、はボルトとナットなどの締結部材で締結されている。なお、２つの放熱部材５０１、５０２と、２つの締結補助部材６０１、６０２と、は部品の種類を減らすために、各々同一形状であることが望ましい。
【００２９】
ここで、放熱部材５００は、２つの弧状の放熱部材５０１、５０２と、２つの締結補助部材６０１〜６０２と、に限定されない。放熱部材５００の最小構成は、１つの締結補助部材と、締結部材と、図１３に示すような回転可動機構で連結される２つの弧状放熱部材と、である。なお、締結部材は図示を省略している。
【００３０】
図１５、図１６は各々弧状放熱部材５０１、締結補助部材６０１の外形図である。
【００３１】
図１７は、図１４のＣ−Ｃの断面図である。
【００３２】
異なる組み合わせの３つの弧状放熱部材と、締結補助部材は所定の位置に配置すると、図１７のＤ−ＤおよびＤ’−Ｄ’のように各々１本の貫通穴となり、貫通穴にボルトを挿し込むなど、３つの弧状放熱部材をまとめて、締結する。なお、締結補助部材の形状は、まとめて締結する弧状放熱部材の数量に応じて決まる。
【００３３】
弧状放熱部材５０１には、前述の弧状放熱部材２０１と同様に、軽量化と表面積確保の目的で貫通穴５０１−ｂが開いている。弧状放熱部材５０１、５１１および５１２を同一形状とし、締結補助部材６０１および６０２を同一形状とすると、弧状放熱部材と、締結補助部材と、の締結後は、海底中継装置の端面方向から見ると、前述の貫通穴５０１−ｂの各々の穴の位置が揃う。
【００３４】
したがって、第３の実施形態では、ボルトとナットなどの１組の締結部材で、放熱部材をまとめて締結することが可能なため、放熱部材の締結作業の工数を減らすことができる。また、海底中継装置の端面方向から見て、放熱部材の貫通穴５０１−ｂを揃えることができるため、放熱部材による水流の乱れを少なくすることができる。水流の乱れを少なくすることにより、水流を利用した放熱が可能となり、水流が発生している場所への設置において、第２の実施形態より効果的な放熱ができる。
【００３５】
以上のように、第３の実施形態では、第２の実施形態より放熱部材の組立作業の工数を削減できる。また、水流が発生している場所への設置において、第２の実施形態より効果的な放熱ができる。
【００３６】
ここまで、海底中継装置を例に説明したが、海底分岐装置や海底設置の地震計、あるいは水中観測機器などに対しても、効果的な放熱手段として適用できる。
【００３７】
本発明の第４の実施形態について、図を参照して説明する。
【００３８】
図１８は第４の実施形態の発熱体保護装置の断面図であり、図３〜図５が凸部の形状の例を示すＡ部の拡大図である。本実施形態の発熱体保護装置は、内部に所定の発熱体を収容する発熱体収容部１３０と、外部周囲の液体と接する外表面部に少なくとも１つの、凸部（Ｒ部）が形成され、内部に収容した前記発熱体が発する熱を外部周囲の液体中に伝達する円筒筐体１１０と、を備えている。
【００３９】
これらにより、前述の所定の発熱体が発する熱を、効果的に前述の外部周囲の液体中に伝達することができ、前述の所定の発熱体の温度上昇を抑えることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１    海底中継装置
１０    内部ユニット
２０    放熱緩衝部材
１１０    円筒筐体
１１０−ｐ    円筒筐体の締結部
１２０    円盤部材
１３０    発熱体収容部
１５０    空間
２００、２０１、２０２、２１０、２２０    放熱部材
２０１−ａ／ａ’、２０２−ａ／ａ’、５０１−ａ、６０１−ａ    放熱部材の締結部
３００    ボルト
４００    ナット
５００〜５０２、５１０〜５１２、５２０〜５２２    放熱部材
２０１−ｂ、５０１−ｂ    放熱部材の貫通穴
６０１，６０２    締結補助部材
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2013187576.tif 000017
【図１６】
2013187576.tif 000018
【図１７】
2013187576.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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