JP2000188559A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置を小型化でき、冷却手段６の発生熱を低
消費電力で筐体９の外部へ搬出する。 【解決手段】 受信フィルタ２、低雑音増幅器３が熱遮
蔽函５に収納され、これらは冷却手段６により極低温に
冷却され、冷却手段６で発生した熱は伝熱手段１０を通
じて筐体９の外部へ導出され、その外端部に放熱板１１
が付けられ、放熱板１１は送風機１２で強制冷却され
る。冷却手段６内の発生熱による温度を温度検出手段２
１で検出し、その検出温度が第１所定値以上になると送
風機１２を駆動し、温度が第２所定値以下になると送風
機１２を停止する制御を制御手段２２で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば移動通
信、衛星通信や固定マイクロ波通信等に用いられ、高周
波回路を極低温に冷却するための冷却手段を有する通信
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の通信装置として、例えば受信機の
基本構成を図１０Ａ及びＢに示す。この通信装置は、ア
ンテナ端子１と、アンテナ端子１から入力された受信信
号から所望の帯域の信号を選択する受信帯域フィルタ２
と、受信帯域フィルタ２の出力を所望のレベルまで低雑
音で増幅する受信低雑音増幅器３と、受信低雑音増幅器
３で増幅された受信信号を出力するための受信信号出力
端子４とを備えている。受信帯域フィルタ２および受信
低雑音増幅器３は熱遮蔽函５に封入され、外部と断熱さ
れるとともに、冷却手段６により冷却部材６ａを介して
冷却される。また、受信低雑音増幅器３に動作電力を供
給するための第１電源端子７と、冷却手段６に動作電力
を供給するための第２電源端子８がそれぞれ設けられ
る。熱遮蔽函５及び冷却手段６は筐体９に収納される。
さらに、冷却手段６により発生した熱は第１伝熱手段１
０により筐体９の外部に排出され、放熱板１１に伝達さ
れ、大気中に放出される。ここで放熱板１１として、例
えばプレートフィン、ラジアルフィン、或いは放熱面を
更に微細化したピンフィン等が用いられ、これらは市販
の製品を利用することができる。

【０００３】このように、受信帯域フィルタ２および受
信低雑音増幅器３を冷却手段６で極低温に冷却すること
により、受信帯域フィルタ２および受信低雑音増幅器３
で発生する熱雑音を極限的に低減することができる。そ
の結果、図１０に示した受信機の雑音指数は大幅に改善
され、その結果受信感度が大幅に改善される。従って、
図１０に示した通信装置を用いることにより、低いレベ
ルの受信信号に対しても例えば規定されたＣ／Ｎ（搬送
波電力／雑音電力）の受信出力を得ることができる、規
定されたＣ／Ｎの受信出力を得るのに必要な送信側の送
信電力が小さくて済む、等の効果を得ることができる。
また、例えば移動通信で使用される基地局用受信機は、
受信信号がアンテナ端子１に入力されるまでの損失を低
減するために、屋外やアンテナ鉄塔の鉄塔部近傍に設置
されることが多い。その場合、筐体９は風雨、粉塵等の
環境に耐えうる為に密閉構造とする必要がある。ここ
で、冷却手段６は熱交換サイクルを利用することにより
熱遮蔽函５の内部を極限的に冷却しているが、冷却手段
６は筐体９の内部に収容されていることから、密閉構造
である筐体内部の温度上昇を防ぐ必要がある。そのた
め、例えば、特開平１０−１２６２９０号公報に記載さ
れているように、冷却手段６の熱交換サイクルの過程で
発生する熱を筐体９の外部に伝達する第１伝熱手段１０
が設けられ、さらに第１伝熱手段１０で伝達された熱を
大気の自然対流により放熱板１１で大気中に放出してい
る。

【０００４】また、図１０Ｂのように放熱板１１近傍に
送風機１２を設け、大気の強制対流により放熱する場合
もある。この場合には、放熱板１１を小さくすることが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】大気の自然対流により
放熱板１１から熱を大気に放出する場合、放熱板１１の
放熱面が小さいと、外気温や風力等の周囲環境によって
は十分な放熱作用が得られない場合がある。そのため、
十分な放熱作用を得るためには放熱面を広く確保する必
要があり、装置が大型となり、重くなるといった問題が
あった。

【０００６】一方、例えば図１０Ｂのように、放熱板１
１近傍に送風機１２を設け、大気の強制対流により放熱
する場合は、放熱板１１を小さくすることができ、装置
を小型・軽量化することが可能であるが、送風機１２を
運転するために消費電力が増大するといった問題があっ
た。この発明は、装置を大型化することなく、冷却手段
６において発生した熱を低い消費電力で筐体９の外部に
排出できるようにした通信装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、高周波回路
を極低温に冷却するための冷却手段を有し、その冷却手
段で発生した熱が第１伝熱手段で筐体外部に伝達される
通信装置を前提とする。請求項１の発明では、上記伝達
された熱を大気中に放出する放熱板と、その放熱板を冷
却する送風機と、上記冷却手段の温度を測定する温度検
出手段と、その測定した温度にもとづき送風機を駆動、
停止する第１制御手段を設ける。

【０００８】請求項２の発明では、請求項１記載の通信
装置において、太陽光を利用して電力を発生させる発電
手段を設け、その発生電力を送風機駆動電力として用い
る。請求項３の発明では、請求項２記載の通信装置にお
いて、上記発電手段で発生した電力を貯蔵する蓄電池を
設ける。請求項４の発明では、上記伝達された熱を、通
信装置を設置した建物側に伝達する第２伝熱手段を設け
る。

【０００９】請求項５の発明では、請求項１から４の何
れかに記載の通信装置において、アンテナよりの受信信
号が入力される受信帯域フィルタと、その受信帯域フィ
ルタの後段に接続された受信低雑音増幅器を設け、上記
受信帯域フィルタ及び受信低雑音増幅器を熱遮蔽函に封
入して上記冷却手段で冷却する。請求項６の発明では、
請求項１から５の何れかに記載の通信装置において、上
記第１または第２伝熱手段をヒートパイプで構成する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に請求項１の発明による通信
装置の第１実施例を示す。図１０Ｂと対応する部分には
同一の符号を付けている。この実施例では、温度検出手
段２１および第１制御手段２２が設けられている点が図
１０Ｂと異なる。温度検出手段２１は冷却手段６で発生
する熱がたまる個所の温度を検出するものである。

【００１１】ここで、温度検出手段２１は冷却手段６の
温度を検出し、この検出結果を第１制御手段２２へ伝達
する機能を有するものである。第１制御手段２２は温度
検出手段２１の検出結果を基に、送風機１２を駆動・停
止させる。図２に第１制御手段２２の動作例を示す。図
２では冷却手段６の温度が送風開始温度を超えた場合に
送風機１２に対して電力を供給して送風機１２を駆動
し、送風停止温度を下回った場合に送風機１２に供給さ
れる電力を停止し、送風機１２を停止させている。ここ
で、送風開始温度と送風停止温度は冷却手段６の発熱量
や周囲環境条件等に応じて設計される。

【００１２】図１の構成をとることにより、図１０Ｂの
送風機１２を常に駆動する場合と比較して、装置を大型
化することなく、冷却手段６において発生した熱を低い
消費電力で筐体９の外部に排出することができる。図３
に請求項１の発明による通信装置の第２実施例を示す。
図１と対応する部分には同一の符号を付けている。この
実施例では、送受共用手段３１および送信信号入力端子
３２が設けられている点が図１と異なる。図１と同様の
効果が得られる。

【００１３】図４に請求項１の発明による通信装置の第
３実施例を示す。図３と対応する部分には同一の符号を
付けている。この実施例では、送信信号入力端子３２と
送受共用手段３１の間に送信電力増幅器４１が設けら
れ、送信電力増幅器４１に第３電源端子４２を通じて動
作電力が供給されるとともに送信電力増幅器４１におい
て発生する熱を筐体の外部に伝達するための第２伝熱手
段４３と、伝達された熱を大気中に放出する放熱板４４
と、放熱板４４に伝達された熱を強制対流により大気中
に放出するための送風機４５と、送信電力増幅器４１の
温度を検出する温度検出手段４６と、その検出結果を基
に送風機４５を駆動・停止させる第２制御手段４７とを
設けた点が異なる。送信電力増幅器４１を筐体９の内部
に収容し、アンテナ鉄塔の塔頂部近傍に設置することに
より、送信電力増幅器４１の出力端からアンテナまでの
フィーダ損失を低減することができるため、送信電力増
幅器４１の所要出力電力が小さくて済む。その結果、送
信電力増幅器４１の消費電力を低く抑えることができ、
送信電力増幅器４１で発生する熱を小さくすることがで
きる。さらに、送信電力増幅器４１で発生した熱は、冷
却手段６で発生した熱と同様に、第２伝熱手段４３で筐
体９の外部に伝達することができる。

【００１４】図５に請求項１の発明による通信装置の第
４実施例を示す。図４と対応する部分には同一の符号を
付けている。この実施例では、受信用のアンテナ端子１
と送信用のアンテナ端子５１が個別に設けられ、送受共
用手段が省略されて、代わりに送信電力増幅器４１とア
ンテナ端子５１の間に送信帯域フィルタ５２が設けられ
た点が異なる。送信電力が小さく、送信信号及び受信信
号の周波数が高い場合にはアンテナが小型で済む場合も
あり、このような場合には図５に示すように送信側と受
信側とをそれぞれ独立に構成してもよい。図５の構成に
おいても図４とまったく同様の効果が得られる。

【００１５】図６に請求項４の発明による通信装置の実
施例を示し、図１０Ａと対応する部分には同一の符号を
付けている。この実施例では、冷却手段６が発生した熱
を、通信装置を設置した建物側に伝達する第３伝熱手段
６１が設けられている点が図１０Ａと異なる。ここで、
第３伝熱手段６１は放熱板１１から熱を吸収し、例え
ば、通信装置が設置されるアンテナ鉄塔など放熱面が広
大でかつ熱伝導のよい建物側に、熱伝導によって伝達す
る機能を有するものである。図６の構成のように、アン
テナ鉄塔等建物側を放熱面として利用することにより、
図１０Ａのような放熱板から大気に放出する場合と比較
して、装置を大型化することなく冷却手段６において発
生した熱を筐体９の外部に排出し、電力消費を伴わずに
大気に放出することができる。ここで図６において、放
熱板１１は省略しても良い。また、ここでは図示しない
が、図３から図５の構成において送風機１２の代わりに
第３伝熱手段６１を用いた構成でも同様の効果が得られ
る。

【００１６】図７に請求項３の発明による通信装置の実
施例を示し、図１と対応する部分には同一の符号を付け
ている。この実施例では、送風機１２を駆動する電力
を、太陽光を利用した発電手段７１から得る点が図１と
異なる。ここで、発電手段７１は太陽光から電力を発生
させる機能を有するものである。発電手段７１として
は、例えば太陽電池があり、その種類は大きくバルク形
太陽電池と薄膜太陽電池に分類される。バルク形太陽電
池は、太陽電池材料として単結晶Ｓｉや多結晶Ｓｉ、II
I −Ｖ族化合物を用いている。半導体の厚さがＳｉウェ
ーハと同じ０．４ｍｍ前後の太陽電池で、Ｓｉ太陽電池
やIII −Ｖ族化合物半導体太陽電池などがこれに属す
る。一方、薄膜太陽電池は、太陽電池材料としてアモル
ファスＳｉやＣｄＴｅ、カルコパイライト、多結晶Ｓｉ
薄膜を用いている。半導体層が薄いため何らかの支持体
が必要なもので、代表例がアモルファスＳｉ太陽電池で
ある。これらの種々の太陽電池は市販されており、いず
れもこの発明に適用可能である。

【００１７】図８に請求項４の発明による通信装置の実
施例を示し、図７と対応する部分には同一の符号を付け
ている。この実施例では、発電手段７１で発生した電力
を貯蔵する蓄電池８１と、発生した電力の蓄電池８１へ
の貯蔵や送風機１２への供給を制御する第２制御手段８
２を設けた点が図７と異なる。ここで蓄電池８１は発電
手段７１で発生した電力を送風機１２の停止時に貯蔵す
る機能を有し、第２制御手段８２は、発電手段７１で発
生した電力を送風機１２の停止時に蓄電池８１に貯蔵
し、送風機１２の駆動時でかつ十分な太陽光が得られな
い場合に蓄電池８１から送風機１２に電力を供給する機
能を有するものである。

【００１８】請求項１から５の発明において、第１伝熱
手段１０、第２伝熱手段４３または第３伝熱手段６１を
ヒートパイプで構成したのが請求項６の発明である。ヒ
ートパイプの基本構造を図９に示す。図９Ａはヒートパ
イプの横断面図、図９Ｂはヒートパイプの軸方向断面図
である。ヒートパイプ９０は構造上、密閉容器９１、ウ
ィック構造体９２、蒸気空間９３および作動流体９４で
構成される。また機能上、軸方向に関して蒸発部９５、
断熱部９６および凝縮部９７に分けられる。ヒートパイ
プ９０は蒸発部９５で外部からの熱を吸収して蒸発した
作動流体９４が蒸気空間９３を通って凝縮部９７の方向
へと流れ、凝縮部９７で熱を放出して液体となり、ウィ
ック構造体９２を通して毛細管圧力により蒸発部９５へ
還元される、というサイクルが繰り返されることにより
蒸発部９５から凝縮部９７へ熱を伝達させるものであ
る。

【００１９】ヒートパイプには上記のような標準ヒート
パイプの他に、温度をある範囲に保つことが可能な可変
コンダクタンス型、熱の流れを一方向のみに流して逆の
方向には流さない熱ダイオード型などの制御型ヒートパ
イプがある。また、凝縮部９５で凝縮された作動流体９
４を蒸発部９５に還元させる方法として毛細管圧力を利
用したものの他に、重力を利用した熱サイフォン式ヒー
トパイプ、静電気力を利用した電気流体力学式ヒートパ
イプ、磁力を利用した電磁流体力学式ヒートパイプ、浸
透圧を利用した浸透圧式ヒートパイプ等がある。これら
の種々のヒートパイプは市販されており、いずれもこの
発明に適用可能である。

【００２０】上記のように、ヒートパイプ９０は蒸発部
９５で吸収した熱を凝縮部９７まで伝達し、凝縮部９７
でその熱を放出する機能を有するものであるから、図１
及び図３から７の通信装置における第１伝熱手段のよう
に蒸発部９５を冷却手段６に接続し、断熱部９６を筐体
９の壁面に接合し、凝縮部９７を筐体９の外部に出すこ
とにより、筐体９を密閉構造としたまま冷却手段６で発
生した熱を筐体９の外部に伝達することができる。同様
に、図６の通信装置の第３伝熱手段６１において、第３
伝熱手段６１の蒸発部９５を第１伝熱手段１０の凝縮部
９７に接続し、第３伝熱手段６１の凝縮部９７を、通信
装置を設置した建物側に接続することにより、冷却装置
６で発生した熱を、通信装置を設置した建物側に伝達す
ることができる。ヒートパイプには、その熱伝導量が断
面積と長さの等しい銅棒と比較して１００倍以上大きい
という特徴があるため、より効率よく冷却手段６で発生
した熱を筐体９の外部に伝達することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、通
信装置を屋外に設置する際に筐体９を密閉構造とした場
合においても、装置を大型化することなく、冷却手段６
において発生した熱を筐体外部に排出し、大気中に放熱
することができる。また、送風機１２への電力供給を制
御することから通信装置の消費電力を低く抑えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の第１実施例を示すブロック
図。

【図２】第１実施例中の第１制御手段２２の動作例を示
す図。

【図３】請求項１の発明の第２実施例を示すブロック
図。

【図４】請求項１の発明の第３実施例を示すブロック
図。

【図５】請求項１の発明の第４実施例を示すブロック
図。

【図６】請求項４の発明の実施例を示すブロック図。

【図７】請求項３の発明の実施例を示すブロック図。

【図８】請求項４の発明の実施例を示すブロック図。

【図９】ヒートパイプの基本構造を示し、Ａは横断面
図、Ｂは縦断面図である。

【図１０】従来の通信装置を示すブロック図。

フロントページの続き (72)発明者 楢橋 祥一 東京都港区虎ノ門二丁目10番１号 エヌ・ ティ・ティ移動通信網株式会社内 (72)発明者 野島 俊雄 東京都港区虎ノ門二丁目10番１号 エヌ・ ティ・ティ移動通信網株式会社内 Ｆターム(参考） 5K016 AA06 CB11 CB15 CF05 DA03 EA05 5K062 AD04 BC03 BD00 BF08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波回路を極低温に冷却するための冷
   却手段を有し、その冷却手段で発生した熱が第１伝熱手
   段で筐体外部に伝達される通信装置において、 上記伝達された熱を大気中に放出する放熱板と、 その放熱板を冷却する送風機と、 上記冷却手段の温度を測定する温度検出手段と、 上記温度検出手段の測定温度にもとづき上記送風機を駆
   動、停止する第１制御手段とを設けたことを特徴とする
   通信装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の通信装置において、 太陽光を利用して電力を発生させる発電手段を設け、上
   記送風機の駆動電力として上記発電手段の電力が用いら
   れることを特徴とする通信装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の通信装置において、 上記発電手段で発生した電力を貯蔵する蓄電池を設けた
   ことを特徴とする通信装置。
4. 【請求項４】 高周波回路を極低温に冷却するための冷
   却手段を有し、その冷却手段で発生した熱が第１伝熱手
   段で筐体外部に伝達される通信装置において、 上記伝達された熱を、上記通信装置を設置した建物側に
   伝達する第２伝熱手段を設けたことを特徴とする通信装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１から４の何れかに記載の通信装
   置において、 上記通信装置は、アンテナよりの受信信号が入力される
   受信帯域フィルタと、その受信帯域フィルタの出力側に
   接続された受信低雑音増幅器を有し、上記受信帯域フィ
   ルタ及び受信低雑音増幅器は熱遮蔽函に封入されて上記
   冷却手段で冷却されることを特徴とする通信装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５の何れかに記載の通信装
   置において、 上記第１または第２伝熱手段をヒートパイプで構成した
   ことを特徴とする通信装置。