JP2011103393A - 基地局の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局を冷却する循環流の流量を増加できる、基地局の冷却構造を提供する。
【解決手段】発熱デバイス３１が設置される筐体２を有する基地局１の冷却構造８であって、発熱デバイス３１側に向かう吹出し方向Ｆ１で流体を流動させる第１ファン６と、吹出し方向Ｆ１に対して逆の方向Ｆ２で流体を流動させる第２ファン７とを有し、第１ファンからの流体の吹き出しによって、発熱デバイス側に向かう流体の流れが形成され、第１ファンから吹き出された流体は発熱デバイスの周囲を流動した後、第２ファンの吸い込み口に導入される。一方、第２ファンからの流体の吹き出しによって、第１ファンの吸い込み口に向かう流体の流れが積極的に形成されることで、循環流による冷却効率を高めることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、基地局の冷却構造に関するものである。

従来から、携帯電話やＰＨＳ等のための基地局が使用されている。この基地局は屋外に設けられるが、近年小型化が進み建築構造物の外壁や電柱等に取りつけることが多くなっている。基地局の筐体は、その内部に設けられる電子機器を風雨から保護するために密閉構造が採られている。また、筐体内には動作に伴って発熱する発熱デバイスが設けられている。そこで、密閉構造を有する基地局において、その内部を冷却する構造が用いられている。

基地局の筐体には高い熱伝導率を有する材料が用いられ、筐体の外面には放熱のための放熱フィンやスリット等が設けられている。発熱デバイスの熱が筐体に伝わって放熱されることで、発熱デバイス及び基地局の内部は冷却される。また、特許文献１には、基地局にも使用でき、空気の循環流を形成するファンを備えた筐体が開示されている。空気の循環流が発熱デバイスの熱を筐体に移動させ、筐体が放熱することで、発熱デバイス及び基地局の内部の冷却が行われている。

特開２００３−２５８４６３号公報

しかしながら、上述した従来技術には、以下のような課題が存在する。
上記従来技術では、循環流における流動経路の設計、特にファンの吸込み口側における流動経路の確保が十分に行われていない。そのため、ファンの吸込み口から空気が導入されにくくなり、ファンから吹き出される空気の流量が弱まっていた。結果として循環流の流量が少なくなり、循環流による基地局の冷却効果が低下してしまうという課題があった。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、基地局を冷却する循環流による冷却効果を従来より高めることができる、基地局の冷却構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、発熱デバイスが設置される筐体を有する基地局の冷却構造であって、発熱デバイス側に向かう吹出し方向で流体を流動させる第１ファンと、上記吹出し方向に対して逆の方向で流体を流動させる第２ファンとを有する、という構成を採用する。
本発明では、第１ファンからの流体の吹き出しによって、発熱デバイス側に向かう流体の流れが形成される。第１ファンから吹き出された流体は発熱デバイスの周囲を流動した後、第２ファンの吸込み口に導入される。一方、第２ファンからの流体の吹き出しによって、第１ファンの吸込み口に向かう流体の流れが形成される。すなわち、第１ファンの吸込み口に対して積極的に流体が導入されることで、基地局を冷却する循環流による冷却効果を従来より高めることが可能となる。

また、本発明は、第１ファンの吸込み口及び第２ファンの吹出し口と筐体の内面との間には空間が形成されている、という構成を採用する。本発明では、上記空間が形成されているため、流体が第２ファンから第１ファンに向けて流動するための十分な流動経路が確保される。

また、本発明は、第１ファン及び第２ファンが筐体内に並んで設置されている、という構成を採用する。本発明では、これらのファンが筐体内に並んで配置されているため、ファンが設置される空間を有効に利用して基地局の小型化を図ることが可能となる。

また、本発明は、吹出し方向で流動する流体と吹出し方向に対して逆の方向で流動する流体とを分けるセパレータを有する、という構成を採用する。本発明では、互いに逆の方向に向かう流体の流れがセパレータによって分けられることから、第１ファンから吹き出された流体が、発熱デバイスの周囲を流動せずに第２ファンに導入されることが防止される。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、筐体内で流動する循環流による、基地局の冷却効率を向上できるという効果がある。

基地局１の外形を示す斜視図である。 基地局１の内部の構成を示す斜視図である。 冷却構造８の冷却作用を示す概略図である。 第２基地局１Ａの構成及び第２冷却構造８Ａの冷却作用を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を、図１から図４を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

〔第１実施形態〕
本実施形態における基地局１の構成を、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、基地局１の外形を示す斜視図である。なお、図１における紙面上下方向は、基地局１の鉛直方向である。図２は、基地局１の内部の構成を示す斜視図である。

図１に示すように、基地局１は無線通信に用いられる装置であり、屋外例えば建築構造物の外壁や電柱等に設置されるものである。基地局１の外装を構成する筐体２は、略箱状の部材であり、その内部に複数の電子機器を設置するものである。筐体２は、内部に電子機器を設置するときに分割できる構成となっているが、電子機器を風雨から保護するために密閉構造となっている。

筐体２は、建築構造物に設置される側の筐体本体２１と、筐体本体２１に取り付けられる蓋体２２とからなる。筐体本体２１及び蓋体２２は、筐体２内の熱を効率よく放熱するため、建築構造物よりも高い熱伝導率を有する金属材料等を用いて成形されている。筐体本体２１と蓋体２２との間の接続部２３には、筐体２を密閉構造とするためのシール部材が接続部２３の全周に亘り配設されている。

蓋体２２の筐体本体２１と逆側の外面には、蓋体２２からの放熱効率を高めるための放熱フィン２４が複数形成されている。放熱フィン２４は、ダイキャスト等の鋳造法を用いて蓋体２２と一体的に成形されている。筐体本体２１の上面及び蓋体２２の下面には、基地局１の外部に設けられる不図示のアンテナやケーブル等を接続するための防滴タイプのコネクタ２５が複数設けられている。ケーブルの種類としては、中央のシステムとの通信に用いられる通信ケーブルや、基地局１に電力を供給する電源ケーブル等が挙げられる。

図２に示すように、基地局１は、筐体２内に設置される機器として、無線制御基板３と、回線制御基板４と、電源ユニット５と、第１ファン６と、第２ファン７とを有している。また、基地局１では、その内部を冷却するための冷却構造８が用いられている。本実施形態に係る冷却構造８は、筐体２と、第１ファン６と、第２ファン７とを含んで構成される。

無線制御基板３は、無線通信に用いられる機器を構成し、複数の電子部品が実装された略矩形の基板である。無線制御基板３は、筐体２の略中央部に設置されている。無線制御基板３には、基地局１の外部に設置される不図示のアンテナが所定のコネクタ２５を介して接続されている。また、無線制御基板３には、その動作に伴って発熱する発熱デバイス３１が複数実装されている。発熱デバイス３１は、第１ファン６及び第２ファン７が協働して作り出す空気の第１旋回流Ｃ１（図３参照）の流動経路に設けられている。

回線制御基板４は、中央のシステムとの通信に用いられる機器を構成し、複数の電子部品が実装された略矩形の基板である。回線制御基板４は、無線制御基板３と平行し且つ対向して、筐体２の略中央部に設置されている。回線制御基板４には、中央のシステムとの通信に用いられる不図示の通信ケーブルが所定のコネクタ２５を介して接続されている。また、回線制御基板４には、その動作に伴って発熱する第２発熱デバイス（図示せず）が複数実装されている。第２発熱デバイスは、後述する空気の第１旋回流Ｃ１（図３参照）の流動経路に設けられている。

電源ユニット５は、筐体２内に設置される電子機器に電力を供給する機器である。電源ユニット５には、基地局１の外部に設けられる不図示の電源ケーブルが所定のコネクタ２５を介して接続されている。なお、電源ユニット５と、無線制御基板３及び回線制御基板４との間には、筐体２の内部空間を分ける仕切り板２６が設けられている。仕切り板２６は、無線制御基板３及び回線制御基板４に対する、電源ユニット５の発熱の影響を低減させている。

第１ファン６は、発熱デバイス３１及び不図示の第２発熱デバイス側に向かう第１吹出し方向Ｆ１で、筐体２内の空気を流動させるファンである。第１ファン６は、その第１吹出し口６１が無線制御基板３及び回線制御基板４のそれぞれの端部に対向するように設けられている。第１吹出し方向Ｆ１は、筐体２における筐体本体２１の内側面（紙面略左右方向での内面）に略平行し、且つ無線制御基板３及び回線制御基板４のそれぞれの基板面に略平行している。第１ファン６の第１吸込み口６２は、筐体本体２１の内面２１ａと対向している。

第２ファン７は、第１吹出し方向Ｆ１に対して逆方向の第２吹出し方向Ｆ２で、筐体２内の空気を流動させるファンである。第２ファン７の第２吹出し口７１は、筐体本体２１の内面２１ａと対向している。第２ファン７は、その第２吸込み口７２が無線制御基板３及び回線制御基板４のそれぞれの端部に対向するように設けられている。第１ファン６の第１吸込み口６２及び第２ファン７の第２吹出し口７１と、筐体本体２１の内面２１ａとの間には、空間Ｓが形成されている。なお、第１ファン６及び第２ファン７は、筐体２内に並んで設置されている。このように、基地局１は、空間Ｓを有効に利用して２つのファン６、７を設置していることで、基地局の小型化を図っている。

続いて、本実施形態に係る冷却構造８の冷却作用を、図３を参照して説明する。図３は、冷却構造８の冷却作用を示す概略図である。なお、回線制御基板４及び不図示の第２発熱デバイスへの冷却は、無線制御基板３及び発熱デバイス３１への冷却と同様であるため、その説明を省略する。

無線制御基板３の動作により、無線制御基板３に実装されている発熱デバイス３１が発熱する。この熱により無線制御基板３の温度が上昇すると、無線制御基板３や基地局１の正常な動作を妨げる虞がある。そこで、冷却構造８を用いて、基地局１の内部を冷却する。

第１ファン６及び第２ファン７の動作により、筐体２内の空気が流動する。第１ファン６の第１吹出し口６１から第１吹出し方向Ｆ１で吹き出された空気は、仕切り板２６に衝突して旋回し、第２ファン７の第２吸込み口７２に導入される。すなわち、第１吹出し口６１から第２吸込み口７２へ導入される第１旋回流Ｃ１が形成される。

より詳細には、第１吹出し口６１から吹き出された第１旋回流Ｃ１は、まず発熱デバイス３１側に向かって流動する。第１旋回流Ｃ１は、無線制御基板３の表面側及び裏面側をいずれも流動し、無線制御基板３に実装された発熱デバイス３１の周囲を流動する。発熱デバイス３１は、第１旋回流Ｃ１によって冷却される。一方、発熱デバイス３１の熱により、第１旋回流Ｃ１は温められる。第１旋回流Ｃ１は、仕切り板２６に衝突した後、第２ファン７に吸引され第２吸込み口７２に導入される。第１旋回流Ｃ１は、第２吸込み口７２に導入されるまでの間も、発熱デバイス３１を冷却する。

第２ファン７の第２吹出し口７１から第２吹出し方向Ｆ２で吹き出された空気は、筐体本体２１の内面２１ａに衝突して旋回し、第１ファン６の第１吸込み口６２に導入される。すなわち、第２吹出し口７１から第１吸込み口６２へ導入される第２旋回流Ｃ２が形成される。また、第１旋回流Ｃ１及び第２旋回流Ｃ２は、筐体２内を循環して流動する循環流Ｃとなっている。

より詳細には、第２吹出し口７１から吹き出された第２旋回流Ｃ２は、まず内面２１ａに向かって流動し、内面２１ａに衝突する。第２旋回流Ｃ２は、第１旋回流Ｃ１が第２ファン７を通って再び吹き出された流れであるため、発熱デバイス３１の熱により温められている。ここで、第２旋回流Ｃ２が内面２１ａに衝突することで、第２旋回流Ｃ２の熱が筐体２に移動して放熱され、第２旋回流Ｃ２は冷却される。よって、第１旋回流Ｃ１及び第２旋回流Ｃ２からなる循環流Ｃが筐体２内を循環して流動することで、発熱デバイス３１の熱を筐体２（放熱フィン２４を含む）を介して放熱させることができる。すなわち、筐体２内で循環流Ｃを流動させることで、発熱デバイス３１及び基地局１の内部を冷却することができる。

筐体本体２１の内面２１ａに衝突して旋回した後の第２旋回流Ｃ２は、第１ファン６の第１吸込み口６２に導入される。ここで、第１吸込み口６２及び第２吹出し口７１と、内面２１ａとの間には空間Ｓが形成されており、第２旋回流Ｃ２が第２吹出し口７１から第１吸込み口６２に向けて流動するための十分な流動経路が確保されている。そのため、第２旋回流Ｃ２に対する流動抵抗は小さく、第２旋回流Ｃ２は円滑に流動して第１吸込み口６２に導入される。第２ファン７の動作により、第１ファン６の第１吸込み口６２に導入される第２旋回流Ｃ２を積極的に形成することができる。よって、第１ファン６から吹き出される第１旋回流Ｃ１の流量が増加し、循環流Ｃの流量も増加することから、基地局１の冷却効率を向上させることができる。

したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、筐体２内で流動する循環流Ｃを強めることができ、基地局１の冷却効率を向上できるという効果がある。

〔第２実施形態〕
第２基地局１Ａの構成及び第２冷却構造８Ａの冷却作用を、図４を参照して説明する。図４は、第２基地局１Ａの構成及び第２冷却構造８Ａの冷却作用を示す概略図である。また、図４において、図２及び図３に示す第１の実施形態の構成要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

第２基地局（基地局）１Ａは携帯電話やＰＨＳ等の通信に用いられる装置であり、屋外例えば建築構造物の外壁や電柱等に設置されるものである。第２基地局１Ａでは、その内部を冷却するための第２冷却構造（冷却構造）８Ａが用いられている。本実施形態に係る第２冷却構造８Ａは、筐体２と、第１ファン６と、第２ファン７と、セパレータ９とを含んで構成される。

セパレータ９は、板状の部材であり、筐体本体２１の内部底面に直交して立設されている。セパレータ９は、筐体２内の第１旋回流Ｃ１が流動する側の、第１吹出し方向Ｆ１で流動する空気の流れと、第２吹出し方向Ｆ２と略平行する方向で流動する空気の流れとを分ける位置に設けられている。なお、本実施形態ではセパレータ９が設けられているため、セパレータ９を挟んだ両側に無線制御基板３及び回線制御基板４がそれぞれ設けられている。無線制御基板３には複数の発熱デバイス３１が実装され、回線制御基板４には複数の第２発熱デバイス（発熱デバイス）４１が実装されている。

続いて、本実施形態に係る第２冷却構造８Ａの冷却作用を、図４を参照して説明する。
本実施形態では、第１旋回流Ｃ１における、第１吹出し方向Ｆ１で流動する空気の流れと、第２吹出し方向Ｆ２と略平行する方向で流動する空気の流れとを分ける位置に、セパレータ９が設けられている。そのため、この冷却作用は、第１ファン６から吹き出された空気が、発熱デバイス３１の周囲を流動しないまま第２ファン７に導入されることを防止して、第１旋回流Ｃ１を仕切り板２６の近傍まで流動させることができ、結果として複数の発熱デバイス３１及び複数の第２発熱デバイス４１を全体的に冷却することができる。

したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、第１の実施形態によって得られる効果に加え、第１旋回流Ｃ１を仕切り板２６の近傍まで流動させることができることから、複数の発熱デバイス３１及び複数の第２発熱デバイス４１を全体的に冷却できるという効果がある。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、第１ファン６及び第２ファン７は並んで筐体２内に設置されているが、これに限定されるものではなく、第１ファン６と第２ファン７とが互いに離れて設置され、且つ逆方向に筐体２内の空気を吹き出すことで循環流Ｃを形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、第１ファン６及び第２ファン７はそれぞれ１つずつ用いられているが、これに限定されるものではなく、それぞれ複数個のファンを用いてもよい。また、各複数個の第１ファン６及び第２ファン７を筐体２内で交互に並べてもよいし、第１ファン６及び第２ファン７をそれぞれ集めて設置してもよい。第１ファン６及び第２ファン７を交互に並べた場合は、隣り合う第１ファン６及び第２ファン７毎に循環流が形成される。第１ファン６及び第２ファン７をそれぞれ集めて設置する場合は、複数個のファンに亘る大きな循環流が形成される。

１…基地局、１Ａ…第２基地局（基地局）、２…筐体、２１ａ…内面、３１…発熱デバイス、４１…第２発熱デバイス（発熱デバイス）、６…第１ファン、６２…第１吸込み口、７…第２ファン、７１…第２吹出し口、８…冷却構造、８Ａ…第２冷却構造（冷却構造）、９…セパレータ、Ｆ１…第１吹出し方向、Ｆ２…第２吹出し方向、Ｓ…空間

Claims (4)

1. 発熱デバイスが設置される筐体を有する基地局の冷却構造であって、
   前記発熱デバイス側に向かう吹出し方向で流体を流動させる第１ファンと、
   前記吹出し方向に対して逆の方向で流体を流動させる第２ファンとを有することを特徴とする基地局の冷却構造。
2. 請求項１に記載の基地局の冷却構造において、
   前記第１ファンの吸込み口及び前記第２ファンの吹出し口と、前記筐体の内面との間には、空間が形成されていることを特徴とする基地局の冷却構造。
3. 請求項１又は２に記載の基地局の冷却構造において、
   前記第１ファン及び前記第２ファンは、前記筐体内に並んで設置されていることを特徴とする基地局の冷却構造。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の基地局の冷却構造において、
   前記吹出し方向で流動する流体と、前記吹出し方向に対して逆の方向で流動する流体とを分けるセパレータを有することを特徴とする基地局の冷却構造。
   

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