JP2016058607A - Radio wave transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電波送信システムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a radio wave transmission system.
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。 Conventionally, for example, a water-cooled radio wave transmission system that cools a radio wave transmitter for television broadcasting using a coolant such as cooling water is known. The water-cooled radio wave transmission system includes a radio wave transmitter, a cooler, a refrigerant that cools the radio wave transmitter, a pipe through which the refrigerant flows, and a pump that circulates the refrigerant. Generally, the radio wave transmitter is installed indoors and the cooler is installed outdoors.
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。 By the way, when the radio wave transmission system is activated and the refrigerant is circulated when the outdoor temperature is extremely low such as in winter, the refrigerant having a low temperature in the outdoor pipe flows into the indoor radio wave transmitter. At this time, the radio wave transmission system may malfunction due to condensation due to a rapid temperature drop of the radio wave transmitter.
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。 The problem to be solved by the present invention is to provide a radio wave transmission system capable of preventing malfunction.
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、に分岐される。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。第一冷媒経路と第二冷媒経路とは、電波送信機よりも通流方向の上流側において合流される。 The radio wave transmission system of the embodiment includes a radio wave transmitter, a cooler, a refrigerant path, a pump, and a heat exchange unit. The radio wave transmitter is installed indoors and is cooled by a refrigerant. The cooler is installed outdoors and cools the refrigerant. The refrigerant path connects the radio wave transmitter and the cooler, and the refrigerant flows therethrough. The pump is provided in the refrigerant path and circulates the refrigerant. A heat exchange part has a heat storage member and performs heat exchange with a refrigerant and a heat storage member. The refrigerant path is branched into a first refrigerant path and a second refrigerant path indoors and downstream of the cooler in the flow direction of the refrigerant. The first refrigerant path has a heat exchange part. The second refrigerant path bypasses the heat exchange unit. The first refrigerant path and the second refrigerant path are merged upstream of the radio wave transmitter in the flow direction.
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。
Hereinafter, a radio wave transmission system according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a radio wave transmission system 1 according to an embodiment. In FIG. 1, an area surrounded by a two-dot chain line indicates indoors, and an outside of the area surrounded by the two-dot chain lines indicates outdoor.
As shown in FIG. 1, the radio wave transmission system 1 includes a
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。
The
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。
The
The refrigerant path 4 is formed by, for example, a pipe-like member, and the refrigerant can flow therethrough. The refrigerant path 4 is formed in an annular shape as a whole, and connects the
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。
The refrigerant path 4 includes a
The
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。
The
The
The
The
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。
The refrigerant is divided into a predetermined ratio by the
In addition, the refrigerant flows through the
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。
The
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。
Of the
A substrate portion refrigerant temperature detection sensor 23 (corresponding to “substrate temperature detection means” in the claims) is provided in a portion of the
The substrate part refrigerant
Here, the temperature of the substrate 21 is T s (hereinafter referred to as “substrate temperature T s ”), and the temperature of the refrigerant immediately before flowing into the
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。
The
As the impeller rotates, the
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。
The heat exchange unit 6 is provided in the first
The
The
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。
The
The
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。
Inside the heat exchanging section 6, a heat exchanging section refrigerant temperature detecting sensor 63 (corresponding to “heat exchanging section refrigerant temperature detecting means”) is provided. The heat exchange part refrigerant
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。
The
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。
The radio wave transmission system 1 performs refrigerant flow rate control (hereinafter simply referred to as “flow rate control”) after activation. First, the
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。
Outdoor refrigerant temperature T o and the heat exchange unit refrigerant temperature T mix is lower than the respective determination temperatures, the temperature of the refrigerant flowing into the radio transmitter 2 (i.e. inflow refrigerant temperature T r) is less than the lower limit temperature Conceivable. If a refrigerant having a temperature equal to or lower than the lower limit temperature suddenly flows into the
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。
On the contrary, when the outdoor refrigerant temperature T o and the heat exchange unit refrigerant temperature T mix is determined temperature or higher, even if the refrigerant is abruptly flows, the substrate 21, dew condensation does not occur. Therefore, if the outdoor refrigerant temperature T o and the heat exchange unit refrigerant temperature T mix is determined temperature or higher, the
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。
Here, in the flow rate control of the radio wave transmission system 1, as described above, the substrate portion refrigerant temperature is set to T in (K). Further, the flow rate of the refrigerant flowing into the
(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。
(1) by
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。
According to the present embodiment, the radio wave transmission system 1 has the first
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。
Further, the
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。 According to at least one embodiment described above, the radio wave transmission system has a first refrigerant path having a heat exchange part and a second refrigerant path that bypasses the heat exchange part. Further, the first refrigerant path and the second refrigerant path are merged by the merging portion on the upstream side of the radio wave transmitter. According to this configuration, at the time of starting the radio wave transmission system, the refrigerant having a low temperature outdoors and the refrigerant stored in the heat exchange unit and having a temperature higher than that of the outdoor refrigerant are mixed and flowed into the radio wave transmitter. Can be made. Thus, the radio wave transmission system can suppress the low temperature refrigerant from abruptly flowing into the radio wave transmitter, thereby suppressing the occurrence of condensation and preventing the radio wave transmitter from malfunctioning.
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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
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)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Radio
Claims (5)
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、に分岐され、
前記第一冷媒経路と前記第二冷媒経路とは、前記電波送信機よりも前記通流方向の上流側において合流される電波送信システム。 A radio wave transmitter installed indoors and cooled by a refrigerant;
A cooler installed outdoors and for cooling the refrigerant;
A refrigerant path that connects the radio wave transmitter and the cooler and through which the refrigerant flows;
A pump provided in the refrigerant path for circulating the refrigerant;
A heat exchange member having a heat storage member, and performing heat exchange between the refrigerant and the heat storage member;
With
The refrigerant path includes a first refrigerant path having the heat exchanging part and a second refrigerant path bypassing the heat exchanging part, which are indoors and downstream of the cooler in the flow direction of the refrigerant. Branch to
The radio wave transmission system in which the first refrigerant path and the second refrigerant path are merged upstream of the radio wave transmitter in the flow direction.
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。 Heat exchange part refrigerant temperature detection means for detecting the temperature of the refrigerant in the heat exchange part;
Outdoor refrigerant temperature detection means for detecting the temperature of the refrigerant in the outdoors;
With
The control unit controls the flow rate of the refrigerant according to the heat exchange unit refrigerant temperature detected by the heat exchange unit refrigerant temperature detection unit and the outdoor refrigerant temperature detected by the outdoor refrigerant temperature detection unit. The radio wave transmission system according to claim 2.
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、
The substrate portion refrigerant temperature of the radio wave transmitter which is detected by the substrate temperature detecting means and T in,
The flow rate of the refrigerant flowing into the radio wave transmitter is M,
The heat exchange section refrigerant temperature is T mix ,
The ratio of the flow rate of the refrigerant from the first refrigerant path to the flow rate of the refrigerant at the junction is α,
The outdoor refrigerant temperature and T o,
The amount of energy change when the substrate of the radio wave transmitter generates condensation is F,
When the specific heat of the coolant was C p,
The controller is
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