JP2017152810A - 車載用アンテナ装置および車載用アンテナ装置の放熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光の下でも回路の放熱が可能な車載用アンテナ装置を提供する。【解決手段】車載用アンテナ装置は、無線通信回路と、無線通信回路を密閉する筐体と、筐体の外部に設けられた放熱部と、無線通信回路の熱を放熱部に伝達する伝熱部とを有している。筐体には、車載用アンテナ装置が車両のルーフに取り付けられた時に、放熱部に日光が当たらないようにする日よけ部を設ける。【選択図】 図１

Description

本発明は、車載用アンテナ装置および車載用アンテナ装置の放熱方法に関する。

車両の外側に取り付けられて用いる車載用アンテナがある。車載用アンテナは、かつては窓柱に取り付けるピラーアンテナが主流であったが、近年は、車両のルーフに取り付けられるルーフアンテナが主流となっている。典型的なルーフアンテナは通信部を筐体内に密閉した密閉型のものである。このような密閉型ルーフアンテナの多くは、走行時の空気抵抗を減らすため流線型の外形を有している。その形状がサメやイルカのヒレに似ていることから、シャークフィンアンテナやドルフィンアンテナ（登録商標）などとも呼ばれている。

上記のような密閉型ルーフアンテナは、車両のルーフに取り付けられる為、晴天時は日射の影響により筐体内部が高温になり易い。また、停車した状態では、アンテナ周囲の気流による冷却がなされないため、筐体内はさらに高温になりやすい。筐体内が高温になると、搭載された電子回路のパフォーマンスが落ちるなどして、アンテナ性能の低下を招く恐れがある。

加えて、近年は、密閉型ルーフアンテナに、車々間通信や路車間通信の機能などを付加する多機能化が進みつつある。このような多機能化によって、筐体内に搭載された電子部品からの発熱が増大し、電子回路はさらに高温になりやすくなる。このため、密閉型ルーフアンテナに搭載された電子回路の冷却が大きな課題となっている。そして、この課題を解決する方法が種々試みられている。

例えば特許文献１には、無線通信回路で発生した熱を筐体に移動しやすくし、筐体を通して熱を外部に放出する技術が開示されている。この技術では、筐体内に密閉された無線通信回路と筐体との間に、空気より熱伝導率が高い熱伝導経路を形成する。具体的には、筐体内側に厚肉部を設けて厚肉部と無線通信回路を直接接触させる方法や、筐体内壁と無線通信回路との間を熱伝導部材で接続する方法などが、示されている。

特開２０１４−０５００３１号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、放熱が不十分になるという問題があった。一つの原因は、筐体自体の熱伝導率が低いことである。筐体内の無線通信回路が無線通信を行うためには、筐体が電波を透過する必要があり、筐体は絶縁体で形成しなければならない。ところが、一般的に、絶縁体は熱伝導が悪いため、筐体を介した放熱は効率が悪い。また、密閉型ルーフアンテナは、車両のルーフに設置されるため晴天時は日光に晒され、日射が強いと筐体自体が熱せられることになる。このような場合は、筐体から外部への放熱効率が悪くなったり、筐体の熱が電子回路に逆流したりする恐れがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、太陽光の下でも回路の放熱が可能な車載用アンテナ装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の車載用アンテナ装置は、無線通信回路と、無線通信回路を密閉する筐体と、筐体の外部に設けられた放熱部と、無線通信回路の熱を放熱部に伝達する伝熱部とを有している。筐体には、車載用アンテナ装置が車両のルーフに取り付けられた時に、放熱部に日光が当たらないようにする日よけ部を設ける。

本発明の効果は、太陽光の下でも回路の放熱が可能な車載用アンテナ装置を提供できることである。

第１の実施形態の車載用アンテナ装置を示すブロック図である。 第２の実施形態の車載用アンテナ装置を示す側面図である。 第２の実施形態の車載用アンテナ装置を示す断面図である。 第３の実施形態の車載用アンテナ装置を示す断面図である。 第４の実施形態の車載用アンテナ装置を示す断面図である。 第５の実施形態の車載用アンテナ装置を示す断面図である。 第６の実施形態の車載用アンテナ装置を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の車載用アンテナ装置を示すブロック図である。車載用アンテナ装置は無線通信回路１と、無線通信回路１を密閉する筐体２と、筐体２の外部に設けられた放熱部３と、無線通信回路１の熱を放熱部３に伝達する伝熱部４とを有している。また筐体２には、車載用アンテナ装置が車両のルーフに取り付けられた時に、放熱部３に日光が当たらないようにする日よけ部５を設けている。

上記の構成とすることにより、日射があっても無線通信回路で発生した熱を効率よく外部に放出することができる。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態の車載用アンテナ装置を示す側面図である。無線通信を行うためのアンテナ線や電子回路は筐体１０に格納されている。筐体１０は、水分や塵埃を透過せず電波を透過する素材、例えば樹脂によって形成する。筐体１０の下部には車両のルーフに取り付けるためのパッド２０を設けている。車載用アンテナ装置を車両のルーフに取り付けると、筐体１０とパッド２０とルーフとに囲まれた空間は水密に外部と隔離される。

筐体１０の側面には日よけ部１１を設け、その下に配置した放熱部３０に上方から照射される日光が当たることを防いでいる。

図３は、図２のＡ−Ａ‘で切断したときの断面図である。車載用アンテナ装置は、無線通信を行うための電子回路を搭載した回路基板４０と、アンテナベース５０と、回路基板４０をアンテナベース５０に固定するためのブラケット５１とを有している。アンテナベース５０は、アンテナを構成する各部の土台である。筐体１０の下方は外側に凸となる形状を有しており、この部分が日よけ部１１となっている。日よけ部１１の下方には放熱部３０を配置している。

放熱部３０は、例えば放熱フィンを有する金属の部品であり、接続部３１によってブラケット５１に接続する。接続部３１が筐体１０を貫通する部分にはパッキン５２を設け、放熱部３０の設置個所から水分や塵埃が侵入することを防いでいる。

ブラケット５１は、例えば金属製の板状部品であり、ネジ５３によってアンテナベース５０に固定する。

回路基板４０は発熱部品４１を含む無線通信回路を搭載し、例えばネジ４２によって、ブラケット５１に固定する。この時、発熱部品４１がブラケット５１と接触するように、回路基板４０の部品搭載面をブラケット５１に向けて固定する。無線通信に用いるアンテナ線４３は、例えば、筐体１０の内壁に沿って配置することができる。

以上の構成とすると、発熱部品４１で発生した熱は、ブラケット５１と接続部３１を介して放熱部３０に伝達される。放熱部３０は、日よけ部１１によって上方をカバーされているため、晴天時でも常に日陰となる場所に配置されている。このため、放熱部３０は相対的に発熱部品４１より温度が低く、発熱部品４１で発生した熱を、放熱部３０から外部に放出することができる。なお、上記の説明では日よけ部１１を筐体１０と一体に形成した例を示したが、日よけ部を筐体とは別に作製して筐体に固定しても良い。

以上、本実施形態によれば、回路で発生した熱を外部に効率よく放出することができる。

（第３の実施形態）
図４は本実施形態の車載用アンテナ装置を示す断面図である。大部分の構成は第２の実施形態と同じであるため、同じ要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施形態の車載用アンテナ装置は、発熱部品４１とブラケット５１の熱的接続部分が第２の実施形態とは異なっている。

本実施形態では、第２の実施形態と同様に、部品搭載面をブラケット５１に向けて回路基板４０をブラケット５１に固定している。ただし、本実施形態では、発熱部品４１とブラケット５１との間に導熱シート４４を配置している。発熱部品４１で発生した熱は導熱シート４４を介してブラケット５１に伝達され、第２の実施形態と同様に、放熱部３０から外部に放出される。導熱シート４４を用いることによって、例えば発熱部品の上面が平面でない場合にブラケット５１との接触面積を大きくすることができる。また、発熱部品４１が他の部品より低背な場合に、スペースを埋めて発熱部品４１とブラケット５１との熱的な接続を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、発熱部品４１とブラケット５１との直接接触が難しい場合にも、両者を熱的に接続して、発熱部品４１の放熱を効率よく行うことができる。

（第４の実施形態）
図５は、本実施形態の車載用アンテナ装置を示す断面図である。回路基板４０ａおよび回路基板４０ａとブラケット５１との熱的接続以外は第２、第３の実施形態と同様である。このため、同じ要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態では、発熱部品４１をブラケット５１に向けて回路基板４０を固定することが困難な場合に、発熱部品４１の熱をブラケット５１に伝達する方法について説明する。例えば、発熱部品４１が他の部品４５より低背な場合がこれに当たる。

回路基板４０ａは、基板を貫通し高熱伝導率のビア４６を有している。ビア４６は回路基板４０ａに設けた貫通孔に高熱伝導率の材料を充填したり、貫通孔の内壁を高熱伝導率の材料で被覆したりして形成することができる。また回路基板４０ａの部品搭載面と反対の面には伝熱層４７を設け、伝熱層４７とビア４６とを熱的に接続している。伝熱層４７は、例えば銅箔を用いて形成することができるが、熱伝導率の高い層を形成する他の周知技術を用いて形成しても良い。

そして発熱部品４１を、ビア４６に熱的に接続して、伝熱層４７と反対の面に配置する。また、伝熱層４７とブラケット５１の接触面積が大きくなるように配置して、回路基板４０ａをブラケット５１に固定する。

この構成とすると、発熱部品４１の熱は、ビア４６、伝熱層４７を介してブラケット５１に伝達する。ブラケット５１に伝達された熱は、第２、第３の実施形態と同様に、放熱部３０から外部に放出される。

以上説明したように、本実施形態によれば、部品搭載面をブラケットに向けて回路基板を固定するのが困難な場合にも、第２、第３の実施形態と同様に発熱部品の熱を効率よく外部に放出することができる。
（第５の実施形態）
本実施形態では回路基板を複数搭載する場合に、それぞれの回路基板に搭載された発熱部品の熱を外部に放出する方法について説明する。既述の通り、車載用アンテナ装置は多機能化をする傾向にあり、これに伴い搭載される回路の規模も大きくなる傾向にある。このため、回路基板が複数搭載されることも多くなりつつある。本実施形態はこのような場合に好適である。

図６は、本実施形態の回路基板およびブラケットの構成を示す断面図である。なお筐体その他の要素については図示を省略している。

２つの回路基板４０ｂ、４０ｃを設けるため、２つのブラケット５１ｂ、５１ｃを用いている
この例では、ブラケット５１ｂと回路基板４０ｂとは第４の実施形態と同様な構成とし、ブラケット５１ｃと回路基板４０ｃとは第３の実施形態と同様にしている。そして２つのブラケット５１ｂ、５１ｃとの間にスペーサ５４を挟持し、ネジ５３で両ブラケットをアンテナベース５０に固定している。

この構成とすると、発熱部品４１ｃで発生した熱は、導熱シート４４、ブラケット５１ｃを介して、ブラケット５１ｂに伝達する。ここで、スペーサ５４に高熱伝導率のものを用いておけば、ブラケット５１ｃからブラケット５１ｂへの熱伝導効率を高くすることができる。

また発熱部品４１ｂで発生した熱は、ビア４６、伝熱層４７を介してブラケット５１ｂに伝達される。そしてブラケット５１ｂの熱は、第２−第４の実施形態と同様の作用により、放熱部に伝達され、外部に放出される。

なお、ここでは回路基板が２つの場合について説明したが、これに限られることはなく３つ以上の場合にも本実施形態の方法を適用することができる。また、回路基板からブラケットに熱を伝達する形態も上記の組み合わせに限られるものではない。

以上説明したように、本実施形態によれば、搭載される回路基板が複数になっても、それぞれの回路基板に実装された発熱部品の熱を効率よく外部に放出することができる。

（第６の実施形態）
図７は、本実施形態の車載用アンテナ装置を示す側面図である。本実施形態の車載用アンテナ装置では、日よけ部１１１および放熱部１３０を筐体１１０の後方に設けている。ここで前方、後方というのは、車両の進行方向に対して車載用アンテナ装置を設置する向きのことである。筐体１１０の形状から明らかなように、空気抵抗を減らすため、筐体１１０の幅が狭い方を車両の前方に向けて配置する。

車載用アンテナ装置は筐体１１０と、筐体１１０を車両のルーフに固定するためのパッド１２０と、日よけ部１１１と、放熱部１３０とを有している。日よけ部１１１は筐体１１０の後方に設けられ、日よけ部１１１の下方に放熱部１３０を配置する。また放熱部１３０の筐体１１０への接合部にはパッキン１４０を設けて接合部から筐体１１０の内部に水分や塵埃が侵入することを防いでいる。

本実施形態では日よけ部１１１と放熱部１３０とを筐体１１０の後方に配置している。このため、車両の走行時に日よけ部１１１および放熱部１３０が空気抵抗を増大させることが無い。すなわち第２の実施形態のように筐体の側面に日よけ部と放熱部を設ける構成よりも車両走行時の空気抵抗を小さくすることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、太陽光の下でも、空気抵抗を増大させることなく、回路で発生した熱を効率よく外部に放出することができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

１ 無線通信回路
２、１０、１１０ 筐体
３、３０、１３０ 放熱部
４ 伝熱部
５、１１、１１１ 日よけ部
２０ パッド
４０ 回路基板
４１ 発熱部品
４２、５３ ネジ
４３ アンテナ線
４４ 導熱シート
４５ 部品
４６ ビア
４７ 伝熱層
５０ アンテナベース
５１ ブラケット
５２、１４０ パッキン
５４ スペーサ

Claims (10)

1. 発熱部品を搭載した無線通信回路と、
   前記無線通信回路を密閉する筐体と、
   前記筐体の外側に設けられた放熱部と、
   前記無線通信回路と前記放熱部とを熱的に接続する伝熱部と、
   前記放熱部に日光が照射されることを防ぐ日よけ部と
   を有することを特徴とする車載用アンテナ装置。
2. 前記筐体がサメのヒレ状の形状を有し、前記筐体の幅が狭い方を前方、幅の広い方を後方とした場合に、前記日よけ部と前記放熱部とを前記筐体の側方に配置していることを特徴とする請求項１に記載の車載用アンテナ装置。
3. 前記筐体がサメのヒレ状の形状を有し、前記筐体の幅が狭い方を前方、幅の広い方を後方とした場合に、前記日よけ部と前記放熱部とを前記筐体の後方に配置していることを特徴とする請求項１に記載の車載用アンテナ装置。
4. 前記伝熱部が前記無線通信回路を固定する高熱伝導性のブラケットを有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか一項に記載の車載用アンテナ装置。
5. 前記無線通信回路が前記発熱部品を搭載する回路基板を有し、前記発熱部品と前記ブラケットとを熱的に接続する第２の伝熱部を有することを特徴とする請求項４に記載の車載用アンテナ装置。
6. 前記第２の伝熱部が導熱シートを有することを特徴とする請求項５に記載の車載用アンテナ装置。
7. 前記第２の伝熱部が、
   前記回路基板の前記発熱部品を搭載する部品搭載面と反対の面に形成された伝熱層と、
   前記発熱部品と前記伝熱層とを熱的に接続するビアと
   を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車載用アンテナ装置。
8. 複数の前記ブラケットと、それぞれの前記ブラケットに熱的に接続する前記発熱部品とを有することを特徴とする請求項４乃至請求項７いずれか一項に記載の車載用アンテナ装置。
9. 発熱部品を搭載した無線通信回路を筐体に密閉し、
   前記筐体の外側に放熱部を設け、
   前記無線通信回路と前記放熱部とを熱的に接続し、
   前記放熱部に日光が照射されることを防ぐ日よけを設ける
   ことを特徴とする車載用アンテナ装置の放熱方法。
10. 前記筐体がサメのヒレ状の形状を有し、前記筐体の幅が狭い方を前方、幅の広い方を後方とした場合に、前記放熱部と前記日よけ部とを、前記筐体の側方または後方に配置することを特徴とする請求項９に記載の車載用アンテナ装置の放熱方法。

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