JP4408224B2 - 放熱機能を有する筐体 - Google Patents
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Description
また、近年、このような小型化と送信電力の増加との要求が技術的に相反する要求であるにもかかわらず、住宅地のような置局条件における騒音の低減が厳しく要求されるために、無線基地局装置の熱設計や実装には大きな制約が課せられつつある。
なお、上述したファンの交換は、自然空冷方式によって十分な放熱が実現される場合には不要となる。
本発明は、形状や構造に大幅な制約が課されることなく、保守の容易性の向上、小型化、騒音の発生の回避等を実現する放熱機能を有する筐体を提供することを目的とする。
本発明に関連した第一の技術では、筐体に熱源が収容される。蓋体は、筐体の開口部に取付けられ、熱源からの熱を作動液を介して搬送する伝熱部材を筐体の外部に案内する案内部を有する。放熱部は、伝熱部材を筐体の外部で覆う熱伝導体であって、その伝熱部材に接する側の反対側の面に放熱部材を備える。
このような発明にかかわる放熱機能を有する筐体では、その筐体の内部において熱源から伝熱部材に伝達された熱は、その伝熱部材を介してこの筐体の外部に放熱される。また、筐体の内部において伝熱部材に伝達されなかった残りの熱は、上記の熱伝導体である放熱部材から外部に放熱され、しかも、この伝熱部材は、その放熱部材によって筐体の外部から隔離される。
本発明に関連した第二の技術では、筐体に熱源が収容される。蓋体は、筐体の開口部に取付けられ、熱源からの熱を作動液を介して搬送する伝熱部材を筐体の外部に案内する案内部を有する。放熱部材は、伝熱部材のうち筐体の外部に突出した部分と蓋体との間に位置する、通風孔を備えた伝熱性を有する。放熱部は、放熱部材の少なくとも1以上の通風孔を塞ぐことなく、伝熱部材のうち該蓋体から筐体外部に突出した部分を覆う熱伝導体であって、伝熱部材に接する側とは反対側の面に放熱部材を備える。
本発明に関連した第三の技術では、筐体に熱源が収容される。蓋体は、筐体の開口部に取付けられ、熱源からの熱を作動液を介して搬送する伝熱部材を筐体の外部に案内する案内部と、取付時に筐体の内部側を向く部分に、その案内部に挿入された伝熱部材と接し得る位置で、所定の曲率で形成された曲面部とを有する。
したがって、筐体の内部における熱源の配置と、「蓋体に備えられ、かつ伝熱部材の案内に供される機構」の形状、寸法および配置とに対する柔軟な適応が安価に達成される。
すなわち、筐体の内部で放射され、あるいは対流する熱は、受熱部材によって集中的に収集され、かつ蓋体および放熱部材を介して外部に放熱される。
したがって、筐体の内部で熱源から伝熱部材に伝達された熱以外の熱についても、自然空冷方式による放熱が効率的に達成される。
すなわち、伝熱部材は、案内部によって受熱フィンの先端部の近傍に案内される。
本発明に関連した第六の技術にかかわる放熱部材は、作動液を介して熱を搬送する伝熱部材に熱結合する熱源が内部に配置された筐体の開口部の閉塞に供される熱伝導体として構成され、かつ内部から開口部の外部に伝熱部材を案内する穴または溝を有する。
したがって、筐体の内部と外部との双方または何れか一方に対する伝熱部材の隔離を実現する覆い部材が組み合わせられ、その伝熱部材から外部に至る放熱の経路が確保される場合には、この覆い部材が直接放熱フィンとして機能しなくても、筐体の内部で発生した熱の放熱が自然空冷方式に基づいて安定に実現される。
本発明に関連した第一および第二の技術では、筐体の内部で発生した熱の放熱は、伝熱部材にその放熱の妨げとなる塗装が施されることなく効率的に、かつ自然空冷方式に基づいて安定に実現される。
本発明に関連した第三の技術では、筐体の内部における熱源の配置と、「蓋体に備えられ、かつ伝熱部材の案内に供される機構」の形状、寸法および配置とに対する柔軟な適応が安価に達成される。
本発明に関連した第五の技術では、受熱フィンの先端部の近傍に「伝熱部材に熱結合する部品」が配置される場合であっても、既述の自然空冷方式に基づく放熱が達成される。
本発明に関連した第六の技術では、筐体の内部と外部との双方または何れか一方に対する伝熱部材の隔離を実現する覆い部材が組み合わせられ、その伝熱部材から外部に至る放熱の経路が確保される場合には、この覆い部材が直接放熱フィンとして機能しなくても、筐体の内部で発生した熱の放熱が自然空冷方式に基づいて安定に実現される。
図1は、本発明の一実施形態の斜視図である。
図2は、本発明の一実施形態の断面図である。
図3は、本発明の一実施形態の組み立て図(1) である。
図4は、本発明の一実施形態の組み立て図(2) である。
無線基地局装置の要素の内、アンテナ等のように屋外に配置される要素以外の要素(以下、単に「回路」という。)が収納される筐体10は、図1に示すように、その筐体10の頂部、側部および底部に該当する断面長方形の中枠10Fと、この中枠10Fの一方の開口部にネジ止めされるベースフィン10Bと、その中枠10Fの他方の開口部にネジ止めされる蓋10Cとから構成される。中枠10Fの頂部には長方形の開口部10F-Aが形成され、その中枠10Fの底部には、上述した回路に対する下記の項目の接続に供されるコネクタや端子が取り付けられる。
・ アンテナ(図示されない。)の給電点との間に敷設される給電線
・ 基地局制御局との情報の引き渡しに供される通信リンク
・ 外部からの駆動電力の供給に供される電源線
・ 保守や運用に適用される機器との接続に供されるケーブル
・ 大地に対する接地に供される接地線
なお、上述した中枠10Fと、ベースフィン10Bおよび蓋10Cとの間には、その中枠10Fが有する一対の対向する開口部の縁部に個別に環装された防水パッキンにより防水処理が施される。
ベースプレートフィン12は、図2に示すように、下記の要素から構成される。
・ 中枠10Fの開口部10F-Aの2つの短辺の内部であって、これらの短辺に近接する位置に所定の曲げ率の略長方形のスリット12S-1、12S-2が個別に形成された板状体12P
・ 板状体12Pの底面の内、中枠10Fの開口部10F-Aで囲われる領域に一定のピッチで突設された複数の突起から構成される受熱フィン12IRF
・ このように中枠10Fの開口部10F-Aで囲われる領域の内、上述したスリット12S-1、12S-2を形成するべき面の内、長辺側の面からなめらかにつながった曲面を有し、板状体12Pの底面に対する頂部の高さが受熱フィン12IRFの頂部の高さに等しい曲げ治具12BG-1、12BG-2
・ 板状体12Pの上面の内、上述したスリット12S-1、12S-2で挟まれた領域に、これらのスリット12S-1、12S-2の長辺に平行に一定のピッチで突設された突起の列と、これらの突起の列の頂部に架設された平らな板状体12Lとで構成された補助外部フィン12SF
スリット12S-1、12S-2には扁平ヒートパイプ13-1、13-2の一端がそれぞれ挿入され、さらに、その後、これらの扁平ヒートパイプ13-1、13-2の他端側は、図2〜図4に示すように双方折り曲げられ、補助外部フィン12SFの頂部(板状体12L)にほぼ同じ長さで接触する。扁平ヒートパイプ13-1、13-2の内、スリット12S-2を貫通した一方の扁平ヒートパイプ13-2の他端側は、曲げ治具12BG-2の曲面に沿って折り曲げられることによって整形され、受熱フィン12IRFの頂部に所望の長さでほぼ接する状態に維持される。
・ 扁平ヒートパイプ13-1、13-2の特性が劣化することなく、その外部フィン14および補助外部フィン12SF(板状体12L)がこれらの扁平ヒートパイプ13-1、13-2に安定に熱結合する。
・ 補助外部フィン12SFと外部との間における通気路が確保される。
・ 扁平ヒートパイプ13-1、13-2が外部フィン14と板状体12Lとによって外部と隔離され、これらの扁平ヒートパイプ13-1、13-2のシーリングが実現される。
プリント板15-1の上に配置されたLSI(Large Scale Integration) 等の発熱体16-1は、扁平ヒートパイプ13-1の一端に熱結合する。また、プリント板15-2の上に配置された発熱体16-2は扁平ヒートパイプ17の一端に熱結合し、かつその扁平ヒートパイプ17の他端は「既述の通りに予め整形された扁平ヒートパイプ13-2の他端」に接触される。
・ Oリング11
・ プリント板15-1、15-2
・ 発熱体16-1、16-2
本実施形態の作用は、下記の通りである。
・ ベースフィン10B、蓋10Cの外壁面と、中枠10Fの側部および底部の壁面とを介して外部に至る経路
・ 受熱フィン12IRFおよび外部フィン14を介して外部に至る経路
・ 受熱フィン12IRF、扁平ヒートパイプ13−1、13-2および外部フィン14(または補助外部フィン12SF)を介して外部に至る経路
また、扁平ヒートパイプ13-1、13-2、17は、筐体10の内部では、中枠10F、ベースフィン10B、蓋10Cおよびベースプレートフィン12によって外部と隔離される。
すなわち、筐体10の内部で発生する主要な熱は、その主要な熱の源が発熱体16-1(16-2)である場合には、これらの発熱体16-1(16-2)にそれぞれ密に熱結合する扁平ヒートパイプ13-1(17、13-2)、外部フィン14および補助外部フィン12SFを介して速やかに、かつ効率的に外部に放熱される。
このように本実施形態によれば、筐体10の壁面の面積が極端に増加することなく、その筐体10の内部で発生する熱の自然空冷が確度高く安定に実現される。
なお、本実施形態では、受熱フィン12IRFは、中枠10F(筐体10)の内部において暖められた空気が集中して分布し得る開口部10F-Aに配置された複数の突起の集合として構成されている。
また、本実施形態では、外部フィン14のピッチは、外部における空気の流体として特性に適合し、かつ高い効率で自然空冷が達成されるために望ましい8ミリメートルないし10ミリメートルに設定されている。
さらに、本実施形態では、受熱フィン12IRFのピッチは、筐体10の内部における受熱面積が高く確保されるように、外部フィン14のピッチより大幅に小さく設定されている。
また、本実施形態では、「スリット12S-1、12S-2が形成された状態における筐体10の側壁等の熱抵抗の増加や偏り」が許容される程度に小さく抑えられることを目的として外形が扁平である扁平ヒートパイプ13-1、13-2が適用されている。
さらに、本実施形態では、扁平ヒートパイプ17、13-2の間における熱的な結合度は、例えば、図5に示すように、そのヒートパイプ13-2が曲げ治具12BG-2に沿って曲げられた後にこのヒートパイプ13-2に固有の弾性に応じて生じる残応力(バックラッシュ)が利用されることによって、高く確保されている。扁平ヒートパイプ13-2、17間は、図2に「紙面に垂直な断面」として詳細に示すように、扁平ヒートパイプ17の先端の弾性を持たせた部分の復元力で、扁平ヒートパイプ17が下からヒートパイプ13-2を押し上げ、受熱フィン12IRFに押しつけている。
また、発熱体16-2には、扁平ヒートパイプ13-2に密に熱結合した扁平ヒートパイプ17が熱結合されている。
さらに、本実施形態では、外部フィン14に併せて補助外部フィン12SFが備えられている。
また、本実施形態では、筐体10の内部からスリット12S-1、12S-2を介して導かれた扁平ヒートパイプ13-1、13-2の部位は、外部フィン14と板状体12L(補助外部フィン12SF)とによって外部から隔離されている。なお、補助外部フィン12SF間に形成された通風路により外気が通り抜け、外部フィン14から、効率的に熱を放出できる。
・ 架、シェルフその他のように外部フィン14に代替可能な部材に熱結合し、その外部フィン14の底部に形成された溝に代わる「覆い部材」
・ 補助外部フィン12SFが備えられない場合において、板状体12Lに代わる板状体12Pに密着することによって扁平ヒートパイプ13-1、13-2を覆う「覆い部材」あるいは「外部フィン」
さらに、本実施形態では、曲げ治具12BG-1、12BG-2の形状および寸法と、これらの曲げ治具12BG-1、12BG-2の側面に形成される斜面の曲率は、このような斜面に沿って折り曲げられるヒートパイプの形状、寸法および材質と、そのヒートパイプの内部において作動液が移動する経路の形状、寸法および材質と、その作動液の特性とに併せて、このヒートパイプの先端部が熱結合する発熱体の位置に適合すると共に、所望の熱抵抗および熱伝導度が達成され、さらに、ヒートパイプを曲げる作業が組み立て時に精度よく安価に達成されるならば、自在に選択可能である。
また、本実施形態では、曲げ治具12BG-1、12BG-2は、例えば、受熱フィン12IRFによる受熱の効率の向上を目的として、その受熱フィン12IRFを兼ねる単一(または複数)の突起(の列)、あるいはこの受熱フィン12IRFに形成された切り欠き(の列)として構成されてもよい。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、断面の形状が非扁平なヒートパイプが適用され、あるいは適用されたヒートパイプの幅が外部フィン14および補助外部フィン12SRの幅と大幅に異なる場合には、これらのヒートパイプは、これらの外部フィン14および補助外部フィン12SRの温度分布が所望の精度で一様となる経路に敷設されてもよい。
しかし、このような主要部は、例えば、下記の何れの形態で構成されてもよい。
・ 放熱の対象となる最大の熱量の単位にビルディングブロック方式で組み合わせられ、かつ接合される部材の集合
・ 既存の材料の活用、あるいは「サイズや形状が規格された材料」の活用によって実現されることを目的として構成され、かつ上述した熱量の如何にかかわらず、既定の組み合わせで接合されることによって各部を構成する小さな部材の集合
・ 所望の熱量に応じて交換可能であり、かつ組み立てを実現する機構面で標準化された異なる部材の集合
・ 部品の点数の減少による組み立て工数の削減、あるいは歩留まりの向上を目的として構成され、かつヒートパイプ(作動液の封入に供されるバルブ等が一体化されてもよい。)と一体化されて構成された単一の部材
・ ヒートパイプの一部となり、あるい他のヒートパイプに連結可能な作動液の移動の経路を内部に有する単一の部材
さらに、本実施形態では、発熱体16-1、16-2において発生した大半の熱は、ベースプレートフィン12と外部フィン14とで挟まれた領域にヒートパイプを介して伝達され、かつその外部フィン14および補助外部フィン12SFを介して外部に放熱されている。
また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において多様な形態による実施形態が可能であり、かつ構成装置の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
(付記1) 熱源を収容する筐体と、
該筐体の開口部に取付けられ、該熱源からの熱を作動液を介して搬送する伝熱部材を該筐体の外部に案内する案内部を有する蓋体と、
前記伝熱部材を該筐体の外部で覆う熱伝導体であって、該伝熱部材に接する側の反対側の面に放熱部材を備えた放熱部と
を備えたことを特徴とする放熱機能を有する筐体。
(付記2) 熱源を収容する筐体と、
該筐体の開口部に取付けられ、該熱源からの熱を作動液を介して搬送する伝熱部材を該筐体の外部に案内する案内部を有する蓋体と、
前記伝熱部材のうち該筐体の外部に突出した部分と前記蓋体との間に位置する、通風孔を備えた伝熱性を有する放熱部材と、
該放熱部材の少なくとも1以上の通風孔を塞ぐことなく、前記伝熱部材のうち該蓋体から筐体外部に突出した部分を覆う熱伝導体であって、該伝熱部材に接する側とは反対側の面に放熱部材を備えた放熱部と
を備えたことを特徴とする放熱機能を有する筐体。
(付記3) 熱源を収容する筐体と、
該筐体の開口部に取付けられ、該熱源からの熱を作動液を介して搬送する伝熱部材を該筐体の外部に案内する案内部と、取付時に該筐体の内部側を向く部分に、該案内部に挿入された前記伝熱部材と接し得る位置で、所定の曲率で形成された曲面部とを有する蓋体と
を備えたことを特徴とする放熱機能を有する筐体。
(付記4) 前記筐体は、取付時に前記筐体の内部側を向く部分に受熱部材を備えた
ことを特徴とする付記1ないし3記載の筐体。
(付記5) 熱源を収容する筐体と、
該筐体の開口部に取付けられ、該熱源からの熱を作動液を介して搬送する伝熱部材を該筐体の外部に案内する案内部と、該案内部に連なり、所定の曲率で形成された曲面部と、該曲面部のうち、最も筐体の内部側に張り出すこととなる部分の高さに、高さがそろえられた受熱フィンと、を有する蓋体と
を備えたことを特徴とする放熱機能を有する筐体。
(付記6) 作動液を介して熱を搬送する伝熱部材に熱結合する熱源が内部に配置された筐体の開口部の閉塞に供される熱伝導体として構成され、かつ前記内部から前記開口部の外部に前記伝熱部材を案内する穴または溝を有する放熱部材。
10B ベースフィン
10C 蓋
10F 中枠
10F-A 開口部
10F-T 溝
11 Oリング
12 ベースプレートフィン
12BG 曲げ治具
12IRF 受熱フィン
12L,12P 板状体
12S スリット
12SF 補助外部フィン
13,17 扁平ヒートパイプ
14 外部フィン
15 プリント板
16 発熱体
Claims (4)
- 熱源を収容する筐体と、
該筐体の開口部に取付けられ、該熱源からの熱を作動液を介して搬送する伝熱部材を該筐体の外部に案内する案内部を有する蓋体と、
前記伝熱部材を該筐体の外部で覆う熱伝導体であって、該伝熱部材に接する側の反対側の面に放熱部材を備えた放熱部とを備え、
前記蓋体は、取付時に前記筐体の内部側を向く部分に受熱部材を備え、
前記蓋体は、取付時に前記筐体の内部側を向く部分に、前記案内部に挿入された前記伝熱部材と接し得る位置で、所定の曲率で形成された曲面部を有する
ことを特徴とする放熱機能を有する筐体。 - 熱源を収容する筐体と、
該筐体の開口部に取付けられ、該熱源からの熱を作動液を介して搬送する伝熱部材を該筐体の外部に案内する案内部を有する蓋体と、
前記伝熱部材のうち該筐体の外部に突出した部分と前記蓋体との間に位置する、通風孔を備えた伝熱性を有する放熱部材と、
該放熱部材の少なくとも1以上の通風孔を塞ぐことなく、前記伝熱部材のうち該蓋体から筐体外部に突出した部分を覆う熱伝導体であって、該伝熱部材に接する側とは反対側の面に放熱部材を備えた放熱部とを備え、
前記蓋体は、取付時に前記筐体の内部側を向く部分に受熱部材を備え、
前記蓋体は、取付時に前記筐体の内部側を向く部分に、前記案内部に挿入された前記伝熱部材と接し得る位置で、所定の曲率で形成された曲面部を有する
ことを特徴とする放熱機能を有する筐体。 - 熱源を収容する筐体と、
該筐体の開口部に取付けられ、該熱源からの熱を作動液を介して搬送する伝熱部材を該筐体の外部に案内する案内部を有する蓋体と、
前記伝熱部材を該筐体の外部で覆う熱伝導体であって、該伝熱部材に接する側の反対側の面に放熱部材を備えた放熱部とを備え、
前記蓋体は、取付時に前記筐体の内部側を向く部分に受熱部材を備え、
前記蓋体は、前記案内部に連なり、所定の曲率で形成された曲面部と、前記受熱部材として機能し、該曲面部のうち、最も筐体の内部側に張り出すこととなる部分の高さに、高さがそろえられた受熱フィンとを有する
ことを特徴とする放熱機能を有する筐体。 - 熱源を収容する筐体と、
該筐体の開口部に取付けられ、該熱源からの熱を作動液を介して搬送する伝熱部材を該筐体の外部に案内する案内部を有する蓋体と、
前記伝熱部材のうち該筐体の外部に突出した部分と前記蓋体との間に位置する、通風孔を備えた伝熱性を有する放熱部材と、
該放熱部材の少なくとも1以上の通風孔を塞ぐことなく、前記伝熱部材のうち該蓋体から筐体外部に突出した部分を覆う熱伝導体であって、該伝熱部材に接する側とは反対側の面に放熱部材を備えた放熱部とを備え、
前記蓋体は、取付時に前記筐体の内部側を向く部分に受熱部材を備え、
前記蓋体は、前記案内部に連なり、所定の曲率で形成された曲面部と、前記受熱部材として機能し、該曲面部のうち、最も筐体の内部側に張り出すこととなる部分の高さに、高さがそろえられた受熱フィンとを有する
ことを特徴とする放熱機能を有する筐体。
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