JP2011108729A - 基地局の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局を小型化でき、基地局の交換を容易且つ安全に行える、基地局の冷却構造を提供すること。
【解決手段】本発明に係る基地局の冷却構造Ｃは、建築構造物２に一体的に固定される放熱器３を有し、放熱器３に基地局１が着脱自在に設置される、という構成を採用する。
【選択図】図１

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等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。発熱デバイスが生じる熱により筐体内の温度が高くなると、基地局の正常な運転を妨げる虞がある。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。

例えば特許文献１には、基地局等の電子機器に使用できる冷却構造が開示されている。電子機器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一体的に設けられている。発熱デバイスは可能な限り筐体の内面に接して設置されている。発熱デバイスの熱が筐体に伝わって放熱されることで、発熱デバイス及び電子機器が冷却される。

特開２００７−２８１３７１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。
近年基地局の高機能化に伴いその発熱量が増加し、十分な放熱・冷却効果を得るために筐体に設けられる放熱フィン等が大型化する傾向にある。そのため、基地局が高機能化するに従って、その小型化が難しくなるという課題があった。また、基地局がバージョンアップしたときや破損したときには、基地局を新しいものと交換する。放熱ファン等が大型化すると基地局の重量が増加することから、交換作業に手間が掛かり、また交換作業を安全に行うことが難しくなる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、基地局の交換を容易且つ安全に行える、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。
本発明に係る基地局の冷却構造は、建築構造物に一体的に固定される放熱器を有し、放熱器に基地局が着脱自在に設置される、という構成を採用する。本発明では、基地局の筐体と放熱器とが別部材となっているため、基地局の筐体を大型化せずとも、放熱器を大型化することで基地局の冷却効率が向上する。また、放熱器は建築構造物に一体的に固定され、且つ放熱器に基地局が着脱自在に設置されるため、基地局の交換が必要な時には基地局のみを交換すればよい。

また、本発明に係る基地局の冷却構造は、放熱器が複数の放熱フィンを備え、複数の放熱フィンが基地局より上方に設けられている、という構成を採用する。本発明では、放熱器が複数の放熱フィンを備えており、基地局の冷却効率が向上する。また、放熱フィンにより周囲の空気が温められ、上昇する空気の流れが生じるが、放熱フィンが基地局より上方に設けられているため、放熱フィンによって温められた空気は基地局の周囲を流動しない。そのため、放熱フィンによって温められた空気により、基地局が再び温められることが防止される。

また、本発明に係る基地局の冷却構造は、建築構造物の放熱器が固定される面を覆い、且つ建築構造物よりも熱伝導率が高いカバーを有する、という構成を採用する。本発明では、基地局の熱が放熱器を介してカバーに伝わり、カバーにおいても積極的な放熱が行われる。そのため、基地局の冷却効率が向上する。

また、本発明に係る基地局の冷却構造は、建築構造物が建柱であり、放熱器は建柱の外周面に固定されている、という構成を採用する。本発明では、基地局は放熱器を介して建柱に設置されるため、基地局の外形に応じた設置面を放熱器に形成することで、建柱の形状や太さ等と関係なく放熱器と基地局との接触面積を拡大することが可能となる。

また、本発明に係る基地局の冷却構造は、放熱器が建柱を周方向に囲んで設けられるとともに複数の放熱フィンを備え、複数の放熱フィンは周方向に並んで配設されている、という構成を採用する。本発明では、放熱器の鉛直方向での高さを限定しつつ、基地局の冷却効率を高めることが可能となる。

また、本発明に係る基地局の冷却構造は、建柱が上部で開口した略筒状であるとともに、径方向で貫通し内部空間を外部と連通させる孔部を放熱器より下方に有し、放熱器は内部空間に突出する突部を備えているという構成を採用する。本発明では、放熱器の熱が突部を介して建柱の内部空間に放熱される。そのため、内部空間において上昇する空気の流れが生じる。内部空間の空気が上昇することで、放熱器より下方に位置する孔部からは外部の空気が新たに導入され、この導入された空気によってさらに突部及び突部を備える放熱器が冷却される（いわゆる煙突効果）。

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、基地局の交換が必要な時には基地局のみを交換すればよいため、基地局の交換を容易且つ安全に行えるという効果がある。

無線通信設備Ｗの構成を示す斜視図である。 第２無線通信設備Ｗ２の構成を示す斜視図である。 第３無線通信設備Ｗ３の構成を示す斜視図である。 第４無線通信設備Ｗ４の構成を示す斜視図である。

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無線通信設備Ｗの構成を、図１を参照して説明する。図１は、無線通信設備Ｗの構成を示す斜視図である。なお、図１における紙面上下方向は、無線通信設備Ｗの鉛直方向である。

無線通信設備Ｗは、屋外に設置され、無線通信に使用される設備である。無線通信設備Ｗは、基地局１と、建柱（建築構造物）２と、放熱器３とを有している。また、無線通信設備Ｗでは、基地局１を冷却するための冷却構造Ｃが用いられている。本実施形態に係る冷却構造Ｃは、放熱器３を含んで構成される。

基地局１は、無線通信に使用される装置である。基地局１の内部には、電波の送受信を行う無線制御ユニット等の電子機器が設けられている。上記電子機器では、動作とともに発熱する発熱デバイス（ＩＣや増幅器等）が多数用いられている。基地局１には、電波の送受信に用いられるアンテナ、中央のシステムとの通信に用いられる通信ケーブル、及び基地局１に電力を供給する電源ケーブル等が外部から接続されている（アンテナ及び各ケーブルは図示せず）。

基地局１は屋外に設置されている。基地局１の外装を構成する筐体１１は、内部の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。そのため、内部の発熱デバイスが発する熱を、筐体１１を介して放熱することで、基地局１内部の冷却を行う構成となっている。筐体１１は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。

基地局１は、放熱器３を介して建柱２に設けられている。また、基地局１は、ボルト等の締結部材を用いて放熱器３に着脱自在に設置されている。基地局１の放熱器３と接触する面は平面状となっている。なお、基地局１の冷却効率を高めるため、筐体１１の放熱器３と接する面と異なる面に、複数の放熱フィンやスリット等を形成してもよい。

建柱２は、コンクリートからなる略円柱状の建築構造物である。建柱２は、電線等を架け渡すための電柱として使用される。建柱２は、地面に鉛直方向で立設され、基地局１は建柱２の上端側に設けられている。

放熱器３は、基地局１を建柱２に設けるとともに、基地局１の熱を放熱するための部材である。放熱器３は、基地局１の熱を効率よく放熱するため、建柱２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。放熱器３は、建柱２の外周面に一体的に固定されており、その固定にはボルト等の締結部材や、建柱２を周方向に囲んで設けられる金属製のバンド等が用いられる。

放熱器３には、基地局１を着脱自在に設置するための設置面３１が形成されている。設置面３１は、鉛直方向と平行する略平面状に形成され、基地局１の筐体１１と面接触している。基地局１の設置面３１への設置は、ボルト等の締結部材が使用される。なお、基地局１の設置面３１との密着性を高めるため、基地局１と設置面３１との間に弾性を有する熱伝導シートを挟持した状態で、基地局１を設置面３１に設置してもよい。

放熱器３は、複数の放熱フィン３２を備えている。放熱フィン３２は、放熱器３の表面積を拡げることによりその放熱能力を向上させるものである。放熱フィン３２は、鉛直方向で延在する板状の部材であり、設置面３１の基地局１より上方に水平方向に複数並んで配置されている。放熱フィン３２は、放熱器３と同様に建柱２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。なお、高い放熱能力を得るためには放熱器３と放熱フィン３２とをダイキャスト等の鋳造法を用いて一体的に成形することが好ましい。

続いて、本実施形態に係る冷却構造Ｃの冷却作用を説明する。
上述したように、冷却構造Ｃは基地局１を冷却するための構造であって、放熱器３からなる。基地局１内の発熱デバイスはその動作とともに発熱し、その熱により基地局１の筐体１１の温度は上昇する。筐体１１は放熱器３の設置面３１に面接触して設けられているため、筐体１１の熱は放熱器３に伝わり放熱される。すなわち、基地局１内の発熱デバイスの熱が筐体１１を介して放熱器３に伝わり放熱されるため、基地局１を冷却することができる。

基地局１の熱は放熱器３と接する面と異なる面からも周囲の空気に対して放熱されるが、放熱器３の熱伝導率は空気の熱伝導率よりも大きいため、基地局１の熱は積極的に放熱器３を介して放熱される。そのため、筐体１１を大型化したり、大型の放熱フィンを筐体１１の外面に設けたりすることなく、放熱器３を大型化することで基地局１の冷却効率を向上させることができる。また、基地局１が高機能化してその発熱量が増加したときにも、筐体１１を大型化せずに放熱器３を大型化することで必要な冷却性能を確保できる。したがって、基地局１自体の放熱に関する設計が容易になり、基地局１を小型化することができる。

放熱器３は、円柱である建柱２の外周面に一体的に固定されているが、基地局１が設置される設置面３１は平面状となっている。そのため、建柱２の形状や太さ等と関係なく、設置面３１と基地局１との接触面積を拡大することができる。なお、基地局１の設置面３１との接触面が平面状ではない場合は、設置面３１の形状を基地局１の上記接触面に対応した形状とすることができる。

放熱器３は板状の放熱フィン３２を複数有しており、放熱フィン３２からも基地局１の熱が放熱され、基地局１の冷却効率をより向上させることができる。なお、放熱フィン３２により周囲の空気が温められて、上昇する空気の流れが生じる。ここで、放熱フィン３２は基地局１より上方に設けられており、放熱フィン３２によって温められた空気は基地局１の周囲を流動しない。よって、放熱フィン３２によって温められた空気により、基地局１が再び温められることを防止できる。

次に、基地局１の交換作業について説明する。
基地局１がバージョンアップしたときや破損したときには、基地局１を新しいものと交換する。建柱２に設置された基地局１は人の手の届かない所にある場合、基地局１の交換作業が軽減されることが望ましい。本実施形態では、放熱器３は建柱２に一体的に固定され、且つ放熱器３に基地局１が着脱自在に設置されるため、基地局１の交換時には基地局１のみを交換すればよいため、基地局１の交換作業が軽減される。さらに、上述したように放熱器３からなる冷却構造Ｃを用いることで、基地局１を小型化することができ、基地局１の交換を容易且つ安全に行うことができるようになる。

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、放熱器３を大型化することで基地局１の冷却効率が向上するため、基地局１の筐体１１を大型化せずに必要な冷却能力を確保でき、基地局１を小型化できるという効果がある。また、基地局１の交換が必要な時には基地局１のみを交換すればよいため、基地局１の交換を容易且つ安全に行えるという効果がある。

〔第２実施形態〕
本実施形態における第２無線通信設備Ｗ２の構成を、図２を参照して説明する。図２は、第２無線通信設備Ｗ２の構成を示す斜視図である。また、図２において、図１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無線通信設備Ｗ２は、屋外に設置され、携帯電話やＰＨＳ等の通信に使用される設備である。第２無線通信設備Ｗ２では、基地局１を冷却するための第２冷却構造（冷却構造）Ｃ２が用いられている。本実施形態に係る第２冷却構造Ｃ２は、放熱器３と後述するカバー２２とからなる。

建柱２の外周面（面）２１には、カバー２２が設けられている。カバー２２は、放熱器３が固定される建柱２の外周面２１を全面的に覆っており、外周面２１と放熱器３とによって密着して挟持されている。カバー２２は、建柱２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。なお、本実施形態では、カバー２２は外周面２１を全面的に覆っているが、少なくとも放熱器３と接触し且つ放熱器３よりも大きな外形を有していればよい。

続いて、本実施形態に係る第２冷却構造Ｃ２の冷却作用を説明する。
カバー２２が設けられない場合には、建柱２はその熱伝導率が放熱器３よりも低いコンクリートであるため、基地局１の熱は主に放熱器３を介して放熱される。一方、本実施形態では、基地局１の熱が放熱器３を介してカバー２２に伝わり、カバー２２においても積極的な放熱が行われる。すなわち、カバー２２を大きな放熱器として用いることができることから、基地局１の冷却効率をより向上させることができる。

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、基地局１の冷却効率をより向上させることができるという効果がある。

〔第３実施形態〕
本実施形態における第３無線通信設備Ｗ３の構成を、図３を参照して説明する。図３は、第３無線通信設備Ｗ３の構成を示す斜視図である。また、図３において、図１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３無線通信設備Ｗ３は、屋外に設置され、無線通信に使用される設備である。第３無線通信設備Ｗ３では、基地局１を冷却するための第３冷却構造（冷却構造）Ｃ３が用いられている。本実施形態に係る第３冷却構造Ｃ３は、後述する環状放熱器（放熱器）３Ａからなる。

環状放熱器３Ａは、基地局１を建柱２に設置するため、且つ基地局１の熱を放熱するために用いられ、建柱２をその周方向に囲んで設けられる略環状の部材である。環状放熱器３Ａは、基地局１の熱を効率よく放熱するため、建柱２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。環状放熱器３Ａは、建柱２の外周面に一体的に固定されており、その固定にはボルト等の締結部材が用いられる。

複数の放熱フィン３２は、環状放熱器３Ａの設置面３１を除く外周面に、建柱２の周方向に並んで配設されている。また、複数の放熱フィン３２は、基地局１と略同一の高さに設けられている。

続いて、本実施形態に係る第３冷却構造Ｃ３の作用を説明する。なお、第３冷却構造Ｃ３の冷却作用は、第１の実施形態における冷却構造Ｃと同様のものであるため、その説明を省略する。
本実施形態では、環状放熱器３Ａの外周面には複数の放熱フィン３２が配設されており、第１の実施形態における冷却構造Ｃと同等の冷却効率を得ることができる。さらに、放熱フィン３２は基地局１と略同一の高さに設けられているため、環状放熱器３Ａの部材自体の高さを限定することができる。

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、環状放熱器３Ａの部材自体の高さを限定することができるという効果がある。

〔第４実施形態〕
本実施形態における第４無線通信設備Ｗ４の構成を、図４を参照して説明する。図４は、第４無線通信設備Ｗ４の構成を示す概略図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。また、図４において、図１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４無線通信設備Ｗ４は、屋外に設置され、無線通信に使用される設備である。第４無線通信設備Ｗ４では、基地局１を冷却するための第４冷却構造（冷却構造）Ｃ４が用いられている。本実施形態に係る第４冷却構造Ｃ４は、放熱器３と後述する筒状建柱（建柱）２Ａとからなる。

筒状建柱２Ａは、コンクリートからなり、鉛直方向で延在し上部で開口した略筒状の建築構造物である。筒状建柱２Ａは、径方向で貫通しその内部空間Ｓを外部と連通させる孔部２３を放熱器３より下方に有している。また、本実施形態の放熱器３は、筒状建柱２Ａを貫通して内部空間Ｓに突出する突部３３を複数備えている。突部３３は、棒状もしくは鉛直方向で延びる板状等の部材であり、放熱器３に一体的に接続され、建柱２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。また、放熱フィン３２と同様に、突部３３も鋳造法等を用いて放熱器３と一体的に成形されることが好ましい。なお、筒状建柱２Ａには、突部３３の形状に合わせた貫通孔（図示せず）を設ける必要がある。

続いて、本実施形態に係る第４冷却構造Ｃ４の冷却作用を説明する。
基地局１及び放熱器３の熱が突部３３を介して筒状建柱２Ａの内部空間Ｓに放熱される。そのため、内部空間Ｓにおける空気が温められ、上昇する空気の流れである上昇流Ｆ１が生じる。内部空間Ｓの空気が上昇流Ｆ１として上昇することで、放熱器３より下方に位置する孔部２３からは外部の空気が導入流Ｆ２として新たに内部空間Ｓに導入される（いわゆる煙突効果）。新たに導入された導入流Ｆ２は内部空間Ｓ内を上昇して流動し、突部３３の熱をさらに放熱させ冷却する。すなわち、内部空間Ｓ内を上昇して流動する空気によって放熱器３が冷却され、結果として基地局１の冷却効率をさらに向上させることができる。

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、基地局１の冷却効率をより向上させることが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、放熱器３を建柱２に一体的に固定しているが、これに限定されるものではなく、放熱器３を他の建築構造物（建物の外壁等）に一体的に固定してもよい。

また、上記実施形態では、放熱器３（環状放熱器３Ａも含む）に複数の放熱フィン３２が設けられているが、これに限定されるものではなく、複数のスリットを設けてもよい。このスリットによっても放熱器３の放熱能力を高めることができる。

また、上記第１から第４までの実施形態は互いに相反する関係にはないため、上記第１から第４までの実施形態のうち複数の実施形態をまとめて同一の無線通信設備に適用してもよい。

１…基地局、２…建柱（建築構造物）、２Ａ…筒状建柱（建柱）、２１…外周面（面）、２２…カバー、２３…孔部、３…放熱器、３Ａ…環状放熱器（放熱器）、３２…放熱フィン、３３…突部、Ｃ…冷却構造、Ｃ２…第２冷却構造（冷却構造）、Ｃ３…第３冷却構造（冷却構造）、Ｃ４…第４冷却構造（冷却構造）、Ｓ…内部空間

Claims (6)

1. 建築構造物に一体的に固定される放熱器を有し、
   前記放熱器に基地局が着脱自在に設置され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、
   前記放熱器は、複数の放熱フィンを備え、
   前記複数の放熱フィンは、前記基地局より上方に設けら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、
   前記建築構造物の前記放熱器が固定される面を覆い、且つ前記建築構造物よりも熱伝導率が高いカバーを有す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、
   前記建築構造物は、建柱であり、
   前記放熱器は、前記建柱の外周面に固定されていることを特徴とする基地局の冷却構造。
5. 請求項４に記載の基地局の冷却構造において、
   前記放熱器は、前記建柱を周方向に囲んで設けられるとともに、複数の放熱フィンを備え、
   前記複数の放熱フィンは、前記周方向に並んで配設されていることを特徴とする基地局の冷却構造。
6. 請求項４又は５に記載の基地局の冷却構造において、
   前記建柱は、上部で開口した略筒状であるとともに、径方向で貫通し内部空間を外部と連通させる孔部を前記放熱器より下方に有し、
   前記放熱器は、前記内部空間に突出する突部を備えていることを特徴とする基地局の冷却構造。
   

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