JP2019198009A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体に設置されるアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device installed on a moving body.
近年、飛行機、列車等の移動体では、衛星回線等の通信回線を用いた通信サービスが利用可能になってきている。通信サービスを提供するために、移動体には、アンテナ装置が取り付けられる。 In recent years, communication services using communication lines such as satellite lines have become available for mobile objects such as airplanes and trains. In order to provide a communication service, an antenna device is attached to the mobile body.
通信回線を介して配信可能なコンテンツには、データ量が大きいものが少なくない。移動体での通信サービスは、一度に多くの人が利用する可能性もある。従って、快適な通信サービスの提供には、大容量の通信回線が事実上、不可欠である。 Many contents that can be distributed via communication lines have a large amount of data. A mobile communication service may be used by many people at once. Therefore, a large-capacity communication line is indispensable for providing a comfortable communication service.
大容量の通信回線、つまり高速な通信速度を得るためには、アンテナ素子の高集積化が必要になる。しかし、アンテナ素子の高集積化に伴い、発熱密度も増大する。発熱密度の増大により、アンテナ素子を含む電子部品の温度も上昇する。電子部品の温度は、アンテナ装置の信頼性に大きく影響する。そのため、アンテナ素子を高集積化する場合、アンテナ装置の信頼性を確保するうえで、電子部品の冷却が特に重要になる。 In order to obtain a large capacity communication line, that is, a high communication speed, it is necessary to highly integrate antenna elements. However, as the antenna elements are highly integrated, the heat generation density also increases. As the heat generation density increases, the temperature of the electronic component including the antenna element also increases. The temperature of the electronic component greatly affects the reliability of the antenna device. For this reason, when highly integrating antenna elements, it is particularly important to cool electronic components in order to ensure the reliability of the antenna device.
移動体に設置される従来のアンテナ装置としては、アンテナ素子とアンテナ素子動作モジュールとを基板の異なる面に、対向しない位置関係で実装し、アンテナ素子を収納する収納孔を設けた外装板に基板の熱量を伝達させるものがある（例えば、特許文献１参照）。それにより、この従来のアンテナ装置では、アンテナ素子動作モジュールにより発生した熱量は、基板を介して外装板に伝達される。この結果、発生した熱量は、外装板から放熱される。 As a conventional antenna device installed on a moving body, an antenna element and an antenna element operation module are mounted on different surfaces of the substrate in a non-opposing positional relationship, and the substrate is mounted on an exterior plate provided with a storage hole for storing the antenna element. (For example, refer to Patent Document 1). Thereby, in this conventional antenna device, the amount of heat generated by the antenna element operation module is transmitted to the exterior plate through the substrate. As a result, the generated heat is radiated from the exterior plate.
外装板に形成された収容孔は、透孔である。そのため、外装板は、アンテナ装置を保護するレドームに相当する構造物となっている。 The accommodation hole formed in the exterior plate is a through hole. Therefore, the exterior plate is a structure corresponding to a radome that protects the antenna device.
移動体の多くは、高速移動が可能である。しかし、移動体は、停止させる場合がある。特許文献１に記載されたような従来のアンテナ装置では、移動時には、冷却に十分な量の空気を外装板に接触させることが容易である。しかし、停止時には、冷却に十分な量の空気を外装板に接触させることができるとは限らない。特に高温環境下では、冷却に十分な量の空気を外装板に接触させることは、非常に困難となる。従って、アンテナ装置の信頼性を確保できるだけの冷却を常に行えるとは限らない。 Many of the moving bodies can move at high speed. However, the moving body may be stopped. In the conventional antenna device as described in Patent Document 1, it is easy to bring a sufficient amount of air into contact with the exterior plate when moving. However, at the time of stoppage, a sufficient amount of air for cooling cannot always be brought into contact with the exterior plate. Particularly in a high temperature environment, it is very difficult to bring a sufficient amount of air for cooling into contact with the exterior plate. Therefore, it is not always possible to perform cooling enough to ensure the reliability of the antenna device.
また、アンテナ素子とアンテナ素子モジュールとは、上記のように、基板を挟んで対向しない位置に配置されている。これは、アンテナ素子モジュールで発生した熱量が基板を介して外装板へ伝達されるのを、より効率的に行うためである（例えば、特許文献１の段落００２５参照）。言い換えれば、基板と外装板との間で熱的に接続させる面積を十分に確保するために、このような配置が採用されている。 Further, as described above, the antenna element and the antenna element module are arranged at positions that do not face each other with the substrate interposed therebetween. This is to more efficiently transfer the amount of heat generated in the antenna element module to the exterior plate via the substrate (see, for example, paragraph 0025 of Patent Document 1). In other words, such an arrangement is employed in order to ensure a sufficient area for thermal connection between the substrate and the exterior plate.
しかし、上記のような位置関係でアンテナ素子とアンテナ素子モジュールとを基板に実装する場合、隣接するアンテナ素子間の間隔を、大きくしなければならない。従って、アンテナ素子の高集積化は、事実上、不可能となる。そのため、特許文献１に記載されたような従来のアンテナ装置に用いられている冷却方法は、アンテナ素子を高集積化するアンテナ装置に適用することも、事実上、不可能である。 However, when the antenna element and the antenna element module are mounted on the substrate in the positional relationship as described above, the interval between adjacent antenna elements must be increased. Therefore, high integration of the antenna elements is practically impossible. For this reason, the cooling method used in the conventional antenna device described in Patent Document 1 cannot be applied to an antenna device in which antenna elements are highly integrated.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、その目的は、移動体が停止している状態でも適切な冷却が可能なアンテナ装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide an antenna device capable of appropriate cooling even when a moving body is stopped.
本発明に係るアンテナ装置は、移動体に設置されることを前提とし、電気信号を電波に変換して出射する送信モジュール、及び電波を受信し電気信号に変換して出力する受信モジュールのうちの少なくとも一方を有するアンテナモジュールと、アンテナモジュールを保護するレドームと、アンテナモジュールからの熱量が伝達される第１の熱伝導部材と、移動体の外板に熱的に接続され、第１の熱伝導部材からの熱量を外板に放熱する第２の熱伝導部材と、を備える。 An antenna device according to the present invention is premised on being installed in a moving body, and includes a transmission module that converts an electric signal into a radio wave and emits it, and a reception module that receives the radio wave and converts it into an electric signal and outputs the electric signal. An antenna module having at least one, a radome for protecting the antenna module, a first heat conducting member to which heat from the antenna module is transmitted, and a first heat conducting member thermally connected to the outer plate of the moving body A second heat conducting member that radiates heat from the member to the outer plate.
本発明によれば、移動体が停止している状態でもアンテナ装置の適切な冷却を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to appropriately cool the antenna device even when the moving body is stopped.
以下、本発明に係るアンテナ装置の各実施の形態を、図を参照して説明する。 Embodiments of an antenna device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を示す断面図である。このアンテナ装置１００は、図１に示すように、航空機、列車、等の移動体１０の外板１１の外面、つまり外板１１の外側に露出している面に設置されたものである。外板１１の内側には、グラスウールなどの断熱材１２が設けられている。ここでは、便宜的に、移動体１０として航空機を想定する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an antenna device according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the
アンテナ装置１００自体は、図１に示すように、アンテナモジュール１、ヒートパイプ２、放熱ブロック３、アンカー４、受熱ブロック５、レドームアダプタ６、及びレドーム７を備えている。レドームアダプタ６は、アンカー４により、移動体１０の外板１１に脱着可能に固定されている。放熱ブロック３は、外板１１に熱的に接続させた状態で固定されている。ここでの熱的な接続とは、２つの部材を直接、接触させるか、或いは、２つの部材を熱伝導シート、グリス等を介して接触させることにより、２つの部材間で熱量が伝達可能な状態のことである。
As shown in FIG. 1, the
レドームアダプタ６は、レドーム７を取り付けるための部品である。レドーム７は、アンテナモジュール１を保護するための構造物であり、電波を減衰させない、或いは減衰の程度が小さい材料、例えばグラスファイバー、フッ素樹脂などを用いて作製される。アンテナモジュール１と熱的に接続させた受熱ブロック５は、このレドームアダプタ６に設置される。そのため、レドームアダプタ６は、フレームとしても機能する。
The radome adapter 6 is a part for attaching the
レドームアダプタ６と外板１１との間には、図１に示すように、隙間が設けられている。これは、移動体１０が与圧を維持する航空機の場合、高度が高くなるほど、低圧な環境となって、移動体１０自体が膨張し、外板１１が変形するためである。その膨張に対応するために、放熱ブロック３と外板１１との熱的な接続は、熱伝導シート、或いはグリス等を介して行うことが好ましい。これは、外板１１の形状が変化しても、放熱ブロック３と外板１１との間で良好な熱伝達を安定的に維持させることができるからである。なお、この放熱ブロック３は、特許請求の範囲に記載の第２の熱伝導部材に相当する。受熱ブロック５は、第１の熱伝導部材に相当する。
As shown in FIG. 1, a gap is provided between the radome adapter 6 and the
図２は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置に搭載されたアンテナモジュールの構成例を説明する図である。ここで図２を参照し、アンテナモジュール１について具体的に説明する。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an antenna module mounted on the antenna device according to Embodiment 1 of the present invention. Here, the antenna module 1 will be described in detail with reference to FIG.
アンテナモジュール１は、図２に示すように、送信モジュール２１および受信モジュール２２を備えている。送信モジュール２１および受信モジュール２２は、共に、複数のアンテナ素子２３、通信用ＩＣ（Integrated Circuit）２４、及び図示しない基板を備えている。基板は、例えばアンテナ素子２３と通信用ＩＣ２４との間に配置されている。その場合、アンテナ素子２３と通信用ＩＣ２４とは、基板の異なる面に実装される。
As shown in FIG. 2, the antenna module 1 includes a
アンテナ素子２３が実装される基板の面は、電波の送信、或いは受信のために、外板１１とアンテナ装置１００とが重なる方向上、移動体１０からより離れている側の面である。以降、面は、便宜的に、外板１１とアンテナ装置１００とが重なる方向上、移動体１０から外側に離れている側を「上面」、その上面と対向する面を「下面」と表記する。
The surface of the substrate on which the
送信モジュール２１および受信モジュール２２では、共に、アンテナ素子２３は、高集積化され、格子状に基板上に配置されている。格子状に配置されることにより、アンテナ素子２３は、平面上に複数、並べて配置されている。
In both the
高集積化、つまり高密度実装により、アンテナ装置１００は、面型のフェーズドアレイアンテナ装置となっている。なお、アンテナ装置１００は、フェーズドアレイアンテナ装置に限定されない。また、アンテナモジュール１は、送信モジュール２１および受信モジュール２２のうちの一方のみを備えたものであっても良い。
Due to high integration, that is, high-density mounting, the
移動体１０の内部には、図２に示すように、電源２５、及びモデム２６が設置され、外板１１には接続端子２７が設けられている。それにより、送信モジュール２１および受信モジュール２２には、それぞれ、接続端子２７を介して電源２５からの電力が供給される。モデム２６は、想定する通信回線を介した通信を実現させる通信装置である。移動体１０の場合、通常、その通信回線は、電話回線とは異なる。
As shown in FIG. 2, a
また、送信モジュール２１および受信モジュール２２は、それぞれ、接続端子２７を介してモデム２６と接続されている。それにより、送信モジュール２１では、モデム２６が出力する電気信号を通信用ＩＣ２４が処理し、各アンテナ素子２３を駆動して、送信すべき電気信号を電波に変換して出射させる。他方の受信モジュール２２では、各アンテナ素子２３が電波の受信により出力するアナログの電気信号を通信用ＩＣ２４が処理し、例えばデジタルの電気信号に変換してモデム２６に出力する。
The
アンテナ装置１００では、通信用ＩＣ２４が最も発熱量の大きい部品であり、通信用ＩＣ２４の温度が部品のなかで最も高温となる。そのため、アンテナモジュール１では、送信モジュール２１および受信モジュール２２共に、通信用ＩＣ２４側を受熱ブロック５と熱的に接続させている。
In the
図１の説明に戻る。通信用ＩＣ２４を含む大部分の半導体素子は、耐久性、信頼性を確保するために、高負荷動作時もジャンクション温度を最大許容温度以下に抑えることが要求される。その最大許容温度は、例えば、１００度程度である。
Returning to the description of FIG. Most semiconductor elements including the
本実施の形態１では、図１に示すように、アンテナモジュール１は、受熱ブロック５と熱的に接続されている。受熱ブロック５は、レドームアダプタ６に搭載され、ヒートパイプ２の一方の端を含む端部部分と熱的に接続されている。ヒートパイプ２の他方の端を含む端部部分は、放熱ブロック３と熱的に接続され、放熱ブロック３の外板１１と対向する面は、外板１１と熱的に接続されている。
In the first embodiment, the antenna module 1 is thermally connected to the
放熱ブロック３、アンカー４、受熱ブロック５、及びレドームアダプタ６は、共に、熱伝導率の高い部材を用いて部品として作製された熱伝導部材である。その材料としては、銅、アルミニウム、アルミニウム合金、等を挙げることができる。航空機等の移動体１０の外板１１用として広く用いられるＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic）は、高熱伝導材料であり、そのなかには、銅を超える熱伝導率のものも存在する。
The heat radiation block 3, the
このことから、アンテナモジュール１で発生した熱量が伝達される受熱ブロック５から先の主な伝熱経路としては、受熱ブロック５→レドームアダプタ６の第１の伝熱経路、受熱ブロック５→レドームアダプタ６→アンカー４→外板１１の第２の伝熱経路、受熱ブロック５→レドームアダプタ６→レドーム７の第３の伝熱経路、受熱ブロック５→ヒートパイプ２→放熱ブロック３→外板１１の第４の伝熱経路、を挙げることができる。何れの伝熱経路も、最後は外気への熱伝達による放熱を想定している。この放熱には、輻射、つまり電磁波の放射も含まれる。
Therefore, the main heat transfer path ahead of the
レドームアダプタ６は、複数の伝熱経路に含まれる構造物である。そのため、レドームアダプタ６としては、受熱ブロック５と熱的に接続させる面積を、より大きくできるものが好ましい。
The radome adapter 6 is a structure included in a plurality of heat transfer paths. Therefore, the radome adapter 6 is preferably one that can further increase the area to be thermally connected to the
ヒートパイプ２では、受熱する部分は、作動液を蒸発させる蒸発部となり、放熱する部分は、気化した作動液を液化により凝縮させる凝縮部となる。凝縮部が蒸発部より下となる場合、熱輸送量、つまり伝熱性能が低下する。このため、凝縮部が蒸発部より下となるようにアンテナ装置１００を外板１１に取り付ける場合、ヒートパイプ２としては、ウィックと呼ばれる多孔質材料を配する、焼結金属体を用いる等により、作動液の移動に毛細管現象を利用する構造のものが好ましい。
In the
図１に示すように、ヒートパイプ２を受熱ブロック５の断面の中央部分で熱的に接続させた場合、より高い伝熱性能が期待できる。高い伝熱性能は、アンテナ装置１００の軽量化、或いは薄型化に効果がある。しかし、その接続箇所は、必要な伝熱性能が確保できる場所であれば良いことから、特に限定されない。そのため、その接続箇所は、受熱ブロック５の断面の端部とすることも可能である。熱的な接続方法も特に限定されない。
As shown in FIG. 1, when the
図１では、１本のヒートパイプ２を描いているが、ヒートパイプ２の本数も特に限定されない。複数本のヒートパイプ２を用いる場合、アンテナモジュール１において、単位当たりの発熱量が大きい部分、冷却の必要性が高い素子が配置された部分等を考慮して、ヒートパイプ２の配置を決定するのが好ましい。ヒートパイプ２の断面形状も、特に限定されない。その断面形状は、アンテナ装置１００の外形形状への要求に応じて選択するようにしても良い。また、高度による圧力の変化に伴う外板１１の変形に、より適切に対応できるように、フレキシブル性を有するヒートパイプ２を採用しても良い。
Although one
アンテナ装置１００の発熱量が比較的に小さく、且つ外気温度も比較的に低いような場合、上記第４の伝熱経路が存在しなくとも、アンテナモジュール１の冷却、つまり発生した熱量の除去を適切且つ安定的に行うことが可能である。これは、移動体１０が停止している状況下であっても、同様である。
When the heat generation amount of the
しかし、アンテナ装置の発熱量が比較的に大きいか、或いは外気温度が比較的に高い場合、移動体１０が停止している状況下では、第１〜第３の伝熱経路だけではアンテナモジュール１の適切且つ安定的な冷却を行うことは、困難となる。上記第４の伝熱経路は、その状況下でもアンテナモジュール１の適切且つ安定的な冷却を可能にするために形成させている。
However, when the amount of heat generated by the antenna device is relatively large or the outside air temperature is relatively high, the antenna module 1 can be obtained only by the first to third heat transfer paths under the situation where the moving
上記の伝熱経路の熱抵抗は、第４の伝熱経路が最低である。これは、受熱ブロック５とヒートパイプ２間、ヒートパイプ２と放熱ブロック３間、放熱ブロック３と外板１１間の各熱的な接続面積は、何れも比較的に大きく、且つヒートパイプ２は、大きい熱量の輸送が可能だからである。また、外板１１自体も、通常は、高熱伝導材料であり、非常に大きい表面積を有している。そのため、外気温度が比較的に高く、且つ移動体１０が停止しているような過酷な状況下では、アンテナモジュール１で発生し、受熱ブロック５に伝達された熱量は、主に第４の伝熱経路を介して外板１１に伝熱されて拡散され、外板１１を介して外気に放熱される。つまり、過酷な状況下では、第４の伝熱経路による放熱が支配的となって、アンテナモジュール１の適切且つ安定的な冷却が実現される。
The thermal resistance of the heat transfer path is the lowest in the fourth heat transfer path. This is because the thermal connection areas between the
高速な移動が可能な移動体１０では、燃費、騒音等の関係から、空気抵抗は、より抑えることが望まれる。その空気抵抗を抑えるためには、アンテナ装置１００の前面投影面積は、より小さくすることが好ましい。この第４の伝熱経路の存在により、十分な冷却機能を備えたアンテナ装置１００を、より小型化することが可能になる。このことから、本実施の形態１は、移動体１０の燃費の向上、騒音の低減といった面でも有効である。
In the moving
移動体１０では、図１に示すように、外板１１の内側に断熱材１２を設ける場合が少なくない。特に、搭乗者用として与圧された空間の温度を管理する場合、断熱材１２は、不可欠である。以降、この空間は、「客室」と表記する。
In the moving
与圧には、気密性が要求される。より確実に気密性を維持させるうえで、外板１１を貫通させる部材は、より少なくすることが好ましい。また、強度の面でも、その部品は、より少なくすることが望まれる。
Airtightness is required for pressurization. In order to maintain the airtightness more reliably, it is preferable to reduce the number of members that penetrate the
本実施の形態１では、図１に示すように、アンテナ装置１００の冷却のために外板１１を貫通させる部品は、存在しない。そのため、気密性の維持、強度の低下の抑制、等の面でも有用である。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, there is no component that penetrates the
実施の形態２．
移動体１０の客室内は、外気温度の高い環境でも適温に維持されるのが普通である。本実施の形態２は、このことに着目し、移動体１０内部への放熱を行うようにしたものである。そのような放熱を行うようにした場合、より適切且つ、より安定的にアンテナモジュール１の冷却を実現させることができる。ここでは、上記実施の形態１と同じ、或いは相当する構成要素には、同じ符号を付し、上記実施の形態１から異なる部分に着目して、説明を行う。
The cabin of the moving
図３は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を示す断面図である。本実施の形態２では、熱拡散シート３１が付属品として追加されているか、或いはオプション部品として追加可能となっている。それにより、本実施の形態２では、アンテナ装置１００は、アンテナ装置本体１００ａと、熱拡散シート３１とを含む。ここでは、便宜的に、以降、熱拡散シート３１はオプション部品と想定する。
FIG. 3 is a sectional view showing an antenna apparatus according to
熱拡散シート３１は、アンテナ装置１００に発生した熱量の除去をより効率的に行えるようにすることを意図したものである。この熱拡散シート３１は、例えば図３に示すように、外板１１の下面、つまり外板１１の内側の面に取り付けることが考えられる。図３に示す例では、熱拡散シート３１は、外板１１の下面の放熱ブロック３と対向する位置に取り付けている。これは、外板１１を介し、アンテナ装置１００に発生した熱量をより多く熱拡散シート３１に伝達させることにより、熱拡散シート３１から移動体１０内の空気に放熱させるためである。このようなことから、図３は、本実施の形態２におけるアンテナ装置１００を示すと共に、熱拡散シート３１の使用例も示している。アンテナ装置本体１００１ａは、上記実施の形態１におけるアンテナ装置１００と同じものである。
The
熱拡散シート３１は、空気との間の熱伝達率に優れた材料を用いて作製された熱伝導部材であり、特許請求の範囲に記載の第３の熱伝導部材に相当する。熱拡散シート３１を取り付ける部分には、断熱材１２が設けられていない。それにより、受熱ブロック５→ヒートパイプ２→放熱ブロック３→外板１１→熱拡散シート３１の第５の伝熱経路を形成させ、熱拡散シート３１を介して、移動体１０内の空気への放熱が可能となっている。この第５の伝熱経路の形成により、言い換えれば、オプション部品である熱拡散シート３１の追加により、アンテナ装置１００、つまりアンテナモジュール１の、より適切且つより安定的な冷却を実現させることができる。
The
図４は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の変形例を示す断面図である。この変形例では、図４に示すように、受熱ブロック４１、及び放熱フィン４２が設けられたヒートパイプ４３がオプション部品４０として追加可能となっている。このオプション部品４０も、移動体１０内の空気への放熱を想定したものである。それにより、図４も、本変形例におけるアンテナ装置１００を示すと共に、オプション部品４０の使用例を示している。
FIG. 4 is a sectional view showing a modification of the antenna device according to
図４に示す例でも、受熱ブロック４１は、外板１１の下面、つまり外板１１の内側の面の放熱ブロック３と対向する位置に取り付けられている。この受熱ブロック４１には、一方の端部部分に複数の放熱フィン４２が設けられているヒートパイプ４３の他方の端を含む端部部分が熱的に接続されている。それにより、この変形例では、受熱ブロック５→ヒートパイプ２→放熱ブロック３→外板１１→受熱ブロック４１→ヒートパイプ４３→放熱フィン４２の第６の伝熱経路が形成されている。なお、受熱ブロック４１も、第３の熱伝導部材に相当する。
Also in the example shown in FIG. 4, the
ヒートパイプ４３を用いることにより、受熱ブロック４１と放熱フィン４２との間に、ある程度の距離を設けることが容易となる。そのため、図４に示すように、受熱ブロック４１を断熱材１２に接触させると共に、放熱フィン４２を断熱材１２より内側に存在する空気に接触させることができる。
By using the
上記実施の形態２では、移動体１０内の空気と接触する熱拡散シート３１の面積が移動体１０内での放熱面積となる。従って、その放熱面積は、熱拡散シート３１に依存する。一方、本変形例では、外板１１の内側に取り付ける熱拡散シート３１、受熱ブロック４１等の第３の熱伝導部材の表面積に依存することなく、放熱フィン４２により、任意の放熱面積を実現させることができる。ヒートパイプ４３の本数を増やすことにより、より広い放熱面積を実現させることもできる。このこともあり、本変形例では、上記実施の形態２
と比較して、より高い冷却性能を、より容易に実現させることができる。
In the second embodiment, the area of the
Compared with, higher cooling performance can be realized more easily.
なお、本変形例、及び上記実施の形態２では、移動体１０内に放熱する媒体として空気を想定しているが、媒体は、空気でなくとも良い。つまり、熱伝導性が高い、室内の気温より低い温度に維持される、空気と接触する表面積が大きい、といった部品或いは構造物に、受熱ブロック４１の熱量を伝達させるようにしても良い。熱量は、異なる複数の媒体に伝達させるようにしても良い。
In the present modification and the second embodiment, air is assumed as a medium that dissipates heat in the moving
実施の形態３．
上記実施の形態１では、受熱ブロック５から放熱ブロック３への熱輸送にＵ字型のヒートパイプ２を用いている。本実施の形態３は、異なる形状のヒートパイプを採用したものである。本実施の形態３においても、上記実施の形態２と同様に、上記実施の形態１と同じ、或いは相当する構成要素には同じ符号を付し、上記実施の形態１から異なる部分に着目して、説明を行う。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, the
図５は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を示す断面図である。本実施の形態３に係るアンテナ装置１００は、図５に示すように、矩形状のヒートパイプ２ａを採用し、ヒートパイプ２ａを用いて、受熱ブロック５の熱量を放熱ブロック３に輸送するようになっている。
FIG. 5 is a sectional view showing an antenna apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in FIG. 5, the
矩形状のヒートパイプ２ａを採用し、各端部部分を受熱ブロック５、及び放熱ブロック３にそれぞれ熱的に接続させた場合、ヒートパイプ２の奥行き方向、つまり図面を貫く方向上の幅が同じであれば、熱的に接触する表面積は、上記実施の形態１より小さくなる。これは、上記実施の形態１では、受熱ブロック５、放熱ブロック３共に、ヒートパイプ２の上面側、及び下面側が接触するのに対し、本実施の形態２では、そのうちの一方が接触しないからである。
When the
しかし、ヒートパイプ２を矩形状にすることにより、熱輸送上の距離は、上記実施の形態１と比較して短くなる。そのため、熱輸送上の効率は、高くなり、ヒートパイプ２に要求される体積は、より小さくなる。この結果、アンテナ装置１００の適切且つ安定的な冷却を実現させつつ、アンテナ装置１００の小型化、薄型化が、より容易に行えるようになる。また、上記実施の形態１と比較して、放熱ブロック３を広範囲に設置することがより容易となり、放熱ブロック３の設計上の自由度も、より向上することとなる。
However, by making the
実施の形態４．
上記実施の形態１及び３では、ヒートパイプ２により放熱ブロック３に輸送された熱量を、外板１１に伝達させるようになっている。これに対し、本実施の形態４では、放熱ブロック３の熱量を、外板１１以外の部品にも伝達させるようにしたものである。ここでも、上記実施の形態２、及び３と同様に、上記実施の形態１と同じ或いは相当する構成要素には同じ符号を付し、上記実施の形態１から異なる部分に着目して、説明を行う。
In the first and third embodiments, the amount of heat transported to the heat dissipation block 3 by the
図６は、本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を示す断面図である。本実施の形態４に係るアンテナ装置１００は、図６に示すように、放熱ブロック３をレドームアダプタ６と熱的に接続されている。このレドームアダプタ６は、外部に露出する部分が存在することから、レドーム７が保護しない範囲を覆う筐体としても機能する。それにより、受熱ブロック５→ヒートパイプ２→放熱ブロック３→レドームアダプタ６の第７の伝熱経路が形成されている。
FIG. 6 is a sectional view showing an antenna apparatus according to
この第７の伝熱経路の形成により、上記実施の形態１と比較して、レドームアダプタ６から、より多くの熱量を放熱させることができる。そのため、本実施の形態４は、上記実施の形態１と比較し、より高い冷却性能が実現される。
By forming the seventh heat transfer path, a larger amount of heat can be radiated from the radome adapter 6 as compared with the first embodiment. Therefore, this
なお、レドームアダプタ６への熱量の伝達は、放熱ブロック３から行わなくとも良い。例えば、受熱ブロック５から直接的に、或いは他の部品を介して、レドームアダプタ６に熱量を伝達させるようにしても良い。放熱ブロック３及び受熱ブロック５の両方から、熱量をレドームアダプタ６に伝達させるようにしても良い。
The amount of heat transmitted to the radome adapter 6 may not be transmitted from the heat dissipation block 3. For example, the heat amount may be transmitted to the radome adapter 6 directly from the
放熱ブロック３及び受熱ブロック５のうちの少なくとも一方から、熱量を伝達させる筐体は、レドームアダプタ６に限定されない。基本的に、外気と接触した部品であれば良いことから、レドーム７に熱量を伝達させるようにしても良い。
A housing that transmits heat from at least one of the heat dissipation block 3 and the
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、ヒートパイプ２を介して受熱ブロック５の熱量を輸送する放熱ブロック３は、１つである。これに対し、本実施の形態５は、複数の放熱ブロック３ａを用いるようにしたものである。ここでも、上記実施の形態２〜４と同様に、上記実施の形態１と同じ或いは相当する構成要素には同じ符号を付し、上記実施の形態１から異なる部分に着目して、説明を行う。
In the said Embodiment 1-4, the heat dissipation block 3 which transports the calorie | heat amount of the
図７は、本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を示す断面図である。本実施の形態５に係るアンテナ装置１００は、図７に示すように、３つの放熱ブロック３ａ、３つの矩形状のヒートパイプ２ｂを備え、各放熱ブロック３ａへの受熱ブロック５からの熱量の輸送に、それぞれ１つのヒートパイプ２ｂが用いられている。
FIG. 7 is a sectional view showing an antenna apparatus according to
移動体１０が航空機であった場合、客室を与圧することから、高度が高くなるほど、機体は膨張する。機体の膨張、収縮に伴い、外板１１の形状も変化する。その変化に対応するために、１つの放熱ブロック３と外板１１との間に熱伝導シート、グリス等を介在させたとしても、放熱ブロック３と外板１１との間に隙間が生じて熱伝達効率が低下する恐れがある。なお、停止時には、機体は元の状態に収縮しているのが普通であることから、放熱ブロックと外板１１との間に隙間が比較的に発生し易いと考えられる。これは、収縮時、基本的に、外板１１は、放熱ブロック３から離れる方向に変形するからである。
When the moving
そこで、本実施の形態５では、複数の放熱ブロック３ａを用いている。この場合、各放熱ブロック３ａと外板１１との間の熱的な接続面積、つまりその間の熱伝導経路の面積を、１つの放熱ブロック３を用いる場合と比較して、より小さくさせることができる。その面積が小さくなるほど、外板１１の変形による影響は、小さくなる。これは、外板１１の面積が小さくなるほど、その面積全体での変形量も小さくなるからである。このため、複数の放熱ブロック３ａを用いて、各放熱ブロック３ａの熱的な接続面積を、より小さくさせた場合、各放熱ブロック３ａと外板１１との間の良好な熱伝達効率を、より安定的に維持させることができる。仮に、熱伝達効率が低下した放熱ブロック３ａが発生したとしても、他の放熱ブロック３ａから外板１１への熱伝達が、効率的に行える。従って、アンテナ装置１００の冷却性能の急激な低下は、回避されるか、或いは抑制されることとなる。
Therefore, in the fifth embodiment, a plurality of
アンテナ装置１００は、外板１１の平坦な位置に設置されるとは限らない。例えば、曲率半径の小さい曲面にアンテナ装置１００を設置する可能性もあり得る。しかし、たとえ曲率半径の比較的に小さい曲面であっても、放熱ブロック３の熱的な接続面積をより小さくすることにより、放熱ブロック３と外板１１との間の良好な熱伝達を、より容易に実現させることができる。このことから、複数の放熱ブロック３ａを用いることには、施工性の面での利点もある。
The
なお、本実施の形態５では、複数の放熱ブロック３ａの数を３としているが、その数は、３でなくとも良い。また、各放熱ブロック３ａの熱的な接続面積は、全て同じ、或いはほぼ同じとしなくとも良い。つまり、外板１１の形状等に応じて、放熱ブロック３ａの数、熱的な接続面積、等を決定するようにしても良い。
In the fifth embodiment, the number of the plurality of
なお、本実施の形態１〜５では、移動体１０として航空機を想定しているが、移動体１０の種類は、特に限定されない。つまり、移動体１０は、列車、船舶、等であっても良い。また、搭載するアンテナモジュール１の数も、特に限定されない。例えば、送信モジュール２１、受信モジュール２２をそれぞれ１つのアンテナモジュール１として、１つ以上、アンテナ装置１００に搭載させても良い。
In the first to fifth embodiments, an aircraft is assumed as the moving
１ アンテナモジュール、２、２ａ、２ｂ ヒートパイプ、３、３ａ 放熱ブロック（第２の熱伝導部材）、４ アンカー、５ 受熱ブロック（第１の熱伝導部材）、６ レドームアダプタ、７ レドーム、１０ 移動体、１１ 外板、１２ 断熱材、２１ 送信モジュール、２２ 受信モジュール、２３ アンテナ素子、２４ 通信用ＩＣ、３１ 熱拡散シート（第３の熱伝導部材）、４１ 受熱ブロック（第３の熱伝導部材）、４２ 放熱フィン、４３ ヒートパイプ、１００ アンテナ装置、１００ａ アンテナ装置本体。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
電気信号を電波に変換して出射する送信モジュール、及び前記電波を受信し電気信号に変換して出力する受信モジュールのうちの少なくとも一方を有するアンテナモジュールと、
前記アンテナモジュールを保護するレドームと、
前記アンテナモジュールからの熱量が伝達される第１の熱伝導部材と、
前記移動体の外板に熱的に接続され、前記第１の熱伝導部材からの熱量を前記外板に放熱する第２の熱伝導部材と、
を備えるアンテナ装置。 An antenna device installed on a moving body,
An antenna module having at least one of a transmission module that converts electric signals into radio waves and emits them, and a reception module that receives the radio waves and converts them into electric signals;
A radome protecting the antenna module;
A first heat conducting member to which heat from the antenna module is transmitted;
A second heat conduction member that is thermally connected to the outer plate of the movable body and radiates heat from the first heat conduction member to the outer plate;
An antenna device comprising:
を更に備える請求項１に記載のアンテナ装置。 A heat pipe for transporting the amount of heat of the first heat conducting member to the second heat conducting member;
The antenna device according to claim 1, further comprising:
前記筐体に、前記第１の熱伝導部材、及び前記第２の熱伝導部材のうちの少なくとも一方からの熱量を伝達させる、
請求項１または２に記載のアンテナ装置。 A housing that covers a range that the radome does not protect;
Transferring the amount of heat from at least one of the first heat conducting member and the second heat conducting member to the housing;
The antenna device according to claim 1 or 2.
請求項１〜３の何れか１項に記載のアンテナ装置。 At least one of the transmission module and the reception module included in the antenna module has a plurality of antenna elements arranged side by side on a plane.
The antenna device according to any one of claims 1 to 3.
を更に備える請求項１〜４の何れか1項に記載のアンテナ装置。 A third heat conducting member that is thermally connected to the inner surface of the outer plate and radiates heat to the inside of the moving body;
The antenna device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記第３の熱伝導部材と熱的に接続された他のヒートパイプと、
前記他のヒートパイプにより輸送された熱量を前記移動体の内部の空気に放熱するための放熱フィンと、
を更に備える請求項１〜４の何れか1項に記載のアンテナ装置。 A third heat conducting member thermally connected to the inner surface of the outer plate;
Another heat pipe thermally connected to the third heat conducting member;
Radiating fins for radiating the amount of heat transported by the other heat pipe to the air inside the moving body,
The antenna device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
請求項１〜６の何れか１項に記載のアンテナ装置。 The moving body is an aircraft;
The antenna device according to claim 1.
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