JP2015532801A - 通信システムデバイスの省エネ環境保護装置 - Google Patents

Abstract

通信システムデバイスの省エネ環境保護装置は、通信システムデバイスの大電力モジュールの表面または付近に設置され、大電力モジュールの熱エネルギーを電気エネルギーに変換することに用いられる、熱電変換モジュール（２）と、直接または切替スイッチ（５）を介して熱電変換モジュールに接続され、熱電変換モジュールから供給される電気エネルギーを利用して充電することに用いられる、蓄電装置（３）とを含む。省エネ環境保護装置は、無線通信システムデバイス内の熱エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換し、回収して蓄えて、電気エネルギーが必要なデバイスのために使用され、そしてデバイスから外部への熱エネルギーの放出を削減することができる。

Description

本発明は、無線通信技術分野に関し、特にデバイスの熱エネルギーを電気エネルギーに変換してデバイスのために用いられる通信システムデバイスの省エネ環境保護装置に関する。

社会の進歩および経済の発展に伴い、エネルギーは様々な形で時々刻々と損失されている。巨大な無線通信システムは多くの部分から構成されるものであり、そのうち、基地局におけるリモートラジオユニット（ＲＲＵ：Ｒａｄｉｏ Ｒｅｍｏｔｅ Ｕｎｉｔ）がこのシステムの不可欠な一部であり、図１に示すように、ＲＲＵデバイスと蓄電システム１を含む。

現在、市場における従来のＲＲＵの効率は、基本的に３０％ほどまたはそれよりも低いものである。パワーアンプ技術の影響を受けるので、大部分のエネルギーは、熱エネルギーの形で損失されており、このように損失されている熱エネルギーを集めて利用すれば、私たちが提唱しているグリーン・環境保護通信システムに向かって大きく進むであろう。

本発明の目的は、通信デバイスで発生する熱エネルギーを十分に利用して省エネ・環境保護を実現する、通信システムデバイスの省エネ環境保護装置を提供することにある。

本発明の実施形態に係る通信システムデバイスの省エネ環境保護装置は、
前記通信システムデバイスの大電力モジュールの表面または付近に設置され、前記大電力モジュールの熱エネルギーを電気エネルギーに変換するように配置される、熱電変換モジュールと、
直接または切替スイッチを介して前記熱電変換モジュールに接続され、熱電変換モジュールから供給される電気エネルギーを利用して充電するように配置される、蓄電装置とを含む。

好ましくは、前記蓄電装置は、前記通信システムデバイスの自身蓄電モジュールと蓄電システムを含む。

好ましくは、前記自身蓄電モジュールと蓄電システムは、それぞれ前記切替スイッチを介して前記熱電変換モジュールに接続される。

好ましくは、前記省エネ環境保護装置は、前記自身蓄電モジュール、蓄電システム、および切替スイッチにそれぞれ接続されるように設置される制御モジュールをさらに含む。

好ましくは、前記通信システムデバイスが無線通信システムリモートラジオユニット（ＲＲＵ）であり、前記大電力モジュールがＲＲＵのパワーアンプであり、前記制御モジュールがシステム制御シングルボードである。

好ましくは、前記熱電変換モジュールは、複数の直列に接続された電解質モジュールからなる。

好ましくは、前記電解質モジュールの各々は、それぞれ前記大電力モジュールにおける対応する放熱歯に貼り付けられている。

好ましくは、前記電解質モジュールの各々は、いずれも正極、負極、および正極と負極の間に充填された充電電解質餅（rechargeable electrolyte pie）を含む。

好ましくは、前記省エネ環境保護装置は、自身蓄電モジュールに設置され、外部に対して電力を供給することに用いられる、外部電力供給インターフェースをさらに含む。

好ましくは、前記省エネ環境保護装置は、蓄電システムに対して充電電気エネルギーを供給するように配置される蓄電入力インターフェースをさらに含む。

従来技術に比べて、本発明の実施形態の有益な効果は、ＲＲＵ基地局のような無線通信システムデバイスの熱エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換し、回収して蓄えて、デバイスに必要な電気エネルギーを提供できることにある。

なお、本発明の実施形態の技術により、追加する部分のコストが低く、汚染が少なく、デバイスから外部への熱エネルギーの放出を削減しつつ、このような熱エネルギーを活用して省エネ・環境保護の低炭素効果を達成する。

従来技術に係る通信システムデバイスの省エネ環境保護装置の概略図である。 本発明の実施形態に係る通信システムデバイスの省エネ環境保護装置の第１実施形態の原理図である。 本発明の実施形態に係る通信システムデバイスの省エネ環境保護装置の第２実施形態の原理図である。 本発明の実施形態に係る通信システムデバイスの省エネ環境保護装置をＲＲＵに適用する概略図である。 図４に示すＲＲＵにおける省エネ環境保護装置についての構成の概略図である。 本発明の実施形態に係る熱電変換モジュールの概略図である。 本発明の実施形態に係る熱電変換モジュールを実現する概略図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。以下に説明する好ましい実施形態は、本発明を説明して解釈するために用いられ、本発明を限定するものでないことが理解されるべきである。

図２に、本発明に係る通信システムデバイスの省エネ環境保護装置の第１実施形態の原理図が示され、図２に示されるように、当該装置は、
通信システムデバイスにおける大電力モジュールの表面または付近に設置され、前記大電力モジュールの熱エネルギーを電気エネルギーに変換するように配置される、熱電変換モジュール２と、
直接または切替スイッチを介して前記熱電変換モジュール２に接続され、熱電変換モジュール２から供給される電気エネルギーを利用して充電するように配置される、蓄電装置３とを含む。

ここで、ほとんどのＲＲＵが室外に置かれるので、複数のＲＲＵシステムの熱エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄えることができ、基地局システム自身の電力供給需要に応じてもよく、屋外で照明が必要なシステム、例えば屋外広告物の夜間照明などのために電力供給インターフェースを提供してもよく、同時に、蓄電装置３に入力することもできる。

図３に、本発明に係る通信システムデバイスの省エネ環境保護装置の第２実施例の原理図が示され、図３に示されるように、当該装置は、
前記デバイスの自身蓄電モジュール３１と蓄電システム３２が含まれる前記蓄電装置３を含み、
ここで、前記自身蓄電モジュール３１と蓄電システム３２は、それぞれ前記切替スイッチ５を介して前記熱電変換モジュール２に接続される。

前記制御モジュール４は、前記自身蓄電モジュール３１、蓄電システム３２、および切替スイッチ５にそれぞれ接続される。

前記制御モジュール４は、自身蓄電モジュール３１または蓄電システム３２の充電状態をリアルタイムでモニタリングし、充電終了を検出した時に、切替スイッチ５を制御して切り替えることで、蓄電システム３２または自身蓄電モジュール３１に充電をスタートさせる。

ここで、前記熱電変換モジュール２では、従来のＲＲＵ熱源（パワーアンプ）の外側に電解質材料モジュールが取り付けられており、電解質材料が特定の条件下でイオン伝導性を持つので、このような材料は熱源の作用で熱エネルギーを電気エネルギーに変換でき、材料の両極に電圧差を発生させ、システム制御シングルボード４１によって自身蓄電モジュール３１の蓄電量を検出し、自身蓄電モジュール３１の蓄電量が自身蓄電量の半分以下となる時に、自身蓄電モジュール３１が蓄電し、一方、自身蓄電モジュール３１の蓄電量が自身蓄電量の半分より高くなる時に、システム制御シングルボード４１が、蓄電システム３２が蓄電するように通知する。パワーアンプから放出された熱エネルギーは、ちょうど電解質材料のイオン伝導性を励起して、電気エネルギーを発生する。この方法の利点は、熱源さえあれば、温度が低い場合においても、熱エネルギーをいつでも変換できることである。コストが低く、このような電解質材料が自然の中に多く存在し、日常生活においてよくある物質であり、そのうち、最もよくあるのは、食塩、炭酸ナトリウム、硫酸などである。それと同時に、装置に当該モジュールを追加すれば、排気や廃棄物が発生しないので、目下の省エネ・排出削減の呼びかけにも応じる。

すなわち、前記熱電変換モジュール２は、熱エネルギーから電気エネルギーへの変換機能を実現し、電解質材料が熱源の作用で熱エネルギーから電気エネルギーへの変換を完了する。

前記自身蓄電モジュール３１は、蓄電の優先度が蓄電システム３２より高く、電気エネルギーの貯蔵機能を完了する。まず、自身蓄電モジュール３１を充電し、充電中にシステム制御シングルボード４１は充電状態をリアルタイムでモニタリングし、充電が終わると、すぐにスイッチを制御して切替スイッチ５を外部の蓄電システム３２に切り替える。ＲＲＵの電力供給異常が発生する時に、自身蓄電モジュール３１がＲＲＵに電力を供給する。

自身の蓄えた電気エネルギーがＲＲＵデバイスに必要な電力供給量より低くなる場合、システム制御シングルボード４１は、自身の蓄電能力不足の警告を報告して、自身蓄電モジュール３１を充電する必要があることをユーザに提示することで、ユーザがバックグラウンド操作により装置を切り替えることができ、外界が電源を必要としている場合、ＲＲＵの外部電力供給インターフェースに接続されることができ、自身蓄電モジュール３１によって外部に対して電力を支援することもでき、電気エネルギーが自身蓄電能力の半分より低くなる場合、システム制御シングルボード４１は自身蓄電モジュール３１を充電する必要があることをユーザに提示する。

図４に、本発明の実施形態に係る通信システムデバイスの省エネ環境保護装置をＲＲＵに適用する概略図が示され、外部電力供給インターフェース６と蓄電システムの入力インターフェース７を含む。

前記外部電力供給インターフェース６は、自身蓄電モジュール３１に設置され、外部に対して電力を供給することに用いられる。前記蓄電入力インターフェース７は、蓄電システム３２に対して充電電気エネルギーを供給するように配置されている。

ここで、外部電力供給インターフェース６は、高空での電力が必要なユーザにより使われ、このインターフェースはユニバーサルインターフェースに属し、アダプターによる電力供給を提供してもよく、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ ＢＵＳ）インターフェースによる電力供給を提供してもよい。蓄電システムの入力インターフェース７は、自身の蓄電量を十分に保証した後、余分な熱エネルギーから変換された電気エネルギーを蓄えて、電力の使用のために便利を与える。

図５に、図４に示すＲＲＵの省エネ環境保護装置についての構成概略図が示され、熱電変換モジュール２、自身蓄電モジュール３１、蓄電システム３２、およびシステム制御シングルボード４１を含む。

ここで、前記通信システムデバイスが無線通信システムにおけるＲＲＵであり、前記大電力モジュール８がＲＲＵパワーアンプであり、前記制御モジュール４がシステム制御シングルボード４１であり、前記システム制御シングルボード４１が制御線１１を介して前記自身蓄電モジュール３１と蓄電システム３２を制御する。

通信システムデバイス全体のエネルギー貯蔵が足りると、余分なエネルギーを蓄電システム３２に伝送する必要があり、前記システム制御シングルボード４１により通信システムデバイス自身のエネルギー貯蔵状態をリアルタイムでモニタリングし、蓄電システム３２に命令を送信して蓄電操作をしておく。

ここで、前記自身蓄電モジュール３１の取り付けについては、デバイスの実装の問題を考慮して、自身蓄電モジュール３１をデュプレクサ９側に取り付け、デバイスの実装の便宜上、自身蓄電モジュール３１の厚みを電解質材料群の厚みに一致させる。

図６に、本発明の実施形態に係る熱電変換モジュールの概略図が示され、図６に示すように、パワーアンプ８側の放熱歯に電解質餅２１が貼り付けられており、温度差の効果で、それぞれの電解質には電位差が発生するようになり、若干群の電解質が正負極性に従って直列に接続されており、電解質モジュールの両側だけで電極が引き出され、蓄電接続ポート１２によって切替スイッチ５に接続されており、前記切替スイッチ５の一方側に自身蓄電モジュール３１が接続されており、他方側に蓄電システム３２が接続されており、前記切替スイッチ５の制御がシステム制御シングルボード４１によって実現されており、前記システム制御シングルボード４１が自身蓄電モジュール３１の充電完了を検出した後、すぐに切替スイッチ５を蓄電システム３２側へ切り替えて、蓄電システム３２に電力伝送操作命令を送信してから蓄電する。

図７に、本発明の実施形態に係る熱電変換モジュールを実現する概略図が示され、図７に示すように、まず、パワーアンプ８の放熱歯のＡ面に熱伝導接着剤で電極ａ（＋）を貼り付け、装置の内側Ｂに電極ｂ（−）を貼り付け、ａとｂの間に電解質餅２１を充填し、同じ方法に従って次の放熱歯面に電極ｃ（＋）を貼り付け、装置の内側に電極ｄ（−）を貼り付け、ｃとｄの間に電解質餅２１を充填し、この順番で置いて電解質群を形成し、前段の（＋）極を次段の（−）極に接続し、そのうち、第１段のａ（＋）極と最終段のｎ（−）極が充電電極として使用され、自身蓄電モジュール３１と蓄電システム３２に対して充電電極を提供する。

なお、図６と図７に示すように、前記熱電変換モジュール２は、複数の直列に接続された電解質モジュールからなり、電解質モジュールの各々がそれぞれ前記大電力モジュールの対応する放熱歯に貼り付けられており、電解質モジュールの各々がいずれも正極、負極、および正極と負極の間に充填された充電電解質餅２１を含む。

前記装置の動作プロセスは以下の通りである。ＲＲＵが稼働した後、パワーアンプ８が大量の熱エネルギーを放出し、この熱エネルギーが熱源として電解質の中のイオンの運動を励起し、電極間に電位差が発生する。

以上のように、本発明の実施形態は、ＲＲＵ基地局のような無線通信システムデバイスの熱エネルギーを効果的に電気エネルギーに変換し、回収して蓄えて、内部または外部の電力駆動デバイスに必要な電気エネルギーを提供することができる。なお、本発明の実施形態は、デバイスから外部への熱エネルギーの放出を削減しつつ、このような熱エネルギーを活用して省エネ・環境保護の低炭素効果を達成する。

以上は、本発明を詳しく説明したが、本発明はこれに限定されなく、当業者が本発明の原理に基づいて様々な変更を行うことができる。従って、本発明の原理に基づいて行われるいかなる変更が、本発明の保護範囲以内に含まれることが理解されるべきである。

Claims (10)

1. 通信システムデバイスの省エネ環境保護装置であって、
   前記通信システムデバイスの大電力モジュールの表面または付近に設置され、前記大電力モジュールの熱エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成される、熱電変換モジュールと、
   直接または切替スイッチを介して前記熱電変換モジュールに接続され、前記熱電変換モジュールから供給される電気エネルギーを利用して充電するように構成される、蓄電装置とを含むことを特徴とする省エネ環境保護装置。
2. 前記蓄電装置は、前記通信システムデバイスの自身蓄電モジュールと蓄電システムを含むことを特徴とする
   請求項１に記載の省エネ環境保護装置。
3. 前記自身蓄電モジュールと前記蓄電システムは、それぞれ前記切替スイッチを介して前記熱電変換モジュールに接続されることを特徴とする
   請求項２に記載の省エネ環境保護装置。
4. 前記自身蓄電モジュール、前記蓄電システムおよび前記切替スイッチにそれぞれ接続されるように設置される、制御モジュールをさらに含むことを特徴とする
   請求項１に記載の省エネ環境保護装置。
5. 前記通信システムデバイスが無線通信システムリモートラジオユニット（ＲＲＵ）であり、
   前記大電力モジュールが前記ＲＲＵのパワーアンプであり、
   前記制御モジュールがシステム制御シングルボードであることを特徴とする
   請求項４に記載の省エネ環境保護装置。
6. 前記熱電変換モジュールは、複数の直列に接続された電解質モジュールからなることを特徴とする
   請求項１に記載の省エネ環境保護装置。
7. 前記電解質モジュールの各々は、それぞれ前記大電力モジュールにおける対応する放熱歯に貼り付けられていることを特徴とする
   請求項６に記載の省エネ環境保護装置。
8. 前記電解質モジュールの各々は、いずれも正極、負極、および前記正極と前記負極の間に充填された充電電解質餅（rechargeable electrolyte pie）を含むことを特徴とする
   請求項７に記載の省エネ環境保護装置。
9. 前記自身蓄電モジュールに設置され、外部に対して電力を供給することに用いられる、外部電力供給インターフェースをさらに含むことを特徴とする
   請求項２乃至８のいずれか１項に記載の省エネ環境保護装置。
10. 前記蓄電システムに対して充電電気エネルギーを供給するように構成される蓄電入力インターフェースをさらに含むことを特徴とする
    請求項２乃至８のいずれか１項に記載の省エネ環境保護装置。