JP5255705B2 - 無線ネットワークノードにおける熱制御 - Google Patents

Description

本発明は、装置における温度を制御するための無線ネットワークノードにおける装置および方法に関し、より具体的には、熱制御のための装置および方法に関する。

一般に、今日の無線通信システムは、無線アクセスネットワークおよび多数の通信デバイスを備える。無線アクセスネットワークは、いくつかのネットワークノード、特に、無線基地局で構築されている。無線基地局の主要なタスクは、無線基地局によって普及されている携帯電話内の通信デバイスへ／から情報を送信および受信することである。多くの場合、基地局は１日２４時間稼働する。それ故、基地局が予測可能且つ信頼性をもって動作可能であることを保証することが特に興味深く、重要である。無線基地局はキャビネットをさらに備え、それは、回路を収容する筺体、または無線基地局の異なるタスクを実行する電子機器を備える。例えば、回路は、電力制御ユニット、無線増幅器を備える無線ユニット、対応するタスクを実行するフィルタリングユニットを備えてもよい。

無線基地局の無線増幅器の低効率のせいで、基地局、特に無線ユニット、の回路で生成される熱は、必ずしも十分高い高度へ自然に消散しないかもしれない。むしろ、熱が回路に蓄積され、回路の温度は上昇する。上昇した回路の温度は、無線基地局内の回路のパフォーマンスを低減させるかもしれず、例えば、無線基地局内の回路が機能しなくなるかもしれない。従って、当技術分野で周知のように、無線基地局内の発熱機器の冷却のためのシステムが開発されている。これらのシステムは場合によっては無線基地局のための気候（ｃｌｉｍａｔｅ）システムまたは気候制御システムと称される。

無線基地局のために外部に取り付けられた筺体は、潜在的に多様な周辺温度を経験する。低い外部温度では、電子機器から自然に生じる熱は、場合によっては内部温度を十分に高く保持するには不十分である。ヒータはそれ故筺体内の空気を暖めることを要望される。さらに、無線基地局における内部温度が、電子機器が動作可能である温度よりも低いという寒い開始状況では、ヒータはシステムを起動する前に機器を暖めるために必要とされる。

先行被術において、例えば、無線基地局内の電子機器を備える筺体を暖めるための、金属チューブヒータまたは正温度係数ヒータ（ＰＴＣ−ヒータ）等の、レジスタヒータを使用することが既知である。これら２つの種類のレジスタヒータはわずかに異なる動作モードを有する。金属チューブヒータの温度は冷媒温度、冷媒フローおよび電界に依存する。より高い冷媒温度、減少した媒体フローおよびより高い電界は、より高いヒータ温度を与える。ＰＴＣ−ヒータに対しては、ヒータの熱生成はＰＴＣ−ヒータの温度に依存し、それによって、より高温であるほどより少ない熱生成である。これは、熱生成が冷媒温度および冷媒フローに依存することを意味する。

通常は、キャビネット内の空気を暖めるために使用されるヒータは、キャビネット全体に対する媒体フロー、すなわちシステム媒体フローの通路に配置される。高い冷却フィン密度を有するレジスタヒータは、大きな圧力降下をもたらす。結果として、ヒータはシステム媒体フローが通過しなければならない場所に位置しているので、システム全体の圧力降下が増大し、従って温度調整媒体フロー生成に対して要求される電力消費もまた増大するだろう。媒体フローの一部がヒータを通過するようになされるなら、ヒータに渡る圧力降下のせいでこのフローは非常に制限されるだろうし、従ってＰＴＣ−ヒータに対する低熱生成または金属チューブヒータに対する高ヒータ温度に帰結する。

この問題はヒータに対して分離したファンを追加することによって解決され得る。しかしながら、追加のファンは無線基地局において貴重なスペースを占め、常にファンの不具合に対するリスクがあるのでシステムの信頼性を低減する。さらに分離したファンは追加コストも付加する。高い圧力降下を回避するために、フィン無しの金属チューブヒータが場合によっては使用される。しかしながら、ヒータ温度が上昇すると、電子機器またはヒータの近くにある他のオブジェクトに影響を与えるヒータからの高い熱放射に帰結する。

無線ネットワークノードにおける装置および方法に、改良された熱制御を提供することが本発明の目的である。

本発明の第１の側面によれば、その目的は無線ネットワークノードにおいてヒータを制御する装置によって達成される。前記装置は、前記装置における空気を暖めるヒータと、前記装置内で気流を生成する第１のフロー生成デバイスおよび第２のフロー生成デバイスと、を備える。前記ヒータは、前記第１のフロー生成装置および前記第２のフロー生成装置の間に配置され、前記ヒータを通じて流れる前記空気は前記第１および第２のフロー生成装置の設定に依存するようになる。

本発明の第２の側面によれば、その目的は無線ネットワークノード装置においてヒータを制御する方法によって達成される。前記装置は、ヒータと、前記装置における気流を生成する少なくとも第１のフロー生成装置および第２のフロー生成装置とを備える。前記第１のフロー生成装置は、第１の流体フローを前記ヒータの一方の側へ生成し、前記第２のフロー生成装置は、第２の流体フローを前記ヒータの反対側へ生成する。前記第１および第２のフロー生成装置を調整することによって、前記第１および第２のフロー生成装置の設定に依存する、前記ヒータを通じた流体フローが生じる。

本発明の有利な点は、システム圧力降下がフロー生成装置間のヒータの位置に起因して最小化され、それによってヒータは媒体フローを調整する温度を阻害しない。さらに、分離したヒータファンの必要性がなく、従って本発明に従った装置および方法によってスペースおよびコストの両方が節約される。従って、無線ネットワークにおけるヒータ制御のための改良された装置および方法が本発明の目的に従って提供される。

特定の特徴および有利な点を含む本発明の様々な側面は、以下の詳細な説明および添付の図面から容易に理解されるだろう。
図１は、本発明に従った装置を備える概略無線ネットワークノードの側面図を説明する。 、 図２ａおよび２ｂは、いくつかの実施形態に従った装置の一部の概略正面図を示す。 図３は、無線ネットワークノードにおける方法を示すフローチャートである。

図１は、無線ネットワークノード２００に備えられる概略装置１００の側面図を示す。装置１００は、必要ならば、装置内の空気を暖めるヒータ１０１を備える。装置１００は、装置内に収容された電子機器１１０の温度を調整するために、装置１００内で気流１０５を生成する少なくとも２つのフロー生成装置１０２、１０３をさらに備える。少なくとも２つのフロー生成装置１０２、１０３は、例えばファンであってもよい。ヒータ１０１は第１のフロー生成装置１０２および第２のフロー生成装置１０３の間に配置される。第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３が、装置１００内で気流１０５を生成するように設定される場合、ヒータ１０１を通じて流れる空気の量は第１および第２のフロー生成装置の設定に依存するようになる。装置は第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３を制御するコントローラ１１２も備える。

図１は、ヒータ１０１、第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３が分離して見られ得ない装置１００の側面図であるので、代わりに、参照番号１０１、１０２、１０３を有するボックスが、ヒータ１０１、第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３である全ての３つの項目を表す。さらに、図１に示される装置は単純化されており、従って無線ネットワークノードの全ての部分を示していないことが理解されるだろう。例えば、図１に従った装置は、１つ以上の電子機器の冷却のための熱交換器、その機器を収容する筺体およびさらなるフロー生成装置も備えてもよい。

図２ａおよび２ｂは、本発明に従った装置１００の一部のより詳細な正面図を示す。ヒータ１０１は第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３の間に配置される。図２ａは、ヒータ１０１が装置１００内の空気を暖めるように設定されることを意味する加熱モードにおける装置１００を示す。図２ｂは、非加熱モードにおける装置１００を示し、従ってヒータ１０１がスイッチを切られ、第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３が冷却目的で気流１０５を生成する。

図２ａにおいて、第１のフロー生成装置１０２は、ヒータ１０１の一方の側で第１の気流１０５ａを生成する。これは、３つの矢印によって説明され、気流１０５ａは第１の部分を装置１００内の気流１０５へ提供する。第２のフロー生成装置１０３は、ヒータ１０１の他方の側で第２の気流１０５ｂを生成する。これは、単一の矢印によって説明され、気流１０５ｂは第２の部分を装置内の気流１０５へ提供する。第１および第２の気流１０５ａ、１０５ｂの間での流速の差異が、矢印の数によって説明される。従って、気流１０５の第１の部分１０５ａの流速は、気流１０５の第２の部分１０５ｂの流速よりも大きい。ヒータ１０１は第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３の間に配置される。ヒータ１０１のそれぞれの側における流速の差異は、ヒータ１０１の２つの側において圧力上昇の差異を生成し、それはヒータ１０１を通じた気流１０５ｃを生成する。

ヒータ１０１を通じた流体フロー１０５ｃの大きさは、第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３の調整によって決定される。第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３の間の流速の差異が大きいほど、より多くの空気１０５ｃがヒータ１０１を通過する。第２のフロー生成装置１０３が、第１のフロー生成装置１０２よりも速い気流速度を生成するように、それは逆であってもよいことが理解されるだろう。

第１のフロー生成装置１０２、または第２のフロー生成装置１０３、または第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３の両方を制御することによって、ヒータ１０１の温度またはヒータ１０１の熱生成が調整され得る。ヒータ１０１の温度またはヒータ１０１の熱生成は、あらゆる新しいパーツまたは構成要素の追加無しに調整される。例えば、ヒータ１０１は、システム圧力降下への追加がなされない方法で取り付けされる。この装置１００で使用されるヒータ１０１は、例えば金属チューブヒータまたは正温度係数−ヒータ（ＰＴＣ−ヒータ）等の、あらゆる種類のレジスタヒータであってもよい。図２ａで示され説明された装置１００は、例えば無線ネットワークノードにおける気流１０５を阻害することなく、限定されたスペースで高い熱出力を生成することを可能にする。

図２ｂにおいて、第１のフロー生成装置１０２は、ヒータ１０１の一方の側で第１の気流１０５ａを生成する。これは、２つの矢印によって説明され、気流１０５ａは、第１の部分を装置内の気流１０５へ提供する。第２のフロー生成装置１０３は、ヒータ１０１の他方の側で第２の気流１０５ｂを生成する。これは、２つの矢印によって説明され、気流１０５ｂは、第２の部分を装置１００内の気流１０５へ提供する。この場合、第１および第２の気流１０５ａ、１０５ｂの間での流速に差異は存在せず、圧力上昇は起こらないであろうし、結果としてヒータ１０１を通じた気流は生じない。第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３の間におけるその位置により、ヒータは、それが使用されない場合気流１０５を阻害しない。

気流１０５は、第１の気流１０５ａ、第２の気流１０５ｂ、および、もしあればヒータを通じた気流１０５ｃを備える。

無線ネットワークノードは、無線基地局（ＲＢＳ）または無線通信システムにおけるあらゆる他の種類のノードであってもよく、無線ネットワークノードは熱生成電子機器を備えることが理解されるだろう。他の種類のノードの例は、通信ノード、遠隔加入者スイッチ（ＲＳＳ）および類似の機能を有するノードである。

無線ネットワークノード装置１００においてヒータ１０１を制御する、無線ネットワークノード２００における方法の工程は、図３に描写されるフローチャートを参照して説明されるだろう。上述したように、装置１００はヒータ１０１と、装置において気流１０５を生成する少なくとも第１のフロー生成装置１０２および第２のフロー生成装置１０３とを備える。

３０１．第１のフロー生成装置１０２は、ヒータ１０１の一方の側で第１の気流１０５ａを生成する。

３０２．第２のフロー生成装置１０３は、ヒータ１０１の反対側で第２の気流１０５ｂを生成する。

３０３．第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３を調整することによって、ヒータ１０１を通じた気流１０５ｃが生じ、それは第１および第２のフロー生成装置１０２、１０３の設定に依存している。

３０４．この工程は選択的である。本発明の実施形態によれば、ヒータ温度またはヒータ１０１の熱生成は、第１のフロー生成装置１０２および第２のフロー生成装置１０３をそれぞれ調整することによって制御される。ヒータ温度またはヒータ１０１の熱生成の制御は、第１の気流１０５ａの流速および第２の気流１０５ｂの流速の差異に基づいている。

“備える” または“備えている”という用語を使用する場合、“少なくとも〜から成る”という意味において、非限定的なものとして解釈されるものとする。

本発明は、上述された好ましい実施形態に限定されない。様々な代替、修正および均等物が使用されてもよい。それ故、上述した実施形態は、添付の特許請求の範囲によって定義される、本発明の範囲を限定するものとしてとらえられるべきではない。

Claims (5)

1. 無線ネットワークノード（２００）においてヒータを制御する装置（１００）であって、前記装置は、
   前記装置（１００）における空気を暖めるヒータ（１０１）と、
   前記装置（１００）内で気流（１０５）を生成する第１のフロー生成装置（１０２）および第２のフロー生成装置（１０３）と、を備え、
   前記ヒータ（１０１）は、前記ヒータを通じて流れる空気（１０５ｃ）が前記第１および第２のフロー生成装置（１０２、１０３）の設定に依存するように、前記第１のフロー生成装置（１０２）および前記第２のフロー生成装置（１０３）の間に配置され、
   前記装置（１００）は、前記第１および第２のフロー生成装置（１０２、１０３）を制御するコントローラ（１１２）をさらに備え、前記ヒータ（１０１）の温度または前記ヒータ（１０１）の熱生成の制御は、前記第１のフロー生成装置（１０２）によって生成される第１の流体フロー（１０５ａ）の流体流速と、前記第２のフロー生成装置（１０３）によって生成される第２の流体フロー（１０５ｂ）の流体流速と、の差異に基づくことを特徴とする装置。
2. 前記ヒータ（１０１）は、正温度係数ヒータであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ヒータ（１０１）は、金属チューブヒータであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記無線ネットワークノード（２００）は、無線基地局であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の装置。
5. 無線ネットワークノード装置（１００）におけるヒータ（１０１）を制御する方法であって、前記装置（１００）は、前記ヒータ（１０１）と、前記装置（１００）における気流（１０５）を生成する第１のフロー生成装置（１０２）および第２のフロー生成装置（１０３）とを備え、前記方法は、
   前記ヒータ（１０１）の一方の側において前記第１のフロー生成装置（１０２）から第１の流体フロー（１０５ａ）を生成する工程と、
   前記ヒータ（１０１）の反対側において前記第２のフロー生成装置（１０３）から第２の流体フローを生成する工程と、
   前記ヒータ（１０１）を通じて前記第１および第２のフロー生成装置（１０２、１０３）の設定に依存する気流（１０５ｃ）が生じるように、前記第１および第２のフロー生成装置（１０２、１０３）を調整する工程と、
   前記第１のフロー生成装置（１０２）および前記第２のフロー生成装置（１０３）をそれぞれ調整することによって生じた、前記第１の流体フロー（１０５ａ）の流体流速と、前記第２の流体フロー（１０５ｂ）の流体流速との差異に基づいて、前記ヒータ（１０１）の温度または前記ヒータ（１０１）の熱生成を制御する工程と、
   を有することを特徴とする方法。
   

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