(57)【要約】【課題】騒音が過度に上昇しない無線基地局装置を提供する。【解決手段】冷却部１９は、複数の冷却用ファンを備える。回転数制御部１８は、温度センサ１７が検出する温度に基づいて、冷却部１９の冷却用の回転数を制御する。送信増幅部１５は、可変に設定される利得で、無線信号を増幅する。無線基地局装置１１内の発熱は、送信増幅部１５による発熱が大部分を占めている。インタフェース部１４は、冷却部１９から、冷却用ファンに故障が発生した旨の通知を受けると、冷却部１９における風量の低下に合わせて送信増幅部１５の利得を下げ、送信増幅部１５の発熱量を下げる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置を冷却するための冷却用ファンを複数備える冷却部と、
装置内の温度に応じて、前記冷却用ファンの回転数を制御する回転数制御部と、
前記冷却用ファンによる騒音が所定のレベル以下となるように、装置内の発熱量を制御する発熱制御部とを備えることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記発熱制御部は、前記複数の冷却用ファンのうちの少なくとも１つに故障が発生したことを検出すると、装置内の発熱量を低下させる、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記発熱制御部は、装置内の発熱量が、前記複数の冷却用ファンのうちで正常に動作する冷却用ファンの個数に応じて、装置内の発熱量を低下させる、請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
可変に設定される利得で無線信号を増幅して出力する送信増幅部と、
装置を冷却するための冷却用ファンを複数備える冷却部と、
装置内の温度に応じて、前記冷却用ファンの回転数を制御する回転数制御部と、
前記冷却用ファンによる騒音が所定のレベル以下となるように、前記送信増幅部における利得を制御する発熱制御部とを備えることを特徴とする無線基地局装置。
【請求項５】
前記発熱制御部は、前記複数の冷却用ファンのうちの少なくとも１つに故障が発生したことを検出すると、前記送信増幅部の利得を低下させる、請求項４に記載の無線基地局装置。
【請求項６】
前記発熱制御部は、前記送信増幅部の発熱量が、前記複数の冷却用ファンのうちで正常に動作する冷却用ファンの個数に応じて、前記送信増幅部の利得を低下させる、請求項５に記載の無線基地局装置。
【請求項７】
複数の冷却用ファンを用いて、電子装置内を冷却する冷却方法であって、
前記複数の冷却用ファンの回転数を、前記電子装置内の温度に従って制御するステップと、
前記冷却用ファンによる騒音が所定のレベル以下となるように、装置内の発熱量を制御するステップとを有することを特徴とする冷却方法。
【請求項８】
前記発熱を制御するステップでは、前記複数の冷却用ファンのうちの少なくとも１つに故障が発生したことを検出すると、前記電子装置内の発熱量が低下するように、前記電子装置内の発熱量を制御する、請求項７に記載の冷却方法。
【請求項９】
前記発熱量を制御するステップでは、前記電子装置内の発熱量が、前記複数の冷却用ファンのうちで正常に動作する冷却用ファンの個数に応じて、前記電子装置内の発熱量を低下させる、請求項８に記載の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置、無線基地局装置、及び、冷却方法に関し、更に詳しくは、装置内部の熱を複数の冷却用ファンを用いて空冷冷却する電子装置、無線基地局装置、及び、冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは、移動端末との間で無線通信を行い、無線基地局の機能を提供する無線基地局装置を有する。通常、無線基地局装置などの、内部に発熱部分を有する電子機器は、空冷冷却用のファンを備えており、その冷却用ファンによって、発熱部分を冷却することで、内部の温度が過度に上昇することを防いでいる。無線基地局装置における冷却用ファンの制御について、例えば、特許文献１には、温度センサによって温度を検出し、温度がファン起動温度になると、冷却用ファンを駆動して温度上昇を防止する旨の記載がある。
【０００３】
電子機器に関して、複数の冷却用ファンを備えた構成については、特許文献２に記載されたものがある。特許文献２では、２つの冷却用ファンを現用ファンと、予備用ファンとに分け、現用ファンに故障が発生したことを検出すると、予備用ファンを起動させて、冷却能力を確保している。また、予備用ファンが既に起動済みであれば、予備用ファンの回転数を上昇させて、冷却能力を確保している。
【０００４】
ここで、２つの冷却用ファンを有する電子装置に関して、特許文献３には、主冷却ファンと予備冷却ファンとを有する電子装置が記載されている。特許文献３では、通常時には、主冷却ファンを作動させ、主冷却ファンの故障時には、予備冷却ファンを作動させる。その際、予備冷却ファンの冷却能力が主冷却ファンの冷却能力よりも低いため、電子装置内の直流電源出力を、動作マージン範囲内で一定レベル低下させて、電子装置全体での消費電力を下げ、発熱量を低くしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４７９９３号公報（段落０００３から段落０００８）
【特許文献２】特開２００５−５７１１９号公報（段落００１８から段落００２９）
【特許文献３】特開平７−１４１０６１号公報（段落００１１、段落００１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、ＷＣＤＭＡの無線基地局装置の設置環境は、従来の無線基地局専用の局舎への設置という状況から、ビル屋上、電柱、路上などの屋外環境への設置という状況に変化しつつある。こうした状況の中、特に、閑静な住宅街に設置する無線基地局装置には、低騒音であることが要求されている。無線基地局装置の騒音の多くは冷却用のファンによる騒音で占められており、住宅街に設置する無線基地局装置では、冷却用ファンが出す騒音に配慮が求められる。
【０００７】
一方で、冷却用ファンの回転数は、温度情報に基づいて制御されており、装置内部の温度上昇と共に冷却用ファンの回転数が上昇し、それに伴って、騒音が増加するという問題がある。特に、冷却用ファンを２つ有する冗長構成で、一方の冷却用ファンが故障した場合には、風量低下によって装置内温度が上昇することで他方の冷却用ファンの回転数が高くなり、騒音が大きくなるという問題がある。
【０００８】
上記問題に対して、従来技術では、冷却用ファンの冷却能力のみを問題にしており、冷却用ファンが出す騒音については考慮されていない。従って、従来技術では、冷却用ファンの回転による騒音を一定のレベルに抑えることはできない。
【０００９】
そこで、本発明は、冷却用ファンの回転による騒音を一定のレベルに抑えることができる電子装置、無線基地局装置、及び、冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の電子装置は、装置を冷却するための冷却用ファンを複数備える冷却部と、装置内の温度に応じて、前記冷却用ファンの回転数を制御する回転数制御部と、前記冷却用ファンによる騒音が所定のレベル以下となるように、装置内の発熱量を制御する発熱制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
一般に、電子装置の騒音は、冷却部の冷却用ファンの回転数に依存して大きくなる。また、冷却用ファンの回転数は、装置内の温度に応じて制御されており、装置内の温度が高いほど、回転数は高くなって、騒音が大きくなる。本発明の電子装置では、発熱制御部により、装置内の温度が過度に上昇して冷却用ファンの回転数が高くなり過ぎないように、装置内の発熱量を制御する。このようにすることで、冷却用ファンによる騒音を、所定のレベル以下に抑えることができ、電子装置の騒音を低く抑えることができる。
【００１２】
本発明の電子装置では、前記発熱制御部は、前記複数の冷却用ファンのうちの少なくとも１つに故障が発生したことを検出すると、装置内の発熱量を低下させる構成を採用することができる。また、この場合、前記発熱制御部は、装置内の発熱量が、前記複数の冷却用ファンのうちで正常に動作する冷却用ファンの個数に応じて、装置内の発熱量を低下させる構成を採用できる。複数の冷却用ファンのうちの少なくとも１つに故障が発生すると、故障前に比して、冷却部による冷却効果は減少する。このような場合には、発熱量制御部によって、装置内の発熱量を下げる。このようにすることで、冷却用ファンのいくつかが停止した状態でも、装置内の温度が上昇することを防ぐことができ、冷却用ファンの回転数が過度の上昇することを防いで、騒音の発生を防止することができる。
【００１３】
本発明の無線基地局装置は、可変に設定される利得で無線信号を増幅して出力する送信増幅部と、装置を冷却するための冷却用ファンを複数備える冷却部と、装置内の温度に応じて、前記冷却用ファンの回転数を制御する回転数制御部と、前記冷却用ファンによる騒音が所定のレベル以下となるように、前記送信増幅部における利得を制御する発熱制御部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
一般に、無線基地局装置では、装置内の発熱の多くを、送信増幅部が占め、送信増幅部の発熱量は、無線信号を増幅する際の利得に依存して変化する。本発明の無線基地局装置では、発熱制御部により、装置内の温度が過度に上昇して冷却用ファンの回転数が高くなり過ぎないように、送信増幅部の利得を制御して、装置内の発熱量を制御する。このようにすることで、冷却用ファンによる騒音を、所定のレベル以下に抑えることができ、無線基地局装置の騒音を低く抑えることができる。
【００１５】
本発明の無線基地局装置では、前記発熱制御部は、前記複数の冷却用ファンのうちの少なくとも１つに故障が発生したことを検出すると、前記送信増幅部の利得を低下させる構成を採用できる。また、この場合、前記発熱制御部は、前記送信増幅部の発熱量が、前記複数の冷却用ファンのうちで正常に動作する冷却用ファンの個数に応じて、前記送信増幅部の利得を低下させる構成を採用できる。複数の冷却用ファンのうちの少なくとも１つに故障が発生すると、故障前に比して、冷却部による冷却効果は減少する。このような場合には、発熱制御部によって、送信増幅部の利得を下げ、装置内の発熱量を下げる。このようにすることにより、冷却用ファンのいくつかが停止した状態でも、装置内の温度が上昇することを防ぐことができ、冷却用ファンの回転数が過度に上昇することを防ぐことで、騒音の発生を防止することができる。
【００１６】
本発明の冷却方法は、複数の冷却用ファンを用いて、電子装置内を冷却する冷却方法であって、前記複数の冷却用ファンの回転数を、前記電子装置内の温度に従って制御するステップと、前記冷却用ファンによる騒音が所定のレベル以下となるように、装置内の発熱量を制御するステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の冷却方法では、冷却用ファンの回転数を温度に従って制御すると共に、装置内の発熱量を、冷却用ファンによる騒音が所定のレベル以下となるように制御する。このようにすることで、装置内の温度が過度に上昇して冷却用ファンの回転数が上昇し、騒音が発生することを防ぐことができる。
【００１８】
本発明の冷却方法では、前記発熱量を制御するステップでは、前記複数の冷却用ファンのうちの少なくとも１つに故障が発生したことを検出すると、前記電子装置内の発熱量が低下するように、前記電子装置内の発熱量を制御する構成を採用できる。また、この場合、前記発熱量を制御するステップでは、前記電子装置内の発熱量が、前記複数の冷却用ファンのうちで正常に動作する冷却用ファンの個数に応じて、前記電子装置内の発熱量を低下させる構成を採用できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電子装置、無線基地局装置、及び、冷却方法では、冷却用ファンの回転数を装置内温度に応じて制御しつつ、装置内の発熱量を、冷却用ファンによる騒音が所定のレベル以下となるように制御する。このようにすることで、装置内の温度が過度に上昇して冷却用ファンの回転数が上昇し、騒音が発生することを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の無線基地局装置の構成を示している。無線基地局装置１１は、インタフェース部１４、送信増幅部１５、温度センサ１７、回転数制御部１８、及び、冷却部１９を備える。無線基地局装置１１は、ＷＣＤＭＡ方式の移動通信に用いられる無線基地局装置であり、光ケーブル１３により変復調部１２と接続されている。無線基地局装置１１は、例えば電柱の上やビルの屋上などの屋外環境に設置される。
【００２１】
インタフェース部１４は、変復調部１２とのインタフェース部分であり、光電気変換や、必要な無線信号の生成、変復調部１２との通信を行う。送信増幅部１５は、インタフェース部１４が出力する無線信号を必要なレベルにまで増幅し、外部アンテナ１６により、移動体通信のサービスエリアに、無線信号を出力する。温度センサ１７は、無線基地局装置１１内の温度を検出し、回転数制御部１８に、温度情報を出力する。冷却部１９は、２個以上の空冷冷却用ファンを備える。以下の説明では、冷却部１９は、空冷冷却用ファンを２つ備えるものとする。
【００２２】
ここで、無線基地局装置１１の自己発熱について説明する。無線基地局装置１１の発熱は、最も電力を消費する送信増幅部１５による発熱が、大部分を占める。また、送信増幅部１５の発熱は、その出力レベルに依存して変化する。例えば、インタフェース部１４から送信増幅部１５に入力される信号のレベルが一定であるとすると、送信増幅部１５の利得が大きいほど出力レベルが大きくなり、消費電力が増加して発熱量が増える。また、送信増幅部１５の利得が小さいほど出力レベルが小さくなり、消費電力が減少して発熱量が減る。
【００２３】
冷却部１９は、冷却用ファンによって、送信増幅部１５における発熱による無線基地局装置内部の温度上昇を抑制し、電気部品の寿命が短くなることなどを防止する。冷却部１９による冷却方法としては、無線基地局装置１１の内部に冷却部１９を実装し、空冷冷却用ファンにより無線基地局装置１１内部の空気を攪拌し、熱を外部に逃がす方法がある。また、冷却部１９を、無線基地局装置１１の外部に設け、無線基地局装置１１の筐体等に形成した放熱フィンに、風を当てて冷却する方法もある。
【００２４】
回転数制御部１８は、温度センサ１７から入力する温度情報に基づいて、冷却部１９における冷却用ファンの回転数を制御するための制御電圧を生成する。図２に、回転数制御部１８における制御電圧生成部分の回路構成例を示す。温度センサ１７には、例えば温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタが用いられる。回転数制御部１８は、温度センサ１７と直列に接続され、所定の電圧（図２の例では＋５Ｖ）を分圧する固定抵抗８１を有する。回転数制御部１８は、固定抵抗８１による分圧を、オペアンプ８２で増幅し、制御電圧として出力する。図３に、温度と制御電圧との関係を示す。同図に示すように、制御電圧は、温度に比例した電圧となる。
【００２５】
図４は、制御電圧と冷却部１９における冷却用ファンの回転数との関係を示している。冷却部１９の冷却用ファンの回転数は、制御電圧に比例する。例えば、制御電圧が３Ｖであれば、冷却用ファンの回転数は３０００ｒｐｍであり、制御電圧が５Ｖであれば、冷却用ファンの回転数は５０００ｒｐｍとなる。制御電圧は温度に比例するため、冷却部１９における冷却用ファンの回転数は、温度センサ１７が検出する温度が高いほど高くなる。
【００２６】
ところで、無線基地局装置１１が出す騒音という観点で見ると、一般的に、無線基地局装置１１を構成するインタフェース部１４や送信増幅部１５は稼動部品を持たないので騒音は出さないと考えられ、無線基地局装置１１の騒音は、冷却部１９における冷却用ファンの回転によるものが支配的となる。図５は、冷却用ファンの回転数と騒音との関係を示している。同図に示すように、騒音は、冷却用ファンの回転数に比例して増加する。
【００２７】
無線基地局装置１１では、冷却部１９の冷却用ファンによる冷却能力に余裕を見込んであり、送信増幅部１５の出力レベルが最大となるときでも、冷却用ファンの回転数が上昇し過ぎないように設計されているので、冷却部１９が所期の性能を発揮する場合には、無線基地局装置１１の騒音はあまり大きくならない。しかし、冷却部１９が有する２個の冷却用ファンのうちの何れかに故障が発生すると、冷却能力が不足し、温度センサ１７が検出する温度が上昇するので、回転数制御部１８が出力する制御電圧が高くなり、冷却用ファンの回転数が上昇して、騒音レベルが高くなる。本実施形態では、冷却部１９における冷却用ファンの故障をインタフェース部１４にて検出し、送信増幅部１５の利得を下げることで、この問題を解決する。
【００２８】
冷却部１９は、冷却用ファンの故障を検出すると、その旨を知らせるためのアラーム（ＡＬＭ）信号を発生する。インタフェース部１４は、無線基地局装置１１内の発熱量を制御する発熱制御部としても機能し、冷却部１９がＡＬＭ信号を発生すると、送信増幅部１５の利得を制御し、送信増幅部１５における発熱量を、冷却部１９の冷却能力に見合った発熱量に低下させる。送信増幅部１５の利得制御方法としては、例えば、送信増幅部１５に可変増幅器を装備しておき、インタフェース部１４からその可変増幅器を制御する方法がある。また、インタフェース部１４にてデジタル値でレベル制御の処理を行い、レベルの小さくなった信号をデジタルアナログ変換した後に送信増幅部１５に送り、送信増幅部１５の利得を制御する方法も考えられる。
【００２９】
例えば、送信増幅部１５の出力レベルが最大となっているときを考える。この状態は、送信増幅部１５の発熱が最大となっている状態である。このときに温度センサ１７が検出する温度は、６０℃であったとする。この場合、回転数制御部１８は、温度６０℃に対応する制御電圧３Ｖ（図３）を出力し、冷却部１９の冷却用ファンは、制御電圧３Ｖに対応した３０００ｒｐｍ（図４）で回転する。図５を参照すると、このときの無線基地局装置１１の騒音レベルは、５０ｄＢＡである。冷却用ファンが正常に稼動している場合には、時間経過と共に、冷却用ファンによる冷却効果で温度センサ１７が検出する温度は低下していき、その結果、冷却用ファンの回転数も下がっていく。
【００３０】
無線基地局装置１１の出力レベルが最大の状態で冷却部１９の冷却用ファンに故障が発生し、２つの冷却用ファンのうちの１つが停止したとする。この場合、送信増幅部１５の出力レベルが最大のままであるとすれば、冷却用ファンが１つ停止することで冷却に必要な風量が確保できず、無線基地局装置１１の内部温度が上昇し、温度センサ１７が検出する温度が６０℃よりも高くなる。温度上昇により、制御電圧が５Ｖになったとすると、冷却部１９の冷却用ファンの回転数は、３０００ｒｐｍから５０００ｒｐｍに上昇し（図４）、無線基地局装置の騒音レベルは、５０ｄＢＡよりも大きくなる。
【００３１】
本実施形態では、冷却部１９に故障が発生すると、インタフェース部１４により、送信増幅部１５の利得を低下させる。このようにすることで、送信増幅部１５の発熱量が低下し、送信増幅部１５を冷却するのに必要な風量が減少する。このため、冷却部１９において複数の冷却用ファンのうちの一部が停止した場合でも、冷却用ファンの回転数を増大させずに、装置内の温度上昇を防ぐことができる。従って、冷却部１９に故障が発生した場合でも、温度センサ１７が検出する温度が高くならず、冷却用ファンの回転数の上昇を防ぐことができ、無線基地局装置１１の騒音レベルを、所定のレベル以下に維持することができる。
【００３２】
冷却用ファンの故障に伴って送信増幅部１５の利得を低下させる際には、あらかじめ送信増幅部１５の出力レベルごとに送信増幅部１５の発熱量を見積もっておき、冷却用ファン故障後の冷却部１９の風量（冷却可能な熱量）と、送信増幅部１５の発熱量との関係から、送信増幅部１５の利得を決定すればよい。例えば、送信増幅部１５の出力レベルが２０Ｗのときの送信増幅部１５の発熱量、１５Ｗのときの発熱量、１０Ｗのときの発熱量をあらかじめ見積もっておく。また、冷却部１９が３つの冷却用ファンを有する場合には、冷却用ファンが３つ稼動したときに騒音を大きくしない範囲での冷却可能な熱量、２つ稼動したときに冷却可能な熱量、１つ稼動したときに冷却可能な熱量をあらかじめ算出しておく。そして、送信増幅部１５の出力レベルを、冷却用ファンの故障により減少した冷却可能な熱量に見合う熱量に対応する出力レベルに低下させる。
【００３３】
本実施形態では、冷却部１９の冷却能力に応じて、送信増幅部１５の利得を制御し、冷却部１９における冷却用ファンの回転数の過度の上昇を防ぐ。冷却用ファンに故障が発生し、冷却部１９の冷却能力が低下した場合には、送信増幅部１５の利得を低くすることで、無線基地局装置１１の発熱を、冷却部１９の冷却能力に見合った量まで減らす。このようにすることで、無線基地局装置１１内の温度が上昇して冷却用ファンの回転数が過度に上昇することを防ぐことができ、騒音の増大を抑制することができる。
【００３４】
なお、上記実施形態では、無線基地局装置を例に挙げて説明したが、上記説明した装置内の発熱量を下げることで、冷却用ファンの回転数の増大を防止する構成は、無線基地局装置には限らず、その他の電子装置に適用することもできる。電子装置内の発熱量を制御する方法としては、電圧を下げる、動作周波数を低くするなどの方法が考えられる。また、上記実施形態では、冷却部１９の故障の検出を契機に送信増幅部１５の利得を低下させたが、これには限られず、例えば、温度センサ１７が検出する温度が所定以上となって、冷却用ファンによる騒音が所定のレベルを超えそうになったときに、送信増幅部１５の利得を低下させ、騒音の発生を防ぐ構成であってもよい。
【００３５】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の電子装置、無線基地局装置、及び、冷却方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態の無線基地局装置の構成を示すブロック図。
【図２】回転数制御部における制御電圧生成部分の回路構成例を示す回路図。
【図３】温度と制御電圧との関係を示すグラフ。
【図４】制御電圧と冷却部における冷却用ファンの回転数との関係を示すグラフ。
【図５】冷却用ファンの回転数と騒音との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３７】
１１：無線基地局装置
１２：変復調部
１３：光ケーブル
１４：インタフェース部
１５：送信増幅部
１６：外部アンテナ
１７：温度センサ
１８：回転数制御部
１９：冷却部
８１：抵抗
８２：オペアンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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