專利名稱：一種帶制冷劑循環換熱的電信機柜及其冷卻方法
技術領域：
本發明涉及電子設備機柜的換熱器領域，尤其是一種帶制冷劑循環換熱的電信機 柜及其冷卻方法。
背景技術：
各類電子設備均安裝于一個箱體或柜子之內，這種安裝電子設備箱體或柜子稱之 為“電子設備機柜”，在電信行業里叫做“電信機柜”、“網絡機柜”等，這里統稱為“電子設備 機柜”。機柜內的電子設備工作時會發熱，如機柜內電子器件比較密集，其發熱量就會較高， 這時“電子設備機柜”柜體的傳熱能力難以滿足散熱需求，無法將內部電子設備發出的大部 分熱量傳遞到柜體外部空氣中。因此，需要為該機柜配置冷卻設備。目前，市場上有多種多樣的冷卻設備，空調機即是其中的一種。空調機制冷的方 式，在使用時耗能大、成本高，而且市場上電子設備的耐高溫性能越來越好，可以承受50°C 以上甚至60°C或更高的溫度，因此，空調機制冷就已經不能滿足市場使用要求或不適合應 用空調機制冷了。為了取代傳統制冷方式，近期市場上出現了一系列的使用熱交換的方式 來將機柜內部的熱量傳遞到外部空氣中，從而實現機柜的冷卻，并且，其結構大多是將熱交 換產品與機柜集成為一個整體，成為“帶溫度控制裝置的電子設備機柜”，在使用時，用戶只 需要將自己的電子設備安裝到機柜里面即可。按照熱交換器的安裝方法，這些機柜的結構形式有如下方式A 將換熱器安裝于機柜的門上的結構，如圖1所示B 將換熱器放在機柜的頂部的結構，如圖2所示C 將換熱器嵌入到頂板之內的結構，如圖3所示此外還有一些其它的安裝方式，例如將換熱器嵌入側板之內或安裝在側板之上 等。目前的基站內部溫控方式中，不管采用哪種方案，都會有如下一種或同時幾種缺點(1)耗電量較大(有1 2個風機，分別是內循環風機與外循環風扇)；(2)結構布置不夠靈活，機柜殼體與換熱器制造廠家有很多的協調工作量，以保證 產品能夠順利安裝；(3)對換熱器的漏水要求高，難以處理漏水機柜內部電子設備不能接觸水份，由 于越來越多的機柜安裝于室外，所以既對機柜本身有較高的防水要求，對換熱器也同樣有 較高的防水要求；(4)換熱器空氣阻力大，引起較高的風機功率消耗以及需要較大的風機安裝尺寸， 從而引起整個換熱裝置體積增大；(5)換熱器與機柜的連接關系復雜，機柜設計與換熱器設計之間的溝通工作量 大；(6)如果將換熱器安裝在門上，門的結構復雜、強度要求高。
發明內容
本發明的目的是提供一種帶制冷劑循環換熱的電信機柜及其冷卻方法，克服了上 述產品結構復雜，使用、安裝不方便及耗電量大、成本高等的不足。本發明的目的是通過以下技術方案來實現一種帶制冷劑循環換熱的電信機柜，包括柜體及熱交換器，柜體內可用于安裝電 子發熱設備，柜體外部和內部安裝熱交換器，熱交換器由外部結構和內部結構兩個獨立結 構組成，所述外部結構為一個冷凝器，內部結構為一個蒸發器，外部結構設置在柜體外側； 所述內部結構設置在靠近柜體內壁處；所述外部結構和內部結構通過制冷劑上行管和制冷 劑下行管連接，所述制冷劑上行管下端連接在內部結構上端，制冷劑上行管上端連接在外 部結構上端，制冷劑下行管下端連接在內部結構下端，制冷劑下行管上端連接在外部結構 下端，所述外部結構、內部結構及其制冷劑上行管、制冷劑下行管內充注制冷劑，外部結構 和內部結構內的制冷劑通過制冷劑上行管和制冷劑下行管完成循環。所述設置在柜體內側的內部結構和設置在柜體外側的外部結構通過一根制冷劑 連通管路接通，外部結構和內部結構內的制冷劑通過制冷劑連通管路完成循環，內部結構 內的制冷劑沿制冷劑連通管路流入外部結構內，外部結構內的制冷劑同樣是沿制冷劑連通 管路流入內部結構。所述內部結構為管子套翅片(例如銅管套鋁翅片)結構，一般為一排管即可，必 要時為加大傳熱量，也可以做成兩排管。其冷卻方式為通過熱交換器的外部結構內的制冷劑與柜體外側空氣熱交換冷 凝，冷凝后的制冷劑流到內部結構，并吸收柜體內電子發熱設備散發的熱量蒸發，使得柜體 內降溫，蒸發后的制冷劑向上流到外部結構內開始下一個循環；通過制冷劑不斷循環，將柜 體內電子發熱設備散發的熱量與柜體外空氣熱交換，從而實現柜體內部的制冷。所述熱交換器外部結構內的制冷劑冷凝后沿制冷劑下行管流動到內部結構，內部 結構內的制冷劑蒸發后沿制冷劑上行管向上流到外部結構內。所述熱交換器外部結構內冷凝后的制冷劑沿制冷劑連通管路向下流動進入內部 結構，內部結構內蒸發后的制冷劑沿制冷劑連通管路向上流到外部結構內。所述可采用外循環風扇加快熱交換器外部結構內的制冷劑與空氣熱交換速度。本發明所述的帶制冷劑循環換熱的電信機柜及其冷卻方法的有益效果為結構設 計合理、簡單，不需內循環風扇，節約成本，并降低整個冷卻裝置的能量消耗，大幅度提升能 效比；換熱設備只占用較小的機柜內部空間，且無漏水問題，實施方便，有利于簡化整個機 柜的結構。
圖1是現有技術換熱器安裝在機柜門上的示意圖；圖2是現有技術換熱器安裝在機柜頂部的示意圖；圖3是現有技術換熱器安裝在機柜頂板之內的示意圖；圖4是本發明實施例所述的帶制冷劑循環換熱的電信機柜的示意圖；圖5是本發明實施例所述的帶制冷劑循環換熱的電信機柜的制冷劑循環原理圖；圖6是本發明另一實施例所述的帶制冷劑循環換熱的電信機柜的示意圖7是本發明另一實施例所述的帶制冷劑循環換熱的電信機柜的制冷劑循環原理圖。圖中1、柜體；2、柜門；3、熱交換器；4、內循環風扇；5、外循環風扇；6、控制裝置；7、外 部結構；8、內部結構；91、制冷劑上行管；92、制冷劑下行管；93、制冷劑連通管路；10、外循 環進風；11、外循環出風；12、電子發熱設備；13、內循環進風；14、內循環出風。
具體實施例方式如4和5所示，本發明實施例所述的帶制冷劑循環換熱的電信機柜，包括柜體1及 熱交換器3，柜體1內部的空間用于安裝電子發熱設備12，柜體1外部和內部安裝熱交換器 3，熱交換器3由外部結構7和內部結構8兩個獨立結構組成，所述外部結構7為一個冷凝 器，內部結構8為一個蒸發器，外部結構7設置在柜體1外側，外部結構7右側設有外循環 風扇5，外循環風扇5起強化傳熱的作用，通過外循環風扇5可加快外部結構7附近空氣流 動速度，提高熱交換效率，對于小型機柜，由于總傳熱量不大，只需將外部結構7適當做大 一些，即可取消外循環風扇5 ；所述內部結構8設置在靠近柜體1內壁處，在柜體1內電子發 熱設備12的自帶散熱風扇作用下柜體1內熱氣體形成穿過內部結構8的氣流，在使用時， 內部結構8需適當做大以滿足散熱的需要；所述外部結構7和內部結構8通過制冷劑上行 管91和制冷劑下行管92連接，所述制冷劑上行管91下端連接在內部結構8上端，制冷劑 上行管91上端連接在外部結構7上端，制冷劑下行管92下端連接在內部結構8下端，制冷 劑下行管92上端連接在外部結構7下端，所述外部結構7、內部結構8及其制冷劑上行管 91、制冷劑下行管92內充注制冷劑，外部結構7和內部結構8內的制冷劑通過制冷劑上行 管91和制冷劑下行管92完成循環。所述內部結構8為管子套翅片(例如銅管套鋁翅片)結構，一般做成1排管即 可，必要時為加大傳熱量，也可以做成2排管，采用這種方式可以將內部結構做得較薄，從 而節約機柜內部空間。同時，這種方式可以擴展傳熱區域，有助于增強機柜內部的氣流自然 循環，即冷空氣往下沉，熱空氣往上流，從而有助于增強內部結構的換熱，進而省去常用的 內循環風機。所述熱交換器3 —般采用“銅管套鋁翅片”或“鋁管套鋁翅片”的結構形式，其不 僅工藝成熟，生產效率高，而且很容易按照柜體1的形狀來設計不同尺寸，實施方便。其冷卻方式為通過制冷劑在熱交換器3的外部結構7中與柜體1外側空氣熱交換 冷凝，冷凝后的制冷劑沿制冷劑下行管92向下流動，進入熱交換器3的內部結構8內，內部結 構8內的制冷劑吸收柜體1內電子發熱設備12散發的熱量蒸發，使得柜體1內降溫，蒸發的 制冷劑沿制冷劑上行管91向上流到外部結構7內開始下一個循環；通過制冷劑不斷循環，將 柜體1內電子發熱設備12散發的熱量與柜體1外空氣熱交換，從而實現柜體1內部的冷卻。如圖6和7所示，本發明另一實施例所述的帶制冷劑循環換熱的電信機柜，所述設 置在柜體1內側的內部結構8和設置在柜體1外側的外部結構7通過一根制冷劑連通管路 93接通，外部結構7、內部結構8和制冷劑連通管路93內充注制冷劑，所述外部結構7和內 部結構8內的制冷劑通過制冷劑連通管路93完成循環，內部結構8內的制冷劑沿制冷劑連 通管路93流入外部結構7內，外部結構7內的制冷劑同樣是沿制冷劑連通管路93流入內部結構，在使用時制冷劑連通管路93直徑可適當加大，以便于制冷劑連通管路93內制冷劑 能順利完成同時上升、下降。其冷卻方式為通過熱交換器3內的制冷劑循環將柜體1內電子發熱設備12散發 的熱量與柜體1外空氣熱交換，從而實現柜體1內部的制冷；此過程，熱交換器3外部結構 7內冷凝后的制冷劑沿制冷劑連通管路93向下流動進入內部結構8，內部結構8內吸收電 子發熱設備12散發的熱量而蒸發的制冷劑沿制冷劑連通管路93向上流到外部結構7內， 如此不斷循環實現了柜體1內、外空氣的熱交換。如圖5和7所示，可采用外循環風扇5加快熱交換器3外部結構7內的制冷劑與 空氣熱交換速度。此外，當該機柜安裝有外循環風機5時，可在機柜內部安裝一個控制裝置6，該控 制裝置6帶有一個溫度傳感器，該溫度傳感器感受機柜內部的溫度，控制裝置6根據溫度 傳感器測量的柜內實際溫度與機柜內所需要的溫度對比，來調節外循環風機5的轉速或開 停，使機柜內部溫度保持在所需要的溫度范圍內。以上所述的實施例，只是本發明較優選的具體實施方式
的一種，本領域的技術人 員在本發明技術方案范圍內進行的通常變化和替換，都應包含在本發明的保護范圍內。
權利要求
一種帶制冷劑循環換熱的電信機柜，包括柜體及熱交換器，熱交換器安裝在柜體上，其特征在于熱交換器由外部結構和內部結構兩個獨立結構組成，外部結構設置在柜體外側，內部結構設置在靠近柜體內壁處；所述外部結構和內部結構通過制冷劑上行管和制冷劑下行管連接，所述外部結構、內部結構及其制冷劑上行管、制冷劑下行管內充注制冷劑，外部結構和內部結構內的制冷劑通過制冷劑上行管和制冷劑下行管連接完成循環。
2.根據權利要求1所述的帶制冷劑循環換熱的電信機柜，其特征在于所述設置在柜 體內側的內部結構和設置在柜體外側的外部結構通過制冷劑連通管路連接，外部結構和內 部結構內的制冷劑通過制冷劑連通管路完成循環。
3.一種帶制冷劑循環換熱的電信機柜的冷卻方法，其特征在于通過熱交換器的外部 結構內的制冷劑與柜體外側空氣熱交換冷凝，冷凝后的制冷劑流到內部結構，并吸收柜體 內電子發熱設備散發的熱量蒸發，使得柜體內降溫，蒸發后的制冷劑向上流到外部結構內 開始下一個循環；通過制冷劑不斷循環，將柜體內電子發熱設備散發的熱量與柜體外空氣 熱交換，從而實現柜體內部的制冷。
4.根據權利要求3所述的帶制冷劑循環換熱的電信機柜的冷卻方法，其特征在于所 述熱交換器外部結構內的制冷劑冷凝后沿制冷劑下行管流動到內部結構，內部結構內的制 冷劑蒸發后沿制冷劑上行管向上流到外部結構內。
5.根據權利要求3所述的帶制冷劑循環換熱的電信機柜的冷卻方法，其特征在于所 述熱交換器外部結構內冷凝后的制冷劑沿制冷劑連通管路向下流動進入內部結構，內部結 構內蒸發后的制冷劑沿制冷劑連通管路向上流到外部結構內。
全文摘要
本發明涉及一種帶制冷劑循環換熱的電信機柜，包括柜體及熱交換器，柜體外部和內部安裝熱交換器，熱交換器由外部結構和內部結構兩個獨立結構組成，外部結構設置在柜體外側，內部結構設置在靠近柜體內壁處；外部結構和內部結構內的制冷劑通過制冷劑上行管和制冷劑下行管或制冷劑連通管路完成循環。其冷卻方式為通過熱交換器的外部結構內的制冷劑與柜體外側空氣熱交換冷凝，冷凝后的制冷劑流到內部結構，并吸收柜體內熱量蒸發，使得柜體內降溫，蒸發后的制冷劑向上流到外部結構內開始下一個循環。本發明有益效果為結構設計合理、簡單，可省去內循環風扇，節約成本，并降低整個冷卻裝置的能量消耗，大幅度提升能效比。
文檔編號H05K7/20GK101959388SQ20091008937
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月17日 優先權日2009年7月17日
發明者劉安全 申請人:阿爾西制冷工程技術(北京)有限公司