CN101896045B - 一种自然散热户外机柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自然散热户外机柜，包括由内侧壁面、机柜门、机柜后壁面、机柜顶部壁面、机柜底部壁面所围绕形成的机柜内腔体；在左右两侧的内侧壁面的外侧各设有外侧壁面，外侧壁面和内侧壁面之间留有空间且密闭后形成机柜外腔体，换热单元置于机柜外腔体内，在机柜外侧壁面的上部设有出风口，在机柜外侧壁面的下部设有进风口。本发明所述的自然散热户外机柜，可以使散热能力有效提升50％以上，有效解决通信设备功耗增加带来的散热瓶颈；全密封的户外机柜内腔体可以满足通信设备对防水、防尘、防盐雾的需求，有效控制机柜内部的相对湿度，使通信设备工作在安全、可靠的工作环境中。

Description

一种自然散热户外机柜

技术领域

本发明涉及机柜散热技术领域，具体说是一种自然散热户外机柜。

背景技术

随着通信技术的发展，通信设备的发热量越来越大，需要对设备进行合理的散热优化设计。目前通信设备用机柜多采用风扇强迫风冷、热交换器、空调制冷等技术进行冷却。但现有技术都存在对周边环境造成严重的噪声污染问题；同时这些技术如强迫风冷技术由于机柜自身的非密封性，还存在机柜内部的湿度无法有效控制，以及不能实现良好的防尘、防水效果，严重时会影响设备正常运行及损坏设备。

当前对小于200W以下功耗的通信设备，已经有相应的自然散热技术。如图1、2所示的双层壁结构户外机柜，该户外机柜通过利用壁面空气受热产生的浮升力来驱使空气的流动，将机柜内部热量释放到环境中去。所述双层壁结构户外机柜的机柜侧壁11采用褶皱壁结构，包含内侧壁和外侧壁，其中内侧壁与机柜门12、机柜后壁13、机柜顶壁15及机柜底壁16共同构成一个封闭的机柜内腔，该机柜内腔用于安装通信设备14或其他电子设备。内侧壁和外侧壁之间构成一个外腔体(填充区域)，在外侧壁顶部或外腔体顶部的机柜顶壁上设有出风口17，位于外侧壁底部设有进风口18。机柜侧壁11采用了褶皱壁结构有效增加机柜内壁两侧的换热面积，增强了机柜本身的散热能力。图2中的箭头分别表示内循环空气流111和外循环空气流112。

如图2所示的内外循环空气流。户外机柜内部的通信设备14产生的热量释放到机柜内腔中，户外机柜的内侧壁、机柜后壁13、机柜顶壁15、机柜门12受到热空气的加热作用使空气温度升高。位于内侧壁和外侧壁之间的空气受到内侧壁的加热作用，空气密度产生变化并产生浮升力从而诱导外腔体内的空气流动，通过出风口17排出，新的冷空气同时通过进风口18进入到外腔体中，从而实现机柜与外界环境之间的换热。

虽然此种技术方案有效增强了双层壁结构户外机柜的散热能力，但由于热量仅通过内侧壁传导出去，即使采用了褶皱壁结构，传热面积仍然有限，且一般机柜壁面材料的导热性能不佳，这更是进一步增加了传热热阻。再者，由于需要实现褶皱壁为界限的内腔体与外腔体的分离，以及保证机柜内腔体的密封性，该户外机柜的可加工性能较差。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种自然散热户外机柜，要解决的技术问题是现有的双层壁结构户外机柜散热能力不足，以及存在的双层壁结构户外机柜加工困难的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种自然散热户外机柜，包括机柜本体，其特征在于，所述机柜本体整体为一矩形体，包括：

置于左右两侧的内侧壁面21，

置于前侧的机柜门22，

置于后侧的机柜后壁面23，

置于上方的机柜顶部壁面24，机柜顶部壁面24为双层壁结构，

置于下方的机柜底部壁面25，

内侧壁面21、机柜门22、机柜后壁面23、机柜顶部壁面24、机柜底部壁面25所围绕的空间为机柜内腔体42；

在左右两侧的内侧壁面21的外侧各设有外侧壁面26，内侧壁面21和外侧壁面26均为平板且互相平行，

外侧壁面26和内侧壁面21之间留有空间，该空间的上下由机柜顶部壁面24、机柜底部壁面25密闭，该空间的前后由机柜前部壁面27、机柜后壁面23密封，形成机柜外腔体43，

换热单元40置于机柜外腔体43内，

在机柜外侧壁面26的上部设有出风口28，在机柜外侧壁面26的下部设有进风口29。

在上述技术方案的基础上，机柜内腔体42中设有通讯设备41，在机柜内腔体42中形成内循环空气流411，在机柜外腔体43中形成外循环空气流412。

在上述技术方案的基础上，所述出风口28和进风口29均包括若干按行列均匀分布的矩形通孔。

在上述技术方案的基础上，所述换热单元40包括若干并排设置的回路热管52，回路热管52位于机柜外腔体43内的部分焊接有若干翅片51。

在上述技术方案的基础上，所述回路热管包括垂直段热管和与垂直段热管顶部垂直连接的水平段热管，水平段热管的自由端为加热端，该加热端置于机柜内腔体42中。

在上述技术方案的基础上，垂直段热管由若干S形管路组成，或垂直段热管由若干往复设置的管路形成，以增加散热面积。

在上述技术方案的基础上，所述并排设置的回路热管均与机柜底部壁面25平行，在机柜底部壁面25和机柜顶部壁面24间设有若干层，加热端置于机柜内腔体42中，另一端置于机柜外腔体43内且与若干翅片51焊接。

本发明所述的自然散热户外机柜，可以使散热能力有效提升50％以上，有效解决通信设备功耗增加带来的散热瓶颈；全密封的户外机柜内腔体可以满足通信设备对防水、防尘、防盐雾的需求，有效控制机柜内部的相对湿度，使通信设备工作在安全、可靠的工作环境中。

附图说明

本发明有如下附图：

图1双层壁结构户外机柜的俯视结构示意图，

图2双层壁结构户外机柜的纵剖结构示意图，

图3本发明的立体结构示意图，

图4本发明的纵剖结构示意图，

图5换热单元结构示意图，

图6热管式换热单元结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图3、4所示，本发明所述的自然散热户外机柜包括机柜本体，所述机柜本体整体为一矩形体，包括：

置于左右两侧的内侧壁面21，

置于前侧的机柜门22，

置于后侧的机柜后壁面23，

置于上方的机柜顶部壁面24，机柜顶部壁面24为双层壁结构，

置于下方的机柜底部壁面25，

内侧壁面21、机柜门22、机柜后壁面23、机柜顶部壁面24、机柜底部壁面25所围绕的空间为机柜内腔体42；

在左右两侧的内侧壁面21的外侧各设有外侧壁面26，内侧壁面21和外侧壁面26均为平板且互相平行，

外侧壁面26和内侧壁面21之间留有空间，该空间的上下由机柜顶部壁面24、机柜底部壁面25密闭，该空间的前后由机柜前部壁面27、机柜后壁面23密封，形成机柜外腔体43，

换热单元40置于机柜外腔体43内，

在机柜外侧壁面26的上部设有出风口28，在机柜外侧壁面26的下部设有进风口29。

本发明所述自然散热户外机柜的侧壁及机柜顶部采用双层壁结构，其中户外机柜内侧壁、外侧壁之间形成外腔体，分别在底部设置有进风口，在顶部设置出风口；

在浮升力的作用下外界环境中的冷空气从位于机柜底部的进风口进入到外腔体中，通过换热单元40上的翅片进行热量的交换，空气受到加热作用沿外腔体上升，并通过设置于顶部的出风口释放到户外机柜周边的环境中去，新的冷空气进入到外腔体补充，不断循环最终将户外机柜内腔体中通信设备产生的热量释放出去。

机柜顶部壁面24的双层壁面结构同时可以有效地阻止太阳辐射对机柜内腔体的加热作用，从而减轻对户外机柜内通信设备的影响。

在上述技术方案的基础上，如图4所示，机柜内腔体42中设有通讯设备41，在机柜内腔体42中形成内循环空气流411，在机柜外腔体43中形成外循环空气流412。

在上述技术方案的基础上，如图3所示，所述出风口28和进风口29均包括若干按行列均匀分布的矩形通孔。所述通孔也可以为其他形状。

在上述技术方案的基础上，如图5所示，所述换热单元40包括若干并排设置的回路热管52，回路热管52位于机柜外腔体43内的部分焊接有若干翅片51。本发明所述自然散热户外机柜采用带有散热翅片的回路热管，将机柜内部通信设备产生的热量迅速、高效地从机柜内腔体传导至机柜内侧壁和机柜外侧壁之间的外腔体中，并通过回路热管将热量传递到所附的散热翅片上，再通过散热翅片加热周边的空气，被加热的空气因密度的变化产生浮升力，诱导空气流动并将热量最终释放到环境中。

在上述技术方案的基础上，所述回路热管包括垂直段热管和与垂直段热管顶部垂直连接的水平段热管，水平段热管的自由端为加热端，该加热端置于机柜内腔体42中。

在上述技术方案的基础上，垂直段热管由若干S形管路组成，或垂直段热管由若干往复设置的管路形成，以增加散热面积。为了增强回路热管与翅片间的换热能力，利用回路热管可以灵活弯曲的特性，可以将回路热管做成复杂的形状，增加热管与翅片间的有效接触面积，同时使翅片上的温度更加均匀分布，增强翅片与冷却空气间的换热能力。

在上述技术方案的基础上，如图6所示，所述并排设置的回路热管均与机柜底部壁面25平行，在机柜底部壁面25和机柜顶部壁面24间设有若干层，加热端置于机柜内腔体42中，另一端置于机柜外腔体43内且与若干翅片51焊接。如图6所示，本实施例中所述的换热单元40中所用的回路热管用普通的热管来代替，当采用普通热管代替时，可以采用分层布放热管的方式来增加传热路径，热管的长度及排布方案可根据机柜的尺寸及空间要求确定，使机柜内腔体中的热量有效地、快速地传递出去。

安装于机柜内腔体中的通信设备在运行过程中不断释放热量，使机柜内部空气温度上升，在机柜内部形成空气的内循环流动，此时位于机柜顶端的回路热管加热端受到热空气的加热作用温度升高，回路热管内的液态工质在低压及加热作用下迅速汽化，将热量迅速从回路热管的加热端传递冷凝段，在冷凝段焊接于回路热管上的翅片吸收回路热管传递的热量，翅片温度升高，并进一步加热翅片周边的空气，受热空气因密度变化而产生浮升力，驱动空气流动并通过位于户外机柜外侧壁或机柜顶部壁面的出风口流出，同时新的冷却空气通过位于户外机柜底部外侧壁面的进风口进入到外腔体中进行补充，形成空气的外循环流动。由于回路热管具有较低的传热热阻及较高的传热性能，热量可以迅速通过回路热管传递至焊接于回路热管上的翅片上，相对现有技术回路热管及翅片的引入使换热面积有效增加，户外机柜在保证良好密封性能的同时换热性能大大增强。

通常，接入层通信设备大多位于居民区具有离用户较紧的特征，对设备及其安装设备的户外机柜的噪声有着严格的要求，而另一方面随着对通信带宽的要求越来越高，设备的功耗不断增加，给整个设备的散热带来困难。本发明充分利用了回路热管的高传热性能，以及有效增加户外机柜与环境的换热面积，将热量快速从机柜内部释放到环境中去，在实现高效散热的同时，有效解决了噪声污染问题。

Claims (4)

1.一种自然散热户外机柜，包括机柜本体，其特征在于，所述机柜本体整体为一矩形体，包括：

置于左右两侧的内侧壁面(21)，

置于前侧的机柜门(22)，

置于后侧的机柜后壁面(23)，

置于上方的机柜顶部壁面(24)，机柜顶部壁面(24)为双层壁结构，

置于下方的机柜底部壁面(25)，

内侧壁面(21)、机柜门(22)、机柜后壁面(23)、机柜顶部壁面(24)、机柜底部壁面(25)所围绕的空间为机柜内腔体(42)；

在左右两侧的内侧壁面(21)的外侧各设有外侧壁面(26)，内侧壁面(21)和外侧壁面(26)均为平板且互相平行，

外侧壁面(26)和内侧壁面(21)之间留有空间，该空间的上下由机柜顶部壁面(24)、机柜底部壁面(25)密闭，该空间的前后由机柜前部壁面(27)、机柜后壁面(23)密封，形成机柜外腔体(43)，

在机柜外侧壁面(26)的上部设有出风口(28)，在机柜外侧壁面(26)的下部设有进风口(29)，

换热单元(40)置于机柜外腔体(43)内，

所述换热单元(40)包括若干并排设置的回路热管(52)，

所述回路热管(52)包括垂直段热管和与垂直段热管顶部垂直连接的水平段热管，水平段热管的自由端为加热端，该加热端置于机柜内腔体(42)中，

回路热管(52)位于机柜外腔体(43)内的部分焊接有若干翅片(51)；

或：所述并排设置的回路热管(52)均与机柜底部壁面(25)平行，在机柜底部壁面(25)和机柜顶部壁面(24)间设有若干层，加热端置于机柜内腔体(42)中，另一端置于机柜外腔体(43)内且与 若干翅片(51)焊接。

2.如权利要求1所述的自然散热户外机柜，其特征在于：机柜内腔体(42)中设有通讯设备(41)，在机柜内腔体(42)中形成内循环空气流(411)，在机柜外腔体（43）中形成外循环空气流(412)。

3.如权利要求1所述的自然散热户外机柜，其特征在于：所述出风口(28)和进风口(29)均包括若干按行列均匀分布的矩形通孔。

4.如权利要求1所述的自然散热户外机柜，其特征在于：垂直段热管由若干S形管路组成，或垂直段热管由若干往复设置的管路形成，以增加散热面积。 

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