CN103596411B - 一种模块化可组合的热管机柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化可组合的热管机柜，包括基座和至少一个热管机柜单元，基座由底座及底座上设置的母接头所组成；热管机柜单元包括：由顶盖、底盖、左侧壁、右侧壁、柜门和背板所组成的柜体，均由壳体、热管、散热风扇所组成的左散热模块和右散热模块，由控制电路、第一温度传感器、第二温度传感器所组成的温控模块，和安装在所述底盖上的公接头组成；热管机柜单元放置在基座上，并由与公接头相配合的母接头供电。每个热管机柜单元独立运行，当柜内外温差超过设定的阈值时，控制电路开启散热风扇，以加快机柜单元的散热。

Description

一种模块化可组合的热管机柜

技术领域

本发明涉及服务器及通信机柜领域，尤其涉及一种模块化可组合的热管机柜。

背景技术

近年来科学与技术的高速发展，使得各种电子通信设备不断趋向高性能、小型化。以通信行业为例，服务器及通信网络设备体积的缩小和性能的提升，使得机柜内部发热元器件的密度越来越高，随之而来的是单位面积发热量也越来越大。如果电子元器件所散发的这些热量不能即时散发到机柜外部环境中去，热量在机柜内聚集就会导致机柜内部温度不断上升，进而影响到设备的正常运行，降低设备的性能和使用寿命，有时甚至会导致机柜内的服务器或通信设备发生故障或宕机，从而给系统和设备本身造成不可估量的损失。

现有的服务器、数据中心或网络及通信设备机柜在结构形式上一般采用零件装配的方式来组装，通常通过在机柜顶部设置散热风机，采用风冷式散热系统进行散热。这些机柜一般通过在机柜侧壁开散热孔以使得机柜外部冷空气通过散热孔进入机柜内部，再利用散热风机来加速机柜内部热空气和外部冷空气的对流，将机柜内热空气排出到机柜外部，从而达到降低机柜内温度、解决机柜散热的问题。这些传统的机柜散热方式虽在一定程度上能起到降低机柜内温度的作用，但其缺点也很明显。首先是通过冷热空气对流方式实现热量交换的换热效率低下，而且其受机柜外部环境温度波动的影响也比较大，特别是当机柜外部温度较高时，利用空气对流进行散热的效果会明显降低。其次，当机柜外部的冷空气通过散热孔进入到机柜内部时，会把外部环境中的微尘带入机柜，由于静电吸附的作用，这些微尘会沉积在电子设备的元器件上，时间一长就会造成电子元器件散热不畅，影响电子元器件的性能，严重时可导致器件和设备烧毁的灾难性后果。

热管技术是一种高效、绿色的换热技术，利用热管技术进行机柜散热，由于无需进行机柜内外部空气流动，可以很好的保持机柜内部的清洁。同时，由于热管换热不需要附加装置如压缩机等的驱动，在实现机柜高效散热的同时，也能节约大量的电能，这一技术的推广普及无疑也有利于节能降耗、有利于社会和国民经济的可持续发展。

发明内容

本发明目的在于提供一种模块化可组合的热管机柜，以解决现有机柜散热效率低、清洁性差和无法灵活配置的问题。

为实现上述目的，本发明一种模块化可组合的热管机柜包括基座和至少一个热管机柜单元，基座由底座及底座上设置的母接头所组成，底座上设置有与母接头电连接的外部电源接口；热管机柜单元包括：由顶盖、底盖、左侧壁、右侧壁、柜门和背板所组成的柜体，及由壳体、热管、散热风扇所组成的左散热模块和右散热模块，和由控制电路、用于采集柜体内温度信号的第一温度传感器、用于采集环境温度信号的第二温度传感器所组成的温控模块，安装在所述底盖上的与所述母接头相匹配的公接头组成，左散热模块安装于左侧壁的外侧，右散热模块安装于右侧壁的外侧，热管机柜单元放置在基座上，其中的公接头插装在所述基座上的母接头中，并通过母接头为叠放其上的热管机柜单元供电。

进一步，所述基座上根据需要叠放有一至多个所述热管机柜单元，相应地，相对位于下方的热管机柜单元的所述柜体的顶盖上设置有与其底盖上设置的所述公接头电连接的所述母接头。

进一步，所述基座上叠放有多个热管机柜单元时，为增强叠放组合的稳定性，可以采用辅助定位和紧固措施。

进一步，所述左、右散热模块的壳体上开有通风孔和通风口，通风孔和通风口的位置和数量可以根据需要确定。

进一步，所述左、右散热模块中的热管包含多根热管，热管的下部蒸发段穿过相应散热模块所安装的侧壁并暴露在所述柜体内，热管的上部冷凝段位于相应散热模块的壳体内并由壳体内的散热风扇散热。为提高散热效率，可以在热管的上部冷凝段加装散热翅片，左、右散热模块的壳体内可以设置一至多个散热风扇,散热模块的工作由所述温控模块控制。

进一步，所述温控模块中的温控电路为单片机或简单电路，需要时可以加配显示或指示模块。温控电路根据所述第一、第二两个温度传感器所采集温度之差来控制左、右散热模块的散热风扇的启动或停止。

进一步，所述第一温度传感器可以安装在所述柜体的底盖上，也可以安装在柜体内的其他适当位置；所述第二温度传感器可以安装在左散热模块的壳体上，也可以根据需要安装在所述柜体左侧壁外的适当位置处，也可以安装在右散热模块的壳体上，也可以根据需要安装在所述柜体右侧壁外的适当位置处。

本发明提供的模块化可组合的热管机柜可用于组合成各种规格的数据中心机柜、服务器机柜和网络通信机柜等，其模块化设计的热管机柜单元和底座，可方便的组合以形成各种尺寸规格的机柜，配置组合方便灵活，更兼具散热效率高、节能省电、清洁卫生等特点，在高效换热、延长电子设备寿命、降低系统故障率、节能减排和服务社会与国民经济可持续发展方面具有重大的作用。

附图说明

图1为本发明的模块化可组合的热管机柜的结构示意图；

图2为本发明的模块化可组合的热管机柜的安装示意图；

图3为本发明的模块化可组合的热管机柜中的公接头与母接头接插示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

下面是通过常见的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，示意图不依一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

图1-图3所示为本发明的模块化可组合的热管机柜的一种实施方式结构示意图。

如图中所示，该模块化可组合的热管机柜包括热管机柜单元和基座，其中，热管机柜单元包括：由顶盖1、底盖2、左侧壁3、右侧壁4、柜门18、背板组成的柜体，由壳体8、热管10、散热风扇12组成的左散热模块，由壳体9、热管11、散热风扇13组成的右散热模块，由控制电路14、第一温度传感器15、安装在壳体9内的第二温度传感器16组成的温控模块，左散热模块安装在左侧壁3上，右散热模块安装在右侧壁4上，第一温度传感器15安装在底盖2上，底盖2上安装有公接头7；基座由底座17及其上安装的母接头5组成，底座17上设置有与母接头5电连接的外部电源接口。热管机柜单元坐落在底座17上，公接头7与母接头5插接连接，并由母接头5为热管机柜单元供电。

因模块化可组合的热管机柜可以根据需要通过叠放若干个热管机柜单元而组合成更大的机柜，为此，热管机柜单元柜体的顶盖1上还设置有母接头6，该母接头6与其所在柜体的底盖2上的公接头7电连接。这样，叠放时，下方的热管机柜单元将利用其顶盖上的母接头与上方热管机柜单元底盖上的公接头相配合，而为上方热管机柜单元供电。

为增强叠放组合的稳定性，可以采用辅助定位和紧固措施。如为方便所述热管机柜单元的快速叠放，可在底盖2的与底座17的接合面增加对应的定位凸凹对。为使热管机柜单元叠放的更加稳固，也可辅以连接板等装置。

顶盖1、底盖2、左侧壁3、右侧壁4、柜门18和背板根据需要分别由一至多层金属或非金属板组成，金属或非金属板之间可以是空心也可以是实心的，背板上可以不开孔也可以开有散热或线缆穿过所需要的开孔，开孔大小、数量和位置根据需要确定。

左散热模块安装在左侧壁3的外侧，左散热模块的壳体8上开有通风孔19和通风口20，通风孔19和通风口20的位置和数量可以根据需要确定。如为方便散热可以选用带有网眼的金属板来制作壳体8。

左散热模块的热管10包含多根热管，每根热管的下部蒸发段穿过左侧壁3并暴露在柜体内，每根热管的上部冷凝段位于壳体8内并由散热风扇12散热。为提高散热效率，可以在热管10的上部冷凝段加装散热翅片。在需要柜体密封的情况下，在热管穿过左侧壁3的切口处应使用密封胶密封。热管10中的每根热管在穿过左侧壁3处应尽量避免出现死弯现象，确保热管10内部的畅通。

左散热模块的散热风扇12可以包含一至多个风扇，如可选用多个静音风扇。

右散热模块安装在右侧壁4的外侧，右散热模块的壳体9上开有通风孔和通风口21，通风孔和通风口的位置和数量可以根据需要确定。如为方便散热可以选用带有网眼的金属板来制作壳体9。

右散热模块的热管11包含多根热管，每根热管的下部蒸发段穿过右侧壁4并暴露在柜体内，每根热管的上部冷凝段位于壳体9内并由散热风扇13散热。为提高散热效率，可以在热管11的上部冷凝段加装散热翅片。在需要柜体密封的情况下，在热管穿过右侧壁4的切口处应使用密封胶密封。热管11中的每根热管在穿过右侧壁4处应尽量避免出现死弯现象，确保热管11内部的畅通。

右散热模块的散热风扇13可以包含一至多个风扇，如可选用多个静音风扇。

温控模块中的温控电路14可以是单片机或简单电路，需要时可以加配显示或指示模块。温控电路14负责接收第一温度传感器15和第二温度传感器16所采集的温度信号，并根据所述两个温度传感器所采集温度之差的大小来控制左散热风扇12和右散热风扇13的启动或停止。一般地，当机柜内外温差超过3-5摄氏度时，左散热风扇12和右散热风扇就应该启动，加快散热。事实上，即使散热风扇不启动，由于热管的特点，散热过程也依然在进行，只不过是热散的慢而已。

第一温度传感器15用于采集柜体内的温度信号，安装在底盖2上。第一温度传感器15也可以根据需要安装在柜体内的其他位置，以便更精确地采集柜体内的温度信号。

第二温度传感器16用于采集环境温度信号，安装在壳体9上。第二温度传感器16也可以根据需要安装在柜体外的其他位置。

底座17的外部电源接口通过母接头5为安置其上的热管机柜单元包含的控制电路14、温度传感器15、温度传感器16、散热风扇12和散热风扇13供电。

图3是热管机柜单元通过公接头7与基座的母接头5的接插连接的示意图。

本发明的模块化可组合的热管机柜包含热管机柜单元和基座两个模块，热管机柜单元可根据需要选用一至多个，并能通过叠放的方式简单组合形成更大尺寸规格的机柜。在实际使用时，热管机柜单元安置在基座上，基座通过母接头5与热管机柜单元所包含的公接头7的接插向热管机柜单元供电；当多个热管机柜单元叠放组合时，下面的热管机柜单元通过其所包含的母接头6向上面放置的热管机柜单元供电；每个热管机柜单元独立运行，当第一温度传感器15与第二温度传感器16所采集的温差超过设定的阈值时，控制电路14开启热管机柜单元上的散热风扇12和散热风扇13，以加快热管机柜单元的散热。

本发明的模块化可组合的热管机柜由于采用了模块化设计，使用配置方便灵活，更具有散热效率高、清洁节能等一系列优点，这使得本发明的模块化可组合的热管机柜单元对于满足大型数据中心、服务器与存储阵列、网络与通信领域的对机柜大热量散热、高效节能、灵活配置的要求具有广泛、普遍的适用性。

Claims (7)

1.一种模块化可组合的热管机柜，其特征在于，包括基座和至少一个热管机柜单元，基座由底座及底座上设置的母接头所组成，底座上设置有与母接头电连接的外部电源接口；热管机柜单元包括：由顶盖、底盖、左侧壁、右侧壁、柜门和背板所组成的柜体，均由壳体、热管、散热风扇所组成的左散热模块和右散热模块，由控制电路、用于采集柜体内温度信号的第一温度传感器、用于采集环境温度信号的第二温度传感器所组成的温控模块，安装在所述底盖上的与所述母接头相匹配的公接头，左散热模块安装于左侧壁的外侧，右散热模块安装于右侧壁的外侧，热管机柜单元放置在基座上，其中的公接头插装在母接头中，并通过母接头为叠放其上的热管机柜单元供电。

2.如权利要求1所述的热管机柜，其特征在于，所述基座上根据需要叠放有一至多个所述热管机柜单元，相应地，相对位于下方的热管机柜单元的所述柜体的顶盖上设置有与其底盖上设置的所述公接头电连接的母接头。

3.如权利要求1所述的热管机柜，其特征在于，所述左、右散热模块的壳体上开有通风孔和通风口。

4.如权利要求1所述的热管机柜，其特征在于，所述左、右散热模块中的热管包含多根热管，热管的下部蒸发段穿过相应散热模块所安装的侧壁并暴露在所述柜体内，热管的上部冷凝段位于相应散热模块的壳体内并由壳体内的所述散热风扇散热。

5.如权利要求1所述的热管机柜，其特征在于，所述左、右散热模块的壳体内分别设置一至多个所述散热风扇。

6.如权利要求1所述的热管机柜，其特征在于，所述温控模块中的温控电路为单片机或简单电路，温控电路根据所述第一、第二两个温度传感器所采集温度之差来控制左、右散热模块的散热风扇的启动或停止。

7.如权利要求1所述的热管机柜，其特征在于，所述第一温度传感器安装在所述柜体的底盖上，所述第二温度传感器安装在左或右散热模块的壳体上。