CN104033966B - 机柜空调器 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种机柜空调器，用来调节机柜内的温度，其包括内循环换热系统及外循环换热系统。内循环换热系统包括蒸发换热器、蒸发风机及收容蒸发换热器及蒸发风机的内壳体。外循环换热系统为冷凝换热器，其包括可收容冷媒介质的收容空间，背离内循环换热系统的一侧设置有利用自然对流散热的散热翅片，并露出于机柜外部使得所述散热翅片直接与空气接触，所述内循环换热系统位于机柜内部。本发明机柜空调器通过自然对流散热的冷凝换热器，未使用冷凝风机，既保证外部环境低噪效果，减低部件成本，又可方便冷凝换热器的清洁，有效防止长期运行后的制冷能力衰减，还可大幅度节能降耗，且运行可靠。

Description

机柜空调器

技术领域

本发明涉及一种空调器，尤其涉及一种机柜空调器，属于制冷设备技术领域。

背景技术

在电力、通讯或电气等行业，广泛使用到控制机柜。为了防止潮气、灰尘或有害气体进入机柜，机柜通常对外封闭。在运行中，因机柜中器件自身发出热量或者户外阳光照射或者天气炎热，机柜中温度会不断升高，如不及时散热势必会影响机柜中器件的正常运行。因此，在这些行业中应用的控制机柜需配置专门的设备对机柜内空气进行散热，即机柜空调器或机柜制冷设备。

机柜空调器由内外两个循环系统组成，分别由不同数量、不同形式的风机驱动内外侧气流强制对流。以具有蒸汽压缩式制冷系统的机柜空调器为例，其通常具有蒸发换热器、冷凝换热器、压缩机、蒸发风机、冷凝风机及连接各元器件的管路组件。这些元件设置于机柜空调器的外壳体中，并有隔板将外壳体分隔为密封的柜外侧腔室及柜内侧腔室。外壳体于柜外侧面板开设有与冷凝风机及冷凝换热器相对的外循环进风口及外循环出风口，并于柜内侧面板开设有与蒸发风机及蒸发换热器相对的内循环进风口及内循环出风口。如此，柜内的热空气经过内循环进风口在蒸发风机的导引下流经蒸发换热器进行冷却后进入机柜内部，对其内部的各种元器件进行冷却。而柜外的冷空气在冷凝风机的引导下经外循环进风口流经冷凝换热器，对与柜内侧进行热交换后的冷凝换热器进行冷却降温。

但是，现有的机柜空调器多存在以下技术缺点：

1、采用风机驱动内外侧气流进行强制对流时，风机运转产生较大的噪音，尤其是柜外侧冷凝风机运转时产生的噪音，将直接影响附近区域的工作环境，造成一定强度的噪声污染。

2、现有的空调器在运行过程中，由于柜外侧风机的引流，较易导致环境中的异物，如沙尘、纤维等物体进入并附着在冷凝换热器上，长期运行后，机柜空调器的制冷效率会随着冷凝换热器上异物的增多而降低。加之现有的机柜空调器结构较为复杂，需要专业的维修人员清理，清理时需打开外壳体，清理过程复杂，同时，现采用的换热器多为平行流式、管片式或管带式换热结构，间隙小，无法彻底清理异物，且面对纤维类异物更是无法清理。

3、现有的机柜空调器多采用数块钣金件焊接或铆接为一体作为外壳体，内部设有蒸发风机、冷凝风机、蒸发换热器、冷凝换热器、压缩机、控制电路板等多个零部件，结构复杂，生产成本及周期均较长。

因此，有必要提供一种改进的机柜空调器，以克服以上所述现有技术的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机柜空调器，其具有工作时噪音低、生产装配效率高、易于维护、节省成本、可靠性高等特性。

为实现上述目的，本发明机柜空调器，用来调节机柜内的温度，其包括内循环换热系统及外循环换热系统。内循环换热系统包括蒸发换热器、蒸发风机及收容蒸发换热器及蒸发风机的内壳体。外循环换热系统为冷凝换热器，其包括可收容冷媒介质的收容空间，背离内循环换热系统的一侧设置有利用自然对流散热的散热翅片，并露出于机柜外部使得所述散热翅片直接与空气接触，所述内循环换热系统位于机柜内部，其还具有隔绝内循环换热系统及外循环换热系统的隔热板，其中上述蒸发换热器安装结合于冷凝换热器上并通过隔热板与冷凝换热器隔离。。

作为本发明的进一步改进，所述冷凝换热器包括基板及盖板，其基板和/或盖板形成有上述收容冷媒介质的收容空间。

作为本发明的进一步改进，所述基板及盖板为一体成型或分体式结构。

作为本发明的进一步改进，所述基板面向内循环换热系统的一侧结合有盖板，另一侧与利用自然对流散热的散热翅片结合或一体成型。

作为本发明的进一步改进，所述基板沿远离盖板的方向凹设形成有第一腔室，盖板沿远离基板的方向凹设形成有空腔，二者共同形成上述收容冷媒介质的收容空间。

作为本发明的进一步改进，所述基板还形成有若干自其第一腔室表面向盖板方向延伸的突起，其长度小于等于第一腔室表面与盖板的空腔表面的距离。

作为本发明的进一步改进，其还具有连接内循环换热系统及外循环换热系统的压缩机及管路，其中基板还开设有位于第一腔室下方的第二腔室，上述压缩机安装于该第二腔室的下部。

作为本发明的进一步改进，所述基板的第一腔室向盖板方向突伸有至少一个结合部，盖板的空腔内向基板方向突伸有与基板的结合部结合的至少一个结合部，从而在收容空间内形成冷媒流动的流道。

作为本发明的进一步改进，所述基板及盖板分别具有位于四周的安装部，上述基板的结合部与基板的安装部位于同一平面内，上述盖板的结合部与盖板的安装部位于同一平面内。

作为本发明的进一步改进，所述冷凝换热器设置有可拆卸安装结构用来将机柜空调器安装于机柜上。

作为本发明的进一步改进，所述盖板上还具有与流道连通的进口及出口。

作为本发明的进一步改进，所述冷凝换热器的基板与盖板之间夹置有若干平行的扁管及连通扁管的位于两侧的集流管。

作为本发明的进一步改进，所述冷凝换热器的基板与盖板之间设置有可容纳冷媒的若干平行的扁管，基板和/或盖板于扁管左、右两侧开设有与扁管连通的集流凹槽。

作为本发明的进一步改进，所述基板和/或盖板开设有收容扁管的相互平行的若干凹槽。

作为本发明的进一步改进，所述冷凝换热器的基板与盖板之间夹设有容纳有冷媒的金属管。

作为本发明的进一步改进，所述基板和/或盖板开设有可容金属管嵌设的凹槽。

作为本发明的进一步改进，所述散热翅片至少具有两片，并自基板背离盖板方向延伸形成，其与基板一体化成型或焊接或铆接或粘合结合。

作为本发明的进一步改进，所述散热翅片至少部分形成有瓦肋波纹，以增大散热面积。

作为本发明的进一步改进，所述内壳体为一体成型或焊接、铆接结构，其开设有与蒸发风机相对的内循环进风口及与蒸发换热器相对的内循环出风口。

作为本发明的进一步改进，所述蒸发风机安装于内壳体上。

本发明的有益效果为：

通过自然对流散热的冷凝换热器，未使用冷凝风机，既保证外部环境低噪效果，减低部件成本，又可方便冷凝换热器的清洁，有效防止长期运行后的制冷能力衰减，还可大幅度节能降耗，且运行可靠。

附图说明

图1为本发明机柜空调器的立体视图；

图2为本发明机柜空调器另一角度的立体视图；

图3为图1所示机柜空调器的部分立体分解图；

图4为图2所示机柜空调器的部分立体分解图；

图5为图2所示机柜空调器圈出部分的局部放大视图；

图6为本发明机柜空调器沿图1线A-A方向的剖视图；

图7为本发明机柜空调器沿图1线B-B方向的剖视图；

图8为本发明机柜空调器的外循环换热系统/冷凝换热器的第一实施方式的立体视图；

图9为图8所示结构移除盖板后的主视图；

图10为本发明机柜空调器的外循环换热系统/冷凝换热器的第二实施方式的立体视图；

图11为图10的部分立体分解图；

图12为本发明机柜空调器的外循环换热系统/冷凝换热器的第三实施方式的立体视图；

图13为图12的部分立体分解图；

图14为本发明机柜空调器的外循环换热系统/冷凝换热器的第四实施方式的立体视图；

图15为图14的部分立体分解图。

具体实施方式

请参阅图1至图4，本发明机柜空调器100，其具有外循环换热系统、内循环换热系统、连接内循环换热系统及外循环换热系统的压缩机7及管路（未标号）、及电气系统（未图示）。内循环换热系统包括内壳体10、收容于内壳体10内的蒸发换热器5、蒸发风机4。外循环换热系统为内置有流道的多功能冷凝换热器25，其兼具为冷媒冷却的功能及为机柜空调器100起到安装支撑的功能。蒸发换热器5组装于外循环换热系统/冷凝换热器25并收容于内循环换热系统内，且压缩机7安装于外循环换热系统/冷凝换热器25内，并部分收容于内壳体10内。内循环换热系统及外循环换热系统之间设置有增强二者之间隔热效果的隔热板6。

内壳体10为一体化成型或焊接、铆接结构。本实施例中，内壳体10为塑胶材质一体注塑成型，其重量轻，能够节省成本。内壳体10为矩形框体结构并具有面对机柜内部的平板主体部（未标号），其开设有对正蒸发风机4的内循环进风口11及对正蒸发换热器5的内循环出风口12。在内壳体10的内侧，位于内循环进风口11与内循环出风口12之间，形成有挡风板15，以确保柜内热空气在蒸发风机4的导引下，正确导向蒸发换热器5进行冷却，而不会偏离方向。机柜内部产生的热空气在蒸发风机4的导引下经内循环进风口11流经蒸发换热器5进行冷却后，经内循环出风口12重新进入机柜内部对各元件进行冷却。在内循环进风口11的主体部内侧，形成有若干卡扣13，其沿蒸发风机4的四周排布并与蒸发风机4卡扣配合从而将蒸发风机4固定于内壳体10上。

外循环换热系统利用了自然对流散热原理，将流道内与蒸发换热器5进行了热交换后的冷媒进行循环冷却。自然对流散热方式的散热原理是利用空气冷热变化时产生对流带走热源的热量，其结构简单、可靠性高，成本低，尤其是在没有冷凝风机的存在的情况下，减少对电力部件（冷凝风机）的依赖，从而提高机柜空调器运行的可靠性。本发明第一实施方式的冷凝换热器25包括位于竖直平面内的基板20、与基板20面向内循环换热系统的一侧固定连接并共同形成内置流道的盖板21及形成于基板20背离内循环换热系统的另一侧的散热翅片22。其中，基板20与盖板21通过焊接或铆接等的方式结合在一起，然而其并不限于分体式的连接方式，基板20还可以与盖板21一体成型，形成内部设置有可容纳冷媒介质的收容空间，盖板上设有冷媒进口23（图8）及冷媒出口24（图8）从而形成可与蒸发换热器5进行热交换的冷凝部。本发明以分体式的基板20及盖板21为例进行阐述。

请结合参阅图6至图9，基板20具有位于四周的安装部203、自边框状安装部203内边缘向散热翅片22方向凹陷从而形成的位于上部的第一腔室201及位于下部的第二腔室202。第二腔室202具有较深的深度，从而压缩机7安装于第二腔室202的底板2020上并部分收容于第二腔室202内，部分收容于内壳体10内。

盖板21一侧与隔热板6贴合，另一侧与基板20固定结合，其不限于焊接或铆接等固定连接方式，还可以与基板20一体成型。盖板21形成有位于四周的安装部213、自边框状安装部213内边缘向远离基板20及散热翅片22方向凹陷从而形成与第一腔室201对应的空腔211。所述盖板21与基板20之间可以设置有采用石棉垫、橡胶垫或其它柔性材料的密封结构，如采用钎焊或一体成型方式时，密封结构可以省略。

基板20的第一腔室201深度较浅，并形成有若干突起205向与基板20结合的盖板21的空腔211表面突伸，其长度小于等于基板20第一腔室201的表面与盖板21的空腔211的表面之间的距离。此外，第一腔室21表面还突设有与安装部203位于同一平面内的若干结合部204，其用来与形成于盖板21对应位置的结合部214进行焊接或铆接。上述突起205均匀分布于除结合部204外的第一腔室201内，其形状包括但不限于本发明所图示的圆柱状，其还可以为方形柱状或其他突起的形式。突起205可以在冷媒流动过程中造成较多的湍流效果，相应增加冷媒介质与冷凝换热器25之间的换热面积，进而强化传热，而结合部204、214则有利于冷媒在第一腔室201内流动时防止湍流压力而造成盖板21鼓起。

当盖板21与基板20结合后，第一腔室201与空腔211合并成为冷凝换热器25收容冷媒介质的收容空间（未标号），并被贴合并相互结合的结合部204、214分隔成不同形状的流道。流道与冷媒进口23及冷媒出口24连通，从而冷媒自冷媒进口23流经流道被基板20及散热翅片22冷却后，经冷媒出口24流回蒸发换热器5以对机柜内部进行冷却。然而，收容空间可以单独由盖板21或基板20形成，即盖板21/基板20为平板状，而基板20/盖板21凹陷形成有上述收容空间并设置有冷媒入口和冷媒出口，其收容冷媒介质。

请结合参阅图5，散热翅片22利用了自然对流散热原理，其自基板20的另一侧垂直延伸并相互平行间隔排布，其数量至少为两片，于本发明优选实施方式中，散热翅片22之间的间隔距离不小于8mm，然而其并不限于该距离，且散热翅片22与基板20不一定为垂直关系，可倾斜设置。于本发明优选实施方式中，所述散热翅片22截面大致为矩形，且其中部220加宽，两端较细，并在加宽的中部220形成有瓦肋波纹222，以增加换热面积进而增强散热效果。在位于基板20的第二腔室202外部，其沿前后方向的宽度变小。所述散热翅片22与基板20采用一体化成型，且均采用导热效果较好材质制成，于本发明优选实施方式中，其为铝合金材质。散热翅片22与基板的结合方式不限于一体化成型，还可以采用焊接、铆接或粘合等方式。冷凝换热器25还于外周设置有贯穿基板20及散热翅片22的若干螺孔207，通过螺钉来将冷凝换热器25安装于机柜柜门（未图示）上，从而将本发明机柜空调器100可拆卸的安装于机柜上。因此本发明的冷凝换热器25还起到传统机柜空调器的外壳体的安装支撑功能。本实施例中，冷凝换热器25与机柜柜门的结合方式为使用螺钉锁紧，可半嵌式安装于机柜柜门上，但并不限于使用螺钉锁紧固定，也可使用卡扣或其他方式结构固定安装。本发明的外循环换热系统仅使用散热翅片22露于机柜外部的冷凝换热器25，没有设置传统的具有外循环进风口及外循环出风口的壳体，并未使用冷凝风机，外部空气与本发明机柜空调器100内部不连通，可有效防止灰尘、毛絮等异物进入机柜空调器100内部。而柜外的空气在空气自然对流特性的作用下，流经高温的基板20及散热翅片22表面，对基板20及散热翅片22进行冷却。也就是说，散热翅片22直接与柜外的空气接触。本发明的外循环换热系统2未使用传统的冷凝风机，运行更可靠，成本低，且组装方便。另由于散热翅片22之间具有较大的间隙，其方便清理，降低清理频率。

请参阅图1至图4及图6，所述蒸发换热器5通过安装板51与盖板21及基板20螺接固定，以减轻注塑内壳体10的负重。所述蒸发换热器5下部还设置有水槽81，用来盛接冷凝换热器25产生的积水。所述水槽81底部设置有倾斜延伸并朝向冷凝换热器25方向的引水管82，其直接延伸至位于压缩机7附近的积水盘83上方。所述积水盘83连接有弯折朝向蒸发换热器5方向的排水管路，其自第二腔室202底部延伸出并位于相邻两根散热翅片22之间，且排水孔开口朝向内侧，以避免受到外部灰尘、毛絮的影响。

请参阅图7，所述内壳体10的平板主体部上设置有若干直径较大的螺接孔14，基板20开设有与这些螺接孔14对应的尺寸较小的螺孔206。螺钉头部穿过内壳体10的螺接孔14并隐藏于螺接孔14的底部，螺纹部分避开隔热板6、及冷凝换热器25的盖板21最终与基板20的螺孔206螺接固定。因此，需要维修时，仅需要拆除这些螺钉，拆卸内壳体10后，即可以对内部进行维修保养，非常便利。

请参阅图10及图11，其示出了本发明机柜空调器100的冷凝换热器25’的第二实施方式。该冷凝换热器25’采用若干平行的扁管26’与两侧集流管27’连通的换热结构，其与基板20’结合为一体，通过焊接/铆接（当基板20’为平板状）或内嵌（当基板20’凹陷设置有凹槽）的方式。盖板21’覆盖于基板20’并将扁管26’夹持于二者之间。盖板21’一种结构形式为与平板状基板20’通过上、下两端的安装部213’彼此结合，并于主体部凹设有空间容纳扁管26’，此时其左、右两端位于集流管27’之间。两侧的集流管27’分别设有冷媒进口23’及冷媒出口24’。盖板21’的另外一种结构形式为平板状，与设有凹槽的基板20’相互结合。为解决集流管27’突出的问题，请参阅图12及图13，本发明机柜空调器100的冷凝换热器25’’的第三实施方式中，基板20’’开设有若干横向平行排布的凹槽28’’，若干内置有流道可容纳冷媒介质的扁管26’’收容于这些凹槽28’’内。为了连通这些扁管26’’，基板20’’于其左、右两端纵向开设有可作为集流管的集流凹槽29’’，并于对应各扁管26’’的位置处开设有若干连通扁管26’’的微通道290’’。盖板21’’为平板状，覆盖于基板20’’以封闭该换热结构。盖板21’’开设有与集流凹槽29’’连通的冷媒进口23’’及冷媒出口24’’。当然，上述凹槽28’’也可以开设于盖板21’’上，扁管26’’容纳于其中。

请参阅图14及图15，其为本发明机柜空调器100的冷凝换热器25’’’的第四实施方式。于该实施方式中，容纳有冷媒介质的金属管9可被弯折成各种形状，且其两端分别为冷媒进口23’’’及冷媒出口24’’’。而基板20’’’则开设有可对应收容金属管的凹槽28’’’，金属管9可内嵌于这些凹槽28’’’内，平板状的盖板21’’’覆盖于基板20’’’四周并进行结合。基板20’’’也可以为平板状，金属管9可以和基板20’’’焊接或铆接，而盖板21’’’设置有容纳金属管9的收容空间并通过四周与基板20’’’结合。

特别需要指出的是，本发明具体实施方式中仅以该机柜空调器作为示例，在实际应用中其他类型的机柜空调器均适用本发明揭示的原理。对于本领域的普通技术人员来说，在本发明的教导下所作的针对本发明的等效变化，仍应包含在本发明权利要求所主张的范围中。

Claims (20)

1.一种机柜空调器，用来调节机柜内的温度，其包括内循环换热系统及外循环换热系统；内循环换热系统包括蒸发换热器、蒸发风机及收容蒸发换热器及蒸发风机的内壳体；外循环换热系统为冷凝换热器；其特征在于：冷凝换热器包括可收容冷媒介质的收容空间，背离内循环换热系统的一侧设置有利用自然对流散热的散热翅片，并露出于机柜外部使得所述散热翅片直接与空气接触，所述内循环换热系统位于机柜内部；其还具有隔绝内循环换热系统及外循环换热系统的隔热板，其中上述蒸发换热器安装结合于冷凝换热器上并通过隔热板与冷凝换热器隔离。

2.如权利要求1所述的机柜空调器，其特征在于：其中冷凝换热器包括基板及盖板，其基板和/或盖板形成有上述收容冷媒介质的收容空间。

3.如权利要求2所述的机柜空调器，其特征在于：其中基板及盖板为一体成型或分体式结构。

4.如权利要求2所述的机柜空调器，其特征在于：其中基板面向内循环换热系统的一侧结合有盖板，另一侧与利用自然对流散热的散热翅片结合或一体成型。

5.如权利要求4所述的机柜空调器，其特征在于：其中基板沿远离盖板的方向凹设形成有第一腔室，盖板沿远离基板的方向凹设形成有空腔，二者共同形成上述收容冷媒介质的收容空间。

6.如权利要求5所述的机柜空调器，其特征在于：其中基板还形成有若干自其第一腔室表面向盖板方向延伸的突起，其长度小于等于第一腔室表面与盖板的空腔表面的距离。

7.如权利要求5所述的机柜空调器，其特征在于：其还具有连接内循环换热系统及外循环换热系统的压缩机及管路，其中基板还开设有位于第一腔室下方的第二腔室，上述压缩机安装于该第二腔室的下部。

8.如权利要求5所述的机柜空调器，其特征在于：其中基板的第一腔室向盖板方向突伸有至少一个结合部，盖板的空腔内向基板方向突伸有与基板的结合部结合的至少一个结合部，从而在收容空间内形成冷媒流动的流道。

9.如权利要求8所述的机柜空调器，其特征在于：其中基板及盖板分别具有位于四周的安装部，上述基板的结合部与基板的安装部位于同一平面内，上述盖板的结合部与盖板的安装部位于同一平面内。

10.如权利要求9所述的机柜空调器，其特征在于：所述冷凝换热器设置有可拆卸安装结构用来将机柜空调器安装于机柜上。

11.如权利要求9所述的机柜空调器，其特征在于：其中盖板上还具有与流道连通的进口及出口。

12.如权利要求2所述的机柜空调器，其特征在于：其中冷凝换热器的基板与盖板之间夹置有若干平行的扁管及连通扁管的位于两侧的集流管。

13.如权利要求2所述的机柜空调器，其特征在于：其中冷凝换热器的基板与盖板之间设置有可容纳冷媒的若干平行的扁管，基板和/或盖板于扁管左、右两侧开设有与扁管连通的集流凹槽。

14.如权利要求12或13所述的机柜空调器，其特征在于：其中基板和/或盖板开设有收容扁管的相互平行的若干凹槽。

15.如权利要求2所述的机柜空调器，其特征在于：其中冷凝换热器的基板与盖板之间夹设有容纳有冷媒的金属管。

16.如权利要求15所述的机柜空调器，其特征在于：其中基板和/或盖板开设有可容金属管嵌设的凹槽。

17.如权利要求2所述的机柜空调器，其特征在于：其中散热翅片至少具有两片，并自基板背离盖板方向延伸形成，其与基板一体化成型或焊接或铆接或粘合结合。

18.如权利要求17所述的机柜空调器，其特征在于：其中散热翅片至少部分形成有瓦肋波纹，以增大散热面积。

19.如权利要求1所述的机柜空调器，其特征在于：其中内壳体为一体成型或焊接、铆接结构，其开设有与蒸发风机相对的内循环进风口及与蒸发换热器相对的内循环出风口。

20.如权利要求19所述的机柜空调器，其特征在于：其中蒸发风机安装于内壳体上。