CN114698332A - 散热机柜 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种散热机柜，包含壳体及间隔件。壳体包含容置空间、进风口及出风口。间隔件设置于容置空间中且将容置空间分隔成第一区域及第二区域，第一区域连通进风口，第二区域连通出风口，间隔件容置至少一电子设备，且间隔件具有内循环口。由进风口进入第一区域的气体对应第一进风量，由出风口离开第二区域的气体对应第一出风量，由第二区域经过内循环口进入第一区域的气体对应内循环风量，由第一区域经过电子设备进入第二区域的气体对应散热风量。第一进风量等于第一出风量，第一进风量与内循环风量的总和等散热风量。

Description

散热机柜

技术领域

本申请是关于一种散热机柜，特别是关于一种能够降低出风量的散热机柜。

背景技术

一般来说，为了便于管理及控制多个电子设备，往往会将多个电子设备置放于散热机柜中，且这些电子设备可以由下往上的方式彼此层叠，其中这些电子设备的种类可以是服务器、电源供应器、电子负载、或电子量测仪器等。由于电子设备在运作的过程中会产生热量，为了使电子设备不因过热导致运作异常，因此用来存放电子设备的散热机柜皆具有散热的机制，用以将电子设备产生的热量带离电子设备。

现有技术的散热机柜请参考图1。图1是现有技术的散热机柜的示意图。现有技术的散热机柜9包含壳体90。壳体90内部有中空的容置空间92，且壳体90具有进风口94及出风口96。多个电子设备ED层叠于于壳体90的容置空间92中，用以将容置空间92分隔成第一区域A1及第二区域A2，第一区域A1连通进风口94，第二区域A2连通出风口96。一般来说，现有技术的散热机柜9的散热机制主要是通过风扇(图未示)将气体吹入进风口94中，如图1中进入进风口94的实线箭头所示。接着，自进风口94进入的气体会先到第一区域A1，再进入电子设备ED，最后到达第二区域A2，如虚线箭头所示。最后，气体可以自壳体90右方的出风口96流出，如图1中离开出风口96的实线箭头所示。实务上，电子设备ED应当在相邻第一区域A1的一侧具有可以吸气的开口，而在相邻第二区域A2的一侧具有可以排气的开口，使得气流可以穿过电子设备ED的内部以带走废热。因此，电子设备ED由于产生的废热经由气流排出壳体90，可以减少过热的机率。

于所属技术领域具有通常知识者可以理解，散热机柜9内部的电子设备ED数量会正比于产生废热的总量。当散热机柜9内部的电子设备ED数量较多，为了能够将产生的热量带离，传统上都是提高进风口94风扇的转速，以增加吹入进风口94的气流量，或说增加离开出风口96的气流量。不过，现代化的工厂内多数设有废气管理的系统，导致工厂的废气总排出量是受到限制的，连带地会限制离开出风口96的气流量。据此，业界需要一种新的散热机柜，所述散热机柜要在不增加出风量的情况下，提高内部电子设备的散热效率。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于提供一种散热机柜，提供了一个内循环路径以回收带有废热的气流，再通过制冷模块降温内循环路径中的气流以移除废热。因此，内循环路径中的气流可以再次进入电子设备以带走废热，从而可以不增加出风的情况下，提高内部电子设备的散热效率。

本申请提出一种散热机柜，包含壳体及间隔件。壳体包含容置空间、进风口及出风口。间隔件设置于容置空间中且将容置空间分隔成第一区域及第二区域，第一区域连通进风口，第二区域连通出风口，间隔件容置至少一电子设备，且间隔件具有内循环口。由进风口进入第一区域的气体对应第一进风量，由出风口离开第二区域的气体对应第一出风量，由第二区域经过内循环口进入第一区域的气体对应内循环风量，由第一区域经过电子设备进入第二区域的气体对应散热风量。第一进风量等于第一出风量，第一进风量与内循环风量的总和等该散热风量。

于一些实施例中，散热机柜更可以包含制冷模块，制冷模块包含第一热交换器与第二热交换器，第一热交换器设置于内循环口，第二热交换器设置于壳体外，其中第一热交换器可以用以对通过内循环口的气体降温，第二热交换器可以用以对环境散热。此外，散热机柜更可以包含出风管，出风管由壳体外连通出风口，第二热交换器可以设置于出风管中。再者，制冷模块更可以包含压缩机及膨胀阀，压缩机连通于第一热交换器的第一端与第二热交换器的第一端之间，膨胀阀连通于第一热交换器的第二端与第二热交换器的第二端之间，且压缩机及膨胀阀设置于第二区域。

于一些实施例中，间隔件可以具有第一风扇，第一风扇设置内循环口，用以将气体由第二区域吹向第一区域。此外，壳体可以具有第二风扇，第二风扇设置于出风口，用以将气体由第二区域吹向壳体外。此外，内循环风量可以小于第一进风量，且内循环风量与第一进风量的比值可以在0.3到0.5之间。此外，散热机柜更可以包含环境侦测器，环境侦测器可以至少依据容置空间内的温度或湿度，设定内循环风量与第一进风量的比值。另外，于壳体的直立方向上，出风口的位置可以高于内循环口。

综上所述，本申请提供的散热机柜在间隔件上设置有内循环口，所述内循环口可以提供内循环路径以回收带有废热的气流，再通过制冷模块降温内循环路径中的气流以移除废热。因此，内循环路径中的气流可以再次进入电子设备以带走废热，从而可以不增加出风的情况下，提高内部电子设备的散热效率。

有关本申请的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是现有技术散热机柜的示意图；

图2是本申请一实施例的散热机柜的示意图。

符号说明

1：散热机柜 10：壳体 12：容置空间

14：进风口 16：出风口 20：间隔件

22：内循环口 30：制冷模块 32：第一热交换器

34：第二热交换器 36：压缩机 38：膨胀阀

40：出风管 50：环境侦测器 A1：第一区域

A2：第二区域 ED：电子设备 F1：第一风扇

F2：第二风扇 G1：第一气体 G2：第二气体

G3：第三气体 G4：第四气体 9：散热机柜

90：壳体 92：容置空间 94：进风口

96：出风口

具体实施方式

在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。

请参阅图2，图2是本申请一实施例的散热机柜的示意图。如图2所示，本实施例示范了一个散热机柜1，包含壳体10及间隔件20。壳体10具有容置空间12、进风口14及出风口16。具体来说，容置空间12是由壳体10包围而形成，进风口14及出风口16则可以是在壳体10的穿孔，所述穿孔可以用以连通至壳体10的外侧。间隔件20设置于容置空间12中且将容置空间12分隔成第一区域A1及第二区域A2，其中第一区域A1连通进风口14，第二区域A2连通出风口16。于此实施例中，间隔件20大致可由两种结构连接而成，由上至下分别为可用于容置电子设备ED的层柜及内循环口22。图2绘示的例子中，电子设备ED的数量是7个，但本实施例不用以限制电子设备ED的数量。此外，本实施例也不限制进风口14及出风口16的数量，例如只要多个穿孔可以连通壳体10的外侧和第一区域A1，则可以共同被称为一个进风口14。又例如，只要多个穿孔可以连通壳体10的外侧和第二区域A2，则可以共同被称为一个出风口16。

另外，图2绘示的层柜(用于容置电子设备ED)及内循环口22的相对关系并不限制层柜在上而内循环口22在下，只要内循环口22可以连通第一区域A1及第二区域A2，于所属技术领域具有通常知识者可以自由设计内循环口22的位置。接下来，将进一步说明散热机柜1的散热机制。首先，从壳体10外进来的第一气流G1自进气口14进入第一区域A1。一般来说，壳体10外的空气较冷，因此应可以理解第一气流G1的温度较低。接着，第一气流G1通过电子设备ED后将电子设备ED产生的热量带离，本实施例将通过电子设备ED的气流定义为第四气流G4。第四气流G4进入第二区域A2后，会区分为离开壳体10的第二气流G2及进入内循环口22的第三气流G4。实务上，第四气流G4因为带走了电子设备ED的废热，故第四气流G4温度会较第一气流G1高一些。同样地，离开壳体10的第二气流G2因是第四气流G4的一部分，故第二气流G2温度也会较第一气流G1高，并将热量带离开散热机柜1。

另一方面，第三气流G3会由第二区域A2经过内循环口22进入第一区域A1，然后第三气流G3将与第一气流G1在第一区域A1结合，并再次通过电子设备ED。实务上，本实施例的第三气流G3会先被降温，之后再进入第一区域A1。其原因在于，第三气流G3是从较高温度的第二区域A2来的，若不先移除第三气流G3带有的废热，再次通过电子设备ED时的热量将会持续累积，将无法有效替电子设备ED散热。因此，本实施例还可以包含制冷模块30，制冷模块30包含第一热交换器32、第二热交换器34、压缩机36及膨胀阀38，且第一热交换器32、第二热交换器34、压缩机36及膨胀阀38可以利用管路连通，所述管路之内可以装有冷媒。实务上，当压缩机36启动后，在管路中的冷媒可以由压缩机36到第二热交换器34，再由第二热交换器34经过膨胀阀38到达第一热交换器32，并形成一个冷媒相态变化的循环。

举例来说，低压低温的气态冷媒经过压缩机36的压缩后变成高压高压的气态冷媒。接着，高压高压的气态冷媒经过第二热交换器34(例如是冷凝器)后变成高压中温的液态冷媒，由于此相变将造成放热反应。由于第二热交换器34设置在出风口16的位置，恰好可以让第二热交换器34对环境散热，例如将热量散出至壳体10。接着，高压中温的液态冷媒再流到膨胀阀38降压，变成低压低温的液、气冷媒。最后，低压低温的液、气态冷媒在经过第一热交换器32后变成低压低温的气态冷媒，由于此相变将造成吸热反应，因此第一热交换器32可用以对通过内循环口22的气体降温。换句话说，第三气流G3带有的废热可以被第一热交换器32移除，使得第三气流G3的温度会比第四气流G4低一些。从而低温的第一气流G1和第三气流G3再次进入电子设备ED之后，可以有效地替电子设备ED降温散热。

于一个例子中，第一热交换器32设置于内循环口22，且具有第一端及第二端，第一热交换器32可例如为蒸发器。第二热交换器34设置于壳体10外，例如可以设置于出风管40中，且具有第一端及第二端。第二热交换器34可例如为冷凝器。压缩机36连通于第一热交换器32的第一端与第二热交换器34的第一端之间，并由中空的管路连接。膨胀阀38连通于第一热交换器32的第二端与第二热交换器34的第二端之间，并同样由中空的管路连接。在第一热交换器32、第二热交换器34、压缩机36及膨胀阀38彼此连通的管路中具有冷媒(图未示)。压缩机36及膨胀阀38设置于该第二区域A2，但不以此为限。于其他实施例中，压缩机36及膨胀阀38亦可设置于第一区域A1或者是壳体10外。

此外，本实施例还可以包含出风管40，出风管40可以设置于壳体10，并连通出风口16。实务上，出风管40可以连接到工厂内的废气管理系统，并且由废气管理系统管理能够离开出风口16的气流量。本实施例因为设置有内循环口22，因此不只有第一气流G1会进入电子设备ED，还多了第三气流G3能够替电子设备ED降温。为了方便说明，本实施例在此假设第一气流G1有风量V1(第一进风量)，第二气流G2有风量V2(第一出风量)，第三气流G3有风量V3(内循环风量)，第四气流G4有风量V4(散热风量)。于一个例子中，进入和离开散热机柜1的壳体10风量应相同，如下列算式(1)所示：

V1＝V2 (1)

也就是，第一气流G1的风量V1会等于第二气流G2的风量V2。此外，由图2可以理解，假设壳体10没有其他地方流出气体，则第一气流G1的风量V1与第三气流G3的风量V3的总和，会等于第四气流G4的风量V4。并且，第四气流G4的风量V4会再分从内循环口22循环利用的第三气流G3的风量V3，以及离开壳体10的第二气流G2有风量V2。如下列算式(2)和算式(3)所示：

V1+V3＝V4 (2)

V4＝V3+V2 (3)

为了说明图2的散热机柜1具有更加的散热效果，需以图1的散热机柜9作为比对对象。基于前述说明可明白，图2的散热机柜1相较于与的差异处在于，图2的散热机柜1更包含内循环口22及制冷模块30，其中制冷模块30的第一热交换器32设置于内循环口22中，第二热交换器34设置于出风口16中。图2的散热机柜1加上内循环口22及制冷模块30的效果在于，散热机柜1内产生第三气流G3在内部循环，且第三气流G3在经过第一热交换器32时将被降温。第三气流G3被降温的能量将转移到经过第二热交换器34的第二气流G2，因此第二气流G2将被升温。因此，可以了解到，图2的散热机柜1的出风口16的气体温度应会更高于图1的散热机柜9的出风口96的气体温度。换句话说，固然制冷模块30会消耗能量去降温第三气流G3，但因现代化的工厂内会利用废气管理系统限制能够离开出风口16的气流量。故本实施例关键之处在于离开出风口16的气流量有限的情况下，可以提高离开出风口16的气流温度。即相较于图1的散热机柜9，在相同散热效率之下，图2的散热机柜1的出风量可以较低。

此外，由上述算式(2)和算式(3)可知，可知在第二气流G2的风量V2不变的情况下，本实施例可以利用增加或减少第三气流G3的风量V3，来调整经过电子设备ED第四气流G4的风量V4，也就是调整对电子设备ED的散热效率。于一实施例中，散热机柜1更包含环境侦测器50，环境侦测器50至少依据容置空间12内的温度或湿度，设定第三气流G3的风量V3与第一气流G1的风量V1的比值。于较佳实施例中，可设定第三气流G3的风量V3会小于第一气流G1的风量V1，且第三气流G3的风量V3与第一气流G1的风量V1的比值在0.3到0.5之间。也就是说，风量V3大概是30％到50％的风量V1。于一个例子中，调整第三气流G3的风量V3的一个原因是当容置空间12(可以是第一区域A1或第二区域A1)内的温度过高，或者电子设备ED的温度过高，则可以调大风量V3。调整第三气流G3的风量V3的另一个原因是，为了避免散热机柜1内部结露，故需要考虑容置空间12内的湿度，当湿度过高，则可以调降风量V3，避免第一区域A1或电子设备ED的温度太低造成结露的现象，即制冷模块30也可以保护散热机柜1内的组件不因结露造成毁损。举例来说，环境侦测器50可以用来监控第四气流G4的温度，并通知制冷模块30反馈控制第三气流G3的温度，使得第四气流G4的温度可以保持固定，例如保持在于40度，本实施例不加以限制。

于一实施例中，间隔件20还可以具有第一风扇F1，第一风扇F1设置内循环口22，用以将气体吹入第一区域A1。本实施例不以此为限，例如第一风扇F1亦可设置于第一区域A1中，作为抽风机使用，用以将气体由第二区域A2吸入第一区域A1。此外，壳体10具有第二风扇F2，第二风扇F2设置于出风口16，用以将气体吹出出风口16。当然，第二风扇F2亦可设置于出风管40中，用以将气体由第二区域A2吸入出风管40，而作为抽风机使用。因此，通过第一风扇F1及第二风扇F2的设置，可大幅地提升散热机柜1内气体风量，进而提升散热的效率。另外，于壳体10的直立方向(图2的垂直方向)上，出风口16的位置可以高于内循环口22。因此，根据热空气上升、冷空气下降的原理，也可减少风扇的电能消耗，同时又可提升散热的效率。

综上所述，本申请提供的散热机柜在间隔件上设置有内循环口，所述内循环口可以提供内循环路径以回收带有废热的气流，再通过制冷模块降温内循环路径中的气流以移除废热。因此，内循环路径中的气流可以再次进入电子设备以带走废热，从而可以不增加出风的情况下，提高内部电子设备的散热效率。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。

Claims (10)

1.一种散热机柜，其特征在于，包含：

一壳体，具有一容置空间、一进风口及一出风口；以及

一间隔件，设置于该容置空间中且将该容置空间分隔成一第一区域及一第二区域，该第一区域连通该进风口，该第二区域连通该出风口，该间隔件容置至少一电子设备，且该间隔件具有一内循环口；

其中由该进风口进入该第一区域的气体对应一第一进风量，由该出风口离开该第二区域的气体对应一第一出风量，由该第二区域经过该内循环口进入该第一区域的气体对应一内循环风量，由该第一区域经过该电子设备进入该第二区域的气体对应一散热风量；

其中该第一进风量等于该第一出风量，该第一进风量与该内循环风量的总和等于该散热风量。

2.根据权利要求1所述的散热机柜，其特征在于，更包含：

一制冷模块，包含一第一热交换器与一第二热交换器，该第一热交换器设置于该内循环口，该第二热交换器设置于该壳体外，其中该第一热交换器用以对通过该内循环口的气体降温，该第二热交换器用以对环境散热。

3.根据权利要求2所述的散热机柜，其特征在于，更包含一出风管，该出风管由该壳体外连通该出风口，该第二热交换器设置于该出风管中。

4.根据权利要求2所述的散热机柜，其中该制冷模块更包含一压缩机及一膨胀阀，该压缩机连通于该第一热交换器的一第一端与该第二热交换器的一第一端之间，该膨胀阀连通于该第一热交换器的一第二端与该第二热交换器的一第二端之间。

5.根据权利要求4所述的散热机柜，其特征在于，该压缩机及该膨胀阀设置于该第二区域。

6.根据权利要求1所述的散热机柜，其特征在于，该间隔件具有一第一风扇，该第一风扇设置该内循环口，用以将气体由该第二区域吹向该第一区域。

7.根据权利要求6所述的散热机柜，其特征在于，该壳体具有一第二风扇，该第二风扇设置于该出风口，用以将气体由该第二区域吹向该壳体外。

8.根据权利要求1所述的散热机柜，其特征在于，该内循环风量小于该第一进风量，且该内循环风量与该第一进风量的比值在0.3到0.5之间。

9.根据权利要求8所述的散热机柜，其特征在于，更包含一环境侦测器，该环境侦测器至少依据该容置空间内的一温度或一湿度，设定该内循环风量与该第一进风量的比值。

10.根据权利要求1所述的散热机柜，其特征在于，于该壳体的一直立方向上，该出风口的位置高于该内循环口。

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