CN207573806U - 一种机柜冷却系统 - Google Patents

Abstract

一种机柜冷却系统，属于机柜冷却装置领域。本实用新型包括若干具有出风口和进风口的机柜、热交换箱体、热交换单元以及连接于所述机柜出风口与热交换箱体之间的热气流输送单元，热交换箱体相对的两侧侧壁上分别设置有输入口和输出口，输入口与热气流输送单元连接，所述热交换单元包括安装于所述热交换箱体内部并位于输入口和输出口之间的蒸发器组件、安装于所述热交换箱体外部的冷凝器组件以及均连接于所述蒸发器组件与冷凝器组件之间的蒸汽输送管、液体输送管。本实用新型具有用于大型通信设备的多个机柜之间，热转换效率高、成本较低。

Description

一种机柜冷却系统

技术领域

本实用新型涉及机柜冷却装置领域，特别涉及一种机柜冷却系统。

背景技术

通信、电子设备等机柜中安置有大量的电子元器件，这些电子元器件在运行过程中会产生热量，如果热量不能及时、有效地散发，会对设备产生危害。目前常用的散热方式为强制对流，该方式使设备或机柜内的空气和环境中的空气发生对流(简单说就是通风)，将设备运行时产生的热量直接通过内外之间空气流动散发到外环境中。但是由于环境中的灰尘，水蒸汽会随着空气的强制对流进入设备之中，在换热过程中，由于水蒸汽的冷凝，灰尘的沉积会使设备的使用状态不稳定，使用期缩短。

因此为了改善上述情况，人们通过在电子设备的机柜上安装热交换器进行冷却，利用分离式热管原理，将蒸发器安装于机柜内，机柜内的热气流经过蒸发器形成一内部循环气流，将冷凝器安装于机柜外部，机柜外部的空气经过冷凝器形成一外部循环气流，然后通过蒸汽上升管和液体下降管将位于上方的冷凝器与位于下方的蒸发器连接成一工作介质循环回路。在工作时，工作介质在蒸发段上受热蒸发，由液态变为汽态同时吸热，产生的蒸汽通过蒸汽上升管到达冷凝段释放出潜热而凝结成液体，在重力作用下经液体下降管回到蒸发段，如此循环往复运动，实现对蒸发器周围环境即机柜内部进行冷却。

上述这种方式只适用于普通独立的电子设备机柜，对于大型通信设备来说，通常需要多个机柜用于安装各种电子设备，若每个机柜都安装一热交换器，则存在设备成本较高，而且单个机柜内电子元器件产生的热量不是较高，与外部环境的温差较小，也会使得该机柜内的热交换单元的热换效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于大型通信设备的多个机柜之间，热转换效率高、成本较低的机柜冷却系统。

本实用新型的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种机柜冷却系统，包括若干具有出风口和进风口的机柜、热交换箱体、热交换单元以及连接于所述机柜出风口与热交换箱体之间的热气流输送单元，热交换箱体相对的两侧侧壁上分别设置有输入口和输出口，输入口与热气流输送单元连接，所述热交换单元包括安装于所述热交换箱体内部并位于输入口和输出口之间的蒸发器组件、安装于所述热交换箱体外部的冷凝器组件以及均连接于所述蒸发器组件与冷凝器组件之间的蒸汽输送管、液体输送管。

采用上述技术方案，通过将多个机柜内的热量通过热气流输送单元输送至热交换箱体内汇总，由于较多的机柜内热量在热交换箱体内汇总后使得热交换箱体内的温度相对外部环境的温度较高，然后热气流经过设置于热交换箱体内的蒸发器组件，起到了降温效果，使热气流转变成温度相对较低的冷气流排放到空气中，随着热气流从机柜的出风口输出，而新的空气从机柜的进风口进入到机柜内，从而降低了各个机柜内的温度，对机柜内的电子元器件起到了保护作用，延长了电子元器件的使用寿命，只需设置一个热交换单元即可达到降温的效果，降低了成本，而且增大了各个机柜内的热量集中后气流的温度与外部环境温度之间温差，提高了热交换效率。

优选的，所述的热气流输送单元包括多个输出管、汇流通道以及设置于汇流通道内的第一风机，汇流通道的出口端与所述热交换箱体的输入口连接使汇流通道与所述热交换箱体内部连通，汇流通道的进口端与各个输出管的出口端连接，各个所述输出管的进口端与各个所述机柜上的出风口对应连接。

采用上述技术方案，通过热交换箱体的输入口上安装汇流通道，汇流通道与各个机柜的内部通过各个输出管连通，使各个机柜内的热量通过各个输出管输送到汇流通道内汇总，在第一风机的作用下顺利通过热交换箱体中的蒸发器组件，实现对热气流的降温冷却，通过将各个机柜内的热量汇总统一后即可使汇流通道内进入到热交换箱体中的热量集中，使温度较高，在经过蒸发器组件时，从而使热转换效率高。

优选的，所述的汇流通道内位于所述第一风机的一侧设置有第一过滤装置。

采用上述技术方案，通过在汇流通道内设置第一过滤装置，对经过汇流通道中的热气流进行过滤作用，使进入到蒸发器组件的气流干净无杂质，避免长时间使用后在蒸发器组件上积满灰尘而影响热交换效率。

优选的，各个所述机柜的出风口与所述输出管的进口端之间设置有缓冲罩体，缓冲罩体的开口罩设于所述的出风口并与机柜的柜体外壁密封连接，缓冲罩体上设置有与所述输出管的进口端对应连接的连接孔。

采用上述技术方案，通过在机柜的出风口处设置一缓冲罩体，可以避免因输出管的进口端直接连接在机柜的出风口而当输出管上的风机吸力较大时对机柜内的电子元器件产生影响，同时也可以在机柜的其中一侧侧壁上均匀设置若干个出风口，使机柜内的热流量输出均匀，即机柜冷却效果好。

优选的，所述的机柜冷却系统还包括冷气流输送单元，冷气流输送单元包括输出主管以及分别连接所述输出主管和所述各个机柜的进风口的输入管，所述的输出主管的进口端连接于所述热交换箱体的输出口中使输出主管与所述热交换箱体的内部连通。

采用上述技术方案，通过输出主管与各个输入管之间的连接，使冷气流输送到各个机柜内的流通量均匀，保证各个机柜内的冷却效果。

优选的，所述的输出主管上还设置有第二过滤装置。

采用上述技术方案，通过在输出主管上设置第二过滤装置，进一步对进入各个机柜内的的冷气流进行过滤作用。

优选的,所述的输出主管上还设置有干燥装置。

采用上述技术方案，通过在输出主管上设置干燥装置，对进入各个机柜内的冷气流中的水分进行干燥作用，使进入机柜内的冷气流保证干燥不含水分，避免了含有水分的空气流进入机柜内对机柜内的电子元器件造成的影响。

优选的，所述的蒸发器组件包括若干根平行设置的蒸发管以及分别连接于各蒸发管两端的第一输入管和第一输出管，第一输入管的管壁上分别设置有若干第一进孔，若干第一进孔分别连接有第一分支管，各个第一分支管的另一端均与所述液体输送管的出口端连接，第一输出管的管壁上至少设置有一个第一出口，第一出口与蒸汽输送管的进孔端连接；所述的冷凝器组件包括若干根平行设置的冷凝管以及分别连接于各冷凝管两端的第二输入管和第二输出管，第二输入管的管壁上分别设置有若干第二进孔，若干第二进孔分别连接有第二分支管，各个第二分支管的另一端均与所述蒸汽输送管的出口端连接，第二输出管的管壁上至少设置有一个第二出口，第二出口与液体输送管的进孔端连接。

采用上述技术方案，通过在第一输入管和第二输入管上分别设置多个第一进孔和第二进孔，使工作介质能比较均匀的进入到各根蒸发管和冷凝管中，能有效提高热交换效率。

优选的，所述的第一输入管和第二输入管内分别通过设置一个具有若干通孔的隔板，使第一输入管的内腔分隔成与所述若干第一分支管连通的第一承接腔室和与所述若干蒸发管连通第一输出腔室，使第二输入管的内腔分割成与所述若干第二分支管连通的第二承接腔室和与所述若干冷凝管连通的第二输出腔室。

采用上述技术方案，通过在第一输入管和第二输入管内分别设置隔板，使第一输入管和第二输入管内分别分隔成两个通过隔板上的通孔相互连通的腔室，液体在进入蒸发器组件时，先通过若干第一分支管进入到第一承接腔室中，使液体在第一承接腔室中相对混合均匀，然后通过隔板上的通孔进入到第一输出腔室，使液体能够比较均匀的进入到各个蒸发管中，使蒸发器组件上的各个蒸发管的利用率高，经过蒸发器组件的液体转换成蒸汽从蒸汽输送管进入到若干第二分支管，然后进入到第二承接腔室中，使蒸汽在第二承接腔室中相对混合均匀，然后通过隔板上的通孔进入到第二输出腔室，使蒸汽能够比较均匀的进入到各个冷凝管中，使冷凝器组件上的各个冷凝管的利用率高，从而从整体上提高了冷凝器组件和蒸发器组件的整体热交换效率。

优选的，所述的蒸发管的外表面分布有传热片，所述冷凝管的外表面分布有翅片。

采用上述技术方案，通过在蒸发管的外部和冷凝管的外部分别设置传热片和翅片，增加了蒸发管的传热面积以及冷凝管的散热面积，提高了换热效率。

优选的，所述传热片和翅片均通过螺旋缠绕的方式设置于所述的蒸发管的外壁和冷凝管的外壁。

采用上述技术方案，通过将传热片和翅片设置成螺旋缠绕的结构，有效增加了传热片和翅片的使用面积，提高了换热效率。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：通过将大型电子设备中各个机柜内的热量传导输送到一热交换箱体中汇集，使热交换箱体中的温度较高而与外部环境的温差较大，可以大大提高热交换单元的热交换效率，然后将冷却后的冷气流输送回各个机柜内形成各个循环气流，使机柜内冷却效果好。

附图说明

图1是本实施例1主视方向示意图；

图2是本实施例1结构示意图；

图3是本实施例1结构示意图；

图4是本实施例1所述蒸发器组件的结构示意图；

图5是本实施例1所述第一输入管的剖面示意图，用以展示第一输入管的内部结构；

图6是本实施例1所述冷凝器组件的结构示意图；

图7是本实施例1所述第二输入管的剖面示意图，用以展示第一输入管的内部结构；

图8是本实施例2主视方向示意图；

图9是本实施例2结构示意图。

图中：10、机柜；20、热气流输送单元；30、冷气流输送单元；40、热交换箱体；50、热交换单元；201、汇流通道；202、输出管；203、第一风机；204、第一过滤装置；301、输出主管；302、输入管；303、第二过滤装置；304、干燥装置；1、蒸发器组件；11、蒸发管；111、传热片；12、第一输入管；121、隔板；1211、通孔；122、第一承接腔室；123、第一输出腔室；13、第一输出管；14、第一分支管；15、第三分支管；16、第一连接套管；17、第一套筒；2、冷凝器组件；21、冷凝管；211、翅片；22、第二输入管；221、第二承接腔室；222、第二输出腔室；23、第二输出管；24、第二分支管；25、第四分支管；26、第二连接套管；27、第二套筒；3、蒸汽输送管；4、液体输送管；401、输出口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1、

如图1所示，本实施例公开的一种机柜冷却系统，本实施例公开的一种机柜10冷却系统，包括若干具有出风口和进风口的机柜10、热交换箱体40、热交换单元50以及热气流输送单元20，热交换箱体40相对的两侧侧壁上分别设置有输入口和输出口401，输入口与热气流输送单元20连接。

机柜10的进风口101由设置于机柜10的前侧壁上的若干个间隔距离竖向排列的横条形通孔组成，出风口由设置于机柜10的后侧壁上的若干个间隔距离竖向排列的横条形通孔组成，机柜10的后侧壁外部固定罩设连接有一缓冲罩体60，缓冲罩体60罩设于出风口上且其开口边沿与机柜10后侧壁密封连接，使机柜10内部与缓冲罩体60内腔连通。

如图2和图3所示，热气流输送单元20包括多个输出管202、汇流通道201以及依次设置于汇流通道201内的第一风机203和第一过滤装置204，汇流通道201穿装于输入孔内，使汇流通道201的出口端位于热交换箱体40内，汇流通道201的进口端与各个输出管202的出口端连接，各个输出管202的进口端与各个机柜10上的出风口对应连接，第一过滤装置204为一不锈钢过滤网。

如图3所示，热交换单元50包括安装于热交换箱体40内的蒸发器组件1、安装于热交换箱体40外部的冷凝器组件2以及均连接于蒸发器组件1与冷凝器组件2之间的蒸汽输送管3、液体输送管4，蒸汽输送管3和液体输送管4均竖直设置。

如图4和图5所示，蒸发器组件1包括若干个平行间隔设置的蒸发管11以及分别连接于各蒸发管11两端的第一输入管12和第一输出管13，各个蒸发管11的下端靠近于热交换箱体40内腔底部的左端，上端靠近于热交换箱体40内腔顶部的右端，使各个蒸发管11倾斜设置将热交换箱体40的内腔中，使热气流从热交换箱体40的左侧进入从右侧出去时，热气流均能充分经过各个蒸发管11，从而实现气流的降温。

第一输入管12内设置有一隔板121将第一输入管12的内腔分隔成第一承接腔室122和第一输出腔室123，第一承接腔室122与第一输出腔室123之间通过设置于隔板121上的若干通孔1211连通，第一输入管12位于第一承接腔室122的一侧管壁上设置有三个第一进孔，各个第一进孔连接有第一分支管14，各个第一分支管14的另一端均与液体输送管4的出口端连接，使第一承接腔室122通过第一进孔、第一分支管14与液体输送管4连通；第一输入管12位于第一输出腔室123的一侧侧壁上垂直连接有若干平行蒸发管11，使第一输出腔室123与各个蒸发管11连通，各个蒸发管11的另一端与第一输出管13的一侧连接使各个蒸发管11与第一输出管13的内腔连通，第一输入管12内的隔板121上的通孔1211数量以及位置分别与蒸发管11的数量和位置一一对应；第一输出管13远离各个蒸发管11的一侧侧壁设置三个第一出孔，各个第一出孔连接有第三分支管15，各个第三分支管15的另一端均与蒸汽输送管3的进口端连接。

第一输入管12上的三个第一进孔分别位于第一输入管12的两端和中间，各个第一进孔的孔口处密封连接有第一连接套管16，两端的第一连接套管16的轴向与第一输入管12的轴向成45度角度且两第一连接套管16以第一输入管12的中间对称设置，中间的第一连接套管16的轴向与第一输入管12的轴向垂直，三个第一分支管14的输出端分别与三个第一进孔上的第一连接套管16一一对应连接，液体输送管4的出口端连接有第一套筒17，第一套筒17的一端设置有一个第一连接进口，该第一连接进口与液体输送管4的出口端连接，第一套筒17的另一端设置有三个第一连接出口，各个第一连接出口分别与各个第一分支管14的输入端连接，使三个第一分支管14输入端之间的距离小于三个第一分支管14输出端之间的距离。

如图6和图7所示，冷凝器组件2位于热交换箱体40上方并安装于室外，包括若干个平行设置的冷凝管21以及分别连接于各冷凝管21两端的第二输入管22和第二输出管23，各个冷凝管21倾斜安装于热交换箱体40的顶部上方，第二输入管22内设置有一隔板121将第二输入管22的内腔分隔成第二承接腔室221和第二输出腔室222，第二承接腔室221与第二输出腔室222之间通过设置于隔板121上的若干通孔1211连通，第二输入管22位于第二承接腔室221的一侧管壁上设置有三个第二进孔，各个第二进孔连接有第二分支管24，各个第二分支管24的另一端均与蒸汽输送管3的出口端连接，使第二承接腔室221通过第二进孔、第二分支管24与蒸汽输送管3连通；第二输入管22位于第二输出腔室222的一侧侧壁上垂直连接有若干平行冷凝管21，使第二输出腔室222与各个冷凝管21连通，各个冷凝管21的另一端与第二输出管23的一侧连接使各个冷凝管21与第二输出管23的内腔连通，第二输入管22内的隔板121上的通孔1211数量以及位置分别与冷凝管21的数量和位置一一对应；第二输出管23远离各个冷凝管21的一侧侧壁设置置有三个第二出孔，各个第二出孔连接有第四分支管25，各个第四分支管25的另一端均与液体输送管4的进口端连接。

三个第二进孔分别位于第二输入管22的两端和中间，各个第二进孔的孔口处密封连接有第二连接套管26，两端的第二连接套管26的轴向与第二输入管22的轴向成45度角度且两第二连接套管26以第二输入管22的中间对称设置，中间的第二连接套管26的轴向与第二输入管22的轴向垂直，三个第二分支管24的输出端分别与三个第二进孔上的第二连接套管26一一对应连接，液体输送管4的出口端连接有第二套筒27，第二套筒27的一端设置有一个第二连接进口，该第二连接进口与液体输送管4的出口端连接，第二套筒27的另二端设置有三个第二连接出口，各个第二连接出口分别与各个第二分支管24的输入端连接，使三个第二分支管24输入端之间的距离小于三个第二分支管24输出端之间的距离。

蒸发管11的外表面通过螺旋缠绕的方式分布有传热片111，冷凝管21的外表面通过螺旋缠绕的方式分布有翅片211。

本实用新型使用时，各个机柜10内的热气流在第一风机203的作用下，从各个输出管202输送处，先经过第一风机203和第一过滤装置204，然后进入到热交换箱体40内腔的左上部分，然后经过各个蒸发管11外部热气流在经过各个蒸发管11的过程中，由于蒸发器组件1的蒸发管11和冷凝器组件2的冷凝管21倾斜设置，冷凝器组件2的第二输入管22的高度大于蒸发器组件1的第一输入管12的高度，工作介质（制冷剂）在蒸发管11内受热蒸发形成蒸汽，由液态变为汽态的过程中吸热，蒸汽由于在蒸发管11内部的蒸汽压力升高，产生的蒸汽通过蒸汽输送管3输送到冷凝器组件2的冷凝管21中，由于冷凝器组件2中的温度低于蒸发器组件1的温度，因此蒸汽在冷凝管21中释放出潜热而凝结成液体，在重力作用下，经液体输送管4输送到蒸发管11中，如此循环往复运动，从而实现了将热气流经过蒸发器组件1使进行了降温，然后降温后的冷气流进入到热交换箱体40内腔的左下部分，最后冷气流排放到空气中。

实施例2，如图8和图9所示，本实施例在上述实施例1的基础上还包括冷气流输送单元30，冷气流输送单元30包括输出主管301以及分别连接输出主管301和各个机柜10的进风口的输入管302，输出主管301的进口端连接于输出孔中，输出主管301上依次设置有第二过滤装置303和干燥装置304，第二过滤装置303为不锈钢过滤网，其中第二过滤装置303的不锈钢过滤网的网孔小于第一过滤装置204的不锈钢过滤网，干燥装置304包括设置于输出主管301的管道内的具有若干网孔的盒体以及盛装于盒体内的干燥剂。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种机柜冷却系统，包括若干具有出风口和进风口的机柜（10）、热交换箱体（40）、热交换单元（50）以及连接于所述机柜（10）出风口与热交换箱体（40）之间的热气流输送单元（20），热交换箱体（40）相对的两侧侧壁上分别设置有输入口和输出口，输入口与热气流输送单元（20）连接，所述热交换单元（50）包括安装于所述热交换箱体（40）内部并位于输入口和输出口之间的蒸发器组件（1）、安装于所述热交换箱体（40）外部的冷凝器组件（2）以及均连接于所述蒸发器组件（1）与冷凝器组件（2）之间的蒸汽输送管（3）、液体输送管（4）。

2.根据权利要求1所述的一种机柜冷却系统，其特征在于：所述的热气流输送单元（20）包括多个输出管（202）、汇流通道（201）以及设置于汇流通道（201）内的第一风机（203），汇流通道（201）的出口端与所述热交换箱体（40）的输入口连接使汇流通道（201）与所述热交换箱体（40）内部连通，汇流通道（201）的进口端与各个输出管（202）的出口端连接，各个所述输出管（202）的进口端与各个所述机柜（10）上的出风口对应连接。

3.根据权利要求2所述的一种机柜冷却系统，其特征在于：各个所述机柜（10）的出风口与所述输出管（202）的进口端之间设置有缓冲罩体，缓冲罩体的开口罩设于所述的出风口并与机柜（10）的柜体外壁密封连接，缓冲罩体上设置有与所述输出管（202）的进口端对应连接的连接孔。

4.根据权利要求3所述的一种机柜冷却系统，其特征在于：所述的汇流通道（201）内位于所述第一风机（203）的一侧设置有第一过滤装置（204）。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种机柜冷却系统，其特征在于：所述的机柜冷却系统还包括冷气流输送单元（30），冷气流输送单元（30）包括输出主管（301）以及分别连接所述输出主管（301）和所述各个机柜（10）的进风口的输入管（302），所述的输出主管（301）的进口端连接于所述热交换箱体（40）的输出口中使输出主管（301）与所述热交换箱体（40）的内部连通。

6.根据权利要求5所述的一种机柜冷却系统，其特征在于：所述的输出主管（301）上还设置有第二过滤装置（303）。

7.根据权利要求6所述的一种机柜冷却系统，其特征在于：所述的输出主管（301）上还设置有干燥装置（304）。

8.根据权利要求1或7所述的一种机柜冷却系统，其特征在于：所述的蒸发器组件（1）包括若干根平行设置的蒸发管（11）以及分别连接于各蒸发管（11）两端的第一输入管（12）和第一输出管（13），第一输入管（12）的管壁上分别设置有若干第一进孔，若干第一进孔分别连接有第一分支管（14），各个第一分支管（14）的另一端均与所述液体输送管（4）的出口端连接，第一输出管（13）的管壁上至少设置有一个第一出口，第一出口与蒸汽输送管（3）的进孔端连接；所述的冷凝器组件（2）包括若干根平行设置的冷凝管（21）以及分别连接于各冷凝管（21）两端的第二输入管（22）和第二输出管（23），第二输入管（22）的管壁上分别设置有若干第二进孔，若干第二进孔分别连接有第二分支管（24），各个第二分支管（24）的另一端均与所述蒸汽输送管（3）的出口端连接，第二输出管（23）的管壁上至少设置有一个第二出口，第二出口与液体输送管（4）的进孔端连接。

9.根据权利要求8所述的一种机柜冷却系统，其特征在于：所述的第一输入管（12）和第二输入管（22）内分别通过设置一个具有若干通孔（1211）的隔板（121），使第一输入管（12）的内腔分隔成与所述若干第一分支管（14）连通的第一承接腔室（122）和与所述若干蒸发管（11）连通第一输出腔室（123），使第二输入管（22）的内腔分割成与所述若干第二分支管（24）连通的第二承接腔室（221）和与所述若干冷凝管（21）连通的第二输出腔室（222）。

10.根据权利要求9所述的一种机柜冷却系统，其特征在于：所述的蒸发管（11）的外表面分布有传热片（111），所述冷凝管（21）的外表面分布有翅片（211）。