CN216566107U - 一种制冷系统 - Google Patents

Abstract

一种制冷系统，涉及制冷领域，能够解决风机耗能过高的问题。机柜内部设置有服务器，机柜上开设有进风口和出风口；风机安装于出风口处；转轮的转轴与风机的转轴传动连接；第一连杆沿转轮的径向设置，且第一连杆的第一端偏心连接于转轮的第一点；第二连杆沿转轮的径向设置，且第二连杆的第一端偏心连接于转轮的第二点，转轮的第一点与第二点的连线与转轮的轴线平行；第一气缸位于机柜内，第一气缸的活塞杆与第一连杆的第二端铰接；第二气缸位于机柜外部，第二气缸的活塞杆与第二连杆的第二端铰接；连接管的第一端与第一气缸的内腔连通，连接管的第二端与第二气缸的内腔连通。本实用新型用于制冷。

Description

一种制冷系统

技术领域

本实用新型涉及制冷领域，尤其涉及一种制冷系统。

背景技术

数据中心耗电量大，降低数据中心能耗具有重要意义。背板空调作为一种近端空调制冷设备，被广泛应用于数据中心的降温中。

背板空调主要是利用内部的风机转动，将机柜外的较低温度的风吸入机柜，同时将机柜内的较高温度的风排出机柜，以空气流通实现对机柜内的服务器的散热。

在现有技术中，主要是用电驱动风机转动，一般在一台背板空调上安装有8-10个风机，每个风机的耗电量约8-10W，众多的风机一起运行耗电量巨大。

实用新型内容

本实用新型提供一种制冷系统，能够解决风机耗电量过高的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种制冷系统，包括：机柜、风机、转轮、第一连杆、第二连杆、第一气缸、第二气缸和连接管。机柜内部设置有服务器，机柜上开设有进风口和出风口；风机安装于出风口处；转轮的转轴与风机的转轴传动连接；第一连杆沿转轮的径向设置，且第一连杆的第一端偏心连接于转轮的第一点；第二连杆沿转轮的径向设置，且第二连杆的第一端偏心连接于转轮的第二点，转轮的第一点与第二点的连线与转轮的轴线平行；第一气缸位于机柜内，第一气缸的活塞杆与第一连杆的第二端铰接；第二气缸位于机柜外部，第二气缸的活塞杆与第二连杆的第二端铰接；连接管的第一端与第一气缸的内腔连通，连接管的第二端与第二气缸的内腔连通。

本实用新型提供的制冷系统，将第一气缸设置于机柜内，在机柜内高温气体的加热下，第一气缸的内腔中的气体会受热膨胀，由于连接管连通第一气缸的内腔和第二气缸的内腔，因此第一气缸的内腔中的高温气体会沿连接管运动至第二气缸的内腔中。随着气体的流动，第一腔室的内腔和第二腔室的内腔的体积会发生变化，从而带动第一气缸的活塞杆和第二气缸的活塞杆进行第一方向的直线运动，进而驱动第一连杆和第二连杆进行第一段摆动，并最终驱动转轮进行第一段旋转。

然后，由于第二气缸位于机柜外部，机柜外的温度较低，因此进入第二气缸的内腔中的高温气体会降温为低温气体，气体冷却收缩并沿连接管运动至第一气缸的内腔中，使第一气缸的活塞杆和第二气缸的活塞杆进行与第一方向相反的直线运动，从而驱动第一连杆和第二连杆进行第二段摆动，并最终驱动转轮进行第二段旋转。

由于转轮在旋转过程中存在旋转惯性，因此在第一段旋转完成后，通过改变第一活塞杆和第二活塞杆的运动方向，能够改变第一连杆和第二连杆的运动方向，最终改变转轮的第一点和第二点的受力方向，进而使第一段旋转和第二段旋转衔接在一起，以此实现转轮的整周旋转。由于转轮的转轴与风机的转轴传动连接，因此，风机会在转轮的带动下进行旋转运动。利用机柜内的热空气驱动风机进行转动，节约风机用电驱动时所消耗的能源。

进一步地，转轮的第一点与第二点重合。

进一步地，变速箱设置于转轮和风机之间，变速箱的输入轴与转轮的转轴连接，变速箱的输出轴与风机的转轴连接。

进一步地，第一温度传感器设置于进风口处。

进一步地，第二温度传感器设置于出风口处。

进一步地，控制器与第一温度传感器和第二温度传感器电连接，并与风机电连接。

进一步地，散热组件设置于风机的出风侧。

进一步地，散热组件包括盘管、液泵和换热组件，盘管设置于风机的出风侧，盘管内具有制冷剂；换热组件与盘管连通，液泵位于盘管与换热组件之间的管路上，用于驱动制冷剂在盘管与换热组件之间循环流动。

进一步地，换热组件包括换热器和制冷装置，换热器具有第一进液口、第一出液口、第二进液口和第二出液口，第一进液口与盘管的出液口连通，第一出液口与盘管的进液口连通；第二进液口和第二出液口均与制冷装置连通。

进一步地，第二气缸设置于盘管远离风机的一侧。

附图说明

图1为本申请提供的制冷系统的第一种外部结构图；

图2为本申请提供的制冷系统的第二种外部结构图；

图3为本申请提供的制冷系统的第三种外部结构图；

图4为本申请提供的制冷系统的第四种外部结构图；

图5为本申请提供的制冷系统的气缸组件的第一种外部结构图；

图6为本申请提供的制冷系统的气缸组件的第二种外部结构图；

图7为本申请提供的制冷系统的第五种外部结构图；

图8为本申请提供的制冷系统的第六种外部结构图；

图9为本申请提供的制冷系统的多个风机的外部结构图；

图10为本申请提供的制冷系统的第七种外部结构图；

图11为本申请提供的制冷系统的多个气缸组件的外部结构图；

图12为本申请提供的制冷系统的第八种外部结构图；

图13为本申请提供的多个机柜的第一种外部结构图；

图14为本申请提供的多个机柜的第二种外部结构图；

图15为本申请提供的制冷系统的第九种外部结构图；

图16为本申请提供的制冷系统的第十种外部结构图；

图17为本申请提供的制冷系统的第十一种外部结构图。

附图标记：100-机柜；110-进风口；120-出风口；130-服务器；200-风机；300-气缸组件；310-第一气缸；311-第一连杆；312-第一活塞；313-第一活塞杆；314-第一点；320-第二气缸；321-第二连杆；322-第二活塞；323-第二活塞杆；324-第二点；330-连接管；340-转轮；350-变速箱；400-第一温度传感器；410-第二温度传感器；420-高温报警装置；500-散热组件；510-盘管；520-换热组件；521-换热器；522-制冷装置；530-液泵；600-显示屏。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1、图2、图3所示，本申请提供了一种制冷系统包括机柜100和风机200，机柜100内部设置有服务器130，机柜100上开设有进风口110和出风口120，风机200安装于出风口120处。服务器130在工作时会产生大量热量，热量散发在空气中，使机柜100内的空气温度上升，利用风机200将机柜100外的低温空气从进风口110吸进机柜100内，并将机柜100内的高温空气从出风口120排出至机柜100外部，利用空气流通实现降温。

由于风机200靠电驱动，因此在运转过程中会消耗大量电能，为降低能源消耗，如图4所示，本申请提供的制冷系统还包括：转轮340、第一连杆311、第二连杆321、第一气缸310、第二气缸320和连接管330。转轮340的转轴与风机200的转轴传动设置；第一连杆311沿转轮340的径向设置，且第一连杆311的第一端偏心连接于转轮340的第一点314；第二连杆321沿转轮340的径向设置，且第二连杆321的第一端偏心连接于转轮340的第二点324，转轮340的第一点314与第二点324的连线与转轮340的轴线平行；第一气缸310位于机柜100内，第一气缸310包括第一活塞312和第一活塞杆313，第一活塞杆313的第一端与第一活塞312连接，第一活塞杆313的第二端与第一连杆311的第二端铰接；第二气缸320位于机柜100外部，第二气缸320包括第二活塞322和第二活塞杆323，第二活塞杆323的第一端与第二活塞322连接，第二活塞杆323的第二端与第二连杆321的第二端铰接；连接管330的第一端与第一气缸310的内腔连通，连接管330的第二端与第二气缸320的内腔连通。

首先，由于第一气缸310位于机柜100内，在机柜100内的高温气体的加热下，第一气缸310内的气体会受热膨胀，又由于连接管330连通第一气缸310和第二气缸320，因此与连接管330第一端连通的腔室内的高温气体在第一活塞312的推动下会沿连接管330运动至第二气缸320，并推动第二活塞322运动。此时第一活塞312和第二活塞322都在进行直线运动，并带动第一活塞杆313和第二活塞杆323进行直线运动，进而驱动第一连杆311和第二连杆321进行第一段摆动，从而驱动转轮340进行第一段旋转。

然后，由于第二气缸320位于机柜100外部，因此进入第二气缸320的高温气体会冷却收缩，与连接管330的第二端连通的腔室内的低温气体会在第二活塞322的推动下沿连接管330运动至第一气缸310，并推动第一活塞312运动。此时，第一活塞312和第二活塞322都在进行反方向的直线运动，同时会带动第一活塞杆313和第二活塞杆323也进行反方向的直线运动，进而驱动第一连杆311和第二连杆321进行第二段摆动，从而驱动转轮340进行第二段旋转。

由于转轮340在旋转过程中存在旋转惯性，因此在第一段旋转完成后，通过改变第一活塞312和第二活塞322的运动方向，能够改变第一活塞杆313和第二活塞杆323的运动方向，进而改变第一连杆311和第二连杆321的运动方向，最终改变转轮340与第一连杆311和第二连杆321的连接点的受力方向，进而使第一段旋转和第二段旋转衔接在一起，以此实现转轮340的整周旋转。由于风机200与转轮340传动连接，因此，风机200会在转轮340的带动下进行旋转运动。利用机柜100内的热空气驱动风机200进行转动，代替电驱动，进而节约能源。

需要说明的是，第一连杆311的第一端偏心连接于转轮340的第一点314，第二连杆321的第一端偏心连接于转轮340的第二点324，如图5所示，是指第一连杆311的第一端和第二连杆321的第一端连接于转轮340的非中心位置。

其中，连接管330的第一端与第一气缸310的内腔连通，连接管330的第二端与第二气缸320的内腔连通，可以是连接管330的第一端与第一活塞312两侧的任一内腔连通，连接管330的第二端与第二活塞322两侧的任一内腔连通，具体应根据第一连杆311和第二连杆321之间的角度，转轮340的转向等因素进行调整，本申请在此不做具体限定。

另外，第一气缸310位于机柜100内，可以位于机柜100内接近风机200的进风侧的位置，在此种情况下，第一气缸310处的温度较高，便于第一气缸310的内腔内的气体的受热膨胀。也可以是位于机柜100内的其它位置，本申请在此不做具体限定。

为方便第一连杆311和第二连杆321驱动转轮340转动，如图6所示，本申请提供的制冷系统，转轮340的第一点314和第二点324重合，第一连杆311和第二连杆321位于转轮340远离风机200的一侧。由于转轮340的转轴和风机200的转轴皆位于转轮340接近风机200的一侧，因此，在转轮340远离风机200的一侧，没有转轮340或风机200的转轴阻挡第一连杆311和第二连杆321转动，便于第一连杆311和第二连杆321驱动转轮340转动。

在一些实施例中，如图7所示，本申请提供的制冷系统还包括变速箱350，变速箱350设置于转轮340和风机200之间，变速箱350的输入轴与转轮340的转轴连接，变速箱350的输出轴与风机200的转轴连接。将变速箱350设置于转轮340和风机200之间，转轮340输出的转速在经过变速箱350变速后大小发生改变，变化后的转速传递至风机200，驱动风机200进行转动。通过变速箱350实现对风机200转速的调整，确保风机200能够对机柜100进行降温。

在此基础上，如图8所示，本申请提供的制冷系统还包括控制器，控制器用于获取进风温度T1和出风温度T2，控制器与变速箱350电连接，能够控制变速箱350的变速等级。例如，当进风温度T1高于预设的进风温度T3，或者出风温度T2高于预设的出风温度T4时，提高变速箱350的变速等级，使变速箱350的输出转速增大，提高风机200的转速，加快机柜100内外的空气流通速度，进而提高散热效果。

其中，控制器可以选用SL188X系列控制器。SL188X系列控制器拥有高达7路的模拟信号输入端口，因此能够在机柜100内外多处布设传感器，高效探测局部温度过高点并加以处理。也可以选用ZHT-AC485系列，还可以选用其它任何合适系列的控制器，本申请在此不做具体限定。

在此基础上，如图8所示，本申请提供的制冷系统还包括第一温度传感器400和第二温度传感器410，第一温度传感器400设置于进风口110处，第二温度传感器410设置于出风口120处，第一温度传感器400和第二温度传感器410与控制器电连接。第一温度传感器400和第二温度传感器410能够分别对进风温度T1和出风温度T2进行检测，控制器利用第一温度传感器400获取进风温度T1，利用第二温度传感器410获取出风温度T2。第一温度传感器400和第二温度传感器410为温度传感器的一种，温度传感器具有性价比高、测量结果准确、响应速度快和传输距离远等优点，适合本申请的应用场合。

在一些实施例中，风机200即能采用气缸组件300驱动(气缸组件300驱动是指利用转轮340、第一连杆311、第二连杆321、第一气缸310、第二气缸320和连接管330等部件对风机200进行驱动的驱动方式)，也能采用电驱动。操作人员可以根据实际情况进行合理选择。例如，当气缸组件300驱动方式出现故障时，可以将驱动方式切换为电驱动，避免由于风机200停转而造成机柜100内空气温度过高，从而导致服务器130烧毁等不利情况。

在此基础上，如图8所示，本申请提供的制冷系统，控制器与风机200电连接。当进风温度T1高于预设的进风温度T3，或者出风温度T2高于预设的出风温度T4时，说明进风温度T1或出风温度T2较高，此时控制风机200增大转速，使单位时间内机柜100的进风量和出风量增大，加快机柜100内的空气流通速度，提高散热效果；当进风温度T1低于预设的进风温度T3，或者出风温度T2低于预设的出风温度T4时，说明进风温度T1或出风温度T2较低，此时控制风机200减小转速，使单位时间内的进风量和出风量减小，降低机柜100内的空气流通速度，实现散热与节能的平衡。

在一些实施例中，如图8所示，本申请提供的制冷系统还包括高温报警装置420，与控制器电连接，当检测到的进风温度T1长时间高于预设的进风温度T3时，或者检测到出风温度T2长时间高于预设的出风温度T4时，控制器会控制高温报警装置420报警。提醒制冷系统出现故障，例如可能是服务器130工作异常或者风机200散热出现故障，以便及时对制冷系统进行检修，避免出现不必要损失。

在一些实施例中，如图9所示，本申请提供的制冷系统还包括显示屏600，显示屏600设置于机柜100上，显示屏600与控制器电连接，显示屏600用于显示进风温度T1和出风温度T2。通过设置显示屏600，显示屏600能够将进风温度T1和出风温度T2显示在在显示屏上，工作人员能够直观看出进风温度T1和出风温度T2的变化，方便对风机200的转速进行调节。

在一些实施例中，如图10所示，本申请提供的制冷系统，在机柜100上开设有多个进风口110和出风口120，多个进风口110和多个出风口120一一对应设置，风机200设置有多个，多个风机200一一对应设置于多个出风口120处。利用多个风机200对一个机柜100进行散热，每个风机200都能够将机柜100外的较低温度的风吸进机柜100内，并将机柜100内的较高温度的风排出机柜100，提高单位时间内机柜100的总进风量和总出风量，提高散热效果。

其中，风机200的数量可以是一个、两个、三个或者四个，也可以是更多，具体可根据散热的需求进行设置，本申请在此不做具体限定。

另外，如图9所示，风机200可以两两并排设置，每一排包括两个风机200，两个风机200构成一个风机机组，在机柜100的一个侧壁上设置多个风机机组，共同对机柜100进行散热。

在此基础上，如图11、图12所示，转轮340、第一连杆311、第二连杆321、第一气缸310、第二气缸320和连接管330均设置有多个。每一个转轮340、第一连杆311、第二连杆321、第一气缸310、第二气缸320和连接管330为一组气缸组件300。多组气缸组件300均与多个风机200一一对应设置。利用多个气缸组件300分别对多个风机200进行驱动，能够更加充分利用机柜100内的热空气，更加节省风机200所耗费的电能。

在此基础上，可以选择全部风机200采用气缸组件300进行驱动，或者也可以选择一部分风机200利用电驱动，另一部分风机200利用气缸组件300进行驱动，具体可根据实际情况进行选择。

如图13、图14所示，由于机柜100设置于机房内，而从出风口120排出的风温度较高，如果直接将高温风排至机房内，机房内的温度会很高。因此，如图15所示，本申请提供的制冷系统还包括散热组件500，散热组件500设置于风机200的出风侧。高温风在经过散热组件500时，高温风中的热量会被散热组件500吸收，从而降温为低温风，将低温风排至机房内，不会造成机房内的温度升高。

示例性地，如图16所示，本申请提供的散热组件500包括盘管510、换热组件520和液泵530，盘管510设置于风机200的出风侧，盘管510内具有制冷剂；换热组件520与盘管510连通，液泵530位于盘管与换热组件之间的管路上，用于驱动制冷剂在盘管与换热组件之间循环流动。在风机200的出风侧设置盘管510，从出风口120排出的高温风首先会经过盘管510，由于在盘管510内流通有制冷剂，因此，高温风中的热量会通过盘管510传导至制冷剂中，高温风会降低为低温风，然后从盘管510远离风机200的一侧排出。同时，盘管510内的制冷剂由于吸热会升温为高温制冷剂，在液泵530的作用下，高温的制冷剂会流动至换热组件520处，并在换热组件520中进行换热，进而降温为低温的制冷剂，并再次流回盘管510。以此循环，不断对从出风口120排出的高温风进行降温。

其中，盘管510设置于风机200的出风侧，可以是在出风侧的地面上设置支架，将盘管510与支架固定连接。也可以是，如图16所示的，将盘管510直接与机柜100的外壁固定连接，将盘管510与机柜100固定连接，使机柜100与盘管510整体化，在对机柜100进行移动时，能够整体进行移动，不需要分开进行单独移动，避免在分开移动后，需要对盘管510进行重新固定。

示例性地，如图17所示，本申请提供的换热组件520包括换热器521和制冷装置522，换热器521具有第一进液口、第一出液口、第二进液口和第二出液口，第一进液口与盘管510的出液口连通，第一出液口与盘管510的进液口连通；第二进液口和第二出液口均与制冷装置522连通。利用换热器521将盘管510内的高温制冷剂与制冷装置522中的低温液体进行换热，持续为盘管510提供低温的制冷剂，对从出风口120排出的高温风进行降温。

其中，换热器521可以是管式换热器，也可以是板式换热器，板式换热器的传输系数高，具有较高的换热效率，且板式换热器的占地面积小，价格较低，更加经济实用。

另外，制冷装置522可以为冷却塔，冷却塔的进水口与第二出液口连通，冷却塔的出水口与第二进液口连通。高温液体从冷却塔的进水口进入后，会在冷却塔中被降温为低温液体，然后，低温液体再从换热器521的第二进液口进入换热器521，如此持续不断提供低温液体。制冷装置522也可以是冷水源，通过水泵将冷水抽出，从换热器521的第二进液口传输进换热器521，经过换热后再从换热器521的第二出液口排出至存储池，进行降温后能够重复利用。制冷装置522还可以是任何能够为换热器521提供冷却源的装置，本申请在此不做具体限定。

在一些实施例中，第二气缸320设置于盘管510远离风机200的一侧。由于从盘管510远离风机200的一侧排出的风为低温风，将第二气缸320设置于此侧，有利于借助低温风冷却第二气缸320中的气体，确保第二气缸320内的气体能够及时冷却，从而保证气缸组件300能够驱动转轮340转动，进而带动风机200转动。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种制冷系统，其特征在于，包括：

机柜，内部设置有服务器，所述机柜上开设有进风口和出风口；

风机，安装于所述出风口处；

转轮，所述转轮的转轴与所述风机的转轴传动连接；

第一连杆，沿所述转轮的径向设置，且所述第一连杆的第一端偏心连接于所述转轮的第一点；

第二连杆，沿所述转轮的径向设置，且所述第二连杆的第一端偏心连接于所述转轮的第二点，所述转轮的第一点与第二点的连线与所述转轮的轴线平行；

第一气缸，位于所述机柜内，所述第一气缸的活塞杆与所述第一连杆的第二端铰接；

第二气缸，位于所述机柜外部，所述第二气缸的活塞杆与所述第二连杆的第二端铰接；

连接管，所述连接管的第一端与所述第一气缸的内腔连通，所述连接管的第二端与所述第二气缸的内腔连通。

2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述转轮的第一点与第二点重合。

3.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括变速箱，所述变速箱设置于所述转轮和所述风机之间，所述变速箱的输入轴与所述转轮的转轴连接，所述变速箱的输出轴与所述风机的转轴连接。

4.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括第一温度传感器，设置于所述进风口处。

5.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括第二温度传感器，设置于所述出风口处。

6.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括控制器，所述控制器与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器电连接，并与所述风机电连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括散热组件，所述散热组件设置于所述风机的出风侧。

8.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，所述散热组件包括：

盘管，设置于所述风机的出风侧，所述盘管内具有制冷剂；

换热组件，与所述盘管连通；

液泵，位于所述盘管与所述换热组件之间的管路上，用于驱动所述制冷剂在所述盘管与所述换热组件之间循环流动。

9.根据权利要求8所述的制冷系统，其特征在于，所述换热组件包括：

换热器，具有第一进液口、第一出液口、第二进液口和第二出液口，所述第一进液口与所述盘管的出液口连通，所述第一出液口与所述盘管的进液口连通；

制冷装置，所述第二进液口和所述第二出液口均与所述制冷装置连通。

10.根据权利要求8所述的制冷系统，其特征在于，所述第二气缸设置于所述盘管远离所述风机的一侧。

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