专利名称：一种带制冷剂循环换热的电信机柜及其冷却方法
技术领域：
本发明涉及电子设备机柜的换热器领域，尤其是一种带制冷剂循环换热的电信机 柜及其冷却方法。
背景技术：
各类电子设备均安装于一个箱体或柜子之内，这种安装电子设备箱体或柜子称之 为“电子设备机柜”，在电信行业里叫做“电信机柜”、“网络机柜”等，这里统称为“电子设备 机柜”。机柜内的电子设备工作时会发热，如机柜内电子器件比较密集，其发热量就会较高， 这时“电子设备机柜”柜体的传热能力难以满足散热需求，无法将内部电子设备发出的大部 分热量传递到柜体外部空气中。因此，需要为该机柜配置冷却设备。目前，市场上有多种多样的冷却设备，空调机即是其中的一种。空调机制冷的方 式，在使用时耗能大、成本高，而且市场上电子设备的耐高温性能越来越好，可以承受50°C 以上甚至60°C或更高的温度，因此，空调机制冷就已经不能满足市场使用要求或不适合应 用空调机制冷了。为了取代传统制冷方式，近期市场上出现了一系列的使用热交换的方式 来将机柜内部的热量传递到外部空气中，从而实现机柜的冷却，并且，其结构大多是将热交 换产品与机柜集成为一个整体，成为“带温度控制装置的电子设备机柜”，在使用时，用户只 需要将自己的电子设备安装到机柜里面即可。按照热交换器的安装方法，这些机柜的结构形式有如下方式A 将换热器安装于机柜的门上的结构，如图1所示B 将换热器放在机柜的顶部的结构，如图2所示C 将换热器嵌入到顶板之内的结构，如图3所示此外还有一些其它的安装方式，例如将换热器嵌入侧板之内或安装在侧板之上 等。目前的基站内部温控方式中，不管采用哪种方案，都会有如下一种或同时几种缺点(1)耗电量较大(有1 2个风机，分别是内循环风机与外循环风扇)；(2)结构布置不够灵活，机柜壳体与换热器制造厂家有很多的协调工作量，以保证 产品能够顺利安装；(3)对换热器的漏水要求高，难以处理漏水机柜内部电子设备不能接触水份，由 于越来越多的机柜安装于室外，所以既对机柜本身有较高的防水要求，对换热器也同样有 较高的防水要求；(4)换热器空气阻力大，引起较高的风机功率消耗以及需要较大的风机安装尺寸， 从而引起整个换热装置体积增大；(5)换热器与机柜的连接关系复杂，机柜设计与换热器设计之间的沟通工作量 大；(6)如果将换热器安装在门上，门的结构复杂、强度要求高。
发明内容
本发明的目的是提供一种带制冷剂循环换热的电信机柜及其冷却方法，克服了上 述产品结构复杂，使用、安装不方便及耗电量大、成本高等的不足。本发明的目的是通过以下技术方案来实现一种带制冷剂循环换热的电信机柜，包括柜体及热交换器，柜体内可用于安装电 子发热设备，柜体外部和内部安装热交换器，热交换器由外部结构和内部结构两个独立结 构组成，所述外部结构为一个冷凝器，内部结构为一个蒸发器，外部结构设置在柜体外侧； 所述内部结构设置在靠近柜体内壁处；所述外部结构和内部结构通过制冷剂上行管和制冷 剂下行管连接，所述制冷剂上行管下端连接在内部结构上端，制冷剂上行管上端连接在外 部结构上端，制冷剂下行管下端连接在内部结构下端，制冷剂下行管上端连接在外部结构 下端，所述外部结构、内部结构及其制冷剂上行管、制冷剂下行管内充注制冷剂，外部结构 和内部结构内的制冷剂通过制冷剂上行管和制冷剂下行管完成循环。所述设置在柜体内侧的内部结构和设置在柜体外侧的外部结构通过一根制冷剂 连通管路接通，外部结构和内部结构内的制冷剂通过制冷剂连通管路完成循环，内部结构 内的制冷剂沿制冷剂连通管路流入外部结构内，外部结构内的制冷剂同样是沿制冷剂连通 管路流入内部结构。所述内部结构为管子套翅片(例如铜管套铝翅片)结构，一般为一排管即可，必 要时为加大传热量，也可以做成两排管。其冷却方式为通过热交换器的外部结构内的制冷剂与柜体外侧空气热交换冷 凝，冷凝后的制冷剂流到内部结构，并吸收柜体内电子发热设备散发的热量蒸发，使得柜体 内降温，蒸发后的制冷剂向上流到外部结构内开始下一个循环；通过制冷剂不断循环，将柜 体内电子发热设备散发的热量与柜体外空气热交换，从而实现柜体内部的制冷。所述热交换器外部结构内的制冷剂冷凝后沿制冷剂下行管流动到内部结构，内部 结构内的制冷剂蒸发后沿制冷剂上行管向上流到外部结构内。所述热交换器外部结构内冷凝后的制冷剂沿制冷剂连通管路向下流动进入内部 结构，内部结构内蒸发后的制冷剂沿制冷剂连通管路向上流到外部结构内。所述可采用外循环风扇加快热交换器外部结构内的制冷剂与空气热交换速度。本发明所述的带制冷剂循环换热的电信机柜及其冷却方法的有益效果为结构设 计合理、简单，不需内循环风扇，节约成本，并降低整个冷却装置的能量消耗，大幅度提升能 效比；换热设备只占用较小的机柜内部空间，且无漏水问题，实施方便，有利于简化整个机 柜的结构。
图1是现有技术换热器安装在机柜门上的示意图；图2是现有技术换热器安装在机柜顶部的示意图；图3是现有技术换热器安装在机柜顶板之内的示意图；图4是本发明实施例所述的带制冷剂循环换热的电信机柜的示意图；图5是本发明实施例所述的带制冷剂循环换热的电信机柜的制冷剂循环原理图；图6是本发明另一实施例所述的带制冷剂循环换热的电信机柜的示意图7是本发明另一实施例所述的带制冷剂循环换热的电信机柜的制冷剂循环原理图。图中1、柜体；2、柜门；3、热交换器；4、内循环风扇；5、外循环风扇；6、控制装置；7、外 部结构；8、内部结构；91、制冷剂上行管；92、制冷剂下行管；93、制冷剂连通管路；10、外循 环进风；11、外循环出风；12、电子发热设备；13、内循环进风；14、内循环出风。
具体实施例方式如4和5所示，本发明实施例所述的带制冷剂循环换热的电信机柜，包括柜体1及 热交换器3，柜体1内部的空间用于安装电子发热设备12，柜体1外部和内部安装热交换器 3，热交换器3由外部结构7和内部结构8两个独立结构组成，所述外部结构7为一个冷凝 器，内部结构8为一个蒸发器，外部结构7设置在柜体1外侧，外部结构7右侧设有外循环 风扇5，外循环风扇5起强化传热的作用，通过外循环风扇5可加快外部结构7附近空气流 动速度，提高热交换效率，对于小型机柜，由于总传热量不大，只需将外部结构7适当做大 一些，即可取消外循环风扇5 ；所述内部结构8设置在靠近柜体1内壁处，在柜体1内电子发 热设备12的自带散热风扇作用下柜体1内热气体形成穿过内部结构8的气流，在使用时， 内部结构8需适当做大以满足散热的需要；所述外部结构7和内部结构8通过制冷剂上行 管91和制冷剂下行管92连接，所述制冷剂上行管91下端连接在内部结构8上端，制冷剂 上行管91上端连接在外部结构7上端，制冷剂下行管92下端连接在内部结构8下端，制冷 剂下行管92上端连接在外部结构7下端，所述外部结构7、内部结构8及其制冷剂上行管 91、制冷剂下行管92内充注制冷剂，外部结构7和内部结构8内的制冷剂通过制冷剂上行 管91和制冷剂下行管92完成循环。所述内部结构8为管子套翅片(例如铜管套铝翅片)结构，一般做成1排管即 可，必要时为加大传热量，也可以做成2排管，采用这种方式可以将内部结构做得较薄，从 而节约机柜内部空间。同时，这种方式可以扩展传热区域，有助于增强机柜内部的气流自然 循环，即冷空气往下沉，热空气往上流，从而有助于增强内部结构的换热，进而省去常用的 内循环风机。所述热交换器3 —般采用“铜管套铝翅片”或“铝管套铝翅片”的结构形式，其不 仅工艺成熟，生产效率高，而且很容易按照柜体1的形状来设计不同尺寸，实施方便。其冷却方式为通过制冷剂在热交换器3的外部结构7中与柜体1外侧空气热交换 冷凝，冷凝后的制冷剂沿制冷剂下行管92向下流动，进入热交换器3的内部结构8内，内部结 构8内的制冷剂吸收柜体1内电子发热设备12散发的热量蒸发，使得柜体1内降温，蒸发的 制冷剂沿制冷剂上行管91向上流到外部结构7内开始下一个循环；通过制冷剂不断循环，将 柜体1内电子发热设备12散发的热量与柜体1外空气热交换，从而实现柜体1内部的冷却。如图6和7所示，本发明另一实施例所述的带制冷剂循环换热的电信机柜，所述设 置在柜体1内侧的内部结构8和设置在柜体1外侧的外部结构7通过一根制冷剂连通管路 93接通，外部结构7、内部结构8和制冷剂连通管路93内充注制冷剂，所述外部结构7和内 部结构8内的制冷剂通过制冷剂连通管路93完成循环，内部结构8内的制冷剂沿制冷剂连 通管路93流入外部结构7内，外部结构7内的制冷剂同样是沿制冷剂连通管路93流入内部结构，在使用时制冷剂连通管路93直径可适当加大，以便于制冷剂连通管路93内制冷剂 能顺利完成同时上升、下降。其冷却方式为通过热交换器3内的制冷剂循环将柜体1内电子发热设备12散发 的热量与柜体1外空气热交换，从而实现柜体1内部的制冷；此过程，热交换器3外部结构 7内冷凝后的制冷剂沿制冷剂连通管路93向下流动进入内部结构8，内部结构8内吸收电 子发热设备12散发的热量而蒸发的制冷剂沿制冷剂连通管路93向上流到外部结构7内， 如此不断循环实现了柜体1内、外空气的热交换。如图5和7所示，可采用外循环风扇5加快热交换器3外部结构7内的制冷剂与 空气热交换速度。此外，当该机柜安装有外循环风机5时，可在机柜内部安装一个控制装置6，该控 制装置6带有一个温度传感器，该温度传感器感受机柜内部的温度，控制装置6根据温度 传感器测量的柜内实际温度与机柜内所需要的温度对比，来调节外循环风机5的转速或开 停，使机柜内部温度保持在所需要的温度范围内。以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技术人 员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换，都应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
一种带制冷剂循环换热的电信机柜，包括柜体及热交换器，热交换器安装在柜体上，其特征在于热交换器由外部结构和内部结构两个独立结构组成，外部结构设置在柜体外侧，内部结构设置在靠近柜体内壁处；所述外部结构和内部结构通过制冷剂上行管和制冷剂下行管连接，所述外部结构、内部结构及其制冷剂上行管、制冷剂下行管内充注制冷剂，外部结构和内部结构内的制冷剂通过制冷剂上行管和制冷剂下行管连接完成循环。
2.根据权利要求1所述的带制冷剂循环换热的电信机柜，其特征在于所述设置在柜 体内侧的内部结构和设置在柜体外侧的外部结构通过制冷剂连通管路连接，外部结构和内 部结构内的制冷剂通过制冷剂连通管路完成循环。
3.一种带制冷剂循环换热的电信机柜的冷却方法，其特征在于通过热交换器的外部 结构内的制冷剂与柜体外侧空气热交换冷凝，冷凝后的制冷剂流到内部结构，并吸收柜体 内电子发热设备散发的热量蒸发，使得柜体内降温，蒸发后的制冷剂向上流到外部结构内 开始下一个循环；通过制冷剂不断循环，将柜体内电子发热设备散发的热量与柜体外空气 热交换，从而实现柜体内部的制冷。
4.根据权利要求3所述的带制冷剂循环换热的电信机柜的冷却方法，其特征在于所 述热交换器外部结构内的制冷剂冷凝后沿制冷剂下行管流动到内部结构，内部结构内的制 冷剂蒸发后沿制冷剂上行管向上流到外部结构内。
5.根据权利要求3所述的带制冷剂循环换热的电信机柜的冷却方法，其特征在于所 述热交换器外部结构内冷凝后的制冷剂沿制冷剂连通管路向下流动进入内部结构，内部结 构内蒸发后的制冷剂沿制冷剂连通管路向上流到外部结构内。
全文摘要
本发明涉及一种带制冷剂循环换热的电信机柜，包括柜体及热交换器，柜体外部和内部安装热交换器，热交换器由外部结构和内部结构两个独立结构组成，外部结构设置在柜体外侧，内部结构设置在靠近柜体内壁处；外部结构和内部结构内的制冷剂通过制冷剂上行管和制冷剂下行管或制冷剂连通管路完成循环。其冷却方式为通过热交换器的外部结构内的制冷剂与柜体外侧空气热交换冷凝，冷凝后的制冷剂流到内部结构，并吸收柜体内热量蒸发，使得柜体内降温，蒸发后的制冷剂向上流到外部结构内开始下一个循环。本发明有益效果为结构设计合理、简单，可省去内循环风扇，节约成本，并降低整个冷却装置的能量消耗，大幅度提升能效比。
文档编号H05K7/20GK101959388SQ20091008937
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者刘安全 申请人:阿尔西制冷工程技术(北京)有限公司