专利名称：换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种换热器，尤其一种内置有风门的换热器。
背景技术：
20世纪90年代初，随着无线通信行业的飞跃发展，户外通信、电信机房、大型计算机中心等密闭空间对于散热方面的要求越来越高。通信基站是通信系统的重要组成部分， 其内部温湿度和洁净度等环境参数不仅直接影响着通信设备的可靠运行和使用寿命，更关系到通信的顺畅与安全。通信基站内设备散热量大且集中，基站内部设备全年不间断高负荷运行，即使在冬季也可能存在散热情况，因此承担散热负荷的空调必须连续不断的高负荷运行，从而导致了通信基站高频的电费支出。因此在目前能源状况较为紧张的形势下，能源的有效利用和节能成为通信站设计中必须考虑的问题之一。作为通信基站空调节能的替代品——空气换热器就是在这样的背景下产生的。该设备的节能原理是在室外温度较低时，利用室内外空气的温差传热，消除基站机房内的余热量，由于这种换热器相比传统的空调系统不需要压缩机，所以大幅地较低了能耗，实现通信基站的空调功能。在换热器整个工作过程中，其利用基站或机柜内外的温差实现冷热交换；利用冷媒相变进行自然循环。由于换热器的工作过程相对封闭，当换热器内部发生故障时也无法第一时间获知，从而甚至导致基站或机柜内部昂贵的机器设备由于长时间温度过高而发生损坏。因此，有必要改进现有结构，降低因为换热器本身发生故障而导致基站或机柜内温度无法降低，而导致内部设备发生损坏的情况。
实用新型内容本实用新型的目的是在于提供一种换热器，其能在发生故障的情况下采取补救措施，从而避免应用该换热器的机房或机柜内设备因为温度持续过高而损坏。为实现上述目的，本实用新型提供一种换热器，用于将机房或机柜内的设备所产生的热量与外界空气实现热交换，其中，该换热器包括外壳；隔板组件，设置在所述外壳内，并将外壳内的空间分隔为内循环换热系统和外循环换热系统，所述内循环换热系统用于实现机房或机柜与换热器间的空气流动，所述外循环换热系统用于实现外界与换热器间的空气流动；风门机构，可开合地设置在所述隔板组件上，以可选择地使所述内、外循环换热系统气体连通。作为本实用新型的进一步改进，所述换热器还包括控制器和用于检测机房或机柜内空气温度的内温度传感器，所述控制器用于接收来自于内温度传感器的表征机房或机柜内部空气温度的检测信号；根据所述检测信号判断换热器是否存在故障；并当所述换热器存在故障时，驱动所述风门机构开启以使所述内、外循环换热系统气体连通。作为本实用新型的进一步改进，所述控制器判断换热器是否存在故障的操作包括判断所述内部空气温度是否大于或等于预定温度阈值(T2)如果是，则换热器存在故障；如果否，则换热器未存在故障。作为本实用新型的进一步改进，所述控制器判断换热器是否存在故障的操作包括判断所述内部空气温度是否持续大于预定温度阈值(T1)特定时间段(As)如果是，则换热器存在故障；如果否，则换热器未存在故障。作为本实用新型的进一步改进，所述换热器还包括用于检测外界空气温度的外温度传感器，所述控制器还用于接收来自于外温度传感器的表征外界空气温度的检测信号； 当所述内部空气温度大于或等于所述预定温度阈值(T1),且内部和外界空气的温差(、-、) 大于或等于预定温度差值(Δ Τ)时，启动换热器工作。作为本实用新型的进一步改进，所述内循环换热系统包括设置在外壳内的内风机，所述外循环换热系统包括设置在外壳内的外风机；所述启动换热器的操作包括启动内风机和/或外风机工作。作为本实用新型的进一步改进，所述内循环换热系统包括蒸发部分，所述外循环换热系统包括与所述蒸发部分连通的冷凝部分。作为本实用新型的进一步改进，所述蒸发部分和所述冷凝部分分离设置，并通过排气管和回液管连通。作为本实用新型的进一步改进，所述蒸发部分和所述冷凝部分均包括若干热管。作为本实用新型的进一步改进，所述风门机构包括风门及可旋转驱动所述风门开合的驱动电机。本实用新型的有益效果是通过在所述换热器中设置风门机构，使得换热器在故障的情况下仍可通过打开风门机构来实现机房或机柜内外的空气流通，避免机房或机柜内的设备因为温度太高而损坏。
图1为本实用新型换热器优选实施方式的立体组合图。图2为图1所示的换热器的立体分解图。图3为图1所示的换热器的侧视图，其中一侧板被移除以显示内部结构。图4为图1所示的换热器的风门机构的立体组装图。图5为图4所示的换热器的风门机构的立体分解图。图6为本实用新型换热器优选实施方式中对风机和风门控制的工作原理框图。图7为图6所示的控制器判断是否开启风机系统的工作流程图。图8为图6所示的控制器判断换热器是否存在故障的工作流程图。
具体实施方式
以下将结合附图以设于室外通信基站机柜上的热管式换热器为例对本实用新型的换热器进行详细描述，但本领域的普通技术人员易于想到的是该热管式换热器同样可以设置于通信基站或大型机房内部，当然，换热器的类型也不是唯一的，如板式换热器也是可以参照相同原理适用。换热器相异于传统的空调系统由于不必使用压缩机，主要优势体现于降低能耗上，其利用机柜内外温度差实现自然传热。[0027]请参阅图1至图3，在本实施方式中，换热器100包括设置在通信机柜(未图示)外壁上且呈矩形的外壳体3，设于外壳体3内部隔板组件4，可开合地设置在隔板组件4上的风门机构40，其中隔板组件4将外壳体3内的空间分隔为内循环换热系统21和外循环换热系统22，内循环换热系统21用于实现通信机房或机柜与换热器100间的空气流动，外循环换热系统22用于实现外界与换热器100间的空气流动。风门机构40用于可选择地使所述内、外循环换热系统21、22气体连通，即当风门机构40开启时，内、外循环换热系统21、22 气体连通，风门机构40关闭时，内、外循环换热系统21、22在各自内部气体流动。外壳体3包括分别于其上部及下部开设有柜内侧进风口 311及柜内侧出风口 312 的后盖板31、一对侧板32、底座34、顶盖33及开设有柜外侧进风口 351及柜外侧出风口 352 的前盖板35。这些组件互相螺锁或者铆接连接成为外壳体3。面对换热器的后盖板31，于柜内侧出风口 312后部还可以组设有滤尘罩(未图示)用以将柜内侧进风口 311引入的热空气制冷后滤尘然后排入机柜内部。内循环换热系统21还包括组装于后盖板31上部并对正柜内侧进风口 311的柜内侧风机5、及组装于后盖板31并位于柜内侧进风口 311与柜内侧出风口 312之间的内部包括若干热管的蒸发器6。换热器外的热空气(本实施方式中，即通信机柜内的热空气)从柜内侧进风口 311由柜内侧风机5引入内循环换热系统21内，然后经过蒸发器6内的制冷剂 (冷媒)的冷却后从柜内侧出风口 312排出，从而降低机柜内部的温度。柜内侧风机5面对柜内侧进风口 311设置，其作用在于使得进入内循环换热系统21中的热空气导向蒸发器6 以进行冷却，并进一步导向柜内侧出风口 312从而排到机柜内部。因此蒸发器6的位置位于柜内侧进风口 311与柜内侧出风口 312形成的风道之间。外循环换热系统22还包括与柜外侧出风口 352对正的内部包括若干热管的冷凝器7、组装于外壳体3的底座34上且并列放置的柜外侧风机8。外壳体3的前盖板35开设有位于下部的柜外侧进风口 351及位于上部的柜外侧出风口 352。机柜外冷空气从柜外侧进风口 351经柜外侧风机8进入外循环换热系统22内，并被弓I导至冷凝器7处。经过冷凝器7后的机柜外空气变成温度升高的热风，然后经柜外侧出风口 352排到柜外空间。冷凝器7用于与机柜外冷空气进行热交换，将在内循环换热系统21内变热的制冷剂(冷媒)的热量释放给机柜外冷空气从而将冷却后的制冷剂(冷媒)送回至内循环换热系统21内继续冷却机柜内热空气。因此，冷凝器7的位置设置应该在柜外侧进风口 351及柜外侧出风口 352形成的风道之间，在本实用新型的优选实施方式中，冷凝器7设置于对正柜外侧出风口 352 处。需要说明的是，本实施方式换热器的工作原理如下进入换热器内循环换热系统 21的机柜内热空气通过热管蒸发器6时，热管内的制冷剂(冷媒)蒸发吸收流经该热空气的热量，热空气温度降低后回到机柜内部，而蒸发后的制冷剂通过蒸发管60上升到冷凝器7。 进入换热器外循环换热系统22的外界冷空气通过热管冷凝器7时，热管内的制冷剂冷凝放出热量，冷空气吸收热量后再排出到柜外，制冷剂然后受重力作用通过回液管70回到蒸发器6，如此不断循环，达到制冷的目的。与设有压缩机的空调系统相比，热管换热器所需的功率极小，节能效果明显。在优选的实施方式中，蒸发器(或称蒸发部分)6与冷凝器(或称冷凝部分)7为分离设置，由蒸发管和回液管实现热管内部制冷剂的相变过程。在其他实施方式中，也可将蒸发部分与冷凝部分一体设置，并将其置于换热器内腔，使隔板组件将内腔阻隔为两个互不流通的独立空间，且保证一体设置的蒸发部分与冷凝部分分别设置于这两个独立空间内。请参阅图4至图5，本实用新型换热器100的隔板组件4包括位于上部第一隔板 41、位于下部的第二隔板42及位于第一隔板41及第二隔板42之间的风门机构40。风门机构40包括安装于侧板32上的并连接第一隔板41及第二隔板42的第一安装件44、组装于第一安装件44上的第二安装件45、组装于第二安装件45的驱动电机43、限位开关47、万向轴48及风门46。于本实用新型的优选实施方式中，第一安装件44为平板状并于两侧向前弯折形成有安装边440以和一对侧板32螺锁连接。该第一安装件44中部开设有与第二安装件45 形状相应的开口 441。该开口 441上、下两侧均设置有内设螺纹的若干螺栓442用来与第二安装件45及第一、第二隔板41、42对应的螺孔锁合，从而与第二安装件45及第一、第二隔板41、42固定。第二安装件45为平板状，并于中部开设有椭圆形风门安装空间451，该风门安装空间451由具有较宽宽度的边框450围设形成，且其上、下两侧设置有若干螺孔452与上述第一安装件44的螺栓442锁合。驱动电机43与限位开关47安装于其一侧的开口(未图示) 内，该开口与风门安装空间451相邻。驱动电机43具有长方形电机轴430穿过限位开关47 及边框450而突伸入风门安装空间451。该驱动电机43为一步进电机，然而其并不限于步进电机，直流电机均涵盖在内。万向轴48包括圆盘状主体部483及自该主体部483 —端向外延伸形成的L形阻挡臂482。主体部483于其中部开设有长方形开孔(未标号)，上述突露在外的电机轴430穿过该开孔从而将驱动电机43与万向轴48连接。该主体部483还沿上、下方向开设有一对配合孔481，用来与风门46配合。阻挡臂482与限位开关47配合，来准确定位风门46的开
启位置。风门46 —端具有圆柱形枢轴461突伸于其端缘外，上述第二安装件45的边框450 远离驱动电机43 —端的内侧开设有圆形配合孔453与该枢轴461枢接配合。风门46于另一端设置有U形缺口 460，该缺口 460内自其上、下端缘突伸形成有一对挡块462。一圆形固定件49卡设于缺口 460内并抵靠缺口 460内壁，其沿上、下方向开设有一对配合孔(未标号)干涉收容上述挡块462。固定件49中部还开设有方形开孔490用来收容电机轴430。组装时，第一固定件44及第二固定件45互相螺锁配合并连接至第一隔板41及第二隔板42。风门46 —端的枢轴461枢接连接于边框450的配合孔453内，另一端通过电机轴430卡入固定件49的开孔490内且万向轴48的一对配合孔481干涉收容风门46的挡块462而与驱动电机43联动。组装后，固定件49与万向轴48贴合并通过与挡块462的干涉紧密配合而共同收容于风门46的缺口 460内。电机轴430贯穿万向轴48及固定件49 并可带动万向轴48及固定件49转动，进而驱动风门46旋转。换热器还包括控制器10，用于检测机房或机柜内空气温度的内温度传感器9及用于检测外界空气温度的外温度传感器(610，可参阅图6)。控制器10与风门驱动电机43、 内侧风机5及外侧风机8均电连接。该控制器可以采用控制电路，也可采用微处理器，或者其他形式的集成电路等。控制器10将接收内、外温度传感器的温度检测信号，对于微处理器而言，其会通过内部模拟/数字信号转换器将检测到的模拟信号转换为数字信号传输至逻辑运算单元进行逻辑判断，将判断结果转换成模拟信号指令相应单元(如风门驱动电机、 内、外侧风机等)。上述温度传感器可采用传统的模拟温度传感器，如热电偶、热敏电阻温度传感器；逻辑输出型温度传感器或者数字式温度传感器等。通常来讲，换热器出厂时便会设置第一温度阈值1\和/或第二温度阈值T2,第一温度阈值T1为机柜内设备无需启动换热器即可正常工作的上临界温度(不同的机柜对环境要求不一样，本实施方式中的机柜内设备无需启动换热器即正常工作的上临界温度为25°c)， 第二温度阈值T2为机柜内设备可正常工作的最高温度(本实施方式中的机柜内正常工作的最高温度为45°C )，其中，所设的第一温度阈值T1小于第二温度阈值T2。机柜内由于大量通信设备同时运作，会产生不小的热量，由于机柜通常都是相对密闭设置，这些热量就只能长时间留存于机柜内而导致柜内温度持续走高，高温环境对于通信设备正常运作是不利的， 此时就需要开启换热器风机系统，如同时开启内、外侧风机使换热器内、外循环换热系统空气循环，实现柜内热空气换出，外界冷空气换入，达到降低柜内温度的目的。当然，在其他实施方式中，可仅开启内侧风机或外侧风机。但当换热器发生故障时，例如内、外侧风机之一或者同时无法正常运行，或者蒸发器或冷凝器热管内制冷剂泄露等，当换热器开启后，由于换热器已经故障，无法发挥应有功效，机柜内部温度无法降低到设定的温度阈值以下，甚至机柜内部温度还在持续走高，机柜内设备会因为温度过高而损坏，这个损失将是不可估量的，此时就必须采取应对方案，例如驱动电机使风门机构运作，打开风门实现换热器内、外循环换热系统空气对流，可一定程度上缓解了机柜内温度过高的问题。另外，驱动风门机构运作的同时可发出报警信号并传送给远程的控制中心，以提醒工作人员机柜内出现温度异常。请参阅图6，控制器10用于接收来自于内温度传感器9的表征机房或机柜内部空气温度的检测信号和来自于外温度传感器610的表征外界空气温度的检测信号，该检测信号可以实时获取，也可设定间隔时间段获取；控制器10会将获取的温度检测信号与预设的温度阈值进行对比并判断是否需要开启换热器风机系统611，或判断换热器是否存在故障； 当换热器100存在故障时，控制器10开启驱动电机43开启风门以使内、外循环换热系统气体连通。请结合图7并继续参阅图6，根据当地气候温度特点及所述换热器工作的机柜内环境因素预定机柜内部温度和外界空气温度差值ΔΤ (结合本实施方式中的机柜及当地气候特点，可设定温度差值为5°C)，可以理解的，由于换热器是通过内外温差实现换热从而降低机柜内部温度的，若机柜内部温度与外界空气温度十分接近，则换热器换热效果也不够理想，因此，机柜温度阈值T1和温度差值ΔΤ共同构成了换热器风机的开启条件。在机房或机柜投入使用时，所述控制器10用于接收来自于外温度传感器的表征外界空气温度的检测信号、及来自于内温度传感器9的表征机柜内部空气温度的检测信号、(步骤711)，比较内部空气温度、是否大于或等于预定第一温度阈值T1,同时判断内部和外界空气的温差(^-、)是否大于或等于预定温度差值ΔΤ (步骤712)，如果步骤712 判断成立则启动风机机构运行(即启动换热器工作)(步骤713);如果步骤712判断不成立， 则继续接收来自于外温度传感器9的表征外界空气温度的检测信号、及来机房或机柜内部空气温度的检测信号、(步骤711)。前述步骤713启动风机机构运行，可单独启动内或外侧风机运作，或者启动内、外侧风机同时运作，在优选的实施方式中，将开启内、外侧风机同时运作。举例来说，当内温度传感器检测到机柜内部温度、为30°C，即温度大于出厂时预设的25°C的第一温度阈值T1,外温度传感器检测到外界空气温度、为20°C，此时内外温度差为10°C已经超过了 5°C的预定温度差值ΔΤ，此时将启动风机机构40，机柜内部热空气进入换热器内循环换热系统21后热量由蒸发器6内制冷剂吸收，空气温度降低后排入机柜内部，从而降低机柜内部温度，此时制冷剂受热蒸发通过蒸发管60至冷凝器7处，外界冷空气进入换热器外循环换热系统22，在冷凝器7处的制冷剂遇冷空气冷凝成液态受重力作用通过冷凝管70回流至蒸发器6处，同时放出热量，从而热空气排入外界空气。请结合图8并继续参阅图6说明控制器判断换热器是否存在故障的具体实施方式
。控制器10判断换热器是否存在故障的操作包括接收来自内温度传感器9检测的表征机柜内部空气温度、(步骤811)，判断内部空气温度、是否大于或等于预定的第二温度阈值T2 (步骤812)如果是，则说明换热器已经运行的情况下机柜内部温度不仅没有降低反而持续走高，即换热器存在故障，此时就需启动驱动电机43来开启风门(步骤813)，优选地，换热器内部安装的报警机构也将运作，将报警信号传送给远程控制中心，如通过闪烁警示灯或发出警报声的方式提醒工作人员机柜内出现温度异常；如果否，则说明换热器未存在故障，内温度传感器610继续检测机柜内部空气温度(步骤811)。举例来说，当内温度传感器610检测到机柜内部温度、为50°C，说明换热器虽然已经开启，但是机柜内部温度并未降低，反而持续升高到50°C，已经大于机柜内设备正常工作的最高温度45°C，则表明换热器存在故障，此时就需要控制器10启动风门驱动电机43来开启风门，使内、外循环换热系统气体流通来降低机柜内部温度，并同时将报警信号传出提醒工作人员。控制器10判断换热器100是否存在故障也可通过其他实施方式来实现如在步骤 812中，控制器10判断内部空气温度、是否持续大于预定第一温度阈值T1特定时间段Δ S (步骤812)。如果是，则换热器存在故障，此时则需启动驱动电机43来开启风门(步骤813) 优选地，换热器内部安装的报警机构也将运作，将报警信号传送给远程控制中心，如通过闪烁警示灯或发出警报声的方式提醒工作人员机柜内出现温度异常；如果否，则换热器未存在故障，继续检测进行机房或机柜内部空气温度(步骤811)。举例来说，该换热器开启后当内温度传感器9检测到机柜内部温度、超过25°C且持续时间超过10分钟时，则可说明机柜内温度并未降低，即换热器已存在故障，此时就需要控制器启动风门驱动电机来开启风门，使内、外循环换热系统气体流通来降低机柜内部温度，并同时将报警信号传出提醒工作人员。通过换热器中内置风门机构，相较于空调有重大节能减排之功效，另外可避免由于换热器故障而导致机房或机柜内部温度无法降低或持续升高而导致的内部设备的损坏， 从而避免了更大程度的损失。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
权利要求1.一种换热器，用于将机房或机柜内的设备所产生的热量与外界空气实现热交换，其特征在于，该换热器包括夕卜壳；隔板组件，设置在所述外壳内，并将外壳内的空间分隔为内循环换热系统和外循环换热系统，所述内循环换热系统用于实现机房或机柜与换热器间的空气流动，所述外循环换热系统用于实现外界与换热器间的空气流动；风门机构，可开合地设置在所述隔板组件上，以可选择地使所述内、外循环换热系统气体连通。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述换热器还包括控制器和用于检测机房或机柜内空气温度的内温度传感器，所述控制器用于接收来自于内温度传感器的表征机房或机柜内部空气温度的检测信号；根据所述检测信号判断换热器是否存在故障；并当所述换热器存在故障时，驱动所述风门机构开启以使所述内、外循环换热系统气体连通。
3.如权利要求2所述的换热器，其特征在于所述换热器还包括用于检测外界空气温度的外温度传感器，所述控制器还用于接收来自于外温度传感器的表征外界空气温度的检测信号；当所述内部空气温度大于或等于所述预定温度阈值(T1),且内部和外界空气的温差 (Vt0)大于或等于预定温度差值(Δ T)时，启动换热器工作。
4.如权利要求3所述的换热器，其特征在于所述内循环换热系统包括设置在外壳内的内风机，所述外循环换热系统包括设置在外壳内的外风机；所述启动换热器的操作包括启动内风机和/或外风机工作。
5.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述内循环换热系统包括蒸发部分，所述外循环换热系统包括与所述蒸发部分连通的冷凝部分。
6.如权利要求5所述的换热器，其特征在于所述蒸发部分和所述冷凝部分分离设置， 并通过排气管和回液管连通。
7.如权利要求5所述的换热器，其特征在于所述蒸发部分和所述冷凝部分均包括若干热管。
8.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述风门机构包括风门及可旋转驱动所述风门开合的驱动电机。
专利摘要本实用新型提供一种换热器，用于将机房或机柜内的设备所产生的热量与外界空气实现热交换，其中，该换热器包括外壳；隔板组件，设置在所述外壳内，并将外壳内的空间分隔为内循环换热系统和外循环换热系统，所述内循环换热系统用于实现机房或机柜与换热器间的空气流动，所述外循环换热系统用于实现外界与换热器间的空气流动；风门机构，可开合地设置在所述隔板组件上，以可选择地使所述内、外循环换热系统气体连通，从而避免机房或机柜内部设备由于换热器自身故障导致机房或机柜内部温度无法较低甚至持续升高的状况发生，保护机房或机柜内的设备不至于因为温度太高而损坏，避免更大的损失。
文档编号H05K7/20GK202281532SQ20112023628
公开日2012年6月20日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者刘明国 申请人:苏州昆拓热控系统股份有限公司