一种无动力自冷室外机柜及制冷方法

技术领域

本发明涉及室外机柜技术领域,具体涉及一种无动力自冷室外机柜及制冷方法。

背景技术

随着通信产业的发展,通信设备在使用过程中发热很多,需要对机柜的内部进行降温。现在的机柜很多是通过携带降温部件,由降温部件驱动进行降温。例如,专利公开号为CN101749921A专利公开了一种自制冷式机柜,具体包括柜体和柜门,所述柜体采用由柜体外壳和柜体内壳构成的双层壳体,而柜体内部设有通过管路连接构成制冷系统回路的压缩机、冷凝器、干燥过滤器、节流装置及蒸发器;并且所述冷凝器紧贴柜体外壳内壁设置,与柜体外壳结合成一体。

该方案中的机柜需要通过压缩机进行制冷,仍然需要外部提供动力，造成一定的能耗的同时发热,即,在降温的同时又发热导致热冷增加。有的制冷式机柜是通过风扇或空调进行降温,风扇或空调在电力驱动降温的同时也会发热,同样导致温度上升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无动力自冷室外机柜及制冷方法,可以在外部不提供动力时对机柜内部进行降温。

为达到本发明之目的,采用如下技术方案：

第一方面,本申请提供一种无动力自冷室外机柜,包括机箱,还包括集热板、背板和底座;

所述集热板固定在所述机箱的顶部,以吸收所述机箱的内腔的上部的热量;所述背板的上端和集热板连通,所述背板内储存的冷却液和集热板内的热空气进行热交换,以将集热板从所述机箱的内腔的上部的采集的热量带走以进行降温;

所述背板包括矩形的冷却盒,在两个冷却盒之间连通有换热层,换热层的端部尺寸比冷却盒小,从而在相邻的两个冷却盒的端部和换热层之间形成一个热量交换空间,进行热量交换降温;

在所述底座的顶面上安装有需要降热的机器,所述底座将所述背板的下端输出的冷空气引导至机器的下方,以对机器底部降温。

优选地,所述背板还包括汇合箱、输送管、通气阀门和输出管;

所述冷却盒和所述换热层沿着纵向间隔设置;所述通气阀门设置在最顶部的一个所述冷却盒的上端,所述输送管连接在通气阀门和集热板之间;所述汇合箱设置在多列所述冷却盒的底部,将冷空气输送至连接的于其下端的输出管内。

优选地,所述通气阀门包括外壳、活塞头、横板和导向杆;

所述横板沿着直径方向安装在外壳的底部;所述导向杆垂直的固定在所述横板上;所述活塞头是圆台形状,沿着轴向可滑动的套设在导向杆的顶端且上端延伸至所述输送管的入口内;所述输送管内的空气受热膨胀而推动所述活塞头移动,用于调整所述输送管的入口的开口度,以适应空气热量交换的需要。

优选地,所述集热板包括汇集盒和热量吸收框,所述热量吸收框垂直的连通至汇集盒,多个所述热量吸收框并排设置;

在所述汇集盒上开设有用于和输送管连通的所述输出孔;在两个所述热量吸收框之间形成有换热槽,在所述热量吸收框内开设有换热腔;所述换热腔内的冷空气和所述换热槽通过所述热量吸收框的侧壁进行热量交换。

优选地,所述换热槽包括处于中间的矩形槽和从所述热量吸收框的外壁向内凹陷的弧形凹槽;所述弧形凹槽用于增大所述热量吸收框的内部和外部的空气的接触面积。

优选地,所述底座包括横梁、气流上升口和支撑框架;所述支撑框架是矩形的框架,在所述支撑框架的内部开设有空腔;所述横梁沿着横向固定在所述支撑框架的顶部;在相邻的两个所述横梁之间形成一个气流上升口;所述输出管将冷空气输送至所述支撑框架内,冷空气经过气流上升口对处于所述支撑框架的顶端的机器进行冷却降温。

优选地,在所述横梁的顶部凹陷有输送槽,在所述横梁的边缘处凹陷有圆弧形的引导槽;所述引导槽和所述输送槽连通;

从所述气流上升口内输送的冷空气沿着输送槽流动至引导槽内,使得冷空气可以和处于所述支撑框架上端的机器接触实现降温。

优选地,所述底座包括引导块,在所述引导块固定在支撑框架的内腔里面,且处于所述气流上升口的正下方;所述引导块包括内凹陷的弧形引导板,两个所述弧形引导板组成人字形结构。

第二方面,本申请提供一种无动力自冷室外机柜的制冷方法,包括:

所述机箱的内腔的上部的热空气在进入至换热槽,热空气通过热量吸收框的外壁和所述热量吸收框内的冷空气进行热量交换,实现对所述机箱的内腔的上部的热空气的降温;

所述热量吸收框内的空气被加热之后膨胀,空气压力随之增大,高压气体将所述活塞头从输送管内推出以使得所述输送管的出口被打开的更大,利于所述热量吸收框内的热空气和冷却盒内的冷空气接触,促进所述热量吸收框内的热空气降温;

机器侧面的热空气流动至两个冷却盒和换热层之间的热量交换空间内,通过冷却盒的侧壁和冷却盒内的冷却液进行热量交换以实现降温;

所述输出管输出的冷空气流动进入支撑框架,引导块将冷空气引导至气流上升口内并向上流动至引导槽,并且流动至所述输送槽内,冷空气和机器下方的热空气接触,对机器下方的热空气降温。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果：

所述集热板采用导热性能高的金属材料制作,当高温气体和集热板接触之后热量被吸收,从而吸收所述机箱的内腔的上部的热量,实现对所述机箱的上部区域的降温。

所述背板的上端和集热板连通,所述背板内储存的冷却液和集热板内的热空气进行热交换,所述冷却液可以采用冷水,当所述集热板内的空气被加热之后流动至所述背板内和所述背板内的冷却液接触，热空气被降温,热空气将所述集热板所采集的机箱的内腔的上部的区域内的热量传递至所述背板内,从而将集热板从所述机箱的内腔的上部的采集的热量带走,将集热板采集的热量完全传递出去,避免了热量堆积,实现高效率低能耗散热。

完全依靠所述背板内的冷却液吸收热量,以实现对所述机箱的内部进行降温,不需要输入额外的电力驱动,避免发热。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制；

图1为本发明的无动力自冷室外机柜的立体图；

图2为本发明的无动力自冷室外机柜内部结构图；

图3为本发明的集热板的结构图；

图4为本发明的附图3中标记A指示的局部放大图；

图5为本发明的背板的结构图；

图6为本发明的输送管和通气阀门的结构图；

图7为本发明的通气阀门的沿着图6中的C-C剖开的局部剖视图；

图8为本发明的底座的结构图；

图9为本发明的附图8中的标记B指示的局部放大图。

1.集热板;11.汇集盒;12.顶盖;13.热量吸收框;14.换热槽;15.换热腔;16.第一挡板;17.输出孔;

2.背板;21.输送管;22.通气阀门; 221.外壳;222.活塞头;223.横板;224.导向杆;23.换热层;24.冷却盒;25.汇合箱;26.输出管;27.板子;

3.底座;31.底板;32.横梁;321.输送槽;322.引导槽;33.气流上升口;34.引导块;341.弧形引导板;35.第二挡板;36.支撑框架;

4.机箱。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的部分实施例,而不是全部实施例。

针对用外部提供电力驱动进行降温会导致设备发热的问题,本申请提供一种无动力自冷室外机柜,参照图1,包括机箱4,还包括集热板1、背板2和底座3。

所述集热板1用螺栓固定在所述机箱4的顶部,机器（例如电脑、网络设备等）放置在底座3的上,机器在使用过程中产生的热量导致机箱4内的温度升高,气体受热膨胀后向上漂浮,高温气体和所述集热板1接触，所述集热板1采用导热性能高的金属材料制作,例如铁,当高温气体和集热板1接触之后热量被吸收,从而吸收所述机箱4的内腔的上部的热量,实现对所述机箱4的上部区域的降温。

所述背板2的上端和集热板1连通,所述背板2内储存的冷却液和集热板1内的热空气进行热交换,所述冷却液可以采用冷水,当所述集热板1内的空气被加热之后流动至所述背板2内和所述背板2内的冷却液接触，热空气被降温,热空气将所述集热板1所采集的机箱4的内腔的上部的区域内的热量传递至所述背板2内,从而将集热板1从所述机箱4的内腔的上部的采集的热量带走,将集热板1采集的热量完全传递出去,避免了热量堆积,实现高效率低能耗散热。

参照图2,所述背板2包括矩形的冷却盒24,在两个冷却盒24之间连通有换热层23,所述换热层23的端部尺寸比冷却盒24小,在纵向上相邻的两个冷却盒24之间形成一个围绕在换热层23的周侧的矩形的凹陷区域,矩形的凹陷区域即形成一个热量交换空间,换热层23采用铁或者不锈钢制造,当热空气进入至所述热量交换空间内之后,热空气和换热层23、以及冷却盒24的端部接触并通过侧面进行热量交换,以实现热空气内的温度降低。

在所述底座3的顶面上安装有需要降热的机器,所述底座3将所述背板2的下端输出的冷空气引导至机器的下方,以对机器底部降温。具体详见后文。

本实施例,完全依靠所述背板2内的冷却液吸收热量,以实现对所述机箱4的内部进行降温,不需要输入额外的电力驱动,避免发热。

参照图2和图5,所述背板2 还包括板子27、汇合箱25、输送管21、通气阀门22和输出管26。

所述冷却盒24和所述换热层23沿着纵向用螺栓间隔的连接在一起,本实施例,多个所述冷却盒24和多个所述换热层23组成一个冷却柱,一个冷却柱内的冷却盒24、换热层23可以贯通。多个冷却柱在所述汇合箱25上并排设置。多个所述冷却柱用螺栓固定在板子27上。

所述通气阀门22用螺纹连接在最顶部的一个所述冷却盒24的上端,所述输送管21用螺纹连接在通气阀门22和集热板1之间。所述汇合箱25用螺栓连接在多列所述冷却盒24的底部,所述输出管26和所述汇合箱25连通,所述汇合箱25内的冷空气被输送至连接的于其下端的输出管26内,所述输出管26将冷空气输送至支撑框架36内。

所述冷却柱处于机器的侧面,在多个所述冷却盒24和多个所述换热层23限定出的多个热量交换空间可以在纵向的多个位置对机器周侧的热空气进行降温,实现对机器周围区域的全面覆盖,高效降温。

参照图6和图7,所述通气阀门22包括外壳221、活塞头222、横板223和导向杆224。

所述横板223沿着直径方向用螺栓安装在外壳221的底部,所述导向杆224垂直的焊接在所述横板223上。所述活塞头222是圆台形状, 所述活塞头222沿着轴向可滑动的套设在导向杆224的顶端,所述活塞头222的端部尺寸较小的一端滑动的延伸至所述输送管21的端口内。

所述输送管21内的空气受热膨胀而推动所述活塞头222,所述活塞头222在高压气体的推动下从所述输送管21内滑动出来,相应的所述输送管21的出口被打开。

由于所述活塞头222是圆台形状的,随着所述活塞头222不断的从输送管21内移动出来,输送管21的端口被打开的尺寸逐渐增大,以利于大量的高温气体从打开的缝隙流入通气阀门22内,并通过通气阀门22流动进入冷却盒24,促使高温气体和冷却盒24内的冷却液进行热交换。

该过程中,随着输送管21内的气体吸收的热量越多则气体温度升高越多,相应的气体膨胀越大,从而将所述活塞头222沿着轴向从输送管21内推出的长度越大,以使得输送管21的端口被打开更大的尺寸,以适应空气热量交换的需要。即，通过热量采集、温度升高、气体压力、所述活塞头222移动距离和输送管21的整体的自适应调节,实现热传递和降温的自适应控制。

参照图2和图3,所述集热板1包括顶盖12,热量吸收框13用螺栓固定在顶盖12上。矩形的所述汇集盒11和热量吸收框13,所述热量吸收框13垂直的连通至汇集盒11并用螺栓固定,多个所述热量吸收框13并排设置。在所述汇集盒11上开设有用于和输送管21连通的所述输出孔17,在两个所述热量吸收框13之间形成有换热槽14,在所述热量吸收框13内开设有换热腔15。第一挡板16用螺栓固定在顶盖12的侧壁上。

热空气进入至换热槽14内之后,所述换热槽14内的热空气和所述换热腔15内的冷空气通过所述热量吸收框13的侧壁进行热量交换,所述换热槽14内的热空气温度降低,相应的所述换热腔15内的冷空气温度升高逐渐的成为热空气,并且气体膨胀,所述换热腔15热空气流动至所述汇集盒11,并且经过所述输出孔17流动进入输送管21,最后经过通气阀门22和冷却盒24内的冷却液进行热交换,实现降温。

参照图4,所述换热槽14包括处于中间的矩形槽和从所述热量吸收框13的外壁向内凹陷的弧形凹槽,所述弧形凹槽用于增大所述热量吸收框13的内部和外部的空气的接触面积。通过增大接触面积,使得所述换热槽14内的热空气可以和所述热量吸收框13的内部,即换热腔15内的冷空气可以有更多的接触面积,促使所述热量吸收框13两侧的冷空气和热空气可以更加高效率的进行热交换,提高降温效率。

参照图8,所述底座3包括底板31、横梁32、气流上升口33、第二挡板35和支撑框架36,所述支撑框架36是用螺栓固定在底板31的顶面上的矩形的框架,在所述支撑框架36的内部开设有空腔,所述输出管26将冷空气输送至所述支撑框架36内,冷空气沿着支撑框架36的内部的空腔流动。

所述横梁32沿着横向焊接在所述支撑框架36的顶部，在相邻的两个所述横梁32之间形成一个气流上升口33,冷空气沿着支撑框架36的内部的空腔流动至所述气流上升口33时,冷空气经过气流上升口33向上接触机器的下方的区域,以实现对机器下方的区域冷却降温。

参照图8,在所述横梁32的顶部凹陷有输送槽321,在所述横梁32的边缘处凹陷有圆弧形的引导槽322,所述引导槽322和所述输送槽321连通。从所述气流上升口33内输送的冷空气沿着输送槽321流动至引导槽322内,机器放置在所述横梁32的顶面上,所述输送槽321和机器的底部形成空置区域,冷空气从所述输送槽321内流过,和所述输送槽321内的热空气进行热交换,实现对机器的底部的降温。

参照图9,所述底座3包括引导块34,在所述引导块34用螺栓固定在支撑框架36的内腔里面,所述引导块34处于所述气流上升口33的正下方。所述引导块34包括内凹陷的弧形引导板341,两个所述弧形引导板341相对的焊接在一起组成人字形结构。

当冷空气沿着支撑框架36的内部的空腔流动至所述弧形引导板341时,冷空气所述弧形引导板341向上流动并且从气流上升口33触及至机器的底部。所述弧形引导板341的弧形面可以改变冷空气的流动方向,使得冷空气可以有效和机器底部的热空气充分有效的接触,以提高热量交换的效率,加速降温。

本申请还提供一种无动力自冷室外机柜的制冷方法,包括:

所述机箱4的内腔的上部的热空气在进入至换热槽14,热空气通过热量吸收框13的外壁和所述热量吸收框13内的冷空气进行热量交换,实现对所述机箱4的内腔的上部的热空气的降温。

所述热量吸收框13内的空气被加热之后膨胀,空气压力随之增大,高压气体将所述活塞头222从输送管21内推出以使得所述输送管21的出口被打开的更大,利于所述热量吸收框13内的热空气和冷却盒24内的冷空气接触,促进所述热量吸收框13内的热空气降温。

机器侧面的热空气流动至两个冷却盒24和换热层23之间的热量交换空间内,通过冷却盒24的侧壁和冷却盒24内的冷却液进行热量交换以实现降温。所述输出管26输出的冷空气流动进入支撑框架36,引导块34将冷空气引导至气流上升口33内并向上流动至引导槽322,并且流动至所述输送槽321内,冷空气和机器下方的热空气接触,对机器下方的热空气降温。应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。