專(zhuān)利名稱(chēng)：熱控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改善電子設(shè)備熱控制的機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)，尤其涉及一種混合熱交換系統(tǒng)，其中三個(gè)熱交換組件協(xié)同工作，控制電子設(shè)備的熱分布。
這種工業(yè)上的需要，在產(chǎn)生較高熱能的下一代高集成半導(dǎo)體器件中更為復(fù)雜。諸如LPA放大器、無(wú)線(xiàn)電話(huà)和其它相關(guān)電子設(shè)備等當(dāng)前和下一代通信設(shè)備中，經(jīng)常會(huì)有這些器件。這些器件和設(shè)備的冷卻方式取決于許多參數(shù)，包括冷卻處理可用空間、遭受的溫度、熱輸出高的電子元件的位置以及足以有效傳熱的表面區(qū)域上熱能量分布或“擴(kuò)散”的能力。
以往，只要在整個(gè)系統(tǒng)或裝在該系統(tǒng)的一部分的散熱片上傳送流體，就足以使電器設(shè)備維持安全的工作溫度。還依據(jù)給定系統(tǒng)中電子設(shè)備的應(yīng)用和密度，采用各種冷卻流體。然而，不同的電子設(shè)備需要不同的冷卻流體和該流體的不同循環(huán)裝置。這些系統(tǒng)常對(duì)有限區(qū)域排熱率最大，但電子設(shè)備需要不同數(shù)量的“不動(dòng)產(chǎn)”，而且運(yùn)轉(zhuǎn)(即對(duì)傳熱處進(jìn)行來(lái)回泵運(yùn))所需的電力差別很大。電子設(shè)備本身在環(huán)境溫度下受到顯著變動(dòng)時(shí)，上述問(wèn)題更為嚴(yán)重。需要一種提供不同程度傳熱的熱控制系統(tǒng)(heatmanagement system)，以便與傳熱要求不同的電子設(shè)備相適應(yīng)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種熱控制系統(tǒng)，用于控制含多個(gè)電子設(shè)備和部件的機(jī)柜的內(nèi)部溫度，包含一第一熱交換器，其包括有至少一塊冷卻板與至少一個(gè)所述的電子設(shè)備和部件熱連接，該冷卻板中規(guī)定一通道，支承具有入口、出口的管，并且安裝成面對(duì)所述的電子設(shè)備和部件的一部分，以便形成冷卻劑液通過(guò)與所述的電子設(shè)備和部件的所述部分熱連接的所述管流動(dòng)的通路；一第二熱交換器，其包含安裝成與所述管的所述入口和出口流體流動(dòng)相連通的冷凝器，并安裝成面對(duì)所述冷凝器的多臺(tái)風(fēng)扇；和一第三熱交換器，其包含至少一個(gè)安裝成雙板組件的板大致平行的板堆，特點(diǎn)是，這些板堆中的每一雙板組件具有一閉合端和一開(kāi)放端，使一個(gè)雙板組件閉合端夾在兩個(gè)相鄰接的雙板組件的開(kāi)放端之間，并且該第三熱交換器還包含至少二臺(tái)風(fēng)扇，一臺(tái)風(fēng)扇安裝成(1)將風(fēng)吹到部分所述的多個(gè)電子設(shè)備和部件上，(2)從所述的多臺(tái)電子設(shè)備和部件的所述部分抽出熱氣，(3)將所述的熱氣吹入所述雙板組件的所述開(kāi)放端，另一臺(tái)風(fēng)扇安裝成使來(lái)自所述熱控制系統(tǒng)周?chē)h(huán)境的空氣通過(guò)所述第三熱交換器進(jìn)行循環(huán)。
該熱控制系統(tǒng)還包含多塊冷卻板，每塊冷卻板與所述電子設(shè)備和部件中的單獨(dú)一個(gè)熱連接；所述多塊冷卻板通過(guò)多根冷卻劑傳送管道連接冷卻劑存放箱；至少一塊冷卻板由熱導(dǎo)體材料構(gòu)成的平板構(gòu)成，其中包含具有吸熱部分和熱傳送部分的通道，所述吸熱部分切割所述冷卻板表面的蜿蜒路徑，所述熱傳送部分切割通過(guò)在所述吸熱部分外圍的所述表面路徑；所述的管是蛇管，具有入口和出口，而且所述管通過(guò)所述板連續(xù)延伸，使泵入所述入口的冷卻劑流體在整個(gè)所述冷卻板內(nèi)部循環(huán)，并從所述出口冒出；所述的蛇管使所述流動(dòng)的冷卻劑流體在支承所述電子設(shè)備和部件的殼體的大部分上散布，從而達(dá)到從所述多個(gè)電子設(shè)備和部件將熱有效且完全地傳到所述至少一塊冷卻板和所述冷卻劑流體；所述多根冷卻劑傳送管道位于所述多個(gè)電子設(shè)備和部件相反側(cè)的每一所述冷卻板的外表面上，并且用蓋屏蔽；其一根連接所述入口，另一根連接所述出口；其包含冷卻劑流體口，這些流體口位于所述管道的開(kāi)放端，并且其尺寸和形狀作成密封連接引導(dǎo)所述冷卻劑流體在所述至少一塊冷卻板與冷卻劑存放箱之間循環(huán)的分配集管；所述第一熱交換器至少排熱4500瓦，所述至少一塊冷卻板在支承所述多個(gè)電子設(shè)備和部件的殼體的外表面維持80℃，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)工作在+50℃的環(huán)境溫度；包含以冷卻劑流動(dòng)相連通的方式連接所述第一熱交換器與所述第二熱交換器之間的冷卻劑流體存放箱，該存放箱是一只包括含有入口、出口和蓋的容器，還包括所處位置可監(jiān)視冷卻劑流體液面高低的浮標(biāo)，所述冷卻劑存放箱包含三角形剖面形狀；所述吸熱部分具有比所述熱傳遞部分的寬度和深度小的寬度和深度；所述管具有適配所述吸熱部分的所述寬度且大于該部分的所述深度的外徑，使得所述管可牢靠地壓入配合到所述吸熱部分中，并在該部分中保持與所述冷卻板緊密熱相通，以使所述冷卻板與所述管之間傳熱最大；所述熱傳送部分具有大于所述管的寬度和深度，使所述管與規(guī)定所述熱傳送部分的所述冷卻板的部分之間建立最小熱接觸，從而使具有最小熱傳遞。
本發(fā)明還提供與上述發(fā)明屬于同一發(fā)明構(gòu)思的一種熱控制系統(tǒng)，用于控制含多個(gè)電子設(shè)備和部件的機(jī)柜內(nèi)部溫度，包含
一第一熱交換器，該交換器與至少一個(gè)所述的電子設(shè)備和部件熱連接，而且包含具有入口、出口并安裝成與支承部分所述多個(gè)電子設(shè)備和部件的殼體的一部分相面對(duì)的管道，以便形成用于冷卻劑液流動(dòng)的通路，該通路通過(guò)所述冷卻劑傳送管道與所述殼體的所述部分熱連接；一第二熱交換器，其包含安裝成與所述冷卻板的所述入口和出口流體流動(dòng)相連通的冷凝器，以及安裝成面對(duì)所述冷凝器的多臺(tái)風(fēng)扇；和一第三熱交換器，其包含至少一個(gè)安裝成雙板組件的板大致平行的板堆，特點(diǎn)在于，這些板堆中的每一雙板組件具有一閉合端和一開(kāi)放端，使一個(gè)雙板組件閉合端夾在兩個(gè)相鄰的雙板組件的開(kāi)放端之間，所述第三熱交換器還包含至少二臺(tái)風(fēng)扇，一臺(tái)風(fēng)扇安裝成(1)將風(fēng)吹到部分所述多個(gè)電子設(shè)備和部件上，(2)從所述多個(gè)電子設(shè)備和部件抽出熱氣，(3)將所述熱氣吹入所述雙板組件的所述開(kāi)放端，另一臺(tái)風(fēng)扇安裝成來(lái)自所述熱控制系統(tǒng)周?chē)h(huán)境的空氣通過(guò)所述第三熱交換器進(jìn)行循環(huán)。
所述的冷凝器包含支承橫貫散熱片組內(nèi)部蛇管的安裝框架，而且所述散熱片組和所述蛇管安裝成面對(duì)隔開(kāi)所述多臺(tái)風(fēng)扇；所述第二熱交換器包含泵運(yùn)系統(tǒng)和多臺(tái)風(fēng)扇，并且位于靠近與所述冷卻劑傳送管道以流體流動(dòng)相通的冷卻劑存放箱的內(nèi)向壁；所述多臺(tái)風(fēng)扇裝在位于所述框的側(cè)表面的支承托架上，以便位于靠近所述冷凝劑存放箱的內(nèi)壁；所述冷凝劑液流動(dòng)通過(guò)所述的冷凝器，以便由所述多臺(tái)風(fēng)扇冷卻；由至少一臺(tái)換氣扇將周?chē)諝馕胨鰴C(jī)柜的下機(jī)室，變熱的廢氣則導(dǎo)出所述機(jī)柜；來(lái)自所述管道的變熱的冷卻劑流體在積存到所述冷卻劑存放箱之前，先在冷凝器中得到冷卻；所述泵運(yùn)系統(tǒng)包含二只泵，至少二個(gè)單向閥和一個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，并且安裝成連接在所述冷卻劑存放箱與所述管道之間，以便冷卻的冷凝劑液體在所述冷卻劑存放箱與所述管道入口之間循環(huán)；所述熱控制系統(tǒng)工作期間，所述二只泵中只有一只泵進(jìn)行工作，并且所述壓力開(kāi)關(guān)監(jiān)視該系統(tǒng)的壓力，以決定是否一個(gè)泵在工作。
進(jìn)一步，本發(fā)明還提供一種和上述發(fā)明屬于同一發(fā)明構(gòu)思的另外一種熱控制系統(tǒng)，用于控制含多個(gè)電子設(shè)備和部件的機(jī)柜的內(nèi)部溫度，特點(diǎn)在于，包含一第一熱交換器，該交換器熱連接至少一個(gè)所述電子設(shè)備和部件，而且包括含具有入口、出口的蛇狀管道并安裝成與支承部分所述多個(gè)電子設(shè)備和部件的殼體的壁相面對(duì)的冷卻板，以便形成用于冷卻劑液通過(guò)所述冷卻板與所述殼體的所述壁熱連接的流動(dòng)的通路；一第二熱交換器，其包含安裝成與所述冷卻板的所述入口和出口流體流動(dòng)相通的冷凝器，以及安裝成面對(duì)所述冷凝器的多臺(tái)風(fēng)扇；和一第三熱交換器，其包含至少一個(gè)安裝成雙板組件的板大致平行的板堆，其特征在于，這些板堆中的每一雙板組件具有一閉合端和一開(kāi)放端，使一個(gè)雙板組件閉合端夾在兩個(gè)相鄰的雙板組件的開(kāi)放端之間，所述第三熱交換器還包含至少二臺(tái)風(fēng)扇，一臺(tái)風(fēng)扇安裝成(1)將風(fēng)吹到部分所述多個(gè)電子設(shè)備和部件上，(2)從所述多個(gè)電子設(shè)備和部件抽出熱氣，(3)將所述熱氣吹入所述雙板組件的所述開(kāi)放端，另一臺(tái)風(fēng)扇安裝成來(lái)自所述熱控制系統(tǒng)周?chē)h(huán)境的空氣通過(guò)所述第三熱交換器進(jìn)行循環(huán)。
所述第三熱交換器位于所述機(jī)柜的上機(jī)室，與內(nèi)含所述第二熱交換器的下機(jī)室在氣流上隔離；所述板總體上是平坦的，并且由含用于連結(jié)相鄰的板以組成雙板組件的裝置的單片金屬構(gòu)成；第一雙板組件使變熱的空氣可在其雙板之間循環(huán)，鄰接的第二雙板組件使周?chē)目諝饪稍谄潆p板之間循環(huán)，從而周?chē)目諝馔ㄟ^(guò)所述第三熱交換器循環(huán)，來(lái)自所述機(jī)柜內(nèi)部的空氣通過(guò)第三熱交換器循環(huán)，周?chē)目諝獠慌c內(nèi)部空氣進(jìn)行交換。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)本發(fā)明，可有效擴(kuò)散電子設(shè)備內(nèi)部的熱能，控制電子設(shè)備的內(nèi)部溫度，使其維持較好的工作性能，并能和傳熱要求不同的電子設(shè)備相適應(yīng)。


圖1為由本發(fā)明所形成熱控制系統(tǒng)冷卻的電子設(shè)備機(jī)柜的部分剖視立體圖；圖2為本發(fā)明所形成熱控制系統(tǒng)的立體圖；圖3為第一熱交換組件的部分立體圖，示出從含要冷卻的電子設(shè)備機(jī)殼分解的冷卻板；圖4是冷卻板的立體圖；圖5是圖4所示冷卻板的俯視圖；圖6是圖4和圖5所示冷卻板的一部分沿圖5的線(xiàn)6-6的剖視圖；圖6-1是圖4和圖5所示冷卻板的一部分沿圖5線(xiàn)6a-6a的剖視圖，示出位于壓入配合前冷卻板中通道內(nèi)的管；圖6-2是圖4和圖5所示冷卻板的一部分沿圖5線(xiàn)6b-6b的剖視圖，示出位于壓入配合前冷卻板中通道內(nèi)的管；圖7是本發(fā)明所形成第二熱交換組件的部分剖切的分解立體圖；圖8是與第二熱交換組件結(jié)合使用的冷凝器的俯視圖；圖9是本發(fā)明所形成第三熱交換組件的俯視圖；圖10是沿圖9的線(xiàn)10-10的空氣對(duì)空氣熱交換器的剖視圖。
下面是較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明。
本較佳實(shí)施例說(shuō)明要結(jié)合附圖閱讀，這些附圖應(yīng)當(dāng)作本發(fā)明整個(gè)書(shū)面說(shuō)明的一部分。說(shuō)明書(shū)中，諸如“水平”、“垂直”、“上”、“下”、“頂”、“底”之類(lèi)的相關(guān)詞語(yǔ)及其派生詞。(如“水平地”、“向上地”、“向下地”等)，應(yīng)解釋為當(dāng)時(shí)所說(shuō)明或所討論附圖中所示的方向。這些相關(guān)詞語(yǔ)是為了說(shuō)明方便，通常不是要求特定方向。包括“朝內(nèi)”與“朝外”、“縱向”與“橫向”等的術(shù)語(yǔ)應(yīng)按照適當(dāng)情況，解釋為相互關(guān)系或?qū)ρ娱L(zhǎng)軸、旋轉(zhuǎn)軸或旋轉(zhuǎn)中心的相對(duì)關(guān)系。術(shù)語(yǔ)“相通”指相互連接的結(jié)構(gòu)或動(dòng)作。
參閱圖1和圖2，按照本發(fā)明構(gòu)成的熱控制系統(tǒng)10包含第一熱交換組件100、第二熱交換組件200和第三熱交換組件300。該第二熱交換組件200和第三熱交換組件300都裝在與第二電子設(shè)備機(jī)柜18(如CDMA設(shè)備機(jī)柜)的一部分貼在一起的第一機(jī)柜15中(如圖1)。電子設(shè)備機(jī)柜18內(nèi)裝各種發(fā)熱電子設(shè)備和器件，例如一個(gè)或多個(gè)LPA放大器及其結(jié)合的電子組件20、一個(gè)或多個(gè)通信控制設(shè)備和無(wú)線(xiàn)電裝置22。若干電子組件20分別支承在多個(gè)機(jī)架26的每一個(gè)中，這些機(jī)架26并排裝在電子設(shè)備機(jī)柜18的底部28內(nèi)。多個(gè)無(wú)線(xiàn)電裝置22裝在電子設(shè)備機(jī)柜18的頂部30內(nèi)。這種布局的結(jié)果是使常規(guī)工作期間，多個(gè)電子組件20及堆疊的通信控制設(shè)備和無(wú)線(xiàn)電裝置22會(huì)在電子設(shè)備機(jī)柜18內(nèi)產(chǎn)生幾千瓦的熱能。例如，本發(fā)明適合于工作在-40℃至+50℃范圍的環(huán)境溫度中。這些條件下，本發(fā)明會(huì)在環(huán)境溫度升高15℃時(shí)排除約2700瓦的熱能。熱量發(fā)自機(jī)柜18中多個(gè)無(wú)線(xiàn)電裝置22關(guān)聯(lián)的部件，還來(lái)自電子組件20的自然對(duì)流。還存在空氣熱負(fù)載，即例如機(jī)柜18吸收的太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱。
機(jī)柜15和機(jī)柜18包含總體上直線(xiàn)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)安裝成通過(guò)熱控制系統(tǒng)10相互熱連接。具體而言，機(jī)柜15包含分別內(nèi)載第二熱交換組件200和第三熱交換組件300的上機(jī)室35和下機(jī)室37(如圖2所示)。鉸鏈板39的操作使上機(jī)室35和下機(jī)室37都閉合(圖1)。鉸鏈板39在頂部包含三個(gè)開(kāi)口41a、41b和41c，這些開(kāi)口考慮到僅使電子設(shè)備機(jī)柜18的頂部30與機(jī)柜15的上機(jī)室35內(nèi)部之間流體相通。貼合上機(jī)室35的機(jī)柜15的柜壁包含側(cè)壁開(kāi)口44和后壁開(kāi)口46。下機(jī)柜37的尺寸和形狀做成可裝入第二熱交換組件200。通過(guò)機(jī)柜15的側(cè)壁形成多個(gè)開(kāi)口50，以便提供與下機(jī)室37內(nèi)的氣流相通，后壁開(kāi)口52則提供與下機(jī)室37外部的氣流相通。機(jī)柜15的機(jī)室通常利用焊接或涂敷密封劑加以密封，以便維持與周?chē)h(huán)境隔開(kāi)。這樣，機(jī)柜15對(duì)灰塵、水等充分密封，以滿(mǎn)足NEMA4和NEMA12標(biāo)準(zhǔn)。全部密封劑、密封墊等都經(jīng)過(guò)選擇，以便符合等級(jí)V-1或V-0的保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(Underwriter Laboratories)標(biāo)準(zhǔn)94。
參閱圖1～圖7，第一熱交換組件100位于電子設(shè)備機(jī)柜18的底部28內(nèi)，并且包含多塊冷卻板103、多根管104和多根冷卻液傳送管道106。具體而言，每一冷卻板103由諸如銅、鋁、鋼等熱傳導(dǎo)材料制成的平板構(gòu)成。殼體119(支承電子部件和電路，例如LPA放大器)的殼壁118固緊在各冷卻板103的底表面115上，扁平蓋片116通過(guò)多個(gè)緊固件120固緊在表面117上，從而處于與冷卻板103和管104緊密熱相通。固緊件120通過(guò)冷卻板103橫向延伸。
每一冷卻板103包含具有吸熱部分122和通過(guò)表面177深入冷卻板內(nèi)部的熱傳送部分123的通道。吸熱部分122和熱傳送部分123常具有直線(xiàn)截面，但也可用其它截面形狀(如橢圓、圓、多邊形)取得良好效果。吸熱部分122切割蜿蜒通過(guò)冷卻板103的表面117的路徑，熱傳送部分123切割在吸熱部分122外圍且部分與其外接的通過(guò)表面117的路徑(圖4和圖5)。吸熱部分122具有的寬度(或直徑)和深度小于熱傳送部分123的寬度(或直徑)和深度。當(dāng)然，吸熱部分122可用各種其它形狀和布局(例如鋸齒狀、螺旋狀)，而不偏離本發(fā)明范圍。吸熱部分122和熱傳送部分123在整個(gè)冷卻板103內(nèi)部延續(xù)，吸熱部分122規(guī)定入口124，熱傳送部分123則在冷卻板103的一端規(guī)定出口126。
每一根管104具有第一開(kāi)放端111和第二開(kāi)放端112并且最好由諸如銅、鋁等展性熱傳導(dǎo)金屬的圓筒構(gòu)成，以便適合管104裝到冷卻板103時(shí)的壓入配合操作。管104具有的外徑大致相當(dāng)吸熱部分122的寬度且大于該部分的深度。位于吸熱部分122內(nèi)部時(shí)，最好管104的一部分伸出表面117。進(jìn)行壓入配合時(shí)，伸出表面117的管104的頂部柔順形變，從而與表面117大致齊平(圖6-1和圖6-2)。這使管104的其余部分柔順地變形為更接近等于通道截面形狀。這樣，管104可緊固壓入配合到吸熱部分122中，并通過(guò)在通道底部包含熱傳導(dǎo)環(huán)氧樹(shù)脂，維持與冷卻板103緊密熱相通。這種結(jié)構(gòu)考慮到冷卻板103、管104和冷卻劑流體127(例如丙二醇和水的有效混合物，圖7)之間的最大熱傳遞。
由于熱傳導(dǎo)部分123具有比吸熱部分122大的寬度或直徑，該部分也具有比管104大的寬度或直徑。因此，管104的外表面與熱傳導(dǎo)部分123的壁之間僅建立大致線(xiàn)接觸。管104不壓入裝配到熱傳導(dǎo)部分123中，但可用少量非熱傳導(dǎo)性環(huán)氧樹(shù)脂使管104保持在熱傳導(dǎo)部分123內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)考慮到通過(guò)吸熱部分122的蜿蜒部時(shí)已加熱的冷卻劑流體127與冷卻板103或者進(jìn)入吸熱部分122的冷卻劑127的冷卻部分之間的最小熱傳遞。
因此，冷卻劑流體127可泵入位于入口124的管104的開(kāi)放端111，通過(guò)管104在冷卻板103內(nèi)部各處循環(huán)，并從位于出口126的開(kāi)放端112冒出。吸熱部分122和管104的蜿蜒形狀使通過(guò)其流動(dòng)的冷卻劑流體127在冷卻板103的大部分散布，并通過(guò)該處傳到電子組件殼體119的殼壁118，從而達(dá)到從所罩套的LPA放大器或其他電子設(shè)備裝置有效且完全的傳熱到冷卻板103和冷卻劑流體127。
一對(duì)冷卻劑傳送管道106位于通道相反側(cè)的每一冷卻板103的外表面，并且由蓋107屏蔽。一根管道106在入口124連接管104的開(kāi)放端111，另一根管道106在出口126連接管104的開(kāi)放端112。冷卻劑流體口128、130分別位于冷卻劑傳送管道106的開(kāi)放端，并且其尺寸和形狀做得通過(guò)連接器129、132與分配集管(distribution manifold)113密封連接，并通過(guò)該處連到軟管134、135，一起引導(dǎo)各冷卻板103中的管104與冷卻劑存放箱109之間的冷卻劑流體127的循環(huán)。第一熱交換組件100排除的熱通常為約4500瓦，同時(shí)冷卻板103保持各電子組件殼外表面為80℃，整個(gè)系統(tǒng)在+50℃環(huán)境溫度下進(jìn)行工作。
參閱圖1、圖2和圖7，冷卻劑存放箱109通常位于機(jī)柜15的下機(jī)室37內(nèi)。冷卻劑存放箱109由一個(gè)包括具有入口133、出口137和排放蓋139的容器組成。浮標(biāo)141位于冷卻劑存放箱109內(nèi)，可監(jiān)視冷卻劑液面的高低(未示出)。較佳實(shí)施例中，冷卻劑存放箱109含三角截面形狀，保存約12升冷卻劑127。冷卻劑存放箱109還包含監(jiān)視冷卻劑溫度的熱電偶。
第二熱交換組件200包含液體對(duì)空氣熱交換器212、泵運(yùn)系統(tǒng)215和多臺(tái)風(fēng)扇217。液體對(duì)空氣熱交換器212位于冷卻劑存放箱109內(nèi)向壁附近。液體對(duì)空氣熱交換器212包含總體上是矩形的框218，以及通常位于框218底邊的輸入口221和輸出口223。多臺(tái)風(fēng)扇217裝在位于液體對(duì)空氣熱交換器212的框218的側(cè)表面的支承托架216上，以便位于靠近冷卻劑存放箱109的內(nèi)壁。
液體對(duì)空氣熱交換器212包含冷凝器230，該冷凝器具有支承橫貫散熱片組238內(nèi)部的蛇管236的框座234(圖7和8)?？蜃?34與多臺(tái)風(fēng)扇217面對(duì)隔開(kāi)，固緊在框218的側(cè)表面。這樣，來(lái)自多塊冷卻板103的冷卻液127可通過(guò)冷凝器230循環(huán)，以便由多臺(tái)風(fēng)扇217冷卻。外部環(huán)境的空氣經(jīng)側(cè)壁開(kāi)口50吸入下機(jī)室37，風(fēng)扇217的排氣經(jīng)后壁開(kāi)口52導(dǎo)出機(jī)柜15。這樣，來(lái)自多塊冷卻板103的變熱的冷卻液127在經(jīng)過(guò)入口133存入冷卻劑存放箱109前得到冷卻，并且在通過(guò)后壁開(kāi)口52向外移動(dòng)的氣流中，將排放的熱從機(jī)柜15傳出。
參閱圖2和圖7，泵運(yùn)系統(tǒng)215包含二只泵240、單向閥(check valves)243和壓力開(kāi)關(guān)246。在構(gòu)建泵運(yùn)系統(tǒng)215中，可采用熟知的泵、閥和壓力開(kāi)關(guān)，可取得滿(mǎn)足要求的結(jié)果。安裝泵運(yùn)系統(tǒng)215在連接冷卻劑存放箱109與多塊冷卻板103之間，以便以循環(huán)方式從冷卻劑存放箱109抽出冷卻劑流體127，并將其轉(zhuǎn)給各冷卻板103。這種布局中，第一熱交換組件100和第二熱交換組件200工作時(shí)，在任何給定時(shí)間，二只泵240中只有一只工作。壓力開(kāi)關(guān)246適合作為系統(tǒng)壓力監(jiān)視器，以決定是否至少一只泵工作。如果不是至少一只泵工作，就啟動(dòng)第二只泵，以免系統(tǒng)失效。
利用可編程控制器250(圖2)或其他公知控制系統(tǒng)控制并操作泵運(yùn)系統(tǒng)215和多臺(tái)風(fēng)扇217。具體而言，可編程控制器250電連接泵運(yùn)系統(tǒng)215和多臺(tái)風(fēng)扇217，并且可以從已有技術(shù)公知的選擇能連續(xù)用于約-40℃至+65℃的環(huán)境溫度的可編程控制器。應(yīng)該理解，可結(jié)合本發(fā)明采用其他類(lèi)型的可編程裝置作為上述可編程控制器的等效裝置，諸如可用能以上述可編程控制器大致相同的方式起作用且結(jié)果大致相同的通用計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)或等效電路可編程裝置。還應(yīng)理解，需要連接一個(gè)適當(dāng)電源，以操作可編程控制器或等效裝置、開(kāi)關(guān)、傳感器、閥、泵，并且對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，其設(shè)計(jì)選擇都是顯而易見(jiàn)的。
參閱圖2和圖9，第三熱交換組件300位于機(jī)柜15的上機(jī)室35內(nèi)，與下機(jī)室37和第二熱交換組件200在氣流上隔離。第三熱交換組件300包含空氣對(duì)空氣熱交換器305、風(fēng)機(jī)310和進(jìn)氣風(fēng)扇317。具體而言，空氣對(duì)空氣熱交換器305包含二個(gè)板堆320，每堆具有支承在機(jī)柜15的上機(jī)室35內(nèi)的多塊大致平行且空間隔開(kāi)的板322。每塊板322具有總體上平坦的直線(xiàn)狀，在一應(yīng)用中優(yōu)選菱形狀。每塊板322可由單片金屬或其他熱良導(dǎo)體構(gòu)成，并且包含沿至少二個(gè)相對(duì)的平行邊緣規(guī)定的裝置，用于使相鄰的板相互連接，以便形成雙板組件326(參見(jiàn)圖10)。借助使各雙板組件326中一塊板相對(duì)其配對(duì)板旋轉(zhuǎn)，可通過(guò)板堆320建立二條獨(dú)立的氣流路徑。發(fā)現(xiàn)結(jié)合本發(fā)明提供合適結(jié)果的空氣對(duì)空氣熱交換器305是瑞典Trelleborg的Tomarpsvaagen 46，SE-23165處的HEATEX AB公司制造的一種稱(chēng)為RH型(菱形)的熱交換器。
于是，第一雙板組件使空氣可在其雙板之間流通，但不進(jìn)一步流入機(jī)柜15內(nèi)部，同樣，鄰接的第二雙板組件也使空氣在其雙板之間流通，但不進(jìn)入機(jī)柜15內(nèi)部，結(jié)果，外部環(huán)境的空氣借助位于側(cè)壁開(kāi)口44的風(fēng)扇17通過(guò)空氣對(duì)空氣熱交換器305進(jìn)行循環(huán)，而同時(shí)來(lái)自機(jī)柜15內(nèi)部的空氣則經(jīng)位于壁39的開(kāi)口41a和41b的風(fēng)扇317通過(guò)空氣熱交換器305進(jìn)行循環(huán)，并且經(jīng)位于開(kāi)口41c的風(fēng)機(jī)310重新導(dǎo)入電子設(shè)備機(jī)柜18。這種布局防止外部環(huán)境的空氣與機(jī)柜15的下機(jī)室37內(nèi)積存的空氣進(jìn)行交換。第三熱交換組件300工作的+50℃環(huán)境溫度時(shí)，封裝內(nèi)部溫度升高最多15℃。
應(yīng)該理解，本發(fā)明絕不僅受這里所公開(kāi)并示于附圖中的具體結(jié)構(gòu)限制，而且還包含權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的任何修改或等效內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種熱控制系統(tǒng)，用于控制含多個(gè)電子設(shè)備和部件的機(jī)柜的內(nèi)部溫度，包含一第一熱交換器，其包括有至少一塊冷卻板與至少一個(gè)所述的電子設(shè)備和部件熱連接，該冷卻板中規(guī)定一通道，支承具有入口、出口的管，并且安裝成面對(duì)所述的電子設(shè)備和部件的一部分，以便形成冷卻劑液通過(guò)與所述的電子設(shè)備和部件的所述部分熱連接的所述管流動(dòng)的通路；一第二熱交換器，其包含安裝成與所述管的所述入口和出口以流體流動(dòng)相連通的冷凝器，并安裝成面對(duì)所述冷凝器的多臺(tái)風(fēng)扇；和一第三熱交換器，其包含至少一個(gè)安裝成雙板組件的板大致平行的板堆，其特征在于，這些板堆中的每一雙板組件具有一閉合端和一開(kāi)放端，使一個(gè)雙板組件的閉合端夾在兩個(gè)相鄰接的雙板組件的開(kāi)放端之間，并且該第三熱交換器還包含至少二臺(tái)風(fēng)扇，一臺(tái)風(fēng)扇安裝成(1)將風(fēng)吹到部分所述的多個(gè)電子設(shè)備和部件上，(2)從所述的多臺(tái)電子設(shè)備和部件的所述部分抽出熱氣，(3)將所述的熱氣吹入所述雙板組件的所述開(kāi)放端，另一臺(tái)風(fēng)扇安裝成使來(lái)自所述熱控制系統(tǒng)周?chē)h(huán)境的空氣通過(guò)所述第三熱交換器進(jìn)行循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含多塊冷卻板，每塊冷卻板與所述電子設(shè)備和部件中的單獨(dú)一個(gè)熱連接。
3.如權(quán)利要求2所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多塊冷卻板通過(guò)多根冷卻劑傳送管道連接冷卻劑存放箱。
4.如權(quán)利要求1所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的至少一塊冷卻板由熱導(dǎo)體材料制成的平板構(gòu)成，其中包含具有吸熱部分和熱傳送部分的通道，所述吸熱部分切割所述冷卻板表面的蜿蜒路徑，所述熱傳送部分切割通過(guò)在所述吸熱部分外圍的所述表面路徑。
5.如權(quán)利要求1所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的管是蛇管，具有入口和出口，而且所述管通過(guò)所述板連續(xù)延伸，使泵入所述入口的冷卻劑流體在整個(gè)所述冷卻板內(nèi)部循環(huán)，并從所述出口冒出。
6.如權(quán)利要求5所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的蛇管使所述流動(dòng)的冷卻劑流體在支承所述電子設(shè)備和部件的殼體的大部分上散布，從而達(dá)到從所述多個(gè)電子設(shè)備和部件將熱有效且完全地傳到所述至少一塊冷卻板和所述冷卻劑流體。
7.如權(quán)利要求3所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多根冷卻劑傳送管道位于所述多個(gè)電子設(shè)備和部件相反側(cè)的每一所述冷卻板的外表面上，并且用蓋屏蔽。
8.如權(quán)利要求7所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷卻劑傳送管道，其一根連接所述入口，另一根連接所述出口。
9.如權(quán)利要求8所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻劑傳送管道包含冷卻劑流體口，這些流體口位于所述管道的開(kāi)放端，并且其尺寸和形狀作成密封連接引導(dǎo)所述冷卻劑流體在所述至少一塊冷卻板與冷卻劑存放箱之間循環(huán)的分配集管。
10.如權(quán)利要求8所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一熱交換器至少排熱4500瓦，所述至少一塊冷卻板在支承所述多個(gè)電子設(shè)備和部件的殼體的外表面維持80℃，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)工作在+50℃的環(huán)境溫度。
11.如權(quán)利要求1所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，包含以冷卻劑流動(dòng)相連通的方式連接所述第一熱交換器與所述第二熱交換器之間的冷卻劑流體存放箱，該存放箱包括含有入口、出口和蓋，還包括所處位置可監(jiān)視冷卻劑流體液面高低的浮標(biāo)，所述冷卻劑存放箱包含三角形剖面形狀。
12.如權(quán)利要求1所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述吸熱部分具有比所述熱傳遞部分的寬度和深度小的寬度和深度。
13.如權(quán)利要求12所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述管具有適配所述吸熱部分的所述寬度且大于該部分的所述深度的外徑，使得所述管可牢靠地壓入配合到所述吸熱部分中，并在該部分中保持與所述冷卻板緊密熱相通，以使所述冷卻板與所述管之間傳熱最大。
14.如權(quán)利要求12所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述熱傳送部分具有大于所述管的寬度和深度，使所述管與規(guī)定所述熱傳送部分的所述冷卻板的部分之間建立最小熱接觸，從而使具有最小熱傳遞。
15.一種熱控制系統(tǒng)，用于控制含多個(gè)電子設(shè)備和部件的機(jī)柜內(nèi)部溫度，包含一第一熱交換器，該交換器與至少一個(gè)所述的電子設(shè)備和部件熱連接，而且包含具有入口、出口并安裝成與支承部分所述多個(gè)電子設(shè)備和部件的殼體的一部分相面對(duì)的管道，以便形成用于冷卻劑液流動(dòng)的通路，該通路通過(guò)所述冷卻劑傳送管道與所述殼體的所述部分熱連結(jié)；一第二熱交換器，其包含安裝成與所述冷卻板的所述入口和出口流體流動(dòng)相連通的冷凝器，以及安裝成面對(duì)所述冷凝器的多臺(tái)風(fēng)扇；和一第三熱交換器，其包含至少一個(gè)安裝成雙板組件的板大致平行的板堆，其特征在于，這些板堆中的每一雙板組件具有一閉合端和一開(kāi)放端，使一個(gè)雙板組件閉合端夾在兩個(gè)相鄰的雙板組件的開(kāi)放端之間，所述第三熱交換器還包含至少二臺(tái)風(fēng)扇，一臺(tái)風(fēng)扇安裝成(1)將風(fēng)吹到部分所述多個(gè)電子設(shè)備和部件上，(2)從所述多個(gè)電子設(shè)備和部件抽出熱氣，(3)將所述熱氣吹入所述雙板組件的所述開(kāi)放端，另一臺(tái)風(fēng)扇安裝成來(lái)自所述熱控制系統(tǒng)周?chē)h(huán)境的空氣通過(guò)所述第三熱交換器進(jìn)行循環(huán)。
16.如權(quán)利要求15所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝器包含支承橫貫散熱片組內(nèi)部蛇管的安裝框架，而且所述散熱片組和所述蛇管安裝成面對(duì)隔開(kāi)所述多臺(tái)風(fēng)扇。
17.如權(quán)利要求15所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二熱交換器包含泵運(yùn)系統(tǒng)和多臺(tái)風(fēng)扇，并且位于靠近與所述冷卻劑傳送管道以流體流動(dòng)相通的冷卻劑存放箱的內(nèi)向壁。
18.如權(quán)利要求16或17所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多臺(tái)風(fēng)扇裝在位于所述框的側(cè)表面的支承托架上，以便位于靠近所述冷凝劑存放箱的內(nèi)壁。
19.如權(quán)利要求18所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝劑液流動(dòng)通過(guò)所述的冷凝器，以便由所述多臺(tái)風(fēng)扇冷卻。
20.如權(quán)利要求15所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，由至少一臺(tái)換氣扇將周?chē)諝馕胨鰴C(jī)柜的下機(jī)室，變熱的廢氣則導(dǎo)出所述機(jī)柜。
21.如權(quán)利要求17所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，來(lái)自所述管道的變熱的冷卻劑流體在積存到所述冷卻劑存放箱之前，先在冷凝器中得到冷卻。
22.如權(quán)利要求17所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述泵運(yùn)系統(tǒng)包含二只泵，至少二只單向閥和一只壓力開(kāi)關(guān)，并且安裝成連接在所述冷卻劑存放箱與所述管道之間，以便冷卻的冷凝劑液體在所述冷卻劑存放箱與所述管道入口之間循環(huán)。
23.如權(quán)利要求22所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述熱控制系統(tǒng)工作期間，所述二只泵中只有一只泵進(jìn)行工作，并且所述壓力開(kāi)關(guān)監(jiān)視該系統(tǒng)的壓力，以決定是否一只泵在工作。
24.一種熱控制系統(tǒng)，用于控制含多個(gè)電子設(shè)備和部件的機(jī)柜的內(nèi)部溫度，包含一第一熱交換器，該交換器熱連接至少一個(gè)所述電子設(shè)備和部件，而且包括含具有入口、出口的蛇狀管道并安裝成與支承部分所述多個(gè)電子設(shè)備和部件的殼體的壁相面對(duì)的冷卻板，以便形成用于冷卻劑液通過(guò)所述冷卻板與所述殼體的所述壁熱相通的流動(dòng)的通路；一第二熱交換器，其包含安裝成與所述冷卻板的所述入口和出口流體流動(dòng)相通的冷凝器，以及安裝成面對(duì)所述冷凝器的多臺(tái)風(fēng)扇；和一第三熱交換器，其包含至少一個(gè)安裝成雙板組件的板大致平行的板堆，其特征在于，這些板堆中的每一雙板組件具有一閉合端和一開(kāi)放端，使一個(gè)雙板組件閉合端夾在兩個(gè)相鄰的雙板組件的開(kāi)放端之間，所述第三熱交換器還包含至少二臺(tái)風(fēng)扇，一臺(tái)風(fēng)扇安裝成(1)將風(fēng)吹到部分所述多個(gè)電子設(shè)備和部件上，(2)從所述多個(gè)電子設(shè)備和部件抽出熱氣，(3)將所述熱氣吹入所述雙板組件的所述開(kāi)放端，另一臺(tái)風(fēng)扇安裝成來(lái)自所述熱控制系統(tǒng)周?chē)h(huán)境的空氣通過(guò)所述第三熱交換器進(jìn)行循環(huán)。
25.如權(quán)利要求24所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第三熱交換器位于所述機(jī)柜的上機(jī)室，與內(nèi)含所述第二熱交換器的下機(jī)室在氣流上隔離。
26.如權(quán)利要求24所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，所述板總體上是平坦的，并且由含用于連結(jié)相鄰的板以組成雙板組件的裝置的單片金屬構(gòu)成。
27.如權(quán)利要求24所述的熱控制系統(tǒng)，其特征在于，第一雙板組件使變熱的空氣可在其雙板之間循環(huán)，鄰接的第二雙板組件使周?chē)目諝饪稍谄潆p板之間循環(huán)，從而周?chē)目諝馔ㄟ^(guò)所述第三熱交換器循環(huán)，來(lái)自所述機(jī)柜內(nèi)部的空氣通過(guò)第三熱交換器循環(huán)，周?chē)目諝獠慌c內(nèi)部空氣進(jìn)行交換。
全文摘要
一種控制電子設(shè)備機(jī)柜內(nèi)部溫度的熱控制系統(tǒng)，包括第一熱交換器，含有與機(jī)柜中電子設(shè)備和部件熱連接的冷卻板，冷卻板有規(guī)定的通道，支承一有出入口的管，形成冷卻劑液在該通道上的通路；第二熱交換器，其含有與通道出入口流體流動(dòng)相通的冷凝器以及面對(duì)該冷凝器的多臺(tái)風(fēng)扇；第三熱交換器，其含有至少一個(gè)安裝成雙板組件的板大致平行的板堆，每一雙板組件有開(kāi)放端和閉合端，使一個(gè)雙板組件的閉合端夾在相鄰的二個(gè)雙板組件的開(kāi)放端之間；并提供至少2臺(tái)風(fēng)扇，一風(fēng)扇將風(fēng)吹在部分電子設(shè)備上，另一風(fēng)扇則從電子設(shè)備抽出熱氣吹入雙板組件的開(kāi)放端，其他風(fēng)扇可使機(jī)柜外部的空氣通過(guò)第三熱交換器循環(huán)，本發(fā)明有效控制了機(jī)柜內(nèi)部電子設(shè)備和部件的熱分布。
文檔編號(hào)F28F1/32GK1392768SQ0210555
公開(kāi)日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2002年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月20日
發(fā)明者愛(ài)立克L·馬力特, W·約翰比爾斯基, 馬歇爾D·尼斯利 申請(qǐng)人:斯?fàn)栺R公司