CN101873790A - 一种机柜 - Google Patents

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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/202—Air circulating in closed loop within enclosure wherein heat is removed through heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
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Abstract

本发明实施例公开了一种机柜，涉及散热技术领域，为在保证散热能力的情况下，降低噪声而设计。本发明实施例的机柜，包括机柜本体，所述机柜本体的至少一面壁体包括双层壁，分别为内壁与外壁；所述内壁与所述外壁之间设有导热板，所述导热板为连续交替设有凹槽与凸起的褶皱板，所述导热板将所述内壁与所述外壁之间的空间隔离；其中，所述外壁与所述导热板之间的空间与外界连通形成外循环风道，以进行与外界的气体交换；所述内壁与所述导热板之间的空间与机柜内部连通形成内循环风道，以进行与机柜内部的气体交换；所述内循环风道中气体与所述外循环风道中气体通过所述导热板进行热量交换。本发明实施例用于机柜散热。

Description

一种机柜
技术领域
本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种机柜。
背景技术
具有良好散热能力的机柜是保持机柜内电子设备正常工作的重要条件。在电子设备机柜的散热设计中存在多种方式，目前采用的有热交换器散热方案和直通风散热方案。
所述热交换器散热方案可以利用风扇和热交换芯组成空气-空气换热***，热交换芯两侧分布多个风扇，交换芯的两侧分别构成机柜的气流内循环和外循环风道。机柜内外循环风道之间的热量交换通过热交换芯来进行。所述直通风散热方案是使机柜内部与外界环境之间气流直通，机柜与外界环境之间通过防尘网过滤灰尘，而机柜内的风扇驱动气体流动，加快向外散热的速度。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下缺点：
热交换器散热方案和直通风散热方案中，风扇在工作中产生了较高的噪声。
发明内容
本发明的实施例提供一种机柜，噪声较低。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种机柜，包括机柜本体，所述机柜本体的至少一面壁体包括双层壁，分别为内壁与外壁；所述内壁与所述外壁之间设有导热板，所述导热板为连续交替设有凹槽与凸起的褶皱板，所述导热板将所述内壁与所述外壁之间的空间隔离；其中，
所述外壁与所述导热板之间的空间与外界连通形成外循环风道，以进行与外界的气体交换；
所述内壁与所述导热板之间的空间与机柜内部连通形成内循环风道，以进行与机柜内部的气体交换；
所述内循环风道中气体与所述外循环风道中气体通过所述导热板进行热量交换。
本发明实施例提供的机柜，通过褶皱的导热板进行机柜内外的热交换，对于相同的导热材料，将导热板制成凸起与凹槽交替的褶皱形状能够在单位空间内增大散热面积，从而保证了机柜的散热能力；同时通过在双层壁内壁与外壁之间设置导热板，导热板将机柜内与机柜外的空间进行物理隔离，从而使机柜内向外界扩散噪音的能力大大削弱。因褶皱形状的导热板散热能力大大高于平板形状，故对于散热能力要求较低的应用，在外循环风道中不设置用于增强散热的模块依靠自然散热也能够满足散热需求，进而进一步减少了噪音。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一的机柜俯视图；
图2为本发明实施例一中带有二次凹凸纹路的导热板横截面示意图；
图3为本发明实施例一中长城形导热板的安装示意图；
图4为本发明实施例一种加强筋安装示意图；
图5为本发明实施例二中机柜立体结构示意图；
图6为本发明实施例二中机柜剖面示意图；
图7为本发明实施例二中导热板剖面示意图；
图8为本发明实施三中机柜立体结构示意图；
图9为本发明实施例三中机柜剖面示意图；
图10为本发明实施例四中机柜剖面示意图；
图11为本发明实施例五中机柜剖面示意图；
图12为本发明实施例一中导热板两端翻边示意图；
图13为本发明实施例二中内壁开孔示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例旨在提供一种机柜，能够在保证散热能力的情况下，降低噪声。
参见图1，本发明实施例的俯视图，本发明实施例的机柜包括机柜本体，所述机柜本体的至少一面壁体包括双层壁1，分别为内壁11与外壁12；所述内壁11与所述外壁12之间设有导热板2，所述导热板为连续交替设有凹槽与凸起的褶皱板，所述导热板2将所述内壁11与所述外壁12之间的空间隔离；所述外壁12与所述导热板2之间的空间与外界连通形成外循环风道3，以进行与外界的气体交换；所述内壁11与所述导热板2之间的空间与机柜内部连通形成内循环风道4，以进行与机柜内部的气体交换；所述内循环风道4中气体与所述外循环风道3中气体通过所述导热板2进行热量交换。
导热板将双层壁之间的空间隔离为互不相通的两部分空间，使机柜内与机柜外热量的交换在导热板上进行。所述内循环风道包括导热板一面的凹槽或凸起空间，所述外循环风道包括导热板另一面的凹槽或凸起空间。机柜内的电子设备在工作时产生热量，故机柜内部的温度高于外界温度，机柜内部气体与导热板一个表面接触，将热量传递给导热板，因内外循环风道存在温差，外界气体流通进外循环风道，带走导热板上积聚的热量，从而实现机柜内部热量向外界散热。
进一步地，所述导热板由导热金属或非金属可塑材料制成。
在导热材料的应用中，铝具有良好的导热能力因而在散热领域中具有广泛的应用，故本发明实施例可以优选由铝制成的带有褶皱的导热板。更进一步的，可以对由铝制成的导热板表面进行处理，使导热板具有防火和防腐性能。
本发明实施例提供的机柜，通过褶皱的导热板进行机柜内外的热交换，对于相同的导热材料，将导热板制成凸起与凹槽交替的褶皱形状能够在单位空间内增大散热面积，从而保证了机柜的散热能力；同时通过在双层壁内壁与外壁之间设置导热板，导热板将机柜内与机柜外的空间进行物理隔离，从而使机柜内向外界扩散噪音的能力大大削弱。因褶皱形状的导热板散热能力大大高于平板形状，故对于散热能力要求较低的应用，在外循环风道中不设置用于增强散热的模块依靠自然散热也能够满足散热需求，进而进一步减少了噪音。
参见图2，进一步地，所述导热板表面带有凹凸纹路。
导热板的表面带有二次凹凸纹路，能够进一步增大导热板的散热面积，从而提高散热能力。
进一步地，所述机柜内部设有导风单元，用于将流动气体引导至所述内循环风道的气体入口处。
本发明实施例中，进入内循环风道的流动气体来源于机柜内电子设备的自有风扇，通过导风单元将电子设备的自有风扇产生的气流导引至内循环风道的入口，所述导风单元可以为一个管道或者可以为具有特殊结构的风道来引导流动气体的流动方向。
进一步地，所述机柜内部包括增强散热模块，用于加强所述机柜内气体流动。
对于机柜内电子设备功耗比较大的情况，电子设备的自有散热模块不足以满足散热需求，故在机柜内设置独立于电子设备的增强散热模块来加强机柜内和内循环风道内的气体流动，从而加快导热板与外循环风道内气体的热量交换速度。所述增强散热模块可以安装在内循环风道的入口处直接将气流吹向内循环风道；也可以安装在机柜的顶部或其他位置，通过导风单元将气体引导至内循环风道的入口处。所述增强散热模块可以包括多个风扇并且包括用于安装和固定风扇的相关结构件。
进一步地，所述外循环风道中设有增强散热模块，用于加强所述外循环风道内的气体流动。
对于机柜内电子设备功耗比较大或者外界温度环境比较恶劣的情况，本发明实施例还可以在外循环风道中设置增强散热模块，来加快外循环风道内的气体流动，从而加快导热板的散热速度，所述增强散热模块也可以为包括多个风扇并且包括用于安装和固定风扇的相关结构件。
本发明实施例的导热板为具有连续交替的凹槽与凸起的褶皱板，所述导热板凹槽或凸起的横截面形状为矩形、U形、V型和梯形中的至少一种形状。
进一步地，所述导热板与所述内壁贴合；其中，形成所述内循环风道的所述导热板的凹槽或凸起的两端封闭。
参见图3，本发明实施例中所述导热板2贴合在所述内壁11外侧(所述内壁朝向机柜内部的表面为内侧)，而导热板的竖截面面积可以小于双层壁面积。当导热板贴合在内壁，则使内循环风道包括了导热板的一侧凹槽(凸起)空间，同时也包括可能存在的导热板与内壁之间的缝隙空间；外循环风道包括了双层壁之间其余的所有空间。
从上述内容可得知，当内壁与外壁之间的距离大于导热板凹槽或凸起的高度时，再者导热板竖截面面积小于壁体面积时，外循环风道的空间大于内循环风道的空间，这对于外循环风道进行自然散热的应用尤为适用，这是因为外循环风道因为没有强制气体流通模块，故气体流通能力较弱，增大外循环风道的空间，能够减轻外循环风道内的热量积聚。
更进一步地，所述导热板凹槽或凸起所形成的所述内循环风道空间小于所述导热板凹槽或凸起所形成的所述外循环风道空间。具体做法可以为调整导热板内循环风道和外循环风道对应的每个凹槽或凸起的宽度或深度。
这样，通过调整导热板凹槽或凸起所围成的空间，进一步调整了内外循环风道对应的空间大小。
为了实现导热板两面空间的完全隔离，可以采取的技术手段之一为对贴合于内壁的导热板进行密封。对导热板进行密封包括在褶皱板与机柜结合处利用密封材料配合一定安装压力实现密封；以及在褶皱板的两端利用密封结构和浸胶的方式实现密封。
参见图3，对于导热板两端的封闭，对所述内壁11对应的所述导热板凹槽(凸起)6的两端进行密封，对凹槽(凸起)包围的竖直风道两端进行封口。导热板两端的封闭具体实现形式可以采用金属结构件密封或是塑料件密封。
金属结构件封闭导热板两端的具体做法为：褶皱板成型之后，侧边61向内循环风道3这一侧成90°翻边，翻边完成后的结构如图12所示，本发明实施例利用边料实现第一次压接密封，翻边大小根据褶皱间距而定，两翻边对接或重叠实现第一次密封；之后，在褶皱板的两端采用与褶皱断面形状相同的“梳子”型结构通过铆接方式或其他连接方式实现密封；最后利用浸胶的方式实现褶皱板两端的最终密封。
塑料件密封导热板两端的具体做法为：褶皱板在端部利用塑胶件密封，制成塑胶封头件，将成型后的褶皱板戴上封头件，然后利用浸胶的方式实现密封。
参见图4，进一步地，在所述导热板2凹槽和凸起彼此相间而排列的方向上增加加强筋5，从而使导热板更好的保持褶皱形状。
实施例二
本发明实施例基于实施例一做进一步具体说明。
本发明实施例以内循环风道和外循环风道均采用自然散热做举例说明。
参见图13，本发明实施例中，所述双层壁为所述机柜本体中竖直方向的壁体，所述内壁11的上部位置和下部位置分别设有第一开孔62和第二开孔63，所述第一开孔62用于使流动气体进入所述内循环风道，所述第二开孔63用于排出所述内循环风道内气体。
本发明实施例中，机柜内的流动空气来源于机柜内电子设备自带的散热模块，在电子设备自带的散热模块上方安装导风单元，将流动空气引导至设于内壁上部位置的开孔，使流动气体从内壁上部位置的开孔进入内循环风道，气体与导热板接触将热量传递给导热板，之后气体从内壁下部位置的开孔流出内循环风道。
进一步地，参见图5，所述机柜本体设有连通所述外循环风道和外界环境的第一开孔和第二开孔；其中，本发明实施例中，所述第一开孔81位于所述外壁12的下部位置，用于外界气体进入所述外循环风道；所述第二开孔82位于所述外壁的上部位置，用于气体排出所述外循环风道。
参见图6，机柜内的流动空气由导风单元7引导至内壁上部开孔处顺着凹槽向内壁下部开孔处流动；外循环风道内的气体与导热板2接触吸收导热板2上的热量，使外循环风道内的温度高于外界，温度高的气体从外壁上部位置开孔流出，由于气体对流，外界温度较低的气体从外壁下部位置开孔进入外循环风道，吸收热量后又经外壁的上部开孔流出外循环风道。
进一步地，参见图7，本发明实施例中所述导热板凹槽或凸起的横截面形状以矩形为例进行说明；其中，所述内循环风道空间对应的矩形截面6其宽度小于所述外循环风道空间对应的矩形截面9的宽度。
因为外循环风道采用自然散热，气体对流效果相对较弱，为保证外循环风道的散热效果，故加大外循环风道内气体的流动空间。
实施例三
本发明实施例基于实施例一做进一步具体说明。
本发明实施例以内循环风道加装增强散热模块进行散热和外循环风道采用自然散热做举例说明。
本发明实施例中，所述双层壁为所述机柜本体中竖直方向的壁体，竖直方向的两面壁体均包括双层壁，所述内壁的上部位置和下部位置分别设有第一开孔和第二开孔，所述第一开孔用于使流动气体进入所述内循环风道，所述第二开孔用于排出所述内循环风道内气体。
进一步地，所述机柜内部设置增强散热模块，该增强散热模块可置于内壁上部位置开口处，采用吹风形式，对着内壁上部位置开孔向内循环风道吹风，驱动气体在内循环风道流动。
进一步地，参见图8，所述双层壁外壁的下部位置设有第三开孔81，用于外界气体进入所述外循环风道；所述外壁的顶部位置设有第四开孔82，用于气体排出所述外循环风道。更进一步地，在机柜顶部开孔处设有折叠挡板10，用于抵挡灰尘等杂物进入外循环风道。
外循环风道内的气体与导热板接触，吸收导热板上的热量，使外循环风道内的温度高于外界，温度高的气体从外壁顶部位置开孔流出，由于气体对流，外界温度较低的气体从外壁下部位置开孔进入外循环风道，吸收热量后又经外壁的顶部开孔流出外循环风道。
进一步地，在环境极端恶劣情况下，外循环自然散热若不能满足散热需求，参见图9，本发明实施例还可以在机柜顶部设置强迫风冷模块31，该强迫风冷模块可以为风扇框，采用抽风形式，引导气体向外流动，加快外循环风道内气体的流动速度，促进外循环风道与导热板的热交换，以提升散热适应范围。
实施例四
本发明实施例基于实施例一做进一步具体说明。
本发明实施例以内外循环风道均加装增强散热模块为例说明。
本发明实施例中，所述双层壁为所述机柜本体中竖直方向的壁体，所述内壁的上部位置和下部位置分别设有第一开孔和第二开孔，所述第一开孔用于使流动气体进入所述内循环风道，所述第二开孔用于排出所述内循环风道内气体。
进一步地，参见图10，所述机柜内部设置增强散热模块41，该增强散热模块置于机柜内的上部空间，采用吹风形式，同时利用导风单元71，使气体从内壁上部位置开孔向内循环风道流动。
进一步地，所述机柜本体设有连通所述外循环风道和外界环境的第一开孔和第二开孔；其中所述连通外界环境的第一开孔，用于外界气体进入所述外循环风道；所述连通外界环境的第二开孔，用于气体排出所述外循环风道。更为具体地，所述连通外界环境的第一开孔位于机柜本体的下部位置，所述连通外界环境的第二开孔位于机柜本体的上部位置，所述连通外界环境的第一开孔和第二开孔位于不同的壁体，以满足在特定环境中对散热方向的需求。
进一步地，参见图10，为了增大外循环风道的散热能力，在外循环风道中设置增强散热模块42，所述增强散热模块位于机柜顶部，采用抽风方式，引导外循环风道内的气体向连通外循环风道和外界环境的第二开孔流动，最终通过所述第二开孔排出机柜。
本发明实施例中，增强散热模块可以采取风扇框的形式。
进一步地，所述外循环风道内增强散热模块的风扇转速低于所述内循环风道内增强散热模块的风扇转速。
需要说明的是，对于内外循环风道均采用增强散热模块的应用，所述导热板凹槽或凸起所形成的所述内循环风道空间可以等于所述导热板凹槽或凸起所形成的所述外循环风道空间，也可以根据应用需求，调整风道空间。
所述导热板阻隔了声音直接传播的途径，机柜内部传播到外界的声音被导热板阻隔了部分，而外循环风道的声音可以通过与外界连通的开孔直接传播到外界，故在低噪声的应用下，可以采取内外循环风道差异化调速的策略来降低噪声。使外循环风道内的风扇转速小于内循环风道内的风扇转速。一般情况下，内循环风道的风扇转速比外循环风道的风扇转速高出10％。
本发明实施例中，导热板阻隔了机柜内部向机柜外部传播声音的直接风道，故可以有效的降低噪音。在高散热性能的应用下，在外循环风道安装增强散热模块，使内外循环风道的增强散热模块实现差异化调速，在增加散热性能的情况下，有效降低噪音。
实施例五
本发明实施例基于实施例一做进一步具体说明。
本发明实施例以内外循环风道均加装增强散热模块为例说明。
本发明实施例中，竖直方向的一面壁体包括双层壁，双层壁的内壁上部设有第一开孔，内壁的下部设有第二开孔。
参见图11，所述机柜内部用于加强内循环风道气体流通的增强散热模块41置于内壁的开孔处，采用吹风形式，直接向内循环风道吹入气体。
进一步地，所述机柜本体设有连通所述外循环风道和外界环境的第一开孔和第二开孔；所述第一开孔和第二开孔分别位于双层壁外壁的下部和上部。
进一步地，参见图11，所述外循环风道中的增强散热模块42置于外壁下部开孔处，采用抽风形式，直接将外界气体导入外循环风道，气体与导热板进行热交换后，从外壁上部开孔流出外循环风道。
本发明实施例中，导热板阻隔了机柜内部向机柜外部传播声音的直接风道，故可以有效的降低噪音。在高散热性能的应用下，在外循环风道安装增强散热模块，使内外循环风道的增强散热模块实现差异化调速，在增加散热性能的情况下，有效降低噪音。
本发明实施例特别适用于户外机柜，但也可以应用于室内机柜的散热。
本发明上述实施例均以双层壁位于机柜本体的竖直壁体做举例说明，这是参考了冷热气体的自然对流方向，尤其对于外循环风道采用自然散热方式(即外循环中不增加增强散热模块)的应用，其散热效果尤为明显。但是本发明同样可以根据应用需要将顶部壁体或底部壁体设置为双层壁。同理，本发明的内外循环风道的设置方向也可以基于不同的应用进行改变。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。本发明的其他实施例，例如，对本发明实施例导热板的褶皱形状进行改变均在本发明实施例的保护范围之内；再如，对导热板在双层壁的安装位置与安装方法的变通，均是不脱离本发明技术方案的改变；再或，内外循环风道的开孔数量和开孔位置，以及增强散热模块的安装位置等均是本发明技术方案能够思之的变化。综上，以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种机柜，包括机柜本体，其特征在于：所述机柜本体的至少一面壁体包括双层壁，分别为内壁与外壁；所述内壁与所述外壁之间设有导热板，所述导热板为连续交替设有凹槽与凸起的褶皱板，所述导热板将所述内壁与所述外壁之间的空间隔离；其中，
所述外壁与所述导热板之间的空间与外界连通形成外循环风道，以进行与外界的气体交换；
所述内壁与所述导热板之间的空间与机柜内部连通形成内循环风道，以进行与机柜内部的气体交换；
所述内循环风道中气体与所述外循环风道中气体通过所述导热板进行热量交换。
2.按照权利要求1所述的机柜，其特征在于：所述导热板表面带有凹凸纹路。
3.按照权利要求1所述的机柜，其特征在于：所述导热板与所述内壁贴合；其中，形成所述内循环风道的所述导热板的凹槽或凸起的两端封闭。
4.按照权利要求3所述的机柜，其特征在于：所述导热板凹槽或凸起的横截面形状为矩形、U形、V型和梯形中的至少一种形状。
5.按照权利要求3所述的机柜，其特征在于：所述导热板凹槽或凸起所形成的所述内循环风道空间小于所述导热板凹槽或凸起所形成的所述外循环风道空间。
6.按照权利要求3所述的机柜，其特征在于：所述双层壁为所述机柜本体中竖直方向的壁体，所述内壁的上部位置和下部位置分别设有第一开孔和第二开孔；其中，所述第一开孔用于使机柜内流动气体进入所述内循环风道，所述第二开孔用于排出所述内循环风道内气体。
7.按照权利要求3所述的机柜，其特征在于：所述机柜内部包括增强散热模块，用于加强所述机柜内气体流动。
8.按照权利要求3所述的机柜，其特征在于：所述机柜内部设有导风单元，用于将流动气体引导至所述内循环风道的气体入口处。
9.按照权利要求3所述的机柜，其特征在于：所述机柜本体设有连通所述外循环风道和外界环境的第一开孔和第二开孔；其中，所述，外界气体通过所述第一开孔进入所述外循环风道，从所述第二开孔排出所述外循环风道。
10.按照权利要求3或9中所述的机柜，其特征在于：
所述外循环风道中设有增强散热模块，用于加强所述外循环风道内的气体流动。
11.按照权利要求10所述的机柜，其特征在于：所述增强散热模块包括风扇；其中，所述外循环风道内增强散热模块的风扇转速低于所述机柜内增强散热模块的风扇转速。
12.按照权利要求1所述的机柜，其特征在于：所述导热板由导热金属或非金属可塑材料制成。
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