CN102656960A

CN102656960A - 设备机箱

Info

Publication number: CN102656960A
Application number: CN2010800418099A
Authority: CN
Inventors: S·P·雷德肖
Original assignee: 4Energy Ltd
Current assignee: 4Energy Ltd
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-09-20
Also published as: CN102656960B; GB2473647B; GB2473647A; WO2011033270A3; WO2011033270A2; EP2481272A2; GB0916472D0

Abstract

一种具有空气冷却系统的设备机箱(100)，包括：空气入口(101)，延伸穿过所述机箱的外壁(102)；空气入口过滤器(103)，布置在形成所述机箱的所述外壁的相对的第一和第二侧面板(104，105)之间；以及风扇(106)，布置为吸引空气穿过所述过滤器并进入所述机箱的内部容积(107)以冷却容纳于此的设备(108)。

Description

设备机箱

技术领域

本发明涉及一种设备机箱，其具有位于机箱内部容积中的用于设备冷却的空气冷却系统。

背景技术

为了确保电子设备、尤其是那些安装在室外环境中的电子设备正常地工作和安全，这种设备通常被装在机箱中。这种机箱通常用在电信应用中，例如移动通信基站和交换设备，还用于其他室外应用中，诸如电子设备需要在室外工作的交通信号控制箱和其他街道设施应用。这种设备机箱的设计需要适配于该设备所安装的环境。

因为电子设备在工作时不可避免地会产生热，因此需要一种途径来将这种热从机箱中排出。这通常通过控制空气流穿过机箱以冷却设备来完成。可以通过使空气流直接流入机箱内并流出机箱且围绕该设备流过来完成冷却，也可以间接地进行，例如通过热交换器。还可以使用空气调节装置，但是这显著地增加了设备机箱的体积和总费用以及运行成本，因此在可能避免时尽量避免。

GB2333185公开了多种类型的基站装置，其中移动电话设备位于街头建筑物品形式的机箱中。通过驱使空气使其穿过入口栅格而进入机箱并使热空气穿过出口栅格或其他开口而流出机箱之外来实现冷却。

GB2354066公开了一种具有散热单元的机箱，其包括用于安装电子设备的支架，还包括风扇单元，用于驱使空气从送气室穿过该设备到达排气室排出。机箱门上提供有过滤器，空气通过该过滤器被驱入机箱中。

上述系统的关注点集中在于设备机箱内部进行强制空气冷却。与现有系统相关的具体问题是进入机箱的颗粒物质的空气沉降，诸如泥土和灰尘，这些颗粒物质会影响内部设备的运行。因此一般使用空气过滤器，该过滤器被布置成在空气沉降颗粒物质到达机箱内部的设备之前提取出至少一部分空气沉降颗粒物质。然而，使用空气过滤器会不可避免地出现潜在的堵塞问题，该问题将导致穿过机箱的空气流减少，其结果是降低了冷却效率、设备的工作温度升高。在极端的情况下，堵塞的过滤器将导致设备超过安全工作温度，这将导致该设备自动关闭以防止任何损坏或故障。这会导致服务丢失，且需要呼叫工程师来维修该设备并更换任一堵塞的过滤器。因此，为了减少设备故障或失效，能够尽可能长时间、尽可能在更宽的工作条件范围下保持冷却效率是很重要的。

US 2001/0052412 A1通过使用空气-空气热交换器来解决过滤器堵塞的问题，该空气-空气热交换器使设备所安装的内部容积与外部环境相隔离。在热交换器没有提供足够的冷却的极端情况下，第二冷却系统开始工作，以促使空气直接穿过内部容器，该第二冷却系统在空气入口上具有过滤器，以防止空气沉降物质进入。但是，这种解决方案只能部分地解决堵塞的问题，因为仍需要最终将堵塞的过滤器。另外，热交换器能够提供的冷却受到所需温差的限制。

WO 2009/090405公开了一种空气过滤器，包括输送管，该输送管形成在空气过滤器的入口和出口之间延伸的通道，并包括从输送管壁上横穿通道的至少一部分延伸的刺毛(bristle)，以从穿过该输送管的空气中移除夹带的颗粒。这种类型的过滤器结合了刺毛，用刺毛替代传统的泡沫过滤元件，可降低并在一些情况下消除过滤器的堵塞。这在热且满是灰尘的环境中尤其有用，在这种环境下空气沉降颗粒使空气流不能够正常工作。然而，为了使过滤器高效率地工作，需要较大的入口截面积，以降低入口空气流的速度，达到夹带颗粒被过滤器的刺毛俘获的水平。在设备机箱为街道设施的形式的应用中，不选择大体积的外部过滤器单元，因为机箱的占位尺寸会受到很大的限制，例如受到当地规划要求的限制。

街头建筑应用的另一个问题是故意破坏，其导致下面两个方面的冲突：一方面要求确保机箱中的设备足够安全以防止被损坏(突发事故或其他)，而另一方面确保足够量的冷却空气穿过机箱。这种机箱上的用于改善空气流的较大外部栅格会成为故意破坏者的目标，因此机箱的外部面貌需要尽可能的不引人注目。

为了解决冷却的主要问题，一种解决方案是增加进入机箱的空气流的体积。但是，增加进入机箱的空气流的速度会引起甚至更多的空气沉降颗粒物质，从而降低任何入口过滤器的寿命。尽管就短期来说是有效的，这种解决方案不可避免地会导致需要更加频繁地更换过滤器。

发明内容

因此本发明的目的是解决一个或多个上述问题。

根据本发明的第一方面，提供一种具有空气冷却系统的设备机箱，包括：

空气入口，延伸穿过所述机箱的外壁；

空气入口过滤器，布置在形成所述机箱的所述外壁的相对的第一和第二侧面板之间；

风扇，布置为吸引空气穿过所述过滤器并进入所述机箱的内部容积以冷却容纳于此的设备。

所述空气入口过滤器优选地包括一个或多个面板，所述面板具有从一面或两面延伸的刺毛阵列。这种面板的类型可以是例如WO 2009/090405中公开的类型，包括插件，该插件上施加有一层过滤材料。

由所述第一和第二侧面板的下部边缘之间的缝隙提供进入机箱的空气入口。以这种形式，空气入口被制造成最不引人注目，且甚至在正常观察下也看不见该入口。因此这种形式的入口有利于减少由故意破坏而造成损伤的风险。

设备机箱可包括限定空气流动路径的管道，所述管道位于所述空气入口过滤器的出口侧与所述机箱的所述内部容积的底部之间。因为过滤器延伸穿过机箱的外壁，因此其有利于引导空气流离开过滤器后向下至机箱的底部，从而使机箱中容纳的设备的冷却效果最大化，因为被设备产生的热所加热的暖空气趋向于上升并驱使冷空气穿过内部容积。

设备机箱可包括延伸穿过所述机箱的相对的外壁的第一和第二所述空气入口和所述空气入口过滤器。这有利于扩展过滤器的横截面面积，同时使过滤器所占的附加空间最小化。

当在相对的外壁上使用两个空气入口过滤器时，管道可在每个空气入口过滤器的出口侧和机箱的内部容积的底部之间形成空气流路径，以确保冷却空气到达机箱的内部容积的底部，以改善冷却效率。

为了进一步改进冷却效率，尤其是在吸引空气穿过入口过滤器中的一个风扇失效的情况下，管道可被隔离物分成两部分，所述隔离物将来自所述第一和第二空气入口过滤器的空气流分成第一部分和第二部分，该第一部分在所述第一过滤器的所述出口侧与所述内部容积的底部之间延伸，该第二部分在所述第二过滤器的所述出口侧与所述内部容积的底部之间延伸。如果一个风扇失效，隔离物可确保空气仍然被吸引朝向内部容积的底部，而不是通过另一过滤器流出机箱，不使用这种隔离物时会发生这种情况。

在每个过滤器的出口与内部容积的底部之间延伸的管道可有利地延伸穿过第一和第二过滤器之间的机箱外壁，由此使得管道所占据的空间最小化，并使机箱内的用于设备的可用容积最大化。

附图说明

现在通过参考附图和例子来描述本发明：

图1为穿过示例性设备机箱的截面的示意图；

图2a为穿过另一可选的示例性设备机箱的纵向截面的示意图；以及

图2b为穿过另一可选的示例性设备机箱的平面截面的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施例的示例性设备机箱100。机箱100包括空气冷却系统，该系统包括延伸穿过机箱100的外壁102的空气入口101，该空气入口101通向位于相对的形成机箱100外壁102的第一104和第二105侧面板之间的入口过滤器103。风扇106布置为吸引空气穿过过滤器103并进入机箱100的内部容积107以冷却容纳于此的设备108。

在图1中用箭头110、111、112、113、114和115示出进入、穿过和排出机箱100的空气流的方向。空气首先通过流入空气入口101而进入机箱(箭头110)，该空气入口101的形式为第一和第二侧面板104、105的下部边缘116、117之间的缝隙。栅网118跨过该缝隙以阻挡较大物体(诸如叶子和垃圾)被吸入过滤器103并保护过滤器103免于意外或故意的损坏。空气流沿着侧壁102在侧面板104、105之间向上(箭头111)穿过过滤器103。被吸入穿过入口101的颗粒材料被过滤器103俘获。空气流的速度优选地足够低，以使得这种颗粒材料最终落在空气入口之外而不是被俘获在过滤器中，从而降低对清洁和更换的需要。

栅网118优选为坚固的金属丝网，且优选为相对于垂直方向45度左右的取向，由侧壁104、105限定。第一侧壁104的下部边缘116与栅网之间的小缝隙可降低正常视野中栅网的可见度。

空气被吸引穿过风扇106然后向下通过延伸在过滤器103的出口129和内部容积107的底部之间的管道119被导入(箭头112)机箱的底部。然后空气沿机箱的底部130流动(箭头113)，优选地，在穿过底层120进入内部容积107(箭头114)之前位于虚拟的空气可透过的底层120之下。在穿过容纳在内部容积107中的设备108及其周围之后，空气将被设备108产生的热加热，并进入机箱100的顶层空间121，并通过排气口122排出机箱100(箭头115)，该排气口122有益地沿机箱100的顶层123的边缘放置。

过滤器103的形式为插件，该插件具有提供在两面上的刺毛阵列。可替换地，过滤器103的形式为一个以上的插件，在每个插件的一面或两面上提供有刺毛。优选地，刺毛由人造草炭层(layer of artificial turf)提供，其提供了允许空气流过同时俘获较大颗粒的特性，否则这些较大颗粒将进入并残留在内部容积107中。非常小的、例如微米或亚微米尺度的颗粒材料可穿过过滤器103，但是不太可能会导致设备108出现问题，因为这种材料一般会一直穿过机箱100。但是在某些可替代实施例中，可提供精细尺度的过滤器以俘获这种更小的颗粒。

图2a和2b分别以纵向和横向截面示意图示意性地显示了根据本发明的设备机箱200的又一示例性实施例。图2b表示沿图2a中的A-A′的截面的平面示意图。

如图2a所示，设备机箱200具有第一空气入口201a和第二空气入口201b，分别通向第一和第二空气入口过滤器203a、203b，第一和第二空气入口过滤器203a、203b延伸穿过机箱200的相对的侧壁202a、202b，每个过滤器203a、203b位于形成机箱200的相对的外壁202a、202b的第一和第二侧面板之间。可替代地，在某些非优选的装置中，过滤器203a、203b可沿机箱的非相对壁放置。

与图1中所示的实施例一样，空气穿过空气入口201a、201b(箭头210)流入机箱并沿着侧壁202a、202b(箭头211)穿过过滤器203a、203b。穿过风扇206a、206b之后，空气流入到腔体217中。可选地，如图2b所示，腔体217被隔离物218分成两个子腔体217a、217b，隔离物218延伸到管道219a、219b，入口空气流过管道219a、219b到达机箱200的底部。然后，与图1中所示的方式类似，空气穿过空气可透过的底层220(箭头214)进入内部容积207，并上升穿过之前的机箱中已有的内部容积、通过内部容积207的上部的开口222、穿过机箱顶层223中的排出口。

优选地，风扇206a、206b为离心型风扇，空气在该风扇中沿着平行于风扇旋转轴的方向被向上吸引，并以垂直于该轴的方向向外排出，在图2b中用箭头212指示。

如果风扇中的一个失效，隔离物218可防止空气流直接从一个风扇206a、206b流向另一个风扇206b、206a，并防止空气流通过相对的空气入口流出机箱200。因此该隔离物可确保空气连续地流过内部容积207，倘若考虑到要有足够的安全余量，内部容积207应能够提供足够的冷却空气流，直至失效的风扇被更换。

其他实施例旨在落入所附的权利要求书所限定的发明的范围内。

Claims

1.一种具有空气冷却系统的设备机箱，包括：

空气入口，延伸穿过所述机箱的外壁；

2.根据权利要求1所述的设备机箱，其中所述空气入口过滤器包括一个或多个面板，所述面板具有从一面或两面延伸的刺毛阵列。

3.根据权利要求1或2所述的设备机箱，其中由所述第一和第二侧面板的下部边缘之间的缝隙提供空气入口。

4.根据任一前述权利要求所述的设备机箱，包括限定空气流路径的管道，所述管道位于所述空气入口过滤器的出口侧与所述机箱的所述内部容积的底部之间。

5.根据权利要求1-3中的任一项权利要求所述的设备机箱，包括延伸穿过所述机箱的不同外壁的第一和第二所述空气入口和所述空气入口过滤器。

6.根据权利要求5所述的设备机箱，其中所述第一和第二空气入口和空气入口过滤器延伸穿过所述机箱的相对外壁。

7.根据权利要求5或6所述的设备机箱，包括限定空气流路径的管道，所述管道位于所述第一和第二空气入口过滤器的出口侧与所述机箱的所述内部容积的底部之间。

8.根据权利要求7所述的设备机箱，其中所述管道被隔离物分成两部分，所述隔离物将来自所述第一和第二空气入口过滤器的出口侧的空气流分成第一部分和第二部分，该第一部分在所述第一过滤器的所述出口侧与所述内部容积的底部之间延伸，该第二部分在所述第二过滤器的所述出口侧与所述内部容积的底部之间延伸。

9.根据权利要求8述的设备机箱，其中所述管道延伸穿过所述机箱的所述第一和第二过滤器之间的外壁。

10.基本如此参考附图所描述的设备机箱。