專利名稱：設(shè)備外殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子設(shè)備外殼的通風(fēng)和溫度控制，尤其涉及控制這類外殼中氣流的裝置和方法。
背景技術(shù)：
電氣和電子設(shè)備的外殼通常需要通風(fēng)，讓其中的設(shè)備能向外部環(huán)境排出廢熱以避免過熱。對(duì)于在偏遠(yuǎn)地區(qū)使用電氣設(shè)備的應(yīng)用，例如在移動(dòng)無線電通信基站，設(shè)備通常長(zhǎng)時(shí)間無人管理。為了確保設(shè)備溫度保持在優(yōu)選的溫度范圍內(nèi)，通常需要額外的制冷和通風(fēng)裝置。根據(jù)復(fù)雜程度，這種冷卻設(shè)備需要消耗昂貴且有時(shí)短缺的能量，并且需要維護(hù)以避免其出現(xiàn)故障導(dǎo)致的損失。在一個(gè)典型的無線電通信基站中，操作射頻(RF)信號(hào)的電氣設(shè)備放置在通風(fēng)柜內(nèi)，通風(fēng)柜放置在封閉的設(shè)備間或外殼內(nèi)，提供免受外部條件影響的保護(hù)。通常情況下，機(jī)柜內(nèi)的風(fēng)扇使空氣流通通過所述電氣設(shè)備以提供冷卻，并且通過使用空調(diào)單元維持設(shè)備間內(nèi)的氣溫，其將電氣設(shè)備產(chǎn)生的廢熱排出到外部環(huán)境。為了確保設(shè)備間中的設(shè)備能可靠運(yùn)行，空調(diào)單元必須工作以使房間內(nèi)的溫度保持在所需的范圍內(nèi)。這樣，除了操作電氣設(shè)備本身所需的能量外，還需要使用大量的能量。通常需要形式為電池柜(通常是鉛酸電池)的備用電源，以防對(duì)設(shè)備間的電力供應(yīng)出現(xiàn)故障。這種電池也需要保持在所需的溫度范圍內(nèi)，這個(gè)范圍通常比其他電器設(shè)備更嚴(yán)格。所以在一個(gè)典型的設(shè)備間內(nèi)，空調(diào)單元經(jīng)常根據(jù)電池的要求而不是電氣設(shè)備的要求工作，以維持內(nèi)部溫度范圍，電氣設(shè)備一般可以在較高的溫度下工作而不會(huì)出現(xiàn)任何問題。 與維持設(shè)備間中所有設(shè)備正常工作相比，空調(diào)單元的工作量更大。在溫帶氣候地區(qū)如在英國(guó)，用于制冷的功率和用于設(shè)備的功率的比例大約是1比 4。所以如果電子設(shè)備使用4kW，制冷系統(tǒng)將需要lkW。在更熱的氣候下，該比例將減少到1 比3或甚至1比2。顯然，在夏季，實(shí)際的日常消耗可能會(huì)高得多，而在冬季這些負(fù)載在一定程度上可以減少。所以，一個(gè)典型設(shè)備間內(nèi)的空調(diào)單元可能以至多IkW的功率運(yùn)行，而其他電氣設(shè)備的運(yùn)行功率至多為4kW。通過對(duì)后備電池單獨(dú)提供冷卻，該需求可以降低，允許房間的內(nèi)部溫度上升到較高的最高溫度。例如，為滿足電池要求而確保整個(gè)房間保持在20攝氏度以下比允許最高溫度提高到35攝氏度將使用更多的能量，在35攝氏度絕大多數(shù)電氣設(shè)備將仍然正常運(yùn)行。但是，這樣也沒有避免該類房間對(duì)空調(diào)的需求，因?yàn)槿匀恍枰评湟苑乐箽鉁卦谀承┣闆r下超過最高溫度。在設(shè)備間中使用空調(diào)單元的另一個(gè)問題是維護(hù)和維修，尤其是當(dāng)該類房間在偏遠(yuǎn)地區(qū)時(shí)。如果空調(diào)單元在使用中發(fā)生故障，電氣設(shè)備就有出現(xiàn)故障的風(fēng)險(xiǎn)，并且必須找專業(yè)工程師(通常與電氣設(shè)備工程師不同)修理該單元。這可能極大增加維護(hù)該類設(shè)備間的費(fèi)用。例如，當(dāng)一個(gè)設(shè)備間提供了自動(dòng)故障指示時(shí)，人們可能也不知道是什么原因?qū)е碌墓收?。所以，可能需要的是空調(diào)工程師，卻找了電氣設(shè)備工程師。多次訪問將進(jìn)一步增加維護(hù)運(yùn)行的成本。一種普通的替換方法是通過大風(fēng)扇維持高速氣流通過房間，該風(fēng)扇被設(shè)置為迫使空氣通過房間提供的通氣孔，來替代保持設(shè)備間密封并對(duì)其制冷。但是，為了維持所需的溫度范圍并且為了最小化房間內(nèi)外的溫差，需要很大的氣流，所以需要大型、強(qiáng)力的風(fēng)扇。此外，引入房間的氣流將把外部環(huán)境的污垢和灰塵帶入到房間內(nèi)，所以氣流將需要被過濾。加入過濾器將不可避免地導(dǎo)致需要維護(hù)訪問來檢查和更換過濾器，以維持足夠高速的氣流。 所以，簡(jiǎn)單的用風(fēng)扇制冷來替換空調(diào)并沒有完全解決需要單獨(dú)維護(hù)訪問的問題，也沒有必然的大幅降低房間所需的功率，因?yàn)榇笮惋L(fēng)扇也需要大功率輸入。高速氣流也會(huì)引入更多的污物和灰塵，并最終導(dǎo)致過濾器阻塞。對(duì)使用空調(diào)或大型風(fēng)扇的一種改進(jìn)的替換方案是將房間內(nèi)的電氣設(shè)備產(chǎn)生的熱量引導(dǎo)到外部環(huán)境，例如使用從設(shè)備柜延伸到房間外墻的排氣管道。由內(nèi)部風(fēng)扇吸入設(shè)備柜的空氣可以在之后以更直接的方式排放到外部環(huán)境中，減少由電氣設(shè)備產(chǎn)生的熱量對(duì)房間的加熱。這樣就大大降低了對(duì)通過房間的氣流的需求。于是，所需功率大大降低的較小風(fēng)扇可以用于將空氣從房間排出，取代了在房間里的空氣進(jìn)氣通風(fēng)口。但是，上述方案沒有避免對(duì)維護(hù)訪問的需求，因?yàn)樵诜块g的進(jìn)氣通風(fēng)口還需要空氣過濾器，這些空氣過濾器將偶爾需要更換。解決這個(gè)問題的一種方法是提供申請(qǐng)?zhí)枮?0800824. 5的共同未決英國(guó)專利申請(qǐng)中公開的類型的空氣過濾器。所以，如果外部溫度不超出外殼的最大允許內(nèi)部溫度一定的值，該值等于外殼有能力維持的最小溫度差，則可以在沒有空調(diào)的情況下操作電子設(shè)備外殼，例如用于移動(dòng)電話基站的類型的外殼。例如，如果外殼內(nèi)部的最高溫度為不高于35°C，并且最小溫度差為 5°C，外殼能夠操作的最大允許外部溫度為30°C。但是，如果外殼將用于外部溫度可能超過最大允許溫度的環(huán)境中，為了使不超過外殼內(nèi)部的最大允許溫度，將仍需要額外的主動(dòng)制冷。圖1顯示了示例設(shè)備外殼110的剖面示意圖。以壁式盒112的形式提供例如申請(qǐng)?zhí)枮?800824. 5的英國(guó)專利申請(qǐng)中公開的類型的空氣過濾器111，其出氣口 113延伸進(jìn)入房間110的內(nèi)體積115。配置較寬的進(jìn)氣口 116， 使空氣從外部環(huán)境117通過管道吸入，所述管道順序包括空氣過濾器111的進(jìn)氣口 116、出氣口 113之間延伸的入口通道118和出口通道120，箭頭119指示了氣流的方向。空氣過濾器111安裝在設(shè)備外殼110上，入口通道118的朝向允許氣流119垂直向上地通過入口通道118，然后垂直向下地通過朝向出氣口 113的出口通道120。在房間110的內(nèi)體積115中顯示的是電子設(shè)備柜121，其定義了又一個(gè)內(nèi)體積 11 ，在該內(nèi)體積11 中安排各種電子設(shè)備(未顯示)。提供進(jìn)氣通氣孔122以允許空氣從內(nèi)體積115進(jìn)入柜121，箭頭123指示了氣流。提供另一個(gè)通氣孔124，其允許空氣離開設(shè)備柜121并通過柜121頂部的罩1 進(jìn)入排氣管道125。排氣扇127迫使空氣離開管道 125和外殼110到達(dá)外部環(huán)境117中。排氣扇127從而以使內(nèi)體積115內(nèi)部形成局部真空的方式提供驅(qū)動(dòng)力，而將氣體從外部環(huán)境117通過空氣過濾器111吸入到內(nèi)體積115中。假如房間110完全密封并且外部溫度不升高到超過最大允許溫度，那么在通常情況下，風(fēng)扇 127自己就能夠提供冷卻內(nèi)體積115和外殼121內(nèi)部設(shè)備所需的通過房間110的全部氣流。 因?yàn)楸苊饬藖碜怨?21的空氣在外殼110的主要內(nèi)體積115中重復(fù)循環(huán)，所以與傳統(tǒng)的對(duì)整個(gè)內(nèi)體積115使用空調(diào)的方案相比，降低了外殼110內(nèi)部的制冷需求。作為選擇，排氣扇
4127可以位于房間110的進(jìn)氣口，即緊靠空氣過濾器111的出氣口 113，使房間體積115相對(duì)于外部環(huán)境117具有正壓力。為了防止設(shè)備外殼110的內(nèi)部溫度升高超過預(yù)定的最大值，可以加入空調(diào)單元 130，并且將該空調(diào)單元130配置為當(dāng)測(cè)量到的內(nèi)部溫度升高超過(或接近)該預(yù)設(shè)的最大值時(shí)開始工作?？照{(diào)單元130對(duì)外殼內(nèi)部的空氣進(jìn)行制冷和再循環(huán)，通過在外殼110外部的熱交換器131將廢熱排放到外部環(huán)境。但是，如圖1所示的結(jié)合外殼110的其他組件使用該空調(diào)系統(tǒng)，導(dǎo)致可能使用了過多的能量來對(duì)外殼110制冷。當(dāng)空調(diào)130工作時(shí)，冷空氣在外殼110的整個(gè)內(nèi)體積115中再循環(huán)。該空氣也被吸入設(shè)備柜121，然后通過管道125、 由排氣扇127排出到外部環(huán)境。該方法的一個(gè)問題是溫度低于外部環(huán)境溫度的冷空氣可能被排放到了外部環(huán)境中，而不是在外殼內(nèi)再循環(huán)以提供進(jìn)一步的制冷。這就會(huì)導(dǎo)致用于空調(diào)操作的能量的浪費(fèi)，并且延長(zhǎng)了單元130所需的工作時(shí)間。設(shè)備外殼的風(fēng)扇越大、能力越強(qiáng)，這種情況就會(huì)越嚴(yán)重。強(qiáng)制空氣制冷的另一個(gè)問題是過度制冷。當(dāng)外部溫度下降，持續(xù)的強(qiáng)制空氣制冷能夠造成對(duì)低溫敏感的設(shè)備的過度制冷。因此，當(dāng)在寒冷的天氣條件操作時(shí)，由于持續(xù)提供通過外殼吸入的冷空氣，可能造成外殼內(nèi)的設(shè)備的溫度低于最低操作溫度，因此外殼內(nèi)的設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)故障。解決上述問題的一種可選方案是使用氣流轉(zhuǎn)向器，例如在申請(qǐng)?zhí)枮?813462. 9的共同未決的英國(guó)專利申請(qǐng)中描述的氣流轉(zhuǎn)向器。例如放置在排氣管道中的氣流轉(zhuǎn)向器可以用于主動(dòng)使氣流轉(zhuǎn)向，即當(dāng)可以更高效的使用能量時(shí)，從流經(jīng)排氣管道并且排放到外部環(huán)境轉(zhuǎn)向?yàn)樵谒鐾鈿?nèi)使空氣再循環(huán)。以該種方法主動(dòng)控制氣流，可以減少對(duì)高耗能空調(diào)的需要。但是，使用主動(dòng)控制氣流方法也需要更多的組件，包括活動(dòng)件和電氣控制裝置，其可能在某一時(shí)刻出現(xiàn)故障，或者需要維護(hù)以確保持續(xù)運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是減少設(shè)備外殼中的能量消耗，同時(shí)使熱敏設(shè)備保持在安全操作溫度內(nèi)同時(shí)又盡可能減少使用額外的運(yùn)動(dòng)部件和電氣控制裝置。根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面，提供一種溫度可控設(shè)備外殼，包括進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口具有入口風(fēng)扇，所述入口風(fēng)扇安排為當(dāng)其開啟時(shí)，通過進(jìn)氣口從外部環(huán)境供給空氣到外殼中以在外殼內(nèi)提供正氣壓；出氣口；管道，所述管道在出氣口和位于外殼的內(nèi)體積內(nèi)部的設(shè)備柜之間延伸；和排氣扇，所述排氣扇安排為驅(qū)動(dòng)空氣朝向出氣口通過柜和管道，其中，所述管道包括被動(dòng)空氣旁路，所述被動(dòng)空氣旁路將外殼的內(nèi)體積與管道的內(nèi)部連接，從而當(dāng)入口風(fēng)扇關(guān)閉時(shí)由排氣扇驅(qū)動(dòng)的空氣在外殼的內(nèi)體積中再循環(huán)，以及當(dāng)進(jìn)氣口風(fēng)扇開啟時(shí)所述空氣通過出氣口排出外殼。不需要額外的控制或驅(qū)動(dòng)就能使外殼在第一模式(其中空氣流經(jīng)外殼)和第二模式(其中空氣在外殼內(nèi)部再循環(huán))之間切換，就這個(gè)意義而言，所述空氣旁路是被動(dòng)的。上述結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于所述外殼可以工作在第一模式，其中空氣流經(jīng)外殼以提供制冷，外殼也可以工作在第二模式，其中空氣再循環(huán)以提供加熱，上述兩種模式間的轉(zhuǎn)變只需要通過開啟或關(guān)閉入口風(fēng)扇就能完成。不需要其他活動(dòng)件，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)并且降低了故障發(fā)生率。本發(fā)明降低了或消除了在寒冷的天氣條件下對(duì)于為保證設(shè)備操作的額外加熱器的需求，因?yàn)樵O(shè)備自身產(chǎn)生的廢熱可以用于在該種條件下提供加熱。從而，這就允許該類制冷系統(tǒng)(被稱為直接空氣(或DA)系統(tǒng))的地理操作范圍擴(kuò)展到具有寒冷氣候條件的區(qū)域。在炎熱氣候條件下，當(dāng)需要制冷時(shí)，由于能夠通過操作入口風(fēng)扇來選擇外殼的操作模式，使用被動(dòng)空氣旁路還提高了 DA系統(tǒng)的效率。由于減少了活動(dòng)件，與傳統(tǒng)的直接空氣流動(dòng)系統(tǒng)(directed air flow systems) 相比，系統(tǒng)的可靠性得到了提高；在傳統(tǒng)的直接空氣流動(dòng)系統(tǒng)中，通常使用流量閥和致動(dòng)器來控制處于不同操作模式的氣流。所述空氣旁路的形式可以是在管道自身或者在將柜與管道連接的歧管上的一個(gè)或多個(gè)孔。所述空氣旁路可以配置為控制再循環(huán)進(jìn)入外殼內(nèi)體積的空氣的量，尤其通過可用于使空氣流過旁路的橫截面面積來控制。當(dāng)入口風(fēng)扇工作時(shí)，較小的橫截面將減少再循環(huán)的空氣的量；但是當(dāng)入口風(fēng)扇關(guān)閉時(shí)，較小的橫截面將限制再循環(huán)。另一方面，當(dāng)入口風(fēng)扇工作時(shí)，較大的橫截面將增加再循環(huán)，從而減少了流經(jīng)外殼的氣體的制冷效果。所以，優(yōu)選的空氣旁路的最佳尺寸取決于如下因素，例如每個(gè)入口和排氣扇的空氣流動(dòng)速率以及外殼、柜和管道的具體尺寸。優(yōu)選的，所述設(shè)備外殼包括溫度控制器，其配置為當(dāng)外殼內(nèi)部氣溫降低到預(yù)設(shè)水平以下時(shí)，關(guān)閉入口風(fēng)扇。通過關(guān)閉入口風(fēng)扇，使空氣流過并排出外殼的正壓力消失，空氣通過管道并經(jīng)由空氣旁路回到外殼的內(nèi)體積中，從而空氣主要在外殼中再循環(huán)。柜中設(shè)備產(chǎn)生的熱量用于對(duì)外殼內(nèi)部保暖，從而不需要額外的加熱即可防止外殼內(nèi)部溫度降低到最低操作溫度以下?？蛇x的，所述設(shè)備外殼包括閥，所述閥朝關(guān)閉位置偏置并且配置為當(dāng)入口風(fēng)扇關(guān)閉時(shí)，限制朝向出氣口通過管道的氣流。當(dāng)外殼處于再循環(huán)模式時(shí)，偏置的閥減少了通過出氣口的氣體泄露，防止通過關(guān)閉的入口風(fēng)扇或通過出氣口將氣體吸入外殼。這種閥的形式可以為設(shè)置在通道中的輕度簧載的鉸接的瓣(lightly sprung hinged flap)，所述瓣配置為通過外殼內(nèi)部的正壓力的作用開啟。優(yōu)選的，所述閥是單向閥，只允許空氣通過出氣口流出，或排出。優(yōu)選的，所述外殼包括空調(diào)單元，所述空調(diào)單元配置為如果外殼內(nèi)部氣溫超過預(yù)設(shè)的最高溫度，工作以對(duì)外殼內(nèi)部空氣制冷。所述空調(diào)單元允許外殼用于下述外部環(huán)境，其中單獨(dú)的強(qiáng)制空氣制冷無法使外殼的內(nèi)體積維持在優(yōu)選的溫度范圍。優(yōu)選的，所述空調(diào)單元配置為如果外殼內(nèi)的氣溫超過測(cè)量到的外部溫度的量達(dá)到預(yù)設(shè)的溫差，并且如果測(cè)量到的外部溫度低于最大外部溫度的量超過預(yù)設(shè)的溫差，停止工作。響應(yīng)外部氣溫而不是內(nèi)部氣溫來控制空調(diào)單元，當(dāng)強(qiáng)制空氣制冷足夠維持內(nèi)部溫度在所需溫度范圍時(shí)，允許空調(diào)單元關(guān)閉。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種操作如第一方面所述的溫度可控設(shè)備外殼的方法，所述方法包括操作入口風(fēng)扇以驅(qū)動(dòng)空氣進(jìn)入外殼；
操作排氣扇以驅(qū)動(dòng)空氣朝向出氣口通過管道；和當(dāng)測(cè)量到的外殼的內(nèi)體積內(nèi)部的氣溫降低到預(yù)設(shè)最低溫度以下時(shí)，停止操作入口風(fēng)扇并且繼續(xù)操作排氣扇，以使空氣經(jīng)由空氣旁路在內(nèi)體積內(nèi)部再循環(huán)。


本發(fā)明將通過示例結(jié)合附圖描述，所述附圖包括圖1顯示了具有空氣制冷的示例設(shè)備外殼的截面示意圖；圖2顯示了包括空氣旁路的示例設(shè)備外殼的截面示意圖，所述外殼以通流配置 (through-flow configuration)工作；圖3顯示了包括空氣旁路的示例設(shè)備外殼的截面示意圖，所述外殼以再循環(huán)配置工作；和圖4為顯示了操作設(shè)備外殼的示例方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1所示的設(shè)備間110已經(jīng)作為上述背景技術(shù)的一部分描述過了。圖2顯示了一個(gè)如圖1所示的示例設(shè)備外殼110，但是其具有根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面所做的某些改變，包括具有進(jìn)氣口風(fēng)扇2 和在管道125上設(shè)置空氣旁路M0。空氣旁路MO以管道125管壁上的孔的形式顯示。可選的，空氣旁路240可以設(shè)置在將柜121與管道125連接的罩或歧管(manifold) 1 上。在圖示的結(jié)構(gòu)中，結(jié)合迫使空氣經(jīng)過管道125 朝排氣口 150運(yùn)動(dòng)的排氣扇127，在外殼110的進(jìn)氣口 113上的進(jìn)氣口風(fēng)扇2 使氣流通過外殼110，其可供使用以在內(nèi)體積115中產(chǎn)生正壓力。因此，內(nèi)部壓力P2高于外部(周圍大氣環(huán)境)壓力Pl。該壓力差(P2-P1)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)空氣通過空氣旁路240進(jìn)入管道并且通過排氣口 150排出外殼。如果外殼110完全密封、能防止空氣從排氣口 150以外的任何其他地方漏出外殼，當(dāng)風(fēng)扇228、127同時(shí)工作時(shí)，空氣并不必然再循環(huán)進(jìn)入外殼110的內(nèi)體積 115。所以，在如圖2所示的結(jié)構(gòu)中，空氣以箭頭215、123、216、217所示的方向通過，從進(jìn)氣口 113，經(jīng)過柜121，經(jīng)過排氣扇127，并且經(jīng)過管道125和朝向外部環(huán)境的排氣口 150 離開外殼。如箭頭218所示，由進(jìn)氣口風(fēng)扇2 驅(qū)動(dòng)的部分空氣通過空氣旁路240進(jìn)入管道125，其流量取決于旁路240的橫截面。較大的旁路240將導(dǎo)致輸入空氣中較大的部分通過旁路對(duì)0，較小部分通過柜121。圖2還顯示了作為管道125—部分的可選的閥門220。圖2中所示的閥門220由于外殼110內(nèi)部氣體和外殼110外部氣體之間的壓力差而處于打開的結(jié)構(gòu)。圖3例示當(dāng)進(jìn)氣口風(fēng)扇2 關(guān)閉時(shí)處于第二模式的外殼110。這造成內(nèi)部壓力P2 降低，并且用于驅(qū)動(dòng)空氣通過排氣口 150排放到外殼之外的驅(qū)動(dòng)力也降低了。因此，由箭頭 318所示，由排氣扇127驅(qū)動(dòng)的空氣大部分通過空氣旁路MO回到外殼110的內(nèi)體積115 中，從而使柜121中所述設(shè)備產(chǎn)生的熱量再循環(huán)。該種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)外部溫度較低時(shí)，可能不需要額外加熱來防止外殼內(nèi)的設(shè)備的溫度低于最低操作溫度。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)由于外部溫度變高而需要空調(diào)時(shí)，能夠降低能量需求，下面詳細(xì)介紹。當(dāng)進(jìn)氣口風(fēng)扇2 關(guān)閉時(shí)，如圖3所示處于閉合結(jié)構(gòu)的可選的閥門220還減少了流出外殼110的氣流。閥門220配置為當(dāng)外殼的內(nèi)部壓力和外部環(huán)境之間的差超過最小差時(shí)，將空氣排出外殼。這種配置可以通過輕度偏置的彈簧加載的瓣(spring-loaded flap) 實(shí)現(xiàn)，當(dāng)壓力差較低時(shí)，彈簧使該瓣朝向關(guān)閉狀態(tài)偏置。所述閥門220還起到單向閥的作用，防止空氣通過排氣口 150吸入外殼?？蛇x的，也可以使用其他增加外殼110中的回壓的設(shè)備，例如驅(qū)動(dòng)閥門，其配置為當(dāng)進(jìn)氣口風(fēng)扇2 不工作時(shí)關(guān)閉排氣口 150?？傮w而言，這類增加外殼110內(nèi)部回壓的裝置允許進(jìn)一步控制空氣旁通率(air bypass ratio)，該比例為當(dāng)進(jìn)氣口風(fēng)扇2 關(guān)閉時(shí)泄露出外殼110的空氣的量與當(dāng)進(jìn)氣口風(fēng)扇2 開啟時(shí)流入流出外殼110的空氣的量的比。其他可以影響該比例的組件包括可選的裝置，例如位于排氣口 150的排氣格柵或排氣蓋，位于管道125內(nèi)部的其他任意流量限制零件，以及管道125本身的內(nèi)部尺寸。如圖2和3所示的空調(diào)單元130安裝在設(shè)備外殼110的側(cè)壁上。當(dāng)空調(diào)單元130 工作時(shí)，其再循環(huán)并制冷外殼110的內(nèi)體積115內(nèi)部的空氣，將廢熱排出到外部環(huán)境。空調(diào)單元130可以安裝在任何適當(dāng)?shù)膫?cè)壁上，或者也可以安裝在外殼的頂部。溫度傳感器(未顯示)可以位于外殼110內(nèi)部和周邊的適當(dāng)?shù)牡胤?，以測(cè)量外殼內(nèi)部的氣溫。這種傳感器的形式可以為，例如，熱電偶或熱敏電阻。為了協(xié)調(diào)進(jìn)氣口風(fēng)扇 228和空調(diào)單元130的工作，可以設(shè)置控制單元或控制器230，該控制器230與進(jìn)氣口風(fēng)扇 228和空調(diào)單元130連接，并且與遍布于整個(gè)外殼110的全部溫度傳感器連接?？刂茊卧?230可以配置為操作空調(diào)單元130和進(jìn)氣口風(fēng)扇228以最小化在外殼110中的制冷系統(tǒng)工作時(shí)能量的浪費(fèi)。典型的控制器包括具有多個(gè)輸入和輸出的微處理器，所述輸入與位于外殼110中的一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器連接，所述輸出配置為例如通過控制一個(gè)或多個(gè)電氣繼電器來控制空調(diào)器130和進(jìn)氣口風(fēng)扇2 的工作。溫度傳感器可以放置在外殼110的內(nèi)體積115內(nèi)部并且位于管道125的內(nèi)部，優(yōu)選在空氣旁路240上游的氣流中，以監(jiān)測(cè)柜121的內(nèi)體積的氣溫。由于與風(fēng)扇227單獨(dú)工作相比，圖2和3所示的空調(diào)單元130的工作會(huì)消耗更多的能量，所以優(yōu)選的，空調(diào)單元130配置為只有在圖2所示的結(jié)構(gòu)所提供的制冷不足時(shí)才工作，即當(dāng)測(cè)量到的內(nèi)體積115的溫度T1超過了預(yù)設(shè)的最大值時(shí)。該溫度可以是對(duì)流過管道125的空氣的測(cè)量，因?yàn)槠渲甘玖斯?21內(nèi)部的設(shè)備的溫度?？梢愿鶕?jù)外部溫度最大值和最小溫度差A(yù)Tmin來設(shè)置預(yù)設(shè)的最大值Tmax，所述最小溫度差通過以圖2所示的第一配置操作外殼110提供，即只使用風(fēng)扇制冷。例如，如果外殼能夠以5°C (ATfflin =5°C)的最小溫度差(內(nèi)部氣溫與外部氣溫之差)操作并且內(nèi)體積內(nèi)部的最大預(yù)設(shè)氣溫是35°C (Tfflax = 35°C )，則當(dāng)外部氣溫為30°C或30°C以上時(shí)，需要使用空調(diào)單元130對(duì)外殼110主動(dòng)制冷。一旦空調(diào)單元130開始工作，外殼110的內(nèi)部氣溫可以迅速降低，其結(jié)果是在柜內(nèi)設(shè)備有機(jī)會(huì)被。C冷卻到所需溫度之前，冷空氣可能通過第一出口 206被排出。很明顯，將低于外部環(huán)境溫度的空氣排出外殼110是一種浪費(fèi)，并且將造成空調(diào)單元130需要進(jìn)行更多的工作來實(shí)現(xiàn)所需的制冷效果。所以，當(dāng)空調(diào)器130工作時(shí)，進(jìn)氣口風(fēng)扇2 關(guān)閉。如圖3所示，當(dāng)空調(diào)單元130工作并且進(jìn)氣口風(fēng)扇2 關(guān)閉時(shí)，監(jiān)測(cè)再循環(huán)內(nèi)部氣溫T1,并且將其與外部溫度Te比較。如果T1超過Te的量達(dá)到預(yù)設(shè)的量(可以是0)，并且Te 低于最大允許內(nèi)部溫度的量超過最小溫度差Δ Tmin，則控制器230向空調(diào)單元130發(fā)出信號(hào)停止操作。從而當(dāng)不需要空調(diào)時(shí)，即當(dāng)外部氣溫足夠低、允許只通過驅(qū)動(dòng)空氣流過外殼即可實(shí)現(xiàn)制冷效果時(shí)，空調(diào)單元130可以被關(guān)閉。一旦空調(diào)單元關(guān)閉，進(jìn)氣口風(fēng)扇2 可以繼續(xù)保持關(guān)閉以使空氣繼續(xù)在外殼內(nèi)部再循環(huán)，直到內(nèi)部再循環(huán)氣體溫度T1升高到接近但是低于Tmax，即Tmax- Δ T的水平，其中Δ T 為根據(jù)外殼在只有風(fēng)扇模式(fan-only mode)下的制冷能力選擇的任意溫度差。然后控制器230發(fā)送信號(hào)以使能進(jìn)氣口風(fēng)扇觀8，回到圖2的通流模式(through-flow mode)。上述步驟序列在圖4中以流程圖形式說明，其代表被適當(dāng)編程的控制器230可以做出的用于操作外殼110的制冷系統(tǒng)的邏輯決策。該序列以處于第一配置的外殼110開始 (步驟400)，即關(guān)閉空調(diào)單元130并且開啟風(fēng)扇2 和127 (步驟410)?？刂破鞅容^內(nèi)部溫度T1和最高溫度Tmax(步驟420)。如果T1STmax，空調(diào)單元130啟動(dòng)(步驟430)。然后，控制器230比較出口溫度Tq和外部氣溫Te (步驟440)。如果Tq < Te,進(jìn)氣口風(fēng)扇2 不工作 (步驟450)。然后，控制器230比較內(nèi)部溫度T1和外部溫度TE，考慮最小溫度差Δ Tfflin (步驟 460)。如果T1 > Te+ Δ Tmin，并且假如Te+ Δ Tfflin不等于或大于Tmax，空調(diào)單元130關(guān)閉(步驟 470)。然后，控制器230比較內(nèi)部溫度T1和最大允許溫度，考慮預(yù)設(shè)的差ΔΤ(步驟480)。 如果T1 > Tmax-Δ Τ，則進(jìn)氣口風(fēng)扇2 啟動(dòng)(步驟490)。然后，制冷系統(tǒng)的狀態(tài)處于流程開始狀態(tài)，控制器監(jiān)測(cè)內(nèi)部溫度(步驟420)。上述流程的一些步驟除了順序執(zhí)行外，也可以將一些步驟一起執(zhí)行，或者不需要等待進(jìn)一步的測(cè)試再執(zhí)行。例如，步驟480可以省略，結(jié)果是一旦空調(diào)單元130關(guān)閉，進(jìn)氣口風(fēng)扇2 就啟動(dòng)?？蛇x的或額外的，步驟440可以省略，結(jié)果是一旦空調(diào)單元130開啟， 進(jìn)氣口風(fēng)扇2 就關(guān)閉。為了避免當(dāng)外部氣溫較低時(shí)(例如在晚上)外殼內(nèi)部設(shè)備被過度制冷，如果測(cè)量到的通過排氣口 150的氣體溫度降低到預(yù)設(shè)水平以下，進(jìn)氣口風(fēng)扇2 可以關(guān)閉。外殼內(nèi)部設(shè)備產(chǎn)生的熱量可以用于給外殼的內(nèi)體積加熱，并且防止溫度敏感設(shè)備(例如電池)被過度制冷。當(dāng)空調(diào)單元130例如由于設(shè)備故障或停電導(dǎo)致無法工作時(shí)，控制器230可以配置為開啟進(jìn)氣口風(fēng)扇228以避免溫度過高。為了實(shí)現(xiàn)該目的，控制器230可以比較流經(jīng)轉(zhuǎn)向器210的氣體的溫度與另一個(gè)高溫設(shè)置點(diǎn)，并且一旦超過該設(shè)置點(diǎn)，切換轉(zhuǎn)向器210。優(yōu)選的，在該情況下，控制器230還配置為發(fā)送報(bào)警信號(hào)(例如，通過無線電通信)以告知遠(yuǎn)程用戶該故障，從而可以進(jìn)行對(duì)空調(diào)單元130的維修。從而，僅通過風(fēng)扇2觀、127產(chǎn)生的較低水平的制冷可保持外殼110繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)停電導(dǎo)致空調(diào)單元130無法工作時(shí)，可以使用外殼 110中的電池備份設(shè)施為風(fēng)扇2 和127供能。其他實(shí)施例也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求定義。
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權(quán)利要求
1.一種溫度可控設(shè)備外殼，包括進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口具有入口風(fēng)扇，所述入口風(fēng)扇安排為當(dāng)其開啟時(shí)，通過進(jìn)氣口從外部環(huán)境供給空氣到外殼中以在外殼內(nèi)提供正氣壓；出氣口 ；管道，所述管道在出氣口和位于外殼的內(nèi)體積內(nèi)部的設(shè)備柜之間延伸；和排氣扇，所述排氣扇安排為驅(qū)動(dòng)空氣朝向出氣口通過柜和管道，其中，所述管道包括被動(dòng)空氣旁路，所述被動(dòng)空氣旁路將外殼的內(nèi)體積與管道的內(nèi)部連接，從而當(dāng)入口風(fēng)扇關(guān)閉時(shí)由排氣扇驅(qū)動(dòng)的空氣在外殼的內(nèi)體積中再循環(huán)，以及當(dāng)進(jìn)氣口風(fēng)扇開啟時(shí)由排氣扇驅(qū)動(dòng)的空氣通過出氣口從外殼排出。
2.如權(quán)利要求1所述的外殼，其中，所述空氣旁路包括在管道的壁上的一個(gè)或多個(gè)孔。
3.如權(quán)利要求1所述的外殼，其中，所述空氣旁路包括在歧管上的一個(gè)或多個(gè)孔，所述歧管在管道和柜之間延伸。
4.如上述任一權(quán)利要求所述的外殼，包括空調(diào)單元，所述空調(diào)單元配置為當(dāng)外殼內(nèi)部氣溫超過預(yù)設(shè)的最高溫度時(shí)工作以對(duì)外殼內(nèi)部空氣制冷。
5.如上述任一權(quán)利要求所述的外殼，包括控制器，所述控制器配置為響應(yīng)經(jīng)過管道的空氣的溫度讀數(shù)降到預(yù)設(shè)的最低溫度以下，關(guān)閉進(jìn)氣口風(fēng)扇。
6.如權(quán)利要求4所述的外殼，包括控制器，所述控制器配置為當(dāng)空調(diào)單元工作時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣口風(fēng)扇。
7.如上述任一權(quán)利要求所述的外殼，包括閥，所述閥朝關(guān)閉位置偏置并且配置為當(dāng)入口風(fēng)扇關(guān)閉時(shí)，限制朝向出氣口通過管道的氣流。
8.一種操作根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度可控設(shè)備外殼的方法，該方法包括操作入口風(fēng)扇以驅(qū)動(dòng)空氣進(jìn)入外殼；操作排氣扇以驅(qū)動(dòng)空氣朝向出氣口通過管道；和當(dāng)測(cè)量到的外殼的內(nèi)體積內(nèi)部的氣溫降低到預(yù)設(shè)最低溫度以下時(shí)，停止操作入口風(fēng)扇并且繼續(xù)操作排氣扇，以使空氣經(jīng)由空氣旁路在內(nèi)體積內(nèi)部再循環(huán)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，響應(yīng)經(jīng)過管道的空氣的溫度讀數(shù)降到預(yù)設(shè)的最低溫度以下，關(guān)閉進(jìn)氣口風(fēng)扇。
10.一種參考附圖2和圖3并在此處描述的溫度可控設(shè)備外殼。
11.一種參考附圖2到圖4并在此處描述的操作溫度可控設(shè)備外殼的方法。
全文摘要
一種溫度可控設(shè)備外殼(110)，包括進(jìn)氣口(113)，所述進(jìn)氣口具有入口風(fēng)扇(228)，所述入口風(fēng)扇安排為當(dāng)其開啟時(shí)，通過進(jìn)氣口從外部環(huán)境供給空氣到外殼中以在外殼內(nèi)提供正氣壓；出氣口(150)；管道(125)，所述管道在出氣口和位于外殼的內(nèi)體積(115)內(nèi)部的設(shè)備柜(121)之間延伸；和排氣扇(127)，所述排氣扇安排為驅(qū)動(dòng)空氣朝向出氣口通過柜和管道，其中，所述管道包括被動(dòng)空氣旁路(240)，所述被動(dòng)空氣旁路將外殼的內(nèi)體積與管道的內(nèi)部連接，從而當(dāng)入口風(fēng)扇關(guān)閉時(shí)由排氣扇驅(qū)動(dòng)的空氣在外殼的內(nèi)體積中再循環(huán)，以及當(dāng)進(jìn)氣口風(fēng)扇開啟時(shí)由排氣扇驅(qū)動(dòng)的空氣通過出氣口排出外殼。
文檔編號(hào)G06F1/20GK102440088SQ201080020075
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
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