專利名稱：新款計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、廣電、安保監(jiān)控等設(shè)備用防塵、溫控、除霜機(jī)柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于溫度控制領(lǐng)域。
本發(fā)明將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、廣播電視設(shè)備、安保監(jiān)控設(shè)備慣常使用的非封閉機(jī)柜改為封閉機(jī)柜達(dá)到防塵的目的。
本發(fā)明利用現(xiàn)有陶瓷半導(dǎo)體致冷器件(又稱“溫差電致冷組件”。以下簡(jiǎn)稱為冷堆)輔以電子溫度控制技術(shù)，達(dá)到控制機(jī)柜內(nèi)溫度，使前述設(shè)備不因溫度上升影響其穩(wěn)定工作的目的。
鑒于冷堆工作時(shí)具有因低溫吸附空氣中水分而結(jié)霜、結(jié)露的物理現(xiàn)象，本發(fā)明利用陶瓷半導(dǎo)體致冷器件冷端散熱器豎直安裝、致冷器件間歇性工作的特點(diǎn)，將致冷器件冷端化霜產(chǎn)生的水分通過特設(shè)的通道排泄到致冷器件熱端熱環(huán)境空間自然蒸發(fā)，達(dá)到除霜、防結(jié)露的目的。
附1.江蘇省太倉(cāng)市致冷器廠網(wǎng)頁(yè)《致冷原理》、《致冷特點(diǎn)》兩分頁(yè)各一頁(yè)。
2.TES1-12605型溫差電致冷組件主要技術(shù)參數(shù)表一頁(yè)。
(注該表系申請(qǐng)人從零售商販?zhǔn)种蝎@得，商販為防止客戶繞過自己直接從廠家進(jìn)貨，故意將“太冷”改為“天冷”，杜撰了一個(gè)天津廠家，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)也被改為“津……”。經(jīng)核實(shí)，該技術(shù)參數(shù)表的其余部分未被改變)申請(qǐng)人曾于2003年3月6日提出過《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、廣電、安保監(jiān)控等設(shè)備用防塵、溫控、除霜機(jī)柜》(03113865.9)申請(qǐng)。由于申請(qǐng)人對(duì)該申請(qǐng)中的除霜功能有了新的解決辦法，特提出新的申請(qǐng)。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、廣播電視設(shè)備、安保監(jiān)控設(shè)備慣常使用的非封閉機(jī)柜幾乎都用一個(gè)立式金屬柜體及其必要的構(gòu)件構(gòu)成各設(shè)備及其附屬設(shè)備的支撐載體。當(dāng)柜內(nèi)設(shè)備正常工作時(shí)，眾多設(shè)備不斷散發(fā)出熱量，設(shè)備越多，產(chǎn)熱必然更多。由于機(jī)柜是一個(gè)內(nèi)外空氣交換不暢的腔體，造成柜內(nèi)眾多設(shè)備散發(fā)出的熱量不斷在柜體內(nèi)堆積，容易使部分設(shè)備難以繼續(xù)正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)造成系統(tǒng)癱瘓，給用戶帶來不同程度的損失乃至重大損失。這種現(xiàn)象較容易出現(xiàn)在設(shè)備安裝環(huán)境條件差的用戶和氣溫較高的夏季。
迄今為止，人們采用了許多降低上述專用機(jī)柜內(nèi)部溫度的措施，但大多立足于加速機(jī)柜內(nèi)外空氣置換速度之類的被動(dòng)方式；如果環(huán)境溫度原本就高的話，加速機(jī)柜內(nèi)外空氣置換速度的方式是沒有多大效果的，無法從根本上解決問題。況且，加速機(jī)柜內(nèi)外空氣置換速度會(huì)帶來另一個(gè)不容忽視的弊端在機(jī)柜散熱風(fēng)機(jī)的作用下，機(jī)柜實(shí)際上是一個(gè)持續(xù)保持負(fù)壓的腔體，導(dǎo)致許多細(xì)微的灰塵隨著機(jī)柜的負(fù)壓效應(yīng)從柜外竄入并在柜內(nèi)各部件上堆積。一些機(jī)柜雖然加有適當(dāng)?shù)倪^濾網(wǎng)，但這種濾網(wǎng)網(wǎng)眼的孔徑并不十分細(xì)?。缓螞r絕大多數(shù)機(jī)柜根本沒有任何過濾措施。如果采取防塵措施，加強(qiáng)過濾，又會(huì)使機(jī)柜內(nèi)外空氣置換的速度降低，抵消為柜內(nèi)降溫的主觀努力。事實(shí)上，凡是在特定環(huán)境、特定工況下長(zhǎng)期連續(xù)工作的傳統(tǒng)機(jī)柜在使用一定時(shí)間再打開時(shí)就可以看到，整個(gè)機(jī)柜內(nèi)積滿了灰塵。
本發(fā)明基于既密閉機(jī)柜柜體，基本杜絕塵源，又用冷堆為機(jī)柜內(nèi)提供低溫條件，輔以電子溫度控制技術(shù)，達(dá)到根據(jù)需要使柜內(nèi)溫度穩(wěn)定在攝氏20～25度范圍內(nèi)，同時(shí)又間歇性除霜并及時(shí)將可能的水分排出柜外，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備穩(wěn)定工作的目的。
附圖1示出了本發(fā)明的柜體正面示意圖。附圖各部位編號(hào)及名稱對(duì)應(yīng)列于附圖下部。
附圖僅示出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明相關(guān)技術(shù)的方法，非具體設(shè)計(jì)圖。鑒于各廠商在采用本發(fā)明進(jìn)行具體設(shè)計(jì)、安置備具體部件時(shí)，必定會(huì)引用相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，故本說明書各附圖中未給出各部件的實(shí)際尺寸、具體安裝孔位及數(shù)值等。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)一、防塵方法在傳統(tǒng)機(jī)柜使用中，機(jī)柜內(nèi)的眾多設(shè)備都不同程度地散發(fā)著熱量，傳統(tǒng)機(jī)柜大多采取在機(jī)柜下部四周適度開孔，在機(jī)柜頂端等部位安置適當(dāng)數(shù)量的風(fēng)機(jī)，將機(jī)柜內(nèi)部的熱量帶出機(jī)柜外的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)的弊端在于實(shí)際散熱效能不佳，整機(jī)封閉性能差或根本談不上封閉，造成機(jī)柜內(nèi)容易積塵。
本發(fā)明一改傳統(tǒng)機(jī)柜一個(gè)腔體的結(jié)構(gòu)形式，將機(jī)柜分為上下(或稱內(nèi)外)兩個(gè)部分。上部除正面柜門能打開供安裝、檢修設(shè)備之需，以及留出必須的布線安裝孔外，其余五面在結(jié)構(gòu)上密閉；下部是冷堆熱端散熱器和為冷堆提供工作能源的電源裝置的安裝載體。上下柜體之間用隔板完全隔離。僅留出柜內(nèi)熱空氣與冷堆冷端之間的循環(huán)回流孔。為防止冷堆散熱風(fēng)機(jī)不被意外觸碰導(dǎo)致?lián)p壞，在冷堆散熱風(fēng)機(jī)上方應(yīng)安放保護(hù)隔離柵網(wǎng)。由于上部柜體與外部大氣為均壓狀態(tài)，柜體內(nèi)外又勿須空氣置換，從而免除了灰塵的侵入。待設(shè)備全部安裝完成后，圖1的電纜出線孔9應(yīng)封堵，以防止柜內(nèi)外空氣交換。
二、溫控原理在上下柜體之間隔板的平面上，以適當(dāng)間距等距開挖適當(dāng)數(shù)量的孔，以安裝冷堆組件?？椎拇笮∫曀美涠训某叽缍?，孔的數(shù)量按冷堆實(shí)際用量而定。
由前述冷堆生產(chǎn)廠家網(wǎng)頁(yè)資料《致冷原理》、《致冷特點(diǎn)》可知，冷堆在通以直流工作電壓后，它的兩面會(huì)分別對(duì)等產(chǎn)熱和產(chǎn)冷。只要將冷端冷功率經(jīng)散熱器充分釋放并經(jīng)風(fēng)機(jī)輸送到上部機(jī)柜，源源不斷的冷風(fēng)便會(huì)在上部機(jī)柜里循環(huán)，為機(jī)柜上部的各類設(shè)備降溫(上部機(jī)柜里安裝溫度采樣探頭及信號(hào)處理、顯示單元組件)。為減少冷功率的損耗，整個(gè)上部機(jī)柜的內(nèi)壁應(yīng)貼附薄型絕熱材料，以減少柜內(nèi)冷量通過金屬柜壁過多地散失，無謂地增加功耗。
從冷堆的工作原理可知，人們只需盡量散發(fā)掉冷堆熱端的熱量，冷堆冷端的產(chǎn)冷量(即致冷功率)也就越大。機(jī)柜生產(chǎn)廠家可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要自由選取功率適宜的冷堆或向廠家訂制符合機(jī)柜制冷所需的專用規(guī)格的冷堆。
下部柜體是一個(gè)開放的腔體，安裝了冷堆熱端、熱端散熱器和供冷堆工作所需的電源組件，冷堆熱端散熱器安裝有風(fēng)機(jī)以強(qiáng)制散熱，確保冷堆工作時(shí)保持熱力平衡。外部常溫空氣經(jīng)下部柜體的底板進(jìn)入，為冷堆熱端散熱器和電源組件散熱。
處于柜體下部的供冷堆制冷所需的電源裝置只需加裝簡(jiǎn)單的濾網(wǎng)就可起到基本的防塵作用，加之其位于開放的環(huán)境，在自身散熱風(fēng)機(jī)的作用下，其實(shí)際散熱效能并不差，勿須為其提供與上部機(jī)柜相同的冷環(huán)境。
一臺(tái)機(jī)柜所需的冷堆，其制冷電功率可根據(jù)實(shí)際需要而定。
冷堆，溫度探頭，完成溫度控制和顯示所需的相關(guān)部件等，都是常用電子器件，它們的種類規(guī)格等，早有大量市售品可供選擇，這里不再贅述。由這些器件組成溫度控制的電路方案多種多樣，有完全用分離器件的，有部分用集成電路的，也有用專用溫度控制模塊的，恕不一一贅述。
三、除霜、防結(jié)露功能的實(shí)現(xiàn)由TES1-12605型溫差電致冷組件主要技術(shù)參數(shù)表可知在攝氏27℃室溫、15.2V/4.6A直流、直流電源紋波系數(shù)小于等于10％的測(cè)試條件下，冷堆冷熱兩端最大溫差達(dá)到60℃?？梢娖滹@著的溫差特性。假設(shè)上述機(jī)柜工作時(shí)的外部環(huán)境溫度為35℃，則柜內(nèi)冷堆冷端及其散熱器上的溫度可達(dá)到-20℃左右。在如此低的溫度條件下，柜內(nèi)空氣中的少量水分無疑會(huì)陸續(xù)吸附到冷堆冷端及其散熱器上，產(chǎn)生不同程度的結(jié)露、結(jié)霜現(xiàn)象。我們必須去除冷堆冷端散熱器上的霜、露，使機(jī)柜內(nèi)部始終保持干燥狀態(tài)。
由實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)可知在溫控電路的控制下，當(dāng)柜內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度的下限(假設(shè)為20℃)時(shí)，冷堆將停止工作，其停止工作的時(shí)長(zhǎng)取決于柜內(nèi)溫度回升到溫控上限的時(shí)間(即環(huán)境溫度通過柜體剩余縫隙和柜壁對(duì)機(jī)柜內(nèi)部環(huán)境溫度影響的程度)。
正常情況下，除冷堆冷端散熱器外，柜體內(nèi)部整體溫度均不低于設(shè)定溫度(假設(shè)為20℃至25℃)，那么，一旦冷堆停止工作而冷堆冷端風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使柜內(nèi)空氣在冷堆冷端散熱器表面持續(xù)流動(dòng)時(shí)，凝結(jié)在冷堆冷端散熱器上的輕微霜露將陸續(xù)化解為水，由于冷堆冷端散熱器葉片開槽呈上下豎直安裝，有利于化霜后的少量水分自上而下自然流向下端匯集，在冷堆冷、熱端之間的隔板下部，為排泄水分而專門開設(shè)了橫置的長(zhǎng)條狀孔隙，并填充有塑料泡沫，化霜后匯集的水分經(jīng)泡沫吸附到冷堆熱端散熱器所在的熱環(huán)境而自然蒸發(fā)。同時(shí)，由于有塑料泡沫的阻隔，冷堆冷、熱兩端的空氣不會(huì)形成對(duì)流。
當(dāng)柜內(nèi)溫度回升到設(shè)定溫度的上限(如25℃)時(shí)，冷堆再次開始工作，依次循環(huán)。
事實(shí)上，由于機(jī)柜內(nèi)其它部位的溫度不低于設(shè)定值如20℃，故結(jié)露、結(jié)霜現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生在機(jī)柜內(nèi)其它部位。不僅如此，由于柜體封閉(當(dāng)然不是絕對(duì)封閉)，柜體內(nèi)外空氣交換不暢，加之該型機(jī)柜長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)和持續(xù)不斷的間歇性除霜，柜體內(nèi)的空氣實(shí)際上將長(zhǎng)期保持干燥狀態(tài)。


圖1是機(jī)柜上下冷熱溫區(qū)隔離區(qū)域示意圖。其中左圖為左側(cè)示意圖，右圖為正面示意圖。圖中1是機(jī)柜上部溫控區(qū)，2是保護(hù)性網(wǎng)板，3是上下不同溫區(qū)隔離板，4是機(jī)柜下部非溫控區(qū)圖2是致冷模塊組件不同方向示意圖。其中2-1為機(jī)柜左側(cè)安裝示意圖，2-2為A向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度示意圖，2-3為C向頂部示意圖，2-4為B向頂部示意圖，2-5為B向隔板以上頂視效果圖。圖中1是柜內(nèi)常溫空氣入口，2是冷風(fēng)出口，3是冷風(fēng)出口風(fēng)機(jī)，4是導(dǎo)風(fēng)筒，5是柜內(nèi)常溫空氣交換路徑，6是致冷器件熱端，7是致冷器件熱端散熱器，8是致冷器件冷端，9是致冷器件冷端散熱器，10是縱隔板，11是橫隔板，12是水分導(dǎo)向擋板，13是化霜水分排泄孔，14是冷堆安裝位置，15是冷堆熱端熱風(fēng)出口風(fēng)機(jī)，16是冷堆熱端熱風(fēng)流向，17是保護(hù)性隔離網(wǎng)板，18是柜壁。
圖3為機(jī)柜左側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1是柜內(nèi)常溫空氣流向冷堆，2是冷風(fēng)出口，3是冷風(fēng)出口風(fēng)機(jī)，4是導(dǎo)風(fēng)筒，5是柜內(nèi)空氣交換路徑，6是致冷器件熱端散熱器，7是致冷器件冷端散熱器，8是隔板，9是保護(hù)性網(wǎng)板，10是將化霜水分導(dǎo)向低端的傾斜擋板，11是柜門，12是電壓、溫度顯示及控制開關(guān)板，13是設(shè)備及設(shè)備安裝架，14是電源，15是電纜出入孔，16是電源線孔，17是空氣自機(jī)柜底部進(jìn)入，供電源和致冷器件熱端散熱器冷卻用。
圖4為機(jī)柜正面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1是電源，2是冷風(fēng)出口，3是冷風(fēng)出口風(fēng)機(jī)，4是導(dǎo)風(fēng)筒，5是熱風(fēng)出口風(fēng)機(jī)，6是熱風(fēng)出口，7是電源及冷堆冷卻空氣進(jìn)入，8是電壓、溫度顯示及控制板，9是致冷器件冷端散熱器，10是縱隔板，11是橫隔板，12是保護(hù)性隔離網(wǎng)板，13是化霜水分排泄孔，14是致冷器件位置孔。
權(quán)利要求
1.用隔板將各類(指網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用、廣播電視設(shè)備用、安保監(jiān)控設(shè)備用)機(jī)柜分隔成上下、大小不同的兩個(gè)區(qū)域，上部較大的具有防塵功能的封閉柜體用于安裝如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、廣播電視設(shè)備、安保監(jiān)控設(shè)備等及相當(dāng)數(shù)量的陶瓷半導(dǎo)體致冷器件冷端及其散熱器，下部較小的開放柜體用于安裝供陶瓷半導(dǎo)體致冷器件(包括控制、顯示電路等部件)工作所需的電源和陶瓷半導(dǎo)體致冷器件熱端及其散熱器。
2.為解決權(quán)利要求1中陶瓷半導(dǎo)體致冷器件冷端工作時(shí)存在結(jié)霜、結(jié)露的問題，在冷、熱端之間的隔板上開孔并用塑料泡膜封堵該開孔，從而既不使冷、熱端空氣互換，又能使除霜、除露后化解的水分通過該開孔排到陶瓷半導(dǎo)體致冷器件熱端散熱器所在的與大氣相通的空間并利用熱端的熱環(huán)境自然蒸發(fā)。
全文摘要
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、廣播電視、安保監(jiān)控等設(shè)備裝備部件和溫度控制領(lǐng)域。本發(fā)明將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、廣播電視、安保監(jiān)控等設(shè)備用非封閉機(jī)柜改為封閉機(jī)柜達(dá)到防塵目的。本發(fā)明利用陶瓷半導(dǎo)體致冷器件并輔以電子溫度控制技術(shù)，達(dá)到控制機(jī)柜內(nèi)溫度的目的。本發(fā)明利用陶瓷半導(dǎo)體致冷器件冷端散熱器的安裝角度利于水分排泄和致冷器件間歇性工作的特點(diǎn)，將致冷器件冷端化霜產(chǎn)生的少量水分通過特設(shè)的通道排泄到致冷器件熱端空間并自然蒸發(fā)，達(dá)到除霜、防結(jié)露的目的。
文檔編號(hào)H05K7/20GK1514192SQ0311774
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月23日
發(fā)明者劉忠平 申請(qǐng)人:劉忠平