CN101610662A - 热管冷却式全密封高效散热电子机箱 - Google Patents

热管冷却式全密封高效散热电子机箱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用于全密闭电子机箱的散热技术，特别是应用于室外恶劣环境的需全密闭的大功率电子设备的散热方法及散热装置。本发明采用热管原理和装置为安装在密闭机箱中的电子元件散热。将热管的蒸发端安装在密闭机箱内部，与发热电子元件相连并吸收工作时产生的热量，工作液受热蒸发发生相变并吸收大量热量；相变为汽态的工作液通过管路上升到冷凝端；安装在冷凝端的翅片散热器和风扇采用强迫风冷散热；冷凝的液态工作液通过自身重力或毛细原理回流到蒸发端，以形成循环散热。其中，主机采用全封闭机箱结构，防水、防潮、防尘和电磁屏蔽的目的。采用该散热技术的装置，具有功率大、体积小、温度易控制、噪音低、成本低，换热效率高等优点。

Description

热管冷却式全密封高效散热电子机箱
本发明涉及一种需要全封闭的电子设备所用机箱的散热技术和散热装置，特别是一种用于室外或其他恶劣环境中的大功率的电子设备的防水、防潮、防尘、电磁屏蔽机箱的散热方法和使用该方法的散热装置。
背景技术：
随着数字电视、移动通讯等市场和技术的飞速发展，工作在户外或其他恶劣环境中的电子设备越来越被用户关注，如中、小功率的发射机、转发器、基站、直放站等。工作在户外就可以更靠近所需覆盖区域，降低了设备的功率需求，不需要建机房，大大降低组网成本，减少电磁污染，节约了能源，有利于环境保护。
工作在户外和其他恶劣环境中的这些电子设备对防水、防潮、防尘、电磁屏蔽有着更高的需求，要求工作在一个密闭的机箱环境中。密闭机箱内工作的电子设备，由于大量的发热电子元件产生很高的热量，一般功率越大，产生的耗散能量就越大，机箱内的温度就越高，而温度越高，电子元件的使用寿命就越短、工作点参数也会随温度的升高而漂移，性能和可靠性就会急剧下降。因此，密闭机箱内工作的电子设备的散热就成为一个非常关键的技术。
传统的这些电子设备一般是用一个铸铝外壳作为机箱，铸铝外壳作铸有翅片装散热齿，或用一个很大的散热器做背板，用金属板围成一个密闭机箱，发热电子元件固定在散热器上，靠自然风冷进行散热。这种散热方法有很大的局限性，一是体积庞大，很笨重；二是功率小，如数字电视转发器采用外型尺寸为600mm＊420mm＊210mm，22Kg的铸铝机箱，输出功率20W、环境温度在25℃时，外壳翅片处的最高温度已经达到了45℃。
鉴于上述公知技术中存在的缺陷，本发明人依据多年的从业经验，经过大量的计算机仿真和实验，提出了本发明。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是，针对工作在户外和其他恶劣环境中的大功率电子设备要求防水、防潮、防尘、电磁屏蔽机箱存在的不足，提供一种改善散热效果，提高电子设备运行的可靠性和提高电子设备的使用寿命，减小电子设备体积，使之小型化、微型化、便于加工，成本低的大功率电子设备的散热方法和使用该方法的散热装置。
本发明的上述技术问题是由如下技术方案来实现的。
本发明涉及一种应用于全密闭电子机箱的散热技术，特别是应用于室外恶劣环境的需全密闭的大功率电子设备的散热方法及散热装置。本发明采用热管原理和装置为安装在密闭机箱中的电子元件散热。热管是一种密封的金属管，将里面抽成一定真空，并注有一定量的容易蒸发的工作液，它由蒸发端、绝热端和冷凝端组成，蒸发端紧密安装在金属散热板上，冷凝端安装有翅片散热器，并通过自然冷却或强制风冷散热。将热管的蒸发端安装在密闭机箱内部，蒸发端与发热电子元件相连，蒸发端工作液通过高导热的金属散热板板吸收电子元件在工作时产生的热量，工作液受热蒸发发生相变并吸收大量热量；相变为汽态的工作液通过管路上升到冷凝端；安装在冷凝端的翅片散热器和风扇采用强迫风冷对工作液散热；工作液在冷凝端释放热量并冷凝为液态；液态工作液通过自身重力或毛细原理回流到蒸发端，以形成循环散热。其中，主机采用全封闭机箱结构，以实现防水、防潮、防尘和电磁屏蔽的目的。采用该散热技术的装置，具有功率大、体积小、温度易控制、噪音低、成本低，换热效率高等优点。
热管采用高导热金属材料，如铜、铝合管金制成。其金属管密封并抽成一定的真空。关内充有一定量的工作液，工作也可以是去离子水、乙醇、丙酮、氟立昂等易蒸发的液体。
所述的热管散热器的冷凝端镶有翅片状散热器，经散热风扇强迫风冷散热冷却或自然冷却散热。
电子主机机箱采用全封闭结构设计，机箱门与机箱之间采用橡胶密封条外裹金属导电网压合密封，以实现风水、防潮、防尘和电磁屏蔽的作用；冷却水管与机箱之间，以及输出输入端口、监控端口、电源端口与机箱之间，采用法兰、橡胶密封条外裹金属导电网、螺钉、螺母等密封固定，以实现风水、防尘和电磁屏蔽的作用。
本发明的优点在于：
采用热管冷却原理和装置对需要工作在密闭机箱内的大功率电子设备进行冷却，具有体积小、温度易控制、噪音低、成本低，换热效率高、功率大等优点。
为了更好地阐明本发明的方法、装置结构、功效，兹列举具体实施例并结合附图进行详细描述。
附图说明
图1热管冷却式全密封高效散热电子机箱外形图。
图2外散热器外形图。
图3外散热器主体图
图4热管工作原理图
图5冷板散热器结构图
图6全封闭电子主机结构图
具体实施方式
本发明提供的是一种需要防水、防潮、防尘和电磁屏蔽的全封闭电子机箱的散热方法和散热装置，该方法和装置采用全封闭电子机箱主机与热管散热器机箱相结合的设计方法，以便实现电子机箱主机的全封闭；而热管散热器是一种高效的散热器，通过它可以把封闭电子机箱内产生的热量传导到机箱外部，经强迫风冷或自然冷却散热，以此来实现全封闭电子机箱的散热目的。
本发明还提供一种采用上述散热方法的全封闭电子机箱和为这种机箱散热的装置。图1是本发明全封闭电子机箱和散热装置的结构示意图。如图所示，本发明的全封闭电子机箱和散热装置，包括；全封闭电子机箱主机1.1和热管散热器1.2。
所述全封闭电子机箱主机如图6所示，包括箱体6.1、冷板散热器6.2、屏蔽密封条6.3、门6.4组成。
所述热管散热器如图3所示，包括翅片散热片3.1、热管3.2、冷板3.3、发热电子元件3.4，其中冷板3.3。如图5所示，由高导热的金属板5.1制成，金属板5.1上开有若干盲孔5.2，为了增加散热面积，盲孔壁上沿轴向开有若干W形或其他形状的翅片。热管3.2与冷板焊接为一体，热管3.2抽成一定量的真空，并注有一定量的工作液，然后封闭端口，形成密封管路。热管冷凝端装有若干金属翅片散热片3.1。
所述外散热器如图2所示，由进风口2.1、热管散热体2.2、电机2.3、风扇2.4、外壳2.5组成。
工作原理：
如图4所示工作液4.4在蒸发端4.3通过冷板3.3吸收了发热电子元件3.4的热量后被汽化，汽化后的工作介质通过管路上升到冷凝端4.1，安装在冷凝端的翅片散热片3.1通过电机2.3驱动风扇2.4为其散热并冷凝为液态工作介质，液态工作介质靠自重回流到蒸发端形成循环。
为了降低蒸发温度，封闭管路内抽成真空，真空度根据发热电子元件的工作温度以及工作介质的蒸发温度而定。
电子主机机箱1.1由金属板材弯制而成，接缝处焊接，不得有缝隙；门和箱体之间用密封橡胶条和金属网进行屏蔽和密封；冷板散热器管与机箱之间通过法兰、橡胶密封垫进行密封连接，为了实现电子机箱主机的防水、防潮、防尘和电磁屏蔽目的。

Claims (4)

1、本发明涉及一种应用于全密闭电子机箱的散热技术，特别是应用于室外恶劣环境的需全密闭的大功率电子设备的散热方法及散热装置；本发明采用热管原理和装置为安装在密闭机箱中的电子元件散热；热管是一种密封的金属管，将里面抽成一定真空，并注有一定量的容易蒸发的工作液，它由蒸发端、绝热端和冷凝端组成，蒸发端紧密安装在金属散热板上，冷凝端安装有翅片散热器，并通过自然冷却或强制风冷散热；将热管的蒸发端安装在密闭机箱内部，蒸发端与发热电子元件相连，蒸发端工作液通过高导热的金属散热板板吸收电子元件在工作时产生的热量，工作液受热蒸发发生相变并吸收大量热量；相变为汽态的工作液通过管路上升到冷凝端；安装在冷凝端的翅片散热器和风扇采用强迫风冷对工作液散热；工作液在冷凝端释放热量并冷凝为液态；液态工作液通过自身重力或毛细原理回流到蒸发端，以形成循环散热；其中，主机采用全封闭机箱结构，以实现防水、防潮、防尘和电磁屏蔽的目的；采用该散热技术的装置，具有功率大、体积小、温度易控制、噪音低、成本低，换热效率高等优点。
2、根据权利要求1所述的采用热管原理和装置对全密闭电子机箱内发热电子元件进行散热技术，其特征在于：热管采用高导热金属材料，如铜、铝合管金制成；其金属管密封并抽成一定的真空；关内充有一定量的工作液，工作也可以是去离子水、乙醇、丙酮、氟立昂等易蒸发的液体。
3、根据权利要求1所述的采用热管原理和装置对全密闭电子机箱内发热电子元件进行散热技术，其特征在于：所述的热管散热器的冷凝端镶有翅片状散热器，经散热风扇强迫风冷散热冷却或自然冷却散热。
4、根据权利要求1所述全密闭电子主机机箱采用全封闭结构设计，机箱门与机箱之间采用橡胶密封条外裹金属导电网压合密封，以实现风水、防潮、防尘和电磁屏蔽的作用；冷却水管与机箱之间，以及输出输入端口、监控端口、电源端口与机箱之间，采用法兰、橡胶密封条外裹金属导电网、螺钉、螺母等密封固定，以实现风水、防尘和电磁屏蔽的作用。
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