CN204595636U - 一种密闭舱内电子设备散热的主动温控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高超声速飞行器技术领域，具体涉及一种解决密闭舱内电子设备的散热问题，并解决密闭舱内电子设备散热方法与途径的单机化和模块化问题的密闭舱内电子设备散热的主动温控装置；包括密闭仪器舱(1)、管路(3)、管路连接器(5)、四个快速插拔插头(6)、气体温度传感器(7)、风速仪(8)、空气压缩机(9)、气体过滤器(10)、控制电路(11)及电线(12)，其中所述密闭仪器舱(1)为中空舱体，一端设有开口，开口处封有管路连接器(5)，管路连接器(5)两侧各设有两个快速插拔插头(6)。

Description

一种密闭舱内电子设备散热的主动温控装置

技术领域

本发明属于高超声速飞行器技术领域，具体涉及一种密闭舱内电子设备散热的主动温控装置。

背景技术

以临近空间超高声速飞行器为例来讲，飞行器承力壳体外部包覆一层隔热保温性能极好的隔热材料，而通常这类飞行器结构舱体的密封性较好，飞行器在地面热待机条件下，需要对密闭舱内的电子设备进行加电工作，加电过程中电子设备的温度会在外部恶劣的散热环境下逐步上升，电子设备的过热是电子产品失效的主要原因之一，严重地限制了电子产品性能及可靠性的提高，也降低了设备的工作寿命。研究资料表明：半导体元件的温度每升高10℃，可靠性降低50％。因此电子设备内的温升必须予以控制，而运用良好的散热措施来有效地解决这个问题则是关键。此外，随着电子功率器件技术的发展与飞行任务时间的加长，临近空间飞行器内部电子设备的温控问题日趋严重。为此，迫切需要提出一种有效的途径来解决类似于超高声速飞行器密闭舱内电子设备(长时间)热待机工作条件下的散热问题。

从原理上讲，对于密闭舱内电子设备自身温度水平的抑制方法有多种，但现行可用的方法大致有如下三种，如降低电子设备的发热量、增大电子设备的热容量、采取主动热耗散方式对电子设备进行吸热降温，以下分别说明：

(1)降低电子设备的发热量：其途径是尽可能减小电子设备的发热导致自身的温升，此种方法在对单机设备进行热损耗设计时可以通过优化设计而实现。但当电子设备长时间工作时，电子设备温度超出设计极限温度的问题仍然无法解决。

(2)增大电子设备的热容量:此种方法的实行措施有如下两种，一种是在电子设备设计时将自身部件做厚做沉，即增加电子设备的自身热容量，另一种方法是在电子设备外部增加一块额外的部件，即增加电子设备的附加热容量。以上二种方法在一定程度上可以缓解电子设备的温升速率，但对于长 时间飞行下的电子设备温升问题仍然无法解决，此外，增大电子设备热容量的方法会导致单机结构、性能以及总体装配的多方调整。

(3)采用主动热耗散型散热措施在仪器设备短时间工作或大功率电子设备瞬时工作条件下效果显著，但对于长时间飞行下的电子设备温升问题仍然无法解决。

总之，无论是通过降低电子设备的发热量还是增大电子设备的热容量的方法，都无法从根本上解决外部密封条件下电子设备长时间工作下的主动温控问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种解决密闭舱内电子设备的散热问题，并解决密闭舱内电子设备散热方法与途径的单机化和模块化问题的密闭舱内电子设备散热的主动温控装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种密闭舱内电子设备散热的主动温控装置，包括密闭仪器舱、管路、管路连接器、四个快速插拔插头、气体温度传感器、风速仪、空气压缩机、气体过滤器、控制电路及电线，其中所述密闭仪器舱为中空舱体，一端设有开口，开口处封有管路连接器，管路连接器两侧各设有两个快速插拔插头，位于密闭仪器舱外侧的两个快速插拔插头在管路连接器上呈上下排布，所述上侧的快速插拔插头通过管路与空气压缩机相连，所述上侧快速插拔插头与空气压缩机之间的管路上设有风速仪，风速仪与所述上侧快速插拔插头之间的管路上设有气体温度传感器；所述控制电路通过电线分别与密闭仪器舱外侧位于管路连接器下侧的快速插拔插头、气体温度传感器和风速仪相连，所述空气压缩机上设有气体过滤器。

所述密闭仪器舱内部设有三组电子设备、管路及六块气冷板；每组电子设备两侧设有两块冷气板，六块冷气板通过管路依次串联，管路两端最终与管路连接器上设于密闭仪器舱内侧的两个快速插拔插头相连。

所述控制电路包括依次连接的A/D转换器、单片机及D/A转换器。

所述冷气板为铝合金板，铝合金板的芯体部分为通孔结构，通孔的两头各通过一组具有气体扩散功能的分流结构以及具有搜集功能的汇流结构连接；所述铝合金板与电子设备外表面之间涂抹高导热硅质。

本发明的有益效果是：

1)仅需在电子设备外表面预留一个较小的安装气冷板的空间，无需改变电子设备的尺寸与安装布局，气冷板通过管路串联的方式与舱外空气压缩机连接，实现了电子设备表面的通气冷却；

2)可以通过控制空气压缩机的起停与流量、压力等状态，实现泵驱回路中工质流量的主动调节，进行实现电子设备的主动温度控制；

3)实现密闭舱内电子设备散热产品的模块化，在电子设备热源加大、降温要求升高等情况下，通过增大本装置中气冷板的体积或使用多块气冷板并联工作便可解决问题；

4)采用间接式传质传热的方式对电子设备进行冷却，避免了直接通风冷却时带来的舱内环境的污染；

5)采用在电子设备表面直接布置气冷板的方式直接对电子设备热源部位进行冷却，系统的冷却效率较高；

6)在空气压缩机供气管路与密闭舱连接部位采用航空用快速插拔插头，方便了设备的安装、转运或维护。

附图说明

图1是一种密闭舱内电子设备散热的主动温控装置结构图；

图2是气冷板俯视图；

图3是冷气板主视图；

图4是冷气板侧视图；

图5是冷气板后视图；

图6是冷气板下方支撑架示意图；

图7是控制电路结构图；

图中：1.密闭仪器舱；2.电子设备；3.管路；4.气冷板；5.管路连接器；6.快速插拔插头；7.气体温度传感器；8.风速仪；9.空气压缩机；10.气体过滤器；11.控制电路；12.电线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的一种进行介绍：

一种密闭舱内电子设备散热的主动温控装置，包括密闭仪器舱1、管路3、管路连接器5、四个快速插拔插头6、气体温度传感器7、风速仪8、空气压缩机9、气体过滤器10、控制电路11及电线12，其中所述密闭仪器舱1为中空舱体，一端设有开口，开口处封有管路连接器5，管路连接器5两侧各设有两个快速插拔插头6，位于密闭仪器舱1外侧的两个快速插拔插头6在管路连接器5上呈上下排布，所述上侧的快速插拔插头6通过管路3与空气压缩机9相连，所述上侧快速插拔插头6与空气压缩机9之间的管路上设有风速仪8，风速仪8与所述上侧快速插拔插头6之间的管路上设有气体温度传感器7；所述控制电路11通过电线12分别与密闭仪器舱1外侧位于管路连接器5下侧的快速插拔插头6、气体温度传感器7和风速仪8相连，所述空气压缩机9上设有气体过滤器10。

所述密闭仪器舱1内部设有三组电子设备2、管路3及六块气冷板4；每组电子设备2两侧设有两块冷气板4，六块冷气板4通过管路3依次串联，管路3两端最终与管路连接器5上设于密闭仪器舱1内侧的两个快速插拔插头6相连。

所述控制电路11包括依次连接的A/D转换器、单片机及D/A转换器。

所述冷气板4为铝合金板，铝合金板的芯体部分为通孔结构，通孔的两头各通过一组具有气体扩散功能的分流结构以及具有搜集功能的汇流结构连 接；所述铝合金板与电子设备外表面之间涂抹高导热硅质。

设计一个以空气压缩机为动力的开口式空气冷却回路，将电子设备的热量通过气冷板传递给回路内的空气，并通过空气的循环，将热量带到密闭舱外，如图1所示，开口式空气冷却回路气体介质为空气或氮气，经空气压缩机驱动，气体工作进入密闭舱内，经由气冷板换热，将电子设备的热量带出密闭舱外；

气体回路在需要冷却的电子设备壳体表面串联一组气冷板，用于与电子设备壳体的换热，其中，气冷板与气体回路间通过管路进行连接；在密闭舱合适位置，布置一个气体出口，用于排出吸收电子设备热量后温度升高后的气体；

设计气冷板换热器的结构，气冷板的主体结构为一块具有一定结构强度的铝合金板，如图2所示，铝合金板的芯体部分为通孔结构，通孔的两头各通过一组具有气体扩散功能的分流结构以及具有搜集功能的汇流结构连接，结构铝合金板的四个角各开一个安装通孔，用于与电子设备壳体处的螺栓连接，铝合金板与电子设备壳体之间涂抹高导热硅质；

设计一个管路快速连接装置，用于设备的分解、转运或维护，在密闭舱舱体的合适部位，布置一个管路连接器，管路连接器上有两个气体进出口，在两个气体进出口的舱体内外两侧各布置一个快速插拔插头，在操作时，拧紧或松开插头便可实现管路的连接或断开；

设计一套便捷、可靠的系统工作状态检测及工况调试测量系统，在空气压缩机向舱内供气的入口处布置一个温度传感器以检测送风口温度，同时在该部位布置一个风速仪以检测送风口风速，在气体流出舱体的部位布置一个温度传感器以检测出口气体温度以判断系统的通风冷却效果；

设计一个具有除尘、干燥功能的气体过滤器，将该部件通过管路串联到空气压缩机的吸气口；

在电子设备需要散热降温时，通过给空气压缩机9输入开始指令后，进而实现气体回路的循环工作，便可实现电子设备的主动散热降温。

Claims (4)

1.一种密闭舱内电子设备散热的主动温控装置，其特征在于：包括密闭仪器舱(1)、管路(3)、管路连接器(5)、四个快速插拔插头(6)、气体温度传感器(7)、风速仪(8)、空气压缩机(9)、气体过滤器(10)、控制电路(11)及电线(12)，其中所述密闭仪器舱(1)为中空舱体，一端设有开口，开口处封有管路连接器(5)，管路连接器(5)两侧各设有两个快速插拔插头(6)，位于密闭仪器舱(1)外侧的两个快速插拔插头(6)在管路连接器(5)上呈上下排布，所述上侧的快速插拔插头(6)通过管路(3)与空气压缩机(9)相连，所述上侧快速插拔插头(6)与空气压缩机(9)之间的管路上设有风速仪(8)，风速仪(8)与所述上侧快速插拔插头(6)之间的管路上设有气体温度传感器(7)；所述控制电路(11)通过电线(12)分别与密闭仪器舱(1)外侧位于管路连接器(5)下侧的快速插拔插头(6)、气体温度传感器(7)和风速仪(8)相连，所述空气压缩机(9)上设有气体过滤器(10)。

2.根据权利要求1所述的一种密闭舱内电子设备散热的主动温控装置，其特征在于：所述密闭仪器舱(1)内部设有三组电子设备(2)、管路(3)及六块气冷板(4)；每组电子设备(2)两侧设有两块冷气板(4)，六块冷气板(4)通过管路(3)依次串联，管路(3)两端最终与管路连接器(5)上设于密闭仪器舱(1)内侧的两个快速插拔插头(6)相连。

3.根据权利要求1所述的一种密闭舱内电子设备散热的主动温控装置，其特征在于：所述控制电路(11)包括依次连接的A/D转换器、单片机及D/A转换器。

4.根据权利要求2所述的一种密闭舱内电子设备散热的主动温控装置，其特征在于：所述冷气板(4)为铝合金板，铝合金板的芯体部分为通孔结构，通孔的两头各通过一组具有气体扩散功能的分流结构以及具有搜集功能的汇流结构连接；所述铝合金板与电子设备外表面之间涂抹高导热硅质。