本發(fā)明涉及設(shè)備溫度調(diào)節(jié)技術(shù)，尤其涉及一種自調(diào)節(jié)高低溫保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

在戶外設(shè)備的研發(fā)過程中，如何適應(yīng)戶外巨大的環(huán)境溫差，是熱設(shè)計(jì)的一個(gè)主要技術(shù)難題。戶外溫度有時(shí)會(huì)很高，比如：夏天的午后，一般需要加強(qiáng)散熱措施，以降低內(nèi)部電路組件的溫升，使其溫度不至于超出器件的許可范圍；戶外溫度有時(shí)又比較低，比如：冬天的凌晨，在這樣的低溫環(huán)境下，上述的散熱措施會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的溫升很小，內(nèi)部電路組件的溫度有可能低于器件的許可范圍，造成功能或性能的損失；為了保障低溫下的功能和性能，有時(shí)需要引入專門的加熱器，在低溫下啟動(dòng)，加熱設(shè)備內(nèi)部的電路組件；但是，加熱器不可避免地會(huì)消耗電力，浪費(fèi)能源。

使用溫控風(fēng)扇也是個(gè)常用的措施；溫控風(fēng)扇在高溫下啟動(dòng)，加強(qiáng)設(shè)備的散熱；在低溫下停止，設(shè)備的散熱能力減弱，有助于提高內(nèi)部溫度。但是，風(fēng)扇長(zhǎng)期工作會(huì)產(chǎn)生磨損，其使用壽命一般只有幾千小時(shí)，不利于提高可靠性，周期性地更換風(fēng)扇還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的維護(hù)成本明顯上升。

現(xiàn)有的戶外設(shè)備中，主要有以下幾種來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的寬溫度范圍工作：一、加熱器，其特點(diǎn)是成本較低，可靠性較高；但功耗大，冬季電力浪費(fèi)嚴(yán)重。二、溫控風(fēng)扇，其特點(diǎn)是成本較低，功耗較低；但可靠性差，維護(hù)成本高。三、專用空調(diào)，其特點(diǎn)是性能好，專門設(shè)計(jì)的空調(diào)可適用于很大的溫度變化范圍；但成本很高，功耗很大；可靠性較差，維護(hù)復(fù)雜。

從以上分析可以看出，目前效果最好的技術(shù)就是使用專用空調(diào)，但其成本昂貴，導(dǎo)致無法應(yīng)用在小型廉價(jià)設(shè)備上。而在室外電子設(shè)備，如通信設(shè)備，這 類電子設(shè)備中的印刷電路板(pcb，printedcircuitboard)組件能夠忍受的溫度上限大約是90度左右，遠(yuǎn)高于室外的最高氣溫，一般不超過60度，所以，在小型設(shè)備上空調(diào)很少使用。至于溫控風(fēng)扇和加熱器則各有優(yōu)劣，溫控風(fēng)扇的弱點(diǎn)是可靠性差需要維護(hù)，而加熱器會(huì)導(dǎo)致整機(jī)功耗大幅度增加，不利于節(jié)能。

如何使設(shè)備在高溫環(huán)境下能提高散熱能力，而在低溫環(huán)境下能保持工作溫度，應(yīng)對(duì)更寬的環(huán)境溫度范圍，是設(shè)備供應(yīng)商亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種自調(diào)節(jié)高低溫保護(hù)裝置，在高溫環(huán)境下能提高散熱能力，而在低溫環(huán)境下能保持工作溫度，提高了設(shè)備的環(huán)境溫度適應(yīng)范圍。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種自調(diào)節(jié)高低溫保護(hù)裝置，所述裝置包括：殼體、雙金屬片支架、散熱片；其中，

所述散熱片設(shè)置在殼體一側(cè)，所述散熱片的接觸面在殼體內(nèi)，所述散熱片的散熱面露出于殼體外部；

所述雙金屬片支架一端固定在殼體內(nèi)部，另一端和熱敏感部件固定連接；

所述雙金屬片支架在不同溫度下產(chǎn)生不同程度的彎曲變形，使與所述雙金屬片支架連接的所述熱敏感部件與散熱片接觸或分離。

上述方案中，所述雙金屬片支架為由兩種以上不同線性膨脹率的金屬，和/或，金屬合金疊合成的復(fù)合結(jié)構(gòu)；

所述金屬合金包括：錳鎳銅合金、鎳鐵合金。

上述方案中，所述雙金屬片支架的形狀包括：u型，或，一字型。

上述方案中，所述雙金屬片支架與熱敏感部件采用螺栓連接；通過調(diào)整螺栓，調(diào)節(jié)所述熱敏感部件與所述散熱片之間的距離。

上述方案中，所述散熱片與所述殼體采用一體金屬結(jié)構(gòu)，或，分體結(jié)構(gòu)。

上述方案中，所述分體結(jié)構(gòu)的殼體采用熱不良導(dǎo)體導(dǎo)體材料，或，金屬材 料制成。

上述方案中，所述熱不良導(dǎo)體材料包括：塑料；所述金屬材料包括：鋁、銅。

上述方案中，還包括：在所述殼體內(nèi)部采用鏡面鍍層，并在殼體內(nèi)部填充隔熱材料。

上述方案中，所述熱敏感部件與所述散熱片散熱面接觸的表面還設(shè)置有金屬墊。

上述方案中，所述金屬墊表面還設(shè)置有導(dǎo)熱墊。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的自調(diào)節(jié)高低溫保護(hù)裝置，包括：殼體、雙金屬片支架、散熱片；其中，所述散熱片設(shè)置在殼體一側(cè)，所述散熱片的接觸面在殼體內(nèi)，所述散熱片的散熱面露出于殼體外部；所述雙金屬片支架一端固定在殼體內(nèi)部，另一端和熱敏感部件固定連接；所述雙金屬片支架在不同溫度下產(chǎn)生不同程度的彎曲變形，使與所述雙金屬片支架連接的所述熱敏感部件與散熱片接觸或分離；如此，在高溫狀況下熱敏感部件和散熱片接觸進(jìn)行散熱，低溫狀況下熱敏感部件收入殼體內(nèi)維持工作溫度，提高了設(shè)備的環(huán)境溫度適應(yīng)范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例自調(diào)節(jié)高低溫保護(hù)裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例用于保護(hù)電路組件的自調(diào)節(jié)高低溫保護(hù)裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例u型雙金屬片支架的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一體結(jié)構(gòu)的自調(diào)節(jié)高低溫保護(hù)裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例另一種雙金屬片支架設(shè)置位置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例中，所述自調(diào)節(jié)高低溫保護(hù)裝置包括：殼體、雙金屬片支 架、散熱片；其中，所述散熱片設(shè)置在殼體一側(cè)，所述散熱片的接觸面在殼體內(nèi)，所述散熱片的散熱面露出于殼體外部；所述雙金屬片支架一端固定在殼體內(nèi)部，另一端和熱敏感部件固定連接；所述雙金屬片支架在不同溫度下產(chǎn)生不同程度的彎曲變形，使與所述雙金屬片支架連接的所述熱敏感部件與散熱片接觸或分離。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自調(diào)節(jié)高低溫保護(hù)裝置，如圖1所示，所述裝置包括：殼體1、雙金屬片支架2、散熱片3；

具體的，由鋁、銅等金屬制成的散熱片3可以設(shè)置在殼體的一側(cè)外部，散熱片3的散熱面，如：散熱齒、散熱鰭片所在的表面，露出殼體1之外，用于通過空氣流動(dòng)散熱；散熱片3的接觸面位于殼體1的內(nèi)側(cè)，用于接觸并傳導(dǎo)熱量，所述接觸面可以是一個(gè)平整的表面。

對(duì)熱敏感、需要進(jìn)行溫度保護(hù)的熱敏感部件4設(shè)置于所述裝置的殼體1內(nèi)部；這里，如圖2所示，所述熱敏感部件4可以是電路組件，由pcb5和貼裝在pcb表面的電子元器件6組成。

所述熱敏感部件4通過雙金屬片支架2固定在殼體1內(nèi)部，雙金屬片支架2一端固定在殼體1上，另一端和熱敏感部件4固定，使熱敏感部件4需要進(jìn)行散熱的一面正對(duì)所述散熱片3的接觸面；所述雙金屬片支架2可以采用u型結(jié)構(gòu)，也可以采用一型結(jié)構(gòu)等其他結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)各種使用狀況；這里，熱敏感部件4需要進(jìn)行散熱的一面可以是pcb5上電子元器件6的外表面。

雙金屬片支架2的剖面結(jié)構(gòu)可以如圖3所示，由兩種金屬或金屬合金疊合組成。內(nèi)側(cè)部分10可以為熱膨脹系數(shù)較高的材料，如錳鎳銅合金；外側(cè)部分11可以為熱膨脹系數(shù)較低的材料，如鎳鐵合金。這種結(jié)構(gòu)使得該u型結(jié)構(gòu)在受熱時(shí)，兩端會(huì)向兩側(cè)伸展遠(yuǎn)離，遇冷時(shí)，則兩端會(huì)向內(nèi)收縮靠近。兩個(gè)端點(diǎn)具體的移動(dòng)距離，可以靈活地定制。如此，當(dāng)殼體1內(nèi)溫度升高時(shí)，雙金屬片支架2兩端向兩側(cè)伸展遠(yuǎn)離，固定在雙金屬片支架2上的熱敏感部件4會(huì)被推向散熱片3，通過散熱片3對(duì)外進(jìn)行散熱；當(dāng)殼體1溫度較冷時(shí)，雙金屬片支架2 收縮，固定在雙金屬片支架2上的熱敏感部件4會(huì)被拉回殼體1內(nèi)和散熱片3脫離，通過殼體1與外界隔離，保存工作溫度。進(jìn)一步的，雙金屬片支架2的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上，以確保所述熱敏感部件4能和所述散熱片3緊密貼合。

進(jìn)一步的，如圖2所示，雙金屬片支架2和熱敏感部件4可以采用螺栓9固定，并且可以通過螺栓9調(diào)節(jié)熱敏感部件4與所述散熱片3接觸面之間的距離；如此可以在雙金屬片外形固定的情況下，對(duì)熱敏感部件4與所述散熱片3接觸面之間的距離進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)更寬的溫度范圍。

如圖2所示，所述熱敏感部件4與所述散熱片3散熱面接觸的表面，也可以設(shè)置一塊平整的金屬墊7，通過散熱硅膠與熱敏感部件4緊密貼合，可以將熱敏感部件4的熱量均勻地傳導(dǎo)到金屬墊7，以利于散熱；在所述金屬墊7的另外一側(cè)，還可以附著有一層彈性導(dǎo)熱墊8，如硅膠片等；如此，可以保證在溫度升高時(shí)散熱片3可以通過導(dǎo)熱墊8及金屬墊7與所述熱敏感部件4緊密貼合，提高熱傳導(dǎo)效率。其中，所述金屬墊7可以采用鋁、銅等材料制作。

所述殼體1和散熱片3可以是分體設(shè)計(jì)的，散熱片3可以采用鋁、銅等金屬材料制作，增強(qiáng)散熱效果；殼體1可以采用金屬材料制作，以使用于溫度較高的環(huán)境。所述殼體1也可以采用塑料等熱不良導(dǎo)體制作，適用于溫度變化較高的環(huán)境，在環(huán)境溫度高的時(shí)候通過散熱片3散熱，當(dāng)環(huán)境溫度低的時(shí)候可以使熱敏感部件4脫離散熱片3，通過殼體1保持殼內(nèi)溫度；更進(jìn)一步，可以在殼體1內(nèi)側(cè)填充隔熱材料，使用鏡面鍍層等技術(shù)，大幅降低熱敏感部件4和殼體1之間通過對(duì)流和輻射的散熱能力。

如圖4所示，所述殼體和散熱片也可以是一體的，形成一個(gè)帶散熱功能的殼體12，帶散熱功能的殼體12可以采用鋁、銅等金屬材料制作，如此，可以增加散熱面積，適用于環(huán)境溫度較高的狀況。

如圖5所示，實(shí)際應(yīng)用中，所述雙金屬片支架2設(shè)置的位置也可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，在這種情況下，雙金屬片支架2的外側(cè)部分可以為熱膨脹系數(shù)較高的材料，而內(nèi)側(cè)部分可以為熱膨脹系數(shù)較低的材料；如此，這種結(jié)構(gòu)使得該 u型結(jié)構(gòu)在受熱時(shí)，則兩端會(huì)向內(nèi)收縮靠近，遇冷時(shí)，兩端會(huì)向兩側(cè)伸展遠(yuǎn)離。

下面結(jié)合具體示例對(duì)本發(fā)明起到的作用作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

這里，以一個(gè)室外型用戶端設(shè)備(cpe，customerpremisesequipment)的設(shè)計(jì)，說明本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)。

如圖2所示，本實(shí)施例中的室外cpe的殼體1由金屬鋁材料制作并完全密封，在殼體1的一側(cè)，設(shè)計(jì)有鋁制的散熱片3，散熱片3在殼體1外側(cè)是散熱齒，散熱片3在殼體1的內(nèi)側(cè)是一個(gè)平整的表面，其剖面如圖1所示。

在設(shè)備內(nèi)部，所有的電子元器件6安裝在一塊pcb5的兩側(cè)，pcb5的尺寸是120mm*120mm。該pcb5的其中一側(cè)的器件上方，安裝有一塊平整的金屬鋁板作為金屬墊7，尺寸為100mm*100mm，金屬鋁板與pcb5固定在一起，并且跟pcb5上的電子元器件6緊密接觸；在該金屬鋁板的另外一側(cè)，還附著有一層通用的彈性導(dǎo)熱材料作為導(dǎo)熱墊8。

上述的電路板組件，通過四個(gè)u型雙金屬片支架2及螺栓9，固定在殼體1內(nèi)部。u型雙金屬片支架2長(zhǎng)度為30mm，其兩端的距離在25攝氏度無外力時(shí)為10mm。利用u型雙金屬片支架2，間接地將安裝有鋁板的pcb組件，固定在殼體1內(nèi)部，并平行對(duì)齊位于殼體1上散熱片3的內(nèi)側(cè)表面。

首先，通過調(diào)節(jié)螺栓9的長(zhǎng)度，可以調(diào)整到在大于25攝氏度時(shí)，電路組件接觸到殼體1內(nèi)側(cè)，而在溫度小于15攝氏度時(shí)，電路組件脫離殼體1內(nèi)側(cè)。

本實(shí)施例中的cpe中，選擇合適的散熱片3尺寸，可以控制殼體1對(duì)環(huán)境的熱阻為每瓦溫升1度；內(nèi)部的電路組件在和殼體1沒有接觸時(shí)，溫升為每瓦5攝氏度，而當(dāng)電路組件接觸到殼體1內(nèi)側(cè)時(shí)，由于傳導(dǎo)散熱能力很強(qiáng)，其熱阻下降為每瓦溫升2度。

電路組件能夠承受的溫度范圍為0-80度，功耗5瓦?？梢杂?jì)算出該設(shè)備所能承受的最大環(huán)境溫度范圍；當(dāng)電路組件達(dá)到最高溫度80度時(shí)，接觸到殼體1內(nèi)壁，總熱阻為每瓦3度，總溫升為5*3＝15攝氏度。則最高的環(huán)境溫度為80-15＝65度。

當(dāng)電路組件溫度降低到最低的0攝氏度時(shí)，電路組件脫離殼體1內(nèi)壁，總熱阻為每瓦6攝氏度，則5瓦對(duì)應(yīng)的溫升為30度。所以，最低的環(huán)境溫度為0-30＝-30攝氏度，即零下30度。

綜上所述，該設(shè)備能承受的環(huán)境溫度范圍是零下30到零上65攝氏度。

作為對(duì)比，如果該設(shè)備不使用上述方案，而使用加熱器方案，則其在零下30度的環(huán)境下，仍然要保持每瓦3攝氏度的熱阻，為了達(dá)到最低的0度工作溫度，需要的熱功率是30/3＝10瓦，但電路組件自身功耗只有5w，因此需要附加一個(gè)10-5＝5w的加熱器，才能滿足在-30到65攝氏度的環(huán)境溫度要求，能源浪費(fèi)很大。

以上所述，僅為本發(fā)明的佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。