專(zhuān)利名稱(chēng)：液冷式全密閉高效散熱電子機(jī)箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種需要全封閉的電子設(shè)備所用機(jī)箱的散熱技術(shù)和散熱裝置，特別是一種用 于室外或其他惡劣環(huán)境中的大功率的電子設(shè)備的防水、防潮、防塵、電磁屏蔽機(jī)箱的散熱方 法和使用該方法的散熱裝置。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字電視、移動(dòng)通訊等市場(chǎng)和技術(shù)的飛速發(fā)展，工作在戶(hù)外或其他惡劣環(huán)境中的電 子設(shè)備越來(lái)越被用戶(hù)關(guān)注，如中、小功率的發(fā)射機(jī)、轉(zhuǎn)發(fā)器、基站、直放站等。工作在戶(hù)外 就可以更靠近所需覆蓋區(qū)域，降低了設(shè)備的功率需求，不需要建機(jī)房，大大降低組網(wǎng)成本， 減少電磁污染，節(jié)約了能源，有利于環(huán)境保護(hù)。工作在戶(hù)外和其他惡劣環(huán)境中的這些電子設(shè)備對(duì)防水、防潮、防塵、電磁屏蔽有著更高 的需求，要求工作在一個(gè)密閉的機(jī)箱環(huán)境中。密閉機(jī)箱內(nèi)工作的電子設(shè)備，由于大量的發(fā)熱 電子元件產(chǎn)生很高的熱量， 一般功率越大，產(chǎn)生的耗散能量就越大，機(jī)箱內(nèi)的溫度就越高， 而溫度越高，電子元件的使用壽命就越短、工作點(diǎn)參數(shù)也會(huì)隨溫度的升高而漂移，性能和可 靠性就會(huì)急劇下降。因此，密閉機(jī)箱內(nèi)工作的電子設(shè)備的散熱就成為一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)。傳統(tǒng)的這些電子設(shè)備一般是用一個(gè)鑄鋁外殼作為機(jī)箱，鑄鋁外殼作鑄有翅片裝散熱齒， 或用一個(gè)很大的散熱器做背板，用金屬板圍成一個(gè)密閉機(jī)箱，發(fā)熱電子元件固定在散熱器上， 靠自然風(fēng)冷進(jìn)行散熱。這種散熱方法有很大的局限性， 一是體積龐大，很笨重；二是功率小，如數(shù)字電視轉(zhuǎn)發(fā)器采用外型尺寸為600mmM20mm*210mm， 22Kg的鑄鋁機(jī)箱，輸出功率 20W、環(huán)境溫度在25X:時(shí)，外殼翅片處的最高溫度已經(jīng)達(dá)到了45。C。鑒于上述公知技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明人依據(jù)多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算機(jī)仿 真和實(shí)驗(yàn)，提出了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)工作在戶(hù)外和其他惡劣環(huán)境中的大功率電子設(shè)備要 求防水、防潮、防塵、電磁屏蔽機(jī)箱存在的不足，提供一種改善散熱效果，提高電子設(shè)備運(yùn)行的可靠性和提高電子設(shè)備的使用壽命，減小電子設(shè)備體積，使之小型化、微型化、便于加 工，成本低的大功率電子設(shè)備的散熱方法和使用該方法的散熱裝置。本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題是由如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一種應(yīng)用于全密閉電子機(jī)箱的散熱技術(shù)，特別是應(yīng)用于室外惡劣環(huán)境的需全密閉的大功 率電子設(shè)備的散熱方法及散熱裝置。采用冷卻液循環(huán)冷卻裝置，冷卻液通過(guò)設(shè)置于全密閉電 子主機(jī)機(jī)箱內(nèi)部的液冷內(nèi)散熱器吸收功率元件工作是產(chǎn)生的熱量，并通過(guò)循環(huán)液泵將吸收了 熱量的冷卻液輸送到主機(jī)外部的外散熱裝置中，外散熱裝置的風(fēng)機(jī)對(duì)其實(shí)施強(qiáng)迫風(fēng)冷，以實(shí) 現(xiàn)高效散熱的目的，其中，主機(jī)采用全封閉機(jī)箱結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)防塵、防水的目的。所述的大功率電子器件散熱方法，其特征在于所述的循環(huán)液冷卻裝置中的冷卻液的液固相點(diǎn)不低于零下30'C，沸點(diǎn)不低于9(TC。所述的大功率電子器件散熱方法，其特征在于所述的循環(huán)液冷卻裝置中的冷卻液是30%~60%的乙烯乙二醇水溶液，并加入一定比例防腐劑和穩(wěn)定劑，亦可采用水、或油。所述的大功率電子器件散熱方法，其特征在于所述的循環(huán)液通過(guò)所述鑲有翅片的散熱管散熱器，經(jīng)散熱風(fēng)扇強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱冷卻。所述的外散熱裝置，包括冷卻液、水泵、外散熱器、散熱風(fēng)扇、膨脹水箱、水管等附 件組成，其特征在于所述的散熱器內(nèi)設(shè)有循環(huán)液通道；水泵對(duì)冷卻液加壓，保證其在冷卻系中循環(huán)流動(dòng)；冷卻液通過(guò)外部接口、內(nèi)部管道流經(jīng) 內(nèi)散熱器；大功率電子元件固定在內(nèi)散熱器上，工作時(shí)產(chǎn)生的熱量通過(guò)內(nèi)散熱器傳遞給其管路中的冷卻液，吸收了熱量的冷卻液，經(jīng)回流通道和接口進(jìn)入外散熱器進(jìn)行冷卻。所述外散熱裝置的膨脹水箱置于外散熱器的最高端，包括膨脹水箱、注液口、膨脹管、 溢流管、排污管、液位標(biāo)尺等組成。冷卻液經(jīng)注液口注入膨脹水箱并經(jīng)膨脹管充滿(mǎn)整個(gè)回路， 膨脹管與主通路相連，受熱膨脹的冷卻液經(jīng)膨脹管回流到膨脹水箱；溢流管用于排出膨脹水 箱內(nèi)超過(guò)規(guī)定水位的多余的冷卻液；排污管用于維護(hù)時(shí)排除冷卻液；液位標(biāo)尺可以目測(cè)'液位。根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率電子器件內(nèi)散熱裝置，其特征在于所述的散熱器為矩形 散熱管或外方內(nèi)圓散熱管，所述大功率電子器件固設(shè)于所述的散熱管的外表面；所述構(gòu)成散 熱器的散熱管為多個(gè)，彼此間用U形管連接成為串聯(lián)蛇形管散熱器；或兩端用多通管連接成 為多管并聯(lián)散熱器；所述的散熱管的內(nèi)孔設(shè)有軸向翅片。所述全密閉電子主機(jī)機(jī)箱采用全封閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)箱門(mén)與機(jī)箱之間采用橡膠密封條外裹 金屬導(dǎo)電網(wǎng)壓合密封，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)水、防塵和電磁屏蔽的作用；冷卻水管與機(jī)箱之間，以及輸 出輸入端口、監(jiān)控端口、電源端口與機(jī)箱之間，采用法蘭、橡膠密封條外裹金屬導(dǎo)電網(wǎng)、螺 釘、螺母等密封固定，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)水、防塵和電磁屏蔽的作用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用液冷對(duì)需要工作在密閉機(jī)箱內(nèi)的大功率電子設(shè)備進(jìn)行冷卻，具有體積小、溫度易控 制、噪音低、成本低，換熱效率高、功率大等優(yōu)點(diǎn)。為了更好地闡明本發(fā)明的方法、裝置結(jié)構(gòu)、功效，茲列舉具體實(shí)施例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳 細(xì)描述。


圖1液冷式全封閉高效散熱機(jī)箱示意圖。圖2外散熱器總體圖。圖3外散熱器主體4膨脹水箱圖5內(nèi)散熱器圖6內(nèi)散熱板圖7全封閉電子主機(jī)具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供的是一種需要防水、防潮、防塵和電磁屏蔽的全封閉電子機(jī)箱和的散熱方法 和散熱裝置，該方法和裝置采用全封閉電子機(jī)箱主機(jī)與外部散熱器機(jī)箱相互獨(dú)立式設(shè)計(jì)方 法，以便實(shí)現(xiàn)電子機(jī)箱主機(jī)的全封閉；發(fā)熱電子元件固定在主機(jī)內(nèi)部的內(nèi)散熱器上，內(nèi)散熱 器是由高導(dǎo)熱性的金屬材料如鋁、銅等制成，產(chǎn)生的熱量由內(nèi)散熱器內(nèi)部的循環(huán)液冷卻導(dǎo)出 到外散熱器中進(jìn)行冷卻，以實(shí)現(xiàn)高效散熱的目的。所述的循環(huán)液冷卻裝置中的冷卻液的液固相點(diǎn)不低于零下2CrC，沸點(diǎn)不低于90'C。從 而達(dá)到控制冷卻液的工作溫度范圍，避免因溫度過(guò)低或過(guò)高而造成元件失效。具體是采用 30%~60%的乙烯乙二醇水溶液，并加入一定比例防腐劑和穩(wěn)定劑，采用30%~60%的乙烯 乙二醇水溶液，并加入一定比例防腐劑和穩(wěn)定劑做冷卻液，可以降低冷卻液對(duì)金屬表面的腐 蝕，延長(zhǎng)散熱系統(tǒng)的使用壽命。所述的循環(huán)冷卻液通過(guò)所述外散熱器的強(qiáng)制風(fēng)冷進(jìn)行冷卻。本發(fā)明還提供一種采用上述散熱方法的全封閉電子機(jī)箱和為這種機(jī)箱散熱的裝置。圖1 是本發(fā)明全封閉電子機(jī)箱和散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明的全封閉電子機(jī)箱和 散熱裝置，包括；全封閉電子機(jī)箱主機(jī)1.1和外散熱器1.2。所述全封閉電子機(jī)箱主機(jī)如圖7所示，包括箱體7.1、內(nèi)散熱器7.2、屏蔽密封條7.3、 門(mén)7.4組成。所述內(nèi)散熱器如圖5所示，包括循環(huán)冷卻液出口 5.1、密封墊圈5.2、循環(huán)冷卻液管路 5.3、內(nèi)散熱板5.4、發(fā)熱電子元件5.5、法蘭5.6、循環(huán)冷卻液入口 5.7，以及其他裝在電路 板上的電子元件組成，循環(huán)冷卻液管路5.3焊接在內(nèi)散熱板5.4上，形成、循環(huán)冷卻液管路， 并能承受一定的壓力，法蘭5.6與循環(huán)冷卻液管路5.3焊接成一體。所述內(nèi)散熱板如圖6所示，內(nèi)散熱板6.1由高導(dǎo)熱率的金屬合金材料如銅、鋁等制成， 并在內(nèi)散熱板開(kāi)有若干通孔6.2，通孔壁上沿軸向方向開(kāi)有三角形或其他形狀的翅片，以增 大散熱面積。所述外散熱器如圖2所示，由進(jìn)風(fēng)口2.1、外散熱體2.2、電機(jī)2.3、風(fēng)扇2.4、外殼2.5組成。所述外散熱體如圖3所示，由翅片狀散熱片3.1、金屬管3.2、循環(huán)冷卻液入口3.3、膨 脹水箱3.4、循環(huán)液泵3.5、循環(huán)冷卻液出口 3.6組成。所述膨脹水箱如圖4所示，由循環(huán)冷卻液注液口4.1、膨脹水箱4.2、液位標(biāo)尺4.3、膨脹管4.4、溢流管4.5、排污管4.6組成。 工作原理發(fā)熱電子元件5.5在工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，熱量通過(guò)高導(dǎo)熱(如銅、鋁合金)制成的 內(nèi)散熱板5.4上，內(nèi)散熱板再將熱量傳導(dǎo)給在體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的冷卻液，吸收了熱量的冷卻液 有循環(huán)掖泵施壓流經(jīng)外散熱器中的金屬管3.2，金屬管將熱量傳導(dǎo)到與之緊密接觸的由翅片 狀散熱片3.1上，電機(jī)2.3帶動(dòng)風(fēng)扇2.4轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)金屬管3.2和翅片狀散熱片3.1進(jìn)行強(qiáng)迫 風(fēng)冷，以實(shí)現(xiàn)散熱的目的。所述膨脹水箱3.4用于存儲(chǔ)和補(bǔ)償循環(huán)冷卻液。當(dāng)循環(huán)冷卻液在受熱膨脹時(shí)，管道中膨 脹了的多余冷卻液經(jīng)膨脹管4.4回流到膨脹水箱4.2中；當(dāng)膨脹水箱4.2中的冷卻液高出所 設(shè)液位時(shí)，循環(huán)冷卻液經(jīng)溢流管4.5排處；當(dāng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)或更換冷卻液時(shí)，打開(kāi)排污管 4.6封口將舊循環(huán)冷卻液排出。電子主機(jī)機(jī)箱1.1由金屬板材彎制而成，接縫處焊接，不得有縫隙；門(mén)和箱體之間用密 封橡膠條和金屬網(wǎng)進(jìn)行屏蔽和密封；內(nèi)散熱器管與機(jī)箱之間通過(guò)法蘭、橡膠密封墊進(jìn)行密封 連接，為了實(shí)現(xiàn)電子機(jī)箱主機(jī)的防水、防潮、防塵和電磁屏蔽目的。
權(quán)利要求
1、一種應(yīng)用于全密閉電子機(jī)箱的散熱技術(shù)，特別是應(yīng)用于室外惡劣環(huán)境的需全密閉的大功率電子設(shè)備的散熱方法及散熱裝置；采用冷卻液循環(huán)冷卻裝置，冷卻液通過(guò)設(shè)置于全密閉電子主機(jī)機(jī)箱內(nèi)部的液冷內(nèi)散熱器吸收功率元件工作是產(chǎn)生的熱量，并通過(guò)循環(huán)液泵將吸收了熱量的冷卻液輸送到主機(jī)外部的外散熱裝置中，外散熱裝置的風(fēng)機(jī)對(duì)其實(shí)施強(qiáng)迫風(fēng)冷，以實(shí)現(xiàn)高效散熱的目的，其中，主機(jī)采用全封閉機(jī)箱結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)防水、防潮、防塵和電磁屏蔽的目的。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全密閉電子機(jī)箱的散熱方法，其特征在于所述的循環(huán)液冷卻裝置中的冷卻液的液固相點(diǎn)不低于零下3CTC，沸點(diǎn)不低于90'C。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全密閉電子機(jī)箱的散熱方法，其特征在于所述的循環(huán)液冷 卻裝置中的冷卻液是30%~60%的乙烯乙二醇水溶液，并加入一定比例防腐劑和穩(wěn)定劑，亦 可采用水、或油。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全密閉電子機(jī)箱的散熱方法，其特征在于所述的循環(huán)液通 過(guò)所述鑲有翅片的散熱管散熱器，經(jīng)散熱風(fēng)扇強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱冷卻。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外散熱裝置，包括冷卻液、水泵、外散熱器、散熱風(fēng)扇、膨脹水箱、水管等附件組成，其特征在于-所述的散熱器內(nèi)設(shè)有循環(huán)液通道；水泵對(duì)冷卻液加壓，保證其在冷卻系中循環(huán)流動(dòng)；冷卻液通過(guò)外部接口、內(nèi)部管道流經(jīng) 內(nèi)散熱器；大功率電子元件固定在內(nèi)散熱器上，工作時(shí)產(chǎn)生的熱量通過(guò)內(nèi)散熱器傳遞給其管 路中的冷卻液，吸收了熱量的冷卻液，經(jīng)回流通道和接口進(jìn)入外散熱器進(jìn)行冷卻；所述外散熱裝置的膨脹水箱置于外散熱器的最高端，包括膨脹水箱、注液口、膨脹管、 溢流管、排污管、液位標(biāo)尺等組成。冷卻液經(jīng)注液口注入膨脹水箱并經(jīng)膨脹管充滿(mǎn)整個(gè)回路， 膨脹管與主通路相連，受熱膨脹的冷卻液經(jīng)膨脹管回流到膨脹水箱；溢流管用于排出膨脹水 箱內(nèi)超過(guò)規(guī)定水位的多余的冷卻液；排污管用于維護(hù)時(shí)排除冷卻液；液位標(biāo)尺可以目測(cè)液位。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的全密閉電子機(jī)箱的散熱裝置，其特征在于所述的散熱器為 矩形散熱管或外方內(nèi)圓散熱管，所述大功率電子器件固設(shè)于所述的散熱管的外表面；所述構(gòu) 成散熱器的散熱管為多個(gè)，彼此間用U形管連接成為串聯(lián)蛇形管散熱器；或兩端用多通管連接成為多管并聯(lián)散熱器；所述的散熱管的內(nèi)孔設(shè)有軸向翅片。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述全密閉電子主機(jī)機(jī)箱采用全封閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)箱門(mén)與機(jī)箱之間 采用橡膠密封條外裹金屬導(dǎo)電網(wǎng)壓合密封，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)水、防潮、防塵和電磁屏蔽的作用；冷 卻水管與機(jī)箱之間，以及輸出輸入端口、監(jiān)控端口、電源端口與機(jī)箱之間，采用法蘭、橡膠 密封條外裹金屬導(dǎo)電網(wǎng)、螺釘、螺母等密封固定，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)水、防塵和電磁屏蔽的作用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于全密閉電子機(jī)箱的散熱技術(shù)，特別是應(yīng)用于室外惡劣環(huán)境的需全密閉的大功率電子設(shè)備的散熱方法及散熱裝置。本發(fā)明采用冷卻液循環(huán)冷卻裝置，冷卻液通過(guò)設(shè)置于主機(jī)內(nèi)部的液冷散熱器吸收功率元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，并通過(guò)循環(huán)液泵將吸收了熱量的冷卻液輸送到主機(jī)外部高效散熱器中，高效散熱器的風(fēng)機(jī)對(duì)其實(shí)施強(qiáng)迫風(fēng)冷，以實(shí)現(xiàn)高效散熱的目的。其中，主機(jī)采用全封閉機(jī)箱結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)防水、防潮、防塵和電磁屏蔽的目的。采用該散熱技術(shù)的裝置，具有功率大、體積小、溫度易控制、噪音低、成本低，換熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05K7/20GK101610661SQ20081009404
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者沈國(guó)忠 申請(qǐng)人:沈國(guó)忠