專利名稱：液冷式全密閉高效散熱電子機箱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種需要全封閉的電子設備所用機箱的散熱技術和散熱裝置，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備的防水、防潮、防塵、電磁屏蔽機箱的散熱方 法和使用該方法的散熱裝置。
背景技術：
隨著數(shù)字電視、移動通訊等市場和技術的飛速發(fā)展，工作在戶外或其他惡劣環(huán)境中的電 子設備越來越被用戶關注，如中、小功率的發(fā)射機、轉發(fā)器、基站、直放站等。工作在戶外 就可以更靠近所需覆蓋區(qū)域，降低了設備的功率需求，不需要建機房，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。工作在戶外和其他惡劣環(huán)境中的這些電子設備對防水、防潮、防塵、電磁屏蔽有著更高 的需求，要求工作在一個密閉的機箱環(huán)境中。密閉機箱內(nèi)工作的電子設備，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、工作點參數(shù)也會隨溫度的升高而漂移，性能和可 靠性就會急劇下降。因此，密閉機箱內(nèi)工作的電子設備的散熱就成為一個非常關鍵的技術。傳統(tǒng)的這些電子設備一般是用一個鑄鋁外殼作為機箱，鑄鋁外殼作鑄有翅片裝散熱齒， 或用一個很大的散熱器做背板，用金屬板圍成一個密閉機箱，發(fā)熱電子元件固定在散熱器上， 靠自然風冷進行散熱。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)字電視轉發(fā)器采用外型尺寸為600mmM20mm*210mm， 22Kg的鑄鋁機箱，輸出功率 20W、環(huán)境溫度在25X:時，外殼翅片處的最高溫度已經(jīng)達到了45。C。鑒于上述公知技術中存在的缺陷，本發(fā)明人依據(jù)多年的從業(yè)經(jīng)驗，經(jīng)過大量的計算機仿 真和實驗，提出了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對工作在戶外和其他惡劣環(huán)境中的大功率電子設備要 求防水、防潮、防塵、電磁屏蔽機箱存在的不足，提供一種改善散熱效果，提高電子設備運行的可靠性和提高電子設備的使用壽命，減小電子設備體積，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)明的上述技術問題是由如下技術方案來實現(xiàn)的。一種應用于全密閉電子機箱的散熱技術，特別是應用于室外惡劣環(huán)境的需全密閉的大功 率電子設備的散熱方法及散熱裝置。采用冷卻液循環(huán)冷卻裝置，冷卻液通過設置于全密閉電 子主機機箱內(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，并通過循環(huán)液泵將吸收了 熱量的冷卻液輸送到主機外部的外散熱裝置中，外散熱裝置的風機對其實施強迫風冷，以實 現(xiàn)高效散熱的目的，其中，主機采用全封閉機箱結構，以實現(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不低于零下30'C，沸點不低于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)液通過所述鑲有翅片的散熱管散熱器，經(jīng)散熱風扇強迫風冷散熱冷卻。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)設有循環(huán)液通道；水泵對冷卻液加壓，保證其在冷卻系中循環(huán)流動；冷卻液通過外部接口、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，工作時產(chǎn)生的熱量通過內(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)回流通道和接口進入外散熱器進行冷卻。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)膨脹管充滿整個回路， 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)超過規(guī)定水位的多余的冷卻液；排污管用于維護時排除冷卻液；液位標尺可以目測'液位。根據(jù)權利要求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于所述的散熱管的外表面；所述構成散 熱器的散熱管為多個，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)孔設有軸向翅片。所述全密閉電子主機機箱采用全封閉結構設計，機箱門與機箱之間采用橡膠密封條外裹 金屬導電網(wǎng)壓合密封，以實現(xiàn)風水、防塵和電磁屏蔽的作用；冷卻水管與機箱之間，以及輸 出輸入端口、監(jiān)控端口、電源端口與機箱之間，采用法蘭、橡膠密封條外裹金屬導電網(wǎng)、螺 釘、螺母等密封固定，以實現(xiàn)風水、防塵和電磁屏蔽的作用。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用液冷對需要工作在密閉機箱內(nèi)的大功率電子設備進行冷卻，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。為了更好地闡明本發(fā)明的方法、裝置結構、功效，茲列舉具體實施例并結合附圖進行詳 細描述。


圖1液冷式全封閉高效散熱機箱示意圖。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全封閉電子主機具體實施方式
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箱主機與外部散熱器機箱相互獨立式設計方 法，以便實現(xiàn)電子機箱主機的全封閉；發(fā)熱電子元件固定在主機內(nèi)部的內(nèi)散熱器上，內(nèi)散熱 器是由高導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)液冷卻導出 到外散熱器中進行冷卻，以實現(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不低于零下2CrC，沸點不低于90'C。從 而達到控制冷卻液的工作溫度范圍，避免因溫度過低或過高而造成元件失效。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，可以降低冷卻液對金屬表面的腐 蝕，延長散熱系統(tǒng)的使用壽命。所述的循環(huán)冷卻液通過所述外散熱器的強制風冷進行冷卻。本發(fā)明還提供一種采用上述散熱方法的全封閉電子機箱和為這種機箱散熱的裝置。圖1 是本發(fā)明全封閉電子機箱和散熱裝置的結構示意圖。如圖所示，本發(fā)明的全封閉電子機箱和 散熱裝置，包括；全封閉電子機箱主機1.1和外散熱器1.2。所述全封閉電子機箱主機如圖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由高導熱率的金屬合金材料如銅、鋁等制成， 并在內(nèi)散熱板開有若干通孔6.2，通孔壁上沿軸向方向開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，由進風口2.1、外散熱體2.2、電機2.3、風扇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在工作時產(chǎn)生大量的熱量，熱量通過高導熱(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給在體內(nèi)循環(huán)流動的冷卻液，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，金屬管將熱量傳導到與之緊密接觸的由翅片 狀散熱片3.1上，電機2.3帶動風扇2.4轉動，對金屬管3.2和翅片狀散熱片3.1進行強迫 風冷，以實現(xiàn)散熱的目的。所述膨脹水箱3.4用于存儲和補償循環(huán)冷卻液。當循環(huán)冷卻液在受熱膨脹時，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；當膨脹水箱4.2中的冷卻液高出所 設液位時，循環(huán)冷卻液經(jīng)溢流管4.5排處；當對設備進行維護或更換冷卻液時，打開排污管 4.6封口將舊循環(huán)冷卻液排出。電子主機機箱1.1由金屬板材彎制而成，接縫處焊接，不得有縫隙；門和箱體之間用密 封橡膠條和金屬網(wǎng)進行屏蔽和密封；內(nèi)散熱器管與機箱之間通過法蘭、橡膠密封墊進行密封 連接，為了實現(xiàn)電子機箱主機的防水、防潮、防塵和電磁屏蔽目的。
權利要求
1、一種應用于全密閉電子機箱的散熱技術，特別是應用于室外惡劣環(huán)境的需全密閉的大功率電子設備的散熱方法及散熱裝置；采用冷卻液循環(huán)冷卻裝置，冷卻液通過設置于全密閉電子主機機箱內(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，并通過循環(huán)液泵將吸收了熱量的冷卻液輸送到主機外部的外散熱裝置中，外散熱裝置的風機對其實施強迫風冷，以實現(xiàn)高效散熱的目的，其中，主機采用全封閉機箱結構，以實現(xiàn)防水、防潮、防塵和電磁屏蔽的目的。
2、 根據(jù)權利要求1所述的全密閉電子機箱的散熱方法，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不低于零下3CTC，沸點不低于90'C。
3、 根據(jù)權利要求1所述的全密閉電子機箱的散熱方法，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)權利要求1所述的全密閉電子機箱的散熱方法，其特征在于所述的循環(huán)液通 過所述鑲有翅片的散熱管散熱器，經(jīng)散熱風扇強迫風冷散熱冷卻。
5、 根據(jù)權利要求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)設有循環(huán)液通道；水泵對冷卻液加壓，保證其在冷卻系中循環(huán)流動；冷卻液通過外部接口、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，工作時產(chǎn)生的熱量通過內(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)回流通道和接口進入外散熱器進行冷卻；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)膨脹管充滿整個回路， 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)超過規(guī)定水位的多余的冷卻液；排污管用于維護時排除冷卻液；液位標尺可以目測液位。
6、 根據(jù)權利要求5所述的全密閉電子機箱的散熱裝置，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于所述的散熱管的外表面；所述構 成散熱器的散熱管為多個，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)孔設有軸向翅片。
7、根據(jù)權利要求1所述全密閉電子主機機箱采用全封閉結構設計，機箱門與機箱之間 采用橡膠密封條外裹金屬導電網(wǎng)壓合密封，以實現(xiàn)風水、防潮、防塵和電磁屏蔽的作用；冷 卻水管與機箱之間，以及輸出輸入端口、監(jiān)控端口、電源端口與機箱之間，采用法蘭、橡膠 密封條外裹金屬導電網(wǎng)、螺釘、螺母等密封固定，以實現(xiàn)風水、防塵和電磁屏蔽的作用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應用于全密閉電子機箱的散熱技術，特別是應用于室外惡劣環(huán)境的需全密閉的大功率電子設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，冷卻液通過設置于主機內(nèi)部的液冷散熱器吸收功率元件工作時產(chǎn)生的熱量，并通過循環(huán)液泵將吸收了熱量的冷卻液輸送到主機外部高效散熱器中，高效散熱器的風機對其實施強迫風冷，以實現(xiàn)高效散熱的目的。其中，主機采用全封閉機箱結構，以實現(xiàn)防水、防潮、防塵和電磁屏蔽的目的。采用該散熱技術的裝置，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。
文檔編號H05K7/20GK101610661SQ20081009404
公開日2009年12月23日 申請日期2008年6月20日 優(yōu)先權日2008年6月20日
發(fā)明者沈國忠 申請人:沈國忠