专利名称：压缩机制冷式全密封高效散热电子机箱的制作方法
技术领域：
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600mmM20mm*210mm， 22Kg的铸铝机箱，输出功率 20W、环境温度在25X:时，外壳翅片处的最高温度已经达到了45iC。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。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。发明采用卡诺制冷循环原理，将密闭机箱内发热电子元 件工作时产生的热量，经冷板散热器、密闭管道和冷却介质导出到外换热装置中进行散热， 以实现电子主机的防水、防潮、防尘、电磁屏蔽和高效散热的目的。所述的全密闭电子机箱的散热方法，其特征在于所述的散热装置中装有冷却介质。所述的外散热装置，包括外换热器、散热风扇、压縮机、三通阀、气液分离器、冷板 散热器、二通阀、毛细管、干燥过滤器、密闭管路、控制系统和其他付件组成，其特征在于所述的散热器内各部件通过密闭管路相连；低温低压的液态冷却介质经密闭管道进入设置于密闭机箱中的冷板散热器(也称内换热 器)，经过冷板散热器时液态冷却介质吸收安装在上面的发热电子元件工作时产生的热量并 蒸发汽化为低温低压的过热蒸汽，低温低压的过热蒸汽经外换热器的气液分离器将干燥的过 热气体送入压縮机压縮成为高温高压的气体送入冷凝器释放热量，冷凝为过冷液体，过冷液 经毛细管阻力降压后成为低温低压两相流体，经过滤器、管道送入冷板散热器吸收热量以实 现循环散热。其中，电子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。所述外换热器是由密闭的高导热金属管弯成蛇形，外面镶有金属翅片，以便提高散热效率；所述散热风扇是给外换热器进行风冷散热，以便使外换热器管路内高温高压冷却介质迅速冷凝为液态所述气液分离器是将从冷板散热器通过管路流出的气液混合流分离出干燥的过热气体；所述压縮机是过热气体压縮为高温高压的气体，为了更好控制发热元件的工作温度，可 以采用变频压縮机；所述干燥过滤器是过滤管路中的空气、水分以及其他杂质；所述毛细管是一种小管径，直径大约在0.5mm~2.5mm之间的高导热金属材料的金属5管，当液态冷却介质通过毛细管的狭长的小孔时，液态冷却介质在小孔前的静压力将转换为 小孔后的动压力，使其压力下降，流速增加。当压力降至相应温度下的饱和压力时，液态冷 却介质将产生闪发降温现象，并且随着压力降低其温度也相应降低；所述三通阀和二通阔也成为截止阀，其作用是在安装和维修系统时分离或连接外换热器 和电子主机，三通阀带有一个旁通孔，用来补充冷却介质。所述的控制系统是用于对电子机箱散热系统的开启、关闭；并用于控制变频压縮机的变 速和散热风扇的转速。所述的冷^散热器，其特征在于所述的冷板散热器是由高导热的金属材料制成，其形 状为具有一定厚度的矩形或其他形状的金属板，金属板端面开有若干通孔，为了增加散热面积，通孔内壁可以开有三角形或其他形状的轴向翅片，各个通孔用金属管焊接成通路，通路内能够承受一定的气压。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；冷却介质管路与机箱之 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、嫘钉、嫘母等密封固定，以实现风水、防尘和电磁屏蔽的作用。
图1压縮机制冷式全封闭电子机箱原理2压縮机制冷式全封闭电子机箱外形3外换热器结构4外换热器主体结构5冷板散热器外形6冷板散热器结构7全封闭电子主机具体实施方式
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外部散热器机箱相互独立式设计方法， 以便实现电子机箱主机的全封闭；发热电子元件固定在主机内部的冷板散热器上，冷板散热 器是由高导热性的金属材料如铝、铜等制成，冷板散热器中的循环相变冷却介质受热汽化发 生相变，并吸收大量热量，然后有管道导出到外换热器中进行压縮、冷却、液化，以实现高 效循环冷却的目的。所述的循环冷却装置中的循环冷却介质采用R407C或R22等。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2 是本发明全封闭电子机箱和散热装置的示意图。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2.1和外散热器2.2。所述全封闭电子机箱主机如图7所示，包括箱体7.1、冷却介质出口 7.2、冷却介质入 口7.3、隔板7.4、屏蔽密封条7.5、门7.6组成。所述冷板散热器如图5所示，包括循环冷却介质出口 5.1、循环冷却介质管路5.2、循 环冷却介质入口 5.3、冷板5.4、发热电子元件5.5,以及其他装在电路板上的电子元件组成， 循环冷却介质管路5.2焊接在冷板5.4上，形成循环介质却液通路，并能承受一定的压力。所述冷板如图6所示，冷板6.1由高导热率的金属合金材料如铜、铝等制成，并在内散 热板开有若干通孔6.2，通孔壁上沿轴向方向开有三角形或其他形状的翅片，以增大散热面 积、提高散热效率。所述外换热器如图3所示，由换热器体3.1、压缩机3.2、三通阀3.3、气液分离器3.4、 干燥过滤器3.5、 二通阀3.6、毛细管3.7、管路3.8、外壳3.9、电机3.10、散热风扇3.11 组成。工作原理如图1所示，发热电子元件1.8在工作时产生大量的热量，热量通过高导热(如铜、铝 合金)制成的冷板散热器1.6上，冷板散热器再将热量传导给在体内循环流动的冷却介质上， 吸收了热量的冷却介质吸热汽化吸收大量热量，气液混合体经气液分离器1.4分离出来的干 燥的过热气体送入压縮机1.3压缩成为高温高压的气体送入外换热器1.1释放热量，外换热 器则通过安装其上的电机带动风扇1.2进行散热冷凝为过冷液体，过冷液通过干燥过滤器 1.11滤除水汽等其他杂质后，经毛细管1.10阻力降压后成为低温低压两相流体，经管道送入冷板散热器吸收热量以实现循环散热。其中，电子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。为了安装、维护方便，通道上装有二通阀1.8和三通阀1.5， 其中三通阀的一个端口可以用于抽真空和补充冷却介质。
权利要求
1、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；发明采用诺制冷循环原理，将密闭机箱内发热电子元件工作时产生的热量，经冷板散热器、密闭管道和循环冷却介质导出到外换热装置中进行散热，以实现电子主机的防水、防潮、防尘、电磁屏蔽和高效散热的目的。
2、 根据权利要求1所述的全密闭电子机箱的散热方法，其特征在于所述的散热装置 中装有冷却介质。
3、 根据权利要求1所述的外散热装置，包括外换热器、散热风扇、压縮机、三通阀、 气液分离器、冷板散热器、二通阀、毛细管、干燥过滤器、密闭管路、控制系统和其他付件 组成，其特征在于所述的散热器内各部件通过密闭管路相连；低温低压的液态冷却介质经密闭管道进入设置于密闭机箱中的冷板散热器(也称内换热 器)，经过冷板散热器时液态冷却介质吸收安装在上面的发热电子元件工作时产生的热量并 蒸发汽化为低温低压的过热蒸汽，低温低压的过热蒸汽经外换热器的气液分离器将干燥的过 热气体送入压缩机压縮成为高温高压的气体送入冷凝器释放热量，冷凝为过冷液体，过冷液 经毛细管阻力降压后成为低温低压两相流体，经过滤器、管道送入冷板散热器吸收热量以实 现循环散热；其中，电子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。所述外换热器是由密闭的高导热金属管弯成蛇形，外面镶有金属翅片，以便提高散热效率；所述散热风扇是给外换热器进行风冷散热，以便使外换热器管路内高温高压冷却介质迅 速冷凝为液态；所述气液分离器是将从冷板散热器通过管路流出的气液混合流分离出干燥的过热气体；所述压縮机是过热气体压缩为高温高压的气体，为了更好控制发热元件的工作温度，可 以采用变频压縮机；所述干燥过滤器是过滤管路中的空气、水分以及其他杂质；所述毛细管是一种小管径，直径大约在0.5mm 2.5mm之间的高导热金属材料的金属 管，当液态冷却介质通过毛细管的狭长的小孔时，液态冷却介质在小孔前的静压力将转换为 小孔后的动压力，使其压力下降，流速增加；当压力降至相应温度下的饱和压力时，液态冷却介质将产生闪发降温现象，并且随着压力降低其温度也相应降低；所述三通阀和二通阀也成为截止阀，其作用是在安装和维修系统时分离或连接外换热器 和电子主机，三通阀带有一个旁通孔，用来补充冷却介质。
4、 根据权利要求3所述的控制系统是用于对电子机箱散热系统的开启、关闭；并用于控制变频压缩机的变速和散热风扇的转速。
5、 根据权利要求1所述的冷板散热器，其特征在于所述的冷板散热器是由高导热的金属材料制成，其形状为具有一定厚度的矩形或其他形状的金属板，金属板端面开有若干通 孔，为了增加散热面积，通孔内壁可以开有三角形或其他形状的轴向翅片，各个通孔用金属 管焊接成通路，通路内能够承受一定的气压。
6、 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；冷却介质管路与机箱之间，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。
全文摘要
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。本发明采用诺制冷循环原理，低温低压的液态冷却介质经密闭管道进入设置于密闭机箱中的冷板散热器(也称内换热器)，经过冷板散热器时液态冷却介质吸收安装在上面的发热电子元件工作时产生的热量并蒸发汽化为低温低压的过热蒸汽，低温低压的过热蒸汽经气液分离器将干燥的过热气体送入压缩机压缩成为高温高压的气体送入冷凝器释放热量，冷凝为过冷液体，过冷液经毛细管阻力降压后成为低温低压两相流体，经过滤器、管道送入冷板散热器吸收热量以实现循环。其中，电子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。
文档编号H05K9/00GK101610660SQ20081009404
公开日2009年12月23日 申请日期2008年6月20日 优先权日2008年6月20日
发明者沈国忠 申请人:沈国忠