专利名称：基于流动控制原理的可调节自然对流强化方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及解决独立封装的电子装置及自控装置的散热和防雨的方法和装置，尤
其涉及基于流动控制原理的可调节自然对流强化方法及装置。 利用自然对流原理解决强化独立封装的电子装置及自控装置的散热和防雨问题，可直接应用于电子、建筑以及机械等诸多领域，装置材料不限，可用塑料或合金等。
背景技术：
现代电子装置和自动控制装置芯片集成度快速增加，同时随着用户需求的多样化，这些具有集成芯片或者多个功能模块(控制和执行机构)功率也有不断增加的趋势。在装置模块化、功能细化和功率增加的条件下，芯片乃至装置对散热的要求越来越高，如何在尽量小的能耗(甚至零能耗)的条件下，高效散热是亟需解决的重要问题。
传统解决散热问题的方法主要分为三种1)芯片及装置材料的改变，主要是耐热材料的应用，强化芯片和装置本身的耐热性能；2)加装散热机构，如散热器等，同时对散热介质对散热效率影响的研究也较多；3)架设风扇。在空间允许的条件下，架设风扇是一种常见的强化散热方式。现实中，在资金允许的条件下，往往采用上述两种或三种方法相组合。 加装散热机构和架设风扇，要求周围空间具有相当的开放性。但如果装置必须露天放置，且芯片或精密装置对防雨具有较高的要求，或者说承放芯片或装置的机箱要求有较高的密封性。显然，这两种要求是相互矛盾的。加装散热机构和架设风扇，还需要消耗相当的外部能量(电能)。此外，随着芯片或装置功率的增加，加装散热机构和架设风扇的方式将使独立封装模块的体积和重量增加，从而造成安装难度以及初始和运行投资的双重增加，也不利于节能降耗。那么低能耗、全新强化散热且具有防雨功能的方式独立或者作为辅助方法，对于解决该问题具有相当的重要性和较高的使用价值。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的无法同时满足机箱强化散热和防雨的要求，需额外增加能耗，未对箱体内热流体和冷空气的流动进行组织，机箱不能通用于封装各种布局的发热模块的不足，提供了一种可同时满足机箱强化散热和防雨的要求，无需额外增加能耗，对箱体内热流体和冷空气的流动进行组织，机箱能通用于封装各种布局的发热模块的基于流动控制原理的可调节自然对流强化方法及装置。 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决
基于流动控制原理的可调节自然对流强化方法，包括以下步骤
A.机箱内的流动组织 在机箱内的发热模块附近设置进风口 ，在机箱顶部设置散热通道，发热模块产生的热流体自动向散热通道方向流动，冷空气从进风口不断被吸入，被吸入的冷空气流经发热模块使其直接降温，并加速热流体向上的自然流动；
B.散热通道的防雨处理 将散热通道出口朝向机箱后方，散热通道上部的上顶板和下部的下顶板均向上倾 斜，形成中间高两边低的斜顶，雨水沿斜面自然流向前面板和后面板；
C.进风口的防雨处理 在进风口处设置折弯的气水分离通道，冷空气流经气水分离通道改变流动方向， 冷空气中的细小雨滴被惯性分离；
D.进风口的流动组织 将进风口内侧的气水分离通道设置为可调节角度的，调节角度使冷空气的流动方 向正对发热模块加速散热； E.满足不同位置发热模块加速散热的通用需求 在机箱底部和侧部均设置进风口 ，并在进风口处装上可拆卸的密封条，使机箱可 通用于封装不同位置布置的发热模块。 针对强化散热和防雨对机箱提出的矛盾性要求，并以低能耗为前提，进一步延长
封装模块的使用寿命是本发明的最终目的。本发明研究的出发点在于利用芯片等发热模块
可形成空气自然对流的特征，在芯片等发热模块的周围形成持续对流的流场，不断自发的
从周围环境中引入冷空气，并及时将散发的热量带出机箱空间，从而为封装模块提供良好
的工作环境。同时，充分利用流体流动的最小阻力原则，完成机箱的防雨功能。 自然对流的驱动力是由于温度梯度存在，造成流体介质的密度差异，从而产生流
动，热流体存在自动向上流动的趋势。本发明的出发点之一就是充分利用这种热驱动，在机
箱内按照指定的基本方向，将热流体从机箱上部的出口排出机箱，并将冷空气从机箱的底
部(或两侧)引入。不同的封装模块中发热模块的具体位置在实际中，可能需要根据安装
的条件做出调整，具体安装位置是在现场设定的，故将外机箱底部或两侧的气流入口设定
为可调节的形式，以热源的位置为参照，选用相应的开口位置。同时为了防止雨滴被气流诱
导流入机箱造成短流而烧毁芯片等封装模块，在设定的气流入口处设置适当的气水分离装
置，对水滴进行分离。为防止雨水从上部开口处流入机箱，在机箱上部板面设计坡度和泄水
槽，防止机箱上部板面积水。设定了斜度的上部板面同时可以起到导流作用，进一步有利于
热流体的外排，从而将散热和防雨功能充分结合在一起。 基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，包括机箱，机箱包括前面板、后面 板、左侧板、右侧板、底板和顶板，
前面板上端高于后面板上端； 顶板包括上顶板和下顶板，上顶板前端与前面板相连，上顶板后端高于上顶板前 端，上顶板后端连接有防雨挡板，防雨挡板向下倾斜与上顶板形成夹角；下顶板后端与后面 板相连，下顶板前端高于下顶板后端，下顶板前端向上弯起，弯起部与下顶板的外表面形成 挡水槽，弯起部与下顶板的内表面圆弧连接，下顶板前端延伸至上顶板下方，下顶板与上顶 板上下交错的部分形成散热通道； 底板或者左侧板或者右侧板上设有至少一个进风口 ，或者底板、左侧板和右侧板 上均设有进风口 ，进风口处设有气水分离装置，气水分离装置包括导流板和防雨进气导板， 导流板连接于进风口内侧，防雨进气导板连接于进风口外侧，防雨进气导板向左或向右倾 斜与导流板形成夹角，两块导流板与两块防雨进气导板形成气水分离通道，气水分离通道上装有可拆卸的密封条。 上顶板和下顶板为倾斜的坡度设计，可根据各地区降雨的特征，适当调节倾斜的 角度，坡度设计的作用主要体现在两个方面，其一，气体可通过减縮将热气流快速导出机 箱；其二，雨水可沿斜坡排走。其中上顶板是在假设前面板即功能面板自身密闭性很好的前 提下设计的，现有设计的前面板应该具有良好的防雨功能。 整个机箱可以整体或分别制造，但如果分别制造则接缝处的防雨性能应该良好。
下顶板的前端设计有向上的弯起部，该弯起部的功能也分为两部分首先，其内部 圆弧过渡可起到局部整流的作用，降低局部阻力；其次，其抬高的设计形式可以防止雨水灌 入机箱。 可拆卸的密封条可选择性的开启，目的是确保冷空气进入部位与热源充分交换热 量，并不全部开启，保证一定的开口面积，以便在有限的驱动力条件下保持较高的气流速 度。密封条的形式和材料可以根据需要作出适当的调整，作用是通过其开启或封闭，达到冷 空气直接冲击发热模块，提高散热的效率。 防雨进气导板的设计出发点是由于进风口的吸入作用范围有限，增加防雨进气导 板对周围冷空气进行诱导作用，提高冷空气的吸入效率。同时，由于气流方向的改变，可以 将跟随气流的细小雨滴进行惯性分离，防止雨水随气流的导入。
作为优选，导流板铰接于进风口内侧。 将进风口内侧的气水分离通道设置为可调节角度的，调节角度使冷空气的流动方 向正对发热模块加速散热，冷空气可直接冲击发热模块，提高散热的效率。
作为优选，防雨进气导板铰接于进风口外侧。 将进风口外侧的气水分离通道设置为可调节角度的，根据冷空气中的水分的多少 调节气水分离通道的角度，使达到最佳的气水分离效果。
作为优选，后面板的高度是前面板高度的1/2至4/5。 这一高度差易于上顶板和下顶板形成斜坡，从而使热气流通过减縮将快速导出机 箱，并使雨水快速沿斜坡排走。 作为优选，上顶板与前面板的夹角为100-150度，下顶板与后面板的夹角为 100-150度。 这一倾斜度可使热气流通过减縮将快速导出机箱，并使雨水快速沿斜坡排走。
作为优选，下顶板前端伸入上顶板的距离是上顶板长度的1/5-1/2。
散热通道的这一宽度可使热气流通过减縮将快速导出机箱。 作为优选，进风口均匀分布于底板或者左侧板或者右侧板或者底板、左侧板和右 侧板。 进风口均匀分布，大大提高了机箱的通用性，可满足不同位置发热模块加速散热 的通用需求。 作为优选，防雨进气导板与导流板的夹角为100-170度。 这一夹角使形成的气水分离通道更易于气水分离，气流方向的改变，可以将跟随 气流的细小雨滴进行惯性分离，防止雨水随气流的导入。 作为优选，两块导流板相互平行，两块防雨进气导板相互平行，密封条截面为"T" 字型。
平行的设置使流体速度更稳定。结构简单的密封条，易于拆卸。密封条采用橡胶
材料，实际应用中可根据实际的环境进行调整，目的是同流部位和面积的双重保障。 本发明设计理念可用于所有需要外置的、散热功能模块的整体封装，可以在功率
不高的情况下独立使用，也可以作为风机和散热片的强化方式，用于信息和自动化等工程
领域，也可直接推广至相关的工程领域，形式以个领域现有的外壳为基础按照本设计原理
进行改造。 按照本发明的技术方案，可同时满足机箱强化散热和防雨的要求，无需额外增加 能耗，对箱体内热流体和冷空气的流动进行组织，机箱能通用于封装各种布局的发热模块。
图1为本发明实施例1的结构示意图。 图2为图1的A-A剖视图。 图3为图2的I部放大示意图。 图4为本发明实施例2的结构示意图。 图5为图4的11部放大示意图。 图6为密封条的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述
实施例1 基于流动控制原理的可调节自然对流强化方法，包括以下步骤
A.机箱内的流动组织 在机箱内的发热模块16附近设置进风口 ll，在机箱顶部设置散热通道IO，发热模 块16产生的热流体自动向散热通道10方向流动，冷空气从进风口 11不断被吸入，被吸入 的冷空气流经发热模块16使其直接降温，并加速热流体向上的自然流动；
B.散热通道10的防雨处理 将散热通道10出口朝向机箱后方，散热通道10上部的上顶板6和下部的下顶板 7均向上倾斜，形成中间高两边低的斜顶，雨水沿斜面自然流向前面板1和后面板2 ;
C.进风口 11的防雨处理 在进风口 11处设置折弯的气水分离通道15，冷空气流经气水分离通道15改变流 动方向，冷空气中的细小雨滴被惯性分离；
D.进风口 11的流动组织 将进风口 11内侧的气水分离通道15设置为可调节角度的，调节角度使冷空气的 流动方向正对发热模块16加速散热； E.满足不同位置发热模块16加速散热的通用需求 在机箱底部和侧部均设置进风口 ll，并在进风口 11处装上可拆卸的密封条14，使 机箱可通用于封装不同位置布置的发热模块16。 基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，包括机箱，机箱包括前面板1、后 面板2、左侧板3、右侧板4、底板5和顶板，
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前面板1上端高于后面板2上端； 顶板包括上顶板6和下顶板7，上顶板6前端与前面板1相连，上顶板6后端高于 上顶板6前端，上顶板6后端连接有防雨挡板8，防雨挡板8向下倾斜与上顶板6形成夹角； 下顶板7后端与后面板2相连，下顶板7前端高于下顶板7后端，下顶板7前端向上弯起， 弯起部9与下顶板7的外表面71形成挡水槽91，弯起部9与下顶板7的内表面72圆弧连 接，下顶板7前端延伸至上顶板6下方，下顶板7与上顶板6上下交错的部分形成散热通道
10 ; 底板5、左侧板3和右侧板4上均设有进风口 ll，进风口 ll处设有气水分离装置， 气水分离装置包括导流板12和防雨进气导板13，导流板12连接于进风口 11内侧，防雨进 气导板13连接于进风口 11外侧，防雨进气导板13向左或向右倾斜与导流板12形成夹角， 两块导流板12与两块防雨进气导板13形成气水分离通道15，气水分离通道15上装有可拆 卸的密封条14。 后面板2的高度是前面板1高度的1/3。 上顶板6与前面板1的夹角为120度，下顶板7与后面板2的夹角为115度。
下顶板7前端伸入上顶板6的距离是上顶板6长度的1/3。
进风口 11均匀分布于底板5、左侧板3和右侧板4。
防雨进气导板13与导流板12的夹角为145度。 两块导流板12相互平行，两块防雨进气导板13相互平行，密封条14截面为"T"字型。 实施例2 基于流动控制原理的可调节自然对流强化方法，包括以下步骤
A.机箱内的流动组织 在机箱内的发热模块16附近设置进风口 ll，在机箱顶部设置散热通道IO，发热模 块16产生的热流体自动向散热通道10方向流动，冷空气从进风口 11不断被吸入，被吸入 的冷空气流经发热模块16使其直接降温，并加速热流体向上的自然流动；
B.散热通道10的防雨处理 将散热通道10出口朝向机箱后方，散热通道10上部的上顶板6和下部的下顶板 7均向上倾斜，形成中间高两边低的斜顶，雨水沿斜面自然流向前面板1和后面板2 ;
C.进风口 11的防雨处理 在进风口 11处设置折弯的气水分离通道15，冷空气流经气水分离通道15改变流 动方向，冷空气中的细小雨滴被惯性分离；
D.进风口 11的流动组织 将进风口 11内侧的气水分离通道15设置为可调节角度的，调节角度使冷空气的 流动方向正对发热模块16加速散热； E.满足不同位置发热模块16加速散热的通用需求 在机箱底部和侧部均设置进风口 11，并在进风口 11处装上可拆卸的密封条14，使 机箱可通用于封装不同位置布置的发热模块16。 基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，包括机箱，机箱包括前面板1、后 面板2、左侧板3、右侧板4、底板5和顶板，
前面板1上端高于后面板2上端； 顶板包括上顶板6和下顶板7，上顶板6前端与前面板1相连，上顶板6后端高于 上顶板6前端，上顶板6后端连接有防雨挡板8，防雨挡板8向下倾斜与上顶板6形成夹角； 下顶板7后端与后面板2相连，下顶板7前端高于下顶板7后端，下顶板7前端向上弯起， 弯起部9与下顶板7的外表面71形成挡水槽91，弯起部9与下顶板7的内表面72圆弧连 接，下顶板7前端延伸至上顶板6下方，下顶板7与上顶板6上下交错的部分形成散热通道
10 ; 底板5上设有至少一个进风口 ll，进风口 ll处设有气水分离装置，气水分离装置 包括导流板12和防雨进气导板13，导流板12连接于进风口 11内侧，防雨进气导板13连 接于进风口 11外侧，防雨进气导板13向左或向右倾斜与导流板12形成夹角，两块导流板 12与两块防雨进气导板13形成气水分离通道15，气水分离通道15上装有可拆卸的密封条 14。 导流板12铰接于进风口 11内侧。
防雨进气导板13铰接于进风口 11外侧。
后面板2的高度是前面板1高度的1/4。 上顶板6与前面板1的夹角为125度，下顶板7与后面板2的夹角为120度。 下顶板7前端伸入上顶板6的距离是上顶板6长度的1/4。 进风口 11均匀分布于底板5。 防雨进气导板13与导流板12的夹角为150度。 两块导流板12相互平行，两块防雨进气导板13相互平行，密封条14截面为"T"字型。 总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等 变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
基于流动控制原理的可调节自然对流强化方法，其特征在于包括以下步骤A.机箱内的流动组织在机箱内的发热模块(16)附近设置进风口(11)，在机箱顶部设置散热通道(10)，发热模块(16)产生的热流体自动向散热通道(10)方向流动，冷空气从进风口(11)不断被吸入，被吸入的冷空气流经发热模块(16)使其直接降温，并加速热流体向上的自然流动；B.散热通道(10)的防雨处理将散热通道(10)出口朝向机箱后方，散热通道(10)上部的上顶板(6)和下部的下顶板(7)均向上倾斜，形成中间高两边低的斜顶，雨水沿斜面自然流向前面板(1)和后面板(2)；C.进风口(11)的防雨处理在进风口(11)处设置折弯的气水分离通道(15)，冷空气流经气水分离通道(15)改变流动方向，冷空气中的细小雨滴被惯性分离；D.进风口(11)的流动组织将进风口(11)内侧的气水分离通道(15)设置为可调节角度的，调节角度使冷空气的流动方向正对发热模块(16)加速散热；E.满足不同位置发热模块(16)加速散热的通用需求在机箱底部和侧部均设置进风口(11)，并在进风口(11)处装上可拆卸的密封条(14)，使机箱可通用于封装不同位置布置的发热模块(16)。
2. 基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，包括机箱，机箱包括前面板(1)、后面板(2)、左侧板(3)、右侧板(4)、底板(5)和顶板，其特征在于:前面板(1)上端高于后面板(2)上端；顶板包括上顶板(6)和下顶板(7)，上顶板(6)前端与前面板(1)相连，上顶板(6)后端高于上顶板(6)前端，上顶板(6)后端连接有防雨挡板(8)，防雨挡板(8)向下倾斜与上顶板(6)形成夹角；下顶板(7)后端与后面板(2)相连，下顶板(7)前端高于下顶板(7)后端，下顶板(7)前端向上弯起，弯起部(9)与下顶板(7)的外表面(71)形成挡水槽(91)，弯起部(9)与下顶板(7)的内表面(72)圆弧连接，下顶板(7)前端延伸至上顶板(6)下方，下顶板(7)与上顶板(6)上下交错的部分形成散热通道(10);底板(5)或者左侧板(3)或者右侧板(4)上设有至少一个进风口 (ll)，或者底板(5)、左侧板(3)和右侧板(4)上均设有进风口 (ll)，进风口 (11)处设有气水分离装置，气水分离装置包括导流板(12)和防雨进气导板(13)，导流板(12)连接于进风口 (11)内侧，防雨进气导板(13)连接于进风口 (11)外侧，防雨进气导板(13)向左或向右倾斜与导流板(12)形成夹角，两块导流板(12)与两块防雨进气导板(13)形成气水分离通道(15)，气水分离通道(15)上装有可拆卸的密封条(14)。
3. 根据权利要求2所述基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，其特征在于导流板(12)铰接于进风口 (11)内侧。
4. 根据权利要求2所述基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，其特征在于防雨进气导板(13)铰接于进风口 (11)外侧。
5. 根据权利要求2或3或4所述基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，其特 征在于后面板(2)的高度是前面板(1)高度的1/2至4/5。
6. 根据权利要求2或3或4所述基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，其特征在于上顶板(6)与前面板(1)的夹角为100-150度，下顶板(7)与后面板(2)的夹角为100-150度。
7. 根据权利要求2或3或4所述基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，其特征在于下顶板(7)前端伸入上顶板(6)的距离是上顶板(6)长度的1/5-1/2。
8. 根据权利要求2或3或4所述基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，其特征在于进风口 (11)均匀分布于底板(5)或者左侧板(3)或者右侧板(4)或者底板(5)、左侧板(3)和右侧板(4)。
9. 根据权利要求2或3或4所述基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，其特征在于防雨进气导板(13)与导流板(12)的夹角为100-170度。
10. 根据权利要求2或3或4所述基于流动控制原理的可调节自然对流强化装置，其特征在于两块导流板(12)相互平行，两块防雨进气导板(13)相互平行，密封条(14)截面为"T"字型。
全文摘要
本发明涉及解决独立封装的电子装置及自控装置的散热和防雨的方法和装置，公开了基于流动控制原理的可调节自然对流强化方法及装置。该方法包括以下步骤A.机箱内的流动组织；B.散热通道的防雨处理；C.进风口的防雨处理；D.进风口的流动组织；E.满足不同位置发热模块加速散热的通用需求。该装置顶板包括上顶板和下顶板，下顶板与上顶板上下交错的部分形成散热通道，设有至少一个进风口，进风口处设有气水分离装置，形成气水分离通道，气水分离通道上装有可拆卸的密封条。本发明可同时满足机箱强化散热和防雨的要求，无需额外增加能耗，对箱体内热流体和冷空气的流动进行组织，机箱能通用于封装各种布局的发热模块。
文档编号H05K7/20GK101795547SQ200910312350
公开日2010年8月4日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者王小华 申请人:王小华