[發明專利]一種基于傳導的綜合換熱裝置

有效

• 申請號: 201711027015.7
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107949236B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 劉則良;吳學群;吳金彪;張劍冰;戴志強
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二三研究所
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 孟睿

本發明提出一種基于傳導的綜合換熱裝置，將設備內電子器件根據熱流密度大小分類并區別處理，包括低功耗熱源散熱結構、高功耗熱源散熱結構、PCB熱源導熱結構以及集中換熱模塊；低功耗熱源散熱結構用于對設備中熱流密度小的熱源散熱，位于設備壁面處；高功耗熱源散熱結構用于對設備中熱流密度大的熱源散熱；PCB熱源導熱結構用于將PCB上熱源傳導至集中換熱模塊內表面；集中換熱模塊用于接收高功耗熱源散熱結構和PCB導熱結構傳導而來的熱量并集中散熱。本發明降低了設備復雜度、散熱成本低、維修性好。

技術領域

本發明屬于電子設備結構設計技術領域，涉及一種高熱流密度電子設備系統的綜合換熱裝置，具體涉及一種元器件總發熱功率達1010W的密閉電子設備的散熱結構設計，該電子設備為海洋環境下船用艙外設備，環境溫度可達65℃，電子元器件的最大工作溫度為80℃。

背景技術

設備箱體內熱源分兩種結構形式：塊狀熱源和PCB(印制電路板)熱源。塊狀熱源的最大熱流密度達0.675W/cm²，PCB局部最大熱流密度達2.1W/cm²。在溫度升到40℃的情況下，從實驗經驗獲得的各種散熱方法所能處理的最大表面熱流密度為：自然冷卻0.039W/cm²；自由對流和輻射冷卻0.078W/cm²；強迫空氣冷卻0.310W/cm²；直接液體冷卻0.620W/cm²；蒸發冷卻1.085W/cm²。從此可以看出，要實現對該設備的有效冷卻需選擇合適的冷卻方式，同時還要增加散熱面積以減小熱流密度。該密閉設備箱體體積小，總功耗大，必須將熱源熱量導出并在箱體內外形成特定的換熱環境，常規對流冷卻方式已無法實現，目前常用的方案有以下兩種：

(1)液冷方式，塊狀熱源直接貼裝在冷板表面，PCB熱源熱量則通過熱傳導結構傳導至冷板上，通過設備箱體內外液體循環將熱量散出。

(2)在設備箱體外掛空調，熱流密度大的塊狀熱源依大面貼裝，PCB熱源加裝散熱結構并在表面安裝強迫空氣冷卻裝置，將集中熱源熱量分散，通過空調把設備箱體內部熱量帶出，充分降低箱體內部環境溫度，加大溫差從而達到散熱的目的；

實踐經驗表明，上述兩種散熱方案都能夠實現對該設備的冷卻，但是存在以下幾個方面的不足：

(1)液冷方式需要的冷板、接頭、供液裝置等結構復雜，價格昂貴，成本高。

(2)空調設備防腐性能差，海洋環境下易潮易腐蝕；

(3)設備使用環境惡劣，搖晃震顫嚴重，空調容易損壞，可靠性、維修性差；

無論液冷方式還是外掛空調冷卻方式都需要增加外部設備，使得設備重量增加，體積龐大。

發明內容

本發明提出一種基于傳導的綜合換熱裝置。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于傳導的綜合換熱裝置，將設備內電子器件根據熱流密度大小分類并區別處理，包括低功耗熱源散熱結構、高功耗熱源散熱結構、PCB熱源導熱結構以及集中換熱模塊；低功耗熱源散熱結構用于對設備中熱流密度小的熱源散熱，位于設備壁面處；高功耗熱源散熱結構用于對設備中熱流密度大的熱源散熱；PCB熱源導熱結構用于將PCB上熱源傳導至集中換熱模塊內表面；集中換熱模塊用于接收高功耗熱源散熱結構和PCB導熱結構傳導而來的熱量并集中散熱。

進一步，在低功耗熱源散熱結構中，低功耗熱源直接貼裝在設備壁面內側，在接觸面之間均勻涂抹導熱硅脂，在低功耗熱源所處位置對應的外壁處設置散熱齒。

進一步，在高功耗熱源散熱結構中，高功耗熱源集中安裝在面積較大的設備壁面內側，接觸面均勻涂抹導熱硅脂，低功耗熱源對應的外壁處設置散熱齒。