CN106304808A - 一种高ip防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法 - Google Patents

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李双凤
唐旭东
刘澄波
朱雪明
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Abstract

本发明公开了一种高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法：所述小功率发热元件设置在一高IP防护等级外壳内；通过热管将高IP防护等级外壳内小功率发热元件的热量传递至高IP防护等级外壳的壁板，利用外部大空间空气以及外壁面进行冷却。其优点是：利用热管内介质在接近真空的管壳内的蒸发冷却现象获得较高的导热系数，以替代传统的静态空气导热，改善传统高IP等级配电箱柜因内部发热元件散热不利而易造成的贵重敏感器件损坏的运行环境。

Description

一种高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法
技术领域
本发明涉及一种高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法。
背景技术
电气工程及工控技术领域中存在需将控制箱（或控制柜）置于潮湿环境、污秽环境等特殊环境中的使用需求。现有技术中往往针对特殊环境的使用要求提高控制箱/柜外壳的IP（INGRESS PROTECTION）防护等级，并在产品出厂前及施工安装过程中对置于高外壳IP防护等级控制箱/柜内的元器件、电路板、接线端子、缆线接头等采用特殊的防腐、防水处理。然而，上述防腐、防水处理成本较高，且施工安装过程中难以保证防腐、防水处理的完整性及可靠性。
地下综合管廊内为潮湿环境，常年相对湿度在95%左右，严重威胁控制箱/柜的安全运行。已投入运行的综合管廊往往采用外壳防护等级高于IP65甚至IP68的控制箱/柜以防止水汽凝结。然而，采用高IP防护等级外壳的控制箱/柜内电气散热元件的散热依赖于静态空气热传导，且空气的导热系数较低不利于散热，即便是内置风扇强制对流，由于内、外空气交换受阻，容易导致热量聚集。特别是工控领域PLC的CPU，电源模块等长期在高温下运行，大大降低了其工作寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，利用热管内介质在接近真空的管壳内的蒸发冷却现象获得较高的导热系数，以替代传统的静态空气导热，改善传统高IP等级配电箱柜因内部发热元件散热不利而易造成的贵重敏感器件损坏的运行环境。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其特征是：
所述小功率发热元件设置在一高IP防护等级外壳内；
通过热管将高IP防护等级外壳内小功率发热元件的热量传递至高IP防护等级外壳的壁板，利用外部大空间空气以及外壁面进行冷却。
上述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其中：
热管一端位于高IP防护等级外壳内，并通过粘性导热胶连接小功率发热元件，其另一端嵌入高IP防护等级外壳的壁板内。
上述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其中：
所述的热管另一端嵌入高IP防护等级外壳的顶板或侧壁。
上述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其中：
所述热管采用经防腐处理的铜制管壳一体压制而成；所述热管设有多根。
上述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其中：
位于高IP防护等级外壳的壁板内的多根热管的另一端彼此错开布置。
上述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其中：
所述高IP防护等级外壳的材料选用铝材，且其外表面进行精密防腐处理。
上述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其中：
所述顶板倾斜布置，以利于热管内冷凝介质回流至蒸发侧。
上述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其中：
热管以及高IP防护等级外壳一体化制造。
上述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其中：
在高IP防护等级外壳外设置风扇，以强化外部空气对流，加速散热。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、利用热管内介质在接近真空的管壳内的蒸发冷却现象获得较高的导热系数，以替代传统的静态空气导热，改善传统高IP等级配电箱柜因内部发热元件散热不利而易造成的贵重敏感器件损坏的运行环境
2、既能降低敏感元器件及电路板的制造成本，又能避免热量在内部聚集、延长敏感元器件使用寿命。
附图说明
图1为本发明方法所用散热设备的第一应用示意图；
图2为本发明方法所用散热设备的第二应用示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1、2所示，本发明公开了一种高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，所述小功率发热元件2设置在一高IP防护等级外壳1内；通过热管3将高IP防护等级外壳1内小功率发热元件2的热量传递至高IP防护等级外壳1的壁板，利用外部大空间空气以及外壁面进行冷却。
具体的，本发明的方法通过一种内置小功率发热元件的热管散热式高IP防护等级箱柜来实现，其包含：高IP防护等级外壳1，其内部设置所述的小功率发热元件2，小功率发热元件2为PLC的CPU、电源模块等小功率发热元件；热管3，其一端位于高IP防护等级外壳1内，并通过粘性导热胶4连接小功率发热元件2以排除贴合处的空气杂质，其另一端嵌入高IP防护等级外壳1的壁板内，通过壁板利用外部大空间空气冷却，以降低发热元件的运行温度，改善其运行状态，同时由于直接嵌入在壁板内，使得高IP防护等级外壳1四周壁板都可以兼做热管的散热翅片。所述的发热元件2通常安装于配电箱柜内的安装板上，实际操作中，可选择发热元件散热表面面积较大及温度较高的面进行贴合。
所述的热管3一端作为蒸发侧通过粘性导热胶4连接高IP防护等级外壳1内的小功率发热元件2，其另一端作为冷凝侧嵌入高IP防护等级外壳1的壁板内，这里所指的壁板可以是高IP防护等级外壳的顶板或四周各壁板。应当注意的是，热管3内介质的蒸发、冷凝特性需与发热元件2的工作温度范围相适应。
本发明的一实施例中，所述的热管3另一端是嵌入高IP防护等级外壳1的顶板或侧壁内的，所述顶板倾斜布置，具有一定倾角，以利于热管2内冷凝介质回流至蒸发侧。
所述热管3采用经防腐处理的铜制管壳一体压制而成，避免焊接或减少焊点以减小对传热热阻的影响；本实施例中，所述热管3设有多根，该多根热管3的一端通过粘性导热胶4连接小功率发热元件2，其另一端嵌入高IP防护等级外壳1的壁板内。本实施例中，热管3管壳采用扁平矩形断面，在发热元件2的散热表面均匀设置多根，以覆盖发热元件2的散热表面为最佳，实际工程中可进一步根据发热元件2散热表面形状而定，以尽量增大热管31管壳与发热元件2散热表面接触面积选择。各热管3的管壳尺寸及形状需结合配电箱柜的尺寸、内部发热元件的功率以及数量而定。热管31也可固定于高IP防护等级外壳1顶板11及侧壁上，固定后，使得黏性导热胶4与热管散热器3之间以及黏性导热胶4与发热元件2之间均无作用力，这是因为导热胶目的驱除贴合面的空气隙、灰尘杂质，增大导热系数，如贴合面间存在作用力，势必对导热胶的粘性提出要求，且在长期作用力下，贴合面可能会存在分离现象，降低导热效果。
位于高IP防护等级外壳1的壁板内的多根热管3的另一端彼此错开布置，以均匀嵌入的方式为最佳。本实施例中，热管3以较短路径由高IP防护等级外壳1内向上弯曲布置至顶板或侧壁后，沿顶板或侧壁平行布置，以增大热管3管壳与配电箱柜的接触面积，强化散热。
热管3的冷凝侧高于蒸发侧，以利于介质冷凝后回流至蒸发端。
所述高IP防护等级外壳1的材料选用铝材，且其外表面进行精密防腐处理，以适应于使用场所的防腐、防水要求。
较佳的，在高IP防护等级外壳1外设置风扇，以强化外部空气对流，加速散热。
较佳的，热管3和高IP防护等级外壳1一体化制造，设计，以满足特殊环境对IP防护等级的要求，并提高传热效率。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其特征在于：
所述小功率发热元件（2）设置在一高IP防护等级外壳（1）内；
通过热管（3）将高IP防护等级外壳（1）内小功率发热元件（2）的热量传递至高IP防护等级外壳（1）的壁板，利用外部大空间空气以及外壁面进行冷却。
2.如权利要求1所述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其特征在于：
热管（3）一端位于高IP防护等级外壳（1）内，并通过粘性导热胶（4）连接小功率发热元件（2），其另一端嵌入高IP防护等级外壳（1）的壁板内。
3.如权利要求2所述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其特征在于：
所述的热管（3）另一端嵌入高IP防护等级外壳（1）的顶板或侧壁。
4.如权利要求1所述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其特征在于：
所述热管（3）采用经防腐处理的铜制管壳一体压制而成；所述热管（3）设有多根。
5.如权利要求4所述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其特征在于：
位于高IP防护等级外壳（1）的壁板内的多根热管（3）的另一端彼此错开布置。
6.如权利要求1所述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其特征在于：
所述高IP防护等级外壳（1）的材料选用铝材，且其外表面进行精密防腐处理。
7.如权利要求3所述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其特征在于：
所述顶板倾斜布置，以利于热管（3）内冷凝介质回流至蒸发侧。
8.如权利要求1所述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其特征在于：
热管（31）以及高IP防护等级外壳（1）一体化制造。
9.如权利要求1所述的高IP防护等级箱柜内小功率发热元件的散热方法，其特征在于：
在高IP防护等级外壳（1）外设置风扇，以强化外部空气对流，加速散热。
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