CN113645813A - 一种便携式高热流密度密闭机箱 - Google Patents

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张先国
田野
顾张翔
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Abstract

本发明公开了一种便携式高热流密度密闭机箱，包括主箱体、前盖板、后盖板、左侧散热面、微波器件，所述前盖板、后盖板、左侧散热面均与主箱体相接构成密闭的箱体，微波器件设置于箱体内壁上；所述左侧散热面包括均温散热板、风机、风机支架、风机盖板，均温散热板的外壁由四周向中间凹陷形成凹槽结构，通过风机支架将风机固定于凹槽内，风机盖板设有镂空的气流通道且固定于风机支架外侧与风机对应的位置。本发明实现了最大热流密度达到2W/cm2的散热要求，并且箱体防水防盐雾能够屏蔽电磁，结构紧凑便于携带。

Description

一种便携式高热流密度密闭机箱
技术领域
本发明属于电子设备结构设计技术领域，特别是一种便携式高热流密度密闭机箱。
背景技术
研究表明，功率器件的失效率随器件温度呈现指数关系增长。实际使用中，如果热量不能及时排出，器件会因为温度过高而影响电路的可靠性和寿命，甚至烧毁。因此电子设备***热设计是整个设计周期中重要一环，目前主流热设计手段包括自然冷却技术、风冷技术、液冷技术、热管技术、热电制冷技术。室外用便携式机箱，由于需要远距离携带，一般不会使用夜冷技术，以往的设计中往往以下几种方式：(1)结构设计为纯密闭机箱，依靠箱体表面散热齿增加散热面积，将内部热量传导至箱体外；(2)结构设计箱体外表面设置百叶窗式散热通道，内部器件热量可以通过自然对流和外部交换；(3)结构设计箱体局部开孔，增加散热风机将内部热量强制对流和外部环境热交换。实践经验表明，以上几种散热设计方案都能实现对便携式机箱设备的冷却，但是也存在以下几方面的不足：
(1)根据器件的使用要求，在最高环境温度为50℃时，机箱内部的功能器件的表面最高温度一般不超过85℃，经过实践验证单纯依靠箱体表面散热无法满足120W散热量的使用要求，该种散热方式一般能够实现50W左右的箱体散热要求，并且热流密度不能过大；
(2)无论是在箱体上设置百叶窗还是增加散热风机，将机箱内部热量和外部环境热交换，虽然散热效果明显提升，但是破坏了机箱的密闭性。还有一些设计方案中，在机箱的风机处设置挡雨沿，只是简易的防雨设置，严格意义上并不符合防水、防盐雾、电磁屏蔽的设计要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便携式高热流密度密闭机箱，实现最大热流密度达到2W/cm2的散热要求，并且箱体防水防盐雾能够屏蔽电磁，结构紧凑便于携带。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种便携式高热流密度密闭机箱，包括主箱体、前盖板、后盖板、左侧散热面、微波器件，所述前盖板、后盖板、左侧散热面均与主箱体相接构成密闭的箱体，微波器件设置于箱体内壁上；
所述左侧散热面包括均温散热板、风机、风机支架、风机盖板，均温散热板的外壁由四周向中间凹陷形成凹槽结构，通过风机支架将风机固定于凹槽内，风机盖板设有镂空的气流通道且固定于风机支架外侧与风机对应的位置。
进一步地，所述机箱顶部中间位置安装把手。
进一步地，所述主箱体、后盖板的外壁，均设置散热齿，用于箱体内部与外界环境热交换。
进一步地，所述均温散热板的外壁表面设置有散热齿，均温散热板的内部布置有热管结构，将热量分散到整个均温散热板的散热齿。
进一步地，所述主箱体的前后面、左侧面设置有密封凹槽，密封绳内嵌在密封凹槽中，前盖板、后盖板、均温散热板与主箱体固定后，将密封绳压平，机箱内部空间成为与外界隔绝的腔体。
进一步地，所述前盖板的外壁设置前面板连接器，前面板连接器采用防水连接器。
进一步地，所述风机采用防水型风机。
进一步地，所有结构件均为6061铝合金材料加工而成。
进一步地，所述机箱尺寸长380mm、宽160mm、高300mm。
进一步地，所述机箱重量为6～10kg。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
(1)散热量较小的微波器件和电源选择贴装在箱体四壁上，将热量传导到外壁散热齿，再与外界环境热交换；散热量大、热流密度高的PCB板贴装在侧壁散热板，散热板内部布有热管，减小热流密度，降低传导路径热阻；侧壁散热板外侧加装散热风机，快速将传导到侧壁散热板的热量传导到外界大气；实现了大约120W总热量，局部热量65W,最大热流密度达到2W/cm2的散热要求；
(2)机箱为室外使用的密闭机箱，风机安装在侧壁散热板外侧，侧壁散热板设计为均温板，在保证散热的同时，确保了整个箱体的水密性，实现了箱体防水、防盐雾，电磁屏蔽的设计要求；
(3)采用轻型化设计，箱体采用铝合金材材料，整体重量约为6kg，箱体布局紧凑，整机重量轻，方便单人携带。
附图说明
图1为本发明便携式高热流密度密闭机箱的总装正视图。
图2为本发明便携式高热流密度密闭机箱的总装后视图。
图3为本发明便携式高热流密度密闭机箱的***图。
图4为本发明便携式高热流密度密闭机箱的主箱体结构图。
图5为本发明便携式高热流密度密闭机箱的风机支架结构图。
图6为本发明便携式高热流密度密闭机箱的风机盖板结构图。
图7为本发明便携式高热流密度密闭机箱的均温散热板结构图，其中(a)为均温散热板的内侧结构图，(b)为均温散热板的外侧结构图，(c)为均温散热板的剖视图。
具体实施方式
本发明一种便携式高热流密度密闭机箱，其特征在于，包括主箱体2、前盖板4、后盖板3、左侧散热面、微波器件11，所述前盖板4、后盖板3、左侧散热面均与主箱体2相接构成密闭的箱体，微波器件11设置于箱体内壁上；
所述左侧散热面包括均温散热板6、风机7、风机支架8、风机盖板9，均温散热板6的外壁由四周向中间凹陷形成凹槽结构，通过风机支架8将风机7固定于凹槽内，风机盖板9设有镂空的气流通道且固定于风机支架8外侧与风机7对应的位置。
作为一种具体实施方式，所述机箱顶部中间位置安装把手5。
作为一种具体实施方式，所述主箱体2、后盖板3的外壁，均设置散热齿2-1，用于箱体内部与外界环境热交换。
作为一种具体实施方式，所述均温散热板6的外壁表面设置有散热齿6-2，均温散热板6的内部布置有热管结构6-3，将热量分散到整个均温散热板6的散热齿6-2。
作为一种具体实施方式，所述主箱体2的前后面、左侧面设置有密封凹槽，密封绳10内嵌在密封凹槽中，前盖板4、后盖板3、均温散热板6与主箱体2固定后，将密封绳10压平，机箱内部空间成为与外界隔绝的腔体。
作为一种具体实施方式，所述前盖板4的外壁设置前面板连接器12，前面板连接器12采用防水连接器。
作为一种具体实施方式，所述风机7采用防水型风机。
作为一种具体实施方式，所有结构件均为6061铝合金材料加工而成。
作为一种具体实施方式，所述机箱尺寸长380mm、宽160mm、高300mm。
作为一种具体实施方式，所述机箱重量为6～10kg。
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
实施例
结合图1～图4，本实施例便携式高热流密度密闭机箱1，包括主箱体2，前盖板4，后盖板3，把手5，密封绳10，均温散热板6，风机7，风机支架8，风机盖板9，以及机箱内部的微波器件11，插座等。
其中前盖板4，后盖板3，把手5，密封绳10和主箱体2安装固定，微波器件11分别安装在后盖板3、主机箱2的底部、右侧面、左侧面的散热面上，风机7安装在风机支架8上，风机盖板9安装在风机支架8上，风机支架8安装在均温散热板6上，图5为风机支架的结构示意图，图6为风机盖板的结构示意图。
本发明中散热量较小的微波器件和电源选择贴装在箱体四壁上，将热量传导到外壁散热齿2-1，再与外界环境热交换；散热量大、热流密度高的PCB板6-1贴装在侧壁均温散热板6，芯片与均温散热板接触面贴装导热衬垫，降低传导路径热阻，均温散热板内部布置有热管结构6-3，加快将发热量最大芯片表面热量约为35W分散到整个散热板散热齿6-2，减小热流密度；均温散热板6外侧加装散热风机7，通过强制对流换热，快速将传导到散热齿6-2的热量传导到外部环境，如图7(a)～(c)所示。
本发明中主箱体的前后面、左侧面加工有密封凹槽，密封绳10内嵌在密封凹槽中，前盖板，后盖板，均温散热板与主箱体固定后，将密封绳压平。机箱内部空间成为与外界隔绝的腔体。前面板连接器12都为防水连接器，避免水汽通过连接器接触面进入主机箱内部。风机7选用为防水型风机，从而实现整个机箱防水，防盐雾设计。
该发明中所有结构件均为6061铝合金材料加工而成，去除微波器件的整机重量约为6kg，整机的重量约为10kg，整机尺寸380mm(长)*160mm(宽)*300mm(高)，符合单人携带的尺寸重量要求，方便单人携带，野外操作。
该机箱内部总热耗约为120W，其中均温散热板上的印制板热量约为65W，最大热流密度达到2W/cm2，在同类机箱中属于领先设计，其余55W热量分布在各个安装面散热板上。
综上所述，本发明机箱为室外使用的密闭机箱，风机安装在侧壁散热板外侧，侧壁散热板设计为均温板，在保证散热的同时，确保整个箱体的水密性。此外，采用轻型化设计，箱体采用铝合金材材料，整体重量约为6kg，方便单人携带。

Claims (10)

1.一种便携式高热流密度密闭机箱，其特征在于，包括主箱体(2)、前盖板(4)、后盖板(3)、左侧散热面、微波器件(11)，所述前盖板(4)、后盖板(3)、左侧散热面均与主箱体(2)相接构成密闭的箱体，微波器件(11)设置于箱体内壁上；
所述左侧散热面包括均温散热板(6)、风机(7)、风机支架(8)、风机盖板(9)，均温散热板(6)的外壁由四周向中间凹陷形成凹槽结构，通过风机支架(8)将风机(7)固定于凹槽内，风机盖板(9)设有镂空的气流通道且固定于风机支架(8)外侧与风机(7)对应的位置。
2.根据权利要求1所述的便携式高热流密度密闭机箱，其特征在于，所述机箱顶部中间位置安装把手(5)。
3.根据权利要求1所述的便携式高热流密度密闭机箱，其特征在于，所述主箱体(2)、后盖板(3)的外壁，均设置散热齿(2-1)，用于箱体内部与外界环境热交换。
4.根据权利要求1所述的便携式高热流密度密闭机箱，其特征在于，所述均温散热板(6)的外壁表面设置有散热齿(6-2)，均温散热板(6)的内部布置有热管结构(6-3)，将热量分散到整个均温散热板(6)的散热齿(6-2)。
5.根据权利要求1所述的便携式高热流密度密闭机箱，其特征在于，所述主箱体(2)的前后面、左侧面设置有密封凹槽，密封绳(10)内嵌在密封凹槽中，前盖板(4)、后盖板(3)、均温散热板(6)与主箱体(2)固定后，将密封绳(10)压平，机箱内部空间成为与外界隔绝的腔体。
6.根据权利要求1所述的便携式高热流密度密闭机箱，其特征在于，所述前盖板(4)的外壁设置前面板连接器(12)，前面板连接器(12)采用防水连接器。
7.根据权利要求1所述的便携式高热流密度密闭机箱，其特征在于，所述风机(7)采用防水型风机。
8.根据权利要求1所述的便携式高热流密度密闭机箱，其特征在于，所有结构件均为6061铝合金材料加工而成。
9.根据权利要求1所述的便携式高热流密度密闭机箱，其特征在于，所述机箱尺寸长380mm、宽160mm、高300mm。
10.根据权利要求1所述的便携式高热流密度密闭机箱，其特征在于，所述机箱重量为6～10kg。
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