专利名称：可冷却密封壳的高效冷却设备及其方法
技术领域：
本发明涉及一种冷却密封壳的方法及设备。更确切地说，本发明涉及一种低成本的冷却密封壳的方法和设备，同时，它的冷却效率和防水特性得到了改进，组件的数量减少了。
日本发明专利申请特开平5-102687号公报和特开平7-113589号公报描述了一种冷却密封壳的设备，该密封壳可以保护用于野外的无线电通信设备。以上专利是热管型的冷却设备。其结构为壳内装集热片，壳外装散热片。
图1A是常规的冷却密封壳设备正视图。图1B是沿图1A中线Ⅲ-Ⅲ的剖视图。图2是沿图1A中线Ⅱ-Ⅱ的剖视图。
在这个常规的冷却装置中，密封壳组件上部装有三组热管5。热管5的工作温度互不相同。集热片4装在热管5的壳1内，散热片4a装在壳1外。
热管5做成一个热管组件，使其可以与集热片4、散热片4a、绝热材料1a、安装板7装配在一起，成为一个整体组件。这个热管组件通过一个孔(图中未示出)被插入到壳1中。这个孔形成在壳1的上部，其形状与热管组件的绝热材料1a的形状一致。热管组件的安装板7用螺栓固定于壳1上。而且，可以用适当的树脂填充在孔的间隙中以固定安装板7。遮光罩6做为热管组件的一部分装在壳1的外部。
上述常规用于冷却密封壳的冷却装置具有以下问题由于散热片4a暴露于密封壳1外，其有可能直接从太阳吸热导致密封壳1内的温度反而升高，起不到散热片4a应有的功能。
而且，散热片4a的很大部分暴露在密封壳1的外部，使得密封壳1与散热片4a之间的密封距离很长，导致密封壳1的防水性能较差。另外，由于上述孔的尺寸过大，可能导致冷却设备的防水/漏水问题。位于壳1上部的孔用于将热管组件插入壳1中。
该常规冷却设备还有另一个问题，即需要使用昂贵的热管型冷却元件。另外，由于热管型散热单元需用大量的结构部件，组装步骤繁多，导致冷却设备的造价很高。
日本实用新型专利申请特开平7-41262公布了另一种冷却结构。它由热管1的散热片2和空气管道12构成。散热片2安装在壳11外，壳11包含散热源10。空气管道12做成连续变化的形状，通过空气与散热片2相接触用来排送来自壳11的空气。空气管道12装于壳11外，散热片2装于壳11的侧壁的渗透单元的上部。
然而，这种热管型冷却设备也不能解决上面提到的问题。
日本发明专利申请特开平7-83582)公布了下述冷却设备。这种常规的冷却设备将锯齿形收缩管热管2穿过分隔板1。分隔板1的两侧表面做有锯齿形的轨道，构成针尖形状的针型片组。
然而，这种常规的冷却设备也不能解决上面提到的问题。
本发明可解决上述现有冷却设备中存在的问题，因而，本发明的目的是提供一种可冷却密封壳的冷却设备，该设备具有高的冷却效率，不使用热管型的冷却元件及暴露型的散热单元，同时可避免直射热和/或辐射热的影响。
本发明的另一个目的是提供一种可冷却密封壳的冷却设备，在该设备中，由于散热件与密封壳之间的密封距离被最大限度地减小，所以它的防水性能得到了改进。另外，它易于制造，成本很低，只需要不多的结构件，并可用于野外。
为了实现本发明的第一方面，可冷却密封壳的冷却设备包括一装于壳内并形成一在壳的上部具有一开口部分的通道的散热件；一装在散热件通道表面的至少一部分中的散热单元；以及一装在散热件周边部分中的吸热单元。这样，从散热单元散发的热量依照烟囱效应从散热件的开口部分通过通道排出。
在这种情况下，通道的形成是沿着密封壳的基本垂直的方向伸展的。
在这种情况下，散热件基本上做成圆柱型，其中，散热单元装在散热件的内表面，吸热单元装在散热件的外表面。
而且，在这种情况下，散热单元具有基本下凹的或基本上凸的形状以增加通道的传热面积，并且吸热单元具有基本上凸的形状。
为了实现本发明的另一个方面，散热件基本上做成圆柱型，其中散热单元具有下凹部分，吸热单元具有上凸部分。
在这种情况下，除了上部的开口部分外，通道在壳下部具有另一个开口部分。
在这种情况下，散热件和散热单元被置于壳内。
在这种情况下，壳由多个结构件组成，连接起来以保证壳的防水特性。
在这种情况下，壳由多个结构件组成，并且其中散热件装于多个结构件中的一个中。
在这种情况下，冷却设备包括多个散热件。
在这种情况下，冷却设备包括多个散热件，其中壳内含有一个发热源，多个散热件被置于发热源的两侧。
在这种情况下，每一个吸热单元和散热单元是一个片。
在这种情况下，每一个吸热单元和散热单元包括多个片，并且其中多个片中的每一个片都基本上沿着密封壳的垂直方向布置。
在这种情况下，冷却设备还包括一个导热板，使得壳内的热量传递到吸热单元上。
在这种情况下，冷却设备包括多个散热件，其中壳内包含一个发热源，多个散热件被置于发热源的两侧，并且冷却设备还包括一个装在多个散热件中的第一散热件的吸热单元和第二散热件的吸热单元之间的导热板，使得壳内的热量传递到第一和第二散热件的吸热单元上。
在这种情况下，散热件是金属制成的。
在这种情况下，除了开口部分外，通道在壳的下部具有另一个开口部分，并且冷却设备还包括一个装在壳的另一开口部分中的支撑件，以便支撑散热件。支撑件从壳的下表面凸出。
为了实现本发明的又一个方面，一种冷却密封壳的方法包括如下步骤在壳内提供一通道，该通道基本沿垂直方向设置，并且在壳的上部有一个开口部分，壳内的热量被传递到该通道，根据通道内气体与通道外气体的密度差，通道内的气体向上运动，从开口处带走热量。
在这种情况下，提供通道的步骤包括除了一个开口部分外，通道在壳的下部具有另一个开口部分。
在这种情况下，提供通道的步骤包括以增加通道的表面积的方式提供通道。
下面结合附图详细描述本发明，将有助于对本发明的理解。其中图1A是显示常规的可冷却密封壳的冷却设备的正视图的剖视图；图1B是显示常规冷却设备的沿图1A中线Ⅲ-Ⅲ的剖视图；图2是显示常规冷却设备的沿图1A中线Ⅱ-Ⅱ的剖视图；图3A是显示本发明的实施例的一个可冷却密封壳的冷却设备的正视图；图3B是显示本发明的该实施例的一个可冷却密封壳的冷却设备的俯视图；图3C是显示本发明的该实施例的一个可冷却密封壳的冷却设备的仰视图；图4A是显示该冷却设备的沿图3B的线A-A的剖视图；图4B是显示该冷却设备的沿图3A的线B-B的剖视图；图4C是显示该冷却设备的沿图3A的线C-C的剖视图。
下面参照附图描述本发明的最佳实施例。
应当指出本发明的实施例的可冷却密封壳的冷却设备适用于比如野外无线电通信设备的密封柜。
冷却设备的结构在图3A到图4A中，示出了本发明一个最佳实施例的可冷却密封壳的冷却设备。严格地讲，图3A是显示本发明该实施例的可冷却密封壳的冷却设备的正视图。图3B是显示图3A的可冷却密封壳的冷却设备的俯视图。图3C是显示图3A的可冷却密封壳的冷却设备的仰视图。图4A是显示该冷却设备的沿图3B的线A-A的剖视图。图4B是显示该冷却设备的沿图3A的线B-B的剖视图。而且，图4C是显示该冷却设备的沿图3A的线C-C的剖视图。
如图3A和图3B所示，本实施例的冷却设备包括一个前壳11，一个后壳12，一个金属散热件13，一个盖11a，这个盖11a用来将散热件13固定于前壳11上。
需要特别指出的是，虽然，前面提到在冷却设备中用了两个散热件13和13，如有必要，这里只解释其中的一个。
如图4A所示，散热件13是圆柱形，具有一通孔14。这个通孔14沿上下走向穿过散热件13。与散热件13的通孔14的位置相对应，在前壳11的上下表面形成两套开口部分。应该这样理解上述的盖11a，它是一个包含防水衬垫的辅助部件。
如图4A和图4C所示，在圆柱形的散热件13的外表面13c上，形成有多个集热片13a，这些集热片13a沿径向方向及上下方向向外凸出。在圆柱形的散热件13的内表面13d上沿上下方向形成有多个散热片13b。多个散热片13b中的每一个都形成弧形槽部分，弧形槽部分沿径向向外扩展，以增加内表面13d的表面积。
沿着轴向，圆柱形散热件13的两个端部通过上述的盖11a而装配在前壳11上。盖11a密封不包括通孔14的前壳11的开口部分。因而，前壳11和后壳12的内部可以相对于外界环境完全密封。而且，散热片13b并没有暴露在前壳11的外面。
如图4C所示，在冷却设备部件1b(例如，导热板)的两侧，布置两套上述圆柱形散热件13和13。导热板1b被直接连接到圆柱形散热件13的集热片138上，这是用连接件诸如螺栓完成的。如图4A和4C的虚线所示，在上述两套散热件13和13之间，导热板1b具有较大的表面积，因而，导热板1b易于在前壳11和后壳12之间的空间吸收热量。
冷却设备的散热操作参照图3A至图4C，上述冷却设备的散热操作将被解释如下。
无线电通信设备(未示出)被置于前壳11与后壳12之间。前壳11与后壳12被安装成可使圆柱形散热件13的通孔14沿上下方位布置的状态。
在前后壳11和12之间的热量由置于圆柱形散热件13外侧(即在密封的前后壳11/12内侧)的集热片13a所吸收。由集热片13a所吸收的热量可由前后壳11/12外侧的散热片13b散发出去。这些散热片13b置于圆柱形散热件13的内部，即在通孔14的一侧，通孔14沿着前后壳11/12的上下方向形成并且与外界环境相通。
结果，如上所述，由于在上下方向伸展的通孔14产生的所谓的“烟囱效应”，前后壳11/12之间的热量可以有效地排到外面。
在本实施例中，该“烟囱效应”的意思是当在垂直通道中的空气和/或其它气体被加热时，其密度下降(相对于垂直通道外的空气和/或其它气体)。因而，垂直通道内的空气和/或其它气体向上运动。
特别要指出从图3A到图4C，虽然只表示出了两个上述的散热件13，但可根据实际需要布置一个或任意数量的散热件13。再有，上述集热片13a和散热片13b的形状并不限于如图3A到图4C所表示的那样。只要集热/散热片与气体的接触表面可以增加，则可以采用任何形状的集热/散热片。
根据本实施例，如前文所述，在可冷却密封壳的冷却设备中，圆柱型散热件13被布置得沿上下走向穿过密封壳。在前/后壳11/12之间的热量可被有效地传到外面，其机理是上述的圆柱型散热件13的“烟囱效应”。
由于前壳11与后壳12被联接在一起，可以构成一个有防水特性的密封壳。再有，在本实施例中，可在前壳11和后壳12中的任意一个上形成一套或多套开口部分。开口部分是沿着上下走向穿过的。上述的圆柱型散热件13和13被装配在这些开口部分上。借助于辅助盖11a，这些圆柱型散热件的两端固定或支撑在开口的周边上。
多个集热片13a装在圆柱型散热件13的外表面上，并且是沿着上下走向布置的。这些集热片13a可以吸收密封壳内的热量。再有，多个散热片13b装在圆柱型散热件13的内表面上。
根据本实施例，上述的集热片13a置于密封壳(前后壳)11和12内表面上，即在圆柱型散热件13的外边。再有，散热片13b置于圆柱型散热件13的内表面上。散热片13b可以是通孔14的一部分。这个通孔14穿过密封壳11的开口部分沿上下方向与外部环境相通。集热片13a可吸收密封壳11/12之间的热能(内部热量)。由此，由集热片13a吸收的热能可以由散热片13b散出去，然后再由上述的烟囱效应传到前后(密封)壳11/12之外。
再有，由于金属制圆柱型散热件13被置于密封的前后壳11/12中间，这个散热件13不会由于太阳的直接传热而受到不良的影响。即这个散热件13绝对不会从外界吸收不需要的热量。因此，这个散热件13具有很高的冷却效率。
如上文所详述的，基于本发明的冷却设备，用于保护无线电通讯设备的密封壳是由前壳11和后壳12构成的。通孔(即开口部分)是上下走向的，并且是布置在前壳11或后壳12的任一个上，圆柱形散热件13被装配在相应于通孔的位置上。因而，根据本发明的冷却设备，可以获得很高的散热效率，而且并不采用热管和暴露式的散热组件。再有，根据本发明的冷却设备，简化了密封壳的防水和防雨措施，总的结构件也减少了。再有，这个冷却设备的总重量减少了，其安装费用也下降了。
权利要求
1．一种可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于，它包括一装于所述壳(11,12)内并形成一在所述壳(11,12)的上部具有一开口部分的通道(14)的散热件(13)；一装在所述散热件(13)所述通道(14)表面的至少一部分中的散热单元(13b)；以及一装在所述散热件(13)周边部分中的吸热单元(13a)，这样，从所述散热单元(13b)散发的热量依照烟囱效应从所述散热件(13)的开口部分通过所述通道(14)排出。
2．按照权利要求1所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于所述通道(14)的形成是沿着所述壳(11,12)的基本垂直的方向伸展的。
3．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于所述散热件(13)基本上做成圆柱型，其中所述散热单元(13b)装在所述散热件(13)的内表面(13d)上，并且其中所述吸热单元(13a)装在所述散热件(13)的外表面(13c)上。
4．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于所述散热单元(13b)被形成具有基本下凹的或基本上凸的形状以增加所述通道(14)的表面积，并且其中所述吸热单元(13a)具有基本上凸的形状。
5．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于所述散热件(13)基本上做成圆柱型，其中所述散热单元(13b)具有下凹部分，并且其中所述吸热单元(13a)具有上凸部分。
6．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于除了所述开口部分外，所述通道(14)在所述壳(11,12)下部具有另一个开口部分。
7．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于所述散热件(13)和所述散热单元(13b)被置于所述壳(11,12)内。
8．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于所述壳(11,12)由多个结构件(11,12)组成，连接起来以保证所述壳(11,12)的防水特性。
9．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在所述壳(11,12)由多个结构件(11,12)组成，并且其中所述散热件(13)装于所述多个结构件(11,12)中的一个(11)中。
10．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于所述冷却设备包括多个所述散热件(13,13)。
11．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于所述冷却设备包括多个所述散热件(13,13)，其中所述壳(11,12)内含有一个发热源；并且所述多个散热件(13,13)被置于所述发热源的两侧。
12．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于每一个所述吸热单元(13a)和所述散热单元(13b)是一个片。
13．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于每一个所述吸热单元(13a)和所述散热单元(13b)包括多个片，并且其中所述多个片中的每一个片都基本上沿着所述壳(11,12)的垂直方向布置。
14．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于所述冷却设备还包括一个导热板(1b)，使得所述壳(11,12)内的热量传递到所述吸热单元(13a)上。
15．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于所述冷却设备包括多个所述散热件(13,13)，其中所述壳(11,12)内包含一个发热源，其中所述多个散热件(13,13)被置于所述发热源的两侧；并且其中所述冷却设备还包括一个装在所述多个散热件(13,13)中的第一散热件(13)的吸热单元(13a)和第二散热件(13)的吸热单元(13a)之间的导热板(1b)，使得所述壳(11,12)内的热量传递到所述第一和第二散热件(13,13)的吸热单元(13a,13a)上。
16．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于所述散热件(13)是金属制成的。
17．按照权利要求1或2所述的可冷却壳(11,12)的冷却设备，其特征在于除了所述开口部分外，所述通道(14)在所述壳(11,12)的下部具有另一个开口部分；并且其中所述冷却设备还包括一个装在所述壳(11,12)的所述另一开口部分中的支撑件(11a)，以便支撑所述散热件(13)，所述支撑件(11a)从所述壳(11,12)的下表面凸出。
18．一种冷却壳(11,12)的方法，其特征在于，它包括在所述壳(11,12)内提供一通道(14)，所述通道(14)基本沿垂直方向设置，并且在所述壳(11,12)的上部有一个开口部分；所述壳(11,12)内的热量被传递到所述通道(14)；以及根据所述通道(14)内所述气体与所述通道(14)外气体的密度差，所述通道(14)内的气体向上运动，从所述开口部分处带走所述传递的热量。
19．按照权利要求18所述的冷却壳(11,12)的方法，其特征在于所述提供所述通道(14)的步骤包括除了所述开口部分外，所述通道(14)在所述壳(11,12)的下部具有另一个开口部分。
20．按照权利要求18或19所述的冷却壳(11,12)的方法，其特征在于所述提供所述通道(14)的步骤包括以增加所述通道(14)的表面积的方式提供所述通道(14)。
全文摘要
一种可冷却壳(11,12)的冷却设备包括一散热件(13),一散热单元(13b),及一吸热单元(13a)。散热件(13)置于壳(11,12)内并形成一在壳(11,12)的上部有一个开口部分的通道(14)。散热单元(13b)装在散热件(13)通道(14)表面的至少一部分中。吸热单元(13a)装在散热件(13)周边部分中,这样,从散热单元(13b)散发的热量依照烟囱效应从散热件(13)的开口部分通过通道(14)排出。
文档编号H05K7/20GK1236293SQ99102820
公开日1999年11月24日 申请日期1999年3月8日 优先权日1998年3月12日
发明者小松和夫 申请人:日本电气株式会社