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被动散热管理方案助力医疗电子设备小型化(3)
  • 2010-09-26 11:20
  • 作者:佚名
  • 来源:创e时代

这些难题往往都可通过导热管换热器最大程度地解决。在导热管换热器中,热量经导热管从设备的内部传导至设备外部,然后通过鳍片式散热片排放到周围空气中。如果换热器的鳍片面积越大、导热管的效率越高,就允许使用更小、更安静的风扇,并且能满足法规和临床环境下严格的散热要求。在某些情况下,也可以将导热管技术用于导热管本身,从而利用热力学定律而不是电子设备或风扇来完成热量的传送。

在重要的护理监控设备中,也用到了类似的导热管技术来冷却显示器。如图中所示,一台机架式导热管组件可以在技术维护工作量很小的情况下提供完善的热稳定性。因没有用到传送部件,这使得导热管的正常工作寿命可以达到几百万个小时,从而在关键的护理操作中几乎不可能会出现失效。

化验和样品筛选

有些最具挑战性的准确性和可重复性要求与自动化血清和尿液筛检化验有关。这些设备使用激光和先进的光学系统以确保对数千样品的全面校准和测量的一致性。必须保护这些系统不受机械系统(如,用于移动样品和试剂的输送机)以及其它电子产品和电源所产生热量的影响。

之前自动化验所用的散热管理方案使用的是TEC,通常从样品校准区两侧地散发的热量不一致。然而,被动热传导方案依赖于铜质蓄热器,将热量经导热管传送至散热鳍片。对导热管槽或蒸气腔进行极精密的加工是必须的,因为其表面的粗糙程度可能会降低热交换器的效率。精密机械加工最大限度地减少了表面凹凸不平的情况(达到微米级),从而确保热交换器各个表面能彼此最大程度地与对方接触。通过降低接触热阻,有助于实现达到和热电设备等级相同的散热控制。与此同时,被动系统也解决了一致性、等温性能的难题。

有些自动化验设备为导热管组件提供了理想的底座,这是最常用的两种不同方式之一。在第一种方案中,导热管将热量传导至金属外壳或其它散热片,然后将热量散发到设备外壳外部的环境空气中。这是最简单的方案,并且具有灵活性的优势,因为可生产各种不同形状和尺寸的导热管来满足每台设备的不同需求。

被动传热方案依赖于铜质蓄热器,将热量经导热管传送至散热鳍片。

在其它应用场合,会用到第二个方案:配置有嵌入式蒸汽室的散热片,利用对流冷却,提供最佳的等温以实现更高效的冷却。相比传统的散热片,这种方案的散热能力更强,因为它不像固体散热片结构一样存在热阻。该方案通过三维热传,可实现更低的设备温度和更高的元器件可靠度。应当指出的是,这个方案可能需要更改散热片的几何形状和更改电子器件的基座。

也不是所有设备都适合使用导热管组件。有些大型和大功率的自动化检测设备可能需要一个中央液体冷却系统,将来自电子设备机箱内部的热量经冷却工作液进行传送。这种方法能提供可靠的散热控制,但可能成本很高且占用空间。此外,中央液体冷却系统还存在渗漏的可能,需要进行维护以确保最佳的系统性能。

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