Патент на изобретение №2335102

(54) ОХЛАДИТЕЛЬ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, в частности к охлаждению радиоэлектронной аппаратуры, и может быть использовано для охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры, работающих при циклических тепловых воздействиях. Технический результат – снятие ограничений на продолжительность паузы в работе радиоэлемента. Достигается за счет интенсификации процесса остывания и затвердевания плавящихся наполнителей в перерыве работы радиоэлемента посредством использования термоэлектрической батареи. Охладитель радиоэлектронной аппаратуры состоит из тонкостенной металлической емкости, разделенной металлическими перегородками, расположенными параллельно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов, на изолированные отсеки, заполненные плавящимися наполнителями с различными температурами плавления, возрастающими в направлении к плоскости установки охлаждаемых радиоэлементов. Верхний отсек (самый больший по площади), на который устанавливается охлаждаемый радиоэлемент, имеет в качестве наполнителя вещество с наименьшей температурой плавления, а каждый последующий отсек меньше предыдущего по площади и заполнен плавящимся наполнителем с большей температурой плавления, чем предыдущий, и к нижним поверхностям отсеков, в части выступающих над последующими отсеками, прилегают одними из спаев термоэлектрические модули. Вторые спаи термоэлектрического модуля размещены на теплопоглощающем спае нижнего базового каскада термоэлектрической батареи, с которой также приведена в тепловой контакт центральная область поверхности металлической емкости, противоположной размещению охлаждаемых радиоэлементов, а к тепловыделяющему спаю базовой термоэлектрической батареи присоединен радиатор, а питание термоэлектрической батареи осуществляется источником электрической энергии. 1 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, в частности к охлаждению радиоэлектронной аппаратуры, и может быть использовано для охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры, работающих при циклических тепловых воздействиях.

Прототипом предлагаемого изобретения является прибор, описанный в [1]. Прибор содержит полое металлическое основание для размещения охлаждаемых радиоэлементов, основание снабжено металлическими перегородками, установленными параллельно плоскости установки охлаждаемых элементов и разделяющими его внутреннюю полость на изолированные отсеки, заполненные плавящимися наполнителями с различными температурами плавления и расположенные в порядке возрастания температур плавления их плавящихся наполнителей в направлении к плоскости установки охлаждаемых радиоэлементов. При эксплуатации радиоэлементов основная часть рассеиваемого ими тепла поглощается за счет скрытой теплоты плавления наполнителя. После окончания работы радиоэлементов происходит остывание наполнителей и его затвердевание вследствие теплообмена с окружающей средой.

Особенностью охлаждающего устройства такого типа является значительное превалирование длительности перерыва между включениями радиоэлементов над временем работы радиоэлементов в «пиковом» режиме, что является существенным недостатком при необходимости отвода тепла от радиоэлементов с незначительным временем перерыва в работе.

Данный недостаток устранен в устройстве, описанном в [2].

Устройство состоит из тонкостенной металлической емкости, разделенной металлическими перегородками, расположенными параллельно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов, на изолированные отсеки, заполненные плавящимися наполнителями с различными температурами плавления, возрастающими в направлении к плоскости установки охлаждаемых радиоэлементов. Перегородки выступают за боковые поверхности металлической емкости и приведены в тепловой контакт с теплопоглощающими спаями термоэлектрических модулей, образующих верхние каскады каскадной термоэлектрической батареи.

Недостатком данного устройства является увеличение габаритных размеров вследствие того, что перегородки выступают за пределы боковых поверхностей металлической емкости, а также повышение сопротивления тепловому потоку от плавящегося вещества к теплопоглощающим спаям термобатареи.

Кроме того, в данной конструкции используются многокаскадные термоэлектрические батареи, что снижает эффективность отвода теплоты от плавящегося вещества в целом.

Для повышения эффективности теплоотвода от плавящегося вещества, в частности для снижения теплового сопротивления на участке теплопоглощающие спаи термобатареи – плавящееся вещество, предлагается устройство, конструкция которого показана на фиг.1.

Устройство состоит из тонкостенной металлической емкости 1, разделенной металлическими перегородками 2, расположенными параллельно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов 3, на изолированные отсеки, количество которых равно количеству плавящихся веществ с заданной температурой плавления. Верхний отсек (самый большой по площади), на который устанавливается охлаждаемый электрорадиоэлемент, имеет в качестве наполнителя вещество 4 с наименьшей температурой плавления. Каждый последующий отсек меньше предыдущего по площади и заполнен плавящимся наполнителем 4 с большей температурой плавления, чем предыдущий. К нижней поверхности отсека, заполненного плавящимся веществом с наименьшей температурой плавления, в части, выступающей над последующим отсеком, прилегают одними из спаев термоэлектрические модули 5. Вторые спаи термоэлектрического модуля 5 размещены на теплопоглощающем спае нижнего базового каскада 6 термоэлектрической батареи. Центральная область нижнего базового каскада 6 термоэлектрической батареи теплопоглощающим спаем приведена в контакт с поверхностью металлической емкости 1, противоположной размещению охлаждаемых радиоэлементов 3. К тепловыделяющему спаю каскадной термоэлектрической батареи присоединен радиатор 7. Питание каскадной термоэлектрической батареи осуществляется источником электрической энергии 8.

Устройство работает следующим образом.

Тепло, поступающее от радиоэлемента 3, передается металлической емкости 1 и через поверхность соприкосновения плавящимся наполнителям 4. Далее одновременно происходят прогрев наполнителей 4 до температуры плавления и процесс плавления. Температура оболочки металлической емкости 1 и, соответственно, радиоэлемента 3 не будет существенно возрастать по сравнению с температурой плавления наполнителя 4, находящегося в самом верхнем отсеке, пока существуют обе фазы (твердая и жидкая). После окончания цикла работы радиоэлемента 3 происходит остывание наполнителей 4 и их затвердевание за счет отвода тепла термоэлектрической батареей. Использование термоэлектрической батареи в предлагаемом исполнении позволит интенсифицировать процесс охлаждения и затвердевания наполнителей 4. Основной отвод тепла от металлической емкости 1 с наполнителями 4 осуществляется нижним базовым каскадом 6 каскадной термоэлектрической батареи. Термоэлектрические модули 5 создают дополнительный теплосъем для интенсификации процесса охлаждения наполнителей 4. Отвод тепла от тепловыделяющего спая базовой термоэлектрической батареи производится радиатором 7. Питание термоэлектрической батареи осуществляется источником постоянного электрического тока 8.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №1148063, кл. Н01L 23/42, 1985.

2. Патент РФ №2214702, кл. 7 Н05К 7/20. Исмаилов Т.А., Евдулов О.В., Абдурахманова М.М. «Охладитель радиоэлектронной аппаратуры».

Формула изобретения

Охладитель радиоэлектронной аппаратуры, состоящий из тонкостенной металлической емкости, разделенной металлическими перегородками, расположенными параллельно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов, на изолированные отсеки, количество которых равно количеству плавящихся веществ с заданной температурой плавления, при этом верхний отсек, самый большой по площади, на который устанавливается охлаждаемый электрорадиоэлемент, имеет в качестве наполнителя вещество с наименьшей температурой плавления, каждый последующий отсек меньше предыдущего по площади и заполнен плавящимся наполнителем с большей температурой плавления, чем предыдущий, к нижней поверхности отсека, заполненного плавящимся веществом с наименьшей температурой плавления, в части выступающей над последующим отсеком, прилегают одними из спаев термоэлектрические модули, вторые спаи которых размещены на теплопоглощающем спае нижнего базового каскада термоэлектрической батареи, центральная область нижнего базового каскада термоэлектрической батареи теплопоглощающим спаем приведена в контакт с поверхностью металлической емкости, противоположной размещению охлаждаемых радиоэлементов, а к тепловыделяющему спаю каскадной термоэлектрической батареи присоединен радиатор, при этом питание каскадной термоэлектрической батареи осуществляется источником электрической энергии.

РИСУНКИ